JPS61238018A - 電界制御型光導波路レンズ - Google Patents

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】 技術分野 この発明は、二次元光導波路内を伝搬する導波光に対し
て集光、発散、コリメーション等の機能を達成する光導
波路レンズに関し、さらに詳しくは印加電圧によってそ
の焦点距離等が制御される電界制御型光導波路レンズに
関する。

従来技術 近年オプトエレクトロニクス技術の進展はめざましく、
その中でも、光導波エレクトロニクスに関する研究が盛
んである。光導波エレクトロニクスの分野では光平面回
路素子が光伝送系としての光導波路、光源および光検出
器とともに重要な役割を演する。光平面回路素子の中で
は光導波路レンズが広がりのある光信号の処理のために
不可欠の要素となっている。

従来の光導波路レンズには、屈折率の相違を利用するモ
ード・インデックス・レンズ（ルネブルク・レンズを含
む）、フェル７の原理にしたがって曲面の測地線にそっ
て光を伝搬させるジオデシック・レンズ、格子線での光
の回折を利用するグレーティング・レンズ等がある。

これらの光導波路レンズはいずれも光導波路に固定的に
設けられるものであるから、一旦レンズを形成してしま
うとその機能を取除くことはできない。また、これらの
レンズの作製には薄膜成長、エツチングなどの工程が必
要でありその作製に多くの時間がかかるとともに高い精
度が要求されるので多大な労力が必要であった。

発明の目的 この発明は、必要に応じてレンズ機能を解除できるとと
もに作製が比較的簡単な電界制御型光導波路レンズを提
供することを目的とする。

発明の構成、効果 この発明による電界制御型光導波路レンズは基板上に形
成された電気光学効果を有する光導波路内に発生する電
界の主な方向が光導波路の面方向に垂直でかつ光導波路
を伝搬する光の伝搬方向に垂直となる、そのような電界
を発生させるための電極が設けられていることを特徴と
する。電極の形状は形成すべきレンズの機能に応じて適
宜定められる。

電極間に電圧が印加され、光導波路内に電界が生じるこ
とにより、光導波路内に適当な屈折率分布が生じる。こ
の屈折率分布がレンズ作用をなし、光導波路を伝搬する
光が集光、発散またはコリメートされる。

この発明によると、基板上の光導波路上または内に電極
を作製するだけでよいからその工程が比較的簡単である
。電極への電圧の印加によって光導波路レンズが光導波
路内に形成される。電圧の印加を停止すると光導波路レ
ンズは瞬時に消滅する。したがって、必要に応じて光導
波路への光導波路レンズの機能の付与を制御することが
できる。

しかも、光導波路レンズの焦点距離等を電極への印加電
圧を変えることにより制御することが可能である。この
発明では光導波路の面方向に垂直でかつ光の伝搬方向に
垂直となる方向の電界が生成されるので、このような方
向の電界によって屈折率が大幅に変化する材料およびそ
の用い方に好適である。光導波路の面方向に垂直な方向
すなわち二次元光導波路の厚さ方向に電圧が加えられる
ので、電極間隔を狭くすることができ、低電圧で動作す
る光導波路レンズが得られる。

実、施例の説明 第１図および第２図において、基板１としてたとえばＳ
ｔ結晶が用いられている。この基板１上に５１０２から
なるバッファ層４が形成されたのち、ＺｎＯをスパッタ
することにより光導波層２が形成される。光導波層２は
電界を加えることにより屈折率が変化する電気光学効果
をもつ材料によりつくられる。

１対の光導波路レンズ形成用電極のうちの一方の電極３
は、光導波路２上に形成されている。凸レンズとして作
用する光導波路レンズの場合には、電極３は、図示のよ
うに、中央部が最も突出した半円に近い形状につくられ
る。基板１が他方の電極を兼ねている。光導波層２上の
電極３が設けられるべき場所にまず３１０２がスパッタ
されることによりバッファ層７が形成され、このバッフ
ァ層７−ににＡ（をリフトオフ法により形成することに
より電極３がつくられる。

電極３と基板１との間には電源５によって適当な電圧が
印加される。これにより、電極３直下の光導波層２部分
に光導波層面に垂直でかつ光の伝搬方向に垂直な方向の
電界が生じる。この実施例におけるレンズは上述のよう
に集光レンズであり、光は、鎖線で示すように、光導波
層２内に生じた電界にもとづく屈折率分布によって偏光
され、点Ｐに焦点を結ぶ。電極３への電圧の印加はスイ
ッチ６によってオン、オフされる。電源５を電圧可変な
ものとすれば、電極３、基板１間への印加電圧を変える
ことにより、焦点Ｐの位置を中心線上で移動させること
もできる。

第３図および第４図は基板１の材料として導電性の無い
ものが用いられた場合の例を示している。

この場合には基板１を電極として用いることができない
ので、光導波層２を挾んで電極３と対面するように、好
ましくは電極３と同形の電極３ａが形成される。そして
、電極３と３ａとの間に所定電圧が印加される。

第５図は凹レンズの機能をもつ光導波路レンズを作成す
る場合の例を示している。電極３と３ａの形状は、中央
部が最もへこむように半円に近い形状の部分が除去され
たものとなっている。電極３．３、ａ間に電圧が印加さ
れているときには、この光導波路レンズに入射する平行
光は鎖線で示すように発散する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す斜視図、第２図は第１
図の■−■線にそう拡大断面図、第３図は他の実施例を
示す斜視図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線にそう拡大
断面図、第５図はさらに他の実施例を示す斜視図である
。 １・・・基板、　　２・・・光導波層、　　３，３ａ・
・・電極。 以上 特許出願人　　　立石電機株式会社 代　　理　　人　　　　　　牛　　　　久　　　　健　
　　　司他１名 第１　図 冨２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に形成された電気光学効果を有する光導波路内に
   発生する電界の主な方向が光導波路の面方向に垂直でか
   つ光導波路を伝搬する光の伝搬方向に垂直となる、その
   ような電界を発生させるための電極が設けられているこ
   とを特徴とする電界制御型光導波路レンズ。