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公開番号2024145375
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023057698
出願日2023-03-31
発明の名称光変調器、光源モジュール、光学エンジンおよびXRグラス
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02F 1/035 20060101AFI20241004BHJP(光学)
要約【課題】光損失の低減された可視光の光変調器の提供。
【解決手段】基板2と、基板2上に形成されたニオブ酸リチウム膜からなる光導波層3とを有するマッハツェンダー型の光変調器1であり、光導波層3は、複数の平坦部31と、隣接する平坦部31間に配置された2以上の整数であるn個のリッジ部32とを有し、n個のリッジ部32はそれぞれ、可視光が入射される主導波路32aと、主導波路32aを第1分岐光導波路32bと第2分岐光導波路32cとに分岐する第1マルチモード干渉導波路4aと、第1分岐光導波路32bと第2分岐光導波路32cとを結合させて合波導波路32dとする第2マルチモード干渉導波路4bとを有し、n個のリッジ部32には、それぞれ波長の異なる可視光が入射され、第1マルチモード干渉導波路4aおよび第2マルチモード干渉導波路4bは、波長の長い入射光を伝送するものほど長さが短い、光変調器1とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、基板上に形成されたニオブ酸リチウム膜からなる光導波層とを有するマッハツェンダー型の光変調器であり、
前記光導波層は、複数の平坦部と、隣接する平坦部間に配置された２以上の整数であるｎ個のリッジ部とを有し、
前記ｎ個のリッジ部はそれぞれ、可視光が入射される主導波路と、前記主導波路を第１分岐光導波路と第２分岐光導波路とに分岐する第１マルチモード干渉導波路と、前記第１分岐光導波路と前記第２分岐光導波路とを結合させて合波導波路とする第２マルチモード干渉導波路とを有し、
前記ｎ個のリッジ部には、それぞれ波長の異なる可視光が入射され、
前記第１マルチモード干渉導波路および前記第２マルチモード干渉導波路は、波長の長い入射光を伝送するものほど長さが短い、光変調器。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記ｎが３である、請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記光導波層上に電極層が設けられ、
前記電極層が、平面視帯状の複数の接地電極と、平面視帯状の複数の信号電極とを有し、
平面視で、前記第１分岐光導波路と重なる位置に前記接地電極が配置され、
平面視で、前記第２分岐光導波路と重なる位置に前記信号電極が配置されている、請求項１に記載の光変調器。
【請求項４】
前記光導波層上に電極層が設けられ、
前記電極層が、平面視帯状の第１信号電極と、平面視帯状の複数の第２信号電極とを有し、
平面視で、前記第１分岐光導波路と重なる位置に前記第１信号電極が配置され、
平面視で、前記第２分岐光導波路と重なる位置に前記第２信号電極が配置されている、請求項１に記載の光変調器。
【請求項５】
前記基板上に、前記ｎ個のリッジ部の合波導波路を結合させて出力導波路とする光導波回路を備える請求項１に記載の光変調器。
【請求項６】
請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の光変調器と、
前記光変調器の主導波路に入射される可視光を出射する光源と、を備える、光源モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載の光源モジュールが搭載されている、光学エンジン。
【請求項８】
請求項６に記載の光源モジュールが搭載されている、ＸＲグラス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器、光源モジュール、光学エンジンおよびＸＲグラスに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、レーザーダイオード（半導体レーザー）から光が入射される光変調器を備える光源モジュールが注目されている。こうした光源モジュールは、ＡＲ（ＡｕｇｍｅｎｔｅｄＲｅａｌｉｔｙ：拡張現実）グラス、ＶＲ（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ：仮想現実）グラスなどのＸＲグラスなどのメガネ型の端末の光学エンジン、小型のプロジェクターなどに用いることができる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、第１光および第２光を出射する光源部と、マッハツェンダー型の変調方式である変調部を有する光変調器と、光変調器によって変調された第１光および第２光を空間的に走査する光スキャナーとを備える、画像表示装置が記載されている。また、特許文献１には、画像表示装置として、使用者の頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、可視光を出射するレーザー光源と、可視光の強度を変化させて可視光信号を生成する光変調器と、を備える送信装置が記載されている。特許文献２には、基板と、光導波層と、バッファ層と、電極層と、を有し、光導波層がニオブ酸リチウム膜で構成されているマッハツェンダー型光変調器が記載されている。また、特許文献２には、光変調器の電極層として、第１信号電極と、第２信号電極と、第１接地電極と、第２接地電極と、第３接地電極と、を有するものを用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６７２８５９６号公報
特開２０２２－０３６９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の可視光の光変調器では、光源から放出された光を効率よく利用できるように、より一層、光損失を低減することが要求されていた。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光損失の低減された可視光の光変調器、光損失の低減された光源モジュール、これを搭載した光学エンジンおよびＸＲグラスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決し、より一層、光損失の低減された可視光の光変調器を実現するために、基板上にニオブ酸リチウム膜で形成された複数のリッジ部からなる光導波層を有するマッハツェンダー型の光変調器において、各リッジ部の導波路を２つに分岐するマルチモード干渉導波路、および分岐された２つの導波路を結合させるマルチモード干渉導波路の長さと、各リッジ部に入射される可視光の波長との関係に着目し、以下に示すように、鋭意検討を重ねた。
【０００８】
すなわち、マルチモード干渉導波路における光損失は、マルチモード干渉導波路を伝送する光の波長、およびマルチモード干渉導波路の長さによって異なる。また、マルチモード干渉導波路を伝送する光の波長が短いほど、マルチモード干渉導波路の長さを変化させることに起因する光損失の変化が大きい。したがって、可視光をマルチモード干渉導波路に伝送させる場合、可視光よりも波長の長い赤外線を伝送させる場合と比較して、マルチモード干渉導波路の長さを変化させることによる光損失の変化が顕著となる。
【０００９】
これらの知見に基づいて、本発明者らは、マルチモード干渉導波路に波長の異なる複数の光を入射し、各波長の光について、それぞれマルチモード干渉導波路の長さと光損失との関係を調べた。その結果、入射光の波長が長いほど、光損失の最も少なくなるマルチモード干渉導波路の長さが短くなるという知見を得た。このことから、本発明者らは、各リッジ部の有する導波路を２つに分岐するマルチモード干渉導波路、および分岐された２つの導波路を結合させるマルチモード干渉導波路の長さを、波長の長い入射光を伝送するものほど短くすることで、光変調器の光損失を低減できることを見出し、本発明を想到した。
【００１０】
上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
本発明の一態様に係る光変調器は、基板と、基板上に形成されたニオブ酸リチウム膜からなる光導波層とを有するマッハツェンダー型の光変調器であり、前記光導波層は、複数の平坦部と、隣接する平坦部間に配置された２以上の整数であるｎ個のリッジ部とを有し、前記ｎ個のリッジ部はそれぞれ、可視光が入射される主導波路と、前記主導波路を第１分岐光導波路と第２分岐光導波路とに分岐する第１マルチモード干渉導波路と、前記第１分岐光導波路と前記第２分岐光導波路とを結合させて合波導波路とする第２マルチモード干渉導波路とを有し、前記ｎ個のリッジ部には、それぞれ波長の異なる可視光が入射され、前記第１マルチモード干渉導波路および前記第２マルチモード干渉導波路は、波長の長い入射光を伝送するものほど長さが短い。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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