JPH07104502B2

JPH07104502B2 - 光制御装置

Info

Publication number: JPH07104502B2
Application number: JP1009959A
Authority: JP
Inventors: 研二内野; 和康疋田; 幹也尾野
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1989-01-20
Publication date: 1995-11-13
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH02190818A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、光を用いて、電気的増幅装置等を介さず、直
接他の光を制御する装置に関する。更に、詳しくは、小
型化、軽量化、薄形化のできる光制御装置に関する。

［従来の技術］従来の光制御装置は、例えば、'87年春季物理学会学術
講演会予稿集の27a−LJ−７（80頁）“全光制御電気光
学素子の試作”に提案されるように、印加電圧によって
物質の屈折率が変化するという“電気光学効果”と、圧
電性結晶に光（例えば紫色光）を照射すると、バンドギ
ャップをはるかに超す起電力を生ずる“バルク光起電
力”とを組合わせて、光の照射によって起電力を通じて
光シャッターを駆動し、光（例えば赤色光）を制御する
ことができる電気回路を持たない全光制御型素子があ
る。これは、第１図に示すもので、スライドガラスを基
板６とし、その上に２個の受光セラミックス素子１と、
１個のセラミックス光シャッター２が配置されているも
のである。その動作原理は、受光素子１に水銀ランプ３
の光が当ると起電力が発生し、その起電力によって光シ
ャッター素子２を駆動するというものである。

２つの駆動素子Ａ、Ｂは、互いに逆の起電電圧を生じる
ように、光シャッター素子に電気的に接続され、Ａ、Ｂ
に交互に水銀ランプ光を照射すると、光シャッターを透
過するHe−Neレーザの赤色光は、第２図に示すように、
0.2Hzで変調され、S/N比は、約2dBである。その受光素
子４の材質は、PLZT（3/52/48）、光シャッター２の材
質は、PLZT（9/65/35）である。また、光照射による光
起電力効果をWO₃添加のPLZTについて、調査した結果か
ら、1.5原子％までは、無添加のものに比べ、光起電力
が増加している。［“Effect of Impurity Doping on P
hotostriction in Ferroelectric Ceramic"by M.Tanimu
ra and K.Uchino、Sensors and Materials1、46（198
8）参照］然し乍ら、この公知の装置では、第１に、受光素子がコ
マの上に載っており、デバイスの小型化、薄層化ができ
ないこと、第２に、リード線を用いており、デバイスと
して組立てコストが高くなること、第３に、赤色の信号
光（スイッチングされる光）と、駆動する水銀ランプ光
が同じ方向からデバイスに入射するため、駆動光が信号
光に混信しないような工夫が必要となること、第４に、
信号光が基板を透過する方向に入射しているため、信号
光が基板の影響を受けることになり、即ち、基板に不透
明な材質が使用できず、また、光透過率の低い基板では
光信号のS/N比が低くなること、基板の材質の選択に制
約を受けることなどの問題があった。

［発明が解決しようとする問題点］本発明者らは、上記のような欠点を解消するため、“バ
ルク光起電力効果”を有する圧電材料、例えば、PLZT
（3/52/48）を受光素子とし、光を照射した際に、発生
する電圧で、“電気光学効果”を利用した光変調素子を
駆動する、光により光を制御する装置を提供した（特願
昭63−325909号、昭和63年12月26日出願の特許願）が、
基本的には、光変調素子と受光素子の２種類の機能素子
を１個の回路基板上に載置しているため、（１）光回路
装置の小型化、薄層化について、基板のサイズから制限
を受ける、（２）受光素子、光変調素子、回路基板など
少なくとも３種類の要素を組合わせるため、工程の合理
化に限界がある、（３）従って、組み立てコストの低減
にも限界があるなどの問題点があった。

従って、本発明は、（１）光回路装置の小型化、軽量化
及び薄層化の困難性、（２）回路基板を用いることによ
る製造工程の繁雑化、（３）部品点数の多いことによる
高い組み立てコスト等の問題点を除去し、（１）小型化、軽量化及び薄形化を容易にし、（２）製
造工程の合理化により、コストパフォーマンスを向上さ
せ、（３）高い信頼性と高い動作特性を有する、新規な
構造の全制御型光学デバイスを提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］本発明は、光起電力効果を有する誘電体を基板として用
い、その表面の一部を利用して、受光素子を形成し；同
じ基板上に、透明な電気光学効果を有する誘電体よりな
る光変調素子を設け；前記の２つの機能素子、即ち、受
光素子と光変調素子が電気的に接続して、前記受光素子
で生じた電圧が前記光変調素子の電極にかかるように構
成されており；前記の受光素子に光を照射することによ
り、前記光変調素子を通過する偏光の偏光方向を回転駆
動し、光により光を制御することを特徴とする光制御装
置を提供する。

