JPS6035653B2 - 光変調装置 - Google Patents
光変調装置Info
- Publication number
- JPS6035653B2 JPS6035653B2 JP49017918A JP1791874A JPS6035653B2 JP S6035653 B2 JPS6035653 B2 JP S6035653B2 JP 49017918 A JP49017918 A JP 49017918A JP 1791874 A JP1791874 A JP 1791874A JP S6035653 B2 JPS6035653 B2 JP S6035653B2
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- JP
- Japan
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- light
- electrodes
- electro
- voltage
- electrode
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電気光学効果を利用する光の変調装置に関する
。
。
従来、光の変調方法としては、音響光学効果、即ち、超
音波の位相格子によるＢｒａ鰹反射を利用する方法、電
気光学効果（ポッケルス効果、カー効果）を利用して光
が直線偏光から楕円偏光に変わる効果を利用した方法が
知られている。
音波の位相格子によるＢｒａ鰹反射を利用する方法、電
気光学効果（ポッケルス効果、カー効果）を利用して光
が直線偏光から楕円偏光に変わる効果を利用した方法が
知られている。
前者の方法では、変調周波数が超音波の伝播速度によっ
てさまることから、現在、１００％変調度を期待する場
合には３０ＭＨ２以上の光の変調は実際上不可能という
欠点がある。これは、超音波の伝播速度としてそれ以上
の速い値が得られないことによる。また、後者の方法で
は、許容変調周波数は非常に高く、音響光学効果を利用
する場合におけるように欠点は指摘これないが、半波長
電圧、即ち、直線偏光が９０ｏ回転して出てくるように
加える電圧として高電圧（通常１００Ｖ〜数ＫＶ）が必
要とされ、また、高周波数の電源は非常に高価である。
さらに、電源が大型になるといる理由から、変調器全体
が大型になり光ＩＣ、小型レーザーディスプレイおよび
半導体レーザの変調等の用途には不適当である。而して
本発明は、上記に挙げた従来法の欠点を解決した光変調
方法を提供することを主たる目的とする。
てさまることから、現在、１００％変調度を期待する場
合には３０ＭＨ２以上の光の変調は実際上不可能という
欠点がある。これは、超音波の伝播速度としてそれ以上
の速い値が得られないことによる。また、後者の方法で
は、許容変調周波数は非常に高く、音響光学効果を利用
する場合におけるように欠点は指摘これないが、半波長
電圧、即ち、直線偏光が９０ｏ回転して出てくるように
加える電圧として高電圧（通常１００Ｖ〜数ＫＶ）が必
要とされ、また、高周波数の電源は非常に高価である。
さらに、電源が大型になるといる理由から、変調器全体
が大型になり光ＩＣ、小型レーザーディスプレイおよび
半導体レーザの変調等の用途には不適当である。而して
本発明は、上記に挙げた従来法の欠点を解決した光変調
方法を提供することを主たる目的とする。
本発明は、電気光学効果によって、電気光学素子内に屈
折率の異なる領域を現出せしめて、この屈折率の相違に
基づく全反射を利用するものであり、露場印加時に、全
反射の臨界角以上の角度で光を入射させることによって
全反射が生じ、雷場の加わっていない時には、屈折率変
化領域は存在しないことから、入射光は直進することを
利用したものである。
折率の異なる領域を現出せしめて、この屈折率の相違に
基づく全反射を利用するものであり、露場印加時に、全
反射の臨界角以上の角度で光を入射させることによって
全反射が生じ、雷場の加わっていない時には、屈折率変
化領域は存在しないことから、入射光は直進することを
利用したものである。
