JPH11337891A - 格子変調器アレイ - Google Patents
格子変調器アレイInfo
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- JPH11337891A JPH11337891A JP11121655A JP12165599A JPH11337891A JP H11337891 A JPH11337891 A JP H11337891A JP 11121655 A JP11121655 A JP 11121655A JP 12165599 A JP12165599 A JP 12165599A JP H11337891 A JPH11337891 A JP H11337891A
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- modulator
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/292—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection by controlled diffraction or phased-array beam steering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
- B41J2/465—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using masks, e.g. light-switching masks
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F2201/30—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating
- G02F2201/307—Reflective grating, i.e. Bragg grating
-
- G—PHYSICS
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- G02F2203/12—Function characteristic spatial light modulator
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ印刷システムの媒体平面で、高い画素
密度を提供し、また、高い出力密度の格子変調器アレイ
を提供する。 【解決手段】 格子変調器アレイ（４０）は、複数の変
調器部（４１）からなる。各変調器部（４１）は、複数
の第１分極領域（５０）と、該第１分極領域と交互に設
けられた複数の第２分極領域（５１）とからなる。第１
電極（４８ａ）が、各変調器部の第１端部に取りつけら
れ、第２電極（４８ｂ）が、各変調器部の第２端部に取
りつけられ、該電極ペアは変調器部の分極領域に場を形
成し、変調器に入射する光の位相をシフトさせる。
密度を提供し、また、高い出力密度の格子変調器アレイ
を提供する。 【解決手段】 格子変調器アレイ（４０）は、複数の変
調器部（４１）からなる。各変調器部（４１）は、複数
の第１分極領域（５０）と、該第１分極領域と交互に設
けられた複数の第２分極領域（５１）とからなる。第１
電極（４８ａ）が、各変調器部の第１端部に取りつけら
れ、第２電極（４８ｂ）が、各変調器部の第２端部に取
りつけられ、該電極ペアは変調器部の分極領域に場を形
成し、変調器に入射する光の位相をシフトさせる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広く光線を変調す
る装置及び方法に関し、特に、高密度に集積した要素か
らなる回折格子空間の光変調器アレイに関する。
る装置及び方法に関し、特に、高密度に集積した要素か
らなる回折格子空間の光変調器アレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザプリンタは、事務印刷、医学印
刷、及びバーコード印刷を含めて広範囲に使用されてい
る。これらのレーザは、プリンタの用途に応じて、多く
の形状のものが入手可能である。例えば、飛点プリンタ
は、感光媒体に印刷するために、一般に単一の低電力光
線を用いる。しかしながら、しばしば、より種種の媒体
に、より高い画素密度で印刷したい場合がある。例え
ば、グラフィックアート産業で用いられるシステムで
は、高い生産性を得るために、多点プリンタの形態とな
る。グラフィックアート媒体の殆どが、比較的露光に鈍
感であるため、それらの入射光は、媒体面の小さなスポ
ットに対して、高い光レベルを供給しなければならな
い。それらのプリンタは、一般には旋盤ような形状であ
り、媒体を保持するドラムを回転させてページスキャン
が行われ、ドラムの回転軸に平行な方向に複数のレーザ
光線を移動させてラインスキャンが行われる。
刷、及びバーコード印刷を含めて広範囲に使用されてい
る。これらのレーザは、プリンタの用途に応じて、多く
の形状のものが入手可能である。例えば、飛点プリンタ
は、感光媒体に印刷するために、一般に単一の低電力光
線を用いる。しかしながら、しばしば、より種種の媒体
に、より高い画素密度で印刷したい場合がある。例え
ば、グラフィックアート産業で用いられるシステムで
は、高い生産性を得るために、多点プリンタの形態とな
る。グラフィックアート媒体の殆どが、比較的露光に鈍
感であるため、それらの入射光は、媒体面の小さなスポ
ットに対して、高い光レベルを供給しなければならな
い。それらのプリンタは、一般には旋盤ような形状であ
り、媒体を保持するドラムを回転させてページスキャン
が行われ、ドラムの回転軸に平行な方向に複数のレーザ
光線を移動させてラインスキャンが行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】グラフィックアートプ
リンタの設計において、マルチプルライティングスポッ
トを作るためには、多くのアプローチがある。一のアプ
ローチでは、それぞれのレーザ光源が別々に光ファイバ
に接続され、レーザ光源の直線アレイを形成するように
配置される。それらの光路のそれぞれは、独立して変調
することができる。そのようなシステムは、米国特許4,
900,130号や5,351,617号に記載されている。他のアプロ
ーチでは、レーザ光源のモノリシックアレイを用い、レ
ーザアレイの要素を、直接感光媒体上に描き、マルチス
ポットを形成する。レーザアレイの各要素への出力は、
変調器部の密度を得るために独立して変調される。その
ようなシステムは、米国特許4,804,975号に記載されて
おり、レーザを光ファイバに接続するシステムより、低
コストで高効率となる可能性を秘めている。
リンタの設計において、マルチプルライティングスポッ
トを作るためには、多くのアプローチがある。一のアプ
ローチでは、それぞれのレーザ光源が別々に光ファイバ
に接続され、レーザ光源の直線アレイを形成するように
配置される。それらの光路のそれぞれは、独立して変調
することができる。そのようなシステムは、米国特許4,
900,130号や5,351,617号に記載されている。他のアプロ
ーチでは、レーザ光源のモノリシックアレイを用い、レ
ーザアレイの要素を、直接感光媒体上に描き、マルチス
ポットを形成する。レーザアレイの各要素への出力は、
変調器部の密度を得るために独立して変調される。その
ようなシステムは、米国特許4,804,975号に記載されて
おり、レーザを光ファイバに接続するシステムより、低
コストで高効率となる可能性を秘めている。
【０００４】ダイオードアレイ源を備えたモノリシック
プリンティングシステムでは、例えば、米国特許5,619,
245号に記載されたように、それぞれの連続した要素を
サブアレイ源のアレイに分けることにより改良できる。
このように、それぞれの変調器部が、所定のサブアレイ
のすべての連続した要素の結合された光からなり、サブ
アレイのそれぞれは、画像データ入力を提供するために
変調される。
プリンティングシステムでは、例えば、米国特許5,619,
245号に記載されたように、それぞれの連続した要素を
サブアレイ源のアレイに分けることにより改良できる。
このように、それぞれの変調器部が、所定のサブアレイ
のすべての連続した要素の結合された光からなり、サブ
アレイのそれぞれは、画像データ入力を提供するために
変調される。
【０００５】モノリシックダイオードアレイ源を備えた
システムを改良するための他のアプローチは、それぞれ
の連続した要素からの光を結合し、直線状の間隔をおい
た光変調器アレイに投光することである。変調器は、光
を画像要素に分けて、それぞれの変調器部は実質的に媒
体面上に描かれ、所望のプリンティングスポットのアレ
イを形成する。このアプローチを採用した印刷システム
が、米国特許4,786,918号、米国特許5,517,359号、及び
米国特許5,521,748号に記載されている。それらのシス
テムは、間接光変調器を用いて従来の設計が改良され、
レーザダイオードアレイが全出力で動作して、単に光源
としての役割をなす。エミッタからの光は変調器で重ね
合わされ、結果的に生じる冗長性がシステムを不感化
し、アレイ内の連続した要素のいくつかの故障を招く。
システムを改良するための他のアプローチは、それぞれ
の連続した要素からの光を結合し、直線状の間隔をおい
た光変調器アレイに投光することである。変調器は、光
を画像要素に分けて、それぞれの変調器部は実質的に媒
体面上に描かれ、所望のプリンティングスポットのアレ
イを形成する。このアプローチを採用した印刷システム
が、米国特許4,786,918号、米国特許5,517,359号、及び
米国特許5,521,748号に記載されている。それらのシス
テムは、間接光変調器を用いて従来の設計が改良され、
レーザダイオードアレイが全出力で動作して、単に光源
としての役割をなす。エミッタからの光は変調器で重ね
合わされ、結果的に生じる冗長性がシステムを不感化
し、アレイ内の連続した要素のいくつかの故障を招く。
【０００６】直線状に間隔をあけた光変調器アレイが投
光されるシステムの性能は、照明システムの設計と変調
器アレイの設計及び操作に大きく依存する。最適には、
照明システムが、明度の損失が最小である極めて均一な
照明を供給すべきである。米国特許4,786,918号では、
多くのシングルモードのレーザからのガウシアン光線
が、遠い領域で結合し、広く、概してゆっくり変化し、
概してガウシアンの性質で減衰する照明プロファイルを
形成する。米国特許5,517,359号では、マルチモードエ
ミッタからなるレーザダイオードを備え、各マルチモー
ドエミッタが一般に不均一な近接領域プロファイルを有
するような印刷システムを提供する。照明装置に含まれ
た鏡システムは、実質的に光プロファイルのマクロ的不
均一を除くことにより部分的に光の不均一性を改良す
る。1996年11月27日に出願され、本発明と同じ譲受人に
譲渡された米国特許出願08/757,889号に記載された他の
方法としては、マルチモードエミッタからなる、フライ
ズアイ積分器を利用した印刷システムが記載されてい
る。フライズアイ積分器を備えることにより、ミクロ及
びマクロな光不均一性が実質的に改良される。
光されるシステムの性能は、照明システムの設計と変調
器アレイの設計及び操作に大きく依存する。最適には、
照明システムが、明度の損失が最小である極めて均一な
照明を供給すべきである。米国特許4,786,918号では、
多くのシングルモードのレーザからのガウシアン光線
が、遠い領域で結合し、広く、概してゆっくり変化し、
概してガウシアンの性質で減衰する照明プロファイルを
形成する。米国特許5,517,359号では、マルチモードエ
ミッタからなるレーザダイオードを備え、各マルチモー
ドエミッタが一般に不均一な近接領域プロファイルを有
するような印刷システムを提供する。照明装置に含まれ
た鏡システムは、実質的に光プロファイルのマクロ的不
均一を除くことにより部分的に光の不均一性を改良す
る。1996年11月27日に出願され、本発明と同じ譲受人に
譲渡された米国特許出願08/757,889号に記載された他の
方法としては、マルチモードエミッタからなる、フライ
ズアイ積分器を利用した印刷システムが記載されてい
る。フライズアイ積分器を備えることにより、ミクロ及
びマクロな光不均一性が実質的に改良される。
【０００７】照明の構成部分が、直線状の間隔をおいた
光変調器アレイの不均一な照明を提供するため、全体の
システムの性質が、間隔をおいた光変調器アレイの設計
及び操作に大きく依存することとなる。それらのデバイ
スが、伝達又は反射、光吸収、光遮蔽、偏光、屈折、又
は回折であろうとなかろうと、それらの設計の重要な特
徴は、高いオプティカルフィルファクタの存在である。
即ち、変調器部の幅の変調器部の高さに対する比が、１
００％に達する。これは、特に、適当なコントラスト
（一般には２０：１）で最大効率となるグラフィックア
ートプリンタにおいて重要である。変調基部の間で消失
する光は、システム効率と印刷コントラストを減少さ
せ、更に、デバイスにダメージを与える。
光変調器アレイの不均一な照明を提供するため、全体の
システムの性質が、間隔をおいた光変調器アレイの設計
及び操作に大きく依存することとなる。それらのデバイ
スが、伝達又は反射、光吸収、光遮蔽、偏光、屈折、又
は回折であろうとなかろうと、それらの設計の重要な特
徴は、高いオプティカルフィルファクタの存在である。
即ち、変調器部の幅の変調器部の高さに対する比が、１
００％に達する。これは、特に、適当なコントラスト
（一般には２０：１）で最大効率となるグラフィックア
ートプリンタにおいて重要である。変調基部の間で消失
する光は、システム効率と印刷コントラストを減少さ
せ、更に、デバイスにダメージを与える。
【０００８】レーザサーマルプリンタの設計で潜在的な
価値を有する電気光学空間光変調器アレイについて、多
くの例がある。米国特許4,887,104号には、ＰＬＺＴを
用いた電気光学直線光変調器アレイが記載されており、
直線状のアレイがオフセットした平行な２つの列に分け
られ、オフセット部が入射光の偏光状態を変調する。時
間が遅延する印刷スキームが用いられた場合、２つの列
が画像データの線を効率的に再構築する。しかしなが
ら、一方で、印刷された変調器部が閉じられ、照明シス
テムに関係するオプティカルフィルファクタが低くシス
テムは役に立たない。米国特許5,402,154号は、光電気
シート材料の１面上に５０％フィル変調器部の第１列を
配置し、他の面上に５０％フィル変調器部の第２列を配
置することにより、１００％フィルファクタを提供し、
第１面から分かれた直線状の変調器アレイが記載されて
いる。しかしながら、２面製造、及びこのデバイスの組
み立て工程が複雑であり、更に、ＰＬＺＴは、周知によ
うに取り扱い難い材料である。
価値を有する電気光学空間光変調器アレイについて、多
くの例がある。米国特許4,887,104号には、ＰＬＺＴを
用いた電気光学直線光変調器アレイが記載されており、
