JPH0519309A - Surface acoustic wave optical deflecting element - Google Patents

Surface acoustic wave optical deflecting element

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JPH0519309A
JPH0519309A JP16998391A JP16998391A JPH0519309A JP H0519309 A JPH0519309 A JP H0519309A JP 16998391 A JP16998391 A JP 16998391A JP 16998391 A JP16998391 A JP 16998391A JP H0519309 A JPH0519309 A JP H0519309A
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JP
Japan
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optical waveguide
light
lens
acoustic wave
surface acoustic
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Application number
JP16998391A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Shimano
健 島野
Takeshi Nakao
武司 仲尾
Akira Arimoto
昭 有本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0519309A publication Critical patent/JPH0519309A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce light guide loss by realizing a small-sized surface acoustic wave optical deflecting element. CONSTITUTION:The light of a semiconductor laser 3 which is joined closely to an end surface of a light guide layer 1 is collimated by a light guide lens 4 and after Bragg diffraction with a surface acoustic wave 6 by a surface acoustic wave exciting electrode 5, the light is reflected by an end surface reflecting mirror, passed through the light guide lens 4 again, and converged and projected on the light guide end surface.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクやレーザビ
ームプリンタなどの光情報処理装置に用いる、表面弾性
波光偏向素子およびそれに対するカップリング方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface acoustic wave light deflection element used in an optical information processing apparatus such as an optical disk or a laser beam printer, and a coupling method therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ディスクなどの光情報処理装置
の情報処理時間短縮のために、表面弾性波光偏向素子の
ような、小型で高速な光偏向素子を用いることが提唱さ
れている。例えば、アプライド・オプティクス29,2
(1990)第247頁から第250頁(Appl. Opt.
29, 2(1990)pp247−250)においては、
図7に示すように光導波路1の端面に半導体レーザ3を
近接させて、光導波路1にカップリングされた光をジオ
デシック光導波路レンズ4によってコリメートし、表面
弾性波励振電極5に高周波電圧を印加して、励振された
表面弾性波6でその周波数に応じた角度によりブラッグ
回折させ、光導波路端面からそのまま出射させている。
これをシリンドリカルレンズによってコリメートし、バ
ルク光学系を通じて光記録媒体に集光し記録情報を読み
取る。このとき、光記録媒体の記録トラックの振動に集
光した光スポットを追随させるために、トラック誤差信
号に応じて表面弾性波の周波数を変え、光スポットを動
かす。表面弾性波光偏向素子は、従来光ディスクなどに
用いられていたガルバノミラーのような機械的な光偏向
素子に比べると、質量をもつ可動部分が存在しないため
応答が速く、振動に強いという特徴があり、光ディスク
においてはそのアクセス時間の向上に寄与する。表面弾
性波は媒質表面の音波波長程度の深さに局在する超音波
であり、やはり表面の光導波層に閉じこめられている導
波光とは効率よく相互作用をさせることができる。消費
電力としては0.1W程度である。これに対しバルク型
の音響光学結晶による光偏向においては、音波、光とも
エネルギーが集中していないため、高い回折効率を得る
ためには1W以上の電力を必要とする。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to reduce the information processing time of an optical information processing apparatus such as an optical disk, it has been proposed to use a small-sized and high-speed optical deflection element such as a surface acoustic wave optical deflection element. For example, Applied Optics 29,2
(1990) pp. 247-250 (Appl. Opt.
29, 2 (1990) pp247-250),
As shown in FIG. 7, the semiconductor laser 3 is brought close to the end face of the optical waveguide 1, the light coupled to the optical waveguide 1 is collimated by the geodesic optical waveguide lens 4, and a high frequency voltage is applied to the surface acoustic wave excitation electrode 5. Then, the excited surface acoustic wave 6 is Bragg-diffracted at an angle corresponding to the frequency and emitted from the end face of the optical waveguide as it is.
This is collimated by a cylindrical lens and focused on an optical recording medium through a bulk optical system to read recorded information. At this time, in order to follow the light spot focused on the vibration of the recording track of the optical recording medium, the frequency of the surface acoustic wave is changed according to the track error signal to move the light spot. The surface acoustic wave optical deflection element has characteristics that it has a quick response and is strong against vibration compared to a mechanical optical deflection element such as a galvanometer mirror that has been conventionally used for optical disks and the like because it has no moving parts with mass. In the optical disc, it contributes to the improvement of the access time. The surface acoustic wave is an ultrasonic wave localized at a depth of about the sound wave wavelength on the surface of the medium, and can also efficiently interact with the guided light confined in the optical waveguide layer on the surface. The power consumption is about 0.1W. On the other hand, in the light deflection by the bulk-type acousto-optic crystal, energy is not concentrated in both sound waves and light, so that power of 1 W or more is required to obtain high diffraction efficiency.

【0003】光導波路および表面弾性波励振には、上記
従来例ではTi拡散LiNbO3光導波路が用いられてい
る。これ以外の表面弾性波光偏向素子としては、ZnO
/SiO2/Si、As23/SiO2/Si(表面弾性波励
振部ZnO)などを用いた例がある。
For the optical waveguide and the surface acoustic wave excitation, the Ti diffused LiNbO 3 optical waveguide is used in the above conventional example. Other surface acoustic wave light deflection elements include ZnO.
There are examples using / SiO 2 / Si, As 2 O 3 / SiO 2 / Si (surface acoustic wave excitation section ZnO) and the like.

【0004】光導波路への光カップリング方法として
は、上記従来例のような端面カップリングのほかに、プ
リズムカップリング、グレーティングカップリングなど
の方法がある。これらは外部のバルクのレンズによるコ
リメート光をカップリングするため、光導波路レンズは
不要である。さらに、いずれも80%程度の高効率で光
結合させることができる。しかし、波長により最適入射
角が異なる上、その許容範囲が狭く、半導体レーザを光
源として用いる場合には、温度変化による波長変動の影
響およびニオブ酸リチウムなどの結晶では、いわゆる光
損傷による光導波層の屈折率変化の影響で、入射効率が
大きく変動する。端面カップリングではこれらの影響が
比較的小さく、半導体レーザ、コリメートレンズ集積一
体化している。しかしながら、これまで報告されている
カップリング効率としては15%程度であり、余り効率
がよくない。また、上記従来例のように、半導体レーザ
を直接光導波路端面に近接固定する方法以外に、バルク
レンズによって半導体レーザからの光を光導波路端面に
集光させて、カップリングする方法もあり、この方は8
0%程度のよいカップリング効率が得られている。
As a method of optical coupling to the optical waveguide, there are methods such as prism coupling and grating coupling in addition to the end face coupling as in the above-mentioned conventional example. Since these couple the collimated light by an external bulk lens, an optical waveguide lens is unnecessary. Further, both can be optically coupled with high efficiency of about 80%. However, the optimum incident angle varies depending on the wavelength, and its allowable range is narrow. Therefore, when a semiconductor laser is used as a light source, the influence of wavelength variation due to temperature change and the crystal of lithium niobate, etc. The incidence efficiency fluctuates greatly due to the influence of the change in the refractive index. These effects are relatively small in the end face coupling, and a semiconductor laser and a collimator lens are integrated. However, the coupling efficiency reported so far is about 15%, which is not very good. In addition to the method of directly fixing the semiconductor laser close to the end face of the optical waveguide as in the above-mentioned conventional example, there is also a method of condensing the light from the semiconductor laser on the end face of the optical waveguide by a bulk lens and coupling. Is 8
A good coupling efficiency of about 0% is obtained.

【0005】光導波路レンズとしては、上記ジオデシッ
クレンズの外に、モードインデックスレンズとグレーテ
ィングレンズとがあるが、一般的に最も高性能で短焦点
距離が期待できるのはジオデシックレンズである。上記
ジオデシックレンズは、光導波路上にくぼみを加工し
て、その表面を進む光の光路の幾何学的な長さの違いで
レンズ作用をさせるため、原理的には光路が波長に影響
されないという特徴がある。このことは半導体レーザに
は都合がよいことである。しかしながら、加工は切削加
工などで行われており、生産性は悪い。
As the optical waveguide lens, there are a mode index lens and a grating lens in addition to the above-mentioned geodesic lens, but the geodesic lens is generally the one with the highest performance and the short focal length can be expected. The geodesic lens is characterized by the fact that the optical path is not affected by the wavelength in principle because it processes the indentation on the optical waveguide and causes the lens action by the difference in the geometrical length of the optical path of the light traveling on the surface. There is. This is convenient for semiconductor lasers. However, the processing is performed by cutting or the like, and the productivity is poor.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来例のように表
面弾性波光偏向素子を光ディスクのピックアップに用い
る場合、光記録媒体への集光レンズの動作距離と集光ス
ポットサイズを確保するためには、光導波路レンズであ
る程度のコリメートビーム幅が必要である。ここで半導
体レーザは、通常活性層方向に短軸をもつ楕円状の遠視
野像を有し、その方向に直線偏光している。また、表面
弾性波との相互作用はTEモード導波光の方がTMモー
ドよりも大きいため、光導波層へのカップリングは、こ
の楕円ビームの短軸方向を導波層に平行な方向に入射さ
せる必要がある。このため、入射する半導体レーザ光の
導波層方向の広がり角を15°(1/e2)とすると、
例えばLiNbO3では異常屈折率が2.175(780
nm)であるから、導波路中では屈折の法則から広がり
角は約7°となる。したがって、4mmのビーム幅を確
保するには、光導波路レンズの焦点距離は30mm以上
も必要になる。
When the surface acoustic wave optical deflection element is used in the pickup of an optical disk as in the above-mentioned conventional example, in order to secure the working distance and the focusing spot size of the focusing lens to the optical recording medium. The optical waveguide lens requires a certain collimated beam width. Here, the semiconductor laser usually has an elliptic far-field image having a short axis in the direction of the active layer, and is linearly polarized in that direction. Since the TE mode guided light has a larger interaction with the surface acoustic wave than the TM mode, the coupling to the optical waveguide layer is such that the minor axis direction of the elliptical beam is incident in the direction parallel to the waveguide layer. Need to let. Therefore, assuming that the divergence angle of the incident semiconductor laser light in the waveguide layer direction is 15 ° (1 / e 2 ),
For example, LiNbO 3 has an extraordinary refractive index of 2.175 (780
Therefore, in the waveguide, the spread angle is about 7 ° due to the law of refraction. Therefore, in order to secure the beam width of 4 mm, the focal length of the optical waveguide lens needs to be 30 mm or more.

【0007】通常チタン拡散のLiNbO3の光導波路は
0.5〜1dB/cmの導波損失があるため、上記のよ
うな理由から素子長が40mmになるとすると、導波損
失だけで光強度が50〜25%になってしまうという問
題点がある。さらに、このような素子の大きさは、光デ
ィスクのような情報処理装置においてはアクセス時間の
増大にも影響する。光ディスクでは光記録トラックのピ
ッチが1.6μmと非常に細かいため、高精度な位置決
め機構が必要になる。現在はこれに対し微調、粗調の2
段のアクチュエータを用いており、上記従来例では表面
弾性波光偏向素子を上記微調アクチュエータとしてい用
いていた。粗調のアクチュエータは、従来多くの場合、
上記のような微調アクチュエータ素子を乗せて動くた
め、素子の大きさの増大は上記粗調アクセスへの負担と
なり、アクセス時間の増大につながる。
Usually, a titanium-diffused LiNbO 3 optical waveguide has a waveguide loss of 0.5 to 1 dB / cm. Therefore, if the element length is 40 mm for the above reason, the light intensity will be only due to the waveguide loss. There is a problem that it becomes 50 to 25%. Further, the size of such an element also affects an increase in access time in an information processing device such as an optical disc. In the optical disc, the pitch of the optical recording tracks is very small, 1.6 μm, so a highly accurate positioning mechanism is required. At present, it is 2 for fine adjustment and coarse adjustment.
A stepped actuator is used, and in the above conventional example, a surface acoustic wave light deflection element is used as the fine adjustment actuator. Coarse actuators are often
Since the fine adjustment actuator element as described above is moved, an increase in the size of the element imposes a burden on the rough adjustment access, leading to an increase in access time.

【0008】本発明の目的は、上記問題点に対し小型の
表面弾性波光偏向素子を実現し、光導波損失を低減する
ことにある。
An object of the present invention is to realize a small surface acoustic wave optical deflector for the above problems and reduce the optical waveguide loss.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的は、低屈折率の
光導波路基板と、該光導波路基板上に設けた上記基板の
屈折率よりも高い屈折率を有する光導波層と、上記光導
波路基板側面の光学鏡面研磨面またはそれと同等の面状
態を有する光導波路端面と、該光導波路端面に出射レー
ザ光のニアフィールド内で活性層端面を近接し固定した
半導体レーザと、上記端面から光導波層にカップリング
される半導体レーザからの発散光を、光導波路中でコリ
メートするための光導波路レンズと、コリメートされた
光をその周波数に応じた角度でブラッグ回折させる表面
弾性波発生用の電極とからなる、表面弾性波光偏向素子
であって、上記表面弾性波によって回折された光が、上
記光導波路中に設けられた反射ミラーによって少なくと
も1回反射され、再び光導波路レンズに入射し、上記光
導波路レンズによって光導波路端面に集光されて出射す
ることにより達成される。
The above object is to provide an optical waveguide substrate having a low refractive index, an optical waveguide layer having a refractive index higher than that of the substrate provided on the optical waveguide substrate, and the optical waveguide. An optical waveguide end face having an optical mirror-polished surface on the side surface of the substrate or a surface state equivalent thereto, a semiconductor laser in which the active layer end face is closely fixed to the end face of the emitted laser light in the optical waveguide end face, and the optical waveguide from the end face An optical waveguide lens for collimating the divergent light from the semiconductor laser coupled to the layer in the optical waveguide, and an electrode for generating a surface acoustic wave that Bragg-diffracts the collimated light at an angle according to its frequency. A surface acoustic wave light deflection element, wherein the light diffracted by the surface acoustic wave is reflected at least once by a reflection mirror provided in the optical waveguide, It enters the fine optical waveguide lens is accomplished by emitted is focused on the optical waveguide end surface by the optical waveguide lens.

