JPH0693069B2 - Surface acoustic wave optical deflector - Google Patents

Surface acoustic wave optical deflector

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JPH0693069B2
JPH0693069B2 JP19186086A JP19186086A JPH0693069B2 JP H0693069 B2 JPH0693069 B2 JP H0693069B2 JP 19186086 A JP19186086 A JP 19186086A JP 19186086 A JP19186086 A JP 19186086A JP H0693069 B2 JPH0693069 B2 JP H0693069B2
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electron beam
surface acoustic
acoustic wave
substrate
optical deflector
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憲司 中村
文隆 簡
直司 早川
雅典 竹之内
勇 下田
昌彦 奥貫
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、薄膜光導波路中を伝搬する光を弾性表面波に
より偏向させるために、独立して駆動することが可能な
複数個の電子線源を有する電子線発生装置を用いた弾性
表面波光偏向器に関するものである。
The present invention relates to a plurality of electron beams that can be independently driven in order to deflect light propagating in a thin film optical waveguide by surface acoustic waves. The present invention relates to a surface acoustic wave optical deflector using an electron beam generator having a light source.

[従来の技術] 弾性表面波光偏向器は薄膜光導波路中を伝搬する光束
を、光導波路に発生させた弾性表面波によって偏向させ
得る技術を利用した音響光学素子であり、光制御におけ
る素子として近年その重要性が増大しつつある。
[Prior Art] A surface acoustic wave optical deflector is an acousto-optic device that uses a technique capable of deflecting a light beam propagating through a thin film optical waveguide by a surface acoustic wave generated in the optical waveguide. Its importance is increasing.

第9図は従来から使用されている弾性表面波光偏向器の
一例を示す概略構成図である。光導波路基板SUB上に薄
膜光導波路WGが設けられており、この薄膜光導波路WG上
には弾性表面波励振用のすだれ状電極IDTが設置されて
いる。基板SUBとしては、例えばLiNbO3(ニオブ酸リチ
ウム)のような圧電単結晶が用いられ、薄膜光導波路WG
としては例えば圧電単結晶の表面にTiを蒸着し、内部に
熱拡散させることにより形成され、基板SUBよりも高い
屈折率を有する厚さ数μm程度の薄膜が用いられる。ま
た、基板SUBとして例えばSiのような非圧電単結晶を用
いることもできる。この場合に、薄膜光導波路WGとして
は例えば非圧電単結晶上にZnO(酸化亜鉛)のような圧
電体を付着させて形成され、基板SUBよりも高い屈折率
を有する薄膜を用いることができる。弾性表面波励振用
のすだれ状電極IDTとしては、例えばAl等の導電性材料
を蒸着によりパターン状に形成したものが用いられる。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an example of a surface acoustic wave optical deflector that has been conventionally used. The thin film optical waveguide WG is provided on the optical waveguide substrate SUB, and the interdigital transducer IDT for surface acoustic wave excitation is provided on the thin film optical waveguide WG. A piezoelectric single crystal such as LiNbO 3 (lithium niobate) is used as the substrate SUB, and the thin film optical waveguide WG is used.
For example, a thin film having a thickness of about several μm, which is formed by depositing Ti on the surface of a piezoelectric single crystal and thermally diffusing it inside, and has a higher refractive index than the substrate SUB is used. Alternatively, a non-piezoelectric single crystal such as Si can be used as the substrate SUB. In this case, as the thin film optical waveguide WG, it is possible to use, for example, a thin film formed by adhering a piezoelectric material such as ZnO (zinc oxide) on a non-piezoelectric single crystal and having a higher refractive index than the substrate SUB. As the interdigital electrode IDT for surface acoustic wave excitation, for example, a conductive material such as Al formed in a pattern by vapor deposition is used.

すだれ状電極IDTからは弾性表面波SAWが励振され、薄膜
光導波路WG中を伝搬するレーザー光Liは、弾性表面波SA
Wの波面と角度θで交差する。そして、弾性表面波SAWの
波長をΛ,レーザー光Liの波長をλとして、 θ=sin-1(λ/2Λ) なる関係が成立する場合に、レーザー光Liは弾性表面波
SAWによってブラッグ回折を受け、一部が回折光L1とな
って光導波路WG中を伝搬し、残りが非回折光LOとなって
光導波路WG中を伝搬する。
A surface acoustic wave SAW is excited from the IDT IDT, and the laser light Li propagating in the thin film optical waveguide WG is a surface acoustic wave SA.
It intersects the wavefront of W at an angle θ. When the wavelength of the surface acoustic wave SAW is Λ and the wavelength of the laser light Li is λ, the relation of θ = sin −1 (λ / 2Λ) holds, the laser light Li is the surface acoustic wave.
Bragg diffraction is caused by SAW, and a part of the light becomes diffracted light L1 and propagates in the optical waveguide WG, and the rest becomes non-diffracted light LO and propagates in the optical waveguide WG.

レーザー光Liの回折は弾性表面波SAWの波面が回折格子
として使用しているので、弾性表面波SAWの波長Λを変
えることにより回折光L1の出射方向を変化させることが
できる。弾性表面波SAWの励振は通常ではすだれ状電極I
DTに外部から高周波信号を印加することにより行われる
ので、高周波信号の周波数を変えることにより、回折光
L1の出射方向を変化させることができる。
Since the wavefront of the surface acoustic wave SAW is used as a diffraction grating in the diffraction of the laser light Li, the emission direction of the diffracted light L1 can be changed by changing the wavelength Λ of the surface acoustic wave SAW. Excitation of surface acoustic wave SAW is usually a comb-shaped electrode I
It is performed by applying a high-frequency signal to the DT from the outside, so by changing the frequency of the high-frequency signal,
The emission direction of L1 can be changed.

このような従来の弾性表面波光偏向器においては、弾性
表面波の励振をすだれ状電極IDTによって行っているた
め、次のような欠点がある。
In such a conventional surface acoustic wave optical deflector, since the surface acoustic wave is excited by the IDT electrode IDT, it has the following drawbacks.

I.すだれ状電極IDTはその形状によって動作周波数帯域
幅を持つため、発生し得る弾性表面波の波長が限られて
おり、偏向角範囲を広くとることができない。
I. Since the IDT of the interdigital transducer has an operating frequency bandwidth depending on its shape, the wavelength of the surface acoustic wave that can be generated is limited and the deflection angle range cannot be widened.

II.発生される弾性表面波の波面はすだれ状電極IDTと平
行方向に限られるため、第9図から明らかなように入射
レーザー光Liと表面波SAWとのなす角は一定である。そ
のため、ブラッグの条件を完全に満たす周波数はただ1
点であり、すだれ状電極IDTの動作帯域内であっても、
その周波数以外ではブラッグの条件からのずれにより回
折効率が低下する。
II. Since the wavefront of the generated surface acoustic wave is limited to the direction parallel to the IDT IDT, the angle between the incident laser beam Li and the surface acoustic wave SAW is constant as is clear from FIG. Therefore, the frequency that completely satisfies Bragg's condition is only 1.
Point, and even within the operating band of the IDT electrode,
At frequencies other than that frequency, the diffraction efficiency decreases due to the deviation from the Bragg condition.

[発明の目的] 本発明の目的は、電子線発生装置から強度変調された複
数個の電子線を個別に制御して光導波路基板に照射し
て、発生させた所望の弾性表面波により、光導波路中の
光束を広い角度範囲で偏向させることが可能な弾性表面
波光偏向器を提供することにある。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to control a plurality of intensity-modulated electron beams from an electron beam generator individually and irradiate the optical waveguide substrate, and generate a desired surface acoustic wave to generate an optical beam. An object of the present invention is to provide a surface acoustic wave optical deflector capable of deflecting a light beam in a waveguide in a wide angle range.

[発明の概要] 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、偏向すべ
き光束を伝搬する薄膜光導波路基板と、該基板に隣接し
て配置し、独立すて駆動できる複数の電子線源を二次元
配列した電子線発生装置と、該電子線発生装置から強度
変調された複数本の電子線を個別に発生し、前記基板に
照射することにより前記基板上に弾性表面波を励振させ
る制御手段とを有することを特徴とする弾性表面波光偏
向器である。
[Summary of the Invention] The gist of the present invention for achieving the above object is to provide a thin film optical waveguide substrate for propagating a light beam to be deflected, and a plurality of electron beams which are arranged adjacent to the substrate and can be independently driven. An electron beam generator in which the sources are two-dimensionally arranged and a plurality of intensity-modulated electron beams are individually generated from the electron beam generator, and a surface acoustic wave is excited on the substrate by irradiating the substrate. A surface acoustic wave optical deflector having a control means.

[発明の実施例] 以下に、本発明を第1図〜第8図に図示の実施例に基づ
いて詳細に説明する。
[Embodiment of the Invention] The present invention will be described in detail below based on the embodiment shown in FIGS. 1 to 8.

