WO1990001722A1 - Light deflecting element - Google Patents

Description

明 細 書

発明の名称

光偏向素子

技術分野

本発明は光の方向を変化させ制御する、 または光の集光点を 変位させ制御する装置に関する ものである。

背景技術

従来の技術について、 例えば 「光集積回路 （西原浩 他、 ォ ーム社」 ） の P 3 2 8に記載の JL i Nb Os導波路を用いた音響光 学ブラ ッ ク セ ルや第 3 5回応用物理学関連連合講演会 2 8 a — Z Q— 4の講演に示されている S AW光偏向素子に基づいて説 明する。 第 1 図は従来の光偏向素子の構成図を示す。 L , Nb O ₃基板 2 7上に 拡散導波層 2 8が形成され、 入力プ リ ズム 2 9に入射する レーザ光 3 0は導波層 2 8内を伝搬する導波光 3 1 とな り、 導波光 3 1 は S AW光偏向素子 3 2によ っ て透過導 波光 3 3 と回折導波光 3 4に分離し、 それぞれ出力プ リ ズム 3 5によ っ て放射され、 透過光 3 6 と回折光 3 7 になる。 回折導 波光 3 4の回折角は S AW光偏向素子 2 6 に よ っ てお こ される 弾性波 3 8の ピ ッ チによ って決ま り、 S AW光偏向素子 3 2に 加えられる電気信号によ り回折導波光 3 4の回折角、 すなわち 回折光 3 7の放射方向を変える こ と ができ る。

しかし ながら、 こ のよ う な従来の光偏向素子において以下の 問題点があ っ た。 すなわち S AW光偏向素子 3 2によ っ て生じ る回折角の変化は微少であ り、 光を大き く 偏向する こ とができ なかった。 ま た、 偏向されるのは回折光であ り その入力光 3 0 に対する エ ネルギーの利用効率が低いも のであ つ た。

発明の開示

本発明はかかる問題点を解消し、 光を大き く 偏向する こ とが でき、 またエネルギーの利用効率の高い、 極めて新規な光偏光 素子を提供するも のであ る。

すなわち、 本発明は基板上に導電性薄膜を形成し、 導電性薄 膜上に透明層を挟んで導波層を形成し、 導波層上に液晶を挟ん で表面に透明導電性薄膜の形成された透明基板を密着させ、 導 波層には導波光の伝搬方向に沿って周期構造が形成されてお り、 こ の周期構造によ り導波光が放射されて放射光となり、 導電性 薄膜と透明導電性薄膜との間に電圧信号を加える こ とで放射光 の方向を変える こ とを特徴とする.。 なお、 導波層または透明導 電性薄膜の表面には液晶を配向する手段が構成されており、 そ の配向方向が導波光の伝搬方向 と平行または直交する こ とを特 徵とする光偏向素子である。

また周期構造を同心円状とし、 導波光は周期構造に直交して伝 搬し、 導波層からの放射光を導波層外の一つも し く はい く つか の集光点に集光させ、 電圧信号によ り集光点の位置を変える こ とを特徵とする。 なお、 導電性薄膜または透明導電性薄膜を多 く の領域に分割し、 各分割領域に電圧信号を独立して加える こ とで集光点の位置を変えても よい。

図面の簡単な説明

第 1図は従来の光偏向素子を示す原理説明図、 第 2図は本発 明の一実施例の光偏向素子の断面構成図、 第 3図（a ) ( b )は同光 镙向素子における信号波の振幅変調を示す説明図、 第 4図（a ) ( b) (c)は本発明における振幅変調信号による液晶配向方向の変化 と屈折率分布の変化を示す説明図、 第 5図（a)(b)は本発明にお け る振幅変調信号振幅 V と等価導波層厚 T_{e r r}の関係図および等 価導波層厚 T_{e f f} と等価屈折率 Nの関係図、 第 6図（a)(b)は液曰

曰 B の屈折率異方性 によ る偏光影響を示す説明図、 第 7図は本発明 の第 2実施例におけ る光偏向素子の断面構成図、 第 8図は本発 明の第 3実施例における光偏向素子の説明図、 第 9図は本発明 の第 3実施例におけ,るにおける導波光を中心から放射方向に伝 搬させるための実施例を示す断面説明図、 第 1 0図は本発明の 第 3実施例における光偏向素子の説明図である。

発明を実施するため の最良の形態

以下本発明の実施例を第 2図から第 1 0図に基づいて説明す る。 第 2図は本発明の第 1実施例における光偏向素子の断面構 成図である。 第 2図に示すよ う に、 基板 1上には導電性薄膜 2、 透明層 3を挟んで透明層 3よ り も高屈折率の透明層 4が形成さ れている。 透明層 3上にはグレ ーテ ィ ング 3 Gが形成されてお り、 透明層 4の表面にはポ リ イ ミ ド等の透明配向膜 4 Pが形成 されている。 なお透明層 4は透明配向膜 4 Pと合わさ り導波層 と して機能する。 透明基板 7の表面には I T O等の透明導電性 薄膜 6が形成されてお り、 液晶 5を挟んで透明配向膜 4 P と密 着されている。 導波層 4、 4 Pを導波する導波光 8はグレ ーテ ィ ン グ 3 Gに よ り液晶 5側に放射される光 9 と基板 1側に放射 される光 9， とな り、 放射光 9 ， は導電性薄膜 2または基板 1 表面を反射して放射光 9に重な る。 放射光 9の回折角 S (基板 表面の法線 1 0と なす角、 なお最終的に空気層に放射される と きの ^で表わす） は次式で与えられる。

s i n ^ = N + q A /A ---(1)

λはレーザ一光の波長、 Νは導波路の等価屈折率、 Λはグレ ー テ ィ ン グの ピ ッ チ、

qは結合次数であ り 2ビーム結合の場合 q =— 1 となる。

配向膜 4 Pは導波光 8の伝搬方向またはこれと直交する方向に ラ ビン グされてお り、 配向膜表面近傍における液晶の配向方向 も こ の ラ ビン グ方向と一致する。 信号波発生器 1 1に よ り得ら れる信号波は振幅変調器 1 2によ り振幅変調され、 その振幅変 調信号が導電性薄膜 2と透明導電性薄膜 6 と の間に加えられる。 なお、 液晶の配向手段を透明導電性薄膜 6の表面に施しても よ い。

第 3図（a) (b)は信号波 1 3が振幅変調され振幅変調信号 1 4 となる様子を示し、 振幅変調信号 1 4のエ ンベ ロープ波形は振 幅 V。を中心に振れている。 なお電極に加える電圧信号は液晶の 加水分解の問題から本実施例の様に振幅変調したほう が好まし いが、 信号波 1 3を直接電極に印加しても よい。

第 4図（a) (b)(c)は振幅変調信号によ る配向方向の変化と、 法 線方向の屈折率分布の変化を示す。 なお、 一般に液晶 5は屈折 率異方性を示し、 その正常光に対する屈折率 n。は異常光に対す る屈折率 η_εよ り も小さ く、 その配向方向の変化は基板法線 1 0 ( X軸方向）と ラ ビ ン グ方向（ ζ軸方向）とを含む平面内で起こ る。 第 4図（a) (b) (c)は振幅変調信号 1 4の振幅が小さい時を示し、 液晶分子 5 Aの配向方向は配向膜 4 P表面に平行である。 従つ て TMモー ド の導波光 8がラ ビ ン グ方向（ z軸方向）またはそれ に直交する方向（ y軸方向、 すなわち紙面に垂直な方向）に伝搬す れば、 導波光に対する液晶 5 の屈折率は正常光に対する屈折率 n 0に等しい。 従って X軸方向に沿っ た液晶 5 の屈折率分布はほぼ 一様に η。と な り 1 8 a の分布を示す。 透明層 4 の膜厚を t Fと す る と導波層の等価導波層厚は t _Fと 2 つのェパネ ッ セ ン ト光の幅 の和で表され、 導波光が導波層から液晶内ににじみ出るェパネ ッ セ ン ト光の幅を t _a、 透明層 3 内にに じみ出るェパネ ッ セ ン ト 光の幅を t ₀と し た場合 T _{e f} f = t 0 + t F + t bとなる。 なお一般 に液晶内を伝搬する導波光の伝搬損失は 2 0 〜 3 0 d B / c m と大きいが、 液晶内のエバネ ッ セ ン ト光量の、 全導波光量に対 する比率は小さいので導波光全体と しての伝搬損失は小さ い。

一方、 T E モー ド の導波光 8 が配向方向に直交する方向 （ y 軸方向） に伝搬すれば、 導波光に対する液晶 5 の屈折率は異常 光に対する屈折率 n _Eに等しい。 従って、 法線方向に沿った液曰

曰 S

5 の屈折率分布は 1 8 a ，の分布と なる。 こ の時導波光が導波層 から液晶内ににじ み出る ェパネ ッ セ ン ト光の幅を t 、 透明層 3 内にに じみ出る ェパネ ッ セ ン ト光の幅を t ø，とする。

第 4図， ( b )は振幅変調信号 1 4 の振幅を大き く した場合を示し、 5 B 'に示すよ う に液晶分子の配向方向が配向膜 4 P表面と直交 する方向 （ X軸方向） を向 く。 ただし配向膜近傍の液晶分子 5 B は配向膜 4 Pによ る配向保持力が強 く 十分に法線方向を向い ていない。 従って T Mモー ド の導波光 8 が z 軸方向ま たは y軸 方向に伝搬すれば、 導波光に対する液晶 5 の屈折率は透明導電 性薄膜 6近傍では異常光に対する屈折率 n _Eに近 く、 配向膜表面 近傍では正常光に対する屈折率 n。に近い。 従っ て法線方向 （ X -G- 軸方向） に沿った液晶 5の屈折率は 1 8 b の分布を示す。 こ の 時導波光が導波層から液晶内ににじみ出る ェパ ネ ッ セ ン ト光の 幅を t _bとする と、 t _b > t _aである。 一方 T Eモー ド の導波光 8 が y軸方向にに伝搬すれば、 導波光に対する液晶 5の屈折率は 透明導電性薄膜 6近傍では正常光に対する屈折率 n。に近く、 配 向膜表面近傍では異常光に対する屈折率 η_ε$こ近い。 従って法線 方向 （ X軸方向） に沿っ た液晶 5の屈折率は 1 8 b， の分布を 示す。 こ の時導波光が導波層か ら液晶内ににじみ出る ェパネ ッ セ ン ト光の幅を t b，とする と、 t b，く t _a，である。

第 4図（c)は更に振幅変調信号 1 4の振幅を大き く した場合で あ り、 屈折率分布 1 8 b， 1 8 b ，はそれぞれ 1 8 c、 1 8 c ' に、 エノ ネ ッ セ ン ト光の幅 t _b、 t _b，はそれぞれ t _c、 t _c，に収 束し、 t c> t b、 t。，く t b，を満たす。

したがって、 T Eモー ド の導波光 8が y軸方向に伝搬する場 合、 振幅変調信号振幅 V と等価導波層厚 T_{e f f} の関係は第 5図（ a)の通り である。 すなわち、 振幅変調信号 1 4の振幅 Vが小さ い時 （ V < V ₀：)、 膜厚 Τ _β は t _a + t P + t _a ，に等しい。 反対 に振幅 vが を越える と T_{e f f} = t a + t F + t。，である。 v₀< v < v !の時は振幅 vの増大と共に T _β は単調に減少する。 従 つて、 振幅 V を ν<¾を中心に波形 1 4の ごと く変動させる と Τ_{β f f} は t ₀+ t f + t _b，を中心に変動する波形 1 5となる。

第 5図（b)は等価導波層厚 T。_{f f} と等価屈折率 Nの関係を示し、 等 価屈折率 Nは膜厚 T_{e f f} の増大に伴い屈折率 n。 （透明層 3の屈折 率 n Bが n Qよ り大きい場合には n B ) から導波層の屈折率 n _Fまで 単調増加する曲線 1 6 となる。 前述のごと く 幅 Τ _{β f f} が t ₀ + t F + t _b 'を中心に変動する波形 1 5を示せば、 等価屈折率 Nは N Aを中心に変動する波形 1 7を示す。

式 （ 1 ) で示したよ う に、 等価屈折率 Nの変動は回折角 5 の変 動と して現れるので、 T_{e r f} の変化によ り放射光の回折角が変わ る、 すなわち振幅変調信号の振幅 V を変動させる こ と で放射光 の回折角が変わる こ と になる。 振幅変調信号の振幅 V の変動に 伴う等、価屈折率 Nの変動幅は （ n_F— no) X ( 0. 1〜 0. 3) 程度期待でき、 仮に/ 0. 1の変動幅が得られた と して回折角 e は回折角の変動中心を 0 = 4 5度と して約 1 0度程度の偏向が 可能であ る。 また配向保持力の強い導波層表面近傍の液晶の配 向方向変化を利用する ので、 偏向の応答性も速い。

なお、 第 5図は T Eモー ド の導波光が配向方向に直交する方 向 （ y軸方向） に伝搬する場合を例にと っ て説明したが、 T M モー ド の導波光 8が配向方向 （ z軸方向） またはそれに直交す る方向 （ y軸方向） に伝搬する場合も同様で、 振幅変調信号 1

4の振幅 V < V aの時 T_{e f f} = t a + t F + t _a、 振幅 Vが V を越 える と Tef f = t ø + t F + ：。、 V 0 < V < V lの時は振幅 V の増 大と共に T _{e f f} は単調に増大し、 振幅 V を V Aを中心に波形 1 4 の ごと く 変動させる と Te_{f f} は波形 1 5 と同様に t ₀ + t F + t b を中心に変動する波形を描 く。 すなわち振幅変調信号の制御に よ り放射光の偏向が同様にして実現でき る。

なお、 一般にェパネ ッ セ ン ト 光量の導波光量に対する割合が 大きいほど等価屈折率の変動の度合も大き く な る ので、 n。 > n _Bであれば導波光の等価屈折率が変わ り やす く、 特に等価屈折率 の変動が最も効果的なのは n E > n Fの時であ る。 第 6図は液晶の屈折率異方性による導波光及び放射光の偏光 影響を示す説明図である。 第 8図（a )において 8 Gは導波光の光 線の動き を示し、 8 Eに示す様に光波は液晶内に侵み出す。 ま た放射光 9 は一般に液晶内を斜めに横切る光線である。 第 6図 ( b )において 5 D、 5 E、 5 Gは共に液晶の屈折率異方性を示す 屈折率楕円体であ り、 それぞれ第 4図 5 A、 5 B，、 5 Bに相当 し、 長さ n _Eの長軸と、 長軸に直交する 2 つの短軸（長き n o )に よって表され、 長軸は x z平面内にある。 導波光が z方向に進 む T E モ ー ド光であればその電界べク ト ルは y軸方向（紙面に垂 直）にあ り、 T Mモー ド光であればその電界ベク ト ルは X軸方向 にある。 また導波光が y軸方向に進む T E モー ド光であればそ の電界べ ク ト ルは z方向、 T Mモー ド光であればその電界べク ト ルは X方向にある。 一般に屈折率異方性の媒質内を伝搬する こ とで直線偏光の光が受ける偏光影響は光の伝搬方向に直交す る平面で屈折率楕円体を切った楕円形状の切口 と直線偏光の振 動面の位置関係で決まる。 すなわち振動面と切口楕円の長軸が 苹行、 または直交の関係にあれば光は偏光影響を受けず直線偏 光のままであ るが、 平行、 直交関係からずれる と楕円偏向とな る。 従って屈折率楕円体が 5 D の場合、 z軸方向または y軸方 向に伝搬する T Mモ ー ド、 z軸方向に伝搬する T E モー ド の導 波光の振動面は切口楕円の長軸と直交する ので、 それら のエバ ネ ッ セ ン ト光（液晶内に侵み出す光波 8 E )の直線偏光性は維持 され、 y軸方向に伝搬する T E モー ドの導波光の振動面は切口 楕円の長軸と平行で、 そ のェパネ ッ セ ン ト光の直線偏光性も維 持される。 従って液晶層を通過して導波層に戻って く る エバネ ッ セ ン ト 光は も と のモー ドのま まであ り、 液晶による偏光影響 はない。 同様に、 z 軸方向または y軸方向に伝搬する T Mモ ー ド、 z 軸方向に伝搬する T E モー ド の導波光から の放射光 9 の 直線偏光性は維持され、 y軸方向に伝搬する T E モー ド の導波 光からの放射光の直線偏光性も維持される。

これに対し屈折率楕円体が 5 Gに示すよ う に x z平面内で z 軸に対し傾き を持つの場合、 z 軸方向に伝搬する導波光のエバ、 ネ ッ セ ン ト波は T E、 T Mモー ド に拘らず直線偏光性が維持さ れるが、 y軸方向に伝搬する エバネ ッ セ ン ト波は T E、 T Mモ ー ド と も偏光影響を受けて楕円偏光とな り、 導波層内に戻って と もに T E モ ー ド成分と T Mモ ー ド成分と に分離する。 同様に、 2 軸方向に伝搬する導波光から の放射光は T E、 T Mモー ド に 拘らず直線偏光性が維持されるが、 y軸方向に伝搬する導波光 に対する放射光は T E、 T Mモー ド と も偏光影響を受けて一般 に楕円偏光と なる。

従って屈折率楕円体が z軸に対し傾きを持ち導波光が y軸方 向に伝搬する場合は、 導波光が T E と T Mにモ ー ド分離し、 か つそれぞれの導波光から回折角の異なっ た楕円偏光の光が放射 される。 第 5図（a)の説明で行ったよ う に T Eモ ー ドでは v aく V く V ,で振幅 V の増大と共に T _{e f f} は単調減少する のに対し、 T Mモー ド では単調増加する。 すなわち同じ印加信号に対し T E と T Mとで T_{e f f} 変動の極性が異な り、 放射光の偏向方向も逆 方向であ る。 よって導波光が T E、 T Mに分離する場合、 放射 角の近接した 2 つの放射光が発生し、 電圧信号の印加によ る そ れらの放射光の偏向方向が互いに逆方向と なる ので偏光素子と しては好ま し く な く、 導波方向は配向方向 （ z 軸方向） にある 方がよい。 なお、 z軸方向に伝搬する T E モー ド の導波光に対 する液晶の屈折率は x z平面内で液晶の配向方向が変わっ ても n。の ま まであ り、 放射光を偏向させる こ と はでき ないので、 導 波光は T Mモー ドでなければならない。

第 7図は本発明の第 2実施例における光偏向素子の断面構成 図を示す。 凹凸のグレーテ ィ ン グ 1 Gが基板 1 上形成されてお り、 その上に導電性薄膜 2、 透明層 3を挟んで透明層 3 よ り も 高屈折率の導波層 4が形成されている。 透明基板 7の表面には I T O等の透明導電性薄膜 6が形成され、 液晶 5を挟んで導波 層 4 と密着されている。 導電性薄膜 2、 透明層 3および導波層 4を合わせてもその膜厚は薄いので導波層 4の表面には凹凸の グレーテ ィ ン グ 4 Gが残り、 これが導波層中の導波光 8 を放射 させる と共に液晶中の液晶分子を配向させる働きを持つ。 こ の 場合、 導波方向が配向方向と直交する方向に伝搬する場合に相 当する ので導波光のモー ド分離、 放射光の偏光影響などの問題 が存在するが、 導波光の放射手段であるグレ ーテ ィ ン グ 4 Gを 液晶の配向手段と兼用でき るためポ リ ィ ミ ド等の配向手段がい らず、 構成が簡単になる。 なお、 第 2実施例において凹凸のグ レ ーテ ィ ン グの位置は導電性薄膜 2、 透明層 3 の表面等の上に あ っても よい。

第 8図は本発明の第 3実施例における光偏向素子の説明図を 示す。 その断面構成図は第 1実施例と同じであ り、 第 1実施例 における グレーテ ィ ン グ 3 Gが点 0を中心とした同心円状をな してお り、 導波光 8 をグレーテ ィ ン グ 3 Gに直交して伝搬させ、 グ レ ーテ ィ ン グピ ッ チを変調させて形成する こ と で導波層から の放射光を導波層外の集光点 F に集光させれば、 導電性薄膜 2 と透明導電性薄膜 6 と の間に加えられる電圧信号によ り 引 き起 こ される放射光の偏向は直線 O F に沿った集光点 Fの変位と し て作用する。

第 9図は第 3実施例において導波光 8 を同心円のグ レ ーテ ィ ン グ 3 Gに直交して伝搬させる ための一実施例である。 半導体 レーザー 1 9 か ら の,出射光は集光レ ン ズ 2 0 に よ っ て平行光と な り 1 Z 4波長扳 2 1 を経て円偏光の光 2 2 と なる。 ，基板 1 上 には導電性薄膜 2、 透明層 3 を挟んで透明層 3 よ り も高屈折率 -の導波層 4が形成されて い る。 導波層表面には フ ォ ト レ ジ ス ト 等によ って凹凸の同心円状グ..レ ーテ ィ ン グ 2 3 が形成されてお り、 円偏光の光 2 2 はこ の同心円状のグレーテ ィ ング力ブラ 2 3 によ って導波層 4 内に入力結合され、 放射方向に伝搬する導 波光 8 と なる。

第 1 0図は本発明の第 4実施例における光偏向素子の説明図 を示す。 第三実施例と同様に、 グ レ ーテ ィ ン グ 3 Gが点 0 を中 心と した同心円状をなしてお り、 導波光 8 をグレ 一テ ィ ン グ 3 Gに直交して伝搬させ、 導波層から の放射光を導波層外の集光 点 Fに集光させてい る。 導電性薄膜 2 または透明導電性薄膜 6 は放射方向 （径方向） に沿っ た直線で例えば 2 4 A， 2 4 B, 2 4 C, 2 4 D等の多数の領域に分割されてお り、 それぞれの 領域に電圧信号を独立し て加え る こ とがで き る。 こ のそれぞれ の領域に加え られる電圧信号の大き さをグ レ ーテ ィ ン グ表面 3 Gを底面と し た中空円柱を用いて表すと、 中空円柱を平面で切 つ た切口 2 5 の円周上の点の、 グレ ーテ ィ ン グ表面 3 Gに対す る高さ （例えば点 2 6 A、 2 6 Bを底面 3 Gへの垂線の足と し て、 点 2 5 A と 2 6 Aの距離、 2 5 B と 2 8 B の距離） をその 円周上の点に対応する分割領域に加わる振幅変調信号の振幅 V とする。 点 2 5 A、 2 5 Bを結ぶ線は切口 2 5 の中心を通り切 口平面 2 5 と底面 3 G と の交線に直交する。 切口 2 5が底面 3 G と非平行の場合には、 集光点は点 2 5 A、 2 5 Bおよび 2 6 A、 2 6 B を含む平面内で点 Fから点 F ， へと移動する。 すな わち切口の萵さは集光点の光軸 O F方向における変位に関係す るが、 切口の傾斜の度合は集光点の光軸直交方向の変位に関係 する。 よ って第 3実施例で集光点を直線 0 Fに沿ってしか変位 できなかったものが、 2 4 A， 2 4 B, 2 4 C, 2 4 D等の多 数の領域に電圧信号を独立して加える こ とで、 任意の位置への 変位が可能となる。 なお、 導電性薄膜 2 または透明導電性薄膜 6 の分割方法はその他にも考えられ、 必ずし も放射方向 （径方 向） に沿った直線で分割する必要はない。

産業上の利用可能性

以上説明したよ う に、 本発明の光偏向素子によ り、 導電性薄 膜と透明導電性薄膜との間に加えられる電圧信号によ り導波層 表面近傍における液晶の配向方向が変わ り、 導波光に対する液 晶の屈折率が変わって導波光の等価屈折率が変わ り、 導波層か ら の放射光の回折角が変わるので放射光の偏向素子と して機能 し、 その偏向幅は大きい。 また配向保持力の強い導波層表面近 傍の液晶の配向方向変化を利用する ので、 偏向の応答性は速い。 更に、 導波光は液晶側と基板側とにその全てが放射され、 基板 側への放射光は基板表面の導電性薄膜を反射し液晶側の放射光 に重なる ので液晶側の放射光量は大き く な り、 偏向される光の エ ネ ル ギー の利用効率は高い。 一方、 周期構造を同心円状と し 導波光を周期構造に直交して伝搬させ、 導波層からの放射光を 導波層外の集光点に集光させれば、 導電性薄膜と透明導電性薄 膜との間に加えられる電圧信号によ り 引 き起こ される放射光の 偏向を集光点の変位と して作用 させる こ とができ る。 特に導電 性薄膜ま たは透明導電性薄膜を多数の領域に分割し電圧信号を 独立して加え る こ とで、 集光点を任意の位置へ変位させる こ と が可能と なる。 以上の効果によ り、 本発明は新規な偏向素子、 可変焦点素子と して実用的に極めて有効である。

Claims

-Π- 請 求 の 範 囲

1 . 基板上に導電性薄膜を形成し、 前記導電性薄膜上に直接も し く は透明層を挟んで導波光を伝搬する導波層を形成し、 前記 導波層上に液晶を挟んで表面に透明導電性薄膜の形成された透 明基板を密着させ、 前記導波層には導波光の伝搬方向に沿って 周期構造が形成されてお り、 こ の周期構造によ り前記導波光が 放射されて放射光とな り、 前記導電性薄膜と透明導電性薄膜と の間に電圧信号を加える こ とで前記放射光の方向を変える こ と を特徴とする光偏向素子。

2 . 請求の範囲第 1 項において、 前記基板または前記導電性薄 膜または前記透明層または前記導波層の表面の ω凸溝によ って 前記周期構造を形成する こ とを特徵とする光偏向素子。

3 . 請求の範囲第 1 項において、 前記導波層の屈折率が前記液 晶の正常光に対する屈折率よ り も大きいこ とを特徴とする光偏 向素子。

4. 請求の範囲第 1項において、 前記液晶の正常光に対する屈 折率が前記透明層の屈折率よ り も大きいこ とを特徴とする光偏 向素子。

5 . 請求の範囲第 1項において、 前記電圧信号が振幅変調波で ある こ とを特徴とする光偏向素子。

6 . 請求の範囲第 ： L項において、 前記導波層または透明導電性 薄膜の表面に前記液晶を配向する手段を構成する こ とを特徵と する光偏向素子。

7 . 請求の範囲第 1 項において、 前記周期構造を導波層の表面 の凹凸溝と し、 この周期溝を配向手段と し前記液晶を配向する こ どを特徴とする光偏向素子。

8 . 請求の範囲第 6 項ま たは第 7項において、 前記液晶の配向 手段によ る配向方向が前記導波光の伝搬方向と平行ま たは直交 する こ と を特徴とする光偏向素子。

9 . 請求の範囲第 8項において、 前記液晶の配向手段によ る配 向方向が前記導波光の伝搬方向と平行の場合には前記導波光が T Mモー ドである こ と を特徴とする光偏向素子。

1 0. 請求の範囲第 J 項において、 前記周期構造を同心円も し く はスパイ ラ ル状と し、 前記導波光は前記周期構造に直交して 伝搬し、 前記導波層から の放射光を導波層外の一つも し く はい く つかの集光点に集光させ、 前記電圧信号によ り 前記集光点の 位置を変える こ と を特徴とする光偏向素子。

1 1 . 請求の範囲第 1 0項において、 前記導電性薄膜または透 明導電性薄膜を多 く の領域に分割し、 前記各分割領域に電圧信 号を独立して加える こ とで前記集光点の位置を変える こ と を特 徵とする光偏向素子。

1 2. 請求の範囲第 1 1 項において、 前記分割領域を導波光伝 搬方向に沿っ た分割線によ って区切られる扇形状とする こ と を 特徴とする光偏向素子。