JPH0222630A - 光位相分布制御素子 - 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〉 本発明は光を空間的に変調する固体素子、すなわち光の
偏向方向を走査、スイッチングしたり、あるいはまた収
束させるときの焦点を可変にするとか、逆に発散時の拡
がり角を可変にする等の固体素子に関し、特に、外部か
らの電気制御信号とか光制御信号の印加により、機械的
な可動部分を用いずとも上記のような種々の空間変調機
能を営めるように、光導波路中の光位相分布を制御する
べく改良した素子に関する。

〈従来の技術〉 情報伝達媒体として、光は将来的にも大いに嘱望されて
いるが、こうした光信号を取扱う場合、これを所定方向
に偏向させたり走査する装置とか、収束位置、すなわち
焦点を可変にしたり、逆に発散角を可変にしたりする装
置が必要となってくる。

しかるに従来、これに応える装置として開発されてきた
ものを見ると、偏向、走査に関しては反射鏡を回転させ
る装置、超音波による媒体疎密波を利用する装置があり
、また、収束、発散の角度制御に関しては、収束ないし
発散レンズを光軸方向に移動調整する装置があった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 既述のように、この種の分野における従来装置は、超音
波媒体疎密波を利用する装置を除き、反射鏡を回転させ
るとかレンズを移動させる等、いずれも機械系の世話に
なっている。

そのため、こうした機械系の常として、光信号を取扱う
ようなオーダでの速度に比すと、それらの動作速度は問
題とならない程に遅いから、いくら光信号がその高速性
を売り物にした所で、こうした装置をまで含めて一つの
システムを構成した場合、実際上、そうした長所は全く
にして失わわてしまう。

また、このような機械系は、光信号を用いる回路系にお
ける各幾何的な寸法オーダに比すと、その角度分解能や
精度においても問題があり、第、故障要因も多く、メイ
ンテナンスも大変で、信頼性に乏しい。

これに対し、超音波疎密波を利用する偏向、走査装置は
、唯一、いわゆるソリッド・ステート・デバイスであっ
て、機械的な可動部分を有さない。

したがって、この装置はその点では望ましいのであるが
、偏向角が小さいこと、素子の小型化が難しいこと等の
欠点があり、余り実用的な素子とは言えない。

本発明はこのような実情に鑑みて成されたもので、光を
空間変調する素子として、 ■機械的な可動部分のないこと。

■外部からの電気制御信号や光制御信号により、偏向方
向や収束焦点位置、発散角等を簡単かつル制御性良く制
御可能なこと。

■木質的に素子自体の小型化を阻む要因のないこと。

■既存の技術でも確実に製造可能なこと。

という主たる要件を全て満たした固体素子を提供せんと
するものである。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は上記目的を達成するため、空間変調すべき光を
通す先導波路にキャリア発生可能な素材を用い、当該先
導波路に発生させたキャリアの密度分布を制御して、導
波路中を伝搬する光の位相分布を制御する装置を提案す
る。

すなわち、こうした装置により、当該キャリアの密度分
布に関し、少なくとも光伝搬方向とは直交する一次元方
向にその形状を制御し、望ましくは光伝搬方向に沿う形
状も考慮に入れ、二次元的に所定の分布パターンを形成
することにより、光の偏向、走査制御や収束焦点位置、
発散角の可変制御をする。

また、上記のように光導波路中にキャリアを発生させた
り、その密度分布を制御するには、当該導波路に対し、
キャリア注入可能に設けた電極に電圧を印加し、所定量
の電流を注入することでなすことができるし、あるいは
所定の先導波路部位に開けた所定形状の窓を介し、必要
な強さの制御光を照射することによってもなすことがで
きる。

〈作用および効果〉 本発明では、光導波路中にあって意図的に発生させたキ
ャリアの密度分布を所定のパターンに制御する。

したがって例えば、導波路中を伝搬する光の伝搬方向と
直交する横方向の一次的な分布形状をのみ考えても、当
該横方向にキャリア密度が変われば、導波路中の当該横
方向の屈折率分布や利得分布等も、このときのキャリア
密度パターンに応じて変わる。

