JPS6323128A - 光空間変調素子 - Google Patents
光空間変調素子Info
- Publication number
- JPS6323128A JPS6323128A JP16732986A JP16732986A JPS6323128A JP S6323128 A JPS6323128 A JP S6323128A JP 16732986 A JP16732986 A JP 16732986A JP 16732986 A JP16732986 A JP 16732986A JP S6323128 A JPS6323128 A JP S6323128A
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- JP
- Japan
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- film
- layer
- crystal
- modulation element
- optical
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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】
(技術分野)
本発明は、光情報処理、光コンピユーテイング等に用い
られる光空間変調素子に関する。
られる光空間変調素子に関する。
(従来技術)
光空間変調素子は、実時間処理、実時間パターン認識シ
ステム、高速画像処理、ロボットアイ等の光情報処理や
光コンビューテングにおいて、印刷物や風景等のインコ
ヒーレントな画像情報をコヒーレント光で扱える形に変
換したり、光情報の並列入力、並列演算処理をおこなう
ための素子として多くの提案がなされ、光情報処理技術
のキイデバイスとして今後の発展が期待されている。
ステム、高速画像処理、ロボットアイ等の光情報処理や
光コンビューテングにおいて、印刷物や風景等のインコ
ヒーレントな画像情報をコヒーレント光で扱える形に変
換したり、光情報の並列入力、並列演算処理をおこなう
ための素子として多くの提案がなされ、光情報処理技術
のキイデバイスとして今後の発展が期待されている。
従来、光空間変調素子としては、ポッケルス効果を有す
るBSO(Bi+zSiOzo)などの光伝導性強誘電
体結晶の薄片を絶縁層で包み、両端に透明電極をつけた
PROM (Pockels Read−Ouj
Opt、icalModulajor)や、Si、 C
dS、 ZnS等の光伝導層と光変調効果を有する液晶
とを積層タイプにした液晶ライトバルブ、そして、Cd
S、 ZnS等の光伝導体とDKDP (KDzP04
)やB14Ti20t2の強誘電体結晶も一体化し、電
気光学効果を利用する素子、例えばDKDPを用いるフ
ォトタイタス、さらに2次電子倍増効果をもつMCPと
LiNbO3,LiTa0う等の電気光学結晶とを祖み
合わせたMSLMなどが知ら九でいる。
るBSO(Bi+zSiOzo)などの光伝導性強誘電
体結晶の薄片を絶縁層で包み、両端に透明電極をつけた
PROM (Pockels Read−Ouj
Opt、icalModulajor)や、Si、 C
dS、 ZnS等の光伝導層と光変調効果を有する液晶
とを積層タイプにした液晶ライトバルブ、そして、Cd
S、 ZnS等の光伝導体とDKDP (KDzP04
)やB14Ti20t2の強誘電体結晶も一体化し、電
気光学効果を利用する素子、例えばDKDPを用いるフ
ォトタイタス、さらに2次電子倍増効果をもつMCPと
LiNbO3,LiTa0う等の電気光学結晶とを祖み
合わせたMSLMなどが知ら九でいる。
しかし、上記BSOを用いた光空間変調素子(PROM
等)は、その駆動電圧が2KVと非常に高く、また画像
書込み光も水銀燈やXe燈を必要とし、実際に光情報処
理システムに組込み時に問題が残る。−方、液晶タイプ
の光空間変調素子(液晶ライトバルブ等)では、 BS
Oを用いた光空間変調素子に比して駆動電圧はIOV以
内と低いが、液晶を用いているため応答時間が遅く1画
像処理システムとして利用した時に高速処理が可能とい
う光空間変調素子としての本来の目的を失なう可能性が
ある。
