WO2020175236A1 - 光導波路、平面型光回路および光源モジュール - Google Patents

光導波路、平面型光回路および光源モジュール Download PDF

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optical waveguide
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松原　孝宏
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical waveguide, a planar optical circuit, and a light source module.
  • the polymer optical waveguide described in Patent Document 1 includes a strip-shaped core layer.
  • the band width of the core layer is continuously reduced in the traveling direction of the guided light from the incident end to the emitted end of the guided light.
  • Patent Document 1 Patent No. 4 2 0 4 3 6
  • the optical waveguide of the present disclosure includes: a first waveguide extending from a first end portion to a second end portion; a light guide side of the first waveguide; and a light incident side of the first waveguide.
  • a plurality of second waveguides connected to the end portion and a light emitting portion located at the second end portion are provided.
  • the first waveguide has a first region in which the width increases in a direction perpendicular to the first central axis of the first waveguide as the distance from the first end portion increases, and Also has a second region that is located away from the first end and that the width decreases with increasing distance from the first region.
  • a planar optical circuit according to the present disclosure includes an optical waveguide according to the present disclosure described above, a cladding positioned so as to surround the optical waveguide, and the optical waveguide and the cladding. ⁇ 2020/175 236 2 ⁇ (: 170? 2020 /006237
  • a light source module includes the above-described planar optical circuit according to the present disclosure, a lens that faces the emitting portion, and a light incident side of the plurality of second waveguides.
  • An optical semiconductor element located opposite to the end portion, the planar optical circuit, the lens, and a container for accommodating the optical semiconductor element are provided.
  • FIG. 1 A perspective view showing an optical waveguide and a planar optical circuit according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a plan view of the optical waveguide and the planar optical circuit shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the first waveguide in the optical waveguide shown in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the first region in the first waveguide shown in FIG.
  • FIG. 5 An enlarged view of a second region in the first waveguide shown in FIG. 3.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a light source module according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a plan view of the light source module shown in FIG. 6 with a lid omitted. MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the optical waveguide according to the embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
  • the optical waveguides of the present disclosure may have any configuration not shown in the referenced figures.
  • the dimensions of the components in the figure are not a faithful representation of the actual dimensions and proportions of the components.
  • the optical waveguide 1 illustrated in FIGS. 1 and 2 is surrounded by the cladding 11 but is shown by a solid line for convenience.
  • the above-mentioned points are the same in the planar optical circuit and the light source module described later.
  • the optical waveguide 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a portion also called a core, and includes a first waveguide 2, a plurality of second waveguides 3 and a light emitting portion 4.
  • the first waveguide 2 extends from the first end 2 3 Placing in the second end portion 2 spoon.
  • the first waveguide 2 receives the light incident from the plurality of second waveguides 3. ⁇ 0 2020/175236 3 ⁇ (: 17 2020/006237
  • the first waveguide 2 can be restated as a coupling part that couples the plurality of second waveguides 3 into one.
  • plurality of second waveguides 3 than the first waveguide 2 located on the light incident side, and are connected to the first end 2 3 of the first waveguide 2.
  • the plurality of second waveguides 3 can function as a site for making light incident on the first waveguide 2.
  • the respective configurations of the plurality of second waveguides 3 may be the same or may be different.
  • the number of the second waveguides 3 may be two or more, and the upper limit value is not particularly limited.
  • the optical waveguide 1 illustrated in FIGS. 1 and 2 has a plurality of second waveguides 3 as a red ([3 ⁇ 4) waveguide 3 1, a green ( ⁇ ) waveguide 3 2 and a blue (m). It is provided with a waveguide 3 3.
  • the waveguide 3 1 and the waveguide 3 3 are curved, and the waveguide 3 2 is linear.
  • the waveguide for 3 2 is located between the waveguide for 3 1 and the waveguide for 3 3
  • the respective shapes and positions of the waveguide 3 1, the waveguide 3 2 and the waveguide 3 3 are not limited to the illustrated configurations.
  • the light emitting portion 4 is located at the second end 2 of the first waveguide 2.
  • the emission part 4 can function as a part for emitting light to the outside.
  • the cross-sectional shape of the emitting portion 4 illustrated in FIG. 3 is rectangular.
  • the cross-sectional shape of the emitting portion 4 is not limited to a rectangular shape.
  • the optical semiconductor element 10 2 illustrated in FIGS. 1 and 2 includes a red ([3 ⁇ 4) laser diode 103, a green ( ⁇ ) laser diode 10 4 and a blue (norm) laser diode 10 5 respectively.
  • Laser diode 10 3, laser diode 10 4 and laser diode 10 5 are The optical waveguide 3 1, the optical waveguide 3 2 and the optical waveguide 3 3 are located opposite to the end portion 3 3 located on the light incident side.
  • the irradiation surface is a horizontal plane and the traveling direction of light is, light from a light source whose divergence angle differs between the X direction and the vertical direction is used as a waveguide 3 1, a waveguide 3 2 and a waveguide 3 2 ⁇ 2020/175 236 4 ⁇ (: 170? 2020 /006237
  • the first waveguide 2 includes the first region.
  • the first region 2 1 the width in the direction perpendicular to the first center axis 3 of the first waveguide 2 as away is from the first end 2 3 becomes greatly.
  • the second area 22 is larger than the first area 21.
  • the width is smaller as the distance from the first region 21 is increased.
  • the incident angle 0 1 to the first waveguide 2 has the first region 2 1. It will be relatively larger than it would otherwise be. As a result, the light incident on the first waveguide 2 from the second waveguide 3 can be totally reflected without passing through the first waveguide 2, so that light leakage hardly occurs.
