JPH01119932A - 光集積回路 - Google Patents
光集積回路Info
- Publication number
- JPH01119932A JPH01119932A JP62277634A JP27763487A JPH01119932A JP H01119932 A JPH01119932 A JP H01119932A JP 62277634 A JP62277634 A JP 62277634A JP 27763487 A JP27763487 A JP 27763487A JP H01119932 A JPH01119932 A JP H01119932A
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- JP
- Japan
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- optical
- light
- optical waveguide
- grating coupler
- light receiving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
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Landscapes
- Optical Head (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は光集積回路に関し、特に、具体的には光ディス
ク或は光カードなど、光もしくは光磁気媒体上に記録さ
れる光学情報を記録、再生する光ピツクアップヘッド装
置に関する。
ク或は光カードなど、光もしくは光磁気媒体上に記録さ
れる光学情報を記録、再生する光ピツクアップヘッド装
置に関する。
従来の技術
高密度、大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを
用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク
、ビディオディスク、文書ファイルディスク、更にはデ
ータファイルと用途を拡大しつつ、実用化されてきてい
る。ミクロンオータに絞られた光ビームを介して情報の
記録再生が高い信頼性のもとに首尾よく遂行されるメカ
ニズムは、ひとえにその光情報をピックアップする構成
、とりわけその光学系に因っている。光ピツクアップヘ
ッド装置（以下ＯＰＵと略す）の基本的な機能は、（１
）回折限界の微少スポットを形成する集光性、 （ｉｉ
） 前記光学系の焦点制御とピット信号検出、及び（
１１０同トラッキング制御の３種類に大別される。
用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク
、ビディオディスク、文書ファイルディスク、更にはデ
ータファイルと用途を拡大しつつ、実用化されてきてい
る。ミクロンオータに絞られた光ビームを介して情報の
記録再生が高い信頼性のもとに首尾よく遂行されるメカ
ニズムは、ひとえにその光情報をピックアップする構成
、とりわけその光学系に因っている。光ピツクアップヘ
ッド装置（以下ＯＰＵと略す）の基本的な機能は、（１
）回折限界の微少スポットを形成する集光性、 （ｉｉ
） 前記光学系の焦点制御とピット信号検出、及び（
１１０同トラッキング制御の３種類に大別される。
これらは目的、用途に応じて、各種の光学系ならびに光
電変換検出方式の組合せによって実現されている。
電変換検出方式の組合せによって実現されている。
第３図は従来のＯＰＵの一例を示す模式図である。通常
ＴＥ０゜モードで発振する半導体レーザ光源３１からの
発散波面（電場：水平偏波）をコリメートレンズ３２で
平行ビームスプリッタ３３で左方の四分の−の波長板（
ｙ４λ板）３４に選択反射する。Ｚλ板を通過した円偏
光波面は、集光レンズ系３６で大略１μｍ程度のスポッ
トに絞られ、光記憶媒体面３６上に到達し、ピット状パ
ターン３７を照射する。媒体面３６で反射、回折された
光束は、再び集光レンズ系３６を逆に進んで四分の一波
長板３４を通過すると、垂直偏波の平行ビームとなり、
偏光ビームスプリッタ３３を透過してプリズムノ・−フ
ミラー３８で２方向に分割される。一方の反射光は集光
レンズ３９、ならびに非点収差を付与する円柱状レンズ
４０を通って四分割フォトディテクタ４１に入射し、焦
点制御信号に変換される。他方の透過光は、ファーフィ
ールドのまま、トラッキング制御信号検出用の二分割フ
ォトディテクタ４２に入る。
ＴＥ０゜モードで発振する半導体レーザ光源３１からの
発散波面（電場：水平偏波）をコリメートレンズ３２で
平行ビームスプリッタ３３で左方の四分の−の波長板（
ｙ４λ板）３４に選択反射する。Ｚλ板を通過した円偏
光波面は、集光レンズ系３６で大略１μｍ程度のスポッ
トに絞られ、光記憶媒体面３６上に到達し、ピット状パ
ターン３７を照射する。媒体面３６で反射、回折された
光束は、再び集光レンズ系３６を逆に進んで四分の一波
長板３４を通過すると、垂直偏波の平行ビームとなり、
偏光ビームスプリッタ３３を透過してプリズムノ・−フ
ミラー３８で２方向に分割される。一方の反射光は集光
レンズ３９、ならびに非点収差を付与する円柱状レンズ
４０を通って四分割フォトディテクタ４１に入射し、焦
点制御信号に変換される。他方の透過光は、ファーフィ
ールドのまま、トラッキング制御信号検出用の二分割フ
ォトディテクタ４２に入る。
ここでλ／４板３板上４偏光ビームスプリッタ３３と組
合わせる事によって、光量の利用効率を高めることと同
時に半導体レーザへの戻り光を抑圧して、信号光成分に
不要なノイズが増加しないための工夫である。しかし、
再生専用ディスクのＯＰＵでは、光量設計に余裕があり
％λ板と偏光ビームスプリッタを省く事が可能であり、
特に小型化、低価格化のためには、部品の省略、複合化
が計られている。
合わせる事によって、光量の利用効率を高めることと同
時に半導体レーザへの戻り光を抑圧して、信号光成分に
不要なノイズが増加しないための工夫である。しかし、
再生専用ディスクのＯＰＵでは、光量設計に余裕があり
％λ板と偏光ビームスプリッタを省く事が可能であり、
特に小型化、低価格化のためには、部品の省略、複合化
が計られている。
しかしながら、再生専用ＯＰＵにおいても、ビーム分割
手段、非点収差あるいはネイフエッジ法などによる焦点
制御手段、またトラッキング制御手段を独立、もしくは
結合して構成する必要がある。そのために従来用いられ
てきた光学部品は、ビームスブリータ、レンズ、プリズ
ム等いずれも大量に製作、組立、調整する事は容易でな
く、小型化、低価格化、量産化、高信頼性の面で問題が
めった。
手段、非点収差あるいはネイフエッジ法などによる焦点
制御手段、またトラッキング制御手段を独立、もしくは
結合して構成する必要がある。そのために従来用いられ
てきた光学部品は、ビームスブリータ、レンズ、プリズ
ム等いずれも大量に製作、組立、調整する事は容易でな
く、小型化、低価格化、量産化、高信頼性の面で問題が
めった。
これらの問題を解決する方法として、基板上の光導波路
にグレーティングカプラ、受光素子等の集積化された集
積化光ピツクアップが提案されている。（裏ら、電子通
信学会論文誌、 Ｖｏｔ。
にグレーティングカプラ、受光素子等の集積化された集
積化光ピツクアップが提案されている。（裏ら、電子通
信学会論文誌、 Ｖｏｔ。
Ｊ ａｓ −Ｃ、ｇｏｓ 、 ｓｅｓ ）。第４図に提
案された集積化光ピツクアップの概略図を示す。Ｓｔ基
板２２上に形成された誘電体光導波路２３を半導体レー
ザ２１から出射した光が伝搬し、フォーカシンググレー
ティングカプラ２４により、集光性の光ビームが外部空
間に放射され、光ディスク２６に照射される。そしてデ
ィスクの表面で反射された光は、フォーカシンググレー
ティングカプラ２Ａに戻シ、再度光導波路を光源方向に
伝搬する。そして光導波路表面に設置されたフォーカシ
ンググレーティングスプリッタ２６により二つの集光性
の伝搬光に変化され、二対の二分割された受光素子２７
に集光され信号が検出される。フォーカシング信号の検
出はフーコー法の原理に基づき、またトラッキング信号
の検出はプッシュプル法の原理に基づく。
案された集積化光ピツクアップの概略図を示す。Ｓｔ基
板２２上に形成された誘電体光導波路２３を半導体レー
ザ２１から出射した光が伝搬し、フォーカシンググレー
ティングカプラ２４により、集光性の光ビームが外部空
間に放射され、光ディスク２６に照射される。そしてデ
ィスクの表面で反射された光は、フォーカシンググレー
ティングカプラ２Ａに戻シ、再度光導波路を光源方向に
伝搬する。そして光導波路表面に設置されたフォーカシ
ンググレーティングスプリッタ２６により二つの集光性
の伝搬光に変化され、二対の二分割された受光素子２７
に集光され信号が検出される。フォーカシング信号の検
出はフーコー法の原理に基づき、またトラッキング信号
の検出はプッシュプル法の原理に基づく。
発明が解決しようとする問題点
ところが、この検出方法では、フォーカシングのとれた
状態で、二分割の受光素子の中央に光が集光されなけれ
ばならず、精度の高い製造プロセスが要求され、実用上
の大きな課題であった。
状態で、二分割の受光素子の中央に光が集光されなけれ
ばならず、精度の高い製造プロセスが要求され、実用上
の大きな課題であった。
本発明は、容易にフォーカシング、トラッキング信号を
検出する事の出来る、光集積化ピックアップを提供する
ものである。
検出する事の出来る、光集積化ピックアップを提供する
ものである。
問題点を解決するための手段
本発明は、基板上に光導波路、グレーティングカプラ、
集光素子、二対の三分割の受光素子を含んでなる光集積
回路で、前記基板外部からの光が、前記グレーティング
カプラにより前記光導波路に結合し、光導波路を伝搬す
る光が前記集光素子により基板上の焦点に集光し、この
集光する光が一対の三分割された受光素子で検出されか
つ一対の受光素子のうちの一方が焦点の前方に配置され
、他方の受光素子が前記焦点の後方に配置されている光
集積回路である。
集光素子、二対の三分割の受光素子を含んでなる光集積
回路で、前記基板外部からの光が、前記グレーティング
カプラにより前記光導波路に結合し、光導波路を伝搬す
る光が前記集光素子により基板上の焦点に集光し、この
集光する光が一対の三分割された受光素子で検出されか
つ一対の受光素子のうちの一方が焦点の前方に配置され
、他方の受光素子が前記焦点の後方に配置されている光
集積回路である。
作 用
本発明ではビーム制御信号がディスクに集光したビーム
に対応するファーフィールドで差動検出される。この構
成によって光学系ならびに光検出器の配置精度が緩和さ
れるものである。
に対応するファーフィールドで差動検出される。この構
成によって光学系ならびに光検出器の配置精度が緩和さ
れるものである。
実施例
第１図は、本発明の一実施例による○ＰＵ装置の概略構
成を示す。同図において、１は短波長の半導体レーザ（
波長λ２＝ ８００ｎｍ）、２はＳｉ基板、３は光導波
路、４は集光性グレーティングカブラ、５はビームスプ
リンタ、７及び８は３分割の受光素子、９は光記憶媒体
（光ディスク）である。光源１から発したレーザ光は光
導波路３を発散しつつ伝搬し、集光性グレーティングカ
プラ４により空間中に集光性の光ビームとして放射され
、光ディスク９の表面に集光される。ディスク上で反射
されたビームは、復路で再び集光性グレーティングカプ
ラによって光導波路３と結合し、集光性の光ビームとし
て光導波路中を伝搬する。
成を示す。同図において、１は短波長の半導体レーザ（
波長λ２＝ ８００ｎｍ）、２はＳｉ基板、３は光導波
路、４は集光性グレーティングカブラ、５はビームスプ
リンタ、７及び８は３分割の受光素子、９は光記憶媒体
（光ディスク）である。光源１から発したレーザ光は光
導波路３を発散しつつ伝搬し、集光性グレーティングカ
プラ４により空間中に集光性の光ビームとして放射され
、光ディスク９の表面に集光される。ディスク上で反射
されたビームは、復路で再び集光性グレーティングカプ
ラによって光導波路３と結合し、集光性の光ビームとし
て光導波路中を伝搬する。
ところがこの光の一部は、ビームスプリッタ６により分
割され焦点１１に集光される様に伝搬する。
割され焦点１１に集光される様に伝搬する。
また、３分割の受光素子７及び８は、それぞれ焦点の前
方と焦点の後方に配置されており、この二つの受光素子
群により、記憶信号の検出及び、フォーカシングとトラ
ッキングの信号が検出される。
方と焦点の後方に配置されており、この二つの受光素子
群により、記憶信号の検出及び、フォーカシングとトラ
ッキングの信号が検出される。
本実施例における信号検出の原理を第２図に示す。同図
ａは、光デイスク上に焦点が合っている場合の受光素子
近傍の光の様子を示している。受光素子７は第１の焦点
の前方に配置され、８は第２の焦点の後方に配置されて
いる。３分割の受光素子の電流出力をそれぞれ、Ａ、Ｂ
、Ｃ１及びり。
ａは、光デイスク上に焦点が合っている場合の受光素子
近傍の光の様子を示している。受光素子７は第１の焦点
の前方に配置され、８は第２の焦点の後方に配置されて
いる。３分割の受光素子の電流出力をそれぞれ、Ａ、Ｂ
、Ｃ１及びり。
Ｅ、Ｆとすると、この状態においては、Ｂ＝Ｅ、Ａ＝ｙ
＝ｃ＝ｐであり、Ａ＋Ｃ＋Ｅ：Ｄ＋Ｆ＋Ｂの関係が成立
する。同図すは、光ディスクが焦点より遠方にある場合
の様子を示しており、焦点が前方に移動するだめに、Ａ
（Ｄ 、 Ｃ（Ｆ 、 Ｅ（Ｂとなり（Ａ ＋ Ｃ＋
Ｅ ） （（Ｄ ＋ Ｆ ＋ Ｂ ）となる。
＝ｃ＝ｐであり、Ａ＋Ｃ＋Ｅ：Ｄ＋Ｆ＋Ｂの関係が成立
する。同図すは、光ディスクが焦点より遠方にある場合
の様子を示しており、焦点が前方に移動するだめに、Ａ
（Ｄ 、 Ｃ（Ｆ 、 Ｅ（Ｂとなり（Ａ ＋ Ｃ＋
Ｅ ） （（Ｄ ＋ Ｆ ＋ Ｂ ）となる。
同図Ｃは、光ディスクが焦点より前方にある場合の様子
を示しており、焦点が後方に移動するために八）Ｄ 、
Ｃ）Ｆ 、ＥＢＢとなり、（Ａ＋Ｃ＋Ｅ））（Ｄ＋Ｆ＋
Ｂ）となる。従って、（Ａ＋Ｃ＋Ｅ ） −（Ｄ＋Ｆ
＋Ｂ ）の信号を検出する事により、フォーカシング信
号が検出できる。
を示しており、焦点が後方に移動するために八）Ｄ 、
Ｃ）Ｆ 、ＥＢＢとなり、（Ａ＋Ｃ＋Ｅ））（Ｄ＋Ｆ＋
Ｂ）となる。従って、（Ａ＋Ｃ＋Ｅ ） −（Ｄ＋Ｆ
＋Ｂ ）の信号を検出する事により、フォーカシング信
号が検出できる。
また、トラッキング信号は、（入子Ｄ）−（Ｃ−Ｆ）に
より検出される事は自明である。また、記憶信号の検出
はＡ ＋ Ｂ ＋ Ｃ＋ Ｄ ＋ Ｅ ＋ Ｆで行える
事も自明である。
より検出される事は自明である。また、記憶信号の検出
はＡ ＋ Ｂ ＋ Ｃ＋ Ｄ ＋ Ｅ ＋ Ｆで行える
事も自明である。
本実施例においては、二つの焦点を光導波路内に形成す
る素子として、フォーカシンググレーティングカプラと
、一対のビームスプリッタで形成された場合の例を示し
ているが、二焦点形成素子が一対の集光性ビームスプリ
ッタであってもかまわない。
る素子として、フォーカシンググレーティングカプラと
、一対のビームスプリッタで形成された場合の例を示し
ているが、二焦点形成素子が一対の集光性ビームスプリ
ッタであってもかまわない。
また、本実施例では、光集積回路を光デイスク上への光
集光素子としても用いているが、受光素子としてのみ利
用する事も可能である。
集光素子としても用いているが、受光素子としてのみ利
用する事も可能である。
発明の効果
本発明は、光ディスクに集光されたスポットのファーフ
ィールドパターンを光検出器で差動検出する構成をとる
ので、光検出器の位置精度が大幅に緩和され、高信頼度
の光ピツクアップが形成されるものである。
ィールドパターンを光検出器で差動検出する構成をとる
ので、光検出器の位置精度が大幅に緩和され、高信頼度
の光ピツクアップが形成されるものである。
第１図は本発明の一実施例の光集積回路を用いた光ピツ
クアップの概略斜視図、第２図は本発明における信号検
出原理を示す図、第３図は従来の光ピツクアップの概略
構成図、第４図は同慨略斜視図である。 １・・・・・半導体レーザ、２・・・・・・Ｓｉ基板、
３・・・・・・光導波路、４・・・・・・集光性グレー
ティングカプラ、５・・・・・・ビームスプリッタ、７
，８・・・・・・受光素子、９・・・・・・光ディスク
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
１ｔ！１ 第 ２ 図 、ダ Ｉ ４２−２公判フォトディテクク 官 ３ 図 ２７−”！’九素子 第４図
クアップの概略斜視図、第２図は本発明における信号検
出原理を示す図、第３図は従来の光ピツクアップの概略
構成図、第４図は同慨略斜視図である。 １・・・・・半導体レーザ、２・・・・・・Ｓｉ基板、
３・・・・・・光導波路、４・・・・・・集光性グレー
ティングカプラ、５・・・・・・ビームスプリッタ、７
，８・・・・・・受光素子、９・・・・・・光ディスク
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
１ｔ！１ 第 ２ 図 、ダ Ｉ ４２−２公判フォトディテクク 官 ３ 図 ２７−”！’九素子 第４図
Claims (2)
- （１）基板上に光導波路、グレーティングカプラ、集光
素子及び二対の三分割受光素子を含み、前記基板外部か
らの光が、前記グレーティングカプラにより前記光導波
路に結合し、前記光導波路を伝搬する光が前記集光素子
により基板上の焦点に集光され、この集光される光が一
対の三分割された受光素子で検出され、かつ一対の受光
素子のうちの一方が前記焦点の前方に配置されかつ他方
の受光素子が前記焦点の後方に配置されてなる光集積回
路。 - （２）グレーティングカプラが、集光素子の機能を有す
るフォーカシンググレーティングカプラである特許請求
の範囲第１項記載の光集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277634A JPH01119932A (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 光集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277634A JPH01119932A (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 光集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01119932A true JPH01119932A (ja) | 1989-05-12 |
Family
ID=17586160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62277634A Pending JPH01119932A (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 光集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01119932A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8851262B2 (en) | 2010-02-17 | 2014-10-07 | Andreas Stihl Ag & Co. Kg | Coupling device actuated by centrifugal force |
-
1987
- 1987-11-02 JP JP62277634A patent/JPH01119932A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8851262B2 (en) | 2010-02-17 | 2014-10-07 | Andreas Stihl Ag & Co. Kg | Coupling device actuated by centrifugal force |
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