[发明专利]取光板和棒以及使用了它们的光接收装置和发光装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用衍射进行光的引入的取光板和棒，以及使用了它们的光接收装置和发光装置。

背景技术

在折射率不同的两个光传播介质之间使光传播时，因为在界面存在光的透射和反射，所以使光以高效率从一方的光传播介质向另一方的光传播介质进行移动、且这一状态得以保持，这通常是困难的。作为从空气等的环境介质向透明板进行光的引入的技术，例如，可列举非专利文献1所示的现有的光栅耦合法。图32(a)和(b)是表示光栅耦合法的原理的说明图，表示在表面设有间距Λ的直线光栅的透光层20的剖面图和俯视图。如图32(a)所示，若对光栅以特定的入射角θ使波长λ的光23a入射，则能够使之与透光层20内传播的导波光23B耦合。

【先行技术文献】

【非专利文献】

【非专利文献1】オ一厶社光集成电路，p94，p243西原浩等

发明内容

但是，在上述的现有技术中，能够与导波光耦合的光少。本申请的非限定性的某一例示的实施方式，提供一种可以比以往引入更多的光的取光板和棒、以及使用了它们的光接收装置和发光装置。

本申请的一个形态的取光板，具备如下：具有第一和第二主面的透光板；在所述透光板内的、从所述第一和第二主面分别隔开了第一和第二距离以上的内部所配置的多个光耦合构造，所述多个光耦合构造各自含有：第一透光层、第二透光层、和其间所夹设的第三透光层，所述第一和第二透光层的折射率比所述透光板的折射率小，所述第三透光层的折射率比所述第一和第二透光层的折射率大，所述第三透光层具有与所述透光板的所述第一和第二主面平行的衍射光栅。该衍射光栅为了高效率地引入来自所有方向的光，由二维衍射光栅构成。

本申请的一个形态的取光棒，具备：具有主面、以及圆或椭圆的截面的透光棒；所述透光棒内的、且从所述主面隔开了第一距离以上的内部所配置的多个光耦合构造，所述至少一个光耦合构造含有：第一透光层、第二透光层和其间所夹设的第三透光层，所述第一和第二透光层的折射率比所述透光棒的折射率小，所述第三透光层的折射率比所述第一和第二透光层的折射率大，所述第三透光层具有与所述透光棒的中心轴平行的衍射光栅。该衍射光栅为了高效率地引入来自所有方向的光，由二维衍射光栅构成。

本申请的一个形态的光接收装置具备：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设置的凹凸构造或棱镜板；接收从所述凹凸构造或所述棱镜板出射的光的光电转换部。

本申请的一个形态的发光装置具备：上述取光棒；与所述透光棒的第一主面邻接配设的至少一个光源。

根据本申请的一个形态的取光板和取光棒，入射到透光板和透光棒的光，向内部所配置的光耦合构造入射，经由光耦合构造内的第三透光层的二维衍射光栅，被转换成在沿着第三透光层的方向传播的光，从光耦合构造的端面放射。因为光耦合构造与透光板表面或棒中心轴处于平行的位置关系，光耦合构造的表面被空气等低折射率的环境介质覆盖，所以一次放射的光，在透光板的表面、透光棒的表面和其他光耦合构造的表面之间反复发生全反射，被封闭在透光板内或透光棒内。另外，光耦合构造内的二维衍射光栅在两个以上的方向上周期相等，因此，即使在光耦合构造的表面的光的入射方位角不同，也可以与光耦合构造在两个以上的方位角进行耦合，而使从各个方向入射到取光板的光可以更均匀地封闭在取光板内。通过在多个光耦合构造中使其二维衍射光栅的间距不同，可以跨越宽阔区域、宽阔的波长范围，例如跨越可视光全域，以全部的的入射角进行光的引入。

附图说明

图1(a)是表示本发明的取光板的第一实施方式的模式化的剖面图，(b)是表示第一实施方式的第四区域的位置的俯视图。

图2(a)是表示第一实施方式的光耦合构造的模式化的剖面图，(b)是表示光耦合构造的衍射光栅的俯视图。(c)是表示入射到光耦合构造的端面的光的情况的剖面图，(d)是表示入射到抽取掉透光层3c的光耦合构造的光的情况的剖面图，(e)是表示光耦合构造的其他构成例的剖面图，(f)是表示第一实施方式的光耦合构造所用的衍射光栅的其他形状的俯视图。

图3是表示用于第一实施方式的取光板的分析之构造的剖面图。

图4是使用图3所示的构造进行的分析结果，(a)至(c)表示光的入射角与向板外的透射率的关系，(d)表示衍射光栅的凹槽深度与光向板外的引出效率的关系。

图5(a)至(e)表示由图4(a)至(c)的箭头表示的位置的条件下的板截面的光强度分布图。