第1図は本発明による弾性表面波光偏向器の一実施例を
示す概略構成図である。基板SUB上に薄膜光導波路WGが
設けられ、光導波路WG上に電子線発生装置を用いて弾性
表面波を発生する超音波トランスデューサEATが設置さ
れている。なお、光導波路WGは前述の従来技術において
説明したものと同一の材料で構成されている。超音波ト
ランスデューサEATにより励振された弾性表面波SAWは、
光導波路WG中を伝搬するレーザー光Liと交差し、このレ
ーザー光Liにブラッグ回折を生じさせる。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a surface acoustic wave optical deflector according to the present invention. A thin film optical waveguide WG is provided on a substrate SUB, and an ultrasonic transducer EAT that generates a surface acoustic wave using an electron beam generator is installed on the optical waveguide WG. The optical waveguide WG is made of the same material as that described in the above-mentioned conventional technique. The surface acoustic wave SAW excited by the ultrasonic transducer EAT is
It intersects with the laser light Li propagating in the optical waveguide WG and causes the laser light Li to undergo Bragg diffraction.

本発明に用いる超音波トランスデューサEATは非常に広
い周波数帯域の弾性表面波SAWを励振することが可能で
あり、任意の方向へ伝搬する弾性表面波SAWを励振でき
る。第2図〜第6図は超音波トランスデューサEATの動
作の説明図であり、これらの図面を用いて弾性表面波SA
Wの発生方法を説明する。第2図は電子線発生装置を用
いた超音波トランスデューサEATの原理を示し、固体電
子線発生装置EBHの下面には電子線源EBSが二次元的に等
間隔に配列されている。固体電子線発生装置EBHに対向
して基板SUBが配置されており、固体電子線発生装置EBH
と基板SUBとの間には加速電圧VACが印加されている。電
子線発生装置EBHの基板SUBに対向する面には、加速電圧
VACを印加するための電極MACが形成されている。一方、
基板SUBは表面に光導波路WGを形成されているが、光導
波路WGは通常電気的には絶縁体であるので表面に電極MS
が形成されている。そして、電極MACとMSの間に加速電
圧VACを印加するようにしている。
The ultrasonic transducer EAT used in the present invention can excite a surface acoustic wave SAW in a very wide frequency band, and can excite a surface acoustic wave SAW propagating in an arbitrary direction. 2 to 6 are explanatory views of the operation of the ultrasonic transducer EAT, and the surface acoustic wave SA will be described with reference to these drawings.
The method of generating W will be described. FIG. 2 shows the principle of an ultrasonic transducer EAT using an electron beam generator. An electron beam source EBS is two-dimensionally arranged at equal intervals on the lower surface of the solid-state electron beam generator EBH. The substrate SUB is arranged so as to face the solid-state electron beam generator EBH.
The acceleration voltage VAC is applied between the substrate and the substrate SUB. The acceleration voltage is applied to the surface of the electron beam generator EBH facing the substrate SUB.
An electrode MAC for applying VAC is formed. on the other hand,
The optical waveguide WG is formed on the surface of the substrate SUB, but since the optical waveguide WG is usually an electrical insulator, the electrode MS
Are formed. Then, the acceleration voltage VAC is applied between the electrodes MAC and MS.

電子線源EBSとしては、一例として特公昭54−30274号、
特開昭54−111272号、特開昭56−15529号、特開昭57−3
8528号公報等に開示されているような構造を用いること
ができる。これはpn接合に逆方向電圧を供給して、電子
なだれ増倍(アバランシェマルチプリケーション)を生
じさせることにより半導体基体内に電子を発生させ、半
導体基体から電子を放出させるようにしたものである。
これによれば、このような電子線発生装置EBHに二次元
配列された電子線源EBSは、逆方向電圧の印加を個々の
電子線源EBSごとに適宜に制御することにより、独立的
に駆動することが可能である。
As an electron beam source EBS, for example, Japanese Examined Patent Publication No. 54-30274,
JP-A-54-111272, JP-A-56-15529, JP-A-57-3
A structure as disclosed in Japanese Patent No. 8528 can be used. This is a method in which a reverse voltage is supplied to the pn junction to cause electron avalanche multiplication (avalanche multiplication) to generate electrons in the semiconductor substrate and release the electrons from the semiconductor substrate.
According to this, the electron beam source EBS arranged two-dimensionally in such an electron beam generator EBH is driven independently by appropriately controlling the application of the reverse voltage for each electron beam source EBS. It is possible to

