JPS595230A - 光偏向器 - Google Patents
光偏向器Info
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- JPS595230A JPS595230A JP11454182A JP11454182A JPS595230A JP S595230 A JPS595230 A JP S595230A JP 11454182 A JP11454182 A JP 11454182A JP 11454182 A JP11454182 A JP 11454182A JP S595230 A JPS595230 A JP S595230A
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- Japan
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- optical fiber
- light beam
- incident
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-
- 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
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/313—Digital deflection, i.e. optical switching in an optical waveguide structure
-
- 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
- G02F1/01—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 intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0147—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 intensity, phase, polarisation or colour based on thermo-optic effects
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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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】
この発明は、光学材料内を光ビームを伝搬させることに
よって光偏向させる光偏向器に関する。
よって光偏向させる光偏向器に関する。
電気光学効果を生じさせる光学材料は、材料内部に電界
分布を発生させることにより、その屈折率が変化するこ
とが知られている。このような電気光学材料の内部の屈
折率分布によって光ビームを偏向させる素子がある。こ
の電気光学効果を利用した光偏向素子の一例が第１図に
示されている。ＣカットのＬｉＮｂＯ３結晶（１１）の
表裏両面に直角三角形状の電極（１２１が蒸着されてい
る。
分布を発生させることにより、その屈折率が変化するこ
とが知られている。このような電気光学材料の内部の屈
折率分布によって光ビームを偏向させる素子がある。こ
の電気光学効果を利用した光偏向素子の一例が第１図に
示されている。ＣカットのＬｉＮｂＯ３結晶（１１）の
表裏両面に直角三角形状の電極（１２１が蒸着されてい
る。
電気光学効果による屈折率の変化率はＣ軸方向にきわめ
て大きいので大きな偏向角を得るために、直流電源Ｑ３
１によってＣ軸方向に電圧が印加される。電極（１２１
間への電圧印加によって結晶（１１１内部におりる屈折
率が変化し、その端面に入射された光ビーム（Ａ）は横
方向すなわｆ３ａ軸方向に偏向される。
て大きいので大きな偏向角を得るために、直流電源Ｑ３
１によってＣ軸方向に電圧が印加される。電極（１２１
間への電圧印加によって結晶（１１１内部におりる屈折
率が変化し、その端面に入射された光ビーム（Ａ）は横
方向すなわｆ３ａ軸方向に偏向される。
ところが、入射光ビーム（、Ａ）が垂直偏光成分と水平
偏光成分をもつ場合には、各成分に応じて偏向角が異な
るので偏向後の光ビームは１つのビームに収束せずに、
