JPH04181526A - 導波路型光検出装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、光ディスク用ピックアップ光学系等に用いら
れる導波路型光検出装置に関する。

従来の技術 従来における導波路型光検出装置の一例を第１５図に基
づいて説明する。基板１上にはバッファ層２を介して光
導波路３が形成されており、その端部に設けられた半導
体レーザ４より出射された光は、その光導波路３中を進
行していき、グレーティング５、グレーティングカプラ
６を順次介して、光情報記録媒体としての光磁気ディス
ク７の表面に照射され、これにより情報の記録を行う。

また、その光磁気ディスク７からの反射光は、グレーテ
ィングカプラ６により再び光導波路３内に導かれ、グレ
ーティング５により２分割されて進み、これにより左右
画側に２個ずつ設けられた光検出器８に導かれ、これに
より再生信号である光磁気信号Ｒｆや、フォーカスエラ
ー信号Ｆｏ、トラックエラー信号Ｔｒの検出を行うこと
ができる。

そして、これら横比された信号は、アンプ９を介して、
外部に送られることにより各種制御が行われる。

ここで、上述したような従来例におけるフォーカスエラ
ー信号ＦＯの一般的な検出方法としては、例えば、周知
のナイフェツジ法なる方法がある。

この方法は、第１６図に示すように、対物レンズ１０に
より集光され光ディスク面１１に照射された光が再び対
物レンズ１０を介して、集光レンズ１２により集光され
ビーム１３の一部がナイフェツジ１４によりカットされ
、受光素子１５の２分割受光面ａ、ｂに受光されること
によって、ＦＯ＝ａ−ｂの値を求めることができるもの
である。

この場合、第１６図（ｂ）に示すようにビーム１３が光
ディスク面１１に対して合焦時にある場合には、ビーム
は平行状態のままであり、この時受光面ａ、ｂでの受光
量は第１７図（ｂ）に示すようにａ＝ｂとなって等しく
なり、これによりＦＯの値は検出されない。しかし、第
１６図（ａ）に示すように合焦時よりも光ディスク面１
１が近づきビームが発散状態になると受光量は第１７図
（ａ）に示すようにａ　）　ｂとなり、また、第１６図
（ｃ）に示すように合焦時よりも光ディスク面１１が遠
ざかりビームが集光状態になると受光量は第１７図（ｃ
）に示すようにａ　（ｂとなり、これにより、ＦＯの値
が検出されフォーカス制御が行われることになる。

発明が解決しようとする課題 上述したような光ピツクアップ光学系をもつ装置の場合
、部品点数を減らし装置の小型化、集積化を図ることが
できると共に、シーク時の高速アクセスを行うことがで
きるという点で有利である。

しかし、このように半導体レーザ４から出射された光を
一旦光導波路３内に導き、グレーティングカプラ６によ
って再び外部へ光を出す方式においては、光の損失が非
常に大きくなり、これにより書込み時において十分大き
なパワーを得ることができなくなるという問題がある。

また、上述したような光ピツクアップ光学系におけるグ
レーティングカプラ６を用いて、受光素子８によりフォ
ーカスエラー信号ＦＯを検出する方式では、合焦点の近
傍では高い検出感度を必要とし、しかも、大きなフォー
カスずれに対しては（感度は低くしても）広い検出範囲
でカバーする必要があるが、これを実現する手段として
、グレーティングカプラ６の結合方向の長さの長い（す
なわち、感度の高い）ものと、その結合方向の長さの短
い（すなわち、感度は低いが、検出範囲は広い）ものを
組み合わせる必要がある。

このような要望に応えるものとして、特願平２−５８８
８６号に「光検出装置」として本出願人により出願され
ているものがある。ここでは、グレーティングカプラ６
の結合方向の長さの異なるものを組み合わせることによ
って、高感度なフォーカスエラー信号ＦＯの検出を行う
ことができることの原理的な説明を行ったが、しかし、
この場合、２種類以上のグレーティングカプラ６が一体
どのような周期、結合方向の長さのものを具体的に組合
わせて設計すれば、高感度な信号検出を行うことができ
るのかを示していない。

課題を解決するための手段 そこで、このような問題点を解決するために、請求項１
記載の発明では、基板上に光導波路が形成され、この光
導波路上に最適な垂直入射結合条件から僅かにずらした
位置にグレーティングカプラが形成され、このグレーテ
ィングカプラを挾んだ光結合方向に受光素子が設けられ
、前記グレーティングカプラから入射し前記光導波路内
に導波された導波光を前記受光素子に検出させることに
より再生信号やフォーカスエラー信号の検出を行う導波
路型光検出装置において、前記光結合方向の長さがＤｌ
　で最適垂直入射条件を満たす前記グレーティングカプ
ラの周期をＡ。とするとき、グレーティングカプラの周
期へ〇　は、少なくとも、の範囲で作製され、かつ、Ｄ
ｌ　　より小さい光結合方向の長さＤ”　（＝Ｄ、／ｍ
、ｍ＞１）のグレーティングカプラの周期Δｍは、少な
くとも、の範囲で作製される少なくとも１つのグレーテ
ィングカプラを有するようにした。

請求項２記載の発明では、基板上に光導波路が形成され
、この光導波路上に最適な垂直入射結合条件から僅かに
ずらした位置にグレーティングカプラが形成され、この
グレーティングカプラを挾んだ光結合方向に受光素子が
設けられ、前記グレーティングカプラから入射し前記光
導波路内に導波された導波光を前記受光素子に検出させ
ることにより再生信号やフォーカスエラー信号の検出を
行う導波路型光検出装置において、平行ビームが対物レ
ンズにより光ディスク面上にスポット状態で合焦してい
る際に、前記光ディスク面からの反射光が再び前記対物
レンズにより平行ビームとなって前記受光素子に照射さ
れた時のビーム半径をｈ　ｎ＋＋ａｘとし、ビーム波長
を＾とし、前記対物レンズの焦点距離をｆとし、光軸か
らの距離をｈ　（＜ｈ、ｍａｘ）とし、合焦点からの許
容ずれ量をδとするとき、前記グレーティングカプラの
結合方向の長さＤは、 の範囲で作製される少なくとも１つのグレーティングカ
プラを有するようにした。

作用 請求項１記載の発明においては、入射結合角幅をとるた
めのグレーティングカプラと、光検出感度の高いグレー
ティングカプラとの各々の周期の理想的な構成を示すこ
とができ、このことは、感度の高いグレーティングカプ
ラの最初の零クロス位置の範囲に他のグレーティングカ
プラの最初の零クロス位置を収めることができることを
意味し、これにより、ビームの垂直入射結合の時に限ら
ず検出感度の非常に優れたフォーカスエラー信号の検出
を行うことができる。

請求項２記載の発明においては、グレーティングカプラ
の結合方向の長さＤの大きさは、対物レンズの性能、焦
点検出の感度を決めるδ及び入射光の波長λて規定でき
るため、これにより本構成の光ピツクアップに使えるグ
レーティングカプラのＤの上限を決定することが可能と
なる。

実施例 まず、本発明の第一の実施例を第１図ないし第５図に基
づいて説明する。なお、具体的な数値例については後述
する。

まず、第１図〜第３ｒｇＪにおいて、レーザ光源として
の半導体レーザ１６から出射された光が光情報記録媒体
としての光ディスク１７により反射され信号検出光学系
１８内に導かれた光路上には、光導波路素子１９が配設
されている。この光導波路素子１９は、基板２０上にバ
ッファ層２１を介して光導波路２２が形成されている。

また、光ディスク１７からの反射光２３の光軸Ａからは
ずれた位置にはグレーティングカプラ２４が形成されて
おり、さらに、このグレーティングカプラ２４を挟んだ
両端部には受光素子２５が形成されている。

第３図は、その光導波路素子１９をフォーカスエラー信
号が検出できる光学系内に配設した時の様子を示すもの
である。この場合、半導体レーザ１６から出射された光
は、コリメートレンズ２６により平行化され、偏光ビー
ムスプリッタ２７を透過し、ｌ／４波長板２８を介して
、対物レンズ２９により集光されて光ディスク１７の表
面に照射され、その反射光２３は偏光ビームスプリッタ
２７により反射され信号検出光学系１８内に配設された
光導波路素子１９の表面に光ビームＢが照射される。こ
れにより、グレーティングカプラ２４を通して入射した
光は光導波路２２内を進行していき受光素子２５に検出
され、アンプ３０を介して外部に送ることによりフォー
カスエラー信号ＦＯの値を求めることができる。

上述したように、フォーカスエラー信号Ｆｏを検出する
ことによって、対物レンズ２９により集光される光ビー
ムＢの焦点が光ディスク１７面上に位置しているか否か
を調べることができることになる。すなわち、光ディス
ク１７面上で合焦となる時には光導波路素子１９へ向か
う反射光２３のビーム状態は平行となり、光ディスク１
７が合焦位置より遠い時には光導波路素子１９へ向かう
反射光２３のビーム状態は集束光ぎみとなり、逆に、光
ディスク１７が合焦位置より近い時には光導波路素子１
９へ向かう反射光２３のビーム状態は発散光ぎみとなる
。従って、このような反射光２３のビーム状態の傾きを
グレーティングカプラ２４により検出するようにすれば
よいことになる。

そこで、今、反射光２３の光導波路素子１９への入射角
θにより導波光Ｃの光量がどのように変化するかを調べ
てみる。第４図はその動作原理を示したものである。光
導波路２２上に形成されたグレーティングカプラ２４は
、結合条件として、垂直入射（θ＝０°）条件から僅か
にずらして形成しである。従って、第４図（ａ）に示す
ように、θ＝０″′において、最大光量で導波結合はし
ないが対称な構造をもつため、導波光Ｃは左右へ同一光
量だけ導波していき、第５図（ａ）に示すように左右対
称な波形が得られる。ところが、第４図（ｂ）（ｃ）に
示すように、入射角θが垂直から僅かにずれる（θ〉Ｏ
２０＜Ｏ）と、左右へ導波する導波光Ｃの光量がアンバ
ランスとなり、これにより左右で検出された光量の信号
の差をとると、第５図（ｂ）に示すような８字カーブが
求められ、θ＝Ｏ°で信号出力がＯとなる波形を得るこ
とができる。

従って、このような動作原理を用いて、反射光２３を光
導波路素子１９のグレーティングカプラ２４から入射さ
せ、これにより得られた導波光Ｃを左右の受光素子２５
に検出してその差信号をとることによって、合焦時には
グレーティングカプラ２４に垂直に入射するため、フォ
ーカスエラー信号Ｆ○はＦｏ＝Ｏとなり検出されず、一
方、合焦位置からはずれ光ディスク１７が対物レンズ２
９から遠ざかったり近づきすぎたりしたような場合には
左右の受光素子２５の出力に差が現われるため、Ｆｏ≠
０となりデフォーカス状態を検出することができること
になる。

次に、本発明の第二の実施例を第６図ないし第８図に基
づいて説明する。なお、具体例な数値例については後述
する。

上述した第一の実施例では、光導波路素子１９に形成さ
れるグレーティングカプラ２４を１個として形成したが
、ここでは、形状の異なる２個のグレーティングカプラ
を用いて形成したものである。すなわち、光導波路素子
１９には、反射光２３の光軸からはずれた位置に、結合
幅（開口）の大きいグレーティングカプラとしての第一
グレーティングカプラ３１、及び、結合幅（開口）の小
さいグレーティングカプラとしての第ニゲレーティング
カプラ３２が形成されている。以下、そのような結合幅
（以下、開口と呼ぶ）の異なるグレーティングカプラ３
１．３２を形成した理由について説明する。

第７図（ａ）に示すような結合方向に対して開口の大き
い第一グレーティング３１の場合、その結合特性は第７
図（ｂ）に示すようになり、出力信号（フォーカスエラ
ー信号）の波形３３の山の幅が非常に狭く、その狭い領
域内での出力の値が大きなものとなる。また、第８図（
ａ）に示すような開口の小さい第ニゲレーティング３２
の場合、その結合特性は第８図（ｂ）に示すようになり
、波形３４の山の幅が広がった形状となる。従って、こ
のような第一グレーティング３１と第ニゲレーティング
３２とを組合わせることにより、その結合特性は両者を
合わせもったものとなり、第６図（Ｃ）に示すような波
形３５となる。