【0010】すなわち、上記問題点を解決するために、
光導波路端面に半導体レーザを、その活性層端面をニア
フィールド内に近接して固定し、光導波路にカップリン
グされる発散光を光導波路レンズでコリメートする。こ
のとき、上記光導波路レンズの焦点距離は実際上可能な
限り短くても差支えない。例えば、比較的短焦点距離が
実現しやすいジオデシックレンズでも5mm以下の焦点
距離は効率の点で設計が難しい。5mmの焦点距離の場
合には、7°のビーム広がり角に対しコリメートビーム
幅は0.6mmとなる。表面弾性波によるブラッグ回折
のためには、光波長λ、電極長L、等価屈折率N、音波
波長Λとすると、光束幅がλL/NΛ以上であればよい
といわれており、L=3mm、λ=0.78μm、N=
2.18、Λ=14μmの場合に、これは0.08mm
程度であるから上記条件を十分満たしている。
That is, in order to solve the above problems,
A semiconductor laser is fixed to the end face of the optical waveguide by fixing the end face of the active layer in the near field, and the divergent light coupled to the optical waveguide is collimated by the optical waveguide lens. At this time, the focal length of the optical waveguide lens may be as short as practically possible. For example, it is difficult to design a focal length of 5 mm or less in terms of efficiency even with a geodesic lens that can easily achieve a relatively short focal length. With a focal length of 5 mm, the collimated beam width is 0.6 mm for a beam divergence of 7 °. For Bragg diffraction by surface acoustic waves, it is said that the light beam width may be λL / NΛ or more, where L is 3 mm, where light wavelength λ, electrode length L, equivalent refractive index N, and acoustic wave wavelength Λ. λ = 0.78 μm, N =
If 2.18, Λ = 14 μm, this is 0.08 mm
Since it is a degree, the above conditions are sufficiently satisfied.

【0011】つぎにコリメートビームを、光導波層に装
荷した櫛型電極に高周波電圧を印加することによって励
振される表面弾性波により、ブラッグ回折させる。ブラ
ッグ回折では100%近い回折効率が得られる反面、表
面弾性波への入射角θを、2Λsinθ=λ/Nで与えら
れるブラッグ条件を満たすように調整する必要がある。
これは、半導体レーザを光導波層に平行な方向に微動さ
せることによって調整できる。上記回折光を導波路内に
設けた反射ミラーによって、やや異なる入射角で再び光
導波路レンズに入射させる。上記反射ミラーには光導波
路端面を光学研磨し、そこに全反射臨界角以上の入射角
で光を入射するように設置した端面ミラーが最も簡単
で、色収差もなく効率も良い(80%以上)。上記臨界
角は導波路の等価屈折率をNとすれば、arc sin(1/
N)で与えられ、LiNbO3の場合にはほぼ27°にな
る。臨界角以下の入射角の場合には金属反射膜などをコ
ーティングすればよい。上記のようにレンズへの入射角
を変えるのは、反射光が表面弾性波によって再び回折さ
れるのを防ぐためである。
Next, the collimated beam is Bragg-diffracted by a surface acoustic wave excited by applying a high frequency voltage to the comb-shaped electrode loaded on the optical waveguide layer. In Bragg diffraction, a diffraction efficiency close to 100% is obtained, but on the other hand, it is necessary to adjust the incident angle θ on the surface acoustic wave so as to satisfy the Bragg condition given by 2Λsin θ = λ / N.
This can be adjusted by finely moving the semiconductor laser in a direction parallel to the optical waveguide layer. The diffracted light is made to enter the optical waveguide lens again at a slightly different incident angle by the reflection mirror provided in the waveguide. The reflection mirror is an end face mirror that is optically polished on the end face of the optical waveguide and is installed so that light is incident thereon at an incident angle of not less than the critical angle for total reflection. The end face mirror has no chromatic aberration and is efficient (80% or more). . The above critical angle is arc sin (1 /
N), which is approximately 27 ° in the case of LiNbO 3 . If the incident angle is less than the critical angle, a metal reflection film or the like may be coated. The angle of incidence on the lens is changed as described above in order to prevent the reflected light from being diffracted again by the surface acoustic wave.

【0012】光導波路レンズに再び入射した光は、半導
体レーザ近接接合された端面上の異なる位置に集光され
る。異なる入射角でも、レンズ集光性能を維持するに
は、ジオデシックレンズやルネブルグレンズのような回
転対称な形状を有する光導波路レンズが望ましい。ま
た、端面に集光された光スポット径を光導波層の厚さと
同程度にすると、導波路から出射する光のニアフィール
ドパタンが円形に近くなるため、後の光学系が光軸に対
して回転対称となり、調整が簡単になる。この集光点は
表面弾性波の周波数を変化させるのに伴い端面上を動
く。
The light that has re-entered the optical waveguide lens is condensed at different positions on the end face of the semiconductor laser that is closely joined. An optical waveguide lens having a rotationally symmetrical shape such as a geodesic lens or a Luneburg lens is desirable to maintain the lens condensing performance even at different incident angles. Also, if the diameter of the light spot focused on the end face is made to be about the same as the thickness of the optical waveguide layer, the near-field pattern of the light emitted from the waveguide will be close to a circular shape, so that the subsequent optical system will be aligned with the optical axis. Rotational symmetry makes adjustment easy. This focal point moves on the end face as the frequency of the surface acoustic wave is changed.

【0013】表面弾性波による光偏向によって集光位置
は出射端面から僅かにずれるが、偏向角が小さいため
に、そのずれはレンズによる集光点の焦点深度以内であ
ってほとんど問題にはならない。例えばLiNbO3光導
波路の場合(n=2.1745)に、表面弾性波による
偏向角がθ=1°程度、第2の導波路レンズの焦点距離
f=8mm、NA0.4、使用波長λ=0.78μmと
すると、焦点位置の端面からのずれはf−fcosθ=
1.2μmとなり、焦点深度λ/(NA)2=4.9μm
に比べて小さい。このような出射光を有限系の対物レン
ズによって光記録媒体上に集光すると、上記媒体上で集
光点を走査することができる。また、光ディスクのヘッ
ド構成として、近年、対物レンズとフォーカスアクチュ
エータなどの部分だけを、粗調アクチュエータに乗せて
動かす構成が提案されている。この場合には無限系対物
レンズを必要とするので、一度バルクレンズによってコ
リメートしたのち、対物レンズで集光すればよい。
Although the light-condensing position is slightly displaced from the exit end face due to the light deflection by the surface acoustic wave, since the deflection angle is small, the deviation is within the depth of focus of the light-converging point by the lens and causes almost no problem. For example, in the case of a LiNbO 3 optical waveguide (n = 2.1745), the deflection angle by the surface acoustic wave is θ = 1 °, the focal length f of the second waveguide lens is f = 8 mm, NA is 0.4, and the wavelength is λ = If it is 0.78 μm, the deviation of the focal position from the end face is f−fcos θ =
1.2 μm, depth of focus λ / (NA) 2 = 4.9 μm
Small compared to. When such emitted light is focused on the optical recording medium by a finite objective lens, the focusing point can be scanned on the medium. Further, as a head configuration of an optical disk, a configuration has recently been proposed in which only the objective lens and the focus actuator are moved on a coarse actuator. In this case, since an infinite objective lens is required, it is only necessary to collimate once with the bulk lens and then condense with the objective lens.