そして、前記の、透明な電気光学効果を有する誘電体に
対する、信号光の入射面と出射面には、各々の偏光方向
が互いに直交し、また印加電界の方向に互いに45°をな
すように２つの偏光子が取付けられており、前記の誘電
体基板の一部を利用して形成された受光素子は、電界が
かけられることにより自発分極方向が揃えられている構
造が好適である。また、光変調素子を通過する信号光
は、前記の光起電力効果を有する誘電体基板面に当らず
に、また、前記受光素子を駆動する駆動光は、該信号光
と異なる方向から入射し、混信が起きないものが好適で
ある。また、光変調素子を通過する信号光が、前記の光
起電力効果を有する誘電体基板面に当らず、前記受光素
子を駆動する駆動光は、該信号光と異なる方向から入射
するようにするため、該光変調素子の信号光の入射面及
び出射面が、この誘導体基板面と垂直であり、且つ、該
受光素子の受光面が、前記誘電体基板面と平行である構
造が好適である。また、光変調素子が、該受光素子と反
対側の基板面に設けられているものがよい。

更に、受光素子は、交互に光が照射される２個の受光素
子からなり、それらの受光素子は、それらの自発分極方
向が互いに直列接続をなすようにループ状に接続され、
該光変調素子の各々の電極が、各々の受光素子に並列に
接続されているものが好適である。また、受光素子は２
個の受光素子からなり、それらの受光素子が、それらの
自発分極方向が互いに並列接続をなすようにループ状に
接続され、該光変調素子の各々の電極が、各々の受光素
子に並列に接続されているものが好適である。

更に、光起電力効果を有する誘電体基板は、圧電セラミ
ック体で、各々バルク光起電力効果を有するランタン添
加チタン酸ジルコン酸鉛で、Laを３モル％添加したPLZT
（3/52/48）、即ち Pb_0.97La_0.03(Zr_0.52Ti_0.48)_0.9925O₃ 及びこれにWO₃を０〜2.0原子％添加したPLZT（3/52/4
8）であり、前記の透明な光変調素子がランタン添加チ
タン酸ジルコン酸鉛PLZT（9/65/35）即ち、 Pb_0.91La_0.09(Zr_0.65Ti_0.35)_0.9775O₃ であるものが好適である。

このような構成の光制御装置について説明すると、光起
電力効果を有する誘電体基板上に受光素子を設け、同じ
誘電体基板上に、透明な電気光学効果を有する誘導体よ
りなる光導波路、或いは光変調素子を形成し、前記の２
種類の機能素子、即ち、受光素子と光変調素子が電気的
に接続して構成されており、前記の受光素子に光を照射
することにより、光変調素子を駆動し、光により光を制
御するものである。

そして、透明な電気光学効果を有する誘電体の信号の入
射面と出射面には、各々の偏光方向が互いに直交し、ま
た印加電界の方向に互いに45°をなすように２つの偏光
子が取り付けられており、光起電力効果を有する誘電体
受光素子は、自発分極の方向が揃えられていることが好
適である。

また、光変調素子を透過する信号光が、前記の光起電力
を有する誘電体基板面を透過せずに、受光素子を駆動す
る駆動光が信号光と異なる方向から入射することが好適
であり、更に、光変調素子を透過する信号光が、この光
起電力効果を有する誘電体基板面を透過せず、受光素子
を駆動する駆動光が信号光と異なる方向から入射するた
め、光変調素子の信号光の入射面及び出射面が、この誘
電体基板面と垂直であり、且つ、受光素子の受光面が誘
電体基板と平行であることが望ましい。

そして、受光素子が２個の受光素子からなる、それらの
自発分極方向が、直列でループ状に接続され、光変調素
子の各々の電極が、各々の接続回路に接続されたもの、
或いは、受光素子が２個の受光素子からなり、それらの
自発分極方向が、並列でループ状に接続され、光変調素
子の各々の電極が、各々の接続回路に接続されたものが
好適である。

