TW201303401A - 基於次波長光柵之光學元件 - Google Patents

基於次波長光柵之光學元件 Download PDF

Info

Publication number
TW201303401A
TW201303401A TW101108614A TW101108614A TW201303401A TW 201303401 A TW201303401 A TW 201303401A TW 101108614 A TW101108614 A TW 101108614A TW 101108614 A TW101108614 A TW 101108614A TW 201303401 A TW201303401 A TW 201303401A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
region
pillars
cross
swg
grating
Prior art date
Application number
TW101108614A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI484234B (zh
Inventor
David A Fattal
Marco Fiorentino
Raymond G Beausoleil
Jing-Jing Li
Original Assignee
Hewlett Packard Development Co
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hewlett Packard Development Co filed Critical Hewlett Packard Development Co
Publication of TW201303401A publication Critical patent/TW201303401A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI484234B publication Critical patent/TWI484234B/zh

Links

Classifications

    • 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
    • G02B6/12002—Three-dimensional structures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1809—Diffraction gratings with pitch less than or comparable to the wavelength
    • 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
    • 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
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating
    • 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
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
    • 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
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/43—Arrangements comprising a plurality of opto-electronic elements and associated optical interconnections

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

控制在自由空間中被發射光之折射的平面式、極化遲鈍之光學元件被揭示。於一論點中，一光學元件包含一具有一平坦表面之基片，以及一由延伸自該平表面的支柱所構成之極化遲鈍、高對比性的次波長光柵。該光柵具有至少一區域。在各區域內，該等支柱的橫斷面尺度及/或該等支柱的柵格配置是非週期性地變化以控制經由光學元件被發射之光的折射。

Description

基於次波長光柵之光學元件 發明領域
本揭示係關於次波長光柵。
發明背景
近年來，微尺度以及奈米尺度光子裝置與光子互連被合併作為不同於傳統高性能電腦系統之電線、電纜線以及傳導通道之可能的高速、低功率選項。光子裝置包含半導體雷射、調變器以及檢測器，並且光子互連包含光學波導以及耦合器。雷射以及調變器可被使用以在一傳送的電腦系統中進行電子至光學信號轉換。光學信號經光子互連被傳送至檢測器，該檢測器在接收電腦系統中進行光學至電子信號轉換。除了提供高速、低功率優點之外，許多光子裝置以及互連可藉由互補式金氧半導體(CMOS)相容技術被製造，而能夠以低成本大量生產並且與微電子裝置包裝。
雖然許多光子技術已被發展而引動波導為基礎之光學通訊，但自由空間的光學通訊保持挑戰性。例如，自由空間之光學信號可被使用以在堆疊光學以及電子裝置之間發送資料。遺憾地，製造以及結合微型化鏡片與光子裝置以控制光學信號之方向與焦距是成本過高並且是費時。因而，電腦工業繼續尋求可使用互補式金氧半導體相容技術以低成本大量生產之自由空間光學通訊的進展。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種光學元件，其包括：一具有平坦表面之基片；以及一由延伸自該平坦表面之支柱所構成之極化遲鈍、高對比性的次波長光柵，該光柵具有至少一個區域，於該區域中該等支柱的橫斷面尺度及/或該等支柱的柵格配置是非週期性地變化以控制經由該光學元件發射之光的折射。
圖式簡單說明
第1A-1B圖分別地展示光學元件範例之等角視圖以及頂視圖。
第2圖展示對於由六角形支柱柵格所構成之次波長光柵的反射以及發射係數與發射相位範例之圖形。
第3A-3D圖展示次波長光柵二維柵格型式之四個範例。
第4圖展示被組態以使被發射的光以所需的發射角度偏轉之光學元件範例的頂視圖。
第5圖展示具有發射相位表示之第4圖中展示光學元件截面圖。
第6圖展示具有平面入射波前以及平面發射波前的表示且沿著線段A-A之第4圖中展示光學元件截面圖。
第7圖展示被組態以如球面形聚焦鏡操作之光學元件範例的頂視圖。
第8圖展示具有發射相位表示而沿著通過光學元件中心之線的第7圖中展示光學元件截面圖。
第9圖展示對於第7圖中展示光學元件之模擬發射相位、所需發射相位以及支柱位置的圖形。
第10圖展示具有一平面入射波前以及一發射波前表示的第7圖中展示光學元件截面圖。
第11圖展示被組態以如圓柱形聚焦鏡操作之光學元件範例的頂視圖。
第12圖展示具有發射相位表示的第11圖中展示光學元件截面圖。
第13A-13B圖展示具有整合光學元件之光電裝置範例的等角視圖以及截面圖。
第14圖展示第一電路板範例以及第二電路板範例之等角視圖。
第15圖展示第一電路板範例以及第二電路板範例之等角視圖。
第16A圖展示範例電路板之等角視圖。
第16B圖展示第16B圖中展示之光電裝置截面圖。
第17A-17B圖展示波導耦合器範例之等角視圖以及側視圖。
詳細說明
控制在自由空間中被發射光之折射的平面式、極化遲鈍之光學元件被揭示。一光學元件包含一基片以及一由垂直延伸自該基片之一平坦表面之支柱的一細薄二維陣列所構成之次波長光柵(“SWG”)。柵格常數以及該等支柱之橫斷面尺度被選擇，因而光線以所需的波前形狀及/或方向被發射。該等SWG可使用互補式金氧半導體(CMOS)相容技術 被製造並且與光子裝置整合以聚焦以及指引利用該等裝置所產生之光的自由空間路徑。
詳細說明被安排如下。極化遲鈍光學元件的一般說明將在第一小節中提供，隨後SWG樣型的各種範例被提供在第二小節之說明中。光學元件實作範例之概述於第三小節中被提供。
於下面說明中，名詞“光”係關連於具有波長在電磁頻譜之可見以及不可見部份的電磁輻射，包含電磁頻譜之紅外線以及極紫外線部份。
次波長光柵
第1A-1B圖分別地展示光學元件範例100之等角視圖以及頂視圖。元件100包含被配置在基片106平坦表面104上之碟形SWG 102。第1B圖包含SWG 102的區域110之放大圖108以及沿著線段A-A之區域110的截面圖112。圖形108以及112揭示之SWG 102是由大約垂直延伸自表面104之圓柱形支柱的二維六角形柵格所構成。支柱之二維六角形柵格具特徵於具有柵格常數Λ之等邊三角形單位胞元114，該柵格常數Λ對應至任何相鄰支柱組對之中心點間之距離。
SWG 102可以是由一個單一元素半導體，例如，矽(“Si”)以及鍺(“Ge”)所構成，或一化合半導體，例如，一個III-V族化合半導體，其中羅馬數字III以及V代表元素週期表第IIIa以及Va行中之元素。III-V族化合半導體可以是由IIIa行元素，例如，鋁(“Al”)、鎵(“Ga”)以及銦(“In”)，與Va行元素，例如，氮(“N”)、磷(“P”)、砷(“As”)以及銻(“Sb”)之組 合所構成。III-V族化合半導體也可進一步依據III以及V族元素之相對分量被分類。例如，二元半導體化合物包含經驗公式之砷化鎵(GaAs)、磷化砷(InP)、砷化銦(InAs)、以及磷化鎵(GaP)之半導體；三元化合半導體包含經驗公式之GaAsyP1-y的半導體，其中y自較大於0至較小於1之範圍變化；並且四元化合半導體包含經驗公式之InxGa1-xAsyP1-y的半導體，其中x以及y兩者分別地自較大於0至較小於1之範圍變化。其他型式之適當化合半導體包含II-VI族材料，其中II以及VI代表週期表IIb以及VIa行中之元素。例如，硒化鎘(CdSe)、硒化鋅(ZnSe)、硫化鋅(ZnS)、以及氧化鋅(ZnO)是經驗公式之範例二元II-VI族化合半導體。
基片104可以是由具有相對地較低於SWG 102之折射率的材料所構成。例如，基片106可以是由石英、二氧化矽(“SiO2”)、鋁氧化物(“Al3O2”)、或聚合物所構成。
光學元件是小型的並且可藉由被使用以製造微電子裝置之許多相同的互補式金氧半導體(CMOS)相容技術被製造。例如，一光學元件可藉由使用晶圓結合或化學或物理蒸汽沈澱以沈積一半導體層在一基片之平坦表面上而被製造。包括一SWG之支柱可使用光平版印刷技術、奈米壓印平版印刷、離子反應蝕刻、或滾動處理技術被形成於半導體層中。
因為在包括SWG 102之材料的折射率以及基片106的折射率間相對地高之對比性，SWG 102是高對比性SWG，其可藉由形成支柱因而基片106之部份被曝露在該等支柱 間被產生，如截面圖112之展示。例如，可被使用以形成SWG 102之元素半導體以及許多III-V族化合半導體，當與波長632.8nm之光互動時，將具有大約地較大於3.5之有效的折射率。相對地，被使用以形成基片106之石英、SiO2以及聚丙烯(polyacrylate)，當與相同波長632.8nm之光互動時，將具有大約地較小於1.55之有效的折射率。
SWG 102之柵格常數Λ被選擇，因而光學元件100不以不需要之方式將光散射進入基片。不需要之散射可藉由依據下列所給予的方程式之不散射限制選擇柵格常數而被防止：
其中n s 是基片106之折射率。除了依據不散射限制選擇柵格常數之外，元件100可被組態，因而在分開Λ距離之二支柱間所需的相位差是較小於π，因而所需的輸出相位利用足夠高的空間密度之柵格而被決定。元件100也可藉由下列方程式之限制所施加之一特定數值孔徑(“NA”)被組態：
SWG 102也是一“非週期性”SWG。換言之，包括SWG 102之支柱直徑可變化。例如，如第1B圖之展示，相鄰的支柱116-118具有不同的支柱直徑d 1、d 2以及d 3，其中d 1<d 2<d 3。SWG 102也被稱為“次波長光柵”，因為支柱直徑d以及柵格常數Λ是較小於SWG 102被組態以互動之光的波 長λ。
SWG 102以波長λ之共振利用SWG 102之責務週期以及厚度被決定。對於具有圓形截面部份之支柱的SWG之責務週期藉由下式被給予： 並且SWG 102之厚度t可被選擇以允許大的差分相位移隨責務週期而變化，其中：
其中n SWG 是在波長λ之SWG 102的有效折射率。在SWG 102某些區域上之責務週期δ可被選擇，因而SWG 102是大約地於波長λ“不發生共振(off-resonance)”，導致多數光經由具有高穿透率之區域被發射。另外地，在SWG 102其他區域上之責務週期可被選擇，因而SWG 102是大約地於波長λ“發生共振(on-resonance)”，導致多數光自具有高反射率之其他區域被反射。
