(57)【要約】電気光学結晶の内部に電極部１３ａ、１３ｂを備え、電極部１３ａ、１３ｂへの電圧供給を制御することで上記電気光学結晶に入射する光に対する反射および透過の状態が切り替わる光スイッチであって、上記電気光学結晶の内部の、電極部１３ａ、１３ｂが形成された電極形成領域の端部に隣接する領域に、該端部に沿って形成された金属層４ａ、４ｂを備え、金属層４ａ、４ｂを通じて、上記電極形成領域を加熱もしくは冷却して、上記電極形成領域の温度を予め定められた温度範囲内で保つ保温手段を有する。
2009147921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学結晶の内部に電極部を備え、該電極部への電圧供給を制御することで前記電気光学結晶に入射する光に対する反射および透過の状態が切り替わる光スイッチであって、
前記電気光学結晶の内部の、前記電極部が形成された電極形成領域の端部に隣接する領域に、前記電極形成領域の端部に沿って形成された熱伝導領域を備え、該熱伝導領域を通じて、前記電極形成領域を加熱もしくは冷却して、該電極形成領域の温度を予め定められた温度範囲内で保つ保温手段を有する、光スイッチ。
【請求項２】
前記熱伝導領域は、前記電極形成領域の端部に沿って形成されており、かつ、少なくとも一部が前記電気光学結晶の外部に露出するように形成された金属層よりなり、
前記保温手段は、
前記金属層の露出した部分に設けられ、供給された電流の極性に応じて発熱もしくは吸熱する熱電変換素子と、
前記熱電変換素子が形成された領域に設けられ、該領域の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサにより検出される温度が一定の温度範囲内で維持されるように前記熱電変換素子への電流の供給を制御する温度制御部と、を有する、請求の範囲第１項に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記電極部を構成する複数の電極により形成される電極面に垂直な方向から見た場合に、前記金属層は、前記電極形成領域を囲むように配置されている、請求の範囲第２項に記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記金属層は、前記電極部を構成する金属材料と同じ金属材料より構成されている、請求の範囲第２項または第３項に記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記熱伝導領域は、前記電極形成領域の端部に沿って形成された流路よりなり、
前記保温手段は、予め定められた温度の流体を前記流路に供給する流体供給部を有する、請求の範囲第１項に記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記電極部を構成する複数の電極により形成される電極面に垂直な方向から見た場合に、前記流路は、前記電極形成領域を囲むように配置されている、請求の範囲第５項に記載の光スイッチ。
【請求項７】
前記保温手段は、少なくとも前記電極形成領域の温度を前記電気光学結晶の相転移温度以上の温度で維持する、請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項に記載の光スイッチ。
【請求項８】
前記電極部は、平行に配置された複数の線状電極からなり、該線状電極のそれぞれは、面積最大となる主断面が同一平面内に配設されている、請求の範囲第１項から第７項のいずれか１項に記載の光スイッチ。
【請求項９】
前記電極部は、前記電気光学結晶の内部に複数設けられており、
複数の前記電極部は、前記複数の線状電極により構成される電極面が互いに平行となるように配設され、前記熱伝導領域が、複数の前記電極部のそれぞれに形成されている、請求の範囲第８項に記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学結晶への電界の印加を制御して、入射光に対する反射と透過の状態を切り替える光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気光学効果を利用した光スイッチの一例として、特開２００６−２９３０１８号公報（以下、特許文献１と記す。）に記載の光変調装置がある。この光変調装置は、電気光学結晶よりなる光学結晶板を第１反射層および第２反射層で挟んだ共振器構造を有する。第１および第２の電極が、光学結晶板表面に形成されている。第１および第２の電極は、複数の線状電極が等間隔で平行に配置された櫛形状電極であって、互いの櫛の歯に相当する線状電極が交互に配置されている。【０００３】
光は、第２反射層側から入射する。入射した光は、共振器内（第１反射層および第２反射層間）で繰り返し反射された後、第１反射層の表面から外部に向けて出射される。第１および第２の電極の間に電圧を印加することで、これら電極間において電界が生じ、その電界により、光学結晶板の屈折率が変化する。光学結晶板の屈折率が変化すると、共振器の共振波長が、屈折率の変化前に比べて長波長側へシフトし、その結果、共振器の反射率が変化する。【０００４】
共振器の出力光の強度は、共振器の反射率に比例する。したがって、第１および第２の電極間に電圧を印加して、共振器の反射率を変化させることで、共振器の出力光の強度を変化させることができる。これにより、光変調が可能となる。
【発明の概要】
【０００５】
電気光学結晶に電界を印加して屈折率を変化させる場合、結晶の屈折率の変化は、結晶の温度に依存する。屈折率の変化の大きさが温度により変化すると、光スイッチの出力光の強度も変化することになる。光スイッチの動作をより安定させるためには、電気光学結晶の、屈折率変化が生じる領域の温度を適正な温度範囲内で維持する必要がある。
【０００６】
特許文献１に記載された光スイッチは、電気光学結晶の屈折率変化の温度依存性を考慮した構造になっていない。このため、設置環境や周囲の温度によっては、光スイッチの動作が不安定になる場合がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解決することのできる光スイッチを提供することにある。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の光スイッチは、電気光学結晶の内部に電極部を備え、該電極部への電圧供給を制御することで前記電気光学結晶に入射する光に対する反射および透過の状態が切り替わる光スイッチであって、
前記電気光学結晶の内部の、前記電極部が形成された電極形成領域の端部に隣接する領域に、前記電極形成領域の端部に沿って形成された熱伝導領域を備え、該熱伝導領域を通じて、前記電極形成領域を加熱もしくは冷却して、該電極形成領域の温度を予め定められた温度範囲内で保つ保温手段を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態である光スイッチの主要部の上面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの線Ａ−Ａによる断面図である。
【図１Ｃ】図１Ａの線Ｂ−Ｂによる断面図である。
【図２】図１Ａに示す光スイッチの電界印加時に形成される屈折率変化領域を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態である光スイッチの構成を説明するためのブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態である光スイッチの変形例を示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の第２の実施形態である光スイッチの上面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの線Ａ−Ａによる断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａの線Ｂ−Ｂによる断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態である光スイッチの、入射光の進行方向における電極部の位置関係を示す模式図である。
【図７Ａ】本発明の第３の実施形態である光スイッチの上面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの線Ａ−Ａによる断面図である。
【図７Ｃ】図７Ａの線Ｂ−Ｂによる断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態である光スイッチの構成を説明するためのブロック図である。
【図９Ａ】本発明の第４の実施形態である光スイッチの上面図である。
【図９Ｂ】図９Ａの線Ａ−Ａによる断面図である。
【図９Ｃ】図９Ａの線Ｂ−Ｂによる断面図である。
【図１０Ａ】本発明の第１の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１０Ｂ】本発明の第１の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１０Ｃ】本発明の第１の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１０Ｄ】本発明の第１の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１０Ｅ】本発明の第１の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１０Ｆ】本発明の第１の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１０Ｇ】本発明の第１の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１０Ｈ】本発明の第１の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１１Ａ】本発明の第３の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１１Ｂ】本発明の第３の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１１Ｃ】本発明の第３の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１１Ｄ】本発明の第３の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１１Ｅ】本発明の第３の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１１Ｆ】本発明の第３の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１１Ｇ】本発明の第３の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１１Ｈ】本発明の第３の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１１Ｉ】本発明の第３の実施形態の光スイッチの電極形成方法を説明するための断面工程図である。
【図１２】画像表示装置の一例を示す模式図である。
【図１３】画像形成装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１０】
３ａ、３ｂ  温度制御素子
４ａ、４ｂ  金属層
１０、１１  光学結晶板
１３ａ、１３ｂ  電極部
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明における一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１Ａは、本発明の第１の実施形態である光スイッチの上面図、図１Ｂは、図１Ａの線Ａ−Ａによる断面図、図１Ｃは、図１Ａの線Ｂ−Ｂによる断面図である。
【００１３】
図１Ａから図１Ｃに示すように、光スイッチは、光学結晶板１０と、表面に電極部１３ａ、１３ｂが形成された光学結晶板１１とを積層した構造を有する。光学結晶板１０、１１は、電気光学効果を有する結晶（電気光学結晶）よりなる。
【００１４】
電極部１３ａ、１３ｂのそれぞれは、等間隔に配置され、かつ、面積最大となる主断面が同一平面内に配置された複数の線状電極を有する櫛形電極である。電極部１３ａと電極部１３ｂとは、互いの線状電極が交互に配置されており、各線状電極間の間隔は等間隔である。光学結晶板１０は、電極部１３ａ、１３ｂの櫛歯に相当する線状電極が形成された部分を覆うように、光学結晶板１１の表面に貼り付けられる。電極部１３ａ、１３ｂの線状電極が形成された部分に隣接して、金属層４ａ、４ｂが形成されている。なお、線状電極の間隔が等間隔であるとは、各線状電極間の距離が完全に一致している状態だけでなく、製造誤差等により線状電極間の間隔にズレが生じている状態をも含む。すなわち、線状電極の間隔は、入射光を反射させるための屈折率変化領域を形成できる程度に、等間隔であればよい。
【００１５】
図１Ａには、電極部１３ａ、１３ｂおよび金属層４ａ、４ｂを光学結晶板１０側から見た状態が透視図的に示されている。光学結晶板１０の表面に垂直な方向から見た場合、金属層４ａ、４ｂの形状はＬ形状であり、これら金属層４ａ、４ｂは、電極部１３ａ、１３ｂの互いの線状電極が交互に配置された領域（電極形成領域）を挟む（囲む）ように形成されている。
【００１６】
金属層４ａの一部は、光学結晶板１１の表面（光学結晶板１０で覆われていない面）において外部に露出しており、この露出面に、温度制御素子３ａが形成されている。これと同様に、金属層４ｂの一部も、光学結晶板１１の表面において外部に露出しており、この露出面に、温度制御素子３ｂが形成されている。
【００１７】
金属層４ａ、４ｂは、熱を通し易い金属材料、例えば、金やアルミなどの金属材料を用いて形成することが望ましいが、製造コストの改善や製造プロセスの簡略化を図るために、金属層４ａ、４ｂを電極部１３ａ、１３ｂの電極材料と同じ金属材料で形成してもよい。
【００１８】
温度制御素子３ａ、３ｂはいずれも、ペルチェ素子に代表される熱電変換素子と温度センサとからなる。熱電変換素子は、その発熱面が金属層４ａ、４ｂの露出面に接触するように設けられている。熱電変換素子は、電流が供給されることで発熱する。熱電変換素子が発熱すると、発熱面からの熱エネルギーによって、金属層４ａ、４ｂが加熱される。金属層４ａ、４ｂが加熱されると、その近傍領域（電極部１３ａ、１３ｂの電極形成領域を含む）の温度が上昇する。
【００１９】
また、熱電変換素子は、発熱面と接する部分から熱エネルギーを吸収する吸熱機能も備えている。具体的には、熱電変換素子であるペルチェ素子においては、直流電流を流すと、一方の面が吸熱し、反対面に発熱が起こる。電流の極性を逆転させると、その関係が反転する。これにより、吸熱が可能となる。
【００２０】
温度センサの出力に基づいて、熱電変換素子が設けられた領域の温度を検出する。この検出温度に基づいて電極形成領域の温度を推定するこができる。熱電変換素子が設けられた領域の温度と電極形成領域の推定温度との関係に基づいて、電極形成領域を一定の温度で維持するための閾値が予め決定されている。検出温度が閾値未満の場合は、熱電変換素子による発熱動作を行わせる。検出温度が閾値以上の場合は、熱電変換素子による吸熱動作を行わせる。この動作により、電極形成領域の温度を一定の温度範囲内で維持することが可能である。
【００２１】
図１Ａから図１Ｃに示したように構成された光学結晶板１０、１１を高温・高圧下で貼り合わせることで、光スイッチが形成される。高温・高圧下で貼り合わせた光学結晶板１０、１１は、１つの光学結晶（具体的には、電気光学結晶）と見なすことができる。すなわち、光学結晶板１０、１１を高温・高圧下で貼り合わせることで、内部に電極部および金属層（熱伝導領域）を備える電気光学結晶を形成することができる。
【００２２】
この光スイッチでは、電極部１３ａ、１３ｂ間に電圧を印加すると、電気光学効果により、電極部１３ａ、１３ｂを含む電極近傍領域の結晶の屈折率が変化する。
【００２３】
図２に、電極部１３ａ、１３ｂを含む電極近傍領域に形成される屈折率変化領域を模式的に示す。不図示の電圧制御部が、外部電源からの電極部１３ａ、１３ｂへの電圧の供給を制御する。
【００２４】
電極部１３ａ、１３ｂ間に電圧が印加されると、隣接する線状電極間において電界が発生し、その電界により、各線状電極を含む電極近傍領域の結晶の屈折率が変化する。この屈折率が変化した領域が、図２に示す屈折率変化領域１６である。入射光は、屈折率変化領域１６とその周りの結晶領域との界面（屈折率界面）において全反射する。入射光の入射角度は、この界面における全反射が可能な条件を満たすように設定することが望ましい。
【００２５】
なお、図２では、入射光が図面に向かって左側から屈折率変化領域に入射し、その反射光が右側へ向かう状態が示されているが、光の利用効率をより向上させるため、入射光は、図面に向かって手前側（または奥側）から屈折率変化領域に入射し、その反射光が奥側（または手前側）へ向かうように構成することが望ましい。
【００２６】
また、電極として不透明な材料を用いた場合、電極自身が入射光の一部を遮ることになるため、その分、光の利用効率が低下する。電極を透明電極にすることで、光の利用効率を向上させることができる。
【００２７】
電極部１３ａ、１３ｂ間に電圧が印加された場合は、屈折率変化領域１６が形成されるため、入射光は、その屈折率変化領域１６の界面で全反射される。一方、電極部１３ａ、１３ｂへの電圧の供給を停止すると、屈折率変化領域１６が形成されず、入射光は、そのまま電極部１３ａ、１３ｂの部分を透過する。
【００２８】
本実施形態の光スイッチは、不図示の電圧制御部が、電極部１３ａ、１３ｂへの電圧の供給を制御することで、入射光が反射される第１の状態と、入射光が透過する第２の状態との切り替えが可能となっている。
【００２９】
第１の状態では、電極部１３ａ、１３ｂに電圧を印加して屈折率変化領域を形成し、この屈折率変化領域の屈折率界面にて、入射光を反射する。第２の状態では、電極部１３ａ、１３ｂへの電圧供給を停止する。電圧供給の停止により、電極部１３ａ、１３ｂを含む領域において、電気光学効果による屈折率変化を生じなくなるため、入射光は電極部１３ａ、１３ｂ間を透過する。
【００３０】
また、本実施形態の光スイッチでは、不図示の温度制御部が、温度制御素子３ａ、３ｂの各熱電変換素子への電流供給を制御することで、金属層４ａ、４ｂの近傍の領域（電極部１３ａ、１３ｂの電極形成領域を含む）の温度を、一定の温度範囲内で維持する。
【００３１】
具体的に説明すると、温度制御素子３ａ、３ｂは、図３に示すように、温度制御部５０に接続されている。温度制御部５０は、温度制御素子３ａ、３ｂの各熱電変換素子への電流供給を制御する回路である。
【００３２】
温度制御素子３ａ、３ｂの各温度センサの出力が、温度制御部５０に供給されている。温度制御部５０は、温度制御素子３ａの温度センサにより検出された温度が閾値未満の場合は、温度制御素子３ａの熱電変換素子による発熱動作を行わせ、検出温度が閾値以上の場合は、温度制御素子３ａの熱電変換素子による吸熱動作を行わせる。同様に、温度制御部５０は、温度制御素子３ｂの温度センサにより検出された温度が閾値未満の場合は、温度制御素子３ｂの熱電変換素子による発熱動作を行わせ、検出温度が閾値以上の場合は、温度制御素子３ｂの熱電変換素子による吸熱動作を行わせる。これにより、電極形成領域の温度を一定の温度範囲内で維持する。
【００３３】
なお、温度センサは、温度制御素子３ａ、３ｂの一方に設けられてもよい。
【００３４】
また、温度センサは、温度制御素子３ａ、３ｂ以外の領域（望ましくは、電極形成領域の近傍領域）に１つまたは複数配置されてもよい。この場合、温度制御素子３ａ、３ｂは、熱電変換素子のみで構成される。
【００３５】
上述したように、本実施形態の光スイッチによれば、熱伝導領域である金属層４ａ、４ｂと温度制御素子３ａ、３ｂと温度制御部５０とからなる保温手段が、電極部１３ａ、１３ｂを含む領域（電極形成領域）の温度を一定温度範囲内で維持し、その状態で、電圧制御部が、電極部１３ａ、１３ｂへの電圧の供給を制御する。これにより、設置環境や周囲の温度に関係なく、屈折率変化が生じる領域の温度を適正な温度範囲内で維持することができ、その結果、一定強度の出力光を得ることができる。
【００３６】
また、保温手段は、電気光学結晶の内部に形成された金属層４ａ、４ｂ（熱伝導領域）を通じて電極部１３ａ、１３ｂを含む領域を加熱または吸熱する構造であるため、電気光学結晶全体を加熱または吸熱する構造に比べて、電極部１３ａ、１３ｂを含む領域を一定温度範囲内で維持するのに必要な熱エネルギーが少なく、また、構造も小さい。よって、消費電力化および小型化を図ることが可能である。
【００３７】
なお、電極形成領域の温度を一定の温度範囲内で維持することができるのであれば、金属層４ａ、４ｂはどのような位置に設けても良い。例えば、金属層４ｂが電極部１３ｂと交差するように構成してもよい。この場合は、図４に示すように、金属層４ｂの、電極部１３ｂとの交差部の断面形状は、Ｃ形状である。
【００３８】
電極部１３ｂと金属層４ｂとの間には絶縁層１０ａが形成される。例えば、金属層４ｂとなる金属材料を蒸着した後、その金属層の電極部１３ｂと交差する部分をエッチングし、そこに、絶縁層１０ａとなる材料を堆積し、その表面を研磨する、といった工程によって、絶縁層１０ａを形成する。
【００３９】
絶縁層１０ａは、電極部１３ｂと金属層４ｂとを絶縁することができるのであれば、どのような材料であってもよい。例えば、絶縁層１０ａは、光学結晶板１０と同じ材料で形成してもよい。なお、電極部１３ｂと金属層４ｂとが接することがない場合は、絶縁層１０ａを設ける必要はない。例えば、電極部１３ｂと金属層４ｂとの間に空隙を設ける場合は、絶縁層１０ａは不要である。
【００４０】
また、金属層４ａ、４ｂの一方を省略してもよい。さらに、金属層の数は３つ以上であってもよい。
【００４１】
さらに、金属層４ａ、４ｂの厚さは、電極部１３ａ、１３ｂに電圧を印加することで形成される屈折率変化領域の厚さ（またはその厚さに近い値）とすることが望ましい。
【００４２】
また、光学結晶板１０、１１を、結晶の構造が変化する相転移温度以上で透明となり、相転移温度付近で大きな屈折率を得られる電気光学結晶、例えば、ＫＴＮ（タンタル酸ニオブ酸カリウム：KTa1-xNbxO3）により構成することもできる。この場合は、電極形成領域の温度を相転移温度以上で維持する。より望ましくは、電極形成領域の温度を、相転移温度以上、かつ、相転移温度近傍に維持する。この状態で、電極部１３ａ、１３ｂへの電圧の供給を制御してスイッチ動作を行う。電気光学結晶を透明な状態で維持することで、電気光学結晶を透過する光の光量が増大し、その分、消光比を高くすることができる。
【００４３】
なお、電気光学結晶を相転移温度以上の温度で維持する場合、その温度制御範囲の上限値は、電気光学結晶の屈折率の温度依存性を考慮して、光スイッチが動作する範囲内とする。具体的には、以下のようにして温度制御範囲の上限値は決まる。
【００４４】
電気光学結晶の温度が上昇すると、電気光学結晶の屈折率が変化し、それに伴って、屈折率変化領域の屈折率界面において入射光が全反射するときの臨界角も変化する。このため、例えば、入射光の屈折率界面に対する入射角を相転移温度における臨界角に設定した場合、温度上昇により臨界角が変化すると、設定した入射角が臨界角よりも小さくなる。この場合、入射光は屈折率変化領域の屈折率界面にて全反射されず、屈折率変化領域を透過することになり、その結果、光スイッチが動作しなくなる。したがって、温度制御範囲の上限値は、臨界角が設定した入射角を超えない温度とされる。臨界角が設定した入射角を超えない温度の条件は、線状電極の間隔、印加電圧の大きさ、および入射角の各パラメータにより規定することができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図５Ａは、本発明の第２の実施形態である光スイッチの上面図、図５Ｂは、図５Ａの線Ａ−Ａによる断面図、図５Ｃは、図５Ａの線Ｂ−Ｂによる断面図である。
【００４６】
図５Ａから図５Ｃに示すように、光スイッチは、光学結晶板１０と、表面に電極部１３ａ、１３ｂが形成された光学結晶板１１と、表面に電極部１４ａ、１４ｂが形成された光学結晶板１１とを積層した構造を有する。光学結晶板１０〜１２は、電気光学効果を有する結晶（電気光学結晶）よりなる。
【００４７】
光学結晶板１１には、電極部１３ａ、１３ｂを含む電極形成領域を挟むようにＬ形状の金属層４ａ、４ｂが形成されており、金属層４ａ、４ｂの各露出面に、温度制御素子３ａ、３ｂが形成されている。これら電極部１３ａ、１３ｂ、金属層４ａ、４ｂおよび温度制御素子３ａ、３ｂは、第１の実施形態の光スイッチに形成されたものと同様のものである。
【００４８】
電極部１４ａ、１４ｂは、電極部１３ａ、１３ｂと同様の櫛形状電極であり、互いの線状電極が交互に配置されている。電極部１４ａ、１４ｂの各線状電極間の間隔は等間隔であり、電極部１３ａ、１３ｂの各線状電極間の間隔と同じである。
【００４９】
光学結晶板１１は、電極部１４ａ、１４ｂの櫛歯に相当する線状電極が形成された部分を覆うように、光学結晶板１２の表面に貼り付けられる。電極部１４ａ、１４ｂの線状電極が形成された部分に隣接して、金属層６ａ、６ｂが形成されている。電極部１４ａ、１４ｂおよび金属層６ａ、６ｂを光学結晶板１０の表面に垂直な方向から見た場合、金属層６ａ、６ｂの形状はＬ形状であり、これら金属層６ａ、６ｂは、電極部１４ａ、１４ｂの互いの線状電極が交互に配置された領域（電極形成領域）を挟むように形成されている。
【００５０】
金属層６ａの一部は、光学結晶板１２の表面（光学結晶板１１で覆われていない面）において外部に露出しており、この露出面に、温度制御素子５ａが形成されている。これと同様に、金属層６ｂの一部も、光学結晶板１２の表面において外部に露出しており、この露出面に、温度制御素子５ｂが形成されている。金属層６ａ、６ｂは、金属層４ａ、４ｂを構成する金属材料と同じ材料で形成する。温度制御素子５ａ、５ｂは、温度制御素子３ａ、３ｂの構成と基本的に同じである。
【００５１】
図５Ａには、光学結晶板１１の表面に形成された電極部１３ａ、１３ｂを光学結晶板１０側から見た状態が透視図的に示されている。電極部１３ａ、１３ｂよりなる第１の電極形成領域は、電極部１４ａ、１４ｂよりなる第２の電極形成領域上から少しずれた位置に形成されている。ただし、図５Ｂに示すように、図５ＡのＡ−Ａ線により光学結晶板１０〜１２を切断した断面に垂直な方向から見た場合、電極部１３ａ、１３ｂの各線状電極の位置と、電極部１４ａ、１４ｂの各線状電極の位置は一致する。
【００５２】
また、第１および第２の電極形成領域は、入射光の進行方向に順に配置されている。すなわち、第１および第２の電極形成領域は、光路上に位置する。入射光の進行方向に沿って第１および第２の電極形成領域を見た場合、第１および第２の電極形成領域は、互いの領域の電極部の複数の線状電極からなる電極面（または電極部が形成された面）が平行になるように積層されている。
【００５３】
図６は、入射光の進行方向における電極部１３ａ、１３ｂと電極部１４ａ、１４ｂの位置関係を示す模式図である。図６に示す断面は、図５ＡのＣ−Ｃ線における部分断面である。
【００５４】
図６に示すように、電極部１３ａ、１３ｂよりなる第１の電極形成領域と電極部１４ａ、１４ｂよりなる第２の電極形成領域は、入射光の進行方向に沿って順に配置されている。入射光１５の進行方向に沿って見た場合、電極部１３ａ、１３ｂの各線状電極は、電極部１４ａ、１４ｂの各線状電極と重なる。
【００５５】
図５Ａから図５Ｃに示した光学結晶板１０〜１２を高温・高圧下で貼り合わせることで光スイッチを形成する。高温・高圧下で貼り合わせた光学結晶板１０〜１２は、１つの光学結晶（具体的には、電気光学結晶）と見なすことができる。すなわち、光学結晶板１０〜１２を高温・高圧下で貼り合わせることで、内部に複数の電極部（複数の電極形成領域）および金属層（熱伝導領域）を備える電気光学結晶を形成することができる。
【００５６】
この光スイッチでは、図６に示すように、電極面（または電極形成面）に対して入射角θで光を入射させる。ここで、電極面（または電極形成面）は、図２に示した屈折率変化領域１６とその周りの結晶領域との界面（屈折率界面）と平行であり、入射角θは、この界面における全反射が可能な条件を満たす。また、入射角は、電極面（または電極形成面）の入射点に立てた垂線（曲面の場合は法線）と入射光束との為す角である。
【００５７】
また、光スイッチでは、入射光が反射される第１の状態と、入射光が透過する第２の状態とを切り替えることによりスイッチ動作が行われる。第１の状態では、電圧制御部が、電極部１３ａ、１３ｂ間に電圧を印加して第１の屈折率変化領域を形成するとともに、電極部１４ａ、１４ｂ間に電圧を印加して第２の屈折率変化領域を形成し、これら屈折率変化領域にて、入射光を反射する。第２の状態では、電極部１３ａ、１３ｂおよび電極部１４ａ、１４ｂへの電圧供給を停止する。電圧供給の停止により、電極部１３ａ、１３ｂおよび電極部１４ａ、１４ｂの各領域において、電気光学効果による屈折率変化を生じなくなるため、入射光はこれら領域を透過する。
【００５８】
なお、屈折率変化領域の界面は、部分的に、全反射の条件を満たさない領域を含んでおり、この領域において、入射光の一部が透過する。全反射の条件を満たさない領域の範囲は、線状電極の間隔や印加電圧の大きさ（電界の大きさ）に依存する。
【００５９】
本実施形態の光スイッチにおいては、電極部１３ａ、１３ｂに電圧を印加することで形成された第１の屈折率変化領域の屈折率界面で入射光を反射し、さらに、電極部１４ａ、１４ｂに電圧を印加することで形成された第２の屈折率変化領域の屈折率界面で、第１の屈折率変化領域を透過した光を反射する。これにより、高い消光比を得ることが可能となっている。
【００６０】
入射光の進行方向に沿って形成される電極形成領域の数（屈折率変化領域の数）を３つ以上とすることで、消光比をさらに改善することができる。ただし、電極形成領域（屈折率変化領域）の数を増大すると、それにともなって電極の数および容量も増えるため、省電力化および小型化の観点からは望ましくない。電極形成領域（屈折率変化領域）の数は、消光比と省電力化および小型化との関係を考慮して決定することが望ましい。
【００６１】
また、本実施形態の光スイッチでは、図示はされていないが、温度制御素子３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂのそれぞれに設けられた熱電変換素子および温度センサは、温度制御部に接続されている。温度制御部は、図３に示した温度制御部５０に相当するものである。温度制御部は、温度制御素子３ａの温度センサにより検出された温度が閾値未満の場合は、温度制御素子３ａの熱電変換素子による発熱動作を行わせ、検出温度が閾値以上の場合は、温度制御素子３ａの熱電変換素子による吸熱動作を行わせる。同様に、温度制御部は、温度制御素子３ｂ、５ａ、５ｂのそれぞれについて、温度センサにより検出された温度が閾値未満の場合は、熱電変換素子による発熱動作を行わせ、検出温度が閾値以上の場合は、熱電変換素子による吸熱動作を行わせる。これにより、金属層４ａ、４ｂの近傍の領域（電極部１３ａ、１３ｂよりなる第１の電極形成領域を含む）と金属層６ａ、６ｂの近傍の領域（電極部１４ａ、１４ｂよりなる第２の電極形成領域）の温度をそれぞれ一定の温度範囲内で維持する。
【００６２】
このように、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、熱伝導領域である金属層４ａ、４ｂ、６ａ、６ｂと温度制御素子３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂと温度制御部とからなる保温手段が、電極部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂを含む領域の温度を一定温度範囲内で維持し、その状態で、電圧制御部が、電極部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂへの電圧の供給を制御する。これにより、設置環境や周囲の温度に関係なく、屈折率変化が生じる領域の温度を適正な温度範囲内で維持することができ、その結果、一定強度の出力光を得ることができる。
【００６３】
また、保温手段は、電気光学結晶の内部に形成された熱伝導領域を通じて電極部を含む領域を加熱または吸熱する構造であるため、電気光学結晶全体を加熱または吸熱する構造に比べて、電極部を含む領域を一定温度範囲内で維持するのに必要な熱エネルギーが少なく、また、構造も小さい。このため、消費電力化および小型化を図ることが可能である。
【００６４】
なお、電極部を含む領域の温度を一定の温度範囲内で維持することができるのであれば、金属層４ａ、４ｂ、６ａ、６ｂはどのような位置に設けても良い。例えば、金属層４ａ、４ｂ、６ａ、６ｂの少なくとも１つが、図４に示したように電極部と交差するように形成してもよい。
【００６５】
また、光学結晶板１１、１２のそれぞれに形成される金属層の数は、１つまたは複数であってもよい。
【００６６】
さらに、金属層の厚さは、電極部に電圧を印加することで形成される屈折率変化領域の厚さ（またはその厚さに近い値）とすることが望ましい。
【００６７】
また、本実施形態においても、第１の実施形態の場合と同様に、光学結晶板１０〜１２を、相転移温度以上で透明となる電気光学結晶（例えば、ＫＴＮ）により構成してもよい。この場合は、電極部１３ａ、１３ｂを含む領域および電極部１４ａ、１４ｂを含む領域をそれぞれ相転移温度以上で維持する。より望ましくは、電極部１３ａ、１３ｂを含む領域および電極部１４ａ、１４ｂを含む領域の温度を、相転移温度以上、かつ、相転移温度近傍に維持する。この状態で、電極部１３ａ、１３ｂへの電圧の供給および電極部１４ａ、１４ｂへの電圧の供給を制御してスイッチ動作を行う。電気光学結晶を透明な状態で維持することで、電気光学結晶を透過する光の光量が増大し、その分、消光比を高くすることができる。なお、電気光学結晶を相転移温度以上の温度で維持する場合、その温度制御範囲の上限値は、第１の実施形態で説明したとおりである。
【００６８】
（第３の実施形態）
図７Ａは、本発明の第３の実施形態である光スイッチの上面図、図７Ｂは、図７Ａの線Ａ−Ａによる断面図、図７Ｃは、図７Ａの線Ｂ−Ｂによる断面図である。
【００６９】
本実施形態の光スイッチは、保温手段の構成が異なる以外は、第１の実施形態の光スイッチと同様の構成のものである。図７Ａには、光学結晶板１１の表面に形成された電極部１３ａ、１３ｂおよびこれら電極部１３ａ、１３ｂの周囲に設けられた流路１を、光学結晶板１０側から見た状態が透視図的に示されている。図７Ａに示すように、電極面に垂直な方向から見た場合に、流路１は、電極部１３ａ、１３ｂが形成された電極形成領域を囲むように設けられている。
【００７０】
図７Ｂおよび図７Ｃでは、流路１の領域を明確にするために、流路１は、縦線の領域で示している。流路１は、電極部１３ａ、１３ｂと交差する。図７Ｃに示すように、流路１の電極部１３ｂとの交差部の断面形状は、Ｃ形状である。この交差部において、電極部１３ｂ上に絶縁層１０ｂが形成されている。すなわち、絶縁層１０ｂは、流路１内において、電極部１３ｂの露出面を覆うように形成されている。これにより、例えば流路１内を流れる流体に電極部１３ｂの一部が晒されて、その部分が腐食等により劣化することを抑制する。絶縁層１０ｂは、流路１内に露出した電極部１３ｂの部分を保護することができるのであれば、どのような材料で形成してもよい。例えば、絶縁層１０ｂは、光学結晶板１０と同じ材料で形成してもよい。
【００７１】
また、流路１の一方の端部は、光学結晶板１０、１１の双方に跨って形成されており、この部分に、光学結晶板の外部の空間と連通する第１の開口部が形成されている。また、流路１の他方の端部も、光学結晶板１０、１１の双方に跨って形成されており、この部分に、光学結晶板の外部の空間と連通する第２の開口部が形成されている。ここでは、第１の開口部は、流入部１ａに連通し、第２の開口部は、流出部１ｂに連通している。
【００７２】
図８に、流体供給部から供給された流体の流路内の流れを模式的に示す。
【００７３】
図８に示すように、流入部１ａは、一定の温度範囲内に維持された流体（気体または液体）を供給する流体供給部５１の流体供給路に連結されている。流出部１ｂは、流体供給部５１の流体回収路に連結されている。
【００７４】
流体供給部５１は、流入部１ａから流路１内に流体を供給し、その供給した流体を流出部１ｂから回収する。流体供給部５１は、流路１内に供給する流体の温度を一定の温度範囲に維持する機能を備える。一定の温度範囲内に維持された流体が、流路１内を循環することで、電極部１３ａ、１３ｂの電極形成領域の温度を一定温度範囲内に維持することが可能である。
【００７５】
図７Ａから図７Ｃに示した光学結晶板１０〜１２を高温・高圧下で貼り合わせることで光スイッチを形成する。高温・高圧下で貼り合わせた光学結晶板１０〜１２は、１つの光学結晶（具体的には、電気光学結晶）と見なすことができる。すなわち、光学結晶板１０〜１２を高温・高圧下で貼り合わせることで、内部に複数の電極部（複数の電極形成領域）および流路（熱伝導領域）を備える電気光学結晶を形成することができる。
【００７６】
本実施形態の光スイッチでは、熱伝導領域である流路１と流体供給部５１とからなる保温手段が、電極部１３ａ、１３ｂを含む領域の温度を一定温度範囲内で維持し、その状態で、電圧制御部が、電極部１３ａ、１３ｂへの電圧の供給を制御する。これにより、設置環境や周囲の温度に関係なく、屈折率変化が生じる領域の温度を適正な温度範囲内で維持することができ、その結果、一定強度の出力光を得ることができる。
【００７７】
また、保温手段は、電気光学結晶の内部に形成された熱伝導領域を通じて電極部を含む領域を加熱または吸熱する構造であるため、電気光学結晶全体を加熱または吸熱する構造に比べて、電極部を含む領域を一定温度範囲内で維持するのに必要な熱エネルギーが少なく、また、構造も小さい。このため、消費電力化および小型化を図ることが可能である。
【００７８】
なお、流路１は、図７Ａ〜図７Ｃに示した構成に限定されるものではない。流路１は、電極部１３ａ、１３ｂを含む領域の温度を一定の温度範囲内で維持することができるのであれば、どのように配置されてもよい。
【００７９】
また、本実施形態においても、第１の実施形態の場合と同様に、光学結晶板１０、１１を、相転移温度以上で透明となる電気光学結晶（例えば、ＫＴＮ）により構成してもよい。この場合は、電極部１３ａ、１３ｂを含む電極形成領域の温度を、相転移温度以上で維持する。より望ましくは、電極部１３ａ、１３ｂを含む電極形成領域の温度を、相転移温度以上、かつ、相転移温度近傍に維持する。この状態で、電極部１３ａ、１３ｂへの電圧の供給を制御してスイッチ動作を行う。電気光学結晶を透明な状態で維持することで、電気光学結晶を透過する光の光量が増大し、その分、消光比を高くすることができる。なお、電極形成領域を相転移温度以上の温度で維持する場合、その温度制御範囲の上限値は、第１の実施形態で説明したとおりである。
【００８０】
（第４の実施形態）
図９Ａは、本発明の第４の実施形態である光スイッチの上面図、図９Ｂは、図９Ａの線Ａ−Ａによる断面図、図９Ｃは、図９Ａの線Ｂ−Ｂによる断面図である。
【００８１】
図９Ａから図９Ｃに示すように、光スイッチは、光学結晶板１０と、表面に電極部１３ａ、１３ｂが形成された光学結晶板１１と、表面に電極部１４ａ、１４ｂが形成された光学結晶板１１とを積層した構造を有する。光学結晶板１０〜１２は、電気光学効果を有する結晶（電気光学結晶）よりなる。
【００８２】
図９Ａには、光学結晶板１１の表面に形成された電極部１３ａ、１３ｂおよびこれら電極部１３ａ、１３ｂの周囲に設けられた流路１を、光学結晶板１０側から見た状態が透視図的に示されている。電極面に垂直な方向から見た場合に、流路１は、電極部１３ａ、１３ｂが形成された電極形成領域を囲むように設けられている。この流路１の構成は、第３の実施形態の光スイッチのものと同じである。また、電極面に垂直な方向から見た場合に、流路７が、電極部１４ａ、１４ｂが形成された電極形成領域を囲むように設けられている。電極部１３ａ、１３ｂおよび電極部１４ａ、１４ｂは、第２の実施形態の光スイッチの電極部と同じである。
【００８３】
図９Ｂおよび図９Ｃでは、流路１、７の領域を明確にするために、流路１、７は、縦線の領域で示している。流路７は、流路１と同様な構造であって、電極部１４ａ、１４ｂと交差する。図９Ｃに示すように、流路７の電極部１４ｂとの交差部の断面形状は、Ｃ形状である。この交差部において、電極部１４ｂ上に絶縁層１０ｃが形成されている。すなわち、絶縁層１０ｃは、流路７内において、電極部１４ｂの露出面を覆うように形成されている。これにより、例えば流路７内を流れる流体に電極部１４ｂの一部が晒されて、その部分が腐食等により劣化することを抑制する。絶縁層１０ｃは、流路７内に露出した電極部１４ｂの部分を保護することができるのであれば、どのような材料で形成してもよい。例えば、絶縁層１０ｃは、光学結晶板１０と同じ材料で形成してもよい。
【００８４】
また、流路７の一方の端部は、光学結晶板１１、１２の双方に跨って形成されており、この部分に、光学結晶板の外部の空間と連通する第１の開口部が形成されている。また、流路７の他方の端部も、光学結晶板１１、１２の双方に跨って形成されており、この部分に、光学結晶板の外部の空間と連通する第２の開口部が形成されている。ここでは、第１の開口部は、流入部７ａに連通し、第２の開口部は、流出部７ｂに連通している。
【００８５】
流入部１ａ、７ａおよび流出部１ｂ、７ｂは、それぞれ不図示の流体供給部に連結されている。流体供給部は、図８に示した流体供給部５１に相当するものである。流体供給部は、流入部１ａから流路１内に一定の温度範囲内に維持した流体を供給し、その供給した流体を流出部１ｂから回収する。このように一定の温度範囲内に維持された流体が、流路１内を循環することで、電極部１３ａ、１３ｂの電極形成領域の温度を一定温度範囲内に維持することが可能である。
【００８６】
また、流体供給部は、流入部７ａから流路７内に一定の温度範囲内に維持した流体を供給し、その供給した流体を流出部７ｂから回収する。このように一定の温度範囲内に維持された流体が、流路７内を循環することで、電極部１４ａ、１４ｂの電極形成領域の温度を一定温度範囲内に維持することが可能である。
【００８７】
図９Ａから図９Ｃに示した光学結晶板１０〜１２を高温・高圧下で貼り合わせることで光スイッチを形成する。高温・高圧下で貼り合わせた光学結晶板１０〜１２は、１つの光学結晶（具体的には、電気光学結晶）と見なすことができる。すなわち、光学結晶板１０〜１２を高温・高圧下で貼り合わせることで、内部に複数の電極部（複数の電極形成領域）および流路（熱伝導領域）を備える電気光学結晶を形成することができる。
【００８８】
本実施形態の光スイッチでは、熱伝導領域である流路１、７と流体供給部とからなる保温手段が、電極部１３ａ、１３ｂを含む電極形成領域および電極部１４ａ、１４ｂを含む電極形成領域の温度をそれぞれ一定の温度範囲内で維持する。この状態で、電圧制御部が、電極部１３ａ、１３ｂへの電圧の供給および電極部１４ａ、１４ｂへの電圧の供給を制御する。電圧制御によるスイッチ動作は、第２の実施形態の光スイッチで説明したとおりである。これにより、設置環境や周囲の温度に関係なく、屈折率変化が生じる領域の温度を適正な温度範囲内で維持することができ、その結果、一定強度の出力光を得ることができる。
【００８９】
また、保温手段は、電気光学結晶の内部に形成された熱伝導領域を通じて電極部を含む領域を加熱または吸熱する構造であるため、電気光学結晶全体を加熱または吸熱する構造に比べて、電極部を含む領域を一定温度範囲内で維持するのに必要な熱エネルギーが少なく、また、構造も小さい。このため、消費電力化および小型化を図ることが可能である。
【００９０】
なお、流路１、７は、図９Ａ〜図９Ｃに示した構成に限定されるものではない。流路１、７は、電極部を含む領域の温度を一定の温度範囲内で維持することができるのであれば、どのように配置されてもよい。
【００９１】
また、本実施形態においても、第１の実施形態の場合と同様に、光学結晶板１０〜１２を、相転移温度以上で透明となる電気光学結晶（例えば、ＫＴＮ）により構成してもよい。この場合は、電極部１３ａ、１３ｂを含む電極形成領域および電極部１４ａ、１４ｂを含む電極形成領域の温度をそれぞれ、相転移温度以上で維持する。より望ましくは、電極部１３ａ、１３ｂを含む電極形成領域および電極部１４ａ、１４ｂを含む電極形成領域の温度をそれぞれ、相転移温度以上、かつ、相転移温度近傍に維持する。この状態で、電極部１３ａ、１３ｂへの電圧の供給および電極部１４ａ、１４ｂへの電圧の供給を制御してスイッチ動作を行う。電気光学結晶を透明な状態で維持することで、電気光学結晶を透過する光の光量が増大し、その分、消光比を高くすることができる。なお、電極形成領域を相転移温度以上の温度で維持する場合、その温度制御範囲の上限値は、第１の実施形態で説明したとおりである。
【００９２】
［電極形成方法］
上述した各実施形態の光スイッチは、既存の半導体プロセスを利用して形成することができる。
【００９３】
図１０Ａ〜図１０Ｈは、本発明の第１の実施形態の光スイッチの電極形成方法の一手順を示す断面工程図である。
【００９４】
まず、電気光学結晶９０の表面にレジスト９１を塗布する（図１０Ａの工程）。次に、電極パターンが形成されたマスク９２を用いて、レジスト９１が塗布された面をマスキングし、その塗布面を露光する（図１０Ｂの工程）。次に、レジスト９１の露光された部分を除去する（図１０Ｃの工程）。
【００９５】
次に、露光部分が除去されたレジスト９１をマスクとして用いて、電気光学結晶９０の露出した表面をエッチングする（図１０Ｄの工程）。エッチング材料は、フッ化水素等である。
【００９６】
次に、電気光学結晶９０のエッチングされた部分に電極材料（金、白金など）を堆積して電極９３および金属層９５を形成し（図１０Ｅの工程）、その後、レジスト９１を除去する（図１０Ｆの工程）。電極９３は、図６Ａに示した電極部１３ａ、１３ｂである。金属層９５は、図１Ａに示した金属層４ａ、４ｂである。
【００９７】
次に、電気光学結晶９０の表面と電極９３および金属層９５の各表面とが同じ高さになるように、それらの面を研磨する（図１０Ｇの工程）。これにより、図１Ａに示した光学結晶板１１を得る。
【００９８】
最後に、電気光学結晶９０の電極９３および金属層９５が形成された面と、電気光学結晶９４の面とを、高温、高圧の条件下で密着させることで、電気光学結晶９０、９４を貼り合わせる（図１０Ｈの工程）。この貼り合わせ工程において、電気光学結晶９０、９４の貼り合わせる面は、十分な平坦度を有する面に加工してあるものとする。
【００９９】
以上のように、図１０Ａ〜図１０Ｈの工程を適用することで、図１Ａから図１Ｃに示した光スイッチの構造を実現することができる。
【０１００】
本発明の第２の実施形態の光スイッチを形成する場合は、まず、図１０Ａ〜図１０Ｈの工程を適用することにより、図５Ａに示したような、電極部１３ａ、１３ｂ、金属層４ａ、４ｂが、それぞれ形成された光学結晶板１１が形成される。そして、光学結晶板１０、１１を、高温、高圧の条件下で密着させる。この貼り合わせ工程において、光学結晶板の貼り合わせる面は、十分な平坦度を有する面に加工してあるものとする。
【０１０１】
次に、図１０Ａ〜図１０Ｈの工程を適用することにより、図５Ａに示したような、電極部１４ａ、１４ｂ、金属層６ａ、６ｂが、それぞれ形成された光学結晶板１２が形成される。そして、光学結晶板１１、１２を、高温、高圧の条件下で密着させる。この貼り合わせ工程において、光学結晶板の貼り合わせる面は、十分な平坦度を有する面に加工してあるものとし、また、光学結晶板１１側の電極部１３ａ、１３ｂと、光学結晶板１２側の電極部１４ａ、１４ｂとは正確に位置合わせが行われているものとする。
【０１０２】
このようにして、図５Ａから図５Ｃに示した光スイッチを実現することができる。
【０１０３】
図１１Ａ〜図１１Ｉは、本発明の第３の実施形態の光スイッチの電極形成方法の一手順を示す断面工程図である。
【０１０４】
まず、電気光学結晶９０の表面にレジスト９１を塗布する（図１１Ａの工程）。次に、電極パターンが形成されたマスク９２を用いて、レジスト９１が塗布された面をマスキングし、その塗布面を露光する（図１１Ｂの工程）。次に、レジスト９１の露光された部分を除去する（図１１Ｃの工程）。
【０１０５】
次に、露光部分が除去されたレジスト９１をマスクとして用いて、電気光学結晶９０の露出した表面をエッチングする（図１１Ｄの工程）。エッチング材料は、フッ化水素等である。エッチング後、流路（図７Ａの流路１）となる領域にレジストを塗布する（図１１Ｅの工程）。
【０１０６】
次に、図１１Ｄの工程でマスクとして用いたレジスト９１と図１１Ｅの工程で塗布したレジストとを蒸着用のマスクとして用いて、電気光学結晶９０のエッチングされた部分に電極材料（金、白金など）を堆積して電極９３を形成する（図１１Ｆの工程）。その後、蒸着用のマスクとして用いたレジストを除去する（図１１Ｇの工程）。そして、電気光学結晶９０の表面と電極９３の表面とが同じ高さになるように、それらの面を研磨する（図１１Ｈの工程）。
【０１０７】
次に、上記の図１１Ａ〜図１１Ｄの工程を適用して、図７Ｃに示したような、流路１の一部が形成された電気光学結晶９４を形成する。このとき、図７Ｃに示した絶縁層１０ｂも形成する。
【０１０８】
最後に、電気光学結晶９０の電極９３が形成された面と電気光学結晶９４の流路１の一部が形成された面とを、高温、高圧の条件下で密着させることで、電気光学結晶９０、９４を貼り合わせる（図１１Ｉの工程）。この貼り合わせ工程において、電気光学結晶９０、９４の貼り合わせる面は、十分な平坦度を有する面に加工してあるものとする。
【０１０９】
以上のように、図１１Ａ〜図１１Ｉの工程を適用することで、図７Ａから図７Ｃに示した光スイッチを実現することができる。
【０１１０】
本発明の第４の実施形態の光スイッチを形成する場合は、まず、図１１Ａ〜図１１Ｉの工程を適用することにより、図９Ａから図９Ｃに示したような、電極部１３ａ、１３ｂ、絶縁層１０ｃおよび流路１、７の一部を有する光学結晶板１１と、流路１の一部および絶縁層１０ｂを有する光学結晶板１０とをそれぞれ形成する。そして、光学結晶板１１の電極部１３ａ、１３ｂおよび流路１の一部が形成された面と、光学結晶板１０の流路１の一部および絶縁層１０ｂが形成された面とを貼り合わせる。
【０１１１】
次に、図１１Ａ〜図１１Ｈの工程を適用することにより、図９Ａから図９Ｃに示したような、電極部１４ａ、１４ｂおよび流路７の一部を有する光学結晶板１２を形成する。そして、光学結晶板１２の電極部１４ａ、１４ｂおよび流路７の一部が形成された面と、光学結晶板１１の流路７の一部および絶縁層１０ｃが形成された面とを貼り合わせる。このようにして、図９Ａから図９Ｃに示した光スイッチを実現することができる。
【０１１２】
本発明の光スイッチは、光通信装置、画像表示装置や画像形成装置等に適用することができる。以下に、光スイッチの適用例として、画像表示装置および画像形成装置を説明する。
【０１１３】
［画像表示装置］
本発明の光スイッチを備える画像表示装置の構成について説明する。
【０１１４】
図１２は、画像表示装置の一例を示す模式図である。この画像表示装置は、レーザ光源１０２、１０３、１０４、コリメータレンズ１０５、１０６、１０７、反射ミラー１０８、ダイクロイックミラー１０９、１１０、水平走査ミラー１１５、垂直走査ミラー１１６、および光スイッチ１１８、１１９、１２０を収容した筐体１００を有する。光スイッチ１１８、１１９、１２０は、本発明の光スイッチである。
【０１１５】
レーザ光源１０２からのレーザ光の進行方向に、コリメータレンズ１０５、光スイッチ１１８、および反射ミラー１０８が順に配置されている。コリメータレンズ１０５からの平行光束が光スイッチ１１８に入射する。光スイッチ１１８は、不図示の制御部から供給される制御信号に応じて動作する。制御信号がオンの期間（電圧供給期間）は、光スイッチ１１８の電極部に電圧が印加され、屈折率変化領域が形成されるため、その屈折率変化領域にて入射光が反射される。この反射光は、反射ミラー１０８へ向かう光路から外れる。制御信号がオフの期間（電圧供給停止期間）は、入射光は光スイッチ１１８を透過して反射ミラー１０８へ向かう。
【０１１６】
レーザ光源１０３からのレーザ光の進行方向に、コリメータレンズ１０６、光スイッチ１１９、およびダイクロイックミラー１０９が順に配置されている。コリメータレンズ１０６からの平行光束が光スイッチ１１９に入射する。光スイッチ１１９においても、光スイッチ１１８と同様な動作が行われる。制御信号がオンの期間（電圧供給期間）は、屈折率変化領域にて入射光が反射され、その反射光は、ダイクロイックミラー１０９へ向かう光路から外れる。制御信号がオフの期間（電圧供給停止期間）は、入射光は光スイッチ１１９を透過してダイクロイックミラー１０９へ向かう。
【０１１７】
レーザ光源１０４からのレーザ光の進行方向に、コリメータレンズ１０７、光スイッチ１２０、およびダイクロイックミラー１１０が順に配置されている。コリメータレンズ１０７からの平行光束が光スイッチ１２０に入射する。光スイッチ１２０においても、光スイッチ１１８と同様な動作が行われる。制御信号がオンの期間（電圧供給期間）は、屈折率変化領域にて入射光が反射され、その反射光は、ダイクロイックミラー１１０へ向かう光路から外れる。制御信号がオフの期間（電圧供給停止期間）は、入射光は光スイッチ１２０を透過してダイクロイックミラー１１０へ向かう。
【０１１８】
ダイクロイックミラー１０９は、光スイッチ１１９からの光束と反射ミラー１０８にて反射された光束とが交差する位置に設けられている。ダイクロイックミラー１０９は、光スイッチ１１９からの光を反射し、反射ミラー１０８からの光を透過するような波長選択特性を有している。
【０１１９】
ダイクロイックミラー１１０は、光スイッチ１２０からの光束とダイクロイックミラー１０９からの光束とが交差する位置に設けられている。ダイクロイックミラー１０９は、光スイッチ１２０からの光を反射し、ダイクロイックミラー１０９からの光を透過するような波長選択特性を有している。
【０１２０】
水平走査ミラー１１５は、ダイクロイックミラー１１０からの光束の進行方向に配置されており、不図示の制御部からの水平走査制御信号によりその動作が制御される。垂直走査ミラー１１６は、水平走査ミラー１１５からの光束の進行方向に配置されており、不図示の制御部からの垂直走査制御信号によりその動作が制御される。
【０１２１】
レーザ光源１０２、１０３、１０４として、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色に対応する色のレーザ光を出射する光源を用いる。光スイッチ１１８、１１９、１２０をオンオフ制御し、かつ、水平走査ミラー１１５および垂直走査ミラー１１６を制御することで、スクリーン１１７上に、カラー画像を表示することができる。
【０１２２】
［画像形成装置］
本発明の光スイッチを備える画像形成装置の構成について説明する。
【０１２３】
図１３は、画像形成装置の一例を示す模式図である。この画像形成装置は、筐体２００、ｆθレンズ２２３および感光体２２４を有する。レーザ光源２０２、コリメータレンズ２０５、反射ミラー２０８、走査ミラー２２２、および光スイッチ２１８が、筐体２００内に収容されている。光スイッチ２１８は、本発明の光スイッチである。
【０１２４】
レーザ光源２０２からのレーザ光の進行方向に、コリメータレンズ２０５、光スイッチ２１８、および反射ミラー２０８が順に配置されている。コリメータレンズ２０５からの平行光束が光スイッチ２１８に入射する。光スイッチ２１８は、不図示の制御部から供給される制御信号に応じて動作する。制御信号がオンの期間（電圧供給期間）は、光スイッチ２１８の電極部に電圧が印加され、屈折率変化領域が形成されるため、その屈折率変化領域にて入射光が反射される。この反射光は、反射ミラー２０８へ向かう光路から外れる。制御信号がオフの期間（電圧供給停止期間）は、入射光は光スイッチ２１８を透過して反射ミラー２０８へ向かう。
【０１２５】
走査ミラー２２２は、反射ミラー２０８からの光束の進行方向に配置されており、不図示の制御部からの走査制御信号によりその動作が制御される。走査ミラー２２２からの光は、ｆθレンズ２２３を介して感光体２２４に照射される。
【０１２６】
光スイッチ２１８をオンオフ制御し、かつ、走査ミラー２２２を制御することで、感光体２２４上に画像を形成するができる。
【０１２７】
各実施形態の光スイッチにおいて、金属層および流路は、入射光の光路上から外れるように形成することが望ましい。
【０１２８】
また、電気光学結晶として、ＫＴＮの他、相転移温度を有するニオブ酸リチウム（リチウムナイオベート）等を用いてもよい。この場合も、ＫＴＮを用いた場合と同様な作用効果を得ることができる。
【０１２９】
各実施形態の光スイッチは、光変調装置全般に適用することができる。
【０１３０】
以上説明した本発明によれば、電極形成領域の温度を予め定められた温度範囲内で保った状態で、電極部への電圧の供給を制御してスイッチ動作を行う。これにより、設置環境や周囲の温度に関係なく、屈折率変化が生じる領域の温度を適正な温度範囲内で維持することができ、その結果、一定強度の出力光を得ることができる。
【０１３１】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成および動作については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、当業者が理解し得る様々な変更を行うことができる。
【０１３２】
この出願は、２００８年６月５日に出願された日本出願特願２００８−１４８１３６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
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【図１０Ｈ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１１Ｈ】
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【図１１Ｉ】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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