等)は、その駆動電圧が2KVと非常に高く、また画像
書込み光も水銀燈やXe燈を必要とし、実際に光情報処
理システムに組込み時に問題が残る。−方、液晶タイプ
の光空間変調素子(液晶ライトバルブ等)では、 BS
Oを用いた光空間変調素子に比して駆動電圧はIOV以
内と低いが、液晶を用いているため応答時間が遅く1画
像処理システムとして利用した時に高速処理が可能とい
う光空間変調素子としての本来の目的を失なう可能性が
ある。
また、半波長電圧低減のために強誘電体のキューリー点
近くまで冷却して使用するDKDP、を用いたフォトタ
イタスでは、DKDPのキューリー点が一50℃と室温
より低いため、寒剤や冷却器等で冷却して使用しなけれ
ばならないという欠点があり、さらにLiNbO3等の
電気光学結晶を用いたMSLM光空間変調素子では高感
度であるという特徴は有するが解像力が十分でないと同
時に応答時間が遅いという欠点を有している。
近くまで冷却して使用するDKDP、を用いたフォトタ
イタスでは、DKDPのキューリー点が一50℃と室温
より低いため、寒剤や冷却器等で冷却して使用しなけれ
ばならないという欠点があり、さらにLiNbO3等の
電気光学結晶を用いたMSLM光空間変調素子では高感
度であるという特徴は有するが解像力が十分でないと同
時に応答時間が遅いという欠点を有している。
また、従来の光空間変調素子に用いられるBSOやDK
DP及びし1NbO等の強誘電体材料はバルク単結晶を
切断、研磨して得られたウェハーを使用しているため厚
みの限定を受け、解像力の向上を図りに<<、希望材料
の良質なバルク単結晶の育成も困難なことから半波長電
圧の低減も類しい、また。
DP及びし1NbO等の強誘電体材料はバルク単結晶を
切断、研磨して得られたウェハーを使用しているため厚
みの限定を受け、解像力の向上を図りに<<、希望材料
の良質なバルク単結晶の育成も困難なことから半波長電
圧の低減も類しい、また。
大型単結晶の育成が困難なことからウェハー面積が限定
されるため記録容量に制限が有るなど、かなりの問題点
を有していた。
されるため記録容量に制限が有るなど、かなりの問題点
を有していた。
(目 的)
本発明は、上記従来技術による問題点を解決し、2次元
情報書込み光の選択の自由度を向上させると共に、半波
長電圧の低減、応答速度の向上等の光空間変調素子とし
ての機能の拡大を図るとともに、素子の大面積化による
記録容量の増大等の、高機能で低コストな光空間変調素
子を提供することを目的とする。
情報書込み光の選択の自由度を向上させると共に、半波
長電圧の低減、応答速度の向上等の光空間変調素子とし
ての機能の拡大を図るとともに、素子の大面積化による
記録容量の増大等の、高機能で低コストな光空間変調素
子を提供することを目的とする。
(構 成)
本発明は、上記の目的を達成させるため、単結晶基板又
は石英、ガラス等のガラス系基板上に、単結晶膜あるい
は結晶軸が一定方向に配向した結晶軸配向膜層と強誘電
体層及び光伝導体層とを物理的蒸着法(PVD法)又は
化学的蒸着法(CVO法)により積層して形成する。
は石英、ガラス等のガラス系基板上に、単結晶膜あるい
は結晶軸が一定方向に配向した結晶軸配向膜層と強誘電
体層及び光伝導体層とを物理的蒸着法(PVD法)又は
化学的蒸着法(CVO法)により積層して形成する。
以下において、本発明による光空間変調素子について説
明する。
明する。
第1図は本発明による光空間変調素子の構造を示す概略
構成図で、その構成はサファイヤ、 LiF等の単結晶
、あるいは石英、ガラス等のガラス系材料よりなる基板
5の上に結晶軸配向性のZnO。
構成図で、その構成はサファイヤ、 LiF等の単結晶
、あるいは石英、ガラス等のガラス系材料よりなる基板
5の上に結晶軸配向性のZnO。
SnO□+ In2Oヨ等の透明導電性材料を、その結
晶軸が一定方向に配向するようにPVD法又はCVD法
により薄膜化して導電性結晶軸配向膜4を形成し。
晶軸が一定方向に配向するようにPVD法又はCVD法
により薄膜化して導電性結晶軸配向膜4を形成し。
この結晶軸配向膜4の上に、 PVD法又はCVD法に
よりタングステンモリブデン系強誘電体層3を0.1〜
30μmの膜厚で積層し、さらにその上にII −Vl
族系、カルコゲン系、IV族系及びGeC,SiC系そ
して有機系光伝導体材料のいずれかの光伝導体材料をP
VD法又はCVD法により積層して光伝導体JIIJ2
を形成し、この光伝導体M12の上面及び基板5の下面
に電極としての透明導電膜1,6を形成したものである
。
よりタングステンモリブデン系強誘電体層3を0.1〜
30μmの膜厚で積層し、さらにその上にII −Vl
族系、カルコゲン系、IV族系及びGeC,SiC系そ
して有機系光伝導体材料のいずれかの光伝導体材料をP
VD法又はCVD法により積層して光伝導体JIIJ2
を形成し、この光伝導体M12の上面及び基板5の下面
に電極としての透明導電膜1,6を形成したものである
。
以下、具体的な材料を用いて光空間変調素子を作成した
実施例について述べる。
実施例について述べる。
最初に結晶軸配向膜を形成した基板を作成する。
結晶軸配向膜としてはZnO,5n02. InzO3
等が使用できるが例としてC軸配向するZnOを用いた
場合について説明する。
等が使用できるが例としてC軸配向するZnOを用いた
場合について説明する。
先ず、直径100mm 、純度99.9%のZn板をタ
ーゲットとし、公知のRFマグネトロンスパッタ法を用
いて純度99.9%の酸素とアルゴンガスとを共に一定
量流しながら、250°Cに加熱したサイズ25mm
X25mmの四辺形の透明石英基板上にスパッタをおこ
なった。ここで基板を加熱するのは結晶軸が配向しやす
くするためである。そして、得られたZnOの薄膜をX
線回折にて解析したところ、その解析ピークはZnOの
(00,2)(00,4)のみである事が確認され、
Zn、O薄膜の結晶C軸は基板に垂直に配向している事
が判った。次に、この様にして作成された石英基板上の
C軸配向したZnO膜の上に、タングステンブロンズ系
強誘電体Sr2 KNb50 +5のターゲットを用い
てガス圧8 Xl0−” Torrのアルゴン−酸素ガ
ス雰囲気中で、基板温度620°CとしてRFマグネト
ロンスパッタをおこない膜厚3μmの強誘電体層を形成
した。この時、ターゲット作成用の原料として用いたS
rCO3及びに2 co3はその組成比をやや多めにし
た。又、 RFパワーはL301i1〜190Wである
、この様にして作成された5rtKNbsOt5誘電体
膜をアルゴンガス雰囲気中で2時間の熱処理をおこなっ
た後、X線回折で解析した結果、C軸配向している事が
確認された。ちなみにZnOを積層していない石英基板
のみにSr2KNb501gをスパッタした時はC軸配
向が認められず、本発明による方法が強誘電体配向膜を
作成する上で有効に作用する事が確認された。
ーゲットとし、公知のRFマグネトロンスパッタ法を用
いて純度99.9%の酸素とアルゴンガスとを共に一定
量流しながら、250°Cに加熱したサイズ25mm
X25mmの四辺形の透明石英基板上にスパッタをおこ
なった。ここで基板を加熱するのは結晶軸が配向しやす
くするためである。そして、得られたZnOの薄膜をX
線回折にて解析したところ、その解析ピークはZnOの
(00,2)(00,4)のみである事が確認され、
Zn、O薄膜の結晶C軸は基板に垂直に配向している事
が判った。次に、この様にして作成された石英基板上の
C軸配向したZnO膜の上に、タングステンブロンズ系
強誘電体Sr2 KNb50 +5のターゲットを用い
てガス圧8 Xl0−” Torrのアルゴン−酸素ガ
ス雰囲気中で、基板温度620°CとしてRFマグネト
ロンスパッタをおこない膜厚3μmの強誘電体層を形成
した。この時、ターゲット作成用の原料として用いたS
rCO3及びに2 co3はその組成比をやや多めにし
た。又、 RFパワーはL301i1〜190Wである
、この様にして作成された5rtKNbsOt5誘電体
膜をアルゴンガス雰囲気中で2時間の熱処理をおこなっ
た後、X線回折で解析した結果、C軸配向している事が
確認された。ちなみにZnOを積層していない石英基板
のみにSr2KNb501gをスパッタした時はC軸配
向が認められず、本発明による方法が強誘電体配向膜を
作成する上で有効に作用する事が確認された。
次に、上記作成試料の両面に透明電極を蒸着した後、本
試料の電気光学効果を測定した。
試料の電気光学効果を測定した。
副室方法は第2図に示すように、レーザ光源11と偏光
子12と検光子14及び受光素子15、そして試料13
と試料13に印加する直流高圧電源16とによる測定系
を用い、入射方向[0011方向、電界方向[0011
方向とし、入射光は波長633nmのヘリウム−ネオン
レーザを使用し、印加電圧を20Vステツプづつ変化さ
せて測定した。その測定結果を第3図に示す。
子12と検光子14及び受光素子15、そして試料13
と試料13に印加する直流高圧電源16とによる測定系
を用い、入射方向[0011方向、電界方向[0011
方向とし、入射光は波長633nmのヘリウム−ネオン
レーザを使用し、印加電圧を20Vステツプづつ変化さ
せて測定した。その測定結果を第3図に示す。
第3図より、半波長電圧は約380vと極めて低い値が
得られた。
得られた。
このように、 ZnOのC軸配向膜上に形成されたSr
z KNbsO+s強誘電体膜層は半波長電圧がバルク
を用いたものと較べて低いため、この強誘電体層に。
z KNbsO+s強誘電体膜層は半波長電圧がバルク
を用いたものと較べて低いため、この強誘電体層に。
さらに光伝導体層を形成して光空間変調素子を作成する
ことにより、低電圧駆動で、しかも膜厚低減からくる解
像力の向上が期待できる光空間変調素子が実現できる。
ことにより、低電圧駆動で、しかも膜厚低減からくる解
像力の向上が期待できる光空間変調素子が実現できる。
そこで、実施例として、上記作成法と同様にして作られ
た石英基板上のC軸配向ZnO薄膜上に積層された5r
2KNbsO+s強誘電体層の上に、抵抗加熱法により
Ss−Te(4wt%)光伝導体層を5μm厚に蒸着し
、さらに光伝導体層と石英基板下面に透明電極層を設け
ることによって光空間変調素子を試作し、試作した素子
に直流電圧300■を印加しながらハロゲンランプでテ
ストチャートを書き込んだ後、波長830nmの半導体
レーザを用いて偏光子、検光子を介して画像を読み出し
、これを写真撮影した後、その解像力(分解能)を解析
したところ、8 QP/mm (MTF50%)を得た
。また、書込み感度は6μJ/am2とほぼBSOを用
いた光空間変調素子なみの特性を得た。
た石英基板上のC軸配向ZnO薄膜上に積層された5r
2KNbsO+s強誘電体層の上に、抵抗加熱法により
Ss−Te(4wt%)光伝導体層を5μm厚に蒸着し
、さらに光伝導体層と石英基板下面に透明電極層を設け
ることによって光空間変調素子を試作し、試作した素子
に直流電圧300■を印加しながらハロゲンランプでテ
ストチャートを書き込んだ後、波長830nmの半導体
レーザを用いて偏光子、検光子を介して画像を読み出し
、これを写真撮影した後、その解像力(分解能)を解析
したところ、8 QP/mm (MTF50%)を得た
。また、書込み感度は6μJ/am2とほぼBSOを用
いた光空間変調素子なみの特性を得た。
前記実施例で解像力が8QP/mmとBSOタイプに比
してやや劣るのは強誘電体層の結晶性が不十分であると
判断される。そこで、強誘電体層の作成条件のうち基板
温度を前記実施例の場合より30℃高く設定してRFマ
グネトロンスパッタをおこない。
してやや劣るのは強誘電体層の結晶性が不十分であると
判断される。そこで、強誘電体層の作成条件のうち基板
温度を前記実施例の場合より30℃高く設定してRFマ
グネトロンスパッタをおこない。
前記実施例と同様に膜厚3μmの強誘電体層を形成し、
その後アルゴンガス雰囲気中で3時間の熱処理をおこな
った後、5e−Te(4%11%)光伝導層を5μm厚
に蒸着し、さらに電極としての透明導電膜を形成して光
空間変調素子を作成した。そして前記実施例と同様に特
性を測定した結果解像力(分解能) 120 P/mm
(MTF50%)と前記実施例と比較して50%の性
能アップを実現した。また、書込み感度は6μJ/am
” とほぼ前記実施例と同じ感度を得た。なお、素子の
印加電圧は150vとした。
その後アルゴンガス雰囲気中で3時間の熱処理をおこな
った後、5e−Te(4%11%)光伝導層を5μm厚
に蒸着し、さらに電極としての透明導電膜を形成して光
空間変調素子を作成した。そして前記実施例と同様に特
性を測定した結果解像力(分解能) 120 P/mm
(MTF50%)と前記実施例と比較して50%の性
能アップを実現した。また、書込み感度は6μJ/am
” とほぼ前記実施例と同じ感度を得た。なお、素子の
印加電圧は150vとした。
以上の様に、本発明による光空間変素子は解像力の点で
満足する値に至ってはいないが、膜形成時の設定条件を
改善することにより、今後、その性能の向上が期待でき
る。また、光伝導層の材質、膜厚形成条件の改善及び強
誘電体層とのマツチング等の検討、さらに透過タイプの
光空間変調素子を作成する場合の反射防止膜や、反射タ
イプの場合の誘電体反射層の検討をおこなうことにより
一層の性能の向上が期待され、光空間変調素子としての
仕様に十分対応できる。
満足する値に至ってはいないが、膜形成時の設定条件を
改善することにより、今後、その性能の向上が期待でき
る。また、光伝導層の材質、膜厚形成条件の改善及び強
誘電体層とのマツチング等の検討、さらに透過タイプの
光空間変調素子を作成する場合の反射防止膜や、反射タ
イプの場合の誘電体反射層の検討をおこなうことにより
一層の性能の向上が期待され、光空間変調素子としての
仕様に十分対応できる。
さて、次に、5r2KNb50 +s以外のタングステ
ンブロンズ系強誘電体層も前記実施例同様に結晶軸配向
を示すことを確認するため、ZnOのC軸配向膜上にタ
ンタルニオブ酸カリウムを用いて強誘電体膜を形成した
。膜の作成条件は前記実施例と同様にRFマグネトロン
スパッタ法によりアルゴン−酸素ガス雰囲気中で基板温
度620°Cに加熱しておこなった。なお、ターゲット
として使用したタンタルニオブ酸カリウムは、最初に単
結晶を作成し、これを粉細して微粉末とした後、加圧成
形して焼成することにより作成したものを用いた。RF
マグネトロンスパッタ法により形成されたタンタルニオ
ブ酸カリウムの強誘電体膜をX線回折で解析した結果、
はぼC軸配向している事が確認された。
ンブロンズ系強誘電体層も前記実施例同様に結晶軸配向
を示すことを確認するため、ZnOのC軸配向膜上にタ
ンタルニオブ酸カリウムを用いて強誘電体膜を形成した
。膜の作成条件は前記実施例と同様にRFマグネトロン
スパッタ法によりアルゴン−酸素ガス雰囲気中で基板温
度620°Cに加熱しておこなった。なお、ターゲット
として使用したタンタルニオブ酸カリウムは、最初に単
結晶を作成し、これを粉細して微粉末とした後、加圧成
形して焼成することにより作成したものを用いた。RF
マグネトロンスパッタ法により形成されたタンタルニオ
ブ酸カリウムの強誘電体膜をX線回折で解析した結果、
はぼC軸配向している事が確認された。
この様に、 ZnO等の結晶軸配向膜を基板上に形成し
た上に強誘電体層を蒸着することにより、タングステン
ブロンズ系強誘電体層の結晶軸配向を促進することが可
能をとなる。
た上に強誘電体層を蒸着することにより、タングステン
ブロンズ系強誘電体層の結晶軸配向を促進することが可
能をとなる。
(効 果)
本発明による光空間変調素子のように、PVD法又はC
VD法により、単結晶あるいはガラス系基板上に単結晶
膜あるいは結晶軸配向膜を形成し、その上に強誘電体層
、光伝導体層を積層して形成することにより、機能分離
タイプの高性能、低駆動電圧の光空間変調素子の実現が
期待できる。また、結晶軸配向性のZnO等の導電膜な
予め基板上に形成しておくことにより、その上に形成さ
れる強誘電体層が軸配向しやすくなる様に蒸着すること
ができるため素子の大面積化も可能であり、単結晶育成
の困難な誘電体材料への適用もでき、使用誘電体材料の
積類拡大による半波長電圧の低減や大面積化、解像力の
増大、さらに光伝導層との機能分離効果による感度の増
大、そして応答速度の向上が期待でき、また、単結晶バ
ルクに比較して作成も容易であるため低コストな素子を
提供できる。
VD法により、単結晶あるいはガラス系基板上に単結晶
膜あるいは結晶軸配向膜を形成し、その上に強誘電体層
、光伝導体層を積層して形成することにより、機能分離
タイプの高性能、低駆動電圧の光空間変調素子の実現が
期待できる。また、結晶軸配向性のZnO等の導電膜な
予め基板上に形成しておくことにより、その上に形成さ
れる強誘電体層が軸配向しやすくなる様に蒸着すること
ができるため素子の大面積化も可能であり、単結晶育成
の困難な誘電体材料への適用もでき、使用誘電体材料の
積類拡大による半波長電圧の低減や大面積化、解像力の
増大、さらに光伝導層との機能分離効果による感度の増
大、そして応答速度の向上が期待でき、また、単結晶バ
ルクに比較して作成も容易であるため低コストな素子を
提供できる。
第1図は1本発明による光空間変調素子の概略構成図、
第2図は電気光学効果の測定系を示す図、第3図は本発
明によるSrzにNb5O+5強誘電体層の電気光学効
果の測定結果を示す。 2・・・・光伝導体層、3・・・・強誘電体層、4・・
・・結晶軸配向膜、5・・・・基板。 εp加宅ヱ(V)
第2図は電気光学効果の測定系を示す図、第3図は本発
明によるSrzにNb5O+5強誘電体層の電気光学効
果の測定結果を示す。 2・・・・光伝導体層、3・・・・強誘電体層、4・・
・・結晶軸配向膜、5・・・・基板。 εp加宅ヱ(V)
Claims (1)
- 単結晶あるいは石英、ガラス等のガラス系材料よりなる
基板上に、単結晶膜あるいは結晶軸が同一方向に配向し
た結晶軸配向膜と強誘電体層と光伝導体層とを物理的又
は化学的蒸着法により積層して形成したことを特徴とす
る光空間変調素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16732986A JPS6323128A (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-16 | 光空間変調素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16732986A JPS6323128A (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-16 | 光空間変調素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6323128A true JPS6323128A (ja) | 1988-01-30 |
Family
ID=15847723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16732986A Pending JPS6323128A (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-16 | 光空間変調素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6323128A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02245721A (ja) * | 1989-03-18 | 1990-10-01 | Ngk Insulators Ltd | 画像変換素子及びそれを用いたx線画像検知方法 |
| JPH02291183A (ja) * | 1989-05-01 | 1990-11-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光素子 |
| JP2010254157A (ja) * | 2009-04-25 | 2010-11-11 | Iseki & Co Ltd | 歩行型管理機 |
-
1986
- 1986-07-16 JP JP16732986A patent/JPS6323128A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02245721A (ja) * | 1989-03-18 | 1990-10-01 | Ngk Insulators Ltd | 画像変換素子及びそれを用いたx線画像検知方法 |
| JPH02291183A (ja) * | 1989-05-01 | 1990-11-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光素子 |
| JP2010254157A (ja) * | 2009-04-25 | 2010-11-11 | Iseki & Co Ltd | 歩行型管理機 |
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