JPH08262506A - 音響光学素子 - Google Patents
音響光学素子Info
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- JPH08262506A JPH08262506A JP7091681A JP9168195A JPH08262506A JP H08262506 A JPH08262506 A JP H08262506A JP 7091681 A JP7091681 A JP 7091681A JP 9168195 A JP9168195 A JP 9168195A JP H08262506 A JPH08262506 A JP H08262506A
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- linbo
- thin film
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- G—PHYSICS
- 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
- G02F1/33—Acousto-optical deflection devices
- G02F1/335—Acousto-optical deflection devices having an optical waveguide structure
-
- G—PHYSICS
- 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
- G02F1/01—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 intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/11—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 intensity, phase, polarisation or colour based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
- G02F1/125—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 intensity, phase, polarisation or colour based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves in an optical waveguide structure
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レイリー波の励振の高効率化、およびレイリ
ー波を励振する周波数の広帯域化をはかることにより、
光の偏向角の可変幅の大きい音響光学素子を得る。 【構成】 音響光学素子１０は、ＹカットＺ伝搬のＬｉ
ＮｂＯ3 基板１２を含む。ＬｉＮｂＯ3 基板１２の一方
主面には、ＬｉＮｂＯ3 基板１２よりも光屈折率の高い
Ｎｂ2 Ｏ5 の光導波路層１４が形成される。光導波路層
１４の光入力側の主面には、入力グレーティング１６が
形成され、光導波路層１４の光出力側の主面には、出力
グレーティング１８が形成される。また、光導波路層１
４の主面には、入力グレーティング１６と出力グレーテ
ィング１８との中間に、レイリー波を励振させるための
インターディジタル電極２０が形成される。さらに、イ
ンターディジタル電極２０の上には、ＺｎＯからなる誘
電体薄膜層２２が形成される。
ー波を励振する周波数の広帯域化をはかることにより、
光の偏向角の可変幅の大きい音響光学素子を得る。 【構成】 音響光学素子１０は、ＹカットＺ伝搬のＬｉ
ＮｂＯ3 基板１２を含む。ＬｉＮｂＯ3 基板１２の一方
主面には、ＬｉＮｂＯ3 基板１２よりも光屈折率の高い
Ｎｂ2 Ｏ5 の光導波路層１４が形成される。光導波路層
１４の光入力側の主面には、入力グレーティング１６が
形成され、光導波路層１４の光出力側の主面には、出力
グレーティング１８が形成される。また、光導波路層１
４の主面には、入力グレーティング１６と出力グレーテ
ィング１８との中間に、レイリー波を励振させるための
インターディジタル電極２０が形成される。さらに、イ
ンターディジタル電極２０の上には、ＺｎＯからなる誘
電体薄膜層２２が形成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は音響光学素子に関し、
特にたとえば、レーザープリンタなどのための光偏向素
子として用いられる音響光学素子に関する。
特にたとえば、レーザープリンタなどのための光偏向素
子として用いられる音響光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は、従来の音響光学素子の一例を示
す斜視図解図であり、図８は、その要部の図解図であ
る。音響光学素子は、弾性表面波などの超音波と光との
相互作用を利用し、光を偏向させるためのものである。
この音響光学素子１は、ＹカットのＬｉＮｂＯ3 層２を
含む。ＬｉＮｂＯ3 層２の上には、たとえばＮｂ2 Ｏ5
の薄膜からなる光導波路層３が形成される。光導波路層
３の光入力側の主面には、入力グレーティング４が光入
射方向と略直交するように形成され、光導波路層３の光
出力側の主面には、出力グレーティング５が入力グレー
ティング４と略平行に形成される。入力グレーティング
４および出力グレーティング５は、空間光を光導波路に
集め結合させるためのものである。この入力グレーティ
ング４および出力グレーティング５は、それぞれ平行な
複数の溝状に形成され、あるいは、それぞれ平行な複数
の棒状電極からなる。
す斜視図解図であり、図８は、その要部の図解図であ
る。音響光学素子は、弾性表面波などの超音波と光との
相互作用を利用し、光を偏向させるためのものである。
この音響光学素子１は、ＹカットのＬｉＮｂＯ3 層２を
含む。ＬｉＮｂＯ3 層２の上には、たとえばＮｂ2 Ｏ5
の薄膜からなる光導波路層３が形成される。光導波路層
３の光入力側の主面には、入力グレーティング４が光入
射方向と略直交するように形成され、光導波路層３の光
出力側の主面には、出力グレーティング５が入力グレー
