JPS6097309A - 誘電体薄膜との光結合方法 - Google Patents
誘電体薄膜との光結合方法Info
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- JPS6097309A JPS6097309A JP20511683A JP20511683A JPS6097309A JP S6097309 A JPS6097309 A JP S6097309A JP 20511683 A JP20511683 A JP 20511683A JP 20511683 A JP20511683 A JP 20511683A JP S6097309 A JPS6097309 A JP S6097309A
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- optical
- film
- prism
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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
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (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】
産業上の利用分野
本発明は誘電体薄膜内を伝搬する光波との結合方法に関
するものである。
するものである。
従来例の構成とその問題点
近年レーザの発達によりレーザを光源とした機器開発が
活発化している。しかし、従来から使用されて来た光学
部品はバルクタイプであり、重い、容積が大きくなる等
の欠点があった。これらの欠点をなくし、機器内に使用
される光学系をより、安定なものとするため、いわゆる
光ＩＣなるものが考えられている。
活発化している。しかし、従来から使用されて来た光学
部品はバルクタイプであり、重い、容積が大きくなる等
の欠点があった。これらの欠点をなくし、機器内に使用
される光学系をより、安定なものとするため、いわゆる
光ＩＣなるものが考えられている。
これは第１図に示すように誘電体基板１上に、これより
も誘電率の大きい透明誘電体薄膜２が蒸着法またはスパ
ッタ法で形成されており、光がこの膜内を進行するうち
に、種々のプロセシングを受けるというものである。こ
のように薄膜２内に光を通過させることにより、光学素
子の小型化。
も誘電率の大きい透明誘電体薄膜２が蒸着法またはスパ
ッタ法で形成されており、光がこの膜内を進行するうち
に、種々のプロセシングを受けるというものである。こ
のように薄膜２内に光を通過させることにより、光学素
子の小型化。
低コスト化、安定性向上等の点で従来のバルクタイブ光
学部品よりもはるかにすぐれた光学部品を製作すること
ができる。
学部品よりもはるかにすぐれた光学部品を製作すること
ができる。
しかし、レーザ光源から出だあるいはファイバー内を通
過してきた光をいかに効率よく膜内に伝送するか、寸だ
、膜内を伝送されている光をいかに効率よく外部へ取９
出すかに、大きな問題が残されていた。従来の膜内への
伝送のさせ方は、第１図に示すようにプリズム３と誘電
体薄膜２との間に均一なエヤーギャップ４を作り、レー
ザ光６がエヤーギャップ４でエバネセント波になること
を利用して薄膜２内にレーザ光を６の方向に伝える方法
である。この方法による薄膜内への光伝送方法はすでに
Ｒ，’Ｕｌｒｉｃｈ氏（Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅＰ
ｒｉｓｍ −Ｆｉｌｍ Ｃｏｕｐｌｅｒ ｂｙ Ｐｌａ
ｎｅ −ｗａｖｅＡｎａｌｙｓｉｓ ； Ｊ、Ｏ，Ｓ、
Ａ、、 Ｖｏ’ｌ 、 ６０．Ｊ６１０ 。
過してきた光をいかに効率よく膜内に伝送するか、寸だ
、膜内を伝送されている光をいかに効率よく外部へ取９
出すかに、大きな問題が残されていた。従来の膜内への
伝送のさせ方は、第１図に示すようにプリズム３と誘電
体薄膜２との間に均一なエヤーギャップ４を作り、レー
ザ光６がエヤーギャップ４でエバネセント波になること
を利用して薄膜２内にレーザ光を６の方向に伝える方法
である。この方法による薄膜内への光伝送方法はすでに
Ｒ，’Ｕｌｒｉｃｈ氏（Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅＰ
ｒｉｓｍ −Ｆｉｌｍ Ｃｏｕｐｌｅｒ ｂｙ Ｐｌａ
ｎｅ −ｗａｖｅＡｎａｌｙｓｉｓ ； Ｊ、Ｏ，Ｓ、
Ａ、、 Ｖｏ’ｌ 、 ６０．Ｊ６１０ 。
１９７０、Ｐ、１３３７）によ−） −Ｃ＜わしく述べ
られている。
られている。
しかるにこの方法の場合、結合効率を上げるだめには、
レーザ光６は９０°プリズム３の直角陵線（面７２面８
との陵線）を通る必要があり、このため、プリズムの欠
は等により少しでも陵線７゜８に乱れが存在するとレー
ザ光が散乱されてモード変換が起り、結合効率が低下し
て、薄膜２内への伝送効率が低下する。この結合方法で
は理想的な場合でも伝送効率は８２係であり、かつ分岐
比。
レーザ光６は９０°プリズム３の直角陵線（面７２面８
との陵線）を通る必要があり、このため、プリズムの欠
は等により少しでも陵線７゜８に乱れが存在するとレー
ザ光が散乱されてモード変換が起り、結合効率が低下し
て、薄膜２内への伝送効率が低下する。この結合方法で
は理想的な場合でも伝送効率は８２係であり、かつ分岐
比。
消光比の低下が発生し、実用に至らなかつ／こ。
これらの欠点を除くためにプリズム、薄膜間のエアーギ
ャップ４を第２図に示ずごとく、テーノζ−状にすると
いうことが考えられた。この光伝送方法も同じく、Ｒ，
Ｕｌｒｉｃｈ氏が″Ｑｐ ｔ ｉ ｍｕｍＥｘｃｉｔａ
ｔｉｏｎ ｏｆ ０ｐｔｉｃａｌ ５ｕｒｆａｃｅ Ｗ
ａｖｅａ”（Ｊ 、Ｏ−Ｓ −Ａ 、ｒ Ｖ Ｏｆ −
６１＋ ｊｌａ １ ’１ −１９７１ Ｊ Ｐ −１
４６７）で詳細に報告している。この方法は前述の第１
図の結合法が持つ欠点を除去しており、理想的最高結合
効率も９５チと非常に高い。
ャップ４を第２図に示ずごとく、テーノζ−状にすると
いうことが考えられた。この光伝送方法も同じく、Ｒ，
Ｕｌｒｉｃｈ氏が″Ｑｐ ｔ ｉ ｍｕｍＥｘｃｉｔａ
ｔｉｏｎ ｏｆ ０ｐｔｉｃａｌ ５ｕｒｆａｃｅ Ｗ
ａｖｅａ”（Ｊ 、Ｏ−Ｓ −Ａ 、ｒ Ｖ Ｏｆ −
６１＋ ｊｌａ １ ’１ −１９７１ Ｊ Ｐ −１
４６７）で詳細に報告している。この方法は前述の第１
図の結合法が持つ欠点を除去しており、理想的最高結合
効率も９５チと非常に高い。
しかしながら、発明者らがこの方法を詳細に検討した結
果、次のような実用化に際して解決すべき問題を有して
いることが判明した。
果、次のような実用化に際して解決すべき問題を有して
いることが判明した。
（１）薄膜との接触点と光の伝送点９との距離が大きく
なるため、基板表面の面精度がたとえば約イλ（λ：伝
送光の波長）程度に非常に高く要求される。
なるため、基板表面の面精度がたとえば約イλ（λ：伝
送光の波長）程度に非常に高く要求される。
に））薄膜２との接触点１０が前面エツジであるので、
肉厚のきわめてれｂい点に大きな圧力がかかり、プリズ
ム３が破損したり、長幼な接触が得られなかったりする
。
肉厚のきわめてれｂい点に大きな圧力がかかり、プリズ
ム３が破損したり、長幼な接触が得られなかったりする
。
発明の目的
そこで本発明は種々の方法を検討した結果、前述のすべ
ての欠点を除き、かつ高結合効率の光伝送を行うことを
目的とする。
ての欠点を除き、かつ高結合効率の光伝送を行うことを
目的とする。
発明の構成
本発明は基板上に形成された誘電体薄膜面上に、この薄
膜より大きい屈折率を有し、かつ少なくとも一面以上の
反射面を有する光学部材を、前記薄膜面と光学部材の一
面の一部分とは密着し、前記−面の他の部分とは非接触
の状態で設置し、前記光学部材に入射された光を前記反
射面で反射させ。
膜より大きい屈折率を有し、かつ少なくとも一面以上の
反射面を有する光学部材を、前記薄膜面と光学部材の一
面の一部分とは密着し、前記−面の他の部分とは非接触
の状態で設置し、前記光学部材に入射された光を前記反
射面で反射させ。
前記非接触の面部分から前記誘電体薄膜内に導波させる
か、または逆に誘電体薄膜内を伝搬する光を前記非接触
の面部分から前記光学部材へと導波させ、前記反射面で
反射させた後光学部桐外へ光を導波させることを特徴と
する光結合方法であって、不都合なく高効率の光結合を
可能ならしめんとするものである。
か、または逆に誘電体薄膜内を伝搬する光を前記非接触
の面部分から前記光学部材へと導波させ、前記反射面で
反射させた後光学部桐外へ光を導波させることを特徴と
する光結合方法であって、不都合なく高効率の光結合を
可能ならしめんとするものである。
実施例の説明
第３図は本発明の一実施例にかかる直角プリズムを使用
した光伝送方法を示すものである。第３図において、第
１図および第２図に示しだ装置の構成要素と対応する部
分には同じ符号を伺している。
した光伝送方法を示すものである。第３図において、第
１図および第２図に示しだ装置の構成要素と対応する部
分には同じ符号を伺している。
ＰＬＺＴ薄膜２などで形成された光導波路」二に光学部
材としてのプリズム３を直角陵線１１のみで密着固定さ
せ、プリズム膜内に導入されだレーザ光６をプリズム３
０反射面１２で反射させ、反射された光Ｌ１ を薄膜２
の光導波路内に輻として伝送させる。すなわち、この構
成においては、光ファイバー（図示せず）等を伝送され
だレーザ６は全反射面１２に向かって送り込まれ、反射
面１２で反射されテーパー状エアギー１２ツブ４へ送ら
れてエバネセント光となり、薄膜２へ送り込まれて、光
は方向６へと伝送される。なお、全反射面１２は十分な
精度を有することが望丑しい。
材としてのプリズム３を直角陵線１１のみで密着固定さ
せ、プリズム膜内に導入されだレーザ光６をプリズム３
０反射面１２で反射させ、反射された光Ｌ１ を薄膜２
の光導波路内に輻として伝送させる。すなわち、この構
成においては、光ファイバー（図示せず）等を伝送され
だレーザ６は全反射面１２に向かって送り込まれ、反射
面１２で反射されテーパー状エアギー１２ツブ４へ送ら
れてエバネセント光となり、薄膜２へ送り込まれて、光
は方向６へと伝送される。なお、全反射面１２は十分な
精度を有することが望丑しい。
このような結合方法は第３図かられかるように、もっと
もプリズム３の肉厚の厚い点（直角陵線１１）で薄膜２
と接触しているので、欠けなどがプリズム３に発生する
ことなく良好な接触が得られ、結果的に良好なテーパー
状エアーギャップ４が形成されることとなり、きわめて
良好な伝送効率が得られる。寸だ接触点１１と光が膜内
に伝送される点９との距離を小さくすることが可能であ
るから、基板すなわち薄膜２０表面の面精度が少々悪く
ても良好な結合が得られ、たとえば必要面精度はλ程度
でよい。
もプリズム３の肉厚の厚い点（直角陵線１１）で薄膜２
と接触しているので、欠けなどがプリズム３に発生する
ことなく良好な接触が得られ、結果的に良好なテーパー
状エアーギャップ４が形成されることとなり、きわめて
良好な伝送効率が得られる。寸だ接触点１１と光が膜内
に伝送される点９との距離を小さくすることが可能であ
るから、基板すなわち薄膜２０表面の面精度が少々悪く
ても良好な結合が得られ、たとえば必要面精度はλ程度
でよい。
なお本発明に使用されるプリズム３０反射面１２は高い
精度であることが望ましい。また、光学部材の反射面１
２は全反射条件を用いてもよいとともに、反射物質を形
成して全反射面としてもよい。
精度であることが望ましい。また、光学部材の反射面１
２は全反射条件を用いてもよいとともに、反射物質を形
成して全反射面としてもよい。
さらに、本発明は光を薄膜に伝送する場合に限らず、逆
に薄膜から光をプリズム等の光学部材にてぬき出す場合
も適用可能である。
に薄膜から光をプリズム等の光学部材にてぬき出す場合
も適用可能である。
第４図に示すように、五角柱プリズム３を用いた場合さ
らに良好な結合が行なうことができる。
らに良好な結合が行なうことができる。
ずなわぢ、第５図のように三角プリズム３を複数個用い
て本発明を実施しだ場合、薄膜２への入射光５と薄膜２
からの出射光５′が薄膜上空間で交わることとなる。こ
のような現象が問題になる場合、第６図に示すごとくプ
リズム３として五角柱プリズムを用いると入射光６と出
射光５′は交わることがなくこの問題も解決される。第
４図は五角柱プリズムの代表例の拡大図である。この例
の場合、透明誘電体薄膜２として屈折率２．６．膜厚４
０００人、基板屈折率１．７８．プリズム屈折率３．３
１のものを使用したとすると、反射面１２と誘電体薄膜
２となす鋭角は６５°（したが−ってプリズム内の角度
は１１５°）となる。当然、前述の条件が変更されたな
らば、この角度も変化する。ちなみにプリズム３の屈折
率を１．６〜３．３の部材を使用し、誘電体薄膜２の屈
折率が１．５〜３．０の材質を用いた場合、前述のプリ
ズム内の一角は１２６°〜１０５゜の角度を取らなけれ
ば、光を薄膜内に有効に伝達することができない。寸だ
、反射面１２．光電透面８は光学研摩がなされている。
て本発明を実施しだ場合、薄膜２への入射光５と薄膜２
からの出射光５′が薄膜上空間で交わることとなる。こ
のような現象が問題になる場合、第６図に示すごとくプ
リズム３として五角柱プリズムを用いると入射光６と出
射光５′は交わることがなくこの問題も解決される。第
４図は五角柱プリズムの代表例の拡大図である。この例
の場合、透明誘電体薄膜２として屈折率２．６．膜厚４
０００人、基板屈折率１．７８．プリズム屈折率３．３
１のものを使用したとすると、反射面１２と誘電体薄膜
２となす鋭角は６５°（したが−ってプリズム内の角度
は１１５°）となる。当然、前述の条件が変更されたな
らば、この角度も変化する。ちなみにプリズム３の屈折
率を１．６〜３．３の部材を使用し、誘電体薄膜２の屈
折率が１．５〜３．０の材質を用いた場合、前述のプリ
ズム内の一角は１２６°〜１０５゜の角度を取らなけれ
ば、光を薄膜内に有効に伝達することができない。寸だ
、反射面１２．光電透面８は光学研摩がなされている。
このような三角柱プリズムを用いることでより良好な光
薄膜素子を形成することが可能となった。
薄膜素子を形成することが可能となった。
発明の効果
このように本発明では、すくなくとも光学部材に一面以
上の反射面を有するものを光結合部材として使用し、こ
れらの反射面を利用し、膜と光学部材の接触点と光伝送
点との距離を小さくせしめることができる。このような
方法を使用することにより、 （１）プリズム等の光学部材と接する基板の必要面精度
の要求が従来よりきわめてゆるやかになる。
上の反射面を有するものを光結合部材として使用し、こ
れらの反射面を利用し、膜と光学部材の接触点と光伝送
点との距離を小さくせしめることができる。このような
方法を使用することにより、 （１）プリズム等の光学部材と接する基板の必要面精度
の要求が従来よりきわめてゆるやかになる。
（２）光学部材に大きな負担を加えることなしに、前記
光学部材と光導波路とを十分に接触させることができ、
理想的なテーパー状エアーギャップが成形δれる為、高
効率の結合が得られる。
光学部材と光導波路とを十分に接触させることができ、
理想的なテーパー状エアーギャップが成形δれる為、高
効率の結合が得られる。
等の大きな利点を発揮することができる。
第１図は従来のギャップ部を均一にする結合方法の概略
図、第２図は従来のギャップ部をテーパーとする結合方
法の概略図、第３図は本発明の一実施例にかかる三角柱
プリズムを用いた結合方法の概略図、第４図は五角柱プ
リズムを用いた本発明の他の実施例の結合方法の概略図
、第５図は本発明の三角柱プリズム例を光の入出力部に
使用した概略図、第６図は本発明の五角柱プリズム例を
光の入出力部に使用した概略図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・誘電体薄膜、３・
・・・・・光学部材、４・・・・・・エアーギャップ、
５・・・・・・レーザ入射光、５′・・・・・出力光、
８・・・・・・光学部月光結合面、１１・・・・・・接
触点、１２・・・・・・反射面。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第３図 ／／ ｑ ａ
図、第２図は従来のギャップ部をテーパーとする結合方
法の概略図、第３図は本発明の一実施例にかかる三角柱
プリズムを用いた結合方法の概略図、第４図は五角柱プ
リズムを用いた本発明の他の実施例の結合方法の概略図
、第５図は本発明の三角柱プリズム例を光の入出力部に
使用した概略図、第６図は本発明の五角柱プリズム例を
光の入出力部に使用した概略図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・誘電体薄膜、３・
・・・・・光学部材、４・・・・・・エアーギャップ、
５・・・・・・レーザ入射光、５′・・・・・出力光、
８・・・・・・光学部月光結合面、１１・・・・・・接
触点、１２・・・・・・反射面。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第３図 ／／ ｑ ａ
Claims (2)
- （１）基板上に形成された光導波路上に、前記光導波路
より大きい屈折率を有しかつ少なくとも一面以上の反射
面を有する光学部材を、前記光導波路と前記光学部材の
一面の一部分とは密着し前記−面の他の部分とは非接触
状態で設置し、前記光学部材に入射された光を前記反射
面で反射させ、前記非接触の面部分から前記光導波路内
に導波させることを特徴とする誘電体薄膜との光結合方
法。 - （２）基板上に形成されだ光導波路上に、前記光導波路
より大きい屈折率を有しかつ少なくとも一面以上の反射
面を有する光学部材を、前記光導波路と前記光学部材の
一面の一部分とは密着し、前記−面の他部分とは非接触
状態で設置し、前記光導波路内を伝搬する光を前記非接
触の面部分から前記光学部材へ導波させ、前記反射面で
反射させた後、前記光学部材外へ光を導波させることを
特徴とする誘電体薄膜との光結合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20511683A JPS6097309A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 誘電体薄膜との光結合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20511683A JPS6097309A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 誘電体薄膜との光結合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6097309A true JPS6097309A (ja) | 1985-05-31 |
Family
ID=16501682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20511683A Pending JPS6097309A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 誘電体薄膜との光結合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6097309A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002041058A3 (de) * | 2000-11-14 | 2002-10-24 | Fraunhofer Ges Forschung | Anordnung zur strahlumlenkung in lichtwellenleiterstrukturen |
| WO2017203201A1 (en) * | 2016-05-23 | 2017-11-30 | Bae Systems Plc | Waveguide for head-up display, including reflective output coupling structure |
| US10746991B2 (en) | 2016-05-23 | 2020-08-18 | Bae Systems Plc | Optical waveguide for head up display, and manufacturing method therefor |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5087340A (ja) * | 1973-12-03 | 1975-07-14 | ||
| JPS5842032A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-11 | Canon Inc | カメラの測光装置 |
| JPS6321165A (ja) * | 1986-07-15 | 1988-01-28 | Canon Inc | 記録装置 |
-
1983
- 1983-11-01 JP JP20511683A patent/JPS6097309A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5087340A (ja) * | 1973-12-03 | 1975-07-14 | ||
| JPS5842032A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-11 | Canon Inc | カメラの測光装置 |
| JPS6321165A (ja) * | 1986-07-15 | 1988-01-28 | Canon Inc | 記録装置 |
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| WO2017203201A1 (en) * | 2016-05-23 | 2017-11-30 | Bae Systems Plc | Waveguide for head-up display, including reflective output coupling structure |
| US10746991B2 (en) | 2016-05-23 | 2020-08-18 | Bae Systems Plc | Optical waveguide for head up display, and manufacturing method therefor |
| US11119316B2 (en) | 2016-05-23 | 2021-09-14 | Bae Systems Plc | Waveguide for head-up display, including reflective output coupling structure |
| AU2017270803B2 (en) * | 2016-05-23 | 2022-01-27 | Snap Inc. | Waveguide for head-up display, including reflective output coupling structure |
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