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JPH0786625B2 - Light deflection device - Google Patents

Light deflection device

Info

Publication number
JPH0786625B2
JPH0786625B2 JP22574888A JP22574888A JPH0786625B2 JP H0786625 B2 JPH0786625 B2 JP H0786625B2 JP 22574888 A JP22574888 A JP 22574888A JP 22574888 A JP22574888 A JP 22574888A JP H0786625 B2 JPH0786625 B2 JP H0786625B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
light
acoustic wave
surface acoustic
optical path
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 - Lifetime
Application number
JP22574888A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0273333A (en
Inventor
信春 野崎
正美 羽鳥
寛 砂川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP22574888A priority Critical patent/JPH0786625B2/en
Publication of JPH0273333A publication Critical patent/JPH0273333A/en
Publication of JPH0786625B2 publication Critical patent/JPH0786625B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光偏向装置、特に詳細には光ビームを光導波路
内に導波させ、この光ビームを、光導波路において伝播
させた表面弾性波によって偏向させて光導波路から取り
出すようにした光偏向装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical deflecting device, and more particularly to a surface acoustic wave in which a light beam is guided in an optical waveguide and the light beam is propagated in the optical waveguide. The present invention relates to an optical deflecting device which is deflected by and is extracted from an optical waveguide.

(従来の技術) 光走査記録装置や光走査読取装置において光ビームを偏
向させる光偏向装置として、従来より、ガルバノメータ
ミラーやポリゴンミラー等の機械式光偏向器や、EOD
(電気光学光偏向器)、AOD(音響光学光偏向器)が多
く用いられている。しかし機械式光偏向器においては、
耐久性に難がある、大型化しやすいといった問題があ
り、一方EODやAODにおいては、光偏向角が大きく取れな
いのでビーム光路が長くなり、光走査記録装置等の大型
化を招くといった問題がある。
(Prior Art) As an optical deflecting device for deflecting a light beam in an optical scanning recording device or an optical scanning reading device, a mechanical optical deflector such as a galvanometer mirror or a polygon mirror or an EOD has been conventionally used.
(Electro-optical light deflector) and AOD (acousto-optical light deflector) are widely used. However, in the mechanical light deflector,
Durability is difficult and there is a problem that it tends to increase in size. On the other hand, in EOD and AOD, there is a problem that the beam optical path becomes long because the optical deflection angle cannot be made large, which leads to the size increase of optical scanning recording devices. .

上述のような問題を解消しうる光偏向装置として近時、
光導波路を用いる光偏向装置が注目されている。この光
偏向装置は、表面弾性波が伝播可能な材料から形成され
た薄膜光導波路と、この光導波路内を導波する光ビーム
と交わる方向に進行して周波数が連続的に変化する表面
弾性波を該光導波路において発生させる手段(例えば交
叉くし形電極対と、この電極対に周波数が連続的に変化
する交番電圧を印加するドライバーとから構成される)
とを有するものである。この光偏向装置においては、光
導波路内に導波する光ビームが表面弾性波との音響光学
相互作用によりブラック回折し、そしてこの回折角は表
面弾性波周波数に応じて変化するので、表面弾性波周波
数を上述のように変えることにより、光ビームを光導波
路内において連続的に偏向させることができる。こうし
て偏向させた光ビームは、例えば光導波路の表面に形成
した回折格子(グレーティングカプラ)やプリズムカプ
ラ等によって光導波路外に出射させることができる。
Recently, as an optical deflector capable of solving the above problems,
Attention has been paid to an optical deflector using an optical waveguide. This optical deflector comprises a thin film optical waveguide formed of a material capable of propagating a surface acoustic wave, and a surface acoustic wave whose frequency continuously changes in a direction intersecting with a light beam guided in the optical waveguide. Means for generating in the optical waveguide (for example, composed of a pair of cross-shaped electrodes and a driver for applying an alternating voltage whose frequency continuously changes to the pair of electrodes)
And have. In this optical deflector, the light beam guided in the optical waveguide is black-diffracted by the acousto-optic interaction with the surface acoustic wave, and this diffraction angle changes according to the surface acoustic wave frequency. By varying the frequency as described above, the light beam can be continuously deflected within the optical waveguide. The light beam thus deflected can be emitted outside the optical waveguide by, for example, a diffraction grating (grating coupler) or a prism coupler formed on the surface of the optical waveguide.

なお上記のような光偏向装置については、例えば特開昭
62−77761号公報に詳しい記載がなされている。
An example of the light deflector as described above is disclosed in
The detailed description is given in JP 62-77761 A.

(発明が解決しようとする課題) ところで、上述の光偏向装置を構成する薄膜光導波路
は、一般にLiNbO3やLiTaO3等の一軸異方性結晶基板から
形成され、偏向される光ビームは該光導波路内をTM導波
モード、TE導波モードあるいはそれらが互いに変換する
モードで進行するが、その際導波光が基板側に放射して
損失しやすい、という問題が従来より認められていた。
以下、この導波光の放射損失が生じやすい理由について
説明する。
(Problems to be Solved by the Invention) By the way, the thin film optical waveguide constituting the above-mentioned optical deflecting device is generally formed from a uniaxial anisotropic crystal substrate such as LiNbO 3 or LiTaO 3 , and the deflected light beam is It has been conventionally recognized that the guided light propagates in the waveguide in the TM guided mode, the TE guided mode, or a mode in which they are converted to each other, but the guided light is easily radiated to the substrate side and lost.
The reason why the radiation loss of the guided light is likely to occur will be described below.

