JP4768289B2 - Surface light modulation element, surface light modulation element unit, and surface light modulation element unit array - Google Patents
Surface light modulation element, surface light modulation element unit, and surface light modulation element unit array Download PDFInfo
- Publication number
- JP4768289B2 JP4768289B2 JP2005073990A JP2005073990A JP4768289B2 JP 4768289 B2 JP4768289 B2 JP 4768289B2 JP 2005073990 A JP2005073990 A JP 2005073990A JP 2005073990 A JP2005073990 A JP 2005073990A JP 4768289 B2 JP4768289 B2 JP 4768289B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- modulation element
- surface light
- layer
- light modulation
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
この発明は、面型光変調素子および面型光変調素子ユニットおよび面型光変調素子ユニットアレイに関する。 The present invention relates to a surface light modulation element, a surface light modulation element unit, and a surface light modulation element unit array.
面型光変調素子は、光変調あるいは光スイッチ、特に、高出力光用の光変調・光スイッチとして用いることができ、また、波長選択性が可変なバンドパスフィルタとしての使用が可能である。 The surface light modulation element can be used as a light modulation or light switch, particularly as a light modulation / light switch for high output light, and can be used as a bandpass filter with variable wavelength selectivity.
従って、この発明の面型光変調素子は、プリンタの光書込み用光源や光通信装置用光源、ディスプレイ用デバイスなどに利用できる。 Therefore, the surface light modulator of the present invention can be used for a light source for optical writing of a printer, a light source for an optical communication device, a display device, and the like.
電気光学効果は「電界の作用により屈折率が変化する現象」として知られている。電気光学効果を生じさせるためには、LiNbO3に代表されるような強誘電体結晶が用いられる。電気光学効果としてはポッケルス効果とカー効果が知られている。ポッケルス効果は「屈折率が印加電界に比例して変化」する電気光学効果であり、カー効果は「屈折率が印加電界の2乗に比例して変化」する電気光学効果である。例えば、LiNbO3はポッケルス効果を示す材料であり、PLZTはカー効果を示す材料である。 The electro-optic effect is known as “a phenomenon in which the refractive index changes due to the action of an electric field”. In order to generate the electro-optic effect, a ferroelectric crystal represented by LiNbO 3 is used. As the electro-optic effect, the Pockels effect and the Kerr effect are known. The Pockels effect is an electro-optical effect in which the refractive index changes in proportion to the applied electric field, and the Kerr effect is an electro-optical effect in which the refractive index changes in proportion to the square of the applied electric field. For example, LiNbO 3 is a material that exhibits the Pockels effect, and PLZT is a material that exhibits the Kerr effect.
電気光学効果を利用した光学素子は、従来から種々知られている(例えば、特許文献1〜3)。 Various optical elements utilizing the electro-optic effect are conventionally known (for example, Patent Documents 1 to 3).
特許文献2に記載されている光学素子は、透明基板と、互いに異なる屈折率を持ち上記透明基板上に交互に積層された第1、第2の誘電体多層膜と、これら第1、第2の誘電体薄膜の間に「電気光学効果により屈折率が変化する電気光学薄膜を、電極となる透明導電体薄膜で挟み込んだ屈折率可変層」を含み、透明導電体薄膜を介して電気光学薄膜に電圧を印加することによりその屈折率を電気光学効果で変化させ、光路長を変化させることにより、透過する波長域を変化させるものである。
The optical element described in
このタイプの「電気光学効果を有する材料を含むエタロン(共振器)を利用した光変調素子」では「電気光学効果を有する材料への電圧印加」で屈折率を変化させ、屈折率変化に伴う光路長変化により変調を行うが、「透過・反射特性」が入射光の入射角に対して敏感であり、エタロンを構成する多層膜の膜数が増えると、わずかな入射角のずれで透過・反射特性が変わってしまい、例えば、反射率あるいは透過率が悪くなって光の利用効率が劣化したり、スイッチ機能のON/OFFの強度比を劣化させたりすることがある。 In this type of `` light modulation element using an etalon (resonator) containing a material having an electro-optic effect '', the refractive index is changed by `` applying a voltage to the material having an electro-optic effect '', and the optical path accompanying the change in the refractive index. Modulation is performed by changing the length, but the “transmission / reflection characteristics” are sensitive to the incident angle of incident light. When the number of multilayer films constituting the etalon increases, transmission / reflection occurs with a slight deviation in incident angle. The characteristics may change, and for example, the reflectance or transmittance may deteriorate and the light utilization efficiency may deteriorate, or the ON / OFF intensity ratio of the switch function may deteriorate.
