DE69429466T2

DE69429466T2 - Optische Vorrichtung

Info

Publication number: DE69429466T2
Application number: DE69429466T
Authority: DE
Inventors: Hisahito Ogawa; Teruhiro Shiono
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-03-05
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2014-03-05
Also published as: JPH06259800A; DE69429466D1; EP0614098B1; EP0614098A2; US5402435A; EP0614098A3; JP2842132B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine integrierte optische Vorrichtung eines Platten-Typs unter Verwendung eines optischen zick-zack Weges, und insbesondere auf eine optische Vorrichtung bzw. Bauelement, bei welchem ein schräger Einfallswinkel eines Halbleiter-Laser-Chips genau eingestellt bzw. festgelegt werden kann.

2. Beschreibung des technologischen Hintergrundes:

Bei einer integrierten optischen Vorrichtung bzw. Bauelement mit einer Platten (plate)-Form (optische integrierte Schaltung vom Platten-Typ), sind optische Elemente auf einer transparenten Platte (Substrat) integriert, ein optischer Weg ist auf eine zick-zack Art ausgebildet durch das Nutzen von Reflexionen zwischen den Grenzflächen der Platte, so dass die optischen Elemente miteinander verbunden sind, und eine optische Informationsverarbeitung wird durchgeführt. Diese Schaltungsanordnung wurde verwendet, weil sie es ermöglicht, ein optisches Anwendungssystem zu miniaturisieren, zu stabilisieren und leichter zu machen.
Die Fig. 6A und die Fig. 6B zeigen ein Beispiel eines optischen Bauelements unter Verwendung eines herkömmlichen optischen integrierten Schaltungssystems eines Platten-Typs (Teruhiro Shiono u.a., japanische Patentanmeldung Nr. 3-77527).
Das in Fig. 6A und Fig. 6B gezeigte optische Bauelement ist ein Beispiel eines optischen Kopfes zum Auslesen von Signalen aus einer optischen Aufzeichnungsvorrichtung, wie zum Beispiel eine Kompaktdisk (CD), eine optische Disk, oder ein optischer Kartenspeicher.
Bei dem herkömmlichen optischen Bauelement bzw. Vorrichtung wandert Licht, welches schräg von einem Halbleiterlaserchip 1 emittiert wird, welcher auf der Rückseite eines transparenten Substrats 2 angeordnet ist, als ein Ausbreitungslicht 8 und tritt in eine reflektierende Kollimator-Linse 3' ein, um reflektiert und ausgerichtet bzw. gleichgerichtet zu werden. Das gleichgerichtete Licht breitet sich auf eine zick- zack Art aus und wird dann schräg konvergiert und wird auf eine optische Disk 7 ausgegeben als emittiertes Licht 9 durch eine Transmissions-Objektiv-Linse 4a, welche auf der Oberfläche des transparenten Substrats 2 angeordnet ist. Licht 10, welches von der optischen Disk 7 reflektiert wird, tritt in eine zweite Transmissions- Objektiv-Linse 4b ein, welche auf der Oberfläche des transparenten Substrats 2 angeordnet ist, und wird gleichgerichtet, um ein Ausbreitungslicht 8' zu werden. Das Ausbreitungslicht 8' breitet sich auf eine zick-zack Art aus und tritt in eine Reflexions- Zwillings-Linse 5' ein, welche ein Signal detektierendes Element (Fokussier/Spurführungs-Fehler-Signaldetektiervorrichtung) ist, welches auf der Oberfläche des transparenten Substrats 2 ausgebildet ist. Das Ausbreitungslicht 8' wird in zwei Teile aufgeteilt durch die Linse 5' und konvergiert in bzw. auf einen viergeteilten optischen Detektor 6, welcher auf der Rückseite des transparenten Substrats 2 angeordnet ist. Der viergeteilte optische Detektor 6 gibt Signale aus, welche dem Eingangslicht entsprechen. Die Signale, welche von dem optischen Detektor 6 ausgegeben werden, sind ein wiedergegebenes bzw. Wiedergabesignal, ein Fokussier-Fehler-Signal und ein Spurführungs-Fehler-Signal, wobei beide, das Fokussier-Fehler-Signal und das Spurführungs-Fehler-Signal Positionier-Signale sind.
Bei dem herkömmlichen optischen Kopf, wie in Fig. 6A und 6B gezeigt, ist es schwierig, den schrägen Einfallswinkel genau einzustellen, weil der Halbleiterlaserchip direkt auf der Rückseite des Substrats angeordnet ist. Zusätzlich ist die Wärmeleitung nicht gut, weil die Wärmesenke hauptsächlich durch ein Glas- Substrat realisiert wird. Deshalb entstehen Probleme, indem die Ausgabeleistung des Halbleiterlaserchips verringert wird und dass ein Laser mit hoher Leistung nicht verwendet werden kann.
Diese Erfindung wurde ausgeführt im Hinblick auf diese Probleme und schafft einen optischen Kopf, bei welchem ein Einfallswinkel eines Laserlichts, welches von einem Halbleiterlaserchip emittiert wird, leicht festgelegt bzw. eingestellt werden kann, welcher frei ist bezüglich der Reduktion der Ausgangsleistung des Halbleiterlaserchips, und bei welchem ein Laser mit hoher Leistung verwendet werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demzufolge werden die oben erwähnten Probleme gelöst durch den Gegenstand von Anspruch 1. Die Merkmale von bevorzugten Ausführungsformen sind definiert in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 19.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Substrat aus Silizium hergestellt.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Substrat direkt auf dem transparenten Substrat angeordnet.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist das optische Bauelement weiter einen Licht-Detektor auf, welcher auf der parallelen Oberfläche des Siliziumsubstrats ausgebildet ist, wobei der Lichtdetektor das Laserlicht detektiert, welches durch das transparente Substrat geleitet wurde bzw. sich ausgebreitet hat, und ein elektrisches Signal erzeugt in Abhängigkeit von bzw. entsprechend dem detektierten Laserlicht.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist das optische Bauelement weiter auf: Ein erstes optisches Element, welches auf dem transparenten Substrat ausgebildet ist, zum Gleichrichten bzw. Ausrichten und Reflektieren des Laserlichts; ein zweites optisches Element, welches auf dem transparenten Substrat ausgebildet ist, zum Konvergieren des Laserlichts, welches gleichgerichtet wurde durch das erste optische Element, auf einem Objekt, welches außerhalb des transparenten Substrats vorliegt; ein drittes optisches Element, welches auf dem transparenten Substrat ausgebildet ist, zum Konvergieren des Laserlichts, welches reflektiert wurde durch das Objekt auf dem Lichtdetektor; und eine reflektierende Schicht, welche auf dem transparenten Substrat ausgebildet ist, zum Reflektieren des Laserlichts.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die parallele Oberfläche des Substrats einen ersten Teil auf, welcher im Kontakt steht mit der zweiten Oberfläche des transparenten Substrats, und weist einen zweiten Teil auf, welcher nicht in Kontakt steht mit der zweiten Oberfläche, und Anschluss-Kontaktstellen (pads) zum Ausgeben des elektrischen Signals, welches erzeugt wurde durch den Lichtdetektor, sind auf dem zweiten Teil der parallelen Oberfläche ausgebildet.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Objekt ein optisches Aufzeichnungsmedium.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Abstand zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche des transparenten Substrats das 500 oder Mehrfache der Wellenlänge des Laserlichts.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Breite des transparenten Substrats das 500 oder Mehrfache der Wellenlänge des Laserlichts.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die schräge Oberfläche des Substrats ausgebildet durch anisotropes Ätzen.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Substrat aus einem Einkristall-Silizium hergestellt mit einer (100) Ebene und die parallele Oberfläche des Substrats umfasst die (100) Ebene.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die emittierende Endoberfläche des Halbleiterlaserchips um einen vorgegebenen Abstand entfernt von der zweiten Oberfläche des transparenten Substrats ausgebildet.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die schräge Oberfläche des · Substrats geneigt mit 35,3º zu einer Oberfläche senkrecht zu der zweiten Oberfläche des transparenten Substrats.