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公開番号2025133432
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-11
出願番号2024031380
出願日2024-03-01
発明の名称光導波路構造体
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G02F 1/295 20060101AFI20250904BHJP(光学)
要約【課題】光導波路構造体において、複数本の導波路に伝搬する導波光の位相ばらつきを抑える補正を行うためにその導波光を取得する機能を、その導波路を有するチップに持たせる。
【解決手段】光放射部34は、基板12上において複数本の導波路22のそれぞれに設けられている。そして、その光放射部34は、位相調整器24を通過して導波路22に伝搬する導波光22aの一部を、光アンテナ部26が外部へ放射させる方向とは異なる方向へ導波路22から放射させる。また、光電変換器16は基板12上に設けられ、光フェーズドアレイ18が有する全部の光放射部34に対し第2方向D2の一方側または他方側に配置されている。更に、その光電変換器16の配置位置は、複数本の導波路22のうちそれぞれの光放射部34から放射された放射光の位相が互いに揃ったときにその放射光によって構成される放射ビームが光電変換器16に入射するように定められている。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
光導波路構造体であって、
基板（１２）と、
前記基板上に設けられ、第１方向（Ｄ１）へ延伸し、該第１方向に垂直な第２方向（Ｄ２）へそれぞれ揃ったピッチ（Ｐd）で並ぶように配列され、光を伝搬する複数本の導波路（２２）と、
前記基板上において前記複数本の導波路のそれぞれに設けられ、前記導波路に伝搬する光の位相を制御する複数の位相調整器（２４）と、
前記基板上において前記複数本の導波路のそれぞれに設けられ、前記位相調整器を通過して前記導波路に伝搬する光を該導波路からアンテナ部放射方向（Ｄan）へ放射させる複数の光アンテナ部（２６）と、
前記基板上において前記複数本の導波路のそれぞれに設けられ、前記位相調整器を通過して前記導波路に伝搬する光の一部を放射光として、前記アンテナ部放射方向とは異なる方向へ前記導波路から放射させる複数の光放射部（３４）と、
前記基板上に設けられ、前記複数の光放射部に対し前記第２方向の一方側もしくは他方側またはその両方に配置され、入射した光の強度に応じた電気信号を出力する光電変換器（１６、１６１、１６２）とを備え、
前記光電変換器の配置位置は、前記複数の光放射部のそれぞれから放射された前記放射光の位相が互いに揃ったときに該放射光によって構成される放射ビーム（Ｂa、Ｂ1a、Ｂ2a）が前記光電変換器に入射するように定められている、光導波路構造体。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記複数本の導波路はそれぞれ、該導波路のコア部（２２１）が前記第２方向に有するコア幅（Ｗc）が局所的に変化したコア幅変化部（３４１）を有し、
前記複数の光放射部は、前記コア幅変化部によってそれぞれ構成されている、請求項１に記載の光導波路構造体。
【請求項３】
前記複数本の導波路はそれぞれ、該導波路のコア部（２２１）が前記第２方向に有するコア幅（Ｗc）が局所的に狭くなったコア幅変化部（３４１）を有し、
前記複数の光放射部は、前記コア幅変化部によってそれぞれ構成されている、請求項１に記載の光導波路構造体。
【請求項４】
前記複数の光放射部は、前記導波路のコア部（２２１）に含まれる放射構成部（３４２）と、該放射構成部から光を出射させるように該放射構成部に近接して設けられると共に前記放射構成部に対し前記第２方向へずれた配置とされた近接配置部（３４３）とによってそれぞれ構成されている、請求項１に記載の光導波路構造体。
【請求項５】
前記複数の光放射部に含まれる前記近接配置部と前記複数本の導波路は前記基板に対し積層されるようにそれぞれ形成され、
複数の前記近接配置部はそれぞれ、前記導波路のコア部と同じ材料で構成され、該導波路のコア部と同じ層（１４）に含まれる、請求項４に記載の光導波路構造体。
【請求項６】
前記光電変換器は複数設けられ、
複数の前記光電変換器は第１の光電変換器（１６１）と第２の光電変換器（１６２）とを含み、
前記第１の光電変換器は、前記第１方向と前記第２方向とに垂直な第３方向（Ｄ３）に沿う方向視で、前記複数の光放射部から構成された光放射部群（３３）の中央（３３ａ）を基準として、前記第２の光電変換器が配置された方位とは異なる方位に配置されている、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光導波路構造体。
【請求項７】
前記放射ビームを前記光電変換器へ導く受光用導波路（３６）を備え、
前記第１方向と前記第２方向とに垂直な第３方向（Ｄ３）に沿う方向視で、前記受光用導波路は、前記複数の光放射部から構成された光放射部群（３３）の中央（３３ａ）へ向かって前記光電変換器から延伸している、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光導波路構造体。
【請求項８】
前記第３方向に沿う方向視で、前記受光用導波路は、該受光用導波路が延伸する方向に沿って前記光電変換器から離れるほど拡幅している、請求項７に記載の光導波路構造体。
【請求項９】
前記複数の光アンテナ部はそれぞれ、前記導波路毎に該導波路に沿って並び該導波路から光を放射させる複数の出光部（３０）を有し、
前記複数の光放射部はそれぞれ、前記導波路毎に前記複数の出光部が形成する出光部並び（３０ｃ）の途中に配置されている、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光導波路構造体。
【請求項１０】
前記複数の光放射部はそれぞれ、前記導波路毎に前記光アンテナ部に対し前記位相調整器側とは反対側に設けられている、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光導波路構造体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光を伝搬する複数本の導波路を備えた光導波路構造体に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光フェーズドアレイを構成する複数本の導波路から出射された出射光を取得して各導波路に生じた位相のばらつきを測定する位相測定装置が記載されている。この特許文献１の位相測定装置は、光フェーズドアレイから出射された出射光を取得する出射光取得部としてのカメラを、光フェーズドアレイとは別に備えている。そして、特許文献１の位相測定装置は、そのカメラから得られる画像情報に基づいて、各導波路に生じた位相のばらつきを算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－７９４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数本の導波路から構成された光フェーズドアレイでは、製造時の加工誤差や部品ばらつき等に起因して、各導波路に伝搬する導波光の位相にばらつきが生じる。そのため、その導波光の位相ばらつきを抑える補正を各導波路の導波光に行う必要がある。この導波光の位相ばらつきを抑える補正を行うための装置として、例えば特許文献１の位相測定装置が提案されている。
【０００５】
しかし、特許文献１の位相測定装置では、光フェーズドアレイを有するチップとは別個に、出射光を取得するカメラが必要になり、装置全体として大掛かりなものとなってしまう。このようなことから、光フェーズドアレイを有するチップに、その光フェーズドアレイに含まれる各導波路の導波光を取得する機能を持たせることが好ましいと考えられた。
【０００６】
ここで、光フェーズドアレイを有するチップに各導波路の導波光を取得する機能を持たせるため、例えば、光フェーズドアレイの各導波路の相互間に、それぞれの導波路に光結合した導波光取得用の光結合導波路を設けることも考えられるが、これにはデメリットがある。なぜなら、このようにしたとすれば、導波光を伝搬する各導波路の相互間に、上記光結合導波路およびそれに接続される種々の素子が配置されることになり、導波路の並びの狭ピッチ化に制限が生じるからである。そして、導波路の並びの狭ピッチ化が制限されると、光フェーズドアレイの出射光で構成されるビームの走査範囲も制限されることになるからである。発明者らの詳細な検討の結果、以上のようなことが見出された。
【０００７】
本開示は上記点に鑑み、光導波路構造体において、複数本の導波路に伝搬する導波光の位相ばらつきを抑える補正を行うためにその導波光を取得する機能を、その導波路を有するチップに持たせることを目的とする。その際、本開示は、導波路の並びの狭ピッチ化を妨げにくい構成を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本開示の１つの観点による光導波路構造体は、
基板（１２）と、
基板上に設けられ、第１方向（Ｄ１）へ延伸し、その第１方向に垂直な第２方向（Ｄ２）へそれぞれ揃ったピッチ（Ｐd）で並ぶように配列され、光を伝搬する複数本の導波路（２２）と、
基板上において複数本の導波路のそれぞれに設けられ、導波路に伝搬する光の位相を制御する複数の位相調整器（２４）と、
基板上において複数本の導波路のそれぞれに設けられ、位相調整器を通過して導波路に伝搬する光をその導波路からアンテナ部放射方向（Ｄan）へ放射させる複数の光アンテナ部（２６）と、
基板上において複数本の導波路のそれぞれに設けられ、位相調整器を通過して導波路に伝搬する光の一部を放射光として、アンテナ部放射方向とは異なる方向へ導波路から放射させる複数の光放射部（３４）と、
基板上に設けられ、複数の光放射部に対し第２方向の一方側もしくは他方側またはその両方に配置され、入射した光の強度に応じた電気信号を出力する光電変換器（１６、１６１、１６２）とを備え、
光電変換器の配置位置は、複数の光放射部のそれぞれから放射された放射光の位相が互いに揃ったときにその放射光によって構成される放射ビーム（Ｂa、Ｂ1a、Ｂ2a）が光電変換器に入射するように定められている。
【０００９】
このようにすれば、各導波路に伝搬する導波光の一部が放射光として複数の光放射部のそれぞれから放射され、その放射された放射光は、その放射光の位相が互いに揃ったときには放射ビームとなって光電変換器に入射する。従って、複数本の導波路における導波光の位相ばらつきを抑える補正を行うためにその導波光を取得する機能を、その光電変換器によって得ることができる。そして、その光電変換器は複数本の導波路と共通の基板上に設けられているので、上記導波光を取得する機能を、複数本の導波路を有するチップに持たせることが可能である。
【００１０】
また、光電変換器は、複数の光放射部に対し第２方向の一方側もしくは他方側またはその両方に配置されているので、光電変換器の配置に起因して導波路の並びの狭ピッチ化が妨げられることはない。例えば、導波光を伝搬する各導波路の相互間に光電変換器などの種々の素子が配置される場合と比較して、導波路の並びの狭ピッチ化が妨げられにくいと言える。
（【００１１】以降は省略されています）

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