(57)【要約】【課題】回折格子から出力される出力光の偏向角を制御する際に、出力光を遮蔽することなく出力光の偏向角の制御することができる、スイッチ式光アンテナ、スイッチ式光アンテナアレイ、及び光走査装置を提供すること。【解決手段】スイッチ式光アンテナ１０は、第１導波路１４と、第１導波路１４と光学的に結合された回折格子１６とを含む。また、スイッチ式光アンテナ１０は、環状のヒータ１８と、光位置センサとを含む。スイッチ式光アンテナ１０の信号処理回路２２及び電流駆動回路２４は、光位置センサ２０によって検出された信号に基づいて、環状のヒータ１８の温度を制御する。【選択図】図１
2020154105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導波路と、
第１導波路と光学的に結合された回折格子と、
前記回折格子から出力される出力光の照射方向のうちの少なくとも一方向に配置された絶縁層と、
前記絶縁層と接する位置に配置された環状のヒータと、
前記回折格子から出力される出力光の照射方向のうちの一方向に配置された光位置センサと、
前記光位置センサによって検出された信号に基づいて、前記環状のヒータの温度を制御する温度制御部と、
含むスイッチ式光アンテナ。
【請求項２】
前記絶縁層と前記光位置センサとは、前記出力光のうちの参照光の照射方向に配置される、
請求項１に記載のスイッチ式光アンテナ。
【請求項３】
光が入力される入力ポートと、
前記入力ポートに光学的に結合された第２導波路と、
第２導波路と光学的に結合された複数のリング共振器と、
複数のリング共振器の各々と光学的に結合された複数の第３導波路と、
請求項１又は請求項２に記載の複数の光アンテナと、
を含み、
請求項１又は請求項２に記載の複数の光アンテナの各々のうちの第１導波路の各々は、複数の第３導波路の各々と光学的に結合され、
前記光位置センサは、隣接する前記回折格子の各々から出力される出力光が照射される位置に配置される、
スイッチ式光アンテナアレイ。
【請求項４】
光が入力される入力ポートと、
前記入力ポートに光学的に結合された第２導波路と、
第２導波路と光学的に結合された複数の第１リング共振器と、
複数の第１リング共振器の各々と光学的に結合された複数の第３導波路と、
複数の第３導波路の各々と光学的に結合された複数の第２リング共振器と、
請求項１又は請求項２に記載の複数の光アンテナと、
を含み、
請求項１又は請求項２に記載の複数の光アンテナの各々のうちの第１導波路の各々は、複数の第２リング共振器の各々と光学的に結合され、
複数の第１リング共振器及び第２リング共振器の各々の温度を制御するヒータを更に含む、
スイッチ式光アンテナアレイ。
【請求項５】
複数のリング共振器と、
複数の前記リング共振器の各々の内側に設置される請求項１又は請求項２に記載の複数の光アンテナと、
を含むスイッチ式光アンテナアレイ。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載のスイッチ式光アンテナを含み、
前記スイッチ式光アンテナの前記光位置センサは、前記絶縁層と接する位置であって、かつ前記環状のヒータとは異なる側に配置される、
スイッチ式光アンテナアレイ。
【請求項７】
請求項２〜請求項６の何れか１項に記載のスイッチ式光アンテナアレイと、
前記スイッチ式光アンテナアレイに対して設けられたレンズと、
を含む光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ式光アンテナ、スイッチ式光アンテナアレイ、及び光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、位相変調器と回折格子とを組み合わせた光フェーズドアレイが知られている（例えば、非特許文献１を参照）。非特許文献１の光フェーズドアレイは、アレイ状に配置された回折格子の各々に入力させる光の位相を変調することにより偏向角を変化させる。
【０００３】
