JPH02930A

JPH02930A - 光偏向装置

Info

Publication number: JPH02930A
Application number: JP13001288A
Authority: JP
Inventors: Nobuharu Nozaki; 野崎　信春; Masami Hatori; 正美羽鳥; Koji Kamiyama; 神山　宏二
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1988-05-27
Filing date: 1988-05-27
Publication date: 1990-01-05
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: JPH0778586B2

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回偏向させることにより、表面弾性波のシリ
ンドリカルレンズ効果を打ち消すとともに、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ａｔ−１８３８２８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　（音響光学光偏向器）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、といった特長を有
している。

（発明が解決しようとする課′ＸＪ）ところで上述のように表面弾性波の周波数を連続的に変
化させると、第４図に示すようにあるビーム幅りを有す
る導波光４０内において、表面弾性波４１の波長がビー
ム幅方向に亘って一定ではなくなる。つまり第４図（１
）の例では、図中上側の導波光端部において表面弾性波
波長が最小となり、下側に行くにつれて表面弾性波波長
が大きくなっている。第４図（ａの例ではその反対であ
る。この表面弾性波４■よって回折する導波光４０の回
折角は、表面弾性波４１の波数ベクトルが大であるほど
大きくなり、そして表面弾性波４１の波数ベクトルの大
きさを１■１とすると、ＩＫ　Ｉ　−２π／Ａ　（Δは表面弾性波の波長）であ
るから、表面弾性波の波長へが小さいほど導波光の回折
角は大きくなる。したがって第４図（１）の例では回折
した導波光４０が収束し、第４図（２）の例では回折し
た導波光４０が発散するようになる。

上記のことは、表面弾性波によるシリンドリカルレンズ
効果（特に静的シリンドリカルレンズ効果）と称される
が、さらに別の要因によるレンズ効果も存在する。つま
り光導波路において周波数か連続的に変化する表面弾性
波を発生させる手段としては通常、交叉くし形電極対（
ＩＤＴ：Ｉｎｔｃｒ　　Ｄ　Ｉｇｌｔａｌ　　Ｔ　ｒａ
ｎｓｄｕｃｅｒ　）と、ＩＤＴに周波数掃引された交番
電圧を印加する電圧制御発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇ
ｅ　　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　　０ｓｃｉｌｌａｔ。

ｒ）および高周波アンプ等から構成されるが、このＶＣ
Ｏの入力端子対出力周波数特性は完全に線形とはなり得
ないので、表面弾性波の周波数変化特性が非線形になっ
てしまう。導波光の回折角は、この非線形性にも起因し
てその幅方向に亘って変動するので、それによりシリン
ドリカルレンズ効果が生じる。このレンズ効果は一般に
動的シリンドリカルレンズ効果と弥され、前述の静的シ
リンドリカルレンズ効果と比べれば局部的なもので、偏
向後の導波光にはこれら両シリンドリカルレンズ効果が
重畳した形で表われる。

以上述べたような表面弾性波によるシリンドリカルレン
ズ効果が生じると、偏向させた光ビームが収束ビームあ
るいは発散ビームとなってしまうので、従来よりこのよ
うなレンズ効果を補正する方法が種々提案されている。

そのような方法の１つは、回折、偏向後の光ビームを導
波路レンズ等からなる補正レンズに通して光学的に補゛
正するものであるが、この場合は、先ビームの偏向速度
に合わせて補正レンズが設計されるので、偏向速度を変
更することができないという問題がある。またこの場合
は、前述した動的シリンドリカルレンズ効果をも補正可
能に補正レンズを設計することは、極めて困難である。

また、上記の動的シリンドリカルレンズ効果を電気的に
補正する方法も考えられている。この方法は、前述した
ｖＣＯの入力電圧対出力周波数特性の非線形性を予め調
べておき、この非線形性と打ち消し合うような特性をＶ
ＣＯへの入力電圧信号に付与するというものである。し
かしこの電気的補正を行なう回路は高価であるのので、
このような補正を行なえば光偏向装置の大幅なコストア
ップを招く。

一方、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もある。

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６１
−１８３ｆｔ２６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ずる複数
の交叉くし形電極対（ＩＤＴ：ＩｎｔｅｒＤ　１ｇ１Ｌ
ａｌ　　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か提案されて
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
う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−２θ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Ａ、ｆＳｖとすれば、２θ−２５ｌｎ−１（λ／２Ｎｅ−Ａ）ユλ／Ｎｅ　・
Δ 一λ・　ｆ／Ｎｅ　−■・・・・・・（１）である。し
たがって偏向角範囲Δ（２θ）は、Δ　（２θ）・−・
　Δ　ｆ　舎　λ　／Ｎｅ　　・　Ｖとなる。ここで例
えばλ−０．７８μｍ、　Ｎｅ　”　２．２、ｖ　＝　
３５００ＴｒＬ／　ｓとして偏向角範囲Δ（２θ）−１
ｏ’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ｆｏ　＝　２．５７　ＧＨｚ　。

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−１，０２ａｍとなり、
ＩＤＴ電極指の線幅Ｗ−Δ／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、３．４３　ＧＨｚ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　　Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ　　ａｎｄ　　５ｙｓｔ
ｅＩＩｌｓ、　ｖｏｌ　、　　ＣＡＳ　−２［ｉ、　Ｎ
。

１２、　　ｐ１０７２　［Ｇｕｌｄｅｄ　−Ｗａｖｅ　
　ＡｃｏｕｓｔｏｏｐｔｉｃＢｒａｇｇ　　Ｍｏｄｕｌ
ａｔｏｒｓ　ｆ’ｏｒ　Ｗｉｄｅ−Ｂａｎｄ　Ｉ　ｎｔ
ｅｇｒａｔｅｄ　０ｐｔｉｃ　　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔ
ｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒ。

ｅｃｓｓｉｎｇ　］　ｂｙ　　Ｃ，Ｓ、　　Ｔ　Ｓ　Ａ
　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。

そこで本発明は、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、そして簡単な構成で前述した
シリンドリカルレンズ効果を補正することができ、その
上偏向速度を可変とすることも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。

（課題を解決するための手段及び作用）本発明による光
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、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、それ
ぞれの表面弾性波発生部分が導波光をはさんで互いに゛
反対側に位置するようにした上で、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ｌｋｌ　、　Ｉｋ２、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■３、第１、第２の表
面弾性波の波数ベクトルをＩＫ、、ＩＫ２としたとき、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
階的に変化する湾曲指交叉くし形電極対（Ｔｉｌｔｅｄ
　−Ｆｉｎｇｅｒ　　Ｃｈｉｒｐｅｄ　　Ｉ　ＤＴ）と
、前述のＶＣＯおよび高周波アンプ等からなり、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によって形成することができる。そ
の場合は、傾斜指チャーブＩＤＴが上述の表面弾性波発
生部分に相当し、これらのＩＤＴがそれぞれ導波光をは
さんで互いに反対側に配置される。

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の表面弾性波に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。

また上記の構成においては、前記（２式を満足させるた
めに、第１および第２の表面弾性波の周波数は、ともに
次第に増大するか、あるいはともに次第に低下するよう
に制御されるので、第１および第２の表面弾性波発生手
段の表面弾性波発生部が導波光をはさんで互いに反対側
に配置されていれば、これらの表面弾性波のうちの一方
は前記第４図の（１）に示すように波長が変化するもの
となり、他方は第４図の（２に示すように波長が変化す
るものとなる。つまり第１および第２の表面弾性波の一
方は導波光を収束させるシリンドリカルレンズ効果を示
し、他方は導波光を発散させるシリンドリカルレンズ効
果を示すようになるので、それぞれの静的レンズ効果が
相殺されることになる。

第１および第２の表面弾性波発生手段を、前述したよう
な傾斜指チャーブＩＤＴと、このＩＤＴに周波数掃引し
た交番電圧を印加するドライバーとから構成する場合は
、両ＩＤＴを共通のドライバーによって駆動するのが好
ましい。そうすれば、両ＩＤＴの導波光に対する設置位
置等を適切に定めることにより、第１の表面弾性波の導
波光幅方向に亘る波長分布状態と、第２の表面弾性波に
ついてのそれとを、導波光幅方向に関してほぼ正反対の
関係にすることができる。そうなっていれば、前述した
静的シリンドリカルレンズ効果がほぼ完全に相殺される
ようになり、２回回折後の導波光はほぼ完全な平行光と
なりうる。

また両ＩＤＴを共通のドライバーによって駆動すれば、
第１および第２の表面弾性波による各動的シリンドリカ
ルレンズ効果も、導波光幅方向に亘ってほぼ裏返しの状
態となり、この動的シリンドリカルレンズ効果をも相殺
できるようになる。

（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ｌＯは、基板ｎ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（Ｆｏｅｕｓｉｎｇ　　ｃ　
ｒａｔｔｎｇ　　ｃ　ｏｕｐｌｅｒ、以下ＦＧＣと称す
る）　１３と、光ビーム出射用Ｆ　Ｇ　Ｃ１４と、これ
らのＦ　Ｇ　Ｃ１３，１４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１５．１６をそれぞ
れ発生させる第１、第２の湾曲指交叉くし形電極対（Ｔ
ｉｌｔｅｄ　−Ｆｉｎｇｅｒ　　Ｃｈｉｒｐｅｄ　　Ｉ
ｎｔｅｒ　　Ｄｉｇｉｔａｌ　　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ
　、以下湾曲指ＩＤＴと称する）１７．１８と、上記表
面弾性波１５．１Ｂを発生させるためにこれらの湾曲指
ＩＤＴ１７．１８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（帰引
）させるＶＣ０２Ｇとを白゛している。

本実施例に゛おいては一例として、基板１■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１１上にその他の材料をスパッタ、薄
青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、　Ｔａｍ１ｒ）
編「インチグレイテッド　オブティクス（Ｉ　ｎｔｅｇ
ｒａｔｅｄ　　０ｐｔｉｃｓ　）　Ｊ　　（トピックス
　イン　アプライド　フィジックス（Ｔｏｐｉｃｓ　　
ｉｎ　　ＡｐｐｌＩｅｄ　　Ｐｈｙｓｌｃｓ）第７巻）
スブリンガー　フエアラーグ（Ｓ　ｐｒｉｎｇｅ「−Ｖ
ｅｒｌａｇ　）刊（１９７５）　　；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、本発明では光導波路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１２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。

湾曲指ＩＤＴ１７．１８は、例えば光導波路１２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
導電用薄膜を蒸若し、電極パターンを電子線描画し１．
Ａｕ薄膜を剥離後現像を行ない、次いでＣ「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。なお湾曲指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、直接光導波路１２内あるいは基板ｌ
ｌ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、ぞ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
を蒸菅、スパッタ等によって形成し、そこにＩ　ＤＴ１
７．１８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、ＦＧＣ１３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。この導波光し１は、第１
°の湾曲指ＩＤＴ＋７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。そして前述のように、第１の
湾曲指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。

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１Ｂ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。

こうして第１および第２の表面弾性波１５．１６によっ
てＩＱ向された導波光Ｌ３はＦＧＣＩ４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、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の湾曲
指ＩＤＴ１７および第２の湾曲指■ＤＴ１８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の湾
曲指ＩＤＴｌ？および第２の湾曲指ＩＤＴ１８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の湾曲指ＩＤＴ１７および
第２の湾曲指ＩＤＴｌ８は、導波光Ｌ１〜Ｌ３の光路を
はさんで互いに反対側に位置し、そしてともに電極指の
間隔が狭い方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、
それぞれ導波光側の端部が最大周波数ｆｚ　−２ＧＨｚ
　、モして導波光から遠い側の端部が最小周波数ｆ１−
ＩＧＨｚの表面弾性波！５．１Ｂを発生するようになっ
ている。そして第１の湾曲指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Ｌ
ｌ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。一方、第２の湾曲指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Ｌ
１の進行方向に対して下端部の電極指が１８″の角度を
なし、上端部の電極指が９０の角度をなすように配置さ
れている。なお、両湾曲指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
傾斜指チャーブ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の湾曲指ＩＤＴ＋７、第２の湾曲指ＩＤＴ１８から
それぞれ２ＧＨｚの表面弾性波１５．１６が発せられた
ときの光ビームの回折状態は、第２図の■て示す状態と
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゜で人射し、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！、回折
後の導波光Ｌ２の波数ベクトルをそれぞれ１ｋｌＳｌｋ
２、表面弾性波】５の波数ベクトルをＩＫ、とすると、
第３図（１）に示すように１ｋ　ｌ　　＋　ＩＫ　１　−１ｋ　Ｚ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ｌ
ｋ２の向きとなる（偏向角−２６−１２’　）。またこ
のとき、２ＧＨ７の表面弾性波１６は第２の湾曲指ＩＤ
Ｔ１８の第２図中下端部の電極指（第１の湾曲指ＩＤＴ
１７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【６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Ｉｋ３、表面弾
性波１６の波数ベクトルをＩＫ２とすると、第３図（１
）に示すようにｕｃ２＋ＩＫ２−■３となっている。このとき導波光Ｌｌに対する導波光Ｌ３
の偏向角をδ３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ｌＫ１　、ＩＫ２の大きさＩＩＫ。

ＩＫ２１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の周波数かＩＧＨｚのと
き、表面弾性波１５．１８の波数ベクトルＩＫｔ　５Ｉ
Ｋ２の大きさは、周波数が２０Ｈ２のときの１７２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ＩＫ１、ＩＫ２の向きは、
ＩＧＨｚの表面弾性波１５．１６を励振する第１の湾曲
指ＩＤＴ１７、第２の湾曲指ＩＤＴ１８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．　ｌ［ｉの波数ベクト
ルＩＫＩ　、ＩＫ２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１５．１８の周波数がＩＧＨｚ場合の波
数ベクトルＩＫ！、ＩＫ２は、第３図（ａに示すものと
なる。そして、このときの導波光Ｌｌに対する導波光Ｌ
３の偏向角を６２とすると、δ２−１２”である。

以上説明した通り、表面弾性波１５．１１３の周波数が
ＩＧＨｚである場合も、前述の（２）式、つまりｌｋ、
　＋ｌＫｌ　−■２ ■２　＋１Ｋ２−■３の関係が成立している。

そして波数ベクトルｌｋ、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ｌｋｌ　　１　”　ｌ　ｌｋｚ　　ｌ　−ｌ　ｌｋ３で
あり、−刃表面弾性波１５の波数ベクトルｌＫ１の大き
さＩＩＫＩＩはその波長を八とすると２π／Δで、この
波長は常に表面弾性波１６の波長と等しいから　　　　
　ｌ　ＩＫｔ　　ｌ　−Ｉ　ＩＫｚである。また波数ベ
クトルＩＫＩ　、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２ＧＨｚ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
（′２Ｊ式の関係が成り立ち、導波光しｌ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
■３、第３図（２）のベクトルＩｋ３の向き（第２図に
■、■°で示す向き）であり、その差は２４−１２−１
２’である。つまり表面弾性波１５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。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。

次にシリンドリカルレンズ効果の補正について、第５図
を参照して説明する。この第５図においては、表面弾性
波１５および１６の波長を、その進行方向に対して直角
な横線の間隔によって概略的に示しである。ＩＤＴ１７
．１８に印加される交番電圧の周波数は、前述した通り
次第に低下するように掃引される。そこで、表面弾性波
１５の導波光幅方向に亘る波長分布状態は、図示のよう
に、図中上側に行くにつれて次第に波長が小さくなるも
のとなっている。したがって先に説明した通り、この表
面弾性波１５を通過した後の導波光Ｌ２は、シリンドリ
カルレンズ効果により発散するようになる。

それに対して表面弾性波１６の導波光幅方向に亘る波長
分布状態は、図示のように、図中下側に行くにつれて次
第に波長が小さくなるものとなっている゛。したがって
、この表面弾性波１６に入射する発散状態の導波光Ｌ２
は、該表面弾性波１６のシリンドリカルレンズ効果によ
り集光されるので、この表面弾性波１６を通過した後の
導波光Ｌ３は平行ビームとなる。以上のようにして、第
１の表面弾性波１５による静的シリンドリカルレンズ効
果と、第２の表面弾性波Ｉ６による静的シリンドリカル
レンズ効果とが相殺し合うので、本装置においては、こ
のシリンドリカルレンズ効果を補正するために補正レン
ズ等を設ける必要がない。また偏向速度が食えられても
上記の相殺し合う関係は常に成立するので、シリンドリ
カルレンズ効果の補正が常に正確に行なわれる。

その上水実施例の光偏向装置においては、ＩＤＴ１７と
１８に高周波の交番電圧を印加するためのＶＣＯ２０が
共用されているので、このＶＣＯ２０の前記非線形性に
より生じる動的シリンドリカルレンズ効果は、表面弾性
波１５と１６とでは導波光幅方向に関していわば互いに
裏返しの関係で現われるから、これらの動的シリンドリ
カルレンズ効果も相殺し合うようになる。

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Ｌ°の偏向の
方向が逆になる。そしてこの場合は、上記実施例におけ
るのとは反対に、導波光Ｌ２が第１の表面弾性波１５の
静的シリンドリカルレンズ効果（凸レンズ効果）により
収束し、次いで第２の表面弾性波１６の静的シリンドリ
カルレンズ効果（凹レンズ効果）により導波光Ｌ３が平
行ビーム化される。また上記周波数を２−ｌ−２−ＩＧ
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Ｌｌの入射角（つまり第１の湾曲
指ＩＤＴ１７の２ＧＨｚを励振する電極指と導波光Ｌｌ
の進行方向がなす角度）を６゜とし、第１の湾曲指ＩＤ
Ｔ１７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°　−力筒２の湾曲指ＩＤＴ１ｇ
の２ＧＨ２，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＠とじているが、一般に
表面弾性波！５．１Ｇの最小、最大周波数をｆｌ、ｆｌ
（ｆｚ　＝２ｆｘ　）とする場合には、上記の例におい
て６°、３″、！８＠、９″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
。このことは、第３図（１）、（２）を参照すれば自明
であろう。

なお湾曲指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１５．１Ｇ（
７）最小、最大周波数ｒｔ　、「２をｆ’２−２ｒ１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２ｆ１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湾曲指Ｉ
ＤＴ１７．１８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ｒ１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ｒｌからｒ２−２ｒ、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１５．１６の最小
、最大周波数ｆ１％ｆ２をｆｌ−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１５．１６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の湾曲指ＩＤＴ１７．１
８の形状および配置状態によって前述の（２）式の関係
を満たすことが可能である。

しかし、上記実施例におけるように、表面弾性波１５．
１Ｇの周波数を同じように変化させれば、２つの湾曲指
ＩＤＴを共通のドライバーで駆動可能となり、高価なド
ライバーが１つで済む上、シリンドリカルレンズ効果の
補正を良好かつ容易に行なえるので好都合である。

（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ようにしているので
、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。

さらに本発明装置は、２つの表面弾性波発生部を、導波
光をはさんで互いに反対側に配置したことにより、表面
弾性波のシリンドリカルレンズ効果を簡単に補正するこ
とができ、したがってこの補正のための高価な補正回路
や特別の補正レンズが不要となり、このような手段によ
ってシリンドリカルレンズ効果補正を行なう従来装置に
比べれば、安価に形成することができる。また本発明装
置は、上記補正のために偏向速度が限定されてしまうこ
とがないから、汎用性が高いものとなりうる。

【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図は本発明に係る表面弾性波のシリンドリカルレン
ズ効果を説明する説明図、第５図は本発明におけるシリンドリカルレンズ効果の補
正を説明する説明図である。ｌＯ・・・光偏向装置　　　１１・・・基　　板１２・
・・光導波路　　　　１３・・・光ビーム入射用ＦＧＣ
４・・・光ビーム出射用ＦＣＣ５・・・第１の表面弾性波　１６・・・第２の表面弾性
波７・・・第１の湾曲指ＩＤＴ８・・・第２の湾曲指ＩＤＴ９・・・高周波アンプ　　　２０・・・ｖＣＯ２１・・
・光　　源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Ｉｋｌ・・・導波光Ｌ
１の波数ベクトル■２・・・導波光Ｌ２の波数ベクトル ■３・・・導波光Ｌ３の波数ベクトル ■！・・・第１の表面弾性波の波数ベクトル■２・・・
第２の表面弾性波の波数ベクトル第１図第３図第２図１日

Claims

【特許請求の範囲】

（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、それぞれ
の表面弾性波発生部分が前記導波光をはさんで互いに反
対側に位置し、かつ前記第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■＿１
、■＿２、第２の表面弾性波によって回折された導波光
の波数ベクトルを■＿３、第１、第２の表面弾性波の波
数ベクトルを■＿１、■＿２としたとき、 ■＿１＋■＿１＝■＿２ ■＿２＋■＿２＝■＿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
形成されていることを特徴とする光偏向装置。
（２）前記第１、第２の表面弾性波発生手段がそれぞれ
、前記表面弾性波発生部分として、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湾曲指
交叉くし形電極対を備え、これらの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請求項１記載の光偏向装
置。