直線状のアレイがオフセットした平行な２つの列に分け
られ、オフセット部が入射光の偏光状態を変調する。時
間が遅延する印刷スキームが用いられた場合、２つの列
が画像データの線を効率的に再構築する。しかしなが
ら、一方で、印刷された変調器部が閉じられ、照明シス
テムに関係するオプティカルフィルファクタが低くシス
テムは役に立たない。米国特許5,402,154号は、光電気
シート材料の１面上に５０％フィル変調器部の第１列を
配置し、他の面上に５０％フィル変調器部の第２列を配
置することにより、１００％フィルファクタを提供し、
第１面から分かれた直線状の変調器アレイが記載されて
いる。しかしながら、２面製造、及びこのデバイスの組
み立て工程が複雑であり、更に、ＰＬＺＴは、周知によ
うに取り扱い難い材料である。
【０００９】電気的でかつ光学的な空間光変調器アレイ
のための良く知られた他の構造が、米国特許4,281,904
号、及び米国特許4,376,568号に記載された全内部反射
（Total Internal Reflectance：ＴＩＲ）変調器であ
る。それらのデバイスは、リチウムニオベート（LiNb
O3）又は、リチウムタンタレート（LiTaO3）から形成さ
れた伝達シュリーレン変調器であり、高いオプティカル
フィルファクタを提供する。これらのデバイスに使用さ
れる電気光学材料は丈夫であり、これらのデバイスは、
変調された光を吸収するのではなくむしろ向きを変える
シュリーレンデバイスであり、それらの変調器はレーザ
サーマルプリンタで良く働く。しかしながら、入射光
は、直接入射しなければならず、かかる構造は、入力光
システムの設計に多くの無理を負わせることとなる。更
に、出射される変調された光と変調されない光の近さ
が、高いラグランジェ光源を用いた場合に、画像光シス
テムに散って最適ではない。そのように変調器は、変調
器部の２次元配置や、多線（マルチライン）照明に、簡
単には適用できない。米国特許4,560,994号に記載され
たような多線変調器は、極めて複雑な１対の構成部分、
又は光学係数の厳格な減少を必要とする。1996年12月10
日に出願された、「周期的な分極ドメイン領域を備えた
アドレス可能な電気光学変調器」という題名の米国特許
出願08/763,174号は、ＴＩＲ変調器を取り扱っている。
のための良く知られた他の構造が、米国特許4,281,904
号、及び米国特許4,376,568号に記載された全内部反射
（Total Internal Reflectance：ＴＩＲ）変調器であ
る。それらのデバイスは、リチウムニオベート（LiNb
O3）又は、リチウムタンタレート（LiTaO3）から形成さ
れた伝達シュリーレン変調器であり、高いオプティカル
フィルファクタを提供する。これらのデバイスに使用さ
れる電気光学材料は丈夫であり、これらのデバイスは、
変調された光を吸収するのではなくむしろ向きを変える
シュリーレンデバイスであり、それらの変調器はレーザ
サーマルプリンタで良く働く。しかしながら、入射光
は、直接入射しなければならず、かかる構造は、入力光
システムの設計に多くの無理を負わせることとなる。更
に、出射される変調された光と変調されない光の近さ
が、高いラグランジェ光源を用いた場合に、画像光シス
テムに散って最適ではない。そのように変調器は、変調
器部の２次元配置や、多線（マルチライン）照明に、簡
単には適用できない。米国特許4,560,994号に記載され
たような多線変調器は、極めて複雑な１対の構成部分、
又は光学係数の厳格な減少を必要とする。1996年12月10
日に出願された、「周期的な分極ドメイン領域を備えた
アドレス可能な電気光学変調器」という題名の米国特許
出願08/763,174号は、ＴＩＲ変調器を取り扱っている。
【００１０】米国特許5,418,871号に示すように、導波
管構造を用い、高い光出力密度を許容できる変調器を、
印刷応用に使用することが提案されている。しかしなが
ら、「色素に従う印刷技術」に用いられる光出力は、殆
どのシングルモードの、又はマルチモードの導波管電気
光学結晶にとって大きすぎる。特に、電気光学材料との
結合で導波管を用いることは、コントラストと取り扱う
光出力において有利である。しかしながら、導波管構造
は、特別な入射照明角度を必要とする。最良のケースに
おいても、導波管は、経験的に相当な接続損失を有す
る。更には、導波管は、比較的小さい断面構造を備えた
１次元アレイに制限される。
管構造を用い、高い光出力密度を許容できる変調器を、
印刷応用に使用することが提案されている。しかしなが
ら、「色素に従う印刷技術」に用いられる光出力は、殆
どのシングルモードの、又はマルチモードの導波管電気
光学結晶にとって大きすぎる。特に、電気光学材料との
結合で導波管を用いることは、コントラストと取り扱う
光出力において有利である。しかしながら、導波管構造
は、特別な入射照明角度を必要とする。最良のケースに
おいても、導波管は、経験的に相当な接続損失を有す
る。更には、導波管は、比較的小さい断面構造を備えた
１次元アレイに制限される。
【００１１】レーザサーマルプリンタに潜在的に有用な
電気機械変調器技術がある。例えば、米国特許5,061,04
9号に記載されたＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）
は、大量生産に向いている方法により高いフィルファク
タを備えて構成することができる。しかしながら、この
デバイスは、高い出力の照明の場合ダメージを受けやす
い。米国特許5,311,360号や米国特許5,459,610号に記載
された格子光バルブもまた、高いフィルファクタを備え
た電気機械回折シュリーレン変調器であり、速い立ち上
がり、立下り時間と高いフィルファクタを有す。しかし
ながら、これらのミクロ機械デバイスは高い光出力を扱
う能力において制限される。加えて、適当に速い変調期
間に設定しても、いずれも電気光学結晶の高速変調能力
には整合できない。レーザサーマル印刷のような場合、
格子光バルブ及びＴＩＲ変調器のようなシュリーレン型
変調器が、入射光を吸収しないために有利であるが、光
システムからの変調光に欠点がある。しかしながら、こ
れらの変調器はレーザダイオードアレイからの光によ
り、直線変調器アレイが照明にさらされるレーザプリン
タで使用するようには、適当に形成されていない。
電気機械変調器技術がある。例えば、米国特許5,061,04
9号に記載されたＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）
は、大量生産に向いている方法により高いフィルファク
タを備えて構成することができる。しかしながら、この
デバイスは、高い出力の照明の場合ダメージを受けやす
い。米国特許5,311,360号や米国特許5,459,610号に記載
された格子光バルブもまた、高いフィルファクタを備え
た電気機械回折シュリーレン変調器であり、速い立ち上
がり、立下り時間と高いフィルファクタを有す。しかし
ながら、これらのミクロ機械デバイスは高い光出力を扱
う能力において制限される。加えて、適当に速い変調期
間に設定しても、いずれも電気光学結晶の高速変調能力
には整合できない。レーザサーマル印刷のような場合、
格子光バルブ及びＴＩＲ変調器のようなシュリーレン型
変調器が、入射光を吸収しないために有利であるが、光
システムからの変調光に欠点がある。しかしながら、こ
れらの変調器はレーザダイオードアレイからの光によ
り、直線変調器アレイが照明にさらされるレーザプリン
タで使用するようには、適当に形成されていない。
【００１２】そこで、本発明は、レーザ印刷システムの
媒体平面で、高い画素密度を提供することを目的とす
る。また、本発明は、高い出力密度を取り扱うことがで
きる変調器を提供することを目的とする。
媒体平面で、高い画素密度を提供することを目的とす
る。また、本発明は、高い出力密度を取り扱うことがで
きる変調器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した一又
はそれ以上の問題を解決するものである。本発明の１の
形態について簡単にまとめると、格子変調器アレイは、
複数の変調器部からなる。各変調器部は、複数の第１の
分極領域と、該第１の分極領域と交互に設けられた第２
の分極領域からなる。電極は変調器部の両端に取りつけ
られ、分極領域の中に、入射光を回折する場を形成す
る。
はそれ以上の問題を解決するものである。本発明の１の
形態について簡単にまとめると、格子変調器アレイは、
複数の変調器部からなる。各変調器部は、複数の第１の
分極領域と、該第１の分極領域と交互に設けられた第２
の分極領域からなる。電極は変調器部の両端に取りつけ
られ、分極領域の中に、入射光を回折する場を形成す
る。
【００１４】本発明に第１の具体例では、変調器部は、
回折格子を独立して制御するシュリーレンモードで操作
される変調器部を有し、予め決定した結晶軸を備えた電
気光学材料と、周期的な分極領域との中に、高いフィル
ファクタの変調器部が配置される。１の変調器部の分極
領域は、次の隣接した変調器部の分極領域に隣接し、か
つ平行に横たわる。具体的には、変調された位相の前部
を、そこへの入射光に対して提供する格子変調器アレイ
であって、電気光学材料と、複数の変調器部であって、
複数の隣接した、該電気光学材料内に周期的な分極領域
を含む該変調器部と、該電気光学材料の第１表面上の複
数の電極ペアであって、各電極ペアが、少なくとも１つ
の該周期的な分極領域に接続された電極ペアとを含む格
子変調器アレイである。
回折格子を独立して制御するシュリーレンモードで操作
される変調器部を有し、予め決定した結晶軸を備えた電
気光学材料と、周期的な分極領域との中に、高いフィル
ファクタの変調器部が配置される。１の変調器部の分極
領域は、次の隣接した変調器部の分極領域に隣接し、か
つ平行に横たわる。具体的には、変調された位相の前部
を、そこへの入射光に対して提供する格子変調器アレイ
であって、電気光学材料と、複数の変調器部であって、
複数の隣接した、該電気光学材料内に周期的な分極領域
を含む該変調器部と、該電気光学材料の第１表面上の複
数の電極ペアであって、各電極ペアが、少なくとも１つ
の該周期的な分極領域に接続された電極ペアとを含む格
子変調器アレイである。
【００１５】代わりに具体例では、格子変調器アレイが
シュリーレンモードで操作され、分極領域が斜めにさ
れ、変調された光が、変調されていない光の平面の外で
屈折される。格子変調器アレイの他の具体例では、格子
変調器アレイが、隣接した変調器部の分極領域に隣接し
て、かつ直線状に横たえられた変調器部と、表面電極と
を有する。
シュリーレンモードで操作され、分極領域が斜めにさ
れ、変調された光が、変調されていない光の平面の外で
屈折される。格子変調器アレイの他の具体例では、格子
変調器アレイが、隣接した変調器部の分極領域に隣接し
て、かつ直線状に横たえられた変調器部と、表面電極と
を有する。
【００１６】格子変調器アレイの代わりの具体例では、
回折格子を独立して制御するシュリーレンモードで操作
される変調器部を有し、かかる変調器部は、結晶軸方向
の揃った電気光学材料の一部と周期的な分極構造からな
る。１の変調器部の分極領域は、隣りの変調器部の分極
構造に隣接し、かつ平行に横たわり、電極の組は電気光
学材料の横にあり、貫く電場手段で該電気光学材料に影
響を与える。
回折格子を独立して制御するシュリーレンモードで操作
される変調器部を有し、かかる変調器部は、結晶軸方向
の揃った電気光学材料の一部と周期的な分極構造からな
る。１の変調器部の分極領域は、隣りの変調器部の分極
構造に隣接し、かつ平行に横たわり、電極の組は電気光
学材料の横にあり、貫く電場手段で該電気光学材料に影
響を与える。
【００１７】格子変調器アレイの更なる具体例では、回
折格子を独立して制御するシュリーレンモードで操作さ
れる変調器部を有し、かかる変調器部は、方向の揃った
電気光学材料の一部からなる。変調器部の領域は、それ
ぞれの隣接した変調器部の中の領域に隣接して、かつ平
行に横たわり、電気光学材料の表面と裏面にある電極
は、高度の電場手段により該電気光学材料に影響を与え
る。
折格子を独立して制御するシュリーレンモードで操作さ
れる変調器部を有し、かかる変調器部は、方向の揃った
電気光学材料の一部からなる。変調器部の領域は、それ
ぞれの隣接した変調器部の中の領域に隣接して、かつ平
行に横たわり、電気光学材料の表面と裏面にある電極
は、高度の電場手段により該電気光学材料に影響を与え
る。
【００１８】他の具体例では、レーザプリンタが、斜め
になった変調器部を備えて、回折シュリーレンモードで
操作する格子変調器アレイを有し、変調された光が、変
調されていない光の平面の外で屈折する。他の具体例で
は、格子変調器アレイが、通常の変調器部方向、及び斜
めになった変調器部方向の双方の、高密度につめ込んだ
変調器部要素からなる。
になった変調器部を備えて、回折シュリーレンモードで
操作する格子変調器アレイを有し、変調された光が、変
調されていない光の平面の外で屈折する。他の具体例で
は、格子変調器アレイが、通常の変調器部方向、及び斜
めになった変調器部方向の双方の、高密度につめ込んだ
変調器部要素からなる。
【００１９】上述のような本発明の長所及び新規な特徴
は、以下の図面を考慮することにより、添付した詳細な
説明からより明らかになるであろう。
は、以下の図面を考慮することにより、添付した詳細な
説明からより明らかになるであろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】本記載は、特に、部分を形成する
要素、本発明にかかる装置に関する。特に示されない、
又は言及されない要素は、当業者にとって良く知られた
さまざまな形態を取ると理解される。
要素、本発明にかかる装置に関する。特に示されない、
又は言及されない要素は、当業者にとって良く知られた
さまざまな形態を取ると理解される。
【００２１】図１を参照すると、レーザプリンタの全体
が、符号１０で表されている。レーザプリンタは、レー
ザダイオードアレイ１１、照明光学系２０、格子変調器
アレイ４０、及びプリントレンズ８０からなる。レーザ
プリンタ１０は、媒体平面９０に配置された受光体（図
示せず）に画像を送る。レーザダイオードアレイ１１
は、レーザダイオードエミッタ１２の高出力アレイであ
る。レーザダイオードアレイのエミッタ１２は、持続波
（ＣＷ）法により、共通の電源（図示せず）を用いて、
それぞれ同時に駆動される。固有の変調器を伴わないＣ
Ｗレーザの使用は、電力源及び放熱システムを単純化す
る。
が、符号１０で表されている。レーザプリンタは、レー
ザダイオードアレイ１１、照明光学系２０、格子変調器
アレイ４０、及びプリントレンズ８０からなる。レーザ
プリンタ１０は、媒体平面９０に配置された受光体（図
示せず）に画像を送る。レーザダイオードアレイ１１
は、レーザダイオードエミッタ１２の高出力アレイであ
る。レーザダイオードアレイのエミッタ１２は、持続波
（ＣＷ）法により、共通の電源（図示せず）を用いて、
