JP2015034947A - Optical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学装置、特に同軸光学系を有する光学装置に関する。 The present invention relates to an optical device, and more particularly to an optical device having a coaxial optical system.
同軸光学系とは、焦点を共有する複数の光路が配置された光学系をいい、たとえば、単一のレンズで焦点を共有した複数の光路（たとえば、フォトリフレクタ等の投光・受光デバイスにおける、投光部側光路と受光部側光路）を有するような光学系をいう。 A coaxial optical system refers to an optical system in which a plurality of optical paths that share a focal point are arranged. For example, a plurality of optical paths that share a focal point with a single lens (for example, in a light projecting / receiving device such as a photo reflector, An optical system having a light projecting part side optical path and a light receiving part side optical path).
単一のレンズで焦点を共有した複数の光路を有するような光学系の例として、特許文献１には、２つの半導体レーザから出射したレーザ光を、一方のレーザ光は反射させ他方のレーザ光は透過させる合成ミラーにより合成して同一の光路上の合成光とし、単一のレンズで集光させる光学系が開示されている。 As an example of an optical system having a plurality of optical paths that share a focal point with a single lens, Patent Document 1 discloses that laser light emitted from two semiconductor lasers is reflected by one laser light and the other laser light is reflected. Discloses an optical system in which the light is combined by a transmission mirror to be combined light on the same optical path and condensed by a single lens.
また、単一レンズによる複数の光路を有する光学系の例として、特許文献２には、複数の光導波路と、該光導波路と同数の光ファイバとをレンズを介して光結合させる光学系が開示されている。 Further, as an example of an optical system having a plurality of optical paths by a single lens, Patent Document 2 discloses an optical system that optically couples a plurality of optical waveguides and the same number of optical fibers as the optical waveguides through lenses. Has been.
しかしながら、特許文献１に開示された光学系では、透過側の光軸調整と反射側の光軸調整との２つの光軸調整が必要であり、光軸調整が煩雑となり、調整工数、調整コストも増加してしまうという問題がある。 However, the optical system disclosed in Patent Document 1 requires two optical axis adjustments, ie, a transmission-side optical axis adjustment and a reflection-side optical axis adjustment, which makes the optical axis adjustment complicated, adjustment man-hours, and adjustment costs. There is also a problem that increases.
また、特許文献２に開示された光学系は、光導波路と光ファイバとを１：１で結合させるものであり、焦点を共有するという考え方はない。したがって、特許文献２は、同軸光学系、つまり、光導波路と光ファイバとを、たとえば１：Ｎで結合させる光学系について開示するものではない。 In addition, the optical system disclosed in Patent Document 2 couples an optical waveguide and an optical fiber in a 1: 1 ratio, and there is no concept of sharing a focal point. Therefore, Patent Document 2 does not disclose a coaxial optical system, that is, an optical system that couples an optical waveguide and an optical fiber, for example, at 1: N.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、光軸調整がより容易な同軸光学系を実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize a coaxial optical system in which optical axis adjustment is easier.
上記目的を達成するために、請求項１に記載の光学装置は、入射した光を集光点に向けて進む光線として出射し集光する集光手段と、複数の前記光線の光路を前記集光点とは異なる複数の予め定められた位置へ向かう複数の光路に各々変換する複数の光路変換手段と、前記複数の予め定められた位置の各々に対応させて配置された複数の光学部材と、を含むものである。 In order to achieve the above object, the optical device according to claim 1, the light collecting means for emitting and condensing incident light as a light beam traveling toward a condensing point, and an optical path of a plurality of the light beams. A plurality of optical path conversion means for converting each of the plurality of optical paths toward a plurality of predetermined positions different from the light spot; and a plurality of optical members arranged corresponding to each of the plurality of predetermined positions; , Including.
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数の予め定められた位置へ向かう複数の光路に沿う光線を導波する光導波手段をさらに含み、前記複数の光路変換手段は、前記集光手段から出射した複数の光線の各々に対して交差する方向に形成された前記光導波手段の複数の端面であるものである。 The invention according to claim 2 further includes optical waveguide means for guiding light beams along a plurality of optical paths toward the plurality of predetermined positions in the invention according to claim 1, and The optical path changing means is a plurality of end faces of the optical waveguide means formed in a direction intersecting with each of the plurality of light beams emitted from the light collecting means.
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数の光路変換手段は、前記集光手段から出射する複数の光線の各々に対して交差する方向に形成された前記集光手段の光出射面側の複数の端面であるものである。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the plurality of optical path changing units are formed in a direction intersecting with each of the plurality of light beams emitted from the light collecting unit. It is a plurality of end faces on the light exit surface side of the light collecting means.
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数の予め定められた位置へ向かう複数の光路に沿う光線を導波する光導波手段をさらに含み、前記複数の光路変換手段は、前記集光点に向けて進む光線の光路に沿って光を回折するように前記光導波手段に形成された回折格子であるものである。 The invention according to claim 4 further includes optical waveguide means for guiding light beams along a plurality of optical paths directed to the plurality of predetermined positions in the invention according to claim 1, wherein The optical path conversion means is a diffraction grating formed in the optical waveguide means so as to diffract light along the optical path of the light beam traveling toward the condensing point.
また、請求項５に記載の発明は、請求項２または請求項４に記載の発明において、前記集光手段と前記光導波手段とが一体的に形成されているものである。 The invention according to claim 5 is the invention according to claim 2 or claim 4, wherein the light condensing means and the optical waveguide means are integrally formed.
また、請求項６に記載の発明は、請求項２、請求項４、請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記光学部材が、前記光導波手段の内部に形成された光を通過させる第１の端面および第２の端面を有し、前記複数の予め定められた位置に前記第１の端面が各々配置された複数の光導波路を含むものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the second, fourth, and fifth aspects of the present invention, the optical member transmits light formed inside the optical waveguide means. It includes a plurality of optical waveguides having a first end surface and a second end surface to be passed, and each of the first end surfaces being disposed at a plurality of predetermined positions.
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記光学部材が、前記複数の光導波路の前記第２の端面に光結合された発光素子および受光素子の少なくとも一方をさらに含むものである。 The invention according to claim 7 is the invention according to claim 6, wherein at least one of the light emitting element and the light receiving element in which the optical member is optically coupled to the second end face of the plurality of optical waveguides. In addition.
さらに、上記目的を達成するために、請求項８に記載の光走査装置は、請求項７に記載の光学装置と、前記光学装置の前記発光素子および前記受光素子の少なくとも一方を駆動する駆動手段と、を備えたものである。 Furthermore, in order to achieve the above object, an optical scanning device according to an eighth aspect includes an optical device according to the seventh aspect, and a driving unit that drives at least one of the light emitting element and the light receiving element of the optical device. And.
本発明によれば、光軸調整がより容易な同軸光学系を実現することができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to realize a coaxial optical system in which optical axis adjustment is easier.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下の実施の形態では、本発明を、１対または複数対の投光部・受光部を有し、たとえば、物体との間の距離を測定する測距装置等に用いる投光・受光デバイスを例示して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, a light projecting / receiving device having one or more pairs of light projecting units / light receiving units, for example, a distance measuring device for measuring a distance from an object is used. An example will be described.
［第１の実施の形態］
図１（ａ）および（ｂ）を参照して、本実施の形態に係る投光・受光デバイス１０の構成について説明する。
[First Embodiment]
With reference to FIGS. 1A and 1B, the configuration of the light projecting / receiving device 10 according to the present embodiment will be described.
図１に示すように、投光・受光デバイス１０は、光集積回路１２、発光素子２４、受光素子２６、レンズ１８、および迷光防止部材３２を含んで構成されている。 As shown in FIG. 1, the light projecting / receiving device 10 includes an optical integrated circuit 12, a light emitting element 24, a light receiving element 26, a lens 18, and a stray light preventing member 32.
光集積回路１２は、発光素子２４および受光素子２６を搭載する基板としての機能、およびレンズ１８と発光素子２４および受光素子２６との間の光の導波路としての機能を有する。 The optical integrated circuit 12 has a function as a substrate on which the light emitting element 24 and the light receiving element 26 are mounted, and a function as a light waveguide between the lens 18 and the light emitting element 24 and the light receiving element 26.
光集積回路１２の内部にはコア２０Ａ、２０Ｂ（以下、総称する場合は「コア２０」と称する場合がある。）が形成されており、また、レンズ１８と対向する側の端面には、光集積回路の一部が斜めにカットされて形成された光路変換部としての光屈折部１４Ａ、１４Ｂを有する。 Cores 20A and 20B (hereinafter sometimes collectively referred to as “core 20”) are formed inside the optical integrated circuit 12, and an end face on the side facing the lens 18 is provided with a light beam. The integrated circuit has light refracting portions 14A and 14B as optical path changing portions formed by cutting obliquely.
コア２０は、周囲の光集積回路の部分（以下、「光集積回路本体」と称する場合がある。）よりも屈折率が大きくされており、該コア２０と相対的に屈折率の低いクラッドとしての光集積回路本体部分とで光導波路を構成している。 The core 20 has a refractive index larger than that of the surrounding optical integrated circuit (hereinafter sometimes referred to as “optical integrated circuit body”), and is a cladding having a relatively low refractive index relative to the core 20. The optical integrated circuit body portion constitutes an optical waveguide.
発光素子２４は光集積回路１２に設けられた開孔部３４Ａに搭載され、コア２０Ａの端面と光結合されている。また、受光素子２６は光集積回路１２に設けられた開孔部３４Ｂに搭載され、コア２０Ｂの端面と光結合されている。 The light emitting element 24 is mounted in an aperture 34A provided in the optical integrated circuit 12, and is optically coupled to the end face of the core 20A. The light receiving element 26 is mounted in an opening 34B provided in the optical integrated circuit 12, and is optically coupled to the end face of the core 20B.
図２を参照して、上記光導波路についてさらに説明する。図２は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図を示している。図２に示すように、コア２０Ｂとその周囲を取り囲んで形成されたクラッド３０（光集積回路本体の一部）により光導波路７０が形成されている。 The optical waveguide will be further described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. As shown in FIG. 2, an optical waveguide 70 is formed by a core 20B and a clad 30 (a part of an optical integrated circuit main body) formed so as to surround the core 20B.