従って、本実施例では、大小異なる開口を有する第−及
び第ニゲレーティングカプラ３１．３２を形成すること
によって、合焦点近傍のフォーカスエラー信号はその検
出感度が高く、合焦点から遠ざかったところでは、その
フォーカスエラー信号の横比感度は低くなるがその分法
範囲に渡って制御を行うことが可能となる。

なお、波形３３，３４．３５を表わすグラフにおいて、
縦軸はフォーカスエラー信号ＦＯの出力値を示し、横軸
はデフォーカス量を表わし、ｄ−ｆで示したものである
。ただし、波形ｄは対物レンズ２９と光ディスク１７ど
の間の距離を示し、ｆはその間の焦点距離を示す。また
、光導波路素子１９は、第３図に示すように、接着剤３
６を用いて偏光ビームスプリッタ２７の側面に接着する
ことができる。

次に、これまで述べてきた２つの実施例をもとに、具体
的な数値を挙げた例を順次述べる。まず、第一の具体例
について述べる。

本具体例では、基板２０上に光導波路２２が形成され、
この光導波路２２上に最適な垂直入射結合条件から僅か
にずらした位置にグレーティングカプラ２４が形成され
、このグレーティングカプラ２４を挾んだ光結合方向に
受光素子２５が設けられ、前記グレーティングカプラ２
４から入射し前記光導波路２２内に導波された導波光を
前記受光素子２５に検出させることにより再生信号やフ
オーカスエラー信号の検出を行う導波路型光検出装置に
おいて、前記光結合方向の長さがＤｌ　で最適垂直入射
条件を満たす前記グレーティングカプラ２４の周期をΛ
０とするとき、そのグレーティングカプラ２４の周期Ａ
１は、少なくとも、の範囲で作製され、かつ、Ｄｌ　　
より小さい光結合方向の長さＤ　”　（＝　Ｄ　、　／
　ｍ　、　ｍ　＞　１　）のグレーティングカプラ２４
の周期Ａｍは、少なくとも、・・・（２） の範囲で作製される少なくとも１つのグレーティングカ
プラ２４を有するものである。以下、このような（１）
、（２）式のように設定した理由について述べる。

第１３図（ａ）は、同一の結合方向の長さをもつグレー
ティングカプラであり、周期が、Ａ＋、Ａ±。、Ａ−の
３種類の結合光量と入射角θｌの関係を示したものであ
る。結合光量か最初に零になる入射角θｉで、すぐ隣の
グレーティングカプラの光量のピークがくるようにした
とき、これら３つの周期は、結合方向の長さＤを用いる
と、の間係がある。すなわち、この場合、グレーティン
グの結合方向の長さＤ当りの周期数は、１つずつ異なる
ようになっている。

次に、結合方向の長さが、Ｄ＋、Ｄ±９．Ｄ−となって
いる場合の結合する入射角幅を示す。入射角幅２Δθｉ
は、垂直入射のとき（すなわち、λ／Ｎ＝Ｄ／ｎ、ｎは
グレーティングカプラの周期数）、 λ ２Δθ１＝ｓｉｎ−”（−）　　　　・・（４）ハ であることから、Ｄの値が大きいほど、はぼ反比例して
Δθｉが決まることになる。従って、Ｄ＋〉Ｄ±。〉Ｄ
−とすれば、△θｌは第１３図（ｂ）のようになる。

これまで述べてきたような知識を利用すれば、第１３図
（ｇ）（’ｈ）のようになる条件は容易に求まり、結合
方向の長さの大きい方をり１、周期をＡ１　　とすると
き、小さい方をＤ　、　ｍ　＝　ｐ　、　７ｍ、　ｍ〉
ｌとすれば、まず、第１３図（ｇ）については、・・・
（５） となる。

