JP2000222769A - 光導波路素子及び光ピックアップ - Google Patents

光導波路素子及び光ピックアップ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２つの波長に対応して情報記録媒体に共用可
能であり、構成が簡単で小型化が容易な光導波路素子及
び当該光導波路素子を含む光ピックアップを提供する。 【解決手段】 ＣＤ用の波長７８０ｎｍの光ビームは第
４グレーティング３４、第３導波層２２、第３グレーテ
ィング３３を経て情報記録媒体に照射され、反射された
光ビームが第２グレーティング３２により第２導波層１
９に入力結合されて第３受光部４３に達する。ＤＶＤ用
の波長６５０ｎｍの光ビームは往路復路分離膜２４によ
り情報記録媒体に照射され、反射された光ビームが第１
グレーティング３１により第１導波層１６に入力結合さ
れて第２受光部４２に達する。各グレーティングを透過
した光ビームは直下の第１受光部４１に達し、ＲＦ信号
とＤＶＤ用のトラッキングエラー信号が生成される。ま
た、第２受光部４２では、ＤＶＤ用のフォーカスエラー
信号が生成され、第３受光部４３では、ＣＤ用のフォー
カスエラー信号と３ビーム法によるトラッキングエラー
信号が生成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に光導波路
が積層された光導波路素子を用いた光ピックアップに関
し、特に、互いに波長が異なる２波長を共用することが
できる光ピックアップの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスクとして従来から利用さ
れているＣＤやＣＤ−Ｒに加え、記録密度向上が可能な
ＤＶＤが普及しつつあり、これらに必要な光ピックアッ
プの用途は多様になってきている。ＣＤやＣＤ−Ｒでは
波長７８０ｎｍのレーザ光を用いるのに対し、ＤＶＤで
は波長６５０ｎｍのレーザ光を用いるので、一般には別
々の光ピックアップを用いることになるが、コスト低減
や装置の小型化のために、ＣＤやＣＤ−Ｒと、ＤＶＤと
の２波長に共用することが可能な光ピックアップが要望
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
２波長に共用可能な光ピックアップは、光学系の構成が
複雑になり、コストが増大すると共に光ピックアップの
小型化が難しくなるとことが問題であった。
【０００４】一方、近年では集積回路技術を応用した光
導波路素子の開発が盛んに行われている。このような光
導波路素子を光ピックアップに応用すると、多数の層に
各種機能素子を集積化することができるので、小型で信
頼性の高い光ピックアップを実現することができる。
【０００５】しかし、上述のような２波長に共用可能な
光ピックアップを光導波路素子を用いて構成する場合、
それぞれの波長用の光源は別々に配置されているので、
各光源から出射された光ビームを光導波路に結合させて
伝搬させると共に、共通の光学系を介して情報記録媒体
に光ビームを照射することは容易ではない。しかも、Ｃ
ＤやＤＶＤを再生するときは、フォーカシングサーボや
トラッキングサーボを行う必要があるが、これらはＣＤ
とＤＶＤなど光ディスクの種別によって方式が同じにな
るとは限らない。例えば、トラッキングサーボとして、
ＣＤに対しては３ビーム法を用い、ＤＶＤに対しては通
常の位相差法を用いるケースである。このような場合
は、グレーティングや受光部の構成が複雑となり、光導
波路素子に一体化させることが困難となる。
【０００６】そこで、本発明はこのような問題に鑑みな
されたものであり、２つの波長に対応した情報記録媒体
に対し共用することができ、構成が簡単で容易に小型化
が実現できる光導波路素子及び当該光導波路素子を含む
光ピックアップを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の光導波路素子は、第１の波長の光
ビームを伝搬させる第１の光導波路と、第２の波長の光
ビームを伝搬させる第２の光導波路とが形成された光導
波路素子であって、第１の光源から出射された前記第１
の波長の光ビームを情報記録媒体に照射すると共に、当
該情報記録媒体から反射された光ビームを透過する第１
の分離手段と、第２の光源から出射された前記第２の波
長の光ビームを情報記録媒体に照射すると共に、当該情
報記録媒体から反射された光ビームを透過する第２の分
離手段と、前記第１の分離手段を透過した光ビームの一
部を前記第１の光導波路に入力結合させ、残りを透過さ
せる第１のグレーティングと、前記第２の分離手段を透
過した光ビームの一部を前記第２の光導波路に入力結合
させ、残りを透過させる第２のグレーティングと、前記
第１のグレーティング又は前記第２のグレーティングの
透過光を受光する第１の受光部と、前記第１の光導波路
を伝搬する光ビームを受光する第２の受光部と、前記第
２の光導波路を伝搬する光ビームを受光する第３の受光