図２に示すコア２０およびクラッド３０の材料に関しては特に制限はないが、本実施の形態に係る光集積回路１２では、コア２０をシリコン（Ｓｉ）を用いて形成し、クラッド３０を二酸化シリコン（ＳｉＯ２）を用いて形成している。コア２０は、たとえば、シリコン細線であってもよい。 The material of the core 20 and the clad 30 shown in FIG. 2 is not particularly limited, but in the optical integrated circuit 12 according to the present embodiment, the core 20 is formed using silicon (Si), and the clad 30 is formed of silicon dioxide ( SiO 2 ) is used. The core 20 may be a thin silicon wire, for example.
発光素子２４としては、一例として、チップ形態のレーザダイオード、あるいは発光ダイオード等を用いることができ、また、受光素子２６としては、一例として、チップ形態のフォトダイオード等を用いることができる。 For example, a chip-shaped laser diode or a light-emitting diode can be used as the light-emitting element 24, and a chip-shaped photodiode or the like can be used as the light-receiving element 26, for example.
迷光防止部材３２は、光集積回路１２から出射する発光素子２４からの光と、光集積回路１２に入射する受光素子２６への光とのクロストークを防ぐための部材であり、たとえば、適宜な形状の黒色のフィルムを、レンズ１８の中央部分に貼ることにより構成してもよい。
ただし、本迷光防止部材３２は必須のものではなく、投光部側、受光部側の分離を特に厳密に行いたい場合などに採用すればよい。
The stray light preventing member 32 is a member for preventing crosstalk between light from the light emitting element 24 emitted from the optical integrated circuit 12 and light to the light receiving element 26 incident on the optical integrated circuit 12. You may comprise by sticking the shape black film in the center part of the lens 18. FIG.
However, the present stray light preventing member 32 is not essential, and may be employed when it is desired to strictly separate the light projecting unit side and the light receiving unit side.
なお、図１（ａ）に示すｘｙｚ座標軸は、レンズ１８の中心の光軸ＣＡに沿う方向をｘ軸にとり、紙面に平行な面内でｘ軸と直行する方向にｙ軸をとり、当該ｘ軸−ｙ軸に対して、右手系でｚ軸をとっている。 Note that the xyz coordinate axis shown in FIG. 1A is the x axis in the direction along the optical axis CA at the center of the lens 18, and the y axis in the direction perpendicular to the x axis in a plane parallel to the paper surface. The z-axis is taken in the right-handed system with respect to the axis-y axis.
つぎに、図１（ａ）を参照して、本実施の形態に係る投光・受光デバイス１０の作用について説明する。 Next, the operation of the light projecting / receiving device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
まず、投光・受光デバイス１０から出射する光の光路、つまり、発光素子２４側の光路は以下のようになる。すなわち、発光素子２４より出射した光はコア２０Ａと結合されて伝搬し、光集積回路１２のバルク部ＢＧを直進して光屈折部１４Ａに達し、光屈折部１４Ａで屈折される。光屈折部１４Ａで屈折された光はレンズ１８に到達した後、平行光としてレンズ１８から出射する。 First, the optical path of the light emitted from the light projecting / receiving device 10, that is, the optical path on the light emitting element 24 side is as follows. That is, the light emitted from the light emitting element 24 is coupled with the core 20A and propagates, travels straight through the bulk portion BG of the optical integrated circuit 12, reaches the light refracting portion 14A, and is refracted by the light refracting portion 14A. The light refracted by the light refracting unit 14A reaches the lens 18 and then exits from the lens 18 as parallel light.
ここで、バルク部ＢＧとは、光に対して透明な材料で形成された光集積回路１２のコア２０が形成されていない領域（つまり、光集積回路本体の領域）であり、バルク部ＢＧにおいて光はバルク伝搬（図１（ａ）の紙面垂直方向には閉じ込められるが、紙面水平方向には制約のないモードの光伝搬）する。 Here, the bulk portion BG is a region where the core 20 of the optical integrated circuit 12 formed of a material transparent to light is not formed (that is, a region of the optical integrated circuit body). Light propagates in bulk (propagation of light in a mode that is confined in the direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. 1A but is not restricted in the horizontal direction of the plane of the paper).
図中の仮想焦点Ｆは、光集積回路１２が存在しないとした場合に、レンズ１８が焦点を結ぶ位置を示しており、本実施の形態に係る投光・受光デバイス１０では、この仮想焦点Ｆを、光の進行方向においてコア２０の端面の位置に等しい位置または略等しい位置としている。また、図中の仮想光線ＤＡおよびＤＢは、レンズから仮想焦点Ｆに向かう光線の光路を示している。
つまり、発光素子２４から出射した光は、光屈折部１４Ａで光路を変換された後、仮想焦点Ｆからレンズに向かう仮想光線ＤＡに沿って進む。
A virtual focus F in the figure indicates a position where the lens 18 is focused when the optical integrated circuit 12 is not present. In the light projecting / receiving device 10 according to the present embodiment, this virtual focus F is shown. Is a position equal to or substantially equal to the position of the end face of the core 20 in the light traveling direction. Further, virtual rays DA and DB in the figure indicate the optical paths of the rays from the lens toward the virtual focal point F.
In other words, the light emitted from the light emitting element 24 travels along the virtual light beam DA from the virtual focal point F toward the lens after the optical path is converted by the light refracting unit 14A.
一方、投光・受光デバイス１０へ入射する光、つまり、受光素子２６側の光路はつぎのようになる。すなわち、レンズに平行光として入射した光はレンズを通過した後、仮想焦点Ｆに向かう光路、つまり仮想光線ＤＢに沿ってみ、光屈折部１４Ｂに到達する。光屈折部１４Ｂで光路を変換された光はバルク部ＢＧを直進してコア２０Ｂと結合し、コア２０Ｂを伝搬して受光素子２６へと導かれる。 On the other hand, the light incident on the light projecting / receiving device 10, that is, the light path on the light receiving element 26 side is as follows. That is, the light incident on the lens as parallel light passes through the lens, and then reaches the light refracting portion 14B along the optical path toward the virtual focal point F, that is, along the virtual ray DB. The light whose optical path has been converted by the light refracting section 14B travels straight through the bulk section BG, is coupled to the core 20B, propagates through the core 20B, and is guided to the light receiving element 26.
図３は、上記の作用を等価的な光学系に置き換えて説明するための図である。
図３（ａ）に示すように、投光・受光デバイス１０におけるレンズ１８は、発光素子２４側、受光素子２６側の光線に各々対応して、紙面上下方向に各々半面の２つの仮想レンズ１８Ａ、１８Ｂに分けて考えることができる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the above operation by replacing it with an equivalent optical system.
As shown in FIG. 3A, the lens 18 in the light projecting / receiving device 10 includes two virtual lenses 18A each having a half surface in the vertical direction on the paper surface, corresponding to the light beams on the light emitting element 24 side and the light receiving element 26 side, respectively. , 18B can be considered.
このように考えた場合、図３（ｂ）に示すように、仮想レンズ１８Ａは、コア２０Ａから出射された光を投光・受光デバイス１０の外部に放射し、仮想レンズ１８Ｂは、投光・受光デバイス１０の外部から入射した光をコア２０Ｂに入射させるように作用する。つまり、投光・受光デバイス１０は、投光側の光軸と受光側の光軸とが一致している完全同軸光学系に対して、投光側の光軸と受光側の光軸とが分離している擬似同軸光学系を構成している。 In this case, as shown in FIG. 3B, the virtual lens 18A radiates the light emitted from the core 20A to the outside of the light projecting / receiving device 10, and the virtual lens 18B The light incident from the outside of the light receiving device 10 acts to enter the core 20B. In other words, the light projecting / receiving device 10 has a light projecting side optical axis and a light receiving side optical axis that are different from a perfect coaxial optical system in which the light projecting side optical axis coincides with the light receiving side optical axis. A separate pseudo-coaxial optical system is formed.
以上の説明で明らかなように、本実施の形態に係る投光・受光デバイス１０では、仮想光線ＤＡ，ＤＢの光路を途中の光屈折部１４Ａ、１４Ｂで曲げることにより、本来であれば仮想焦点Ｆに集束する光線を２つに分離した上でコア２０Ａ、２０Ｂと光結合させている。そのため、単一のレンズ１８を用いながらも２つのコア２０Ａ、２０Ｂと光結合させることが可能となる。本実施の形態に係るこのような構成によれば、レンズ１８の位置を固定すれば、発光素子２４、受光素子２６に対する光軸が決定するので、１回のアライメントで２つの光軸調整を行うことができる。 As is clear from the above description, in the light projecting / receiving device 10 according to the present embodiment, the optical path of the virtual rays DA and DB is bent by the intermediate light refracting portions 14A and 14B, so that the virtual focus is originally obtained. The light beam focused on F is separated into two and then optically coupled to the cores 20A and 20B. Therefore, it is possible to optically couple the two cores 20A and 20B while using the single lens 18. According to such a configuration according to the present embodiment, if the position of the lens 18 is fixed, the optical axes with respect to the light emitting element 24 and the light receiving element 26 are determined. Therefore, the two optical axes are adjusted in one alignment. be able to.
つぎに、図４を参照して、光屈折部１４の傾斜角（ファセット角θＦ）の求め方について説明する。図４は、コア２０および光集積回路１２と、レンズ１８からの光線Ｌ（光線Ｌのうち空気側の光線をＬａ、光集積回路１２側の光線をＬｒとする。）との関係を示しており、光集積回路１２の外側は空気である。図４に示すｘ軸、ｙ軸の定義は、図１（ａ）におけるｘ軸、ｙ軸の定義と同様である。 Next, with reference to FIG. 4, a method for obtaining the inclination angle (facet angle θ F ) of the light refraction unit 14 will be described. 4, the core 20 and the optical integrated circuit 12, (the beam of the air-side L a of the light beam L, the rays of light integrated circuit 12 side and L r.) Rays L from the lens 18 the relationship between the As shown, the outside of the optical integrated circuit 12 is air. The definitions of the x-axis and y-axis shown in FIG. 4 are the same as the definitions of the x-axis and y-axis in FIG.