Ｃ軸方向成分の光ビーム（Ｂ１）とａ軸方向成分の光ビ
ーム（Ｂ２）との２光ビームに分離してしまうという問
題があった。これは、Ｃ軸方向の屈折率変化Δｎｏとａ
軸方向の屈折率変化Δｎｏとが異なることによる（第２
図参照）。すなわち電界印加前の実線で示す屈折率楕円
体は、電界が印加されると破線で示す屈折率楕円体に変
化する。このため、偏向後の光ビーム（Ｂｌ）（Ｂ２）
のうち出力用光ファイバ（＋５）へは一方の光ビームし
か入射させることができず、光ファイバ（１５）に入射
する光ビームの強度は入力用光ファイバ１１４１から出
射される光ビーム（５）の１７２になり、光ファイバ（
１４１＋１５ｊ間の損失が−３ｄＢと大きな値となり、
はとんど実用に供することは不可能であった。
偏光成分をもつ場合には、各成分に応じて偏向角が異な
るので偏向後の光ビームは１つのビームに収束せずに、
Ｃ軸方向成分の光ビーム（Ｂ１）とａ軸方向成分の光ビ
ーム（Ｂ２）との２光ビームに分離してしまうという問
題があった。これは、Ｃ軸方向の屈折率変化Δｎｏとａ
軸方向の屈折率変化Δｎｏとが異なることによる（第２
図参照）。すなわち電界印加前の実線で示す屈折率楕円
体は、電界が印加されると破線で示す屈折率楕円体に変
化する。このため、偏向後の光ビーム（Ｂｌ）（Ｂ２）
のうち出力用光ファイバ（＋５）へは一方の光ビームし
か入射させることができず、光ファイバ（１５）に入射
する光ビームの強度は入力用光ファイバ１１４１から出
射される光ビーム（５）の１７２になり、光ファイバ（
１４１＋１５ｊ間の損失が−３ｄＢと大きな値となり、
はとんど実用に供することは不可能であった。
ＬｉＮｂＯ３に限らず、一般に電気光学効果を利用して
偏向させる素子においては、その屈折率変化が結晶方位
によって異なるために、直線偏光していないたとえばＬ
ＥＤなどからの光ビームは、偏向角の異なる２成分に分
離してしまい、高い結合効率を得ることができない。
偏向させる素子においては、その屈折率変化が結晶方位
によって異なるために、直線偏光していないたとえばＬ
ＥＤなどからの光ビームは、偏向角の異なる２成分に分
離してしまい、高い結合効率を得ることができない。
また、入力用光ファイバから出射される光ビームを光偏
向素子に入射させ、偏向された光ビームを再び出力用光
ファイバに結合させる場合には、光ファイバから出射す
る光はその開り数で決まるビームの広がり角で広がって
しまい、高い結合効率を得るためには何らかの集光手段
が必要であった。すなわち第３図に示すように、入力用
光ファイバ圓の出射光ビームをロッド・レンズ＋１６１
でコリメートしたのち光偏向素子（１１）に入射させる
。偏向後の出射光ビームもまたロッド・レンズ（１ηで
集光されたのち出射用光ファイバ（］５１に入射結合さ
れる。このように、ロッド・レンズなどの集光手段が必
要であるから、その外形が大型化しコンパクトにまとめ
ることができないとともに、高価となるという問題があ
る。
向素子に入射させ、偏向された光ビームを再び出力用光
ファイバに結合させる場合には、光ファイバから出射す
る光はその開り数で決まるビームの広がり角で広がって
しまい、高い結合効率を得るためには何らかの集光手段
が必要であった。すなわち第３図に示すように、入力用
光ファイバ圓の出射光ビームをロッド・レンズ＋１６１
でコリメートしたのち光偏向素子（１１）に入射させる
。偏向後の出射光ビームもまたロッド・レンズ（１ηで
集光されたのち出射用光ファイバ（］５１に入射結合さ
れる。このように、ロッド・レンズなどの集光手段が必
要であるから、その外形が大型化しコンパクトにまとめ
ることができないとともに、高価となるという問題があ
る。
この発明は、上記の諸問題を解決し、入射ビームを分離
させることなくすべての成分を同一方向に偏向させてほ
ぼ１００％の偏向効率を得るこ°とができるとともに、
光ファイバとの光結合においても従来のように集光手段
を設ける必要がなくしかも高い結合効率を達成すること
のできる、光偏向器を提供することを目的とする。
させることなくすべての成分を同一方向に偏向させてほ
ぼ１００％の偏向効率を得るこ°とができるとともに、
光ファイバとの光結合においても従来のように集光手段
を設ける必要がなくしかも高い結合効率を達成すること
のできる、光偏向器を提供することを目的とする。
以下、第４図から第６図を参照してこの発明の実施例に
ついて詳述する。
