JPS63163409A - 光集積回路 - Google Patents
光集積回路Info
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- JPS63163409A JPS63163409A JP61312025A JP31202586A JPS63163409A JP S63163409 A JPS63163409 A JP S63163409A JP 61312025 A JP61312025 A JP 61312025A JP 31202586 A JP31202586 A JP 31202586A JP S63163409 A JPS63163409 A JP S63163409A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光ディスク等の光記録媒体に記録された情報
の読み出し等を行うだめの光ピツクアップ、或は、光を
応用したセンサ等に用いる光集積回路に関するものであ
シ、特に、レーザ光線を光３ ′＼−／ 導波層に導き、グレーティングカプラによシ空間の特定
方向に光を放射し得る機能を有する光集積回路に関する
ものである。
の読み出し等を行うだめの光ピツクアップ、或は、光を
応用したセンサ等に用いる光集積回路に関するものであ
シ、特に、レーザ光線を光３ ′＼−／ 導波層に導き、グレーティングカプラによシ空間の特定
方向に光を放射し得る機能を有する光集積回路に関する
ものである。
従来の技術
近年、光ディスクやコンパクトディスク等に代表される
様な光情報記録や光を用いた計測、制御の重要性が高ま
り、半導体レーザを用いた光ピツクアップや光センサの
需要が増加し、光学素子の小型化、軽量化、高性能化更
には量産性の向上が期待されている。
様な光情報記録や光を用いた計測、制御の重要性が高ま
り、半導体レーザを用いた光ピツクアップや光センサの
需要が増加し、光学素子の小型化、軽量化、高性能化更
には量産性の向上が期待されている。
光ピツクアップの小型化を実現するために、Ｓｉ基板上
に、光導波層、グレーティングカプラ、受光素子等の集
積化された集積化ピックアップが提案されている。（参
考文献、裏ら、電子通信学会論文誌、 Ｖｏｌ ■ｅａ
−Ｃ，８０３，’ ８５ ）第４図に、提案された集積
化光ピツクアップの概略図を示す。
に、光導波層、グレーティングカプラ、受光素子等の集
積化された集積化ピックアップが提案されている。（参
考文献、裏ら、電子通信学会論文誌、 Ｖｏｌ ■ｅａ
−Ｃ，８０３，’ ８５ ）第４図に、提案された集積
化光ピツクアップの概略図を示す。
Ｓｉ基板１１上に形成された誘電体光導波路１２を半導
体レーザ１３から出射した光が伝搬し、フォーカシング
グレーティングカプラ１４によシ、゛集光性の光ビーム
が外部空間に放射され、光ディスク１６に照射される。
体レーザ１３から出射した光が伝搬し、フォーカシング
グレーティングカプラ１４によシ、゛集光性の光ビーム
が外部空間に放射され、光ディスク１６に照射される。
そして、ディスクの表面で反射された光は、グレーティ
ングフォーカシングカプラ１４に戻り、再度光導波路を
光源方向に伝搬する。そして光導波路表面に設置された
フォーカシングビームスプリソタ１６によシ二つの集光
性の伝搬光に変化され、二対の受光素子１７に集光され
、光ディスクに記録された情報が読み出される。
ングフォーカシングカプラ１４に戻り、再度光導波路を
光源方向に伝搬する。そして光導波路表面に設置された
フォーカシングビームスプリソタ１６によシ二つの集光
性の伝搬光に変化され、二対の受光素子１７に集光され
、光ディスクに記録された情報が読み出される。
発明が解決しようとする問題点
この集積化光ピツクアップは、素子の小型化。
軽量化等に大きな効果を有しているが、フォーカシング
グレーティングカプラの収差が非常に大きく、半導体レ
ーザと薄膜導波路の結合位置のわずかな変化によシ、フ
ォーカシングのスポット位置やスポット形状が犬きく変
化するという欠点があるのみならず、結合位置がわずか
でもずれた場合、スポット径を回折限界で決定される径
に近い値にまでしぼる事が出来ず、高密度な情報の読み