上述の一軸異方性薄膜光導波路は、光学軸が導波路面内
に含まれるように(いわゆるX−cutやY−cut)形成さ
れる。その場合、導波光の放射損失係数αは、上記光学
軸に対して導波光伝播方向がなす角度θに応じて変化
し、その特性は一般に第4図に示すようなものとなって
いるから、上記放射損失を最も低くするためには、導波
光を光学軸に対して90゜あるいは0゜に近い角度で伝播
させればよいことになる。しかし上記の光偏向装置にお
いて、導波光を途中で表面弾性波によって回折、偏向さ
れるから、当然この回折の前後で伝播方向が変わり、し
たがって回折前後の導波光をともに上述のような角度で
伝播させることは不可能となる。こうして回折前あるい
は回折後の導波光の進行方向が90゜あるいは0゜に近い
値から外れると、導波光が大きく放射損失することにな
る。以下、この放射損失を具体的に説明する。例えばX
−cutのLiNbO3基板からなる光導波路において、波長λ
=633nmの光ビームを導波させ、周波数f=1GHz、伝播
速度v=3500m/sの表面弾性波によってこの光ビームを
回折させて、回折後y軸方向に(光学軸に対して90゜の
方向に)進行させる場合、ブラッグ角をθとすると、
光導波路の実効屈折率Neff=2.2のとき、 となる。表面弾性波に入射する前の光ビームが光学軸と
なす角度θは、 θ=90−2θ85゜ となり、この角度θのとき放射損失係数α=1.5dB/cmと
なる。光ビームが光導波路内に入射してから表面弾性波
に到達するまでの導波距離L=5mmであるとすれば、導
波光伝搬効率ηは、 となる。つまり放射損失は、光ビームが光導波路内に入
射してから表面弾性波に到達するまでの間だけ、理論上
約16%にも達する。
The uniaxial anisotropic thin film optical waveguide described above is formed so that the optical axis is included in the waveguide surface (so-called X-cut or Y-cut). In that case, the radiation loss coefficient α of the guided light changes in accordance with the angle θ formed by the guided light propagation direction with respect to the optical axis, and its characteristics are generally as shown in FIG. In order to minimize the radiation loss, the guided light may be propagated at an angle of 90 ° or close to 0 ° with respect to the optical axis. However, in the above-mentioned optical deflector, since the guided light is diffracted and deflected by the surface acoustic wave on the way, the propagation direction naturally changes before and after this diffraction, and therefore the guided light before and after the diffraction propagates at the angle as described above. It is impossible to let them do it. In this way, when the traveling direction of the guided light before or after diffraction deviates from the value close to 90 ° or 0 °, the guided light causes a large radiation loss. The radiation loss will be specifically described below. For example X
In the optical waveguide composed of −cut LiNbO 3 substrate, the wavelength λ
A light beam of 633 nm is guided, and the light beam is diffracted by a surface acoustic wave having a frequency f = 1 GHz and a propagation velocity v = 3500 m / s, and after diffraction, in the y-axis direction (90 ° relative to the optical axis Direction), if the Bragg angle is θ B ,
When the effective refractive index Neff of the optical waveguide is 2.2, Becomes The angle θ formed by the light beam with the optical axis before entering the surface acoustic wave is θ = 90−2θ B 85 °, and the radiation loss coefficient α = 1.5 dB / cm at this angle θ. Assuming that the guided distance L from the light beam entering the optical waveguide to the surface acoustic wave is L = 5 mm, the guided light propagation efficiency η is Becomes That is, the radiation loss theoretically reaches about 16% only after the light beam enters the optical waveguide and reaches the surface acoustic wave.

以上述べたように導波光の放射損失が大きければ、当然
光利用効率が低下し、半導体レーザ等の光源として高出
力で高価なものが必要となり、またこの光導波路型光偏
向装置を利用する光走査記録装置等の消費電力も大きく
なってしまう。
As described above, if the radiation loss of the guided light is large, the light utilization efficiency naturally lowers, and a high-power and expensive light source such as a semiconductor laser is required, and the light using this optical waveguide type optical deflector is required. The power consumption of the scanning recording device and the like also increases.

そこで本発明は、導波光の放射損失を低く抑えることが
できる光導波路型光偏向装置を提供することを目的とす
るものである。
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical waveguide type optical deflector capable of suppressing the radiation loss of guided light.

(課題を解決するための手段) 本発明の光偏向装置は、先に述べたように、光学軸が導
波路面内に含まれるように形成された、表面弾性波が伝
播可能な一軸異方性薄膜光導波路と、 この光導波路内に入射されて該光導波路内を導波する光
ビームと交わる方向に進行して、周波数が連続的に変化
する表面弾性波を該光導波路において発生させる手段と
を備えた光導波路型の光偏向装置において、 上記表面弾性波に入射する前の光ビームの光路を変換す
る光路変換素子が設け、 上記光路変換前の光ビームの光路、および表面弾性波に
よって回折、偏向した後の光ビームの光路と前記光学軸
とがなすそれぞれの角度が、光路変換後表面弾性液に入
射するまでの光ビームの光路と上記光学軸とがなす角度
と比べて、導波光の放射損失がより少ない角度となるよ
うに表面弾性波発生手段の表面弾性波発生部と光路変換
素子とを配し、 また上述の光路変換素子を、表面弾性波に近接配置した
ことを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problem) As described above, the optical deflecting device of the present invention is a uniaxial anisotropic device capable of propagating a surface acoustic wave, formed so that the optical axis is included in the waveguide surface. Thin-film optical waveguide, and means for generating in the optical waveguide a surface acoustic wave whose frequency continuously changes by advancing in a direction intersecting with a light beam which is incident on the optical waveguide and is guided in the optical waveguide. In an optical waveguide type optical deflecting device including an optical path conversion element for converting an optical path of a light beam before entering the surface acoustic wave, the optical path of the light beam before the optical path conversion and the surface acoustic wave The respective angles formed by the optical path of the light beam after being diffracted and deflected and the optical axis are compared with the angle formed by the optical path of the light beam until it enters the surface elastic liquid after the optical path conversion and the optical axis. Corners with less radiation loss of wave light The surface acoustic wave generating portion of the surface acoustic wave generating means and the optical path changing element are arranged so that the optical path changing element has the same degree, and the above-mentioned optical path changing element is arranged close to the surface acoustic wave.

(作用) 上述のような光路変換素子を設ければ、光導波路内に入
射してから該素子に入射するまでの光ビームの光路と、
表面弾性波によって回折した後光導波路内を導波する光
ビームの光路の双方を、光学軸に対して90゜あるいは0
゜に近い角度に設定可能となる。これら2つの光路は、
例えば光導波路表面に形成した回折格子(グレーティン
グカプラ)やプリズムカプラによって外部光を光導波路
内に入射させるため、あるいは導波光を光導波路外に出
射させるためにどうしても長くなりがちであるが、これ
らの光路の角度が上述のようになっていれば、そこにお
ける導波光の放射損失を極めて低く抑えることが可能と
なる。
(Operation) When the optical path conversion element as described above is provided, the optical path of the light beam from entering the optical waveguide to entering the element,
Both the optical path of the light beam guided in the optical waveguide after being diffracted by the surface acoustic wave is 90 ° or 0 with respect to the optical axis.
It is possible to set the angle close to °. These two optical paths are
For example, a diffraction grating (grating coupler) or prism coupler formed on the surface of the optical waveguide tends to make the length longer in order to allow external light to enter the optical waveguide or to emit the guided light outside the optical waveguide. If the angle of the optical path is as described above, it is possible to suppress the radiation loss of the guided light there to be extremely low.

また、上記光路変換素子において光路変換されてから表
面弾性波に入射するまで光導波路内を導波する光ビーム
の光路は、放射損失が大きくなりがちな角度となるが、
該光路変換素子が表面弾性波に近接して配置されていれ
ば、この光路が短くなり、そこにおける導波光の放射損
失を低く抑えることができる。
Further, the optical path of the light beam guided in the optical waveguide from the optical path conversion in the optical path conversion element until it is incident on the surface acoustic wave has an angle at which radiation loss tends to increase,
If the optical path conversion element is arranged close to the surface acoustic wave, the optical path becomes short and the radiation loss of the guided light there can be suppressed low.

(実 施 例) 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。
(Examples) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.

第1、2図および3図は、本発明の一実施例による光偏
向装置を示すものである。この光偏向装置10は、一例と
して光走査記録装置を構成するものであり、透明な基板
16上に形成された薄膜光導波路11と、この光導波路11の
側端部に設けられた傾斜指チャープ交叉くし形電極対
(Tilted−Finger Chirped Inter Digital Transduce
r、以下IDTと称する)15と、光変調器を兼ねた光路変換
素子としての電気光学グレーティング(Electrooptic G
rating、以下EOGと称する)14と、この光導波路11の表
面において互いに離して設けられた光入射用線状回折格
子(Linear Grating Coupler:以下LGCTと称する)20お
よび光出射用LGC21とを有している。また基板16の光導
波路11と反対側の表面16a上には、光入射用プリズム30
と、光出射用プリズム31が取り付けられている。光入射
用プリズム30は断面三角形状のもので、第1の光通過面
30aと第2の光通過面30bを有し、上記第1の光通過面30
aが基板表面16aに強く押圧されることにより、あるいは
高屈折率の接着剤を用いる等により、該表面16aに密着
固定されている。光出射用プリズム31も上記光入射用プ
リズム30と同様の形状とされ、第1の光通過面31a、第
2の光通過面31bを有し、上述と同様にして基板16aに固
定されている。
1, 2 and 3 show an optical deflecting device according to an embodiment of the present invention. This optical deflecting device 10 constitutes an optical scanning recording device as an example, and a transparent substrate
The thin-film optical waveguide 11 formed on the 16 and a pair of tilted finger chirped interdigital transducers (Tilted-Finger Chirped Inter Digital Transduce) provided at the side end of the optical waveguide 11.
r, hereinafter referred to as IDT) 15, and an electro-optic grating (Electrooptic G) as an optical path changing element that also functions as an optical modulator.
rating, hereinafter referred to as EOG) 14, a light-incident linear diffraction grating (hereinafter referred to as LGCT) 20 and a light-exiting LGC 21 provided on the surface of the optical waveguide 11 so as to be separated from each other. ing. Further, on the surface 16a of the substrate 16 opposite to the optical waveguide 11, the light incidence prism 30 is provided.
And a light emitting prism 31 is attached. The light incident prism 30 has a triangular cross section, and has a first light passage surface.
30a and a second light passage surface 30b, the first light passage surface 30
The a is tightly fixed to the surface 16a by being strongly pressed against the surface 16a of the substrate or by using an adhesive having a high refractive index. The light emitting prism 31 also has the same shape as the light incident prism 30, has a first light passage surface 31a and a second light passage surface 31b, and is fixed to the substrate 16a in the same manner as described above. .

