JPS6051689B2 - 光制御素子 - Google Patents
光制御素子Info
- Publication number
- JPS6051689B2 JPS6051689B2 JP2617478A JP2617478A JPS6051689B2 JP S6051689 B2 JPS6051689 B2 JP S6051689B2 JP 2617478 A JP2617478 A JP 2617478A JP 2617478 A JP2617478 A JP 2617478A JP S6051689 B2 JPS6051689 B2 JP S6051689B2
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- JP
- Japan
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- single crystal
- light
- control element
- crystal plates
- light control
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光変調及ぼび光スイッチングを精度良く行な
う光制御素子に関するものである。
う光制御素子に関するものである。
電気光学効果を利用して光変調及び光スイッチングを
行なう従来の光制御素子は、例えば第１図 及び第２図
に示す構成を有するものであつた。
行なう従来の光制御素子は、例えば第１図 及び第２図
に示す構成を有するものであつた。
各図に於いて、１、１ａ〜１ｄは電気光学効果を有する
単結晶板、２は透明電極、３は電源、４は偏光子、５は
検光子である。 第１図に示す通常の光制御素子は、電
気光学効果を有する単結晶板１の両側に透明電極２を設
け、この透明電極２により電源３より制御電圧Ｖ、を印
加して単結晶板１に複屈折を生じさせるようにし、光の
入射側に配置された偏光子４で直線偏波となつた入射光
６を単結晶板１の光学軸に対して４５０傾けてその一端
に入射させ、制御電圧Ｖ、に応じて偏光させてその他端
から出射させ、その出射光７を、偏光子４と平行若しく
は単結晶板１が旋光能を有する時は旋光能による回転角
だ・け異なる偏光軸を有する検光子５を介して出力する
ものである。
単結晶板、２は透明電極、３は電源、４は偏光子、５は
検光子である。 第１図に示す通常の光制御素子は、電
気光学効果を有する単結晶板１の両側に透明電極２を設
け、この透明電極２により電源３より制御電圧Ｖ、を印
加して単結晶板１に複屈折を生じさせるようにし、光の
入射側に配置された偏光子４で直線偏波となつた入射光
６を単結晶板１の光学軸に対して４５０傾けてその一端
に入射させ、制御電圧Ｖ、に応じて偏光させてその他端
から出射させ、その出射光７を、偏光子４と平行若しく
は単結晶板１が旋光能を有する時は旋光能による回転角
だ・け異なる偏光軸を有する検光子５を介して出力する
ものである。
従つて、制御電圧Ｖ、が単結晶板 １の半波長電圧Ｖπ
であれば入射光６は単結晶板 １を通過する間にその位
相がπだけずれるから、その出射光７は検光子５で完全
に遮断されることノになる。即ちスイッチングを行なえ
るものである。又、制御電ＴＥＶ、とｏからＶπまで変
化させれば、任意強度の光出力を得ることができ光変調
が行なえる。同図に示した光制御素子の欠点は、一般に
高い光制御素子を必要とすることでから例えば単結晶板
１として比較的低電圧動作のＢｉｌ２ＳｉＯ２Ｏ，ＢＩ
ｌ２ＧｅＯ２Ｏを使用した場合でもそれぞれ３９００，
５６６０ボルトの半波長電圧■πを必要とする困難性が
あつた。
であれば入射光６は単結晶板 １を通過する間にその位
相がπだけずれるから、その出射光７は検光子５で完全
に遮断されることノになる。即ちスイッチングを行なえ
るものである。又、制御電ＴＥＶ、とｏからＶπまで変
化させれば、任意強度の光出力を得ることができ光変調
が行なえる。同図に示した光制御素子の欠点は、一般に
高い光制御素子を必要とすることでから例えば単結晶板
