JPS5987436A - 光バルブ - Google Patents

光バルブ

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JPS5987436A
JPS5987436A JP57198688A JP19868882A JPS5987436A JP S5987436 A JPS5987436 A JP S5987436A JP 57198688 A JP57198688 A JP 57198688A JP 19868882 A JP19868882 A JP 19868882A JP S5987436 A JPS5987436 A JP S5987436A
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reflection
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真 北畠
Kentaro Setsune
瀬恒　謙太郎
Kiyotaka Wasa
清孝 和佐
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • G02—OPTICS
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光をオフ・オフするだめの光ノ・ルブ、を与え
る。％にレーザー光線あるいは白色光線をオン・オフす
る高速光バルブの基本構成に関するものである。
従来例の構成と問題点 従来の光バルブは、例えは回転チヨ・７パや回転鏡など
の機械的バルブでは、そのスイッチ速度はたかだか数１
０ｋＨｚが限度であるか、例えば高品位の画像処理に用
いようとすると、スイッチ速度として数１０ＭＨｚか必
要とされ、従来の機械的バルブはこの種の用途には実用
性に欠く。
発明の目的 本発明はこのような従来の問題に鑑み、電気的に光をス
イッチする新規な高速光バルブを提供することを目的と
する。
発明の構成 第１図に本発明の光バルブの基本構成を示す。
同図において、本発明の光バルブ１ｏは、光の入力面１
１と光の出力画１２を有する透明なプリズム１３と、−
に記フ゛リズト１３の底１酊１４に反射１１川御層１６
を設けたことを特徴としている。この場合、上記プリズ
ム１３の光屈折率を反射制御層１５より太きぐする。光
線１６を上記光の入力面１１より上記プリズムの底面中
央０点にむけて入射角θで入射させると、上記入射角が
上記プリズム１３と上記反射制御層１５で決する全反射
臨界角より大きい範囲では、上記光線１６は、底面中央
０点で全反射し、光の出力面１２から光線１６１とし７
て放射される。つ捷り、入射角を」１記臨界角よりわず
かに小さくしておくと、全反射条件が満たされなくなり
、光線１６は底面中央０点を通過し、光線１６２として
プリズム底面から放出される。
ここで、」１記反射制御層１６の光の屈折率を例えば外
部からの電気信号で減少させると、」＝記全）Ｑ、射条
件を調たすこととなり、光線１６１として放出される。
す々わち、入力光線１６は、電気信号によシ、光線１６
１あるいは１６２にスイッチされることを意味し、これ
は第１図１０の本発明の構成が、光バルブとして動作し
得ることを示す。
発明者らは、上記反射制御層１５を、ＩＩ！、’、：厚
か光線１６の波長以上の薄膜電気光学材料、例えば、Ｌ
ｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ　（（Ｐｂ
、　Ｌａ　）（Ｚｒ、　Ｔｉ）０３　）、　Ｐ　Ｂ　Ｚ
　Ｔ　（（Ｐｂ、　Ｂａ　）（Ｚｒ。
Ｔｉ）０３　）、ｐｓｚ’ｒ　（（Ｐｂ（Ｓｎ、Ｚｒ、
Ｔｉ）０３Ｊ。
ＫＴＮ　（Ｋ（Ｔａ、Ｎｂ）０３：）］、５ＢＮ（（Ｓ
ｒ、Ｂａ）Ｎｂ２ｏ６〕などのＡＢＯ３型構造の薄膜で
構成し、上記反射制御層１６００点周囲に電気信号とし
て電界を加えると、○点周囲の屈折率が減少し、上述し
た光バルブとしての動作をすることを確認した。この電
界は、例えば、反射制御層１６の表面１７に一対の平行
電極を０点をはさんで設け、この電極間に電圧を加えて
印加する。
