JPH012023A - 光偏向装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、光導波路に表面弾性波を発生させ、この表面
弾性波の回折作用によって導波光を偏向させるようにし
た光偏向装置、特に詳細には導波光を２つの表面弾性波
によって２回偏向させることと、１つの表面弾性波によ
って１回偏向させることを組み合わせて、広偏向角範囲
が得られるようにした光偏向装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より例えば特開昭６１−１８３６２６号公報に示さ
れるように、表面弾性波が伝播可能な材料がら形成され
た光導波路に光を入射させ、この光導波路内を進行する
導波光と交わる方向に表面弾性波を発生させて該表面弾
性波によって導波光をブラッグ回折させ、そして上記表
面弾性波の周波数を連続的に変化させることにより導波
光の回折角（偏向角）を連続的に変化させるようにした
光偏向装置が公知となっている。このような光偏向装置
は、例えばガルバノメータミラーやポリゴンミラー等の
機械式光偏向器や、ＥＯＤ　（電気光学光偏向器）やＡ
ＯＤ（ｆ響光学光偏向器）等の光偏向素子を用いる光偏
向器に比べると、小型軽量化が可能で、また機械的動作
部分を持たないので信頼性も高い、といつた特長を有し
ている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが上述のような光偏向装置には、偏向角を大きく
とることが困難であるという問題がある。

つまりこの光導波路を用いた光偏向装置においては、光
偏向角は表面弾性波の周波数にほぼ比例するので、大き
な偏向角を得ようとすれば必然的に表面弾性波の周波数
を極めて高い値まで変化させることが必要となる。また
このように表面弾性波の周波数を広い帯域に亘って変化
させるのみならず、ブラッグ条件を満たすために、表面
弾性波の進行方向を連続的に変化（ステアリング）させ
て導波光の表面弾性波への入射角を制御する必要がある
。

上記のような要求に応えるため、例えば前記特開昭８１
−１８３６２８号公報にも示されるように、互いに異な
る帯域で周波数が変化する表面弾性波を発生する複数の
交叉くし形電極対（ＩＤＴ：ＩｎｔｅｒＤ　１ｇ１ｔａ
ｌ　　Ｔ　ｒａｎｓｄｕｃｅｒ　）をそれぞれ表面弾性
波発生方向が異なるように配置し、各ＩＤＴをスイッチ
ング作動させるようにした光偏向装置が提案されている
。

しかし上記構成の光偏向装置は、各ＩＤＴが発する表面
弾性波のクロスオーバー周波数を中心にして回折効率が
落ち込むので、偏向された光ビームの光量が、偏向角に
応じて変動してしまうという問題が生じる。

また上記の構成にしても、結局偏向角の高い部分を受は
持つＩＤＴは、極めて高い周波数の表面弾性波を発生し
つるように構成されなければならない。以下、この点に
ついて、具体例を挙げて説明する。表面弾性波の進行方
向に対する導波光の入射角をθとすると、表面弾性波と
導波光との音響光学相互作用による導波光の偏向角δは
、δ−２０である。そして導波光の波長、実効屈折率を
λ、Ｎｅとし、表面弾性波の波長、周波数、速度をそれ
ぞれΔ、ｆ、ｖとすれば、 ２θ−２ｓｉｎ’（λ／２Ｎｅ　−Ａ）〜λ／　Ｎ　ｃ
　・Δ 一λ・ｆ／Ｎｃ・■・・・・・・（１）である。したが
って偏向角範囲△（２θ）は、△（２θ）−△ｆ・λ／
Ｎｅ−■ となる。ここで例えばλ−０，７８μ７７１．Ｎｅ−２
．２、ｖ　−３５００７７Ｌ／　ｓとして偏向角範囲Δ
（２θ）−ｉｏ’を得ようとすれば、表面弾性波の周波
数範囲すなわちＩＤＴに印加する高周波の周波数帯域△
ｆ　＝　１．７２　ＧＨｚが必要となる。この周波数帯
域を、２次回折光の影響を受けないように１オクターブ
とすれば、中心周波数ｆ（、−２，５７ＧＨｚ　。

最大周波数ｆ２−３．４３　ＧＨｚとなる。この最大周
波数ｆ２を得るＩＤＴの周期Ａ　−１，０２μ瓦となり
、ＩＤＴ電極指の線幅Ｗ−Ａ／４−０．２５５μｍとな
る。

ＩＤＴを形成する技術として一般的なフォトリソ法、電
子ビーム描画法においては、現在のところ線幅限界がそ
れぞれ０．８μｍ、０．５μｍ程度であり、したがって
上記のように極めて小さい線幅を有するＩＤＴは実現困
難である。またこのように精細なＩＤＴが将来形成でき
たとしても、３．４３ＧＨｚ程度の高周波を生成するド
ライバーは、製造困難でかつ極めて高価なものとなるし
、このように精細なＩＤＴには高電圧を印加することが
難しくなる。さらに、上記のように表面弾性波の周波数
を高めれば、当然その波長が短くなるので該表面弾性波
が光導波路に吸収されやすくなり、回折効率が低下する
ことになる。

