JPH03256021A - 光学装置 - Google Patents
光学装置Info
- Publication number
- JPH03256021A JPH03256021A JP2055252A JP5525290A JPH03256021A JP H03256021 A JPH03256021 A JP H03256021A JP 2055252 A JP2055252 A JP 2055252A JP 5525290 A JP5525290 A JP 5525290A JP H03256021 A JPH03256021 A JP H03256021A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical element
- light
- substrate
- optical device
- electro
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- Pending
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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ｔｉｔ 光学素子の出力パワを印加電圧で制御
できる小形の光学装置に関するものであも従来の技術 従来 光学素子（マイクロレンズ）として第２図に示す
ものがあった（藤１）等”電子ビーム描画作製マイクロ
フレネルレンズ、電子通信学会論文法 Ｖｏｌ、Ｊ６４
−巳 Ｎｏ、１０、 ｐ ｐ。
できる小形の光学装置に関するものであも従来の技術 従来 光学素子（マイクロレンズ）として第２図に示す
ものがあった（藤１）等”電子ビーム描画作製マイクロ
フレネルレンズ、電子通信学会論文法 Ｖｏｌ、Ｊ６４
−巳 Ｎｏ、１０、 ｐ ｐ。
８５２−６５７．１９８１年）。ガラス基板８上に Ｐ
ＭＭＡ電子ビームレジストをコーティングして、電子ビ
ームをフレネルゾーンプレートになるように露光量を調
整して同心円上に走査した抵現像処理をして、膜厚を変
化させて光学素子７を形成したものであも これに 入
射光５を入力すると、光学素子７により回折されて、光
６が集光されるものであも 発明が解決しようとする課題 第２図に示した従来の光学装置で６表 基板８上に一且
光学素子７を形成してしまうと、入射光５のパワと、
回折光６のパワの比は一定であっｔも言い替えれば 入
射光５のパワが決ってしまうと、回折光６のパワも決っ
てしま八 制御することができないという課題があっ１
゜ 本発明（上 上記課題に鑑みてなされたもの玄光学素子
の回折パワ（出力パワ）を印加電圧で制御できる光学装
置を提供するものであも課題を解決するための手段 ＬｉＮｂ０参基板上もしくは上記基板中にプロトン交換
により作製した光学素子と、前記光学素子に隣接して配
置され電界を印加する電極を設けた電気光学基板とを備
丸 上記電気光学基板に入射光を入力させ、上記電気光
学基板の出力光を上記光学素子に入力させ、上記光学素
子から出射光を出力させるよう構威すも 作用 本発明１＆ プロトン交換したＬｉＮｂＯ３基板（よ
異常光に対してのみ屈折率を大きく （約０．１３）増
加させることと、さらに電気光学基板は 印加電圧で電
気光学効果を生じさせて、人力した光の偏光方向を制御
できることとを用いたものであム電気光学基板中を通過
する入射光は 電圧を加えることにより、光の偏光方向
を制御でき、つまりは光学素子へ入射する光のうちの常
光と異常光の割合を制御することができて、異常光の割
合ニ比例する回折光のパワを調整するものであも実施例 第１図は本発明の一実施例の光学装置の構成図であん
例えば 面積が１ ｍｍＸ １ ｍへ 厚さＯ，５ｍ
ｍのＬｉＮｂＯ５基板２のＸ面もしくはＹ面に 例えば
安息香酸ＣｓＨ＠Ｃ０ＯＨ，またはピロリン酸（Ｈ４Ｐ
＊Ｏ〒）を用いたプロトン交換により光学素子として、
レンズ作用をするフレネルゾーンプレート４を形威し
？、 このフレネルゾーンプレート４（よ ドーナツ
状の同心のパターンを交互に 例えば深さ１．２μｍプ
ロトン交換を行なうことにより異常光に対してのみ屈折
率を、例えば０．１３高くしたものであも ゾーンプレ
ート４は入射した異常光を集光できるように 外周にな
るにしたがって周期が徐々に短くなっていもこの光学素
子４を設けたＬｉＮｂＯ５基板２の裏面に 電気光学基
板として例えば 面積１ｍｍＸ１ｍ取 厚さ１０ｍｍの
同じくｘ板もしくはＹ板ＬｉＮｂＯ５基板１を、重ねる
ように取り付けｔう但ＬＬｉＮｂＯｓ基板１と２のＹｚ
の方向ハオ互いに４５°ずらした構成にし？＝ＬｉＮｂ
Ｏ・ｌの側面の２面と一２面に 例えばＡ ｌｓ Ａ
ｕ等の金属で例えば 幅１ｍ孔 長さ１０ｍｍの電極
３を１対形威した 光学素子４（よ 例えば口径０．８
ｍ孔 焦点距離は波長０．６３２８μｍに対して４ｍｍ
であ＆ＬｉＮｂ０・基板１か板 例えば波長０．６３２
８．ｕｍの直線偏光で、Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ＊基板２の
Ｚ軸に対して直交する偏光軸をもつＨｅ−Ｎｅレーザ光
を入射させると、ＬｉＮｂＯ５基板ｌを通過して、光学
素子４から出力された回折光６のパワは印加電圧の値に
依存してｓｉｎの２乗の関数で変化し 例えば 印加電
圧０■から２００ｖで入射した光５に対して、最大２０
％から最小Ｏ％の集光効率を制御できた この理由としては 次のように考えられも 電極３に電
圧を印加し 光が通過するＬｉＮｂＯ５基板ｌ中に２軸
方向に電界がかかるようにす４ＬｉＮ’ｂｏｓは電気光
学効果を有するた歇 電界をかけると、電界の大きさと
方向に依存して屈折率が変化す＆Ｚ軸方向に電界を印加
すると、Ｙ軸方ＮＺ軸方向の屈折率は それぞれ ｆｉｖ：ｎｏ ０．５ ｎｏ”ｒ＋＊Ｖ／ｄ１１ｚ：
ｉｌ＊ ０．５ｎ＊″ｒｓｓＶ／ｄとなることが知ら
れていも ここで、ｎ＋、ｎ・はそれぞれ常光 異常光
の屈折率であり、例えばｎｏ＝２．２９． ｎ＊＝２
．２０であ＆ Ｖ、 ｄはそれぞれ 印加電圧 電
極３の間隔であＺｓｏ ｒ＋ｓ、ｒ３ｓは電気光学定
数であり、例えＬＬ ｒ＋＊＝９，５ｘ １０−”ｍ
／ Ｖ、 ｒｓｓ＝３０．９ Ｘ １０−目ｍ／Ｖであ
ム 従って、基板１中を伝搬する光の偏光状態は 印加
電圧に依存して、変化し 従って、光学素子４に入射す
る異常光の強度は 印加電圧で制御できも 光学素子４として、透過形のものについて説明したパ
上面に 例えば Ａ１やＡｇ等の反射層を設けた反射形
の光学素子を用いると、プロトン交換によって屈折率が
変化した領域を往復することになるた数 レンズ作用が
２倍大きくなり、入射した光５に対して、最大４０％か
ら最小Ｏ％の集光効率を制御できｔ４ 逆にいえば
このように反射形の素子にすると、レンズ作用が強くで
きるため同じ制御率を得るためのプロトン交換の作製条
件（温嵐 時間等）は容易になん また 光学素子４と
して、回折作用を有するものは実効的な膜厚が薄くなる
た数 プロトン交換の条件が容易になり、同時に本発明
の光学素子も小形軽量化できも 特に 光学素子として
、以上説明したようなフレネルゾーンプレートやフレネ
ルレンズ等の集光作用を有するものを用いれば 本発明
の光学装置１上 例えば 光ファイバーベの光の結合と
変調が同時に可能になん 本実施例では 光学素子４ζＬ ＬｉＮｂＯ５基板の
Ｘ面もしくはＹ面に作製した力交 このようにすること
により、光学素子４に入射する異常光の割合を多くする
ことができて、回折光６の制御率が大きくできも ま？
−ＬｉＮｂＯ参基板ｌにおいて、電界はＺ軸方向に印加
し 光学素子を設けたＬｉＮｂＯ５基板２と電極を設け
たＬｉＮｂＯ３基板１の２軸を４５°ずらした力曳 こ
のようにすることによって、回折光６の制御率が大きく
できも さらに 入射光Ｃヨ 直線偏光であり、偏光
軸は電気光学基板のＺ軸に対して４５°傾いているもの
をもちいたのも同じ理由によも 以上説明したのεよ 電気光学効果を有する基板１とし
てＬｉＮｂＯ５を用いた場合であるパ 他の電気光学基
板 例えｉＬＬ ｉ Ｉ Ｏｓ、 ＫＮ ｂ Ｏｓ、
ＫＴｉＯＰＯ４、Ｌ ｉ ＴａＯ５東 ＭＮＡ （メチ
ルニトロアニリン）等のベンゼン環をもったπ電子共役
系化合物を含む高分子等を用いても本発明の効果はあも 発明の効果 本発明によれば 光学素子の出力パワを印加電圧で制御
できる小形の光学装置が構成可能であるという効果を有
すん
ＭＭＡ電子ビームレジストをコーティングして、電子ビ
ームをフレネルゾーンプレートになるように露光量を調
整して同心円上に走査した抵現像処理をして、膜厚を変
化させて光学素子７を形成したものであも これに 入
射光５を入力すると、光学素子７により回折されて、光
６が集光されるものであも 発明が解決しようとする課題 第２図に示した従来の光学装置で６表 基板８上に一且
光学素子７を形成してしまうと、入射光５のパワと、
回折光６のパワの比は一定であっｔも言い替えれば 入
射光５のパワが決ってしまうと、回折光６のパワも決っ
てしま八 制御することができないという課題があっ１
゜ 本発明（上 上記課題に鑑みてなされたもの玄光学素子
の回折パワ（出力パワ）を印加電圧で制御できる光学装
置を提供するものであも課題を解決するための手段 ＬｉＮｂ０参基板上もしくは上記基板中にプロトン交換
により作製した光学素子と、前記光学素子に隣接して配
置され電界を印加する電極を設けた電気光学基板とを備
丸 上記電気光学基板に入射光を入力させ、上記電気光
学基板の出力光を上記光学素子に入力させ、上記光学素
子から出射光を出力させるよう構威すも 作用 本発明１＆ プロトン交換したＬｉＮｂＯ３基板（よ
異常光に対してのみ屈折率を大きく （約０．１３）増
加させることと、さらに電気光学基板は 印加電圧で電
気光学効果を生じさせて、人力した光の偏光方向を制御
できることとを用いたものであム電気光学基板中を通過
する入射光は 電圧を加えることにより、光の偏光方向
を制御でき、つまりは光学素子へ入射する光のうちの常
光と異常光の割合を制御することができて、異常光の割
合ニ比例する回折光のパワを調整するものであも実施例 第１図は本発明の一実施例の光学装置の構成図であん
例えば 面積が１ ｍｍＸ １ ｍへ 厚さＯ，５ｍ
ｍのＬｉＮｂＯ５基板２のＸ面もしくはＹ面に 例えば
安息香酸ＣｓＨ＠Ｃ０ＯＨ，またはピロリン酸（Ｈ４Ｐ
＊Ｏ〒）を用いたプロトン交換により光学素子として、
レンズ作用をするフレネルゾーンプレート４を形威し
？、 このフレネルゾーンプレート４（よ ドーナツ
状の同心のパターンを交互に 例えば深さ１．２μｍプ
ロトン交換を行なうことにより異常光に対してのみ屈折
率を、例えば０．１３高くしたものであも ゾーンプレ
ート４は入射した異常光を集光できるように 外周にな
るにしたがって周期が徐々に短くなっていもこの光学素
子４を設けたＬｉＮｂＯ５基板２の裏面に 電気光学基
板として例えば 面積１ｍｍＸ１ｍ取 厚さ１０ｍｍの
同じくｘ板もしくはＹ板ＬｉＮｂＯ５基板１を、重ねる
ように取り付けｔう但ＬＬｉＮｂＯｓ基板１と２のＹｚ
の方向ハオ互いに４５°ずらした構成にし？＝ＬｉＮｂ
Ｏ・ｌの側面の２面と一２面に 例えばＡ ｌｓ Ａ
ｕ等の金属で例えば 幅１ｍ孔 長さ１０ｍｍの電極
３を１対形威した 光学素子４（よ 例えば口径０．８
ｍ孔 焦点距離は波長０．６３２８μｍに対して４ｍｍ
であ＆ＬｉＮｂ０・基板１か板 例えば波長０．６３２
８．ｕｍの直線偏光で、Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ＊基板２の
Ｚ軸に対して直交する偏光軸をもつＨｅ−Ｎｅレーザ光
を入射させると、ＬｉＮｂＯ５基板ｌを通過して、光学
素子４から出力された回折光６のパワは印加電圧の値に
依存してｓｉｎの２乗の関数で変化し 例えば 印加電
圧０■から２００ｖで入射した光５に対して、最大２０
％から最小Ｏ％の集光効率を制御できた この理由としては 次のように考えられも 電極３に電
圧を印加し 光が通過するＬｉＮｂＯ５基板ｌ中に２軸
方向に電界がかかるようにす４ＬｉＮ’ｂｏｓは電気光
学効果を有するた歇 電界をかけると、電界の大きさと
方向に依存して屈折率が変化す＆Ｚ軸方向に電界を印加
すると、Ｙ軸方ＮＺ軸方向の屈折率は それぞれ ｆｉｖ：ｎｏ ０．５ ｎｏ”ｒ＋＊Ｖ／ｄ１１ｚ：
ｉｌ＊ ０．５ｎ＊″ｒｓｓＶ／ｄとなることが知ら
れていも ここで、ｎ＋、ｎ・はそれぞれ常光 異常光
の屈折率であり、例えばｎｏ＝２．２９． ｎ＊＝２
．２０であ＆ Ｖ、 ｄはそれぞれ 印加電圧 電
極３の間隔であＺｓｏ ｒ＋ｓ、ｒ３ｓは電気光学定
数であり、例えＬＬ ｒ＋＊＝９，５ｘ １０−”ｍ
／ Ｖ、 ｒｓｓ＝３０．９ Ｘ １０−目ｍ／Ｖであ
ム 従って、基板１中を伝搬する光の偏光状態は 印加
電圧に依存して、変化し 従って、光学素子４に入射す
る異常光の強度は 印加電圧で制御できも 光学素子４として、透過形のものについて説明したパ
上面に 例えば Ａ１やＡｇ等の反射層を設けた反射形
の光学素子を用いると、プロトン交換によって屈折率が
変化した領域を往復することになるた数 レンズ作用が
２倍大きくなり、入射した光５に対して、最大４０％か
ら最小Ｏ％の集光効率を制御できｔ４ 逆にいえば
このように反射形の素子にすると、レンズ作用が強くで
きるため同じ制御率を得るためのプロトン交換の作製条
件（温嵐 時間等）は容易になん また 光学素子４と
して、回折作用を有するものは実効的な膜厚が薄くなる
た数 プロトン交換の条件が容易になり、同時に本発明
の光学素子も小形軽量化できも 特に 光学素子として
、以上説明したようなフレネルゾーンプレートやフレネ
ルレンズ等の集光作用を有するものを用いれば 本発明
の光学装置１上 例えば 光ファイバーベの光の結合と
変調が同時に可能になん 本実施例では 光学素子４ζＬ ＬｉＮｂＯ５基板の
Ｘ面もしくはＹ面に作製した力交 このようにすること
により、光学素子４に入射する異常光の割合を多くする
ことができて、回折光６の制御率が大きくできも ま？
−ＬｉＮｂＯ参基板ｌにおいて、電界はＺ軸方向に印加
し 光学素子を設けたＬｉＮｂＯ５基板２と電極を設け
たＬｉＮｂＯ３基板１の２軸を４５°ずらした力曳 こ
のようにすることによって、回折光６の制御率が大きく
できも さらに 入射光Ｃヨ 直線偏光であり、偏光
軸は電気光学基板のＺ軸に対して４５°傾いているもの
をもちいたのも同じ理由によも 以上説明したのεよ 電気光学効果を有する基板１とし
てＬｉＮｂＯ５を用いた場合であるパ 他の電気光学基
板 例えｉＬＬ ｉ Ｉ Ｏｓ、 ＫＮ ｂ Ｏｓ、
ＫＴｉＯＰＯ４、Ｌ ｉ ＴａＯ５東 ＭＮＡ （メチ
ルニトロアニリン）等のベンゼン環をもったπ電子共役
系化合物を含む高分子等を用いても本発明の効果はあも 発明の効果 本発明によれば 光学素子の出力パワを印加電圧で制御
できる小形の光学装置が構成可能であるという効果を有
すん
第１図は本発明の一実施例の光学装置の構成を示す斜視
飄 第２図は従来の光学装置の構成を示す断面図であも １・・・・電気光学基板 ２・・・・ＬｉＮｂＯ５基板
３・・・・電ｆＬ ４・・・・光学素子、 ５・・・・
入射光 〇・・・・出射九
飄 第２図は従来の光学装置の構成を示す断面図であも １・・・・電気光学基板 ２・・・・ＬｉＮｂＯ５基板
３・・・・電ｆＬ ４・・・・光学素子、 ５・・・・
入射光 〇・・・・出射九
Claims (8)
- （１）ＬｉＮｂＯ＿３基板上もしくは上記基板中にプロ
トン交換により作製した光学素子と、前記光学素子に隣
接して配置され電界を印加する電極を設けた電気光学基
板とを備え、上記電気光学基板に入射光を入力させ、上
記電気光学基板の出力光を上記光学素子に入力させ、上
記光学素子から出射光を出力させることを特徴とする光
学装置。 - （２）光学素子は、ＬｉＮｂＯ＿３基板のＸ面もしくは
Ｙ面に作製したことを特徴とする請求項１に記載の光学
装置。 - （３）電気光学基板はＬｉＮｂＯ＿３であり、電界はＺ
軸方向に印加することを特徴とする請求項１に記載の光
学装置。 - （４）光学素子を設けたＬｉＮｂＯ＿３基板と電極を設
けたＬｉＮｂＯ＿３基板のＺ軸を４５°ずらしたことを
特徴とする請求項３に記載の光学装置。 - （５）入射光は、直線偏光であり、偏光軸は電気光学基
板のＺ軸に対して４５°傾いていることを特徴とする請
求項１に記載の光学装置。 - （６）光学素子は回折作用を有し、出射光は回折光であ
ることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。 - （７）光学素子は、集光作用を有することを特徴とする
請求項１に記載の光学装置。 - （８）光学素子は、上面に反射層を設けた反射形の光学
素子であることを特徴とする請求項１に記載の光学装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2055252A JPH03256021A (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2055252A JPH03256021A (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03256021A true JPH03256021A (ja) | 1991-11-14 |
Family
ID=12993406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2055252A Pending JPH03256021A (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03256021A (ja) |
-
1990
- 1990-03-06 JP JP2055252A patent/JPH03256021A/ja active Pending
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