JPH076403A - 光分岐装置および光ディスク装置 - Google Patents
光分岐装置および光ディスク装置Info
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- JPH076403A JPH076403A JP5147335A JP14733593A JPH076403A JP H076403 A JPH076403 A JP H076403A JP 5147335 A JP5147335 A JP 5147335A JP 14733593 A JP14733593 A JP 14733593A JP H076403 A JPH076403 A JP H076403A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 構成が簡単でかつ効果的に光の分岐を可能と
する光分岐装置と、これを応用した新規な光ディスク装
置を提供することを目的とする。 【構成】 レーザー光4が適切な角度でグレーティング
カプラ3Aに入射すれば、入射角に応じたモードの導波
光5を励起することができる。この導波光5は単一モー
ドの光であるが、階段構造2Sを通過することで導波モ
ードが乱され、いくつかのモードが混在した導波光6と
なる。この導波光6(6a、6b)は出力用直線グレーテ
ィングカプラ3Bより放射されるが、放射角は導波モー
ドに依存し、導波モードごとに別々の角度で放射され
る。すなわち、0次モードの導波光6aは放射角の大き
い放射光7a、1次モードの導波光6bは放射角の小さ
い放射光7bとして出力する。
する光分岐装置と、これを応用した新規な光ディスク装
置を提供することを目的とする。 【構成】 レーザー光4が適切な角度でグレーティング
カプラ3Aに入射すれば、入射角に応じたモードの導波
光5を励起することができる。この導波光5は単一モー
ドの光であるが、階段構造2Sを通過することで導波モ
ードが乱され、いくつかのモードが混在した導波光6と
なる。この導波光6(6a、6b)は出力用直線グレーテ
ィングカプラ3Bより放射されるが、放射角は導波モー
ドに依存し、導波モードごとに別々の角度で放射され
る。すなわち、0次モードの導波光6aは放射角の大き
い放射光7a、1次モードの導波光6bは放射角の小さ
い放射光7bとして出力する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は導波路から放射される光
を分岐して取り出す光分岐装置および光ディスクに光を
集光し信号の記録再生を行う光ディスク装置に関するも
のである。
を分岐して取り出す光分岐装置および光ディスクに光を
集光し信号の記録再生を行う光ディスク装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】自由空間における光の分岐はミラー、プ
リズムを組み合わせることで容易に達成できる。近年研
究が盛んな光導波層を応用した光デバイスでも、同様に
光(導波光)の分岐を行なうことができる。
リズムを組み合わせることで容易に達成できる。近年研
究が盛んな光導波層を応用した光デバイスでも、同様に
光(導波光)の分岐を行なうことができる。
【0003】例えば、図8は従来例における光導波層で
の光分岐装置の構成図を示す。図8において、1は透明
基板、2は導波層、2bは分岐導波層、3Aは直線状の
等ピッチグレーティングで形成された入力用直線グレー
ティングカプラ、3a、3bは直線状の等ピッチグレー
ティングで形成された出力用直線グレーティングカプ
ラ、21はバッファー層である。
の光分岐装置の構成図を示す。図8において、1は透明
基板、2は導波層、2bは分岐導波層、3Aは直線状の
等ピッチグレーティングで形成された入力用直線グレー
ティングカプラ、3a、3bは直線状の等ピッチグレー
ティングで形成された出力用直線グレーティングカプ
ラ、21はバッファー層である。
【0004】レーザー光4が適切な角度でグレーティン
グカプラ3Aに入射すれば、入射角に応じたモードの導
波光5を励起することができる。導波光5の等価屈折率
をN、グレーティングカプラ3AのピッチをΛ、レーザ
ー光4の波長をλとすれば、入射角θは次式で与えられ
る。
グカプラ3Aに入射すれば、入射角に応じたモードの導
波光5を励起することができる。導波光5の等価屈折率
をN、グレーティングカプラ3AのピッチをΛ、レーザ
ー光4の波長をλとすれば、入射角θは次式で与えられ
る。
【0005】
【数1】
【0006】導波光5の分岐は緩やかなテーパー部21
Sを有するバッファー層20の上に形成された導波層2
bにより効率的に実現でき、導波光5は導波層2内に残
る成分6aと導波層2bに進む成分6bに分離される。
分岐した導波光6a、6bはそれぞれグレーティングカ
プラ3a、3bにより、(数1)で決まる特定の方位に
放射されて放射光7a、7bとなる。
Sを有するバッファー層20の上に形成された導波層2
bにより効率的に実現でき、導波光5は導波層2内に残
る成分6aと導波層2bに進む成分6bに分離される。
分岐した導波光6a、6bはそれぞれグレーティングカ
プラ3a、3bにより、(数1)で決まる特定の方位に
放射されて放射光7a、7bとなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の光分
岐装置に於て以下の問題点があった。
岐装置に於て以下の問題点があった。
【0008】第1に、光を分岐させるだけの目的で、バ
ッファー層21、分岐導波層2b、出力用直線グレーテ
ィングカプラ3bなどを必要とし、構成が複雑になるこ
とである。
ッファー層21、分岐導波層2b、出力用直線グレーテ
ィングカプラ3bなどを必要とし、構成が複雑になるこ
とである。
【0009】第2に、テーパー部21Sの作製が困難な
ことである。導波層2bに進む導波光6bを効果的に発
生させるにはテーパー部21Sの傾きが緩やかなこと
(テーパー比が小さいこと)が必要であり、一例として
1:20以下は必要といわれる。従来のエッチング技術
ではこの様な小さなテーパー比を実現することは不可能
に近く、その他にも適切な加工法は見あたらない。
ことである。導波層2bに進む導波光6bを効果的に発
生させるにはテーパー部21Sの傾きが緩やかなこと
(テーパー比が小さいこと)が必要であり、一例として
1:20以下は必要といわれる。従来のエッチング技術
ではこの様な小さなテーパー比を実現することは不可能
に近く、その他にも適切な加工法は見あたらない。
【0010】本発明はかかる問題点に鑑み、エッチング
技術により容易に作製でき、構成が簡単でかつ効果的に
光の分岐を可能とする光分岐装置と、これを応用した新
規な光ディスク装置を提供することを目的する。
技術により容易に作製でき、構成が簡単でかつ効果的に
光の分岐を可能とする光分岐装置と、これを応用した新
規な光ディスク装置を提供することを目的する。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の光分岐装置はレーザー光源と、透明層で形
成された導波層と、レーザー光源から出射するレーザー
光を導波層内に導き導波層内を伝搬する第1の導波光を
励起する入力手段と、導波層内を伝搬する導波光を導波
層外に放射する出力手段とからなり、入力手段と出力手
段の間で導波層がほぼ階段状に曲っており、第1の導波
光はこの階段領域を通過することでその一部が導波モー
ドの異なる第2の導波光に変化し、この2つの導波光が
出力手段により別々の角度で放射されることを特徴とす
る。
めに本発明の光分岐装置はレーザー光源と、透明層で形
成された導波層と、レーザー光源から出射するレーザー
光を導波層内に導き導波層内を伝搬する第1の導波光を
励起する入力手段と、導波層内を伝搬する導波光を導波
層外に放射する出力手段とからなり、入力手段と出力手
段の間で導波層がほぼ階段状に曲っており、第1の導波
光はこの階段領域を通過することでその一部が導波モー
ドの異なる第2の導波光に変化し、この2つの導波光が
出力手段により別々の角度で放射されることを特徴とす
る。
【0012】特に、出力手段は導波層界面の凹凸状周期
構造により形成され、出力手段を出射する光は光ディス
ク信号面に集光・反射し、この反射光は出力手段に入射
して導波層内を入力手段側に伝搬する導波光を励起し、
この導波光を入力手段から導波層外に放射し、この放射
光を導波層外に設けた光検出器で検出することを特徴と
する。
構造により形成され、出力手段を出射する光は光ディス
ク信号面に集光・反射し、この反射光は出力手段に入射
して導波層内を入力手段側に伝搬する導波光を励起し、
この導波光を入力手段から導波層外に放射し、この放射
光を導波層外に設けた光検出器で検出することを特徴と
する。
【0013】
【作用】本発明は上記した構成によって、導波光のモー
ドが変化し、導波モードの違いが出力手段からの放射角
の差として現れるので、容易かつ効率的に光を分岐で
き、光ディスクからの戻り光を分離して検出できる。
ドが変化し、導波モードの違いが出力手段からの放射角
の差として現れるので、容易かつ効率的に光を分岐で
き、光ディスクからの戻り光を分離して検出できる。
【0014】
【実施例】以下本発明の実施例の光分岐装置及び光ディ
スク装置について、図面を参照しながら説明する。なお
従来例と同一の部材には同一番号を付し、詳しい説明は
省略する。
スク装置について、図面を参照しながら説明する。なお
従来例と同一の部材には同一番号を付し、詳しい説明は
省略する。
【0015】(第1実施例)図1(a)は本発明の第1
実施例における光分岐装置の構成を示している。図1
(a)において、1は透明基板、2は導波層、3Aは等
ピッチの直線グレーティングで形成された入力用直線グ
レーティングカプラ、3Bは等ピッチの直線グレーティ
ングで形成された出力用直線グレーティングカプラ、1
Sはエッチングなどの方法で透明基板1上に形成された
階段構造である。
実施例における光分岐装置の構成を示している。図1
(a)において、1は透明基板、2は導波層、3Aは等
ピッチの直線グレーティングで形成された入力用直線グ
レーティングカプラ、3Bは等ピッチの直線グレーティ
ングで形成された出力用直線グレーティングカプラ、1
Sはエッチングなどの方法で透明基板1上に形成された
階段構造である。
【0016】階段構造1Sはグレーティングカプラ3
A、3Bの間に位置し、これにより導波層2も階段状に
折れ曲がって、階段構造2Sが形成される。レーザー光
4が(数1)で決まる適切な角度でグレーティングカプ
ラ3Aに入射すれば、入射角に応じたモードの導波光5
を励起することができる。この導波光5は単一モードの
光であるが、階段構造2Sを通過することで導波モード
が乱され(モード移行)、いくつかのモードが混在した
導波光6となる。
A、3Bの間に位置し、これにより導波層2も階段状に
折れ曲がって、階段構造2Sが形成される。レーザー光
4が(数1)で決まる適切な角度でグレーティングカプ
ラ3Aに入射すれば、入射角に応じたモードの導波光5
を励起することができる。この導波光5は単一モードの
光であるが、階段構造2Sを通過することで導波モード
が乱され(モード移行)、いくつかのモードが混在した
導波光6となる。
【0017】図1(b)は階段構造2Sを通過すること
で導波モードが移行する様子を示しており、単一モード
(0次モード)の導波光5aが0次、1次のモードが混在
した導波光(それぞれ6a、6b)に移行している。階段
構造1Sの形成はその階段形状に大きな制約条件がない
ので、従来のエッチング技術により容易に作製できる。
で導波モードが移行する様子を示しており、単一モード
(0次モード)の導波光5aが0次、1次のモードが混在
した導波光(それぞれ6a、6b)に移行している。階段
構造1Sの形成はその階段形状に大きな制約条件がない
ので、従来のエッチング技術により容易に作製できる。
【0018】導波層の厚さをtとすると、0次モードの
導波光5aの電界分布E0(x)はエバネッセント波の表現
を省略して近似的に次式で与えられる。
導波光5aの電界分布E0(x)はエバネッセント波の表現
を省略して近似的に次式で与えられる。
【0019】
【数2】
【0020】T0は0次モード導波光に対する導波層か
らの侵み出しを考慮した厚みであり、xは厚み方向に取
った座標軸である。
らの侵み出しを考慮した厚みであり、xは厚み方向に取
った座標軸である。
【0021】一方、1次モードの電界分布E1(x)はエバ
ネッセント波の表現を省略して近似的に次式で与えられ
る。
ネッセント波の表現を省略して近似的に次式で与えられ
る。
【0022】
【数3】
【0023】T1は1次モード導波光に対する導波層か
らの侵み出しを考慮した厚みである。階段構造の段差を
hとすれば、0次モード導波光6aの電界分布と1次モ
ード導波光6bの電界分布はそれぞれE0(x-h)、E1(x-
h)で与えられる。
らの侵み出しを考慮した厚みである。階段構造の段差を
hとすれば、0次モード導波光6aの電界分布と1次モ
ード導波光6bの電界分布はそれぞれE0(x-h)、E1(x-
h)で与えられる。
【0024】一般にモード間の結合の強さ(結合係数)は
空間的な重なり積分に関係することが知られている。例
えば、0次モード導波光5aと0次モード導波光6aの
結合係数K00、0次モード導波光5aと1次モード導波
光6bの結合係数K01は標準化した形で近似的に次式で
与えられる。
空間的な重なり積分に関係することが知られている。例
えば、0次モード導波光5aと0次モード導波光6aの
結合係数K00、0次モード導波光5aと1次モード導波
光6bの結合係数K01は標準化した形で近似的に次式で
与えられる。
【0025】
【数4】
【0026】
【数5】
【0027】(数2)、(数3)より(数4)、(数
5)は、それぞれ(数6)、(数7)に書き換えられ
る。
5)は、それぞれ(数6)、(数7)に書き換えられ
る。
【0028】
【数6】
【0029】
【数7】
【0030】図2は段差hに対する結合係数K00、K01
の値をプロットしている。0次モード導波光6aへの結
合は段差hの増大に従って減少するが、1次モード導波
光6bへの結合は段差h=T1/3で極大となる特性を持
つ。従って段差をh=T1/3に選ぶことで、効果的に0次
モード導波光5aの一部を1次モード導波光6bに移行
させることが可能である。なおT1は実際の導波層厚t
よりも若干大きいので、h=T1/3の条件はh=0.4t程
度に、マージンを含ませてh=0.3t〜0.5tに相当す
る。
の値をプロットしている。0次モード導波光6aへの結
合は段差hの増大に従って減少するが、1次モード導波
光6bへの結合は段差h=T1/3で極大となる特性を持
つ。従って段差をh=T1/3に選ぶことで、効果的に0次
モード導波光5aの一部を1次モード導波光6bに移行
させることが可能である。なおT1は実際の導波層厚t
よりも若干大きいので、h=T1/3の条件はh=0.4t程
度に、マージンを含ませてh=0.3t〜0.5tに相当す
る。
【0031】図1において、導波光6(6a、6b)は出
力用直線グレーティングカプラ3Bより放射されるが、
放射角は導波モードに依存し、導波モードごとに別々の
角度で放射される。すなわち、導波モードの違いは等価
屈折率の違いとして現れ、0次モードの等価屈折率は1
次モードの等価屈折率よりも大きい。従って、(数1)
により放射角が導波モードごとに異なり、例えば、0次
モードの導波光6aは放射角の大きい放射光7a、1次
モードの導波光6bは放射角の小さい放射光7bとして
出力する。
力用直線グレーティングカプラ3Bより放射されるが、
放射角は導波モードに依存し、導波モードごとに別々の
角度で放射される。すなわち、導波モードの違いは等価
屈折率の違いとして現れ、0次モードの等価屈折率は1
次モードの等価屈折率よりも大きい。従って、(数1)
により放射角が導波モードごとに異なり、例えば、0次
モードの導波光6aは放射角の大きい放射光7a、1次
モードの導波光6bは放射角の小さい放射光7bとして
出力する。
【0032】本発明の第1実施例は、導波層への光の入
出力を直線グレーティングカプラを用いて行ったが、曲
線状やピッチ変調の加わったグレーティングカプラであ
ってもよく、他の入出力手段を用いてもよい。例えば、
図3は入出力手段にプリズムカプラ8A、8Bを用いた
例であり、グレーティングカプラを用いた第1実施例と
全く同じ効果が得られる。当然、入力手段にプリズムカ
プラ、出力手段にグレーティングカプラを用いた構成や
この反対の構成も考えられるが、これらも第1実施例と
全く同じ効果が得られる。さらに第1実施例では入射光
4が0次モードの導波光を励起するとしたが他のモード
であってもよく、また0次、1次モードの導波光の放射
を考えたが他のモードの放射であってもよい。
出力を直線グレーティングカプラを用いて行ったが、曲
線状やピッチ変調の加わったグレーティングカプラであ
ってもよく、他の入出力手段を用いてもよい。例えば、
図3は入出力手段にプリズムカプラ8A、8Bを用いた
例であり、グレーティングカプラを用いた第1実施例と
全く同じ効果が得られる。当然、入力手段にプリズムカ
プラ、出力手段にグレーティングカプラを用いた構成や
この反対の構成も考えられるが、これらも第1実施例と
全く同じ効果が得られる。さらに第1実施例では入射光
4が0次モードの導波光を励起するとしたが他のモード
であってもよく、また0次、1次モードの導波光の放射
を考えたが他のモードの放射であってもよい。
【0033】(第2実施例)図4はなだらかな階段構造
を形成するための、本発明の第2実施例における光分岐
装置の構成を示している。第1実施例との違いは階段構
造に関する構成だけであるので、説明はこの部分に限っ
て行い、その他の部分の説明は省略する。
を形成するための、本発明の第2実施例における光分岐
装置の構成を示している。第1実施例との違いは階段構
造に関する構成だけであるので、説明はこの部分に限っ
て行い、その他の部分の説明は省略する。
【0034】図4において、1は透明基板、9は段差
層、10はバッファー層、2は導波層である。段差層9
はその終端部9Eが2つのグレーティングカプラ3Aと
3Bの間に位置する。この段差層9の存在によりバッフ
ァー層10は階段状に緩やかに折れ曲がり、従ってバッ
ファー層10と導波層2との境界の階段構造10Sと、
導波層2の階段構造2Sも緩やかな階段状を描くことに
なる。
層、10はバッファー層、2は導波層である。段差層9
はその終端部9Eが2つのグレーティングカプラ3Aと
3Bの間に位置する。この段差層9の存在によりバッフ
ァー層10は階段状に緩やかに折れ曲がり、従ってバッ
ファー層10と導波層2との境界の階段構造10Sと、
導波層2の階段構造2Sも緩やかな階段状を描くことに
なる。
【0035】この様に本実施例は第1実施例に比べ階段
構造2Sが緩やかな曲線を描くので、階段構造に伴う導
波光の損失を小さく抑えることができる。また階段構造
2Sの形状をバッファー層10の厚さを管理することで
調整できるなどの利点もある。段差層9はその階段形状
に制約条件がなく従来のエッチング技術により容易に作
製できるので、従来例に比べ工法的に大きな利点であ
る。
構造2Sが緩やかな曲線を描くので、階段構造に伴う導
波光の損失を小さく抑えることができる。また階段構造
2Sの形状をバッファー層10の厚さを管理することで
調整できるなどの利点もある。段差層9はその階段形状
に制約条件がなく従来のエッチング技術により容易に作
製できるので、従来例に比べ工法的に大きな利点であ
る。
【0036】(第3実施例)図5は導波モードの異なる
導波光を発生させるための、本発明の第3実施例におけ
る光分岐装置の構成を示している。第1実施例との違い
は導波モードの異なる導波光を発生させるための構成だ
けであるので、説明はこの部分に限って行い、その他の
部分の説明は省略する。
導波光を発生させるための、本発明の第3実施例におけ
る光分岐装置の構成を示している。第1実施例との違い
は導波モードの異なる導波光を発生させるための構成だ
けであるので、説明はこの部分に限って行い、その他の
部分の説明は省略する。
【0037】図5において、1は透明基板、2は導波
層、11は導波層上に形成された装荷層である。装荷層
11はその終端部11Eがグレーティングカプラ3A、
3B間に位置しており、単一モードの導波光5は終端部
11Eの近傍を通過することでモードが乱されて、いく
つかのモードが混在した導波光6となる。従って本実施
例も簡単な構成でモード移行を実現でき、第1実施例と
同様の原理で放射角の異なる光7a、7bを取り出すこ
とができる。
層、11は導波層上に形成された装荷層である。装荷層
11はその終端部11Eがグレーティングカプラ3A、
3B間に位置しており、単一モードの導波光5は終端部
11Eの近傍を通過することでモードが乱されて、いく
つかのモードが混在した導波光6となる。従って本実施
例も簡単な構成でモード移行を実現でき、第1実施例と
同様の原理で放射角の異なる光7a、7bを取り出すこ
とができる。
【0038】(第4実施例)図6は本発明の第4実施例
であり、本発明の第2実施例における光分岐装置を応用
した光ディスク装置の構成を示している。図6におい
て、1は透明基板、9は金属層で形成された段差層、1
0はバッファー層、2は導波層、3Aは同心円状のグレ
ーティングにより形成されたカプラ(同心円グレーティ
ングカプラ)、3Bは同心円状のグレーティングにより
形成されグレーティングピッチの変調により集光機能を
もつカプラ(同心円集光グレーティングカプラ)、14
は同心円集光グレーティングカプラ3B上に形成された
装荷層である。
であり、本発明の第2実施例における光分岐装置を応用
した光ディスク装置の構成を示している。図6におい
て、1は透明基板、9は金属層で形成された段差層、1
0はバッファー層、2は導波層、3Aは同心円状のグレ
ーティングにより形成されたカプラ(同心円グレーティ
ングカプラ)、3Bは同心円状のグレーティングにより
形成されグレーティングピッチの変調により集光機能を
もつカプラ(同心円集光グレーティングカプラ)、14
は同心円集光グレーティングカプラ3B上に形成された
装荷層である。
【0039】本実施例は全て中心軸13に関して回転対
称な構成であり、カプラ3A、3Bのグレーティングも
軸13を中心軸とする同心円状、段差層9や装荷層14
の内周側終端部9E、14Eも軸13を中心軸とする円
形状をなし、光検出器19も回転対称に配置されてい
る。
称な構成であり、カプラ3A、3Bのグレーティングも
軸13を中心軸とする同心円状、段差層9や装荷層14
の内周側終端部9E、14Eも軸13を中心軸とする円
形状をなし、光検出器19も回転対称に配置されてい
る。
【0040】バッファー層10は段差層9の存在により
階段状に折れ曲がる。導波層2とバッファー層10の境
界の階段構造10Sはバッファー層10の存在により緩
やかな階段状を描くので、導波層2の階段構造2Sも緩
やかな階段状を描くことになる。
階段状に折れ曲がる。導波層2とバッファー層10の境
界の階段構造10Sはバッファー層10の存在により緩
やかな階段状を描くので、導波層2の階段構造2Sも緩
やかな階段状を描くことになる。
【0041】(数1)に従い(θ=0として)、グレー
ティングカプラ3Aのピッチを適切に設定しておけば、
半導体レーザー12から出射し軸13に沿ってカプラ3
Aに垂直入射するレーザー光4により1次モードの導波
光5を励起することができる。この導波光5は階段構造
2Sを通過することで導波モードが乱され、0次モード
と1次モードが混在した導波光6となる。なお0次モー
ドは1次モードに比べ外乱に対し安定しているので、導
波光6は0次モードの比率が高い。
ティングカプラ3Aのピッチを適切に設定しておけば、
半導体レーザー12から出射し軸13に沿ってカプラ3
Aに垂直入射するレーザー光4により1次モードの導波
光5を励起することができる。この導波光5は階段構造
2Sを通過することで導波モードが乱され、0次モード
と1次モードが混在した導波光6となる。なお0次モー
ドは1次モードに比べ外乱に対し安定しているので、導
波光6は0次モードの比率が高い。
【0042】導波光6はグレーティングカプラ3Bから
放射され、0次モード光は放射光7a、1次モード光は
放射光7bに変換される。グレーティングカプラ3Bの
ピッチは適切に変調されており、放射光7aは一点に集
光する。その集光点位置に光ディスク信号面15を配置
すれば、この面を反射する光7Aは再びグレーティング
カプラ3Bに入力し、中心方向に向かう0次モードの導
波光16を励起する。この導波光16は階段構造2Sを
通過することで導波モードが乱され、0次モードと1次
モードが混在した導波光17となる。なお、ここでも0
次モードは1次モードより外乱に対し安定しているの
で、導波光17は0次モードの比率が高い。
放射され、0次モード光は放射光7a、1次モード光は
放射光7bに変換される。グレーティングカプラ3Bの
ピッチは適切に変調されており、放射光7aは一点に集
光する。その集光点位置に光ディスク信号面15を配置
すれば、この面を反射する光7Aは再びグレーティング
カプラ3Bに入力し、中心方向に向かう0次モードの導
波光16を励起する。この導波光16は階段構造2Sを
通過することで導波モードが乱され、0次モードと1次
モードが混在した導波光17となる。なお、ここでも0
次モードは1次モードより外乱に対し安定しているの
で、導波光17は0次モードの比率が高い。
【0043】導波光17はグレーティングカプラ3Aか
ら放射され、0次モード光は放射光18a、1次モード
光は放射光18bに変換される。放射光18bは軸13
に沿った光(入射光4の逆進光)であり、放射光18a
は軸13とある角度をなす円錐面方向に沿った光であ
る。光検出器19はグレーティングカプラ3Aにおいて
0次モード光を励起するための入射方位に配置されてお
り、放射光18aの光を検出することができる。
ら放射され、0次モード光は放射光18a、1次モード
光は放射光18bに変換される。放射光18bは軸13
に沿った光(入射光4の逆進光)であり、放射光18a
は軸13とある角度をなす円錐面方向に沿った光であ
る。光検出器19はグレーティングカプラ3Aにおいて
0次モード光を励起するための入射方位に配置されてお
り、放射光18aの光を検出することができる。
【0044】金属層で形成された段差層9は導波層2の
階段構造2Sを形成するためのものであるが、導波層2
を伝搬する導波光6からのストリーク光やその他の外乱
光が検出器19に入射するのを防ぐとともに、グレーテ
ィングカプラ3Bから透明基板1側に放射される成分を
反射させて、光ディスク側に向かう放射光7aの強度を
強める効果がある。バッファー層10は緩やかな階段構
造2Sを形成する目的以外に、導波層2を金属層で形成
された段差層9と解離させ、導波光の損失を防ぐ効果も
ある。
階段構造2Sを形成するためのものであるが、導波層2
を伝搬する導波光6からのストリーク光やその他の外乱
光が検出器19に入射するのを防ぐとともに、グレーテ
ィングカプラ3Bから透明基板1側に放射される成分を
反射させて、光ディスク側に向かう放射光7aの強度を
強める効果がある。バッファー層10は緩やかな階段構
造2Sを形成する目的以外に、導波層2を金属層で形成
された段差層9と解離させ、導波光の損失を防ぐ効果も
ある。
【0045】また装荷層14は本発明の第3実施例で説
明したようなモード移行を目的としたものではなく、グ
レーティングカプラ3Bの放射損失係数(導波光の放射
されやすさを表す度数)を小さくすることを目的とす
る。すなわちグレーティングカプラ3Bの結合長LBを
グレーティングカプラ3Aの結合長LAに比べ大きく設
計する場合、カプラ3Bの全結合長に渡って放射光を発
生させるには、カプラ3Bの放射損失係数をカプラ3A
の放射損失係数より小さくしなければならない。
明したようなモード移行を目的としたものではなく、グ
レーティングカプラ3Bの放射損失係数(導波光の放射
されやすさを表す度数)を小さくすることを目的とす
る。すなわちグレーティングカプラ3Bの結合長LBを
グレーティングカプラ3Aの結合長LAに比べ大きく設
計する場合、カプラ3Bの全結合長に渡って放射光を発
生させるには、カプラ3Bの放射損失係数をカプラ3A
の放射損失係数より小さくしなければならない。
【0046】グレーティングカプラ3A、3Bをエッチ
ングによって同時に形成すれば、グレーティングの深さ
が同一になり、放射損失係数もほぼ等しくなるが、本実
施例の様にグレーティングカプラ3Bの上に装荷層14
を形成すれば等価的にグレーティング深さを浅くするこ
とになり、その放射損失係数を小さくすることが可能で
ある。
ングによって同時に形成すれば、グレーティングの深さ
が同一になり、放射損失係数もほぼ等しくなるが、本実
施例の様にグレーティングカプラ3Bの上に装荷層14
を形成すれば等価的にグレーティング深さを浅くするこ
とになり、その放射損失係数を小さくすることが可能で
ある。
【0047】なお、図6では断面上の一方位に注目して
説明したが、これらのことは全て軸13に対し回転対称
に発生しており、全方位について同じことが成り立つ。
また、実際にはグレーティングカプラ3Aに入射するレ
ーザー光4を円偏光や同心円偏光(電気ベクトルが円接
線方向にある偏光)に変換する必要があり、グレーティ
ングカプラ3Bからの放射光7aも直線偏光に変換する
必要があるが、本発明の内容とは関係ないので上記実施
例では説明を省略する。
説明したが、これらのことは全て軸13に対し回転対称
に発生しており、全方位について同じことが成り立つ。
また、実際にはグレーティングカプラ3Aに入射するレ
ーザー光4を円偏光や同心円偏光(電気ベクトルが円接
線方向にある偏光)に変換する必要があり、グレーティ
ングカプラ3Bからの放射光7aも直線偏光に変換する
必要があるが、本発明の内容とは関係ないので上記実施
例では説明を省略する。
【0048】また上記実施例では、グレーティングカプ
ラ3Aに入射するレーザー光4により1次モードの導波
光5を励起させ、0次モード光を励起する入射方位に光
検出器を配置させたが、0次モードや他のモードの導波
光5を励起させ、1次モードや他のモード光を励起する
入射方位に光検出器19を配置させてもよい。
ラ3Aに入射するレーザー光4により1次モードの導波
光5を励起させ、0次モード光を励起する入射方位に光
検出器を配置させたが、0次モードや他のモードの導波
光5を励起させ、1次モードや他のモード光を励起する
入射方位に光検出器19を配置させてもよい。
【0049】このように本発明の第2実施例における光
分岐装置を応用すれば、上記実施例のごとく、簡単な構
造で小型の光ディスク装置を構成できる。
分岐装置を応用すれば、上記実施例のごとく、簡単な構
造で小型の光ディスク装置を構成できる。
【0050】一般にレーザー光の波長は微小ながらも一
定の広がりを持つ。この微小な波長差の影響を利用し
て、光ディスク信号面のフォーカスエラー信号を検出す
ることができる。
定の広がりを持つ。この微小な波長差の影響を利用し
て、光ディスク信号面のフォーカスエラー信号を検出す
ることができる。
【0051】図7は上記実施例に於ける光ディスク信号
面15のフォーカスエラー信号検出原理を示す説明図で
ある。
面15のフォーカスエラー信号検出原理を示す説明図で
ある。
【0052】レーザー光4の波長が長くなれば、図6に
示すごとくグレーティングカプラ3Bからの放射光は7
aから7a'に出射角が変化し、グレーティングカプラ
3Aからの放射光も18aから18a'に出射角が変化
する。
示すごとくグレーティングカプラ3Bからの放射光は7
aから7a'に出射角が変化し、グレーティングカプラ
3Aからの放射光も18aから18a'に出射角が変化
する。
【0053】同様に、波長が短くなれば出射角は逆に変
化する。図7において7a、7a'、7a''はそれぞれ
レーザー光4の波長λ0、λ0+dλ、λ0−dλに対する
グレーティングカプラ3Bからの放射光に対応する。ま
た20、20'、20''はそれぞれレーザー光4の波長
λ0、λ0+dλ、λ0−dλの光に対する光検出器19上
の光強度と位置を示す。20'は20に比べ長波長であ
るので中心軸13から離れた位置に、そして20''は2
0に比べ短波長であるので中心軸13に近い位置に存在
する。
化する。図7において7a、7a'、7a''はそれぞれ
レーザー光4の波長λ0、λ0+dλ、λ0−dλに対する
グレーティングカプラ3Bからの放射光に対応する。ま
た20、20'、20''はそれぞれレーザー光4の波長
λ0、λ0+dλ、λ0−dλの光に対する光検出器19上
の光強度と位置を示す。20'は20に比べ長波長であ
るので中心軸13から離れた位置に、そして20''は2
0に比べ短波長であるので中心軸13に近い位置に存在
する。
【0054】図7(a)は、図7(e)に示す光ディスク
信号面が放射光7aの集光点位置15にある場合であ
り、波長λ0に対応した光強度20が最も大きい。光強
度20'、20''が光強度20に比べ小さいのは、放射
光7a'、7a''がディフォーカスの状態で光ディスク
信号面15に入射するため、それらの反射光がグレーテ
ィングカプラ3Bに戻ったとき、導波光を励起する条件
から外れ、導波光量が減少するためである。
信号面が放射光7aの集光点位置15にある場合であ
り、波長λ0に対応した光強度20が最も大きい。光強
度20'、20''が光強度20に比べ小さいのは、放射
光7a'、7a''がディフォーカスの状態で光ディスク
信号面15に入射するため、それらの反射光がグレーテ
ィングカプラ3Bに戻ったとき、導波光を励起する条件
から外れ、導波光量が減少するためである。
【0055】同様に、図7(b)は、図7(e)に示す光
ディスク信号面が放射光7a'の集光点位置15'にある
場合であり、波長λ0+dλに対応した光強度20'が最
も大きい。また、図7(c)は、図7(e)に示す光ディ
スク信号面が放射光7a''の集光点位置15''にある場
合であり、波長λ0−dλに対応した光強度20''が最も
大きい。
ディスク信号面が放射光7a'の集光点位置15'にある
場合であり、波長λ0+dλに対応した光強度20'が最
も大きい。また、図7(c)は、図7(e)に示す光ディ
スク信号面が放射光7a''の集光点位置15''にある場
合であり、波長λ0−dλに対応した光強度20''が最も
大きい。
【0056】このように光ディスク信号面のディフォー
カスは光検出器上での光強度分布の変化として反映す
る。
カスは光検出器上での光強度分布の変化として反映す
る。
【0057】従って、図7(d)に示すように光検出器
19を軸13を中心とする円で2分割し、その内側の領
域19Pと外側の領域19Mの検出光量の差分をとるこ
とで、光ディスク信号面のフォーカスエラー信号を検出
できる。この検出原理はガスレーザーなどの波長変動の
ない光源に対して有効である。なお、図7では光検出器
19の形状を軸13を中心とする扇状としたが、円環状
やその分割形状であってもよい。
19を軸13を中心とする円で2分割し、その内側の領
域19Pと外側の領域19Mの検出光量の差分をとるこ
とで、光ディスク信号面のフォーカスエラー信号を検出
できる。この検出原理はガスレーザーなどの波長変動の
ない光源に対して有効である。なお、図7では光検出器
19の形状を軸13を中心とする扇状としたが、円環状
やその分割形状であってもよい。
【0058】
【発明の効果】以上本発明の光分岐装置により、簡単な
構成で効率的に光を分岐できる。また、従来のエッチン
グ技術により容易に作製できる効果もある。さらに本発
明の光分岐装置を応用すれば、簡単な構造で小型の光デ
ィスク装置を構成でき、容易にフォーカスエラー信号を
検出することも可能である。
構成で効率的に光を分岐できる。また、従来のエッチン
グ技術により容易に作製できる効果もある。さらに本発
明の光分岐装置を応用すれば、簡単な構造で小型の光デ
ィスク装置を構成でき、容易にフォーカスエラー信号を
検出することも可能である。
【図1】本発明の光分岐装置の第1実施例の説明図
【図2】同実施例における段差hに対する結合係数
K00、K01の値を示す特性図
K00、K01の値を示す特性図
【図3】同実施例における変形例の構成を示す断面図
【図4】本発明の光分岐装置の第2実施例の構成を示す
断面図
断面図
【図5】本発明の光分岐装置の第3実施例の構成を示す
断面図
断面図
【図6】本発明の光ディスク装置の実施例の構成を示す
断面図
断面図
【図7】同実施例装置におけるフォーカスエラー信号検
出の原理の説明図
出の原理の説明図
【図8】従来の光分岐装置の構成を示す断面図
1 透明基板 1S 階段構造 2 導波層 3A 入力用グレーティングカプラ 3B 出力用グレーティングカプラ 4 入射光 5、6 導波光 5a、6a 0次モード導波光 6b 1次モード導波光 7a、7b 放射光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大嶋 希代子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (10)
- 【請求項1】レーザー光源と、透明層で形成された導波
層と、前記レーザー光源から出射するレーザー光を前記
導波層内に導き導波層内を伝搬する第1の導波光を励起
する入力手段と、前記導波層内を伝搬する導波光を導波
層外に放射する出力手段とからなり、前記入力手段と出
力手段の間で前記導波層がほぼ階段状に曲っており、前
記第1の導波光はこの階段領域を通過することでその一
部が導波モードの異なる第2の導波光に変化し、この2
つの導波光が前記出力手段により別々の角度で放射され
ることを特徴とする光分岐装置。 - 【請求項2】階段構造の段差幅が導波層の厚さの3割か
ら5割の間にあることを特徴とする請求項1記載の光分
岐装置。 - 【請求項3】表面に階段構造を持つ基板上にバッファー
層を形成し、このバッファー層上に前記導波層を形成す
ることでなだらかな階段構造を形成することを特徴とす
る請求項1記載の光分岐装置。 - 【請求項4】レーザー光源と、透明層で形成された導波
層と、導波層と接する第2の透明層と、前記レーザー光
源から出射するレーザー光を前記導波層内に導き導波層
内を伝搬する第1の導波光を励起する入力手段と、前記
導波層内を伝搬する導波光を導波層外に放射する出力手
段とからなり、第2の透明層の終端部が前記入力手段と
出力手段の間にあり、前記第1の導波光はこの終端部の
近傍を通過することでその一部が導波モードの異なる第
2の導波光に変化し、この2つの導波光が前記出力手段
により別々の角度で放射されることを特徴とする光分岐
装置。 - 【請求項5】出力手段が導波層界面の凹凸状周期構造に
より形成されることを特徴とする請求項1または4記載
の光分岐装置。 - 【請求項6】出力手段が導波層に近接して置かれた3角
プリズムにより形成されることを特徴とする請求項1記
載の光分岐装置。 - 【請求項7】出力手段が前記導波層界面の凹凸状周期構
造により形成され、出力手段を出射する光は光ディスク
信号面に集光・反射し、この反射光は前記出力手段に入
射して導波層内を入力手段側に伝搬する導波光を励起
し、この導波光を前記入力手段から導波層外に放射し、
この放射光を導波層外に設けた光検出器で検出すること
を特徴とする請求項1または4記載の光分岐装置。 - 【請求項8】入力手段が導波層界面の凹凸状周期構造に
より形成され、レーザー光は入力手段に垂直入射し、こ
の入射光の光軸に対し前記入力手段および出力手段の周
期構造と階段構造が回転対称に構成されていることを特
徴とする請求項7記載の光ディスク装置。 - 【請求項9】入力手段で励起される導波光を1次モード
光とし、0次モード光を励起する入射方位に光検出器を
配置することを特徴とする請求項7記載の光ディスク装
置。 - 【請求項10】光検出手段を入射光軸を中心軸とする扇
形状または円環形状とし、その光検出手段を前記入射光
軸を中心軸とする円で2分割し、その内側の領域と外側
の領域の検出光量の差分を光ディスク信号面のフォーカ
スエラー信号とすることを特徴とする請求項8記載の光
ディスク装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14733593A JP3169742B2 (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | 光分岐装置および光ディスク装置 |
US08/258,203 US5495462A (en) | 1993-06-18 | 1994-06-10 | Light beam splitting apparatus |
KR1019940013566A KR0183064B1 (ko) | 1993-06-18 | 1994-06-16 | 광분기장치 및 광디스크장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14733593A JP3169742B2 (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | 光分岐装置および光ディスク装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH076403A true JPH076403A (ja) | 1995-01-10 |
JP3169742B2 JP3169742B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=15427855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14733593A Expired - Fee Related JP3169742B2 (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | 光分岐装置および光ディスク装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3169742B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160108317A (ko) * | 2013-11-17 | 2016-09-19 | 퀀텀-에스아이 인코포레이티드 | 분자들을 프로빙 검출 및 분석하기 위한 외부 광원을 구비한 통합 디바이스 |
CN111678465A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-09-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于超声导波的管道弯曲检测方法 |
-
1993
- 1993-06-18 JP JP14733593A patent/JP3169742B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160108317A (ko) * | 2013-11-17 | 2016-09-19 | 퀀텀-에스아이 인코포레이티드 | 분자들을 프로빙 검출 및 분석하기 위한 외부 광원을 구비한 통합 디바이스 |
JP2017502310A (ja) * | 2013-11-17 | 2017-01-19 | クアンタム−エスアイ インコーポレイテッドQuantum−Si Incorporated | 分子をプローブし、検出し、及び分析するための、外部光源を備えた集積デバイス |
US11428635B2 (en) | 2013-11-17 | 2022-08-30 | Quantum-Si Incorporated | Integrated device with external light source for probing detecting and analyzing molecules |
CN111678465A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-09-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于超声导波的管道弯曲检测方法 |
CN111678465B (zh) * | 2020-05-28 | 2021-12-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于超声导波的管道弯曲检测方法 |
Also Published As
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---|---|
JP3169742B2 (ja) | 2001-05-28 |
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---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |