JPH05188336A - 全内反射電気光学変調装置 - Google Patents

全内反射電気光学変調装置

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JPH05188336A
JPH05188336A JP4160897A JP16089792A JPH05188336A JP H05188336 A JPH05188336 A JP H05188336A JP 4160897 A JP4160897 A JP 4160897A JP 16089792 A JP16089792 A JP 16089792A JP H05188336 A JPH05188336 A JP H05188336A
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electro
electrode
electrode pattern
internal reflection
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JP4160897A
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Ellis D Harris
ディー ハリス エリス
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Xerox Corp
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    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
    • G02F1/315—Digital deflection, i.e. optical switching based on the use of controlled internal reflection

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  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ビーム特性を変調するための新規なＴＩＲ
電気光学変調装置を提供する。 【構成】 本発明の全内反射電気光学変調装置は、第
１、第２及び第３の面を有する電気光学材料と、前記電
気光学材料の前記第１の面に至近する電極パターンアレ
イとを備えて成り、前記電極パターンアレイは第１及び
第２の組の種々の長さのはまり合い電極を具備し、前記
第１の組の電極の各々は均一な電圧値においてアドレス
可能であり、前記第２の組の電極は基準電圧値に設定さ
れ、前記第１の組の電極に印加された電圧値は前記電気
光学材料の前記第１の面に隣接する局所電界を誘発し、
前記第１の面と平行なコヒーレント光ビームは前記第２
及び第３の面において偏向させられて前記第１の面にお
いて全内反射を受け、前記電極アレイパターン内の前記
電極の長さは前記コヒーレント光ビームのほぼ走行方向
に延びており、前記局所電界は各電極の位置に対応する
前記コヒーレント光ビームの光学特性の空間的変調を生
じさせ、その局所的大きさは前記電極の長さに関係する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は全内反射（ＴＩＲ）電気
光学変調装置、特に、光ビーム特性変調のためのＴＩＲ
変調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】業界における電気光学装置の進歩によ
り、結晶性導波媒体における電気光学効果で動作する多
数の構造が提供されている。この媒体の面上の電極アレ
イに電圧を印加する。印加電圧により、媒体を通って伝
播する光波を偏向及び／又は集束する位相パターンが媒
体内に形成される。電極に印加された電圧によって媒体
の屈折率が変化し、光が媒体を通って伝播するときの光
の波面の諸部分の相対位相が変化するので、前記の現象
が生ずるのである。
【０００３】電気光学媒体の一つの型としてバルク形電
気光学変調装置があり、光波は、電極アレイが取付けら
れている電気光学材料のバルク結晶に閉じ込められる。
周期的屈折率変化を発生させるのに必要な電界を、電気
光学媒体の互いに反対の主面に配置された電極によって
与え、媒体を横断する電界を発生させる。この電界はま
た、はまり合い電極（interdigitated electrodes ）と
も呼ばれる２組の互いにかみ合わされた電極を用いるこ
とにより、電気光学媒体の１つの主面上に配置された電
極から与えることもでき、これにより、媒体の主面にフ
リンジ電界が形成される。
【０００４】いずれの場合も、媒体内に形成される電界
を用いて電気光学効果を生じさせ、媒体を通って伝播す
る到来光波の同位相波面を形作る。近時は、全内反射
（ＴＩＲ）電気光学変調装置が注目されている。この装
置においては、電気光学媒体の主面上に１組のはまり合
い電極を用いて該電気光学媒体内にフリンジ電界を誘発
する。入射光は、すれすれの入射に近い角度で媒体材料
の面の近くを通過するときに、前記主面から全内反射さ
れ、フリンジ電界を持つ相互作用を生ずる。
【０００５】更に最近においては、全内反射電気光学変
調装置内の交番する組の電極に個々にアドレスすること
が提案されている。一方の組のはまり合い電極に電圧を
印加し、他の組のはまり合い電極をアース電圧のような
基準電圧値にしておき、アドレスされた各電極の場所に
おいて光ビームの位相変調を生じさせる。１対の電極に
電圧差を与えることにより、これら電極間のフリンジ電
界の局所的大きさを制御及び変化させ、像平面における
所定の点へ光を偏向させることができる。
【０００６】ＴＩＲ電気光学変調装置は入射光ビームの
波長分離に用いられ、像平面を横切る光ビームの偏向の
ための電気光学走査装置として非干渉、非偏向、非集束
の入射光ビームの回折パターンを形成し、または電気信
号パターンを対応の光強度特性に変換する。アパーチャ
の大きさを変更すると入射光ビームの特性が変化すると
いうことが知られている。即ち、アパーチャを傾斜させ
ることは、ビーム特性を変調するための、従って像平面
における光ビームのスポットの大きさを変化させるため
の機械的手段である。一般に、滑動または回転式の可変
中性濃度くさびを用いて光学ビーム特性を変調する。
【０００７】しかし、電子工学装置内の光ビーム特性を
変調するためには非機械的手段、好ましくは電子工学手
段が必要である。光ビームを変調するために電子工学手
段を利用することができるならば、応答速度、従って変
調チャネルの情報帯域幅を著しく増大させることができ
る。光ビーム特性変調についての電子工学手段はコンピ
ュータ制御による実時間ビーム特性変化を可能にするで