また、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector：光位置センサ）を備える光フェーズドアレイが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。この光フェーズドアレイは、出射された参照光をＰＳＤによりモニタし、ＰＳＤの受光面上の位置の目標値との偏差を誤差増幅して誤差信号を生成する。そして、この光フェーズドアレイは、当該誤差信号によって位相変調部の駆動電流を負帰還制御することにより、光フェーズドアレイの投光光の偏向角を制御する。
【０００４】
また、スイッチ式光アンテナが知られている（例えば、特許文献２を参照。）。このスイッチ式光アンテナは、回折格子がリング共振器の内側に配置されており、アンテナアレイ１つ当たりの面積が低減されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2018-49223号公報
【特許文献２】特開2017-187649号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Jie Sun, Erman Timurdogan, Ami Yaacobi, Ehsan Shah Hosseini & Michael R. Watts, "Large-scale nanophotonic phased array", Nature Vol.493, P195-199, 2013
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スイッチ式光アンテナの出力光の偏向角を制御する場合には、回折格子の温度を制御する必要がある。特に、スイッチ式光アンテナの出力光の偏向角がチップ面に対して垂直に近い場合には、出力光の偏向角の変動が大きいため、回折格子の温度を微調整する必要がある。
【０００８】
上記特許文献１に開示されているように、光フェーズドアレイにおいては、回折格子に入力させる光の位相を変調することにより、出力光の偏向角を調整することができる。
【０００９】
一方、スイッチ式光アンテナにおいては、回折格子の温度を調整することにより回折格子の屈折率を制御し、回折格子から出力される投光光の偏向角を制御する必要がある。しかし、例えば、温度を制御するためのヒータを回折格子の付近に設置すると、投光光の光路が遮蔽されてしまう、という課題がある。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、回折格子から出力される出力光の偏向角を制御する際に、出力光を遮蔽することなく出力光の偏向角の制御することができる、スイッチ式光アンテナ、スイッチ式光アンテナアレイ、及び光走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係るスイッチ式光アンテナは、第１導波路と、第１導波路と光学的に結合された回折格子と、前記回折格子から出力される出力光の照射方向のうちの少なくとも一方向に配置された絶縁層と、前記絶縁層と接する位置に配置された環状のヒータと、前記回折格子から出力される出力光の照射方向のうちの一方向に配置された光位置センサと、前記光位置センサによって検出された信号に基づいて、前記環状のヒータの温度を制御する温度制御部と、を含んで構成されている。
【００１２】
本発明に係るスイッチ式光アンテナの前記絶縁層と前記参照光とは、前記出力光のうちの参照光の照射方向に設置されるようにすることができる。
【００１３】
本発明に係るスイッチ式光アンテナアレイは、光が入力される入力ポートと、前記入力ポートに光学的に結合された第２導波路と、第２導波路と光学的に結合された複数のリング共振器と、複数のリング共振器の各々と光学的に結合された複数の第３導波路と、本発明の複数の光アンテナと、を含み、本発明の複数の光アンテナの各々のうちの第１導波路の各々は、複数の第３導波路の各々と光学的に結合され、前記光位置センサは、隣接する前記回折格子の各々から出力される出力光が照射される位置に配置される。
【００１４】
本発明に係るスイッチ式光アンテナアレイは、光が入力される入力ポートと、前記入力ポートに光学的に結合された第２導波路と、第２導波路と光学的に結合された複数の第１リング共振器と、複数の第１リング共振器の各々と光学的に結合された複数の第３導波路と、複数の第３導波路の各々と光学的に結合された複数の第２リング共振器と、本発明の複数の光アンテナと、を含み、本発明の複数の光アンテナの各々のうちの第１導波路の各々は、複数の第２リング共振器の各々と光学的に結合され、複数の第１リング共振器及び第２リング共振器の各々の温度を制御するヒータを更に含む。
