JPH02109007A - 光導波路装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、光デイスクメモリ用ピックアップ等に用いら
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、ＶＯｌ、８４、
魚２５９、Ｐ、９７〜ＩＯ４（１９８５）に示されてい
るように集積型光ピックアップに用いられる。第４図は
その概略図を示し、（９）はＳｉからなる基板、（ｌＯ
）は該基板（９）上に積層５れたＳｉｎ、からなるバッ
ファ層、（１１）はバッファ層（１０）の上に積層され
た導波層で、その材料として例えばコーニング＃７０５
９　（商品名）が用いられる。（１２）は半導体レーザ
で、一方の光出射端面を上記導波層に端面直接結合法に
よって結合されている。（１３）は半導体レーザ（１２
）から出射され、導波層（］１）内を伝搬する光の進行
方向に配された集光グレーティングカプラ（以下ＦＣＣ
と記す）で、導波層（１１）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？！　Ｆ　
Ｇ　Ｃ（１３）に入射し、Ｆ　ＣＣ（１３）によって進
行方向を変換され、導波層（１１）外に取り出されると
共にある一点に集光される。（１４）は斯る集光型光ピ
ンクアップ上方に配された光ディスクで、導波層（１１
）から取り出された光は当該光ディスク（１・１ンのデ
ィスタ面で集光される。そして、光ディスク（１４）で
反射した光は、再びＦ　ＣＣ（１３）に入射し、導波層
（１３）に結合する。斯る集光型光ビックアンプはこの
光を検出することにより信号を読み取るらのである。但
し、ここでは信号検出用の工レメントについては省略し
ている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 然るに、斯る従来の光導波路装置においては、第５図に
示すように、半導体レーザ（１２）の出射光（１５）が
導波層（１１）と結合する際、端面での反射により一部
導波層（１１）に結合しない光（１６）が生じる。この
光（１６）は半導体レーザ（１２）と導波層（１１）の
光結合効率を低下させる要因となる。さらにこの光（１
６）が半導体レーザ（１２）に帰還すると、半導体レー
ザ（１２）の発振特性は不安定となり、その結果Ｆ　Ｃ
Ｃ（１３）の集光特性も劣化することになる。

したがって、本発明は、光導波路装置の導波層端面にお
けるレーザ光の反射を抑制す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、光を伝搬する導波層の端面に半導体レーザが
光結合された光導波路装置において、上記課題を解決す
るため、上記導波層は半導体レーザ側端面付近の領域で
層厚が異なり、及び／又はＬ記導波層に隣接する層は半
導体レーザ側端面付近の領域で屈折率が異なることを特
徴とする。

（ホ）作用 先ず、本発明装置に用いる反射防止の原理を第２図を参
照して説明する。同図に示すように屈折率がそれぞれｎ
　ＡＴ　ｎｊｌ＋　ｎＣである３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃが
あり、一方の領域Ａから他の領域Ｂ、　　Ｃに波長λの
光（６）が垂直に入射する場合を与える。ただし図では
便宜上入射光を傾斜させて示している。この時、領域Ｂ
の領域間の厚さｄがｄ＝（２ｍ＋１）λ／４ｎ＋＋（０
式）であり、且つ各領域の屈折率がｎ　Ｂ　＝　Ｅｉ［
（０式）を満たすと、領域Ａと領域Ｂの境界での反射光
（７）と、領域Ｂ内で多重反射し、領域Ｂから領域Ａへ
透過した光（８）（８）・・・が干渉し、実質的な反射
率がＯになる。この０式と０式は反射防止膜の無反射条
件として知られている。

次に第３図を参照して、導波層の実効的な屈折率の変化
を説明する。同図に示すように、媒質Ｉ、１■、Ｉｌｌ
があり、媒質ＩＩ中を矢印の方向に光が伝搬される場合
を考える。この時、媒質■１の実効的な屈折率は媒質Ｉ
Ｉの層厚や媒質Ｉ、Ｉｌｌの個有の庸折率によって媒質
１１の個有の屈折率から変化する。また、斯る実効的な
屈折率の値は規格化された屈折率として、マクスウェル
の方程式に基づいて媒質１１の形状及び媒質■、Ｉｌｌ
の個有の屈折率による境界条件から解析される導波光の
分散曲線より得られる（詳しくはオーム社出版「光集積
回路」、１４〜１６頁を参照されたい）。

即ち、本発明は半導体レーザと光結合される側の端面付
近の領域において、導波層の層厚、又は導波層に隣接す
る層の屈折率を適宜変えることによって、導波層端面の
実効的な屈折率を所望の値にし、前述の無反射条件を満
足せしめるものである。

（へ）実施例 第１図（ａ）に本発明光導波路装置の一実施例を示し、
同図（ｂ）にその要部拡大図を示す。同図において、（
１）はＳｉからなる基板、（２）は基板（１）の−主面
上を熱酸化して形成された５ｉＯ１からなるバッファ層
、（３）はバッファ層（２）上にスパンタリング法で積
層されたＡ　ｌ　＋　ｏ　、からなる導波層、（４）は
導波層（３）上にスパッタリングｉ去でＡ　Ｉ　Ｎから
なる膜を積層した後、これを所望形状にエツチング除去
して形成されたＦＧＣＷのグレーティング、（５）は導
波層（３）の一端面に直接端面結合法等で光結合された
半導体レーザである。また本実施例においては、導波層
（３）の層厚及び隣接層、即ちバッファ層（２）の屈折
率を変えるため、半導体レーザ（５）と光結合する側の
端面付近の領域Ｂにおける導波層（３′）の層厚をドラ
イエンチングによって薄くすると共に、斯る領域Ｂにお
ける導波層（３゛）と隣接するバッファ層（２）を選択
エツチングによって除去している。即ち、領域Ｂにおけ
る導波層（３′）の隣接層は上下層とら空気となり、領
域Ｃにおける導波層（３）の隣接層は上層が空気で下層
がＳｉｎ、どなる。これにより、領域Ｂにおける導波層
（３゛）の実効的な屈折率は領域Ｃにおける導波層（３
）の屈折率よりも小さくなる。この時、領域Ｃにおける
導波層（３）の層厚ｔ、を０．６３２μｍとするとその
実効的な犯折率は１．５９であり、領域Ｂにおける導波
１１（３’）の層厚ｔＩｌを０．１４９μｍとすること
により、その実効的な屈折率は１．２６となる。

これにより０式が満たされる。即ち、同図（ｂ）におけ
る領域Ａ、Ｂ、Ｃ１！第２図の領域Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞ
れ対応しており、より正確に言えば、第２図の領域Ｂ、
Ｃには、第１図（ｂ）の領域Ｂ、Ｃにおける導波層（３
′）、（３）が対応する。

また、半導体レーザ（５）の波長を０．８μｍとすると
、領域Ｂの領域間の輻ｄを０．１５９ρｍとすることで
０式が満足される。

以」二、本実施例装置では、バッファ層（２）に５ＩＯ
１，導波層（３）にＡ１１ｏｔを用いたが、これらが他
の材料であっても、本実施例の如く、導波層（３）の光
結合端面側の領域Ｂにおける導波層（３゛）の層厚ｔ３
及び斯る領域Ｂにおける導波層（３′）と隣接する層の
屈折率を適宜変えればよい。同様に、半導体レーザ（５
）の波長を変えた場合に一ついても、領域Ｂの領域間の
輻ｄを適宜変えることによって無反射条件を達成できる
。

また、本実施例では、端面近傍領域Ｂにおいて所望の屈
折率を有する導波層（３′）を得るため、導波層（３）
の厚さと、隣接層の屈折率を両方変えたが、所望の屈折
率が得られるならばどちらか一方だけを変えても良いの
は勿論であり、導波層端面の実効的な屈折率を階段的に
変えて、周知の無反対多層膜の如く作用させても良い。

（１）　　発明の効果 本発明によれば、導波層を光伝搬方向に沿って層厚の異
なる複数の領域とすること、または、導波層に隣接する
層を光伝搬方向に沿って、屈折率の異なる複数の領域と
することによって、導波層の光結合端面で無反射条件を
達成できる。これにより、半導体レーザから出射される
光は、導波層端面で反射しなくなり、効率よく導波層に
結合される。したがって、本発明装置においては、導波
層端面で反射し、半導体レーザ内に帰還する光がなくな
るので、半導体レーザを安定して動作させることができ
、同時にＦＣＣの集光特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明光導波路装置の一実施例を示す側
面図、第１図（ｂ）はその要部拡大図、第２図は反射防
止の原理を説明するための説明図、第３図は導波層にお
ける実効的な屈折率が変わる条件を説明する説明図、第
４図は従来の光導波路装置を示す斜視図、第５図は従来
装置における問題点を説明する説明図である。 （１）・・・基（反、（２）・・・バッファ層、（３）
、（３’）・・・導波層、（４）・・・グレーティング
、（５）・・・半導体レーザ。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光を伝搬する導波層の端面に半導体レーザが光結
   合された光導波路装置において、上記導波層は半導体レ
   ーザ側端面付近の領域で層厚が異なり、及び／又は上記
   導波層に隣接する層は半導体レーザ側端面付近の領域で
   屈折率が異なることを特徴とする光導波路装置。