ついて詳述する。
第４図において、湿度によって屈折率が変化する光学材
料たとえばａカットのＴｉＱ９結晶（１）の表面に、ス
パッタ・エツチング法によって膜厚１５０への発熱体（
２）と、この両側に膜厚１５００人のＡＩ！電極とが蒸
着されている。このＡＪ電極間には電源（３）によって
電圧が印加され、 Ｔ ｉ ０２（１）表面に拡散され
ているＣｒ層（２）に加熱電流が流される。結晶（１）
の光の人、出射側とは反対側の端面は円弧状に突出する
ように形成され、ここにＡ４７２０００人を真空蒸着す
ることにより、結晶（１）内部からみた凹面鏡（５）が
形成されている。光の人、出射側端面には、入力用光フ
ァイバ（６）および２本の出力用光ファイバ＋７１ ＋
８１が上下に配列されかつ結晶（１）に光結合している
。入力用光ファイバ（６）からの光ビームは、Ｃ軸方向
に伝搬するように入射される。
料たとえばａカットのＴｉＱ９結晶（１）の表面に、ス
パッタ・エツチング法によって膜厚１５０への発熱体（
２）と、この両側に膜厚１５００人のＡＩ！電極とが蒸
着されている。このＡＪ電極間には電源（３）によって
電圧が印加され、 Ｔ ｉ ０２（１）表面に拡散され
ているＣｒ層（２）に加熱電流が流される。結晶（１）
の光の人、出射側とは反対側の端面は円弧状に突出する
ように形成され、ここにＡ４７２０００人を真空蒸着す
ることにより、結晶（１）内部からみた凹面鏡（５）が
形成されている。光の人、出射側端面には、入力用光フ
ァイバ（６）および２本の出力用光ファイバ＋７１ ＋
８１が上下に配列されかつ結晶（１）に光結合している
。入力用光ファイバ（６）からの光ビームは、Ｃ軸方向
に伝搬するように入射される。
第６図（Ａ）を参照して、スイッチ（４）をオフの状態
にしＡ／電極間に電圧を印加しない場合には、入力用光
ファイバ（６）から結晶（１）内に入射された光ビーム
は偏向されることなく、開口数に応じた広がり角度で若
干衣がりながら直進し、凹面鏡（５）に達する。そして
凹面鏡（５）で反射された光は集束しながら出力用光フ
ァイバ（７）に入射する。
にしＡ／電極間に電圧を印加しない場合には、入力用光
ファイバ（６）から結晶（１）内に入射された光ビーム
は偏向されることなく、開口数に応じた広がり角度で若
干衣がりながら直進し、凹面鏡（５）に達する。そして
凹面鏡（５）で反射された光は集束しながら出力用光フ
ァイバ（７）に入射する。
スイッチ（４）がオンとされ電極間に電圧が印加される
とＣｒ発熱体（２）に電流が流れ、発熱する。
とＣｒ発熱体（２）に電流が流れ、発熱する。
発熱体（２）の熱は結晶（１）に伝達され、結晶内に温
度分布が形成される。結晶（１）内の温度は結晶表面は
ど高い。この温度分布によって結晶（１）の屈折が変化
し、結晶（１）内には屈折率の分布が発生する。第６図
（Ｂ）に示すように、この屈折率分布によって、光ファ
イバ（６）からの光ビームは上方に偏向されながら結晶
（１）内を伝搬する。そして凹面鏡（５）によって反射
されると集光されながら光ファイバ（８）に達し、この
光ファイバ（８）内に入力する。結晶（１）内の屈折率
がその下部においても変化している場合には、光ファイ
バ（８）に入射する反射光ビームもまた偏向さ・れる。
度分布が形成される。結晶（１）内の温度は結晶表面は
ど高い。この温度分布によって結晶（１）の屈折が変化
し、結晶（１）内には屈折率の分布が発生する。第６図
（Ｂ）に示すように、この屈折率分布によって、光ファ
イバ（６）からの光ビームは上方に偏向されながら結晶
（１）内を伝搬する。そして凹面鏡（５）によって反射
されると集光されながら光ファイバ（８）に達し、この
光ファイバ（８）内に入力する。結晶（１）内の屈折率
がその下部においても変化している場合には、光ファイ
バ（８）に入射する反射光ビームもまた偏向さ・れる。
したがって、光ファイバ（６）〜（８）の位置１．凹面
鏡（５）の曲率および配置、ならびに温度分布による偏
向角をあらかしめ最適値に定めておくことにより、入力
用光ファイバ（６）の光ビームをスイッチ（４）をオン
、オフすること番こより出力用光ファイバ（７）または
（８）に切替えることができる。また、反射光ビームは
結晶（１）内を伝搬する過程で収光されるかう、従来の
よう番こロッド・レンズなどの収光手段は不要である。
鏡（５）の曲率および配置、ならびに温度分布による偏
向角をあらかしめ最適値に定めておくことにより、入力