光起電力効果を有する誘電体基板及び受光素子の組成材
料は、圧電セラミックスで、バルク光起電力効果を有す
るランタン添加チタン酸ジルコン酸鉛で、Laを３原子％
添加したPLZT（3/52/48）、即ち、Pb_0.97La_0.03(Zr_0.52
Ti_0.48)_0.9925O₃或いは、これにWO₃を０〜2.0原子％添
加したPLZT（3/52/48）であり、透明な光変調素子は、
ランタン添加チタン酸ジルコン酸鉛PLZT（0/65/35）即
ち、Pb_0.91La_0.09(Zr_0.65Ti_0.35)_0.9775O₃である構成が
好適である。

光起電力効果を有する誘電体基板の受光素子を駆動減と
し、２次光学効果の大きなPLZTを光変調素子として、誘
電体基板上に、駆動光の方向と信号光の方向が重ならな
いように、機能を有する誘電体を基板として、その上に
光変調素子を配置して、組合わせることにより、（１）
何らかの増幅回路を用いることなく、駆動光の入力によ
り、他の信号光の出力を直接コントロールすることがで
きる。（２）小型化、軽量化、薄型化を容易にすること
ができる。（３）信号光が誘電体基板と平行に入射する
ため基板は、不透明なものでも使用でき、最も好適な材
質を自由に選択することができる。（４）最も好適な材
質の基板が選択できるため、制御回路を形成した基板
が、使用できるので、配線の工程を簡略化でき、また、
信頼性の高い光変調素子を、より安価に製造することが
できる等の効果が期待できる。

更に、受光素子に、WO₃を添加したPLZTを用いることに
より、より大きなバルク光起電力効果を得ることが可能
となった。

本発明は、光により光を制御する装置において、電気的
回路を形成した誘電体基板の上に、１個或いは２個のバ
ルクを光起電力効果を有する受光素子を形成し、互いの
自発分極の方向が、直列、或いは並列に電気回路上に接
続し、電気光学効果を有する光スイッチ素子を、その信
号光の透過方向が、基板の面に平行になるように、配置
し、信号光に平行になるように設けられた１対の電極が
誘電体基板内の各々の受光素子の各々の電極に配線接続
されるようにしたものである。

また、受光素子の材料として、従来から用いられている
PLZTの他、バルク光起電力効果が大きくなるようにWO₃
を2.0原子％まで添加したPLZT（3/52/48）を用いた。

次に、添付図面により本発明を更に説明する。

第４図は、本発明の装置の一例を示す斜視図である。即
ち、本発明の光学装置の例示の構造図であり、６は、分
極処理によりバルク光起電力効果を示す誘電体基板であ
り、７は基板上に形成された電気回路で、２個のバルク
光起電力効果を有する受光素子Ａ、Ｂ、即ち各々８と９
は、自発分極の向きが直列になるように基板上に形成さ
れ、前記の回路に接続されている。

電気光学効果を有する光変調素子10は、信号光11が基板
６の面に平行に透過するように、配置され、電極12は、
透過光に垂直方向に、電界を印加するように、透明な誘
電体10の両側面に形成され、各々の端子は、受光素子
８、９の各々の端子を結合する回路７に接続されてい
る。

第４図において、更に、光変調素子10では、信号光11の
入射面と出射面の両面に、偏光子13、14を設けた。偏光
子の偏光方向は、電界の印加方向と45°をなし、且つま
た、２つの偏光子の偏光方向が互いに直交するように設
置した。

駆動光15は、例えば水銀灯等により、基板面に垂直に照
射される。

次に、第５図に示す光制御装置は、本発明の光制御装置
の動作特性を測定し、確認するための測定方法を示す。
16は、信号光11を発生するHe−Neレーザ光源を示し、17
は、光検知装置で、18はコンピュータであり、検知され
た光強度等の測定データを記録するものである。19は、
水銀ランプで、15の駆動光を発生する。また、駆動光15
は、受光素子８、９のどちらか一方或いはその両方に照
射できるものである。

次に第６図は、本発明の光制御装置の他の例であり、光
変調素子10を受光素子８、９の作る回路のループの外側
に配置した例である。２つの受光素子が隣接しているた
めに、制御光15をあまり振らなくても、光制御装置を制
御できるものである。

次に、第７図は、本発明の光制御装置の他の例であり、
光変調素子10に入射する信号光が、受光素子８、９の分
極方向に直交する方向から入射するように配置構成され
た例である。

次に、第８図は、本発明の光制御装置の他の例であり、
受光素子８、９の形成された面の反対側の面にも光変調
素子が配置構成された例である。

また、第９図は、２個のバルク起電力効果を有する受光
素子８、９の自発分極の向きが並列になるように配置さ
れ、回路が接続されている。従って、２倍の早さで制御
できる装置が得られる。

［作用］本発明の光制御装置の動作原理を第５図の測定装置を示
す図面を取り、説明する。

電界が印加される前の光シャッターに信号光が入射して
も、偏光子が直交している状態になるため、原理的に出
射光は、得られない。

次に、受光素子８、水銀ランプ19により光15を照射する
と、バルク光起電力効果により発生した電圧が、光変調
素子10に印加される。入射側の偏光子13で直線偏光を受
けた信号光11は、電圧が印加された光変調素子10を通過
するが、このとき、電気光学効果のため、入射光11のう
ち、出射光側の偏光子14を通過できる成分の光が生じ、
出射光が得られる。

始めの信号光11が遮蔽された状態をオフ状態、信号光11
が透過した状態をオン状態とすれば、光による入力によ
り光の信号が、制御されることになる。

なお、ここでは、偏光子が直交している状態の場合につ
いて説明しているが、他の例として、偏光子が平行な場
合には、電界が印加される前のシャッターに信号光が入
射すると、出射光が得られ、オン状態になり、受光素子
に水銀ランプ光が照射されるとオフ状態となり、反対の
制御が行なわれる。

次に、水銀ランプの光15の光路を切り替えて、もう１つ
の受光素子９に照射すると、はじめの受光素子８と自発
分極Psの向きが反対なので、はじめに印加した場合と
は、逆の起電力が発生する。従って、オン状態の光シャ
ッター素子12は、逆の電圧が印加されることにより、オ
フ状態を誘導される。このように駆動光15の光路を切り
替えて、照射する受光素子８或いは９に替えることによ
り、光の信号11を制御することができる。即ち、以上の
ように電気的な駆動回路を用いることなく、光、例え
ば、15によって、他の光例えば、11をコントロールする
ことができるものである。

次に、本発明の光制御装置について、次の実施例によ
り、説明するが、本発明は、次の実施例に限定されるも
のではない。

［実施例１］［オン、オフ制御］第４図の斜視図に示す構成の光制御装置を次のようにし
て作製した。

先ず、2.5×2.5cmの面寸法の次の組成物の基板６を作製
した。

即ち、３原子％のLaでPbサイトを置換し、ZrとTiの比率
が52:48であるチタン酸ジルコン酸鉛、即ち、 Pb_0.97La_0.03(Zr_0.52Ti_0.48)_0.9925O₃［以下略してPLZT
（3/52/48）と称する］の組成焼成板を基板６とし、第
４図に示すような回路パターン７を、銀−パラジウムペ
ーストを印刷し、焼き付けることにより形成した。ここ
で受光素子８、９となる部分は、電極間隔16mm、電極寸
法５×1mmの電極21、22を２対形成した。

また、９原子％のLaでPbサイトを置換し、ZrとTiの比率
が65:35であるチタン酸ジルコン酸鉛、即ち、 Pb_0.91La_0.09(Zr_0.65Ti_0.35)_0.9775O₃［以下略して、PL
ZT（9/65/35）と称する］の組成物体の2.5×４×15mmの
寸法の透明なセラミックスの４×15mmの両面に、銀パラ
ジウム電極12を焼き付け、この１対の電極に直交し、互
いに、平行な2.5×4mmの１対の面13、14を、鏡面研摩
し、信号光11の散乱が、起こり難いように、信号光の入
出射面とした。

これ10をPLZT（3/52/48）基板６の上に、第４図に示す
ように設置し、接着剤で接合した。

この鏡面研摩した面に、偏光子13、14として、ポラロイ
ド（登録商標）板を接着剤で貼り付けた。ポラロイド
（登録商標）板は、偏光方向が電界の印加方向と45°を
なし、また、２つの偏光方向が互いに直交するように設
定した。接着剤は、信号光の光路にかからないように、
塗布、硬化させて、光変調素子とした。

受光素子部分８、９は、誘電体基板上に形成された電極
21、22に、分極方向が互いに反平行になるように、2kV/
mmの電界を印加して、分極処理を施し、基板上に形成し
た。この操作のため、２つの受光素子８、９は、分極処
理が終了するまでは、電気回路的には、分離してある。
分極処理後、受光素子８、９の自発分極の方向が直列に
なるように、第４図の19の部分で、導線をハンダ付けす
るなどして、電気回路７を形成し、次に、室温で硬化す
る銀ペースト或いはハンダを用いて、光変調素子10と回
路パターン７との導通を形成させた。

得られた第４図の光制御装置の動作特性を、第５図に示
す方法で測定した。測定用信号光としては、赤色He−Ne
レーザ16を用いた。光スイッチを透過した赤色光の光量
は、光検知装置17で測定し、そのデータをコンピュータ
18で記録した。

PLZT（3/52/48）の受光素子ＡとＢ、即ち、８、９に、
水銀ランプ光を交互に５秒間ずつ照射しながら、光スイ
ッチ素子の応答特性を測定した。その結果を第10図に示
した。

また、駆動光をＡに照射すると、オン状態で駆動され、
Ｂに照射するとオフ状態で駆動され、信号光のS/N比
は、4.5〜5dBであった。

尚、本実施例では、偏光子13、14を、誘電体セラミック
スPLZT（9/65/35）体10に直接貼り付けたが、誘電体セ
ラミックスから距離をおいて、設置しても、所要の特性
が得られることが明らかである。

本実施例で明らかなように、基板自体が圧電体であるの
で、受光素子の形成は、電極を形成して分極処理を施す
だけで、所望の特性が得られ、製造工程が簡易化され、
また、基板の小型化が図られる。基板と透明セラミック
ス体の接合は、ガラスペーストで行なうこともでき、同
じPLZT系材料なので、1000〜1300℃の高温下で加熱しな
がら、焼結或いは融着することによってもできる。この
場合には、２種類のPLZT組成物を接合した後、前記のよ
うな回路形成、分極、回路と素子の電気的結合、偏光子
の設置を行なう。

［実施例２］［WO₃添加の効果］上述の実施例１において、受光素子の材質をPLZT（3/52
/48）に代えて、WO₃を0.5原子％添加したPLZT（3/52/4
8）を用いた場合の実施例を示す。

受光素子８、９の寸法は、実施例１のものと同様で、５
×1mmの電極を１対16mmの間隔で設け、第４図の斜視図
に示すようにな構成のものであり、電極の形状、分極条
件及び光スイッチ回路の構成は、実施例１に準じたもの
である。また、形成された素子回路の動作特性を実施例
１と同様に測定した。その結果を、第11図に示す。

得られたS/N比は、６〜7dBであった。

実施例１に比べ1.5〜2.5dBの向上が見られた。これは、
PLZT（3/52/48）に、WO₃を添加した効果である。尚、WO
₃を各々1.0、1.5、2.0、2.5原子％に増加させて、添加
した材料で受光素子を形成させたところ、1.0原子％及
び1.5原子％の場合では、S/N比が、無添加のPLZTを用い
た場合のS/N比よりも大きく、また、2.0原子％添加のPL
ZTで、無添加のPLZTを用いた場合のS/N比と同じで、2.5
原子％添加のPLZTではやや劣っていた。

従って、WO₃の０〜2.0原子％添加量の範囲が、最もS/N
比の向上効果が見られた。

［実施例３］［光スイッチ素子を受光素子回路の外側に設置］第６図に示すように、光スイッチ素子10を、２個の受光
素子８、９を構成するループ状回路の外側に配置した構
造の光−光スイッチ素子を作製した。

この構造の利点は、受光素子８、９が隣接しているの
で、駆動光のビームの切り替え幅を小さくできるという
点である。

また、受光素子の材質は、実施例２と同じようにWO₃添
加の材料を使用したところ、S/N比は、実施例２と同様
に、6dBであった。

［実施例４］［駆動光が信号光と異なる方向から入射する構成］これは、実施例１の変形であり、第７図に示すものであ
る。

信号光11は、受光素子８、９の分極方向（点線矢印で示
す）に直交する方向から入出射するもので、これに対し
て、実施例１では、信号光11は受光素子８、９の分極方
向に、平行な方向から入出射する。他は、実施例１の第
４図と同じものを用いた。

［実施例５］［光変調素子が受光素子の反対面に設置された例］本実施例は、第８図に示される。第８図の上の図は、受
光素子を形成した誘電体基板面から見たものであり、下
の図は、その反対側から見たもので、光変調素子形成し
た面から見たものである。

基板６の寸法は、15×20mmで、厚さ0.5mmであり、５×1
mmの電極21、22を２対形成し、電極間隔16mmで、また、
反対面に光変調素子10のための回路７を予め形成し、互
いに反平行に分極したもので、反対面に、光変調子10を
形成したものである。

PLZT（9/65/35）組成の透明セラミックス体10の寸法2.5
×４×10mmの両面に４×10mmの電極12を形成し、基板６
に接着し、各々の電極12をハンダ或いは導電ペーストで
接続し、受光素子８、９は自発分極が直列に接続され
る。

光変調素子10は、自発分極が直列に接続される。光変調
素子10は、各々の受光素子８、９に並列に接続される。

受光素子８、９に、水銀ランプ光を照射して、光起電力
を発生せしめる。

信号光11は、自発分極に直交する方向から入出射され、
駆動光が信号光11と基板６の反対面に照射されるため、
光学的混信の心配が極めて少ない。

また、基板の両面を使用できるので、コンパクトな構造
にすることができる。

［実施例６］［平行分極の受光素子構成］本実施例では、第９図に示す配置のものを使用し、図示
のように受光素子８、９の分極方向が互いに平行になる
ように並列に接続した。

その動作特性を、第５図に示す方法で測定した、即ち、
２個の受光素子８、９に同時に駆動光15を照射すること
により測定した。

受光素子であり、誘電体基板であるもの６の材質は、実
施例２のものと同じで、WO₃0.5原子％添加のPLZT（3/52
/48）である。

駆動光オフ状態から光照射を始めて、透過光11の強度が
6dBになるまでの時間は、２〜2.5秒間であり、これは、
実施例２の場合のように、一方の駆動素子に駆動光を照
射した場合に比べて、約1/2の時間である。

このように、光の照射を検出するためには、２個の受光
素子の自発分極の向きを並列にした構造を用いることに
より、より早い光シャッタの開状態を実現できることが
確認された。

第10図は、逆方向に分極した２つの受光素子Ａ、Ｂに交
互に光を照射したときの本発明の光制御装置の光応答特
性を示すグラフである。

第11図は、0.5重量％WO₃添加の材質を用いたときの同様
な本発明の光制御装置の光応答特性を示すグラフであ
る。

［発明の効果］本発明によると、光起電力効果を有する誘電体を基板と
し、その基板に受光素子を直接設け駆動源とし、同じ基
板上に透明な電気光学効果を有する誘電体よりなる光導
波路及び光変調素子を形成し、上記の２種類の機能素
子、即ち、受光素子と光変調素子が電気的に接続してい
るため、（１）何らかの増幅回路を用いることなく、駆動光の入
力により、他の信号光の出力を直接コントロールするこ
とができる。

（２）小型化、軽量化及び薄形化を容易にすることがで
きる。

（３）製造工程の合成化により、コストパフォーマンス
を向上させることができる。

（４）高い信頼性と速い動作特性を実現できる等の効果
が期待できる。

更に、光起電力効果を有する誘電体基板或いは受光素子
に、Laを３モル％添加し、更にWO₃を２原子％まで添加
したランタン添加チタン酸ジルコン酸鉛PLZT（3/52/48
を用いることにより、より大きなバルク光起電力効果を
得ることができて、S/N比の向上及び従来の光制御装置
に比べて高速の動作が可能になった。

更に、光変調素子及び光導波路が基板と同じ組成系のラ
ンタン添加チタン酸ジルコン酸鉛PLZT（9/65/35）であ
るため、一体形成、一体焼成などの製造工程の合理化
と、それによるコストパフォーマンスの向上の効果が期
待できる。

また、本発明によると、光起電力効果を有する誘電体自
体を回路基板とした場合にも、光変調素子を透過する信
号光が、この光起電力効果を有する誘電体基板面を透過
せず、受光素子を駆動する駆動光が信号光と異なる方向
から入射するように、例えば、光変調素子の受光面が誘
電体基板と平行な構造をとることにより、S/N比の高い
光制御装置を製作することができる。また、駆動光の受
光面と光変調素子とを基板の合い異なる面に配置するこ
とにより、以上に説明した技術的効果が得られると同時
に、基板面積の有効利用することにより、作用素子を更
に小型化できるという利点がある。

更に、本発明の光制御装置は、（１）光による光のセンシングができること、（２）光演算装置の基礎ユニット等に応用することがで
き、また、それに有効である装置を提供することができ
たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の光制御装置の構造を模式的に示す斜視
図である。第２図は、従来の全光制御型電気光学素子で得られた動
作特性を示す、レーザー出力変化と経過時間でプロット
したグラフである。第３図は、本発明者らによる先の出願にかかる発明によ
る光制御装置の構成を示す平面図である。第４図は、本発明による光制御装置の構成を示す１例を
示す斜視図である。第５図は、本発明の光制御装置の特性を測定するための
構成を示す概念図である。第６図は、本発明による他の例の光制御装置の構成を示
す模式図である。第７図は、本発明による他の例の光制御装置の構成を示
す模式図である。第８図は、本発明による他の例の光制御装置の構成を示
す模式図である。第９図は、本発明による他の例の光制御装置の構成を示
す模式図である。第10図は、本発明による光制御装置で測定された特性を
示すグラフである。第11図は、本発明の光制御装置による測定光応答特性を
示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尾野幹也埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地三菱鉱業セメント株式会社セラミックス研究所内 (56)参考文献特開昭63−131125（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−4275（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−185311（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−39307（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−205620（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光起電力効果を有する誘電体を基板として
用い、その表面の一部を利用して、受光素子を形成し、同じ基板上に、透明な電気光学効果を有する誘電体より
なる光変調素子を設け、前記の２つの機能素子、即ち、受光素子と光変調素子が
電気的に接続して、前記受光素子で生じた電圧が前記光
変調素子の電極にかかるように構成されており、前記の受光素子に光を照射することにより、前記光変調
素子を通過する偏向の偏向方向を回転駆動し、光により
光を制御することを特徴とする光制御装置。
【請求項２】前記の光変調素子において、前記の、透明
な電気光学効果を有する誘電体に対する、信号光の入射
面と出射面には、各々の偏光方向が互いに直交し、また
印加電界の方向に互いに45°をなすように２つの偏光子
が取付けられており、前記の誘電体基板の一部を利用して形成された受光素子
は、電界がかけられることにより自発分極方向が揃えら
れていることを特徴とする請求項１に記載の光制御装
置。
【請求項３】前記光変調素子を通過する信号光は、前記
の光起電力効果を有する誘電体基板面に当らずに、ま
た、前記受光素子を駆動する駆動光は、該信号光と異な
る方向から入射し、混信が起きないことを特徴とする請
求項１に記載の光制御装置。
【請求項４】前記光変調素子を通過する信号光が、前記
の光起電力効果を有する誘電体基板面に当らず、前記受
光素子を駆動する駆動光は、該信号光と異なる方向から
入射するようにするため、該光変調素子の信号光の入射
面及び出射面が、この誘電体基板面と垂直であり、且
つ、該受光素子の受光面が、前記誘電体基板面と平行で
あることを特徴とする請求項１に記載の光制御装置。
【請求項５】該光変調素子が、該受光素子と反対側の基
板面に設けられていることを特徴とする請求項３に記載
の光制御装置。
【請求項６】前記の受光素子は、交互に光が照射される
２個の受光素子からなり、それらの受光素子は、それら
の自発分極方向が互いに直列接続をなすようにループ状
に接続され、該光変調素子の各々の電極が、前記の各々
の受光素子に並列に接続されていることを特徴とする請
求項１に記載の光制御装置。
【請求項７】前記の受光素子は２個の受光素子からな
り、それらの受光素子が、それらの自発分極方向が互い
に並列接続をなすようにループ状に接続され、該光変調
素子の各々の電極が、前記の各々の受光素子に並列に接
続されていることを特徴とする請求項１に記載の光制御
装置。
【請求項８】前記の光起電力効果を有する誘電体基板
は、圧電セラミックス体で、各々バルク光起電力効果を
有するランタン添加チタン酸ジルコン酸鉛で、Laを３モ
ル％添加したPLZT（3/52/48）、即ち Pb_0.97La_0.03(Zr_0.52Ti_0.48)_0.9925O₃ 及びこれにWO₃を０〜2.0原子％添加したPLZT（3/52/4
8）であり、前記の透明な光変調素子がランタン添加チ
タン酸ジルコン酸鉛PLZT（9/65/35）即ち、 Pb_0.91La_0.09(Zr_0.65Ti_0.35)_0.9775O₃ であることを特徴とする請求項１に記載の光制御装置。