JPS58140722A - 薄膜光偏向素子 - Google Patents
薄膜光偏向素子Info
- Publication number
- JPS58140722A JPS58140722A JP2371582A JP2371582A JPS58140722A JP S58140722 A JPS58140722 A JP S58140722A JP 2371582 A JP2371582 A JP 2371582A JP 2371582 A JP2371582 A JP 2371582A JP S58140722 A JPS58140722 A JP S58140722A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refractive index
- thin film
- optical waveguide
- light
- heating element
- 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
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0147—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on thermo-optic effects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、温度によって屈折率が変化する薄膜光偏向素
子に関する。
子に関する。
従来から結晶の電気光学効果を利用した光偏向素子はよ
く知られている。第１図はその電極配置図の一例である
。電気工学結晶に形成された平面状の光導波路層上に、
電極３を傾斜状に設けて対角線電極とし、この両側に平
行な電極１．２を配置している。これらの電極１，３お
よび２，３間に電圧を印加すると、光導波路層内発生す
る電界に応じてその屈折率が変化する。中央部に光を入
射させると、この光の伝搬経路に沿う屈折率の積分値が
光の巾方向によって異なるので、出射光の波面が巾方向
に傾き、光偏向が生じる。偏光角は電界の強さ、つまり
電極１．２および２．３間に印加する電圧によって制御
することができる。
く知られている。第１図はその電極配置図の一例である
。電気工学結晶に形成された平面状の光導波路層上に、
電極３を傾斜状に設けて対角線電極とし、この両側に平
行な電極１．２を配置している。これらの電極１，３お
よび２，３間に電圧を印加すると、光導波路層内発生す
る電界に応じてその屈折率が変化する。中央部に光を入
射させると、この光の伝搬経路に沿う屈折率の積分値が
光の巾方向によって異なるので、出射光の波面が巾方向
に傾き、光偏向が生じる。偏光角は電界の強さ、つまり
電極１．２および２．３間に印加する電圧によって制御
することができる。
しかしながら、この方法では、電界の強さが電極間隔に
逆比例するので、偏光角が印加電圧に比例せず偏光角の
制御が複雑になるとともに電極端部の電界を利用するた
め、電界が乱れて偏光角に歪が生じるという欠点がある
。さらに、この元側に 内器を光スィッチ等に応用する場合ゆ、出力光の解像可
能な光スポットの数を多くするため光ビーム幅を広くと
ると、電極に印加する電圧を高くしなければならず、高
電圧発生制御装置が必要とな本発明は上記に鑑み、任意
のビーム幅の光炉歪の生じないように且つ簡単な制御で
偏光でき、さらに構造の簡単な光偏向素子を提供するこ
とを目的とする。
逆比例するので、偏光角が印加電圧に比例せず偏光角の
制御が複雑になるとともに電極端部の電界を利用するた
め、電界が乱れて偏光角に歪が生じるという欠点がある
。さらに、この元側に 内器を光スィッチ等に応用する場合ゆ、出力光の解像可
能な光スポットの数を多くするため光ビーム幅を広くと
ると、電極に印加する電圧を高くしなければならず、高
電圧発生制御装置が必要とな本発明は上記に鑑み、任意
のビーム幅の光炉歪の生じないように且つ簡単な制御で
偏光でき、さらに構造の簡単な光偏向素子を提供するこ
とを目的とする。
本発明は、ニオブ酸リチウム結晶等が温度によって屈折
率を変化させるという特性に着目してなされたものであ
る。
率を変化させるという特性に着目してなされたものであ
る。
本発明は上記の温度によって屈折率が変化する材料で形
成さｎた平面状の光導波路上に、光の伝搬方向に直交す
る方向に温度勾配をもつ温度分布を発生させる発熱体を
、入射光路に対して斜め上方の光導波路上に設けたこと
を特徴とする。
成さｎた平面状の光導波路上に、光の伝搬方向に直交す
る方向に温度勾配をもつ温度分布を発生させる発熱体を
、入射光路に対して斜め上方の光導波路上に設けたこと
を特徴とする。
まず、光導波路層の屈折率の変化による偏向の動作原理
を第２図に従って説明する。光はＤの巾をもってＹ方向
に伝搬する。導波光の進行方向の任意の地点におけるＸ
座標での屈折率ｎ （ｘ）は、基準温度の光導波層固有
の屈折率をｎ１発熱によって誘起される屈折率変化分を
△ｎとすると、ｎ（ｘ）＝ ｎ ＋ −＊ ｘ 、、
（１）となって、−次間数の形で与えられる。
を第２図に従って説明する。光はＤの巾をもってＹ方向
に伝搬する。導波光の進行方向の任意の地点におけるＸ
座標での屈折率ｎ （ｘ）は、基準温度の光導波層固有
の屈折率をｎ１発熱によって誘起される屈折率変化分を
△ｎとすると、ｎ（ｘ）＝ ｎ ＋ −＊ ｘ 、、
（１）となって、−次間数の形で与えられる。
したかって、光の通過距離りにおける偏光角θは、第２
図、屈折率の 大きい上部を通る光波Ａと、屈折率の小さい下部を通る
光波Ｂに通過時間差が生じるため出射端において、 と表わされる。
図、屈折率の 大きい上部を通る光波Ａと、屈折率の小さい下部を通る
光波Ｂに通過時間差が生じるため出射端において、 と表わされる。
以下、本発明の実施例について説明する。
第３図において、ニオブ酸リチウム結晶（ＬｉＮｂ０８
）４を基板として、この結晶４の表面上にチタン（Ｔｉ
）を熱拡散することにより、光導波絡路層５の入射光路
の斜め上方の薄膜表面から出射端に向って、ニクロムを
平面状にリフトオフ法により付けて発熱体６を形成して
いる。発熱体６は、光導波路層５の光の伝搬方向に平行
に付けてあり、入射側と出射側はともに等しい巾を有す
る。光の伝搬方向の任意の地点の垂直断面を第４図に示
す。
）４を基板として、この結晶４の表面上にチタン（Ｔｉ
）を熱拡散することにより、光導波絡路層５の入射光路
の斜め上方の薄膜表面から出射端に向って、ニクロムを
平面状にリフトオフ法により付けて発熱体６を形成して
いる。発熱体６は、光導波路層５の光の伝搬方向に平行
に付けてあり、入射側と出射側はともに等しい巾を有す
る。光の伝搬方向の任意の地点の垂直断面を第４図に示
す。
この発熱体６に電源７により電圧を印加して電流を流す
と、発熱体６が発熱し、発熱体６から薄膜表面方向＃を
ヒテテチ洞に平行な方向への温度分布ができる。なお、
実際には薄膜表面方向への温度分布とともに深さ方向へ
の温度分布も形成される。こｎらの表面方向および深さ
方向の温度勾配は発熱体６の形状をその伝搬方向に平行
にすることによって直線的になるようにしてあり、薄膜
表面方向および深さ方向に対し発熱体６から離れると屈
折率が減少するような屈折率分布が存在する。
と、発熱体６が発熱し、発熱体６から薄膜表面方向＃を
ヒテテチ洞に平行な方向への温度分布ができる。なお、
実際には薄膜表面方向への温度分布とともに深さ方向へ
の温度分布も形成される。こｎらの表面方向および深さ
方向の温度勾配は発熱体６の形状をその伝搬方向に平行
にすることによって直線的になるようにしてあり、薄膜
表面方向および深さ方向に対し発熱体６から離れると屈
折率が減少するような屈折率分布が存在する。
第４図の垂直断面図に示すように、薄膜の右上に発熱体
６が設けられているとすると、屈折率変化分Δｎは図の
左方向あるいは下方向にいく程小さくなる。この屈折率
の変化によって、入射光の伝搬経路に沿う屈折率の積分
値が、発熱体６からの距離によって異なるので、出射光
の波面が２発熱体６方向に傾き、光偏向を生じる。そし
てこの場合温度勾配が直線的であるため、光ビームに歪
がない状態で光偏向がおこなわれることになる。第４図
において、Ａの部分は光ビームの入射面、Ｂの部分は出
射面を示している。
６が設けられているとすると、屈折率変化分Δｎは図の
左方向あるいは下方向にいく程小さくなる。この屈折率
の変化によって、入射光の伝搬経路に沿う屈折率の積分
値が、発熱体６からの距離によって異なるので、出射光
の波面が２発熱体６方向に傾き、光偏向を生じる。そし
てこの場合温度勾配が直線的であるため、光ビームに歪
がない状態で光偏向がおこなわれることになる。第４図
において、Ａの部分は光ビームの入射面、Ｂの部分は出
射面を示している。
ニオブ酸リチウム結晶の屈折率変化は、波長０．６８２
８７ｚｍ に対して、室温で１°Ｃ当りｌｏ−５のオー
ダであるので、温度と（１）式によって示されている光
の巾りと光の通過距離りとを適当に選択することによっ
て充分に大きな偏向角が得られる。
８７ｚｍ に対して、室温で１°Ｃ当りｌｏ−５のオー
ダであるので、温度と（１）式によって示されている光
の巾りと光の通過距離りとを適当に選択することによっ
て充分に大きな偏向角が得られる。
そしてこの偏光角は発熱体６に流れる電流を制御し、発
熱量を変化させることによって任意の大きさに設定する
ことができる。なお、この偏向角制御においては、電源
７は直流でも交流でもどちらでもよい。
熱量を変化させることによって任意の大きさに設定する
ことができる。なお、この偏向角制御においては、電源
７は直流でも交流でもどちらでもよい。
第５図は、ニオブ酸リチウム結晶（Ｌ ｒ Ｎ ｂ Ｏ
ａ ）１１の基板の上に光導波路層１２を形成して、入
射光路の斜め上方の両側に発熱体１８．１４を出射端に
向って平行に設け、電源１５により偏向角を制御するも
のであり、より広角の偏向角制御を可能としたものであ
る。
ａ ）１１の基板の上に光導波路層１２を形成して、入
射光路の斜め上方の両側に発熱体１８．１４を出射端に
向って平行に設け、電源１５により偏向角を制御するも
のであり、より広角の偏向角制御を可能としたものであ
る。
以上の実施例では発熱体の形状を光の伝搬方向に対して
平行にしたが、その形状は第４図に示す屈折率分布が得
られるものであれば、任意に決定しうる。牟≠＃また、
光導波路も、温度によって屈折率が変化する材料であれ
ば、ニオブ酸リチラムに限らず種々の材料でも本発明を
実現できる。
平行にしたが、その形状は第４図に示す屈折率分布が得
られるものであれば、任意に決定しうる。牟≠＃また、
光導波路も、温度によって屈折率が変化する材料であれ
ば、ニオブ酸リチラムに限らず種々の材料でも本発明を
実現できる。
本発明は、温度によって屈折率が変化する材料で形成さ
れた平面上の光導波路上に、光の伝搬方向に直交する方
向に温度勾配をもつ温度分布を発生させる発熱体を、入
射光路に対して斜め上方の光導波路上に設けて、発熱量
を変えて偏向角を制御するので、煩雑な高電圧発生制御
装置は不要である。その上、光導波路の温度勾配を直線
的にするのが容易であるため光ビームに歪を生じること
なく、簡便な電流制御によって偏向角制御ができる。ま
た、発熱体を斜め上方の光導路波上に設けて使用するの
で、発熱体直下方向のみの温度勾配を利用する光偏光器
では結晶を薄く加工する必要があったが、本発明の光偏
光器では、光導路波断面の左右の温度分布を利用するた
め、結晶を加工する必要がない利点がある。
れた平面上の光導波路上に、光の伝搬方向に直交する方
向に温度勾配をもつ温度分布を発生させる発熱体を、入
射光路に対して斜め上方の光導波路上に設けて、発熱量
を変えて偏向角を制御するので、煩雑な高電圧発生制御
装置は不要である。その上、光導波路の温度勾配を直線
的にするのが容易であるため光ビームに歪を生じること
なく、簡便な電流制御によって偏向角制御ができる。ま
た、発熱体を斜め上方の光導路波上に設けて使用するの
で、発熱体直下方向のみの温度勾配を利用する光偏光器
では結晶を薄く加工する必要があったが、本発明の光偏
光器では、光導路波断面の左右の温度分布を利用するた
め、結晶を加工する必要がない利点がある。
第１図は電気光学効果を用いた従来例の電極配置図、第
２図は本発明の原理図、第３図は本発明の実施例の斜視
図、第４図は第３図の断面図、第５図は本発明の変形実
施例の斜視図である。 ４．１１・・・ニオブ酸リチウム結晶、５．１２・・・
光導波路層、 ６．１８．１４・・・発熱体、 ７．１５・・・電源。 出 願 人 立石電機株式会社 代 理 人 弁理士 小森久夫 第３ｒ４ 第４図 Δｎ
２図は本発明の原理図、第３図は本発明の実施例の斜視
図、第４図は第３図の断面図、第５図は本発明の変形実
施例の斜視図である。 ４．１１・・・ニオブ酸リチウム結晶、５．１２・・・
光導波路層、 ６．１８．１４・・・発熱体、 ７．１５・・・電源。 出 願 人 立石電機株式会社 代 理 人 弁理士 小森久夫 第３ｒ４ 第４図 Δｎ
Claims (1)
- （１） 温度によって屈折率が変化する材料で形成さ
れた平面状の光導波路上に、光の伝搬方向に直交する方
向に温度勾配をもつ温度分布を発生させる発熱体を設け
た薄膜光偏向素子において、前記発熱体の配置位置を入
射光路に対して斜め上方の光導波路上に設けたことを特
徴とする薄膜光偏向素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2371582A JPS58140722A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 薄膜光偏向素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2371582A JPS58140722A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 薄膜光偏向素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58140722A true JPS58140722A (ja) | 1983-08-20 |
Family
ID=12118025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2371582A Pending JPS58140722A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 薄膜光偏向素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58140722A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6319516A (ja) * | 1986-07-14 | 1988-01-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ｉｃ型回転センサ |
-
1982
- 1982-02-15 JP JP2371582A patent/JPS58140722A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6319516A (ja) * | 1986-07-14 | 1988-01-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ｉｃ型回転センサ |
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