それぞれ同時に駆動される。固有の変調器を伴わないＣ
Ｗレーザの使用は、電力源及び放熱システムを単純化す
る。
【００２２】レーザダイオードアレイ１１のすべてのレ
ーザダイオードエミッタ１２は、照明光学系２０と偏光
器（ディフレクタ）３０とを組み合わせて、格子変調器
アレイ４０の上の予め定められた大きさの領域を照射す
る。特に、それぞれのダイオードエミッタ１２からの光
は、照明光学系２０により写像され、格子変調器アレイ
４０のすべての幅をカバーし、これにより、ソース冗長
性が与えられ、システムの感度が低下することにより、
レーザダイオードエミッタ１２が故障するのを防止す
る。図示する照明光学系２０は、歪み形（アナモルフィ
ック）であり、アレイとクロスアレイ方向に設計された
別々の光学システムを備える。エミッタ１２が２方向に
異なった出力光線特性を有し、好ましい具体例における
直線アレイの、幅に対する長さの大きなアスペクト比を
備えるという格子変調器アレイ４０の特性ゆえに、歪み
形の設計が必要となる。アレイとクロスアレイ光学シス
テムは、異なる大きさ及び異なるビームハンドリング特
性を有するように設計されるが、両方向にパワーを有す
る軸方向に対称な成分を利用することができる。
ーザダイオードエミッタ１２は、照明光学系２０と偏光
器（ディフレクタ）３０とを組み合わせて、格子変調器
アレイ４０の上の予め定められた大きさの領域を照射す
る。特に、それぞれのダイオードエミッタ１２からの光
は、照明光学系２０により写像され、格子変調器アレイ
４０のすべての幅をカバーし、これにより、ソース冗長
性が与えられ、システムの感度が低下することにより、
レーザダイオードエミッタ１２が故障するのを防止す
る。図示する照明光学系２０は、歪み形（アナモルフィ
ック）であり、アレイとクロスアレイ方向に設計された
別々の光学システムを備える。エミッタ１２が２方向に
異なった出力光線特性を有し、好ましい具体例における
直線アレイの、幅に対する長さの大きなアスペクト比を
備えるという格子変調器アレイ４０の特性ゆえに、歪み
形の設計が必要となる。アレイとクロスアレイ光学シス
テムは、異なる大きさ及び異なるビームハンドリング特
性を有するように設計されるが、両方向にパワーを有す
る軸方向に対称な成分を利用することができる。
【００２３】クロスアレイ要素は、円筒状のマイクロレ
ンズ２１、クロスアレイレンズ２２からなる。クロスア
レイレンズ２２は、１又はそれ以上のレンズ要素で構成
しても良い。通常、これらのクロスアレイ要素は、格子
変調器アレイ４０の狭い幅の中に光を閉じこめ、一方、
クロスアレイの開口数（ＮＡ）を最小にするように設計
される。これは、レーザダイオードエミッタ１２から格
子変調器アレイに、偏光器３０を経て像を形成すること
によりなされる。代わりに、円筒形のマイクロレンズ２
１を、格子変調器アレイ４０に結像しても良い。これら
の後者の形状によりシステムをスマイルエラーに対して
不感化する。この誤差は、ダイオードエミッタ１２の垂
直方向の偏差である。従って、ダイオードエミッタ１２
は直線に沿って配置されることが無い。円筒状のマイク
ロレンズ２１を円弧状に沿って配置することを含め、こ
のようなスマイルエラーを修正する方法は多くある。
ンズ２１、クロスアレイレンズ２２からなる。クロスア
レイレンズ２２は、１又はそれ以上のレンズ要素で構成
しても良い。通常、これらのクロスアレイ要素は、格子
変調器アレイ４０の狭い幅の中に光を閉じこめ、一方、
クロスアレイの開口数（ＮＡ）を最小にするように設計
される。これは、レーザダイオードエミッタ１２から格
子変調器アレイに、偏光器３０を経て像を形成すること
によりなされる。代わりに、円筒形のマイクロレンズ２
１を、格子変調器アレイ４０に結像しても良い。これら
の後者の形状によりシステムをスマイルエラーに対して
不感化する。この誤差は、ダイオードエミッタ１２の垂
直方向の偏差である。従って、ダイオードエミッタ１２
は直線に沿って配置されることが無い。円筒状のマイク
ロレンズ２１を円弧状に沿って配置することを含め、こ
のようなスマイルエラーを修正する方法は多くある。
【００２４】照明光学系２０は、レーザ小型レンズアレ
イ２５とコンビナフィールドレンズ２６とを含むアレイ
方向光学システムを含み、重ねた状態でエミッタを拡大
し、像を写す。図１のシステムでは、フライズアイ積分
均一化アセンブリ２７の入口に配置された、中間の照射
平面で、重なった像が形成される。
イ２５とコンビナフィールドレンズ２６とを含むアレイ
方向光学システムを含み、重ねた状態でエミッタを拡大
し、像を写す。図１のシステムでは、フライズアイ積分
均一化アセンブリ２７の入口に配置された、中間の照射
平面で、重なった像が形成される。
【００２５】フライズアイ積分均一化アセンブリ２７
は、２つのフィールドレンズと２つの小型レンズアレイ
からなる。中間照射平面での光は、Ｌの部分に分解され
る。Ｌはそれぞれの小型レンズアレイの小型レンズ要素
の数である。それらの光線の部分は、フライズアイ積分
均一化アセンブリ２７の第２小型レンズアレイと第２フ
ィールドレンズにより、フィールドレンズ２８に沿って
像を結び、拡大され、偏光器３０を経て、格子変調器ア
レイ４０の上に重なる。米国特許出願08/757,889号出願
に記載したように、フライズアイ積分均一化アセンブリ
２７を含む照明光学系２０により提供された空間光変調
器４０の照明は、アレイ方向の光の不均一性を改善す
る。別の方法では、フライズアイ積分均一化アセンブリ
２７無しでアレイ機器を形成し、レーザ小型レンズアレ
イ２５及びコンビナフィールドレンズ２６がレーザダイ
オードエミッタ１２を拡大し、偏光器３０を経て、格子
変調器アレイ４０の上に直接像を結ぶ。記載されたデバ
イスの変調器部４３は、適性に機能するために、正確に
向きをあわせて偏光された光を必要とする。それゆえ
に、入射偏光を調整するために本実施形態では、ウエー
ブプレート２９は、格子変調器アレイに先だって配置さ
れるのが良い。
は、２つのフィールドレンズと２つの小型レンズアレイ
からなる。中間照射平面での光は、Ｌの部分に分解され
る。Ｌはそれぞれの小型レンズアレイの小型レンズ要素
の数である。それらの光線の部分は、フライズアイ積分
均一化アセンブリ２７の第２小型レンズアレイと第２フ
ィールドレンズにより、フィールドレンズ２８に沿って
像を結び、拡大され、偏光器３０を経て、格子変調器ア
レイ４０の上に重なる。米国特許出願08/757,889号出願
に記載したように、フライズアイ積分均一化アセンブリ
２７を含む照明光学系２０により提供された空間光変調
器４０の照明は、アレイ方向の光の不均一性を改善す
る。別の方法では、フライズアイ積分均一化アセンブリ
２７無しでアレイ機器を形成し、レーザ小型レンズアレ
イ２５及びコンビナフィールドレンズ２６がレーザダイ
オードエミッタ１２を拡大し、偏光器３０を経て、格子
変調器アレイ４０の上に直接像を結ぶ。記載されたデバ
イスの変調器部４３は、適性に機能するために、正確に
向きをあわせて偏光された光を必要とする。それゆえ
に、入射偏光を調整するために本実施形態では、ウエー
ブプレート２９は、格子変調器アレイに先だって配置さ
れるのが良い。
【００２６】格子変調器アレイ４０は、高密度に詰めら
れた変調部４３の直線状のアレイであり、それらのそれ
ぞれが独立して制御される。アレイとクロスアレイ光学
系は、一緒に働き、長く、狭い、均一の発光を、空間光
格子変調器アレイ４０に照射し、一方で、レーザダイオ
ードアレイ源の明るさを、少ない伝達等の損失をもって
保つ。特に、照明の線は、アレイ方向に、格子変調器ア
レイ４０の全長に渡って広がり、一方、クロスアレイ方
向には狭い幅で照射され、変調器部４３の幅とおおよそ
等しくなる。格子変調器アレイ４０は、図１に示すよう
に、反射デバイスにも、又、透過デバイスにもなりう
る。透過格子変調器アレイが用いられた場合、偏光器３
０は必要でない。例えば、格子変調器アレイ４０は、各
幅が１２０μｍ、全長が３１ｍｍの２５６の変調器部か
ら構成されても良い。
れた変調部４３の直線状のアレイであり、それらのそれ
ぞれが独立して制御される。アレイとクロスアレイ光学
系は、一緒に働き、長く、狭い、均一の発光を、空間光
格子変調器アレイ４０に照射し、一方で、レーザダイオ
ードアレイ源の明るさを、少ない伝達等の損失をもって
保つ。特に、照明の線は、アレイ方向に、格子変調器ア
レイ４０の全長に渡って広がり、一方、クロスアレイ方
向には狭い幅で照射され、変調器部４３の幅とおおよそ
等しくなる。格子変調器アレイ４０は、図１に示すよう
に、反射デバイスにも、又、透過デバイスにもなりう
る。透過格子変調器アレイが用いられた場合、偏光器３
０は必要でない。例えば、格子変調器アレイ４０は、各
幅が１２０μｍ、全長が３１ｍｍの２５６の変調器部か
ら構成されても良い。
【００２７】格子変調器部アレイ４０は、偏光器３０を
経て、プリントレンズ８０により、媒体平面９０に像を
写し、高密度のライティングスポットを形成する。プリ
ントレンズ８０は、一般に複数要素のアセンブリであ
り、軸の周りに対称であっても、アナモルフィックであ
っても良い。簡略化するために、図１のプリントレンズ
８０は、２つのレンズ要素であるプリントレンズ要素８
１、８２が示してある。プリントレンズ要素８１はフィ
ールドレンズとして働き、第２のプリントレンズ要素８
２の明確な開口部内に集光する。プリントレンズ要素８
１は、図７に見られるように、空間フィルタ８６が配置
されるプリントレンズ８０の開口部の終点にフーリエ面
８５を形成する。空間フィルタ８６は、図１に示すよう
に、スリットでも良く、非回折光を通過させる。空間フ
ィルタ８６は、平面構造であっても、開口部の終点の近
軸でない形状に適した円弧状でも良く、これにより、コ
ントラスト又は効率を最適化する。プリントレンズ８２
は格子変調器アレイ４０の像を媒体平面９０に形成す
る。
経て、プリントレンズ８０により、媒体平面９０に像を
写し、高密度のライティングスポットを形成する。プリ
ントレンズ８０は、一般に複数要素のアセンブリであ
り、軸の周りに対称であっても、アナモルフィックであ
っても良い。簡略化するために、図１のプリントレンズ
８０は、２つのレンズ要素であるプリントレンズ要素８
１、８２が示してある。プリントレンズ要素８１はフィ
ールドレンズとして働き、第２のプリントレンズ要素８
２の明確な開口部内に集光する。プリントレンズ要素８
１は、図７に見られるように、空間フィルタ８６が配置
されるプリントレンズ８０の開口部の終点にフーリエ面
８５を形成する。空間フィルタ８６は、図１に示すよう
に、スリットでも良く、非回折光を通過させる。空間フ
ィルタ８６は、平面構造であっても、開口部の終点の近
軸でない形状に適した円弧状でも良く、これにより、コ
ントラスト又は効率を最適化する。プリントレンズ８２
は格子変調器アレイ４０の像を媒体平面９０に形成す
る。
【００２８】照明光学系２０の設計のアナモルフィック
な性質は、レーザダイオードアレイ１１から照射された
光のアナモルフィックな性質により、部分的に誘導され
る。一般に、レーザダイオードアレイはOptoPower OPT-
D020レーザであり、アリゾナ州のタスコンのオプトパワ
ーコーポレーション（OptoPower Corporation）から入
手できる。このレーザは、２０ワットレーザであり、１
９のダイオードマルチモードレーザエミットレーザ要素
からなり、各要素はその幅が１５０μｍで６５０μｍピ
ッチの間隔を備える。このレーザは、０．１３のアレイ
ＮＡ、０．６３のクロスアレイＮＡを備えた８３０ｎｍ
の直線的に偏光した光を出す。これにより、アレイ方向
のラグランジェ不変量は０．３１２ｍｍとなり、一方
で、クロスアレイ方向は非常に小さく単に０．３μｍと
なる。更に、アレイ方向とは違って、エミッタは微細な
ばらばらの延びたソースに近づき、クロスアレイ方向で
は、出射された光線が基本的に、シングル空間的モード
とガウシアンの性質になる。
な性質は、レーザダイオードアレイ１１から照射された
光のアナモルフィックな性質により、部分的に誘導され
る。一般に、レーザダイオードアレイはOptoPower OPT-
D020レーザであり、アリゾナ州のタスコンのオプトパワ
ーコーポレーション（OptoPower Corporation）から入
手できる。このレーザは、２０ワットレーザであり、１
９のダイオードマルチモードレーザエミットレーザ要素
からなり、各要素はその幅が１５０μｍで６５０μｍピ
ッチの間隔を備える。このレーザは、０．１３のアレイ
ＮＡ、０．６３のクロスアレイＮＡを備えた８３０ｎｍ
の直線的に偏光した光を出す。これにより、アレイ方向
のラグランジェ不変量は０．３１２ｍｍとなり、一方
で、クロスアレイ方向は非常に小さく単に０．３μｍと
なる。更に、アレイ方向とは違って、エミッタは微細な
ばらばらの延びたソースに近づき、クロスアレイ方向で
は、出射された光線が基本的に、シングル空間的モード
とガウシアンの性質になる。
【００２９】図１に示すようなシステムでは、高出力レ
ーザがソースとして用いられ、空間光変調器アレイ４０
上に入射する光の出力密度は、＞１．０ｋＷ／ｃｍ2と
比較的高くできる。そのような環境で変調器アレイを操
作するために、基本構造は頑丈であり、光学フィルファ
クタは１００％に近づくように高く、デバイスは少しの
光吸収と、簡単に消滅する熱負荷を有して変調すべきで
ある。一般的な、シュレーリンに基づくデバイスは、コ
マンド信号によって変調器部で光が屈折、回折される
が、変調された光が吸収されることなく光学システムの
外に出るため、かかるデバイスは好ましい。そのような
デバイスは、下流の光学システムでは問題を引き起こし
うるので、変調コントラストとシステム効率のトレード
オフで設計されなければならない。
ーザがソースとして用いられ、空間光変調器アレイ４０
上に入射する光の出力密度は、＞１．０ｋＷ／ｃｍ2と
比較的高くできる。そのような環境で変調器アレイを操
作するために、基本構造は頑丈であり、光学フィルファ
クタは１００％に近づくように高く、デバイスは少しの
光吸収と、簡単に消滅する熱負荷を有して変調すべきで
ある。一般的な、シュレーリンに基づくデバイスは、コ
マンド信号によって変調器部で光が屈折、回折される
が、変調された光が吸収されることなく光学システムの
外に出るため、かかるデバイスは好ましい。そのような
デバイスは、下流の光学システムでは問題を引き起こし
うるので、変調コントラストとシステム効率のトレード
オフで設計されなければならない。
【００３０】図２に、格子変調器アレイ４０の好ましい
具体例を示すが、これは、バルク反射、周期的な分極、
電気光学材料からなる。マルチチャネル変調器の分極に
より、周期的に分けられたドメインが結晶中に形成され
る。例えば、マスク中の開口部を通してドーピング材料
を供給することにより、開口部の下の選択された領域の
強誘電体結晶を化学的に変更する。ドーピング工程が終
了した後、電場が分極ドメインに与えられ、分極位置に
それらを永久的に残す。結晶中に永久反転ドメイン領域
を形成する工程の完全な論議は、C.Baron、H.Cheng、M.