出しや、書き込みが出来ないという問題点を有していた
。
グレーティングカプラの収差が非常に大きく、半導体レ
ーザと薄膜導波路の結合位置のわずかな変化によシ、フ
ォーカシングのスポット位置やスポット形状が犬きく変
化するという欠点があるのみならず、結合位置がわずか
でもずれた場合、スポット径を回折限界で決定される径
に近い値にまでしぼる事が出来ず、高密度な情報の読み
出しや、書き込みが出来ないという問題点を有していた
。
５ヘ−ヅ
この場合、半導体レーザと薄膜導波路の結合位置精度は
、導波路の設置された基板の壁間精度、及びマウント時
の位置精度で決定され、実質的には数十〜数百μｍの誤
差を伴うために、満足できる素子性能を得る事は困難で
あシ、また素子製造上の歩どまシが悪かった。
、導波路の設置された基板の壁間精度、及びマウント時
の位置精度で決定され、実質的には数十〜数百μｍの誤
差を伴うために、満足できる素子性能を得る事は困難で
あシ、また素子製造上の歩どまシが悪かった。
本発明は、上記の様な問題点を克服し、再現性の良い高
性能な光集積回路を提供するものである。
性能な光集積回路を提供するものである。
問題点を解決するための手段
本発明は、レーザ光が伝搬するだめの二次元光導波層及
びとの光導波層を伝搬する光を外部空間に放射させるた
めの、この二次元導波層上に形成されたグレーティング
カプラを含む光素子が基板上に集積された光集積回路に
おいて、レーザ光が前記二次元光導波層に、前記基板に
集積化された三次元導波路を介して導入され、伝搬され
る事を特徴とする光集積回路である。
びとの光導波層を伝搬する光を外部空間に放射させるた
めの、この二次元導波層上に形成されたグレーティング
カプラを含む光素子が基板上に集積された光集積回路に
おいて、レーザ光が前記二次元光導波層に、前記基板に
集積化された三次元導波路を介して導入され、伝搬され
る事を特徴とする光集積回路である。
作 用
本発明によれば、三次元導波路を基板に一体形成してお
り、グレーティングカプラと三次元導波６ページ 路の距離を正確に制度良く形成することが可能となシ、
半導体レーザからの放射光は再現性良く回折限界に近い
集光スポットを得ることが可能となるＯ 実施例 本発明の第１の実施例の光集積回路の概略図を第１図に
示す。本実施例は集積化光ピツクアップの概要を示して
いる。Ｓｔ基板１の上に、５１０２の光クラッド層２及
び厚さ約１７００Ａの光導波層３が設けられ、外部の空
気をクラッドとする二次元導波路が形成されている。
り、グレーティングカプラと三次元導波６ページ 路の距離を正確に制度良く形成することが可能となシ、
半導体レーザからの放射光は再現性良く回折限界に近い
集光スポットを得ることが可能となるＯ 実施例 本発明の第１の実施例の光集積回路の概略図を第１図に
示す。本実施例は集積化光ピツクアップの概要を示して
いる。Ｓｔ基板１の上に、５１０２の光クラッド層２及
び厚さ約１７００Ａの光導波層３が設けられ、外部の空
気をクラッドとする二次元導波路が形成されている。
半導体レーザ４との光結合部には、幅約１μｍ。
厚さ０．５μｍの３１０２装荷層５が設けられ、この領
域では、装荷層５がクラッドとなっている。装荷層５は
周辺部の空気に比較してその屈折率が高く、その結果、
横方向の光のとじこめが行われ、シングルモードの三次
元導波路が形成される。従って、半導体レーザから出射
した光は、この三次元導波路を伝搬し、三次元導波路の
終端に達した光は、前記の二次元導波路へ円柱波として
発散しつつ伝７ベー／ 搬していく。そして、前記終端から一定の距離を保って
、回折格子状にＳ １０２が設置され、グレーティング
フォーカシングカプラ６が形成されている。このグレー
ティングフォーカシングカプラ６によシ、二次元導波層
３を伝搬する光は空間に放出され、空間の一点７に集光
される。
域では、装荷層５がクラッドとなっている。装荷層５は
周辺部の空気に比較してその屈折率が高く、その結果、
横方向の光のとじこめが行われ、シングルモードの三次
元導波路が形成される。従って、半導体レーザから出射
した光は、この三次元導波路を伝搬し、三次元導波路の