このように、本発明による装置は、従来の電気光学素子
を利用した方法に較べて、第１に従来の方法が、直線偏
光の偏光面の回転によっていたのに対し、本発明では、
回転は利用しないこと、第２に従来の方法が、電圧の大
きさによっていたのに対し、この発明では、霞場の大き
さによるといった点で相違し、従って、本発明では、電
極間隔を非常に狭く（山肌のオーダー）設定することも
可能であり、このような場合には低電圧（通常数Ｖ〜数
十Ｖ）で１ぴ〜１ぴＶ／ｃのの高電場が得られるばかり
でなく、許容変調周波数も高く設定する事が容易となる
。
を利用した方法に較べて、第１に従来の方法が、直線偏
光の偏光面の回転によっていたのに対し、本発明では、
回転は利用しないこと、第２に従来の方法が、電圧の大
きさによっていたのに対し、この発明では、霞場の大き
さによるといった点で相違し、従って、本発明では、電
極間隔を非常に狭く（山肌のオーダー）設定することも
可能であり、このような場合には低電圧（通常数Ｖ〜数
十Ｖ）で１ぴ〜１ぴＶ／ｃのの高電場が得られるばかり
でなく、許容変調周波数も高く設定する事が容易となる
。
またさらに、全反射を利用した本発明では、電極対を電
気光学結晶の１つの面に並列に多数配列されて、電極へ
の電圧信号をコントロールすることによって、全反射位
置を変えてディジタルタイプの光偏向が可能とする。次
に本発明について、図面によりさらに詳細に説明する。
第１図は本発明の原理を示すものである。
気光学結晶の１つの面に並列に多数配列されて、電極へ
の電圧信号をコントロールすることによって、全反射位
置を変えてディジタルタイプの光偏向が可能とする。次
に本発明について、図面によりさらに詳細に説明する。
第１図は本発明の原理を示すものである。
ｙ軸は紙面に垂直にあるとする。図で斜線を施した部分
は電気光学結晶上施した電極でありこれは、最も一般的
には蒸着又はフオトェッチングなどで形成される。第１
図でｘ軸方向の電場Ｅｘ（ｘ，Ｚ）は、ＥＸ（Ｘ’Ｚ）
＝−券｛ｔａｎ−・（三会）−ねｎ「（三ヲＬ）
…｛１’であたえられる。
は電気光学結晶上施した電極でありこれは、最も一般的
には蒸着又はフオトェッチングなどで形成される。第１
図でｘ軸方向の電場Ｅｘ（ｘ，Ｚ）は、ＥＸ（Ｘ’Ｚ）
＝−券｛ｔａｎ−・（三会）−ねｎ「（三ヲＬ）
…｛１’であたえられる。
ここで、Ｖｏは印加電圧、ａは電極間隔を表わす。偏光
面をｚ方向に持つ榛偏光に対して、電気光学結晶のポッ
ケルス効果による屈折率の変化分△ｎ囚は、△ｎ松＝−
裏ｎ２３ｙ鮒ＥＸ ……■ここでッ３３は電気光学
定数、ｎｚはｚ方向に偏光面をもつ横偏光に対する屈折
率である。
面をｚ方向に持つ榛偏光に対して、電気光学結晶のポッ
ケルス効果による屈折率の変化分△ｎ囚は、△ｎ松＝−
裏ｎ２３ｙ鮒ＥＸ ……■ここでッ３３は電気光学
定数、ｎｚはｚ方向に偏光面をもつ横偏光に対する屈折
率である。
■式から解かるように電気光学結晶は、霞場に比例した
屈折率変化をうけ、同一結晶内に周囲より屈折率の減少
した領域が存在することになる。この結果反射を生ずる
臨界角をもつ。臨界角＠ｃは＠Ｃ＝Ｓｉｎ−，生土三虫
２ ．．・・・・｛３’ｎｚで与えら
れる。
屈折率変化をうけ、同一結晶内に周囲より屈折率の減少
した領域が存在することになる。この結果反射を生ずる
臨界角をもつ。臨界角＠ｃは＠Ｃ＝Ｓｉｎ−，生土三虫
２ ．．・・・・｛３’ｎｚで与えら
れる。
ここで△ｎｚＸは負の値でなくてはならない。例えば、
電気光学素子として代表的な１つであるＬｉＮｂ０３単
結晶についてみると、ｎｚ＝２．２０，ｙ幻＝３０．８
×１０ｘ１２ｍ／Ｖであり、加える電圧を２０Ｖとして
、ｘ＝０，ｚ＝−５仏、即ち電極間の中心で、結晶表面
から５仏入った位置の屈折率変化をみると△ｎな＝−１
６３．９７×１０‐６であり、‘３｝式から臨界角＠ｃ
は８９ｏｌ０と得られる。
電気光学素子として代表的な１つであるＬｉＮｂ０３単
結晶についてみると、ｎｚ＝２．２０，ｙ幻＝３０．８
×１０ｘ１２ｍ／Ｖであり、加える電圧を２０Ｖとして
、ｘ＝０，ｚ＝−５仏、即ち電極間の中心で、結晶表面