また、第１３図（ｈ）については、 ・・・（６） となる。

この時、もし、（ｇ）、（ｈ）のグレーティングカプラ
Δ２が、Ａ１　に対して右側（入射角θ１が大きい方）
になった場合、（ｇ）に対しては、Ａ、　＝□　　　　
・・・（７） −−　（ｍ＋　１　） （ｈ）に対しては、 Ａ、　＝□　　　　・・・（８） −−（ｍ−１） となる。

ここで、第１３図（ｃ）のような配置をする場合、ｍ、
　）　ｍ、　）　１として、第９図（ａ）（ｂ）に相当
し、その周期は、 Ａ１ Ａ、　＝□　　　　・・・（１０） −　十（ｍ、　−１） となる。なお、第１０図（ａ）は第９図（ａ）の波形３
７を示し、第１０図（ｂ）は第９図（ａ）の波形３８を
示す。また、第１１図は第９図（Ｃ）の波形３９を示す
。さらに、第１２図（ａ）は第９図（ｃ）の波形４０を
示し、第１２図（ｂ）は第９図（ｄ）の波形４１を示す
。

また、第１３図（Ｃ）とは反対に右ヘシフトするときに
は、第９図（ｃ）（ｄ）に相当し、Ａ、　＝□　　　　
・・・（１１） −−　（ｍ、　−１） Ａ１ ハ。

となる。

また、垂直入射条件を満たす周期Ａ。に対し、Ａ１　は
、Δ。＞Ａ、のときは、 Ｄ。

となり、Δ。＜Ａ、のときは、 Ａ。くＡ１く□　　・・・（１４） □−１ となっていなければならない。たたし、（１３）式は第
９図（ａＨｂ）の場合とし、（１４）式は第９図（ｃ）
（ｄ、）の場合とする。

このように設定することにより、Ａ１　のグレーティン
グカプラの結合特性の裾は垂直入射θ１＝Ｏのときを挾
んで左右対称に結合し、これにより前述した２つの実施
例（第１図、第６図参照）中で受光素子２５に検出され
る際に示した垂直入射の場合における信号検出を行うこ
とができる。

従って、第１３図（ｄ）に示すように、Ａ１のグレーテ
ィングの結合光量を１番高くし、Ａ１、八つに従って小
さな結合光量になるようにすれば、垂直入射付近の感度
は高く、垂直入射θ１；ｏから離れるに従って感度は低
くなるものの、広い範囲に渡ってフォーカスエラー信号
の検出を行うことができる。

その第１３図（ｄ）は、滑らかに光量が減ることを重視
しているが、広い入射角幅をもつ方のグレーティングカ
プラによる光量が十分とれるときは、第１３図（ｅ）に
示すように、２種類のグレーティングを用いて行っても
よい。

また、第１３図（Ｃ）に示すように、一方の結合光量が
零になる入射角を一致させるのは、垂直入射付近の検出
感度を十分にとれるようにするためであったが、検出感
度に特に配慮する必要のないときは、第１３図（ｆ）に
示すように、必ずしも結合特性のピーク値に一番近い零
の位置を揃える必要はない。すなわち、 Ｄ。

□＋１ Ｄつ □くＡ８＜Ａ。　　・・・（１５ｂ） −４　＋　　１ Ｄ。

（Ａ、　＜Δ。　　・・・（１５ｃ） □＋１ Ａ。

または。

□−１ □−１ Δ。

となる範囲で振ってもよい。なお、（１３）弐Ｇま第９
図（ａ）（ｂ）の場合とし、（１４）弐〇ま第９図（ｃ
ｏｄ）の場合とする。

これら（１５ａ）〜（１６ｃ）の範囲で振る際も、なる
べく各グレーティングは、垂直入射条イ牛から離れるよ
うに周期を決めることが望ましい。

また、第１３図（ｉ）も第１３図（ｆ）の場合と同様で
ある。

第９図は、このようにして構成したグレーティングカプ
ラ群の特性を示したものであり、焦点付近で、第１４図
（ａＨｂ）に示したような場合に比べ、フォーカス制御
に必要な合焦付近の高い感度と、広域的な引込みができ
る特性とを兼ね備えているのがわかる。

次に、本発明の第二の具体例について述べる。

本具体例では、基板２０上に光導波路２２が形成され、
この光導波路２２上に最適な垂直入射結合条件から僅か
にずらした位置にグレーティングカプラ２４が形成され
、このグレーティングカプラ２４を挾んだ光結合方向に
受光素子２５が設けられ、前記グレーティングカプラ２
４から入射し前記光導波路２２内に導波された導波光を
前記受光素子２５に検出させることにより再生信号やフ
ォーカスエラー信号の検出を行う導波路型光検出装置に
おいて、平行ビームが対物レンズ２９により光ディスク
面１７ａ上にスポット状態で合焦している際に、前記光
ディスク面１７ａからの反射光が再び前記対物レンズ２
９により平行ビームとなって前記受光素子２５に照射さ
れた時のビーム半径をｈ　ｗａｘとし、ビーム波長をλ
とし、前記対物レンズの焦点距離をｆとし、光軸からの
距離をｈ（＜ｈｍａｘ）とし、合焦点からの許容ずれ量
をδとするとき、前記グレーティングカプラの結合方向
の長さＤは、 の範囲で作製される少なくとも１つのグレーティングカ
プラを有するようにしたものである。

以下、この（１７）式に示すような値に設定した理由に
ついて述べる。ここでは、具体的な構成例と光ピッグア
ップとして適用できる範囲を示していくことにする。

まず、光ピツクアップの対物レンズを通して戻ってきた
光の焦点ずれ量Δδに対するビーム周辺の平行度からの
角度ずれ量θｉをｈと、焦点距離ｆとで表してみると、 ｔ“ となる。

一方、グレーティングカプラの結合方向長さＤと、最適
結合角から入射光量の最初の極小になるところ（理論上
は、光量がＯとなる）までの角度＝結合幅をΔθｉとす
ると垂直入射結合条件の近傍では、 λ θｉ＝２Δθｉ＃□　・・・（１９） となり、（１８）式の角度まで入射光が変化しても、（
１９）式のΔθｉの方が大きければ、グレーティングカ
プラは、光導波路へ光を結合することができることから
、グレーティングカプラの結方向長さＤは、次式の範囲
になければならない。

この（２０）式において、λ＝０．７８μｍ、ｆ＝２ｍ
ｍ％ｈ＝０．５ｍｍの焦点ずれδ＝１０μｍとすると、
グレーティングカプラの結合方向長さＤは、およそＤ（
３００μｍとなっていなければならない。

このＤの値は大きいほどフォーカスエラー信号の検出感
度を向上させることができるが、検出範囲を示すδをそ
れに伴って小さくしなければならなくなるため、バラン
スを考えなければならない。

ビーム内のグレーティングカプラの占める面積を増やす
ためには、ビーム径ｈ　ｍａｘに対してＤを大きくする
必要がある。このだめの一つの手段として、λを小さく
するのが効果的である。

本具体例における受光素子２５の実装時には、平行ビー
ムの光軸に垂直に設置しなければならないが、この装着
時のアライメント精度をラフにする手段として、ビーム
半径ｈ　ｗａｘ及びｆを小さくすることが有効である。

二のようにすることによって、同じ焦点ずれ量δに対し
、Ｄはｈ　ｍａｘに対して同じ比率で決まり、小さいＤ
に対して入射角の許容範囲は広がり、この時δに対する
感度はほぼ同じである。

このことに鑑みて、これらの構成で適切なビーム径の範
囲は、ＮＡ＝０．４５　（ｆ＝２ｈｍａｘ　）のとき、
およそ、 ０．６ｍｍ（ｈｍａｘ（１，４ｍｍ　　　−＝（２１）
となるべきである。

この場合、下限の０．６ｍｍの値は、光ディスクの保護
膜厚からきていて、その膜厚は周知の１．２ｍｍであり
、対物レンズのワーキングデイスタンス（ＷＤ）がとれ
るようにするためには、少なくとも、ｆ）１．２ｍｍで
なければならないことによる。もちろん、波長を短くし
、同じ集光ビームスポットが得られるならば、ｆ＝ｋｈ
ｍａｘとしたときのｋの値がＮＡ＝０．４５のときのに
＃２より小さくでき、ｈ　ｍａｘも若干小さくできる。

また、上限の１．４ｍｍの値は、δ＝±１０μｍの合焦
時からはずれたときの再外殻光線のグレーティングカプ
ラの入射角がＯ，ｌｄｅｇ程度になることによりとった
ものである。この時、受光素子のアライメント精度が、
良くても０．０１ｄｅｇ程度であることによる。アライ
メント誤差が多少あっても安定に信号検出できるために
は、最低でも二の０．Ｏｌｄｅｇの１０倍位のグレーテ
ィングカプラを作製する位置は、このｈ　ｍａｘより小
さいｈ（（ｈｍａｘ）の位置に作るため、このｈ　ｍａ
ｘを（２０）式に適用して得たＤのグレーティングカプ
ラをｈ（ｈｍａｘの位置に配置すれば、フォーカスエラ
ー信号等の検出される信号の安定性、ｈの大きさに反比
例して改善されることになる。

発明の効果 請求項１記載の発明は、基板上に光導波路が形成され、
この光導波路上に最適な垂直入射結合条件から僅かにず
らした位置にグレーティングカプラが形成され、このグ
レーティングカプラを挾んだ光結合方向に受光素子が設
けられ、前記グレーティングカプラから入射し前記光導
波路内に導波された導波光を前記受光素子に検出させる
ことにより再生信号やフォーカスエラー信号の検出を行
う導波路型光検出装置において、前記光結合方向の長さ
がＤｌ　で最適垂直入射条件を満たす前記グレーティン
グカプラの周期をΛ０とするとき、グレーティングカプ
ラの周期Ａ１は、少なくとも、の範囲で作製され、かつ
、Ｄ、　　より小さい光結合方向の長さＤ”　（＝Ｄ、
／ｍ、ｒｎ）１）のグレーティングカプラの周期Ａｍは
、少なくとも、の範囲で作製される少なくとも１つのグ
レーティングカプラを有するようにしたので、入射結合
角幅をとるためのグレーティングカプラと、光検出感度
の高いグレーティングカプラとの各々の周期の理想的な
構成を示すことができ、このことは感度の高いグレーテ
ィングカプラの最初の零クロス位置の範囲に他のグレー
ティングカプラの最初の零クロス位置を収めることがで
きることを意味するものであり、これにより、ビームの
垂直入射結合の時に限らず、検出感度の非常に優れたフ
ォーカスエラー信号の検出を行うことが可能となるもの
である。

請求項２記載の発明は、基板上に光導波路が形成され、
この光導波路上に最適な垂直入射結合条件から僅かにず
らした位置にグレーテイングカプラが形成され、このグ
レーティングカプラを挾んだ光結合方向に受光素子が設
けられ、前記グレーティングカプラから入射し前記光導
波路内に導波された導波光を前記受光素子に検出させる
ことにより再生信号やフォーカスエラー信号の検出を行
う導波路型光検出装置において、平行ビームが対物レン
ズにより光ディスク面上にスポット状態で合焦している
際に、前記光ディスク面からの反射光が再び前記対物レ
ンズにより平行ビームとなって前記受光素子に照射され
た時のビーム半径をｈ　ｍａｘとし、ビーム波長をλと
し、前記対物レンズの焦点距離をｆとし、光軸からの距
離をｈ　（＜ｈｍａｘ）とし、合焦点からの許容ずれ量
をδとするとき、前記グレーティングカプラの結合方向
の長さＤは、 の範囲で作製される少なくとも１つのグレーティングカ
プラを有するようにしたので、グレーティングカプラの
結合方向の長さＤの大きさは、対物レンズの性能、焦点
検出の感度を決めるδ及び入射光の波長λで規定できる
ため、これにより本構成の光ピツクアップに使えるグレ
ーティングカプラのＤの上限を決定することができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例を示す光導波路素子の正
面図、第２図はその側面図、第３図は他の光学系を含め
て示す構成図、第４図は光導波路素子に入射する光の入
射角の条件により導波光の光量が変化する様子を示す説
明図、第５図は光導波路内に導波される導波光の様子を
示す波形図、第６図（ａ）は本発明の第二の実施例を示
す構成図、第６図（ｂ）はその光導波路内に導波される
導波光の様子を示す波形図、第７図及び第８図はそのグ
レーティングカプラを作製するための説明図、第９図は
グレーティングカプラ群の特性を示す特性図、第１Ｏ図
は第９図（ａ）の導波光の結合方向を示す側面図、第１
１図は第９図（ｂ）の導波光の結合方向を示す側面図、
第１２図は第９図（ｃ）の導波光の結合方向を示す側面
図、第１３図は結合光量と入射角との関係を示す波形図
、第１４図は第９図と対比されるグレーディングカプラ
の特性を示す特性図、第１５図は従来例を示す構成図、
第１６図はナイフェツジ法によりフォーカスエラー信号
を検出する原理を示す説明図、第１７図はその受光素子
に検出されるビーム状態を示す正面図である。 ２０・・・基板、２２・・・光導波路、２４・・・グレ
ーティングカプラ、２５・・・受光素子、３１．．３２
・・・グレーティングカプラ 出　願　人　　　　株式会社　リ　コ　−、￥）ＬＬ　
図 （ａ）　　　　　　　　（ｂ）（ｃ） 、％５図 （Ｃ）　　　　　　　　　　　　　（ａ）、：％１３図
（沖Ｚ） ／１ＩＡｚｋ柱早

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に光導波路が形成され、この光導波路上に最
   適な垂直入射結合条件から僅かにずらした位置にグレー
   ティングカプラが形成され、このグレーティングカプラ
   を挾んだ光結合方向に受光素子が設けられ、前記グレー
   テイングカプラから入射し前記光導波路内に導波された
   導波光を前記受光素子に検出させることにより再生信号
   やフォーカスエラー信号の検出を行う導波路型光検出装
   置において、前記光結合方向の長さがＤ＿１で最適垂直
   入射条件を満たす前記グレーテイングカプラの周期をΛ
   ＿０とするとき、そのグレーテイングカプラの周期Λ＿
   １は、少なくとも、 〔Ｄ＿１／（Ｄ＿１／Λ＿０＋１）〕＜Λ＿１＜〔Ｄ＿
   １／（Ｄ＿１／Λ＿２−１）〕の範囲で作製され、かつ
   、Ｄ＿１より小さい光結合方向の長さＤ＾ｍ（＝Ｄ＿１
   ／ｍ、ｍ＞ｌ）のグレーテイングカプラの周期Λ＾ｍは
   、少なくとも、｛Ｄ＿１／〔Ｄ＿１／Λ＿０＋（ｍ＋ｌ
   ）〕｝＜Λ＾ｍ＜｛Ｄ＿２／〔Ｄ＿１／Λ＿０−（ｍ＋
   ｌ）〕｝の範囲で作製される少なくとも１つのグレーテ
   ィングカプラを有することを特徴とする導波路型光検出
   装置。 ２、基板上に光導波路が形成され、この光導波路上に最
   適な垂直入射結合条件から僅かにずらした位置にグレー
   ティングカプラが形成され、このグレーティングカプラ
   を挾んだ光結合方向に受光素子が設けられ、前記グレー
   テイングカプラから入射し前記光導波路内に導波された
   導波光を前記受光素子に検出させることにより再生信号
   やフォーカスエラー信号の検出を行う導波路型光検出装
   置において、平行ビームが対物レンズにより光ディスク
   面上にスポット状態で合焦している際に、前記光ディス
   ク面からの反射光が再び前記対物レンズにより平行ビー
   ムとなって前記受光素子に照射された時のビーム半径を
   ｈｍａｘとし、ビーム波長をλとし、前記対物レンズの
   焦点距離をｆとし、光軸からの距離をｈ（＜ｈｍａｘ）
   とし、合焦点からの許容ずれ量をδとするとき、前記グ
   レーティングカプラの結合方向の長さＤは、 Ｄ＜〔（λｆ＾２）／（２｜δ｜ｈ）〕 の範囲で作製される少なくとも１つのグレーティングカ
   プラを有することを特徴とする導波路型光検出装置。