ファセット角θＦはｙ軸と光屈折部１４の端面とのなす角度で定義される角度である。
ここで、図４（ａ）に示すように、光集積回路１２の光集積回路本体（バルク部ＢＧ）の屈折率をｎｒ、空気の屈折率をｎａとし、光線Ｌａとｘ軸とのなす角度をθ１、コア２０の中心軸とｘ軸とのなす角度（すなわち、光線Ｌｒとｘ軸とのなす角度）をθ２とする。
この場合、光屈折部１４の端面の法線ｌｈに対する角度は図４（ｂ）に示すような関係となるから、スネルの法則より、下記式（１）が成立する。
The facet angle θ F is an angle defined by an angle formed between the y-axis and the end face of the light refraction unit 14.
Here, as shown in FIG. 4 (a), the refractive index of the optical integrated circuit main body of the optical integrated circuit 12 (bulk portion BG) n r, the refractive index of air and n a, and the light L a and x-axis Is defined as θ 1 , and the angle formed between the central axis of the core 20 and the x axis (that is, the angle formed between the light beam L r and the x axis) is defined as θ 2 .
In this case, the angle with respect to the normal l h of the end face of the light refracting portion 14 from the relation shown in FIG. 4 (b), the Snell's law, the following equation (1) is satisfied.
したがって、光集積回路１２の本体の材料（屈折率）と、光線Ｌａとｘ軸とのなす角度をθ１と、コア２０の中心軸とｘ軸とのなす角度θ２が与えられた場合に、式（１）を満たすθＦを算出することにより、ファセット角θＦを求めることができる。 Therefore, the body of material of the integrated optical circuit 12 (refractive index), the angle between beam L a and the x-axis and theta 1, if the angle theta 2 between the center axis and the x axis of the core 20 is given In addition, the facet angle θ F can be obtained by calculating θ F satisfying the expression (1).
なお、上記式（１）の特別な場合として、θ２＝０、すなわち、コア２０の中心軸をｘ軸に平行とし、空気の屈折率ｎａ＝１を代入した場合には、上記式（１）は、下記式（２）のように変形される。
As a special case of the above formula (1), when θ 2 = 0, that is, when the central axis of the core 20 is parallel to the x axis and the refractive index n a = 1 of air is substituted, the above formula ( 1) is transformed into the following equation (2).
一例として、ｎｒ＝１．４７１（ＳｉＯ２の屈折率）、θ１＝２０°を上記式（２）に代入すると、θＦは約３３°となる。 As an example, if n r = 1.471 (refractive index of SiO 2 ) and θ 1 = 20 ° are substituted into the above equation (2), θ F is about 33 °.
つぎに、図５を参照して、本実施の形態に係る投光・受光デバイス１０における光集積回路１２の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the optical integrated circuit 12 in the light projecting / receiving device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
光集積回路１２は、一例として、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いた製造プロセスにより製造することができる。図５は、該ＳＯＩ基板を用いた、本実施の形態に係る投光・受光デバイス１０における光導波路７０を含む光集積回路１２の製造方法を示している。なお、図５に示す製造方法は、たとえば発光素子２４あるいは受光素子２６の駆動用電源を接続するための電極、および後述する回折格子の形成方法を含む製造方法である。 For example, the optical integrated circuit 12 can be manufactured by a manufacturing process using an SOI (Silicon On Insulator) substrate. FIG. 5 shows a manufacturing method of the optical integrated circuit 12 including the optical waveguide 70 in the light projecting / receiving device 10 according to the present embodiment using the SOI substrate. The manufacturing method shown in FIG. 5 is a manufacturing method including, for example, an electrode for connecting a driving power source for the light emitting element 24 or the light receiving element 26 and a method for forming a diffraction grating described later.
図５（ａ）に示すように、まず、Ｓｉ（シリコン）基板８０上に形成されたＳｉＯ２（二酸化ケイ素）層８２と、該ＳｉＯ２層８２上に形成された厚さ０．２μｍ程度のＳｉ層８４とを有するＳＯＩ基板７４を準備する。
つぎに、図５（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板７４のＳｉ層８４上にレジストを塗布した後露光して、Ｓｉ層８４を、たとえばコア２０にパターニングするためのレジストパターン８６を形成する。
As shown in FIG. 5A, first, a SiO 2 (silicon dioxide) layer 82 formed on a Si (silicon) substrate 80 and a thickness of about 0.2 μm formed on the SiO 2 layer 82 are formed. An SOI substrate 74 having an Si layer 84 is prepared.
Next, as shown in FIG. 5B, a resist is applied on the Si layer 84 of the SOI substrate 74 and then exposed to form a resist pattern 86 for patterning the Si layer 84 on, for example, the core 20. .
つぎに、図５（ｃ）に示すように、上記レジストパターン８６をマスクとし、ＳＦ６およびＯ２の混合ガス等を用いた反応性イオンエッチング等により、Ｓｉ層８４を所望の形状（たとえば、コア２０の形状）にパターニングする。
つぎに、図５（ｄ）に示すように、酸素プラズマを用いた反応性イオンエッチング等により、不要なレジストを剥離する。
Next, as shown in FIG. 5C, the Si layer 84 is formed in a desired shape (for example, by reactive ion etching using a mixed gas of SF 6 and O 2) using the resist pattern 86 as a mask. Patterning of the core 20).
Next, as shown in FIG. 5D, unnecessary resist is removed by reactive ion etching using oxygen plasma or the like.
つぎに、図５（ｅ）に示すように、Ｓｉ層８４の一部をＮ型Ｓｉ（Ｎ型層９０）に変えるべく、レジストを塗布した後露光して、Ｎ型Ｓｉに変える部分以外のＳｉ層８４上にレジストパターン８８を形成する。
つぎに、図５（ｆ）に示すように、上記レジストパターン８８をマスクとし、イオン注入等によってＡｓ（ヒ素）等を打ち込み、Ｎ型層９０を形成する。
Next, as shown in FIG. 5 (e), in order to change a part of the Si layer 84 to N-type Si (N-type layer 90), a resist is applied and then exposed, and other than the part to be changed to N-type Si. A resist pattern 88 is formed on the Si layer 84.
Next, as shown in FIG. 5F, using the resist pattern 88 as a mask, As (arsenic) or the like is implanted by ion implantation or the like to form an N-type layer 90.
つぎに、図５(ｇ）に示すように、酸素プラズマを用いた反応性イオンエッチング等により不要なレジストを剥離した後、熱処理することでアニーリングし、シリコン結晶の欠陥を修復する。 Next, as shown in FIG. 5G, after removing unnecessary resist by reactive ion etching or the like using oxygen plasma, annealing is performed by heat treatment to repair defects in the silicon crystal.
つぎに、図５（ｈ）に示すように、Ｓｉ層８４の回折格子を形成する部分にレジストを塗布した後露光して、レジストパターン９２を形成する。
つぎに、図５（ｉ）に示すように、レジストパターン９２をマスクとして、反応性イオンエッチング等により開孔９４を形成する。その後、不要なレジストを反応性イオンエッチング等により剥離する。該開孔９４が回折格子の一部となる。
Next, as shown in FIG. 5H, a resist is applied to the portion of the Si layer 84 where the diffraction grating is to be formed, and then exposed to form a resist pattern 92.
Next, as shown in FIG. 5I, an opening 94 is formed by reactive ion etching or the like using the resist pattern 92 as a mask. Thereafter, unnecessary resist is removed by reactive ion etching or the like. The aperture 94 becomes a part of the diffraction grating.
つぎに、図５（ｊ）に示すように、プラズマ化学気相成長などによりＳｉＯ２膜９６を堆積させる。この後、Ｂ（ボロン）やＰ（リン）を添加して軟化加熱しＳｉＯ２膜９６を平坦化させる方法、あるいは化学研磨による方法でＳｉＯ２膜９６を平坦化させてもよい。 Next, as shown in FIG. 5J, a SiO 2 film 96 is deposited by plasma chemical vapor deposition or the like. Thereafter, B (boron) or P (phosphorus) may be planarized SiO 2 film 96 by the method by adding softened heating method to planarize the SiO 2 film 96 or by chemical polishing, the.
つぎに、ＳｉＯ２膜上にレジストを塗布して露光し、ドーピングの必要がない部分を覆うレジストパターン７６を形成した後、図５（ｋ）に示すように、ＣＦ４プラズマラを用いた反応性イオンエッチング等により、ＳｉＯ２膜を削ってコンタクトホール９８を形成する。その後、酸素プラズマを用いた反応性イオンエッチング等により、不要なレジストを剥離する。 Next, a resist is applied on the SiO 2 film and exposed to form a resist pattern 76 that covers a portion that does not require doping. Then, as shown in FIG. 5 (k), the reactivity using a CF 4 plasma layer is used. The contact hole 98 is formed by removing the SiO 2 film by ion etching or the like. Thereafter, unnecessary resist is removed by reactive ion etching using oxygen plasma.
つぎに、図５（ｌ）に示すように、スパッタリング等によりＳｉＯ２膜９６上に金属薄膜（たとえば、Ａｌ（アルミニウム）膜）を成膜する。その後、該金属薄膜上にレジストを塗布した後露光し、電極として残したい部分をレジストパターンで覆う。その後、Ｃｌプラズマを用いたドライエッチング等により電極７８を形成する。
不純物残渣は、Ａｌドライエッチング残渣除去液等により除去してもよい。
Next, as shown in FIG. 5L, a metal thin film (for example, an Al (aluminum) film) is formed on the SiO 2 film 96 by sputtering or the like. Thereafter, a resist is applied on the metal thin film and then exposed to cover the portion desired to be left as an electrode with a resist pattern. Thereafter, an electrode 78 is formed by dry etching using Cl plasma or the like.
The impurity residue may be removed with an Al dry etching residue removal solution or the like.
