JPH02110523A - 光偏向装置 - Google Patents
光偏向装置Info
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- JPH02110523A JPH02110523A JP26513888A JP26513888A JPH02110523A JP H02110523 A JPH02110523 A JP H02110523A JP 26513888 A JP26513888 A JP 26513888A JP 26513888 A JP26513888 A JP 26513888A JP H02110523 A JPH02110523 A JP H02110523A
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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。
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、音響光学素子に入射させた光ビームを該素子
への電圧印加状態を連続的に変化させることによって連
続的に偏向させる光偏向装置に関し、特に詳細にはこの
偏向された光ビームが平面上を等速で走査するようにし
た光偏向装置に関するものである。
への電圧印加状態を連続的に変化させることによって連
続的に偏向させる光偏向装置に関し、特に詳細にはこの
偏向された光ビームが平面上を等速で走査するようにし
た光偏向装置に関するものである。
(従来の技術)
例えば光走査記録装置や光走査読取装置等において光ビ
ームを偏向させる光偏向装置の一つとして、従来よりA
OD (音響光学光偏向器)が公知となっている。この
AODは、AO材料のバルク結晶に印加する電圧の大き
さを変えると、そこに入射している光ビームの回折角が
変化することを利用して、上記印加電圧の値を連続的に
変化させることによって光ビームを連続的に偏向させる
ものである。
ームを偏向させる光偏向装置の一つとして、従来よりA
OD (音響光学光偏向器)が公知となっている。この
AODは、AO材料のバルク結晶に印加する電圧の大き
さを変えると、そこに入射している光ビームの回折角が
変化することを利用して、上記印加電圧の値を連続的に
変化させることによって光ビームを連続的に偏向させる
ものである。
一方例えば特開昭ei −183628号公報に示され
るように、表面弾性波が伝播可能な材料から形成された
光導波路に光ビームを入射させ、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
した光偏向装置も公知となっている。この構成において
、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αは、α−2θである。モして導波光
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AS f、vとすれば、 2θ−2sin’(λ/(2Ne・Δ))ユλ/ (N
e ・Δ) 一λ・f/ (Ne−v)・・・・・・(1)である。
るように、表面弾性波が伝播可能な材料から形成された
光導波路に光ビームを入射させ、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
した光偏向装置も公知となっている。この構成において
、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αは、α−2θである。モして導波光
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AS f、vとすれば、 2θ−2sin’(λ/(2Ne・Δ))ユλ/ (N
e ・Δ) 一λ・f/ (Ne−v)・・・・・・(1)である。
つまり偏向角δは表面弾性波周波数fにほぼ比例する。
この光偏向装置においては、回折した導波光は回折格子
(グレーティングカプラー)やカプラープリズム等によ
って光導波路外に取り出され、こうして出射した光ビー
ムは光導波路外の空間において偏向する。
(グレーティングカプラー)やカプラープリズム等によ
って光導波路外に取り出され、こうして出射した光ビー
ムは光導波路外の空間において偏向する。
ところで、以上述べたAODや、先導波路に表面弾性波
を伝播させるタイプの光偏向装置によって光ビームを平
面上に走査させる場合、ガルバノメータミラー等のその
他の光偏向装置を用いる場合と同様、偏向された光ビー
ムを像面湾曲を補正する平面走査レンズに通す必要があ
る。周知の通り、この平面走査レンズとしてf tan
θレンズを用いると、走査端側に行くほど平面上の光ビ
ーム走査速度が大きくなる。一般に画像記録や画像読取
りにおける信号処理は走査速度が一定であることを前提
としてなされるので、通常は上記の平面走査レンズとし
てfθレンズを用いて像面湾曲を補正し、また走査速度
も等速化するようにしている。
を伝播させるタイプの光偏向装置によって光ビームを平
面上に走査させる場合、ガルバノメータミラー等のその
他の光偏向装置を用いる場合と同様、偏向された光ビー
ムを像面湾曲を補正する平面走査レンズに通す必要があ
る。周知の通り、この平面走査レンズとしてf tan
θレンズを用いると、走査端側に行くほど平面上の光ビ
ーム走査速度が大きくなる。一般に画像記録や画像読取
りにおける信号処理は走査速度が一定であることを前提
としてなされるので、通常は上記の平面走査レンズとし
てfθレンズを用いて像面湾曲を補正し、また走査速度
も等速化するようにしている。
(発明が解決しようとする問題点)
ところが、上記のfθレンズは大変高価であり、また多
くの場合3枚のレンズから構成されるので、このfθレ
ンズを用いると光走査記録装置あるいは読取装置のコス
トアップおよび大型化を招く。
くの場合3枚のレンズから構成されるので、このfθレ
ンズを用いると光走査記録装置あるいは読取装置のコス
トアップおよび大型化を招く。
そこで本発明は、上記のfθレンズを用いなくても、平
面上を走査する光ビームを等速化させることができる光
偏向装置を提供することを目的とするものである。
面上を走査する光ビームを等速化させることができる光
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及び作用)本発明の光偏
向装置は、先に述べたようなAODや、光導波路に表面
弾性波を伝播させるタイプの光偏向装置においては、電
圧印加状態に応じた音響光学作用を示す音響光学素子へ
の電圧印加状態(すなわち前者にあっては印加電圧の大
きさであり、後者にあっては印加される交番電圧の周波
数)を電圧印加制御手段によって連続的に変化させるこ
とにより光ビームを連続的に偏向させていることに管目
し、この電圧印加状態の時間当りの変化率(前者にあっ
ては印加電圧値の変化率であり、後者にあっては交番電
圧周波数の変化率)を制御する手段を設けて、該変化率
を連続的に変えることによって、偏向ビームが平面上を
等速で走査するようにしたことを特徴とするものである
。
向装置は、先に述べたようなAODや、光導波路に表面
弾性波を伝播させるタイプの光偏向装置においては、電
圧印加状態に応じた音響光学作用を示す音響光学素子へ
の電圧印加状態(すなわち前者にあっては印加電圧の大
きさであり、後者にあっては印加される交番電圧の周波
数)を電圧印加制御手段によって連続的に変化させるこ
とにより光ビームを連続的に偏向させていることに管目
し、この電圧印加状態の時間当りの変化率(前者にあっ
ては印加電圧値の変化率であり、後者にあっては交番電
圧周波数の変化率)を制御する手段を設けて、該変化率
を連続的に変えることによって、偏向ビームが平面上を
等速で走査するようにしたことを特徴とするものである
。
(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。
する。
第1図は本発明の一実施例による光偏向装置IOを示す
ものである。この光偏向装置10は1.121.1上に
形成された先導波路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(Focustn
g c rattng c oupler、以下F
C,Cと称する)13と、光ビーム出射用線状回折格子
(Llncar Grating Coupler、
以下LGCと称する)14と、これらのFGC13、L
G C14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15.16をそれぞれ発生させる
第1、第2の傾斜化チャーブ交叉くし形電極対(T l
1ted −F Ingcr Chirped
I nLer D 1g1Lal Transd
ucer 。
ものである。この光偏向装置10は1.121.1上に
形成された先導波路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(Focustn
g c rattng c oupler、以下F
C,Cと称する)13と、光ビーム出射用線状回折格子
(Llncar Grating Coupler、
以下LGCと称する)14と、これらのFGC13、L
G C14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15.16をそれぞれ発生させる
第1、第2の傾斜化チャーブ交叉くし形電極対(T l
1ted −F Ingcr Chirped
I nLer D 1g1Lal Transd
ucer 。
以下傾斜化チャーブEDTと称する) 17.18と、
上記表面弾性波15、I6を発生させるためにこれらの
傾斜化チャーブIDT17.18に高周波の交番″1”
U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、上記
電圧周波数の時間当りの変化率を制御するコントローラ
25とを有している。
上記表面弾性波15、I6を発生させるためにこれらの
傾斜化チャーブIDT17.18に高周波の交番″1”
U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、上記
電圧周波数の時間当りの変化率を制御するコントローラ
25とを有している。
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、St等からなる結晶性基板
が用いられてもよい。また先導波路12も上記のTi拡
散に限らず、基板11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。なお先導波路につ
いては、例えばティー タミール(T、 Tam1r
)編「インチグレイテッド オブティクスCI nte
gratcd 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 prlnger
−Verlag )刊(1975) 、西原、春名、
楢原共と「光集積回路」オーム社刊(1985)等の成
著に詳細な記述があり、本発明では先導波路12として
これら公知の先導波路のいずれをも使用できる。
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、St等からなる結晶性基板
が用いられてもよい。また先導波路12も上記のTi拡
散に限らず、基板11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。なお先導波路につ
いては、例えばティー タミール(T、 Tam1r
)編「インチグレイテッド オブティクスCI nte
gratcd 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 prlnger
−Verlag )刊(1975) 、西原、春名、
楢原共と「光集積回路」オーム社刊(1985)等の成
著に詳細な記述があり、本発明では先導波路12として
これら公知の先導波路のいずれをも使用できる。
ただし、この光導波路12は、上記T【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。また先導波路は2層以上の積層構造を有して
いてもよい。
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。また先導波路は2層以上の積層構造を有して
いてもよい。
傾斜指チャーブIDT17.18は、例えば先導波路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、有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
ブIDT17.18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、直接先導波路12内
あるいは基板II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あるいは先導波路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1DT17、L8を設置すればよい。
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、有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
ブIDT17.18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、直接先導波路12内
あるいは基板II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あるいは先導波路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1DT17、L8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、FGC13に向けて射出される。
21から、FGC13に向けて射出される。
この光ビームL(発散ビーム)は、FGC13によって
平行ビームとされた上で先導波路12内に取り込まれ、
該先導波路12内を導波する。この導波光り、は、第1
の傾斜指チャーブ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。
平行ビームとされた上で先導波路12内に取り込まれ、
該先導波路12内を導波する。この導波光り、は、第1
の傾斜指チャーブ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、第2の傾斜指チ
ャーブIDT18から発せられた第2の表面弾性波16
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
指チャーブ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。
ャーブIDT18から発せられた第2の表面弾性波16
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
指チャーブ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Lz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。
によって回折した導波光Lz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16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。
向されるが、この第2の表面弾性波16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。
この導波光L3はL G C14によって先導波路12
外に出射せしめられる。こうして出射した光ビームL°
は平面走査レンズ22に通され、その集光作用によって
被走査面(平面)23上において1点に集束されつつ、
該被走査面23上を矢印X方向に直線的に走査する。
外に出射せしめられる。こうして出射した光ビームL°
は平面走査レンズ22に通され、その集光作用によって
被走査面(平面)23上において1点に集束されつつ、
該被走査面23上を矢印X方向に直線的に走査する。
次に、導波光L3の偏向角範囲2Δ(2θ)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IDT17および第2の傾斜指チャープID
718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の傾斜指チャーブIDT17および第2の
傾斜指チャーブ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IDT17および第2の傾斜指チャープID
718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の傾斜指チャーブIDT17および第2の
傾斜指チャーブ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IDT17および第2の傾斜指チ
ャーブ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f2−2GHz、そして下端部が最小
周波数f、−IGH2の表面弾性波15.16を発生す
るようになっている。そして第1の傾斜指チャーブID
T17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3eの角度
をなすように配置されている。一方策2の傾斜指チャー
ブ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
チャーブIDT17.1g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ブI
DT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。
ャーブ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f2−2GHz、そして下端部が最小
周波数f、−IGH2の表面弾性波15.16を発生す
るようになっている。そして第1の傾斜指チャーブID
T17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3eの角度
をなすように配置されている。一方策2の傾斜指チャー
ブ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
チャーブIDT17.1g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ブI
DT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の傾斜指チャーブIDT17、第2の傾斜指チャー
プIDT1gからそれぞれ2 G Hzの表面弾性波1
5.16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
ち導波光し1、回折後の導波光L2の波数ベクトルをそ
れぞれIkl、Ik2、表面弾性波15の波数ベクトル
をlK1 とすると、第3図(1)に示すように lkl +lK1−1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lk2の向きとなる((+2向角α−2θ
−12°)。またこのとき、2 G Hzの表面弾性波
16は第2の傾斜指チャーブIDT18の第2図中上端
部の71S極指(第1の傾斜指チャーブ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16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1Bによる回折後
の導波光り、の波数ベクトルを1に3、表面弾性波16
の波数ベクトルをIKzとすると、第3図(1)に示す
ように1に2 +1K2−1k。
プIDT1gからそれぞれ2 G Hzの表面弾性波1
5.16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
ち導波光し1、回折後の導波光L2の波数ベクトルをそ
れぞれIkl、Ik2、表面弾性波15の波数ベクトル
をlK1 とすると、第3図(1)に示すように lkl +lK1−1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lk2の向きとなる((+2向角α−2θ
−12°)。またこのとき、2 G Hzの表面弾性波
16は第2の傾斜指チャーブIDT18の第2図中上端
部の71S極指(第1の傾斜指チャーブ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16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1Bによる回折後
の導波光り、の波数ベクトルを1に3、表面弾性波16
の波数ベクトルをIKzとすると、第3図(1)に示す
ように1に2 +1K2−1k。
となっている。
上記の状態から表面弾性波15.16の周波数がIGH
zまで次第に下げられる。表面弾性波15.18の各波
数ベクトルIK1、IKzの大きさ11に11に2 l
は、その波長をAとすると2π/Δ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15.18の周波数がIGHzのとき、表面
弾性波15.16の波数ベクトルlKt 、lK2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16の進行方向
つまり波数ベクトルIKI、IKzの向きは、IGHz
の表面弾性波15.16を励振する第1の傾斜指チャー
ブIDT17、第2の傾斜指チャープIDT1g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lK1.1に2の向きから各々3″、9″変化す
る。また、第3図(1)においてa≧bであるから結局
、表面弾性波15.16の周波数がIGHz場合の波数
ベクトルIKl、IK2は、第3図(2)に示すものと
なる。
zまで次第に下げられる。表面弾性波15.18の各波
数ベクトルIK1、IKzの大きさ11に11に2 l
は、その波長をAとすると2π/Δ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15.18の周波数がIGHzのとき、表面
弾性波15.16の波数ベクトルlKt 、lK2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16の進行方向
つまり波数ベクトルIKI、IKzの向きは、IGHz
の表面弾性波15.16を励振する第1の傾斜指チャー
ブIDT17、第2の傾斜指チャープIDT1g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lK1.1に2の向きから各々3″、9″変化す