ティング４と略平行に形成される。入力グレーティング
４および出力グレーティング５は、空間光を光導波路に
集め結合させるためのものである。この入力グレーティ
ング４および出力グレーティング５は、それぞれ平行な
複数の溝状に形成され、あるいは、それぞれ平行な複数
の棒状電極からなる。
【０００３】また、光導波路層３の主面には、入力グレ
ーティング４と出力グレーティング５との中間に、弾性
表面波の一種であるレイリー波を励振させるためのイン
ターディジタル電極６が形成される。インターディジタ
ル電極６は、図８に示すように、一組のすだれ電極６ａ
および６ｂが、相互に差し込まれるようにして形成され
る。そして、一方のすだれ電極６ａは、アースに接続さ
れ、他方のすだれ電極６ｂには、周波数を印加するた
め、発振器が接続されている。
ーティング４と出力グレーティング５との中間に、弾性
表面波の一種であるレイリー波を励振させるためのイン
ターディジタル電極６が形成される。インターディジタ
ル電極６は、図８に示すように、一組のすだれ電極６ａ
および６ｂが、相互に差し込まれるようにして形成され
る。そして、一方のすだれ電極６ａは、アースに接続さ
れ、他方のすだれ電極６ｂには、周波数を印加するた
め、発振器が接続されている。
【０００４】この音響光学素子１には、インターディジ
タル電極６によって印加された周波数に対応したレイリ
ー波が励振される。そして、音響光学素子１の光導波路
層３には、光源７から１本の光が入射される。光導波路
層３に光源７から入射された一本の光が、印加された周
波数によって励振されたレイリー波によって回折される
ことになり、印加する周波数を変えることにより、異な
る偏向角を得ることができる。
タル電極６によって印加された周波数に対応したレイリ
ー波が励振される。そして、音響光学素子１の光導波路
層３には、光源７から１本の光が入射される。光導波路
層３に光源７から入射された一本の光が、印加された周
波数によって励振されたレイリー波によって回折される
ことになり、印加する周波数を変えることにより、異な
る偏向角を得ることができる。
【０００５】この音響光学素子１は、たとえばレーザー
プリンタなどのための光偏向素子として用いることがで
きる。
プリンタなどのための光偏向素子として用いることがで
きる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
音響光学素子１による、周波数の変化Δｆによって光が
回折を受ける光の偏向角変化量（可変幅）Δθは、λ0
を光の波長とし、ｖを弾性表面波の速度とし、θB をブ
ラッグ回折角としたときに、次式（１）で表される。 したがって、光の偏向角変化量Δθは、弾性表面波の周
波数変化量Δｆに依存する。このΔｆを大きくとるため
には、弾性表面波の周波数帯域が広いほうがよい。弾性
表面波を効率よく励振し、広帯域化をはかるには、電気
機械結合係数Ｋは、大きくなければならない。しかしな
がら、このような従来の音響光学素子では、電気機械結
合係数Ｋが小さかった。たとえば、ＹカットＺ伝搬のＬ
ｉＮｂＯ3 基板のレイリー波では、理論上、Ｋ＝０．２
２であり、１２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板のレイリ
ー波では、理論上、Ｋ＝０．２３である。そのため、従
来の音響光学素子では、レイリー波を励振する周波数の
帯域Δｆを広くとることは困難で、そのため光の偏向角
変化量（可変幅）を大きくすることができなかった。
音響光学素子１による、周波数の変化Δｆによって光が
回折を受ける光の偏向角変化量（可変幅）Δθは、λ0
を光の波長とし、ｖを弾性表面波の速度とし、θB をブ
ラッグ回折角としたときに、次式（１）で表される。 したがって、光の偏向角変化量Δθは、弾性表面波の周
波数変化量Δｆに依存する。このΔｆを大きくとるため
には、弾性表面波の周波数帯域が広いほうがよい。弾性
表面波を効率よく励振し、広帯域化をはかるには、電気
機械結合係数Ｋは、大きくなければならない。しかしな
がら、このような従来の音響光学素子では、電気機械結
合係数Ｋが小さかった。たとえば、ＹカットＺ伝搬のＬ
ｉＮｂＯ3 基板のレイリー波では、理論上、Ｋ＝０．２
２であり、１２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板のレイリ
ー波では、理論上、Ｋ＝０．２３である。そのため、従
来の音響光学素子では、レイリー波を励振する周波数の
帯域Δｆを広くとることは困難で、そのため光の偏向角
変化量（可変幅）を大きくすることができなかった。
【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、レ
イリー波の励振の高効率化、およびレイリー波を励振す
る周波数の広帯域化をはかることにより、光の偏向角の
可変幅の大きい音響光学素子を提供することである。
イリー波の励振の高効率化、およびレイリー波を励振す
る周波数の広帯域化をはかることにより、光の偏向角の
可変幅の大きい音響光学素子を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ＹカットＺ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板と、ＬｉＮｂＯ
3 基板上の少なくとも一部に形成され、ＬｉＮｂＯ3 基
板よりも光屈折率の高い光導波路層と、ＬｉＮｂＯ3 基
板上に形成され、レイリー波を励振するためのインター
ディジタル電極と、インターディジタル電極の上に形成
される誘電体薄膜層を含む、音響光学素子である。
は、ＹカットＺ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板と、ＬｉＮｂＯ
3 基板上の少なくとも一部に形成され、ＬｉＮｂＯ3 基
板よりも光屈折率の高い光導波路層と、ＬｉＮｂＯ3 基
板上に形成され、レイリー波を励振するためのインター
ディジタル電極と、インターディジタル電極の上に形成
される誘電体薄膜層を含む、音響光学素子である。
【０００９】請求項１に記載の発明において、誘電体薄
膜層は、ＺｎＯまたはＴａ2 Ｏ5 を含むことが好まし
い。
膜層は、ＺｎＯまたはＴａ2 Ｏ5 を含むことが好まし
い。
【００１０】請求項１または請求項２に記載の発明にお
いて、誘電体薄膜層とＬｉＮｂＯ3基板とが対向する面
において、誘電体薄膜層の極性とＬｉＮｂＯ3 基板の極
性とを同一極性にすることが好ましい。
いて、誘電体薄膜層とＬｉＮｂＯ3基板とが対向する面
において、誘電体薄膜層の極性とＬｉＮｂＯ3 基板の極
性とを同一極性にすることが好ましい。
【００１１】請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
の発明において、誘電体薄膜層の規格化膜厚は、０．０
５〜０．３７の範囲にあることが好ましい。
の発明において、誘電体薄膜層の規格化膜厚は、０．０
５〜０．３７の範囲にあることが好ましい。
【００１２】請求項５の発明は、１２８°回転Ｙ面Ｌｉ
ＮｂＯ3 基板と、１２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板上
の少なくとも一部に形成され、１２８°回転Ｙ面ＬｉＮ
ｂＯ3 基板よりも光屈折率の高い光導波路層と、１２８
°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板上に形成され、レイリー波
を励振するためのインターディジタル電極と、インター
ディジタル電極の上に形成される誘電体薄膜層とを含
む、音響光学素子である。
ＮｂＯ3 基板と、１２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板上
の少なくとも一部に形成され、１２８°回転Ｙ面ＬｉＮ
ｂＯ3 基板よりも光屈折率の高い光導波路層と、１２８
°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板上に形成され、レイリー波
を励振するためのインターディジタル電極と、インター
ディジタル電極の上に形成される誘電体薄膜層とを含
む、音響光学素子である。
【００１３】請求項５に記載の発明において、誘電体薄
膜層は、ＺｎＯまたはＴａ2 Ｏ5 を含むことが好まし
い。
膜層は、ＺｎＯまたはＴａ2 Ｏ5 を含むことが好まし
い。
【００１４】請求項５または請求項６に記載の発明にお
いて、誘電体薄膜層の極性と１２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂ
Ｏ3 基板の極性とを同一極性にすることが好ましい。
いて、誘電体薄膜層の極性と１２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂ
Ｏ3 基板の極性とを同一極性にすることが好ましい。
【００１５】請求項５ないし請求項７のいずれかに記載
の発明において、誘電体薄膜層の規格化膜厚は、０．０
８〜０．４３の範囲にあることが好ましい。
の発明において、誘電体薄膜層の規格化膜厚は、０．０
８〜０．４３の範囲にあることが好ましい。
【００１６】請求項１ないし請求項８に記載の発明にお
いて、光導波路層は、Ｎｂ2 Ｏ5 を含むことが好まし
い。
いて、光導波路層は、Ｎｂ2 Ｏ5 を含むことが好まし
い。
【００１７】請求項１ないし請求項８のいずれかに記載
の発明において、光導波路層は、ＬｉＮｂＯ3 層の一方
主面に、Ｔｉを拡散させることにより形成してもよい。
の発明において、光導波路層は、ＬｉＮｂＯ3 層の一方
主面に、Ｔｉを拡散させることにより形成してもよい。
【００１８】請求項１ないし請求項８のいずれかに記載
の発明において、光導波路層は、ＬｉＮｂＯ3 層の一方
主面に、Ｔｉをプロトン交換することにより形成しても
よい。
の発明において、光導波路層は、ＬｉＮｂＯ3 層の一方
主面に、Ｔｉをプロトン交換することにより形成しても
よい。
【００１９】
【作用】少なくとも一部に光導波路層の形成されたＹカ
ットＺ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板または１２８°回転Ｙ面
ＬｉＮｂＯ3 基板の上に形成されたインターディジタル
電極によって、弾性表面波の一種であるレイリー波が、
ＬｉＮｂＯ3 基板または光導波路層に励振される。イン
ターディジタル電極の上に誘電体薄膜層を形成すること
により、電気機械結合係数が大きくなり、レイリー波の
励振効率が向上し、しかもレイリー波を励振する周波数
を広帯域化することができる。
ットＺ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板または１２８°回転Ｙ面
ＬｉＮｂＯ3 基板の上に形成されたインターディジタル
電極によって、弾性表面波の一種であるレイリー波が、
ＬｉＮｂＯ3 基板または光導波路層に励振される。イン
ターディジタル電極の上に誘電体薄膜層を形成すること
により、電気機械結合係数が大きくなり、レイリー波の
励振効率が向上し、しかもレイリー波を励振する周波数
を広帯域化することができる。
【００２０】さらに、誘電体薄膜層の極性と、ＬｉＮｂ
Ｏ3 基板（および光導波路層）の極性とを同一極性にす
ることにより、電気機械結合係数が大きくなり、レイリ
ー波を励振する効率の向上と、周波数帯の広帯域化が図
れる。
Ｏ3 基板（および光導波路層）の極性とを同一極性にす
ることにより、電気機械結合係数が大きくなり、レイリ
ー波を励振する効率の向上と、周波数帯の広帯域化が図
れる。
【００２１】また、少なくとも一部に光導波路層の形成
されたＹカットＺ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板の上にインタ
ーディジタル電極を形成し、さらにその上に誘電体薄膜
層を形成した場合において、誘電体薄膜層の規格化膜厚
を０．０５〜０．３７の範囲にすることにより、電気機
械結合係数が大きくなり、レイリー波の励振効率が向上
し、その周波数の広帯域化が図れる。
されたＹカットＺ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板の上にインタ
ーディジタル電極を形成し、さらにその上に誘電体薄膜
層を形成した場合において、誘電体薄膜層の規格化膜厚
を０．０５〜０．３７の範囲にすることにより、電気機
械結合係数が大きくなり、レイリー波の励振効率が向上
し、その周波数の広帯域化が図れる。
【００２２】さらに、誘電体薄膜層は、ＺｎＯまたはＴ
ａ2 Ｏ5 を含むことにより、電気機械結合係数が大きく
なり、レイリー波の励振効率が向上して広帯域化する。
ａ2 Ｏ5 を含むことにより、電気機械結合係数が大きく