第3図は第2図に示した超音波トランスデューサEATの
動作の一例を示す断面図である。上述したように、二次
元配列された電子線源EBSはそれぞれ個別に制御されて
電子線CEBを発生することが可能であるが、第3図の例
では全ての電子線源EBSから同時に断続された電子線CEB
が発生されるようになっている。なお、電子線CEBの断
続周波数は数KHzから数100MHzの範囲が可能であり、断
続的に発生された電子線CEBは加速電圧VACにより加速さ
れて基板SUBの表面に衝突し、基板SUB中に電子線CEBの
断続周波数と等しい周波数の超音波を発生する。
FIG. 3 is a sectional view showing an example of the operation of the ultrasonic transducer EAT shown in FIG. As described above, the two-dimensionally arranged electron beam sources EBS can individually generate the electron beams CEB, but in the example of FIG. 3, all the electron beam sources EBS are intermittently connected at the same time. Electron beam CEB
Is generated. The intermittent frequency of the electron beam CEB can be in the range of several KHz to several 100 MHz, and the intermittently generated electron beam CEB is accelerated by the acceleration voltage VAC and collides with the surface of the substrate SUB, and Generates ultrasonic waves with a frequency equal to the intermittent frequency of the electron beam CEB.

単一の断続された電子線の衝突による基板中への超音波
の発生は、例えば「生駒、森塚、“電子線超音波顕微
鏡”、応用物理第51巻第2号(1982)、205(95)頁」
に詳述されている。それによれば、基板表面に加速され
て衝突した電子線の持つエネルギの大部分は熱となり基
板中に熱波が発生される。この熱波は熱弾性効果により
超音波となって基板中を伝搬し、超音波の周波数は電子
線の断続周波数に等しくなる。このような単一の電子線
を用いた場合に、超音波の発生源は1点であり、そこか
ら発生された超音波はほぼ球面波となる。
Generation of ultrasonic waves in a substrate by collision of a single intermittent electron beam is described in, for example, “Ikoma, Morizuka,“ Electron Beam Acoustic Microscope ”, Applied Physics Vol. 51, No. 2 (1982), 205 (95). )page"
Are detailed in. According to this, most of the energy of the electron beam that is accelerated and collides with the substrate surface becomes heat, and a heat wave is generated in the substrate. This heat wave becomes an ultrasonic wave that propagates in the substrate due to the thermoelastic effect, and the frequency of the ultrasonic wave becomes equal to the intermittent frequency of the electron beam. When such a single electron beam is used, the ultrasonic wave is generated at one point, and the ultrasonic wave generated from the ultrasonic wave becomes a substantially spherical wave.

これに対し第3図に示した弾性表面波発生装置EBHで
は、電子線CEBは二次元配列されて基板SUB表面に衝突す
るため、熱波TWも二次元に並んで超音波発生源となり、
全ての電子線源EBSは同時に断続されるため、熱波TW及
びそれにより発生する超音波は全て位相が等しい。この
ように、二次元に並んだ発生源から等しい位相で発生さ
れた超音波は重ね合わされて平面波APWとなり、基板SUB
中をその表面に垂直な方向DPに伝搬することになる。
On the other hand, in the surface acoustic wave generator EBH shown in FIG. 3, since the electron beams CEB are two-dimensionally arranged and collide with the surface of the substrate SUB, the heat waves TW are also two-dimensionally arranged and serve as an ultrasonic wave generation source.
Since all the electron beam sources EBS are interrupted at the same time, the heat wave TW and the ultrasonic waves generated thereby all have the same phase. In this way, the ultrasonic waves generated in the same phase from the two-dimensionally arranged sources are superposed into a plane wave APW, and the substrate SUB
It will propagate in the direction DP perpendicular to its surface.

第3図においては、超音波APWが基板SUBの表面と垂直な
方向に発生される動作例を示したが、このような超音波
トランスデューサEATは弾性表面波を発生することも可
能である。上述したように、電子線発生装置EBHに二次
元配列された電子線源EBSは、それぞれ独立に駆動する
ことが可能である。第4図においては、このような特長
を利用して弾性表面波の励振を行っている。第4図で隣
接する電子線源EBS間の距離をp、基板SUBを伝搬する弾
性表面波の速度をVsaw、波長をΛで表している。このと
き、隣接する電子線源EBSを交互に周波数fで断続し、
かつ、 2p=Λ Vsaw=f・Λ の関係が満足されれば、第4図(a)、(b)で示すよ
うに隣接する電子線源EBSから断続して発生された電子
線CEBが基板SUBに衝突することによって生ずる熱波TW
は、弾性表面波の境界条件を満足して超音波に変換され
弾性表面波SAWが励振される。
Although FIG. 3 shows an operation example in which the ultrasonic wave APW is generated in a direction perpendicular to the surface of the substrate SUB, such an ultrasonic transducer EAT can also generate a surface acoustic wave. As described above, the electron beam sources EBS that are two-dimensionally arranged in the electron beam generator EBH can be independently driven. In FIG. 4, surface acoustic waves are excited by utilizing such features. In FIG. 4, the distance between adjacent electron beam sources EBS is represented by p, the velocity of the surface acoustic wave propagating through the substrate SUB is represented by Vsaw, and the wavelength is represented by Λ. At this time, the adjacent electron beam sources EBS are alternately turned on and off at the frequency f,
If the relationship of 2p = Λ Vsaw = f · Λ is satisfied, the electron beam CEB intermittently generated from the adjacent electron beam source EBS is generated on the substrate as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). Heat wave TW generated by collision with SUB
Is converted into ultrasonic waves by satisfying the boundary conditions of surface acoustic waves, and surface acoustic waves SAW are excited.

