JP2012173320A - Optical wiring board, laser beam multiplexing module, and projector using those - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光を合波する光配線板、およびこれを用いたレーザ光合波モジュール、並びにこれらを用いたプロジェクターに関する。 The present invention relates to an optical wiring board for combining laser beams, a laser beam combining module using the same, and a projector using these.
レーザ光源は小型で高出力、更に低消費電力で長寿命であることから、各種光学機器の光源として使用されている。 Laser light sources are used as light sources for various optical devices because they are small and have high output, low power consumption and long life.
光学機器の1つであるプロジェクターは、スクリーンに映像を投影することにより映像鑑賞、または会議用プレゼンテーションを行うもので、小型化、および高輝度化が求められており、レーザ光源はこれらの課題を解決する有力な手段として急速に普及している。 A projector, which is one of the optical devices, performs video viewing or conference presentation by projecting video on a screen. Miniaturization and high brightness are required. It is rapidly spreading as an effective solution.
レーザ光源を用いたプロジェクターは、赤(R)、緑(G)、青(B)の3波長のレーザ光を合波して白色光をつくり、この白色光を光源として利用する。ここで、3波長のレーザ光を合波するデバイスとして、3本の光ファイバ(フォトニック結晶ファイバ)を結合して1本の光ファイバ(フォトニック結晶ファイバ)とする合波デバイスが特許文献1に記載されている。
A projector using a laser light source generates white light by combining laser light of three wavelengths of red (R), green (G), and blue (B), and uses the white light as a light source. Here, as a device that multiplexes laser beams of three wavelengths, a multiplex device that combines three optical fibers (photonic crystal fibers) to form one optical fiber (photonic crystal fiber) is disclosed in
ここでレーザ光源を用いたプロジェクターでは、スクリーン上などで隣接光が干渉することで生じるちらつき(スペックルノイズ)が問題となる。しかし、レーザ光源から出力されるレーザ光は、光ファイバを伝達する間に空間的に様々なスペックルパターンを発生させるため、スペックルノイズを低減することができる。そして光ファイバの長さが長いほど、スペックルノイズを低減する効果を高めることができることが特許文献2に記載されている。
Here, in a projector using a laser light source, flicker (speckle noise) caused by interference of adjacent light on a screen or the like becomes a problem. However, since the laser light output from the laser light source generates various speckle patterns spatially during transmission through the optical fiber, speckle noise can be reduced.
また、光路長差によってレーザ光のコヒーレンスを低下させることで、スペックルノイズを低減する技術として特許文献3がある。
しかしながら従来の光部品(合波デバイス)では、3本の光ファイバを結合して1本の光ファイバとする構造であるため、個別(ばらばら)の光ファイバの取扱いは煩雑であり、光学機器内での配線に時間がかかっていた。また、スペックルノイズを低減するために光ファイバの長さが長くなるほど取扱いも難しく、また収納スペースも必要となり小型化が困難となる。 However, since the conventional optical component (multiplexing device) has a structure in which three optical fibers are combined to form one optical fiber, the handling of individual (separate) optical fibers is complicated, and the inside of the optical apparatus It took a long time to wire in. Further, in order to reduce speckle noise, the longer the length of the optical fiber, the more difficult it is to handle and a storage space is required, which makes it difficult to reduce the size.
そこで、本発明の目的は、小型化、および実装が容易で、スペックルノイズを効果的に低減できる光配線板およびレーザ光合波モジュール、並びにこれらを用いたプロジェクターを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical wiring board and a laser beam multiplexing module that can be reduced in size and mounted easily and can effectively reduce speckle noise, and a projector using these.
