專利名稱：空間光調(diào)制元件及空間光調(diào)制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及被用于顯示裝置、光信息處理裝置等的空間光調(diào)制元件及空間光調(diào)制方法。更具體涉及作為使被調(diào)制光反射的層，采用由低折射率材料形成的層替代以往的金屬層，且用由以納米碳管為必須成分的光功能性材料形成的層替代含色素的光功能性材料層的空間光調(diào)制元件。本發(fā)明還涉及使用該空間光調(diào)制元件，利用波導(dǎo)模封入被調(diào)制光或使其反射，籍此實(shí)現(xiàn)使用壽命長、調(diào)制響應(yīng)度高、高速的光調(diào)制的空間光調(diào)制方法。
背景技術(shù)：
以往，作為使用了表面等離激元共振的空間光調(diào)制元件，已知的有在棱鏡的一面層積金屬層和通過光照射折射率發(fā)生變化的物質(zhì)形成的光功能性膜(也稱為含色素膜)而構(gòu)成的元件。據(jù)報(bào)道，需進(jìn)行調(diào)制的被調(diào)制光通過棱鏡入射至該元件，利用金屬膜將其封入或使其反射后從棱鏡出射時(shí)，如果根據(jù)需要對(duì)光功能性膜照射調(diào)制驅(qū)動(dòng)光，則能夠通過調(diào)制驅(qū)動(dòng)光的開/關(guān)使被調(diào)制光的封入條件發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)高速光調(diào)制(例如，參照專利文獻(xiàn)1～3)。
已知納米碳管可作為光功能性材料使用。據(jù)報(bào)道，納米碳管的光響應(yīng)特性高，且可在1～2μm的波長范圍內(nèi)發(fā)揮這些特性(例如，參照專利文獻(xiàn)4，非專利文獻(xiàn)1～3)。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開平5-273503號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2美國專利6611367號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本專利特開2002-258332號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4日本專利特開2003-121892號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1Y.C.Chen等，Applied Physics Letters，81，p.975-977(2002)非專利文獻(xiàn)2M.Ichida等，Physica B，323，p.237-238(2002)非專利文獻(xiàn)3S.Tatsuura等，Advanced Materials，15，p.534-537(2003)
發(fā)明的揭示以往的空間光調(diào)制元件，作為調(diào)制驅(qū)動(dòng)光如果使用毫微微秒激光等極短脈沖的高功率激光，則金屬層會(huì)受到損傷，被調(diào)制光的光調(diào)制特性可能會(huì)劣化。此外，存在元件的壽命短的問題。
本發(fā)明是鑒于上述情況完成的發(fā)明，其目的是提供作為調(diào)制驅(qū)動(dòng)光即使使用極短脈沖的高功率激光，光調(diào)制特性也不會(huì)劣化的長壽命、且使用1.55μm等波長的光的響應(yīng)速度快的空間光調(diào)制元件。
本發(fā)明提供空間光調(diào)制元件，該元件的特征是，在電介質(zhì)層和由因光照射而復(fù)折射率發(fā)生變化的光功能性材料形成的光功能性材料層之間，存在折射率低于前述電介質(zhì)的透明材料形成的低折射率層，該光功能性材料層是由以納米碳管為必須成分的光功能性材料形成的層。
本發(fā)明的空間光調(diào)制元件中，電介質(zhì)層是由電介質(zhì)形成的層，較好的是由透明的電介質(zhì)形成的層。作為透明電介質(zhì)，可例舉光學(xué)玻璃(例如BK7等)、石英玻璃、高折射率玻璃或聚碳酸酯等電介質(zhì)材料。
作為光功能性材料層，較好的是納米碳管形成的層或納米碳管和其它材料形成的層。作為其它材料，較好的是折射率低于本發(fā)明中的電介質(zhì)的折射率的透明材料。該透明材料可以是與用于形成該低折射率層的透明材料相同的材料，也可以是與其不同的材料。光功能性材料層更好的是納米碳管和與形成該低折射率層的透明材料相同的透明材料形成的層。納米碳管較好為單壁(singlewall)納米碳管。
低折射率層較好由有機(jī)材料形成，特好的是由含氟樹脂形成。較好的是該含氟樹脂由不具有C-H鍵的非結(jié)晶性含氟聚合物形成。
本發(fā)明還提供空間光調(diào)制方法，該方法的特征是，采用空間光調(diào)制元件，通過調(diào)制驅(qū)動(dòng)光對(duì)在所述電介質(zhì)層和低折射率層之間的界面透過該電介質(zhì)層而入射的被調(diào)制光的反射進(jìn)行控制；該空間光調(diào)制元件中，在電介質(zhì)層與光照射下復(fù)折射率會(huì)發(fā)生變化的光功能性材料形成的光功能性材料層之間，存在折射率低于前述電介質(zhì)的透明材料形成的低折射率層，所述光功能性材料層由以納米碳管為必須成分的光功能性材料形成。
較好的是本發(fā)明的空間光調(diào)制方法中，利用調(diào)制驅(qū)動(dòng)光對(duì)被調(diào)制光的反射所進(jìn)行的控制通過被調(diào)制光的反射和利用波導(dǎo)模的被調(diào)制光的封入的組合而進(jìn)行。
本發(fā)明的空間光調(diào)制元件具備透明的低折射率層以替代以往的金屬層，使被調(diào)制光在電介質(zhì)層和低折射率層的界面反射，根據(jù)需要對(duì)光功能性材料照射調(diào)制驅(qū)動(dòng)光，籍此利用調(diào)制驅(qū)動(dòng)光的開/關(guān)實(shí)現(xiàn)被調(diào)制光的調(diào)制和控制。因此，能夠獲得被照射至光功能性材料層的調(diào)制驅(qū)動(dòng)光及被調(diào)制光對(duì)元件造成的損傷有所減弱、即使使用毫微微秒激光等高功率激光也可長期穩(wěn)定地工作、耐久性良好、使用壽命長的元件。
特別是作為光功能性材料使用納米碳管，能夠獲得采用波長1.55μm等近紅外波長范圍的光的響應(yīng)速度快的空間光調(diào)制元件。即，直接使用現(xiàn)有的通信體系中采用的光學(xué)系，可設(shè)計(jì)出具有高速的響應(yīng)特性的光路。
此外，通過用透明的低折射率層替代金屬層，可利用調(diào)制驅(qū)動(dòng)光的開/關(guān)使被調(diào)制光的反射率以更高靈敏度發(fā)生變化，從而使調(diào)制響應(yīng)靈敏度極大地提高。其結(jié)果是，可實(shí)現(xiàn)更高速度的調(diào)制，能夠獲得具有微微秒級(jí)的響應(yīng)速度的空間光調(diào)制元件。
此外，利用透明的低折射率層替代金屬層的構(gòu)成，可使被調(diào)制光的入射角和出射角變大，減弱因調(diào)制驅(qū)動(dòng)光在出射側(cè)泄漏被檢測而產(chǎn)生的雜波。
附圖的簡單說明

圖1為表示本發(fā)明的空間光調(diào)制元件的實(shí)施方式1的示意圖。
圖2為表示本發(fā)明的空間光調(diào)制元件的實(shí)施方式2的示意圖。
符號(hào)說明1和7表示空間光調(diào)制元件，2表示棱鏡(介質(zhì))，3表示光功能性材料層，4表示低折射率層，5表示被調(diào)制光，6表示調(diào)制驅(qū)動(dòng)光，8表示玻璃片(介質(zhì))實(shí)施發(fā)明的最佳方式圖1是表示本發(fā)明的空間光調(diào)制元件的實(shí)施方式1的圖。該空間光調(diào)制元件1的構(gòu)成中，在電介質(zhì)形成的棱鏡2(介質(zhì))和由因光照射而折射率發(fā)生變化的光功能性材料形成的光功能性材料層3之間，存在其折射率(n2)低于構(gòu)成棱鏡2的電介質(zhì)的折射率(n1)的透明材料形成的低折射率層4，在棱鏡2和低折射率層4的界面，透過棱鏡2入射的被調(diào)制光5的反射利用調(diào)制驅(qū)動(dòng)光6控制。
本發(fā)明中，入射被調(diào)制光5的電介質(zhì)層的形狀并不限定于棱鏡2，可以是板狀、厚板狀、塊狀等其它形狀。通過使用截面為三角形的棱鏡2，易于構(gòu)筑在其第1個(gè)面層積低折射率層4和光功能性材料層3、從棱鏡2的另一面入射被調(diào)制光5、使反射的光從棱鏡2的剩下的那一面出射的結(jié)構(gòu)，所以比較理想。
棱鏡2由對(duì)于被調(diào)制光5的波長呈現(xiàn)透明的介質(zhì)形成。特好的是介質(zhì)由對(duì)被調(diào)制光的波長的折射率在1.4～3的范圍內(nèi)的材質(zhì)形成。具體來講可例舉光學(xué)玻璃(例如，BK7等)、石英玻璃、高折射率玻璃、聚碳酸酯等。棱鏡2和低折射率層4的折射率之差(n1-n2)較好在0.05～0.9的范圍內(nèi)。
構(gòu)成前述低折射率層4的材料只要是其折射率(n2)小于構(gòu)成棱鏡2的電介質(zhì)的折射率(n1)(即，具有n2＜n1的關(guān)系)的透明材料即可，較好的是對(duì)被調(diào)制光的波長的耐光性良好的無機(jī)材料或有機(jī)材料。作為無機(jī)材料，可例舉氟化物結(jié)晶、含氟石英玻璃等。作為有機(jī)材料，可例舉含氟樹脂。
由無機(jī)材料形成的低折射率層4可通過濺射法、CVD法、蒸鍍法等成膜。由有機(jī)材料形成的低折射率層4可通過旋涂法等將樹脂溶液成膜。從制造成本、制造的難易度等方面考慮，作為用于本發(fā)明的空間光調(diào)制元件1的低折射率層4，較好為有機(jī)材料形成的層，特好為含氟樹脂形成的層。
該低折射率層4的厚度為100～1000nm，較好為200～1000nm，更好為300～800nm。較好的是低折射率層的厚度根據(jù)入射至本發(fā)明的空間光調(diào)制元件的被調(diào)制光的波長改變。通常，如果低折射率層4的厚度在前述范圍內(nèi)，則被調(diào)制光5的調(diào)制能夠很好地進(jìn)行，獲得足夠的耐久性，可制得使用壽命長的空間光調(diào)制元件。
本發(fā)明的較好實(shí)施方式中，低折射率層4較好由含氟樹脂形成。該含氟樹脂較好是由不具有C-H鍵的非結(jié)晶性含氟聚合物形成。該含氟聚合物中具有C-F鍵(即，碳-氟鍵)以替代C-H鍵。
作為含氟聚合物，可使用四氟乙烯樹脂、全氟(乙烯-丙烯)樹脂、全氟烷氧基樹脂、1，1-二氟乙烯樹脂、乙烯-四氟乙烯樹脂、三氟氯乙烯樹脂等。但是，由于這些含氟樹脂具有結(jié)晶性，所以會(huì)引發(fā)光的散射，使透明性劣化，在被調(diào)制驅(qū)動(dòng)光6照射時(shí)會(huì)發(fā)生熔解等，耐久性可能會(huì)變差。
對(duì)應(yīng)于此，非結(jié)晶性的含氟聚合物由于不會(huì)發(fā)生結(jié)晶導(dǎo)致的光散射，所以透明性良好。作為該含氟聚合物，只要是不具有C-H鍵的非結(jié)晶性的含氟聚合物即可，無特別限定，較好的是主鏈具有環(huán)結(jié)構(gòu)的含氟聚合物。作為主鏈具有環(huán)結(jié)構(gòu)的含氟聚合物，較好的是具有含氟脂肪族環(huán)結(jié)構(gòu)、含氟酰亞胺環(huán)結(jié)構(gòu)、含氟三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)或含氟芳族環(huán)結(jié)構(gòu)的含氟聚合物。作為具有含氟脂肪族環(huán)結(jié)構(gòu)的含氟聚合物，更好的是具有含氟脂肪族醚環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物。
作為具有含氟脂肪族環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物，較好的是具有含氟環(huán)結(jié)構(gòu)的單體聚合而得的聚合物，具有至少2個(gè)(較好的是2個(gè))聚合性雙鍵的含氟單體環(huán)化聚合而得到的主鏈具有含氟脂肪族環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物。
日本專利特公昭63-18964號(hào)公報(bào)等中記載了具有含氟脂肪族環(huán)結(jié)構(gòu)的單體聚合而得的主鏈具有含氟脂肪族環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物。即，通過全氟(2，2-二甲基-1，3-間二氧雜環(huán)戊烯)等具有含氟脂肪族環(huán)結(jié)構(gòu)的單體的均聚，或者通過該單體與四氟乙烯、三氟氯乙烯、全氟(甲基乙烯基醚)等自由基聚合性單體的共聚而獲得的主鏈具有含氟脂肪族環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物。
另外，日本專利特開昭63-238111號(hào)公報(bào)和特開昭63-238115號(hào)公報(bào)等中記載了具有至少2個(gè)(較好的是2個(gè))聚合性雙鍵的含氟單體環(huán)化聚合而得到的主鏈具有含氟脂肪族環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物。即，通過全氟(烯丙基乙烯基醚)或全氟(丁烯基乙烯基醚)等單體的環(huán)化聚合，或者通過上述單體與四氟乙烯、三氟氯乙烯、全氟(甲基乙烯基醚)等自由基聚合性單體的共聚而獲得的主鏈具有含氟脂肪族環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物。
前述聚合物中，作為全氟(丁烯基乙烯基醚)環(huán)化聚合而獲得的主鏈具有脂肪族環(huán)結(jié)構(gòu)、不具有C-H鍵的非結(jié)晶性的含氟聚合物的例子，可例舉旭硝子株式會(huì)社制的商品名為サイトップ(折射率1.34)的產(chǎn)品。
此外，通過全氟(2，2-二甲基-1，3-間二氧雜環(huán)戊烯)等具有含氟脂肪族環(huán)結(jié)構(gòu)的單體和全氟(烯丙基乙烯基醚)或全氟(丁烯基乙烯基醚)等具有至少2個(gè)聚合性雙鍵的含氟單體的共聚，也可獲得主鏈具有含氟脂肪族環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物。
作為前述具有含氟脂肪族環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物，具體可例示具有選自以下的(I)～(IV)式的重復(fù)單元的聚合物。這些具有含氟脂肪族環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物中，氟原子的一部分可被氯原子取代。
前述(I)～(IV)式中，k為0～5，m為0～4，n為0～1，k+m+n為1～6，u、p及q獨(dú)立地表示0～5，u+p+q為1～6，R為F或CF3，R1為F或CF3，R2為F或CF3，X1為F或Cl，X2為F、Cl、ORf或Rf(Rf為碳原子數(shù)1～3的全氟烷基)。
具有含氟脂肪族環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物較好為主鏈具有環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物，從透明性和機(jī)械特性等方面考慮，較好的是含有大于等于20摩爾％的具有環(huán)結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元的聚合物，更好的是大于等于40摩爾％。
作為本發(fā)明的光功能性材料，納米碳管是必須的。從響應(yīng)特性方面考慮，作為納米碳管，最好的是單壁納米碳管。
已知納米碳管通過光照射折射率會(huì)發(fā)生變化，吸收紫外線～可見～近紅外線的范圍內(nèi)的波長的光、特別是1～2μm(更具特征的是1.3～1.6μm)范圍內(nèi)的波長的光，可作為光功能性材料使用。
本發(fā)明的空間光調(diào)制元件可作為紫外線～可見～近紅外線范圍內(nèi)的光調(diào)制元件使用。即，即使使用目前的光通信中所用的1.55μm的波長的光，本發(fā)明的空間光調(diào)制元件也可驅(qū)動(dòng)。此外，即使使用紫外線～可見范圍內(nèi)的光，本發(fā)明的空間光調(diào)制元件也可驅(qū)動(dòng)，從而獲得在該通信波長范圍內(nèi)的高速的響應(yīng)特性。另外，可用于本發(fā)明的空間光調(diào)制元件的透明材料是指在入射該元件的光，即紫外線～可見～近紅外線的范圍內(nèi)的光的波長下呈現(xiàn)透明的材料。
本發(fā)明中的光功能性材料層是由以納米碳管為必須成分的光功能性材料形成的層，它可以是僅由納米碳管形成的層，也可以是納米碳管和其它材料形成的層，更好的是后一種層。作為前一種層，可例舉層積納米碳管而形成的層。作為后一種層，較好的是納米碳管和透明材料形成的層或納米碳管包含于透明材料而形成的層。納米碳管包含于透明材料而形成的層是指納米碳管均勻地分散于透明材料中而形成的層。
形成光功能性材料層的透明材料可以是和設(shè)置于前述電介質(zhì)層和光功能性材料層之間的透明材料層中所用的透明材料相同的材料，也可以是與之不同的材料。該透明材料特好為在近紅外范圍內(nèi)幾乎無吸收的材料。
此外，如果將光功能性材料層的折射率記為n3，則該n3和低折射率層的折射率(n2)的關(guān)系滿足n3≥n2，更好的是n3＞n2。特好的是光功能性材料層和低折射率層的折射率之差(n3-n2)在0.04～0.9的范圍內(nèi)。
作為本發(fā)明的元件的構(gòu)成的具體例，可例舉設(shè)置了電介質(zhì)層和由特定透明材料形成的低折射率層、還設(shè)置了由含納米碳管的同樣的特定透明材料形成的層的元件的例子。作為更詳細(xì)的例子，可例舉在玻璃基體上設(shè)置透明的含氟樹脂等形成的低折射率層、還設(shè)置了分散有納米碳管的相同的透明的含氟樹脂形成的層的例子。
特別是透明的含氟樹脂作為溶液供給時(shí)，在電介質(zhì)層上設(shè)置樹脂層時(shí)可采用旋涂法等方法，且能夠使納米碳管容易地分散于樹脂中，因此較為理想。作為其它的具體構(gòu)成例，可例舉含納米碳管的透明材料使用與用于低折射率層的透明材料不同的其它透明材料(并不限定于含氟樹脂)、與上述同樣操作而獲得的元件的例子。
本發(fā)明的空間光調(diào)制元件1中，光功能性材料層3的厚度為100～1000nm，較好為150～1000nm，更好為250～800nm。光功能性材料層3的厚度如果在前述范圍內(nèi)，則被調(diào)制光5的調(diào)制可以很好地進(jìn)行，能夠獲得足夠的耐久性，從而獲得使用壽命長的空間光調(diào)制元件1。
以下，對(duì)該空間光調(diào)制元件1中的光調(diào)制動(dòng)作特性進(jìn)行說明。
作為采用該空間光調(diào)制元件1進(jìn)行光調(diào)制的方法的例子，可例舉圖示例。圖1中，在形成為截面三角形的棱鏡2的1個(gè)面上層積低折射率層4和光功能性材料層3，從與棱鏡2的層積面不同的面入射被調(diào)制光5。被調(diào)制光5在入射角θ為規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)在棱鏡2和低折射率層4的界面被反射，從棱鏡2的剩下的那個(gè)面出射。此時(shí)的入射角θ的范圍較好為40度～85度。特好的是與將調(diào)制驅(qū)動(dòng)光6照射至光功能性材料層3時(shí)，生成波導(dǎo)模，封入被調(diào)制光5的角度一致。對(duì)入射棱鏡2的被調(diào)制光5的波長無特別限定。
如果根據(jù)需要對(duì)空間光調(diào)制元件1的光功能性材料層3照射調(diào)制驅(qū)動(dòng)光6，則光功能性材料層3的消光系數(shù)(k)增加。隨著該消光系數(shù)(k)的增加，前述被調(diào)制光5的反射率會(huì)發(fā)生敏銳變化，通過調(diào)制驅(qū)動(dòng)光6的開/關(guān)進(jìn)行從棱鏡2出射的被調(diào)制光5的調(diào)制。與在將調(diào)制驅(qū)動(dòng)光6照射至光功能性材料層3時(shí)，生成波導(dǎo)模，封入被調(diào)制光5的角度一致，入射了被調(diào)制光5的情況下，當(dāng)處于未照射調(diào)制驅(qū)動(dòng)光6的關(guān)閉狀態(tài)(OFF)時(shí)，被調(diào)制光5的反射率未發(fā)生變化，幾乎全部的入射光在棱鏡2和低折射率層4的界面被反射，從棱鏡2的出射面出射。另一方面，如果對(duì)光功能性材料層3照射調(diào)制驅(qū)動(dòng)光6(打開狀態(tài)，ON)，則光功能性材料層3的消光系數(shù)(k)增加，隨著該消光系數(shù)(k)的增加，被調(diào)制光5的反射率急劇下降，從棱鏡2的出射面出射的被調(diào)制光5急劇減弱或者實(shí)質(zhì)上為無出射狀態(tài)。這里，被調(diào)制光5的反射率的急劇下降是因?yàn)樵趶睦忡R2和低折射率層4的界面開始到低折射率層4、光功能性材料層3為止的范圍內(nèi)駐波作為波導(dǎo)模生成，其結(jié)果是，未發(fā)現(xiàn)反射。因此，通過調(diào)制驅(qū)動(dòng)光6的開/關(guān)，可實(shí)現(xiàn)被調(diào)制光5的光開關(guān)或強(qiáng)度調(diào)制。
由調(diào)制驅(qū)動(dòng)光6的開/關(guān)的轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的反射率變化在開時(shí)小于等于0.2微微秒，在關(guān)時(shí)小于等于1微微秒，利用該空間光調(diào)制元件1可實(shí)現(xiàn)極高速的光調(diào)制。
空間光調(diào)制元件1通過具備透明的低折射率層4以替代以往的金屬層，使被調(diào)制光5在棱鏡2和低折射率層4的界面反射，根據(jù)需要對(duì)光功能性材料層3照射調(diào)制驅(qū)動(dòng)光6而進(jìn)行工作。即，由于通過調(diào)制驅(qū)動(dòng)光6的開/關(guān)進(jìn)行被調(diào)制光5的調(diào)制，因此本發(fā)明能夠獲得被照射至光功能性材料層3的調(diào)制驅(qū)動(dòng)光6及被調(diào)制光5對(duì)元件造成的損傷得到減弱、即使使用毫微微秒激光等高功率激光也可長期穩(wěn)定地工作、耐久性良好、使用壽命長的元件。
此外，通過用透明的低折射率層4替代金屬層，可利用調(diào)制驅(qū)動(dòng)光6的開/關(guān)使被調(diào)制光5的反射率以更高靈敏度發(fā)生變化，從而使調(diào)制響應(yīng)靈敏度極大地提高，從而實(shí)現(xiàn)更高速度的調(diào)制，能夠獲得具有微微秒級(jí)的響應(yīng)速度的空間光調(diào)制元件。
另外，利用透明的低折射率層4替代金屬層的構(gòu)成，可使被調(diào)制光5的入射角和出射角變大，減弱因調(diào)制驅(qū)動(dòng)光6在出射側(cè)泄漏被檢測而產(chǎn)生的雜波。
圖2是表示本發(fā)明的空間光調(diào)制元件的實(shí)施方式2的圖。該空間光調(diào)制元件7具備與圖1所示的實(shí)施方式1的空間光調(diào)制元件幾乎同樣的構(gòu)成要素而構(gòu)成，對(duì)相同的構(gòu)成要素標(biāo)記相同的符號(hào)。該空間光調(diào)制元件7與實(shí)施方式1的空間光調(diào)制元件1的不同點(diǎn)如下所述，即，使用具有與棱鏡2相同的折射率(n1)的玻璃片8，在該玻璃片8的一面層積低折射率層4和光功能性材料層3，在玻璃片8的另一面固定棱鏡2，使從棱鏡2入射的被調(diào)制光5在玻璃片8和低折射率層4的界面被反射。棱鏡2和玻璃片8最好用折射率與它們相同的接合試劑或透明樹脂粘合劑固定。
空間光調(diào)制元件7與圖1所示的實(shí)施方式1的空間光調(diào)制元件1相同，可通過調(diào)制驅(qū)動(dòng)光6的開/關(guān)高速調(diào)制被調(diào)制光5，可獲得與實(shí)施方式1的空間光調(diào)制元件1同樣的效果。另外，空間光調(diào)制元件7是在玻璃片8的一面層積了低折射率層4和光功能性材料層3的元件，所以易通過旋涂法等形成低折射率層4和光功能性材料層3，使制造變得容易。
作為其它實(shí)施方式，可例舉用衍射光柵替代棱鏡構(gòu)成空間光調(diào)制元件的例子。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明提供即使使用毫微微秒激光等高功率激光也可長期穩(wěn)定地工作、耐久性良好、使用壽命長的空間光調(diào)制元件。對(duì)于現(xiàn)有的1.3～1.6μm的波長的光源可獲得高速的響應(yīng)特性。
權(quán)利要求
1.空間光調(diào)制元件，其特征在于，在電介質(zhì)層和由因光照射而復(fù)折射率發(fā)生變化的光功能性材料形成的光功能性材料層之間，存在折射率低于前述電介質(zhì)的透明材料形成的低折射率層，該光功能性材料層是由以納米碳管為必須成分的光功能性材料形成的層。
2.如權(quán)利要求1所述的空間光調(diào)制元件，其特征還在于，形成低折射率層的透明材料為有機(jī)材料。
3.如權(quán)利要求1所述的空間光調(diào)制元件，其特征還在于，形成低折射率層的透明材料為含氟樹脂。
4.如權(quán)利要求1所述的空間光調(diào)制元件，其特征還在于，形成低折射率層的透明材料是由不具有C-H鍵的非結(jié)晶性的含氟聚合物形成的層。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的空間光調(diào)制元件，其特征還在于，光功能性材料層是由納米碳管和折射率低于電介質(zhì)的透明材料形成的層，該透明材料是與形成低折射率層的透明材料相同或不同的材料。
6.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的空間光調(diào)制元件，其特征還在于，光功能性材料層由納米碳管和與形成前述低折射率層的透明材料相同的材料形成。
7.如權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的空間光調(diào)制元件，其特征還在于，納米碳管為單壁納米碳管。
8.如權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的空間光調(diào)制元件，其特征還在于，電介質(zhì)層是由透明材料形成的層。
9.空間光調(diào)制方法，其特征在于，采用空間光調(diào)制元件，通過調(diào)制驅(qū)動(dòng)光對(duì)在所述電介質(zhì)層和低折射率層之間的界面透過該電介質(zhì)層而入射的被調(diào)制光的反射進(jìn)行控制；該空間光調(diào)制元件中，在電介質(zhì)層與光照射下復(fù)折射率會(huì)發(fā)生變化的光功能性材料形成的光功能性材料層之間，存在折射率低于前述電介質(zhì)的透明材料形成的低折射率層，所述光功能性材料層由以納米碳管為必須成分的光功能性材料形成。
10.如權(quán)利要求9所述的空間光調(diào)制方法，其特征還在于，利用調(diào)制驅(qū)動(dòng)光對(duì)被調(diào)制光的反射所進(jìn)行的控制通過被調(diào)制光的反射和利用波導(dǎo)模的被調(diào)制光的封入的組合而進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供即使作為調(diào)制驅(qū)動(dòng)光使用極短脈沖的高功率激光，光調(diào)制特性也不會(huì)劣化，使用壽命長，且使用1.55μm等的波長的光的響應(yīng)速度快的空間光調(diào)制元件。該空間光調(diào)制元件的特征是，在棱鏡2和由因光照射而復(fù)折射率發(fā)生變化的光功能性材料形成的光功能性材料層3之間，存在折射率低于棱鏡2的折射率的透明材料形成的低折射率層4，作為光功能性材料采用納米碳管。
文檔編號(hào)G02F1/355GK1890597SQ200480035980
公開日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2004年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月3日
發(fā)明者長村利彥, 松倉郁生 申請(qǐng)人:旭硝子株式會(huì)社