この発明は上述した事情に鑑みて為されたものであって、多層膜反射層をエタロンとして用いる面型光変調素子において、入射光の入射角が「所定の入射角」と異なったり、変化したりすることによる素子の光学特性の劣化や低下を、有効に防止もしくは軽減することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a surface light modulation element using a multilayer reflective layer as an etalon, the incident angle of incident light is different from or changes to a “predetermined incident angle”. It is an object of the present invention to effectively prevent or reduce deterioration or decrease in optical characteristics of the element due to the failure.
この発明の面型光変調素子は「多層膜反射層で構成される共振器内に、信号電圧により屈折率が変化する材料からなるON/OFF層を有した光変調素子」であって、以下の点を特徴とする(請求項1)。
即ち、ON/OFF層のほかに「ON/OFF層とは独立して電圧印加可能で、印加電圧により屈折率が変化する材料からなる制御層」を共振器内に有する。
そして「ON/OFF層」は、印加される信号電圧に応じて屈折率が変化することにより「共振器からの射出光の強度」を切り替える機能を有し、「制御層」は、ON/OFF層がOFF状態のときに、印加電圧により屈折率を増大させ「共振器への入射光の入射角の、垂直入射からのずれ」を補正する機能を有する。
The surface light modulator of the present invention is “a light modulator having an ON / OFF layer made of a material whose refractive index changes depending on a signal voltage in a resonator formed of a multilayer reflective layer”, (Claim 1).
That is, in addition to the ON / OFF layer, the resonator has a “control layer made of a material that can be applied with a voltage independently of the ON / OFF layer and whose refractive index changes according to the applied voltage”.
The “ON / OFF layer” has a function of switching the “intensity of light emitted from the resonator” by changing the refractive index according to the applied signal voltage, and the “control layer” is ON / OFF When the layer is in the OFF state, the refractive index is increased by the applied voltage, and the “correction of the incident angle of the incident light to the resonator from the normal incidence” is corrected.
請求項1記載の面型光変調素子におけるON/OFF層と制御層は共に、印加電圧により屈折率が変化する材料として「電気光学効果を有する材料」を用いることができる(請求項2)。電気光学効果を有する材料としては、LiTaO3やPLZTなどを挙げることができるが、後述の実施例のように、LiNbO3を好適に用いることができる(請求項3)。 In both the ON / OFF layer and the control layer in the surface light modulation element according to claim 1, “material having an electro-optic effect” can be used as a material whose refractive index is changed by an applied voltage (claim 2). Examples of the material having an electro-optic effect include LiTaO 3 and PLZT, but LiNbO 3 can be preferably used as in Examples described later (Claim 3).
上記請求項2または3記載の面型光変調素子において、ON/OFF層と制御層は共に「電気光学効果を有する材料の層」を透明電極膜で挟持してなり、近接する透明電極膜間に透明な電気絶縁層を介して積層された構成とすることができる(請求項4)。この場合、透明電極膜としてZnOの薄膜、絶縁層としてSiO2の薄膜を好適に用いることができる(請求項5)。
4. The planar light modulation element according to
なお、請求項1〜5の任意の1に記載の面型光変調素子において共振器を構成する「多層膜反射層」は、後述する実施例におけるように「誘電体多層膜」として構成することもできるし、特許文献3に開示されているような「半導体材料膜による多層膜」として構成することもできる。 In addition, the “multilayer film reflective layer” constituting the resonator in the surface light modulation device according to any one of claims 1 to 5 is configured as a “dielectric multilayer film” as in the embodiments described later. It can also be configured as a “multilayer film made of a semiconductor material film” as disclosed in Patent Document 3.
この発明の面型光変調素子ユニットは請求項1〜5の任意の1に記載の面型光変調素子を用いる面型光変調素子ユニットであって、出力光モニタ手段と制御手段とを有する(請求項6)。
「出力光モニタ手段」は、面型光変調素子の出力光をモニタする手段である。
「制御手段」は、出力光モニタ手段からの信号により、制御層への印加電圧を制御する手段である。
The surface light modulation element unit according to the present invention is a surface light modulation element unit using the surface light modulation element according to any one of claims 1 to 5, and includes output light monitoring means and control means ( Claim 6).
“Output light monitoring means” is means for monitoring the output light of the surface light modulator.
The “control unit” is a unit that controls the voltage applied to the control layer by a signal from the output light monitoring unit.
この請求項6記載の面型光変調素子ユニットを複数ユニット、アレイ状に配列して面型光変調素子ユニットアレイを構成することができる(請求項7)。後述の実施例3のように、アレイ状に配列された面型光変調素子ユニットの個々が、異なる色の光を変調するように構成することもできる。 A plurality of surface light modulation element units according to claim 6 may be arranged in an array to form a surface light modulation element unit array (claim 7). As in Example 3 to be described later, each of the planar light modulation element units arranged in an array may be configured to modulate light of different colors.
