JP4557894B2 - ディフレクタ - Google Patents
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Description
図1(a)、(b)に、本発明の実施形態1に係るディフレクタを示す。図1(a)が全体図であり、図1(b)が断面図である。透明電極2−1、2−2は、直方体の電気光学素子1の対向する2つの面にそれぞれ取り付けられている。この場合、電気光学素子1に入射する光は、透明電極2−1、2−2が取り付けられた面に対して垂直な方向から入射するものとする。更に、電気光学素子の各辺のうち、透明電極2−1、2−2が取り付けられた面に垂直な辺、すなわち、入射光の光軸方向と平行な4つの辺と、それらの辺を構成する面の一部を覆うようにペルチェ素子3−1〜3−4が取り付けられている。これらのペルチェ素子3−1〜3−4によって電気光学素子の温度を制御することができる。透明電極2−1、2−2、ペルチェ素子3−1〜3−4は、電源を含む制御部(不図示)と接続されている。この制御部によって、透明電極2−1、2−2間の電圧およびペルチェ素子3−1〜3−4のそれぞれの電圧を個別に制御することができる。
Δn(y)=−0.5n3A(y)×{V/L} ・・・(1)
ここで、Vは透明電極2−1、2−2間の電圧、Lは電気光学素子の光の進行方向の長さを表す。このような場合、電気光学素子1に印加する電界E=V/Lは同じでも、場所yによって電気光学係数A(y)の値が異なるため、電界による屈折率の変化量Δnは場所yにより異なる。すなわち、変化量Δnは、場所yの陽関数であって、Δn(y)と表される。
例えば、図2の一次の電気光学係数A(y)の場所依存性が
A(y)=αy+A0 (α、A0:定数) ・・・(2)
と場所yの一次の関数として記述できる場合、式(1)は
Δn(y)=−0.5n3(αy+A0)×{V/L}
となり、屈折率の場所による変化率は、
dn(y)/dy=−0.5n3αV/L ・・・(3)
となる。なお、図2の場合ではα<0である。
ΔnP−Q=−0.5n3αV/L×Δy
と表せる。
ΔL1=L×ΔnP−Q=−0.5n3L×α{V/L}Δy
=−0.5n3αVΔy
曲がり角θは、これらの量を用いて以下のように書ける。
sinθ=ΔL1/Δy=−0.5n3αV
さらに、θがπ/2よりも十分に小さい場合であれば、sinθ≒θだから、
θ≒−0.5n3αV
と表すことができる。
次に、二次の電気光学効果を有する電気光学素子1を用いた場合における屈折角の計算を示す。二次の電気光学効果を有する電気光学素子1の場合、電界印加時の屈折率の変化量Δn(y)は、二次の電気光学係数B(y)を用いて以下のように記述できる。
Δn(y)=−0.5n3B(y){V/L}2
B(y)の場所依存性がB(y)=βy+B0(β、B0:定数)と線形に記述できる状況を考えると、
Δn(y)=−0.5n3(βy+B0){V/L}2
となり、屈折率n(y)の場所yによる変化率は、
dn(y)/dy=−0.5n3β{V/L}2
である。従って、光が行路P、Qにおいて電気光学素子1を透過中に感じる屈折率の違いΔnP−Qは、電気光学係数B(y)の変化方向における行路Pと行路Qとの間の距離Δyを用いて、
ΔnP−Q=−0.5n3β{V/L}2×Δy
と書ける。この場合、行路PのΔL1は以下のように記述される。
ΔL1=L×ΔnP−Q=−0.5n3L×β{V/L}2Δy
=−0.5n3βΔy{V2/L}
曲がり角θは、これらの量を用いて以下のように書ける。
sinθ=ΔL1/Δy=−0.5n3β{V2/L}
さらに、θがπ/2よりも十分に小さい場合であれば、sinθ≒θだから、
θ≒−0.5n3β{V2/L}
と書くことができる。以上では、二次の電気光学係数B(y)が場所yに対して完全に線形な場合を仮定した。場所yに対する関係が完全に線形でない場合は、行路P、Qが、出射側でそれぞれ異なる方向に出射することになる。しかし、線形でない場合であっても、行路間の距離Δyを狭く取って線形近似の成り立つ条件下で使用することにより、実効的にディフレクタとして利用することができる。
A=gε、 B=gε2
のように、温度や構造で殆ど変化しないg係数と、その温度や組成によって変化する誘電率εとから決まる。そのためこの場合、電気光学係数A、Bは位置や温度によっては変わるが、偏光に依存して変化することはない。
実施形態1では温度勾配を利用した方法を示したが、実施形態2は、組成の勾配を利用することで、実施形態1と同様に、偏光無依存の偏向が可能である。
2−1、2−2 透明電極
3−1〜3−4 ペルチェ素子
12−1、12−2 三角形電極
Claims (6)
- 電気光学結晶からなる素子と、
前記素子に対して電界を印加する電極とを備え、
前記電気光学結晶が有する互いに直交する3つの結晶軸を、それぞれx軸、y軸、z軸とし、
前記電極は、前記電気光学結晶のz軸方向に前記電界を印加するよう前記素子に配置され、
前記素子に入射する光の進行方向は、前記z軸方向で前記電界と平行であり、
前記電気光学結晶のx軸方向とy軸方向は結晶として等価であり、
前記電気光学結晶の前記結晶軸であるx軸、y軸のうちの少なくとも一つの軸方向における前記電気光学結晶の電気光学係数は、前記入射する光が透過する領域において、一様でなく、場所依存性が線形であるまたは線形近似が成り立つものであることを特徴とするディフレクタ。 - 請求項1に記載のディフレクタにおいて、前記素子の温度分布を変化させる温度調整部をさらに備え、前記電気光学係数の場所依存性が前記素子の温度分布によって生じたことを特徴とするディフレクタ。
- 請求項1に記載のディフレクタにおいて、前記電気光学係数の場所依存性は、場所によって前記電気光学結晶の組成比率が連続的に変化することによって生じたことを特徴とするディフレクタ。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載のディフレクタにおいて、前記電気光学結晶の材料がKTa1-xNbxO3であることを特徴とするディフレクタ。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載のディフレクタにおいて、前記電気光学結晶の材料がK1-yLiyTa1-xNbxO3であることを特徴とするディフレクタ。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載のディフレクタにおいて、前記電極は、透明電極であることを特徴とするディフレクタ。
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- 2006-01-13 JP JP2006006231A patent/JP4557894B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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