JPH10111524A - Light deflector and optical scanner using the light deflector - Google Patents

Light deflector and optical scanner using the light deflector

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JPH10111524A
JPH10111524A JP26491196A JP26491196A JPH10111524A JP H10111524 A JPH10111524 A JP H10111524A JP 26491196 A JP26491196 A JP 26491196A JP 26491196 A JP26491196 A JP 26491196A JP H10111524 A JPH10111524 A JP H10111524A
Authority
JP
Japan
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light
comb
optical
optical deflector
shaped electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP26491196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsuyoshi Iwamoto
剛志 岩本
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Priority to US08/739,697 priority patent/US5805743A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an outgoing light whose light intensity is constant in a deflection range even without adding a new control to control systems of a light source and a high frequency signal generator. SOLUTION: A waveguide type light deflector is roughly constituted of a substrate, a piezoelectric thin film optical waveguide formed on the substrate, a chirp type comb-shaped electrode 5, a grating coupler for light incidence and a grating coupler for light emission. In the chirp type comb-shaped electrode 5, respective electrode fingers are weighted by an apodizing method so that the intensity of the outgoing light of the light deflector becomes constant in the deflection range. That is, plural electrode fingers 23 (231 , 232 ...) exist alternately toward the pads of other sides from two opposed pads 21, 22 and widths of respective electrode fingers 23 and intervals among the fingers and crossing widths among the fingers are made to be successively changed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光偏向器、特に、
光導波路を用いた音響光学光偏向器であって、光コンピ
ュータの光スイッチや光変調器、光通信の光スイッチや
光分波器や光変調器、レーザビームプリンタ、複写機、
スキャナ等の光偏向部や光変調部等に用いられる光偏向
器及びこの光偏向器を用いた走査光学装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical deflector,
An acousto-optic light deflector using an optical waveguide, comprising an optical computer optical switch and optical modulator, an optical communication optical switch and an optical demultiplexer and an optical modulator, a laser beam printer, a copier,
The present invention relates to an optical deflector used for an optical deflector such as a scanner or an optical modulator, and a scanning optical device using the optical deflector.

【0002】[0002]

【従来の技術】光導波路を進行する光ビームは光導波路
を伝搬する表面弾性波と音響光学相互作用(ブラッグ回
折)することによって偏向させられるという周知の技術
を利用する光偏向器が種々提案されている。一般に、光
偏向器は、概略、圧電性材料からなる光導波路と、この
光導波路に設けられた表面弾性波を発生するための櫛歯
状電極と、光導波路に光ビームを入射するための光入射
手段と、光導波路を進行する光ビームを外部に出射する
ための光出射手段とを備えたものである。そして、櫛歯
状電極に印加する高周波信号の周波数を変化させて光導
波路を伝搬する表面弾性波の波長を変え、光導波路を進
行する光ビームの偏向角度を高速かつ高精度で制御す
る。
2. Description of the Related Art Various types of optical deflectors have been proposed which use a known technique in which a light beam traveling in an optical waveguide is deflected by acousto-optic interaction (Bragg diffraction) with a surface acoustic wave propagating in the optical waveguide. ing. Generally, an optical deflector generally includes an optical waveguide made of a piezoelectric material, a comb-shaped electrode provided on the optical waveguide for generating a surface acoustic wave, and light for entering a light beam into the optical waveguide. It is provided with an incident means and a light emitting means for emitting a light beam traveling through the optical waveguide to the outside. Then, the frequency of the high-frequency signal applied to the comb-shaped electrode is changed to change the wavelength of the surface acoustic wave propagating in the optical waveguide, and the deflection angle of the light beam traveling in the optical waveguide is controlled at high speed and with high accuracy.

【0003】ところで、従来より、光偏向器の出射光の
偏向範囲を大きくするためには、チャープ型と呼ばれる
櫛歯状電極を用いて広帯域の表面弾性波を励振してい
る。このチャープ型電極は、電極を構成している電極指
の幅と間隔が順次変化しており、電極指の幅と間隔が一
定である正規型電極等と比較して広帯域の表面弾性波を
励振することができる。
By the way, conventionally, in order to enlarge the deflection range of the light emitted from the optical deflector, a broadband surface acoustic wave is excited using a comb-shaped electrode called a chirp type. In this chirp type electrode, the width and interval of the electrode fingers constituting the electrode are sequentially changed, and a wider surface acoustic wave is excited compared to a normal type electrode or the like in which the width and interval of the electrode fingers are constant. can do.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
チャープ型櫛歯状電極では、広帯域の表面弾性波を励振
させることができるが、励振された表面弾性波のエネル
ギーは波長によって異なっており、均一なものではなか
った。また、光導波路を伝搬する表面弾性波の伝搬損失
が、表面弾性波の波長によって異なっており、均一なも
のではなかった。さらに、表面弾性波と光ビームの音響
光学相互作用(ブラッグ回折)の効率が、表面弾性波の
波長によって異なっており、均一なものではなかった。
これらの原因によって、光偏向器の出射光の強度が、そ
の偏向範囲全域に渡って一定とならないという問題があ
る。
However, the conventional chirped comb-shaped electrode can excite a wide range of surface acoustic waves. However, the energy of the excited surface acoustic waves differs depending on the wavelength, and is uniform. It was not something. Further, the propagation loss of the surface acoustic wave propagating through the optical waveguide differs depending on the wavelength of the surface acoustic wave, and is not uniform. Furthermore, the efficiency of the acousto-optic interaction between the surface acoustic wave and the light beam (Bragg diffraction) differs depending on the wavelength of the surface acoustic wave and is not uniform.
Due to these causes, there is a problem that the intensity of the light emitted from the optical deflector is not constant over the entire deflection range.

【0005】従来、この対策として、光源から放射され
る光ビームの強度を、表面弾性波の波長毎に制御して光
偏向器の出射光の強度を一定にしたり、櫛歯状電極に印
加される高周波信号の電力を、表面弾性波の波長毎に制
御して光偏向器の出射光の強度を一定にしたりする方法
が提案されていた。しかし、これらの方法では、光源や
高周波信号発生器の制御系に新たな制御が必要であり、
また、光源の耐久性が低下し、結果としてコスト増を招
くという問題があった。
Conventionally, as a countermeasure, the intensity of the light beam emitted from the light source is controlled for each wavelength of the surface acoustic wave to make the intensity of the light emitted from the optical deflector constant or applied to the comb-shaped electrode. There has been proposed a method of controlling the power of a high-frequency signal for each wavelength of a surface acoustic wave to make the intensity of light emitted from an optical deflector constant. However, these methods require new control in the control system of the light source and high-frequency signal generator,
In addition, there is a problem that the durability of the light source is reduced, resulting in an increase in cost.

【0006】そこで、本発明の目的は、光源や高周波信
号発生器の制御系に新たな制御を付加しなくても、偏向
範囲内で光の強度が一定の出射光が得られる安価な光偏
向器及びこの光偏向器を用いた走査光学装置を提供する
ことにある。
It is an object of the present invention to provide an inexpensive light deflection device that can obtain emission light having a constant light intensity within a deflection range without adding new control to a control system of a light source or a high-frequency signal generator. And a scanning optical device using the optical deflector.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段と作用】以上の目的を達成
するため、本発明に係る光偏向器は、櫛歯状電極がチャ
ープ型であり、かつ、導波路型光偏向器の出射光が偏向
範囲内において略強度一定となるように、前記櫛歯状電
極の電極指が重み付けされていることを特徴とする。こ
こに、重み付けは、重み付けされていないチャープ型櫛
歯状電極を備えた導波路型光偏向器の周波数偏向特性を
測定し、この周波数偏向特性の逆関数を求めるステップ
と、前記逆関数を逆フーリエ変換してインパルス応答波
形を算出するステップと、前記インパルス応答波形に基
づいてチャープ型櫛歯状電極の電極指の位置及び交叉幅
を求めるステップとを備えていることが好ましい。交叉
幅は、隣接する電極指が対向している部分の長さ、言い
換えると、表面弾性波を励振させるに有効な開口長を意
味する。
In order to achieve the above object, in the optical deflector according to the present invention, the comb-shaped electrode has a chirp type, and the light emitted from the waveguide type optical deflector is provided. The electrode fingers of the comb-shaped electrode are weighted so that the intensity is substantially constant within the deflection range. Here, the weighting is performed by measuring a frequency deflection characteristic of a waveguide type optical deflector provided with an unweighted chirp type comb-shaped electrode and obtaining an inverse function of the frequency deflection characteristic. It is preferable that the method further includes a step of calculating an impulse response waveform by performing Fourier transform, and a step of obtaining a position and an intersection width of the electrode finger of the chirped comb-shaped electrode based on the impulse response waveform. The cross width means the length of the portion where the adjacent electrode fingers face each other, in other words, the opening length effective for exciting surface acoustic waves.

