JPS6039606A - ジオデジック光学部品 - Google Patents
ジオデジック光学部品Info
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- JPS6039606A JPS6039606A JP59142092A JP14209284A JPS6039606A JP S6039606 A JPS6039606 A JP S6039606A JP 59142092 A JP59142092 A JP 59142092A JP 14209284 A JP14209284 A JP 14209284A JP S6039606 A JPS6039606 A JP S6039606A
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- curve
- optical
- optical component
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
- G02B6/1245—Geodesic lenses
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は光学部品の機能を決定する表面段のある基板
上の導光層からなるジオデジッｇ （ｇｅｏｄｅ −５
ｉｃ ）光学部品に関する。
上の導光層からなるジオデジッｇ （ｇｅｏｄｅ −５
ｉｃ ）光学部品に関する。
この型の部品は導波光ファイバを用いる光通信システム
において１例えば光フアイバ連結の二つの部分の間の中
継所において又は光フアイバケーブルの送端又は受端に
おける送信所又は受信所において用いうる。該部品は光
源及び光検出器及びそれらの間にそう人され次特別の光
学機能を有する１個又はそれよシ多い光学部品から成り
単一基板上に集積された光学系の部分を形成しうる。ジ
オデシック光学素子はビーム偏向、ビームスプリッティ
ング、反射及びイメージング（ｉｍａｇｉｎｇ ）のよ
うな種々の光学的機能を果たしうる。
において１例えば光フアイバ連結の二つの部分の間の中
継所において又は光フアイバケーブルの送端又は受端に
おける送信所又は受信所において用いうる。該部品は光
源及び光検出器及びそれらの間にそう人され次特別の光
学機能を有する１個又はそれよシ多い光学部品から成り
単一基板上に集積された光学系の部分を形成しうる。ジ
オデシック光学素子はビーム偏向、ビームスプリッティ
ング、反射及びイメージング（ｉｍａｇｉｎｇ ）のよ
うな種々の光学的機能を果たしうる。
「アルヒーフ ヒュール エレクトロニツクウントユー
ベルトラーグンクステヒニツク」（ｌｒｃｌｌｉｖ ｆ
廿ｒｒ Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ ｕｎｄ ：ｌ廿、ｂｅ
ｒｔｒａｇｕｎｇｓｔｅ −ｃｈｎｉｋ ） （ＡＥＵ
）第８４巻第１θ号、 １９８０年ｌθ月、第８８５
〜８９Ｂ頁にて刊・行された論文「導波光学用ジオデシ
ック部品」において１種々のジオデシック部品の形状寸
法及び動作が記載される。
ベルトラーグンクステヒニツク」（ｌｒｃｌｌｉｖ ｆ
廿ｒｒ Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ ｕｎｄ ：ｌ廿、ｂｅ
ｒｔｒａｇｕｎｇｓｔｅ −ｃｈｎｉｋ ） （ＡＥＵ
）第８４巻第１θ号、 １９８０年ｌθ月、第８８５
〜８９Ｂ頁にて刊・行された論文「導波光学用ジオデシ
ック部品」において１種々のジオデシック部品の形状寸
法及び動作が記載される。
そこに記載される光学部品の設計は基板における比較的
大きな高さの差、数ミリメートル程度を利用するもので
ある。プレス技術又はエツチングを用いる場合そのよう
なかなりの高さの差を所要の精度でつくり出すことは極
めて困難である。しかし、集積光学部品又は回路を大量
に手ごろな価格で製造しつる為には、この種の技術がや
はシ望ましい。
大きな高さの差、数ミリメートル程度を利用するもので
ある。プレス技術又はエツチングを用いる場合そのよう
なかなりの高さの差を所要の精度でつくり出すことは極
めて困難である。しかし、集積光学部品又は回路を大量
に手ごろな価格で製造しつる為には、この種の技術がや
はシ望ましい。
この発明の目的は安価なエツチング又はプレス技術を用
いて所要の精度で製造しうるようなジオデシック光学部
品の設計を提供することである。この発明に従うジオデ
シック光学部品の新規な特徴は表面段が波状特性を有し
したがって交互に正及び負である多数の斜面を有するこ
とである。
いて所要の精度で製造しうるようなジオデシック光学部
品の設計を提供することである。この発明に従うジオデ
シック光学部品の新規な特徴は表面段が波状特性を有し
したがって交互に正及び負である多数の斜面を有するこ
とである。
この発明は、基板表面のくほみが光学的に該表面上の突
起と同一の効果を有するので、この事実を光学的機能を
決定する段又は輪郭の最大深さ又は高さをかなシ減小す
るのに用いうるということを見抜いたことに基づく。
起と同一の効果を有するので、この事実を光学的機能を
決定する段又は輪郭の最大深さ又は高さをかなシ減小す
るのに用いうるということを見抜いたことに基づく。
この発明に従うジオデシック光学部品の好適例はさらに
正及び負の斜面の間の変化部に丸みをつけ、段を前記変
化部の位置において基板の平たん部に平行な部分を有す
る曲線から形成するという新規な特徴を有する。
正及び負の斜面の間の変化部に丸みをつけ、段を前記変
化部の位置において基板の平たん部に平行な部分を有す
る曲線から形成するという新規な特徴を有する。
引用論文「Ａ Ｅ Ｕｊ第８４巻第１０号、１９８０年
１０月第８８Ｆ１〜８９Ｂ頁において基板のくほみ部か
ら平たん部への変化は漸次でなければならないというこ
とが述べられていることに注目すべきである。しかし、
該論文中に記載される部品においては輪郭曲線はその形
状が単調であり唯一つの変化部のみがなだらかな曲率を
有することが必要であるだけである。さらに、この輪郭
曲線は平たん部を有する曲線からつくられなかった。
１０月第８８Ｆ１〜８９Ｂ頁において基板のくほみ部か
ら平たん部への変化は漸次でなければならないというこ
とが述べられていることに注目すべきである。しかし、
該論文中に記載される部品においては輪郭曲線はその形
状が単調であり唯一つの変化部のみがなだらかな曲率を
有することが必要であるだけである。さらに、この輪郭
曲線は平たん部を有する曲線からつくられなかった。
次に、この発明を図面に基づいて説明する。第１図は既
仰のジオデシック光学部品の斜視図である。このジオデ
シックレンズは例えばガラス、透明プラスチック、半導
体物質又はニオブ酸リチウムのような結晶でつくられた
基板ｌから成る。基板は不同、この例では多数の同心円
４で示される回転対称くほみ８を示す。第２図はこの不
同の回転軸ａを含む平面における輪郭曲線６を示す。基
板に設けるのは薄い導光層２で、その厚さは多モード導
光の場合約８０〜７５μフルで単一モード導光の場合的
１μｍである。
仰のジオデシック光学部品の斜視図である。このジオデ
シックレンズは例えばガラス、透明プラスチック、半導
体物質又はニオブ酸リチウムのような結晶でつくられた
基板ｌから成る。基板は不同、この例では多数の同心円
４で示される回転対称くほみ８を示す。第２図はこの不
同の回転軸ａを含む平面における輪郭曲線６を示す。基
板に設けるのは薄い導光層２で、その厚さは多モード導
光の場合約８０〜７５μフルで単一モード導光の場合的
１μｍである。
この層は屈折率が基板より高い透明材料から構°成され
る。導光層は均一な厚さを有し、したがって基板の形状
にならう。該層の屈折率はその外側より大きいので左か
ら入るビームｂの放射エネルギーの大部分は導光層内に
閉じ込められんままである。基板のくぼみの位置で層２
の形状が変化するので、ビームｂの周囲射線の方向も変
化する。
る。導光層は均一な厚さを有し、したがって基板の形状
にならう。該層の屈折率はその外側より大きいので左か
ら入るビームｂの放射エネルギーの大部分は導光層内に
閉じ込められんままである。基板のくぼみの位置で層２
の形状が変化するので、ビームｂの周囲射線の方向も変
化する。
したがってビームはもはや平行でなくて集まり点Ｆで焦
点をむすぶ。
点をむすぶ。
ジオデシックレンズの能力はくぼみの深さｄにより決ま
る。ｄの値が小さい場合レンズは弱く、これに対シてレ
ンズのこの値が一層大きくなる場合一層強く焦点をむす
ぶ。実際の場合に必要なレンズ能を得る為には深さｄは
数ミリメートルなければならない。ジオデシック光学素
子の製造、又は一層一般的に述べれば、ジオデシック光
学回路の大量かつ許容しうる価格での製造の為には基板
の輪郭をプレス又はエツチング技術によシつくることが
望°ましくなる。これらの輪郭が比較的深い場合輪郭を
所望の精度、８μｍ程度でプレス又はエツチングにエフ
つくることは極めて困難である。
る。ｄの値が小さい場合レンズは弱く、これに対シてレ
ンズのこの値が一層大きくなる場合一層強く焦点をむす
ぶ。実際の場合に必要なレンズ能を得る為には深さｄは
数ミリメートルなければならない。ジオデシック光学素
子の製造、又は一層一般的に述べれば、ジオデシック光
学回路の大量かつ許容しうる価格での製造の為には基板
の輪郭をプレス又はエツチング技術によシつくることが
望°ましくなる。これらの輪郭が比較的深い場合輪郭を
所望の精度、８μｍ程度でプレス又はエツチングにエフ
つくることは極めて困難である。
この発明によって特定の光学的機能を果たすことが必要
なジオデシック光学部品の比較的深い輪郭を比較的浅い
輪郭により置き換える。したがって安価なエツチング又
はプレス技術を使用しうる。
なジオデシック光学部品の比較的深い輪郭を比較的浅い
輪郭により置き換える。したがって安価なエツチング又
はプレス技術を使用しうる。
ここに提案する輪郭の曲線はもはや単調でなく波状形状
をなし、すなわち輪郭曲線は交互に正及び負の斜面を有
する多数の部分曲線から構成される。
をなし、すなわち輪郭曲線は交互に正及び負の斜面を有
する多数の部分曲線から構成される。
第８図は第１図のレンズと同一効果を有するジオデシッ
クレンズのこのような輪郭曲線７を示す。
クレンズのこのような輪郭曲線７を示す。
比較のため後者のレンズの輪郭曲線を第８図に破線曲線
６によｐ示す。
６によｐ示す。
曲線？は最初基板表面８から元の曲線６を特定の深さｄ
□に達するまでなぞることにＬシつくる。
□に達するまでなぞることにＬシつくる。
曲線６０次の部分は線９に関して映し、この部分の長さ
線この部分の鏡像部が基板表面の元の平面に達するよう
に選ぶのが好ましい。曲線？で示す輪郭の設計において
光学的用語においては、くほみは突起と同一効果を有す
るという事実を利用する。明らかに、第１図において基
板上に位置する観察者はくぼみを観察するが、これに対
して基板°下方に位置する場合波は突起又は丘を観察す
ることになる。
線この部分の鏡像部が基板表面の元の平面に達するよう
に選ぶのが好ましい。曲線？で示す輪郭の設計において
光学的用語においては、くほみは突起と同一効果を有す
るという事実を利用する。明らかに、第１図において基
板上に位置する観察者はくぼみを観察するが、これに対
して基板°下方に位置する場合波は突起又は丘を観察す
ることになる。
第８図に示す輪郭曲線は正及び負の斜面の間で鋭い変化
部を示すが、このような変化部は光散乱を起こさせうる
。この工うな散乱を避ける為に変化部に丸みをつけ、ま
た基板のくぼみ部から平たん部への変化部にも第２圀に
示すように丸みをつける。これらの丸みつけはレンズ機
能と関係がないという意味で付帯的でらるので丸みっけ
の面積はできるだけ小さくしてそれらにょクレンメの動
作が不当に影響されないようにしなければならない。こ
の発明に従って丸みをレンズの設計において考慮に入れ
ることにニジ散乱抑制の見地から一層よい一層広い面積
にわたって広がる丸みを実現することは可能である。所
定の機能を実現する為に単調な輪郭曲線において該曲線
の他の部分へなめらかに流れる水平部分を有する曲線を
計算する。
部を示すが、このような変化部は光散乱を起こさせうる
。この工うな散乱を避ける為に変化部に丸みをつけ、ま
た基板のくぼみ部から平たん部への変化部にも第２圀に
示すように丸みをつける。これらの丸みつけはレンズ機
能と関係がないという意味で付帯的でらるので丸みっけ
の面積はできるだけ小さくしてそれらにょクレンメの動
作が不当に影響されないようにしなければならない。こ
の発明に従って丸みをレンズの設計において考慮に入れ
ることにニジ散乱抑制の見地から一層よい一層広い面積
にわたって広がる丸みを実現することは可能である。所
定の機能を実現する為に単調な輪郭曲線において該曲線
の他の部分へなめらかに流れる水平部分を有する曲線を
計算する。
第４図は水平部分ｌＯを有するこのような輪郭曲線６′
を示す。この輪郭曲線を、第２図の曲１ｆｉ１６を第８
１ｉｉｆｌの曲線７に変換したのと同じ方法でジグザグ
曲線７′に変える。第５図に示す曲Ｉｉ！７／はかなシ
の丸みをつけた面積を有するが、レンズの動作はやはシ
第２図の曲線の動作と同一である。
を示す。この輪郭曲線を、第２図の曲１ｆｉ１６を第８
１ｉｉｆｌの曲線７に変換したのと同じ方法でジグザグ
曲線７′に変える。第５図に示す曲Ｉｉ！７／はかなシ
の丸みをつけた面積を有するが、レンズの動作はやはシ
第２図の曲線の動作と同一である。
この発明のジオデシック光学部品は最初に基板に所要の
輪郭をつく９次いで導光層を蒸着又は拡散によフ設ける
既知の方法によシ製造することができる。輪郭をつけた
基板は輪郭が極めて浅いので既知のエツチング又はプレ
ス技術によるかいわゆるレプリカ方法によるかのいずれ
かに、１製造しうる。その方法においては母型を軟化さ
せた材料にプレスする。この形の方法を第６図に示す。
輪郭をつく９次いで導光層を蒸着又は拡散によフ設ける
既知の方法によシ製造することができる。輪郭をつけた
基板は輪郭が極めて浅いので既知のエツチング又はプレ
ス技術によるかいわゆるレプリカ方法によるかのいずれ
かに、１製造しうる。その方法においては母型を軟化さ
せた材料にプレスする。この形の方法を第６図に示す。
板１０ａをじゅうぶん軟化させたプラスチックのじゅう
ぶん厚い層１１でおおう。このプラスチックは後で熱、
紫外線照射又は冷却により硬化（固化）されるものであ
る。紫外光線により硬化される光重合性塗料はこの目的
に対して特に好適である。母型１２に製造すべき輪郭１
例えば第８図又は第５図のレンズ輪郭、の逆である構造
１８を設ける。次いでこの母型を、矢印１４で示すよう
に、プラスチック層に圧入する。次いでプラスチックを
例えばそれを板１０ａ又は母型１ｚを経る紫１外元線１
５で照射することにより固化させ、その後母型を取り除
く。
ぶん厚い層１１でおおう。このプラスチックは後で熱、
紫外線照射又は冷却により硬化（固化）されるものであ
る。紫外光線により硬化される光重合性塗料はこの目的
に対して特に好適である。母型１２に製造すべき輪郭１
例えば第８図又は第５図のレンズ輪郭、の逆である構造
１８を設ける。次いでこの母型を、矢印１４で示すよう
に、プラスチック層に圧入する。次いでプラスチックを
例えばそれを板１０ａ又は母型１ｚを経る紫１外元線１
５で照射することにより固化させ、その後母型を取り除
く。
この発明をジオデシックレンズに基づいて説明した。こ
の発明を［ＡＥＵＪ第８４巻第１θ号、 １９８０年ｌ
θ月、第８８５〜８°９Ｂ頁の引用論客に記載されるよ
うな他のジオデシック部品、例えばビームスプリッタ−
、ビーム偏向器及び反射器に適用しうろことは明らかで
ある。
の発明を［ＡＥＵＪ第８４巻第１θ号、 １９８０年ｌ
θ月、第８８５〜８°９Ｂ頁の引用論客に記載されるよ
うな他のジオデシック部品、例えばビームスプリッタ−
、ビーム偏向器及び反射器に適用しうろことは明らかで
ある。
第１図は既知のジオデシック光学部品の斜視図、第２図
は第１図の部品の輪郭曲線図。 第８図はこの発明に従うジオデシック光学部品の輪郭曲
線図。 第４図は平たん部を有する輪郭臼ｓ図。 第５図は第４図の輪郭曲線から導いた丸みをつけた変化
部を有するこの発明のジオデシック光学部品の他の例を
示す輪郭曲線図、 第６図はこの発明のジオデシック光学部品用輪郭付き基
板の製造方法を示す説明図である。 １・・・基板 ３・・・導光層 ８・・・回転対称くぼみ ４・・・同心円６、６’、
７．７’・・・輪郭曲線８・・・基板表面９・・・線
１０・・・水平部分 １０ａ・・・板 １１・・・プラスチック層１８・・・
母型 １８・・・構造。 フルーイランペンファプリケン
は第１図の部品の輪郭曲線図。 第８図はこの発明に従うジオデシック光学部品の輪郭曲
線図。 第４図は平たん部を有する輪郭臼ｓ図。 第５図は第４図の輪郭曲線から導いた丸みをつけた変化
部を有するこの発明のジオデシック光学部品の他の例を
示す輪郭曲線図、 第６図はこの発明のジオデシック光学部品用輪郭付き基
板の製造方法を示す説明図である。 １・・・基板 ３・・・導光層 ８・・・回転対称くぼみ ４・・・同心円６、６’、
７．７’・・・輪郭曲線８・・・基板表面９・・・線
１０・・・水平部分 １０ａ・・・板 １１・・・プラスチック層１８・・・
母型 １８・・・構造。 フルーイランペンファプリケン
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ｌ 光学部品の機能を決定する表面段のある基板上の導
光層からなるジオデシック光学部品において１表面段が
波状特性を有ししたがって交互に正及び負である多数の
斜面を有することを特徴とするジオデシック光学部品。 ＆ 正及び負の斜面の間の変化部に丸みをっけ、その場
合波状形状を前記変化部の位置において基板の平たん部
に平行である部分を有する曲線からつくる特許請求の範
囲第１項記載のジオデシック光学部品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8302461 | 1983-07-11 | ||
| NL8302461A NL8302461A (nl) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | Geodetisch optisch element. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6039606A true JPS6039606A (ja) | 1985-03-01 |
| JPH0610686B2 JPH0610686B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=19842142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59142092A Expired - Lifetime JPH0610686B2 (ja) | 1983-07-11 | 1984-07-09 | ジオデツジツク光学部品 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4712856A (ja) |
| EP (1) | EP0132874B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0610686B2 (ja) |
| DE (1) | DE3470962D1 (ja) |
| NL (1) | NL8302461A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8919799D0 (en) * | 1989-09-01 | 1989-10-18 | British Telecomm | Optical coupler |
| US5138687A (en) * | 1989-09-26 | 1992-08-11 | Omron Corporation | Rib optical waveguide and method of manufacturing the same |
| EP0420173A3 (en) * | 1989-09-26 | 1992-09-09 | Omron Corporation | Rib optical waveguide and method of manufacturing the same |
| DE4228853C2 (de) * | 1991-09-18 | 1993-10-21 | Schott Glaswerke | Optischer Wellenleiter mit einem planaren oder nur geringfügig gewölbten Substrat und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Verwendung eines solchen |
| US5253319A (en) * | 1992-02-24 | 1993-10-12 | Corning Incorporated | Planar optical waveguides with planar optical elements |
| EP2024105A2 (en) * | 2006-06-02 | 2009-02-18 | Light Prescriptions Innovators, LLC. | Waveguide-optical kohler integrator utilizing geodesic lenses |
| CN101971075A (zh) * | 2007-12-18 | 2011-02-09 | 光处方革新有限公司 | 自由形态聚光光学装置 |
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Family Cites Families (11)
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| US4403825A (en) * | 1978-11-16 | 1983-09-13 | Hughes Aircraft Company | Integrated optics thin film devices and fabrication thereof |
| FR2459986A1 (fr) * | 1979-06-22 | 1981-01-16 | Commissariat Energie Atomique | Lentille de fresnel integree |
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| FR2491632A1 (fr) * | 1980-10-08 | 1982-04-09 | Commissariat Energie Atomique | Lentille de fresnel integree et son procede de fabrication |
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1983
- 1983-07-11 NL NL8302461A patent/NL8302461A/nl not_active Application Discontinuation
-
1984
- 1984-07-09 JP JP59142092A patent/JPH0610686B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1984-07-10 DE DE8484200997T patent/DE3470962D1/de not_active Expired
- 1984-07-10 EP EP84200997A patent/EP0132874B1/en not_active Expired
-
1987
- 1987-01-27 US US07/009,084 patent/US4712856A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56135823A (en) * | 1980-03-26 | 1981-10-23 | Canon Inc | Scanning optical system forming medium contrast image |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0132874B1 (en) | 1988-05-04 |
| JPH0610686B2 (ja) | 1994-02-09 |
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