第4図では説明のため電子線源EBSの間隔pが弾性表面
波SAWの波長の1/2に一致し、かつ隣接する電子線源EBS
が交互に断続された電子線CEBを発生するという特殊な
状況を図示したが、更に一般的な条件での弾性表面波SA
Wの発生を説明する。第5図(a)は基板SUBを弾性表面
波SAWの伝搬方向と基板SUBの表面の法線とを含む面で切
った場合の断面図であり、CEB1、CEB2はこの平面内の断
続された電子線、P1、P2は基板SUBの表面の電子線CEB
1、CEB2が照射される点である。点P1とP2の距離をd、
超音波の速度をVsaw、波長をΛで表している。
In FIG. 4, for the sake of explanation, the interval p between the electron beam sources EBS is equal to 1/2 of the wavelength of the surface acoustic wave SAW, and the electron beam sources EBS are adjacent to each other.
We have shown a special situation in which an electron beam CEB that is alternately intermittently generated is generated.
The occurrence of W will be described. FIG. 5 (a) is a sectional view when the substrate SUB is cut along a plane including the propagation direction of the surface acoustic wave SAW and the normal line of the surface of the substrate SUB, and CEB1 and CEB2 are discontinuous in this plane. Electron beam, P1 and P2 are electron beam CEB on the surface of substrate SUB
1, the point where CEB2 is irradiated. The distance between points P1 and P2 is d,
The ultrasonic velocity is represented by Vsaw and the wavelength is represented by Λ.

第5図(b)は点P1及びP2に照射される電子線CEBの断
続を示し、点P2ではP1よりも時間τだけ遅れて電子線が
断続される。このときの断続周波数は何れもfであり、
このとき点P1及びP2における電子線CEBの断続が、基板S
UBの中の弾性表面波SAWに対し同一の作用を持つ条件
は、 τ/(1/f)=d/Λ であるから、f・Λ=Vsawを用いて、次式を得る。
FIG. 5 (b) shows the interruption of the electron beam CEB applied to the points P1 and P2, and the electron beam is interrupted at the point P2 with a delay of time τ from P1. The intermittent frequency at this time is f,
At this time, the interruption of the electron beam CEB at the points P1 and P2 is caused by the substrate S
Since the condition of having the same effect on the surface acoustic wave SAW in UB is τ / (1 / f) = d / Λ, the following equation is obtained using f · Λ = Vsaw.

τ=d/Vsaw 即ち、弾性表面波SAWの伝搬方法に沿った距離がdであ
る2つの電子線源EBSを、τ=d/Vsawだけ遅延させて駆
動することにより弾性表面波SAWが発生される。
τ = d / Vsaw That is, the surface acoustic wave SAW is generated by driving two electron beam sources EBS whose distance is d along the propagation method of the surface acoustic wave SAW with a delay of τ = d / Vsaw. It

