光调制器、光观察装置以及光照射装置的制作方法

本发明涉及光调制器、光观察装置以及光照射装置。

背景技术：

例如，在专利文献1及专利文献2中公开有一种电光元件。该电光元件包含：基板、层叠于基板的强电介质的ktn(kta1-xnbxo3)层、配置于ktn层的前面的透明电极、配置于ktn层的后面的金属电极。ktn根据温度采用4个晶体结构，在为钙钛矿型的晶体结构时，被用作电光元件。这种ktn层形成于在金属电极上形成的籽晶层之上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-89340号公报

专利文献2：日本特开2014-89341号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

在上述电光元件中，ktn层是被一对电极夹着的结构。另外，一对电极遍及ktn层的前面及后面的整体而形成。因此，在对ktn层施加电场时，逆压电效应或电致伸缩效应变大，有可能不能够进行稳定的光调制。另外，当对ktn层从金属电极注入电荷时，由于ktn晶体内的电子的举动而使调制精度有可能不稳定。

本发明的目的在于，提供一种能够进行稳定的光调制的光调制器、光观察装置以及光照射装置。

解决问题的技术手段

一方式的光调制器是调制输入光并输出调制后的调制光的光调制器，具备：钙钛矿型的电光晶体，其具有输入输入光的输入面和与输入面相对的背面，相对介电常数为1000以上；第一光学元件，其具有配置于电光晶体的输入面侧，且透过输入光的第一电极；第二光学元件，其具有配置于电光晶体的背面侧，且透过输入光的第二电极；驱动电路，其对第一电极和第二电极之间施加电场，第一电极以单体配置于输入面侧，第二电极以单体配置于背面侧，第一电极及第二电极的至少一方部分地覆盖输入面或背面，电光晶体中的所述输入光的传播方向和所述电场的施加方向为平行，第一光学元件及第二光学元件的至少一方包含抑制电荷注入到电光晶体内的电荷注入抑制层。

一方式的光调制器是调制输入光并输出调制后的调制光的光调制器，具备：钙钛矿型的电光晶体，其具有输入输入光的输入面和与输入面相对的背面，相对介电常数为1000以上；第一光学元件，其具有配置于电光晶体的输入面侧，且透过输入光的第一电极；第二光学元件，其具有配置于电光晶体的背面侧的第二电极，将输入光朝向输入面反射；驱动电路，其对第一电极和第二电极之间施加电场，第一电极以单体配置于输入面侧，第二电极以单体配置于背面侧，第一电极及第二电极的至少一方部分地覆盖输入面或背面，电光晶体中的所述输入光的传播方向和所述电场的施加方向为平行，第一光学元件及第二光学元件的至少一方包含抑制电荷注入到电光晶体内的电荷注入抑制层。

另外，一方式的光观察装置具有：光源，其输出输入光；上述的光调制器；光学系统，其将从光调制器输出的调制光向对象物进行照射；光检测器，其检测从对象物输出的光。

另外，一方式的光照射装置具有：光源，其输出输入光；上述的光调制器；光学系统，其将从光调制器输出的调制光向对象物进行照射。

根据这种光调制器、光观察装置以及光照射装置，输入光透过第一光学元件的第一电极而向钙钛矿型的电光晶体的输入面输入。该输入光能够透过配置于电光晶体的背面的第二光学元件而进行输出或能够被第二光学元件反射而进行输出。此时，在设置于第一光学元件的第一电极和设置于第二光学元件的第二电极之间施加电场。由此，能够对相对介电常数高的电光晶体施加电场，并调制输入光。在该光调制器中，第一电极及第二电极各一个地配置，第一电极及第二电极的至少一方部分地覆盖输入面或背面。该情况下，在第一电极和第二电极相对的部分产生逆压电效应或电致伸缩效应，但在其周围未产生逆压电效应或电致伸缩效应。因此，第一电极和第二电极相对的部分的周围作为减振器(damper)起作用。由此，与由电极覆盖输入面及背面的整体的情况相比，能够抑制逆压电效应及电致伸缩效应，抑制谐振等产生。另外，因为形成有抑制电荷注入到电光晶体内的电荷注入抑制层，所以能够使电光晶体内的电子的举动稳定。因此，能够进行稳定的光调制。

另外，在一方式中，也可以还具备：透明基板，其具有与第二光学元件相对的第一面和作为第一面的相反侧的面的第二面，透明基板输出透过了第二光学元件的输入光。另外，在一方式中，也可以还具备：基板，其具有与第二光学元件相对的第一面。在这些光调制器中，即使在将电光晶体的光轴方向的厚度薄地形成的情况下，也能够保护电光晶体免受外部的冲击等。

另外，电荷注入抑制层也可以分别形成于输入面和第一电极之间、及背面和第二电极之间。根据该结构，抑制电荷从第一电极及第二电极的两方注入到电光晶体。

另外，在一方式中，第一电极及第二电极的至少一方的面积(μm²)在将电光晶体的电场施加方向上的电光晶体的厚度(μm)设为d的情况下，也可以为25d²以下。在这种光调制器中，能够有效地降低逆压电效应或电致伸缩效应。

另外，在一方式中，第一电极的面积也可以比第二电极的面积大或小。该情况下，能够容易进行第一电极和第二电极的定位。

另外，在一方式中，也可以还具备与第一电极电连接的第三电极和与第二电极电连接的第四电极，第三电极和第四电极配置为夹着电光晶体而不重叠。

另外，在一方式中，也可以是第一光学元件具有与第一电极电连接的第三电极和配置于第三电极和输入面之间且降低由第三电极产生的电场的绝缘部，驱动电路经由第三电极向第一电极施加电场。为了与驱动电路连接，设置第三电极，因此，能够自由地设计第一电极的大小及位置。此时，能够通过绝缘部抑制由第三电极产生的电场对电光晶体造成影响。

另外，在一方式中，一个光学元件也可以具有：光降低部，其在第一电极的周围覆盖输入面，降低从第一电极的周围向输入面输入的光。该情况下，光降低部也可以为反射光的反射层。另外，光降低部也可以为吸收光的吸收层。另外，光降低部也可以为屏蔽光的屏蔽层。由此，能够抑制来自输入面中未形成有第一电极的部分的光的输入。

另外，在一方式中，在第二电极也可以设置有反射输入光的电介质多层膜。根据该结构，能够有效地反射输入光。

另外，在一方式中，第二电极也可以反射输入光。根据该结构，在第二电极侧不需要另外设置反射层等。

另外，在一方式中，电光晶体也可以为kta1-xnbxo3(0≦x≦1)晶体、k1-yliyta1-xnbxo3(o≦x≦1、o＜y＜1)晶体、或plzt晶体。根据该结构，能够容易实现相对介电常数高的电光晶体。

另外，在一方式中，也可以还具备控制电光晶体的温度的温度控制元件。根据该结构，通过恒定地保持电光晶体的温度，能够使调制精度更稳定。

发明的效果

根据实施方式的光调制器、光观察装置以及光照射装置，能够抑制逆压电效应或电致伸缩效应并进行稳定的光调制。

附图说明

图1是表示一实施方式的光观察装置的结构的框图。

图2是表示第一实施方式的光调制器的概略的图。

图3是表示延迟调制中晶体轴和光的行进方向、电场的关系的图。

图4是表示第二实施方式的光调制器的概略的图。

图5是表示第三实施方式的光调制器的概略的图。

图6是表示第四实施方式的光调制器的概略的图。

图7是表示第五实施方式的光调制器的概略的图。

图8是表示第六实施方式的光调制器的概略的图。

图9是表示第七实施方式的光调制器的概略的图。

图10是表示第八实施方式的光调制器的概略的图。

图11是表示第九实施方式的光调制器的概略的图。

图12是表示第十实施方式的光调制器的概略的图。

图13是表示一实施方式的光照射装置的结构的框图。

具体实施方式

以下，参照附图，对实施方式进行具体的说明。为了便于说明，对实际上相同的要素标注相同的符号，有时省略其说明。

[第一实施方式]

图1是表示一实施方式的光观察装置的结构的框图。光观察装置1a例如是用于对观察的对象物进行摄像的荧光显微镜。光观察装置1a通过对试样(对象物)s的表面照射输入光l1，并对伴随于此从试样s输出的荧光或反射光等检测光l3进行摄像，而取得试样s的图像。

成为观察对象物的试样s例如为荧光色素、荧光蛋白等包含荧光物质的细胞、生物体等样品。另外，试样s也可以是半导体器件或薄膜等样品。试样s在照射规定的波长区域的光(激发光或照明光)的情况下，例如产生荧光等检测光l3。试样s例如收纳于至少相对于输入光l1及检测光l3具有透过性的保持器内。该保持器例如保持在工作台上。

如图1所示，光观察装置1a具备：光源11、聚光透镜12、光调制器100、第一光学系统14、分束器15、物镜16、第二光学系统17、光检测器18、控制部19。

光源11输出包含激发试样s的波长的输入光l1。光源11例如射出相干光或非相干光。作为相干光源，例如可举出激光二极管(ld)之类的激光光源等。作为非相干光源，例如可举出发光二极管(led)、超发光二极管(sld)或灯光源等。

聚光透镜12将从光源11输出的输入光l1聚光，输出聚光的输入光l1。光调制器100配置为输入光l1的传播方向和施加电场的方向成为平行。因此，在光调制器100中，电光晶体101中的输入光l1的传播方向和电场的施加方向成为平行。光调制器100是调制从光源11输出的输入光l1的相位或延迟(相位差)的光调制器。光调制器100调制从聚光透镜12输入的输入光l1，并将调制的调制光l2朝向第一光学系统14进行输出。本实施方式的光调制器100构成为透过型，但在光观察装置1a中也可以使用反射型的光调制器。光调制器100与控制部19的控制器21电连接，构成光调制器单元。光调制器100通过控制部19的控制器21控制其驱动。光调制器100的详细在后面叙述。

第一光学系统14将光调制器100和物镜16光学耦合。由此，从光调制器100输出的调制光l2被导光至物镜16。例如，第一光学系统14使来自光调制器100的调制光l2在物镜16的光瞳聚光。

分束器15是用于将调制光l2和检测光l3分离的光学元件。分束器15例如透过激发波长的调制光l2，反射荧光波长的检测光l3。另外，分束器15可以为偏光分束器，也可以为分色镜。此外，根据分束器15的前后的光学系统(例如，第一光学系统14及第二光学系统17)、或应用的显微镜的种类，分束器15也可以反射调制光l2，透过荧光波长的检测光l3。

物镜16将由光调制器100调制的调制光l2聚光并向试样s进行照射，并且对伴随于此从试样s产生的检测光l3进行导光。物镜16构成为例如通过压电致动器、步进电机等驱动元件，能够沿着光轴移动。由此，能够调节调制光l2的聚光位置、及用于检测检测光l3的焦点位置。

第二光学系统17将物镜16和光检测器18光学耦合。由此，从物镜16导光的检测光l3在光检测器18成像。第二光学系统17具有使来自物镜16的检测光l3在光检测器18的受光面成像的透镜17a。

光检测器18对由物镜16导光并在受光面成像的检测光l3进行摄像。光检测器18例如是ccd图像传感器或cmos图像传感器等区域图像传感器。

控制部19含有包含处理器等控制电路及图像处理电路、存储器等的计算机20和包含处理器等控制电路、存储器等且与光调制器100及计算机20电连接的控制器21。计算机20例如是个人计算机、智能设备、微型计算机、或云服务器等。计算机20通过处理器控制物镜16、光检测器18等的动作，执行各种控制。另外，控制器21控制光调制器100中的相位调制量或延迟调制量。

接着，对光调制器100的详细进行说明。图2是表示光调制器的概略的图。光调制器100是调制输入光l1，并输出调制后的调制光l2的透过型的光调制器，如图2所示，具备：电光晶体101、光输入部(第一光学元件)102、光输出部(第二光学元件)106、驱动电路110。此外，在图2的(a)中，将光调制器100的电光晶体101、光输入部102及光输出部106作为剖面表示。另外，图2的(b)是从光输入部102侧观察光调制器100的图，图2的(c)是从光输出部106侧观察光调制器100的图。

电光晶体101形成为具有输入输入光l1的输入面101a和与输入面101a相对的背面101b的板状。电光晶体101具备钙钛矿型的晶体结构，将普克尔斯效应、克尔效应等电光效应利用于折射率变化。作为钙钛矿型的晶体结构的电光晶体101属于立方晶系的点群m3m，是其相对介电常数具有1000以上的各向同性晶体。电光晶体101的相对介电常数例如能够采用1000～20000左右的值。作为这种电光晶体101，例如是kta1-xnbxo3(0≦x≦1)晶体(以下称为“ktn晶体”)、k1-yliyta1-xnbxo3(o≦x≦1、0＜y＜1)晶体、plzt晶体等，具体而言，可举出batio3、或k3pb3(zn2nb7)o27、k(ta0.65nb0.35)p3、pb3mgnb2o9、pb3ninb2o9等。在本实施方式的光调制器100中，使用ktn晶体作为电光晶体101。ktn晶体是立方晶系的m3m点群，因此，没有普克尔斯效应，根据克尔效应进行调制。因此，能够与电光晶体101的晶体轴平行或垂直地输入光，当向相同方向施加电场时进行相位调制。另外，如果以任意的晶体轴为中心使其它的2轴旋转成0°、90°以外的任意的角度，则能够进行延迟调制。图3的(a)是表示延迟调制中晶体轴和光的行进方向、电场的关系的立体图，图3的(b)是平面地表示各轴的图。图3所示的例子是使晶体旋转成角度45°的情况。在以轴x1为中心，使轴x2、x3旋转45°，设为新的轴x1、x2’、x3’的情况下，通过将光与该新的轴平行或垂直地输入，能够进行延迟调制。图4中沿晶体1104的施加方向1102施加电场。输入光l1的传播方向1101与电场的施加方向1102成为平行。该情况下，用于输入光l1的调制的克尔系数成为g11、g12以及g44。

ktn晶体的相对介电常数容易受到温度的影响，例如，在-5℃附近相对介电常数最大而为20000左右，在常温的20℃附近相对介电常数降低至5000左右。因此，电光晶体101例如通过珀尔帖元件那样的温度控制元件p温度控制在-5℃附近。

如图2所示，光输入部102包含：透明电极(第一电极)103、电荷注入抑制层121、中间层120、连接用电极(第三电极)104以及绝缘部105。

透明电极103配置于电光晶体101的输入面101a侧。透明电极103例如由ito(氧化铟锡)形成，使输入光l1透过。即，输入光l1透过透明电极103并朝向电光晶体101传播。在本实施方式中，透明电极103例如形成为俯视矩形状，部分地覆盖输入面101a。另外，透明电极103的面积(μm²)在电场施加方向上的电光晶体101的厚度为d(μm)的情况下，也可以为25d²以下。透明电极103以单体形成于输入面101a的大致中央的一处，从输入面101a的周缘离开。这种透明电极103例如能够通过使用掩膜图形的ito的蒸镀而形成。

电荷注入抑制层121形成于透明电极103和输入面101a之间。电荷注入抑制层121例如为与透明电极103相同大小，形成为俯视矩形状。电荷注入抑制层121例如在非导电性的粘接材料的固化物中具有电介质材料，不包含导电材料。此外，非导电性不局限于不具有导电性的性质，包含绝缘性高的性质或电阻率高的性质。即，电荷注入抑制层121的绝缘性高(电阻率高)，理想上不具有导电性。

粘接材料例如能够由环氧系粘接剂那样的光学上无色透明的树脂形成。电介质材料例如能够具有与电光晶体101相同程度的100～30000左右的相对介电常数。电介质材料可以为具有输入光l1的波长以下的粒径的粉体，例如，能够具有50nm～3000nm左右的粒径。通过缩小电介质材料的粒径，能够抑制光的散射。在考虑光的散射的情况下，诱导体材料的粒径可以为1000nm以下，另外，也可以为100nm以下。电介质材料也可以为电光晶体101的粉体。此外，电介质材料不具有普克尔斯效应。作为一个例子，粘接材料和电介质材料的混合物中所占的电介质材料的比率也可以为50％左右。电荷注入抑制层121例如能够通过对电光晶体101的输入面101a涂布粘接材料和电介质材料的混合物而形成。电荷注入抑制层121只要与透明电极103对应地形成即可，不需要形成于输入面101a的整个面。

另外，电荷注入抑制层121也可以由sio2、hfo2、batio3、bst((ba，sr)tio3)、sto(srtio3)、srta2o6、sr2ta2o7、zno、ta2o5、sio2、pzt(pb(zr，ti)o3、pztn(pb(zr，ti)nb2o8、plzt((pb，la)(zr，ti)o3、sbt(srbi2ta2o9)、sbtn(srbi2(ta，nb)2o9、bto(bi4ti3o12)等电介质材料形成。

中间层120形成在输入面101a上。在本实施方式中，中间层120与电荷注入抑制层121相接，在输入面101a上均匀地形成至比电荷注入抑制层121靠一方侧的端缘。中间层120的高度也可以为例如与电荷注入抑制层121的高度相同程度。中间层120例如也可以由与构成电荷注入抑制层121的粘接材料相同的粘接材料形成。另外，中间层120也可以是与电荷注入抑制层121同样的粘接材料和电介质材料的混合物。另外，中间层120也可以是由sio2、hfo2等形成的绝缘膜。

绝缘部105形成在中间层120上。在本实施方式中，绝缘部105与透明电极103相接，在中间层120上均匀地形成至比透明电极103靠一方侧的端缘。绝缘部105的高度例如形成为比透明电极103的高度低。绝缘部105例如为由sio2、hfo2等形成的绝缘膜。在绝缘部105上形成有连接用电极104。即，绝缘部105配置于中间层120和连接用电极104之间。由此，绝缘部105具备由连接用电极104产生的电场的大半施加到绝缘部，无视施加到电光晶体101的电场的程度的厚度。此外，在中间层120和绝缘部105由相同材料形成的情况下，中间层120和绝缘部105能够一体地形成。

连接用电极104与透明电极103电连接。连接用电极104具有一端与透明电极103电连接的细线状的引线部104a和与引线部104a的另一端电连接的俯视矩形状的主体部104b。例如，主体部104b的面积比透明电极103大。另外，例如主体部104b延伸至输入面101a的周缘。在本实施方式中，形成为矩形状的主体部104b的一边104c与电光晶体101的输入面101a的周缘一致。连接用电极104也可以与透明电极103同样地由ito等透明材料形成。另外，除透明材料以外也可以由不透过输入光l1的其它导电材料形成。例如，连接用电极104能够通过使用掩膜图形在绝缘部105上蒸镀ito而形成。

如图2的(c)所示，光输出部106包含：透明电极(第二电极)107、电荷注入抑制层123、中间层122、连接用电极(第四电极)108以及绝缘部109。

透明电极107配置于电光晶体101的背面101b侧。透明电极107与透明电极103同样地例如由ito形成，且透过输入光l1。即，输入到电光晶体101内且相位调制或延迟调制的输入光l1能够作为调制光l2从透明电极107输出。在本实施方式中，透明电极107例如形成为俯视矩形状，部分地覆盖背面101b。另外，透明电极107的面积(μm²)在电场施加方向上的电光晶体101的厚度为d(μm)的情况下，也可以为25d²以下。透明电极107以单体形成于背面101b的大致中央的一处，从背面101b的周缘离开。另外，在俯视时，透明电极107的面积形成为比透明电极103大。另外，透明电极107的中心和透明电极103的中心在光轴方向上大致一致。因此，在光轴方向上观察的情况下，透明电极103的整体收敛于透明电极107的内侧。

电荷注入抑制层123形成于透明电极107和背面101b之间。电荷注入抑制层123例如是与透明电极107相同的大小，形成为俯视矩形状。电荷注入抑制层123例如能够由与电荷注入抑制层121相同的材料形成。

中间层122形成于背面101b上。在本实施方式中，中间层122与电荷注入抑制层123相接，在背面101b上均匀地形成至比电荷注入抑制层123靠一方侧的端缘。中间层122的高度例如也可以为与电荷注入抑制层123的高度相同程度。中间层122例如能够由与中间层120相同的材料形成。

绝缘部109形成于中间层122上。在本实施方式中，绝缘部109与透明电极107相接，在中间层122上均匀地形成至比透明电极107靠一方侧的端缘。绝缘部109的高度例如形成为比透明电极107的高度低。绝缘部109是例如由sio2或hfo2等绝缘体形成的绝缘膜。在绝缘部109上形成有连接用电极108。即，绝缘部109配置于中间层122和连接用电极108之间。由此，绝缘部109将由连接用电极108产生的电场绝缘。

连接用电极108与透明电极107电连接。连接用电极108具有一端与透明电极107电连接的细线状的引线部108a和与引线部108a的另一端电连接的俯视矩形状的主体部108b。例如，主体部108b的面积比透明电极107大。另外，例如主体部108b延伸至背面101b的周缘。在本实施方式中，形成为矩形状的主体部108b的一边108c与电光晶体101的背面101b的周缘一致。另外，主体部108b的一边108c也可以与电光晶体101的背面101b的周边部不一致。连接用电极108也可以与透明电极107同样地由ito等透明材料形成。另外，除透明材料以外也可以由不透过输入光l1的其它导电材料形成。例如，连接用电极108能够通过使用掩膜图形在绝缘部109上蒸镀ito而形成。例如，主体部108b的面积也可以与光输入部102的主体部104b的面积大致相同。另外，主体部108b的面积也可以比透明电极107的表面的面积小。

驱动电路110向透明电极103和透明电极107之间施加电场。在本实施方式中，驱动电路110相对于连接用电极104及连接用电极108电连接。驱动电路110向连接用电极104及连接用电极108输入电信号，向透明电极103和透明电极107之间施加电场。这种驱动电路110通过控制部19来控制。

驱动电路110向透明电极103和透明电极107之间输入电信号。由此，向配置于透明电极103和透明电极107之间的电光晶体101及电荷注入抑制层121、123施加电场。该情况下，由驱动电路110施加的电压分配到电光晶体101和电荷注入抑制层121、123。因此，向透明电极103和透明电极107之间施加的电压和向电光晶体101施加的电压的电压比r在将向电光晶体101施加的电压设为vxtl，将向电荷注入抑制层121、123施加的电压设为vad，将电光晶体101的相对介电常数设为εxtl，将从电光晶体101的输入面101a至背面101b的厚度设为dxtl，将电荷注入抑制层121、123的相对介电常数设为εad，将电荷注入抑制层121、123的厚度的总计设为dad时，由以下的式(1)表示。此外，为了便于说明，电荷注入抑制层121和电荷注入抑制层123由具有相同相对介电常数的材料形成。

[数1]

这样，向电光晶体101施加的电压依赖于电荷注入抑制层121、123的相对介电常数εad及厚度dad。本实施方式中的光调制器100具有例如输出将输入光l1以一个波长调制的调制光l2的调制性能。该情况下，电荷注入抑制层121、123的相对介电常数εad如以下所述求出。首先，将由驱动电路110产生的施加电压的最大电压设为vsmax。另外，在将vxtl施加到电光晶体101，将vad施加到电荷注入抑制层121、123时，一个波长调制后的调制光l2输出。此时，因为vxtl＜vxtl+vad≦vsmax成立，所以将作为vxtl和vsmax的电压比的vxtl/vsmax设为rs时，电压比r和电压比rs需要满足以下的式(2)的关系。该情况下，能够对电光晶体101施加使输入光l1相位调制2π弧度所充分的电压。

rs＜r…(2)

然后，根据式(1)和式(2)，电荷注入抑制层121、123的相对介电常数εad和厚度dad满足以下的式(3)。

[数2]

根据该式(3)，求出电荷注入抑制层121、123的相对介电常数。即，如果将式(3)变形为关于电荷注入抑制层121、123的相对介电常数的式，则导出以下的式(4)。

[数3]

电荷注入抑制层121、123的相对介电常数满足式(4)，能够对电光晶体施加使输入光l1调制一个波长所充分的电场。

另外，在使用电荷注入抑制层121、123的相对介电常数εad、电荷注入抑制层121、123的厚度dad、电光晶体101的相对介电常数εxtl以及电光晶体101的厚度dxtl定义以下的式(5)所示的参数m的情况下，参数m优选满足m＞0.3。另外，参数m更优选满足m＞3。

[数4]

根据以上说明的光调制器100，输入光l1透过光输入部102的透明电极103并输入到钙钛矿型的电光晶体101的输入面101a。该输入光l1透过配置于电光晶体101的背面101b的光输出部106而进行输出。此时，向设置于光输入部102的透明电极103和设置于光输出部106的透明电极107之间施加电场。由此，能够向相对介电常数高的电光晶体101施加电场，并调制输入光l1。在该光调制器100中，透明电极103部分地覆盖输入面101a。另外，透明电极103的面积(μm²)在电场施加方向上的电光晶体101的厚度为d(μm)的情况下，优选为25d²以下。另外，透明电极107部分地覆盖背面101b。透明电极107的面积(μm²)在电场施加方向上的电光晶体101的厚度为d(μm)的情况下，也可以为25d²以下。该情况下，在透明电极103和透明电极107相对的部分产生逆压电效应或电致伸缩效应，但在其周围没有产生逆压电效应或电致伸缩效应。因此，透明电极103和透明电极107相对的部分的周围作为减振器起作用。由此，与由电极覆盖输入面101a及背面101b的整体的情况相比，能够抑制逆压电效应或电致伸缩效应，抑制谐振等产生。另外，因为形成有抑制电荷注入到电光晶体内的电荷注入抑制层，所以能够使电光晶体内的电子的举动稳定。因此，能够进行稳定的光调制。

另外，因为透明电极103的面积形成为比透明电极107的面积小，所以能够容易进行透明电极103和透明电极107的定位。

另外，光输入部102具有与透明电极103电连接的连接用电极104和屏蔽由连接用电极104产生的电场的绝缘部105。另外，驱动电路110经由连接用电极104向透明电极103和透明电极107之间施加电场。这样，为了与驱动电路110连接而设置连接用电极104，因此，能够自由地设计透明电极103的大小、位置等。此时，能够通过绝缘部105抑制由连接用电极104产生的电场对电光晶体101造成影响。同样，在光输出部106，也能够自由地设计透明电极107的大小、位置等。另外，能够抑制由连接用电极108产生的电场对电光晶体101造成影响。

另外，因为具备控制电光晶体101的温度的温度控制元件p，所以能够恒定地保持电光晶体101的温度。由此，能够使调制精度更稳定。此外，温度控制元件p所进行的温度控制不仅电光晶体101，而且也可以将光调制器100的整体作为对象。

[第二实施方式]

在本实施方式的光调制器200中，在光输入部202具有光降低部这一点上与第一实施方式的光调制器100不同。以下，主要对与第一实施方式的不同点进行说明，对同一要素及部件标注同一符号，并省略详细的说明。

图4是表示光调制器200的概略的图。光调制器200具备：电光晶体101、光输入部202、光输出部106、驱动电路110。图4的(a)中将光调制器200的电光晶体101、光输入部202以及光输出部106作为剖面表示。另外，图2的(b)是从光输入部202侧观察光调制器200的图。

如图4所示，光输入部202包含：透明电极103、连接用电极104、绝缘部105、电荷注入抑制层121、中间层120、中间层124以及光降低层205。

中间层124形成于输入面101a中除了形成有电荷注入抑制层121(透明电极103)及中间层120(绝缘部105)的部分的面。即，输入面101a由电荷注入抑制层121、中间层120以及中间层124覆盖其整个面。形成中间层124的材料也可以例如与形成中间层120的材料相同。

光降低层205形成于中间层124上的整个面。光降低层205抑制在电光晶体101内输入光l1进行透过。光降低层由例如在环氧系uv固化树脂中分散有碳的黑色抗蚀剂等材料形成。

在本实施方式中，绝缘部105由未透过输入光l1的材料形成。作为这种材料，例如可举出在环氧系的uv固化树脂中分散有碳的黑色抗蚀剂等。这样，在透明电极103的周围，由光降低层205及绝缘部105覆盖输入面101a。光降低层205及绝缘部105降低从透明电极103以外的部分向输入面101a输入的光。即，由光降低层205及绝缘部105构成光降低部207。通过具备这种光降低部207，能够抑制在电光晶体101内输入光l1与其它光干涉等。此外，光降低部207也可以为由反射光的层形成的反射层、由吸收光的层形成的吸收层、由屏蔽光的层形成的屏蔽层的任一种。另外，在光降低层205及绝缘部105由相同材料形成的情况下，也可以将这些光降低层205及绝缘部105作为一体形成。

[第三实施方式]

在本实施方式的光调制器300中，光输出部306的结构与第一实施方式的光调制器100不同。以下，主要对与第一实施方式的不同点进行说明，对同一要素及部件标注同一符号，并省略详细的说明。

图5是表示光调制器300的概略的图。光调制器300具备：电光晶体101、光输入部102、光输出部306、驱动电路110。图5中。将光调制器300的电光晶体101、光输入部102以及光输出部306作为剖面表示。

光输出部306包含透明电极(第二电极)307及电荷注入抑制层323。透明电极307配置于电光晶体101的背面101b侧。透明电极307与透明电极103同样地例如由ito形成，且透过输入光l1。即，向电光晶体101内输入并相位调制或延迟调制的输入光l1能够作为调制光l2从透明电极307输出。在本实施方式中，透明电极307形成于背面101b侧的整个面。

电荷注入抑制层323形成于透明电极307和背面101b之间。即，电荷注入抑制层323形成于背面101b上的整个面。电荷注入抑制层323例如能够由与电荷注入抑制层123相同的材料形成。

驱动电路110相对于连接用电极104及透明电极307电连接，向透明电极103和透明电极307之间施加电场。

[第四实施方式]

在本实施方式的光调制器400中，在具有光输入部202代替光输入部102这一点与第三实施方式的光调制器300不同。以下，主要对与第三实施方式的不同点进行说明，对同一要素及部件标注同一符号并省略详细的说明。

图6是表示光调制器400的概略的图。光调制器400具备：电光晶体101、光输入部202、光输出部306、驱动电路110。图6中，将光调制器400的电光晶体101、光输入部202以及光输出部306作为剖面表示。

如图6所示，光输入部202包含：透明电极103、连接用电极104、绝缘部105、电荷注入抑制层121、中间层120、中间层124以及光降低层205。于是，与第二实施方式同样，由光降低层205及绝缘部105构成光降低部207。由此，能够抑制对输入面101a从透明电极103以外输入输入光l1。此外，光降低部207也可以为由反射光的层形成的反射层、由吸收光的层形成的吸收层、以及由屏蔽光的层形成的屏蔽层的任一种。另外，在光降低层205及绝缘部105由相同材料形成的情况下，也可以将这些光降低层205及绝缘部105作为一体形成。另外，驱动电路110相对于连接用电极104及透明电极307电连接，向透明电极103和透明电极307之间施加电场。

[第五实施方式]

在本实施方式的光调制器500中，电光晶体501的形状与第一实施方式的光调制器100不同。以下，主要对与第一实施方式的不同点进行说明，对同一要素及部件标注同一符号并省略详细的说明。

图7是表示光调制器500的概略的图。光调制器500具备：电光晶体501、光输入部102、光输出部106、驱动电路110。图7的(a)中，将光调制器500的电光晶体501、光输入部102以及光输出部106作为剖面表示。另外，图7的(b)是从光输入部102侧观察光调制器500的图，图7的(c)是从光输出部106侧观察光调制器500的图。

如图7所示，电光晶体501形成为具有输入输入光l1的输入面501a和与输入面501a相对的背面501b的板状。电光晶体501是与第一实施方式的电光晶体101相同的材料，例如为ktn晶体。

在本实施方式中，光输入部102及光输出部106的形状与第一实施方式的形状相同，与此相对，电光晶体501的形状与第一实施方式的电光晶体101相比紧凑地形成。由此，透明电极103及透明电极107分别向比输入面101a侧及背面101b侧的中央靠一方侧(图7的(b)及(c)中下侧)偏移地配置。图示例中，透明电极103的周缘从输入面501a的周缘离开。另一方面，形成为矩形状的透明电极107的一边107a与背面101b的周缘一致。

[第六实施方式]

在本实施方式的光调制器600中，光输入部602及光输出部606的结构与第一实施方式的光调制器100不同。以下，主要对与第一实施方式的不同点进行说明，对同一要素及部件标注同一符号并省略详细的说明。

图8是表示光调制器600的概略的图。光调制器600具备：电光晶体101、光输入部602、光输出部606、驱动电路110。图8中，将光调制器600的电光晶体101、光输入部602以及光输出部606作为剖面表示。

如图8所示，光输入部602包含：透明电极103、电荷注入抑制层121、中间层620、绝缘部605以及连接用透明电极604。中间层620形成于输入面101a中的除了形成有电荷注入抑制层121的位置的整个面。形成中间层620的材料也可以与形成中间层120的材料相同。

绝缘部605形成于中间层620上的整个面。绝缘部605是例如由sio2或hfo2等那样的绝缘体形成的绝缘膜。另外，绝缘部605也可以还具有不透过输入光l1的性质。该情况下，绝缘部605能够作为光降低部起作用。在本实施方式中，绝缘部605的高度形成为与透明电极103的高度大致相同。

连接用透明电极604形成于透明电极103及绝缘部605的表面的整个面。由此，连接用透明电极604与透明电极103电连接。输入光l1从连接用透明电极604侧向透明电极103输入。因此，连接用透明电极604由透过输入光l1的材料形成。例如，连接用透明电极604也可以与透明电极103同样地由ito形成。

光输出部606包含：透明电极107、电荷注入抑制层123、中间层622、绝缘部609以及连接用透明电极608。中间层622形成于背面101b中的除了形成有电荷注入抑制层123的位置的整个面。形成中间层622的材料也可以与形成中间层120的材料相同。

绝缘部609形成于中间层620上的整个面。绝缘部609是例如由sio2或hfo2那样的绝缘体形成的绝缘膜。另外，绝缘部609也可以还具有不透过输入光l1的性质。该情况下，绝缘部609能够作为光降低部起作用。在本实施方式中，绝缘部609的高度形成为与透明电极107的高度大致相同。

连接用透明电极608形成于透明电极107及绝缘部609的表面的整个面。由此，连接用透明电极608与透明电极107电连接。调制光l2经由连接用透明电极608从透明电极107输出。因此，连接用透明电极608由透过调制光l2的材料形成。例如，连接用透明电极608也可以与透明电极107相同地由ito形成。

驱动电路110相对于连接用透明电极604及连接用透明电极608电连接，向透明电极103和透明电极107之间施加电场。

[第七实施方式]

在本实施方式的光调制器700中，在电光晶体101被透明基板713支承这一点与第六实施方式的光调制器600不同。以下，主要对与第六实施方式的不同点进行说明，对同一要素及部件标注同一符号并省略详细的说明。

图9是表示光调制器700的概略的图。光调制器700具备：电光晶体101、光输入部602、光输出部606、驱动电路110。图9中，将光调制器700的电光晶体101、光输入部602以及光输出部606作为剖面表示。本实施方式中的电光晶体101的光轴方向的厚度例如能够设为50μm以下。

电光晶体101的背面101b侧被透过调制光l2的透明基板713支承。透明基板713例如由玻璃、石英、塑料等材料形成为平板状。透明基板713具有：输出调制光l2的输出面(第二面)713b、作为输出面713b的相反侧的面且与形成于电光晶体101的光输出部606相对的输入面(第一面)713a。在透明基板713的输入面713a形成有例如由ito形成的透明电极715。透明电极715形成于输入面713a的整个面。透明电极715能够通过在透明基板713的输入面713a上蒸镀ito而形成。

形成于电光晶体101的连接用透明电极608和形成于透明基板713的透明电极715由透明粘接层717相互粘接。透明粘接层717例如由环氧系粘接剂形成，且透过调制光l2。在透明粘接层717内配置有例如金属球那样的导电部件717a。导电部件717a与连接用透明电极608和透明电极715两方接触，将连接用透明电极608和透明电极715相互电连接。例如，导电部件717a俯视时配置于透明粘接层717的四角。

在本实施方式中，透明基板713的输入面713a侧的俯视时的大小形成为比电光晶体101的背面101b大。因此，在电光晶体101被透明基板713支承的状态下，形成于透明基板713的透明电极715的一部分成为露出于外部的露出部715a。驱动电路110与该露出部715a和连接用透明电极604电连接。即，驱动电路110经由透明电极715、导电部件717a以及连接用透明电极608与透明电极107电连接，并且经由连接用透明电极604与透明电极103电连接。由此，驱动电路110能够向透明电极103和透明电极107之间施加电场。

在这种光调制器700中，通过将电光晶体101的光轴方向的厚度薄地形成，能够更良好地进行相位调制或延迟调制。在这样薄地形成电光晶体101的情况下，电光晶体101有可能由于来自外部的冲击等损伤。在本实施方式中，电光晶体101被透明基板713支承，由此，保护电光晶体101免受外部的冲击等。

[第八实施方式]

在本实施方式的光调制器800中，在为反射型的光调制器这一点与第一实施方式的光调制器100不同。在使用反射型的光调制器的情况下，能够使用将输入光l1向光调制器导光，并且将由光调制器调制后的调制光l2向第一光学系统14导光的分束器等光学元件。以下，主要对与第一实施方式的不同点进行说明，对同一要素及部件标注同一符号并省略详细的说明。

图10是表示光调制器800的概略的图。光调制器800是调制输入光l1并输出调制后的调制光l2的反射型光调制器，如图10所示，具备：电光晶体101、光输入输出部(第一光学元件)802、光反射部(第二光学元件)806、驱动电路110。此外，图10中，将光调制器800的电光晶体101、光输入输出部802以及光反射部806作为剖面表示。本实施方式中的电光晶体101的光轴方向的厚度例如能够设为50μm以下。

电光晶体101的背面101b侧被基板813支承。基板813形成为平板状。基板813具有：与接合于电光晶体101的光反射部806相对的第一面813a、作为第一面813a的相反侧的面的第二面813b。在基板813的第一面813a形成有电极815。电极815形成于第一面813a的整个面。

光输入输出部802包含：透明电极(第一电极)803、电荷注入抑制层121、中间层620、连接用电极(第三电极)104、绝缘部105以及光降低层205。透明电极803配置于电光晶体101的输入面101a侧。透明电极803例如由ito形成，且透过输入光l1。即，输入光l1透过透明电极803并输入到电光晶体101内。在本实施方式中，透明电极803形成于输入面101a侧的中央的一处，部分地覆盖输入面101a。透明电极803的面积(μm²)在电场施加方向上的电光晶体101的厚度为d(μm)的情况下，也可以为25d²以下。透明电极803例如形成为俯视矩形状。即，透明电极803从输入面101a的周缘离开。这种透明电极803例如能够通过使用掩膜图形在电光晶体101的输入面101a蒸镀ito而形成。

电荷注入抑制层121形成于透明电极803和输入面101a之间。电荷注入抑制层121例如为与透明电极803相同的大小，形成为俯视矩形状。

光反射部806包含：透明电极(第二电极)807、电荷注入抑制层123、中间层622、连接用电极(第四电极)108、绝缘部109以及电介质多层膜809。透明电极807配置于电光晶体101的背面101b侧。在本实施方式中，透明电极807形成于背面101b侧的中央的一处，部分地覆盖背面101b。透明电极807的面积(μm²)在电场施加方向上的电光晶体101的厚度为d(μm单位)的情况下，也可以为25d²以下。透明电极807例如形成为俯视矩形状。即，透明电极807从背面101b的周缘离开。透明电极807与透明电极803同样，例如由ito形成，且透过输入光l1。即，输入到电光晶体101内且相位调制或延迟调制的输入光l1能够作为调制光l2透过透明电极807。在本实施方式中，能够有效地反射光的电介质多层膜809设置于设置在透明电极807的连接用电极108的表面。该情况下，连接用电极108为透明电极。连接用电极108及电介质多层膜809将透过了透明电极807的调制光l2朝向形成于输入面101a的透明电极803反射。电介质多层膜809例如能够通过在透明电极807的表面蒸镀高折射率物质(ta2o5)及低折射率物质(sio2)等材料而形成。另外，也能够将连接用电极108作为反射电极，反射调制光l2。该情况下，不需要电介质多层膜809。

电荷注入抑制层123形成于透明电极807和背面101b之间。电荷注入抑制层123例如为与透明电极807相同的大小，形成为俯视矩形状。

形成于电光晶体101的连接用电极108和形成于基板813的电极815由粘接层817相互粘接。粘接层817例如由环氧系粘接剂形成。在粘接层817内配置有例如金属球那样的导电部件817a。导电部件817a与连接用电极108和电极815两方接触，将连接用电极108和电极815相互电连接。例如，导电部件817a俯视时配置于粘接层817的四角。另外，电极815具有其一部分露出于外部的露出部815a。驱动电路110与该露出部815a和连接用电极104电连接。

另外，在从光轴方向观察的情况下，透明电极807的面积形成为比透明电极803小。于是，透明电极807的中心和透明电极803的中心在光轴方向上大致一致。该情况下，例如，即使在输入光l1相对于电介质多层膜809的反射面倾斜的情况下，反射的调制光l2也容易通过透明电极803。另外，如图10所示，即使在将束腰对准电介质多层膜809的反射面的情况下，输入光l1及调制光l2也容易通过透明电极803。另外，在本实施方式中，电光晶体101被基板813支承，从而与第七实施方式同样，保护电光晶体101免受外部的冲击等。

[第九实施方式]

在本实施方式的光调制器900中，在改变光输出部106而具有光输出部906这一点与第一实施方式的光调制器100不同。以下，主要对与第一实施方式的不同点进行说明，对同一要素及部件标注同一符号并省略详细的说明。

图11是表示光调制器900的概略的图。光调制器900具备：电光晶体101、光输入部102、光输出部906、驱动电路110。图11的(a)中，将光调制器900的电光晶体101、光输入部102以及光输出部906作为剖面表示。另外，图11的(b)是从光输入部102侧观察光调制器900的图，图11的(c)是从光输出部906侧观察光调制器900的图。

光输出部906包含：透明电极107、电荷注入抑制层123、连接用电极908、中间层922以及绝缘部909。连接用电极908与第一实施方式中的连接用电极108同样地与透明电极107及驱动电路110连接。中间层922与第一实施方式中的中间层122同样地配置于背面101b上。绝缘部909与第一实施方式中的绝缘部109同样地形成于中间层922上，配置于中间层922和连接用电极908之间。

输入面101a上的配置连接用电极104、绝缘部105以及中间层120的位置和背面101b上的配置连接用电极908、绝缘部909以及中间层122的位置从沿着光轴的方向观察，相对于透明电极103及透明电极107成为相互相反方向。因此，连接用电极104、绝缘部105以及中间层120和连接用电极908、绝缘部909以及中间层122配置为从沿着光轴的方向观察时相互偏移，且夹着电光晶体101而不重叠。根据这种光调制器900，能够进一步提高绝缘部的效果。此外，未必需要绝缘部105、909。

[第十实施方式]

在本实施方式的光调制器1000中，在还具备透明基板125、126这一点与第一实施方式的光调制器100不同。以下，主要对与第一实施方式的不同点进行说明，对同一要素及部件标注同一符号并省略详细的说明。

图12是表示光调制器1000的概略的图。光调制器1000具备：电光晶体101、光输入部102、光输出部106、驱动电路110、透明基板125、透明基板126。

透明基板125例如由玻璃、石英、塑料等材料形成为平板状。透明基板125具有：输入输入光l1的输入面125a、作为输入面125a的相反侧的面且与电光晶体101的输入面101a相对的输出面125b。在输出面125b形成有透明电极103，并且形成有连接用电极104。透明基板125在与光轴方向交叉的一方向上，比电光晶体101的端缘更突出。由此，在本实施方式中，形成于透明基板125的连接用电极104的一部分成为露出于外部的露出部104d。驱动电路110与该露出部104d电连接。

透明基板126例如由玻璃、石英、塑料等材料形成为平板状。透明基板126具有：输出调制光l2的输出面126a、作为输出面126a的相反侧的面且与电光晶体101的背面101b相对的输入面126b。在输入面126b形成有透明电极107，并且形成有连接用电极108。透明基板126在与光轴方向交叉的一方向上，比电光晶体101的端缘更突出。由此，在本实施方式中，形成于透明基板126的连接用电极108的一部分成为露出于外部的露出部108d。驱动电路110与该露出部108d电连接。即，驱动电路110经由连接用电极104与透明电极103电连接，并且经由连接用电极108与透明电极107电连接。

以上说明的第二实施方式至第十实施方式中，也与第一实施方式同样，能够抑制谐振等产生，进行稳定的光调制。

以上，参照附图对实施方式进行了详细描述，但具体的结构不局限于该实施方式。

例如，在上述实施方式中，例示了具备光调制器的光观察装置1a，但不限定于此。例如，光调制器100也可以搭载于光照射装置1b。图13是表示光照射装置的结构的框图。光照射装置1b具有：光源11、聚光透镜12、光调制器100、第一光学系统14、包含计算机20及控制器21的控制部。在该结构中，从光调制器100输出的调制光l2通过第一光学系统14向试样s照射。

上述第一实施方式至第七实施方式、第九实施方式以及第十实施方式中，示出了从光输入部输入输入光l1，从光输出部输出调制光l2的使用例，但不限定于此。例如，也可以从光调制器的光输出部输入输入光l1，从光输入部输出调制光l2。在这种使用方法中，例如透明电极103相当于第二电极，具有比第二电极大的面积的透明电极107相当于第一电极。另外，该情况下，例如在光调制器200中。也可以在输入输入光l1的一侧即光输出部106形成光降低部。

另外，在第八实施方式中，例示了通过形成于透明电极807的表面的电介质多层膜809反射光的结构，但不限定于此。例如，也可以通过使用能够反射光的电极来代替透明电极807，从而由电极反射输入光。例如，也可以通过由铝形成的电极反射输入光。根据这种结构，在第二电极侧不需要另外设置反射层等。

另外，也可以部分地组合或替换上述各实施方式中的结构。例如，在第二实施方式至第八实施方式中，电光晶体等也可以与第一实施方式中的电光晶体101同样地通过温度控制元件p进行温度控制。

符号的说明

1a…光观察装置、1b…光照射装置、100…光调制器、101…电光晶体、101a…输入面、101b…背面、102…光输入部(第一光学元件)、103…透明电极(第一电极)、104…连接用电极(第三电极)、105…绝缘部、106…光输出部(第二光学元件)、107…透明电极(第二电极)、110…驱动电路、207…光降低部、809…电介质多层膜、l1…输入光、l2…调制光、p…温度控制元件。