JP3429329B2 - プリズム結合装置 - Google Patents

プリズム結合装置

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JP3429329B2
JP3429329B2 JP28202092A JP28202092A JP3429329B2 JP 3429329 B2 JP3429329 B2 JP 3429329B2 JP 28202092 A JP28202092 A JP 28202092A JP 28202092 A JP28202092 A JP 28202092A JP 3429329 B2 JP3429329 B2 JP 3429329B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信、光集積回路、
光情報処理回路等に用いるプリズム結合装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、導波路に光ビームを結合させる方
法としては、端面結合法、グレーティング結合法、ホロ
グラム結合法、テーパ結合法、プリズム結合法等があ
る。この中でも特に、近年、プリズム結合法は注目され
てきており、基板に形成された導波路層上にプリズムを
圧着するだけで容易に結合させることができ、これによ
り高い結合効率を得ることができる。しかし、このよう
なプリズム結合法は、プリズムと導波路層との間隔を一
定に保つ必要があり、機械的な振動やショックにより光
結合効率が変化するという欠点がある。そこで、このよ
うな問題点を解決した従来におけるプリズム結合装置の
例として、光導波路層上に屈折率の低い低屈折率ギャッ
プ層を積層し、この低屈折率ギャップ層上に前記光導波
路層よりも高い屈折率をもつプリズムをこのプリズムと
同程度の屈折率をもつ高屈折率接着剤により接着するよ
うな構造としたものがある。これにより、ギャップ層は
厚みが一定に保たれるようになり、機械的振動やショッ
クなどの外乱の影響を受けずに、光結合効率を常に一定
に保つことができる。また、その他のプリズム結合装置
の例として、プリズム結合部でのギャップ層の厚みをそ
の周囲でのギャップ層の厚みよりも薄くなるように、エ
ッチングにより所定の厚みまでエッチングして最適な厚
みに形成したものがあり、これにより高結合効率を得る
ことができる。さらに、プリズム結合部でのギャップ層
を、第1ギャップ層とその上側の第2ギャップ層との2
つの層を用いて形成し、第2ギャップ層を一部除去する
ことにより容易に高結合効率を与える最適な厚みを得る
ことができる。
【0003】ここで、プリズム結合装置の具体例を図1
2に基づいて説明する。Si基板1上にはSiO2 から
なるバッファ層2(屈折率n=1.46、厚さd=1.
00μm)が積層され、このバッファ層2上にはSiO
Nからなるクラッド層3(n=1.70,1.00μ
m)が積層され、このクラッド層3の上部にはSiO2
からなる第1ギャップ層4(n=1.46、d=0.2
8μm)が積層され、この第1ギャップ層4上にはSi
2 からなる第2ギャップ層5a,5b(n=1.4
6、d=0.50μm)が積層され、この第2ギャップ
層5a,5b上には高屈折率光硬化性接着剤6(n=
1.63)を介して、高屈折率ガラスプリズム7(n=
1.63、フリントガラス)が設けられている。この場
合、Si基板1から第2ギャップ層5a,5bまでで導
波路を形成している。バッファ層2は、熱酸化(Si基
板と隣接するときのみ)、スパッタ、OCD(SiO2
系の塗布膜)等を用いて作製され、クラッド層3はプラ
ズマCVDにより作製される。
【0004】このような構成において、図示しない半導
体レーザ(LD)からの光ビーム8はその光強度分布が
ガウス分布9に近似され、このような光ビーム8は高屈
折率ガラスプリズム7の底面部でかつ導波路層の上面に
位置する照射領域10に入射し、その光の一部が導波路
に結合し、導波光Aとなって導波路内を右方向に進行し
ていく。この場合、照射領域10に相当する部分をエッ
チング又はマスキングにより除去してあり、これにより
入射して入力結合した光ビーム8が導波路から出力結合
して外部に出射するのを防止している。また、光ビーム
8の強度分布はガウス分布なので、ビーム半径として光
強度がピーク強度の1/e以上になる部分を照射領域1
0として図示しているが、実際にはその照射領域10以
外の周辺領域でもビームが照射されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】プリズム結合装置にL
Dからのコリメートされた光ビームを入射させ導波光を
励起する場合を考慮すると、使用以前にLDとコリメー
トレンズとからなる部分(LD部分)と、プリズムとこ
れに接着された導波路をもつ基板とからなる部分(プリ
ズム−基板部分)との位置関係を正確に調整する必要が
ある。しかし、図12に示すようなプリズム結合装置に
おいては、基板の表面上に照射される光ビーム8の入射
位置を検出する機構がないため、LD部分と基板−プリ
ズム部分との間の組立て調整が難しい。このため、高機
能な組立て装置を用いて高精度な組立てが必要となり、
