JPS61193122A - 光変調装置 - Google Patents

光変調装置

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JPS61193122A
JPS61193122A JP3328385A JP3328385A JPS61193122A JP S61193122 A JPS61193122 A JP S61193122A JP 3328385 A JP3328385 A JP 3328385A JP 3328385 A JP3328385 A JP 3328385A JP S61193122 A JPS61193122 A JP S61193122A
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JP
Japan
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light
refractive index
transparent
media
optical axes
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JP3328385A
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English (en)
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Hajime Sakata
肇 坂田
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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】 (1)技術分野 本発明は、光表示用、光記録用、光結合用。
光通信用、光演算用等の各種装置に好適な光変調装置に
関する。
(2)従来技術 従来、光変調装置として代表的なものにはPLZT、B
SO等の電気光学結晶や液晶を利用した装置があった。
電気光学結晶を利用した装置には、スライスした電気光
学結晶面上に交差した櫛状電極を設けて前記電気光学結
晶の前後に偏光子及び検光子を備え、前記櫛状電極に電
界を印加する事により結晶内の複屈折性を変化させて偏
光子、電気光学結晶、検光子より成る装置を透過する光
束の制御を行なう装置がある。この装置は比較的応答特
性に優れて単色光に対するコントラスト比も高いが、通
常、駆動電圧が1oovから数kVと非常に高く、大面
積化が困難であるという欠点を有していた。
又、液晶を利用した装置としては、互いに直交する方向
に配向処理を施した透明電極間に液晶を充填して液晶を
螺旋状に配向させ、静的状態では互いに直交する偏光板
を光束が透過し。
電界印加時は液晶が電界方向に配向され光束が出射端側
に設置された偏光板で遮断されて透過が不可能となる装
置がある。この様な液晶を利用した装置は駆動電圧が低
く比較的材料が安価であるが、スイッチング応答速度や
温度安定性等にW!Rgがあり、コントラスト比や光利
用効率なども満足できるものではなかった。
上述した代表的な光変調装置はもちろんのこと従来の大
部分の光変調装置は、入射光として特定の偏光特性を有
する光1通常直線偏光させたものを利用する為に、ラン
ダムな偏光を有する入射光に対して偏光板を使用せざる
を得す、入射光が偏光板を透過する際に光利用効率が大
きく低下していた。
(3)発明の概要 本発明の目的は、従来の欠点を除去し、任意の偏光特性
を有する入射光に対して、高い光利用効率を有する光変
調装置を提供する事にある。
上記目的を達成する為に1本発明に係る光変調装置は、
互いに光学軸の方向が異なる2つの物質を交互に配列し
てグレーティングを形成し、前記光学軸の方向を制御す
ることにより任意の偏光特性を有する光の変調を行う事
を特徴としている。
前記二つの物質は、所謂屈折率可変媒体であり、電界、
磁界、圧力、温度等により屈折率を制御できる物質であ
る0例えば、液晶。
PLZT、LiNbO3、LiTaO3。
Gd2 (MOO4)3 、Bi4Ti3O12゜B1
12Si02(1,CuC1,CaAs、ZnTe、A
s2Se3.Se、AsGe5eS。
PMMA、BaTiO3,TiO2、CCl4゜KDP
 、DKDP 、ADP 、ZnO、MaB i 。
Ba2NaNb5015.MNA、mNA、URオ EA、7%トレジスト、EuO,C32等が挙げられる
。特に正誘電性ネマツチツク液晶や強誘電性スメクチッ
ク液晶等は屈折率差Δn(異常屈折率と常屈折率との差
)が大きく、制御方法が簡単である為に好適な物質であ
る。
本光変調装置は、任意の偏光特性を有する光、即ち通常
の光源より出射されるランダムな偏光方向を持つ光を互
いに直交する2つの偏光成分を有する個々の光と考え、
各々の偏光成分に対する光変調を同時に行なう事により
任意の偏光特性を宥する光の変調を可能にしている。
本装置を用いる場合、透過光及び反射光を利用する事が
できる0例えば、透過光を利用する場合は本装置を構成
する部材が使用する光に対して透明性を有していなけれ
ばならない、又、反射光を利用する場合、基板もしくは
所定の部材に反射性のものを用いるか反射膜を設ける必
要が有る。
(4)実施例 第1図は本発明に係る光変調装置の基本構成の一例を示
し、1.2は光学軸の方向が互いに直交した屈折率可変
媒体、3は透明電極もしくは透明ヒータ、4は透明基板
、5は入射光、6及び6′は入射光における直交する二
つの偏光成分である。
第1図に於いて、屈折率可変媒体1及び2は透明基板4
に対して平行且つ交互に配列されて一種のグレーティン
グを形成している。又、屈折率可変媒体1及び2の光学
軸の方向は初期状態で透明基板4に平行で且つ互いに直
交している。更に、屈折率可変媒体1及び2を挟む形で
透明電極もしくは透明ヒータ3が形成されており、屈折
率可変媒体l及び2の屈折率を電界もしくは熱によって
制御する。尚、本実施例の初期状態では屈折率可変媒体
1の光学軸はグレーティングの溝方向、屈折率可変媒体
2の光学軸は屈折率可変媒体1及び2の配列方向(グレ
ーティングの配列方向)を向いており、光学軸の方向が
互いに直交し且つ透明基板4に対して平行となっている
が、実際上、交互に配列された屈折率可変媒体l及び2
の光学軸の方向が入射光から見て異なっていれば良い、
従って、どの程度光学軸の方向に差をつけるかは、本装
置に用いる屈折率可変媒体による制約、用いる光束の偏
光特性1作成上及び本装置の仕様に対する条件によって
異なる。以下、本光変調装置の変調原理を詳述する。
一般に、ランダムな偏光方向を有する光は第1図に示さ
れるように、その成分を直交する二つの偏光成分6,6
′に分けることが可能である。本光変調装置を電界で制
御する場合、対向する透明電極3の間に電界が印加され
ていない静的状態においては、入射光5の偏光成分6は
偏光方向が屈折率可変媒体lの光学軸の方向と平行にな
り屈折率可変媒体1の異常屈折率neを感じる。更に、
屈折率可変媒体2の光学軸の方向とは偏光方向が直交し
て屈折率可変媒体2の常屈折率no′を感じる。又、入
射光5のもう一方の偏光成分6′は屈折率可変媒体lの
常屈折率n□と屈折率可変媒体2の異常屈折率nO′を
感じる。従って、偏光成分6及び6′に対シテ各々屈折
率neとnQ′、n□とne’の回折格子が存在する事
になる。
次に、対向する透明電極3の間に電界を印加した場合1
M折折率可変体l及び2の光学軸の方向は変化して、こ
れに伴ない入射光5の偏光成分6.6′が感じる屈折率
は変化する。この時、偏光成分6.6′が各々感じる屈
折率可変媒体1及び2の屈折率が等しくなる様に制御す
れば、入射光5は屈折率可変媒体l及び2を素通りする
事になる。
例えば、屈折率可変媒体l及び2に同じ正誘電性液晶を
用いる場合(no=no′、ne=ne ′) 、光学
軸の方向は液晶の配向方向と一致する為、所定の電界量
を印加する事により透明電極3にほぼ垂直に配向された
液晶に対して入射光5の偏光成分6.6′は前記液晶の
常屈折率noを感じる。又、静的状態では前記液晶の常
屈折率nQと異常屈折率neを各々の偏光成分が感じて
いる事になる。ここで、入射光の波長を入、液晶1.2
の屈折率差をΔn、液晶層’i。
率E=llは次の(1)式で表わすことができる。
但し、 Δnmax=lne−no1.ΔnIn1n=
Oである。
ΔneT=m入(m= 1 、2 、−−−−)  を
満たすように初期りO 条件を設定すれば1埠・;Oとなり、偏光成分6゜液晶
1.2の屈折率が等しくΔn=oであればb−=1で、
偏光成分6,6′よりなる入射光5は全て透過して零次
光となり出射する。尚、以Eの説明から解る様に、ラン
ダムな偏光方向を有する入射光であっても、その互いに
直交する偏光成分に対する光変調を同一の装置で同時に
行なう事により光利用効率を低下させる事なく行なえる
。又1本実施例では垂直入射光に府 対して零次透過同板光を変調光として取り扱ったが、入
射角度は任意の角度で良く、変調光と指 して利用する光が高次回折光であっても良い。
尚1本実施例においては第1図で示されるように屈折率
可変媒体l及び2で三角形状のグレーティングを形成し
たが、第2図に示すように矩形状、正弦波状等のグレー
ティングも使用できる。(第2図中の番号は第1図と同
様の部材を指す、)但し、グレーティングの形状が異な
析 は次の(2)式で表わされる。
以下、第1図に示した光変調装置の作成過程と性能評価
の結果を示す、尚、屈折率可変媒体l及び2としては同
一の正誘電性ネマチック液晶を使用し、電界により屈折
率を制御した。
第3図は来光変調装置の作成過程を示す“図で、第1図
と同じ部材には同番号を付し、7は波状透明スペーサー
、8はグレーティング溝方向に配向した液晶、8′はグ
レーティングの配列方向に配向した液晶を示す。
コーニング7059ガラス基板4(コーニング社製、5
0X25X1mrn”)の両面を研摩し1000人の厚
さに成膜して透明電極3とした。
続いて、SiOを斜方蒸着して液晶がITO透明電極3
の長手方向(図中矢印方向)に配向するように配向処理
を施した。
同様のガラス基板4にITO透明電極3を形成後、第3
図(c)に示すようにSiOの斜方蒸着によりITO透
明電極3の短手方向(図中矢印方向)に液晶が配向する
ように配向処理を施した0次に第3図(b)に示すよう
な波状透明スペーサー7を圧延加工により形成した。波
状透明スペーサー7は波のeツチP=201Lm厚さJ
l=5pmであり、波の山と谷の高さTは2.7JLm
としである。波状透明スペーサー7を挟む形で上記二枚
のガラス基板4をITO透明電極3を相対させて配置し
、ネッマチック液晶E44(BDH製、Δn= 0.2
62) 8 、8’を間隙部に充填した後封着して第3
図(d)に示す装置を作成した。
光源として中心波長700nmのLEDを使用し、ラン
ダムな偏光成分を有する光を直接行 印加の有無に従って回奏効率が1%から80%以上の間
で変化した。
第4図は別構成の本光変調装置の作成過程を示し、第5
図は第4図に示す光変調装置の制御方法を説明する為の
図である。ここで、9は強誘電性液晶、IO及びI O
’は櫛状電極であり、第3図と同じ部材には同番号を付
す、以下1本実施例に於ける光変調装置の作成過程を述
べる。
前記実施例同様のガラス基板(50X25X1mm″)
を二枚用意する。一枚は第4図(a)に示すようにIT
O透明電極3を厚さ1000人で形成し、他の一枚は第
4図(b)に示すよう櫛状にITO透明電極10 、1
0’を厚さ1000人で形成する。尚1m状電極10゜
10′は第4図(C)に示すように交互に配置される。
上記二枚のガラス基板4に更にPVC膜を成膜した後ラ
ビング処理を施して、櫛状電極に沿う方向へ液晶の配向
軸が揃うようにした。
続いて第4図(C)に示すように、上記二枚のガラス基
板4をスペーサーを介して両電極面が相対する形に貼り
・合わせ1強誘電性液晶MORA−8を充填した後シー
ルした。
本実施例の光変調装置を駆動する為に、第5図(a)に
示す透明電極3は電位をOvに、櫛状電極10に+tO
V、櫛状電極10′に一10Vを印加した場合1強誘電
性液晶9の光学軸は第5図(a)の如く交互に傾き、入
射光に対して屈折率が交互に異なるグレーティングが形
成される。又、透明電極3の電位をOV、@状電極10
及び10’の両方に+IOV、もしくは−10Vを印加
した場合1強誘電性液晶9の光学軸は第5図(b)の如
く一方向に揃い屈折率が全て等しい状態となりグレーテ
ィングは形成されない。
従って、前記(2)式を満足するように液晶層の厚みT
と屈折率差Δn、入射光(波長入)の関係を調整して装
置を作成した後、前記実施例同様の測定を行なったとこ
ろ、はぼ同様の結果が得られた。
(5)発明の詳細 な説明した様に、本発明に係る光変調装置は、偏光板が
不要であり任意の偏光特性を有する入射光に対して高い
光利用効率を具備した装置である。
【図面の簡単な説明】
一第1図は本発明に係る光変調装置の基本構成の一例を
示す図、第2図は本光変調装置に形成されるグレーティ
ングの形状例を示す図、第3図は本光変調装置の作成過
程を示す図、第4図は別構成の本光変調装置の作成過程
を示す図。 第5図は第4図で示した光変調装置の動作原理説明図。 1.2−−−一光学軸の方向が互いに直交した屈折率可
変媒体、3−一一一透明電極もしくは透明ヒータ、4−
一一一透明基板、5−一一一人射光、6 、6’−−−
一直交する二つの偏光成分、7−−−−波状透明スペー
サ−18−一一一グレーティング溝方向に配向した液晶
、8’−−−−グレーティング配列方向に配向した液晶
、9−一一一強誘電性渣晶、10 、10’−−−一櫛
状電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)互いに光学軸の方向が異なる2つの物質を交互に
    配列してグレーディングを形成し、前記光学軸の方向を
    制御することにより任意の偏光特性を有する光の変調を
    行なう事を特徴とする光変調装置。
JP3328385A 1985-02-21 1985-02-21 光変調装置 Pending JPS61193122A (ja)

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DE19863605516 DE3605516A1 (de) 1985-02-21 1986-02-20 Optisches funktionselement sowie optische funktionsvorrichtung
GB8604310A GB2173605B (en) 1985-02-21 1986-02-21 Diffractive light modulating devices
FR8602406A FR2577694B1 (fr) 1985-02-21 1986-02-21 Elements et dispositifs optiques fonctionnels
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003533735A (ja) * 2000-05-18 2003-11-11 レイセオン・カンパニー 電子的可変光減衰器
WO2012017774A1 (ja) * 2010-08-02 2012-02-09 日本電気株式会社 偏光子及び発光装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3843231A (en) * 1971-04-22 1974-10-22 Commissariat Energie Atomique Liquid crystal diffraction grating
JPS55120011A (en) * 1979-03-08 1980-09-16 Ricoh Co Ltd Picture image display plate
JPS55120010A (en) * 1979-03-08 1980-09-16 Ricoh Co Ltd Picture image display plate
JPS59224829A (ja) * 1983-06-03 1984-12-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気浸透液状組成物および電気浸透制御素子
JPS59228632A (ja) * 1983-06-10 1984-12-22 Canon Inc 機能光学素子

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3843231A (en) * 1971-04-22 1974-10-22 Commissariat Energie Atomique Liquid crystal diffraction grating
JPS55120011A (en) * 1979-03-08 1980-09-16 Ricoh Co Ltd Picture image display plate
JPS55120010A (en) * 1979-03-08 1980-09-16 Ricoh Co Ltd Picture image display plate
JPS59224829A (ja) * 1983-06-03 1984-12-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気浸透液状組成物および電気浸透制御素子
JPS59228632A (ja) * 1983-06-10 1984-12-22 Canon Inc 機能光学素子

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003533735A (ja) * 2000-05-18 2003-11-11 レイセオン・カンパニー 電子的可変光減衰器
WO2012017774A1 (ja) * 2010-08-02 2012-02-09 日本電気株式会社 偏光子及び発光装置
US8939592B2 (en) 2010-08-02 2015-01-27 Nec Corporation Polarizer and light-emitting device

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