部とを備えることを特徴とする。
【０００８】この発明によれば、第１の光源から第１の
波長の光ビームが出射され、光導波路素子の第１の分離
手段により情報記録媒体に照射される。そして、反射さ
れた光ビームが第１の分離手段を透過して第１のグレー
ティングに達し、一部は第１の光導波路に入力結合さ
れ、残りは透過して第１の受光部により受光される。第
１の光導波路を伝搬された光ビームは第２の受光部によ
り受光される。
【０００９】一方、第２の光源から第２の波長の光ビー
ムが出射され、光導波路素子の第２の分離手段により情
報記録媒体に照射される。そして、反射された光ビーム
が第２の分離手段を透過して第２のグレーティングに達
し、一部は第２の光導波路に入力結合され、残りは透過
して第１の受光部により受光される。第２の光導波路を
伝搬された光ビームは第３の受光部により受光される。
【００１０】よって、２つの波長の光ビームをそれぞれ
情報記録媒体に照射し、別々の光導波路を伝搬させるこ
とができ、ＤＶＤ、ＣＤなどの異なる２波長を共用する
など、構成が簡単で小型化に好適な２波長共用の光導波
路素子を実現できる。
【００１１】請求項２に記載の光ピックアップは、第１
の波長の光ビームを伝搬させる第１の光導波路と、第２
の波長の光ビームを伝搬させる第２の光導波路とが形成
された光導波路素子を含む光ピックアップであって、前
記光導波路素子は、前記第１の光源から出射された第１
の波長の光ビームを情報記録媒体に照射すると共に、当
該情報記録媒体から反射された光ビームを透過する第１
の分離手段と、前記第２の光源から出射された第２の波
長の光ビームを情報記録媒体に照射すると共に、当該情
報記録媒体から反射された光ビームを透過する第２の分
離手段と、前記第１の分離手段を透過した光ビームの一
部を前記第１の光導波路に入力結合させ、残りを透過さ
せる第１のグレーティングと、前記第２の分離手段を透
過した光ビームの一部を前記第２の光導波路に入力結合
させ、残りを透過させる第２のグレーティングと、前記
第１のグレーティング又は前記第２のグレーティングの
透過光を受光する第１の受光部と、前記第１の光導波路
を伝搬する光ビームを受光する第２の受光部と、前記第
２の光導波路を伝搬する光ビームを受光する第３の受光
部とを備え、前記第1の受光部の受光出力に基づいてＲ
Ｆ信号が生成され、前記第２の受光部の受光出力及び前
記第３の受光部の受光出力に基づいてフォーカスエラー
信号が生成されることを特徴とする。
【００１２】この発明によれば、第１の光源から第１の
波長の光ビームが出射され、光導波路素子の第１の分離
手段により情報記録媒体に照射される。そして、反射さ
れた光ビームが第１の分離手段を透過して第１のグレー
ティングに達し、一部は第１の光導波路に入力結合さ
れ、残りは透過して第１の受光部により受光される。第
１の光導波路を伝搬された光ビームは第２の受光部によ
り受光される。そして、ＲＦ信号が第１の受光部の受光
出力に基づいて生成され、フォーカスエラー信号が第２
の受光部の受光出力に基づいて生成される。
【００１３】一方、第２の光源から第２の波長の光ビー
ムが出射され、光導波路素子の第２の分離手段により情
報記録媒体に照射される。そして、反射された光ビーム
が第２の分離手段を透過して第２のグレーティングに達
し、一部は第２の光導波路に入力結合され、残りは透過
して第１の受光部により受光される。第２の光導波路を
伝搬された光ビームは第３の受光部により受光される。
そして、ＲＦ信号が第１の受光部の受光出力に基づいて
生成され、フォーカスエラー信号が第３の受光部の受光
出力に基づいて生成される。
【００１４】よって、２つの波長の光ビームをそれぞれ
情報記録媒体に照射し、別々の光導波路を伝搬させるこ
とができ、ＤＶＤ、ＣＤなどの異なる２波長を共用する
など、構成が簡単で小型化に好適な２波長共用の光ピッ
クアップを実現できる。
【００１５】請求項３に記載の光ピックアップは、請求
項２に記載の光ピックアップにおいて、前記第１の分離
手段と前記第２の分離手段の少なくとも一方は、光ビー
ムを入力結合させるグレーティングと当該光ビームを前
記情報記録媒体に照射するために出力結合させるグレー
ティングを設けた光導波路よりなることを特徴とする。
【００１６】この発明によれば、第１の分離手段と第２
の分離手段の一方は、光源からの光ビームをグレーティ
ングにより光導波路に入力結合し、この光導波路を伝搬
した後に、他のグレーティングにより情報記録媒体に照
射する。よって、情報記録媒体の位置にかかわらず、入
力結合のためのグレーティングを光源の位置に応じて設
計すると共に、出力結合のためのグレーティングを光ビ
ームの光軸に応じて設計することにより、配置の自由度
が大きく構成が簡単で、小型化に好適な２波長共用の光
ピックアップを実現できる。
【００１７】請求項４に記載の光ピックアップは、請求
項２又は請求項３に記載の光ピックアップにおいて、前
記第１の分離手段と前記第２の分離手段の一方は、前記
