JPH01161323A - 光偏向素子 - Google Patents
光偏向素子Info
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- JPH01161323A JPH01161323A JP32097287A JP32097287A JPH01161323A JP H01161323 A JPH01161323 A JP H01161323A JP 32097287 A JP32097287 A JP 32097287A JP 32097287 A JP32097287 A JP 32097287A JP H01161323 A JPH01161323 A JP H01161323A
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- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 6
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- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 4
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/295—Analog deflection from or in an optical waveguide structure]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)。
この発明は電気的に光ビームを走査する光偏向素子に関
するものである。
するものである。
(従来の技術)
光を走尭する従来の電気的光偏向素子としては、例えば
、第9図に示すAPPLIEDOPTIC3VOL、2
2.NO,16゜PP24.68−2.473 、(1
983)に開示された光偏向素子30がある0図におい
て31はLiNbO3結晶、32は電極、33はT1拡
散導波路、34は入射光、35は出射光の焦点である。
、第9図に示すAPPLIEDOPTIC3VOL、2
2.NO,16゜PP24.68−2.473 、(1
983)に開示された光偏向素子30がある0図におい
て31はLiNbO3結晶、32は電極、33はT1拡
散導波路、34は入射光、35は出射光の焦点である。
次に動作について説明する。Ti拡散導波路33はフレ
ネル帯板状に配置されているために、入射光34は、T
i拡散導波路33を伝搬して出射され、集光点35に集
光する。集光作用は、Ti拡散導波路33がフレネル帯
板状に配置されているために生じるものである。電極3
2に電圧を加えると、電極間のTi拡散のLiNbO3
結晶に電界が印加され、電気光学効果により屈折率が変
化し、Ti拡散導波路33の伝搬定数が変化する。これ
により、出射光に位相変化が生じ集光点35の位置が変
化し、光ビームが偏向する。
ネル帯板状に配置されているために、入射光34は、T
i拡散導波路33を伝搬して出射され、集光点35に集
光する。集光作用は、Ti拡散導波路33がフレネル帯
板状に配置されているために生じるものである。電極3
2に電圧を加えると、電極間のTi拡散のLiNbO3
結晶に電界が印加され、電気光学効果により屈折率が変
化し、Ti拡散導波路33の伝搬定数が変化する。これ
により、出射光に位相変化が生じ集光点35の位置が変
化し、光ビームが偏向する。
(発明が解決しようとする問題点)
従来の光偏向素子30は以上の様に構成されているので
、Ti拡散導波路33をフレネル帯板状に配置しなけれ
ばならず、従って装置の周辺部にいくに従い、Ti拡散
導波路33並びに電極32の間隔が狭くなり過ぎて多数
の導波路や電極を形成することが困難であった。このた
め解像度(最大偏向角/ビームのスポット径)を大きく
することができない。また、偏向と集光を同時に行うた
めに、偏向時の集光特性の悪化等の問題点もあった。
、Ti拡散導波路33をフレネル帯板状に配置しなけれ
ばならず、従って装置の周辺部にいくに従い、Ti拡散
導波路33並びに電極32の間隔が狭くなり過ぎて多数
の導波路や電極を形成することが困難であった。このた
め解像度(最大偏向角/ビームのスポット径)を大きく
することができない。また、偏向と集光を同時に行うた
めに、偏向時の集光特性の悪化等の問題点もあった。
そこでこの発明は、上記の様な問題点を解消するために
工夫されたもので、十分な解像度と偏向時のビームの広
がり角(ビーム径)の変動のない光偏向素子を得ること
を目的とする。
工夫されたもので、十分な解像度と偏向時のビームの広
がり角(ビーム径)の変動のない光偏向素子を得ること
を目的とする。
(問題点を解決するための手段並びに作用)この発明に
係る光偏向素子は、入射光をフレネル帯板状に分割せず
従って光の分割数1分割の形状に関する制限を取除いて
、大きな解像度と安定なビーム径を得られるようにした
ものである。
係る光偏向素子は、入射光をフレネル帯板状に分割せず
従って光の分割数1分割の形状に関する制限を取除いて
、大きな解像度と安定なビーム径を得られるようにした
ものである。
本発明に関する原理を示す第1図を参照して、問題点解
決のための手段並びに作用をのべる。
決のための手段並びに作用をのべる。
第1図は本発明に係る光偏向素子8の路線原理図である
0図中符号2は入射光、4は出射光である。入射光2は
本発明に係る光偏向素子8の光導波路内を伝搬して出射
光4として出射する。符号6は光の等位相面であり又θ
は光偏向角を示す。
0図中符号2は入射光、4は出射光である。入射光2は
本発明に係る光偏向素子8の光導波路内を伝搬して出射
光4として出射する。符号6は光の等位相面であり又θ
は光偏向角を示す。
自由空間では光は、波面(等位相面)と垂直の方向に伝
搬する。従って、光偏向を行うには、光偏向素子8を用
いて入射光の等位相面6に対し、望みの偏向角θだけ方
向を変えて出射光の等位相面を形成すれば良いことにな
る。さらに、光の位相が2π周期で繰り返されることか
ら、第2図に示すように、出射光の波面すなわち等位相
面を鋸状に変化させる場合でも等価的に出射の等位相面
を望みの偏向方向に向けることができる。
搬する。従って、光偏向を行うには、光偏向素子8を用
いて入射光の等位相面6に対し、望みの偏向角θだけ方
向を変えて出射光の等位相面を形成すれば良いことにな
る。さらに、光の位相が2π周期で繰り返されることか
ら、第2図に示すように、出射光の波面すなわち等位相
面を鋸状に変化させる場合でも等価的に出射の等位相面
を望みの偏向方向に向けることができる。
本発明に採用される光偏向素子は、複数の分割された導
波路を有する半導体である。この半導体への注入電流を
変化させ、電気的にキャリア数を変化させることにより
又はバイアス電圧をかけることにより惹起される電気光
学的効果により、前止せしめる。
波路を有する半導体である。この半導体への注入電流を
変化させ、電気的にキャリア数を変化させることにより
又はバイアス電圧をかけることにより惹起される電気光
学的効果により、前止せしめる。
このことにより導波路内の伝搬光は位相変化をうけ、導
波路の出射端部より自由空間に出射される。自由空間で
は波面と垂直方向に伝搬されるので入射光の等位相面に
対し望みの偏向角だけ方向を変えた出射光の等位相面を
形成することができる。
波路の出射端部より自由空間に出射される。自由空間で
は波面と垂直方向に伝搬されるので入射光の等位相面に
対し望みの偏向角だけ方向を変えた出射光の等位相面を
形成することができる。
(実 施 例)
以下添付図面を参照して本発明に係る光偏向素子の一実
施例について説明する。
施例について説明する。
第3図は本発明に係る光偏向素子8の斜視図である。光
偏向素子8の最下面を形成する下部電極22の上にGa
As基板20を配設し、更にモの1に設けたGa0.
4sA10.3sAsよりなる下部クラッド層18と、
後述するGa As層12下に配設したGa0.bsA
l 0.3sAsよりなる上部り5−/ド層・14と
はGao 7Au0.3Asよりなる光導波層16をは
さんで配置される。上部クラッド層14の上には前述の
Ga As層12を設け、更にその」;に上部電極10
を設ける。
偏向素子8の最下面を形成する下部電極22の上にGa
As基板20を配設し、更にモの1に設けたGa0.
4sA10.3sAsよりなる下部クラッド層18と、
後述するGa As層12下に配設したGa0.bsA
l 0.3sAsよりなる上部り5−/ド層・14と
はGao 7Au0.3Asよりなる光導波層16をは
さんで配置される。上部クラッド層14の上には前述の
Ga As層12を設け、更にその」;に上部電極10
を設ける。
次に複数本の平行角状溝11を穿設し上部電極lOを帯
状上部電極10a、job、10c。
状上部電極10a、job、10c。
10dに形成することにより光偏向素子8は帯状上部電
極10a、10b、loc、10dにより均等に分割さ
れると共に上部クラッド層14、光導波層16、下部ク
ラッド層18よりなる光導波路は通電時に複数の光導波
路に分割される。
極10a、10b、loc、10dにより均等に分割さ
れると共に上部クラッド層14、光導波層16、下部ク
ラッド層18よりなる光導波路は通電時に複数の光導波
路に分割される。
前記4木の帯状上部電極10a、10b。
10c、10dは、それぞれ定電流電源A1.A2.A
3.A4を介して下部電極22と接続される0以上の説
明で明白のように、本発明の光偏向素子8は、通電時に
均等に分割された半導体よりなる複数の光導波路に形成
される。
3.A4を介して下部電極22と接続される0以上の説
明で明白のように、本発明の光偏向素子8は、通電時に
均等に分割された半導体よりなる複数の光導波路に形成
される。
第4図、第5図は、それぞれ側面に入射側レンズ26と
出射側レンズ28よりなるレンズ系を配設した光偏向素
子8の構成を示す。
出射側レンズ28よりなるレンズ系を配設した光偏向素
子8の構成を示す。
入射光2は先ず入射側レンズ26をへて光導波路の導波
層16へ入射し、通電時に上部電極毎に分割された光導
波路をそれぞれ伝搬して後、出射側レンズ28により平
行光として出射する。
層16へ入射し、通電時に上部電極毎に分割された光導
波路をそれぞれ伝搬して後、出射側レンズ28により平
行光として出射する。
本発明の光偏、向素子8は既に説明したように、通電時
には半導体で構成された複数の光導波路に分割され、こ
れらの光導波路すなわち分割された部分の注入電流比を
変化させ電気的にキャリア数を変化せしめるか又はバイ
アス電圧をかけることにより惹起される電気光学的効果
により、光導波路の屈折率を変化させて伝搬定数を変化
せしめる。これにより分割された光導波路の出射端部に
到達した各導波路内の伝搬光は、位相変化をうけ出射端
部より自由空間に出射される。この際の位相変化量を前
述のように電気的に制御することにより等測的に等位相
面の向きを変化させることができるから従って光は所望
の角度で偏向する。
には半導体で構成された複数の光導波路に分割され、こ
れらの光導波路すなわち分割された部分の注入電流比を
変化させ電気的にキャリア数を変化せしめるか又はバイ
アス電圧をかけることにより惹起される電気光学的効果
により、光導波路の屈折率を変化させて伝搬定数を変化
せしめる。これにより分割された光導波路の出射端部に
到達した各導波路内の伝搬光は、位相変化をうけ出射端
部より自由空間に出射される。この際の位相変化量を前
述のように電気的に制御することにより等測的に等位相
面の向きを変化させることができるから従って光は所望
の角度で偏向する。
第7図(a)、(b)においてl実施例に関する動作シ
ミュレーションの結果を示す0幅IILm、間隔3IL
mの埋込み構造の分割光導波路を100本持った装置に
ついて行った0個々の分割光導波路の屈折率を変化させ
て伝搬定数を変えることにより、出射光の方向を走査す
ることが可能である。このシミュレーションの例では約
lO°の範囲で光を偏向できる。また、第8図に1実施
例について光導波路本数と分解能の関係のシミュレーシ
ョンの一例をしめす。
ミュレーションの結果を示す0幅IILm、間隔3IL
mの埋込み構造の分割光導波路を100本持った装置に
ついて行った0個々の分割光導波路の屈折率を変化させ
て伝搬定数を変えることにより、出射光の方向を走査す
ることが可能である。このシミュレーションの例では約
lO°の範囲で光を偏向できる。また、第8図に1実施
例について光導波路本数と分解能の関係のシミュレーシ
ョンの一例をしめす。
尚上記の実施例では、光導波路として既に説明したよう
に半導体を採用し、そのキャリア数の変化又はバイアス
電圧をかけることによる電気光学的効果を利用して光導
波路の屈折率を変化させたものである。
に半導体を採用し、そのキャリア数の変化又はバイアス
電圧をかけることによる電気光学的効果を利用して光導
波路の屈折率を変化させたものである。
更に他の物質例えばLiTa0> 、LiNbO3等の
電気光学的結晶を採用した別の光偏向素子の実施例を第
6図に図示する。
電気光学的結晶を採用した別の光偏向素子の実施例を第
6図に図示する。
以下第6図を参照してこの光偏向素子を説明する。光偏
向素子40の最下面を形成する下部電極48上にLiN
bO3基板46を更にその上にTi拡散導波路44を設
けて、前記基板46と拡散導波路44を、上部電極42
と前記下部電極48とで挟むように配設してなるもので
ある。更に複数本の平行角状溝50を穿設して、上部電
極42を帯状上部電極42a、42b、42c。
向素子40の最下面を形成する下部電極48上にLiN
bO3基板46を更にその上にTi拡散導波路44を設
けて、前記基板46と拡散導波路44を、上部電極42
と前記下部電極48とで挟むように配設してなるもので
ある。更に複数本の平行角状溝50を穿設して、上部電
極42を帯状上部電極42a、42b、42c。
42dに形成することにより光偏向素子40は前記帯状
電極群により均等に分割される。然して。
電極群により均等に分割される。然して。
通電時にはTi拡散導波路44は複数の光導波路に分割
される。
される。
前記4木の帯状上部電極42a、42b。
42c、42dはツレぞれ定電圧電源Vl、V2゜v3
.v4 を介して下部電極48と接続される。
.v4 を介して下部電極48と接続される。
この別の実施例の光偏向素子の光導波路も既に説明した
第1の実施例の光導波路と同一の原理により光の屈折率
を変化させることは勿論であり、その作用、効果も前述
第1の実施例のものと同一である。
第1の実施例の光導波路と同一の原理により光の屈折率
を変化させることは勿論であり、その作用、効果も前述
第1の実施例のものと同一である。
(効 果)
本発明によれば、複数の光導波路によりそれぞれ分割し
た光をそれぞれ電気的に位相を変化せしめ、全体の波面
の向きを変えるように光を伝搬するものであるから、十
分な解像度と偏向時の光の広がり角の変動のない偏向素
子を得ることができる。
た光をそれぞれ電気的に位相を変化せしめ、全体の波面
の向きを変えるように光を伝搬するものであるから、十
分な解像度と偏向時の光の広がり角の変動のない偏向素
子を得ることができる。
第1図、第2図は本発明に関する光偏向の原理説明図。
第3図は本発明に係る一実施例の光偏向素子の斜視図。
第4図は本発明に係茗光偏向素子の平面図。
第5図は光偏向素子の断面図。
第6図は別の実施例の光偏向素子の斜視図。
第7図(a)、(b)は本発明に係る光偏向ビームの状
態を示す図表。 第8図は光導波路分割数と解像点数との関係を示す図表
。 第9図は、従来例の光偏向素子の原理説明図。 8・・・光偏向素子、lO・・・上部電極、loa。 10 b 、 10 c 、 10 、d・・・帯状上
部電極、1.1・・・角状溝、12・・・Ga As層
、14・・・上部クラッド層(Ga0.65 A n0
.35A11 ) 、 I B・−光導波層(Ga、
0.lA l 0.3As ) 、 l 8 =下部
クラッド層(G a0.65 A交0,35A3 )
、 20−Ga As基板、22・・・下部電極、40
・・・光偏向素子、42−・・上部電極、42a、42
b。 42c 、42d・・・帯状上部電極、44・・・Ti
拡散導波路、46・・・LiNbO3基板、48・・・
下部電極、50・・・角状溝、 出 願 人 コパル電子株式会社代理人 弁理士
小 林 榮@ 1 図 渠3図 第4図 第5図 第6図 第7図 (b) ”°′” −20−16−12−8−404812162OR=4
.OGa4つ 手続有n正書(自発) 昭和63年2月 2日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 1、 1G件の表示 昭和62年 特 許 願 第320972号2、発明
の名称 光偏 向 素 子 3、補正をする者 +バ件との関係 特許出願人 住 所 東京都港区虎ノ門−丁目17番1号4、代理人
〒160 5、補正命令の日付 「自発」 6、補正により増加する発明の数 2.−7、
補正の対象 添付図面第7図(b) ”)’第7
図 (b) R:4.O−m〕
態を示す図表。 第8図は光導波路分割数と解像点数との関係を示す図表
。 第9図は、従来例の光偏向素子の原理説明図。 8・・・光偏向素子、lO・・・上部電極、loa。 10 b 、 10 c 、 10 、d・・・帯状上
部電極、1.1・・・角状溝、12・・・Ga As層
、14・・・上部クラッド層(Ga0.65 A n0
.35A11 ) 、 I B・−光導波層(Ga、
0.lA l 0.3As ) 、 l 8 =下部
クラッド層(G a0.65 A交0,35A3 )
、 20−Ga As基板、22・・・下部電極、40
・・・光偏向素子、42−・・上部電極、42a、42
b。 42c 、42d・・・帯状上部電極、44・・・Ti
拡散導波路、46・・・LiNbO3基板、48・・・
下部電極、50・・・角状溝、 出 願 人 コパル電子株式会社代理人 弁理士
小 林 榮@ 1 図 渠3図 第4図 第5図 第6図 第7図 (b) ”°′” −20−16−12−8−404812162OR=4
.OGa4つ 手続有n正書(自発) 昭和63年2月 2日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 1、 1G件の表示 昭和62年 特 許 願 第320972号2、発明
の名称 光偏 向 素 子 3、補正をする者 +バ件との関係 特許出願人 住 所 東京都港区虎ノ門−丁目17番1号4、代理人
〒160 5、補正命令の日付 「自発」 6、補正により増加する発明の数 2.−7、
補正の対象 添付図面第7図(b) ”)’第7
図 (b) R:4.O−m〕
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、入射光を一次元もしくは二次元に複数部分に均等に
分割し、入射光と出射光との間に位相のみ変化可能な光
導波路を設け、前記光導波路の各々の分割部に独立に電
極を配設し、これら電極を介して電気的制御することに
より前記入射光に対して波面(等位相面)全体の向きを
変化させ、出射光の方向を偏向するようにしたことを特
徴とする光偏向素子。 2、前記光導波路は半導体により構成されてなる特許請
求の範囲第1項記載の光偏向素子。 3、下部電極と上部電極との間にGaAs基板、Ga_
0_._6_5Al_0_._3_5As下部クラッド
層、Ga_0_._7Al_0_._3As導波層、G
a_0_._6_5Al_0_._3_5As上部クラ
ッド層、GaAs層を積層し、複数の平行溝を穿設する
ことにより形成される帯状上部電極により通電時に均等
に分割してなる複数の光導波路を具えた特許請求の範囲
第2項記載の光偏向素子。 4、下部電極と上部電極との間にLiNbO_3基板、
Ti拡散導波路を積層し、複数の平行溝を穿設すること
により形成される上部帯状電極により通電時に均等に分
割してなる複数の光導波路を具えた特許請求の範囲第2
項記載の光偏向素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32097287A JPH01161323A (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 光偏向素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32097287A JPH01161323A (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 光偏向素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01161323A true JPH01161323A (ja) | 1989-06-26 |
Family
ID=18127354
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32097287A Pending JPH01161323A (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 光偏向素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01161323A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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