JPS6250703A - 光導波路装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、光デイスクメモリ用ピックアップに係り、特
に高速アクセス可能な超小型及び超軽量な光導波路装置
に関する。

〔発明の背景〕

第２図に、信学技報１９Ｂ５年ｖｏＬ　８４．Ｎ１２５
９゜Ｐ９７〜１０４に示さｆている如き、従来の光集積
ピックアップの概念図を示す・ レーザダイオード１よシ出射し次光は導波路形レンズ６
とビームスグリツタ５を経て、集光グレーティングカッ
プラ（以下、ＦＧＣと記す）４により集光さｎて、光デ
ィスク８に入射さｎる。光ディスク８からの反射光は、
ＦＧＣ４とビームスグリツタ５と導波路レンズ９を経て
、ホトディテクター７により電気信号に変換さｎる。な
お、２は導波層、９は導波路形レンズ、である０この従
来方式の大きな特徴は、ＦＧＣ４の形状が、楕円弧状で
あることである。

第３図にＦＧＣ４の拡大図を示す。クレーテインク間の
ピッチ長は、平均的０６μｍであシ、グレーテイング層
の膜厚は約３０ｎｍである０この様な微細加工技術は、
超ＬＳＩプロセス技術すなわちＸ線露光、を子ビーム露
光、イオンビーム露光等の技術が使用さｎる。

しかし、上記した技術を用い、従来型ＦＧＣを作製する
事は非常に困難であり％また再現性に乏しい。なぜなら
１曲線のバターニングの位置合せ制御が困難であるため
である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記し九従来技術の欠点をなくシ、ク
レーティングカップ、７の形状を直線状にする事により
光導波路内を伝播する光波全光導波路外の一点に集束さ
せる機能をもち、しかも比較的容易にかつ再現性よく作
製できる光導波路装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため、レーザダイオードと導波路
形レンズと＠線状のグレーティングカップラより成る光
導波路において、導波路レンズをレーザダイオードと直
線状のグレーティングカップラの間の位置に設けｆｃ拳
を特徴とするものである。

第５図で示した従来のＦＧＣの形状効果を簡単に説明す
る。なお、詳細は信学技報１９８５年。

ｖｏＬ　８４　、　　Ｎｏ、　２５９．　Ｐ９７〜１０
４を参照さ扛たい０ 第６図（ａ）において、各グレーティングの間隔が同一
でないように作製することにより、Ｚ−Ｙ平面において
、クレーティングより２方向に出射する光は、グレーテ
ィングの間隔により決まるある方向に集光するようにな
る。

また、第３図（ｂ）において、Ｘ−Ｙ平面上でのクレー
ティングの形状を楕円弧にする墨により、Ｚ−Ｘ平面に
おいてクレーティングよりｚ方向に出射する光は、惰円
の曲率半径により決まるある方向に集光することになる
。

従って、グレーティングの間隔と曲率半径を設定するこ
とにより、希望する点の近傍に光を集光する拳ができる
。

上記の最大の問題は、ある曲率半径をもつ楕円弧を鞘密
に作製することである。作製方法として、電子ビーム露
光、イオンビーム露光、Ｘ線露光等があるが、位置合せ
制御が困難であるため再現性よく作製する事は困難であ
る。

本発明の特徴を以下に示す。

第１図において、グレーティングカップラ１１を直線状
とし、クレーティング間の間隔を同一でないようにする
。この間隔を決定する事によりＺ−Ｙ平面において、グ
レーティングカップラからの出射光がある方向に集光さ
ｆる。

Ｚ−Ｘ平面においての集光は、次の様になさｎる。レー
ザダイオード１２から出射した光は、導波路レンズ１０
により平行光に近い波面をもつ光６に変換さｎ、２４波
路レンズ１０′により楕円弧状の波面をもつ光に変換さ
ｎる。変換さｎた光は、直方体のグレーティングカップ
ラにより回折さｎ１Ｚ−Ｘ平面において集光さｎる。す
なわち、導波路レンズ１０′は、Ｚ−Ｘ平面において集
光させるために、楕円弧状の波面をもつ光を直線状グレ
ーティングカップラ１１に入射させる役割をもつ。

本発明の光導波路装置において、グレーティングカップ
ラの形状を直線状にする事が可能であることから、再現
性よくグレーティングカップラが作製でき、しいては、
光導波路装置の量産性に富むことになる。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明に係わる光導波路装置の一実施例を示
す正面図及び断面図である。

