JPH0430341A - 光集積回路 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、光集積回路にかかるものであり、例えば光デ
ィスクに対する情報の書込み又は読出しを行なう光集積
ピックアップに好適な光集積回路に関するものである。

［往来の技術］ 従来の光集積回路としては、例えば特開昭６１−２９６
５４０号公報、ないし電子通信学会論文誌、　’８６１
５．Ｖｏ１．Ｊ６９−にＮｏ、　５　ｒ光ディスクピッ
クアップの光集積回路化」に開示されたものがある。こ
れは、薄膜導波路、薄膜レンズ、受光素子の組み合わせ
によって機能する光集積ピックアップの例で、第６図（
Ａ＋　、　　＋Ｂ）にその平面及び正面が各々示されて
いる。

これらの図において、レーザダイオード１００から出射
された光は、Ｓ１基板１０２上に５ｉ０２によるバッフ
ァ層１０４を介して形成されたガラスによる薄膜導波路
１０６を中を伝播し、集光クレーティングレンズ１０８
に入射する。レーザ光は、その後、集光グレーティング
レンズ１０８の回折作用によって光デイスク１１０上に
集光する。

次に、光ディスク１１０によって反射された光は、光路
を逆に進行して再び集光グレーティングレンズ１０８に
入射し、導波路を逆進する。逆進した光は、ビームスブ
リットグレーティングレンズ１１２によって波面２分割
される。分割された戻りレーザ光のうち、一方はフォト
ダイオード１１４ａ１１４ｂ付近に集光され、他方はフ
ォトダイオード１１６ａ、１１６ｂ付近に集光される。

そして、これらのフォトダイオード１１４ａ、１１．４
ｂ１１６ａ、　１１６ｂによって光電変換された検出信
号に和、差の演算を行なうことによって、光ディスク１
１０のビット信号、フォーカスエラー信号、トラッキン
グエラー信号が各々検ｄされる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、フォトダイオード１１４ａ、　１１４ｂ、　
１１６ａ１１６ｂに入射するレーザ光は、第７図に示す
ようにある角度範囲をもって入射する。例えば、光ディ
スク１１０が第６図（Ｂ）の矢印ＦＡで示す方向に変位
したとすると、レーザ光は第７図［Ａ）に示すように主
としてフォトダイオード１１４ｂのほうに入射するよう
になる。逆に、光ディスク１１０が第６図ＦＢ）の矢印
ＦＢで示す方向に変位したとすると、レーザ光は第７図
ＦＢ）に示すように主としてフォトダイオード１１４ａ
のほうに入射するようになる。

フォトダイオード１１６ａ、　１１６ｂについても同様
である。

このように、フォーカスエラーやトラッキングエラーが
生じると、フォトダイオード１１４ａ、　ｌ］４ｂ。

１１６ａ、　１１６ｂに対するレーザ光入射角が種々変
化する。このため、第８図に矢印ＦＣで示すように。

フォトダイオード１１４ｂに斜めに大針したレーザ光は
、フォトダイオード１１４ｂをつき抜けて隣のフォトダ
イオード１１４ａに到達する可能性がある。

ところで、フォーカスエラー信号は、隣接するフォトダ
イオード１１４ａと１１４ｂ、あるいは１１６ａと１１
６ｂとの間の検出信号差から検８される。従って、フォ
ーカスエラーの検出には、隣接したフォトダイオード間
の検出信号の分離が重要になる。

しかし、第８図のような状態となって検出信号のクロス
トークが生じると、かかる検出信号の質が低下して良好
に分離を行なうことができなくなり、結果的に満足し得
るフォーカス制御を行なうことができなくなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、フォトダ
イオードの検出信号分離を容易に行なって、良好な検出
信号を得ることができる光集積回路を提供することを、
その目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、モノリシックに隣接して多数形成された受光
素子に、導波路によって斜め方向から被検出光が入射す
る光集積回路において、前記受光素子の被検出光入射側
に、被検出光を受光素子奥深部に導入するための光学素
子を必要に応じて形成したことを特徴とするものである
。

［作用］ 本発明によれば、いずれかの受光素子に入射した被検出
光は、光学素子の作用によって受光素子の奥深部に導か
れる。このため、隣接する受光素子に対する被検出光の
入射が低減されるようになる。

［実施例］ 以下、本発明にかかる光集積回路の実施例について、添
付区画を参照しながら説明する。

〈第１実施例〉 最初に、第１図を参照しながら、本発明の第１実施例の
構成について説明する。同図において、Ｓｌなどの基板
１０上には、５ｉＯ７などによってバッファ層１２が形
成されており、更にこのバッファ層１２上に薄膜導波路
１４が形成されている。この薄膜導波路１４の一方には
、レーザダイオード１６がハイブリッドに集積化されて
おり、基板ｌＯ上にフォトダイオードアレイ１８２０が
各々集積化されている。また、薄膜導波路１４の他方の
側には、集光グレーテインクレンズ２２、ビームスブリ
ットグレーティングレンズ２４が各々集積化されている
。

レーザダイオード１６がら出力されたレーザ光は、集光
グレーテインクレンズ２２の作用によって光ディスク２
６に入射するようになっている６また、光ディスク３６
で反射されたレーザ光は、ビームスブリットグレーティ
ングレンズ２４で分割されてフォトダイオードアレイ１
８．２０に各々入射するようになっている。

以上の各部のうち、フォトダイオードアレイ１８は、フ
ォトダイオード１８ａ、１８ｂによって構成されており
、各フォトダイオードの光入射側には導波路レンズ２８
ａ、２８ｂが各々形成されている。また、フォトダイオ
ードアレイ２０は、フォトダイオード２０ａ、２０ｂに
よって構成されており、各フォトダイオードの光入射側
には導波路レンズ３０ａ、３０ｂが各々形成されている
。

導波路レンズ２８ａ、２８ｂ、３０ａ。

３０ｂとしては、ルネブルグレンズなどのモードインデ
ックスレンズ、フレネルレンズ、グレーティングレンズ
などが利用できる（例えば、オーム社、西原、春名、栖
原共著「光集積回路」Ｐ２７９〜２９２参照）。これら
の導波路レンズ２８ａ、２８ｂ、３０ａ、３０ｂは、入
射したレーザ光がフォトダイオード１８ａ、１８ｂ２０
ａ、２０ｂの奥深部に進行するように、各々特性の設計
が行なわれている。なお、導波路レンズ２８ａ、２８ｂ
、３０ａ、３０ｂは、レーザ光がフォトダイオード奥深
部に入射するように作用すればよく、必ずしも平行光線
化する必要はな１７１＋ 次に、以上のように構成された第１実施例の作用につい
て、第２図を参照しながら説明する。

レーザダイオード１６から出力されたレーザ光は、薄膜
導波路１４中を伝播して集光グレーティングレンズ２２
に入射する。レーザ光は、その後、集光グレーティング
レンズ２２における回折作用によって光デイスク２６上
に集光する６次に、光ディスク２６によって反射された
光は、光路を逆に進行して再び集光グレーティングレン
ズ２２に入射し、薄膜導波路１４を逆進する。逆進した
レーザ光は、ビームスブリットグレーティングレンズ２
４によって波面２分割される。分割された戻りレーザ光
のうち、一方はフォトダイオードアレイ１８の光入射側
付近に集光され、他方はフォトダイオードアレイ２０の
光入射側付近に集光される。

この場合において、フォトダイオード１８ａ１８ｂ、２
０ａ、２０ｂの光入射側には、導波路レンズ２８ａ、２
８ｂ、３０ａ、３０ｂが各々形成されている。このた豹
、レーザ光は、導波路レンズ２８ａ、２８ｂ、３０ａ、
３０ｂの作用によってフォトダイオード１８ａ、１８ｂ
２０ａ、２０ｂの奥深部に進行することとなる。

例えば、光ディスク２６が光集積ピックアップから離れ
る方向に変位しているときは、第２図ｆＡ）に点線で示
すようにレーザ光が進行しようとする（第７図ｆＡ）参
照）。しかし、本実施例では、導波路レンズ２８ｂの作
用によつ−Ｃ、レーザ光はフォトダイオード１８ｂの奥
深部に矢印Ｆ１の如く進行するようになる。従って、フ
ォトタイオード１８ａ、１８ｂ間の検圧信号のクロスト
ークは、良好に防止される。

また、光ディスク２６が光集積ピックアップに近づく方
向に変位しているときは、第２図ＦＢ）に点線で示すよ
うにレーザ光が進行しようとする（第７図ＦＢ）参照）
。しかし、本実施例では、導波路レンズ２８ａの作用に
よって、レーザ光はフォトダイオード１８ａの奥深部に
矢印Ｆ２の如く進行するようになる。

なお、フォトダイオード２０ａ、２０ｂに各々入射する
レーザ光についても同様である。

〈第２実施例〉 次に、本発明の第２実施例について、第３図及び第４区
を参照しながら説明する。なお、上述した第１実施例と
同様又は相当する構成部分には、同一の符号を用いるこ
ととする。この実施例は、フォトダイオードの光入射側
の導波路レンズとして、ジオデシックレンズを用いた例
である。

上述したフォトダイオードｉ８ａ、１８ｂの部分を拡大
してすると、第３図に示すようになる。

同図において、基板】０には、異なる導電型の導電層５
０が形成されている。例えば、基板１０がＮタイプの５
１であるときは、導電層５０としてＰタイプの８１が用
いられる。これらの基板ｌＯと導電層５０とによって界
面にＰＮ接合が形成され、これによってフォトダイオー
ド１８ａ１８ｂが各々形成されている。

フォトダイオード１８ａ、１８ｂに対する駆動電圧の印
加は、基板１０側に形成された電極５２と、導電層５０
側に形成された電極５４とによって行なわれるようにな
っている６ ところで、薄膜導波路１４中を進行したレーザ光は、フ
ォトダイオード１８ａ、１８ｂの部分において、基板ｌ
Ｏと導電層５０との接合部分に侵入する必要がある。こ
のため、フォトタイオード１８ａ、１８ｂの付近では、
バッファ層１４にテーパ部５６が形成されている。本実
施例では、このテーバ部５６に連続するように、フォト
ダイオード１８ａ、１８ｂの光入射側に円形部５８ａ、
５８ｂが形成されている。

このような第２実施例によれば、円形部５８ａ、５８ｂ
がジオデシックレンズとして作用するようになる２例え
ば、フォトダイオード１８ｂに入射しようとするレーザ
光は、フエルマの原理に従って曲面を描いて進行し、第
４図に矢印Ｆ３で示すようにその方向を内側に変えるよ
うになる。従って、上述した第１実施例と同様にして、
フォトダイオード１８ｂ内にレーザ光が導かれることと
なる。フォトダイオード１８ａ。

２０ａ、２０ｂについても同様である。

〈第３実施例〉 次に、第５図を参照しながら、本発明の第３実施例につ
いて説明する。この実施例では、同図に示すように、フ
ォトダイオード１８ａ、１８ｂ上の薄膜導波路１４上に
、導波路レンズ７０ａ７０ｂが各々形成される。モード
インデックスやグレーティングレンズであれば、このよ
うに導波路１４上に形成することが可能である。

この第３実施例においても、同図に矢印Ｆ４で示すよう
にレーザ光が進行し、上述した実施例と同様の効果が得
られる。なお、フォトダイオード２０ａ、２０ｂについ
ても同様である。

く他の実施例〉 なお、本発明は、何ら上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記実施例は、本発明を光集積ピックア
ップに適用したものであるが、フォトダイオードが近接
して多数形成されており、これに斜めから光が入射する
ような場合であれば、本発明は一般的に適用可能である
。

また、フォトダイオード間におけるクロストクな防止す
る限りにおいては、内側のフォトダイオード１８ｂ、２
０ｂについてのみレンズを設け、外側のフォトダイオー
ド１８ａ、２０ａについてはかならずしもレンズを設け
なくてもよい。

その他、前記実施例に示した形状、材料などにも、本発
明は限定されるものではない。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明にかかる光集積回路によれ
ば、近接して形成された多数の受光素子の光入射側に光
学素子を設けることによって、該当する受光素子に光が
侵入するようにしたので、クロストークが良好に低減さ
れて受光素子間の検出信号分離を容易に行なうことがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる光集積回路の第１実施例を示す
斜視図、第２図は前記第１実施例の作用を示す説明図、
第３区は本発明の第２実施例を示す主要部の斜視図、第
４同は前記第２実施例の作用を示す説明図、第５図は本
発明の第３実施例を示す説明図、第６図は従来例を示す
構成図、第７図及び第８区は前記従来例の作用を示す説
明図である。 １０・・・基板、１２・・・バッファ層、１４・・・薄
膜導波路、１６・・・レーザダイオード、１８．２０・
・・フォトダイオードアレ化　１８ａ、１８ｂ２０ａ、
２０ｂ・・・）オドグイオード（受光素子）、２２・・
・集光グレーティングレンズ、２４・・・ビームスブリ
ットグレーティングレンズ、２６・・・光ディスク、２
８ａ、２８ｂ、３０ａ、３０ｂ−・・導波路レンズ（光
学素子）、５０・・・導電層、５８ａ、５８ｂ−円形部
（光学素子）、７０ａ７０ｂ・・・導波路レンズ（光学
素子）。 特許出願人　　日本ビクター株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 モノリシックに隣接して多数形成された受光素子に、導
   波路によって斜め方向から被検出光が入射する光集積回
   路において、 前記受光素子の被検出先入射側に、被検出光を受光素子
   奥深部に導入するための光学素子を必要に応じて形成し
   たことを特徴とする光集積回路。