C.Guptaの「化学的にパターンされた結晶に電場を与え
ることによるLiTaO3、LiNbO3中のドメイン反転」（アプ
ライド・フィジックス・レター６８（４）１９９６）に
見られる。位相格子として働く規則的なドメイン構造の
形成については、A.A.Blistanov、A.Danilov、D.A.Rodi
anov、N.G.Sorokin、Yu G.Turkox及びS.I.Chizhikovの
「規則的なドメイン構造を備えたリチウムニオベート結
晶中の光変調及び変転」（Kvant,Elektr.13,pp.2536-25
38,1986）で試されている。このドメインの反転は、格
子デバイスの複雑化を低減し、電気的クロストーク効果
を減少させる。
具体例を示すが、これは、バルク反射、周期的な分極、
電気光学材料からなる。マルチチャネル変調器の分極に
より、周期的に分けられたドメインが結晶中に形成され
る。例えば、マスク中の開口部を通してドーピング材料
を供給することにより、開口部の下の選択された領域の
強誘電体結晶を化学的に変更する。ドーピング工程が終
了した後、電場が分極ドメインに与えられ、分極位置に
それらを永久的に残す。結晶中に永久反転ドメイン領域
を形成する工程の完全な論議は、C.Baron、H.Cheng、M.
C.Guptaの「化学的にパターンされた結晶に電場を与え
ることによるLiTaO3、LiNbO3中のドメイン反転」（アプ
ライド・フィジックス・レター６８（４）１９９６）に
見られる。位相格子として働く規則的なドメイン構造の
形成については、A.A.Blistanov、A.Danilov、D.A.Rodi
anov、N.G.Sorokin、Yu G.Turkox及びS.I.Chizhikovの
「規則的なドメイン構造を備えたリチウムニオベート結
晶中の光変調及び変転」（Kvant,Elektr.13,pp.2536-25
38,1986）で試されている。このドメインの反転は、格
子デバイスの複雑化を低減し、電気的クロストーク効果
を減少させる。
【００３１】ドーパント材料は、ピロ燐酸と安息香酸の
ような、選択された酸と溶融塩に浸漬し、高温に加熱し
てイオンを注入し、ＨＦ及び希釈酸のような適当な溶剤
に浸漬してマスク材料を除去するイオン交換のような方
法で導入される。
ような、選択された酸と溶融塩に浸漬し、高温に加熱し
てイオンを注入し、ＨＦ及び希釈酸のような適当な溶剤
に浸漬してマスク材料を除去するイオン交換のような方
法で導入される。
【００３２】結晶のｃ軸に平行で、表面に垂直になるよ
うに、周期的に分極領域が形成される。周期的な分極領
域は、結晶の優先的な成長軸であるｃ軸に平行で、結晶
の平面内となるように形成することもできる。また、周
期的な分極領域を備えた結晶は、「周期的な分極ドメイ
ン領域を備えたアドレス可能な電気光学変調器」の題名
で、1996年12月10日に出願した米国特許出願08/763,174
号に示されたように、周期的な分極領域を備えた結晶
は、高い光出力レベルに対して極めて大きな耐久性を有
する。
うに、周期的に分極領域が形成される。周期的な分極領
域は、結晶の優先的な成長軸であるｃ軸に平行で、結晶
の平面内となるように形成することもできる。また、周
期的な分極領域を備えた結晶は、「周期的な分極ドメイ
ン領域を備えたアドレス可能な電気光学変調器」の題名
で、1996年12月10日に出願した米国特許出願08/763,174
号に示されたように、周期的な分極領域を備えた結晶
は、高い光出力レベルに対して極めて大きな耐久性を有
する。
【００３３】本発明では、図２のように、入射光５２
が、変調器部４１を通る。該変調器部４１は、バルク電
気光学結晶部分４６、電極４８ａ、４８ｂ、第１分極領
域５０及び第２分極領域５１からなる。反射表面５５で
反射された入射光５２は、変調器部４１の分極領域５
０、５１を通る。変調器部が変調されるか否かにより電
場が２つの電極４８ａ、４８ｂの間に形成され、これに
より光の位相変化が生じる。変調された位相回折光は、
プリントレンズ中の空間フィルタ構造の上に直接当た
る。フィルタ構造は、指定された電圧パターンに結びつ
く回折光、非回折光のスループットを最適化するように
形成される。
が、変調器部４１を通る。該変調器部４１は、バルク電
気光学結晶部分４６、電極４８ａ、４８ｂ、第１分極領
域５０及び第２分極領域５１からなる。反射表面５５で
反射された入射光５２は、変調器部４１の分極領域５
０、５１を通る。変調器部が変調されるか否かにより電
場が２つの電極４８ａ、４８ｂの間に形成され、これに
より光の位相変化が生じる。変調された位相回折光は、
プリントレンズ中の空間フィルタ構造の上に直接当た
る。フィルタ構造は、指定された電圧パターンに結びつ
く回折光、非回折光のスループットを最適化するように
形成される。
【００３４】このタイプのバルク、反射板、周期的に分
極した電気光学格子変調器アレイは、ＴＩＲ変調器や変
形した格子変調器のような従来の変調器に比べて、多く
の長所を有する。バルク回折格子変調器は、反射モード
と透過モードとの両方で用いることができる。反射モー
ドでは、バルクで反射する周期的に分極した電気光学回
折格子変調器アレイ４０が、表面に対するグレージング
角に限定して実際に操作されるＴＩＲ変調器より、入射
光５２の入射角が、相当緩くなる。バルクで反射する周
期的に分極した電気光学回折格子変調器アレイ４０は、
変調器のバルクファセット上の反射面５５に依存する。
光は、表面に対して広い幅の角度の中のいずれの角度で
入射して、光学システムの中に反射されても良い。
極した電気光学格子変調器アレイは、ＴＩＲ変調器や変
形した格子変調器のような従来の変調器に比べて、多く
の長所を有する。バルク回折格子変調器は、反射モード
と透過モードとの両方で用いることができる。反射モー
ドでは、バルクで反射する周期的に分極した電気光学回
折格子変調器アレイ４０が、表面に対するグレージング
角に限定して実際に操作されるＴＩＲ変調器より、入射
光５２の入射角が、相当緩くなる。バルクで反射する周
期的に分極した電気光学回折格子変調器アレイ４０は、
変調器のバルクファセット上の反射面５５に依存する。
光は、表面に対して広い幅の角度の中のいずれの角度で
入射して、光学システムの中に反射されても良い。
【００３５】格子変調器アレイ４０は、また、他の電気
光学デバイスよりも光学システム設計において利点を提
供する。例えば、バルクで反射する周期的に分極した電
気光学回折格子変調器アレイ４０は、２次元領域アレイ
変調器構造に容易に適応する。光が殆ど通常の入射であ
るので、２次元アレイの照射に、ＴＩＲ変調器のような
他の形態で必要とされる結晶表面の広がりが必要とされ
ない。反射は、精密な電極配置により限定された狭い領
域内に対向した平坦な反射表面の外のいずれかの位置で
発生する。デバイスの形態は、また、導波管を有する電
気光学形態デバイスに対しても十分な利点を提供する。
更に、格子変調器アレイ４０の受け入れられる角度は極
めて大きく、これにより、接続損失を十分に低減でき
る。導波管形態は、一般に、単一デバイスの１次元アレ
イ構造に限定されるが、バルク形態デバイスは、多くの
異なった形態に適応させることができる。更には、格子
変調器アレイ４０の次元は、一般的な導波管形態とは異
なる。なぜならば、光が通過する膜厚を減少させること
ができ、表面次元をすべての入射光を受け入れるのに必
要な広さにすることができる。導波管デバイスは、ま
た、経験的に相当な接続損失を有し、入射光の角度には
非常に厳密な許容範囲が要求される。これらの制限は、
バルク電気光学デバイスには、適用する必要がない。バ
ルクで反射する周期的に分極した電気光学回折格子変調
器アレイ４０は、また、デジタルマイクロミラーや変形
可能な格子変調器にようなマイクロメカニカル変調器技
術に比較しても利点を有する。主に、格子変調器アレイ
４０は、マイクロメカニカル変調器の性能をはるかに超
えるスイッチング速度や出力取り扱いの可能性を備えた
多くの非線型光学材料のいずれかで形成することが可能
である。
光学デバイスよりも光学システム設計において利点を提
供する。例えば、バルクで反射する周期的に分極した電
気光学回折格子変調器アレイ４０は、２次元領域アレイ
変調器構造に容易に適応する。光が殆ど通常の入射であ
るので、２次元アレイの照射に、ＴＩＲ変調器のような
他の形態で必要とされる結晶表面の広がりが必要とされ
ない。反射は、精密な電極配置により限定された狭い領
域内に対向した平坦な反射表面の外のいずれかの位置で
発生する。デバイスの形態は、また、導波管を有する電
気光学形態デバイスに対しても十分な利点を提供する。
更に、格子変調器アレイ４０の受け入れられる角度は極
めて大きく、これにより、接続損失を十分に低減でき
る。導波管形態は、一般に、単一デバイスの１次元アレ
イ構造に限定されるが、バルク形態デバイスは、多くの
異なった形態に適応させることができる。更には、格子
変調器アレイ４０の次元は、一般的な導波管形態とは異
なる。なぜならば、光が通過する膜厚を減少させること
ができ、表面次元をすべての入射光を受け入れるのに必
要な広さにすることができる。導波管デバイスは、ま
た、経験的に相当な接続損失を有し、入射光の角度には
非常に厳密な許容範囲が要求される。これらの制限は、
バルク電気光学デバイスには、適用する必要がない。バ
ルクで反射する周期的に分極した電気光学回折格子変調
器アレイ４０は、また、デジタルマイクロミラーや変形
可能な格子変調器にようなマイクロメカニカル変調器技
術に比較しても利点を有する。主に、格子変調器アレイ
４０は、マイクロメカニカル変調器の性能をはるかに超
えるスイッチング速度や出力取り扱いの可能性を備えた
多くの非線型光学材料のいずれかで形成することが可能
である。
【００３６】バルク結晶４６は、電気光学効果を有する
多くの異なった結晶のいずれかから形成できる。LiNb
O3、LiTaO3、BaTiTaO3のような結晶が、それぞれが強い
ｒ５１又はｒ３３電気光学係数を有するために有用であ
る。
多くの異なった結晶のいずれかから形成できる。LiNb
O3、LiTaO3、BaTiTaO3のような結晶が、それぞれが強い
ｒ５１又はｒ３３電気光学係数を有するために有用であ
る。
【００３７】図２は、１列の変調器部を備えたバルクで
反射する周期的に分極した電気光学回折格子変調器アレ
イ４０であり、２つの隣接した変調器部４１ａ、ｂが示
されている。結晶は、ｘｚ面に平行な領域中のｃ軸に沿
って周期的に分極し、反転されたドメインを備えた交互
の分極領域５０、５１を形成する。それぞれの変調器部
は複数の分極領域を含み、各変調器部内には、少なくと
も６つの分極領域が所望されるが、必要であるというも
のではない。図２のバルクで反射する周期的な分極した
電気光学回折格子変調器アレイ４０では、１の変調器部
の周期的な分極領域５０、５１は、次の変調器部の周期
的な分極領域に平行かつ隣接する方向に配置される。
反射する周期的に分極した電気光学回折格子変調器アレ
イ４０であり、２つの隣接した変調器部４１ａ、ｂが示
されている。結晶は、ｘｚ面に平行な領域中のｃ軸に沿
って周期的に分極し、反転されたドメインを備えた交互
の分極領域５０、５１を形成する。それぞれの変調器部
は複数の分極領域を含み、各変調器部内には、少なくと
も６つの分極領域が所望されるが、必要であるというも
のではない。図２のバルクで反射する周期的な分極した
電気光学回折格子変調器アレイ４０では、１の変調器部
の周期的な分極領域５０、５１は、次の変調器部の周期
的な分極領域に平行かつ隣接する方向に配置される。
【００３８】図３は、図２に示すデバイスの断面図であ
る。入射光５２は、ｙ軸（ｙカット結晶）に対して小さ
な角度で結晶内に入射し、ｃ軸（ｚ軸）に沿って、又は
横切って偏光される。入射光５２は、対向した電極の間
の領域と同様に、透明な表面電極４８ａ、ｂを通過す
る。電極４８ａ、ｂの間に、結晶のｚ軸に沿って電場が
かけられ、これにより、電気光学効果を発生させる。も
し、照明が電極に照射されないようにした時は、電極は
透明である必要がない。しかしながら、透明電極は、洪
水にような光照射を可能とし、光学システムの束縛を少
なくすることができる。
る。入射光５２は、ｙ軸（ｙカット結晶）に対して小さ
な角度で結晶内に入射し、ｃ軸（ｚ軸）に沿って、又は
横切って偏光される。入射光５２は、対向した電極の間
の領域と同様に、透明な表面電極４８ａ、ｂを通過す
る。電極４８ａ、ｂの間に、結晶のｚ軸に沿って電場が
かけられ、これにより、電気光学効果を発生させる。も
し、照明が電極に照射されないようにした時は、電極は
透明である必要がない。しかしながら、透明電極は、洪
水にような光照射を可能とし、光学システムの束縛を少
なくすることができる。
【００３９】４８ａのような所定の電極は、周期的な分
極領域に向かう。表面電極４８ａ、ｂへの電場の適用
は、隣接した結晶５０、５１の領域を通って光が通る電
気光学効果を誘発する。入射光は、ｙ軸に沿って進み、
偏光状態はｚ軸に沿う。もし、レーザダイオードアレイ
１１からの入射光５２の偏光がこのｚ軸に合うように配
置されなかった場合は、図１に示すウエーブプレート２
９により配置を修正し、照明光学系２０に入れることが
できる。変調器部の各領域の中に、電場方向である図２
のｚ軸に沿って偏光された光は、電気光学的に誘起され
た位相歪みを生じる。しかしながら、交互の分極領域５
０、５１が、ドメインが対向する方向に周期的に分極領
域であるため、隣接した領域では、互いに反対方向の位
相変化が行われる。例えば、もし、領域５０を通過する
光が、９０°の最終的な位相変化をした時、領域５１を
通る光は、−９０°の最終的な位相変化をする。このた
め、隣接した領域の間でのそれぞれの位相変化は、最大
の回折効率となる１８０°となる。
極領域に向かう。表面電極４８ａ、ｂへの電場の適用
は、隣接した結晶５０、５１の領域を通って光が通る電
気光学効果を誘発する。入射光は、ｙ軸に沿って進み、
偏光状態はｚ軸に沿う。もし、レーザダイオードアレイ
１１からの入射光５２の偏光がこのｚ軸に合うように配
置されなかった場合は、図１に示すウエーブプレート２
９により配置を修正し、照明光学系２０に入れることが
できる。変調器部の各領域の中に、電場方向である図２
のｚ軸に沿って偏光された光は、電気光学的に誘起され
た位相歪みを生じる。しかしながら、交互の分極領域５
０、５１が、ドメインが対向する方向に周期的に分極領
域であるため、隣接した領域では、互いに反対方向の位
相変化が行われる。例えば、もし、領域５０を通過する
光が、９０°の最終的な位相変化をした時、領域５１を
通る光は、−９０°の最終的な位相変化をする。このた
め、隣接した領域の間でのそれぞれの位相変化は、最大
の回折効率となる１８０°となる。
【００４０】バルク結晶４６の中に、独立した変調器部
４１ａ、ｂが、隣接した分極領域５０、５１のグループ
により形成される。単一電極ペア４８ａ、及び４８ｂ
は、それぞれ変調器部に接続され、電場が、電極４８
ａ、４８ｂの間に印加される。各変調器部は、複数の領
域を含み、変調器部５０、５１の中の隣接領域は、電場
の存在により入射光の相対的な位相シフトを誘起する。
この領域のまとまりは、単一の電極対に接続された局所
的な回折位相格子を形成する。
４１ａ、ｂが、隣接した分極領域５０、５１のグループ
により形成される。単一電極ペア４８ａ、及び４８ｂ
は、それぞれ変調器部に接続され、電場が、電極４８
ａ、４８ｂの間に印加される。各変調器部は、複数の領
域を含み、変調器部５０、５１の中の隣接領域は、電場
の存在により入射光の相対的な位相シフトを誘起する。
この領域のまとまりは、単一の電極対に接続された局所
的な回折位相格子を形成する。
【００４１】反射表面５５は結晶を通して光を反射し、
電気光学効果を２倍にする。出射光５３は、位相の妨害
を含み、プリントレンズ８１により、フーリエ面８５に
おいて回折パターン８７に変換される。回折パターン８
７は、図７に、照度と位置の関係として図示されてい
る。電場がない場合、所定の変調器部４１の中の隣接し
た分極領域５０、５１は入射光に対して同じ位相効果を
与えるため、位相の違いは発生せず、光は回折されな
い。空間フィルタ８６の幅及び構造は、媒体平面への光
出力が最大となるように選択され、十分なコントラスト
を維持する。空間フィルタ８６が、図７の透視図に示さ
れるようなスリットの場合、回折されない非変調光が通
過し、回折された変調光は遮断される。
電気光学効果を２倍にする。出射光５３は、位相の妨害
を含み、プリントレンズ８１により、フーリエ面８５に
おいて回折パターン８７に変換される。回折パターン８
７は、図７に、照度と位置の関係として図示されてい
る。電場がない場合、所定の変調器部４１の中の隣接し
た分極領域５０、５１は入射光に対して同じ位相効果を
与えるため、位相の違いは発生せず、光は回折されな
い。空間フィルタ８６の幅及び構造は、媒体平面への光
出力が最大となるように選択され、十分なコントラスト
を維持する。空間フィルタ８６が、図７の透視図に示さ
れるようなスリットの場合、回折されない非変調光が通
過し、回折された変調光は遮断される。
【００４２】他の具体例では、空間フィルタは、図２３
に示すようなストップ８８であり、回折されない光を遮
断し、変調された回折光を通す。通常、スリットを使用
するよりストップを使用した方が、変調されたコントラ
ストが改良されるが、一方でシステムのスループット光
効率は減少する。空間フィルタ８６は、一連のスリット
又はストップの複合体、又は格子、又は階段構造、又は
デバイスの効率を最大にするように設計された平らな非
線型光媒体からなる。広い角度範囲で光を通すように、
ストップ又は複合フィルタのためのプリントレンズ８０
を設計することは、より困難である。
に示すようなストップ８８であり、回折されない光を遮
断し、変調された回折光を通す。通常、スリットを使用
するよりストップを使用した方が、変調されたコントラ
ストが改良されるが、一方でシステムのスループット光
効率は減少する。空間フィルタ８６は、一連のスリット
又はストップの複合体、又は格子、又は階段構造、又は
デバイスの効率を最大にするように設計された平らな非
線型光媒体からなる。広い角度範囲で光を通すように、
ストップ又は複合フィルタのためのプリントレンズ８０
を設計することは、より困難である。
【００４３】直線状の空間変調器アレイ４０を形成する
ためには、多数の変調器部４１を、近接して配置しなけ
ればならない。図２に示すように、バルク反射の周期的
に分極した電気光学回折の格子変調器アレイ４０に対し
て、ｘ軸に沿って、隣接した変調器部電極４９ａ、ｂに
平行に電極４８ａ、ｂを配置して、２つの変調器部４１
ａ、４１ｂがアレイに沿って形成される。高い光学フィ
ルファクタを得るために、操作電圧が許容する限り、変
調器部は隣接した変調器部に近づけて配置した方が良
い。変調器部の近接配置は、電極ピッチ、結晶構造、及
び操作電圧に依存した電気的及び光学的クロストークを
発生させるかもしれない。
ためには、多数の変調器部４１を、近接して配置しなけ
ればならない。図２に示すように、バルク反射の周期的
に分極した電気光学回折の格子変調器アレイ４０に対し
て、ｘ軸に沿って、隣接した変調器部電極４９ａ、ｂに
平行に電極４８ａ、ｂを配置して、２つの変調器部４１
ａ、４１ｂがアレイに沿って形成される。高い光学フィ
ルファクタを得るために、操作電圧が許容する限り、変
調器部は隣接した変調器部に近づけて配置した方が良
い。変調器部の近接配置は、電極ピッチ、結晶構造、及
び操作電圧に依存した電気的及び光学的クロストークを
発生させるかもしれない。
【００４４】共通電極は隣接した領域に、反対で、かつ
大きさが同じ効果を与えるため、周期的な分極領域の使
用は、クロストーク効果を低減し、デバイスを印刷への
適用に適したものにする。それぞれの変調器部は独立し
た領域を含み、かかる領域は独立して接続可能である
か、又は１つの変調器部基部上で接続可能であるため、
結晶を出る光は、各変調器部にとって独自の位相変調を
有することとなる。各変調器部は、システムの拘束に制
限された、最適の数の交互の領域を有する。各領域の幅
と、変調器部の全体の幅は、ポーリング（分極化）によ
り得られるピッチにより限定される。２０μｍのポーリ
ング間隔、変調器部内に６つの領域とすると、変調器部
の幅は１２０μｍとなる。ポーリングのピッチは、出射
される光の回折角度を限定し、図７のフーリエ面８５に
示される回折パターン８７の性質を限定する。その結果
として、ポーリングのピッチは、多くの部分が、入射光
の開口数（ＮＡ）及び空間遮蔽システムにより限定され
る。
大きさが同じ効果を与えるため、周期的な分極領域の使
用は、クロストーク効果を低減し、デバイスを印刷への
適用に適したものにする。それぞれの変調器部は独立し
た領域を含み、かかる領域は独立して接続可能である
か、又は１つの変調器部基部上で接続可能であるため、
結晶を出る光は、各変調器部にとって独自の位相変調を
有することとなる。各変調器部は、システムの拘束に制
限された、最適の数の交互の領域を有する。各領域の幅
と、変調器部の全体の幅は、ポーリング（分極化）によ
り得られるピッチにより限定される。２０μｍのポーリ
ング間隔、変調器部内に６つの領域とすると、変調器部
の幅は１２０μｍとなる。ポーリングのピッチは、出射
される光の回折角度を限定し、図７のフーリエ面８５に
示される回折パターン８７の性質を限定する。その結果
として、ポーリングのピッチは、多くの部分が、入射光
の開口数（ＮＡ）及び空間遮蔽システムにより限定され
る。
【００４５】図７に示すように、格子変調器アレイ４０
が、回折格子が光軸１３に垂直である複数の変調器部４
１ａ−ｄから構成されると、回折光８７は、フーリエ面
８５上で、変調器アレイの光軸１３に平行な方向に広が
る。上述したように、レーザダイオードアレイ１１は、
クロスアレイ方向よりおおよそ１０００倍大きいアレイ
方向におけるラグランジェを有する。変調器４０におけ
る大きなＮＡに移るこの大きいラグランジェは、いくつ
かの重要な方法でレーザプリンタ１０の性能を低下させ
る。第１として、回折されないアレイ方向の光は、回折
されないクロスアレイ方向の光よりフーリエ面８５にお
いて、ずっと広い距離まで広がる。シュリーレンを基礎
とする回折変調器アレイ４０では、特に、アレイ方向の
回折により操作される格子デバイスでは、各変調器部
が、空間フィルタ８６の幅の外に回折光を送るための大
きな格子周波数が必要とされる。比較的大きな周波数が
必要となることは、格子タイプの格子変調器アレイ４０
に受け入れられるような設計を見出すための分離領域を
限定する。結果として、デバイス構造及び必要とされる
工程はより要求の厳しいものとなっている。更に、変調
器部のための変調器コントラスト、変調器部の間の光学
クロストークは妥協されることとなる。
が、回折格子が光軸１３に垂直である複数の変調器部４
１ａ−ｄから構成されると、回折光８７は、フーリエ面
８５上で、変調器アレイの光軸１３に平行な方向に広が
る。上述したように、レーザダイオードアレイ１１は、
クロスアレイ方向よりおおよそ１０００倍大きいアレイ
方向におけるラグランジェを有する。変調器４０におけ
る大きなＮＡに移るこの大きいラグランジェは、いくつ
かの重要な方法でレーザプリンタ１０の性能を低下させ
る。第１として、回折されないアレイ方向の光は、回折
されないクロスアレイ方向の光よりフーリエ面８５にお
いて、ずっと広い距離まで広がる。シュリーレンを基礎
とする回折変調器アレイ４０では、特に、アレイ方向の
回折により操作される格子デバイスでは、各変調器部
が、空間フィルタ８６の幅の外に回折光を送るための大
きな格子周波数が必要とされる。比較的大きな周波数が
必要となることは、格子タイプの格子変調器アレイ４０
に受け入れられるような設計を見出すための分離領域を
限定する。結果として、デバイス構造及び必要とされる
工程はより要求の厳しいものとなっている。更に、変調
器部のための変調器コントラスト、変調器部の間の光学
クロストークは妥協されることとなる。
【００４６】レーザダイオードアレイ１１のアレイラグ
ランジェが、クロスアレイラグランジェの１０００倍で
あるシステムにとって、各変調器部４１がクロスアレイ
方向の光を回折する場合、各変調器部レーザプリンタ１
０と格子変調器アレイ４０の双方の性能が改良される。
このような構成は図８に示され、格子変調器４３の変調
器部４１ａ−ｃが、光軸１３に対して回折格子が平行と
なるように配置される。この場合、回折光８７は、フー
リエ面８５上で、変調器アレイに垂直な方向に広がる。
この形状を使用すると、図７に示す形状よりも、変調器
コントラストが改良される。しかしながら、おおよそ９
５％の高い光学フィルファクタを有する図７の格子変調
器アレイ４０と比較すると、図８の格子変調器アレイ４
０は、電気クロストーク及び干渉パターンを避けるため
に、更に離して配置された、隣接変調器部の電極が必要
とされる。電極配置の限定は、広く操作電圧の機能とな
るであろう。しかしながら、もし、隣接した変調器部の
電極の、十分な置き換えが必要となった場合、光学フィ
ルファクタは減少し、システム効率全体の損失を招くで
あろう。
ランジェが、クロスアレイラグランジェの１０００倍で
あるシステムにとって、各変調器部４１がクロスアレイ
方向の光を回折する場合、各変調器部レーザプリンタ１
０と格子変調器アレイ４０の双方の性能が改良される。
このような構成は図８に示され、格子変調器４３の変調
器部４１ａ−ｃが、光軸１３に対して回折格子が平行と
なるように配置される。この場合、回折光８７は、フー
リエ面８５上で、変調器アレイに垂直な方向に広がる。
この形状を使用すると、図７に示す形状よりも、変調器
コントラストが改良される。しかしながら、おおよそ９
５％の高い光学フィルファクタを有する図７の格子変調
器アレイ４０と比較すると、図８の格子変調器アレイ４
０は、電気クロストーク及び干渉パターンを避けるため
に、更に離して配置された、隣接変調器部の電極が必要
とされる。電極配置の限定は、広く操作電圧の機能とな
るであろう。しかしながら、もし、隣接した変調器部の
電極の、十分な置き換えが必要となった場合、光学フィ
ルファクタは減少し、システム効率全体の損失を招くで
あろう。
【００４７】図９に、レーザサーマルプリンタで用いら
れる光学変調器構造を示す。格子変調器アレイ４０は、
光軸１３に対して角度δで傾いたそれぞれの変調器部４
１の中に、分極領域を有する。この場合、回折光８７
は、変調器アレイの面に対して傾いた角度で、変調器ア
レイの突出した傾斜角度に垂直な角度のフーリエ面８５
で広がる。図１に示される空間フィルタ８６は、格子変
調器アレイ４０に平行に配置され、又は回折光に対して
共役角に配置される。この配置は、クロスアレイ方向の
