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公開番号2025153544
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024056076
出願日2024-03-29
発明の名称光合波器、光変調機能付き光合波部材、可視光光源モジュール、光学エンジン及びXRグラス
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 6/12 20060101AFI20251002BHJP(光学)
要約【課題】ニオブ酸リチウム膜を用いた光変調器と接続可能あるいは集積可能であって、従来より小型化が可能な光合波器を提供することである。
【解決手段】本発明の光合波器100は、複数の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器であって、光合波部50とこれに接続する複数の光入力側光導波路21-1、21-2、21-3と光合波部50に接続する1つの光出力側光導波路22Tとを備え、光合波部50は1段または複数段のMMI型光合波部からなり、光入力側光導波路21-1、21-2、21-3は台形断面を有し、光合波部50及び光出力側光導波路22Tは台形断面または矩形断面を有し、光合波部50及び光出力側光導波路22Tの台形断面または矩形断面の下側内角α₂₁、α₂₂が光入力側光導波路21-1、21-2、21-3の台形断面の2つの下側内角のうちの少なくとも一方の下側内角α₁₁、α₁₂よりも大きい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器であって、
光合波部と、
前記光合波部に接続する複数の光入力側光導波路と、
前記光合波部に接続する１つの光出力側光導波路と、を備え、
前記光合波部は、１段または複数段のＭＭＩ型光合波部からなり、
前記光入力側光導波路は台形断面を有し、
前記光合波部および前記光出力側光導波路は台形断面または矩形断面を有し、
前記光合波部および前記光出力側光導波路の台形断面または矩形断面の下側内角が、前記光入力側光導波路の台形断面の２つの下側内角のうちの少なくとも一方の下側内角よりも大きい、光合波器。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記光合波部および前記光出力側光導波路の台形断面または矩形断面の下側内角は８０°以上、９０°以下であり、前記光入力側光導波路の台形断面の下側内角は６５°以上、８０°未満である、請求項１に記載の光合波器。
【請求項３】
前記１段または複数段のＭＭＩ型光合波部はそれぞれ、３×１型のＭＭＩ型光合波部か、又は、２×１型のＭＭＩ型光合波部である、請求項１に記載の光合波器。
【請求項４】
前記１段または複数段のＭＭＩ型光合波部のうち、少なくとも１つのＭＭＩ型光合波部は、入力側から第１ＭＭＩ型光合波エレメントと第２ＭＭＩ型光合波エレメントとが結合されてなるＭＭＩ結合型光合波部であり、
前記第１ＭＭＩ型光合波エレメントの幅は前記第２ＭＭＩ型光合波エレメントの幅よりも広い、請求項１に記載の光合波器。
【請求項５】
前記複数の異なる波長がすべて可視光波長である、請求項１に記載の光合波器。
【請求項６】
ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板と、
前記基板の主面に形成されたニオブ酸リチウム膜と、を備え、
請求項１～５のいずれか一項に記載の光合波器は前記ニオブ酸リチウム膜に形成されている、光合波部材。
【請求項７】
請求項６に記載の光合波部材と、前記光合波部材で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源とを備える、可視光光源モジュール。
【請求項８】
請求項６に記載の光合波部材と、前記光合波部材に接続され、複数の可視光レーザー光源から出射された複数の可視光を前記光合波器に導波するマッハツェンダー型光変調器と、を備える、光変調機能付き光合波部材。
【請求項９】
請求項８に記載の光変調機能付き光合波部材と、前記光変調機能付き光合波器で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源とを備える、可視光光源モジュール。
【請求項１０】
請求項７に記載の可視光光源モジュールと、
前記可視光光源モジュールから出射された光を、画像表示するように角度を変えて反射する光走査ミラーと、を備える光学エンジン。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光合波器、光変調機能付き光合波部材、可視光光源モジュール、光学エンジン及びＸＲグラスに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、ＶＲやＡＲにおいて眼鏡型端末が検討されている。特に近年では、二次元的に走査された光をユーザの網膜に結像することで、使用者に画像を視認させる網膜走査ディスプレイが注目されている。網膜走査ディスプレイにおいては、一般的に、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各色に対応するＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）やＬＤ（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）などの光源から出射される３色の可視光が、１つの光軸上に合波される。合波された３色の可視光は、画像表示部に伝送される。画像表示部は、伝送された光を二次元的に走査して、使用者の瞳孔に入射する。この入射光が使用者の網膜上に結像することで、使用者は画像を視認する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、マッハツェンダー型光変調器を用いた網膜投影型ディスプレイの構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６７２８５９６号公報
特許第６７８７３９７号公報
特許第６５７２３７７号公報
特開２０１２－４８０７１号公報
特開２０２０－２７１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている網膜投影型ディスプレイでは、出射部において複数の光導波路が近接されているが、合波はされていないため、波長毎の光軸が異なり、出射光の制御が複雑となる。
【０００６】
また、可視光変調器と接続可能あるいは集積可能で、ＲＧＢのカラーバランスを調整可能な光合波器が求められているが、現状では全く検討されていない。
【０００７】
しかし、特許文献１では、出射部においては近接されているだけで合波はされていない。そのため波長毎の光軸が異なるため出射光の制御が複雑となる。
【０００８】
また、特許文献２には、ニオブ酸リチウム膜を用いた可視光の変調器が開示されている。ニオブ酸リチウム膜を用いた可視光変調器と接続可能あるいは集積可能なＲＧＢ光合波器が求められているが、未だ検討されていない。
【０００９】
可視光の合波については、一般的には方向性結合器が検討されている（例えば、特許文献３参照）。これらはガラス系材料で構成されており安定性に優れているが、Δｎの大きなニオブ酸リチウム基板を用いる場合、結合長が長くなり小型化ができない。
【００１０】
特許文献４や特許文献５では、ＭＭＩ（マルチモード干渉計）を用いたＲＧＢ合波器の構成が開示されているが、いずれもガラス系の材料であり、ニオブ酸リチウム膜を用いた構成については全く開示されていない。
ＭＭＩ型光合波器は、光入力側に複数の導波路ポートを用いて複数の入力信号を入力し、光出力側では、出力信号に対して単一の導波路ポートが用いられ、全ての入力信号が合波されて出力信号として出力される。
ＭＭＩ型光合波器は、各波長ごとに、幅が広い光合波器内で発生する多数のモードが干渉し合い、特定の位置で結像（収束する）するという特性を利用した光合波器である。
（【００１１】以降は省略されています）

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