第5図は前述したように弾性表面波SAWの進行方向と、
基板SUBの表面の法線を含む面による断面図であるが、
二次元配列した電子線源EBSの一方の軸がこの面内にあ
る必要はない。第6図はこのような事情を説明するため
の電子線発生装置EBHの平面図である。この第6図にお
いて、白丸記号は二次元配列された電子線源EBSを表し
ており、弾性表面波SAWの伝搬方向をx軸、それと直行
する方向をy軸とし、原点は任意に1個選び出した電子
線源EBS0とする。このとき、任意の電子線源EBSiの位置
を(xi,yi)で表すと、原点の電子線源EBS0に対する電
子線源EBSiの駆動の遅延時間τiを、 τi=x/Vsaw とすることにより、x方向に伝搬する弾性表面波SAWが
励振される。
FIG. 5 shows the traveling direction of the surface acoustic wave SAW as described above,
It is a cross-sectional view of a surface including a normal to the surface of the substrate SUB,
It is not necessary that one axis of the two-dimensionally arranged electron beam source EBS is in this plane. FIG. 6 is a plan view of the electron beam generator EBH for explaining such a situation. In FIG. 6, white circles represent electron beam sources EBS arranged two-dimensionally. The propagation direction of the surface acoustic wave SAW is the x-axis, the direction orthogonal to it is the y-axis, and one origin is arbitrarily selected. The electron beam source is EBS0. At this time, if the position of an arbitrary electron beam source EBSi is represented by (xi, yi), the delay time τi of driving the electron beam source EBSi with respect to the electron beam source EBS0 at the origin is set to τi = x / Vsaw, The surface acoustic wave SAW propagating in the x direction is excited.

従って、x軸を好適に選択し、各電子線源EBSの駆動の
遅延時間τを上式を満足するように設定することによ
り、基板SUBに任意の方向に弾性表面波SAWを励振さるこ
とができる。
Therefore, by appropriately selecting the x-axis and setting the delay time τ of the drive of each electron beam source EBS so as to satisfy the above equation, it is possible to excite the surface acoustic wave SAW on the substrate SUB in any direction. it can.

このように、本発明に用いる超音波トランスデューサEA
Tは基板SUBの任意の方向へ周波数の弾性表面波SAWを発
生させることが可能である。この特長により本発明に係
る弾性表面波光偏向器においては、入射光を広い角度に
渡って偏向させることができる。第7図を用いてこれら
の動作を説明すると、第7図は第1図に示した実施例に
おいて、常にブラッグの条件を満足するように弾性表面
波SAWが発生できることを示している。第7図(a)は
高い周波数の弾性表面波によりレーザー光Liを偏向させ
る場合を示し、この場合には弾性表面波SAWの波長Λが
小さくなるから、ブラッグの条件を満足させるためには
レーザー光Liの入射角度θを大きくとらなければならな
い。即ち、弾性表面波SAWをレーザー光Liの入射側へ傾
けて伝搬するように発生させることにより、弾性表面波
SAWの波面と入射レーザー光Liとをブラッグの条件を満
たすようにすることができる。
Thus, the ultrasonic transducer EA used in the present invention
T can generate a surface acoustic wave SAW having a frequency in any direction of the substrate SUB. Due to this feature, in the surface acoustic wave optical deflector according to the present invention, incident light can be deflected over a wide angle. Describing these operations with reference to FIG. 7, FIG. 7 shows that in the embodiment shown in FIG. 1, the surface acoustic wave SAW can be generated so as to always satisfy the Bragg condition. FIG. 7 (a) shows a case where the laser light Li is deflected by a high-frequency surface acoustic wave. In this case, since the wavelength Λ of the surface acoustic wave SAW becomes small, it is necessary to satisfy the laser condition in order to satisfy the Bragg condition. The incident angle θ of the light Li must be large. That is, the surface acoustic wave SAW is generated so as to propagate while being inclined to the incident side of the laser light Li,
The SAW wavefront and the incident laser beam Li can satisfy the Bragg condition.

第7図(b)は低い周波数の弾性表面波SAWにより光束
を偏向する場合を示し、この場合は弾性表面波SAWの波
長Λが大きくなるため、ブラッグの条件を満足させるた
めにはレーザー光Liの入射角度θを小さくとらなければ
ならない。従って、弾性表面波SAWをレーザー光Liの入
射側と反対側に傾けて伝搬するように発生させることに
より、この場合も弾性表面波SAWの波面と入射レーザー
光Liとのなす角をブラッグ角を満足するように設定する
ことができる。
FIG. 7 (b) shows a case where a light beam is deflected by a surface acoustic wave SAW having a low frequency. In this case, since the wavelength Λ of the surface acoustic wave SAW becomes large, in order to satisfy the Bragg condition, laser light Li The incident angle θ of should be small. Therefore, by generating the surface acoustic wave SAW so that it propagates while being inclined to the side opposite to the incident side of the laser light Li, the angle formed between the wave front of the surface acoustic wave SAW and the incident laser light Li is also defined as the Bragg angle. It can be set to your satisfaction.

