Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP5058935B2 - Optical modulator and image recording apparatus - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5058935B2 - Optical modulator and image recording apparatus - Google Patents

Optical modulator and image recording apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP5058935B2
JP5058935B2 JP2008268336A JP2008268336A JP5058935B2 JP 5058935 B2 JP5058935 B2 JP 5058935B2 JP 2008268336 A JP2008268336 A JP 2008268336A JP 2008268336 A JP2008268336 A JP 2008268336A JP 5058935 B2 JP5058935 B2 JP 5058935B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical modulator
base portion
incident
refractive index
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
Application number
JP2008268336A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010097029A (en
Inventor
雅英 岡▲崎▼
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.)
Screen Holdings Co Ltd
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Screen Holdings Co Ltd
Dainippon Screen Manufacturing 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 Screen Holdings Co Ltd, Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd filed Critical Screen Holdings Co Ltd
Priority to JP2008268336A priority Critical patent/JP5058935B2/en
Publication of JP2010097029A publication Critical patent/JP2010097029A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5058935B2 publication Critical patent/JP5058935B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Printer (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Description

本発明は、入射する光を変調する光変調器、および、記録材料に光を照射して記録材料上に画像を記録する画像記録装置に関する。   The present invention relates to an optical modulator that modulates incident light, and an image recording apparatus that records an image on a recording material by irradiating the recording material with light.

従来より、リチウムナイオベート(LiNbO)等の電界により屈折率が変化する材料を用いて光変調を行う手法が知られている。例えば、特許文献1では、厚い板状の電気光学基板の主面に複数の電極要素が一の方向に配列形成された光変調器が開示されており、この光変調器では、互いに隣接する電極要素間に電圧を付与して基板の内部に電界を生じさせることにより、電気光学基板の内部を進行する光を回折させることが可能とされる。実際には、電気光学基板の内部において、屈折率が変化する範囲(厚さ方向の範囲)は電極要素間に付与する電圧に依存し、電極要素間での放電の発生を防止するという観点では、電圧の増大に一定の限界がある。そこで、特許文献1の光変調器では、電極要素を光の進行方向に長くするとともに、電気光学基板の一方の端面から入射して内部を進行する光が、電極要素が形成される主面に対して小さい角度にて(大きな入射角にて)入射して当該主面にて全反射するようにされ、光を回折させるのに必要な位相差を生じさせることが実現されている。
特開2000−313141号公報
Conventionally, a method of performing light modulation using a material whose refractive index changes by an electric field such as lithium niobate (LiNbO 3 ) is known. For example, Patent Document 1 discloses an optical modulator in which a plurality of electrode elements are arranged in one direction on the main surface of a thick plate-like electro-optic substrate. In this optical modulator, electrodes adjacent to each other are disclosed. By applying a voltage between the elements to generate an electric field inside the substrate, it is possible to diffract the light traveling inside the electro-optic substrate. Actually, in the electro-optic substrate, the range in which the refractive index changes (thickness range) depends on the voltage applied between the electrode elements, from the viewpoint of preventing the occurrence of discharge between the electrode elements. There is a certain limit to the increase in voltage. Therefore, in the optical modulator of Patent Document 1, the electrode element is elongated in the light traveling direction, and light that is incident from one end surface of the electro-optic substrate and travels inside the main surface is formed on the electrode element. On the other hand, the light is incident at a small angle (at a large incident angle) and totally reflected by the main surface, thereby realizing a phase difference necessary for diffracting light.
JP 2000-313141 A

ところで、光変調器の小型化や安全性の向上を図るには、電極要素の長さを短くしたり、電極要素間に付与する電圧を低くする必要がある。しかしながら、特許文献1の光変調器では、既述のように、入射する光において回折に必要な位相差を生じさせるために、電極要素を光の進行方向に長くするとともに電極要素間に比較的大きな電圧を付与する必要があり、電極要素を短くする、または、電極要素間の電圧を低減することができない。   By the way, in order to reduce the size and improve the safety of the optical modulator, it is necessary to shorten the length of the electrode elements or to reduce the voltage applied between the electrode elements. However, in the optical modulator disclosed in Patent Document 1, as described above, in order to generate a phase difference necessary for diffraction in incident light, the electrode elements are elongated in the light traveling direction and relatively between the electrode elements. It is necessary to apply a large voltage, and the electrode elements cannot be shortened or the voltage between the electrode elements cannot be reduced.

また、特許文献1の光変調器では、光の進行方向に関して光変調器の後側には光変調器に入射する光を整形するレンズが必要となり、光変調器の前側には光変調器から出射される光を整形するもう1つのレンズが必要となる。したがって、整形レンズも光変調器の構成要素として捉えた場合に、これらのレンズの存在により光変調器の小型化に限界が生じる。   In addition, in the optical modulator of Patent Document 1, a lens for shaping light incident on the optical modulator is required on the rear side of the optical modulator with respect to the traveling direction of light, and from the optical modulator on the front side of the optical modulator. Another lens for shaping the emitted light is required. Therefore, when the shaping lens is also considered as a component of the optical modulator, the presence of these lenses limits the miniaturization of the optical modulator.

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、光変調器の小型化を図る、または、光変調器において電極に付与する電圧を低くすることを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and aims to reduce the size of an optical modulator or to lower the voltage applied to an electrode in the optical modulator.

請求項1に記載の発明は、光変調器であって、電界により屈折率が変化する材料にて形成された板状の部材であり、一の端面である入射面から内部に入射する光を一の主面に平行な移動方向に沿って前記入射面とは反対側の他の端面へと導くベース部と、前記ベース部の前記他の端面、または、前記他の端面の近傍に設けられ、前記他の端面へと導かれる光を反射して、前記移動方向に沿って前記入射面へと導くミラーと、前記ベース部の前記主面または前記ベース部の両主面において、前記移動方向に垂直な配列方向に複数の電極要素が並ぶ電極を有し、前記電極の電極要素間に電圧を付与することにより、前記入射面から前記他の端面へと至る前記ベース部内の光の経路の少なくとも一部、および、前記他の端面から前記入射面へと至る前記ベース部内の光の経路の少なくとも一部の双方において、前記配列方向における周期的な屈折率の変化を生じさせて前記ベース部内に入射する光を回折させる変調部とを備える。   The invention according to claim 1 is an optical modulator, which is a plate-like member formed of a material whose refractive index changes by an electric field, and is configured to receive light incident on the inside from an incident surface which is one end surface. A base portion that leads to another end surface opposite to the incident surface along a moving direction parallel to one main surface; and the other end surface of the base portion or the vicinity of the other end surface. A mirror that reflects light guided to the other end surface and guides the light to the incident surface along the moving direction, and the main surface of the base portion or both main surfaces of the base portion; A plurality of electrode elements arranged in a direction perpendicular to the electrode, and by applying a voltage between the electrode elements of the electrodes, the light path in the base portion from the incident surface to the other end surface At least partly and from the other end surface to the incident surface In at least a part of both of the light path in the serial base unit, and a modulation unit to diffract light incident causes a change in the periodic refractive index in the arrangement direction within the base unit.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光変調器であって、光を前記主面に垂直な方向に関して収束させつつ前記入射面から前記ベース部内へと入射させるとともに、前記他の端面を経由して前記入射面から出射される光を受光して整形する整形レンズをさらに備える。   A second aspect of the present invention is the optical modulator according to the first aspect, wherein the light is made to enter the base portion from the incident surface while being converged in a direction perpendicular to the main surface, and the other. And a shaping lens for receiving and shaping light emitted from the incident surface via the end face.

請求項3に記載の発明は、光変調器であって、電界により屈折率が変化する材料にて形成された板状の部材であり、一の端面である入射面から内部に入射する光を一の主面に平行な移動方向に沿って前記入射面とは反対側の他の端面へと導くベース部と、前記ベース部の前記他の端面、または、前記他の端面の近傍に設けられ、前記他の端面へと導かれる光を反射して、前記移動方向に沿って前記入射面へと導くミラーと、前記ベース部の前記主面または前記ベース部の両主面において、前記移動方向に垂直な配列方向に複数の電極要素が並ぶ電極を有し、前記電極の電極要素間に電圧を付与することにより、前記配列方向における周期的な屈折率の変化を前記電極近傍における前記ベース部内の部位に生じさせて前記ベース部内に入射する光を回折させる変調部と、光を前記主面に垂直な方向に関して収束させつつ前記入射面から前記ベース部内へと入射させるとともに、前記他の端面を経由して前記入射面から出射される光を受光して整形する整形レンズとを備える。   The invention according to claim 3 is an optical modulator, which is a plate-like member formed of a material whose refractive index changes by an electric field, and is configured to receive light incident on the inside from an incident surface which is one end surface. A base portion that leads to another end surface opposite to the incident surface along a moving direction parallel to one main surface; and the other end surface of the base portion or the vicinity of the other end surface. A mirror that reflects light guided to the other end surface and guides the light to the incident surface along the moving direction, and the main surface of the base portion or both main surfaces of the base portion; A plurality of electrode elements are arranged in a direction perpendicular to the electrode, and a voltage is applied between the electrode elements of the electrodes, thereby causing a periodic refractive index change in the arrangement direction within the base portion in the vicinity of the electrodes. It is generated at the site of and enters into the base part A modulator that diffracts the light, and makes the light enter the base portion from the incident surface while converging light in a direction perpendicular to the main surface, and light emitted from the incident surface via the other end surface And a shaping lens for receiving and shaping.

請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載の光変調器であって、前記ベース部内に入射する光が前記主面または前記両主面の前記電極近傍にて反射し、前記ベース部内の前記電極近傍において、前記光の経路に垂直な断面における前記光が通過する領域が、前記入射面近傍における当該領域よりも小さい。   Invention of Claim 4 is an optical modulator of Claim 2 or 3, Comprising: The light which injects into the said base part reflects in the electrode vicinity of the said main surface or both said main surfaces, The said In the vicinity of the electrode in the base portion, a region through which the light passes in a cross section perpendicular to the light path is smaller than the region in the vicinity of the incident surface.

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の光変調器であって、前記整形レンズから前記ミラーへと至る光の光路長、および、前記ミラーから前記整形レンズへと至る光の光路長が等しく、前記ベース部内に入射する光が前記ミラー上にて前記垂直な方向に関して集光する。   The invention according to claim 5 is the optical modulator according to claim 4, wherein an optical path length of light from the shaping lens to the mirror and an optical path of light from the mirror to the shaping lens Lights that are equal in length and incident on the base are collected on the mirror with respect to the vertical direction.

請求項6に記載の発明は、請求項1ないし5のいずれかに記載の光変調器であって、前記入射面から前記他の端面へと至る前記ベース部内の光の経路と、前記他の端面から前記入射面へと至る前記ベース部内の光の経路とが同一である。   A sixth aspect of the present invention is the optical modulator according to any one of the first to fifth aspects, wherein the light path in the base portion extends from the incident surface to the other end surface, and the other The light path in the base portion from the end surface to the incident surface is the same.

請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の光変調器であって、前記他の端面上に前記ミラーが形成され、前記他の端面が前記主面に対して傾斜している。   The invention according to claim 7 is the optical modulator according to claim 6, wherein the mirror is formed on the other end face, and the other end face is inclined with respect to the main face.

請求項8に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の光変調器であって、前記ベース部が薄板状の部材である。   The invention according to claim 8 is the optical modulator according to any one of claims 1 to 3, wherein the base portion is a thin plate member.

請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の光変調器であって、前記電極が、前記ベース部を挟んで前記両主面上にそれぞれ形成される電極要素対の集合である。   A ninth aspect of the present invention is the optical modulator according to the eighth aspect of the present invention, wherein the electrodes are a set of electrode element pairs formed on both the main surfaces with the base portion interposed therebetween.

請求項10に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の光変調器であって、前記ベース部が、前記移動方向に垂直な断面において前記主面から離れるに従って屈折率が小さくなる屈折率分布を有している。   A tenth aspect of the present invention is the optical modulator according to any one of the first to third aspects, wherein the refractive index decreases as the base portion moves away from the main surface in a cross section perpendicular to the moving direction. The refractive index distribution is as follows.

請求項11に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の光変調器であって、前記ベース部が、板状の本体と、前記本体上に形成されるとともに前記主面を有する薄い層とを有し、前記本体が、前記移動方向に垂直な断面において前記薄い層から離れるに従って屈折率が小さくなる屈折率分布を有し、前記薄い層の屈折率が、前記屈折率分布における最大屈折率よりも小さい。   An eleventh aspect of the present invention is the optical modulator according to any one of the first to third aspects, wherein the base portion is formed on a plate-shaped main body, the main body, and the main surface. A thin layer having a refractive index distribution in which a refractive index decreases as the main body moves away from the thin layer in a cross section perpendicular to the moving direction, and the refractive index of the thin layer is the refractive index distribution. Smaller than the maximum refractive index.

請求項12に記載の発明は、請求項8ないし11のいずれかに記載の光変調器であって、前記ベース部が、内部に入射する光をシングルモードにて前記移動方向へと導く。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the optical modulator according to any one of the eighth to eleventh aspects, the base portion guides light incident therein to the moving direction in a single mode.

請求項13に記載の発明は、請求項1ないし12のいずれかに記載の光変調器であって、前記変調部が、前記電極を含むとともに前記配列方向に配列された複数の電極を備える。   A thirteenth aspect of the present invention is the optical modulator according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the modulation unit includes the electrodes and includes a plurality of electrodes arranged in the arrangement direction.

請求項14に記載の発明は、記録材料に光を照射して前記記録材料上に画像を記録する画像記録装置であって、光源部と、前記光源部からの光が入射する請求項1ないし13のいずれかに記載の光変調器と、前記光変調器からの0次光または(±1)次回折光の一方を記録材料上へと導く光学系と、前記記録材料上における前記光変調器からの光の照射位置を前記記録材料に対して相対的に移動する走査機構と、前記照射位置の前記記録材料に対する相対移動に同期して前記光変調器を制御する制御部とを備える。   The invention described in claim 14 is an image recording apparatus for recording an image on the recording material by irradiating the recording material with light, wherein the light source unit and the light from the light source unit are incident thereon. 14. An optical modulator according to any one of claims 13, an optical system for guiding one of zero-order light or (± 1) -order diffracted light from the optical modulator onto a recording material, and the optical modulator on the recording material A scanning mechanism that moves the irradiation position of light from the recording material relative to the recording material, and a control unit that controls the optical modulator in synchronization with the relative movement of the irradiation position relative to the recording material.

本発明によれば、光の位相変化を効率よく生じさせて光変調器の小型化を図る、もしくは、光変調器において電極に付与する電圧を低くする、または、ベース部内に入射する光の収束およびベース部から出射される光の整形を1つの整形レンズにて実現して、整形レンズを有する光変調器の小型化を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the size of the optical modulator by efficiently generating a phase change of light, or to reduce the voltage applied to the electrode in the optical modulator, or to converge the light incident on the base portion. In addition, the shaping of the light emitted from the base portion can be realized with one shaping lens, and the light modulator having the shaping lens can be miniaturized.

また、請求項4の発明では、ベース部内の電極近傍において光の通過する領域を小さくすることにより、光の位相変化を効率よく生じさせることができ、請求項7の発明では、入射面から他の端面へと至る経路と他の端面から入射面へと至る経路とが同一とされる光変調器の構成を簡素化することができる。   Further, in the invention of claim 4, it is possible to efficiently generate a phase change of light by reducing a region through which light passes in the vicinity of the electrode in the base portion. It is possible to simplify the configuration of the optical modulator in which the path from the other end surface to the incident surface is the same.

また、請求項9の発明では、ベース部内において配列方向における周期的な屈折率の変化を効率よく生じさせることができ、請求項10の発明では、ベース部内における光の損失を低減することができる。   In the invention of claim 9, periodic refractive index changes in the arrangement direction can be efficiently generated in the base portion, and in the invention of claim 10, light loss in the base portion can be reduced. .

また、請求項11の発明では、ベース部内において光が通過する領域の形状の非対称性を低減することができ、請求項12の発明では、出射される光の強度分布を好ましい状態とすることができ、請求項13の発明では、複数チャンネルでの光変調を実現することができる。   Further, in the invention of claim 11, it is possible to reduce the asymmetry of the shape of the region through which light passes in the base portion, and in the invention of claim 12, the intensity distribution of the emitted light can be in a preferable state. In the invention of claim 13, optical modulation in a plurality of channels can be realized.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る画像記録装置1の構成を示す図である。画像記録装置1は図1中のX方向に沿って描画用の光を出射する光学ヘッド2、画像が記録される記録材料9を外側面に保持する保持部である保持ドラム70、並びに、画像記録装置1の全体制御を担う制御部4を備える。記録材料9には光学ヘッド2からの描画用の光が走査されつつ照射されることにより、画像が記録される(すなわち、光の照射により画像が描画される)。記録材料9としては、例えば、刷版、刷版形成用のフィルム等の感光材料が用いられる。保持ドラム70として無版印刷用の感光ドラムが用いられてもよく、この場合、記録材料9は感光ドラムの表面に相当し、保持ドラム70が記録材料9を一体的に保持していると捉えることができる。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an image recording apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. The image recording apparatus 1 includes an optical head 2 that emits drawing light along the X direction in FIG. 1, a holding drum 70 that is a holding unit that holds a recording material 9 on which an image is recorded, and an image. A control unit 4 responsible for overall control of the recording apparatus 1 is provided. The recording material 9 is irradiated with drawing light from the optical head 2 while being scanned, whereby an image is recorded (that is, an image is drawn by light irradiation). As the recording material 9, for example, a photosensitive material such as a printing plate and a plate forming film is used. A photosensitive drum for plateless printing may be used as the holding drum 70. In this case, the recording material 9 corresponds to the surface of the photosensitive drum, and the holding drum 70 is regarded as holding the recording material 9 integrally. be able to.

保持ドラム70は円筒面の中心軸を中心にモータ81により回転し、これにより、光学ヘッド2が記録材料9に対して主走査方向(すなわち、保持ドラム70の回転軸に垂直な方向)に相対的に一定の速度で移動する。また、光学ヘッド2はモータ82およびボールねじ83により保持ドラム70の回転軸に平行な副走査方向(すなわち、主走査方向に垂直な図1中のY方向)に移動可能とされ、光学ヘッド2の位置はエンコーダ84により検出される。このように、モータ81,82、ボールねじ83を含む走査機構により、光学ヘッド2からの光の記録材料9上における照射位置が、記録材料9に対して一定の速度で主走査方向に相対的に移動するとともに主走査方向に交差する副走査方向にも相対的に移動する。   The holding drum 70 is rotated by the motor 81 about the central axis of the cylindrical surface, so that the optical head 2 is relative to the recording material 9 in the main scanning direction (that is, the direction perpendicular to the rotation axis of the holding drum 70). Move at a constant speed. The optical head 2 can be moved by a motor 82 and a ball screw 83 in a sub-scanning direction parallel to the rotation axis of the holding drum 70 (that is, the Y direction in FIG. 1 perpendicular to the main scanning direction). Is detected by the encoder 84. In this manner, the scanning mechanism including the motors 81 and 82 and the ball screw 83 causes the irradiation position on the recording material 9 of the light from the optical head 2 to be relative to the recording material 9 in the main scanning direction at a constant speed. And move relatively in the sub-scanning direction intersecting the main scanning direction.

図2および図3は光学ヘッド2の内部構成を簡略化して示す図である。図2は、図1中のX方向およびY方向に垂直なZ方向に沿って光学ヘッド2を上方(すなわち、図1中の(+Z)側)から見た場合の光学ヘッド2の内部構成を示し、図3はX方向に沿って図1の保持ドラム70の反対側から光学ヘッド2側を見た場合(すなわち、光学ヘッド2の(−X)側から(+X)方向を向いて見た場合)の光学ヘッド2の内部構成を示している。   2 and 3 are diagrams showing the internal configuration of the optical head 2 in a simplified manner. 2 shows an internal configuration of the optical head 2 when the optical head 2 is viewed from above (that is, (+ Z) side in FIG. 1) along the Z direction perpendicular to the X direction and the Y direction in FIG. 3 shows the optical head 2 side viewed from the opposite side of the holding drum 70 of FIG. 1 along the X direction (that is, viewed from the (−X) side of the optical head 2 toward the (+ X) direction). The internal structure of the optical head 2 in the case) is shown.

図2および図3に示す光学ヘッド2は、所定の波長(例えば、830、635、405ナノメートル(nm))の光ビームを出射する半導体レーザ(複数の半導体レーザが配列された半導体レーザアレイ、あるいは、YAGレーザの波長変換を行った355ナノメートル(nm)の光を出す固体レーザや、ランプ等の他の種類の発光素子であってもよい。)を有する光源部21、および、光源部21からの光ビームが光軸J1に沿って入射する光変調器3を備える。光変調器3は、電界により屈折率が変化する材料にて形成された薄板状の(スラブ状の)部材であるベース部31、および、ベース部31の主面311上において光軸J1に垂直な配列方向(図2および図3中のX方向)に配列される複数の電極33を備える。本実施の形態では、ベース部31はリチウムナイオベート(LiNbO)(すなわち、ニオブ酸リチウムであり、LNと略称される。)の電気光学結晶にて形成される。なお、ベース部31はリチウムタンタレート(LiTaO)(すなわち、タンタル酸リチウムであり、LTと略称される。)の電気光学結晶等、電界により結晶内に分極が発生して屈折率が変化する他の材料にて形成されてもよい。 The optical head 2 shown in FIGS. 2 and 3 includes a semiconductor laser (semiconductor laser array in which a plurality of semiconductor lasers are arrayed) that emits a light beam having a predetermined wavelength (for example, 830, 635, and 405 nanometers (nm)). Alternatively, the light source unit 21 may include a solid-state laser that emits light of 355 nanometers (nm) subjected to wavelength conversion of a YAG laser, or another type of light-emitting element such as a lamp. The optical modulator 3 in which the light beam from 21 injects along the optical axis J1 is provided. The optical modulator 3 is a thin plate-like (slab-like) member formed of a material whose refractive index changes with an electric field, and a main surface 311 of the base portion 31 that is perpendicular to the optical axis J1. A plurality of electrodes 33 arranged in a proper arrangement direction (X direction in FIGS. 2 and 3). In the present embodiment, the base portion 31 is formed of an electro-optic crystal of lithium niobate (LiNbO 3 ) (that is, lithium niobate, abbreviated as LN). Note that the base portion 31 is polarized in the crystal by an electric field such as an electro-optic crystal of lithium tantalate (LiTaO 3 ) (that is, lithium tantalate, abbreviated as LT), and the refractive index changes. You may form with another material.

図4は、図2中の矢印A−Aの位置における光変調器3の断面図であり、図4では、ベース部31の断面の平行斜線の図示を省略している。各電極33は、制御部4が有する電位付与部41(図2参照)に接続される複数の電極要素331、および、接地電位を付与する接地部34に接続される複数の電極要素332の集合とされ、電極要素331と電極要素332とはX方向に一定のピッチにて交互に配置される。本実施の形態では、配列方向において連続する6個の電極要素331,332(すなわち、3個の電極要素331および3個の電極要素332)が1つの電極33とされ、電位付与部41により各電極33に対して個別に電位を付与することが可能とされる。図4では、1つの電極33に含まれる電極要素331,332を二点鎖線の矩形にて囲んでいる。   4 is a cross-sectional view of the optical modulator 3 at the position indicated by the arrow AA in FIG. 2. In FIG. 4, illustration of parallel oblique lines in the cross section of the base portion 31 is omitted. Each electrode 33 is a set of a plurality of electrode elements 331 connected to a potential applying unit 41 (see FIG. 2) of the control unit 4 and a plurality of electrode elements 332 connected to a grounding unit 34 for applying a ground potential. The electrode elements 331 and the electrode elements 332 are alternately arranged at a constant pitch in the X direction. In the present embodiment, six electrode elements 331 and 332 (that is, three electrode elements 331 and three electrode elements 332) that are continuous in the arrangement direction form one electrode 33, A potential can be individually applied to the electrode 33. In FIG. 4, the electrode elements 331 and 332 included in one electrode 33 are surrounded by a two-dot chain line rectangle.

実際には、各電極要素331,332は光軸J1方向(Y方向)に長い形状とされており(例えば、長さ5ミリメートル(mm)とされる。)、X方向に関して互いに隣接する電極要素331,332間の距離(中心間距離)は5〜20マイクロメートル(μm)とされ、電極要素331,332間の隙間の幅と電極要素331,332の幅とはほぼ同じとされる。   Actually, each of the electrode elements 331 and 332 has a long shape in the optical axis J1 direction (Y direction) (for example, a length of 5 millimeters (mm)), and the electrode elements adjacent to each other in the X direction. The distance between the 331 and 332 (center distance) is 5 to 20 micrometers (μm), and the width of the gap between the electrode elements 331 and 332 and the width of the electrode elements 331 and 332 are substantially the same.

電位付与部41から電極要素331に所定の電位が付与される際には、ベース部31内を介して各電極要素331から隣接する電極要素332へと向かう電界が形成される。リチウムナイオベートにて形成されるベース部31は、電極要素331,332の配列方向(X方向)に垂直な図4中のZ方向(すなわち、電気光学係数r33に対応する方向)の電界により屈折率が大きく変化するものとなっており、電極要素331,332間に電圧(電位差)を付与して、ベース部31の内部の電極要素331,332の近傍に図4中に符号E1を付す矢印にて示すようにZ方向の向きの電界を生じさせることにより、電極33近傍におけるベース部31内の部位に配列方向において周期的な屈折率の変化が生じる(後述の図15において同様)。   When a predetermined potential is applied from the potential applying unit 41 to the electrode element 331, an electric field is formed from each electrode element 331 toward the adjacent electrode element 332 through the base portion 31. The base portion 31 formed of lithium niobate is refracted by an electric field in the Z direction (that is, the direction corresponding to the electro-optic coefficient r33) in FIG. 4 perpendicular to the arrangement direction (X direction) of the electrode elements 331 and 332. The rate is greatly changed, and a voltage (potential difference) is applied between the electrode elements 331 and 332, and an arrow E1 is added in the vicinity of the electrode elements 331 and 332 inside the base portion 31 in FIG. By generating an electric field in the Z direction, a periodic refractive index change in the arrangement direction occurs in a portion in the base portion 31 in the vicinity of the electrode 33 (similarly in FIG. 15 described later).

本実施の形態では、ベース部31の厚さ(図4中に符号D1を付して示すZ方向の厚さ)は例えば30〜50μmとされ、ベース部31の内部にて屈折率の変化が生じるZ方向の範囲(電界浸透深さとも呼ばれる。)が主面311から(−Z)側に30〜50μmとされ、電極要素331,332間の電界による屈折率の変化が主面311とは反対側の主面312の近傍まで生じるようになっている。   In the present embodiment, the thickness of the base portion 31 (thickness in the Z direction indicated by reference sign D1 in FIG. 4) is, for example, 30 to 50 μm, and the refractive index changes inside the base portion 31. The range in the Z direction (also referred to as the electric field penetration depth) is 30 to 50 μm from the main surface 311 to the (−Z) side, and the change in the refractive index due to the electric field between the electrode elements 331 and 332 is the main surface 311. This occurs up to the vicinity of the main surface 312 on the opposite side.

図2および図3に示す光源部21はコリメータレンズ(図示省略)を有しており、半導体レーザから出射される光ビームはコリメータレンズを介して平行光とされてシリンドリカルレンズ221に入射する。シリンドリカルレンズ221を通過した光は光軸J1に垂直な光束断面が円形から次第にX方向に長い楕円形へと変化する。すなわち、シリンドリカルレンズ221はX方向にのみ負のパワーを有し、光軸J1およびX方向に垂直なZ方向に関して、シリンドリカルレンズ221を通過した光の光束断面の幅は(ほぼ)一定とされる。   The light source unit 21 shown in FIGS. 2 and 3 has a collimator lens (not shown), and the light beam emitted from the semiconductor laser is converted into parallel light through the collimator lens and enters the cylindrical lens 221. The light that has passed through the cylindrical lens 221 changes from a circular beam cross section perpendicular to the optical axis J1 to an ellipse that is long in the X direction. That is, the cylindrical lens 221 has a negative power only in the X direction, and the width of the light beam cross section of the light passing through the cylindrical lens 221 is (almost) constant with respect to the optical axis J1 and the Z direction perpendicular to the X direction. .

シリンドリカルレンズ221からの光はX方向にのみ正のパワーを有するシリンドリカルレンズ222へと入射し、シリンドリカルレンズ222を通過した光は光束断面がX方向に長い一定の大きさの楕円形とされ、ハーフミラー231を透過してシリンドリカルレンズ223へと入射する。シリンドリカルレンズ223は、Z方向にのみ正のパワーを有し、Z方向のみに着目した場合には、図3のシリンドリカルレンズ223を通過した光は、図3中にて細い実線にて外形を示すように集光しつつ光変調器3のベース部31の(−Y)側の端面(以下、「入射面」という。)313へと入射する。また、X方向に関しては、図2に示すシリンドリカルレンズ223からの光は平行光として光変調器3に入射する。このように、光学ヘッド2では、シリンドリカルレンズ221〜223により照明光学系22が構築される。   The light from the cylindrical lens 221 is incident on the cylindrical lens 222 having a positive power only in the X direction, and the light that has passed through the cylindrical lens 222 has an elliptical shape with a constant cross-section having a long cross section in the X direction. The light passes through the mirror 231 and enters the cylindrical lens 223. The cylindrical lens 223 has a positive power only in the Z direction, and when attention is paid only to the Z direction, the light that has passed through the cylindrical lens 223 in FIG. 3 shows an outer shape with a thin solid line in FIG. In this way, the light enters the end surface (hereinafter referred to as “incident surface”) 313 of the base portion 31 of the optical modulator 3 while condensing. For the X direction, light from the cylindrical lens 223 shown in FIG. 2 enters the light modulator 3 as parallel light. Thus, in the optical head 2, the illumination optical system 22 is constructed by the cylindrical lenses 221 to 223.

ベース部31の内部へと入射した光はベース部31の互いに平行な両主面311,312(法線がZ方向に平行な主面311,312)にて多重反射しつつ、両主面311,312に平行なY方向(光軸J1)に沿って進行(伝播)する。また、ベース部31において入射面313とは反対側((+Y)側)の端面314(入射面313に対向する面であり、以下、「対向面314」という。)上にはミラー36が設けられており、入射面313から対向面314へと導かれる光はミラー36にて反射して、Y方向に沿って入射面313へと導かれる。このように、ベース部31の内部にて光はY方向に往復移動する。以下の光変調器3に係る説明では、Y方向を移動方向ともいう。   The light that has entered the inside of the base portion 31 is subjected to multiple reflections at the two main surfaces 311 and 312 parallel to each other (the main surfaces 311 and 312 whose normal lines are parallel to the Z direction) of the base portion 31, and the two main surfaces 311. , 312 travels (propagates) along the Y direction (optical axis J1) parallel to the horizontal axis. In addition, a mirror 36 is provided on an end surface 314 (a surface facing the incident surface 313, hereinafter referred to as an “opposing surface 314”) on the opposite side ((+ Y) side) to the incident surface 313 in the base portion 31. The light guided from the incident surface 313 to the opposing surface 314 is reflected by the mirror 36 and guided to the incident surface 313 along the Y direction. Thus, the light reciprocates in the Y direction inside the base portion 31. In the following description relating to the optical modulator 3, the Y direction is also referred to as a moving direction.

このとき、光変調器3において各電極33(正確には、電極要素331)に電位付与部41からの電位が付与されていない状態(すなわち、電極要素331の電位が接地電位とされる状態)では、当該電極33の近傍の部位を通過する光は、X方向に関して平行な状態のままでベース部31の内部を進行する。一方で、電極33に電位付与部41からの電位が付与されている状態では、電気光学効果により配列方向に周期的な屈折率の変化がベース部31内の当該電極33近傍の部位に生じており、この場合、当該部位を通過する光に周期的な位相差が生じて回折が生じる(すなわち、光変調器3が回折格子として機能する。)。このように、光変調器3の各電極33では、ベース部31の(−Y)側の端面(すなわち、入射面313)から、X方向に関して平行な状態の光が0次光として出射される状態と、光軸J1に沿って進むに従ってX方向に関して光軸J1から離れる(±1)次回折光(もちろん、高次の回折光も出射される。)が出射される状態とが切り換え可能とされる。   At this time, a state in which the potential from the potential applying unit 41 is not applied to each electrode 33 (more precisely, the electrode element 331) in the optical modulator 3 (that is, a state in which the potential of the electrode element 331 is set to the ground potential). Then, the light passing through the site in the vicinity of the electrode 33 travels inside the base portion 31 while being in a parallel state with respect to the X direction. On the other hand, in a state in which the potential from the potential applying unit 41 is applied to the electrode 33, a periodic refractive index change in the arrangement direction occurs in the base portion 31 in the vicinity of the electrode 33 due to the electro-optic effect. In this case, a periodic phase difference occurs in the light passing through the part, and diffraction occurs (that is, the optical modulator 3 functions as a diffraction grating). As described above, in each electrode 33 of the optical modulator 3, light in a state parallel to the X direction is emitted from the end surface (that is, the incident surface 313) of the base portion 31 on the (−Y) side as zero-order light. It is possible to switch between a state and a state in which (± 1) order diffracted light (of course, higher order diffracted light is also emitted) deviating from the optical axis J1 in the X direction as it travels along the optical axis J1. The

光変調器3の格子状の各電極33に対応する0次光または(±1)次回折光は、既述のZ方向にのみ正のパワーを有するシリンドリカルレンズ223にてZ方向に関してほぼ平行な光とされ、図2のハーフミラー231にて反射した後、X方向に平行な光軸J2に沿って正のパワーを有するレンズ232に入射する。ここで、ハーフミラー231による光軸J1,J2方向の変更を考慮した場合、電極33の(−Y)側の端部近傍における光軸J1上の位置がレンズ232の前側焦点に相当し、レンズ232の後側焦点には微小な遮蔽板233が配置される。したがって、Y方向およびZ方向の双方にほぼ平行とされる0次光は、レンズ232を介して遮蔽板233上にて集光して遮蔽される。図2では、全ての電極33に電圧が付与されない場合における光(0次光)の外形を細い実線にて示している。   The 0th-order light or (± 1) -order diffracted light corresponding to each grid-shaped electrode 33 of the optical modulator 3 is substantially parallel to the Z direction by the cylindrical lens 223 having a positive power only in the Z direction described above. After being reflected by the half mirror 231 in FIG. 2, the light enters the lens 232 having a positive power along the optical axis J2 parallel to the X direction. Here, when the change in the optical axis J1 or J2 direction by the half mirror 231 is taken into consideration, the position on the optical axis J1 in the vicinity of the (−Y) side end of the electrode 33 corresponds to the front focal point of the lens 232, and the lens A minute shielding plate 233 is disposed at the rear focal point of H.232. Therefore, the 0th order light that is substantially parallel to both the Y direction and the Z direction is condensed and shielded on the shielding plate 233 via the lens 232. In FIG. 2, the outer shape of light (zero-order light) when no voltage is applied to all the electrodes 33 is indicated by a thin solid line.

また、(±1)次回折光は、後述するようにレンズ232の光軸J2から離れた位置へと入射し、遮蔽板233を避けた経路に沿ってレンズ234に入射する。レンズ234は、前側焦点が遮蔽板233の近傍に位置し、後側焦点が保持ドラム70の記録材料9上となるように配置されており、(±1)次回折光はレンズ234を介して集光しつつ記録材料9上に照射される。このように、光学ヘッド2では、シリンドリカルレンズ223、ハーフミラー231、遮蔽板233、並びに、レンズ232,234により投影光学系23が構築される。   Further, the (± 1) -order diffracted light enters a position away from the optical axis J2 of the lens 232 as will be described later, and enters the lens 234 along a path avoiding the shielding plate 233. The lens 234 is disposed so that the front focal point is located in the vicinity of the shielding plate 233 and the rear focal point is on the recording material 9 of the holding drum 70, and (± 1) -order diffracted light is collected via the lens 234. The recording material 9 is irradiated with light. As described above, in the optical head 2, the projection optical system 23 is constructed by the cylindrical lens 223, the half mirror 231, the shielding plate 233, and the lenses 232 and 234.

図5は、光変調器3と記録材料9との間における光の経路を説明するための図である。図5では、シリンドリカルレンズ223およびハーフミラー231の図示を省略し、図2の光軸J1,J2を同一の線J3上に配置して各構成要素を図示している。   FIG. 5 is a diagram for explaining a light path between the optical modulator 3 and the recording material 9. In FIG. 5, the cylindrical lens 223 and the half mirror 231 are not shown, and the optical axes J1 and J2 of FIG. 2 are arranged on the same line J3, and each component is illustrated.

図5に示すように、実際にはレンズ232は光変調器3に比べて十分に大きくされ(図2のシリンドリカルレンズ223およびハーフミラー231も同様)、光変調器3のいずれの電極33(図5では、各電極33を1本の線分にて示す。)からの光(0次光または(±1)次回折光)もレンズ232に入射する。例えば、両端に位置する電極33からの0次光は、図5中に細い実線にて示す経路K2に沿ってレンズ232により遮蔽板233へと導かれて遮蔽される。また、(±1)次回折光は図5中に細い破線にて示す経路K3に沿ってレンズ232の光軸J3から離れた位置に入射し、遮蔽板233に遮られることなくレンズ234へと到達する。なお、遮蔽板は、レンズ234と大きさを同じくし、0次光を遮蔽している箇所を開口とすることで、(±1)次光を遮蔽することができるとともに、0次光をレンズ234に入射させることができる。図5では、このような遮蔽板233aを二点鎖線にて図示している。レンズ232,234にて構築される光学系(シュリーレン光学系と捉えることもできる。)は両側テレセントリックとされ、(±1)次回折光は、仮に遮蔽板233が省略される場合に0次光が記録材料9上に導かれる位置へと導かれる。なお、図5では、遮蔽板233が省略される場合における0次光の主光線を符号M1を付す二点鎖線にて示しており、当該主光線M1は記録材料9に対して垂直となる。本実施の形態では、レンズ232,234により縮小光学系が形成されており、記録材料9上には、光変調器3における電極33の配列ピッチよりも小さいピッチにて、複数の電極33近傍からの光の複数の照射位置が主走査方向に垂直な副走査方向に配列される。   As shown in FIG. 5, the lens 232 is actually sufficiently larger than the optical modulator 3 (the same applies to the cylindrical lens 223 and the half mirror 231 in FIG. 2), and any electrode 33 (see FIG. 5, light (0th-order light or (± 1) th-order diffracted light) from each electrode 33 is also incident on the lens 232. For example, the 0th-order light from the electrodes 33 located at both ends is guided to the shielding plate 233 by the lens 232 along the path K2 indicated by a thin solid line in FIG. Further, the (± 1) -order diffracted light enters the position away from the optical axis J3 of the lens 232 along the path K3 indicated by a thin broken line in FIG. 5 and reaches the lens 234 without being blocked by the shielding plate 233. To do. The shielding plate is the same size as the lens 234, and the portion that shields the 0th-order light is used as an opening, so that the (± 1) -order light can be shielded and the 0th-order light is used as the lens. 234. In FIG. 5, such a shielding plate 233a is illustrated by a two-dot chain line. The optical system constructed by the lenses 232 and 234 (which can also be regarded as a schlieren optical system) is bilateral telecentric, and (± 1) -order diffracted light is zero-order light if the shielding plate 233 is omitted. It is guided to a position guided on the recording material 9. In FIG. 5, the principal ray of the zero-order light when the shielding plate 233 is omitted is indicated by a two-dot chain line denoted by reference numeral M <b> 1, and the principal ray M <b> 1 is perpendicular to the recording material 9. In the present embodiment, a reduction optical system is formed by the lenses 232 and 234, and the recording material 9 has a pitch smaller than the arrangement pitch of the electrodes 33 in the optical modulator 3 and is near the plurality of electrodes 33. Are arranged in a sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction.

図6は画像記録装置1が記録材料9上に画像を記録する動作の流れを示す図である。画像記録の際には、まず、光源部21からの光の出射が開始され(ステップS11)、続いて、保持ドラム70が回転することにより光学ヘッド2が主走査方向に一定の速度で記録材料9に対して相対的に移動し、さらに、保持ドラム70の回転に同期して光学ヘッド2が副走査方向に移動する(ステップS12)。制御部4では、記録材料9上の照射位置(すなわち、光変調器3の電極33からの光が常に記録材料9へと導かれると仮定した場合の照射位置)の記録材料9に対する相対移動に同期して、記録材料9に光((±1)次回折光)が導かれるON状態と、光が導かれないOFF状態とを複数の電極33において個別に切り替えるON/OFF制御が行われ(ステップS13)、記録材料9上に画像が記録される。このようにして、光学ヘッド2からの光の照射位置を走査しつつ記録材料9全体に画像が記録されると、保持ドラム70の回転、光学ヘッド2の副走査方向への移動、および、光源部21からの光の出射が停止され(ステップS14,S15)、画像記録装置1において画像を記録する動作が終了する。   FIG. 6 is a diagram showing a flow of operations in which the image recording apparatus 1 records an image on the recording material 9. When recording an image, first, emission of light from the light source unit 21 is started (step S11). Subsequently, the holding drum 70 is rotated so that the optical head 2 is recorded at a constant speed in the main scanning direction. The optical head 2 moves in the sub-scanning direction in synchronization with the rotation of the holding drum 70 (step S12). In the control unit 4, the relative movement of the irradiation position on the recording material 9 (that is, the irradiation position on the assumption that light from the electrode 33 of the light modulator 3 is always guided to the recording material 9) with respect to the recording material 9. In synchronization, ON / OFF control is performed to individually switch the ON state in which light ((± 1) -order diffracted light) is guided to the recording material 9 and the OFF state in which light is not guided in the plurality of electrodes 33 (step). S13), an image is recorded on the recording material 9. In this way, when an image is recorded on the entire recording material 9 while scanning the irradiation position of the light from the optical head 2, the rotation of the holding drum 70, the movement of the optical head 2 in the sub-scanning direction, and the light source The emission of light from the unit 21 is stopped (steps S14 and S15), and the operation of recording an image in the image recording apparatus 1 is completed.

ところで、特開2000−313141号公報(特許文献1)における光変調器と同様の構成である図7に示す比較例の光変調器91では、ベース部92(電気光学基板)の厚さが大きくされる(通常、数mmとされる)ため、一方の端面921から入射してベース部92の内部を進行する光は、複数の電極要素(ただし、図7では1つの電極要素にのみ符号93を付している。)が配列形成される主面922に対して小さい角度にて(大きな入射角にて)入射して主面922にて反射され、他方の端面923から出射される。ベース部92において、互いに隣接する電極要素93間の電圧により屈折率の変化が生じる深さ(主面922からの深さ)は電圧の二乗に比例し、互いに隣接する電極要素93の中心間距離に反比例する。電極要素93の中心間距離(電極要素93のピッチ)が20μm程度である場合には、電極要素93間での放電を防止するという観点より、電極要素93間に付与することが可能な電圧は最大で100ボルト(V)程度となり(通常、80〜100V)、この場合、電気光学効果により屈折率の変化が生じる深さは約30μmとなる。このように、ベース部92の内部において、主面922上の電極要素93が形成する電界により屈折率が変化する部分は主面922の極近傍のみであるため、ベース部92の内部を進行する光は主面922における反射位置の近傍においてのみ屈折率の変化の影響を受ける。   By the way, in the optical modulator 91 of the comparative example shown in FIG. 7 having the same configuration as that of the optical modulator in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-313141 (Patent Document 1), the thickness of the base portion 92 (electro-optic substrate) is large. Therefore, light that is incident from one end face 921 and travels inside the base portion 92 has a plurality of electrode elements (however, in FIG. 7, only one electrode element is denoted by reference numeral 93). Is incident on the main surface 922 on which the array is formed at a small angle (at a large incident angle), is reflected by the main surface 922, and is emitted from the other end surface 923. In the base portion 92, the depth at which the refractive index changes due to the voltage between the electrode elements 93 adjacent to each other (the depth from the main surface 922) is proportional to the square of the voltage, and the distance between the centers of the electrode elements 93 adjacent to each other. Inversely proportional to When the distance between the centers of the electrode elements 93 (the pitch of the electrode elements 93) is about 20 μm, the voltage that can be applied between the electrode elements 93 is from the viewpoint of preventing discharge between the electrode elements 93. The maximum is about 100 volts (V) (usually 80 to 100 V). In this case, the depth at which the refractive index changes due to the electro-optic effect is about 30 μm. As described above, since the portion where the refractive index changes due to the electric field formed by the electrode element 93 on the main surface 922 is only in the vicinity of the main surface 922 in the base portion 92, the base portion 92 proceeds inside the base portion 92. Light is affected by the change in refractive index only in the vicinity of the reflection position on the main surface 922.

したがって、ベース部92の内部を進行する光を回折させるのに必要な位相差をベース部92の内部の屈折率の変化により生じさせるには、電極要素93が形成される主面922に対して小さい角度にて光を入射させつつ電極要素93を光の進行方向に長くして、光に位相の変化を生じさせる距離を長くする必要がある。なお、図7の光変調器91では、ベース部92において、各端面921,923と主面922とのなす角を鋭角に設定することにより、主面922に平行な方向に沿って端面921から内部へと入射する光を主面922にて一回のみ反射させつつ端面923から主面922に平行な方向に沿って出射させる(すなわち、入射光軸と出射光軸とを一致させる)ことが実現される。   Therefore, in order to cause a phase difference necessary for diffracting the light traveling inside the base portion 92 by a change in the refractive index inside the base portion 92, the main surface 922 on which the electrode element 93 is formed is defined. It is necessary to lengthen the electrode element 93 in the light traveling direction while making light incident at a small angle, and to increase the distance that causes a phase change in the light. In the optical modulator 91 of FIG. 7, in the base portion 92, the angle formed between each of the end surfaces 921, 923 and the main surface 922 is set to an acute angle so that the end surface 921 extends along the direction parallel to the main surface 922. The light incident on the inside is reflected from the main surface 922 only once and emitted from the end surface 923 along the direction parallel to the main surface 922 (that is, the incident optical axis and the outgoing optical axis are matched). Realized.

これに対し、図2および図3に示す光変調器3では、入射する光が両主面311,312にて多重反射する程度に薄くしたベース部31を用いることにより、Y方向に関して電極33が存在する範囲のほぼ全体において、電界の作用により光に位相の変化を生じさせることができる。すなわち、ベース部31の厚さ方向に関して屈折率の変化が生じる範囲内に光を複数回進入させて、または、この範囲内に光を留まらせて、位相の変化が生じる距離(電界の作用による屈折率の変化が光に影響を与える距離)を確保することができる。また、対向面314にミラー36が設けられることにより、入射面313から対向面314へと至るベース部31内の光の経路(以下、「往路」という。)の一部、および、対向面314から入射面313へと至るベース部31内の光の経路(以下、「復路」という。)の一部の双方において、配列方向における周期的な屈折率の変化を生じさせることができる。その結果、光の位相変化を極めて効率よく生じさせる(すなわち、回折効率を向上する)ことができ、比較例の光変調器91に比べて、電極要素331,332を移動方向に短くして(例えば、半分以下の長さにして)光変調器3の小型化を図る、または、電極要素331,332間に付与する電圧を低くして光変調器3の取り扱いに係る安全性を向上することができる。   On the other hand, in the optical modulator 3 shown in FIGS. 2 and 3, the electrode 33 is formed in the Y direction by using the base portion 31 that is thin enough to allow incident light to be multiple-reflected by the two main surfaces 311 and 312. In almost the entire range, the phase of the light can be changed by the action of the electric field. In other words, the light is allowed to enter the range where the refractive index change occurs in the thickness direction of the base portion 31 a plurality of times, or the light is allowed to stay within this range, and the distance at which the phase change occurs (due to the action of the electric field). The distance at which the change in the refractive index affects the light can be ensured. Further, by providing the mirror 36 on the facing surface 314, a part of the light path (hereinafter referred to as “outward path”) in the base portion 31 from the incident surface 313 to the facing surface 314 and the facing surface 314. In both of part of the light path (hereinafter referred to as “return path”) in the base portion 31 from the first to the incident surface 313, a periodic refractive index change in the arrangement direction can be caused. As a result, the phase change of the light can be generated very efficiently (that is, the diffraction efficiency is improved), and the electrode elements 331 and 332 are shortened in the moving direction as compared with the optical modulator 91 of the comparative example ( For example, by reducing the size of the optical modulator 3 (by reducing the length to half or less), or by reducing the voltage applied between the electrode elements 331 and 332, the safety of handling the optical modulator 3 can be improved. Can do.

例えば、比較例の光変調器91では、入射する光の回折時に互いに隣接する電極要素93間に付与される電圧は80〜100Vとされるが、本実施の形態では、電極33の電極要素331,332間に付与する電圧を60V以下(各種条件によっては40V以下)とすることも可能であり、これにより、比較例の光変調器91を用いる場合に比べて、電極要素間に付与する電圧を低くして光変調器3の取り扱いに係る安全性を確実に向上することができる。また、電極33を光軸J1方向に長くすることにより、電極要素331に付与する電位を15V以下(各種条件によっては10V以下)まで低減することも可能であり、この場合、光変調器3における変調を高速に行うことが実現される。上記の電極要素331,332間に付与する電圧の低減は、後述の第2および第3の実施の形態において同様に適用可能である。   For example, in the optical modulator 91 of the comparative example, the voltage applied between the electrode elements 93 adjacent to each other when the incident light is diffracted is 80 to 100 V. In this embodiment, the electrode element 331 of the electrode 33 is used. , 332 can be set to 60 V or less (40 V or less depending on various conditions), so that the voltage applied between the electrode elements can be compared with the case where the optical modulator 91 of the comparative example is used. The safety concerning the handling of the optical modulator 3 can be improved reliably. In addition, by making the electrode 33 longer in the direction of the optical axis J1, the potential applied to the electrode element 331 can be reduced to 15 V or less (10 V or less depending on various conditions). It is possible to perform modulation at high speed. The reduction of the voltage applied between the electrode elements 331 and 332 can be similarly applied to the second and third embodiments described later.

また、図7の比較例の光変調器91では、ベース部92内に入射する光を収束させるとともに、ベース部92から出射される光を整形するために、ベース部92に対して光の進行方向の後側および前側にレンズ941,942が整形レンズとして設けられる必要がある。したがって、整形レンズを光変調器の構成要素と捉えた場合、比較例の光変調器91では、これらのレンズ941,942の存在により小型化に一定の限界がある。   In the optical modulator 91 of the comparative example of FIG. 7, the light traveling into the base portion 92 is converged and the light travels with respect to the base portion 92 in order to shape the light emitted from the base portion 92. Lenses 941 and 942 need to be provided as shaping lenses on the rear side and the front side in the direction. Therefore, when the shaping lens is regarded as a constituent element of the optical modulator, the optical modulator 91 of the comparative example has a certain limit in miniaturization due to the presence of these lenses 941 and 942.

これに対し、図3の光変調器3では、1つのシリンドリカルレンズ223が、光源部21からの光をZ方向に関して収束させつつ入射面313からベース部31内へと入射させるとともに、対向面314を経由して入射面313から出射される光を受光してZ方向に平行な状態に整形する整形レンズとしての役割を果たす。このように、ベース部31内に入射する光の収束およびベース部31から出射される光の整形を1つの整形レンズにて実現することにより、整形レンズを構成要素として有する光変調器(および、光学ヘッド2)の小型化を図ることができる(後述の図8、図13、図14、図17および図19の光変調器3において同様)。   On the other hand, in the optical modulator 3 of FIG. 3, one cylindrical lens 223 causes the light from the light source unit 21 to enter the base unit 31 from the incident surface 313 while converging the light from the light source unit 21. It serves as a shaping lens that receives light emitted from the incident surface 313 via the light and shapes it in a state parallel to the Z direction. Thus, by realizing the convergence of the light incident on the base portion 31 and the shaping of the light emitted from the base portion 31 with one shaping lens, an optical modulator having a shaping lens as a component (and, The optical head 2) can be reduced in size (the same applies to the optical modulator 3 in FIGS. 8, 13, 14, 17, and 19 described later).

図8は、光変調器3の他の例を示す図である。図8の光変調器3では、Y方向に関して電極33の(+Y)側の端部がベース部31の対向面314とほぼ同じ位置に配置される。これにより、図8の光変調器3では、入射面313からベース部31内に入射した光がミラー36にて反射する直前および直後においても、光の位相変化が連続して生じることとなり、光変調器3の更なる小型化を図ることができる。   FIG. 8 is a diagram illustrating another example of the optical modulator 3. In the optical modulator 3 of FIG. 8, the (+ Y) side end of the electrode 33 in the Y direction is disposed at substantially the same position as the facing surface 314 of the base 31. As a result, in the optical modulator 3 of FIG. 8, the light phase change continuously occurs immediately before and immediately after the light incident on the base portion 31 from the incident surface 313 is reflected by the mirror 36. Further downsizing of the modulator 3 can be achieved.

図2および図8に示す光変調器3ではベース部31の(+Z)側の主面311上に電極要素331,332が形成されるが(もちろん、主面312上に形成されてもよい。)、光変調器では、ベース部31の両主面311,312に電極要素331,332が形成されてもよい。   In the optical modulator 3 shown in FIGS. 2 and 8, the electrode elements 331 and 332 are formed on the (+ Z) side main surface 311 of the base portion 31 (of course, they may be formed on the main surface 312. In the optical modulator, electrode elements 331 and 332 may be formed on both main surfaces 311 and 312 of the base portion 31.

図9は電極の他の例を説明するための図である。図9の上段はベース部31上の電極33aを示し、図4に対応する断面図である。また、図9の下段は電極33aにより生じるベース部31の内部の屈折率の変化を示す図であり、縦軸に屈折率の変化量を示し、横軸にX方向の位置を示す。図9の上段では、ベース部31の断面を示す平行斜線の図示を省略している(後述の図10の上段および図15において同様。)。図9では1つの電極33aのみを図示しているが、実際には複数の電極33aがX方向に配列形成されている(後述の図10において同様)。   FIG. 9 is a diagram for explaining another example of the electrode. 9 shows the electrode 33a on the base portion 31, and is a cross-sectional view corresponding to FIG. Further, the lower part of FIG. 9 is a diagram showing a change in the refractive index inside the base portion 31 caused by the electrode 33a. The vertical axis shows the amount of change in the refractive index, and the horizontal axis shows the position in the X direction. In the upper part of FIG. 9, the illustration of the parallel oblique lines indicating the cross section of the base portion 31 is omitted (the same applies to the upper part of FIG. 10 and FIG. 15 described later). Although only one electrode 33a is shown in FIG. 9, a plurality of electrodes 33a are actually arranged in the X direction (the same applies to FIG. 10 described later).

図9の上段に示す光変調器3の1つの電極33aは、ベース部31の一方の主面311上に形成されて電位付与部41に接続される複数の電極要素331と、他方の主面312上に形成されて接地部34に接続される複数の電極要素332とを有する。複数の電極要素332はそれぞれベース部31を挟んで複数の電極要素331に対向する位置に配置されており、電極33aを有する光変調器3では、両主面311,312に垂直なZ方向に互いに対向する電極要素331,332を1つの電極要素対として、複数の電極要素対がX方向に配列される。各電極要素対では、図9の上段に符号E2を付す矢印にて示すように、両主面311,312(および光の移動方向(Y方向))に対して垂直な向きの電界が形成される。   One electrode 33a of the optical modulator 3 shown in the upper part of FIG. 9 includes a plurality of electrode elements 331 formed on one main surface 311 of the base portion 31 and connected to the potential applying portion 41, and the other main surface. A plurality of electrode elements 332 formed on 312 and connected to the ground portion 34. The plurality of electrode elements 332 are respectively arranged at positions facing the plurality of electrode elements 331 across the base portion 31. In the optical modulator 3 having the electrodes 33a, the plurality of electrode elements 332 are arranged in the Z direction perpendicular to both the main surfaces 311 and 312. A plurality of electrode element pairs are arranged in the X direction with the electrode elements 331 and 332 facing each other as one electrode element pair. In each electrode element pair, an electric field is formed in a direction perpendicular to both the main surfaces 311 and 312 (and the light moving direction (Y direction)), as indicated by the arrow E2 in the upper part of FIG. The

このように、光変調器3では、両主面311,312に対して垂直な向きの電界を形成してベース部31の内部に入射する光を回折させる際に、各電極33aをベース部31を挟んで両主面311,312上にそれぞれ形成される電極要素対の集合とすることにより、図9の下段に示すように、ベース部31の内部にて、電極要素対の配列方向(X方向)における周期的な屈折率の変化を効率よく生じさせることができる。その結果、ベース部31内における光の往路および復路の双方にて光の位相変化を効率よく生じさせ、光の移動方向における電極33aの長さをさらに短くする、または、電極33aに付与する電圧をさらに低くすることができる。   As described above, in the optical modulator 3, when the electric field perpendicular to both the main surfaces 311 and 312 is formed to diffract the light incident on the base portion 31, the electrodes 33 a are connected to the base portion 31. As shown in the lower part of FIG. 9, the electrode element pair arrangement direction (X The periodic refractive index change in (direction) can be efficiently generated. As a result, the phase change of the light is efficiently generated in both the forward path and the return path of the light in the base portion 31, and the length of the electrode 33a in the light moving direction is further shortened or applied to the electrode 33a. Can be further reduced.

図10は電極のさらに他の例を説明するための図である。図10の上段はベース部31上の電極33bを示し、図4に対応する断面図である。また、図10の下段は電極33bにより生じるベース部31の内部の屈折率の変化を示す図であり、縦軸に屈折率の変化量を示し、横軸にX方向の位置を示している。   FIG. 10 is a diagram for explaining still another example of the electrode. The upper part of FIG. 10 shows the electrode 33b on the base part 31, and is a cross-sectional view corresponding to FIG. Further, the lower part of FIG. 10 is a diagram showing a change in the refractive index inside the base portion 31 caused by the electrode 33b. The vertical axis shows the amount of change in the refractive index, and the horizontal axis shows the position in the X direction.

図10の上段に示す光変調器3の電極33bでは、各主面311,312上において、電位付与部41に接続される電極要素331と、接地部34に接続される電極要素332とがX方向に交互に一定のピッチにて配置される。また、主面311上の各電極要素331に対向する主面312上の位置には電極要素332が配置され、主面311上の各電極要素332に対向する主面312上の位置には電極要素331が配置され、互いに対向する2つの電極要素331,332を電極要素対として、電極33bでは複数の電極要素対がX方向に配列される。複数の電極要素対では、図10の上段に符号E3を付す矢印にて示すように、ベース部31の内部にて両主面311,312(および光の移動方向(Y方向))に対して垂直な(+Z)方向および(−Z)方向に向かう電界が交互に形成される。これにより、電極33bを有する光変調器3では、両主面311,312に対して垂直な向きの電界を形成してベース部31の内部に入射する光を回折させる際に、図10の下段に示すように、ベース部31の内部にて電極要素331,332の配列方向における周期的な屈折率の変化の度合い(振幅)を大きくすることができ、光の移動方向における電極33bの長さをさらに短くする、または、電極33bに付与する電圧をさらに低くすることができる。   In the electrode 33 b of the optical modulator 3 shown in the upper part of FIG. 10, the electrode element 331 connected to the potential applying unit 41 and the electrode element 332 connected to the ground unit 34 are X on each main surface 311, 312. They are alternately arranged at a constant pitch in the direction. In addition, electrode elements 332 are arranged at positions on the main surface 312 facing each electrode element 331 on the main surface 311, and electrodes are arranged at positions on the main surface 312 facing each electrode element 332 on the main surface 311. An element 331 is arranged, and two electrode elements 331 and 332 facing each other are used as electrode element pairs, and a plurality of electrode element pairs are arranged in the X direction on the electrode 33b. In the plurality of electrode element pairs, as shown by the arrow with the symbol E3 in the upper part of FIG. 10, with respect to both main surfaces 311 and 312 (and the light moving direction (Y direction)) inside the base portion 31. Electric fields directed in the vertical (+ Z) direction and the (−Z) direction are alternately formed. Accordingly, in the optical modulator 3 having the electrode 33b, when the electric field perpendicular to the main surfaces 311 and 312 is formed to diffract the light incident on the base portion 31, the lower part of FIG. As shown in FIG. 3, the degree (amplitude) of the periodic refractive index change in the arrangement direction of the electrode elements 331 and 332 can be increased inside the base portion 31, and the length of the electrode 33b in the light movement direction can be increased. Can be further shortened, or the voltage applied to the electrode 33b can be further reduced.

以上のように、光変調器3では、ベース部31の一の主面311、または、両主面311,312において、ベース部31内の光の移動方向に垂直な配列方向に複数の電極要素331,332が並ぶ複数の電極33,33a,33bが変調部として設けられ、電極33,33a,33bの互いに隣接する電極要素331,332(ベース部31を挟んで隣接する場合を含む。)間に電圧を付与することにより、配列方向における周期的な屈折率の変化をベース部31の内部に生じさせて、ベース部31内へと入射する光を回折させることが実現される。   As described above, in the optical modulator 3, a plurality of electrode elements are arranged on one main surface 311 of the base portion 31 or on both main surfaces 311 and 312 in the arrangement direction perpendicular to the light moving direction in the base portion 31. A plurality of electrodes 33, 33 a, 33 b in which 331, 332 are arranged are provided as a modulation part, and the electrodes 33, 33 a, 33 b are adjacent to each other between electrode elements 331, 332 (including the case where they are adjacent to each other with the base part 31 in between). By applying a voltage to the base portion 31, it is possible to cause a periodic refractive index change in the arrangement direction in the base portion 31 and diffract light incident on the base portion 31.

図11は光変調器のさらに他の例の構成を示す図であり、図12は図11の光変調器の分解図である。図11の光変調器3は、一の主面上に複数の電極要素331がX方向に配列形成された補助基板351、および、一の主面上に複数の電極要素332がX方向に配列形成された補助基板352を有し、図11および図12に示すように、補助基板351の複数の電極要素331がベース部31の主面311に当接し、補助基板352の複数の電極要素332がベース部31の主面312に当接するように、ベース部31を2つの補助基板351,352にて挟むことにより、光変調器3が構成される。このような光変調器3では、薄板状のベース部31に電極要素を直接形成する必要がないため、光変調器を容易に製造することが実現される。   FIG. 11 is a diagram showing a configuration of still another example of the optical modulator, and FIG. 12 is an exploded view of the optical modulator of FIG. The optical modulator 3 in FIG. 11 includes an auxiliary substrate 351 in which a plurality of electrode elements 331 are arranged in the X direction on one main surface, and a plurality of electrode elements 332 in the X direction on one main surface. As shown in FIGS. 11 and 12, the plurality of electrode elements 331 of the auxiliary substrate 351 abut on the main surface 311 of the base portion 31, and the plurality of electrode elements 332 of the auxiliary substrate 352 are provided. The optical modulator 3 is configured by sandwiching the base portion 31 between the two auxiliary boards 351 and 352 such that the base portion 31 is in contact with the main surface 312 of the base portion 31. In such an optical modulator 3, since it is not necessary to directly form electrode elements on the thin plate-like base portion 31, it is possible to easily manufacture the optical modulator.

なお、補助基板351,352上に形成された電極要素331,332を用いてベース部31の内部に電界を形成する場合には、電極要素331,332とベース部31の主面311,312との間に微小な隙間が存在していてもよい。また、各補助基板351,352上に電極要素331,332を交互に形成することにより、図10の光変調器3と同様のものが製造されてもよく、さらに、一の主面311上のみに電極33を有する光変調器3にて本手法が用いられてもよい。補助基板を用いる手法は、後述の第2および第3の実施の形態において採用することも可能である。   When an electric field is formed inside the base portion 31 using the electrode elements 331 and 332 formed on the auxiliary substrates 351 and 352, the electrode elements 331 and 332, the main surfaces 311 and 312 of the base portion 31, and There may be a minute gap between them. Further, by alternately forming the electrode elements 331 and 332 on the auxiliary substrates 351 and 352, the same one as the optical modulator 3 of FIG. 10 may be manufactured, and furthermore, only on one main surface 311. This method may be used in the optical modulator 3 having the electrode 33 on the surface. The method using the auxiliary substrate can also be employed in the second and third embodiments described later.

図13は、光変調器のさらに他の例を示す図である。図13に示す光変調器3では、ベース部31aの厚さが図3のベース部31よりも薄く(例えば5μm)とされ、入射面313からベース部31aの内部に入射する光はシングルモードにて図13中のY方向に往復移動する。そして、主面311上の各電極33がOFF状態とされる場合には当該電極33近傍を通過する光は0次光として入射面313から出射され、ON状態とされる場合には(主に)(±1)次回折光として入射面313から出射される。このように、図13の光変調器3では、ベース部31aの内部において光がシングルモードにて伝播するように、ベース部31aの厚さ(通常、50μm以下)が光源部21からの光ビームの波長等に合わせて決定されている。   FIG. 13 is a diagram illustrating still another example of the optical modulator. In the optical modulator 3 shown in FIG. 13, the base portion 31a is thinner than the base portion 31 shown in FIG. 3 (for example, 5 μm), and the light incident on the inside of the base portion 31a from the incident surface 313 is changed to a single mode. And reciprocates in the Y direction in FIG. When each electrode 33 on the main surface 311 is turned off, light passing through the vicinity of the electrode 33 is emitted from the incident surface 313 as zero-order light, and when the electrode 33 is turned on (mainly ) The light is emitted from the incident surface 313 as (± 1) -order diffracted light. Thus, in the optical modulator 3 of FIG. 13, the thickness of the base portion 31a (usually 50 μm or less) is a light beam from the light source portion 21 so that light propagates in a single mode inside the base portion 31a. It is determined according to the wavelength of

ここで、図3のベース部31のように光をマルチモードにて導く場合には、入射面313から出射される光の主光線に垂直な方向の強度分布が偏ったものとなる。これに対し、図13のベース部31aでは光をシングルモードにて導くことにより、入射面313から出射される光の主光線に垂直な方向の強度分布を安定して好ましい状態(ガウス分布)とすることが可能となる。また、マルチモードに比べて光の伝播効率も向上させることができる。ただし、多くの光(エネルギー)を伝播させるには、入射面313から内部に入射する光を多重反射しつつ主面311に平行な移動方向に導くベース部31が用いられることが好ましい。なお、図13のベース部31aが、図9、図10および図11の光変調器3に用いられてもよい。   Here, when the light is guided in the multimode as in the base portion 31 of FIG. 3, the intensity distribution in the direction perpendicular to the principal ray of the light emitted from the incident surface 313 is biased. On the other hand, in the base portion 31a of FIG. 13, by guiding light in a single mode, the intensity distribution in the direction perpendicular to the principal ray of the light emitted from the incident surface 313 is stably and preferably (Gaussian distribution). It becomes possible to do. In addition, the light propagation efficiency can be improved as compared with the multimode. However, in order to propagate a large amount of light (energy), it is preferable to use the base portion 31 that guides light incident on the inside from the incident surface 313 in a moving direction parallel to the main surface 311 while performing multiple reflection. 13 may be used in the optical modulator 3 of FIGS. 9, 10 and 11.

図14および図15は、本発明の第2の実施の形態に係る光変調器3を示す図であり、図14および図15はそれぞれ図3および図4に対応する。図14および図15に示す光変調器3は、図3の光変調器3と比較してベース部32がZ方向(厚さ方向)に厚くされる点で相違している。各電極33の構成については図4の電極33と同様となっている。   FIGS. 14 and 15 are diagrams showing an optical modulator 3 according to the second embodiment of the present invention, and FIGS. 14 and 15 correspond to FIGS. 3 and 4, respectively. The optical modulator 3 shown in FIGS. 14 and 15 is different from the optical modulator 3 of FIG. 3 in that the base portion 32 is thickened in the Z direction (thickness direction). The configuration of each electrode 33 is the same as that of the electrode 33 in FIG.

図3のベース部31と同様の材料にて形成される図14のベース部32では、(+Z)側の主面321の全体に対して熱拡散法(例えば、チタン(Ti)拡散法)またはプロトン交換法による処理が施されている。これにより、光の移動方向であるY方向に垂直なベース部32の断面においてZ方向の各位置での屈折率を示す図16の左側のように、主面321の位置(図16の左側において、主面321のZ方向の位置に同符号を付している。)から(−Z)方向に離れるに従って屈折率(電極33による電界が生じていない状態における屈折率)が小さくなる屈折率分布が、ベース部32の全体において同様に形成される。なお、図14に示すベース部32では、主面321から離れるに従って密度が低くなるように点を描くことにより、屈折率が(−Z)側に向かって漸次小さくなっていることを示している(後述の図17および図19において同様)。   In the base portion 32 of FIG. 14 formed of the same material as the base portion 31 of FIG. 3, the thermal diffusion method (for example, titanium (Ti) diffusion method) or the entire (+ Z) main surface 321 is used. The proton exchange method is applied. As a result, the position of the main surface 321 (on the left side of FIG. 16) as shown on the left side of FIG. 16 showing the refractive index at each position in the Z direction in the cross section of the base portion 32 perpendicular to the Y direction, which is the light moving direction. The refractive index distribution is such that the refractive index (the refractive index in the state where no electric field is generated by the electrode 33) decreases as the distance from the main surface 321 in the Z direction increases to the (−Z) direction. Is formed in the same manner in the entire base portion 32. In addition, in the base part 32 shown in FIG. 14, it has shown that the refractive index becomes small gradually toward the (-Z) side by drawing a point so that a density may become low as it leaves | separates from the main surface 321. (The same applies to FIGS. 17 and 19 described later).

また、ベース部32では、主面321よりも(+Z)側には空気の層が存在するため(ただし、電極33が形成される部位を除く。)、主面321よりも(+Z)側の位置の屈折率はベース部32よりも十分に低くなる。その結果、(−Y)側の端面である入射面323からベース部32の内部に入射する光は主面321近傍の屈折率が高い部分(薄い板状の部位)のみを通過してY方向に導かれる。このように、図14の光変調器3では、ベース部32の主面321近傍の部位がスラブ導波路となっている。   Further, in the base portion 32, an air layer is present on the (+ Z) side of the main surface 321 (except for a portion where the electrode 33 is formed), and therefore, on the (+ Z) side of the main surface 321. The refractive index at the position is sufficiently lower than that of the base portion 32. As a result, light incident on the inside of the base portion 32 from the incident surface 323 that is the end surface on the (−Y) side passes only through a portion (thin plate-shaped portion) having a high refractive index near the main surface 321 in the Y direction. Led to. As described above, in the optical modulator 3 of FIG. 14, a portion in the vicinity of the main surface 321 of the base portion 32 is a slab waveguide.

図14および図15に示す光変調器3においても、ベース部32の(+Y)側の端面である対向面324上にミラー36が設けられ、ベース部32内において入射面323から対向面324へと導かれる光はミラー36にて反射して、Y方向に沿って入射面323へと戻される。そして、各電極33がOFF状態とされる場合には当該電極33の近傍を通過する光は0次光として入射面323(すなわち、(−Y)側の端面)から出射され、ON状態とされる場合には(主に)(±1)次回折光として入射面323から出射される。   Also in the optical modulator 3 shown in FIGS. 14 and 15, the mirror 36 is provided on the facing surface 324 that is the end surface on the (+ Y) side of the base portion 32, and the incident surface 323 to the facing surface 324 in the base portion 32. Is reflected by the mirror 36 and returned to the incident surface 323 along the Y direction. When each electrode 33 is turned off, the light passing through the vicinity of the electrode 33 is emitted from the incident surface 323 (that is, the (−Y) side end face) as zero-order light and turned on. (Mainly) the light is emitted from the incident surface 323 as (± 1) order diffracted light.

このとき、ベース部32の内部を進行する光は、既述のように電極33が形成される主面321の近傍において主面321に平行な移動方向へと導かれることにより、入射面323から対向面324へと至る往路、および、対向面324から入射面323へと至る復路の双方において、ベース部32の厚さ方向に関して、電極33により屈折率に変化が生じる範囲内に光を複数回進入させて、または、この範囲内に光を留まらせて、光の位相変化を効率よく生じさせることができる。その結果、光の移動方向における電極33の長さを短くする、または、電極33において電極要素331,332間に付与する電圧を低くすることができる。なお、図14の光変調器3を有する光学ヘッド2を用いて記録材料9上に画像を記録する動作は、第1の実施の形態と同様である。   At this time, the light traveling inside the base portion 32 is guided in the moving direction parallel to the main surface 321 in the vicinity of the main surface 321 on which the electrode 33 is formed as described above, and thus from the incident surface 323. In both the forward path to the facing surface 324 and the return path from the facing surface 324 to the incident surface 323, the light is transmitted a plurality of times within a range in which the refractive index is changed by the electrode 33 in the thickness direction of the base portion 32. By entering or staying within this range, the phase change of the light can be efficiently generated. As a result, the length of the electrode 33 in the light moving direction can be shortened, or the voltage applied between the electrode elements 331 and 332 in the electrode 33 can be lowered. The operation of recording an image on the recording material 9 using the optical head 2 having the optical modulator 3 of FIG. 14 is the same as in the first embodiment.

ここで、第1の実施の形態における図3のベース部31(および図13のベース部31a)では、両主面311,312の外側(すなわち、ベース部31とは反対側)に空気の層が存在することにより、Z方向の屈折率の分布において両主面311,312の位置の外側にて屈折率がステップ状に(急峻に)低下する。これにより、入射面313から内部に入射する光を両主面311,312にて多重反射し、簡単な構成にて当該光を移動方向へと導くことが可能とされるが、一方で、両主面311,312での反射時に光の損失が生じる。   Here, in the base portion 31 of FIG. 3 (and the base portion 31a of FIG. 13) in the first embodiment, an air layer is formed on the outside of the main surfaces 311 and 312 (that is, the side opposite to the base portion 31). Therefore, the refractive index decreases stepwise (steeply) outside the positions of both main surfaces 311 and 312 in the refractive index distribution in the Z direction. As a result, the light incident on the inside from the incident surface 313 can be multiple-reflected by the main surfaces 311 and 312 and guided to the moving direction with a simple configuration. Light loss occurs when the light is reflected on the main surfaces 311 and 312.

これに対し、図14のベース部32では、図16の左側に示すように、主面321から(−Z)方向に離れるに従って屈折率が緩やかに小さくなることにより、入射面323から内部に入射する光が主面321近傍から離れることを防止するとともに、両主面にて光を多重反射する場合に比べて、ベース部32内における光の損失を低減する(すなわち、光を効率よく伝播させる)ことが実現される。   On the other hand, in the base portion 32 of FIG. 14, as shown on the left side of FIG. 16, the refractive index gradually decreases as the distance from the main surface 321 increases in the (−Z) direction. Light is prevented from leaving the vicinity of the main surface 321, and the loss of light in the base portion 32 is reduced as compared with the case of multiple reflection of light on both main surfaces (that is, the light is propagated efficiently). ) Is realized.

ところで、第1の実施の形態における図3のベース部31では、入射する光を両主面311,312にて多重反射しつつ移動方向へと導くため、入射面313から電極33までの部位(正確には、入射面313から回折光が導出される位置の直前までの部位)において、光の移動方向に垂直な断面における当該光が通過する領域(以下、「光通過領域」という。)の大きさがほぼ一定となり、その形状は厚さ方向に対称となる(シングルモードにて光を導くベース部31aにおいても同様)。   By the way, in the base part 31 of FIG. 3 in the first embodiment, the incident light is guided in the moving direction while being multiple-reflected by both the main surfaces 311 and 312, and therefore, the region from the incident surface 313 to the electrode 33 ( Precisely, a region (hereinafter referred to as “light passage region”) through which the light passes in a cross section perpendicular to the light movement direction in a portion immediately before the position where the diffracted light is derived from the incident surface 313. The size is substantially constant, and the shape is symmetric in the thickness direction (the same applies to the base portion 31a that guides light in a single mode).

図14のベース部32でも同様に、入射面323から電極33までの部位において光通過領域の大きさが一定となるが、既述のように、主面321の(−Z)側では主面321から離れるに従って屈折率が緩やかに小さくなるのに対して、主面321の(+Z)側では空気の層により屈折率が急激に小さくなり(すなわち、光通過領域の近傍における屈折率の分布が非対称となり)、実際には、図16の右側にて細線にて示すように光通過領域A1の形状は厚さ方向に(すなわち、上部と下部とが)非対称となる(歪む)。なお、本実施の形態では、図16の右側において主面321から光通過領域A1の(+Z)側のエッジまでの距離L1は1〜10μmとなり、光通過領域A1の厚さ方向の幅L2は30〜40μmとなる。   Similarly, in the base portion 32 of FIG. 14, the size of the light passage region is constant in the portion from the incident surface 323 to the electrode 33, but as described above, the main surface is on the (−Z) side of the main surface 321. While the refractive index gradually decreases as the distance from 321 increases, the refractive index drastically decreases due to the air layer on the (+ Z) side of the main surface 321 (that is, the distribution of the refractive index in the vicinity of the light passage region). Actually, as shown by a thin line on the right side of FIG. 16, the shape of the light passage region A1 becomes asymmetric in the thickness direction (that is, the upper part and the lower part) (distorted). In the present embodiment, the distance L1 from the main surface 321 to the (+ Z) side edge of the light passage region A1 on the right side of FIG. 16 is 1 to 10 μm, and the width L2 in the thickness direction of the light passage region A1 is 30 to 40 μm.

次に、光を効率よく伝播させることが可能なベース部において光通過領域の非対称性を低減する手法について説明する。図17は光変調器3の他の例を示す図であり、図14に対応する図である。図17に示す光変調器3は、図14の光変調器3と比較して、ベース部32aが薄い層325を有している点で相違しており、他の構成は同様である。   Next, a method for reducing the asymmetry of the light passage region in the base portion capable of efficiently transmitting light will be described. FIG. 17 is a diagram illustrating another example of the optical modulator 3, and corresponds to FIG. The optical modulator 3 shown in FIG. 17 is different from the optical modulator 3 of FIG. 14 in that the base portion 32a has a thin layer 325, and the other configurations are the same.

図17に示すベース部32aでは、板状の本体320の(+Z)側の面320a上に、例えば酸化ケイ素(SiO)や本体320と同様のリチウムナイオベート等にて形成された薄い層325(例えば、厚さ10μm以下0.1μm以上の層であり、以下、「補助層325」という。)が設けられる。また、本体320では、図14のベース部32と同様に面320aに対して熱拡散法またはプロトン交換法による処理が施されている。 In the base portion 32a shown in FIG. 17, a thin layer 325 formed of, for example, silicon oxide (SiO 2 ) or lithium niobate similar to the main body 320 on the (+ Z) side surface 320a of the plate-shaped main body 320. (For example, a layer having a thickness of 10 μm or less and 0.1 μm or more, and hereinafter referred to as “auxiliary layer 325”) is provided. Further, in the main body 320, the surface 320a is processed by the thermal diffusion method or the proton exchange method, like the base portion 32 of FIG.

図18はベース部32aのY方向に垂直な断面における厚さ方向の屈折率の分布を示す図である。図18の縦軸はZ方向の位置を示し、図18の横軸は屈折率を示す。また、図18では、補助層325の(+Z)側の面であるベース部32aの主面321、および、本体320の面320aのZ方向の位置に同符号を付している。   FIG. 18 is a diagram showing a refractive index distribution in the thickness direction in a cross section perpendicular to the Y direction of the base portion 32a. The vertical axis in FIG. 18 indicates the position in the Z direction, and the horizontal axis in FIG. 18 indicates the refractive index. In FIG. 18, the same reference numerals are given to the positions of the main surface 321 of the base portion 32 a that is the (+ Z) side surface of the auxiliary layer 325 and the surface 320 a of the main body 320 in the Z direction.

ベース部32a内に電極33による電界が生じていない状態において、図18中の本体320に対応するZ方向の範囲(面320aの位置から(−Z)側)では、面320aの位置近傍において(−Z)方向に向かうに従って屈折率が小さくなる屈折率分布が形成されている。すなわち、本体320では補助層325から離れるに従って屈折率が小さくなる屈折率分布が形成されている。また、図18中の補助層325に対応する厚さ方向の範囲(面320aの位置と主面321の位置との間)は、本体320内の屈折率分布における最大屈折率(すなわち、面320aの位置の極近傍の屈折率)よりも小さい屈折率にて一定となっている。このように、ベース部32aでは、補助層325の存在により屈折率の分布において屈折率が漸次変化する部位が内部に埋め込まれている、あるいは、当該部位が補助層325により覆われていると捉えることができる。   In the state where the electric field due to the electrode 33 is not generated in the base portion 32a, in the range in the Z direction corresponding to the main body 320 in FIG. 18 (on the (−Z) side from the position of the surface 320a), in the vicinity of the position of the surface 320a ( A refractive index distribution is formed in which the refractive index decreases toward the -Z) direction. That is, in the main body 320, a refractive index distribution is formed in which the refractive index decreases as the distance from the auxiliary layer 325 increases. Further, the range in the thickness direction (between the position of the surface 320a and the position of the main surface 321) corresponding to the auxiliary layer 325 in FIG. 18 is the maximum refractive index (that is, the surface 320a) in the refractive index distribution in the main body 320. The refractive index is constant at a refractive index smaller than the refractive index in the very vicinity of the position. Thus, in the base part 32a, it is considered that a portion where the refractive index gradually changes in the refractive index distribution due to the presence of the auxiliary layer 325 is embedded inside, or that the portion is covered by the auxiliary layer 325. be able to.

図17の光変調器3においても、ベース部32aの内部に入射する光は、主面321近傍の屈折率が高い部分(主として、面320a近傍の本体320の部分)のみを通過してY方向に導かれる。このとき、既述のように、補助層325は極めて薄いため、補助層325上に形成される電極33からの電界の作用による光の位相変化をベース部32a内における往路および復路の双方において効率よく生じさせることができる。その結果、光の移動方向における電極33の長さを短くする、または、電極33に付与する電圧を低くすることができる。   Also in the optical modulator 3 of FIG. 17, the light incident on the inside of the base portion 32a passes only through the portion having a high refractive index near the main surface 321 (mainly, the portion of the main body 320 near the surface 320a) in the Y direction. Led to. At this time, as described above, since the auxiliary layer 325 is extremely thin, the phase change of the light due to the action of the electric field from the electrode 33 formed on the auxiliary layer 325 is efficient in both the outward path and the return path in the base portion 32a. Can often occur. As a result, the length of the electrode 33 in the light moving direction can be shortened, or the voltage applied to the electrode 33 can be lowered.

ここで、既述のように、図14のベース部32では、図16の左側に示す屈折率の分布に従って、図16の右側に示すように光通過領域A1の形状が厚さ方向に非対称となるのに対し、図17に示すベース部32aでは、面320a近傍における本体320の屈折率分布の最大屈折率よりも小さい屈折率の補助層325が面320a上に形成される(クラッド層が形成されていると捉えることができる。)ことにより、面320aの(+Z)側近傍における屈折率の変化量が小さくなり、光通過領域の近傍における屈折率の分布の非対称性が低減される。その結果、図16の右側に示すベース部32内の光通過領域A1に比べて、図17のベース部32aでは、光通過領域の形状の厚さ方向に関する非対称性を低減することができる(すなわち、光変調器3から出射される光の光束断面の形状の非対称性が低減される。)。また、図14のベース部32では光の主面321における反射にて損失が生じるが、ベース部32aでは、補助層325により本体320の面320aでの光の損失を抑制することができ、光をより効率よく伝播させることができる。   Here, as described above, in the base portion 32 of FIG. 14, the shape of the light passage region A1 is asymmetric in the thickness direction as shown on the right side of FIG. 16 according to the refractive index distribution shown on the left side of FIG. In contrast, in the base portion 32a shown in FIG. 17, an auxiliary layer 325 having a refractive index smaller than the maximum refractive index of the refractive index distribution of the main body 320 in the vicinity of the surface 320a is formed on the surface 320a (a clad layer is formed). As a result, the amount of change in the refractive index in the vicinity of the (+ Z) side of the surface 320a is reduced, and the asymmetry of the refractive index distribution in the vicinity of the light passage region is reduced. As a result, compared with the light passage region A1 in the base portion 32 shown on the right side of FIG. 16, the base portion 32a in FIG. 17 can reduce asymmetry in the thickness direction of the shape of the light passage region (that is, The asymmetry of the cross-sectional shape of the light emitted from the light modulator 3 is reduced. Further, in the base portion 32 of FIG. 14, a loss occurs due to the reflection of light on the main surface 321, but in the base portion 32 a, the auxiliary layer 325 can suppress the loss of light on the surface 320 a of the main body 320. Can be propagated more efficiently.

図19は、光変調器のさらに他の例を示す図である。図19に示す光変調器3のベース部32bでは、主面321に対して熱拡散法またはプロトン交換法による処理を施す時間が、図14のベース部32における処理時間よりも短くされ、屈折率が変化(上昇)した部位の厚さが薄くされる。これにより、入射面323からベース部32bの内部に入射する光はシングルモードにて主面321に平行な移動方向へと導かれる。   FIG. 19 is a diagram illustrating still another example of the optical modulator. In the base portion 32b of the optical modulator 3 shown in FIG. 19, the time for performing the processing by the thermal diffusion method or the proton exchange method on the main surface 321 is made shorter than the processing time in the base portion 32 of FIG. The thickness of the portion where the change (rise) is reduced. Thereby, the light incident on the inside of the base portion 32b from the incident surface 323 is guided in a moving direction parallel to the main surface 321 in a single mode.

このように、図19の光変調器3では、光がベース部32b内をシングルモードにて進行するように(すなわち、ベース部32bの主面321近傍の部位がシングルモード導波路となるように)、ベース部32bにおいて屈折率が変化した部位の厚さが光源部21からの光ビームの波長等に合わせて決定されている。これにより、図14の光変調器3のようにベース部32内を光がマルチモードにて進行する場合に比べて、ベース部32内を往復して入射面323から出射される光の主光線に垂直な方向の強度分布を安定して好ましい状態(ガウス分布)とすることが可能となる。ただし、多くの光(エネルギー)を伝播させるには、入射面323から内部に入射する光をマルチモードにて導くベース部32,32aが用いられることが好ましい。なお、図17の光変調器3において、光がベース部32a内をシングルモードにて進行するように、補助層325および本体320の屈折率が変化した部位の厚さが変更されてもよい。   As described above, in the optical modulator 3 of FIG. 19, the light travels in the base portion 32b in the single mode (that is, the portion in the vicinity of the main surface 321 of the base portion 32b becomes a single mode waveguide). ), The thickness of the portion where the refractive index is changed in the base portion 32b is determined in accordance with the wavelength of the light beam from the light source portion 21 and the like. As a result, as compared with the case where the light travels in the multimode in the base portion 32 as in the optical modulator 3 of FIG. The intensity distribution in the direction perpendicular to can be stably set to a preferable state (Gaussian distribution). However, in order to propagate a large amount of light (energy), it is preferable to use the base portions 32 and 32a that guide the light incident inside from the incident surface 323 in a multimode. In the optical modulator 3 of FIG. 17, the thicknesses of the portions where the refractive index of the auxiliary layer 325 and the main body 320 have changed may be changed so that the light travels in the base portion 32a in a single mode.

以上に説明したように、上記第1の実施の形態における光変調器では薄いベース部31,31aが用いられることにより、また、上記第2の実施の形態における光変調器では電極33が設けられる主面321の近傍にて主面321(ベース部32aでは面320a)から離れるに従って屈折率が小さくなる屈折率分布を有する厚いベース部32,32a,32bが用いられることにより、ベース部において入射面から内部に入射する光を変調部の電極が設けられる少なくとも一の主面の近傍において当該主面に平行なY方向に移動(往復移動)させることが実現され、その結果、光変調器において、光の移動方向における電極の長さを短くする、または、電極に付与する電圧を低くすることが実現されている。   As described above, the thin optical base 31 and 31a are used in the optical modulator of the first embodiment, and the electrode 33 is provided in the optical modulator of the second embodiment. By using thick base portions 32, 32a, and 32b having a refractive index distribution that decreases as the distance from the main surface 321 (surface 320a in the base portion 32a) increases in the vicinity of the main surface 321, an incident surface is formed at the base portion. In the optical modulator, it is realized to move (reciprocate) the light incident on the inside in the Y direction parallel to the main surface in the vicinity of at least one main surface on which the electrode of the modulation unit is provided. It has been realized that the length of the electrode in the light moving direction is shortened or the voltage applied to the electrode is lowered.

図20は、本発明の第3の実施の形態に係る光変調器3aを示す図であり、図20は図3に対応する。図20の光変調器3aのベース部30は、図14のベース部32と同様にZ方向(厚さ方向)に厚くされており(ただし、屈折率分布を形成する処理は行われない。)、主面301上には複数の電極33が変調部としてX方向に配列形成されている。各電極33の構成については図4の電極33と同様である。   FIG. 20 is a diagram illustrating an optical modulator 3a according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 20 corresponds to FIG. The base portion 30 of the optical modulator 3a in FIG. 20 is thickened in the Z direction (thickness direction) similarly to the base portion 32 in FIG. 14 (however, processing for forming a refractive index distribution is not performed). On the main surface 301, a plurality of electrodes 33 are arranged in the X direction as a modulation section. The configuration of each electrode 33 is the same as that of the electrode 33 in FIG.

図20の光変調器3aでは、図2の光変調器3と同様に、シリンドリカルレンズ223がベース部30の入射面303(すなわち、(−Y)側の端面)に対向するように配置されている。本実施の形態では、シリンドリカルレンズ223において光軸J1から(−Z)方向にずれた位置に光源部21からの光が入射する。シリンドリカルレンズ223は、Z方向にのみ正のパワーを有し、Z方向のみに着目した場合には、図20に示すシリンドリカルレンズ223を通過した光は、図20中に細い実線にて外形を示すように集光しつつベース部30の入射面303へと入射する。なお、図20では、入射面303における光の屈折を無視して光の経路K4を破線にて示している。   In the optical modulator 3a of FIG. 20, similarly to the optical modulator 3 of FIG. 2, the cylindrical lens 223 is disposed so as to face the incident surface 303 (that is, the (−Y) side end surface) of the base portion 30. Yes. In the present embodiment, light from the light source unit 21 is incident on the cylindrical lens 223 at a position shifted in the (−Z) direction from the optical axis J1. The cylindrical lens 223 has a positive power only in the Z direction, and when attention is paid only to the Z direction, the light that has passed through the cylindrical lens 223 shown in FIG. 20 shows an outer shape with a thin solid line in FIG. In this way, the light is incident on the incident surface 303 of the base portion 30 while being condensed. In FIG. 20, the light path K4 is indicated by a broken line while refracting light on the incident surface 303 is ignored.

ベース部30の内部を進行する光は、複数の電極33が配列形成される主面301に対して小さい角度にて(大きな入射角にて)入射し、主面301の電極33近傍にて反射した光は、対向面304上のミラー36へと導かれる。実際には、光変調器3aを有する画像記録装置1では、Z方向のみに着目した場合には、シリンドリカルレンズ223に入射する光(光軸J1の(−Z)側に入射する光)が僅かに発散した状態となっており、シリンドリカルレンズ223を通過してベース部30内に入射する光はミラー36上にて集光する。   Light traveling inside the base portion 30 is incident on the main surface 301 on which the plurality of electrodes 33 are arranged at a small angle (at a large incident angle), and is reflected near the electrodes 33 on the main surface 301. The emitted light is guided to the mirror 36 on the facing surface 304. Actually, in the image recording apparatus 1 having the optical modulator 3a, when focusing only on the Z direction, a small amount of light (light incident on the (−Z) side of the optical axis J1) is incident on the cylindrical lens 223. The light that passes through the cylindrical lens 223 and enters the base portion 30 is collected on the mirror 36.

ミラー36にて反射した光は、主面301とは反対側の主面302にてさらに反射して入射面303から出射され、シリンドリカルレンズ223において光軸J1から(+Z)方向にずれた位置に入射する。このように、光変調器3aのシリンドリカルレンズ223では、光源部21から入射する光とは異なる位置にベース部30からの光が入射する。このとき、光変調器3aでは、シリンドリカルレンズ223から主面301を介してミラー36へと至る光の光路長と、ミラー36から主面302を介してシリンドリカルレンズ223へと至る光の光路長とが等しくなっていることにより、シリンドリカルレンズ223の位置において経路K4に垂直な断面における光の領域のZ方向の幅は、光変調器3aへの入射光と、光変調器3aからの出射光(0次光および1次回折光)とでほぼ等しくなっている(後述の図22の光変調器3cにおいて同様)。シリンドリカルレンズ223を通過して(−Y)方向に向かう光は、図2のハーフミラー231に代えて設けられるミラー(ただし、光源部21からシリンドリカルレンズ223に向かう光に干渉しない位置に配置される。)により、レンズ232へと導かれ、第1の実施の形態と同様に記録材料9上への画像記録に用いられる。   The light reflected by the mirror 36 is further reflected by the main surface 302 opposite to the main surface 301 and emitted from the incident surface 303, and is shifted by the cylindrical lens 223 from the optical axis J 1 in the (+ Z) direction. Incident. Thus, in the cylindrical lens 223 of the light modulator 3a, the light from the base unit 30 is incident at a position different from the light incident from the light source unit 21. At this time, in the optical modulator 3a, the optical path length of the light from the cylindrical lens 223 to the mirror 36 via the main surface 301, and the optical path length of the light from the mirror 36 to the cylindrical lens 223 via the main surface 302 Are equal, the width in the Z direction of the light region in the cross section perpendicular to the path K4 at the position of the cylindrical lens 223 is equal to the incident light to the optical modulator 3a and the outgoing light from the optical modulator 3a ( (0th order light and 1st order diffracted light) are substantially equal (the same applies to the optical modulator 3c in FIG. 22 described later). The light that passes through the cylindrical lens 223 and travels in the (−Y) direction is disposed at a position that does not interfere with the light that is provided in place of the half mirror 231 in FIG. 2 (however, the light that travels from the light source unit 21 toward the cylindrical lens 223). ), The lens is guided to the lens 232 and used for image recording on the recording material 9 as in the first embodiment.

以上に説明したように、光変調器3aでは、シリンドリカルレンズ223が、光源部21からの光をZ方向に収束させつつ入射面303からベース部30内へと入射させるとともに、対向面304を経由して入射面303から出射される光を受光してZ方向に収束するように整形する。このように、1つのシリンドリカルレンズ223が、ベース部30に入射する光の整形レンズ、および、ベース部30から出射される光の整形レンズとしての役割を果たすことにより、整形レンズを構成要素として有する光変調器の小型化を図ることができる(後述の図21ないし図24の光変調器3b〜3eにおいて同様)。   As described above, in the optical modulator 3a, the cylindrical lens 223 causes the light from the light source unit 21 to enter the base unit 30 from the incident surface 303 while converging in the Z direction, and passes through the facing surface 304. Then, the light emitted from the incident surface 303 is received and shaped so as to converge in the Z direction. Thus, one cylindrical lens 223 has a shaping lens as a component by serving as a shaping lens for light incident on the base portion 30 and a shaping lens for light emitted from the base portion 30. The optical modulator can be miniaturized (the same applies to optical modulators 3b to 3e in FIGS. 21 to 24 described later).

また、光変調器3aでは、ベース部30内の電極33近傍において、(+Y)方向に向かう光の経路K4に垂直な断面における当該光が通過する領域が、入射面303近傍における当該領域(すなわち、入射面303近傍での光の経路K4に垂直な断面における当該光が通過する領域)よりも小さくされる。これにより、ベース部30の内部を進行する光の大部分が、電極33が形成する電界により屈折率が変化する部分(主面301近傍の部分)を通過することとなり、光の位相変化を効率よく生じさせることが実現される(後述の図21ないし図24の光変調器3b〜3eにおいて同様)。さらに、光変調器3aでは入射光と出射光とが分離されていることにより、図2の光学ヘッド2において、高価なハーフミラー231に代えて一般的なミラー等を用いて出射光を記録材料9に向かわせることができ、画像記録装置1の製造コストを削減することができる(光変調器3b,3cにおいて同様)。   Further, in the optical modulator 3a, in the vicinity of the electrode 33 in the base portion 30, the region through which the light passes in a cross section perpendicular to the light path K4 in the (+ Y) direction is the region in the vicinity of the incident surface 303 (that is, the region). , In the cross section perpendicular to the light path K4 in the vicinity of the incident surface 303). As a result, most of the light traveling inside the base portion 30 passes through a portion where the refractive index changes due to the electric field formed by the electrode 33 (portion in the vicinity of the main surface 301). It is realized that this occurs well (the same applies to optical modulators 3b to 3e in FIGS. 21 to 24 described later). Further, since the incident light and the outgoing light are separated in the optical modulator 3a, in the optical head 2 of FIG. 2, the outgoing light is recorded by using a general mirror or the like instead of the expensive half mirror 231. 9 and the manufacturing cost of the image recording apparatus 1 can be reduced (the same applies to the optical modulators 3b and 3c).

図21は、光変調器の他の例を示す図である。図21の光変調器3bでは、ベース部30、電極33およびミラー36は、図20の光変調器3aと同様とされるが、ベース部30内に入射した光が電極33が形成される主面301にてZ方向に関して集光するように、照明光学系が設計されている。これにより、ベース部30内の電極33近傍において、光の経路に垂直な断面における当該光が通過する領域を、主面301に垂直なZ方向に沿う方向に関して小さく(狭く)して、光の位相変化を効率よく生じさせることが可能となる。   FIG. 21 is a diagram illustrating another example of the optical modulator. In the optical modulator 3b of FIG. 21, the base portion 30, the electrode 33, and the mirror 36 are the same as those of the optical modulator 3a of FIG. 20, but the light incident on the base portion 30 is mainly formed with the electrode 33. The illumination optical system is designed so as to collect light in the Z direction on the surface 301. As a result, in the vicinity of the electrode 33 in the base portion 30, the region through which the light passes in a cross section perpendicular to the light path is made smaller (narrower) in the direction along the Z direction perpendicular to the main surface 301, and the light A phase change can be efficiently generated.

図22は、光変調器のさらに他の例を示す図である。図22の光変調器3cは、図20の光変調器3aと同様に、ベース部30内に入射した光がミラー36上にてZ方向に関して集光するように設計されており、さらに、ベース部30の両主面301,302上に複数の電極33が配列形成される。具体的には、各主面301,302において、電位付与部41(図2参照)に接続される電極要素331、および、接地電位を付与する接地部34に接続される電極要素332とがX方向に一定のピッチにて交互に配置される。これにより、ベース部30の厚さ方向(Z方向)に関して、ベース部30内における各主面301,302近傍に部位のみにてX方向の周期的な屈折率の変化が生じる(実際には、ON状態とされる電極33近傍においてのみ生じる)こととなる。   FIG. 22 is a diagram illustrating still another example of the optical modulator. The optical modulator 3c of FIG. 22 is designed so that the light incident on the base portion 30 is condensed on the mirror 36 in the Z direction, similarly to the optical modulator 3a of FIG. A plurality of electrodes 33 are formed on both main surfaces 301 and 302 of the portion 30. Specifically, on each of the main surfaces 301 and 302, the electrode element 331 connected to the potential applying unit 41 (see FIG. 2) and the electrode element 332 connected to the grounding unit 34 applying the ground potential are X Alternatingly arranged in the direction at a constant pitch. As a result, with respect to the thickness direction (Z direction) of the base portion 30, a periodic refractive index change in the X direction occurs only in the vicinity of the main surfaces 301 and 302 in the base portion 30 (in practice, This occurs only in the vicinity of the electrode 33 in the ON state).

図20の光変調器3aと同様に、光変調器3cでは、入射面303からベース部30内に入射する光は、主面301の電極33近傍、対向面304におけるミラー36、主面302の電極33近傍にて順に反射して入射面303から出射される。これにより、入射面303から対向面304へと至るベース部30内の光の経路(往路)の一部、および、対向面304から入射面303へと至るベース部30内の光の経路(復路)の一部の双方において、配列方向(X方向)における周期的な屈折率の変化を生じさせることができる。その結果、光の位相変化を効率よく生じさせる(すなわち、回折効率を向上する)ことができ、光の移動方向に電極33を短くして光変調器3cの小型化を図る、または、電極33に付与する電圧を低くして光変調器3cの取り扱いに係る安全性を向上することができる。   Similar to the optical modulator 3 a in FIG. 20, in the optical modulator 3 c, light incident on the base portion 30 from the incident surface 303 is near the electrode 33 on the main surface 301, the mirror 36 on the opposing surface 304, and the main surface 302. The light is sequentially reflected in the vicinity of the electrode 33 and emitted from the incident surface 303. Thereby, a part of the light path (outward path) in the base portion 30 from the incident surface 303 to the opposing surface 304 and the light path (return path) in the base portion 30 from the opposing surface 304 to the incident surface 303. ) Can cause a periodic refractive index change in the arrangement direction (X direction). As a result, the phase change of light can be efficiently generated (that is, the diffraction efficiency can be improved), and the electrode 33 is shortened in the light moving direction to reduce the size of the optical modulator 3c, or the electrode 33 It is possible to improve the safety of handling the optical modulator 3c by lowering the voltage applied to the optical modulator 3c.

図23は、光変調器のさらに他の例を示す図である。図23の光変調器3dでは、ミラー36がベース部30の対向面304近傍において、対向面304との間に間隙を空けて設けられる。実際には、入射面303からベース部30内に入射して主面301および対向面304を介してミラー36へと導かれる光は、その主光線M2(図23中にて破線にて示す。)が反射面に垂直となるようにミラー36に入射することにより、入射面303からミラー36へと至る経路と同じ経路にて入射面303へと戻される。また、ベース部30に入射する光は、ミラー36上にてZ方向に関して集光する。その結果、入射面303から対向面304へと至るベース部30内の光の経路の一部、および、対向面304から入射面303へと至るベース部30内の光の経路の一部の双方において、配列方向における周期的な屈折率の変化を生じさせることができ、光の位相変化を効率よく生じさせることができる。なお、図23の光変調器3d(および後述の図24の光変調器3e)を有する光学ヘッドでは、図2の光学ヘッド2と同様に光変調器3dに入射する光と、光変調器3dから出射される光とをハーフミラー231等により分離する必要がある。   FIG. 23 is a diagram illustrating still another example of the optical modulator. In the optical modulator 3d of FIG. 23, the mirror 36 is provided in the vicinity of the facing surface 304 of the base portion 30 with a gap between the mirror 36 and the facing surface 304. Actually, the light that enters the base portion 30 from the incident surface 303 and is guided to the mirror 36 through the main surface 301 and the opposing surface 304 is indicated by a principal ray M2 (shown by a broken line in FIG. 23). ) Is incident on the mirror 36 so as to be perpendicular to the reflecting surface, and is returned to the incident surface 303 through the same path as the path from the incident surface 303 to the mirror 36. Further, the light incident on the base portion 30 is condensed on the mirror 36 in the Z direction. As a result, both of a part of the light path in the base part 30 from the incident surface 303 to the opposing surface 304 and a part of the light path in the base part 30 from the opposing surface 304 to the incident surface 303. , It is possible to cause a periodic refractive index change in the arrangement direction, and to efficiently produce a light phase change. In the optical head having the optical modulator 3d of FIG. 23 (and the optical modulator 3e of FIG. 24 described later), the light incident on the optical modulator 3d and the optical modulator 3d are the same as the optical head 2 of FIG. It is necessary to separate the light emitted from the light by the half mirror 231 or the like.

図24は、光変調器のさらに他の例を示す図である。図24の光変調器3eでは、ベース部30の対向面304aが主面301に対して傾斜しており、対向面304aに反射コーティングを施すことにより、対向面304a上にミラー36a(図24中にて太線にて示す。)が形成されている。上記の光変調器3,3a〜3dにおいて、光変調器3eと同様にコーティングによりミラーが形成されてもよい。   FIG. 24 is a diagram illustrating still another example of the optical modulator. In the optical modulator 3e of FIG. 24, the facing surface 304a of the base portion 30 is inclined with respect to the main surface 301, and a mirror 36a (in FIG. 24) is formed on the facing surface 304a by applying a reflective coating to the facing surface 304a. Is indicated by a thick line). In the optical modulators 3 and 3a to 3d, a mirror may be formed by coating in the same manner as the optical modulator 3e.

図24の光変調器3eにおいても、入射面303からベース部30内に入射してミラー36aへと導かれる光は、主光線M3が反射面(対向面304a)に垂直となるようにミラー36aに入射することにより、入射面303からミラー36aへと至る経路と同じ経路にて入射面303へと戻される。また、ベース部30に入射する光は、ミラー36a上にてZ方向に関して集光する。その結果、光変調器3eでは、往路の一部および復路の一部の双方において、配列方向における周期的な屈折率の変化を生じさせることができ、光の位相変化を効率よく生じさせることができる。   Also in the light modulator 3e of FIG. 24, the light that enters the base portion 30 from the incident surface 303 and is guided to the mirror 36a is mirror 36a so that the principal ray M3 is perpendicular to the reflecting surface (opposing surface 304a). Is returned to the incident surface 303 through the same path as the path from the incident surface 303 to the mirror 36a. Further, the light incident on the base portion 30 is condensed with respect to the Z direction on the mirror 36a. As a result, in the optical modulator 3e, it is possible to cause a periodic refractive index change in the arrangement direction in both a part of the forward path and a part of the return path, and to efficiently generate a phase change of light. it can.

また、光変調器3eでは、電極33の(+Y)側の端部がベース部31の対向面304aの近傍((+Z)側の部位の近傍)に配置される。これにより、図24の光変調器3eでは、入射面303からベース部30内に入射した光がミラー36aにて反射する直前および直後においても、光の位相変化が生じることとなり、光変調器3eの更なる小型化を図ることができる。さらに、光変調器3eでは、対向面304a上にミラー36aが形成されることにより、図23の光変調器3dに比べて光変調器の構成を簡素化することができる。   In the optical modulator 3e, the (+ Y) side end of the electrode 33 is disposed in the vicinity of the facing surface 304a of the base portion 31 (in the vicinity of the (+ Z) side portion). Accordingly, in the optical modulator 3e of FIG. 24, the light phase change occurs immediately before and after the light incident on the base portion 30 from the incident surface 303 is reflected by the mirror 36a, and the optical modulator 3e. Further downsizing can be achieved. Furthermore, in the optical modulator 3e, the mirror 36a is formed on the facing surface 304a, so that the configuration of the optical modulator can be simplified compared to the optical modulator 3d in FIG.

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.

上記第1および第2の実施の形態における光変調器3では、Y方向に関してスラブ導波路を形成するベース部よりも短い電極が設けられるが、光変調器3の設計によっては、ベース部と同じ長さの電極が設けられてもよく、この場合、入射面から入射する光は、対向面を経由して入射面へと戻る経路の全体において屈折率の変化の影響を受けることとなる。   In the optical modulator 3 in the first and second embodiments, an electrode shorter than the base portion that forms the slab waveguide in the Y direction is provided. However, depending on the design of the optical modulator 3, it is the same as the base portion. An electrode having a length may be provided. In this case, light incident from the incident surface is affected by a change in refractive index in the entire path returning to the incident surface via the opposing surface.

以上のように、光変調器の変調部では、入射面から対向面へと至るベース部内の光の経路の少なくとも一部、および、対向面から入射面へと至るベース部内の光の経路の少なくとも一部の双方において、配列方向における周期的な屈折率の変化を生じさせることにより、光の位相変化を効率よく生じさせて光変調器の小型化を図る、または、光変調器において電極に付与する電圧を低くすることが可能となる。   As described above, in the modulation unit of the optical modulator, at least a part of the light path in the base part from the incident surface to the opposing surface, and at least the light path in the base part from the opposing surface to the incident surface. In some cases, it is possible to reduce the size of the light modulator by efficiently changing the phase of the light by periodically changing the refractive index in the arrangement direction, or to apply to the electrode in the light modulator. It is possible to reduce the voltage to be applied.

上記第1および第2の実施の形態における光変調器3、並びに、第3の実施の形態における光変調器3d,3eでは、往路および復路が同一の経路とされることにより、光の位相変化を効率よく生じさせることが可能となるが、光変調器にて高エネルギー(強度)の光の変調を行う場合には、ベース部の損傷等を避けるために、図20ないし図22の光変調器3a〜3cのように、ベース部内における光の往路および復路が相違することが好ましい。   In the optical modulator 3 in the first and second embodiments and the optical modulators 3d and 3e in the third embodiment, the forward path and the backward path are the same path, so that the phase change of the light However, in the case where high energy (intensity) light is modulated by the optical modulator, the optical modulation shown in FIGS. As in the units 3a to 3c, it is preferable that the forward and backward paths of light in the base portion are different.

上記第1の実施の形態では、ベース部31の厚さが30〜50μmとされるが、入射面313から入射する光を両主面311,312にて多重反射しつつ両主面311,312に平行な方向へと導くものであるならば、ベース部31は様々な厚さに変更可能である。ただし、一般的な光変調器では、ベース部の内部にて屈折率の変化が生じる深さは30〜50μmとされるため、ベース部31の内部においてZ方向のほぼ全体にて屈折率の変化を生じさせるには、ベース部31の厚さは50μm以下とされることが好ましい。また、光変調器3の製造時におけるベース部31の一定の強度を確保するという観点では、ベース部31の厚さは3μm以上とされることが好ましい。   In the first embodiment, the thickness of the base portion 31 is set to 30 to 50 μm. However, the light incident from the incident surface 313 is multiple-reflected by both the main surfaces 311 and 312, and the both main surfaces 311 and 312. The base portion 31 can be changed to various thicknesses as long as it leads in a direction parallel to the direction. However, in a general optical modulator, the depth at which the refractive index changes within the base portion is 30 to 50 μm, and therefore the refractive index changes almost entirely in the Z direction inside the base portion 31. In order to cause this, it is preferable that the thickness of the base portion 31 is 50 μm or less. In addition, from the viewpoint of ensuring a certain strength of the base portion 31 at the time of manufacturing the optical modulator 3, it is preferable that the thickness of the base portion 31 is 3 μm or more.

図14、図17および図19の光変調器3では、ベース部32,32a,32b(の本体320)における厚さ方向の屈折率分布が熱拡散法またはプロトン交換法により容易に形成されるが、当該屈折率分布は他の手法により形成されてもよい。   In the optical modulator 3 of FIGS. 14, 17 and 19, the refractive index distribution in the thickness direction in the base portions 32, 32a and 32b (the main body 320) is easily formed by the thermal diffusion method or the proton exchange method. The refractive index distribution may be formed by other methods.

図14、図17、図19、図23および図24の光変調器3,3d,3eでは、ベース部32,32a,32b,30内に入射する光は電極33が形成される主面321,301近傍のみを通過するため、ベース部32,32a,32b,30の主面321,301とは反対側の面は、必ずしも主面321,301に平行な面でなくてもよい。   In the optical modulators 3, 3 d, 3 e of FIGS. 14, 17, 19, 23, and 24, the light incident on the base portions 32, 32 a, 32 b, 30 is the main surface 321 on which the electrode 33 is formed. Since only the vicinity of 301 is passed, the surfaces of the base portions 32, 32 a, 32 b, 30 opposite to the main surfaces 321, 301 do not necessarily have to be parallel to the main surfaces 321, 301.

画像記録装置1では、1つの電極33のみを有する光変調器が設けられてもよく、この場合、ベース部の配列方向の幅は狭くされる。ただし、高速に画像を記録するには、複数の電極を有する光変調器が設けられ、複数チャンネルでの光変調が可能とされることが好ましい。   In the image recording apparatus 1, an optical modulator having only one electrode 33 may be provided. In this case, the width of the base portion in the arrangement direction is narrowed. However, in order to record an image at a high speed, it is preferable that an optical modulator having a plurality of electrodes is provided to enable optical modulation in a plurality of channels.

また、上記第1ないし第3の実施の形態では、光変調器3,3a〜3eにおいて記録材料9上の光の照射位置に対する光の照射のON/OFF制御が行われるが、光変調器3,3a〜3eでは、電極要素331,332間に付与する電圧を調整することにより、多階調の光の照射制御が行われてもよい。   In the first to third embodiments, the light modulators 3, 3 a to 3 e perform the light irradiation ON / OFF control with respect to the light irradiation position on the recording material 9. , 3a to 3e, multi-tone light irradiation control may be performed by adjusting a voltage applied between the electrode elements 331 and 332.

画像記録装置1では、投影光学系23により光変調器3,3a〜3eからの(±1)次回折光のみが記録材料9上へと導かれるが、画像記録装置の設計によっては、既述のように、光変調器3,3a〜3eからの(±1)次回折光が遮蔽され、0次光が記録材料上へと導かれてもよい。すなわち、光源部21からの光が入射する光変調器3,3a〜3eからの0次光または(±1)次回折光の一方が投影光学系23により記録材料9上へと導かれることにより、画像記録装置において光変調器3,3a〜3eの変調制御による画像の記録が可能となる。   In the image recording apparatus 1, only the (± 1) order diffracted light from the light modulators 3, 3 a to 3 e is guided onto the recording material 9 by the projection optical system 23, but depending on the design of the image recording apparatus, As described above, the (± 1) order diffracted light from the light modulators 3, 3a to 3e may be shielded, and the 0th order light may be guided onto the recording material. That is, one of the 0th-order light and (± 1) -order diffracted light from the light modulators 3, 3 a to 3 e to which the light from the light source unit 21 is incident is guided onto the recording material 9 by the projection optical system 23. In the image recording apparatus, it is possible to record an image by modulation control of the optical modulators 3, 3a to 3e.

光変調器3,3a〜3eが設けられる画像記録装置は、ステージ上に載置された板状の記録材料に対して光学ヘッドを記録材料に沿って相対的に移動する走査機構により、記録材料上における光変調器3,3a〜3eからの光の照射位置を記録材料に対して相対的に移動しつつ光変調器3,3a〜3eを制御して画像を記録するものであってもよい。また、画像記録装置において、光学ヘッドにポリゴンミラー等が設けられることにより、記録材料9上における光の照射位置が移動してもよい。   The image recording apparatus provided with the optical modulators 3, 3a to 3e includes a recording material by a scanning mechanism that moves the optical head relative to the plate-shaped recording material placed on the stage along the recording material. An image may be recorded by controlling the light modulators 3, 3a-3e while moving the irradiation positions of the light from the light modulators 3, 3a-3e relative to the recording material. . In the image recording apparatus, the light irradiation position on the recording material 9 may be moved by providing a polygon mirror or the like in the optical head.

画像の情報を保持する記録材料は、プリント配線基板や半導体基板等の感光性材料が塗布された、あるいは、感光性を有する他の材料であってもよく、光の照射による熱に反応する材料であってもよい。   The recording material that holds the image information may be a photosensitive material such as a printed wiring board or a semiconductor substrate, or may be another photosensitive material, and is a material that reacts to heat due to light irradiation. It may be.

また、光変調器3,3a〜3eは画像記録以外の用途に用いられてもよく、この場合、光の照射の対象物も記録材料以外であってもよい。   The light modulators 3, 3a to 3e may be used for purposes other than image recording. In this case, the object to be irradiated with light may be other than the recording material.

第1の実施の形態に係る画像記録装置の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of an image recording apparatus according to a first embodiment. 光学ヘッドの内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of an optical head. 光学ヘッドの内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of an optical head. 光変調器の断面図である。It is sectional drawing of an optical modulator. 光変調器と記録材料との間における光の経路を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the path | route of the light between an optical modulator and a recording material. 記録材料上に画像を記録する動作の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the operation | movement which records an image on a recording material. 比較例の光変調器を示す図である。It is a figure which shows the optical modulator of a comparative example. 光変調器の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of an optical modulator. 電極の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of an electrode. 電極のさらに他の例を示す図である。It is a figure which shows the further another example of an electrode. 光変調器のさらに他の例を示す図である。It is a figure which shows the further another example of an optical modulator. 光変調器の分解図である。It is an exploded view of an optical modulator. 光変調器のさらに他の例を示す図である。It is a figure which shows the further another example of an optical modulator. 第2の実施の形態に係る光変調器を示す図である。It is a figure which shows the optical modulator which concerns on 2nd Embodiment. 光変調器の断面図である。It is sectional drawing of an optical modulator. ベース部における屈折率の分布および光通過領域を示す図である。It is a figure which shows distribution of the refractive index and light passage area | region in a base part. 光変調器の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of an optical modulator. ベース部における屈折率の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the refractive index in a base part. 光変調器のさらに他の例を示す図である。It is a figure which shows the further another example of an optical modulator. 第3の実施の形態に係る光変調器を示す図である。It is a figure which shows the optical modulator which concerns on 3rd Embodiment. 光変調器の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of an optical modulator. 光変調器のさらに他の例を示す図である。It is a figure which shows the further another example of an optical modulator. 光変調器のさらに他の例を示す図である。It is a figure which shows the further another example of an optical modulator. 光変調器のさらに他の例を示す図である。It is a figure which shows the further another example of an optical modulator.

符号の説明Explanation of symbols

1 画像記録装置
3,3a〜3e 光変調器
4 制御部
9 記録材料
21 光源部
23 投影光学系
30,31,31a,32,32a,32b ベース部
33,33a,33b 電極
36,36a ミラー
81,82 モータ
83 ボールねじ
223 シリンドリカルレンズ
301,302,311,312,321 主面
303,313,323 入射面
304,304a,314,324 対向面
320 本体
325 補助層
331,332 電極要素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image recording device 3, 3a-3e Optical modulator 4 Control part 9 Recording material 21 Light source part 23 Projection optical system 30, 31, 31a, 32, 32a, 32b Base part 33, 33a, 33b Electrode 36, 36a Mirror 81, 82 Motor 83 Ball screw
223 Cylindrical lens 301, 302, 311, 312, 321 Main surface 303, 313, 323 Incident surface 304, 304a, 314, 324 Opposing surface 320 Main body 325 Auxiliary layer 331, 332 Electrode element

Claims (14)

光変調器であって、
電界により屈折率が変化する材料にて形成された板状の部材であり、一の端面である入射面から内部に入射する光を一の主面に平行な移動方向に沿って前記入射面とは反対側の他の端面へと導くベース部と、
前記ベース部の前記他の端面、または、前記他の端面の近傍に設けられ、前記他の端面へと導かれる光を反射して、前記移動方向に沿って前記入射面へと導くミラーと、
前記ベース部の前記主面または前記ベース部の両主面において、前記移動方向に垂直な配列方向に複数の電極要素が並ぶ電極を有し、前記電極の電極要素間に電圧を付与することにより、前記入射面から前記他の端面へと至る前記ベース部内の光の経路の少なくとも一部、および、前記他の端面から前記入射面へと至る前記ベース部内の光の経路の少なくとも一部の双方において、前記配列方向における周期的な屈折率の変化を生じさせて前記ベース部内に入射する光を回折させる変調部と、
を備えることを特徴とする光変調器。
An optical modulator,
It is a plate-like member formed of a material whose refractive index changes with an electric field, and light incident on the inside from an incident surface which is one end surface is aligned with the incident surface along a moving direction parallel to one main surface. Is the base that leads to the other end face on the opposite side,
A mirror that is provided in the vicinity of the other end surface of the base portion or near the other end surface, reflects light guided to the other end surface, and guides the light to the incident surface along the moving direction;
A plurality of electrode elements arranged in an arrangement direction perpendicular to the movement direction on the main surface of the base portion or both main surfaces of the base portion, and applying a voltage between the electrode elements of the electrodes; , At least a part of a light path in the base part from the incident surface to the other end surface, and at least a part of a light path in the base part from the other end surface to the incident surface. A modulation unit that causes a periodic refractive index change in the arrangement direction and diffracts light incident on the base unit;
An optical modulator comprising:
請求項1に記載の光変調器であって、
光を前記主面に垂直な方向に関して収束させつつ前記入射面から前記ベース部内へと入射させるとともに、前記他の端面を経由して前記入射面から出射される光を受光して整形する整形レンズをさらに備えることを特徴とする光変調器。
The optical modulator according to claim 1, comprising:
A shaping lens that allows light to enter the base portion from the incident surface while converging in a direction perpendicular to the main surface, and receives and shapes light emitted from the incident surface via the other end surface An optical modulator further comprising:
光変調器であって、
電界により屈折率が変化する材料にて形成された板状の部材であり、一の端面である入射面から内部に入射する光を一の主面に平行な移動方向に沿って前記入射面とは反対側の他の端面へと導くベース部と、
前記ベース部の前記他の端面、または、前記他の端面の近傍に設けられ、前記他の端面へと導かれる光を反射して、前記移動方向に沿って前記入射面へと導くミラーと、
前記ベース部の前記主面または前記ベース部の両主面において、前記移動方向に垂直な配列方向に複数の電極要素が並ぶ電極を有し、前記電極の電極要素間に電圧を付与することにより、前記配列方向における周期的な屈折率の変化を前記電極近傍における前記ベース部内の部位に生じさせて前記ベース部内に入射する光を回折させる変調部と、
光を前記主面に垂直な方向に関して収束させつつ前記入射面から前記ベース部内へと入射させるとともに、前記他の端面を経由して前記入射面から出射される光を受光して整形する整形レンズと、
を備えることを特徴とする光変調器。
An optical modulator,
It is a plate-like member formed of a material whose refractive index changes with an electric field, and light incident on the inside from an incident surface which is one end surface is aligned with the incident surface along a moving direction parallel to one main surface. Is the base that leads to the other end face on the opposite side,
A mirror that is provided in the vicinity of the other end surface of the base portion or near the other end surface, reflects light guided to the other end surface, and guides the light to the incident surface along the moving direction;
A plurality of electrode elements arranged in an arrangement direction perpendicular to the movement direction on the main surface of the base portion or both main surfaces of the base portion, and applying a voltage between the electrode elements of the electrodes; A modulation unit that causes a periodic refractive index change in the arrangement direction to occur in a portion of the base unit in the vicinity of the electrode and diffracts light incident on the base unit;
A shaping lens that allows light to enter the base portion from the incident surface while converging in a direction perpendicular to the main surface, and receives and shapes light emitted from the incident surface via the other end surface When,
An optical modulator comprising:
請求項2または3に記載の光変調器であって、
前記ベース部内に入射する光が前記主面または前記両主面の前記電極近傍にて反射し、前記ベース部内の前記電極近傍において、前記光の経路に垂直な断面における前記光が通過する領域が、前記入射面近傍における当該領域よりも小さいことを特徴とする光変調器。
The optical modulator according to claim 2, wherein
Light incident on the base portion is reflected near the electrodes on the principal surface or both principal surfaces, and a region through which the light passes in a cross section perpendicular to the light path passes near the electrodes in the base portion. An optical modulator characterized by being smaller than the region in the vicinity of the incident surface.
請求項4に記載の光変調器であって、
前記整形レンズから前記ミラーへと至る光の光路長、および、前記ミラーから前記整形レンズへと至る光の光路長が等しく、
前記ベース部内に入射する光が前記ミラー上にて前記垂直な方向に関して集光することを特徴とする光変調器。
The optical modulator according to claim 4, comprising:
The optical path length of light from the shaping lens to the mirror, and the optical path length of light from the mirror to the shaping lens are equal,
An optical modulator characterized in that light incident on the base portion is condensed on the mirror in the vertical direction.
請求項1ないし5のいずれかに記載の光変調器であって、
前記入射面から前記他の端面へと至る前記ベース部内の光の経路と、前記他の端面から前記入射面へと至る前記ベース部内の光の経路とが同一であることを特徴とする光変調器。
An optical modulator according to any one of claims 1 to 5,
An optical modulation characterized in that a light path in the base portion from the incident surface to the other end surface is the same as a light path in the base portion from the other end surface to the incident surface. vessel.
請求項6に記載の光変調器であって、
前記他の端面上に前記ミラーが形成され、前記他の端面が前記主面に対して傾斜していることを特徴とする光変調器。
The optical modulator according to claim 6, comprising:
The optical modulator, wherein the mirror is formed on the other end surface, and the other end surface is inclined with respect to the main surface.
請求項1ないし3のいずれかに記載の光変調器であって、
前記ベース部が薄板状の部材であることを特徴とする光変調器。
The optical modulator according to any one of claims 1 to 3,
The optical modulator, wherein the base portion is a thin plate member.
請求項8に記載の光変調器であって、
前記電極が、前記ベース部を挟んで前記両主面上にそれぞれ形成される電極要素対の集合であることを特徴とする光変調器。
The optical modulator according to claim 8, comprising:
The optical modulator, wherein the electrode is a set of electrode element pairs respectively formed on the two principal surfaces with the base portion interposed therebetween.
請求項1ないし3のいずれかに記載の光変調器であって、
前記ベース部が、前記移動方向に垂直な断面において前記主面から離れるに従って屈折率が小さくなる屈折率分布を有していることを特徴とする光変調器。
The optical modulator according to any one of claims 1 to 3,
The optical modulator, wherein the base portion has a refractive index distribution in which a refractive index decreases as the distance from the principal surface increases in a cross section perpendicular to the moving direction.
請求項1ないし3のいずれかに記載の光変調器であって、
前記ベース部が、
板状の本体と、
前記本体上に形成されるとともに前記主面を有する薄い層と、
を有し、
前記本体が、前記移動方向に垂直な断面において前記薄い層から離れるに従って屈折率が小さくなる屈折率分布を有し、
前記薄い層の屈折率が、前記屈折率分布における最大屈折率よりも小さいことを特徴とする光変調器。
The optical modulator according to any one of claims 1 to 3,
The base portion is
A plate-shaped body,
A thin layer formed on the body and having the major surface;
Have
The main body has a refractive index distribution in which a refractive index decreases as the distance from the thin layer in a cross section perpendicular to the moving direction is increased;
A light modulator, wherein a refractive index of the thin layer is smaller than a maximum refractive index in the refractive index distribution.
請求項8ないし11のいずれかに記載の光変調器であって、
前記ベース部が、内部に入射する光をシングルモードにて前記移動方向へと導くことを特徴とする光変調器。
The optical modulator according to any one of claims 8 to 11,
The optical modulator, wherein the base portion guides light incident therein to the moving direction in a single mode.
請求項1ないし12のいずれかに記載の光変調器であって、
前記変調部が、前記電極を含むとともに前記配列方向に配列された複数の電極を備えることを特徴とする光変調器。
The optical modulator according to any one of claims 1 to 12,
The optical modulator includes a plurality of electrodes including the electrodes and arranged in the arrangement direction.
記録材料に光を照射して前記記録材料上に画像を記録する画像記録装置であって、
光源部と、
前記光源部からの光が入射する請求項1ないし13のいずれかに記載の光変調器と、
前記光変調器からの0次光または(±1)次回折光の一方を記録材料上へと導く光学系と、
前記記録材料上における前記光変調器からの光の照射位置を前記記録材料に対して相対的に移動する走査機構と、
前記照射位置の前記記録材料に対する相対移動に同期して前記光変調器を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする画像記録装置。
An image recording apparatus for recording an image on the recording material by irradiating the recording material with light,
A light source unit;
The light modulator according to any one of claims 1 to 13, wherein light from the light source unit is incident;
An optical system for guiding one of 0th-order light and (± 1) -order diffracted light from the light modulator onto a recording material;
A scanning mechanism for moving the irradiation position of light from the light modulator on the recording material relative to the recording material;
A control unit for controlling the optical modulator in synchronization with the relative movement of the irradiation position with respect to the recording material;
An image recording apparatus comprising:
JP2008268336A 2008-10-17 2008-10-17 Optical modulator and image recording apparatus Expired - Fee Related JP5058935B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008268336A JP5058935B2 (en) 2008-10-17 2008-10-17 Optical modulator and image recording apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008268336A JP5058935B2 (en) 2008-10-17 2008-10-17 Optical modulator and image recording apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010097029A JP2010097029A (en) 2010-04-30
JP5058935B2 true JP5058935B2 (en) 2012-10-24

Family

ID=42258749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008268336A Expired - Fee Related JP5058935B2 (en) 2008-10-17 2008-10-17 Optical modulator and image recording apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5058935B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025004207A1 (en) 2023-06-28 2025-01-02 株式会社ニコン Spatial light modulation element, optical unit, and light processing device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012208190A (en) * 2011-03-29 2012-10-25 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Optical modulator, control device of optical modulation device, control method of optical modulation device, and drawing device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3156305B2 (en) * 1991-10-15 2001-04-16 富士ゼロックス株式会社 Optical writing device and gradation image recording device
JP3368986B2 (en) * 1994-06-02 2003-01-20 富士写真フイルム株式会社 Optical scanning recording device
JPH0756128A (en) * 1994-06-22 1995-03-03 Hitachi Ltd Optical information generation method
JP3552756B2 (en) * 1994-09-22 2004-08-11 富士写真フイルム株式会社 Multi-beam optical head
US6169565B1 (en) * 1999-03-31 2001-01-02 Eastman Kodak Company Laser printer utilizing a spatial light modulator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025004207A1 (en) 2023-06-28 2025-01-02 株式会社ニコン Spatial light modulation element, optical unit, and light processing device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010097029A (en) 2010-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101062192B1 (en) Caution for harmonic laser light, laser light harmonic light source and exposure apparatus
JP5232493B2 (en) Optical modulator and image recording apparatus
JP2004006440A (en) Laser apparatus, exposure head, and exposure device
JP2009031732A5 (en)
JP5249009B2 (en) Light modulator
US8175422B2 (en) Optical modulator
JP2009260118A (en) Optical module
JP2003345030A (en) Exposure device
JP2011189389A (en) Laser beam machining apparatus
JP5318702B2 (en) Pattern drawing device
JP5058935B2 (en) Optical modulator and image recording apparatus
JP4741535B2 (en) Optical device
JP5249008B2 (en) Light modulator
KR20040095186A (en) Projection and exposure apparatus
JP5704315B2 (en) Exposure equipment
KR100629209B1 (en) Connection method of laser device, exposure head, exposure device and optical fiber
JP3935810B2 (en) Optical path conversion device
JP4025097B2 (en) Exposure equipment
JP2010152212A (en) Light modulator
CN101120285A (en) image exposure device
JPH03261909A (en) optical scanning device
JP5643373B2 (en) Spatial light modulator
US6573924B2 (en) Exposure head and image recording apparatus
JPH04242728A (en) Actuating method for light deflecting element
JP2004064065A (en) Laser annealing device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110606

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120626

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: 20120723

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: 20120801

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150810

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5058935

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees