JP2594122B2 - 光導波路装置 - Google Patents
光導波路装置Info
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- JP2594122B2 JP2594122B2 JP63175885A JP17588588A JP2594122B2 JP 2594122 B2 JP2594122 B2 JP 2594122B2 JP 63175885 A JP63175885 A JP 63175885A JP 17588588 A JP17588588 A JP 17588588A JP 2594122 B2 JP2594122 B2 JP 2594122B2
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- waveguide
- fgc
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は、光ディスクメモリ用ビックアップ等に用い
られる光導波路装置に関する。
られる光導波路装置に関する。
（ロ） 従来の技術 従来、光導波路装置は例えば信学技報、Vo1.84、No25
9、P.97〜104（1985）に示されているように集積型光ビ
ックアップに用いられる。第４図はその概略図を示し、
（１）はSiからなる基板、（２）は該基板（１）上に図
示していないSiO2からなるバッファ層を介して積層され
た導波路で、その材料として例えばコーニング＃7059
（商品名）が用いられる。（３）は半導体レーザで、一
方の光出射端面を上記導波路に端面直接結合法によって
結合されている。（５）は半導体レーザ（３）から出射
され、導波路（２）内を伝播する光の進行方向に配され
た集光グレーティングカプラ（以下FGCと記す）で、導
波路（２）上にSiNを所望形状に積層して作製されてい
る。即ち導波光は直接、あるいは図示していない導波レ
ンズでコリメートされた後FGC（５）に入射し、FGC
（５）によって進行方向を変換され、導波路（２）外に
取り出されると共にある一点に集光される。（７）は斯
る集光型光ピックアップ上方に配された光ディスクで、
導波路（２）から取り出された光は当該光ディスク
（７）のディスク面で集光される。そして、光ディスク
（７）で反射した光は、再びFGC（５）に入射し、導波
路（２）に結合する。斯る集光型光ピックアップはこの
光を検出することにより信号を読み取るものである。但
し、ここでは信号検出用のエレメントについては省略し
てある。
9、P.97〜104（1985）に示されているように集積型光ビ
ックアップに用いられる。第４図はその概略図を示し、
（１）はSiからなる基板、（２）は該基板（１）上に図
示していないSiO2からなるバッファ層を介して積層され
た導波路で、その材料として例えばコーニング＃7059
（商品名）が用いられる。（３）は半導体レーザで、一
方の光出射端面を上記導波路に端面直接結合法によって
結合されている。（５）は半導体レーザ（３）から出射
され、導波路（２）内を伝播する光の進行方向に配され
た集光グレーティングカプラ（以下FGCと記す）で、導
波路（２）上にSiNを所望形状に積層して作製されてい
る。即ち導波光は直接、あるいは図示していない導波レ
ンズでコリメートされた後FGC（５）に入射し、FGC
（５）によって進行方向を変換され、導波路（２）外に
取り出されると共にある一点に集光される。（７）は斯
る集光型光ピックアップ上方に配された光ディスクで、
導波路（２）から取り出された光は当該光ディスク
（７）のディスク面で集光される。そして、光ディスク
（７）で反射した光は、再びFGC（５）に入射し、導波
路（２）に結合する。斯る集光型光ピックアップはこの
光を検出することにより信号を読み取るものである。但
し、ここでは信号検出用のエレメントについては省略し
てある。
ところで、斯る集光型光ピックアップの特性の中で最
も重要なものは、FGC（５）の集光特性である。この集
光特性は、以下のように決定される。
も重要なものは、FGC（５）の集光特性である。この集
光特性は、以下のように決定される。
FGC（５）の導波光伝播方向及びそれと直角方向の開
口長をそれぞれLy、Lxとし、集光時の焦点距離をｆ、ま
た半導体レーザ（３）光の波長をλとすると、集光スポ
ットの有効径を示す回折限界値２θｘ、２θｙは次式で
与えられる。但し、この回折限界値は、集光スポットの
3dB全幅を示す。したがって、この値が小さいほど集光
スポット径が小さくなり、集光特性は良くなる。
口長をそれぞれLy、Lxとし、集光時の焦点距離をｆ、ま
た半導体レーザ（３）光の波長をλとすると、集光スポ
ットの有効径を示す回折限界値２θｘ、２θｙは次式で
与えられる。但し、この回折限界値は、集光スポットの
3dB全幅を示す。したがって、この値が小さいほど集光
スポット径が小さくなり、集光特性は良くなる。
２θｘ＝0.886fλ/Lx …… ２θｙ＝0.886fλ/Ly …… 但し、、式で与えられる回折限界値を得るために
は、FGC（５）の開口長Lx、Lyが次の条件式を満たさな
ければならない。
は、FGC（５）の開口長Lx、Lyが次の条件式を満たさな
ければならない。
ω≫Lx …… 1/α≫ …… ここでωはFGC（５）位置での導波光強度分布の1/e2
半幅、即ち導波光の広がり幅で、αはFGC（５）の放射
損失係数である。これらの条件が満たされない場合は、
