JPH05289118A - 集光点位置調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】導光路内で平面的に集光点の位置調整ができ、
又空間的な位置決めが不要になる集光点位置調整方法を
提供することにある。 【構成】光束を導波層２に通して薄膜レンズ５により集
光し、これを所望の集光点位置に照射する場合、導波層
２に複数の液晶充填溝２１〜２９を、該溝相互の間隔が
中央部側に比べて端部側を狭くなるように形成し、この
各溝２１〜２９に液晶を充填し、この液晶の充填された
導波層２を、それぞれ複数の電極を有する上下クラッド
層１，６でを挟むと共に、電極対のうちの少なくとも１
対の電極対に電圧を印加して該電極対間の液晶の屈折率
を所定の値とし、かつ電極対のうちの残りの電極対に電
圧を印加し該電極間の液晶の屈折率が前記導波層の屈折
率と等しくなるようにするグレーティングレンズを用い
て、電極対の電圧の印加を交互に切換えることにより、
集光点位置を所望の位置に移動調整する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、集積光学構造体の集光
点位置を調整するための集光点位置調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の集積光学構造体の集光点位
置調整装置の一例として、図４に示すものが、特開昭５
８ー２１２１４号公報で公知である。これは、レーザダ
イオード２１より出射したレーザ光Ｌ０は、コリメート
レンズ２２により平行光Ｌ１とされた後、レンズ２３に
至る。そして、該レンズ２３から出射した光Ｌ２は、レ
ンズ２４へ入射し、ここで再び平行光Ｌ３に変換され、
これがプリズムカップラ２５により集積光学構造体３０
の導波路内に導かれる。この導波光Ｌ４は、櫛の歯状電
極３１により励起された超音波により回折された後、Ｌ
５となり、薄膜レンズ３２により収束された光Ｌ６が導
波層３３の射出端面３４に集光される。この場合、集光
点Ｓの位置は、導波層３３の射出端面Ｓに正確に集光す
るのが望ましいが、集光点の端面の外側にきてしまった
り、又、逆に端面の内側にきてしまったりすることがあ
る。

【０００３】このようなことから、従来この問題を解決
するため、レンズ２４を光の進行方向に沿って前後に移
動調整できるように構成されている。この場合、光線Ｌ
０がレンズを出射した後、Ｐ点において、１度集光され
る。もし、Ｐ点がレンズ２４の焦点となるような位置に
あるときには、レンズ２４から出射した光線は平行光線
となる。また仮に、レンズ２４が前述のＰ点に近いとき
は、レンズ２４より出射した光線は、発散光になる。逆
に、レンズ２４が前述した位置よりＰ点に対して遠いと
きには、レンズ２４からの出射角は収束光となる。集光
点Ｓはレンズ２４よりの出射光が発散しているときは、
集光点Ｓは前述の位置より遠くになり、収束していると
きは、前述の位置より近くなる。これにより、集光点の
位置調整を行うことができるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来例で
は、集光点の位置合わせが空間的に配置されたレンズ２
４によって行われており、正確な集光点の位置合わせを
行うのが困難なところがあり、レンズ２４は空間的配置
であるため、全体を小形化する上で支障がある。本発明
は、正確な集光点の位置合わせが可能となり、空間的位
置決めが不要となる集光点位置調整方法を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、光束を導波層に通して
薄膜レンズにより集光し、これを所望の集光点位置に照
射する場合、前記導波層に複数の液晶充填溝を、該溝相
互の間隔が中央部側に比べて端部側を狭くなるように形
成し、この各溝に液晶を充填し、この液晶の充填された
導波層を、それぞれ複数の電極を有する第１および第２
のクラッド層により挟むと共に、前記電極対のうちの少
なくとも１対の電極対に電圧を印加して該電極対間の液
晶の屈折率を所定の値とし、かつ前記電極対のうちの残
りの電極対に電圧を印加し該電極間の液晶の屈折率が前
記導波層の屈折率と等しくなるようにするグレーティン
グレンズを用いて、前記電極対の電圧の印加を切換える
ことにより、前記集光点位置を所望の位置に移動調整す
るようにした集光点位置調整方法である。

【０００６】本発明方法を実施する装置は、光束を導く
ことが可能であって、表面に複数の液晶充填溝が同一方
向で、かつ該溝相互の間隔を端部側が中央部側に比べて
狭く形成した導波層と、この導波層の各液晶充填溝に充
填され、電圧の印加により屈折率が変わる液晶と、前記
導波層を挟むようにそれぞれ配設され、該表面に前記導
波層の溝の配列方向とは直角に複数の電極が形成された
第１および第２のクラッド層と、この第１および第２の
クラッド層の少なくとも１対の電極間に電圧を印加し、
該電極間の前記液晶の屈折率を所定の値にするための第
１の電源と、この第１の電源により電圧が印加される少
なくとも１対の電極対以外の電極対に電圧が印加され、
前記電極間の液晶の屈折率が前記導波層の屈折率と等し
くなるようにする第２の電源と、この第２の電源と前記
第１の電源により前記電極対に印加される電圧を切換え
る電源切換え手段と、前記導波層の端面から所定の角度
の広がりの光が入射される光源と、前記導波層から出射
される平行光を所望の集光点位置にする集光する薄膜レ
ンズを具備した集光点位置調整装置である。

【０００７】

【作用】本発明によれば、導波層に形成されている複数
の液晶充填溝に液晶を充填し、導波層に印加する電圧を
制御することにより、必要なグレーティング長さが得ら
れ、これにより平面的に集光点の微調整ができ、また、
空間的な位置決めが不要になる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１および図２は本発明の第１の実施例の
概要を示す平面図および斜視図であり、いずれも後述す
る上部クラッド層６を省略した図であり、これ以外の構
成は、下部クラッド層１、導波層２、レーザダイオード
３、櫛形電極４、薄膜レンズ５からなっている。

【０００９】図３は図２のＢーＢ線およびＣーＣ線間を
切断し、この部分すなわちグレーティングレンズの分解
斜視図である。グレーティングレンズは、下部クラッド
層１、導波層２および上部クラッド層６からなってい
る。下部クラッド層１は、例えばＳｉＯ₂ ガラス板の一
方の面（外側）に、複数個（ここでは６個）の帯状の電
極１１〜１６が互いに間隔を存して形成されている。上
部クラッド層６は、下部クラッド層１と同様に、例えば
ＳｉＯ₂ ガラス板の一方の面（外側）に、複数個（ここ
では６個）の帯状の電極６１〜６６が互いに間隔を存し
て形成されている。下部クラッド層１の電極１１〜１６
と上部クラッド層６の電極６１〜６６は、互いに上下で
１対１に対応するように形成されている。

【００１０】導波層２は、板ガラス（例えばコーニング
社製７０５９ガラス）の一方の板面に、複数の断面矩形
状の液晶充填溝２１〜２９が互いに間隔を存して形成さ
れている。この各液晶充填溝２１〜２９は、下部クラッ
ド層１および上部クラッド層６で形成されている電極１
１〜１６および６１〜６６の方向とは、直角であって、
液晶充填溝２１〜２９の相互間隔は、中央部側（中心線
ＡーＡ側）が最も広く、端部側が最も狭く、しかも中央
部側と端部側の間は徐々に間隔が狭くなるように形成さ
れている。

【００１１】そして、導波層２の液晶充填溝２１〜２９
に、液晶（例えばメルク社ＰＣＨ１１３２ネマチック液
晶）が充填されている。この場合のネマチック液晶の屈
折率は、１．４８〜１．６となっており、しかもネマチ
ック液晶はラビング法など液晶分子を図１に示す伝播光
Ｌ11の方向に配列させる平行配列処理を予め施してお
く。これにより、伝播光Ｌ11は、液晶内では液晶分子の
短軸方向の屈折率ｎ0=１．４８を感じるようになってい
る。

【００１２】レーザダイオード３は、ＴＥ（Transverse
Electric ）モード光を出射するように、導波層２の端
面に設置され、これによりレーザダイオード３からの出
射光は、導波層２の導波路に導かれるようになってい
る。

【００１３】また、櫛形電極４により超音波が励起さ
れ、この超音波の波長を変えることによって、集光点
（輝点）Ｓを走査することができるようになっている。
そして、該導波層２内に導かれた導波光は、薄膜レンズ
５によって導波層２の端面に集光されるようになってい
る。

【００１４】このような構成のものにおいて、いま、電
極１１および６１間に、第１の電源により電圧を印加
し、この間に充填されている液晶の屈折率が１．６とな
るようにし、また残り電極１２および６２、電極１３お
よび６３、電極１４および６４、電極１５および６５、
電極１６および６６には、それぞれ電極間の液晶の屈折
率が導波層２の屈折率と等しくなるように、第２の電源
により電圧を印加する。

【００１５】この状態で、電極１１および６１の位置
が、例えば図２に示すレーザダイオード３に最も近い位
置にあるならば、レーザダイオード３からの出射光はグ
レーティングレンズを出射した後、発散する。

【００１６】また、以上述べた状態を変更して電極１６
および６６の間にその間の液晶の屈折率が１．６となる
ように第１の電源により電圧を印加し、また残りの電極
１１および６１、電極１２および６２、電極１３および
６３、電極１４および６４、電極１５および６５には、
それぞれ電極間の液晶の屈折率が導波層２の屈折率と等
しくなるように、第２の電源により電圧を印加する。こ
の状態では、グレーティングレンズからの出射光は収束
する。このような動作を、切換えスイッチ回路を用いて
行うことができる。

【００１７】このようにすることにより、あたかもグレ
ーティングレンズの位置が動いているような作用を起
し、出射光の収束、分散、平行を制御することができ
る。従って、導波路内で平面的に集光点Ｓの微調整がで
き、また、従来のように空間的な位置決めが必要ないの
で、全体を小形化することが可能となる。

【００１８】以上述べた実施例のグレーティング長さを
変えるには、以下のようにすればよい。例えば、電極１
１および６１の間、ならびに、電極１２および６２の間
に、これらの電極間の液晶の屈折率が１．６となるよう
に、第１の電源により電圧を印加し、残りの電極１３お
よび６３の間、電極１４および６４の間、電極１５およ
び６５の間、電極１６および６６の間に、それぞれその
電極間の液晶の屈折率が導波層２の屈折率と等しくなる
ように、第２の電源により電圧を印加すれば、前述した
実施例のグレーティング長の２倍にすることができる。
このようにすることにより、ｘ方向位置のグレーティン
グ長を可変にできるグレーティングレンズとなる。

【００１９】レーザダイオード３より出射した光は、あ
る角度の広がりをもってグレーティングレンズに入射す
る。もし、グレーティングレンズの位置が、適当な位置
にあり、グレーティングレンズより出射した光が平行光
となるならば、光はグレーティングレンズに対してあた
かも焦点より出射しているように見える。

【００２０】また、グレーティングレンズが、よりレー
ザダイオード３に近い位置にあるならば、グレーティン
グレンズよりの出射光は発散する。さらに、グレーティ
ングレンズが、よりレーザダイオード３より遠い位置に
あるならば、グレーティングレンズよりの出射光は収束
する。そして、グレーティングレンズよりの光は、櫛形
状電極４により励起された超音波によって回折され偏向
する。また、超音波の波長を操作することにより、偏向
角が変化し、端面上で輝点Ｓの走査を行うことができ
る。

【００２１】前述した実施例では、説明を分り易くする
ため、下部クラッド層１と上部クラッド層６の電極の対
数を６の場合ついて説明したが、実際には、グレーティ
ングレンズを連続可変を達成するため、電極対数をもっ
と多くすればよい。液晶充填溝２１〜２９内に充填する
液晶としてネマチック液晶を使用したが、これに限らず
他の液晶であっても同様な機能が得られればなんでもよ
い。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、導光路内で平面的に集
光点の位置調整ができ、又空間的な位置決めが不要にな
る集光点位置調整方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による集光点位置調整方法を説明するた
めの全体装置の概略構成を示す図。

【図２】図１のグレーティングレンズの構成を示す斜視
図。

【図３】図１のグレーティングレンズの構成を示す分解
斜視図。

【図４】従来の集光点位置調整方法を説明するための全
体装置の概略構成を示す斜視図。

【符号の説明】

１…下部クラッド層、２…導波層、３…レーザダイオー
ド、４…櫛形電極、５…薄膜レンズ、６…上部クラッ
ド、１１〜１６，６１〜６６…電極、２１〜２９…液晶
充填溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光束を導波層に通して薄膜レンズにより
   集光し、これを所望の集光点位置に照射する場合、 前記導波層に複数の液晶充填溝を、該溝相互の間隔が中
   央部側に比べて端部側を狭くなるように形成し、この各
   溝に液晶を充填し、この液晶の充填された導波層を、そ
   れぞれ複数の電極を有する第１および第２のクラッド層
   により挟むと共に、前記電極対のうちの少なくとも１対
   の電極対に電圧を印加して該電極対間の液晶の屈折率を
   所定の値とし、かつ前記電極対のうちの残りの電極対に
   電圧を印加し該電極間の液晶の屈折率が前記導波層の屈
   折率と等しくなるようにするグレーティングレンズを用
   いて、前記電極対の電圧の印加を切換えることにより、
   前記集光点位置を所望の位置に移動調整するようにした
   集光点位置調整方法。