本發明專利技術的取光板，具備如下：具有第一和第二主面的透光板(2)；在透光板內，在從第一和第二主面分別隔開第一和第二距離以上的內部所配置的多個光耦合構造(3)，多個光耦合構造(3)各自包含：第一透光層、第二透光層、它們所夾的第三透光層，第一和第二透光層的折射率比透光板(2)的折射率小，第三透光層的折射率比第一和第二透光層的折射率大，第三透光層具有與所述透光板的所述第一和第二主面平行的衍射光柵。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及利用衍射進行光的取引的取光板和棒，以及使用了它們的光接收裝置和發光裝置。
技術介紹
在折射率不同的兩個光傳播介質之間使光傳播時，因為在界面存在光的透射和反射，所以，以高效率使光從一方的光傳播介質移動到另一方的光傳播介質、且保持這一狀態，這通常是困難的。作為從空氣等的環境介質向透明板引入光的技術，例如，可列舉非專利文獻I所示的現有的光柵耦合法。圖32(a)和(b)是表示光柵耦合法的原理的說明圖，表示在表面設有間距Λ的直線光柵的透光層20的剖面圖和俯視圖。如圖32(a)所示，若以特定的入射角Θ使波長λ的光23a入射到光柵，則能夠使之與透光層20傳播的導波光23B耦合。先行技術文獻非專利文獻非專利文獻1:才一 ^社(歐姆社)光集成電路，p94，p243西原浩等但是，根據非專利文獻I所公開的方法，在透光層20中，能夠只引入滿足已確立的條件的光，無法引入偏離條件的光。圖32(c)表不入射到設于透光層20的光柵的光的矢量圖。在圖32(c)中，圓21、2 2以點O為中心，圓21的半徑等于包圍透光層20的環境介質I的折射率IV圓22的半徑等于導波光23B的有效折射率nrff。有效折射率nrff依存于透光層20的膜厚，且隨著波導模式而取從環境介質I的折射率Iitl至透光層20的折射率Ii1之間的特定的值。圖32 (d)表示光在透光層20以TE模式傳播時的實效的膜厚teff與有效折射率Iieff的關系。所謂實效的膜厚，就是沒有光柵時透光層20的膜厚本身，且在有光柵時在透光層20的膜厚上加上了光柵的平均高度。在所激發的導波光中存在O級、I級、2級等的模式，如圖32(d)所示，特性曲線各不相同。在圖32(c)中，點P是從點O沿著入射角Θ引出線、且與圓21交叉的點，點P’是點P到X軸的垂足，點Q、Q’是圓22與X軸的交點。朝向X軸正向的光的耦合條件由P’ Q的長度等于λ/Λ的整數倍表示，朝向負向的光的耦合條件由P’ Q’的長度等于λ/Λ的整數倍表示。其中，λ是光的波長，A是光柵的間距。SP，光的I禹合條件由式(I)表不。算式Isin O = ±ην[ (I)在此，q是以整數表示的衍射級數。在由式⑴決定的Θ以外的入射角下，光無法在透光層20內耦合。另外即使是相同的入射角Θ，如果波長不同，則仍然也無法進行光耦合。還有，如圖32(b)所示，以從光23a的入射方向按角度Φ移動了的方位角Φ入射到透光層20的光23aa所對應的、透光層20的光柵的實質的間距為A/cosc^。因此，以不同的方位入射的光23a，即使在與式(I)所規定的條件不同的入射角Θ和波長下，也能夠滿足光的耦合條件。即，允許入射透光層20的光的方位變化時，式(I)所示的光的耦合條件有某種程度的擴展。但是，不能在寬闊的波長范圍和全部的入射角下使入射光與導波光23B耦合。另外，導波光23B在光柵的區域傳播期間,在與入射光23a所對應的反射光相同的方向上放射出光23b’。因此,在距光柵的端部20a遠的位置入射，即使作為導波光23B能夠在透光層20傳播，到達光柵的端部20a時有所衰減。因此，只有在靠近光柵的端部20a的位置入射的光23a不會受到因放射造成的衰減，能夠作為導波光23B在透光層20內傳播。即，為了使大部分的光耦合，即使增大光柵的面積，也不能使入射到光柵的光的全部作為導波光23B而進行傳播。
技術實現思路
本專利技術為了解決這樣的課題而作成，其目的在于提供一種取光板和棒，其可以從寬闊的面積、以大入射角度取引寬波長范圍的光。另外，還提供一種使用了它們的光接收裝置和發光裝置。本專利技術的取光板，具備:具有第一和第二主面的透光板；在所述透光板內，在從所述第一和第二主面分別隔開第一和第二距離以上的內部所配置的多個光耦合構造，所述多個光稱合構造各自含有:第一透光層、第二透光層、它們所夾的第三透光層，所述第一和第二透光層的折射率比所述透光板的折射率小，所述第三透光層的折射率比所述第一和第二透光層的折射率大，所述第三透光層具有:與所述透光板的所述第一和第二主面平行的衍射光柵。本專利技術的取光棒具備如下:具有主面、和圓或橢圓的截面的透光棒；所在述透光棒內、且在從所述主面隔開第一距離以上的內部所配置的多個光耦合構造，所述多個光耦合構造各自含有:第一透光層、第二透光層、它們所夾的第三透光層，所述第一和第二透光層的折射率比所述透光棒的折射率小，所述第三透光層的折射率比所述第一和第二透光層的折射率大，所述第三透光層具有與所述透光棒的中心軸平行的衍射光柵。本專利技術的光接收裝置具備如下: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設置的凹凸構造或棱鏡板；接收從所述凹凸構造或所述棱鏡板出射的光的光電轉換部。本專利技術的發光裝置，具備如下:上述取光棒；與所述透光棒的第一主面鄰接地配設的至少一個光源。根據本專利技術的取光板和取光棒，入射透光板和透光棒的光入射到內部所配置的光率禹合構造，通過光I禹合構造內的第三透光層的衍射光柵，被轉換成沿著第三透光層的方向傳播的光，且從光稱合構造的端面被放射。光稱合構造處于與透光板表面或棒中心軸平行的位置關系，光耦合構造的表面被空氣等的低折射率的環境介質覆蓋，因此一次所放射的光在透光板的表面、透光棒的表面和別的光稱合構造的表面之間反復進行全反射，并被封閉在透光板內或透光棒內。因為衍射光柵包含各種間距、方位，所以可以跨越寬闊的區域、寬闊的波長范圍，例如可以跨越可視光全域，以全部的入射角取引光。附圖說明圖1 (a)是表示本專利技術的取光板的第一實施方式的模式化的剖面圖，(b)是表示第一實施方式的第四區域的位置的俯視圖。圖2(a)和(b)是表示第一實施方式的光耦合構造的模式化的剖面圖和俯視圖，(C)是表示入射光耦合構造的端面的光的情況的剖面圖，(d)是表示入射到取掉了透光層3c的光耦合構造的光的情況的剖面圖，(e)是表示光耦合構造的另一構成例的剖面圖。圖3是表示用于第一實施方式的取光板的分析的構造的剖面圖。圖4是使用圖3所示的構造進行的分析結果，(a)至(C)表示光的入射角與向板外的透射率的關系，(d)表示衍射光柵的凹槽深度與向板外的光引出效率的關系。圖5(a)至(e)表示由圖4(a)至(C)的箭頭表示的位置的條件下的板截面的光強度分布圖。圖6是在圖3所示的構造中，使第一透光層3a和第二透光層3b的折射率與透光板的折射率一致、且使第三透光層3c的折射率為2.0時的分析結果，(a)至(C)表示入射角與向板外的透射率的關系，(d)表示衍射光柵的凹槽深度與向板外的光引出效率的關系。圖7(a)至(e)是表示第一實施方式的取光板的制造步驟的模式化的剖面圖。圖8(a)和(b)是表示用于第一實施方式的取光板的制造的模具的表面圖案的模式化的俯視圖。圖9(a)和(b)是表示本專利技術的取光板的第二實施方式中使用的光耦合構造的模式化的剖面圖和俯視圖。圖10是表示用于第二實施方式的取光板的分析的構造的剖面圖。圖11是使用圖10所示的構造進行的分析結果，(a)至(C)表示入射角與向板外的透射率的關系，(d)表示衍射光柵的凹槽深度與向板外的光引出效率的關系。圖12是表示使用圖3和圖10所示的構造、且使光源的位置沿X軸的負的方向偏移5 μ m而進行的分析結果，(a)至(C)表示光朝向單一的光I禹合構造的端本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.10.04 JP 2010-2251301.種取光板，其中，具備: 具有第一和第二主面的透光板； 在所述透光板內，在從所述第一和第二主面分別隔開第一和第二距離以上的內部所配置的多個光耦合構造， 所述多個光稱合構造各自含有:第一透光層、第二透光層、它們所夾的第三透光層， 所述第一和第二透光層的折射率比所述透光板的折射率小， 所述第三透光層的折射率比所述第一和第二透光層的折射率大， 所述第三透光層具有:與所述透光板的所述第一和第二主面平行的衍射光柵。2.據權利要求1所述的取光板，其中， 所述多個光耦合構造，在所述透光板內、且在從所述第一和第二主面分別隔開所述第一和第二距離以上的內部，被三維配置。3.據權利要求2所述的取光板，其中， 所述衍射光柵的間距為0.1 μ m以上、3 μ m以下。4.據權利要求3所述的取光板，其中， 所述第一和第二透光層的表面具有:與100 μ m以下的直徑的圓外接的大小， 所述多個光稱合構造各自的厚度為3 μ m以下。5.據權利要求4所述的取 光板，其中， 在所述多個光耦合構造之中的至少兩個，所述衍射光柵的延伸的方向互不相同。6.據權利要求4所述的取光板，其中， 在所述多個光耦合構造之中的至少兩個，所述衍射光柵的間距互不相同。7.據權利要求1至6中任一項所述的取光板，其中， 所述透光板包括如下區域: 與所述第一主面接觸、且厚度具有所述第一距離的第一區域； 與所述第二主面接觸、且厚度具有所述第二距離的第二區域； 由所述第一和第二區域所夾的第三區域； 在所述第三區域內所設置的、且連接所述第一區域和所述第二區域的至少一個第四區域， 所述多個光耦合構造僅被配置在所述至少一個第四區域以外的所述第三區域內， 貫通所述第四區域的任意的直線，相對于所述透光板的厚度方向，沿著比由所述透光板的折射率和所述透光板的周圍的環境介質的折射率所規定的臨界角大的角度而延伸。8.據權利要求1至6中任一項所述的取光板，其中， 在所述多個光耦合構造中的至少一個，所述第一和第二透光層的膜厚，隨著從所述光耦合構造的中心朝向外緣側而變小。9.據權利要求1至6中任一項所述的取光板，其中， 在所述多個光耦合構造中的至少一個、且在所述第一和第二透光層的與所述透光板接觸的面以及所述第一主面、所述第二主面的任意之一上，形成有使間距和高度為設計波長的1/3以下的凹凸構造。10.據權利要求1至6中任一項所述的取光板，其中， 所述第一和第二透光層的折射率，與所述環境介質的折射率相等。11.種取光棒，其中，具備: 具有主面、和圓或橢圓的截面的透光棒； 在所述透光棒內、且在從所述主面隔開第一距離以上的內部所配置的多個光耦合構造， 所述多個光稱合構造各自含有:第一透光層、第二透光層、它們所夾的第三透光層， 所述第一和第二透光...
【專利技術屬性】
技術研發人員：西脅青兒，
申請(專利權)人：松下電器產業株式會社，
類型：
國別省市：
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