先に説明した第9図に示す従来例では、弾性表面波SAW
の波面と入射レーザー光Liとの角度θは予め設定された
値で固定されており、単一周波数でしかブラッグの条件
を満足させないために、この周波数以外で回折効率の低
下を生じていたが、本発明では第7図で説明したように
常にブラッグの条件を満たしながら光偏向を行うことが
できる。更に、前述のように本発明に用いる超音波トラ
ンスデューサEATには、形状による周波数帯域制限がな
いので、広い帯域でこのようなブラッグ回折を行わせる
ことができ、偏向角を極めて広くすることが可能であ
る。
In the conventional example shown in FIG. 9 described above, the surface acoustic wave SAW is used.
The angle θ between the wavefront of and the incident laser light Li is fixed at a preset value, and since the Bragg condition is satisfied only at a single frequency, the diffraction efficiency was reduced at frequencies other than this frequency. In the present invention, as described with reference to FIG. 7, the light can be deflected while always satisfying the Bragg condition. Further, as described above, since the ultrasonic transducer EAT used in the present invention has no frequency band limitation due to the shape, it is possible to perform such Bragg diffraction in a wide band, and it is possible to make the deflection angle extremely wide. Is.

実施例の説明においては、電子線を断続して弾性表面波
を発生する方法を例示したが、超音波を発生するには電
子線に強度変調がなされていればよく、例えば正弦波状
の強度変調やデューティ比が1対1以外のパルス変調を
用いることが可能である。
In the description of the embodiments, the method of intermittently generating an electron beam to generate a surface acoustic wave is illustrated, but to generate an ultrasonic wave, the electron beam may be intensity-modulated, for example, a sinusoidal intensity modulation. It is possible to use pulse modulation with a duty ratio other than 1: 1.

また、二次元配置された電子線源EBSは独立して駆動す
ることが可能であり、実施例ではこのような条件のもと
に説明を行った。しかし、駆動のための電極をマトリク
ス状にして、各電子線源EBSの任意の1個を独立的に駆
動することも可能であり、このような駆動方法は電子線
源EBSの数が多い場合や、配線や駆動の複雑を低減する
場合に有効である。第8図はこのような駆動の回路図で
あり、電子線源EBSには縦方向、横方向にそれぞれ共通
電極X1、X2…、Y1、Y2…がマトリクス状に接続されてお
り、電極X1、X2…は制御回路CONT1に、電極Y1、Y2…は
制御回路CONT2に接続されている。例えば、制御回路CON
T1で電極X3を、制御回路CONT2で電極Y4を選択すること
により、電子線源EBS34を選択して駆動することができ
る。
Further, the electron beam sources EBS arranged two-dimensionally can be driven independently, and the embodiment has been described under such conditions. However, it is also possible to drive any one of the electron beam sources EBS independently by forming electrodes for driving in a matrix, and such a driving method is used when the number of electron beam sources EBS is large. Also, it is effective in reducing the complexity of wiring and driving. FIG. 8 is a circuit diagram of such a drive. Common electrodes X1, X2 ..., Y1, Y2 ... Are connected in a matrix in the vertical and horizontal directions to the electron beam source EBS. X2 ... Are connected to the control circuit CONT1, and electrodes Y1, Y2 ... are connected to the control circuit CONT2. For example, control circuit CON
The electron beam source EBS34 can be selected and driven by selecting the electrode X3 at T1 and the electrode Y4 at the control circuit CONT2.

このような駆動方法と、上述のデューティ比を好適に選
んだ電子線のパルス変調による超音波発生とを組み合わ
せて本発明に適用することも可能である。即ち、実施例
中の電子線源EBS間の遅延時間τよりも電子線源EBSを駆
動するパルス幅を狭くすることにより、同一時刻に駆動
される電子線源EBSを1個のみとすることができる。
It is also possible to apply the present invention in combination with such a driving method and ultrasonic wave generation by pulse modulation of an electron beam with the above-mentioned duty ratio being appropriately selected. That is, by making the pulse width for driving the electron beam source EBS narrower than the delay time τ between the electron beam sources EBS in the embodiment, only one electron beam source EBS can be driven at the same time. it can.

なお、これらの実施例において電子線発生装置EBMとし
て、前述のように特公昭54−30274号公報等に開示され
ているものを用いたが、本発明に係る弾性表面波光偏向
器においては電子線源を独立して駆動できさえすればよ
く本質的な事柄ではない。従って、電子線源として他に
知られているpn接合のネガティブワークファンクション
を用いたものや、フィールドエミッション型等の固体電
子線源を用いても同様の効果が得られる。
As the electron beam generator EBM in these examples, the one disclosed in Japanese Patent Publication No. 54-30274 is used as described above, but in the surface acoustic wave optical deflector according to the present invention, the electron beam is used. It is not essential that it can drive the source independently. Therefore, the same effect can be obtained by using a known pn junction negative work function as an electron beam source or a field emission type solid-state electron beam source.