一方文献Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ　　Ｔ　ｒａｎｓａｃｔｉｏｎ
ｓ　ｏｎ　　Ｃ１ｒｃｕＵｓ　　ａｎｄ　　５ｙｓｔｅ
ｎ＋ｓ、　ｖｏｌ、　　ＣＡＳ　−２８，Ｎｏ。

１２、　　ｐ１０７２　［Ｇｕｉｄｅｄ　−Ｗａｖｅ　
　ＡｃｏｕｓｔｏｏｐｔｉｃＢｒａｇｇ　　Ｍｏｄｕｌ
ａｔｏｒｓ　ｒｏｒ　Ｗｉｄｅ−Ｂａｎｄ　Ｉ　ｎｔｅ
ｇｒａｔｃｄ　０ｐＮｃ　　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ
ｎｓ　ａｎｄ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒ。

ｃｅｓｓｉｎｇ　］　ｂｙ　　Ｃ，Ｓ、　ＴＳＡ　Ｉに
は、前述のように複数のＩＤＴをスイッチング作動させ
ず、１つのＩＤＴを電極指線幅が連続的に変化しかつ各
電極指が円弧状をなす湾曲指チャープＩＤＴとして構成
し、この１つのＩＤＴによって表面弾性波の周波数およ
び進行方向を広範囲に亘って連続的に変化させるように
した光偏向装置が示されている。このような構成におい
ては、前述のように光ビームの光量が偏向角に応じて変
動してしまうという問題は解消できるが、表面弾性波の
周波数を極めて高く設定しなければならない点はそのま
まであり、それにより前述と全く同様の問題が生じる。

そこで本発明者らは先に、以上述べた光ビームの光量変
動を招かず、また表面弾性波の周波数を著しく高く設定
しなくても広偏向角範囲が得られる光偏向装置を提案し
た（特願昭６１−２８３６４８号）。

この光偏向装置は、前述のように表面弾性波が伝播可能
な材料から形成された光導波路内に導波光を進行させ、
この導波光を表面弾性波によって回折、偏向させるよう
にした光偏向装置において、上記導波光の光路に交わる
方向に進行して該導波光を回折、偏向させる第１の表面
弾性波を光導波路において発生させる第１の表面弾性波
発生手段と、 ７一 上記のように回折された導波光の光路に交わる方向に進
行して該導波光を、上記回折による偏向をさらに増幅さ
せる方向に回折、偏向させる第２の表面弾性波を光導波
路において発生させる第２の表面弾性波発生手段とを設
け、 そしてこれら第１、第２の表面弾性波発生手段を、第１
の表面弾性波によって回折される前、後の導波光の波数
ベクトルをそれぞれｌｋ、、ｌｋ２、第２の表面弾性波
によって回折された導波光の波数ベクトルをに３、第１
、第２の表面弾性波の波数ベクトルをｌＫｔ　、１に２
としたとき、Ｊ　＋ｌＫ１−１に２ ＩＪ　＋ＩＫｚ−１に３ なる条件を満たしながらそれぞれ第１、第２の表面弾性
波の周波数および進行方向を連続的に変化させるように
形成したことを特徴とするものである。

上記のような第１、第２の表面弾性波発生手段は、例え
ば電極指間隔が段階的に変化しかつ各電極指の向きが段
階的に変化する傾斜指チャープ交叉くし形電極対（Ｔ　
１ｌｔｅｄ　−Ｆ　ｉｎｇｅｒ　　ＣｈｉｒｐｅｄＩＤ
Ｔ）と、この電極対に周波数が連続的に変化する交番電
圧を印加するドライバーとの組合せ等によって形成する
ことができる。

上記の構成においては、第１の表面弾性波によって偏向
された導波光が第２の表面弾性波よって再度偏向される
から、第１、第２の表面弾性波それぞれの周波数帯域を
さほど広く設定しなくても、全体として広偏向角範囲が
得られるようになる。

本発明は、上記のような特長を有する特願昭８１−２８
３８４８号の光偏向装置をさらに発展させて、より広い
偏向角範囲を得ることができる光偏向装置を提供するこ
とを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の光偏向装置は特願昭６１−２８３６４８号の光
偏向装置、すなわち前述したような光導波路と、第１の
表面弾性波発生手段と、第２の表面弾性波発生手段とを
備えてなる光偏向装置において、導波光の２回回折によ
って偏向角範囲δ２〜δ３′（δｚ＜δ３）を得るよう
にし、この下限の偏向角δ２よりも偏向角が小さくなる
ような範囲においては、第２の表面弾性波発生手段を作
動停止させる一方、第１の表面弾性波発生手段のみを作
動させて、１回回折の導波光を偏向角δ１〜δ２（δ１
＜δ２）の範囲で連続的に偏向させるように構成したこ
とを特徴とするものである。

