JPH04190334A - Light integrated circuit - Google Patents

Light integrated circuit

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Publication number
JPH04190334A
JPH04190334A JP2321651A JP32165190A JPH04190334A JP H04190334 A JPH04190334 A JP H04190334A JP 2321651 A JP2321651 A JP 2321651A JP 32165190 A JP32165190 A JP 32165190A JP H04190334 A JPH04190334 A JP H04190334A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
thin film
dielectric thin
laser
laser light
Prior art date
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Pending
Application number
JP2321651A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kensho Oe
健正 大江
Minoru Oyama
実 大山
Tetsuhiro Yamazaki
哲弘 山崎
Hiroshi Inoue
弘 井上
Toshio Konno
昆野 俊男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP2321651A priority Critical patent/JPH04190334A/en
Publication of JPH04190334A publication Critical patent/JPH04190334A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To increase the use efficiency of light and to enable reduction of size by including a converging grating coupler provided in a dielectric thin film waveguide path continuously formed by the same constituent material as that of the second high frequency generating portion. CONSTITUTION:Laser light generated by a semiconductor laser 4 and laser light of a wavelength half that of the laser light are propagated from the second high frequency generating portion 13 to a dielectric thin film waveguide path 3 formed in such a manner so as to be connected to the second high frequency generating portion 13 by the same constituent material as that of the second high frequency generating portion 13. Laser light of two wavelengths propagated to the dielectric thin film waveguide path 3 is separated by a converging grating coupler 6 to converge laser light of half wavelength on one point in a space. Thus, the use efficiency of light is increased and assembling is easy without any increase in adjusting portions. Furthermore, as the light wave is divided by a converging grating coupler, it is not necessary to use a special wave divider for separating the light of two wavelengths so as to enable reduction of size.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は光集積回路に関する。 The present invention relates to optical integrated circuits.

【従来の技術】[Conventional technology]

光源と各種の機能素子を含む光導波路と光検出器等を集
積して構成させた光集積回路としては。 従来からモノリシック光集積回路とハイブリッド光集積
回路と準ハイブリッド光集積回路との3つの構成形態の
ものが、それぞれ提案されて来ている。 第5図は光集積回路を光ディスクの信号読取り用の光学
ヘッドとして構成した従来例の斜視図であり、この図に
おいて1は基板、2はバッファ層、3は光導波路、4は
半導体レーザ、5はビームスプリッタ、6は集光グレー
ティング・カップラ、7.11.12はレーザ光、8,
9は受光素子、10は集光スポット、Dは光ディスクで
あって、半導体レーザ4から放射されたレーザ光は、光
導波路3→ビームスプリツタ5→集光グレーテイング・
カップラ6→光デイスクDの経路で光ディスクDに集光
されてディスク面に集光スポット10を生じさせる。 そして、前記した集光スポット10による光ディスクD
からの反射光は、光ディスクD→集光グレーティング・
カップラ6→ビームスプリツタ5→受光素子8,9の経
路によって受光素子8.9に与えられることにより、受
光素子8,9ではそれに入射した光を光電変換して、そ
れが図示されていない信号処理回路に供給され、信号処
理回路では再生信号とトラッキング制御信号とフォーカ
ス制御信号とを発生して、前記の各信号がそれぞれ所要
の回路部分に供給されるようになされる。 (発明が解決しようとするa題) ところで、微小な径の集光スポットを生じさせるように
した光集積回路は、前記した光ディスクDの信号読取り
用の光学ヘットの他に、例えば、集光グレーティング・
カップラによって空間に集光させた微小な径の集光スポ
ットを偏向させつるように、Ti/LiNb○1導波路
上に表面弾性波の偏向器を設けた構成のレーザ・プリン
タのヘッド、高周波スペクトル・アナライザ、その他の
装置としても利用できるが、前記した各種の装置の性能
はそれらの装置によって形成される微小な集光スポット
の径が小さくなされる程向上する7例えば光ディスクD
の情報記録密度の限界は光デイスク上における集光スポ
ット径によって定まり、また前記した集光スポット径は
光の回折現象に基づくビーム集光の限界、すなわち回折
限界によって定まるために光の波長に比例して大きくな
るから、光の波長が1/2になると集光スボ・ソト径は
1/2になり、集光スポットの面積は1/4になる。す
なわち、光ディスクD上の集光スポットの径を1/2に
できれば情報の記録密度が4倍になされ得ることになる
。また例えばレーザ・プリンタのヘッドや高周波スペク
トル・アナライザ等の装置においては、集光スポットの
径が1/2にできれば分解能が2倍になされ得ることに
なる。 それで、集光スポットを用いる各種の装置において装置
の性能の向上のためには集光スポットの径を小さくする
ことが必要とされるが、集光スポットの径は光の波長を
λとし、集光レンズの開口数をNAとしたときにλ/N
Aの値に比例したものになるから、集光スポットの径を
小さくするためには光の波長λを短くしたり、集光レン
ズの開口数NAを大きくしたりすることが必要とされる
。 ところが、開口数NAの大きな集光レンズは必然的に焦
点深度が浅いものになる、良好な特性のものを作ること
が困難である、その他、多くの問題点があるために、専
らレンズの開口数NAの大きさに頼って必要な径の集光
スポットを得るようにするというような解決手段を採用
することはできない。それで、集光スポットを用いる各
種の装置における性能向上のために集光スポットの径を
小さくするのには、波長λの短い光を発生させることが
必要とされる。 しかし、現在実用されている半導体レーザを用いて発生
できるレーザ光よりも波長の短いレーザ光を発生できる
半導体レーザは使用材料が見付かっていないこと等の事
情から目下のところ実用化されておらず、そのために現
在実用されている半導体レーザを用いて発生させたレー
ザ光よりも波長の短いレーザ光を発生させるのに、現在
実用されている半導体レーザを用いて発生させたレーザ
光を非線形光学効果によって発生させた高調波の光を用
いることが試みられているが、例えば半導体レーザから
放射されたレーザ光を非線形光学効果によって第2高調
波を発生させるようにした第2高調波発生用の素子に与
えて、第2高肩波発生用の素子の出力として半導体レー
ザから放射されたレーザ光の波長の1/2の波長のレー
ザ光を得て、それを光集積回路の基板に入射させること
が考えられたが、このような構成では端面結合個所の数
が多いために光の利用効率が低くなり、また、部品点数
の増加によって組立てが難かしくなる他人型化するとい
う問題が生じる。 [1[題を解決するための手段] 本発明は基板表面上に形成させた誘電体薄膜導波路層の
一端部に端面結合されている半導体レーザから放射され
たレーザ光が注入されるチャネル型導波路よりなる第2
高調波発生部と、前記した第2高調波発生部と同一構成
材料で構成されていて前記した第2高調波発生部に連続
した状態で構成されている誘電体薄膜導波路に設けた集
光ブレーティング・カップラとを含んで構成されている
光集積回路を提供する。 【作用) 基板表面上に形成させた誘電体薄膜導波路層の一端部に
端面結合させである半導体レーザから放射されたレーザ
光をチャネル型導波路よりなる第2高調波発生部に注入
して、第2高調波発生部において半導体レーザによって
発生させたレーザ光の1/2の波長のレーザ光を発生さ
せる5そして、第2高調波発生部からは半導体レーザに
よって発生させたレーザ光と、半導体レーザによって発
生させたレーザ光の172の波長のレーザ光とを、前記
した第2高澗波発生部と同一の構成材料で構成されてい
るとともに、前記した第2高調波発生部に連続した状態
で構成されている誘電体薄膜導波路に伝搬させる。誘電
体薄膜導波路に伝搬する前記した2つの波長のレーザ光
は、集光グレーティング・カップラにより分離されて、
前記した半導体レーザによって発生したレーザ光に比べ
て波長が172のレーザ光を空間の一点に集光させる。 前記のように半導体レーザで発生したレーザ光の1/2
の波長を有するレーザ光を集光グレーティング・カップ
ラで集光して得た集光スポットの径は、半導体レーザで
発生したレーザ光を前記した集光グレーティング・カッ
プラと同一の開口数を有する集光グレーティング・カッ
プラによって集光させて得た集光スポットの径の1/2
となる。 前記した第2高調波発生部と集光グレーティング・カッ
プラの構成部とが、連続した状態で構成されている誘電
体薄膜導波路に設けられているために光の損失が少なく
、シたがって光の利用率が高く、また、調整個所の増加
もなくアセンブリが容易であり、さらに、集光グレーテ
ィング・カップラによって分波されるので2つの波長の
光を分離するための特別の分波器を用いる必要もないの
で小型化も可能となる。 【実施例] 以下、添付図面を参照して本発明の光集積回路の具体的
な内容を詳細に説明する。第1図は本発明の光集積回路
を光ディスクDの信号読取り用の光学ヘッドとして構成
した場合の一例構成を示す斜視図、第2図は第1図にお
けるx−X線位置の断面図、第3図は伝搬ベクトルダイ
ヤグラム、第4図は受光素子の構成例を示す側断面図で
ある。 本発明の光集積回路を光ディスクDの信号読取り用の光
学ヘッドとして構成した場合の一例構成の斜視図を示し
ている第1図において1は基板であって、以下の実施例
の記載においては基板1がLiTa○3基板であるとさ
れており、また、3は前記したL i T a 03基
板1の表面上に形成させた誘電体薄膜導波路層(誘電体
薄膜による光導波路層)3であり、この誘電体薄膜導波
路層3は以下の実施例の記載においては他物質(例えば
酸化マグネシウム)のドーピングを行なう等の手段によ
って屈折率制御が施された状態のLiNbO3単結晶薄
膜であるとされている。 L i T a 03基板1の表面上に形成させたL 
i N b O3単結晶薄膜による誘電体薄膜導波路層
3に端面結合されている半導体レーザ4から放射された
レーザ光が注入されるL i N b O3単結晶薄膜
による誘電体薄膜導波路層3の部分13はチャネル型導
波路よりなる第2高肩波発生部13(光集積回路の断面
を示す第2図を参照)を構成している。 すなわち、前記した半導体レーザ4から放射されたレー
ザ光が、第2高調波発生部13を構成しているLiNb
○3単結晶蒲原による誘電体薄膜導波路層3のチャネル
型導波路部分に注入されると、前記した第2高調波発生
部13ではそれに注入されたレーザ光の第2高肩波のレ
ーザ光を発生するが、前記した第2高調波のレーザ光と
基本波のレーザ光とは良好に位相整合された状態で第2
高調波発生部13中を進行した後に、前記した第2高調
波発生部13を構成しているL i N b O3単結
晶薄膜による誘電体薄膜導波路層3のチャネル型導波路
部分13と同一の構成材料によって連続的に構成されて
いるスラブ型導波路中を引続き進行して行く。 すなわち前記した第2高調波発生部13を構成している
LiNbO3単結晶薄膜による誘電体薄膜導波路層3の
チャネル型導波路部分13は、LiTaO3基板1の全
表面上にスラブ型導波路として形成させたL i N 
b○3単結晶薄膜による誘電体薄膜導波路層3の一部に
切欠部20.21を設けることにより構成されたもので
あるから、前記した第2高調波発生部13を構成してい
るLiNbO3単結晶薄膜による誘電体薄膜導波路層3
のチャネル型導波路部分13とそれに連続的に構成され
ているスラブ型導波路とは同一の構成材料で構成されて
おり、第2高贋波発生部13を構成しているL i N
 b O3単結晶薄原による誘電体薄膜導波路層3のチ
ャネル型導波路部分13と、それに連続するスラブ型導
波路との間には界面がなく、第2高調波発生部13で発
生された第2高真波のレーザ光が損失なくスラブ型導波
路に伝搬して効率良く利用できる。 前記したように第2高調波発生部13を構成しているL
iNbO3単結晶薄膜による誘電体薄膜導波路層3のチ
ャネル型導波路部分13から、それに連続的に構成され
ているスラブ型導波路中を引続き進行して行く基本波の
レーザ光と第2高調波のレーザ光とは、ビームスプリッ
タ5を経て集光グレーティング・カップラ6に与えられ
、前記した第2高調波のレーザ光が集光グレーティング
・カップラ6によって光ディスクDに集光されてディス
ク面に集光スポット10を生じさせるが、前記した基本
波のレーザ光は集光グレーティング・カップラ6の波長
選択性によって、前記した第2高調波のレーザ光が集光
グレーティング・カップラ6から出射された方向とは全
く別の方向に出射されるのであり、このことは第3図の
(a)、(b)に例示した伝搬ベクトルダイヤグラムか
らも明らかである。 第3図の(a)は基本波のレーザ光、すなわち、波長が
λのレーザ光の伝搬ベクトルダイヤグラムであり、また
、第3図の(b)は第2高調波のレーザ光、すなわち、
波長がλ/2のレーザ光の伝搬ベクトルダイヤグラムで
あって、図におけるO9゜θS′は基板側の出射角、θ
C2θC′は空気側の出射角、NはLiNbO3単結晶
薄膜による誘電体薄膜導波路層3の実効屈折率、K(=
2π/Δ)は集光グレーティング・カップラ6のグレー
ティング周期、ncは出射側(空気)の屈折率、nsは
基板の屈折率、nfはLiNbO3単結晶薄膜による誘
電体薄膜導波路層3の屈折率、βlは伝搬ベクトル、に
は2π/λ、k″は2にである。 このように本発明の光集積回路では基本波のレーザ光と