上記薄膜電気光学材料として、電界印加による屈折率の
変化が十分大きければ、例えば屈折率の変化が１０−１
〜１０−２であれば、Ｉ：、　述Ｌ　タＡ、　Ｂ　Ｏ３
型構造以外でもよく、特にＡＢＯ３型構造に限定されだ
ものではない。
発明者らは、上記反射制御層を膜厚か光線１６の波長以
」二の薄膜熱感受性光学材料（熱により屈折率が顕著に
変化する薄膜光学拐料）、例えばＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴ
ａＯ３，ＰＬＺＴ、ＰＢＺＴ、ＰＳＺＴ。
ＫＴＮ、ＳＢＮなどのＡＢＯ３型化合物、ＢＧＯ（Ｂ、
ｉ＋ｚＧｅ　ｏ。。）　＋　Ｂ　Ｓ　Ｏ（Ｂｉ１２５ｉ
０２０　）などのシレナイト化合物、あるいはＴｉＯ２
などで構成し、上記反射制御層１５の０点近傍に熱を加
えると、０点周囲の屈折率か減少し、上述した光バルブ
としての動作をすることを確認した。この熱は、例えば
、反射制御層１５の表面１７の０点周囲に、薄膜抵抗発
熱体、例えばニクロム薄膜を設け、この発熱体に電気信
号として電流を流すことにより発生しうる。なお、上記
薄膜熱感受性光学材料の電気絶縁性が低いときには、上
記薄膜抵抗発熱体を設けずに、直接薄１１％熱感受性光
学材料の表面１アに一対の平行電極を０点をはさんで設
け、この電極間に電圧を印加して、電流を上記薄膜熱感
受性光学拐おＩに流して発熱させてもよい。
第１図（７）光バルブ１ｏにおいて、０点での透過光線
１６２は反射制御層１６の表面１７か平滑であれば、表
面１７で全反射してプリス゛ム１３内に入り込み、反射
光線１６１の近傍を通過するから、尤バルブ１０の消光
比か悪くなる。本発明て（ｄ、透過光線１６２が効果的
にプリズム外部へ放出されるように、表面１７を第２図
（ａ）に示す如く、粗面にし、全反射を防止している。
さらに、粗面の構造は第２図（ｂ）に示すごとく、鋸歯
状のストライブ構造で、ストライブの長さ方向か透過光
線１６２と直交するようにすると、より効果的に透過光
線１６２かプリズム外に放出され、光ノくルブとしての
特性、例えば消光比が改善されるのを発明者らは確認し
た。
第３図は、第１図に示した光・くルブ１０がさらに改良
された構造を示す。この光・くルブ３ｏｆｕ、上記反射
制御層１５の表面１７に、光の屈折率かプリズム１３と
同一かそれより大きい光学材料のプリズム３１を張り合
わせると、透過光線１６２のプリズム外への放出を容易
にし、光・ＣＡＬブとしての動作特性例えば消光比か増
するとともに、スイッチ動作かより安定になることを発
明者らは確認した。
なお、上記プリズム１３の構成材料は、スイッチさせる
光線に対して透明の高屈折率物質で、例えば可視光線で
はルチル（ＴｉＯ２）、赤外光線ではＧａＰを用いる。
反射制御層の薄膜電気光学相別は、単結晶・多結晶構造
をとるか、薄膜熱感受性光学材料ｄ：結晶構造を必ずし
もとる必要はなく、非晶質構造でも有効である。例えば
非晶質のＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３薄膜か熱により顕著に屈
折率か変化し、その変化量は単結晶のＬｉＮｂＯ３の電
気光学効果より２構想」−犬きい。
まだこれらの反射制御層の化学組成も、例えばＰＬＺＴ
の場合、Ｌａ、Ｚｒ量が大＋１Ｊに変化して・Ｚｒ＝Ｏ
（ＰＬＴ）、Ｚｒ＝Ｌａ＝Ｏ（ＰＴ）となっても実用に
供し得ることを発明者らは確認（７ている。
以下具体的な実施例を述べる。
実施例の説明 実施例１ 本発明の実施例を第１図を用いて説明する。
同図において、α＝６１°の屈折率２．６のルチルプリ
ズム１３を用いた。その底面１４に屈折率２．３の薄膜
熱感受性光学材料の非晶質　ＬｉＮｂＯ３１５を１μ＋
１１の厚さにスパッタ蒸着し、その表面１了をＳＯＯ番
の砥粒で研磨してイ１１面にし、さらにニクロム薄膜を
蒸着した。プリズム側面１１から、この面と垂直にＨｅ
−Ｎｅ　　レーザ光１６を人則さぜだ。この場合、プリ
ズムとＬｉＮｂＯ３薄膜の界面１４での反射についての
臨界角は６２．２゜で、この場合の人則角θか６１°で
は全反射は起らない。ここで」二記ニクロム薄膜に通電
すると、熱により、十記ＬｉＮｂＯ３薄膜の屈折率が減
少し、２．２５となる。この場合の臨界角は５９．９°
となり、人則角ｆ＋か６１°の入射光は界面１４で全反
則した。通電をやめると、屈折率はもとにもどり、再び
全反射しなく々つだ。この場合の反射光１６１の強度比
は、オン時に１．○に対して、オン時ハ０．１であった
。本実施例においてのスイッチングタイムは数マイクロ
秒であった。
実施例２ 本発明のもう一つの実施例を第３図を用いて説明する。
本実施例の光バルブ３０においては、実施例１でＬｉＮ
ｂＯ３薄膜１５の表面１７を粗面にする代わりに、Ｌｉ
ＮｂＯ３薄膜１６の表面に、プリズム１３と同じプリズ
ム３２を張り合わせた１゜このようにすると、上記界面
１４を通過した光１６２は、乱反射することなしに、プ
リズム３２の側面３３から放射した。この場合、角度や
その他の条件は実施例１と同様であるが、反射光１６１
０強度比は、オン時に１．○に対して、オフ時は０．０
５であった。
実施例３ 実施例２と同様の構成で、反射側倒１層１５に厚さ２μ
ηｒ　ＰＬＺＴ９／６５／３５Ｎ膜電気光学材料を用い
、二つの電極を１ｍＭの幅で蒸着し、１１（ｖの電圧を
２電極間にかけることによって、オン時１．０、オフ時
０，０６の反射光１６１の消光比を得ナノ た。この場合のスイッチ速度は５０＋４秒で１ちった。
発明の効果 本発明の尤バルブは、高速で光をオフ・オフできるとと
もに、光もレーザー光から白色光に至るすべての尤に対
して光バルブとしての動作を示すから、光通信用のスイ
ッチや変調器などの光部品にのみならず、投射型テレビ
７ヨン受像機やプリンクなど各棹の機器の要素部品とし
て有効で、その産業上の価値は高い。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の光バルブの基本構成の断面図第２図は
本発明の一実施例の光バルブの要部構成図、第３図は本
発明の改良された光バルブの構成の断面図である。 １３・・・・・・プリズム、１５・・・・・・反射制御
層、１６・・・・・・入射光、１６１・・・・・反射光
、１６２・・・・・・透過光。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名箇　
ｌ　図 第２図 特開昭５９−８７４３６（４） 第３図 、３３

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）光の入力面と光の出力面を有する透明なプリズム
    　　−ｐ　　Ｈ、の底面に反射制御層を設けたことを特
    徴とする光バルブ。
  2. （２）プリズムの光屈折率を反射制御層の光屈折率よシ
    大きくしだことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    の光バルブ。
  3. （３）反射制御層を少なくとも膜厚が光波長以上の薄膜
    電気光学材料で構成したことを特徴とする特許請求の範
    囲第１項記載の光バルブ。
  4. （４）反射制御層を少なくとも膜厚が光波長以上の薄膜
    熱感受性光学材料で構成したことを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載の光バルブ。
  5. （５）反射制御層の表面を粗面にしたことを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の光バルブ。
  6. （６）反射制御層の表面に、光屈折率がグリズｌと同一
    かそれより大きい光学材料のプリズムを張り合わせたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光バルブ。
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DE8383903566T DE3382151D1 (de) 1982-11-11 1983-11-10 Lichtventil.
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