回折された光を遮断し、これにより、変調された光のコ
ントラストを改良する。分極領域を傾けることにより、
高い光学フィルファクタを得ることができる。
れる光学変調器構造を示す。格子変調器アレイ４０は、
光軸１３に対して角度δで傾いたそれぞれの変調器部４
１の中に、分極領域を有する。この場合、回折光８７
は、変調器アレイの面に対して傾いた角度で、変調器ア
レイの突出した傾斜角度に垂直な角度のフーリエ面８５
で広がる。図１に示される空間フィルタ８６は、格子変
調器アレイ４０に平行に配置され、又は回折光に対して
共役角に配置される。この配置は、クロスアレイ方向の
回折された光を遮断し、これにより、変調された光のコ
ントラストを改良する。分極領域を傾けることにより、
高い光学フィルファクタを得ることができる。
【００４８】図４に、アレイ方向に対して、ゼロでない
傾斜角度δで傾いた変調器アレイを備えて、格子変調器
アレイ４０が形成され、傾いた格子変調器アレイを備え
た図２０の直線状の空間光変調器４０のように機能させ
る。これを完成することには、いくつかの方法がある。
第１に、システムの中で、アレイを簡単に回転させても
良い。変調器部の十部な数を支持するために、ｚ次元の
幅が十部に広く、変調器部が入射光を受けるのに十分に
広くなければならない。代わりに、結晶は、図４に示す
ように、ファセットが、ｘおよびｙ軸に対してゼロでな
い角度となるように切断されても良い。デバイスは、照
明システムの軸に対して、ある角度で分極して、パター
ンされる。列の中の変調器部は、ファセットに平行であ
り、各変調器部の中の格子は結晶のｚ軸に沿う。いずれ
の場合でも、偏光軸を回転し、結晶の軸にマッチさせる
ために、ウエーブプレート２９又は偏光要素は、光が変
調器に入る前に必要とされるだろう。
傾斜角度δで傾いた変調器アレイを備えて、格子変調器
アレイ４０が形成され、傾いた格子変調器アレイを備え
た図２０の直線状の空間光変調器４０のように機能させ
る。これを完成することには、いくつかの方法がある。
第１に、システムの中で、アレイを簡単に回転させても
良い。変調器部の十部な数を支持するために、ｚ次元の
幅が十部に広く、変調器部が入射光を受けるのに十分に
広くなければならない。代わりに、結晶は、図４に示す
ように、ファセットが、ｘおよびｙ軸に対してゼロでな
い角度となるように切断されても良い。デバイスは、照
明システムの軸に対して、ある角度で分極して、パター
ンされる。列の中の変調器部は、ファセットに平行であ
り、各変調器部の中の格子は結晶のｚ軸に沿う。いずれ
の場合でも、偏光軸を回転し、結晶の軸にマッチさせる
ために、ウエーブプレート２９又は偏光要素は、光が変
調器に入る前に必要とされるだろう。
【００４９】図５に示すように、デバイス４５に対し
て、１以上の直線状のアレイを含むことも可能である。
図５では、変調部の１の直線上のアレイが、２つの隣接
した変調部と、同一線上に沿った電極の組４８ａ、ｂ及
び４９ａ、ｂと共に表されている。第２の直線状のアレ
イは、第１の直線に平行な変調部の線として示される。
アレイに対する変調器部の数は変化でき、主に、結晶の
大きさや操作の要求により決定される。複数の平行な直
線状のアレイを備えたプリンタでは、ＴＤＩ（Time Del
ayed Integration）印刷、グレイスケール印刷と同様
に、多くの線状からの同時の照射ができ、変調器部が故
障したり性能を低下させた場合には、エラー訂正を行
う。多くの平行な直線状変調器部の格子構造は、図２で
はなく図５に示すように傾いている。
て、１以上の直線状のアレイを含むことも可能である。
図５では、変調部の１の直線上のアレイが、２つの隣接
した変調部と、同一線上に沿った電極の組４８ａ、ｂ及
び４９ａ、ｂと共に表されている。第２の直線状のアレ
イは、第１の直線に平行な変調部の線として示される。
アレイに対する変調器部の数は変化でき、主に、結晶の
大きさや操作の要求により決定される。複数の平行な直
線状のアレイを備えたプリンタでは、ＴＤＩ（Time Del
ayed Integration）印刷、グレイスケール印刷と同様
に、多くの線状からの同時の照射ができ、変調器部が故
障したり性能を低下させた場合には、エラー訂正を行
う。多くの平行な直線状変調器部の格子構造は、図２で
はなく図５に示すように傾いている。
【００５０】図２〜５では、各変調器部が、それらの間
に回折電圧を印加し、間に挟まれた分極領域５０、５１
に影響を及ぼす単一の電極ペアにより限定される。図６
に示すように、変調器部の中に、分極領域毎、又は分極
領域の集合部分毎に、電極ペアを配置することも可能で
ある。複雑ではあるが、そのようなパターンは、画像の
修正や拡張されたグレイスケールのために許容される。
更には、変調器部内の領域に接続する可能性を増加させ
るために、ユーザーが、周期及び回折格子の性質を変え
て、通常の、又は特別なパターンを製造できるデバイス
を分割しても良い。もし、その領域が個々の電極ペアを
含む場合、ポーリング（分極化）を省き、印加される電
場の、反対の極性を用いることができ、又は電場が印加
されない中間領域で相対的に変化させても良い。しかし
ながら、かかる方法は、電極間に十部なスペースが必要
であり、電気的クロストークを招き、格子効果を最適化
しない電場の広がりを招くかもしれない。結果として、
周期的な分極領域を用いることは、強く推奨される。す
べての場合、グレイスケールを誘発する電圧は、多くの
制御可能な、再生可能なレベルを提供する。図６は、変
調器部内の分極領域に接続する複数の電極を備えた格子
変調器の上面図である。
に回折電圧を印加し、間に挟まれた分極領域５０、５１
に影響を及ぼす単一の電極ペアにより限定される。図６
に示すように、変調器部の中に、分極領域毎、又は分極
領域の集合部分毎に、電極ペアを配置することも可能で
ある。複雑ではあるが、そのようなパターンは、画像の
修正や拡張されたグレイスケールのために許容される。
更には、変調器部内の領域に接続する可能性を増加させ
るために、ユーザーが、周期及び回折格子の性質を変え
て、通常の、又は特別なパターンを製造できるデバイス
を分割しても良い。もし、その領域が個々の電極ペアを
含む場合、ポーリング（分極化）を省き、印加される電
場の、反対の極性を用いることができ、又は電場が印加
されない中間領域で相対的に変化させても良い。しかし
ながら、かかる方法は、電極間に十部なスペースが必要
であり、電気的クロストークを招き、格子効果を最適化
しない電場の広がりを招くかもしれない。結果として、
周期的な分極領域を用いることは、強く推奨される。す
べての場合、グレイスケールを誘発する電圧は、多くの
制御可能な、再生可能なレベルを提供する。図６は、変
調器部内の分極領域に接続する複数の電極を備えた格子
変調器の上面図である。
【００５１】述べられた具体例には、多くの基本的な形
態が存在することを述べておく。電極パターンは、上面
ファセットの上に設けても良く、それを通って、光が最
初に入っても良い。この場合、上面ファセットは、反射
防止膜が必要であるが、一方、底面ファセットは反射し
た方が良い。もしデバイスが透過型として使用される場
合、底面ファセットは、反射防止膜を含み、反射しない
方が良い。底面の下部に外部ミラーを単に配置するだけ
で、透過デバイスを反射方法で用いることができる。し
かしながら、これは損失が大きいことが検証されてい
る。
態が存在することを述べておく。電極パターンは、上面
ファセットの上に設けても良く、それを通って、光が最
初に入っても良い。この場合、上面ファセットは、反射
防止膜が必要であるが、一方、底面ファセットは反射し
た方が良い。もしデバイスが透過型として使用される場
合、底面ファセットは、反射防止膜を含み、反射しない
方が良い。底面の下部に外部ミラーを単に配置するだけ
で、透過デバイスを反射方法で用いることができる。し
かしながら、これは損失が大きいことが検証されてい
る。
【００５２】透過型で用いる場合、デバイスは従来技術
に対して、反射操作で行われるのと同じ利点を有する。
更に、光学システムが、変調器に続くのと同じように発
光することは、相当、光学システムを単純化し、回折効
率を増加させる。しかしながら、所定の操作電圧で、電
気光学的に誘起された回折効率の広がりは、透過操作よ
り、反射操作の方が大きくなる。この理由は、デバイス
の反射形態での操作が好ましいからである。
に対して、反射操作で行われるのと同じ利点を有する。
更に、光学システムが、変調器に続くのと同じように発
光することは、相当、光学システムを単純化し、回折効
率を増加させる。しかしながら、所定の操作電圧で、電
気光学的に誘起された回折効率の広がりは、透過操作よ
り、反射操作の方が大きくなる。この理由は、デバイス
の反射形態での操作が好ましいからである。
【００５３】パターンは、底面ファセットの上に形成さ
れても良い。この場合、デバイスの上面ファセットは反
射防止膜を含み、底面ファセットは、反射面である。電
極は透明である必要は無く、すべての底面層が反射して
も良い。また、光が入射する領域で反射させることもで
きる。もし、デバイスが透過型で用いられた場合、上面
ファセットは、非反射膜を必要とするが、底面ファセッ
トは、透明電極と非反射膜を必要とする。デバイスは、
透過型で使用するように設計され、デバイスに隣接して
外部ミラーを配置して用いてもかまわない。
れても良い。この場合、デバイスの上面ファセットは反
射防止膜を含み、底面ファセットは、反射面である。電
極は透明である必要は無く、すべての底面層が反射して
も良い。また、光が入射する領域で反射させることもで
きる。もし、デバイスが透過型で用いられた場合、上面
ファセットは、非反射膜を必要とするが、底面ファセッ
トは、透明電極と非反射膜を必要とする。デバイスは、
透過型で使用するように設計され、デバイスに隣接して
外部ミラーを配置して用いてもかまわない。
【００５４】また、上面および底面の双方のファセット
にパターンを形成することも可能である。双方のファセ
ットのパターニングは、電気光学的効果を増加させ、こ
れにより、必要な電圧を低減させる。しかしながら、そ
のようなデバイスは、正確なパターンとパッケージが煩
わしいことがわかる。もし、デバイスの両方の面がパタ
ーニングされた場合、デバイスの上面ファセットは非反
射膜を含み、底面ファセットは反射面である。
にパターンを形成することも可能である。双方のファセ
ットのパターニングは、電気光学的効果を増加させ、こ
れにより、必要な電圧を低減させる。しかしながら、そ
のようなデバイスは、正確なパターンとパッケージが煩
わしいことがわかる。もし、デバイスの両方の面がパタ
ーニングされた場合、デバイスの上面ファセットは非反
射膜を含み、底面ファセットは反射面である。
【００５５】格子変調器アレイ４０の他の具体例が、図
１０及び図１１に示される。このデバイス５７は、バル
クで反射される周期的に分極した電気光学回折格子変調
器のために設計され、そこでは、直線状のアレイが、１
の変調器部に隣接し、隣りの変調器部の分極領域と平
行、直線となる変調器部により形成される。この操作原
理は、上述の具体例と同様である。上述の具体例では、
電場の適用が電気光学効果を誘起し、ｘ−ｚ面の回折位
相格子を形成した。電場の不在により、デバイスは格子
を含まず、光は回折されなかった。この具体例の５７で
は、変調器部内の独立した領域が、ｚ軸に沿って限定さ
れる。図１０に描かれたように、各変調器部は、その中
の分極領域に接続するために、透明な表面に電極ペア４
８ａ、ｂ、４９ａ、ｂ等を有している透明電極は光学シ
ステムの制約を低減させる。しかしながら、非透明電極
が用いられた場合、システム効率が、電極により反射す
る光により妥協させられる。ａ及びｂの電極に電圧が印
加され、これによりz軸に沿った直列領域が限定され
る。領域のグループ化は、図１１の断面図に見られるよ
うな単一の変調器部を限定する。
１０及び図１１に示される。このデバイス５７は、バル
クで反射される周期的に分極した電気光学回折格子変調
器のために設計され、そこでは、直線状のアレイが、１
の変調器部に隣接し、隣りの変調器部の分極領域と平
行、直線となる変調器部により形成される。この操作原
理は、上述の具体例と同様である。上述の具体例では、
電場の適用が電気光学効果を誘起し、ｘ−ｚ面の回折位
相格子を形成した。電場の不在により、デバイスは格子
を含まず、光は回折されなかった。この具体例の５７で
は、変調器部内の独立した領域が、ｚ軸に沿って限定さ
れる。図１０に描かれたように、各変調器部は、その中
の分極領域に接続するために、透明な表面に電極ペア４
８ａ、ｂ、４９ａ、ｂ等を有している透明電極は光学シ
ステムの制約を低減させる。しかしながら、非透明電極
が用いられた場合、システム効率が、電極により反射す
る光により妥協させられる。ａ及びｂの電極に電圧が印
加され、これによりz軸に沿った直列領域が限定され
る。領域のグループ化は、図１１の断面図に見られるよ
うな単一の変調器部を限定する。
【００５６】図１２は、傾斜した領域を備えた変調器部
の他の具体例の上面図である。光学システムは、光軸に
対して角度δで配置された格子を備えた、傾いた変調器
部４３の選択させる。これは、単にその場で回転させた
り、結晶をカットして、図１２や図１３に示すようにデ
バイスのファセットに対して、z軸が必要な角度を形成
することにより完成する。そして、格子がｚ軸に沿い、
