[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取引的取光板和棒，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，以高效率使光从一方的光传播介质移动到另一方的光传播介质、且保持这一状态，这通常是困难的。作为从空气等的环境介质向透明板引入光的技术，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，若以特定的入射角θ使波长λ的光23a入射到光栅，则能够使之与透光层20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：オ一ム社(欧姆社)光集成电路，p94，p243西原浩等

但是，根据非专利文献1所公开的方法，在透光层20中，能够只引入满足已确立的条件的光，无法引入偏离条件的光。图32(c)表示入射到设于透光层20的光栅的光的矢量图。在图32(c)中，圆21、22以点O为中心，圆21的半径等于包围透光层20的环境介质1的折射率n₀，圆22的半径等于导波光23B的有效折射率n_eff。有效折射率n_eff依存于透光层20的膜厚，且随着波导模式而取从环境介质1的折射率n₀至透光层20的折射率n₁之间的特定的值。图32(d)表示光在透光层20以TE模式传播时的实效的膜厚t_eff与有效折射率n_eff的关系。所谓实效的膜厚，就是没有光栅时透光层20的膜厚本身，且在有光栅时在透光层20的膜厚上加上了光栅的平均高度。在所激发的导波光中存在0级、1级、2级等的模式，如图32(d)所示，特性曲线各不相同。在图32(c)中，点P是从点O沿着入射角θ引出线、且与圆21交叉的点，点P’是点P到x轴的垂足，点Q、Q’是圆22与x轴的交点。朝向x轴正向的光的耦合条件由P’Q的长度等于λ/Λ的整数倍表示，朝向负向的光的耦合条件由P’Q’的长度等于λ/Λ的整数倍表示。其中，λ是光的波长，Λ是光栅的间距。即，光的耦合条件由式(1)表示。

【算式1】

sinθ=±neff+qλΛ---(1)]]>

在此，q是以整数表示的衍射级数。在由式(1)决定的θ以外的入射角下，光无法在透光层20内耦合。另外即使是相同的入射角θ，如果波长不同，则仍然也无法进行光耦合。

还有，如图32(b)所示，以从光23a的入射方向按角度φ移动了的方位角φ入射到透光层20的光23aa所对应的、透光层20的光栅的实质的间距为Λ/cosφ。因此，以不同的方位入射的光23a，即使在与式(1)所规定的条件不同的入射角θ和波长下，也能够满足光的耦合条件。即，允许入射透光层20的光的方位变化时，式(1)所示的光的耦合条件有某种程度的扩展。但是，不能在宽阔的波长范围和全部的入射角下使入射光与导波光23B耦合。

另外，导波光23B在光栅的区域传播期间，在与入射光23a所对应的反射光相同的方向上放射出光23b’。因此，在距光栅的端部20a远的位置入射，即使作为导波光23B能够在透光层20传播，到达光栅的端部20a时有所衰减。因此，只有在靠近光栅的端部20a的位置入射的光23a不会受到因放射造成的衰减，能够作为导波光23B在透光层20内传播。即，为了使大部分的光耦合，即使增大光栅的面积，也不能使入射到光栅的光的全部作为导波光23B而进行传播。

发明内容

本发明为了解决这样的课题而作成，其目的在于提供一种取光板和棒，其可以从宽阔的面积、以大入射角度取引宽波长范围的光。另外，还提供一种使用了它们的光接收装置和发光装置。