なり、レイリー波の励振効率が向上して広帯域化する。
【００２３】また、１２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板
を用いた場合において、誘電体薄膜層の極性と、１２８
°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板（および光導波路層）の極
性とを同一極性にすることにより、電気機械結合係数が
大きくなり、レイリー波の励振効率が向上し、しかも周
波数の広帯域化が図れる。
を用いた場合において、誘電体薄膜層の極性と、１２８
°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板（および光導波路層）の極
性とを同一極性にすることにより、電気機械結合係数が
大きくなり、レイリー波の励振効率が向上し、しかも周
波数の広帯域化が図れる。
【００２４】さらに、１２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基
板の上に光導波路層を形成し、その上にインターディジ
タル電極を形成し、さらにその上に誘電体薄膜層を形成
した場合において、誘電体薄膜層の規格化膜厚を０．０
８〜０．４３の範囲にすることにより、電気機械結合係
数が大きくなり、レイリー波の励振効率が向上して、し
かも周波数の広帯域化が図れる。
板の上に光導波路層を形成し、その上にインターディジ
タル電極を形成し、さらにその上に誘電体薄膜層を形成
した場合において、誘電体薄膜層の規格化膜厚を０．０
８〜０．４３の範囲にすることにより、電気機械結合係
数が大きくなり、レイリー波の励振効率が向上して、し
かも周波数の広帯域化が図れる。
【００２５】
【発明の効果】この発明によれば、電気機械結合係数が
大きくなり、レイリー波の励振が高効率化され、広帯域
な周波数でレイリー波が励振されるので、光の偏向角の
可変幅の大きな音響光学素子を得ることができる。
大きくなり、レイリー波の励振が高効率化され、広帯域
な周波数でレイリー波が励振されるので、光の偏向角の
可変幅の大きな音響光学素子を得ることができる。
【００２６】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【００２７】
【実施例】図１は、この発明の一実施例を示す斜視図解
図であり、図２は、その要部の図解図である。図３は、
図１に示す実施例の端面の図解図である。この音響光学
素子１０は、ＹカットＺ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板１２を
含む。ＬｉＮｂＯ3 基板１２の一方主面には、ＬｉＮｂ
Ｏ3 基板１２よりも光屈折率の高い光導波路層として、
たとえばＮｂ2 Ｏ5 の薄膜による光導波路層１４が形成
される。光導波路層１４の光入力側の主面には、入力グ
レーティング１６が光入射方向と略直交するように形成
され、光導波路層１４の光出力側の主面には、出力グレ
ーティング１８が入力グレーティング１６と略平行に形
成される。入力グレーティング１６および出力グレーテ
ィング１８は、空間光を光導波路に集め結合させるため
のものであり、それぞれ平行な複数の溝状に形成され
る。なお、入力グレーティング１６および出力グレーテ
ィング１８としては、平行な複数の棒状の電極を形成し
てもよい。
図であり、図２は、その要部の図解図である。図３は、
図１に示す実施例の端面の図解図である。この音響光学
素子１０は、ＹカットＺ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板１２を
含む。ＬｉＮｂＯ3 基板１２の一方主面には、ＬｉＮｂ
Ｏ3 基板１２よりも光屈折率の高い光導波路層として、
たとえばＮｂ2 Ｏ5 の薄膜による光導波路層１４が形成
される。光導波路層１４の光入力側の主面には、入力グ
レーティング１６が光入射方向と略直交するように形成
され、光導波路層１４の光出力側の主面には、出力グレ
ーティング１８が入力グレーティング１６と略平行に形
成される。入力グレーティング１６および出力グレーテ
ィング１８は、空間光を光導波路に集め結合させるため
のものであり、それぞれ平行な複数の溝状に形成され
る。なお、入力グレーティング１６および出力グレーテ
ィング１８としては、平行な複数の棒状の電極を形成し
てもよい。
【００２８】また、光導波路層１４の主面には、入力グ
レーティング１６と出力グレーティング１８との中間
に、弾性表面波の一種であるレイリー波を励振させるた
めのインターディジタル電極２０が、たとえばＡｌなど
により形成される。なお、インターディジタル電極２０
が形成される部分は、光導波路層１４でなく、ＬｉＮｂ
Ｏ3 基板１２上でもよい。インターディジタル電極２０
は、図２に示すように、一対のすだれ電極２０ａおよび
２０ｂが、相互に差し込まれるようにして形成される。
そして、一方のすだれ電極２０ａは、アースに接続さ
れ、他方のすだれ電極２０ｂには、周波数を印加するた
めの発振器が接続されている。
レーティング１６と出力グレーティング１８との中間
に、弾性表面波の一種であるレイリー波を励振させるた
めのインターディジタル電極２０が、たとえばＡｌなど
により形成される。なお、インターディジタル電極２０
が形成される部分は、光導波路層１４でなく、ＬｉＮｂ
Ｏ3 基板１２上でもよい。インターディジタル電極２０
は、図２に示すように、一対のすだれ電極２０ａおよび
２０ｂが、相互に差し込まれるようにして形成される。
そして、一方のすだれ電極２０ａは、アースに接続さ
れ、他方のすだれ電極２０ｂには、周波数を印加するた
めの発振器が接続されている。
【００２９】さらに、図１および図３に示すように、光
導波路層１４の上には、インターディジタル電極２０を
覆うようにして、たとえばＺｎＯやＴａ2 Ｏ5 などから
なる誘電体薄膜層２２が形成される。この実施例では、
誘電体薄膜層２２としてＺｎＯの薄膜層が形成される。
導波路層１４の上には、インターディジタル電極２０を
覆うようにして、たとえばＺｎＯやＴａ2 Ｏ5 などから
なる誘電体薄膜層２２が形成される。この実施例では、
誘電体薄膜層２２としてＺｎＯの薄膜層が形成される。
【００３０】この音響光学素子１０には、インターディ
ジタル電極２０によって、マルチ周波数のレイリー波が
励振される。そして、音響光学素子１０の光導波路層１
４には、光源２４から１本の光が入射される。この音響
光学素子１０では、入射された一本の光に対し、レイリ
ー波を励振する周波数を変化させ回折することにより、
偏向角を変化させることができる。
ジタル電極２０によって、マルチ周波数のレイリー波が
励振される。そして、音響光学素子１０の光導波路層１
４には、光源２４から１本の光が入射される。この音響
光学素子１０では、入射された一本の光に対し、レイリ
ー波を励振する周波数を変化させ回折することにより、
偏向角を変化させることができる。
【００３１】図４は、誘電体薄膜層としてのＺｎＯの規
格化膜厚と、電気機械結合係数との関係を示すグラフで
ある。図５は、誘電体薄膜層としてのＺｎＯの規格化膜
厚と、位相速度との関係を示すグラフである。図４およ
び図５において、規格化膜厚とは、ＨをＺｎＯの膜厚と
し、λを励振されたレイリー波の波長としたときのＨ／
λをいう。また、この明細書において、正極性とは、面
に対して衝撃を与えたときに正電荷を生じる性質をい
い、負極性とは、面に対して衝撃を与えたときに負電荷
を生じる性質をいう。そして、この明細書において、＋
面とは、正極性の面上に誘電体薄膜層を形成したことを
示し、−面とは、負極性の面上に誘電体薄膜層を形成し
たことを示す。また、図４において、実線は、正極性の
ＬｉＮｂＯ3 基板１２上に形成された同極性のＺｎＯの
規格化膜厚と電気機械結合係数との関係の計算値を示
す。破線は、負極性のＬｉＮｂＯ3 基板１２上に形成さ
れた逆極性のＺｎＯの規格化膜厚と電気機械結合係数と
の関係の計算値を示す。点は、正極性のＬｉＮｂＯ3 基
板１２上に形成された同極性のＺｎＯの規格化膜厚と電
気機械結合係数との関係の実測値を示す。
格化膜厚と、電気機械結合係数との関係を示すグラフで
ある。図５は、誘電体薄膜層としてのＺｎＯの規格化膜
厚と、位相速度との関係を示すグラフである。図４およ
び図５において、規格化膜厚とは、ＨをＺｎＯの膜厚と
し、λを励振されたレイリー波の波長としたときのＨ／
λをいう。また、この明細書において、正極性とは、面
に対して衝撃を与えたときに正電荷を生じる性質をい
い、負極性とは、面に対して衝撃を与えたときに負電荷
を生じる性質をいう。そして、この明細書において、＋
面とは、正極性の面上に誘電体薄膜層を形成したことを
示し、−面とは、負極性の面上に誘電体薄膜層を形成し
たことを示す。また、図４において、実線は、正極性の
ＬｉＮｂＯ3 基板１２上に形成された同極性のＺｎＯの
規格化膜厚と電気機械結合係数との関係の計算値を示
す。破線は、負極性のＬｉＮｂＯ3 基板１２上に形成さ
れた逆極性のＺｎＯの規格化膜厚と電気機械結合係数と
の関係の計算値を示す。点は、正極性のＬｉＮｂＯ3 基
板１２上に形成された同極性のＺｎＯの規格化膜厚と電
気機械結合係数との関係の実測値を示す。
【００３２】図４および図５に示すように、誘電体薄膜
層２２としてのＺｎＯの規格化膜厚が、０．０５〜０．
３７の範囲にあるときに、誘電体薄膜層２２としてのＺ
ｎＯが無いときに比べて、電気機械結合係数が大きくな
る。そのため、レイリー波の励振効率が高くなり、か
つ、レイリー波を励振する周波数の帯域が広くなる。し
たがって、音響光学素子１０の誘電体薄膜層２２の規格
化膜厚が、この範囲になるように形成することにより、
従来の音響光学素子１よりも光の偏向角変化量を大きく
とれる。そのため、この実施例によれば、高速応答性、
小型化、無動力および高信頼性を有する音響光学素子１
０を得ることができる。
層２２としてのＺｎＯの規格化膜厚が、０．０５〜０．
３７の範囲にあるときに、誘電体薄膜層２２としてのＺ
ｎＯが無いときに比べて、電気機械結合係数が大きくな
る。そのため、レイリー波の励振効率が高くなり、か
つ、レイリー波を励振する周波数の帯域が広くなる。し
たがって、音響光学素子１０の誘電体薄膜層２２の規格
化膜厚が、この範囲になるように形成することにより、
従来の音響光学素子１よりも光の偏向角変化量を大きく
とれる。そのため、この実施例によれば、高速応答性、
小型化、無動力および高信頼性を有する音響光学素子１
０を得ることができる。
【００３３】この音響光学素子１０は、たとえばレーザ
ープリンタなどのための光偏向素子として用いることが
できる。その場合、広い周波数範囲で応答できるため、
偏向角の可変幅を広くとれる。
ープリンタなどのための光偏向素子として用いることが
できる。その場合、広い周波数範囲で応答できるため、
偏向角の可変幅を広くとれる。
【００３４】また、この音響光学素子１０は、光の偏向
角の可変幅が大きいため、たとえば従来、レーザープリ
ンタなどでは、ポリゴンミラーなどの機械的手段により
光を偏向させていたが、それにかえてこの音響光学素子
１０を用いることができる。
角の可変幅が大きいため、たとえば従来、レーザープリ
ンタなどでは、ポリゴンミラーなどの機械的手段により
光を偏向させていたが、それにかえてこの音響光学素子
１０を用いることができる。
【００３５】さらに、この発明では、ＬｉＮｂＯ3 基板
１２として、上述のＹカットＺ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板
を用いることに限らず、たとえば１２８°回転Ｙ面のＬ
ｉＮｂＯ3 基板を用いてもよい。図６は、１２８°回転
Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板を用いた音響光学素子の誘電体薄
膜層としてのＺｎＯの規格化膜厚と、電気機械結合係数
との関係を示すグラフである。この場合、１２８°回転
Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板の上に光導波路層１４が形成され
る。このとき、光導波路層１４の上面が＋面となるよう
に形成される。そして、この１２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂ
Ｏ3 基板の＋面上にＡｌからなるインターディジタル電
極２０が形成される。さらに、光導波路層１４の＋面上
にインターディジタル電極２０を覆うようにして、Ｚｎ
Ｏからなる誘電体体薄膜層２２が形成される。このと
き、ＺｎＯの＋面が、１２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基
板の＋面と同方向に配向するようにして形成される。
１２として、上述のＹカットＺ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板
を用いることに限らず、たとえば１２８°回転Ｙ面のＬ
ｉＮｂＯ3 基板を用いてもよい。図６は、１２８°回転
Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板を用いた音響光学素子の誘電体薄
膜層としてのＺｎＯの規格化膜厚と、電気機械結合係数
との関係を示すグラフである。この場合、１２８°回転
Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板の上に光導波路層１４が形成され
る。このとき、光導波路層１４の上面が＋面となるよう
に形成される。そして、この１２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂ
Ｏ3 基板の＋面上にＡｌからなるインターディジタル電
極２０が形成される。さらに、光導波路層１４の＋面上
にインターディジタル電極２０を覆うようにして、Ｚｎ
Ｏからなる誘電体体薄膜層２２が形成される。このと
き、ＺｎＯの＋面が、１２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基
板の＋面と同方向に配向するようにして形成される。
【００３６】図６に示すように、１２８°回転Ｙ面Ｌｉ
ＮｂＯ3 基板を用いた場合には、インターディジタル電
極の上に形成される誘電体薄膜層としてのＺｎＯの規格
化膜厚が０．０８〜０．４３の範囲において、従来より
も電気機械結合係数が大きくなる。そのため、レイリー
波の励振効率が高くなり、かつ、レイリー波を励振する
周波数の帯域が広くなる。したがって、図６に示す実施
例の場合には、音響光学素子１０の誘電体薄膜層２２の
規格化膜厚を、この範囲で形成することにより、従来の
音響光学素子１よりも光の偏向角の可変幅を大きくとる
ことができる。そのため、この実施例によっても、高速
応答性、小型化、無動力および高信頼性を有する音響光
学素子１０を得ることができる。
ＮｂＯ3 基板を用いた場合には、インターディジタル電
極の上に形成される誘電体薄膜層としてのＺｎＯの規格
化膜厚が０．０８〜０．４３の範囲において、従来より
も電気機械結合係数が大きくなる。そのため、レイリー
波の励振効率が高くなり、かつ、レイリー波を励振する
周波数の帯域が広くなる。したがって、図６に示す実施
例の場合には、音響光学素子１０の誘電体薄膜層２２の
規格化膜厚を、この範囲で形成することにより、従来の
音響光学素子１よりも光の偏向角の可変幅を大きくとる
ことができる。そのため、この実施例によっても、高速
応答性、小型化、無動力および高信頼性を有する音響光
学素子１０を得ることができる。
【００３７】また、この発明の上述の各実施例およびそ
の他の実施例の構造と、誘電体薄膜層としてのＺｎＯの
規格化膜厚および電気機械結合係数との関係を表１に示
す。なお、表１において、ＹＺ- ＬＮは、ＹカットＺ伝
搬のＬｉＮｂＯ3 基板の上に光導波路層を形成したもの
を示す。また、１２８°Ｙ- ＬＮは、１２８°回転Ｙ面
のＬｉＮｂＯ3 基板の上に光導波路層を形成したものを
示す。さらに、Ａｌ・ＩＤＴは、インターディジタル電
極をＡｌで形成したことを示す。また、／の右側に記載
したものの上に、／の左側に記載したものが形成され
る。したがって、たとえば、＋ＺｎＯ／Ａｌ・ＩＤＴ／
＋ＹＺ- ＬＮとの記載は、光導波路層が形成された＋Ｙ
面ＹカットＺ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板の上に、Ａｌから
なるインターディジタル電極が形成され、さらにその上
に同じ方向の極性をもつ誘電体薄膜層が形成された構造
を示す。また、＋ＺｎＯ／Ａｌ・ＩＤＴ／−ＹＺ- ＬＮ
との記載は、光導波路層が形成された−Ｙ面ＹカットＺ
伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板の上に、Ａｌのインターディジ
タル電極が形成され、さらにその上に逆の極性をもつ誘
電体薄膜層が形成された構造を示す。
の他の実施例の構造と、誘電体薄膜層としてのＺｎＯの
規格化膜厚および電気機械結合係数との関係を表１に示
す。なお、表１において、ＹＺ- ＬＮは、ＹカットＺ伝
搬のＬｉＮｂＯ3 基板の上に光導波路層を形成したもの
を示す。また、１２８°Ｙ- ＬＮは、１２８°回転Ｙ面
のＬｉＮｂＯ3 基板の上に光導波路層を形成したものを
示す。さらに、Ａｌ・ＩＤＴは、インターディジタル電
極をＡｌで形成したことを示す。また、／の右側に記載
したものの上に、／の左側に記載したものが形成され
る。したがって、たとえば、＋ＺｎＯ／Ａｌ・ＩＤＴ／
＋ＹＺ- ＬＮとの記載は、光導波路層が形成された＋Ｙ
面ＹカットＺ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板の上に、Ａｌから
なるインターディジタル電極が形成され、さらにその上
に同じ方向の極性をもつ誘電体薄膜層が形成された構造
を示す。また、＋ＺｎＯ／Ａｌ・ＩＤＴ／−ＹＺ- ＬＮ
との記載は、光導波路層が形成された−Ｙ面ＹカットＺ
伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板の上に、Ａｌのインターディジ
タル電極が形成され、さらにその上に逆の極性をもつ誘
電体薄膜層が形成された構造を示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】表１に示した各構造によっても、従来より
大きな電気機械結合係数を得ることができ、上述と同様
の効果を得ることができる。
大きな電気機械結合係数を得ることができ、上述と同様
の効果を得ることができる。
【００４０】なお、上述の各実施例において、光導波路
層は、Ｎｂ2 Ｏ5 を用いて形成することに限らず、Ｌｉ
ＮｂＯ3 基板の一方主面にＴｉを拡散して、あるいはプ
ロトン交換して形成してもよい。
層は、Ｎｂ2 Ｏ5 を用いて形成することに限らず、Ｌｉ
ＮｂＯ3 基板の一方主面にＴｉを拡散して、あるいはプ
ロトン交換して形成してもよい。
【００４１】また、光導波路層は、ＬｉＮｂＯ3 基板上
の全面に形成することに限らず、一部分だけに形成して
もよい。
の全面に形成することに限らず、一部分だけに形成して
もよい。
【００４２】さらに、上述の各実施例において、誘電体
薄膜層として、ＺｎＯを用いることに限らず、Ｔａ2 Ｏ
5 からなる薄膜層をインターディジタル電極の上に形成
してもよい。その場合も上述と同様の効果を得ることが
できる。
薄膜層として、ＺｎＯを用いることに限らず、Ｔａ2 Ｏ
5 からなる薄膜層をインターディジタル電極の上に形成
してもよい。その場合も上述と同様の効果を得ることが
できる。
【図１】この発明の一実施例を示す斜視図解図である。
【図２】図１に示す実施例の要部の図解図である。
【図３】図１に示す実施例の端面の図解図である。
【図４】図１に示す実施例の誘電体薄膜層としてのＺｎ
Ｏの規格化膜厚Ｈ／λと、電気機械結合係数Ｋとの関係
を示すグラフである。
Ｏの規格化膜厚Ｈ／λと、電気機械結合係数Ｋとの関係
を示すグラフである。
【図５】図１に示す実施例の誘電体薄膜層としてのＺｎ
Ｏの規格化膜厚Ｈ／λと、位相速度との関係を示すグラ
フである。
Ｏの規格化膜厚Ｈ／λと、位相速度との関係を示すグラ
フである。
【図６】１２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板を用いた音
響光学素子の誘電体薄膜層としてのＺｎＯの規格化膜厚
Ｈ／λと、電気機械結合係数Ｋとの関係を示すグラフで
ある。
響光学素子の誘電体薄膜層としてのＺｎＯの規格化膜厚
Ｈ／λと、電気機械結合係数Ｋとの関係を示すグラフで
ある。
【図７】この発明の背景となる従来の音響光学素子を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図８】図７に示す従来例の要部を示す図解図である。
【符号の説明】 １０ 音響光学素子 １２ ＬｉＮｂＯ3 基板 １４ 光導波路層 １６ 入力グレーティング １８ 出力グレーティング ２０ａ，２０ｂ すだれ電極 ２２ 誘電体薄膜層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年３月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
Claims (11)
- 【請求項１】 ＹカットＺ伝搬のＬｉＮｂＯ3 基板、 前記ＬｉＮｂＯ3 基板上の少なくとも一部に形成され、
前記ＬｉＮｂＯ3 基板よりも光屈折率の高い光導波路
層、 前記ＬｉＮｂＯ3 基板上に形成され、レイリー波を励振
するためのインターディジタル電極、および前記インタ
ーディジタル電極の上に形成される誘電体薄膜層を含
む、音響光学素子。 - 【請求項２】 前記誘電体薄膜層は、ＺｎＯまたはＴａ
2 Ｏ5 を含む、請求項１に記載の音響光学素子。 - 【請求項３】 前記誘電体薄膜層と前記ＬｉＮｂＯ3 基
板とが対向する面において、前記誘電体薄膜層の極性と
前記ＬｉＮｂＯ3 基板の極性とを同一極性にした、請求
項１または請求項２に記載の音響光学素子。 - 【請求項４】 前記誘電体薄膜層の規格化膜厚は、０．
０５〜０．３７の範囲にある、請求項１ないし請求項３
のいずれかに記載の音響光学素子。 - 【請求項５】 １２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板、 前記１２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板上の少なくとも
一部に形成され、前記１２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基
板よりも光屈折率の高い光導波路層、 前記１２８°回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板上に形成され、
レイリー波を励振するためのインターディジタル電極、
および前記インターディジタル電極の上に形成される誘
電体薄膜層を含む、音響光学素子。 - 【請求項６】 前記誘電体薄膜層は、ＺｎＯまたはＴａ
2 Ｏ5 を含む、請求項５に記載の音響光学素子。 - 【請求項７】 前記誘電体薄膜層の極性と前記１２８°
回転Ｙ面ＬｉＮｂＯ3 基板の極性とを同一極性にした、
請求項５または請求項６に記載の音響光学素子。 - 【請求項８】 前記誘電体薄膜層の規格化膜厚は、０．
０８〜０．４３の範囲にある、請求項５ないし請求項７
のいずれかに記載の音響光学素子。 - 【請求項９】 前記光導波路層は、Ｎｂ2 Ｏ5 を含む、
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の音響光学素
子。 - 【請求項１０】 前記光導波路層は、前記ＬｉＮｂＯ3
層の一方主面に、Ｔｉを拡散させることにより形成され
る、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の音響光
学素子。 - 【請求項１１】 前記光導波路層は、前記ＬｉＮｂＯ3
層の一方主面に、Ｔｉをプロトン交換することにより形
成される、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の
音響光学素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7091681A JP2976273B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 音響光学素子 |
| EP96104354A EP0733933A1 (en) | 1995-03-24 | 1996-03-19 | Acoustooptic device |
| US08/616,528 US5657152A (en) | 1995-03-24 | 1996-03-19 | Acoustooptic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7091681A JP2976273B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 音響光学素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08262506A true JPH08262506A (ja) | 1996-10-11 |
| JP2976273B2 JP2976273B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=14033245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7091681A Expired - Fee Related JP2976273B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 音響光学素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5657152A (ja) |
| EP (1) | EP0733933A1 (ja) |
| JP (1) | JP2976273B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3941675C2 (de) * | 1989-12-18 | 1995-09-28 | Continental Ag | Verbindung für Stahlseil-Fördergurte |
| JP2000221460A (ja) * | 1999-02-04 | 2000-08-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | マルチチャンネル光変調素子 |
| WO2001063771A1 (de) * | 2000-02-25 | 2001-08-30 | Sensirion Ag | Sensor und sigma-delta-konverter |
| JP4296710B2 (ja) | 2000-12-13 | 2009-07-15 | コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 | 回折素子 |
| DE10113788A1 (de) * | 2001-03-21 | 2002-09-26 | Zeiss Carl | Beugungsoptische Komponente, Beleuchtungssystem und Belichtungssystem mit einer solchen beugungsoptischen Komponente und Belichtungsverfahren unter Verwendung eines solchen Belichtungssystems |
| KR101826740B1 (ko) | 2011-06-28 | 2018-03-22 | 삼성전자주식회사 | 다층 나노 구조를 갖는 음향광학 소자, 및 상기 음향광학 소자를 이용한 광 스캐너, 광 변조기 및 디스플레이 장치 |
| WO2018140938A1 (en) * | 2017-01-30 | 2018-08-02 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Saw modulators and light steering methods |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4127320A (en) * | 1977-06-29 | 1978-11-28 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Multimode optical modulator/switch |
| DE3023147A1 (de) * | 1980-06-20 | 1982-01-07 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Planare wellenleiterlinse, ihre verwendung und verfahren zu ihrer herstellung |
| US4544230A (en) * | 1983-01-19 | 1985-10-01 | Battelle Development Corporation | Method of evaluating a polynomial function using an array of optical modules |
| US4544229A (en) * | 1983-01-19 | 1985-10-01 | Battelle Development Corporation | Apparatus for evaluating a polynomial function using an array of optical modules |
| JPH03179327A (ja) * | 1989-09-25 | 1991-08-05 | Fuji Photo Film Co Ltd | 導波路型音響光学素子 |
| US5002349A (en) * | 1989-11-29 | 1991-03-26 | Bell Communications Research, Inc. | Integrated acousto-optic filters and switches |
| DE4406501C2 (de) * | 1993-03-02 | 2000-09-14 | Murata Manufacturing Co | Oberflächenwellen-Konvolver |
-
1995
- 1995-03-24 JP JP7091681A patent/JP2976273B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-19 EP EP96104354A patent/EP0733933A1/en not_active Withdrawn
- 1996-03-19 US US08/616,528 patent/US5657152A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5657152A (en) | 1997-08-12 |
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| JP2976273B2 (ja) | 1999-11-10 |
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