上記の如く、この発明の面型光変調素子は、ON/OFF層の他に「電気信号により屈折率が変化する材料からなる制御層」が共振器内に設けられており、ON/OFF層に印加される電気信号とは独立した電気信号を制御層に印加することにより、制御層の屈折率をON/OFF層とは独立に変化させることができるので、制御層の屈折率を変化させることにより、入射光の入射角度誤差分や入射角度変動分を軽減させることができ、入射角誤差や入射角変動にも拘わらず「面型光変調素子としての光学特性」の劣化や低下を有効に軽減もしくは防止することができる。 As described above, the surface light modulation element of the present invention has an ON / OFF layer in which a “control layer made of a material whose refractive index changes according to an electric signal” is provided in the resonator. By applying an electrical signal independent of the electrical signal applied to the control layer to the control layer, the refractive index of the control layer can be changed independently of the ON / OFF layer, so the refractive index of the control layer is changed. As a result, the incident angle error and incident angle fluctuation of incident light can be reduced, and the deterioration and reduction of the “optical characteristics as a surface light modulator” can be effectively achieved regardless of the incident angle error and incident angle fluctuation. Can be reduced or prevented.
以下、発明の実施の形態を実施例として説明する。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described as examples.
図1(a)は、面型光変調素子の構成を説明図的に示している。
「面型光変調素子」は、誘電体多層膜11、12により、ON/OFF層13と制御層14とを図の上下方向に挟持した構造となっている。
誘電体多層膜11、12は、屈折率の異なる2種の誘電体の薄膜を交互に積層させたものであり、この実施例1においては、TiO2(屈折率:n=2.58)とSiO2(屈折率:n=1.46)の膜が交互に積層されている。
図1(a)において、符号11aにより示す膜がTiO2の膜(以下「TiO2膜」という。)であり、TiO2膜11aの上に積層された膜11bがSiO2の膜(以下「SiO2膜」という。)である。
TiO2膜11aとSiO2膜11bを「膜のペア」として、これと同じ「膜のペア」が14ペアあり、これら14ペアのうち図1(a)に示された「下方の7ペア」が誘電体多層膜11を構成し、「上方の7ペア」が誘電体多層膜12を構成している。これら誘電体多層膜11、12が「多層膜反射層」であり、共振器を構成する。
FIG. 1A illustrates the configuration of the surface light modulation element in an explanatory manner.
The “planar light modulation element” has a structure in which the ON /
The
In FIG. 1A, a film denoted by reference numeral 11a is a TiO 2 film (hereinafter referred to as “TiO 2 film”), and a film 11b laminated on the TiO 2 film 11a is an SiO 2 film (hereinafter referred to as “hereinafter referred to as“ TiO 2 film ”). It is referred to as “SiO 2 film”.
The TiO 2 film 11a and the SiO 2 film 11b are “film pairs”, and there are 14 “film pairs”, and among these 14 pairs, the “lower 7 pairs” shown in FIG. Constitutes the
図1(b)は、誘電体多層膜11、12により挟持されたON/OFF層13と制御層14の構成を説明図的に示している。
FIG. 1B illustrates the configuration of the ON /
ON/OFF層13と制御層14とは共に、電気光学効果を持つ材料による薄層(以下「電気光学効果層」という。)を、透明で導電性の「透明電極膜」で挟持した構成となっている。即ち、ON/OFF層13は電気光学効果層130を透明電極膜131、132で挟持してなり、制御層14は電気光学効果層140を透明電極膜141、142で挟持した構成となっている。互いに隣接する透明電極膜132、141の間には透明な電気絶縁層150が介設されている。
Both the ON /
誘電体多層膜11は、図1(a)に図示されない透明基板上に形成され、光は上記透明基板の側から入射する。光の入射は、誘電体多層膜の膜面(具体的にはTiO2膜11aの膜面)に対して直交的に入射する「垂直入射」を理想とする。
より具体的に説明すると、この実施例1の面型光変調素子は「使用波長を660nmとし、使用波長の光を誘電体多層膜11に入射させ、入射光の強度をON/OFF変調して誘電体多層膜12から取り出すもの」である。
誘電体多層膜11、12を構成するTiO2膜とSiO2膜の膜厚はそれぞれ63.95nm,113.01nmであり、これらの膜は蒸着等の成膜技術で形成される。
The
More specifically, the surface light modulation element of the first embodiment is described as follows: “Use wavelength is set to 660 nm, light having the use wavelength is incident on the
The film thicknesses of the TiO 2 film and the SiO 2 film constituting the
ON/OFF層13、制御層14中における電気光学効果層130、140の材料は、何れもLiNbO3(屈折率:n0=2.2)を使用する。LiNbO3の膜厚は両層ともに75.0nmであり蒸着等により成膜される。
The material of the electro-
透明電極膜131、132、141、142は何れも、ZnO薄膜(屈折率:n=2.0)で、膜厚は何れも82.5nmである。これらZnO薄膜による透明電極膜131、132、141、142はスパッタ等で成膜される。また、透明な電気絶縁層150はSiO2膜で、膜厚は113.01nmであり、スパッタなどで成膜される。
電気光学効果層130、140の材料であるLiNbO3は「三方晶系の負の一軸性結晶」で、その電気光学定数テンソルは図1(c)に示す如くである。
The
LiNbO 3 which is a material of the electro-optic effect layers 130 and 140 is a “trigonal negative uniaxial crystal”, and its electro-optic constant tensor is as shown in FIG.
