光学偏转器制造技术

技术编号:25707145 阅读:3 留言:0更新日期:2020-09-23 02:54
一种光学偏转器,包括:光通过的透光部分(1);以及一对电极(2、3),其设置成彼此相对并且透光部分设置在其间。透光部分是由单晶体或多晶体制成的透明离子导体。所述一对电极向透光部分施加预定电压,以使离子在透明离子导体内移动,以改变通过透光部分的光的行进方向。

【技术实现步骤摘要】
光学偏转器
本专利技术涉及一种使用具有透光性的离子导电材料的光学偏转器。
技术介绍
JP2017-173350A描述了一种控制诸如激光之类的光的行进方向的光学偏转器,其中以这种方式使用具有电光(EO)效应的电光材料使得通过EO效应改变折射率。注意到,EO效应是当对物质施加电场时物质的折射率发生改变的现象。JP2017-173350A中描述的光学偏转器包括构造成透射激光束等的电光材料,并且一对电极设置有插设于其间的电光材料。通过改变电光材料的折射率来控制光的行进方向。与通过移动诸如检流计镜的反射镜来控制光的行进方向的系统不同,可以通过这种类型的不具有诸如反射镜之类的可移动部件的光学偏转器来高速地控制光的行进方向。
技术实现思路
在这种类型的光学偏转器中,入射在电光材料上的入射光在透射通过电光材料时通过折射率的变化而偏转。然后,在控制行进方向之后,偏转光作为发射光被发射。随着电光材料的折射率的变化量增加,入射光由折射偏转的偏转角增加。从提高光学偏转器的性能的观点出发,优选的是能够在大范围内控制偏转光。JP2017-173350A中描述的光学偏转器使用KTN(钽铌酸钾)或BT(钛酸钡)作为电光材料。然而,例如在温度为60℃且电场强度为500V/mm的条件下,在KTN中在633nm的波长处由于EO效应引起的折射率变化小至约0.015。当电场施加到KTN时,折射率变化δn用以下等式1表示,其中E是电场强度,n0是KTN的折射率,ε0是真空中的介电常数,且εr是相对介电常数。等式1:δn=-0.136/2xn03ε02εr2E2如等式1所示,当施加电场时,KTN的折射率变化δn与折射率的立方、真空中的介电常数的平方、相对介电常数的平方以及电场的平方成比例。因此,作为增加KTN的折射率变化量的方法,可以想到的是增加电场强度E和/或相对介电常数εr。然而,增加电场强度E不是优选的,因为这意味着更高的电压。此外,由于KTN的相对介电常数εr具有温度依赖性,因此需要控制温度以增大相对介电常数εr。即,使用KTN的光学偏转器难以以低电压驱动并且需要温度控制。除KTN以外的其他电光材料例如是BT、LN(铌酸锂)、PLZT(锆钛酸镧铅)等,但他们由于EO效应而引起的折射率变化小于KTN的折射率变化。本公开的目的是提供一种可以以较低电压驱动并且不需要温度控制的光学偏转器。根据本公开的一方面,一种光学偏转器包括:透光部分,该透光部分透射光;以及电极,该电极设置成彼此相对并且该透光部分插设在该电极之间。透光部分是由单晶体或多晶体制成的透明离子导体并且预定电压通过电极施加到透光部分以使离子在透明离子导体内部移动,以改变穿过透光部分的光的行进方向。因此,光学偏转器具有由透明离子导体组成的透光部分,其中离子通过施加电场在晶体中移动。与常规的电光材料不同,该透明离子导体是一种光学晶体,其由于施加电场而使离子移动并且即使在常温条件下也在较低电压下具有大的折射率变化。因此,通过使用该透明离子导体作为透光部分,提供了可以以比过去低的电压驱动并且不需要温度控制的光学偏转器。附图说明图1是示出根据一实施例的具有偏转状态的光学偏转器的图。图2是示出作为透明离子导体的LLZ烧结压坯的图。图3是示出用于以椭圆偏振光谱法测定LLZ烧结体的光学特性和光照射状态的样品的图。图4是示出图3的样品通过椭圆偏振光谱法的测量结果的曲线图。图5是示出图3的样品通过椭圆偏振光谱法的测量结果的曲线图。图6是示出使用在图4和图5中获得的数据计算的LLZ烧结体的折射率的曲线图。图7是示出折射率相对于LLZ烧结体的所施加电压的变化的曲线图。图8是示出其中将KTN用作电光材料的比较例的光学偏转器中的偏转状态的图。图9是示出在图1的光学偏转器中在偏转期间透光部分的估计变化的图。图10是示出在该实施例的变形例中光学偏转器和偏转状态的图。具体实施方式在下文中,将参考附图描述本公开的实施例。在以下实施例中,相同或等同的部分由相同的附图标记表示。将参照图1描述根据一实施例的光学偏转器。光学偏转器适用于例如透镜、棱镜、反射镜、光感测装置等,而且可以应用于其他应用。在图1中,为了易于理解该构造,将放大稍后将描述的透光部分1以及电极2和3的厚度。(光学偏转器的构造)如图1所示,本实施例的光学偏转器包括使光透射的透光部分1以及彼此相对且其间插设透光部分1的第一电极2和第二电极3。在光学偏转器中,通过由电极2和3向构成透光部分1的电光材料施加电压来改变折射率,以控制入射在透光部分1上的光束的行进方向。如图1所示,透光部分1具有呈前后关系的第一表面1a和第二表面1b,以及位于第一表面1a和第二表面1b之间的侧表面1c。透光部分1例如是板状基底,比如正方形板。第一电极2设置在第一表面1a上,并且第二电极3设置在第二表面1b上。透光部分1由当施加低电压时具有比常规电光材料大的折射率变化的电光材料制成。具体地,透光部分1由透明离子导体制成,这稍后将详细描述。电极2、3例如连接到驱动电源V,如图1所示,并且其用于对透光部分1施加电场。从当电场施加到透光部分1时使载流子有效移动的观点出发,电极2和3例如由Au、Pd、Ni、Ir和Pt中的一种作为主要成分制成。主要成分是指在整体上具有构成第一电极2或第二电极3的最大比例材料的成分。电极2和3不限于由上述材料制成,并且可以由诸如ITO(氧化铟锡)或ZnO的透明传导材料制成,或者可以由另一种材料制成。在说明本实施例的光学偏转器的基本构造的同时,注意到,本实施例的光学偏转器通过利用电光材料的EO效应来控制光的行进方向。本实施例的光学偏转器也可以称为“EO光学偏转器”。(操作原理)将参照图1描述根据本实施例的光学偏转器的操作原理。在图1中,入射光L1的光轴由单点划线表示。在光学偏转器中,例如,如图1所示,入射光L1从光源(未示出)沿着关于侧表面1c的法线方向(以下称为“法线方向”)施加到透光部分1。当将电压施加至分别形成在第一表面1a和第二表面1b上的电极2和3时,电场沿正交于侧表面1c的法线方向,即垂直于入射光L1的光轴的方向,施加至透光部分1。当通过电极2和3向透光部分1施加预定电场时,构成透光部分1的透明离子导体的折射率由于EO效应而改变。此时,已进入透光部分1的光L2的行进方向如图1所示在透光部分1内部变化。在通过对透光部分1施加电场使光L2偏转之后,光L2被从例如与侧表面1c相反的表面作为发射光L3发射。如图1所示,入射光L1的光轴与发射光L3之间的角定义为偏转角θ。偏转角θ根据透光部分1中的折射率变化量而变化。由于EO效应而导致的折射率变化量根据透光部分1的电场强度而变化。也就是说,可以通过控制施加到电极2和3的电压来控制透光部分1中的偏转角θ。以上是光学偏转器的基本工作原理。光学偏转器可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学偏转器,包括:/n透光部分(1),光穿过所述透光部分;以及/n第一电极(2)和第二电极(3),其设置成彼此相对,所述透光部分插设于所述第一电极和所述第二电极之间,其中,/n所述透光部分是由单晶体或多晶体制成的透明离子导体,/n所述第一电极和所述第二电极向所述透光部分施加预定电压,以使离子在所述透明离子导体内移动,以改变穿过所述透光部分的所述光的行进方向。/n

【技术特征摘要】
20190313 JP 2019-0458201.一种光学偏转器,包括:
透光部分(1),光穿过所述透光部分;以及
第一电极(2)和第二电极(3),其设置成彼此相对,所述透光部分插设于所述第一电极和所述第二电极之间,其中,
所述透光部分是由单晶体或多晶体制成的透明离子导体,
所述第一电极和所述第二电极向所述透光部分施加预定电压,以使离子在所述透明离子导体内移动,以改变穿过所述透光部分...

【专利技术属性】
技术研发人员:铃木洋介长尾忠昭渡边明男
申请(专利权)人:株式会社电装国立研究开发法人物质·材料研究机构
类型:发明
国别省市:日本;JP

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