JP2001194695A - 光導波路デバイス及びこれを用いた多波長光源及びこれを用いた光学システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長の異なる多波長のコヒーレント光を同時
に出射可能な光導波路デバイス、この光導波路デバイス
と光源を一体化した多波長光源、及びこの多波長光源を
用いた光学システムを提供する。 【解決手段】 基板１１と、該基板の表面近傍に形成し
た複数の光導波路１２−１、１２−２と、これら光導波
路の一端に形成した入射部１４−１、１４−２と、光導
波路の他端に形成した出射部１６とを備えた光導波路デ
バイスに、複数の光導波路が互いに異なる位相整合条件
を満足し、複数の光導波路の出射部を略同位置に設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コヒーレント光源
を応用した、光情報処理、光応用計測分野に使用される
光導波路デバイスに関し、さらには、光導波路デバイス
を用いた多波長光源および光学システムに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】非線形光学効果を利用した光波長変換
は、短波長化、使用波長範囲の拡大を可能にするため、
多くの分野での応用が実現されている。特に、２次の非
線形光学効果を利用した第２高調波発生（ＳＨＧ）や和
周波発生（ＳＦＧ）は短波長光源の実現に有効な手段で
あり、種々の光源が実用化されている。中でも光導波路
を利用した光導波路型の非線形光学デバイスは高効率化
が容易であり、小型化、ウェハプロセスによる量産化が
可能であるため、小型の短波長光源として民生機器への
応用が期待されている。

【０００３】現在、光導波路型ＳＨＧ素子の主流となっ
ているのが、周期性を有する分極反転構造を利用した擬
似位相整合型（ＱＰＭ）のＳＨＧ素子である。ＱＰＭ−
ＳＨＧ素子は、位相整合波長を分極反転周期により任意
に設定でき、高効率の波長変換が可能である等の利点を
有することで、一つの素子内に異なる位相整合波長の光
導波路の形成が可能となる。これを利用したＱＰＭ−Ｓ
ＨＧ素子が従来から提案されている。

【０００４】図９に、異なる位相整合特性を有する光導
波路を一つの基板上に集積化した従来の光導波路デバイ
スの一例を平面図で示す。ＬｉＮｂＯ₃基板９１上に複
数の光導波路９２を形成し、光導波路９２を横切るよう
に周期の異なる分極反転構造９３を形成することによ
り、一つの基板上に異なる位相整合特性を有する複数の
光導波路が形成されることになる。ＱＰＭ−ＳＨＧ素子
の短所として、位相整合波長の許容度が極端に狭いとい
う問題がある。この素子は、位相整合波長が徐々に異な
る光導波路を形成することで、基本波光源の波長と位相
整合する光導波路をいずれかの場所に形成できる。即
ち、光導波路を選択することで任意の波長の基本波と位
相整合が可能となる。

【０００５】図１０に、異なる位相整合波長の光導波路
を一つの基板上に集積化した光導波路デバイスとして、
位相整合波長の許容度の拡大を実現した従来のＱＰＭ−
ＳＨＧ素子を平面図で示す。図１０において、一つの光
導波路上に複数の分極反転領域Λ１、Λ２、Λ３が形成
され、各分極反転領域は異なる位相整合条件を有する。
異なる位相整合条件を有する分極反転領域を組み合わせ
ることで、光導波路デバイス全体の位相整合波長の許容
度の拡大を図っている。波長許容度を拡大することで、
基本波の波長変動に対して安定な出力特性が得られる。

【０００６】一方、複数の波長の光源を得ようとする試
みは、半導体レーザによっても提案されている。半導体
レーザ上に異なる活性層を形成し、１チップから異なる
波長のレーザ光源を出射する方法がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、光導波路デ
バイスにより同一または近接した発光点より複数の波長
の異なるコヒーレント光を得る構成を実現しようとする
ものである。

【０００８】これに対し、従来の導波路型光デバイス
は、異なる位相整合特性を有する複数の光導波路を一つ
のデバイス上に集積化しているが、異なる波長の基本波
を同時に波長変換する構成は提案されていない。

【０００９】さらに、１チップ半導体レーザから同時に
波長の異なる光を出射する構成はあるが、光導波路の出
射部は異なる位置に形成されているため、一つの光学系
により２つの出射光を同時に集光するには、収差が大き
くなり、回折限界までの集光特性を得るには複雑な光学
系を有するという問題があった。

【００１０】したがって、本発明は、上記問題点を解決
し、波長の異なる多波長のコヒーレント光を同時に出射
可能な光導波路デバイスを提供し、また、この光導波路
デバイスと光源を一体化した多波長光源を提供し、さら
には、この多波長光源を用いた光学システムを提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明の光導波路デバイスは、基板と、該基板の表
面近傍に形成された複数の光導波路と、該光導波路の一
端に形成された入射部と、前記光導波路の他端に形成さ
れた出射部とを備えた光導波路デバイスであって、前記
複数の光導波路が互いに異なる位相整合条件を満足し、
前記複数の光導波路の出射部を略同位置に設けたことを
特徴とする。

【００１２】本発明の前記光導波路デバイスによれば、
光源からの異なる波長の基本波を同時に波長変換するこ
とができ、同一の出射部から多波長の出射光が出射され
るため、同一点光源からの出射光となり、色収差補正を
行った対称構造のレンズ系を用いると回折限界までの集
光が可能となる。

【００１３】本発明の前記光導波路デバイスにおいて、
前記光導波路は周期状の分極反転構造を有することが好
ましい。この場合、前記分極反転構造の周期は前記光導
波路間で互いに異なっている。

【００１４】この構成によれば、ホトリソグラフィおよ
びドライエッチングを用いて、様々な位相整合条件を有
する光導波路を基板上に容易に形成することができる。

【００１５】本発明の前記光導波路デバイスにおいて、
前記光導波路の一部に反射器を有していることが好まし
い。

【００１６】この構成によれば、反射器を用いること
で、少ない基板面積で長い光導波路が形成できるため、
基板面積の有効利用と波長変換の高効率化が実現でき
る。

【００１７】また、本発明の前記光導波路デバイスにお
いて、前記光導波路の出射部における基板対向面の法線
が前記基板表面と約４５度の角度をなすことが好まし
い。

【００１８】この構成によれば、出射光を基板の表面ま
たは裏面から取り出すことができるので、基板表面への
グレーティング、検出器等の集積化が容易になり、小型
の集積化光源を実現することができる。

【００１９】また、本発明の前記光導波路デバイスにお
いて、前記位相整合条件が第２高調波に対する位相整合
条件であることが好ましい。

【００２０】この構成によれば、現在市販されている異
なる波長の半導体レーザを光導波路デバイスに結合する
ことで、青色発光領域である４００ｎｍ帯の複数の波長
の光を単一の光導波路デバイスより容易に出射でき、光
学情報記録媒体への高密度光記録が可能になる。

【００２１】または、本発明の前記光導波路デバイスに
おいて、前記位相整合条件が和周波に対する位相整合条
件であることが好ましい。

【００２２】この構成によれば、和周波に対する位相整
合条件を満足する分極反転領域を加えることで、発振波
長をさらに多くすることができる。

【００２３】また、本発明の前記光導波路デバイスにお
いて、前記光導波路の一部が互いに他の光導波路と光学
的に結合していることが好ましい。

【００２４】この構成によれば、少ない基板面積で長い
光導波路が形成できるため、基板面積の有効利用と波長
変換の高効率化が実現できる。

【００２５】前記の目的を達成するため、本発明の多波
長光源は、波長の異なる複数のコヒーレント光源と、前
記光導波路デバイスとを備え、前記コヒーレント光源か
らの光を前記光導波路デバイスにより波長変換すること
を特徴とする。

【００２６】本発明の前記多波長光源によれば、コヒー
レント光源からの異なる波長の基本波を同時に波長変換
することができ、同一の出射部から多波長の出射光が出
射されるため、同一点光源からの出射光となり、色収差
補正を行った対称構造のレンズ系を用いると回折限界ま
での集光が可能となる。

【００２７】本発明の前記多波長光源において、前記コ
ヒーレント光源は半導体レーザであり、前記光導波路デ
バイスの入射部と前記半導体レーザが直接結合されてい
ることが好ましい。

【００２８】また、本発明の前記多波長光源において、
前記波長の異なるコヒーレント光源が、一つの基板上に
形成されたマルチストライプの半導体レーザであること
が好ましい。

【００２９】また、本発明の前記多波長光源において、
前記コヒーレント光源が波長可変機能を有することが好
ましい。

【００３０】この構成によれば、０．１ｎｍ程度と狭い
擬似位相整合型（ＱＰＭ）の第２高調波発生（ＳＨＧ）
素子の位相整合波長許容度に対して、コヒーレント光源
の波長を可変制御して位相整合波長に合致させること
で、高効率の波長変換が可能となるだけでなく、周囲の
温度変化により位相整合波長が変動した場合でも、コヒ
ーレント光源の波長を可変制御することで、常に安定な
出力が得られる。さらに、位相整合波長を制御すること
で、出射する光を切り替えることも可能となる。

【００３１】さらに、本発明の前記多波長光源におい
て、前記光導波路デバイスが、電極構造を有し、該電極
により出力変調を行うことが好ましい。

【００３２】この構成によれば、光導波路上に電極構造
を集積化し、これに電圧を印加することで光導波路の屈
折率を変化させて出力変調を行うと、半導体レーザの出
力を変調する場合と比べて、出力変動に伴う半導体レー
ザの発振波長の変動がなくなるので、安定な出力変調が
可能となる。

【００３３】前記の目的を達成するため、本発明の光学
システムは、前記多波長光源と、集光光学系とを備えた
ことを特徴とする。

【００３４】本発明の前記光学システムによれば、特殊
な集光レンズや、光学系内に収差補正用のグレーティン
グ素子等を設けることなく、簡易な光学システムで光学
調整も容易になる。また、短波長の多波長光源を適用す
るうえで非常に有効となる。

【００３５】本発明の前記光学システムはさらに波長フ
ィルタを備え、前記多波長光源からの光を前記波長フィ
ルタにより分離し、前記波長フィルタにより検出光を分
離することが好ましい。

【００３６】この構成によれば、例えば、記録媒体を構
成する２層の記録層の間に波長フィルタを形成して、こ
の波長フィルタにより、１層目の記録層には２つの波長
の光が到達するが、２層目の記録層には一方の波長しか
到達しない構成にすることで、２波長を分離し、１層目
の記録層への記録再生時に２層目の記録層に与える影響
を低減することができる。また、フォトディテクタの前
に波長フィルタを設けて、波長フィルタにより２波長を
分離した後、異なるフォトディテクタによりそれぞれの
波長の光を検出することで、１層目と２層目の記録層に
対する同時再生が可能になる。また、一方の光を再生専
用に、他の光を記録および消去専用に使用することがで
き、光源の光出力の切り替えを行わない高速の光記録が
可能となる。また、多波長光源は発光点が同一であるた
め、同一の集光点に２波長の光を集光でき、記録と再生
を同時に行うことができる。

【００３７】また、本発明の前記光学システムにおい
て、前記多波長光源からの出射光に、波長に応じて異な
る強度変調を加えることが好ましい。

【００３８】この構成によれば、一方の波長の光を連続
発振（ＣＷ）動作させ、他方の光を高周波で変調するこ
とにより、ＳＨＧ出力の大幅な増大が可能となる。

【００３９】また、本発明の前記光学システムはさらに
記録媒体を備え、前記記録媒体に、前記多波長光源から
の光を前記集光光学系により集光し、前記記録媒体が波
長選択機能を有していることが好ましい。

【００４０】また、本発明の前記光学システムにおい
て、前記多波長光源からの複数の波長の光により、前記
記録媒体に同時に記録または再生を行うことが好まし
い。

【００４１】また、本発明の前記光学システムにおい
て、前記多波長光源からの少なくとも一つの波長の光に
より、前記記録媒体に記録を行い、同時に前記多波長光
源からの他の波長の光により、前記記録媒体から情報を
検出することが好ましい。

【００４２】この場合、前記多波長光源からの前記他の
波長の光により検出した信号に基づいて、前記少なくと
も一つの波長の光の強度や、記録媒体上での焦点を制御
することが好ましい。

【００４３】この構成によれば、記録時に記録情報をリ
アルタイムに検出し、この情報をフィードバックして、
記録光の光強度や、記録媒体上での焦点を制御しながら
記録を行うことで、記録媒体に形成する記録ピットの形
状を精確に制御することができ、記録密度を大幅に増大
させることができる。

【００４４】さらに、本発明の前記光学システムにおい
て、前記多波長光源からの複数の波長の光を混合して、
前記記録媒体に記録することが好ましい。

【００４５】

【発明の実施の形態】本発明は、非線形光学効果を利用
した光波長変換素子である光導波路デバイスにより、多
波長光源および光学システムを実現するものであり、そ
の特徴は、以下の３点にある。・複数のコヒーレント光
源から光導波路デバイスの導波路内に光を入射するた
め、複数の入射部を備えている。・複数のコヒーレント
光源に対し位相整合条件を成立させるため、異なる位相
整合条件の光導波路を備えている。・波長変換した光を
出射する出射部を有し、かつ出射光の集光特性を高める
ため、略同位置に出射部を配置している。

【００４６】まず最初に、本発明の光導波路デバイスを
用いた多波長光源について説明を行う。

【００４７】（実施の形態１）図１に、本発明の第１の
光導波路デバイスを用いた多波長光源の構成を平面図で
示す。基板１１上に形成された２本の光導波路１２−
１、１２−２は出射部１６近傍でＹ分岐導波路１７を用
いて合波し単一導波路となっている。光導波路１２−
１、１２−２には、それぞれ周期の異なる分極反転構造
１３−１、１３−２が形成されている。半導体レーザ１
５−１、１５−２から出射された基本波は、それぞれ光
導波路１２−１、１２−２の入射部１４−１、１４−２
に結合し、分極反転構造１３−１、１３−２で波長変換
された後、Ｙ分岐導波路１７により合波され、出射部１
６より出射する。

【００４８】半導体レーザ１５−１、１５−２の発振波
長はそれぞれ８２０ｎｍと８４０ｎｍで、分極反転周期
はそれぞれの波長に位相整合するよう調整している。波
長変換された光は波長４１０ｎｍ、４２０ｎｍで出射部
１６より出射される。光源としては、それぞれの基本波
８２０ｎｍ、８４０ｎｍの光と波長変換された光４１０
ｎｍ、４２０ｎｍの４波長の光を同一の出射部１６より
出射する多波長光源となる。さらに、半導体レーザを変
調することで、出射される光を変調、また片方の光のみ
を出射する等の制御が可能となる。同一の出射部１６か
ら多波長の出射光が出射されるため、同一点光源からの
出射光となり、色収差補正を行った対称構造のレンズ系
により回折限界までの集光が可能となる。

【００４９】通常、多波長の光源を用いる場合は、光源
を複数必要とし、その発光点の間隔はかなり広い。半導
体レーザを集積化して形成した場合でも１００μm以
上、単純に複数の半導体レーザを接触させて固定した場
合では、数１００μmの間隔を必要とする。また、同一
の基板に半導体レーザの発光点を複数形成するマルチス
トライプ構造の半導体レーザも報告されているが、その
場合でも数１０μm間隔の発光点となる。また、マルチ
ストライプの半導体レーザの場合、導波路部のエピ成長
が同一であるため、半導体レーザの発振波長を自由に制
御するのが難しく、隣接する発光点の波長差を数１０ｎ
ｍ以上とるのが困難になる。

【００５０】さらに、４００ｎｍ帯の短波長光を発生す
る場合、ＧａＮ半導体レーザが必要となるが、現状では
ＧａＮのマルチストライプレーザは実現されていない。
また、現在、室温連続発振に成功しているＧａＮレーザ
は発振波長が４００ｎｍ±１０ｎｍ程度に限られてお
り、発振波長範囲を拡大すると信頼性等を劣化させると
言う問題がある。また結晶成長が難しいため、波長の異
なる活性層を基板に隣接して形成するのは困難である。
即ち、現状の技術で半導体レーザにより複数の発振波長
を単一または近接した発光部分から発生させるのは、非
常に難しい。さらに波長４００ｎｍ帯の青色領域におい
て、多波長の光を単一または近接した発光部分から発生
させるのはさらに困難である。

【００５１】これに対し、本発明の多波長光源を用いる
と、波長変換技術により青色領域である４００ｎｍ帯の
複数の波長の光を単一の光導波路デバイスより容易に出
射できる。現在市販されている半導体レーザの発振波長
は、ＡｌＧａＡｓ系で７８０〜８８０ｎｍ程度、ＡｌＧ
ａＩｎＰで６３０〜６８０ｎｍ程度であり、これらを用
いれば、３９０〜４４０ｎｍ、３１５〜３４０ｎｍの第
２高調波を発生することが可能となり、多波長光源の発
振波長はこれらのレーザの組み合わせにより自由に選択
できる。また他の半導体レーザを用いればさらに、発振
波長の選択範囲は広がる。

【００５２】図２に、本発明の第２の光導波路デバイス
を用いた多波長光源の構成を平面図で示す。基板２１上
に形成された２本の光導波路２２−１、２２−２は斜め
の直線導波路として形成され、それぞれ僅かに位置が異
なる出射部２６で終端している。光導波路２２−１、２
２−２には、それぞれ周期の異なる分極反転構造２３−
１、２３−２が形成されている。半導体レーザ２５−
１、２５−２から出射された基本波は、それぞれ光導波
路２２−１、２２−２の入射部２４−１、２４−２に結
合し、分極反転構造２３−１、２３−２で波長変換され
た後、出射部２６より出射する。

【００５３】多波長光源の構成としては、図２に示す斜
めの直線導波路を用いる構成も有効である。図１に示す
Ｙ分岐導波路１７を形成すると、Ｙ分岐を構成する部分
での曲がり導波路による伝搬損失を低減するため、導波
路の曲率はなるべく小さくする必要があり、Ｙ分岐部分
の長さが１ｍｍ以上必要となり、図２の構成に比べて光
導波路デバイスの長さを１．１〜１．２倍に長くしなけ
ればならない。また、Ｙ分岐を構成する曲がり導波路、
分岐部分では光導波路の伝搬定数が僅かに異なるため、
分極反転による波長変換を直線導波路部分と同条件で行
うことが難しく、この部分での波長変換を行うことが困
難となる。これに対し、図２に示す斜めの直線導波路を
用いると、光導波路２２−１、２２−２のほぼ全長を波
長変換に使用できるため、図１の構成に比べより高効率
の光源を実現することができる。

【００５４】また、光導波路の出射部は集光レンズに収
差を生じない程度ならば、僅かに異なる位置に設定する
ことも可能である。実際には、数μm程度ならば出射部
の位置を離すことも可能である。同一の出射部にする場
合には、光導波路をＹ分岐構造にする必要があり、光導
波路が接近する部分で導波光のロスが生じない設計が必
要となる。光導波路を僅かに離すことで導波路設計が容
易になり、光導波路が合波する場合のロスを低減するこ
とが可能となる。

【００５５】また、基本波光源となる半導体レーザに
は、波長可変機能を有する光源が望ましい。ＱＰＭ−Ｓ
ＨＧの位相整合波長許容度は０．１ｎｍ程度と狭いの
で、高効率な波長変換を行うには、精密な波長制御が必
要となる。従って、半導体レーザの波長を制御して位相
整合波長に合致させることで、高効率の波長変換が可能
となる。用いた半導体レーザは、光導波路部にＤＢＲ(D
istributed Bragg Reflector)グレーティング部を有す
る構造であり、ＤＢＲグレーティング部に形成したヒー
タによりＤＢＲグレーティングの反射波長を調整するこ
とで、半導体レーザの発振波長を制御している。波長可
変範囲は２ｎｍ程度である。波長可変レーザを用いるこ
とで、高効率の波長変換が可能になる。また、周囲の温
度変化により位相整合波長が変動した場合も、半導体レ
ーザの発振波長を制御することで常に安定な出力が得ら
れる。さらに、多波長光源では、位相整合波長を制御す
ることで、出射する光を切り替えることも可能となる。
例えば、半導体レーザの発振波長を僅かにずらすこと
で、第２高調波の出力をゼロにすることが可能となり、
出射する光を自由に選択することができる。

【００５６】なお、本発明の多波長光源では、出力の変
調方式として、半導体レーザの出力または、発振波長を
変調することで行ったが、他の変調方式として、光波長
変換素子に出力変調機能を集積化することができる。光
波長変換素子は、光導波路から構成され、高非線形材料
は高い電気光学定数を有するので、光導波路上に電極構
造を集積化し、これに電圧を印加することで光導波路の
屈折率を変化させることで、ＳＨＧ出力を変調すること
ができる。ＳＨＧ素子による出力変調を行うと、半導体
レーザの出力変調に対し安定な出力変調が可能となり有
効である。その理由は、半導体レーザを出力変調する
と、半導体レーザの発振波長が出力変動に伴いわずかに
変動するためである。

【００５７】また、半導体レーザとしては、単一基板上
に複数の活性層を有するマルチビーム半導体レーザの使
用も可能となる。既に、２ビーム、３ビームレーザが実
用化されており、単一基板に複数の半導体レーザを集積
化可能である。発振波長の異なるレーザを集積化した半
導体レーザの作製も可能である。多ビームの半導体レー
ザを用いると、半導体レーザの出射部に対する位置精度
が高くなるため、半導体レーザと光導波路デバイスとの
位置合わせが容易になる。複数の半導体レーザを光導波
路デバイスに結合させるには、それぞれの半導体レーザ
の位置を精密に合わせる必要がある。集積化された半導
体レーザの場合、位置合わせの回数が１回ですむため、
アライメントプロセスが容易になり、多波長光源の作製
時間を短縮することができる。また、複数の入射部間の
距離を小さくすることもできる。異なる半導体レーザを
用いる場合、半導体レーザチップの大きさを考慮すると
入射部間の距離は数１００μmとなり、導波路デバイス
の幅もこれに比例して大きくなる。一方、入射部間が広
い場合、導波路間距離を小さくするためＹ分岐部分の距
離が大きくなり、光導波路デバイスの寸法が長さ方向に
１．１〜１．２倍に拡大する。これに対し、集積化され
た半導体レーザの場合、出射ビーム間隔は数１０μm程
度であり、光導波路デバイスの入射部間距離を１／１０
以下に小さくできるため、デバイス寸法を面積比で５０
％程度に削減できるため、基板材料費を１／２と大幅に
低減できる。

【００５８】なお、本実施形態では、２つの半導体レー
ザ光源を用いた場合について説明したが、さらに多くの
半導体レーザを用いても同様の構成が可能である。半導
体レーザを多数用いることで多くの発振波長を有する多
波長光源が実現できる。

【００５９】また、本発明の多波長光源は、半導体レー
ザへの戻り光を防止する役割を果たす点でも利点があ
る。半導体レーザは、共振器内に出射光が帰還した場
合、モードのマルチ化、ノイズ発生等の問題が生じて光
のコヒーレンスが低下する。これに対し、光導波路デバ
イスを介して高調波に波長変換することで、高調波成分
を利用すれば、半導体レーザに帰還する光は高調波とな
り共振器へのノイズの影響はほとんどなくなる。さら
に、デバイス構造を工夫することで、光導波路デバイス
から半導体レーザに帰還する基本波を低減でき、より安
定な出力特性が得られる。光導波路の入出射部には、基
本波の波長に対応した反射防止膜を施し、出射部には、
２波長の基本波が存在するため多層膜の反射防止膜によ
り、反射防止膜の波長帯域を広げるのが望ましい。さら
に、基本波、高調波共に、反射防止可能な反射防止膜を
堆積するのがより好ましい。これにより、高調波出力の
反射損失が低減され１０数％の出力向上が図れる。

【００６０】また、出射部を導波路の進行方向に対し斜
めに形成する方法もある。出射部を基板の面内方向に４
°程度傾けると、出射部から半導体レーザへの反射戻り
光を１／１００以下に低減でき安定な動作が可能とな
る。

【００６１】また、出射部の基板対向面の法線を基板表
面に対し４５°程度に傾けると、出射光を基板の表面ま
たは裏面から取り出すことができるので、基板表面への
グレーティング、検出器等の集積化が容易になり、小型
の集積化光源を実現することができる。

【００６２】次に、本発明の他の光導波路デバイスを用
いた多波長光源の構成について説明する。

【００６３】複数の光源からの光を波長変換する他の構
成として、前述した様に、複数の光源からの光を波長変
換した後、一つの光導波路内に合波する構成以外に、複
数の光源を合波した後、波長変換する方法もある。

【００６４】図３に、本発明の第３の光導波路デバイス
を用いた多波長光源の構成を平面図で示す。半導体レー
ザ３５−１、３５−２からの光はＹ分岐導波路３７によ
り合波され単一の光導波路３２に導かれて、出射部３６
から出射される。光導波路３２には周期性を有する分極
反転構造３３が形成されており、導波光を波長変換す
る。分極反転構造３３は複数の領域（図３では領域Ａと
領域Ｂ）に分割され、それぞれの半導体レーザ３５−
１、３５−２の波長に合わせた分極反転周期を有する。
分極反転による位相整合条件としては、位相整合波長の
差が１ｎｍ以上必要である。位相整合波長の条件が１ｎ
ｍ以下になると、位相整合特性が互いに干渉し、波長に
対するＳＨＧ出力特性の変動が大きくなる。

【００６５】さらに、第２高調波に対する位相整合条件
を有する分極反転領域に加えて、和周波に対する位相整
合条件を満足する分極反転領域を加えると、発振波長を
さらに多くすることができる。

【００６６】なお、分極反転領域を分割することで位相
整合する導波路長が短くなり変換効率が低下するという
問題がある。この場合は、光導波路を基板端面で反射し
て折り返し使用することが有効である。端面には反射膜
を形成する。方向性結合器を用いると、反射した光を１
００％もう一方の導波路に導くことが可能となる。反射
器を用いると、基板面積は一定で長い光導波路が形成で
きるため、高効率の波長変換が行える。

【００６７】また、反射器を用いた他の構造も作製可能
である。図４及び図５に示すように、反射器を用いて光
導波路を折り曲げ、光導波路の作用長を増大することで
高効率化が図れ、基板を有効に使用することができる。

【００６８】図４に、本発明の第４の光導波路デバイス
を用いた多波長光源の構成を平面図で示す。この第４の
光導波路デバイスは、導波路端面に反射器４８−１、４
８−２、４９−１、４９−１を設けたことを特徴とす
る。

【００６９】図４において、半導体レーザ４５−１から
出射された光は、入射部４４−１から入射して光導波路
４２−１を伝搬し、分極反転構造４３−１により第２高
調波に変換される。一方、半導体レーザ４５−２から出
射された光も同様に、入射部４４−２から入射して光導
波路４２−２を伝搬し、分極反転構造４３−２により第
２高調波に変換される。第２高調波への変換効率は数１
０％以下であるから、半導体レーザ４５−１、４５−２
から出射されて第２高調波に変換されなかった光は、反
射器４９−１、４９−２で反射され中央の光導波路で合
波される。ここで半導体レーザ４５−１、４５−２から
の２つの波長の光は和周波に変換される。光導波路の出
射部４６からは、２つの半導体レーザ４５−１、４５−
２からの２つの基本波、それぞれの第２高調波、および
２つの基本波の和周波の合計５波長の光を取り出すこと
ができる。

【００７０】この構成によれば、光導波路を折り返して
使用することで、長い相互作用長を実現することがで
き、高効率化を図ることが可能になる。また、第２高調
波と和周波を同時に取り出すことができるという利点を
有する。

【００７１】図５に、本発明の第５の光導波路デバイス
を用いた多波長光源の構成を平面図で示す。この第５の
光導波路デバイスは、多数の反射器５８を用いて、長い
相互作用長を実現している点に特徴がある。

【００７２】図５において、半導体レーザ５５−１、５
５−２から出射された光は、それぞれ入射部５４−１、
５４−２から光導波路に入射し、分極反転構造５３によ
り波長変換される。導波路端面に設けた反射器５８は、
光導波路を伝搬する導波光を多数回にわたって反射す
る。多数の反射器５８を用いることで、基板５５の面積
を大きくすることなく、光導波路の長さを長くすること
ができ、相互作用長を増大させることが可能になる。２
つの光は、光導波路５２で合波し、出射部５６から出射
される。

【００７３】（実施の形態２）以下では、実施の形態１
に記載したような多波長光源を用いた光学システムにつ
いて説明する。

【００７４】図６に、本発明の多波長光源を用いた光学
システムの概略構成図を示す。多波長光源６１から出射
された光は、コリメートレンズ６２でコリメートされ、
フィルター６３を通った後、集光光学系６５で集光され
記録媒体６６に集光される。記録媒体６６からの反射光
は、フィルター６３により反射され、フォトディテクタ
ー６４で検出される。記録媒体６６に記録した信号を検
出することで、情報を読みとることができる。

【００７５】本発明の多波長光源を用いた光学システム
の特徴は、従来の単一波長光源に用いる場合と同様な簡
易な光学系が使用できる点にある。半導体レーザを複数
組み合わせて多波長光源を構成した場合、光源の発光点
は数１００μm程度の間隔を有するこのため、コリメー
トレンズと集光レンズにより集光した場合に、大きな収
差が生じて回折限界までの集光が困難になる。このた
め、特殊な集光レンズを用いるか、光学系内に収差補正
用のグレーティング素子等の挿入が必要となり、光学調
整に対しても高い精度が必要となる。本発明の光学シス
テムは、光学システムの簡便性、光学調整の容易さの点
で優れている。また、短波長の多波長光源を適用するの
に非常に有効である。

【００７６】次に、本発明の多波長光源による記録媒体
への光記録について説明する。波長に対する感度の異な
る記録媒体と、多波長光源を用いれば、波長多重による
高密度記録が可能である。記録媒体としては、ホールバ
ーニング効果を有する媒体を用いて、異なる波長に感度
を有する媒体を層状に堆積することで各層に対して異な
る波長により記録再生が可能となるため、多層膜への光
記録が可能となる。波長多重を利用する場合において
も、記録波長の短波長化は重要である。短波長の光源を
利用すれば、それぞれの波長における記録密度の向上が
図れるため、高密度記録が容易になる。短波長の光源を
利用すれば、波長の異なる光を利用して、記録密度を大
幅に増大できる。例えば、２０ｎｍ間隔に波長の異なる
複数の光源を３つ集積化すれば、３波長に対する波長多
重記録が可能となる。

【００７７】また、波長分散を利用すれば、多層膜への
同時記録が可能となる。例えば２波長の光源を用い、集
光光学系の分散特性を利用し、それぞれの波長の光の集
光点を異なる深さに設定する。２層の記録媒体を用い、
記録媒体のそれぞれの記録層の厚みに合わせて、２波長
の光がそれぞれの層に集光するように設定する。それぞ
れの光を別々に変調すれば、２層の記録媒体に同時に異
なる記録が行える。２層への同時期録を行えば、記録速
度、読み出し速度が２倍になり高速の記録再生光学シス
テムが実現できる。

【００７８】さらに、干渉フィルタを用いれば１層目と
２層目の光の分離が容易になる。干渉フィルタを挟んで
２層の記録層を形成し、干渉フィルタにより２波長を分
離する。即ち、１層目の記録層には２つの波長の光が到
達するが、２層目には波長フィルタにより一方の波長し
か到達しない。これにより、１層目の記録膜への記録再
生時に２層目の膜に与える影響を低減することができ
る。干渉フィルタにより２波長を分離する場合、２波長
の間隔は１０ｎｍ以上が好ましい。というのは、干渉フ
ィルタの分離波長の間隔が大きいほど分離比が大きくな
り、また、分離波長の間隔が狭くなると、干渉フィルタ
を構成する多層膜の層数が大きくなるため膜厚が大きく
なる。干渉フィルタの膜厚が大きくなると、干渉フィル
タを透過する光の収差が増大するので、集光特性が劣化
するという問題が生じるためである。

【００７９】さらに、多波長光源を用いると、高調波の
多波長化に加えて基本波を利用することができる。前述
したように多波長光源からは、高調波および基本波が共
に出射される。このため、基本波の利用も可能となる。
現行の記録媒体としてＣＤ、ＣＤＲ、ＣＤ−ＲＷ等への
記録再生は短波長光の使用は難しい。特にＣＤ−Ｒ、Ｃ
Ｄ−ＲＷへは膜の吸収により短波長光は使用できない。
これに対し、基本波の光を用いることで、ＣＤ、ＣＤ−
Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等への対応も容易になる。即ち、高密度
記録再生に加え、現行の記録媒体に対する記録再生も行
える光学システムを一つの多波長光源により実現するこ
とができる。

【００８０】（実施の形態３）次に、多波長光源を利用
した他の光学システムについて説明する。

【００８１】現行の相変化型光記録用の光源は、３つの
光強度レベルを切り替えて使用している。即ち、再生レ
ベル、消去レベル、記録レベルの３レベルである。光強
度を再生レベルに設定して記録層の番地および記録内容
を読み出し、消去レベルに設定して記録内容を消去し、
また、記録レベルに設定して新しい記録内容の書き込み
を行っている。従って、再生レベルと消去レベル、また
再生レベルと記録レベルに光源の出力を高速に切り替え
て使用している。しかしながら、光源の出力の切り替え
とその安定化に時間を要するため、光記録の書き込み時
間が遅くなるという問題があった。

【００８２】これに対し、本発明の多波長光源を用いた
光学システムを利用すると、再生と記録を異なる波長で
行うことで、光源の出力の切り替えが必要でなくなり、
高速の光記録が可能となる。光学システムとしては、図
６の光学システムのフォトディテクタ６４の前に波長フ
ィルタを挿入し、２波長を分離した後、異なるフォトデ
ィテクタによりそれぞれの波長の光を検出する。一方の
光を再生専用に、他の光を記録および消去専用に使用す
ることで、光の切り替えを行わない光記録が可能とな
る。また、多波長光源は発光点が同一であるため、同一
の集光点に２波長の光を集光でき、記録と再生を同時に
行うことができる。

【００８３】さらに、記録と再生を同時に行うことで、
記録している相変化膜の状態をリアルタイムで観測でき
る。この情報をフィードバックすることで、記録相変化
膜への記録精度を大幅に向上することができる。光によ
って記録媒体に記録されるピットはその大きさおよび形
状が微妙に変化すると記録ノイズになり、この記録ノイ
ズが大きくなると再生信号が十分得られなくなるという
記録密度の限界を決定している。これに対し、本発明の
光学システムを使用すると、記録時に記録ピットの情報
を検出しながら記録を行うことができる。この情報をフ
ィードバックして、記録光の光強度や、記録媒体上での
焦点を制御しながら記録を行うことで、記録ピットの形
状を精確に制御することが可能となる。従来の構成で
は、記録光によりピットの形状が観測可能であるが、記
録光は高い周波数で変調されているため縦モードがマル
チ化しており、高精度で記録部分の状態を観測するのは
難しかった。しかしながら、本発明の光学システムによ
れば、記録光は、従来通り高い周波数で変調されてマル
チモード化しているが、モニター光はＣＷ発振している
ので、低ノイズで記録部分の状態を観測することが可能
となった。

【００８４】また、本発明の光学システムによれば、記
録ノイズを大幅に低減でき、記録密度を増大することが
可能となる。例えば、４１０ｎｍと４２０ｎｍの多波長
光源を用いれば、波長差による集光特性の差を防止する
色収差補正のレンズを用いるだけで、同一の集光点に回
折限界の集光スポットを実現できる。これは、同一の発
光点を有する多波長光源によってのみ実現できる特性で
ある。これによって、高密度の光記録が可能になった。

【００８５】また、記録方法として２波長または多波長
の光を異なる変調度により変調しながら記録することが
可能となる。すなわち、一方の波長の光を連続発振（Ｃ
Ｗ）動作させ、他方の光を高周波で変調する。これを組
み合わせることにより、変調波形を自由に制御すること
ができる。ＳＨＧ出力は基本波パワーの２乗に比例して
増大するため、入力光を変調することでＳＨＧ出力の大
幅な増大が可能となる。

【００８６】（実施の形態４）次に、本発明の光学シス
テムによる光学情報記録媒体として相変化型光ディスク
への記録について説明する。相変化型光ディスクの記録
膜を多層化することで、記録密度の増大が図れる。しか
しながら、多層膜記録を実現するには、各層の透過及び
吸収特性の最適化が重要である。例えば、２層膜記録の
場合、１層目の吸収係数が大きいと１層目の記録は容易
になるが、透過特性が劣化するため、２層目の記録に多
大なパワーを必要とする。第１及び第２の記録媒体を共
に良好に記録再生するためには、波長λにおける両記録
層の光吸収比と第１の記録媒体の光透過率が所定の条件
を満たさなければならない。ここで、光吸収比とは、記
録層が結晶状態であるときの記録層の光吸収率をＡｃ
（％）、記録層が非晶質状態であるときの記録層の光吸
収率をＡａ（％）としたときのＡｃ／Ａａである。

【００８７】登録特許第２０９４８３９号公報によれ
ば、良好な消去率確保のためには結晶状態と非晶質状態
の昇温速度を揃えることが重要で、その条件としてＡｃ
／Ａａ≧１．０を満足することが開示されている。ま
た、第１の記録層が結晶状態であるときの第１の記録媒
体の光透過率をＴｃ（％）、第１の記録層が非晶質状態
であるときの第１の記録媒体の光透過率をＴａ（％）と
したとき、第２の記録媒体は第１の記録媒体を透過して
きたレーザ光で記録再生するため、ＴｃとＴａはより高
い方が望ましい。しかし逆に高すぎると、入射光の配分
から考えて、ＡａとＡｃが小さくなり第１の記録媒体の
記録が困難になる。レーザ波長６６０ｎｍ近傍での発明
者の記録実験により、第１及び第２の記録媒体共に良好
な記録再生特性を得るには、Ｔｃ≧４５且つＴａ≧４５
を満足する必要があることがわかっている。

【００８８】ここで、記録再生する波長λにおける多層
構成の記録媒体の光反射率Ｒ、光透過率Ｔ、および各層
の光吸収率Ａなどの光学的特性は、その波長における各
層の複素屈折率（屈折率と消衰係数）がわかれば、例え
ばマトリクス法（例えば、久保田広著「波動光学」（岩
波新書、１９７１年）の第３章を参照）により厳密に算
出することができる。したがって、各層の複素屈折率の
波長依存性は、多層構成の光学特性を決定する重要要素
である。

【００８９】発明者の短波長記録の計算によると、記録
層の複素屈折率の波長依存性が大きいことに起因して、
波長４００ｎｍ近傍では第１の記録層の光吸収比≧１．
０と第１の記録媒体の光透過率≧４５％とを同時に満足
することが難しい。この場合、第１の記録媒体の消去率
が不十分になるか、または第２の記録媒体へ到達するレ
ーザ光が不十分で第２の記録媒体の記録パワーが不足す
るという事態が生じる。 図７は、光学情報記録媒体の
一構成例を断面図で示している。この光学情報記録媒体
は、第１の基板７３上に第１の下側光干渉層７１−１、
第１の下側界面層７１−２、第１の記録層７１−３、第
１の上側界面層７１−４、第１の上側光干渉層７１−
５、第１の反射層７１−６を順次積層し、次に第２の基
板７４上に第２の反射層７２−６、第２の上側光干渉層
７２−５、第２の上側界面層７２−４、第２の記録層７
２−３、第２の下側界面層７２−２、第２の下側光干渉
層７２−１を順次積層して構成されている。第１の下側
光干渉層７１−１から第１の反射層７１−６までの多層
構成が第１の記録媒体７１であり、第２の下側光干渉層
７２−１から第２の反射層７２−６までの多層構成が第
２の記録媒体７２である。第１の記録媒体７１が形成さ
れた第１の基板７３と、第２の記録媒体７２が形成され
た第２の基板７４とは接着層７５で貼り合わせられる。

【００９０】第１の基板７３及び第２の基板７４として
は、円盤状で、レーザビームを導くための案内溝が形成
された、ポリカーボネート、アモルファス・ポリオレフ
ィンまたはＰＭＭＡなどの樹脂またはガラスを用いるこ
とができ、透明で表面の平滑なものを使用する。

【００９１】接着層７５は、透明な光硬化性樹脂や透明
な遅効性樹脂を使用できる。本構成では、接着層７５が
隔離層の機能も兼ね備えている。

【００９２】図８は、図７に示す光学情報記録媒体に対
する記録再生方法を模式的に示している。例えば、図７
の光学情報記録媒体を記録再生する場合、第１の記録媒
体７１の記録再生は波長λ１の第１のレーザ光８０で行
い、第２の記録媒体７２の記録再生は波長λ２の第２の
レーザ光８１で行う。図８において、Ｒ₁は、波長λ１
に対する第１の記録媒体７１の反射率、Ｔ₁は、波長λ
１に対する第１の記録媒体７１の光透過率、Ｔ₂は、波
長λ２に対する第１の記録媒体７１の光透過率、Ｒ
₂は、波長λ２に対する第２の記録媒体７２の反射率で
ある。第２の記録媒体７２を良好に記録再生するために
は、Ｔ₂≧４５％が望ましい。

【００９３】次に、本発明者は、図７に示す第１の記録
媒体７１の多層構成の光学計算を行った。膜厚は、第１
の下側光干渉層７１−１の膜厚と第１の上側光干渉層７
１−５の膜厚を変数として、第１の下側界面層７１−２
と第１の上側界面層７１−４の膜厚を５ｎｍ、第１の記
録層７１−３の膜厚を６ｎｍ、第１の反射層７１−６の
膜厚を１０ｎｍとした。材料は、光干渉層としてＺｎＳ
−２０ｍｏｌ％ＳｉＯ ₂、界面層としてＧｅＮ、記録層
としてＧｅＳｂＴｅ、反射層としてＡｇ合金を選んだ。
記録層結晶状態と記録層非晶質状態の反射光量の変化が
より大きく、また光吸収比が最も大きくなる光干渉層の
膜厚として、第１の下側光干渉層７１−１が３６λ／６
４ｎ（ｎｍ）で第１の上側光干渉層７１−５が１２λ／
６４ｎ（ｎｍ）の組み合わせを選び、そのように構成し
たときの、波長λ１に対する光吸収比Ａｃ／Ａａ、第１
の記録層７１−３がそれぞれ結晶状態、非晶質状態であ
る場合の透過率Ｔｃ、Ｔａを表１に示す。

【００９４】

【表１】

【００９５】表１に示す結果から、第１の記録媒体７１
の光吸収比Ａｃ／Ａａは波長が短くなるほど小さくな
り、光透過率Ｔｃ、Ｔａは波長が短くなるほど大きくな
ることがわかった。

【００９６】次に、この結果をもとに、第１の記録媒体
７１及び第２の記録媒体７２を波長λ１に対して光学設
計した。さらに、図７に示す構成で光学情報記録媒体を
６種類試作した。第２の記録媒体７２の設計膜厚は、Ｚ
ｎＳ−ＳｉＯ₂からなる第２の下側光干渉層７２−１が
６λ／６４ｎ（ｎｍ）、ＧｅＮからなる第２の下側界面
層７２−２が５ｎｍ、ＧｅＳｂＴｅからなる第２の記録
層７２−３が１０ｎｍ、ＧｅＮからなる第２の上側界面
層７２−４が５ｎｍ、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂からなる第２の
上側光干渉層７２−５が２０λ／６４ｎ（ｎｍ）、Ａｇ
合金からなる第２の反射層７２−６が８０ｎｍである。
単一波長λ１で第１の記録媒体７１及び第２の記録媒体
７２のＣＮＲ（キャリア対ノイズ比）と消去率を測定し
た。測定は、パルステック製ドライブにレーザ波長の異
なる光ヘッドを載せ換えて行った。線速度は５ｍ／ｓで
ある。ＣＮＲは３Ｔ信号を１０回記録して振幅とノイズ
レベルから得た。引き続き１１Ｔ信号を測定済み３Ｔ信
号の上に１回重ね書きして３Ｔ信号の振幅を測定し、振
幅低下分から消去率を得た。第１の記録媒体７１の消去
率Ｅｒｓ（ｄＢ）と第２の記録媒体７２の記録感度Ｐｐ
／Ｐｂを評価した結果を表２に示す。記録は溝上記録で
ある。記録感度はＣＮＲ＝５０ｄＢなるピークパワー
（ｍＷ）とバイアスパワーＰｂ（ｍＷ）で定義した。

【００９７】

【表２】

【００９８】表１に示す計算結果及び表２に示す測定結
果から、Ａｃ／Ａａが１．０以上あれば消去率が２０ｄ
Ｂ得られ実用可能となり、さらに１．２以上あれば３０
ｄＢ以上の消去率が得られるので１．２０以上がより好
ましい。したがって、第１の記録媒体７１は波長４３０
ｎｍ以上で記録再生することが好ましいことがわかる。

【００９９】第２の記録媒体７２の記録感度について
は、λ１が短いほど高感度化傾向にある。これは、表１
の計算結果と傾向が合っており、第１の記録媒体７１の
透過率が高い方が第２の記録媒体７２は高感度化でき
る。従って、第２の記録媒体７２の記録感度に対しては
記録波長はより短い方が好ましい。この場合は４２０ｎ
ｍ以下が好ましい。

【０１００】以上の結果から、第１の記録媒体７１と第
２の記録媒体７２は、記録再生に好ましい波長が一致し
ないことが分かった。

【０１０１】そこで、図８に示すように第１の記録媒体
７１を波長λ１で記録再生し、第２の記録媒体７２をλ
１にごく近い範囲内にある波長λ２で記録再生すること
を考えた。その場合の第１の記録媒体７１の波長λ２に
対する透過率を表1を得たのと同様に光学計算した。こ
の場合、第１の記録媒体７１はλ１に対して設計膜厚を
決定するので、波長の異なるλ２に対しては光干渉層の
光学長が変わる。波長λ１に対する第１の記録媒体７１
の光吸収比は表１に示した通りである。Δλ＝λ１−λ
２とし、λ１=４３０である場合の、Δλに対する透過
率の変化を計算した。結果を表３に示す。

【０１０２】

【表３】

【０１０３】表３から、Δλが大きいほど第１の記録媒
体７１の透過率は大きくなることがわかる。λ１＝４３
０ｎｍの光吸収比は１．２０が得られているので（表
１）、十分な光吸収比と高い透過率が両立できる。

【０１０４】表３の計算結果から、２波長使用した場合
の第１の記録媒体７１の透過率の波長依存傾向が得られ
た。より好ましい波長λ１は、４３０ｎｍから４５０ｎ
ｍで、波長λ２はλ１より小さいことが好ましい。

【０１０５】次に、λ１＝４３０ｎｍと４５０ｎｍ、λ
２＝４００ｎｍの２種類の波長の組合せに対して、光学
情報記録媒体を試作し、第１の記録媒体７１と第２の記
録媒体７２の溝上のＣＮＲと消去率を測定した。測定
は、パルステック製ドライブに波長λ１の光ヘッドと波
長λ２の光ヘッドを載せ換えて行った。

【０１０６】第１の記録媒体７１はλ１に対して設計膜
厚を決定し、第２の記録媒体７２はλ２に対して設計膜
厚を決定して、図７に示す光学情報記録媒体を試作し
た。第１の記録媒体７１の消去率Ｅｒｓ（ｄＢ）、第２
の記録媒体７２の記録感度Ｐｐ／Ｐｂを評価した結果
を、表４に示す。

【０１０７】

【表４】

【０１０８】この測定結果から、単一波長で記録再生す
るよりも、λ１＞λ２の２波長で記録再生した方が、３
０ｄＢ以上の第１の記録媒体７１の消去率が得られ、且
つΔλが大きいほど第２の記録媒体７２の記録感度がよ
り高くなることが検証できた。

【０１０９】次に、本発明の多波長光源を用いた光学シ
ステムにより２波長記録を実施する。用いた光源は、波
長８６０ｎｍと波長８００ｎｍの市販の半導体レーザを
波長変換素子に結合し、λ１＝４３０ｎｍ、λ２＝４０
０ｎｍの多波長光源を構成した。その多波長光源を用い
て、光学情報記録媒体の第１の記録媒体７１及び第２の
記録媒体７２の溝上における、記録感度、ＣＮＲ、消去
率、ジッター値を測定した。この測定結果を表５に示
す。

【０１１０】

【表５】

【０１１１】表５に示すように、上記多波長光源を用い
た光学システムを用いることで、多層膜への記録再生に
おいて良好な特性が得られた。

【０１１２】本発明の多波長光源は、短波長領域におい
て複数の出射波長を発生できると共に、発振波長の設定
が容易にできるため、相変化膜の記録再生に必要な設計
波長を容易に発生することが可能となり、高密度の記録
再生光学システムを構成することができた。さらに、出
射光を単一の発光点より出射できるため、簡便な光学シ
ステムで多波長光源を使用できるという利点を有する。

【０１１３】また、前述した２波長により記録と再生を
同時に行う構成は２層の記録にも適用できる。例えば、
波長４００ｎｍと４３０ｎｍの２波長光源を用いる場
合、第１層を記録する場合は４３０ｎｍの光を記録光と
し、４００ｎｍの光を再生光とする。第２層の場合はそ
の逆となる。その構成において、記録時の記録ピットの
情報をフィードバックしながら記録を行うことで、記録
ピットの形状を精確に制御することができ、記録ノイズ
を低減して高密度記録を達成することが可能になる。

【０１１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光導波路
デバイス、これを用いた多波長光源、及びこれを用いた
光学システムによれば以下の効果を奏する。

【０１１５】（１）異なる位相整合特性を有する複数の
光導波路により、光源からの異なる波長の基本波を同時
に波長変換することができ、同一または近接位置に設け
た出射部から多波長の出射光が出射されるため、同一点
光源からの出射光となり、色収差補正を行った対称構造
の集光レンズ系を用いると、光学情報記録媒体に対して
回折限界までの集光が可能となる。

【０１１６】（２）光導波路デバイスに反射器を設ける
ことにより、少ない基板面積で長い光導波路が形成でき
るため、基板面積の有効利用と波長変換の高効率化が実
現できる。

【０１１７】（３）光導波路デバイスの光導波路を第２
高調波に対する位相整合条件を満足するように構成し、
現在市販されている異なる波長の半導体レーザを光導波
路デバイスに結合することで、青色発光領域である４０
０ｎｍ帯の複数の波長の光を単一の光導波路デバイスよ
り容易に出射でき、光学情報記録媒体への高密度光記録
が可能になる。

【０１１８】（４）位相整合波長が狭いＱＰＭ−ＳＨＧ
素子の許容度に対して、コヒーレント光源の波長を可変
制御して位相整合波長に合致させることで、高効率の波
長変換が可能となるだけでなく、周囲の温度変化により
位相整合波長が変動した場合でも、コヒーレント光源の
波長を可変制御することで、常に安定な出力が得られ
る。さらに、位相整合波長を制御することで、出射する
光を切り替えることも可能となる。

【０１１９】（５）特殊な集光レンズや、光学系内に収
差補正用のグレーティング素子等を設ける必要がないの
で、簡易な光学システムとなり光学調整も容易になる。
また、短波長の多波長光源を適用するうえで非常に有効
となる。

【０１２０】（６）光学システムに設けた集光レンズ系
の分散特性を利用することにより、光学情報記録媒体に
対する複数の波長を有する光の集光点を異なる深さに設
定することで、多層膜への同時記録が可能となり、例え
ば２層の記録層を有する光学情報記録媒体を用いると、
記録及び再生速度が２倍になり高速の記録再生光学シス
テムが実現できる。

【０１２１】（７）光学システムに設けた波長フィルタ
の分離特性を利用することにより、多波長光源から光学
情報記録媒体への異なる波長の光を分離したり、光学情
報記録媒体からフォトディテクタへの異なる波長の検出
光を分離することで、２層の記録層を有する光学情報記
録媒体に対して２波長の光により記録再生を行う場合、
１層目の記録層には２つの波長の光が到達するが、２層
目の記録層には一方の波長しか到達しない構成にするこ
とで、２波長を分離し、１層目の記録層への記録再生時
に２層目の記録層に与える影響を低減することができ
る。

【０１２２】（８）また、波長フィルタにより光学情報
記録媒体からの２波長の反射光を分離した後、異なるフ
ォトディテクタによりそれぞれの波長の光を検出するこ
とで、１層目と２層目の記録層に対する同時再生が可能
になる。

【０１２３】（９）また、一方の光を再生専用に、他の
光を記録および消去専用に使用することができ、光源の
光出力の切り替えを行わない高速の光記録が可能とな
る。

【０１２４】（１０）さらに、多波長光源は発光点が同
一であるため、光学情報記録媒体の同一の集光点に２波
長の光を集光でき、記録と再生を同時に行うことができ
るので、記録時に記録情報をリアルタイムに検出し、こ
の情報をフィードバックして、記録光の光強度や、記録
媒体上での焦点を制御しながら記録を行うことで、記録
媒体に形成する記録ピットの形状を精確に制御すること
ができ、記録密度を大幅に増大させることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の光導波路デバイスを用いた多
波長光源の構成を示す平面図

【図２】 本発明の第２の光導波路デバイスを用いた多
波長光源の構成を示す平面図

【図３】 本発明の第３の光導波路デバイスを用いた多
波長光源の構成を示す平面図

【図４】 本発明の第４の光導波路デバイスを用いた多
波長光源の構成を示す平面図

【図５】 本発明の第５の光導波路デバイスを用いた多
波長光源の構成を示す平面図

【図６】 本発明の多波長光源を用いた光学システムの
構成図

【図７】 本発明の光学システムに用いる光学情報記録
媒体の一構成例を示す断面図

【図８】 図７に示す光学情報記録媒体に対する記録再
生方法を示す模式図

【図９】 第１の従来例による光導波路デバイスの構成
を示す平面図

【図１０】 第２の従来例による光導波路デバイスの構
成を示す平面図

【符号の説明】

１１、２１、３１、４１、５１ 基板 １２−１、１２−２、２２−１、２２−２、３２、４２
−１、４２−２、５２光導波路 １３−１、１３−２、２３−１、２３−２、３３、４３
−１、４３−２、５３分極反転構造 １４−１、１４−２、２４−１、２４−２、３４−１、
３４−２、４４−１、４４−２、５４−１、５４−２
入射部 １６、２６、３６、４６、５６ 出射部 １５−１、１５−２、２５−１、２５−２、３５−１、
３５−２、４５−１、４５−２、５５−１、５５−２
半導体レーザ １７、３７ Ｙ分岐導波路 ４８−１、４８−２、４９−１、４９−２、５８ 反射
器 ６１ 多波長光源 ６２ コリメートレンズ ６３ フィルタ ６４ フォトディテクタ ６５ 集光光学系 ６６ 記録媒体

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１１Ｂ 7/0045 Ｇ１１Ｂ 7/005 Ａ ５Ｄ０９０ 7/005 7/09 Ａ ５Ｄ１１８ 7/09 7/125 Ａ ５Ｄ１１９ 7/125 Ｂ ５Ｆ０７３ 7/135 Ａ 7/135 Ｚ 7/24 ５２２Ｑ 7/24 ５２２ Ｈ０１Ｓ 5/026 Ｈ０１Ｓ 5/026 5/40 5/40 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｆ (72)発明者 児島 理恵 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山田 昇 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA03 KA12 LA12 LA18 MA07 NA08 RA00 RA01 RA08 2H048 GA01 GA07 GA23 GA33 GA61 2H079 AA02 AA12 BA01 CA21 EA03 EA05 2K002 AA04 AA05 AB12 EA16 GA04 HA20 HA31 5D029 JB13 5D090 AA01 BB12 CC01 CC04 CC14 CC16 DD03 FF05 FF11 KK03 KK06 LL01 LL02 5D118 AA04 BA01 BB02 BF02 BF03 CD01 CG06 CG07 CG09 CG23 DC03 DC17 DC18 5D119 AA04 AA22 BA01 BB13 CA15 DA01 DA05 EA03 EC47 FA05 HA36 JA29 JA63 KA02 5F073 AB06 AB15 AB21 AB23 AB27 BA05

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、該基板の表面近傍に形成された
   複数の光導波路と、該光導波路の一端に形成された入射
   部と、前記光導波路の他端に形成された出射部とを備え
   た光導波路デバイスであって、 前記複数の光導波路が互いに異なる位相整合条件を満足
   し、 前記複数の光導波路の出射部を略同位置に設けたことを
   特徴とする光導波路デバイス。
2. 【請求項２】 前記光導波路は周期状の分極反転構造を
   有する請求項１記載の光導波路デバイス。
3. 【請求項３】 前記分極反転構造の周期が前記光導波路
   間で互いに異なっている請求項２記載の光導波路デバイ
   ス。
4. 【請求項４】 前記光導波路の一部に反射器を有してい
   る請求項１から３のいずれか一項記載の光導波路デバイ
   ス。
5. 【請求項５】 前記光導波路の出射部における基板対向
   面の法線が前記基板表面と約４５度の角度をなす請求項
   １から４のいずれか一項記載の光導波路デバイス。
6. 【請求項６】 前記位相整合条件が第２高調波に対する
   位相整合条件である請求項１から５のいずれか一項に記
   載の光導波路デバイス。
7. 【請求項７】 前記位相整合条件が和周波に対する位相
   整合条件である請求項１から５のいずれか一項に記載の
   光導波路デバイス。
8. 【請求項８】 前記光導波路の一部が互いに他の光導波
   路と光学的に結合している請求項１から５のいずれか一
   項に記載の光導波路デバイス。
9. 【請求項９】 波長の異なる複数のコヒーレント光源
   と、請求項１から８のいずれか一項に記載の光導波路デ
   バイスとを備え、 前記コヒーレント光源からの光を前記光導波路デバイス
   により波長変換することを特徴とする多波長光源。
10. 【請求項１０】 前記コヒーレント光源は半導体レーザ
    であり、前記光導波路デバイスの入射部と前記半導体レ
    ーザが直接結合されている請求項９記載の多波長光源。
11. 【請求項１１】 前記波長の異なるコヒーレント光源
    が、一つの基板上に形成されたマルチストライプの半導
    体レーザである請求項９または１０記載の多波長光源。
12. 【請求項１２】 前記コヒーレント光源が波長可変機能
    を有する請求項９から１１のいずれか一項に記載の多波
    長光源。
13. 【請求項１３】 前記光導波路デバイスが、電極構造を
    有し、該電極により出力変調を行う請求項９から１２の
    いずれか一項に記載の多波長光源。
14. 【請求項１４】 請求項９から１３のいずれか一項に記
    載の多波長光源と、 集光光学系とを備えたことを特徴とする光学システム。
15. 【請求項１５】 前記光学システムはさらに波長フィル
    タを備え、 前記多波長光源からの光を前記波長フィルタにより分離
    する請求項１４記載の光学システム。
16. 【請求項１６】 前記波長フィルタにより検出光を分離
    する請求項１５記載の光学システム。
17. 【請求項１７】 前記多波長光源からの出射光に、波長
    に応じて異なる強度変調を加えた請求項１４から１６の
    いずれか一項に記載の光学システム。
18. 【請求項１８】 前記光学システムはさらに記録媒体を
    備え、 前記記録媒体に、前記多波長光源からの光を前記集光光
    学系により集光し、 前記記録媒体が波長選択機能を有している請求項１４か
    ら１７のいずれか一項に記載の光学システム。
19. 【請求項１９】 前記多波長光源からの複数の波長の光
    により、前記記録媒体に同時に記録または再生を行う請
    求項１８記載の光学システム。
20. 【請求項２０】 前記多波長光源からの少なくとも一つ
    の波長の光により、前記記録媒体に記録を行い、同時に
    前記多波長光源からの他の波長の光により、前記記録媒
    体から情報を検出する請求項１８記載の光学システム。
21. 【請求項２１】 前記多波長光源からの前記他の波長の
    光により検出した信号に基づいて、前記少なくとも一つ
    の波長の光の強度を制御する請求項２０記載の光学シス
    テム。
22. 【請求項２２】 前記多波長光源からの前記他の波長の
    光により検出した信号に基づいて、前記少なくとも一つ
    の波長の光の前記記録媒体上での焦点を制御する請求項
    ２０記載の光学システム。
23. 【請求項２３】 前記多波長光源からの複数の波長の光
    を混合して、前記記録媒体に記録する請求項１８記載の
    光学システム。