【0008】以上の構成により、櫛歯状電極の電極指の
位置と交叉幅を所定の寸法に設定するだけで、光偏向器
の出射光の強度が偏向範囲内で容易に均一化される。従
って、光源や高周波信号発生器の制御系に新たな制御を
付加する必要がなくなる。また、本発明に係る走査光学
装置は、櫛歯状電極がチャープ型であり、かつ、導波路
型光偏向器の出射光が偏向範囲内において略強度一定と
なるように、前記櫛歯状電極の電極指が重み付けされて
いる光偏向器を備えていることを特徴とする。以上の構
成によれば、偏向器の出射光の強度が偏向範囲内で略一
定になるため、品質の優れた画像が安定して得られる。
With the above arrangement, the intensity of the light emitted from the optical deflector can be easily made uniform within the deflection range only by setting the positions of the electrode fingers and the cross width of the comb-shaped electrodes to predetermined dimensions. Therefore, it is not necessary to add new control to the control system of the light source and the high-frequency signal generator. Further, the scanning optical device according to the present invention is arranged such that the comb-shaped electrodes are chirped, and that the emission light of the waveguide type optical deflector has a substantially constant intensity within a deflection range. Are provided with a weighted optical deflector. According to the above configuration, the intensity of the light emitted from the deflector becomes substantially constant within the deflection range, so that an image with excellent quality can be stably obtained.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光偏向器及び
この光偏向器を用いた走査光学装置の一実施形態につい
て添付図面を参照して説明する。 [光偏向器の概略構成]図1に示すように、導波路型光
偏向器1は、概略、基板2と、この基板2上に形成され
た圧電性薄膜光導波路4と、チャープ型櫛歯状電極5
と、入射用グレーティングカプラ15及び出射用グレー
ティングカプラ16にて構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an optical deflector according to the present invention and a scanning optical apparatus using the optical deflector will be described below with reference to the accompanying drawings. [Schematic Configuration of Optical Deflector] As shown in FIG. 1, a waveguide type optical deflector 1 generally includes a substrate 2, a piezoelectric thin film optical waveguide 4 formed on the substrate 2, a chirped comb tooth. Electrode 5
And an input grating coupler 15 and an output grating coupler 16.

【0010】基板2には、ガラス基板、Si基板あるい
はサファイア基板等が用いられる。この基板2上に、例
えばレーザアブレーション法、スパッタリング法、真空
蒸着法、CVD法、ゾル−ゲル法等の方法により光導波
路4が形成される。光導波路4の材料としては、例えば
ZnO等の圧電性を有する材料を用いる。光導波路4上
には、中央部手前寄りにトランスジューサのチャープ型
櫛歯状電極5が、フォトリソグラフィ法やリフトオフ法
やエッチング法等の方法によりA1等にて形成されてい
る。櫛歯状電極5は、高周波信号発生器8で発生した高
周波電気信号を表面弾性波に変換するためのものであ
り、光導波路4に表面弾性波9を励起する。
As the substrate 2, a glass substrate, a Si substrate, a sapphire substrate or the like is used. The optical waveguide 4 is formed on the substrate 2 by a method such as a laser ablation method, a sputtering method, a vacuum evaporation method, a CVD method, and a sol-gel method. As a material of the optical waveguide 4, a material having piezoelectricity such as ZnO is used. A chirped comb-shaped electrode 5 of a transducer is formed on the optical waveguide 4 near the center of the optical waveguide 4 by A1 or the like by a method such as a photolithography method, a lift-off method, or an etching method. The comb-shaped electrode 5 is for converting a high-frequency electric signal generated by the high-frequency signal generator 8 into a surface acoustic wave, and excites the surface acoustic wave 9 in the optical waveguide 4.

【0011】図2に示すように、チャープ型櫛歯状電極
5は、光偏向器1の出射光が偏向範囲内において強度一
定となるように、後述のアポダイズ法によって各電極指
23が重み付けされている。すなわち、二つの対向した
パッド21,22から複数の電極指23(231,2
2,…)が交互に相手側のパッドに向かって延在し、
各電極指23の幅と間隔と交叉幅D(D1,D2,…)が
順次変化している。本実施形態では、幅と間隔がda
bまで変化している。ここに、交叉幅Dは、隣接する
電極指23が対向している部分の長さ、言い換えると、
表面弾性波9を励振させるに有効な開口長を意味する。
As shown in FIG. 2, the electrode fingers 23 of the chirped comb-shaped electrode 5 are weighted by an apodizing method described later so that the light emitted from the optical deflector 1 has a constant intensity within the deflection range. ing. That is, the plurality of electrode fingers 23 (23 1 , 2
3 2 ,...) Alternately extend toward the pad of the other party,
The width, interval, and cross width D (D 1 , D 2 ,...) Of each electrode finger 23 are sequentially changed. In the present embodiment, the width and the interval are d a to
It has been changed to d b. Here, the cross width D is the length of the portion where the adjacent electrode fingers 23 face each other, in other words,
The aperture length is effective for exciting the surface acoustic waves 9.

【0012】さらに、光導波路4上の左右両側部に入射
用グレーティングカプラ15及び出射用グレーティング
カプラ16が配設されている。入射用グレーティングカ
プラ15は、図示しない光源から放射された光ビームL
を光導波路4に入射させるためのものである。出射用グ
レーティングカプラ16は光導波路4を進行する光ビー
ムLを外部に出射するためのものである。これらグレー
ティングカプラ15,16は、それぞれ一定のピッチで
設けられており、その材料としては例えば光導波路4と
同様の材料が使用される。グレーティングカプラ15,
16は電子線描画法、フォトリソグラフィ法、二光束干
渉法等の方法により形成される。
Further, an input grating coupler 15 and an output grating coupler 16 are disposed on both right and left sides of the optical waveguide 4. The incident grating coupler 15 is provided with a light beam L emitted from a light source (not shown).
Is made to enter the optical waveguide 4. The emission grating coupler 16 is for emitting the light beam L traveling in the optical waveguide 4 to the outside. These grating couplers 15 and 16 are provided at a constant pitch, respectively, and for example, the same material as that of the optical waveguide 4 is used. Grating coupler 15,
Reference numeral 16 is formed by a method such as an electron beam drawing method, a photolithography method, and a two-beam interference method.

【0013】[光偏向器の作用効果]以上の構成からな
る光偏向器1において、図示しない光源からの光ビーム
Lは、入射用グレーティングカプラ15によって光導波
路4に入射された後、光導波路を進行する。一方、高周
波信号発生器8で発生した高周波電気信号は櫛歯状電極
5に印加される。櫛歯状電極5が間隔Λの電極指23で
構成されている部分を有する場合、以下の式を満足する
周波数fの高周波信号によって波長Λの表面弾性波9が
励振され、この表面弾性波9は光導波路4を図1中矢印
aの方向に伝搬される。
[Operation and Effect of Optical Deflector] In the optical deflector 1 having the above-described configuration, the light beam L from the light source (not shown) is incident on the optical waveguide 4 by the incident grating coupler 15 and then passes through the optical waveguide. proceed. On the other hand, a high-frequency electric signal generated by the high-frequency signal generator 8 is applied to the comb-like electrode 5. When the comb-shaped electrode 5 has a portion composed of the electrode fingers 23 at the interval Λ, a surface acoustic wave 9 having a wavelength Λ is excited by a high-frequency signal having a frequency f that satisfies the following expression. Are propagated through the optical waveguide 4 in the direction of arrow a in FIG.

【0014】 Λ=v/f (v:表面弾性波の伝搬速度) そして、図3に示すように、光導波路4を進行する光ビ
ームLは、矢印a方向に進行する1周期毎の波面を表示
した波長Λの表面弾性波9と交差する。その交差角を
θ、光ビームLの波長をλとすると、 θ=sin-1(λ/2Λ) の条件を満足するとき、音響光学効果によるブラッグ回
折現象が起き、光ビームLは回折され、偏向される。偏
向された光ビームLは、出射用グレーティングカプラ1
6によって外部へ出射される。
Λ = v / f (v: propagation velocity of surface acoustic wave) As shown in FIG. 3, the light beam L traveling in the optical waveguide 4 has a wave front in each cycle traveling in the direction of arrow a. It intersects with the surface acoustic wave 9 of the displayed wavelength Λ. If the intersection angle is θ and the wavelength of the light beam L is λ, when the condition θ = sin −1 (λ / 2Λ) is satisfied, the Bragg diffraction phenomenon due to the acousto-optic effect occurs, and the light beam L is diffracted. Be deflected. The deflected light beam L is output from the output grating coupler 1.
6 to the outside.

【0015】前述のように、櫛歯状電極5の電極指23
の幅と間隔は順次da〜dbまで変化しているので、この
櫛歯状電極5に、fa=v/Λaからfb=v/Λbまでの
周波数帯域を有した高周波信号を印加すると、Λaから
Λbの波長帯域の表面弾性波9が励振する(ただし、Λa
=4da、Λb=4db)。従って、偏向角θもθa=si
-1(λ/2Λa)からθb=sin-1(λ/2Λb)ま
で変化させることができる。この偏向角θの変化は大き
い方が望ましい。
As described above, the electrode fingers 23 of the comb-shaped electrode 5
Since the width and spacing is changed to sequentially d a to d b, this comb-shaped electrodes 5, the high-frequency signal having a frequency band from f a = v / Λ a to f b = v / Λ b the application of a surface acoustic wave 9 wavelength band from lambda a lambda b is excited (however, lambda a
= 4d a , Λ b = 4d b ). Therefore, the deflection angle θ is also θ a = si
n -1 (λ / 2Λ a) from θ b = sin -1 (λ / 2Λ b) until it is possible to change. It is desirable that the change in the deflection angle θ be large.

【0016】以上の光偏向器1において、光偏向器1の
出射光が偏向範囲内において強度一定になるように、チ
ャープ型櫛歯状電極5の電極指23に重み付けを行なっ
ているので、光源や高周波信号発生器8の制御系に新た
な制御を付加しなくても、図4に示すように、偏向範囲
(高周波信号の周波数がfa〜fbの範囲内)全域に渡っ
て出射光の強度が略一定である光偏向器1が得られる。
図4は光偏向器1の周波数偏向特性を示すグラフであ
る。縦軸は光偏向器1の出射光の相対強度を表示し、横
軸は櫛歯状電極5に印加された高周波信号の周波数を表
示している。
In the above-described light deflector 1, the electrode fingers 23 of the chirped comb-shaped electrode 5 are weighted so that the light emitted from the light deflector 1 has a constant intensity within the deflection range. and without adding a new control to the control system of the high-frequency signal generator 8, as shown in FIG. 4, the outgoing light deflection range (frequency of the high-frequency signal range of f a ~f b) over the whole area Is obtained, the intensity of which is substantially constant.
FIG. 4 is a graph showing the frequency deflection characteristics of the optical deflector 1. The vertical axis indicates the relative intensity of the light emitted from the optical deflector 1, and the horizontal axis indicates the frequency of the high-frequency signal applied to the comb-shaped electrode 5.

【0017】[櫛歯状電極の重み付け]次に、光偏向器
1の出射光の強度を偏向範囲において一定とするための
櫛歯状電極5の電極指23の重み付け手法(アポダイズ
法)について説明する。一般に、アポダイズ法は、電極
指の位置と交叉幅によって決まる櫛歯状電極のインパル
ス応答とその櫛歯状電極の周波数応答とはフーリエ交換
の関係にあることを利用して、各電極指の交叉幅を変
え、重み付けを行なう方法である。すなわち、所望の周
波数応答波形を決定し、その逆フーリエ変換の関係にあ
るインパルス応答波形を計算によって求め、その波形の
時間軸を電極指の位置に置き換え、各電極指位置でのイ
ンパルス応答波形の振幅をその電極指での相対的交叉幅
とする方法である。
[Weighting of Comb-Toothed Electrodes] Next, a method of weighting the electrode fingers 23 of the comb-toothed electrodes 5 (apodizing method) to keep the intensity of light emitted from the optical deflector 1 constant in the deflection range will be described. I do. In general, the apodizing method utilizes the fact that the impulse response of a comb-tooth electrode determined by the position and the crossover width of an electrode finger and the frequency response of the comb-tooth electrode are in a Fourier-exchange relationship, and the crossover of each electrode finger is performed. This is a method of changing the width and performing weighting. That is, a desired frequency response waveform is determined, an impulse response waveform having an inverse Fourier transform relationship is determined by calculation, the time axis of the waveform is replaced with the position of the electrode finger, and the impulse response waveform at each electrode finger position is calculated. In this method, the amplitude is used as the relative cross width of the electrode finger.

【0018】本実施形態では、前記計算の基礎となる周
波数応答波形に特徴がある。まず、図5に示した、重み
付けされていない櫛歯状電極26を備えた光偏向器25
の周波数偏向特性を測定する。この光偏向器25の櫛歯
状電極26は、図6に示すように、各電極指27(27
1,272,273,…)の交叉幅Dが一定のチャープ型
である。そして、例えば、光偏向器25の周波数偏向特
性として、図7に示したグラフが得られたとする。縦軸
は光偏向器25の出射光の相対強度を表示し、横軸は櫛
歯状電極26に印加された高周波信号の周波数を表示し
ている。
The present embodiment is characterized by a frequency response waveform on which the calculation is based. First, an optical deflector 25 having an unweighted comb-shaped electrode 26 shown in FIG.
Is measured. As shown in FIG. 6, the comb-shaped electrode 26 of the optical deflector 25 has each electrode finger 27 (27).
1, 27 2, 27 3, a constant chirped cross width D is ...). Then, it is assumed that the graph shown in FIG. 7 is obtained as the frequency deflection characteristic of the optical deflector 25, for example. The vertical axis indicates the relative intensity of the light emitted from the optical deflector 25, and the horizontal axis indicates the frequency of the high-frequency signal applied to the comb-shaped electrode 26.

【0019】次に、この周波数偏向特性の逆関数を求め
る。図8は周波数逆関数を示すグラフである。この周波
数逆関数を、基礎となる周波数応答波形とする。この周
波数逆関数を逆フーリエ変換することによって、チャー
プ型櫛歯状電極のインパルス応答波形を求める。求めた
インパルス応答波形を図9(a)に示す。次に、このイ
ンパルス応答波形35の時間軸を電極指の位置に置き換
える。すなわち、図9(a)において、インパルス応答
波形35が、相対強度0の横軸と交差する時間に表面弾
性波9の伝搬速度vを乗じた数値が図9(b)に示すよ
うに、各電極指23の相対位置となる。また、図9
(a)における各時間でのインパルス応答波形35の振
幅Wが、図9(b)に示すように、対応する電極指23
間の相対的交叉幅Dとなる。
Next, an inverse function of the frequency deflection characteristic is obtained. FIG. 8 is a graph showing an inverse frequency function. This frequency inverse function is used as a base frequency response waveform. By performing an inverse Fourier transform of the inverse frequency function, an impulse response waveform of the chirped comb-shaped electrode is obtained. FIG. 9A shows the obtained impulse response waveform. Next, the time axis of the impulse response waveform 35 is replaced with the position of the electrode finger. That is, in FIG. 9A, as shown in FIG. 9B, the value obtained by multiplying the time at which the impulse response waveform 35 intersects the horizontal axis of the relative intensity 0 by the propagation velocity v of the surface acoustic wave 9 is shown in FIG. This is the relative position of the electrode finger 23. FIG.
As shown in FIG. 9B, the amplitude W of the impulse response waveform 35 at each time in FIG.
The relative intersection width D between them is as follows.