回折限界値が、式で表わされる値よりも大きくなり
集光特性は劣化する。
半幅、即ち導波光の広がり幅で、αはFGC（５）の放射
損失係数である。これらの条件が満たされない場合は、
回折限界値が、式で表わされる値よりも大きくなり
集光特性は劣化する。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 、式より、集光特性を向上させるには、FGCの設
計に際し、Lx、Lyを大きくする必要がある。また、FGC
の開口長Lx、Lyはそれぞれ、式を満足させなければ
ならないため、結局導波光の広がり幅ωを大きくし、FG
Cの放射損失係数αを小さくしなければならない。
計に際し、Lx、Lyを大きくする必要がある。また、FGC
の開口長Lx、Lyはそれぞれ、式を満足させなければ
ならないため、結局導波光の広がり幅ωを大きくし、FG
Cの放射損失係数αを小さくしなければならない。
ところで、αはFGCのグレーティング層の厚みを調節
することによって小さくすることができ、ωは半導体レ
ーザとFGCの距離を長くとることによって、大きくする
ことができる。
することによって小さくすることができ、ωは半導体レ
ーザとFGCの距離を長くとることによって、大きくする
ことができる。
しかし乍ら、半導体レーザとFGCの距離を長くとると
装置が大きくなってしまい、集積型光ピックアップの特
長である小型化が損われてしまう。
装置が大きくなってしまい、集積型光ピックアップの特
長である小型化が損われてしまう。
したがって、本発明は装置を大きくすることなく集光
特性を向上させることを技術的課題とする。
特性を向上させることを技術的課題とする。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明は、光源から出射された光を導く導波路と、該
導波路に設けられ、当該導波路内を通過する導波光の進
光方向を転換して被対象物に集光させる光進行方向変換
手段と、を備えた光導波路装置であって、上記課題を解
決するため、前記光源と前記光進行方向変換手段の間の
前記導波路上に、凹レンズと等価な導波路レンズを設け
たことを特徴とする。
導波路に設けられ、当該導波路内を通過する導波光の進
光方向を転換して被対象物に集光させる光進行方向変換
手段と、を備えた光導波路装置であって、上記課題を解
決するため、前記光源と前記光進行方向変換手段の間の
前記導波路上に、凹レンズと等価な導波路レンズを設け
たことを特徴とする。
（ホ） 作用 本発明装置は光源と光進行方向変換手段の間の光進行
経路上に凹レンズと等価な導波路レンズを設けることに
よって、導波光の広がり角を拡大し、FGCに達した時の
光広がり幅を広げる。
経路上に凹レンズと等価な導波路レンズを設けることに
よって、導波光の広がり角を拡大し、FGCに達した時の
光広がり幅を広げる。
（ヘ） 実施例 第１図は本発明装置の一実施例を示し、第４図と同じ
ものには同番号を付し、説明を省略する。（4a）は凹レ
ンズと等価な機能を有する厚さ分布形のフレネルレンズ
で、半導体レーザ（３）とFGC（５）の間の導波路
（２）上にSiNを所望形状に積層して形成されている。
ものには同番号を付し、説明を省略する。（4a）は凹レ
ンズと等価な機能を有する厚さ分布形のフレネルレンズ
で、半導体レーザ（３）とFGC（５）の間の導波路
（２）上にSiNを所望形状に積層して形成されている。
次に第３図を参照して本発明装置の導波路（２）内に
おける光の導波状態を説明する。第３図は導波路（２）
の半面を座標に表したもので、光の伝播方向をｙ軸、そ
れと直角方向をｘ軸にとってある。同図において、点Ａ
に光源、即ち半導体レーザ（３）の出射端面が配され、
ｘ軸に沿って上記フレネルレンズ（4a）が配されている
ものである。而して点Ａから出射された光はｙ軸を光軸
として図中右方向に、一定の広がり角を持って伝播す
る。そして導波光がｘ軸、即ちフレネルレンズ（4a）に
達すると、次式に示される位相変調Φ（ｘ）が行われ、
導波光は原点からr2（＜r1）の距離にあるｙ軸上の点Ｂ
から出射された如く、光路を変更する。
おける光の導波状態を説明する。第３図は導波路（２）
の半面を座標に表したもので、光の伝播方向をｙ軸、そ
れと直角方向をｘ軸にとってある。同図において、点Ａ
に光源、即ち半導体レーザ（３）の出射端面が配され、
ｘ軸に沿って上記フレネルレンズ（4a）が配されている
ものである。而して点Ａから出射された光はｙ軸を光軸
として図中右方向に、一定の広がり角を持って伝播す
る。そして導波光がｘ軸、即ちフレネルレンズ（4a）に
達すると、次式に示される位相変調Φ（ｘ）が行われ、
導波光は原点からr2（＜r1）の距離にあるｙ軸上の点Ｂ
から出射された如く、光路を変更する。
ここで、Ｋ＝２π／λ、Ｎは実効屈折率である。また
δφはKN（r1−r2）＝2mπ＋δφ（ｍは整数）で与えら
れる量である。
δφはKN（r1−r2）＝2mπ＋δφ（ｍは整数）で与えら
れる量である。
尚、当然ながら本実施例のFGC（５）は光源が点Ｂに
あるものとして設計されているものである。
あるものとして設計されているものである。
即ち、r1、r2を適当に決定し、式で示される位相変
調を行うフレネルレンズ（4a）を作製することによっ
て、導波光の広がり角を拡大することができる。したが
って、半導体レーザ（３）とFGC（５）の距離を長くす
ることなく、FGC（５）において導波光の広がり幅ωを
大きくすることができる。
調を行うフレネルレンズ（4a）を作製することによっ
