JPS6289911A - ジオデシツクレンズ - Google Patents
ジオデシツクレンズInfo
- Publication number
- JPS6289911A JPS6289911A JP23164885A JP23164885A JPS6289911A JP S6289911 A JPS6289911 A JP S6289911A JP 23164885 A JP23164885 A JP 23164885A JP 23164885 A JP23164885 A JP 23164885A JP S6289911 A JPS6289911 A JP S6289911A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refractive index
- recess
- optical axis
- lens
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
- G02B6/1245—Geodesic lenses
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は平百導波光を面内において集束させる機能を有
するジオデシックレンズに関する。
するジオデシックレンズに関する。
（従来の技術）
一般に、コヒーレントな光学処理技術は、並列処理がで
き、高速であるという特徴があるため、コリレーア百ン
などのような信号処理装置への応用に適している。この
信号処理装置を実現するために、光学ガラスや光学結晶
などを基板とし、この表面に基板よりも屈折率の高い層
を設け、この高屈折率層にエネルギーを集中させて伝搬
する平面導波光の波面やエネルギー伝搬方向を制御する
光回路が、最近さかんに研究されている。このような平
面光回路に用いられる平面レンズは、結像作用やフーリ
エ変換作用の働きを持ち、平面光回路を構成する重要な
部品である。このような平面レンズとしては、シイオデ
シックレンズ、ルネブルグレンズ、グレーティングレン
ズ、平面フレネルレンズ等のレンズが知られている。
き、高速であるという特徴があるため、コリレーア百ン
などのような信号処理装置への応用に適している。この
信号処理装置を実現するために、光学ガラスや光学結晶
などを基板とし、この表面に基板よりも屈折率の高い層
を設け、この高屈折率層にエネルギーを集中させて伝搬
する平面導波光の波面やエネルギー伝搬方向を制御する
光回路が、最近さかんに研究されている。このような平
面光回路に用いられる平面レンズは、結像作用やフーリ
エ変換作用の働きを持ち、平面光回路を構成する重要な
部品である。このような平面レンズとしては、シイオデ
シックレンズ、ルネブルグレンズ、グレーティングレン
ズ、平面フレネルレンズ等のレンズが知られている。
ジオデシックレンズは、光導波路中にくぼみ（凹部）を
形成してこの部分をレンズ部としているため、くぼみを
所望の形状に加工することにより大口径、短焦点つまり
Ｆ数の小さなレンズの作成が可能となる。また本質的に
色収差がなく、また焦点距離が導波モードの次数によら
ない利点がある。従来、誘電体基板上にくぼみを設け、
このくぼみに光導波路を形成するジオデシックレンズの
例が、雑誌「アイ争イー・イー・イー・トランザクショ
ン−オン・コンポーネンツ・ハイブリッド・アンド・マ
ニ７アクチャリ；／グ・テクノロジー（ＩＥＥＥ ＴＲ
ＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ
。
形成してこの部分をレンズ部としているため、くぼみを
所望の形状に加工することにより大口径、短焦点つまり
Ｆ数の小さなレンズの作成が可能となる。また本質的に
色収差がなく、また焦点距離が導波モードの次数によら
ない利点がある。従来、誘電体基板上にくぼみを設け、
このくぼみに光導波路を形成するジオデシックレンズの
例が、雑誌「アイ争イー・イー・イー・トランザクショ
ン−オン・コンポーネンツ・ハイブリッド・アンド・マ
ニ７アクチャリ；／グ・テクノロジー（ＩＥＥＥ ＴＲ
ＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ
。
ＨＹＢＲよりＳ、ＡＮＤ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ）Ｊ。
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ）Ｊ。
ＶＯＬ ＣＨＭＴ−５，翫２．６月１９８２年、２０５
〜２０９ページに掲載の論文に述べられている。
〜２０９ページに掲載の論文に述べられている。
第３図（ａ） 、 （ｂ）はこの従来のジオデシックレ
ンズの構造を示す平面図と断面図である。このジオデシ
ックレンズは、リチウムナイオペイト基板１０表面にダ
イヤモンドのバイトを用いてくぼみ３を切削し、この切
削部を研摩した後、リチウムナイオペイト基板１のくぼ
みも含めた全面てチタン膜を設け、このチタン膜を熱拡
散することによって光導波路２とジオデシックレンズ部
４とが形成される。
ンズの構造を示す平面図と断面図である。このジオデシ
ックレンズは、リチウムナイオペイト基板１０表面にダ
イヤモンドのバイトを用いてくぼみ３を切削し、この切
削部を研摩した後、リチウムナイオペイト基板１のくぼ
みも含めた全面てチタン膜を設け、このチタン膜を熱拡
散することによって光導波路２とジオデシックレンズ部
４とが形成される。
このジオデシックレンズでは、平行に入射した導波光５
がフェルマの原理にしたがって光路長が最短になる曲面
の測地線に沿って伝搬するので、この入射導波光５が通
過するレンズの位置によってその光路長が変化し、入射
導波光５は集束作用を受は集束点６に集光される。
がフェルマの原理にしたがって光路長が最短になる曲面
の測地線に沿って伝搬するので、この入射導波光５が通
過するレンズの位置によってその光路長が変化し、入射
導波光５は集束作用を受は集束点６に集光される。
（発明が解決しようとする問題点）
このようなジオデシックレンズは、収差のないレンズを
実現するためには、口径が数龍、中心の深さがｌ Ｉ１
１１００レンズの場合、１〜５μｍの精度でくぼみの形
状を加工する必要がある。従って、ジオデシツタレンズ
にはくぼみの形状が少してでも設計値から外れると収差
を生じてしまう欠点がある。
実現するためには、口径が数龍、中心の深さがｌ Ｉ１
１１００レンズの場合、１〜５μｍの精度でくぼみの形
状を加工する必要がある。従って、ジオデシツタレンズ
にはくぼみの形状が少してでも設計値から外れると収差
を生じてしまう欠点がある。
本発明の目的は、このような従来のジオデシックレンズ
の欠点を除去し、くぼみの形状が設計通りに加工できな
くとも、収差のないレンズを得ることができるジオデシ
ックレンズを提供することにある。
の欠点を除去し、くぼみの形状が設計通りに加工できな
くとも、収差のないレンズを得ることができるジオデシ
ックレンズを提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明の構成は、誘電体基板の表面に凹部を形成し、こ
の凹部をも含めた誘電体基板表面上に光導波路を設けた
ジオデシックレンズにおいて、屈折率が前記光導波路よ
りも高い高屈折率層を前記凹部の光導波路上に設け、こ
の高屈折率層の屈折率分布は、導波光の伝搬方向と垂直
方向に光軸から離れるに従って徐々に変化され、かつ前
記導波光の伝搬方向に均一としたことを特徴とする。
の凹部をも含めた誘電体基板表面上に光導波路を設けた
ジオデシックレンズにおいて、屈折率が前記光導波路よ
りも高い高屈折率層を前記凹部の光導波路上に設け、こ
の高屈折率層の屈折率分布は、導波光の伝搬方向と垂直
方向に光軸から離れるに従って徐々に変化され、かつ前
記導波光の伝搬方向に均一としたことを特徴とする。
（作用）
本発明の構造によって、加工したくぼみの形状が設計と
異なったために生じた収差を補正できるように、くぼみ
の光導波路上に設けた高屈折率層に次のような屈折率分
布を持たせている。すなわち、くぼみの中心が設計より
も深くなった場合には、導波光の伝搬方向と垂直々方向
に光軸から離れるに従って屈折率が上昇する屈折率分布
をとり、くぼみの中心が設計よりも浅くなった場合には
、導波光の伝搬方向と垂直な方向に光軸から離れるに従
って屈折率が下降する屈折率分布をとることにより、収
差の補正が可能となる。
異なったために生じた収差を補正できるように、くぼみ
の光導波路上に設けた高屈折率層に次のような屈折率分
布を持たせている。すなわち、くぼみの中心が設計より
も深くなった場合には、導波光の伝搬方向と垂直々方向
に光軸から離れるに従って屈折率が上昇する屈折率分布
をとり、くぼみの中心が設計よりも浅くなった場合には
、導波光の伝搬方向と垂直な方向に光軸から離れるに従
って屈折率が下降する屈折率分布をとることにより、収
差の補正が可能となる。
（実施例）
以下本発明について図面を参照して詳細に説明する。
第１図（ａ） 、 （ｂ）は本発明の一実施例を示す平
面図と断面図である。このジオデシックレンズは、リチ
ウムナイオペイト基板１の表面にくぼみ３を設けてジオ
デシックレンズ部４とし、次に、この基板表面近傍にチ
タンを熱拡散して光導波路２を形成し、ジオデシックレ
ンズ部４の光導波路上に硫化ヒ素の薄膜７を設けている
。この硫化ヒ素の薄膜７は、膜厚が均一で、屈折率分布
が入射導波光の伝搬方向と垂直な方向では光軸にそった
部分で最小で光軸から離れるに従って増加していく部分
であり、入射導波光の伝搬方向では均一な分布である０ 従って、くぼみ３の深さが設計よりも深くなり、光軸を
伝搬するビームの光路長が最も設計値から長くずれるよ
うな場合に、本実施例では硫化ヒ素の薄膜７０光軸にそ
った部分が最も屈折率が小さいため、くぼみの部分の光
導波路２の光軸にそった部分の等側屈折率が最も小さく
なる。これにより光軸を通るビームの伝搬速度は最も大
きく、光路長の増大による位相差を打ち消し、収差のな
いジオデシックレンズが実現できる。
面図と断面図である。このジオデシックレンズは、リチ
ウムナイオペイト基板１の表面にくぼみ３を設けてジオ
デシックレンズ部４とし、次に、この基板表面近傍にチ
タンを熱拡散して光導波路２を形成し、ジオデシックレ
ンズ部４の光導波路上に硫化ヒ素の薄膜７を設けている
。この硫化ヒ素の薄膜７は、膜厚が均一で、屈折率分布
が入射導波光の伝搬方向と垂直な方向では光軸にそった
部分で最小で光軸から離れるに従って増加していく部分
であり、入射導波光の伝搬方向では均一な分布である０ 従って、くぼみ３の深さが設計よりも深くなり、光軸を
伝搬するビームの光路長が最も設計値から長くずれるよ
うな場合に、本実施例では硫化ヒ素の薄膜７０光軸にそ
った部分が最も屈折率が小さいため、くぼみの部分の光
導波路２の光軸にそった部分の等側屈折率が最も小さく
なる。これにより光軸を通るビームの伝搬速度は最も大
きく、光路長の増大による位相差を打ち消し、収差のな
いジオデシックレンズが実現できる。
この原理によれば、くぼみの中心が設計よりも浅くなっ
た場合には、くぼみの光導波路上に設ける硫化ヒ素の薄
膜が導波光の伝搬方向と垂直な方向に光軸から離れるに
従って徐々に小さくなる屈折率分布をとることにより収
差を補正できる。
た場合には、くぼみの光導波路上に設ける硫化ヒ素の薄
膜が導波光の伝搬方向と垂直な方向に光軸から離れるに
従って徐々に小さくなる屈折率分布をとることにより収
差を補正できる。
第２図（ａ）〜（ｃ）は本実施例の構造を実現するため
のジオデシックレンズの製造方法を工程順に示す断面図
、第２図（ｄ）は第２図（ｃ）のＡ−Ａ’断面図である
０ まず、第２図［ａ）において、リチウムナイオペイト基
板ｌの表面にダイヤモンドのバイトを用いくぼみ３を切
削し、この切削後、研摩する。このリチウムナイオペイ
ト基板ｌは表面近傍にチタンを熱拡散させて得られる光
導波路２を設けている。
のジオデシックレンズの製造方法を工程順に示す断面図
、第２図（ｄ）は第２図（ｃ）のＡ−Ａ’断面図である
０ まず、第２図［ａ）において、リチウムナイオペイト基
板ｌの表面にダイヤモンドのバイトを用いくぼみ３を切
削し、この切削後、研摩する。このリチウムナイオペイ
ト基板ｌは表面近傍にチタンを熱拡散させて得られる光
導波路２を設けている。
次に、第２図ｆｂ）に示すように、硫化ヒ素をくぼみ３
の上に蒸着し、膜厚一定の硫化ヒ素の薄膜７を形成する
。次に、第２図（ｃ）に示すように、紫外線の透過率が
入射導波光の伝搬方向に均一で、第２図（ｄ）に示すよ
うに入射導波光の伝搬方向と垂直な方向にはくぼみの中
心部分で最小でくぼみの中心から離れるに従って大きく
なっていく分布を持った露光用マスク１０を通してくぼ
み３の上に設けた硫化ヒ素薄膜７に紫外線１１を照射す
る。このようにして第１図に示したジオデシックレンズ
を完成することができる。
の上に蒸着し、膜厚一定の硫化ヒ素の薄膜７を形成する
。次に、第２図（ｃ）に示すように、紫外線の透過率が
入射導波光の伝搬方向に均一で、第２図（ｄ）に示すよ
うに入射導波光の伝搬方向と垂直な方向にはくぼみの中
心部分で最小でくぼみの中心から離れるに従って大きく
なっていく分布を持った露光用マスク１０を通してくぼ
み３の上に設けた硫化ヒ素薄膜７に紫外線１１を照射す
る。このようにして第１図に示したジオデシックレンズ
を完成することができる。
（発明の効果）
本発明の構造によれば、くぼみの形状が設計から外わて
、ジオデシックレンズに収差が発生した場合に、硫化ヒ
素の薄膜に照射する紫外線または光の照射量を部分的に
調整することにより、その収差を補正することができる
。
、ジオデシックレンズに収差が発生した場合に、硫化ヒ
素の薄膜に照射する紫外線または光の照射量を部分的に
調整することにより、その収差を補正することができる
。
本実施例として、口径と焦点距ＮＩがそれぞれ３、２１
１’ｌ ト８． ＯＩＩＩのジオデシックレンズのくぼ
みを形成し、形状の設計からのずれが中心で最大となり
その値が２０μｍの時、５００Ａ厚のチタン膜を１０５
０°Ｃで２時間熱拡散し、さらに膜厚が０６μｍで均一
な硫化ヒ素の薄膜をくぼみの部分に設けて、これに前述
の透過率分布を持った露光用マスクを通して波長４ＱＱ
ｎｍの紫外線を照射した。
１’ｌ ト８． ＯＩＩＩのジオデシックレンズのくぼ
みを形成し、形状の設計からのずれが中心で最大となり
その値が２０μｍの時、５００Ａ厚のチタン膜を１０５
０°Ｃで２時間熱拡散し、さらに膜厚が０６μｍで均一
な硫化ヒ素の薄膜をくぼみの部分に設けて、これに前述
の透過率分布を持った露光用マスクを通して波長４ＱＱ
ｎｍの紫外線を照射した。
この場合最大の照射量を３３ Ｊ ７ｃｍ、とじた。
このように紫外線を照射することにより、Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザ光のＴＥ奇モード対して光軸にそった部分の硫化ヒ
素の屈折率は２．４６のままで、光軸から最も離れたく
ぼみの端の部分ではその屈折率が２．５８となり、くぼ
み部分の形状のずれによる光路長のずれが打消され、収
差の低減が可能となる。
ーザ光のＴＥ奇モード対して光軸にそった部分の硫化ヒ
素の屈折率は２．４６のままで、光軸から最も離れたく
ぼみの端の部分ではその屈折率が２．５８となり、くぼ
み部分の形状のずれによる光路長のずれが打消され、収
差の低減が可能となる。
このように本発明によれば、くぼみの加工精度に左右さ
れずに低収差のジオデシックレンズを実現できる。
れずに低収差のジオデシックレンズを実現できる。
第１図（ａ） 、 （ｂｌは本発明の一実施例を示す平
面図およびその断面図、第２図（ａｌ〜（ｄ＋は第１図
のジオデシックレンズの製造方法を工程順に示す断面図
、第３図（ａ） 、 （ｂ）は従来のジオデシックレン
ズを示す平面図およびその断面図である。 １・・・・・・リチウムナイオベイト基板、２・・・・
・・光導波路、３・・・・・・くぼみ、４・・・・・・
ジオデシックレンズ部、５・・・・・・入射導波光、６
・・・・・・集束点、７・・・・・・硫化ヒ素の薄膜、
ＩＯ・・・・・・露光用マスク、１１・・・・・・紫外
線。 代理人 弁理士 内 原 晋 ・−シ 茅 １ ｍ 茅 ２ 図
面図およびその断面図、第２図（ａｌ〜（ｄ＋は第１図
のジオデシックレンズの製造方法を工程順に示す断面図
、第３図（ａ） 、 （ｂ）は従来のジオデシックレン
ズを示す平面図およびその断面図である。 １・・・・・・リチウムナイオベイト基板、２・・・・
・・光導波路、３・・・・・・くぼみ、４・・・・・・
ジオデシックレンズ部、５・・・・・・入射導波光、６
・・・・・・集束点、７・・・・・・硫化ヒ素の薄膜、
ＩＯ・・・・・・露光用マスク、１１・・・・・・紫外
線。 代理人 弁理士 内 原 晋 ・−シ 茅 １ ｍ 茅 ２ 図
Claims (1)
- 誘電体基板の表面に凹部を形成し、この凹部をも含めた
誘電体基板表面上に光導波路を設けたジオデシックレン
ズにおいて、前記光導波路よりも高い屈折率をもつ高屈
折率層を前記凹部の光導波路上に設け、この高屈折率層
の屈折率分布は、導波光の伝搬方向と垂直方向に光軸か
らの距離に従って徐々に変化され、前記導波光の伝搬方
向に均一としたことを特徴とするジオデシックレンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23164885A JPS6289911A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | ジオデシツクレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23164885A JPS6289911A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | ジオデシツクレンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6289911A true JPS6289911A (ja) | 1987-04-24 |
Family
ID=16926788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23164885A Pending JPS6289911A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | ジオデシツクレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6289911A (ja) |
-
1985
- 1985-10-16 JP JP23164885A patent/JPS6289911A/ja active Pending
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