第2圖展示對於由一氧化物矩陣中之矽(Si)支柱的六角形柵格所構成之SWG，依據模擬結果的反射以及發射係數與發射相位之範例圖。點虛線202代表反射係數|R|2之平方範數(norm)，實線204代表發射係數|T|2之平方範數，並且虛線206代表對於具有垂直入射角及波長650nm之光的發射相位，arg(T/2π)。曲線202、204以及206使用A.F.Oskooi等人，於電腦物理通訊，181，687-702(2010年)發表之“利用FDTD 方法之電磁模擬的彈性免費軟體封裝”中被說明之公開資源有限差分時間差分軟體MEEP被產生。曲線202、204以及206對於具有大約130nm之固定厚度、大約地475nm之固定柵格常數，而責務週期如利用水平軸208被表示自0%至100%變化的支柱被決定。曲線202以及204展現光的反射以及發射隨著在不共振區間210以及212之責務週期的變化而平滑地變化。不共振區間210以及212之部份指示對於自0%至大約地30%範圍中以及在自大約地35%至大約地68%範圍中之責務週期的大部份入射光經由SWG被發射。另一方面，發生共振區間214以及216，顯示對於較窄的責務週期範圍在光的發射之突然減少並且在光的反射之突然增加。尤其是，對於在自大約地31%至大約地33%、以及在自大約地74%至大約地85%之窄範圍的責務週期，其具有對於在大約地32%218和大約地80%220的責務週期有最強共振或反射發生，發射係數是大約地較小於0.4。在不共振區間210之發射相位對於在大約地25%下之責務週期時保持平坦，但是當責務週期接近30%時則發射相位明顯地增加。於發生共振區間214中，發射相位減少為大約地30%以及32%之間。發射相位206在大的發射相位範圍平滑地變化，在大約地32%以及大約地80%之間。
第2圖中展示之利用反射與發射係數以及發射相位的資料表示可被使用以設計光學元件之SWG而使具有所需的光學性質，例如，所需的偏轉及/或聚焦性質。尤其是，支柱尺度愈大，則光被套取在支柱內時間愈長。因而，發射 經過具有較大尺度之支柱的SWG區域比經過具有較小尺度支柱的相同SWG之其他區域之光取得一較大的發射相位。具有所需光學性質的一SWG可藉由變化支柱尺度而保持柵格常數固定(例如，δ(x,y)=d(x,y)/Λ)、變化柵格常數而保持支柱尺度固定(例如，δ(x,y)=d/Λ(x,y))、或藉由變化柵格常數以及支柱尺度(例如，δ(x,y)=d(x,y)/Λ(x,y))而得到，其中(x,y)是SWG之xy-平面中的座標。
光學元件之SWG也可藉由應用Maxwell方程式的一性質(其係相關於在SWG設計中之均一轉換尺度)而被設計以與光的一特定波長λ互動。尤其是，考慮到以責務週期δ(x,y)、厚度t、以及柵格常數Λ(x,y)被組態之第一SWG，其在自由空間波長λ0產生一複雜發射係數T 0以及反射係數R 0。第二SWG可被得到而具有大約地相同於第一SWG之光學性質但卻具有不同波長λ0，其藉由製造第二SWG使具有責務週期αδ(x,y)、厚度α t、以及柵格常數αΛ(x,y)，其中α=λ/λ 0是一尺度係數並且假設αΛ(x,y)滿足不散射限制以及數值孔徑限制。例如，第二SWG具有一發射係數T(λ)=T 0(λ/α)=T 0(λ 0)以及一反射係數R(λ)=R 0(λ/α)=R 0(λ 0)。
SWG是不受限定於支柱之六角形柵格，如第1B圖之展示。另外地，一SWG之柵格可以是正方形、矩形、菱形、或平行四邊形。第3A圖展示具有利用正方形單位胞元302表示之支柱的正方形柵格之SWG區域放大頂視圖範例。第3B圖展示具有利用矩形單位胞元304表示之支柱的矩形柵格之SWG區域放大頂視圖範例。第3C圖展示具有利用等邊 三角形單位胞元306表示之支柱的菱形柵格之SWG區域放大頂視圖範例。最後，第3D圖展示具有利用平行四邊形單位胞元308表示之支柱的平行四邊形柵格之SWG區域放大頂視圖範例。一SWG也可以是由至少二個不同的柵格型式所構成。例如，於一SWG之某些區域中的支柱可具有正方形柵格配置並且於相同SWG的其他區域中之支柱可具有矩形柵格配置。
SWG 102之支柱也是不受限定於具有圓形截面部份，如第1以及3圖之展示。另外地，一SWG之支柱可具有正方形、三角形、矩形、橢圓形或不規則形狀之截面形狀。
次波長光柵範例
於這小節中，光學元件之極化遲鈍SWG支柱樣型的三個範例被說明。在下面被說明之SWG樣型各範例是依據一固定柵格常數，而支柱尺度被變化以在經由光學元件被發射之光產生一不同的光學效應。但是，SWG支柱樣型不欲受限定於這三個範例。如前節中之說明，經由SWG發射之光的發射相位前端或波前利用支柱尺度以及柵格常數被控制。換言之，支柱尺度及/或柵格常數可被選擇以在發射光中得到所需的發射相位前端以及對應之波前。
首先考慮被組態而以所需的發射角度使被發射光偏轉之一光學元件的SWG。第4圖展示被組態而以大約15°之發射角度使發射光偏轉的光學元件範例400之頂視圖。元件400包含一基片402以及由利用淡暗色圓形404表示之圓柱形支柱的二維六角形柵格所構成之SWG。該等支柱包括垂 直延伸自基片402之平坦表面的SWG並且該等支柱之直徑被變化以形成四個分別之區域406-409。如於第4圖之展示，於各區域中，該等支柱之直徑於y-方向中有系統地增加，而於x-方向中，該等支柱之直徑是常數。於y-方向中支柱直徑之有系統增加樣型對於各區域被重複。於y-方向中支柱直徑之有系統增加而保持柵格常數Λ固定也對應至y-方向中之責務週期的增加。
第4圖也展示沿著於y-方向中延伸之線段B-B部份而被置放之支柱的放大yz-平面截面圖。該等支柱是大約地等於y-方向中相等地間隔固定的柵格常數Λ。在各區域內之支柱直徑於y-方向中增加。於區域408中，支柱411-415之直徑於y-方向中增加，其中支柱411具有最小直徑，而被置放相鄰於區域407中沿著線B-B之具有最大直徑之支柱417，並且支柱415具有最大直徑。放大圖顯示支柱直徑中之有系統增加於區域409中被重複。
第5圖展示於第4圖所展示之沿著線B-B，具有分別地關聯於利用線段501-504表示之各個區域406-409的發射相位之光學元件400截面圖。各區域中之責務週期被選擇，因而區域406-409各施加大約地相同之線性變化的發射相位至發射電磁波。尤其是，發射相位501-504顯示被施加至經由區域406-409發射之電磁波的發射相位幅度是成比例於在區域406-409的次區域上之責務週期。一區域之一次區域中的責務週期愈大，則經由該次區域發射之電磁波所取得的發射相位愈大。例如，如第4圖之展示，區域408中之責務 週期於y-方向中增加。返回至第5圖，發射相位503於y-方向中是正性地傾斜。發射相位503指示經由次區域506發射之電磁波所取得的發射相位是比利用經由不同次區域508發射之相同波長的電磁波所取得之發射相位較小。
第6圖展示具有平面入射波前602以及平面發射波前604的表示且沿著線段A-A之光學元件400截面圖。入射以及發射波前之波頂與波谷分別地利用實線以及虛線被表示。該入射波前602以垂直入射角穿透光學元件400，如藉由指向垂直於元件400之SWG的波向量606所指示，並且被輸出為具有15°之發射角之發射波前604。點線608-610區分經由SWG的四個不同區域406-409之一者被發射的各片段之入射波前602的四個不同片段611-614。入射波前之各片段取得利用第5圖展示之發射相位501-504所表示之發射相位。因而，入射波前各片段以大約相同之15°發射角自SWG之一區域被輸出。點線616-618區分發射波前604之四個不同片段621-624，而各片段自SWG的四個不同區域406-409之一者被輸出。發射波前604之片段出現，因而相鄰片段之波頂以及波谷大約地被對齊以合併並且形成發射波前604之波頂以及波谷。例如，波頂626-629來自入射波前602之單一波頂，但是卻自SWG出現如四個分別的波前，其不合併以形成發射波前604之單一波頂。反之，各波頂合併於被分離一2π徑度發射相位差之一相鄰片段的至少一波頂。例如，即使波頂630在波頂627之前2π徑度到達元件400，波頂630自區域以15°發射角出現。當自區域406出現之波頂630結束 時，波頂627也以15°發射角開始自區域407出現並且合併於波頂630以形成單一波頂，其藉由合併自區域408出現而落後波頂627有2π徑度之波頂而增加長度。
