具有光调制膜的光控制装置的制作方法

专利名称：具有光调制膜的光控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光控制装置。
背景技术：
近年来作为大容量记录方式知道有利用全息原理的数字信息记录系统 (例如专利文献1 )。
图5是表示全息记录装置一例的图。全息记录装置100主要包括激 光光源102、光束分光器104、光束扩展器106、空间光调制器SLM108、 全息图形写入机构110、傅里叶变换透镜112、记录媒体114、反射镜116、 转动反射镜118。在此，作为空间光调制器SLM108是使用的透射型显示装置。
全息记录装置100中从激光光源102发出的激光被光束分光器104分 割为两束光。其中一束光被光束扩展器106扩大光束径并且作为平行光向 空间光调制器SLM108照射。全息图形写入机构IIO把全息图形作为电信 号向空间光调制器SLM108发送。空间光调制器SLM108根据接收到的电 信号在平面上形成全息图形。向空间光调制器SLM108照射的光在透射空 间光调制器SLM108时被进行光调制而成为包含全息图形的信号光。该信 号光通过傅里叶变换透镜112被进行傅里叶变换，向记录^^某体114内聚光。 另一方面在光束分光器104中分割的另一束光则作为参照光而经过反射镜 116和转动反射镜118向记录媒体114内引导。在记录媒体114内包含全息 图形的信号光与参照光的光路交叉而形成光干涉图形。整个光干涉图形作 为折射率的变化(折射率格栅)而被记录在记录媒体114中。
全息记录装置100就这样把一幅图像记录在了记录媒体114中。 一幅图像的记录终了后，则使转动反射镜118在转动规定量的同时使其位置平 行移动规定的量，变化向记录媒体114的参照光的射入角度，以同样的顺 序来记录第二幅图像。通过反复这种处理来进行角度多重记录。
作为全息记录装置的空间光调制器SLM的材料例如能使用钛酸锆酸镧 铅(以下叫做PLZT)等具有光电效应的。PLZT是具有(Pb,_yLay)(ZivxTix) o3组成的透明陶瓷。光电效应是指若向物质施加电场则该物质产生极化而 折射率变化的现象。若利用光电效应则能通过接通、断开施加电压而切换 光的相位。因此能把具有光电效应的光调制材料适用在空间光调制器SLM 等光快门上。
在向光快门等元件的适用中现有是散装("/"夕)PLZT被广泛利用(专 利文献2)。但使用散装PLZT的光快门要达到微细化、集成化的要求和降 低动作电压、低成本化的要求是困难的。且散装法由于包含有把原料金属 氧化物混合后在1000。C以上的高温下进行处理的工序，所以在适用元件形 成处理的情况下材料的选择、元件结构等被加有诸多制约。
因此就讨论代替散装PLZT而尝试把在基体材料上形成的薄膜PLZT向 光控制元件应用。专利文献3中就记载了在玻璃等透明基板上形成PLZT膜， 并在其上设置梳形电极的显示装置。该显示装置具有在形成有PLZT膜的显 示基板两面上设置偏振光板的结构。在此是通过把各像素的电极端子部连 接在外部的驱动电路上来驱动希望的像素，通过来自设置在显示基板一个 面上的光源的透射光而能得到所希望的显示。
专利文献l:特开2002-297008号公报
专利文献2:特开平5-257103号公报
专利文献3:特开平7-146657号公报 (第一课题)
但为了把上述的PLZT膜等光调制膜作为光快门等元件而实用化，就 需要把驱动电路与光调制膜一起制作到基板上以用于控制向光调制膜上施 加电压的接通、断开。这时所述专利文献3记载的结构有不能把形成有驱 动电路的区域作为显示区域来使用而不能得到足够有效显示区域的问题。
在上述这种透射型显示装置中把可见光作为照射光来利用时，有不能 把驱动电路形成在对于可见光是不透明的硅等基板上的问题。
且专利文献3记载的显示装置是使用的偏振光板，所以产生由偏振光板而引起的光的损失。
本发明的某形态是鉴于这种状况而开发的，其目的在于提供一种改善 了光利用效率的反射型的光控制装置。 (第二课题)
考察了向利用专利文献3记载的这种薄膜PLZT的光控制元件施加电 场的方法。把Au、 Ir02、 Al等作为材料而在PLZT的表面上形成电极时， 由于该电极部分不透射光，所以不可避免地开口率和光的利用效率低下。 于是本发明者为了进一步改善光的利用效率而尝试了把形成在PLZT上的 电极使用透明电极来形成的改良。
作为具有代表性的透明电极的材料知道的有ITO (Indium Tin Oxide)等。本发明者把该ITO作为电极材料而在PLZT膜上形成电极，并 测量了其电特性。图8是使用Ir02而形成不透明电极时和使用ITO而形成 透明电极时的表示施加电场与极化关系的图。任何材料都是通过喷溅法形 成的电才及。
如从该图8 了解的那样，知道了以ITO形成电极时与以Ir/Ir02形成 时相比在施加同 一 电场时的^L化量大为减少。
实测了介电常数的结果是了解到，由Ir / Ir02形成电极时的介电常数是 s =1270,相对地由ITO形成时则降低到￡ = 820。
本发明的某形态是鉴于这种状况而开发的，其目的在于提供一种作为 电极材料即使使用了透明电极，电特性也不恶化的光控制装置。 (第三课题)
本发明者作为把薄膜PLZT向光控制元件应用的例而讨论了把PLZT膜 作为光调制膜并在该光调制膜的两面上设置了反射层的具有法布里珀罗型 谐振器结构的光调制装置。该光调制装置具备光调制膜和设置成把其夹住 的两个反射层，通过向光调制膜施加电场而使其折射率变化，通过使光调 制装置的谐振波长漂移来控制光。
法布里珀罗型谐振器中其谐振波长入m由
入m =2ntcos 6 / m (式1 )
给出。在此m表示的是级数、n表示的是谐振器内部的折射率、t表示
的是谐振器长度、e表示的是谐振器内部激光的射入角度。在此光调制膜
的膜厚度与谐振器长度t相当。谐振波长A m由于与谐振器长度t成比例，所以若光调制膜的膜厚度有
偏差则谐振波长就有偏差。即为了得到谐振波长X m的再现性就要求光调 制膜的膜厚度t有非常高的精度。
在此在光调制膜的厚度方向上施加电场时，为了得到足够的电场而才艮 据与电压的关系则需要其膜厚度薄到ljam左右。但以1%程度的高精度来 形成这样薄的PLZT膜的膜厚度是困难的。

发明内容
本发明的几个形态是鉴于这种状况而开发的，其目的在于提供一种即 使谐振器的长度有偏差也能得到稳定谐振波长的光控制装置。 (第一形态群)
为了解决上述第一课题的本发明形态是关于光控制装置。该光控制装 置包括基板、基板上设置的第一反射层、设置在第一反射层上且通过施 加电场而能控制折射率的光调制膜、设置在光调制膜上的第二反射层、向 光调制膜上施加电场的电极对。
通过由第一、第二反射层把光调制膜夹住而构成从外部射入的光在两 个反射层之间多重反射的谐振器。通过变化向电极对施加的电压而使光调 制膜的折射率变化，这样来控制该谐振器的谐振波长。其结果是能控制从 光控制装置上面射入的光所反射的光通量。
光控制装置在光调制膜与第二反射层之间还具备透明电极，也可以把 该透明电极和第 一反射层形成为电极对。
"透明电极，，并不是指眼睛看是透明的物体，而是指对于向光控制装 置射入的光的波长具有充分的透射率。
把第 一反射层由金属材料形成并作为下部电极，且作为上部电极是使 用透明电极，由此，就把光调制膜夹住地形成了电极，所以能在光调制膜 的厚度方向上施加电场。通过在向光控制装置射入的光的光路上存在的上 部电极上使用透明电极而能提高开口率和降低由衍射而引起的光的损失。
第二反射层也可以具有包含折射率不同的多个电介质膜的层合结构。
由层合折射率不同的电介质膜的电介质多层膜而形成上面反射层，这 样就能通过层合的层数和电介质膜的材料来高精度控制反射率。
多个电介质膜的至少 一个也可以是氧化硅膜。多个电介质膜的至少一个也可以是氮化硅膜。
在作为氧化硅膜或氮化硅膜而形成时，能把通常硅半导体制造处理的 成膜技术原封不动地适用。且设定是氮化硅膜时还能具有作为钝化膜的功
第一反射层和第二反射层的反射率也可以大致相同。
在第一反射层和第二反射层的反射率相等时，由于把具有光控制装置 谐振波长的光向光控制装置射入时反射的光通量最小，所以能实现接通断 开比高的光控制装置。反射率大致相同是指以低的反射率为基准而两者的
误差在30%以内。
光调制膜也可以是折射率与施加电场的平方成正比变化的光电材料。
光电材料也可以是钛酸锆酸铅PZT ( Pb ( Zri-xTix) 03)或是钛酸锆酸 镧铅PLZT (( Pb,—yLay ) ( ZivxTix) 03 )。
PZT或PLZT是强电介体，其极化变化速度与施加电场的指数函数成 比例。因此光的接通、断开能高速化。且能减小用于光的接通、断开所需 要的电场的增加量。由于PLZT晶体的各向异性小，所以每个晶粒的切换速 度差小。因此能减少切换时的速度偏差。
PLZT的厚度也可以是从500nm到1500nm的范围。把光控制装置中使 用光的波长选择在650nm附近的红色时，通过把膜厚度设定在该范围内则 能高效率地进行光控制。
电极对也可以矩阵状地配置多个。通过把电极对配置成矩阵状而能构 成空间光调制器。
(第二形态群)
为了解决上述第二课题的本发明形态是关于光控制装置。该光控制装 置包括基板、基板上设置的第一反射层、设置在第一反射层上且通过施 加电场而能控制折射率的光调制膜、设置在光调制膜上的保护层、设置在 保护层上并向光调制膜施加电场的透明电极。
该形态通过在光调制膜与透明电极之间形成保护层而能防止光调制膜 的电特性恶化，能构成电特性优良的光控制装置。
保护层也可以由氧化铱Ir02形成。由于氧化铱具有导电性，所以不会 通过透明电极而对向光调制膜施加的电场有影响，能恰当地保护光调制膜。
保护层的厚度也可以是从lnm到50nm的范围。在保护层是由氧化铱形成时作为光控制装置的特性在lnm到50nm的范围内被认为有希望的效 果，通过设定成从3nm到25nm则能得到更恰当的希望效果。
保护层也可以由钌酸锶SrRu03形成，或也可以由镧锶钴氧化物 Lao.5Sro.5Co08形成。
即使代替氧化铱而使用这些导电性氧化物时，作为保护层也有恰当的 功能。
透明电极也可以由氧化铟锡(ITO )形成。且透明电极也可以由氧化锌 (ZnO)形成。
光调制膜也可以由钛酸锆酸铅PZT ( Pb ( Zr,—xTix) 03)或是钛酸锆酸 镧铅PLZT (( PbLyLay) (Zr,《Tix ) 03)形成。
光控制装置也可以还具备设置在透明电极上的第二反射层。
该透明电极和第 一反射层也可以形成电极对。这时由于是向光调制膜 的厚度方向施加电场，所以能使光调制膜内部产生的电场均匀。
第二反射层也可以具有包含折射率不同的多个电介质膜的层合结构。 通过由电介质多层膜来形成第二反射层则能通过选择多层膜的材料、层数 和厚度来恰当地控制反射率。第一反射层和第二反射层的反射率也可以大 致相同。
本发明的其他形态是关于结构体。该结构体包括使用光电材料形成 的光调制膜、设置在光调制膜上的保护层、设置在保护层上且向光调制膜 施加电场的透明电极层。该结构体被设置在向光调制膜施加电场并利用其 折射率的变化来进行光调制的光控制装置中。
根据该形态，在形成用于通过保护层向光调制膜施加电场的透明电极 时能防止光调制膜的电特'性恶化。
作为上述结构体保护层的材料能恰当地使用导电性氧化膜，也可以由 氧化铱、钌酸锶或是镧锶钴氧化物等形成。
上述结构体的透明电极层也可以由氧化铟锡或是氧化锌形成。
上述结构体的光调制膜也可以由钛酸锆酸铅或是钛酸锆酸镧铅形成。 (第三形态群)
为了解决上述第三课题的本发明形态光控制系统包括谐振器长度被 固定的法布里珀罗型谐振器、向法布里珀罗型谐振器照射激光的激光光源、 调节激光向法布里珀罗型谐振器射入角度的调节机构。根据该形态，通过变化激光的射入角度而能使法布里珀罗型谐振器内 部的激光光路长度变化，所以能简易地进行谐振波长的调整。
法布里珀罗型谐振器也可以是根据施加的电压而折射率产生变化的光 调制膜被反射层夹住设置的光控制装置。
包含光调制膜和两层反射层的光控制装置中，若光调制膜的膜厚度有 变动时则谐振波长也随之变动，但通过调节激光的射入角度就能把谐振波 长调节到希望的值上。
也可以是把法布里珀罗型谐振器设置在可动式支架上，调节机构使可 动式支架倾斜移动来调节法布里珀罗型谐振器的设置方向。
也可以是把激光光源设置在可动式第二支架上，调节机构使第二支架 倾斜移动来调节激光光源的光轴。
也还可以具备配置在从法布里珀罗型谐振器反射的激光的光路上且 校正激光光束图形的光学元件。该光学元件也可以是棱镜。
由变化激光向法布里珀罗型谐振器的射入角度而出现像畸变的问题 时，通过设置光学元件就能校正光束图形。
光控制装置也可以包括基板、基板上设置的第一反射层、设置在第 一反射层上且通过施加电场而能控制折射率的光调制膜、设置在光调制膜 上的第二反射层、向光调制膜上施加电场的电极对。
光调制膜也可以是折射率与施加电场的平方成正比变化的光电材料。 光电材料也可以是钛酸锆酸铅或是钛酸锆酸镧铅。且电极对也可以矩阵状 地配置多个。
本发明的其他形态是校正方法。该校正方法是根据施加的电压而折射 率产生变化的光调制膜被反射层夹住设置的法布里珀罗型谐振器的校正方 法，包括施加电压步骤，其向光调制膜施加规定的电压；测量步骤，其 向法布里珀罗型谐振器射入激光并测量从法布里珀罗型谐振器反射的激光 的强度；调节步骤，其调节激光向法布里珀罗型谐振器射入的角度以使测 量步骤测量到的激光强度与施加规定电压时所应得到的设计值接近。
规定的电压也可以是使法布里珀罗型谐振器的反射率在设计上成为最 小的电压。在法布里珀罗型谐振器的反射率是最小的状态下通过调节激光 的射入角度而使测量步骤测量到的激光强度最小，则能以高精度校正谐振 波长。(第四形态群)
为了解决上述第三课题的本发明形态的光调制装置包括谐振器，其 具有根据施加的电压而折射率产生变化的光调制膜被反射层夹住设置的法
布里珀罗型谐振器结构；控制部，其通过向谐振器施加控制电压而调制并 射出向谐振器射入的光；偏压部，其把用于调整谐振器谐振波长的偏压施 加在谐振器上。
根据该形态，通过变化偏压而能使谐振器的谐振波长漂移，因此能调 整谐振波长。
光调制装置也可以至少具备多组谐振器和控制部。例如通过把谐振器 配置成矩阵状而能构成空间光调制装置。
光调制膜也可以是折射率与施加电场的平方成正比变化的光电材料。 光电材料也可以是钛酸锆酸铅或是钛酸锆酸镧铅。
光调制膜也可以是折射率与施加的电场成比例变化的光电材料，偏压 部也可以生成正负任一个偏压。光电材料也可以是铌酸锂、钽酸锂、铌酸 锶钡的4壬一个。
谐振器也可以包括基板、所述基板上设置的第一反射层、设置在所 述第一反射层上且通过施加电场而能控制折射率的光调制膜、设置在所述 光调制膜上的第二反射层、向所述光调制膜上施加电场的电极对。
光调制装置也还可以具备调整由偏压部生成的偏压的调整电路。这时 通过调整偏压就能把谐振器的谐振波长调整到恰当的值。
光调制装置也可以作为半导体集成电路装置而被单芯片化。且为了调 整偏压也可以具备用于输入指示信号的端子。这时能把光调制装置小型化， 能使用光检测元件来进行偏压的反馈控制。
本发明的其他形态是光调制装置的校正方法，该方法是包括谐振器， 其具有根据施加的电压而折射率产生变化的光调制膜被反射层夹住设置的 法布里珀罗型谐振器结构；控制部，其通过向谐振器施加控制电压而调制 并射出向谐振器射入的光；偏压部，其把用于调整谐振器谐振波长的偏压 施加在谐振器上，其中，在没向谐振器施加电压的状态下测量从谐振器射 出的光的强度，并根据该光的强度来设定偏压。
根据该形态，即使在谐振器的谐振波长有偏差的情况下也能高精度校 正谐振波长。本发明的又其他形态是光调制系统。该光调制系统包括光调制装置、 向该光调制装置照射光的发光部、接受从该光调制装置射出的光的受光部。 根据该形态，例如能实现全息记录装置、显示装置。
根据本发明第 一形态群的光控制装置则能提高光的利用效率。根据第 二形态群的光控制装置则能一边抑制电特性的恶化一边提高开口率。根据 第三形态群的光控制系统则即使谐振器长度有偏差也能得到稳定的谐振波 长。根据第四形态群的光调制装置则即使谐振器长度有偏差也能得到稳定 的谐振波长。


图1是把实施例的光控制装置作为空间光调制器SLM使用时表示全息 记录装置的图2 (a)、图2 (b)是表示实施例光控制装置的图3是模式表示图2光控制装置的一个像素动作状态的图4是表示向光控制装置射入的光的波长入与反射率R关系的图5是表示全息记录装置一例的图6是表示光控制装置中保护层的厚度tp与PLZT的介电常数s关系
的图7是表示光控制装置中保护层的厚度tp与波长漂移量A入m关系的
图8是使用Ir02而形成不透明电极时和使用ITO而形成透明电极时的 表示施加电场与极化关系的图9是模式表示图2 (a)、图2 (b)光控制装置的一个像素动作状态
的图IO是表示实施例光控制系统结构的图11是表示激光的射入角度(J)与cos6关系的图12是表示实施例光调制装置结构的图13是模式表示光调制装置动作状态的图14是表示能调整偏压Vb的光调制装置结构的图15是表示通过自动控制偏压Vb而设定的光调制装置结构的图16是表示把偏压部施加在第一反射层上的光调制装置结构的图；图17(a)、图17 (b)是表示把光调制装置配置成矩阵状的空间光调 制装置的图18是表示使用了空间光调制装置的全息记录装置的图。 符号说明
具体实施方式
(第一实施例)
概要说明第 一实施例的光控制装置。该光控制装置例如在全息记录再 现装置中作为空间光调制器SLM来使用。
图1是把本实施例的光控制装置作为空间光调制器SLM使用时表示全 息记录装置的图。全息记录装置70包括控制部60、激光光源72、光束 扩展器74、傅里叶变换透镜76和记录媒体78。
全息记录装置70中从激光光源72发出的激光被未图示的光束分光器 分割为两束光。其中一束光被作为参照光使用而向记录媒体78内引导。另 一束光在光束扩展器74中被扩大了光束径而作为平行光向空间光调制器 SLM (光控制装置8)照射。
光控制装置8具有配置成矩阵状的像素，是反射率对于每个各像素都 变化的结构。控制部60根据控制信号CNT来控制光控制装置8中各像素 的反射率。照射空间光调制器SLM的光作为具有对于每个像素不同强度的 信号光而被从空间光调制器SLM反射。该信号光通过傅里叶变换透镜76 而进行傅里叶变换，并向记录媒体78内聚光。记录媒体78内包含全息图 形的信号光与参照光的光路交叉并形成光干涉图形。整个光干涉图形作为 折射率的变化(折射率格栅)而被记录在记录媒体78中。
图2 (a)表示的是本实施例光控制装置8的平面图。光控制装置8具
S光控制装置 24偏压部 32第一反射层 38配线
44第二电介质膜 72激光光源 84可动支架
20光调制装置 26谐振器 34光调制膜 40第二反射层 50保护层 80棱镜
200光控制系统
22控制部 30基板 36透明电招-42第一电介质膜
60控制部 82可动支架备在基板30上配列成8行8列的平面状的多个像素10。各像素10构成20 lamx20)am左右的尺寸。从图1的控制部60输出的控制信号CNT向各像 素IO输入。
图2 (b)表示的是图2 (a)所示光控制装置的A-A'线的剖面图。光 控制装置8包括基板30、第一反射层32、光调制膜34、透明电极36、 配线38和第二反射层40。
本实施例的光控制装置8被-形成在基板30上。作为该基板30的材料 可以恰当地使用表面平坦的玻璃、硅等。
在基板30上形成第一反射层32。作为第一反射层32的材料例如能恰 当地使用Pt等金属材料。第一反射层32的厚度被设定成是200nm左右。 本实施例的第一反射层32是由Pt形成的，该第一反射层32如后述那样具 有作为向光调制膜34施加电场的电极的功能。
在第一反射层32是由Pt形成时，第一反射层32的反射率是从60%到 80%的程度。
在第一反射层32的上面设置有光调制膜34。作为该光调制膜34的材 料选择的是根据施加的电场而折射率变化的固体光电材料。作为这种光电 材料可以使用PLZT、 PZT、 LiNb03、 GaA-MQW、 SBN((Sr, Ba)Nb206) 等，但特别是PLZT能恰当地被使用。光调制膜34的厚度t由射入光的射 入角度和波长来决定，例如把射入光设定成是650nm附近的红色光时，则 最好是在500nm到1500nm的范围内来形成。如后述那样，由于向光调制 膜34施加的电场是在厚度方向上施加的，所以若膜厚度在1500nm以上， 则施加用于得到足够折射率变化的电场是困难的。且若膜厚度在500nm以 下，则不能得到足够的光学膜厚度变化Ant。
在光调制膜34的上面设置有透明电极36。透明电极36例如能由ITO (Indium Tin Oxide )、 ZnO、 Ir02等形成。在透明电极36是由ITO、 ZnO 形成时，其厚度设定成100nm 150nm左右。在是由Ir02形成时则最好把膜 厚度设定的更薄，例如是50nm左右。该透明电极36由于电阻值与透射率 是平衡的关系，所以其厚度也可以由实验决定。
该透明电极36按每个像素10配置形成矩阵状。
在透明电极36的上面形成有第二反射层40。该第二反射层40由电介 质多层膜所形成，是把折射率不同的第一电介质膜42和第二电介质膜44交替层合的。作为第一电介质膜42和第二电介质膜44的材料组合能使用
Si02 (n= 1.48)、 Si3N4 (n = 2.0)。
在电介质多层膜是由氧化硅膜和氮化硅膜形成的时，能在硅半导体集 成电路的制造处理和制造装置中原封不动地使用。
电介质多层膜能通过等离子CVD ( Chemical Vapor Deposition )法 来形成。Si02膜是能在TEOS、 02环境中在温度200。C的条件下生长，Si3N4 膜是能在SiH4、 NH3环境中在温度200。C的条件下恰当地生长。
电介质多层膜也可以通过离子束喷溅法形成。
第一电介质膜42和第二电介质膜44各自的厚度tl、 t2被设计成是向 光控制装置8射入光的波长的1/4。即当把向光控制装置8射入光的波长 设定成是入、把电介质膜的折射率设定成是n时，则各电介质膜一层的厚 度t被调节成是t二入/ (nx4)。
例如在光控制装置8中使用波长A = 633nm的红色激光时，第 一电介质 膜42的厚度tl在作为其材料是Si02 ( n = 1.48 )时是被设定成tl = 633 / ( 4 x 1.48 ) = 106nm左右。第二电介质膜44的厚度t2在作为其材料是Si3N4 (n = 2.0 )时是^皮i殳定成t2 = 633 / (4 x 2)= 79nm左右。构成第二反射层 40的电介质膜的厚度tl、 t2也不一定需要严格地设计成是入/4。
作为电介质膜的材料也可以替代氮化硅膜而使用Ti03 。这时第二电介 质膜44的厚度t2被设定成t2 = 633 / ( 4 x 2.2 ) = 72nm程度。
图2 (b)中从光调制膜34向第二反射层40射入的光的反射率R2被 设计成与从光调制膜34向第一反射层32射入的光的反射率Rl相等。反射 率Rl是由第一反射层32所使用的金属材料而决定的，在选择了是Pt时， 则是60 80%。
因此，这时的反射率R2也被设计成是60 80%。第二反射层40的反射 率R2能通过第一电介质膜42和第二电介质膜44的材料与厚度来调节。如 图2所示，本实施例中第二反射层40分别把各三层第一电介质膜42和第 二电介质膜44交替地层合。第二反射层40也可以层合第一电介质膜42和 第二电介质膜44的顺序反过来。且为了微调节反射率R2也可以再层合第 三电介质膜。
第二反射层40被开口 ，透明电极36通过孔和配线38而被向外部引出。 作为配线38的材料能恰当地使用Al等。在配线38的上面还可以形成保护膜。
本实施例把透明电极36和第一反射层32形成电极对。第一反射层32 的电位例如被固定成是接地电位，各像素透明电极36的电位通过控制信号 CNT来控制。
说明如上构成的光控制装置8的动作。
图3模式表示了光控制装置8的一个像素的动作状态。该图在与图2 相同结构要素上付与了相同的符号。且为了简略化而把透明电极36等结构 要素省略了。
从光控制装置8的上方射入强度Iin的激光。光控制装置8的第一反射 层32、光调制膜34和第二反射层40构成法布里珀罗型谐振器，射入光的 一部分被封入，其一部分被反射。当把射入激光的强度设定为Iin、把被光 控制装置8反射的激光的强度设定为lout时，光控制装置8的反射率R由 R = Iout/Iin来定义。
图4表示的是向光控制装置8射入的光的波长人与反射率R关系。 由第一反射层32、光调制膜34和第二反射层40构成的法布里珀罗型 谐振器具有入m =2ntcos6 /m的谐振波长。在此m表示的是级数、n表示 的是光调制膜34的折射率、t表示的是光调制膜34的厚度、3表示的是激 光的射入角度。如图4所示，光控制装置8的反射率R在谐振波长入m处 是最小值。
如上所述，光调制膜34的折射率n依赖于向电极对施加的电场。现在 把第一反射层32设定为接地电位，当向未图示的透明电极36施加控制电 压Vcnt时则在光调制膜34的厚度方向上被施加了电场E = Vcnt/t。在光 调制膜34的折射率n变化量△ n与施加的电场E之间有△ n = 1 / 2 x n3 x R xEZ的关系成立。在此，R是光电常数(克尔常数)。
图4的(I )表示没施加控制电压Vcnt时的反射特性。
现在作为控制电压Vcnt而把电压I施加在各l象素10的透明电极36上 时，则光调制膜34的折射率变化而谐振器的谐振波长从人ml漂移到入m2。 把这时的反射特性在图4中以(II )表示。
把向光控制装置8射入的激光波长设定为入ml时，当把控制电压Vcnt 从接地电位变化到某电压值VI时，则通过谐振波长的漂移能使光控制装置 8的反射率从Rml变化到Rm2。在此，把没施加电压时的反射率Ron与施加了电压时的反射率Roff的 比定义为接通断开比。射入光的强度Iin—定时则反射光的强度Iout与反射
率成比例。因此接通断开比大就意味着能以更高的精度控制反射光的强度
Iout。
第一反射层32的反射率Rl与第二反射层40的反射率R2越接近则谐 振波长入m时光控制装置8的反射率R就越低。因此，如上所述调节第二 反射层40的电介质多层膜的层数和材料来把第 一反射层32的反射率Rl与 第二反射层40的反射率R2设计成相等，这样来把断开时的反射率Rl设定 低就能提高接通断开比。
这样在本实施例的光控制装置8中，通过使向光调制膜34施加的电场 变化而使反射率变化，能实现控制反射光lout强度的光开关元件。且由于 通过变化光调制膜34的折射率还能控制反射光的相位，所以能恰当地使用 在全息记录装置等中。
由于该光控制装置8是反射型结构，所以不需要使射入光Iin透射基板 30。其结果是与现有的透射型光控制装置相比能提高光的利用效率。
在本实施例的光控制装置8中，由于是把多个像素10配置成矩阵状， 且在每个各像素IO上具有电极对，所以能对每个像素控制反射率，能作为 空间光调制器SLM使用。
本实施例的光控制装置8由于是把第一反射层32和透明电极36形成 了电极对，所以能在光调制膜34的厚度方向上同样地施加电场，能使光调 制膜34内部的折4^率均匀地变化。
根据本实施例的光控制装置8，由于构成反射型的调制器，所以作为基 板30能使用不透明的材料。例如作为基板30是使用了硅时，由于能在硅 内形成晶体管元件等，所以能对每个像素进行设置控制电压Vcnt控制机构 的有源矩阵驱动。
通过作为用于向光调制膜34施加电场的上部电极而使用透明电极36， 能提高开口率，且能把衍射抑制到最小程度，因此提高了光的利用效率。 光利用效率的提高就意味着能降低射入激光的强度Iin,能谋求减少电力的消耗。
本实施例的光控制装置8是在光调制膜34的上层形成的透明电极36， 并在其上形成的第二反射层40。其结果是与在第二反射层40的上层上形成透明电极36的情况相比，能缩短上部电极与下部电极之间的距离，因此能
提高向光调制膜34施加的电场E。这从另一个角度看就意味是为了施加相 同的电场而能降低应向电极之间所施加的电压，这样就能使光控制装置8
进行低电压动作。
本实施例的光控制装置8由于是通过控制反射率R来使反射光的强度 Iout变化，所以不需要偏振光板和检偏振器，有光的利用效率高的优点。
以上说明了第一实施例。该实施例说到底就是例示，业内人士可理解 为能有各种变形例，且这些变形例也在本发明的范围内。
实施例中说明了把成为上部电极的透明电极3 6和成为下部电极的第一 反射层32形成电极对的情况，但并不限定于此，例如也可以把用于向光调 制膜34施加电场的电极对作为梳形电极形成在光调制膜34的上面。这时 电场对于光调制膜34是向横方向上施加。即使在这时，梳形电极最好也是 设定成由ITO等形成的透明电极。
实施例中是在透明电极36的上层形成的第二反射层40，但也可以与之 相反。这时由于是在第二反射层40的上层形成的透明电极36，所以能使第 二反射层40更加平坦化。
第二反射层40也可以由金属薄膜形成的半透半反镜。这时与形成电介 质多层膜的情况相比能把制造工序简易化。
实施例是说明了把光控制装置8作为全息记录装置70的光空间调制器 来使用的情况，但并不限定于此，而是也能在显示装置、光通信用开关、 光通信用调制器、光演算装置和加密电路等中使用。
实施例是说明了作为光调制膜34是使用的光电材料，且具备向光调制 膜34施加电场的电极对的情况。本发明在光调制膜34是使用了磁光材料 的情况下也能使用，这时只要把施加电场的电极对置换成用于施加磁场的 磁场施加机构便可。 (第二实施例)
概要说明本发明第二实施例的光控制装置。该光控制装置例如在全息 记录再现装置中作为空间光调制器(Spatial Light Modulator)来使用。
图1是把本实施例的光控制装置作为空间光调制器使用时表示全息记 录装置的图。全息记录装置70包括空间调制器SLM (光控制装置8)、 控制部60、激光光源72、光束扩展器74、傅里叶变换透镜76和记录媒体78。
全息记录装置70中从激光光源72发出的激光被未图示的光束分光器 分割为两束光。其中一束光被作为参照光使用而向记录媒体78内引导。另 一束光在光束扩展器74中被扩大了光束径而作为平行光向空间调制器SLM (光控制装置8)照射。
光控制装置8具有配置成矩阵状的像素，是反射率对于每个各像素都 变化的结构。控制部60根据控制信号CNT来控制光控制装置8的各像素 的反射率。照射空间光调制器SLM的光作为具有对于每个像素不同强度的 信号光而被从空间光调制器SLM反射。该信号光通过傅里叶变换透镜76 而进行傅里叶变换，并向记录媒体78内聚光。记录媒体78内包含全息图 形的信号光与参照光的光路交叉并形成光干涉图形。整个光干涉图形作为 折射率的变化(折射率格栅)而被记录在记录媒体78中。
图2 (a)表示的是本实施例光控制装置8的平面图。光控制装置8具 备在基板30上配列成8行8列的平面状的多个像素10。各像素10构成20 jumx20jum左右的尺寸。从图1的控制部60输出的控制信号CNT向各像 素IO输入。
图2 (b)表示的是图2 (a)所示光控制装置的A-A'线的剖面图。光 控制装置8包括基板30、第一反射层32、光调制膜34、保护层50、透 明电极36、配线38和第二反射层40。
本实施例的光控制装置8被形成在基板30上。作为该基板30的材料 可以恰当地使用表面平坦的玻璃、硅等。
在基板30上形成第一反射层32。作为第一反射层32的材料例如能恰 当地使用Pt等金属材料。第一反射层32的厚度被设定成是200nm左右。 本实施例的第一反射层32是由Pt形成的，该第一反射层32如后述那样具 有作为向光调制膜34施加电场的电极的功能。
在第一反射层32是由Pt形成时，第一反射层32的反射率是从60%到 80%的程度。
在第一反射层32的上面设置有光调制膜34。作为该光调制膜34的材 料选择的是根据施加的电场而折射率变化的固体光电材料。作为这种光电 材料可以使用PLZT、 PZT、 LiNb03、 GaA-MQW、 SBN((Sr, Ba) Nb206) 等，但特别是PLZT能恰当地被使用。光调制膜34的厚度t由射入光的射入角度和波长来决定，例如把射入光设定成是650nm附近的红色光时，则 最好是在500nrn到1500nrn的范围内来形成。如后述那样，由于向光调制 膜34施加的电场是在厚度方向上施加的，所以若膜厚度在1500nm以上， 则施加用于得到足够折射率变化的电场是困难的。且若膜厚度在500nm以 下，则难于得到足够的光学膜厚度变化Ant。
在本实施例的光控制装置8中，在光调制膜34的上面形成了保护层50。 该保护层50有通过在其上面形成的透明电极36而防止光调制膜34电特性 恶化的功能。
作为保护层50的材料能恰当地使用导电性氧化膜的氧化铱Ir02、钌酸 锶SrRu03或镧锶钴氧化物Lao.sSro.sCoOh本实施例说明的是使用氧化4衣 Ir02的情况。
保护层50能通过喷溅法形成。在氧气环境中配置形成有PLZT膜的基 板30和铱Ir的靶，向铱Ir的靶照射氩离子。其结果是使被喷賊的铱与氧结 合而作为氧化铱Ir02堆积在PLZT上。
保护层50的膜厚度tp后述，但最好是在lnm到50nm的范围内，更理 想是在3 nm到25nm的范围内。
在形成于光调制膜34上的保护层50的上层形成有透明电极36。透明 电极36例如能由ITO (Indium Tin Oxide )、 ZnO等形成。在透明电极36 是由ITO或ZnO形成时，其厚度i殳定成是100nm 150nm左右。该透明电 极36由于电阻值与透射率是平衡的关系，所以其厚度也可以由实验决定。
透明电极36与保护层50同样地能通过喷溅法形成。该透明电极36按 每个像素10配置形成矩阵状。
在透明电极36的上面形成有第二反射层40。该第二反射层40由电介 质多层膜所形成，是把折射率不同的第一电介质膜42和第二电介质膜44 交替层合的。作为第一电介质膜42和第二电介质膜44的材料组合能使用 Si02 (n = 1.48)、 Si3N4 ( n = 2.0 )。
在电介质多层膜是由氧化硅膜和氮化硅膜形成的时，能在硅半导体集 成电路的制造处理和制造装置中原封不动地使用。
电介质多层膜能通过等离子CVD (Chemical Vapor Deposition)法 来形成。Si02膜是能在TEOS、 02环境中在温度200。C的条件下生长，Si3N4 膜是能在SiH4、 NH3环境中在温度20(TC的条件下恰当地生长。电介质多层膜也可以通过离子束喷溅法形成。
第一电介质膜42和第二电介质膜44各自的厚度tl、 t2被设计成是向 光控制装置8射入光的波长的1/4。即当把向光控制装置8射入光的波长 设定成是入、把电介质膜的折射率设定成是n时，则各电介质膜一层的厚 度t被调节成是t二入/ (nx4)。
例如在光控制装置8中使用波长X:633nm的红色激光时，第一电介质 膜42的厚度tl在作为其材料是Si02 ( n = 1.48 )时是被设定成tl = 633 / ( 4 x 1.48 ) = 106nm程度。第二电介质膜44的厚度t2在作为其材料是Si3N4 (n = 2.0 )时是被设定成t2 = 633 / ( 4 x 2 ) = 79nm程度。构成第二反射层 40的电介质膜的厚度tl、 t2也不一定需要严格地设计成是A /4。
作为电介质膜的材料也可以替代氮化硅膜而使用Ti03。这时第二电介 质膜44的厚度t2被设定成t2 = 633 / ( 4 x 2.2 ) = 72nm左右。
图2 (b)中从光调制膜34向第二反射层40射入的光的反射率R2被 设计成与从光调制膜34向第一反射层32射入的光的反射率Rl相等。反射 率R1是由第一反射层32所使用的金属材料而决定的，在选择了是Pt时， 则是50 80%。
因此，这时的反射率R2也被设计成是50 80%。第二反射层40的反射 率R2能通过第一电介质膜42、第二电介质膜44的材料和厚度来调节。如 图2所示，本实施例中第二反射层40分别把各三层第一电介质膜42和第 二电介质膜44交替地层合。第二反射层40也可以把层合第一电介质膜42 和第二电介质膜44的顺序反过来。且为了微调节反射率R2也可以再层合 第三电介质膜。
第二反射层40被开口 ，透明电极36通过孔和配线38而被向外部引出。 作为配线38的材料能恰当地使用Al等。 在配线38的上面还可以形成保护膜。
本实施例把透明电极36和第一反射层32形成电才及对。第一反射层32 的电位例如被固定成接地电位，各像素透明电极36的电位通过控制信号 CNT来控制。
说明如上构成的光控制装置8的动作。
图3模式表示了光控制装置8的一个像素的动作状态。该图在与图2 相同结构要素上付与了相同的符号。且为了筒略化而把透明电极36等结构要素省略了。
从光控制装置8的上方射入强度Iin的激光。光控制装置8的第一反射 层32、光调制膜34和第二反射层40构成了法布里珀罗型谐振器，射入光 的一部分被封入，其一部分被反射。当把射入激光的强度设定为Iin、把被 光控制装置8反射的激光的强度设定为lout时，光控制装置8的反射率R 由R = Iout/Iin来定义。
图4表示的是向光控制装置8射入的光的波长入与反射率R关系。 由第一反射层32、光调制膜34和第二反射层40构成的法布里珀罗型 谐振器具有入m =2ntcose /m的谐振波长。在此m表示的是级数、n表示 的是光调制膜34的折射率、t表示的是光调制膜34的厚度、6表示的是激 光的射入角度。如图4所示，光控制装置8的反射率R在谐振波长Am处 是最小值。
如上所述，光调制膜34的折射率n依赖于向电极对施加的电场。现在 把第一反射层32设定为接地电位，当向未图示的透明电极36施加控制电 压Vcnt时则在光调制膜34的厚度方向上施加电场E = Vcnt/t。在光调制 膜34的折射率n变化量An与施加的电场E之间有An = l/ 2xn3xR><E2 的关系成立。在此，R是光电常数(克尔常数)。
图4的(I )表示没施加控制电压Vcnt时的反射特性。
现在作为控制电压Vcnt而把电压I施加在各像素10的透明电极36上 时，则光调制膜34的折射率变化而谐振器的谐振波长从入ml漂移到入m2。 把这时的反射特性在图4中以(II )表示。
把向光控制装置8射入的激光波长设定为入ml时，当把控制电压Vcnt 从接地电位变化到某电压值VI时，则通过谐振波长的漂移能使光控制装置 8的反射率,人Rml变4匕到Rm2。
在此，把没施加电压时的反射率Ron与施加了电压时的反射率Roff的 比定义为接通断开比。射入光的强度Iin—定时，则反射光的强度Iout与反 射率成比例。因此接通断开比大就意味着能以更高的精度控制反射光的强 度Iout。
第一反射层32的反射率Rl与第二反射层40的反射率R2越接近则谐 振波长人m时光控制装置8的反射率R就越低。因此，如上所述调节第二 反射层40的电介质多层膜的层数和材料来把第 一反射层32的反射率Rl与第二反射层40的反射率R2设计成相等，这样来把断开时的反射率Rl设定
低就能提高接通断开比。
这样在本实施例的光控制装置8中，通过变化向光调制膜34施加的电 场而使反射率变化，能实现控制反射光lout强度的光开关元件。且由于通 过变化光调制膜34的折射率还能控制反射光的相位，所以能恰当地使用在 全息记录装置等中。
由于该光控制装置8是反射型结构，所以不需要使射入光Iin透射基板 30。其结果是与现有的透射型光控制装置相比能提高光的利用效率。
本实施例的光控制装置8由于是4巴多个像素10配置成矩阵状，且在每 个各像素IO上具有电极对，所以能对每个像素控制反射率，能作为空间光 调制器SLM进行使用。
本实施例的光控制装置8由于是把第一反射层32和透明电极36形成 了电极对，所以能在光调制膜34的厚度方向上同样地施加电场，能使光调 制膜34内部的折射率均匀地变化。
根据本实施例的光控制装置8，由于构成反射型的调制器，所以作为基 板30能使用不透明的材料。例如作为基板30是使用了硅时，由于能在硅 内形成晶体管元件等，所以能对每个像素进行设置了控制电压Vcnt控制机 构的有源矩阵驱动。
通过作为用于向光调制膜34施加电场的上部电极而使用透明电极36， 能提高开口率，且能把衍射抑制到最小限度，因此提高了光的利用效率。 光利用效率的提高就意味着能降低射入激光的强度Iin，能谋求减少电力的 消耗。
本实施例的光控制装置8是在光调制膜34的上层形成的透明电极36, 并在其上形成的第二反射层40。其结果是与在第二反射层40的上层上形成 透明电极36的情况相比能缩短上部电极与下部电极之间的距离，因此能提 高向光调制膜34施加的电场E。这从另 一个角度看就意味是为了施加相同 的电场而能降低应向电极之间所施加的电压，这样就能使光控制装置8在 低电压下进行动作。
本实施例的光控制装置8中，由于是通过控制反射率R来使反射光的 强度lout变化，所以不需要偏振光板或检偏振器，具有光的利用效率高的 优点。图6是表示保护层50的厚度tp与PLZT的介电常数s关系的图。该图 是在PLZT上形成作为保护层50的Ir02膜，并把IrCM莫的膜厚tp作为参数, 对在其上层使用ITO形成透明电极36时的介电常数s进行测量。
在保护层50的膜厚度tp是0时，即把ITO的透明电极36直接形成在 PLZT上时介电常数是800左右。在此通过把保护层50的厚度加厚到5nm、 10nm，则介电常数变大。
把PLZT上的电极仅使用膜厚度50nm左右的Ir02来形成，而在其上面 不形成ITO的电极时PLZT的介电常数是1200程度。即，通过加厚保护层 50的厚度tp而能使PLZT的介电常数与仅由Ir02形成电极时的介电常数接 近。
根据这点则认为通过在ITO与PLZT之间形成Ir02的薄膜，该Ir〇2有 作为保护层的功能。
作为Ir02有作为保护层的功能的理由认为有以下两个。首先一个是在 ITO堆积到PLZT上时加在PLZT界面上的损伤通过Ir02保护层的设置而被 緩和。还有一个是通过Ir02保护层的形成而防止在ITO电极形成后该ITO 向PLZT的内部扩散而使电特性恶化，这也被认为的一个原因。
把PLZT作为光调制膜34使用时介电常数高的好。 一方面是由于形成 保护层50的Ir02的光透射率不如ITO的那样高，所以通过加厚保护层50, 而使光的透射率低下。于是保护层50的厚度tp需要根据透射率和PLZT的 电特性这两者来决定。如图6所示了解到，越加厚保护层50的厚度tp则介 电常数就越被改善，在介电常数5= 1200左右时大致就取得一定值。因此 在由IrO2形成保护层50时，只要其厚度在lnm以上就能认为有有益的效果， 通过进一步设定成3nm 5nm,则能把介电常数改善到100以上。若进一步 加厚膜厚度到10nm到25nm的范围，则不使用ITO就能得到与仅由Ir02 进行形成电极时同等的介电常数。保护层50的厚度越厚则PLZT的电特性 越被改善，但也考虑到制造成本和制造时间则最好是设定成50nm以下。
如图4所示，通过在电极之间施加电压而光控制装置8的反射率频率 特性进行波长漂移。图7是表示光控制装置8中保护层50的厚度tp与波长 漂移量A入m ( = Xm2-入ml )关系的图。图7是施加同一电场时把波长漂 移量以保护层的厚度作为参数来进行表示。
在保护层50的膜厚度是0时，即，把ITO的透明电极36直接形成在PLZT上时，波长漂移量A入m是2.4nm左右。通过把保护层50的厚度加 厚到5nm、 20nm，而波长漂移量A入m变大。波长漂移量A入m和保护层 的厚度表示出与图6的介电常数同样的倾向，只要其厚度在lnm以上就能 认为取得有益的效果，通过进一步设定成3nm 5nm则能把波长漂移量加大 到lnm程度。若进一步加厚膜厚度到10nm到25nm的范围，则能改善到 1.5nm程度。
如图4所示，波长漂移量A入m越大则越能把光控制装置8反射率的 接通断开比取高，所以最好是设定在3nm 25nm的范围内。
通过把保护层50的厚度设定在该范围内，能一边抑制光透射率的降低 一边提高作为光控制装置8的光的利用效率。
这样通过使用包括光调制膜34、保护层50和透明电极36的结构体而 能 一 边抑制由电极引起的光透射率的降低一 边实现能进行良好调制的光控 制装置8。
以上说明了第二实施例。该实施例说到底就是例示，业内人士可理解 为能有各种变形例，且这些变形例也在本发明的范围内。
实施例中作为光调制膜34、保护层50和透明电极36的组合说明了 PLZT、 Ir02、 ITO的情况，但并不限定于此。代替PLZT也可以使用PZT。 代替ITO也可以使用ZnO。且作为保护层50也可以使用SrRu03、 La。.5SrQ.5Co03。它们的任意组合能得到实施例中说明的效果。
实施例中说明了利用把成为上部电极的透明电极36和成为下部电极的 第一反射层32形成是电极对的情况，但并不限定于此，例如也可以把用于 向光调制膜34施加电场的电极对作为梳形电极形成在保护层50的上面。 这时电场对于光调制膜34是向横方向上施加。
即使在这时，梳形电极最好也是设定成是由ITO等形成的透明电极， 通过在透明电极36与光调制膜34即PLZT膜之间形成保护膜而能抑制光调 制膜34的电特性恶化。
第二反射层40也可以由金属薄膜形成的半透半反镜。这时与形成电介 质多层膜的情况相比能把制造工序简易化。且通过保护层50还能期待降低 半透半反镜的金属薄膜给予光调制膜34的影响。
实施例是说明了把光控制装置8作为全息记录装置70的光空间调制器 来使用的情况，但并不限定于此，而是也能在显示装置、光通信用开关、光通信用调制器、光演算装置和加密电路等中使用。
实施例是说明了作为光调制膜34是使用的光电材料，且具备向光调制
膜34施加电场的电极对的情况。本发明在光调制膜34使用了磁光材料的
情况下也能使用，这时只要把施加电场的电极对置换成用于施加磁场的磁 场施加4几构i^更可。
(第三实施例)
概要说明本发明第三实施例的光控制装置。该光控制装置是通过施加 来自外部的电压而使反射率变化的光调制器。该光控制装置具有法布里珀 罗型谐振器结构，且具备根据施加的电场而折射率变化的光调制膜和把该 光调制膜夹住形成的两层反射层。光控制装置与激光光源和光学系统一起 构成光控制系统。光控制装置使激光以规定的射入角度射入。而被光控制 装置反射的激光由于具有与光控制装置的反射率成比例的强度，所以通过 把该反射光由记录媒体或光检测元件等进行记录、检测而能在各种用途中 被利用。
图2 (a)表示的是本实施例光控制装置8的平面图。光控制装置8具 备在基板30上配列成8行8列的平面状多个像素10。各像素10构成20|11 mx20ym左右的尺寸。把用于从外部控制反射率的控制信号CNT向各像 素IO输入。
图2 (b)表示的是图2 (a)所示光控制装置的A-A'线的剖面图。光 控制装置8包括基板30、第一反射层32、光调制膜34、透明电极36、 配线38和第二反射层40。
本实施例的光控制装置8被形成在基板30上。作为该基板30的材料 可以恰当地使用表面平坦的玻璃、硅等。
在基板30上形成第一反射层32。作为第一反射层32的材料例如能恰 当地使用Pt等金属材料。第一反射层32的厚度^皮设定成是200nm左右。 本实施例的第一反射层32是由Pt形成的，该第一反射层32如后述那样具 有作为向光调制膜34施加电场的电极的功能。
在第一反射层32是由Pt形成时，第一反射层32的反射率是从60%到 80%的程度。
在第一反射层32的上面设置有光调制膜34。作为该光调制膜34的材 料选择的是根据施加的电场而折射率变化的固体光电材料。作为这种光电材料可以使用PLZT、 PZT、 LiNb03、 GaA-MQW、 SBN((Sr， Ba)Nb206) 等，但特别是PLZT能恰当地被使用。光调制膜34的厚度t由射入光的射 入角度和波长来决定，例如把射入光i殳定成是650nm附近的红色光时，则 最好是在500nm到1500腿的范围内来形成。如后述那样，由于向光调制 膜34施加的电场是在厚度方向上施加的，所以若膜厚度在1500nm以上， 则施加用于得到足够折射率变化的电场是困难的。且若膜厚度在500nm以 下，则不能得到足够的光学膜厚度变化△ nt。
在光调制膜34的上面设置有透明电极36。透明电极36例如能由ITO (Indium Tin Oxide )、 ZnO、 Ir02等形成。在透明电极36是由ITO或ZnO 形成时，其厚度设定成是100nm 150nm左右。在是由Ir02形成时则最好把 膜厚度设定的更薄，例如是50nm左右。该透明电极36由于电阻值与透射 率是平衡的关系，所以其厚度也可以由实验决定。
该透明电极36按每个像素10配置形成矩阵状。
在透明电极36的上面形成有第二反射层40。该第二反射层40由电介 质多层膜所形成，是把折射率不同的第一电介质膜42和第二电介质膜44 交替层合的。作为第一电介质膜42和第二电介质膜44的材料组合能使用 Si02 (n = 1.48)、 Si3N4 (n = 2.0)。
在电介质多层膜是由氧化硅膜和氮化硅膜形成的时，能在硅半导体集 成电路的制造处理和制造装置中原封不动地使用。
电介质多层膜能通过等离子CVD ( Chemical Vapor Deposition )法 来形成。SiCy莫是能在TEOS、 02环境中在温度20(TC的条件下生长，Si3N4 膜是能在SiH4、 NH3环境中在温度200。C的条件下恰当地生长。
电介质多层膜也可以通过离子束喷溅法形成。
第一电介质膜42和第二电介质膜44各自的厚度tl、。被设计成是向 光控制装置8射入光的波长的1 /4。即当把向光控制装置8射入光的波长 设定成是入、把电介质膜的折射率设定成是n时，则各电介质膜一层的厚 度t被调节成是t二入/ (nx4)。
例如在光控制装置8中使用波长A = 633nm的红色激光时，第一电介质 膜42的厚度tl在作为其材料是Si02 ( n = 1.48 )时是被设定成tl = 633 / ( 4 x 1.48 ) == 106nm程度。第二电介质膜44的厚度t2在作为其材料是Si3N4 (n = 2.0)时是被设定成t2-633 / ( 4 x 2 ) = 79nm程度。构成第二反射层40的电介质膜的厚度tl、 t2也不一定需要严格地设计成是入/4。
作为电介质膜的材料也可以替代氮化硅膜而使用Ti03 (n = 2.2)。这时 第二电介质膜44的厚度t2被设定成t2 = 633 / ( 4 x 2.2 ) = 72nm程度。
图2 (b)中从光调制膜34向第二反射层40射入的光的反射率R2被 设计成与从光调制膜34向第一反射层32射入的光的反射率Rl相等。反射 率Rl是由第一反射层32所使用的金属材料而决定的，在选择了是Pt时， 则是60~80%。
因此，这时的反射率R2也被设计成是60~80%。第二反射层40的反射 率R2能通过第 一 电介质膜42和第二电介质膜44的材料与厚度来调节。如 图2 (b)所示，本实施例中第二反射层40分别把各三层第一电介质膜42 和第二电介质膜44交替地层合。在第二反射层40中，也可以把层合第一 电介质膜42和第二电介质膜44的顺序反过来。且为了微调节反射率R2也 可以再层合第三电介质膜。
第二反射层40也可以由金属薄膜形成的半透半反镜。这时与形成电介 质多层膜的情况相比能把制造工序简易化。
第二反射层40被开口 ，透明电极36通过孔和配线38而被向外部引出。 作为配线38的材料能恰当地使用Al等。
在配线38的上面还可以形成保护膜。
本实施例把透明电极36和第一反射层32形成电极对。第一反射层32 的电位例如被固定成是接地电位，各像素透明电极36的电位通过控制信号 CNT来控制。
说明如上构成的光控制装置8的基本动作。
图9模式表示了光控制装置8的一个像素10的动作状态。该图在与图 2(a)、图2 (b)相同结构要素上付与了相同的符号。且为了简略化而把透 明电极36等结构要素省略了。图中nl、 n2表示折射率。
从光控制装置8的上方射入强度Iin的激光。光控制装置8的第一反射 层32、光调制膜34和第二反射层40构成了法布里珀罗型谐振器，射入光 的一部分被封入，其一部分被反射。当把射入激光的强度设定为Kn、把被 光控制装置8反射的激光的强度设定为lout时，光控制装置8的反射率R 由R = Iout/Iin来定义。
图4表示的是向光控制装置8射入的光的波长入与反射率R关系。由第一反射层32、光调制膜34和第二反射层40构成的法布里珀罗型
谐振器具有入m二2ntcos6 /m的谐振波长。在此m表示的是级数、112表示 的是光调制膜34的折射率、t表示的是光调制膜34的厚度、6表示的是激 光向光调制膜34的射入角度。如图4所示，光控制装置8的反射率R在谐 振波长？vm处是最小值。
如上所述，光调制膜34的折射率n2依赖于向电极对施加的电场。现在 把第 一反射层32设定为接地电位，当向未图示的透明电极36施加控制电 压Vcnt时，则在光调制膜34的厚度方向上被施加了电场E = Vcnt/t。在 光调制膜34的折射率ri2变化量An与施加的电场E之间有An = 1 / 2 x (n2) 3xRxE 的关系成立。在此，R是光电常数(克尔常数)。
图4的(I )表示没施加控制电压Vcnt时的反射特性。
现在作为控制电压Vcnt而把电压I施加在各像素10的透明电极36上 时，则光调制膜34的折射率变化而谐振器的谐振波长从入ml漂移到入m2。 把这时的反射特性在图4中以(II )表示。
把向光控制装置8射入的激光波长设定为入ml时，当把控制电压Vcnt 从接地电位变化到某电压值VI时，则通过谐振波长的漂移能使光控制装置 8的反射率从Rml变化到Rm2。
在此，把没施加电压时的反射率Roff与施加了电压时的反射率Ron的 比Ron/Roff定义为接通断开比。射入光的强度Iin—定时，则反射光的强 度lout与反射率成比例。因此接通断开比大就能以更高的精度控制反射光 的强度Iout。
第一反射层32的反射率Rl与第二反射层40的反射率R2越接近则谐 振波长入m时光控制装置8的反射率就越低。因此，如上所述调节第二反 射层40的电介质多层膜的层数和材料来把第一反射层32的反射率Rl与第 二反射层40的反射率R2设计成相等，这样来把断开时的反射率Rml设定 低就能提高接通断开比。
这样在本实施例的光控制装置8中，通过变化向光调制膜34施加的电 场而使反射率变化，能实现控制反射光lout强度的光开关元件。且由于通 过变化光调制膜34的折射率还能控制反射光的相位，所以能恰当地使用在 全息记录装置等中。由于该光控制装置8是反射型结构，所以不需要使射 入光Iin透射基板30。其结果是与现有的透射型光控制装置相比能提高光的利用效率。
下面说明使用上述光控制装置8构成的本实施例光控制系统200。
图10是表示本实施例光控制系统200结构的图。光控制系统200包括 激光光源72、光控制装置8、棱镜80和控制部60。激光光源72包括激 光二极管和光束扩展器等光学系统，从激光二极管输出的激光被扩大光束 径并被准直后输出。
激光光源72被设置在可动支架82上。可动支架82能以规定的轴为中 心倾斜移动来使激光光源72的光轴方向可变。可动支架82通过驱动器等 能调节其方向。
从激光光源72输出的激光以规定的射入角度向光控制装置8射入。本 实施例中的激光被设计成在后述的校正处理前对于光控制装置8的法线方 向是以小=45。射入的。光控制装置8如图2 (a)所示包含有配置成矩阵 状的多个像素，并通过从控制部60输出的控制信号CNT来控制每个各像 素的反射率。光控制装置8被设置在可动支架84上。可动支架84被轴支 承，相对于激光光源72输出的激光而能调节设置角度。可动支架84也与 可动支架82同样地是由驱动器等来控制。
控制部60向可动支架82、 84输出角度控制信号SIG1、 SIG2来控制激 光光源72的光轴方向。
把光控制装置8反射的激光向棱镜80射入。激光通过棱镜80而被变 更光路，激光被向未图示的记录媒体、光检测器等引导。
返回到图9说明以上结构光控制系统200的动作。上述光控制装置8 的谐振波长是由入m = 2 n2 t cos 6 / m给出。在光调制膜34的折射率n2= 2.0、有无施加电场而引起的折射率变化An^0.01时，谐振波长入m只不过 漂移0.5%。
另 一方面谐振波长入m也与光调制膜34的厚度t成比例。因此若厚度 t有1%的偏差则谐振波长人m也有1%的偏差。且光调制膜34的折射率n2 也有时有偏差，作为该结果是认为谐振波长A m也有偏差。
如图4所示，若谐振波长Xm产生偏差则没向光调制膜34施加电压时 的反射率Rml就有变动，因此光控制装置8的接通断开比降低。
为了使光控制装置8的谐振波长A m不随光调制膜34的特性偏差而变 动并成为 一定值，则只要调节cos 6使n2 x t x cos 6成为 一定值便可。于是在图10的光控制系统200中，根据光调制膜34的膜厚度t和折射
率n2的偏差并通过可动支架82、 84来调节激光向光控制装置8的射入角度小。
图9中激光的射入角度4)与光调制膜34内激光的射入角度6按照斯内 尔定律有n, sin(J)= n2 . sin6成立。图11是表示激光的射入角度4与cos e关系的图是按n产l、 n产2.5计算的，如图11所示，以初始状态的45° 为中心在±5。的范围内变化激光的射入角度d)时，cos6的值在士"/o程度 的范围内变化。因此在光调制膜34的制造工序中，n2xt的值即使有士10/0 的变动，通过调节激光的射入角度小也能抑制谐振波长入m的变动。
图10的光控制系统200中，激光向光控制装置8射入角度c))的调节， 即谐振波长A m的校正是如下进行的。
校正时在棱镜80的后段配置光电二极管、CCD (Charge Coupled Device)等光检测元件。使激光光源72输出的激光以射入角度4> = 45°向 光控制装置8射入。这时，在光控制装置8的各像素中，施加为了使其反 射率应该成为最小值的控制电压Vcnt。在本实施例中，是设计成Vcnt二0 时的反射率最小。
如图4所示，若光调制膜34的膜厚度t和折射率ri2接近于设计值，则 射入的激光波长是入ml时的反射率就成为Rml,因此向光4企测元件射入的 激光强度变低。相反若光调制膜34的膜厚度t和折射率n2有偏差，则由于 谐振波长漂移而由光检测元件检测出的激光强度就变高。
于是控制部60通过角度控制信号SIG1、 SIG2来调节可动支架82、 84 的设置角度以调节激光向光控制装置8的射入角度(J)，以使光检测元件检 测的激光强度接近于最小值，而能校正谐振波长入m。
当变化激光的射入角度4)则由光控制装置8反射的激光的像就向一个 方向畸变，但通过设置棱镜80就能校正由射入角度4)变化而引起产生的像 的畸变。
这样，在本实施例的形态的光控制系统200中，光控制装置8伴随光 调制膜34的制造偏差的谐振波长人m的漂移能够通过调节对光控制装置8 的激光的射入角度进行校正。
现有在把光调制膜34由PLZT等形成时为了能稳定地制造其膜厚度t 和折射率112，所以需要高价的制造装置，且虽然需要对于每个光控制装置8进行光调制膜34的完成情况评价而使光控制系统200的成本有变高的问 题，但如上所述通过在光控制系统200上设置激光的射入角度调整机构就 能筒易地校正谐振波长入m,能提高光控制装置8的合格品率。
以上说明了第三实施例。该实施例说到底就是例示，业内人士可理解 为能有各种变形例，且这些变形例也在本发明的范围内。
实施例中说明了把成为上部电极的透明电极36和成为下部电极的第一 反射层32形成是电极对的情况，但并不限定于此，例如也可以把用于向光 调制膜34施加电场的电极对作为梳形电极形成在光调制膜34的上面。这 时电场对于光调制膜34是向橫方向上施加。即使在这时，通过根据光调制 膜34的膜厚度来调节激光的射入角度4)就能校正谐振波长入m。
实施例中作为激光向光控制装置8射入角度cj)的调节机构是说明了可 动支架82、 84具备驱动器等，并按照控制部60输出的角度控制信号SIG1、 SIG2来调节射入角度的情况，但也可以是手动来进行调节。
实施例中作为激光向光控制装置8射入角度cj)的调节机构是说明了使 用可动支架82、 84的情况，但并不限定于此。例如也可以使从激光光源72 输出的激光向反射镜照射而把被反射镜反射的激光向光控制装置8输入。 这时通过调节该反射镜的角度也能调节射入角度4)。
且实施例是说明了校正由光控制装置8的光调制膜34厚度和折射率的 偏差而引起的谐振波长变动的情况，但并不限定于此。例如在变更向光控 制装置8射入的激光波长时等，也能按照激光的波长来变更光控制装置8 的谐振波长。
实施例是通过棱镜80来校正像的畸变，但通过多个反射镜与透镜的组 合也能实现同样的功能。
实施例中说明的光控制系统200也能被使用在以全息记录装置的光空 间调制器为首的显示装置、光通信用开关、光通信用调制器、光演算装置 和加密电路等中。
实施例是说明了作为光调制膜34是使用的光电材料，且具备向光调制 膜34施加电场的电极对的情况。本发明在光调制膜34是使用了磁光材料 的情况下也能使用，这时只要把施加电场的电极对置换成用于施加-兹场的 磁场施加机构便可。
本发明还能适用在这些以外的法布里珀罗型谐振器中，能广泛适用在谐振器由两个反射层和被它们夹住的薄膜形成，而谐振器长度在谐振器制 造后调整困难的谐振器中。 (第四实施例)
概要说明本发明第四实施例的光调制装置。该光调制装置是通过施加 来自外部的电压而使反射率变化的光调制装置。该光变化装置具有法布里 珀罗型谐振器结构，且具备根据施加的电场而折射率变化的光调制膜和把 该光调制膜夹住形成的两层反射层。在向光调制装置射入激光的状态下若 给予控制信号则能使光调制装置的反射率变化，能控制被反射的激光的强 度。而被光调制装置反射的激光由于具有与反射率成比例的强度，所以通 过把该反射光由记录媒体或光检测元件等进行记录、检测而能在各种用途 中被利用。
图12是表示本实施例光调制装置结构的图。光调制装置20具备控制
部22、偏压部24和谐振器26。图12所示的谐振器26是谐振器26的剖面 图。谐振器26包括基板30、第一反射层32、光调制膜34、透明电极36 和第二反射层40。
谐振器26被形成在基板30上。作为该基板30的材料可以恰当地使用 表面平坦的玻璃、硅等。例如若是由硅构成的基板30，则也可以在基板上 设置开关元件，而在其上形成谐振器26。
在基板30上形成第一反射层32。作为第一反射层32的材料例如能恰 当地使用Pt等金属材料。第一反射层32的厚度被设定成是200nm左右。 本实施例的第一反射层32是由Pt形成的，该第一反射层32如后述那样具 有作为向光调制膜34施加电场的电极的功能。在第 一反射层32是由Pt形 成时，第一反射层32的反射率是从50%到80。/。的程度。
在第一反射层32的上面设置有光调制膜34。作为该光调制膜34的材 料选择的是根据施加的电场而折射率变化的固体光电材料。作为这种光电 材料可以使用PLZT、 PZT(钛酸锆酸铅)、LiNb03、 GaA-MQW、 SBN((Sr, Ba) Nb206)等，但特别是PLZT能恰当地被使用。光调制膜34的厚度t 由射入光的射入角度和波长来决定，例如把射入光设定成是650nm附近的 红色光时，则最好是在500nm到1500nm的范围内来形成。如后述那样' 由于向光调制膜34施加的电场是在厚度方向上施加的，所以若膜厚度在 1500nm以上，则施加为了得到足够折射率变化的电场是困难的。且若膜厚度在500nm以下，则不能得到足够的光学膜厚度变化Ant。
在光调制膜34的上面设置有透明电极36。透明电极36例如能由ITO (Indium Tin Oxide )、 ZnO、 Ir02等形成。在透明电极36是由ITO或ZnO 形成时，其厚度设定成是100nm 150nm左右。在是由Ir02形成时则最好把 膜厚度设定的更薄，例如是50nm左右。该透明电极36由于电阻值与透射 率是平衡的关系，所以其厚度也可以由实验决定。
在透明电极36的上面形成有第二反射层40。该第二反射层40由电介 质多层膜所形成，是把折射率不同的第一电介质膜42和第二电介质膜44 交替层合的。作为第一电介质膜42和第二电介质膜44的材料组合能使用 Si02 (n = 1.48)、 Si3N4 (n = 2.0)。
在电介质多层膜是由氧化硅膜和氮化硅膜形成的时，能在硅半导体集 成电路的制造处理和制造装置中原封不动地使用。
电介质多层膜能通过等离子CVD ( Chemical Vapor Deposition )法 来形成。Si02膜是能在TEOS、 02环境中在温度20(TC的条件下生长，Si3N4 膜是能在SiH4、 NH3环境中在温度200。C的条件下恰当地生长。电介质多层 膜也可以通过离子束喷溅法形成。
第一电介质膜42和第二电介质膜44各自的厚度tl、 t2被设计成向谐 振器26射入光的波长的1/4。即当把向谐振器26射入光的波长设定成为 入、把电介质膜的折射率设定成为n时，则各电介质膜一层的厚度t被调节 成是t-入/ (nx4)。
例如在光调制装置20中使用波长入=633nm的红色激光时，第 一 电介 质膜42的厚度tl在作为其材料是Si02 (n = 1.48)时是被设定成tl = 633 / (4x 1.48)= 106nm程度。第二电介质膜"的厚度t2在作为其材料是 Si3N4 ( n 二 2.0 )时是被设定成t2 = 633 / (4 x 2)= 79nm程度。构成第二反 射层40的电介质膜的厚度tl、 t2也不一定需要严格地设计成是X /4。
作为电介质膜的材料也可以替代氮化硅膜而使用Ti03。这时第二电介 质膜44的厚度t2被设定成t2 = 633 / ( 4 x 2.2 ) = 72nm程度。
图12中从光调制膜34向第二反射层40射入的光的反射率R2被设计 成与从光调制膜34向第一反射层32射入的光的反射率Rl相等。反射率 Rl是由第一反射层32所使用的金属材料而决定的，在选择了是Pt时，则 是50 80%。因此，这时的反射率R2也被设计成是50 80%。第二反射层40的反射 率R2能通过第一电介质膜42和第二电介质膜44的材料与厚度来调节。如 图U所示，本实施例中第二反射层40分别把各三层第一电介质膜42和第 二电介质膜44交替地层合。第二反射层40也可以把层合第一电介质膜42 和第二电介质膜44的顺序反过来。且为了微调节反射率R2也可以再层合 第三电介质膜。
第二反射层40也可以由金属薄膜形成的半透半反镜。这时与形成电介 质多层膜的情况相比能把制造工序简易化。
本实施例把透明电极36和第一反射层32形成电极对。如图12所示透 明电极36被连接在控制部22上以施加控制电压。
控制部22具有生成、输出调制向光调制装置20射入的光并射出控制 电压Vcnt的功能。控制电压Vcnt是取高电平VH或取低电平VL这两值的 信号。
偏压部24生成并输出用于调整谐振器26谐振波长的偏压Vb。控制电 压Vcnt通过偏压部24而使偏压Vb重叠并向透明电极36施加。偏压部24 的结构和偏压Vb的设定方法在后面叙述。第一反射层32例如被设定成接 地电位。
说明如上构成的光调制装置20的动作。图13模式表示了光调制装置 20的动作状态。该图中，在与图12相同结构要素上付与了相同的符号。且 为了筒略化而把透明电极36等结构要素省略了 。
从谐振器26的上方射入强度Iin的激光。谐振器26的第一反射层32、 光调制膜34和第二反射层40构成了法布里珀罗型谐振器，射入光的一部 分被封入，其一部分^皮反射。当4巴射入激光的强度设定为Iin、 4巴被谐振器 26反射的激光的强度设定为lout时，谐振器26的反射率R由R = lout / Iin 来定义。
图4是表示是向谐振器26射入的光的波长A与反射率R关系的图。由 第一反射层32、光调制膜34和第二反射层40构成的法布里珀罗型谐振器 具有由式l表示的谐振波长入m。在此n是光调制膜34的折射率、t是光调 制膜34的厚度、6是激光向光调制膜34的射入角度。如图4所示，谐振 器26的反射率R在谐振波长Am中是最小值。且如射入角度是零那样也可 以是6 = 0°如上所述，光调制膜34的折射率n依赖于向电极对施加的电场。作为 光调制膜34在使用PLZT时，在光调制膜34的折射率n变化量An与施加 的电场E之间有
△ n = l/ 2x (n)3xRxE2 (式2)
的关系成立。在此，R是光电常数(克尔常数)。
图4所示的(I )表示没向谐振器26施加电压时的反射特性。这时谐 振器26的谐振波长是入ml。当向谐振器26施加电压时则光调制膜34的折 射率变化，谐振波长从入ml漂移到人m2。人m2是比入ml大的值。把这时 的反射特性在图4中以(II )表示。
这时在向谐振器26射入的激光波长是与谐振波长相等的Ami的情况 下而向谐振器26施加电压时，则通过谐振波长从入ml漂移到Am2，谐振 器26的反射率R从Rml变化到Rm2。
在此，把没施加电压时的反射率Roff与施加了电压时的反射率Ron的 比Ron/Roff定义为接通断开比。射入光的强度Iin—定时则反射光的强度 lout与反射率成比例。因此接通断开比大就能以更高的精度控制反射光的强 度Iout。
由于激光波长与没施加电压时谐振器26的谐振波长入ml相等时是 Roff最小，所以能提高接通断开比。因此谐振器26的没施加电压时的谐振 波长入m最好形成得与射入激光的波长相等。
但如上所述谐振器26的谐振波长入m是由式1给出的，所以与光调制 膜34的膜厚度t成比例。由于谐振波长入m与膜厚度t成比例，因此若膜 厚度t有1。/。的偏差则谐振波长入m也有1。/。的偏差。且光调制膜34的折射 率n也有时有偏差，作为该结果是认为谐振波长入m也有偏差。作为谐振 波长入m有偏差的结果是接通断开比低下。
如上所述，通过向谐振器26施加电压而能使谐振波长入m变化，因此 为了校正谐振器26谐振波长入m的偏差，只要调整向谐振器26施加的电 压以使控制电压Vcnt在低电平VL时的谐振波长人m与激光的波长相等便 可。
于是在本实施例的光调制装置20中，在控制部22之外另设置了偏压 部24，通过在控制电压Vcnt上重叠偏压Vb来进行谐振波长入m的校正。 以下il明偏压部24的结构和偏压Vb的i殳定方法。图14是表示能调整偏压Vb的光调制装置20结构的图。该图在与图
12相同结构要素上付与了相同的符号。且为了简略化而把第二反射层40等 结构要素省略了。
图14所示的偏压部24是生成偏压Vb的定电压电路。偏压部24包括 可变电阻45、电阻46、定电压二极管48、运算放大器49和晶体管53。
当向偏压部24供给电源电压，则在偏压部24的输出端子52上有偏压 Vb =Vz ( 1+R1 / R2 )输出。Rl是可变电阻45的电阻值，R2是电阻46的 电阻值，Vz是定电压二极管48的齐纳电压。偏压Vb是与电源电压值无关 的定电压，通过变化可变电阻45的电阻值能进行调整。
重叠在控制电压Vcnt上的恰当的偏压Vb值能通过测量光调制膜34的 膜厚度t而求出来。法布里珀罗型谐振器的谐振波长人m是由式1给出的。 因此若知道了光调制膜34的膜厚度t就能求出谐振器的谐振波长入m。从 谐振波长入m与谐振波长目标值的差△人来求使谐振波长A m漂移到目标 值所需要的光调制膜34的变化量An。由于在光调制膜34的折射率n的变 化量△ n与施加的电场E之间有式2的关系成立，所以能求出使谐振波长入 m漂移到目标值所需要的电场E。由'于电场与电压有E = V/t的关系，所 以能求出向谐振器26施加的恰当的偏压Vb值。
这样根据本实施例的光调制装置20,即使在谐振器26的光调制膜34 的膜厚度t有偏差的情况下，也能通过调整偏压部24的可变电阻45而把恰 当的偏压Vb重叠在控制电压Vcnt上，能校正谐振波长入m。
现有在把光调制膜34由PLZT等形成时为了能稳定地制造其膜厚度t 和折射率n，所以需要高价的制造装置而有成本有变高的问题，但如上所述 通过在光调制装置20中设置偏压调整机构就能简易地校正谐振波长入m， 能提高光调制装置20的合格品率。
如上所述，在向谐振器26施加电压时谐振器26的谐振波长入m是向 变大的方向漂移。在法布里珀罗型谐振器中由于谐振波长入m是由式1给 出的，所以膜厚度t若变厚则谐振波长入m变大，膜厚度t若变薄则谐振波 长入m变小。因此本实施例的光调制装置20为了恰当地校正膜厚度的偏差 则形成比成为目标谐振波长入m的膜厚度t薄的膜厚度就可。
图14所示的偏压部24是定电压电路的一例，偏压Vb也可以使用其他 的定电压电路、稳压器来生成。且偏压Vb的设定也可以是在控制电压Vcnt在低电平VL的状态下向谐振器26射入激光， 一边监测反射光的强度一边
调节可变电阻45来进行。这时调节可变电阻45尽可能地使反射光的强度 成为最小值。这样就能高精度地进行谐振波长入m的校正。
偏压Vb也可以通过自动控制来设定。在进行偏压Vb的自动控制时， 则在光调制膜34的特性在时效上有变化时和射入激光的波长有变化时也能 控制成是恰当的谐振波长A m。例如知道PLZT等强电介体通过被持续施加 同 一 方向的电压，则在强电介体中存储产生极化量的印记的现象。
图15是表示通过自动控制偏压Vb而设定的光调制装置20结构的图。 图15所示的偏压部24包括A / D变换部54、 CPU存储部56和D / A变 换部58。
说明图15所示光调制装置20的动作。图15的光调制装置20是通过 监测从谐振器26反射的光的强度并进行反馈控制来调整偏压Vb。
从激光光源62向谐振器26照射并被反射的光通过光电二极管、CCD 等光检测元件64而被变换成电信号。光检测元件64被设置在能检测从谐 振器26反射的激光的位置上。例如也可以通过未图示的光束分光器把反射 光分支而向光检测元件64射入。
通过光检测元件64生成的电信号从输入端子51输入到偏压部24中。 电信号由A/D变换部54变换成数字值而被CPU存储部56取入。CPU存 储部56控制偏压Vb以使被光检测元件64检测的光的强度成为最小。从 CPU存储部56输出的信号通过D/A变换部58被变换成模拟值，并向输 出端子52输出偏压Vb。
通过进行偏压Vb的自动控制而能总是把谐振器26的谐振波长入m控 制成与激光光源62的波长相等的值。
也可以把图15所示的偏压部24集成化形成在图12所示的基板30上。 本实施例的光调制装置20是反射型调制器结构，所以作为基板30能使用 不透明的材料。例如作为基板30若使用硅，则能把控制部22和偏压部24 形成在基板30上而把光调制装置20作为半导体集成电路装置而单芯片化。
在以上本实施例的光调制装置20中，把偏压Vb重叠在控制电压Vcnt 上并向透明电极36施加，但也可以通过把偏压Vb施加在第一反射层32上 来调整谐振波长入m。图16是表示把偏压部24施加在第一反射层32上的 光调制装置20结构的图。把偏压Vb施加在第一反射层32上时由于施加在谐振器26上的电压成 为了 Vent - Vb，所以把偏压Vb设定成是负的电压。
当施加负偏压Vb而控制电压Vcnt在^f氐电平VL时，向光调制膜34施 加负电压，而把光调制膜34是由折射率与施加的电场平方成正比变化的 PLZT形成时谐振波长入m的漂移不依赖于施加电压的极性。因此这种情况 也能通过调整偏压Vb来控制谐振波长入m。
图16所示的光调制装置20与把偏压Vb重叠在控制电压Vcnt上相比 较能降低光调制装置20的动作电压。
本实施例的光调制装置也可以具备多组谐振器和控制部。例如通过把 图12所示的光调制装置20配置成矩阵状就能构成空间光调制装置。
图17(a)、图17 (b)是表示把光调制装置配置成矩阵状的空间光调 制装置的图。图17 (a)表示的是空间光调制装置8的平面图。空间光调制 装置8具备在基板30上配列成8行8列的平面状多个像素10。像素10构 成20 jum x 20 jam左右的尺寸。
图17 (b)表示的是图17 (a)所示空间光调制装置的A-A'线的剖面 图。光调制膜34等的结构要素与图12所示的谐振器26相同。
如图17(b)所示，通过孔和配线38把透明电极36向外部引出。作为 配线38的材料能恰当地使用Al等。在配线38的上面也可以再形成保护膜。
空间光调制装置8能从控制部22向每个像素10给予控制电压Vcnt来 控制每个像素IO的反射率。
偏压部24 4巴偏压Vb重叠在控制电压Vcnt上。偏压部24的结构和偏 压Vb的设定方法与上述说明的结构和方法相同。在空间光调制装置8中， 在各像素IO之间的膜厚度偏差小时，向各像素IO上重叠共同的偏压Vb便 可，所以一个空间光调制装置8至少具备一个偏压部24便可。
也可以在每个像素10上具备偏压部24。这时能更高精度地校正谐振波 长入m。
使用空间光调制装置8能构成各种光调制系统。图18是表示使用了空 间光调制装置8的全息记录装置70的图。全息记录装置70具备发光部 180、受光部182和空间光调制装置8。发光部180具备激光光源72和光束 扩展器74。受光部182具备傅里叶变换透镜76和记录媒体78。
在全息记录装置70中，从激光光源72发出的激光被未图示的光束分光器分割为两束光。其中一束光作为参照光使用而向记录媒体78内引导。
另一束光则被光束扩展器74扩大光束径后作为平行光向空间光调制装置8照射。
向空间光调制装置8照射的光作为对于每个像素具有不同强度的信号 光被从空间光调制装置8反射。该信号光通过傅里叶变换透镜76被进行傅 里叶变换并向记录媒体78内聚光。在记录媒体78内包含全息图形的信号 光与参照光的光路交叉而形成光干涉图形。整个光干涉图形作为折射率的 变化(折射率格栅)而被记录在记录4某体78中。
上面说明了把空间光调制装置8使用在全息记录装置70中的情况，但 并不限定于此，也使用在显示装置、光通信用开关、光通信用调制器、光 演算装置和加密电路等中。
方成正比变化的光电材料而使用了 PLZT的情况，但光调制膜也可以使用折 射率与施加的电场成比例变化的光电材料来形成。
作为这种光电材料例如知道LiNb03 (铌酸锂)、LiTa03 (钽酸锂)、SBN
(铌酸锶钡)等。
在使用了折射率与施加的电场成比例变化的光电材料时，能通过变化 向谐振器施加电压的极性来把谐振波长Am的漂移方向变成相反。把偏压 部的结构调整变成偏压Vb为正负任一极性的结构，则即使膜厚度t从目标 值偏离时，也能恰当地调整谐振波长Am。即，膜厚度t比目标值厚而谐振 波长入m向大的值漂移时，只要施加负电压便可。另一方面当膜厚度t比目 标值薄而谐振波长入m向小的值漂移时只要施加正电压便可。
以上说明了第四实施例。该实施例是例示，业内人士可理解为能把这 些各结构要素和各处理工序组合而有各种变形例，且这些变形例也在本发 明的范围内。
根据本发明的光控制装置能提高光的利用效率。
权利要求
1、一种光调制装置，其特征在于，其包括谐振器，其具有根据施加的电压而折射率产生变化的光调制膜被反射层夹住设置的法布里珀罗型谐振器结构；控制部，其通过向所述谐振器施加控制电压而调制并射出向谐振器射入的光；偏压部，其把用于调整所述谐振器谐振波长的偏压施加在所述谐振器上。
2、 如权利要求1所述的光调制装置，其特征在于， 其至少具备多组所述谐振器和所述控制部。
3、 如权利要求1或2所述的光调制装置，其特征在于，所述光调制膜是折射率与施加电场的平方成正比变化的光电材料。
4、 如权利要求3所述的光调制装置，其特征在于， 所述光电材料是钛酸锆酸铅或是钛酸锆酸镧铅。
5、 如权利要求1或2所述的光调制装置，其特征在于，所述光调制膜是折射率与施加的电场成比例变化的光电材料，所述偏 压部生成正负任一个偏压。
6、 如权利要求5所述的光调制装置，其特征在于， 所述光电材料是铌酸锂、钽酸锂、铌酸锶钡的任一个。
7、 如权利要求1或2所述的光调制装置，其特征在于， 所述谐振器包括基板、所述基板上设置的第 一反射层、设置在所述第 一反射层上且通过施加电场而能控制折射率的光调制膜、设置在所述光调制膜上的第二反射层、 向所述光调制膜上施加电场的电极对。
8、 如权利要求1或2所述的光调制装置，其特征在于， 其还具备调整由所述偏压部生成的偏压的调整电路。
9、 如权利要求1或2所迷的光调制装置，其特征在于，该光调制装置作为半导体集成电路装置而被单芯片化。
10、 如权利要求9所述的光调制装置，其特征在于， 为了调整偏压而具备用于输入指示信号的端子。
11、 一种光调制装置的校正方法，是包括谐振器，其具有根据施加的电压而折射率产生变化的光调制膜被反射层夹住设置的法布里珀罗型谐振器结构；控制部，其通过向所述谐振器施加控制电压而调制并射出向所述谐振器射入的光；偏压部，其把用于调整所述谐振器谐振波长的偏压施加在所述谐振器 上，其特征在于，在没有向所述谐振器施加电压的状态下测量从谐振器射出的光的强 度，并根据该光的强度来设定所述偏压。
12、 一种光调制系统，其特征在于，其包括 权利要求1或2所述的光调制装置、向该光调制装置照射光的发光部、 接受从该光调制装置射出的光的受光部。
全文摘要
本发明提供一种具有光调制膜的光控制装置，其改善了光利用效率。光控制装置具备在基板上配列成平面状的多个像素。基板上形成有第一反射层。在第一反射层的上面设置有光调制膜。作为该光调制膜的材料选择的是折射率根据施加的电场而变化的PLZT等光电材料。在光调制膜的上面设置有透明电极。在透明电极的上面形成有第二反射层。该第二反射层是由电介质多层膜所形成，是把折射率不同的第一电介质膜和第二电介质膜交替层合而成。第一反射层、光调制膜和第二反射层构成谐振器。透明电极和第一反射层形成电极对，通过向光调制膜施加的电场来控制光控制装置的反射率。
文档编号G02F1/21GK101414092SQ200810215199
公开日2009年4月22日 申请日期2006年1月19日 优先权日2005年1月20日
发明者藤井刚, 藤森敬和 申请人:罗姆股份有限公司