つぎに、光集積回路の端面をドライエッチング等によりエッチングして傾斜端面を形成し、光屈折部とする。 Next, the end face of the optical integrated circuit is etched by dry etching or the like to form an inclined end face, thereby forming a light refracting portion.
以上の製造工程により、回折格子、電極等を含む光集積回路を製造することができる。
なお、上述した光集積回路の製造方法は、以下に説明する光集積回路の製造方法にも同様に適用可能である。
Through the above manufacturing process, an optical integrated circuit including a diffraction grating, an electrode, and the like can be manufactured.
The method for manufacturing an optical integrated circuit described above can be similarly applied to a method for manufacturing an optical integrated circuit described below.
ここで、本実施の形態に係る光集積回路１２の製造方法は、上記ＳＯＩ基板を用いた製造方法に限られない。たとえば、光屈折部１４も含めて、透光性樹脂を材料とした射出成型による一体成型で製造してもよい。 Here, the manufacturing method of the optical integrated circuit 12 according to the present embodiment is not limited to the manufacturing method using the SOI substrate. For example, the light refracting portion 14 and the light refracting portion 14 may be manufactured by integral molding using a translucent resin as a material.
また、上記実施の形態では、レンズ１８を光集積回路１２と分離した形態を例示して説明したが、これに限られず、たとえば、光集積回路１２の本体を構成する材料（上記各実施の形態では、ＳｉＯ２あるいは透光性樹脂）にレンズ１８を作り込み、レンズ１８も含めた形態の光集積回路１２としてもよい。 In the above-described embodiment, the lens 18 is separated from the optical integrated circuit 12 by way of example. However, the present invention is not limited to this. For example, the material constituting the main body of the optical integrated circuit 12 (each of the above-described embodiments). Then, the lens 18 may be made in SiO 2 or translucent resin, and the optical integrated circuit 12 including the lens 18 may be formed.
以上の説明で明らかように、本実施の形態に係る投光・受光デバイスによれば、光軸調整がより容易な同軸光学系を実現することができる。 As is apparent from the above description, according to the light projecting / receiving device according to the present embodiment, it is possible to realize a coaxial optical system in which optical axis adjustment is easier.
［第２の実施の形態］
図６および図７を参照して、本実施の形態に係る投光・受光アレイデバイス１００について説明する。投光・受光アレイデバイス１００は、第１の実施の形態に係る投光・受光デバイス１０を複数集積してアレイ化したデバイスである。
[Second Embodiment]
With reference to FIG. 6 and FIG. 7, the light projection / light reception array device 100 according to the present embodiment will be described. The light projecting / light receiving array device 100 is a device in which a plurality of light projecting / light receiving devices 10 according to the first embodiment are integrated to form an array.
図６（ａ）に示すように、投光・受光アレイデバイス１００は、チャンネル１〜チャンネル３（ＣＨ１〜ＣＨ３）の３個の単体投光・受光デバイスを集積化した光集積回路４０と、単一のレンズ２８を含んで構成されている。
ＣＨ１は、光軸をＣＡ１とし、発光素子２４−１、受光素子２６−１、コア２０Ｃ、２０Ｄ、光屈折部１４Ｃ、１４Ｄを含んで構成されている。ＣＨ１は、図１（ａ）に示す投光・受光デバイス１０と基本的に同じ構成のものである。
As shown in FIG. 6A, the light projecting / receiving array device 100 includes an optical integrated circuit 40 in which three single light projecting / receiving devices of channels 1 to 3 (CH1 to CH3) are integrated, One lens 28 is included.
CH1 has an optical axis of CA1, and includes a light emitting element 24-1, a light receiving element 26-1, cores 20C and 20D, and light refraction units 14C and 14D. CH1 has basically the same configuration as the light projecting / receiving device 10 shown in FIG.
一方、ＣＨ２は光軸をＣＡ２とし、発光素子２４−２、受光素子２６−２、コア２０Ｅ、２０Ｆ、光屈折部１４Ｅ、１４Ｆを含んで構成されており、コア２０Ｅおよび２０Ｆは、光軸ＣＡ２に平行に配置されている。
また、ＣＨ３は光軸をＣＡ３とし、発光素子２４−３、受光素子２６−３、コア２０Ｇ、２０Ｈ、光屈折部１４Ｇ、１４Ｈを含んで構成されており、コア２０Ｇおよび２０Ｈは、光軸ＣＡ３に平行に配置されている。
On the other hand, CH2 has an optical axis CA2, and includes a light emitting element 24-2, a light receiving element 26-2, cores 20E and 20F, and light refracting portions 14E and 14F. The cores 20E and 20F have an optical axis CA2. It is arranged in parallel with.
CH3 has an optical axis CA3, and includes a light emitting element 24-3, a light receiving element 26-3, cores 20G and 20H, and light refraction portions 14G and 14H. The cores 20G and 20H have an optical axis CA3. It is arranged in parallel with.
上記のような構成を有する投光・受光アレイデバイス１００では、投光部・受光部駆動回路（図示省略）によりＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３の発光素子２４および受光素子２６を各々独立に駆動することが可能なように構成されている。 In the light projecting / light receiving array device 100 having the above-described configuration, the light emitting element 24 and the light receiving element 26 of CH1, CH2, and CH3 can be independently driven by a light projecting part / light receiving part drive circuit (not shown). It is configured as possible.
つぎに、図７を参照して、投光・受光アレイデバイス１００を応用した装置の一例である、マルチビーム走査装置について説明する。 Next, a multi-beam scanning device, which is an example of a device to which the light projecting / light receiving array device 100 is applied, will be described with reference to FIG.
図７（ａ）は、ＣＨ２の発光素子２４−２を発光させ、該発光した光を投光・受光アレイデバイス１００の外部へ放射し、外部の物体（図示省略）等で反射した光を受光素子２６−２で受光する場合の光線を図示している。
図７（ｂ）は、ＣＨ１の発光素子２４−１を発光させ、該発光した光を投光・受光アレイデバイス１００の外部へ放射し、外部の物体等で反射した光を受光素子２６−１で受光する場合の光線を図示している。
図７（ｃ）は、ＣＨ３の発光素子２４−３を発光させ、該発光した光を投光・受光アレイデバイス１００の外部へ放射し、外部の物体等で反射した光を受光素子２６−３で受光する場合の光線を図示している。
FIG. 7A shows the CH2 light emitting element 24-2 that emits light, radiates the emitted light to the outside of the light projecting / receiving array device 100, and receives light reflected by an external object (not shown). The light rays received by the element 26-2 are illustrated.
In FIG. 7B, the CH1 light emitting element 24-1 emits light, the emitted light is emitted to the outside of the light projecting / receiving array device 100, and the light reflected by an external object or the like is received by the light receiving element 26-1. The light rays in the case of receiving light at are illustrated.
In FIG. 7C, the CH3 light emitting element 24-3 emits light, the emitted light is emitted to the outside of the light projecting / receiving array device 100, and the light reflected by an external object or the like is received by the light receiving element 26-3. The light rays in the case of receiving light at are illustrated.
投光・受光アレイデバイス１００では、上記の各チャンネルについて、ＣＨ２→ＣＨ１→ＣＨ３と順番に発光・受光動作を行わせることにより、スキャニング動作を行わせることが可能となる。投光・受光アレイデバイス１００は、このようなスキャニング動作を行わせることにより、たとえば、外部の物体の表面形状を面で走査するマルチビーム走査装置として構成することができる。
なお、投光・受光アレイデバイス１００では、必ずしも各チャンネルを前記のように順番に発光・受光動作させる必要はなく、任意の順序で発光・受光動作させることが可能であり、たとえば、各チャンネルを同時に動作させてもよい。
In the light emitting / receiving array device 100, the scanning operation can be performed by performing the light emitting / receiving operation in order of CH2 → CH1 → CH3 for each of the above channels. The light projecting / receiving array device 100 can be configured as, for example, a multi-beam scanning device that scans the surface shape of an external object with a surface by performing such a scanning operation.
In the light emitting / receiving array device 100, it is not always necessary to perform the light emitting / receiving operation in order as described above, and the light emitting / receiving operation can be performed in an arbitrary order. You may operate simultaneously.
本実施の形態に係る投光・受光アレイデバイス１００を用いたマルチビーム走査装置では、たとえば、ガルバノミラーによる走査などとは異なり、可動部分を有さないマルチビーム走査装置を構成することが可能となる。したがって、簡易な構成でしかも高信頼度のマルチビーム走査装置を構成することができる。 In the multi-beam scanning apparatus using the light projecting / receiving array device 100 according to the present embodiment, for example, unlike the scanning by the galvanometer mirror, it is possible to configure the multi-beam scanning apparatus having no movable part. Become. Therefore, a highly reliable multi-beam scanning device can be configured with a simple configuration.
なお、本実施の形態に係る投光・受光アレイデバイス１００における、ＣＨ１ないしＣＨ３ごとの発光素子２４、受光素子２６の配置は図６（ａ）に限られるものではなく、任意の配置が可能であり、たとえば、図６（ｂ）のように配置してもよい。
図６（ｂ）では、ＣＨ２で受光素子２６−２の代わりに発光素子２４−３を配置して、
ＣＨ２を投光部として構成し、ＣＨ３で発光素子２４−３の代わりに受光素子２６−２を配置して、ＣＨ２を受光部として構成している。
In the light projecting / receiving array device 100 according to the present embodiment, the arrangement of the light emitting elements 24 and the light receiving elements 26 for each of CH1 to CH3 is not limited to FIG. 6A, and any arrangement is possible. For example, it may be arranged as shown in FIG.
In FIG. 6B, the light emitting element 24-3 is arranged instead of the light receiving element 26-2 in CH2,
CH2 is configured as a light projecting unit, and a light receiving element 26-2 is disposed instead of the light emitting element 24-3 at CH3, and CH2 is configured as a light receiving unit.
このように、本実施の形態に係る投光・受光アレイデバイス１００では、たとえば、投光部からの光放射パワー、受光部での受光感度等を考慮して、チャンネルごとに投光部、
受光部を任意に配置することができる。
As described above, in the light projecting / receiving array device 100 according to the present embodiment, for example, the light projecting unit for each channel in consideration of the light radiation power from the light projecting unit, the light receiving sensitivity at the light receiving unit, and the like.
The light receiving unit can be arbitrarily arranged.
本実施の形態に係る投光・受光アレイデバイス１００によれば、複数の投光・受光デバイスの個々の光軸調整が、１個のレンズ２８の位置合わせを行うだけで達成されるので、
光軸調整がさらに容易なものとなる。
According to the light projecting / light receiving array device 100 according to the present embodiment, the individual optical axis adjustments of the plurality of light projecting / light receiving devices can be achieved simply by aligning one lens 28.
The optical axis can be adjusted more easily.
なお、投光・受光アレイデバイス１００は、第１の実施の形態と同様の製造方法、すなわち、ＳＯＩ基板を用いた方法、あるいは透光性樹脂による一体成型等による製造方法で製造することができる。 The light emitting / receiving array device 100 can be manufactured by a manufacturing method similar to that of the first embodiment, that is, a method using an SOI substrate, or a manufacturing method such as integral molding with a light-transmitting resin. .
ここで、上記実施の形態では、チャンネルの数が３チャンネルの形態を例示して説明したが、これに限られず、４チャンネル以上としてもよい。また、上記実施の形態では、１次元配列を例示して説明したが、これに限られず、２次元的なマトリクス状に配置してもよい。マトリクス状に配置した場合には、たとえば、面で物体の形状等をスキャニングするレーザレーダー等の用途が考えられる。 Here, in the above-described embodiment, the case where the number of channels is three channels has been described as an example. However, the present invention is not limited to this and may be four or more channels. In the above embodiment, a one-dimensional array has been described as an example. However, the present invention is not limited to this and may be arranged in a two-dimensional matrix. When arranged in a matrix, for example, a laser radar that scans the shape of an object on the surface can be considered.
［第３の実施の形態］
つぎに、図８を参照して、本実施の形態に係る投光・受光アレイデバイス３５０について説明する。本実施の形態は、投光・受光デバイスを２次元的に面状に配列するとともに、光路変換部とレンズとを一体的に形成した形態である。
図８（ａ）は、投光・受光アレイデバイス３５０の側面図であり、図８（ｂ）は、投光・受光アレイデバイス３５０のレンズ３５２の平面図および側面図である。
[Third Embodiment]
Next, the light projecting / receiving array device 350 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the light projecting / light receiving devices are two-dimensionally arranged in a planar shape, and the optical path conversion unit and the lens are integrally formed.
FIG. 8A is a side view of the light projecting / light receiving array device 350, and FIG. 8B is a plan view and a side view of the lens 352 of the light projecting / light receiving array device 350.
図８（ａ）に示すように、投光・受光アレイデバイス３５０は、光集積回路３６０、レンズ３５２、複数（本実施の形態では、図８（ｂ）に示すように、１９個）の光屈折部３５４Ａ、３５４Ｂの対（以下、総称する場合は、光屈折部３５４）、および光集積回路３６０内に埋設されたコア３５６を含んで構成されている。各コア３５６のレンズ３５２と対向する側と反対側には、発光素子または受光素子（図示省略）が配置されている。また、光屈折部３５４は、図８（ｂ）に示すように、レンズ３５２の光出射面に２次元的（面状）に形成されている。 As shown in FIG. 8A, the light projecting / receiving array device 350 includes an optical integrated circuit 360, a lens 352, and a plurality of (19 in this embodiment, as shown in FIG. 8B) light. A pair of refracting portions 354A and 354B (hereinafter collectively referred to as a light refracting portion 354) and a core 356 embedded in the optical integrated circuit 360 are configured. A light emitting element or a light receiving element (not shown) is disposed on the side opposite to the side facing the lens 352 of each core 356. Further, as shown in FIG. 8B, the light refracting portion 354 is formed two-dimensionally (planar) on the light emitting surface of the lens 352.
図８（ａ）に示すように、投光・受光アレイデバイス３５０においても、光屈折部３５４Ａおよび３５４Ｂで仮想焦点Ｆに向かう仮想光線を２つに分離しており、分離された各々の仮想光線の進行方向にコア３５６を配置している。したがって、個々のコア３５６とレンズとの間における光線の経路は、図８（ａ）に示すように、図６と同様である。 As shown in FIG. 8 (a), also in the light projecting / receiving array device 350, the light refracting portions 354A and 354B separate the virtual light beam toward the virtual focal point F into two, and each separated virtual light beam The core 356 is arranged in the traveling direction. Therefore, the path of the light beam between each core 356 and the lens is the same as that in FIG. 6 as shown in FIG.
本実施の形態に係る投光・受光アレイデバイス３５０によれば、２次元的に面状に配置された複数の投光・受光デバイスの各々に対応する光屈折部３５４とレンズ３５２とのアライメントは不要となる。光軸調整は、光屈折部３５４と光導波路のコア３５６との位置合わせで行われる。 According to the light projecting / receiving array device 350 according to the present embodiment, the alignment between the light refracting portion 354 and the lens 352 corresponding to each of the plurality of light projecting / receiving devices arranged in a two-dimensional plane is It becomes unnecessary. The optical axis adjustment is performed by aligning the light refracting portion 354 and the core 356 of the optical waveguide.
また、本実施の形態に係る投光・受光アレイデバイス３５０によれば、投光・受光デバイスを面状に配置しているので、たとえば、上述のマルチビーム走査装置やレーザレーダー等の用途に好適に用いることができる。 Further, according to the light projecting / receiving array device 350 according to the present embodiment, since the light projecting / receiving device is arranged in a plane, it is suitable for use in, for example, the above-mentioned multi-beam scanning device or laser radar. Can be used.
また、先述の投光・受光デバイス１０あるいは投光・受光アレイデバイス１００では、
光路変換部としての光屈折部を光集積回路に形成する形態を例示して説明したが、これに限られず、本実施の形態に係る投光・受光アレイデバイス３５０のように、レンズ側に設けてもよい。このような構成によれば、光屈折部３５４も含むレンズ３５２を、たとえば透光性樹脂による射出成形で製造することができるので、投光・受光アレイデバイスの製造をより簡易にすることができる。
In the above-described light projecting / receiving device 10 or the light projecting / receiving array device 100,
Although an example in which the light refracting portion as the optical path changing portion is formed in the optical integrated circuit has been described, the present invention is not limited to this, and is provided on the lens side as in the light projecting / receiving array device 350 according to the present embodiment. May be. According to such a configuration, the lens 352 including the light refracting portion 354 can be manufactured, for example, by injection molding using a light-transmitting resin, so that the manufacture of the light projecting / receiving array device can be simplified. .
［第４の実施の形態］
図９を参照して、本実施の形態に係る投光・受光アレイデバイス２５０について説明する。
投光・受光アレイデバイス２５０は、半導体素子２５２、レンズ２５４、および半田バンプ２５６を含んで構成されている。
[Fourth Embodiment]
With reference to FIG. 9, the light projecting / receiving array device 250 according to the present embodiment will be described.
The light projecting / light receiving array device 250 includes a semiconductor element 252, a lens 254, and a solder bump 256.
投光・受光アレイデバイス２５０も、上記各実施の形態と同様、半導体素子２５２の主面２５８に形成された光路変換部としての光屈折部（図示省略）を有し、該光屈折部で仮想光線を複数（図９では２つ）に分離する。そして、分離された各々の仮想光線の進行方向に光導波路、あるいは発光素子、受光素子（図示省略）を配置している。 The light projecting / receiving array device 250 also has a light refraction part (not shown) as an optical path changing part formed on the main surface 258 of the semiconductor element 252, as in the above embodiments. The light beam is separated into a plurality (two in FIG. 9). Then, an optical waveguide, a light emitting element, or a light receiving element (not shown) is arranged in the traveling direction of each separated virtual ray.
投光・受光アレイデバイス２５０の光屈折部は、半導体素子２５２の主面２５８に異方性エッチング等により形成することができる。また、レンズ２５４は、たとえば、樹脂を用いたナノインプリント等で成形することができる。
したがって、本実施の形態に係る投光・受光アレイデバイス２５０は、小型化が可能であり、また低コストで製造することができる。また、ナノインプリントによるレンズの成形はアレイ化が容易なので、投光・受光アレイデバイスの簡易な製造、あるいは投光・受光デバイスの一括製造等が可能となる。
The light refraction part of the light projecting / light receiving array device 250 can be formed on the main surface 258 of the semiconductor element 252 by anisotropic etching or the like. The lens 254 can be formed by, for example, nanoimprint using a resin.
Therefore, the light projecting / receiving array device 250 according to the present embodiment can be miniaturized and can be manufactured at low cost. In addition, since the lens is formed by nanoimprinting, it is easy to form an array, so that it is possible to easily manufacture a light projecting / light receiving array device or batch manufacturing of light projecting / light receiving devices.
さらに、投光・受光アレイデバイス２５０は、半導体素子２５２に形成された半田バンプ２５６を有しているので、たとえば、光を基板表面に対し垂直に出射、入射するタイプの光基板（たとえば、特開２０１３−１３７４１９号公報等参照）に実装して、マルチビーム走査装置等のシステムを簡易に構成することができる。 Further, since the light projecting / receiving array device 250 has solder bumps 256 formed on the semiconductor element 252, for example, an optical substrate (for example, a special type) that emits and enters light perpendicularly to the substrate surface. It is possible to simply configure a system such as a multi-beam scanning device.
［第５の実施の形態］
図１０を参照して、本実施の形態に係る投光・受光デバイス２００について説明する。
図１０（ａ）は、投光・受光デバイス２００の平面図、図１０（ｂ）は、投光・受光デバイス２００の、図１０（ａ）におけるＢ−Ｂ’線に沿って切断した断面図を示している。
投光・受光デバイス２００は、同軸光学系を面型発光・受光デバイス（面型光学装置）として構成するものであり、そのため、光路変換部として回折格子を用いている。つまり、投光・受光デバイス２００では、投光・受光デバイス１０の光屈折部１４の代わりに回折格子５０Ａ、５０Ｂを配置している。
[Fifth Embodiment]
With reference to FIG. 10, the light projecting / receiving device 200 according to the present embodiment will be described.
10A is a plan view of the light projecting / receiving device 200, and FIG. 10B is a cross-sectional view of the light projecting / receiving device 200 taken along the line BB 'in FIG. 10A. Is shown.
The light projecting / receiving device 200 constitutes a coaxial optical system as a surface light emitting / receiving device (surface optical device), and therefore a diffraction grating is used as an optical path changing unit. That is, in the light projecting / receiving device 200, the diffraction gratings 50 </ b> A and 50 </ b> B are arranged instead of the light refraction unit 14 of the light projecting / receiving device 10.
図１０に示すように、投光・受光デバイス２００は、光集積回路５６、およびレンズ６８を含んで構成されている。 As shown in FIG. 10, the light projecting / receiving device 200 includes an optical integrated circuit 56 and a lens 68.
光集積回路５６は、投光・受光デバイス１０と同様に、内部に埋設されたコア５２Ａおよび５２Ｂ（以下、総称する場合には「コア５２」と称する場合がある。）を有し、その表面には、回折格子５０Ａおよび５０Ｂ（以下、総称する場合には「回折格子５０」と称する場合がある。）が形成されている。 Like the light projecting / receiving device 10, the optical integrated circuit 56 has cores 52A and 52B embedded therein (hereinafter may be collectively referred to as “core 52”), and the surface thereof. Are formed with diffraction gratings 50A and 50B (hereinafter collectively referred to as "diffraction grating 50").
また、光集積回路５６には、投光・受光デバイス１０と同様に、開孔部５４Ａおよび５４Ｂが形成されている。開孔部５４Ａには発光素子２４が搭載され、該発光素子２４の光出射部はコア５２Ａの端面と光結合されている。また、開孔部５４Ｂには受光素子２６が搭載され、該受光素子２６の受光部はコア５２Ｂの端面と光結合されている。そして、投光・受光デバイス１０と同様、投光部・受光部駆動回路（図示省略）により、発光素子および受光素子が独立に駆動されるように構成されている。
さらに、コア５２と光集積回路５６の光集積回路本体部分で形成されたクラッドとで光導波路を構成していることも投光・受光デバイス１０と同様である。
Further, in the optical integrated circuit 56, similarly to the light projecting / receiving device 10, apertures 54 </ b> A and 54 </ b> B are formed. The light emitting element 24 is mounted in the opening portion 54A, and the light emitting portion of the light emitting element 24 is optically coupled to the end face of the core 52A. In addition, the light receiving element 26 is mounted in the opening 54B, and the light receiving part of the light receiving element 26 is optically coupled to the end face of the core 52B. In the same manner as the light projecting / receiving device 10, the light emitting element and the light receiving element are independently driven by a light projecting unit / light receiving unit drive circuit (not shown).
Further, the optical waveguide is constituted by the core 52 and the clad formed in the optical integrated circuit main body portion of the optical integrated circuit 56 as in the light projecting / receiving device 10.
つぎに、投光・受光デバイス２００の作用について説明する。 Next, the operation of the light projecting / receiving device 200 will be described.
図１０（ａ）において、発光素子２４から出射した光は、コア５２Ａの内部を進み、点ＰＡで示される部分において９０°光路を曲げられ、回折格子５０Ａに到達する。回折格子５０Ａに到達した光は回折格子の回折作用により紙面垂直に立ち上げられ、紙面手前に向かって出射し、図１０（ｂ）に示すように、レンズ６８の仮想焦点Ｆに集束する仮想光線ＤＡに沿って進み、レンズ６８から平行光として出射する。 In FIG. 10A, the light emitted from the light emitting element 24 travels inside the core 52A, bends the optical path by 90 ° at the portion indicated by the point PA, and reaches the diffraction grating 50A. The light reaching the diffraction grating 50A is raised vertically by the diffraction action of the diffraction grating, emitted toward the front of the paper, and converged to the virtual focal point F of the lens 68 as shown in FIG. The light travels along DA and is emitted from the lens 68 as parallel light.
一方、図１０（ｂ）に示すように、投光・受光デバイス２００の外部からレンズ６８に向かって入射した光は、仮想光線ＤＢにそって進み、回折格子５０Ｂで光集積回路５６の表面に対し垂直な方向に光路を曲げられて、光集積回路５６に入射する。さらに、図１０（ａ）に示すように、光集積回路５６に入射した後、コア５２Ｂに光結合した光は、点ＰＢで示される部分において９０°光路を曲げられ、コア５２Ｂの内部を進んだ後、受光素子２６で受光される。 On the other hand, as shown in FIG. 10B, the light incident from the outside of the light projecting / receiving device 200 toward the lens 68 travels along the virtual ray DB, and reaches the surface of the optical integrated circuit 56 by the diffraction grating 50B. On the other hand, the optical path is bent in a direction perpendicular to the optical integrated circuit 56 and enters the optical integrated circuit 56. Furthermore, as shown in FIG. 10A, after entering the optical integrated circuit 56, the light optically coupled to the core 52B is bent at a 90 ° optical path at the portion indicated by the point PB and travels inside the core 52B. Thereafter, the light receiving element 26 receives the light.
ここで、投光・受光デバイス２００では、コア５２の先端から光を拡げて回折格子５０に光結合させている。コア５２の先端は光集積回路５６内でそのまま開放してもよいが、
コア５２の先端に、図１１に示すテーパ５８を設けて、光の拡がりをより確実なものとしてもよい。テーパ５８は、たとえばＳｉによるコア５２形成時に同時に形成することができる。
なお、図１０（ａ）では、発光素子側のテーパ５８をテーパ５８Ａ、受光素子側のテーパ５８をテーパ５８Ｂと表記している。
Here, in the light projecting / receiving device 200, light is spread from the tip of the core 52 and optically coupled to the diffraction grating 50. The tip of the core 52 may be opened as it is in the optical integrated circuit 56,
A taper 58 shown in FIG. 11 may be provided at the tip of the core 52 to make light spreading more reliable. The taper 58 can be formed simultaneously with the formation of the core 52 made of Si, for example.
In FIG. 10A, the taper 58 on the light emitting element side is represented as a taper 58A, and the taper 58 on the light receiving element side is represented as a taper 58B.
ここで、回折格子５０の回折角度θｄについて説明する。
上述したように、本発明は、仮想光軸ＤＡおよびＤＢに沿って進む光の光路を途中で変換し、仮想焦点Ｆに集束する光路を複数（図１０では２つ）に分離する点を１つの特徴としている。
Here, the diffraction angle θ d of the diffraction grating 50 will be described.
As described above, the present invention converts the optical path of the light traveling along the virtual optical axes DA and DB halfway, and separates the optical path focused on the virtual focal point F into two (two in FIG. 10). It has one feature.
この特徴を実現すべく、本実施の形態に係る投光・受光デバイス２００の回折格子５０では、図１０（ｂ）に示すように、光集積回路５６の表面に対する法線ｌＡ、ｌＢに平行に光が進むのではなく、該法線ｌＡ、ｌＢに対しθｄなる角度で進むように構成されている。そして、この角度θｄは、仮想光線ＤＡ、ＤＢが前記法線ｌＡ、ｌＢとなす角度と略同一の角度とされている。
回折格子５０の回折角度θｄをこのように設定することにより、回折格子５０は、投光・受光デバイス１０の光屈折部１４と同様の作用を奏することができる。
In order to realize this feature, in the diffraction grating 50 of the light projecting / receiving device 200 according to the present embodiment, the normal lines l A and l B with respect to the surface of the optical integrated circuit 56 are obtained as shown in FIG. Instead of traveling in parallel, the light travels at an angle of θ d with respect to the normals l A and l B. Then, the angle theta d is virtual ray DA, DB are to the normal l A, angle substantially the same angle with respect to the l B.
By setting the diffraction angle θ d of the diffraction grating 50 in this way, the diffraction grating 50 can exhibit the same function as the light refraction unit 14 of the light projecting / receiving device 10.
なお、投光・受光デバイス２００は、第１の実施の形態と同様の製造方法、すなわち、
ＳＯＩ基板を用いた方法、あるいは透光性樹脂による一体成型等による製造方法で製造することができる。
The light projecting / receiving device 200 is the same manufacturing method as in the first embodiment, that is,
It can be manufactured by a method using an SOI substrate, or a manufacturing method by integral molding with a translucent resin.
以上のように、本実施の形態に係る投光・受光デバイス２００によっても、光軸調整がより容易な同軸光学系を実現することができる。
また、本発明の光路変換手段は、光集積回路の端面の傾斜部を用いる方法のみならず、
光路を変換する方法であれば得に制約なく採用することが可能であり、本実施の形態のように回折格子を採用することも可能である。
As described above, the light projecting / receiving device 200 according to the present embodiment can also realize a coaxial optical system in which optical axis adjustment is easier.
Further, the optical path changing means of the present invention is not only a method using the inclined portion of the end face of the optical integrated circuit,
Any method that converts the optical path can be employed without any limitation, and a diffraction grating can also be employed as in the present embodiment.
［第６の実施の形態］
図１２を参照して、本実施の形態に係る投光・受光アレイデバイス３００について説明する。図１２（ａ）は投光・受光アレイデバイス３００の平面図を、図１２（ｂ）は投光・受光アレイデバイス３００の図１２（ａ）におけるＣ−Ｃ’線に沿って切断した断面図を示している。
図１２に示すように、投光・受光アレイデバイス３００は、先述した投光・受光デバイス２００を複数（図１２では、一例として１９個）アレイ状に配置したものである。
[Sixth Embodiment]
With reference to FIG. 12, the light projecting / receiving array device 300 according to the present embodiment will be described. 12A is a plan view of the light projecting / receiving array device 300, and FIG. 12B is a cross-sectional view of the light projecting / receiving array device 300 taken along the line CC ′ in FIG. 12A. Is shown.
As shown in FIG. 12, the light projecting / light receiving array device 300 has a plurality of light projecting / light receiving devices 200 (19 in FIG. 12 as an example) arranged in an array.
