JP2644829B2 - 光情報記録再生装置 - Google Patents
光情報記録再生装置Info
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
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- G02B6/24—Coupling light guides
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- G—PHYSICS
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/123—Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光情報記録再生装置に関する。
［従来の技術］ 光情報記録再生装置、即ち所謂光ピックアップの一形
態として、導波素子を用いたものが提案されている。導
波素子を用いると光情報記録再生装置を小型軽量化でき
るので近来この型の光情報記録再生装置の実用化が意図
されている。
態として、導波素子を用いたものが提案されている。導
波素子を用いると光情報記録再生装置を小型軽量化でき
るので近来この型の光情報記録再生装置の実用化が意図
されている。
［発明が解決しようとする課題］ このような導波素子を用いた光情報記録再生装置の実
用化を困難にしている問題として導波光学系の問題があ
る。
用化を困難にしている問題として導波光学系の問題があ
る。
即ち、導波光学系は光記録媒体からの反射光が光結合
手段により導波層へ結合されたのち、この導波光を光検
出系へ導くための光学系であるが、従来、論文誌：応用
物理 第48巻 第３号 第241頁以下に示されている。
モードインデックスレンズ、ルネブルクレンズ、ジオデ
シックレンズ、グレーティングレンズ等の使用が意図さ
れている。これらのレンズの内、モードインデックスレ
ンズ、ルネブルクレンズは、その作製過程で必要とされ
る屈折率制御に極めて高精度を要求されるが、高精度の
屈折率制御は現在の技術では難しく、量産性の面からし
て現段階では実用化が困難である。また、ジオデシック
レンズは導波路に窪みをつけて導波路レンズとするもの
であり窪み形状が非球面であるところから、その加工が
難しく製作工程として、精密切削とこれに続く研磨工程
を必要とするところから矢張り量産が難しく、コストの
低減化も困難である。
手段により導波層へ結合されたのち、この導波光を光検
出系へ導くための光学系であるが、従来、論文誌：応用
物理 第48巻 第３号 第241頁以下に示されている。
モードインデックスレンズ、ルネブルクレンズ、ジオデ
シックレンズ、グレーティングレンズ等の使用が意図さ
れている。これらのレンズの内、モードインデックスレ
ンズ、ルネブルクレンズは、その作製過程で必要とされ
る屈折率制御に極めて高精度を要求されるが、高精度の
屈折率制御は現在の技術では難しく、量産性の面からし
て現段階では実用化が困難である。また、ジオデシック
レンズは導波路に窪みをつけて導波路レンズとするもの
であり窪み形状が非球面であるところから、その加工が
難しく製作工程として、精密切削とこれに続く研磨工程
を必要とするところから矢張り量産が難しく、コストの
低減化も困難である。
グレーティングレンズは作製は比較的容易であり低コ
ストで実現可能であるが、そのレンズ作用が光波長に依
存しており光波長が変化すると焦点距離が変化してしま
う。然るに光情報記録再生装置の光源として普通に用い
られる半導体レーザーには、周知の如く温度変化による
波長シフトの性質があり、従って、グレーティングレン
ズを用いる場合には、半導体レーザーに対して極めて高
精度の温度制御を行うか、あるいは波長シフトのないDF
B半導体レーザーを使用する必要があり、これが装置の
大型化や高コスト化を招来してしまうと言う問題があ
る。
ストで実現可能であるが、そのレンズ作用が光波長に依
存しており光波長が変化すると焦点距離が変化してしま
う。然るに光情報記録再生装置の光源として普通に用い
られる半導体レーザーには、周知の如く温度変化による
波長シフトの性質があり、従って、グレーティングレン
ズを用いる場合には、半導体レーザーに対して極めて高
精度の温度制御を行うか、あるいは波長シフトのないDF
B半導体レーザーを使用する必要があり、これが装置の
大型化や高コスト化を招来してしまうと言う問題があ
る。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは低コストで容易に実現で
き、しかも普通の半導体レーザーを光源として用い得る
新規な光情報記録再生装置の提供にある。
て、その目的とするところは低コストで容易に実現で
き、しかも普通の半導体レーザーを光源として用い得る
新規な光情報記録再生装置の提供にある。
［課題を解決するための手段］ 以下、本発明を説明する。
本発明の光情報記録再生装置は、光記録媒体に対して
光情報の記録・再生を行う装置であって、光源と、この
光源からの光を光記録媒体上へ集光させる集光光学系
と、導波素子とを有する。
光情報の記録・再生を行う装置であって、光源と、この
光源からの光を光記録媒体上へ集光させる集光光学系
と、導波素子とを有する。
上記導波素子は、導波層と、光記録媒体からの反射光
を上記導波層に結合させるための光結合手段の少なくと
も一部と、光結合手段により導波層に結合した導波光を
検出する光検出系と、上記導波層を導波される導波光を
光検出系へ導く導波光学系とを有する。
を上記導波層に結合させるための光結合手段の少なくと
も一部と、光結合手段により導波層に結合した導波光を
検出する光検出系と、上記導波層を導波される導波光を
光検出系へ導く導波光学系とを有する。
そして、上記導波光学系は導波層の端面として形成さ
れた導波路反射光学系である。
れた導波路反射光学系である。
即ち、光源からの光は集光光学系により光記録媒体上
に集光され、光記録媒体により反射されると、光結合手
段により導波素子の導波層に結合される。導波層に結合
された光は導波光として導波され、導波光学系により光
検出系へ導かれる。
に集光され、光記録媒体により反射されると、光結合手
段により導波素子の導波層に結合される。導波層に結合
された光は導波光として導波され、導波光学系により光
検出系へ導かれる。
［作用］ 導波光学系は本発明に於いては、上述の如く導波層の
端面として形成された導波路反射光学系であり、導波層
を導波される導波光はこの導波路反射光学系により反射
されて光検出系へ導かれる。このように、導波光は屈折
によらず反射により光検出系に導かれるので、光波長が
変化しても導波路反射光学系の機能は何ら変化しない。
また、導波路反射光学系は導波層の端面として形成され
るので、その作製も容易である。
端面として形成された導波路反射光学系であり、導波層
を導波される導波光はこの導波路反射光学系により反射
されて光検出系へ導かれる。このように、導波光は屈折
によらず反射により光検出系に導かれるので、光波長が
変化しても導波路反射光学系の機能は何ら変化しない。
また、導波路反射光学系は導波層の端面として形成され
るので、その作製も容易である。
［実施例］ 以下、図面を参照しながら具体的な実施例に即して説
明する。
明する。
第１図に示す実施例１に於いて、符号１は光源として
の半導体レーザー、符号２はコリメートレンズ、符号３
は対物レンズ、符号４は光記録媒体としての光ディス
ク、符号５は導波素子、符号６は1/4波長板を示してい
る。
の半導体レーザー、符号２はコリメートレンズ、符号３
は対物レンズ、符号４は光記録媒体としての光ディス
ク、符号５は導波素子、符号６は1/4波長板を示してい
る。
導波素子５は、透明基板51上に導波層52が積層され、
その上に更に直線状格子からなるグレーティングカップ
ラー53、光検出系54が設けられている。
その上に更に直線状格子からなるグレーティングカップ
ラー53、光検出系54が設けられている。
半導体レーザー１からの光はコリメートレンズ２によ
り平行光束とされ、導波素子５、1/4波長板６を透過し
て対物レンズ３に入射し、対物レンズ３の作用にて光デ
ィスク４上に集光される。従ってこの実施例ではコリメ
ートレンズ２と対物レンズ３とが集光光学系を構成して
いる。
り平行光束とされ、導波素子５、1/4波長板６を透過し
て対物レンズ３に入射し、対物レンズ３の作用にて光デ
ィスク４上に集光される。従ってこの実施例ではコリメ
ートレンズ２と対物レンズ３とが集光光学系を構成して
いる。
光ディスク４による反射光は、対物レンズ３と1/4波
長板６とを透過後、グレーティングカップラー53により
回折され、導波層52中を導波され、後述する導波路反射
光学系により光検出系54に導かれる。
長板６とを透過後、グレーティングカップラー53により
回折され、導波層52中を導波され、後述する導波路反射
光学系により光検出系54に導かれる。
第２図は、導波素子５の平面図である。導波素子の透
明基板51（第１図）は、例えばガラス、石英等の平板で
あり、その一方の面に、透明基板51よりも高屈折率の材
料、例えばZnS,ZnO,CeO2,SiN,SiON、コーニング7095ガ
ラス等を真空蒸着、スパッタリング、CVD法などで製膜
して導波層52を形成されている。
明基板51（第１図）は、例えばガラス、石英等の平板で
あり、その一方の面に、透明基板51よりも高屈折率の材
料、例えばZnS,ZnO,CeO2,SiN,SiON、コーニング7095ガ
ラス等を真空蒸着、スパッタリング、CVD法などで製膜
して導波層52を形成されている。
光検出系54は、第２図に示すように、４つのフォトダ
イオード54A,54B,54C,54Dにより構成され、各フォトダ
イオードはアモルファスSi等により形成されている。フ
ォトダイオード54A,54Bは対を成して互いに近接し、フ
ォトダイオド54C,54Dも対をなして互いに近接してい
る。第２図で、符号Ｅで示す位置は、フォトダイオード
54A,54Bの近接部でこれらフォトダイオード54A,54Bの中
間点である。また、符号Ｆで示す位置は、フォトダイオ
ード54C,54Dの近接部でこれらフォトダイオード54C,54D
の中間点である。
イオード54A,54B,54C,54Dにより構成され、各フォトダ
イオードはアモルファスSi等により形成されている。フ
ォトダイオード54A,54Bは対を成して互いに近接し、フ
ォトダイオド54C,54Dも対をなして互いに近接してい
る。第２図で、符号Ｅで示す位置は、フォトダイオード
54A,54Bの近接部でこれらフォトダイオード54A,54Bの中
間点である。また、符号Ｆで示す位置は、フォトダイオ
ード54C,54Dの近接部でこれらフォトダイオード54C,54D
の中間点である。
さて、導波層51は第２図で、グレーティングカップラ
ー53の右側の部分が楔状に除去された状態となってお
り、この楔形状の端面のうちの符号52A,52Bで示す部分
が導波路反射光学系として放物線状に形成されている。
第２図のＡ−Ａ断面図を第３図に示す。導波路反射光学
系52A,52Bをなす導波層52の端面は、透明基板51、導波
層52の各表面に対して直交的である。
ー53の右側の部分が楔状に除去された状態となってお
り、この楔形状の端面のうちの符号52A,52Bで示す部分
が導波路反射光学系として放物線状に形成されている。
第２図のＡ−Ａ断面図を第３図に示す。導波路反射光学
系52A,52Bをなす導波層52の端面は、透明基板51、導波
層52の各表面に対して直交的である。
このような垂直の端面は、成膜した導波層をイオンビ
ームエッチング、反応性イオンビームエッチング等のド
ライエッチング法にてエッチングすることにより容易に
形成できる。
ームエッチング、反応性イオンビームエッチング等のド
ライエッチング法にてエッチングすることにより容易に
形成できる。
上述の如く導波路反射光学系52A,52Bの形状は平面図
的に見ると放物線形状であるが、これら２つの放物線の
うち導波路反射光学系52Aをなす放物線の焦点はＥ点で
あり、導波路反射光学系52Bの描く放物線の焦点はＦ点
である。
的に見ると放物線形状であるが、これら２つの放物線の
うち導波路反射光学系52Aをなす放物線の焦点はＥ点で
あり、導波路反射光学系52Bの描く放物線の焦点はＦ点
である。
さて、光ディスク４からの反射光はグレーティングカ
ップラー53により回折されて導波層52に結合されるが、
半導体レーザー１からの光が光ディスク２上に正しく合
焦しているときは、導波層中を破線で示すように平面波
として導波し、導波路反射光学系52A,52Bにより全反射
され、各反射光はそれぞれ集束光となってフォトダイオ
ード54A,54B及びフォトダイオード54C,54Dの方へと導波
される。
ップラー53により回折されて導波層52に結合されるが、
半導体レーザー１からの光が光ディスク２上に正しく合
焦しているときは、導波層中を破線で示すように平面波
として導波し、導波路反射光学系52A,52Bにより全反射
され、各反射光はそれぞれ集束光となってフォトダイオ
ード54A,54B及びフォトダイオード54C,54Dの方へと導波
される。
トラッキングも正しく行われているときは、これら集
束光はそれぞれＥ点、Ｆ点に集束するがこの集光は無収
差で行われる。
束光はそれぞれＥ点、Ｆ点に集束するがこの集光は無収
差で行われる。
フォトダイオード54A,54B,54C,54Dはそれぞれ受光量
に応じた出力a,b,c,dを出力するが、合焦状態のとき
（ａ＋ｂ）−（ｂ＋ｃ）が０となる様になっており、こ
の（ａ＋ｂ）−（ｂ＋ｃ）をフォーカス誤差信号として
対物レンズ３に対するサーボ制御を行う所謂フーコー法
によりフォーカシング制御を行うことができる。また、
トラッキング制御は（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）をトラック
誤差信号とするプッシュプル方式で行われる。RF信号は
（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）として得られる。
に応じた出力a,b,c,dを出力するが、合焦状態のとき
（ａ＋ｂ）−（ｂ＋ｃ）が０となる様になっており、こ
の（ａ＋ｂ）−（ｂ＋ｃ）をフォーカス誤差信号として
対物レンズ３に対するサーボ制御を行う所謂フーコー法
によりフォーカシング制御を行うことができる。また、
トラッキング制御は（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）をトラック
誤差信号とするプッシュプル方式で行われる。RF信号は
（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）として得られる。
なお、上に述べたように、導波光は導波路反射光学系
52A,52Bで全反射されるが、このように全反射を行わせ
るためには、導波光に対する導波層52の等価屈折率を
N1、空気の屈折率を１とするとき導波路反射光学系への
入射角θｊが至る所で、 θ≧sin-1（1/N1） なる条件を満足するように反射面の形状を定めれば良
い。
52A,52Bで全反射されるが、このように全反射を行わせ
るためには、導波光に対する導波層52の等価屈折率を
N1、空気の屈折率を１とするとき導波路反射光学系への
入射角θｊが至る所で、 θ≧sin-1（1/N1） なる条件を満足するように反射面の形状を定めれば良
い。
ここで、第１図の実施例に於ける1/4波長板６の使用
に付き説明する。第１図の実施例に於いて1/4波長板６
は光ディスク４からの反射光の導波層52への結合の効率
を高めるために用いられている。即ち、周知の如くある
程度ピッチの細かいグレーティングはＰ偏光に対しては
回折効率が低く、Ｓ偏光に対しては回折効率が高い。第
１図に於いて半導体レーザー１の射出光の偏波面を図の
Ｘ方向にしておく。するとコリメートレンズ２を介して
グレーティングカップラー53に入射するときは同カップ
ラー53の回折効率が低いので、光は殆どグレーティング
カップラー53を透過する。逆に、光ディスク４からの反
射光がグレーティングカップラー53に入射するときは、
光は1/4波長板６を往復透過しているためＳ偏光と成っ
ておりグレーティングカップラー53の高い回折効率によ
り効率良く導波層52に結合される。
に付き説明する。第１図の実施例に於いて1/4波長板６
は光ディスク４からの反射光の導波層52への結合の効率
を高めるために用いられている。即ち、周知の如くある
程度ピッチの細かいグレーティングはＰ偏光に対しては
回折効率が低く、Ｓ偏光に対しては回折効率が高い。第
１図に於いて半導体レーザー１の射出光の偏波面を図の
Ｘ方向にしておく。するとコリメートレンズ２を介して
グレーティングカップラー53に入射するときは同カップ
ラー53の回折効率が低いので、光は殆どグレーティング
カップラー53を透過する。逆に、光ディスク４からの反
射光がグレーティングカップラー53に入射するときは、
光は1/4波長板６を往復透過しているためＳ偏光と成っ
ておりグレーティングカップラー53の高い回折効率によ
り効率良く導波層52に結合される。
従って、第１図の実施例に於いて、光結合手段はグレ
ーティングカップラー53と1/4波長板６とにより構成さ
れており、導波素子５には、光結合手段の一部としての
グレーティングカップラー53が形成されていることにな
る。しかし、上述の如く、1/4波長板６は光の利用効率
を高めるためのものであるので光結合手段の構成要素と
して必要不可欠のものと言う訳のものではなく、場合に
より、これを省略して良いことは言うまでもない。換言
すれば、グレーティングカップラーはそれ自体で光結合
手段を構成し得る。
ーティングカップラー53と1/4波長板６とにより構成さ
れており、導波素子５には、光結合手段の一部としての
グレーティングカップラー53が形成されていることにな
る。しかし、上述の如く、1/4波長板６は光の利用効率
を高めるためのものであるので光結合手段の構成要素と
して必要不可欠のものと言う訳のものではなく、場合に
より、これを省略して良いことは言うまでもない。換言
すれば、グレーティングカップラーはそれ自体で光結合
手段を構成し得る。
第１図の実施例では、導波路反射光学系を構成する導
波層の端面は、第３図に示す様に、透明基板51、導波層
52の各表面に対して垂直に切り立った形状であったが、
導波路反射光学系を構成する導波層端面は、第４図に切
断端面図として示す様にテーパーを持っていても良い。
波層の端面は、第３図に示す様に、透明基板51、導波層
52の各表面に対して垂直に切り立った形状であったが、
導波路反射光学系を構成する導波層端面は、第４図に切
断端面図として示す様にテーパーを持っていても良い。
この場合テーパー幅Δは少なくとも導波光の波長以上
であることが望ましい。このようなテーパーを持つ導波
層端面を形成する方法としては、ウエットエッチング、
あるいはイオンビーム等を斜めに照射してドライエッチ
ングする方法、あるいは導波層成膜時に透明基板に対し
て若干間隙を持った開口を有するマスクを介して製膜す
る方法等を挙げることができる。テーパーを持つ導波層
端面を導波路反射光学系として用いる場合、前述の如く
全反射を利用するには、基板の等価屈折率をN2として、
入射角θｉが至るところで、 θｉ≧sin-1（N2/N1） を満足するようにすれば良い。
であることが望ましい。このようなテーパーを持つ導波
層端面を形成する方法としては、ウエットエッチング、
あるいはイオンビーム等を斜めに照射してドライエッチ
ングする方法、あるいは導波層成膜時に透明基板に対し
て若干間隙を持った開口を有するマスクを介して製膜す
る方法等を挙げることができる。テーパーを持つ導波層
端面を導波路反射光学系として用いる場合、前述の如く
全反射を利用するには、基板の等価屈折率をN2として、
入射角θｉが至るところで、 θｉ≧sin-1（N2/N1） を満足するようにすれば良い。
さらに、第５図に示すように、導波路反射光学系を形
成するために導波層52を取り除いた部分に、低屈折率層
59を装荷しても良い。低屈折率層59は導波層52よりも低
屈折率であり、例えばSiOや樹脂等が用いられ導波路反
射光学系の保護の機能も果たす。この低屈折率層59の等
価屈折率N3とするとN2≦N3のときは入射角θｉが至ると
ころで θｉ≧sin-1（N3/N1） を満足するように、またN2＞N3のときは θｉ≧sin-1（N2/N1） を満足するようにすれば全反射を実現できる。
成するために導波層52を取り除いた部分に、低屈折率層
59を装荷しても良い。低屈折率層59は導波層52よりも低
屈折率であり、例えばSiOや樹脂等が用いられ導波路反
射光学系の保護の機能も果たす。この低屈折率層59の等
価屈折率N3とするとN2≦N3のときは入射角θｉが至ると
ころで θｉ≧sin-1（N3/N1） を満足するように、またN2＞N3のときは θｉ≧sin-1（N2/N1） を満足するようにすれば全反射を実現できる。
勿論、低屈折率層の装荷は、第３図の如きテーパーの
ない、透明基板に対し垂直に切り立った端面に対して行
っても良く、この場合の全反射の条件は、 θｉ≧sin-1（N3/N1） である。
ない、透明基板に対し垂直に切り立った端面に対して行
っても良く、この場合の全反射の条件は、 θｉ≧sin-1（N3/N1） である。
第６図には、実施例２を示す。なお、繁雑を避けるた
め混同の恐れがないと思われるものに付いては、第１図
以下、全面図を通じて同一の符号を付する。
め混同の恐れがないと思われるものに付いては、第１図
以下、全面図を通じて同一の符号を付する。
実施例２では、第２図に示す様に、半導体レーザー１
からの光は、発散しつつ導波素子5Aを透過し、集光光学
系としての対物レンズ３により光ディスク４上に集光す
る。光ディスク４からの反射光は対物レンズ３により集
束光束となってグレーティングカップラー53に入射し、
回折により導波層52に結合され、同層中を第７図に平面
図として示す様に、集束光束（破線にて示す）となって
導波される。導波路反射光学系52C,52Dは、第７図に示
すように、導波層52を楔状に除去することにより形成さ
れた、直線状の導波層端面である。これら端面部の形状
は、第３図の例の様に透明基板51に対して垂直に切り立
ったものでも良いし、第４図に示す例のようにテーパー
を持っていても良く、またテーパーの有る無しに拘ら
ず、第５図のように低屈折率層を装荷されることができ
る。
からの光は、発散しつつ導波素子5Aを透過し、集光光学
系としての対物レンズ３により光ディスク４上に集光す
る。光ディスク４からの反射光は対物レンズ３により集
束光束となってグレーティングカップラー53に入射し、
回折により導波層52に結合され、同層中を第７図に平面
図として示す様に、集束光束（破線にて示す）となって
導波される。導波路反射光学系52C,52Dは、第７図に示
すように、導波層52を楔状に除去することにより形成さ
れた、直線状の導波層端面である。これら端面部の形状
は、第３図の例の様に透明基板51に対して垂直に切り立
ったものでも良いし、第４図に示す例のようにテーパー
を持っていても良く、またテーパーの有る無しに拘ら
ず、第５図のように低屈折率層を装荷されることができ
る。
この実施例２の場合は、導波層52に結合され導波され
る光が、当初から集束性であるので導波路反射光学系52
C,52Dは、単に光束の方向を光検出系の方へ偏向させる
のみで良い。勿論、導波路反射光学系52C,52Dの形状を
曲線形状として、光検出系に向かう光束の集束状態を変
更しても良く、例えば上記光束をより集束性にすれば導
波路反射光学系と光検出系との距離を短縮できるので、
導波素子5Aをひいては光情報記録再生装置を小型化でき
る。
る光が、当初から集束性であるので導波路反射光学系52
C,52Dは、単に光束の方向を光検出系の方へ偏向させる
のみで良い。勿論、導波路反射光学系52C,52Dの形状を
曲線形状として、光検出系に向かう光束の集束状態を変
更しても良く、例えば上記光束をより集束性にすれば導
波路反射光学系と光検出系との距離を短縮できるので、
導波素子5Aをひいては光情報記録再生装置を小型化でき
る。
第８図に示す実施例３では、全体の構成は実施例１と
同様であるが、導波素子5Bの構成に特徴がある。即ち、
この実施例３に於いて導波素子5Bは、Si等の半導体基板
51Aを用い、その上にSiO2等による透明なバッファ層51B
を設け、その上に導波層52が形成され、グレーティング
カップラー53は更にその上に設けられている。そして、
光検出系540は、実施例1,2と同じく４つのフォトダイオ
ードで構成されるが、この例で各フォトダイオードは、
バッファ層51Bを一部エッチングにより除去し、この部
分で剥き出しになった半導体基板51Aに不純物を拡散さ
せ、もしくは打ち込んで形成されている。半導体基板51
Aは半導体レーザー１からの光を通過させる部分が取り
除かれて開口部となっている。この開口部形成はアルカ
リエッチング等のウエットエッチングや前述のドライエ
ッチングで行えば良い。
同様であるが、導波素子5Bの構成に特徴がある。即ち、
この実施例３に於いて導波素子5Bは、Si等の半導体基板
51Aを用い、その上にSiO2等による透明なバッファ層51B
を設け、その上に導波層52が形成され、グレーティング
カップラー53は更にその上に設けられている。そして、
光検出系540は、実施例1,2と同じく４つのフォトダイオ
ードで構成されるが、この例で各フォトダイオードは、
バッファ層51Bを一部エッチングにより除去し、この部
分で剥き出しになった半導体基板51Aに不純物を拡散さ
せ、もしくは打ち込んで形成されている。半導体基板51
Aは半導体レーザー１からの光を通過させる部分が取り
除かれて開口部となっている。この開口部形成はアルカ
リエッチング等のウエットエッチングや前述のドライエ
ッチングで行えば良い。
導波路反射光学系の形状は、前述した実施例１の放物
線形状を採用でき、また導波路反射光学系をなす導波層
端面の状態も第３図、第４図、第５図の何れかの状態と
することができる。
線形状を採用でき、また導波路反射光学系をなす導波層
端面の状態も第３図、第４図、第５図の何れかの状態と
することができる。
第９図に示す実施例４に於いて、符号1,2,3,6は、実
施例１におけると同じく、半導体レーザー、コリメート
レンズ、対物レンズ、1/4波長板を示している。この実
施例４の特徴は、導波素子5Cが反射型である点にある。
即ち、導波素子5Cはその構造が実施例３に示したものと
同様の構成となっている。但し、導波素子5Cでは、半導
体基板51Aは何処も取り除かれていない。
施例１におけると同じく、半導体レーザー、コリメート
レンズ、対物レンズ、1/4波長板を示している。この実
施例４の特徴は、導波素子5Cが反射型である点にある。
即ち、導波素子5Cはその構造が実施例３に示したものと
同様の構成となっている。但し、導波素子5Cでは、半導
体基板51Aは何処も取り除かれていない。
半導体レーザー１は、その偏波面がＹ方向となるよう
に設定される。半導体レーザー１から放射された光り
は、コリメートレンズ２により平行光束化され、グレー
ティングカップラー53を略完全に透過し、導波層52、バ
ッファ層51Bを介して半導体基板51Aに入射し、この基板
51Aにより反射され、光ディスク４へ向かう。光ディス
ク４からの反射光は、1/4波長板６により偏波面を図面
に直交する方向へ変換され、グレーティングカップラー
53により導波層52に結合され、、導波路反射光学系によ
り反射されて光検出系54に検出される。導波路反射光学
系の形状は、前述した実施例１の放物線形状を採用で
き、また導波路反射光学系をなす導波層端面の状態も第
３図、第４図、第５図の何れかの状態とすることができ
る。
に設定される。半導体レーザー１から放射された光り
は、コリメートレンズ２により平行光束化され、グレー
ティングカップラー53を略完全に透過し、導波層52、バ
ッファ層51Bを介して半導体基板51Aに入射し、この基板
51Aにより反射され、光ディスク４へ向かう。光ディス
ク４からの反射光は、1/4波長板６により偏波面を図面
に直交する方向へ変換され、グレーティングカップラー
53により導波層52に結合され、、導波路反射光学系によ
り反射されて光検出系54に検出される。導波路反射光学
系の形状は、前述した実施例１の放物線形状を採用で
き、また導波路反射光学系をなす導波層端面の状態も第
３図、第４図、第５図の何れかの状態とすることができ
る。
第10図に示す実施例５に於いて、導波素子5Dは半導体
基板51A、バッファ層51B、導波層52、光検出系540、金
属クラッド層510及びプリズム７により構成されてい
る。
基板51A、バッファ層51B、導波層52、光検出系540、金
属クラッド層510及びプリズム７により構成されてい
る。
プリズム７と導波層52との間の部分では金属クラッド
層510は除去されてギャップ層511となっており、このギ
ャップ層511は空気もしくは接着剤等で充たされてい
る。半導体レーザー１は、その放射光の偏波面がＹ方向
となるように配設され、放射光はコリメートレンズ２に
より平行光束化されてプリズム７に入射し、ギャップ層
511との境界で全反射し、ギャップ層511に沁みだしたエ
バネセント波によって導波層52中に導波光が励起しない
ようにする。即ち、Ｙ方向の偏波面ではカップリングし
ないようになっている。全反射された光は、1/4波長板
６、対物レンズ３を介して光ディスク４へ入射する。光
ディスク４からの反射光は1/4波長板６により偏波面を9
0度旋回されプリズム７に入射し、ギャップ層511の境界
で反射される。このときギャップ層511へ沁みだしたエ
バネセント波は効率よく導波層52へ結合され、TEモード
の波として導波される。
層510は除去されてギャップ層511となっており、このギ
ャップ層511は空気もしくは接着剤等で充たされてい
る。半導体レーザー１は、その放射光の偏波面がＹ方向
となるように配設され、放射光はコリメートレンズ２に
より平行光束化されてプリズム７に入射し、ギャップ層
511との境界で全反射し、ギャップ層511に沁みだしたエ
バネセント波によって導波層52中に導波光が励起しない
ようにする。即ち、Ｙ方向の偏波面ではカップリングし
ないようになっている。全反射された光は、1/4波長板
６、対物レンズ３を介して光ディスク４へ入射する。光
ディスク４からの反射光は1/4波長板６により偏波面を9
0度旋回されプリズム７に入射し、ギャップ層511の境界
で反射される。このときギャップ層511へ沁みだしたエ
バネセント波は効率よく導波層52へ結合され、TEモード
の波として導波される。
このようにするためには、導波層52のTEモード及びTM
モードの等価屈折率NTE,NTMをNTE≠NTMとなるように導
波層52の層厚、屈折率を設定し、且つ第10図の光学配置
に於いて、プリズム７とギャップ層511の境界への入射
光がＰ偏光ではカップリングせず、Ｓ偏光がTEモードに
カップリングするようにする。このためにはプリズム７
の屈折率をNp、プリズム、ギャップ層の境界部への入射
角をθｐとすると、 Np・sinθｐ＝NTE NTE≠NTM の条件が必要である。
モードの等価屈折率NTE,NTMをNTE≠NTMとなるように導
波層52の層厚、屈折率を設定し、且つ第10図の光学配置
に於いて、プリズム７とギャップ層511の境界への入射
光がＰ偏光ではカップリングせず、Ｓ偏光がTEモードに
カップリングするようにする。このためにはプリズム７
の屈折率をNp、プリズム、ギャップ層の境界部への入射
角をθｐとすると、 Np・sinθｐ＝NTE NTE≠NTM の条件が必要である。
この実施例では半導体レーザー１からの光は、ギャッ
プ層とプリズムの境界部で100％反射され、また、光デ
ィスク４からの反射光は、高効率で導波層52に結合され
る。従って非常に効率の良い光情報記録再生装置とする
ことができる。
プ層とプリズムの境界部で100％反射され、また、光デ
ィスク４からの反射光は、高効率で導波層52に結合され
る。従って非常に効率の良い光情報記録再生装置とする
ことができる。
なお金属クラッド層は、光ディスクからの反射光がプ
リズムカップリングにより導波光となったのち、再びギ
ャップ層を介してプリズム部に戻る所謂デカップリング
を防止するためにプリズムと導波層との間に儲けておく
のである。
リズムカップリングにより導波光となったのち、再びギ
ャップ層を介してプリズム部に戻る所謂デカップリング
を防止するためにプリズムと導波層との間に儲けておく
のである。
導波路反射光学系の形状は、前述した実施例１の放物
線形状を採用でき、また導波路反射光学系をなす導波層
端面の状態も第３図、第４図、第５図の何れかの状態と
することができる。
線形状を採用でき、また導波路反射光学系をなす導波層
端面の状態も第３図、第４図、第５図の何れかの状態と
することができる。
第11図、第12図には、実施例６の特徴部分のみを示
す。これまで説明した実施例では、導波路反射光学系の
形状は、放物線あるいは直線状であって、導波光を全反
射させる形状に形成されていた。この実施例６では、全
反射ではなく通常の反射を利用する。即ち、第11図に示
すように、この実施例６では導波素子5Eは、その導波路
反射光学系52E,52Fが導波層52の端面として形成されて
いるが、導波光を集束性の光束として光検出系54へ向け
て反射する。導波路反射光学系52EはＥ点を、また導波
路反射光学系52FはＦ点を焦点とする放物線形状もしく
はこれを近似する円形状である。この導波路反射光学系
52E,52Fをなす導波層52の端面は、第12図に示す様に、
透明基板51に対して垂直に切り立っている。このような
端面は前述したようにドライエッチングで形成できる。
この実施例６では、導波路反射光学系への入射条件が全
反射の条件を充たさないので反射面としての導波層52の
端面に接して、第12図に示す様に高反射率の金属、例え
ばAl,Ag,Au,Cu等の高反射率層590を形成している。この
金属層の形成は蒸着等で行なうことができる。また、高
反射率層590は、金属の他、誘電体多層膜、その他の高
反射率を有する材料を用いても良い。
す。これまで説明した実施例では、導波路反射光学系の
形状は、放物線あるいは直線状であって、導波光を全反
射させる形状に形成されていた。この実施例６では、全
反射ではなく通常の反射を利用する。即ち、第11図に示
すように、この実施例６では導波素子5Eは、その導波路
反射光学系52E,52Fが導波層52の端面として形成されて
いるが、導波光を集束性の光束として光検出系54へ向け
て反射する。導波路反射光学系52EはＥ点を、また導波
路反射光学系52FはＦ点を焦点とする放物線形状もしく
はこれを近似する円形状である。この導波路反射光学系
52E,52Fをなす導波層52の端面は、第12図に示す様に、
透明基板51に対して垂直に切り立っている。このような
端面は前述したようにドライエッチングで形成できる。
この実施例６では、導波路反射光学系への入射条件が全
反射の条件を充たさないので反射面としての導波層52の
端面に接して、第12図に示す様に高反射率の金属、例え
ばAl,Ag,Au,Cu等の高反射率層590を形成している。この
金属層の形成は蒸着等で行なうことができる。また、高
反射率層590は、金属の他、誘電体多層膜、その他の高
反射率を有する材料を用いても良い。
［発明の効果］ 以上、本発明によれば新規な光情報記録再生装置を提
供できる。この装置は上述の如く、導波層に結合された
導波光を導波路反射光学系により反射させて光検出系へ
と導くので、光源からの光に波長変化があってもその影
響を受けない。また導波路反射光学系は、導波層の端面
として形成されるが、その端面の形成は容易であり、且
つその形状もリソグラフィ等の手法で、容易に正確な形
状を実現できるので高度の光学特性を期待できる。従っ
て、従来の導波素子型の光情報記録再生装置に於いて問
題となっていた、量産性の問題、波長変化に対する問題
が解決され、導波素子型の光情報記録再生装置の実用化
が容易になる。
供できる。この装置は上述の如く、導波層に結合された
導波光を導波路反射光学系により反射させて光検出系へ
と導くので、光源からの光に波長変化があってもその影
響を受けない。また導波路反射光学系は、導波層の端面
として形成されるが、その端面の形成は容易であり、且
つその形状もリソグラフィ等の手法で、容易に正確な形
状を実現できるので高度の光学特性を期待できる。従っ
て、従来の導波素子型の光情報記録再生装置に於いて問
題となっていた、量産性の問題、波長変化に対する問題
が解決され、導波素子型の光情報記録再生装置の実用化
が容易になる。
なお、第５図の構成例に於いて、導波層52の導波路反
射光学系をなす端面には低屈折率層59が接合しており、
導波路反射光学系をなす部分への入射条件が全反射の条
件を満足しないときは、導波光の一部は低屈折率層59に
も導波される。従ってかかる場合には低屈折率層59も導
波層と呼びうるものであるが、この場合導波路反射光学
系をなす導波層端面とは、あくまでも導波層52の端面で
あり、この端面は第５図の構成では低屈折率層59との接
合面をなす導波層52の端面を意味し、低屈折率層をも導
波層と考えるならば導波層の不連続面とも称すべきもの
である。
射光学系をなす端面には低屈折率層59が接合しており、
導波路反射光学系をなす部分への入射条件が全反射の条
件を満足しないときは、導波光の一部は低屈折率層59に
も導波される。従ってかかる場合には低屈折率層59も導
波層と呼びうるものであるが、この場合導波路反射光学
系をなす導波層端面とは、あくまでも導波層52の端面で
あり、この端面は第５図の構成では低屈折率層59との接
合面をなす導波層52の端面を意味し、低屈折率層をも導
波層と考えるならば導波層の不連続面とも称すべきもの
である。
第１図は、本発明の１実施例を説明するための図、第２
図は、第１図の実施例の導波素子の平面図、第３図は、
第１図の実施例の導波素子の断端面図、第４図及び第５
図は、導波素子の変形例を説明するための図、第６図及
び第７図は、本発明の別実施例を説明するための図、第
８図は、他の実施例を説明するための図、第９図は、さ
らに他の実施例を説明するための図、第10図は、さらに
他の実施例を説明するための図、第11図及び第12図は、
さらに他の実施例を説明するための図である。 １……光源としての半導体レーザー、２……コリメート
レンズ、３……対物レンズ、４……光記録媒体としての
光ディスク、５……導波素子、６……1/4波長板、52…
…導波層、53……グレーティングカップラー、52……光
検出系
図は、第１図の実施例の導波素子の平面図、第３図は、
第１図の実施例の導波素子の断端面図、第４図及び第５
図は、導波素子の変形例を説明するための図、第６図及
び第７図は、本発明の別実施例を説明するための図、第
８図は、他の実施例を説明するための図、第９図は、さ
らに他の実施例を説明するための図、第10図は、さらに
他の実施例を説明するための図、第11図及び第12図は、
さらに他の実施例を説明するための図である。 １……光源としての半導体レーザー、２……コリメート
レンズ、３……対物レンズ、４……光記録媒体としての
光ディスク、５……導波素子、６……1/4波長板、52…
…導波層、53……グレーティングカップラー、52……光
検出系
Claims (1)
- 【請求項１】光源と、この光源からの光を光記録媒体上
へ集光させる集光光学系と、導波素子とを有し、光記録
媒体に対して、光情報の記録・再生を行う装置であっ
て、 上記導波素子は、導波層と、光記録媒体からの反射光を
上記導波層に結合させるための光結合手段の少なくとも
一部と、光結合手段により導波層に結合した導波光を検
出する光検出系と、上記導波層中を導波される導波光を
光検出系へ導く導波光学系とを有し、 上記導波光学系が導波層の端面として形成された導波路
反射光学系であることを特徴とする、光情報記録再生装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63156371A JP2644829B2 (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 光情報記録再生装置 |
| US07/367,265 US4971414A (en) | 1988-06-24 | 1989-06-16 | Optical information record/read apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63156371A JP2644829B2 (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 光情報記録再生装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1036089A Division JPH026906A (ja) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | 導波路光学素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH027238A JPH027238A (ja) | 1990-01-11 |
| JP2644829B2 true JP2644829B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=15626291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63156371A Expired - Fee Related JP2644829B2 (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 光情報記録再生装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4971414A (ja) |
| JP (1) | JP2644829B2 (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5200939A (en) * | 1988-08-05 | 1993-04-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head apparatus including a waveguide layer with concentric or spiral periodic structure |
| US5081615A (en) * | 1988-12-16 | 1992-01-14 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Method of coupling external light into an optical waveguide and a guided wave from an optical waveguide and optical pickup employing an optical waveguide |
| JP2749107B2 (ja) * | 1989-03-20 | 1998-05-13 | 株式会社日立製作所 | 光ヘッド |
| US5091982A (en) * | 1989-07-11 | 1992-02-25 | Ricoh Company, Ltd. | Waveguide type optical detection apparatus |
| US5184322A (en) * | 1990-01-29 | 1993-02-02 | Nathan Okun | Optical storage device with a stationary mass storage medium |
| JPH0834003B2 (ja) * | 1990-03-08 | 1996-03-29 | 直弘 丹野 | 光導波路記憶媒体及び光再生装置 |
| KR940008672B1 (ko) * | 1990-03-26 | 1994-09-24 | 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤 | 광결합장치 |
| JPH04219657A (ja) * | 1990-04-13 | 1992-08-10 | Ricoh Co Ltd | 光磁気情報記録再生装置及びモードスプリッタ |
| US5121371A (en) * | 1990-06-18 | 1992-06-09 | Bernoulli Optical Systems Company | Optical servo system for magnetic disk |
| US5418765A (en) * | 1991-04-19 | 1995-05-23 | Ricoh Company, Ltd. | Apparatus for recording and reproducing optical information having an optical waveguide |
| JP3018687B2 (ja) * | 1991-12-12 | 2000-03-13 | 松下電器産業株式会社 | 走査型レーザー顕微鏡 |
| JPH05334712A (ja) * | 1992-06-02 | 1993-12-17 | Hitachi Ltd | 光情報処理装置 |
| JP2960819B2 (ja) * | 1992-07-29 | 1999-10-12 | シャープ株式会社 | 光ピックアップ装置 |
| JP3373560B2 (ja) * | 1992-09-29 | 2003-02-04 | 株式会社リコー | 光磁気情報記録再生装置 |
| JP3864428B2 (ja) * | 1995-02-24 | 2006-12-27 | ソニー株式会社 | 光学装置及び記録媒体再生装置 |
| JP2716000B2 (ja) * | 1995-06-23 | 1998-02-18 | 日本電気株式会社 | 光ヘッド |
| KR0166233B1 (ko) * | 1995-11-27 | 1999-03-20 | 배순훈 | 초소형 듀얼 포커스 광 픽-업장치 |
| KR0166232B1 (ko) * | 1995-11-27 | 1999-03-20 | 배순훈 | 초소형 광 픽-업장치 |
| DE19942420A1 (de) * | 1999-09-06 | 2001-03-08 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Optischer Strahlenteiler zur Polarisationstrennung von monochromatischem Licht |
| US6580868B2 (en) * | 2001-03-19 | 2003-06-17 | Optiwork, Inc. | High-resolution variable optical attenuator with mechanical adjustment |
| JP2005011478A (ja) * | 2003-04-24 | 2005-01-13 | Ricoh Co Ltd | 回折格子とその作製方法及び複製方法並びにその回折格子を用いた光ヘッド装置及び光ディスクドライブ装置 |
| JP2009301602A (ja) * | 2008-06-10 | 2009-12-24 | Konica Minolta Opto Inc | 光学素子、光記録ヘッド及び光記録装置 |
| JP6303323B2 (ja) * | 2013-08-09 | 2018-04-04 | 株式会社豊田中央研究所 | 光学装置 |
| US20150125110A1 (en) * | 2013-11-04 | 2015-05-07 | Cisco Technology, Inc. | Passively Placed Vertical Optical Connector |
| EP2977801B1 (en) | 2014-07-24 | 2019-11-06 | IMEC vzw | Integrated grating coupler and power splitter |
| WO2018180913A1 (ja) | 2017-03-30 | 2018-10-04 | 日本電気株式会社 | 試験用制御装置、光波長多重伝送装置、試験用制御回路および方法、ならびにプログラム記録媒体 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4699453A (en) * | 1982-11-24 | 1987-10-13 | Magnetic Controls Company | Monolithic fiber optic coupler having total internal reflecting surface |
| US4733065A (en) * | 1984-06-27 | 1988-03-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical head device with diffraction grating for separating a light beam incident on an optical recording medium from a light beam reflected therefrom |
| DE3546796C2 (ja) * | 1984-10-01 | 1993-09-23 | Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo, Jp | |
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