【００１５】
本発明のスイッチ式光アンテナアレイは、複数のリング共振器と、複数の前記リング共振器の各々の内側に設置される請求項１又は請求項２に記載の複数の光アンテナと、を含むようにすることができる。
【００１６】
本発明のスイッチ式光アンテナアレイは、本発明のスイッチ式光アンテナを含み、前記スイッチ式光アンテナの前記光位置センサは、前記絶縁層と接する位置であって、かつ前記環状のヒータとは異なる側に配置されるようにすることができる。
【００１７】
また、本発明に係る光走査装置は、本発明のスイッチ式光アンテナアレイと、前記スイッチ式光アンテナアレイに対して設けられたレンズと、を含んで構成されている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、回折格子から出力される出力光の偏向角を制御する際に、出力光を遮蔽することなく出力光の偏向角の制御することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係るスイッチ式光アンテナの構成の一例を示す概略図である。
【図２】スイッチ式光アンテナが組み込まれる光集積回路を説明するための説明図である。
【図３】回折格子と環状のヒータと絶縁層との間の状態を説明するための説明図である。
【図４】投光光と参照光との間の関係を説明するための説明図である。
【図５】第２実施形態に係るスイッチ式光アンテナアレイの構成の一例を示す図である。
【図６】第３実施形態に係るスイッチ式光アンテナアレイの構成の一例を示す図である。
【図７】第４実施形態に係るスイッチ式光アンテナアレイの構成の一例を示す図である。
【図８】第５実施形態に係るスイッチ式光アンテナアレイの構成の一例を示す図である。
【図９】第６実施形態に係る光走査装置の構成の一例を示す図である。
【図１０】本実施形態に係るスイッチ式光アンテナの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
［第１実施形態］
【００２２】
図１を参照して、本実施形態に係るスイッチ式光アンテナについて説明する。図１は、本実施形態に係るスイッチ式光アンテナ１０の概略図を示している。
【００２３】
図１に示されるように、スイッチ式光アンテナ１０は、チップ基板１２と、第１導波路１４と、回折格子１６と、環状のヒータ１８と、光位置センサ２０と、信号処理回路２２と、電流駆動回路２４とを含んで構成されている。
【００２４】
本実施形態のスイッチ式光アンテナ１０は、例えば、図２に示されるような光集積回路に組み込まれる。図２に示されるように、スイッチ式光アンテナ１０は、所定の方向へ投光光Pout,LTを出力する。
【００２５】
図１に示されるように、スイッチ式光アンテナ１０の回折格子１６からは、投光光Pout,LTと参照光Pout,RTとが出力光として出力される。参照光Pout,RTは、投光光Pout,LTの偏向角を制御するためのモニタ光である。本実施形態においては、参照光Pout,RTの偏向角から投光光Pout,LTの偏向角を算出し、投光光Pout,LTの偏向角が所望の角度となるような制御処理が実行される。
【００２６】
この場合、投光光Pout,LT及び参照光Pout,RTの偏向角を制御するためには、回折格子１６の温度を制御する必要がある。しかし、回折格子１６の付近にヒータが設置されると、そのヒータによって投光光Pout,LT又は参照光Pout,RTの光路が遮蔽されてしまう。
【００２７】
そこで、本実施形態のスイッチ式光アンテナ１０は、上記図１に示されるように、環状のヒータ１８を設け、出力光の光路を確保する。具体的には、本実施形態においては、回折格子１６から出力された参照光Pout,RTが環状のヒータ１８の中空部分を通り抜ける。これにより、回折格子１６から出力される参照光Pout,RTは遮蔽されることなく光位置センサ２０へ到達する。そして、光位置センサ２０によって参照光Pout,RTの照射位置が検出され、参照光Pout,RTの偏向角が検出される。なお、参照光Pout,RTの偏向角は、投光光Pout,LTの偏向角に応じたものとなるため、参照光Pout,RTの偏向角が検出されれば、投光光Pout,LTの偏向角も推定することができる。このため、現在の投光光Pout,LTの偏向角に応じた制御処理を実行することができる。