投光・受光アレイデバイス３００は、投光・受光デバイス２００を複数形成した光集積回路６０およびレンズ６２を含んで構成されている。投光・受光デバイス２００の部分は、回折格子５０（回折格子５０Ａ、５０Ｂ）を含んで構成されており、個々の投光・受光デバイス２００は、上述した作用・機能を奏する。 The light projecting / light receiving array device 300 includes an optical integrated circuit 60 and a lens 62 in which a plurality of light projecting / light receiving devices 200 are formed. The portion of the light projecting / receiving device 200 includes a diffraction grating 50 (diffraction gratings 50A, 50B), and each light projecting / receiving device 200 has the above-described functions and functions.
また、投光・受光アレイデバイス３００も、投光・受光アレイデバイス２００と同様に、投光部・受光部駆動回路（図示省略）によって、各投光・受光デバイス２００の発光素子２４、受光素子２６を個別に駆動することが可能なように構成されている。 Similarly to the light projecting / light receiving array device 200, the light projecting / light receiving array device 300 is also provided with a light emitting element 24 and a light receiving element of each light projecting / light receiving device 200 by a light projecting unit / light receiving unit drive circuit (not shown). 26 can be driven individually.
したがって、投光・受光アレイデバイス３００でも、たとえば、投光・受光デバイス２００を順番に発光・受光動作を行わせることにより、スキャニング動作を行わせることが可能となる。したがて、投光・受光アレイデバイス３００も、このようなスキャニング動作を行わせることにより、たとえば、外部の物体の表面形状を面で走査するマルチビーム走査装置として構成することが可能である。 Accordingly, even in the light projecting / light receiving array device 300, for example, by causing the light projecting / light receiving device 200 to perform the light emitting / light receiving operation in order, the scanning operation can be performed. Accordingly, the light projecting / receiving array device 300 can also be configured as a multi-beam scanning device that scans the surface shape of an external object by a surface by performing such a scanning operation.
本実施の形態に係る投光・受光アレイデバイス３００を用いたマルチビーム走査装置でも、たとえば、ガルバノミラーによる走査などとは異なり、可動部分を有さないマルチビーム走査装置を構成することが可能となる。したがって、簡易な構成でしかも高信頼度のマルチビーム走査装置を構成することができる。 Even in the multi-beam scanning apparatus using the light projecting / receiving array device 300 according to the present embodiment, for example, unlike a galvano mirror scanning, it is possible to configure a multi-beam scanning apparatus having no moving parts. Become. Therefore, a highly reliable multi-beam scanning device can be configured with a simple configuration.
なお、投光・受光アレイデバイス３００では、必ずしも各投光・受光デバイス２００を順番に発光・受光動作させる必要はなく、各チャンネルの動作のタイミングは任意に設定することができる。このように設定した場合の投光・受光アレイデバイス３００の用途としては、たとえば、面で物体の形状をスキャニングし、物体の有無等を検知するレーザレーダー等の用途が考えられる。 In the light projecting / light receiving array device 300, it is not always necessary to cause each light projecting / light receiving device 200 to perform light emitting / light receiving operations in order, and the operation timing of each channel can be arbitrarily set. As an application of the light projecting / receiving array device 300 in such a setting, for example, a laser radar that scans the shape of an object on a surface and detects the presence or absence of the object can be considered.
また、投光・受光アレイデバイス３００は、第１の実施の形態と同様の製造方法、すなわち、ＳＯＩ基板を用いた方法、あるいは透光性樹脂による一体成型等による製造方法で製造することができる。 Further, the light projecting / receiving array device 300 can be manufactured by a manufacturing method similar to that of the first embodiment, that is, a method using an SOI substrate, or a manufacturing method by integral molding using a light-transmitting resin. .
［第７の実施の形態］
図１３を参照して、本実施の形態に係る投光・受光アレイデバイス１５０について説明する。本実施の形態は、投光・受光アレイデバイス３００において分離されていた回折格子とレンズとを一体的に構成した形態である。図１３（ａ）は投光・受光アレイデバイス１５０の斜視図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）におけるＤ−Ｄ’線に沿って切断した断面図を示している。
[Seventh Embodiment]
With reference to FIG. 13, the light projecting / receiving array device 150 according to the present embodiment will be described. In this embodiment, the diffraction grating and the lens separated in the light projecting / receiving array device 300 are integrally formed. FIG. 13A is a perspective view of the light projecting / receiving array device 150, and FIG. 13B is a cross-sectional view taken along the line DD ′ in FIG.
図１３に示すように、投光・受光アレイデバイス１５０は、光集積回路部１５２、レンズ部１５４、および回折格子部１５６を含んで構成され、光集積回路部１５２、レンズ部１５４、および回折格子部１５６は、同一の材料で一体的に形成されている。
回折格子部１５６の作用は、投光・受光アレイデバイス３００の回折格子５０と同様であり、各回折格子部１５６には、光導波路あるいは発光素子、受光素子（図示省略）が光結合されていることも同様である。
As illustrated in FIG. 13, the light projecting / receiving array device 150 includes an optical integrated circuit unit 152, a lens unit 154, and a diffraction grating unit 156, and the optical integrated circuit unit 152, the lens unit 154, and the diffraction grating. The part 156 is integrally formed of the same material.
The operation of the diffraction grating section 156 is the same as that of the diffraction grating 50 of the light projecting / receiving array device 300, and an optical waveguide, a light emitting element, and a light receiving element (not shown) are optically coupled to each diffraction grating section 156. The same is true.
投光・受光アレイデバイス１５０は、回折格子部１５６を内部に作り込んだ光集積回路部１５２とレンズ部１５４を、たとえば、透光性樹脂による射出成型により一体的に製造することができる。さらに、投光・受光デバイス２００のように、光導波路部、および発光素子搭載部、受光素子搭載部も含めた形態の投光・受光デバイスとして一体的に製造することも可能である。本実施の形態に係る投光・受光アレイデバイス１５０によれば、射出成型の段階で回折格子とレンズとの位置合わせが行われるので、さらに光軸調整が容易なものとなる。 In the light projecting / receiving array device 150, the optical integrated circuit portion 152 and the lens portion 154 in which the diffraction grating portion 156 is formed can be integrally manufactured by, for example, injection molding using a translucent resin. Further, like the light projecting / receiving device 200, the light projecting / receiving device including the optical waveguide part, the light emitting element mounting part, and the light receiving element mounting part can also be manufactured integrally. According to the light projecting / receiving array device 150 according to the present embodiment, the alignment of the diffraction grating and the lens is performed at the stage of injection molding, so that the optical axis can be adjusted more easily.
［第８の実施の形態］
図１４および図１５を参照して、本実施の形態に係る投光・受光デバイス４００および５００について説明する。
[Eighth Embodiment]
With reference to FIG. 14 and FIG. 15, the light projecting / receiving device 400 and 500 according to the present embodiment will be described.
図１４（ａ）は投光・受光デバイス４００の側面図、図１４（ｂ）は、投光・受光デバイス４００のコーンミラー６４の平面図を示している。
図１４に示すように、投光・受光デバイス４００は、投光・受光アレイデバイス３００および、投光・受光アレイデバイス３００からの出射光および投光・受光アレイデバイス３００への入射光に光結合されたコーンミラー６４を含んで構成されている。コーンミラーとは、円錐の周囲面を鏡面としたミラーである。
FIG. 14A is a side view of the light projecting / receiving device 400, and FIG. 14B is a plan view of the cone mirror 64 of the light projecting / receiving device 400.
As shown in FIG. 14, the light projecting / receiving device 400 is optically coupled to the light projecting / receiving array device 300 and the light emitted from the light projecting / receiving array device 300 and the light incident on the light projecting / receiving array device 300. The cone mirror 64 is configured. A cone mirror is a mirror having a mirror surface around the cone.
コーンミラー６４は、投光・受光アレイデバイス３００の面状に配置された複数の投光・受光デバイス２００から出射する光を全周方向に放射し、投光・受光デバイス２００に向かう光を全周方向から受光している。つまり、投光・受光デバイス４００は、投光・受光アレイデバイス３００の発光素子からの光線が全周方向に出射し、あるいは受光素子への光線が全周方向から入射するようにしたものである。
このような構成を有する投光・受光デバイス４００をレーザ測距装置になどに適用すれば、全方向計測が可能となる。
The cone mirror 64 emits light emitted from a plurality of light projecting / receiving devices 200 arranged in a plane of the light projecting / receiving array device 300 in the entire circumferential direction, and all the light directed toward the light projecting / receiving device 200 is emitted. Light is received from the circumferential direction. That is, the light projecting / receiving device 400 is configured such that the light beam from the light emitting element of the light projecting / light receiving array device 300 is emitted in the entire circumferential direction, or the light beam to the light receiving element is incident from the entire circumferential direction. .
If the light projecting / receiving device 400 having such a configuration is applied to a laser distance measuring device or the like, omnidirectional measurement is possible.
なお、本実施の形態に係る投光・受光デバイス４００では、コーンミラー６４と光結合させる投光・受光デバイスとして投光・受光アレイデバイス３００を採用した場合を例示して説明したが、これに限られず、上記各実施の形態に係る投光・受光デバイスを採用することができる。 In the light projecting / receiving device 400 according to the present embodiment, the case where the light projecting / receiving array device 300 is employed as the light projecting / receiving device to be optically coupled to the cone mirror 64 has been described as an example. Without being limited thereto, the light projecting / receiving device according to each of the above embodiments can be employed.
図１５（ａ）は投光・受光デバイス５００の平面図、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＥ−Ｅ’線に沿って切断した断面図を示している。
図１５に示す投光・受光デバイス５００は、投光・受光アレイデバイス３００および魚眼レンズ６６を含んで構成されている。先述した各実施の形態に係る投光・受光デバイスでは、その構造上、出射する光線の振れ角には制約がある。そこで、本実施の形態に係る投光・受光デバイス５００では、投光・受光デバイスからの出射光に対し魚眼レンズ６６を配して、上記投光・受光デバイス４００同様全周方向に光を出射し、全周方向から光を入射するとともに、出射光および入射光の振れ角を拡大している。
15A is a plan view of the light projecting / receiving device 500, and FIG. 15B is a cross-sectional view taken along the line EE ′ of FIG. 15A.
A light projecting / light receiving device 500 shown in FIG. 15 includes a light projecting / light receiving array device 300 and a fish-eye lens 66. In the light projecting / receiving device according to each of the above-described embodiments, the deflection angle of the emitted light is limited due to its structure. Therefore, in the light projecting / receiving device 500 according to the present embodiment, the fisheye lens 66 is arranged for the light emitted from the light projecting / receiving device, and the light is emitted in the entire circumferential direction as in the case of the light projecting / receiving device 400. In addition, light is incident from the entire circumferential direction, and the deflection angles of the outgoing light and the incident light are enlarged.
図１５（ｂ）において、光集積回路６０の表面に対する法線ｌｓ１に対してα１なる角度で出射（あるいは入射）した光線は、魚眼レンズ６６の作用により法線ｌｓ２に対してα２（＞α１）なる角度をなす光線に変換される。その結果、投光・受光アレイデバイス３００内の投光・受光デバイス２００から出射する光線、あるいは投光・受光デバイス２００に入射する光線の振れ角を拡大することができる。
したがって、上記構成を有する投光・受光デバイス５００をレーザを用いたスキャナや、マルチビーム走査装置等に適用すれば、出射する光線、入射する光線の偏光角を拡大することができる。
In FIG. 15B, the light beam emitted (or incident) at an angle α 1 with respect to the normal line l s1 with respect to the surface of the optical integrated circuit 60 is α 2 (with respect to the normal line l s2 by the action of the fisheye lens 66. > Α 1 ). As a result, the deflection angle of the light beam emitted from the light projecting / light receiving device 200 in the light projecting / light receiving array device 300 or the light beam incident on the light projecting / light receiving device 200 can be increased.
Therefore, if the light projecting / receiving device 500 having the above configuration is applied to a scanner using a laser, a multi-beam scanning device, or the like, the outgoing light beam and the polarization angle of the incident light beam can be expanded.
なお、本実施の形態に係る投光・受光デバイス５００では、魚眼レンズ６６と光結合させる投光・受光デバイスとして投光・受光アレイデバイス３００を採用した場合を例示して説明したが、これに限られず、上記各実施の形態に係る投光・受光デバイスを採用することができる。 In the light projecting / receiving device 500 according to the present embodiment, the case where the light projecting / receiving array device 300 is employed as the light projecting / receiving device that is optically coupled to the fisheye lens 66 has been described as an example. Instead, the light projecting / receiving device according to each of the above embodiments can be employed.
なお、上記各実施の形態では、発光素子または受光素子から光路変換部（光屈折部１４、回折格子５０）にかけての、コア（コア２０、コア５２）を含む光導波路の構成については特に言及しなかったが、たとえば、発光素子２４等から出射する光のビーム形状と、
光集積回路から出射させる光のビーム形状との関係に応じて、スポットサイズ変換導波路（たとえば、参考文献１等参照）として構成してもよい。
［参考文献１］
K. Shiraishi, et al.,‘A silicon-based spot-size converter between single-mode fibers and Si-wire waveguides using cascaded tapers’,Applied Physics Letters 91,141120(2007)
In each of the above embodiments, the configuration of the optical waveguide including the core (core 20, core 52) extending from the light emitting element or the light receiving element to the optical path changing unit (the light refracting unit 14, the diffraction grating 50) is particularly referred to. However, for example, the beam shape of light emitted from the light emitting element 24 and the like,
Depending on the relationship with the beam shape of light emitted from the optical integrated circuit, it may be configured as a spot size conversion waveguide (see, for example, Reference 1).
[Reference 1]
K. Shiraishi, et al., 'A silicon-based spot-size converter between single-mode fibers and Si-wire waveguides using cascaded tapers', Applied Physics Letters 91,141120 (2007)
１０ 投光・受光デバイス
１２ 光集積回路
１４、１４Ａ〜１４Ｈ 光屈折部
１８ レンズ
１８Ａ、１８Ｂ 仮想レンズ
２０、２０Ａ〜２０Ｈ コア
２４、２４−１〜２４−３ 発光素子
２６、２６−１〜２６−３ 受光素子
２８ レンズ
３０ クラッド
３２ 迷光防止部材
３４Ａ、３４Ｂ 開孔部
４０ 光集積回路
５０、５０Ａ、５０Ｂ 回折格子
５２、５２Ａ、５２Ｂ コア
５４Ａ、５４Ｂ 開孔部
５６ 光集積回路
５８、５８Ａ、５８Ｂ テーパ
６０ 光集積回路
６２ レンズ
６４ コーンミラー
６６ 魚眼レンズ
６８ レンズ
７０ 光導波路
７４ ＳＯＩ基板
７６ レジストパターン
７８ 電極
８０ Ｓｉ基板
８２ ＳｉＯ２層
８４ Ｓｉ層
８６、８８ レジストパターン
９０ Ｎ型層
９２ レジストパターン
９４ 開孔
９６ ＳｉＯ２膜
９８ コンタクトホール
１００、１５０ 投光・受光アレイデバイス
１５２ 光集積回路部
１５４ レンズ部
１５６ 回折格子部
２００ 投光・受光デバイス
２５０ 投光・受光アレイデバイス
２５２ 半導体素子
２５４ レンズ
２５６ 半田バンプ
２５８ 主面
３００、３５０ 投光・受光アレイデバイス
３５２ レンズ
３５４、３５４Ａ、３５４Ｂ 光屈折部
３５６ コア
３６０ 光集積回路
４００ 投光・受光デバイス
５００ 投光・受光デバイス
ＢＧ バルク部
ＣＡ，ＣＡ１〜ＣＡ３ 光軸
ＤＡ、ＤＢ 仮想光線
Ｆ 仮想焦点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light projection and light reception device 12 Optical integrated circuit 14, 14A-14H Photorefractive part 18 Lens 18A, 18B Virtual lens 20, 20A-20H Core 24, 24-1-24-3 Light emitting element 26, 26-1 to 26- 3 Light-receiving element 28 Lens 30 Cladding 32 Stray light preventing member 34A, 34B Aperture 40 Optical integrated circuit 50, 50A, 50B Diffraction gratings 52, 52A, 52B Core 54A, 54B Aperture 56 Optical integrated circuit 58, 58A, 58B Taper 60 Optical Integrated Circuit 62 Lens 64 Cone Mirror 66 Fisheye Lens 68 Lens 70 Optical Waveguide 74 SOI Substrate 76 Resist Pattern 78 Electrode 80 Si Substrate 82 SiO 2 Layer 84 Si Layer 86 and 88 Resist Pattern 90 N-Type Layer 92 Resist Pattern 94 Opening 96 SiO 2 film 98 contact holes 100, 150 light projection Light receiving array device 152 Optical integrated circuit unit 154 Lens unit 156 Diffraction grating unit 200 Light projecting / light receiving device 250 Light projecting / light receiving array device 252 Semiconductor element 254 Lens 256 Solder bump 258 Main surface 300, 350 Light projecting / light receiving array device 352 Lens 354, 354A, 354B Light refracting section 356 Core 360 Optical integrated circuit 400 Projecting / receiving device 500 Projecting / receiving device BG Bulk section CA, CA1 to CA3 Optical axis DA, DB Virtual ray F Virtual focus
Claims (8)
複数の前記光線の光路を前記集光点とは異なる複数の予め定められた位置へ向かう複数の光路に各々変換する複数の光路変換手段と、
前記複数の予め定められた位置の各々に対応させて配置された複数の光学部材と、
を含む光学装置。 A condensing means for emitting and condensing incident light as a light beam traveling toward a condensing point;
A plurality of optical path conversion means for converting a plurality of optical paths of the light beams into a plurality of optical paths respectively directed to a plurality of predetermined positions different from the condensing point;
A plurality of optical members arranged corresponding to each of the plurality of predetermined positions;
Including optical device.
前記複数の光路変換手段は、前記集光手段から出射した複数の光線の各々に対して交差する方向に形成された前記光導波手段の複数の端面である
請求項１に記載の光学装置。 Optical waveguide means for guiding light rays along a plurality of optical paths toward the plurality of predetermined positions;
The optical device according to claim 1, wherein the plurality of optical path conversion units are a plurality of end surfaces of the optical waveguide unit formed in a direction intersecting with each of the plurality of light beams emitted from the light collecting unit.
請求項１に記載の光学装置。 The plurality of optical path changing means are a plurality of end faces on the light exit surface side of the light collecting means formed in a direction intersecting with each of a plurality of light beams emitted from the light collecting means. Optical device.
前記複数の光路変換手段は、前記集光点に向けて進む光線の光路に沿って光を回折するように前記光導波手段に形成された回折格子である
請求項１に記載の光学装置。 Optical waveguide means for guiding light rays along a plurality of optical paths toward the plurality of predetermined positions;
2. The optical device according to claim 1, wherein the plurality of optical path conversion units are diffraction gratings formed in the optical waveguide unit so as to diffract light along an optical path of a light beam traveling toward the condensing point.
請求項２または請求項４に記載の光学装置。 The optical apparatus according to claim 2, wherein the light collecting unit and the optical waveguide unit are integrally formed.
請求項２、請求項４、請求項５のいずれか１項に記載の光学装置。 The optical member has a first end surface and a second end surface that allow light formed inside the optical waveguide means to pass therethrough, and the first end surfaces are respectively disposed at the plurality of predetermined positions. The optical device according to claim 2, further comprising: a plurality of optical waveguides.
請求項６に記載の光学装置。 The optical device according to claim 6, wherein the optical member further includes at least one of a light emitting element and a light receiving element optically coupled to the second end faces of the plurality of optical waveguides.
前記光学装置の前記発光素子および前記受光素子の少なくとも一方を駆動する駆動手段と、
を備えた光走査装置。 An optical device according to claim 7;
Drive means for driving at least one of the light emitting element and the light receiving element of the optical device;
An optical scanning device comprising:
Priority Applications (1)
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