JPH10186419A - Optical deflection element and image forming device using the same - Google Patents

Optical deflection element and image forming device using the same

Info

Publication number
JPH10186419A
JPH10186419A JP35512396A JP35512396A JPH10186419A JP H10186419 A JPH10186419 A JP H10186419A JP 35512396 A JP35512396 A JP 35512396A JP 35512396 A JP35512396 A JP 35512396A JP H10186419 A JPH10186419 A JP H10186419A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
optical waveguide
prism
light
refractive index
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP35512396A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Nashimoto
恵一 梨本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP35512396A priority Critical patent/JPH10186419A/en
Publication of JPH10186419A publication Critical patent/JPH10186419A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a prism type optical deflection element which can be improved in the symmetricalness of the deflection angle of light beam and the uniformity of light beam diameter while maintaining a high speed characteristic and low-driving voltage characteristic, by geometrically symmetrically arranging electrodes with respect to the central axis of the beam. SOLUTION: The surface of a single crystal substrate, which constitutes a conductive or semiconductive lower electrode, is provided with an optical waveguide of a ferroelectric thin film. The upper electrode 13 of the conductive thin film or the semiconductive thin film is installed on this optical waveguide. The upper electrode 13 is divided to the two upper electrodes 13a, 13b respectively having prism-shaped patterns. At least one set of prism-shaped refractive index changing regions arranged geometrically symmetrically with respect to the central axis of the incident light beam 1 are generated in the optical waveguide by impressing voltage between the upper electrode 13 and the lower electrode, by which the light beam is deflected.

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、光導波路と、この
光導波路内にレーザ・ビームを入射させる光源を有し、
光導波路中の光ビームを電気光学効果によって偏向する
ための電極が備えられた光偏向素子に関する。また、本
発明は、レーザ・プリンタ、デジタル複写機、ファクシ
ミリなどの画像形成装置、および光ディスク用のピック
アップ、光通信や光コンピューター用の光スイッチなど
を含むオプト・エレクトロニクス全般に対する用途を有
する光偏向素子に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention comprises an optical waveguide and a light source for directing a laser beam into the optical waveguide.
The present invention relates to an optical deflecting element provided with an electrode for deflecting a light beam in an optical waveguide by an electro-optic effect. Further, the present invention provides an optical deflection device having applications to general optoelectronics including an image forming apparatus such as a laser printer, a digital copying machine, a facsimile, and a pickup for an optical disc, an optical switch for an optical communication or an optical computer, and the like. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ・ビーム・プリンタ、デジタル複
写機、ファクシミリなどに用いられるレーザ・ビーム光
走査装置として、気体レーザや半導体レーザからのビー
ムを偏向するポリゴンミラーと呼ばれる回転多面鏡と、
その回転多面鏡により反射されたレーザ・ビームを感光
体などの結像面上において等速度直線運動の状態に集光
するfθレンズとで構成されたものが代表的に用いられ
ている。このようなポリゴンミラーを用いる光偏向装置
はポリゴンミラーをモーターによって高速回転させるた
めに耐久性に問題があるとともに騒音が発生し、また光
走査速度がモーターの回転数によって制限される問題が
ある。
2. Description of the Related Art As a laser beam optical scanning device used in a laser beam printer, a digital copier, a facsimile, etc., a rotating polygon mirror called a polygon mirror for deflecting a beam from a gas laser or a semiconductor laser,
A lens composed of an fθ lens that condenses the laser beam reflected by the rotating polygon mirror on an image forming surface such as a photoconductor in a linear motion at a constant speed is typically used. The light deflecting device using such a polygon mirror has problems in durability because the polygon mirror is rotated at a high speed by a motor, generates noise, and also has a problem in that the light scanning speed is limited by the number of rotations of the motor.

【0003】一方、固体型のレーザ・ビーム光偏向装置
としては、音響光学効果を利用した光偏向素子があり、
なかでも光導波路型素子が期待されている。この光導波
路素子はポリゴンミラーを用いたレーザ・ビーム光走査
装置の欠点を解決するレーザ・ビーム光走査素子とし
て、プリンタなどへの応用が検討されている。この光導
波路型の光偏向素子は、LiNbO3やZnOなどより
なる光導波路と、この光導波路内にレーザ光ビームをカ
ップリング(入射)させる手段を有し、さらに光導波路
中の光ビームを音響光学効果により偏向するための表面
弾性波を励起するくし形の電極と、偏向された光ビーム
を光導波路中よりアウトプットするための手段が備えら
れたものであり、このほかに必要に応じて薄膜レンズな
どが素子へ付加される。しかしながら、音響光学効果を
利用した光偏向素子は一般に偏向速度限界によるレーザ
偏向速度の上限の問題があり、レーザ・プリンタ、デジ
タル複写機、ファクシミリなどの画像形成装置への応用
には限界が存在する。
On the other hand, as a solid-state laser beam light deflector, there is a light deflector using an acousto-optic effect.
In particular, optical waveguide devices are expected. This optical waveguide device is being studied for application to a printer or the like as a laser beam light scanning device for solving the drawbacks of a laser beam light scanning device using a polygon mirror. This optical waveguide type optical deflection element has an optical waveguide made of LiNbO 3 , ZnO, or the like, and means for coupling (incident) a laser light beam into the optical waveguide. It is equipped with a comb-shaped electrode for exciting surface acoustic waves to be deflected by the optical effect, and a means for outputting the deflected light beam from the optical waveguide. A thin film lens or the like is added to the element. However, the optical deflection element utilizing the acousto-optic effect generally has a problem of an upper limit of the laser deflection speed due to the deflection speed limit, and there is a limit in application to an image forming apparatus such as a laser printer, a digital copying machine, and a facsimile. .

【0004】これに対して、音響光学効果と比較して変
調速度の速い電気光学効果を有する酸化物強誘電体材料
を用いた「A. Yariv, Optical El
ectronics, 4th ed. (New Y
ork, Rinehartand Winston,
1991) pp. 336〜339.」等にも解説
されているプリズム型光偏向素子が知られている。この
ような、素子としてはセラミックや単結晶を用いたバル
ク素子があるが、大きさが大きく、また、駆動電圧がか
なり高いために実用的な偏向角度を得ることができなか
った。
On the other hand, "A. Yariv, Optical El.," Which uses an oxide ferroelectric material having an electro-optic effect having a higher modulation speed than the acousto-optic effect.
electronics, 4th ed. (New Y
ork, Rinehartand Winston,
1991) pp. 336-339. And the like are known. As such an element, there is a bulk element using a ceramic or a single crystal. However, since the size is large and the driving voltage is considerably high, a practical deflection angle cannot be obtained.

【0005】また、Ti拡散型光導波路やプロトン交換
型光導波路を作製したLiNbO3単結晶ウエハーを用
いてカスケード型にプリズムを配したプリズム型ドメイ
ン反転光偏向素子またはプリズム型電極光偏向素子が
「Q. Chen, et al., J. Ligh
twave Tech. vol. 12 (199
4) 1401.」(以下、文献(1)という)や特開
平1−248141号公報などに示されている。
Further, a prism-type domain inversion light deflection element or a prism-type electrode light deflection element having a cascade-type prism using a LiNbO 3 single crystal wafer on which a Ti diffusion type optical waveguide or a proton exchange type optical waveguide is manufactured has been proposed. Q. Chen, et al., J. Light
two Tech. vol. 12 (199
4) 1401. (Hereinafter referred to as Document (1)) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-248141.

【0006】しかし、LiNbO3単結晶ウエハーの厚
さである0.5mm程度の電極間隔が必要となるために
依然として駆動電圧が高く、文献(1)では±600V
の駆動電圧でもわずか0.5°程度の偏向角度しか得ら
れておらず、実用的な偏向角度を得ることはできないと
いう問題がある。また、入射レーザ・ビーム径に対して
ビーム軸方向に長いプリズム配置を必要とするために偏
向部開口面が小さくなり、解像度が小さい問題もあっ
た。
However, since the electrode spacing of about 0.5 mm, which is the thickness of the LiNbO 3 single crystal wafer, is still required, the driving voltage is still high.
However, a deflection angle of only about 0.5 ° is obtained even with the driving voltage described above, and there is a problem that a practical deflection angle cannot be obtained. In addition, since a prism arrangement long in the beam axis direction with respect to the diameter of the incident laser beam is required, the aperture of the deflecting portion becomes small, and there is a problem that the resolution is small.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】これに対して、本発明
者は導電性基板上に設けられた光導波路と、この光導波
路内に光ビームを入射させる光源を有し、光導波路中の
光ビームを電気光学効果によって偏向するための電極が
備えられた薄膜光導波路を用いたプリズム型光偏向素子
を発明し特願平7−176939号(以下、文献(2)
という)によって出願を行い、前記の駆動電圧の問題を
解決した。
On the other hand, the present inventor has an optical waveguide provided on a conductive substrate, and a light source for inputting a light beam into the optical waveguide. Invented a prism type optical deflecting element using a thin film optical waveguide provided with an electrode for deflecting a beam by an electro-optic effect, and filed a Japanese Patent Application No. 176939/1995 (hereinafter referred to as Reference (2)).
To solve the above-mentioned problem of the drive voltage.

【0008】また、偏向部開口面の拡大または解像度向
上については、「二宮, 信学論(C), 56−C
(1973) 345」や文献(2)あるいは、特開昭
62−47627号公報にアレイ型にプリズムを配置す
るプリズム型光偏向素子が示されている。しかし、この
種のアレイ型のプリズム型光偏向素子を用いた場合、第
一にプリズム形状が入射レーザ・ビームに対して対称で
ないために印加電圧に対する光ビームの偏向角度の特性
が非対称である問題、および、第二に、偏向角度によっ
て光ビーム径が大きく変化する問題があった。
[0008] Regarding the enlargement of the opening of the deflecting portion or the improvement of the resolution, see Ninomiya, IEICE (C), 56-C.
(1973) 345 ", reference (2), or JP-A-62-47627 discloses a prism type optical deflection element in which prisms are arranged in an array type. However, when such an array-type prism-type optical deflector is used, first, since the prism shape is not symmetric with respect to the incident laser beam, the characteristic of the deflection angle of the light beam with respect to the applied voltage is asymmetric. Second, there is a problem that the light beam diameter changes greatly depending on the deflection angle.

【0009】第一の問題は正負の印加電圧の絶対値に対
して偏向角度の絶対値が異なるという問題である。この
ような問題があるプリズム型光偏向素子においては、例
えば、+10Vを印加したときの偏向角度と−10Vを
印加したときの偏向角度が異なる、あるいは、前者を印
加したときは一定の偏向角度を一定のビーム品質で有す
るが、後者を印加したときは偏向自体が観察されない、
等の現象を示す。このようなプリズム光偏向素子は本発
明が目的としている、レーザ・プリンタ、デジタル複写
機等の用途に利用する際には複雑な駆動操作を必要とす
るので適切ではない。
The first problem is that the absolute value of the deflection angle differs from the absolute value of the positive and negative applied voltages. In a prism type optical deflection element having such a problem, for example, the deflection angle when applying +10 V is different from the deflection angle when applying −10 V, or the deflection angle when applying the former is a fixed deflection angle. Has a certain beam quality, but when the latter is applied, the deflection itself is not observed,
And other phenomena. Such a prism light deflecting element is not suitable because it requires a complicated driving operation when used in applications such as a laser printer and a digital copying machine, which are the object of the present invention.

【0010】第二の問題は例えば、偏向角度0°におけ
るビーム径と20°におけるビーム径とが極端に異なる
現象を示すことである。このような偏向角度によるビー
ム形状の変化を完全に抑制することは現時点では困難で
あるとしても、偏向角度0°におけるビーム径と偏向角
度20°におけるビーム径との比が3倍以上になるよう
なプリズム型光偏向素子では、例えば、レーザ・プリン
タでは文字の位置によってその文字を構成する線の太さ
が極端に変わってしまい、印字品質が低下する。
The second problem is that, for example, a beam diameter at a deflection angle of 0 ° and a beam diameter at 20 ° exhibit an extremely different phenomenon. Even if it is difficult at present to completely suppress the change in the beam shape due to such a deflection angle, the ratio of the beam diameter at the deflection angle of 0 ° to the beam diameter at the deflection angle of 20 ° is three times or more. In such a prism-type light deflecting element, for example, in a laser printer, the thickness of a line forming the character changes extremely depending on the position of the character, and the printing quality is degraded.

【0011】光ビームの偏向角度の対称性、および偏向
角度による光ビーム径変化を改善できるプリズム型光偏
向素子としては入射レーザ・ビームに対してX字となる
ギャップ形状を有する4分轄構造の電極が特開平3−2
56026号公報に示されている。しかし、この素子は
バルクの光導波路を用いているため、光導波路部分の寸
法が長さ1mm、X字となるギャップ部分の光導波路の
厚みが1.1mmとなっている。このため、6°の偏向
角度を得るための印加電圧として10kVを必要とし基
板表面のギャップ部の電界が100kV/cm近くに達
するため絶縁破壊し易い問題がある上に、電界形状が理
想状態から大きくはずれて偏向後のビーム形状が良好で
はない。
As a prism type light deflecting element capable of improving the symmetry of the deflection angle of the light beam and the change of the light beam diameter due to the deflection angle, an electrode having a gap shape which becomes X-shaped with respect to the incident laser beam is an electrode having a four-division structure. Japanese Patent Laid-Open No. 3-2
No. 56026. However, since this device uses a bulk optical waveguide, the dimensions of the optical waveguide portion are 1 mm in length, and the thickness of the optical waveguide in the gap portion where the X shape is formed is 1.1 mm. For this reason, 10 kV is required as an applied voltage to obtain a deflection angle of 6 °, and the electric field in the gap portion on the substrate surface approaches 100 kV / cm, so that there is a problem that dielectric breakdown easily occurs. The beam shape largely deviates, and the beam shape after deflection is not good.

