JPS6347734A - Light deflecting element - Google Patents

Light deflecting element

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Publication number
JPS6347734A
JPS6347734A JP19186586A JP19186586A JPS6347734A JP S6347734 A JPS6347734 A JP S6347734A JP 19186586 A JP19186586 A JP 19186586A JP 19186586 A JP19186586 A JP 19186586A JP S6347734 A JPS6347734 A JP S6347734A
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JP
Japan
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electron beam
optical waveguide
solid
meb
grating
Prior art date
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Pending
Application number
JP19186586A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryuichi Arai
竜一 新井
Nobutoshi Mizusawa
水澤 伸俊
Mamoru Miyawaki
守 宮脇
Yukio Masuda
増田 幸男
Yasuhiko Ishiwatari
恭彦 石渡
Masahiko Okunuki
昌彦 奥貫
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6347734A publication Critical patent/JPS6347734A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To deflect beams in an optional direction by using a solid-state electron beam source for generating grating-like electron beams. CONSTITUTION:A face-like optical waveguide D consisting of a ferroelectric substance is formed on a substrate S and the solid-state electron beam source MEB is arranged oppositely to the optical waveguide D. The solid-state electron beam source MEB generates electron beam flux EB having a grating-like pattern on the basis of plural electron beams and minus electrostatic charge is generated from the optical waveguide D opposed to the MEB in accordance with the electron beam flux EB radiated from the MEB. A ferroelectric part irradiated by the electron beam flux EB through the optical waveguide D changes its refractive index by electrostatic charge and a grating pattern G with a high refractive index corresponding to the grating pattern of the MEB is formed. When incident light LI is guided from the end face of the optical waveguide D into its inside, the incident light LI is deflected by the grating pattern G with the high refractive index which is formed in the optical waveguide D and projected as outgoing light LO changed at its direction.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、光の伝送−集光−結像・分岐等の機能を有す
る光導波路を用いた光機能素子において、特に固体電子
線源を用いた光偏向素子に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Industrial Field of Application] The present invention relates to an optical functional device using an optical waveguide having functions such as light transmission, condensation, imaging, and branching, and particularly to a solid-state electron beam source. This relates to the optical deflection element used.

C従来の技術〕 電子や正孔等の荷電粒子は、電界や磁界を用いて外部か
ら任意に、しかも容易にそれらの軌道を変更することが
できる。ところが、電気的に中性の光束を制御すること
は、荷電粒子を制御する程には容易ではない。
C. Prior Art] Charged particles such as electrons and holes can arbitrarily and easily change their orbits from the outside using an electric field or a magnetic field. However, controlling electrically neutral light flux is not as easy as controlling charged particles.

光束を制御する素子の1つである光偏向素子としては従
来から電気光学結晶を用いたものや、光導波路を用いた
ものが知られている。前者の電気光学結晶を用いる場合
には、均質性が良く光学損失が少なく、かつ安価な電気
光学結晶が大量供給されなければならず、さほど有望な
光偏向素子とは云えない。
2. Description of the Related Art As an optical deflection element, which is one of the elements for controlling a light flux, those using an electro-optic crystal and those using an optical waveguide have been known. In the case of using the former electro-optic crystal, a large quantity of inexpensive electro-optic crystal with good homogeneity and low optical loss must be supplied, and it cannot be said to be a very promising optical deflection element.