第2高調波のレーザ光との分離が別のフィルタ手段を使
用しなくても集光グレーティング・カップラ6の波長選
択性によって自動的に行なわれ、また、前記した集光グ
レーティング・カップラ6による集光作用によって第2
高調波のレーザ光による微小な径の集光スポット1oを
光ディスクDに生じさせることができるのである。 前記した集光スポット1oによる光ディスクDからの反
射光は、光ディスクD→集光グレーティング・カップラ
6→ビームスプリンタ5→受光素子8,9の経路によっ
て受光素子8,9に与えられることにより、受光素子8
,9ではそれに入射した光を光電変換する。前記した受
光素子8,9から出力された信号は図示されていない信
号処理回路に供給され、信号処理回路では再生信号とト
ラッキング制御信号とフォーカス制御信号とを発生して
、前記の各信号をそれぞれ所要の回路部分に供給する。 第4図は受光素子の構成例を示す側断面図であって、こ
の第4図に例示しである受光素子8,9は、LiTaO
3基板1の表面上に形成させた誘電体薄膜導波路層(誘
電体薄膜による光導波路層)3上に、下部電極14と光
導電体層15と透明電極16とを順次に積層して構成さ
れている。17は電源、18は抵抗、19は出力端子で
ある。 (発明の効果] 以上、詳細に説明したところから明らかなように、本発
明は基板表面上に形成させた誘電体薄膜導波路層の一端
部に端面結合されている半導体レーザから放射されたレ
ーザ光が注入されるチャネル型導波路よりなる第2高調
波発生部と、前記した第2高調波発生部と同一構成材料
で構成されていて前記した第2高調波発生部に連続した
状態で構成されている誘電体薄膜導波路に設けた集光グ
レーティング・カップラとを含んで構成されている光集
積回路であって、基板表面上に形成させた誘電体薄膜導
波路層の一端部に端面結合させである半導体レーザから
放射されたレーザ光をチャネル型導波路よりなる第2高
調波発生部に注入して、第2高調波発生部において半導
体レーザによって発生させたレーザ光の172の波長の
レーザ光を発生させ、第2高調波発生部からは半導体レ
ーザによって発生させたレーザ光と、半導体レーザによ
って発生させたレーザ光の1/2の波長のレーザ光とを
、前記した第2高調波発生部と同一の構成材料で構成さ
れているとともに、前記した第2高調波発生部に連続し
た状態で構成されている誘電体薄膜導波路を伝搬させて
、誘電体薄膜導波路に伝搬する前記した2つの波長のレ
ーザ光が、集光グレーティング・カップラにより分離さ
れて、前記した半導体レーザによって発生したレーザ光
に比べて波長が172のレーザ光を空間の一点に集光さ
せるようにしているので、半導体レーザで発生したレー
ザ光の172の波長を有するレーザ光を集光グレーティ
ング・カップラで集光して得た集光スポットの径は、半
導体レーザで発生したレーザ光を前記した集光グレーテ
ィング・カップラと同一の開口数を有する集光グレーテ
ィング・カップラにより集光させて得た集光スポットの
径の1/2となされるために、例えば、光ディスクでは
情報の記録密度を4倍にすることができ、また、例えば
レーザ・プリンタのヘットや高周波スペクトル・アナラ
イザ等の装置においては分解能を2倍にすることができ
るのであり、さらに、第2高肩波発生部と集光グレーテ
ィング・カップラの構成部とが、連続した状態で構成さ
れている誘電体薄膜導波路に設けられているために光の
損失が少なく、したがって光の利用率が高く、また、調
整個所の増加もなくアセンブリが容易であり、さらに、
集光グレーティング・カップラによって分波されるので
2つの波長の光を分離するための特別の分波器を用いる
必要もないので小型化も可能となる。
As an optical integrated circuit, it is constructed by integrating a light source, an optical waveguide containing various functional elements, a photodetector, etc. Conventionally, three configurations have been proposed: a monolithic optical integrated circuit, a hybrid optical integrated circuit, and a quasi-hybrid optical integrated circuit. FIG. 5 is a perspective view of a conventional example in which an optical integrated circuit is configured as an optical head for reading signals from an optical disk. In this figure, 1 is a substrate, 2 is a buffer layer, 3 is an optical waveguide, 4 is a semiconductor laser, and 5 is a beam splitter, 6 is a condensing grating coupler, 7.11.12 is a laser beam, 8,
Reference numeral 9 denotes a light receiving element, 10 a condensing spot, and D an optical disk.
The light is focused on the optical disc D along the path from the coupler 6 to the optical disc D, producing a focused spot 10 on the disc surface. Then, the optical disc D by the above-mentioned condensed spot 10
The reflected light from the optical disk D → the condensing grating
The light is applied to the light receiving elements 8 and 9 through the path of coupler 6 → beam splitter 5 → light receiving elements 8 and 9, and the light that is incident on the light receiving elements 8 and 9 is photoelectrically converted and converted into a signal (not shown). The signal is supplied to a processing circuit, and the signal processing circuit generates a reproduction signal, a tracking control signal, and a focus control signal, so that each of the above-mentioned signals is supplied to a required circuit portion. (Problem A to be Solved by the Invention) By the way, an optical integrated circuit that generates a condensing spot with a minute diameter is equipped with, for example, a condensing grating in addition to the optical head for reading the signal of the optical disc D.・
A laser printer head with a surface acoustic wave deflector installed on a Ti/LiNb○1 waveguide to deflect a small diameter focused spot focused in space by a coupler, high frequency spectrum・Although it can be used as an analyzer and other devices, the performance of the various devices described above improves as the diameter of the minute focused spot formed by these devices becomes smaller.7 For example, optical disc D
The limit of information recording density is determined by the focused spot diameter on the optical disk, and the aforementioned focused spot diameter is determined by the limit of beam focusing based on the phenomenon of light diffraction, that is, the diffraction limit, so it is proportional to the wavelength of the light. Therefore, when the wavelength of the light becomes 1/2, the diameter of the converging groove becomes 1/2, and the area of the condensing spot becomes 1/4. In other words, if the diameter of the condensed spot on the optical disc D can be halved, the information recording density can be quadrupled. Furthermore, in devices such as laser printer heads and high frequency spectrum analyzers, for example, if the diameter of the focused spot can be reduced to 1/2, the resolution can be doubled. Therefore, in order to improve the performance of various devices that use a focused spot, it is necessary to reduce the diameter of the focused spot. When the numerical aperture of the optical lens is NA, λ/N
Since it is proportional to the value of A, in order to reduce the diameter of the focused spot, it is necessary to shorten the wavelength λ of the light or increase the numerical aperture NA of the focusing lens. However, condensing lenses with large numerical apertures inevitably have a shallow depth of focus, it is difficult to make ones with good characteristics, and there are many other problems, so focusing lenses with a large numerical aperture It is not possible to adopt a solution that relies on the size of several NAs to obtain a focused spot with a necessary diameter. Therefore, in order to reduce the diameter of a focused spot in order to improve the performance of various devices that use a focused spot, it is necessary to generate light with a short wavelength λ. However, semiconductor lasers that can generate laser light with a shorter wavelength than the laser light that can be generated using semiconductor lasers currently in practical use are not currently in practical use due to reasons such as the lack of materials that can be used. For this purpose, in order to generate laser light with a shorter wavelength than the laser light generated using the semiconductor lasers currently in use, the laser light generated using the semiconductor lasers currently in use is generated using nonlinear optical effects. Attempts have been made to use the generated harmonic light, but for example, it has been attempted to use a second harmonic generation element that uses laser light emitted from a semiconductor laser to generate the second harmonic using a nonlinear optical effect. It is possible to obtain a laser beam with a wavelength of 1/2 of the wavelength of the laser beam emitted from the semiconductor laser as the output of the second high shoulder wave generation element and make it incident on the substrate of the optical integrated circuit. However, with such a configuration, the number of end face joints is large, resulting in low light utilization efficiency, and the increase in the number of parts causes problems such as a shape that is difficult to assemble. [1 [Means for Solving the Problem] The present invention provides a channel type in which laser light emitted from a semiconductor laser end face-coupled to one end of a dielectric thin film waveguide layer formed on the surface of a substrate is injected. The second waveguide consists of a waveguide.
A harmonic generation section and a light condensing device provided in a dielectric thin film waveguide that is made of the same material as the second harmonic generation section and is continuous with the second harmonic generation section. An optical integrated circuit including a brating coupler is provided. [Operation] A laser beam emitted from a semiconductor laser which is face-coupled to one end of a dielectric thin film waveguide layer formed on the surface of the substrate is injected into a second harmonic generation section consisting of a channel type waveguide. , a second harmonic generation section generates a laser beam with a wavelength half the wavelength of the laser beam generated by the semiconductor laser5, and from the second harmonic generation section, the laser beam generated by the semiconductor laser and the semiconductor laser beam are generated. A state in which the laser beam of 172 wavelengths of the laser beam generated by the laser is made of the same constituent material as the second harmonic wave generating section described above and is continuous with the second harmonic wave generating section described above. The signal is propagated through a dielectric thin film waveguide made up of. The two wavelengths of laser light propagating into the dielectric thin film waveguide are separated by a condensing grating coupler.
Laser light with a wavelength of 172, which is longer than that generated by the semiconductor laser described above, is focused on one point in space. As mentioned above, 1/2 of the laser light generated by the semiconductor laser
The diameter of the condensed spot obtained by concentrating a laser beam with a wavelength of 1/2 of the diameter of the focused spot obtained by focusing the light using a grating coupler
becomes. Since the second harmonic generation section and the components of the condensing grating coupler are provided in a continuous dielectric thin film waveguide, there is little loss of light, and therefore the light It has a high utilization rate, and is easy to assemble without increasing the number of adjustment points.Furthermore, since it is demultiplexed by a condensing grating coupler, a special demultiplexer is used to separate the two wavelengths of light. Since it is not necessary, miniaturization is also possible. Embodiments Hereinafter, specific contents of the optical integrated circuit of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of an optical integrated circuit according to the present invention configured as an optical head for reading signals from an optical disc D. FIG. FIG. 3 is a propagation vector diagram, and FIG. 4 is a side sectional view showing an example of the configuration of a light receiving element. In FIG. 1, which shows a perspective view of an example configuration in which the optical integrated circuit of the present invention is configured as an optical head for reading signals of an optical disk D, 1 is a substrate, and in the description of the following embodiments, the substrate is 1 is said to be a LiTa○3 substrate, and 3 is a dielectric thin film waveguide layer (an optical waveguide layer made of a dielectric thin film) 3 formed on the surface of the LiTa○3 substrate 1 described above. In the description of the following examples, this dielectric thin film waveguide layer 3 is a LiNbO3 single crystal thin film whose refractive index has been controlled by doping with another substance (for example, magnesium oxide). has been done. L i T a 03 L formed on the surface of the substrate 1
A dielectric thin film waveguide layer 3 made of an L i N b O3 single crystal thin film is injected with laser light emitted from a semiconductor laser 4 that is facet-coupled to the dielectric thin film waveguide layer 3 made of an i N b O3 single crystal thin film. The portion 13 constitutes a second high shoulder wave generating section 13 (see FIG. 2 showing a cross section of the optical integrated circuit) made of a channel type waveguide. That is, the laser beam emitted from the semiconductor laser 4 described above is transmitted to the LiNb constituting the second harmonic generation section 13.
○3 When the laser beam is injected into the channel type waveguide portion of the dielectric thin film waveguide layer 3 made of single crystal Kambara, the second harmonic generation section 13 generates the second harmonic wave of the laser beam injected therein. However, the second harmonic laser beam and the fundamental wave laser beam are well phase-matched, and the second harmonic laser beam and fundamental wave laser beam are
After propagating through the harmonic generation section 13, the same as the channel type waveguide section 13 of the dielectric thin film waveguide layer 3 made of the L i N b O3 single crystal thin film that constitutes the second harmonic generation section 13 described above. The waveguide continues to advance through a slab-type waveguide that is continuously constructed of constituent materials. That is, the channel type waveguide portion 13 of the dielectric thin film waveguide layer 3 made of the LiNbO3 single crystal thin film constituting the second harmonic generation section 13 described above is formed as a slab type waveguide on the entire surface of the LiTaO3 substrate 1. L i N
Since it is constructed by providing a notch 20.21 in a part of the dielectric thin film waveguide layer 3 made of a b○3 single crystal thin film, the LiNbO3 which constitutes the second harmonic generation section 13 described above is Dielectric thin film waveguide layer 3 made of single crystal thin film
The channel-type waveguide portion 13 and the slab-type waveguide formed continuously therewith are made of the same constituent material, and the L i N forming the second false wave generation section 13 is made of the same material.
b There is no interface between the channel waveguide portion 13 of the dielectric thin film waveguide layer 3 made of O3 single crystal thin source and the slab waveguide continuous thereto, and the second harmonic wave is generated in the second harmonic generation section 13. The laser light of the second high harmonic wave propagates into the slab waveguide without loss and can be used efficiently. As described above, L constituting the second harmonic generation section 13
The fundamental wave laser light and the second harmonic continue to travel from the channel waveguide portion 13 of the dielectric thin film waveguide layer 3 made of the iNbO3 single crystal thin film through the slab waveguide that is constructed continuously thereto. The laser beam is given to the condensing grating coupler 6 through the beam splitter 5, and the second harmonic laser beam is condensed onto the optical disc D by the condensing grating coupler 6, and is condensed onto the disc surface. The spot 10 is generated, but due to the wavelength selectivity of the condensing grating coupler 6, the fundamental wave laser beam is different from the direction in which the second harmonic laser beam is emitted from the condensing grating coupler 6. The light is emitted in a completely different direction, and this is clear from the propagation vector diagrams illustrated in FIGS. 3(a) and 3(b). 3(a) is a propagation vector diagram of the fundamental laser beam, that is, the laser beam with a wavelength of λ, and FIG. 3(b) is the propagation vector diagram of the laser beam of the second harmonic, that is,
This is a propagation vector diagram of a laser beam with a wavelength of λ/2, in which O9°θS' is the emission angle on the substrate side, θ
C2θC' is the emission angle on the air side, N is the effective refractive index of the dielectric thin film waveguide layer 3 made of LiNbO3 single crystal thin film, and K (=
2π/Δ) is the grating period of the condensing grating coupler 6, nc is the refractive index on the output side (air), ns is the refractive index of the substrate, and nf is the refractive index of the dielectric thin film waveguide layer 3 made of LiNbO3 single crystal thin film. , βl is the propagation vector, is 2π/λ, and k″ is 2. In this way, in the optical integrated circuit of the present invention, the fundamental wave laser light and the second harmonic laser light are separated using different filters. This is done automatically without using any means due to the wavelength selectivity of the condensing grating coupler 6, and the second
A condensed spot 1o with a minute diameter can be generated on the optical disc D by the harmonic laser beam. The light reflected from the optical disc D by the above-mentioned focused spot 1o is given to the light receiving elements 8, 9 through the path of the optical disc D → the condensing grating coupler 6 → the beam splinter 5 → the light receiving elements 8, 9. 8
, 9 photoelectrically convert the light incident thereon. The signals outputted from the light receiving elements 8 and 9 described above are supplied to a signal processing circuit (not shown), and the signal processing circuit generates a reproduction signal, a tracking control signal, and a focus control signal. Supplies the required circuit parts. FIG. 4 is a side sectional view showing a configuration example of a light receiving element, and the light receiving elements 8 and 9 illustrated in FIG. 4 are made of LiTaO
3 A lower electrode 14, a photoconductor layer 15, and a transparent electrode 16 are sequentially laminated on a dielectric thin film waveguide layer (optical waveguide layer made of a dielectric thin film) 3 formed on the surface of a substrate 1. has been done. 17 is a power supply, 18 is a resistor, and 19 is an output terminal. (Effects of the Invention) As is clear from the above detailed explanation, the present invention provides a laser beam emitted from a semiconductor laser that is facet-coupled to one end of a dielectric thin film waveguide layer formed on the surface of a substrate. A second harmonic generation section consisting of a channel type waveguide into which light is injected, and a second harmonic generation section made of the same constituent material as the second harmonic generation section described above and configured in a state continuous to the second harmonic generation section described above. An optical integrated circuit comprising a condensing grating and a coupler provided on a dielectric thin film waveguide, which is edge-coupled to one end of the dielectric thin film waveguide layer formed on the surface of the substrate. Laser light emitted from a semiconductor laser is injected into a second harmonic generation section made of a channel type waveguide, and the laser beam generated by the semiconductor laser in the second harmonic generation section has a wavelength of 172. The second harmonic generating section generates the laser beam generated by the semiconductor laser and the laser beam having a wavelength that is 1/2 of the laser beam generated by the semiconductor laser. The above-described wave propagates through a dielectric thin film waveguide which is made of the same material as the second harmonic generation section and is continuous with the second harmonic generation section. The two wavelengths of laser light are separated by a condensing grating coupler, and compared to the laser light generated by the semiconductor laser described above, the laser light with a wavelength of 172 is focused on one point in space. The diameter of the condensed spot obtained by condensing the laser beam having a wavelength of 172 generated by the semiconductor laser with the condensing grating coupler is the diameter of the condensed spot obtained by condensing the laser beam generated by the semiconductor laser with the condensing grating coupler. For example, the diameter of the focused spot obtained by condensing the light using a condensing grating coupler with the same numerical aperture is 1/2. In addition, the resolution can be doubled in devices such as laser printer heads and high-frequency spectrum analyzers. However, since it is provided in a continuous dielectric thin film waveguide, there is little loss of light, so the light utilization rate is high, and assembly is easy without increasing the number of adjustment parts. moreover,
Since the light is split by the condensing grating coupler, there is no need to use a special splitter to separate the two wavelengths of light, and miniaturization is also possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の光集積回路を光ディスクDの信号読取
り用の光学ヘッドとして構成した場合の一例構成を示す
斜視図、第2図は第1図におけるX−X線位置の断面図
、第3図は伝搬ベクトルダイヤグラム、第4図は受光素
子の構成例を示す側断面図、第5図は光集積回路を光デ
ィスクの信号読取り用の光学ヘッドとして構成した従来
例の斜視図である。 1−・基板、2・・・バッファ層、3・・光導波路、4
・・半導体レーザ、5・・・ビームスプリンタ、6・・
・集光グレーティング・カップラ、7,11゜12・・
レーザ光、8,9・・・受光素子、10・・集光スポッ
ト、D・・・光ディスク、13・・・第2高調波発生部
、14・・・下部電極、15・・光導電体層、16・・
・透明電極、17・・・電源、18・・・抵抗、19・
・・出力端子、 特許出願人  日本ビクター株式会社 代 理 人 弁理士 合 間 零 伍−7−兵二。 〜 ニー・
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of an optical integrated circuit according to the present invention configured as an optical head for reading signals from an optical disc D. FIG. 2 is a sectional view taken along line X--X in FIG. 3 is a propagation vector diagram, FIG. 4 is a side sectional view showing an example of the configuration of a light receiving element, and FIG. 5 is a perspective view of a conventional example in which an optical integrated circuit is configured as an optical head for reading signals from an optical disk. 1--Substrate, 2--buffer layer, 3--optical waveguide, 4
... Semiconductor laser, 5... Beam splinter, 6...
・Concentrating grating coupler, 7,11°12...
Laser light, 8, 9... Light receiving element, 10... Focusing spot, D... Optical disk, 13... Second harmonic generation section, 14... Lower electrode, 15... Photoconductor layer , 16...
・Transparent electrode, 17... Power supply, 18... Resistor, 19.
...output terminal, patent applicant: Japan Victor Co., Ltd., agent: patent attorney, Zero Go-7-Heiji. ~ Nee

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 基板表面上に形成させた誘電体薄膜導波路層の一端部に
端面結合されている半導体レーザから放射されたレーザ
光が注入されるチャネル型導波路よりなる第2高調波発
生部と、前記した第2高調波発生部と同一構成材料で構
成されていて前記した第2高調波発生部に連続した状態
で構成されている誘電体薄膜導波路に設けた集光グレー
ティング・カップラとを含んで構成されている光集積回
a second harmonic generation section comprising a channel type waveguide into which laser light emitted from a semiconductor laser end-coupled to one end of a dielectric thin film waveguide layer formed on the substrate surface is injected; The structure includes a condensing grating coupler provided in a dielectric thin film waveguide that is made of the same material as the second harmonic generation section and is continuous with the second harmonic generation section. optical integrated circuits
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0593081A3 (en) * 1992-10-15 1996-09-18 Eastman Kodak Co Integrated optic read/write head for optical data storage incorporating second harmonic generator, electrooptic tracking error actuator, and electro-optic modulator

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EP0593081A3 (en) * 1992-10-15 1996-09-18 Eastman Kodak Co Integrated optic read/write head for optical data storage incorporating second harmonic generator, electrooptic tracking error actuator, and electro-optic modulator

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