(57)【要約】 光学的に透明な電気光学領域を備えたナノ複合材料光学変調器。電気光学領域は２次光学非線形特性を示す。ナノ複合材料光学変調器は、さらに、少なくとも１層が電気光学領域に接触した１または複数の誘電体層と、電気光学領域に近接した１または複数の領域を備える。上述した複数の要素の少なくとも１つは、体積比約０．２５％から約７０％のナノ粒子が充填されているナノ複合材料である。
2018508836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次非線形特性を示す電気光学材料を備えた、光学透過性ベース位相シフト効果のための光学的に透明な電気光学領域と、
少なくとも１層が前記電気光学領域に接触した１または複数の誘電体層と、
前記電気光学領域に近接した１または複数の電極とを備え、
上述した複数の要素の少なくとも１つは、体積比約０．２５％から約７０％のナノ粒子が充填されている硬化されたナノ複合材料であり、上述した複数の要素の少なくとも１つは光学伝播を変更するためのナノ粒子が充填されている
ナノ複合材料変調装置。
【請求項２】
前記複数の電極の１または複数は前記誘電体層の１または複数と接触し、前記誘電体層は、その絶縁耐力を増加させる、ナノ粒子が充填されたバッファ層である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の誘電体層の１または複数の層において、当該誘電体層の有機ホスト材料内に発色団が充填され、電気伝導度が増進された請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記電気光学領域は、電気光学特性を示さない透明有機材料内の電気光学材料の複数のポケットとしてランダムに分布されている請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記電気光学領域の変調が光ビームの射出角度を変調する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
基板をさらに備え、前記基板はウエハ、ＰＣＢボード、または電子回路付きの他のデバイスである請求項１に記載の装置。
【請求項７】
加熱素子をさらに備え、前記加熱素子は前記電気光学領域に近接し、前記加熱素子からの熱が前記電気光学領域の屈折率を変化させる請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記電気光学領域に接触している前記誘電体層はクラッド層であり、前記クラッド層と電気光学領域とが単一モード電気光学導波路を形成する請求項１に記載の装置。
【請求項９】
光放射を第１のアームおよび第２のアームに分割する他の導波路をさらに備え、前記第１のアームは前記電気光学導波路を有し、前記第１および第２のアームは再結合する請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
導波路カプラーをさらに備え、前記導波路カプラーは導波路からの光を電気光学領域へ向ける請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記導波路カプラーは屈折率勾配領域を有し、前記屈折率勾配領域は前記導波路と前記電気光学領域との間の損失を軽減する請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記電気光学領域のサイズおよび屈折率は、前記導波路と前記電気光学領域との間の導波路モード不一致損失を軽減する請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
２次光学非線形特性を示す電気光学材料を備えた、光学透過性ベース位相シフト効果のための複数の透明な電気光学領域と、
１または複数のクラッド層の複数組であって、複数組のそれぞれの前記複数の誘電体層の少なくとも１層は当該それぞれの前記電気光学領域に接触している複数組のクラッド層と、
１または複数の電極の複数組であって、複数組のそれぞれの前記電極は当該それぞれの前記電気光学領域に近接している複数組の電極とを備え、
各組の上述した要素の少なくとも１つは、体積比約０．２５％から約７０％のナノ粒子が充填されている硬化されたナノ複合材料インクであり、上述した要素の一つは光学伝播を変更するために充填されたナノ粒子を有し、複数のＥＯ変調器が形成される
ナノ複合材料光学変調装置。
【請求項１４】
導波路カプラーをさらに備え、前記導波路カプラーは導波路からの光を前記電気光学領域へ向ける請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数の誘電体層の１または複数の層において、当該誘電体層の有機ホスト材料内に発色団が充填され、電気伝導度が増進された請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
基板をさらに備え、前記基板はウエハ、ＰＣＢボード、または電子回路付きの他のデバイスである請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
各ＥＯ変調器について、前記電気光学領域に接触している前記複数の誘電体層の１または複数はクラッド層であり、前記クラッド層と前記電気光学領域とが単一モード電気光学導波路を形成する請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
導波路スプリッタをさらに備え、前記導波路スプリッタは光放射を第１のアームおよび第２のアームに分割し、両アームは単一の導波路内へ再結合し、前記第１のアームおよび第２のアームは各々前記電気光学領域の少なくとも１つを有する請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記複数の電気光学導波路は、２次元プレーン内で方向付けられる請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記複数の導波路は３次元アレイ電気光学位相アレイを構成する請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
前記複数のＥＯ変調器に対応する複数のＧＲＩＮレンズを有するＧＲＩＮレンズアレイをさらに備え、前記ＧＲＩＮレンズは、前記ＥＯ変調器からの光を方向付ける請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
それぞれの複数のＥＯ変調器の各々に対して導波路カプラーをさらに備え、前記導波路カプラーは複数のＥＯ変調器の各々内の電気光学領域内へ光を向ける請求項１７に記載の装置。
【請求項２３】
前記導波路カプラーはジョグド導波路カプラーである請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記電気光学領域のサイズおよび屈折率は、前記導波路と前記電気光学領域との間の導波路モード不一致損失を軽減する請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記複数のＥＯ変調器の各々に対して加熱素子をさらに備え、前記加熱素子からの熱はそれぞれのＥＯ変調器内の電気光学領域の屈折率を変化させる請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２０１４年６月２日に出願された米国特許出願シリアルNo. 14/293,574の部分継続出願である２０１５年１月１９日出願の米国特許出願14/599,917を基礎とした優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、概して、電気光学変調装置に関する。本発明は特にナノ複合材料により形成された電気光学変調装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気光学変調器は、電気光学効果を利用する装置である。２次電気光学効果を示す材料は電気信号で変調させることができる。古典的な光学変調器は、伝統的には電気信号を印加する電極の付いた単結晶により構成されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は他のアプローチに関する。
【０００５】
本発明は、ナノ複合材料光学変調器に向けられたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの見地において、本発明による装置は、２次の光学非線形特性を示す、光学的に透明な電気光学領域を備える。１または複数の誘電体層の少なくとも１層は電気光学領域に接触する。１または複数の電極は電気光学領域に近接する。上述した複数の要素（elements）の少なくとも１つは、体積比約０．２５％から約７０％のナノ粒子が充填されているナノ複合材料である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
添付の図面は、明細書と合体してその一部を構成するものであり、本開示の好適な実施例を模式的に示し、上記の概略説明および後述する好適な方法および実施例の詳細な説明とともに、本開示の原理を説明するための助けとなる。
【０００８】
図１Ａは、本発明によるナノ複合材料電気光学変調器（ＥＯ変調器）を模式的に示した断面図である。このＥＯ変調器は、２次の光学非線形特性を示す光学的に透明な電気光学領域、少なくとも１層が前記電気光学領域に接触した１または複数の誘電体層、前記電気光学領域に近接した１または複数の電極とを備え、上述した複数の要素の少なくとも１つは、体積比約０．２５％から約７０％のナノ粒子が充填されているナノ複合材料である。
【０００９】
図１Ｂは、図１Ａに示したＥＯ変調器であって、その複数の要素が水平に配置されたＥＯ変調器を模式的に示した断面図である。
【００１０】
図１Ｃは、図１Ａに示したものにおいて、電気光学領域が連続的であるものを模式的に示した断面図である。
【００１１】
図２Ａは、ナノ複合材料インクを印刷するためのインクジェットプリンタを模式的に示した斜視図である。
【００１２】
図２Ｂは、図２Ａに示したものにおいて、２つの付加的なプリントヘッドを追加したものの斜視図である。
【００１３】
図２Ｃは、基板上に被着（deposited）したナノ複合材料インクを模式的に示した断面図である。
【００１４】
図２Ｄは、ナノ複合材料インクの付加的な被着を模式的に示した断面図である。
【００１５】
図２Ｅは、図２Ｄに示した第１および第２のナノ複合材料インクから、ナノフィラーの拡散または対流混合によって得られたナノ複合材料を模式的に示した断面図である。
【００１６】
図２Ｆは、第１および第２のナノ複合材料インクのナノフィラーの拡散により、第１のナノ複合材料インクと第２のナノ複合材料インクとの間に生成された屈折率勾配であって、第１のナノ複合材料が第２のナノ複合材料インクの被着前に部分的に硬化されたものを模式的に示した断面図である。
【００１７】
図２Ｇは、ナノ複合材料インクを横に並べて被着した様子を模式的に示した断面図である。
【００１８】
図２Ｈは、図２Ｇに示したものにおいて、ナノ複合材料インクの混合により屈折率勾配プロファイルの緩やかな変化が生じた様子を模式的に示した断面図である。
【００１９】
図２Ｉは、図２Ｇに示したものにおいて、ナノ複合材料インクの混合により屈折率勾配プロファイルの急峻な変化が生じた様子を模式的に示した断面図である。
【００２０】
図２Ｊは、空中でのナノ複合材料インクの混合の様子を模式的に示した断面図である。
【００２１】
図３Ａは、本発明による位相ＥＯ変調器を模式的に示した断面図である。
【００２２】
図３Ｂは、図３Ａに示したものに２つの偏光子（polarizers）を追加したものを模式的に示した断面図である。
【００２３】
図３Ｃは、本発明による導波路マッハ・ツェンダ（ＭＺ）型ＥＯ変調器を模式的に示した断面図である。
【００２４】
図３Ｄは、図３Ｃに示したものにおいて、本発明によるプッシュプルＭＺ型ＥＯ変調器を例とした、他のＥＯ変調器を追加した様子を模式的に示した断面図である。
【００２５】
図３Ｅは、本発明による２次元線形アレイ内の複数のＥＯ変調器を模式的に示した断面図である。
【００２６】
図３Ｆは、ジョグド（jogged）導波路カプラーを模式的に示した断面図である。
【００２７】
図３Ｇは、ストレート導波路カプラーを模式的に示した断面図である。
【００２８】
図４Ａは、本発明による複数のＥＯ変調器の３次元位相アレイ（phase array）を模式的に示した一部断面斜視図である。
【００２９】
図４Ｂは、図４Ａに示したものに、さらに、インクジェット印刷されたレンズアレイを備えたものであって、このレンズアレイ内の各レンズが３次元ＥＯ変調器アレイ上のそれぞれのＥＯ変調器に対応するように、レンズアレイが整列された様子を模式的に示した断面図である。
【００３０】
図５Ａは、本発明によるランダム位相ＥＯ変調器を模式的に示した斜視図である。
【００３１】
図５Ｂは、図５Ａに示したランダム位相ＥＯ変調器を模式的に示した断面図である。
【００３２】
図６Ａは、電極間のポテンシャル（potential）とともにビームステアリングＥＯ変調器を模式的に示した平面図である。
【００３３】
図６Ｂは、図６Ａに示したものにおいて、当該電極間のポテンシャルがないビームステアリングＥＯ変調器を模式的に示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
さて以下に、同様の部品には同様の参照番号を付した図面を参照して、本発明の作製方法および好適な実施例について詳細に説明する。
【００３５】
図１Ａは、光学変調器１０Ａを模式的に示している。光学変調器１０Ａは電気光学領域１１６を有する。電気光学領域１１６は誘電体層（dielectric layer）１１８に、接触し、囲まれている。誘電体層１１８は、その上部に誘電体層１１４Ａが接触し、さらにその上に電極１１２Ａが配置されている。誘電体層１１８は、その下部にバッファ層１１４Ｂが接触し、さらにその下に電極１１２Ｂが配置されている。
【００３６】
この電気光学領域は、光学的に透明であり、アモルファスπ機能材料から形成され、電気光学ポリマー（ＥＯポリマー）のような、抵抗率（resistivity）が１０−９オーム（Ω）以下の２次光学非線形特性を示す。静電単位（ｅｓｕ）１０−４４より大きい、発色団双極子モーメント・分子超分極率・積値（Chromophore dipole moment-molecular hyperpolarizability product (mb) values）は現在常習的に達成されている。これは、熱的安定性や化学的安定性を犠牲にすることなしに達成されている。例えば、フェニルビニレンチオフェンビニレン（ＦＴＣ）発色団（Chromophore）の分解温度は約３２５°Ｃである。分子間静電相互作用により、ホストポリマーマトリックス内に充填するＥＯ活性リバース発色団（EO activity reverse chromophores）のプロットが最大となる。この最大値の位置は、発色団双極子モーメントひいては双極子モーメント・超分極率・積の増加とともにより低い充填へシフトする。電気光学活性の減衰は、偏長楕円発色団（prolate ellipsoidal chromophores）に対して最も激しく、球状発色団に対してはそれほどでもない。発色団の形状および構造は、電気光学活性を最適化するために利用可能である。電気光学係数（ｒ３３）は、材料の電気光学効果の強度を定める。電気光学係数の値は８０ｐｍ／Ｖ以上が好ましい。
【００３７】
ＥＯポリマーおよび電気光学領域に利用可能な材料の非限定的な例示として、ＡＪ３０７，ＡＪ３０９，ＡＪ４０４，ＡＪＬＺ５３，ＡＪ−ＣＫＬ１，ＡＪＣＫＬ１，ＡＪＬＳ１０２，ビスフェノールＡポリカーボネート（ＢＰＡＰＣ）内のＡＪＰＬ１７２、アモルファスポリカーボネート（ＡＰＣ）内のＡＪＬＺ５３、およびＳＥＯ１００（種々の体積比のもの）が挙げられる。上述したＥＯポリマーは、ワシントン州シアトルにあるＳｏｌｕｘｒａ，ＬＬＣから市販されている。以下に説明するように、ナノ粒子をＥＯポリマーと混合することができ、これによってハイブリッドＥＯポリマーナノ複合材料を生成することができる。
【００３８】
有機ＥＯポリマーは、ランダムに分布された永久双極子モーメントを持った発色団を有する。光学変調器の動作に要求される２次の非線形性をＥＯポリマーが示すためには、発色団はポーリング（整列：aligned）されなければならない。ポーリング（Poling）は、発色団を整列させる工程である。一般的なポーリング技術は、コンタクトポーリングおよびコロナポーリングを含む。コンタクトポーリングは、ＥＯポリマーに接触する電極間に電場を印加しながら、ＥＯポリマーのガラス転移温度近くまでＥＯポリマーを加熱する必要がある。これによって、双極子を整列させた後、当該ＥＯポリマーを冷却する。この電場は約１００ボルト（V）から約１，０００ボルト（V）のポーリング電圧を印加することにより生成される。コロナポーリングは、コンタクトポーリングと類似しているが、導電体を高電圧でコロナ放電させることによってＥＯポリマーの表面に電荷を蓄積することにより電場が形成される点で異なる。Se Huang et alによる "Advanced processing method to introduce and preserve dipole orientation in organic electro-optic materials for next generation photonic devices（次世代フォトニックデバイスのための有機電気光学材料における双極子配向を導入・保存するための先進的な電場処理方法）"を参照することにより、当業者には、概して、開示されたポーリング技術が認識されよう。ＥＯポリマーの屈折率はナノ粒子の導入により調整可能である。ナノ粒子は、イオン結合または共有結合によりＥＯポリマーの有機マトリックスに結合させることができる。これに代えて、ナノ粒子は有機マトリックスに結合させることなく付加することができる。結合によらないナノ粒子は隣接層間のより速い拡散および混合をもたらす。
【００３９】
誘電体層１１８は、好ましくは、ホストマトリックス内のナノ粒子の異なる濃度によって調整可能な材料特性を有するナノ複合材料である。調整可能な特性とは、光学的、熱的、電気的、および機械的なものを含む。例えば、誘電体層１１８は、ナノ複合材料インクの屈折率を当該電気光学領域の屈折率より低く調整することにより、電気光学領域に対するクラッド層（cladding-layer）として動作することができ、これにより、当該電気光学領域内に光放射を閉じこめるステップインデックス型導波路を構成し、当該電気光学領域は導波路のコアとして動作する。同様に、誘電体層１１８は、複数の層（multiple layers）であってもよいし、あるいは、電気光学領域のそれより低い屈折率勾配が当該電気光学領域から放射状に低減し、勾配屈折率導波路を構成するように、連続的に変化するナノ粒子濃度を有するものであってもよい。複数の層または連続的な屈折率勾配を生成する一つの方法は、以下に説明するような、インクジェット印刷技術を用いるものである。この代わりに、ナノ粒子および誘電体層１８の有機ホストを選択することにより、出来上がるナノ複合材料の絶縁耐力（dielectric strength）、熱伝導度、機械的安定性、強誘電特性、磁気特性、電気伝導度、および熱膨張係数を変更することができる。
【００４０】
誘電体層１１４Ａおよび１１４Ｂはまた、好ましくは、調整可能な材料特性を有するナノ複合材料である。誘電体層１１４Ａおよび１１４Ｂはまた、好ましくは、電気光学領域を電荷注入から保護するとともにポーリング中の漏れ電流を低減するための誘電体バッファ層として動作する。この誘電体バッファ層の有機ホストおよびナノ粒子は、好ましくは、当該材料が高絶縁耐性を有するように選択される。以下に説明するように、好適な有機ホスト材料は、概して、高絶縁耐性を示す。ナノ粒子に高絶縁耐性を付与することにより、出来上がるナノ複合材料の絶縁耐性が増加する。高絶縁耐性を示すナノ粒子としては、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）アルミナ、および酸化チタニウムが挙げられる。ポリマーとしては、シアノエチルプルラン（ＣＹＥＬＰ）、ポリアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート（ＨＤＯＤＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、およびＳＵ−８が挙げられる。ナノ複合材料の誘電率（dielectric constant）は、当該ナノ複合材料誘電体層内のナノ粒子の濃度を変更することにより調整可能である。この代わりに、ナノ粒子および有機ホストを選択することにより、誘電体層１８の絶縁耐圧、熱伝導度、電気伝導度、熱膨張率、および機械的安定性を変更することができる。
【００４１】
回路に交流電流が流れる際、回路素子の電流と電圧との間の関係は、それらの大きさの比率によるだけでなく、それらの位相の差によっても、特徴付けられる。本発明の目的のために、誘電体または電気光学領域の電気伝導度への参照は、複素値誘電率（complex valued permittivity）の虚数成分を意味し、完全な導電体は無限の伝導度を有し、完全な誘電体は虚数成分がゼロの実数値（real-valued permittivity）誘電率を有する。損失のある媒体内では、変位電流（displacement current）の大きさは印加された場の周波数に依存し、変化しない場の中では変位電流は存在しない。低周波数では、抵抗素子およびリアクタンス（reactive）素子からのエネルギー消費およびエネルギー蓄積への貢献は分離される（decoupled）。対照的に、高周波数では、蓄積された電磁エネルギーは部分的に抵抗に寄与し、電力消費は部分的にリアクタンスに寄与する。このようにより高いｒ３３を達成する、改善された電気ポーリングのためには、誘電体層の電気伝導度が増進されることが望ましく、これによって、電気光学材料内の発色団を分極化させる（polarize）ために必要な半波電圧を低減させる。発色団を誘電体に付加することは可能であり、これによって、ホスト誘電体材料の電気伝導度を増進させるとともに、ＥＯ変調器の層構造のポーリング効率を向上させることができる。
【００４２】
電極は、好ましくは、インクジェット印刷可能な導電性インクである。好適な導電性インクの２つのタイプは、金属有機分解インク（MOD-ink：  metal organic decomposition ink）と、より一般的には導電性ナノ複合材料インクである。ＭＯＤインクは、銀塩のような金属塩を含む溶剤ベースのインクである。しかしながら、水性ベースナノ複合材料インクは、有機溶剤ベースの従来のＭＯＤインクに対して、不規則形態（morphologies）無しにかつ残余汚染物質無しに細い導電性パターンを印刷する際に種々の利点をもたらす。導電性ナノ複合材料インクは銀および銅のような金属ナノ粒子の懸濁液である。この導電性ナノ複合材料インクは種々の製造業者から市販されている。例えば、銀ベースナノ複合材料インクは、米国テキサス州オースチンにあるノバセントリックス（Novacentrix）社、米国マサチューセッツ州ボストンにあるキャボット社（Cabot Corporation）、韓国京畿道（Gyeongg-do）水原市（Suwon）にあるサムスン・エレクトロメカニクス社から入手可能である。
【００４３】
導電性インクは、導電性ナノ粒子の継続的な接続性をもたらすために焼結工程を必要とする。この焼結工程は、導電性インクの温度を増加させるための焼成炉（furnace）の導入を含みうる。ＥＯ変調器の温度はポリマーのガラス転移温度より低く維持されなければならない。好ましくは、ＥＯ変調器の温度は１００°Ｃより低く維持される。導電性ナノ粒子の継続的な接続性を許容しつつ高温を回避するためには種々の技術が実施されうる。ナノ粒子上の化学コーティングを溶かすためには塩酸塩溶剤（hydrochrorides solutions）を用いることができる。導電性インクの直接局所加熱は直接抵抗加熱（direct resistive heating）により実現可能である。パルス光は、パルス化された紫外キセノンアーク灯、近赤外、または他の放射源を介して材料の焼結を行うことができる。
【００４４】
図１Ｂは光学変調器１０Ｂを模式的に示している。光学変調器１０Ｂは図１Ａに示した光学変調器と同じ要素を有し、類似しているが、光学変調器を構成している要素が水平に配置されている点が異なる。これらの要素に加えて、加熱素子１２０が、電気光学領域１１６に近接して、クラッド層１１８に接触した状態で配置されている。加熱素子１２０は、電気光学領域内でのＥＯポリマーのポーリングの際に利用することができる。加熱素子１２０はまた、導電性インクの焼結工程で利用することができる。さらに、加熱素子１２０は、熱光学効果を介して光学変調器の光学特性を変更するために利用することができる。例えば、屈折率は温度を増加させることによりオフセットさせることができ、あるいは、加熱素子を変調することにより屈折率を変調することができる。当業界で周知のように、その結果として、光の位相を変調することができる。加熱素子１２０は好ましくは電気光学領域の近傍の領域で高い抵抗性を有し、当該領域でジュール加熱により電流を熱に変換する。ジュール加熱はニクロム（ＮｉＣｈｒｏｍｅ：商標）のような材料として周知であり、ニクロムはニッケルとクロムとしばしば鉄の非磁性合金であり、抵抗線として用いられる。抵抗線は、フォトリソグラフィによるパターン形成、または好ましくは、ナノ複合材料インクを用いたインクジェット印刷により形成することができる。
【００４５】
図１Ｃは、光学変調器１０Ｃを模式的に示した図である。光学変調器１０Ｃは、その電気光学領域が水平に連続していることを除けば、光学変調器１０Ａと類似している。電気光学領域１１６はその上部において誘電体クラッド層１１８Ａに接触し、その上に誘電体バッファ層１１４Ａ、さらに電極１１２Ａが配置されている。電気光学領域１１６は、その下部において誘電体クラッド層１１８Ｂが接触し、その下に誘電体バッファ層１１４Ｂ、さらに電極１１２Ｂが配置されている。
【００４６】
ＥＯ変調器の上述した要素の被着には種々の技術を利用することができる。導電性インク、誘電体層、および電気光学ポリマーの被着および形成にはインクジェット印刷を利用することができる。その代わりに、スピンオン（spin-on）法や紫外線インプリント法を利用することもできる。
【００４７】
図２Ａは、本発明によるナノ複合材料インクの被着のためのインクジェット印刷装置２１０Ａを示している。印刷装置２１０は説明のために簡略化されている。当業者は、2003年、ソリッド・フリーフォーム（SFF）シンポジウムにおいて提示された、リチャード・チャートフ等（Richard Chartoff et al.）による「ソリッド・フリーフォーム製法による、機能的に勾配付けされたポリマーマトリックス・ナノ複合材料（Functionally Graded Polymer Matrix Nano-Composites by Solid Freeform Fabrication (SFF)）」、および、2005年SFFシンポジウムにおいて提示された、リチャード・チャートフ等による「インクジェット印刷によるポリマー・マトリックス・ナノ複合材料（Polymer Matrix Nanocomposites by Ink-jet Printing）」を参照することにより、概ね、このインクジェット印刷法が認識されよう。
【００４８】
印刷装置２１０Ａは、それぞれ、ナノ複合材料インク２２２Ａおよび２２２Ｂを保持する貯留タンク（リザーバ）２１２Ａおよび２１２Ｂを有する。貯留タンク２２２Ａ，２２２Ｂは、それぞれ、供給ライン２１４Ａ，２１４Ｂを介して、ナノ複合材料インク２２２Ａおよび２２２Ｂを印刷ヘッド２１６Ａ，２１６Ｂへ供給する。印刷ヘッド２１６Ａ，２１６Ｂは、基板２１８上の特定のボクセルにナノ複合材料インク２２２Ａ，２２２Ｂを被着し、これにより、本発明のＥＯ変調器のようなナノ複合材料構造を形成する。ボクセルとは、３次元空間内の位置をいう。ステージ２１７は、特定のボクセルでナノ複合材料インクの被着を行うため、印刷ヘッドに対して基板２１８を位置決めする。
【００４９】
基板２１８は、種々の材料から構成することができる。その材料には、プラスチック、ガラス、金属、セラミックス、有機樹脂、電子回路、および、電子または電子光学部品に接触したウエハが含まれる。基板２１８は、ナノ複合材料構造の一部と成りうる。あるいは、ナノ複合材料構造は基板から取り外されてもよい。基板が光学素子の一部となる用途では、当該基板は特定の特性に合わせて選択することができる。例えば、ＥＯ変調器が形成される用途では、基板材料は接地プレーンとして機能する導電性金属であってもよい。基板は、電極が電子回路に接触したマイクロエレクトロニクス回路付きシリコンウエハであってもよい。さらに、このシリコンウエハ上の酸化珪素層は、ＥＯ変調器の少なくとも一方の側で、誘電体層として利用することができる。代替的に、基板は、モールド（ｍｏｌｄ）からナノ複合材料構造を取り外せるようにする付着防止特性を有するモールド材料であってもよい。
【００５０】
複数の印刷ヘッドの一つからナノ複合材料インクの被着の後、複数のボクセルでナノ複合材料インクを選択的に硬化させるための放射源２１９Ａに対して基板２１８を位置決めすることができる。選択的硬化とは、複数のボクセルの付近に局所的な放射を行うことにより有機ホストマトリックスを活性化することをいう。有機ホストマトリックスの活性化によりナノ複合材料インクが凝固する。選択的硬化はゼロ硬化、部分的硬化または完全硬化を意味し、これらは、それぞれ、ナノ複合材料インクの非凝固、部分凝固、または完全凝固を意味する。他の放射線源２１９Ｂは、基板上のナノ複合材料インクをフラッド硬化(flood cure)させる。フラッド硬化は、すべてのナノ複合材料インクを部分的にまたは完全に硬化させる必要がある場合に望ましい。
【００５１】
図２Ｂは、図２Ａに示した印刷装置に類似した印刷装置２１０Ｂを示しており、それぞれナノ複合材料インク２２２Ｃ，２２２Ｄを保持する付加的な貯留タンク２１２Ｃ，２１２Ｄ、供給線２１４Ｃ，２１４Ｄ、および、印刷ヘッド２１６Ｃ，２１６Ｄを追加したものを示している。追加した印刷ヘッドは、他の印刷ヘッド内のナノ複合材料インクと異なる付加的なナノ複合材料インクを提供する。異なるナノ複合材料インクは、ＥＯ変調器を形成するために利用されるナノ複合材料インクでありうる。例えば、複数の貯留タンクの一つはナノ粒子導電性インクを保持し、他の貯留タンクは誘電性クラッド層のためのナノ複合材料インクを保持し、さらに他の貯留タンクは誘電性バッファ層のためのナノ複合材料インクを保持することができる。これらの印刷ヘッドは、複数の誘電体バッファ層に対して異なるナノ複合材料インクを保持し、後述する技術で被着して複雑な屈折率勾配を形成することができる。さらに、複数の貯留タンクはナノ粒子および有機ホストを隔離（isolate）させ、要求に応じて、複数の印刷ヘッドの任意の一つから、種々のナノ粒子濃度のために混合することができる。
【００５２】
インクジェット印刷に適したこれらのＥＯポリマーについて、これらは貯留タンクの一つに保持することができる。この代わりに、ＥＯポリマーは紫外ナノインプリンティングまたはナノスタンピング技術を用いて供給してもよく、これによってナノメータースケールでの形態（features）が得られる。十分に小さい形態について、ナノプリンティング技術は好ましい方法である。ナノプリンティングにおいては、適当なサイズの形態のオリジナルなシリコンのモールドが当業界で周知のリソグラフィー技術を用いて生成される。その際、フレキシブルなモールド材料は元のシリコンモールドから生成される。フレキシブルなモールドは、スタンピング（stamping）を介してインプリント（imprint）するための望ましいパターンを有する。例えば、単一モード導波路（single-mode waveguide）は誘電体クラッド層にインプリントすることができ、次いで、ＥＯポリマーで満たすことにより、本発明によるＥＯ変調器を生成することができる。まず、インクジェット印刷、スピンオン技術、または他の周知の工程により、ＥＯポリマーまでの層が被着される。誘電体クラッド層は、紫外線に露光することにより部分的にジェル化される。次いで、このジェル化された誘電体クラッド層にフレキシブルなモールドが押圧される。ジェル化された層は、モールドの形状をとるように十分に硬化される。次いで、クラッド層内のインプリントを残したままモールドが解放され、さらに、これがモールドの形態形状（feature shape）を保持して硬化される。次いで、ＥＯポリマーが被着され、インプリントされた形態（features）を満たす。このような技術は、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃに示したそれらのような導波路チャネルを、単一モード導波路として動作するように十分に小さくすることができる。この代わりに、ナノスタンプを利用して、光学的に硬化可能なフォトレジストまたは金属に正または負のパターンで形態をパターン化することができる。その後、湿式化学処理または誘導結合プラズマエッチングを用いて形態を定めることができる。
【００５３】
図２Ｃは、図２Ａ、図２Ｂに示したナノ複合材料インクの被着のさらなる詳細を模式的に示している。基板２１８上に被着されたナノ複合材料インク２２２Ａはナノ複合材料−空気界面２２６Ａで囲まれる。このナノ複合材料インクは、内部にナノフィラー２２４Ａが分散された有機マトリックスから構成される。有機マトリックスは、インクジェット印刷が可能な、光学的に清澄な、光硬化可能な樹脂である。ＥＯ変調器の素子に応じて、異なるナノ複合材料インクが用いられる。上述したように、導電性のナノ複合材料インクは主として銀ベースのものである。誘電体層のための印刷可能な有機マトリックス材料の非限定的な４つの例としては、ポリアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート（HDODA）、ポリメチル・メタクリレート(PMMA)、ジエチレン・グリコール・ジアクリレート(DEGDA)およびＳＵ−８が挙げられる。ナノフィラーは、使用しようとしている波長について、光を散乱させることのない、光波長に対して十分に小さいセラミックのナノ粒子である。ナノ複合材料インクは、ナノフィラーの型（タイプ）、有機ホストマトリックスの型、または、ナノフィラーの濃度およびそれらの組み合わせ、毎に異なりうる。ナノフィラーの非限定的な例として、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＯ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）、オルトバナジウム酸イットリウム（ＹＶＯ４）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、硫化銅（ＣｕＳ２）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化鉛（ＰｂＳ）、二硫化モリブデン（ＭＯＳ２）、および二酸化珪素（ＳｉＯ２）が挙げられ、これらはコア型、コアシェル型、およびコアシェルリガンド（core-shell-ligand）型を含む。誘電体クラッド層の屈折率は、使用されるナノ複合材料インクによって変更されうる。ナノ複合材料インクは、有機ホストの型、ナノフィラーの型、および有機マトリックス内のナノフィラーの濃度によって調整されうる。ナノ複合材料インクの屈折率は、有機ホストおよびナノフィラーの光学的特性の、体積パーセントによる合計である。有機ホストに対するナノ複合材料の体積濃度は、特性の所望の変化に応じて、約０．２５％から約７０％である。ナノ粒子と有機ホストの組み合わせおよび相性（chemistries）の種々の例は、本発明の譲受人に譲渡され所有されている米国特許出願番号US 14/036660に記載されている。
【００５４】
図２Ｄは、図２Ｃに示したナノ複合材料構造２１において、ナノ複合材料インク２２２Ａのボクセルの上部のボクセルにナノ複合材料インク２２２Ｂが付加的に被着された様子を模式的に示している。ここに、ナノ複合材料インク２２２Ｂは、被着後の様子として、分散されたナノフィラー２２６Ｂと、インク−インク界面２２８Ａ（両ナノ粒子インクの混合はまだ生じていない）と、空気―インク界面２２６Ｂで特徴付けられている。
【００５５】
図２Ｅは、図２Ｄに示したナノ複合材料インク構造２１において、ナノ複合材料インク２２２Ｂの被着前のナノ複合材料インク２２２Ａの選択的硬化がゼロ硬化である様子を模式的に示している。ナノ複合材料インク２３０は、未硬化のナノ複合材料インク２２２Ａと２２２Ｂの出来上がった混合物である。ナノ複合材料インク２３０は、空気−インク界面２３２と、内部に分散されたナノフィラー２２４Ａおよび２２４Ｂにより特徴付けられる。ナノ複合材料インク２３０の頂部と底部の間の屈折率勾配（refractive-gradient）は、以下の要因から生じる対流性の混合に依存する。その要因は、ナノ複合材料インク同士間の相対的なサイズ、速度、ナノフィラー濃度、ナノ複合材料インク２２２Ｂの被着前のナノ複合材料インク２２２Ａ滴の部分的硬化、基板の温度、および、ナノ複合材料インクの付加的な部分的硬化前の、ナノ複合材料インク２２２Ａと２２２Ｂからのナノフィラーの拡散に許容される時間、である。
【００５６】
図２Ｆは、図２Ｄに示したもののナノ複合材料インクの構造において、ナノ複合材料２２２Ａが部分的に硬化された様子を模式的に示している。ここに、ナノ複合材料２２２Ａの部分的硬化により、ナノ複合材料インク２２２Ａと２２２Ｂとの間の勾配領域２２２Ｂが出来上がる。勾配領域２２２Ｂの程度は、ナノ複合材料インク２２２Ａの選択的硬化に依存する。ゼロ硬化によって、図２Ｅに例示したようなナノ複合材料インクの混合が可能となる。部分的硬化によって、図２Ｆに例示したような限定的な勾配領域２２８Ａ内への拡散が可能となる。完全硬化によれば、拡散はほとんど許容されず、図２Ｄに例示したような実質的にインク−インク界面が出来上がる。勾配領域の制御に加え、後続の被着前の部分的な硬化によって、出来上がった光学素子内の応力（stress）や緊張状態（strain）が軽減される。
【００５７】
図２Ｇは、図２Ａおよび図２Ｂに示したナノ複合材料構造２１において、当該ナノ複合材料インクが横に並んで被着された様子を模式的に示している。ここに、ナノフィラー２２４Ｂとインク−空気界面２２６Ｂを有するナノ複合材料インク２２２Ｂは、ナノ複合材料インク２２２Ｃの側面に沿って被着されている。ナノ複合材料インク２２２Ｃは、ナノフィラーを有さず、空気界面２２６Ｃで囲まれている。
【００５８】
図２Ｈは、図２Ｇに示したナノ複合材料構造２１において、ナノ複合材料インク２２２Ｂがナノ複合材料２２２Ｃと混合することによって勾配ナノ複合材料２２２Ｄが出来上がった様子を模式的に示している。ここに、ナノ複合材料２２２Ｄはインク−空気界面２２６Ｄで囲まれ、ナノフィラー２２４Ｄを有する。このナノフィラー２２４Ｄは、屈折率勾配プロファイル２２９Ｂに従って分布されたナノ複合材料インク２２２Ｂと同じナノフィラーである。この勾配は、ナノ複合材料の混合の結果であり、ナノ複合材料２２２Ｂの部分的硬化は最小限であり、さらなる部分的硬化の前に上述した対流混合および時間が許容されたものである。屈折率勾配プロファイル２２９Ｂは、より高濃度のナノ粒子２２４Ｄに起因する高屈折率ｎＢから、この屈折率勾配の屈折率がｙ軸方向に緩慢かつ滑らかに、ナノ粒子２２４Ｄの低濃度による低屈折率まで移行することにより、特徴付けられている。
【００５９】
図２Ｉは、図２Ｇに示したナノ複合材料構造２１において、ナノ複合材料インク２２２Ｂがナノ複合材料インク２２２Ｃの被着前に部分的に硬化された様子を模式的に示している。ここに、ナノ複合材料インク２２２Ｂの部分的硬化により、界面２２４ＡＢのナノ複合材料インク２２２Ｃの混合が制限され、屈折率勾配２２９Ｃが出来上がる。屈折率勾配プロファイル２２９Ｃは、より高濃度のナノ粒子２２４Ｄに起因する高屈折率ｎＢから、この屈折率勾配の屈折率がｙ軸方向に従前の界面２２４ＡＢまで変化せず、そこから低屈折率ｎＢへ急激に変化することにより、特徴付けられている。代替的に、屈折率勾配２２９Ｃは、ナノ複合材料２２２Ｃの被着前のナノ複合材料インク２２２Ｂの部分的硬化を行うことなく、生成可能である。これは、ナノ複合材料インクの被着速度を制御すること、および、基板の限定的な拡散温度の制御、および、被着されたナノ複合材料インクの制御時間内での硬化、等の上述した複数の混合要因を限定することにより行える。
【００６０】
図２Ｊは、他のナノ複合材料インクの混合方法を模式的に示している。ナノ複合材料インク２２６Ｂとナノ複合材料インク２２６Ｃの被着は、それぞれの印刷ヘッドを整列され、ナノ複合材料インクを空中で混合してナノ複合材料インク２２２Ｅが生成されるように行われるものである。ナノ複合材料インク２２２Ｅは、次いで、基板１１８上へ被着、混合され、インク−空気界面２２６Ｂで囲まれたナノフィラー２２４Ｅを内包している。
【００６１】
図３Ａは、本発明による位相ＥＯ変調器３０を模式的に示している。ＥＯ変調器３０は、誘電体層の詳細を示すことなく図示されている。図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃで説明したようなＥＯ変調器および上述した作製方法が、利用可能であり、ＥＯ変調器の実施および以下に説明するその他の実施に適用可能である。ＥＯ変調器３０は、電気光学領域１１６を有する単純な導波路として示されている。この導波路の幾何構造は、当業界に周知のように、使用される材料の屈折率、および、光の波長に依存する。電気光学領域に接続された導波路３０２を通過する光は、信号発生器に接続された電極１１２Ａと、電気的接地に接続された電極１１２Ｂとの間の電気的変調により位相変調される。この電気光学領域の変調は、２次の非線形効果により電気光学領域の屈折率を変調する。電気光学領域の屈折率変化は、電気光学領域に沿った光学経路長の変化を生じさせ、これにより、通過する光の位相変化が誘起される。典型的には、位相変調には数ボルトのオーダーのポテンシャルが必要とされる。
【００６２】
図３Ｂは、振幅ＥＯ変調器３１を模式的に示している。ＥＯ変調器３１は、図３ＡのＥＯ変調器に、２つの直交直線偏光子（crossed linear polarizers）を追加したものである。偏光子３０４Ａは、電気光学領域に入射する前の光が当該偏光子を通過するように、導波路３０２上に配置されている。偏光子３０４Ｂは、偏光子３０４Ａに対して９０度の方向で電気光学領域の後に配置され、これらの偏光子は、別な方法で位相が変化しなければ光を遮断し、この振幅ＥＯ変調器を光が通過しないようにする。電気光学領域を通過する光の位相が変調されると、光の位相が変化し、偏光子３０４で光が完全に遮断されないようになる。当業者には概してこの設計は認識されよう。
【００６３】
図３Ｃは、他のＥＯ変調器３２を模式的に示している。ＥＯ変調器３２は導波路３０６を有する。この導波路３０６は、第１のアーム３０４Ａと第２のアーム３０４Ｂに分岐した単一の導波路３０４を備え、両アームは単一の導波路３０４へ再結合する。第１のアーム３０４は、誘電体層（図示せず）を伴った電気光学領域１１６Ａと、電極１１２Ａ、１１２Ｂを有している。第２のアーム３０４Ｂは電気光学領域を有していない。第１のアームにおける位相変調は、第１のアームおよび第２のアームから再結合した光の間に位相シフトをもたらし、これによって導波路３０４の出力が変調される。当業者には、概して、この設計はマッハ・ツェンダ（ＭＺ）型ＥＯ変調器として認識されよう。
【００６４】
図３Ｄは、プッシュプルＥＯ変調器３３を模式的に示している。プッシュプルＥＯ変調器３２は、図３Ｃに示した変調器と類似するが、第２のアーム３０４ＢにＥＯ変調器を追加している。第２のアーム３０４Ｂは、電気光学領域１１６Ｂと、電極１１２Ｃと、共用された接地電極１１２Ｂとを有する。電極１１２Ｃに印加される電気信号は電極１１２Ａと比べて反転されており、これによりプッシュプル型の変調がもたらされる。
【００６５】
図３Ｅは、リニアアレイＥＯ変調器３４を模式的に示している。ＥＯ変調器３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄおよび３０Ｅは、すべて、図３Ａに示した位相ＥＯ変調器３０と実質的に同様である。これらのＥＯ変調器は、各変調器間に可変の間隔をもってｙ方向に直線状に配置されている。ＥＯ変調器の出力間のスペーシングは、ＥＯ変調器３０Ｃを例外として、各ＥＯ変調器内のすべての導波路に対して図示したように屈曲させることにより実現される。ＥＯ変調器の各々間の距離、ｚ方向における各ＥＯ変調器の終端、および電気光学領域の変調により生じる位相変化により、各出力間に位相差が生じる。出力はプロファイル３０８Ａで特徴付けられる。このプロファイル３０８Ａは、ＥＯ変調器のリニアアレイにより生じた位相差に基づくｙ方向の強め合う干渉および弱め合う干渉により生じた輝度分布を示している。破線で示したプロファイル３０８Ｂは他の輝度プロファイルを示している。この輝度プロファイルは、ＥＯ変調器の位相変調によって達成可能な、頂部が平坦な分布、すなわちｙ方向に総体に頂部が平坦な分布で特徴付けられる。
【００６６】
図３Ｆは、ジョグド導波路カプラー３５を模式的に示している。ジョグド導波路カプラー３５は、導波路に沿った断面図で示されている。導波路カプラー３５は、屈折率勾配３１０Ａ内へ移行する導波路３０２で特徴付けられる。屈折率勾配３１０Ａは、光を電気光学領域へ屈折させ、これによって、導波路からの光を屈曲させ電気光学領域へ導く。電気光学領域は誘電体クラッド層１１８Ａ，１１８Ｂで囲まれ、誘電体クラッド層１１８Ｂが導波路３０２となる。両誘電体クラッド層は誘電体バッファ層１１４Ａ，１１４Ｂで囲まれ、これらはそれぞれ電極１１２Ａ，１１２Ｂに接触している。光は電気光学領域を通過して、屈折率勾配３１０Ｂを経由して導波路に戻る。ジョグド導波路カプラーにより、導波路から独立して電気光学領域を形成することが可能となり、異なる幾何構造の設計が可能となる。その結果、電気光学領域の異なる形態の設計が行える。
【００６７】
図３Ｇはストレート導波路カプラー３６を模式的に示している。ストレート導波路カプラー３６は導波路カプラー３５と類似しているが、以下の点で異なる。すなわち、導波路カプラー３６は導波路３０２からの光を、ストレートな屈折率勾配３１２Ａを経由して電気光学領域へ真っ直ぐに結合し、ストレートな屈折率勾配３１２Ｂを経由して当該電気光学領域から出力させる。ジョグド導波路カプラーとストレート導波路カプラーは共に、ここに説明した電気光学領域へ光を結合するために利用することができる。
【００６８】
図４Ａは、ＥＯ変調器４０の２次元位相アレイを模式的に示した部分断面斜視図である。ＥＯ変調器４０は、下付のｘ−ｙ表示で示した複数のＥＯ変調器を備える。例えば、ＥＯ変調器３０１１，３０１２，３０１３，３０１４はすべてほぼ同じｙ座標に位置している。同様に、ＥＯ変調器３０１４，３０２４，３０３４，３０４４はすべてほぼ同じｘ座標に位置している。図示のためにすべてのＥＯ変調器に参照符号を付していないが、以下の説明から、任意の特定のＥＯ変調器を識別することが可能である。表示３０ｘｙが付されたＥＯ変調器への参照は、数字表示３０ｘｙで複数の参照が行われる。ＥＯ変調器３０ｘｙはすべて、図３Ａに示し、ＥＯ変調器３０１１で例示したＥＯ変調器３０と実質的に同様である。ＥＯ変調器３０ｘｙは、グリッド状、放射状、および、図３Ｅのリニアアレイで示したものと同様に種々の間隔で配置することができる。ＥＯ変調器の位置および各々間の間隔によって位相アレイが定まる。この位相アレイは、放射パターンを発生することができ、かつ、個々のＥＯ変調器の変調により位相を変調することにより、強め合う干渉および弱め合う干渉を介して、それらの放射パターンを変更することができる。
【００６９】
図４Ｂは、図４Ａに示したものに、インクジェット印刷されたレンズアレイを追加したものを模式的に示す断面図である。光学変調器４１は、図４Ａに示したＥＯ変調器４０に示したものと同様のＥＯ変調器を備える。ＥＯ変調器４１はさらにレンズアレイ４０２を備える。レンズアレイ４０２は、ＥＯ変調器の一部として印刷された、インクジェット印刷勾配屈折率（GRIN： gradient refractive-index）レンズアレイである。レンズアレイ４０２は、図示された個々のＥＯ変調器４０４１４，４０４２４，４０４３４，４０４４４に対する個々のＧＲＩＮレンズを備える。各ＧＲＩＮレンズは、グレースケールで特徴付けられ、濃度が濃いほどその領域はより高い屈折率、ひいてはナノ粒子のより高い濃度を表している。ＥＯ変調器は機能的には図４ＡのＥＯ変調器４０と同様であるが、ビーム４４０Ａ，４４０Ｂ，４４０Ｃ，４４０Ｄで例示された光放射はそれぞれの各ビームのＧＲＩＮレンズにより方向付けられる。
【００７０】
図５Ａおよび図５Ｂは、本発明によるランダム位相電気光学変調器５０を模式的に示している。図５Ａはその斜視図であり、図５Ｂは断面図である。ランダム位相電気光学変調器５０は電気光学領域５０２を有する。この電気光学領域５０２は円形状（circular）であり、光ビームの入射および射出を可能とする開口（an open aperture）を有している。電気光学領域５０２は、誘電体層１１８の内部に電気光学材料５０４がランダムに分布した複数のポケットを有し、このランダム位相ＥＯ変調器に入る光は電気光学材料５０４の少なくとも一部を透過するようになっている。電気光学領域５０２は、電気光学領域５０２の全周において誘電体バッファ層１１４で囲まれている。電極１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ，１１２Ｄはこの電気光学領域の周囲に均等の間隔で、間に当該バッファ層を挟んで配置されている。電極１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ，１１２Ｄのいずれかまたは組み合わせに対して電気信号が印加されると、ランダムに位置する電気光学材料５０４の変調が生じる。電極１１２Ｃは一例として接地されている。電極１１２Ａ，１１２Ｂまたは１１２Ｄに対する高周波変調、混合ランダム信号発生（mixed random signals generation）、またはこれらの組み合わせにより、ランダム位相変調器に入射して射出する光をランダムに位相変調することができる。説明した他のＥＯ変調器に比べて、より大きなサイズのランダム位相電気光学変調器には大きなポテンシャルが必要とされる。
【００７１】
図６Ａおよび図６Ｂは、本発明によるビームステアリングＥＯ変調器３０を模式的に示している。図６Ａを参照すると、電気光学領域１１６は、勾配屈折率プロファイルを有し、電極１１２Ａ，１１２Ｂ間に電場が印加されている。この勾配屈折率プロファイルは、当該電気光学領域内の共重合体（copolymer）の濃度が変化していることに起因する。光ビーム６３０Ａは、電気光学領域を通して屈折され、角度をもって射出している。図６Ｂを参照すると、電場が印加されておらず、電気光学領域には屈折率勾配が発生していない。光ビーム６３０Ｂは、電気光学領域を通過して、この光が入射した角度と同じ角度で射出する。
【００７２】
ここに提示した本発明の説明から、当業者は、本発明により、ＥＯ変調器を設計することができ、記述された応用例におけるそれらを具現化することができる。本発明が関与する当業者は、本発明の光学素子および作製方法の上述した実施例が特定の構造や被着技術を用いた例示であって、本発明の精神や範囲を逸脱することなくその他の利用を行うことが可能であることが理解されよう。
【００７３】
要するに、以上、本発明は特定の実施例について説明した。しかし、本発明はここに説明し図示した実施例に限定されるものではない。むしろ、本発明は付属の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１Ａ】
2018508836.tif 000003
【図１Ｂ】
2018508836.tif 000004
【図１Ｃ】
2018508836.tif 000005
【図２Ａ】
2018508836.tif 000006
【図２Ｂ】
2018508836.tif 000007
【図２Ｃ】
2018508836.tif 000008
【図２Ｄ】
2018508836.tif 000009
【図２Ｅ】
2018508836.tif 000010
【図２Ｆ】
2018508836.tif 000011
【図２Ｇ】
2018508836.tif 000012
【図２Ｈ】
2018508836.tif 000013
【図２Ｉ】
2018508836.tif 000014
【図２Ｊ】
2018508836.tif 000015
【図３Ａ】
2018508836.tif 000016
【図３Ｂ】
2018508836.tif 000017
【図３Ｃ】
2018508836.tif 000018
【図３Ｄ】
2018508836.tif 000019
【図３Ｅ】
2018508836.tif 000020
【図３Ｆ】
2018508836.tif 000021
【図３Ｇ】
2018508836.tif 000022
【図４Ａ】
2018508836.tif 000023
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
2018508836.tif 000029