发明名称 有光学晶体之光束偏折元件,使用此元件之光学开关,及光束偏折方法
摘要 一种具有光学晶体之光学开关,其具有让入射至光学晶体的光束偏折一特定角度的能力,且可从光学晶体输出一具有预定方向之穿透光束。光束偏折元件包括一光学晶体以及一偏折控制器,光学晶体能够让一波长与光学晶体之光学能隙波长不同的光束入射至光学晶体上,而偏折控制器则系用以提供一能量至光学晶体上,以使得由光学晶体入射端入射之光束偏折,并从相对于光学晶体入射端的另一端输出穿透光束,此穿透光束与其对应之入射光束之间成一预定角度。
申请公布号 TW574588 申请公布日期 2004.02.01
申请号 TW091104654 申请日期 2002.03.13
申请人 松下电工股份有限公司 发明人 福岛 博司;田中 健一郎;正木 康史;高野 仁路;吉野 胜美
分类号 G02F1/31;G02B6/12 主分类号 G02F1/31
代理机构 代理人 詹铭文 台北市中正区罗斯福路二段一○○号七楼之一;萧锡清 台北市中正区罗斯福路二段一○○号七楼之一
主权项 1.一种光束偏折元件,至少包括: 一光学晶体,该光学晶体具有一光学能隙波长,该 光学能隙波长与一入射至该光学晶体上之入射光 束的波长不相同;以及 一偏折控制器,该偏折控制器系提供一能量至该光 学晶体上,将入射至该光学晶体一入射端之入射光 束产生偏折,前于该光学晶体之该入射端的另一端 输出一具有特定方向之穿透光束。2.如申请专利 范围第1项所述之光束偏折元件,其中该光学晶体 包括至少二具有不同折射系数之材料,且该偏折控 制器系藉由提供该能量至该光学晶体上以控制该 些材料之间的折射系数比。3.如申请专利范围第2 项所述之光束偏折元件,其中至少一该些材料为压 电材料,且该偏折控制器系提供一电场至该光学晶 体上以作为该能量。4.如申请专利范围第2项所述 之光束偏折元件,其中该至少一该些材料为声波- 光学材料,且该偏折控制器系提供一超音波至该光 学晶体上以作为该能量。5.如申请专利范围第1项 所述之光束偏折元件,其中该光学晶体包括一半导 体材料,且该偏折控制器注入复数个载子至该光学 晶体中以改变该光学晶体上之折射系数。6.如申 请专利范围第1项所述之光束偏折元件,其中该光 学晶体包括一光-折射材质,且该偏折控制器发射 光线至该光学晶体中以改变该光学晶体上之折射 系数。7.如申请专利范围第1项所述之光束偏折元 件,其中该偏折控制器系提供该能量至该光学晶体 上以造成该光学晶体在尺寸上的改变。8.如申请 专利范围第7项所述之光束偏折元件,其中该偏折 控制器包括一外力提供装置以提供一外力至该光 学晶体上作为该能量。9.如申请专利范围第8项所 述之光束偏折元件,其中该外力提供装置包括一压 电材料,配置于该光学晶体两端。10.如申请专利范 围第8项所述之光束偏折元件,其中该外力提供装 置包括一对电磁铁,配置于该光学晶体相对之两端 ,且藉由该些电磁铁之间的吸引力提供一机械应力 至该光学晶体上。11.如申请专利范围第8项所述之 光束偏折元件,其中该外力提供装置包括一具有高 热膨胀系数之材料与该光学晶体接触配置,以及一 用以加热该高热膨胀系数材质之加热器,其中该加 热器加热该高热膨胀系数材质所产生的热膨胀可 将外力提供至该光学晶体上。12.如申请专利范围 第1项所述之光束偏折元件,其中该偏折控制器包 括一用以加热该光学晶体之加热器,以及一加热控 制器,其中该加热控制器系永以控制该光学晶体在 一温度下所产生的热应力。13.如申请专利范围第1 项所述之光束偏折元件,其中该光学晶体的形状以 能够提供至少两条光路径为原则,其中该些光路径 在该光束入射的一入射位置与该穿透光束输出的 一出射位置之间具有大致上相同的线性距离。14. 一种使用申请专利范围第1项所述之光束偏折元件 的光学开关,包括: 一光学输入端子,该光学输入端子配置于该光束偏 折元件中该光学晶体的该入射端,透过该光学输入 端子以使得该光学晶体接收该光束;以及 复数个光学输出端子,该些光学输出端子配置于光 学晶体相对于该入射端的另一端,藉由该些光学输 出端子可选择性的将该穿透光束输出。15.一种使 用申请专利范围第1项所述之光束偏折元件的光学 开关,包括: 一光学输入端子,该光学输入端子配置于该光学晶 体的该入射端,透过该光学输入端子以使得该光学 晶体接收该光束;以及 至少二光学输出端子,该光学输出端子包括一第一 光学输出端子以及一第二光学输出端子,该第一光 学输出端子配置于该光学晶体相对于该入射端的 另一端以输出穿过该光学晶体之一第一穿透光束, 而该第二光学输出端子配置于该光学晶体相对于 该入射端的另一端以输出穿过该光学晶体之一第 二穿透光束,其中该第二穿透光束与所对应之该入 射光束成一特定角度,且具有与该第一穿透光束不 同之方向。16.一种光学开关,包括: 一由复数个申请专利范围第1项所述之光束偏折元 件所构成的矩阵排列结构; 复数个光学输入端子,该些光学输入端子配置于该 矩阵排列结构的一端,用以从外界接收复数个光束 ;以及 复数个光学输出端子,该些光学输出端子配置于该 矩阵排列结构的另一端。17.一种藉由光学晶体偏 折光束的方法,该方法包括下列步骤: 提供一波长不同于该光学晶体之光学能隙波长之 光束至该光学晶体的一端上;以及 提供一能量至该光学晶体上,以使入射至该光学晶 体一端的该光束产生偏折,并由该光学晶体的另一 端输出一与该入射光束成一特定角度之穿透光束 。图式简单说明: 第1A图与第1B图绘示为依照本发明一较佳实施例光 束偏折元件之剖面图与透视图; 第2A图至第2E图绘示为可用于本发明光束偏折元件 之光学晶体的结构示意图; 第3A图与第3B图绘示为第2C图中光学晶体内的光路 径示意图; 第4A图与第4B图绘示为第2E图中光学晶体内的光路 径示意图; 第5图绘示为依照本发明一较佳实施例使用超音波 之光束偏折元件的示意图; 第6A图与第6B图绘示为本发明具有外力提供单元( external-force applying unit)之光束偏折元件的操作示 意图; 第7图绘示为依照本发明另一较佳实施例使用压电 材料(piezoelectric material)之光束偏折元件的剖面示 意图; 第8图绘示为第7图中光束偏折元件经改良过后的 剖面示意图; 第9图绘示为依照本发明另一较佳实施例使用电磁 铁(electromagnets)之光束偏折元件的示意图; 第10图绘示为依照本发明另一较佳实施例使用加 热器(heater)之光束偏折元件剖面示意图; 第11图绘示为依照本发明另一较佳实施例使用外 力提供单元之光束偏折元件的剖面示意图; 第12图绘示为依照本发明另一较佳实施例使用载 子注入单元(carrier injection unit)之光束偏折元件的 示意图; 第13图绘示为依照本发明另一较佳实施例使用光 发射单元(light-irradiating unit)之光束偏折元件的示 意图; 第14图绘示为本发明光束偏折元件中光学晶体之 较佳结构的示意图; 第15A图至第15C图绘示为使用本发明光束偏折元件 之光学开关的操作示意图; 第16图绘示为使用本发明光束偏折元件之矩阵式( matrix type)光学开关的平面图;以及 第17图绘示为示意图习知使用光学晶体之光学开 关。
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