【0014】また、上記問題点を解決する他の手段とし
ては、バルクのレンズ系によって半導体レーザ光を光導
波路端面に集光カップリングする。このとき、半導体レ
ーザの偏光方向が、光導波層に垂直な方向となるような
方向で配置し、上記半導体レーザとバルクレンズ系との
間、または、バルクレンズ系と光導波路端面との間に、
λ/2板を挿入する。通常、半導体レーザはその偏光方
向での出射ビームの広がり角が、それと直交する方向で
の広がり角に比べて小さいため、このような構成にすれ
ば、光導波路方向での広がり角を大きくすることができ
る。また、λ/2板には、その回転角に応じて入射する
直線偏光の偏光方向を回転させる性質があるため、これ
を挿入することによって、偏光方向を光導波層方向に回
転させ、TEモードでのカップリングをすることができ
る。
As another means for solving the above problems, a bulk lens system is used to focus and couple the semiconductor laser light to the end face of the optical waveguide. At this time, the polarization direction of the semiconductor laser is arranged in a direction perpendicular to the optical waveguide layer, and the semiconductor laser is arranged between the semiconductor laser and the bulk lens system, or between the bulk lens system and the end face of the optical waveguide. ,
Insert the λ / 2 plate. Normally, the divergence angle of the outgoing beam in the polarization direction of the semiconductor laser is smaller than the divergence angle in the direction orthogonal to the polarization direction. With such a structure, the divergence angle in the optical waveguide direction can be increased. You can Further, since the λ / 2 plate has a property of rotating the polarization direction of the linearly polarized light that is incident according to its rotation angle, by inserting this, the polarization direction is rotated in the optical waveguide layer direction, and the TE mode Can be coupled in.

【0015】集光レンズの開口数(NA)は、光導波層
に垂直な方向での集光光強度分布を光導波路の導波モー
ドの強度分布に近づける必要性から制限される。例えば
導波モードの光強度分布が1/e2になる幅を3μmと
仮定すると、光導波層と垂直な方向での集光スポットの
光強度分布が1/e2となる幅を3μm程度にしたとき
に、最もカップリング効率が高いことがモード結合の理
論から示されている。したがって、λ/2板挿入によっ
て、遠視野像短軸方向のビーム広がり角15°(NA
0.13)を3μmに集光すればよいから、波長0.7
8μmとして出射側NA0.26となる。一方、導波層
方向のビーム広がり角30°(NA0.26)は、した
がって出射側でNA0.52を必要とする。つまり、集
光レンズは入射側NA0.26、出射側NA0.52の
ものを使用すればよい。またかりにλ/2板を用いない
とすると、同様にして集光レンズは入出射側ともNA
0.26にする必要があるため、集光レンズ挿入による
導波層方向のビーム広がり角は何ら向上しない。
The numerical aperture (NA) of the condenser lens is limited by the necessity of bringing the condensed light intensity distribution in the direction perpendicular to the optical waveguide layer closer to the intensity distribution of the guided mode of the optical waveguide. For example, assuming that the width at which the light intensity distribution of the guided mode is 1 / e 2 is 3 μm, the width at which the light intensity distribution of the focused spot in the direction perpendicular to the optical waveguide layer is 1 / e 2 is about 3 μm. It has been shown from the theory of mode coupling that the highest coupling efficiency is obtained. Therefore, by inserting the λ / 2 plate, the beam divergence angle of 15 ° (NA
0.13) should be focused to 3 μm, so a wavelength of 0.7
The emission side NA is 0.26 when the thickness is 8 μm. On the other hand, a beam divergence angle of 30 ° (NA 0.26) in the waveguide layer direction requires NA 0.52 on the exit side. That is, as the condenser lens, one having an incident side NA of 0.26 and an emitting side NA of 0.52 may be used. Similarly, if the λ / 2 plate is not used, the condenser lens will have the same NA on both the input and output sides.
Since it needs to be 0.26, the beam divergence angle in the waveguide layer direction due to the insertion of the condenser lens is not improved at all.

【0016】光導波路にカップリングした光は、上記光
導波路レンズによってコリメートされる。このとき、光
導波路レンズの焦点距離は、コリメートビーム幅が光記
録媒体などに集光する対物レンズで必要とされるビーム
幅となるのに、十分な長さを有することが必要である。
The light coupled to the optical waveguide is collimated by the optical waveguide lens. At this time, the focal length of the optical waveguide lens needs to be long enough so that the collimated beam width becomes the beam width required by the objective lens for focusing on the optical recording medium or the like.

【0017】コリメート光は、表面弾性波励振電極に高
周波電圧を印加することにより励振される表面弾性波に
よって、その周波数に応じた角度方向にブラッグ回折さ
れる。このため、半導体レーザは表面弾性波においてブ
ラッグ条件が満たされるような導波層方向位置に調整す
る。回折光を再び光導波路レンズに入射させることは特
に必要なく、端面より出射させてシリンドリカルレンズ
によりコリメートする。
The collimated light is Bragg-diffracted in the angular direction corresponding to the frequency of the surface acoustic wave excited by applying a high frequency voltage to the surface acoustic wave excitation electrode. Therefore, the semiconductor laser is adjusted to a position in the waveguide layer direction so that the Bragg condition is satisfied in the surface acoustic wave. It is not particularly necessary to make the diffracted light incident on the optical waveguide lens again, and the diffracted light is emitted from the end face and collimated by the cylindrical lens.

【0018】[0018]

【作用】光導波路中に反射ミラーを設けて、コリメート
後、表面弾性波で回折された光を、再び光導波路レンズ
で光導波路端面に集光して出射させることにより、コリ
メートビーム幅を大きくする必要がなくなり、光導波路
レンズの焦点距離を短くすることができる。したがっ
て、光伝播長を短縮し、素子を小型化することができ
る。上記のように光導波路の伝播長が短縮されると光導
波損失が低減でき、光利用効率を高めることができる。
また、1つの光導波路レンズを往復2回使うことによ
り、レンズ2個分の機能をレンズ1個で代用することが
できる。さらに反射ミラーで光路を折り畳んだことによ
って、素子の大きさを実際の機能に対して半分近くにで
きたことになる。さらにまた、光導波路端面からの光の
出射において、集光ビーム径を光導波層の厚さと同じに
なるように、光導波路または光導波路レンズを設計する
ことにより、円錐形の発散光として光を取り出すことが
できる。これはそのあとの光学系が光軸対称でよいこと
になるため、光学調整を容易にするだけでなく収差性能
もすぐれる。このようにして、櫛形電極に印加する高周
波電圧の周波数を変えることにより、回折角を変えて光
偏向を行う。
[Function] By providing a reflection mirror in the optical waveguide and collimating, the light diffracted by the surface acoustic wave is condensed again on the end face of the optical waveguide by the optical waveguide lens and emitted, thereby increasing the collimated beam width. It is not necessary, and the focal length of the optical waveguide lens can be shortened. Therefore, the light propagation length can be shortened and the device can be downsized. When the propagation length of the optical waveguide is shortened as described above, the optical waveguide loss can be reduced and the light utilization efficiency can be improved.
Further, by using one optical waveguide lens twice, it is possible to substitute the function of two lenses with one lens. Furthermore, by folding the optical path with a reflection mirror, the size of the device can be reduced to almost half of the actual function. Furthermore, when the light is emitted from the end face of the optical waveguide, the optical waveguide or the optical waveguide lens is designed so that the focused beam diameter is the same as the thickness of the optical waveguide layer. You can take it out. This means that the optical system after that may be symmetrical about the optical axis, so that not only the optical adjustment is facilitated but also the aberration performance is excellent. In this way, by changing the frequency of the high-frequency voltage applied to the comb-shaped electrodes, the diffraction angle is changed and the light is deflected.

【0019】また、バルグレンズとλ/2板とを用いて
光導波路端面より半導体レーザ光をカップリングさせる
場合には、偏光方向が光導波路に対して垂直方向となる
ように、半導体レーザを設置することができる。半導体
レーザは、従来、偏光方向に対して直交する方向にビー
ム広がり角が大きいため、光導波路レンズでコリメート
するに際して、短い焦点距離で必要なコリメートビーム
径を得ることができる。したがって、光伝播長を短縮で
きるため光導波損失が低減でき、素子も小型化できる。
Further, when the semiconductor laser light is coupled from the end face of the optical waveguide using the Balg lens and the λ / 2 plate, the semiconductor laser is installed so that the polarization direction is perpendicular to the optical waveguide. be able to. Conventionally, a semiconductor laser has a large beam divergence angle in a direction orthogonal to the polarization direction. Therefore, when collimating with a light guide lens, a required collimated beam diameter can be obtained with a short focal length. Therefore, since the light propagation length can be shortened, the optical waveguide loss can be reduced, and the device can be downsized.

【0020】さらに一般には、レンズによって光導波層
端面に集光してカップリングさせた方が高いカップリン
グ効率を得られており、これも光利用効率を高めるのに
役立つ。例えば、アプライド・オプティクス、19(1
980)1847頁(Appl.Opt. 19(1980)p.
1847)に記載された文献にあるように、半導体レー
ザを光導波路端面に接合するカップリング方法では、カ
ップリング効率15%の値が報告されている。一方、レ
ンズを介して光導波路端面に半導体レーザ光を集光して
カップリングさせる場合には、電界分布を一致させれば
フレネル反射による損失だけですむので、80%程度の
効率が得られる。
Further, in general, a higher coupling efficiency can be obtained by condensing the light on the end face of the optical waveguide layer with a lens, and this is also useful for improving the light utilization efficiency. For example, Applied Optics, 19 (1
980) 1847 (Appl. Opt. 19 (1980) p.
1847), a coupling method of joining a semiconductor laser to an end face of an optical waveguide reports a coupling efficiency of 15%. On the other hand, when the semiconductor laser light is focused and coupled on the end face of the optical waveguide through the lens, if the electric field distributions are matched, only the loss due to the Fresnel reflection is required, so that the efficiency of about 80% can be obtained.

【0021】[0021]

【実施例】つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図1は本発明による表面弾性波光偏向素子の基本構
成を示す図、図2は上記表面弾性波光偏向素子の基本構
成の上面図、図3は表面弾性波による回折の説明図、図
4は光導波路端面集光出射によるビーム整形効果を示す
図、図5はλ/2板を用いた表面弾性波光偏向素子の基
本構成を示す図、図6は半導体レーザ光強度の角度分布
を示す図、図8はλ/2板を用いた表面弾性波光偏向素
子の従来例との比較を示す図、図9はLiNbO3光導波
路における光導波路レンズによるコリメートビーム幅と
焦点距離との関係の計算例を示す図、図10は端面反射
ミラーを用いた表面弾性波光偏向素子の他の実施例を示
す図、図11は本発明の表面弾性波光偏向素子を光ディ
スクピックアップに応用した実施例を示す図、図12は
上記実施例の側面図、図13は光導波路からの出射光を
コリメートレンズで平行光とする光ディスクピックアッ
プの実施例を示す図である。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a surface acoustic wave optical deflector according to the present invention, FIG. 2 is a top view of the basic configuration of the surface acoustic wave optical deflector, FIG. 3 is an explanatory view of diffraction by a surface acoustic wave, and FIG. FIG. 5 is a diagram showing a beam shaping effect by converging and emitting light on the end face of the waveguide, FIG. 5 is a diagram showing a basic configuration of a surface acoustic wave optical deflection element using a λ / 2 plate, and FIG. 6 is a diagram showing an angular distribution of semiconductor laser light intensity. FIG. 8 is a diagram showing a comparison with a conventional example of a surface acoustic wave optical deflection element using a λ / 2 plate, and FIG. 9 shows an example of calculation of a relationship between a collimated beam width and a focal length by an optical waveguide lens in a LiNbO 3 optical waveguide. FIG. 10 is a diagram showing another embodiment of a surface acoustic wave light deflecting element using an end face reflection mirror, FIG. 11 is a diagram showing an embodiment in which the surface acoustic wave light deflecting element of the present invention is applied to an optical disk pickup, FIG. Is a side view of the above embodiment 3 is a diagram showing an embodiment of an optical disc pickup for parallel light by the collimator lens the light emitted from the optical waveguide.

【0022】図1において、低屈折率の光導波路基板2
上に形成され、上記基板2の屈折率よりも高い屈折率を
有する光導波層1の端面に近接接合された半導体レーザ
3からの発散光を、光導波路レンズ4によりコリメート
したのち、表面弾性波励振電極5から励振される表面弾
性波6によってブラッグ回折する。ブラッグ回折光を導
波路端面において反射させ、再び光導波路レンズ4に入
射させる。このとき、上記端面への入射角が、光導波路
の等価屈折率をNとしてarc sin(1/N)で与えられ
る全反射角よりも大きい場合には、単なる光学研磨端面
とし、全反射角よりも小さい場合には金属蒸着を施して
端面ミラーを形成しておく。上記光導波路レンズ4に入
射した光は、半導体レーザ接合端面に集光して出射され
る。上記光導波路レンズ4には本実施例の場合はジオデ
シックレンズを用いているが、モードインデックスレン
ズ、グレーティングレンズを用いることも可能である。
ただし、なるべく回転対称であってレンズ性能の入射角
依存性が少ないものが好ましい。その点では、ジオデシ
ックレンズやルネブルクレンズが適している。図2は上
記実施例の上面図である。
In FIG. 1, an optical waveguide substrate 2 having a low refractive index
The diverging light from the semiconductor laser 3 formed above and closely bonded to the end face of the optical waveguide layer 1 having a refractive index higher than that of the substrate 2 is collimated by the optical waveguide lens 4, and then the surface acoustic wave is generated. Bragg diffraction is performed by the surface acoustic wave 6 excited from the excitation electrode 5. The Bragg diffracted light is reflected on the end face of the waveguide and is incident on the optical waveguide lens 4 again. At this time, if the angle of incidence on the end face is larger than the total reflection angle given by arc sin (1 / N) where N is the equivalent refractive index of the optical waveguide, it is simply an optically polished end face and If it is too small, metal deposition is performed to form an end face mirror. The light incident on the optical waveguide lens 4 is condensed and emitted on the semiconductor laser junction end face. Although a geodesic lens is used as the optical waveguide lens 4 in the present embodiment, it is also possible to use a mode index lens or a grating lens.
However, it is preferable that the lens has rotational symmetry as much as possible and that the lens performance has little dependence on the incident angle. In that respect, geodesic lenses and Reneburg lenses are suitable. FIG. 2 is a top view of the above embodiment.

【0023】波長Λの表面弾性波による回折角2θは、
光導波路中で2arcsin(λ/2NΛ)≒λ/NΛで与え
られ、LiNbO3光導波路などの場合には、λ=0.7
8μm、N=2.18、Λ=14μmとすると、ほぼ
1.5°程度である。このため、図1および図2では回
折の様子を余りはっきり示すことができないので、図3
にその模式図を示す。表面弾性波励振電極5の両端に高
周波電圧を印加することによって表面弾性波6を発生さ
せ、それに入射する導波光をほぼ100%に近い効率で
回折させることが可能である。光導波路としては、音響
光学効果あるいは電気光学効果がある、LiNbO3、Zn
O、As23などの材料によって構成することが必要で
ある。また、表面弾性波励振電極5は、圧電効果がある
LiNbO3、ZnOなどの材料に接して装荷することが必
要である。
The diffraction angle 2θ due to the surface acoustic wave of wavelength Λ is
It is given by 2arcsin (λ / 2NΛ) ≈λ / NΛ in the optical waveguide, and in the case of a LiNbO 3 optical waveguide, λ = 0.7
If it is 8 μm, N = 2.18, and Λ = 14 μm, it is about 1.5 °. For this reason, the state of diffraction cannot be clearly shown in FIG. 1 and FIG.
The schematic diagram is shown in FIG. It is possible to generate a surface acoustic wave 6 by applying a high frequency voltage across the surface acoustic wave excitation electrode 5 and diffract the guided light incident on the surface acoustic wave 6 with an efficiency close to 100%. As the optical waveguide, there are acousto-optic effect or electro-optic effect, LiNbO 3 , Zn
It is necessary to use a material such as O or As 2 O 3 . Further, the surface acoustic wave excitation electrode 5 needs to be loaded in contact with a material having a piezoelectric effect, such as LiNbO 3 or ZnO.

【0024】図4は光導波路1の端面に、光導波路レン
ズにより集光して光を出射させた場合に、ほぼ円形の近
視野像を得る様子を説明する図である。光導波路端面に
おける集光パタンの横方向の光強度分布は、光導波路レ
ンズの収差性能と開口数とによって決り、ほぼガウス関
数的な分布になっている。また深さ方向は光導波路の構
造によって決り、やや非対称な光強度分布になってい
る。しかし、これらの分布の半値幅がほぼ等しくなるよ
うに、光導波路レンズおよび光導波路を設計することに
よって、ほぼ円形の近視野像を有する発散光を得ること
ができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining how a near-field image having a substantially circular shape is obtained on the end surface of the optical waveguide 1 when light is emitted after being condensed by the optical waveguide lens. The lateral light intensity distribution of the converging pattern on the end face of the optical waveguide is determined by the aberration performance of the optical waveguide lens and the numerical aperture, and is a distribution that is almost Gaussian. The depth direction is determined by the structure of the optical waveguide and has a slightly asymmetric light intensity distribution. However, by designing the optical waveguide lens and the optical waveguide so that the half-value widths of these distributions are approximately equal, it is possible to obtain divergent light having a substantially circular near-field image.

【0025】図5にλ/2板を用いた表面弾性波光偏向
素子の基本構成を示す。ここでは半導体レーザ3から出
射したレーザ光は、λ/2板7、および端面集光レンズ
としての分布屈折率レンズ8を通して光導波路1の端面
に集光され、カップリングされている。上記λ/2板7
は、その結晶主軸方向に対して偏光面がθの角度をなし
て入射する直線偏光の偏光方向を、2θ回転させるはた
らきがある。このため、導波路面に対してその主軸方向
を45°傾けて配置すると、光導波路におけるTM方向
の直線偏光をTE方向に回転させてカップリングさせる
ことができる。図6に示すのは、半導体レーザの偏光方
向にそれぞれ平行な方向と、垂直な方向での、角度に対
する強度分布の例である。偏光方向でのビーム広がり角
は小さいため、λ/2板7を用いればビーム広がり角が
大きい方向を、光導波層の方向にしてカップリングでき
ることになる。また、図5における端面集光レンズは分
布屈折率レンズ8である必要はないが、現在市販されて
いる分布屈折率レンズは非常に小型であるため、これを
用いれば素子全体の小型化をはかることができる。図7
に示した従来例では、表面弾性波6による回折効果を高
めるために、導波路方向に半導体レーザ3の偏光方向を
合わせていたため、その方向でのビーム広がり角が小さ
く、焦点距離が長い光導波路レンズ4を用いている。
FIG. 5 shows a basic structure of a surface acoustic wave light deflection element using a λ / 2 plate. Here, the laser light emitted from the semiconductor laser 3 is focused on the end face of the optical waveguide 1 through the λ / 2 plate 7 and the distributed index lens 8 as the end face focusing lens, and is coupled. Λ / 2 plate 7
Has the function of rotating the polarization direction of linearly polarized light which is incident with the plane of polarization forming an angle of θ with respect to the crystal principal axis direction by 2θ. Therefore, when the main axis direction is inclined by 45 ° with respect to the waveguide surface, linearly polarized light in the TM direction in the optical waveguide can be rotated in the TE direction for coupling. FIG. 6 shows an example of the intensity distribution with respect to the angle in the direction parallel to the polarization direction of the semiconductor laser and in the direction perpendicular thereto. Since the beam divergence angle in the polarization direction is small, if the λ / 2 plate 7 is used, the direction in which the beam divergence angle is large can be coupled to the optical waveguide layer. Further, the end face condensing lens in FIG. 5 does not need to be the distributed index lens 8, but the distributed index lens currently on the market is extremely small, and thus the size of the entire element can be reduced by using this. be able to. Figure 7
In the conventional example shown in (1), the polarization direction of the semiconductor laser 3 is aligned with the waveguide direction in order to enhance the diffraction effect of the surface acoustic wave 6, so that the beam divergence angle in that direction is small and the optical waveguide having a long focal length. The lens 4 is used.

【0026】図8には図5に示した実施例と図7に示し
た従来例とのそれぞれの素子の上面図を比較して示す。
光導波路レンズ4の焦点距離が短くなった分だけ、光導
波路の大きさが従来より小さくなっている。図9はLi
NbO3光導波路における光導波路レンズによるコリメー
トビーム幅と焦点距離との関係を計算して示す図であ
る。θ=7°が半導体レーザ出射光の楕円状遠視野像の
長軸方向を光導波層に入射させた場合である。ここでは
集光レンズによるNAの増大は含めていないので、その
効果を考慮すればさらに短焦点距離化が可能である。
FIG. 8 shows a comparison of the top views of the respective elements of the embodiment shown in FIG. 5 and the conventional example shown in FIG.
Since the focal length of the optical waveguide lens 4 is shortened, the size of the optical waveguide is smaller than the conventional one. Figure 9 is Li
NbO 3 is a diagram showing by calculating the relationship between the collimated beam width and the focal length by the optical waveguide lens in the optical waveguide. θ = 7 ° is the case where the major axis direction of the elliptical far-field pattern of the light emitted from the semiconductor laser is incident on the optical waveguide layer. Since the increase of NA by the condenser lens is not included here, the focal length can be further shortened by considering the effect.