【0020】こうして、重み付けされた電極指23を有
したチャープ型櫛歯状電極5が得られる。この重み付け
されたチャープ型櫛歯状電極5に、faからfbまでの周
波数帯域を有した高周波信号を印加すると、櫛歯状電極
5はΛaからΛbまでの各波長において、図8に示すよう
な一様でないエネルギー強度を有した表面弾性波9を励
振させる。図8に示すようなエネルギー強度を有した表
面弾性波9と音響光学相互作用した光偏向器1の出射光
は、図4に示すように、偏向範囲全域に渡って強度が略
均一したものになる。
Thus, the chirped comb-shaped electrode 5 having the weighted electrode fingers 23 is obtained. This weighted chirped interdigital electrodes 5, by applying a high-frequency signal having a frequency band from f a to f b, comb-shaped electrode 5 in each wavelength from lambda a to lambda b, 8 A surface acoustic wave 9 having an uneven energy intensity as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the light emitted from the optical deflector 1 that has undergone acousto-optic interaction with the surface acoustic wave 9 having the energy intensity shown in FIG. 8 has a substantially uniform intensity over the entire deflection range. Become.

【0021】[走査光学装置への適用]次に、図10に
示すように、この光偏向器1を用いて、レンズ系38及
び感光体ドラム39と共に光プリンタを構成した場合に
おける光偏向器1の作用効果を説明する。高周波信号発
生器8で発生した高周波信号が印加されると、光導波路
4に表面弾性波9が励起される。このとき励起される表
面弾性波9は、重み付けされたチャープ型櫛歯状電極5
によって、各波長において図8に示すようなエネルギー
強度分布を有する。表面弾性波9は図中矢印a方向に光
導波路4を伝搬する。一方、光源から放射された光ビー
ムLは入射用グレーティング15を介して光導波路4に
入射し、光ビームとして光導波路4を進行する。
[Application to Scanning Optical Device] Next, as shown in FIG. 10, the optical deflector 1 in the case where an optical printer is constructed by using the optical deflector 1 together with the lens system 38 and the photosensitive drum 39. The operation and effect of will be described. When a high-frequency signal generated by the high-frequency signal generator 8 is applied, a surface acoustic wave 9 is excited in the optical waveguide 4. The surface acoustic waves 9 excited at this time are weighted chirped comb-shaped electrodes 5.
Has an energy intensity distribution at each wavelength as shown in FIG. The surface acoustic wave 9 propagates in the optical waveguide 4 in the direction of arrow a in the figure. On the other hand, the light beam L emitted from the light source enters the optical waveguide 4 via the incident grating 15, and travels through the optical waveguide 4 as a light beam.

【0022】この光ビームLを表面弾性波9が横切る。
表面弾性波9と音響光学相互作用することによって偏向
させられた光ビームLは、出射用グレーティング16を
介して出射する。出射された光ビームLは、図4に示し
た周波数偏向特性を有し、偏向範囲全域に渡って強度が
一定になっている。
The surface acoustic wave 9 crosses the light beam L.
The light beam L deflected by the acousto-optic interaction with the surface acoustic wave 9 exits through the exit grating 16. The emitted light beam L has the frequency deflection characteristic shown in FIG. 4, and the intensity is constant over the entire deflection range.

【0023】この出射された光ビームLはレンズ系38
を介して感光体ドラム39に集光され、感光体ドラム3
9上を矢印b方向に走査する。感光体ドラム39は矢印
C方向に一定速度で回転駆動され、光偏向器1による矢
印b方向への主走査とドラム39の矢印c方向への副走
査によってドラム39上に画像(静電潜像)が形成され
る。こうして、高品位な出力画像を得ることができる。
The emitted light beam L is applied to a lens system 38.
Is condensed on the photosensitive drum 39 via the
9 is scanned in the direction of arrow b. The photosensitive drum 39 is driven to rotate at a constant speed in the direction of arrow C, and an image (an electrostatic latent image) is formed on the drum 39 by the main scanning in the direction of arrow b by the optical deflector 1 and the sub-scanning of the drum 39 in the direction of arrow c. ) Is formed. Thus, a high-quality output image can be obtained.

【0024】[他の実施形態]なお、本発明に係る光偏
向器及びこの光偏向器を用いた走査光学装置は前記実施
形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々
に偏向することができる。光入射手段や光出射手段とし
て、プリズムカプラ等を用いたり、光導波路の端面を光
ビームの入出射面とする光入出射手段等であってもよ
い。あるいは、光導波路に集光レンズ部、発散レンズ
部、コリメートレンズ部等を設けたものであってもよ
い。
[Other Embodiments] The optical deflector according to the present invention and the scanning optical apparatus using this optical deflector are not limited to the above-described embodiments, but variously deflect within the gist of the invention. be able to. A prism coupler or the like may be used as the light inputting means or the light emitting means, or a light input / output means having an end face of the optical waveguide as a light beam input / output surface may be used. Alternatively, the optical waveguide may be provided with a condenser lens unit, a diverging lens unit, a collimating lens unit, and the like.

【0025】さらに、櫛歯状電極は、図11、図12、
図13に示した重み付けされた傾斜指チャープ型櫛歯状
電極42,43,44であることが望ましい。特に、櫛
歯状電極43,44は、外部の高周波信号発生器とイン
ピーダンスマッチングさせ易いようにドッグレッグ構造
が採用されている。これらの櫛歯状電極42〜44は、
電極指の角度を異ならせて各波長の表面弾性波の伝搬方
向を異ならせることにより、各波長でのブラッグ角の違
いを考慮している。また、櫛歯状電極の電極指は前記実
施形態のようにシングル電極に限るものではなく、表面
弾性波の内部反射や一方向性を考慮したダブル電極や一
方向性電極等であってもよい。
Further, the comb-shaped electrodes are shown in FIGS.
The weighted inclined finger chirp type comb-shaped electrodes 42, 43, and 44 shown in FIG. In particular, the comb-teeth electrodes 43 and 44 have a dog-leg structure so that impedance matching with an external high-frequency signal generator can be easily performed. These comb-shaped electrodes 42 to 44
By making the propagation direction of the surface acoustic wave of each wavelength different by changing the angle of the electrode finger, the difference of the Bragg angle at each wavelength is considered. The electrode fingers of the comb-shaped electrode are not limited to a single electrode as in the above embodiment, but may be a double electrode or a unidirectional electrode in consideration of internal reflection or unidirectionality of surface acoustic waves. .

【0026】また、前記実施形態は、アポダイズ法を1
回のみ適用した場合について説明したが、こうして重み
付けされたチャープ型櫛歯状電極を備えた光偏向器の偏
向特性を更に測定してアポダイズ法を繰り返し適用する
ことによって、より出射光の強度が一定である光偏向器
を得てもよい。さらに、各電極指の交叉幅が異なるた
め、表面弾性波の同一波面に対して各電極指が存在する
部分と存在しない部分があり、その各々で表面弾性波の
伝搬速度が異なるため波面の乱れが生じる。この不具合
を解消するために、図14に示すように、ダミー電極指
50(501、502、503…)を設け、波面の乱れが
生じないようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the apodizing method is applied to one method.
Although the case of applying only once is described, the intensity of the emitted light becomes more constant by repeatedly measuring the deflection characteristics of the optical deflector having the chirped comb-shaped electrode weighted in this way and repeatedly applying the apodizing method. May be obtained. Further, since the cross width of each electrode finger is different, there are portions where each electrode finger exists and portions where it does not exist with respect to the same wave front of the surface acoustic wave. Occurs. In order to solve this problem, dummy electrode fingers 50 (50 1 , 50 2 , 50 3 ...) May be provided as shown in FIG.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、チャープ型櫛歯状電極に対して、導波路型光偏
向器の出射光が偏向範囲内において略強度一定となるよ
うに重み付けを行なったので、電極指の位置と交叉幅を
所定の寸法に設定するだけで、光源や高周波信号発生器
の制御系に新たな制御を付加することなく、偏向範囲内
で出射光の強度が一定で安価な光偏向器を得ることがで
きる。さらに、走査光学装置がこの偏向器を備えること
により、品質の優れた画像を安定して得ることができ
る。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the light emitted from the waveguide type optical deflector is substantially constant in the deflection range with respect to the chirped comb-shaped electrode. Weighting, the position of the electrode finger and the crossover width are simply set to predetermined dimensions, and no additional control is added to the control system of the light source or the high-frequency signal generator. An inexpensive optical deflector with a constant intensity can be obtained. Further, by providing the scanning optical device with the deflector, an image with excellent quality can be stably obtained.

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

【図1】本発明に係る光偏向器の一実施形態を示す斜視
図。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an optical deflector according to the present invention.

【図2】図1に示した光偏向器に用いられるチャープ型
櫛歯状電極の一部を示す平面図。
FIG. 2 is a plan view showing a part of a chirp type comb-shaped electrode used in the optical deflector shown in FIG. 1;

【図3】ブラッグ回折現象を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a Bragg diffraction phenomenon.

【図4】図1に示した光偏向器の周波数偏向特性を示す
グラフ。
FIG. 4 is a graph showing frequency deflection characteristics of the optical deflector shown in FIG.

【図5】図2に示したチャープ型櫛歯状電極の設計に利
用された光偏向器の斜視図。
FIG. 5 is a perspective view of an optical deflector used for designing the chirped comb-shaped electrode shown in FIG. 2;

【図6】図2に示したチャープ型櫛歯状電極の設計に利
用されたチャープ型櫛歯状電極の一部を示す平面図。
FIG. 6 is a plan view showing a part of the chirped comb-shaped electrode used for designing the chirped comb-shaped electrode shown in FIG. 2;

【図7】図5に示した光偏向器の周波数偏向特性を示す
グラフ。
FIG. 7 is a graph showing frequency deflection characteristics of the optical deflector shown in FIG.

【図8】図7に示した周波数偏向特性の逆関数を示すグ
ラフ。
8 is a graph showing an inverse function of the frequency deflection characteristic shown in FIG.

【図9】(a)は図8に示した逆関数のインパルス応答
波形を示すグラフ、(b)はインパルス応答波形に基づ
いて重み付けされたチャープ型櫛歯状電極の一部を示す
平面図。
9A is a graph showing an impulse response waveform of the inverse function shown in FIG. 8, and FIG. 9B is a plan view showing a part of a chirped comb-shaped electrode weighted based on the impulse response waveform.

【図10】図1に示した光偏向器を用いた走査光学装置
を示す斜視図。
FIG. 10 is a perspective view showing a scanning optical device using the optical deflector shown in FIG. 1;

【図11】チャープ型櫛歯状電極の変形例を示す平面
図。
FIG. 11 is a plan view showing a modification of the chirped comb-shaped electrode.

【図12】チャープ型櫛歯状電極の別の変形例を示す平
面図。
FIG. 12 is a plan view showing another modified example of the chirped comb-shaped electrode.

【図13】チャープ型櫛歯状電極のさらに別の変形例を
示す平面図。
FIG. 13 is a plan view showing still another modification of the chirped comb-shaped electrode.

【図14】チャープ型櫛歯状電極のさらに別の変形例を
示す平面図。
FIG. 14 is a plan view showing still another modification of the chirped comb-shaped electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光偏向器 2…基板 4…光導波路 5…チャープ型櫛歯状電極 9…表面弾性波 15…入射用グレーティングカプラ 16…出射用グレーティングカプラ 23(231,232,233,…)…電極指 38…レンズ系 39…感光体ドラム 42,43,44…傾斜脂チャープ型櫛歯状電極1 ... optical deflector 2 ... substrate 4 ... optical waveguide 5 ... chirped interdigital electrode 9 ... surface acoustic wave 15 ... incident grating coupler 16 ... exit grating coupler 23 (23 1, 23 2, 23 3, ...) ... Electrode finger 38... Lens system 39.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と、この基板上に設けられた光導波
路と、前記光導波路に設けられ、高周波信号を変換して
表面弾性波を発生させるための櫛歯状電極と、前記光導
波路に光を入射するための光入射手段と、前記光導波路
を進行する光を外部に出射するための光出射手段とを備
えた導波路型光偏向器において、 前記櫛歯状電極がチャープ型であり、かつ、導波路型光
偏向器の出射光が偏向範囲内において略強度一定となる
ように、前記櫛歯状電極の電極指が重み付けされている
ことを特徴とする光偏向器。
A substrate, an optical waveguide provided on the substrate, a comb-shaped electrode provided on the optical waveguide for converting a high-frequency signal to generate a surface acoustic wave; In a waveguide type optical deflector provided with a light incidence unit for entering light and a light emission unit for emitting light traveling through the optical waveguide to the outside, the comb-shaped electrode is chirped An optical deflector characterized in that the electrode fingers of the comb-shaped electrode are weighted so that the intensity of light emitted from the waveguide type optical deflector becomes substantially constant within the deflection range.
【請求項2】 前記重み付けが、重み付けされていない
チャープ型櫛歯状電極を備えた導波路型光偏向器の周波
数偏向特性を測定し、この周波数偏向特性の逆関数を求
めるステップと、前記逆関数を逆フーリエ変換してイン
パルス応答波形を算出するステップと、前記インパルス
応答波形に基づいてチャープ型櫛歯状電極の電極指の位
置及び交叉幅を求めるステップとを備えていることを特
徴とする請求項1記載の光偏向器。
2. The method according to claim 1, wherein the weighting is performed by measuring a frequency deflection characteristic of a waveguide type optical deflector provided with an unweighted chirped comb-shaped electrode, and obtaining an inverse function of the frequency deflection characteristic. Inversely Fourier-transforming the function to calculate an impulse response waveform, and determining the position and intersection width of the electrode fingers of the chirped comb-shaped electrode based on the impulse response waveform. The optical deflector according to claim 1.
【請求項3】 光源から放射された光ビームを光偏向器
及び光学素子を介して微小な点に集光すると共に被走査
面上をライン状に走査する走査光学装置において、 前記光偏向器が前記請求項1記載の光偏向器であること
を特徴とする走査光学装置。
3. A scanning optical device which condenses a light beam emitted from a light source to a minute point via an optical deflector and an optical element and scans a surface to be scanned in a line. 2. An optical scanning device according to claim 1, wherein said optical deflector is an optical deflector.
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EP3171198A1 (en) * 2015-11-18 2017-05-24 The Boeing Company Systems and methods for tiltable grating out-couplers

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EP3171198A1 (en) * 2015-11-18 2017-05-24 The Boeing Company Systems and methods for tiltable grating out-couplers
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