１として比較的低電圧動作のＢｉｌ２ＳｉＯ２Ｏ，ＢＩ
ｌ２ＧｅＯ２Ｏを使用した場合でもそれぞれ３９００，
５６６０ボルトの半波長電圧■πを必要とする困難性が
あつた。
第２図に示す光制御素子はそれを改善したものであり、
Ｂｌｌ２ＳｌＯ２Ｏ，Ｂｉｌ。
Ｂｌｌ２ＳｌＯ２Ｏ，Ｂｉｌ。
ＧｅＯ２Ｏ等がその結晶系の特徴として電気光学定数の
うちＲ４ｌのみが存在し、光の伝搬方向と電界方向を同
一にする所謂縦形の変調方式を用いれば、その結晶長を
無関係に半波長電圧■πが決定することを利用したもの
であつて、同図に示すように、平行平面を有する複数個
の単結晶板１ａ〜１ｄを空間を適当にあけるか又は樹脂
で間隙をうめて縦続接続し、各単結晶板１ａ〜１ｄに於
いてそれぞれ５０しの光学位相差を得るように電源３よ
り並列に制御電圧を印加して、全体で１８００の位相差
を得るようにしたのである。このような構成により動作
電圧を低下させることができたが、次のような欠点を有
するものてあつた。即ち、例えば単結晶板１ａの裏面で
反射し且つその表面て反射した検光子５に入射する反射
光８は、全体として９００＋４５に×４＝２７００の位
相差を受けるので、検光子５で完全に遮断されないもの
となる。この反射光は各単結晶板全て−に於いて発生す
るものであり、その反射光の総和により著しくオン／オ
フ比が劣化するものであつた。本発明は前述の如き従来
の欠点を改善したものであり、その目的は、各単結晶板
の板面で発生す．る反射光を完全に除去して、光変調及
び光スイッチングの精度を向上させるものである。
うちＲ４ｌのみが存在し、光の伝搬方向と電界方向を同
一にする所謂縦形の変調方式を用いれば、その結晶長を
無関係に半波長電圧■πが決定することを利用したもの
であつて、同図に示すように、平行平面を有する複数個
の単結晶板１ａ〜１ｄを空間を適当にあけるか又は樹脂
で間隙をうめて縦続接続し、各単結晶板１ａ〜１ｄに於
いてそれぞれ５０しの光学位相差を得るように電源３よ
り並列に制御電圧を印加して、全体で１８００の位相差
を得るようにしたのである。このような構成により動作
電圧を低下させることができたが、次のような欠点を有
するものてあつた。即ち、例えば単結晶板１ａの裏面で
反射し且つその表面て反射した検光子５に入射する反射
光８は、全体として９００＋４５に×４＝２７００の位
相差を受けるので、検光子５で完全に遮断されないもの
となる。この反射光は各単結晶板全て−に於いて発生す
るものであり、その反射光の総和により著しくオン／オ
フ比が劣化するものであつた。本発明は前述の如き従来
の欠点を改善したものであり、その目的は、各単結晶板
の板面で発生す．る反射光を完全に除去して、光変調及
び光スイッチングの精度を向上させるものである。
以下実施例について詳細に説明する。第３図は本発明の
実施例の構成説明図てあり、９ａ〜９ｄはは電気光学効
果を有する単結晶板で！あつて、第１図と同一符号は同
一部分を示すものである。
実施例の構成説明図てあり、９ａ〜９ｄはは電気光学効
果を有する単結晶板で！あつて、第１図と同一符号は同
一部分を示すものである。
単結晶板９ａ〜９ｄは、同図に示すように、互いに隣接
する板面にテーパー角を設け、且つ相対する単結晶板９
ａ〜９ｄの対向面に設けるテーパ４一角を同角度、逆方
向としている。
する板面にテーパー角を設け、且つ相対する単結晶板９
ａ〜９ｄの対向面に設けるテーパ４一角を同角度、逆方
向としている。
このような構成により、例えば単結晶板９ａの裏面で反
射し且つその表面で反射した反射光１０は、主透過光７
から分離された検光子５に入射しないものとする。他の
単結晶板９ｂ〜９ｄの板面で発生する反射光も同様に完
全に除去されることになるので、従来のような反射光に
よりオン／オフ比の劣化は改善されるものとなる。とこ
ろで、例えばＨｅ−Ｎｅレーザの波長６３２８Ａの光に
対して、Ｂｌｌ２ＳｊＯ２Ｏ，Ｂｊｌ。
射し且つその表面で反射した反射光１０は、主透過光７
から分離された検光子５に入射しないものとする。他の
単結晶板９ｂ〜９ｄの板面で発生する反射光も同様に完
全に除去されることになるので、従来のような反射光に