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Substrat einen konkaven Teil mit einer invertierten pyramidenähnlichen Form und weist eine Öffnung auf, welche der zweiten Oberfläche des transparenten Substrats gegenüberliegt, und die schräge Oberfläche des Substrats ist ein Teil des konkaven Teils.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der konkave Teil des Substrats durch anisotropes Ätzen ausgebildet.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Substrat auf einer gegenüberliegenden Seite der reflektierenden Schicht angeordnet im Bezug auf das transparente Substrat.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die reflektierende Schicht eine Öffnung auf, durch welche das Laserlicht hindurchtritt, welches von dem Halbleiterlaserchip emittiert wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst das optische Bauelement: einen Halbleiterlaserchip mit einer emittierenden Endoberfläche zum Emittieren von Laserlicht; ein transparentes Substrat, welches es dem Laserlicht ermöglicht hindurchzutreten, mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche, welcher der ersten Oberfläche gegenüberliegt, und einer dritten Oberfläche, welcher im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Oberfläche ist; und ein Siliziumsubstrat, welches auf dem transparenten Substrat angeordnet ist, mit einer geneigten bzw. schrägen Oberfläche, welche geneigt ist in Bezug auf die dritte Oberfläche, und eine parallele Oberfläche parallel zu der dritten Oberfläche aufweist; wobei die schräge Oberfläche des Siliziumsubstrats durch ein anisotropes Ätzen ausgebildet ist; der Halbleiterlaserchip ist auf der schrägen Oberfläche des Siliziumsubstrats angeordnet; und das Laserlicht, welches von dem Halbleiterlaserchip emittiert wird, breitet sich durch das transparente Substrat auf eine zick-zack Art aus zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst das optische Bauelement: einen Halbleiterlaserchip mit einer emittierenden Endoberfläche zum Emittieren von Laserlicht; ein transparentes Substrat, was es dem Laserlicht ermöglicht hindurchzutreten, mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, welcher der ersten Oberfläche gegenüberliegt; einem Siliziumsubstrat, welches auf dem transparenten Substrat angeordnet ist, mit einer schrägen Oberfläche, weiche geneigt ist in Bezug auf die zweite Oberfläche, und eine parallele Oberfläche parallel zu der zweiten Oberfläche aufweist; und, einen Licht-Detektor, welcher auf der parallelen Oberfläche des Siliziumsubstrats ausgebildet ist, zum Detektieren des Laserlichts, welches sich durch das transparente Substrat ausbreitet bzw. geleitet wurde und zum Erzeugen eines elektrischen Signals in Abhängigkeit von dem detektierten Laserlicht, wobei die schräge bzw. geneigte Oberfläche des Siliziumsubstrats ausgebildet ist durch anisotropes Ätzen; der Halbleiterlaserchip ist auf der schrägen bzw. geneigten Oberfläche des Siliziumsubstrats angeordnet; und das Laserlicht, welches von dem Halbleiterlaserchip emittiert wird, breitet sich durch das transparente Substrat auf eine zick-zack Art zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche aus.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst das optische Bauelement: einen Halbleiterlaserchip mit einer emittierenden Endoberfläche zum Emittieren von Laserlicht; ein transparentes Substrat, was es dem Laserlicht ermöglicht, hindurchzutreten, mit einer ersten Oberfläche, und mit einer zweiten Oberfläche, welcher der ersten Oberfläche gegenüberliegt; einen Licht-Detektor zum Detektieren des Laserlichts und zum Erzeugen eines elektrischen Signals in Abhängigkeit von dem detektierten Laserlicht; ein Siliziumsubstrat, welches auf dem transparenten Substrat angeordnet ist, mit einer schrägen bzw. geneigten Oberfläche, welche geneigt ist, in Bezug auf die zweite Oberfläche, und eine parallele Oberfläche hat, welche parallel zu der zweiten Oberfläche ist; und ein erstes optisches Element, welches auf der ersten Oberfläche des transparenten Substrats ausgebildet ist, zum Gleichrichten bzw. Ausrichten und Reflektieren des Laserlichts; ein zweites optisches Element, welches auf der ersten Oberfläche des transparenten Substrats ausgebildet ist, zum Konvergieren bzw. Sammeln des Laserlichts, welches gleichgerichtet wurde durch das erste optische Element auf ein Objekt, welches außerhalb des transparenten Substrats vorliegt; ein drittes optisches Element, welches auf der ersten Oberfläche des transparenten Substrats ausgebildet ist, zum Konvergieren bzw. Sammelndes Laserlichts, welches reflektiert wurde durch das Objekt, auf dem Licht-Detektor; und eine reflektierende Schicht, welche auf der zweiten Oberfläche des transparenten Substrats ausgebildet ist, zum Reflektieren des Laserlichts, wobei der Halbleiterlaserchip auf der geneigten bzw. schrägen Oberfläche des Siliziumsubstrats angeordnet ist; und der Licht-Detektor ist auf der parallelen Oberfläche des Siliziumsubstrats ausgebildet.
Es ist bekannt, dass in einem Silizium-Kristall eine schräge bzw. geneigte Oberfläche ausgebildet werden kann durch anisotropes Ätzen bei einer hervorragenden Reproduzierbarkeit. Gemäß der Erfindung wird ein Halbleiterlaserchip auf einer geneigten bzw. schrägen Oberfläche angeordnet, welche ausgebildet ist durch anisotropes Ätzen eines Silizium-Kristalls. Deshalb ist es möglich, den schrägen Emissionswinkel des Halbleiterlaserchips genau festzulegen. Weil die Wärmeleitfähigkeit von Silizium um zwei Größenordnungen höher liegt als diejenige von Glas kann die Wärme des Halbleiterlaserchips effizient abgeleitet werden, so dass der Halbleiterlaserchip keine Probleme bezüglich der verringerten Leistung aufweist und ein Hochleistungslaser verwendet werden kann.
Demzufolge ermöglicht die hierin beschriebene Erfindung die Vorteile von (1) Schaffen eines optischen Bauelements, bei welchem der Einfallswinkel des Laserlichts, welches von dem Halbleiterlaserchip emittiert wird, genau festgelegt werden kann, (2) Schaffen eines optischen Bauelements, welches frei ist bezüglich der Verringerung der Ausgangsleistung des Halbleiterlaserchips, und (3) Schaffen eines optischen Bauelements, in welchem ein Hochleistungslaser verwendet werden kann.
Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten offensichtlich werden beim Lesen und Verstehen der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A ist eine Querschnittsansicht und zeigt die Konstruktion eines ersten Beispiels dieser Erfindung und veranschaulicht die Ausbreitung und Konvergenz des Laserlichts in dem ersten Beispiel.
Fig. 1B ist eine Draufsicht des ersten Beispiels dieser Erfindung und zeigt die Konstruktion des ersten Beispiels, und veranschaulicht die Ausbreitung und die Konvergenz des Laserlichts in dem ersten Beispiel.
Fig. 2A ist eine Querschnittsansicht und zeigt das Siliziumsubstrat des ersten Beispiels dieser Erfindung.
Fig. 2B ist eine Draufsicht auf das Siliziumsubstrat des ersten Beispiels dieser Erfindung.
Fig. 3A ist eine Querschnittsansicht und zeigt ein Siliziumsubstrat des zweiten Beispiels dieser Erfindung.
Fig. 3B ist eine Draufsicht auf das Siliziumsubstrat des zweiten Beispiels dieser Erfindung.
Fig. 4A ist eine Querschnittsansicht und zeigt die Konstruktion des dritten Beispiels dieser Erfindung, und veranschaulicht die Ausbreitung und Konvergenz des Laserlichts in dem dritten Beispiel.
Fig. 4B ist eine Draufsicht des dritten Beispiels dieser Erfindung und zeigt die Konstruktion des dritten Beispiels, und veranschaulicht die Ausbreitung und die Konvergenz des Laserlichts in dem dritten Beispiel.
Fig. 5A ist eine Querschnittsansicht und zeigt die Konstruktion des vierten Beispiels dieser Erfindung und veranschaulicht die Ausbreitung und die Konvergenz des Laserlichts in dem vierten Beispiel.
Fig. 5B ist eine Draufsicht des vierten Beispiels dieser Erfindung und zeigt die Konstruktion des vierten Beispiels, und veranschaulicht die Ausbreitung und Konvergenz des Laserlichts in dem vierten Beispiel.
Fig. 6A ist eine Querschnittsansicht und zeigt ein herkömmliches optisches Bauelement.
Fig. 6B ist eine Draufsicht auf das herkömmliche optische Bauelement.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Beispiel 1

Ein optisches Bauelement bzw. Vorrichtung eines ersten Beispiels gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 1A, Fig. 1B, Fig. 2A und Fig. 2B beschrieben werden. Das optische Bauelement des ersten Beispiels der Erfindung ist ein optischer Kopf zum Auslesen von Signalen von einer optischen Aufzeichnungsvorrichtung bzw. einem optischen Aufzeichnungsbauelement, wie zum Beispiel eine Kompaktdisk (CD), eine optische Disk, ein optischer Kartenspeicher, oder ähnliches.
Das erste Beispiel weist einen Halbleiterlaserchip 1 auf mit einer emittierenden Endoberfläche zum Emittieren von Laserlicht 8, und ein transparentes Substrat 2 mit einer Oberfläche 20 und einer Rückseite 21, welche der Oberfläche 20 gegenüberliegt.
Eine Glasplatte aus zum Beispiel BK7 mit einer Dicke (einer Größe in der z Richtung) von 3 mm, einer Breite (einer Größe in der x Richtung) von 5 mm, und eine Länge (eine Größe in der y Richtung) von 10 mm wird als ein transparentes Substrat 2 verwendet. Reflektierende Schichten 11b und 11a werden bzw. sind auf der Oberfläche 20 (auf der Seite einer optischen Disk 7) bzw. der Rückseite 21 des transparenten Substrats 2 ausgebildet. Reflektierende Schichten 11b und 11a können aus einer Metallschicht ausgebildet sein, welche hergestellt ist aus Ag, Al, Au oder ähnlichem, oder aus einem dielektrischen Mehrschicht-Film. In dem transparenten Substrat 2 wird das Laserlicht, welches von dem Halbleiterlaserchip emittiert wird, reflektiert durch die reflektierenden Schichten 11a und 11b, und wird auf eine zick-zack Art zwischen der Oberfläche 20 und der Rückseite 21 weitergeleitet bzw. pflanzt sich fort. Jedes Material kann als das transparente Substrat 2 verwendet werden, solange es transparent ist in Bezug auf die Wellenlänge des verwendeten Lasers. Insbesondere wird ein Glassubstrat aus Quarz, BK7 oder ähnlichem, welches stabil ist im Hinblick auf die thermischen Eigenschaften, für das transparente Substrat 2 bevorzugt.
Ein Silizium-Substrat 13 ist auf dem linken Teil der Rückseite 21 des transparenten Substrats 2 ausgebildet. Das Siliziumsubstrat 13 kann oberhalb der Rückseite 21 des transparenten Substrats 2 angeordnet werden. Das Siliziumsubstrat 13 hat zum Beispiel eine Dicke von 400 um, eine Breite von 5 mm und eine Länge von 3 mm, und ist integral mit dem transparenten Substrat 2 verbunden durch zum Beispiel ein Flip-Chip-Bonding oder ein UV-härtendes Harz (UV-härtendes Mittel). Das Siliziumsubstrat umfasst eine schräge bzw. geneigte Oberfläche 23, auf welcher der Halbleiterlaserchip angeordnet ist. Die schräge bzw. geneigte Oberfläche 23 ist geneigt in Bezug auf die Rückseite 21 des transparenten Substrats 2.
Wie in Fig. 2A und Fig. 2B gezeigt, ist ein Licht-Detektor, umfassend zwei Sätze von zweigeteilten optischen Detektoren 6a, 6b, 6c und 6d auf einer Oberfläche 22 des Siliziumsubstrats 13 ausgebildet. Die Oberfläche 22 des Siliziumsubstrats 13 liegt dem transparenten Substrat 2 gegenüber und ist parallel zu der Rückseite 21 des transparenten Substrats 2. Die Oberfläche 22 des Siliziumsubstrats 13 umfasst einen ersten Teil, welcher in Kontakt steht mit der Rückseite 21 des transparenten Substrats 2, und umfasst einen zweiten Teil, welcher nicht in Kontakt steht mit der Rückseite 21. Die optischen Detektoren 6a, 6b, 6c und 6d geben Signale aus, welche dem Eingangslicht entsprechen. Die Signale, welche von den optischen Detektoren 6a, 6b, 6c und 6d ausgegeben werden, umfassen ein Wiedergabesignal und ein Fokussier/Spurführungs-Fehler-Signal.
Die Signale, welche von den optischen Detektoren 6a, 6b, 6c und 6d ausgegeben werden, werden zu den Anschluss-Kontaktstellen (pads) 14 über die Anschlussleitungen 17 übertragen. Die Anschlusskontaktstellen 14 sind auf dem zweiten Teil der Oberfläche 22 des Siliziumsubstrats 13 auf eine solche Art ausgebildet, dass der Bereich für die Anschlusskontaktstellen 14 nicht mit dem transparenten Substrat 2 überlappt. Gemäß dieser Konfiguration können Signale von den optischen Detektoren 6, welche auf dem Siliziumsubstrat 13 ausgebildet sind, leicht von den Anschlusskontaktstellen 14 ausgegeben werden. Eine Berechnungsschaltung, welche die Signale von den optischen Detektoren 6 verarbeiten kann, kann auf dem Siliziumsubstrat 13 ausgebildet sein. In diesem Fall können externe Schaltungen so verringert werden, dass der optische Kopf auf eine kompaktere Größe strukturiert bzw. ausgebildet ist.
Das Siliziumsubstrat 13 kann hergestellt sein aus einem Einkristall-Silizium mit einer (100) Ebene. Die (100) Ebene kann verwendet werden als die Oberfläche 22 des Siliziumsubstrats 13. Die schräge bzw. geneigte Oberfläche 23 des Siliziumsubstrats 13 wird erhalten unter Verwendung der folgenden Arten.
Das Silizium wurde einem Ätz-Verfahren (anisotropes Ätzen) unterzogen für zum Beispiel mehrere Stunden oder mehr unter Verwendung von zum Beispiel einer alkalischen Lösung wie zum Beispiel KOH, EDP oder Hydrazin, wodurch eine geneigte bzw. schräge Oberfläche 23 ausgebildet wird, welche eine (111) Oberfläche ist und geneigt ist in Bezug auf die vertikale Richtung (in Bezug auf die (100) Ebene) bei einem Winkel von zum Beispiel θ1 = 35,3º. Bei diesem Ätz-Verfahren wird die gesamte Oberfläche (Oberfläche 22, auf welcher die optischen Detektoren 6a, 6b, 6c und 6d ausgebildet werden bzw. sind) des Siliziumsubstrats 13 maskiert durch ein Resist bzw. Abdecklack oder ähnliches, und die Rückseite wird ähnlich maskiert durch ein Resist bzw. Abdecklack bis zu dem Bereich, welcher sich zu einer Position erstreckt, wo die gewünschte Neigung bzw. Schräge sich mit der Rückseite schneidet bzw. kreuzt. Das Einkristall-Silizium mit der (100) Ebene, welche in dem Beispiel verwendet wird, kann leicht ökonomisch erhalten werden. Die Erfinder haben herausgefunden, dass weil das Einkristall-Silizium mit der (100) Ebene einen Neigungswinkel θ1 von 35,3º hat, das Einkristall-Silizium geeignet ist für ein Substrat, auf welchem eine Lichtquelle eines integrierten optischen Bauelements eines Platten-Typs befestigt ist. Eine Oberfläche, welche geneigt ist in Bezug auf die (100) Ebene, kann verwendet werden für die Oberfläche 22 des Siliziumsubstrats, wodurch ein gewünschter Winkel der schrägen bzw. geneigten Oberfläche 23 in Bezug auf die Oberfläche 22 erhalten werden kann.
Als ein Ergebnis dieses anisotropen Ätzens wird die geneigte bzw. schräge Oberfläche 23 mit einem genauen schrägen Winkel ausgebildet auf dem Siliziumsubstrat 13 mit einer hervorragenden Reproduzierbarkeit bzw. Wiederholbarkeit. Der Chip der Halbleiterlaservorrichtung bzw. -bauelement 1 ist auf der geneigten bzw. schrägen Oberfläche 23 befestigt unter Verwendung von zum Beispiel Indium. Weil das Silizium eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aufweist, welche um zwei Größenordnungen besser ist als diejenige von Glas, ist das Siliziumsubstrat 13 als eine Wärmesenke für den Halbleiterlaserchip 1 geeignet. Deshalb wird die Wärme des Halbleiterlaserchips 1 effizient bzw. wirksam abgeleitet, und die Ausgabeleistung des Halbleiterlaserchips wird daran gehindert, verringert zu werden, und ein Hochleistungslaser kann verwendet werden. Andere Materialien, welche eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aufweisen, können für das Substrat verwendet werden, auf welchem der Halbleiterlaserchip 1 befestigt ist.
Der Halbleiterlaserchip 1, welcher auf der geneigten bzw. schrägen Oberfläche 23 angeordnet ist, emittiert Laserlicht mit zum Beispiel einer Wellenlänge von 0,78 um und mit einer optischen Achse, welche bezüglich der z-Achse geneigt ist, um zum Beispiel θ1 = 35,3º. Das emittierte Licht tritt durch die Luft hindurch, um in das transparente Substrat 2 einzutreten, und wird gebrochen bei der Grenzfläche, um ein Ausbreitungs- bzw. Fortpflanzungs-Licht 8 zu werden, mit einer optischen Achse, welche bezüglich der z-Achse geneigt ist, um zum Beispiel 22,5º (optischer Achsen- Winkel θ = 22,5º). Das Ausbreitungslicht 8 tritt in eine, Kollimator-Linse 3 vom Reflexions-Typ ein, welche auf der Oberfläche 20 des transparenten Substrats 2 angeordnet ist und welche zum Beispiel eine Brennweite von 3,24 mm und eine Größe in der x-Richtung von 1,5 mm aufweist. Die Kollimator-Linse 3 reflektiert das Ausbreitungslicht 8 und richtet es gleich. Nach dem Gleichrichten (collimation) und der Reflexion hat das Ausbreitungslicht 8 noch den gleichen optischen Achsenwinkel von zum Beispiel 22,5º.
Der Abstand zwischen der emittierenden Endoberfläche des Halbleiterlaserchips 1 und der Rückseite 21 des transparenten Substrats 2 ist nicht Null. Die emittierende Endoberfläche und die Rückseite 21 sind voneinander getrennt durch einen geeigneten vorgegebenen Abstand. Das Laserlicht 8, welches durch den Halbleiterlaserchip 1 oszilliert, ist eine divergente sphärische Welle, welche geneigt ist, wodurch ein Effekt erhalten wird, dass der Astigmatismus des Oszillations-Lichtes verringert werden kann.
Die Reflexion-Kollimator-Linse 3 umfasst elliptische bzw. ellipsenförmige Gitter (gratings) mit einer Sägezahn-ähnlichen Querschnittsform, bei welchem die Zwischenräume zwischen den benachbarten Gittern kleiner wird in einer Richtung von der Innenseite zu der Außenseite der Gitter. Die Mittelpositionen der elliptischen Gitter sind allmählich bzw. fortschreitend verschoben in Richtung auf den äußeren Umfang in der y-Richtung. Die Kollimator-Linse hat eine solche Struktur, um einen Koma-Abbildungsfehler (coma-aberration) und einen Astigmatismus zu eliminieren, welche gewöhnlich verursacht werden durch ein schräges Einfallen, was dazu führt, dass das Gleichrichten ausreichend durchgeführt wird.
Das gleichgerichtete (collimated) Licht mit einer Breite von 1,5 mm breitet sich auf eine zick-zack Art aus und tritt durch eine Reflexions-Zwillings-Linse 5 hindurch, welche auf dem transparenten Substrat 2 angeordnet ist. Die Reflexions-Zwillings- Linse 5 reflektiert das Ausbreitungslicht 8, und das Übertragungslicht (gebeugtes bzw. gebrochenes Licht nullter Ordnung) von der Reflexions-Zwillings-Linse 5 wird auf ein reflektierendes Objekt konvergiert bzw. gebündelt, wie zum Beispiel eine optische Disk 7, durch eine Übertragungs-Objektiv-Linse 4. Die Übertragungs- Objektivlinse 4 wirkt als das optische konvergierende bzw. Konvergenz-Element und hat zum Beispiel eine Blende bzw. Apertur von 1,5 mm und eine Brennweite von 1,5 mm, und emittiert dann vertikal und konvergiert das Laserlicht als ein emittiertes Licht 9 auf die optische Disk 7. Licht 10, welches von der optischen Disk 7 reflektiert wird, tritt in eine Übertragungs-Objektiv-Linse 4 ein und wird gleichgerichtet (collimated) um ein Ausbreitungslicht 8' zu werden. Das Ausbreitungslicht 8' breitet sich auf eine zick-zack Art aus und tritt in eine Reflexions-Zwillings-Linse 5 ein, welche auf dem transparenten Substrat 2 ausgebildet ist und als das Signal detektierende bzw. erkennende Element wirkt (Fokussier/Spurführungs-Fehler-Signal-Detektions- Element). Zum Beispiel hat die Reflexions-Zwillings-Linse 5 eine Größe von 1,5 mm in der x-Richtung, eine Größe von 1,5 mm in der y-Richtung und eine Brennweite von 10,6 mm. Die Reflexionszwillingslinse 5 hat eine Konfiguration, wobei die zwei reflektierenden bzw. Reflexions-Linsen 5a und 5b, welche aus gebogenen Gittern (gratings) bestehen und die gleiche Spezifikation aufweisen, so angeordnet sind, um ein Feld (array) auszubilden. Das gebeugte Licht erster Ordnung des Ausbreitungslichtes 8' wird in zwei Teile unterteilt durch die Reflexions-Zwilling-Linse 5 und breitet sich auf eine zick-zack Art aus bei dem Ausbreitungswinkel von zum Beispiel 32º der optischen Achse, um auf einen optischen Detektor 6 konvergiert zu werden.
Die reflektierende bzw. Reflexions-Kollimator-Linse 3 ist eine lineare bzw. in-line reflektierende beugende optische Linse mit einer maximalen Rillentiefe von zum Beispiel 0,28 um. Die Übertragungs- bzw. Transmissions-Objektiv-Linse 4 ist eine nicht auf der bzw. schräg zur Achse liegende (off-axis) optische Transmissions- Beugungs-Linse mit einer maximalen Rillentiefe von zum Beispiel 1,3 um. Die Reflexions-Zwillings-Linse 5 ist von einem schräg zur Achse liegenden (off-axis) Typ und weist eine maximale Rillentiefe von zum Beispiel 0,1 um auf. Alle vier optischen Elemente sind optische Beugungs-Elemente, welche Licht konvergieren bzw. bündeln mittels des Beugungs-Phänomens von Licht. In der Erfindung bedeutet der Ausdruck optische in Reihe liegende (in-line) Beugungslinse eine Linse, bei welcher der Winkel der optischen Achse des Einfallslichts mit demjenigen des emittierenden Lichts zusammenfällt, und der Begriff außerhalb bzw. schräg zur Achse liegende (offaxis) optische Beugungs-Linse bedeutet eine Linse, bei welcher der Winkel der optischen Achse des einfallenden Lichtes verschieden ist von demjenigen des emittierten Lichts. Die Verwendung der optischen Beugungselemente ermöglicht es, dass die Linsendicke verringert wird auf höchstens einige um, und ermöglicht es, dass die folgenden weiteren Effekte erzielt werden. Es kann nämlich eine genaue Positionierung und Integration auf dem transparenten Substrat 2 durchgeführt werden unter Verwendung der bekannten Planar-Technik, und der optische Kopf kann miniaturisiert, leichter gemacht und stabilisiert werden.
Zum Beispiel wurden die optischen Beugungselemente 3, 4 und 5 ausgebildet durch Beschichten bzw. Überziehen eines Elektronenstrahlresists, wie zum Beispiel PMMA, CMS oder ähnliches auf dem transparenten Substrat, Durchführen eines Elektronenstrahl-Schreibens, bei welchem die Menge der Bestrahlung geregelt bzw. gesteuert wird in Abhängigkeit von der Filmdicke eines Elements, welches hergestellt werden soll, und dann Durchführen eines Entwicklungsverfahrens, um die Dicke des Resists bzw. Abdecklacks zu verändern. Eine Form bzw. Gussform wurde hergestellt aus dem so erzeugten optischen Element (Original) durch zum Beispiel ein Nickel- Elektroform-Verfahren, und die Linsen 3, 4 und 5, identisch zu denjenigen des Originals, wurden dupliziert bzw. kopiert auf das transparente Substrat 2 unter Verwendung zum Beispiel eines UV-härtenden Harzes. Gemäß diesem Verfahren können drei optische Beugungslinsen 3, 4 und 5 leicht ausgebildet werden durch einen Prozess auf dem transparenten Substrat 2 mit einer hervorragenden Positionsgenauigkeit und den gleichen Eigenschaften. Nach dem Prozess des Verdoppelns der optischen Beugungslinsen 3 und 5 vom Reflexions-Typ wird eine Metallschicht, wie zum Beispiel Ag, Al, Au auf diesen als eine reflektierende Schicht 11b abgelagert.
Auf der reflektierenden Schicht 11b wird eine Metallschicht, wie zum Beispiel Cu oder Cr, ein synthetisches Harz, wie zum Beispiel ein UV-härtendes Harz, oder ein Lack, ein dielektrischer Mehrschicht-Film, SiO, SiO&sub2;, MgF&sub2;, SiC, Graphit, Diamant oder ähnliches abgelagert mit einer Dicke von 1000 Å bis zu mehreren um. Diese Konfiguration ermöglicht es der Oberfläche der reflektierenden Schicht hart bezüglich Kratzern zu sein, und schützt die reflektierende Schicht davor, oxidiert zu werden, wodurch die Eigenschaften bzw. Haltbarkeit bezüglich der Umgebung verbessert wird. Insbesondere war der Effekt bemerkbar in dem Fall, wo die reflektierende Schicht aus Ag hergestellt wurde, welche kaum oxidiert wird.
Signale, welche auf der optischen Disk 7 aufgezeichnet sind, werden wiedergegeben aus einer Summe der Ausgaben (6a + 6b + 6c + 6d) der geteilten optischen Detektoren 6a, 6b, 6c und 6d.
Das Fokussier-Fehler-Signal und das Spurführungs-Fehler-Signal werden detektiert unter Verwendung des Positionssignaldetektierelements 5. Bei dem Detektieren des Fokussier-Fehler-Signals wurde das bekannte Foucault-Verfahren verwendet. Insbesondere, wenn die optische Disk 7 auf einer gerade fokussierten Position ist, werden die zwei geteilten Ausbreitungslichtstrahlen, welche erhalten wurden durch die Reflexions-Zwillings-Linse 5, jeweils konvergiert bzw. gesammelt auf die Mitten der geteilten optischen Detektoren 6a und 6b, und 6c und 6d. Das Spurführungs- Fehler-Signal wird erhalten als eine Differenz zwischen den Ausgaben der optischen Detektoren 6a und 6b (6a-6b), oder eine Differenz zwischen den Ausgaben der optischen Detektoren 6d und 6c (6d-6c). Wenn die optische Disk 7 bei der gerade fokussierten Position ist, ist der Pegel des Fokussier-Fehler-Signals Null. Wenn die optische Disk 7 abgewichen ist von der gerade fokussierten Position in der -z Richtung, wird das Ausbreitungslicht 8' verändert von einer parallelen Welle zu einer konvergierenden sphärischen Welle. Deshalb bewegen sich die zwei geteilten Ausbreitungslichtstrahlen so, um sich einander anzunähern, was dazu führt, dass das Spurführungs-Fehler-Signal negativ wird. Im Gegensatz dazu, wenn die optische Disk 7 von der gerade fokussierten Position abgewichen ist, in der z-Richtung, um sich so näher zu bewegen, wird das Ausbreitungslicht 8' zu einer divergierenden bzw. auseinanderlaufenden sphärischen Welle verändert. Deshalb bewegen sich die zwei geteilten Ausbreitungslichtstrahlen so, um sich voneinander zu trennen, was dazu führt, dass das Fokussier-Fehler-Signal positiv wird. In Abhängigkeit von dem Fokussier-Fehler-Signal kann entsprechend eine Fokussiersteuerung bzw. -regelung durchgeführt werden.
Das Spurführungs-Fehler-Signal kann detektiert werden durch das bekannte Gegentakt (push-pull)-Verfahren unter Verwendung einer Differenz zwischen den optischen Leistungen der zwei geteilten Ausbreitungslichtstrahlen, d. h. ein Berechnungsergebnis (6a + 6b - 6c - 6d) der Ausgaben der optischen Detektoren. Wenn das Berechnungsergebnis Null ist, wird die angemessene bzw. genaue Spurführung erhalten. Wenn das Berechnungsergebnis nicht Null ist, weicht die Spurführung ab. In Abhängigkeit von diesem Signal kann die Spursteuerung bzw. - regelung durchgeführt werden.
Die Fokussier-Steuerung und die Spurführungs-Steuerung werden durchgeführt auf der Grundlage der jeweils detektierten Fehler-Signale, in dem das ganze transparente Substrat 2, auf welchem die optischen Elemente angeordnet sind, mittels eines Aktuators zu der optimalen Position bewegt wird.
In dem optischen Bauelement bzw. Vorrichtung der Erfindung hat das transparente Substrat 2 eine Breite und Dicke, welche in der Größenordnung von zum Beispiel dem 500- oder Mehrfachen der Wellenlänge des Laserlichtes liegt. Diese Werte werden festgelegt in Abhängigkeit von den Größen der optischen Elemente 3, 4 und 5 und ermöglichen es dem optischen Bauelement in einer geometrischen Optik behandelt zu werden, in welcher sich ein Licht in der Gestalt eines Strahls auf eine zick-zack Art ausbreitet.

Beispiel 2

Fig. 3A ist eine Querschnittsansicht und zeigt ein Siliziumsubstrat, welches in einem optischen Bauelement bzw. Vorrichtung des zweiten Beispiels dieser Erfindung verwendet wird, und Fig. 3B ist eine Draufsicht auf das Siliziumsubstrat des zweiten Beispiels. Das optische Bauelement des zweiten Beispiels der Erfindung ist auch ein optischer Kopf zum Auslesen von Signalen von einem optischen Aufzeichnungsmedium. Das optische Bauelement bzw. Vorrichtung des zweiten Beispiels der Erfindung ist identisch zu demjenigen des ersten Beispiels, außer der Struktur des Siliziumsubstrats. Deshalb wird nur das Siliziumsubstrat des Beispiels beschrieben werden.
In dem Siliziumsubstrat 13' des Beispiels sind der optische Detektor 6, die Anschluss-Kontaktstellen (pads) 14, und die Anschlussleitungen 17 auf der Oberfläche 22 des Siliziumsubstrats ausgebildet, und ein invertierter bzw. umgekehrter Pyramiden-ähnlicher konkaver Teil 15 ist in dem rechten Teil des Siliziumsubstrats durch ein anistropes Ätzen ausgebildet. Der invertierte Pyramidenähnliche konkave Teil 15 hat eine Öffnung, welche der Rückseite 21 des transparenten Substrats 2 gegenüberliegt. Der Halbleiterlaserchip 1 ist auf der schrägen bzw. geneigten Oberfläche 23 angeordnet, welche eine der schrägen Seitenoberflächen des konkaven Teils 15 ist. Die Oberfläche 22, auf welcher der konkave Teil 15 ausgebildet ist, liegt dem transparenten Substrat 2 gegenüber und das Siliziumsubstrat 13' ist mit dem transparenten Substrat 2 auf eine solche Art verbunden, dass der konkave Teil 15 hermetisch abgedichtet ist, wodurch eine integrierte Struktur erhalten wird. Gemäß dieser Struktur, wobei das Siliziumsubstrat 13' mit dem transparenten Substrat 2 integriert ist, um so den konkaven Teil 15 hermetisch abzudichten, in welchem der Halbleiterlaserchip 1 angeordnet ist, wird der Halbleiterlaserchip davon abgehalten, beeinflusst zu werden durch Feuchtigkeit, und Staub der äußeren Umgebung, wodurch die Eigenschaften bezüglich der Umgebung und des Halbleiterlaserchips 1 verbessert werden. Die Ausbildung des konkaven Teils 15 wird durchgeführt durch Maskieren des gesamten Siliziumsubstrats 13' durch zum Beispiel einen Resist bzw. Abdecklack, dann Öffnen des Teils der Maske, welche der Größe des konkaven Teils 15 entspricht, und dann Durchführen eines anisotropen Ätzens auf die gleiche Art wie bei dem ersten Beispiel. In diesem Fall werden die vier schrägen bzw. geneigten Seitenoberflächen des konkaven Teils 15 mit einer hervorragenden Reproduzierbarkeit bzw. Wiederholbarkeit und bei einem Neigungswinkel θ1 von zum Beispiel 35,3º ausgebildet.

Beispiel 3

Fig. 4A ist eine Querschnittsansicht und zeigt ein optisches Bauelement des dritten Beispiels der Erfindung und Fig. 4B ist eine Draufsicht des dritten Beispiels. Das optische Bauelement des dritten Beispiels der Erfindung ist auch ein optischer Kopf zum Auslesen von Signalen von einem optischen Aufzeichnungsbauelement bzw. einer optischen Aufzeichnungsvorrichtung. Hiernach werden nur die Punkte des optischen Bauelements des dritten Beispiels der Erfindung, welche von denjenigen des optischen Bauelements des ersten Beispiels verschieden sind, beschrieben werden. Das optische Bauelement des dritten Beispiels ist hauptsächlich dadurch verschieden, dass der Halbleiterlaserchip 1 bei einer Position befestigt bzw. angeordnet ist, welche von dem optischen Detektor 6 in der -y-Richtung getrennt ist, und dass eine Wellenlängen-Auswahl-Linse 12 auf der Oberfläche 20 des transparenten Substrats 2 ausgebildet ist zum Verhindern, dass die Wellenlänge des Halbleiterlaserchips 1 sich verändert bzw. schwankt.
Die Wellenlängenauswahllinse 12 umfasst gebogene bzw. gekrümmte Gitter mit einem rechteckigen Querschnitt, wobei die Zwischenräume zwischen den benachbarten Gittern in der y-Richtung allmählich bzw. graduell verringert werden. Ein einfallendes Licht wird reflektiert und gebeugt bei einem Beugungs-Grad von zum Beispiel 15% und nur das gebeugte bzw. gebrochene Licht einer ausgewählten Wellenlänge (zum Beispiel 0,780 um) wird konvergiert bzw. gesammelt, um in die emittierende Endoberfläche des Halbleiterlaserchips 1 einzutreten. Das gebrochene bzw. gebeugte Licht erster Ordnung von anderen Wellenlängen (zum Beispiel 0,77 bis 0,79 um) ist außerhalb der Fokussierung der emittierenden Endoberfläche, und die Menge des Einfallslichtes wird weiter verringert, wenn die Wellenlänge von der ausgewählten Wellenfänge verschieden ist. Die Menge des einfallenden Lichts hängt von dem Reflexionsgrad der emittierenden Endoberfläche ab. In dem Beispiel ist zum Beispiel die Menge des Einfallslichts so festgelegt, dass sie 5 bis 20% der gesamten Menge des oszillierenden Lichtes ist. Dies erzeugt einen Effekt, dass, wenn die Menge des Einfallslichtes so festgelegt ist, sie wesentlich größer ist, als der Reflexionsgrad (zum Beispiel 5%) der emittierenden Endoberfläche, die Laser- Oszillations-Wellenlänge bei der ausgewählten Wellenlänge festgelegt wird, und die Wellenlängen-Abweichung bzw. -Schwankung wird unterdrückt auf ungefähr 0,2 nm. In dem Beispiel wird das gebeugte bzw. gebrochene Licht erster Ordnung verwendet, um die Wellenlänge zu fixieren bzw. festzulegen. Ein gebeugtes bzw. gebrochenes Licht einer anderen Ordnung, wie zum Beispiel zweiter Ordnung, kann verwendet werden.
Das reflektierte Licht (gebeugtes Licht nullter Ordnung) der Wellenlängen-Auswahl- Linse 12 breitet sich durch das transparente Substrat 2 auf eine zick-zack Art aus, und tritt in die reflektierende Kollimator-Linse 3 ein, welche auf dem transparenten Substrat 2 angeordnet ist. Danach wird das Lichtausbreitungsverfahren bzw. Licht- Fortpflanzungs-Verfahren auf die gleiche Art durchgeführt, wie bei dem optischen Bauelement des ersten Beispiels.
Die Konfiguration, bei welcher die linke Endoberfläche des Siliziumsubstrats 13" des Beispieles als die schräge bzw. geneigte Oberfläche 23 ausgebildet ist, und der Halbleiterlaserchip 1 bei einer Position befestigt ist, welche von dem optischen Detektor 6 in der -y-Richtung getrennt ist, ermöglicht es, dass ein Bereich des Siliziumsubstrats 13", welcher als eine Wärmesenke funktioniert, in der rechten Richtung (y-Richtung) ausgedehnt wird, wodurch Wärme mit einem weiter hervorragenden Wirkungsgrad abgeleitet wird. In dem Beispiel bedeckt die reflektierende Schicht 11a im Wesentlichen die gesamte Fläche bzw. Bereich der Rückseite 21 des transparenten Substrats 2 und die reflektierende Schicht 11a enthält Öffnungen bei Positionen, welche jeweils der Licht emittierenden Position des Halbleiterlaserchips 1 und der Licht empfangenen Position des optischen Detektors 6 entsprechen. Das Laserlicht, welches von dem Halbleiterlaserchip 1 emittiert wird, tritt durch eine der Öffnungen hindurch, und das Licht, welches konvergiert bzw. gebündelt wird in den optischen Detektor 6, tritt durch die andere Öffnung hindurch. Das Siliziumsubstrat 13" ist mit der reflektierenden Schicht 11a kontaktiert bzw. verbunden, um so damit zu überlappen. Das Siliziumsubstrat 13" ist auf einer gegenüberliegenden Seite der reflektierenden Schicht 11a angeordnet, in Bezug auf das transparente Substrat 2. Die Wärme, welche in dem Halbleiterlaserchip 1 erzeugt wird, wird an die Außenseite abgeleitet bzw. abgegeben durch das Siliziumsubstrat 13" und auch die reflektierende Schicht 11a, welche eine größere Fläche aufweist, und deshalb ist der Wirkungsgrad der Wärmesenke hervorragend. Anders ausgedrückt verringert die Konfiguration, bei welcher das Siliziumsubstrat 13" mit der reflektierenden Schicht 11a kontaktiert ist das Volumen und das Gesamtgewicht des optischen Bauelements mit dem Ergebnis, dass die Arbeitsgeschwindigkeit eines Aktuators beschleunigt werden kann.
Die Anschluss-Kontaktstellen 14' werden in dem Bereich in der vorderen Kante (-x Kante) des Siliziumsubstrats 13" ausgebildet, um so frei zu liegen von der Rückseite 21 zu der Außenseite.

Beispiel 4

Fig. 5A ist eine Querschnittsansicht und zeigt das optische Bauelement eines vierten Beispiels der Erfindung und Fig. 5B ist eine Draufsicht auf das vierte Beispiel. Das optische Bauelement des vierten Beispiels der Erfindung ist auch ein optischer Kopf zum Auslesen von Signalen von einer optischen Aufzeichnungsvorrichtung.
Hiernach wird nur die Konfiguration des vierten Beispiels, welche von derjenigen des optischen Bauelements des ersten Beispiels verschieden ist, beschrieben werden. Das optische Bauelement des vierten Beispiels ist dadurch verschieden, dass das Siliziumsubstrat 13''' nicht auf der Rückseite 21 des transparenten Substrats 2 angeordnet ist, sondern auf der linken Endoberfläche 25 angeordnet ist. Die linke Endoberfläche 25 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche 20 und der Rückseite 21 des transparenten Substrats 2. Die schräge bzw. geneigte Oberfläche 23 des Siliziumsubstrats 13''', auf welcher der Halbleiterlaserchip 1 angeordnet ist, ist geneigt im Bezug auf die linke Endoberfläche 25. Die Anordnung des. Siliziumsubstrats auf der linken Endoberfläche 21 des transparenten Substrats 2 kann die Dicke des optischen Bauelements verringern. Bei dem Beispiel ist ein Kupfer-Block 16 mit dem Siliziumsubstrat 13''' kontaktiert, so dass der Wirkungsgrad der Wärmesenke erhöht wird, weil das Volumen des Siliziumsubstrats 13''' nicht so festgelegt werden kann, dass es groß ist. Ein optischer Detektor 6" ist auf dem Kupfer-Block 16 angeordnet, um Licht zu detektieren, welches von der emittierenden Endoberfläche des Halbleiterlaserchips 1 emittiert wurde. Das detektierte Licht wird verwendet bei der Ausgabe-Steuerung des Oszillations-Lichtes des Halbleiterlaserchips 1.
Die Beispiele der optischen Bauelemente bzw. Vorrichtungen der Erfindung wurden beschrieben. Zusätzlich zu den optischen Bauelementen bzw. Vorrichtungen der Beispiele können andere optische Bauelemente konfiguriert werden durch Kombinieren der Strukturen dieser optischen Bauelemente, wobei die gleichen Effekte erzielt werden. Der Ausdruck "Objektiv-Linse" und "Kollimator-Linse", welcher in den ersten bis vierten Beispielen verwendet wurde, wurden zur praktischen Veranschaulichung verwendet, und dies sind die gleichen wie die Linsen, welche gewöhnlich verwendet werden. Optische Köpfe für optische Disk-Vorrichtungen wurden in den obigen Beispielen beschrieben, wobei die gleichen Effekte erhalten werden können, selbst wenn die Erfindung bei einem integrierten optischen Bauelement eines Platten-Typs für einen anderen Typ eines optischen Aufzeichnungsmediums verwendet wird.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, ein optisches Bauelement bzw. Vorrichtung zu realisieren, bei welchem der Einfallswinkel des Laserlichts, welcher von dem Halbleiterlaserchip emittiert wird, genau festgelegt bzw. eingestellt werden kann.
Verschiedene andere Abwandlungen werden den Fachleuten offensichtlich sein und können von dieser leicht ausgeführt werden ohne von dem Schutzbereich der Erfindung, wie in den beiliegenden Ansprüchen ausgeführt, abzuweichen. Entsprechend ist nicht beabsichtigt, dass der Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche auf die Beschreibung, wie hierin ausgeführt, beschränkt wird, sondern dass die Ansprüche breit ausgelegt werden.

Claims

1. Optische Vorrichtung mit:

einem Halbleiter-Laser-Chip (1) mit einer emittierenden Endoberfläche zum Emittieren von Laserlicht (8);

einem transparenten Substrat (2), welches es dem Laserlicht (8) ermöglicht hindurchzutreten mit einer ersten Oberfläche (20) und einer zweiten Oberfläche (21), welche der ersten Oberfläche (20) gegenüberliegt; und

einem Substrat (13), welches angrenzenden an bzw. benachbart zu dem transparenten Substrat (2) angeordnet ist mit einer geneigten bzw. schrägen Oberfläche (23), welche geneigt ist in Bezug auf die zweite Oberfläche (21),

wobei der Halbleiter-Laser-Chip (1) an der schrägen bzw. geneigten Oberfläche (23) angebracht ist, welche so in Bezug auf das transparente Substrat (2) angeordnet bzw. ausgerichtet ist, dass das Laserlicht, welches von dem Halbleiter-Laser-Chip (1) emittiert wird, in das transparente Substrat eintritt und sich entlang des transparenten Substrats (2) auf eine zick-zack Art zwischen der ersten Oberfläche (20) und der zweiten Oberfläche (21) ausbreitet.

2. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Substrat (13) aus Silizium hergestellt ist.

3. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Substrat (13) direkt auf dem transparenten Substrat (2) angeordnet ist.

4. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, weiter aufweisend einen Licht-Detektor (6a, 6b, 6c, 6d), welcher auf einer parallelen Oberfläche (22) des Siliziumsubstrats (13) ausgebildet ist, wobei der Licht-Detektor (6a, 6b, 6c, 6d) das Laserlicht detektiert, welches sich durch das transparente Substrat (2) ausgebreitet hat bzw. durchgeleitet wurde, und ein elektrisches Signal erzeugt korrespondierend bzw. in Abhängigkeit von dem detektiertern Laserlicht (8).

5. Optische Vorrichtung nach Anspruch 4 weiter aufweisend:

ein erstes optisches Element (3), welches auf dem transparenten Substrat (2) ausgebildet ist, um das Laserlicht (8) gleichzurichten (collimate) und zu reflektieren;

ein zweites optisches Element (4), welches auf dem transparenten Substrat (2) ausgebildet ist, um das Laserlicht (8) zu konvergieren bzw. zu bündeln, welches durch das erste optische Element (3) gleichgerichtet bzw. ausgerichtet wurde, auf ein Objekt (7), welches außerhalb des transparenten Substrats (2) vorliegt;

ein drittes optisches Element (5), welches auf dem transparenten Substrat (2) ausgebildet ist, um das Laserlicht (8) zu konvergieren bzw. zu bündeln, welches von dem Objekt (7) reflektiert wurde, auf den Lichtdetektor (6a, 6b, 6c, 6d); und eine reflektierende Schicht (1a, 11b), welche auf dem transparenten Substrat (2) ausgebildet ist, um das Laserlicht (8) zu reflektieren.

6. Optische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die parallele Oberfläche (22) des Substrats (13) einen ersten Teil hat, welcher in Kontakt ist mit der zweiten Oberfläche (21) des transparenten Substrats (2), und einen zweiten Teil hat, welcher nicht in Kontakt ist mit der zweiten Oberfläche (21), und

Anschluss-Kontaktstellen (14) zum Ausgeben des elektrischen Signals, welches erzeugt wurde durch den Licht-Detektor (6a, 6b, 6c, 6d), sind auf dem zweiten Teil der parallelen Oberfläche (22) ausgebildet.

7. Optische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Objekt, auf welches das Laserlicht (8) transportiert bzw. geschickt wird von dem transparenten Substrat (2), ein optisches Aufzeichnungsmedium ist.

8. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen der ersten Oberfläche (20) und der zweiten Oberfläche (21) des transparenten Substrats (2) das 500- oder mehrfache der Wellenfänge des Laserlichtes (8) ist.

9. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Breite des transparenten Substrat (2) das 500- oder mehrfache der Wellenlänge des Laserlicht (8) ist.

10. Optische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die geneigte bzw. schräge Oberfläche (23) des Substrats (13) durch anisotropes Ätzen ausgebildet ist.

11. Optische Vorrichtung nach Ansprüch 10, wobei das Substrat (13) aus einem Einkristall-Silizium hergestellt ist mit einer (100) Ebene, und die parallele Oberfläche (22) des Substrats (13) umfasst die (100) Ebene.

12. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die emittierende Endoberfläche des Halbleiter-Laser-Chips (1) um einen vorgegebenen Abstand entfernt von der zweiten Oberfläche (21) des transparenten Substrats (2) angeordnet ist.

13. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die geneigte bzw. schräge Oberfläche (23) des Substrats (13) mit 35,3º geneigt ist zu einer Oberfläche senkrecht zu der zweiten Oberfläche (21) des transparenten Substrats (2).

14. Optische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Substrat (13) einen konkaven Teil (15) umfasst mit einer invertierten bzw. umgekehrten pyramidenähnlichen Form und eine Öffnung hat, welche der zweiten Oberfläche (21) des transparenten Substrats (2) gegenüberliegt und die schräge bzw. geneigte Oberfläche (23) des Substrats (13) ist ein Teil des konkaven Teils (15).

15. Optische Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der konkave Teil (15) des Substrats (13) durch anisotropes Ätzen ausgebildet ist.

16. Optische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Substrat (13) auf einer gegenüberliegenden Seite der reflektierenden Schicht (11a) in Bezug auf das transparente Substrat (2) angeordnet ist.

17. Optische Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die reflektierende Schicht (11a, 11b) eine Öffnung hat durch welche das Laserlicht (8), welches von dem Halbleiter-Laser-Chip (1) emittiert wird, hindurchtritt.

18. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 17, wobei das Substrat (13) eine Oberfläche (22) hat, welche parallel ist zu der zweiten Oberfläche (21) des transparenten Substrats (2).

19. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 17 mit:

einer dritten Oberfläche (25) des transparenten Substrats (2) im wesentlichen senkrecht zu der zweiten Oberfläche (21); und

einem Siliziumsubstrat (13'''), welches auf dem transparenten Substrat (2) angeordnet ist mit der geneigten bzw. schrägen Oberfläche (23), welche geneigt ist in Bezug auf die dritte Oberfläche (25) und die zweite Oberfläche (21) und eine parallele Oberfläche hat, welche parallel zu der dritten Oberfläche (25) ist.