屈折率が横方向に変化していると、これに応じて導波路
中を伝搬する光の位相も当該各横方向位置で相対的に進
相、遅相し、全体的に見た位相分布が変化する。

こうなれば、その位相分布、結局は発生させたキャリア
密度分布の形状に応じ、光はある角度向がったり、収束
、発散したりする。

与えられたキャリア密度分布に応じ、光導波路中の利得
分布が変化した場合も、光強度が不均一となるから、そ
れがその点以降の光位相分布に影響し、やはり偏向、収
束、発散可能となる。

換言すれば、上記のようなメカニズムが期待されるため
、本発明の素子を光位相分布制御素子と呼んだのである
。つまり、光導波路中のキャリア分布を制御するという
出発点は同じであっても、途中のメカニズムとして屈折
率の分布形状の変化なのか、利得分布の変化なのかの相
違や、あるいは双方が相乗的に作用するのか等の各場合
があるため、先導波路に対しての屈折率分布制御素子と
か利得分布制御素子等の名称よりも、むしろ、最終的に
光に空間変調を掛ける理由となる光自体の位相分布に着
目した名称が適当と思えるのである。

もちろん、上記説明中における横方向の一次元的な位相
分布制御は、二次元的に展開し、光の伝搬方向に沿って
も連続して与えれば、その結果としての光の偏向、収束
、発散機能はより一層、高められる。これには、制御電
圧（電流）印加用の電極や制御光照射用の窓を、導波路
の長さ方向に沿って連続して設ける等の手法を採用でき
、また、当該光伝搬方向（光軸方向）に沿う各点での横
方向キャリア密度分布を電極形状や窓形状に応じて他の
点とは異なるように制御可能として置けば、より広い制
御性や設計自由度を得ることができる。

いずれにしても、このような本発明の光位相分布制御素
子によれば、入射光に予定の空間変調を掛けて照射する
固体素子として、既述した従来例の持っていた各欠点を
全て解消することができる。改めて本発明の効果を列記
すれば次のようになる。

■光の空間変調に、当該光を通す導波路内においてのキ
ャリア発生、その密度分布制御という手続を採用してい
るため、従来の機械系を用いた変調装置とは比べものに
ならない程の高速動作が期待でき、光信号自体の持つ基
本的な長所である高速性を損うことがない。

■機械的な可動部分がないから、素子構成を簡便にし得
、故障要因も大いに低減するため、十分な信頼性を得る
ことができる。原理的に小型化を阻む要因もない。

■光位相分布の制御は結局、制御電極に印加する電圧な
いし素子内に通す制御電流の値や位置、電極形状、ある
いは制御光の強さやこれを照射する位置、形状等に応じ
、外部から簡単に制御できる。

■光導波路に対し、本発明で要求する最低限の事項は、
それがキャリア発生可能な素材であることという事実の
みなので、これを適当なる半導体製とすれば、本発明素
子を半導体レーザその他の光集積回路素子と共通基板上
に、ないしは組合せて用いることができ、いわゆるオプ
トＩＣとかＯＥ−Ｉ　Ｃ等として、極めて多機能、高性
能なデバイスの実現に寄与することができる。

■所定の材料層に電流を印加したり光を照射することに
より、当該材料層にキャリアを発生させるという原理や
構造例は周知であるので、これら既存の技術を利用する
ことにより、本発明素子の製造自体は簡単である。

（実　施　例） 第１図には本発明に従って構成された光位相分布制御素
子ＩＯの一実施例が示されている。

本発明においては、既述のように、本発明素子内に用い
る光導波路１３に最低限要求される事項は、その内部に
キャリアを発生可能な材質であるということであるが、
一般には半導体製であることがその取扱いや製造、加工
等に鑑みても望ましく、シリコン系等も適当であるもの
の、この実施例では、昨今、富に注目されているＡｌＧ
ａＡｓ系を用いている。

