JPH0448440A - 光情報記録再生装置 - 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、導波路層を備えた光情報記録再生装置に関す
る。

従来の技術 従来における光情報記録再生装置としては１例えば、第
８図に示すような構成のものがある。基板ｌ上にはバッ
ファ層２を介して導波路層３が積層されている。その基
板ｌの端部に設けられたレーザ光源４から出射された光
は、その基板ｌの端面に結合されることにより導波路層
３内に導波される。その導波された導波光は、グし−テ
ィング５を透過して集光グレーティジグカプラ６により
回折され空気中を伝搬していき、その上方に設けられた
光情報記録媒体としての光磁気ディスク７に導かれ、こ
れにより情報の記録等が行われる。

また、その光磁気ディスク７からの反射光は、前記集光
グレーティングカプラ６に再び入射して導波光となり、
グレーティング５より回折され２つの光束ａ、ｂに分割
される。これら２つに分割された光束ａ、ｂは、左右に
それぞれ２個ずつ配設された光検出器８ａ、８ｂ、９ａ
、９ｂに受光され、これにより、再生信号Ｓ、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。

この場合、光検出器Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄにより検出
される各種信号の値は、 Ｆｏ＝　（Ｓｃ＋５ｄ）−（Ｓｂ＋５ｃ）Ｔｒ＝　（Ｓ
ｃ＋５ｄ）−（Ｓａ十５ｂ）Ｓ　＝Ｓａ十Ｓｂ＋Ｓｃ＋
Ｓｄ により求めることができる。

発明か解決しようとする課題 上述したような光集積ピックアップにおいては、光束ａ
は光検出器８ａと光検出器８ｂとの間に、また、光束す
は光検出器９ａと光検出器９ｂとの間に位置するような
っている。通常、これら光検出器間の間隔Ｇａ、Ｇｂは
５〜１０μｍ程度に設定されており、それらの間隔Ｇａ
、Ｇｂは光検出器間のクロストークの関係で余り小さく
することはできない。この場合、フォーカスエラー信号
の検出においては、合焦時にそれら間隔Ｇａ、Ｇｂの中
間位置に光束ａ、ｂが集光するようになっている。この
ため、それら光束ａ、ｂのスポットが間隔Ｇａ、Ｇｂよ
りも小さいような場合には、合焦点の前後でフォーカス
はずれが生じても正確にフォーカスエラー信号の検出を
行うことができない、いわゆる、「フォーカスエラー信
号の感度がない」という現象が生じる。このような二と
から、光束のスポット径を光検出器の間隔Ｇａ、Ｇｂと
同程度にすれば、そのような感度がないという現象をな
くすことは可能となるが、しかし、合焦時からはずれた
時のフォーカスエラー信号の変化量は少ないものとなる
。

そこで、検出感度の高いフォーカスエラー信号を得るに
は、グレーティング５と光検出器８ａ。

８ｂ、９ａ、９ｂとの距離を長くするか、若しくは、そ
れら光検出器の間隔Ｇａ、Ｇｂを狭くする必要かある。

前者の方法の場合、光ピツクアップの構成を大きくする
ことになり、光集積化した小型の装置を得ることができ
なくなる。また、後者の方法の場合、前述したようにフ
ォーカスエラー信号の変化量が小さなものとなり、むや
みにそれらの開隔Ｇａ、Ｇｂを狭くすることはできない
。

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、レーザ光
源から出射された光を基板上に形成された導波路に導波
させ、その導波光を光グレーティングカプラにより回折
して光情報記録媒体に照射することにより情報の記録等
を行うと共に、前記光情報記録媒体からの反射光を前記
集光グレーティングカプラにより集光して前記導波路内
に再び導波させその導波光を光検出器により検出するこ
とにより情報の再生や、フォーカスエラー信号、トラッ
クエラー信号の再生を行う光情報記録再生装置において
、前記光検出器の開口部の形状を前記導波光の光軸方向
の長さに関して不均一な状態で形成し、この不均一な形
状とされた前記光検出器を少なくとも２個設けた。

作用 このように導波光の光軸方向に均一でない形状の光検出
器とすることによって、従来のような不感領域の存在し
ないフォーカスエラー信号の検出が可能となり、また、
そのような光検出器を複数個設けることによりフォーカ
スエラー信号や再生信号の検出感度をより大きくとるこ
とが可能となる。

実施例 本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて説明す
る。なお、従来技術（第８図参照）と同一部分について
の説明は省略する。

第１図に示すように、基板１０上には低不純物濃度層１
１、バッファ層１２、導波路層１３が順次積層されてい
る。前記導波路層１３及び前記バッファ層１２には凹部
が形成されており、前記バッファ層１２の凹部の肉厚の
薄い領域の下部に位置して第一導電層１４　ａ、　　１
４　ｂが設けられている。二の第一導電層１４　ａ、　
　１４　ｂと同一面内の前記低不純物濃度層１１の表面
にはチャンネルストッパー１５が設けられている。前記
基板１０はここでは第二導電層を兼ねている。

そして、凹部に形成された前記導波路層１３や前記第一
導電層１４　ａ、　　１４　ｂをそれぞれ含む破線で囲
む領域は、光検出器としての受光素子１６ａ、１６ｂを
構成している。この場合、前記受光素子１６ａ、１６ｂ
の開口部の形状は、第１図に示すように、導波光１７の
光軸方向の長さに関して不均一な状態で形成され、ここ
では２個設けられている。

二のような構成において、図示しないレーザ光源より出
射された光は基板１０の端面に結合され導波路層１３に
導波され、その導波路層１３中を導波光１７として進行
して行き受光素子１６ａ。

１６ｂに導かれる。この受光素子１５ａ、１６ｂはバッ
ファ層１２が薄くなるように凹部に形成されているため
、その下方の第一導電層１４ａ、１４ｂに吸収されるこ
とにより光電変換が行われる。

この時、受光素子１６ａ、１６ｂの形状を導波光の光軸
に対して一様ではない形状とすることにより、その導波
光１７の入射位置に依存した電気信号を検出することが
できる。その際、隼に、導波光１７の入射位置に依存し
た出力を取り出すのであれば、１個の受光素子１６ａの
みでよいが、しかし、そのような１個のみの構造では、
入射位置によっては吸収される光量が全入射光量の一部
にすぎず他の部分は後方へ逃げてしまい、入射光量の有
効な利用を行うことができなくなり、しかも、これによ
り後方に逃げてしまった光が受光素子１６　ａ、　　ｌ
　６　ｂで散乱されて迷光となる恐れもある。　そこで
、本実施例のように受光素子１６ａ、１６ｂをペアで構
成することによって全光量を有効に利用しつつ、導波光
の入射位置に依存した出力を得ることができる。従って
、導波光の入射位置をフォーカスエラー信号の検出に対
応させるような構成とすることによって、これら２つの
受光素子１６ａ、１６ｂの出力の差信号の値をフォーカ
スエラー信号に対応させ、また、２つの受光素子１６ａ
、１．６ｂの和信号を再生信号に対応させることかでき
る。

上述したように、導波光の光軸方向に均一でない形状の
受光素子１６ａ、１６ｂを設けることによって不感帯領
域の存在しないフォーカスエラー信号の検出が可能とな
り、また、受光素子を複数個設けることによってフォー
カスエラー信号や再生信号をより大きく取ることが可能
となる。

次に、本発明の変形例を第３図に基づいて説明する。前
述した実施例では２個の受光素子１６ａ。

１６ｂは第一導電層１４ａ、１４ｂのみによって分離さ
れていたが、ここではそれら受光素子１６ａ、］、６ｂ
の間に凸部Ａをなしたバッファー層１２を形成しさらに
その直下に位置してチャンネルストッパーを設けるよう
にしたものである。これにより、２つの受光素子１６ａ
、１６ｂの空間的距離を大きくとる二とができるため、
それら受光素子間のクロストークを低減させる二とがで
きる。

なお、光量の損失が開閉とならないならばそのような凸
部、へを形成する代わりに、チャンネルストッパーのみ
を設けることも可能である。

次に、光検出器（受光素子１６ａ、１６ｂ）の設計例を
第４図及び第５図に基づいて説明する。

なお、本発明における光検出器は複数個を用いて構成さ
れるが、ここでは、１個の光検出器を作製した場合の入
出力特性について述べる。

まず、第４図において、光検出器は、ｙ＝Ｑとｙ＝ｆ　
（ｘ）で囲まれた領域に形成されている。

入射光束たる導波光は、幅Ｄ、強度■○を持ち、ｘ＝ｘ
ｏ〜ｘｏ＋Ｄの位置に入射すると、光吸収量は、 とおけばよく、この時の（１）式は、 となる。

このＣの値を適当に選ぶことによって、で表すことがで
きる。なお、αは導波された光が光検出器の部分で薄く
なったバッファ層１２を介してシリコンに吸収される度
合いを示す吸収係数（エネルギー）である。

今、光検出器の出力が吸収エネルギーに対して線型であ
るとすると、上述した吸収量は光検出器の出力と一次の
関係がある。導波光の位置（ｘＯ）に対し光検出器の出
力を一次の関係にするには、ｆ（ｘ）＝　Ｃ−−Ｑｏｇ
　　（ｋｘ）　　−（２）α ただし、ｋ、ｘは定数 の範囲で、吸収量をほとんどＯから１００％近くまで変
化させることができる。今、光軸のふれ幅の最大値（線
型の出力を必要とする範囲）をしとして、この範囲に対
応させると、 となる。

具体的な数値例として、例えば、 α＝６Ｘ１０−” し　＝　５０　μ　ｍ Ｄ＝１０μｍ として、Ｃの値を３／α（＝５００μｍ）に選ぶと、ｋ
＝ｏ、３１．８μｍ−と計算され、この時、Ｘ○＝　（
３，１４，５３，１４）μｍの範囲で８％〜８７％の幅
で吸収量を変化させることができる。この計算をもとに
光検出器を設計すると、第５図のようになる。この形状
のセンサを第２図の片側の受光素子１６ａに用いた時に
、もう片方の受光素子１６ｂは適当な定数を用いて、ｇ
　（ｘ）＝−Ｑｏｇ　（ｋｘ）　十Ｃｏ　　−（６）α のような形状として作成することができる。

この場合、ｆ　（ｘ）＋ｇ　（ｘ）＝Ｃ＋Ｃｏとなるの
で、二の値が導波光の吸収に対して十分太きくなるよう
にＣｏを選ぶわけであるが、実際には光検出器の応答速
度を損なわない程度に大きめにすることができる。この
ような形状に設定することによって、２つの受光素子の
出力を共に入射ビームのふれに対し線型にすることがで
きる。

また、受光素子１６ａ、１６ｂの形状としては、第６図
（ａ）〜（ｅ）に示すような各種形状に設定するとかで
きる。（ａ）に示すように、導波光の入射光軸に沿った
長さが最も長い部分を延長することによって、導波光の
光軸が大きく変化した時にも、受光素子１６ａ、１６ｂ
に光が入射するようになるので都合がよく、また、配線
用のコンタクトホールを形成するスペースとしても利用
することができる。また、出力の線型性が必要でない時
には、（ｂ）に示すような直線的な形状のパターンでも
よく、さらに、（ｃ）に示すような折線形状にしたり、
（ｄ）に示すように３個またはそれ以上に分割した受光
素子を集積化したり、（ｅ）に示すように互い相補的で
ないパターンにしたり、これらを組合せた色々な形状の
ものを作成することによって使用目的に応じて使い分け
ることができる。

次に、これまで述べたような２つの相補的な形状で、し
かも、それら２つの受光素子１６ａ、１６ｂの出力が入
射ビームの振れに対して線型となるように形成した場合
の出力について考える。なお、ここでは、第６図（ａ）
に示したような両側に延長した部分があるものとする。

今、合焦位置が２つの受光素子１６ａ、１６ｂの出力が
一致する個所に合っているとすると、その出力は第７図
に示したような波形となる（なお、導波光の振れはフォ
ーカスエラー信号に比例するものとし、０の位置が合焦
位置に対応するものとする）。この場合、フォーカスエ
ラー信号は、受光素子１６ａ又は受光素子１６ｂの出力
をとってもよいが、これらの差信号（第７図中、点線で
示す）を用いれば、より一層大きな信号を得ることが可
能となる。また、合焦位置がこの第７図の原点からずれ
ていても信号の対称性が崩れるのみで大きなずれがなけ
れば問題はなく、しがも、これにより信号の和を再生信
号とすることができる。

発明の効果 レーザ光源から出射された光を基板上に形成された導波
路に導波させ、その導波光を光グレーティングカプラに
より回折して光情報記録媒体に照射することにより情報
の記録等を行うと共に、前記光情報記録媒体からの反射
光を前記集光グレーティングカプラにより集光して前記
導波路内に再び導波させその導波光を光検出器により検
出することにより情報の再生や、フォーカスエラー信号
、トラックエラー信号の再生を行う光情報記録再生装置
において、前記光検出器の開口部の形状を前記導波光の
光軸方向の長さに関して不均一な状態で形成し、この不
均一な形状とされた前記光検出器を少なくとも２個設け
たので、このように導波光の光軸方向に均一でない形状
の光検出器とすることによって、従来のような不感領域
の存在しないフォーカスエラー信号の検出が可能となり
、また、そのような光検出器を複数個設けることによリ
フオーカスエラー信号や再生信号の検出感度を一段と大
きくとることが可能となるものである。

］　硅ス

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図はその
Ａ−Ａ断面図、第３図は本発明の変形例を示す縦断側面
図、第４図及び第５図は光検出器の設計例を示す説明図
、第６図は光検出器の形状の変形例を示す説明図、第７
図は導波光の振れに対して光検出器の出力が線型になる
様子を示す波形図、第８図は従来例を示す構成図である
。 １０・・・基板、１６ａ、１６ｂ−光検出器、■７・・
・導波光

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　レーザ光源から出射された光を基板上に形成された導
   波路に導波させ、その導波光を光グレーティングカプラ
   により回折して光情報記録媒体に照射することにより情
   報の記録等を行うと共に、前記光情報記録媒体からの反
   射光を前記集光グレーティングカプラにより集光して前
   記導波路内に再び導波させその導波光を光検出器により
   検出することにより情報の再生や、フォーカスエラー信
   号、トラックエラー信号の再生を行う光情報記録再生装
   置において、前記光検出器の開口部の形状を前記導波光
   の光軸方向の長さに関して不均一な状態で形成し、この
   不均一な形状とされた前記光検出器を少なくとも２個設
   けたことを特徴とする光情報記録再生装置。