JP2000187183A - Optical device for optical wiring - Google Patents

Optical device for optical wiring

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JP2000187183A
JP2000187183A JP10363638A JP36363898A JP2000187183A JP 2000187183 A JP2000187183 A JP 2000187183A JP 10363638 A JP10363638 A JP 10363638A JP 36363898 A JP36363898 A JP 36363898A JP 2000187183 A JP2000187183 A JP 2000187183A
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Japan
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optical
substrate
light
cgh
cgh element
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JP10363638A
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Japanese (ja)
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Hironori Sasaki
浩紀 佐々木
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Oki Electric Industry Co Ltd
Real World Computing Partnership
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REAL WORLD COMPUTING PARTNERSH
Oki Electric Industry Co Ltd
Real World Computing Partnership
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical device for optical wiring giving a deflection function required for attaining compactness and without receiving strict limitations for manufacture. SOLUTION: The optical device 10 for optical wiring contains an optical substrate 11 transmitting light beams and a chip substrate 13 provided with a light emitting device 14 for an optical signal provided on the surface 11a of the optical substrate 11. In such a case, an image forming function and the deflection function of a computer generated hologram(CGH) element for guiding a beam from the light emitting device 14 into the optical substrate 11 are alotted to a first CGH element 16 provided on the chip substrate side and a second CGH element 17 provided on the optical substrate 11 answering to the first CGH element 16.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるオプトエ
レクトロニクスの回路の一部として使用するのに好適な
光配線用光学装置に関し、特に、計算機ホログラム(以
下、単にCGH素子と称する。)を用いたパッケージ型
光学装置に好適な光学装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device for optical wiring suitable for use as a part of a so-called optoelectronic circuit, and particularly to a computer hologram (hereinafter, simply referred to as a CGH element). The present invention relates to an optical device suitable for a packaged optical device.

【0002】[0002]

【従来の技術】オプトエレクトロニクス回路のコンパク
ト化のために、パッケージ型の光学装置が提案されてい
る。この光学装置では、例えば光源側となるオプトエレ
クトロニクスチップモジュール(以下、単に光源側モジ
ュールと称する。)と受光側となるオプトエレクトロニ
クスチップモジュール(以下、単に受光側モジュールと
称する。)とが光学基板の一方の面上に設けられ、光源
側モジュールからの光は、光学基板内のジグザグ光路を
経て、受光側モジュールに案内される。
2. Description of the Related Art In order to make an optoelectronic circuit compact, a package type optical device has been proposed. In this optical device, for example, an optoelectronic chip module on the light source side (hereinafter simply referred to as a light source side module) and an optoelectronic chip module on the light receiving side (hereinafter simply referred to as a light receiving side module) are optical substrates. The light from the light source side module provided on one surface is guided to the light receiving side module via a zigzag optical path in the optical substrate.

【0003】両モジュールが設けられる光学基板の両面
には、該光学基板内に前記したジグザグ光路を規定する
ための反射手段が設けられ、また前記光学基板の前記一
方の面には、光源側モジュールからの光を光学基板に案
内する集光レンズと、前記ジグザグ光路を経た光を受光
側モジュールに案内する集光レンズとが設けられ、両モ
ジュールは、光学基板を介して、光学的に結合される。
[0003] On both sides of an optical substrate on which both modules are provided, reflecting means for defining the zigzag optical path described above are provided in the optical substrate, and a light source side module is provided on the one surface of the optical substrate. And a condenser lens for guiding the light passing through the zigzag optical path to the light-receiving module, and both modules are optically coupled via the optical substrate. You.

【0004】本願発明者は、先に特願平9−24961
2号明細書で、この種の光学装置において、前記光学基
板の前記一方の面に設けられる反射手段に代えて、偏向
機能を有する回折光学素子のような偏向手段を採用する
ことにより、ジグザグ光路の屈曲角を所望の角度に設定
することを可能とし、これによりパッケージ型光学装置
の設計の自由度を高め、あるいはジグザグ光路での反射
による光学的損失の低減を図ることを提案した。また、
このような回折光学素子として、CGH素子を用いるこ
とを提案した。
The inventor of the present application has previously described Japanese Patent Application No. 9-24951.
In the specification of Japanese Patent Application Publication No. 2000-214, in this type of optical device, a zigzag optical path is adopted by adopting a deflecting means such as a diffractive optical element having a deflecting function instead of the reflecting means provided on the one surface of the optical substrate. It has been proposed that the bending angle can be set to a desired angle, thereby increasing the degree of freedom in designing a packaged optical device, or reducing optical loss due to reflection in a zigzag optical path. Also,
It has been proposed to use a CGH element as such a diffractive optical element.

【0005】このようなCGH素子の応用として、光源
側モジュールおよび受光側モジュールのそれぞれに対応
して前記光学基板の前記一方の面に設けられる前記した
各集光レンズをCGH素子で形成することが考えられ
る。前記した集光レンズに、このようなCGH素子を用
いた場合、各CGH素子に結像機能および偏向機能を与
えることができ、これにより、前記した光学装置の設計
の自由度が高まる。
As an application of such a CGH element, each of the condenser lenses provided on the one surface of the optical substrate corresponding to each of the light source side module and the light receiving side module is formed of a CGH element. Conceivable. When such a CGH element is used for the condenser lens, each CGH element can be provided with an imaging function and a deflection function, thereby increasing the degree of freedom in designing the optical device.

【0006】ところで、CGH素子は、後述するよう
に、所望の光学特性を示す光路差関数から導き出される
テイラー展開近似式の光路差係数をコンピュータ処理し
て得られるマスクパターンを用いたレンズ材料のエッチ
ング処理により形成される。
As will be described later, a CGH element is formed by etching a lens material using a mask pattern obtained by computer processing an optical path difference coefficient of a Taylor expansion approximation formula derived from an optical path difference function showing desired optical characteristics. It is formed by processing.

【0007】また、前記したマスクパターンの最小線幅
は、CGH素子の性能に直接的な影響を受ける。すなわ
ち、CGH素子に、結像機能に加えて偏向機能を多重的
に付与しようとすると、この両機能の組み合わせがマス
クパターンの最小線幅を最も小さくすることから、フォ
トリソグラフィプロセスでの解像度の限界を超える程に
小さな値になることがある。これを避けるために、偏向
角度が犠牲になり、前記CGH素子に十分に大きな偏向
角度を付与することはできないことから、前記各CGH
素子に与える偏向機能について、その偏向角度に製造上
の強い制限を受けていた。
[0007] The minimum line width of the mask pattern is directly affected by the performance of the CGH element. That is, if a deflection function in addition to an imaging function is to be imparted to the CGH element in a multiplex manner, the combination of these two functions will minimize the minimum line width of the mask pattern. May be smaller as the value exceeds. In order to avoid this, the deflection angle is sacrificed and a sufficiently large deflection angle cannot be given to the CGH element.
Regarding the deflection function given to the element, the deflection angle is strongly restricted in manufacturing.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本願発明の目
的は、コンパクト化を図るに必要な偏向機能を与えるこ
とができ、製造上の強い制約を受けることのない光配線
用光学装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical device for optical wiring which can provide a deflection function necessary for downsizing and is not subject to strong manufacturing restrictions. It is in.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】〈構成〉本願発明は、基
本的に、光の透過を許す光学基板と、光信号のための発
光器または受光器が設けられ、前記光学基板の面上に設
けられるチップ基板とを含む光配線用光学装置におい
て、前記発光器からの光を前記光学基板内に案内するた
めのCHG素子または前記光学基板内からの光を前記受
光器に案内するための各CGH素子の結像機能および偏
向機能を、前記チップ基板側に設けられる第1のCGH
素子と、該第1のCGH素子に対応して前記光学基板に
設けられる第2のCGH素子とに、分担させることを特
徴とする。
Means for Solving the Problems <Structure> The present invention is basically provided with an optical substrate allowing light transmission, and a light emitting device or a light receiving device for an optical signal, and is provided on a surface of the optical substrate. In the optical device for optical wiring including a chip substrate provided, a CHG element for guiding light from the light emitting device into the optical substrate or each of a CHG element for guiding light from within the optical substrate to the light receiving device. A first CGH provided on the chip substrate side has an image forming function and a deflecting function of the CGH element.
The element and a second CGH element provided on the optical substrate corresponding to the first CGH element are shared.

【0010】〈作用〉本発明に係る光配線用光学装置で
は、前記光学基板に対向する前記チップ基板の面に設け
られる前記第1のCGH素子に例えばコリメート機能を
付与し、前記光学基板に設けられる第2のCGH素子に
例えば集光機能と偏向機能とを付与することができる。
あるいは、前記第1のCGH素子に例えば結像機能を付
与し、前記第2のCGH素子に偏向機能を付与すること
ができる。
<Operation> In the optical device for optical wiring according to the present invention, the first CGH element provided on the surface of the chip substrate facing the optical substrate is provided with, for example, a collimating function and provided on the optical substrate. For example, a light collecting function and a deflecting function can be given to the second CGH element to be obtained.
Alternatively, for example, an imaging function can be given to the first CGH element, and a deflection function can be given to the second CGH element.

【0011】いずれにしても、前記したコンピュータ処
理して得られるCGH素子のためのマスクパターンの寸
法上、これに最も小さな最小線幅を与える結像機能と偏
向機能との組み合わせを解消することができることか
ら、それぞれのCGH素子の形成のためのマスクパター
ンの最小線幅寸法の制限が緩められ、これにより、CG
H素子にコンパクト化を図るに十分な偏向機能を与える
ことができ、製造上の強い制約を受けることのない光配
線用光学装置を提供することができる。
In any case, it is possible to eliminate the combination of the image forming function and the deflecting function that gives the smallest line width to the mask pattern for the CGH element obtained by the computer processing. Therefore, the limitation on the minimum line width dimension of the mask pattern for forming each CGH element is relaxed.
It is possible to provide the H element with a deflection function sufficient for downsizing, and to provide an optical device for optical wiring that is not subject to strong restrictions in manufacturing.

【0012】本発明の実施の形態についての説明に先立
ち、本発明に係るCGH素子の製造手順を概説する。C
GH素子の製造には、CADが用いられており、所望の
回折光学特性を示すCGH素子内での光の位相差関数が
求められる。この位相差関数は、光路差関数ρ(x,
y)と呼ばれている。光路差関数ρ(x,y)は、次式 ρ(x,y)=ΣCNm …(1) で示される多項式に変換される。この多項式(CNm
)の係数CNは、光路差係数と呼ばれている。nおよ
びmはそれぞれ正の整数であり、この係数CNは位相係
数とも呼ばれている。Nとm、nとの間には、次式 N={(m+n)2+m+3n}/2 …(2) が成り立つ。
Prior to the description of the embodiments of the present invention, a procedure for manufacturing a CGH device according to the present invention will be outlined. C
CAD is used for manufacturing the GH element, and a phase difference function of light in the CGH element exhibiting desired diffractive optical characteristics is obtained. This phase difference function is represented by an optical path difference function ρ (x,
y). The optical path difference function [rho (x, y) is transformed equation [rho (x, y) = a ΣC N x m y n ... polynomial represented by (1). This polynomial (C N x m y
coefficient C N of n) is called an optical path difference coefficient. n and m are positive integers, respectively, and the coefficient C N is also called a phase coefficient. The following equation holds between N and m, n: N = {(m + n) 2 + m + 3n} / 2 (2)

【0013】この光路差係数CNを2次元テイラー展開
により求めたテイラー展開近似式の各項係数として求
め、CADプログラムに代入することにより、フォトリ
ソグラフィによって所望形状を得るのに必要なフォトリ
ソグラフィ用マスクのパターンを生成させることができ
る。このようなCADプログラムの一例として、アメリ
カ合衆国カリフォルニア州に在るNIPT社のCghCAD
がある。
The optical path difference coefficient C N is obtained as each term coefficient of the Taylor expansion approximation equation obtained by the two-dimensional Taylor expansion, and is substituted into a CAD program, so that a photolithography necessary for obtaining a desired shape by photolithography is obtained. A mask pattern can be generated. One example of such a CAD program is NIPT's CghCAD in California, USA.
There is.

【0014】このCADプログラムでは、データ処理の
容量の関係から、mとnとの和が10以下であり、かつ
Nが65以下である条件が付されている。従って、所望
の光学特性を示す光路差関数ρ(x,y)を求め、この
光路差関数ρ(x,y)の各光路差係数CN(C0
65)を求めた後、そのデータをCADプログラムに入
力することにより、所望の回折光学特性を示すCGH素
子のためのマスクパターンを求めることができる。
In the CAD program, the condition that the sum of m and n is equal to or less than 10 and N is equal to or less than 65 is given from the relation of data processing capacity. Therefore, an optical path difference function ρ (x, y) showing desired optical characteristics is obtained, and each optical path difference coefficient C N (C 0-
After obtaining C 65 ), by inputting the data to a CAD program, a mask pattern for a CGH element exhibiting desired diffractive optical characteristics can be obtained.

【0015】各位相係数C0〜C65は、2次元光路差関
数ρ(x,y)をx軸およびy軸に関して2次元テイラ
ー展開し、その10次の項までの近似式から、求めるこ
とができる。この関係が、図11に示された式(3)で
表されている。式(3)の右辺の第2項のΔは、テイラ
ー展開の余剰項であり、無視し得る程に十分に小さな値
である。
Each of the phase coefficients C 0 to C 65 is obtained from a two-dimensional Taylor expansion of the two-dimensional optical path difference function ρ (x, y) with respect to the x-axis and the y-axis, and from an approximate expression up to the tenth-order term. Can be. This relationship is represented by equation (3) shown in FIG. Δ in the second term on the right side of Expression (3) is a surplus term in the Taylor expansion, and is a value small enough to be ignored.