一SWG之責務週期也可被成型，因而一光學元件可如一球面形聚焦鏡片***作。第7圖展示被組態以如球面形聚焦鏡片操作之光學元件範例700的頂視圖。元件700包含具有平坦表面之基片702以及由淡暗色圓形704表示之圓柱形支柱的二維六角形柵格所構成之SWG。包括SWG之該等支柱垂直延伸自基片702表面並且該等支柱直徑被變化以形成實質地位在圓形708內之支柱705的圓形中央區域以及支柱706、707的二個同心環狀區域，其之第一同心環狀區域是由位在圓形708以及一較大半徑的圓形709間之支柱所構成並且其之第二同心環狀區域是由位在圓形709之外的支柱所構成。如於第7圖之展示，於各區域中，責務週期遠離SWG中心而有系統地減少，而遠離SWG中心之責務週期之有系統的減少對於各區域被重複。
第7圖也展示沿著線段710被置放的支柱之放大的yz-平面之截面圖。該等支柱於y-方向中被隔開一固定柵格常數Λ。在各區域內之該等支柱直徑於遠離SWG中心之y-方向減少。於中央區域中，支柱711-715之直徑於y-方向中減少，而被置放接近SWG中心之支柱711具有最大直徑以及被置放最遠離SWG中心的支柱715具有最小直徑。該放大圖也顯示於第一以及第二環狀區域中之支柱直徑的有系統減少。例如，於第一環狀區域706中，支柱716-718之直徑於y-方向 中減少，而被置放在最接近SWG中心的支柱716具有最大直徑以及被置放在最遠離SWG中心的支柱718具有最小直徑。遠離SWG中心之有系統的支柱直徑減少樣型對於第二環狀區域707被重複。
第8圖展示沿著位在xy-平面中並且通過SWG中心之任何線的光學元件700截面圖。關聯於圓形區域705之發射相位利用拋物線801被表示，關聯於第一環狀區域706之發射相位利用曲線802以及803被表示，並且關聯於第二環狀區域707之發射相位利用曲線804以及805被表示。各區域中之責務週期變化，如上面參考第7圖之所述，因而區域705-707施加利用曲線801-805所表示之發射相位。相似於光學元件400，發射相位801-805顯示被施加至經由區域705-707被發射之電磁波的發射相位幅度是成比例於在區域705-707之次區域上的責務週期。關聯於一次區域之責務週期愈大，則利用經由該次區域被發射之電磁波所取得的發射相位愈大。例如，如於第7圖之展示，中央區域705中之責務週期遠離SWG中心而減少。返回至第8圖，發射相位801指示利用經由一次區域806被發射之電磁波所取得的發射相位是較大於利用經由次區域807被發射之電磁波所取得的發射相位。
第9圖展示對於光學元件700之模擬的發射相位902、所需的發射相位904以及支柱位置906之平面圖。模擬的發射相位902資料利用空心的圓形被表示並且使用供用於由一氧化物矩陣中之矽支柱所組成的SWG之公開資源FTDT軟 體MEEP被得到。該SWG具有大約地10μm之直徑。該模擬發射相位902指示光學元件700之SWG應產生將嚴密地匹配所需的發射相位904之一發射相位，除了在大約±2.5μm並且在大約-3.4μm與-4μm以及大約地3.4μm與4μm間之區間中有一些的例外，其中該模擬相位902指示光學元件700可施加較大於所需的一發射相位。
第10圖展示具有平面入射波前1002以及發射波前1004表示之光學元件700的截面圖。入射波前1002以垂直入射角穿透光學元件700，如利用波向量1006所指示的垂直於元件700之SWG的指示，並且被輸出作為收斂發射波前704。點線1008-1011區分入射波前1002之5個不同片段1012-1016，而各片段經由SWG之不同區域705-707之次區域的一者被發射。入射波前1002之各片段取得利用第8圖展示之發射相位801-805被表示之發射相位。因而，入射波前之各片段具有一曲線式發射波前自SWG之一區域被輸出。點線1018-1021區分發射波前1004之曲形線段，而各片段自SWG之區域705-708的次區域被輸出。發射波前之片段出現，因而相鄰發射波前片段之曲線波頂以及波谷大約地被對齊以合併並且形成發射波前1004之圓形波頂以及波谷。各波頂合併於分離一發射相位差量2π徑度的一相鄰發射片段之至少一波頂。例如，波頂1024以及1025來自相同入射波頂片段，其在波頂1026以及1027之前2π徑度到達元件700。波頂1024以及1025合併於波頂1026以及1027，因為當波頂1024以及1025完成自區域708之浮現時，波頂1026以及1027開始 自區域707出現，其藉由合併來自在波頂1026以及1027之後2π徑度被發射入射波前1002的波頂之曲線波頂1028而長為發射波前1004之半圓形波頂。區域705-707之責務週期被選擇，因而發射波前1004聚集在具有焦距f之焦點1030上。
該等支柱之責務週期也可被成型，因而一光學元件可如圓柱形聚焦鏡片般操作。第11圖展示被組態以如圓柱形聚焦鏡片操作之光學元件範例1100的頂視圖。元件1100包含具有平坦表面之基片1102以及由利用淡暗色圓1104表示之圓柱形支柱的二維六角形柵格所構成之SWG。該等支柱包括垂直於基片1102表面延伸之SWG並且該等支柱直徑被變化以形成5個分離區域1106-1110。如於第11圖之展示，在該等支柱直徑遠離中央線1112而有系統地減少之各區域中，支柱橫截面區域中之有系統的減少對於各區域重複，而於x-方向中，該等支柱之截面圖區域是固定值。
第12圖展示沿著第11圖所示之C-C線段的光學元件1100之截面圖。在區域1108上之y-方向中的發射相位利用拋物線1201被表示，關聯於區域1106、1107、1109以及1110之發射相位分別地利用曲線1202-1205被表示。該發射相位在x-方向中實質地是固定值。換言之，光學元件1100之SWG在yz-平面中產生幾乎相同於如光學元件700(經由元件700之中心並且以垂直於元件700之SWG定位的任何平面)進行之發射曲線。
光學元件1100以幾乎相同於如上面關於第10圖所述之光學元件700的方式將發射的光聚焦在yz-平面中。
光學元件實作範例
如上所述之光學元件可被整合於光電裝置中以導引或聚焦自光子裝置輸出之光。第13A圖展示連接到電路板1304之光電裝置1302範例的等角視圖。裝置1302包含展示其SWG 1306之光學元件。該光學元件被嵌進裝置1302頂部表面內。第13B圖展示沿著第13A圖所展示之D-D線之光電裝置1302的截面圖。第13B圖顯示之光電裝置1302包含被置放在下面並且與光學元件之SWG 1306分開一間隙1310之光源1308。光源1308可以是垂直腔表面發射雷射(“VCSEL”)並且可包含一調變器。該VCSEL可直接地被調變或該調變器可被使用以調變自VCSEL被輸出之光以產生經由SWG 1306發送之光學信號。
與一第一光電裝置整合之一SWG可被組態以將自由空間中之光學信號導引至光二極體，該光二極體被整合於連接到置放在第一電路板上面之一第二電路板的第二光電裝置。第14圖展示第一電路板1402範例以及第二電路板1404範例之等角視圖。一光電發射器裝置1406電氣地連接到第一電路板1402並且一光電接收器裝置1408電氣地連接到第二電路板1404。發射器裝置1406包含光學元件1410並且接收來自電氣地連接到電路板1402之處理器、記憶體、感知器或其他電子裝置1412-1414之電子信號。另外地，發射器裝置1406可以是與頻道來源被整合於單一裝置中之多核心處理器、記憶體或感知器。發射器裝置1406將電氣信號轉換成為經由光學元件1410之SWG被發送的光學信號1416。 如於第14圖範例之展示，光學元件1410之SWG被組態以如聚焦球面形鏡片，例如，光學元件700般操作，以將光學信號聚焦至位於光學元件1410上面之光感測器1418上。光感測器1418被整合於裝置1408並且將光學信號轉換成為可利用裝置1408被處理之電氣信號或利用裝置1408被傳送至連接到電路板1404的其他電氣裝置。
第15圖展示第一電路板1502範例以及第二電路板1504範例之等角視圖。電路板1502包含二個光電發射器裝置1506與1507以及一光電接收器裝置1508，並且電路板1504包含一光電接收器裝置1510以及面對電路板1502置放之鏡1512。發射器裝置1506與1507分別地包含光學元件1514與1516，並且接收器裝置1508與1510包含光感測器1518與1520。發射器裝置1506將電氣信號轉換成為經由光學元件1514之SWG被發送的光學信號1522。如於第15圖範例之展示，光學元件1514之SWG被組態以如相光學元件400之方式操作以將光學信號導引至光感測器1518上，其轉換該等光學信號成為可利用裝置1510被處理之電氣信號或利用裝置1510被傳送至連接到電路板1504之其他電氣裝置。發射器裝置1507同時也將電氣信號轉換成為經由光學元件1514之SWG被發送的光學信號1524。光學元件1516之SWG也被組態以如相光學元件400之方式操作以導引光學信號以自鏡1512反射離開並且反射至裝置1508之光感測器1520上。光感測器1520將光學信號轉換成為可利用裝置1508被處理的電氣信號或利用裝置1508被傳送至連接到電路板1502的其 他電氣裝置。換言之，與適當地置放在光學元件1516上面之鏡1512組合的光學元件1516可被使用以自裝置1507傳送光學信號至裝置1508，其兩者皆連接到相同電路板1502。
第16A圖展示電路板1602範例之等角視圖。光電裝置1604以及1606被附著至電路板1602並且是經由配置在電路板1602上之波導1608而光學通訊。裝置1604以及1606可以是處理器、記憶體或感知器。於第16A圖展示之範例，裝置1606產生經波導1608被傳送至裝置1604之光學信號。裝置1604包含光學互連層1610以及配置在互連層1610上之CMOS封裝1612。
第16B圖展示裝置1604之截面圖。互連層1610包含一部份的波導1608以及鏡1614。裝置1604包含置放在CMOS封裝1612以及互連層1610間之SWG 1616以將自鏡1614反射的光聚焦至光感測器1618上。例如，如於第16B圖之展示，藉由利用自波導1608末端被輸出之光1620的光束所表示之光學信號利用鏡1614被反射而朝向SWG 1616。SWG 1616可被組態以如球面形鏡片或圓柱形鏡片操作以將光束聚焦在光感測器1618上。
一光學元件也可被實作於波導耦合器中以將光聚焦進入光纖核心。第17A-17B圖展示波導耦合器1700範例之等角視圖以及側視圖。耦合器1700包含配置在波導1704末端之隔熱錐形區域1702以及配置在基片區域1708上之SWG 1706。SWG 1706可被組態以使光偏轉特定的角度，如上面相關於SWG 400之所述，或如球面形鏡片或圓柱形鏡片地 操作，如上面相關於SWG 700以及1100之所述。如於第17A圖之展示，當光進入區域1708時隔熱錐形1702能夠使光延伸出去並且被發射出SWG 1706之xy-平面。如於第17B圖之展示，經由SWG 1706輸出之光被聚焦進入光纖1712之核心1710。自光纖1712之核心1710輸出的光也可利用SWG1706被捕捉並且被導引進入區域1708。
上面之敘述，為了說明目的，使用特定術語以提供揭示之全面了解。但是，熟習本技術者應明白，特定細節不是為了實施此處說明之系統以及方法之所需。上面敘述之特定範例只為了展示以及說明目的被呈現。它們不欲全然地或限制這揭示於上述之刻板形式。顯然，關於上面之技術是可有許多的修改與變化。範例被展示並且被說明，以便最佳地說明這揭示之原理以及實際的應用，因而能夠使其他熟習本技術者最佳地採用這揭示，並且具有各種修改之各種範例是適合於預期之特定使用。這揭示之範疇是欲利用下面的申請專利範圍以及它們的等效者被定義。
100‧‧‧光學元件
102‧‧‧次波長光柵(SWG)
104‧‧‧平坦表面
106‧‧‧基片
108‧‧‧SWG部份區域放大圖
110‧‧‧SWG部份區域
112‧‧‧SWG部份區域截面圖
114‧‧‧三角形單位胞元
116-118‧‧‧支柱
202‧‧‧反射係數平方範數
204‧‧‧發射係數平方範數
206‧‧‧光發射相位
210、212‧‧‧不共振區間
214、216‧‧‧共振區間
302‧‧‧支柱正方形柵格SWG區域頂部
304‧‧‧支柱矩形柵格SWG區域頂部
306‧‧‧支柱柵格SWG區域頂部
308‧‧‧支柱柵格SWG區域頂部
400‧‧‧光學元件
402‧‧‧基片
404‧‧‧圓柱支柱柵格
406-409‧‧‧支柱直徑變化區域
411-415‧‧‧支柱
417‧‧‧最大直徑支柱
501-504‧‧‧區域發射相位
506、508‧‧‧次區域
602‧‧‧平面入射波前
604‧‧‧平面發射波前
606‧‧‧SWG波向量
608-610‧‧‧區分入射波前不同片段的點線
611-614‧‧‧入射波前片段
616-618‧‧‧區分發射波前不同片段的點線
621-624‧‧‧發射波前片段
626-629‧‧‧波頂
630‧‧‧波頂
700‧‧‧光學元件
704‧‧‧圓柱支柱柵格
705-708‧‧‧支柱
706‧‧‧第一環狀區域
707‧‧‧第二環狀區域
710‧‧‧置放支柱線段
711-715‧‧‧支柱
716-718‧‧‧支柱
801-805‧‧‧發射相位
806、807‧‧‧次區域
902、904‧‧‧發射相位
906‧‧‧支柱位置
1002‧‧‧平面入射波前
1004‧‧‧平面發射波前
1008-1011‧‧‧區分入射波前不同片段之點線
1012-1016‧‧‧入射波前不同片段
1018-1021‧‧‧區分發射波前曲形線段之點線
1024、1025‧‧‧入射波頂
1026、1027‧‧‧波頂
1028‧‧‧曲線波頂
1030‧‧‧焦點
1100‧‧‧光學元件
1102‧‧‧基片
1104‧‧‧圓柱支柱柵格
1106-1110‧‧‧支柱直徑變化區域
1112‧‧‧中央線
1202-1205‧‧‧區域發射相位
1304‧‧‧電路板
1302‧‧‧光電裝置
1306‧‧‧SWG
1308‧‧‧光源
1310‧‧‧間隙
1402‧‧‧第一電路板
1404‧‧‧第二電路板
1406‧‧‧發射器裝置
1408‧‧‧整合裝置
1410‧‧‧光學元件
1412-1414‧‧‧電子裝置
1416‧‧‧光學信號
1418‧‧‧光感測器
1502、1504‧‧‧電路板
1506、1507‧‧‧光電發射器
1508、1510‧‧‧光電接收器
1512‧‧‧鏡片
1514、1516‧‧‧光學元件
1518、1520‧‧‧光感測器
1522、1524‧‧‧光學信號
1602‧‧‧電路板
1604、1606‧‧‧光電裝置
1608‧‧‧波導
1610‧‧‧光學互連層
1612‧‧‧CMOS封裝
1614‧‧‧鏡片
1616‧‧‧SWG
1618‧‧‧光感測器
1700‧‧‧波導耦合器
1702‧‧‧隔熱錐形區域
1704‧‧‧波導
1706‧‧‧SWG
1708‧‧‧基片區域
1710‧‧‧核心
1712‧‧‧光纖
第1A-1B圖分別地展示光學元件範例之等角視圖以及頂視圖。
第2圖展示對於由六角形支柱柵格所構成之次波長光柵的反射以及發射係數與發射相位範例之圖形。
第3A-3D圖展示次波長光柵二維柵格型式之四個範例。
第4圖展示被組態以使被發射的光以所需的發射角度偏轉之光學元件範例的頂視圖。
第5圖展示具有發射相位表示之第4圖中展示光學元件截面圖。
第6圖展示具有平面入射波前以及平面發射波前的表示且沿著線段A-A之第4圖中展示光學元件截面圖。
第7圖展示被組態以如球面形聚焦鏡操作之光學元件範例的頂視圖。
第8圖展示具有發射相位表示而沿著通過光學元件中心之線的第7圖中展示光學元件截面圖。
第9圖展示對於第7圖中展示光學元件之模擬發射相位、所需發射相位以及支柱位置的圖形。
第10圖展示具有一平面入射波前以及一發射波前表示的第7圖中展示光學元件截面圖。
第11圖展示被組態以如圓柱形聚焦鏡操作之光學元件範例的頂視圖。
第12圖展示具有發射相位表示的第11圖中展示光學元件截面圖。
第13A-13B圖展示具有整合光學元件之光電裝置範例的等角視圖以及截面圖。
第14圖展示第一電路板範例以及第二電路板範例之等角視圖。
第15圖展示第一電路板範例以及第二電路板範例之等角視圖。
第16A圖展示範例電路板之等角視圖。
第16B圖展示第16B圖中展示之光電裝置截面圖。
第17A-17B圖展示波導耦合器範例之等角視圖以及側視圖。
100‧‧‧光學元件
102‧‧‧次波長光柵(SWG)
104‧‧‧平坦表面
106‧‧‧基片
108‧‧‧SWG部份區域放大圖
110‧‧‧SWG部份區域控制器
112‧‧‧SWG部份區域截面圖
114‧‧‧三角形單位胞元
116-118‧‧‧支柱

Claims (15)

  1. 一種光學元件，其包括：一具有平坦表面之基片；以及一由延伸自該平坦表面之支柱所構成之極化遲鈍、高對比性的次波長光柵，該光柵具有至少一個區域，於該區域中該等支柱的橫斷面尺度及/或該等支柱的柵格配置是非週期性地變化以控制經由該光學元件發射之光的折射。
  2. 如申請專利範圍第1項之元件，其中該等支柱之柵格配置進一步包括具有至少一個二維規則幾何柵格配置之支柱。
  3. 如申請專利範圍第1項之元件，其中在各區域內該等支柱的橫斷面尺度是非週期性地變化進一步包括在各區域內該等支柱的橫斷面尺度以平行於該平坦表面之一第一方向而非週期性地且有系統地變化並且該等支柱的橫斷面尺度在平行於該平坦表面之一第二方向是固定值，該第二方向垂直於該第一方向。
  4. 如申請專利範圍第1項之元件，其中在各區域內該等支柱的橫斷面尺度是非週期性地變化進一步包括在各區域內該等支柱的橫斷面尺度是遠離該光柵中心而非週期性地且有系統地變化。
  5. 如申請專利範圍第1項之元件，其中在各區域內該等支柱的橫斷面尺度是非週期性地變化進一步包括該等支柱的橫斷面尺度之非週期性地且有系統地變化是針對 於至少一區域之各者重複。
  6. 如申請專利範圍第1項之元件，進一步包括該等支柱具有選自圓形、橢圓形、正方形、矩形、三角形、或不規則之一橫斷面形狀。
  7. 如申請專利範圍第1項之元件，其中該光柵進一步包括滿足下一條件之厚度： 其中t是該光柵厚度，λ是該光之波長，並且n SWG 是在該波長λ之該光柵的有效折射率。
  8. 如申請專利範圍第1項之元件，其中該等支柱是非週期性地變化進一步包括在各區域內該等支柱是非週期且有系統地變化以聚焦被發射的光。
  9. 如申請專利範圍第1項之元件，其中該等支柱是非週期性地變化進一步包括在各區域內該等支柱是非週期且有系統地變化以使被發射的光以一非零的發射角度偏轉。
  10. 一種波導耦合器，其包括：一包含一平面區域及連接到一波導之一絕熱錐形區域的基片；以及配置在該平面區域上並且依據申請專利範圍第1項被組態之一極化遲鈍、高對比性的次波長光柵。
  11. 一種光電裝置，其包括：一包含一光感測器之互補式金氧半導體(CMOS)封 裝；一包含一波導以接收光之光學互連層；以及配置在該互補式金氧半導體封裝以及該光學互連層之間並且依據申請專利範圍第1項被組態之一極化遲鈍、高對比性的次波長光柵。
  12. 一種光電裝置，其包括：一光源；以及一與該光源分離一間隔之光學元件，其中該光學元件包含一延伸自一基片之平坦表面之支柱的極化遲鈍次波長光柵，該光柵具有至少一個區域，於該區域中該等支柱的橫斷面尺度及/或該等支柱的柵格配置是非週期性地變化以控制自該光源被發射之光的折射。
  13. 如申請專利範圍第12項之裝置，其中在各區域內該等支柱的橫斷面尺度是非週期性地變化進一步包括在各區域內該等支柱的橫斷面尺度以平行於該平坦表面之一第一方向而非週期性地且有系統地變化並且該等支柱的橫斷面尺度在平行於該平坦表面之一第二方向是固定值，該第二方向垂直於該第一方向。
  14. 如申請專利範圍第12項之裝置，其中在各區域內該等支柱的橫斷面尺度是非週期性地變化進一步包括在各區域內該等支柱的橫斷面尺度是遠離該光柵中心而非週期性地且有系統地變化。
  15. 如申請專利範圍第12項之裝置，其中在各區域內該等支柱的橫斷面尺度變化進一步包括該等支柱的橫斷面尺 度之非週期性地且有系統地變化是針對於至少一區域之各者重複。
TW101108614A 2011-04-20 2012-03-14 基於次波長光柵之光學元件、波導耦合器及光電裝置 TWI484234B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2011/033295 WO2012144997A1 (en) 2011-04-20 2011-04-20 Sub-wavelength grating-based optical elements

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201303401A true TW201303401A (zh) 2013-01-16
TWI484234B TWI484234B (zh) 2015-05-11

Family

ID=47041852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101108614A TWI484234B (zh) 2011-04-20 2012-03-14 基於次波長光柵之光學元件、波導耦合器及光電裝置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9103973B2 (zh)
EP (1) EP2699955A4 (zh)
KR (1) KR101593506B1 (zh)
CN (1) CN103547956B (zh)
TW (1) TWI484234B (zh)
WO (1) WO2012144997A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI766617B (zh) * 2020-07-06 2022-06-01 采鈺科技股份有限公司 光學結構及其製造方法及包含其之光學系統
TWI781417B (zh) * 2019-06-18 2022-10-21 美商應用材料股份有限公司 扁平光學元件及其形成方法

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9261632B2 (en) 2010-01-05 2016-02-16 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Light emitting diode device
WO2012099590A1 (en) * 2011-01-20 2012-07-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Composite processors
WO2012144996A1 (en) * 2011-04-20 2012-10-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Light-detection systems
CN103809239B (zh) * 2012-11-09 2016-06-15 江苏尚飞光电科技有限公司 亚波长波导及制备方法
US9136434B2 (en) * 2013-01-07 2015-09-15 Invenlux Limited Submicro-facet light-emitting device and method for fabricating the same
US9354401B2 (en) 2013-01-30 2016-05-31 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical connector having a cleaning element
DE102013212752B4 (de) * 2013-03-01 2024-02-29 IHP GmbH - Innovations for High Performance Microelectronics/Institut für innovative Mikroelektronik Integriert-optische Koppler-Vorrichtung zwischen integriert-optischen Wellenleitern und einer optischen Mehrmodenfaser, sowie optoelektronische Vorrichtung und Anordnung mit einer solchen Koppler-Vorrichtung
KR20150143450A (ko) 2013-04-11 2015-12-23 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 광학적 분리를 위한 모드 변환
US10193632B2 (en) 2013-05-22 2019-01-29 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical devices including a high contrast grating lens
KR20160019887A (ko) * 2013-06-20 2016-02-22 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 모드-제어형 레이저 시스템
JP6487912B2 (ja) 2013-06-26 2019-03-20 キャベンディッシュ・キネティックス・インコーポレイテッドＣａｖｅｎｄｉｓｈ Ｋｉｎｅｔｉｃｓ， Ｉｎｃ． ダイバーシティアンテナの動的離調によるアンテナ効率向上
JP6356557B2 (ja) * 2013-09-30 2018-07-11 株式会社豊田中央研究所 レンズおよびその製造方法
CN105706316B (zh) * 2013-10-29 2019-08-30 慧与发展有限责任合伙企业 高对比度光栅光电子器件
EP2887110A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-24 IMEC vzw Integrated photonic coupler
US10082684B2 (en) 2014-01-24 2018-09-25 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical modulation employing high contrast grating lens
US9651718B2 (en) * 2014-01-27 2017-05-16 Forelux Inc. Photonic apparatus with periodic structures
CN105628199B (zh) * 2014-10-26 2018-06-05 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 具有亚波长金属结构的芯片型光谱仪
EP3112924B1 (en) 2015-06-30 2021-07-28 ams AG Optical hybrid lens and method for producing an optical hybrid lens
EP3825738A3 (en) * 2015-09-23 2021-08-25 OSRAM Opto Semiconductors GmbH Collimating metalenses and technologies incorporating the same
KR102526751B1 (ko) 2016-01-25 2023-04-27 삼성전자주식회사 지향성 백라이트 유닛, 3차원 영상 디스플레이 장치, 및 3차원 영상 디스플레이 방법
EP3261130B1 (en) * 2016-06-20 2020-11-18 ams AG Photodetector device with integrated high-contrast grating polarizer
KR102610832B1 (ko) 2016-08-03 2023-12-06 삼성전자주식회사 메타 광학 소자 및 이의 설계방법
KR102654863B1 (ko) 2016-11-08 2024-04-05 삼성전자주식회사 지향성 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 영상 표시 장치
CN115047548A (zh) 2017-05-24 2022-09-13 纽约市哥伦比亚大学理事会 色散工程化介电超表面的宽带消色差平坦光学部件
EP3676973A4 (en) 2017-08-31 2021-05-05 Metalenz, Inc. INTEGRATION OF LENS WITH PERMEABLE METAL SURFACE
US11016227B2 (en) * 2017-09-18 2021-05-25 Lumentum Operations Llc Diffractive optical element
CN108207107A (zh) * 2017-12-21 2018-06-26 哈尔滨工业大学 基于直径参数随机的重叠圆环网栅设计方法
JP2019197098A (ja) * 2018-05-08 2019-11-14 浜松ホトニクス株式会社 メタサーフェス構造体及びメタサーフェス構造体の製造方法
JP7025280B2 (ja) 2018-05-08 2022-02-24 浜松ホトニクス株式会社 メタレンズユニット、半導体故障解析装置、及び半導体故障解析方法
JP2020067625A (ja) * 2018-10-26 2020-04-30 国立大学法人九州工業大学 光学装置
KR20200071909A (ko) 2018-12-11 2020-06-22 삼성전자주식회사 빔 스캐닝 장치 및 이를 포함한 시스템
US11747614B2 (en) 2018-12-11 2023-09-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Beam scanning device and system including the same comprising a spatial light modulator with a cavity provided between a first and a second reflector
US11978752B2 (en) 2019-07-26 2024-05-07 Metalenz, Inc. Aperture-metasurface and hybrid refractive-metasurface imaging systems
US11527582B1 (en) 2019-09-24 2022-12-13 Apple Inc. Display stack with integrated photodetectors
KR20210042217A (ko) 2019-10-08 2021-04-19 삼성전자주식회사 평판형 광결합기를 포함하는 증강 현실 장치 및 이를 포함하는 전자 장치
CN111427105B (zh) * 2020-06-15 2021-07-27 南京微纳科技研究院有限公司 鱼眼透镜
KR20220037275A (ko) 2020-09-17 2022-03-24 삼성전자주식회사 메타 광학 소자 및 이를 포함하는 전자 장치
EP3982165A1 (en) * 2020-10-06 2022-04-13 TRUMPF Photonic Components GmbH Diffusor lens, light source, method of fabricating a light source and method of illuminating a scene
KR20220050325A (ko) * 2020-10-16 2022-04-25 경희대학교 산학협력단 유효 굴절률 제어 패턴을 포함하는 광원
CN113589406B (zh) * 2020-10-29 2022-07-12 南华大学 基于周期性圆环-抛物线型复合孔阵列的数字超表面
US11681077B2 (en) 2020-10-30 2023-06-20 Avalon Holographics Inc. Optical metasurface with sub-hogels
US11839133B2 (en) 2021-03-12 2023-12-05 Apple Inc. Organic photodetectors for in-cell optical sensing
US11693186B2 (en) * 2021-04-01 2023-07-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Two-dimensional grating coupler and methods of making same
US11719887B2 (en) * 2021-04-06 2023-08-08 Apple Inc. Sub-wavelength structures for waveguide in-coupling
US20230070943A1 (en) * 2021-09-03 2023-03-09 Apple Inc. Beam Deflector Metasurface
CN114167533A (zh) * 2022-01-11 2022-03-11 苏州大学 基于超构光栅的多功能高效分束器
US11927769B2 (en) 2022-03-31 2024-03-12 Metalenz, Inc. Polarization sorting metasurface microlens array device

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2695623B2 (ja) 1994-11-25 1998-01-14 株式会社ミツトヨ 光学式エンコーダ
CA2197706A1 (en) 1997-02-14 1998-08-14 Peter Ehbets Method of fabricating apodized phase mask
US20040114642A1 (en) 2002-03-22 2004-06-17 Bullington Jeff A. Laser diode with output fiber feedback
JP4094501B2 (ja) * 2002-11-27 2008-06-04 シャープ株式会社 光ピックアップ装置
JP2004355790A (ja) * 2003-05-08 2004-12-16 Sharp Corp ホログラム結合体およびその製造方法、ホログラムレーザユニットならびに光ピックアップ装置
US7079203B1 (en) 2003-06-23 2006-07-18 Research Foundation Of The University Of Central Florida, Inc. Electrically tunable polarization-independent micro lens using polymer network twisted nematic liquid crystal
JPWO2005124400A1 (ja) * 2004-06-16 2008-04-10 株式会社ニコン 回折型拡散素子及び照明装置
WO2006009845A2 (en) 2004-06-18 2006-01-26 University Of Delaware Method and apparatus for coupling spatial light modulators
US7474396B2 (en) * 2006-01-17 2009-01-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Raman spectroscopy system and method using a subwavelength resonant grating filter
JP4699917B2 (ja) 2006-02-28 2011-06-15 パナソニック株式会社 固体撮像素子
US7612319B2 (en) 2006-06-09 2009-11-03 Aptina Imaging Corporation Method and apparatus providing a microlens for an image sensor
JP5234303B2 (ja) * 2006-10-13 2013-07-10 Ｎｌｔテクノロジー株式会社 表示装置、および電子機器
WO2008063809A2 (en) 2006-10-24 2008-05-29 New York University Three-dimensional holographic ring traps
KR100803288B1 (ko) * 2006-12-20 2008-02-13 인하대학교 산학협력단 폴리머 집광 도파로 격자 커플러 및 광 ｐｃｂ
JP5256452B2 (ja) 2007-03-02 2013-08-07 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 反射型回折格子ホログラム及びｘ線集光システム
CN101295076A (zh) * 2007-04-29 2008-10-29 晶荧光学科技有限公司 一种偏振分光器件及使用其的投影显示装置
TW200913238A (en) 2007-06-04 2009-03-16 Sony Corp Optical member, solid state imaging apparatus, and manufacturing method
FR2922031B1 (fr) 2007-10-03 2011-07-29 Commissariat Energie Atomique Dispositif optique a circuits photoniques superposes, pour couplage avec un ou plusieurs guides optiques.
KR101251028B1 (ko) 2008-04-26 2013-04-04 광주과학기술원 광배선 구조물 및 그 제조방법
JP2010079041A (ja) * 2008-09-26 2010-04-08 Tohoku Univ 光デバイス及びその製造方法
TWI367567B (en) * 2008-11-26 2012-07-01 Univ Nat Central Guided mode resonance solar cell
CN101435890A (zh) * 2008-12-09 2009-05-20 华中科技大学 亚波长金属光栅偏振器
JP2010212625A (ja) * 2009-03-12 2010-09-24 Nikon Corp 固体撮像素子
WO2011037563A1 (en) * 2009-09-23 2011-03-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Optical devices based on diffraction gratings
US8766092B2 (en) 2009-10-14 2014-07-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Energy collection systems and methods
US20120092770A1 (en) 2010-01-29 2012-04-19 Jingjing Li Non-periodic gratings for shaping reflected and transmitted light irradiance profiles
EP2529262B1 (en) * 2010-01-29 2019-11-06 Hewlett-Packard Enterprise Development LP Grating-based optical fiber-to-waveguide interconnects
US20120194912A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-02 Andrei Faraon Optical systems implimented with thermally controlled sub-wavelength gratings

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI781417B (zh) * 2019-06-18 2022-10-21 美商應用材料股份有限公司 扁平光學元件及其形成方法
TWI766617B (zh) * 2020-07-06 2022-06-01 采鈺科技股份有限公司 光學結構及其製造方法及包含其之光學系統
US11704929B2 (en) 2020-07-06 2023-07-18 Visera Technologies Company Limited Optical structure and method of fabricating the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130143666A (ko) 2013-12-31
TWI484234B (zh) 2015-05-11
CN103547956B (zh) 2016-06-15
KR101593506B1 (ko) 2016-02-12
US20140044392A1 (en) 2014-02-13
CN103547956A (zh) 2014-01-29
EP2699955A4 (en) 2014-12-17
EP2699955A1 (en) 2014-02-26
WO2012144997A1 (en) 2012-10-26
US9103973B2 (en) 2015-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI484234B (zh) 基於次波長光柵之光學元件、波導耦合器及光電裝置
EP2529262B1 (en) Grating-based optical fiber-to-waveguide interconnects
US11163175B2 (en) Device for forming a field intensity pattern in the near zone, from incident electromagnetic waves
EP2899573B1 (en) Photonic apparatus comprising photonic integrated circuit with periodic structures
US9360597B2 (en) Optical devices with spiral aperiodic structures for circularly symmetric light scattering
KR101333418B1 (ko) 광학 디바이스, 광학 디바이스 사용 방법 및 광학 디바이스 제조 방법
WO2017126386A1 (ja) 光偏向デバイスおよびライダー装置
US20210041609A1 (en) Diffraction grating comprising double-materials structures
WO2013033591A1 (en) Amplitude, phase and polarization plate for photonics
US20150029588A1 (en) Control of Light Wavefronts
US10677965B2 (en) Optical apparatus for non-visible light applications
WO2018208964A1 (en) Optical apparatus for non-visible light applications
Gou et al. Rigorous coupled-wave analysis of absorption enhancement in vertically illuminated silicon photodiodes with photon-trapping hole arrays
US20130100528A1 (en) Planar reflective devices
Tellal et al. Quadratic phase modulation and diffraction-limited microfocusing generated by pairs of subwavelength dielectric scatterers
US20120195543A1 (en) Fiber-optic modulators
JP2020056885A (ja) 光学装置及びレーザレーダ装置
US7466487B2 (en) Light diffraction method and diffraction device, diffraction grating used for them, and position encoder device
Kemme et al. Integration and tolerance issues for resonant subwavelength gratings
Kuzma et al. Design and simulations of plasmonic planar fiber to chip coupler works at the optical communication wavelength
CN117043649A (zh) 单片集成光学组件
Yu et al. Molding Optical Wavefronts Using Phase Discontinuities
Chadha Towards perfect light coupling and absorption in nanomembranes with omni-directional anti-reflection and photonic crystal structures