から５仏入った位置の屈折率変化をみると△ｎな＝−１
６３．９７×１０‐６であり、‘３｝式から臨界角＠ｃ
は８９ｏｌ０と得られる。
第２図は、本発明に用いる変調器の１例を上からみた図
である。
である。
第２図で、１，２は、電気光学素子上に形成された電極
、３は電気光学素子そのもので、電極の形成されてない
部分、４は入射光、５は電極に雷場の加えられた時の反
射光であり、６は露場の加えられない時の透過光である
。第２図で雷場がかかっていない時は、入射光４は破線
で示されたように電気光学素子内を通って、透過光６と
して素子の入射光に対する池端から出てくる。霞場が電
極１，２，に加えられると、電極１，２，の間隙の丁度
中心から深さ方向、即ち紙面の下へ向う面を最大とする
屈折率の減少した領域が現出し、この領域で、屈折率減
少に相当する臨界角以上で蓑剛ａｎ以下の、領域に対す
る入射角をもつ入射光４は、全反射が起こり、反射光５
として出てくる。函場の強さは、素子の表面に近い程大
きいから、加える電圧を小さくするためには、光ビ−ム
はなるべく薄いものが望ましい。即ち先に示したＬｉＮ
ｂ０３の場合で臨界角が８９ｏｌｏ′の場合は、表面下
５仏の電極間隙の中心線上において計算されたものであ
るから、ビームの厚さは５ム以下でないと、損失が生じ
、それは全反射しないビームの存在を意味し変調効率は
低下する。電気光学素子としては、従来から、各種の物
質が知られている。本発明方法は、その趣旨から、これ
ら全ての素子に対して適用できる。代表的な素子の物質
のいくつかは、次に挙げられる。ＬｉＮｂ０３，ＬＩＴ
ａ０３，Ｂａ２ＮａＮは○，５，ＳｒＸＢａ（１一ｘ）
ＮＱ０６，ＫＳｒ２Ｎは○，５，ＫＴａ。．４５Ｎ戊．
３５０３，Ｋ船Ｌｉｏ．４Ｎの３及び舷Ｔｉ０３などで
ある。素子の形状及び附設される電極の形状は、光偏向
素子の用途に応じて任意に設定されるが、光ＩＣおよび
半導体レーザーの変調などを目的とした用途の場合には
、電極間隔は通常５〜ＩＱ灘こ、また素子の厚さは０．
１〜１肌に設定されることを好適とする。また本発明の
方法の実際の使用は、全反射を利用した各種偏光制御に
対する場合の外、従来の全反射を利用しない偏光制御と
の組合めにおいて、即ち、素子の屈折率を変化を利用し
たアナログタイプの偏光制御との組合せにおいて実施さ
れてもよいことは言うまでもない。本発明の実施は、用
途の応じた形態をとるものであるが、その１例として、
１つの実施形態を第３図に示す。
、３は電気光学素子そのもので、電極の形成されてない
部分、４は入射光、５は電極に雷場の加えられた時の反
射光であり、６は露場の加えられない時の透過光である
。第２図で雷場がかかっていない時は、入射光４は破線
で示されたように電気光学素子内を通って、透過光６と
して素子の入射光に対する池端から出てくる。霞場が電
極１，２，に加えられると、電極１，２，の間隙の丁度
中心から深さ方向、即ち紙面の下へ向う面を最大とする
屈折率の減少した領域が現出し、この領域で、屈折率減
少に相当する臨界角以上で蓑剛ａｎ以下の、領域に対す
る入射角をもつ入射光４は、全反射が起こり、反射光５
として出てくる。函場の強さは、素子の表面に近い程大
きいから、加える電圧を小さくするためには、光ビ−ム
はなるべく薄いものが望ましい。即ち先に示したＬｉＮ
ｂ０３の場合で臨界角が８９ｏｌｏ′の場合は、表面下
５仏の電極間隙の中心線上において計算されたものであ
るから、ビームの厚さは５ム以下でないと、損失が生じ
、それは全反射しないビームの存在を意味し変調効率は
低下する。電気光学素子としては、従来から、各種の物
質が知られている。本発明方法は、その趣旨から、これ
ら全ての素子に対して適用できる。代表的な素子の物質
のいくつかは、次に挙げられる。ＬｉＮｂ０３，ＬＩＴ
ａ０３，Ｂａ２ＮａＮは○，５，ＳｒＸＢａ（１一ｘ）
ＮＱ０６，ＫＳｒ２Ｎは○，５，ＫＴａ。．４５Ｎ戊．
３５０３，Ｋ船Ｌｉｏ．４Ｎの３及び舷Ｔｉ０３などで
ある。素子の形状及び附設される電極の形状は、光偏向
素子の用途に応じて任意に設定されるが、光ＩＣおよび
半導体レーザーの変調などを目的とした用途の場合には
、電極間隔は通常５〜ＩＱ灘こ、また素子の厚さは０．
１〜１肌に設定されることを好適とする。また本発明の
方法の実際の使用は、全反射を利用した各種偏光制御に
対する場合の外、従来の全反射を利用しない偏光制御と
の組合めにおいて、即ち、素子の屈折率を変化を利用し
たアナログタイプの偏光制御との組合せにおいて実施さ
れてもよいことは言うまでもない。本発明の実施は、用
途の応じた形態をとるものであるが、その１例として、
１つの実施形態を第３図に示す。
第３図において、３は電気光学素子である。斜線を施し
た部分は電極である。７，８，９，１０，１１は各電極
のターミナルである。
た部分は電極である。７，８，９，１０，１１は各電極
のターミナルである。
今、ターミナル７を接地したおく。次に、空間から屈折
して電気光学素子３に入った光の方向が、丁度電極の並
べられた方向に向うように入射光１２を入射する。そこ
で例えば、ターミナル９に、最近薮の共通電極間で全反
射が起こるに必要な電圧を加えると光は、それら電極間
で全反射され、反射光１３として出ていく。この時に加
える電圧は、最近薮電極間だけで全反射が起るに必要な
電圧であり、次に近い電極間では全反射を起すには不十
分な電圧であるようにする。次にターミナル９に加えら
れていた電圧を切り、ターミナル１１に加えると同機な
全反射がターミナル１１に結合された電極と最近接共通
電極との間で全反射が起こり、反射光１４として反射さ
れる。こうして電極をいくつもつくり、電圧を切り換え
ていくことにより、ディジタルな光偏向ができる。この
方法を用いれば、低電圧で小型の光偏向器ができ、又、
電気光学素子３を薄くして、薄い絶縁スペースを介在し
て積層することにより二次元のディスプレーも可能とな
る。又素子物質を支持体上に薄膜層として形成し、この
薄膜層を光ガイドとして、光ビームをこのガイドにそっ
て伝播させる事に依り、電極間の近傍にのみ光ビームを
閉じ込める事が出来るので、非常に有効である。
して電気光学素子３に入った光の方向が、丁度電極の並
べられた方向に向うように入射光１２を入射する。そこ
で例えば、ターミナル９に、最近薮の共通電極間で全反
射が起こるに必要な電圧を加えると光は、それら電極間
で全反射され、反射光１３として出ていく。この時に加
える電圧は、最近薮電極間だけで全反射が起るに必要な
電圧であり、次に近い電極間では全反射を起すには不十
分な電圧であるようにする。次にターミナル９に加えら
れていた電圧を切り、ターミナル１１に加えると同機な
全反射がターミナル１１に結合された電極と最近接共通
電極との間で全反射が起こり、反射光１４として反射さ
れる。こうして電極をいくつもつくり、電圧を切り換え
ていくことにより、ディジタルな光偏向ができる。この
方法を用いれば、低電圧で小型の光偏向器ができ、又、
電気光学素子３を薄くして、薄い絶縁スペースを介在し
て積層することにより二次元のディスプレーも可能とな
る。又素子物質を支持体上に薄膜層として形成し、この
薄膜層を光ガイドとして、光ビームをこのガイドにそっ
て伝播させる事に依り、電極間の近傍にのみ光ビームを
閉じ込める事が出来るので、非常に有効である。
実施例
第２図において、厚さ２側のＬｉＮｂ０３単結晶のｚ面
上に斜線を施した電極を蒸着によって形成する。
上に斜線を施した電極を蒸着によって形成する。
電極は図に示すようなパターンであり電極間距離を１０
一にし、夫々の電極の中は５側、長さは１仇舷である。
ビーム径２０仏ｍのレーザ光を、電気光学結晶内の電極
間面に垂直な面に対して３０の角度で入射させた。この
変調素子の電極に２０Ｖの電圧をかけることにより約２
０％の全反射強度が得られた。
一にし、夫々の電極の中は５側、長さは１仇舷である。
ビーム径２０仏ｍのレーザ光を、電気光学結晶内の電極
間面に垂直な面に対して３０の角度で入射させた。この
変調素子の電極に２０Ｖの電圧をかけることにより約２
０％の全反射強度が得られた。
第１図及び第２図は本発明を適用する電気光学素子の作
用を説明するための説明図である。 第３図は、本発明の応用の具体例の−態様を示す。図面
において、１及び２は電極、３は電気光学素子、４及び
１２は入射光、５，１３及び１４は反射光、６は透過光
、７，８，９，１０及び１１は電極ターミナルを各々示
す。茨′籾 多２脚 多３紅
用を説明するための説明図である。 第３図は、本発明の応用の具体例の−態様を示す。図面
において、１及び２は電極、３は電気光学素子、４及び
１２は入射光、５，１３及び１４は反射光、６は透過光
、７，８，９，１０及び１１は電極ターミナルを各々示
す。茨′籾 多２脚 多３紅
Claims (1)
- １ 電気光学結晶の１つの面に並列に配列された複数の
電極対の電極の間にあつて、且つ該面に垂直な面に対し
て電場印加時に光偏向し全反射を生じさせる角度で該結
晶に入射させた光を電圧信号に従つて電場が印加された
所定の位置の電極対の電極間で全反射させることにより
デイジタルな光偏向をすることを特徴とする光変調装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49017918A JPS6035653B2 (ja) | 1974-02-13 | 1974-02-13 | 光変調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49017918A JPS6035653B2 (ja) | 1974-02-13 | 1974-02-13 | 光変調装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS50130458A JPS50130458A (ja) | 1975-10-15 |
| JPS6035653B2 true JPS6035653B2 (ja) | 1985-08-15 |
Family
ID=11957125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP49017918A Expired JPS6035653B2 (ja) | 1974-02-13 | 1974-02-13 | 光変調装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6035653B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3171379D1 (en) * | 1981-04-28 | 1985-08-22 | Ibm | Bus arrangement for interconnectiong circuit chips |
| US4639073A (en) * | 1984-03-19 | 1987-01-27 | Xerox Corporation | Electro-optic pulse imaging raster output scanner |
| JP5240195B2 (ja) * | 2007-06-19 | 2013-07-17 | 日本電気株式会社 | 光スイッチ |
| JP5168076B2 (ja) * | 2008-10-16 | 2013-03-21 | 日本電気株式会社 | 光スイッチ、光スイッチの製造方法、画像表示装置及び画像形成装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5081164A (ja) * | 1973-11-16 | 1975-07-01 |
-
1974
- 1974-02-13 JP JP49017918A patent/JPS6035653B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5081164A (ja) * | 1973-11-16 | 1975-07-01 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS50130458A (ja) | 1975-10-15 |
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