(57)【要約】【課題】環境の変化に対する偏向角の変動が抑制され、偏向角が安定して線形に変化する光フェーズドアレイ、及び光アンテナを提供すること。【解決手段】レーザ光源からの出力光を入力端から入力光Ｐｉｎとして入力すると共に複数に分配して複数の出力端から出力させる分配部５６と、複数の出力端の各々に接続されると共に所定の方向に延伸された複数の光導波路６４、及び複数の光導波路６４の各々に熱を付与する複数の加熱素子６６を備え、複数の光導波路６４を伝播する入力光Ｐｉｎの各々の位相を変調する位相変調部５４と、複数の光導波路６４の各々に対応して配置された複数の回折格子を含むと共に位相が変調された入力光Ｐｉｎを放射光Ｐｏｕｔとして放射する回折格子アレイ５２と、を含む。【選択図】図１
2017187649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源からの出力光を入力端から入力光として入力すると共に複数に分配して複数の出力端から出力させる分配部と、
前記複数の出力端の各々に接続されると共に所定の方向に延伸された複数の光導波路、及び前記複数の光導波路の各々に熱を付与する複数の加熱素子を備え、前記複数の光導波路を伝播する前記入力光の各々の位相を変調する位相変調部と、
前記複数の光導波路の各々に対応して配置された複数の回折格子を含むと共に位相が変調された前記入力光を放射光として放射する回折格子アレイと、
を含む光フェーズドアレイ。
【請求項２】
前記複数の加熱素子の各々は、前記複数の光導波路の配列順序に比例した熱を発生する  請求項１に記載の光フェーズドアレイ。
【請求項３】
前記複数の加熱素子の各々は、前記所定の方向の長さが前記複数の光導波路の配列順序に比例すると共に前記複数の光導波路の各々の近傍に設けられた個別電極を備え、
前記位相変調部は、複数の前記個別電極が互いに直列に接続された電極領域、及び前記電極領域の両端に接続されると共に電源が印加される電極対をさらに備える
請求項１又は請求項２に記載の光フェーズドアレイ。
【請求項４】
前記複数の加熱素子の各々は、前記所定の方向の長さが前記複数の光導波路の配列順序に反比例すると共に前記複数の光導波路の各々の近傍に設けられた個別電極を備え、
前記位相変調部は、複数の前記個別電極の前記所定の方向と交差する方向の辺同士が互いに接続された電極領域、及び前記電極領域の両端に接続されると共に電源が印加される電極対をさらに備える
請求項１又は請求項２に記載の光フェーズドアレイ。
【請求項５】
前記電極領域は、一端が同じ位置で接続されると共に他端が前記複数の光導波路の配列順序に反比例する長さとなる曲線を描くようにして複数の前記個別電極が接続されて構成された
請求項４に記載の光フェーズドアレイ。
【請求項６】
前記レーザ光源は、波長可変光源である
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光フェーズドアレイ。
【請求項７】
前記レーザ光源は、一方の端面が第１の反射面とされ他方の端面から光を出力する光増幅器、前記光増幅器に接続された光フィルタ、及び前記光フィルタに接続されると共に第２の反射面として機能する開放端を有するアウトカプラを含み、前記第１の反射面と前記第２の反射面とによりファブリペロー共振器が構成され、前記ファブリペロー共振器と前記光フィルタによって選択された波長の光を前記アウトカプラから前記出力光として出力する狭線幅波長光源である
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の光フェーズドアレイ。
【請求項８】
前記放射光の一部を参照光として受光すると共に受光面上の前記参照光の位置を検出するための位置信号を出力する受光部と、
前記位置信号と前記参照光の目標位置とを比較して誤差信号を生成する検出部と、
前記誤差信号に基づいて前記複数の加熱素子が発生する熱量を制御する制御信号を生成する駆動部と、
をさらに含む請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の光フェーズドアレイ。
【請求項９】
前記複数の光導波路の各々は、光を導波するコア及びコアを覆うクラッドを備え、
前記複数の回折格子の各々は、前記コアを複数に分割した分割コア領域を含み、
前記参照光は、前記分割コア領域において前記放射光が放射される方向とは反対の方向に放射される
請求項８に記載の光フェーズドアレイ。
【請求項１０】
前記複数の回折格子の各々は、前記放射光の光量と前記参照光の光量との比率を調整する調整部を前記分割コア領域に沿って前記クラッドの内部に備える
請求項９に記載の光フェーズドアレイ。
【請求項１１】
前記複数の回折格子の各々は、前記分割コア領域と前記受光部との間に前記参照光を反射させる反射部を備える
請求項９又は請求項１０に記載の光フェーズドアレイ。
【請求項１２】
アレイ状に配置された、複数の請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の光フェーズドアレイと、
複数の前記光フェーズドアレイの各々の前記入力端に接続された複数の第２光導波路、及び前記複数の第２光導波路の各々に熱を付与する複数の第２加熱素子を備え、前記複数の第２光導波路を伝播する光の各々の位相を変調する第２位相変調部と、
前記複数の第２光導波路を束ねて前記レーザ光源からの出力光を入力する第２入力端に接続する複数のＹ分岐と、
を含む光アンテナ。
【請求項１３】
前記放射光の一部を参照光として受光すると共に受光面上の前記参照光の位置を検出するための位置信号を出力する受光部と、
前記位置信号と前記参照光の目標位置とを比較して誤差信号を生成する検出部と、
前記誤差信号に基づいて前記複数の加熱素子が発生する熱量を制御する制御信号を生成する駆動部と、
をさらに含む請求項１２に記載の光アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光フェーズドアレイ、及び光アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
光フェーズドアレイとは光を偏向するデバイスであり、光アンテナを構成するキーデバイスである。光フェーズドアレイの一形態として、非特許文献１に開示されたような、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。非特許文献１に開示された光フェーズドアレイでは、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が変えられるように構成されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Large-scale nanophotonic phased array, Nature, Vol.1943, p195-199, 2013
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光フェーズドアレイ、特に、移動体（自動車等）のレーザレーダ等に用いられる光フェーズドアレイでは、周囲温度等の環境の変化に対し、偏向角が安定して線形に変化することが重要である。この点、非特許文献１に開示された光フェーズドアレイでは、光フェーズドアレイの構成要素、特に、温度依存性の大きい位相変調器に対する対策が施されていないため、周囲温度が変化すると変調位相が変化してしまう。そのため、光フェーズドアレイの偏向角が温度等の変化に依存して変化してしまうという問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、環境の変化に対する偏向角の変動が抑制され、偏向角が安定して線形に変化する光フェーズドアレイ、及び光アンテナ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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の光フェーズドアレイは、レーザ光源からの出力光を入力端から入力光として入力すると共に複数に分配して複数の出力端から出力させる分配部と、前記複数の出力端の各々に接続されると共に所定の方向に延伸された複数の光導波路、及び前記複数の光導波路の各々に熱を付与する複数の加熱素子を備え、前記複数の光導波路を伝播する前記入力光の各々の位相を変調する位相変調部と、前記複数の光導波路の各々に対応して配置された複数の回折格子を含むと共に位相が変調された前記入力光を放射光として放射する回折格子アレイと、を含むものである。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数の加熱素子の各々は、前記複数の光導波路の配列順序に比例した熱を発生するものである。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記複数の加熱素子の各々は、前記所定の方向の長さが前記複数の光導波路の配列順序に比例すると共に前記複数の光導波路の各々の近傍に設けられた個別電極を備え、前記位相変調部は、複数の前記個別電極が互いに直列に接続された電極領域、及び前記電極領域の両端に接続されると共に電源が印加される電極対をさらに備えるものである。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記複数の加熱素子の各々は、前記所定の方向の長さが前記複数の光導波路の配列順序に反比例すると共に前記複数の光導波路の各々の近傍に設けられた個別電極を備え、前記位相変調部は、複数の前記個別電極の前記所定の方向と交差する方向の辺同士が互いに接続された電極領域、及び前記電極領域の両端に接続されると共に電源が印加される電極対をさらに備えるものである。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記電極領域は、一端が同じ位置で接続されると共に他端が前記複数の光導波路の配列順序に反比例する長さとなる曲線を描くようにして複数の前記個別電極が接続されて構成されたものである。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記レーザ光源は、波長可変光源であるものである。
【００１２】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発明において、前記レーザ光源は、一方の端面が第１の反射面とされ他方の端面から光を出力する光増幅器、前記光増幅器に接続された光フィルタ、及び前記光フィルタに接続されると共に第２の反射面として機能する開放端を有するアウトカプラを含み、前記第１の反射面と前記第２の反射面とによりファブリペロー共振器が構成され、前記ファブリペロー共振器と前記光フィルタによって選択された波長の光を前記アウトカプラから前記出力光として出力する狭線幅波長光源であるものである。
【００１３】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の発明において、前記放射光の一部を参照光として受光すると共に受光面上の前記参照光の位置を検出するための位置信号を出力する受光部と、前記位置信号と前記参照光の目標位置とを比較して誤差信号を生成する検出部と、前記誤差信号に基づいて前記複数の加熱素子が発生する熱量を制御する制御信号を生成する駆動部と、をさらに含むものである。
【００１４】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記複数の光導波路の各々は、光を導波するコア及びコアを覆うクラッドを備え、前記複数の回折格子の各々は、前記コアを複数に分割した分割コア領域を含み、前記参照光は、前記分割コア領域において前記放射光が放射される方向とは反対の方向に放射されるものである。
【００１５】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記複数の回折格子の各々は、前記放射光の光量と前記参照光の光量との比率を調整する調整部を前記分割コア領域に沿って前記クラッドの内部に備えるものである。
【００１６】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項９又は請求項１０に記載の発明において、前記複数の回折格子の各々は、前記分割コア領域と前記受光部との間に前記参照光を反射させる反射部を備えるものである。
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項１２に記載の光アンテナは、アレイ状に配置された、複数の請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の光フェーズドアレイと、複数の前記光フェーズドアレイの各々の前記入力端に接続された複数の第２光導波路、及び前記複数の第２光導波路の各々に熱を付与する複数の第２加熱素子を備え、前記複数の第２光導波路を伝播する光の各々の位相を変調する第２位相変調部と、前記複数の第２光導波路を束ねて前記レーザ光源からの出力光を入力する第２入力端に接続する複数のＹ分岐と、を含むものである。
【００１８】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、前記放射光の一部を参照光として受光すると共に受光面上の前記参照光の位置を検出するための位置信号を出力する受光部と、前記位置信号と前記参照光の目標位置とを比較して誤差信号を生成する検出部と、前記誤差信号に基づいて前記複数の加熱素子が発生する熱量を制御する制御信号を生成する駆動部と、をさらに含むものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、環境の変化に対する偏向角の変動が抑制され、偏向角が安定して線形に変化する光フェーズドアレイ、及び光アンテナを提供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】
【００２０】
【図１】第１の実施の形態に係る光フェーズドアレイの構成の一例を示す平面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る光フェーズドアレイにおける位相変調部の電極構造を説明する図である。
【図３】第１の実施の形態に係る光フェーズドアレイの入力光の位相変化による出力光の波面の方向の変化を説明する図である。
【図４】第１の実施の形態に係る光フェーズドアレイにおける出力光の方向の変化を説明する図である。
【図５】第２の実施の形態に係る光フェーズドアレイの構成の一例を示す平面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る光フェーズドアレイにおける位相変調部の電極構造を説明する図である。
【図７】第３の実施の形態に係る２次元光フェーズドアレイの構成の一例を示す図である。
【図８】第４の実施の形態に係る光アンテナの構成の一例を示す平面図である。
【図９】第５の実施の形態に係る光フェーズドアレイの構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態に係る光フェーズドアレイを構成する回折格子の構成の一例を示す断面図である。
【図１１】実施の形態に係る光フェーズドアレイを構成する回折格子の構成の一例を示す断面図である。
【図１２】実施の形態に係る光フェーズドアレイを構成する回折格子の投光光、及び参照光の方向を説明する図である。
【図１３】第５の実施の形態に係る光フェーズドアレイの位相変調部における位相制御と出力光の波面の方向との関係を説明する図である。
【図１４】第５の実施の形態に係る光フェーズドアレイを用いたレーザレーダの投光光の方向を説明する図である。
【図１５】第６の実施の形態に係る光アンテナの構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、単一の回折格子アレイを用いて出力光の波面の方向を１次元的に制御する光モジュールを「光フェーズドアレイ」と称し、面状に配列された複数の光フェーズドアレイを用いて出力光の波面の方向を２次元的に制御する光モジュールを「光アンテナ」と称している。
【００２２】
［第１の実施の形態］
図１ないし図４を参照して、本実施の形態に係る光フェーズドアレイについて説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る光フェーズドアレイ５０は、回折格子アレイ５２、位相変調部５４、ＭＭＩ（Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：多モード干渉）カプラ５６、及び入力用の導波路５８を含んで構成されている。
【００２３】
導波路５８から入力された入力光Ｐｉｎは、ＭＭＩカプラ５６（分配部）により複数（図１では、８本の場合を例示している）に分岐され、分岐された各々の光は位相変調部５４で位相変調を施される。位相変調部５４において位相変調された入力光Ｐｉｎは、８本の出力用の導波路６４−１ないし６４−８を介して、回折格子アレイ５２に入力される。
【００２４】
位相変調部５４は、８本の導波路６４−１〜６４−８、及び電極部６０を備えている。電極部６０は、パッド６２−１及び６２−２（電極対）、パッド６２−１及び６２−２の各々に接続された引出配線６１−１及び６１−２、引出配線６１−１と６１−２との間に配線で接続された個別電極６６−１〜６６−８（加熱素子）を備えている。本実施の形態に係る個別電極６６−１〜６６−８は、図１に示すように直列に接続されている。この直列に接続された個別電極を「電極領域」ということにする。
【００２５】
本実施の形態に係る位相変調部５４は、物質の温度を上げると屈折率が変化する熱光学効果を用いた位相変調器である。すなわち、導波路６４−１〜６４−８の各々の上部にはヒータとして機能する個別電極６６−１〜６６−８（以下、総称する場合は、「個別電極６６」）が配置されている。パッド６２−１と６２−２との間に電源を接続し、個別電極６６−１〜６６−８に電流を流すことによって発熱させ、導波路６４−１〜６４−８の各々を加熱させる。そして、個別電極６６−１〜６６−８から付与された熱により導波路６４−１〜６４−８の屈折率を変化させ、導波路６４−１〜６４−８の各々を透過する入力光Ｐｉｎの位相を変化させている。
【００２６】
回折格子アレイ５２は、導波路６４−１ないし６４−８の各々に対応して設けられた回折格子を備え、位相変調部５４で位相を変えられた８つの入力光Ｐｉｎを外部に向け出力光（放射光）Ｐｏｕｔとして放射する。回折格子アレイの５２の詳細については後述する。
【００２７】
図２を参照して、本実施の形態に係る電極部６０の個別電極６６−１〜６６−８について、より詳細に説明する。個別電極６６−１〜６６−８の各々の抵抗値Ｒｉ（ｉ＝１〜８）は、以下のように設定されている。すなわち、個別電極６６−１〜６６−８の各々の長さをＬ１〜Ｌ８とし、各々の抵抗値をＲ１〜Ｒ８とする。本実施の形態では、長さＬｉがｉに比例する（つまり、個別電極６６が導波路の配列順序に応じて順次長くなる）ように設定されている。つまり、比例定数をａとすると、Ｌｉは以下に示す（式１）で表わされる。
2017187649.tif 000003
【００２８】
このとき、個別電極６６−１〜６６−８（ｉ＝１〜８）の各々の抵抗値Ｒｉ（ｉ＝１〜８）は、以下に示す（式２）で表わされる。
2017187649.tif 000004
ただし、ρは個別電極６６を形成する材料（例えば、金、アルミニウム等）の抵抗率であり、Ｓは個別電極６６のＹ−Ｚ平面方向の断面積である。本実施の形態では個別電極６６のＺ方向の厚さを一定としているので、Ｓは定数である。
【００２９】
個別電極６６−１〜６６−８に流れる電流は同じであるからこれをＩ（一定）とし、個別電極６６−１〜６６−８の各々における発熱量をＰｉ（ｉ＝１〜８）とすると、発熱量Ｐｉは以下に示す（式３）で表わされる。
2017187649.tif 000005
つまり、発熱量Ｐｉは個別電極６６の位置ｉ（＝１〜８）に比例するので、発熱量Ｐｉも個別電極６６の位置に比例して大きくなる。そこで、Ｐｉ＝ｃ１・ｉ（ｃ１は比例定数）とおく。
【００３０】
個別電極６６−１〜６６−８が配置された導波路６４−１〜６４−８の各々における入力光Ｐｉｎの位相と所定の基準位相との位相変化量をΔφ１〜Δφ８（以下、総称する場合は、「位相変化量Δφ」）とすると、位相変化量Δφ１〜Δφ８は発熱量Ｐｉに比例するので、Δφｉ＝ｃ２・Ｐｉ（ｉ＝１〜８、ｃ２は比例定数）と表わせる。上記式Ｐｉ＝ｃ１・ｉを代入して、Δφｉ＝ｃ１・ｃ２・ｉと表わせ、位相変化量Δφｉが位置ｉに比例することが分かる。
【００３１】
すなわち、本実施の形態に係る光フェーズドアレイ５０によれば、複数の出力を有する位相変調部５４において、複数の出力の各位置に比例した位相変化量Δφが容易に得られることがわかる。
【００３２】
次に、図３を参照して、光フェーズドアレイ５０における位相変化量Δφと出力光Ｐｏｕｔの方向との関係について説明する。図３（ａ）は、電流Ｉが大きい場合の個別電極６６による位相変化量Δφａ１〜Δφａ８と出力光Ｐｏｕｔの伝播方向との関係を示す図であり、図３（ｂ）は、電流Ｉが小さい場合の個別電極６６による位相変化量Δφｂ１〜Δφｂ８と出力光Ｐｏｕｔの波面の方向との関係を示す図でる。
【００３３】
図３（ａ）に示すように、電流Ｉを所定値で一定とすると、上述したように位相変化量Δφは、位置ｉに比例するので、導波路６４−１〜６４−８の各々から出射された光の位相は直線状に（線形に）変化する。そのため、導波路６４−１〜６４−８の各々から出射された光の等しい位相をつないだ波面は直線となり、波面Ｗａ１、Ｗａ２、Ｗａ３として順次放射される。この波面の進行方向が出力光Ｐｏｕｔの伝播方向Ｄａである。
【００３４】
次に、電流Ｉを所定値から小さくすると、図３（ｂ）に示すように、導波路６４−１〜６４−８の各々から出射された光の等しい位相をつないだ波面は、波面Ｗｂ１、Ｗｂ２、Ｗｂ３として順次放射され、この波面の進行方向が出力光Ｐｏｕｔの伝播方向Ｄｂとなる。位相変化量Δφが電流Ｉの２乗に比例することから、波面Ｗｂ１、Ｗｂ２、Ｗｂ３の水平方向から測った傾きは、波面Ｗａ１、Ｗａ２、Ｗａ３の傾きより急になり、伝播方向Ｄｂの傾きは伝播方向Ｄａの傾きより緩やかになる。
【００３５】
すなわち、本実施の形態に係る光フェーズドアレイによれば、複数の出力を有する位相変調部５４において、複数の出力の各位置に比例した位相変化量Δφが容易に得られるので、電極部６０に流す電流によって位相変化量Δφの値を変え、容易に出力光Ｐｏｕｔの伝播方向を変えることが可能となっている。
【００３６】
次に、図４を参照して、光フェーズドアレイ５０における出力光Ｐｏｕｔの掃引について説明する。図４（ａ）は、上記の光フェーズドアレイ５０の平面図を、図４（ｂ）は、Ｘ方向から見た光フェーズドアレイ５０の側面図を、図４（ｃ）は、Ｙ方向から見た光フェーズドアレイ５０の側面図を、各々示している。
【００３７】
図４（ｂ）は、上述した位相変化量Δφによる出力光Ｐｏｕｔの伝播方向の変化を表わしている。図４（ｂ）に示すように、位相変化量Δφを電流Ｉによって変化させると、出力光Ｐｏｕｔの伝播方向ＤｙはＹ軸方向に角度範囲Ｓｙで変化する。すなわち、電極部６０に流す電流Ｉによって、出力光Ｐｏｕｔの伝播方向をＹ軸方向に掃引できることがわかる。
【００３８】
一方、図４（ｃ）は、入力光Ｐｉｎの波長を変えた場合の、出力光Ｐｏｕｔの伝播方向の変化を表わしている。図４（ｃ）に示すように、入力光Ｐｉｎの波長を変化させると、出力光Ｐｏｕｔの伝播方向ＤｘはＸ軸方向に角度範囲Ｓｘで変化する。すなわち、入力光Ｐｉｎの波長によって、出力光Ｐｏｕｔの伝播方向をＸ軸方向に掃引できることがわかる。
【００３９】
以上詳述したように、本実施の形態に係る光フェーズドアレイによれば、位相変化量を個別にかつ線形に変化させる個別電極を配置した位相変調部を用いているので、環境の変化に対する偏向角の変動が抑制され、偏向角が安定して線形に変化する光フェーズドアレイを提供することができる。
【００４０】
［第２の実施の形態］
図５及び図６を参照して、本実施の形態に係る光フェーズドアレイ８０について説明する。光フェーズドアレイ８０は、上記の光フェーズドアレイ５０における位相変調部５４の電極の形状を変えた形態である。従って、位相変調部以外の構成は光フェーズドアレイ５０と同様なので、同様の構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４１】
図５に示すように、本実施の形態に係る光フェーズドアレイ８０は、回折格子アレイ５２、位相変調部９０、ＭＭＩカプラ５６、及び入力用の導波路５８を含んで構成されている。位相変調部９０は、８本の導波路６４−１〜６４−８、及び電極部９２を備えている。電極部９２は、パッド８２−１及び８２−２、パッド８２−１及び８２−２の各々に接続された引出配線８４−１及び８４−２、引出配線８４−１と８４−２との間に配線で接続された個別電極８６−１〜８６−８（以下、総称する場合は、「個別電極８６」）を備えている。本実施の形態に係る個別電極８６−１〜８６−８は、Ｙ方向の辺が相互に接続されている。このＹ方向の辺が接続された個別電極８６−１〜８６−８を「電極領域」ということにする。
【００４２】
図６を参照して、本実施の形態に係る電極部９２について、より詳細に説明する。図６の各図は、電極部９２のうち個別電極８６の部分を抜き出して表わした図である。電極部９２では、パッド８２−１と８２−２との間に電源を接続し、電流Ｉを図６（ａ）に示す方向に流している。
【００４３】
次に、電流Ｉと個別電極８６−１〜８６−８の位置との関係について説明する。いま、個別電極８６−１〜８６−８の各々の長さをｘ１〜ｘ８とし、長さｘｉ（ｉ＝１〜８）が、位置ｉに応じて以下に示す（式４）に従って変化するものとする。
2017187649.tif 000006
ただし、ｂは比例定数である。
【００４４】
このとき、個別電極８６−１〜８６−８の各々の抵抗値Ｒｉ（ｉ＝１〜８）は、以下に示す（式５）で表わされる。
2017187649.tif 000007
ただし、ρは個別電極８６の抵抗率であり、ｄは個別電極８６のＹ方向の長さであり、ｔは、個別電極８６のＺ方向の厚さである。
【００４５】
すると、個別電極８６−１〜８６−８の各々に対応する位相変化量Δφｉ（ｉ＝１〜８）は、αを比例定数として、以下に示す（式６）で表わされる。
2017187649.tif 000008
【００４６】
すなわち、本実施の形態に係る位相変調部９０では、位相変化量Δφが、位置ｉに比例し、電流の２乗に比例している。従って、本実施の形態に係る光フェーズドアレイ８０によっても、複数の出力を有する位相変調部９０において、複数の出力の各位置に比例した位相変化量Δφが容易に得られるので、電極部９２に流す電流Ｉによって位相変化量Δφの値を変え、容易に出力光Ｐｏｕｔの伝播方向を変えることが可能となっている。
【００４７】
なお、本実施の形態では、個別電極８６による電極領域の形状を階段状にした形態を例示して説明したが、これに限られない。例えば、図６（ｃ）に示すようにＸ方向の長さが、−Ｙ方向の位置に反比例するようにして滑らかな形状を有する電極領域としてもよい。
このように、電極領域を滑らかな形状とした方が、位相変調部の製造の観点からも好ましい。
【００４８】
［第３の実施の形態］
図７を参照して、本実施の形態に係る２次元走査型の２次元光フェーズドアレイ２００について説明する。２次元光フェーズドアレイ２００は、上記の光フェーズドアレイ５０に、光源を集積化した形態である。
【００４９】
図７に示すように、２次元光フェーズドアレイ２００は、光源２５０、及び光源２５０に導波路２１６を介して接続された光フェーズドアレイ５０を含んで構成されている。
【００５０】
本実施の形態に係る光源２５０は、ＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：半導体光増幅器）２０２、光フィルタ２０４、２０６、及びアウトカプラ２０８を含んで構成され、ＳＯＡ２０２、光フィルタ２０４、２０６、及びアウトカプラ２０８の各々は、導波路２１０、２１２、２１４によって接続されている。
【００５１】
ＳＯＡ２０２は、注入電流によって波長を変化させることが可能である。光フィルタ２０４、２０６は、リング導波路による共振器を用いた光フィルタであり、共振器の共振周波数に一致した周波数（波長）の光が透過される。アウトカプラ２０８は、２つのループミラーを方向性結合器により結合させた構造を有するカプラであり、方向性結合器の部分が入射された光を反射する反射面Ｍ２の機能を有している。なお、本実施の形態では２つの光フィルタを用いる形態を例示して説明したが、これに限られず、１つ用いる形態、あるいは３つ以上用いる形態としてもよい。
【００５２】
以上の構成を有する光源２５０は、狭線幅波長光源として機能する。すなわち、ＳＯＡ２０２の出力側の端面とは反対側の端面が光を反射する反射面Ｍ１とされ、この反射面Ｍ１と上記の反射面Ｍ２とによってファブリペロー共振器が構成されている。そして、該ファブリペロー共振器と光フィルタ２０４、２０６によって選択された波長の光がアウトカプラ２０８から出力される。
【００５３】
上記の構成を有する２次元光フェーズドアレイ２００は、パッド６２−１と６２−２との間に流す電流Ｉを変化させることによってＹ方向の掃引が可能となっており、ＳＯＡ２０２の波長を変化させることによってＸ方向の掃引が可能となっている。
【００５４】
［第４の実施の形態］
図８を参照して、本実施の形態に係る光アンテナ３００について説明する。光アンテナ３００は、上記の光フェーズドアレイ５０を複数用いて構成した光アンテナである。
【００５５】
図８に示すように、光アンテナ３００は、４つの光フェーズドアレイ５０を配置した光フェーズドアレイ５０−１、５０−２、５０−３、５０−４と、Ｙ分岐３０２−１、３０２−２、３０２−３と、電極部３３０と、を含んで構成されている。なお、本実施の形態では、４つの光フェーズドアレイ５０を用いた形態を例示して説明するが、光フェーズドアレイ５０の数は４つに限られず、光アンテナ３００の設計条件等に応じて必要な数だけ用いた形態としてよい。
【００５６】
導波路３１０の一端から入力された入力光Ｐｉｎは、Ｙ分岐３０２−１で２分岐され、各々導波路３１２、３１４へと伝播する。２分岐された入力光Ｐｉｎの一方はＹ分岐３０２−２でさらに２分岐され、各々導波路３１６、３１８へと伝播し、２分岐された入力光Ｐｉｎの他方はＹ分岐３０２−３でさらに２分岐され、各々導波路３２０、３２２へと伝播する。
【００５７】
電極部３３０は、パッド３０４−１及び３０４−２、パッド３０４−１及び３０４−２の各々に接続された引出配線３０６−１及び３０６−２、引出配線３０６−１と３０６−２との間に配線で接続された個別電極３０８−１、３０８−２、３０８−３、３０８−４を備えている。
【００５８】
個別電極３０８−１、３０８−２、３０８−３、３０８−４は、各々導波路３１６、３１８、３２０、３２２の上部に配置されている。そして、パッド３０４−１と３０４−２との間に電流を流すことにより、個別電極３０８−１、３０８−２、３０８−３、３０８−４を発熱させ、各々導波路３１６、３１８、３２０、３２２の位相変化量Δφを変えることができる。すなわち、個別電極３０８−１、３０８−２、３０８−３、３０８−４の配置された領域が第２の位相変調器を構成している。
【００５９】
上述したように、光フェーズドアレイ５０−１、５０−２、５０−３、５０−４では、位相変調部５４（図１参照）に流す電流Ｉｘによって、入力光ＰｉｎをＸ方向に掃引することが可能である。従って、光フェーズドアレイ５０−１、５０−２、５０−３、５０−４の各々の位相変調部５４に流す電流値を同じ値として出力光Ｐｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２、Ｐｏｕｔ３、Ｐｏｕｔ４の波面を固定した上で電極部３３０に流す電流Ｉｙを変えると、出力光Ｐｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２、Ｐｏｕｔ３、Ｐｏｕｔ４の波面がＹ方向に掃引される。
【００６０】
本実施の形態に係る光アンテナ３００では、この電流ＩｙによるＹ方向の掃引に、電流ＩｘによるＸ方向の掃引を組み合わせて、出力光Ｐｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２、Ｐｏｕｔ３、Ｐｏｕｔ４の波面を２次元的にスキャン（走査）することが可能となっている。
【００６１】
以上詳述したように、本実施の形態に係る光アンテナによれば、位相変化量を個別にかつ線形に変化させる個別電極を配置した位相変調部を用いているので、環境の変化に対する偏向角の変動が抑制され、偏向角が安定して線形に変化する光アンテナを提供することができる。
【００６２】
［第５の実施の形態］
図９ないし図１４を参照して、本実施の形態に係る光フェーズドアレイについて説明する。本実施の形態に係る光フェーズドアレイ１０は、出力光の一部をセンサによりモニタし、位相変調部に負帰還させて温度等の環境変動による偏向角の変動をより抑制することが可能な形態である。