て、導波光の広がり角を拡大することができる。したが
って、半導体レーザ（３）とFGC（５）の距離を長くす
ることなく、FGC（５）において導波光の広がり幅ωを
大きくすることができる。
第２図は本発明装置の他の実施例を示し、第１図また
は第４図と同じものには同番号を付し説明を省略する。
（4b）は凹レンズと等価なグレーティングレンズ、
（６）はコリメート用レンズであり、共にSiNを所望形
状に積層して形成されている。即ち、FGC（５）に入射
する導波光をコリメートする場合には、凹レンズと等価
な導波路レンズ、本実施例ではグレーティングレンズ
（4b）は、コリメート用レンズ（６）の光進行方向上流
側に設ければよい。
は第４図と同じものには同番号を付し説明を省略する。
（4b）は凹レンズと等価なグレーティングレンズ、
（６）はコリメート用レンズであり、共にSiNを所望形
状に積層して形成されている。即ち、FGC（５）に入射
する導波光をコリメートする場合には、凹レンズと等価
な導波路レンズ、本実施例ではグレーティングレンズ
（4b）は、コリメート用レンズ（６）の光進行方向上流
側に設ければよい。
（ト） 発明の効果 本発明装置はFGCの光進行方向上流側に凹レンズと等
価な導波路レンズを設けることによって、光源とFGCの
距離を長くすることなくFGCに入射する導波光の広がり
幅を大きくすることができ、FGCの開口部を大きくする
ことができる。したがって、本発明によれば、装置を大
きくすることなく集光特性に優れた光源波路装置が得ら
れる。
価な導波路レンズを設けることによって、光源とFGCの
距離を長くすることなくFGCに入射する導波光の広がり
幅を大きくすることができ、FGCの開口部を大きくする
ことができる。したがって、本発明によれば、装置を大
きくすることなく集光特性に優れた光源波路装置が得ら
れる。
第１図は本発明装置の一実施例を示す平面図、第２図は
本発明装置の他の実施例を示す平面図、第３図は本発明
装置の導波状態を示す状態説明図、第４図は従来装置を
示す斜視図である。 （２）……導波路、（３）……半導体レーザ、（4a）
（4b）……導波路レンズ、（５）……集光グレーティン
グカプラ、（６）……コリメート用レンズ。
本発明装置の他の実施例を示す平面図、第３図は本発明
装置の導波状態を示す状態説明図、第４図は従来装置を
示す斜視図である。 （２）……導波路、（３）……半導体レーザ、（4a）
（4b）……導波路レンズ、（５）……集光グレーティン
グカプラ、（６）……コリメート用レンズ。
Claims (1)
- 【請求項１】光源から出射された光を導く導波路と、該
導波路上に設けられ、当該導波路内を通過する導波光の
進光方向を転換して被対象物に集光させる光進行方向変
換手段と、を備えた光導波路装置において、前記光源と
前記光進行方向変換手段の間の前記導波路上に凹レンズ
と等価な導波路レンズを設けたことを特徴とする光導波
路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63175885A JP2594122B2 (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | 光導波路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63175885A JP2594122B2 (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | 光導波路装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0225805A JPH0225805A (ja) | 1990-01-29 |
| JP2594122B2 true JP2594122B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=16003920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63175885A Expired - Fee Related JP2594122B2 (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | 光導波路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2594122B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7346238B2 (en) | 2001-07-16 | 2008-03-18 | Massachusetts Institute Of Technology | Grating into a high index contrast strip or channel waveguide |
| CN113866881B (zh) * | 2021-09-18 | 2022-07-05 | 华中科技大学 | 一种模斑转换器 |
-
1988
- 1988-07-14 JP JP63175885A patent/JP2594122B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0225805A (ja) | 1990-01-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |