JPH04212107A - Waveguide type photodetecting device and manufacture thereof - Google Patents

Waveguide type photodetecting device and manufacture thereof

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JPH04212107A
JPH04212107A JP2296585A JP29658590A JPH04212107A JP H04212107 A JPH04212107 A JP H04212107A JP 2296585 A JP2296585 A JP 2296585A JP 29658590 A JP29658590 A JP 29658590A JP H04212107 A JPH04212107 A JP H04212107A
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light
guided
light receiving
waveguide
receiving elements
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Shunsuke Fujita
俊介 藤田
Yoshinobu Nakayama
義宣 中山
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Abstract

PURPOSE:To improve the detection sensitivity of a focusing error signal by arranging a light refracting element on the optical path of a photodetector in front of the incident direction. CONSTITUTION:Guided light (a) which is guided into a waveguide path 11 is made incident on the light refracting element 12, then, separately received by two photodetectors 10a and 10b on left and right sides. That means, the light which is guided so as to be made incident on an insensitive part between two photodetectors 10a and 10b among the guided light (a) can be also guided into the left and right photodetectors 10a and 10b. Thus, the width of the insensitive part between the photodetectors 10a and 10b can be effectively made zero.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光導波路を導波する光を複数の受光素子で受
光する導波路型光検出装置及びその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a waveguide-type photodetection device in which light guided through an optical waveguide is received by a plurality of light-receiving elements, and a method for manufacturing the same.

従来の技術 従来における導波路型光検出装置としては、例えば、第
8図に示すようなものがある。すなわち、Siからなる
基板1上には、熱酸化膜からなるバッファ層2が形成さ
れ、このバッファ層2の表面には光導波路層3が積層さ
れている。前記光導波路層3上には、集光ビームスプリ
ッタ4及び集光グレーティングカプラ5が形成されてい
る。また、前記光導波路3の下面側に位置して、受光素
子6a〜6dが左右2個ずつ近接して配設されている。
2. Description of the Related Art A conventional waveguide type photodetecting device includes, for example, one shown in FIG. That is, a buffer layer 2 made of a thermal oxide film is formed on a substrate 1 made of Si, and an optical waveguide layer 3 is laminated on the surface of this buffer layer 2. A focusing beam splitter 4 and a focusing grating coupler 5 are formed on the optical waveguide layer 3. Further, two light receiving elements 6a to 6d are disposed on the lower surface side of the optical waveguide 3, adjacent to each other on the left and right sides.

これら受光素子6a〜6dは、アンプ回路7と接続され
ている。前記光導波路3の端面に位置してレーザ光源8
が設けられている。さらに、前記集光グレーティングカ
プラ5の上部に位置して光情報記録媒体としての光ディ
スク9が設けられている。
These light receiving elements 6a to 6d are connected to an amplifier circuit 7. A laser light source 8 is located at the end face of the optical waveguide 3.
is provided. Further, an optical disk 9 as an optical information recording medium is provided above the condensing grating coupler 5.

このような構成において、レーザ光源8から出射された
光は光導波路3内に導かれ、集光ビームスプリッタ4を
介して、集光グレーテイングカプラ5により上方に向け
て出射され、光ディスク9の面上に照射され、これによ
り情報の記録等が行われる。また、光ディスク9からの
反射光は、再び、集光グレーティングカプラ5に結合さ
れることにより光導波路3内に導かれる。そして、その
導波光は、集光ビームスプリッタ4により2分割され、
左右2個ずつ設けられた受光素子6a、6b、6c、6
dのそれぞれの間隔Δx、Δyの間に位置して集光され
る。この場合、受光素子6aと受光素子6bとの間隔Δ
x、及び、受光素子6cと受光素子6dとの間隔Δyの
間にそれぞれ導かれたビームは、それぞれ左右両隣りに
位置する受光素子に検出され、これにより得られた光量
をアンプ回路7に送り、必要に応じて相互の和信号や差
信号等の演算処理を行うことにより、フォーカスエラー
信号Fo、トラックエラー信号Tr、再生信号Wを得る
ことができる。
In such a configuration, the light emitted from the laser light source 8 is guided into the optical waveguide 3, passes through the focusing beam splitter 4, is emitted upward by the focusing grating coupler 5, and is directed toward the surface of the optical disc 9. The light is irradiated onto the surface, thereby recording information and the like. Further, the reflected light from the optical disk 9 is guided into the optical waveguide 3 by being coupled to the condensing grating coupler 5 again. Then, the guided light is split into two by a condensing beam splitter 4,
Light receiving elements 6a, 6b, 6c, 6 provided two on each side
The light is focused between the distances Δx and Δy of d. In this case, the distance Δ between the light receiving element 6a and the light receiving element 6b
The beams guided during the distance x and the distance Δy between the light receiving element 6c and the light receiving element 6d are respectively detected by the light receiving elements located on the left and right sides, and the resulting light amount is sent to the amplifier circuit 7. , a focus error signal Fo, a track error signal Tr, and a reproduction signal W can be obtained by performing arithmetic processing on the mutual sum signal, difference signal, etc. as necessary.

発明が解決しようとする課題 上述したような複数個(ここでは、左右2個ずつ)の受
光素子6a〜6dを基板1上に形成する場合、受光素子
6aと受光素子6bとの間の間隔Δx、及び、受光素子
6cと受光素子6dとの間の間隔Δyは、ともに0にす
ることができず、最小でも数μm以上の間隔を必要とす
る。これらの間隔Δx、Δyの部分に入射する光は、そ
の両側に位置する受光素子6a、6b(又は、受光素子
6c、6d)の何れにも受光されないような構造となっ
ている。このため、集光点の微妙な位置変動を検出する
フォーカスエラー信号の検出等においては、それらの間
隔Δx、Δyが信号検出の不感部分となり、これにより
フォーカスエラー信号の検出感度を低下させる原因とな
っていた。
Problems to be Solved by the Invention When a plurality of light receiving elements 6a to 6d (here, two on the left and right) as described above are formed on the substrate 1, the distance Δx between the light receiving elements 6a and 6b is , and the distance Δy between the light-receiving element 6c and the light-receiving element 6d cannot both be set to 0, and require a minimum distance of several μm or more. The structure is such that the light incident on the portions having the intervals Δx and Δy is not received by any of the light receiving elements 6a and 6b (or the light receiving elements 6c and 6d) located on both sides thereof. Therefore, when detecting a focus error signal that detects subtle positional fluctuations of the focal point, the intervals Δx and Δy become insensitive areas for signal detection, which causes a decrease in the detection sensitivity of the focus error signal. It had become.

課題を解決するための手段 そこで、このような問題点を解決するために、請求項1
記載の発明では、基板上に光源より出射された光を導波
する光導波路が形成され、この光導波路内に導波された
導波光を受光する複数個の受光素子の設けられた導波路
型光検出装置において、前記受光素子の2個を1組とし
、これら各組の受光素子の前方の入射光路上に前記導波
光を各受光素子毎に分岐して導く光屈折素子を設けた。
Means for Solving the Problem Therefore, in order to solve such problems, claim 1
In the described invention, an optical waveguide for guiding light emitted from a light source is formed on a substrate, and a waveguide type is provided with a plurality of light receiving elements for receiving guided light guided within the optical waveguide. In the photodetection device, two of the light receiving elements are set as one set, and a light refraction element is provided on the incident optical path in front of each set of light receiving elements to branch and guide the guided light to each light receiving element.

請求項2記載の発明では、請求項1記載の発明において
、光導波路及び光屈折素子の等価屈折率を各々N1、N
2とし、導波光の波長変化に対する前記等価屈折率の変
化をΔN1、ΔN2とした時、の関係を満たすように、
前記光導波路及び前記光屈折素子を形成した。
In the invention according to claim 2, in the invention according to claim 1, the equivalent refractive index of the optical waveguide and the optical refraction element are N1 and N, respectively.
2, and when the changes in the equivalent refractive index with respect to the wavelength change of the guided light are ΔN1 and ΔN2, so as to satisfy the following relationship,
The optical waveguide and the optical refraction element were formed.

請求項3記載の発明では、基板上に光源より出射された
光を導波する光導波路と、この光導波路内に導波された
導波光を受光する複数個の受光素子と、前記導波光の光
路を規定する導波路光学系と、前記受光素子の2個を1
組としこれら各組の受光素子の前方の入射光路上に前記
導波光を各受光素子毎に分岐して導く光屈折素子とを形
成するに際し、前記導波路光学系と前記光屈折素子の平
面形状を同一工程により同時に形成した。
In the invention according to claim 3, there is provided an optical waveguide for guiding the light emitted from the light source on the substrate, a plurality of light receiving elements for receiving the guided light guided in the optical waveguide, and a plurality of light receiving elements for receiving the guided light guided within the optical waveguide. The waveguide optical system that defines the optical path and the light receiving element are combined into one
When forming a light refraction element which branches and guides the guided light for each light reception element on the incident optical path in front of each set of light reception elements, the planar shape of the waveguide optical system and the light refraction element is determined. were formed simultaneously by the same process.

作用 請求項1記載の発明は、受光素子の入射前方の光路上に
光屈折素子を配設したことにより、2個の受光素子の間
隔を「実効上」限りなく小さく若しくは0にすることが
できる。
Effect The invention as claimed in claim 1 allows the distance between the two light receiving elements to be "effectively" infinitely small or zero by arranging the light refraction element on the optical path in front of the light receiving element. .

請求項2記載の発明により、入射光の波長変動によって
も導波光の経路や受光位置が変化しなくなる。
According to the invention as set forth in claim 2, the path of the guided light and the light receiving position do not change even when the wavelength of the incident light changes.

請求項3記載の発明により、導波路と光検出系との間の
位置精度を高めることができる。
According to the third aspect of the invention, the positional accuracy between the waveguide and the photodetection system can be improved.

実施例 まず、請求項1記載の発明の第一の実施例を第1図に基
づいて説明する。なお、本実施例は、受光素子10a、
10bの周辺部の形状に特徴をもつものであり、その他
の部分の導波路型光検出装置の構成については従来技術
(第8図参照)で述べたものと同一なもの等、任意の形
態が可能なのでここでの説明は省略する。
Embodiment First, a first embodiment of the invention as claimed in claim 1 will be described based on FIG. Note that in this embodiment, the light receiving element 10a,
The structure of the waveguide type photodetector in other parts can be any form, such as the same as that described in the prior art (see Fig. 8). Since this is possible, the explanation here will be omitted.

図示しない基板上には光導波路11が形成されており、
この光導波路11には2個の受光素子10a、10bが
近接した状態で間隔Δをもって配設されている。これら
光導波路11の前方の光路上には、光屈折素子12が配
設されている。この光屈折素子12は、2つの三角形状
のいわゆる平面型プリズムがそれらの頂点Pを接する形
で形成されている。
An optical waveguide 11 is formed on a substrate (not shown),
In this optical waveguide 11, two light receiving elements 10a and 10b are arranged close to each other with an interval Δ. A light refraction element 12 is disposed on the optical path in front of these optical waveguides 11. This light refractive element 12 is formed in such a manner that two triangular so-called planar prisms have their vertices P in contact with each other.

このような構成において、光導波路11内に導かれた導
波光aは、光屈折素子12に入射する。
In such a configuration, the guided light a guided into the optical waveguide 11 enters the light refraction element 12.

これにより、点Pに入射するものを除き、導波光aは前
記の矢印で示す方向に2分割され、左右2つの受光素子
10a、10bに振り分けられて受光される。
As a result, the guided light a, except for the light incident on the point P, is divided into two in the direction indicated by the above-mentioned arrow, and distributed to the left and right two light receiving elements 10a and 10b to be received.

このように受光素子10a、10bの直前の光路上に位
置して光屈折素子12を設けることにより、導波光aの
うち、2つの受光素子10a、10bの間の不感部分に
入射するよう導波してきた光についても、左右2つの受
光素子10a、10bに導かせることができるため、従
来問題とされていた受光素子10a、10bの不感部分
(間隔Δの領域)の幅を実効的に0とすることができる
By providing the light refraction element 12 on the optical path just before the light receiving elements 10a and 10b, the guided light a can be guided so that it enters the insensitive portion between the two light receiving elements 10a and 10b. Since the light that has been transmitted can also be guided to the two left and right light receiving elements 10a and 10b, the width of the insensitive portion (area of interval Δ) of the light receiving elements 10a and 10b, which has been a problem in the past, can be effectively reduced to 0. can do.

従って、これにより装置の検出感度を著しく向上させる
ことができる。
Therefore, this can significantly improve the detection sensitivity of the device.

この場合、光屈折素子12の光屈折部分は、その等価屈
折率が周囲の光導波路11の等価屈折率と異なるように
形成することにより実現することができる。具体的には
、光屈折部分の材料のみを他の材料で形成したり、元の
光導波路11に他の物質をドーピングしたり、元の光導
波路11を形成する物質の一部と他の元素との交換を行
なったり、光導波路11の下層或いは上層に装荷層を設
けたり、光導波路11の厚さを変える等の周知の技術を
用いて作ることができる。
In this case, the light refraction portion of the light refraction element 12 can be realized by forming its equivalent refractive index to be different from the equivalent refraction index of the surrounding optical waveguide 11. Specifically, it is possible to form only the material of the light refraction part with another material, to dope the original optical waveguide 11 with another material, or to dope a part of the material forming the original optical waveguide 11 with another element. It can be manufactured using well-known techniques such as replacing the optical waveguide 11 with the optical waveguide 11, providing a loading layer below or above the optical waveguide 11, or changing the thickness of the optical waveguide 11.

次に、その第二の実施例を第2図に基づいて説明する。Next, the second embodiment will be explained based on FIG. 2.

これは、光屈折素子12の形状を変えたものである。す
なわち、ここでは、光屈折素子12の平面型プリズム形
状を受光素子10a、10bの間隔Δ付近にのみに位置
させて形成し、その屈折角を大きくとるようにしたもの
である。これにより、受光素子10a、10bの間隔Δ
の近傍以外の部分では光路が大きく変わらずに済むと共
に、その光屈折素子12の導波方向の厚みを薄くするこ
とができる。
This is a modification of the shape of the light refractive element 12. That is, here, the planar prism shape of the light refraction element 12 is formed only in the vicinity of the interval Δ between the light receiving elements 10a and 10b, so that its refraction angle is large. As a result, the distance Δ between the light receiving elements 10a and 10b
The optical path does not change significantly in areas other than the vicinity of , and the thickness of the light refractive element 12 in the waveguide direction can be reduced.

次に、その第三の実施例を第3図に基づいて説明する。Next, the third embodiment will be explained based on FIG. 3.

ここでは、2つの平面型プリズムがそれらの頂点で接す
るような点接続を避け、それらの接続部分を図中点PQ
間で示される一定の幅Wをもって形成したものである。
Here, we avoid point connections where two planar prisms touch at their vertices, and connect their connected parts to points PQ in the figure.
It is formed with a constant width W shown in between.

これにより、その幅Wの分だけ不感部を形成することに
なるが、その幅Wは受光素子10a、10bの間隔Δよ
りも狭くすることができるため、2つの受光素子10a
、10bの間の不感部分の幅を実効的に減少させる効果
を有しながら、2頂点を接する構造の作製上の困難さを
取り除くことができ、しかも、完全な点接触からの製作
上のずれによるその部分での光の散乱を防止することが
できる。
As a result, a dead part is formed by the width W, but since the width W can be made narrower than the interval Δ between the light receiving elements 10a and 10b, the two light receiving elements 10a
, 10b, while effectively reducing the width of the dead part between the two vertices, it is possible to eliminate the difficulty in manufacturing the structure in which the two vertices touch, and to eliminate the manufacturing deviation from perfect point contact. It is possible to prevent light scattering at that part due to

次に、その第四の実施例を第4図に基づいて説明する。Next, the fourth embodiment will be explained based on FIG. 4.

ここでは、光屈折素子12をこれまでのような平面型プ
リズム形状に形成することなく、それぞれ集光特性を有
するような凸レンズの形状にしたものである。これによ
り、集光された光が受光素子10a、10bに導かれる
ことになるため、その分、受光素子10a、10bの受
光面積を小さくすることができ、これにより高速応答に
有利なものとすることができる。
Here, the light refractive elements 12 are not formed in the shape of a planar prism as in the past, but are instead formed in the shape of convex lenses each having a light condensing property. As a result, the focused light is guided to the light receiving elements 10a, 10b, so the light receiving area of the light receiving elements 10a, 10b can be reduced accordingly, which is advantageous for high-speed response. be able to.

次に、その第五の実施例を第5図(a)(b)に基づい
て説明する。これまで述べた光屈折素子12は、その等
価屈折率が周囲の光導波路11の等価屈折率よりも大き
い場合であったのに対し、ここでは逆に、その光屈折素
子12の等価屈折率の方が小さい場合の例を示すもので
ある。すなわち、第5図(a)及び(b)では、光屈折
素子12の等価屈折率の方がその周囲の光導波路11の
等価屈折率よりも小さいので、光屈折素子12の形状を
前記第一の実施例〜第三の実施例とは対照的な、光路の
分岐点である中央部で最も厚い平面型プリズム形状とす
ることで同様の作用をしている。この他、第四の実施例
に対応して凹レンズ形状のものも可能である。これらに
より、導波光aの入射方向や集束状態に応じて、受光素
子10a、10bや光屈折素子12の配設位置の自由度
を一段と向上させることができる。
Next, the fifth embodiment will be described based on FIGS. 5(a) and 5(b). While the light refractive element 12 described so far has a case where its equivalent refractive index is larger than the equivalent refractive index of the surrounding optical waveguide 11, here, on the contrary, the equivalent refractive index of the light refractive element 12 is larger than the equivalent refractive index of the surrounding optical waveguide 11. An example is shown in which the smaller one is smaller. That is, in FIGS. 5(a) and 5(b), since the equivalent refractive index of the light refractive element 12 is smaller than the equivalent refractive index of the surrounding optical waveguide 11, the shape of the light refractive element 12 is changed to the first shape. In contrast to the embodiments 1 to 3, the planar prism shape is thickest at the center, which is the branching point of the optical path, so that the same effect is achieved. In addition, a concave lens shape corresponding to the fourth embodiment is also possible. With these, it is possible to further improve the degree of freedom in the arrangement positions of the light receiving elements 10a, 10b and the light refraction element 12, depending on the incident direction and focusing state of the guided light a.

以上、第一〜第五の実施例に示される構成は、単に2つ
の受光素子に対してのみならず、多数の受光素子がアレ
イ状に配置されたものに対しても、それぞれの受光素子
間の不感部分に対応して光屈折部を設けることができる
As described above, the configurations shown in the first to fifth embodiments are applicable not only to two light receiving elements, but also to a structure in which a large number of light receiving elements are arranged in an array. A light refraction section can be provided corresponding to the insensitive portion.

次に、その第六の実施例を第6図に基づいて説明する。Next, the sixth embodiment will be explained based on FIG. 6.

これまで述べた実施例はいずれも光屈折素子12により
2つの受光素子に対称的に光を振り分けるものであった
が、ここでは、非対称な構造の光屈折素子12を用いて
2つの受光素子10a、10bに導くように設定したも
のである。これに伴い、一方の受光素子10a、10b
の配設位置も変わったものとなる。これにより、2つの
受光素子10a、10bの間隔を大きく離した配置をと
ることができるため、その分、その作製方法も容易とす
ることができる。
In all of the embodiments described so far, the light refractive element 12 distributes light symmetrically to the two light receiving elements, but here, the light refractive element 12 having an asymmetric structure is used to distribute the light between the two light receiving elements 10a. , 10b. Along with this, one of the light receiving elements 10a, 10b
The location of the will also change. As a result, the two light receiving elements 10a and 10b can be arranged with a large distance between them, and the manufacturing method thereof can be made easier accordingly.

次に、請求項2記載の発明の一実施例について説明する
。本実施例は、光導波路11及び光屈折素子12の等価
屈折率を各々N1、N2とし、導波光aの波長変化に対
する等価屈折率の変化を各々ΔN1、ΔN2とした時、 の条件式を満たすように、光導波路11及び光屈折素子
12を形成したものである。
Next, an embodiment of the invention according to claim 2 will be described. In this example, when the equivalent refractive index of the optical waveguide 11 and the light refractive element 12 are respectively N1 and N2, and the changes in the equivalent refractive index with respect to the wavelength change of the guided light a are respectively ΔN1 and ΔN2, the following conditional expression is satisfied. An optical waveguide 11 and a light refraction element 12 are formed as shown in FIG.

このような条件式を満たすように各部を形成することに
よって、受光素子10a、10bに入射する光の波長が
変化しても、光屈折素子12での屈折角は変化しなくな
る。従って、導波光aの波長変動が生じても導波光aの
経路や受光素子10a、10bの受光位置が変化しなく
なり、検出信号の変動を少なくすることができるため、
これにより装置の検出感度の安定性を一段と図ることが
できる。すなわち、いいかえると、導波光aの波長が変
化しても光屈折素子12から受光素子10a、10bへ
至る導波の経路が変わらないこととなり、これにより、
光導波路11の導波損失等の導波特性や受光素子10a
、10bへの結合効率、さらには、受光素子10a、1
0bの感度等の部分的なばらつきに起因する、導波経路
の違いによる信号出力特性の変動を避けることができる
By forming each part so as to satisfy such a conditional expression, the refraction angle at the light refraction element 12 does not change even if the wavelength of the light incident on the light receiving elements 10a, 10b changes. Therefore, even if the wavelength of the guided light a changes, the path of the guided light a and the light receiving positions of the light receiving elements 10a and 10b do not change, and the fluctuation of the detection signal can be reduced.
This makes it possible to further improve the stability of the detection sensitivity of the device. In other words, even if the wavelength of the guided light a changes, the guided wave path from the light refraction element 12 to the light receiving elements 10a and 10b does not change.
Waveguide characteristics such as waveguide loss of the optical waveguide 11 and the light receiving element 10a
, 10b, furthermore, the coupling efficiency to the light receiving elements 10a, 1
It is possible to avoid fluctuations in signal output characteristics due to differences in waveguide paths due to local variations in sensitivity of 0b and the like.

次に、請求項3記載の発明の一実施例について説明する
。本実施例は、導波路型光検出装置の製造方法の一例を
述べたものである。すなわち、光屈折素子12と、この
光屈折素子12に至る光路を決定する導波路光学系の平
面形状とを同一工程により同時に形成したものである。
Next, an embodiment of the invention according to claim 3 will be described. This embodiment describes an example of a method for manufacturing a waveguide type photodetector. That is, the light refraction element 12 and the planar shape of the waveguide optical system that determines the optical path leading to the light refraction element 12 are simultaneously formed in the same process.

第7図は、その製造方法により得られた装置の平面形状
を示すものである。光導波路11上には左右2個ずつ受
光素子10a、10b、10c、10dと光屈折素子1
2とが設けられている他に、結合素子14(グレーティ
ングカプラ等)が設けられている。この結合素子14と
光屈折素子12との間の光路上には、導波路光学系とし
ての導波路集光レンズ15が2個配設されている。これ
により、結合素子14により外部から光導波路11内に
入射結合した光は、導波路集光レンズ15により2方向
に分離され、各々光屈折素子12を介して、受光素子1
0a、10b、10c、10dに検出されることにより
各種信号の検出を行うことができる。
FIG. 7 shows the planar shape of the device obtained by the manufacturing method. On the optical waveguide 11, there are two light receiving elements 10a, 10b, 10c, 10d on the left and right sides and a light refractive element 1.
In addition to 2, a coupling element 14 (such as a grating coupler) is provided. Two waveguide condenser lenses 15 as a waveguide optical system are disposed on the optical path between the coupling element 14 and the light refraction element 12. As a result, the light coupled into the optical waveguide 11 from the outside by the coupling element 14 is separated into two directions by the waveguide condenser lens 15, and is transmitted to the light receiving element 1 via the light refraction element 12.
Various signals can be detected by being detected at 0a, 10b, 10c, and 10d.

この場合、導波路集光レンズ15及び光屈折素子12と
は、同一の工程で同時に同一膜構造により形成すること
が可能である。すなわち、このような構造の平面形状を
作製するには、例えば、フォトリソグラフィー技術を用
いることができる。
In this case, the waveguide condenser lens 15 and the light refraction element 12 can be formed simultaneously in the same process and with the same film structure. That is, in order to produce the planar shape of such a structure, for example, photolithography technology can be used.

そこで、この技術を用いて、光屈折素子12と導波路集
光レンズ15とを1つのフォトマスク上のパターンとし
てフォトリソグラフィーを行えば、両者の間の位置誤差
を極めて小さくすることができる。これは、通常、1枚
のフォトマスク内でのパターン位置精度は、これを露光
する際の他のマスクより形成されたパターンに対するマ
スク位置合わせ精度より1桁以上高いからである。
Therefore, by using this technique and performing photolithography with the light refraction element 12 and the waveguide condensing lens 15 as patterns on one photomask, the positional error between them can be made extremely small. This is because the pattern position accuracy within one photomask is usually one or more orders of magnitude higher than the mask position accuracy for patterns formed by other masks when exposing this photomask.

上述したように、光屈折素子12と導波路集光レンズ1
5とを同一工程により同時に形成することによって、こ
れらを別々に形成する場合や光屈折素子12を設けずに
受光素子10a、10b、10c、10dと導波路集光
レンズ15とを位置合わせする場合に比べ、導波光集光
位置とその検出系の相対位置精度が高まるため、フォー
カスエラー信号等の光検出の精度を向上させることがで
きる。
As described above, the light refractive element 12 and the waveguide condenser lens 1
5 and 5 at the same time in the same process, or when forming these separately or when aligning the light receiving elements 10a, 10b, 10c, 10d and the waveguide condenser lens 15 without providing the light refraction element 12. Compared to this, the relative position accuracy between the guided light condensing position and its detection system is increased, so the accuracy of light detection such as a focus error signal can be improved.

なお、光屈折素子12と導波路集光レンズ15とは、同
時に平面形状を決定するための工程が同一で同時に行わ
れれば、その膜構造の加工工程まで同一である必要はな
い。すなわち、上述したような同一膜断面構造の導波路
集光レンズ15と光屈折素子12でなくても、グレーテ
ィング構造、導波路ミラー構造等との組合せも可能であ
る。これらは、同一のフォトリソグラフィーによる平面
形状のパターニングを行った上で、さらに、メカニカル
なマスク等を利用して、導波路光学系と光屈折素子12
のどちらか一方のみエッチングを行ったり、一方のみに
リフトオフを前提とした膜の積層を行ったり、予め一方
のみに装荷層を設けておくことにより実現することがで
きる。
Note that, as long as the steps for simultaneously determining the planar shapes of the light refractive element 12 and the waveguide condensing lens 15 are the same and are performed at the same time, it is not necessary that the processing steps of their film structures are the same. That is, instead of using the waveguide condenser lens 15 and the light refraction element 12 having the same film cross-sectional structure as described above, a combination with a grating structure, a waveguide mirror structure, etc. is also possible. These are patterned into a planar shape using the same photolithography, and then the waveguide optical system and the light refractive element 12 are formed using a mechanical mask or the like.
This can be achieved by etching only one of them, laminating a film on only one with the premise of lift-off, or providing a loading layer on only one in advance.

発明の効果 請求項1記載の発明は、基板上に光源より出射された光
を導波する光導波路が形成され、この光導波路内に導波
された導波光を受光する複数個の受光素子の設けられた
導波路型光検出装置において、前記受光素子の2個を1
組とし、これら各組の受光素子の前方の入射光路上に前
記導波光を各受光素子毎に分岐して導く光屈折素子を設
けたので、2個の受光素子の間隔を「実効上」限りなく
小さく若しくは0にすることができ、これにより従来に
比ベフォーカスエラー信号等の検出感度を著しく向上さ
せることができるものである。
Effects of the Invention The invention described in claim 1 is characterized in that an optical waveguide for guiding light emitted from a light source is formed on a substrate, and a plurality of light receiving elements are configured to receive the guided light guided within the optical waveguide. In the provided waveguide type photodetection device, two of the light receiving elements are
Since a light refraction element is provided on the incident optical path in front of each set of light receiving elements to branch and guide the guided light to each light receiving element, the distance between the two light receiving elements can be set as "effectively" as possible. This allows the detection sensitivity of focus error signals to be significantly improved compared to conventional methods.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、
光導波路及び光屈折素子の等価屈折率を各々N1、N2
とし、導波光の波長変化に対する前記等価屈折率の変化
を各々ΔN1、ΔN2とした時、の関係を満たすように
、前記光導波路及び前記光屈折素子を形成したので、受
光素子に受光される導波光の波長変動による検出信号の
変動を少なくすることができ、これにより本装置の零点
及び感度の安定性を一段と向上させることができるもの
である。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1,
The equivalent refractive indices of the optical waveguide and the optical refraction element are N1 and N2, respectively.
Since the optical waveguide and the optical refraction element are formed so as to satisfy the following relationship, where the changes in the equivalent refractive index with respect to the wavelength change of the guided light are respectively ΔN1 and ΔN2, the guided light received by the light receiving element is It is possible to reduce fluctuations in the detection signal due to wavelength fluctuations of the wave light, thereby further improving the stability of the zero point and sensitivity of the present device.

請求項3記載の発明は、基板上に光源より出射された光
を導波する光導波路と、この光導波路内に導波された導
波光を受光する複数個の受光素子と、前記導波光の光路
を規定する導波路光学系と、前記受光素子の2個を1組
としこれら各組の受光素子の前方の入射光路上に前記導
波光を各受光素子毎に分岐して導く光屈折素子とを形成
するに際し、前記導波路光学系と前記光屈折素子の平面
形状を同一工程により同時に形成したので、光導波路に
形成される受光素子の相対位置の変動を極めて少なくす
ることができ、これにより、導波路と光検出系との間の
位置精度を高めることができるため、本装置の検出精度
を向上させ、しかも、量産時の均一性を増加させること
ができるものである。
The invention according to claim 3 includes: an optical waveguide for guiding light emitted from a light source on a substrate; a plurality of light receiving elements for receiving the guided light guided within the optical waveguide; a waveguide optical system that defines an optical path; and a light refraction element that divides and guides the guided light onto an incident optical path in front of each set of light-receiving elements, with the two light-receiving elements forming a set. When forming the waveguide optical system and the light refractive element, the planar shapes of the waveguide optical system and the light refractive element were simultaneously formed in the same process, so that fluctuations in the relative position of the light receiving element formed in the optical waveguide can be extremely reduced. Since the positional accuracy between the waveguide and the photodetection system can be improved, the detection accuracy of the present device can be improved, and the uniformity during mass production can be increased.

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

第1図は請求項1記載の発明の第一の実施例を示す構成
図、第2図はその第二の実施例を示す構成図、第3図は
その第三の実施例を示す構成図、第4図はその第四の実
施例を示す構成図、第5図はその第五の実施例を示す構
成図、第6図はその第六の実施例を示す構成図、第7図
は請求項3記載の発明の一実施例を示す構成図、第8図
は従来例を示す構成図である。 10…受光素子、11…光導波路、12…光屈折素子、
15…導波路光学系、a…導波光出願人 株式会社リコ
Fig. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the invention as claimed in claim 1, Fig. 2 is a block diagram showing a second embodiment thereof, and Fig. 3 is a block diagram showing a third embodiment thereof. , FIG. 4 is a block diagram showing the fourth embodiment, FIG. 5 is a block diagram showing the fifth embodiment, FIG. 6 is a block diagram showing the sixth embodiment, and FIG. 7 is a block diagram showing the sixth embodiment. FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of the invention as claimed in claim 3, and FIG. 8 is a block diagram showing a conventional example. 10... Light receiving element, 11... Optical waveguide, 12... Light refractive element,
15... Waveguide optical system, a... Waveguide optical applicant Ricoh Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に光源より出射された光を導波する
光導波路が形成され、この光導波路内に導波された導波
光を受光する複数個の受光素子の設けられた導波路型光
検出装置において、前記受光素子の2個を1組とし、こ
れら各組の受光素子の前方の入射光路上に前記導波光を
各受光素子毎に分岐して導く光屈折素子を設けたことを
特徴とする導波路型光検出装置。
1. A waveguide type in which an optical waveguide is formed on a substrate to guide light emitted from a light source, and a plurality of light receiving elements are provided to receive the guided light guided within the optical waveguide. In the photodetecting device, two of the light receiving elements are set as one set, and a light refraction element is provided on the incident optical path in front of each set of light receiving elements to branch and guide the guided light for each light receiving element. Features of waveguide type photodetection device.
【請求項2】光導波路及び光屈折素子の等価屈折率を各
々N1、N2とし、導波光の波長変化に対する前記等価
屈折率の変化を各々ΔN1、ΔN2とした時、の関係を
満たすように、前記光導波路及び前記光屈折素子を形成
したことを特徴とする請求項1記載の導波路型光検出装
置。
2. When the equivalent refractive index of the optical waveguide and the light refractive element are respectively N1 and N2, and the change in the equivalent refractive index with respect to the wavelength change of the guided light is respectively ΔN1 and ΔN2, the following relationship is satisfied. 2. The waveguide type photodetecting device according to claim 1, wherein the optical waveguide and the photorefraction element are formed.
【請求項3】基板上に光源より出射された光を導波する
光導波路と、この光導波路内に導波された導波光を受光
する複数個の受光素子と、前記導波光の光路を規定する
導波路光学系と、前記受光素子の2個を1組としこれら
各組の受光素子の前方の入射光路上に前記導波光を各受
光素子毎に分岐して導く光屈折素子とを形成するに際し
、前記導波路光学系と前記光屈折素子の平面形状を同一
工程により同時に形成したことを特徴とする導波路型光
検出装置の製造方法。
3. An optical waveguide for guiding light emitted from a light source on a substrate, a plurality of light receiving elements for receiving the guided light guided within the optical waveguide, and defining an optical path of the guided light. and a light refraction element that divides and guides the guided light for each light receiving element on an incident optical path in front of each set of light receiving elements, with the two light receiving elements forming a set. A method for manufacturing a waveguide type photodetecting device, characterized in that the planar shapes of the waveguide optical system and the photorefractive element are simultaneously formed in the same process.
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