周知の如く、電気光学効果を有する材料に電界を作用させると、その屈折率が変化する。電気光学効果をもつ材料がLiNBO3の場合、LiNBO3の有する電気光学効果は前述のポッケルス効果であり、光学軸(Z軸)に沿って電界:Ezを印加すると、Z軸方向に伝播する常光線に対して、屈折率変化:Δn0は、
Δn0=r13n0 3Ez/2 (1)
となる。
As is well known, when an electric field is applied to a material having an electro-optic effect, its refractive index changes. If material having an electro-optical effect of LiNBO 3, the electro-optical effect having the LiNBO 3 is a Pockels effect described above, the electric field along the optical axis (Z-axis): The application of Ez, normal propagating in the Z-axis direction For light rays, refractive index change: Δn 0 is
Δn 0 = r 13 n 0 3 Ez / 2 (1)
It becomes.
(1)式において「r13」はLiNbO3の電気光学定数で、図1(c)に示す電気光学定数テンソルの成分であり、波長:λ=660nmに対して、
8.6×10−12(m/V)
である。
In the formula (1), “r 13 ” is an electro-optic constant of LiNbO 3 , which is a component of the electro-optic constant tensor shown in FIG. 1 (c), and for wavelength: λ = 660 nm,
8.6 × 10 −12 (m / V)
It is.
実施例1において、ON/OFF層13、制御層14に用いられているLiNbO3による電気光学効果層130、140の光学軸であるZ軸は、図1(a)において上下方向、即ち、電気光学効果層130、140の厚み方向である。
In Example 1, the Z axis which is the optical axis of the electro-optic effect layers 130 and 140 of LiNbO 3 used for the ON /
実施例1の面型光変調素子に、使用波長:660nmの光を、誘電体多層膜の膜面に対して垂直入射(入射角:0度)させたときの透過光のスペクトルは、図2の曲線2−1の如く、波長:660nmのところにシャープな透過率のピークがある。この状態は、ON/OFF層13の電気光学効果層130に電界が作用されていない状態であり「OFF状態」である。
The spectrum of transmitted light when light having a working wavelength of 660 nm is perpendicularly incident (incident angle: 0 degree) on the film surface of the dielectric multilayer film in the surface light modulator of Example 1 is shown in FIG. As shown in curve 2-1, there is a sharp transmittance peak at a wavelength of 660 nm. This state is a state where no electric field is applied to the electro-
ON/OFF層13の電気光学効果層130に透明電極膜131、132によりZ軸方向(電気光学効果層130の厚み方向)に電界:Ezを印加すると、Z軸方向に光が伝播する場合の屈折率変化:Δn0は、上記(1)で与えられる。
When an electric field: Ez is applied to the electro-
(1)式において、「r13」は
r13=8.6×10−12(m/V)
であるので、ON/OFF層13のLiNbO3による電気光学効果層130に10Vの電圧を印加したとき(ON状態)の屈折率変化は、
Δn0=r13n0 3Ez/2
=8.6×10−12×2.23×{10/(75×10−9)}/2
=0.006
となる。
In the formula (1), “r 13 ” is r 13 = 8.6 × 10 −12 (m / V)
Therefore, when a voltage of 10 V is applied to the electro-
Δn 0 = r 13 n 0 3 Ez / 2
= 8.6 × 10 −12 × 2.2 3 × {10 / (75 × 10 −9 )} / 2
= 0.006
It becomes.
このときの透過光のスペクトルは、図2の曲線2−2の如くであり、OFF時のスペクトルのピーク透過率が減少する。 The spectrum of the transmitted light at this time is as shown by the curve 2-2 in FIG. 2, and the peak transmittance of the spectrum at the OFF time decreases.
従って、光源として発光波長:660nmの半導体レーザーを使用し、この光源からの光を平行光束化して実施例1の面型光変調素子に上記の如く垂直入射させると、ON/OFF層13の電気光学効果層130への電界の印加をON/OFFすることにより、面型光変調素子の誘電体多層膜12から射出する光(上記「透過光」)の強度を印加電界のON/OFFに応じて切り替えることができる。
Accordingly, when a semiconductor laser having an emission wavelength of 660 nm is used as the light source, and the light from this light source is converted into a parallel light flux and vertically incident on the surface light modulation element of the first embodiment as described above, the electrical characteristics of the ON /
なお、上の説明のように光の入射が垂直入射である場合には、制御層14の電気光学効果層140には電界を印加しない。
Note that, as described above, when light is incident vertically, no electric field is applied to the electro-
誘電体多層膜11への入射光の入射角が垂直入射からずれて、例えば入射角:2度で入射した場合、OFF時の透過光のスペクトルは図3の曲線3−1の如くになり、本来であれば、図2の曲線2−1のように波長:660nmの位置に「透過光のスペクトルの大きなピーク」が得られるべきところ、OFF状態であるにも拘わらず、ON状態と殆ど同じレベルに劣化してしまう。この状態では、良好な光変調を行うことができない。
When the incident angle of the incident light on the
実施例1の面型光変調素子は、入射角の設定誤差や入射角の経時変化に起因するこのような「入射角のずれによる変調機能の劣化」を制御層14により補正するのである。
即ち、入射角:2度のときのOFF状態において、制御層14の電気光学効果層140に透明電極膜141、142により電界を作用させて、電気光学効果層140の屈折率を変化させる。このように、電気光学効果層140に電界を作用させた状態を「制御層ON状態」といい、電気光学効果層140に電界を作用させない状態を「制御層OFF状態」という。
In the surface light modulation element of the first embodiment, the
That is, in the OFF state when the incident angle is 2 degrees, an electric field is applied to the electro-
例えば、ON/OFF層13がOFF状態で入射角:2度の場合、透過光のスペクトルは図3の曲線3−1の如くであるが、この状態において制御層14の電気光学効果層140に5Vの電圧を印加して「制御層ON状態」にすると、Z軸方向に伝播する光に対する屈折率は前記(1)式に従って上記と同様に計算できる。上記の場合には、印加された電圧10Vに対して電気光学効果層130の屈折率変化は0.006であったが「制御層ON状態にするために印加する電圧」は5Vであるから、波長:660nmの光に対する屈折率変化は0.003となる。
For example, when the ON /
即ち、制御層14の電気光学効果素子140の屈折率が0.003だけ大きくなったことにより、ON/OFF層13側からの光(Z軸方向に対して2度傾いている。)の屈折角が大きくなって光の伝播方向がZ軸に近づく。このようにして、制御層14を透過した光のZ軸に対する傾き角が、入射角:2度の状態から0度に近づくため、面型光変調素子の変調機能が回復する。
That is, since the refractive index of the electro-
具体的には、ON/OFF層13がOFF状態で制御層ON状態のとき、透過光のスペクトルは図4の曲線4−1のようになり、波長:660nmに対して極めて大きなピーク値を得ることができる。
Specifically, when the ON /
また、ON/OFF層13がON状態のとき、制御層14を制御層ON状態にすると、透過光のスペクトルは図4の曲線4−2の如くになってピーク値は0に近くなる。
Further, when the
このようにして、面型光変調素子への入射光の入射状態が垂直入射からずれて、有限の入射角(上の例で2度)に成った場合にも、制御層14への電界印加の制御により、垂直入射の場合と同様に良好な光変調特性を得ることができる。
In this way, even when the incident state of the incident light on the surface light modulation element deviates from the normal incidence and becomes a finite incident angle (2 degrees in the above example), the electric field is applied to the
即ち、実施例1の面型光変調素子は、多層膜反射層11、12で構成される共振器内に、信号電圧により屈折率が変化する材料からなるON/OFF層13を有した面型光変調素子において、ON/OFF層13のほかに、ON/OFF層13とは独立して電圧印加可能で、印加電圧により屈折率が変化する材料からなる制御層14を共振器内に有するものである(請求項1)。
That is, the surface light modulator of Example 1 has a surface type in which an ON /
また、ON/OFF層13、制御層14ともに、印加電圧により屈折率が変化する材料として「電気光学効果を有する材料」が用いられており(請求項2)、電気光学効果を有する材料がLiNbO3である(請求項3)。そして、ON/OFF層13と制御層14は共に、電気光学効果を有する材料の層130、140を透明電極膜131、132、141、142で挟持してなり、近接する透明電極膜132、141間に透明な電気絶縁層150を介して積層されている(請求項4)。透明電極膜131、132、141、142はZnO薄膜であり、絶縁層150はSiO2の膜である(請求項5)。
Further, both the ON /
以下に説明する実施例2は「面型光変調素子ユニット」の1実施例である。 Example 2 described below is an example of the “surface light modulation element unit”.
