JPH0483204A

JPH0483204A - 複合グレーティング・カプラおよびその作製方法

Info

Publication number: JPH0483204A
Application number: JP19626290A
Authority: JP
Inventors: Norisada Horie; 堀江　教禎; Tatsuo Ogaki; 龍男大垣; Hayami Hosokawa; 速美細川; Masami Tada; 多田　昌実
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1990-07-26
Filing date: 1990-07-26
Publication date: 1992-03-17

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】発明の要約薄膜光導波路において　光導波層上の同一位置で複数の
異なるモードまた（よ複数の異なる波長の光を高効率に
入出射することかできるよう、複数の異なる周期を存す
るグレーティングを重畳して形成することにより、グレ
ーティング・カプラの面積当りの光の入出射効率を向上
させる。

発明の背景技術分野この発明は、基板上に形成された光導波層内を伝搬する
光を外部に出射させる。または外部からの入射光を光導
波層内に結合させるグレーティング・カプラに関し、と
くに複数の方向の光を同時に光結合させることができる
複合グレーティング・カプラに関する。

従来技術とその問題点一基板上に複数のグレーティング・カプラを形成した例
として、砂川ら「光磁気ディスクピックアップ用導波路
型差動検圧デバイス」電子情報通信学会１Ｍ子エレクト
ロニクス研究会資料０ＱＥ８６−１７７に記載のものか
ある。これは第８図に示すように、基板４０の光導波層
上に３個のフォーカシング・グレーティング・カプラ４
１．４２および４３か並へて形成されたものである。光
磁気ディスクからの反射光はこれらのグレーティング・
カブラ４１〜４３上に真上からまたは斜め上方向から入
射する。

グレーティング・カプラ４１はグレーティング周期か他
のグレーティング・カプラ４２．４３よりもわずかに大
きく、７Ｍモード光を励振するように、グレーティング
・カプラ４２．４３はＴＥモード光を励振するようにそ
れぞれ作製されている。光磁気ディスクからの反射光は
電界のＰ成分（Ｅ　　）とＳ成分（Ｅ　　）の合成ヘク
トルとして表わされる。反射光のＥ　成分はグレーティ
ング・カプラ４Ｉて位相整合条件を満たし７Ｍモード光
を励振する。反射光のＥ　成分はグレーティング・カプ
ラ４２、４３で位相整合条件を満たしＴＥモード光を励
振する。Ｅ　成分はグレーティング・カプラ４２゜４３
とは殆ど光結合せず、またＥ　成分はグレーティング・
カプラ４１とは殆ど光結合しない。このようにして、光
磁気ディスクからの反射光のＥ。

成分とＥ　成分とかグレーティング・カプラ４１と４２
、４３とによってそれぞれ分離され、かつそれぞれ焦点
Ｐ４１と、　　Ｐ４２．　　Ｐ４３とに集光される。こ
の集光された光はそれぞれ光検知器で受光され、これら
の光検知器の出力信号に基づき読取信号。

フォーカシング・エラー信号およびトラッキング・エラ
ー信号が生成される。

上記のようなグレーティング・カプラにおいては、２種
類の導波モードであるＴ〜１モードとＴＥモードはそれ
ぞれ別個の領域でのみ励振されるので、すなわち７Ｍモ
ード光はグレーティング・カプラ４１か形成されている
領域でのみ、ＴＥモード先はグレーティング・カプラ４
２．４３が形成されている領域でのみそれぞれ励振され
るので、光の利用効率が悪いという問題がある。光磁気
ディスクからの反射光はこれらのグレーティング・カプ
ラ４１、４２．４３の全領域に入射するにもかかわらず
その一部の領域でしか光導波層と光結合しない。

発明の概要発明の目的この発明は１光導波層の一箇所に入射するもしくは一箇
所から出射する複数の異なる伝搬モードの光または複数
の異なる波長の光の面積当りの利用効率を高めることの
できる複合グレーティング・カプラおよびその作製方法
を提供するものである。

この発明はまた。光導波層内を異なる方向から所定一箇
所に向って伝搬してきた光を光導波層外に出射させる。

または光導波層外から上記所定一箇所に入射する光を光
導波層に結合させるための複合グレーティング・カブラ
を提供するものである。

この発明による複合グレーティング・カブラは、基板上
に形成された光導波層上の同一箇所に、複数の異なる伝
搬モードの光もしくは複数の異なる波長の光を結合また
は分離させるように各伝搬モードもしくは波長に応じた
複数の異なる周期のグレーティングか重ねて配置されて
いることを特徴とする。

この発明による複合グレーティング・カブラの作製方法
は、複数の異なる周期のグレーティングを同一位置に形
成するためのスタンバをあらかじめ用意し２　このスタ
ンパと基板との間に有機材料を充填することにより基板
上に光導波層と複数の異なる周期のグレーティングとを
一体的に形成することを特徴とする。

この発明による複合グレーティング・カブラの作製方法
は、複数の異なる周期のグレーティン・グを同一位置に
形成するためのスタンパをあらかじめ用意し、基板上に
光導波層をあらかじめ形成し１基板上の光導波層とスタ
ンバとの間に有機材料を充填することにより基板の光導
波層上に複数の異なる周期のグレーティングを形成する
ことを特徴とする。

この発明によると７基板上に形成された光導波層の一箇
所に入射する光か複合グレーティング・カブラによって
伝搬モードごとに、または波長に応して分離されて光導
波層内を伝搬する。また光導波層内を一箇所に向って伝
搬してきた伝搬モトの異なるまたは波長の異なる光はす
べてこの箇所から外部に出射される。このようにして、
複数の異なる伝搬モードの光または複数の異なる波長の
光のそれぞれが複合グレーティング・カブラの全面積を
使用して人、出射するので、グレーティング・カブラの
面積に対する光の利用効率が向上する。また、１つの複
合グレーティング・カブラによって複数のモードの選択
機能、複数の波長の分波機能か実現する。

さらに複合グレーティング・カブラを構成する各グレー
ティングの厚さを変えることにより、各グレーティング
における光の回折効率を変えることかでき、各モード、
各波長の分岐比を任意に設定または調整することかでき
る。

この発明による複合グレーティング・カブラは、基板上
に形成された光導波層内において異なる方向から所定一
箇所に向って伝搬してきた光を基板外に出射させるため
に、または基板外から上記所定一箇所に入射する光を基
板上の光導波層に結合させて光導波層内を異なる方向に
伝搬させるために、方向が異なる複数のグレーティング
が上記所定一箇所に重ねて形成されていることを特徴と
する。上記複数のグレーティングの周期をそれぞれ異な
るようにしてもよいし、上記複数のグレーティングの厚
さをそれぞれ異なるようにしてもよい。

この発明によると、異なる伝搬方向の光の入出射が１つ
の複合グレーティングで可能となり。

かつ各光の利用効率も高まる。

実施例の説明第１図および第２図はこの発明の第１実施例を示すもの
である。第１図は複合グレーティング・カブラの全体を
示す斜視図であり、ここでは各グレーティングは厚さ１
幅のない線で表現されている。第２図は各グレーティン
グを詳細に示す拡大図である。また、第３図は第１図の
■−■線にそう拡大断面図である。

基板ＩＯ上に光導波層１４が形成され、この光導波層１
４上の所定領域に２種類のグレーティング１１と１２、
１３とが重ねて形成されている。一方のグレーティング
１１は上記領域全体に形成された集光グレーティングで
、特定波長の光のＴＭモードを励振する周期をもつ。こ
の領域に真上または斜め上方から入射光（たとえば光磁
気ディスクがらの反射光）のうちのＥｐ酸成分このグレ
ーティング１１こ結合して、光導波層１４を伝搬し、基
板１０の端面の位置ｐＨに集光される。他方のグレーテ
ィング１２および１３は上記領域の左、右半分の場所に
それぞれ形成され、集光位置ＰＬ２とＰ１３がそれぞれ
異なる集光グレーティングで、ＴＥモードの光を励振す
る周期をもつ。上記領域への入射光のうちのＥ　成分は
グレーティング１２．１３にそれぞれ結合し、光導波層
１４を伝搬して集光位置ｐｔｔの両側の位置Ｐ１２．Ｐ
１３にそれぞれ集光する。グレーティング１１と１２１
３とが重畳しているとは、第２図に示すように、それら
のグレーティングの凸条か同一平面上で互いに交差して
いることを意味する。

このようなグレーティング・カプラは次のようにして作
成される。

所定基板上に電子ビーム・レジストを塗布し。

第１図に示すような複合グレーティング・パターンを電
子ビーム描画し、それを現象することにより、残膜レジ
ストによる複合グレーティング・パターンを形成する。

この残膜レジストによる複合グレーティング・パターン
を　電鋳法その他の方法により転写したニッケル・スタ
ンバを作成する。

このスタンバとガラス基板１０との間に紫外線（Ｕ　Ｖ
）硬化樹脂を充填し１両者を加圧しかつ紫外線を照射す
ることにより、ＵＶ硬化樹脂を硬化させる。Ｕ　Ｖ硬化
樹脂により光導波層１４とグレーティング１１．１２お
よび１３とか一体に形成されることになる。

第４図および第５図は第２実施例を示している。この実
施例は第１図に示すものと比べて、グレーティング・パ
ターンの方向、集光位置、および光導波層か異なってい
る。

すなわち、基板２０上に、　ＺｎＳまたはＺｎＯなどの
無機材料をスパッタすることにより光導波層２４か形成
され、その上にＵＶ硬化樹脂によるグレーティング２１
．２２および２３か形成されている。ＵＶ硬化樹脂を用
いたグレーティングの作製時に、不可避的に光導波層２
４上に薄いＵＶ硬化樹脂膜２５が形成される。

グレーティング２１は光導波層上の所定領域全体に形成
され、７Ｍモードを励振する。このグレーティング２１
に結合した光は光導波層２４内を伝搬して一端面上の位
置Ｐ２１に集光する。グレーティング２２と２３は上記
所定領域を半分に分けてそれぞれグレーティング２１と
重ねて形成されている。これらのグレーティング２２と
２３はＴＥモードの光を励振するものて、その結合光は
光導波層２４を伝搬して他の２つの端面上の位置Ｐ２２
．　　Ｐ２３にそれぞれ集光される。

このような複合グレーティング・カブラも、上述したと
同じような方法により作製される。すなわち　基板２０
上に光導波層２４を形成し、この光導波層２４と複合グ
レーティングのスタンバとの間にＵＶ硬化樹脂を充填し
、紫外線照射により硬化させる。

光導波層２４を無機材料のスパッタリング等の薄膜技術
により作製しているので、光導波層の膜厚を容易に制御
することが可能となる。

第６図および第７図は第３の実施例を示している。

この実施例の基本的な構成は第１図に示すものと同して
あり、グレーティング３１．３２．３３がそれぞれグレ
ーティング１１，１２．１３に対応し、集光位置Ｐ　３
１．　　Ｐ　３２．　　Ｐ　３３がそれぞれ集光位置Ｐ
１１゜ＰＩ３．ＰＩ３に対応している。７Ｍモードを励
振するグレーティング３１の厚さ（凸条の高さ）とＴＥ
モードを励振するグレーティング３２．３３の厚さとか
異なっている。グレーティングの厚さは回折効率（結合
効率）に影響を与える。グレーティング３１と３２．３
３との厚さを変えることにより、集光位置Ｐ３１とＰ３
２．Ｐ３３に集光する光の強度を調整（たとえば等しく
なるように）することかできる。このことは特に、光磁
気ディスクの光ピツクアップに用い、ＴＥモードとＴ　
Ｍモードの光の差動信号を取出す場合に１両モードの出
力レベルを等しくするために有用である。

上記実施例ではステップ・タイプのグレーティングか示
されているが、ブレーズ化されたもの等、任意の断面形
状のグレーティングを採用しつる。

また、グレーティングとしては円弧状パターンをもつ集
光（フォーカシング）グレーティングが図示されている
が、これに限らず：直線状パターン等任意のパターンの
グレーティングを採用しうる。

さらに上記実施例では光導波路への入射光の光結合のた
めのグレーティング・カブラとしての使用例か示されて
いるか、この発明は光導波路から空中へ光を出射させる
場合にも適用可能である。

上記実施例では異なるモードに適合する周期のグレーテ
ィングが用いられているか、複数の異なる波長をもつ光
に適用できるように、使用する波長に対応する周期をも
つグレーティングを重ね合せるようにしてもよい。

一領域に形成する複数種類のグレーティングの周期をす
べて同じとして、光導波路における結合光の伝搬方向の
みを変えるようにしてもよい。この場合に、グレーティ
ングごとにその厚さを変えてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は第１の実施例を示し、第１図は全体
の斜視図、第２図は一部の拡大斜視図。第３図は第１図の■−ｍ線にそう拡大断面図である。第４図および第５図は第２の実施例を示し、第４図は全
体の斜視図１第５図は第３図に相当する拡大断面図であ
る。第６図および第７図は第３の実施例を示し、第６図は全
体の斜視図、第７図は一部の拡大斜視図である。第８図は従来例を示す平面図である。１０、２０・・・基板。１１、　１２．　１３．　２１．　２２．　２３．　３
１．　３２．　３３グレーテイング１４２４・・・光導波層。以　　上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上に形成された光導波層上の同一箇所に、複
数の異なる伝搬モードの光もしくは複数の異なる波長の
光を結合または分離させるように、各伝搬モードもしく
は波長に応じた複数の異なる周期のグレーティングが重
ねて配置されている複合グレーティング・カプラ。
（２）複数の異なる伝搬モードもしくは複数の異なる波
長の光の回折効率を調整するために、複数の異なる周期
のグレーティングの厚さが異なっている、請求項（１）
に記載の複合グレーティング・カプラ。
（３）上記グレーティングが基板上の光導波層内または
基板外で光を集光させる集光グレーティングである、請
求項（１）に記載の複合グレーティング・カプラ。
（４）複数の異なる周期のグレーティングを同一位置に
形成するためのスタンパをあらかじめ用意し、このスタンパと基板との間に有機材料を充填することに
より基板上に光導波層と複数の異なる周期のグレーティ
ングとを一体的に形成する、複合グレーティング・カプ
ラの作製方法。
（５）複数の異なる周期のグレーティングを同一位置に
形成するためのスタンパをあらかじめ用意し、基板上に光導波層をあらかじめ形成し、基板上の光導波層とスタンパとの間に有機材料を充填す
ることにより基板の光導波層上に複数の異なる周期のグ
レーティングを形成する、複合グレーティング・カプラの作製方法。
（６）基板上に形成された光導波層内において異なる方
向から所定一箇所に向って伝搬してきた光を基板外に出
射させるために、または基板外から上記所定一箇所に入
射する光を基板上の光導波層に結合させて光導波層内を
異なる方向に伝搬させるために、方向が異なる複数のグ
レーティングが上記所定一箇所に重ねて形成されている
複合グレーティング・カプラ。
（７）上記複数のグレーティングの周期がそれぞれ異な
る請求項（６）に記載の複合グレーティング・カプラ。
（８）上記複数のグレーティングの厚さがそれぞれ異な
る請求項（６）に記載の複合グレーティング・カプラ。