更に、実施例では次二元に等間隔に配置した電子線源EB
Sを例示したが、等間隔でなくとも本発明に適用し得る
ことも明らかである。
Further, in the embodiment, the electron beam sources EB arranged at equal intervals in the following two
Although S is shown as an example, it is obvious that the present invention can be applied even if the intervals are not even.

[発明の効果] 以上説明したように本発明に係る弾性表面波光偏向器
は、二次元配置され個別に制御し得る電子線源から発生
した電子線を、光導波路基板に照射することによって発
生させた所望の弾性表面波により、光導波路基板中の光
ビームを偏向させることにより、広い周波数範囲で常に
ブラッグの条件を満足した回折を実現でき、回折効率を
良好に保持しながら広い角度範囲での光偏向を可能とし
ている。
[Advantages of the Invention] As described above, the surface acoustic wave optical deflector according to the present invention is generated by irradiating the optical waveguide substrate with an electron beam generated from an electron beam source that is two-dimensionally arranged and can be individually controlled. By deflecting the light beam in the optical waveguide substrate by the desired surface acoustic wave, it is possible to realize diffraction that always satisfies the Bragg condition in a wide frequency range, and maintain a good diffraction efficiency while maintaining a wide angle range. It enables light deflection.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係る弾性表面波光偏向器の実施例の概
略構成図、第2図は超音波トランスデューサの概略構成
図、第3図〜第6図は超音波トランスデューサの動作説
明図、第7図は弾性表面波光偏向器の動作説明図、第8
図は電子線源を簡易に駆動する回路図、第9図は従来の
弾性表面波光偏向器の概略構成図である。 符号SUBは基板、WGは光導波路、EATは超音波トランスデ
ューサ、EBHは電子線発生装置、EBSは電子線源、MAC、M
Sは電極である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a surface acoustic wave optical deflector according to the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an ultrasonic transducer, and FIGS. 3 to 6 are operation explanatory diagrams of the ultrasonic transducer. FIG. 7 is an operation explanatory view of a surface acoustic wave optical deflector, and FIG.
FIG. 9 is a circuit diagram for easily driving an electron beam source, and FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a conventional surface acoustic wave optical deflector. SUB is a substrate, WG is an optical waveguide, EAT is an ultrasonic transducer, EBH is an electron beam generator, EBS is an electron beam source, MAC, M
S is an electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹之内 雅典 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 下田 勇 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 奥貫 昌彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── (72) Inventor Masanori Takenouchi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Isamu Shimoda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Incorporated (72) Inventor Masahiko Okunuki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】偏向すべき光束を伝搬する薄膜光導波路基
板と、該基板に隣接して配置し、独立して駆動できる複
数の電子線源を二次元配列した電子線発生装置と、該電
子線発生装置から強度変調された複数本の電子線を個別
に発生し、前記基板に照射することにより前記基板上に
弾性表面波を励振させる制御手段とを有することを特徴
とする弾性表面波光偏向器。
1. A thin-film optical waveguide substrate for propagating a light beam to be deflected, an electron beam generator arranged adjacent to the substrate and having a plurality of electron beam sources which can be independently driven two-dimensionally arranged, and the electron beam generator. Surface acoustic wave optical deflection, comprising: a control unit for individually generating a plurality of intensity-modulated electron beams from a beam generator and irradiating the substrate to excite surface acoustic waves on the substrate. vessel.
【請求項2】前記電子線発生装置には前記電子線源の二
次元配列と同一面上に少なくとも1つの(x,y)直交座
標系を設け、任意の電子線源の位置を前記座標系により
(x,y)で表したときに、前記制御手段は前記電子線源
が原点(0,0)に位置する電子線源に対し、Vsawを前記
基板におけるx方向の弾性表面波速度とすると、ほぼ、 τ=x/Vsaw なる時間だけ遅延して駆動するように制御するようにし
た特許請求の範囲第1項に記載の弾性表面波光偏向器。
2. The electron beam generator is provided with at least one (x, y) Cartesian coordinate system on the same plane as the two-dimensional array of the electron beam sources, and the position of any electron beam source is set to the coordinate system. When expressed by (x, y), the control means assumes that Vsaw is the surface acoustic wave velocity in the x direction on the substrate with respect to the electron beam source located at the origin (0, 0). The surface acoustic wave optical deflector according to claim 1, wherein the surface acoustic wave optical deflector is controlled so as to be driven with a delay of about τ = x / Vsaw.
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