【0027】図10は端面反射ミラーを用いた表面弾性
波光偏向素子の他の実施例を示す図である。光導波層1
を形成した基板2を図示のような多角形に形成し、得ら
れた側端面を光学鏡面研磨面またはこれと同等の面状態
にすることにより、半導体レーザ3のカップリングされ
た主光線が、導波路レンズによりコリメートされたのち
に、2面の導波路反射ミラーを用いて再び上記導波路レ
ンズの中心に導くため、レンズへの収差などの要求仕様
が緩和される。
FIG. 10 is a view showing another embodiment of the surface acoustic wave light deflection element using the end face reflection mirror. Optical waveguide layer 1
By forming the substrate 2 on which the above is formed into a polygonal shape as shown and making the obtained side end surface into an optical mirror-polished surface or a surface state equivalent thereto, the coupled principal ray of the semiconductor laser 3 becomes After being collimated by the waveguide lens, it is guided again to the center of the waveguide lens by using the two-faced waveguide reflection mirror, so that the required specifications such as aberration to the lens are alleviated.

【0028】図11は本発明による表面弾性波光偏向素
子を光ディスクピックアップに応用した実施例を示す図
である。光導波路端面の研磨面で反射したのち、光導波
路レンズ4を通り他の光導波路端面に集光し表面弾性波
光偏向素子を出射した光は、ビームスプリッタ9を通り
対物レンズ10を通過して、光ディスク11上に集光さ
れる。そこで記録信号を読み取り、反射してビームスプ
リッタ9を通過し、ホトディテクタ12で信号を検出す
る。ここで、上記対物レンズ10はボイスコイルなどの
フォーカシングアクチュエータで光軸方向に駆動され、
上記光ディスク11の回転振れに追随する。トラッキン
グアクチュエータには表面弾性波光偏向素子が用いられ
る。制御信号検出は、例えばトラッキング誤差信号は3
スポット方式、フォーカス誤差信号は前焦点での光強度
分布の差動検出方式などを用いればよい。トラッキング
誤差信号は電圧を周波数に変換して表面弾性波を駆動
し、フォーカス誤差信号はフォーカスアクチュエータに
フィードバックする。図12は上記光ディスクピックア
ップの側面図である。図11においては構造を判りやす
くするために、光学素子の間隔を広くして示したが、実
際には図12に示す程度に小型化することが可能であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing an embodiment in which the surface acoustic wave light deflection element according to the present invention is applied to an optical disk pickup. The light that has been reflected by the polished surface of the end face of the optical waveguide, passes through the optical waveguide lens 4, is condensed on another end face of the optical waveguide, and is emitted from the surface acoustic wave optical deflection element passes through the beam splitter 9 and the objective lens 10, It is focused on the optical disk 11. Then, the recorded signal is read, reflected, passed through the beam splitter 9, and the photodetector 12 detects the signal. Here, the objective lens 10 is driven in the optical axis direction by a focusing actuator such as a voice coil,
It follows the rotational shake of the optical disk 11. A surface acoustic wave light deflection element is used for the tracking actuator. For the control signal detection, for example, the tracking error signal is 3
For the spot method and the focus error signal, a differential detection method of the light intensity distribution at the front focus may be used. The tracking error signal converts a voltage into a frequency to drive the surface acoustic wave, and the focus error signal is fed back to the focus actuator. FIG. 12 is a side view of the optical disc pickup. In FIG. 11, the distance between the optical elements is widened to make the structure easy to understand, but it is actually possible to reduce the size to the extent shown in FIG.

【0029】図13は上記実施例において、表面弾性波
光偏向素子の光導波路から出射する発散光を、コリメー
トレンズ13で平行光にしてから光ディスク11に集光
する光学系の実施例を示す図である。対物レンズ10、
フォーカスアクチュエータ、立ち上げミラー14のみ
を、粗調アクチュエータに乗せて動かす構成の場合には
この光学系が対応する。
FIG. 13 is a diagram showing an embodiment of an optical system in which the divergent light emitted from the optical waveguide of the surface acoustic wave optical deflector is collimated by the collimator lens 13 and then condensed on the optical disk 11 in the above embodiment. is there. Objective lens 10,
This optical system corresponds to a configuration in which only the focus actuator and the raising mirror 14 are moved on the coarse adjustment actuator.

【0030】[0030]

【発明の効果】上記のように本発明による表面弾性波光
偏向素子は、低屈折率の光導波路基板と、該光導波路基
板上に設けた上記基板の屈折率よりも高い屈折率を有す
る光導波層と、上記光導波路基板側面の光学鏡面研磨面
またはそれと同等の面状態を有する光導波路端面と、該
光導波路端面に出射レーザ光のニアフィールド内で活性
層端面を近接し固定した半導体レーザと、上記端面から
光導波層にカップリングされる半導体レーザからの発散
光を、光導波路中でコリメートするための光導波路レン
ズと、コリメートされた光をその周波数に応じた角度で
ブラッグ回折させる表面弾性波発生用の電極とからなる
表面弾性波光偏向素子であって、上記表面弾性波によっ
て回折された光が、上記光導波路中に設けられた反射ミ
ラーによって少なくとも1回反射され、再び光導波路レ
ンズに入射し、上記光導波路レンズによって光導波路端
面に集光されて出射することにより、光導波路中に用い
た反射ミラーによって、光導波路レンズを往復2回用い
る半導体レーザ一体型の表面弾性波光偏向素子を構成す
るので、光導波路レンズの焦点距離を短くすることがで
き、素子を小型化することが可能である。したがって、
光伝播長も短くなり、光利用効率を向上させることがで
きる。
As described above, the surface acoustic wave optical deflector according to the present invention is provided with an optical waveguide substrate having a low refractive index and an optical waveguide having a refractive index higher than that of the substrate provided on the optical waveguide substrate. A layer, an optical waveguide end face having an optical mirror polished surface on the side face of the optical waveguide substrate or a surface state equivalent thereto, and a semiconductor laser in which the end face of the active layer is fixed in proximity to the end face of the emitted laser light on the end face of the optical waveguide. , An optical waveguide lens for collimating the divergent light from the semiconductor laser coupled from the end face to the optical waveguide layer in the optical waveguide, and a surface elastic for Bragg-diffracting the collimated light at an angle according to its frequency. A surface acoustic wave light deflection element comprising an electrode for wave generation, wherein light diffracted by the surface acoustic wave is reduced by a reflection mirror provided in the optical waveguide. Both are reflected once, enter the optical waveguide lens again, and are condensed on the end face of the optical waveguide by the optical waveguide lens and emitted, so that the optical waveguide lens is used twice by the reflection mirror used in the optical waveguide. Since the surface acoustic wave light deflection element integrated with the semiconductor laser is configured, the focal length of the optical waveguide lens can be shortened and the element can be downsized. Therefore,
The light propagation length is also shortened, and the light utilization efficiency can be improved.

【0031】また、半導体レーザからの光を、λ/2板
や集光レンズを用いて光導波路端面にカップリングさせ
る表面弾性波光偏向素子では、上記光導波路にカップリ
ングされる光の広がり角を大きくすることができ、光記
録媒体に集光するときに必要とされるビーム幅を、短い
光導波路レンズの焦点距離で得ることができる。したが
って、光伝播長が短くなり、光利用効率を向上させるこ
とが可能である。
Further, in the surface acoustic wave optical deflector for coupling the light from the semiconductor laser to the end face of the optical waveguide by using the λ / 2 plate or the condenser lens, the spread angle of the light coupled to the optical waveguide is set. The beam width required for focusing on the optical recording medium can be increased with a short focal length of the optical waveguide lens. Therefore, the light propagation length is shortened, and the light utilization efficiency can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による表面弾性波光偏向素子の基本構成
を示す実施例図である。
FIG. 1 is an embodiment diagram showing a basic configuration of a surface acoustic wave light deflection element according to the present invention.

【図2】上記表面弾性波光偏向素子の基本構成の上面図
である。
FIG. 2 is a top view of a basic configuration of the surface acoustic wave light deflection element.

【図3】表面弾性波による回折を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating diffraction by surface acoustic waves.

【図4】光導波路端面集光出射によるビーム整形効果を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a beam shaping effect by converging and emitting an end face of an optical waveguide.

【図5】λ/2板を用いた表面弾性波光偏向素子の基本
構成を示す実施例図である。
FIG. 5 is an embodiment diagram showing a basic configuration of a surface acoustic wave light deflection element using a λ / 2 plate.

【図6】半導体レーザ光強度の角度分布を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing an angular distribution of semiconductor laser light intensity.

【図7】従来の表面弾性波光偏向素子を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a conventional surface acoustic wave light deflection element.

【図8】λ/2板を用いた表面弾性波光偏向素子を従来
例と比較して示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a surface acoustic wave optical deflection element using a λ / 2 plate in comparison with a conventional example.

【図9】LiNbO3光導波路における光導波路レンズに
よるコリメートビーム幅と焦点距離との関係の計算例を
示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a calculation example of a relationship between a collimated beam width and a focal length by an optical waveguide lens in a LiNbO 3 optical waveguide.

【図10】端面反射ミラーを用いた表面弾性波光偏向素
子の他の実施例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing another embodiment of the surface acoustic wave light deflection element using the end face reflection mirror.

【図11】本発明の表面弾性波光偏向素子を光ディスク
ピックアップに応用した実施例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an embodiment in which the surface acoustic wave light deflection element of the present invention is applied to an optical disc pickup.

【図12】上記光ディスクピックアップの側面図であ
る。
FIG. 12 is a side view of the optical disc pickup.

【図13】光導波路からの出射光をコリメートレンズで
平行光にする光ディスクピックアップの実施例を示す図
である。
FIG. 13 is a diagram showing an embodiment of an optical disc pickup in which light emitted from an optical waveguide is collimated by a collimator lens.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光導波層 2 光導波路基板 3 半導体レーザ 4 光導波路レンズ 5 表面弾性波励振電極 6 表面弾性波 7 λ/2板 8 レンズ系 1 Optical waveguide layer 2 Optical waveguide substrate 3 Semiconductor laser 4 Optical waveguide lens 5 Surface acoustic wave excitation electrode 6 surface acoustic waves 7 λ / 2 plate 8 lens system

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】低屈折率の光導波路基板と、該光導波路基
板上に設けた上記基板の屈折率よりも高い屈折率を有す
る光導波層と、光学鏡面研磨面またはそれと同等の面状
態を有する光導波路端面と、該光導波路端面に出射レー
ザ光のニアフィールド内で活性層端面を近接し固定した
半導体レーザと、上記端面から光導波層にカップリング
される半導体レーザからの発散光を、光導波路中でコリ
メートするための光導波路レンズと、コリメートされた
光をその周波数に応じた角度でブラッグ回折させる表面
弾性波発生用の電極とからなる表面弾性波光偏向素子で
あって、上記表面弾性波によって回折された光が、上記
光導波路中に設けられた反射ミラーによって少なくとも
1回反射され、再び光導波路レンズに入射し、上記光導
波路レンズによって光導波路端面に集光されて出射する
表面弾性波光偏向素子。
1. An optical waveguide substrate having a low refractive index, an optical waveguide layer provided on the optical waveguide substrate and having a refractive index higher than that of the substrate, and an optical mirror-polished surface or a surface state equivalent thereto. An optical waveguide end face having, a semiconductor laser in which the active layer end face is closely fixed in the near field of the emitted laser light to the optical waveguide end face, and divergent light from the semiconductor laser coupled to the optical waveguide layer from the end face, A surface acoustic wave optical deflection element comprising an optical waveguide lens for collimating in an optical waveguide and an electrode for generating a surface acoustic wave for Bragg-diffracting collimated light at an angle according to the frequency, the surface acoustic wave The light diffracted by the wave is reflected at least once by the reflection mirror provided in the optical waveguide, enters the optical waveguide lens again, and is reflected by the optical waveguide lens. Surface acoustic wave deflection element for emitting focused on the light waveguide end face.
【請求項2】低屈折率の光導波路基板と、該光導波路基
板上に設けた上記基板の屈折率よりも高い屈折率を有す
る光導波層と、上記光導波路基板側面の光学鏡面研磨面
またはそれと同等の面状態を有する光導波路端面と、該
光導波路端面より上記光導波層にレンズ系を介して光カ
ップリングされる半導体レーザおよび上記レンズ系と、
上記カップリングされた発散光を光導波路中でコリメー
トするための光導波路レンズと、コリメートされた光を
その周波数に応じた角度でブラッグ回折させる表面弾性
波発生用の電極とからなる表面弾性波光偏向素子であっ
て、偏光方向が光導波層と垂直方向になるように半導体
レーザを配置し、上記半導体レーザとレンズ系間、また
は上記レンズ系と光導波路間に、λ/2板を挿入する表
面弾性波光偏向素子。
2. An optical waveguide substrate having a low refractive index, an optical waveguide layer having a refractive index higher than that of the substrate provided on the optical waveguide substrate, an optical mirror-polished surface on a side surface of the optical waveguide substrate, or An optical waveguide end face having a surface state equivalent to that, a semiconductor laser optically coupled from the optical waveguide end face to the optical waveguide layer via a lens system, and the lens system,
Surface acoustic wave optical deflection including an optical waveguide lens for collimating the coupled divergent light in the optical waveguide and an electrode for generating a surface acoustic wave that Bragg-diffracts the collimated light at an angle according to its frequency. A surface of a device in which a semiconductor laser is arranged such that the polarization direction is perpendicular to the optical waveguide layer, and a λ / 2 plate is inserted between the semiconductor laser and the lens system or between the lens system and the optical waveguide. Elastic wave light deflection element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002540474A (en) * 1999-03-31 2002-11-26 ケンブリッジ スリーディー ディスプレイ リミテッド Wide-field projection display
CN114296190A (en) * 2020-10-08 2022-04-08 格芯(美国)集成电路科技有限公司 Photodetector including a coupling region having a plurality of tapers

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002540474A (en) * 1999-03-31 2002-11-26 ケンブリッジ スリーディー ディスプレイ リミテッド Wide-field projection display
CN114296190A (en) * 2020-10-08 2022-04-08 格芯(美国)集成电路科技有限公司 Photodetector including a coupling region having a plurality of tapers
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