光合波器、光合波部件、可见光光源模块及光学引擎的制作方法

本发明涉及光合波器、光合波部件、可见光光源模块及光学引擎。本技术基于在2023年3月29日申请于日本的特愿2023－053015号主张优先权，并将其内容引用于此。

背景技术：

1、目前，在vr(virtual reality：虚拟现实)及ar(augmented reality：增强现实)等xr技术中正在研究眼镜型终端。特别是近年来，通过将二维扫描的光在用户的视网膜上成像，而使使用者辨识图像的视网膜扫描显示器备受关注。在视网膜扫描显示器中，通常将从与r(红色)、g(绿色)、b(蓝色)的各颜色对应的led(light emitting diode，发光二极管)或ld(laser diode，激光二极管)等光源射出的三种颜色的可见光在一个光轴上合波。被合波的三种颜色的可见光被传送到图像显示部。图像显示部对被传送的光进行二维扫描并将其入射到使用者的瞳孔中。通过该入射光在使用者的视网膜上成像，使用者辨识图像。在该情况下，视网膜为显示图像的屏幕。

2、例如，在专利文献1中公开有使用了马赫－曾德尔型光调制器的视网膜投影型显示器的结构。

3、在专利文献1所公开的视网膜投影型显示器中，多个光波导在射出部接近，但未进行合波，因此，每个波长的光轴不同，射出光的控制变得复杂。

4、另外，虽然要求与可见光调制器可连接或可集成且可以调整rgb的颜色平衡的光合波器，但目前完全没有研究。

5、但是，在专利文献1中，仅在射出部接近而不能合波。因此，每个波长的光轴不同，因此，射出光的控制变得复杂。

6、另外，在专利文献2中公开有使用了铌酸锂膜的可见光的调制器。虽然要求与使用了铌酸锂膜的可见光调制器可连接或可集成的rgb光合波器，但尚未研究。

7、关于可见光的合波，通常研究定向耦合器(例如，参照专利文献3)。它们由玻璃系材料构成，稳定性优异，但在使用△n大的铌酸锂基板的情况下，耦合长变长，不能小型化。

8、在专利文献4及专利文献5中公开有使用了mmi(多模干涉计)的rgb合波器的结构，但均为玻璃系的材料，对于使用了铌酸锂膜的结构未完全公开。

9、期望从光合波器射出的rgb的光以单模射出。另外，单模的光在光传播时不会引起模分散，因此，与多模的光相比，光的传播损耗小，传播速度快，故而优选。但是，对于除去多模而能够以单模射出的光合波器、即可以搭载于眼镜型终端等的小型的光合波器没有具体的提出。

10、现有技术文献

11、专利文献

12、专利文献1：日本专利第6728596号公报

13、专利文献2：日本专利第6787397号公报

14、专利文献3：日本专利第6572377号公报

15、专利文献4：日本特开2012－48071号公报

16、专利文献5：日本特开2020－27170号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、本发明是鉴于上述课题而创建的，其目的在于，提供与使用了铌酸锂膜的光调制器可连接或可集成且除去多模而能够以单模射出的光合波器、光合波部件、可见光光源模块及光学引擎。

3、用于解决问题的技术方案

4、为了解决上述课题，本发明提供以下的技术方案。

5、本发明的方式1提供一种光合波器，对波长不同的多个可见光进行合波，其具备：多个光入射口，其能够分别入射所述多个可见光；一个光射出口，其能够将所述多个可见光全部合波并射出；一级或多级光合波部，其连接有光输入侧光波导和光输出侧光波导；至少一个各可见光用的高阶模式(高次模/higher order mode)除去部，其用于对所述多个可见光中的每一个除去高阶模式，所述光合波部和所述各可见光用的高阶模式除去部被配置为所述多个可见光各自的可见光仅通过所述可见光用的高阶模式除去部、或仅通过所述可见光用的高阶模式除去部和波长比所述可见光的波长短的可见光用的高阶模式除去部。

6、本发明的方式2在方式1的光合波器中，所述波长不同的多个可见光是峰值波长为380nm～500nm的蓝色光、峰值波长为500nm～600nm的绿色光、以及峰值波长为600nm～830nm的红色光，所述蓝色光仅通过蓝色光用的高阶模式除去部，所述绿色光仅通过绿色光用的高阶模式除去部、或仅通过绿色光用的高阶模式除去部和蓝色光用的高阶模式除去部，所述红色光仅通过红色光用的高阶模式除去部、或仅通过红色光用的高阶模式除去部和绿色光用的高阶模式除去部、或通过红色光用的高阶模式除去部、绿色光用的高阶模式除去部以及蓝色光用的高阶模式除去部。

7、本发明的方式3在方式1或方式2的光合波器中，所述光合波部由2输入1输出的第一多模干涉型合波部和2输入1输出的第二多模干涉型合波部构成，所述红色光用的光波导和所述绿色光用的光波导与所述第一多模干涉型合波部的光输入侧连接，与所述第一多模干涉型合波部的光输出侧连接的光波导和所述蓝色光用的光波导与所述第二多模干涉型合波部的光输入侧连接，与所述第二多模干涉型合波部的光输出侧连接的光波导与所述光射出口连接。

8、本发明的方式4在方式3的光合波器中，蓝色光用的高阶模式除去部配置于将所述第二多模干涉型合波部的光输出侧和所述光射出口连接的光波导中。

9、本发明的方式5在方式3的光合波器中，蓝色光用的高阶模式除去部配置于将所述第二多模干涉型合波部的光输入侧和蓝色光用的所述光入射口连接的光波导中。

10、本发明的方式6在方式1或方式2的光合波器中，所述光合波部由2输入1输出的第一多模干涉型合波部和2输入1输出的第二多模干涉型合波部构成，所述红色光用的光波导和所述蓝色光用的光波导与所述第一多模干涉型合波部的光输入侧连接，与所述第一多模干涉型合波部的光输出侧连接的光波导和所述绿色光用的光波导与所述第二多模干涉型合波部的光输入侧连接，与所述第二多模干涉型合波部的光输出侧连接的光波导与所述光射出口连接。

11、本发明的方式7在方式6的光合波器中，蓝色光用的高阶模式除去部配置于将所述第二多模干涉型合波部的光输出侧和所述光射出口连接的光波导中。

12、本发明的方式8在方式6的光合波器中，蓝色光用的高阶模式除去部配置于将所述第一多模干涉型合波部的光输出侧和所述第二多模干涉型合波部的光输入侧连接的光波导中。

13、本发明的方式9在方式6的光合波器中，蓝色光用的高阶模式除去部配置于将所述第一多模干涉型合波部的光输入侧和蓝色光用的所述光入射口连接的光波导中。

14、本发明的方式10在方式1或方式2的光合波器中，所述光合波部由2输入1输出的第一多模干涉型合波部和2输入1输出的第二多模干涉型合波部构成，所述绿色光用的光波导和所述蓝色光用的光波导与所述第一多模干涉型合波部的光输入侧连接，与所述第一多模干涉型合波部的光输出侧连接的光波导和所述红色光用的光波导与所述第二多模干涉型合波部的光输入侧连接，与所述第二多模干涉型合波部的光输出侧连接的光波导与所述光射出口连接。

15、本发明的方式11在方式10的光合波器中，蓝色光用的高阶模式除去部配置于将所述第二多模干涉型合波部的光输出侧和所述光射出口连接的光波导中。

16、本发明的方式12在方式10的光合波器中，蓝色光用的高阶模式除去部配置于将所述第一多模干涉型合波部的光输出侧和所述第二多模干涉型合波部的光输入侧连接的光波导中。

17、本发明的方式13在方式10的光合波器中，蓝色光用的高阶模式除去部配置于将所述第一多模干涉型合波部的光输入侧和蓝色光用的所述光入射口连接的光波导中。

18、本发明的方式14在方式1或2的光合波器中，所述光合波部由3输入1输出的多模干涉型合波部构成，所述红色光用的光波导、所述绿色光用的光波导、以及所述蓝色光用的光波导与所述3输入1输出的多模干涉型合波部的光输入侧连接，与所述3输入1输出的光输出侧连接的光波导与所述光射出口连接。

19、本发明的方式15在方式14的光合波器中，蓝色光用的高阶模式除去部配置于将所述3输入1输出的多模干涉型合波部的光输出侧和所述光射出口连接的光波导中。

20、本发明的方式16在方式1～15中任一项的光合波器中，所述高阶模式除去部由弯曲波导构成。

21、本发明的方式17在方式16的光合波器中，所述弯曲波导的线宽为2.0μm以下。

22、本发明的方式18在方式16或17的光合波器中，所述弯曲波导的线宽为0.2μm以上。

23、本发明的方式19在方式1～18中任一项的光合波器中，所述光合波部由1级或多级多模干涉型光合波部构成。

24、本发明的方式20提供一种光合波部件，其具备由与铌酸锂不同的材料构成的基板、和形成于所述基板的主面的由铌酸锂膜构成的光合波功能层，将方式1～19中任一项的光合波器形成于所述光合波功能层。

25、本发明的方式21提供一种可见光光源模块，其具备方式20的光合波部件、和射出由所述光合波部件合波的可见光的多个可见光激光光源。

26、本发明的方式22提供一种带光调制功能的光合波部件，其具备方式20的光合波部件、和与所述光合波部件连接并将从多个可见光激光光源射出的多个可见光引导至所述光合波部件的马赫－曾德尔型光调制器。

27、本发明的方式23提供一种可见光光源模块，其具备方式22的带光调制功能的光合波部件、和射出由所述带光调制功能的光合波部件合波的可见光的多个可见光激光光源。

28、本发明的方式24提供一种光学引擎，其具备方式21的可见光光源模块、和将从所述可见光光源模块射出的光以图像显示的方式改变角度进行反射的光扫描反射镜。

29、本发明的方式25提供一种光学引擎，其具备方式23的可见光光源模块、和将从所述可见光光源模块射出的光以图像显示的方式改变角度进行反射的光扫描反射镜。

30、发明效果

31、根据本发明，能够提供与使用了铌酸锂膜的光调制器可连接或可集成且除去多模而能够以单模射出的光合波器。