（作　　用） 上記構成の光偏向装置で光ビームを偏向させると、２回
回折のみで光ビームを偏向させる場合に比べて、偏向角
範囲は低角度側に拡張されるようになる。

このようにした場合偏向角δ２．δ３の設定次第では、
拡張される低偏向角範囲内に、２回回折に際して第２の
表面弾性波で回折し得ない導波光が進行することになる
。つまり有効走査範囲として利用しようとする偏向角範
囲内に、不要光が生じることになる。しかし、表面弾性
波による回折効率は現在のところ９０％程度確保可能で
あるので、第１の表面弾性波に交わる前の導波光の光量
を１とすると、光走査に利用する２回回折光の光量は０
．９　Ｘｏ、９−０．８１．一方上記不要光の光量は０
，９ＸＱ、ｌ−０，（＋９となり、利用光と不要光の光
量比はり：１程度確保できる。この程度の光量比では、
例えば高階調の画像記録は難しいが、現在実用に供され
ている感光材料を用いて、２値画像の記録は十分可能で
ある。

（実　施　例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明の一実施例による光偏向装置を示すもの
である。この光偏向装置ＩＯは、基板１１上に形成され
た光導波路１２と、この光導波路１２上に形成された光
ビーム入射用集光性回折格子（Ｆ　ｏｅｕｓｔｌｇ　　
Ｇ　ｒａｔｉｎｇ　　Ｃｏｕｐｌｅｒ、以下ＦＣＣと称
する）　１３と、光ビーム出射用Ｆ　Ｇ　Ｃ１４と、こ
れらのＦ　ＣＣ１３，１４の間を進行する導波光の光路
に交わる方向に進行する表面弾性波１５．１Ｂをそれぞ
れ発生させる第１、第２の傾斜指チャープ交叉くし形電
極対（Ｔ第１ｔｅｄ　−Ｆｌｎｇｅｒ　　Ｃｈｉｒｐｅ
ｄ　　ＩｎｔｅｒＤ　１ｇ１ｔａｌ　　Ｔ　ｒａｎｓｄ
ｕｃｅｒ　、以下傾斜指チヤーブＩＤＴと称する）１７
．１８と、上記表面弾性波１５．１６を発生させるため
にこれらの傾斜指チャープよりＴ１７．１８に高周波の
交番電圧を印加する高周波アンプ１９と、上記電圧の周
波数を連続的に変化（掃引）させるスィーパ−２０とを
有している。

また第２の傾斜指チャープＩＤＴ１８と高周波アンプＩ
９との間には、該ＩＤＴ］８への交番電圧印加を適宜遮
断しつるスイッチ３０が設けられ、このスイッチ３０は
制御回路３１により、スィーパ−２０の周波数掃引タイ
ミングと同期して開閉されるようになっている。

本実施例においては一例として、基板１１にＬｉＮｂＯ
３ウェハを用い、このウェハの表面にＴｉ拡散膜を設け
ることにより光導波路１２を形成している。なお基板１
１としてその他サファイア、Ｓｉ等からなる結晶性基板
が用いられてもよい。また光導波路１２も上記のＴｉ拡
散に限らず、基板ＩＩ上にその他の材料をスパッタ、蒸
着する等して形成することもできる。なお光導波路につ
いては、例えばティー　タミール（Ｔ、　Ｔａ１Ｉｌｒ
）編「インチグレイテッド　オプティクス（Ｉ　ｎｔｅ
ｇｒａｔｅｄ　　０ｐｔｉｃｓ　）　Ｊ　　（トピック
ス　イン　アプライド　フィジックス（Ｔｏｐｉｃｓ　
　ｉｎ　　Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ）第７巻
）スブリンガー　フエアラーグ（Ｓ　ｐｒｉｎｇｅｒ−
Ｖｅｒｌａｇ　）刊（１，９７５）　　、西原、春名、
栖原共著「光集積回路」オーム社刊（１９８５）等の成
著に詳細な記述があり、本発明ては光導波路１２として
これら公知の光導波路のいずれをも使用できる。

ただし、この光導波路Ｉ２は、上記Ｔｉ拡散膜等、後述
する表面弾性波が伝播可能な材料から形成されなければ
ならない。また光導波路は２層以上の積層構造を有して
いてもよい。

傾斜指チャープＩＤＴ１７．１８は、例えば光導波路１
２の表面にポジ型電子線レジストを塗布し、さらにその
上にＡｕ導電用薄膜を蒸着し、電極パターンを電子線描
画し、Ａｕ薄膜を剥離後現像を行ない、次いでＣｒ薄膜
、ＡＩ薄膜を蒸着後、６機溶媒中でリフトオフを行なう
ことによって形成することができる。なお傾斜指チャー
プＩＤＴＬ７．１８は、基板１１や光導波路１２が圧電
性を有する材料からなる場合には、直接光導波路１２内
あるいは基板１１上に設置しても表面弾性波１５．１６
を発生させることができるが、そうでない場合には基板
１１あるいは光導波路１２の一部に例えばＺｎＯ等から
なる圧電性薄膜を蒸着、スパッタ等によって形成し、そ
こにＩＤＴＬ７．１８を設置すればよい。

偏向される光ビームＬは、例えば半導体レーザ等の光源
２１から、Ｆ　Ｇ　Ｃ１３に向けて射出される。

この光ビームＬ（発散ビーム）は、ＦＧＣＬ３によって
平行ビームとされた上で光導波路１２内に取り込まれ、
該光導波路１２内を導波する。この導波光り、は、第１
の傾斜指チャープＩＤＴ１７から発せられた第１の表面
弾性波１５との音響光学相互作用により、図示のように
回折（Ｂ　ｒａｇｇ回折）する。

こうして回折、偏向した導波光Ｌ２は、前記スイッチ３
０が閉じられていて第２の傾斜指チャープＩＤＴ１８に
交番電圧が印加されていれば、このＩＤＴ１８から発せ
られた第２の表面弾性波１Ｂとの音響光学相互作用によ
り、上記偏向をさらに増幅させる方向に回折する。そし
て前述のように、第１の傾斜指チャープＩＤＴ１７に印
加される交番電圧の周波数が連続的に変化するので、第
１の表面弾性波１５の周波数が連続的に変化する。前述
の第（１）式から明らかなように、表面弾性波１５によ
って回折した導波光Ｌ２の偏向角は表面弾性波１５の周
波数にほぼ比例するので、上記のように表面弾性波１５
の周波数が変化することにより、導波光Ｌ２は矢印Ａで
示すように連続的に偏向する。この導波光Ｌ２は次に第
２の表面弾性波１６によって偏向されるが、この第２の
表面弾性波１Ｂも第１の表面弾性波１５と同様に周波数
が連続的に変化するので、第２の表面弾性波１６を通過
した後の導波光Ｌ３は、矢印Ｂで示すように連続的に偏
向する。

後に詳述するように、高周波アンプ１９が出力する交番
電圧は、スィーパ−２０によって最大周波数から最小周
波数まで連続的に掃引され、最小周波数の次は最大周波
数に戻されて同様の掃引が繰り返されるが、前述した制
御回路３１は、上記の掃引１回おきに、この掃引の期間
中スイッチ３０を開かせる。すなわち、ＩＤＴＬ７およ
び１８に上記掃引された交番電圧が印加されると、次に
この交番電圧は第１のＩＤＴ１７のみに印加され、その
次は上記のように両方のＩ　ＤＴ１７．１８に印加され
る４、ということが繰り返される。したがって、上述の
ように導波光Ｌ１が第１および第２の表面弾性波１５．
１６によって回折され偏向した後、表面弾性波１６が発
生しなくなるので、このとき導波光Ｌ１は第１の表面弾
性波１５のみによって偏向され、その次は再度第１およ
び第２の表面弾性波１５．１６によって偏向される。な
お第１の表面弾性波１５のみにょる導波光Ｌ１の偏向角
範囲と、第１および第２の表面弾性波１５．１Ｇによる
導波光Ｌ１の偏向角範囲は、互いに隣接するようになる
ので、最終的な偏向角範囲はこれら２つの偏向角範囲を
足し合わせたものとなる（この点は後に詳しく説明する
）。

第１の表面弾性波１５のみによって偏向された導波光Ｌ
２、あるいは第１および第２の表面弾性波Ｉ５．１Ｂに
よって偏向された導波光Ｌ３はＦ　Ｇ　Ｃ１４によって
光導波路１２外に出射せしめられ、またその集光作用に
よって１点に集束される。

次に、光導波路１２から出射する光ビームＬ、の偏向角
範囲△δについて、第２図を参照して説明する。この第
２図は、第１の傾斜指チャープＩＤＴｌ７および第２の
傾斜指チャープＩＤＴ１８の詳細な形状と配置状態を示
している。図示されるように第１の傾斜指チャープＩＤ
Ｔ１７および第２の傾斜指チャープＩＤ７１ｇはそれぞ
れ、電極指の間隔が変化率一定で段階的に変化するとと
もに、各電極指の向きも変化率一定で段階的に変化する
ように形成されている。第１の傾斜指チャープＩＤＴ１
７および第２の傾斜指チャープＩＤＴ１８とも電極指の
間隔が狭い方が（図中上端部）が導波光側に位置するよ
うに配置され、前述のように印加電圧の周波数が掃引さ
れることにより、それぞれこの上端部が最大周波数ｆ　
２−２　Ｇ　Ｈｚ　ｓそして下端部が最小周波数ｆｌ−
ＩＧＨ２の表面弾性波１５．１Ｂを発生するようになっ
ている。そして第１の傾斜指チャープＩＤＴ１７は、上
端部と下端部の電極指が互いに３°傾いた形状とされ、
導波光Ｌ１の進行方向に対して上端部の電極指が６″の
角度をなし、下端部の電極指が３＠の角度をなすように
配置されている。−力筒２の傾斜指チャープＩＤＴ１８
は、上端部と下端部の電極指が互いに９＠傾いた形状と
され、導波光Ｌ１の進行方向に対して上端部の電極指が
１８°の角度をなし、下端部の電極指が９″の角度をな
すように配置されている。

なお、両傾斜指チャープＩＤＴ１７．１８のアース電極
は互いに一体化されてもよい。また以上述べたような傾
斜指チャープＩＤＴについては、例えば前述のＣ，Ｓ、
ＴＳＡＩによる文献において詳しい説明がなされている
。

第１の傾斜指チャープＩＤＴ１７、第２の傾斜指チャー
プＩＤＴ１ｇからそれぞれ２ＧＨｚの表面弾性波１５．
１Ｂが発せられたときの光ビームの回折状態は第２図の
■で示す状態となる。つまりこの場合は、２ＧＨｚの表
面弾性波１５に対して導波光Ｌ１が入射角６°で入射し
、この角度はブラッグ条件を満足している。すなわち導
波光ＬＬ１回折後の導波光Ｌ２の波数ベクトルをそれぞ
れｋｌ、ｌｋ２、表面弾性波１５の波数ベクトルをＸｌ
とすると、第３図（１）に示すように Ｉｋｌ　＋［Ｋｌ　−１に２ となっている。つまり回折された導波光Ｌ２の進行方向
は、ベクトルに２の向きとなる（偏向角−２０−１２’
　）。またこのとき、２ＧＨｚの表面弾性波！６は第２
の傾斜指チャープＩＤＴ１ｇの第２図中上端部の電極指
（第１の傾斜指チャープＩＤＴ１７の上端部と１２°の
角度をなす）によって励振され該電極指と直角な向きに
進行するから、この表面弾性波１６に対する導波光Ｌ２
の入射角も６°となり、そして表面弾性波ｌＢは表面弾
性波１５と同波長であるから、ブラッグ条件を満足する
。すなわち表面弾性波１６による回折後の導波光Ｌ３の
波数ベクトルをに３、表面弾性波１６の波数ベクトルを
区２とすると、第３図（１）に示すように１に２１に２
冒に３ となっている。このとき導波光Ｌ１に対する導波光Ｌ３
の偏向角を６３とすると、δ３−２４°である。

上記の状態から表面弾性波１５．１６の周波数が１ＧＨ
ｚまで次第に下げられる。表面弾性波１５．１６の各波
数ベクトル［Ｋ　１　、　ＩＫ　２の大きさ１ｌＫ１１
゜１１Ｋｚｌは、その波長を八とすると２π／Ａであ゛
るから、結局表面弾性波１５．１６の周波数に比例する
。したがって、表面弾性波１５．１６の周波数がＩＧＨ
ｚのとき、表面弾性波１５．１６の波数ベクトルｌＫ１
．１に２の大きさは、周波数が２ＧＨｚのときの１／２
となる。またこの場合の表面弾性波１５、表面弾性波１
６の進行方向つまり波数ベクトルＩＫｒ、ＩＫ２の向き
は、ＩＧＨｚの表面弾性波１５．１８を励振する第１の
傾斜指チャープＩＤＴ１７、第２の傾斜指チャープＩＤ
Ｔ１８の電極指部分が前述のように２ＧＨｚの表面弾性
波１５．１６を励振する電極指部分に対してそれぞれ３
°、９″傾いているから、２ＧＨｚの表面弾性波１５．
１６の波数ベクトルＩＫ１、ＩＫｚの向きから各々３″
、９°変化する。また、第３図（１）においてＢｚ　ｂ
であるから結局、表面弾性波１５’、　１Ｂの周波数が
ＩＧＨｚ場合の波数ベクトルＩＫ１、ＩＫ２は、第３図
（２）に示すものとなる。そして、このときの導波光Ｌ
１に対する導波光Ｌ３の偏向角をδ２とすると、δ２−
１２°である。

以上説明した通り、表面弾性波１５．１６の周波数がＩ
ＧＨｚである場合も、前述の １に、　＋ｌＫｌ　−１に２ １ｋ　２　＋　ＩＫ　２−１ｋ　３ の関係が成立している。

そして波数ベクトルｌｋｌの大きさ１ｌｋｔｌは、導波
光Ｌ１の波長をλとするとｎ・２π／λ（ｎは屈折率）
で、この波長は導波光Ｌ２　、Ｌ３についても同じであ
るから、結局常に １ｌｋｘ　　ｌ　−１１に２　ｌ　−１１に３　ｌであ
り、−刃表面弾性波１５の波数ベクトルＩＫ、はその波
長を八とすると２π／Ａで、この波長は常に表面弾性波
１６の波長と等しいから １　ｌＫ！ｌ　−ｌ　［Ｋ２　　ｌ である。また波数ベクトルＩＫ１、ＩＫ２の向きは、先
に説明したように表面弾性波１５．１６の周波数が２Ｇ
ＨｚからＩＧＨｚに変化する際に、それぞれ固有の一定
変化率で変化する。したがって、表面弾性波１５．１８
の周波数が上記のように２ＧＨｚからＩＧＨｚに変化す
る間、常に前述の ＋に、＋ｌＫ１漏１に２ １に２＋１Ｋ２−１に３ の関係が成り立ち、導波光Ｌ１　と表面弾性波１５との
ブラッグ条件、導波光Ｌ２と表面弾性波１６とのブラッ
グ条件が常に満たされる。

以上の説明から明らかなように、表面弾性波１５．１６
の周波数が２ＧＨｚ、ＩＧＨｚのとき、２回回折した導
波光Ｌ３の進行方向はそれぞれ第３図（１）のベクトル
ｌｋ３、第３図（２Ｊのベクトルｌｋ３の向き（第２図
に■、■′で示す向き）であり、その差は２４−１２−
１２°である。つまり表面弾性波■５および１６による
導波光の２回回折により、１２″の広偏向角範囲が得ら
れる。

上述のように表面弾性波１５および１Ｂの周波数が連続
的に変えられた後は、先に述べたように第２の表面弾性
波１Ｂの発生は抑えられ、第１の表面弾性波１５のみが
発生されて、その周波数が２ＧＨｚからＩＧＨｚまで連
続的に変化する。したがってこの場合は、表面弾性波１
５の周波数が２ＧＨｚのとき光導波路１２から出射する
光ビームＬ４の偏向方向は、導波光Ｌ２の偏向方向であ
り、第３図（１）のベクトルＩｋ２の向きとなる。この
向きは第３図（２）の■゛の向き、つまり表面弾性波１
５および１６がともにＩＧＨｚのときの光ビームＬ４の
偏向方向と同じである。そしてこの状態から第１の表面
弾性波１５の周波数がＩＧＨｚまで連続的に変えられる
と、導波光Ｌ２は第１図に矢印Ａで示すように連続的に
偏向し、表面弾性波１５の周波数がＩＧＨｚのときの導
波光Ｌ２の偏向方向（すなわち光ビームＬ１の偏向方向
）は、第３図の（２］のベクトルＩｋ２の向きとなる。

このとき導波光り、に対する導波光Ｌ２の偏向角をδｌ
とすると、δ　ｍ　６　ａである。つまり第１の表面弾
性波１５のみによる導波光Ｌ１の回折により、δ１−６
°の偏向角範囲が得られる。したがって、表面弾性波１
５および１６による導波光の２回回折と、表面弾性波１
５のみによる導波光の１回回折とを組み合わせたことに
より、本装置においては、１２＋　６−１８°の極めて
広い偏向角範囲が得られている。ちなみに、周波数がＩ
ＧＨｚから２ＧＨｚまで変化する（２次回折光の影響を
受けないように周波数帯域を１オクターブとする）１つ
の表面弾性波のみで光ビーム偏向を行なう場合には、偏
向角範囲は６″となる。

なお第１の表面弾性波１５と第２の表面弾性波１６とが
互いに間をおいて進行している場合は、２ＧＨｚの表面
弾性波１５のみで偏向された導波光Ｌ２の光路は第２図
に■で示す位置であり、ＩＧＨｚの表面弾性波１５およ
び１６で偏向された導波光Ｌ３の光路とは若干ずれるこ
とになる。しかしこの光路のずれは、第１および第２の
表面弾性波１５、ｔＳの進行経路を限り無く近づけるこ
とによって、実用上問題の無い程度まで解消可能である
。さらには上記ずれは残したまま、１回のみ回折時の表
面弾性波１５の最大周波数を２ＧＨｚよりもやや下げる
ことにより、被走査面上では２回回折時の偏向角最小の
光ビーム走査位置と、１回回折時の偏向角最大の光ビー
ム走査位置とが相隣接するように調整することも可能で
ある。

また１回のみ回折によって得る偏向角範囲、すなわち第
３図（２）の■°〜■°の範囲には、導波光Ｌ１を２回
回折させる際に第２の表面弾性波１６で回折し得なかっ
た不要光が僅かではあるか出射するが、先に述べた通り
本装置を２値画像の光走査記録あるいは読取り等に用い
る限りは、この不要光は何ら問題とならない。

なお以上の説明では、表面弾性波１５．１６の周波数を
２ＧＨｚからＩＧＨｚに連続的に変化させるようにして
いるが、この反対にＩＧＨｚから２ＧＨｚまで変化させ
るようにしてもよい。この場合は光ビームＬ４の偏向の
方向が逆になるだけである。また上記周波数を２→１−
２→ＩＧＨｚとなるように変化させれば、光ビームＬ４
が往復で偏向するようになり、光ビームの往復走査が可
能となる。

また以上説明の実施例では、周波数２ＧＨｚの表面弾性
波１５に対する導波光Ｌ１の入射角（つまり第１の傾斜
指チャープＩＤＴ１７の２ＧＨｚを励振する電極指と導
波光Ｌ１の進行方向がなす角度）を６°とし、第１の傾
斜指チャープＩＤＴ１７の１ＧＨｚを励振する電極指が
上記導波光Ｌ１の進行方向となす角を３°、一方策２の
傾斜指チャープＩＤＴ１８の２ＧＨｚ、ＩＧＨｚを励振
する電極指が上記進行方向となす角をそれぞれ１８１′
、９°としているが、一般に表面弾性波１５．１Ｂの最
小、最大周波数をｆｌ　Ｓｒ１　　（ｆ２−２ｆｌ　）
とする場合には、上記の例において６″、３″、１８″
、９０と設定された各角度を各々θ、θ／２．３θ、３
θ／２とすれば、いかなる場合も常に前述のブラッグ条
件を満足させることが可能となる。このことは、第３図
（１）、（２を参照すれば自明であろう。

なお傾斜指チャープＩＤＴ１７．１８の形状を上記θで
規定される形状とする場合においても、表面弾性波１５
．１Ｂの最小、最大周波数ｒｌ、ｆ’２をｆ２−２ｒ、
となるように設定することは必ずしも必要ではなく、例
えば最大周波数ｒ２を２１．なる値よりもやや小さめに
設定しても構わない。しかし上記のような形状に傾斜指
チャープＩＤＴ１７．１８を形成する以上はこのＩＤＴ
形状を最大限活かして、最小周波数ｒｌのとき発生する
２次回折光が偏向角範囲に入り込まないで最大偏向角範
囲が得られるようになるｆｌから［２−２ｆ’１の間で
表面弾性波周波数を変化させるのが好ましい。

さらに本発明においては、表面弾性波１５．１Ｂの最小
、最大周波数ｆｌｓｆ２をｆ２−２ｆｌとなるように設
定し、また表面弾性波１５．１６の周波数を常に互いが
等しくなるように変化させることは必ずしも必要ではな
く、表面弾性波１５、ｔｅの周波数および進行方向を個
別に変化させても、第１、第２の傾斜指チャープＩＤＴ
１７．１８の形状および配置状態によって前述の ｋｌ　　＋ｌＫ五　−に２ に２　＋ｌＫ２−に３ の関係を満たすことが可能である。また１回のみ回折時
の第１の表面弾性波１５の最小周波数は、必ずしも２回
回折時の第１の表面弾性波１５の最小周波数ｆ１と等し
く設定しなくても構わない。

しかし、上記実施例におけるように、表面弾性波１５．
１６の周波数を同じように変化させれば、２つの傾斜指
チャープＩＤＴを共通のドライバーで駆動可能となり、
高価なドライバが１っで済むので好都合である。

また本発明装置においては、以上説明した傾斜指チャー
プＩＤＴ１７．１８に代えて、電極指間隔が段階的に変
化しかつ各電極指が円弧状をなすいわゆる湾曲指チャー
プＩＤＴを使用して、第１、第２の表面弾性波の周波数
および進行方向を連続的に変化させるようにしてもよい
。第４図はこの湾曲指チャープＩＤＴの配置例を示して
いる。この例においては第１の湾曲指チャープＩＤＴ１
．１７も、第２の湾曲指チャープＩＤＴ１１８も図中右
端の電極指部分が最大周波数ｒ２の表面弾性波１５．１
６を発生し、左端の電極指部分が最小周波数ｒ１の表面
弾性波１５．１６（図中破線で示す）を発生するように
構成されている。この場合も「２−２「ｌ　とするので
あれば、最大周波数ｆ２の第１の表面弾性波１５に対す
る導波光Ｌ１の入射角をθとして、第１の湾曲指チャー
プＩＤＴ１１７の左端の電極指部分が上記導波光Ｌｌの
進行方向に対してθ／２の角度をなし一方第２の湾曲指
チャープＩＤＴｌ１８の右端、左端の電極指部分が上記
導波光Ｌ１の進行方向に対してそれぞれ３θ、３θ／２
の角度をなすように両ＩＤＴ１１７．１１８を作成、配
置すればよい。

また光導波路１２を前述のＴ１拡散ＬＩＮｂＯ３に代え
てＺｎＯからなる光導波路にした場合には、−例として
表面弾性波１５．１６の最大、最小周波数を１．ＯＧ　
Ｈｚ　、　　０．５Ｇ　Ｈｚすると、Δδ−１２°程度
の偏向角範囲が得られる。

さらに、光ビームを光導波路１２内に入射させ、またそ
こから外部に出射させるためには、前述のＦＧＣ１３，
１４の他、カプラープリズム等を用いてもよいし、ある
いは光導波路１２の端面から直接光ビームを入射、出射
させるようにしてもよい。また発散ビームである光ビー
ムＬを平行ビーム化したり、光導波路１２から出射する
光ビームＬ４を集束させるためには、導波路レンズや通
常の外部レンズを用いることもできる。

（発明の効果） 以上詳・細に説明した通り本発明の光偏向装置において
は、表面弾性波によって１回回折させた光ビームをさら
に別の表面弾性波によって回折させるとともに、このよ
うな２回回折と１回回折とを組み合わせているので、極
めて広い偏向角範囲が得られる。したがって本発明の光
偏向装置を用いれば、光偏向装置から被走査面までの距
離を短くして、光走査記録装置や読取装置の小型化を達
成することができる。

そして本発明装置においては、個々の表面弾性波の周波
数を著しく高く設定しなくても上述のように広偏向角範
囲が得られるようになっているから、表面弾性波発生手
段としてＩＤＴを用いる場合にはその線幅を極端に小さ
く設定する必要がなく、このＩＤＴを現在確立されてい
る技術によって容易に製造可能となる。また上記の通り
であるから、ＩＤＴに印加する交番電圧の周波数も著し
く高く設定する必要がなくなり、したがってＩＤＴのド
ライバーが容易かつ安価に形成可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置を示す概略斜視図、 第２図は上記実施例装置の一部を拡大して示す平面図、 第３図は本発明における光ビーム偏向の仕組みを説明す
る説明図、 第４図は本発明において用いられる表面弾性波発生手段
の他の例を示す平面図である。 １０・・・光偏向装置　　　１１・・・基　　板１２・
・・光導波路　　　　１３・・・光ビーム入射用ＦＧＣ
１４・・・光ビーム出射用ＦＣＣ １５・・・第１の表面弾性波　１６・・・第２の表面弾
性波１７・・・第１の傾斜指チャープＩＤＴ１８・・・
第２の傾斜指チャープＩＤＴ１９・・・高周波アンプ　
　２０・・・スィーパ−２１・・・光　　源 １１７・・・第１の湾曲指チャープＩＤＴ１１８・・・
第２の湾曲指チャープＩＤＴＬ！・・・第１の表面弾性
波に入射する前の導波光Ｌ２・・・第１の表面弾性波を
通過した導波光Ｌ３・・・第２の表面弾性波を通過した
導波光に１・・・導波光り、の波数ベクトル Ｉｋ２・・・導波光Ｌ２の波数ベクトル１に、・・・導
波光Ｌ３の波数ベクトルＩＫ、・・・第１の表面弾性波
の波数ベクトルＩＫ２・・・第２の表面弾性波の波数ベ
クトル第１図 第２図 第３図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面弾性波が伝播可能な材料から形成された光導
   波路と、 この光導波路内を進行する導波光の光路に交わる方向に
   進行して該導波光を回折、偏向させる第１の表面弾性波
   を前記光導波路において発生させる第１の表面弾性波発
   生手段と、 回折された前記導波光の光路に交わる方向に進行して該
   導波光を、前記回折による偏向をさらに増幅させる方向
   に回折、偏向させる第２の表面弾性波を前記光導波路に
   おいて発生させる第２の表面弾性波発生手段とを有し、 前記第１および第２の表面弾性波発生手段が、前記第１
   の表面弾性波によって回折される前、後の導波光の波数
   ベクトルをそれぞれ｜ｋ＿１、｜ｋ＿２、第２の表面弾
   性波によって回折された導波光の波数ベクトル｜ｋ＿３
   、第１、第２の表面弾性波の波数ベクトルを｜Ｋ＿１、
   ｜Ｋ＿２としたとき、第１および第２の表面弾性波によ
   る前記導波光の偏向角がδ＿２〜δ＿３（δ＿２＜δ＿
   ３）の範囲において、 ｜ｋ＿１＋｜Ｋ＿１＝｜ｋ＿２ ｜ｋ＿２＋｜Ｋ＿２＝｜ｋ＿３ なる条件を満たしながらそれぞれ第１、第２の表面弾性
   波の周波数および進行方向を連続的に変化させるように
   作動し、 かつ前記偏向角がδ＿２よりも小さくなる範囲において
   、前記第２の表面弾性波発生手段が作動停止する一方、
   前記第１の表面弾性波発生手段が、前記導波光を偏向角
   δ＿１〜δ＿２（δ＿１＜δ＿２）の範囲で連続的に偏
   向させるように作動することを特徴とする光偏向装置。
2. （２）前記第１、第２の表面弾性波発生手段がそれぞれ
   、電極指間隔が段階的に変化しかつ各電極指の向きが段
   階的に変化する傾斜指チャープ交叉くし形電極対と、該
   電極対に周波数が連続的に変化する交番電圧を印加する
   ドライバーとからなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の光偏向装置。
3. （３）前記第１、第２の表面弾性波発生手段がそれぞれ
   、電極指間隔が段階的に変化しかつ各電極指が円弧状を
   なす湾曲指チャープ交叉くし形電極対と、該電極対に周
   波数が連続的に変化する交番電圧を印加するドライバー
   とからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光偏向装置。
4. （４）前記導波光の偏向角がδ＿２〜δ＿３の範囲にお
   いて第１、第２の表面弾性波発生手段がともに、周波数
   ｆ＿１〜ｆ＿２（ｆ＿２≒２ｆ＿１）の間で互いに同じ
   値をとりながら周波数が変化する表面弾性波を発生する
   ように構成され、 周波数ｆ＿２の第１の表面弾性波に入射する導波光Ｌ＿
   １の入射角をθとすると、第１の表面弾性波発生手段を
   構成する前記チャープ交叉くし形電極対が、周波数ｆ＿
   １の第１の表面弾性波を発生する部分の電極指が前記導
   波光Ｌ＿１の進行方向に対してθ／２の角度をなし、 第２の表面弾性波発生手段を構成する前記チャープ交叉
   くし形電極対が、周波数ｆ＿２、ｆ＿１の表面弾性波を
   発生する部分の電極指がそれぞれ前記導波光Ｌ＿１の進
   行方向に対して３θ、３θ／２の角度をなすように形成
   され、 前記第１の表面弾性波発生手段が、第２の表面弾性波発
   生手段が作動停止しているとき周波数ｆ＿０〜ｆ＿２（
   ｆ＿０＜ｆ＿２）の間で周波数が変化する表面弾性波を
   発生するように形成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項または第３項記載の光偏向装置。
5. （５）前記周波数ｆ＿０＝ｆ＿１であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項記載の光偏向装置。
6. （６）前記第１、第２の表面弾性波発生手段を構成する
   各チャープ交叉くし形電極対が、共通のドライバーによ
   って駆動されることを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載の光偏向装置。