JPS6395416A - 回折格子形集光器 - 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、回折格子形集光器、特に光導波路の一部分に
回折格子部が設けら九、光導波路中を進行する導波光を
この導波路外に出射、集光させる回折格子形集光器に関
するものである。

〔従来の技術〕

ディジタルオーディオディスクシステムの光学式ピック
アップでは、回折格子形集光器が用いられており１例え
ば、特ＩＡ昭５７−１３８５２１号公報には、薄膜光導
波路を伝搬する光ビームを導波路の平面内でフォーカシ
ングするため導波路上に形成されているグレーティング
レンズと、このグレーティングレンズの近傍の導−路上
に形成され、印加電圧に応じてグレーティングレンズの
屈折率を変化させる電極と、グレーティングレンズを経
た光ビームを導波路の表面から外部に出射させるととも
にその出射光ビームを導波路と垂直な平面内においてフ
ォーカシングするため導波路上に形成されたチャープ型
グレーティングと、このチャープ型グレーティングの近
傍の導波路上に形成され印加電圧に応じてチャープ型グ
レーティングの屈折率を変化させる電極とを備えている
ものが開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一様な溝間陥入を持つ回折格子からの出射角０は、 ここで、空気の屈折率を１とし、光導波路の等価屈折率
をｎｅ、レーザ光の波長をλとする。

で示される。従って、導波路を進んできた光を空間中の
一点に集光させる回折格子層集光器では、回折格子部の
先進行位置によって溝間陥入を徐々に変化させ、出射角
θを徐々に変化させて、空間上の一点に集光するように
している。すなわち、回折格子部の光源に近い部分での
出射角θ工、溝間隔Ａｌと、光源から遠い部分の出射角
θ２、溝間隔Ａ２との関係は。

０１くθｚ　　、　　Ａｘ）Ａｚ で示すようになっている。

従って、このような回折格子層集光器で、焦点距離を変
化させるためには、θ１と０２とを別々に変化させる必
要がある。たとえば焦点距離を短くする場合を考えると
、θ１はより小さくなる向きに変化させ、θ２はより大
きくなる向きに変化させる必要がある。

これに対して、前述の従来の技術では１回折格子部全体
に一様な電圧を印加して光導波路の等価屈折率を変化さ
せているので、焦点距離を変化させるのに最適な屈折率
分布になるように回折格子部を制御することが内点であ
った。

゛　　本発明は、以上の問題を解決し、焦点距離を変化
させるのに最適な屈折率分布とすることができる回折格
子層集光器を得ることを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

前述の問題点を除去するためにとられた本発明の構成は
、光導波路の一部分に回折格子部が設けられ、前記光導
波路中を進行する導波光を該４波路外に出射、集光させ
る回折格子層集光器において、前記回折格子部が透明導
電性材料よりなり溝間隔と曲率半径がゆるやかに変化す
る複数本の帯よりなる回折格子と、該帯のそれぞれに電
圧を印加する電源回路とからなり、前記光導波路上の前
記回折格子部の前段に光の進行方向に平行に設けられた
複数本の電極と、該電極のそれぞれに電圧を印加する電
源回路とからなる集光点移動用の電極部が設けられてい
ることを特徴とするものである。

〔作用〕

回折格子層集光器では、回折格子部中心と結像点の距離
、焦点距離ｆは、レーザ光の波長、光導波路の構成２回
折格子部溝形状などによって決まる。本発明の回折形集
光装置の溝形状は、溝間隔とその曲率半径がゆるやかに
変化しており、光導波路を進んできた光を導波路外部の
空間中に結像させるようになっている。

そして、光の進行方向で焦点距離を短くする場合には、
回折格子部の光源に近い部分では、出射光と光導波路と
の角度、出射角をより小さくする必要があるため、この
部分の回折格子の各帯に印加する電圧をそれぞれ制御し
て光導波路部の実効屈折率を上げる。また、回折格子部
で光源に遠い部分では、出射角をより大きくする必要が
あるため、この部分の回折格子の各帯に印加する電圧を
制御して光導波路部の実効屈折率を下げる。焦点距離ｆ
を長くする場合は、同様に逆向きの電圧で制御できる。