【0016】所望の光学特性を示す光路差関数ρ(x,
y)を求め、この光路差関数ρ(x,y)の式(3)に
よる演算処理から、位相係数C0〜C65を求め、これら
の値を前記したCADプログラムに入力することによ
り、所望の回折光学特性を示す計算機ホログラムのため
のマスク条件を求めることができる。このマスクパター
ンに沿って、必要枚数のマスクを製作し、これらのマス
クの組み合わせによるフォトリソグラフィ法を用いたレ
ンズ材料のエッチング処理により、所望の回折光学特性
を示すCGH素子が得られる。
An optical path difference function ρ (x,
y), the phase coefficients C 0 to C 65 are obtained from the arithmetic processing of the optical path difference function ρ (x, y) by the equation (3), and these values are input to the CAD program described above to obtain the desired values. Mask conditions for a computer generated hologram exhibiting the above diffractive optical characteristics can be obtained. A required number of masks are manufactured in accordance with the mask pattern, and a lens material is etched by photolithography using a combination of these masks, whereby a CGH element exhibiting desired diffractive optical characteristics is obtained.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。 〈具体例1〉図1は、本発明に係る光学装置を概略的に
示す断面図である。本発明に係る光学装置10は、平行
な一対の平面11aおよび11bを有する平板状の光学
基板11を備える。光学基板11は、例えば屈折率nが
1.5の値を示す光学ガラス材料からなり、光学基板1
1は、取り扱う光の波長に応じて、その波長に対して高
い透光性を示す材料、例えばシリコン基板等を用いるこ
とができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a sectional view schematically showing an optical device according to the present invention. The optical device 10 according to the present invention includes a flat optical substrate 11 having a pair of parallel flat surfaces 11a and 11b. The optical substrate 11 is made of, for example, an optical glass material having a refractive index n of 1.5.
For 1, a material exhibiting high translucency with respect to the wavelength of light to be handled, for example, a silicon substrate or the like can be used.

【0018】光学基板11の一方の平面11aすなわち
表面11aには、例えば光源側となる第1のチップモジ
ュール12が設けられている。チップモジュール12
は、平行な一対の平面13aおよび13bを有する平板
状の半導体チップ基板13と、該半導体チップ基板上に
設けられた例えば1.55μmの波長を有する光を発す
る面型発光レーザからなる発光器14とを備える。
On one flat surface 11a, that is, the front surface 11a of the optical substrate 11, a first chip module 12, which is located on the light source side, for example, is provided. Chip module 12
Is a light emitting device 14 comprising a flat semiconductor chip substrate 13 having a pair of parallel planes 13a and 13b, and a surface emitting laser emitting light having a wavelength of, for example, 1.55 μm provided on the semiconductor chip substrate. And

【0019】半導体チップ基板13は、その一方の面1
3aに設けられた半田バンプ15を介して、光学基板1
1との間隔Wが例えば50μmとなるように、該光学基
板の表面11aに固定されている。また、発光器14
は、その発光面14aからの光が半導体チップ基板13
を透過して光学基板11に対向する一方の面13aに向
けられるように、発光面14aを半導体チップ基板13
の前記面13aの側へ向けて、該チップ基板13の他方
の面13bに固定されている。チップ基板13には、図
示の例では、例えば屈折率nが3.5の値を示すシリコ
ン基板が用いられている。
The semiconductor chip substrate 13 has one surface 1
The optical substrate 1 is connected via the solder bumps 15 provided on the optical substrate 1a.
It is fixed to the surface 11a of the optical substrate so that the distance W from the substrate 1 is, for example, 50 μm. Also, the light emitting device 14
Means that the light from the light emitting surface 14a is
The light-emitting surface 14a is placed on the semiconductor chip substrate 13 so that the light-emitting surface
Is fixed to the other surface 13b of the chip substrate 13 toward the surface 13a. In the example shown in the figure, for example, a silicon substrate having a refractive index n of 3.5 is used as the chip substrate 13.

【0020】チップ基板13の前記一方の面13aに
は、発光器14からの球面発散光を平行光束として光学
基板11の前記表面11aに向けて案内するための第1
のCGH素子16が、発光面14aの直下に位置するよ
うに、設けられている。また、光学基板11の前記表面
11aには、第1のCGH素子16からの光を光学基板
11内の所定箇所に案内するための第2のCGH素子1
7が、第1のCGH素子16の直下に、設けられてい
る。
A first surface 13a of the chip substrate 13 has a first surface for guiding the spherical divergent light from the light emitter 14 as a parallel light beam toward the surface 11a of the optical substrate 11.
Is provided so as to be located immediately below the light emitting surface 14a. A second CGH element 1 for guiding light from the first CGH element 16 to a predetermined position in the optical substrate 11 is provided on the front surface 11a of the optical substrate 11.
7 is provided immediately below the first CGH element 16.

【0021】図示の例では、発光器14の発光面14a
からy軸上で発散された球面発散光が、第1のCGH素
子16により、平行光束に変換され、この平行光束が第
2のCGH素子17により、光学基板11内のz軸方向
の深さ位置が5mm、x軸方向への変位位置が1mmで
示される箇所に集光されている。
In the illustrated example, the light emitting surface 14a of the light emitting device 14
Is converted into a parallel light flux by the first CGH element 16, and the parallel light flux is converted into a depth in the z-axis direction in the optical substrate 11 by the second CGH element 17. The light is focused on a position indicated by a position of 5 mm and a displacement position of 1 mm in the x-axis direction.

【0022】従って、第1のCGH素子16および第2
のCGH素子17は、共に、一方の側に集光点に至る光
路を規定し、他方の側に平行な光束光路を規定するコリ
メート機能を有する。また、第1のCGH素子16は、
共軸型のコリメート機能を示すが、第2のCGH素子1
7は、偏向機能が付加されていることから、軸ずれ型の
コリメート機能を示す。
Therefore, the first CGH element 16 and the second
Both of the CGH elements 17 have a collimating function of defining an optical path to a converging point on one side and defining a parallel light path on the other side. Also, the first CGH element 16 is
Although it shows a coaxial collimating function, the second CGH element 1
Reference numeral 7 denotes an off-axis type collimating function because a deflection function is added.

【0023】図2は、コリメート機能を有するCGH素
子(16および17)の光学特性を示す説明図である。
説明の簡素化のために、CGH素子(16および17)
は、z軸上にあり、その厚さ寸法は、無視できる程に充
分に小さな値とする。この仮定は、位相係数C Nの算出
の上で、一般性を損なうものではない。CGH素子(1
6および17)は、図2に示されているように、集光点
(X,Y,Z)からの球面発散光を、原点を通るベクト
ル成分(α,β,γ)と平行な平行光束に変換する。
FIG. 2 shows a CGH element having a collimating function.
It is explanatory drawing which shows the optical characteristic of a child (16 and 17).
For simplicity of explanation, CGH elements (16 and 17)
Is on the z-axis and its thickness dimension is negligibly
Use small values for minutes. This assumption is based on the phase coefficient C NCalculation of
Above, does not detract from the generality. CGH element (1
6 and 17) are the focal points as shown in FIG.
The spherical divergent light from (X, Y, Z) is vector
Is converted into a parallel light flux parallel to the light components (α, β, γ).

【0024】CGH素子(16および17)の光路差関
数ρ(x,y)は、次式 ρ(x,y)=n1・{(X−x)2+(Y−y)2+Z21/2−n1・L−n2・(αx+βy)(α2 22)−(1/2) …(4) で示される。
Optical path difference of CGH elements (16 and 17)
The number ρ (x, y) is given by the following equation: ρ (x, y) = n1・ {(X−x)Two+ (Y−y)Two+ ZTwo1/2-N1・ LnTwo・ (Αx + βy) (αTwo+ β Two + γTwo)− (1/2) .. (4).