本実施例においては一例として、基板16に負の一軸異方
性結晶であるLiNbO3ウェハを用い、このウェハの表面に
Ti拡散膜を設けることにより光導波路11を形成してい
る。ここで、基板16はX−cutとされ、光学軸(Z軸)
が第3図中で上下方向となるように形成されている。な
お光導波路11は上記のTi拡散に限らず、基板16上にその
他の材料をスパッタ、蒸着する等して形成することもで
きる。また本発明では上述したLiNbO3に限らず、例えば
正の一軸異方性結晶であるLitaO3等、その他公知の基板
を用いて光導波路11を形成することができる。そしてこ
の光導波路11は、上記光学軸が導波路面内に含まれるよ
うに形成される。またこの光導波路11は、上記Ti拡散膜
等、後述する表面弾性波が伝播可能な材料から形成され
る。
In this example, as an example, a LiNbO 3 wafer, which is a negative uniaxial anisotropic crystal, is used as the substrate 16, and the surface of this wafer is
The optical waveguide 11 is formed by providing a Ti diffusion film. Here, the substrate 16 is X-cut, and the optical axis (Z axis)
Are formed so as to extend in the vertical direction in FIG. The optical waveguide 11 is not limited to the Ti diffusion described above, but may be formed on the substrate 16 by sputtering, vapor deposition, or the like. Further, in the present invention, the optical waveguide 11 can be formed using not only the above-mentioned LiNbO 3 but also other known substrates such as LitaO 3 which is a positive uniaxial anisotropic crystal. The optical waveguide 11 is formed such that the optical axis is included in the waveguide surface. The optical waveguide 11 is made of a material such as the Ti diffusion film described above that can propagate surface acoustic waves, which will be described later.

なお光導波路については、例えばティー タミール(T.
Tamir)編「インテグレイテッド オプティクス(Integ
rated Optics)」)(トピックス イン アプライド
フィジックス(Topics in Applied Physics)第7巻)
スプリンガー フェアラーグ(SPringer−Verlag)刊
(1975);西原、春名、栖原共著「光集積回路」オーム
社刊(1985)等の成著に詳細な記述がある。
Regarding the optical waveguide, for example, Titamir (T.
Tamir) “Integrated Optics (Integ
rated Optics))) (Topics in Applied
Physics (Topics in Applied Physics Volume 7)
Detailed descriptions are given in publications such as "Springer-Verlag"(1975); Nishihara, Haruna, and Suhara "Optical Integrated Circuits" published by Ohmsha (1985).

記録光を発する半導体レーザ18は、光入射用プリズム30
の第2の光通過面30bに向けて垂直に、波長λ=780nmの
光ビーム(レーザビーム)13を射出するように配置され
ている。発散ビームであるこの光ビーム13は、コリメー
ターレンズ27によって平行ビームとされた上で上記第2
の光通過面30bから光入射用プリズム30内に入射し、そ
の第1の光通過面30aを通過して基板16内に入射し、光
導波路11を透過して、その表面に形成された前記LGC20
の部分に入射する。それにより光ビーム13はこのLGC20
で回折して光導波路11内に入射し、該光導波路11内をTE
導波モードで矢印A方向に進行する。
The semiconductor laser 18 that emits recording light is a prism 30 for light incidence.
Is arranged so as to emit a light beam (laser beam) 13 having a wavelength λ = 780 nm perpendicularly to the second light passage surface 30b. This light beam 13, which is a divergent beam, is made into a parallel beam by the collimator lens 27, and then the second beam
From the light passing surface 30b into the light entrance prism 30, passes through the first light passing surface 30a, enters into the substrate 16, passes through the optical waveguide 11, and is formed on the surface thereof. LGC20
Is incident on the part of. As a result, the light beam 13 is
The light is diffracted by and is incident on the inside of the optical waveguide 11.
It travels in the direction of arrow A in the guided mode.

画像記録を行なう際には、例えばエンドレスベルト等の
移送手段22上に感光体23がセットされる。そして半導体
レーザ18はレーザ駆動回路19により、レーザビーム13を
射出するように駆動され、それとともにIDT15には駆動
回路17から、周波数が1〜2GHzの間で連続的に変化する
交番電圧が印加される。一方導波光(平行ビーム)13の
光路に配されたEOG14には、駆動回路24から電圧Vが印
加される。この電圧Vの値は、画像信号Sを受ける変調
回路25により、該信号Sに応じて変化するように(つま
り光ビーム13を強度変調する場合は連続的に変化するよ
うに、ON−OFF変調する場合は2値のうちの一方を選択
的にとるように)制御される。
When recording an image, the photoconductor 23 is set on the transfer means 22 such as an endless belt. Then, the semiconductor laser 18 is driven by the laser drive circuit 19 so as to emit the laser beam 13, and at the same time, an alternating voltage whose frequency continuously changes between 1 and 2 GHz is applied to the IDT 15 from the drive circuit 17. It On the other hand, the voltage V is applied from the drive circuit 24 to the EOG 14 arranged in the optical path of the guided light (parallel beam) 13. The value of the voltage V is ON-OFF modulated by the modulation circuit 25 that receives the image signal S so that it changes according to the signal S (that is, it continuously changes when the light beam 13 is intensity-modulated). If it does, one of the two values is controlled selectively).

上記のEOG14は回折格子を形成するものであり、このEOG
14により導波光13が回折し、回折光13′は第1図の実線
表示の方向に、また0次光13″は破線表示の方向に進行
する。そしてこのEOG14によって光導波路11に電界印加
がなされると、電気光学効果により光導波路11の屈折率
が変化し、上記回折の効率が変化する。この回折効率の
変化率は、EOG14に印加される電圧Vの値に応じて変化
するので、結局上記回折光13′は画像信号Sに応じて変
調されることになる。
The above EOG14 forms a diffraction grating.
The guided light 13 is diffracted by 14 and the diffracted light 13 'travels in the direction shown by the solid line in FIG. 1 and the 0th order light 13 "travels in the direction shown by the broken line. When this is done, the refractive index of the optical waveguide 11 changes due to the electro-optic effect, and the diffraction efficiency changes. Since the change rate of the diffraction efficiency changes according to the value of the voltage V applied to the EOG 14, Eventually, the diffracted light 13 'is modulated according to the image signal S.

