JP2020134592A - 回折格子アレイ - Google Patents
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Abstract
Description
各々格子パターンを有し、かつ隣り合う前記格子パターンの一部が重複するように構成された回折格子と、
前記回折格子の各々の格子パターンにより回折された回折光の各々を伝播する複数の導波路と、
を備える。
前記回折格子は、同一平面上に前記格子パターンが形成される。
前記回折格子は、前記格子パターンを有する回折部材を複数備え、複数の回折部材のうち隣り合う回折部材の格子パターンの一部が重複するように、前記隣り合う回折部材の一部を重ねて形成する。
回折される光の電界強度が予め定めた閾値以下の領域が重なるように、隣り合う前記格子パターンの一部が重複するように構成される。
前記回折格子は、予め定めた所定の回折角で入射光を回折する第1の回折格子群と、第1の回折格子群の前記回折角と正負が反対の回折角で入射光を回折する第2の回折格子群と、を備え、前記第1の回折格子群の格子パターンの配列方向と、前記第2の回折格子群の格子パターンの配列方向とが同じ方向で、かつ各々の回折光が逆方向に向かうように前記第1の回折格子群と、前記第2の回折格子群とを配列する。
以下、図面を参照して本開示の技術を実現する実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態では、例えば車両に搭載されるレーザーレーダ装置におけるレーザ光によって対象物を検出する入射側の光アンテナに、本開示の技術を適用した場合を一例として説明する。
図1に示すように、レーザレーダ装置10は、対象物SPからの光を受光する光アンテナ12、光アンテナ12で検出された光を電気信号に変換して出力する信号処理部14、及び信号処理部14で信号処理された信号を用いて対象物SPまでの距離を演算する演算処理部16とを備えている。光アンテナ12は、光の入射側に回折格子アレイ13を備えている。
図2に示すように、回折格子アレイ13は、基板13C上に光を導波する導波路13Bが形成されている。導波路13Bは、基板13Cが形成された面と反対側の面に格子パターン13Aが形成されている。格子パターン13Aは、光を導波路13Bへ回折光として伝播させる。なお、詳細は後述するが、格子パターン13Aは、複数の格子パターンを形成することにより、受光効率が向上されるようになっている。また、格子パターン13Aは、入射光を収束するようになっている。図2に示す例では、入射光を格子パターンによって射出光として取り出す一例を示している。この図2に示す例の射出側の格子パターン部位に光電変換センサを配置することで、入射光を電気信号に変換して信号処理部14へ出力することができる。
=(回折格子アレイ面積率)×(面内のモード重なり積分)×(層構造の結合効率)
図3に示す例では、光アンテナ12の受光面における入射光の光束IBを受光可能に、7個の格子パターン13A1から13A7が配置されている。
図5に示すように、格子パターン群13Axは、格子パターン13A2、13A3の各々における電界強度が小さい周辺部位を、重複させているので、図5に点線で示すように、その重複部位における電界強度が増加する。これにより受光効率が向上する。
図6に示すように、回折格子アレイ13は、格子パターン13A1から格子パターン13A4の一部を重複させた格子パターン群13A−1と、格子パターン13A5から格子パターン13A7の一部を重複させた格子パターン群13A−2との2つの格子パターン群が受光面における入射光の光束IBを受光可能に配置されている。図6に示す例では、重複された格子パターンの領域を斜線で示している。また、図7には、格子パターン群13A−1の一例を示している。このように、格子パターン13Aの一部を重複させることによって、受光効率を向上させることができる。
次に、効率劣化の懸念を検証するため、複数の格子パターン13Aの一部を重複させる重複量の最適化について説明する。なお、ここでは、図7に示す格子パターン13A2、13A3の受光領域ARについて、格子パターン13A2の中心と格子パターン13A3の中心との距離(以下、中心オフセットという。)Lを変化させた場合を検証した。
FF={Σ(回折格子単素子の面積)}/(チップ上のフットプリント)
ここで、回折格子単素子とは、重ね合わせをする前にそれ自体で回折格子として機能する回折格子を指す。多くの場合、(回折格子単素子)×(回折格子数)=(回折格子単素子の合計面積)となる。チップ上のフットプリントとは、回折格子アレイ13として形成された回折格子のサイズ、すなわち、複数の格子パターンが形成された回折格子の回折格子アレイ13上の総面積を指す。
図8に示す例では、中心オフセットLを変化させた場合における面積率の関係を一点鎖線によって示している。図8に示すように、格子パターン13A2、13A3を並べた場合である中心オフセットL1のときの面積率1.0から、中心オフセットLが短くなるに従って、すなわち、格子パターン13A2、13A3の重複量が増加するに従って、面積率FFが増大する。
次に、第2実施形態を説明する。第2実施形態は、光集積回路チップによって光を受光する受光装置に本開示の技術を適用したものである。なお、第2実施形態は、第1実施形態と同様の構成であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図9に示すように、受光装置20は、レーザレーダ装置10に含まれる光アンテナ12に代えて具備される。受光装置20は、レンズ22、及び光集積回路チップを構成する導波路基板24と入射光を導波路基板24へ回折する回折格子アレイ26を備えている。レンズ22は、光を集光して光束IBとして光集積回路チップの回折格子アレイ26へ光を照射するようになっている。
図10に示したように、TE波が回折角θTEで、TM波が回折角θTMで各々回折格子アレイ26を構成する回折格子に入射すると、TE及びTMは同一方向に伝播する。図10において、回折角θTE及び回折角θTMの各々を、回折格子アレイ26を構成する回折格子の受光面の法線ベクトルNVに対する角度として定義する。
図11に示すように、TM波が回折角θTMで回折格子群26Aに入射し、TE波が回折角θTEで回折格子群26B、回折格子群26Aに入射すると、TE波及びTM波は逆方向に伝播する。
図12に示すように、TM波を回折する回折格子群26Aと、TE波を回折する回折格子群26Bとを格子パターンの配列方向の線対称に形成する。これにより、レンズ22によって集光された光束IBの光のうち、光集積回路チップの回折格子アレイ26によってTM波が回折角θTMで回折格子群26Aで回折され、TE波が回折角θTEで回折格子群26Bで回折され、TE波、及びTM波は各々別方向に分離され、導波路基板24を伝播される。
次に第3実施形態を説明する。なお、第2実施形態は、第1実施形態と同様の構成であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
12 光アンテナ
13 回折格子アレイ
13A 格子パターン
(13A1、13A2、13A3、13A4、13A5、13A6、13A7)
13B 導波路
13C 基板
14 信号処理部
16 演算処理部
20 受光装置
22 レンズ
24 導波路基板
26 回折格子アレイ
26A 回折格子群
26A1、26A2、26A3 回折格子
26B 回折格子群
26B1、26B2、26B3 回折格子
AR 受光領域
FF 面積率
IB 光束
L 中心オフセット
L1、L2 中心オフセット
Lya1、Lya2 距離
Lyb1、Lyb2 距離
Lz 距離
Claims (5)
- 各々格子パターンを有し、かつ隣り合う前記格子パターンの一部が重複するように構成された回折格子と、
前記回折格子の各々の格子パターンにより回折された回折光の各々を伝播する複数の導波路と、
を備えた回折格子アレイ。 - 前記回折格子は、同一平面上に前記格子パターンが形成される
請求項1に記載の回折格子アレイ。 - 前記回折格子は、前記格子パターンを有する回折部材を複数備え、複数の回折部材のうち隣り合う回折部材の格子パターンの一部が重複するように、前記隣り合う回折部材の一部を重ねて形成する
請求項1又は請求項2に記載の回折格子アレイ。 - 回折される光の電界強度が予め定めた閾値以下の領域が重なるように、隣り合う前記格子パターンの一部が重複するように構成される
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の回折格子アレイ。 - 前記回折格子は、予め定めた所定の回折角で入射光を回折する第1の回折格子群と、第1の回折格子群の前記回折角と正負が反対の回折角で入射光を回折する第2の回折格子群と、を備え、前記第1の回折格子群の格子パターンの配列方向と、前記第2の回折格子群の格子パターンの配列方向とが同じ方向で、かつ各々の回折光が逆方向に向かうように前記第1の回折格子群と、前記第2の回折格子群とを配列する
請求項1から請求項4の何れか1項に記載の回折格子アレイ。
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Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0246535A (ja) * | 1988-08-05 | 1990-02-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光ピックアップ装置 |
JPH0495250A (ja) * | 1990-08-09 | 1992-03-27 | Omron Corp | 導波型モード分離ディバイスおよびそれを用いた光磁気記録媒体用光ピックアップ装置 |
JPH04368901A (ja) * | 1991-06-18 | 1992-12-21 | Hitachi Ltd | 光ピックアップ及び光ディスク装置 |
WO2015037306A1 (ja) * | 2013-09-12 | 2015-03-19 | 日本電気株式会社 | センサユニット |
US20150219808A1 (en) * | 2013-08-28 | 2015-08-06 | Rambus Inc. | Patchwork fresnel zone plates for lensless imaging |
US20170160469A1 (en) * | 2012-07-09 | 2017-06-08 | Luxtera, Inc. | Method And System For Grating Couplers Incorporating Perturbed Waveguides |
US20170269297A1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-09-21 | The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate | Method and Apparatus for Optical Waveguide-to-Semiconductor Coupling for Integrated Photonic Circuits |
EP3285052A1 (en) * | 2016-08-19 | 2018-02-21 | IMEC vzw | Photonic circuit with integrated light coupler |
US20180299678A1 (en) * | 2015-12-17 | 2018-10-18 | Carl Zeiss Ag | Optical system and method for transmitting a source image |
US20180335558A1 (en) * | 2017-05-19 | 2018-11-22 | Ayar Labs, Inc. | Beam Turning Assembly with Polarization Splitter |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019067033A2 (en) | 2017-06-15 | 2019-04-04 | Analog Photonics LLC | INTEGRATED OPTICAL STRUCTURES FOR LIDAR AND OTHER APPLICATIONS EMPLOYING MULTIPLE DETECTORS |
US10197971B1 (en) | 2017-08-02 | 2019-02-05 | International Business Machines Corporation | Integrated optical circuit for holographic information processing |
-
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0246535A (ja) * | 1988-08-05 | 1990-02-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光ピックアップ装置 |
JPH0495250A (ja) * | 1990-08-09 | 1992-03-27 | Omron Corp | 導波型モード分離ディバイスおよびそれを用いた光磁気記録媒体用光ピックアップ装置 |
JPH04368901A (ja) * | 1991-06-18 | 1992-12-21 | Hitachi Ltd | 光ピックアップ及び光ディスク装置 |
US20170160469A1 (en) * | 2012-07-09 | 2017-06-08 | Luxtera, Inc. | Method And System For Grating Couplers Incorporating Perturbed Waveguides |
US20150219808A1 (en) * | 2013-08-28 | 2015-08-06 | Rambus Inc. | Patchwork fresnel zone plates for lensless imaging |
WO2015037306A1 (ja) * | 2013-09-12 | 2015-03-19 | 日本電気株式会社 | センサユニット |
US20180299678A1 (en) * | 2015-12-17 | 2018-10-18 | Carl Zeiss Ag | Optical system and method for transmitting a source image |
US20170269297A1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-09-21 | The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate | Method and Apparatus for Optical Waveguide-to-Semiconductor Coupling for Integrated Photonic Circuits |
EP3285052A1 (en) * | 2016-08-19 | 2018-02-21 | IMEC vzw | Photonic circuit with integrated light coupler |
US20180335558A1 (en) * | 2017-05-19 | 2018-11-22 | Ayar Labs, Inc. | Beam Turning Assembly with Polarization Splitter |
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