【0012】本発明の第一の目的は薄膜光導波路を用い
たプリズム型光偏向素子において、高速性と低駆動電圧
特性を維持させながら、光ビーム偏向角度の対称性を改
善することである。本発明の第二の目的は薄膜光導波路
を用いたプリズム型光偏向素子において、高速性と低駆
動電圧特性を維持させながら、光ビーム径の均一性を偏
向角度によらず一定の範囲に保つことである。本発明の
第三の目的は薄膜光導波路を用いたプリズム型光偏向素
子において、前記第一の目的、第二の目的を満足しつ
つ、偏向角度によるビーム形状の変化、基板表面ギャッ
プ部の高電界による耐絶縁破壊性などの問題を解決でき
るプリズム型光偏向素子を提供することである。本発明
のその他の目的は、上述したプリズム型光偏向素子を用
いて、レーザ・ビーム品質が重要なレーザ・プリンタ、
デジタル複写機、ファクシミリなどに応用することにあ
る。
A first object of the present invention is to improve the symmetry of the light beam deflection angle while maintaining high speed and low drive voltage characteristics in a prism type optical deflection element using a thin film optical waveguide. A second object of the present invention is to maintain uniformity of the light beam diameter within a certain range regardless of the deflection angle while maintaining high speed and low drive voltage characteristics in a prism type optical deflection element using a thin film optical waveguide. That is. A third object of the present invention is to provide a prism type optical deflecting element using a thin film optical waveguide, which satisfies the first and second objects, while changing the beam shape depending on the deflection angle and increasing the height of the substrate surface gap. An object of the present invention is to provide a prism type light deflecting element that can solve problems such as resistance to dielectric breakdown caused by an electric field. Another object of the present invention is to provide a laser printer in which laser beam quality is important, using the above-described prism type optical deflection element.
Application to digital copiers, facsimile machines, etc.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の上述した課題
は、導電性または半導電性の単結晶基板からなる下部電
極と、単結晶基板表面上に形成されたエピタキシャルま
たは単一配向性の薄膜光導波路と、薄膜光導波路上に設
けられ導電性薄膜または半導電性薄膜からなる複数の上
部電極と、下部電極と上部電極との間に所定の電圧を印
加して、単結晶基板表面に対して略平行に薄膜光導波路
へ入射する光ビームの中心軸に対して幾何学的に対称に
配置され、少なくとも一組の互いに平行ではない屈折率
変化面(屈折率が電場によって不連続的に変化する面を
いう)を有するプリズム形状の屈折率変化領域を発生さ
せることによって、薄膜光導波路から光ビームを単結晶
基板表面と略平行な面内に偏向して出射する電圧印加手
段と、を備えたことを特徴とする光偏向素子によって解
決することができる。
An object of the present invention is to provide a lower electrode made of a conductive or semiconductive single crystal substrate and an epitaxial or unidirectional thin film formed on the surface of the single crystal substrate. An optical waveguide, a plurality of upper electrodes made of a conductive thin film or a semiconductive thin film provided on the thin film optical waveguide, and applying a predetermined voltage between the lower electrode and the upper electrode to apply a predetermined voltage to the single crystal substrate surface. And at least one set of non-parallel refractive index changing surfaces (the refractive index changes discontinuously due to an electric field) A voltage-applying means for deflecting the light beam from the thin-film optical waveguide into a plane substantially parallel to the surface of the single crystal substrate by generating a prism-shaped refractive index change region having a Was it It can be solved by the light deflecting element characterized.

【0014】プリズム形状の屈折率変化領域は、例え
ば、互いに平行ではない少なくとも一組の辺を持つプリ
ズム形状のパターンを有する上部電極と光導波路を隔て
てこれに対向する下部電極との間に所定の電圧を印加し
て、上部電極のパターンに対応する光導波路の領域にそ
れ以外の領域と異なるプリズム形状の屈折率の変化領域
を形成するという第一の方法、または、光導波路に互い
に平行ではない少なくとも一組の辺を持つプリズム形状
の複数の分極ドメイン反転領域を設け、上部電極と下部
電極との間に電圧を印加することにより、分極ドメイン
反転領域とそれ以外の領域において異なるプリズム形状
の屈折率の変化領域を形成するという第二の方法のいず
れかによって作り出すことができる。
The prism-shaped refractive index change region is, for example, provided between an upper electrode having a prism-shaped pattern having at least one pair of sides that are not parallel to each other and a lower electrode opposed to the optical waveguide with the optical waveguide interposed therebetween. The first method is to apply a voltage to form a refractive index change region having a prism shape different from the other region in the region of the optical waveguide corresponding to the pattern of the upper electrode, or By providing a plurality of polarization domain inversion regions having a prism shape having at least one pair of sides, and applying a voltage between the upper electrode and the lower electrode, the polarization domain inversion region and the other regions having different prism shapes in the other regions. It can be created by any of the second methods of forming a refractive index change region.

【0015】また、本発明の画像形成装置は、感光体
と、感光体を一様に帯電する帯電手段と、感光体に光を
照射して潜像を形成する露光手段と、潜像を可視化する
現像手段とを設けた画像形成装置であって、露光手段と
して上述した光偏向素子を使用することを特徴とする。
Further, the image forming apparatus of the present invention comprises: a photoreceptor; charging means for uniformly charging the photoreceptor; exposure means for irradiating the photoreceptor with light to form a latent image; And an image forming apparatus provided with a developing means, wherein the light deflecting element described above is used as the exposing means.

【0016】本発明において、薄膜光導波路材料として
はABO3型のペロブスカイト型酸化物では、正方晶、
斜方晶または擬立方晶系として例えばBaTiO3、P
bTiO3、Pb1-x Lax(ZryTi1-y)1−x/4
3 (xおよびyの値によりPZT、PLT、PLZ
T)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3、KNbO3など、六
方晶系として例えばLiNbO3、LiTaO3などに代
表される強誘電体、タングステンブロンズ型酸化物では
SrxBa1-xNb26、PbxBa1-xNb26など、ま
たこのほかに、Bi4Ti312、Pb2KNb515、K
3Li2Nb515、さらに以上の置換誘導体などより選
ばれるが、電場の二乗に比例して屈折率が変化する二次
の電気光学効果を有する組成のPLZT、PZT、およ
びPLTなどの強誘電体が最も望ましい。
In the present invention, as a thin-film optical waveguide material, an ABO 3 type perovskite oxide may be tetragonal,
As orthorhombic or pseudo-cubic, for example, BaTiO 3 , P
bTiO 3, Pb 1-x La x (Zr y Ti 1-y) 1- x / 4 O
3 (PZT, PLT, PLZ depending on the values of x and y
T), Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , KNbO 3 , a ferroelectric material represented by a hexagonal system such as LiNbO 3 , LiTaO 3, etc .; and a tungsten bronze type oxide, Sr x Ba 1. -x Nb 2 O 6, Pb etc. x Ba 1-x Nb 2 O 6, also in this addition, Bi 4 Ti 3 O 12, Pb 2 KNb 5 O 15, K
3 Li 2 Nb 5 O 15 , which is further selected from substituted derivatives and the like, and has strong secondary PL effects such as PLZT, PZT, and PLT having a secondary electro-optic effect in which the refractive index changes in proportion to the square of the electric field. Dielectrics are most desirable.

【0017】本発明に使用される上部電極としてはP
t、Al、Crなどの各種金属電極や、光導波路よりも
小さい屈折率を有するITOやAlドープZnOなどの
透明酸化物電極を用いることが可能である。また、光導
波路と上部電極との間に前記光導波路よりも小さい屈折
率を有するクラッド層を設ける場合には、上部電極は任
意の材料を用いることができるが、駆動電圧の増加を招
くのでITOなどの透明酸化物電極を用いることが望ま
しい。
The upper electrode used in the present invention is P
Various metal electrodes such as t, Al, and Cr, and transparent oxide electrodes such as ITO and Al-doped ZnO having a smaller refractive index than the optical waveguide can be used. When a cladding layer having a smaller refractive index than that of the optical waveguide is provided between the optical waveguide and the upper electrode, any material can be used for the upper electrode. It is desirable to use a transparent oxide electrode such as

【0018】下部電極基板として導電性または半導電性
の単結晶基板、あるいは基板と光導波路の間に設けた導
電性または半導電性のエピタキシャルまたは配向性の薄
膜を用いる場合には、薄膜光導波路よりも小さい屈折率
を有するNbなどをドープしたSrTiO3、Alドー
プZnO、In23、RuO2、BaPbO3、SrRu
3、YBa2Cu37-x、SrVO3、LaNiO3、L
0.5Sr0.5CoO3、ZnGa24、CdGa24
CdGa24、Mg2TiO4、MgTi24などの酸化
物が望ましいが、Pd、Pt、Al、Au、Agなどの
金属などを用いることも有効である。
When a conductive or semiconductive single crystal substrate or a conductive or semiconductive epitaxial or oriented thin film provided between the substrate and the optical waveguide is used as the lower electrode substrate, a thin film optical waveguide is used. SrTiO 3 , Al-doped ZnO, In 2 O 3 , RuO 2 , BaPbO 3 , SrRu doped with Nb or the like having a smaller refractive index
O 3 , YBa 2 Cu 3 O 7-x , SrVO 3 , LaNiO 3 , L
a 0.5 Sr 0.5 CoO 3 , ZnGa 2 O 4 , CdGa 2 O 4 ,
Oxides such as CdGa 2 O 4 , Mg 2 TiO 4 and MgTi 2 O 4 are desirable, but it is also effective to use metals such as Pd, Pt, Al, Au and Ag.

【0019】これらの導電性または半導電性の単結晶基
板、あるいは導電性または半導電性のエピタキシャルま
たは配向性の薄膜は、前記強誘電体薄膜の結晶構造に応
じて選ばれることが望ましい。また、上部電極または下
部電極として用いられる導電性または半導電性の薄膜ま
たは単結晶基板の抵抗率としては10-6Ω・cm〜10
3Ω・cm程度の範囲が有効であるが、電圧降下が無視
できる程度の抵抗率であれば上部電極または下部電極と
して利用可能である。また、偏向速度または変調速度に
よってはキャリア・モビリティが適当な上部電極材料ま
たは下部電極材料を選択することができる。
The conductive or semiconductive single crystal substrate or the conductive or semiconductive epitaxial or oriented thin film is desirably selected according to the crystal structure of the ferroelectric thin film. The resistivity of a conductive or semiconductive thin film or a single crystal substrate used as an upper electrode or a lower electrode is 10 −6 Ω · cm to 10 Ω · cm.
A range of about 3 Ω · cm is effective, but it can be used as an upper electrode or a lower electrode if the resistivity is such that the voltage drop is negligible. In addition, depending on the deflection speed or the modulation speed, an upper electrode material or a lower electrode material having an appropriate carrier mobility can be selected.

【0020】本発明に係る薄膜光導波路は電子ビーム蒸
着、フラッシュ蒸着、イオン・プレーティング、Rf−
マグネトロン・スパッタリング、イオン・ビーム・スパ
ッタリング、レーザ・アブレーション、MBE、CV
D、プラズマCVD、MOCVDなどより選ばれる気相
成長法およびゾルゲル法、MOD法などのウエット・プ
ロセスにより作製された薄膜の固相成長法によって作製
される。
The thin film optical waveguide according to the present invention can be formed by electron beam evaporation, flash evaporation, ion plating, Rf-
Magnetron sputtering, ion beam sputtering, laser ablation, MBE, CV
D, a vapor phase growth method selected from plasma CVD, MOCVD and the like, and a solid phase growth method of a thin film formed by a wet process such as a sol-gel method and a MOD method.