【００２８】
以下、具体的に説明する。
【００２９】
環状のヒータ１８は、後述する電流駆動回路２４から出力される入力電流に応じて、自身の温度を変化させる。上記図１に示されるように、環状のヒータ１８は、中心部は中空状態となっている。このため、回折格子１６から出力される参照光Pout,RTは、環状のヒータ１８の中空部を通り抜けることができる。
【００３０】
なお、環状のヒータ１８は、図３に示されるように、絶縁層１７と接する位置に配置される。したがって、回折格子１６と環状のヒータ１８との間には絶縁層１７が存在している。このため、環状のヒータ１８は、回折格子１６とは直接接しない位置に配置されている。なお、絶縁層１７は、回折格子１６から見て、参照光Pout,RTが出力される方向に配置される。絶縁層１７の一例としては、例えば、SiO2が挙げられる。
【００３１】
第１導波路１４は、入力ポート（図示省略）から入力されたレーザ光を導光する。そして、第１導波路１４は、レーザ光を回折格子１６へ出力する。
【００３２】
回折格子１６は、第１導波路１４と光学的に結合され、第１導波路１４から出力されたレーザ光を空間中に出力する。なお、回折格子１６から出力される出力光の偏向角は、回折格子１６の温度によって変化する。具体的には、回折格子１６の温度が変化すると、回折格子１６の光の屈折率が変化することにより、回折格子１６から出力される投光光Pout,LT及び参照光Pout,RTの偏向角も変化する。回折格子１６の温度は環状のヒータ１８によって制御され、その環状のヒータ１８の温度は後述する信号処理回路２２及び電流駆動回路２４によって制御される。これにより、回折格子１６から出力される投光光Pout,LTの偏向角が制御される。
【００３３】
光位置センサ（Position Sensitive Detector : PSD）２０は、回折格子１６から出力される参照光Pout,RTの位置を検出する。
【００３４】
ここで、図４に示されるように、チップ基板１２に対する法線がｚ軸として設定された場合、ｚ軸と投光光Pout,LTとの間の成す角を偏向角θとし、ｚ軸と参照光Pout,RTとの間の成す角を偏向角θ’とする。
【００３５】
このとき、ｚ軸方向を上下方向とすると、回折格子１６の上側の構造と回折格子１６の下側の構造とが同じであれば、θ＝θ’となる。また、回折格子１６の上側の構造と回折格子１６の下側の構造とが異なる場合であっても、θとθ’との間の変換係数を予め設定しておくことにより、何れか一方の偏向角から他方の偏向角を算出することができる。このため、参照光Pout,RTの偏向角θ’を検知することにより、投光光Pout,LTの偏向角θを知ることができる。
【００３６】
そのため、光位置センサ２０は、回折格子１６から出力される参照光Pout,RTの照射方向に配置される。また、光位置センサ２０は、参照光Pout,RTの照射位置を検出し、その検出位置に応じた信号を出力する。
【００３７】
信号処理回路２２及び電流駆動回路２４は、光位置センサ２０によって検出された信号に基づいて、環状のヒータ１８の温度を制御する。具体的には、信号処理回路２２及び電流駆動回路２４によって、フィードバック制御が行われる。信号処理回路２２及び電流駆動回路２４は、本発明の温度制御部の一例である。
【００３８】
信号処理回路２２は、光位置センサ２０から出力された信号に基づいて、参照光Pout,RTの偏向角θ’を算出する。そして、信号処理回路２２は、参照光Pout,RTの偏向角θ’を表す信号を電流駆動回路２４へ出力する。
【００３９】
電流駆動回路２４は、信号処理回路２２によって出力された参照光Pout,RTの偏向角θ’を表す信号と、投光光Pout,LTの目標の偏向角を表す入力信号とに基づいて、環状のヒータ１８の温度を制御するための入力電流を設定する。例えば、電流駆動回路２４は、参照光Pout,RTの偏向角θ’を表す信号から、現在の投光光Pout,LTの偏向角θを算出する。そして、電流駆動回路２４は、現在の投光光Pout,LTの偏向角θが、投光光Pout,LTの目標の偏向角となるような入力電流を算出する。そして、電流駆動回路２４は、算出された入力電流を環状のヒータ１８へ出力する。