【0025】ここで、n1は、集光点側の媒質の屈折率
であり、n2は、反対側すなわち平行光束側の媒質の屈
折率である。また、Lは、集光点から原点までの距離で
あり、次式 L=(X2+Y2+Z21/2 …(5) で示される。
Here, n 1 is the refractive index of the medium on the converging point side, and n 2 is the refractive index of the medium on the opposite side, that is, on the parallel light beam side. L is the distance from the focal point to the origin, and is represented by the following equation: L = (X 2 + Y 2 + Z 2 ) 1/2 (5)

【0026】従って、式(4)を式(3)に代入してそ
の演算を行うことにより、前記したとおり、位相係数C
0〜C65を求めることができ、これらの値を前記したC
ADプログラムに入力することにより、計算機ホログラ
ム(CGH素子)のためのマスク条件を求めることがで
きる。このマスクパターンに沿って、必要枚数のマスク
を製作し、これらのマスクの組み合わせによるフォトリ
ソグラフィ法を用いたレンズ材料(13および11)の
エッチング処理により、CGH素子(16および17)
が得られる。
Therefore, by substituting equation (4) into equation (3) and performing the operation, the phase coefficient C
0 to C 65 can be obtained, and these values are calculated by
By inputting to the AD program, mask conditions for a computer generated hologram (CGH element) can be obtained. A required number of masks are manufactured along the mask pattern, and the CGH elements (16 and 17) are etched by etching the lens material (13 and 11) using a photolithography method based on a combination of these masks.
Is obtained.

【0027】ところで、前記したような光学素子の製造
工程において、CADプログラムの実行によって得られ
るフォトマスクは、当該プログラムの実行時に入力され
るパラメータの1つであるマスク枚数に応じた枚数で得
られる。このマスク枚数をMとすると、エッチングによ
って形成されるレンズ段差すなわち位相レベルNは、2
Mで表されることから、この位相レベルNが多いほど、
すなわちマスク枚数Mが多いほど、理想のフレネルレン
ズ形状に近似したレンズ形状が得られる。
In the above-described optical element manufacturing process, the number of photomasks obtained by executing the CAD program is determined by the number of masks which is one of the parameters input when the program is executed. . Assuming that the number of masks is M, the lens step formed by etching, that is, the phase level N is 2
Since it is represented by M , the greater the phase level N, the more
That is, as the number M of masks increases, a lens shape closer to the ideal Fresnel lens shape is obtained.

【0028】しかしながら、マスク枚数Mが多くなるほ
ど、マスクパターンの幅寸法は低減する。そのため、組
み合わせるマスクでのマスクパターンの最小線幅寸法が
フォトリソグラフィでの解像度に基づく誤差許容量より
も小さくなると、そのような微細なマスクを用いてのC
GH素子の製造は、実質上、不可能となる。そのため、
CADの実行により、マスクデータとしてマスクが得ら
れたとき、そのマスクがフォトリソグラフィに適用でき
るが否かをマスクパターンの最小線幅寸法とフォトリソ
グラフィでの誤差許容量とに基づいて、判定する必要が
ある。
However, as the number M of masks increases, the width dimension of the mask pattern decreases. Therefore, if the minimum line width dimension of the mask pattern in the combined mask becomes smaller than the error tolerance based on the resolution in photolithography, the C
Manufacture of a GH element is practically impossible. for that reason,
When a mask is obtained as mask data by performing CAD, it is necessary to determine whether or not the mask can be applied to photolithography based on the minimum line width dimension of the mask pattern and an allowable error in photolithography. There is.

【0029】レンズ特性を示す光路差関数ρ(x,y)
が単一の突領域部分を含むとき、その光路差関数を示す
レンズのためのマスクパターンの最小線幅寸法、すなわ
ちレンズ領域の境界線上でのマスク幅寸法Pは、フレネ
ルレンズの近似式から導き出される次式 P=λ/{N・|gradρ(x,y)|} …(6) より、算出することができる。ここで、λはフォトリソ
グラフィに用いる露光源の光の波長であり、Nは、1波
長λ分での位相レベル数を示す。
Optical path difference function ρ (x, y) indicating lens characteristics
Includes a single projecting area portion, the minimum line width dimension of the mask pattern for the lens showing the optical path difference function, that is, the mask width dimension P on the boundary line of the lens area, is derived from the approximate expression of the Fresnel lens. P = λ / {N · | grad ρ (x, y) |} (6) Here, λ is the wavelength of light from the exposure source used for photolithography, and N is the number of phase levels for one wavelength λ.

【0030】そこで、式(1)に示した光路差関数ρ
(x,y)のレンズ領域に単一の突領域部分が存在する
か否かが判定される。この判定については、関数y=f
(x)の極大値および極小値の判定方法を応用すること
ができ、光路差関数ρ(x,y)のそれぞれxおよびy
についての2階偏微分を求め、それぞれの偏微分の値が
零ではない、正または負であることをもって、そのレン
ズ領域に単一の突領域部分が存在すると判定することが
できる。
Therefore, the optical path difference function ρ shown in equation (1)
It is determined whether or not a single protrusion region exists in the lens region of (x, y). For this determination, the function y = f
The determination method of the maximum value and the minimum value of (x) can be applied, and x and y of the optical path difference function ρ (x, y), respectively.
Is obtained, and if the value of each partial derivative is non-zero, positive or negative, it can be determined that a single salient region exists in the lens region.

【0031】式(5)に示した光路差関数ρ(x,y)
についてのxおよびyのそれぞれに関する2階偏微分式
は、いずれも、正の値を示す。従って、式(5)で示さ
れる光路差関数は、そのレンズ領域に単一の突領域部分
が存在する。このことから、式(5)の光路差関数を示
すCGH素子(16および17)のためのマスクパター
ンの最小線幅寸法Pは、式(6)から求めることができ
る。
The optical path difference function ρ (x, y) shown in equation (5)
Each of the second-order partial differential equations for x and y with respect to indicates a positive value. Therefore, the optical path difference function represented by the equation (5) has a single protruding region in the lens region. From this, the minimum line width dimension P of the mask pattern for the CGH elements (16 and 17) showing the optical path difference function of the equation (5) can be obtained from the equation (6).

【0032】図3は、各CGH素子16および17を得
るためのマスクの最小線幅寸法を式(6)により求め、
それらの計算結果についてのマスクの最小線幅寸法と、
x軸方向位置との関係を縦軸および横軸として示すグラ
フである。前記グラフでは、各CGH素子(16および
17)は2位相レベル(M=1)と仮定して計算され
た。また、波長λとして、1.55μmの値が採用され
た。
FIG. 3 shows the minimum line width of the mask for obtaining each of the CGH elements 16 and 17 obtained by the equation (6).
The minimum line width dimension of the mask for those calculation results,
6 is a graph showing the relationship with the position in the x-axis direction as a vertical axis and a horizontal axis. In the above graph, each CGH element (16 and 17) was calculated assuming two phase levels (M = 1). Further, a value of 1.55 μm was adopted as the wavelength λ.

【0033】前記グラフの特性線18は、共軸型の第1
のCGH素子16についてのマスク幅特性を示し、y軸
に関して線対称を示す。他方、特性線19は、偏向機能
を有する軸ずれ型の第2のCGH素子17のマスク幅特
性を示し、y軸に関して非対称である。
The characteristic line 18 of the graph is the first axis of the coaxial type.
3 shows the mask width characteristic of the CGH element 16 and shows line symmetry with respect to the y-axis. On the other hand, a characteristic line 19 indicates a mask width characteristic of the second CGH element 17 of an off-axis type having a deflection function, which is asymmetric with respect to the y-axis.

【0034】特性線19から明らかなように、200μ
mの直径を有する第2のCGH素子17を得る場合、レ
ンズ材料のエッチング処理に用いるマスクの最小線幅
は、2μmを越える値となる。また、特性線18から明
らかなように、200μmの直径を有する第1のCGH
素子16を得る場合、レンズ材料のエッチング処理に用
いるマスクの最小線幅は、1μmをわずかに越える値と
なる。
As is clear from the characteristic line 19, 200 μm
When the second CGH element 17 having a diameter of m is obtained, the minimum line width of the mask used for the etching process of the lens material is a value exceeding 2 μm. Also, as is apparent from the characteristic line 18, the first CGH having a diameter of 200 μm
When the element 16 is obtained, the minimum line width of the mask used for etching the lens material slightly exceeds 1 μm.

【0035】いずれにしても、2つのCGH素子(16
および17)の組み合わせにより、図1に示したような
光学特性を得るためには、直径200μmの各CGH素
子(16および17)を得るための最小マスク幅寸法
は、1μmを超える値となる。
In any case, two CGH elements (16
In order to obtain the optical characteristics shown in FIG. 1 by the combination of (1) and (2), the minimum mask width dimension for obtaining each CGH element (16 and 17) having a diameter of 200 μm exceeds 1 μm.

【0036】〈比較例〉他方、図4の比較例に示すよう
に、光学基板11の前記表面11a上に形成された単一
のCGH素子20により、図1に示したCGH素子(1
6および17)の組み合わせと同一の光学特性を得よう
とすると、単一のCGH素子20に、その両側に集光点
(その一方は、通常光源点と称する)をそれぞれ有する
結像機能および偏向機能を付与する必要がある。
<Comparative Example> On the other hand, as shown in the comparative example of FIG. 4, a single CGH element 20 formed on the front surface 11a of the optical substrate 11 is used for the CGH element (1) shown in FIG.
In order to obtain the same optical characteristics as the combination of 6 and 17), a single CGH element 20 has an imaging function and a deflection function each having a condensing point (one of which is usually referred to as a light source point). It is necessary to add functions.

【0037】このような結像機能および偏向機能を有す
るCGH素子20の光学特性が、図5に示されている。
図5に示すCGH素子20は、発散点光源(X1,Y
1,Z1)を集光点(X2,Y2,Z2)に結像する機
能を有する。点光源側の媒質の屈折率がn1で示されて
おり、集光点側の媒質の屈折率がn2で示されている。
FIG. 5 shows the optical characteristics of the CGH element 20 having such an image forming function and a deflecting function.
The CGH element 20 shown in FIG. 5 includes a divergent point light source (X1, Y
1, Z1) at the focal point (X2, Y2, Z2). Refractive index of the point light source side of the medium is indicated by n 1, the refractive index of the focal point side of the medium is indicated by n 2.

【0038】CGH素子20の光路差関数ρ(x,y)
は、次式 ρ(x,y)=n1・{(X1−x)2+(Y1−y)2+Z21/2−n1・L1+n2・{(X2−x)2+(Y 2 −y)2+Z21/2−n2・L2 …(7) で示される。
The optical path difference function ρ (x, y) of the CGH element 20
Is given by ρ (x, y) = n1・ {(X1−x)Two+ (Y1−y)Two+ ZTwo1/2-N1・ L1+ NTwo・ {(XTwo−x)Two+ (Y Two −y)Two+ ZTwo1/2-NTwo・ LTwo .. (7).

【0039】ここで、L1は、点光源から原点までの距
離であり、またL2は、集光点から原点までの距離であ
り、次式 L1=(X1 2+Y1 2+Z1 21/2 …(8) L2=(X2 2+Y2 2+Z2 21/2 …(9) で求められる。
Here, L 1 is the distance from the point light source to the origin, and L 2 is the distance from the condensing point to the origin. The following equation is obtained: L 1 = (X 1 2 + Y 1 2 + Z 1) 2) 1/2 ... (8) L 2 = (X 2 2 + Y 2 2 + Z 2 2) obtained by the 1/2 (9).

【0040】図6は、CGH素子20を得るためのマス
クの最小線幅寸法を式(6)により求め、それらの計算
結果についてのマスクの最小線幅寸法と、x軸方向位置
との関係を縦軸および横軸として示すグラフである。前
記グラフでは、具体例1におけると同様に、CGH素子
20は2位相レベル(M=1)と仮定して計算された。
FIG. 6 shows the relationship between the minimum line width of the mask and the position in the x-axis direction based on the calculation results of the minimum line width of the mask for obtaining the CGH element 20. It is a graph shown as a vertical axis and a horizontal axis. In the graph, as in the first embodiment, the calculation was performed assuming that the CGH element 20 has two phase levels (M = 1).

【0041】前記グラフの特性線21は、結像機能およ
び偏向機能を有する軸ずれ型のCGH素子20について
のマスク幅特性を示し、偏向機能を有することから、y
軸に関して非対称である。この特性線21から明らかな
ように、200μmの直径を有するCGH素子20を得
る場合、レンズ材料のエッチング処理に用いるマスクの
最小線幅は、1μmを遥かに下回るほぼ0.6μmの値
となる。
The characteristic line 21 of the graph shows the mask width characteristic of the off-axis type CGH element 20 having the image forming function and the deflecting function.
Asymmetric about the axis. As is apparent from the characteristic line 21, when the CGH element 20 having a diameter of 200 μm is obtained, the minimum line width of the mask used for etching the lens material is about 0.6 μm, which is far below 1 μm.

【0042】前記した具体例1および比較例との比較か
ら明らかなように、本発明に係る具体例1では、比較例
に比較して、同一の光学特性を得るために必要なマスク
最小線幅の値は、約2倍となる。
As is clear from the comparison between the specific example 1 and the comparative example, the specific example 1 according to the present invention has a minimum mask line width required to obtain the same optical characteristics as the comparative example. Is approximately doubled.

【0043】これは、具体例1によれば、比較例に比べ
て、同一の光学特性を得る場合にはマスク最小線幅が大
きくなることから、フォトリソグラフィの解像度との関
係から、より容易に製造できることを意味する。また、
同一のマスク最小線幅であれば、偏向角度をより大きく
設定できることを意味し、設計の自由度が高まることを
意味する。
According to the first embodiment, the minimum line width of the mask becomes larger when the same optical characteristics are obtained as compared with the comparative example. It means that it can be manufactured. Also,
If the mask has the same minimum line width, it means that the deflection angle can be set larger, which means that the degree of freedom in design is increased.

【0044】〈具体例2〉図7に示された光学装置10
では、その両CGH素子22および23を除く他の構成
部分に、図1の具体例1におけると同様な機能部分に付
されたと同一の参照符号が付されている。
<Embodiment 2> Optical device 10 shown in FIG.
In FIG. 7, the same components as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, except for the CGH elements 22 and 23.

【0045】図7に示された光学装置10の例では、チ
ップ基板13上の発光器14の発光面14aからy軸上
で発散された球面発散光が、第1のCGH素子22によ
り、像点たる集光点に結像され、この像点へ向けての収
束光が第2のCGH素子23により、光学基板11内の
z軸方向の深さ位置が5mm、x軸方向への変位位置が
1mmで示される箇所に、偏向されている。
In the example of the optical device 10 shown in FIG. 7, the spherical divergent light diverged on the y-axis from the light emitting surface 14 a of the light emitter 14 on the chip substrate 13 is imaged by the first CGH element 22. An image is formed at a converging point which is a point, and the convergent light toward this image point is moved by the second CGH element 23 to a depth position of 5 mm in the z-axis direction in the optical substrate 11 and a displacement position in the x-axis direction Are deflected to the location indicated by 1 mm.

【0046】従って、第1のCGH素子22は、比較例
におけるCGH素子20と同様な結像機能を有するが、
共軸型であり、偏向機能を有しない。また、第2のCG
H素子23は、平行光束を所定の偏向角度で平行光束に
変換するプリズム機能を有する。
Therefore, the first CGH element 22 has the same imaging function as the CGH element 20 in the comparative example,
It is a coaxial type and has no deflection function. Also, the second CG
The H element 23 has a prism function of converting a parallel light beam into a parallel light beam at a predetermined deflection angle.

【0047】第1のCGH素子22については、図5に
示したと同様な光学特性において、点光源および集光点
が共にZ軸上に位置すると考えられることから、その光
路差関数ρ(x,y)は、基本的に前記式(7)で示さ
れる。
With respect to the first CGH element 22, since it is considered that both the point light source and the condensing point are located on the Z axis in the same optical characteristics as shown in FIG. 5, the optical path difference function ρ (x, y) is basically represented by the above equation (7).

【0048】他方、第2のCGH素子23は、プリズム
すなわちリニアグレーティングと考えられ、その光学特
性が図8に示されている。プリズム機能を有する第2の
CGH素子23は、任意の偏向角度を持つ平行光束を任
意の偏向角度を持つ平行光束に偏向する。説明の簡素化
のために、前記したところと同様に、第2のCGH素子
23は、原点を通りかつX軸およびY軸を含む平面内に
あると仮定する。CGH素子23への入射平行光束は、
原点を通る光のベクトル成分(α1,β1,γ1)に平行
であり、出射平行光束は、原点を通るベクトル成分(α
2,β2,γ2)に平行である。入射平行光束が存在する
入射光側媒質は、屈折率n1を有し、出射平行光束が存
在する出射光側媒質は屈折率n2を有する。
On the other hand, the second CGH element 23 is considered to be a prism, that is, a linear grating, and its optical characteristics are shown in FIG. The second CGH element 23 having a prism function deflects a parallel light beam having an arbitrary deflection angle into a parallel light beam having an arbitrary deflection angle. For the sake of simplicity, it is assumed that the second CGH element 23 is in a plane passing through the origin and including the X axis and the Y axis, as described above. The parallel light flux incident on the CGH element 23 is
The parallel light flux which is parallel to the vector component (α 1 , β 1 , γ 1 ) of the light passing through the origin and the vector component (α
2 , β 2 , γ 2 ). Incident light-side medium of the incident parallel light beam is present, has a refractive index n 1, emission light-side medium where outgoing parallel beam is present has a refractive index n 2.

【0049】第2のCGH素子23の光路差関数ρ
(x,y)は、次式 ρ(x,y)=n1・(α1・x+β1・y)・(α1 21 21 2)−(1/2)−n2・(α2・x+β 2 ・y)・(α2 22 22 2)−(1/2) …(10) で示される。
The optical path difference function ρ of the second CGH element 23
(X, y) is given by the following equation: ρ (x, y) = n1・ (Α1・ X + β1・ Y) ・ (α1 Two+ β1 Two+ γ1 Two)− (1/2)-NTwo・ (ΑTwo・ X + β Two ・ Y) ・ (αTwo Two+ βTwo Two+ γTwo Two)− (1/2) .. (10)

【0050】これら共軸型の結像機能を有する第1のC
GH素子22およびプリズム機能を有する第2のCGH
素子23について式(7)および式(10)に示した光
路差関数ρ(x,y)についてのxおよびyのそれぞれ
に関する2階偏微分式は、いずれも、正の値を示す。従
って、両式(7)および式(10)で示される両光路差
関数は、そのレンズ領域に単一の突領域部分が存在す
る。このことから、両CGH素子(22および23)の
ためのマスクパターンの最小線幅寸法Pは、いずれも式
(6)から求めることができる。
The first C having the coaxial imaging function
GH element 22 and second CGH having prism function
Each of the second-order partial differential expressions for x and y for the optical path difference function ρ (x, y) shown in Expressions (7) and (10) for the element 23 indicates a positive value. Therefore, both the optical path difference functions expressed by the equations (7) and (10) have a single protrusion area in the lens area. From this, the minimum line width dimension P of the mask pattern for both CGH elements (22 and 23) can be obtained from Equation (6).

【0051】これら共軸型の結像機能を有する第1のC
GH素子22およびプリズム機能を有する第2のCGH
素子23について、式(7)および式(10)を用い
て、前記したと同様なマスク幅最小寸法の計算結果が求
められた。その計算結果が、図9に、マスク幅最小寸法
と、x軸方向位置との関係を示すグラフとして示されて
いる。図9のグラフでは、図8のグラフにおけると同様
に、各CGH素子(22および23)は2位相レベル
(M=1)と仮定して計算された。また、波長λとし
て、1.55μmの値が採用された。
The first C having the coaxial imaging function
GH element 22 and second CGH having prism function
With respect to the element 23, the same calculation result of the minimum mask width as described above was obtained using the equations (7) and (10). The calculation result is shown in FIG. 9 as a graph showing the relationship between the minimum mask width and the position in the x-axis direction. In the graph of FIG. 9, as in the graph of FIG. 8, each CGH element (22 and 23) was calculated assuming two phase levels (M = 1). Further, a value of 1.55 μm was adopted as the wavelength λ.

【0052】前記グラフの特性線24は、共軸型の第1
のCGH素子22についてのマスク幅特性を示し、y軸
に関して線対称を示す。他方、特性線25は、プリズム
機能を有する第2のCGH素子23のマスク幅特性を示
し、y軸に関して非対称である。
The characteristic line 24 of the graph is the first axis of the coaxial type.
3 shows the mask width characteristic of the CGH element 22 and shows line symmetry with respect to the y-axis. On the other hand, a characteristic line 25 indicates the mask width characteristic of the second CGH element 23 having the prism function, and is asymmetric with respect to the y-axis.

【0053】特性線25から明らかなように、200μ
mの直径を有する第2のCGH素子23を得る場合、レ
ンズ材料のエッチング処理に用いるマスクの最小線幅
は、2μmを越える値となる。また、特性線24から明
らかなように、200μmの直径を有する第1のCGH
素子22を得る場合、レンズ材料のエッチング処理に用
いるマスクの最小線幅は、1μmをわずかに越える値と
なる。
As is apparent from the characteristic line 25, 200 μm
When obtaining the second CGH element 23 having a diameter of m, the minimum line width of the mask used for etching the lens material exceeds 2 μm. Also, as is clear from the characteristic line 24, the first CGH having a diameter of 200 μm
When the element 22 is obtained, the minimum line width of the mask used for etching the lens material slightly exceeds 1 μm.

【0054】いずれにしても、具体例1におけると同様
に、2つのCGH素子(22および23)の組み合わせ
により、図1に示したような光学特性を得るためには、
直径200μmの各CGH素子(22および23)を得
るための最小マスク幅寸法は、1μmを超える値とな
る。
In any case, as in the first embodiment, in order to obtain the optical characteristics shown in FIG. 1 by combining two CGH elements (22 and 23),
The minimum mask width dimension for obtaining each CGH element (22 and 23) having a diameter of 200 μm is a value exceeding 1 μm.

【0055】従って、具体例2によっても、比較例に比
べて、同一の光学特性を得る場合にはマスク最小線幅が
大きくなることから、フォトリソグラフィの解像度との
関係から、より容易に製造できる。また、同一のマスク
最小線幅であれば、偏向角度をより大きく設定でき、こ
れにより、設計の自由度が高まる。
Therefore, according to the specific example 2, since the minimum line width of the mask becomes larger when obtaining the same optical characteristics as compared with the comparative example, it can be more easily manufactured from the relationship with the resolution of photolithography. . Further, if the mask has the same minimum line width, the deflection angle can be set to be larger, thereby increasing the degree of freedom in design.

【0056】さらに、第1具体例では、両CGH素子
(16および17)の光軸の一致を図る必要があった
が、第2具体例では、第2のCGH素子23がリニアグ
レーティングであることから、第2のCGH素子23が
単なる偏向格子として作用する。従って、第2の具体例
では、第2のCGH素子23の配置に関して、第1のC
GH素子22の光軸との一致を図る必要はなく、両CG
H素子の配置条件が第1具体例のそれよりも緩和される
ことから、一層、製造が容易となる。
Further, in the first specific example, it was necessary to make the optical axes of both CGH elements (16 and 17) coincide with each other, but in the second specific example, the second CGH element 23 was a linear grating. Therefore, the second CGH element 23 simply functions as a deflection grating. Therefore, in the second specific example, regarding the arrangement of the second CGH element 23,
It is not necessary to match the optical axis of the GH element 22 and both CGs
Since the arrangement condition of the H element is relaxed as compared with that of the first specific example, the manufacture is further facilitated.

【0057】図10は、本発明に係る光学装置10の利
用例を示す。光学基板11の表面11a上には、発光側
チップモジュール12および受光側チップモジュール1
2′が横方向に相互に間隔をおいて配置されている。
FIG. 10 shows an application example of the optical device 10 according to the present invention. The light emitting chip module 12 and the light receiving chip module 1
2 'are laterally spaced from one another.

【0058】チップモジュール12は、前記したと同様
に、発光器14が設けられたチップ基板13を備え、光
学基板11との間隔Wをもってバンプ15により表面1
1a上に固定されている。
As described above, the chip module 12 includes a chip substrate 13 on which a light emitting device 14 is provided.
1a.

【0059】また、発光器14の発光面14aからの光
は、第1具体例で説明したように、半導体チップ基板1
3を透過し、光学基板11に対向する一方の面13aに
設けられた第1のCGH素子16のコリメート機能によ
り、光学基板11の表面11aに設けられた第2のCG
H素子17に案内され、該第2のCGH素子のコリメー
ト機能により、光学基板11内に偏向角度θでもって案
内される。
The light from the light-emitting surface 14a of the light-emitting device 14 is supplied to the semiconductor chip substrate 1 as described in the first specific example.
3, the second CG provided on the surface 11a of the optical substrate 11 by the collimating function of the first CGH element 16 provided on the one surface 13a facing the optical substrate 11.
The second CGH element is guided by the H element 17 and guided into the optical substrate 11 at a deflection angle θ by the collimating function.

【0060】他方、チップモジュール12′は、チップ
モジュール12におけると同様に、バンプ15を介して
光学基板11と間隔Wをもって表面11a上に固定され
たチップ基板13と、該チップ基板の前記表面11aに
対向する一方の面13aと反対側の他方の面13b上に
設けられた例えばフォトダイオードのような受光器1
4′を備える。受光器14′は、その受光面14a′を
一方の面13aの側へ向けて配置されている。
On the other hand, the chip module 12 ′ has a chip substrate 13 fixed on the front surface 11 a at a distance W from the optical substrate 11 via the bump 15, similarly to the chip module 12, and the front surface 11 a of the chip substrate. The light receiving device 1 such as a photodiode provided on one surface 13a opposite to the
4 '. The light receiver 14 'is arranged with its light receiving surface 14a' facing one surface 13a.

【0061】チップ基板13の前記一方の面13aに
は、チップ基板13を経て光信号を受光器14′の受光
面14a′に案内するためのコリメート機能を有する前
記したと同様な第1のCGH素子16が形成されてい
る。また、チップモジュール12′の第1のCGH素子
16の直下には、光学基板11からの信号光を第1のC
GH素子16に案内するためのコリメート機能を有する
前記したと同様な第2のCGH素子17が形成されてい
る。
On the one surface 13a of the chip substrate 13, a first CGH similar to the one described above having a collimating function for guiding an optical signal to the light receiving surface 14a 'of the light receiver 14' via the chip substrate 13 is provided. An element 16 is formed. In addition, immediately below the first CGH element 16 of the chip module 12 ′, the signal light from the optical substrate 11 is
A second CGH element 17 having a collimating function for guiding to the GH element 16 as described above is formed.

【0062】光学基板11の表面11aにおける両チッ
プモジュール12および12′間には、光学基板11内
にジグザグ光路を規定するための反射型結像用レンズ2
7が配置されている。また、光学基板11の裏面11b
には、反射膜が形成されている。
A reflection type imaging lens 2 for defining a zigzag optical path in the optical substrate 11 is provided between the two chip modules 12 and 12 ′ on the surface 11 a of the optical substrate 11.
7 are arranged. Also, the back surface 11b of the optical substrate 11
Is formed with a reflective film.

【0063】前記反射膜(11b)と、レンズ27との
反射作用により、発光側チップモジュール12の第2の
CGH素子17から光学基板11内に偏向角度θで案内
された信号光は、前記ジグザグ光路を経て、受光側チッ
プモジュール12′の第2のCGH素子17に案内さ
れ、さらに第1のCGH素子16を経て受光器14′に
案内される。
The signal light guided at a deflection angle θ from the second CGH element 17 of the light emitting side chip module 12 into the optical substrate 11 by the reflection action of the reflection film (11b) and the lens 27 is applied to the zigzag. The light is guided to the second CGH element 17 of the light receiving side chip module 12 ′ via the optical path, and further guided to the light receiver 14 ′ via the first CGH element 16.

【0064】前記ジグザグ光路は、中心線Cを軸線とし
て、線対称のパターンで形成されるが、前記した偏向角
度θを大きく設定することにより、光学基板11の板厚
寸法の増大を招くことなく、両チップモジュール12お
よび12′間の前記した横方向間隔を低減することがで
き、これにより、両チップモジュール12および12′
を備える光学装置10のコンパクト化を図ることが可能
となる。従って、前記したとおり、製造上の制限を緩和
して、前記した偏向角度θの増大を図ることができる本
願発明は、光学装置10のコンパクト化に極めて有効で
ある。
The zigzag optical path is formed in a line-symmetric pattern with the center line C as an axis. By setting the deflection angle θ to be large, the thickness of the optical substrate 11 does not increase. , The aforementioned lateral spacing between the two chip modules 12 and 12 ′ can be reduced, whereby the two chip modules 12 and 12 ′ can be reduced.
It is possible to reduce the size of the optical device 10 including Therefore, as described above, the present invention, in which the restriction on manufacturing can be relaxed and the deflection angle θ can be increased, is extremely effective for making the optical device 10 compact.

【0065】[0065]

【発明の効果】本発明に係る光学装置では、前記したよ
うに、1つのCGH素子に結像機能と偏向機能とを組み
合わせる必要はなく、両機能を2つのCGH素子に分担
し得ることから、それぞれのCGH素子の形成のための
マスクパターンの最小線幅寸法の制限が緩められ、これ
により、CGH素子にコンパクト化を図るに十分な偏向
機能を与えることができ、製造上の強い制約を受けるこ
とのない。従って、本発明によれば、製造上の強い制約
を受けることなく偏向角度を比較的大きく設定すること
ができ、これにより、設計の自由度を高めることができ
る。
As described above, in the optical device according to the present invention, it is not necessary to combine the imaging function and the deflection function in one CGH element, and both functions can be shared by two CGH elements. The limitation on the minimum line width dimension of the mask pattern for forming each CGH element is relaxed, so that the CGH element can be given a sufficient deflection function for achieving compactness and is subject to strong manufacturing restrictions. Never. Therefore, according to the present invention, the deflection angle can be set relatively large without being subjected to strong manufacturing restrictions, and thereby the degree of freedom in design can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る光学装置の具体例1を概略的に示
す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing Example 1 of an optical device according to the present invention.

【図2】具体例1のCGH素子の光学特性を示す説明図
である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating optical characteristics of a CGH element of Example 1.

【図3】具体例1のマスク最小線幅寸法を示すグラフで
ある。
FIG. 3 is a graph showing a minimum line width dimension of a mask according to a specific example 1;

【図4】比較例を示す図1と同様な図面である。FIG. 4 is a drawing similar to FIG. 1 showing a comparative example.

【図5】比較例のCGH素子の光学特性を示す説明図で
ある。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing optical characteristics of a CGH element of a comparative example.

【図6】比較例のマスク最小線幅寸法を示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing a mask minimum line width dimension of a comparative example.

【図7】具体例2の光学装置を概略的に示す断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an optical device of a specific example 2.

【図8】具体例2のCGH素子の光学特性を示す説明図
である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing optical characteristics of the CGH element of Example 2.

【図9】具体例2のマスク最小線幅寸法を示すグラフで
ある。
FIG. 9 is a graph showing a minimum line width dimension of a mask according to the second embodiment.

【図10】本発明の利用例を示す光学装置の断面図であ
る。
FIG. 10 is a cross-sectional view of an optical device showing an application example of the present invention.

【図11】テイラー展開式の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a Taylor expansion formula.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 光学装置 11 光学基板 12、12′ チップモジュール 13 チップ基板 14 発光器 14′受光器 16、22 第1のCGH素子 17、23 第2のCGH素子 REFERENCE SIGNS LIST 10 optical device 11 optical substrate 12, 12 ′ chip module 13 chip substrate 14 light emitting device 14 ′ light receiving device 16, 22 first CGH element 17, 23 second CGH element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H049 AA26 AA59 AA62 AA65 CA01 CA05 CA08 CA09 CA17 CA18 CA23 2K008 AA00 CC03 DD12 FF11 FF12 FF13 FF14 FF27 HH01 HH25 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H049 AA26 AA59 AA62 AA65 CA01 CA05 CA08 CA09 CA17 CA18 CA23 2K008 AA00 CC03 DD12 FF11 FF12 FF13 FF14 FF27 HH01 HH25

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光の透過を許す光学基板と、該光学基板
の面上に配置されるチップ基板であって該チップ基板の
前記光学基板の前記面に対向する一方の面と反対側の他
方の面に、発光面を前記チップ基板の前記一方の面の側
へ向けて配置された光信号のための発光器を有するチッ
プ基板と、前記チップ基板の前記一方の面に形成され、
前記発光器からの光を前記光学基板の前記面に案内すべ
く集光機能を有する第1のCGH素子と、該第1のCG
H素子に対向して前記光学基板の前記面に形成され、前
記第1のCGH素子を経た前記発光器からの光を角度的
に前記光学基板内に案内すべく偏向機能を有する第2の
CGH素子とを含むことを特徴とする光配線用光学装
置。
1. An optical substrate that allows light to pass therethrough, and a chip substrate disposed on a surface of the optical substrate, the other being opposite to one surface of the chip substrate facing the surface of the optical substrate. A chip substrate having a light emitting device for an optical signal arranged with a light emitting surface facing the one surface of the chip substrate, and formed on the one surface of the chip substrate,
A first CGH element having a light condensing function for guiding light from the light emitter to the surface of the optical substrate;
A second CGH formed on the surface of the optical substrate facing the H element and having a deflecting function to angularly guide the light from the light emitter passing through the first CGH element into the optical substrate; An optical device for optical wiring, comprising: an element;
【請求項2】 光の透過を許す光学基板と、該光学基板
の面上に配置されるチップ基板であって該チップ基板の
前記光学基板の前記面に対向する一方の面と反対側の他
方の面に、受光面を前記チップ基板の前記一方の面の側
へ向けて配置された受光器を有するチップ基板と、前記
チップ基板の前記一方の面に形成され、前記受光器に光
信号を案内すべく集光機能を有する第1のCGH素子
と、該第1のCGH素子に対向して前記光学基板の前記
面に形成され、該光学基板内を角度的に案内された光を
前記第1のCGH素子に案内すべく偏向機能を有する第
2のCGH素子とを含むことを特徴とする光配線用光学
装置。
2. An optical substrate that allows light to pass therethrough, and a chip substrate disposed on a surface of the optical substrate, the other being opposite to one surface of the chip substrate facing the surface of the optical substrate. A chip substrate having a light receiver arranged with a light receiving surface facing the one surface of the chip substrate, and an optical signal formed on the one surface of the chip substrate, the optical signal being transmitted to the light receiver. A first CGH element having a light-condensing function for guiding, and a light formed on the surface of the optical substrate facing the first CGH element and guided at an angle in the optical substrate by the first CGH element. A second CGH element having a deflecting function for guiding to one CGH element.
【請求項3】 前記第1のCGH素子は、コリメート機
能を有し、前記第2のCGH素子は集光機能および偏向
機能をすることを特徴とする請求項1または2記載の光
配線用光学装置。
3. The optical device according to claim 1, wherein the first CGH element has a collimating function, and the second CGH element has a condensing function and a deflecting function. apparatus.
【請求項4】 前記第1のCGH素子は、結像機能を有
し、前記第2のCGH素子は偏向機能をすることを特徴
とする請求項1または2記載の光配線用光学装置。
4. The optical device according to claim 1, wherein the first CGH element has an image forming function, and the second CGH element has a deflecting function.
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