JPS62501879A - 光学素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 光学素子 本発明は入射光線に対して機能を果す光学素子に係わる。かかる機能としては、 光の集束、スイッチングもしくは銹導等があシ、又は光学記憶装置を形成するた めの光透過率の変化等がある。入射光線は赤外、可視、紫外、及びＸ線領域を含 む波長を有するものである。

二酸化カルシウムー二酸化ゲルマニウム相状態図に含まれる１つの化合物は、メ ソジゲルマン酸カルシウム（Ｃａ　Ｇｅ！０．　）　テある。この化合物は従来 は、微結晶質形態の特殊セメントの材料として調製及び研究されてきた。例えば 、Ｑｉｄ　、　Ｓｍｔ　、　Ｖｙｒａｓｃ））Ｍｏｎｏｋｒｉｓｔ　（７）論文 、１９８２　、　ｐ２１６〜２２８　、　Ｃｈｅｍａｂｓ　９８１８４５３２を 参照するとよい。

メンジケルマン酸カルシウムはまた、陰極線管フェースプレートとして用いられ るセラミック板として製造された。それに関しては英国特許出願８４３１８３８ に記述されている。

本発明の光学素子は単結晶Ｃａ　Ｇｅ、Ｏ，の基板を含む。

光学素子は平坦表面又は弯曲表面をもつシート又はバルクの形態を有し得る。

本発明素子は化学論的量のＣａ、Ｇｅ及び０から形成されるか、又は化学量論比 から君子例えば２〜３重景チ増減した量のｃａ。

Ｑｅ及び０から形成される。材料はドープされていなくてもよく、又はドー／Ｑ ７ド例えばＣｅ　＊　Ｔｂ、Ｅｕ−Ｎｄ、Ｈｏ、Ｔｍｒ　Ｄ）’の如き希土類も しくはＭｎの如きドー／♀ントを含んでいてもよい。

極めて純粋な単結晶ＣａＧｅ０．のサンプルは、プレートとして調製されると以 下の特性をもつことが知見された。

１、調製方法次第では、明色から暗色までのすみれ色を呈する。

即ち色中心を内包する。ｓｂをドープするとこれら色中心が除去される。

２、紫外線を照射すると褐色に変色する。室内光が存在しないと褐色が長期間維 持され、室内光下で約７日後に元の色に戻る。約２０００に加熱すると加熱速度 次第で短時間（〈１分間）で元の色を回復する。

３、プレートは高度に複屈折性である。結晶の固有覆屈折率は方解石の０２７５ 倍、擬似複屈折率は方解石の２０．０倍である。

４、結晶はバルク全体にわたる配向層状構造をもち、各層（ｌａｍｅｌｌａｅ　 ）の厚みは約２〜３μｍである。各層は夫４々に異なる光学特性をもつ。

５、室内光中で回転させると結晶はすみれ色から無色への方向の変色を示す。即 ち結晶は二色効果をもつ。

６、ＭｎＱトープするとＸ線照射によってシンチレーションを発し、引続いて加 熱すると赤色可視光線を発する（熱発光）。

添付図面に基づいて本発明を非限定的に以下に説明する。

第１図は情報書込み用記憶プレートをプレートに情報を書込むための走査システ ムと共に示す。

第２図はレーザ光を２方向に分割するビームスプリッタを示すＯ 第３図は音響−光学スイッチを示す。

第４図は結晶成長装置の概略図である。

第５図は情報書込みにレーザを使用するディスク形記憶システムである。

第６図は第５図のための読取シシステムを示し、第７図は第６図の拡大部分図で ある。

第１図に示す如く、記憶プレート１は所要寸法、例えば５ｃＴｎ×５αｘＱ、２ ５ａｎのＣａＱｅ、Ｑ、のプレートから成る。大きい前面２と背面３とは＜１０ １＞面にカットされており、結晶を形成する薄層（ｌａｍｅｌｌａｅ　）はこれ らの大きい面２．３に平行である。

記憶プレート１は紫色のパックグラウンドに褐色領域４が存在するか否かＫよっ てデジタル情報を書込むために使用され得る。これら褐色領域４は、紫外レーザ ５によるビーム６の照射によって書込まれる。水平及び鉛直の走査ミラー７．８ は、レーザ５がオン−オフに／♀ルスされるときにプレート１の表面をレーザビ ーム６で走査する。その結果、プレート１に褐色小点４で示す情報行列が得られ る。レーザ５をデテクタに代えた第１図同様の走査システムで情報を読取ること ができる。

書込まれた情報は無光状態で数ケ月間維持される。情報消去のためにはプレート １を例えば２００　Ｃで元の色が回復するまで加熱する。所要時間は加熱速度次 第で約１分以内である。

第１図のプレート１をホログラム記憶プレートとして使用してもよい。参照ビー ムと記録される物体からの直接ビームとの双方がプレートに照射されると種々の 層の色中心が変色する。

第２図はスイッチング可能なビームスプリッタシートとして使用された本発明素 子を示す。ヘリウムネオンレーザ１１からの光はＣａＱｅ２Ｑ、シート１２を層 に垂直に通過し、３つのビーム１３．１４．１５に分割される。中央ビーム１３ は２つのオーバーラツプする直交偏光ビームを含むので非偏光であシ、吸収器１ ６によって遮断される。２つの外側ビーム１４．１５は互いに９０°で偏光され ている。ビーム１４．１５中の２つの偏光シャッタ１７．１８は夫々、これら外 側ビームを選択的にオフにスイッチする。従って第２図のシステムは光学スイッ チである。

偏光シャッタ１７．１８は公知のねじれネマチック液晶デバイスによって形成さ れ得る。これらは、９０°ねじれに形成され、直交する直線偏光器間に整列した ネマチック液晶物質を含む。

電界によってスイッチされると、デバイスは直線偏光を通過させるか又は阻止す る。

第２シート１９がシート１２に垂直に配置されるとビーム１゜Ｆｉ９個の光ビー ムに分割され、各分割ビームは適当なシャッタによってスイッチされ得る。

又は相反法則によって、別の源からの光を光路１４，１５にさせることも可能で ある。

第３図は、光２３を通過させ得る研磨端面２１．２２をもっＣａＧｅ、Ｏ，ブロ ックから成る光学スイッチ２ｏを示す。残シの而２４．２５．２６．２７は平坦 仕上げでもよく、互いに対向する表面は互いに平行でもよく平行でなくてもよい 。また、互いに隣接する面は互いに垂直でもよく垂直でなくてもよい。

互いに対向する頂面２４と底面２６、及び側面２５と２７は夫々変換器２８．２ ９を担持している（対を成す面のうちの一方だけの変換器を図示する）。これら 変換器２８．２９は２つのシート電極間に圧電材料、例えば酸化亜鉛の薄層を含 む。変調電圧を変換器２８．２９に印加すると、音響波がＣａＧｅｚＯｓバルク に伝達される。この音響エネルギがブロックを通過する光２３を変調する。

変形例においては互いに対向し対を成す２つの面の一方だけが変換器を担持する 。または、対向する２つの面が定常音響波／ぐターンを維持できるように平坦且 つ平行に研磨されていてもよい。

別の変形例では変換器を任意の所望ＩＱターンのシート電極によって代替する。

光透過を変調するために対向電極間に変調場を印加する。または、電極が音響波 を送受する櫛形変換器の／Ｑターンに形成されてもよい。

面２１と２２との間の間隔は少さくなし得、層は光２３に垂直に整列する。この 薄くしたブロックに単色光を当てると出力は一連の回折線である。

第５図に示す如く、ディスク形記憶システムはモータ４１で回転駆動されるよう に装着されたメソジゲルマン酸カルシウムのディスク形プレート４０を含む。ノ ｑルス形レーザ４２の出力ビーム４３は、ミラー４４によってディスク４０に反 射される。

このミラー４４はモータ４５で回転駆動されるように装着されている。モータ４ １，４５の制御とレーザ４２のパルス発生とは、コンピュータ用磁気ディスクと 同様にディスク４０の同心トラックに不連続な着色小領域を書込むためにコント ローラ４６、例えばコンピュータ出力によって制御される。

第６図及び第７図は第５図のディスクの読取シの方法を示す。

前記と同じ−くディスク４０はモータ４１で回転駆動されるように装着されてい る。ピックアップアーム４７はステッパモータ４９で制御されると鉛直軸４８の 周りで回転するように装着されている。第７図でよシ明らかな如く、アーム４７ が光源５０を内蔵しており、この光源の出力はレンズ５１によってディスク４０ のトラック５２に集束される。照射トラックからの反射光はレンズ５４を介して 光検出器５３によって検出される。磁気ディスクの読取りの場合と同様に着色ス ポットの有無を使用して読取シが行なわれる。

ＣａＧｅ、Ｏ，の別の用途を以下に示す。

−シンチレータ。結晶はイオン化放射線例えばＸ線で照射されると発光する。こ れをタングステン酸亜鉛に代替してボディスキャナに使用し得る。

一回折格子。層が入射ビーム方向に平行になるように結晶のプレートを配置する 。

一導波管レーザ。平行な研磨末端をもつレーザロッドを適当なイオン含有の結晶 から製造し、ＹＡＧレーザの場合のように光学的にポンピングさせる。

一光導波管。薄層は導波管として作用する。従って結晶の薄板は小断面積の繊維 として作用し得る。

単結晶質ＣａＧｅ、０．は第４図の装置によって製造され得る。密閉室３３内で ｐｔルツボ３１を電気炉３２で加熱する。

室内の雰囲気は空気でよい。引上げロッド３４の下端［（１０１）方向で引上げ ロッドに軸合せした種結晶３５を取付ける。モル比１：２の酸化カルシウムと二 酸化ゲルマニウムとをルツボ３１に入れる。炉３２はルツボ３１とその内容物と を、温度１，２８５Ｃのメルト３６が表面に形成されるまで加熱する。種結晶３ ５をメルト３６に浸漬し、結晶３７を成長させながら典型的にはＱ、７５ｍ／時 ずつ徐々に引上げる。成長したＣａＱｅρ、の結晶３７をゆっくりと放冷すると 、５００Ｃで単斜晶系球状構造から三斜晶系構造への相転移が生じる。この再構 造化によって記載の多層誘電性構造が得られる。

結晶成長の開始以前に少量のドーパント、例えばＭｎ又は希土類イオン例えばＴ ｂ等をメル）３６に導入することによってドープ結晶が得られる。

成長後に結晶３７を引上げロッド３４から取外し、次に所要の結晶学的配向及び 形状に裁断し研磨する。

国際調査報告 国際調査報告 一１１ａ＋１ＩＩＩＩ洲虐り一＾ｅｍｔ＋ｍ１ｉｏ、ｐｅｒ／ｃａ８６１０００ ４Ｂ１ｍｏｎ＋ａｋａａｌ　Ａｅｅｌｉａｍ＋ｌａ＊　Ｎｏ　Ｐσｒ／Ｇ７ａ　 Ｂ６１０Ｏ０４Ｂ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．単結晶ＣａＧｅ２Ｏ５の基板を含む光学素子。
2. ２．ドーパントを含む請求の範囲１に記載の素子。
3. ３．ドーパントがＣｅ，Ｔｂ，Ｅｕ，Ｎｄ，Ｈｏ，Ｔｍ，Ｄｙ，Ｍｎ又はＳｂか ら選択されることを特徴とする請求の範囲２に記載の素子。
4. ４．少なくとも１つの変換器を担持する請求の範囲１に記載の素子。
5. ５．変換器が音響電気変換器であることを特徴とする請求の範囲４の素子を含む 電気光学スイツチ。
6. ６．電極を担持する請求の範囲１に記載の素子。
7. ７．レーザロツドとして形成される請求の範囲２に記載の素子。
8. ８．研磨された平行末端をもつレーザロツドと、光学空洞と、ロツドを光学的に ポンピングする手段とを含み請求の範囲７に記載の素子から成ることを特徴とす る固体状態レーザ。
9. ９．光学導波管として形成された請求の範囲１に記載の素子。
10. １０．情報記憶プレートとして形成された請求の範囲１に記載の素子。
11. １１．請求の範囲１０に記載の素子と、レーザと、プレートの表面をレーザ出力 で走査する手段と、レーザ出力でプレートを走査するときにレーザをオン及びオ フにパルスする手段とを含むデジタル情報記憶システム。
12. １２．請求の範囲１０に記載の素子と、光源と、光源からの光出力でプレートを 走査する手段と、走査中にプレートから反射された光を検出する手段とを含むデ ジタル情報記憶システム。
13. １３．素子の層状構造が光の入力面及び出力面に平行になるようにしてシート状 に形成された請求の範囲１に記載の素子と、シートが光ビームで照射されると複 数の光路でシートから光を受容するように配置された偏光シヤツタとを含む光学 スイツチ。