【００４０】
電流駆動回路２４から出力された入力電流を取得した環状のヒータ１８は、入力電流に応じて、自身の温度を変化させる。これにより、環状のヒータ１８の熱が回折格子１６へ伝わり、回折格子１６の屈折率が変化する。そして、回折格子１６の屈折率の変化に応じて、投光光Pout,LTの偏向角θが目標の偏向角となる。
【００４１】
以上の説明で明らかなように、第１実施形態のスイッチ式光アンテナ１０は、環状のヒータと、回折格子から出力される参照光の照射方向に配置された光位置センサとを備え、光位置センサによって検出された信号に基づいて、環状のヒータの温度を制御する。これにより、回折格子の温度を制御することにより回折格子から出力される出力光の偏向角を制御する際に、出力光を遮蔽することなく出力光の偏向角の制御することができる。また、第１実施形態によれば、回折格子１６から出力された参照光Pout,RTが、環状のヒータ１８の中空部分を通り抜けることにより、参照光Pout,RTの照射方向に配置された光位置センサ２０によって参照光Pout,RTの偏向角を検知することができる。
【００４２】
［第２実施形態］
【００４３】
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態のスイッチ式光アンテナ１０を複数備えるスイッチ式光アンテナアレイである。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００４４】
図５は、第２実施形態に係るスイッチ式光アンテナアレイ２１０の概略図を示している。
【００４５】
図５に示されるように、スイッチ式光アンテナアレイ２１０は、チップ基板１２と、入力ポート３０と、第２導波路３２と、複数のリング共振器３４と、複数の第３導波路３６と、複数のスイッチ式光アンテナ１０とを含んで構成されている。なお、図中の矢印は、入力されたレーザ光の導光方向を表している。
【００４６】
入力ポート３０には、レーザ光Pinが入力される。第２導波路３２は、入力ポート３０と光学的に結合されている。また、複数のリング共振器３４の各々は、第２導波路３２と光学的に結合されている。また、第３導波路３６の各々は、複数のリング共振器３４の各々と光学的に結合されている。
【００４７】
複数のリング共振器３４の各々は、第２導波路３２から入力された光を第３導波路３６へ出力する。なお、リング共振器３４は、第２導波路３２と第３導波路３６との間の光学的結合率を調整する。このため、リング共振器３４は、光スイッチとして機能する。
【００４８】
図５に示されるスイッチ式光アンテナアレイ２１０においては、複数のリング共振器３４による切り替えによって、一行に配置されたスイッチ式光アンテナ１０の各々を同時に発光させることができる。なお、本実施形態のスイッチ式光アンテナアレイ２１０においては、リング共振器３４による切り替えによって、任意の一行に配置されているスイッチ式光アンテナ１０を同時に光らせ、任意の一行とは異なる行に配置されているスイッチ式光アンテナ１０については光らせない場合を例に説明する。
【００４９】
複数のスイッチ式光アンテナ１０の各々のうちの第１導波路１４の各々は、複数の第３導波路３６の各々と光学的に結合される。
【００５０】
光位置センサ２０は、第１導波路１４と結合される第３導波路３６が異なる回折格子１６の各々であって、かつ隣接する回折格子１６の各々から出力される出力光が照射される位置に配置される。
【００５１】
具体的には、図５に示されるように、光位置センサ２０−１は、スイッチ式光アンテナ１０Ａの回折格子１６から出力される参照光Pout,RTと、スイッチ式光アンテナ１０Ｘの回折格子１６から出力される参照光Pout,RTとが照射される位置に配置される。
【００５２】
また、図５に示されるように、光位置センサ２０−２は、スイッチ式光アンテナ１０Ｂの回折格子１６から出力される参照光Pout,RTと、スイッチ式光アンテナ１０Ｙの回折格子１６から出力される参照光Pout,RTとが照射される位置に配置される。
【００５３】
このため、光位置センサ２０は、縦方向に隣接する回折格子からの参照光Pout,RTを受光するような位置に配置されている。