あろう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は光ビー
ム特性を変調するための新規なＴＩＲ電気光学変調装置
を提供することにある。本発明の他の目的は、電極アレ
イ内の電極は個別的アドレスが可能でないが電極の各組
に対する電圧は変化させられるようになっているＴＩＲ
変調装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明においては、ＴＩ
Ｒ変調装置は電気光学材料の反射面の一つの領域を横切
って分布された電極アレイを有す。この電極アレイは、
矩形状外部電極伝導ブロックから内方へ、及びダイヤモ
ンド形内部電極伝導ブロックから外方へ延びるはまり合
い電極を有す。電極のないダイヤモンド形領域は、好ま
しくは、反射面上の電極アレイの内部電極伝導ブロック
内で対称的になっている。電極相互間の一様な電圧差及
び色々な長さの電極は、電気光学材料内のフリンジ電
界、及び光学位相回折格子を生じさせ、反射面上の入射
光を回折させる。ゼロ次の非回折光は出力ビームとな
る。この光学位相回折格子はこの変調装置（近視野）に
おける入射ビームの光学特性、従って像平面（遠視野）
における焦点に映写されるスポットの大きさを制御す
る。
【００１０】以下に図面を参照して行なう詳細な説明か
ら、他の目的及び利点が明らかになり、また本発明をよ
りよく理解できる。
【００１１】
【実施例】図１について説明すると、図示の全内反射
（ＴＩＲ）変調装置１０はLiNbO3のｘ−ｙカット結晶１
２で形成された電気光学材料から成る。この結晶は３つ
の研磨面、即ち、入力面１４、反対側の出力面１６、及
び入力面と出力面との間の中間または縦方向反射面１８
を有す。電極アレイ２０が反射面１８の一つの領域を横
切って分布されている。本実施例においては、電極アレ
イ２０は反射面１８の本質的に幅及び長さ一杯を含んで
いる。この電極アレイは、電気光学媒体１２内にフリン
ジ電界を誘発するように、該電気光学媒体上に、または
これに至近して堆積されている。この変調装置の結晶に
対する形状は、所要の反射を得るためには、図示のもの
以外のものであってもよい。図示の形状においては、約
４×４×１５mmの全体的寸法を有する結晶が十分な動作
を提供する。
【００１２】反射面１８及び電極アレイ２０の平面と平
行な単一波長の平行光線の入射ビーム２２が、入力端面
１４の傾斜面においてすれすれの入射角度で反射面１８
上へ屈折させられる。この反射面上には電極アレイ２０
が至近結合されている。この入射ビームは、面１８から
全内反射され、電極アレイ２０から電気光学結晶１２内
へ延びるフリンジ電界によって変調されて出力ビーム２
４を提供し、この出力ビームは電気光学素子、即ちＴＩ
Ｒ変調装置１０からその傾斜出力面１６を通ってでてゆ
く。出力ビーム２４は、出力面１６において、入射ビー
ム２２と共線的に、即ち反射面１８及び電極アレイ２０
の平面と平行に、屈折させられる。
【００１３】入力面１４及び出力面１６の端面を、入射
ビーム２２及び出力ビーム２４を屈折面１８におけるす
れすれの入射角に屈折させるような斜角で切断すること
が、必要ではないが、好都合である。これら端面を光ビ
ームに対するブルースター角で切断し、入力面及び出力
面における反射損失を最小にすることもできる。単色入
力ビームの代わりに多色光を用いることもできる。ま
た、光の平行ビームを用いることは好ましい方法である
が、入射ビームに対するビームの収束または発散の他の
条件を用いてもよい。
【００１４】電極アレイ２０は、当業者に周知のホトレ
ジストマスキング方法またはエッチング方法により、図
２に示すようにはまり合いパターンとして反射面１８上
に真空蒸着される。これら電極は、一般に、１０ミクロ
ンのピッチ（または、相隣る個々のはまり合い電極の中
心間距離）で幅５ミクロンである。これら電極は、好ま
しくは、クロムの上に銅を真空蒸着したものであり、こ
れは反射面に対する良好な披着特性を与える。一般的な
厚さはクロム及び銅がそれぞれ１及び１０ミクロンであ
る。
【００１５】電極アレイ２０は反射面１８上に対称的に
パターン付けされており、一方の組のはまり合い電極２
６は矩形状の外部電極伝導ブロック２８から延び、他方
の組のはまり合い電極３０はダイヤモンド形の内部電極
伝導ブロック３２から延びている。電極のないダイヤモ
ンド形領域３２は、好ましくは、反射面上の電極アレイ
の内部電極伝導ブロック３２内で対称的である。換言す
れば、電極アレイ２０は、反射面上の電極なしのダイヤ
モンド形領域３４を取り巻く矩形内の逆の、または対せ
き的なダイヤモンド形はまり合い電極パターンである。
【００１６】電極アレイ２０のはまり合い電極２６及び
３０の長さは反射面１８の縦方向に延び、入射ビーム２
２及び出力ビーム２４はほぼこの縦方向に伝播する。矩
形状の外部縁内の逆ダイヤモンド形電極パターンによ
り、電極アレイ内の電極の長さは均一に増加または減少
する。一方の組のはまり合い電極にその伝導ブロックを
介して電圧を印加し、他方の組のはまり合い電極をその
伝導ブロックを介してアース電圧のような基準電圧にし
ておく。或いはまた、これら２つの電極の組に、はまり
合い電極の各組が他方の組と反対の極性を有していると
いうプッシュプル構成によって電圧を印加してもよい。
この印加電圧により、相隣るはまり合い電極間に局所フ
リンジ電界が生ずる。この電界は反射面から電気光学結
晶内に電極ピッチの約２分の１の短い距離にわたって延
びる。
【００１７】前記のはまり合い電極パターンは周期的で
あり、そして、局所フリンジ電界は電気光学結晶内に屈
折率の横の局所的変動を生じさせるので、電気光学結晶
内に相隣るはまり合い電極の対に至近して光学位相回折
格子が形成される。この変調装置に対する入射光は、光
学位相回折格子が電極アレイによって形成されている反
射面において全内反射させられるので、この光の同位相
波面は、電気光学媒体を通って伝播するときに回折させ
られる。この回折により、この光ビームは、電気光学媒
体を通って伝播するときに反射面上のアレイの電極パタ
ーンに従って空間的に同位相波面変調される。
【００１８】両方の組のはまり合い電極をゼロボルトま
たはアース電圧に設定しておくと、電極アレイ２０は電
気光学媒体内に光学位相回折格子を形成せず、反射面は
完全な全内反射面として働く。入射ビーム２２は回折も
変調もされずに電極アレイによって単に反射され、出力
ビーム２４は入射ビーム２２から変化せずに電気光学結
晶１２から出てゆく。
【００１９】矩形状外縁内の逆ダイヤモンド電極パター
ンは電極アレイ内の電極の長さを均一に増加または減少
させる。伝導ブロック相互間に印加された電圧に差があ
ると、反射面の縦軸に沿う個々の電極の種々の長さがビ
ームの相互作用長を決定し、電気光学媒体内に位相回折
格子が誘発される。これらの電圧は結晶内に光学位相回
折格子のパターンを形成し、この回折格子はこの誘発さ
れたパターンに従って入射光を回折させる。ビームの任
意の部分の回折の大きさは、印加電圧、及び、ビームの
この部分を変調する光学位相回折格子を形成する一対の
はまり合い電極によって決定される相互作用長の両方に
よって決定される。
【００２０】印加電圧の大きさ及びパターン、ならびに
その結果として電気光学結晶内に誘発される電界は、こ
れらの結果としてＴＩＲ変調装置内に生ずる光学位相回
折格子を決定する。いずれの極性の電界もこの効果を生
ずる。非基準の組のはまり合い電極に対する交番する正
及び負の極性は結晶格子内の電荷捕獲を妨げるが、これ
は本発明の作動に対して必須のものではない。
【００２１】電極アレイ２０のうちの電極が設置されて
いる領域においては、入射ビーム束は一連の次数に回折
させられ、その強度は電極電圧に伴って変化する。ゼロ
電圧においては、回折させられる光はなく、全ての光束
はゼロ次のビームになっている。はまり合い電極に電圧
が印加されると、電極アレイと電気光学結晶との組合せ
によって位相回折格子が誘発され、この回折格子が入射
ビームを回折させて光束をより高い回折次数にする。従
って、前記ビームのうちのゼロ次の部分の強度は減少す
る。或る最大印加電圧差において、電極アレイの或る一
つの局所領域に対するゼロ次の回折出力ビームは効果的
に消滅させられ、エネルギーは他のより高い回折次数へ
移されてしまっている。
【００２２】電極アレイ２０内の電極なし領域、即ちダ
イヤモンド形領域３４は、該電極なし領域を取り巻くは
まり合い電極に電圧が印加されるときでも、完全な全内
反射面として働く。この電極なし領域は入射ビームを回
折も変調もすることなく、全内反射面におけるこの領域
に入射する光をゼロ次の出力ビームとして単に反射する
だけである。
【００２３】図２に示すように、入射ビームの全ての部
分に対する電極アレイは、所定の長さの第１の対のはま
り合い電極、電極なし領域、及び前記第１の対と同じ長
さの第２の対のはまり合い電極から機械的に構成されて
いる。光学的には、電極アレイは、第１の光学位相回折
格子、全内反射面、及び前記第１の回折格子に等しい第
２の光学位相回折格子から光学的に構成されている。は
まり合い電極の長さが長いほど、電極なし領域の長さは
短くなり、その結果、光学位相回折格子による入射光の
回折が増し、反射面による入射光の反射が減る。
【００２４】外部電極伝導ブロック２８と内部電極伝導
ブロック３２との間の電圧差は一様である。従って、は
まり合い電極２６と３０との間の電圧差も、これら電極
の長さは変化しているが、一様である。この一様な電圧
さ及び変化している長さによって形成される光学位相回
折格子は入射光をより高い回折次数に減衰させる。回折
の大きさは、印加電圧、及び電気光学的相互作用の領域
における電極の長さ、即ち光学位相回折格子の局所フリ
ンジ電界の両方によって決定される。電圧が印加されな
いときには回折はない。最大電圧が印加されると、電極
が存在する領域における光学束はビームから大きく取り
去られ、電極なし領域によって本質的に決定されるビー
ム横断面があとに残る。中間の電圧においては、ビーム
横断面は前記２つの極端の場合の間にある。従って、Ｔ
ＩＲ変調装置のこのような電極アレイに印加される電圧
は、ビーム特性、従って像平面における焦点に映写され
るスポットの大きさを制御する。
【００２５】図１に示すように、出力ビーム２４の空間
的同位相波面変調を対応の変調強度特性に変換するには
シュリーレンまたは他の光学装置は不要である。このよ
うに、全内反射（ＴＩＲ）変調装置１０に印加される電
圧は、この装置（近視野）における局所ビーム特性、従
ってまた像平面（遠視野）における焦点に映写されるス
ポットの大きさを制御する。例えば楕円または長円形の
ような他の形状を、回りを取り巻く電極アレイが逆また
は対せき的形状である電極なし領域に対して用いること
ができる。
【００２６】図３の全内反射（ＴＩＲ）変調装置３６
は、反射面４０上の電極アレイ３８がダイヤモンド形で
あって矩形状反射面の残部には電極がないということを
除き、図１のＴＩＲ変調装置１０と同構造である。回折
済み光束を、シュリーレン光学装置による主出力ビーム
として用いる。電極アレイ３８は反射面４０上に対称的
にパターン付けされており、一方の組のはまり合い電極
４２はＶ字形の外部電極伝導ブロック４４から内方へ延
び、他方の組のはまり合い電極４６は、伝導ブロック４
４と相補的であるＶ字形の外部電極伝導ブロック４８か
ら内方へ延びている。相補的Ｖ字形伝導ブロック４４及
び４８は電極アレイ３８のダイヤモンド形を形成する。
電極のない矩形領域５０はダイヤモンド形電極アレイ３
８を好ましくは対称的に取り巻く。換言すれば、電極な
し領域５０は、反射面４０上のダイヤモンド形電極アレ
イ３８を取り巻く矩形内の逆または対せき的ダイヤモン
ド形の電極なし領域パターンである。
【００２７】電極アレイ３８のはまり合い電極４２及び
４６の長さは反射面４０の縦方向に延び、入射ビーム及
び出力ビーム（いずれも図示せず）はほぼこの縦方向に
伝播する。前記ダイヤモンド形の電極パターンにより、
電極アレイ３８内の電極の長さは均一に増加または減少
する。図１のＴＩＲ変調装置１０と同じように、一方の
組のはまり合い電極にその伝導ブロックを介して電圧を
印加し、他方の組のはまり合い電極を、その伝導ブロッ
クを介して、アース電圧のような基準電圧値にしてお
く。これらの印加電圧により、相隣るはまり合い電極間
に局所フリンジ電界が生ずる。
【００２８】前記のはまり合い電極パターンは周期的で
あり、そして、局所フリンジ電界は電気光学結晶内に屈
折率の横の局所的変動を生じさせるので、電気光学結晶
内に前記の相隣るはまり合い電極の対に至近して光学位
相回折格子が形成される。この変調装置に対する入射光
は、光学位相回折格子が電極アレイによって形成されて
いる反射面において全内反射させられるので、この光の
同位相波面は、電気光学媒体を通って伝播するときに回
折させられる。この出力ビームは、強度が電極電圧に伴
って変化する一連の次数に回折させられる。この回折に
より、この光ビームは、電気光学媒体を通って伝播する
ときに反射面上のアレイの電極パターンに従って空間的
に同位相波面変調される。
【００２９】像平面におけるビーム特性の画像を得るた
めに出力ビームのゼロ次の非回折成分が用いられる図１
のＴＩＲ変調装置とは異なり、像平面におけるビーム特
性の画像を得るために出力ビームの非ゼロの高い次数の
回折成分が用いられる。当業者に知られているように、
ＴＩＲ変調装置３６からの出力ビームの空間的同位相波
面変調を対応の変調強度特性に変換するため、及び像平
面上の所望の大きさの画像を得るのに必要な倍率を提供
するため、シュリーレン暗視野イメージング光学装置が
用いられる。
【００３０】図４において、入射ビーム５２はＴＩＲ変
調装置３６によって反射及び回折させられる。ＴＩＲ変
調装置３６と像平面５４との間にシュリーレン中央暗視
野イメージング光学装置を光学的に整列させる。このイ
メージング光学装置は、一般に、ＴＩＲ変調装置の回折
出力ビーム５８を中央絞り６０上に合焦させるための視
野レンズ５６を有す。この視野レンズをＴＩＲ変調装置
と絞りとの間に光学的に整列させ、出力ビームの実質的
に全てのゼロ次回折成分を絞り上に合焦させるようにす
る。しかし、出力ビームの高い次数の回折成分が前記絞
りの回りに散乱し、結像レンズ６２によって捕集され
る。この結像レンズは捕集したビームを像平面５４上に
合焦させる。このようにして、ＴＩＲ変調装置によって
強度変調画像が提供される。
【００３１】ＴＩＲ変調装置３６の電極アレイ３８に印
加される電圧がゼロである場合には、反射面に位相回折
格子が形成されず、従って回折は生じない。反射面４０
は完全な全反射面として働く。入射ビームはゼロ次のま
まになっており、非回折ビーム及び出力ビームが、入射
ビームから変化しないままでＴＩＲ変調装置３８から出
てゆく。この出力ビームは視野レンズ５６によって絞り
６０上に合焦させられる。従って、像平面５４上に画像
を作るビームはない。
【００３２】中間電圧が電極に印加されると、はまり合
い電極が光学位相回折格子を形成し、従って、入射ビー
ムは、反射面のダイヤモンド形電極領域において回折さ
せられ、回折出力ビームのゼロ次及び高い次数の成分と
なる。回折ビームのゼロ次の成分及び電極なし領域内の
面において反射されたビームの成分は絞りによって阻止
され、出力ビームの高い次数の回折成分は結像レンズに
よって捕集されて像平面上に画像を作る。ビーム横断面
は、電極アレイによって回折させられた部分によって本
質的に決定される。
【００３３】最大電圧が電極に印加されると、はまり合
い電極によって形成される光学位相回折格子が入射光を
ほとんど全部回折させて回折出力ビームの非ゼロの高い
次数の成分となす。電極なし領域内の面において反射さ
れたビームのゼロ次の成分は絞りによって阻止され、出
力ビームの高い次数の回折成分は結像レンズによって捕
集されて像平面上に画像を作る。ビーム横断面はダイヤ
モンド形電極アレイによって本質的に決定される。
【００３４】図１のＴＩＲ変調装置１０におけると同じ
ように、図３のＴＩＲ変調装置３６の相補的Ｖ字形伝導
ブロック４４及び４８間の電圧差は一様である。従っ
て、はまり合い電極４２及び４４間の電圧差も、該電極
の長さは変化しているが、一様である。この一様な電圧
差及び変化する長さによって形成される光学位相回折格
子により、入射光は高い次数の回折に減衰され、シュリ
ーレン光学装置が出力ビームの空間的同位相波面変調を
対応の変調強度特性に変換する。
【００３５】このように、全内反射（ＴＩＲ）変調装置
３６に対して印加される電圧は、像平面（遠視野）にお
ける焦点に映写されるスポットの大きさを制御する。例
えば楕円または長円のような他の形状を、回りを取り巻
いている電極なし領域が逆または対せき的形状である電
極アレイに対して用いることもできる。図５のＴＩＲ変
調装置は、一つの異なる手段を除き、前述の実施例と同
じ原理を用いる。前述した実施例のＴＩＲ変調装置は、
長さがいろいろである電極アレイに対して一様な電圧を
印加した。図５の実施例ＴＩＲ変調装置は、長さが一様
である電極アレイに対して可変電圧を印加する。
【００３６】図５の全内反射（ＴＩＲ）変調装置６４
は、下記の点を除き、図１のＴＩＲ変調装置１０と構造
が同じである。即ち、反射面６８上の電極アレイ６６は
形状が矩形状であって反射面全体を本質的に満たしてお
り、電極なし領域はない。電極アレイ６６は反射面６８
上に対称的にパターン付けされており、一方の組のはま
り合い電極７０は線形外部基準電極伝導ブロック７２か
ら内方へ延び、伝導ブロック７２は反射面６８の幅を横
切って延びている。他方の組のはまり合い電極７４は線
形外部電極抵抗性ブロック７６から内方へ延び、この抵
抗性ブロックは反射面６８の幅を横切って伝導ブロック
７２と相補的に延びている。相補的な線形の伝導ブロッ
ク７２及び抵抗性ブロック７６は、反射面の縁に沿う最
外電極とともに矩形状の電極アレイ６６を形成してい
る。
【００３７】電極アレイ６６のはまり合い電極７０及び
７４の長さは反射面６８の縦方向に延びており、入射ビ
ーム及び出力ビーム（いずれも図示せず）はほぼこの縦
方向に伝播する。一方の組のはまり合い電極には前記抵
抗性ブロックを介して電圧が印加され、他方の組のはま
り合い電極は前記伝導性ブロックを介してアース電圧の
ような基準電圧になっている。
【００３８】前記抵抗性ブロックの抵抗率は、好ましく
は、該抵抗性ブロックの両縁部から該抵抗性ブロックの
中央部まで一様である。しかし、この抵抗率は、所望の
光学特性を得るために非線形であってもよい。前記抵抗
性ブロックの外縁部に電圧が印加され、該抵抗性ブロッ
クの中央部は基準電極に接続されて基準電圧値になって
いる。電極相互間の電圧は前記抵抗性ブロックの抵抗率
に従う。即ち、電極間の電圧は、抵抗性ブロックの外縁
部に近い最大値から、抵抗性ブロックの中央部における
最小値またはゼロまで低下する。
【００３９】前記抵抗性ブロックに沿う抵抗が線形であ
る場合には、この抵抗性ブロックの抵抗率は該抵抗性ブ
ロックの縁部から中央部まで均一に増加する。従って、
電極の対に対する電圧差は電極アレイの縁部から中央部
まで均一に減少し、次いで電極アレイの中央部から他の
縁部まで均一に増加する。前述したように、相隣るはま
り合い電極の対間の電圧が高くなると、回折は大きくな
って高い非ゼロの次数になる。即ち、ＴＩＲ変調装置６
４の反射面６８から反射した入射ビームの回折は電極ア
レイの縦方向縁部において最大となり、該アレイの縦方
向中央部における最小値またはゼロまで均一に減少す
る。
【００４０】ＴＩＲ変調装置６４の電極アレイ６６の抵
抗性ブロック７６に印加される電圧がゼロである場合に
は、反射面に位相回折格子が形成されず、従って回折は
ない。反射面６８は完全な全反射面として働く。入射ビ
ームはゼロ次のままになっており、回折なしビーム及び
出力ビームが入射ビームから変化せずにＴＩＲ変調装置
から出てゆく。
【００４１】中間または最大電圧を電極アレイ６６の抵
抗性ブロック７６に印加すると、はまり合い電極は電気
光学結晶内に光学位相回折格子を形成し、入射ビームは
回折させられる。入射ビームは、電極アレイの縁部の近
くにある最小抵抗及び最大電圧差の電極の対において高
い非ゼロの次数に最大に回折させられる。入射ビーム
は、電極アレイの中央部の近くにある最大抵抗及び最小
電圧差の電極の対において最小に回折させられる。最大
電圧差においても、抵抗性ブロックの縁部近くの抵抗
が、電極アレイの縁部近くの電極対をして入射ビームを
独占的に高い非ゼロの次数に完全に回折させるというこ
とはない。回折出力ビームに対しては、ゼロ次及びこれ
よりも高い次数の成分がある。
【００４２】図５のＴＩＲ変調装置６４の電極アレイ６
６は図１のＴＩＲ変調装置１０の電極アレイ２０と機能
的に同じである。出力ビームの空間的同位相波面変調を
対応の変調強度特性に変換するのにシュリーレンまたは
他の光学装置を必要としない。従って、全内反射（ＴＩ
Ｒ）変調装置６４に電圧を印加することにより、この装
置（近視野）における局所ビーム特性、従って像平面
（遠視野）における焦点に映写されるスポットの大きさ
を制御することができる。
【００４３】或いはまた、抵抗性ブロックの中央部に電
圧を印加し、該抵抗性ブロックの抵抗率を該抵抗性ブロ
ックの中央部から縁部まで均一に増加させるようにして
もよい。抵抗性ブロックの縁部をアース電圧のような基
準電圧に設定すると、このＴＩＲ変調装置の電極アレイ
は図３のＴＩＲ変調装置３６の電極アレイ３８と機能的
に同じになる。前述した図４に示すシュリーレン中央暗
視野イメージング光学装置をこのＴＩＲ変調装置ととも
に用いて出力ビームの空間的同位相波面変調を対応の変
調強度特性に変換し、像平面上に所望の大きさの画像を
形成するのに必要な任意の倍率を提供することができ
る。
【００４４】或いはまた、前述した種々のＴＩＲ変調装
置の入力面及び出力面を、互いに平行に、且つ反射面に
対して垂直にしてもよい。業界に知られているように、
入射ビームを、反射面に対するすれすれの入射角度で
（即ち、表面からの全内反射のための臨界入射角よりも
大きくない角度で）電気光学結晶を通じて伝達し、電気
光学結晶を通るほぼ中央で前記表面上のくさび形焦点へ
導く。その結果、入力ビームは反射面から全内反射され
て出力ビームを提供し、この出力ビームは電気光学結晶
からその出力面を通って出でゆく。
【００４５】当業者に知られているように、前述の種々
の実施例ＴＩＲ変調装置の電極アレイ及び電気光学結晶
を機械的に別個の構成部材とし、これらを互いにプレス
するかまたは他の方法で堅く保持して「近接結合」させ
るようにしてもよい。シリコン集積回路のように、アレ
イの電極を別個の基体上に作り、電気光学結晶に対して
プレスするかまたは他の方法で至近隣接保持して電界を
電気光学結晶内に「近接結合」（proximately couplin
g）させるようにしてもよい。
【００４６】電界を電気光学結晶内に結合するには、ア
レイの電極を電気光学結晶の反射面の上に、またはその
極めて近く保持する。例えば、導電性金属化層を適切に
パターン付けし、これをＬＳＩまたはＶＬＳＩシリコン
集積回路のように上に堆積して組み込むことによって電
極を形成することができる。更に、前記のシリコン回路
を電気光学部材に対してプレスするかまたは他の方法で
堅く保持して前記電極を電気光学結晶の反射面と接触さ
せるかまたはこれに至近隣接させる。この構造の利点
は、電極アレイの電子光学装置をアドレス指定及び駆動
するため、シリコン回路を用いて電極に対する必要な電
気的接続を行ない、これにより、ＴＩＲ変調装置の電気
的インタフェースを簡単にすることができるということ
である。
【００４７】温度と無関係な電気光学係数、例えば、Li
NbO3におけるｒ22を用いるならば事実上温度と無関係で
ある位相変調法を用いることになるので、前述のＴＩＲ
変調装置は温度変動に対して少なくとも実質的に無感応
である。LiNbO3のほかの適当な電気光学材料としては、
LiTaO3、ＢＳＮ、ＡＤＰ、ＫＯＰ、ＫＤX Ｐ、ＫＤＡ、
ＰＬＺＴ、及びBa2 NaNb5O15がある。
【００４８】以上、本発明をその実施例について説明し
たが、当業者は以上の説明から種々の代替、変形及び変
更を行なうことができる。即ち、特許請求の範囲に記載
のごとき本発明の精神及び範囲内で種々の代替、変形及
び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる全内反射（ＴＩＲ）変調装置の
側面図である。
【図２】本発明にかかる全内反射（ＴＩＲ）変調装置の
電極アレイの平面図である。
【図３】本発明にかかる全内反射（ＴＩＲ）変調装置の
他の実施例電極アレイの平面図である。
【図４】図１の全内反射（ＴＩＲ）変調装置及び本発明
にかかるシュリーレン暗視野イメージング光学装置の略
側面図である。
【図５】本発明にかかる全内反射（ＴＩＲ）変調装置の
更に他の実施例電極アレイの平面図である。
【符号の説明】
１２ 電気光学材料 １４ 入力面 １６ 出力面 １８、４０、６８ 反射面 ２０、３８、６６ 電極アレイ ２６、２８、４２、４６、７０、７４ はまり合い電極 ２８、３２、４４、４８、７２ 電極伝導ブロック ７６ 電極抵抗性ブロック ３４ 電極なし領域

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１、第２及び第３の面を有する電気光
    学材料と、 上記電気光学材料の第１の面に至近する電極パターンア
    レイであって、この電極パターンアレイが第１及び第２
    の組の種々の長さのはまり合い電極を具備し、上記第１
    の組の電極の各々は均一な電圧値においてアドレス可能
    であり、上記第２の組の電極は基準電圧値に設定され、
    上記第１の組の電極に印加された電圧値は前記電気光学
    材料の前記第１の面に隣接する局所電界を誘発する電極
    パターンアレイと、を有し、 上記第１の面と平行なコヒーレント光ビームは上記第２
    及び第３の面において偏向させられて上記第１の面にお
    いて全内反射を受け、上記電極アレイパターン内の上記
    電極の長さは上記コヒーレント光ビームのほぼ走行方向
    に延びており、上記局所電界は各電極の位置に対応する
    上記コヒーレント光ビームの光学特性の空間的変調を生
    じさせ、その局所的大きさは前記電極の長さに関係する
    ことを特徴とする全内反射電気光学変調装置。
  2. 【請求項２】 上記第１の面は電極パターンアレイ及び
    電極なし領域を具備していることを特徴とする請求項１
    記載の全内反射電気光学変調装置。
  3. 【請求項３】 上記コヒーレント光ビームの光学特性は
    電極なし領域の形状に対応することを特徴とする請求項
    ２記載の全内反射電気光学変調装置。
  4. 【請求項４】 上記電極パターンアレイは矩形内の対せ
    き的ダイヤモンド形であり、電極なし領域はダイヤモン
    ド形であることを特徴とする請求項３記載の全内反射電
    気光学変調装置。
  5. 【請求項５】 上記コヒーレント光ビームの光学特性は
    電極パターンアレイの形状に対応することを特徴とする
    請求項２記載の全内反射電気光学変調装置。
  6. 【請求項６】 上記電極パターンアレイはダイヤモンド
    形であり、電極なし領域は矩形内の対せき的ダイヤモン
    ド形であることを特徴とする請求項５記載の全内反射電
    気光学変調装置。
  7. 【請求項７】 電極パターンアレイを支持するための別
    個の基体と、 前記基体を電気光学材料に対して至近結合するための手
    段とを更に備え、もって前記電極パターンアレイは前記
    電気光学材料の第１の面に至近することを特徴とする請
    求項１記載の全内反射電気光学変調装置。
JP4160897A 1991-06-27 1992-06-19 全内反射電気光学変調装置 Pending JPH05188336A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010071105A1 (ja) * 2008-12-18 2010-06-24 日本電気株式会社 光スイッチ、画像表示装置、画像形成装置、及び光スイッチの製造方法

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05134275A (ja) * 1991-11-12 1993-05-28 Hitachi Koki Co Ltd 光制御素子
US5291566A (en) * 1992-04-03 1994-03-01 Xerox Corporation Total internal reflection electro-optic modulator for multiple axis and asymmetric beam profile modulation
US5696855A (en) * 1996-03-29 1997-12-09 Crystal Technologies, Inc. Integrated optic modulator with reduced capacitance electrode configuration
US5675673A (en) * 1996-03-29 1997-10-07 Crystal Technology, Inc. Integrated optic modulator with segmented electrodes and sloped waveguides
US5671302A (en) * 1996-03-29 1997-09-23 Crystal Technology, Inc. Linearized optic modulator with segmented electrodes
US6310712B1 (en) 1997-10-29 2001-10-30 Teloptics Corporation Discrete element light modulating microstructure devices
US6768572B2 (en) 1997-10-29 2004-07-27 Teloptics Corporation Solid state free space switch array on a substrate
US6816296B2 (en) * 1997-10-29 2004-11-09 Teloptics Corporation Optical switching network and network node and method of optical switching
US6393169B1 (en) 1997-12-19 2002-05-21 Intel Corporation Method and apparatus for providing optical interconnection
US6049639A (en) * 1997-12-19 2000-04-11 Intel Corporation Method and apparatus providing optical input/output through the back side of an integrated circuit die
US6330376B1 (en) 1997-12-19 2001-12-11 Intel Corporation Higher order rejection method and apparatus for optical modulator
US6052498A (en) * 1997-12-19 2000-04-18 Intel Corporation Method and apparatus providing an optical input/output bus through the back side of an integrated circuit die
US6075908A (en) * 1997-12-19 2000-06-13 Intel Corporation Method and apparatus for optically modulating light through the back side of an integrated circuit die
US6374003B1 (en) 1997-12-19 2002-04-16 Intel Corporation Method and apparatus for optically modulating light through the back side of an integrated circuit die using a plurality of optical beams
US6125217A (en) * 1998-06-26 2000-09-26 Intel Corporation Clock distribution network
US6303986B1 (en) 1998-07-29 2001-10-16 Silicon Light Machines Method of and apparatus for sealing an hermetic lid to a semiconductor die
US6486996B1 (en) 1998-10-27 2002-11-26 Teloptics Corporations Discrete element light modulating microstructure devices
US6587605B2 (en) 1999-01-06 2003-07-01 Intel Corporation Method and apparatus for providing optical interconnection
