JPS6086528A - 光偏向装置 - Google Patents
光偏向装置Info
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- JPS6086528A JPS6086528A JP19425583A JP19425583A JPS6086528A JP S6086528 A JPS6086528 A JP S6086528A JP 19425583 A JP19425583 A JP 19425583A JP 19425583 A JP19425583 A JP 19425583A JP S6086528 A JPS6086528 A JP S6086528A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- light
- incident
- laser light
- optical deflector
- Prior art date
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- Pending
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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
- G02F1/295—Analog deflection from or in an optical waveguide structure]
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- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は光導波路を用いてレーリ′光を偏向する光偏向
装置に関するものである。
装置に関するものである。
第1図で従来の光導波路を用いた光偏向器の動作原理を
説明する。この光偏向器は電気光学的表面プリズム光偏
向器と称される。結晶1は電気光学効果を持つ結晶であ
シ、結晶の表面には第1図(a)に示すような電極パタ
ーンが作成されている。
説明する。この光偏向器は電気光学的表面プリズム光偏
向器と称される。結晶1は電気光学効果を持つ結晶であ
シ、結晶の表面には第1図(a)に示すような電極パタ
ーンが作成されている。
電極端子A、B間に電圧を印加すると結晶の表面には主
にZ方向の電界Exが生じる。第1図(b)に示すよう
に結晶の表面には1−1に示すような屈折率が他よシも
大きい光導波層が設けられておシ、片側の端面から入射
したレーデ光は光導波層を導波され他端から出射する。
にZ方向の電界Exが生じる。第1図(b)に示すよう
に結晶の表面には1−1に示すような屈折率が他よシも
大きい光導波層が設けられておシ、片側の端面から入射
したレーデ光は光導波層を導波され他端から出射する。
レーデ光は光導波層を導波する時、電極によシ生じた電
界と電気光学効果による相互作用を受け、出射したレー
ザ光は入射レーデ光と異なる位相パターンをもつ。
界と電気光学効果による相互作用を受け、出射したレー
ザ光は入射レーデ光と異なる位相パターンをもつ。
結晶1として#X−カットLiNbos 結晶を用いた
場合、出射したレーデ光の位相パターンη(Z)は次式
で与えられる。
場合、出射したレーデ光の位相パターンη(Z)は次式
で与えられる。
v(Z)=−(πn:rzs/)<)f Ez(z*y
)dy −・・−・(1)ここで、noは屈折率、γ3
3は電気光学定数、λ0は真空での光の波長。
)dy −・・−・(1)ここで、noは屈折率、γ3
3は電気光学定数、λ0は真空での光の波長。
式(1)は近似的に次式のように計算できる。
η(Z)=2ηo(1−2Z/w)=a++kz −−
(2)ただし、ηo = 20”a rss Vt/(
λoW)、ここでVは印加電圧。
(2)ただし、ηo = 20”a rss Vt/(
λoW)、ここでVは印加電圧。
式(2)で示されているように、出射レーデ光の位相は
第1図(C)2で示すように比例定数kをもつ直線状の
位相パターンとなる。出射レーザ光が式(2)で示され
た位相勾配をもっているとき、出射レーデ光の偏向角θ
は次式で表わされる。
第1図(C)2で示すように比例定数kをもつ直線状の
位相パターンとなる。出射レーザ光が式(2)で示され
た位相勾配をもっているとき、出射レーデ光の偏向角θ
は次式で表わされる。
θ=2λ0ηo / (πW) ・・・・・・・・・(