図5において、符号100で示す部分は面型光変調素子であり、具体的な構成は図1に示した実施例1の面型光変調素子と同様であり、必要に応じて、図1におけると同一の符号を付する。
面型光変調素子100の誘電体多層膜12の上にはプリズム17が設けられている。プリズム17は、面型光変調素子100の誘電体多層膜12から射出する光を光分離膜17Aにより2つに分岐し、一方は信号光として射出させ、他方は検出器18へモニタ光として入射させる。プリズム17による光分離は信号光:50%、モニタ光:50%ではなく、誘電体多層膜12からの射出光の殆ど(例えば95%)を「信号光」とし、5%程度をモニタ光とするように光分離膜17Aの特性が設定されている。プリズム17と検出器18とは「出力光モニタ手段」を構成する。
In FIG. 5, a portion denoted by
A
検出器18はフォトダイオード等により構成され、入射するモニタ光の強度を電気信号に変換して制御回路19に入力させる。制御回路19は「マイクロコンピュータ等、演算処理が可能な電子デバイスにより構成される制御部」と電圧印加手段で構成され、制御部により制御された印加電圧を電圧印加手段が制御層14に印加するようになっている。制御回路19は「制御手段」を構成する。
The
制御層13を「制御層OFF状態」とし、ON/OFF層をOFF状態として、誘電体多層膜11に入射光を入射させると、誘電体多層膜12から射出した光はプリズム17により分離され、一方のモニタ光は検出器18に入射する。
When the
制御回路19は検出器18から入力してくる信号に応じて、制御層14に印加する電圧を変化させ、例えば、プログラム制御によるフィードバックをかけて、モニタ光が最大と成るように制御層14への印加電圧を設定・印加する。
The control circuit 19 changes the voltage applied to the
このようにして、面型光変調素子100の透過光のスペクトルは、ON/OFF層13のOFF状態、ON状態に応じて図4の曲線4−1、4−2のようになり、ON/OFFの強度比を良好な状態に保つことができる。かくして、実施例2の面型光変調素子ユニットによれば、面型光変調素子100へ入射する入射光の入射が「垂直入射からずれた状態(有限の入射角を有する場合)」であっても、制御層14への印加電圧が最適化されることで、信号光の良好な光変調を実現することができる。
In this way, the spectrum of the transmitted light of the
即ち、実施例2の面型光変調素子ユニットは、面型光変調素子100を用いる面型光変調素子ユニットであって、面型光変調素子100は実施例1に示したものであり、面型光変調素子の出力光をモニタする出力光モニタ手段17、18を有し、この出力光モニタ手段からの信号により、制御層14への印加電圧を制御する制御手段19を有する(請求項6)。
That is, the surface light modulation element unit according to the second embodiment is a surface light modulation element unit using the surface
なお、光変調が高速で行われる場合などで、検出器18が小型の場合は、検出器18の前にレンズなどの集光性の光学素子を配置して、モニタ光を検出器18(の受光部)へ有効に集光するようにしても良い。
In the case where the light modulation is performed at high speed and the
実施例3は面型光変調素子ユニットアレイの1実施例である。
図6に実施例3の面型光変調素子ユニットアレイを概念的に示す。
この実施例3においては、図5に示したタイプの面型光変調素子ユニットが3個、互いに近接して、直線状にアレイ(1次元アレイ)として配列されている。
Example 3 is an example of a surface light modulation element unit array.
FIG. 6 conceptually shows the surface light modulation element unit array of the third embodiment.
In the third embodiment, three surface light modulation element units of the type shown in FIG. 5 are arranged close to each other and linearly arranged as an array (one-dimensional array).
図6(a)は上面図、図6(b)は要部正面図、図8(d)は側面図である。3個の面型光変調素子ユニット100R、100G、100Bは、光変調する光の波長が異なっており、面型光変調素子ユニット100Rは赤色光(660nm)、面型光変調素子ユニット100Gは緑色光(532nm)、面型光変調素子ユニット100Bは青色光(457nm)の光変調を行うようになっている。
6A is a top view, FIG. 6B is a front view of the main part, and FIG. 8D is a side view. The three surface light
これに応じて、これら面型光変調素子ユニットにおける共振器を構成する多層膜反射層の膜厚や、ON/OFF層、制御層の電気光学効果層の厚さ、透明絶縁層の層厚が異なっている。基本的にどの層も光学長が利用する波長の1/4の光学的厚さとなっている。 Correspondingly, the thickness of the multilayer reflective layer constituting the resonator in these surface light modulation element units, the thickness of the ON / OFF layer, the electro-optic effect layer of the control layer, and the thickness of the transparent insulating layer Is different. Basically, every layer has an optical thickness of ¼ of the wavelength used by the optical length.