光導波路素子に積層形成され、光ビームに付与された位
相差に応じて当該光ビームを選択的に反射又は透過させ
る分離膜よりなることを特徴とする。
【００１８】この発明によれば、第１の分離手段と第２
の分離手段の一方は、光源からの光ビームを光導波路素
子に積層形成された分離膜により、情報記録媒体の方向
に反射され、反射された光ビームは位相差を付与されて
分離膜を透過する。よって、光導波路やグレーティング
を設けることなく分離手段が構成でき、構成が簡単で小
型化に好適な２波長共用の光ピックアップを実現でき
る。
【００１９】請求項５の記載の光ピックアップは、請求
項２から請求項４の何れかに記載の光ピックアップにお
いて、前記第１の分離手段は、前記第１の波長の光ビー
ムを回折して３ビームを発生させると共に、前記第３の
受光部の受光出力に基づいて当該３ビームを用いたトラ
ッキングエラー信号が生成されることを特徴とする。
【００２０】この発明によれば、第１の波長の光ビーム
が第１の分離手段に入射されると、回折されて光導波路
面内での３ビームが発生し、この３ビームを用いたトラ
ッキングエラー信号が第３の受光部の受光出力に基づい
て生成される。よって、例えばＣＤなどに一般的に用い
られる３ビーム法のトラッキングエラー検出を容易に実
現可能な２波長共用の光ピックアップを実現できる。
【００２１】請求項６に記載の光ピックアップは、請求
項２から請求項５の何れかに記載の光ピックアップにお
いて、前記第1のグレーティング及び前記第２のグレー
ティングは２つの領域に分割されると共に、前記第２の
受光部及び前記第３の受光部において、前記２つの領域
のうち、一方の領域を通過した光ビームと他方の領域を
通過した光ビームにより、ビームサイズ法によるフォー
カスエラー信号が生成されることを特徴とする請求項２
から請求項４の何れかに記載の光ピックアップ。
【００２２】この発明によれば、第１の波長の光ビーム
は２つに領域分割された第１のグレーティングを通り、
第２の受光部においてビームサイズ法によるフォーカス
エラー信号が生成される。第２の波長の光ビームは２つ
に領域分割された第２のグレーティングを通り、第３の
受光部においてビームサイズ法によるフォーカスエラー
信号が生成される。よって、光ディスクにおけるフォー
カスエラーの検出をする際、グレーティングパターンの
設計で容易に対応可能な光ピックアップを実現できる。
【００２３】請求項７に記載の光ピックアップは、請求
項２から請求項６の何れかに記載の光ピックアップにお
いて、前記第1の波長は６５０ｎｍであり、前記第２の
波長は７８０ｎｍであることを特徴とする。
【００２４】この発明によれば、ＤＶＤにおいて用いる
波長６５０ｎｍの光ビームとＣＤやＣＤ−Ｒにおいて用
いる波長７８０ｎｍの光ビームとが共用される。よっ
て、高密度記録可能で汎用的な光ディスクであるＤＶＤ
とＣＤの共用光ピックアップを小型化及び構成の簡素化
を図りつつ実現できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。本実施形態では、ＣＤ及び
ＤＶＤを共用可能な光ピックアップ用の光導波路デバイ
スに対して本発明を適用する場合について説明する。
【００２６】図１は、本実施形態に係る光導波路デバイ
スの断面構造を示す図である。図１に示す光導波路デバ
イス１は、下から順に半導体基板１１、半導体基板１１
上部のエピタキシャル層１２、アルミ遮光膜１３、第１
ＳＯＧ（Spin on glass）層１４、第１ＳiＯ2層１５、第
１導波層１６、第２ＳＯＧ層１７、第２ＳiＯ2層１８、
第２導波層１９、第３ＳＯＧ層２０、第３ＳiＯ2層２
１、第３導波層２２、第４ＳＯＧ層２３、往路復路分離
膜２４が積層される構造を有する。また、第１導波層１
６、第２導波層１９、第３導波層２２のそれぞれの左側
上部には第１グレーティング３１、第２グレーティング
３２、第３グレーティング３３が形成されている。ま
た、第３導波層２２の中央上部には第４グレーティング
３４が形成されている。更に、エビタキシャル層１２に
は、左から順に、第1受光部４１、第２受光部４２、第
３受光部４３が形成されている。
【００２７】以上の構成において、半導体基板１１とし
ては、例えばＮ型シリコン基板が用いられる。この半導
体基板１１に対し、エビタキシャル成長により単結晶薄
膜を成長させたエピタキシャル層１２を成膜した後、所
定の配置に従ってＰ型拡散を施し、第１受光部４１、第
２受光部４２、第３受光部４３が形成される。これらの
受光部が形成されない領域の上部には、アルミ遮光膜１
３が成膜され、上方からの光を遮断する構造になってい
る。
【００２８】第１ＳＯＧ層１４、第２ＳＯＧ層１７、第
３ＳＯＧ層２０及び第４ＳＯＧ層２３は、多層構造の間
のバッファとして機能する。そして、第２ＳＯＧ層１
７、第３ＳＯＧ層２０及び第４ＳＯＧ層２３が、それぞ
れ第１導波層１６、第２導波層１９及び第３導波層２２
の上部に成膜される一方、第１ＳＯＧ層１４は、アルミ
遮光膜１３の上部に成膜され、各受光部４１〜４３の上
部に生じた段差を埋める役割を担う。これら各ＳＯＧ層
１４、１７、２０、２３の厚さは、上下の各層の構造と
成膜条件に応じて自在に変えることができる。
【００２９】第１導波層１６、第２導波層１９及び第３
導波層２２は、コーニング７０５９を材料として厚さ
０．６５μｍに成膜され、それぞれ第１グレーティング
３１、第２グレーティング３２、第４グレーティング３
４を介して入力結合された光ビームが導波モードで伝搬
する光導波路として機能する。
【００３０】第１グレーティング３１、第２グレーティ
ング３２、第３グレーティング３３及び第４グレーティ
ング３４はＴｉＯ2からなり、０．１μｍの厚さに形成
される。これら各グレーティングには、所定のグレーテ
ィングパターンが形成され、後述する波長に対応する光
ビームを入力結合又は出力結合させるカップラとして機
能する。
【００３１】第１ＳiＯ2層１５、第２ＳiＯ2層１８及び
第３ＳiＯ2層２１は、ＳiＯ2を材料として、それぞれ第
１導波層１６、第２導波層１９、第３導波層２２の下層
に厚さ０．７μｍで成膜され、光導波路のクラッド層と
して機能する。
【００３２】上述の構造においては、光ビームを適切に
光導波路に結合し、導波モードにより効率的に伝搬させ
るため適切な屈折率を設定する必要がある。具体的に
は、各光導波層１６、１９、２２が屈折率１．５３、各
ＳiＯ2層１５、１８、２１が屈折率１．４７、各ＳＯＧ
層１４、１７、２０、２３が屈折率１．４３、各グレー
ティング３１〜３４が屈折率２．０をそれぞれ有してい
る。
【００３３】また、第４ＳＯＧ層２３を表面研磨した
後、左側上部に蒸着により往路復路分離膜２４が成膜さ
れる。この往路復路分離膜２４は誘電体などの多層膜か
らなり、後述するようにビームスプリッタとして機能す
るものである。
【００３４】次に、図１の光導波路デバイス１を光ピッ
クアップとして機能させる場合の動作について説明す
る。本実施形態に係る光ピックアップは、ＣＤ用の波長
７８０ｎｍの光ビーム、及び、ＤＶＤ用の波長６５０ｎ
ｍの光ビームを何れも使用可能であり、２波長を共用可
能な光ピックアップとして機能する。
【００３５】図２は、図１に示す光導波路デバイス１の
断面構造において、波長７８０ｎｍｍの光ビームと波長
６５０ｎｍの光ビームがそれぞれ進行する方向を矢印で
表した図である。図２においては、波長７８０ｎｍの光
ビームの進行方向を実線矢印で示し、波長６５０ｎｍの
光ビームの進行方向を点線矢印で示している。
【００３６】図２において、波長６５０ｎｍの光ビーム
は、所定位置に配置された光源から往路復路分離膜２４
に斜め方向から入射される。この往路復路分離膜２４を
波長６５０ｎｍの光ビームに対する第1の分離手段とし
て機能させるため、ＴＥモードの光ビームを反射し、Ｔ
Ｍモードの光ビームを透過するような特性を付与すると
共に、上述の光ビームとしてＴＥモードが入射されるよ
う調整しておく。すると、ＴＥモードである波長６５０
ｎｍの光ビームは、いったん往路復路分離膜２４により
反射されて、図示しない光学系を介してＤＶＤの情報記
録面に集光される。この際、λ／４波長板を配置し、光
ビームをＴＭモードに変換すると、反射されたＴＭモー
ドの光ビームは往路復路分離膜２４を透過する。
【００３７】次いで、光ビームは下方の第３グレーティ
ング３３、第２グレーティング３２を通過した後、第１
グレーティング３１により第１導波層１６にその一部が
入力結合される。これは、第３グレーティング３３と第
２グレーティング３２は、波長７８０ｎｍの光ビームに
対するカップラとして用いられるのに対して、第１グレ
ーティング３１は、波長６５０ｎｍ用の光ビームを入力
結合させるカップラとして機能するためである。この第
１グレーティング３１には、チャーピングした曲線グレ
ーティングが施され、波長６５０ｎｍの収束光線の照射
状態や集光位置に適合してグレーティングパターンの周
期及び曲率が微妙に調整される。併せてグレーティング
構造の高さを適切に設定し、第１導波層１６へ所望の結
合効率で入力結合される。
【００３８】波長６５０ｎｍの光ビームは、その一部が
第１グレーティング３１を透過して第１受光部４１に達
すると共に、残りが第１導波層１６に入力結合されて右
方向に導波モードで伝搬され、第２受光部４２に到達す
る。本実施形態では、ＤＶＤ動作時において、第１受光
部４１によりＲＦ信号の検出とトラッキングエラー信号
の検出を行い、第２受光部４２によりフォーカスエラー
検出を行う構成になっているが、具体的な検出方法につ
いては後述する。
【００３９】次に、図２において、波長７８０ｎｍの光
ビームは、所定位置に配置された光源から第４グレーテ
ィング３４に斜め方向から入射される。この第４グレー
ティング３４は、波長７８０ｎｍのＴＥモードの光ビー
ムを第３導波層２２に入力結合するカップラとして機能
する。このとき、ＣＤ動作時に３ビーム法によるトラッ
キングエラー検出を行うため、第４グレーティング３４
では３ビームに対応する回折光を発生させる後述のグレ
ーティングパターンが形成されている。
【００４０】入力結合された光ビームは、第３導波層２
２を左方向に導波モードで伝搬されて第３グレーティン
グ３３に到達する。この第３グレーティング３３は、波
長７８０ｎｍのＴＥモードの光ビームを出力結合させる
カップラとして機能し、所定の方向に向けて光ビームが
放射され、往路復路分離膜２４を透過し、図示しない光
学系を介してＣＤの情報記録面に集光される。なお、こ
の第３グレーティング３３は、指数関数的な光量分布を
有する出力結合をガウス分布に近づけて情報記録面に集
光する必要がある。そのため第３グレーティング３３の
グレーティング構造は階段状にその高さを変化させてい
る。
【００４１】このように、第３導波層２２、第４グレー
ティング３４及び第３グレーティング３３は一体となっ
て、波長７８０ｎｍの光ビームに対する第２の分離手段
として機能する。
【００４２】そして、情報記録面から反射されＴＭモー
ドに変換された光ビームは、往路復路分離膜２４、第３
グレーティング３３を透過し、波長７８０ｎｍの光ビー
ムを入力結合させるカップラとして機能する第２グレー
ティング３２により第２導波層１９に所望の結合効率で
入力結合される。
【００４３】従って、波長７８０ｎｍの光ビームは、そ
の一部が第２グレーティング３２を透過して第１受光部
４１に達すると共に、残りが第２導波層１９に入力結合
されて右方向に導波モードで伝搬されて第３受光部４３
に達する。本実施形態では、ＣＤ動作時において、第１
受光部４１によりＲＦ信号の検出を行い、第３受光部４
３によりトラッキングエラー検出及びフォーカスエラー
検出を行う構成になっているが、具体的な検出方法につ
いては後述する。
【００４４】ここで、図２に示すように、第１導波層１
６と第２受光部４２、第２導波層１９と第３受光部４３
は、それぞれ互いに近接して配置されている。これは、
高い受光効率を得るには、導波モードを放射モードに変
換して受光する必要があり、導波層と受光素子の間の距
離が小さくなるような配置としたものである。そのた
め、第１導波層１６と第２導波層１９は段差が生じるこ
ととなり、それぞれ第２受光部４２、第３受光部４３の
近辺でスロープ部分１６ａ、１９ａが形成されている。
第１導波層１６のスロープ部分１６ａに合わせて第２導
波層１９の形状が定まるので、スロープ部分１９ａは、
図２に点線で示すように設けられる。光導波路デバイス
１の上部から見た場合、互いに交錯しないように、スロ
ープ部分１６ａが中央部分に、スロープ部分１９ａがそ
の両端部分にそれぞれ配置されている。
【００４５】なお、図２に示す光導波路デバイス１は、
光源用のサブマウントと一体化され、上記光学系及び情
報記録媒体と所定の位置関係を保つように設置される。
この光学系には、上述のλ／４波長板に加え、光ビーム
を情報記録媒体に集光するための対物レンズ、コリメー
タレンズ、反射ミラーなどが含まれる。
【００４６】次に、光導波路デバイス１の各グレーティ
ング３１〜３４のグレーティングパターン及び各受光部
４１〜４３の配置について図３及び図４を参照して説明
する。図３は、第１グレーティング３１、第２グレーテ
ィング３２、第３グレーティング３３及び第４グレーテ
ィング３４のグレーティングパターンを示す図である。
また、図４はグレーティングパターンに対応して、光導
波路デバイス１のエピタキシャル層１２における第１受
光部４１、第２受光部４２及び第３受光部４３の配置を
示す図である。なお、図３と図４は何れも図１の光導波
路デバイス１の上面から見た図であって、紙面横手方向
が各光導波層１６、１９、２２の伝搬方向になってい
る。
【００４７】第１グレーティング３１は、２つの領域３
１ａ、３１ｂに分かれており、曲率などが互いに異なる
グレーティングパターンが施されている。これは、第２
受光部４２においてビームサイズ法によるフォーカスエ
ラー検出を行うためである。これに対応して、図４に示
すように、第２受光部４２は分割領域４２ａ、４２ｂ、
４２ｃ、４２ｄの４つの領域に分かれて構成されてい
る。なお、上述したように、図１に点線で示す第２導波
層１９のスロープ部分１９ａを避ける必要があるので、
分割領域４２ａ、４２ｂと分割領域４２ｃ、４２ｄと
は、所定距離だけ離れて両端に配置されている。
【００４８】そして、第１導波層１６に結合される際、
領域３１ａを通過した光ビームは第２受光部４２の分割
領域４２ａ、４２ｂの方向に集光され、領域３１ｂを通
過した光ビームは第２受光部４２の分割領域４２ｃ、４
２ｄの方向に集光されるように曲線グレーティングパタ
ーンの調整が施されている。また、フォーカスエラーが
生じていないときは、分割領域４２ａ、４２ｂの差信号
と分割領域４２ｃ、４２ｄの差信号は一致するように調
整が施されている。一方、フォーカスエラーが生じると
きは、両者の差信号が変動するので、この比較に基づい
てフォーカスエラーの検出を行うことができる。
【００４９】同様に、第２グレーティング３２は、２つ
の領域３２ａ、３２ｂに分かれており、第１グレーティ
ング３１と同様の作用によって第３受光部４３における
ビームサイズ法によるフォーカスエラー検出に対応した
グレーティングパターンが施されている。これに対応す
る第３受光部４３の構成については後述する。
【００５０】なお、第１グレーティング３１の各領域３
１ａ、３１ｂと、第２グレーティング３２の各領域３２
ａ、３２ｂには、それぞれ、領域ごとに異なるチャーピ
ングした曲線グレーティングパターンが設けられ、光ビ
ームに適宜の特性を付与している。
【００５１】また、波長７８０ｎｍの光ビームに対する
出力カップラとしての第３グレーティング３３には、特
に領域分割はされず、縦方向の曲線グレーティングパタ
ーンが施されている。この第３グレーティング３３に
は、チャーピングした曲線グレーティングパターンが設
けられ、光ビームに適宜の特性を付与している。
【００５２】次に、波長７８０ｎｍの光ビームに対する
入力カップラとしての第４グレーティング３４には、縦
方向の曲線グレーティングパターンと横方向の直線グレ
ーティングパターンとが重ね合わせて設けられている。
縦方向の曲線グレーティングパターンは、上述したよう
に周期及び曲率の微妙の調整により、第３導波層２２に
光ビームを入力結合するためのパターンである。横方向
の直線グレーティングパターンは、ＣＤ動作時の３ビー
ム法によるトラッキングエラー検出を行うための回折パ
ターンである。
【００５３】ここで、一般的に３ビーム法によるトラッ
キングエラー検出をもとに上記トラッキングエラー検出
の原理について、図５を参照して説明する。図５（ａ）
に示すように、第４グレーティング３４に波長７８０ｎ
ｍの光ビームが入射されると、直線グレーティングパタ
ーンにより回折され、０次光に加え、１次光と−１次光
が生じ、３ビームに分かれて伝搬する。図５（ｂ）に示
すように、３つのビームは、ＣＤの情報記録面におい
て、０次光が記録トラックの中心上に照射されると共に
１次光と−１次光が記録トラックからそれぞれ一定距離
だけ対称的にずれて照射されるように調整されている。
このとき、記録トラックからのずれの方向に応じて、図
５（ｃ）に示すように３つのビームの照射状態が変化す
る。
【００５４】従って、図５（ｄ）のような受光パターン
を有する受光部により３ビームを受光すれば、ＡとＣの
受光量はトラッキングのずれに応じて変動し、Ａ−Ｃを
トラッキングエラー信号として得ることができる。
【００５５】上記３ビーム法によるトラッキングエラー
検出及びビームサイズ法によるフォーカスエラー検出に
対応するため、図４に示すように、第３受光部４３は分
割領域４３ａ〜４３ｈの８つの領域に分かれて構成され
ている。まず、フォーカスエラー検出において、第２グ
レーティング３２の２つの領域３２ａ、３２ｂを通過し
た光ビームが集光される方向に対応して、分割領域４３
ａ〜４３ｄと分割領域４３ｅ〜４３ｈが互いに分離して
配置されている。
【００５６】また、互いに分離された分割領域４３ａ〜
４３ｄと分割領域４３ｅ〜４３ｈは、それぞれ３ビーム
法によるトラッキングエラー検出に対応するため、分割
領域４３ａ、４３ｅが１次光を受光し、分割領域４３
ｄ、４３ｈが−１次光を受光し、分割領域４３ｂ、４３
ｃ、４３ｆ、４３ｇが０次光を受光する構成になってい
る。これにより、１次光の受光信号と−１次光の受光信
号との差をとってトラッキングエラー信号を得ることが
できる。
【００５７】なお、第１グレーティング３１又は第２グ
レーティング３２を透過した光ビームは、直下にある第
１受光部４１により受光される。図４に示すように、第
１受光部４１は一般的な４分割型ディテクタであり、受
光レベルに応じたＲＦ信号を生成する共に、波長６５０
ｎｍの光ビームに対する位相差法によるトラッキングエ
ラー信号を生成する。
【００５８】以上説明したように本実施形態によれば、
ＣＤに用いる波長７８０ｎｍの光ビームとＤＶＤに用い
る波長６５０ｎｍの光ビームとを、それぞれ別々に配置
した光源から入射し、所定の方向に位置する光学系を介
して情報記録媒体に照射する。また、情報記録媒体から
反射された光ビームを各グレーティングにより別々の光
導波路に入力結合させ各受光部に導くように構成した。
そのため、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号、フォー
カスエラー信号をＣＤ又はＤＶＤに好適な方法で生成す
ることができると共に、これらの機能を一体化された光
導波路デバイス１に取り込むことができる。従って、２
波長共用の光ピックアップを簡単な構成で容易に小型化
し、更に信頼性を高めた上で実現することができる。
【００５９】なお、本発明は上述の実施形態の構成に限
定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々の
変形が可能である。例えば、上述の実施形態では、第１
の分離手段として光導波路デバイス１に積層形成した往
路復路分離膜２４を用いた場合を説明したが、上記第２
の分離手段と同様に光導波路と２つのグレーティングを
第1の分離手段としてもよい。この場合は、光導波路デ
バイス１に図１と同様の構造で更に導波層を積層形成す
る必要がある。また、この導波層の上部には、第４グレ
ーティング３４とは異なる位置であって光源の配置に対
応した適宜の位置に入力結合用のグレーティングを設け
ることができる。
【００６０】また、上述の実施形態では、ＣＤ用の波長
７８０ｎｍの光ビームに対し、３ビーム法によるトラッ
キングエラー検出を行う構成をとっているが、波長６５
０ｎｍの光ビームの場合と同様、４分割型ディテクタよ
りなる第１受光部４１にて位相差法によるトラッキング
エラー検出を行う構成にしてもよい。
【００６１】また、上述の実施形態における各受光部４
１〜４３の配置は変更することができ、例えば第２受光
部４２と第３受光部４３の位置を入れ換えたり、両者を
並列に配置してもよい。更に、第1導波層１６と第２導
波層１９を入れ換えてもよい。
【００６２】また、上述の実施形態では、共用する波長
の一方がＣＤ用の７８０ｎｍであり、他方がＤＶＤ用の
６５０ｎｍである場合を説明したが、これ以外の２つの
異なる波長の種々の組み合わせについて本発明を適用す
ることができる。
【００６３】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、２つの
波長の光ビームに対応した光導波路素子を構成するの
で、２波長共用光ピックアップの構成要素の多くの部分
を、構成が簡単で小型化に好適な光導波路素子を用いて
実現できる。
【００６４】請求項２に記載の発明によれば、２つの波
長の光ビームに対応した光導波路素子を用いて光ピック
アップを構成するので、２波長共用光ピックアップの構
成が簡単になり、小型化可能で低コストな２波長共用光
ピックアップを提供できる。
【００６５】請求項３に記載の発明によれば、情報記録
媒体の位置に制約されずに光源を配置させることがで
き、配置の自由度が大きく小型化にも好適な２波長共用
光ピックアップを提供できる。
【００６６】請求項４に記載の発明によれば、光導波路
素子に分離膜を積層して光ビーム選択的に光ビームを反
射又は透過させるようにしたので、比較的簡単な構成で
光ビームを選択的に透過又は反射させることができ、小
型化に好適な２波長共用光ピックアップを提供できる。
【００６７】請求項５に記載の発明によれば、第１の波
長の光ビームを回折させて３ビームを用いてトラッキン
グエラー検出を行うようにしたので、ＣＤなどに広く用
いられる３ビーム法によるトラッキングエラー検出を容
易に行うことができる２波長共用光ピックアップを提供
できる。
【００６８】請求項６に記載の発明によれば、第１の波
長及び第２の波長の光ビームに対してそれぞれグレーテ
ィングの領域分割を行ってビームサイズ法によるフォー
カスエラー信号を生成するようにしたので、グレーティ
ングパターンに基づいて光ディスクのフォーカスエラー
検出を容易に行うことができる２波長共用光ピックアッ
プを提供できる。
【００６９】請求項７に記載の発明によれば、ＤＶＤ用
の波長６５０ｎｍとＣＤ用の波長７８０ｎｍを光導波路
素子において共用する構成にしたので、高密度記録可能
で汎用性の高い２波長共用光ピックアップを提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光導波路デバイスの断
面構造を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光導波路デバイスの断
面構造を示す図であり、波長７８０ｎｍの光ビームと波
長６５０ｎｍの光ビームの進行方向を表した図である。
【図３】本発明の実施形態に係る光導波路デバイスの各
グレーティングのグレーティングパターンを示す図であ
る。
【図４】本発明の実施形態に係る光導波路デバイスの各
受光部の配置を示す図である。
【図５】３ビーム法によるトラッキングエラー検出の原
理を説明する図である。
【符号の説明】
１…光導波路デバイス １１…半導体基板 １２…エピタキシャル層 １３…アルミ遮光層 １４…第1ＳＯＧ層 １５…第1ＳiＯ2層 １６…第1導波層 １７…第２ＳＯＧ層 １８…第２ＳiＯ2層 １９…第２導波層 ２０…第３ＳＯＧ層 ２１…第３ＳiＯ2層 ２２…第３導波層 ２３…第４ＳＯＧ層 ２４…往路復路分離膜 ３１…第１グレーティング ３２…第２グレーティング ３３…第３グレーティング ３４…第４グレーティング ４１…第１受光部 ４２…第２受光部 ４３…第３受光部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H047 KA02 LA19 MA07 QA04 QA07 RA00 TA00 TA01 5D118 AA01 AA04 BA01 BB02 BF02 BF03 CC12 CD02 CD03 CD08 CF02 CF16 CG02 CG04 CG07 DA00 DC03 5D119 AA01 AA41 BA01 CA11 DA01 DA05 EA02 EA03 EC41 EC45 EC47 FA05 JA36 JA40

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の波長の光ビームを伝搬させる第１
    の光導波路と、第２の波長の光ビームを伝搬させる第２
    の光導波路とが形成された光導波路素子であって、 第１の光源から出射された前記第１の波長の光ビームを
    情報記録媒体に照射すると共に、当該情報記録媒体から
    反射された光ビームを透過する第１の分離手段と、 第２の光源から出射された前記第２の波長の光ビームを
    情報記録媒体に照射すると共に、当該情報記録媒体から
    反射された光ビームを透過する第２の分離手段と、 前記第１の分離手段を透過した光ビームの一部を前記第
    １の光導波路に入力結合させ、残りを透過させる第１の
    グレーティングと、 前記第２の分離手段を透過した光ビームの一部を前記第
    ２の光導波路に入力結合させ、残りを透過させる第２の
    グレーティングと、 前記第１のグレーティング又は前記第２のグレーティン
    グの透過光を受光する第１の受光部と、 前記第１の光導波路を伝搬する光ビームを受光する第２
    の受光部と、 前記第２の光導波路を伝搬する光ビームを受光する第３
    の受光部と、 を備えることを特徴とする光導波路素子。
  2. 【請求項２】 第１の波長の光ビームを伝搬させる第１
    の光導波路と、第２の波長の光ビームを伝搬させる第２
    の光導波路とが形成された光導波路素子を含む光ピック
    アップであって、 前記光導波路素子は、 前記第１の光源から出射された第１の波長の光ビームを
    情報記録媒体に照射すると共に、当該情報記録媒体から
    反射された光ビームを透過する第１の分離手段と、 前記第２の光源から出射された第２の波長の光ビームを
    情報記録媒体に照射すると共に、当該情報記録媒体から
    反射された光ビームを透過する第２の分離手段と、 前記第１の分離手段を透過した光ビームの一部を前第１
    の光導波路記に入力結合させ、残りを透過させる第１の
    グレーティングと、 前記第２の分離手段を透過した光ビームの一部を前記第
    ２の光導波路に入力結合させ、残りを透過させる第２の
    グレーティングと、 前記第１のグレーティング又は前記第２のグレーティン
    グの透過光を受光する第１の受光部と、 前記第１の光導波路を伝搬する光ビームを受光する第２
    の受光部と、 前記第２の光導波路を伝搬する光ビームを受光する第３
    の受光部と、 を備え、 前記第1の受光部の受光出力に基づいてＲＦ信号が生成
    され、前記第２の受光部の受光出力及び前記第３の受光
    部の受光出力に基づいてフォーカスエラー信号が生成さ
    れることを特徴とする光ピックアップ。
  3. 【請求項３】 前記第１の分離手段と前記第２の分離手
    段の少なくとも一方は、光ビームを入力結合させるグレ
    ーティングと当該光ビームを前記情報記録媒体に照射す
    るために出力結合させるグレーティングを設けた光導波
    路よりなることを特徴とする請求項２に記載の光ピック
    アップ
  4. 【請求項４】 前記第１の分離手段と前記第２の分離手
    段の一方は、前記光導波路素子に積層形成され、光ビー
    ムに付与された位相差に応じて当該光ビームを選択的に
    反射又は透過させる分離膜よりなることを特徴とする請
    求項２又は請求項３に記載の光ピックアップ。
  5. 【請求項５】 前記第１の分離手段は、前記第１の波長
    の光ビームを回折して３ビームを発生させると共に、前
    記第３の受光部の受光出力に基づいて当該３ビームを用
    いたトラッキングエラー信号が生成されることを特徴と
    する請求項２から請求項４の何れかに記載の光ピックア
    ップ。
  6. 【請求項６】 前記第1のグレーティング及び前記第２
    のグレーティングは２つの領域に分割されると共に、前
    記第２の受光部及び前記第３の受光部において、前記２
    つの領域のうち、一方の領域を通過した光ビームと他方
    の領域を通過した光ビームにより、ビームサイズ法によ
    るフォーカスエラー信号が生成されることを特徴とする
    請求項２から請求項５の何れかに記載の光ピックアッ
    プ。
  7. 【請求項７】 前記第1の波長は６５０ｎｍであり、前
    記第２の波長は７８０ｎｍであることを特徴とする請求
    項２から請求項６の何れかに記載の光ピックアップ。
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