3)この光偏向器の解像点数Nは次式で表わされる。
3)この光偏向器の解像点数Nは次式で表わされる。
ただし、αは入射ビームの断面形状に関係するパラメー
タ、Vm*xは印加電圧の最大値、0m11xはV m
ixにおける光偏向角。
タ、Vm*xは印加電圧の最大値、0m11xはV m
ixにおける光偏向角。
t=1m、 λo=0,633μm、W=30μm。
V max =500 (v)とすると解像点数は11
点となる。
点となる。
ただし、LiNb0i 結晶の場合n @ =2.2゜
ri3=30X10−”m/vである。またα=1とし
た。
ri3=30X10−”m/vである。またα=1とし
た。
ところで、光偏向器をたとえばレーグプリンタに適用す
る場合、解像点数は1000点から5000点のものが
要求されている。したがって、第1図の光偏向器におい
て、上記の算出した解像点数11点ははるかに要求仕様
を下まわるものである。
る場合、解像点数は1000点から5000点のものが
要求されている。したがって、第1図の光偏向器におい
て、上記の算出した解像点数11点ははるかに要求仕様
を下まわるものである。
第2図は従来の光偏向器3を示す。これは電気光学的表
面プリズムアレイ(ESP)型光偏向器と称する。第1
図の電極パターンを一次元γレイ状に配置したものであ
る。この場合、電極パターンに電圧を印加すると出射レ
ーデ光の位相パターンE (Z)は第2図(b)4に示
すものどなる。E (Z)は次式で表わせる。
面プリズムアレイ(ESP)型光偏向器と称する。第1
図の電極パターンを一次元γレイ状に配置したものであ
る。この場合、電極パターンに電圧を印加すると出射レ
ーデ光の位相パターンE (Z)は第2図(b)4に示
すものどなる。E (Z)は次式で表わせる。
ただし、γレイ数はN個、 g (Z) = exp(
iη(Z))である。
iη(Z))である。
η(Z)は第1図(C)に示すごとく、η(Z)= k
Z+ a によらない定数。第3図に示すごとく焦点距@fのレン
ズ5で出射レーザ光をスクリーン上に絞りこむ場合を考
える。偏向器上での座標を21スクリーン上での座標を
Zとする。出射レーデ光のスクリーン上での回折パター
ンGは次式で計算できる。
Z+ a によらない定数。第3図に示すごとく焦点距@fのレン
ズ5で出射レーザ光をスクリーン上に絞りこむ場合を考
える。偏向器上での座標を21スクリーン上での座標を
Zとする。出射レーデ光のスクリーン上での回折パター
ンGは次式で計算できる。
IG(0月2=1/−E (Z)exp(−iζZ)d
ZI2 −(6まただし、ζ=2πZ/(λof)。
ZI2 −(6まただし、ζ=2πZ/(λof)。
式+61 を計算すると次式となる。
1G(ζ) l”:azQs−GM ・・・・・・・・
・(7)ただし1 、・2Wζ a2は定数 ここで、kは式(2)よシ に=−4ηo / W ・・・・・・・・・(8)ただ
し、ηo = 20 a” r ss VL/ (λO
W)式(7)を第4図にグラフで示す。印加電圧が零の
場合、すなわちに=:0の場合、Gsは実線6となりG
s −Ggは図中7となる。電圧が印加され、k=2π
/WとなるとGmは図中8となF)Gy ・Gmは図中
9となる。すなわち、この光偏向器3による光偏向はス
クリーン上で連続した元スヂットが得られないこと、し
たがって印加する電圧に対して得られる解像点数も少な
い欠点がある。
・(7)ただし1 、・2Wζ a2は定数 ここで、kは式(2)よシ に=−4ηo / W ・・・・・・・・・(8)ただ
し、ηo = 20 a” r ss VL/ (λO
W)式(7)を第4図にグラフで示す。印加電圧が零の
場合、すなわちに=:0の場合、Gsは実線6となりG
s −Ggは図中7となる。電圧が印加され、k=2π
/WとなるとGmは図中8となF)Gy ・Gmは図中
9となる。すなわち、この光偏向器3による光偏向はス
クリーン上で連続した元スヂットが得られないこと、し
たがって印加する電圧に対して得られる解像点数も少な
い欠点がある。
本発明は上記した従来の光偏向器の欠点を解消するため
になされたもので、解像点数が多く〜かつスクリーン上
で空間的に連続的な光偏向を可能とする。
になされたもので、解像点数が多く〜かつスクリーン上
で空間的に連続的な光偏向を可能とする。
本発明では上記の目的を達成するため電気光学的表面プ
リズムアレイ(ESPと略す。)を用い、図を用いて説
明する。
リズムアレイ(ESPと略す。)を用い、図を用いて説
明する。
ESPIOKレーデ光11が第■の光偏向器によシ入射
角度ψをもって入射する。この時、ESP上(座標2)
に入射する入射光の位相りは次式で与えられる。
角度ψをもって入射する。この時、ESP上(座標2)
に入射する入射光の位相りは次式で与えられる。
すなわち2に線形な位相となる。以下、h−CZ (C
は比例定数)とおく。
は比例定数)とおく。
ただし、
ESPはレーザ光に第2図(b)で示した位相E■を与
えるので、結局、第5図のESFを出射後の光の位相q
(z)は第5図(b)の12となシ次式で与えられる
。
えるので、結局、第5図のESFを出射後の光の位相q
(z)は第5図(b)の12となシ次式で与えられる
。
・・・・・・・・・aυ
ただし、
a3は定数
出射レーデ光のスクリーン上での回折パターン−Gは次
式で計算できる。
式で計算できる。
1()((’)l”=14−expiq(Z)exp(
−iζZ)dZ12・・・・・・・・・αま ただし、ζ=2πZ/(λof) 弐〇zを計算すると次式となる。
−iζZ)dZ12・・・・・・・・・αま ただし、ζ=2πZ/(λof) 弐〇zを計算すると次式となる。
1G(ζ) I”= a40g−(h −・−、・、、
α濁ただし、 a4は定数 式(I31.(11α最を第6図にグラフで示す。
α濁ただし、 a4は定数 式(I31.(11α最を第6図にグラフで示す。
第6図に示すように、関数Gs、、GMの両方とも、パ
ラメータC1およびkのために座標軸上を移動する。第
6図(a)に示すごとく、k=0の場合、すなわちES
Pの印加電圧が零の場合、Cをζ;Oから2π/Wまで
連続的に変化させることによシスクリーン上での回折パ
ターン13はζ=Oから2π/Wまで連続的に変化する
。つぎに、第6図(b)に示すとと<、k=2π/Wに
設定する。Cを(a)の場合と同様にOから2π/Wt
で連続的に変化させると回折パターン14は2π/Wか
ら4π/Wまで移動する。
ラメータC1およびkのために座標軸上を移動する。第
6図(a)に示すごとく、k=0の場合、すなわちES
Pの印加電圧が零の場合、Cをζ;Oから2π/Wまで
連続的に変化させることによシスクリーン上での回折パ
ターン13はζ=Oから2π/Wまで連続的に変化する
。つぎに、第6図(b)に示すとと<、k=2π/Wに
設定する。Cを(a)の場合と同様にOから2π/Wt
で連続的に変化させると回折パターン14は2π/Wか
ら4π/Wまで移動する。
以上の説明でわかるように、#!7図(a)の15に示
すととくkは2π/Wを変化幅とし、階段状に変化させ
Cは第7図(b)の16に示すように0から2π/Wま
でをくシ返し、鋸歯状波的に変化させるとスクリーン上
で連続的に光スポットt−走査させることが可能となる
。
すととくkは2π/Wを変化幅とし、階段状に変化させ
Cは第7図(b)の16に示すように0から2π/Wま
でをくシ返し、鋸歯状波的に変化させるとスクリーン上
で連続的に光スポットt−走査させることが可能となる
。
以下本発明の実施例を述べる。
第8図は本発明の光偏向装置を示している。
第8図(a)においてlはXカットL j N b O
s 結晶を示す。結晶表面には第1図で説明したごと〈
導波路層が形成されておシ、この導波層中をレーザ光が
通過する。
s 結晶を示す。結晶表面には第1図で説明したごと〈
導波路層が形成されておシ、この導波層中をレーザ光が
通過する。
17は第■の光偏向器である。入射レーデ光20が館■
の光偏向器17を通過するとレーザ光の位相はZ座標に
線形なものとなる。さらに導波路レンズis、19でビ
ーム拡大を行ないESF3に入射する。
の光偏向器17を通過するとレーザ光の位相はZ座標に
線形なものとなる。さらに導波路レンズis、19でビ
ーム拡大を行ないESF3に入射する。
E8P3を出射したレーデ光は第8図(b) 23の位
相をもっている。
相をもっている。
第9図は入射レーデ光および出射レーデ光を本発明の光
偏向器と結合させる方法としてルチル結晶24を用いた
場合を示す。
偏向器と結合させる方法としてルチル結晶24を用いた
場合を示す。
第10図は本発明の光偏向装置をレーザプリンタに応用
した例を示す。
した例を示す。
半導体レーザ25から出射したレーザ光はカップリング
レンズ26によシ平行光に変換される。
レンズ26によシ平行光に変換される。
カップリングレンズを出射した元は円筒レンズ27によ
シ本発明の光偏向器28に導ひく。光偏向器28を出射
したレーデ光は円筒レンズ29によシ平行光に変換し、
結像レンズ30に導く。結像レンズ30を出射したレー
デ光は感光ドラム35上へ絞シとまれる。円筒レンズ3
1がない場合、感光ドラムへ絞シとまれるスポットは楕
円形状となるが円筒し/ズ31は円形スポットに絞シこ
む機能をもつ。感光ドラム35は矢印のように回転して
おシ、感光ドラム上全面を光走査することが可能となる
。
シ本発明の光偏向器28に導ひく。光偏向器28を出射
したレーデ光は円筒レンズ29によシ平行光に変換し、
結像レンズ30に導く。結像レンズ30を出射したレー
デ光は感光ドラム35上へ絞シとまれる。円筒レンズ3
1がない場合、感光ドラムへ絞シとまれるスポットは楕
円形状となるが円筒し/ズ31は円形スポットに絞シこ
む機能をもつ。感光ドラム35は矢印のように回転して
おシ、感光ドラム上全面を光走査することが可能となる
。
半導体レーデ25にはパターン発生器33からの信号が
印加され、半導体レーザから出射するレーデ光を変調し
、感光ドラム上にパターンを光記録する。
印加され、半導体レーザから出射するレーデ光を変調し
、感光ドラム上にパターンを光記録する。
34は光偏向器の駆動回路である。34−1は第■の光
偏向器を第7図16に示した信号でもって印加するため
の信号線、34−2はESPを第7図15で示した信号
で印加するための信号線を示す。34−3は駆動回路3
4の同期信号をパターン発生器33に与える信号線であ
る。
偏向器を第7図16に示した信号でもって印加するため
の信号線、34−2はESPを第7図15で示した信号
で印加するための信号線を示す。34−3は駆動回路3
4の同期信号をパターン発生器33に与える信号線であ
る。
第11図は第■の光偏向器として弾性表面波を発生する
ものを用いた場合を示す。弾性表面波は電極36によ多
発生し、入射レーデ光20を偏向させる。偏向したレー
ザ光は円筒レンズ37によシESP3に導かれている。
ものを用いた場合を示す。弾性表面波は電極36によ多
発生し、入射レーデ光20を偏向させる。偏向したレー
ザ光は円筒レンズ37によシESP3に導かれている。
第12図は第■の光偏向器とESPを一枚の基盤上に集
積して実装した場合を示す。基盤40はLiNbO5結
晶でYカット板を用いる。光は結晶のX軸方向から入射
させる。弾性表面波41は結晶の2軸方向に伝播させる
。入射レーザ光20は弾性表面波によ)偏向されジオデ
シックレンズ38.39を介してESP3に入射する。
積して実装した場合を示す。基盤40はLiNbO5結
晶でYカット板を用いる。光は結晶のX軸方向から入射
させる。弾性表面波41は結晶の2軸方向に伝播させる
。入射レーザ光20は弾性表面波によ)偏向されジオデ
シックレンズ38.39を介してESP3に入射する。
21は出射レーザ光を示す。
本発明によれば、解像点数が多く、かつスクリーン上で
空間的に連続的な光測光を得ることができる。
空間的に連続的な光測光を得ることができる。
第1図はl素子からなる従来の電気光学的表面プリズム
光偏向器を示す図、第2図は従来の電気光学的表面プリ
ズムrレイ型元偏向器を示す図、第3図は第2図の光偏
向器を光学系に配置した従来装置の説明図、第4図は第
2図に示した従来の光偏向器の偏向特性を説明する図、
第5図は本発明の光偏向装置の原理を説明するための図
、第6図は本発明の光偏向装置の偏向特性を説明する図
、第7図は本発明の光偏向装置の動作を説明するための
図、第8図、第9図は本発明の光偏向装置を示す図、第
10図は本発明の光偏向装置をレーザプリンタに応用し
た例を示す図、第11図、第12図は本発明の光偏向装
置を示す図。 l・・・L I N b Os結晶、1−1・・・光導
波層、3・・・光偏向器、5・・・レンズ、10・・・
ESP、11・・・レーデ光、13.14・・・回折パ
ターン、17・・・第■光偏向器、18.19・・・導
波路レンズ、2o・・・入射レーデ、24・・・ルチル
結晶、25・・・半導体レーデ、26・・・カップリン
グレンズ、27・・・円筒レンズ、28・・・光偏向器
、29・・・円筒レンズ、30・−・結像レンズ、31
・・・円筒レンズ、33・・・パターン発生器、34・
・・駆動回路、35・・・感光ドラム、36・・・電極
、37・・・円筒レンズ、40・・・基盤、41・・・
弾性表面波。 ′!;2図 竿4g = 、。茅5区 (b) 、2. 等4図 竿9図 z6 茅to口 411 口 茅12図
光偏向器を示す図、第2図は従来の電気光学的表面プリ
ズムrレイ型元偏向器を示す図、第3図は第2図の光偏
向器を光学系に配置した従来装置の説明図、第4図は第
2図に示した従来の光偏向器の偏向特性を説明する図、
第5図は本発明の光偏向装置の原理を説明するための図
、第6図は本発明の光偏向装置の偏向特性を説明する図
、第7図は本発明の光偏向装置の動作を説明するための
図、第8図、第9図は本発明の光偏向装置を示す図、第
10図は本発明の光偏向装置をレーザプリンタに応用し
た例を示す図、第11図、第12図は本発明の光偏向装
置を示す図。 l・・・L I N b Os結晶、1−1・・・光導
波層、3・・・光偏向器、5・・・レンズ、10・・・
ESP、11・・・レーデ光、13.14・・・回折パ
ターン、17・・・第■光偏向器、18.19・・・導
波路レンズ、2o・・・入射レーデ、24・・・ルチル
結晶、25・・・半導体レーデ、26・・・カップリン
グレンズ、27・・・円筒レンズ、28・・・光偏向器
、29・・・円筒レンズ、30・−・結像レンズ、31
・・・円筒レンズ、33・・・パターン発生器、34・
・・駆動回路、35・・・感光ドラム、36・・・電極
、37・・・円筒レンズ、40・・・基盤、41・・・
弾性表面波。 ′!;2図 竿4g = 、。茅5区 (b) 、2. 等4図 竿9図 z6 茅to口 411 口 茅12図
Claims (1)
- 1、電気光学的表面プリズムアレイ(ESPと略す。)
を用いた光偏向装置において、光源と前記ESPとの間
に電気光学効果あるいは音響光学効果を利用する光偏向
器を用いることによシ
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19425583A JPS6086528A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 光偏向装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19425583A JPS6086528A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 光偏向装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6086528A true JPS6086528A (ja) | 1985-05-16 |
Family
ID=16321573
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19425583A Pending JPS6086528A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 光偏向装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6086528A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61282825A (ja) * | 1985-06-08 | 1986-12-13 | Brother Ind Ltd | レ−ザプリンタ |
EP0230726A2 (en) * | 1985-11-20 | 1987-08-05 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical deflector device |
JP2003084319A (ja) * | 2001-09-13 | 2003-03-19 | Fujitsu Ltd | 光学装置 |
-
1983
- 1983-10-19 JP JP19425583A patent/JPS6086528A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61282825A (ja) * | 1985-06-08 | 1986-12-13 | Brother Ind Ltd | レ−ザプリンタ |
JP2629170B2 (ja) * | 1985-06-08 | 1997-07-09 | ブラザー工業株式会社 | レーザプリンタ |
EP0230726A2 (en) * | 1985-11-20 | 1987-08-05 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical deflector device |
JP2003084319A (ja) * | 2001-09-13 | 2003-03-19 | Fujitsu Ltd | 光学装置 |
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