上記目的を達成するために請求項1に係る発明は、1枚のフレキシブル基板と、該フレキシブル基板に形成され光信号の伝送路となる複数のコアと、該コアが配設された上記フレキシブル基板の面と上記複数のコアを覆うクラッドとが一体に構成された光配線板において、上記フレキシブル基板の一方の端面側に上記複数のコアの端面が配設され、上記フレキシブル基板の他方の端面側近傍において上記複数のコアが光学的に結合されて1本の結合コアが形成され、上記フレキシブル基板の他方の端面側に上記結合コアの端面が配設され、上記複数のコアは、上記フレキシブル基板の一方の端面側に配設されたコア端面から上記結合コアまでの光路長がそれぞれ異なるものである。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1記載の光配線板であって、上記複数のコアの少なくとも2つのコアは、周期的に配設された曲線構造を有しているものである。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1または2記載の光配線板であって、複数の上記曲線構造のお互いのピーク同士、およびお互いのボトム同士が光軸に対し直交する直線上、または上記直交する直線の近傍にあるものである。
The invention according to
請求項4に係る発明は、請求項1乃至3記載の光配線板であって、上記周期的に配設された曲線構造は、Sin曲線、円弧曲線、放物曲線、円錐曲線である。 The invention according to a fourth aspect is the optical wiring board according to the first to third aspects, wherein the periodically arranged curved structures are a Sin curve, a circular arc curve, a parabolic curve, and a conic curve.
請求項5に係る発明は、波長の異なる複数のレーザと、請求項1乃至4記載の光配線板とを備えたレーザ光合波モジュールであって、上記フレキシブル基板の一方の端面側に配設された複数のコア端面に上記波長の異なる複数のレーザからレーザ光が入力され、上記フレキシブル基板の他方の端面側に形成された上記結合コアの端面から、上記波長の異なるレーザ光が合波されて出力されるものである。 A fifth aspect of the present invention is a laser light multiplexing module comprising a plurality of lasers having different wavelengths and the optical wiring board according to any one of the first to fourth aspects, and is disposed on one end face side of the flexible substrate. Laser light from a plurality of lasers having different wavelengths is input to the plurality of core end faces, and laser light having different wavelengths is combined from the end face of the coupling core formed on the other end face side of the flexible substrate. Is output.
請求項6に係る発明は、上記波長の異なるレーザ光は、赤色、緑色、青色の波長であり、上記波長の異なるレーザ光が上記結合コアにて合波されて白色光となり上記結合コアの端面から出力される請求項5記載のレーザ光合波モジュールである。
In the invention according to
請求項7に係る発明は、請求項5または6記載のレーザ光合波モジュールを光源として用いたプロジェクターである。
The invention according to
本発明によれば、小型化が容易で、スペックルノイズを効果的に低減できる光配線板およびレーザ光合波モジュール並びにこれらを用いたプロジェクターを実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize an optical wiring board, a laser beam multiplexing module, and a projector using these, which can be easily reduced in size and can effectively reduce speckle noise.
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に従って説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の好適な第1の実施形態を示す光配線板1の上面図である。
光配線板1の一方の端面には3本のレーザ光の伝送路となるコア2,3,4の端面2a,3a,4aが形成され、光配線板1の面内で3本のコア2,3,4は結合部5で結合されて1本のコア6となり、光配線板1の他方の端面まで配設されてコア端面6aが形成されている。ここで結合部5は、一般的なY分岐構造、MMI(マルチモード干渉計)、またはマッハツェンダ型干渉計構造を用いることができる。
FIG. 1 is a top view of an
One end face of the
図2は光配線板1の端面である。(1)は光配線板1の一方の端面(図1の左側端面)、(2)は光配線板1の他方の端面(図1の右側端面)であり、アンダークラッド200と、アンダークラッド200の上に形成されたコア2,3,4の端面2a,3a,4aと、コア2,3,4とアンダークラッド200の表面を覆うオーバークラッド210とからなる。アンダークラッド200の一面にはコア2,3,4が形成され、アンダークラッド200およびオーバークラッド210の屈折率はコア2,3,4の屈折率より低い値となっている。一例として、コア2,3,4の屈折率は1.4625、アンダークラッド200およびオーバークラッド210の屈折率は1.458である。またコア2,3,4の寸法としては、100μm×100μmである。アンダークラッド200は厚さ200μm、オーバークラッド210は厚さ100μmである。
FIG. 2 is an end face of the
一方、アンダークラッド200のコア2,3,4が配設される面とは反対の面に、全面または一部に、補強板(図示せず)を貼り付けて補強しても良い。また、オーバークラッド210のコア2,3,4を覆う面とは反対の面に、全面または一部に、補強板(図示せず)を貼り付けて補強しても良い。
On the other hand, a reinforcing plate (not shown) may be attached to the entire surface or a part of the surface opposite to the surface on which the
アンダークラッド200と、コア2,3,4、およびオーバークラッド210は、UVエポキシ樹脂、ポリイミド、アクリレート、ポリシランなどのポリマー材料からなるポリマー光導波路であると良い。
The under
また、アンダークラッド200をガラス、石英またはシリコンとし、コア2,3,4およびオーバークラッド210はガラスまたは石英として光配線板1を製造しても良い。ガラス、石英またはシリコンは硬い材料であるため、フレキシブルな形態はとることはできないが、機器内の配置場所を確保すれば最小容積で実装することができる。
Further, the
次にコア2,3,4の形状について図1、図3に基き説明する。図3は図1のコア3、コア4の一部を示すものである。
Next, the shape of the
コア2は、光配線板1の一方の端面から結合部5の近傍までほぼ直線形状であり、結合部5の近傍から引き回し曲線7で結合部5に結合されている。
The
コア3は、光配線板1の一方の端から所定の距離は直線構造で、その後は結合部5の近傍までSin曲線で形成されている。結合部5の近傍から結合部5までは直線構造8、または引き回し曲線で結合されている。
The
コア4はコア3と同様に、光配線板1の一方の端面から所定の距離は直線構造で、その後は結合部5の近傍までSin曲線で形成されている。結合部5の近傍から結合部5までは直線構造9、または引き回し曲線10で結合されている。コア4はコア3のSin曲線の振幅よりも大きく形成されている点が主に異なる。
Similarly to the
更に、コア3とコア4の周期的配置構造が同位相(図3(1)参照)、またはほぼ同位相(図3(2)参照)で形成されている。コア3とコア4の周期的配置構造を同位相、またはほぼ同位相で形成すると、言い換えると、2つのコア3,コア4のコア曲線のお互いのピーク同士、およびお互いのボトム同士が光軸に対し直交する直線301、または直交する直線301、直線302が近傍(δ1)にあるように形成することにより、コア3とコア4を光が干渉しない程度に近接して配置することが可能となり、光配線板1の幅方向Wを小さくすることができ、光配線板1を小型化できる。
Furthermore, the periodic arrangement structure of the
これに対しコア3とコア4の周期的配置構造が同位相で形成されていない場合、言い換えると、2つのコア3,コア4のコア曲線のお互いのピーク同士、およびお互いのボトム同士が光軸に対し直交する直線301、302の離間(δ2)が大きくなると、コア3とコア4を近接して配置するとコア3,4が交差310する(図3(3)参照)。コアが交差すると光損失が増加するため、コア3とコア4の光配線板1の幅方向Wの間隔を広くとり、コア3とコア4が交差しないようにする必要がある。このため光配線板1の幅はWよりも広いW3となってしまう(図3(4)参照)。
On the other hand, when the periodic arrangement structure of the
ここで、コア3とコア4の周期は同じか、ほぼ同じにする必要がある。周期が大きく異なると、コア3,4が交差してしまうため、光配線板1の長さLの範囲で、コア3,4が交差しない程度の周期の差としなければならない。
Here, the periods of the
また、コア2がほぼ直線で形成されているのに対し、コア3はSin曲線で形成されているためコア3はコア2よりも光路長が長くなる。またコア3とコア4では、コア4の方がコア3よりもSin曲線の振幅が大きく形成されているため、コア4はコア3よりも光路長が長くなる。従って、光路長はコア2<コア3<コア4となり、各コア2、コア3,コア4の光路長を異ならせることが容易にできる。
Further, the
図4は、本発明のレーザ光合波モジュール400の構成を示したものである。
光配線板1の一方の端面の近傍には波長の異なるレーザ401,402,403が3個実装され、レーザの波長はそれぞれ、赤色(620〜750nm帯)、緑色(495〜570nm帯)、青色(450〜495nm帯)となっている。更に各レーザ401,402,403と光配線板1の一方の端面との間には、レンズ404が実装されていても良い。光配線板1と複数のレーザ光源とにより、レーザ光合波モジュール400が構成される。
FIG. 4 shows the configuration of the laser
Three
レーザ401,402,403から出射されたレーザ光は、レンズ404によって集光されて光配線板1の各コア端面2a,3a,4aに入射され、コア2,コア3,コア4を伝搬し、結合部5で合波されて白色光となる。この白色光は1本のコア6を伝搬して光配線板1の他方の端面に形成されたコア端面6aから白色光源として出力される。
The laser beams emitted from the
レーザ光合波モジュール400から出力される白色光源を、プロジェクター用光源として用いることができる。
The white light source output from the laser
本発明によれば、光配線板1は薄い板(フィルム状)にコアを複数集積して形成されているため、取扱いが簡単でプロジェクターなどの光学機器内での実装が容易となる。更に、光配線板1を高分子からなるポリマー光導波路とすることで、柔らかくフレキシブルな形態をとることができるため、光配線板1を光学機器内に配線する際、取扱い、実装が容易となる。
According to the present invention, since the
また、光配線板1に形成された複数のコアは、それぞれ光路長が異なる(特に光配線板1の一方の端面から結合部5までの光路長が異なる)為、スペックルノイズを低減することができる。
In addition, since the plurality of cores formed on the
また、複数のコアの少なくとも2つのコアは、Sin曲線を有して形成されるため、光配線板1の長さLに対して光路長を効果的に長くすることができる。更に、2つのコアはコア曲線のお互いのピーク同士、およびお互いのボトム同士が光軸に対し直交する直線上、または該直交する直線の近傍にあるため、2つのコア3、4を光が干渉しない程度に近接して配置することが可能となり、光配線板1の一方の端面における幅方向W1方向を小さくすることができ、光配線板1の幅Wを小型化できる。
Moreover, since at least two cores of the plurality of cores are formed with a Sin curve, the optical path length can be effectively increased with respect to the length L of the
本実施例では、コアはSin曲線の例を示したが、円弧曲線、放物曲線、円錐曲線などでもよく、これらの曲線が周期的に繰り返す構造であれば良い。 In this embodiment, the core is an example of a Sin curve. However, an arc curve, a parabolic curve, a conic curve, or the like may be used as long as these curves repeat periodically.
本発明は、完全で明確な開示のための特定の実施例について述べられているが、添付の特許請求の範囲はこれらの実施例には限定されず、当業者にとって想到し得る、本明細書に説明された基本的教示の範囲に適正に含まれる全ての変更および代替的構成を具体化するものとして解釈されるべきである。 While the invention has been described with reference to specific embodiments for a complete and clear disclosure, the appended claims are not limited to these embodiments and are intended to be useful to those skilled in the art. Should be construed as embodying all modifications and alternative constructions properly included within the scope of the basic teachings described in.
1 光配線板
2、3,4、6 コア
2a,3a,4a,6a コア端面
5 結合部
200 アンダークラッド
210 オーバークラッド
301,302 光軸に直交する直線
400 レーザ光合波モジュール
401,402,403 レーザ
DESCRIPTION OF
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JP2011031980A JP2012173320A (en) | 2011-02-17 | 2011-02-17 | Optical wiring board, laser beam multiplexing module, and projector using those |
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JP (1) | JP2012173320A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2020158588A1 (en) * | 2019-01-29 | 2020-08-06 | 日本電信電話株式会社 | Optical circuit |
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2011
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