【００５４】
なお、スイッチ式光アンテナ１０の回折格子１６から出力される参照光Pout,RT及び投光光Pout,LTは、図５に示される上下方向ｚにおいて、投光したい位置との間においてずれが生じる。このため、上下方向において発生したずれが０となるように、信号処理回路２２及び電流駆動回路２４において制御処理が実行される。
【００５５】
信号処理回路２２は、リング共振器３４又は所定の制御回路から出力されるスイッチ切り替え信号に基づいて、どの行のスイッチ式光アンテナ１０が光を出力しているのかを特定する。そして、信号処理回路２２は、光位置センサ２０から出力された信号に基づいて、参照光Pout,RTの偏向角θ’を算出する。そして、信号処理回路２２は、参照光Pout,RTの偏向角θ’を表す信号を電流駆動回路２４へ出力する。
【００５６】
電流駆動回路２４は、信号処理回路２２によって出力された参照光Pout,RTの偏向角θ’を表す信号と、投光光Pout,LTの目標の偏向角を表す入力信号とに基づいて、環状のヒータ１８の温度を制御するための入力電流を設定する。
【００５７】
以上の説明で明らかなように、第２実施形態のスイッチ式光アンテナアレイの光位置センサは、隣接する回折格子の各々から出力される出力光が照射される位置に配置される。これにより、光位置センサをスイッチ式光アンテナ毎に設ける必要がないため、スイッチ式光アンテナアレイの規模を小さくすることができる。
【００５８】
［第３実施形態］
【００５９】
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態のスイッチ式光アンテナアレイにおいては、スイッチ式光アンテナ毎にリング共振器が設けられる。また、第３実施形態のスイッチ式光アンテナアレイにおいては、リング共振器の屈折率を変調させるためのヒータが更に設けられている。なお、第１〜第２実施形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００６０】
図６は、第３実施形態に係るスイッチ式光アンテナアレイ３１０の概略図を示している。
【００６１】
図６に示されるように、スイッチ式光アンテナアレイ３１０は、入力ポート３０と、第２導波路３２と、複数の第１リング共振器３４（３４Ａ，３４Ｂ・・・）と、複数の第２リング共振器３５（３５Ａ，３５Ｂ・・・，３５Ｘ，・・・）と、複数の第３導波路３６（３６Ａ，３６Ｂ・・・）と、複数の第１リング共振器３４を制御する複数の第１ヒータ４０（４０Ａ，４０Ｂ，・・・）と、第２リング共振器３５の各々の温度を制御する複数の第２ヒータ４２（４２Ａ，４２Ｂ・・・）と、複数のスイッチ式光アンテナ１０（１０Ａ，１０Ｂ，・・・，１０Ｘ，・・・）とを含んで構成されている。
【００６２】
図６に示されるように、第１リング共振器３４の各々は、第２導波路３２と光学的に結合される。また、図６に示されるように、複数の第１リング共振器３４の各々は、複数の第３導波路３６の各々と光学的に結合される。また、図６に示されるように、複数の第２リング共振器３５の各々は、複数の第３導波路３６の各々と光学的に結合される。
【００６３】
また、図６に示されるように、複数のスイッチ式光アンテナ１０の各々のうちの第１導波路１４の各々は、複数の第２リング共振器３５の各々と光学的に結合される。
【００６４】
図６に示されるように、第３実施形態のスイッチ式光アンテナアレイ３１０には、スイッチ式光アンテナ１０毎に第２リング共振器３５が設けられている。また、第３実施形態のスイッチ式光アンテナアレイ３１０には、第２実施形態と同様に、第３導波路３６毎に第１リング共振器３４が設けられている。
【００６５】
第３実施形態のスイッチ式光アンテナアレイ３１０は、図６に示されるように、行方向と列方向との双方において、スイッチ式光アンテナ１０毎に第２リング共振器３５が設けられている。これにより、スイッチ式光アンテナ１０の各々について、発光させるか否かを制御することができる。
【００６６】
また、第３実施形態のスイッチ式光アンテナアレイ３１０は、図６に示されるように、複数の第１リング共振器３４の各々の温度を制御する第１ヒータ４０と、複数の第２リング共振器３５の各々の温度を制御する第２ヒータ４２を更に備える。
【００６７】
第１ヒータ４０及び第２ヒータ４２によって、第１リング共振器３４及び第２リング共振器３５の温度が制御されることにより、熱光学効果によって第１リング共振器３４及び第２リング共振器３６の屈折率が変化する。これにより、スイッチ式光アンテナ１０の各々から所望の光が出力される。
【００６８】
また、第３実施形態のスイッチ式光アンテナアレイ３１０は、図６における上下方向において、複数の第２リング共振器３５によってヒータ４２が共有されている。これにより、ヒータを駆動させるための配線の数を低減させることができる。また、スイッチ式光アンテナアレイの規模を小さくすることができる。
【００６９】
以上の説明で明らかなように、第３実施形態のスイッチ式光アンテナアレイの複数の第１リング共振器及び複数の第２リング共振器の各々はヒータによって加熱される。これにより、スイッチ式光アンテナの各々について、発光させるか否かを制御することができる。また、第３実施形態のスイッチ式光アンテナアレイにおいては、複数の第２リング共振器３５によってヒータ４２が共有されるため、スイッチ式光アンテナアレイの規模を小さくすることができる。
【００７０】
［第４実施形態］
【００７１】
次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態においては、第１実施形態のスイッチ式光アンテナ１０をリング共振器内に設置する。なお、第１〜第３実施形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００７２】
図７は、第４実施形態に係るスイッチ式光アンテナアレイ４１０の概略図を示している。
【００７３】
図６に示されるように、第３実施形態においては、スイッチ式光アンテナ１０はリング共振器の外に配置されている。これに対し、図７に示されるように、第４実施形態においては、スイッチ式光アンテナ１０がリング共振器内に設置される。これにより、スイッチ式光アンテナ１０及びリング共振器３５のチップ上の面積占有率を低くすることができる。なお、スイッチ式光アンテナをリング共振器内に設置する具体的な形態については、特開2018-49223号公報に記載されている。
【００７４】
以上の説明で明らかなように、第４実施形態においては、スイッチ式光アンテナ１０がリング共振器内に設置される。これにより、スイッチ式光アンテナ１０及びリング共振器３５のチップ上の面積占有率を低くすることができる。
【００７５】
［第５実施形態］
【００７６】
次に、第５実施形態について説明する。第５実施形態においては、光位置センサを光集積回路チップに組み込む点が、第１〜第４実施形態と異なる。なお、第１〜第４実施形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００７７】
図８（Ａ）は、第５実施形態に係るスイッチ式光アンテナ５１０の概略図を示している。図８（Ａ）に示されるように、第５実施形態に係るスイッチ式光アンテナ５１０は、絶縁層１７Ａ，１７Ｂを備えている。第５実施形態の光位置センサ２０は、絶縁層１７Ｂと接する位置であって、かつ環状のヒータ１８とは異なる側に配置される。また、図８（Ａ）に示されるように、回折格子１６と環状のヒータ１８との間には、絶縁層１７Ａが配置される。
【００７８】
なお、スイッチ式光アンテナ５１０は、図８（Ｂ）に示されるような構成であってもよい。この場合、図８（Ｂ）に示されるように、回折格子１６と環状のヒータ１８との間に、絶縁層１７Ｂが配置される。また、図８（Ｂ）に示されるように、回折格子１６と光位置センサ２０との間に、絶縁層１７Ａが配置される。
【００７９】
なお、光導波層の透過波長帯域によって、各構成要素の材質の組み合わせは異なる。
【００８０】
例えば、透過波長λ＝1550[nm]である場合には、光導波層である、第１導波路１４及び回折格子１６がSiによって構成され、絶縁層１７がSiO2等によって構成され、光位置センサ２０がGe又はInGaAs等によって構成される。
【００８１】
また、例えば、透過波長λ＝900[nm]である場合には、光導波層である、第１導波路１４及び回折格子１６がSi3N4によって構成され、絶縁層１７がSiO2等によって構成され、光位置センサ２０がSiによって構成される。なお、光導波層がSi3N4によって構成される場合には、光位置センサ２０がSiによって構成することが可能であるため、光集積回路を作製する際のコストを低減させることができる。
【００８２】
以上の説明で明らかなように、第５実施形態においては、光位置センサが光集積回路チップに組み込まれる。これにより、投光光の方向を制御することが可能な光集積回路を構成することができる。
【００８３】
［第６実施形態］
【００８４】
次に、第６実施形態について説明する。第６実施形態は、第２〜第５実施形態のスイッチ式光アンテナアレイが配置されている光集積回路チップに対し、レンズを設けて光走査装置として構成する。なお、第１〜第５実施形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００８５】
図９は、第６実施形態に係る光走査装置６１０の概略図を示している。図９に示されるように、第６実施形態に係る光走査装置６１０は、光集積回路チップ４８に対しレンズ５０が設けられている。光集積回路チップ４８から出力された投光光Pout,LTがレンズ５０を通過することにより、光スイッチであるリング共振器３４による発光点の切り替えに応じて、投光光Pout,LTがスキャンされる。
【００８６】
以上の説明で明らかなように、第６実施形態においては、光位置センサが光集積回路チップに組み込まれる。これにより、投光光の方向を制御することが可能な光集積回路を構成することができる。
【００８７】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【００８８】
例えば、上記各実施形態では、上記図１に示されるように、環状のヒータ１８が円形である場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図１０に示されるように、環状のヒータ１８は、回折格子１６の形状に沿った形状であってもよい。この場合であっても、参照光は環状のヒータ１８内を通過することができるため、参照光は光位置センサ（図示省略）によって検出される。
【００８９】
また、上記各実施形態では、上記図１に示されるように、回折格子１６の下側に環状のヒータ１８が設置される場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図１に示される上下方向ｚにおいて、回折格子１６の上側に環状のヒータ１８が設置されるようにしてもよい。なお、その場合には、回折格子１６と環状のヒータ１８との間に絶縁層１７が設置される。そして、この場合には、回折格子１６から出力される投光光Pout,LTが、環状のヒータ１８を通過することになる。または、回折格子１６の上側及び下側の両方に環状のヒータ１８が設置されるようにしてもよい。
【００９０】
また、環状のヒータ１８による回折格子への熱のかけ方を制御することにより、出力光りの偏向角を制御することもできる。
【符号の説明】
【００９１】
１０，４１０，５１０ スイッチ式光アンテナ
１２   チップ基板
１４   第１導波路
１６   回折格子
１７   絶縁層
１８   環状のヒータ
２０   光位置センサ
２２   信号処理回路
２４   電流駆動回路
３０   入力ポート
３２   第２導波路
３４   第３導波路
３４   リング共振器
３５   第１リング共振器
３６   導波路
３６   第２リング共振器
４０   第１ヒータ
４２   第２ヒータ
４８   光集積回路チップ
５０   レンズ
２１０ スイッチ式光アンテナアレイ
３１０ スイッチ式光アンテナアレイ
６１０ 光走査装置
Pout,LT       投光光
Pout,RT       参照光
【図１】
2020154105.tif 000003
【図２】
2020154105.tif 000004
【図３】
2020154105.tif 000005
【図４】
2020154105.tif 000006
【図５】
2020154105.tif 000007
【図６】
2020154105.tif 000008
【図７】
2020154105.tif 000009
【図８】
2020154105.tif 000010
【図９】
2020154105.tif 000011
【図１０】
2020154105.tif 000012