なお、上記実施例におけるEOG14は、電極指線幅が3.75
μm、電極指周期が15μm、電極指の有効長が1.3mm、
電極指対数が100対のものであり、最大回折効率η=9
3%、変調周波数fM=25MHzを実現できた。このようなEO
G14は、公知のフォトリソ法等によって形成可能であ
る。一方IDT15に前述のような電圧印加がなされること
により、光導波路11の表面を表面弾性波12が第1図の矢
印B方向に進行する。IDT15は、この表面弾性波12が導
波光(前記回折光)13′の光路に交わる方向に進行する
ように配設されている。したがって導波光13′は、表面
弾性波12を横切るように進行するが、その際該導波光1
3′は表面弾性波12との音響光学相互作用によりブラッ
グ(Bragg)回折する。周知の通り、この回折による導
波光13′の偏向角は、表面弾性波12の周波数にほぼ比例
する。前述の通り駆動回路17はIDT15に、周波数が連続
的に変化する交番電圧を印加するので、表面弾性波12の
周波数が連続的に変化し、それともブラッグ条件が常に
満たされるように表面弾性波12の伝播方向が連続的に変
化し、それにより上記偏向角が連続的に変化するように
なる。したがってこの導波光13′は矢印Cで示す通り、
回折角が連続的に変化するように回折、偏向する。この
ようにして偏向した導波光13′は、LGC21により回折し
て光導波路11から裏板16側に出射する。こうして光導波
路11から出射して外部光となった光ビーム13′は、光出
射用プリズム31の第1の光通過面31aを通過して該プリ
ズム31内に入射し、第2の光通過面31bを垂直に通過し
てプリズム外に出射する。
The EOG14 in the above embodiment has an electrode finger line width of 3.75.
μm, electrode finger cycle is 15 μm, effective length of electrode finger is 1.3 mm,
The number of electrode finger pairs is 100, and the maximum diffraction efficiency η M = 9
We were able to achieve 3% and a modulation frequency f M = 25 MHz. EO like this
G14 can be formed by a known photolithography method or the like. On the other hand, when the above-mentioned voltage is applied to the IDT 15, the surface acoustic wave 12 propagates on the surface of the optical waveguide 11 in the direction of arrow B in FIG. The IDT 15 is arranged so that the surface acoustic wave 12 travels in a direction intersecting the optical path of the guided light (the diffracted light) 13 '. Therefore, the guided light 13 ′ travels across the surface acoustic wave 12 while the guided light 1 ′ is being transmitted.
3'is Bragg-diffracted by the acousto-optic interaction with the surface acoustic wave 12. As is well known, the deflection angle of the guided light 13 'due to this diffraction is substantially proportional to the frequency of the surface acoustic wave 12. As described above, the drive circuit 17 applies to the IDT 15 an alternating voltage whose frequency changes continuously, so that the frequency of the surface acoustic wave 12 changes continuously, or the surface acoustic wave 12 is adjusted so that the Bragg condition is always satisfied. The direction of propagation of is continuously changed, whereby the deflection angle is continuously changed. Therefore, this guided light 13 'is, as shown by the arrow C,
Diffract and deflect so that the diffraction angle changes continuously. The guided light 13 ′ thus deflected is diffracted by the LGC 21 and emitted from the optical waveguide 11 to the back plate 16 side. In this way, the light beam 13 'which is emitted from the optical waveguide 11 and becomes external light passes through the first light passage surface 31a of the light emission prism 31 and enters the prism 31 to form the second light passage surface. It passes through 31b vertically and goes out of the prism.

上述のようにして光偏向装置10外に出射した光ビーム1
3′は、例えばfθレンズからなる走査レンズ26を通過
して小さなビームスポットQに絞られ、感光体23上を矢
印u方向に走査(主走査)する。それとともに感光体23
が、移送手段22により上記主走査の方向と略直角な矢印
v方向に移送されて副走査がなされるので、感光体23は
光ビーム13′により2次元的に走査される。前述したよ
うにこの光ビーム13′は画像信号Sに基づいて変調され
ているので、感光体23上にはこの画像信号Sが担う画像
が記録される。
The light beam 1 emitted outside the optical deflector 10 as described above.
3'is passed through the scanning lens 26 formed of, for example, an f.theta. Photoconductor 23
However, since the sub-scanning is carried out by being carried by the carrying means 22 in the direction of arrow v substantially perpendicular to the main scanning direction, the photoconductor 23 is two-dimensionally scanned by the light beam 13 '. Since the light beam 13 'is modulated based on the image signal S as described above, the image carried by the image signal S is recorded on the photoconductor 23.

なお1主走査ライン分の画像信号Sと光ビーム13′の主
走査との同期をとるためには、この画像信号Sに含まれ
るブランキング信号Sbをトリガ信号として用いて、IDT1
5への電圧印加タイミングを制御すればよい。またこの
ブランキング信号Sbにより移送手段22の駆動タイミング
を制御することにより、上記主走査と副走査との同期を
とることができる。
In order to synchronize the image signal S for one main scanning line with the main scanning of the light beam 13 ', the blanking signal Sb included in this image signal S is used as a trigger signal to generate the IDT1
The timing of voltage application to 5 may be controlled. Further, by controlling the drive timing of the transfer means 22 by the blanking signal Sb, the main scanning and the sub scanning can be synchronized.

次に、導波光13、13′の放射損失について説明する。第
3図に示すように、LGC20およびLGC21の長さはそれぞれ
5mm、14mmとされ、またLGC20の長さ方向中央からEOG14
の中央までのY軸方向距離は3.5mm、EOG14の中央から表
面弾性波12による回折点までのY軸方向の距離は1.5m
m、上記回折点からLGC21の長さ方向中央までのY軸方向
距離は8mmとされている。そして導波光13は、LGC20から
EOG14の間において光学軸(Z軸)に対して87゜の角度
で、また導波光13′はEOG14から表面弾性波15までの間
において光学軸に対して81゜の角度で進行するように、
また表面弾性波12により回折後の導波光13′は偏向角の
中心において光学軸に対して90゜の角度で進行するよう
にEOG14およびIDT15が配置されている。なお本例におい
ては表面弾性波12による偏向の角度範囲は6゜とされて
おり、したがって回折後の導波光13′は、上記光学軸に
対して最小で87゜(=90−6/2)の角度をなすことにな
る。
Next, the radiation loss of the guided lights 13 and 13 'will be described. As shown in Fig. 3, the length of LGC20 and LGC21 are respectively
5mm, 14mm, EOG14 from the center of the LGC20 length direction
The distance from the center of the EOG 14 to the center of is 3.5 mm, and the distance from the center of the EOG 14 to the diffraction point by the surface acoustic wave 12 is 1.5 m.
The distance from the diffraction point to the center of the LGC21 in the length direction is 8 mm in the Y-axis direction. Then, the guided light 13 is emitted from the LGC 20.
In order to travel between EOG14 at an angle of 87 ° with respect to the optical axis (Z-axis) and guided light 13 'at an angle of 81 ° with respect to the optical axis between EOG14 and surface acoustic wave 15,
The EOG 14 and the IDT 15 are arranged so that the guided light 13 'diffracted by the surface acoustic wave 12 travels at an angle of 90 ° with respect to the optical axis at the center of the deflection angle. In this example, the angular range of deflection by the surface acoustic wave 12 is set to 6 °, and therefore the diffracted guided light 13 'is at least 87 ° (= 90-6 / 2) with respect to the optical axis. Will make an angle.

以上のように、EOG14よりも前の導波光の光路が光学軸
となす角度、および表面弾性波12で回折した後の導波光
の光路が光学軸となす角度はそれぞれ87゜、87〜90゜と
なっているので、第4図から明らかなように、この部分
における導波光の放射損失係数αは極めて小さくなる。
前述したように、上記2つの光路の長さは比較的長くな
りがちであるが、上記のように放射損失係数aが小さい
ために、これらの光路部分における導波光の放射損失を
低く抑えることができる。他方、EOG14から表面弾性波1
2までの導波光光路が光学軸となす角度は81゜であり、
この光路部分における放射損失係数αは、上記2つの光
路におけるそれよりも大きくなる(第4図参照)。しか
し、このEOG14は表面弾性波12に十分近接させて配置さ
れているので、この放射損失係数αが比較的大きくなる
光路の長さが極めて短くなっており、したがってこの光
路における導波光の放射損失も低く抑えられる。本例に
おいてLGC20からLGC21までの間の導波光の放射損失を実
測したところ、表面弾性波12の周波数f=1.5GHzのとき
に最小で21%、一方f=1.0GHzおよび2.0GHzのとき、つ
まり偏向角が最小および最大のときに最大で28%であっ
た。なお本例では、光導波路11の実効屈折率neff=2.
2、表面弾性波12の伝播速度v=3500m/sである。
As described above, the angle formed by the optical path of the guided light before the EOG 14 and the optical axis and the angle formed by the optical path of the guided light after being diffracted by the surface acoustic wave 12 with the optical axis are 87 ° and 87-90 °, respectively. Therefore, as is clear from FIG. 4, the radiation loss coefficient α of the guided light in this portion is extremely small.
As described above, the lengths of the two optical paths tend to be relatively long, but since the radiation loss coefficient a is small as described above, it is possible to suppress the radiation loss of guided light in these optical path portions to be low. it can. On the other hand, surface acoustic wave 1 from EOG14
The angle between the guided light path up to 2 and the optical axis is 81 °,
The radiation loss coefficient α in this optical path portion is larger than that in the above two optical paths (see FIG. 4). However, since this EOG 14 is arranged sufficiently close to the surface acoustic wave 12, the length of the optical path where this radiation loss coefficient α becomes relatively large is extremely short, and therefore the radiation loss of the guided light in this optical path. Can be kept low. In this example, when the radiation loss of the guided light between LGC20 and LGC21 was measured, it was a minimum of 21% when the frequency of the surface acoustic wave 12 was f = 1.5 GHz, and when f = 1.0 GHz and 2.0 GHz, that is, The maximum deflection was 28% at the minimum and maximum deflection angles. In this example, the effective refractive index neff of the optical waveguide 11 is 2.
2. The propagation velocity of the surface acoustic wave 12 is v = 3500 m / s.

比較例として第5図図示のような光偏向装置を作成し
て、そこにおける導波光の放射損失を調べた。この比較
例において光導波路11、LGC20、21、IDT15、光ビーム13
の波長、およびIDT15に印加する交番電圧の周波数範囲
(すなわち導波光13′の偏向角範囲)は前記実施例にお
けるのと同じであり、一方前述したEOG14は設けない
で、導波光13′がLGC20から直接光学軸に対して81゜の
角度で導波するようにした。この比較例においてLGC20
からLGC21までの間の導波光の放射損失を実測したとこ
ろ、表面弾性波12の周波数f=1.5GHzのときに最小で47
%、一方f=1.0GHzおよび2.0GHzのとき、つまり偏向角
が最小および最大のときに最大で52%であった。前記実
施例における導波光の放射損失は、この比較例における
ものと比べると、極めて小さくなっていることが分か
る。
As a comparative example, an optical deflecting device as shown in FIG. 5 was prepared and the radiation loss of guided light therein was examined. In this comparative example, the optical waveguide 11, LGC20, 21, IDT15, light beam 13
And the frequency range of the alternating voltage applied to the IDT 15 (that is, the deflection angle range of the guided light 13 ') are the same as those in the above embodiment, while the EOG 14 described above is not provided and the guided light 13' is Therefore, the light is guided directly at an angle of 81 ° with respect to the optical axis. In this comparative example LGC20
The measured radiation loss of the guided light from the to the LGC21 is 47 when the frequency of the surface acoustic wave 12 is f = 1.5GHz.
%, While at f = 1.0 GHz and 2.0 GHz, that is, at the maximum and minimum deflection angles of 52%. It can be seen that the radiation loss of the guided light in the above example is extremely small as compared with that in this comparative example.

次に本発明の第2実施例について、その平面形状を示す
第6図を参照して説明する。この第2実施例の光偏向装
置40においては、第1のIDT15から発生せられた第1の
表面弾性波12によって回折された導波光13′が、第2の
IDT45から発せられた第2の表面弾性波42によって再度
回折され、それにより広偏向角範囲が得られるようにな
っている。本実施例では、第1の表面弾性波12によって
回折、偏向した導波光13′が光学軸(Z軸)となす角度
は78〜84゜(つまり偏向角範囲は6゜)、第2の表面弾
性波42によって回折、偏向した導波光13′が光学軸とな
す角度は84〜90゜(偏向角範囲は、(90−84)×2=12
゜)であり、またLGC20で光導波路11内に入射してEOG14
まで進行する導波光13の伝播方向は光学軸に対して84゜
となっており、それに対してEOG14から第1の表面弾性
波12までの間の導波光13′の伝播方向と光学軸とがなす
角度は72゜となっている。したがってこの場合も、EOG1
4を表面弾性波12に対して近接配置すれば、放射損失係
数αが大きくなりがちであるこのEOG14から表面弾性波1
2までの光路部分における導波光の放射損失を低く抑え
ることができる。そしてこの光路部分の前後における導
波光の光路は比較的長くなりがちであるが、それらの光
路の角度が上述のようになっているから該光路部分にお
ける放射損失係数αが小さくなり、全体として導波光の
放射損失を低く抑えることが可能となる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6 showing its planar shape. In the optical deflecting device 40 of the second embodiment, the guided light 13 'diffracted by the first surface acoustic wave 12 generated from the first IDT 15 is converted into the second guided light 13'.
It is again diffracted by the second surface acoustic wave 42 emitted from the IDT 45, so that a wide deflection angle range can be obtained. In this embodiment, the angle formed by the guided light 13 'diffracted and deflected by the first surface acoustic wave 12 with the optical axis (Z axis) is 78 to 84 ° (that is, the deflection angle range is 6 °), and the second surface The angle formed by the guided light 13 ′ diffracted and deflected by the elastic wave 42 with the optical axis is 84 to 90 ° (the deflection angle range is (90−84) × 2 = 12.
)), And the LGC20 is incident on the optical waveguide 11 to cause EOG14
The propagating direction of the guided light 13 traveling up to 84 ° is 84 ° with respect to the optical axis, while the propagating direction of the guided light 13 ′ between the EOG 14 and the first surface acoustic wave 12 and the optical axis are. The angle formed is 72 °. So again in this case EOG1
If the 4 is placed close to the surface acoustic wave 12, the radiation loss coefficient α tends to be large.
It is possible to suppress the radiation loss of the guided light in the optical path portion up to 2. The optical paths of the guided light before and after this optical path portion tend to be relatively long, but since the angles of these optical paths are as described above, the radiation loss coefficient α in the optical path portion becomes small, and as a whole, It is possible to suppress the radiation loss of wave light to a low level.

なお以上説明したEOG14は変調器を兼ねるものである
が、本発明において用いられる光路変換素子としてはそ
のようなものに限らず、単なる回折格子や、あるいは光
導波路に設けられたミラー等が用いられてもよい。また
上述のようなEOGを用いて導波光を光路変換する場合、
そこで回折した光を表面弾性液によって偏向させるとき
は、0次光が迷光となって被走査面上に光ビーム走査範
囲内に入り込まないようにEOGによる回折角を設定する
ことが望ましい。
Although the EOG14 described above also serves as a modulator, the optical path conversion element used in the present invention is not limited to such, and a simple diffraction grating or a mirror provided in the optical waveguide may be used. May be. In addition, when the optical path of the guided light is changed using the above EOG,
Therefore, when the diffracted light is deflected by the surface elastic liquid, it is desirable to set the diffraction angle by EOG so that the 0th-order light becomes stray light and does not enter the scanning range of the light beam.

また以上説明した2つの実施例においては、光路変換素
子に入射する前の導波光の光路、および表面弾性波で回
折した後の導波光の光路の2つが、光路変換素子と表面
弾性波との間の光路と比べると、光導波路光学軸となす
角度がより90゜に近くなるようにして、導波光放射損失
の低減化が図られているが、前述の第4図から明らかな
ように、上記2つの光路の各々と光導波路光学軸とがな
す角度をそれぞれ0゜に近く設定する一方、光路変換素
子と表面弾性波との間の光路(光学軸となす角度は、上
記2つの光路が光学軸となすそれぞれの角度よりも大き
くなる)の長さを短くするようにして、上記と同様に導
波光の放射損失を低減することもできる。
Further, in the two embodiments described above, the optical path of the guided light before entering the optical path changing element and the optical path of the guided light after being diffracted by the surface acoustic wave are the optical path changing element and the surface acoustic wave. Compared with the optical path between them, the angle formed with the optical axis of the optical waveguide is made closer to 90 ° to reduce the guided light radiation loss. As is clear from FIG. The angle formed by each of the two optical paths and the optical axis of the optical waveguide is set close to 0 °, while the optical path between the optical path conversion element and the surface acoustic wave (the angle formed by the two optical paths is It is also possible to reduce the radiation loss of the guided light in the same manner as described above by shortening the length of each angle (which is larger than each angle formed with the optical axis).

(発明の効果) 以上詳細に説明した通り本発明の光偏向装置において
は、表面弾性液に入射する前の導波光の光路を変換する
光路変換素子を設けて、該素子よりも前、および表面弾
性波よりも後の導波光の光路を放射損失が少ない角度と
し、そして上記光路変換素子は表面弾性液に近接配置し
て、放射損失係数が大きくなりやすいこれら両者間の光
路の長さを短くするようにしたから、全体として導波光
の放射損失が極めて低く抑えられる。したがって本装置
においては、低出力で安価な光源を用いることが可能と
なってコストダウンが実現され、またその消費電力を低
減する効果も得られる。
(Effects of the Invention) As described in detail above, in the optical deflecting device of the present invention, an optical path conversion element that converts the optical path of guided light before entering the surface elastic liquid is provided, and in front of the element and on the surface. The optical path of the guided light after the elastic wave is set to an angle with a small radiation loss, and the optical path conversion element is placed close to the surface elastic liquid to shorten the length of the optical path between them, which tends to increase the radiation loss coefficient. By doing so, the radiation loss of the guided light can be suppressed to a very low level as a whole. Therefore, in this device, it is possible to use an inexpensive light source with a low output, and it is possible to reduce the cost, and it is also possible to obtain the effect of reducing the power consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1、2および3図はそれぞれ、本発明の第1実施例に
よる光偏向装置を示す斜視図と側面図と部分平面図、 第4図は本発明に係る光導波路光学軸に対する導波光伝
播角度と、導波光放射損失係数との関係を示すグラフ、 第5図は従来の光偏向装置の一例を示す平面図、 第6図は本発明の第2実施例による光偏向装置を示す平
面図である。 10、40……光偏向装置、11……光導波路 12、42……表面弾性波、13……光ビーム 13′……光路変換後の導波光 14……光路変換用EOG、15、45……光偏向用IDT 16……基板、17……IDT駆動回路 18……半導体レーザ、20……光入射用回折格子 20……光出射用回折格子、24……EOG駆動回路
1, 2 and 3 are a perspective view, a side view and a partial plan view showing an optical deflecting device according to a first embodiment of the present invention, respectively, and FIG. 4 is a guided light propagation angle with respect to an optical waveguide optical axis according to the present invention. FIG. 5 is a plan view showing an example of a conventional optical deflecting device, and FIG. 6 is a plan view showing an optical deflecting device according to a second embodiment of the present invention. is there. 10, 40 ...... Optical deflector, 11 ...... Optical waveguide 12, 42 ...... Surface acoustic wave, 13 ...... Light beam 13 '...... Guided light after optical path conversion 14 ...... Optical path conversion EOG, 15, 45 ... … Light deflection IDT 16 …… Substrate, 17 …… IDT driving circuit 18 …… Semiconductor laser, 20 …… Light incident diffraction grating 20 …… Light emitting diffraction grating, 24 …… EOG driving circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光学軸が導波路面内に含まれるように形成
された、表面弾性波が伝播可能な一軸異方性薄膜光導波
路と、 この光導波路内に入射されて該光導波路内を導波する光
ビームと交わる方向に進行して、周波数が連続的に変化
する表面弾性波を該光導波路において発生させる手段と
を備えるとともに、 前記表面弾性波に入射する前の光ビームの光路を変換す
る光路変換素子が設けられ、 この光路変換前の光ビームの光路、および表面弾性波に
よって回折、偏向した後の光ビームの光路と前記光学軸
とがなすそれぞれの角度が、光路変換後表面弾性波に入
射するまでの光ビームの光路と前記光学軸とがなす角度
と比べて、導波光の放射損失がより少ない角度となるよ
うに前記表面弾性波発生手段の表面弾性波発生部と光路
変換素子とが配置され、 かつこの光路変換素子が、表面弾性波に対して近接する
ように配置されていることを特徴とする光偏向装置。
1. A uniaxial anisotropic thin film optical waveguide capable of propagating a surface acoustic wave, formed so that its optical axis is included in a waveguide surface, and an inside of the optical waveguide which is made incident upon the optical waveguide. And a means for generating in the optical waveguide a surface acoustic wave having a frequency that continuously advances in a direction intersecting with the guided light beam, and an optical path of the light beam before entering the surface acoustic wave. An optical path converting element for converting the optical path of the optical beam before the optical path conversion and the optical path of the optical beam after being diffracted and deflected by the surface acoustic wave and the respective optical axes are formed by the optical path conversion surface. The surface acoustic wave generating portion and the optical path of the surface acoustic wave generating means are such that the radiation loss of the guided light is smaller than the angle formed by the optical path of the light beam and the optical axis until it enters the elastic wave. The conversion element It is, and the optical path conversion element, an optical deflection device, characterized in that it is arranged adjacent to the surface acoustic wave.
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