る。また、第3図(1)においてa≧bであるから結局
、表面弾性波15.16の周波数がIGHz場合の波数
ベクトルIKl、IK2は、第3図(2)に示すものと
なる。
以上説明した通り、表面弾性波15. IGの周波数が
l G Hzである場合も、前述の 1kl +lK、 =lk2 1に2 +IK2 m1k3 の関係が成立している。
l G Hzである場合も、前述の 1kl +lK、 =lk2 1に2 +IK2 m1k3 の関係が成立している。
そして波数ベクトルlk、の大きさ1lkl+は、導波
光り、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 lkx l −! lkz l −11に3てあり
、−刃表面弾性波I5の波数ベクトルIK1の大きさは
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11に11−11に2 である。また波数ベクトルIK1、IKz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15.16
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 ucl+lK1−1に2 1に2 +lK2−1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。
光り、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 lkx l −! lkz l −11に3てあり
、−刃表面弾性波I5の波数ベクトルIK1の大きさは
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11に11−11に2 である。また波数ベクトルIK1、IKz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15.16
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 ucl+lK1−1に2 1に2 +lK2−1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(2)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2Δ(2θ)
−24−12−12°である。つまり本装置においては
、光導波路内で12″の広偏向角範囲が得られる。ちな
みに、周波数がIGHz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。
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(2)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2Δ(2θ)
−24−12−12°である。つまり本装置においては
、光導波路内で12″の広偏向角範囲が得られる。ちな
みに、周波数がIGHz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。
先導波路12から出射した光ビームL°の偏向角範囲Δ
δは、上述の先導波路内の偏向角範囲2Δ(2θ)より
もさらに広くなる。これは、光導波路I2の屈折率が空
気の屈折率よりも大きいためである。
δは、上述の先導波路内の偏向角範囲2Δ(2θ)より
もさらに広くなる。これは、光導波路I2の屈折率が空
気の屈折率よりも大きいためである。
本実施例では、−表面弾性波15.16の周波数を2G
Hz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L°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−I G Hzとなるように変化させれば、光ビーム
L′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。
Hz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L°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−I G Hzとなるように変化させれば、光ビーム
L′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@とじ、第1の傾
斜指チャーブIDT17のIGHzを励振する電極指が
上記導波光Llの進行方向となす角を3° 一方策2の
傾斜指チャーブ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18°、
9″としているが、一般に表面弾性波15.16の最小
、最大周波数をfl、fz (fz −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、3θ
/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。
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@とじ、第1の傾
斜指チャーブIDT17のIGHzを励振する電極指が
上記導波光Llの進行方向となす角を3° 一方策2の
傾斜指チャーブ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18°、
9″としているが、一般に表面弾性波15.16の最小
、最大周波数をfl、fz (fz −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、3θ