ｚ'で表した変調器の平坦なファセットに対して平行に
なるように配置される。図１３に示すように、複数の平
行な直線状の変調器アレイを供えた変調器を形成するこ
とが有用である。この場合、複数の列はｘ’軸に沿って
パターニングされ、列の中の変調器部は、ｚ’軸に沿っ
て横たわる。もし、格子が傾斜していない場合、ｘ’及
びＸ軸はｚ’及びｚ軸と一致する。
の他の具体例の上面図である。光学システムは、光軸に
対して角度δで配置された格子を備えた、傾いた変調器
部４３の選択させる。これは、単にその場で回転させた
り、結晶をカットして、図１２や図１３に示すようにデ
バイスのファセットに対して、z軸が必要な角度を形成
することにより完成する。そして、格子がｚ軸に沿い、
ｚ'で表した変調器の平坦なファセットに対して平行に
なるように配置される。図１３に示すように、複数の平
行な直線状の変調器アレイを供えた変調器を形成するこ
とが有用である。この場合、複数の列はｘ’軸に沿って
パターニングされ、列の中の変調器部は、ｚ’軸に沿っ
て横たわる。もし、格子が傾斜していない場合、ｘ’及
びＸ軸はｚ’及びｚ軸と一致する。
【００５７】先の具体例のように、タイムディレイ印
刷、電圧誘起グレイスケール、又はパルス幅変調のいず
れかを通してグレイスケールが達成される。変調器は、
反射又は透過させて使用される。このデバイスは、操作
するために分極することは不要である。そのような構成
では、隣接領域が共通の電極を分割する。例えば、電極
４８ｂは、電極４９ａを兼ねている。しかしながら、デ
バイスのポーリング（分極化）は効率を高くし、単一電
極ペアが複数領域を活性化するために用いることができ
るように、デバイスの最終パターニングで必要とされる
細部を低減できる。このデバイスを、レーザプリンタ１
０の光学システムに含ませる場合は、第１の具体例のよ
うになる。
刷、電圧誘起グレイスケール、又はパルス幅変調のいず
れかを通してグレイスケールが達成される。変調器は、
反射又は透過させて使用される。このデバイスは、操作
するために分極することは不要である。そのような構成
では、隣接領域が共通の電極を分割する。例えば、電極
４８ｂは、電極４９ａを兼ねている。しかしながら、デ
バイスのポーリング（分極化）は効率を高くし、単一電
極ペアが複数領域を活性化するために用いることができ
るように、デバイスの最終パターニングで必要とされる
細部を低減できる。このデバイスを、レーザプリンタ１
０の光学システムに含ませる場合は、第１の具体例のよ
うになる。
【００５８】先の具体例で述べたのと同様の基本パッケ
ージやパターニング形態は、この具体例にも適用できる
ことを注意すべきである。この具体例は、先の具体例よ
りも、変調器部がより小さく、クロススキャン軸に沿っ
て、より高密度に詰めることができる。しかしながら、
このデバイスのパターニングは、より細かく、先の具体
例より困難であろう。
ージやパターニング形態は、この具体例にも適用できる
ことを注意すべきである。この具体例は、先の具体例よ
りも、変調器部がより小さく、クロススキャン軸に沿っ
て、より高密度に詰めることができる。しかしながら、
このデバイスのパターニングは、より細かく、先の具体
例より困難であろう。
【００５９】格子変調器アレイ４０の他の具体例を図１
４に示す。デバイス６２は、バルクで反射される周期的
に分極した電気光学回折格子変調器の他の設計であり、
１の変調器の周期的な分極領域が、隣りの変調器の周期
的な分極領域に平行に隣接し、一方で電極がバルク結晶
４６の側面に形成された変調器部により直線状のアレイ
が形成される。この具体例では、４８ａや４８ｂのよう
な変調器部の電極が結晶の対向面に形成され、先の具体
例のように透明やアンダーイルミネイトである必要は無
い。１のファセットはグランド面なり、光５２は結晶６
７の上面を通って入射する。この場合、結晶はｚ軸に沿
って分極が形成され、ｘ軸に沿った光の伝搬は、ｚ軸に
沿って偏光される。変調器部は、図１５の断面図に示さ
れたように、個々の領域５０、５１と同じように、ｘ軸
に沿って横たわる。光はｙ軸に沿って変調器を通り、底
面５５で反射され、バルク材料４６を通って戻る。各変
調器部は、結晶のｘ‐ｙ面上の電極を備えた複数の分極
領域を含む。先の具体例のように、電場の印加は、電気
光学効果を誘起し、ｘ‐ｙ面に回折位相格子を形成す
る。電場が存在しない場合は、デバイスは格子を含ま
ず、光は回折されないままである。
４に示す。デバイス６２は、バルクで反射される周期的
に分極した電気光学回折格子変調器の他の設計であり、
１の変調器の周期的な分極領域が、隣りの変調器の周期
的な分極領域に平行に隣接し、一方で電極がバルク結晶
４６の側面に形成された変調器部により直線状のアレイ
が形成される。この具体例では、４８ａや４８ｂのよう
な変調器部の電極が結晶の対向面に形成され、先の具体
例のように透明やアンダーイルミネイトである必要は無
い。１のファセットはグランド面なり、光５２は結晶６
７の上面を通って入射する。この場合、結晶はｚ軸に沿
って分極が形成され、ｘ軸に沿った光の伝搬は、ｚ軸に
沿って偏光される。変調器部は、図１５の断面図に示さ
れたように、個々の領域５０、５１と同じように、ｘ軸
に沿って横たわる。光はｙ軸に沿って変調器を通り、底
面５５で反射され、バルク材料４６を通って戻る。各変
調器部は、結晶のｘ‐ｙ面上の電極を備えた複数の分極
領域を含む。先の具体例のように、電場の印加は、電気
光学効果を誘起し、ｘ‐ｙ面に回折位相格子を形成す
る。電場が存在しない場合は、デバイスは格子を含ま
ず、光は回折されないままである。
【００６０】このデバイスの長所は、システムの光学効
率を増加させるが、その一方で、面からの回折光の能力
を維持する透明電極が無いことである。また、４８ａ、
ｂにような電極ペアはバルク結晶４６の対向した側面に
あり、結晶の深さ方向の沿って延び、更に結晶内に延び
る電場を提供する。より長い電極は、必要とされる電圧
を低減する。しかしながら、この具体例は、結晶の６つ
の面のうち４つをポリッシングしなければならない。変
調器を光学システム中の角度で配置し、又は、ポーリン
グ角度が、結晶のファセットに対するして角度をなし
て、及びシステムの光軸１３に対して角度をなすように
結晶をカットすることにより、変調器の傾斜が完成す
る。
率を増加させるが、その一方で、面からの回折光の能力
を維持する透明電極が無いことである。また、４８ａ、
ｂにような電極ペアはバルク結晶４６の対向した側面に
あり、結晶の深さ方向の沿って延び、更に結晶内に延び
る電場を提供する。より長い電極は、必要とされる電圧
を低減する。しかしながら、この具体例は、結晶の６つ
の面のうち４つをポリッシングしなければならない。変
調器を光学システム中の角度で配置し、又は、ポーリン
グ角度が、結晶のファセットに対するして角度をなし
て、及びシステムの光軸１３に対して角度をなすように
結晶をカットすることにより、変調器の傾斜が完成す
る。
【００６１】上述の具体例のように、グレイスケール
が、タイムディレイ印刷、電圧誘起グレイスケール、又
はパルス幅変調のいずれかを通して達成される。変調器
は、先の具体例のように、透過型でも反射型でも使用で
きる。このデバイスは、操作するために分極される必要
は無いが、デバイスをポーリング（分極化）することに
より効率を増加させ、複数領域を活性化するのに使用で
きる単一電極ペアとして、デバイスの最終パターニング
に必要な細部を低減する。レーザプリンタ１０の光学シ
ステムに、このデバイスを組み込むのは、第１の具体例
と同じである。
が、タイムディレイ印刷、電圧誘起グレイスケール、又
はパルス幅変調のいずれかを通して達成される。変調器
は、先の具体例のように、透過型でも反射型でも使用で
きる。このデバイスは、操作するために分極される必要
は無いが、デバイスをポーリング（分極化）することに
より効率を増加させ、複数領域を活性化するのに使用で
きる単一電極ペアとして、デバイスの最終パターニング
に必要な細部を低減する。レーザプリンタ１０の光学シ
ステムに、このデバイスを組み込むのは、第１の具体例
と同じである。
【００６２】格子変調器アレイ４０の他の具体例を、図
１６に示す。この具体例では、ｚ軸カットの結晶の上面
６７が透明電極を備えてパターニングされ、底面電極６
９は、反射面としてのみならず、図１６、１７に示すよ
うなグラウンド面としても働く。光５２は透明電極６８
（ＩＴＯ）を通り、バルク電気光学結晶４６を通り、バ
ルク材料を通って戻り、透明電極６８から出る。この具
体例は、周期的な分極がなく、必要な工程が低減できる
という利点を有する。
１６に示す。この具体例では、ｚ軸カットの結晶の上面
６７が透明電極を備えてパターニングされ、底面電極６
９は、反射面としてのみならず、図１６、１７に示すよ
うなグラウンド面としても働く。光５２は透明電極６８
（ＩＴＯ）を通り、バルク電気光学結晶４６を通り、バ
ルク材料を通って戻り、透明電極６８から出る。この具
体例は、周期的な分極がなく、必要な工程が低減できる
という利点を有する。
【００６３】この変調器６６の表面ファセット６７は、
それぞれが領域を限定する直列の電極６８を含む。電極
のグループは変調器部を形成する。電場は、電極と反射
グラウンド面６９との間にｚ方向に沿って印加され、光
伝導はｚ軸に沿って行われる。入射光５２は、ｙ方向に
沿って偏光される。BaTiTaO3のようなある結晶では、ｒ
５１電気光学係数が十分大きく、ｙ軸に沿って減少した
効果は、入射光の位相を歪ませる反射係数の変動を引き
起こすのに十分である。標準的な方法で電極をパターニ
ングし、隣接した電極のグループに同時に接続し、位相
格子が形成され、定期的な回折パターンが形成される。
それぞれが領域を限定する直列の電極６８を含む。電極
のグループは変調器部を形成する。電場は、電極と反射
グラウンド面６９との間にｚ方向に沿って印加され、光
伝導はｚ軸に沿って行われる。入射光５２は、ｙ方向に
沿って偏光される。BaTiTaO3のようなある結晶では、ｒ
５１電気光学係数が十分大きく、ｙ軸に沿って減少した
効果は、入射光の位相を歪ませる反射係数の変動を引き
起こすのに十分である。標準的な方法で電極をパターニ
ングし、隣接した電極のグループに同時に接続し、位相
格子が形成され、定期的な回折パターンが形成される。
【００６４】このデバイスは、斜めにすることも、又は
図１８に示すように、傾いた変調器部を支持する結晶軸
に対して角度を持ってカットすることも可能である。結
晶の側方のファセットに対して、ゼロでない角度δを持
って横たわる。変調器部はｘ’軸に沿って横たわる。更
には、複数の変調器部の、複数の列が、図１９に示すよ
うに配置され、複数の列はｙ’軸に沿って横たわること
ができる。
図１８に示すように、傾いた変調器部を支持する結晶軸
に対して角度を持ってカットすることも可能である。結
晶の側方のファセットに対して、ゼロでない角度δを持
って横たわる。変調器部はｘ’軸に沿って横たわる。更
には、複数の変調器部の、複数の列が、図１９に示すよ
うに配置され、複数の列はｙ’軸に沿って横たわること
ができる。
【００６５】先の具体例のように、このデバイスは透過
型で用いられるが、底面の電極は透過性であることが必
要である。グレイスケールは電圧誘起である。更に、底
面ファセットは、グラウンド面としてなる代わりに、パ
ターニングされる。これは電気的クロストークを低減す
るが、パッケージングを困難にする。このデバイスをレ
ーザパターン１０の光学システムに組み込むと、第１の
具体例のようになる。
型で用いられるが、底面の電極は透過性であることが必
要である。グレイスケールは電圧誘起である。更に、底
面ファセットは、グラウンド面としてなる代わりに、パ
ターニングされる。これは電気的クロストークを低減す
るが、パッケージングを困難にする。このデバイスをレ
ーザパターン１０の光学システムに組み込むと、第１の
具体例のようになる。
【００６６】図２０は、他の形態であり、偏光器３０が
光学システム内に配置され、変調器から出る光が、偏光
器３０に再度入射しないようになっている。この場合、
偏光器３０は、他の形態もあり得るが、全体で内部反射
が起きる、外部の反射プリズムを用いることができる。
図２１では、偏光器３０の他の代わりの形態が示され、
ここでは偏光選別分光プリズムに入れられる。ウエーブ
プレート２９は、１／４ウエーブプレートであり、入射
及び反射光が、お互いに対して、半波長だけ変化し、分
光プリズム偏光器３０が２つ光線を分割する。上述した
格子変調器アレイ４０の多くの具体例は、偏光の感度が
高く、プリズムよりも変調器の要求に偏光を合わせるの
に注意を払わなければならない。これで、分光プリズム
偏光器３０の設計が完了する。
光学システム内に配置され、変調器から出る光が、偏光
器３０に再度入射しないようになっている。この場合、
偏光器３０は、他の形態もあり得るが、全体で内部反射
が起きる、外部の反射プリズムを用いることができる。
図２１では、偏光器３０の他の代わりの形態が示され、
ここでは偏光選別分光プリズムに入れられる。ウエーブ
プレート２９は、１／４ウエーブプレートであり、入射
及び反射光が、お互いに対して、半波長だけ変化し、分
光プリズム偏光器３０が２つ光線を分割する。上述した
格子変調器アレイ４０の多くの具体例は、偏光の感度が
高く、プリズムよりも変調器の要求に偏光を合わせるの