US6215577B1 (en) 1999-10-25 2001-04-10 Intel Corporation Method and apparatus for optically modulating an optical beam with a multi-pass wave-guided optical modulator
US6501092B1 (en) 1999-10-25 2002-12-31 Intel Corporation Integrated semiconductor superlattice optical modulator
US6268953B1 (en) 1999-12-02 2001-07-31 Intel Corporation Method and apparatus for optically modulating an optical beam with long interaction length optical modulator
US6351326B1 (en) 1999-12-14 2002-02-26 Intel Corporation Method and apparatus for optically modulating light utilizing a resonant cavity structure
US7003187B2 (en) 2000-08-07 2006-02-21 Rosemount Inc. Optical switch with moveable holographic optical element
US6810176B2 (en) 2000-08-07 2004-10-26 Rosemount Inc. Integrated transparent substrate and diffractive optical element
US6654511B2 (en) 2001-05-17 2003-11-25 Sioptical, Inc. Optical modulator apparatus and associated method
US6603889B2 (en) 2001-05-17 2003-08-05 Optronx, Inc. Optical deflector apparatus and associated method
US6608945B2 (en) 2001-05-17 2003-08-19 Optronx, Inc. Self-aligning modulator method and associated apparatus
US6526187B1 (en) 2001-05-17 2003-02-25 Optronx, Inc. Polarization control apparatus and associated method
US6493502B1 (en) 2001-05-17 2002-12-10 Optronx, Inc. Dynamic gain equalizer method and associated apparatus
US6912330B2 (en) 2001-05-17 2005-06-28 Sioptical Inc. Integrated optical/electronic circuits and associated methods of simultaneous generation thereof
US6891685B2 (en) * 2001-05-17 2005-05-10 Sioptical, Inc. Anisotropic etching of optical components
US6748125B2 (en) 2001-05-17 2004-06-08 Sioptical, Inc. Electronic semiconductor control of light in optical waveguide
US6646747B2 (en) 2001-05-17 2003-11-11 Sioptical, Inc. Interferometer apparatus and associated method
US6690844B2 (en) 2001-05-17 2004-02-10 Optronx, Inc. Optical fiber apparatus and associated method
US6947615B2 (en) 2001-05-17 2005-09-20 Sioptical, Inc. Optical lens apparatus and associated method
US6625348B2 (en) 2001-05-17 2003-09-23 Optron X, Inc. Programmable delay generator apparatus and associated method
US6782205B2 (en) 2001-06-25 2004-08-24 Silicon Light Machines Method and apparatus for dynamic equalization in wavelength division multiplexing
US6747781B2 (en) 2001-06-25 2004-06-08 Silicon Light Machines, Inc. Method, apparatus, and diffuser for reducing laser speckle
US6829092B2 (en) 2001-08-15 2004-12-07 Silicon Light Machines, Inc. Blazed grating light valve
US6800238B1 (en) 2002-01-15 2004-10-05 Silicon Light Machines, Inc. Method for domain patterning in low coercive field ferroelectrics
DE10392348T5 (de) * 2002-03-01 2005-03-03 Rosemount Inc., Eden Prairie Optischer Schalter mit 3D-Wellenleitern
US6728023B1 (en) 2002-05-28 2004-04-27 Silicon Light Machines Optical device arrays with optimized image resolution
US6767751B2 (en) 2002-05-28 2004-07-27 Silicon Light Machines, Inc. Integrated driver process flow
