WO2014122896A1 - 光偏向素子及び光偏向装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1.1次元の光偏向技術
特許文献1では、一対の電極を設けて、光導波層101の表面に対して水平方向(図12のxy面方向)の光偏向を実現している。しかしながら、特許文献1では、一対の電極を用いているに過ぎないので、2次元の光偏向には至っていない。即ち、光導波層101の表面に対して水平方向に光を偏向しているが、光導波層101の表面に対して垂直方向に光偏向することができない。
これに対して、特許文献2では、電気光学物質105の膜厚方向(図14のz軸方向)と、電気光学物質105の表面の水平方向(図14のxy面方向)に対して2次元の光偏向を実現している。しかしながら、図14に示す光偏向素子を実現しようとすると、素子のサイズが大きくなり、それに伴い、駆動電圧が高くなるため、実用的ではない。
以下に、本発明の実施の形態1の光偏向素子及び光偏向装置の一構成例について、図1から図10を用いて詳細に説明する。
まず、図5に示すように、Al2O3単結晶からなる基板11上に、スパッタリングにより、下部電極となる膜厚100nmのエピタキシャルなPt電極16を形成する。
次に、図6に示すように、エッチングにより、Pt電極16から不要な部分を除去し、三角形形状の第1の下部電極12a及び四角形状の第2の下部電極13aを形成する。
次に、図7に示すように、Al2O3単結晶からなる基板11、第1の下部電極12a及び第2の下部電極13a上に、スパッタリングにより、膜厚4μmのエピタキシャルなKTa1-xNbxO3(x=0.3)からなる光導波膜14を形成する。
次に、図8に示すように、光導波膜14上に、スパッタリングにより、上部電極となる膜厚200nmのITO電極17を形成する。
次に、図9に示すように、エッチングにより、ITO電極17から不要な部分を除去し、第1の下部電極12aと同一の三角形形状の第1の上部電極12b、及び第2の下部電極13aよりy軸方向の辺が短い四角形状の第2の上部電極13bを形成する。
最後に、光偏向素子10の入射端面及び出射端面を研磨して滑らかな面を形成する。以上の工程によって光偏向素子10を製造した。
Aperture)を一致させることが望ましい。出射光学系21は、光偏向素子10から出射されたレーザ光をコリメートするためのレンズと、必要に応じて、偏向角を拡大するめの凸凹レンズとを備える。
次に、本発明の実施の形態2の光偏向素子について、実施の形態1の光偏向素子10と異なる点を中心に、図11を用いて説明する。
Claims (17)
- 基板と、
電気光学材料からなり、前記基板上に形成された光導波路を構成する光導波膜と、
前記光導波膜の膜厚方向に対向して前記光導波膜の入射側に配置され、前記光導波膜を伝搬する光ビームを、第1の印加電圧に応じて前記光導波膜の面内方向に偏向する第1の電極対と、
前記光導波膜の膜厚方向に対向して前記光導波膜の出射側に配置され、前記第1の電極対によって前記光導波膜の面内方向に偏向された光ビームを、第2の印加電圧に応じて前記光導波膜の膜厚方向に偏向する第2の電極対と、
を備え、
前記第2の電極対は、第1の電極と、第2の電極とを含み、
前記第1の電極及び前記第2の電極は、前記光導波膜を伝搬する光ビームの進行方向に異なる長さで形成されている光偏向素子。 - 前記光導波膜の厚さは、1μm以上10μm以下である、
請求項1記載の光偏向素子。 - 前記第1の電極及び前記第2の電極は、金属電極である、
請求項1又は2記載の光偏向素子。 - 前記第1の電極は、前記光導波膜の前記基板側に設けられ、
前記第2の電極は、前記光導波膜の前記基板と対向する側に設けられ、
前記光導波膜を伝搬する光ビームの進行方向における前記第1の電極の長さは、前記進行方向における前記第2の電極の長さより長い、
請求項1から請求項3のいずれか一に記載の光偏向素子。 - 前記第1の電極は、前記光導波膜の前記基板側に設けられ、
前記第2の電極は、前記光導波膜の前記基板と対向する側に設けられ、
前記光導波膜を伝搬する光ビームの進行方向における前記第1の電極の長さは、前記進行方向における前記第2の電極の長さより短い、
請求項1から請求項3のいずれか一に記載の光偏向素子。 - 前記第1の電極は、四角形状に形成され、
前記第2の電極は、前記第1の電極の四角形状より面積の小さい四角形状で形成され、
前記第1の電極及び前記第2の電極は、前記第2の印加電圧が印加されることにより、前記光導波膜の前記第1の電極と前記第2の電極とに挟まれた領域に、前記光導波膜を伝搬する光ビームの進行方向に沿った断面が台形形状となる四角柱のプリズムを形成する、
請求項1から請求項3のいずれか一に記載の光偏向素子。 - 前記第1の電極は、前記光導波膜の前記基板側に設けられ、
前記第2の電極は、前記光導波膜の前記基板と対向する側に設けられる、
請求項6に記載の光偏向素子。 - 前記第2の電極は、前記光導波膜を伝搬する光ビームの進行方向における前記第1の電極の中央領域に対向して配置されている、
請求項6又は請求項7に記載の光偏向素子。 - 前記光導波膜の前記第1の電極対に挟まれたプリズム領域の屈折率は、前記第1の印加電圧が前記第1の電極対に印加されることによって変化し、
前記光導波膜の前記第2の電極対に挟まれたプリズム領域の屈折率は、前記第2の印加電圧が前記第2の電極対に印加されることによって変化する、
請求項1から請求項8のいずれか一に記載の光偏向素子。 - 前記第1の電極対は、対の電極が共に同一形状の三角形状に形成され、
前記第1の電極対は、前記第1の印加電圧が印加されることにより、前記光導波膜の前記第1の電極対に挟まれた領域に三角柱のプリズムを形成する、
請求項1から請求項9のいずれか一に記載の光偏向素子。 - 前記第1の電極及び前記第2の電極は、前記第2の印加電圧が印加されることにより、前記光導波膜の前記第1の電極と前記第2の電極とに挟まれた領域に、前記第2の印加電圧の印加前の前記光導波膜の屈折率と異なる屈折率を有するプリズム領域を形成し、
前記プリズム領域は、前記光導波膜の前記プリズム領域が形成されていない部分と前記プリズム領域との境界となる第1の境界面及び第2の境界面を有し、
前記第1の境界面及び前記第2の境界面は、前記光導波膜の膜厚方向に対して傾斜しており、
前記プリズム領域に入射される光ビームは、前記第1の境界面で前記光導波膜の膜厚方向に偏向されるとともに、前記第2の境界面で前記光導波膜の膜厚方向に偏向される、
請求項1から請求項10のいずれか一に記載の光偏向素子。 - 前記基板は、前記光導波膜の屈折率より小さい屈折率を有する、
請求項1から請求項11のいずれか一に記載の光偏向素子。 - 前記第1の電極対及び前記第2の電極対は、前記光導波膜の屈折率より小さい屈折率を有する、
請求項1から請求項12のいずれか一に記載の光偏向素子。 - 前記第1の電極対及び前記第2の電極対の各々を複数個設置した、
請求項1から請求項13のいずれか一に記載の光偏向素子。 - 前記光導波膜と前記第1の電極対との間、及び前記光導波膜と前記第2の電極対との間に形成されたクラッド層をさらに備える、
請求項1から請求項14のいずれか一に記載の光偏向素子。 - 前記光導波膜を形成する前記電気光学材料は、KTa1-xNbxO3(但し、xは、0<x<1である。)の組成を有する、
請求項1から請求項15のいずれか一に記載の光偏向素子。 - 光源と、
前記光源から入射された光を偏向する請求項1から請求項16のいずれか一に記載の光偏向素子と、
前記光偏向素子の光入射側及び光出射側の少なくとも一方に設けられた光学系と、
前記光偏向素子に前記第1の印加電圧及び前記第2の印加電圧を印加して前記光偏向素子を駆動する駆動装置と、
を備える光偏向装置。
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