一方、後者の光導波路としては、−船釣な光ファイバか
ら薄膜導波路まで種々存在するが、外部から任意に機能
を変化させることができるものは知られていない0例え
ば、光束を通過させる媒質が周期的な屈折率変化を持つ
回折格子である圧電薄膜トランスジューサを、超音波媒
質に貼り付けた構造の光偏向素子や、インタデジタルト
ランスジューサを光導波路基板上に設置した形式の光偏
向素子等が知られているが、何れにしても光束のブラッ
グ回折によるブラッグ反射可能な範囲は、ブラッグの条
件を満足する非常に狭い範囲に限られている。その他の
各種光偏向素子についてもほぼ同様であり、それぞれの
光偏向素子によって偏向可能な範囲が限定されており、
多機能な光偏向素子は未だ実用化されていない。
On the other hand, there are various types of optical waveguides in the latter category, from optical fibers used on ships to thin film waveguides, but there is no known one whose function can be changed arbitrarily from the outside.For example, a medium that allows light to pass through. There are optical deflection elements with a structure in which a piezoelectric thin film transducer, which is a diffraction grating with periodic refractive index changes, is attached to an ultrasonic medium, and an optical deflection element in which an interdigital transducer is installed on an optical waveguide substrate. As is known, in any case, the range in which Bragg reflection of a light beam can be performed by Bragg diffraction is limited to a very narrow range that satisfies the Bragg condition. The same applies to other various optical deflection elements, and the deflectable range is limited by each optical deflection element.
Multifunctional optical deflection elements have not yet been put into practical use.

[発明の目的] 本発明の目的は、グレイティング状の電子線を発生する
固体電子線源を用いることによって、種々の機能を持つ
光機能素子として作用する光偏向素子を提供することに
ある。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide an optical deflection element that functions as an optical functional element having various functions by using a solid-state electron beam source that generates a grating-shaped electron beam.

[発明の概要] 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、透光性強
誇電体から成る光導波路と、該光導波路と対面し該光導
波路上に電子線を照射してグレイティング状の屈折率パ
ターンを発生させる固体電子線源とを有することを特徴
とする光偏向素子である。
[Summary of the Invention] The gist of the present invention to achieve the above-mentioned object is to provide an optical waveguide made of a translucent strongly hyperelectric material, and an optical waveguide facing the optical waveguide and irradiated with an electron beam onto the optical waveguide to generate gray light. The present invention is an optical deflection element characterized by having a solid-state electron beam source that generates a ting-like refractive index pattern.

[発明の実施例] 本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。[Embodiments of the invention] The present invention will be explained in detail based on illustrated embodiments.

第1図は本発明の実施例の概略構成図であり。FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the present invention.

基体S上に強誘電体から成る面状の光導波路りが設けら
れており、この光導波路りに対向して固体電子線源ME
Bが配置されている。そして、光導波路りの端面には入
射光Llが入射し得るようになっている。
A planar optical waveguide made of ferroelectric material is provided on the substrate S, and a solid-state electron beam source ME is provided opposite to this optical waveguide.
B is placed. The incident light Ll can enter the end face of the optical waveguide.

固体電子線源MEBは複数の電子線によりグレイティン
グ状のパターンを持った電子線束EEIを発生する。こ
の固体電子線源xEBに対面した光導波路り内では、固
体電子線源MEBから照射された電子線束EBに対応し
てマイナスの電荷が発生する。光導波路りの電子線束E
Bの照射を受けた強誘電性を有する部分は、電荷により
屈折率に変化を生じ、固体電子線源MEBのグレイティ
ング状パターンに対応した高屈折率のグレイティングパ
ターンGを形成する。
The solid-state electron beam source MEB generates an electron beam flux EEI having a grating-like pattern using a plurality of electron beams. In the optical waveguide facing the solid-state electron beam source xEB, negative charges are generated corresponding to the electron beam EB irradiated from the solid-state electron beam source MEB. Electron flux E in optical waveguide
The ferroelectric portion irradiated with B causes a change in refractive index due to the charge, forming a grating pattern G with a high refractive index corresponding to the grating pattern of the solid-state electron beam source MEB.