US6822797B1 (en) 2002-05-31 2004-11-23 Silicon Light Machines, Inc. Light modulator structure for producing high-contrast operation using zero-order light
US6829258B1 (en) 2002-06-26 2004-12-07 Silicon Light Machines, Inc. Rapidly tunable external cavity laser
US6813059B2 (en) 2002-06-28 2004-11-02 Silicon Light Machines, Inc. Reduced formation of asperities in contact micro-structures
US6801354B1 (en) 2002-08-20 2004-10-05 Silicon Light Machines, Inc. 2-D diffraction grating for substantially eliminating polarization dependent losses
US6712480B1 (en) 2002-09-27 2004-03-30 Silicon Light Machines Controlled curvature of stressed micro-structures
US6829077B1 (en) 2003-02-28 2004-12-07 Silicon Light Machines, Inc. Diffractive light modulator with dynamically rotatable diffraction plane
US6806997B1 (en) 2003-02-28 2004-10-19 Silicon Light Machines, Inc. Patterned diffractive light modulator ribbon for PDL reduction
US9410889B2 (en) * 2005-06-10 2016-08-09 Applied Biosystem, Llc Method and system for multiplex genetic analysis
US8111444B2 (en) * 2010-03-24 2012-02-07 Eastman Kodak Company Total internal reflection light valve
US8023170B1 (en) * 2010-03-24 2011-09-20 Eastman Kodak Company Total internal reflection modulator
CN112285405B (zh) * 2020-09-15 2023-06-20 北京无线电计量测试研究所 一种电光采样探头内部反射抑制方法、装置及计算设备

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5922213B2 (ja) * 1972-12-04 1984-05-25 萩原電気 （株） 光変調器
US3813142A (en) * 1972-12-04 1974-05-28 Gte Laboratories Inc Electro-optic variable phase diffraction grating and modulator
US3958862A (en) * 1974-06-14 1976-05-25 Scibor Rylski Marek Tadeusz Vi Electro-optical modulator
GB1557484A (en) * 1976-07-09 1979-12-12 Xerox Corp Electro optic modulator deflector
US4125318A (en) * 1976-07-30 1978-11-14 Xerox Corporation TIR modulator
US4281904A (en) * 1979-06-21 1981-08-04 Xerox Corporation TIR Electro-optic modulator with individually addressed electrodes
US4396252A (en) * 1980-09-17 1983-08-02 Xerox Corporation Proximity coupled electro-optic devices
US4482215A (en) * 1980-09-17 1984-11-13 Xerox Corporation Mechanical interface for proximity coupled electro-optic devices
US4391490A (en) * 1981-04-02 1983-07-05 Xerox Corporation Interface for proximity coupled electro-optic devices
US4636039A (en) * 1985-04-12 1987-01-13 Xerox Corporation Nonuniformity of fringe field correction for electro-optic devices
JPH0696260B2 (ja) * 1988-08-11 1994-11-30 ダイアホイルヘキスト株式会社 重合体フィルムの製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010071105A1 (ja) * 2008-12-18 2010-06-24 日本電気株式会社 光スイッチ、画像表示装置、画像形成装置、及び光スイッチの製造方法
JP5218564B2 (ja) * 2008-12-18 2013-06-26 日本電気株式会社 光スイッチ、画像表示装置、画像形成装置、及び光スイッチの製造方法
US8509576B2 (en) 2008-12-18 2013-08-13 Nec Corporation Optical switch, image display device, image forming device, and method for manufacturing optical switch

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Publication number Publication date
US5153770A (en) 1992-10-06

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