【0021】本発明を実施する上において光源として用
いるレーザとしては、He−Neなどの気体レーザや、
AlGaAsなどの化合物半導体レーザまたはこれらの
レーザ・アレイなどが挙げられる。レーザの発振による
レーザ光はプリズム・カップリング、バット・カップリ
ング (またはエンド・カップリング)、グレーティン
グ・カップリング、エバーネッセント・フィールド・カ
ップリングなどより選ばれる方法によって光導波路に導
入される。薄膜レンズとしては、モード・インデックス
・レンズ、ルネブルク・レンズ、ジオデシック・レン
ズ、フレネル・レンズ、グレーティング・レンズなどが
適している。出射手段は、プリズム・カップラー、グレ
ーティング・カップラー、フォーカシング・カップラ
ー、SAWグレーティング・カップラーなどが適してい
る。
As a laser used as a light source in carrying out the present invention, a gas laser such as He-Ne,
Examples include a compound semiconductor laser such as AlGaAs or a laser array thereof. Laser light generated by laser oscillation is introduced into the optical waveguide by a method selected from prism coupling, butt coupling (or end coupling), grating coupling, evanescent field coupling, and the like. Mode index lenses, Luneburg lenses, geodesic lenses, Fresnel lenses, grating lenses, etc. are suitable as thin film lenses. As the emission means, a prism coupler, a grating coupler, a focusing coupler, a SAW grating coupler, or the like is suitable.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の原理について数式
を用いて詳細に説明する。一般に電気光学効果を有する
材料に電場を加えると、対称心のない結晶構造における
電場による屈折率変化は次のようになり、 Δn=n0−n=−aE−bE2−・・・・・ [1] このうち一次の項はPockels効果と呼ばれ、一般
に次のように示され、 Δn=−1/2rn3E [2] 二次の項がKerr効果と呼ばれ、一般に次のように示
される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The principle of the present invention will be described below in detail using mathematical expressions. In general, when an electric field is applied to a material having an electro-optic effect, the change in the refractive index due to the electric field in a crystal structure having no center of symmetry is as follows: Δn = n0−n = −aE−bE 2 −. 1] Among these, the first-order term is called the Pockets effect and is generally expressed as follows: Δn = − / rn 3 E [2] The second-order term is called the Kerr effect and generally expressed as follows It is.

【0023】 Δn=−1/2Rn32 [3] なお、以上の式でnは屈折率、Eは電場、r、Rはそれ
ぞれ所定の係数を示す。
Δn = − / Rn 3 E 2 [3] In the above equation, n is a refractive index, E is an electric field, and r and R are predetermined coefficients.

【0024】この効果は、実際には、電場を大きくして
いくと一次の電気光学効果であるPockels効果に
次第に二次の電気光学効果であるKerr効果が重畳す
る形で屈折率変化が起こる。このような電気光学効果を
用いる際は、対称心のない結晶構造を持ち高い係数を持
つ強誘電体を用いることとなり、上述した例のようなL
iNbO3やPLZTが代表的である。このような強誘
電体に局所電場を印加すると上述したようにその部分の
屈折率の低下が起こり、それを利用することによってレ
ーザ・ビームの向きを偏向あるいはスイッチングするこ
とができる。
In practice, as the electric field is increased, the refractive index changes in such a manner that the secondary electro-optic effect, the Kerr effect, gradually overlaps with the primary electro-optic effect, the Pockets effect, as the electric field is increased. When such an electro-optic effect is used, a ferroelectric having a crystal structure without a center of symmetry and having a high coefficient is used.
iNbO3 and PLZT are typical. When a local electric field is applied to such a ferroelectric, the refractive index of that portion is reduced as described above, and by using this, the direction of the laser beam can be deflected or switched.

【0025】ここで、一次の電気光学効果であるPoc
kels効果を有する強誘電体を用いたプリズム型光偏
向素子の原理について説明する。図27において、長さ
がl、高さがDの屈折率が異なる二つのプリズム(3)
(4)からなる媒質があるとする。ここへ入射する光A
(1)は屈折率naのプリズム(3)を通過し、その通
過時間τaはプリズム(3)での光速をcaとすると、 τa=l/ca [4] であり、cを真空中での光速とすると、 τa=l/ca=l/c・na [5] 同様に、屈折率nbのプリズム(4)を通過する光Bの
通過時間τbは、 τb=l/cb=l/c・nb [6] 従って、光AおよびBの通過時間の差はna=n+Δ
n、nb=n(Δnはnaとnbの屈折率の差)とする
と、 Δτ=l/c・(na−nb)=l/c・Δn [7] となる。この通過時間の差によってプリズムを出射前の
波面の位置の差は、 Δy=cb・Δτ=c/nb・l/c・Δn=lΔn/n [8] であり、これはプリズム内のビーム軸の屈折と等価で、
その屈折角θD は十分に小さいときはtanθD に近似
されることを利用して、 tan(θD )=−Δy/D=−lΔn/Dn [9] さらに、Snell則によってプリズムから出射した際
の偏向角度θo、nairを空気の屈折率(=1)とする
と、 nair・sinθo=sinθo=n・sinθD [10] であり、 θo=sin-1(n・sinθD) となる。ここで、θD が十分に小さい範囲ではsinθ
DはθD に近似されるから、 θo=n・θD =−n・lΔn/Dn=−lΔn/D となる。
Here, the primary electro-optic effect, Poc
The principle of a prism type optical deflection element using a ferroelectric substance having the kels effect will be described. In FIG. 27, two prisms (3) having a length l and a height D are different in refractive index.
Suppose there is a medium consisting of (4). Light A incident here
(1) passes through the prism (3) having the refractive index na, and its transit time τa is given by τa = 1 / ca [4], where c is the speed of light at the prism (3). Assuming the speed of light, τa = 1 / ca = 1 / c · na [5] Similarly, the transit time τb of the light B passing through the prism (4) having the refractive index nb is τb = 1 / cb = 1 / c · nb [6] Therefore, the difference between the transit times of light A and light B is na = n + Δ
Assuming that n and nb = n (Δn is the difference between the refractive indices of na and nb), Δτ = 1 / c · (na−nb) = 1 / c · Δn [7] The difference in the position of the wavefront before exiting the prism due to the difference in the transit time is as follows: Δy = cb · Δτ = c / nb · l / c · Δn = lΔn / n [8] Is equivalent to the refraction of
Utilizing that the refraction angle θD is approximated to tan θD when it is sufficiently small, tan (θD) = − Δy / D = −lΔn / Dn [9] If the angles θo and nair are the refractive index of air (= 1), then nair · sin θo = sin θo = n · sin θD [10], and θo = sin −1 (n · sin θD). Here, in the range where θD is sufficiently small, sin θ
Since D is approximated to .theta.D, .theta.o = n..theta.D = -n.l.DELTA.n / Dn = -1.DELTA.n / D.

【0026】ここで、二つのプリズムが反対向きの分極
軸を持ち、電場がz軸に平行方向に印加されるとする
と、一次の電気光学的効果であるPockels効果に
関わる項が支配的な領域では、Δn=−1/2rn3
により、 na=no−1/2rno3E [11] nb=no+1/2rno3E [12] であり、Δn=na−nbより、 Δn=−rno3E [13] 従って、印加電圧をV、プリズムの厚さをdとすると、 θo=−lΔn/D=l/D・rno3E =l/D・rno3(V/d) [14] となり、電場または電圧に比例してレーザ・ビームを偏
向できる。
Here, assuming that the two prisms have opposite polarization axes and an electric field is applied in a direction parallel to the z-axis, a region related to the primary electro-optical effect, the Pockets effect, is dominant. Then, Δn = − / rn 3 E
Thus, na = no− / rno 3 E [11] nb = no + / rno 3 E [12], and Δn = −rno 3 E [13] From Δn = na−nb, the applied voltage is V, When the thickness of the prism is d, θo = −lΔn / D = 1 / D · rno 3 E = 1 / D · rno 3 (V / d) [14], and the laser beam is proportional to the electric field or voltage. Can be deflected.

【0027】二つのプリズムの代わりに、三角形の電極
が図27のプリズム(3)の位置に配置され、電場がz
軸に平行方向に印加されるとすると、 na=no−1/2rno3E [15] nb=no [16] であり、Δn=na−nbより、 Δn=−1/2rno3E [17] 従って、印加電圧をV、媒質の厚さをdとすると、 θo =−lΔn/D=l/D・1/2rno3E =l/2D・rno3(V/d) [18] となる。
Instead of two prisms, a triangular electrode is placed at the position of prism (3) in FIG.
Assuming that the voltage is applied in the direction parallel to the axis, na = no− / rno 3 E [15] nb = no [16], and Δn = − / rno 3 E [17] from Δn = na−nb Therefore, assuming that the applied voltage is V and the thickness of the medium is d, θo = −lΔn / D = l / D ・ 1 / 2rno 3 E = l / 2D · rno 3 (V / d) [18]

【0028】二次の電気光学効果であるKerr効果を
有する強誘電体を用いたプリズム型光偏向素子において
[18]式は、[3]式により次のようになる。 θo =−lΔn/D=l/D・1/2Rno32 =l/2D・Rno3(V/d)2 [19]
In a prism type optical deflection element using a ferroelectric material having a Kerr effect, which is a secondary electro-optic effect, the expression [18] becomes as follows from the expression [3]. θo = −lΔn / D = l / D · 1 / 2Rno 3 E 2 = l / 2D · Rno 3 (V / d) 2 [19]

【0029】このような素子を用いた光偏向素子を図2
8および図29に示す。図28は上面図であり、図29
は側面からみた断面図である。この光偏向素子では基板
としては例えば、単結晶LiNbO3基板(5)を用い
て、Ti拡散型光導波路やプロトン交換型光導波路
(6)を基板上に形成し、光導波路(6)にはプリズム
形状の分極ドメイン反転部分(7)を形成したものであ
る。光(1)は図28の左側の端面から光偏向素子に入
射し、光導波路(6)およびそれに形成された分極ドメ
イン反転部分(7)を通過し、屈折率の変化によって偏
向を受け、右側の端面から偏向光(2)として出射され
る。この種の光導波路型のプリズム型光偏向素子を用い
た場合、印加電圧に対する光ビームの偏向角度の特性は
非対称となる問題、および偏向角度によって光ビーム径
が変化する問題がある。
FIG. 2 shows an optical deflection element using such an element.
8 and FIG. FIG. 28 is a top view and FIG.
Is a cross-sectional view as viewed from the side. In this optical deflecting element, for example, a single crystal LiNbO 3 substrate (5) is used as a substrate, and a Ti diffusion type optical waveguide or a proton exchange type optical waveguide (6) is formed on the substrate. A prism-shaped domain-inverted portion (7) is formed. The light (1) is incident on the light deflecting element from the left end face in FIG. 28, passes through the optical waveguide (6) and the polarization domain inversion portion (7) formed thereon, is deflected by the change in the refractive index, and is deflected. Are emitted as polarized light (2). When this type of optical waveguide type prism type optical deflector is used, there is a problem that the characteristic of the deflection angle of the light beam with respect to the applied voltage is asymmetric, and a problem that the diameter of the light beam changes depending on the deflection angle.

【0030】本発明の一つの実施の形態による光偏向素
子を図1および図2に示す。図1は上面図であり、図2
は側面からみた断面図である。本実施の形態による光偏
向素子では導電性または半導電性の下部電極となる単結
晶基板(11)と、この単結晶基板表面に設けられたエ
ピタキシャルまたは単一配向性の強誘電体薄膜の光導波
路(12)と、この光導波路上には導電性薄膜または半
導電性薄膜の上部電極(13)が設置されている。図2
9に示した例と異なり、本実施の形態による光偏向素子
では上部電極(13)が二つの上部電極(13a,13
b)に分かれている。上部電極(13)と下部電極(1
1)との間に電圧を印加することにより、光導波路に入
射光ビームの中心軸に対して幾何学的に対称に配置され
た少なくとも一組のプリズム形状の屈折率変化領域(1
4)を発生させることによって光ビームを偏向する。こ
こで、ビームの中心軸とは図1の幅Dのビームのちょう
ど中心、すなわち、ビームの端からD/2の位置を示
す。図1を参照して、電極13aと13bとのビームに
垂直な方向の辺を重ねると、ビームの中心軸に関して幾
何学的に対称となる。
FIGS. 1 and 2 show an optical deflecting element according to one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a top view and FIG.
Is a cross-sectional view as viewed from the side. In the light deflecting element according to the present embodiment, a single crystal substrate (11) serving as a conductive or semiconductive lower electrode and a photoconductive layer of an epitaxial or unidirectional ferroelectric thin film provided on the surface of the single crystal substrate. A waveguide (12) and an upper electrode (13) of a conductive thin film or a semiconductive thin film are provided on the optical waveguide. FIG.
Unlike the example shown in FIG. 9, in the optical deflecting element according to the present embodiment, the upper electrode (13) has two upper electrodes (13a, 13a).
b). The upper electrode (13) and the lower electrode (1
By applying a voltage between them, at least one set of prism-shaped refractive index changing regions (1) arranged geometrically symmetrically with respect to the central axis of the incident light beam in the optical waveguide.
4) to deflect the light beam. Here, the central axis of the beam indicates the exact center of the beam having the width D in FIG. 1, that is, the position D / 2 from the end of the beam. Referring to FIG. 1, when the sides of electrodes 13a and 13b in the direction perpendicular to the beam overlap, they are geometrically symmetric with respect to the central axis of the beam.

