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空間光変調器

国内特許コード P110003060
整理番号 A222P03
掲載日 2011年6月15日
出願番号 特願2002-304866
公開番号 特開2003-315756
登録番号 特許第3982685号
出願日 平成14年10月18日(2002.10.18)
公開日 平成15年11月6日(2003.11.6)
登録日 平成19年7月13日(2007.7.13)
優先権データ
  • 特願2002-044124 (2002.2.21) JP
発明者
  • 井上 光輝
  • ジャエヒュック パク
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 空間光変調器
発明の概要 【課題】 磁気光学効果を利用して入射光を空間的に変調する空間光変調器であって、消費電力、発熱および必要な電圧が小さい空間光変調器を実現する。
【解決手段】 空間光変調器1の素子部2は、光磁気材料よりなり、それぞれ独立に磁化の方向が設定され、磁気光学効果により、入射する光に対して磁化の方向に応じた偏光方向の回転を与える複数の画素11aを含む磁性層11と、圧電材料よりなり、自らがひずむことによって磁性層11の各画素11aに応力を与える圧電層14と、圧電層14を挟み且つ各画素11aに対応した位置で交差するように配置され、所定の電圧が印加されることによって、圧電層14における各画素11aに対応した部分に対してひずみを発生させるための電界を与える複数の第1の導体層13および複数の第2の導体層15とを備えている。圧電層14は、磁性層11の各画素11aに対応した各部分毎に分割されている。
従来技術、競合技術の概要


入射光を空間的に変調する空間光変調器は、光学的な情報処理やコンピュータ合成ホログラム等の分野において用いられている。



従来の空間光変調器としては、液晶を用いたものや、マイクロミラーデバイスを用いたものがある。



上述の光学的な情報処理やコンピュータ合成ホログラム等の分野では、大量の情報を高速で処理する必要があることから、空間光変調器としては動作速度が大きいことが望まれる。



しかしながら、液晶を用いた空間光変調器では、動作速度が小さいという問題点がある。例えば、液晶の中では動作速度の大きい強誘電性液晶を用いた空間光変調器であっても、応答時間はマイクロ秒のオーダーである。



マイクロミラーデバイスを用いた空間光変調器では、比較的、高速の動作が可能である。しかしながら、この空間光変調器は、高度な半導体製造プロセスによって製造される、構造が複雑なマイクロマシーンであるため、製造コストが高いと共に、機械的な駆動部分を有するので信頼性の面で問題が残る。



ところで、例えば、特許文献1~6には、磁気光学効果を利用して入射光を空間的に変調する空間光変調器が記載されている。以下、このような空間光変調器を、光磁気空間光変調器と呼ぶ。この光磁気空間光変調器は、それぞれ光磁気材料よりなり、独立に磁化の方向を選択可能な複数の画素を有している。光磁気空間光変調器では、ファラデー効果によって、各画素における磁化の方向に応じて、各画素を通過する光の偏光方向が互いに反対方向に所定角度ずつ回転される。従って、光磁気空間光変調器では、各画素における磁化の方向を任意に選択することにより、空間的に変調された光を生成することができる。



光磁気空間光変調器では、各画素における磁化の方向の反転速度が大きいので、画素単位では、液晶を用いた空間光変調器に比べて動作速度を大きくすることができる。



ところで、特許文献1~5に示された従来の光磁気空間光変調器では、各画素の位置で交差するように格子状に2種類の導体を設け、任意の画素における磁化の方向を反転させる際には、その画素が配置された位置で交差する2本の導体に通電することによって、その画素における磁化の方向を反転させるための磁界を発生させるようにしていた。



特許文献6に示された従来の光磁気空間光変調器は、一軸磁気異方性を有する透明磁性膜と、この透明磁性膜に応力を与えるように近接して配置された透明電歪性誘電体膜と、この透明電歪性誘電体膜を挟み且つ互いに交差するように配置されたX列透明電極およびY列透明電極とを備えている。この光磁気空間光変調器では、X列透明電極およびY列透明電極によって透明電歪性誘電体膜に電圧を印加することによって、透明電歪性誘電体膜における各画素に対応する部分にひずみを生じさせる。このひずみによって、透明磁性膜の各画素に相当する部分に応力が与えられる。そして、この応力によって、透明磁性膜の各画素に相当する部分における磁化の方向が制御される。



【特許文献1】
米国特許第4,584,237号明細書
【特許文献2】
米国特許第5,241,421号明細書
【特許文献3】
米国特許第5,255,119号明細書
【特許文献4】
米国特許第5,386,313号明細書
【特許文献5】
米国特許第5,473,466号明細書
【特許文献6】
特開平3-204615号公報

産業上の利用分野


本発明は、磁気光学効果を利用して入射光を空間的に変調する空間光変調器およびその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
光磁気材料よりなり、それぞれ独立に磁化の方向が設定され、磁気光学効果により、入射する光に対して磁化の方向に応じた偏光方向の回転を与える複数の画素を含む磁性層と、
圧電材料よりなり、自らがひずむことによって前記磁性層の各画素に応力を与えるための圧電層と、
前記圧電層を挟み且つ前記各画素に対応した位置で交差するように配置され、所定の電圧が印加されることによって、前記圧電層における前記各画素に対応した部分に対して、電気ひずみ効果によるひずみを発生させるための電界を与える複数の第1の導体層および複数の第2の導体層とを備え、
前記圧電層は、前記各画素に対応した各部分毎に分割され、
前記磁性層の各画素は、前記圧電層の各部分によって与えられた応力の方向に応じて磁化の方向が設定され、
前記磁性層は、平坦な2つの面を有し、
空間光変調器は、更に、それぞれ前記磁性層の一方の面に対向すると共に前記各画素に対応した位置に配置され、前記磁性層内に応力を発生させることによって各画素の領域を規定する複数の画素規定層を備えたことを特徴とする空間光変調器。

【請求項2】
更に、光の入出射面を備え、
前記入出射面に入射した光が、前記磁性層を通過し、前記画素規定層で反射され、再度前記磁性層を通過して、前記入出射面から出射されるように、前記磁性層、画素規定層、第1の導体層および圧電層は、前記入出射面側から磁性層、画素規定層、第1の導体層、圧電層の順に配置されていることを特徴とする請求項記載の空間光変調器。

【請求項3】
更に、前記各画素における磁化の方向を変化させるために用いられるバイアス磁界を前記磁性層に印加するバイアス磁界印加手段を備えたことを特徴とする請求項1または2記載の空間光変調器。

【請求項4】
光磁気材料よりなり、それぞれ独立に磁化の方向が設定され、磁気光学効果により、入射する光に対して磁化の方向に応じた偏光方向の回転を与える複数の画素を含む磁性層と、圧電材料よりなり、自らがひずむことによって前記磁性層の各画素に応力を与えるための圧電層と、前記圧電層を挟み且つ前記各画素に対応した位置で交差するように配置され、所定の電圧が印加されることによって、前記圧電層における前記各画素に対応した部分に対して、電気ひずみ効果によるひずみを発生させるための電界を与える複数の第1の導体層および複数の第2の導体層とを備え、前記圧電層は、前記各画素に対応した各部分毎に分割され、前記磁性層の各画素は、前記圧電層の各部分によって与えられた応力の方向に応じて磁化の方向が設定される空間光変調器を製造する方法であって、
前記磁性層、圧電層、第1の導体層および第2の導体層を形成する各工程を備え、
前記磁性層を形成する工程は、
平坦な2つの面を有し、前記磁性層となる膜を形成する工程と、
金属材料によって、前記膜の一方の面に対向すると共に各画素に対応した位置に配置されるように、複数の画素規定層を形成する工程と、
前記膜および画素規定層を熱処理することによって、前記膜中に前記画素を形成する工程とを含み、
前記画素規定層を残して空間光変調器を製造することを特徴とする空間光変調器の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2002304866thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 情報社会を支える新しい高性能情報処理技術 領域
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