JPS606918A - 反射型薄膜光変調器 - Google Patents
反射型薄膜光変調器Info
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- JPS606918A JPS606918A JP58114516A JP11451683A JPS606918A JP S606918 A JPS606918 A JP S606918A JP 58114516 A JP58114516 A JP 58114516A JP 11451683 A JP11451683 A JP 11451683A JP S606918 A JPS606918 A JP S606918A
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- JP
- Japan
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- thin film
- optical modulator
- optical
- reflective
- light
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- Pending
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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
- G02F1/01—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
- G02F1/03—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 ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/055—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 ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect the active material being a ceramic
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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
本発明は物質の光学的性質を変化させて光の強度や周波
数を変化させる光変調器に関したものである。特に高速
で変調効率の高いことが要求される最近の高速光情報処
理分野に有望な光変調器（、で関している。
数を変化させる光変調器に関したものである。特に高速
で変調効率の高いことが要求される最近の高速光情報処
理分野に有望な光変調器（、で関している。
従来例の構成とその問題点
従来の光変調器は、例えば電気光学性バルクを用いて、
これに光を透過または反射さぜるという構造をとる。従
来の光変調器の構成を第１図に示す。第１図ａは電気光
学性バルク１１に入射光１２を透過させて、上記バルク
１１に電界を加えることにより光学特性を変化せしめ、
出射光１３の変調を行なうというものである。この構成
において、バルク内の光路長１４は少なくとも１００μ
ｍ以上である。上記光路長１４は長い程変調がよく行な
われる。このように透過型光変調器では光路長が概して
長い構造となるため高速動作には問題がある。なぜなら
変調を速く行なわせるには電気光学バルク１１に電界を
瞬時にかける必要があるが、この種のバルクは誘電率が
高いのが普通で電界印加の電極間の容量を低ぐすること
は難しく、この為応答時間は速いものでμＳｅＣのオー
ダ−である。
これに光を透過または反射さぜるという構造をとる。従
来の光変調器の構成を第１図に示す。第１図ａは電気光
学性バルク１１に入射光１２を透過させて、上記バルク
１１に電界を加えることにより光学特性を変化せしめ、
出射光１３の変調を行なうというものである。この構成
において、バルク内の光路長１４は少なくとも１００μ
ｍ以上である。上記光路長１４は長い程変調がよく行な
われる。このように透過型光変調器では光路長が概して
長い構造となるため高速動作には問題がある。なぜなら
変調を速く行なわせるには電気光学バルク１１に電界を
瞬時にかける必要があるが、この種のバルクは誘電率が
高いのが普通で電界印加の電極間の容量を低ぐすること
は難しく、この為応答時間は速いものでμＳｅＣのオー
ダ−である。
第１図すは電気光学性バルク１１で入射光１２を反射さ
せる際に上記バルク１１に電界を加えることにより光学
特性を変化せしめ出射光１３の変調を行なうものである
。この反射型光変調器においては、バルクの厚み１４は
薄くても支障はな（、研摩により５０μｍ程度までけず
れば電界印加の電極間の容量をある程度は小さくでき、
動作速度も透過型変調器に比べて若干速ぐすることは可
能である。しかしこの種の反射型光変調器は変調効率が
悪いのが欠点であシ、充分に大きい電気光学効果を持つ
バルク材料にかなりの電界を加えても数十係の変調度に
停捷る。従ってこの種のバルク材料を用いて構成された
透過型あるいは反射型光変調器は、応答速度あるいは変
調効率の点から高速光情報処理分野の応用には問題があ
るとされてきた。
せる際に上記バルク１１に電界を加えることにより光学
特性を変化せしめ出射光１３の変調を行なうものである
。この反射型光変調器においては、バルクの厚み１４は
薄くても支障はな（、研摩により５０μｍ程度までけず
れば電界印加の電極間の容量をある程度は小さくでき、
動作速度も透過型変調器に比べて若干速ぐすることは可
能である。しかしこの種の反射型光変調器は変調効率が
悪いのが欠点であシ、充分に大きい電気光学効果を持つ
バルク材料にかなりの電界を加えても数十係の変調度に
停捷る。従ってこの種のバルク材料を用いて構成された
透過型あるいは反射型光変調器は、応答速度あるいは変
調効率の点から高速光情報処理分野の応用には問題があ
るとされてきた。
本発明者等は゛、従来の高速化・高効率変調という問題
を解決すべ（反射型薄膜光変調器を発明した。
を解決すべ（反射型薄膜光変調器を発明した。
発明の目的
従って本発明の目的は、高速動作し変調が充分に行なわ
れる光変調器を提供するものである。
れる光変調器を提供するものである。
発明の構成
本発明にかかる反射型薄膜光変調器は、基板上に育成さ
れた誘電性薄膜に対し光を基板のブリュースタ角に設定
して入射させ、誘電性薄膜の光学特性を変化させること
により反射光の制御を行なうものである。この種の反射
型変調器の最大の難点は変調効率が小さいこと、すなわ
ち反射物質の光学特性の変化が反射光の状態を充分に変
化させるに至らず、実用的な使用は不可能とされてきた
。
れた誘電性薄膜に対し光を基板のブリュースタ角に設定
して入射させ、誘電性薄膜の光学特性を変化させること
により反射光の制御を行なうものである。この種の反射
型変調器の最大の難点は変調効率が小さいこと、すなわ
ち反射物質の光学特性の変化が反射光の状態を充分に変
化させるに至らず、実用的な使用は不可能とされてきた
。
本発明者等はこの点を克服するため基板のブリュースタ
角に注目した。ブリュースタ角とは、物質の屈折率をｎ
とすると ｔａｎθ−ｎ で表わされる角θで定義され
るもので、この角度を入射角として物質に光を入射させ
ると、入射面に平行な偏光成分を持つ光（Ｐ波）の反射
強度は０で、入射面に垂直な偏光成分を持つ光（Ｓ波）
のみが反射されるという特徴を持つ。すなわちＰ波のみ
の光をブリュースタ角で入射させても反射は起こらない
。基板上に薄膜ののった２層構造を考えた場合、基板の
ブリュースタ角でＰ波光を入射させると、薄膜が付いて
いるため反射強度は○にならず、なおかつこのときの反
射光の位相が以外にも薄膜の光学特性の影響を非常に敏
感に受ける場合があるということを本発明者等は発見し
た。すなわち上記構成をとると誘電性薄膜のわずかな光
学特性変化が大きな位相変化を引き起こし、極めて変調
効率の高い反射型薄膜光変調器となり得る。
角に注目した。ブリュースタ角とは、物質の屈折率をｎ
とすると ｔａｎθ−ｎ で表わされる角θで定義され
るもので、この角度を入射角として物質に光を入射させ
ると、入射面に平行な偏光成分を持つ光（Ｐ波）の反射
強度は０で、入射面に垂直な偏光成分を持つ光（Ｓ波）
のみが反射されるという特徴を持つ。すなわちＰ波のみ
の光をブリュースタ角で入射させても反射は起こらない
。基板上に薄膜ののった２層構造を考えた場合、基板の
ブリュースタ角でＰ波光を入射させると、薄膜が付いて
いるため反射強度は○にならず、なおかつこのときの反
射光の位相が以外にも薄膜の光学特性の影響を非常に敏
感に受ける場合があるということを本発明者等は発見し
た。すなわち上記構成をとると誘電性薄膜のわずかな光
学特性変化が大きな位相変化を引き起こし、極めて変調
効率の高い反射型薄膜光変調器となり得る。
壕だ本発明にかかる反射型薄膜光変調器は、誘電性薄膜
の光学特性変化を薄膜表面に設置した電極対からの電界
より生じせしめると、高速な動作を行なわせることがで
きる。誘電性薄膜は薄膜作成法によりバルクを用いた反
射型変調器に比べてはるかに薄い数十人から５ｏμｍ程
度のものが均一性良く作成できる。従って基板の誘電率
が低いものを選ぶと電界印加の電極対の容量を小さくす
ることができるので、応答速度はｎＢｅ、ｃに達するも
のも可能となる。この位の応答速度を持てば、高速光情
報処理素子として非常に良好なものとなる。
の光学特性変化を薄膜表面に設置した電極対からの電界
より生じせしめると、高速な動作を行なわせることがで
きる。誘電性薄膜は薄膜作成法によりバルクを用いた反
射型変調器に比べてはるかに薄い数十人から５ｏμｍ程
度のものが均一性良く作成できる。従って基板の誘電率
が低いものを選ぶと電界印加の電極対の容量を小さくす
ることができるので、応答速度はｎＢｅ、ｃに達するも
のも可能となる。この位の応答速度を持てば、高速光情
報処理素子として非常に良好なものとなる。
また本発明にかかる反射型薄膜光変調器は、誘電性薄膜
の光学特性変化を熱を加えることにより生じせしめるこ
ともできる。熱により薄膜の光学特性を変化できれば、
例えば赤外線を使って画像を薄膜面に焼きつけることが
可能となり、高速光画像処理素子となる。この方法によ
ると、今捷で割と複雑に行なわれていた画像変換を簡単
に行なうことができる。
の光学特性変化を熱を加えることにより生じせしめるこ
ともできる。熱により薄膜の光学特性を変化できれば、
例えば赤外線を使って画像を薄膜面に焼きつけることが
可能となり、高速光画像処理素子となる。この方法によ
ると、今捷で割と複雑に行なわれていた画像変換を簡単
に行なうことができる。
実施例の説明
以下実施例により、本発明（でかかる反射型薄膜光変調
器の説明を行なう。
器の説明を行なう。
第２図は本発明の一実施例における反射型薄膜光変調器
である。サファイア基板２１の上にＰＬＺＴ薄膜２２が
０．５μｍ育成されている。簿膜２２の主面上には平行
電極２３が付けられており、この間に電界を印加するこ
とでこの部分のＰＬＺＴ薄膜の屈折率を変化させること
が可能である。入射光１２は入射面に平行な偏光成分２
４を持つＰ彼とし、電極２３間で光を反射させて反射光
１３を得る。サファイア基板の屈折率は１．７８ であ
り、ブリュースタ角はθ＝６０．７°で、従って入射角
’ｉ；’ｆ’ｅｏ、ｒ°に設定しである。この条件のも
とて反射光の位相が薄膜の屈折率によりどのように変化
するかを割算してめると第３図に示す曲線３１となる。
である。サファイア基板２１の上にＰＬＺＴ薄膜２２が
０．５μｍ育成されている。簿膜２２の主面上には平行
電極２３が付けられており、この間に電界を印加するこ
とでこの部分のＰＬＺＴ薄膜の屈折率を変化させること
が可能である。入射光１２は入射面に平行な偏光成分２
４を持つＰ彼とし、電極２３間で光を反射させて反射光
１３を得る。サファイア基板の屈折率は１．７８ であ
り、ブリュースタ角はθ＝６０．７°で、従って入射角
’ｉ；’ｆ’ｅｏ、ｒ°に設定しである。この条件のも
とて反射光の位相が薄膜の屈折率によりどのように変化
するかを割算してめると第３図に示す曲線３１となる。
すなわち薄膜の屈折率が２．６付近で非常に感度良く位
相が変化するという結果が得られた。ＰＬＺＴ薄膜２２
の屈折率はちょうど２・６であり、電界の印加により屈
折率が変化するという電気光学効果を示すので、上記構
成により非常に変調感度を高くすることができる。動作
（４，電極間隔を０．１ｍとすると容量は数百ｐＦとな
り数十ｎ５ｅｃで応答するという高速で変調効率の高い
光情報処理素子となる。
相が変化するという結果が得られた。ＰＬＺＴ薄膜２２
の屈折率はちょうど２・６であり、電界の印加により屈
折率が変化するという電気光学効果を示すので、上記構
成により非常に変調感度を高くすることができる。動作
（４，電極間隔を０．１ｍとすると容量は数百ｐＦとな
り数十ｎ５ｅｃで応答するという高速で変調効率の高い
光情報処理素子となる。
発明の効果
以−トのように本発明の反射型薄膜光変調器は、高速・
高効率の光変調を可能とするものであり、近来捷すます
発展が予想される高速光情報処理・高速画像処理に応用
ができ、本発明の工業的価値は高い。
高効率の光変調を可能とするものであり、近来捷すます
発展が予想される高速光情報処理・高速画像処理に応用
ができ、本発明の工業的価値は高い。
第１図ａ、ｂは従来の光変調器の概略構成図、第２図は
本発明の一実施例における反射型薄膜光変調器の概略構
成図、第３図は第２図の実施例において反射光の位相と
薄膜の屈折率の関係を示す図である。 ２１・・・・サファイア基板、２２．、、、、、ＰＬＺ
Ｔ薄膜、２３ ・・・電極、２４−・・ Ｐ波の偏光成
分、２５・・・・・サファイア基板のブリュースタ角、
３１・・・・・・反射光の位相と薄膜の屈折率の関係を
示す曲線。
本発明の一実施例における反射型薄膜光変調器の概略構
成図、第３図は第２図の実施例において反射光の位相と
薄膜の屈折率の関係を示す図である。 ２１・・・・サファイア基板、２２．、、、、、ＰＬＺ
Ｔ薄膜、２３ ・・・電極、２４−・・ Ｐ波の偏光成
分、２５・・・・・サファイア基板のブリュースタ角、
３１・・・・・・反射光の位相と薄膜の屈折率の関係を
示す曲線。
Claims (3)
- （１）基板上に育成された誘電性薄膜に対し、光を前記
基板のブリュースタ角に設定して入射させ、前記誘電性
薄膜の光学特性を変化させることにより反射光の制御を
行なうことを特徴とする反射型薄膜光変調器。 - （２）誘電性薄膜の光学特性変化を、薄膜表面に設置し
た電極対からの電界により生じせしめることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の反射型薄膜光変調器。 - （３）誘電性薄膜の光学特性変化を、薄膜に熱を加える
ことにより生じせしめることを特徴とする特許８青求の
範囲第１項記載の反射型薄膜光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58114516A JPS606918A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | 反射型薄膜光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58114516A JPS606918A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | 反射型薄膜光変調器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS606918A true JPS606918A (ja) | 1985-01-14 |
Family
ID=14639705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58114516A Pending JPS606918A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | 反射型薄膜光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS606918A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0312152A3 (en) * | 1987-10-16 | 1991-01-30 | Philips Electronics Uk Limited | A method of modifying a surface of a body using electromagnetic radiation |
| WO2006109724A1 (ja) * | 2005-04-11 | 2006-10-19 | Rohm Co., Ltd. | 光変調装置および光変調システム |
-
1983
- 1983-06-24 JP JP58114516A patent/JPS606918A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0312152A3 (en) * | 1987-10-16 | 1991-01-30 | Philips Electronics Uk Limited | A method of modifying a surface of a body using electromagnetic radiation |
| WO2006109724A1 (ja) * | 2005-04-11 | 2006-10-19 | Rohm Co., Ltd. | 光変調装置および光変調システム |
| JP2006293018A (ja) * | 2005-04-11 | 2006-10-26 | Rohm Co Ltd | 光変調装置および光変調システム |
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