[发明专利]光偏转器及激光雷达装置

说明书

本发明的光偏转器为具备折射率的周期结构的硅光子器件，其兼具具备高的光束品质及偏转大的角度范围的光束、及与基于硅光子的光集成技术的整合性，且(1)用在硅上形成的精细结构来构成传播光的光传播部，(2)用生成慢光的周期结构、和发射光的周期结构这两个周期结构来构成构成光传播部的精细结构。基于在硅上形成的精细结构，利用硅光子的光集成技术可以形成光偏转器，基于生成慢光的周期结构和发射光的周期结构这两个周期结构，可以形成具备高的光束品质和偏转大的角度范围的光束。

技术领域

本发明涉及控制光的行进方向、发射偏转的出射光束的光偏转器及具备光偏转器的激光雷达装置。

背景技术

在激光打印机、激光显示器、三维激光计量等使用的激光雷达(LIDAR(LightDetection and Ranging,Laser Imaging Detection and Ranging))的领域等中，采用光偏转器来进行偏转、扫描光的光束扫描。

作为光偏转器，已知有采用机械转镜的构成、采用相控阵的构成、利用波导的光泄露的构成等。

作为采用机械转镜的构成，已知有多角镜、基于MEMS技术的小型集成镜。

采用相控阵的构成是利用多道光干涉形成光束时，光的相位导致光束的方向变化的现象的构成，将集成于基板上的光波导的光分流到多个波导，从各波导端面、或者利用衍射光栅发射到自由空间(非专利文献1)。

作为利用波导的光泄露的构成，有多层膜结构的波导或带有衍射光栅的波导。就多层膜结构的漏光波导而言，当多层膜所夹持的波导中传播的光发生泄露并进行发射时，利用对各位置的发射角的规整来形成光束，且可以通过改变光的波长或波导的折射率来扫描光束。并且，如果在以与多层膜的角度分散大的条件(慢光条件)相接近的波长进行运转，则对于波长或折射率的灵敏度增高，可以加大光束扫描角度(非专利文献2)。

就带有衍射光栅的波导而言，利用弱的衍射光栅从波导缓缓泄露光来形成光束，并可以基于波长或波导折射率来扫描光束(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5662266号

非专利文献

非专利文献1：“One-Dimensional Off-Chip Beam Steering and Shaping UsingOptical Phased Arrays on Silicon-on-Insulator”Karel Van Acoleyen,KatarzynaKomorowska,Wim Bogaert,Roel Baets JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY,VOL.29,NO.23,DECEMBER 1,2011

非专利文献2：“Giant and high-resolution beam steering using slow-lightwaveguide amplifier”Xiaodong Gu,Toshikazu Shimada,and Fumio Koyama 7November2011/Vol.19,No.23/OPTICS EXPRESS 22683

发明内容

发明要解决的问题

采用机械转镜的构成通常为数cm见方以上的大型化以外，还具有可动部。具备可动部的构成存在着如可靠性低、运转速度被限制在kHz数量级的问题。搭载在汽车等移动物中时需要具有对于震动的耐受性，因而可靠性低是大问题。

采用相控阵的构成或利用波导的光泄露的构成具有机械性的可动部，因而可以消除机械转镜的构成所具有的问题，但它们分别需要考虑以下几点。