[發明專利]光學偏轉器

有效

• 申請號: 202010164728.3
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111694171B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 鈴木洋介;長尾忠昭;渡邊明男
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝;國立研究開發法人物質·材料研究機構
• 主分類號: G02F1/03
• 分類號: G02F1/03;G02F1/00;G02F1/29
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳珊

一種光學偏轉器，包括：光通過的透光部分(1)；以及一對電極(2、3)，其設置成彼此相對并且透光部分設置在其間。透光部分是由單晶體或多晶體制成的透明離子導體。所述一對電極向透光部分施加預定電壓，以使離子在透明離子導體內移動，以改變通過透光部分的光的行進方向。

技術領域

本發明涉及一種使用具有透光性的離子導電材料的光學偏轉器。

背景技術

JP?2017-173350A描述了一種控制諸如激光之類的光的行進方向的光學偏轉器，其中以這種方式使用具有電光(EO)效應的電光材料使得通過EO效應改變折射率。注意到，EO效應是當對物質施加電場時物質的折射率發生改變的現象。

JP?2017-173350A中描述的光學偏轉器包括構造成透射激光束等的電光材料，并且一對電極設置有插設于其間的電光材料。通過改變電光材料的折射率來控制光的行進方向。與通過移動諸如檢流計鏡的反射鏡來控制光的行進方向的系統不同，可以通過這種類型的不具有諸如反射鏡之類的可移動部件的光學偏轉器來高速地控制光的行進方向。

發明內容

在這種類型的光學偏轉器中，入射在電光材料上的入射光在透射通過電光材料時通過折射率的變化而偏轉。然后，在控制行進方向之后，偏轉光作為發射光被發射。隨著電光材料的折射率的變化量增加，入射光由折射偏轉的偏轉角增加。從提高光學偏轉器的性能的觀點出發，優選的是能夠在大范圍內控制偏轉光。

JP?2017-173350A中描述的光學偏轉器使用KTN(鉭鈮酸鉀)或BT(鈦酸鋇)作為電光材料。

然而，例如在溫度為60℃且電場強度為500V/mm的條件下，在KTN中在633nm的波長處由于EO效應引起的折射率變化小至約0.015。當電場施加到KTN時，折射率變化δn用以下等式1表示，其中E是電場強度，n₀是KTN的折射率，ε₀是真空中的介電常數，且ε_r是相對介電常數。

等式1：δn＝-0.136/2x?n₀³ε₀²ε_r²E²

如等式1所示，當施加電場時，KTN的折射率變化δn與折射率的立方、真空中的介電常數的平方、相對介電常數的平方以及電場的平方成比例。因此，作為增加KTN的折射率變化量的方法，可以想到的是增加電場強度E和/或相對介電常數ε_r。

然而，增加電場強度E不是優選的，因為這意味著更高的電壓。此外，由于KTN的相對介電常數ε_r具有溫度依賴性，因此需要控制溫度以增大相對介電常數ε_r。即，使用KTN的光學偏轉器難以以低電壓驅動并且需要溫度控制。

除KTN以外的其他電光材料例如是BT、LN(鈮酸鋰)、PLZT(鋯鈦酸鑭鉛)等，但他們由于EO效應而引起的折射率變化小于KTN的折射率變化。

本公開的目的是提供一種可以以較低電壓驅動并且不需要溫度控制的光學偏轉器。

根據本公開的一方面，一種光學偏轉器包括：透光部分，該透光部分透射光；以及電極，該電極設置成彼此相對并且該透光部分插設在該電極之間。透光部分是由單晶體或多晶體制成的透明離子導體并且預定電壓通過電極施加到透光部分以使離子在透明離子導體內部移動，以改變穿過透光部分的光的行進方向。

因此，光學偏轉器具有由透明離子導體組成的透光部分，其中離子通過施加電場在晶體中移動。與常規的電光材料不同，該透明離子導體是一種光學晶體，其由于施加電場而使離子移動并且即使在常溫條件下也在較低電壓下具有大的折射率變化。因此，通過使用該透明離子導體作為透光部分，提供了可以以比過去低的電壓驅動并且不需要溫度控制的光學偏轉器。

附圖說明