JP2023549313A - インターモーダル結合によるスラブ導波路およびプロジェクタ - Google Patents

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Abstract

コンパクトなコリメータまたはプロジェクタは、少なくとも２つの横モード伝搬を支持するスラブコア構造（９０８）を有する導波路（９００）を含む。第１のモード（９１１）に結合された光ビーム（１０５）は、導波路（９００）の縁部（９３１）に伝搬し、そこで反射器（９２１）によって反射されて戻って伝搬する。前後に伝搬すると、光は第２のモードに変換される（９１２）。エバネッセントカプラなどの取り出し領域（９１４）は、第２のモードで伝搬する光を取り出すために設けられる。反射器（９２１）は、取り出される光ビームをコリメートするための合焦能力を有することができる。光ビームは、反射器から反射されることなく、第１のモードから第２のモードに変換され得る。【選択図】図９Ａ

Description

本開示は、導波路ベースの光デバイスに関し、詳細には、画像の表示、リモートセンシングなどに使用可能なコリメータおよびプロジェクタに関する。
視覚ディスプレイは、静止画像、映像、データなどを含む情報を視聴者に提供するために使用される。視覚ディスプレイは、ほんの数例挙げてみただけでも、娯楽、教育、工学、科学、職業訓練、広告を含む様々な分野の用途がある。テレビ受像機などの視覚ディスプレイには、幾人かのユーザに画像を表示するものもあるが、視覚ディスプレイシステムの中には、個々のユーザ向けのものもある。個々のユーザにコンテンツを表示するために、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、ニアアイディスプレイ（ＮＥＤ）などがますます用いられている。ＨＭＤ／ＮＥＤによって表示されるコンテンツには、仮想現実（ＶＲ）コンテンツ、拡張現実（ＡＲ）コンテンツ、複合現実（ＭＲ）コンテンツなどが含まれる。表示されるＶＲ／ＡＲ／ＭＲコンテンツは、体験を向上させるために、またＡＲ／ＭＲアプリケーションの場合には、現実のオブジェクトと同時にユーザによって見られる仮想オブジェクトを実オブジェクトに調和させるよう３次元（３Ｄ）にすることがある。
ヘッドマウントディスプレイには、コンパクトなディスプレイデバイスが望まれる。ＮＥＤの表示部は通常、ユーザの頭部に装着されるため、大きい、かさばる、不均衡である、および／または重いディスプレイデバイスは扱いにくく、ユーザが装着するのに心地が悪い場合がある。コンパクトなディスプレイデバイスには、コンパクトな光源および画像プロジェクタが必要である。
本開示によれば、第１および第２の光モード伝搬を支持するスラブコア構造と、第１の光モードで伝搬する光ビームを受け取るための入力ポートと、光ビームを反射してスラブコア構造内を戻るよう伝搬させるために、スラブコア構造に結合された第１の反射器と、第１の反射器によって反射された光ビームを取り出すための取り出し領域とを備え、スラブコア構造内の伝搬時および第１の反射器からの反射時に光ビームを第１の光モードから第２の光学モードに変換するように構成され、それによって光ビームの少なくとも一部が取り出し領域で導波路から取り出される、導波路が提供される。取り出し領域は、第２の光モードで伝搬する光を取り出すように構成されてもよい。第１の反射器は、入力ポートで受け取られた光ビームの少なくとも部分的なコリメーションのための光学能力を有することができる。コリメーションは、スラブコア構造の平面内である。取り出し領域は、エバネッセント出力カプラを含むことができる。
いくつかの実施形態では、スラブコア構造は、導波路の厚さ方向に互いにある距離でずらされた並列なエバネッセント結合された第１および第２のスラブコアを含み、その距離において、第１の反射器から反射された光ビームが取り出し領域に到達したときに、光ビームの大部分が第１のスラブコア内を伝搬する第１の光モードから第２のスラブコア内を伝搬する第２の光モードに変換される。
スラブコア構造が、並列なエバネッセント結合された第１および第２のスラブコアを備えるいくつかの実施形態では、第１のスラブコアは、シングルモードスラブコアであり、第２のスラブコアは、異なる有効屈折率を有する順に結合された第１および第２のスラブ部分を含む。第１の部分は、第１の反射器に結合され、第２のスラブ部分は、取り出し領域に結合されている。第１および第２のスラブコアは、第１の反射器から反射された光ビームが第２のスラブコアの第２の部分に到達するときに、光ビームの大部分が第１のスラブコア内を伝搬する第１の光モードから第２のスラブコアの第１の部分内を伝搬する第２の光モードに変換される距離だけ、導波路の厚さ方向に互いにずらされてもよい。
スラブコア構造が、並列な第１および第２のスラブコアを含むいくつかの実施形態では、第１の反射器は、光学的に結合された第１および第２の傾斜した反射器を含み、第１の傾斜した反射器は、第１のスラブコア内を伝搬する光ビームを第２の傾斜した反射器に反射するために第１のスラブコアに結合され、第２の傾斜した反射器は、第２の傾斜した反射器によって反射された光ビームを第２のスラブコアに結合するために第２のスラブコアに結合される。いくつかの実施形態では、第１のスラブコアは、第１の反射器に近接した第１の回折反射器を備え、第２のスラブコアは、第１の反射器に近接し、第１の回折反射器の上に配置され、第１の回折反射器に光学的に結合された第２の回折反射器を備える。
いくつかの実施形態では、スラブコア構造は、少数モード導波路を備え、第１のモードは、少数モード導波路のゼロ次モードであり、第２のモードは、少数モード導波路の高次モードである。第１の反射器は、第１の反射器から反射する光の一部に半波長位相シフトを与えるための段を含むことができ、それによって光ビームの少なくとも一部が、第１の反射器から反射するとゼロ次モードから高次モードに変換される。第１の反射器は、回折反射器を含むことができ、その回折反射器は、少数モード導波路に結合されるか、または少数モード導波路内に形成され、回折反射器からの反射時に光ビームの少なくとも一部をゼロ次モードから高次モードに変換するように構成される。回折反射器は、Ｐ＝λ／（ｎ０ ｅｆｆ＋ｎ１ ｅｆｆ）のピッチを有することができ、式中、λは光ビームの波長、ｎ０ ｅｆｆはゼロ次モードの有効屈折率、ｎ１ ｅｆｆは高次モードの有効屈折率である
本開示のいくつかの実施形態では、スラブコア構造が、第３の光モード伝搬をさらに支持し、導波路が、第１の反射器によって反射された光ビームを反射して第１の反射器に向かって戻るよう伝搬させるための、スラブコア構造に結合された第２の反射器をさらに備える。取り出し領域は、第３の光モードで伝搬する光を取り出すように構成されてもよい。導波路は、第２の反射器から反射されてスラブ導波路構造内を伝搬すると光ビームを第２の光モードから第３の光モードに変換するように構成されてもよく、それによって光ビームの少なくとも一部は取り出し領域で導波路から取り出される。第１および第２の反射器は、入力ポートで受け取られた光ビームをコリメートするための光学能力を有する同軸湾曲反射器であってもよい。スラブコア構造は、導波路の厚さ方向に互いにある距離でずらされた並列なエバネッセント結合された第１、第２および第３のスラブコアを含むことができ、その距離において、第１の反射器から反射された光ビームが第２の反射器に到達したときに、第１のスラブコア内を伝搬する第１の光モードから第２のスラブコア内を伝搬する第２の光モードに、さらに第２の反射器から反射された光ビームが取り出し領域に到達したときに、第２のスラブコア内を伝搬する第２の光モードから第３のスラブコア内を伝搬する第３の光モードに光ビームの大部分が変換される。また、スラブコア構造が、少数モード導波路を含む実施形態では、第１の反射器は、第１の回折反射器を含むことができ、第１の回折反射器は、少数モード導波路に結合される、または少数モード導波路内に形成され、第１の回折反射器からの反射時に光ビームの少なくとも一部をゼロ次モードから２次モードに変換するように構成され、また第２の反射器は、第２の回折反射器を含むことができ、第２の回折反射器は、少数モード導波路に結合されるか、または少数モード導波路内に形成され、第２の回折反射器からの反射時に光ビームの少なくとも一部を２次モードから３次モードに変換するように構成される。
本開示によれば、第１および第２の光モード伝搬を支持するスラブコア構造であって、スラブコア構造がインターモーダルカプラを備え、インターモーダルカプラが光ビームをインターモーダルカプラ内の伝搬時に第１の光モードから第２の光モードに変換するためのものである、スラブコア構造と、第１の光モードでスラブコア構造内を伝搬する光ビームを受け取るためのインターモーダルカプラの上流の入力ポートと、第２の光モードで伝搬する光を取り出すためのインターモーダルカプラの下流の取り出し領域とを含む導波路が提供される。インターモーダルカプラは、たとえば、光ビームのコリメーションもしくは焦点はずしの光学能力、または収差補正能力のうちの少なくとも一方を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１および第２の光モードは、異なる有効屈折率を有し、インターモーダルカプラは、格子を含み、格子は、スラブコア構造の平面における光ビームの異なる光線が入力ポートから格子まで異なる光路長を有するように、スラブコア構造の平面において成形されている。
本開示によれば、光ビームを提供するための光源のアレイと、本明細書に開示される導波路のいずれかとを備えるプロジェクタがさらに提供される。
次に、実施例について以下の図面とともに説明する。
単一の反射器を有する導波路の側面断面図であり、スラブコア構造における光ビームの前方伝搬を示し、スラブコア構造は、一対のエバネッセント結合コアを含む。 単一の反射器を有する導波路の側面断面図であり、スラブコア構造における光ビームの後方伝搬を示し、スラブコア構造は、一対のエバネッセント結合コアを含む。 スラブコア構造において光ビームの前方伝搬を示す導波路の側面断面図であり、スラブコア構造が、一対のエバネッセント結合コアを含み、そのコアの一方がマルチモードコアの部分を有する。 スラブコア構造において光ビームの後方伝搬を示す導波路の側面断面図であり、スラブコア構造が、一対のエバネッセント結合コアを含み、そのコアの一方がマルチモードコアの部分を有する。 個々のコアが折り返しミラーによって光学的に結合されているデュアルコア構造における光ビームの前方および後方伝搬を示す導波路の側面断面図である。 個々のコアが回折反射器によって結合されているデュアルコア構造における光ビームの前方および後方伝搬をそれぞれ示す導波路の側面断面図である。 導波路の遠位端で段付き反射器に結合された少数モードコア構造における光ビームの前方および後方伝搬をそれぞれ示す導波路の側面断面図である。 導波路の遠位端で回折反射器に結合された少数モードコア構造における光ビームの前方および後方伝搬をそれぞれ示す導波路の側面断面図である。 光学能力を有するインターモーダルカプラを含む少数モードコアにおける光ビームの導波路伝搬の側面断面図である。 図６Ａの導波路の平面図である。 単一の反射器を有する導波路の平面光線追跡図である。 異なる画角に対する図７Ａの導波路の光学伝達関数（ＯＴＦ）のプロットである。 一対の対向する同軸反射器を有する導波路の平面光線追跡図である。 異なる画角に対する図８Ａの導波路の光学伝達関数（ＯＴＦ）のプロットである。 一対の対向する縁部反射器を有する導波路の側面断面図であり、スラブコア構造における光ビームの前方伝搬を示し、スラブコア構造は、３つのエバネッセント結合コアを含む。 一対の対向する縁部反射器を有する導波路の側面断面図であり、スラブコア構造における光ビームの後方伝搬を示し、スラブコア構造は、３つのエバネッセント結合コアを含む。 一対の対向する縁部反射器を有する導波路の側面断面図であり、スラブコア構造における光ビームの第２の前方伝搬を示し、スラブコア構造は、３つのエバネッセント結合コアを含む。 一対の対向する回折反射器に結合された少数モードコア構造における光ビームの前方および後方伝搬を示す導波路の側面断面図である。 図１Ａおよび図１Ｂの導波路の例示的な屈折率マップである。 図１１Ａの導波路構成について計算された放射照度マップである。 図１１Ａの導波路構成について計算された遠方場の角度放射照度分布プロットである。 図１１Ａの屈折率マップに示す検出器１によって受け取られた放射照度のスペクトルプロットである。 図１１Ａの屈折率マップに示す検出器２によって受け取られた放射照度のスペクトルプロットである。 図５の導波路の例示的な屈折率マップである。 図１２Ａの導波路構成について計算された放射照度マップである。 図１２Ａの導波路構成について計算された遠方場の角度放射照度分布プロットである。 図５Ｂの導波路の例示的な屈折率マップである。 図１３Ａの導波路構成について計算された放射照度マップである。 図１３Ａの導波路構成について計算された遠方場の角度放射照度分布プロットである。 本開示による光をコリメートするための方法のフローチャートである。 眼鏡のフォームファクタを有する本開示のニアアイディスプレイの図である。
本教示について様々な実施形態および実施例と併せて説明しているが、本教示をそのような実施形態に限定することを意図するものではない。むしろ、本教示は、当業者によって理解されるような様々な代替物および均等物を包含する。本開示の原理、態様、および実施形態、ならびにそれらの特定の実施例を列挙する本明細書のすべての記述は、それらの構造的均等物と機能的均等物の両方を包含することを意図している。さらに、このような均等物には、現在知られている均等物と将来開発される均等物の両方、すなわち、構造に関係なく同じ機能を実行する開発されたあらゆる要素が含まれることを意図している。
「第１の」、「第２の」などの用語は、本明細書で使用される場合、連続した順序付けを意味するものではなく、明記されていない限り、ある要素と別の要素を区別するものである。同様に、方法ステップの連続した順序付けは、明記されていない限り、方法ステップの実行の連続した順序を意味するものではない。
多くのタイプのディスプレイ、特に装着型ディスプレイシステムは、コリメートされた光のコンパクトなソースを必要とする。アレイ化されたソース、すなわち発光体のアレイを含むソースであって、各発光体がアレイ内の発光体の位置に応じたビーム角度を有するコリメートされたビームを提供するソースは、ニアアイディスプレイのコンパクトなプロジェクタシステムで使用することができる。コリメータを、マッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）アレイ、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、液晶（ＬＣ）アレイなどの点光源のアレイと組み合わせることにより、たとえばセンシング用途で使用するための一次元（１Ｄ）プロジェクタを構築することが可能になる。さらに、このような１Ｄプロジェクタと、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ミラーまたは波長可変光源と組み合わせた分散素子などの走査素子との組合せにより、視覚ディスプレイ用途向けの２Ｄプロジェクタを構築することが可能になる。
１Ｄコリメータは、従来の自由空間円筒光学素子を使用する場合でも、その２Ｄ相当物よりもはるかにコンパクトにすることができる。たとえば、１０×１０×１０ｍｍのコリメータは、大きすぎて大抵のモバイルデバイスに入れることはできないが、１０×１０×１ｍｍのデバイスは、向きに応じて、携帯電話または別のコンパクトなモバイルデバイスに組み込むことに大きな問題を引き起こさない。したがって、モバイル装置の内部に収まる１Ｄコリメータは、その２Ｄの相当物よりも、達成可能な視野（ＦＯＶ）、アイボックスのサイズ、有効焦点距離（ＥＦＬ）、点光源のピッチに対する制約がはるかに少ない。
本開示によれば、シングルモードまたは少数モード（ｆｅｗ－ｍｏｄｅ）スラブ（平面）導波路を使用して１Ｄコリメータを作成することができる。光は約０．２～２μｍの厚さの単一層に閉じ込められるため、このようなコリメータは、特に機械的支持のために他の平坦な機能部品に接合される場合、非常に薄くでき、体積および質量も低くできる。導波路の厚さ方向に光が閉じ込められるため、光ビームは平面外に広がる（回折する）ことはなく、それが自由空間円筒コリメータの厚さの増加をもたらす物理的効果となる。さらに、たとえば、格子またはプリズムを使用したスラブ導波路から光を徐々に取り出すことにより、薄いフォームファクタを保持しながら大きな面積の瞳孔形成が可能となる。一例として、スラブ導波路は、＜２ｍｍの厚さのままで、２×２ｍｍの瞳孔を形成することができる。最後に、スラブ導波路には、他の種類の集積光学素子のように、複雑な自由曲面光学素子であってもフォトリソグラフィーを使用して容易に製造できるという利点がある。
スラブ導波路は、導波路の平面内に光学（すなわち、焦点合わせまたは焦点はずし）能力を有する様々な素子を含むことができる。これらの光学素子は、屈折性、反射性、または回折性であってもよい。コア層を部分的にエッチングすることにより、屈折光学素子を形成することができる。これにより、導波光モードの有効屈折率が変化して、光が依然導波路内に閉じ込められながら、屈折が起きることになる。エッチングされた領域とエッチングされていない領域との間の遷移は、面外への光損失を回避するために緩やかである必要がある。これは、たとえば、グレートーンエッチングを使用することによって、および／またはサブ波長バイナリ構造を使用することによって達成することができる。反射光学素子は、ディープエッチングを使用し、その後に壁をメタライゼーションすることによって形成することができる。この手法により、光路の折り畳みも可能となり、素子の最長寸法が削減される。回折光学素子は、反射と透過の両方で機能することができ、エッチングによって形成することもできる。
光学収差の観点から、反射器を含む光学素子は軸上にあることが好ましい場合がある。ミラーの軸が光軸と同一直線上にある限り、適度に大きなＦＯＶで機能するミラーを構築することは簡単である。一列に並んだ軸上ミラー構成は、最適な光学性能を提供する。良好な光学性能を達成することに加えて、そのような構造はまた、特に２つ以上の反射器が使用される場合、光学素子のサイズを縮小する。しかし、軸上反射構成が機能するためには、導波路を入射光から反射光を分離するように構成する必要がある。
本開示によれば、反射器から反射すると異なる横モード伝搬間で光エネルギーを移すように、スラブ導波路を構成することができる。これは、結合された複数のコア、インターモードカプラを有する少数モード（ｆｅｗ－ｍｏｄｅ）またはマルチモード（ｍｕｌｔｉ－ｍｏｄｅ）スラブ導波路コアなどを提供することを含む、いくつかの方法で達成することができる。モードシフトは、エバネッセント結合、マルチモード干渉、反射、回折などのモード出力カプラなどを介して達成することができる。
ここで図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、導波路１００は、基板１１０によって支持することができるスラブコア構造１０８を含む。反射器１２１は、スラブコア構造１０８に結合されている。反射器１２１は、この例では導波路１０の縁部１３１に配置されている。スラブコア構造１０８上には、導波路１００内を伝搬する光を取り出すために取り出し領域１１４が設けられている。光源のアレイ１０２は、導波路１００の入力ポート１０４に結合されてもよい。導波路１００に結合された光源のアレイ１０２は、光ビームを走査するか、または角度領域で画像の線を提供する１Ｄプロジェクタとして使用することができる。光源のアレイ１０２は、スーパールミネセントＬＥＤ（ＳＬＥＤ）アレイもしくはレーザーダイオード（ＬＤ）アレイなどの発光体アレイ、または単一の発光体もしくは光源に光学的に結合されたマイクロミラーなどの点光源のアレイ、単一の発光体もしくは光源に結合されたマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）のアレイなどを含むことができる。
スラブコア構造１０８は、導波路１００の厚さの方向に、すなわち図１Ａおよび図１Ｂ中のＺ軸に沿って互いにずらされた、たとえばシングルモードまたは少数モードコアの、平行でエバネッセント結合された第１のスラブコア１４１および第２のスラブコア１４２を含む。スラブコア構造１０８は、それぞれ第１のコア１４１および第２のコア１４２に取り込まれた光の第１の光モード伝搬１１１および第２の光モード伝搬１１２を支持する。動作中、光源のアレイ１０２は、少なくとも１つの光ビーム１０５を放射し（図１Ａ）、光ビーム１０５は、入力ポート１０４で第１の光モード１１１に結合される。光ビーム１０５は、導波路１００の縁部１３１に向かって伝搬する。反射器１２１は、光ビーム１０５をスラブコア構造１０８内を戻って伝搬するよう反射する（図１Ｂ）。導波路１００は、スラブコア構造１０８内を、反射器１２１に向かって、また反射器１２１から反射した後に戻るよう伝搬中に、光ビーム１０５を第１の光モード１１１から第２の光モード１１２に変換するように構成されている。インターモーダル遷移は破線矢印１１５で示されている。第１の光モード１１１から第２の光モード１１２への必要な光エネルギーの結合を実現するために、第１のスラブコア１４１および第２のスラブコア１４２は、反射器１２１から反射された光ビーム１０５が取り出し領域１１４に到達するときに、光ビーム１０５の大部分、たとえば少なくとも５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、またはそれ以上が、第１のスラブコア１４１内を伝搬する第１の光モード１１１から第２のスラブコア１４２内を伝搬する第２の光モード１１２に変換される距離（間隔）だけ互いにずらされてもよい。第１の光モード１１１から第２の光モード１１２への光ビーム１０５の変換は、入力ポート１０４から反射器１２１へ（すなわち、Ｘ軸の正方向に）と、取り出し領域１１４への戻り（すなわち、Ｘ軸の負の方向に）の光ビーム１０５の伝搬の光路全体に沿って起こることに留意されたい。
取り出し領域１１４の機能は、第２の光モード１１２で、この例では（すなわち、第２のスラブコア１４２内を）伝搬する光ビーム１０５の少なくとも一部１２５を導波路１００から取り出すことである。取り出し領域１１４は、たとえば、第２のスラブコア１４２に結合された出力カプラを含んでもよい。出力カプラは、プリズム、透明板、プリズムミラー、回折格子などの光学素子を含むことができる。反射器１２１は、スラブコア構造の平面内、すなわち図１Ａおよび図１Ｂ中のＸＹ平面内で入力ポート１０４で受けた光ビーム１０５の少なくとも部分的なコリメーションのために、光学能力、すなわちこの場合は合焦能力を有することができる。取り出し領域１１４、反射器１２１、および導波路１００の全体的な動作の上記の説明は、本開示で考慮されるすべての導波路の変形形態にも適用される。
光源のアレイ１０２の光源が通電されると、各光源は、反射器１２１によってコリメートされてその特定の光源に固有の角度で伝搬する光ビームを提供する。同時に、コリメートされた光ビームは、取り出し領域１１４に源を発するビームファンを形成し、ファンの各光ビームは、輝度が個別に調整可能である。これは、画像投影、リモートセンシング、直接ビーム走査、照明システム、ＭＥＭＳベースのスキャナ、３Ｄイメージングなどを含む様々な用途で使用することができる。イメージングアプリケーションでは、生成された光ビームのファンは角度領域の画像の線に対応する。本開示に記載されているすべてのプロジェクタおよび導波路は、導波路構造の非限定的な例示であることが意図されていることにさらに留意されたい。ピコプロジェクタおよびフラットコリメータから、ディスプレイのバックライトユニット、直接複合現実（ＭＲ）ディスプレイ、センサ、スキャナなどに及ぶ用途用に、たとえばカラーフィルタ、分散工学、ビームコリメーション、収差補正など、他の多くの用途が可能である。
図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、導波路２００は、図１Ａおよび図１Ｂの導波路１００と同様であり、同様の要素、たとえば、基板２１０によって支持されたスラブコア構造２０８と、導波路２００の縁部２３１でスラブコア構造２０８に結合された反射器２２１と、スラブコア構造２０８の上の取り出し領域２１４とを含む。
スラブコア構造２０８は、第１の光モード伝搬２１１および第２の光モード伝搬２１２をそれぞれ支持する並列にエバネッセント結合された第１のスラブコア２４１および第２のスラブコア２４２を含む。第１のスラブコア２４１はシングルモードスラブコアであり、第２のスラブコア２４２は、異なる厚さの結合された第１のスラブコア部分２４２Ａおよび第２のスラブコア部分２４２Ｂを含む。第１のスラブコア部分２４２Ａの厚さは、第１のスラブコア部分２４２Ａ内を伝搬する光モードの有効屈折率が第１のスラブコア２４１内を伝搬する光モードの有効屈折率と一致するようにしてあることで、２つの導波路間の結合が可能となる。第２のスラブコア部分２４２Ｂの厚さが、高い側かあるいは低い側かに異なっているため、有効屈折率の不整合により第１のスラブコア２４１との効率的な光交換が妨げられる。
第１のスラブコア部分２４２Ａは反射器２２１に結合され、第２のスラブ部分２４２Ｂは取り出し領域２１４に結合されている。第１の光モード２１１から第２の光モード２１２への光エネルギーの結合を実現するために、第１のスラブコア２４１および第２のスラブコア２４２は、反射器２２１から反射された光ビーム１０５が第２のスラブコア２４２の第２の部分２４２Ｂに到達するときまでに、光ビーム１０５の大部分、たとえば少なくとも５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、またはそれ以上が、第１のスラブコア２４１内を伝搬する第１の光モード２１１から第２のスラブコア２４２の第１の部分２４２Ａ内を伝搬する第２の光モード２１２に変換される距離だけ導波路２００の厚さの方向に、すなわち、図２Ａおよび図２ＢのＺ方向に互いにずらされている。モード変換は、導波路モード間で有効屈折率を合わせる必要があるため、スラブ導波路２４１と第１のスラブ導波路部分２４２Ａとの間で大部分行われる。スラブ導波路２４１と第２のスラブ導波路部分２４２Ｂとの間の変換は、有効屈折率の不整合により実質的に存在しない。これにより、第１の光モード２１１から第２の光モード２１２に取り出し領域２１４の下から直接漏れる光を低減することができ、そのため取り出し領域２１４によって取り出された光部分１２５は、反射器２２１へ進行して戻ってきた光をほとんど含むことになる。
図３を参照すると、導波路３００は、図１Ａおよび図１Ｂの導波路１００、ならびに図２Ａおよび図２Ｂの導波路２００と同様であり、同様の要素を含む。図３の導波路３００は、入力ポート３０４と、基板３１０によって支持されたスラブコア構造３０８と、導波路３００の縁部３３１でスラブコア構造３０８に結合された縁部反射器３２１とを含む。スラブコア構造３０８の上に取り出し領域３１４が設けられている。
スラブコア構造３０８は、並列な第１のスラブコア３４１と第２のスラブコア３４２を含む。縁部反射器３２１は、光学的に結合された第１の傾斜した反射器３５１および第２の傾斜した反射器３５２を含む。第１の傾斜した反射器３５１は、第１のスラブコア３４１内を伝搬する光ビーム１０５を第２の傾斜した反射器３５２に反射するために、第１のスラブコア３４１に結合されている。第２の傾斜した反射器３５２は、第２の傾斜した反射器３５２によって反射された光ビーム１０５を第２のスラブコア３４２に結合するために、第２のスラブコアに結合される。動作中、光源のアレイ１０２は、単一の光ビーム１０５または複数の光ビーム１０５を放射し、各ビームはアレイ１０２の特定の光源に対応する。光ビーム１０５は、入力ポート３０４で第１のスラブ導波路３４１に結合され、第１のスラブ導波路３４１を伝搬し、第１の傾斜した反射器３５１によって第２の傾斜した反射器３５２に向かって反射され、第２の傾斜した反射器３５２によって第２のスラブ導波路３４２に反射され、第２のスラブ導波路３４２を伝搬し、光ビーム１０５の少なくとも一部１２５が取り出し領域３１４で取り出される。第１の反射器３５１および／または第２の反射器３５２は、ＸＹ平面内で湾曲していてもよく、すなわち、光ビーム部分１２５の少なくとも部分的なコリメーションのためにＸＹ平面内で光学能力を有していてもよい。
ここで図４を参照すると、導波路４００は、先に検討された導波路１００、２００、３００と同様であるが、回折反射器がコア層の間で光を結合するための傾斜したミラーの代わりに使用されている。図４の導波路４００は、入力ポート４０４に結合された光源のアレイ１０２と、基板４１０によって支持されたスラブコア構造４０８と、スラブコア構造４０８の上に設けられた取り出し領域４１４とを含む。
スラブコア構造４０８は、並列な第１のスラブコア４４１と第２のスラブコア４４２を含む。第１のスラブコア４４１は、第１の回折反射器４６１を備える。格子コントラスト、ピッチ、傾斜角などの第１の回折反射器４６１のパラメータが、光ビーム１０５を上方に、すなわち導波路４００の厚さ方向に、第２のスラブコア４４２に向かって取り出すように選択される。第２のスラブコア４４２は、たとえば縁部４３１に近接して配置され、第１の回折反射器４６１の上に配置され、光学的に結合された第２の回折反射器４６２を備える。格子コントラスト、ピッチ、傾斜角などの第２の回折反射器４６２のパラメータは、第１の回折反射器４６１によって向きを変えられた光ビーム１０５を、取り出し領域４１４に向かう方向で第２のスラブコア４４２に結合するように選択される。本出願を通じて使用される「回折反射器」という用語は、たとえば、ブラッグ格子、メタ表面構造、サブ波長格子、フォトニック結晶（ＰｈＣ）、ＰｈＣキャビティなどを含むことができる。
動作中、光源のアレイ１０２は、少なくとも１つの光ビーム１０５または複数の光ビーム１０５を放射し、各ビームはアレイ１０２の特定の光源に対応する。光ビーム１０５は、入力ポート４０４で第１のスラブ導波路４４１に結合され、第１のスラブ導波路４４１内を伝搬し、第１の回折反射器４６１によって第２の回折反射器４６２に向かって向きを変えられ、第２のスラブ導波路４４２内を伝搬するよう第２の回折反射器４６２によって向きを変えられる。光ビーム１０５は第２のスラブ導波路３４２内を伝搬し、光ビーム１０５の少なくとも一部１２５は取り出し領域４１４で取り出される。第１の回折反射器４６１および第２の回折反射器４６２は、光ビーム部分１２５の少なくとも部分的なコリメーションのために、ＸＹ平面内で光学能力を有してもよく、すなわち、ＸＹ平面内で湾曲してもよい。
図５Ａを参照すると、導波路５００Ａは、先に検討された導波路１００、２００、３００、４００と同様であり、同じまたは同様の要素を含む。導波路５００は、基板５１０によって支持されたスラブコア構造５０８を含む。反射器５２１Ａは、導波路５００の縁部５３１でスラブコア構造５０８に結合されている。反射器５２１Ａは、反射器５２１Ａを反射した光ビーム１０５の一部に半波長位相シフトを与えるための段５５２を含む。スラブコア構造５０８の上に取り出し領域５１４が設けられている。スラブコア構造５０８は、少数モード導波路を含む。本明細書および本明細書の残りの部分を通して、「少数モード導波路（ｆｅｗ－ｍｏｄｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）」という用語は、１つではなくいくつかの横モード伝搬、たとえば少なくとも２、３、４、５、または６モードで、１２以下の横モードをサポートする導波路を意味する。
動作中、光源のアレイ１０２は、少なくとも１つの光ビーム１０５または複数の光ビーム１０５を放射し、各ビームはアレイ１０２の特定の光源に対応する。入力ポート５０４で結合された光ビーム（またはビーム群）１０５は、スラブコア構造５０８内を第１の横モード５１１で伝搬する。この例では、第１のモード５１１は基本またはゼロ次横モード伝搬である。光ビーム１０５は、段付き反射器５２１Ａから反射するまで第１の横モード５１１で伝搬し、段付き反射器５２１Ａで光ビーム１０５の少なくとも一部は、第１の横モード５１１から第２の横モード５１２に変換され、第２の横モード５１２は、この場合、少数モード導波路における高次横モード伝搬、たとえば１次モード、２次モードなどである。段付き反射器５２１Ａの段５５２の機能は、第１の横光モード５１１から第２の横光モード５１２へのモード変換に必要な位相シフトを与えることである。第２のモード５１２への反射に最適な導波路の厚さが、第１の光モード５１１と第２の光モード５１２との間の取り出しの差を最大化する導波路の厚さと同じではないため、エッチング領域５８０を段付き反射器５２１Ａの前に設けてもよい。第２の光モード５１２の光ビーム１０５は、取り出し領域５１４に伝搬する。第２の光モード５１２は横方向に、すなわち図５のＺ方向により広いため、第２の光モード５１２は、第１（ゼロ次）のモード５１１よりもはるかに効率的に取り出し領域５１４で取り出される。光ビーム１０５の一部１２５は、取り出し領域５１４で取り出される。段付き反射器５２１Ａは、光ビームの一部１２５の少なくとも部分的なコリメーションまたは完全なコリメーションのために、ＸＹ平面内で光学能力を有してもよく、すなわち、ＸＹ平面内で湾曲してもよい。
ここで図５Ｂを参照すると、導波路５００Ｂは、図５Ａの導波路５００の変形形態である。図５Ｂの導波路５００Ｂは、スラブコア構造５０８に結合されているか、またはその中に形成されている回折反射器５２１Ｂを含む。回折反射器５２１Ｂは、回折反射器５２１Ｂからの反射時に、少数モード導波路の第１の横光モード５１１から第２の横光モード５１２に、この例では基本モードまたはゼロ次モードから高次モードに光ビーム１０５の少なくとも一部を変換するように構成される。スラブコア構造５０８の上に取り出し領域６１４が設けられている。
動作中、光源のアレイ１０２は、少なくとも１つの光ビーム１０５または複数の光ビーム１０５を放射し、各ビームはアレイ１０２の特定の光源に対応する。入力ポート５０４で結合された光ビームまたはビーム群１０５は、スラブコア構造５０８内を第１の横モード５１１で伝搬する。光ビーム１０５は、回折反射器５２１Ｂから反射するまで第１の横モード５１１で伝搬し、光ビーム１０５の少なくとも一部は、第１の横モード５１１から第２の横モード５１２に変換され、第２の横モード５１２は、この場合、少数モード導波路における高次横モード伝搬、たとえば１次モード、２次モードなどである。第２の光モード５１２の光ビーム１０５は、取り出し領域５１４に伝搬する。第２の光モード５１２はそれほど閉じ込められておらず、言い換えれば、横方向に、すなわち図５ＢのＺ方向により広いため、第２の光モード５１２は、第１（ゼロ次）のモード５１１よりもはるかに効率的に取り出し領域５１４で取り出される。光ビーム１０５の一部１２５は、取り出し領域６１４で取り出される。回折反射器５２１Ｂは、光ビームの一部１２５の少なくとも部分的なコリメーションまたは完全なコリメーションのために、ＸＹ平面内で光学能力を有してもよく、すなわち、ＸＹ平面内で湾曲してもよい。
モード変換は、以下の式によって定義される格子ピッチを選択することによって回折反射器５２１Ｂによって提供されてもよい。
Ｐ＝λ／（ｎ０ ｅｆｆ＋ｎ１ ｅｆｆ）（１）
ここで、λは光ビームの波長、ｎ０ ｅｆｆはゼロ次モードの有効屈折率、ｎ１ ｅｆｆは高次モードの有効屈折率である。
図５Ａおよび図５Ｂのスラブコア構造５０８の様々な構成が可能である。いくつかの例では、スラブコア構造は、マルチモード干渉（ＭＭＩ）カプラを含む。反射器は、ＭＭＩカプラの遠位端に設けられてもよい。そのような構成では、ＭＭＩカプラは、入力ポートに送られたモードを取り出し領域で異なるそれほど閉じ込められていないモードに変換して、取り出し領域が導波路からそれほど閉じ込められていないモードを選択的に取り出すことができるようにする長さおよび幾何学的寸法を有することができる。
図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、導波路６００は、光源アレイ１０２によって放射された光ビーム１０５をスラブコア構造６０８内の第１の光モード伝搬６１１に取り込むための入力ポート６０４を含み、スラブコア構造６０８は第１の光モード伝搬６１１、たとえばゼロ次モード、および第２の光モード伝搬６１２、たとえば第１の光モード伝搬をサポートする。スラブコア構造６０８は、光ビーム１０５をインターモーダルカプラ６２１内の伝搬時に、第１の光モード６１１から第２の光モード６１２に変換するためのインターモーダルカプラ６２１を含む。取り出し領域６１４は、第２の光モード６１２で伝搬する光ビーム１０５の一部１２５を取り出すために、たとえば透過して動作する格子結合器などのインターモーダルカプラ６２１の下流に設けられる。
動作中、光ビーム１０２はスラブコア構造６０８内に取り込まれ、第１の光モード６１１でインターモーダルカプラ６２１に向かって伝搬し、インターモーダルカプラは光ビーム１０５を第１の光モード６１１から第２の光モード６１２に変換する。図示の例では、第１の光モード６１１と第２の光モード６１２とは異なる有効屈折率を有する。インターモーダルカプラ６２１は、光ビーム１０５の異なる光線が入力ポート６０４から格子までのＸＹ平面内で異なる光路長を有するように、スラブコア構造６０８の平面、すなわちＸＹ平面内に成形された格子を含む。たとえば、具体的に図６Ｂを参照すると、入力ポート６０４とインターモーダルカプラ６２１との間の光路長は、光ビーム１０５の中心光線６４１の方が、側面光線６４２よりも長い。第１の光モード６１１は、第２の光モード６１２よりも高い有効屈折率を有する。したがって、入力ポート６０４を中心とする円弧６５０に向かう途中で、中心光線６４１は、側面光線６４２よりも長い距離を第１の光モード６１１で進行することで、中心光線６４１は、位相遅延を伴って円弧６５０に到達し、光ビーム１０５は、ＸＹ平面内でよりコリメートされることになる。ＸＹ平面内のインターモーダルカプラ６２１の形状を選択することにより、光学システムの焦点合わせ、焦点はずし、および／または光学収差の補正に対応する必要な位相遅延機能を提供することができる。導波路６００は、図１Ａ、図１Ｂ～図５Ａ、図５Ｂを参照して上で検討されたインターモーダル結合のための反射構成を含むことができ、またその逆も同様に、図１Ａ、図１Ｂ～図５Ａ、図５Ｂの導波路は、図６Ａおよび図６Ｂのインターモーダルカプラ６２１などの透過型インターモーダルカプラを含むことができることにさらに留意されたい。
図１Ａ、図１Ｂ～図５Ａ、図５Ｂの導波路の光学性能について、ここで考察する。まず、図７Ａを参照すると、本開示の導波路が平面図に示されている。導波路７００は、導波路７００の縁部に湾曲反射器７２１を有し、送られた光をコリメートするように構成されている。湾曲反射器７２１は、図１Ａ、図１Ｂ～図５Ａ、図５Ｂの導波路１００、２００、３００、４００、５００Ａおよび５００Ｂの反射器、またはそれらの格子等価物を表す。言い換えれば、図７Ａの湾曲反射器７２１は、反射面、回折反射器などとして実装されてもよく、導波路７００Ａの縁部に配置される必要はない。単一の湾曲反射器を有する導波路７００Ａの光学性能を決定するために、光線７０６を後方に、すなわち、射出瞳７３０におけるコリメートされた状態から焦点面７３０における焦点７０１、７０２、７０３、７０４および７０５までトレースした。異なる焦点７０１、７０２、７０３、７０４および７０５は、焦点を形成するコリメートされた光ビームの異なる角度に対応する。異なるビーム角度は、本明細書では「画角」とも呼ばれる。湾曲反射器７２１の形状が光学設計ソフトウェアを使用して最適化された後、異なる画角のコリメートされた光ビームが湾曲反射器７２１によってどの程度良好に集束されるかを分析することによって、様々な画角の光学収差を評価することができる。たとえば、図７Ｂを参照すると、光学伝達関数（ＯＴＦ）の絶対値が、図７Ａの画角について空間周波数に対して１ｍｍ当たりのサイクルで計算されている。異なるＯＴＦ７１１、７１２、７１３、７１４、７１５は、焦点面７３２でのそれぞれ焦点７０１、７０２、７０３、７０４、７０５に対応する。回折限界は、理想的なＯＴＦ曲線７１０によって表される。以下の表１は、ＯＴＦ７１１、７１２、７１３、７１４および７１５の画角を載せている。
Figure 2023549313000002
＋－１３．５度の画角は、空気中で＋－２０度の画角に対応し、広ＦＯＶニアアイディスプレイ用途には不十分な場合がある。
光学収差をより良好にバランスさせるために、および／または導波路ベースの１Ｄプロジェクタの視野を増大させるために、第２の反射器が導波路内に設けられてもよい。両方の反射器またはそれらの格子等価物を同軸の向きにすることにより、より良好な収差バランスを可能とすることができる。図８Ａは、導波路８００の対向面に第１の同軸湾曲反射器８２１および第２の同軸湾曲反射器８２２を含む導波路８００の光学構成を示す。図７Ａと同様に、図８Ａの光線８００は、後方に、すなわち、射出瞳８３０におけるコリメートされた状態から焦点８０１、８０２、８０３、８０４、８０５、８０６、８０７、８０８、および８０９までトレースされた。異なる焦点８０１～８０９は、焦点８０１～８０９を形成するコリメートされた光ビームの異なる角度に対応する。異なるビーム角度は、「画角」とも呼ばれる。異なる画角のコリメートされた光ビームが第１の湾曲反射器８２１および第２の湾曲反射器８２２によってどの程度良好に集束されるかを分析することによって、様々な画角の光学収差を評価することができる。第１の湾曲反射器８２１および第２の湾曲反射器８２２の形状は、光学設計ソフトウェアによって最適化された。第１の湾曲反射器８２１および第２の湾曲反射器８２２は、反射器の一例としてのみ意味されている。他のタイプの反射器、たとえば回折反射器が使用されてもよい。
ＯＴＦ計算の結果が図８Ｂに示されており、ＯＴＦの絶対値８１１は、空気中の－３０度～＋３０度の範囲の画角について計算された。点８０１～８０９に対応するＯＴＦ曲線は、互いに近接して配置され、したがって簡略化のために単一の参照番号８１１によってラベル付けされている。すべての画角において、ＯＴＦ性能は、＋－３０度のＦＯＶに対して、理想的なＯＴＦ曲線８１０によって表される理論的に達成可能な最良の回折限界性能に非常に近いことが分かる。本明細書で検討された２反射器および１反射器導波路構成の光学収差は、図６Ａおよび図６Ｂのインターモードカプラ６２１と同様の透過型インターモードカプラを導波路構成に提供することによって軽減することができる。
ここで、双反射器導波路の光学的構成の例を検討する。
最初に図９Ａ、図９Ｂ、および図９Ｃを参照すると、導波路９００は、図１Ａおよび図１Ｂの導波路１００と同様である。図９Ａ～図９Ｃの導波路９００は、基板９１０によって任意に支持されたスラブコア構造９０８内に光１０５を送るための入力ポート９０４を含む。第１の同軸反射器９２１および第２の同軸反射器９２２は、導波路９００の対向する第１の縁部９３１および第２の縁部９３２でスラブコア構造９０８に結合されている。スラブコア構造９０８内を伝搬する光を取り出すために、第１の反射器９２１と第２の反射器９２２との間のスラブコア構造９０８上に取り出し領域９１４が設けられている。第１の反射器９２１および第２の反射器９２２は、導波路９００の入力ポート９０４で受け取られ、導波路９００の取り出し領域９１４で取り出される光ビーム１０５をコリメートするために、ＸＹ平面内、すなわち導波路９００の平面内に合焦能力を有するようにＸＹ平面内で湾曲されてもよい。図８Ａおよび図８Ｂを参照して上で示したように、第１の湾曲反射器９２１と第２の湾曲反射器９２２とを同軸の向きにすることで、光学収差を低減することが容易となる。
スラブコア構造９０８は、並列のエバネッセント結合された、たとえばシングルモードまたは少数モードコアの、第１のスラブコア９４１、第２のスラブコア９４２、および第３のスラブコア９４３を含む。第１のスラブコア９４１、第２のスラブコア９４２、および第３のスラブコア９４３は、導波路１００の厚さ方向に、すなわち図９Ａ、図９Ｂ、および図９ＣのＺ軸に沿って互いにずらされている。スラブコア構造９０８は、第１のスラブコア９４１、第２のスラブコア９４２、および第３のスラブコア９４３にそれぞれ取り込まれた光の第１の光モード伝搬９１１、第２の光モード伝搬９１２、および第３の光モード伝搬９１３を支持する。動作中、光源のアレイ１０２の各光源は、光ビームを放射することができる。異なる光源からの光は、Ｙ方向にずらされる。少なくとも１つの光ビーム１０５が放射されてもよい（図９Ａ）。光ビーム１０５は、入力ポート９０４で第１の光モード９１１を支持する第１のスラブコア９４１に結合される。光ビーム１０５は、導波路９００の第１の縁部９３１に向かって伝搬する。入力ポート９０４に対向して配置された第１の反射器９２１は、光ビーム１０５を反射してスラブコア構造９０８内を第２の縁部９３２に向かって戻るよう伝搬する（図９Ｂ）。導波路９００は、スラブコア構造９０８内を第１の反射器９２１に向かって（図９Ａ）、第２の反射器９２２へと戻って向かって（図９Ｂ）、さらに第２の反射器９２２から反射した後取り出し領域９１４に向かって再び前方に（図９Ｃ）伝搬すると、光ビーム１０５を第１の光モード９１１から第２の光モード９１２に、さらに第３の光モード９１３に変換するように構成されている。インターモーダル遷移は破線矢印１１５で示されている。第１の光モード９１１から第２の光モード９１１へ、さらに第３の光モード９１３への必要な光エネルギーの結合を実現するために、第１のスラブコア９４１、第２のスラブコア９４２、および第３のスラブコア９４３は、第１の反射器９２１と第２の反射器９２２の両方から反射された光ビーム１０５が取り出し領域９１４に到達するときに、光ビーム１０５の大部分、たとえば少なくとも５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、またはそれ以上が、第１のスラブコア９４１内を伝搬する第１の光モード９１１から第２のスラブコア１４２内を伝搬する第２の光モード９１１を介して第３のスラブコア９４３内を伝搬する第３の光モード９１３に変換される導波路９００の厚さの方向、すなわち、Ｚ方向の距離（間隔）だけ互いにずらされてもよい。第１の光モード９１１から第２の光モード９１２へ、さらに第３の光モード９１３への光ビーム１０５の変換は、図９Ａ、図９Ｂ、および図９Ｃに示すように、入力ポート９０４から第１の反射器９２１へ（すなわち、Ｘ軸の正方向に）、第２の反射器９２２へ戻り（すなわち、Ｘ軸の負の方向に）、さらに取り出し領域９１４へ（すなわち、Ｘ軸の正方向に）の光ビーム１０５の伝搬の光路全体に沿って行われることに留意されたい。
取り出し領域９１４の機能は、第３の光モード９１３で、（すなわち、第３のスラブコア９４３内を）伝搬する光ビーム１０５の少なくとも一部１２５を導波路９００から取り出すことである。取り出し領域９１４は、第１の反射器９２１から第２の反射器９２２への第３のスラブコア９１３内を伝搬する光１２５’の望ましくない取り出しを削減する一方で、第２の反射器９２２からの反射後に、すなわちＸ軸の方向に、第３のスラブコア９１３内を伝搬する光ビームの一部１２５を最大化するように配置され構成されてもよい。取り出し領域９１４は、たとえば、第３のスラブコア９４３にエバネッセント結合の出力カプラを含んでもよい。出力カプラは、第３のスラブコア９４３内を伝搬する第３の光モード９１３の有効屈折率よりも高い屈折率を有する、プリズム、透明板、プリズムミラー、回折格子などの光学素子を含んでもよい。第１の反射器９２１および第２の反射器９２２は、スラブコア構造の平面内、すなわち図９Ａ、図９Ｂ、および図９Ｃ中のＸＹ平面内で入力ポート９０４で受け取られた光ビーム１０５を少なくとも部分的にコリメーとするための光学能力、すなわち焦点合わせまたは焦点はずし能力を有することができる。
光源のアレイ１０２の光源が通電されると、各光源は、同軸の第１の反射器９２１と第２の反射器９２２の対によってコリメートされてその特定の光源に固有の角度で伝搬する光ビームを提供する。異なる光源が通電されると、導波路９００は、取り出し領域９１４に源を発するコリメートされた光ビームのファンを生成し、各光ビームは、輝度および／または色または発光波長について独立して調整可能である。
図１０を参照すると、導波路１０００は、図５Ｂの導波路５００Ｂと同様であり、同様の要素を含む。図１０の導波路１０００は、基板１０１０によって任意に支持されたスラブコア構造１００８内に光源のアレイ１０２によって放射された光１０５を結合するための入力ポート１００４を含む。スラブコア構造１００８は、スラブコア構造１００８への閉じ込めの程度が異なる少なくとも第１、第２、および第３の横モード伝搬を支持する少数モード導波路を含む。第１の回折反射器１０２１および第２の回折反射器１０２２は、図示のように導波路１０００の対向する第１の縁部１０３１および第２の縁部１０３２に近接してスラブコア構造１００８に結合されている。第１の回折反射器１０２１は、第１の回折反射器１０２１からの反射時に、少数モード導波路の第１の横光モード１０１１から第２の横光モード１０１２に、この例では基本モードまたはゼロ次モードから少数モード導波路の高次モードに光ビーム１０５の少なくとも一部を変換するように構成される。第２の回折反射器１０２２は、第２の回折反射器１０２２からの反射時に、第２のモード１０１２から第３の横光モード１０１３に、すなわち少数モード導波路の別の高次モードに光ビーム１０５の少なくとも一部を変換するように構成される。
スラブコア構造１００８内を伝搬する光を取り出すために、第１の回折反射器１０２１と第２の回折反射器１０２２との間のスラブコア構造１００８上に取り出し領域１０１４が設けられている。第１の回折反射器１０２１および第２の回折反射器１０２２は、導波路１０００の入力ポート１００４で受け取られ、導波路１０００の取り出し領域１０１４で取り出される光ビーム１０５をコリメートするために、ＸＹ平面内、すなわち導波路１０００の平面内に光学能力を有するようにＸＹ平面内で湾曲されてもよい。第１の湾曲回折反射器１０２１と第２の湾曲回折反射器１０２２とを同軸の向きにすることで、光学収差を低減することが容易に可能となる。
動作中、光源のアレイ１０２は、少なくとも１つの光ビーム１０５または複数の光ビーム１０５を放射し、各ビームはアレイ１０２の特定の光源に対応する。光ビーム１０５は入力ポート６０４に結合される。次いで、光ビーム１０５は、第１の横モード１０１１、すなわち基本モードで伝搬する。第２の回折反射器１０２２は、第２の光モード１０１２および第３の光モード１０１３の光のみを反射するため、光ビーム１０５は反射することなく第２の回折反射器１０２２を通って第１の横モード１０１１で伝搬する。光ビーム１０５は、第１の回折反射器１０２１から反射し、光ビーム１０５の少なくとも一部は、第１の横モード１０１１から、少数モード導波路における高次横モード伝搬、たとえば１次モードなどの第２の横モード１０１２に変換される。第２の光モード１０１２の光ビーム１０５は、取り出し領域１０１４を過ぎて第２の回折反射器１０２２に向かって後方に伝搬する。光ビーム１０５は、第２の回折反射器１０２２から反射し、光ビーム１０５の少なくとも一部は、第２の横モード１０１２から第３の横モード１０１３に変換されるが、第３の横モード１０１３は、この場合、第２の横モード１０１２より閉じ込められていない高次横モード伝搬、たとえば２次モードである。次いで、光ビーム１０５は、取り出し領域６１４に後方伝搬する。第３の光モード１０１３は、第２の（１次の）光モード１０１２、または第１の（０次の）光モード１０１１より閉じ込められておらず、言い換えれば、横方向に、すなわち図１０のＺ方向により広いため、第３の光モード１０１３は、第２の（１次の）光モード１０１２または第１の（０次の）モード１０１１よりもはるかに効率的に取り出し領域１０１４で取り出される。光ビーム１０５の一部１２５は、取り出し領域１０１４で取り出される。
第１の回折反射器１０２１の格子ピッチＰ１および第２の回折反射器１０２２の格子ピッチＰ２は、以下の式に従って選択されてもよい。
Ｐ１＝λ／（ｎ１ ｅｆｆ＋ｎ２ ｅｆｆ）（２）
Ｐ２＝λ／（ｎ２ ｅｆｆ＋ｎ３ ｅｆｆ）（３）
ここで、λは光ビームの波長であり、ｎ１ ｅｆｆは第１の光モード１０１１の有効屈折率であり、ｎ２ ｅｆｆは第２の光モード１０１２の有効屈折率であり、ｎ３ ｅｆｆは第３の光モード１０１３の有効屈折率である。
式（２）および（３）から、導波路１０００の光学性能はある程度波長依存性がある。たとえば、２％の屈折率コアを有する厚さ２マイクロメートルのシリカ導波路では、モード屈折率は、ｎ１ ｅｆｆ＝１．４８７０９１、ｎ２ ｅｆｆ＝１．４７７２６７、およびｎ１ ｅｆｆ＝１．４６３４８４である。波長λが５２０ｎｍの光ビームの場合、格子ピッチＰ１は１７６．８３ｎｍであり、格子ピッチＰ２は１７５．４２ｎｍである。全スペクトル帯域幅Δλ／λは、以下のように計算することができる。
Figure 2023549313000003
上記のパラメータを式（４）に入れると、（４）Δλ／λは４．２ｎｍである。
本明細書で検討される導波路を実装したプロジェクタ、すなわち、光源のアレイ１０２に結合された導波路を含むプロジェクタで、その導波路が光源のアレイ１０２によって放射された光ビーム１０５をコリメートする、プロジェクタは、一例としてのみ意味されていることに留意されたい。たとえばバックライト、スキャナ、撮像装置、センサなどの多くの他の光デバイスが、本明細書に開示され、たとえば図１Ａ、１Ｂ～図１３Ａの導波路の例で示される「統合光学ベンチ」技術に基づくことができる。本明細書で検討される様々な反射器およびインターモードカプラの構成は、その意図された機能に応じて、導波路装置内で組み合わせることができる。さらに、意図された機能に応じて、レーザー画素のアレイ、異種集積波長可変レーザー、１Ｄ導波路、Ｙスプリッタ、方向性結合器、マッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）、偏光制御素子、移相器などの他の能動および受動光学部品が追加されてもよい。
本明細書で検討される様々な概念を例示および検証するために、数値シミュレーションに着手した。
図１１Ａは、図１Ａおよび図１Ｂの導波路１００の数値シミュレーション設定を示す。光源光は、図１１Ａの左側から層１に結合される。層１は、図１Ａおよび図１Ｂの第１のスラブ層１４１に対応する。光は、銀ミラーから反射すると層２に結合される。検出器１は、照射光ビームの放射照度と方向の両方を感知する。検出器１は、スラブ導波路層１と２の両方に及ぶ。検出器２は、取り出し領域１１４（図１Ａおよび図１Ｂ）に配置された取り出しプリズムにより取り出された光を感知する。
シミュレーションの結果を図１１Ｂに示す。図１１Ｂは、導波路の長さ寸法に沿った（図１１Ａおよび図１１Ｂの左から右へ）検出器１の異なる位置における放射照度を示すヒートマップである。層１の放射照度マップ１１０１（図１１Ｂ）は、左から右に、すなわち銀ミラーから反射する前の層１において光伝搬の方向に進むにつれて放射照度が減少していくことを示す。層２の放射照度マップ１１０２は、右から左に、すなわち銀ミラーから反射した後の層２において光伝搬の方向に進むにつれて放射照度が増加していくことを示す。
図１１Ｃは、検出器２上の信号をビーム角度の関数として示す。主ピーク１１０３は、層２において右から左に、すなわち、図１Ａおよび図１Ｂの導波路１００において意図されたように、伝搬した光ビームのビーム角度に対応する。はるかに小さいピーク１１０４（図１１Ｃ）は、層２内を左から右に伝搬した、すなわち、図１Ａおよび図１Ｂの反射器１２１に対応する銀ミラーからの反射の前に取り出されている光ビームのビーム角度に対応する。図１１Ｄおよび図１１Ｅは、それぞれ検出器１および２によって検出された光の波長依存性を示す。
図１２Ａは、図５Ａの導波路５００Ａの数値シミュレーション設定を示す。光源光は、図５Ａの第１のモード５１１に結合される。光は、銀ミラー（図１２Ａ）から反射すると第２のモード５１２に変換される。検出器１は、コリメートされた光ビームの放射照度と方向の両方を感知する。検出器１は、少数モード導波路全体に及ぶ。検出器２は、取り出しプリズムによって取り出された光を感知する。
図１２Ｂは、検出器１についてのシミュレーションの結果を示す。図１２Ｂは、導波路の長さ寸法に沿った（図１２Ａおよび図１２Ｂの左から右へ）検出器１の異なる位置における放射照度を示すヒートマップである。図１２では、前方ライトフィールドが後方ライトフィールドから差し引かれているため、このプロットは実際の導波路コアが非常に狭いように見える。図１２Ｃは、検出器２上の信号をビーム角度の関数として示す。主ピーク１２０３は、第２の光モード２１２で右から左に、すなわち意図された動作モードに応じて、図５Ａの導波路５００内を伝搬する光ビームのビーム角度に対応する。図１２Ｃでは、左から右に伝搬した光ビームのビーム角度に対応するピークは、小さすぎて見ることができない。
図１３Ａは、図１０の導波路１０００の数値シミュレーション設定を示す。光源光は、図１０に示す第１のモード１０１１に結合される。光は、格子１（図１３Ａ）から反射すると第２のモード１０１２に変換され、格子２から反射すると第２のモード１０１２から第３のモード１０１３に変換される。検出器は、取り出し領域内に配置される。取り出し領域には、取り出しプリズム１３１４が配置されている。検出器は、取り出しプリズムによって取り出されたコリメートされた光ビームの波長および方向の関数として放射照度を感知する。
図１３Ｂは、出力放射照度の波長（横軸）および出力ビーム角度（縦軸）、すなわち出力光の方向に対する依存性を示すヒートマップの形式でシミュレーションの結果を示す。主要な出力１３０１は、コリメートされた出力光ビームに対応する。図１３Ｃは、検出器上の信号をビーム角度の関数として示す。主なピーク１３０３は、回折反射器１０２１と１０２２（図１０）の両方で反射した後、図５Ａの導波路５００Ａ内を前方後方に伝搬する光ビームのビーム角度に当たる。２番目のピーク１３０４（図１３Ｃ）は、第１の回折反射器１０２１のみから反射された光のビーム角度に当たる。
ここで図１４を参照すると、光源のアレイによって放射された光をコリメートするための方法１４００を、本明細書で検討された導波路またはプロジェクタのいずれかを使用して実施することができる。方法１４００は、導波路のスラブコアの第１の光モードで導波路の縁部まで伝搬する光源のアレイによって放射された光ビームを受け取ること（１４０２）を含む。光ビームは、スラブコア構造内を縁部から離れて後方伝搬するために湾曲したミラーなどの反射器、または湾曲回折反射器によって反射される（１４０４）。反射器によって反射された光ビームは、たとえば、エバネッセント出力カプラまたは格子ベースの出力カプラを使用して取り出される（１４０６）。導波路は、スラブコア構造内を伝搬し、反射器から反射すると、光ビームを第１の光モードから第２の光モードに変換する。反射器の曲率は、取り出し時に光ビームをコリメートするように選択することができる。複数の反射器が設けられてもよい。反射器は、光学収差を低減し、より大きい角度のコリメートされた光ビームを可能にするために同軸であってもよい。少なくとも１つの光ビームは、このようにコリメートされてもよい。数十、数百、または数千の光ビームは、導波路に結合された適切な多点光源アレイでコリメートされてもよい。
図１５参照すると、ニアアイディスプレイ１５００は、眼鏡の形状を有するフレーム１５０１を含む。フレーム１５０１は、各目に対して、本明細書に記載のプロジェクタのいずれかを含むプロジェクタ１５０８、プロジェクタ１５０８に光学的に結合された瞳孔複製導波路１５１０、アイトラッキングカメラ１５０４、複数の照明器１５０６、およびアイトラッキングカメラコントローラ１５０７を支持する。照明器１５０６は、アイボックス１５１２を照明するために瞳孔複製導波路１５１０によって支持されてもよい。プロジェクタ１５０８は、ユーザの目に投影される角度領域の画像を搬送する光ビームのファンを提供する。瞳孔複製導波路１５１０は、光ビームのファンを受け取り、光ビームのファンの各ビームの複数の横方向にずらされた平行なコピーを提供し、それによって投影された画像をアイボックス１５１２上に拡張する。
たとえば、水平視野を提供するために、プロジェクタ１５０８にアレイ光源が使用されてもよい。傾斜可能な反射器に基づくスキャナ、または波長調整に基づくスキャナは、垂直視野を提供するためにプロジェクタ１５０８に使用されてもよく、またはその逆も可能である。拡張現実（ＡＲ）用途では、瞳孔複製導波路１５１０は、ユーザが各目に投影され、外界ビューと重ね合わされた画像と共に外界を見ることを可能にするために透明または半透明であってよい。各目に投影された画像は、現実世界のビューに没入しているように見えるように、シミュレートされた視差で配置されたオブジェクトを含むことができる。
アイトラッキングカメラ１５０４の目的は、ユーザの両眼の位置および／または向きを決定することである。ユーザの目の位置および向きが分かると、注視の輻輳距離および方向を決定することができる。プロジェクタ１５０８によって表示される画像は、表示された拡張現実風景へのユーザの没入のより良好な迫真性のため、ユーザの注視を考慮するために、および／または拡張現実との相互作用の特定の機能を提供するために動的に調整することができる。動作中、照明器１５０６は、対応するアイボックス１５１２の目を照射して、アイトラッキングカメラが目の画像を取得することが可能となるとともに、基準反射、すなわちグリントを提供する。グリントは、キャプチャされた眼の画像内の基準点として機能することができ、グリント画像に対する眼瞳孔画像の位置を決定することによって目の視線方向の決定を容易にする。照明光でユーザの注意をそらすことを回避するために、照明光はユーザに見えないようにすることができる。たとえば、アイボックス１５１２を照明するために赤外光が使用されてもよい。
アイトラッキングカメラコントローラ１５０７の機能は、アイトラッキングカメラ１５０４によって得られた画像を処理して、ユーザの両眼の視線方向をリアルタイムで決定することである。いくつかの例では、画像処理および目の位置／向き決定機能は、ニアアイディスプレイ１５００の、図示していないが、中央コントローラによって実行されてもよい。中央コントローラはまた、制御信号をプロジェクタ１５０８に供給して、決定された目の位置、目の向き、注視方向、両眼転導などに応じて、ユーザに表示される画像を生成することができる。
本開示の実施形態および例は、人工現実システムを含むか、または、それと共に実現されてもよい。人工現実システムは、視覚情報、音声、触覚（体性感覚）情報、加速度、バランスなどの感覚から得られる外界についての感覚情報を、ユーザに提示する前に何らかの方法で調整する。非限定的な例として、人工現実には、仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）、複合現実（ＭＲ）、ハイブリッド現実、またはそれらの何らかの組合せおよび／もしくは派生物が含まれ得る。人工現実コンテンツには、完全に生成されたコンテンツ、または補足された（たとえば、実世界の）コンテンツと組み合わせて生成されたコンテンツが含まれ得る。人工現実コンテンツには、映像、音声、体性または触覚的フィードバック、またはそれらの組合せが含まれ得る。このコンテンツはいずれも、視聴者に３次元効果をもたらすステレオ映像など、単一のチャネルまたは複数のチャネルにおいて提示され得る。さらに、いくつかの実施形態および例において、人工現実はまた、たとえば、人工現実においてコンテンツを作成するために使用される、および／または人工現実において違った風に使用される（たとえば、アクティビティを実行する）アプリケーション、製品、アクセサリ、サービス、またはそれらの何らかの組合せに関連付けられてもよい。人工現実コンテンツを提供する人工現実システムは、ホストコンピュータシステムに接続されたＨＭＤなどのウェアラブルディスプレイ、スタンドアロンＨＭＤ、眼鏡のフォームファクタを有するニアアイディスプレイ、モバイルデバイスもしくはモバイルコンピューティングシステム、または１人以上の視聴者に人工現実コンテンツを提供できる任意の他のハードウェアプラットフォームを含む様々なプラットフォーム上に実装され得る。
本開示は、本明細書に記載の特定の実施形態によって範囲が限定されるべきではない。実際、前述の説明および添付の図面から、本明細書に記載したものに加えて他の様々な実施形態および修正形態が当業者には明らかであろう。したがって、このような他の実施形態および修正形態は、本開示の範囲内に入ることが意図されている。さらに、本開示は、本明細書において特定の目的のための特定の環境内での特定の実装形態の文脈で記載されているが、当業者には、本開示の有用性がその文脈に限定されないこと、および本開示が任意の数の目的のために任意の数の環境内で有利に実装され得ることが認識されよう。したがって、以下の特許請求の範囲は、本明細書で説明される本開示の最大の広さに鑑みて解釈されるべきである。

Claims (15)

  1. 第１および第２の光モード伝搬を支持するスラブコア構造と、
    前記第１の光モードで伝搬する光ビームを受け取るための入力ポートと、
    前記光ビームを反射して前記スラブコア構造内を戻るよう伝搬させるために、前記スラブコア構造に結合された第１の反射器と、
    前記第１の反射器によって反射された前記光ビームを取り出すための取り出し領域と
    を備える導波路であって、
    前記導波路が、前記スラブコア構造内の伝搬時および前記第１の反射器からの反射時に前記光ビームを前記第１の光モードから前記第２の光学モードに変換するように構成され、それによって前記光ビームの少なくとも一部が前記取り出し領域で前記導波路から取り出される導波路。
  2. 前記取り出し領域が、前記第２の光モードで伝搬する光を取り出すように構成され、
    好ましくは、前記取り出し領域が、エバネッセント出力カプラを備える、請求項１に記載の導波路。
  3. 前記第１の反射器が、前記入力ポートで受け取られた前記光ビームの少なくとも部分的なコリメーションのための光学能力を有し、前記コリメーションが、前記スラブコア構造の平面内である、請求項１または請求項２に記載の導波路。
  4. 前記スラブコア構造が、前記導波路の厚さ方向に互いにある距離でずらされた並列なエバネッセント結合された第１および第２のスラブコアを備え、前記距離において、前記第１の反射器から反射された前記光ビームが前記取り出し領域に到達したときに、前記光ビームの大部分が前記第１のスラブコア内を伝搬する前記第１の光モードから前記第２のスラブコア内を伝搬する前記第２の光モードに変換される、請求項１から３のいずれか一項に記載の導波路。
  5. 前記スラブコア構造が、並列なエバネッセント結合された第１および第２のスラブコアを備え、
    前記第１のスラブコアが、シングルモードスラブコアであり、前記第２のスラブコアが、異なる有効屈折率を有する順に結合された第１および第２のスラブ部分を含み、前記第１の部分が前記第１の反射器に結合され、前記第２のスラブ部分が前記取り出し領域に結合され、
    前記第１および第２のスラブコアは、前記第１の反射器から反射された前記光ビームが前記第２のスラブコアの前記第２の部分に到達するときに、前記光ビームの大部分が前記第１のスラブコア内を伝搬する前記第１の光モードから前記第２のスラブコアの前記第１の部分内を伝搬する前記第２の光モードに変換される距離だけ、前記導波路の厚さ方向に互いにずらされている、請求項１から４のいずれか一項に記載の導波路。
  6. 前記スラブコア構造が、並列な第１および第２のスラブコアを備え、
    前記第１の反射器が、光学的に結合された第１および第２の傾斜した反射器を備え、前記第１の傾斜した反射器が、前記第１のスラブコア内を伝搬する前記光ビームを前記第２の傾斜した反射器に反射するために前記第１のスラブコアに結合され、前記第２の傾斜した反射器が、前記第２の傾斜した反射器によって反射された前記光ビームを前記第２のスラブコアに結合するために前記第２のスラブコアに結合されるか、または
    前記第１のスラブコアが、前記第１の反射器に近接した第１の回折反射器を備え、前記第２のスラブコアが、前記第１の反射器に近接し、前記第１の回折反射器の上に配置され、前記第１の回折反射器に光学的に結合された第２の回折反射器を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の導波路。
  7. 前記スラブコア構造が、少数モード導波路を備え、前記第１のモードが、前記少数モード導波路のゼロ次モードであり、前記第２のモードが、前記少数モード導波路の高次モードであり、
    前記第１の反射器が、前記第１の反射器から反射する光の一部に半波長位相シフトを与えるための段を備え、それによって前記光ビームの少なくとも一部が、前記第１の反射器から反射すると前記ゼロ次モードから前記高次モードに変換される、請求項１から６のいずれか一項に記載の導波路。
  8. 前記スラブコア構造が、少数モード導波路を備え、前記第１のモードが、前記少数モード導波路のゼロ次モードであり、前記第２のモードが、前記少数モード導波路の高次モードであり、
    前記第１の反射器が回折反射器を備え、前記回折反射器が、前記少数モード導波路に結合されるか、または前記少数モード導波路内に形成され、前記回折反射器からの反射時に前記光ビームの少なくとも一部を前記ゼロ次モードから前記高次モードに変換するように構成され、
    好ましくは、前記回折反射器が
    Ｐ＝λ／（ｎ０ ｅｆｆ＋ｎ１ ｅｆｆ）のピッチを有し、式中、λは前記光ビームの波長、ｎ０ ｅｆｆは前記ゼロ次モードの有効屈折率、ｎ１ ｅｆｆは前記高次モードの有効屈折率である請求項１から７のいずれか一項に記載の導波路。
  9. 前記スラブコア構造が、第３の光モード伝搬をさらに支持し、前記導波路が、前記第１の反射器によって反射された前記光ビームを反射して前記第１の反射器に向かって戻るよう伝搬させるための、前記スラブコア構造に結合された第２の反射器をさらに備え、
    前記取り出し領域が、前記第３の光モードで伝搬する光を取り出すように構成され、
    前記導波路が、前記第２の反射器から反射されて前記スラブ導波路構造内を伝搬すると前記光ビームを前記第２の光モードから前記第３の光モードに変換するように構成され、それによって前記光ビームの少なくとも一部が前記取り出し領域で前記導波路から取り出され、
    好ましくは、前記第１および第２の反射器が、前記入力ポートで受け取られた前記光ビームをコリメートするための光学能力を有する同軸湾曲反射器である、
    請求項１から８のいずれか一項に記載の導波路。
  10. 前記スラブコア構造が、前記導波路の厚さ方向に互いにある距離でずらされた並列なエバネッセント結合された第１、第２および第３のスラブコアを備え、前記距離において、前記第１の反射器から反射された前記光ビームが前記第２の反射器に到達したときに、前記第１のスラブコア内を伝搬する前記第１の光モードから前記第２のスラブコア内を伝搬する前記第２の光モードに、さらに前記第２の反射器から反射された前記光ビームが前記取り出し領域に到達したときに、前記第２のスラブコア内を伝搬する前記第２の光モードから前記第３のスラブコア内を伝搬する前記第３の光モードに前記光ビームの大部分が変換される、請求項９に記載の導波路。
  11. 前記スラブコア構造が、少数モード導波路を備え、前記第１のモードが、前記少数モード導波路のゼロ次モードであり、前記第２および第３のモードが、前記少数モード導波路の高次モードであり、
    前記第１の反射器が、第１の回折反射器を備え、前記第１の回折反射器が、前記少数モード導波路に結合されるか、または前記少数モード導波路内に形成され、前記第１の回折反射器からの反射時に前記光ビームの少なくとも一部を前記ゼロ次モードから前記２次モードに変換するように構成され、
    前記第２の反射器が、第２の回折反射器を備え、前記第２の回折反射器が、前記少数モード導波路に結合されるか、または前記少数モード導波路内に形成され、前記第２の回折反射器からの反射時に前記光ビームの少なくとも一部を前記２次モードから前記３次モードに変換するように構成された、請求項９または請求項１０に記載の導波路。
  12. 第１および第２の光モード伝搬を支持するスラブコア構造であって、前記スラブコア構造がインターモーダルカプラを備え、前記インターモーダルカプラが前記光ビームを前記インターモーダルカプラ内の伝搬時に前記第１の光モードから前記第２の光モードに変換するためのものである、スラブコア構造と、
    前記第１の光モードで前記スラブコア構造内を伝搬する光ビームを受け取るための前記インターモーダルカプラの上流の入力ポートと、
    前記第２の光モードで伝搬する光を取り出すための前記インターモーダルカプラの下流の取り出し領域と
    を備える導波路。
  13. 前記インターモーダルカプラが、前記光ビームのコリメーションもしくは焦点はずしの光学能力、または収差補正能力のうちの少なくとも一方を有し、
    好ましくは、
    前記第１および第２の光モードが、異なる有効屈折率を有し、
    前記インターモーダルカプラが格子を備え、前記格子が、前記スラブコア構造の平面における前記光ビームの異なる光線が前記入力ポートから前記格子まで異なる光路長を有するように、前記スラブコア構造の前記平面において成形されている、請求項１２に記載の導波路。
  14. 光ビームを提供するための光源のアレイと、
    導波路とを備え、前記導波路が
    第１および第２の光モード伝搬を支持するスラブコア構造と、
    前記第１の光モードでの伝搬のために前記光源のアレイから前記光ビームを受け取るための入力ポートと、
    前記光ビームを反射して前記スラブコア構造内を戻るよう伝搬させるために、前記スラブコア構造に結合された反射器と、
    前記反射器で反射された前記光ビームを前記導波路から取り出すための取り出し領域と
    を含み、
    前記導波路が、前記スラブコア構造内の伝搬時および前記反射器からの反射時に前記光ビームを前記第１の光モードから前記第２の光モードに変換するように構成され、それによって前記光ビームの少なくとも一部が前記取り出し領域で前記導波路から取り出される、プロジェクタ。
  15. 前記反射器が、前記入力ポートで受け取られた前記光ビームをコリメートするための光学能力を有し、前記取り出し領域が、前記第２の光モードで伝搬する光を取り出すように構成されたエバネッセント出力カプラを備える、請求項１４に記載のプロジェクタ。
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