DE3786497T2

DE3786497T2 - Doppelbrechendes Beugungsgitter und optischer Kopf, in welchem ein linearpolarisierter Strahl auf dieses Gitter gelenkt wird.

Info

Publication number: DE3786497T2
Application number: DE87110372T
Authority: DE
Inventors: Yuzo Nec Corporation Ono
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-07-18
Filing date: 1987-07-17
Publication date: 1994-02-17
Anticipated expiration: 2007-07-18
Also published as: EP0253403A3; EP0253403A2; EP0253403B1; DE3786497D1; US4885734A

Description

Die Erfindung betrifft ein Beugungsgitter und eine optische Kopfvorrichtung mit einem Beugungsgitter, die bei der Aufzeichnung optischer Informationen auf ein optisches Aufzeichnungsmedium und/oder zur Wiedergabe der optischen Information vom optischen Aufzeichnungsmedium in einer optischen Diskettenvorrichtung, wie beispielsweise einer Kompaktdisketten (CD)-vorrichtung verwendet werden. Das optische Aufzeichnungsmedium kann eine optische Diskette, eine digitale Tonplatte oder eine Bildplatte sein. Die optische Kopfvorrichtung wird alternativ verkürzt als optischer Kopf bezeichnet.
In der in der älteren, jedoch nachveröffentlichten EP- A-228620 beschriebenen Weise wird im Zusammenhang mit einem optischen Aufzeichnungsmedium eine derartige optische Kopfvorrichtung mit einer optischen Achse zusammen mit einer optischen Quelle und einer optischen Detektoranordnung verwendet. Als optische Quelle dient normalerweise ein Halbleiterlaser, wobei ein Laserstrahl entlang einer optischen Achse erzeugt wird. Normalerweise wird die optische Detektoranordnung angrenzend an die optische Quelle angeordnet und besteht aus einer Photodiode, die in mehrere einzelne optische Detektoren, wie beispielsweise vier oder sechs optische Detektoren, unterteilt ist.
Im allgemeinen weist die optische Kopfvorrichtung ein optisches System mit einer Fokussierungslinse und einer Strahlenteilereinheit auf. Die Fokussierungslinse besitzt eine Linsenachse, die, wie nachstehend verdeutlicht wird, mit der optischen Hauptachse kollinear sein kann. In diesem Fall wird das optische Aufzeichnungsmedium senkrecht zur Linsenachse angeordnet. In Antwort auf einen entlang der Linsenachse empfangenen Eingangs- oder Einfallstrahl erzeugt die Fokussierungslinse einen konvergierenden Strahl, der auf das optische Aufzeichnungsmedium fokussiert wird. Bei der Wiedergabe der optischen Information verwendet die optische Kopfvorrichtung einen divergierenden Strahl, der vom optischen Aufzeichnungsmedium als reflektierter Strahl entlang der Linsenachse reflektiert wird. In Antwort auf den reflektierten Strahl erzeugt die Fokussierungslinse einen ausgehenden Strahl oder Ausgangsstrahl entlang der Linsenachse. Der kohärente Strahl durchdringt als Eingangsstrahl die Strahlenteilereinheit, die den Ausgangsstrahl als mehrere seitwärts gerichtete Strahlen entlang optischen Seitenachsen, die normalerweise mit der optischen Hauptachse nicht übereinstimmen, auf die optische Detektoranordnung richtet. Es können zwei seitwärts gerichteten Strahlen vorgesehen sein, wobei ebenfalls zwei optische Seitenachsen vorgesehen sind.
Bei der in der EP-A-228620 offenbarten optischen Kopfvorrichtung wird die Strahlenteilereinheit durch ein Beugungsgitter mit mehreren Gitterbereichen gebildet. In Antwort auf den Laserstrahl erzeugen die Gitterbereiche zusammenwirkend einen in nullter Ordnung gebeugten Strahl als Eingangsstrahl. In Antwort auf den Ausgangsstrahl erzeugen die Gitterbereiche einzeln seitwärts gebeugte Strahlen als jeweilige seitwärts gerichtete Strahlen. Jeder seitwärts gebeugte Strahl ist vorzugsweise ein in erster Ordnung gebeugter Strahl.
Im Zusammenhang mit der in der EP-A-228620 dargestellten optischen Kopfvorrichtung wird darauf hingewiesen, daß der kohärente Strahl das Beugungsgitter auf dem Weg zur Fokussierungslinse als in nullter Ordnung gebeugter Strahl und bei der Rückkehr von der Fokussierungslinse vorzugsweise als in erster Ordnung gebeugter Strahl durchläuft. Das Beugungsgitter weist daher einen schlechten Laserstrahlausnutzungsgrad auf, der als Produkt von einem Beugungswirkungsgrad des Beugungsgitters für den in nullter Ordnung gebeugten Strahl und einem weiteren Beugungswirkungsgrad für den in erster Ordnung gebeugten Strahl definiert werden kann. Der Laserstrahlausnutzungsgrad beträgt bei einem Grat- Nuten-Beugungsgitter höchstens 10%.
Das Beugungsgitter des vorstehend beschriebenen Typs unterscheidet sich kaum von einem Einzelbeugungsgitter, das in verschiedenen optischen Vorrichtungen, wie beispielsweise einem Spektrometer, verwendet wird. Außerdem muß der Laserstrahl nicht notwendigerweise linear- oder planpolarisiert sein.
In der DE-A-3522849, die in der Präambel von Patentanspruch 4 wiedergegeben ist, wird ein optischer Kopf zum Erzeugen eines linearpolarisierten Laserstrahls mit einer vorgegebenen Richtung der Polarisationsebene beschrieben, wobei das verwendete Beugungsgitter lichtdurchlässig ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neuartiges Beugungsgitter mit einer doppelbrechenden oder doppelstrahlenbrechenden Platte bereitzustellen, das gut als optische Strahlenteilereinheit und als Komponente einer optischen Kopfvorrichtung verwendet werden kann.
Ferner wird eine optische Kopfvorrichtung bereitgestellt, in der ein linearpolarisierter Lichtstrahl als Laserstrahl auf ein Beugungsgitter gerichtet wird, die einen hohen Ausnutzungsgrad für den kohärenten Lichtstrahl aufweist, in der insbesondere das vorstehend beschriebene Beugungsgitter verwendet wird, und bei der die bekannte Tatsache ausgenutzt wird, daß der Beugungswirkungsgrad des Beugungsgitters von derjenigen Polarisationsrichtung abhängt, die der linearpolarisierte Lichtstrahl bezüglich den Graten und Nuten des Beugungsgitters aufweist.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Fig. 1 zeigt schematisch eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beugungsgitters;
Fig. 2 zeigt zusammen mit einer optischen Quelle, einer optischen Detektoranordnung und einem optischen Aufzeichnungsmedium, eine schematische perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Kopfvorrichtung.
Gemäß Fig. 1 weist ein neuartiges Beugungsgitter eine doppelbrechende oder doppelstrahlenbrechende Platte 11 mit einer gerippten Oberfläche auf, die ein Grat-Nuten-Beugungsgitter bildet. Zumindest jede Nut der gerippten Oberfläche ist mit einer Masse 12 eines Materials mit einem Brechungsindex verfüllt, der im wesentlichen gleich dem ordentlichen oder dem außerordentlichen Brechungsindex der doppelbrechenden Platte 11 ist. Hinsichtlich des ordentlichen bzw. des außerordentlichen Brechungsindexes besteht die doppelbrechende Platte 11 aus einem einachsigen Material, wie beispielsweise einem einachsigen Kristall.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beugungsgitters wurde als doppelbrechende Platte 11 ein Calcit (Islandspat) verwendet. Es ist bekannt, daß Lichtstrahlen sich in der doppelbrechenden Platte eines einachsigen Materials als eine ordentliche und eine außerordentliche Komponente ausbreiten und, daß Calcit für Lichtstrahlen, die von einem gewöhnlichen Halbleiterlaser ausgestrahlt werden, einen ordentlichen Brechungsindex no von 1.6544 und einen außerordentlichen Brechungsindex ne von 1.485 aufweist. Das Grat-Nuten-Beugungsgitter wurde durch Ionenätzen einer Oberfläche der Calcitplatte 11 durch eine vorläufig auf der Oberfläche als Photoresistmuster durch bekannte Photolithographie ausgebildete Maske gebildet.
Die Nuten des Grat-Nuten-Beugungsgitters wurden mit einer kontinuierlichen Masse 12 aus Acrylharz mit einem Brechungsindex von 1.490 verfüllt. Im einzelnen wurde die gerippte Oberfläche durch bekanntes Spinbeschichten mit dem Acrylharz beschichtet. Die glatte freie Oberfläche der Masse 12 ist parallel zur Oberfläche der Calcitplatte 11 ausgerichtet, die der gerippten Oberfläche gegenüberliegt. Im Zusammenhang mit dem dargestellten Beugungsgitter wird erwähnt, daß der Brechungsindex der Masse 12 im wesentlichen dem außerordentlichen Brechungsindex der Calcitplatte 11 gleich ist.
Es wurde ein optischer Strahl als Eingangs- oder Einfallstrahl 13 auf die freie Oberfläche der Masse 12 eingestrahlt. Wenn die Differenz zwischen dem Brechungsindex der Masse 12 und dem außerordentlichen Brechungsindex der Calcitplatte 11 nur 0.005 betrug, diente das Beugungsgitter für die außerordentliche Komponente des Eingangstrahls 13 im wesentlichen als einzelne Platte eines einachsigen doppelbrechenden Materials, um einen Großteil der außerordentlichen Komponente zu veranlassen, das Beugungsgitter als parallel zum Eingangstrahl 13 verlaufender Ausgangsstrahl 14 zu durchlaufen, der daher als in nullter Ordnung gebeugter Strahl bezeichnet werden kann. Für die ordentliche Komponente des Eingangstrahls 13 dient das Beugungsgitter als ein Phasen-Beugungsgitter zum Erzeugen sowohl eines in erster Ordnung gebeugten Strahls 15, als auch eines in nullter Ordnung gebeugten Strahls 14.
In Fig. 1 kann die Masse 12 nur jede Nut des Grat-Nuten-Beugungsgitters ausfüllen, so daß das Beugungsgitter eine freie Oberfläche derartiger Massen aufweisen kann, die mit den Gratspitzen des Grat-Nuten-Beugungsgitters koplanar ausgerichtet ist. Ferner kann das Material der Masse oder Massen 12 einen Brechungsindex aufweisen, der im wesentlichen gleich dem ordentlichen Brechungsindex der doppelbrechenden Platte 11 ist. Die Auswahl eines derartigen Materials ist für einen Fachmann leicht möglich. Der Eingangstrahl 13 ist in Fig. 1 senkrecht zur freien Oberfläche des Beugungsgitters ausgerichtet. Unabhängig von einem derartigen Einfallswinkel arbeitet das Beugungsgitter ebenso gut, wenn der Eingangstrahl 13 auf der gegenüberliegenden Oberfläche einfällt.
Gemäß der bisherigen Beschreibung im Zusammenhang mit dem neuartigen Beugungsgitter besitzt das Beugungsgitter keinen Beugungswirkungsgrad von 100%. D.h., die Phasenbeugung erzeugt gemeinsam mit dem in nullter Ordnung gebeugten Strahl 14 den in erster Ordnung gebeugten Strahl 15 mit einem beträchtlichen Energiebetrag bzw. einer beträchtlichen Energieintensität. Der Beugungswirkungsgrad kann jedoch durch die Verwendung des Beugungsgitters als bekanntes Bragg-Beugungsgitter erhöht werden. Im einzelnen wird das Beugungsgitter mit tiefen Nuten hergestellt und in der Bragg-Einbauvorrichtung verwendet.
Das neuartige Beugungsgitter kann den Eingangstrahl 13 in erste und zweite Ausgangsstrahlen 14 und 15 aufteilen. Einer der ersten und zweiten Ausgangsstrahlen 14 und 15 ergibt sich aus der ordentlichen Komponente in der doppelbrechenden Platte 11. Der andere Ausgangsstrahl ergibt sich aus der außerordentlichen Komponente in der doppelbrechenden Platte 11. Das neuartige Beugungsgitter arbeitet daher als Strahlenteilereinheit. Wenn die Strahlenteilereinheit dünn oder kompakt, leichtgewichtig und ohne die beschwerlichen Verfahren des Schleifens optischer Glasteile zu Prismen und Linsen, des Bedampfens dielektrischer Mehrfachschichten auf die Prismen und des Zusammenfügens derartiger Prismen in der in der EP-A-228620 beschriebenen Weise hergestellt wird, dient das neuartige Beugungsgitter als ausgezeichnete Komponente in einer optischen Kopfvorrichtung, die in einer optischen Diskettenvorrichtung, einer digitalen Tonplattenvorrichtung (Kompaktdiskette) oder einer Bildplattenvorrichtung verwendet wird.
Unter Bezug auf Fig. 2 wird eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kopfvorrichtung beschrieben. Die optische Kopfvorrichtung wird zusammen mit einer optischen Quelle 21 und einer im allgemeinen angrenzend an die optische Quelle angeordneten optischen Detektoranordnung 22 verwendet und dient zum Aufzeichnen optischer Informationen auf ein optisches Aufzeichnungsmedium 23 und/oder zur Wiedergabe der optischen Informationen vom optischen Aufzeichnungsmedium 23. In der beschriebenen Weise weist die optische Kopfvorrichtung eine optische Hauptachse und eine Referenzlinie auf, die orthogonal zur optischen Hauptachse ausgerichtet ist und zusammen mit der optischen Hauptachse eine Referenzebene definiert.
Die optische Quelle 21 ist normalerweise ein Halbleiterlaser oder eine Laserdiode und dient zum Erzeugen eines Laserstrahls entlang der optischen Hauptachse. Das optische Aufzeichnungsmedium 23 kann eine optische Diskette, eine digitale Tonplatte oder eine Bildplatte sein und weist eine Aufzeichnungs- oder Plattenfläche auf, auf der mehrere Spuren für optische Informationen definiert sind, und die wie nachstehend kurz beschrieben bezüglich der optischen Kopfvorrichtung angeordnet ist. Im dargestellten Beispiel sind die optische Quelle 21 und die optische Detektoranordnung 22 an Positionen angeordnet, deren Abstände von der Mitte des Beugungsgitters 35 voneinander gleich sind. Die optische Detektoranordnung 22 ist eine bekannte, viergeteilte optische Detektoranordnung und wird nachfolgend etwas ausführlicher beschrieben.
In der in der EP-A-228620 beschriebenen Weise besteht die optische Detektoranordnung 22 aus einer Photodiode mit einer lichtaufnehmenden Oberfläche, die mindestens durch zwei orthogonale oder parallele Teilungslinien in mehrere individuelle optische Detektoren unterteilt ist. Im dargestellten Beispiel läuft eine der beiden orthogonalen Teilungslinien durch die optische Quelle 21 und verläuft parallel zur Referenzlinie. Die betrachtete Teilungslinie wird als Hauptteilungslinie bezeichnet. Die andere Teilungslinie wird als Hilfsteilungslinie bezeichnet. Der Schnittpunkt der Haupt- mit der Hilfsteilungslinie wird als Zentrum der Anordnung bezeichnet. Die individuellen optischen Detektoren werden als erste bis vierte optische Detektoren 26, 27, 28 und 29 bezeichnet. Der erste und der zweite optische Detektor 26 und 27 sind durch einen ersten Teil der Hauptteilungslinie unterteilt und sind an der einen Seite der Hilfsteilungslinie angeordnet, die sich näher an der optischen Quelle 21 befindet. Der dritte und der vierte optische Detektor 28 und 29 sind durch einen zweiten Teil der Hauptteilungslinie unterteilt und grenzen jeweils an der anderen Seite der Hilfsteilungslinie an den zweiten bzw. den ersten optischen Detektor 27 bzw. 26 an.
Die optische Kopfvorrichtung weist ein optisches System mit einer Fokussierungslinse 31 auf, die nicht, wie dargestellt, aus einer Einzellinse, sondern aus einem Linsensystem bestehen kann. Die Fokussierungslinse 31 besitzt eine optische Achse, ist senkrecht zur Referenzebene angeordnet und ist mit einem in der EP-A-228620 beschriebenen, in Fig. 2 nicht dargestellten Linsen-Stellglied verbunden. Die Aufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsmediums 23 wird senkrecht zur Linsenachse angeordnet. Im dargestellten Beispiel sind die Linsenachse und die optische Hauptachse kollinear. Die Tangenten der Spuren verlaufen parallel zur Referenzlinie. In der nachstehend beschriebenen Weise empfängt die Fokussierungslinse 31 einen Eingangs- oder Einfallstrahl entlang der Linsenachse, um einen konvergierenden Strahl zu erzeugen, der als Lichtfleck mit einem Durchmesser von ca. 1 um auf die Aufzeichnungsfläche fokussiert wird. Bei der Verwendung zur Wiedergabe der optischen Information vom optischen Aufzeichnungsmedium 23 nutzt die optische Kopfvorrichtung einen divergierenden Strahl aus, der von der Aufzeichnungsfläche als reflektierter Strahl entlang der Linsenachse reflektiert wird. In Antwort auf den reflektierten Strahl erzeugt die Fokussierungslinse 31 einen Ausgangsstrahl entlang der Linsenachse.
Ein Beugungsgitter 35 wird als Strahlenteilereinheit des optischen Systems verwendet und ist senkrecht zur Linsenachse angeordnet, wobei das Gitterzentrum auf der Linsenachse angeordnet ist. Im allgemeinen wird das Beugungsgitter 35 durch mindestens eine Teilungslinie in mehrere Gitterbereiche unterteilt. Den jeweiligen Gitterbereichen werden verschiedene Rillengittermuster zugeteilt. Mit dem entlang der optischen Hauptachse zugeführten Laserstrahl erzeugen die Gitterbereiche zusammen einen in nullter Ordnung gebeugten Strahl als Eingangsstrahl der Fokussierungslinse 31. In Antwort auf den Ausgangsstrahl der Fokussierungslinse 31 erzeugen die Gitterbereiche einzeln seitwärts entlang den jeweiligen optischen Seitenachsen auf die optischen Detektoranordnung 22 gerichtete gebeugte Strahlen. Jeder seitwärts gebeugte Strahl ist vorzugsweise ein in erster Ordnung gebeugter Strahl.
Es wird beispielsweise angenommen, daß die verschiedenen Muster in der in der EP-A-228620 im besonderen Zusammenhang mit den Fig. 19 und 20 dieser Veröffentlichung beschriebenen Weise gebildet werden. Das Beugungsgitter 35 weist genauer eine einzelne Teilungslinie auf, die das Gitterzentrum parallel zur Referenzlinie durchläuft. Die Beugungsbereiche bestehen daher aus ersten und zweiten Beugungsbereichen 36 und 37, die zur nachfolgenden vereinfachten Beschreibung unterhalb und oberhalb der einzelnen Teilungslinie dargestellt sind. Für das Beugungsmuster des ersten Gitterbereichs 36 wird auf dem ersten Teil der Hauptteilungslinie der optischen Detektoranordnung 22 ein erster Punkt der optischen Detektoranordnung 22 ausgewählt. Ähnlich wird ein zweiter Punkt auf dem zweiten Teil der Hauptteilungslinie ausgewählt. Der erste und der zweite Punkt sind äquidistant vom Zentrum der Anordnung angeordnet.
Das Muster des ersten Gitterbereichs 36 weist Interferenzstreifen zwischen einer von der optischen Quelle 21 divergierenden Kugelwellenfront und einer divergierenden, astigmatischen Wellenfront mit einem minimalen Verwaschungskreis auf dem ersten Punkt der optischen Detektoranordnung 22 auf. Das Muster des zweiten Gitterbereichs 37 weist Interferenzstreifen zwischen der von der optischen Quelle 21 divergierenden Kugelwellenfront und einer divergierenden, astigmatischen Wellenfront mit einem minimalen Verwaschungskreis auf dem zweiten Punkt der optischen Detektoranordnung 22 auf.
Ein derartiges Beugungsgitter wird vorzugsweise wie ein Nachdruck durch Verwendung eines Original-Photoresistmusters hergestellt, bei dem die Interferenzstreifen durch einen elektronischen digitalen Rechner gezeichnet werden. Das Beugungsgitter 35 kann eine wirksame Fläche mit einem Durchmesser von ca. 5 mm und eine Gitterkonstante von 2 bis 4 um aufweisen.
Als einen der seitwärts gebeugten Strahlen erzeugt der erste Gitterbereich 36 einen ersten gebeugten Strahl, der ein Bild des ersten Gitterbereichs 36 auf dem ersten Teil der Hauptteilungslinie der optischen Detektoranordnung 22 bildet. Der zweite Gitterbereich 37 erzeugt einen zweiten gebeugten Strahl und bildet ein Bild des zweiten Gitterbereichs 37 auf dem zweiten Teil der Hauptteilungslinie. In Antwort auf die Bilder erzeugen die ersten bis vierten optischen Detektoren 26 bis 29 erste bis vierte elektrische Ausgangssignale.
Die optische Information wird als elektrisches Signal durch die Gesamtsumme der ersten bis vierten elektrischen Ausgangssignale wiedergegeben. Ein Fokussierungsfehler des konvergenten Strahls auf der Aufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsmediums 23 wird durch die Differenz zwischen einer ersten Summe des ersten und des dritten elektrischen Ausgangssignals und einer zweiten Summe des zweiten und vierten elektrischen Ausgangssignals festgestellt. Ein Spurfehler des Lichtflecks bezüglich jeder Spur des optischen Aufzeichnungsmediums 23 wird durch eine weitere Differenz zwischen einer dritten Summe des ersten und des dritten elektrischen Ausgangssignals und einer vierten Summe des dritten und des vierten elektrischen Ausgangssignals festgestellt.
In Fig. 2 entspricht das Beugungsgitter 35 dem vorstehend unter Bezug auf Fig. 1 dargestellten Beugungsgitter. Das Beugungsgitter 35 wird in der vorstehend beschriebenen Weise in mehrere Beugungsbereiche unterteilt. D.h., die Beugungsbereiche sollten gemeinsam eine doppelbrechende oder doppelstrahlenbrechende Platte 11 (Fig. 1) aufweisen. Die gerippte Oberfläche sollte in den jeweiligen Gitterbereichen verschiedene Gittermuster von Riffeln oder Graten und Nuten aufweisen.
Außerdem sollte ein linear- oder planpolarisierter Strahl als Laserstrahl verwendet werden. Eine Masse 12 (Fig.
1) in jeder Nut des Beugungsgitters 35 besitzt einen Brechungsindex, der im wesentlichen dem außerordentlichen Brechungsindex der doppelbrechenden Platte gleich ist. In diesem Fall sollten die elektrischen Feldvektoren des linearpolarisierten Strahls senkrecht auf den elektrischen Feldvektoren der ordentlichen Komponente in der doppelbrechenden Platte und parallel zu den elektrischen Feldvektoren der außerordentlichen Komponente stehen. Ein derartiger linearpolarisierter Strahl wird durch einem Fachmann leicht von der optischen Quelle 21 erzeugt. Es ist bequem, entweder die einzelne Gitterlinie oder eine der durch das Gitterzentrum verlaufenden Gitterlinien parallel zu den elektrischen Feldvektoren der ordentlichen oder der außerordentlichen Komponente auszurichten. Ein Lambda-Viertel-Plättchen 39 wird zwischen dem Beugungsgitter 35 und der Fokussierungslinse 31 senkrecht zur Linsenachse angeordnet, wobei die optische Achse des Plättchens mit der Polarisationsebene der ordentlichen oder der außerordentlichen Komponente der doppelbrechenden Platte einen Winkel von 45º bildet.
Im wesentlichen durchlaufen 100% der außerordentlichen Komponente die Gitterbereiche des Beugungsgitters 35 als der vorstehend erwähnte in nullter Ordnung gebeugte Strahl 14 (Fig. 1), dessen elektrische Feldvektoren parallel zur vorstehend beschriebenen Gitterlinie ausgerichtet sind. Der in nullter Ordnung gebeugte Strahl durchläuft das Lambda-Viertel-Plättchen 39 und erscheint als Eingangsstrahl der Fokussierungslinse 31. Der Eingangsstrahl und damit der konvergente Strahl ist nun ein zirkularpolarisierter Strahl mit einer Polarisationsebene, die einer ersten Drehung in eine erste Richtung unterliegt, die von der Beschaffenheit des Lambda-Viertel-Plättchens 39 abhängt.
Es ist bekannt, daß die Phase des reflektierten oder divergenten Strahls durch die Reflexion an der Aufzeichnungsfläche des optischen Aufzeichnungsmediums 23 bezüglich dem konvergenten Strahl umgekehrt wird. Der reflektierte Strahl und damit der Ausgangsstrahl der Fokussierungslinse 31 ist daher ein anderer zirkularpolarisierter Strahl mit einer Polarisationsebene, die einer Drehung in eine zweite Richtung unterliegt, die bezüglich der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Beim Durchlaufen des Lambda-Viertel-Plättchens 39 erscheint der Ausgangsstrahl als ein anderer linearpolarisierter Strahl, dessen elektrische Feldvektoren zu denen des in nullter Ordnung gebeugten Strahls orthogonal ausgerichtet sind. Daher breitet sich der Ausgangsstrahl im Beugungsgitter 35 als die ordentliche Komponente aus. Auf diese Weise erzeugen die Gitterbereiche des Beugungsgitters 35 einzeln die in erster Ordnung gebeugten Strahlen, wie den Strahl 15 (Fig. 1), als die jeweiligen seitwärts gebeugten Strahlen. In der vorstehend beschriebenen Weise kann jeder Gitterbereich mit einem hohen Beugungswirkungsgrad hergestellt werden. Daher kann der Laserstrahl- Ausnutzungsgrad der optischen Kopfvorrichtung erhöht werden.
Gemäß Fig. 2 wird verdeutlicht, daß der Brechungsindex der Masse in jeder Nut des Beugungsgitters 35 im wesentlichen dem ordentlichen Brechungsindex der doppelbrechenden Platte gleich ist. In diesem Fall sollten die elektrischen Feldvektoren des linearpolarisierten Strahls parallel zu den elektrischen Feldvektoren der ordentlichen Komponente der doppelbrechenden Platte und senkrecht zu den elektrischen Feldvektoren der außerordentlichen Komponente ausgerichtet sein. Darüber hinaus muß das Beugungsgitter 35 nicht notwendigerweise ein lichtdurchlässiges Gitter sein, sondern ein derartiges Reflexionsgitter, bei dem der linearpolarisierte Strahl in das Beugungsgitter 35 eintritt, reflektiert wird, und -sich auf seinem Weg zum optischen Aufzeichnungsträger 23 und ebenso auf seiner Rückkehr vom optischen Aufzeichnungsmedium 23 wieder durch das Beugungsgitter 35 ausbreitet. Das Beugungsgitter 35 kann daher auf verschiedene Weise verwendet werden, die in der EP-A-228620 beschrieben sind, wobei die optische Detektoranordnung 22 ebenfalls auf verschiedene Weise angeordnet werden kann.
Im Zusammenhang mit Fig. 2 wird verdeutlicht, daß der erste Punkt der optischen Detektoranordnung 22 als ein Schnittpunkt der Hauptteilungslinie der optischen Detektoranordnung 22 mit dem Durchmesser des Bildes des ersten Gitterbereichs 36 auf der lichtempfangenden Oberfläche der optischen Detektoranordnung 22 dargestellt wird, wenn der Fokussierungsfehler Null ist. Ähnlich wird der zweite Punkt der optischen Detektoranordnung 22 als ein Schnittpunkt der Hauptteilungslinie mit dem Durchmesser des Bildes des zweiten Gitterbereichs 37 dargestellt, wenn der Fokussierungsfehler Null ist.
In Fig. 2 dient eine Kombination aus dem Beugungsgitter 35 und dem Lambda-Viertel-Plättchen 39 als eine Gittereinheit mit einer Richtungsabhängigkeit für einen linearpolarisierten Strahl auf einer senkrecht zur Linsenachse ausgerichteten Ebene. In Fig. 1 und 2 ist das Beugungsgitter ein optisch anisotropes Gitter, obwohl dem Beugungsgitter von Fig. 1 kein linearpolarisierter Strahl zugeführt werden muß. In Fig. 1 kann die glatte, freie Oberfläche mit einer lichtdurchlässigen Platte bedeckt werden. Auch in diesem Fall kann die Oberfläche als freie Oberfläche bezeichnet werden.

Claims

1. Beugungsgitter mit einer doppelbrechenden Platte (11) mit einer gerippten Oberfläche, um ein Gitter bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens jede Nut der gerippten Oberfläche mit einer Masse (12) eines Materials mit einem Brechungsindex verfüllt ist, der im wesentlichen demjenigen der ordentlichen und außerordentlichen Brechungsindizes der doppelbrechenden Platte gleich ist.

2. Beugungsgitter nach Anspruch 1, wobei die doppelbrechende Platte (11) eine gegenüberliegend der gerippten Oberfläche angeordnete gegenüberliegende Oberfläche aufweist, wobei die Masse (12) jede Nut füllt und eine ebene, freie Oberfläche aufweist, die mit den Gratspitzen der gerippten Oberfläche koplanar und mit der gegenüberliegenden Oberfläche parallel ausgerichtet ist.

3. Beugungsgitter nach Anspruch 1, wobei die doppelbrechende Platte (11) eine gegenüberliegend der gerippten Oberfläche angeordnete gegenüberliegende Oberfläche aufweist, wobei die Masse (12) die gerippte Oberfläche als eine durchgehende Masse (12) bedeckt und eine parallel zur gegenüberliegenden Oberfläche angeordnete ebene, freie Fläche aufweist.

4. Optische Kopfvorrichtung zur kombinierten Verwendung mit einer optischen Quelle (21) zum Erzeugen eines linearpolarisierten Laserstrahls entlang einer optischen Hauptachse und mit einem optischen Aufzeichnungsmedium (23), wobei die optische Kopfvorrichtung aufweist: eine Fokussierungslinse (31) zum Fokussieren eines Eingangsstrahls auf das optische Aufzeichnungsmedium entlang einer Linsenachse der Fokussierungslinse und zum Erzeugen eines Ausgangsstrahls entlang der Linsenachse in Antwort auf einen vom optischen Aufzeichnungsmedium reflektierten optischen Strahl, ein auf den Laserstrahl ansprechendes Beugungsgitter (35) mit mehreren Beugungsbereichen (36, 37) zum Erzeugen eines in nullter Ordnung gebeugten Strahls (14) als Eingangsstrahl und zum Ausrichten mehrerer seitwärts gebeugter Strahlen (15) in Antwort auf den Ausgangsstrahl auf eine optische Detektoranordnung (22) entlang mehrerer optischer Seitenachsen, und ein Lambda-Viertel-Plättchen (39), das die Eingangs- und Ausgangsstrahlen entlang der Linsenachse durchlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß

die Gitterbereiche (36, 37) eine gemeinsame doppelbrechende Platte (11) mit einer gerippten Oberfläche aufweisen, um ein Gitter bereitzustellen, wobei mindestens jede Nut der gerippten Oberfläche mit einer Masse (12) eines Materials verfüllt ist, das einen Brechungsindex besitzt, der dem ordentlichen oder dem außerordentlichen Brechungsindex der doppelbrechenden Platte im wesentlichen gleich ist, wobei die gerippte Oberfläche in den jeweiligen Gitterbereichen verschiedene Riffelungsmuster aufweist, und dadurch, daß

die Richtung einer optischen Achse des Lambda-Viertel-Plättchens (39), die Polarisationsrichtung des linearpolarisierten Laserstrahls und die Richtung einer optischen Achse der doppelbrechenden Platte (11) derart ausgerichtet sind, daß das Beugungsgitter (35) einen geringen Beugungs-Wirkungsgrad für den Eingangsstrahl, jedoch einen hohen Beugungs-Wirkungsgrad für den Ausgangsstrahl aufweist.

5. Optische Kopfvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Lambda-Viertel-Plättchen (39) eine optische Achse mit einer Richtung aufweist, die mit den Richtungen der elektrischen Feldvektoren der ordentlichen und der außerordentlichen Komponente, die sich durch den linearpolarisierten Strahl in der doppelbrechenden Platte (11) ergeben, einen Winkel von 45º bildet.

6. Optische Kopfvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Brechungsindex dem ordentlichen Brechungsindex im wesentlichen gleich ist, und wobei die elektrischen Feldvektoren des linearpolarisierten Strahls parallel zu den elektrischen Feldvektoren der ordentlichen Komponente ausgerichtet sind.

7. Optische Kopfvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Brechungsindex dem außerordentlichen Brechungsindex im wesentlichen gleich ist, und wobei die elektrischen Feldvektoren des linearpolarisierten Strahls parallel zu den elektrischen Feldvektoren der außerordentlichen Komponente ausgerichtet sind.