終端に達した光は、前記の二次元導波路へ円柱波として
発散しつつ伝７ベー／ 搬していく。そして、前記終端から一定の距離を保って
、回折格子状にＳ １０２が設置され、グレーティング
フォーカシングカプラ６が形成されている。このグレー
ティングフォーカシングカプラ６によシ、二次元導波層
３を伝搬する光は空間に放出され、空間の一点７に集光
される。
本実施例においては、波長及び光導波路の実効屈折率が
一定ならば、レーザと光導波路との結合位置関係に多少
の変動があったとしても、放射光の強度には影響を与え
るものの、フォーカシンググレーティングカプラ６によ
る集光スポット径。
一定ならば、レーザと光導波路との結合位置関係に多少
の変動があったとしても、放射光の強度には影響を与え
るものの、フォーカシンググレーティングカプラ６によ
る集光スポット径。
形状、及びスポット位置は、グレーティングカプラ６の
形状と、グレーティングカプラ６と三次元導波路３の終
端との距離（１３）によシ完全に決定される。この精度
はリソグラフィーの精度で決定されるので、数μｍ以下
に制御する事が容易であシ、従来の様に、骨間等の精度
に比較して極めて優れている。従って本発明においては
、集光特性の性能が、基板の骨間や結合によって左右さ
れる事なく、再現性良く回折限界に近い集光スポ・ノド
を得る事が出来る。またこの場合、基板の骨間、又は切
断は三次元導波路の途上であればよく、特に精度は必要
としない。
形状と、グレーティングカプラ６と三次元導波路３の終
端との距離（１３）によシ完全に決定される。この精度
はリソグラフィーの精度で決定されるので、数μｍ以下
に制御する事が容易であシ、従来の様に、骨間等の精度
に比較して極めて優れている。従って本発明においては
、集光特性の性能が、基板の骨間や結合によって左右さ
れる事なく、再現性良く回折限界に近い集光スポ・ノド
を得る事が出来る。またこの場合、基板の骨間、又は切
断は三次元導波路の途上であればよく、特に精度は必要
としない。
第１の実施例においては、フォーカシンググレーティン
グカプラを用いた集積化光ピツクアップの例を示した。
グカプラを用いた集積化光ピツクアップの例を示した。
ところが実用的には、平行ビームが必要な場合が多く、
これらの場合には、グレーティングカプラとして、同心
円状のグレーティングを二次元導波層上に形成すれば良
く、またこの時、その中心は三次元導波路と二次元導波
層の境界点近傍に設定されていればよい。
これらの場合には、グレーティングカプラとして、同心
円状のグレーティングを二次元導波層上に形成すれば良
く、またこの時、その中心は三次元導波路と二次元導波
層の境界点近傍に設定されていればよい。
この場合の実施例を第２図に示す。
２１はＳｉ基板、２２はＳ １０２クラツド層、２３は
ＳｉＮ光導波層、２４は半導体レーザ、２５はＳ １０
２装荷層、２６はグレーティングカプラである。レーザ
２４から放射されるレーザ光は、装荷層２５で形成され
た三次元光導波層を伝搬し、二次元光導波層２３を伝搬
し、そして、グレーティングカプラ２６を介して、基板
の外部の一方向に平行ビームとして出射される。
ＳｉＮ光導波層、２４は半導体レーザ、２５はＳ １０
２装荷層、２６はグレーティングカプラである。レーザ
２４から放射されるレーザ光は、装荷層２５で形成され
た三次元光導波層を伝搬し、二次元光導波層２３を伝搬
し、そして、グレーティングカプラ２６を介して、基板
の外部の一方向に平行ビームとして出射される。
９ベ−ノ
この実施例における光集積回路は、光応用センサ等に有
用であるのみならず、平行ビームを外部レンズで焦る事
により、光ピツクアップ等にも適用できる。
用であるのみならず、平行ビームを外部レンズで焦る事
により、光ピツクアップ等にも適用できる。
また第２の実施例においてはグレーティングの形状が同
心円状である事から、ホログラフィック露光によシ容易
に実現できるという利点もある。
心円状である事から、ホログラフィック露光によシ容易
に実現できるという利点もある。
本発明における実施例１及び２においては装荷型の三次
元導波路を用いたが、リブ型、埋め込み型等いかなる構
造であってもさしつかえない。また実施例１及び２では
、空気クラッドの二次元導波路を用いた場合を示したが
、二次元導波路の上部クラッド層が、三次元導波路の装
荷部と同一膜厚かつ同一材料で構成されていてもよい。
元導波路を用いたが、リブ型、埋め込み型等いかなる構
造であってもさしつかえない。また実施例１及び２では
、空気クラッドの二次元導波路を用いた場合を示したが
、二次元導波路の上部クラッド層が、三次元導波路の装
荷部と同一膜厚かつ同一材料で構成されていてもよい。
この場合の実施例を第３図に示す。
３１はＳｉ基板、３２はＳ １０２クランド層、３３は
ＳｉＮコア層、３４はＳ １０２クラツド層である。
ＳｉＮコア層、３４はＳ １０２クラツド層である。
半導体レーザ３５よシ発する光が、三次元光導波路部３
６を伝搬し、二次元導波路部３７に達する事により、円
柱波として二次元導波路を伝搬する。
６を伝搬し、二次元導波路部３７に達する事により、円
柱波として二次元導波路を伝搬する。
１０ベージ
そして、フォーカシンググレーティングカプラ３８によ
多空間に放出され、特定の集光点３９に集光される。
多空間に放出され、特定の集光点３９に集光される。
また、基板としてＳｉ基板を用いたが、必ずしも限定さ
れるものではなく、ＧａＡｓ、 ＩｎＰ等の半導体基板
、Ｌ ｘＮｂＯｓ等の誘電体基板或はガラス基板等を用
いる事も可能である。また導波層として、５ｉｎ２．
ＳｉＮを用いたが、半導体層やイオン交換層、不純物拡
散層或は誘電体層を用いる事も可能である。
れるものではなく、ＧａＡｓ、 ＩｎＰ等の半導体基板
、Ｌ ｘＮｂＯｓ等の誘電体基板或はガラス基板等を用
いる事も可能である。また導波層として、５ｉｎ２．
ＳｉＮを用いたが、半導体層やイオン交換層、不純物拡
散層或は誘電体層を用いる事も可能である。
発明の効果
本発明は、レーザと結合し、光導波層とグレーティング
カプラを含む光集積回路の高性能化及び作製上の再現性
、量産性の向上を実現し得るものであり、極めて大きな
効果を有している。
カプラを含む光集積回路の高性能化及び作製上の再現性
、量産性の向上を実現し得るものであり、極めて大きな
効果を有している。
第１図は本発明の光集積回路の一実施例の概略斜視図、
第２図は本発明の光集積回路の他の実施例の概略斜視図
、第３図は本発明の光集積回路のさらに他の実施例の概
略斜視図、第４図は提案さ１１ ベー／′ れている集積化光ピツクアップの概略斜視図である。 １・・・・・・Ｓｉ基板、２・・・・・・Ｓ １０２ク
ラツド層、３・・・・・・光導波層、４・・・・・・半
導体レーザ、５・・・・・・５ｉ０２装荷層、６・・・
・・・グレーティングカプラ、７・・・・・・集光スポ
ット。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／
−−−Ｓｉ甚我 ２１−某 粗 ２２− ブラッド局 ２３−ｘｔ Ｉ １層 ２４− 半導体レーデ ２５− 装荷層 氾〜 グレーティングカプラ 第２図 １−５ｔ ３２−・−５ｊ０２ ３３− ５ｊＮ ３４−５ｉＯ２ ３５−ｔ−。 お−グレーティングカプラ 第３図 ３り
第２図は本発明の光集積回路の他の実施例の概略斜視図
、第３図は本発明の光集積回路のさらに他の実施例の概
略斜視図、第４図は提案さ１１ ベー／′ れている集積化光ピツクアップの概略斜視図である。 １・・・・・・Ｓｉ基板、２・・・・・・Ｓ １０２ク
ラツド層、３・・・・・・光導波層、４・・・・・・半
導体レーザ、５・・・・・・５ｉ０２装荷層、６・・・
・・・グレーティングカプラ、７・・・・・・集光スポ
ット。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／
−−−Ｓｉ甚我 ２１−某 粗 ２２− ブラッド局 ２３−ｘｔ Ｉ １層 ２４− 半導体レーデ ２５− 装荷層 氾〜 グレーティングカプラ 第２図 １−５ｔ ３２−・−５ｊ０２ ３３− ５ｊＮ ３４−５ｉＯ２ ３５−ｔ−。 お−グレーティングカプラ 第３図 ３り
Claims (6)
- （１）レーザ光が伝搬するための三次元光導波路及び二
次元光導波路、前記二次元光導波路を伝搬する光を外部
空間の一方向に放射もしくは集光させるための、前記二
次元導波路上に形成されたグレーティングカプラを含む
光素子が基板上に集積され、前記レーザ光が前記二次元
光導波路に前記三次元光導波路を介して導入されるよう
に構成してなる光集積回路。 - （２）三次元導波路が、シングルモードを導波する特許
請求の範囲第１項記載の光集積回路。 - （３）グレーティングカプラが、三次元光導波路を介し
て二次元光導波路を伝搬する光を外部空間の一点に集光
させるフォーカシンググレーティングカプラである特許
請求の範囲第１項記載の光集積回路。 - （４）グレーティングカプラの形状が同心円状であり、
しかもその中心が、三次元光導波路と二次元光導波路の
境界点近傍にあり、前記三次元導波路に入射し、二次元
導波路を伝搬する光が、空間の一定方向にコリメート光
として放射される特許請求の範囲第１項または第２項記
載の光集積回路。 - （５）三次元光導波路が、装荷又はリブ型構成を有し、
かつ二次元光導波路が空気クラッドを有する二次元光導
波路である特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに
記載の光集積回路。 - （６）三次元光導波路が装荷又はリブ型構成を有しかつ
二次元光導波路の光導波層の上部クラッド層が前記三次
元光導波路の装荷部と同一膜厚かつ同一材料で構成され
ている特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載
の光集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61312025A JPS63163409A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 光集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61312025A JPS63163409A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 光集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63163409A true JPS63163409A (ja) | 1988-07-06 |
Family
ID=18024312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61312025A Pending JPS63163409A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 光集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63163409A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100480786B1 (ko) * | 2002-09-02 | 2005-04-07 | 삼성전자주식회사 | 커플러를 가지는 집적형 광 헤드 |
| KR100584703B1 (ko) | 2003-12-26 | 2006-05-30 | 한국전자통신연구원 | 평면 격자렌즈 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4841754A (ja) * | 1971-09-21 | 1973-06-18 | ||
| JPS61221706A (ja) * | 1985-03-27 | 1986-10-02 | Nec Corp | 平面光回路 |
| JPS61254910A (ja) * | 1985-05-07 | 1986-11-12 | Mitsubishi Electric Corp | 光情報処理装置 |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP61312025A patent/JPS63163409A/ja active Pending
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