【００６３】
図９に、光フェーズドアレイ１０の構成の一例を表したブロック図を示す。図９に示すように、光フェーズドアレイ１０は、レーザ光源２０、光集積回路２４、及び負帰還部２６を含んで構成されている。
【００６４】
レーザ光源２０は、光フェーズドアレイ１０からの出力光を生成するための生成源である。
【００６５】
光集積回路２４は、回折格子１２０−１〜１２０−８（以下、総称する場合は、「回折格子１２０」）、及び位相変調部１２を集積化した光導波路素子である。８個の回折格子１２０の各々は導波路３０の一端側に接続され、導波路３０の他端側にはレーザ光源２０の出力光が入力されている。なお、本実施の形態に係る光集積回路２４では、回折格子１２０、位相変調部１２を集積化する形態を例示して説明するが、これらに加え、レーザ光源２０、さらには後述する負帰還部２６も含めて集積化する形態としてもよい。
【００６６】
位相変調部１２は、回折格子１２０の各々に接続された導波路３０、及び導波路３０の上部に設けられたヒータ２８を備えている。位相変調部１２は、後述する電流駆動回路１８から流す電流Ｉによってヒータ２８を発熱させて８本の導波路３０を加熱し、屈折率を変化させる。
【００６７】
８本の導波路３０の屈折率が変化することにより、回折格子１２０−１〜１２０−８の各々へ入射する光の位相が変化し、回折格子１２０−１〜１２０−８の各々から出力される光の方向が変わる。光フェーズドアレイ１０では、このように回折格子１２０−１〜１２０−８の各々から出力される光の方向を変えることにより、光フェーズドアレイ１０から出力される投光光ＬＴの波面の方向を変化させることが可能なように構成されている。すなわち、ヒータ２８に流す電流Ｉを制御することにより、８本の導波路３０の各々に付与する熱を制御できるので、ヒータ２８に流す電流により投光光ＬＴの波面の方向を制御することができる。なお、図９では、煩雑化を避けるため１つのヒータ２８で代表して表わしているが、実際には、導波路３０の各々に個別のヒータが設けられている。
【００６８】
本実施の形態に係る光フェーズドアレイ１０では、後述するように、投光光ＬＴが出射する方向とは反対の方向（裏面側）から参照光ＬＲが出射するように構成されている。参照光ＬＲは、負帰還信号を生成するためのモニタ光であり、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：光位置センサ）１４の受光面に光のスポットを形成する。参照光ＬＲは、後述するように、回折格子１２０から出射される主たる光に対する副次的な光である。
【００６９】
負帰還部２６は、ＰＳＤ１４（受光部）、検出回路１６（検出部）、及び電流駆動回路１８（駆動部）を備えて構成されている。
【００７０】
ＰＳＤとは、抵抗体とフォトダイオードとを組み合わせた、２つの出力端子を有する素子であり、ＰＳＤに入射された光のスポットの位置を求めることができる。すなわち、ＰＳＤに光が入射されると入射した位置にキャリアが発生し、電流が流れる。光の入射位置から２つの出力端子までの距離に比例する抵抗によって、２つの出力端子から出力される電流が変化する。２つの出力端子に流れる電流の比からセンサ上における光のスポットの重心の位置を求めることができる。
【００７１】
なお、本実施の形態では２つの出力端子を有するＰＳＤを例示して説明するが、これに限られず、例えば後述する４つの出力端子を有するＰＳＤを用いてもよい。また、本実施の形態では、ＰＳＤ１４により光のスポットの位置を求める形態を例示して説明するが、これに限られず、位置を求めることができる光素子であれば、いずれの光素子を用いてもよい。
【００７２】
図９に示すように、検出回路１６は、比較器１６０、バッファ１６２、１６４、及び除算器１６６を備えて構成されている。
【００７３】
バッファ１６２、１６４は、ＰＳＤ１４の２つの出力端子から出力された電流信号Ｉ１、Ｉ２（位置信号）をバッファリングする回路素子であり、本実施の形態に係るバッファ１６２、１６４は、電流信号Ｉ１、Ｉ２を電圧信号Ｖ１、Ｖ２に変換する機能を有している。
【００７４】
除算器１６６は、電流比Ｉ１／Ｉ２を電圧信号Ｖ１、Ｖ２の比Ｖ１／Ｖ２を用いて算出する回路である。
【００７５】
比較器１６０は、電流比Ｉ１／Ｉ２と参照電圧Ｖｒｅｆとの差分信号（誤差信号）を、位相を反転させて増幅し、電流駆動回路１８に出力する回路であり、比較器１６０の反転端子には電流比Ｉ１／Ｉ２が入力され、非反転端子には参照電圧Ｖｒｅｆが入力されている。参照電圧Ｖｒｅｆは電流比Ｉ１／Ｉ２の目標値、すなわちＰＳＤ１４に入射される光のスポットの位置の目標値（目標位置）である。
【００７６】
電流駆動回路１８（駆動部）は、比較器１６０から受け取った差分信号に基づいて、ヒータ２８に流す電流Ｉを出力する。
【００７７】
以上のように構成された本実施の形態に係る光フェーズドアレイ１０では、裏面より出射された参照光ＬＲをＰＳＤ１４によりモニタし、ＰＳＤ１４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、該誤差信号を電流駆動回路１８により電流Ｉに変換し、該電流Ｉによって位相変調部１２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１０の投光光ＬＴの偏向角を制御している。このことにより、本実施の形態に係る光フェーズドアレイ１０では、周囲温度等の環境変化による投光光ＬＴの偏向角の変動を抑制している。
【００７８】
次に、図１０及び図１１を参照して、本実施の形態に係る回折格子１２０について説明する。図１０及び図１１は、さまざまな形態の回折格子１２０の構成例を示す断面図である。
【００７９】
図１０（ａ）は、回折格子１２０の一形態である回折格子１２０ａを示している。図１０（ａ）に示すように、回折格子１２０ａは、格子部Ｇ（分割コア領域）、コア１２２、及びクラッド１２４を含んで構成され、図示しない基板上に形成されている。
【００８０】
コア１２２及びクラッド１２４によって図９に示す導波路３０が構成されている。コア１２２を伝播してきたレーザ光源２０からの光は、格子部Ｇに光結合し、投光光ＬＴの一部として＋Ｚ方向（表面側）に出射される。一方、格子部Ｇからは副次的な光が参照光ＬＲとして−Ｚ方向（裏面側）に出射される。参照光ＬＲは、光路方向に進むにつれて集光され、所定の距離だけ進むとスポット状になる。このように、本実施の形態に係る回折格子１２０ａは、表面側から投光光ＬＴを出射すると共に、裏面側から上述した負帰還制御のための負帰還信号の信号源となるスポット状の参照光ＬＲを出射するように構成されている。
【００８１】
図１０（ｂ）は、回折格子の他の形態である回折格子１２０ｂを示している。回折格子１２０ｂは、回折格子１２０ａと比較して、参照光ＬＲの光量を減少させ、その分投光光ＬＴの光量を増加させた形態である。図１０（ｂ）に示すように、回折格子１２０ｂは、格子部Ｇ、コア１２２、クラッド１２４、及び高屈折率部１２６（調整部）を含んで構成されている。
【００８２】
高屈折率部１２６の屈折率はクラッド１２４より大きく、コア１２２より小さく設定されている。このように、コア１２２及び格子部Ｇの上部に高屈折率部１２６を設けることにより、参照光ＬＲに対する投光光ＬＴの比率を高くすることができる。また、高屈折率部１２６の屈折率を調整することにより、投光光ＬＴと参照光ＬＲとの比率を変えることができる。
【００８３】
図１０（ｃ）は、回折格子の他の形態である回折格子１２０ｃを示している。回折格子１２０ｃは、投光光ＬＴ、参照光ＬＲの光量を調整可能に構成された形態である。図１０（ｃ）に示すように、回折格子１２０ｃは、格子部Ｇ、コア１２２、クラッド１２４、及び反射部１２８（調整部）を含んで構成されている。
【００８４】
回折格子１２０ｃでは、格子部Ｇと反射部１２８の距離を変化させて、格子部Ｇに伝播してくる光の反射部１２８に対する位相を調整することにより、格子部Ｇに伝播してくる光の反射率を変えることができる。従って、該反射率を高くすれば投光光ＬＴの光量を増加させ、該反射率を低くすれば参照光ＬＲの光量を増加させることができる。
【００８５】
図１１は、回折格子の他の形態である回折格子１２０ｄを、ＰＳＤ１４と共に示す図である。回折格子１２０ｄは、上記の各回折格子（回折格子１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）と比較して、参照光ＬＲの光路長を長くした形態である。図１１に示すように、回折格子１２０ｄは、格子部Ｇ、コア１２２、クラッド１２４、スペーサ１３０、及び反射膜１３４を含んで構成されている。
【００８６】
スペーサ１３０は入力光Ｐｉｎに対し透明な材料で形成され、参照光ＬＲが伝播する格子部ＧからＰＳＤ１４までの光路長を長くする機能を有している。スペーサ１３０の一端面には反射膜１３４が形成されており、別の一端面にＰＳＤ１４が光結合されている。反射膜１３４は、例えばスペーサ１３０にアルミニウム等の金属を蒸着して形成することができる。
【００８７】
回折格子１２０ｄでは、コア１２２を伝播し、格子部Ｇで裏面に放射された参照光ＬＲは、反射膜１３４で反射され、スペーサ１３０を伝播してＰＳＤ１４の受光面に入射する。回折格子１２０ｄでは参照光ＬＲの光路長が長くなるように構成されているので、参照光ＬＲをスポット状に集光させるのにより適した構造となっている。
【００８８】
次に、図１２を参照して、本実施の形態に係る回折格子１２０における投光光ＬＴの波面の方向について説明する。図１２では、回折格子１２０ａを例示して説明するが、考え方は回折格子１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄでも同様である。
【００８９】
図１２に示すように、図示しない基板上に形成されたコア１２２、クラッド１２４を備えた回折格子１２０ａの下部にはスペーサ１３０が配置され、スペーサ１３０の下部にＰＳＤ１４が光結合されている。
【００９０】
図１２に示すように、コア１２２の中心を通る法線ｈから測った投光光ＬＴの方向の角度（偏向角）をθ、法線ｈから測った参照光ＬＲの方向の角度（偏向角）をθ’とする。この場合、ヒータ２８によって光フェーズドアレイ１０の伝播光の位相を変化させると、投光光ＬＴ及び参照光ＬＲの波面の方向が、図１２におけるＹ−Ｚ平面内で変化する。つまり、投光光ＬＴの偏向角θ、参照光ＬＲの偏向角θ’が同じ比率で変化する。コア１２２（格子部Ｇ）の上側、下側の構造が同じであれば、θ≒θ’であるが、異なる場合には予め相互の変換係数を求めておくことにより、相互に変換可能である。
【００９１】
スペーサ１３０によって所定の光路長だけ進行した参照光ＬＲは、ＰＳＤ１４の受光面上に光のスポットを形成する。コア１２２の下面からＰＳＤ１４の受光面までの距離をｄとすれば、法線ｈとＰＳＤ１４の受光面との交点Ｏから測った光のスポットの位置は、ｄｓｉｎ（θ’）で表わされる。このようにして、このＰＳＤ１４の受光面上の光のスポットの位置から参照光ＬＲの波面の方向、すなわち投光光ＬＴの波面の方向を知ることができる。
【００９２】
図１３を参照して、光フェーズドアレイ１０における投光光ＬＴの波面の方向の制御について、より詳細に説明する。図１３には、８本の導波路３０、各導波路３０上に配置されたヒータ２８を構成する電極１３２−１〜１３２−８を図示している。
【００９３】
図１３においては、電極１３２−１〜１３２−８に流す電流を異ならせ、８本の導波路３０の各々に付与する熱を線形的に増加させている。電極１３２−１〜１３２−８の上流側におけるレーザ光源２０からの伝播光の位相面を、図１３に示すようにＷ０とすると、８本の導波路３０の各々から出射される光の位相面は、Ｐ１〜Ｐ８のように変化する。この位相面Ｐ１〜Ｐ８が合成されて投光光ＬＴの波面を形成する。この波面は、図１３に示すように、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４と順次伝播される。この波面Ｗ１〜Ｗ４の伝播方向Ｄが、投光光ＬＴの出射方向である。光フェーズドアレイ１０では、電極１３２−１〜１３２−８に流す電流を変化させることにより、投光光ＬＴの伝播方向Ｄを変化させることができる。
【００９４】
次に、図１４を参照して、光フェーズドアレイ１０の応用形態の一例として、光フェーズドアレイ１０を車載用のレーザレーダに適用した場合の形態について説明する。
【００９５】
図１４（ａ）に示すように、光フェーズドアレイ１０を用いたレーザレーダ１は、例えば車両２の前方に設置される。車両の進行方向を方向Ｈとすると、レーザレーダ１からの投光光ＬＴの方向は、方向Ｈの両側に偏向角θで変化する。この偏向角θがレーザレーダ１の走査角度であり、偏向角θは、図１２に示す偏向角θに対応している。
【００９６】
ここで、図１４（ｂ）に示すように、方向Ｈを偏向角θの原点（θ＝０°）とすると、偏向角θ（走査角度）は、最大値θｍａｘから最小値θｍｉｎの間で変化する。θｍａｘ及びθｍｉｎの具体的な値は、一例として、θｍａｘ＝＋３０°、θｍｉｎ＝−３０°である。
【００９７】
レーザレーダ１の走査角度は、時間に対して図１４（ｃ）に示すように変化する。本実施の形態に係るレーザレーダ１では、光フェーズドアレイ１０を用いて走査角度を負帰還制御しているので、温度等の環境の変化に対する走査角度の変動を抑制することが可能となっている。
【００９８】
以上詳述したように、本実施の形態に係る光フェーズドアレイによれば、位相変化量を個別にかつ線形に変化させる個別電極を配置した位相変調部を備えると共に、回折格子からの参照光により位相変調部の電極に流す電流を負帰還制御しているので、環境の変化に対する偏向角の変動がより抑制され、偏向角がより安定して線形に変化する光フェーズドアレイを提供することができる。
【００９９】
［第６の実施の形態］
図１５を参照して、本実施の形態に係る光アンテナ４０について説明する。図１５（ａ）に示すように、光アンテナ４０は、光集積回路４２、ＰＳＤ１４ａ、検出回路１６ａ、誤差増幅回路２２、及び電流駆動回路１８を含んで構成されている。
【０１００】
本実施の形態に係る光集積回路４２は、一例として、入力光Ｐｉｎを生成するレーザ光源と、図８に示す光アンテナ３００が集積化されている。
【０１０１】
本実施の形態に係るＰＳＤ１４ａは、４つの出力端子を有する２次元ＰＳＤであり、ＰＳＤ１４ａに入射された光のスポットの２次元的な位置を特定する電流信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４（位置信号）を該４つの出力端子から出力する。
【０１０２】
検出回路１６ａは、ＰＳＤ１４ａから上記４つの電流信号を受け取り、受け取った４つの電流信号Ｉ１〜Ｉ４に対して演算処理を施し、ＰＳＤ１４ａの受光面上の位置情報（２次元の座標値Ｘ、Ｙ）を算出する。
【０１０３】
誤差増幅回路２２は、検出回路１６ａから座標値Ｘ，Ｙを受け取り、受け取った座標値Ｘ、Ｙと目標値（目標位置）とを比較し、誤差信号ｅを生成する。
【０１０４】
電流駆動回路１８は、誤差増幅回路２２から誤差信号ｅを受け取り、受け取った誤差信号ｅに基づいて、ヒータの電極（電極部６０（図１参照）及び電極部３３０（図８参照））に流す電流を生成する。
【０１０５】
図１５（ｂ）を参照して、検出回路１６ａが実行する演算処理について、より詳細に説明する。図１５（ｂ）は、検出回路１６ａのブロック図を、ＰＳＤ１４ａと共に図示したものである。図１５（ｂ）に示すように、検出回路１６ａは、４つのバッファ１６８、及び演算部１７０を含んで構成されている。
【０１０６】
４つのバッファ１６８は、電流信号Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４の各々をバッファリングし、各々電圧信号である座標演算信号ＵＬ、ＵＲ、ＬＲ、ＬＬに変換する。
【０１０７】
演算部１７０は、図１５（ｂ）に示すように加算器、除算器、減算器を備え、座標演算信号ＵＬ、ＵＲ、ＬＲ、ＬＬに演算処理を施して座標値Ｘ、Ｙを算出する。演算部１７０によって実行される演算内容は、以下のとおりである。すなわち、まず、（式１）、（式２）、（式３）により、ΔＸ、ΔＹ、Ａを算出する。
ΔＸ＝（ＬＲ＋ＵＲ）−（ＬＬ＋ＵＬ）  ・・・  （式１）
ΔＹ＝（ＵＬ＋ＵＲ）−（ＬＲ＋ＬＬ）  ・・・  （式２）
Ａ＝ＬＲ＋ＵＲ＋ＬＬ＋ＵＬ  ・・・（式３）
【０１０８】
次に、以下に示す（式４）、（式５）によって、座標値Ｘ、Ｙを算出する。
Ｘ＝ΔＸ／Ａ  ・・・  （式４）
Ｙ＝ΔＹ／Ａ  ・・・  （式５）
（式４）及び（式５）で算出された座標値Ｘ、Ｙが誤差増幅回路２２に送られ、目標値と比較されて誤差信号ｅが生成される。
【０１０９】
以上、詳述したように、本実施の形態に係る光アンテナによれば、位相変化量を個別にかつ線形に変化させる個別電極を配置した位相変調部を備えると共に、回折格子からの参照光により位相変調部の電極に流す電流を負帰還制御しているので、環境の変化に対する偏向角の変動がより抑制され、偏向角がより安定して線形に変化する光アンテナを提供することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１        レーザレーダ
２        車両
１０      光フェーズドアレイ
１２、１２ａ  位相変調部
１４、１４ａ  ＰＳＤ
１６、１６ａ  検出回路
１８      電流駆動回路
２０      レーザ光源
２２      誤差増幅回路
２４      光集積回路
２６      負帰還部
２８      ヒータ
３０      導波路
４０      光アンテナ
４２      光集積回路
５０、５０−１〜５０−４  光フェーズドアレイ
５２      回折格子アレイ
５４      位相変調部
５６      ＭＭＩカプラ
５８      導波路
６０      電極部
６１−１、６１−２  引出配線
６２−１、６２−２  パッド
６４−１〜６４−８  導波路
６６−１〜６６−８  個別電極
８０      光フェーズドアレイ
８２−１、８２−２  パッド
８４−１、８４−２  引出配線
８６−１〜８６−８  個別電極
９０      位相変調部
９２      電極部
１２０−１〜１２０−８  回折格子
１２０ａ〜１２０ｄ  回折格子
１２２    コア
１２４    クラッド
１２６    高屈折率部
１２８    反射部
１３０    スペーサ
１３２−１〜１３２−８  電極
１３４    反射膜
１６０    比較器
１６２、１６４    バッファ
１６６    除算器
１６８    バッファ
１７０    演算部
２００    ２次元光フェーズドアレイ
２０２    ＳＯＡ
２０４、２０６  光フィルタ
２０８    アウトカプラ
２１０、２１２、２１４、２１６  導波路
２５０    光源
３００    光アンテナ
３０２−１、３０２−２、３０２−３  Ｙ分岐
３０４−１、３０４−２  パッド
３０６−１、３０６−２  引出配線
３０８−１、３０８−２、３０８−３、３０８−４  個別電極
３１０、３１２、３１４、３１６、３１８、３２０、３２２  導波路
３３０    電極部
Ｄ、Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｘ、Ｄｙ  伝播方向
ｅ        誤差信号
Ｇ        格子部
Ｈ        方向
ＬＴ      投光光
ＬＲ      参照光
Ｍ１、Ｍ２  反射面
Ｐｉｎ    入力光
Ｐｏｕｔ  出力光
Ｗ１〜Ｗ４、Ｗａ１〜Ｗａ３、Ｗｂ１〜Ｗｂ３  波面
Ｓｘ、Ｓｙ  角度範囲
Δφ      位相変化量
θ、θ’  偏向角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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