【0031】このように、電極をビームの中心軸に対し
て幾何学的に対称に配置することが本発明の一つの要件
である。これにより、高速性と低駆動電圧特性を維持さ
せながら、光ビーム偏向角度の対称性、および光ビーム
径の均一性を改善できるプリズム型光偏向素子を提供す
ることができる。なぜならば、これによって、正負いず
れの方向に電界をかけて偏向を起こさせても、等価な屈
折率の変化を引き起こすことが可能となるからである。
なお、屈折率変化領域(14)によって偏向を引き起こ
すためにはその領域の少なくとも一つの屈折率変化面が
ビームの進行方向と垂直または平行以外の方向の屈折率
変化面となる必要がある。この屈折率変化面は、図1の
電極13a、13bの直角三角形形状でいえば、それら
の斜辺に相当する。これらの要件を具備すべきであるか
ら、電極13a、13bは図1に示すとおりに互いに平
行ではない一組の辺(つまり、2つの直角三角形の斜
辺)をそれぞれ少なくとも一つは有することになる。
Thus, one of the requirements of the present invention is to arrange the electrodes geometrically symmetric with respect to the central axis of the beam. Thus, it is possible to provide a prism type optical deflection element capable of improving the symmetry of the optical beam deflection angle and the uniformity of the optical beam diameter while maintaining the high speed and the low drive voltage characteristics. This is because this enables an equivalent change in the refractive index to be caused even when an electric field is applied in either the positive or negative direction to cause deflection.
In order to cause deflection by the refractive index changing region (14), it is necessary that at least one refractive index changing surface in that region be a refractive index changing surface in a direction other than perpendicular or parallel to the traveling direction of the beam. This refractive index changing surface corresponds to the hypotenuse of the right-angled triangle of the electrodes 13a and 13b in FIG. Since these requirements should be satisfied, the electrodes 13a and 13b each have at least one pair of sides (that is, the hypotenuses of two right triangles) that are not parallel to each other as shown in FIG. .

【0032】入射ビームの中心軸に対して幾何学的に対
称に配置された少なくとも一組のプリズム形状の屈折率
変化領域を発生させる方法としては、例えば、図1およ
び図2に示すような互いに平行ではない少なくとも一組
の辺を持つプリズム形状のパターンを有する上部電極
(13)と、下部電極(11)との間に電圧を印加する
ことにより、上部電極のパターンに対応する光導波路の
領域にそれ以外の領域と異なるプリズム形状の屈折率変
化領域(14)を発生させる方法がある。また、入射ビ
ームの中心軸に対して幾何学的に対称に配置された少な
くとも一組のプリズム形状の屈折率変化領域を発生させ
る他の方法としては、例えば、図3および図4に示され
るような互いに平行ではない少なくとも一組の面を持つ
プリズム形状の分極ドメイン反転領域(7)を光導波路
中に予め形成し分極ドメイン反転領域と異なる形状の上
部電極(13)と下部電極(11)との間に電圧を印加
することにより、分極ドメイン反転領域(7)とそれ以
外の領域において異なるプリズム形状の屈折率変化領域
(14)を発生させる方法がある。
As a method of generating at least one set of prism-shaped refractive index change regions geometrically symmetrically arranged with respect to the central axis of the incident beam, for example, as shown in FIG. 1 and FIG. By applying a voltage between an upper electrode (13) having a prism-shaped pattern having at least one pair of sides that are not parallel and a lower electrode (11), a region of the optical waveguide corresponding to the pattern of the upper electrode is applied. Another method is to generate a refractive index change region (14) having a prism shape different from the other regions. As another method of generating at least one set of prism-shaped refractive index changing regions geometrically symmetrically arranged with respect to the central axis of the incident beam, for example, as shown in FIG. 3 and FIG. A prism-shaped domain-inverted region (7) having at least one pair of planes that are not parallel to each other is previously formed in the optical waveguide, and an upper electrode (13) and a lower electrode (11) having shapes different from those of the domain-inverted region. By applying a voltage between them, there is a method of generating a refractive index changing region (14) having a different prism shape in the polarization domain inversion region (7) and the other region.

【0033】[実施例1]本発明の実施の形態による光
偏向素子の具体的な第1の実施例(以下、実施例1とい
う)を図1、図2を用いて説明する。まず、抵抗率が5
mΩ・cm〜500mΩ・cm程度のNbドープSrT
iO3(100)単結晶導電性の下部電極基板上(1
1)へエピタキシャルPLZT(12/40/60)薄
膜光導波路(12)を成長させる。厚さdw=600n
m、r=120×10-12m/VのPLZT層はゾルゲ
ル法を用いた固相エピタキシャル成長によって作製す
る。まず、無水酢酸鉛 Pb(CH3COO)2、ランタ
ン・イソプロポキシドLa(O−i−C373、ジル
コニウム・イソプロポキシドZr(O−i−C
374、およびチタン・イソプロポキシドTi(O−
i−C374を出発原料として、2−メトキシエタノ
ールに溶解し、6時間の蒸留を行ったのち18時間の還
流を行い、最終的にPb濃度で0.6MのPLZT(1
2/40/60)用前駆体溶液を得る。
Example 1 A first specific example (hereinafter, referred to as Example 1) of an optical deflecting element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, if the resistivity is 5
Nb-doped SrT of about mΩ · cm to 500 mΩ · cm
On the lower electrode substrate of iO 3 (100) single crystal conductive (1
1) An epitaxial PLZT (12/40/60) thin film optical waveguide (12) is grown. Thickness dw = 600n
The PLZT layer having m and r = 120 × 10 −12 m / V is formed by solid phase epitaxial growth using a sol-gel method. First, anhydrous lead acetate Pb (CH 3 COO) 2 , lanthanum isopropoxide La (OiC 3 H 7 ) 3 , zirconium isopropoxide Zr (OiC
3 H 7 ) 4 and titanium isopropoxide Ti (O-
as starting material the i-C 3 H 7) 4 , 2- methoxy ethanol to dissolve performs reflux for 18 hours after performing the distillation for 6 hours, and finally 0.6M of PLZT in Pb concentration (1
2/40/60).

【0034】さらに、この前駆体溶液を基板へスピンコ
ーティングを行う。以上の操作はすべてN2雰囲気中に
て行う。次に、加湿O2雰囲気中で10°C/secに
て昇温して350°Cにて保持の後、650°Cに保持
し、最後に電気炉の電源を切り冷却する。これにより膜
厚約100nmの第一層目のPZT薄膜を固相エピタキ
シャル成長した。これをさらに5回繰り返すことにより
総膜厚600nmのエピタキシャルPLZT薄膜が得ら
れる。結晶学的関係はPLZT(100)//Nb−S
rTiO3(100)、面内方位PLZT[001]/
/Nb−SrTiO3[001]の構造が得られる。
Further, the precursor solution is spin-coated on a substrate. All of the above operations are performed in an N 2 atmosphere. Next, the temperature is raised at 10 ° C./sec in a humidified O 2 atmosphere, kept at 350 ° C., kept at 650 ° C., and finally, the electric furnace is turned off to cool. As a result, a first-layer PZT thin film having a thickness of about 100 nm was grown by solid phase epitaxial growth. By repeating this further five times, an epitaxial PLZT thin film having a total film thickness of 600 nm can be obtained. The crystallographic relationship is PLZT (100) // Nb-S
rTiO 3 (100), in-plane orientation PLZT [001] /
/ Nb-SrTiO 3 [001] is obtained.

【0035】このPLZT薄膜光導波路(12)のポー
リングを行った後、PLZT薄膜光導波路(12)上に
は抵抗率が約1mΩ・cm、膜厚が約100nmのIT
O透明導電性酸化物薄膜による底辺2mm、高さ10m
mの三角形であり入射ビームの中心軸に対して幾何学的
に対称に配置された2つの上部電極(13)を作製す
る。光源は波長780nm、出力20mWのレーザ・ダ
イオード(16)を用いて、レンズ(17)によってレ
ーザ・ビーム幅2mmにコリメートした後、PLZT薄
膜光導波路へグレーティング(15)によって導入す
る。PLZT薄膜光導波路はITO透明導電性酸化物薄
膜およびNbドープSrTiO3(100)単結晶基板
よりも屈折率が高いため、レーザ・ビーム(1)はPL
ZT薄膜光導波路中に閉じ込められる。入射したレーザ
・ビーム(1)はITO薄膜三角形電極(13)および
NbドープSrTiO3単結晶電極(11)の間に印加
電圧することによって偏向される。偏向の後、偏向され
たレーザ・ビーム(2)は端面より出射され、F・θレ
ンズなどの光学系を経て感光体を露光するなどの応用が
可能である。
After the poling of the PLZT thin film optical waveguide (12), an IT having a resistivity of about 1 mΩ · cm and a film thickness of about 100 nm is formed on the PLZT thin film optical waveguide (12).
Bottom 2mm, height 10m by O transparent conductive oxide thin film
Two upper electrodes (13) are created which are triangular in m and arranged geometrically symmetric with respect to the central axis of the incident beam. The light source is a laser diode (16) having a wavelength of 780 nm and an output of 20 mW, and is collimated into a laser beam width of 2 mm by a lens (17), and then introduced into a PLZT thin film optical waveguide by a grating (15). Since the PLZT thin film optical waveguide has a higher refractive index than the ITO transparent conductive oxide thin film and the Nb-doped SrTiO 3 (100) single crystal substrate, the laser beam (1) is
It is confined in a ZT thin film optical waveguide. The incident laser beam (1) is deflected by applying a voltage between the ITO thin film triangular electrode (13) and the Nb-doped SrTiO 3 single crystal electrode (11). After the deflection, the deflected laser beam (2) is emitted from the end face, and can be applied to, for example, exposing a photosensitive member through an optical system such as an F / θ lens.

【0036】実施例1の素子は、式[18]においてn
=2.50、r=120×10-12m/V、l=10m
m、D=2mm、d=600nmとすることができ、印
加電圧12Vにて偏向角度θは4.9°となり、従来技
術と比較してきわめて低い電圧で十分な偏向角度が得ら
れた。また、電極(13a)に印加電圧を12Vから0
Vへ掃引したのち、電極(13b)に印加電圧を0から
12Vへ掃引することにより角度10.8°にわたって
偏向可能となることが観察された。さらに、偏向角度に
ともなう光ビーム径変化を図6に示すが、偏向角度0°
において2.0mmのビーム径を有する光ビームが実施
例1に係る光偏向素子によって偏向角度6°まで偏向さ
れても、ビーム径は2.9mmになるに過ぎない。つま
り、偏向角度によるビーム径の依存性が十分に小さく、
実用的な偏向角度が実用的な印加電圧の範囲内で実現で
きる。
The device of Example 1 has a value of n in the formula [18].
= 2.50, r = 120 × 10 −12 m / V, l = 10 m
m, D = 2 mm, and d = 600 nm, and the deflection angle θ was 4.9 ° at an applied voltage of 12 V, and a sufficient deflection angle was obtained with an extremely low voltage as compared with the prior art. The voltage applied to the electrode (13a) is changed from 12V to 0V.
After sweeping to V, it was observed that the electrode (13b) could be deflected over an angle of 10.8 ° by sweeping the applied voltage from 0 to 12V. FIG. 6 shows the change in the light beam diameter with the deflection angle.
In the above, even if a light beam having a beam diameter of 2.0 mm is deflected by the optical deflecting element according to the first embodiment to a deflection angle of 6 °, the beam diameter is only 2.9 mm. In other words, the dependence of the beam diameter on the deflection angle is sufficiently small,
A practical deflection angle can be realized within a practical applied voltage range.

【0037】[比較例1]比較例1を図7を用いて説明
する。なお、実施例1に係る図5も適宜参照する。実施
例1と同様にしてNbドープSrTiO3(100)単
結晶導電性基板上へ厚さdw=600nm、r=120
×10-12 m/VのエピタキシャルPLZT(12/
40/60)薄膜光導波路(12)を成長させる。この
PLZT薄膜光導波路(12)のポーリングを行った
後、PLZT薄膜光導波路(12)上には抵抗率が約1
mΩ・cm、膜厚が約100nmのITO透明導電性酸
化物薄膜による底辺2m、高さ10mmの三角形の電極
(13)を一つ作製する。光源は波長780nm、出力
20mWのレーザ・ダイオード(16)を用いてレーザ
・ビーム幅を2mmにコリメートした後、PLZT薄膜
光導波路へグレーティング(15)によって導入する。
PLZT薄膜光導波路中に入射したレーザ・ビーム
(1)はITO薄膜三角形電極(13)およびNbドー
プSrTiO3単結晶電極の間に印加電圧することによ
って偏向される。偏向の後、偏向されたレーザ・ビーム
(2)は端面より出射される。
[Comparative Example 1] Comparative Example 1 will be described with reference to FIG. Note that FIG. 5 according to the first embodiment is also appropriately referred to. The thickness dw = 600 nm, r = 120 on an Nb-doped SrTiO 3 (100) single-crystal conductive substrate in the same manner as in Example 1.
× 10 −12 m / V epitaxial PLZT (12 /
40/60) Growing the thin film optical waveguide (12). After the poling of the PLZT thin film optical waveguide (12), a resistivity of about 1 is formed on the PLZT thin film optical waveguide (12).
One triangular electrode (13) having a base of 2 m and a height of 10 mm made of an ITO transparent conductive oxide thin film having a thickness of about 100 nm is formed. The light source is collimated to a laser beam width of 2 mm using a laser diode (16) having a wavelength of 780 nm and an output of 20 mW, and then introduced into the PLZT thin film optical waveguide by a grating (15).
The laser beam (1) incident on the PLZT thin film optical waveguide is deflected by applying a voltage between the ITO thin film triangular electrode (13) and the Nb-doped SrTiO 3 single crystal electrode. After the deflection, the deflected laser beam (2) is emitted from the end face.

【0038】本比較例の素子は、式[18]においてn
=2.50、r=120×10-12m/V、l=10
mm、D=2 mm、d=600 nmとすることがで
き、印加電圧12Vにて偏向角度θは4.9°となり、
電極(13)に印加電圧を−12Vから12Vへ掃引す
ることにより角度10.8°にわたって偏向可能とな
る。しかし、偏向角度にともなう光ビーム径変化は図8
に示すように1.1mm(偏向角度−5°)から2.9
mm(偏向角度+5°)と大きく、最小の光ビーム径
1.1mmに対して最大の光ビーム径は三倍弱にもな
る。このため、偏向角度と光ビーム径の依存性が大きす
ぎて、実用的ではない。
The device of the present comparative example has a value of n in the formula [18].
= 2.50, r = 120 × 10 −12 m / V, l = 10
mm, D = 2 mm, d = 600 nm, and the deflection angle θ is 4.9 ° at an applied voltage of 12 V.
By sweeping the voltage applied to the electrode (13) from -12V to 12V, deflection is possible over an angle of 10.8 °. However, the change in the light beam diameter with the deflection angle is shown in FIG.
From 1.1 mm (deflection angle −5 °) to 2.9
mm (deflection angle + 5 °), and the maximum light beam diameter is three times less than the minimum light beam diameter of 1.1 mm. For this reason, the dependence between the deflection angle and the diameter of the light beam is too large to be practical.

【0039】[比較例2]比較例2を図9を用いて説明
する。なお、実施例1に係る図5も適宜参照する。Nb
ドープSrTiO3(100)単結晶導電性基板上へ厚
さdw=600nm、r=120×10-12m/Vのエ
ピタキシャルPLZT(12/40/60)薄膜光導波
路(12)を成長させる。このPLZT薄膜光導波路
(12)のポーリングを行った後、PLZT薄膜光導波
路(12)上には抵抗率が約1mΩ・cm、膜厚が約1
00mmのITO透明導電性酸化物薄膜による対向する
底辺2mm、高さ10mmの三角形の電極(13a)お
よび(13b)を一組作製する。光源は波長780n
m、出力20mWのレーザ・ダイオード(16)を用い
てレーザ・ビーム幅を2mmにコリメートした後、PL
ZT薄膜光導波路へグレーティング(15)によって導
入する。PLZT薄膜光導波路中に入射したレーザ・ビ
ーム(1)はITO薄膜三角形電極(13)およびNb
ドープSrTiO3単結晶電極の間に印加電圧すること
によって偏向される。偏向の後、偏向されたレーザ・ビ
ーム(2)は端面より出射される。
Comparative Example 2 Comparative Example 2 will be described with reference to FIG. Note that FIG. 5 according to the first embodiment is also appropriately referred to. Nb
An epitaxial PLZT (12/40/60) thin-film optical waveguide (12) having a thickness of dw = 600 nm and r = 120 × 10 −12 m / V is grown on a doped SrTiO 3 (100) single-crystal conductive substrate. After poling the PLZT thin-film optical waveguide (12), the PLZT thin-film optical waveguide (12) has a resistivity of about 1 mΩ · cm and a film thickness of about 1 μm.
A set of opposing triangular electrodes (13a) and (13b) having a base of 2 mm and a height of 10 mm made of a 00 mm ITO transparent conductive oxide thin film is prepared. Light source is 780n wavelength
After collimating the laser beam width to 2 mm using a laser diode (16) having an output power of 20 mW and PL
It is introduced into the ZT thin film optical waveguide by the grating (15). The laser beam (1) incident on the PLZT thin film optical waveguide is made of an ITO thin film triangular electrode (13) and Nb.
It is deflected by applying a voltage between the doped SrTiO 3 single crystal electrodes. After the deflection, the deflected laser beam (2) is emitted from the end face.

【0040】本比較例の素子は、式[18]においてn
=2.50、r=120×10-12m/V、l=10m
m、D=2mm、d=600nmとすることができ、電
極(13a)に印加電圧を12Vから0Vへ掃引したの
ち、電極(13b)に印加電圧を0Vから12Vへ掃引
することにより偏向可能となる。しかし、電極(13
a)に12V印加の場合の偏向角度は4.9°であり、
一方、電極(13b)に12V印加の場合の偏向角度は
5.9°であり、光ビームの偏向角度の特性が正負の印
加電圧に対して対称性を有しない。
The device of the present comparative example has n in the formula [18].
= 2.50, r = 120 × 10 −12 m / V, l = 10 m
m, D = 2 mm, and d = 600 nm. The electrode (13a) can be deflected by sweeping the applied voltage from 12V to 0V and then sweeping the electrode (13b) from 0V to 12V. Become. However, the electrodes (13
The deflection angle when 12V is applied to a) is 4.9 °,
On the other hand, the deflection angle in the case of applying 12 V to the electrode (13b) is 5.9 °, and the deflection angle characteristics of the light beam do not have symmetry with respect to the positive and negative applied voltages.

【0041】[実施例2]本発明の実施の形態による光
偏向素子の具体的な第2の実施例(以下、実施例2とい
う)について図3、図4を用いて説明する。なお、実施
例1に係る図5も適宜参照する。絶縁性であるサファイ
ア(0001)単結晶基板上(5)へRfマグネトロン
・スパッタリングによって抵抗率が約1mΩ・cmの
(0001)AlドープZnO導電性薄膜の下部電極
(11)をエピタキシャル成長させ、さらに(000
1)LiNbO3薄膜光導波路(12)をエピタキシャ
ル成長させた後、ポーリングを行った。このLiNbO
3薄膜光導波路(12)へ底辺1mm、高さ10mmの
三角形であり入射ビームの中心軸に対して幾何学的に対
称に配置された2つのプリズム形状の分極ドメイン反転
部分(7)を作製した後、このLiNbO3薄膜光導波
路の上には約100nmの厚さで抵抗率が約1mΩ・c
mのITO透明導電性酸化物薄膜の上部電極(13a、
13b)を作製する。これによって、分極ドメイン反転
部分(7)の形状に依存して、屈折率の変化した領域が
実施例1と同様に発生する。
[Embodiment 2] A specific second embodiment (hereinafter referred to as embodiment 2) of the optical deflecting element according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that FIG. 5 according to the first embodiment is also appropriately referred to. A lower electrode (11) of a (0001) Al-doped ZnO conductive thin film having a resistivity of about 1 mΩ · cm is epitaxially grown on an insulating sapphire (0001) single crystal substrate (5) by Rf magnetron sputtering. 000
1) After epitaxial growth of the LiNbO 3 thin film optical waveguide (12), poling was performed. This LiNbO
( 3 ) Two prism-shaped polarization domain inversion portions (7) having a triangle shape with a base of 1 mm and a height of 10 mm and geometrically symmetrically arranged with respect to the central axis of the incident beam were formed on the thin film optical waveguide (12). After that, the LiNbO 3 thin film optical waveguide has a thickness of about 100 nm and a resistivity of about 1 mΩ · c.
m ITO transparent conductive oxide thin film upper electrode (13a,
13b) is prepared. As a result, depending on the shape of the polarization domain inversion portion (7), a region in which the refractive index has changed is generated as in the first embodiment.

【0042】この屈折率の変化した領域は上面図ではビ
ームの中心軸に対して幾何学的に対称となっており、か
つ、互いに平行ではない少なくとも一組の辺を有してい
る。光源は波長780nm、出力20mWのレーザ・ダ
イオード(16)を用い、レンズ(17)によって幅1
mmにコリメートした後、LiNbO3薄膜光導波路へ
グレーティング(15)を介して導入する。LiNbO
3薄膜光導波路はITO透明導電性酸化物薄膜およびA
lドープZnO導電性薄膜よりも屈折率が高いため、レ
ーザ・ビームはLiNbO3薄膜光導波路中に閉じ込め
られる。入射したレーザ・ビーム(1)はITO電極間
とAlドープZnO電極間に電圧を印加することにより
プリズム形状の分極ドメイン反転部分(7)とそれ以外
の部分において異なる屈折率が発生し偏向される。偏向
の後、偏向されたレーザ・ビーム(2)は端面から出射
される。
The region where the refractive index has changed is geometrically symmetric with respect to the central axis of the beam in the top view, and has at least one pair of sides that are not parallel to each other. The light source used was a laser diode (16) having a wavelength of 780 nm and an output of 20 mW.
After collimating to a thickness of 0.1 mm, the light is introduced into a LiNbO 3 thin film optical waveguide through a grating (15). LiNbO
3 The thin film optical waveguide is made of ITO transparent conductive oxide thin film and A
The laser beam is confined in the LiNbO 3 thin film optical waveguide because it has a higher refractive index than the l-doped ZnO conductive thin film. The applied laser beam (1) is deflected by applying a voltage between the ITO electrode and the Al-doped ZnO electrode, thereby generating different refractive indices in the prism-shaped domain-inverted portion (7) and other portions. . After the deflection, the deflected laser beam (2) is emitted from the end face.

【0043】本実施例の素子は、式[14]においてn
=2.18、r=30×10-12m/V、l=10m
m、D=1mm、d=400nmとすることができ、図
10に示すように印加電圧16Vにて偏向角度は7.1
°となり、かつ、偏向角度は正負の印加電圧に対して対
称性を有する。また、プリズム形状の分極ドメイン反転
部分(7a)に上部電極(13a)によって印加電圧を
16Vから0Vへ掃引したのち、プリズム形状の分極ド
メイン反転部分(7b)に上部電極(13b)によって
印加電圧を0Vから16Vへ掃引することにより、光ビ
ーム径は図11に示すように1.0mmから2.2mm
まで変化するが、十分に実用的な範囲の変化におさまっ
ている。従って、本実施例に係る光偏向素子は偏向角度
14.2°にわたって良好な対称性を具備し、かつ、ビ
ーム径の偏向角度依存性が十分に小さく実用的である。
The device of the present embodiment is obtained by using n in the formula [14].
= 2.18, r = 30 × 10 −12 m / V, l = 10 m
m, D = 1 mm, d = 400 nm, and the deflection angle is 7.1 at an applied voltage of 16 V as shown in FIG.
°, and the deflection angle has symmetry with respect to positive and negative applied voltages. After the applied voltage is swept from 16 V to 0 V by the upper electrode (13a) at the prism-shaped domain-inverted portion (7a), the applied voltage is applied to the prism-shaped domain-inverted portion (7b) by the upper electrode (13b). By sweeping from 0 V to 16 V, the light beam diameter becomes 1.0 mm to 2.2 mm as shown in FIG.
, But within a sufficiently practical range. Therefore, the optical deflecting element according to the present embodiment has good symmetry over the deflection angle of 14.2 °, and the dependence of the beam diameter on the deflection angle is sufficiently small and practical.

【0044】[比較例3]比較例3について図12を用
いて説明する。なお、実施例1に係る図5も適宜参照す
る。絶縁性であるサファイア(0001)単結晶基板上
へ(0001)AlドープZnO導電性薄膜の下部電極
と(0001)LiNbO3薄膜光導波路(12)をエ
ピタキシャル成長させた後、ポーリングを行った。この
LiNbO3薄膜光導波路(12)へ底辺1mm、高さ
10mmの三角形のプリズム形状の分極ドメイン反転部
分(7)を一つ作製した後、このLiNbO3薄膜光導
波路の上には約100nmの厚さで抵抗率が約1mΩ・
cmのITO透明導電性酸化物薄膜の上部電極(13)
を作製する。光源は波長780nm、出力20mWのレ
ーザ・ダイオード・アレイ(16)を用いて幅1mmに
コリメートした後、LiNbO3薄膜光導波路へグレー
ティング(15)を介して導入したレーザ・ビーム
(1)はITO電極間とAlドープZnO電極間に電圧
を印加することにより前記プリズム形状のドメイン反転
部分とそれ以外の部分において異なる屈折率が発生し偏
向される。偏向の後、偏向されたレーザ・ビームは単端
面から出射(2)される。
[Comparative Example 3] Comparative Example 3 will be described with reference to FIG. Note that FIG. 5 according to the first embodiment is also appropriately referred to. After the lower electrode of the (0001) Al-doped ZnO conductive thin film and the (0001) LiNbO 3 thin film optical waveguide (12) were epitaxially grown on an insulating sapphire (0001) single crystal substrate, poling was performed. After forming one triangular prism-shaped domain-inverted portion (7) having a base of 1 mm and a height of 10 mm on the LiNbO 3 thin film optical waveguide (12), a thickness of about 100 nm is formed on the LiNbO 3 thin film optical waveguide. Now the resistivity is about 1mΩ
cm of ITO transparent conductive oxide thin film upper electrode (13)
Is prepared. The light source was collimated to a width of 1 mm using a laser diode array (16) having a wavelength of 780 nm and an output of 20 mW, and then the laser beam (1) introduced into the LiNbO 3 thin film optical waveguide through the grating (15) was used as an ITO electrode. By applying a voltage between the electrodes and between the Al-doped ZnO electrodes, different refractive indices are generated and deflected at the domain-inverted portion of the prism shape and at other portions. After the deflection, the deflected laser beam is emitted (2) from the single end face.

【0045】本比較例の素子は、式[14]においてn
=2.18、r=30×10-12m/V、l=10m
m、D=1mm、d=400nmとすることができ、図
13にプリズム形状の分極ドメイン反転部分(7)に上
部電極(13)によって印加電圧を−16Vから16V
へ掃引したときの、偏向角度の変化をしめす。プラス側
では16Vで7.1°の偏向角度が確認されたが、マイ
ナス側では−10V付近で偏向の観察が困難となり、正
負の印加電圧に対して対称な電圧−偏向角度特性は得ら
れなかった。−10V付近で偏向の観察が困難となった
のは光ビーム径が極少となったためと、プリズム形状の
屈折率変化領域内における反射の影響と考えられる。す
なわち、図15に示すように入射光ビーム(1)の径D
0に対して一つのプリズムでは偏向方向によって出射光
ビーム(2)の径D1が、プリズムの頂角をα、偏向角
度をθとすると次式[20]に従って変化することが原
因である。
The device of this comparative example has a value of n in the formula [14].
= 2.18, r = 30 × 10 −12 m / V, l = 10 m
m, D = 1 mm and d = 400 nm. FIG. 13 shows that the applied voltage is changed from -16 V to 16 V by the upper electrode (13) at the prism-shaped domain-inverted portion (7).
Shows the change in deflection angle when sweeping to. On the plus side, a deflection angle of 7.1 ° was confirmed at 16 V, but on the minus side, it was difficult to observe deflection at around −10 V, and a voltage-deflection angle characteristic symmetric with respect to positive and negative applied voltages could not be obtained. Was. It is considered that the observation of the deflection became difficult at around −10 V because the diameter of the light beam became extremely small and the influence of the reflection in the refractive index change region of the prism shape. That is, as shown in FIG. 15, the diameter D of the incident light beam (1)
The reason is that the diameter D1 of the outgoing light beam (2) in one prism varies with the deflection direction according to the following equation [20], where α is the vertex angle of the prism and θ is the deflection angle.

【0046】 D1=(D0/cosα)・sin(90−α−θ) [20] さらに、偏向角度にともなう光ビーム径変化は図14に
示すように0.2mmから2.2mmと約十倍の範囲に
わたって変化した。本比較例の偏向角度に対するビーム
径の依存性は大きすぎ、実用性に乏しいものである。
D1 = (D0 / cos α) · sin (90−α−θ) [20] Further, as shown in FIG. 14, the change in the light beam diameter with the deflection angle is about ten times from 0.2 mm to 2.2 mm. Range. The dependence of the beam diameter on the deflection angle in this comparative example is too large and is not practical.

【0047】[実施例3]本発明の実施の形態による光
偏向素子の具体的な第3の実施例(以下、実施例3とい
う)について図16、図17を用いて説明する。Nbド
ープSrTiO3(100)単結晶基板上(11)へエ
ピタキシャルPLZT(12/40/60)薄膜光導波
路(12)を成長させた。厚さdw=600nm、r=
120×10-12 m/VのPLZT層はゾルゲル法を
用いた固相エピタキシャル成長によって実施例1と同様
にして作製する。このPLZT薄膜光導波路へITO透
明導電性酸化物によりプリズム電極(13a)、および
入射ビームの中心軸に対して幾何学的に対称に配置され
た2つのプリズム形状の電極(13b)(13c)を形
成した。光源は波長780nm、出力20mWのレーザ
・ダイオードを用いてレンズ(17)でPLZT薄膜光
導波路端面へ集光した後、PLZT薄膜光導波路へ導入
する。電極(13a)を共通電極とし、(13a)およ
び(13b)、または(13a)および(13c)に同
電圧を印加することにより、これら三つのプリズム形状
の電極は10μmのギャップで分離され、みかけ上入射
ビームの中心軸に対して幾何学的に対称に配置された2
つの底辺2mm、高さ1.0mmのプリズム形状の電極
として機能する。入射したレーザ・ビーム(1)はモー
ドインデックス・レンズ(18)によってレーザ・ビー
ム幅 2mmにコリメートされた後、ITO薄膜電極
(13)およびNbドープSrTiO3単結晶電極(1
1)の間に印加電圧することによって偏向される。偏向
の後、偏向されたレーザ・ビーム(2)は端面から出射
される。
[Embodiment 3] A specific third embodiment (hereinafter, referred to as Embodiment 3) of the optical deflecting element according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. An epitaxial PLZT (12/40/60) thin-film optical waveguide (12) was grown on an Nb-doped SrTiO 3 (100) single crystal substrate (11). Thickness dw = 600 nm, r =
A 120 × 10 −12 m / V PLZT layer is produced in the same manner as in Example 1 by solid phase epitaxial growth using a sol-gel method. A prism electrode (13a) made of ITO transparent conductive oxide and two prism-shaped electrodes (13b) and (13c) arranged geometrically symmetrically with respect to the central axis of the incident beam are added to the PLZT thin-film optical waveguide. Formed. The light source is a laser diode having a wavelength of 780 nm and an output of 20 mW. The light is condensed on the end face of the PLZT thin-film optical waveguide by the lens (17) and then introduced into the PLZT thin-film optical waveguide. By using the electrode (13a) as a common electrode and applying the same voltage to (13a) and (13b) or (13a) and (13c), these three prism-shaped electrodes are separated by a gap of 10 μm. 2 geometrically symmetrically arranged with respect to the central axis of the upper incident beam
It functions as a prism-shaped electrode with a base of 2 mm and a height of 1.0 mm. The incident laser beam (1) is collimated to a laser beam width of 2 mm by the mode index lens (18), and then the ITO thin film electrode (13) and the Nb-doped SrTiO 3 single crystal electrode (1)
It is deflected by applying a voltage during 1). After the deflection, the deflected laser beam (2) is emitted from the end face.

【0048】本実施例の素子は、式[18]においてn
=2.50、r=120×10-12m/V、l=10m
m、D=2mm、d=600nmとすることができ、印
加電圧12Vにて偏向角度は5.4°となった。また、
電極(13a)および(13b)への印加電圧を12V
から0Vまで掃引した後、電極(13a)および(13
c)への印加電圧を0Vから12Vまで掃引することに
より偏向角度10.8°にわたって偏向可能となり、さ
らに、偏向角度にともなう光ビーム径変化は2.0mm
から2.9mmと小さく、実用的な偏向角度が実用的な
印加電圧にて実現される。さらに、本実施例におけるプ
リズム電極間のギャップにおける電界は最大12kV/
cm程度であるために絶縁破壊の可能性はない。また、
実施例1および実施例2と比較し光偏向素子のサイズを
小さくするためにも有効である。
The device of the present embodiment has n in the formula [18].
= 2.50, r = 120 × 10 −12 m / V, l = 10 m
m, D = 2 mm and d = 600 nm, and the deflection angle was 5.4 ° at an applied voltage of 12 V. Also,
The voltage applied to the electrodes (13a) and (13b) is 12 V
After sweeping from 0 to 0 V, electrodes (13a) and (13
By sweeping the applied voltage to c) from 0 V to 12 V, it is possible to deflect over a deflection angle of 10.8 °, and the change in the light beam diameter with the deflection angle is 2.0 mm
From 2.9 mm, a practical deflection angle can be realized with a practical applied voltage. Further, the electric field in the gap between the prism electrodes in this embodiment is 12 kV / max.
cm, there is no possibility of dielectric breakdown. Also,
This is also effective for reducing the size of the light deflecting element as compared with the first and second embodiments.

【0049】[実施例4]本発明の実施の形態による光
偏向素子の具体的な第4の実施例(以下、実施例4とい
う)について図18および図19を用いて説明する。絶
縁性であるサファイア(0001)単結晶基板上(5)
へ抵抗率が約1mΩ・cmの(0001)AlドープZ
nO導電性薄膜の下部電極(11)をエピタキシャル成
長させ、さらに(0001)LiNbO3薄膜光導波路
(12)をエピタキシャル成長させた後、ポーリングを
行った。このLiNbO3薄膜光導波路(12)へ底辺
1mm、高さ10mmの三角形であり入射ビームの中心
軸に対して幾何学的に対称に配置された2列のアレイ状
のプリズム形状の分極ドメイン反転部分(7a,7b)
を作製した後、このLiNbO3薄膜光導波路の上には
約100nmの厚さで抵抗率が約1mΩ・cmのITO
透明導電性酸化物薄膜の上部電極(13)を作製する。
光源は波長780nm、出力20mWのデュアル・ビー
ム・レーザ・ダイオード(16)を用い、レンズ(1
7)によって幅1mmにコリメートした後、LiNbO
3薄膜光導波路へプリズム(19)を介して導入する。
入射したレーザ・ビーム(1)はITO電極間とAlド
ープZnO電極間に電圧を印加することにより前記プリ
ズム形状のドメイン反転部分とそれ以外の部分において
異なる屈折率が発生し偏向される。偏向の後、偏向され
たレーザ・ビーム(2)は端面から出射される。
[Embodiment 4] A specific fourth embodiment (hereinafter, referred to as embodiment 4) of an optical deflecting element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. On insulating sapphire (0001) single crystal substrate (5)
(0001) Al-doped Z having a resistivity of about 1 mΩ · cm
The lower electrode (11) of the nO conductive thin film was epitaxially grown, and the (0001) LiNbO 3 thin film optical waveguide (12) was epitaxially grown, followed by poling. Polarized domain-inverted portions in the form of a two-row array of prisms arranged in a triangular shape with a base of 1 mm and a height of 10 mm and geometrically symmetrical with respect to the central axis of the incident beam to the LiNbO 3 thin film optical waveguide (12). (7a, 7b)
Is formed, an ITO having a thickness of about 100 nm and a resistivity of about 1 mΩ · cm is formed on the LiNbO 3 thin film optical waveguide.
An upper electrode (13) of a transparent conductive oxide thin film is produced.
The light source uses a dual beam laser diode (16) having a wavelength of 780 nm and an output of 20 mW, and a lens (1).
7) After collimating to a width of 1 mm by LiNbO
3 Introduced into the thin film optical waveguide via the prism (19).
The applied laser beam (1) is deflected by applying a voltage between the ITO electrode and the Al-doped ZnO electrode so that different refractive indexes are generated in the domain-inverted portion of the prism shape and other portions. After the deflection, the deflected laser beam (2) is emitted from the end face.

【0050】本実施例の素子は、式[14]においてn
=2.18、r=30×10-12m/V、l=10m
m、D=1mm、d=400nmとすることができ、印
加電圧16Vにて偏向角度は7.1°となり、偏向角度
14.2°にわたって良好な対称性を有しつつ偏向が可
能となる。
The device according to the present embodiment has n in the formula [14].
= 2.18, r = 30 × 10 −12 m / V, l = 10 m
m, D = 1 mm and d = 400 nm, the deflection angle becomes 7.1 ° at an applied voltage of 16 V, and deflection becomes possible with good symmetry over the deflection angle of 14.2 °.

【0051】また、プリズム形状の分極ドメイン反転部
分(7a)に上部電極(13a)によって印加電圧を1
6Vから0Vへ掃引したのち、プリズム形状の分極ドメ
イン反転部分(7b)に上部電極(13b)によって印
加電圧を0Vから16Vへ掃引することにより、偏向角
度にともない光ビーム径は1.0mmから2.2mmま
で変化するが、十分に実用的な程度に小さいビーム径の
偏向角度依存性を維持している。
The voltage applied to the prism-shaped domain-inverted portion (7a) is set to 1 by the upper electrode (13a).
After sweeping from 6V to 0V, the applied voltage is swept from 0V to 16V by the upper electrode (13b) in the prism-shaped polarization domain inversion portion (7b), so that the light beam diameter varies from 1.0 mm to 2 depending on the deflection angle. .2 mm, but maintains the deflection angle dependence of the beam diameter small enough to be practical.

【0052】[実施例5]本発明の実施の形態による光
偏向素子の具体的な第5の実施例(以下、実施例5とい
う)を図20および図21を用いて説明する。実施例1
から4においてはPockels効果を用いたのに対
し、本実施例においてはKerr効果を示すPLZT
(8.5/65/35)を用いた。抵抗率が5mΩ・c
m〜500mΩ・cm程度のNbドープSrTiO
3(100)単結晶導電性基板上(11)へ厚さdw=
500nm、R=3860×10-182/V2のエピタ
キシャルPLZT(8.5/65/35)薄膜光導波路
(10)を作製する。結晶学的関係はPLZT(10
0)//Nb−SrTiO3(100)、面内方位PL
ZT[001]//Nb−SrTiO3[001]の構
造である。
[Embodiment 5] A specific fifth embodiment (hereinafter referred to as embodiment 5) of the optical deflecting element according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Example 1
To 4 use the Pockets effect, whereas in the present embodiment, PLZT exhibiting the Kerr effect
(8.5 / 65/35) was used. Resistivity is 5mΩ · c
Nb-doped SrTiO of about m to 500 mΩ · cm
3 Thickness dw = (11) on (100) single crystal conductive substrate
An epitaxial PLZT (8.5 / 65/35) thin film optical waveguide (10) having a thickness of 500 nm and R = 3860 × 10 −18 m 2 / V 2 is manufactured. The crystallographic relationship is PLZT (10
0) // Nb-SrTiO 3 (100), in-plane orientation PL
This is a structure of ZT [001] // Nb—SrTiO 3 [001].

【0053】このPLZT薄膜光導波路(12)の上に
は抵抗率が約1mΩ・cm、膜厚が約100nmのIT
O透明導電性酸化物薄膜による実施例3と同様な底辺
1.0mm、高さ2.0mmのみかけ上入射ビームの中
心軸に対して幾何学的に対称に配置された形状のプリズ
ム電極アレイ(13)を作製する。光源は波長780n
m、出力20mWのレーザ・ダイオードを用いてバット
・カップリングによりレーザをPLZT薄膜光導波路へ
導入する。入射したレーザ・ビーム(1)はモードイン
デックス・レンズ(18)によってレーザ・ビーム幅
4mmにコリメートした後、プリズム電極アレイ(1
3)およびNbドープSrTiO3単結晶電極(13)
の間に印加電圧することによって偏向される。偏向の
後、偏向されたレーザ・ビーム(2)は端面より出射さ
れ、F・θレンズなどの光学系を経て感光体を露光する
などの応用が可能である。
On this PLZT thin-film optical waveguide (12), an IT having a resistivity of about 1 mΩ · cm and a thickness of about 100 nm
A prism electrode array having a shape similar to that of Example 3 made of an O transparent conductive oxide thin film and having a base of 1.0 mm and a height of 2.0 mm and being geometrically symmetrically arranged with respect to the center axis of an apparently upper incident beam ( 13) is produced. Light source is 780n wavelength
A laser is introduced into the PLZT thin-film optical waveguide by butt coupling using a laser diode having a power of 20 mW and a power of 20 mW. The incident laser beam (1) is converted into a laser beam width by a mode index lens (18).
After collimating to 4 mm, the prism electrode array (1
3) and Nb-doped SrTiO 3 single crystal electrode (13)
It is deflected by applying an applied voltage during. After the deflection, the deflected laser beam (2) is emitted from the end face, and can be applied to, for example, exposing a photosensitive member through an optical system such as an F / θ lens.

【0054】本実施例の素子は、式[19]においてn
=2.50、R=3860×10-182/V2、l=
2mm、D=1mm、d=500nmとすることがで
き、図22に示すようにプリズム電極アレイ(13a)
および(13b)への印加電圧を1.2Vから0Vまで
掃引した後、プリズム電極アレイ(13a)および(1
3c)への印加電圧を0Vから1.2Vまで掃引するこ
とにより−19.9°から19.9°にわたって角度3
9.8°にわたって偏向可能となった。また、偏向角度
にともなう光ビーム径変化は図23に示すように4.0
mmから6.1mmと小さく、実用的な偏向角度が実用
的な印加電圧にて実現される。
The device according to the present embodiment has n in the formula [19].
= 2.50, R = 3860 × 10 −18 m 2 / V 2 , l =
2 mm, D = 1 mm, d = 500 nm, and as shown in FIG. 22, a prism electrode array (13a)
After sweeping the applied voltage to (13b) from 1.2V to 0V, the prism electrode arrays (13a) and (1b)
By sweeping the applied voltage to 3c) from 0V to 1.2V, the angle 3 from -19.9 ° to 19.9 ° is obtained.
Deflection over 9.8 ° became possible. Further, the change in the light beam diameter with the deflection angle is 4.0 as shown in FIG.
mm to 6.1 mm, and a practical deflection angle can be realized with a practical applied voltage.

【0055】[比較例4]本比較例においてはITO透
明導電性酸化物薄膜による比較例1と同様にみかけ上幾
何学的に対称でない底辺1.0mm、高さ2.0mmの
形状のプリズムを実施例5のようにアレイ状に配列して
電極アレイを作製する。図24に示すように印加電圧を
−1.2Vから1.2Vまで掃引した所、−1.2Vか
ら0Vでは19.9°から0°に偏向した後、0Vから
1.2Vでは再び0°から19.9°に偏向し、対称な
電圧−偏向角度特性は得られなかった。
Comparative Example 4 In this comparative example, a prism having a base of 1.0 mm and a height of 2.0 mm, which is not apparently geometrically symmetric, was formed in the same manner as in Comparative Example 1 using an ITO transparent conductive oxide thin film. An electrode array is manufactured by arranging the electrodes in an array as in the fifth embodiment. As shown in FIG. 24, when the applied voltage was swept from -1.2 V to 1.2 V, the voltage was deflected from 19.9 ° to 0 ° from -1.2 V to 0 V, and again 0 ° from 0 V to 1.2 V. From 19.9 °, and no symmetrical voltage-deflection angle characteristics were obtained.

【0056】[実施例6]本発明の実施の形態による光
偏向素子の具体的な第6の実施例(以下、実施例6とい
う)について図25および図26を用いて説明する。G
aAs半導体レーザ基板上(20)へ成長させたエピタ
キシャルPLZT(8.5/65/35)薄膜を用いて
これらの図に示すようなプリズム偏向素子を作製した。
このレーザ部分(16)はMOCVD法によるAlGa
Asの多層構造の成長とレーザ・キャビティとならない
部分へのSiの拡散とによって作製した。Rfスパッタ
リング法により、MgOバッファ層(21)を用いてN
bドープSrTiO3層(11)とPLZT薄膜光導波
路(12)をエピタキシャル成長によって作製した。結
晶学的関係はPLZT(001)//MgO(100)
//AlGaAs(100)、面内方位PLZT[01
0]//MgO[001]//AlGaAs[001]
の構造とした。半導体レーザの発振によるレーザ光はレ
ーザ部の光導波路と強誘電体薄膜光変調部の光導波路と
を直列に集積した構造を形成し、バット・カップリング
によって強誘電体薄膜光導波路に導入した。
[Embodiment 6] A specific sixth embodiment (hereinafter, referred to as Embodiment 6) of an optical deflecting element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. G
Using the epitaxial PLZT (8.5 / 65/35) thin film grown on the (20) aAs semiconductor laser substrate, prism deflection elements as shown in these figures were produced.
This laser part (16) is made of AlGa by MOCVD.
It was fabricated by growing a multilayered structure of As and diffusing Si into a portion not serving as a laser cavity. Rf sputtering method using MgO buffer layer (21)
A b-doped SrTiO 3 layer (11) and a PLZT thin film optical waveguide (12) were produced by epitaxial growth. The crystallographic relationship is PLZT (001) // MgO (100)
// AlGaAs (100), in-plane orientation PLZT [01
0] // MgO [001] // AlGaAs [001]
Structure. The laser light generated by the oscillation of the semiconductor laser formed a structure in which the optical waveguide of the laser section and the optical waveguide of the ferroelectric thin film optical modulator were integrated in series, and were introduced into the ferroelectric thin film optical waveguide by butt coupling.

【0057】このPLZT薄膜光導波路(12)の上に
は実施例5と同様のプリズム電極アレイ(13)を作製
する。光源は波長780nm、出力10mWのレーザを
発振し、バット・カップリングによりPLZT薄膜光導
波路へ導入する。入射したレーザ・ビーム(1)はモー
ドインデックス・レンズ(18)によってレーザ・ビー
ム幅4mmにコリメートした後、プリズム電極アレイ
(13)およびNbドープSrTiO3単結晶電極(1
3)の間に印加電圧することによって偏向される。本実
施例の素子は図22及び図23に示したような、実施例
5と同様の特性を示す。
On this PLZT thin film optical waveguide (12), a prism electrode array (13) similar to that of the fifth embodiment is formed. The light source oscillates a laser having a wavelength of 780 nm and an output of 10 mW, and introduces it into the PLZT thin-film optical waveguide by butt coupling. The incident laser beam (1) is collimated to a laser beam width of 4 mm by a mode index lens (18), and then the prism electrode array (13) and the Nb-doped SrTiO 3 single crystal electrode (1) are used.
It is deflected by applying a voltage during 3). The element of this embodiment has the same characteristics as those of the fifth embodiment as shown in FIGS.

【0058】[0058]

【発明の効果】この発明により、電気光学効果を有する
薄膜光導波路を用いたプリズム型光偏向素子において、
高速性と低駆動電圧特性を維持させながら、光ビーム偏
向角度の対称性、および光ビーム径の均一性、ビーム形
状、耐絶縁破壊性などの問題を同時に解決できるプリズ
ム型光偏向素子を提供することが可能となり、レーザ・
プリンタ、デジタル複写機、ファクシミリやなどに利用
可能なレーザ光偏向素子、および光ディスク用のピック
アップ、光通信や光コンピューター用の光スイッチなど
を含むオプト・エレクトロニクス全般にわたる光偏向素
子を提供することができる。
According to the present invention, in a prism type optical deflection element using a thin film optical waveguide having an electro-optical effect,
Provided is a prism type optical deflection element that can simultaneously solve problems such as the symmetry of the optical beam deflection angle, the uniformity of the optical beam diameter, the beam shape, and the dielectric breakdown resistance while maintaining high speed and low drive voltage characteristics. Laser and
It can provide a laser beam deflecting element that can be used in printers, digital copiers, facsimile machines, and the like, and a light deflecting element that covers a wide range of optoelectronics including a pickup for an optical disc, an optical switch for an optical communication and an optical computer, and the like. .

【0059】つまり、本発明においては、下部電極と上
部電極との間に所定の電圧を印加して、薄膜光導波路に
対して単結晶基板表面と略平行に入射される光ビームの
中心軸に対して幾何学的に対称に配置され、少なくとも
一組の互いに平行ではない屈折率変化面を有するプリズ
ム形状の屈折率変化領域を発生させることができるの
で、光ビーム径の均一性を偏向角度によらず、一定に保
つことが可能であり、かつ、正負の印加電圧に対して対
称な特性を有する偏向角度を実現できる。また、本発明
では単結晶基板等の上に強誘電体等の光導波路層をエピ
タキシャル成長等によって薄膜の状態で形成できるの
で、低駆動電圧特性を達成でき、基板表面ギャップ部の
高電界による耐絶縁破壊性などの問題を解消可能であ
る。
That is, in the present invention, by applying a predetermined voltage between the lower electrode and the upper electrode, the center axis of the light beam incident on the thin-film optical waveguide substantially parallel to the surface of the single crystal substrate. It is possible to generate a prism-shaped refractive index change region having at least one set of non-parallel refractive index change surfaces that are geometrically symmetrical with respect to each other, so that the uniformity of the light beam diameter is changed to the deflection angle. Regardless, it is possible to maintain a constant and realize a deflection angle having a characteristic symmetrical with respect to positive and negative applied voltages. In the present invention, an optical waveguide layer such as a ferroelectric substance can be formed in a thin film state on a single crystal substrate or the like by epitaxial growth or the like. Problems such as destructibility can be solved.

【0060】[0060]

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

【図1】本発明の実施の形態による光偏向素子の第1の
実施例の上面図である。
FIG. 1 is a top view of a first example of a light deflecting element according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態による光偏向素子の第1の
実施例の側面からの断面図である。
FIG. 2 is a side sectional view of a first example of the light deflecting element according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態による光偏向素子の第2の
実施例の上面図である。
FIG. 3 is a top view of a second example of the light deflecting element according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態による光偏向素子の第2の
実施例の側面からの断面図である。
FIG. 4 is a side sectional view of a second example of the optical deflecting element according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態による光偏向素子の第1及
び第2の実施例による光偏向素子システムの概略図であ
る。
FIG. 5 is a schematic diagram of an optical deflection element system according to first and second examples of the optical deflection element according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態による光偏向素子の第1の
実施例の偏向角度−ビーム径特性である。
FIG. 6 shows deflection angle-beam diameter characteristics of the first example of the optical deflection element according to the embodiment of the present invention.

【図7】比較例1による光偏向素子の上面図である。FIG. 7 is a top view of an optical deflection element according to Comparative Example 1.

【図8】比較例1による光偏向素子の偏向角度−ビーム
径特性である。
FIG. 8 shows a deflection angle-beam diameter characteristic of an optical deflection element according to Comparative Example 1.

【図9】比較例2による光偏向素子の上面図である。FIG. 9 is a top view of an optical deflection element according to Comparative Example 2.

【図10】本発明の実施の形態による光偏向素子の第2
の実施例の印加電圧−偏向角度特性である。
FIG. 10 shows a second example of the optical deflection element according to the embodiment of the present invention.
9 is an applied voltage-deflection angle characteristic of the example of FIG.

【図11】本発明の実施の形態による光偏向素子の第2
の実施例の偏向角度−ビーム径特性である。
FIG. 11 shows a second example of the light deflection element according to the embodiment of the present invention.
13 is a deflection angle-beam diameter characteristic of the embodiment of FIG.

【図12】比較例3による光偏向素子の上面図である。FIG. 12 is a top view of an optical deflection element according to Comparative Example 3.

【図13】比較例3による光偏向素子の印加電圧−偏向
角度特性である。
FIG. 13 shows an applied voltage-deflection angle characteristic of the optical deflection element according to Comparative Example 3.

【図14】比較例3による光偏向素子の偏向角度−ビー
ム径特性である。
FIG. 14 shows a deflection angle-beam diameter characteristic of an optical deflection element according to Comparative Example 3.

【図15】比較例3による光偏向素子の偏向角度−ビー
ム径特性の劣化原因を説明するための図である。
FIG. 15 is a diagram for explaining a cause of deterioration of deflection angle-beam diameter characteristics of an optical deflecting element according to Comparative Example 3.

【図16】本発明の実施の形態による光偏向素子の第3
の実施例の上面図である。
FIG. 16 shows a third example of the light deflection element according to the embodiment of the present invention.
It is a top view of the Example of FIG.

【図17】本発明の実施の形態による光偏向素子の第3
の実施例による光偏向素子システムの概略図である。
FIG. 17 shows a third example of the light deflection element according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of a light deflection element system according to an embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施の形態による光偏向素子の第4
の実施例の上面図である。
FIG. 18 shows a fourth example of the optical deflection element according to the embodiment of the present invention.
It is a top view of the Example of FIG.

【図19】本発明の実施の形態による光偏向素子の第4
の実施例による偏向素子システムの概略図である。
FIG. 19 shows a fourth example of the optical deflection element according to the embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a deflection element system according to the embodiment of FIG.

【図20】本発明の実施の形態による光偏向素子の第5
の実施例の上面図である。
FIG. 20 illustrates a fifth example of the optical deflection element according to the embodiment of the present invention.
It is a top view of the Example of FIG.

【図21】本発明の実施の形態による光偏向素子の第5
の実施例による偏向素子システムの概略図である。
FIG. 21 shows a fifth example of the optical deflection element according to the embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a deflection element system according to the embodiment of FIG.

【図22】本発明の実施の形態による光偏向素子の第5
の実施例の印加電圧−偏向角度特性である。
FIG. 22 illustrates a fifth example of the optical deflection element according to the embodiment of the present invention.
9 is an applied voltage-deflection angle characteristic of the example of FIG.

【図23】本発明の実施の形態による光偏向素子の第5
の実施例の偏向角度−ビーム径特性である。
FIG. 23 shows a fifth example of the optical deflection element according to the embodiment of the present invention.
13 is a deflection angle-beam diameter characteristic of the embodiment of FIG.

【図24】比較例4による光偏向素子の印加電圧−偏向
角度特性である。
FIG. 24 shows an applied voltage-deflection angle characteristic of the optical deflection element according to Comparative Example 4.

【図25】本発明の実施の形態による光偏向素子の第6
の実施例の上面図である。
FIG. 25 shows a sixth embodiment of the light deflecting element according to the embodiment of the present invention.
It is a top view of the Example of FIG.

【図26】本発明の実施の形態による光偏向素子の第6
の実施例の側面からの断面図である。
FIG. 26 shows a sixth embodiment of the optical deflection element according to the embodiment of the present invention.
It is sectional drawing from the side of Example of FIG.

【図27】プリズム型光偏向素子の原理図を説明するた
めの図である。
FIG. 27 is a diagram for explaining the principle diagram of the prism type optical deflection element.

【図28】光導波路型プリズム光偏向素子の上面図であ
る。
FIG. 28 is a top view of an optical waveguide prism light deflection element.

【図29】光導波路型プリズム光偏向素子の側面からの
断面図である。
FIG. 29 is a cross-sectional view from the side of the optical waveguide prism light deflection element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) 入射ビーム (2) 出射ビーム (3) 屈折率naのプリズム (4) 屈折率nbのプリズム (5) 絶縁性基板 (6) プロトン交換型光導波路 (7) 分極ドメイン反転領域 (8) 上部電極 (9) クラッド層 (10) 下部電極 (11) 導電性電極 (12) 薄膜光導波路 (13) 上部電極 (14) 屈折率変化領域 (15) 入射用グレーティング (16) レーザ・ダイオード (17) レンズ (18) モード・インデックス・レンズ (19) 入射プリズム (20) GaAs基板 (21) MgOバッファ層 (1) Incident beam (2) Outgoing beam (3) Prism with refractive index na (4) Prism with refractive index nb (5) Insulating substrate (6) Proton exchange optical waveguide (7) Polarized domain inversion region (8) Upper electrode (9) Cladding layer (10) Lower electrode (11) Conductive electrode (12) Thin film optical waveguide (13) Upper electrode (14) Refractive index change region (15) Grating for incidence (16) Laser diode (17) ) Lens (18) Mode index lens (19) Incident prism (20) GaAs substrate (21) MgO buffer layer

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】導電性または半導電性の単結晶基板からな
る下部電極と、 前記単結晶基板表面上に形成されたエピタキシャルまた
は単一配向性の薄膜光導波路と、 前記薄膜光導波路上に設けられ導電性薄膜または半導電
性薄膜からなる複数の上部電極と、 前記下部電極と前記上部電極との間に所定の電圧を印加
して、前記単結晶基板表面に対して略平行に前記薄膜光
導波路へ入射する光ビームの中心軸に対して幾何学的に
対称に配置される複数のプリズム形状の屈折率変化領域
であって、少なくとも一組の互いに平行ではない屈折率
変化面を有する前記屈折率変化領域を発生させることに
よって、前記薄膜光導波路から前記光ビームを前記単結
晶基板表面と略平行な面内で偏向して出射する電圧印加
手段と、 を備えたことを特徴とする光偏向素子。
1. A lower electrode made of a conductive or semiconductive single crystal substrate, an epitaxial or unidirectional thin film optical waveguide formed on the surface of the single crystal substrate, and provided on the thin film optical waveguide. A plurality of upper electrodes made of a conductive thin film or a semi-conductive thin film, and applying a predetermined voltage between the lower electrode and the upper electrode, so that the thin film light guide is substantially parallel to the single crystal substrate surface. A plurality of prism-shaped refractive index changing regions arranged geometrically symmetrically with respect to a central axis of a light beam incident on the wave path, wherein the refractive index has at least one set of non-parallel refractive index changing surfaces. Voltage application means for deflecting the light beam from the thin-film optical waveguide in a plane substantially parallel to the surface of the single crystal substrate and emitting the light beam by generating a rate change region. element.
【請求項2】請求項1記載の光偏向素子において、 前記薄膜光導波路が電場の二乗に比例して屈折率が変化
する二次の電気光学効果を有する強誘電体薄膜であるこ
とを特徴とする光偏向素子。
2. An optical deflecting element according to claim 1, wherein said thin film optical waveguide is a ferroelectric thin film having a secondary electro-optic effect in which a refractive index changes in proportion to the square of an electric field. Light deflecting element.
【請求項3】請求項1または2に記載の光偏向素子にお
いて、 前記複数の上部電極は互いに平行ではない少なくとも一
組の辺を持つプリズム形状のパターンを有し、前記電圧
印加手段は前記所定の電圧を印加して、前記複数の上部
電極のそれぞれの電極のパターンに対応する前記薄膜光
導波路の領域の屈折率を変化させることを特徴とする光
偏向素子。
3. The light deflecting element according to claim 1, wherein the plurality of upper electrodes have a prism-shaped pattern having at least one pair of sides that are not parallel to each other, and the voltage applying unit is configured to be the predetermined voltage. Wherein the refractive index of a region of the thin-film optical waveguide corresponding to the pattern of each of the plurality of upper electrodes is changed by applying the following voltage.
【請求項4】請求項1または2に記載の光偏向素子にお
いて、 前記薄膜光導波路が互いに平行ではない少なくとも一組
の面を持つプリズム形状の複数の分極ドメイン反転領域
を有し、前記電圧印加手段は前記所定の電圧を印加し
て、前記分極ドメイン反転領域とそれ以外の領域におい
て異なる屈折率を有する領域を発生させることを特徴と
する光偏向素子。
4. The optical deflecting element according to claim 1, wherein the thin-film optical waveguide has a plurality of prism-shaped polarization domain inversion regions having at least one set of surfaces that are not parallel to each other, and wherein the voltage application is performed. Means for applying the predetermined voltage to generate a region having a different refractive index in the domain-inverted region and the other region.
【請求項5】請求項1乃至4のいずれかに記載の光偏向
素子において、 前記単結晶基板は、表面に導電性または半導電性のエピ
タキシャルまたは配向性の薄膜を有する誘電体単結晶基
板であることを特徴とする光偏向素子。
5. The optical deflecting element according to claim 1, wherein the single crystal substrate is a dielectric single crystal substrate having a conductive or semiconductive epitaxial or oriented thin film on the surface. An optical deflecting element, comprising:
【請求項6】請求項1乃至5のいずれかに記載の光偏向
素子において、 前記単結晶基板が前記薄膜光導波路よりも小さい屈折率
を有する酸化物であることを特徴とする光偏向素子。
6. An optical deflecting element according to claim 1, wherein said single crystal substrate is an oxide having a smaller refractive index than said thin film optical waveguide.
【請求項7】請求項1乃至6のいずれかに記載の光偏向
素子において、 前記複数の上部電極が前記薄膜光導波路よりも小さい屈
折率を有する酸化物であることを特徴とする光偏向素
子。
7. An optical deflecting element according to claim 1, wherein said plurality of upper electrodes are oxides having a refractive index smaller than that of said thin-film optical waveguide. .
【請求項8】請求項1乃至7のいずれかに記載の光偏向
素子において、 前記光ビームを生成する光源をさらに具備し、前記光源
は単数のレーザ・ビームを発振するレーザ、あるいは、
複数のレーザ・ビームを発振する単一の基板上に形成さ
れたレーザ・アレイであることを特徴とする光偏向素
子。
8. The light deflecting device according to claim 1, further comprising a light source for generating the light beam, wherein the light source oscillates a single laser beam, or
An optical deflecting element, which is a laser array formed on a single substrate that oscillates a plurality of laser beams.
【請求項9】請求項8記載の光偏向素子において、 前記光源が前記単結晶基板上に形成されていることを特
徴とする光偏向素子。
9. An optical deflecting element according to claim 8, wherein said light source is formed on said single crystal substrate.
【請求項10】感光体と、感光体を一様に帯電する帯電
手段と、感光体に光を照射して潜像を形成する露光手段
と、前記潜像を可視化する現像手段とを設けた画像形成
装置において、 前記露光手段は請求項1乃至請求項9のいずれかに記載
した光偏向素子を含むことを特徴とする画像形成装置。
10. A photoreceptor, charging means for uniformly charging the photoreceptor, exposure means for irradiating the photoreceptor with light to form a latent image, and developing means for visualizing the latent image are provided. An image forming apparatus, wherein the exposure unit includes the light deflecting element according to any one of claims 1 to 9.
JP35512396A 1996-12-20 1996-12-20 Optical deflection element and image forming device using the same Pending JPH10186419A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35512396A JPH10186419A (en) 1996-12-20 1996-12-20 Optical deflection element and image forming device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35512396A JPH10186419A (en) 1996-12-20 1996-12-20 Optical deflection element and image forming device using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10186419A true JPH10186419A (en) 1998-07-14

Family

ID=18442079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35512396A Pending JPH10186419A (en) 1996-12-20 1996-12-20 Optical deflection element and image forming device using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10186419A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008102191A (en) * 2006-10-17 2008-05-01 Seiko Epson Corp Scanning type optical device
JP2009020442A (en) * 2007-07-13 2009-01-29 Oki Electric Ind Co Ltd Optical deflector
JP2013205472A (en) * 2012-03-27 2013-10-07 Toshiba Corp Optical deflection element
US8989525B2 (en) 2012-03-27 2015-03-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Light deflecting element
JP2015169741A (en) * 2014-03-05 2015-09-28 日本放送協会 Optical deflection element

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008102191A (en) * 2006-10-17 2008-05-01 Seiko Epson Corp Scanning type optical device
JP2009020442A (en) * 2007-07-13 2009-01-29 Oki Electric Ind Co Ltd Optical deflector
JP2013205472A (en) * 2012-03-27 2013-10-07 Toshiba Corp Optical deflection element
US8989525B2 (en) 2012-03-27 2015-03-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Light deflecting element
JP2015169741A (en) * 2014-03-05 2015-09-28 日本放送協会 Optical deflection element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3144270B2 (en) Light deflection element
US5576879A (en) Composite optical modulator
US6385355B1 (en) Optical deflection element
US6078717A (en) Opical waveguide device
JP4751389B2 (en) Beam deflector
JP4204108B2 (en) Optical waveguide device and manufacturing method thereof
JP2006201472A (en) Optical controller unit
JP3430756B2 (en) Optical scanning element and image forming apparatus
JP4663578B2 (en) Electro-optic element and manufacturing method thereof
JPH10186419A (en) Optical deflection element and image forming device using the same
JP2833523B2 (en) Optical scanning element
US9291874B2 (en) Optical deflection element and optical deflection device
JP2001296566A (en) Light deflection element
JP2000330143A (en) Light deflecting element
JP3541609B2 (en) Optical deflecting element and image forming apparatus using the same
JP3511776B2 (en) Optical deflection element, method of manufacturing optical deflection element, and image forming apparatus
JP2887567B2 (en) Light modulation composite device
JP2000241836A (en) Optical switch and production of optical switch
JP2001091976A (en) Light deflection device
JP2000047271A (en) Optical wave guide element and its preparation
JP2004004194A (en) Optical deflection element using 90 degree polarization interface
JPH10239718A (en) Light control element
JPH11119265A (en) Optical waveguide element
JP2000047272A (en) Optical wave guide element and its preparation
JP3218111B2 (en) Light deflection element

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051227

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060221

A02 Decision of refusal

Effective date: 20060328

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02