回折格子部以外の光導波路上に、光の進行方向と平行に
設けられた複数本の電極と、この電極のそれぞれに電極
を印加する電源回路とからなる集光点移動用の電極部が
設けられているので、この複数の電極に印加する電圧を
制御して光の進行方向と直交する方向での制御が行なわ
れる。

これらのｍｔＱの制御は、電極を選択するための情報と
、その電極に印加すべき電圧の情報を有する制御部から
の信号を用いて行われる。この情報によって選択された
電極の駆動部にはサンプルホールド回路があり、電圧の
情報が保持され、電極に印加される。

〔実施例〕

以下、実施例について説明する。

第１図は、一実施例の上面図、第２図は要部の断面図で
、１は例えばＳｉよりなる基板、２は例えばＡｕよりな
る共通電極層、３は例えば５ｉＯｚよりなり屈折率を合
せるためのクラッド層、４は光導波路層で、電気光学効
果の大きい材料、例えば、Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　ＯａやＬｉ
ＴａＯ２などが用いられる。

５は透明導電性材料よりなる複数本の細い帯状回折格子
６と、この帯状の回折格子６のそれぞれに電気配線７を
介して電圧を印加するｆ！ｉ源回路８．とから構成され
ている。この回折格子６は、例えば、Ｓｎ○ｚ、Ｉｎｚ
Ｏ３などの酸化物、またはＡｕなどの金属薄膜よりなる
透明導電性薄膜を、例えば電子ビーム露光などを用いた
微細加工技術により加工して得られ、この番茶の形状は
、第１図に模式的に示すように、溝間隔と曲率がゆるや
かに変化する形状になっている。なお、その詳細につい
ては、松岡宏、栖ＪＭ＠明、西原浩、小山次部：電子ビ
ーム描画作製による集光グレーティングカップラ：電子
通信学会技術研究報告○ＱＥ８３−８４に開示されてい
る。９は光導波路上の回折格子部５の前段に光の進行方
向に平行に設けられた複数本の電極１０と、これらの電
極１０のそれぞれにｒａ気気配線上１介して電圧を印加
する電源回路１２からなる集光点移動用の電極部である
。電源回路８及び１２は基板１上にモノリシックに形成
され、サンプルホールド回路の設けられている電極選択
回路部と電極駆動回路部とを有している。

１３はこれらの電源回路８及び１２の制御部である。

なお、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ系の基板を用いる場合には、他面
にＡ　ｕ　−Ｓ　ｎ共通電極の設けられているｎ＋Ｇ　
ａ　Ａ　ｓ基板にｎ−ＧａＡｓ　　光導波路層を設けた
ものが用いられ、その他ガラス系の基板も用いられる。

次に、この実施例の回折格子形集光器の動作について説
明する。

第３図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ回折格子部５及び電
極部９における電極位置と電圧との関係を示すもので、
横軸、縦軸にそれぞれ電極位置、電圧がとってあり、焦
点距離をパラメータにとっである。第３図（ａ）ではａ
　１１＋　ａ　１Ｂ・・・・・・は焦点距離を短くする
場合、ａ２□・・・・・・は焦点距離を長くする場合の
各電極による電圧パターンが示してあり、第３図（ｂ）
ではｂｉ□、ｂ１２・・・・・・は焦点距離を短くする
場合、ｂ２Ｌ・・・・・・は焦点距離を長くする場合の
各電極による電圧パターンが示しである。

この実施例の回折格子形集光器は出射光軸上では、第３
図（ａ）のａｏおよび同（ｂ）のｂｏに示すように、回
折格子部５及び電極部９の各電極に電圧を印加していな
い場合は、光導波路層４の中を進んできた導波光は、回
折格子部５で回折され、空間上のＰ点に集光する。これ
に対して、魚点距はを短くする場合には、第３図（ａ）
のａ工。

またはａｉ２で示すような電圧分布パターンを回折格子
部５の各電極に与え、第３図（ｂ）のｂ１□またはｂ□
２で示すような電圧分布パターンを電極部９の各電極に
与え、また焦点距離を長くする場合には、第３図（ａ）
のａ２工および同（ｂ）のｂ２□で示すような電圧分布
パターンをそれぞれ回折格子部５および゛１七極部の各
電極に与える。

第４図（ａ）及び（ｂ）は焦点位置を基準出射光軸と直
交する方向に変化させる場合に、回折格子部５及び電極
部９における各電極位置と電圧との関係の一例を示した
もので、横軸、縦軸には、それぞれ電極位置、電圧がと
っである。そして、集魚位置を基準出射光軸と直交する
方向に変化させる場合には、第４図（ａ）及び（ｂ）に
示すような電圧分布パターンをそれぞれ回折格子部５お
よび電極部９の各電極に与えて、例えば第２図に示すよ
うに焦点位置をＰからＰ′に変化させることができる。

第３図および第４図に示すような電圧分布パターンは、
制御部１３によって発生させ、電極選択情報およびその
電極に印加すべき電圧情報を含んだ信号が回路部８，１
２に送り出される。回路部８．１２は、この信号によっ
て電極を選択し、回路部８，１２に含まれるサンプルホ
ールド回路により電圧情報を保持し、各電極に電圧印加
される。

この実施例においては、回折格子部５の番茶を個個に制
御したが、場合によっては、いくつかをまとめて一つの
電極とすることができる。また、この実施例においては
、光導波路層４の上部に回折格子層６を設けたが、光導
波路層４にＴｉなどの金冠を帯状に拡散して回折格子部
５および電極部９を構成しても良い。

以上の如く、この実施例の回折格子形集光器は、焦点位
置を動かすのに、各電極に制御電圧を印加するのみで良
いので、光学式ピックアップの大幅な小形化が可能であ
る。また、透明導電性薄膜を回折格子部に用いているた
め、回折格子部での損失が少なく、光利用効率が高い。

さらに、各電極は導波路や回折格子を製作するのと同様
のプロセスによって製作することができるので経済性に
優れている。

〔発明の効果〕

本発明は、焦点距離を変化させるのに最適な屈折率分布
とすることができる回折格子形集光器を提供可能とする
もので、産業上の効果の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回折格子形集光器の一実施例を示す平
面図、第２図は同じく側面図、第３図は回折格子部及び
電極部における電極位置と電圧との関係を示す線図、第
４図は同じく回折格子部及び電極部における電極位置と
電圧との一つの関係を示す線図である。 １・・・基板、２・・・共通電極層、３・・・クラッド
層、４・・・光導波路層、５・・・回折格子部、６・・
・回折格子。 ７・・・電気配線、８・・・電源回路、９・・・電極部
、１０・・・電極、１１・・・電気配線、１２・・・電
源回路、１３弔３図 （α） 電Ｎヨ二イイＬｆ 電極住１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光導波路の一部分に回折格子部が設けられ、前記光
   導波路中を進行する導波光を該導波路外に出射、集光さ
   せる回折格子形集光器において、前記回折格子部が透明
   導電性材料よりなり溝間隔と曲率半径がゆるやかに変化
   する複数本の帯よりなる回折格子と、該帯のそれぞれに
   電圧を印加する電源回路とからなり、前記光導波路上の
   前記回折格子部の前段に光の進行方向に平行に設けられ
   た複数本の電極と、該電極のそれぞれに電圧を印加する
   電源回路とからなる集光点移動用の電極部が設けられて
   いることを特徴とする回折格子形集光器。