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JP3545794B2 - Waveguide type optical signal detector - Google Patents
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JP3545794B2 - Waveguide type optical signal detector - Google Patents

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JP3545794B2 JP33740293A JP33740293A JP3545794B2 JP 3545794 B2 JP3545794 B2 JP 3545794B2 JP 33740293 A JP33740293 A JP 33740293A JP 33740293 A JP33740293 A JP 33740293A JP 3545794 B2 JP3545794 B2 JP 3545794B2
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、光ディスクメモリ等の光ピックアップに用いられ、光ディスクのフォーカシング制御を行うための導波路型光信号検出素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、種々の導波路デバイスが提案されているが、それらの多くは、スラブ導波路上に光源や集光路、反射偏向路、スプリッタ、光検出器、分波器、光結合器の機能素子を集積配置したものである。
具体的な構成としては、例えば、基板上に、バッファ層、導波路層、クラッド層を積層し、この導波路層に接着層によってプリズムカプラを接着したものである。
これらの導波路デバイスの中で、反射型集光器とその焦点に分割型の光検出器を配置構成したタイプのものや、図10に示すように、一対の前記反射型集光器30a,30bを導波光の光軸対称に並配置し、各々の反射型集光器30a,30bの焦点に分割型光検出器の光検出器16,17及び20,21を配置構成したタイプ(外部光結合器にプリズムカプラ5を用いている)のものがある。
【0003】
このタイプの導波路デバイスは、光ディスクに対して情報の記録・再生を行う光ピックアップにおけるフォーカス誤差信号、トラック誤差信号、RF信号を検出する導波路型光信号検出素子として提案されており、これは並配置した一対の反射型集光器の各々の光学的仕様、即ち焦点距離やNAが同一となっている。例えば、同図に示すように、光検出器16,17による検出信号をI16,I17、又光検出器20,21による検出信号をI20,I21とすると、
フォーカス誤差信号は、(I16+I21)−(I17+I20
トラック誤差信号は、 (I16+I17)−(I20+I21
RF信号は、 (I16+I17)+(I20+I21
を各々算出することにより得ることができる。
この機能構成による導波路型光信号検出素子は、フォーカス誤差信号の検出感度と検知幅(フォーカス引き込み幅)は常に一定であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の導波路型光信号検出素子においては、光ディスクにおけるフォーカス誤差信号の検出感度と検知幅(フォーカス引き込み幅)は常に一定であって、高検出感度でしかも検知幅が広いという要望に応えることができなかった。例えば、外乱等によって光ディスクの位置が大きくずれた場合は、検知幅が狭いためにデフォーカスの検知領域を越えてしまい、デフォーカス量を検知できないという問題点があった。
そこで、この発明は、上述した従来の問題点を解消して、光ピックアップのフォーカス誤差信号を高感度(高精度)に検出でき、且つ検知幅も広い導波路型光信号検出素子を提供することを課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨とするところは、少なくとも、基板上に形成されたバッファ層と、このバッファ層の上に形成された導波路層と、この導波路層の上に形成されたクラッド層を有するスラブ型導波路と、このスラブ型導波路へ外部光を結合・励振するプリズムカプラと、前記スラブ型導波路内に設けられ、導波光の光軸近傍を含む導波光の右半分と左半分とをそれぞれ取り込む2つの導波路型反射集光器と、この2つの導波路型反射集光器のそれぞれの焦点位置近傍に設けた第1、第2の分割型光検出器とを備えた導波路型光信号検出素子において、前記2つの導波路型反射集光器は、それぞれ異なる焦点距離を持ち、且つ、前記第1の分割型光検出器に各々接続された第1の差動増幅器と第1の加算器と、前記第2の分割型光検出器に各々接続された第2の差動増幅器と第2の加算器と、前記第1の加算器と前記第2の加算器に各々接続された第3の差動増幅器と第3の加算器とを備えたことにある(請求項1)。そして、この導波路型光信号検出素子においては、前記第1の差動増幅器及び前記第2の差動増幅器から出力される信号をフォーカス誤差信号とし、前記第3の差動増幅器から出力される信号をトラック誤差信号とし、前記第3の加算器から出力される信号をRF信号とする(請求項2)。さらに、この導波路型光信号検出素子においては、通常は焦点距離の短い方の前記導波路型反射集光器側に配置された前記第2の分割型光検出器における差信号をフォーカス誤差信号として用い、前記第2の分割型光検出器の検出領域を越えた場合には、焦点距離の長い方の前記導波路型反射集光器側に配置された前記第1の分割型光検出器の差信号をフォーカス誤差信号として用いる(請求項3)。
また、本発明では、前記導波路型光信号検出素子を、光ディスクに対して情報の記録・再生を行う光ピックアップに用いたことを特徴とする(請求項4)。
【0006】
【作用】
本発明の導波路型光信号検出素子では、2つの導波路型反射集光器は、それぞれ異なる焦点距離を持つため、導波光の集光位置のずれに関して、その検出感度は高いが検出角度範囲は狭い分割型光検出器と、検出感度は低いが検出角度範囲は広い分割型光検出器とを有することになる。
そして、本発明の導波路型光信号検出素子では、前記第1の分割型光検出器に各々接続された第1の差動増幅器と第1の加算器と、前記第2の分割型光検出器に各々接続された第2の差動増幅器と第2の加算器と、前記第1の加算器と前記第2の加算器に各々接続された第3の差動増幅器と第3の加算器とを備えており、前記第1の差動増幅器及び前記第2の差動増幅器から出力される信号をフォーカス誤差信号とし、前記第3の差動増幅器から出力される信号をトラック誤差信号とし、前記第3の加算器から出力される信号をRF信号としており、さらに、通常は焦点距離の短い方の前記導波路型反射集光器側に配置された前記第2の分割型光検出器における差信号をフォーカス誤差信号として用い、前記第2の分割型光検出器の検出領域を越えた場合には、焦点距離の長い方の前記導波路型反射集光器側に配置された前記第1の分割型光検出器の差信号をフォーカス誤差信号として用いるので、フォーカシングの検出感度を、焦点距離の異なる2つの導波路型反射集光器で2段に切り換えることができる。
従って、前記導波路型光信号検出素子を、光ディスクに対して情報の記録・再生を行う光ピックアップに用いた場合には、光ディスクのデフォーカス量が小さい通常時は、焦点距離の短い方の前記導波路型反射集光器側に配置された前記第2の分割型光検出器における差信号をフォーカス誤差信号として用いて、高感度なフォーカス誤差検出を行う。また、外乱等によって光ディスクのデフォーカス量が大きい時には、焦点距離の長い方の前記導波路型反射集光器側に配置された前記第1の分割型光検出器の差信号をフォーカス誤差信号として用いることにより、検知幅の広いフォーカス誤差検出を行う。
【0007】
【実施例】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。図1において、導波路型光信号検出素子7は、シリコン基板1上にバッファ層として熱酸化膜2が、その上にスラブ型の導波路層としてシリコンオキシナイトライド膜3が、このシリコンオキシナイトライド膜3(以後、導波路層3と言う)の上にクラッド層として導波路層3より屈折率の低いシリコンオキシナイトライド膜4が形成されていて、導波路層3には、接着層6によりプリズムカプラ5が接合されている。
そして、図2に示すように、このプリズムカプラ5より導波路層3に結合・励振された導波光8の光軸10の左半分を反射させる導波路型反射集光器9a及び9bが配置され、導波光14を焦点11へ集光させる。又導波光8の光軸10の右半分を反射させる導波路型反射集光器12a及び12bが配置され、導波光18を焦点13へ集光させる。
この焦点11の後方に、焦点11へ向かう導波光14の光軸成分15に対してスラブ平面内において略垂直となるように、第1の分割型光検出器を構成する2つの光検出器16及び17が光軸15に対して対称に並置されている。同様に、焦点13の後方に、焦点13へ向かう導波光18の光軸成分19に対してスラブ平面内において略垂直となるように、第2の分割型光検出器を構成する2つの光検出器20及び21が光軸19に対して対称に並置されている。
【0008】
さらに、図5に示すように、第1の分割型光検出器を構成する光検出器16及び17は差動増幅器22に接続され、第2の分割型光検出器を構成する光検出器20及び21も同様に差動増幅器23に接続されている。
尚、図6に示すように、差動増幅器22の前段に、初段増幅器34及び35を、又差動増幅器23の前段に初段増幅器36及び37を設けた構成にしても良い。
また、導波路型反射集光器9a,9b及び導波路型反射集光器12a,12bの配置構成は、上記実施例に限らず、図3あるいは図4に示す構成も考えられる。同図において、同一部材には同一番号を付している。
上記構成において、プリズムカプラ5より導波路層3に結合・励振された導波光8の光軸10近傍よりその左半分が導波路型反射集光器9a及び9bによって反射されて焦点11へ集光され、導波光8の光軸10近傍よりその右半分が導波路型反射集光器12a及び12bによって反射されて焦点13へ集光される。このように、外部光が平行光である場合、導波光8は焦点11と焦点13に分離・集光され、差動増幅器22,23から得られる信号はゼロとなる。
【0009】
また、外部光が発散光である場合は、導波光8の集光位置が焦点位置11及び13に対して導波光8の進行方向へいくらかずれる。この時、焦点11に対する集光位置のずれ量をΔZ11、焦点13に対する集光位置のずれ量をΔZ13とすると、導波路型反射集光器9及び12の焦点距離が異なっているためにΔZ11≠ΔZ13となる。この場合においては、差動増幅器22,23において得られる信号を各々I22,I23(図7参照、光検出器16,17等の信号を各々I16,I17等とする)とすると、I22<I23となる。また、前記発散光の発散角θが増大して行く場合、I22及びI23は共に増大するが、増分はI23の方が大きい。
【0010】
さらに、外部光が収束光である場合は、導波光8の集光位置が焦点位置11、13よりも前方へずれることになり、前記ずれ量ΔZ11とΔZ13はΔZ11≠ΔZ13であり、差動増幅器22,23による信号I22’,I23’は前記I22,I23とは符号が逆転するが|I22’|<|I23’|であり、収束角θが増大すると増加率は|I23’|の方が大きいため、|I22’|<|I23’|の差も増大する。
この導波路型光信号検出素子7(以後、センサ7と言う)は、上記のように、差動増幅器22,23の信号から外部光の平行度、発散・収束角度を検出する異なる検出感度を持つセンサとしての機能を有するが、発散あるいは収束角度が所定の値を越えると光検出器16,17等への入射光量がゼロになるので、この光検出器16,17の角度検出機能は失われる。また、検出感度を高くすると、検出角度範囲が狭くなり、検出感度を低くすると、検出角度範囲は広くなるという特性を備えているので、当該センサ7は、検出信号I22,I23をフォーカシング誤差信号として用い、レンズアクチュエータへのフィードバック制御を行う光ピックアップ等の用途に適している。