用光ファイバ（６）の光ビームをスイッチ（４）をオン
、オフすること番こより出力用光ファイバ（７）または
（８）に切替えることができる。また、反射光ビームは
結晶（１）内を伝搬する過程で収光されるかう、従来の
よう番こロッド・レンズなどの収光手段は不要である。
第５図はＴｉＯ２の屈折率楕円体を示している。
実線はスイッチ（４）がオフの場合、破線はスイッチ（
４）がオンされ結晶（１）内に温度分布が発生した場合
である。この図から明らかなように、いずれの場合にも
ａ軸方向およびｂ軸方向の屈折率は等しく、かつ温度を
上昇させた場合の屈折率変化Δｎも両軸方向において等
しい。したがって、光ファイバ（６）からの出射光ビー
ムは、いずれの場合においても、垂直偏光成分、水平偏
光成分ともに同一軌跡を描き、凹面鏡（５）の一点に集
中して分離されることはない。また凹面鏡（５）からの
反射光ビームにおいても両成分に分離されることなく両
成分とも同一軌跡を描いて光ファイバ（７）または（８
）の一点に収束する。したがって、従来のように３ｄＢ
もの挿入損失が生じることなく、はぼ１００％の効率で
の光結合が可能となる。
４）がオンされ結晶（１）内に温度分布が発生した場合
である。この図から明らかなように、いずれの場合にも
ａ軸方向およびｂ軸方向の屈折率は等しく、かつ温度を
上昇させた場合の屈折率変化Δｎも両軸方向において等
しい。したがって、光ファイバ（６）からの出射光ビー
ムは、いずれの場合においても、垂直偏光成分、水平偏
光成分ともに同一軌跡を描き、凹面鏡（５）の一点に集
中して分離されることはない。また凹面鏡（５）からの
反射光ビームにおいても両成分に分離されることなく両
成分とも同一軌跡を描いて光ファイバ（７）または（８
）の一点に収束する。したがって、従来のように３ｄＢ
もの挿入損失が生じることなく、はぼ１００％の効率で
の光結合が可能となる。
上記実施例においては温度によって屈折率が変化する結
晶としてＴｉＯ２が示されているが、Ｐｌ）Ｍｏ０４な
どの正方晶系結晶、５ｒＴｉ０３などの立方晶系結晶、
ＰＬＺＴなどの多結晶、ガラスなどのアモルファス材料
、高分子フィルムなどを用いることも可能である。また
光ビームの偏向方向は上下方向に限らず左右方向へも偏
向させることができる。もちろん、発熱体の発熱電流は
直流、交流いずれてもよい。さらに結晶の端面に凹面鏡
構造を形成せずにこの端面から外方に離れた位置に凹面
鏡を配置してもよい。
晶としてＴｉＯ２が示されているが、Ｐｌ）Ｍｏ０４な
どの正方晶系結晶、５ｒＴｉ０３などの立方晶系結晶、
ＰＬＺＴなどの多結晶、ガラスなどのアモルファス材料
、高分子フィルムなどを用いることも可能である。また
光ビームの偏向方向は上下方向に限らず左右方向へも偏
向させることができる。もちろん、発熱体の発熱電流は
直流、交流いずれてもよい。さらに結晶の端面に凹面鏡
構造を形成せずにこの端面から外方に離れた位置に凹面
鏡を配置してもよい。
以上のようにこの発明による光偏向器は、温度によって
屈折率が変化する光学材ｔ１の一表面に、屈折率変化が
ほぼ等しい２方向に直交する方向に伝搬する光ビームを
偏向させる温度分布を発生させる発熱体が設けられてい
るから、たとえ直線偏光していない光ビームが入射され
ても、この光ビームの垂直、水平偏光成分が２つに分離
することなく両成分を容易に取出すことができるので、
きわめて高い偏向効率を得ることができる。また、光学
材料の光の入射端面とは反対の端面側に凹面鏡構造が配
置されているから、出射される光ビームはこの凹面鏡構
造によって収束され光ファイバとの光結合が容易となる
とともに、従来のようにロッド・レンズ等の集光手段を
別途に用意する必要がなく、全体をコンパクトにまとめ
ることができかつ安価に提供できる。さらに、人、出力
光ファイバを光学材料の同じ端面に配置し、同一方向に
引出すことができるので、実装面でも製作が容易である
０
屈折率が変化する光学材ｔ１の一表面に、屈折率変化が
ほぼ等しい２方向に直交する方向に伝搬する光ビームを
偏向させる温度分布を発生させる発熱体が設けられてい
るから、たとえ直線偏光していない光ビームが入射され
ても、この光ビームの垂直、水平偏光成分が２つに分離
することなく両成分を容易に取出すことができるので、
きわめて高い偏向効率を得ることができる。また、光学
材料の光の入射端面とは反対の端面側に凹面鏡構造が配
置されているから、出射される光ビームはこの凹面鏡構
造によって収束され光ファイバとの光結合が容易となる
とともに、従来のようにロッド・レンズ等の集光手段を
別途に用意する必要がなく、全体をコンパクトにまとめ
ることができかつ安価に提供できる。さらに、人、出力
光ファイバを光学材料の同じ端面に配置し、同一方向に
引出すことができるので、実装面でも製作が容易である
０
第１図は従来の光偏向器を示す斜視図、第２図はその屈
折率楕円体図、第３図は従来の装置の配置を示す図、第
４図はこの発明の実施例を示す斜視図、第５図はその屈
折率楕円体図、第６図は偏向の様子を示す図である。 （１）・・・光学結晶、（２）・・・発熱体、（５）・
・・凹面鏡、（６）・・・入力用光ファイバ、＋７１１
８）・・・出力用光ファイバ。 以 上 特許出願人 立石電機株式会社 外４名 第１図 第２図 第３図
折率楕円体図、第３図は従来の装置の配置を示す図、第
４図はこの発明の実施例を示す斜視図、第５図はその屈
折率楕円体図、第６図は偏向の様子を示す図である。 （１）・・・光学結晶、（２）・・・発熱体、（５）・
・・凹面鏡、（６）・・・入力用光ファイバ、＋７１１
８）・・・出力用光ファイバ。 以 上 特許出願人 立石電機株式会社 外４名 第１図 第２図 第３図
Claims (3)
- （１）温度によって屈折率が変化する光学材料の一表面
に、屈折率変化がほぼ等しい２方向に直交する方向に伝
搬する光ビームを偏向させる温度分布を発生させる発熱
体が設けられている、光偏向器。 - （２）光学材料の光の入射端面とは反対の端面側に凹面
鏡構造が配置されている、特許請求の範囲第（１）項記
載の光偏向器。 - （３） 光学材料が正方晶系結晶であって、入射光ビ
ームがａカット端゛面がら入射され、Ｃ軸方・向に伝搬
させるように構成されている、特許請求の範囲第（１）
項記載の光偏向器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11454182A JPS595230A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | 光偏向器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11454182A JPS595230A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | 光偏向器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS595230A true JPS595230A (ja) | 1984-01-12 |
Family
ID=14640344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11454182A Pending JPS595230A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | 光偏向器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS595230A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004003652A1 (ja) * | 2002-06-28 | 2004-01-08 | Fujitsu Limited | 反射型可変光偏向器及びそれを用いた光デバイス |
-
1982
- 1982-06-30 JP JP11454182A patent/JPS595230A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004003652A1 (ja) * | 2002-06-28 | 2004-01-08 | Fujitsu Limited | 反射型可変光偏向器及びそれを用いた光デバイス |
| US7280718B2 (en) | 2002-06-28 | 2007-10-09 | Fujitsu Limited | Reflective adjustable optical deflector and optical device employing the same |
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