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公開番号2024166691
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-29
出願番号2023082979
出願日2023-05-19
発明の名称光アンテナおよび光アンテナアレイ
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類G02B 6/124 20060101AFI20241122BHJP(光学)
要約【課題】出射効率の高い光アンテナおよび光アンテナアレイを提供する。
【解決手段】光アンテナは、光を伝搬する導波路50と、導波路50の延設方向を第1方向とし、第1方向に垂直な方向を第2方向とし、第1方向および第2方向の両方に垂直な方向を第3方向として、第2方向における導波路50の両側に、第1方向において所定の周期で配置された複数の第1回折格子61を含む第1回折格子群60と、第2方向における導波路50の両側に、第1方向において第1回折格子61と同じ周期で配置された複数の第2回折格子71を含む第2回折格子群70と、を備え、第1方向および第3方向において、第1回折格子61と第2回折格子71とは重心位置が互いに異なり、第2方向において、第2回折格子71は第1回折格子61よりも導波路50に近い位置に配置されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光アンテナであって、
光を伝搬する導波路（５０）と、
前記導波路の延設方向を第１方向とし、前記第１方向に垂直な方向を第２方向とし、前記第１方向および前記第２方向の両方に垂直な方向を第３方向として、前記第２方向における前記導波路の両側に、前記第１方向において所定の周期で配置された複数の第１回折格子（６１、６１１、６１２）を含む第１回折格子群（６０）と、
前記第２方向における前記導波路の両側に、前記第１方向において前記第１回折格子と同じ周期で配置された複数の第２回折格子（７１、７１１、７１２）を含む第２回折格子群（７０）と、を備え、
前記第１方向および前記第３方向において、前記第１回折格子と前記第２回折格子とは重心位置が互いに異なり、
前記第２方向において、前記第２回折格子は前記第１回折格子よりも前記導波路に近い位置に配置されている光アンテナ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記導波路、前記第１回折格子、前記第２回折格子は、基板（２０）上に積層された複数の膜の一部で構成されており、
前記第１回折格子は、前記導波路と同じ階層の膜で構成されており、
前記第２回折格子は、前記導波路と異なる階層の膜で構成されている請求項１に記載の光アンテナ。
【請求項３】
前記第２回折格子の重心位置は、前記導波路に対して前記第３方向の上部にある請求項１に記載の光アンテナ。
【請求項４】
前記導波路、前記第１回折格子、前記第２回折格子は、互いに離された状態で配置されている請求項１に記載の光アンテナ。
【請求項５】
前記第２回折格子は、前記導波路および前記第１回折格子よりも屈折率が低い材料で構成されている請求項１に記載の光アンテナ。
【請求項６】
前記導波路および前記第１回折格子はシリコンで構成されており、
前記第２回折格子は窒化シリコンで構成されている請求項５に記載の光アンテナ。
【請求項７】
前記導波路に対して前記第２方向の一方側に配置された前記第１回折格子を第１一方側回折格子（６１１）とし、
前記導波路に対して前記第２方向の他方側に配置された前記第１回折格子を第１他方側回折格子（６１２）とし、
前記導波路に対して前記第２方向の一方側に配置された前記第２回折格子を第２一方側回折格子（７１１）とし、
前記導波路に対して前記第２方向の他方側に配置された前記第２回折格子を第２他方側回折格子（７１２）として、
複数の前記第１他方側回折格子は、複数の前記第１一方側回折格子に対して、前記第１方向にオフセットされて配置されており、
複数の前記第２他方側回折格子は、複数の前記第２一方側回折格子に対して、前記第１方向にオフセットされて配置されており、
前記第１一方側回折格子に対する前記第１他方側回折格子のオフセットの量は、前記第２一方側回折格子に対する前記第２他方側回折格子のオフセットの量と等しい請求項１に記載の光アンテナ。
【請求項８】
前記第１一方側回折格子に対する前記第１他方側回折格子のオフセットの量、および、前記第２一方側回折格子に対する前記第２他方側回折格子のオフセットの量は、前記第１方向における前記第１回折格子および前記第２回折格子の周期の半分である請求項７に記載の光アンテナ。
【請求項９】
光アンテナアレイであって、
請求項１ないし８のいずれか１つに記載の光アンテナ（１０、１１、１２、１３）を複数備える光アンテナアレイ。
【請求項１０】
該複数の光アンテナのうち少なくとも２つの光アンテナは、前記第１回折格子を共有する請求項９に記載の光アンテナアレイ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光アンテナおよび光アンテナアレイに関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）等に用いられる光走査装置は、光源と、光源の出力光を伝搬する導波路と、光を導波路の外部に射出する光アンテナとを備える。光アンテナは、基板と、基板に積層された下側クラッド層および上側クラッド層とを備え、下側クラッド層と上側クラッド層との間に導波路が配置された多層構造とされている。ＬｉＤＡＲでは、このような光アンテナを複数並べた光アンテナアレイを用いて、光の射出方向を調整する。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の光アンテナは、導波路と、導波路の両側に配置された回折格子を備えており、この回折格子から光を射出する。回折格子は導波路と同じ層で構成されており、このような構成では、光アンテナの製造の簡易化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１７３９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光アンテナの主な特性指標として上面出射率が用いられるが、特許文献１に記載の光アンテナでは、導波路と回折格子の周囲が厚さ方向の上下に対称な構造とされているため、上面と下面に等量の光が射出され、出射効率が低くなる。
【０００６】
本開示は上記点に鑑みて、出射効率の高い光アンテナおよび光アンテナアレイ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】
上記目的を達成するため、本開示の１つの観点によれば、光アンテナは、光を伝搬する導波路（５０）と、導波路の延設方向を第１方向とし、第１方向に垂直な方向を第２方向とし、第１方向および第２方向の両方に垂直な方向を第３方向として、第２方向における導波路の両側に、第１方向において所定の周期で配置された複数の第１回折格子（６１、６１１、６１２）を含む第１回折格子群（６０）と、第２方向における導波路の両側に、第１方向において第１回折格子と同じ周期で配置された複数の第２回折格子（７１、７１１、７１２）を含む第２回折格子群（７０）と、を備え、第１方向および第３方向において、第１回折格子と第２回折格子とは重心位置が互いに異なり、第２方向において、第２回折格子は第１回折格子よりも導波路に近い位置に配置されている。
【０００８】
これによれば、第１回折格子と第２回折格子を同じ電界強度の場所に配置することが可能となり、第１回折格子と第２回折格子の射出光の光量を等しくすることができる。また、第３方向の一方側における第１回折格子と第２回折格子の射出光の位相を等しくすることができる。また、第３方向の他方側における第１回折格子と第２回折格子の射出光の位相を逆位相とすることができる。このように、第３方向の一方側では第１回折格子と第２回折格子の射出光の光量と位相を揃えることにより、これらの射出光が効率よく強め合うようになる。一方、第３方向の他方側では第１回折格子と第２回折格子の射出光の位相を逆位相とすることにより、これらの射出光が弱め合うようになる。これにより、第３方向の一方側への出射効率を向上させることができる。
【０００９】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態にかかる光アンテナの上面図である。
図１のII－II断面図である。
図１のIII部分の拡大図である。
図２のIV部分の拡大図である。
図１のV－V断面図である。
比較例の上面図である。
図６のVII－VII断面図である。
第１実施形態のＦＦＰ（Far Field Pattern）である。
第１実施形態のビーム形状を示す斜視図である。
第２実施形態にかかる光アンテナの断面図であって、図２に相当する図である。
第２実施形態のＦＦＰである。
第３実施形態にかかる光アンテナの上面図である。
第３実施形態のＦＦＰである。
第３実施形態のビーム形状を示す斜視図である。
第４実施形態にかかる光アンテナアレイの上面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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