【0011】
したがって、光ディスクに対してオンフォーカス状態に対物レンズ位置がある場合、高感度なる分割型光検出器でフォーカシング制御を実行し、又外乱等によって光ディスク位置が大きくずれた場合にも、低感度ながらデフォーカス検知幅の広い他方の分割型光検出器を用いてフォーカシング制御を行う。即ち、高感度なる分割型光検出器のデフォーカス検知幅の限界まで追い込んだ後、低感度なる分割型光検出器によるフォーカシング制御へ切り換える。
そこで、上記センサ7を光源分離型光ピックアップに用いた場合について説明する。図8に示すように、光源(LD)38からの光がコリメータレンズ39を介して偏向ビームスプリッタ40ヘ入射する。又光ディスク(光情報記録媒体)43からの光は対物レンズ42、1/4λ板41、偏向ビームスプリッタ40を介して当該センサ7のプリズムカプラ5ヘ入射する。センサ7の構成は図2に示したものと同様であって、同一部材には同一番号が付されている。
【0012】
さらに、図9に示すように、第1の分割型光検出器を構成する光検出器16及び17には第1の差動増幅器22及び第1の加算器24が接続され、第2の分割型光検出器を構成する光検出器20及び21にも同様に第2の差動増幅器23及び第2の加算器25が接続され、第1の加算器24及び第2の加算器25には第3の差動増幅器27及び第3の加算器28が接続されている。
この構成において、光源38を射出した発散光はコリメータレンズ39によって平行光とされ、偏向ビームスプリッタ40によって光ディスク43方向へ反射される。この反射光は1/4λ板41によって円偏光に変換され、対物レンズ42により光ディスク43の記録面上に集光される。この記録面上にて反射された前記集光光は対物レンズ42を介して1/4λ板41により直線偏光に変換され、偏向ビームスプリッタ40を透過してプリズムカプラ5へ入射し、センサ7の導波路内へ導光される。
【0013】
ところで、このセンサ7の光ディスク43のトラック溝方向に対する配置構成については、図8に示すように、このセンサ7のy方向成分が光ディスク43のトラック溝方向と一致するように配置すると、オントラック時には、図9に示す第1の加算器24から出力される光検出器16,17の和信号I24と第2の加算器25から出力される光検出器20,21の和信号I25はI24=I25となる。また、図8において、対物レンズ42による集光スポットの位置が+y方向へはずれるとI24<I25、又は逆に−y方向へはずれるとI24>I25となる。
したがって、図9に示すように、トラック誤差信号(Tr)は第3の差動増幅器27から出力される、光検出器16,17の和信号I24と光検出器20,21の和信号I25の差信号I27(I25−I24)を用い、又RF信号(ピット信号)は第3の加算器28から出力される、前記I24とI25の和信号I28を用いる。そして、フォーカス誤差信号は、第1の差動増幅器22から出力される光検出器16,17の差信号I22、あるいは第2の差動増幅器23から出力される光検出器20,21の差信号I23を用いる。
【0014】
また、前述したように、第1の分割型光検出器の光検出器16,17の差信号I22の特性については、フォーカス誤差検出感度は第2の分割型光検出器の光検出器20,21の差信号I23よりも低いが、フォーカス誤差検出可能なデフォーカス幅(フォーカス引き込み幅)は広い。したがって、オンフォーカス周辺の時は、差信号I23を用いてアクチュエータへのフィードバック制御を行い、外乱等によって光ディスク43位置が大きくずれて差信号I23の検出領域を越えた場合、差信号I22を用いたフィードバック制御へ切り換える。例えば、図7に示すように、差信号I23がIthに達したら、差信号I22のフィードバック制御に切り換える構成にする。
【0015】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の導波路型光信号検出素子においては、導波路型反射集光器は、それぞれ異なる焦点距離を持ち、且つ、第1の分割型光検出器に各々接続された第1の差動増幅器と第1の加算器と、第2の分割型光検出器に各々接続された第2の差動増幅器と第2の加算器と、前記第1の加算器と前記第2の加算器に各々接続された第3の差動増幅器と第3の加算器とを備えるので、従来のようなバルク光学系を用いた素子では困難であった構成、即ち同一検出素子内に、導波路素子の特徴を失うことなく感度の異なる2つのセンサ機能を集積化していて、且つコンパクトな構成が可能となる。
そして、請求項2,3の導波路型光信号検出素子においては、前記第1の差動増幅器及び前記第2の差動増幅器から出力される信号をフォーカス誤差信号とし、前記第3の差動増幅器から出力される信号をトラック誤差信号とし、前記第3の加算器から出力される信号をRF信号としており、さらに、通常は焦点距離の短い方の前記導波路型反射集光器側に配置された前記第2の分割型光検出器における差信号をフォーカス誤差信号として用い、前記第2の分割型光検出器の検出領域を越えた場合には、焦点距離の長い方の前記導波路型反射集光器側に配置された前記第1の分割型光検出器の差信号をフォーカス誤差信号として用いるので、フォーカシングの検出感度を、焦点距離の異なる2つの導波路型反射集光器で2段に切り換えることができる。
また、請求項4のように、前記導波路型光信号検出素子を、光ディスクに対して情報の記録・再生を行う光ピックアップに用いた場合には、光ディスクのデフォーカス量が小さい時は、焦点距離の短い方の前記導波路型反射集光器側に配置された前記第2の分割型光検出器における差信号をフォーカス誤差信号として用い、また、光ディスクのデフォーカス量が大きい時には、焦点距離の長い方の前記導波路型反射集光器側に配置された前記第1の分割型光検出器の差信号をフォーカス誤差信号として用いるので、フォーカシングの検出感度を焦点距離の異なる2つの導波路型反射集光器で2段に切り換えることにより、高精度なフォーカシング機能と広いフォーカシング範囲とを併せ持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の導波路型光信号検出素子を示す側面図である。
【図2】この発明の実施例の導波路型光信号検出素子を示す平面図である。
【図3】この発明の他の実施例の導波路型光信号検出素子を示す平面図である。
【図4】この発明の他の実施例の導波路型光信号検出素子を示す平面図である。
【図5】差動増幅器を接続した光検出器を示す構成図である。
【図6】差動増幅器及び初段増幅器を接続した光検出器を示す構成図である。
【図7】フォーカス誤差信号とディスク位置ずれとの関係を示す特性線図である。
【図8】光ディスクと光ピックアップを示す概略構成図である。
【図9】光ピックアップにおける誤差信号検出回路を示す構成図である。
【図10】従来の導波路型光信号検出素子を示す平面図である。
【符号の説明】
1 基板
2 バッファ層
3 導波路層
4 スラブ型導波路
5 プリズムカプラ
9a,9b 導波路型反射集光器
12a,12b 導波路型反射集光器
16,17 第1の分割型光検出器を構成する光検出器
20,21 第2の分割型光検出器を構成する光検出器
43 光ディスク
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a waveguide type optical signal detection element used for an optical pickup such as an optical disk memory and for performing focusing control of an optical disk.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various waveguide devices have been proposed, but most of them are functional elements such as a light source, a condensing path, a reflection / deflection path, a splitter, a photodetector, a demultiplexer, and an optical coupler on a slab waveguide. Are integrated.
As a specific configuration, for example, a buffer layer, a waveguide layer, and a clad layer are laminated on a substrate, and a prism coupler is bonded to the waveguide layer by an adhesive layer.
Among these waveguide devices, a type in which a reflective condenser and a split-type photodetector are arranged at the focal point thereof, and a pair of the reflective condensers 30a and 30a, as shown in FIG. 30b are arranged in parallel with each other symmetrically with respect to the optical axis of the guided light, and the photodetectors 16, 17 and 20, 21 of the split-type photodetectors are arranged at the focal point of each of the reflection type concentrators 30a, 30b (external light). (A prism coupler 5 is used as a coupler).
[0003]
This type of waveguide device has been proposed as a waveguide type optical signal detection element for detecting a focus error signal, a track error signal, and an RF signal in an optical pickup for recording / reproducing information on / from an optical disc. The optical specifications, that is, the focal length and NA, of the pair of reflective condensers arranged in parallel are the same. For example, as shown in the figure, if the detection signals from the photodetectors 16 and 17 are I 16 and I 17 , and the detection signals from the photodetectors 20 and 21 are I 20 and I 21 ,
The focus error signal is (I 16 + I 21 ) − (I 17 + I 20 )
The track error signal is (I 16 + I 17 ) − (I 20 + I 21 )
The RF signal is (I 16 + I 17 ) + (I 20 + I 21 )
Can be obtained by calculating respectively.
In the waveguide type optical signal detection device having this functional configuration, the detection sensitivity and the detection width (focus pull-in width) of the focus error signal were always constant.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional waveguide type optical signal detecting element, the detection sensitivity and the detection width (focus pull-in width) of the focus error signal on the optical disk are always constant, and the demand is that the detection sensitivity is high and the detection width is wide. I couldn't respond. For example, when the position of the optical disk is greatly shifted due to disturbance or the like, the detection width is narrow, so that it exceeds the defocus detection area, and there is a problem that the defocus amount cannot be detected.
Therefore, the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide a waveguide type optical signal detection element which can detect a focus error signal of an optical pickup with high sensitivity (high accuracy) and has a wide detection width. Is an issue.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is to provide a slab having at least a buffer layer formed on a substrate, a waveguide layer formed on the buffer layer, and a clad layer formed on the waveguide layer. Type waveguide, a prism coupler for coupling and exciting external light to the slab type waveguide, and a right half and a left half of the guided light provided in the slab type waveguide and including the vicinity of the optical axis of the guided light. A waveguide type including two waveguide-type reflection concentrators to be respectively taken in, and first and second split-type photodetectors provided near respective focal positions of the two waveguide-type reflection / concentrators. In the optical signal detecting element, the two waveguide-type reflection concentrators have different focal lengths, and are connected to the first differential amplifier and the first differential amplifier, respectively. and the adder, respectively against the said second split photodetector A second differential amplifier and the second adders, with the third differential amplifier are respectively connected to the first adder and the second adder and a third adder (Claim 1). In this waveguide type optical signal detection element, signals output from the first differential amplifier and the second differential amplifier are used as focus error signals and output from the third differential amplifier. Let the signal be a track error signal, and let the signal output from the third adder be an RF signal. Further, in this waveguide-type optical signal detection element, the difference signal in the second split-type photodetector normally disposed on the waveguide-type reflection / concentrator side having a shorter focal length is converted into a focus error signal. And when it exceeds the detection area of the second split-type photodetector, the first split-type photodetector disposed on the waveguide-type reflective collector with the longer focal length Is used as a focus error signal (claim 3).
Further, the present invention is characterized in that the waveguide type optical signal detecting element is used for an optical pickup for recording / reproducing information on / from an optical disk (claim 4).
[0006]
[Action]
In the waveguide-type optical signal detection device of the present invention, the two waveguide-type reflection concentrators have different focal lengths, so that the shift in the focus position of the guided light has high detection sensitivity but the detection angle range. Has a narrow split photodetector and a split photodetector having a low detection sensitivity but a wide detection angle range.
In the waveguide type optical signal detection device according to the present invention, the first differential amplifier and the first adder respectively connected to the first split type photodetector, and the second split type photodetector A second differential amplifier and a second adder respectively connected to the adder, a third differential amplifier and a third adder respectively connected to the first adder and the second adder A signal output from the first differential amplifier and the second differential amplifier is a focus error signal, a signal output from the third differential amplifier is a track error signal, The signal output from the third adder is used as an RF signal, and the signal is output from the second split-type photodetector that is normally disposed on the waveguide-type reflective collector with a shorter focal length. The difference signal is used as a focus error signal, and the detection area of the second split-type photodetector is used. If it exceeds, the difference signal of the first split-type photodetector arranged on the waveguide-type reflective collector with the longer focal length is used as a focus error signal, so that the focus detection sensitivity is reduced. It is possible to switch between two stages by using two waveguide type reflection concentrators having different focal lengths.
Therefore, when the waveguide type optical signal detection element is used in an optical pickup for recording / reproducing information on / from an optical disc, the defocus amount of the optical disc is usually small, and the focal length is shorter. High-sensitivity focus error detection is performed using a difference signal in the second split-type photodetector arranged on the waveguide-type reflective collector side as a focus error signal. When the defocus amount of the optical disk is large due to disturbance or the like, the difference signal of the first split-type photodetector arranged on the waveguide-type reflective collector with the longer focal length is used as a focus error signal. By using this, focus error detection with a wide detection width is performed.
[0007]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, a waveguide type optical signal detecting element 7 has a thermal oxide film 2 as a buffer layer on a silicon substrate 1 and a silicon oxynitride film 3 as a slab type waveguide layer thereon. A silicon oxynitride film 4 having a lower refractive index than the waveguide layer 3 is formed as a cladding layer on the nitride film 3 (hereinafter referred to as the waveguide layer 3). The prism coupler 5 is joined.
As shown in FIG. 2, waveguide-type reflection condensers 9a and 9b for reflecting the left half of the optical axis 10 of the guided light 8 coupled and excited by the prism coupler 5 to the waveguide layer 3 are arranged. Then, the guided light 14 is focused on the focal point 11. In addition, waveguide-type reflection concentrators 12 a and 12 b that reflect the right half of the optical axis 10 of the guided light 8 are arranged, and converge the guided light 18 to the focal point 13.
Behind the focal point 11, two photodetectors 16 constituting a first split-type photodetector are arranged so as to be substantially perpendicular to the optical axis component 15 of the guided light 14 toward the focal point 11 in the slab plane. And 17 are symmetrically juxtaposed with respect to the optical axis 15. Similarly, the two photodetectors constituting the second split-type photodetector are arranged behind the focal point 13 so as to be substantially perpendicular to the optical axis component 19 of the guided light 18 toward the focal point 13 in the slab plane. The vessels 20 and 21 are juxtaposed symmetrically with respect to the optical axis 19.
[0008]
Further, as shown in FIG. 5, the photodetectors 16 and 17 forming the first split type photodetector are connected to the differential amplifier 22, and the photodetector 20 forming the second split type photodetector. And 21 are similarly connected to a differential amplifier 23.
6, first stage amplifiers 34 and 35 may be provided before the differential amplifier 22 and first stage amplifiers 36 and 37 may be provided before the differential amplifier 23.
The arrangement of the waveguide-type reflection concentrators 9a and 9b and the waveguide-type reflection and concentrators 12a and 12b is not limited to the above-described embodiment, and the configuration shown in FIG. 3 or FIG. In the figure, the same members are given the same numbers.
In the above configuration, the left half of the guided light 8 coupled / excited to the waveguide layer 3 by the prism coupler 5 from the vicinity of the optical axis 10 is reflected by the waveguide-type reflection collectors 9a and 9b and collected at the focal point 11. Then, the right half of the guided light 8 from the vicinity of the optical axis 10 is reflected by the waveguide-type reflection collectors 12a and 12b and is focused on the focal point 13. As described above, when the external light is parallel light, the guided light 8 is separated and condensed at the focal point 11 and the focal point 13, and the signals obtained from the differential amplifiers 22 and 23 become zero.
[0009]
When the external light is divergent light, the condensing position of the guided light 8 is slightly shifted from the focal positions 11 and 13 in the traveling direction of the guided light 8. At this time, assuming that the shift amount of the light-collecting position with respect to the focus 11 is ΔZ 11 and the shift amount of the light-collecting position with respect to the focus 13 is ΔZ 13 , the focal lengths of the waveguide-type reflective light collectors 9 and 12 are different. ΔZ 11 ≠ ΔZ 13 . In this case, if the signals obtained by the differential amplifiers 22 and 23 are I 22 and I 23 (refer to FIG. 7, the signals from the photodetectors 16 and 17 are I 16 and I 17 , respectively). I 22 <I 23 . Also, if the divergence angle θ of the divergent light is gradually increased, but I 22 and I 23 is increased both increment greater in I 23.
[0010]
Furthermore, if the external light is converged light is to be condensed position of the guided light 8 is shifted forward from the focal position 11 and 13, the shift amount [Delta] Z 11 and [Delta] Z 13 is an ΔZ 11 ≠ ΔZ 13 the signal I 22 by the differential amplifier 22, 23 ', I 23' is above the I 22, I 23 but code is reversed | I 22 '| <| I 23' | a is, the convergent angle θ increases growth rate | '| for who is large, | I 22' | I 23 <| I 23 '| also increases the difference.
As described above, this waveguide type optical signal detection element 7 (hereinafter referred to as sensor 7) has different detection sensitivities for detecting the parallelism and the divergence / convergence angle of the external light from the signals of the differential amplifiers 22 and 23. It has a function as a sensor, but when the divergence or convergence angle exceeds a predetermined value, the amount of light incident on the photodetectors 16 and 17 becomes zero, so that the angle detection functions of the photodetectors 16 and 17 are lost. Is In addition, since the detection angle range is narrowed when the detection sensitivity is increased, and the detection angle range is widened when the detection sensitivity is lowered, the sensor 7 detects the focusing signals I 22 and I 23 with the focusing error. It is suitable for applications such as an optical pickup that uses it as a signal and performs feedback control to a lens actuator.
[0011]
Therefore, when the objective lens position is in an on-focus state with respect to the optical disk, focusing control is performed by a high-sensitivity split-type photodetector. Focusing control is performed using the other split-type photodetector having a wide focus detection width. That is, after reaching the limit of the defocus detection width of the split type photodetector with high sensitivity, switching to focusing control by the split type photodetector with low sensitivity is performed.
Therefore, a case where the sensor 7 is used for a light source separated type optical pickup will be described. As shown in FIG. 8, light from a light source (LD) 38 enters a deflection beam splitter 40 via a collimator lens 39 . Light from an optical disk (optical information recording medium) 43 enters the prism coupler 5 of the sensor 7 via the objective lens 42 , the 1 / λ plate 41 , and the deflection beam splitter 40 . The configuration of the sensor 7 is the same as that shown in FIG. 2, and the same members are denoted by the same reference numerals.
[0012]
Further, as shown in FIG. 9, a first differential amplifier 22 and a first adder 24 are connected to the photodetectors 16 and 17 constituting the first split type photodetector, Similarly, a second differential amplifier 23 and a second adder 25 are connected to the photodetectors 20 and 21 that constitute the photodetectors, and the first adder 24 and the second adder 25 The third differential amplifier 27 and the third adder 28 are connected.
In this configuration, the divergent light emitted from the light source 38 is collimated by the collimator lens 39 and is reflected by the deflection beam splitter 40 toward the optical disk 43 . This reflected light is converted into circularly polarized light by the λλ plate 41 , and collected on the recording surface of the optical disk 43 by the objective lens 42 . The condensed light reflected on the recording surface is converted into linearly polarized light by the λλ plate 41 via the objective lens 42, passes through the deflection beam splitter 40 and enters the prism coupler 5, The light is guided into the waveguide.
[0013]
Incidentally, the arrangement with respect to the track groove direction of the optical disk 43 of the sensor 7, as shown in FIG. 8, the y direction component of the sensor 7 is arranged to coincide with the track groove direction of the optical disc 43, at the time of on-track The sum signal I 24 of the photodetectors 16 and 17 output from the first adder 24 and the sum signal I 25 of the photodetectors 20 and 21 output from the second adder 25 shown in FIG. a 24 = I 25. In FIG. 8, when the position of the condensed spot by the objective lens 42 deviates in the + y direction, I 24 <I 25 , and conversely, when the position deviates in the −y direction, I 24 > I 25 .
Therefore, as shown in FIG. 9, the track error signal (Tr) is output from the third differential amplifier 27 and is the sum signal I 24 of the photodetectors 16 and 17 and the sum signal I of the photodetectors 20 and 21. The 25 difference signal I 27 (I 25 −I 24 ) is used, and the RF signal (pit signal) is the sum signal I 28 of the I 24 and I 25 output from the third adder 28. Then, the focus error signal is a difference signal I 22 between the photodetectors 16 and 17 output from the first differential amplifier 22 or a difference signal between the photodetectors 20 and 21 output from the second differential amplifier 23. the signal I 23 used.
[0014]
Further, as described above, the characteristics of the difference signal I 22 of the first split photodetector of the photodetector 16 and 17, a focus error detection sensitivity photodetector 20 of the second split photodetector , lower than the difference signal I 23 of 21, but the focus error detectable defocus range (focus pull width) wide. Therefore, when the near on-focus performs feedback control to the actuator using the difference signal I 23, when the optical disc 43 located by a disturbance or the like exceeds the detection area of the differential signals I 23 largely deviated, the difference signal I 22 Is switched to feedback control using. For example, as shown in FIG. 7, the difference signal I 23 is reached to Ith, a configuration for switching the feedback control of the difference signal I 22.
[0015]
【The invention's effect】
As described above, in the waveguide-type optical signal detecting element according to the first aspect, the waveguide-type reflective condensers have different focal lengths and are connected to the first split-type photodetectors, respectively. said first differential amplifier and a first adder, a second differential amplifier which are respectively connected to the second division type optical detector and a second adder, said first adder and Since it has the third differential amplifier and the third adder respectively connected to the second adder, the configuration using a conventional device using a bulk optical system is difficult, that is, in the same detection device. Furthermore, two sensor functions having different sensitivities can be integrated without losing the characteristics of the waveguide element, and a compact configuration can be realized.
In the waveguide-type optical signal detection device according to claim 2 or 3, the signals output from the first differential amplifier and the second differential amplifier are used as a focus error signal, and the third differential amplifier is used as a focus error signal. A signal output from the amplifier is used as a track error signal, and a signal output from the third adder is used as an RF signal. The difference signal in the second split-type photodetector is used as a focus error signal, and when the detection signal exceeds the detection area of the second split-type photodetector, the waveguide type having a longer focal length is used. Since the difference signal of the first split-type photodetector arranged on the reflection / condenser side is used as a focus error signal, the focusing detection sensitivity can be reduced by two waveguide-type reflection / concentrators having different focal lengths. Switching to columns It can be.
Further, when the waveguide type optical signal detecting element is used in an optical pickup for recording / reproducing information on / from an optical disk, the optical disk may have a focus when the defocus amount of the optical disk is small. The difference signal in the second split-type photodetector disposed on the side of the waveguide-type reflective condenser with the shorter distance is used as a focus error signal, and when the defocus amount of the optical disk is large, the focal length The difference signal of the first split-type photodetector disposed on the side of the waveguide-type reflective collector that is longer is used as a focus error signal, so that the detection sensitivity of focusing can be reduced by using two waveguides having different focal lengths. By switching between two stages using the type reflection concentrator, it is possible to have both a high-precision focusing function and a wide focusing range.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a waveguide type optical signal detection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a waveguide type optical signal detection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a waveguide type optical signal detection device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing a waveguide type optical signal detection device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a photodetector to which a differential amplifier is connected.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a photodetector to which a differential amplifier and a first-stage amplifier are connected.
FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a focus error signal and a disc position shift.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing an optical disk and an optical pickup.
FIG. 9 is a configuration diagram showing an error signal detection circuit in the optical pickup.
FIG. 10 is a plan view showing a conventional waveguide type optical signal detection element.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Buffer layer 3 Waveguide layer 4 Slab type waveguide 5 Prism coupler 9a, 9b Waveguide type reflection concentrators 12a, 12b Waveguide type reflection concentrators 16, 17 Construct a first split type photodetector Photodetectors 20 and 21 Photodetectors constituting second split type photodetector
43 optical disk

Claims (4)

少なくとも、基板上に形成されたバッファ層と、このバッファ層の上に形成された導波路層と、この導波路層の上に形成されたクラッド層を有するスラブ型導波路と、このスラブ型導波路へ外部光を結合・励振するプリズムカプラと、前記スラブ型導波路内に設けられ、導波光の光軸近傍を含む導波光の右半分と左半分とをそれぞれ取り込む2つの導波路型反射集光器と、この2つの導波路型反射集光器のそれぞれの焦点位置近傍に設けた第1、第2の分割型光検出器とを備えた導波路型光信号検出素子において、
前記2つの導波路型反射集光器は、それぞれ異なる焦点距離を持ち、且つ、前記第1の分割型光検出器に各々接続された第1の差動増幅器と第1の加算器と、前記第2の分割型光検出器に各々接続された第2の差動増幅器と第2の加算器と、前記第1の加算器と前記第2の加算器に各々接続された第3の差動増幅器と第3の加算器とを備えることを特徴とする導波路型光信号検出素子。
At least a slab type waveguide having a buffer layer formed on a substrate, a waveguide layer formed on the buffer layer, a cladding layer formed on the waveguide layer, and a slab type waveguide. A prism coupler that couples and excites external light to the waveguide, and two waveguide-type reflectors that are provided in the slab waveguide and capture the right half and the left half of the guided light including the vicinity of the optical axis of the guided light, respectively. In a waveguide-type optical signal detection element including an optical device and first and second split-type photodetectors provided in the vicinity of respective focal positions of the two waveguide-type reflection condensers,
A first differential amplifier and a first adder , each of which has a different focal length and is connected to the first split photodetector ; A second differential amplifier and a second adder respectively connected to the second split type photodetector, and a third differential amplifier respectively connected to the first adder and the second adder A waveguide type optical signal detection device comprising an amplifier and a third adder .
前記第1の差動増幅器及び前記第2の差動増幅器から出力される信号をフォーカス誤差信号とし、前記第3の差動増幅器から出力される信号をトラック誤差信号とし、前記第3の加算器から出力される信号をRF信号とすることを特徴とする請求項1記載の導波路型光信号検出素子。A signal output from the first differential amplifier and the second differential amplifier is used as a focus error signal, a signal output from the third differential amplifier is used as a track error signal, and the third adder is used. 2. The waveguide type optical signal detecting device according to claim 1, wherein the signal output from the optical signal is an RF signal. 通常は焦点距離の短い方の前記導波路型反射集光器側に配置された前記第2の分割型光検出器における差信号をフォーカス誤差信号として用い、前記第2の分割型光検出器の検出領域を越えた場合には、焦点距離の長い方の前記導波路型反射集光器側に配置された前記第1の分割型光検出器の差信号をフォーカス誤差信号として用いることを特徴とする請求項1または2記載の導波路型光信号検出素子。Normally, a difference signal in the second split-type photodetector disposed on the waveguide-type reflective collector with a shorter focal length is used as a focus error signal, and the second split-type photodetector When the detection area is exceeded, a difference signal of the first split-type photodetector arranged on the waveguide-type reflection / concentrator side having a longer focal length is used as a focus error signal. The waveguide type optical signal detection device according to claim 1 or 2, wherein: 前記導波路型光信号検出素子を、光ディスクに対して情報の記録・再生を行う光ピックアップに用いたことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一つに記載の導波路型光信号検出素子。4. The waveguide type optical signal detection device according to claim 1, wherein said waveguide type optical signal detection device is used in an optical pickup for recording / reproducing information on / from an optical disk. element.
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