  • the light emitted from the light emitting section 4 reflects the irradiation angle of the light source. If the divergence angle of the light from the light source is different between the X direction and the vertical direction, the divergence also differs on the illuminated surface. As shown in FIG. 5, in the second region 22, the first angle 0 2 is the angle formed by the first central axis 3 1 and the light beam in the emitting section 4, and the second angle 0 3 is It is the angle between the central axis 3 1 and the ray. Thus, when the first waveguide 2 has the second region 22, the first angle 02 is larger than the second angle 03. On the other hand, when the first waveguide 2 does not have the second region 22, the dimension in the X direction on the irradiation surface may become narrow.
  • the first angle 0 2 at the emitting portion 4 becomes relatively large as described above, and therefore, the X direction on the irradiation surface
  • the spread angle in the side-by-side direction is less biased, and the irradiation surface can be irradiated with light at the same spread angle.
  • the first central axis 31 may be a line connecting the center of the first end portion 23 and the center of the second end portion 23.
  • the first central axis 31 is also called the optical axis.
  • the maximum width in the first region 2 1 (second region 2 2) illustrated in FIG. 3 corresponds to the total width of the plurality of second waveguides 3 It may be wider than the width of the edge 2 3 ⁇ / 2 3 .
  • the width ⁇ / 2 3 is 10 5 0 1
  • the width may be set between 1200-1600.
  • the incident angle 01 may be an angle formed by a ray and a virtual straight line !_ 1 perpendicular to the interface of the first waveguide 2 (interface 211 of the first region 21). Further, the first angle 02 and the second angle 03 may be determined according to the size of the first waveguide 2 and the refractive index of the optical waveguide 1 (core). For example, in FIG. 3, the first area 2 1
  • the maximum width of 10 5 and the first region 21 may be set to 2 60, and the width of the second end 2 sill ⁇ 2 13 may be set to 35. Further, when the incident angle 0 1 illustrated in FIG. 4 is set to 85 degrees, the second angle 0 3 illustrated in FIG. 5 may be 5 degrees. Further, when the refractive index of the optical waveguide 1 is 1.6, the first angle 02 may be 29 degrees.
  • At least one of the plurality of second waveguides 3 is an imaginary line extending from the second central axis 32 of the second waveguide 3 toward the first waveguide 2.
  • _ 2 may be connected to the first end 23 so that it intersects the interface 2 11 of the first region 21.
  • the waveguide 3 1 and the waveguide 3 3 satisfy the above-mentioned configuration.
  • the second central axis 32 can be defined similarly to the first central axis 3 1. When the second waveguide 3 is curved, the second central axis 32 may be obtained by continuing the centers of the cross sections of the second waveguide 3 perpendicular to the longitudinal direction.
  • the first region 21 may be connected to the first end 23. ⁇ 2020/175236 6 ⁇ (: 170? 2020 /006237
  • the first region 21 may be located at a distance from the first end portion 23 as long as it has its function.
  • the second region 22 may be connected to the second end 2 cradle. When such a configuration is satisfied, the light is smoothly emitted from the emitting portion 4 located in the second end portion 2.
  • the second region 22 may be located at a distance from the second end portion 2 as long as it has its function.
  • the width ⁇ / 23 of the first end portion 23 may be larger than the width ⁇ / 2 tip of the second end portion 2.
  • the length !_ 2 1 of the first region 2 1 in the direction parallel to the first central axis 3 1 is the length !_ 2 1 of the second region 2 2 in the direction parallel to the first central axis 3 1. May be shorter than 2. Increasing the length !_ 22 can increase the amount of light that is totally reflected, so that light leakage is less likely to occur and stray light can be reduced.
  • the first waveguide 2 is located between the first region 2 1 and the second region 22 and has a constant width in the direction perpendicular to the first central axis 3 1. It may further have a certain third region 23. When such a configuration is satisfied, it is easy to adjust the entire length of the first waveguide 2 in the direction parallel to the first central axis 31.
  • width of the third region 23 is constant does not necessarily mean that the width is strictly constant over the entire length of the third region 23. That is, the width of the third region 23 may be substantially constant.
  • the length !_ 2 3 of the third region 23 in the direction parallel to the first central axis 3 1 is the length !_ 2 1 And shorter than length !_ 2 2 but not limited to this.
  • the total length can be shortened by shortening the length !_23.
  • length 1-23 may be, for example, longer than length 1_21 or length !_22, and is the same as length !_21 or length !_22. May be The length 1-23 may be set to, for example, 125 or more.
  • the first waveguide 2 may not have the third region 23. In other words, the second area 22 may be connected to the first area 21.
  • the number of the emitting portions 4 may be one.
  • the number of lenses in the light source module described later can be reduced to one.
  • the number of parts constituting the light source module can be reduced, and the light source module can be downsized. No other waveguide is connected to the exit section 4 illustrated in FIG.
  • Examples of the material of the above-mentioned optical waveguide 1 include transparent resin such as epoxy or acrylic, quartz glass or silicon.
  • the optical waveguide 1 can be manufactured by using, for example, photolithography technology.
  • planar optical circuit according to the embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to FIG. 1 and FIG. 2, taking as an example the case where the above-described optical waveguide 1 is provided.
  • planar optical circuit shown in Fig. 1 and Fig. 2 (Planar Lightwave Circuit: hereafter sometimes referred to as "PLC”.) 10 is an optical waveguide 1 and an optical waveguide 1 (core ) And a substrate 1 2 on which the optical waveguide 1 and the cladding 1 1 are mounted.
  • PLC Planar Lightwave Circuit
  • the PLC 10 is provided with an optical waveguide 1 that hardly causes light leakage and can irradiate light on the irradiation surface at the same divergence angle, so that optical loss due to light leakage can be reduced and high-quality light Can be irradiated.
  • the cladding 11 may be a member having a smaller refractive index than the optical waveguide 1.
  • the material of the cladding 11 is, for example, transparent resin such as epoxy or acrylic, quartz glass or silicon.
  • the substrate 12 is configured so that the optical waveguide 1 and the cladding 11 can be mounted on it.
  • Examples of the material of the substrate 12 include aluminum oxide sintered body, mullite sintered body, silicon carbide sintered body, aluminum nitride sintered body, silicon nitride sintered body and glass ceramic. To be ⁇ 2020/175 236 8 ⁇ (: 170? 2020 /006237
  • ?1_?10 may further include a plurality of first electrodes 13 mounted on the substrate 12. When such a configuration is satisfied, electric power from the outside can be supplied to the optical semiconductor element 102 via the plurality of first electrodes 13.
  • the light source module 100 shown in FIGS. 6 and 7 includes 1_ ⁇ 10, a lens 101, an optical semiconductor element 102, and a container 110.
  • the lens 10 1 is located so as to face the emitting portion 4.
  • the optical semiconductor element 102 is located so as to face the ends 33 of the plurality of second waveguides 3 located on the light incident side.
  • the container 10 6 accommodates 1_ ( 3 10), the lens 10 1 and the optical semiconductor element 10 2.
  • the light source module 100 is provided with 1_ ( 310 ) that hardly causes light leakage and includes the optical waveguide 1 that can irradiate light on the irradiation surface at the same divergence angle. It is possible to irradiate high quality light while reducing the light emission.
  • the lens 101 is also called a collimator lens, and is a member capable of collimating the light emitted from the light emitting section 4.
  • Examples of the material of the lens 101 include sapphire, amorphous glass or transparent plastic.
  • the lens 10 1 illustrated in FIGS. 6 and 7 is mounted on the container 10 6, but the lens 10 1 may be mounted on the substrate 12 of !_ ⁇ 10.
  • the number of lenses 10 1 may be one. According to such a configuration, the number of parts constituting the light source module 100 can be reduced, and the light source module 100 can be downsized.
  • the optical semiconductor element 102 is a member that can function as a light source.
  • the optical semiconductor element 102 may be, for example, a light emitting diode or a semiconductor laser diode. ⁇ 2020/175 236 9 ⁇ (: 170? 2020 /006237
  • the optical semiconductor device 102 illustrated in FIGS. 6 and 7 is Laser diode 10 3, laser diode 10 4 and laser diode 10 5. Therefore, the light source module 100 illustrated in FIG. 6 and FIG. Also called the Laser Module.
  • the optical semiconductor device 10 2 illustrated in FIGS. 6 and 7 is mounted on the substrate 12 of the PLC ⁇ 0, the optical semiconductor device 10 2 can be mounted on the container 10 6 even if it is mounted on the substrate 10 6. Good.
  • the container 106 has a !_ ⁇ 10, a lens 10 1 and an optical semiconductor element inside.
  • the container 106 It is configured to accommodate 102.
  • the material of the container 106 include various ceramic materials, metals such as copper, tungsten, iron, nickel and cobalt, alloys containing a plurality of these metals, and combinations of various ceramics and metals. Can be mentioned.
  • the container 10 6 has an opening 1 0 7 through which the lens 1 0 1, the lens 10 1 and the optical semiconductor element 10 2 can be passed. Good. When such a configuration is satisfied, the workability when accommodating !_ ( 310, lens 10 1 and optical semiconductor element 10 2 inside the container 10 6 is excellent.
  • the container 106 may further include a lid 108 that closes the opening 107.
  • the inside of the container 106 can be made airtight.
  • the lid 108 includes, for example, an aluminum oxide sintered body, a mullite sintered body, a silicon carbide sintered body, and an aluminum nitride sintered body. It may be made of a sintered body, a silicon nitride sintered body, or a ceramic such as glass ceramic.
  • a connecting member may be used. Examples of the joining member include a brazing material and solder.
  • the container 106 has a side wall portion 10 that is located on the light emission side of the lens 10 1.
  • the light source module 100 is positioned so as to close the through hole 110 from the inner part of the container 100, and is a window through which light can pass.
  • the window may be further provided.
  • light can be emitted to the outside of the container 110 through the window 1111 and the through hole 110 while maintaining the airtightness of the container 106.
  • Examples of the material of the window 1 1 1 include sapphire or glass.
  • the light source module 100 includes a plurality of second electrodes 1 mounted on the container 106.
  • the plurality of second electrodes 1 12 are electrically connected to the plurality of first electrodes 13 by bonding wires or the like, and electric power from the outside is supplied to the optical semiconductor element 1 0. 2 can be supplied.
  • the light source module 100 may further include a thermistor.
  • thermistor size include, but are not limited to, 0603.
  • the thermistor may be mounted on the container 106 or on the substrate 12 of the PLC10.
  • the light source module 100 described above can be used, for example, as a laser light source of a pico projector.
  • pico projectors include goggles for VR (Virtua l Realty: virtual reality), AR (Augmented Reality li: augmented reality), or MR (Mixed Reality) mixed reality).
  • Examples include glasses, in-vehicle displays including HUDs (Head-Up Display), projection from smartphones or tablet terminals, portable projectors or pocket PCs.
  • the usage of the light source module 100 is not limited to the illustrated usage.

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Abstract

本開示の光導波路は、第１端部から第２端部にかけて延びた第１導波路と、第１導波路よりも光の入射側に位置しており、且つ、第１端部に接続された複数の第２導波路と、第２端部に位置する光の出射部とを備えている。平面視において、第１導波路は、第１端部から離れるにつれて第１導波路の第１中心軸に垂直な方向における幅が大きくなる第１領域と、第１領域よりも第１端部から離れて位置しており、且つ、第１領域から離れるにつれて幅が小さくなる第２領域とを有している。本開示の平面型光回路は、上述した本開示に係る光導波路を備えている。本開示の光源モジュールは、上述した本開示に係る平面型光回路を備えている。

Description

\¥0 2020/175236 1 卩（：17 2020 /006237 明 細 書
発明の名称 ： 光導波路、 平面型光回路および光源モジュール 関連出願の相互参照
[0001 ] 本出願は、 2 0 1 9年2月 2 5日に出願された日本国特許出願 2 0 1 9—
3 1 8 2 6号の優先権を主張するものであり、 この先の出願の開示全体を、 ここに参照のために取り込む。
技術分野
[0002] 本開示は、 光導波路、 平面型光回路および光源モジュールに関する。
背景技術
[0003] 光導波路として、 例えば、 下記特許文献 1 に記載の高分子光導波路が知ら れている。 特許文献 1 に記載の高分子光導波路は、 帯状のコア層を備えてい る。 コア層は、 帯状の層幅が導波光の入射端部から出射端部まで導波光の進 行方向に連続的に縮小している。
先行技術文献
特許文献
[0004] 特許文献 1 :特許第 4 2 0 0 4 3 6号公報
発明の概要
[0005] 本開示の光導波路は、 第 1端部から第 2端部にかけて延びた第 1導波路と 、 前記第 1導波路よりも光の入射側に位置しており、 且つ、 前記第 1端部に 接続された複数の第 2導波路と、 前記第 2端部に位置する光の出射部とを備 えている。 平面視において、 前記第 1導波路は、 前記第 1端部から離れるに つれて前記第 1導波路の第 1中心軸に垂直な方向における幅が大きくなる第 1領域と、 前記第 1領域よりも前記第 1端部から離れて位置しており、 且つ 、 前記第 1領域から離れるにつれて前記幅が小さくなる第 2領域とを有して いる。
[0006] 本開示の平面型光回路は、 上述した本開示に係る光導波路と、 前記光導波 路を囲むように位置するクラッ ドと、 前記光導波路および前記クラッ ドを実 〇 2020/175236 2 卩（：170? 2020 /006237
装する基板とを備えている。
［0007］ 本開示の光源モジュールは、 上述した本開示に係る平面型光回路と、 前記 出射部に対向して位置するレンズと、 前記複数の第 2導波路における光の入 射側に位置する端部に対向して位置する光半導体素子と、 前記平面型光回路 、 前記レンズおよび前記光半導体素子を収容する容器とを備えている。
図面の簡単な説明
［0008］ ［図 1］本開示の実施形態に係る光導波路および平面型光回路を示す斜視図であ る。
［図 2］図 1 に示す光導波路および平面型光回路の平面図である。
［図 3］図 2に示す光導波路における第 1導波路の拡大図である。
［図 4］図 3に示す第 1導波路における第 1領域の拡大図である。
［図 5］図 3に示す第 1導波路における第 2領域の拡大図である。
［図 6］本開示の実施形態に係る光源モジュールを示す斜視図である。
［図 7］図 6に示す光源モジュールにおいて蓋を省略した状態の平面図である。 発明を実施するための形態
［0009］ <光導波路 >
以下、 本開示の実施形態に係る光導波路について、 図面を用いて詳細に説 明する。 但し、 以下で参照する図は、 説明の便宜上、 実施形態を説明する上 で必要な構成のみを簡略化して示したものである。 したがって、 本開示の光 導波路は、 参照する図に示されていない任意の構成を備え得る。 また、 図中 の構成の寸法は、 実際の構成の寸法および寸法比率などを忠実に表したもの ではない。 例えば、 図 1および図 2に例示されている光導波路 1は、 クラッ ド 1 1で囲まれているが、 便宜的に実線で示す。 上述した点は、 後述する平 面型光回路および光源モジュールにおいても同様である。
［0010］ 図 1および図 2に示す光導波路 1は、 コアとも呼ばれる部分であり、 第 1 導波路 2、 複数の第 2導波路 3および光の出射部 4を備えている。
［001 1］ 図 3に示すように、 第 1導波路 2は、 第 1端部 2 3から第 2端部 2匕にか けて延びている。 第 1導波路 2は、 複数の第 2導波路 3から入射される光を \¥0 2020/175236 3 卩（：17 2020 /006237
合成させる部位として機能することが可能である。 それゆえ、 第 1導波路 2 は、 複数の第 2導波路 3を 1本に結合させる結合部と言い換えることができ る。
［0012］ 複数の第 2導波路 3は、 第 1導波路 2よりも光の入射側に位置しており、 且つ、 第 1導波路 2の第 1端部 2 3に接続されている。 複数の第 2導波路 3 は、 第 1導波路 2へ光を入射させる部位として機能することが可能である。
［0013］ 複数の第 2導波路 3のそれぞれの構成は、 同じであってもよく、 また、 異 なっていてもよい。 第 2導波路 3の数は、 2本以上であればよく、 その上限 値は特に限定されない。 図 1および図 2に例示されている光導波路 1は、 複 数の第 2導波路 3として、 赤色 （［¾） 用導波路 3 1、 緑色 （◦） 用導波路 3 2および青色 （巳） 用導波路 3 3を備えている。 図 2に示す平面視において 、 用導波路 3 1および巳用導波路 3 3は曲線状であり、 ◦用導波路 3 2は 直線状である。 また、 ◦用導波路 3 2は、 用導波路 3 1および巳用導波路 3 3の間に位置している。
Figure imgf000005_0001
用導波路 3 1、 ◦用導波路 3 2および巳用導波 路 3 3のそれぞれの形状および位置は、 例示した構成に限定されない。
［0014］ 光の出射部 4は、 図 3に示すように、 第 1導波路 2の第 2端部 2匕に位置 している。 出射部 4は、 外部に光を出射させる部位として機能することが可 能である。 図 3に例示されている出射部 4の断面形状は、 矩形状である。 出 射部 4の断面形状は、 矩形状に限定されない。
［0015］ 次に、 光導波路 1 による光の出射について、 光源として光半導体素子を使 用する場合を例に挙げて説明する。 図 1および図 2に例示されている光半導 体素子 1 0 2は、 赤色 （［¾） レーザダイオード 1 0 3、 緑色 （◦） レーザダ イオード 1 0 4および青色 （巳） レーザダイオード 1 0 5である。
Figure imgf000005_0002
レーザ ダイオード 1 0 3、 ◦レーザダイオード 1 0 4および巳レーザダイオード 1 0 5は、
Figure imgf000005_0003
用導波路 3 1、 ◦用導波路 3 2および巳用導波路 3 3における光 の入射側に位置する端部 3 3に対向して位置している。
［0016］ 照射面を乂丫平面、 光の進行方向を とするとき、 広がり角が X方向と丫 方向とで異なる光源からの光が、 用導波路 3 1、 ◦用導波路 3 2および巳 〇 2020/175236 4 卩（：170? 2020 /006237
用導波路 3 3の 3本の第 2導波路 3にそれぞれ入射される。 そして、 3本の
Figure imgf000006_0001
巳光は、 第 1導波路 2において白色 光となった後、 出射部 4から外部へ出射される。
[0017] ここで、 図 3に示すように、 平面視において、 第 1導波路 2は、 第 1領域
2 1 と第 2領域 2 2とを有している。 第 1領域 2 1は、 第 1端部 2 3から離 れるにつれて第 1導波路 2の第 1中心軸 3 1 に垂直な方向における幅 が大 きくなっている。 第 2領域 2 2は、 第 1領域 2 1 よりも第
Figure imgf000006_0002
れて位置しており、 且つ、 第 1領域 2 1から離れるにつれて幅 が小さくな っている。 このような構成によれば、 光漏れが発生しにくく、 且つ、 X方向 と丫方向とで同じ広がり角で照射面に光を照射することができる。
[0018] 具体的に説明すると、 第 1導波路 2が第 1領域 2 1 を有していない場合に は、 第 1領域 2 1 に対応する領域において、 第 2導波路 3から第 1導波路 2 に入射される光が全反射せずに透過してしまい、 光漏れが発生する。 その場 合、 光がロスされるだけでなく、 迷光となる。
[0019] 図 4に示すように、 第 1導波路 2が第 1領域 2 1 を有していると、 第 1導 波路 2への入射角度 0 1が、 第 1領域 2 1 を有していない場合よりも相対的 に大きくなる。 その結果、 第 2導波路 3から第 1導波路 2に入射される光が 第 1導波路 2を透過せずに全反射し得るため、 光漏れが発生しにくい。
[0020] また、 出射部 4からの出射光は、 光源の照射角を反映する。 光源からの光 が、 X方向と丫方向とで広がり角が異なると、 照射面でも広がり方が異なる 。 図 5に示すように、 第 2領域 2 2において、 第 1角度 0 2は、 出射部 4に おける第 1中心軸 3 1 と光線 とがなす角度であり、 第 2角度 0 3は、 第 1 中心軸 3 1 と光線 とがなす角度である。 このように、 第 1導波路 2が第 2 領域 2 2を有していると、 第 1角度 0 2が第 2角度 0 3よりも大きくなる。 —方、 第 1導波路 2が第 2領域 2 2を有していない場合には、 照射面におけ る X方向の寸法が狭くなることがある。 このように、 第 1導波路 2が第 2領 域 2 2を有していると、 上述のように出射部 4における第 1角度 0 2が相対 的に大きくなることから、 照射面における X方向の寸法も広がる。 その結果 〇 2020/175236 5 卩（：170? 2020 /006237
、 乂丫方向における広がり角に偏りが少なくなり、 同じ広がり角で照射面に 光を照射することができる。
[0021 ] 第 1中心軸 3 1は、 第 1端部 2 3の中心と、 第 2端部 2匕の中心とを結ぶ 線であってもよい。 第 1中心軸 3 1は、 光軸とも呼ばれる。 また、 図 3に例 示されている、 第 1領域 2 1 （第 2領域 2 2） において最大となる幅 は、 複数の第 2導波路 3のそれぞれの幅を合算した幅に相当する第 1端部 2 3の 幅 \^/ 2 3よりも広くてもよい。 例えば、 用導波路 3 1、 ◦用導波路 3 2お よび巳用導波路 3 3のそれぞれの幅が 3 5 である場合には、 幅 \^/ 2 3は 1 0 5 〇1であり、 幅 は 1 2 0〜 2 6 0 〇1に設定されてもよい。
[0022] 入射角度 0 1は、 第 1導波路 2の界面 （第 1領域 2 1の界面 2 1 1） に垂 直な仮想直線 !_ 1 と、 光線 とがなす角度であってもよい。 また、 第 1角度 0 2および第 2角度 0 3は、 第 1導波路 2の寸法と、 光導波路 1 （コア） の 屈折率とに応じて決定されてもよい。 例えば、 図 3において、 第 1領域 2 1
Figure imgf000007_0001
1 0 5 、 第 1領域 2 1の最大幅 を 2 6 0 、 第 2端部 2匕の幅 \^ 2 13を 3 5 に設定してよい。 また、 図 4に例示されている入射角度 0 1 を 8 5度に設定した場合、 図 5に例示されている第 2角度 0 3は 5度となって もよい。 更に、 光導波路 1の屈折率を 1 . 6とした場合、 第 1角度 0 2は 2 9度となってもよい。
[0023] 図 4に示すように、 複数の第 2導波路 3のうち少なくとも 1つは、 第 2導 波路 3の第 2中心軸 3 2を第 1導波路 2に向かって延ばした仮想線 !_ 2が第 1領域 2 1の界面 2 1 1 と交わるように第 1端部 2 3に接続されていてもよ い。 図 4に示す一例においては、 用導波路 3 1および巳用導波路 3 3が上 述した構成を満たす。 第 2中心軸 3 2は、 第 1中心軸 3 1 と同様に定義する ことができる。 第 2導波路 3が曲線状のときは、 第 2導波路 3の長手方向に 垂直な断面の中心を連続することで第 2中心軸 3 2を得てもよい。
[0024] 図 3に示すように、 第 1領域 2 1は、 第 1端部 2 3に接続されていてもよ 〇 2020/175236 6 卩（：170? 2020 /006237
い。 このような構成を満たすときは、 第 2導波路 3から第 1導波路 2にスム —ズに光が入射される。 第 1領域 2 1は、 その機能を奏する限りにおいて、 第 1端部 2 3との間に間隔をおいて位置していてもよい。
[0025] 第 2領域 2 2は、 第 2端部 2匕に接続されていてもよい。 このような構成 を満たすときは、 第 2端部 2匕に位置している出射部 4からスムーズに光が 出射される。 第 2領域 2 2は、 その機能を奏する限りにおいて、 第 2端部 2 匕との間に間隔をおいて位置していてもよい。
[0026] 第 1端部 2 3の幅 \^/ 2 3は、 第 2端部 2匕の幅 \^/ 2匕よりも大きくてもよ い。
[0027] 第 1中心軸 3 1 に平行な方向における第 1領域 2 1の長さ !_ 2 1は、 第 1 中心軸 3 1 に平行な方向における第 2領域 2 2の長さ !_ 2 2よりも短くても よい。 長さ !_ 2 2を長くすることによって、 全反射する光が増加し得るので 、 光漏れが発生しにくく、 迷光が少なくなり得る。
[0028] 平面視において、 第 1導波路 2は、 第 1領域 2 1および第 2領域 2 2の間 に位置しており、 且つ、 第 1中心軸 3 1 に垂直な方向における幅 が一定で ある第 3領域 2 3をさらに有していてもよい。 このような構成を満たすとき は、 第 1中心軸 3 1 に平行な方向における第 1導波路 2の全体の長さを調整 し易い。
[0029] 第 3領域 2 3の幅 が一定であるとは、 第 3領域 2 3の全長にわたって幅 が厳密に一定であることに限らない。 すなわち、 第 3領域 2 3の幅 は、 実質的に一定であればよい。
[0030] 図 3に例示されている第 3領域 2 3は、 第 1中心軸 3 1 に平行な方向にお ける第 3領域 2 3の長さ !_ 2 3が、 長さ !_ 2 1および長さ !_ 2 2のいずれよ りも短いが、 これに限定されない。 長さ !_ 2 3を短くすることによって、 全 長を短くすることができる。 但し、 長さ 1- 2 3は、 例えば、 長さ 1_ 2 1 また は長さ !_ 2 2よりも長くてもよく、 また、 長さ !_ 2 1 または長さ !_ 2 2と同 じであってもよい。 長さ 1- 2 3は、 例えば、 1 2 5 以上に設定されても よい。 [0031 ] 第 1導波路 2は、 第 3領域 2 3を有していなくてもよい。 言い換えれば、 第 2領域 2 2が第 1領域 2 1 に接続されていてもよい。
[0032] 図 3に示す一例のように、 出射部 4の数が 1つであってもよい。 このよう な構成によれば、 例えば、 後述する光源モジュールにおけるレンズの数を 1 つにすることができる。 その結果、 光源モジュールを構成する部品点数を少 なくすることができ、 光源モジュールを小型化することができる。 図 3に例 示されている出射部 4には、 他の導波路が接続されていない。
[0033] 上述した光導波路 1の材質としては、 例えば、 エポキシまたはアクリルな どの透明な樹脂、 石英ガラスまたはシリコンなどが挙げられる。 光導波路 1 は、 例えば、 フォトリソグラフィ技術などを利用して製造することができる
[0034] <平面型光回路 >
次に、 本開示の実施形態に係る平面型光回路について、 上述した光導波路 1 を備える場合を例に挙げて、 図 1および図 2を参照して詳細に説明する。
[0035] 図 1および図 2に示す平面型光回路 （P lanar L i ghtwave C i rcu i t :以下、 「P L C」 ということがある。 ） 1 0は、 光導波路 1 と、 光導波路 1 （コア ） を囲むように位置するクラッ ド 1 1 と、 光導波路 1およびクラッ ド 1 1 を 実装する基板 1 2とを備えている。
[0036] P L C 1 0は、 光漏れが発生しにくく、 且つ、 同じ広がり角で照射面に光 を照射できる光導波路 1 を備えることから、 光漏れによる光学損失を低減し つつ、 高品質な光を照射することができる。
[0037] クラッ ド 1 1は、 光導波路 1 よりも屈折率が小さい部材であってもよい。
クラッ ド 1 1の材質としては、 例えば、 エポキシまたはアクリルなどの透明 な樹脂、 石英ガラスまたはシリコンなどが挙げられる。
[0038] 基板 1 2は、 光導波路 1およびクラッ ド 1 1 を実装可能に構成されている 。 基板 1 2の材質としては、 例えば、 酸化アルミニウム質焼結体、 ムライ ト 質焼結体、 炭化珪素質焼結体、 窒化アルミニウム質焼結体、 窒化珪素質焼結 体またはガラスセラミックなどが挙げられる。 〇 2020/175236 8 卩（：170? 2020 /006237
[0039] ? 1_〇 1 0は、 基板 1 2に実装されている複数の第 1電極 1 3をさらに備 えていてもよい。 このような構成を満たすときは、 複数の第 1電極 1 3を介 して外部からの電力を光半導体素子 1 0 2に供給することができる。
[0040] ＜光源モジュール＞
次に、 本開示の実施形態に係る光源モジュールについて、 上述した !_〇 1 〇を備える場合を例に挙げて、 図 6および図 7を参照して詳細に説明する
[0041 ] 図 6および図 7に示す光源モジュール 1 0 0は、 1_〇 1 0と、 レンズ 1 〇 1 と、 光半導体素子 1 0 2と、 容器 1 0 6とを備えている。 レンズ 1 0 1 は、 出射部 4に対向して位置している。 光半導体素子 1 0 2は、 複数の第 2 導波路 3における光の入射側に位置する端部 3 3に対向して位置している。 容器 1 0 6は、 1_ (3 1 0、 レンズ 1 0 1および光半導体素子 1 0 2を収容 している。
[0042] 光源モジュール 1 0 0は、 光漏れが発生しにくく、 且つ、 同じ広がり角で 照射面に光を照射できる光導波路 1 を含む 1_ (3 1 0を備えることから、 光 漏れによる光学損失を低減しつつ、 高品質な光を照射することができる。
[0043] レンズ 1 0 1は、 コリメートレンズとも呼ばれ、 出射部 4からの出射光を 平行光にすることが可能な部材である。 レンズ 1 〇 1の材質としては、 例え ば、 サファイア、 非晶質ガラスまたは透明プラスティックなどが挙げられる 。 図 6および図 7に例示されているレンズ 1 0 1は、 容器 1 0 6に実装され ているが、 レンズ 1 0 1は、 !_〇 1 0の基板 1 2に実装されていてもよい
[0044] 図 6および図 7に示す一例のように、 レンズ 1 0 1の数が 1つであっても よい。 このような構成によれば、 光源モジュール 1 〇〇を構成する部品点数 を少なくすることができ、 光源モジュール 1 0 0を小型化することができる
[0045] 光半導体素子 1 0 2は、 光源として機能することが可能な部材である。 光 半導体素子 1 〇 2としては、 例えば、 発光ダイオードまたは半導体レーザダ 〇 2020/175236 9 卩（：170? 2020 /006237
イオードなどが挙げられる。 図 6および図 7に例示されている光半導体素子 1 0 2は、
Figure imgf000011_0001
レーザダイオード 1 0 3、 ◦レーザダイオード 1 0 4および巳 レーザダイオード 1 0 5である。 したがって、 図 6および図 7に例示されて いる光源モジユール 1 0 0は、
Figure imgf000011_0002
巳レーザモジユールとも呼ばれる。 図 6 および図 7に例示されている光半導体素子 1 0 2は、 P L C ^ 0の基板 1 2 に実装されているが、 光半導体素子 1 0 2は、 容器 1 0 6に実装されていて もよい。
[0046] 容器 1 0 6は、 その内部に !_〇 1 0、 レンズ 1 0 1および光半導体素子
1 〇 2を収容可能に構成されている。 容器 1 0 6の材質としては、 例えば、 各種セラミック材料、 銅、 タングステン、 鉄、 ニッケルまたはコバルトなど の金属、 あるいはこれらの金属を複数種含む合金、 更には各種セラミックと 金属を組み合わせたものなどが挙げられる。
[0047] 図 6に示すように、 容器 1 0 6は、 1_〇 1 0、 レンズ 1 0 1および光半 導体素子 1 0 2を揷通可能な開口部 1 0 7を有していてもよい。 このような 構成を満たすときは、 !_ (3 1 0、 レンズ 1 0 1および光半導体素子 1 0 2 を容器 1 0 6の内部に収容するときの作業性に優れる。
[0048] 容器 1 0 6は、 開口部 1 0 7を塞ぐ蓋 1 0 8をさらに有していてもよい。
このような構成を満たすときは、 容器 1 0 6の内部を気密にできる。 蓋 1 0 8は、 容器 1 0 6の材質で例示した金属および合金の他、 例えば、 酸化アル ミニゥム質焼結体、 ムライ ト質焼結体、 炭化珪素質焼結体、 窒化アルミニゥ ム質焼結体、 窒化珪素質焼結体またはガラスセラミックなどのセラミックス で構成されていてもよい。 また、 開口部 1 〇 7を蓋1 0 8で塞ぐときは、 接 合部材を使用してもよい。 接合部材としては、 例えば、 ろう材または半田な どが挙げられる。
[0049] 容器 1 0 6は、 レンズ 1 0 1 よりも光の出射側に位置している側壁部 1 0
9と、 側壁部 1 0 9のうちレンズ 1 0 1 に対向して位置している部位を厚み 方向に貫通している貫通孔 1 1 〇とをさらに有していてもよい。 このような 構成を満たすときは、 貫通孔 1 1 〇を介して容器 1 0 6の外部に光を出射さ せることができる。
[0050] 図 6および図 7に示すように、 光源モジュール 1 0 0は、 容器 1 0 6の内 部から貫通孔 1 1 〇を塞ぐように位置しており、 且つ、 光を透過可能なウィ ンドウ 1 1 1 をさらに備えていてもよい。 このような構成を満たすときは、 容器 1 0 6の気密性を維持しつつ、 ウィンドウ 1 1 1および貫通孔 1 1 0を 介して容器 1 0 6の外部に光を出射させることができる。 ウィンドウ 1 1 1 の材質としては、 例えば、 サファイアまたはガラスなどが挙げられる。
[0051 ] 光源モジュール 1 0 0は、 容器 1 0 6に実装されている複数の第 2電極 1
1 2をさらに備えていてもよい。 このような構成を満たすときは、 例えば、 複数の第 2電極 1 1 2をボンディングワイヤなどで複数の第 1電極 1 3と電 気的に接続して、 外部からの電力を光半導体素子 1 0 2に供給することがで きる。
[0052] 光源モジュール 1 0 0は、 サーミスタをさらに備えていてもよい。 サーミ スタのサイズとしては、 例えば、 0 6 0 3などが挙げられるが、 これに限定 されない。 サーミスタは、 容器 1 0 6に実装されていてもよく、 また、 P L C 1 0の基板 1 2に実装されていてもよい。
[0053] 上述した光源モジュール 1 0 0は、 例えば、 ピコプロジェクタのレーザ光 源として使用することができる。 ピコプロジェクタとしては、 例えば、 V R （V i rtua l Rea l i ty :仮想現実） 用、 A R （Augmented Rea l i ty :拡張現実） 用または M R （M i xed Rea U ty :複合現実） 用のゴーグルまたはグラス、 H U D （Head-Up D i sp lay） などを含む車載ディスプレイ、 スマートフォンまたは タブレツ ト端末などからの投影、 携帯プロジェクタまたはポケツ トパソコン などが挙げられる。 光源モジュール 1 0 0の用途は、 例示した用途に限定さ れない。
[0054] 以上、 本開示に係る実施形態について例示したが、 本開示は上述した実施 形態に限定されるものではなく、 本開示の要旨を逸脱しない限り任意のもの とすることができることはいうまでもない。
符号の説明 〇 2020/175236 11 卩（：170? 2020 /006237
[0055] 1 光導波路
2 第 1導波路
23 第 1端部
2匕 第 2端部
2 1 · · 第 1領域
2 1 1 界面
22 · · ·第 2領域
23 · · ·第 3領域
31 · · 第 1中心軸
3 第 2導波路
33 · · ·端部
3 1 赤色 （［¾） 用導波路
32 · · 緑色 （◦） 用導波路
33 · · 青色 （巳） 用導波路
32 · · 第 2中心軸
4 出射部
1 0 · · ·平面型光回路 （ !_〇
1 1 クラッ ド
1 2 · · 基板
1 3 · · 第 1電極
1 00 · · ·光源モジユール
1 01 · · · レンズ
1 02 · · ·光半導体素子
1 03 · · ·赤色 （［¾） レーザダイオード
1 04 · · 緑色 （◦） レーザダイオード
1 05 · · 青色 （巳） レーザダイオード
1 06 · · 容器
1 07 · · ·開口部 \¥02020/175236 12 卩（：17 2020 /006237
1 〇 8 蓋
1 09 · · ·側壁部
1 1 0 · · ·貫通孔
1 1 1 ウィンドウ
1 1 2 · · 第 2電極

Claims

\¥0 2020/175236 13 卩（：17 2020 /006237 請求の範囲
[請求項 1 ] 第 1端部から第 2端部にかけて延びた第 1導波路と、
前記第 1導波路よりも光の入射側に位置しており、 且つ、 前記第 1 端部に接続された複数の第 2導波路と、
前記第 2端部に位置する光の出射部とを備え、
平面視において、 前記第 1導波路は、
前記第 1端部から離れるにつれて前記第 1導波路の第 1中心軸に 垂直な方向における幅が大きくなる第 1領域と、
前記第 1領域よりも前記第 1端部から離れて位置しており、 且つ 、 前記第 1領域から離れるにつれて前記幅が小さくなる第 2領域とを 有する、 光導波路。
[請求項 2] 前記複数の第 2導波路のうち少なくとも 1つは、 第 2導波路の第 2 中心軸を前記第 1導波路に向かって延ばした仮想線が前記第 1領域の 界面と交わるように前記第 1端部に接続されている、 請求項 1 に記載 の光導波路。
[請求項 3] 前記第 1端部の幅が、 前記第 2端部の幅よりも大きい、 請求項 1 ま たは 2に記載の光導波路。
[請求項 4] 前記第 1中心軸に平行な方向における前記第 1領域の長さが、 前記 第 1中心軸に平行な方向における前記第 2領域の長さよりも短い、 請 求項 1〜 3のいずれか 1つに記載の光導波路。
[請求項 5] 平面視において、 前記第 1導波路は、 前記第 1領域および前記第 2 領域の間に位置しており、 且つ、 前記第 1中心軸に垂直な方向におけ る前記幅が一定である第 3領域をさらに有する、 請求項 1〜 4のいず れか 1つに記載の光導波路。
[請求項 6] 前記第 1中心軸に平行な方向における前記第 3領域の長さが、 前記 第 1中心軸に平行な方向における前記第 1領域の長さおよび前記第 2 領域の長さのいずれよりも短い、 請求項 5に記載の光導波路。
[請求項 7] 前記第 1中心軸に平行な方向における前記第 3領域の長さが、 前記 〇 2020/175236 14 卩（：170? 2020 /006237
第 1中心軸に平行な方向における前記第 1領域の長さまたは前記第 2 領域の長さと、 同じか、 または長い、 請求項 5に記載の光導波路。
[請求項 8] 前記出射部の数が 1つである、 請求項 1〜 7のいずれか 1つに記載 の光導波路。
[請求項 9] 請求項 1〜 8のいずれか 1つに記載の光導波路と、
前記光導波路を囲むように位置するクラッ ドと、 前記光導波路および前記クラッ ドを実装する基板とを備える、 平面 型光回路。
[請求項 10] 請求項 9に記載の平面型光回路と、
前記出射部に対向して位置するレンズと、
前記複数の第 2導波路における光の入射側に位置する端部に対向し て位置する光半導体素子と、
前記平面型光回路、 前記レンズおよび前記光半導体素子を収容する 容器とを備える、 光源モジュール。
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