DE3627984A1

DE3627984A1 - Optischer kopf

Info

Publication number: DE3627984A1
Application number: DE19863627984
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nishihara; Toshiaki Suhara; Shiro Hine; Natsuro Tsubouchi; Keizo Kono
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-09-02
Filing date: 1986-08-18
Publication date: 1987-03-19
Also published as: DE3627984C2; JPS6254203A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Kopf, der insbesondere zum Lesen von Information auf den sogenannten optischen Platten und zur optischen Wiedergabe von Informa tion benutzt wird.

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm eines konventionellen optischen Kopfes vom IC-Typ (Integrated Circuit). In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Substrat, 2 eine Puf ferschicht, 3 eine Wellenleiterschicht aus einem dünnen di elektrischen Film und 4 eine Halbleiterlaserdiode. Damit das Licht von der Laserdiode 4 zu der Wellenleiterschicht 3 wirksam geführt wird, muß die Oberfläche zur Diodenbefesti gung der Wellenleiterschicht 3 fehlerlos und glatt und im rechten Winkel zu der Wellenleiterschicht 3 sein. Daher wird die Diodenbefestigungsoberfläche manuell poliert, so daß sie optisch eben wird.

Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Sammellinse, 6 einen Strah lenteiler zum Trennen des einfallenden Lichtes von dem re flektierten Licht, 7 einen sammelnden Gitterkoppler, der Licht von der Wellenleiterschicht 3 nimmt, es dem Außenraum zuführt zum Sammeln und das reflektierte Licht von dem Sam melpunkt in die Wellenleiterschicht führt. Diese sind auf der Wellenleiterschicht 3 gebildet. Bezugszeichen 8 bezeich net einen Strahl, 9 einen Photodetektor, der von dem Strah lenteiler 6 gebrochenes Licht in ein elektrisches Signal umwandelt, 12 eine Platte und 13 auf der Platte 12 gebildete Speichervertiefungen.

Im folgenden wird der Betrieb beschrieben. Licht von der Halbleiterlaserdiode 4 wird in paralleles Licht durch die Sammellinse 5 umgewandelt, dann geht es durch den Strahlen teiler 6 und wird durch den sammelnden Gitterkoppler 7 so gesammelt, daß ein Fleck auf der Platte 12 gebildet wird. Das von der Platte 12 reflektierte Licht geht wieder durch den sammelnden Gitterkoppler 7 und wird um 90° durch den Strahlenteiler 6 abgelenkt und wird dem Photodetektor 9 zu geführt. Das Lichtsignal wird in ein elektrisches Signal durch den Photodetektor 9 umgewandelt.

Solche konventionelle Einrichtung wird durch die folgenden Schritte erzeugt. Eine Pufferschicht 2 wird auf einem Sub strat 1 gebildet; die Wellenleiterschicht aus einem dielek trischen dünnen Film wird darauf aus einem Material mit einem höheren Brechungsindex als die Pufferschicht 2 gebil det; eine andere dielektrische Schicht wird darauf gebildet. Unnötige Bereiche dieser dielektrischen Schicht werden durch eine Technik des Aussetzens einem Elektronenstrahl entfernt, durch eine Atztechnik oder ähnliches, damit optische Ele mente, wie Sammellinse 5, Strahlenteiler 6, sammelnder Git terkoppler 7 usw. gebildet werden.

In einem wie oben beschrieben gebildeten, herkömmlichen opti schen Kopf wird das Licht von der Halbleiterlaserdiode 4 zu jedem der Elemente durch die Wellenleiterschicht aus dem dielektrischen dünnen Film geführt. Damit soviel Licht wie möglich von der Halbleiterlaserdiode zu der Wellenleiter schicht 4 geführt wird, muß die Endoberfläche der Wellenlei terschicht 3 auf der der Halbleiterlaserdiode zugewandten Seite, das ist die Diodenbefestigungsoberfläche, rechtwink lig zu der Wellenleiterschicht 3 sein, und sie muß fehlerlos und eben glatt sein. Folglich muß die Endoberfläche so po liert werden, daß sie optisch glatt wird, und solches Prä zisionspolieren beruht auf manueller Tätigkeit. Da dies der Fall ist, können nicht alle Herstellungsschritte eines kon ventionellen optischen Kopfes automatisiert werden, daher ist die Massenproduktion von ihnen schwierig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die oben aufgeführten Probleme zu überwinden, einen optischen Kopf vorzusehen, der für die Massenproduktion geeignet ist, und insbesondere bei dem die Genauigkeit der flachen Oberfläche, die für die An bringung der Diode nötig ist, erzielt werden kann, ohne daß präzises Polieren erforderlich ist, um die Diodenbefesti gungsoberfläche optisch eben zu machen.

Erfindungsgemäß wird ein Einkristallmaterial als Substrat benutzt, und die Endoberfläche der Wellenleiterschicht aus dielektrischem dünnen Film, die mit dem Teil der Oberfläche des Substrates ausgerichtet ist, der leicht gespalten wer den kann, wird als Befestigungsoberfläche für die Halblei terlaserdiode benutzt. Die Seite des Substrates und die Diodenbefestigungsendoberfläche der darauf gebildeten Wel lenleiterschicht sind geeignet, senkrecht zu der Richtung des einfallenden Laserlichtes zu stehen und eben mit der vorgeschriebenen Genauigkeit zu sein, indem das Substrat auf der Seite der Laserdiodenbefestigungsoberfläche gespal ten wird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht es, die Effek tivität der Überführung des einfallenden Laserlichtes in die Wellenleiterschicht zu verbessern, wodurch effektives Schreiben von Informationen ermöglicht wird. Zusätzlich wird manuelles Polieren der Laserdiodenbefestigungsoberfläche überflüssig, so daß die Einrichtung bei niedrigen Kosten durch Massenproduktion hergestellt werden kann.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines konventionellen optischen Kopfes;

Fig. 2 ein schematisches Diagramm einer erfindungsgemäs sen Ausführungsform eines optischen Kopfes;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Hauptbereiches der in Fig. 2 gezeigten Einrichtung;

Fig. 4 und 5 vergrößerte Ansichten der Hauptbereiche anderer erfindungsgemäßer Ausführungsformen.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines optischen Kopfes und Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteiles davon. In den Figuren bedeutet das Bezugszeichen 11 eine Befestigungs oberfläche für einen Halbleiterlaser, 11 a eine Wandoberflä che der Wellenleiterschicht 3 aus dielektrischem dünnen Film, die parallel zu der Befestigungsoberfläche 11 für den Halbleiterlaser und senkrecht zu dem Substrat 1 ist, und 14 eine optische Achse des Laserlichtes. In allen Zeichnungen bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Teile.

In der Figur bedeutet 10 ein Substrat, 20 eine Puffer schicht, 30 eine Wellenleiterschicht aus dielektrischem dün nen Film, 40 eine Halbleiterlaserdiode, 50 eine Sammellinse, 60 einen Strahlenteiler, 70 einen sammelnden Gitterkoppler, 80 einen Strahl und 90 einen Photodetektor. Diese sind ähn lich denen einer konventionellen oben beschriebenen Einrich tung, mit der Ausnahme, daß das Substrat 10 ein Einkristall substrat ist.

Im folgenden wird die Herstellung der Einrichtung beschrie ben. Zuerst wird ein Einkristallsubstrat 10 vorbereitet; eine Pufferschicht 20 wird auf dem Substrat 10 mit Hilfe von Oxidation, Nitrisation, CVD (Chemisches Abscheiden aus der Dampfphase), Verdampfen oder Zerstäuben vorgesehen; weiter wird eine Wellenleiterschicht 30 aus dielektrischem dünnen Film mit Hilfe von CVD, Verdampfen, Zerstäuben oder ähnli chem gebildet. Optische Elemente, wie Collimatorlinse 50, Strahlenteiler 60, sammelnder Gitterkoppler 70 und ähnliches werden gebildet, indem sie zuerst auf einer anderen Wellen leiterschicht aus dielektrischem dünnen Film gezogen werden, die auf der Wellenleiterschicht 30 aus dielektrischem dünnen Film durch Photolithographie oder direktes Ziehen durch einen Elektronenstrahl gebildet ist, und dann bei Entfernen von unnötigen Teilen durch anisotropes Plasmaätzen oder ähn lichem. Der Bereich, wo das Laserlicht eintritt, wird durch Photolithographie gezogen und dann durch ein isotropes Plas maätzen oder ähnliches, wie in Fig. 3 gezeigt ist, entfernt. Folglich wird die Wandoberfläche 11 a rechtwinklig zu dem Substrat 10. Die Pufferschicht 20 als auch die Wellenleiter schicht 30 aus dielektrischem dünnen Film kann während die ses Ätzens entfernt werden.

Die ausgehende Leistung der Halbleiterlaserdiode 40 muß wirksam zu der Wellenleiterschicht 30 aus dielektrischem dünnen Film geleitet werden. Daher muß die Oberfläche der Wellenleiterschicht 30 aus dielektrischem dünnen Film, an der die Halbleiterlaserdiode befestigt ist, fehlerlos glatt, senkrecht zu der Wellenleiterschicht 30 aus dielektrischem dünnen Film sein. Folglich wird in dieser Ausführungsform ein Einkristallmaterial als Substrat 10 benutzt, und die Oberfläche des Substrates 10, die leicht gespalten werden kann, wird als Anbringungsoberfläche für die Laserdiode der Wellenleiterschicht 30 ausgewählt. Wenn das Substrat 10 ge spalten ist, werden die Spaltoberfläche und Endoberfläche der Pufferschicht 20 und die Wellenleiterschicht 30 aus di elektrischem dünnen Film, die mit der Spaltoberfläche ausge richtet sind, präzise eben. Durch Entfernen von unnötigen Teilen der Wellenleiterschicht 30 aus dielektrischem dünnen Film und, falls notwendig, der Pufferschicht 20 durch aniso tropes Ätzen oder ähnlichem, kann die Wandoberfläche 11 a mit der vorgeschriebenen Genauigkeit, die im rechten Winkel zu der Einfallrichtung des Laserlichtes und parallel zu der Spaltoberfläche des Substrates 10 steht, leicht gebildet werden. Folglich wird der Schritt der manuellen Poliertätig keit überflüssig, wodurch automatische Herstellung und Mas senproduktion der Einrichtung ermöglicht werden, dadurch werden die Kosten der Einrichtung gesenkt. Zusätzlich tritt das Laserlicht sehr wirksam senkrecht zu der Wellenleiter schicht 30 aus dielektrischem dünnen Film ein, so daß die Eintrittswirksamkeit des Laserlichtes erhöht werden kann. Wenn die Wellenleiterschicht 30 aus dielektrischem dünnen Film oder beide, die Wellenleiterschicht 30 und die Puffer schicht 20, rechteckig wie in Fig. 3 gezeigt, entfernt wer den, kann der Befestigungsbereich der Halbleiterlaserdiode leicht angeordnet werden.

Die Wandoberfläche 11 a der Wellenleiterschicht 30, die senk recht zu der Oberfläche 11 für die Diodenbefestigung ist, und in die das Laserlicht eintritt, kann gebildet werden, indem die gesamte Wandoberfläche 11 b der Oberfläche 11 zur Diodenbefestigung zurückgenommen wird, und indem dann das selbe Rechteck, wie in Fig. 4 gezeigt ist, entfernt wird.

Ebenfalls kann die Wandoberfläche 11 b allein als Oberfläche für das einfallende Laserlicht, wie in Fig. 5 gezeigt ist, ausgebildet werden.

Claims

1. Optischer Kopf zum optischen Lesen von Information mit einem Substrat (10);
einer auf der Oberfläche des Substrates (10) gebildeten di elektrischen Wellenleiterschicht (30) zum Führen von Licht;
einer an eine Endoberfläche der dielektrischen Wellenleiter schicht (30) angekoppelten Halbleiterlaserdiode (40) zum Einführen von Laserlicht in die Wellenleiterschicht (30) als die Information, dadurch gekennzeichnet
daß das Substrat (10) aus einem Ein-Kristall-Material mit einer leicht zu spaltenden Oberfläche (11) gebildet ist, und
daß die Endoberfläche (11 a) der Wellenleiterschicht (30), an die die Halbleiterlaserdiode (40) gekoppelt ist, recht winklig zu und ausgerichtet mit der leicht zu spaltenden Oberfläche (11) ist.

2. Optischer Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endoberfläche (11 a) zur Halbleiterlaserdiodenbefe stigung von der leicht zu spaltenden Oberfläche (11) um einen vorbestimmten Abstand nach innen eingezogen ist.

3. Optischer Kopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil, der dem Befestigungsteil der Halbleiter laserdiode (40) entspricht, der Endoberfläche (11 a) der Wellenleiterschicht (30) für die Halbleiterlaserdiodenbefe stigung nach innen eingezogen ist.

4. Optischer Kopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn zeichnet durch:
einen sammelnden Gitterkoppler (70), der aus einer Gruppe von in irregulären Abständen auf der dielektrischen Wellen leiterschicht (30) gebildeten Kurven zusammengesetzt ist zum Sammeln des in die Wellenleiterschicht (30) eingeführten Laserlichtes auf einen Punkt auf dem informationsspeichern den Medium, und
einem Photodetektor (90) zum Auffangen des Lichtes, das von dem informationsspeichernden Medium reflektiert und durch den sammelnden Gitterkoppler (70) gegangen ist, und zum Um wandeln des Lichtes in ein elektrisches Signal.