入射光Llが光導波路りの端面から内部に導波される際
に、光導波路り内に前述したようにして形成されるグレ
イティングパターンGを形成しておくと、入射光LIは
光導波路り内で高屈折率のグレイティングパターンGに
より偏向され、方向を変えられた出射光LOとして出射
される。勿論、固体電子線源MEBから電子線束EBが
照射されていないときには、グレイティングパターンG
は形成されず、導波された入射光LIも偏向を受けずに
直進することになる。
When the incident light Ll is guided inside from the end face of the optical waveguide, if the grating pattern G formed as described above is formed in the optical waveguide, the incident light LI will be guided inside the optical waveguide. The light is deflected by a grating pattern G having a high refractive index within the beam, and is emitted as an emitted light LO whose direction has been changed. Of course, when the electron beam EB is not irradiated from the solid-state electron beam source MEB, the grating pattern G
is not formed, and the guided incident light LI also travels straight without being deflected.

ところで、固体電子線源WEBの電子線発生素子として
は1例えば特公昭54−30274号、特開昭54−1
11272号、特開昭56−15529、特開昭57−
38528号公報等に開示された素子が使用できる。こ
れらはpn接合を有する半導体基板においてpn接合に
逆方向電圧を供給して、電子なだれ増倍(アバランシェ
マルチブリケーション)を生ずることにより、半導体基
体内に電子を発生させ、それらの電子を半導体基体表面
から外部に放出させるようにしたものである。
By the way, as the electron beam generating element of the solid-state electron beam source WEB, for example, Japanese Patent Publication No. 54-30274 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-1
No. 11272, JP-A-56-15529, JP-A-57-
The elements disclosed in Japanese Patent No. 38528 and the like can be used. These methods generate electrons within the semiconductor substrate by supplying a reverse voltage to the pn junction in a semiconductor substrate having a pn junction to cause electron avalanche multiplication, and transfer those electrons to the semiconductor substrate. It is designed to be released from the surface to the outside.

固体電子線源WEBには、このような固体電子線発生素
子がグレイティングパターンを描くように適宜に配され
ており、それぞれの固体電子線発生素子は適宜に電圧を
印加することにより独立して駆動することができる。従
って、各電子線発生素子を適宜に制御し、所望のグレイ
ティング状電子線束EBを発生させることが可能となる
。なお、入射光Llは白色光でもよいが、レーザーダイ
オードやLED等から発生された光が用いられることが
多い、また、光導波路りを形成する材料としては、L 
i N bo3(ニオブ酸リチウム)やPLZT等の薄
膜が用いられる。更に、固体電子線源WEBと光導波路
りとの間は、電子線が自由に飛翔できるように、10−
3torr以下の真空度に保持することが必要であり、
より好適には10−5tarr以下であることが望まし
い。
In the solid-state electron beam source WEB, such solid-state electron beam generating elements are appropriately arranged so as to draw a grating pattern, and each solid-state electron beam generating element can be independently controlled by applying a voltage appropriately. Can be driven. Therefore, it is possible to appropriately control each electron beam generating element to generate a desired grating-shaped electron beam EB. Incidentally, the incident light Ll may be white light, but light generated from a laser diode, LED, etc. is often used, and the material for forming the optical waveguide is L.
A thin film such as iNbo3 (lithium niobate) or PLZT is used. Furthermore, between the solid-state electron beam source WEB and the optical waveguide path, 10-
It is necessary to maintain a vacuum level of 3 torr or less,
More preferably, it is 10 −5 tarr or less.

以下に、本発明装置で得られるグレイティングパターン
によって、どのように光が偏向及び集光されるかを第2
図及び第3図の2例によって示す、なお、前述のように
本発明装置においては所望のグレイティングパターンが
得られるので、この2例に限らず種々の機能を持たせる
ことができることは云うまでもない。
Below, a second explanation will be given of how light is deflected and focused by the grating pattern obtained by the device of the present invention.
The device of the present invention shown in the two examples shown in FIG. 3 and FIG. Nor.

第2図は固体電子線源WEBにより光導波路りに直線状
のグレイティングパターンC1を発生させた実施例であ
り、光導波路り内に導かれた入射光Llを、高屈折率の
グレイティング状パターンG1で偏向して出射光LOと
することにより、光偏向が達成される。なお、グレイテ
ィングパターンG1を形成する際におけ゛るグレイティ
ング状の電子線束EBを発生する固体電子線素子のドツ
ト間隔としては、光の波長より短い0.1〜0.2pm
程度が好適である。
Figure 2 shows an example in which a linear grating pattern C1 is generated in an optical waveguide by a solid-state electron beam source WEB, and the incident light Ll guided into the optical waveguide is shaped like a grating pattern with a high refractive index. Light deflection is achieved by deflecting with pattern G1 to form output light LO. In addition, when forming the grating pattern G1, the dot spacing of the solid-state electron beam element that generates the grating-like electron beam EB is 0.1 to 0.2 pm, which is shorter than the wavelength of light.
degree is suitable.

第3図は固体電子線源MEBにより光導波路り上に弯曲
したグレイティングパターンG2を発生させた実施例で
あり、前述の実施例と同様に光導波路り中に導かれた入
射光Llを、焦点Sに集光するように弯曲させたグレイ
ティング状パターンG2で偏向し、出射光LOを焦点S
に集光するようにしたものである。なお、固体電子線の
発生素子のドツト間隔は、前述の例と同様に0.1〜0
.2gm程度が好適である。
FIG. 3 shows an example in which a curved grating pattern G2 is generated on an optical waveguide by a solid-state electron beam source MEB, and the incident light Ll guided into the optical waveguide as in the previous example is The outgoing light LO is deflected by a curved grating-like pattern G2 so as to focus on the focal point S.
It is designed to focus light on Note that the dot spacing of the solid-state electron beam generating element is 0.1 to 0 as in the above example.
.. Approximately 2 gm is suitable.

[発明の効果] 以上説明したように本発明に係る光偏向素子は、グレイ
ティング状の電子線を発生する固体電子線源により、光
導波路中に所望の高屈折率グレイティングパターンを形
成することを可能とし、適宜にグレイティングパターン
を制御することによって任意の方向に光束を偏向するこ
とができ、かつ電子線を照射するか否かにより、光偏向
を行うか否かの選択も可能としている。
[Effects of the Invention] As explained above, the optical deflection element according to the present invention can form a desired high refractive index grating pattern in an optical waveguide using a solid-state electron beam source that generates a grating-shaped electron beam. By controlling the grating pattern appropriately, the light beam can be deflected in any direction, and it is also possible to select whether or not to deflect the light depending on whether or not to irradiate the electron beam. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明に係る光偏向素子の実施例を示し、第1図
はその概略構成図、第2図は光導波路上に形成された直
線状の高屈折率グレイティング状パターンの平面図、第
3図は弯曲した高屈折率グレイティング状パターンの平
面図である。 符号WEBは固体電子線源、Gはグレイティング状パタ
ーン、Dは光導波路である。 第1図 M2図
The drawings show an embodiment of the optical deflection element according to the present invention, and FIG. 1 is a schematic configuration diagram thereof, FIG. 2 is a plan view of a linear high refractive index grating pattern formed on an optical waveguide, and FIG. FIG. 3 is a plan view of a curved high refractive index grating-like pattern. Symbol WEB is a solid-state electron beam source, G is a grating pattern, and D is an optical waveguide. Figure 1 M2 figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、透光性強誘電体から成る光導波路と、該光導波路と
対面し該光導波路上に電子線を照射してグレイティング
状の屈折率パターンを発生させる固体電子線源とを有す
ることを特徴とする光偏向素子。 2、前記屈折率パターンは直線状パターンとした特許請
求の範囲第1項に記載の光偏向素子。 3、前記屈折率パターンは弯曲状パターンとした特許請
求の範囲第1項に記載の光偏向素子。
[Claims] 1. An optical waveguide made of a transparent ferroelectric material, and a solid-state electron beam facing the optical waveguide and irradiating the electron beam onto the optical waveguide to generate a grating-like refractive index pattern. 1. An optical deflection element comprising a source. 2. The light deflection element according to claim 1, wherein the refractive index pattern is a linear pattern. 3. The light deflection element according to claim 1, wherein the refractive index pattern is a curved pattern.
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