JP2009122146A - ビーム変換器及び受光デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】3次元光学系における入射光に対し、広い角度範囲で安定した高利得で受光する。
【解決手段】入射角度に依らず一定値の出射角度で光を出射する要素GRINレンズ10を複数有する0.25ピッチGRINレンズアレー5と、前記GRINレンズアレー5の光出射側に設けられた集光レンズ6と、前記集光レンズ6の集光位置に配置された受光素子4とを備え、前記複数の要素GRINレンズ10は2次元方向に配列されている、受光デバイス。
【選択図】図1
【解決手段】入射角度に依らず一定値の出射角度で光を出射する要素GRINレンズ10を複数有する0.25ピッチGRINレンズアレー5と、前記GRINレンズアレー5の光出射側に設けられた集光レンズ6と、前記集光レンズ6の集光位置に配置された受光素子4とを備え、前記複数の要素GRINレンズ10は2次元方向に配列されている、受光デバイス。
【選択図】図1
Description
本発明は、光信号空間伝送、あるいは、光エネルギー空間伝送(太陽電池)に使用されるビーム変換器及び受光デバイスに関し、より特定的には、受信許容角度の大きなビーム変換器及び受光デバイスに関する。
光空間伝送においては送信部と受信部の光軸が合っているのが理想的であるが、現実的には、固定送信部と固定受信部のアライメント不良による静的軸ズレや、送信部と受信部の少なくとも一方が移動(可動)体である場合の動的軸ズレが存在する。軸ズレが発生すると受光レベルの低下によりSN劣化、誤り率の増加による伝送レートの低下、送信パワーの増加の必要などの問題が生じる。さらに、受光素子に高速性が要求されるほど受光面積が小さくなるので、軸ズレの影響が顕著となる。
ここで、軸ズレには位置ズレと角度ズレの2種類があるが、光空間伝送の場合、自由空間伝搬中にビーム径はある程度広がっているので位置ズレよりも角度ズレが特に問題である。すなわち、受光面積の小さな受光素子に集光するための従来のレンズなどは分散面が固定的な曲面であるために、入射角の変動により集光位置が敏感に変化するので利得の劣化をもたらす。
角度ズレした入射光を広角度範囲で受光する方法としては、従来より以下のようなものが知られている。
図10に示す例は、集光レンズ101と、角度ズレがない場合における集光レンズ101の光束102がつくる焦点103よりも近い位置に配置した受光素子104とを備えたものである(例えば、特許文献1参照)。受光素子104は角度ズレ後の光束105に対しても受光することができ、狭い角度範囲での高利得よりも広い角度範囲においてある程度の利得を確保することができる。
又、図11に示すように、レンズ200の一部である凸面をなす入力面201及び凹面をなす円錐状の側面202を有し、側面202から入力面201を通る光線が、受光側である出力面203の方へ全て内部反射する誘電性内部反射集光器を備えたものもある(例えば、特許文献2参照)。同様の原理による技術として、受光素子方向に断面が小さくなる円錐形状のレンズの側面に反射鏡を備えることにより、受光素子へ直接入射しない光も側面での反射を通して前記受光素子に入射させるものがある(例えば、特許文献3参照)。
特開2005−102171(例えば第1図)
特表2004−508733(例えば第1図)
特開平8−62039(例えば第1図)
しかしながら、上記従来の技術には以下のような課題があった。すなわち、図10に示すような従来の方法は、レンズのデフォーカス光学系を利用して軸ズレ時にも受光素子104が受光できるようにしたものであるが、受光素子104の配置位置における入力光量が分散するため、角度ズレ無し時の受光素子104の利得も低下させてしまい、原理的に高利得は得られない。
一方、図11に示すように、入力面201を通る入射光を側面202での全反射や金属反射により出力面203に誘導する構成では、入射角が大きくなるに従って側面202での反射回数が増え、集光器の出力面203に到達する前に外部に反射されるので、結局軸ズレ時の高利得は得られない。
以上のように、従来の受光系においては、軸ズレ、特に角度ズレに対応した広い角度範囲を確保し、かつ高利得で受光することが困難であった。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、3次元光学系における入射光に対し、広い角度範囲で安定した高利得で受光できるビーム変換器及び受光デバイスを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、第1の本発明は、入射角度に依らず一定値の出射角度で光を出射するビーム変換素子を複数備えたビーム変換器であって、
個々の前記ビーム変換素子は、中心軸上で最大となり、前記中心軸からの距離に従って放物線状に低下する屈折率分布と(0.5×m+0.25)ピッチ(m:整数)の光路長を有する屈折率分布型レンズであり、
前記複数のビーム変換素子は2次元方向に配列されている、ビーム変換器である。
個々の前記ビーム変換素子は、中心軸上で最大となり、前記中心軸からの距離に従って放物線状に低下する屈折率分布と(0.5×m+0.25)ピッチ(m:整数)の光路長を有する屈折率分布型レンズであり、
前記複数のビーム変換素子は2次元方向に配列されている、ビーム変換器である。
又、第2の本発明は、入射角度に依らず一定値の出射角度で光を出射するビーム変換素子を複数有するビーム変換部と、
前記ビーム変換部の光出射側に設けられたビーム集光部と、
前記ビーム集光部の集光位置に配置された受光素子とを備え、
前記複数のビーム変換素子は2次元方向に配列されている、受光デバイスである。
前記ビーム変換部の光出射側に設けられたビーム集光部と、
前記ビーム集光部の集光位置に配置された受光素子とを備え、
前記複数のビーム変換素子は2次元方向に配列されている、受光デバイスである。
又、第3の本発明は、前記ビーム変換部の前記出射角度の前記一定値は、出射光と2次元方向に配列された前記複数のビーム変換素子により形成される平面とがなす角が直角となるような値である、第2の本発明の受光デバイスである。
又、第4の本発明は、前記ビーム変換素子は、中心軸上で最大となり、前記中心軸からの距離に従って放物線状に低下する屈折率分布と(0.5×m+0.25)ピッチ(m:整数)の光路長を有する屈折率分布型レンズである、第2の本発明の受光デバイスである。
又、第5の本発明は、前記ビーム集光部は、その集光位置に焦点を有するレンズ、凹面鏡、又は円錐形状の反射面を有する集光器のいずれかを有する、第2の本発明の受光デバイスである。
又、第6の本発明は、前記ビーム変換部に入射する光は複数の波長を有する光であって、
前記受光素子は、前記複数の波長に対応した異なる焦点位置に配置された複数の受光素子を有する、第2の本発明の受光デバイスである。
前記受光素子は、前記複数の波長に対応した異なる焦点位置に配置された複数の受光素子を有する、第2の本発明の受光デバイスである。
又、第7の本発明は、前記焦点位置は、長波長のものほど前記ビーム集光部からの距離が大きい位置である、第6の本発明の受光デバイスである。
又、第8の本発明は、前記受光素子は、前記焦点位置に一方の一端が配置された光導波路及び前記光導波路の他端と光学的に結合した光/電気変換素子で構成されている、第2の本発明の受光デバイスである。
又、第9の本発明は、前記光導波路が、少なくとも一つのコアを有する、第8の本発明の受光デバイスである。
以上のような本発明は、その一例として、同一光軸上の入射側から、出力光の出射角度が入射角度に依らず0度となる部分を有するビーム変換素子の複数個を光軸に垂直な2次元方向に配列した2次元配列ビーム変換素子群と、前記2次元配列ビーム変換素子群と同程度の大きさを有するビーム集光部と、前記ビーム集光部の集光位置に配置された受光素子で構成される。
以上のような本発明によれば、ビーム集光部の集光位置に受光素子を配置する集光光学系において、出力光の出射角度が入射角度に依らず0度となる部分を有するビーム変換素子の複数個を光軸に垂直な2次元方向に配列した2次元配列ビーム変換素子群を配置することによって、入射光の入射角に依らず常に一定光量がビーム集光部へ軸ズレ無し状態で入射するので、広い角度範囲で安定的に受光素子に集光される。
以上述べたことから明らかなように、本発明は、3次元光学系における入射光に対し、広い角度範囲で安定した高利得で受光できるという効果を有するものである。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1の受光デバイスの構成図である。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1の受光デバイスの構成図である。
本実施の形態1の受光デバイスは、0.25ピッチのGRINレンズアレーと集光光学系を使用した受光デバイスである。
本発明の実施の形態1の受光デバイスは、図1に示すように、同一光軸上の入射側から、中心軸上で最大となり、前記中心軸からの距離に従って放物線状に低下する屈折率分布及び0.25ピッチの光路長を有する屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)を複数個を、個々のGRINレンズ(以下、要素GRINレンズと称す)の光軸に垂直な2次元方向に格子配列してなるGRINレンズアレー5と、GRINレンズアレー5と同程度の大きさを有する集光レンズ6と、集光レンズ6から焦点距離8だけ離れた焦点位置に配置された受光素子4とで構成され、光源1から出射され、自由空間2を伝播する光を受光するものである。
なお、上記の構成において、GRINレンズアレー5は本発明のビーム変換部に相当する。又、集光レンズ6は本発明のビーム集光部に相当する。又、受光素子4は本発明の受光素子に相当する。
次に、集光レンズ6のようなレンズの集光光学系でも広い角度範囲で軸ズレ入射光を安定的に受光素子4上に集光できるメカニズムを、図2(a)〜(c)を参照して説明する。
まず、要素GRINレンズ10としての、屈折率分布定数g(mm−1)、中心軸上の屈折率n0の0.25ピッチのGRINレンズ、及び、集光レンズ6としての、焦点距離8としての焦点距離f(>0:凸レンズを仮定)の集光レンズの入出力特性はそれぞれ式1、式2となる。
ただし、r1とr1′、r2とr2′、r3とr3′は、それぞれ集光レンズ6の光軸3を基準にした要素GRINレンズ10への入射光7の入射位置(mm)と入射角度(rad)、要素GRINレンズ10からの出射光の出射位置(mm)と出射角度(rad)、集光レンズ6の出射位置(mm)と出射角度(rad)を示し、rkは、GRINレンズアレー5における第k番目の要素GRINレンズの中心軸11の位置を示す。又、集光レンズ6の出射端は集光位置とし、周囲は空気と仮定した。
従って、集光レンズ6の入射側近傍にGRINレンズアレー5を配置した光学系の入出力関係は式3となる。
式1によると、GRINレンズアレー5を構成する任意の要素GRINレンズの中心軸
上(r1=rk)に入射した光はその入射角度r1′の大きさに依らず出射角度r2′は0(rad)となる。図2(a)には、集光レンズ6の光軸3と中心軸11を共有する要素GRINレンズ10を例にとり説明したが、他の要素GRINレンズにおいても同様である。なお、要素GRINレンズ10は本発明のビーム変換素子に相当する。
上(r1=rk)に入射した光はその入射角度r1′の大きさに依らず出射角度r2′は0(rad)となる。図2(a)には、集光レンズ6の光軸3と中心軸11を共有する要素GRINレンズ10を例にとり説明したが、他の要素GRINレンズにおいても同様である。なお、要素GRINレンズ10は本発明のビーム変換素子に相当する。
従って、式3より、r1=rkの場合、r3=0となるので、原理的には入射角度r1′に関し、−π/2(rad)(=−90°)<r1′<π/2(rad)(=90°)の広い角度範囲において要素GRINレンズの中心軸11上に入射した入射光7は全て集光レンズ6に対する平行光として集光レンズ6に入射するため、受光素子4に受光される。
GRINレンズアレー5の場合、集光レンズ6に入射する光2次元方向に配列された要素GRINレンズ10により形成される平面とがなす角が直角となるように、各要素GRINレンズ10を配列しているため、GRINレンズアレー5全体の光軸は集光レンズ6の光軸3と平行となる。
又、r3が受光素子4の受光断面半径r6以下の場合も受光されるので、式4に示す範囲内にある、個々の要素GRINレンズの中心軸近傍の入射光も受光される。
一方、要素GRINレンズ10の中心軸近傍以外、つまりr1が中心軸11から離れた位置における入射光7の出射角度r2′は、図2(b)(c)に示すように集光レンズ6への入射角r3が0(rad)(=0°)にならず、焦点位置に配置した受光素子4に受光されない。実施の形態の場合も特許文献1に記載の技術と同様に入射光の一部を犠牲にして広い受光角度を得ていると言える。
しかし、焦点位置でのレンズ利得は一般的に30dB以上あるので、入射光の大半を捨てる本実施の形態の方が、非焦点位置に受光素子を配置することでレンズ利得が約6dB(特許文献1の段落(0022)に記載された受光できる受光素子のズレ量18mmと段落(0042)に記載されたレンズ幅70mmから、レンズ利得は
と算出することが出来る)の特許文献1よりも優れている。
以下、図3(a)〜(c)を参照して、本実施の形態の受光デバイスと特許文献1に記載の、受光素子4を集光レンズ6の非焦点位置に配置してなる従来例との利得比較を定量的に行う。ただし図3(a)は本実施の形態の受光デバイスの受光状態を説明する図、図3(b)は図3(a)を要素GRINレンズ10単位で見た場合の説明図、図3(c)は従来例による受光状態を説明する図である。
特許文献1の従来例に関し、図3(c)を参照して、集光レンズ6の面積をS1、焦点位置12より前方に配置された受光素子4の配置位置における集光面積をS2とすると、レンズ利得G′は式5となる。
一方、本実施の形態の受光デバイスに関し、図3(a)を参照して、集光レンズ6の焦点位置に配置した受光素子4の、当該配置位置での集光面積をS3、要素GRINレンズの受光面積(断面積)をS4、要素GRINレンズ10の中心軸近傍面積をS5とすると、レンズ利得Gは式6となる。ただし、図3(b)に示すように、要素GRINレンズ10の中心軸11近傍に入射する光は全て受光し、それ以外は全て受光しないと仮定する。
従って、両者のレンズ利得差G′−Gは式7となる。
特許文献1の段落(0022)の記載によるとS2=π×182(mm2)となるのに対し、集光レンズ6の集光面積はシングルモード光ファイバーのコア径以下波長以上に集光できるのでS3<π×0.0082(mm2)となる。
従って、これらを式7に代入すると以下の式8が得られる。ただし、要素GRINレンズの受光断面半径をr4、要素GRINレンズの中心軸近傍断面半径をr5(=r6/fn0g)とした。
ここで、受光素子4や集光レンズ6の設計パラメータとして、受光素子4の断面半径r6>0.1(mm)、f=20(mm)、n0=1.590、g=0.326(mm−1)、r4=0.5(mm)などの代表的な数値を使用すると、r5=9.6μmとなるので、以下の式9に示すように、本実施の形態の方が特許文献1に記載の従来例よりも25dB以上利得が高いことが分かる。
なお、以上の比較はGRINレンズアレー5の挿入損失を無視しているが、GRINレンズアレー5の挿入損失は1dBより小さい範囲内にあり、この挿入損失を考慮しても圧倒的に本実施の形態の受光デバイスの方が優れている。
さらに、特許文献1に記載の従来例の場合は受光角度範囲と利得に負相関があるのに対して、本実施の形態の場合は受光角度範囲と利得はGRINレンズアレー5(要素GRINレンズ10)の設計で自由に制御できる利点もある。又、入射光7の入射角度に依らず受光量が一定なので、利得が安定する利点もある。
このように、本発明の実施の形態1の受光デバイスによれば、レンズの焦点位置に受光素子を配置する集光光学系において、0.25ピッチのGRINレンズのように出力光の出射角度が入射角度に依らず中心軸に対して0度となる部分を有するビーム変換素子の複数個を、各ビーム変換素子の光軸に垂直な2次元方向に配列した2次元配列ビーム変換素子群を配置することによって広い角度範囲において高利得で受光できる。
なお、受光素子4の例としては光/電気変換素子が挙げられるが、光ファイバーとすると軸ズレ入射光と光ファイバーの結合問題に、又、光源1の例としてはレーザダイオード等のレーザ光源が挙げられるが、光源1を太陽とすると、光エネルギーと太陽電池の結合問題に置き換えることができ、これら問題を扱う受光システムにおいても本発明は有用である。
又、以上の原理は光(可視光、不可視光を問わない)の波長帯域に限らず、その他の波長領域の電磁波にも応用できる。
又、GRINレンズアレー5は、図4(a)に示すように、要素GRINレンズの2次元上配置として格子配置であるものとして説明を行ったが、図4(b)に示すように千鳥配置であるものとしてもよい。この場合、最密充填構造として、単位面積当たりの要素GRINレンズの個数を増やして、GRINレンズアレー5の集光効率を高めることが可能となり、小型化又は高密度化の効果が得られる。
又、GRINレンズアレー5は、図1及び図4(a)(b)に示すように、集光レンズ6の直径に対応して方形に要素GRINレンズ10を配置するものとして説明を行ったが、集光レンズ6の外形に対応して円形に配置するものとしてもよい。
要するに、本発明のビーム変換部は、ビーム集光部に対し平行光を出射できるものであれば、ビーム変換素子の2次元配列の具体的な態様によって限定されるものではない。
又、本発明のビーム集光部は図1のような凸レンズの集光レンズ6を例として説明を行ったが、図5に示す、入力側が湾曲した円錐状の反射面13aを有する集光器13や、図6に示す、湾曲した鏡面を有し、光軸3上に配置されない受光素子4方向に反射して集光する反射鏡14として実現してもよい。
要するに、本発明のビーム集光部は、受光素子に光を導くことができれば、その具体的な構成や光学的作用の違いによって限定されるものではない。
又、上記の説明においては要素GRINレンズ10はいずれも0.25ピッチの光路長を有するものとして説明を行ったが、(0.5×m+0.25)ピッチ(m:整数)の条件を満たす光路長であれば任意の長さとしてもよい。
又、上記の説明においては、集光レンズ6の光軸3とGRINレンズアレー5の光軸を一致させるべく、要素GRINレンズ10からの出射光と2次元方向に配列された各要素GRINレンズ10により形成される平面とがなす角が直角であるとして説明を行ったが、出射光と当該平面とがなす角は斜行していてもよい。この場合、集光レンズ6の光軸3とGRINレンズアレー5の光軸が交差する関係となるが、受光システム内における受光素子4の配置にバリエーションを持たせることができる。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2の受光デバイスは、図7に示すように、複数の波長を有する光源としての太陽19に対して受光を行うものである。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2の受光デバイスは、図7に示すように、複数の波長を有する光源としての太陽19に対して受光を行うものである。
図7において図1と同一又は相当部には、同一符号を付した。すなわち、実施の形態1のGRINレンズアレー5と同様の構成を有する、同一光軸上の入射側から、中心軸上で最大となり、前記中心軸からの距離に従って放物線状に低下する屈折率分布と0.25ピッチの光路長を有する要素GRINレンズを複数個光軸に垂直な2次元方向に配列したGRINレンズアレー5と、GRINレンズアレーと同程度の大きさを有する集光レンズ6とを備えた点は実施の形態1と同様であるが、本実施の形態2は、単一の受光素子4に代えて、受光する光の波長に応じて異なる焦点位置に配置される複数の受光素子を備えたことを特徴とする。図7においては、長波長光の受光に用いる長波長受光素子17、及び短波長光の受光に用いる短波長受光素子18の2つの受光素子を用いた。
このとき、光軸3上にて、短波長受光素子18の短波長焦点距離16は、長波長受光素子17の長波長焦点距離15はよりも小さくなっており、短波長受光素子18は集光レンズ6に近い側に配置されるが、これは以下の理由による。すなわち、凸レンズとしての集光レンズ6を用いた場合、レンズ材料のガラスや樹脂等の色収差によって、集光レンズ6の焦点距離は、長波長の光ほど長くなるからである。
本実施の形態の構成とすることにより、太陽光のような複数の波長を有する光源からの光を受光する場合は、波長で感度が異なる受光素子を最適配置することで、広い角度範囲と広い波長範囲において高利得受光が可能となる。このような受光デバイスは、特に太陽電池に好適である。
なお、上記の説明では受光素子は2つであるとしたが、必要とする波長に応じて3つ以上としてよいことはいうまでもない。又、複数の波長を有する光源としては太陽に限定されず、電球光等の人工的な光であってもよい。
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3は、図8に示すように、実施の形態1の受光素子4に代えて、光/電気変換素子21、及び集光レンズ6の焦点位置に入力端を、遠隔地に配置された光/電気変換素子21を出力端にそれぞれ接続し、光学的結合を確保した光ファイバー20を備えた構成を有する。
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3は、図8に示すように、実施の形態1の受光素子4に代えて、光/電気変換素子21、及び集光レンズ6の焦点位置に入力端を、遠隔地に配置された光/電気変換素子21を出力端にそれぞれ接続し、光学的結合を確保した光ファイバー20を備えた構成を有する。
このように、光ファイバー20を使用して遠隔地で光/電気変換することで、エネルギー光源と電気需要地が離れていても、エネルギー光源の状態(光ファイバー20への入力状態)に依らず、広い角度範囲と広い波長範囲において高利得受光が可能となる。
なお、光ファイバー20はパワー伝送を目的とする場合は、マルチモード光ファイバーで、コアを複数個有するバンドルファイバーであってもよい。又、光源1は複数波長を有していてもよい。この場合実施の形態2の構成と組み合わせることもできる。
以上の各実施の形態においては、本発明の受光デバイスとして、GRINレンズアレー5、集光レンズ6及び受光素子4等を備えた構成を中心に行ったが、本発明は、GRINレンズアレー5単体にて実現してもよい。この場合、任意の方向から入射する入射光に対して一定値の出射角度を有する出射光を出射可能な光学素子として、光中継器等の各種光学デバイスに用いることができる。このときGRINレンズアレー5は、本発明のビーム変換器に相当することになる。
又、上記の各実施の形態においては、GRINレンズアレー5は、複数の要素GRINレンズ10を2次元配列して構成するものとして説明をおこなったが、図9に示すように、一部は要素GRINレンズ10に代えて、屈折率分布を有さないガラス板等の光学素子10aを用いてもよい。光学素子10aを軸ズレによって光路の影響を受けにくい場所について用いることによって、高利得受光効果を確保しつつ、低コスト、手間を削減することが可能となる。
本発明のビーム変換器及び受光デバイスは、光空間伝送において、広い角度範囲で安定した高利得で受光できる効果を有し、例えばビーム変換器及び受光デバイスを用いた高速伝送方法として有用である。
1 光源
2 自由空間
3 光軸
4 受光素子
5 GRINレンズアレー
6 集光レンズ
7 入射光
8 焦点距離
9 出射光
10 要素GRINレンズ
10a 光学素子
11 中心軸
12 焦点位置
13 集光器
13a 反射面
14 反射鏡
15 長波長焦点距離
16 短波長焦点距離
17 長波長受光素子
18 短波長受光素子
19 太陽
20 光ファイバー
21 光/電気変換素子
2 自由空間
3 光軸
4 受光素子
5 GRINレンズアレー
6 集光レンズ
7 入射光
8 焦点距離
9 出射光
10 要素GRINレンズ
10a 光学素子
11 中心軸
12 焦点位置
13 集光器
13a 反射面
14 反射鏡
15 長波長焦点距離
16 短波長焦点距離
17 長波長受光素子
18 短波長受光素子
19 太陽
20 光ファイバー
21 光/電気変換素子
Claims (9)
- 入射角度に依らず一定値の出射角度で光を出射するビーム変換素子を複数備えたビーム変換器であって、
個々の前記ビーム変換素子は、中心軸上で最大となり、前記中心軸からの距離に従って放物線状に低下する屈折率分布と(0.5×m+0.25)ピッチ(m:整数)の光路長を有する屈折率分布型レンズであり、
前記複数のビーム変換素子は2次元方向に配列されている、ビーム変換器。 - 入射角度に依らず一定値の出射角度で光を出射するビーム変換素子を複数有するビーム変換部と、
前記ビーム変換部の光出射側に設けられたビーム集光部と、
前記ビーム集光部の集光位置に配置された受光素子とを備え、
前記複数のビーム変換素子は2次元方向に配列されている、受光デバイス。 - 前記ビーム変換部の前記出射角度の前記一定値は、出射光と2次元方向に配列された前記複数のビーム変換素子により形成される平面とがなす角が直角となるような値である、請求項2に記載の受光デバイス。
- 前記ビーム変換素子は、中心軸上で最大となり、前記中心軸からの距離に従って放物線状に低下する屈折率分布と(0.5×m+0.25)ピッチ(m:整数)の光路長を有する屈折率分布型レンズである、請求項2に記載の受光デバイス。
- 前記ビーム集光部は、その集光位置に焦点を有するレンズ、凹面鏡、又は円錐形状の反射面を有する集光器のいずれかを有する、請求項2に記載の受光デバイス。
- 前記ビーム変換部に入射する光は複数の波長を有する光であって、
前記受光素子は、前記複数の波長に対応した異なる焦点位置に配置された複数の受光素子を有する、請求項2に記載の受光デバイス。 - 前記焦点位置は、長波長のものほど前記ビーム集光部からの距離が大きい位置である、請求項6に記載の受光デバイス。
- 前記受光素子は、前記焦点位置に一方の一端が配置された光導波路及び前記光導波路の他端と光学的に結合した光/電気変換素子で構成されている、請求項2に記載の受光デバイス。
- 前記光導波路が、少なくとも一つのコアを有する、請求項8に記載の受光デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007292617A JP2009122146A (ja) | 2007-11-09 | 2007-11-09 | ビーム変換器及び受光デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007292617A JP2009122146A (ja) | 2007-11-09 | 2007-11-09 | ビーム変換器及び受光デバイス |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106646896A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-05-10 | 北京信息科技大学 | 一种基于渐变折射率透镜的流式细胞仪光束整形系统 |
JP2019221030A (ja) * | 2018-06-18 | 2019-12-26 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
CN111566881A (zh) * | 2018-02-20 | 2020-08-21 | 株式会社村田制作所 | 发光模块 |
JP2021047267A (ja) * | 2019-09-18 | 2021-03-25 | 株式会社東芝 | 光学素子、照明装置、及び、太陽電池装置 |
-
2007
- 2007-11-09 JP JP2007292617A patent/JP2009122146A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106646896A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-05-10 | 北京信息科技大学 | 一种基于渐变折射率透镜的流式细胞仪光束整形系统 |
CN111566881A (zh) * | 2018-02-20 | 2020-08-21 | 株式会社村田制作所 | 发光模块 |
JP2019221030A (ja) * | 2018-06-18 | 2019-12-26 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
JP7012609B2 (ja) | 2018-06-18 | 2022-01-28 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
JP2021047267A (ja) * | 2019-09-18 | 2021-03-25 | 株式会社東芝 | 光学素子、照明装置、及び、太陽電池装置 |
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