これに即し具体的な材質例をも挙げながら第１図示の素
子構造例につき説明すると、まず、基板１１としてはｎ
−ＧａＡｓ基板を用い、この上に順次、下側光閉じ込め
層（クラッド層）として低屈折率のｎ−ＡｌｘＧａ＋−
ｘＡｓ層１２、光導波路として高屈折率のＡＩ、Ｇａ、
−、ＡＳ層１３、上側光閉じ込め層（クラッド層）とし
て低屈折率のｐ−Ａ１．Ｇａ＋−、Ａｓ層１４を積層形
成している。

通常の光導波路装置構造であれば、上記の上下光閉じ込
め層１２．１４とその間に挟まれた相対的に高屈折率の
導波路層１３があれば良く、特にその導電型については
考慮する必要がないが、本発明のこの実施例では、まず
、電流注入により、導波路１３にキャリアを注入ないし
発生させることを考えているので、上記のように、上下
の光閉じ込め層１２．１４はｐｎ接合を形成するように
なっている。

また、同様に電流を流して使うという理由から、後述す
る電流注入兼キャリア分布制御用の制御電極２１−、　
、２１−２に対し、良好なオーミック接触を採るため、
上側光閉じ込め層１４の上には導電層としてのｐ−Ｇａ
Ａｓ高導電高導電率層形５され、その上にＳｉＮ保護絶
縁膜１６が形成されている一方、基板１１の裏面にはゲ
ルマニウム添加の金その他、適当な材質の共通電極２０
がオーミック接触するように設けられている。

図示の場合、保護絶縁膜１６上に形成される。電流注入
兼キャリア分布制御用の制御電極は一対あって、符号２
１−ｒ、２１−ｚが付されているが、これらは互いには
光の伝搬方向と直交する方向に幾何的に離間し、電気的
に絶縁関係を保ったまま、光の伝搬方向に沿っては共に
平行に伸びている。その材質は任、αであるが、クロム
と金との積層材等であって良い。

ただし、各制御電極２Ｌ、、２Ｌ２において、実際に先
導波路１３に対し、各制御電流１．　、　Ｉ２を注入す
るに有効となる面積領域は、その下の絶縁膜１６に開け
られた開口を介し、さらにその下の導電層１５にオーミ
ック接触している面積領域である。第１図においては、
この有効電極部分２Ｌ、、２Ｌ２の端面部分が表れてい
る。

そしてまた、この面積領域に相当する導波路１３中の直
下の面積領域は、後の説明で用いるため、同様に第１図
中において、太い矢印で模式的に示す入射光Ｌｌの中心
軸からそれぞれ±ｘ２．±×２だけ離れた各二点で限ら
れる端面領域として示されている。

ただし、キャリア密度分布制御手段としての制御電極を
電流の流れ方向に対として考えるならば、第１図示素子
の裏面に設けらている共通電極２０は上面に設けられて
いる各制御電極２Ｌ、、２Ｌ２の双方に対しベアをなす
ものである。

なお、導波路の光軸方向両端面には、この種の光導波技
術で通常設けられるように、適当なる材質から成る反射
防止膜１７．１７も付されている。

先に作用の項でも説明したように、第１図示構造の導波
路１３に入射する入射光Ｌｌは、当該導波路１３中の横
方向屈折率分布が変われば、当該導波路中を伝搬するに
際してその位相分布も横方向各部における進相、遅相関
係により不均一なものとなり、その結果、対向端面から
の出射光し。は、入射光軸に対し、偏向したり、収束、
発散するものとなる。これは導波路中の利得分布が変わ
っても同様である。

一方、こった屈折率分布や利得分布は、伝搬光の波長と
導波路内のキャリア密度により決定ないし制御される。

そこで、第１図示の素子ｌＯを用い、各制御電極２Ｌ＋
、２１−２から共通電極２０に向けて流す電流量を調整
すると、次に説明するような動作を生起させることかで
きる。

まず、両制御電極２Ｌ、、２Ｌ２から上下光閉じ込め層
１４．１２を順バイアスする極性で同じ値の電流ｆｆ１
Ｉ＋、ｈを対称的に供給すると、導電層１５、上側光閉
じ込め層１４の電気抵抗が適切に作られていた場合、注
入された電流はこれらの層中で均一に拡がり、そのため
、第２図（Ａ）に示されるように、その下の導波路１３
にあって光軸中心からそれぞれ±ｘ１．±×２だけ離れ
た二点で限定される電流注入直下の領域に対し、その間
の領域においてもキャリア密度は一様なものとなる。

こうした状態下では、当該領域−Ｘ２＜ｘ＜Ｘ２におい
て屈折率、利得は共に一様となり、したがって、入射光
り、は特に偏向等の空間変調を受けずに伝搬し、出射光
り。はその光軸方向や幅において入射光Ｌ１とほぼ同一
となる。

しかるに、試みに一方の電極２１−１を介して本素子に
注入する電流量を大きくし、他方の制御電極２１−２を
介して注入する電流との関係で言わば非対称とすると、
第２図（Ｂ）に示されるように、導波路１３内のキャリ
ア分布は同じ領域−Ｘ２＜ｘ＜Ｘ２にあっても傾きを持
ち、制御電極２２−９の直下領域Ｘ２＜　Ｘ　＜　−Ｘ
　Ｉの方が他の部分よりキャリア濃度が濃くなって、一
種の単峰性の横方向分布パターンとなる。

このようになっている状態下の導波路１３中を伝搬する
光は、すでに述べたように、位相分布が対応的な変調を
受けることによって対応する角度、偏向される。換言す
ると、その偏向角度は、一対の制御電極２Ｌ、、２Ｌ２
に印加する電流比によって制御可能である。

第３図はこれを証明する実験の一特性例（遠視野像）を
示しており、上下光閉じ込め層１２．１４に関しては逆
バイアスとなる電流値１．＝−１０ｍＡから当該電流値
Ｉ、をｌ０ＩＩＩＡステツプで９０１１＋Ａまで増加さ
せ、一方、他方の電流値■２は９０＋ａＡから１０ｍＡ
ステップで減少させて同様に上下光閉じ込め層１２　、
１４に関しては逆バイアスとなる電流値Ｉ２＝　　ＩＯ
ＩｍＡまで変化させた組合せを七通り採っている。

明らかなように、電流値１１の１０ｍＡステップごとの
増加、したがって電流値１２の１０ｍＡステップごとの
減少に連れ、光は＋３°程度から一３°程度まで、その
偏向角が連続的かつ良好な対応性を保ちながら可変制御
されている。

こうしたことから、本発明の位相分布制御素子ＩＯは、
光ビームの偏向角可変装置とか、各電流値１、　、　Ｉ
２を上記の例のように走査することにより、光ビームの
面内走査装置として利用できることが分かる。

一方、第１図示の素子ｌＯにおいて、導電層１５やその
下の上側光閉じ込め層１４の電気抵抗を意図的に大きく
したり、あるいはこの目的のため、積極的に、各有効電
極部分２Ｌ、　、　２２−２が接する部分の下の対応す
る寸法の面積領域にイオン注入やエツチングを施し、局
所的な高抵抗部分を形成すると、導波路１３への注入電
流は当該電流注入直下の部分に集中し、第２図（Ｃ）　
、　（Ｄ）に示されるように、そのキャリア分布は中央
部（光軸中心部）に凹みを持つ双峰性のもになる。

このようになると、導波路１３中を伝搬する光は収束な
いし発散作用を受け、したがって本素子１０は一種のレ
ンズ作用を営むが、第２図（Ｃ）と（Ｄ）との関係に示
されるように、電流注入量を大きくして各峰の高さ（そ
の点におけるキャリア濃度）を高くする程、焦点位置は
短くなり、発散角は拡がる。

これを実証するため、本素子を可変焦点素子として機能
させた場合の一実験特性が第４図に示されている。

各制御電極ｚ１−＋、２Ｌ２を介して供給する制御電流
量り、１２を共に３０ｍＡとした場合では、本素子の出
射端面からの光軸方向離間距１１５０μｍの位置にほぼ
焦点が来ているが、両電流Ｉ、、Ｉ、を増大させ、共に
６０＋ａＡとした場合には、約３０−１にまで、焦点距
離が短くなっている。

こうしたことから、本素子１０は、外部電気信号の制御
による光ビームの可変焦点素子として使えることも分か
る。

また、図示はしていないが、新たな制御電極を制御電極
２Ｌ、、２１２の間に設け、この中央電極に集中的に電
流を流し、中央に山のあるキャリア分布を形成すると、
光ビーム発散素子として利用でき、その発散角も電気信
号で制御可能となる。

さらに、第２　　（Ａ）　、　（Ｂ）図と同図（Ｃ）　
、　（Ｄ）の関係を併せ利用し、例えば可変焦点で可変
偏向角を得られる装置も本素子ｌＯの使い方の一つとし
て考えることができる。

制御電極についても、例えば光軸に関し、第２図（Ｃ）
　、　（Ｄ）に示されるような横方向に対称的なキャリ
ア分布を得れば良い場合には、第１図示の一対の制御電
極は導波路に影響を与えないようなどこか適当な個所、
または適当なる細さの導電線路パターンで導波路をまた
ぐように互いに電気的に接続されていて良い。

もっとも、このような場合には、実質的に単一の制御電
極を用い、そのパターン形状を双峰性のキャリア密度分
布形成に適当な形態にしたと見ることもできる。

そして、単一の電極という観点から見ると、例えば第２
図（Ｂ）に示されているような単峰性の特性を持つ偏向
装置として利用するにあたり、特殊な場合、すなわち出
射光ビームＬ。を非偏向状態から左右いずれか片方にの
み、偏向可能であれば良いような用途には、第１図示の
制御電極２１−、　。

２１−２のいずれか一方を設けない構成も考えられる。

逆に、キャリア分布をより精密に制御するには、例えば
光軸直交方向に配されている第１図示の一対の制御電極
２１−＋、２Ｌ２をそれぞれ互いに独立して並設された
複数個から構成することもできる。

さらに、光伝搬方向に沿う形状変化も考慮に入れ、制御
電極自体の形状を特殊な幾何パターンにすることも考え
られえる。第５図（Ａ）　、　（Ｂ）はそうした場合の
例を示しており、同図（Ａ）においては一対の制御電極
２Ｌ＋　、　２１−２は光軸方向に見て連続する三角波
ないしプリズム形状をし、互いには溝により分離されて
いる。

こうした場合には、第１図示構成例のように、光軸方向
に沿って横方向キャリア密度分布が連続して形成され、
進行波が進む程に積分的にその特定のキャリア密度分布
の影響を受は続けて行くのに対し、入射光り、は例えば
電流■２の流されている領域に対応する相対的に低極性
率領域から、電流■１の流されている相対的に高極性率
領域に入る三角形状の輪郭部分を横切るたびごとにしか
偏向されないが、この波形状の数を増し、光がこの輪郭
部分を横切る回数を増やしてやれば、十分な偏向角を得
ることができる。

同様に、第５図（Ｂ）に示されるように、制御電極を光
軸方向に所定の間隔で複数個配された凸レンズ状の電極
部分２１−２と、それらの周囲を溝を置いて取囲む部分
２１−１とから構成すると、各制御電極に与える電流量
ないし電流比を制御することにより、出射光し。に関し
その焦点位置ｆ。が可変であったり、発散角が可変であ
るような素子を実現可能なことも確認している。

これから推して、必要に応じ、種々の個数、形状のＩＩ
Ｊ御電極電極い得ることは、本発明が開示された以上、
当業者には自明の事項となる。

ところで、本発明に用いる導波路１３の材質は、先にも
何度か述べたように、その内部にキャリアを発生可能な
ものであれば良いが、これを第１図示の材質組合せ等、
適当なる半導体製に選ぶと、半導体レーザや光検出器等
の半導体デバイスとの一体成形とか集積化、そうでない
にしても機械的な組合せや結合が簡単になる。

第６図はそうした場合の幾つかの例を模式的に示したも
のである。ただし本図においては、本発明による素子Ｉ
Ｏに関し、その導波路１３や、せいぜい一端面側に反射
防止膜１７があること等だけで、概略的にしか示してい
ない。本素子自体の構造的な改変例を示すものではない
からである。