に注意を払わなければならない。これで、分光プリズム
偏光器３０の設計が完了する。
【００６７】最後に、図２２に、簡単なプリズム偏光器
３０が用いられた、他の代わりの形態を示す。しかしな
がら、この場合、偏光器３０は、変調器に入射光を運ぶ
機能のみならず、ストップ構造としても働き、空間的な
遮断を行う。この形態では、偏光器３０は、示したよう
な簡単なプリズムか、又は、柵を配置した構造に配置さ
れたプリズム偏光器のアレイのような、更に複雑な構造
でもよい。この場合、入射光５２は、この複雑な構造を
最適に使用するために、角の部分で適当なギャップを備
えて構成され、さもなければ相当の光が失われる。プリ
ズム偏光器のアレイは、また、入ってくる光に対する適
当なギャップを最小にするように、注意深く配置され、
出て行く反射光線に対する空間的なフィルタリングの要
求は、より多く望まれる。
３０が用いられた、他の代わりの形態を示す。しかしな
がら、この場合、偏光器３０は、変調器に入射光を運ぶ
機能のみならず、ストップ構造としても働き、空間的な
遮断を行う。この形態では、偏光器３０は、示したよう
な簡単なプリズムか、又は、柵を配置した構造に配置さ
れたプリズム偏光器のアレイのような、更に複雑な構造
でもよい。この場合、入射光５２は、この複雑な構造を
最適に使用するために、角の部分で適当なギャップを備
えて構成され、さもなければ相当の光が失われる。プリ
ズム偏光器のアレイは、また、入ってくる光に対する適
当なギャップを最小にするように、注意深く配置され、
出て行く反射光線に対する空間的なフィルタリングの要
求は、より多く望まれる。
【００６８】本発明は、特別な引用を用いて、ある好ま
しい具体例について述べたが、上述したように、及び添
付された請求項に書かれたように、当業者にとって本発
明の範囲から出ることなしに、、バリエーション及び変
形が可能であるということを理解しうる。
しい具体例について述べたが、上述したように、及び添
付された請求項に書かれたように、当業者にとって本発
明の範囲から出ることなしに、、バリエーション及び変
形が可能であるということを理解しうる。
【００６９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかる格子変調器アレイは、光学システム設計におい
て、２次元領域アレイ変調器構造に容易に適応すること
ができる等の設計上の利点を有する。
にかかる格子変調器アレイは、光学システム設計におい
て、２次元領域アレイ変調器構造に容易に適応すること
ができる等の設計上の利点を有する。
【００７０】また、本発明にかかるデバイスは、接続損
失を十分に低減でき、導波管を有する電気光学デバイス
に対しても十分な利点を有する。
失を十分に低減でき、導波管を有する電気光学デバイス
に対しても十分な利点を有する。
【００７１】また、本発明にかかる格子変調器アレイ
は、表面次元を、すべての入射光を受け入れるのに必要
な広さにすることができ、入射光の角度に非常に制限さ
れる導波管形態デバイスより有利である。
は、表面次元を、すべての入射光を受け入れるのに必要
な広さにすることができ、入射光の角度に非常に制限さ
れる導波管形態デバイスより有利である。
【００７２】更に、バルクで反射する周期的に分極した
電気光学回折格子変調器アレイは、マイクロメカニカル
変調器の性能をはるかに超えるスイッチング速度や出力
取り扱いの可能性を備えた多くの非線形光学材料で形成
することができるという利点もある。
電気光学回折格子変調器アレイは、マイクロメカニカル
変調器の性能をはるかに超えるスイッチング速度や出力
取り扱いの可能性を備えた多くの非線形光学材料で形成
することができるという利点もある。
【図１】 本発明のレーザプリンタの、部分的に透明な
透視図である。
透視図である。
【図２】 隣りの変調器部の分極領域と平行に、隣接し
た周期的な分極領域を有する変調器部を備えた格子変調
器アレイの透視図である。
た周期的な分極領域を有する変調器部を備えた格子変調
器アレイの透視図である。
【図３】 図２に示す格子変調器アレイのＡ−Ａに沿っ
た断面図である。
た断面図である。
【図４】 斜めに配置された分極領域を備えた１列変調
器部を有する格子変調器部アレイの他の具体例の平面図
である。
器部を有する格子変調器部アレイの他の具体例の平面図
である。
【図５】 斜めに配置された２列変調器部を備えた格子
変調器部アレイの他の具体例の平面図である。
変調器部アレイの他の具体例の平面図である。
【図６】 変調器部の中に分極領域を設けたマルチ電極
を備えた格子変調器部アレイの平面図である。
を備えた格子変調器部アレイの平面図である。
【図７】 変調器部の列の軸に平行に配置された各変調
器部の格子軸を備えた格子変調器部アレイの透視図であ
る。
器部の格子軸を備えた格子変調器部アレイの透視図であ
る。
【図８】 変調器部の列の軸に垂直に配置された各変調
器部の格子軸を備えた格子変調器部アレイの透視図であ
る。
器部の格子軸を備えた格子変調器部アレイの透視図であ
る。
【図９】 変調器部の列の軸に角度を持って斜めに配置
された各変調器部の格子軸を備えた格子変調器部アレイ
の透視図である。
された各変調器部の格子軸を備えた格子変調器部アレイ
の透視図である。
【図１０】 変調器部の中に直線状の格子軸を備えた変
調器部の他の具体例の、部分的に透明な透視図である。
調器部の他の具体例の、部分的に透明な透視図である。
【図１１】 図１０に示す具体例のＢ−Ｂに沿った断面
図である。
図である。
【図１２】 斜めに配置された領域を備えた変調器部の
他の具体例の平面図である。
他の具体例の平面図である。
【図１３】 斜めに配置された領域を複数列備えた変調
器部の他の具体例の平面図である。
器部の他の具体例の平面図である。
【図１４】 隣りの変調器部の分極領域と平行に、隣接
した周期的な分極領域を有する変調器部と、変調器部の
側面の電極とを備えた他の格子変調器アレイの、部分的
に透明な透視図である。
した周期的な分極領域を有する変調器部と、変調器部の
側面の電極とを備えた他の格子変調器アレイの、部分的
に透明な透視図である。
【図１５】 図１４に示す格子変調器アレイの具体例の
平面図である。
平面図である。
【図１６】 電気光学結晶の表面に設けられた導電電極
と、該電気光学結晶の裏面に設けられた共通導電領域と
の間に印加された電場により回折格子が形成された格子
変調器アレイの他の具体例の透視図である。
と、該電気光学結晶の裏面に設けられた共通導電領域と
の間に印加された電場により回折格子が形成された格子
変調器アレイの他の具体例の透視図である。
【図１７】 図１６に示す具体例のＣ−Ｃに沿った断面
図である。
図である。
【図１８】 斜めに配置された１列の変調器部を備えた
格子変調器部アレイの他の具体例の平面図である。
格子変調器部アレイの他の具体例の平面図である。
【図１９】斜めに配置された複数の変調器部を備えた格
子変調器部アレイの他の具体例の平面図である。
子変調器部アレイの他の具体例の平面図である。
【図２０】 格子変調器アレイに入射させる他の方法の
側面図である。
側面図である。
【図２１】 格子変調器アレイに入射させる他の方法の
側面図である。
側面図である。
【図２２】 格子変調器アレイに入射させる他の方法の
側面図である。
側面図である。
【図２３】 変調器部の列の軸に平行に設けられた各変
調器部の格子軸を備えた格子変調器アレイの透視図であ
る。
調器部の格子軸を備えた格子変調器アレイの透視図であ
る。
１０ レーザプリンタ、１１ レーザダイオードアレ
イ、１２ レーザダイオードエミッタ、１３ 光軸、２
０ 照射光、２１ 円筒マイクロレンズ、２２クロスア
レイレンズ、２５ レーザ小型レンズアレイ、２６ フ
ライズアイ集積均一化装置のアセンブリ、２８ フィー
ルドレンズ、２９ ウエーブプレート、３０ 偏光器、
４０ 格子変調器アレイ、４１ 変調器部、４１ａ 変
調器部、４１ｂ 変調器部、４１ｃ 変調器部、４１ｄ
変調器部、４３ 傾いた変調器部、４６ バルク電気
光学結晶、４８ａ 第１電極、４８ｂ 第２電極、４９
ａ第１電極、４９ｂ 第２電極、５０ 第１分極領域、
５１ 第２分極領域、５２ 入射光、５３ 反射光、５
５ 反射面、５７ 電気光学変調器の他の具体例、５９
変調器部の複数の列、６０ 列中の変調器部、６２
電気光学変調器の他の具体例、６３ パターニングの無
い結晶の上面、６６ 電気光学変調器の他の具体例、６
７ パターニングの有る結晶の上面、６８ 透明電極、
２９ （反射）電極、８０ プリントレンズ、８１ プ
リントレンズ要素、８２ プリントレンズ要素、８５
フーリエ面、８６ 空間フィルタ、８７ 回折パター
ン、８８ フィルタストップ、９０ 媒体面。
イ、１２ レーザダイオードエミッタ、１３ 光軸、２
０ 照射光、２１ 円筒マイクロレンズ、２２クロスア
レイレンズ、２５ レーザ小型レンズアレイ、２６ フ
ライズアイ集積均一化装置のアセンブリ、２８ フィー
ルドレンズ、２９ ウエーブプレート、３０ 偏光器、
４０ 格子変調器アレイ、４１ 変調器部、４１ａ 変
調器部、４１ｂ 変調器部、４１ｃ 変調器部、４１ｄ
変調器部、４３ 傾いた変調器部、４６ バルク電気
光学結晶、４８ａ 第１電極、４８ｂ 第２電極、４９
ａ第１電極、４９ｂ 第２電極、５０ 第１分極領域、
５１ 第２分極領域、５２ 入射光、５３ 反射光、５
５ 反射面、５７ 電気光学変調器の他の具体例、５９
変調器部の複数の列、６０ 列中の変調器部、６２
電気光学変調器の他の具体例、６３ パターニングの無
い結晶の上面、６６ 電気光学変調器の他の具体例、６
７ パターニングの有る結晶の上面、６８ 透明電極、
２９ （反射）電極、８０ プリントレンズ、８１ プ
リントレンズ要素、８２ プリントレンズ要素、８５
フーリエ面、８６ 空間フィルタ、８７ 回折パター
ン、８８ フィルタストップ、９０ 媒体面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン・シー・ジー・ナット アメリカ合衆国14615ニューヨーク州ロチ ェスター、ヘムロック・ウッズ・レイン31 番
Claims (3)
- 【請求項１】 格子変調器アレイであって、複数の変調
器部を含み、各変調器部が、 複数の第１分極領域と、 該複数の第１分極領域と交互に配置された複数の第２分
極領域と、 複数の第１電極であって、それぞれが、少なくとも１つ
の該変調器部の第１端部に取りつけられた該第１電極
と、 複数の第２電極であって、それぞれが、少なくとも１つ
の該変調器部の第２端部に取りつけられた該第２電極と
を含み、 該第１及び第２電極のそれぞれが、少なくとも１つの該
変調器部に、入射光を回折するための場を形成すること
を特徴とする格子変調器アレイ。 - 【請求項２】 変調された位相形状を、そこへの入射光
に対して提供する格子変調器アレイであって、 電気光学材料と、 複数の変調器部であって、複数の隣接した、該電気光学
材料内に周期的な分極領域を含む該変調器部と、 該電気光学材料の第１表面上の複数の電極ペアであっ
て、各電極ペアが、少なくとも１つの該周期的な分極領
域に接続された電極ペアとを含むことを特徴とする格子
変調器アレイ。 - 【請求項３】 変調された位相形状を、そこへの入射
光に対して提供する格子変調器アレイであって、 電気光学材料と、 第１変調器部であって、該電気光学材料内に周期的な分
極領域を含む該第１変調器部と、 少なくとも２つの該分極領域に接続された該電気光学材
料の対向する側面上の第１電極ペアとを含み、 該分極領域を進む偏光された光が、該電極ペアの間の電
圧差により位相シフトされることを特徴とする格子変調
器アレイ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/069344 | 1998-04-29 | ||
| US09/069,344 US6084626A (en) | 1998-04-29 | 1998-04-29 | Grating modulator array |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11337891A true JPH11337891A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=22088344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11121655A Pending JPH11337891A (ja) | 1998-04-29 | 1999-04-28 | 格子変調器アレイ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6084626A (ja) |
| JP (1) | JPH11337891A (ja) |
| DE (1) | DE19918391A1 (ja) |
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| WO2024135264A1 (ja) * | 2022-12-22 | 2024-06-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光学デバイスおよび光学装置 |
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