CN1043203A - 光输出控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种光输出控制方法，这种方法是用偏振光照射磁性光学材料，其反射光通过偏振光光束分离器进行分光，再通过检偏器输出的光学系统，在该系统中，转动前述偏振光光束分离器，从而调整输出光的控制方法，这种方法可以增大磁性光学材料所具有的Kerr偏转角，并可得到具有良好C/N比的输出。

Description

本发明涉及光输出控制方法及其装置，特别涉及使用偏振光光束分离器的光调制器。

采用了MnBi和CdTbFe等磁性光学材料的光调制器可以用于光磁盘存储器的磁光学的读出。

对前述MnBi和GdTbFe等的膜面垂直磁化。在膜面的一部分上用激光等方法加热至居里点以上，或者施加某定值以上的外磁场，使该部分磁化方向反转。因而，当由起偏器形成的偏振光照射到膜面时，从未反转磁化部分和反转磁化部分反射的光，其极化面的偏转角（Kerr偏转角）不同。即，如第3图所示，由于Kerr效应，以起偏器之起偏方向为基准反射光在向上垂直磁化部分的旋转角为+Ok，在向下垂直磁化部分的旋转角为-Ok，而分别旋转。

如第4图中的φ所示，如果对应于起偏器的偏振方向，设定检偏器的偏振方向转动45度角，则在第5图中，与向上和向下两个磁化方向相应的A，B两束光量通过检偏器，由于施加了外磁场，得到了如图所示的磁滞回线。这里，如果设+Ok为“1”，-Ok为“0”，则它们就可以做为数字信号输出。

在这种先有的光调制器中，读出信号的C/N比取决于磁性光学材料Kerr效应的大小。但是，由于Kerr效应的大小是磁性光学材料固有的性质，因此，不可能将同一种材料的Kerr效应增大，只要不换用Kerr效应优异的材料，就不可能提高C/N比。

本发明的目的就是要解决这个问题，即，不换用磁性光学材料，就能得到高C/N比的装置。

本发明的方法是采用调整光输出的光输出控制方法。即，用偏振光照射磁性光学材料，通过偏振光光束分离器将其反射光分光，再通过检偏器检出，在这一光学系统中，转动前述偏振光光束分离器，就可以调整输出光。

另外，本发明的装置是这样一种装置，将反射的前述偏振光，通过偏振光光束分离器的反射面反射出来，再通过检偏器输出。这种装置具有以下特征，以照射在前述磁性光学材料上的偏振光的偏振方向做为基准〔0度〕，对应于此基准的检偏器的偏振方向的角度可以任意改变或固定在一个角度，进而，以偏振光光束分离器作为光轴，即把输入偏振光的行进方向作为中心，使偏振光光束分离器对应于前述基准，相对地自如转动，或者对于前述基准，固定一个角度。

这里，可以举出这样的例子：即照射在磁性光学材料上的偏振光，是由光源发出的经过起偏器而成偏振光的情况。光源可以使用半导体激光器，He-Ne激光器、激元激光器，色素激光器，翠绿宝石激光器，Ti-蓝宝石激光器等各种激光器。如果使用的激光器其发出的光本身是偏振光，就可以省略前述起偏器。

于是只要以偏振光的偏振方向作为基准，转动偏振光光束分离器，就可以得到和增加Kerr偏转角同样的效果。

此外，所谓偏振光光束分离器（Polarization    Beam    Splitter）就是用双折射晶体，将入射光分成两束的光学元件，利用晶体的双折射特性，就可以得到振动方向相互不同的两束射出光。萨伐板（Savartplate），拉斯顿棱镜（Wdllastonprism）等就是这样的例子。更具体地说，所谓偏振光光束分离器，就是在两个直角棱镜的任一个的斜面上敷着偏振膜（多层电介质镀膜）再将两个棱镜的斜面相接触，组成立方体，因此它具有这样的作用，即，让与入射面（包含入射光和反射光的面）平行振动的入射光波（P波）通过，另一方面让与前述入射面成垂直方向振动的入射光波（S波）反射出去。

第1图是本发明光学装置一例的斜视图，第2图是使偏振光光束分离器的反射方向放成水平向右，而转动起偏器所显示出的Kerr回转角变化状态的曲线图，第3图是显示Kerr效应的图，第4图是显示检偏器检偏状态的图，第5图是通过检偏器的光通量与外磁场关系的曲线图。第6图是比较装置图，第7图和第8图是本发明其它具体实例图。

本实施例的光调节器按光源1，起偏器2，偏光光束分离器3，磁性光学材料4的顺序排列，并且在前述偏光光束分离器3的反射面5上反射的反射光光路上排列检偏器6，受光元件7，并且使检偏器的偏振方向以起偏器2的偏振方向为基准（0度）并使检偏器对上述基准偏45度角，进而使偏振光光束分离器3的方位角（起偏器2的偏振方向和由反射面5反射方向之间的夹角）与前述基准成65±30度。

其基本构成如第1图所示，光源1，起偏器2，偏振光光束分离器3，磁性光学材料4顺序排列在一个轴线上，光源1发出的光经过起偏器2成为偏振光，再通过偏振光光束分离器3照射在磁性光学材料4上。另外，在前述偏振光光束分离器3的反射面5上反射的反射光路上排列有检偏器6，受光元件7。由此，从磁性光学材料4上反射的偏振光，就可以被前述偏振光光束分离器3的反射面5反射，再经过检偏器6输出而照射在受光元件7上。

这里所使用的光源1是美雷斯·古力奥公司出品的5mW随机偏光（与普通光一样）He-Ne激光器（型号05-LHR-151）。

再有，偏振光光束分离器3由双折射体构成，它对入射光的透过率和对反射光的反射率之比为1∶1，并且，对反射光中的P波和S波的反射率之比也为1∶1。

使用的磁性光学材料4是在玻璃板上顺序集层500 厚的Si₃N₄，1500 厚的TbCo，100

厚的Si₃N₄和500 厚的Al。

上述构成的元件全部配置在水平面A上，在安装时使一条光轴上的光路全部与A成水平状。进而，由光源1和磁性光学材料4构成的光轴与由偏振光光束分离器3和受光元件7构成的光轴形成垂直。另外，如第1图所示，当使起偏器2的偏振方向和垂直方向吻合时，安排检偏器6的偏振方向对垂直方向顺时针偏转45度角。

在这种状态下，以垂直方向，即0度作为基准，使起偏器2按顺时针方向转动。这时检偏器6当然也就随起偏器2转动。

即，在本实施例中，检偏器6的偏振方向以前述起偏器2的偏振方向为基准转动45度角，使偏振光光束分离器3的方位角与起偏器2的起偏方向相一致，即，使方位角为0度，在此情况下使起偏器2和检偏器6同时转动，这样一来，偏振光光束分离器3就是相对地转动了。这样将偏振光光束分离器3固定，使起偏器2和检偏器6自由转动的方法，作为装置来说，既简单又容易实现。

于是随着起偏器2和检偏器6的转动，利用在偏振光光束分离器3的反射面5上进行反射，并通过检偏器6的反射光，反射到磁性光学材料4上，这种方法来测定出附加Kerr偏转角是怎样变化的。其结果如第2图中□-□的曲线所示。从这个曲线可以看出，从基准点转动到65度角时，Kerr效应最大。如果以此最大值为中心，在±30度范围内，则可以得到足够的Kerr偏转角。

同时，如第6图所示，试制成不使用偏振光光束分离器3的实验装置，这个装置的工作过程是，激光装置，通过起偏器2把偏振光斜向地照射在磁性光学材料4上，斜向反射的偏振光通过检偏器6由受光元件7接收。由于用前述的起偏器2的偏振方向作为基准，使检偏器6的偏振方向转动45度角。维持这一角度，使起偏器2和检偏器6同时转动，从而测定了Kerr偏转角如何变化。结果，如第2图中0-0曲线所示。由此结果可以清楚地看出，在没有偏振光光束分离器3的情况下Kerr偏转角无变化。这里，之所以要使偏振光斜向地入射是因为，如果没有偏振光光束分离器3，即使垂直入射，也得不到反射光。

因此，如果采用本发明，不必更换磁性光学材料，就可以使Kerr偏转角可以改变，所以也可以调整激光的输出，和作为光放大装置使用。

前述的偏振光光束分离器3，也可以固定于从基准点转到65度的位置，还可以使前述偏振光光束分离器3自由转动，以改变Kerr偏转角，从而也可调整输出。

再有，如第7图所示，在检偏器6和偏振光光束分离器3之间设置半透半反镜9，它把从前述偏振光光束分离器3的反射面5反射来的反射光分成两束，一束由前述受光元件7a接收，进行光电转换，另外作成将这两股输出电流进行差动放大，然后读出其信息的差动型。在第7图中，10是透镜，14b是物镜。

第8图示出利用本发明的光学头的一个实例。

这一光学头的构成是，作为光源的半导体激光器1，透镜10，光栅11，第1偏振光光束分离器12，第2偏振光光束分离器13构成检出部分14的反射镜14a和物镜14b，它们是按顺序排列的。这样，使从光源发出的激光照射到作为磁性光学材料的光磁盘上。于是在第1偏振光光束分离器12的反射面上反射的激光，通过圆柱透镜15被第1受光元件16接收，作为伺服信号输出。

在第2偏振光光束分离器13的反射面上反射的激光通过1/2波长片17，被偏振光光束分离器3分成两束，这两束光分别通过检偏器6输出，被受光元件7接收，再通过差动放大器18，作为光磁性检出信号输出。

于是，只要转动前述偏振光光束分离器3，就可以增大Kerr偏转角，并能得到良好的C/N比。这里比较一下第8图和第1图所示的实例，在第8图所示的实例中，照射在磁性光学材料（光磁盘）上的偏振光，不通过偏振光光束分离器3，而在第1图所示的实例中，偏振光通过了偏振光光束分离器3照射在磁性光学材料上。主要的是，使偏振光照射在磁性光学材料上，其反射光通过偏振光光束分离器分光，通过检偏器输出，在这一光学系中，如果转动前述偏振光光束分离器能够调整输出光，那么，就可以任意配置光学元件之间的关系。

此外，如果使前述检偏器可以自由转动，那么，偏振光或起偏器的起偏方向与检偏器的偏振方向之间的关系也可以任意设定。

由于采用本发明的仪器具有前述的构成，因此，可以增加Kerr偏转角，得到良好C/N比的输出。

Claims (8)

1、一种光输出控制方法，其中，使偏振光照射在磁性光学材料上，其反射光通过偏振光光束分离器分光，并通过检偏器输出，在这一光学系统中，转动上述偏振光光束分离器来调整输出光。

2、根据权利要求1的光输出控制方法，其中照射在磁性光学材料上的偏振光是从光源发出经起偏器后的偏振光。

3、根据权利要求1或2的光输出控制方法，其中，上述偏振光光束分离器是由双折射体构成的，它对入射光的透过率和对反射光的反射率之比为1∶1，在反射光中，对P波的反射率和对S波的反射率之比也是1∶1。

4、光输出控制装置，其特征在于：偏振光照射到磁性光学材料上，使从该磁性光学材料上反射的上述偏振光在偏振光光束分离器的反射面上反射后通过检偏器输出，在这一装置中，以照射到上述磁性光学材料上的偏振光的偏振方向为基准（0度），与这一基准相对应，使检偏器的偏振方向角可以自由改变或固定于一个角度，进而，使偏振光光束分离器对应于上述基准，以光轴为中心，相对自由地转动与上述基准对应，固定于一个角度。

5、根据权利要求4的光输出控制装置，其中，检偏器6的偏振方向对应于前述基准偏45度，并且，转动偏振光光束分离器3，使偏振光光束分离器3的方位角（起偏器的起偏方向和反射面5的反射方向之间的夹角）对应于上述基准为65±30度。

6、根据权利要求4和5的光输出控制装置，其中，入射的偏振光是来自光源并经过起偏器而偏振的。

7、根据权利要求4-6中任何一个的光输出控制装置，其中，上述偏振光光束分离器是由双折射体构成的，它对入射光的透过率和对反射光的反射率之从为1∶1，另外，对反射光中P波的反射率和S波的反射率之比也是1∶1。

8、根据权利要求4-7的光输出控制装置，其中，检偏器的偏振方向以上述起偏器的偏振方向为基准，转动所规定的角度，使偏振光光束分离器3的方位角与起偏器的偏振方向重合，即，使方位角为0度，在此基础上使起偏器和检偏器同步转动。

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