しかるにまず、第６図（Ａ）に示される構造は、反射機
構３１に回折格子を用いるとか、屈折率の所定繰返し周
期を用いるとかすることにより、端面に反射鏡を設ける
必要のない分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）型や、分布帰
還型（ＤＦＢ）の半導体レーザ３０の出力端面に本発明
の光位相分布制御素子１０を一体に作り込んだ場合を示
している。

つまり、こうしたレーザ３０では、上記のようにレーザ
側出力端面に反射鏡が不要なため、第６図（Ａ）中では
当該レーザ部分３０と本発明素子ｌＯの領域を説明する
都合上から、仮想線３２で結合部を模式的に例示してい
るものの、実際にはこの結合部３２は一連の半導体材料
で連続的に形成することができ、半導体レーザ３０の活
性層３３と本発明の導波路１３とは一連の層領域として
形成することができる。そしてこれは、最も結合損失の
少ない状態が得られる点で極めて望ましい。

一方、光軸方向両端面にファブリベロー型の共振器ない
し反射鏡を要する通常の半導体レーザの場合には、第６
図（Ｂ）に示されているように、例えば半導体レーザ４
０の活性層部分４３と本素子１０の導波路１３を一連に
形成しながら、各素子形成に必要な層構造を積層し終わ
った後、半導体レーザ４０の本素子ｌＯとの結合部分４
２に、当該半導体レーザの一方の反射鏡形成用の溝４１
を反応性イオン・エツチング等により掘り作り、垂直な
壁面を形成すれば良い。

実際上、このように、臂開面に相当する垂直な壁面をエ
ツチングにより形成する技術は、従来にあってもすでに
確立しているので、こうした第６図（Ｂ）図示の構造も
無理なく得られる。

さらに、ＤＢＲ，ＤＦＢ型半導体レーザ３０や、通常の
端面共振型半導体レーザ４０のいずれについても、第６
図（Ｃ）図示のようにもっと原始的に、適当なる固定台
５０の上にそれらレーザ３０　、４０と本発明素子ｌＯ
を突き合せに固定し、位置決めして結合部４２を形成し
ても良い。

また、上記のような各種手法からすれば、半導体レーザ
の代わりに、フォト・ディテクタ等、その他の光電気要
素との結合も簡単に行なえることが理解されよう。

ところで、これまで述べた本発明実施例においては、い
ずれも、導波路１３内にキャリアを発生させ、かつその
密度分布を制御するキャリア密度分布制御手段は、導波
路を上下に挟む上下光閉じ込め層によるｐｎ接合と、こ
れに意図的に電流を供給するための制御電極対２１−＋
　、　２０　：　２１−２　、２０を含んで構成されて
いたが、こうした電流励起型に代え、制御光という概念
を導入した光励起型の素子として本発明の光位相分布制
御素子１０を稼動させることもできる。

第７図・は第１図示の電流励起型ないし電気信号による
制御を図る光位相分布制御素子を制御光信号による制御
型に変えるべく構成し直した実施例を示しており、適当
なる基板１１上に順に低屈折率の下側光閉じ込め層１２
、高屈折率の導波路１３、低屈折率の上側光閉じ込め層
１４を形成した後、その上に遮光層１８を形成し、この
遮光層１８に対し、第１図示実施例の有効電極部分２２
−ｒ、２２−２に相当するかのような面積部分に開口な
いし窓２Ｌ、、２Ｌ２を開け、これらの窓２Ｌ、、２：
１２を介して、導波路１３のエネルギ・ギャップより大
きな光子エネルギを有する制御光ｔｃ−ｔ　ｌ　ＬＣ−
２を照射するようになっている。

もちろん、先の電流励起型と異なり、ｐｎ接合等の電流
注入機構を有する必要はないから、導波路構造やその上
下の光閉じ込め層の材質には原理的にはより広い選択範
囲が与えられる。もっとも、光励起型としても、他の半
導体レーザ等との組合せに都合の良い関係を考えると、
シリコン系とかアルミニウムーガリウム−砒素系等、半
導体系材料がやはり望ましい。

こうした構造においても、導波路１３中に励起されるキ
ャリアが光励起によるという相違はあっても、すでに電
流型について記載した作用、効果、変形例がほぼそのま
ま、適用できる。

例えば、善意２３−１．２Ｌ２を介して出射する制御光
ｔ、ｃ−１＋　Ｌｃ−ｚの強さを等しくしながら対称的
にその光強度を高めて行けば、第２図（Ｃ）　、　（Ｄ
）と第４図に即して説明したように、レンズ作用が期待
でき、可変焦点の光ビーム収束装置とか可変発散角の光
ビーム放射装置として応用できる。特にこの場合には、
照射すべき制御光ＬＣ−１、ＬＣ−２は、素子上面に対
する一様照射光であっても良い。

これとは逆に、各制御光ＬＣ−１＋　’Ｃ−２を各個別
にその光強度を変更可能なものとして個別の光学系から
照射すれば、その非対称性、つまりはそれらの光強度の
大きさの比に応じ、第２図（Ｂ）と第３図に即して説明
したように、偏向角可変の光ビーム出力装置ないし光ビ
ーム走査装置としての応用が可能となる。

この光励起型実施例の場合にも、第５図に即して説明し
たような考えに則り、各窓部の形状を特殊なパターンに
することで電流励起型におけると同様の各種制御が可能
であり、また、第６図示のように、他の光電気要素との
集積化ないし一体化も当然、可能である。

さらに、制御電極部分と制御光導入用窓が併存した形態
を考えると理解されるように、電流励起と光励起の双方
を併用する素子も本発明により提供可能である。

なお、第一実施例の電流励起型においては、電流注入機
構の一部に上下光閉じ込め層を利用してのｐｎ接合を用
いていたが、確かにこれが望ましいものの、必須ではな
い。これらの層が、導波路１３に対し、制御電極を介し
て制御電流を注入可能な材質で構成されていれば良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例として、光の空間変調を制
御電流により制御するように構成した光位相分布制御素
子の概略構成図。 第２図はキャリア励起エネルギ（電流）と印加部位に対
し、導波路中に得られる横方向キャリア分布の相関の説
明図。 第３図は本発明素子を光ビーム偏向装置として利用する
場合に得られる遠視野像を用いた動作説明図。 第４図は本発明素子を可変焦点光ビーム収束装置として
利用する場合の動作説明図。 第５図は制御電極形状を特殊化する場合の例の説明図。 第６図は本発明素子を半導体レーザと結合する場合の説
明図。 第７図は光の空間変調を制御光により制御するように改
変した本発明実施例における光位相分布制御素子の概略
構成図。 である。 図中、ＩＯは全体としての本発明光位相分布制御素子、
１１は基板、１２は下側光閉じ込め層、１３は導波路、
１４は上側光閉じ込め層、１５は導電層、１８は遮光層
、２０は制御電極の一極性側を構成する共通電極、２Ｌ
、、２Ｌ、は制御電極、２２−、　、２２−２は有効電
極部分、２：ＬＩ　、　２Ｌ２は制御光照射用の窓、で
ある。 指定代理人 工業技術院 電子技術総合研究所長 第３図 両度（″）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端面に入射した光を他端面にまで伝搬させて出
   射可能な導波路と； 該導波路中、上記光の伝搬領域において、少なくとも該
   光の伝搬方向と直交する横方向に沿い、非一様な所定パ
   ターンの密度分布のキャリアを生成可能なキャリア密度
   分布制御手段と；を有することを特徴とする光位相分布
   制御素子。
2. （２）キャリア密度分布制御手段は、導波路上下を挟む
   光閉じ込め層によるｐｎ接合と、該ｐｎ接合にオーミッ
   ク接触する制御電極とを有することを特徴とする請求項
   １に記載の光位相分布制御素子。
3. （３）キャリア密度分布制御手段は、導波路中に制御光
   を導入可能な窓手段を有することを特徴とする請求項１
   に記載の光位相分布制御素子。