よりオン／オフ比の劣化は改善されるものとなる。とこ
ろで、例えばＨｅ−Ｎｅレーザの波長６３２８Ａの光に
対して、Ｂｌｌ２ＳｊＯ２Ｏ，Ｂｊｌ。
ｃｅＯ２Ｏとも２２の／？の旋光能がある為、単結晶板
９ａ〜９ｄにテーパー角を設けると、各単結晶板の部分
的な厚みの差により、旋光能による回転角差が生じて各
単結）晶板から出射する光には位相差の異なる光波が混
在したものとなる。このままでは一定の偏光軸を有する
検光子ではその光波を完全に遮断しきれないものとなる
。しかし本発明に於いては、相対する単結晶板の対向面
に設けるテーパー角を同一角・度にし、且つ逆方向とし
ているので、単結晶板９ａ〜９ｄの全光路長は入射光束
断面い於いて全て等しくなり、入射光が最終端の単結晶
板９ｄを出射する際には旋光能による位相のずれは完全
に補正されたものとなり、検光子５により精度良くス“
イツチングを行なうことができるものである。単結晶板
９ａ〜９ｄとしては、例えばＢｌｌ２ＳｊＯ２Ｏ，Ｂｉ
ｌ２ＧｅＯ２Ｏを使用することができる。
９ａ〜９ｄにテーパー角を設けると、各単結晶板の部分
的な厚みの差により、旋光能による回転角差が生じて各
単結）晶板から出射する光には位相差の異なる光波が混
在したものとなる。このままでは一定の偏光軸を有する
検光子ではその光波を完全に遮断しきれないものとなる
。しかし本発明に於いては、相対する単結晶板の対向面
に設けるテーパー角を同一角・度にし、且つ逆方向とし
ているので、単結晶板９ａ〜９ｄの全光路長は入射光束
断面い於いて全て等しくなり、入射光が最終端の単結晶
板９ｄを出射する際には旋光能による位相のずれは完全
に補正されたものとなり、検光子５により精度良くス“
イツチングを行なうことができるものである。単結晶板
９ａ〜９ｄとしては、例えばＢｌｌ２ＳｊＯ２Ｏ，Ｂｉ
ｌ２ＧｅＯ２Ｏを使用することができる。
その理由は、従来例て述べた如く、これらは電気光学定
数のうちγ４１のみが存在し、縦形変調方式を採用する
ことにより、半波長電圧■πが結晶長に無関係に制御電
圧のみて決まる特徴を有する為、テーパー角を設けたこ
とにより結晶長が部分的に異なつても光学位相差には何
等影響を及ぼさない為である。従つてこのような特徴を
有する結晶であれば、Ｂｌｌ。ＳｌＯ２Ｏ，Ｂｊｌ。Ｇ
ｅＯ２Ｏ以外の結晶で単結晶板９ａ〜９ｄを構成するこ
ともてる。ただ、Ｂｌｌ２ＳｌＯ２Ｏ，Ｂｊｌ．ＧｅＯ
２Ｏは立方晶系に属する為自然複屈折がないこと、赤か
ら近赤外光に対する吸収がない為挿入損の少いこと、チ
ヨコラルスキー法により直径１５〜３０ＴｆＵｎの良質
の単結晶が比較的容易に得られること、強誘電体でない
為、ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３で必要なポーリング処
理が不要なこと等優れた特徴を有する為、これらを使用
する方が望ましいものである。
数のうちγ４１のみが存在し、縦形変調方式を採用する
ことにより、半波長電圧■πが結晶長に無関係に制御電
圧のみて決まる特徴を有する為、テーパー角を設けたこ
とにより結晶長が部分的に異なつても光学位相差には何
等影響を及ぼさない為である。従つてこのような特徴を
有する結晶であれば、Ｂｌｌ。ＳｌＯ２Ｏ，Ｂｊｌ。Ｇ
ｅＯ２Ｏ以外の結晶で単結晶板９ａ〜９ｄを構成するこ
ともてる。ただ、Ｂｌｌ２ＳｌＯ２Ｏ，Ｂｊｌ．ＧｅＯ
２Ｏは立方晶系に属する為自然複屈折がないこと、赤か
ら近赤外光に対する吸収がない為挿入損の少いこと、チ
ヨコラルスキー法により直径１５〜３０ＴｆＵｎの良質
の単結晶が比較的容易に得られること、強誘電体でない
為、ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３で必要なポーリング処
理が不要なこと等優れた特徴を有する為、これらを使用
する方が望ましいものである。
本発明の光制御素子を従来のそれと比較すると、例えば
両者ともＢｌｌ２ＳｉＯ２Ｏの（１００）単結晶板を４
枚積層する構成とし、透明電極を厚さ２０００ＡのＩｎ
２Ｏ３、制御電圧を約１０００Ｖ、入射光をＨｅ−Ｎｅ
レーザの波長６３２８Ａの光とした場合、平行側面を有
する厚さ０．５Ｔ＄ｔの前記単結晶板を使用した従来の
光制御素子のオン／オフ比が−２０ｃ１Ｂであるのに対
し、前記単結晶板にそれぞれ５０のテーパー角を設け光
束中心の厚さを０．８Ｔｍとした本発明の光制御素子の
オン／オフ比は−４０ｄＢと改善され、画像通信にも充
分使用可能であることが判つた。
両者ともＢｌｌ２ＳｉＯ２Ｏの（１００）単結晶板を４
枚積層する構成とし、透明電極を厚さ２０００ＡのＩｎ
２Ｏ３、制御電圧を約１０００Ｖ、入射光をＨｅ−Ｎｅ
レーザの波長６３２８Ａの光とした場合、平行側面を有
する厚さ０．５Ｔ＄ｔの前記単結晶板を使用した従来の
光制御素子のオン／オフ比が−２０ｃ１Ｂであるのに対
し、前記単結晶板にそれぞれ５０のテーパー角を設け光
束中心の厚さを０．８Ｔｍとした本発明の光制御素子の
オン／オフ比は−４０ｄＢと改善され、画像通信にも充
分使用可能であることが判つた。
なお電圧の印加方法は、各単結晶板の光学軸を光の進行
方向を中心にして９０結づつずらせてゆくことにより、
相隣り合う単結晶板の相対向する電極の極性を同一にす
る方法をとつたことにより絶縁破壊は生じなかつた。ま
た本実施例は、４枚の単結晶板９ａ〜９ｄを積層する構
成について説明したが、本発明はこれだけに限定される
ものではなく、任意数の単結晶板を積層する構成にでき
るものであり、第４図Ａ，Ｂはそれぞれ２枚、３枚のの
単結晶板４１を積層する場合のテーパー角の付加方法を
示したものであつて、それ以上の枚数の積層についても
同様に考えることができる。
方向を中心にして９０結づつずらせてゆくことにより、
相隣り合う単結晶板の相対向する電極の極性を同一にす
る方法をとつたことにより絶縁破壊は生じなかつた。ま
た本実施例は、４枚の単結晶板９ａ〜９ｄを積層する構
成について説明したが、本発明はこれだけに限定される
ものではなく、任意数の単結晶板を積層する構成にでき
るものであり、第４図Ａ，Ｂはそれぞれ２枚、３枚のの
単結晶板４１を積層する場合のテーパー角の付加方法を
示したものであつて、それ以上の枚数の積層についても
同様に考えることができる。
また単結晶板に同角度のテーパー角を設ける方法は、例
えば２枚の単結晶板を同一の傾斜角を有する研磨治具に
貼付けて光学研摩と施すか、或は傾斜角と施した１枚の
単結晶板を２分割する方法が採用できる。以上説明した
如く本発明は、単結晶板を積層する際に、互いに対向す
る板面に同角度で且つ逆向きのテーパー角を設ける構成
とした為、各単結晶板面で反射した光は主透過光束から
完全に分離可能となり、従来のように反射光によるオン
／オフ比の劣化がなく精度の良い光変調及びスイッチン
グが可能となるものである。
えば２枚の単結晶板を同一の傾斜角を有する研磨治具に
貼付けて光学研摩と施すか、或は傾斜角と施した１枚の
単結晶板を２分割する方法が採用できる。以上説明した
如く本発明は、単結晶板を積層する際に、互いに対向す
る板面に同角度で且つ逆向きのテーパー角を設ける構成
とした為、各単結晶板面で反射した光は主透過光束から
完全に分離可能となり、従来のように反射光によるオン
／オフ比の劣化がなく精度の良い光変調及びスイッチン
グが可能となるものである。
特に、両端面が平行な単結晶板を光軸に対し端面を傾け
て配置する構成では、出射側端面と入射側端面で反射し
て出射する光束は、光路が平行にずれるだけで反射光に
よる影響を十分に除去し得ないが、本発発明ではテーパ
ー角を設けてあるので、上述のような反射光は光軸と平
行にならず、反射光により影響をより十分に除去し得る
効果がある。又、テーパー角付加によつて生ずる旋光能
による位相のすれは、テーパー角を同角度で且つ逆向き
に設けたことにより光路長を等しくできる為、完全に補
正されたものとなる。従つて本発明の光制御素子を画像
通信等に適用すれば非常に有効である。
て配置する構成では、出射側端面と入射側端面で反射し
て出射する光束は、光路が平行にずれるだけで反射光に
よる影響を十分に除去し得ないが、本発発明ではテーパ
ー角を設けてあるので、上述のような反射光は光軸と平
行にならず、反射光により影響をより十分に除去し得る
効果がある。又、テーパー角付加によつて生ずる旋光能
による位相のすれは、テーパー角を同角度で且つ逆向き
に設けたことにより光路長を等しくできる為、完全に補
正されたものとなる。従つて本発明の光制御素子を画像
通信等に適用すれば非常に有効である。
第１図及び第２図は従来の光制御素子の構成説明図、第
３図は本発明の実施例の構成説明図、第４図Ａ，Ｂは単
結晶板の積層方法及びテーパー角の付加方法の説明図で
ある。 １，１ａ〜１ｄ，９ａ〜９ｄ，４１は単結晶板、２は透
明電極、３は電源、４は偏光子、５は検光子、６は入射
光、７は透過光、８，１０は反・射光である。
３図は本発明の実施例の構成説明図、第４図Ａ，Ｂは単
結晶板の積層方法及びテーパー角の付加方法の説明図で
ある。 １，１ａ〜１ｄ，９ａ〜９ｄ，４１は単結晶板、２は透
明電極、３は電源、４は偏光子、５は検光子、６は入射
光、７は透過光、８，１０は反・射光である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 偏光子と検光子の間に、透明電極を両側に設けた電
気光学効果及び旋光能を有する単結晶板を複数個積層し
て配置し、前記偏光子に入射し前記積層された複数個の
単結晶板を透過して前記検光子から出射される光を前記
透明電極に加える制御電圧により制御する光制御素子に
於いて、前記複数個の単結晶板の互いに隣接する板面に
同角度で且つ逆向きのテーパー角を設けたことを特徴と
する光制御素子。 ２ 前記複数個の単結晶板にビスマスシリコンオキサイ
ド（Ｂｉ＿１＿２ＳｉＯ＿２＿０）単結晶により形成し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光制御
素子。 ３ 前記複数個の単結晶板はビスマスゲルマニウムオキ
サイド（Ｂｉ＿１＿２ＧｅＯ＿２＿０）単結晶により形
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
制御素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2617478A JPS6051689B2 (ja) | 1978-03-08 | 1978-03-08 | 光制御素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2617478A JPS6051689B2 (ja) | 1978-03-08 | 1978-03-08 | 光制御素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54118855A JPS54118855A (en) | 1979-09-14 |
| JPS6051689B2 true JPS6051689B2 (ja) | 1985-11-15 |
Family
ID=12186164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2617478A Expired JPS6051689B2 (ja) | 1978-03-08 | 1978-03-08 | 光制御素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6051689B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3298437B2 (ja) | 1996-12-18 | 2002-07-02 | セイコーエプソン株式会社 | 光学素子、偏光照明装置および投写型表示装置 |
-
1978
- 1978-03-08 JP JP2617478A patent/JPS6051689B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54118855A (en) | 1979-09-14 |
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