/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。
次に光ビームL°の被走査面23上における走査速度に
ついて説明する。前述したスィーパ−20は高周波アン
プ19にVlからVlの値までスィーブされる電圧信号
■を送り、IDT17.1gに印加される交番電圧の周
波数すなわち表面弾性波15.16の周波数fは、この
電圧信号Vの値に比例して(第4図の第2象限の変換特
性で)fzからflの値まで変化する。従来上記電圧信
号■は、第4図の第1象限に破線で示すようにスィーブ
速度(時間tに対する変化率)一定でス・r−ブされて
いたが、本装置においてはコントローラ25がこのスィ
ーブ速度を、第4図第1象限の実線表示の特性で連続的
に変化させる。すなわちこの電圧信号■のスイープ速度
は、電圧値v2およびVlの直前あるいは直後で最も遅
く、中心値■oに近いほど速くなるように制御される。
ついて説明する。前述したスィーパ−20は高周波アン
プ19にVlからVlの値までスィーブされる電圧信号
■を送り、IDT17.1gに印加される交番電圧の周
波数すなわち表面弾性波15.16の周波数fは、この
電圧信号Vの値に比例して(第4図の第2象限の変換特
性で)fzからflの値まで変化する。従来上記電圧信
号■は、第4図の第1象限に破線で示すようにスィーブ
速度(時間tに対する変化率)一定でス・r−ブされて
いたが、本装置においてはコントローラ25がこのスィ
ーブ速度を、第4図第1象限の実線表示の特性で連続的
に変化させる。すなわちこの電圧信号■のスイープ速度
は、電圧値v2およびVlの直前あるいは直後で最も遅
く、中心値■oに近いほど速くなるように制御される。
このように電圧信号Vのスィーブ速度が制御されること
により、交番電圧周波数のスイープ速度つまり表面弾性
波15.16の周波数fの時間当りの変化率は第4図の
第3象限に示すように、flおよびflの値の直前ある
いは直後で最も遅く、中心周波数foに近いほど速くな
るように制御される。
により、交番電圧周波数のスイープ速度つまり表面弾性
波15.16の周波数fの時間当りの変化率は第4図の
第3象限に示すように、flおよびflの値の直前ある
いは直後で最も遅く、中心周波数foに近いほど速くな
るように制御される。
第5図は偏向された光ビームL° と被走査面23との
位置関係を示す平面図であり、図示されるように被走査
面23は、偏向角がΔδ/2のとき、つまり表面弾性波
15.16の周波数がfoのときに光ビームL゛が平面
形状において垂直に入射するように配置されている。光
ビームL′は第2の表面弾性波1Gによる回折点を中心
としてほぼ円運動する形で偏向するから、平面の被走査
面23上における光ビームL′の走査速度は、もし表面
弾性波15、16の周波数fの時間当り変化率が一定で
あれば、偏向角が上記Δδ/2のときに最小で、走査端
に近づくにつれて大きくなる。しかし本装置においては
、前述のようにして表面弾性波15.16の周波数fの
時間当り変化率を、第4図の第3象限に示すように連続
的に変化するように制御しているので、このことと、上
記の円運動による不等速性とが相殺されて、光ビームL
°は被走査面23上を終始等速で走査するようになる。
位置関係を示す平面図であり、図示されるように被走査
面23は、偏向角がΔδ/2のとき、つまり表面弾性波
15.16の周波数がfoのときに光ビームL゛が平面
形状において垂直に入射するように配置されている。光
ビームL′は第2の表面弾性波1Gによる回折点を中心
としてほぼ円運動する形で偏向するから、平面の被走査
面23上における光ビームL′の走査速度は、もし表面
弾性波15、16の周波数fの時間当り変化率が一定で
あれば、偏向角が上記Δδ/2のときに最小で、走査端
に近づくにつれて大きくなる。しかし本装置においては
、前述のようにして表面弾性波15.16の周波数fの
時間当り変化率を、第4図の第3象限に示すように連続
的に変化するように制御しているので、このことと、上
記の円運動による不等速性とが相殺されて、光ビームL
°は被走査面23上を終始等速で走査するようになる。
なお以上の説明から明らかなように、第4図の第1象限
に示される電圧信号Vのスイープ速度変化特性は、上述
の不等速性に対応させて、それを解消するように設定す
ればよい。
に示される電圧信号Vのスイープ速度変化特性は、上述
の不等速性に対応させて、それを解消するように設定す
ればよい。
上述のようにして光ビームL′の走査速度を等速化すれ
ば、平面走査レンズ22として、走査速度等速化の作用
を有する高riなfθレンズを用いる必要が無くなる。
ば、平面走査レンズ22として、走査速度等速化の作用
を有する高riなfθレンズを用いる必要が無くなる。
つまりこの平面走査レンズとして、像面湾曲補正作用の
みを備えた比較的安価なf tanθレンズが使用可能
となる。
みを備えた比較的安価なf tanθレンズが使用可能
となる。
以上、第1および第2の表面弾性波15.16によって
導波光を2回回折させ、それによって大きな偏向角範囲
を得るようにした光偏向装置に本発明を適用した実施例
について説明したが、1つの表面弾性波により導波光を
1回だけ回折させるタイプの光偏向装置に対しても本発
明は勿論適用可能である。
導波光を2回回折させ、それによって大きな偏向角範囲
を得るようにした光偏向装置に本発明を適用した実施例
について説明したが、1つの表面弾性波により導波光を
1回だけ回折させるタイプの光偏向装置に対しても本発
明は勿論適用可能である。
また本発明は、先に述べたAOD、すなわちAO材料の
バルク結晶に光ビームを入射させ、該結晶に印加する電
圧の値をスィーブさせることによって光ビームの回折角
を連続的に変化させるようにした光偏向装置に対しても
適用可能である。すなわちこの場合は、上記電圧値のス
イープ速度を偏向角範囲の中心において最大とし、最大
偏向角および最小偏向角に近づくにつれて遅くなるよう
に制御する電圧変化率制御手段を設ければよい。
バルク結晶に光ビームを入射させ、該結晶に印加する電
圧の値をスィーブさせることによって光ビームの回折角
を連続的に変化させるようにした光偏向装置に対しても
適用可能である。すなわちこの場合は、上記電圧値のス
イープ速度を偏向角範囲の中心において最大とし、最大
偏向角および最小偏向角に近づくにつれて遅くなるよう
に制御する電圧変化率制御手段を設ければよい。
(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
、音響光学素子の電圧印加状態の時間当り変化率を制御
することによって、平面上における光ビームの走査速度
を等速化しているので、光走査記録装置や光走査読取装
置等においてこの光(−同装置を用いれば、走査速度等
速化のために高価かつ複雑なfθレンズを用いる必要が
無くなり、装置のコストダウンおよび小型化が実現でき
る。
、音響光学素子の電圧印加状態の時間当り変化率を制御
することによって、平面上における光ビームの走査速度
を等速化しているので、光走査記録装置や光走査読取装
置等においてこの光(−同装置を用いれば、走査速度等
速化のために高価かつ複雑なfθレンズを用いる必要が
無くなり、装置のコストダウンおよび小型化が実現でき
る。
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図は上記実施例装置における光ビーム偏向の仕組み
を説明する説明図、 第4図は上を己実施例装置における表面弾性波周波数の
時間当りの変化率特性を示すグラフ、第5図は上記実施
例装置における光ビームと被走査面との関係を示す概略
平面図である。 lO・・・光偏向装置 11・・・基 板1
2・・・光導波路 I3・・・光ビーム入射用FCC 14・・・光ビーム出射用LGC 15・・・第1の表面弾性波 16・・第2の表面弾性
波17・・・第1の傾斜指チャーブIDT18・・・第
2の傾斜指チャーブIDT19・・・高周波アンプ
20・・・スィーパ−21・・光 源
22・・・平面走査レンズ23・・・被走査面
25・・・コントローラL、・・・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lk1・・・導波光Llの波数ベクトル1に2
・・・導波光L2の波数ベクトル1に3・・・導波光L
3の波数ベクトル1に、・・・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 図 第 図 (2〕
を説明する説明図、 第4図は上を己実施例装置における表面弾性波周波数の
時間当りの変化率特性を示すグラフ、第5図は上記実施
例装置における光ビームと被走査面との関係を示す概略
平面図である。 lO・・・光偏向装置 11・・・基 板1
2・・・光導波路 I3・・・光ビーム入射用FCC 14・・・光ビーム出射用LGC 15・・・第1の表面弾性波 16・・第2の表面弾性
波17・・・第1の傾斜指チャーブIDT18・・・第
2の傾斜指チャーブIDT19・・・高周波アンプ
20・・・スィーパ−21・・光 源
22・・・平面走査レンズ23・・・被走査面
25・・・コントローラL、・・・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lk1・・・導波光Llの波数ベクトル1に2
・・・導波光L2の波数ベクトル1に3・・・導波光L
3の波数ベクトル1に、・・・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 図 第 図 (2〕
Claims (1)
- (1)光ビームが入射され、電圧印加状態に応じた音響
光学作用を示して、それによりこの光ビームを回折させ
る音響光学素子と、 この素子への電圧印加状態を連続的に変化させる電圧印
加制御手段とを備えて、前記素子から出射する光ビーム
を連続的に偏向させる光偏向装置において、 前記素子から出射した光ビームが平面上を走査したとき
該平面上での走査速度が一定になるように、前記電圧印
加状態の時間当りの変化率を制御する手段が設けられた
ことを特徴とする光偏向装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26513888A JPH02110523A (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 光偏向装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26513888A JPH02110523A (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 光偏向装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02110523A true JPH02110523A (ja) | 1990-04-23 |
Family
ID=17413154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26513888A Pending JPH02110523A (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 光偏向装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02110523A (ja) |
-
1988
- 1988-10-20 JP JP26513888A patent/JPH02110523A/ja active Pending
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