JPH0235634A

JPH0235634A - 光情報処理装置

Info

Publication number: JPH0235634A
Application number: JP63185934A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yamamoto; 博昭山本; Yoshikazu Hori; 義和堀; Fumihiro Sogawa; 十川　文博
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-07-26
Filing date: 1988-07-26
Publication date: 1990-02-06

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】産業上の利用分野本発明は光ディスク等に記憶される情報の書きこみ及び
読み出し消去を行う光ピンクアンプ装置で代表される光
情報処理装置に関するものである。

従来の技術近年、光ピツクアップ装置の小型軽量化１作製プロセス
の簡単化のために、光学系を薄膜導波路を用いた集積回
路で実現する光ピツクアップが開発されている（例えば
電子通信学会論文誌、８６１５Ｖｏｌ　、　Ｌｅ９−Ｃ
ｙＪＭ５　ＰＰ８０３−８１１　）。

ｒＬ下に従来の光ビックアンプについて説明する。

５は従来の集積化した光ピツクアップの構成の一例を示
すものである。５図において１５はシリコン基板で、基
板１６上のバッファＭ１６および導波層１７によりスラ
ブ光導波路を構成している。

１８は半導体レーザーでバッファ層１６、導波層１７よ
りなるスラブ光導波路と光学的に結合されている。１９
は集光グレーティングカップラ、２゜は導波型ビームス
プリッタで、いずれも１７の導波路層へ形成している。

２１は受光素子で、ノリコン基板１６上にスラブ光導波
路と光学的に結合するように形成している。２２は光デ
ィスク、２３はディスクの記録部である。

以上のように構成された光ピツクアップについて以下そ
の動作について説明する。まず、半導体レーザー１８か
らのレーザー光は導波層１Ｔを通り、集光グレーティン
グカップラ１９により光デイスク２２上へ集光される。

情報を含んだ光デイヌク２２からの反射光は集光グレー
ティングカップラ１９で導波層中へ導ひかれ、導波型ビ
ームスプリッタ２０により方向を変えられ受光素子２１
へ入射し、電気信号に変換され情報を得ることができる
。

発明が解決しようとする課題しかしながら上記の従来の構成では、光が導波型ビーム
スプリッタを使用するだめ、それによる光の損失が大き
い。信号として検出される光は、導波型ビームスプリッ
タを２回通過するが、これによる損失はビームスプリッ
タの反射率を最適の５０％としても７５％と、大部分の
光が信号検出には使用されない。

また、従来の構成では、ビームスプリッタを透過した光
が半導体レーザへの戻シ光となる。このため、半導体レ
ーザーはもどり光ノイズ発生、マルチモード化、モード
ホッピング等が生じ、発振状態が不安定となる。その結
果、従来の構成では十分な特性を得ることができなかっ
た。

本発明は、以上の課題を解決し、光利用効率の良い、戻
り光が生じない光情報処理装置を提供するものである。

課題を解決するための手段第１の発明は、基板と前記基板上に形成され、第１の光
導波路と第１の光導波路表面に形成された緩衝層と、前
記緩衝層表面に形成された、前記緩衝層により前記第１
の光導波路と光学的に分離され光源からの射出光を伝搬
する第２の光導波路と、前記第２の光導波路を伝搬する
光を空間中へ射出し、かつ情報が記録された基体表面で
集光する第１の回折格子と、前記基体からの反射光を前
記第１の光導波路へ導波させる第２の回折格子と前記第
１の光導波路を導波する光を検出する検出器と、前記第
２の光導波路からの射出光および前記基体からの反射光
の光路中へ設けられた％波長板を有する光情報処理装置
である。

また、第２の発明は光源に対して透明な基板と、前記透
明な基板の表面近傍または表面へ形成され、第１の光導
波路と、前記透明な基板の裏面近傍または表面へ形成さ
れ前記透明な基板により前記第１の導波路と光学的に分
離され光源からの射出光を伝搬する第２の光導波路と、
前記第２の光導波路路を伝搬する光を空間中へ射出し、
かつ情報が記録された基体表面で集光する第１の回折格
子と、前記基体からの反射光を前記第１の光導波路へ導
波させる第２の回折格子と前記第１の光導波路を導波す
る光を検出する検出器と、前記第２の光導波路からの出
射光および前記基体からの反射光の光路中へ設けられた
１／４波長板を有する光情報処理装置である。

作　　　用本発明は、第２の光導波路から出射光が、基体により戻
ってくる過程で、Ｋ波長板により偏光角を変えられ、そ
の結果筒２の光導波路には結合せず、第１の光導波路と
のみ結合するものであり、光利用効率が良く、戻り光が
生じない装置を得ることができる。

実施例第１図ａ、ｂは、本発明の一実施例による光情報処理装
置の傾視図および断面図である。以下この図をもとに本
発明の光情報処理装置について説明する。

６はＳｔ基板であり、この基板上にＳｉＯ２のバッファ
層８（厚さ〉１μｍ、屈折率＝１．４５）が設けられて
いる。この上へさらに、コーニング７０５９（厚さ−０
，５μｍ、屈折率ミ１．５３）の導波層（路）２および
１をＳｉＣ２からなる緩衝層３（厚さ≧２μｍ、屈折率
ミ１．４５）を介して積層化している。

ここでは、導波路材料としてＳｉＣ２，コーニング７０
５９を用いたが、導波層２および１の屈折率に対してバ
ッファ層８および緩衝層３の屈折率が低く、かつすべて
の層が使用する光源に対して透明である組合わせであれ
ば、この限シではない。

４および６は集光性グレーティングカプラであり、ここ
では導波層表面にレリーフ形のものを形成しているが、
導波層表面に屈折率の異なる物質、たとえば８１３Ｎ４
　（屈折率＝２０）等を装荷する装荷形グレーティング
であっても問題はなく、その位置も導波層のどちらの表
面に形成しても良い。

１０は発光源であシ、その出射光が基板のへき開面にそ
って形成された導波路１の端面に結合しその中を伝搬す
る様に配置されている。発光源１０としては、ここでは
波長７８０ｎｍのレーザダイオードを使用しているが、
コヒーレントまたは準コヒーレント光源であればその限
シではない。また、導波層表面ではなく、導波層内部の
屈折率を場所により変えた屈折率変調形グレーティング
の使用も可能である。

集光グレーティングカプラ４は前述のレーザダイオード
１０から射出し導波層１を伝搬する光を、光デイスク１
１表面に集束する光として射出する。

［グレーティングカプラ１により射出する光は光デイス
ク表面で反射され再度集光グレーティングカプラに至る
。

ここで、発光源１０と導波層１との結合をＴＥモードの
みであるように設定し、集光グレーティングカブラの設
計をＴＥモードの光について行えば、その射出光は偏光
を持ったものとなる。この時、集光グレーティングカブ
ラ４および光デイ７り１１の間に１／４波長板を設けれ
ば、光は往復で２回これを通過するので、偏光方向が９
０°異なる光として集光グレーティングカプラ４へ入射
する。

集光グレーティングカプラは先に述べたように導波層１
のＴＥモードと結合するように設計しているため７Ｍモ
ードとの結合は生じず、導波層１を透過する。その結果
戻り光を生じないとともに、ビームスプリッタが不要と
なり高効率となる。導波路１を透過した光は導波層１お
よび導波層２の直接的な結合を分離するための緩衝層３
を透過し集光グレーティングカプラ５へ入射する。ここ
で集光グレーティングカプラ５は、この入射する光を導
波層２へ結合する様に設けられており、この場合光は導
波層２を７Ｍモードで伝搬する。この光をシリコン基板
上に形成され、導波路層２と結合した光検出器Ｔにより
検出し信号を得る。

さらに本実施例では、集光グレーティングカプラ６が導
波層２と結合させた光を異なる２点に集光できる機能を
あわせて持ったものであり、光を２分割し、受光素子７
ａ〜７ｄ近傍へ集光する。

素子γ＆〜７ｄにより検出される信号を５ａ−８ｄとす
ると、フォーカシングエラー信号は（Ｓａ＋５ｄ）−（Ｓｂ＋Ｓｃ）トラッキングエラー信号は（Ｓａ＋Ｓｂ　）−（５ｃ−３ｄ　）で得られる。

ここでは、導波層１を伝搬する光がＴＥモードである場
合について説明したが、この光が７Ｍモードであっても
集光グレーティングカプラ４を７Ｍモードで、また集光
グレーティングカプラ５をＴＥモードで設計を行えば前
述と同様な動作を行うことができる。

また、発光源の問題等により導波Ｒ１を光がＴＥモード
、ＴＭモード混在して伝搬した場合でも、その光路中へ
金属クラッド等のモードフィルターを設けることにより
同様な動作を行うことができる。また、モードフィルタ
ーを設けない場合でも、集光グレーティングカプラ１に
おいて設計以外のモードは異なる方向へ出射するため、
迷光による若干の特性の劣化は生じるものの動作は可能
である。

なお、本実施例では基板１としてシリコンを用いたが特
にその限シでなく、たとえばＧａＡｍ。

Ｚｎ５ｅ等の半導体、Ｓｔ、２．Ａｄ２０３等の誘電体
等も使用可能である。

また、ここでは発光源１ｏと導波層１との結合を基板の
へき開により形成した端面で結合を行ったが、研摩によ
る端面形成も可能であシ、また、基板１に半導体を用い
た場合には、基板上に発光素子を形成することも可能で
あり、第２図に示すような構造で結合可能である。ここ
で電１２は基板６上に結晶成長により形成した半導体レ
ーザであシ、レーザ部分を残し基板までエツチングを行
い、バッファ層８、導波層２、緩衝層３、導波層１を形
成することにより導波層１との結合を可能としている。

受光素子は、本実施例では、基板上に形成したものにつ
いて説明を行ったが、発光素子の結合と同様、基板のへ
き開または研摩によって形成された端面に検出器をとり
つけ、検出することも可能である。

第３図は本発明の第２の実施例による情報処理装置の断
面図である。ニオブ酸リチウム基板１３０表裏面をプロ
トン交換することにより、導波層１および２を同時また
は逐次に形成する。４，５は集光グレーティングカプラ
であり、第１の実施例で述べたと同様な構造を持つもの
である。また、７は光検出器であり、端面からの出射光
を検出するものである。この検出器は第４図で示す様な
形態をとることも可能である。１４は導波層２表面に取
り付けられた検出器で、たとえばアモルファスシリコン
等により構成する。導波層２を伝搬する光は検出器１４
と導波層２の境界付近で、検出器により吸収され信号へ
と変換される。本実施例ではニオブ酸リチウム基板を使
用した場合について説明したが、基板が、使用する光に
対して透明で、かつその屈折率が導波層１および２に対
して低くければその限シではなく、たとえばＳｉＯ２基
板上にコーニング７０５９導波層を形成し、波長７８０
　ｎｍの光を用いれば同様に動作可能である。

発明の効果以上のように本発明によれば、ビームスプリッタを用い
ないために光利用効率の良い戻り光の生じない良光な光
情報処理装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは本発明の第１の実施例における光情報処
理装置の傾視図および断面図、第２図は基板上に形成し
た発光源を示す断面図、第３図は本発明の第２の実施例
における光情報処理装置の断面図、第４図は導波層上に
形成した検出器を示す断面図、第６図は従来の光情報処
理装置の一例を示す煩視図である。１．２・・・・・・導波層、３・・・・・・緩衝層、４
，５・・・・・・集光グレーティングカプラ、６，１３
・・・・・・基板、７．１４・・・・・・光検出器、８
・・・・・・バッファ層、９・・・・・・バ波長板、１
０．１２・・・・・・発光源、１１・・・・・・光ディ
スク。代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板と、前記基板上に形成され、第１の光導波路
と第１の光導波路表面に形成された緩衝層と、前記緩衝
層表面に形成された、前記緩衝層により前記第１の光導
波路と光学的に分離され光源からの射出光を伝搬する第
２の光導波路と、前記第２の光導波路を伝搬する光を空
間中へ射出し、情報が記録された基体表面で集光する第
１の回折格子と、前記基体からの反射光を前記第１の光
導波路へ導波させる第２の回折格子と前記第１の光導波
路を導波する光を検出する検出器と、前記第２の光導波
路からの射出光および前記基体からの反射光の光路中へ
設けられた１／４波長板を有することを特徴とする光情
報処理装置。
（２）光源に対して透明な基板と、前記透明な基板の表
面近傍または表面へ形成され、第１の先導波路と、前記
透明な基板の裏面近傍または表面へ形成され前記透明な
基板により前記第１の導波路と光学的に分離され光源か
らの射出光を伝搬する第２の光導波路と、前記第２の光
導波路を伝搬する光を空間中へ射出し、情報が記録され
た基体表面で集光する第１の回折格子と、前記基体から
の反射光を前記第１の光導波路へ導波させる第２の回折
格子と前記第１の光導波路を導波する光を検出する検出
器と、前記第２の光導波路からの出射光および前記基体
からの反射光の光路中へ設けられた１／４波長板を有す
ることを特徴とする光情報処理装置。
（３）基板が、半導体基板であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の光情報処理装置。
（４）検出器が前記半導体基板に形成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光情報処理装置
。
（５）検出器が前記第１の光導波路端面に取りつけられ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
項記載の光情報処理装置。
（６）発光源が半導体基板上に形成されていることを特
徴とする特許請求の範囲第３項記載の光情報処理装置。
（７）発光源が、前記第２の光導波路端面に取りつけら
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
２項記載の光情報処理装置。
（８）基板が半導体基板であり、第１の光導波路端面又
は第２の光導波路端面が前記半導体基板のへき開面にそ
って形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
５項記載の光情報処理装置。
（９）検出器が前記第１の光導波路表面に取りつけられ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光
情報処理装置。
（１０）透明基板がニオブ酸リチウムを主成分とするこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光情報処理
装置。
（１１）第２の回折格子が第１の光導波路中又はその表
面に設けられることを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項記載の光情報処理装置。
（１２）第１の回折格子が前記第２の光導波路中又はそ
の表面に設けられることを特徴とする特許請求の範囲第
１項又は第２項記載の光情報処理装置。
（１３）第２の回折格子が基体からの反射光を第１の光
導波路中の少なくとも２つの位置に集光するように構成
されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
項記載の光情報処理装置。
（１４）第２の光導波路へモード選択素子を設けること
を特徴とした特許請求の範囲第１項又は第２項記載の光
情報処理装置。
（１５）モード選択素子が金属クラッドであることを特
徴とする特許請求の範囲第１４項記載の光情報処理装置
。