各面型光変調素子ユニットは、射出光を信号光とモニタ光に分離するプリズムPR、PG、PBを有し、これらプリズムは対応する面型光変調素子15R、15G、15B上に配設されている。各プリズムPR、PG、PBから射出するモニタ光を受光する検出器18R、18G、18Bも、図6(b)に示すように、例えばフォトダイオードアレイとしてアレイ化されて配列されて検出器アレイ180を構成している。
Each surface light modulation element unit has prisms PR, PG, and PB that separate the emitted light into signal light and monitor light, and these prisms are disposed on the corresponding surface
制御回路19Aは、面型光変調素子ユニット100R、100G、100Bに共通化されているが、勿論、ユニットごとに個別的に設けても良い。制御回路19Aは図6(d)に示すように、各ユニットの面型光変調素子15R、15G、15B(図6(d)には面型光変調素子15Rが示されている。)の制御層に最適化された「制御電圧」を印加する。
The
各面型光変調素子ユニット100R、100G、100Bの構成・作用は実施例2の場合と同様であるので詳細な説明は省略する。ただし、各面型光変調素子ユニットは独立して動作できるようになっていることは勿論である。
Since the configuration and operation of each of the surface light
実施例2の場合と同様に、高速に光変調する場合など検出器アレイが小型の場合は、アレイ化された検出器18R、18G、18Bの前にレンズアレイなどを配置して、個々の検出器にモニタ光を集光させるようにすることができる。
即ち、実施例3の面型光変調素子ユニットアレイは、実施例2の面型光変調素子ユニットを複数ユニット100R、100G、100Bをアレイ状に配列してなる(請求項7)。
As in the case of the second embodiment, when the detector array is small, such as when optical modulation is performed at high speed, a lens array is arranged in front of the arrayed
That is, the surface light modulation element unit array of the third embodiment is formed by arranging the surface light modulation element units of the second embodiment in a plurality of
なお、上には、光変調として「ON/OFFを切り替える場合」を説明したが、ON状態とOFF状態との間の透過率を連続的もしくは離散的に取り得るような変調も勿論可能である。 In the above description, “on / off switching” is described as the optical modulation. However, it is of course possible to perform modulation such that the transmittance between the ON state and the OFF state can be taken continuously or discretely. .
11、12 誘電体多層膜(多層膜反射層)
13 ON/OFF層
14 制御層
130、140 電気光学効果層
11, 12 Dielectric multilayer film (multilayer film reflective layer)
13 ON /
Claims (7)
ON/OFF層のほかに、上記ON/OFF層とは独立して電圧印加可能で、印加電圧により屈折率が変化する材料からなる制御層を上記共振器内に有し、
上記ON/OFF層は、印加される信号電圧に応じて屈折率が変化することにより、上記共振器からの射出光の強度を切り替える機能を有し、
上記制御層は、上記ON/OFF層がOFF状態のときに、上記印加電圧により屈折率を増大させ、共振器への入射光の入射角の垂直入射からのずれを補正する機能を有することを特徴とする面型光変調素子。 In a surface light modulation element having an ON / OFF layer made of a material whose refractive index changes depending on a signal voltage in a resonator formed of a multilayer reflection layer,
In addition to the ON / OFF layer, the ON / and OFF layers can independently applied voltage, the control layer made of a material whose refractive index changes possess within the cavity by an applied voltage,
The ON / OFF layer has a function of switching the intensity of light emitted from the resonator by changing the refractive index according to the applied signal voltage,
The control layer has a function of increasing a refractive index by the applied voltage when the ON / OFF layer is in an OFF state, and correcting a deviation of the incident angle of incident light to the resonator from normal incidence. A surface-type light modulation element.
ON/OFF層、制御層ともに、印加電圧により屈折率が変化する材料として、電気光学効果を有する材料が用いられていることを特徴とする面型光変調素子。 The surface light modulator according to claim 1, wherein
A surface light modulation element characterized in that a material having an electro-optic effect is used as a material whose refractive index changes depending on an applied voltage in both the ON / OFF layer and the control layer.
電気光学効果を有する材料がLiNbO3であることを特徴とする面型光変調素子。 The surface light modulator according to claim 2,
A surface light modulation element, wherein the material having an electro-optic effect is LiNbO 3 .
ON/OFF層と制御層は共に、電気光学効果を有する材料の層を透明電極膜で挟持してなり、近接する透明電極膜間に透明な電気絶縁層を介して積層されていることを特徴とする面型光変調素子。 The planar light modulation element according to claim 2 or 3,
Both the ON / OFF layer and the control layer are formed by sandwiching a layer of a material having an electro-optic effect with a transparent electrode film, and are laminated via a transparent electric insulating layer between adjacent transparent electrode films. A surface light modulator.
透明電極膜はZnO薄膜であり、絶縁層はSiO2の膜であることを特徴とする面型光変調素子。 The surface light modulator according to claim 4,
A surface light modulation element, wherein the transparent electrode film is a ZnO thin film and the insulating layer is a SiO 2 film.
面型光変調素子は、請求項1〜5の任意の1に記載のものであり、
面型光変調素子の出力光をモニタする出力光モニタ手段を有し、
この出力光モニタ手段からの信号により、制御層への印加電圧を制御する制御手段を有することを特徴とする面型光変調素子ユニット。 A surface light modulation element unit using a surface light modulation element,
The surface light modulation element is any one of claims 1 to 5,
Having output light monitoring means for monitoring the output light of the surface light modulator;
A surface light modulation element unit comprising control means for controlling a voltage applied to the control layer based on a signal from the output light monitoring means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005073990A JP4768289B2 (en) | 2005-03-15 | 2005-03-15 | Surface light modulation element, surface light modulation element unit, and surface light modulation element unit array |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005073990A JP4768289B2 (en) | 2005-03-15 | 2005-03-15 | Surface light modulation element, surface light modulation element unit, and surface light modulation element unit array |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006258992A JP2006258992A (en) | 2006-09-28 |
JP4768289B2 true JP4768289B2 (en) | 2011-09-07 |
Family
ID=37098360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005073990A Expired - Fee Related JP4768289B2 (en) | 2005-03-15 | 2005-03-15 | Surface light modulation element, surface light modulation element unit, and surface light modulation element unit array |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4768289B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101603778B1 (en) | 2009-01-19 | 2016-03-25 | 삼성전자주식회사 | Optical image shutter |
JP5783139B2 (en) | 2012-06-18 | 2015-09-24 | 株式会社デンソー | Fabry-Perot interferometer |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2980788B2 (en) * | 1992-10-21 | 1999-11-22 | 三菱電機株式会社 | Laser device |
US6792011B2 (en) * | 2001-04-19 | 2004-09-14 | Hrl Laboratories, Llc | Frequency modulated laser with high modulation bandwidth |
US7075954B2 (en) * | 2001-05-29 | 2006-07-11 | Nl Nanosemiconductor Gmbh | Intelligent wavelength division multiplexing systems based on arrays of wavelength tunable lasers and wavelength tunable resonant photodetectors |
JP2003207753A (en) * | 2002-01-16 | 2003-07-25 | Sun Tec Kk | Variable wavelength band-pass filter |
US7031360B2 (en) * | 2002-02-12 | 2006-04-18 | Nl Nanosemiconductor Gmbh | Tilted cavity semiconductor laser (TCSL) and method of making same |
KR20060015242A (en) * | 2003-06-13 | 2006-02-16 | 니뽄 덴신 덴와 가부시키가이샤 | Variable wavelength optical filter |
JP2005043770A (en) * | 2003-07-24 | 2005-02-17 | Sun Tec Kk | Spatial light modulator, method for optical recording, and device for optical recording |
-
2005
- 2005-03-15 JP JP2005073990A patent/JP4768289B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006258992A (en) | 2006-09-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5710655A (en) | Cavity thickness compensated etalon filter | |
US5150236A (en) | Tunable liquid crystal etalon filter | |
US7167230B2 (en) | Liquid crystal variable wavelength filter unit, and driving method thereof | |
US20070121210A1 (en) | Polarized diffractive filter and layered polarized diffractive filter | |
US20070171504A1 (en) | Light control device and light control system using the same | |
JP2006201472A (en) | Optical controller unit | |
US20090073547A1 (en) | Optical modulator and optical modulation system | |
US7894115B2 (en) | Light control apparatus having light modulating film | |
US20090034048A1 (en) | Method for manufacturing optical modulator, optical modurator, and optical modulation system | |
JP4768289B2 (en) | Surface light modulation element, surface light modulation element unit, and surface light modulation element unit array | |
JP4184693B2 (en) | Polarization-controlled liquid crystal light modulator | |
EP1255156A2 (en) | Tunable optical filter | |
JP4106981B2 (en) | Optical attenuator | |
US20120081625A1 (en) | Variable optical attenuator (voa) | |
JP4545008B2 (en) | Gate switch and space optical switch and gate switching system using the same | |
US8619216B1 (en) | Optical wavelength filter | |
US11789331B2 (en) | Tunable optical wedge for beam steering | |
WO2022019012A1 (en) | Optical device | |
JPH04140714A (en) | Variable wavelength filter module | |
JPS6248814B2 (en) | ||
JP3108344B2 (en) | Optical filter module | |
JP4786841B2 (en) | Liquid crystal optical switch and driving method thereof | |
JPH0980373A (en) | Optical filter module | |
JP2006235493A (en) | Light control system and method of calibrating fabry-perot resonator | |
JP2004077708A (en) | Optical attenuator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080312 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101130 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110128 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110614 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110616 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4768289 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140624 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |