取光板和棒以及使用了它们的光接收装置和发光装置制造方法及图纸

本发明专利技术的取光板，具备如下：具有第一和第二主面的透光板(2)；在透光板内，在从第一和第二主面分别隔开第一和第二距离以上的内部所配置的多个光耦合构造(3)，多个光耦合构造(3)各自包含：第一透光层、第二透光层、它们所夹的第三透光层，第一和第二透光层的折射率比透光板(2)的折射率小，第三透光层的折射率比第一和第二透光层的折射率大，第三透光层具有与所述透光板的所述第一和第二主面平行的衍射光栅。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用衍射进行光的取引的取光板和棒，以及使用了它们的光接收装置和发光装置。
技术介绍
在折射率不同的两个光传播介质之间使光传播时，因为在界面存在光的透射和反射，所以，以高效率使光从一方的光传播介质移动到另一方的光传播介质、且保持这一状态，这通常是困难的。作为从空气等的环境介质向透明板引入光的技术，例如，可列举非专利文献I所示的现有的光栅耦合法。图32(a)和(b)是表示光栅耦合法的原理的说明图，表示在表面设有间距Λ的直线光栅的透光层20的剖面图和俯视图。如图32(a)所示，若以特定的入射角Θ使波长λ的光23a入射到光栅，则能够使之与透光层20传播的导波光23B耦合。先行技术文献非专利文献非专利文献1:才一 ^社(欧姆社)光集成电路，p94，p243西原浩等但是，根据非专利文献I所公开的方法，在透光层20中，能够只引入满足已确立的条件的光，无法引入偏离条件的光。图32(c)表不入射到设于透光层20的光栅的光的矢量图。在图32(c)中，圆21、2 2以点O为中心，圆21的半径等于包围透光层20的环境介质I的折射率IV圆22的半径等于导波光23B的有效折射率nrff。有效折射率nrff依存于透光层20的膜厚，且随着波导模式而取从环境介质I的折射率Iitl至透光层20的折射率Ii1之间的特定的值。图32 (d)表示光在透光层20以TE模式传播时的实效的膜厚teff与有效折射率Iieff的关系。所谓实效的膜厚，就是没有光栅时透光层20的膜厚本身，且在有光栅时在透光层20的膜厚上加上了光栅的平均高度。在所激发的导波光中存在O级、I级、2级等的模式，如图32(d)所示，特性曲线各不相同。在图32(c)中，点P是从点O沿着入射角Θ引出线、且与圆21交叉的点，点P’是点P到X轴的垂足，点Q、Q’是圆22与X轴的交点。朝向X轴正向的光的耦合条件由P’ Q的长度等于λ/Λ的整数倍表示，朝向负向的光的耦合条件由P’ Q’的长度等于λ/Λ的整数倍表示。其中，λ是光的波长，A是光栅的间距。SP，光的I禹合条件由式(I)表不。算式Isin O = ±ην[ (I)在此，q是以整数表示的衍射级数。在由式⑴决定的Θ以外的入射角下，光无法在透光层20内耦合。另外即使是相同的入射角Θ，如果波长不同，则仍然也无法进行光耦合。还有，如图32(b)所示，以从光23a的入射方向按角度Φ移动了的方位角Φ入射到透光层20的光23aa所对应的、透光层20的光栅的实质的间距为A/cosc^。因此，以不同的方位入射的光23a，即使在与式(I)所规定的条件不同的入射角Θ和波长下，也能够满足光的耦合条件。即，允许入射透光层20的光的方位变化时，式(I)所示的光的耦合条件有某种程度的扩展。但是，不能在宽阔的波长范围和全部的入射角下使入射光与导波光23B耦合。另外，导波光23B在光栅的区域传播期间,在与入射光23a所对应的反射光相同的方向上放射出光23b’。因此,在距光栅的端部20a远的位置入射，即使作为导波光23B能够在透光层20传播，到达光栅的端部20a时有所衰减。因此，只有在靠近光栅的端部20a的位置入射的光23a不会受到因放射造成的衰减，能够作为导波光23B在透光层20内传播。即，为了使大部分的光耦合，即使增大光栅的面积，也不能使入射到光栅的光的全部作为导波光23B而进行传播。
技术实现思路
本专利技术为了解决这样的课题而作成，其目的在于提供一种取光板和棒，其可以从宽阔的面积、以大入射角度取引宽波长范围的光。另外，还提供一种使用了它们的光接收装置和发光装置。本专利技术的取光板，具备:具有第一和第二主面的透光板；在所述透光板内，在从所述第一和第二主面分别隔开第一和第二距离以上的内部所配置的多个光耦合构造，所述多个光稱合构造各自含有:第一透光层、第二透光层、它们所夹的第三透光层，所述第一和第二透光层的折射率比所述透光板的折射率小，所述第三透光层的折射率比所述第一和第二透光层的折射率大，所述第三透光层具有:与所述透光板的所述第一和第二主面平行的衍射光栅。本专利技术的取光棒具备如下:具有主面、和圆或椭圆的截面的透光棒；所在述透光棒内、且在从所述主面隔开第一距离以上的内部所配置的多个光耦合构造，所述多个光耦合构造各自含有:第一透光层、第二透光层、它们所夹的第三透光层，所述第一和第二透光层的折射率比所述透光棒的折射率小，所述第三透光层的折射率比所述第一和第二透光层的折射率大，所述第三透光层具有与所述透光棒的中心轴平行的衍射光栅。本专利技术的光接收装置具备如下:上述取光板；在所述取光板的所述第一主面或所述第二主面所设置的凹凸构造或棱镜板；接收从所述凹凸构造或所述棱镜板出射的光的光电转换部。本专利技术的发光装置，具备如下:上述取光棒；与所述透光棒的第一主面邻接地配设的至少一个光源。根据本专利技术的取光板和取光棒，入射透光板和透光棒的光入射到内部所配置的光率禹合构造，通过光I禹合构造内的第三透光层的衍射光栅，被转换成沿着第三透光层的方向传播的光，且从光稱合构造的端面被放射。光稱合构造处于与透光板表面或棒中心轴平行的位置关系，光耦合构造的表面被空气等的低折射率的环境介质覆盖，因此一次所放射的光在透光板的表面、透光棒的表面和别的光稱合构造的表面之间反复进行全反射，并被封闭在透光板内或透光棒内。因为衍射光栅包含各种间距、方位，所以可以跨越宽阔的区域、宽阔的波长范围，例如可以跨越可视光全域，以全部的入射角取引光。附图说明图1 (a)是表示本专利技术的取光板的第一实施方式的模式化的剖面图，(b)是表示第一实施方式的第四区域的位置的俯视图。图2(a)和(b)是表示第一实施方式的光耦合构造的模式化的剖面图和俯视图，(C)是表示入射光耦合构造的端面的光的情况的剖面图，(d)是表示入射到取掉了透光层3c的光耦合构造的光的情况的剖面图，(e)是表示光耦合构造的另一构成例的剖面图。图3是表示用于第一实施方式的取光板的分析的构造的剖面图。图4是使用图3所示的构造进行的分析结果，(a)至(C)表示光的入射角与向板外的透射率的关系，(d)表示衍射光栅的凹槽深度与向板外的光引出效率的关系。图5(a)至(e)表示由图4(a)至(C)的箭头表示的位置的条件下的板截面的光强度分布图。图6是在图3所示的构造中，使第一透光层3a和第二透光层3b的折射率与透光板的折射率一致、且使第三透光层3c的折射率为2.0时的分析结果，(a)至(C)表示入射角与向板外的透射率的关系，(d)表示衍射光栅的凹槽深度与向板外的光引出效率的关系。图7(a)至(e)是表示第一实施方式的取光板的制造步骤的模式化的剖面图。图8(a)和(b)是表示用于第一实施方式的取光板的制造的模具的表面图案的模式化的俯视图。图9(a)和(b)是表示本专利技术的取光板的第二实施方式中使用的光耦合构造的模式化的剖面图和俯视图。图10是表示用于第二实施方式的取光板的分析的构造的剖面图。图11是使用图10所示的构造进行的分析结果，(a)至(C)表示入射角与向板外的透射率的关系，(d)表示衍射光栅的凹槽深度与向板外的光引出效率的关系。图12是表示使用图3和图10所示的构造、且使光源的位置沿X轴的负的方向偏移5 μ m而进行的分析结果，(a)至(C)表示光朝向单一的光I禹合构造的端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.04 JP 2010-2251301.种取光板，其中，具备: 具有第一和第二主面的透光板； 在所述透光板内，在从所述第一和第二主面分别隔开第一和第二距离以上的内部所配置的多个光耦合构造， 所述多个光稱合构造各自含有:第一透光层、第二透光层、它们所夹的第三透光层， 所述第一和第二透光层的折射率比所述透光板的折射率小， 所述第三透光层的折射率比所述第一和第二透光层的折射率大， 所述第三透光层具有:与所述透光板的所述第一和第二主面平行的衍射光栅。2.据权利要求1所述的取光板，其中， 所述多个光耦合构造，在所述透光板内、且在从所述第一和第二主面分别隔开所述第一和第二距离以上的内部，被三维配置。3.据权利要求2所述的取光板，其中， 所述衍射光栅的间距为0.1 μ m以上、3 μ m以下。4.据权利要求3所述的取光板，其中， 所述第一和第二透光层的表面具有:与100 μ m以下的直径的圆外接的大小， 所述多个光稱合构造各自的厚度为3 μ m以下。5.据权利要求4所述的取 光板，其中， 在所述多个光耦合构造之中的至少两个，所述衍射光栅的延伸的方向互不相同。6.据权利要求4所述的取光板，其中， 在所述多个光耦合构造之中的至少两个，所述衍射光栅的间距互不相同。7.据权利要求1至6中任一项所述的取光板，其中， 所述透光板包括如下区域: 与所述第一主面接触、且厚度具有所述第一距离的第一区域； 与所述第二主面接触、且厚度具有所述第二距离的第二区域； 由所述第一和第二区域所夹的第三区域； 在所述第三区域内所设置的、且连接所述第一区域和所述第二区域的至少一个第四区域， 所述多个光耦合构造仅被配置在所述至少一个第四区域以外的所述第三区域内， 贯通所述第四区域的任意的直线，相对于所述透光板的厚度方向，沿着比由所述透光板的折射率和所述透光板的周围的环境介质的折射率所规定的临界角大的角度而延伸。8.据权利要求1至6中任一项所述的取光板，其中， 在所述多个光耦合构造中的至少一个，所述第一和第二透光层的膜厚，随着从所述光耦合构造的中心朝向外缘侧而变小。9.据权利要求1至6中任一项所述的取光板，其中， 在所述多个光耦合构造中的至少一个、且在所述第一和第二透光层的与所述透光板接触的面以及所述第一主面、所述第二主面的任意之一上，形成有使间距和高度为设计波长的1/3以下的凹凸构造。10.据权利要求1至6中任一项所述的取光板，其中， 所述第一和第二透光层的折射率，与所述环境介质的折射率相等。11.种取光棒，其中，具备: 具有主面、和圆或椭圆的截面的透光棒； 在所述透光棒内、且在从所述主面隔开第一距离以上的内部所配置的多个光耦合构造， 所述多个光稱合构造各自含有:第一透光层、第二透光层、它们所夹的第三透光层， 所述第一和第二透光...

【专利技术属性】
技术研发人员：西胁青儿，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：