しかも、短時間で高精度に組立てなければならず困難を
極めることになる。
【0006】また、最適な高結合効率を得るためには、
入射させる光ビームをプリズムによって決まる最適な入
射角度と入射位置を正確に調整することが必要である。
しかし、装置の設計にもよるが、入射角度は一般に5分
以内の高精度が必要であり、入射位置は光ビーム半径に
もよるが光ディスク用のコリメートされたLDの光ビー
ムであれば0.2mm以内の高精度が必要となりその製
造が難しい。
【0007】さらに、使用中にも機械的な振動等により
調整した位置からも微小に位置ずれが生じ、光結合効率
が変化することがあるが、使用中の位置ずれの許容値も
小さいため、LD部分とプリズム−基板部分とを一体化
するハウジングが高精度でかつ強度も必要になるため、
小型化軽量化することが難しい。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、導波路の形成された基板上に光結合プリズムを載置
し、この光結合プリズムに外部から光ビームを入射させ
ることにより前記導波路内に前記光ビームを導き光結合
させるプリズム結合装置において、前記導波路内におけ
る前記光ビームの照射領域近傍にビーム入射位置検出用
複数の受光素子を設け、これらの受光素子により検出
された複数の出力信号を比較することにより前記光ビー
ムの前記基板への入射位置を求める手段を設けた。
【0009】請求項2記載の発明では、請求項1記載の
プリズム結合装置において、前記導波路内における前記
光ビームの照射領域にビーム入射強度検出用の受光素子
少なくとも1つ設け、前記ビーム入射位置検出用の受
光素子により検出された複数の出力信号を比較すること
により求めた前記光ビームの前記基板への入射位置情報
をもとにして前記ビーム入射強度検出用の受光素子の出
力信号を補正し前記光ビームの前記基板への入射強度を
求める手段を設けた。
【0010】請求項3記載の発明では、請求項1記載の
プリズム結合装置において、前記導波路内に導かれた前
記光ビームにより励起された導波光の光強度を検出する
導波光強度検出用の受光素子を少なくとも1つ設け、前
記ビーム入射位置検出用の受光素子により検出された複
数の出力信号を比較することにより求めた前記光ビーム
の前記基板への入射位置情報をもとにして前記導波光強
度検出用の受光素子の出力信号を補正し前記光ビームの
前記基板への入射強度を求める手段を設けた。
【0011】請求項4記載の発明では、導波路の形成さ
れた基板上に光結合プリズムを載置し、この光結合プリ
ズムに外部から光ビームを入射させることにより前記導
波路内に前記光ビームを導き光結合させるプリズム結合
装置において、前記導波路内における前記光ビームの照
射領域にビーム入射強度検出用の受光素子を少なくとも
1つ設け、前記導波路内に導かれた前記光ビームにより
励起された導波光の光強度を検出する導波光強度検出用
の受光素子を少なくとも1つ設け、前記ビーム入射強度
検出用の受光素子により検出された出力信号によるビー
ム入射強度と前記導波光強度検出用の受光素子により検
出された出力信号による前記導波光強度との比の変化を
もとにして前記光ビームの前記導波路への光結合効率の
変化を求める手段を設けた。
【0012】請求項5記載の発明では、導波路の形成さ
れた基板上に光結合プリズムを載置し、この光結合プリ
ズムに外部から光ビームを入射させることにより前記導
波路内に前記光ビームを導き光結合させるプリズム結合
装置において、前記導波路内における前記光ビームの照
射領域近傍にビーム入射位置検出用の複数の受光素子を
設け、前記導波路内における前記光ビームの照射領域に
ビーム入射強度検出用の受光素子を少なくとも1つ設
け、前記導波路内に導かれた前記光ビームにより励起さ
れた導波光の光強度を検出する導波光強度検出用の受光
素子を少なくとも1つ設け、前記ビーム入射位置検出用
の受光素子により検出された複数の出力信号を比較する
ことにより求めた前記光ビームの前記基板への入射位置
情報をもとにして前記ビーム入射強度検出用の受光素子
の出力信号を補正して求めたビーム入射強度と前記導波
光強度検出用の受光素子により検出された出力信号によ
る前記導波光強度との比の変化をもとにして前記光ビー
ムの前記導波路への光結合効率の変化を求める手段を設
けた。
【0013】
【作用】請求項1記載の発明では、ビーム入射位置検出
用の受光素子からの入射位置情報を情報検知しているた
め、プリズム結合部での光ビームの入射位置を知りその
位置調整を行うことが可能となる。
【0014】請求項2記載の発明では、ビーム入射位置
検出用の受光素子からの入射位置情 報をもとに光ビーム
の入射強度情報を補正することができ、これによりプリ
ズム結合部での入射位置が変化しても高精度に入射強度
を知りその強度の調整を行うことが可能となる。
【0015】請求項3記載の発明では、導波光強度検出
用の受光素子からの導波光情報とビーム入射位置検出用
の受光素子からの入射位置情報とをもとに光ビームの入
射強度を補正することができ、これによりプリズム結合
部での光ビームの入射強度を知りその強度の調整を行う
ことが可能となる。
【0016】請求項4記載の発明では、ビーム入射強度
検出用の受光素子からの入射強度情報と導波光強度検出
用の受光素子からの導波光情報とをもとに光ビームの光
結合効率の変化を求めることができる。
【0017】請求項5記載の発明では、ビーム入射強度
検出用の受光素子からの補正された入射強度情報と導波
光強度検出用の受光素子からの導波光情報とをもとに光
ビームの光結合効率の変化を求めることができる。
【0018】
【実施例】請求項1記載の発明の一実施例を図1〜図5
に基づいて説明する。なお、従来例(図12参照)と同
一部分についての説明は省略し、その同一部分につい
は同一符号を用いる。
【0019】図1はプリズム結合装置の一例を示すもの
である。本装置には、Si基板1と、このSi基板1上
に形成されたSiO2 からなるバッファ層2と、このバ
ッファ層2上に形成されたSiONからなるコア層(従
来例のクラッド層と同一)3と、このコア層3上に形成
されたSiONからなる第1ギャップ層4と、この第1
ギャップ層4上に形成されたSiONからなる第2ギャ
ップ層5a,5bとからなる光導波路が設けられてい
る。この光導波路の第2ギャップ層5a,5bにはコン
タクトホールが形成され、このコンタクトホールには高
屈折率光硬化性接着剤6が充填されており、この高屈折
率光硬化性接着剤6を用いて前記導波路上には光結合プ
リズムとしての高屈折率ガラスプリズム7(以下、プリ
ズム7と呼ぶ)が接着されている。
【0020】このようなプリズム結合装置において、こ
こでは、図1(b)に示すように、導波路の基板上にビ
ーム入射位置検出素子としての受光素子11a,11
b,11cを3つ設け、また、これら受光素子11a,
11b,11cにより検出された出力信号から光ビーム
8の基板への入射位置を求めるビーム入射位置検知手段
としての位置情報検知部12を設けたものである。この
場合、受光素子11a,11b,11cは、PINフォ
トダイオードからなっている。位置情報検知部12は、
導波光Aの強度、偏光成分、波形等を検出したり、その
導波光Aを変調したりする。
【0021】図2は、受光素子11a,11b,11c
の領域の断面形状を示したものである。Si基板1は、
n+層1aと、i層1bと、p+層1cとからなってお
り、裏面側には電極13が形成されている。p+層1c
はその上部でバッファ層2とオーミック接触され、一部
に形成されたコンタクトホールを介してAlからなるコ
ンタクト電極14と接続されている。この場合、光ビー
ム8の受光部となるSiO からなるバッファ層2の
p+層は、500Åの厚さだけ形成されている。この場
合、図1(b)に示される受光素子11a,11b,1
1cの位置を導波光Aの導波部分に設けると、その設け
た位置から先の導波部分は分断させるため、図1に示し
たように受光素子11a,11b,11cを導波光Aの
進行方向と反対方向の側に設けるようにする。実際の光
ビーム8が図3に示すようなガウス分布9であれば、1
/eで決まるビーム半径よりも外側の領域Pにおいても
小さいながらも受光することは可能である。従来の多く
の導波路においては、その導波路に結合するときに結合
効率100%でないことから光強度が低下し、このため
強度の大きいビーム径の範囲内の光ビーム8を利用する
が、本実施例における受光素子11a,11b,11c
では、光ビーム8を直接受光しているため、ビーム半径
の外側領域を用いても十分な感度と精度を得ることがで
きる。また、領域Qのように領域Pと同じ長さであれ
ば、中心軸に近いほど受光する光ビーム8の強度が大き
くなり、検出感度が向上するため、必要に応じてビーム
半径の内側の領域に受光素子11a,11b,11cを
設けるようにしてもよい。
【0022】特に、図1においては、導波光Aの進行方
向と反対方向の照射部分の光ビーム8は、第2ギャップ
層5a,5bとの距離が大きいため、その第2ギャップ
層5a,5bの硬化による導波路への光結合効率が比較
的低く、照射領域10の中では比較的導波光Aの光強度
に影響しないため、受光素子11a,11b,11cを
照射領域10の内側に設けるようにしてもよい。すなわ
ち、受光素子11bを、照射領域10の少し内側の領域
に設けてもビーム半径の領域の光ビーム8を結合させる
導波光Aの強度はあまり低下することはない。
【0023】図4は、ガウス分布9の光ビーム8を図示
したものである。縦軸は相対強度であり、横軸は中心軸
から半径方向の相対距離である。ガウス分布9のいわゆ
るガウスビーム波I(r)は、 I(r)=I(0)exp〔−r2/wo2〕 …(1) で示される。woはスポットサイズ(ここでは、ビーム
半径)と呼ばれ、光ビーム8の強度が中心の1/eにな
る。これはr1,r2の点で示され、斜線部が図1の照射
領域10に相当する。
【0024】このような構成において、受光素子11
a,11b,11cによって光ビーム8の照射領域10
を検知する原理について説明する。図4及び図5は、光
ビーム8の照射位置を変化させた場合におけるプリズム
7の底面との位置関係及び受光素子11a,11b,1
1cの出力値を示したものである。図1,2に示すよう
に、光ビーム8は左側から進行して導波路と結合し、こ
れにより得られた導波光Aは右側に進行していく。この
時、光ビーム8の入射強度は一定である。まず、光ビー
ム8は、図4(a)に示すように望ましい位置に照射さ
れているものとすると、この時の受光素子11a,11
b,11cの値は、図5(a)に示すように受光された
光ビーム8による出力値がどれも同じ値になるように、
照射位置や増幅値が予め調整されている。受光素子11
a,11b,11cは、便宜上、どれもビーム半径に相
当する照射領域10の領域内にあるものとし、11a,
11cは光ビーム8の中心軸より少し左側に寄せてあ
る。受光素子11a,11b,11cの出力された値
は、図5(a)の出力値15a,15b,15cにそれ
ぞれ対応する。次に、図4(b)は、照射領域10が左
側(導波光Aの進行方向Yとは逆方向)にシフトした場
合の様子を示すものである。図5(b)に示すように、
出力値15bは大きく増加し、出力値15a,15cは
わずかに増加する。その出力値15bが増加するのは、
照射領域10が左側にシフトした場合でしかなく、これ
により、照射領域10のシフトを容易に検知することが
できる。次に、図4(c)は、照射領域10が右側(導
波光Aの進行方向Y)にシフトした場合の様子を示すも
のである。この場合、図5(c)に示すように、出力値
15bは大きく減少し、出力値15a,15cはわずか
に減少する。次に、図4(d)では、照射領域10が上
側(X方向)にシフトした場合である。この時、図5
(d)に示すように、出力値15aは大きく減少し、出
力値15bはわずかに減少し、出力値15cは大きく増
加する。シフト量が小さい時には、ガウス分布9の性質
から、出力値15bの減少値よりも出力値15cの増加
値の方が大きくなる。
【0025】この場合、図4(c)、(d)共に出力値
15bは減少するが、図4(c)の場合には出力値15
a,15cの値が同一なので、左方向へのシフトとして
検知することができる。また、図4(d)の場合には、
出力値11aと出力値11cとの値が異なるため、出力
値の大きい受光素子の方へシフトしていると判断でき、
この出力値15aと出力値15cの他に、出力値15b
をもとにして上方向へのシフト量を検知することができ
る。
【0026】上述したように、受光素子11a,11
b,11cからの入射位置情報を情報検知しているた
め、プリズム7での光ビーム8の入射位置を知りその位
置調整を行うことができる。なお、このような方法は、
光ビーム8の入射強度を一定としたが、入射強度が変化
した場合にも、出力値15a,15b,15cの大きさ
を相対比較することにより、精度は少し低下するものの
光ビーム8の入射位置を検知することができる。受光素
子11a,11b,11cの数をさらに設けて、4つ又
は5つとすることにより、さらに高精度な位置検出をす
ることができる。また、受光素子11a,11b,11
cの数を減少して、2つでも2方向の位置検出は可能で
あるし、1つでも1方向の位置検出は可能である。さら
に、動的に変化する場合は、その変化の仕方を学習する
ことにより、より高精度に素早く入射位置を検知するこ
とができる。光ビーム8の入射位置を検知することによ
り、LD部分と基板−プリズム部分との組付けを容易に
したり、使用中の動的な入射位置の変化を検知すること
ができる。
【0027】次に、請求項2記載の発明の前提となる構
例を図6に基づいて説明する。なお、請求項1記載の
発明と同一部分についての説明は省略し、その同一部分
についは同一符号を用いる。
【0028】ここでは、図6に示すように、導波路の基
板上にビーム入射強度検出素子としての受光素子16を
設け、この受光素子16により検出された出力信号から
光ビーム8の基板への入射強度を求めるビーム入射強度
検知手段としての強度情報検知部17を設けたものであ
る。この場合、受光素子16の構造は、前述した図2と
同様である。
【0029】このような構成において、光ビーム8の受
光素子16に検出された入射強度情報を強度情報検知部
17に送り情報検知することによって、プリズム結合部
での光ビーム8の入射強度を知ることができ、これによ
り光ビーム8の光強度の調整を行うことができる。
【0030】なお、光ビーム8の入射位置がほとんど変
化しない場合には、上述したように受光素子16が1個
でも十分に高精度で光ビーム8の入射光強度を検出する
ことができるが、入射位置が変化する場合にも、受光素
子16を複数個設け、これにより検出された値を強度情
報検知部17により検知することによって、精度を一段
と高めることができる。例えば、上下(X方向)対称に
受光素子16を設け、この出力値の和を入射強度とすれ
ば、上下の入射位置の移動に対しての入射強度の誤差を
小さくすることができる。また、光ビーム8の入射強度
を特定のにすることにより、組付けを容易にしたり、
LD光の放出パワーのバラツキにより光ビームの入射強
度の変動をモニタすることができる。
【0031】次に、請求項記載の発明の一実施例を図
7及び図8に基づいて説明する。なお、請求項記載の
発明及び請求項2記載の発明の前提となる構成例と同一
部分についての説明は省略し、その同一部分につい
同一符号を用いる。
【0032】ここでは、導波路基板上にビーム入射位置
検出素子としての受光素子11a,11b,11cを3
個設け、それら受光素子11a,11b,11cにより
検出された出力信号から光ビーム8の基板への入射強度
を求めるビーム入射強度検知手段としての強度情報検知
部18を設けたものである。また、その基板上には、ビ
ーム入射強度検出素子としての受光素子16も設けられ
ている。これら受光素子11a,11b,11c,16
は、いずれもPINフォトダイオード(図2参照)から
構成されている。
【0033】このような構成において、受光素子11
a,11b,11cによって光ビーム8の照射領域10
の入射位置と入射強度とを検知する原理を図8に基づい
て述べる。図8(a)は、光ビーム8の照射領域10が
適切な位置に照射されているときの様子を示すものであ
る。この時、受光素子11a,11b,11cでは、受
光された出力値がどれも同じ値になるように、その位置
や増幅値が予め調整されているものとする。受光素子1
1a,11b,11cは、便宜上、どれもビーム半径に
相当する照射領域10あるものとし、受光素子11
a,11cは光ビーム8の中心軸より少し左側に寄せて
あるものとする。また、受光素子16は、受光素子11
bよりも中心軸に近い部分に設けてあり、より大きな出
力値が得られるようにしている。
【0034】今、光ビーム8の照射領域10がこの図8
(a)のビームが動かない状態の位置にある時の受光素
子16の出力値を基準にして、強度情報検知部18によ
り算出することによって、入射強度の値を求めることが
できる。そして、図8(b)に示すように、照射領域1
0が左側(Y方向に対して逆方向)にシフトした場合を
考える。この時、入射ビーム強度は変化しないにもかか
わらず、受光素子16は中心軸から離れた位置の光ビー
ム8を受光するため、その出力値は減少する。しかし、
入射位置検出用の受光素子11a,11b,11cから
の出力情報を用いて強度情報検知部18により、光ビー
ム8の入射位置が分かる。従って、光ビーム8の中心軸
の位置を算出し、さらに強度情報検知部18によりその
中心軸の位置と受光素子16との位置関係から決定され
る量を補正係数として受光素子16の出力値に掛けるこ
とにより、入射位置が変化しても光ビーム8の入射強度
を求めることができる。
【0035】上述したように、受光素子11a,11
b,11cにより検出された入射位置情報をもとにして
光ビーム8の入射強度情報を補正することにより、プリ
ズム結合部での入射位置が変化しても高精度に入射強度
を求めその強度の調整を行うことができる。
【0036】なお、光ビーム8の入射強度検知用の受光
素子16を専用に設けなくても、受光素子11a,11
b,11cの少なくとも1つの出力値を入射検出用の基
準となる値とすることにより、受光素子数を減らすこと
ができる。また、これとは逆に、光ビーム8の入射強度
検出用の受光素子16を専用に複数個設けることによ
り、一段と検出精度を高めることもできる。さらに、光
ビーム8の入射強度を特定することにより、組付けを容
易にしたり、LD光の放出パワーのバラツキにより光ビ
ーム8の入射強度の変動をモニタすることができる。こ
れは、入射位置が変化してもよいため、使用中にも容易
に検知することができる。
【0037】次に、請求項記載の発明の一実施例を図
9及び図10に基づいて説明する。なお、請求項1〜2
記載の発明及び請求項2記載の発明の前提となる構成例
と同一部分についての説明は省略し、その同一部分につ
は同一符号を用いる。
【0038】ここでは、導波路基板上にビーム入射位置
検出素子としての受光素子11a,11b,11cと、
この導波路内に導かれた光ビーム8により励起された導
波光Aを検出する導波光検出素子としての受光素子19
a,19bとが設けられ、また、この受光素子19a,
19bにより検出された出力信号と受光素子11a,1
1b,11cにより検出された出力信号とから光ビーム
8の基板への入射強度を求めるビーム入射強度検知手段
としての強度情報検知部20を設けたものである。この
場合、それら受光素子11a,11b,11c,19
は、PINフォトダイオード(図2参照)からなってい
る。また、受光素子19a,19bは、導波光Aの中心
軸付近に設けてもよいが、このときは受光素子19a,
19bの進行方向に相当する右側は導波路が分断される
のに注意を要する。
【0039】図10は、受光素子19a,19bの構成
を示すものである。これは、図2と同様な構成なので、
ここでの詳細な説明は省略する。この場合、p+層1c
に効率良く導波光Aを入射させるために、第2ギャップ
層5aにはテーパ部Tが形成されている。
【0040】このような構成において、入射強度を検出
する原理について述べる。ある一定の入射強度(この角
度は変化しない)の光ビーム8を適切な位置に照射し、
この光ビーム8が結合した導波光Aを受光素子19a,
19bにより検出し、これら2つの出力値を強度情報検
知部20で加算してその値を光ビーム8の入射強度の基
準値とする。今、光ビーム8の入射位置が変化しない場
合は、その基準値との比により、光ビーム8の入射強度
の変化を検知することができる。
【0041】また、光ビーム8の入射位置が変化する
と、受光素子11a,11b,11cの出力値から入射
位置を検知でき、この入射位置から推測される光結合効
率から決定される補正値を受光素子19a,19bの出
力値の和に掛けた値と、前記基準値との比を求めること
により光ビーム8の入射強度を検出することができる。
また、導波光Aの強度は、受光素子19a,19bを加
算した値を用いることにより、受光素子11a,11
b,11cから得られた光ビーム8の入射位置情報を考
慮して導波光Aの光強度分布をもとに算出することによ
り精度を高めることができる。
【0042】上述したように、受光素子19a,19b
からの導波光情報と受光素子11a,11b,11cか
らの入射位置情報とをもとに光ビーム8の入射強度を補
正することにより、プリズム結合部での光ビーム8の入
射強度を求めその強度の調整を行うことができる。ま
た、これにより、光ビーム8の放出パワーのバラツキを
モニタすることができ、組付け調整も容易とすることが
できる。
【0043】なお、受光素子19a,19bは、簡易的
にするため1個にしたり、3個以上用いて高精度にする
こともできる。また、光ビーム8の入射角度が変化する
と、光結合効率が大きく変化するため、振動などによっ
て入射角度が変化しないように光ビーム8の放出部(例
えば、LDとコリメートレンズからなる部分)とプリズ
ム−基板部分とを固定する部品を設計する必要がある。
【0044】次に、請求項4,5記載の発明の一実施例
を図11に基づいて説明する。なお、請求項1〜3記載
の発明及び請求項2記載の発明の前提となる構成例と同
一部分についての説明は省略し、その同一部分につい
は同一符号を用いる。
【0045】導波路基板上には、ビーム入射位置検出素
子としての受光素子11a,11b,11cと、ビーム
入射強度検出素子としての受光素子16と、導波路内に
導かれた光ビーム8により励起された導波光Aを検出す
る導波光検出素子としての受光素子19a,19bとが
設けられている。また、受光素子19a,19bにより
検出された出力信号と受光素子16により検出された出
力信号とから光ビーム8の導波路への光結合効率を求め
るか、若しくは、受光素子19a,19bにより検出さ
れた出力信号と受光素子11a,11b,11cにより
検出された出力信号と受光素子16により検出された出
力信号とから光ビーム8の導波路への光結合効率を求め
る光結合効率検知手段としての光結合効率検知部21が
設けられている。この光結合効率検知部21は、受光素
子11a,11b,11c,16,19a,19bの出
力情報から入射位置や入射角度で変化する光ビーム8の
導波路への光結合効率を動的に検出することができる。
【0046】このような構成において、光結合効率を検
知する原理について述べる。ある一定の入射角度の光ビ
ーム8を適切な位置(照射領域10)に適切な入射角度
で照射し、光ビーム8が結合した導波光Aを受光素子1
9a,19bにより検出し、これら2つの出力値を光結
合効率検知部21で加算又は平均化してこれを導波光A
の光強度の基準値とする。また、このときの受光素子1
6の出力値を入射強度の基準値とする。今、光ビーム8
の入射位置が変化しない場合は、入射強度の基準値と導
波光Aの光強度の基準値との比をもとにして、入射角度
の変化による光ビーム8の結合効率の変化を求めること
ができる。
【0047】また、光ビーム8の入射位置が変化する場
合には、受光素子11a,11b,11cの出力値から
入射位置を検出することができ、この入射位置と受光素
子16の出力値とから光結合効率検知部21により入射
強度を算出しこれを新たな入射強度の値とし、また、受
光素子19a,19bの出力値の和又は平均値を新たな
導波路の光強度の値とする。これにより、新たな入射強
度の値と新たな導波光の光強度の基準値との比をもとに
して、入射角度の変化による光ビーム8の結合効率の変
化を検出することができる
【0048】上述したように、受光素子19a,19b
からの導波光情報と受光素子16からの入射強度情報と
をもとに光ビーム8の結合効率を補正、若しくは、受光
素子19a,19bからの導波光情報と受光素子16か
らの入射強度情報と受光素子11a,11b,11cか
らの入射位置情報とをもとに光ビーム8の結合効率を補
正することにより、プリズム結合部での光ビーム8の結
合効率を求め、その結合効率の調整を行うことができる
ようになる。
【0049】なお、受光素子11a,11b,11cや
受光素子19a,19bは簡易的に1つにしてもよい
し、高精度にするために3つ以上設けるようにしてもよ
い。また、受光素子16を受光素子11a,11b,1
1cの少なくともどれか一つ以上の出力値を用いて算出
し、入射強度専用の受光素子を省略してもよい。さら
に、光ビーム8の入射位置が変化しない場合、又は、図
11のX方向の入射位置の変化しかない場合には、光ビ
ーム8の入射位置検出用の受光素子11a,11b,1
1cを省略することができる。特に、後者(X方向への
変化)の場合には、受光素子19a,19bの出力値の
比較からX方向の入射位置の変化を検出することができ
る。この場合、入射角度の変化に対応して使用中にその
角度の制御を行うことにより、一定値以上の導波光Aを
得ることができ、また、組立て時の調整も容易となる。
【0050】
【発明の効果】請求項1記載の発明は、導波路の形成さ
れた基板上に光結合プリズムを載置し、この光結合プリ
ズムに外部から光ビームを入射させることにより前記導
波路内に前記光ビームを導き光結合させるプリズム結合
装置において、前記導波路内における前記光ビームの照
射領域近傍にビーム入射位置検出用の複数の受光素子を
設け、これらの受光素子により検出された複数の出力信
号を比較することにより前記光ビームの前記基板への入
射位置を求める手段を設けたので、ビーム入射位置検出
素子からの入射位置情報を情報検知しプリズム結合部で
の光ビームの入射位置を算出することができ、これによ
り入射位置の最適な調整を行うことができると共に、プ
リズム組付け時の調整を容易に行うことができるもので
ある。
【0051】請求項2記載の発明は、請求項1記載のプ
リズム結合装置において、前記導波路内における前記光
ビームの照射領域にビーム入射強度検出用の受光素子を
少なくとも1つ設け、前記ビーム入射位置検出用の受光
素子により検出された複数の出力信号を比較することに
より求めた前記光ビームの前記基板への入射位置情報を
もとにして前記ビーム入射強度検出用の受光素子の出力
信号を補正し前記光ビームの前記基板への入射強度を求
る手段を設けたので、ビーム入射位置検出用 の受光素
子からの入射位置情報をもとに光ビームの入射強度情報
を補正しプリズム結合部での入射位置が変化しても入射
強度を算出することができ、これにより光強度の最適な
調整を行うことができると共に、プリズム組付け時の調
整を容易に行うことができるものである。
【0052】請求項3記載の発明は、請求項1記載のプ
リズム結合装置において、前記導波路内に導かれた前記
光ビームにより励起された導波光の光強度を検出する導
波光強度検出用の受光素子を少なくとも1つ設け、前記
ビーム入射位置検出用の受光素子により検出された複数
の出力信号を比較することにより求めた前記光ビームの
前記基板への入射位置情報をもとにして前記導波光強度
検出用の受光素子の出力信号を補正し前記光ビームの前
記基板への入射強度を求める手段を設けたので、導波光
強度検出用の受光素子からの導波光情報とビーム入射位
置検出用の受光素子からの入射位置情報とをもとに光ビ
ームの入射強度を補正しプリズム結合部での光ビームの
入射強度を算出することにより、光強度の最適な調整を
行うことができると共に、プリズム組付け時の調整を容
易に行うことができるものである。
【0053】請求項4記載の発明は、導波路の形成され
た基板上に光結合プリズムを載置し、この光結合プリズ
ムに外部から光ビームを入射させることにより前記導波
路内に前記光ビームを導き光結合させるプリズム結合装
置において、前記導波路内における前記光ビームの照射
領域にビーム入射強度検出用の受光素子を少なくとも1
つ設け、前記導波路内に導かれた前記光ビームにより励
起された導波光の光強度を検出する導波光強度検出用の
受光素子を少なくとも1つ設け、前記ビーム入射強度検
出用の受光素子により検出された出力信号によるビーム
入射強度と前記導波光強度検出用の受光素子により検出
された出力信号による前記導波光強度との比の変化をも
とにして前記光ビームの前記導波路への光結合効率の変
化を求める手段を設けたので、ビーム入射強度検出用の
受光素子からの入射強度情報と導波光強度検出用の受光
素子からの導波光情報との比の変化をもとに光ビームの
光結合効率の変化を求めることができ、これにより結合
効率の最適な調整を行うこ とができると共に、プリズム
組付け時の調整を容易に行うことができるものである。
【0054】請求項5記載の発明は、導波路の形成され
た基板上に光結合プリズムを載置し、この光結合プリズ
ムに外部から光ビームを入射させることにより前記導波
路内に前記光ビームを導き光結合させるプリズム結合装
置において、前記導波路内における前記光ビームの照射
領域近傍にビーム入射位置検出用の複数の受光素子を設
け、前記導波路内における前記光ビームの照射領域にビ
ーム入射強度検出用の受光素子を少なくとも1つ設け、
前記導波路内に導かれた前記光ビームにより励起された
導波光の光強度を検出する導波光強度検出用の受光素子
を少なくとも1つ設け、前記ビーム入射位置検出用の受
光素子により検出された複数の出力信号を比較すること
により求めた前記光ビームの前記基板への入射位置情報
をもとにして前記ビーム入射強度検出用の受光素子の出
力信号を補正して求めたビーム入射強度と前記導波光強
度検出用の受光素子により検出された出力信号による前
記導波光強度との比の変化をもとにして前記光ビームの
前記導波路への光結合効率の変化を求める手段を設けた
ので、ビーム入射強度検出用の受光素子からの補正され
た入射強度情報と導波光強度検出用の受光素子からの導
波光情報との比の変化をもとに光ビームの光結合効率の
変化を求めることができ、これにより結合効率の最適な
調整を行うことができると共に、プリズム組付け時の調
整を容易に行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は請求項1記載の発明の一実施例である
プリズム結合装置の構成を示す斜視図、(b)はその導
波路部の平面図である。
【図2】光結合部の形状を示す断面図である。
【図3】光ビームの強度分布を示す特性図である。
【図4】光ビームの照射位置を変化させた場合のプリズ
ム底面との位置関係を示す動作説明図である。
【図5】図4のビーム変化に対する受光素子の出力値の
変化の様子を示す動作説明図である。
【図6】請求項2記載の発明の前提となる構成例を示す
平面図である。
【図7】請求項記載の発明の一実施例を示す平面図で
ある。
【図8】受光素子面上におけるビーム変化の様子を示す
正面図である。
【図9】請求項記載の発明の一実施例を示す平面図で
ある。
【図10】光結合部の形状を示す断面図である。
【図11】請求項4,5記載の発明の一実施例を示す平
面図である。
【図12】従来のプリズム結合装置を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
7 光結合プリズム 8 光ビーム 11a〜11c ビーム入射位置検出素子 12 ビーム入射位置検知手段 16 ビーム入射強度検出素子 18 ビーム入射強度検知手段 19a,19b 導波光検出素子 20 ビーム入射強度検知手段 21 光結合効率検知手段

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導波路の形成された基板上に光結合プリ
    ズムを載置し、この光結合プリズムに外部から光ビーム
    を入射させることにより前記導波路内に前記光ビームを
    導き光結合させるプリズム結合装置において 前記導波路内における前記光ビームの照射領域近傍に
    ーム入射位置検出用の複数の受光素子を設け、これらの
    受光素子により検出された複数の出力信号を比較するこ
    とにより前記光ビームの前記基板への入射位置を求め
    段を設けたことを特徴とするプリズム結合装置。
  2. 【請求項2】 記導波路内における前記光ビームの照
    射領域にビーム入射強度検出用の受光素子を少なくとも
    1つ設け、前記ビーム入射位置検出用の受光素子により
    検出された複数の出力信号を比較することにより求めた
    前記光ビームの前記基板への入射位置情報をもとにして
    前記ビーム入射強度検出用の受光素子の出力信号を補正
    前記光ビームの前記基板への入射強度を求める手段を
    設けたことを特徴とする請求項1記載のプリズム結合装
    置。
  3. 【請求項3】 前記導波路内に導かれた前記光ビームに
    より励起された導波光の光強度を検出する導波光強度検
    出用の受光素子を少なくとも1つ設け、前記ビーム入射
    位置検出用の受光素子により検出された複数の出力信号
    を比較することにより求めた前記光ビームの前記基板へ
    の入射位置情報をもとにして前記導波光強度検出用の受
    光素子の出力信号を補正し前記光ビームの前記基板への
    入射強度を求める手段を設けたことを特徴とする請求項
    1記載のプリズム結合装置。
  4. 【請求項4】 導波路の形成された基板上に光結合プリ
    ズムを載置し、この光結合プリズムに外部から光ビーム
    を入射させることにより前記導波路内に前記光ビームを
    導き光結合させるプリズム結合装置において 前記導波路内における前記光ビームの照射領域にビーム
    入射強度検出用の受光 素子を少なくとも1つ設け 前記導波路内に導かれた前記光ビームにより励起された
    導波光の光強度を検出する導波光強度検出用の受光素子
    を少なくとも1つ設け 前記ビーム入射強度検出用の受光素子により検出された
    出力信号によるビーム入射強度と前記導波光強度検出用
    の受光素子により検出された出力信号による前記導波光
    強度との比の変化をもとにして 前記光ビームの前記導波
    路への光結合効率の変化を求める手段を設けたことを特
    徴とするプリズム結合装置。
  5. 【請求項5】 導波路の形成された基板上に光結合プリ
    ズムを載置し、この光結合プリズムに外部から光ビーム
    を入射させることにより前記導波路内に前記光ビームを
    導き光結合させるプリズム結合装置において 前記導波路内における前記光ビームの照射領域近傍にビ
    ーム入射位置検出用の複数の受光素子を設け、 前記導波路内における前記光ビームの照射領域にビーム
    入射強度検出用の受光素子を少なくとも1つ設け、 前記導波路内に導かれた前記光ビームにより励起された
    導波光の光強度を検出する導波光強度検出用の受光素子
    を少なくとも1つ設け、前記ビーム入射位置検出用の受光素子により検出された
    複数の出力信号を比較することにより求めた前記光ビー
    ムの前記基板への入射位置情報をもとにして前記ビーム
    入射強度検出用の受光素子の出力信号を補正して求めた
    ビーム入射強度と前記導波光強度検出用の受光素子によ
    り検出された出力信号による前記導波光強度との比の変
    化をもとにして 前記光ビームの前記導波路への光結合効
    の変化を求める手段を設けたことを特徴とするプリズ
    ム結合装置。
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