本発明の光導波路装置は１次の様に作製さｎる。

（１００）面方位の８１基板１５を１１５０℃の高温ウ
ェット酸化炉に入れ１．５〜２．０μｍの熱酸化膜１４
を形成する。ウェット酸化膜は、膜形成速度及び膜の緻
密性の点で蒸着膜または一バッタ膜より好ましい。酸化
［１４の上に電子ヒーム蒸着法によりＣｏｒｎｉｎｇネ
７０５９ガラスを約１μｍ形成した。このガラス層１５
が導波層になる。

ガラス層１５の上にアンモニアガスとシランガスを導入
ガスとしたプラズマＣＶ　Ｄ　Ｓｉｘ　Ｎａ膜を形成し
、電子ビーム露光法により、直線状グレーティングカッ
プラ１１を形成した。プラズマＣ’／Ｄ法は低温で膜形
成が可能である次め使用した。高温で膜形成するとこｎ
″！で積層した膜の界面の平坦性がくずｎるからである
。グレーティングのピッチは平均的α６μｍであり、膜
厚は約３０〜５０ｎｍである。

その後に、シャドウマスクを使用し、ＺｎＳ膜を抵抗加
熱蒸着法によ膜形成し、ルネプルグレンズ１０および１
０′を形成した〇 この後に、ルネブルグレンズに近い端面を初めにイオン
ミリングにより約１〜２μｍはどエツチングし、その後
さらにＣＦ４系ガスによりプラズマエツチングをし端面
を平坦にした彼にレーザダイオートとカップリングを行
っ次。レーザダイオードは、Ｇａ　−Ａ／　−Ａｓ系の
波長７９０　ｎｍのものを使用し九６ レーザダイオートで導波光を励振し、グレーティングカ
ップラの回折光を４０倍の顕微鏡対物レンズを用い拡大
し、ＭＯＳカメラで観測した。５ｄＢ幅でのスホット径
は回折限界１．４μｍに対して２μｍであっ次。炸裂フ
”ロセスの改善により、回折限界に近つくと考える０ま
た、再現性を確認するために、１０個の光導波路装置を
試作したところ、８０％の再現性があった。

本発明の導波路装置に使用する材料は１本実施例に限定
さｎたものではなく、基板材料としてＧａＡｓ、　Ｉｎ
Ｐ、　５ｉＯｚでも使用可能であり、また導波路形レン
ズ材料としてＺｎＳ、　Ｚｎ５ｅ、　Ａｓ２５ｅｓ、　
５ｂ２Ｓｅａ、　ＧａＡ／　Ａｓ、　Ｔａ２０５等をさ
らにそｎらの化学量論的組成からすｎ−ｈ組成の材料で
も使用可能である。導波層の材料としては、５ｎＳｅ、
　ＺｎＳ、　５ｂ２Ｓｅｓ＋Ｃｄ　Ｔｅ　＋　Ｚｎ　Ｔ
ｅ　＋等とさらにそｎらの化学量論的組成からすｎた組
成の材料でも使用可能である。

導波路レンズは、ルネプルグレンズに限ったことではな
く、従来から知らｎているモードインデックスレンズ、
ジオテシックレンズ、グレーティングレンズでも使用可
能である。

〔発明の効果〕

本発明によ−ｒＬＦ！、グレーティングのパターニング
が容易になり、再現性よく光導波路装置を作製する事が
可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例としての光導波路装置
の正面図、第１図（ｂ）は同断面図、第２図は従来の光
集積ピックアップの概念図、第３図（ａ）は、集光グレ
ーティングカップラの断面図、同（ｂ）は、集光グレー
ティングカップラの正面図である。 １．１２・・・レーザダイオード、２．１５・・・導波
層％　３・・・導波光、４・・・集光グレーティングカ
ップラ、５・・・ビームスプリッタ、６．　９．　１０
．　１０’・・・導波路形レンズ、７・・・ホトディテ
クター、８・・・光ディスク、１１・・・直方体形グレ
ーティングカップラ、１３・・・基板、１４・・・バッ
ファ一層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）半導体レーザと光導波路層と該層上に設けたグレー
   ティングカップラとから成り、前記レーザから出射して
   光導波路層中を伝播する光波を前記カップラにより前記
   光導波路層外に射出するようにした光導波路装置におい
   て、前記グレーティングカップラを光波を一方方向にの
   み集束する不等間隔の直線状格子とし、かつ前記グレー
   ティングカップラの直前の前記光導波路層内に、前記グ
   レーティングカップラが集束する方向と直交する方向に
   光波を集束する薄膜レンズを設け、該薄膜レンズの集束
   点の位置を前記グレーティングカップラの集束点の位置
   と一致させることによって、前記光導波路層を射出する
   光波を前記光導波路層外の一点に集束させることを特徴
   とする光導波路装置。