JP3287599B2 - Light beam separation device and optical information device - Google Patents
Light beam separation device and optical information deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、複数の発振波長を有す
る半導体レーザ等を光源に用い、その各波長の光束を分
離する光束分離装置及びそれを用いる光情報装置に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light beam separating device for separating a light beam of each wavelength by using a semiconductor laser having a plurality of oscillation wavelengths as a light source and an optical information device using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、光メモリや光計測、光情報処理の
分野の技術の進歩はめざましく、波長の多重化や空間分
解能の向上に伴ない、半導体レーザに求められる機能と
して、高性能な波長可変機能が重要となってきた。2. Description of the Related Art In recent years, the technology in the fields of optical memory, optical measurement, and optical information processing has been remarkably advanced. With the multiplexing of wavelengths and the improvement of spatial resolution, high-performance wavelength tunable has been required as a function required for semiconductor lasers. Function has become important.
【0003】これらの分野は、光通信が時間的並列性を
主に利用するのに対し、空間的な並列性を同時に用いて
更なる高多重化を達成するという特徴がある。[0003] In these fields, optical communication mainly uses temporal parallelism, but it is characterized by achieving higher multiplexing by simultaneously using spatial parallelism.
【0004】このため、波長可変の目的のために、我々
は、次のような半導体レーザ構造と駆動方法を提案して
きた。Therefore, for the purpose of tuning the wavelength, we have proposed the following semiconductor laser structure and driving method.
【0005】すなわち、半導体レーザー活性層を、互い
に異なる量子準位からなる複数の量子井戸層からなるも
のとし、注入電流の大きさを変化させることによって発
振波長を変化させることができた(特開昭63−211
787)。That is, the semiconductor laser active layer is composed of a plurality of quantum well layers each having a different quantum level, and the oscillation wavelength can be changed by changing the magnitude of the injection current (see Japanese Patent Application Laid-Open (JP-A) No. 2002-112686). 1988
787).
【0006】図4に、この構造の1例の半導体レーザの
電流−光出力特性を示す。FIG. 4 shows a current-light output characteristic of a semiconductor laser having an example of this structure.
【0007】本例はAlGaAs系半導体レーザにおい
て、80ÅGaAs井戸と60ÅAl0.12Ga0.88As
井戸が、300ÅAl0.36Ga0.64As障壁により隔て
られた構造から成り、λ1 =830nmとλ2 =780
nmの2波長が図4のように電流変化に対してスイッチ
する。つまり、電流I1 において波長λ1 の光が発振
し、電流I2 において波長λ2 の光が発振することにな
る。In this example, an AlGaAs semiconductor laser is composed of an 80 ° GaAs well and a 60 ° Al 0.12 Ga 0.88 As.
The wells consist of a structure separated by a 300ÅAl 0.36 Ga 0.64 As barrier, λ 1 = 830 nm and λ 2 = 780
The two wavelengths of nm switch with respect to the current change as shown in FIG. That is, the light oscillates in wavelength lambda 1 at a current I 1, the wavelength lambda 2 of light in current I 2 will oscillate.
【0008】このような、ほぼ同一発光位置から2波長
のレーザ光が射出される光源は、独立なレーザ同志、ア
レイレーザ同志のビームの光軸を正確に位置合わせを行
なう必要がないため、小型・軽量性・安定性において非
常に有利である。Such a light source that emits two wavelengths of laser light from almost the same light emitting position does not need to accurately align the optical axes of the independent lasers and the array lasers, and is therefore compact. -Very advantageous in lightness and stability.
【0009】こうした複数波長のレーザビームの光軸を
一つに一致させて用いるシステムにおいては、逆に、波
長毎にビームを分離し、クロストークなしに、各ビーム
に情報をのせたり、各ビーム中の情報を検出する必要が
出てくる場合が多い。In such a system in which the optical axes of a plurality of wavelengths of laser beams are made to coincide with each other, beams are separated for each wavelength, and information is added to each beam without crosstalk, In many cases, it is necessary to detect information inside.
【0010】その手段としては、従来、回折格子、プリ
ズム、エタロン等干渉を用いた波長フィルタ等の波長分
散素子を用い、各波長のビームを空間的に分離する方法
がとられる。As a means for this, conventionally, a method of spatially separating beams of each wavelength by using a wavelength dispersion element such as a wavelength filter using interference such as a diffraction grating, a prism, and an etalon is used.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとしている課題】上述したように、
複数波長の光束を一つに一致させて用いるシステムにお
いて、波長毎に光束分離し、クロストークなしに各光束
に情報をのせたり、各光束中の情報を検出する手段とし
ては、従来、回折格子、プリズム、エタロン等干渉を用
いた波長フィルタ等の波長分散素子を用い、各波長のビ
ームを空間的に分離する方法がとられている。As described above, as described above,
In a system in which light beams of a plurality of wavelengths are made to coincide with each other, a light beam is separated for each wavelength, information is added to each light beam without crosstalk, and information in each light beam is detected by a conventional diffraction grating. A method of spatially separating beams of each wavelength by using a wavelength dispersion element such as a wavelength filter using interference such as a prism, an etalon, or the like.
【0012】しかしながら、このような従来の装置で、
波長間クロストークを低減するには、例えば波長分散特
性を向上すればよいのであるが、それにより、光源の縦
モードの数、波長安定度の管理をさらに厳しくする必要
が生じ、製造及び調整を困難にするとともに、そのため
の時間とコストがかかるという問題があった。However, with such a conventional device,
In order to reduce the crosstalk between wavelengths, for example, it is only necessary to improve the chromatic dispersion characteristics.However, it is necessary to further strictly control the number of longitudinal modes of the light source and the wavelength stability, thereby reducing the manufacturing and adjustment. There is a problem that it becomes difficult, and it takes time and cost for that.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するための手段として、複数の波長の光を発光す
る光源と、前記複数の波長の光束中に設けられ、特定の
波長に対し略二分の一波長の光路長差があり、他の波長
に対し略整数倍波長の光路長差を有し、前記特定の波長
の光束と他の波長の光束とを分離する段差型エッジを持
つ光学素子とを有することを特徴とする光束分離装置を
提供するものである。According to the present invention, as a means for solving the above-mentioned problems, a light source for emitting light of a plurality of wavelengths, a light source provided in a light beam of the plurality of wavelengths and having a specific wavelength are provided. On the other hand, there is an optical path length difference of about a half wavelength, an optical path length difference of about an integral multiple of wavelengths with respect to other wavelengths, and a stepped edge for separating the light flux of the specific wavelength and the light flux of another wavelength. And an optical element having the same.
【0014】また、複数の波長の光を発光する光源と、
前記複数の波長の光束を、光スポットとして結像する光
学系と、前記複数の波長の光束中に設けられ、特定の波
長に対し略二分の一波長の光路長差があり、他の波長に
対し略整数倍波長の光路長差を有し、少なくとも特定の
波長の前記光スポットの光量分布を、前記エッジのエッ
ジ線に垂直な方向において非対称とする段差型エッジを
持つ光学素子と、を有することを特徴とする光束分離装
置を、その手段とするものである。A light source for emitting light of a plurality of wavelengths;
An optical system that forms an image of the light beams of the plurality of wavelengths as a light spot, and is provided in the light beams of the plurality of wavelengths, has an optical path length difference of about a half wavelength with respect to a specific wavelength, and has a difference in other wavelengths. An optical element having a step-shaped edge that has an optical path length difference of approximately an integral multiple of wavelength and at least a light amount distribution of the light spot of a specific wavelength and is asymmetric in a direction perpendicular to the edge line of the edge. A light beam separation device characterized by the above feature is used as the means.
【0015】また、前記光学素子により、少なくとも特
定の波長の光束から、前記記録媒体の走査方向におい
て、光量の異なる少なくとも2つの光スポットに分離す
ることを特徴とし、また、前記光源が、互いに異なるエ
ネルギー準位を有する複数の発光層からなる活性層を含
み積層された半導体レーザであることを特徴とする光束
分離装置により、前記課題を解決しようとするものであ
る。The optical element separates at least a light beam having a specific wavelength into at least two light spots having different light amounts in a scanning direction of the recording medium, and the light sources are different from each other. It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problem by a light beam separating device, which is a stacked semiconductor laser including an active layer including a plurality of light emitting layers having energy levels.
【0016】[0016]
【作用】本発明によれば、複数の波長を有する光源を用
いる光情報装置において、互いに異なるエネルギー準位
を有する複数の発光層からなる活性層を含み積層された
半導体レーザを光源とし、複数の波長の光束を微小スポ
ットに結像する光学系中に、特定の波長λに対し光路長
差が略λ/2となり、他の波長に対し光路長差がλの略
整数倍である段差型エッジを有する光学素子を設けるこ
とにより、少なくとも該特定の波長のスポットの光量分
布を非対称にすることにより、他の波長の光束との分離
を行なうことにより、波長変動に強い光束分離装置及び
それを用いた光情報装置を提供するものである。According to the present invention, in an optical information device using a light source having a plurality of wavelengths, a stacked semiconductor laser including an active layer composed of a plurality of light emitting layers having mutually different energy levels is used as a light source. In an optical system for imaging a light beam of a wavelength into a minute spot, a stepped edge in which the optical path length difference is approximately λ / 2 for a specific wavelength λ and the optical path length difference is approximately an integral multiple of λ for other wavelengths. By providing an optical element having the above, by at least asymmetrically distributing the light amount distribution of the spot of the specific wavelength, by separating from the light flux of other wavelengths, a light flux separation device resistant to wavelength fluctuation and its use The optical information device is provided.
【0017】[0017]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて、詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0018】図1は、本発明の光束分離装置を用いた光
情報装置の実施例の模式的構造図である。FIG. 1 is a schematic structural view of an embodiment of an optical information device using the light beam separating device of the present invention.
【0019】本実施例は、本発明を光メモリシステムに
適用したものであり、図1は光メモリの光ヘッド部の構
成を示す模式図である。同図において、1は光磁気ディ
スク、2は色消しピックアップレンズ、3は偏光ビーム
スプリッタ、4は段差型エッジ形状を有する光学素子と
しての位相素子、5は色消しビーム整形プリズム、6は
色消しコリメータレンズ、7は2波長半導体レーザ、8
はダイクロイックプリズム、9はビームスプリッタ、1
0はλ/2板、11はRFセンサレンズ、12はRF偏
光ビームスプリッタ、13,14は2分割RFセンサ、
21は情報入出力端子、22はコントローラ、23は変
調ユニット、24は半導体レーザドライバ、25はRF
センサアンプ、26は復調ユニット、27は比較器であ
る。In this embodiment, the present invention is applied to an optical memory system, and FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an optical head of an optical memory. In the figure, 1 is a magneto-optical disk, 2 is an achromatic pickup lens, 3 is a polarization beam splitter, 4 is a phase element as an optical element having a stepped edge shape, 5 is an achromatic beam shaping prism, and 6 is achromatic. Collimator lens, 7 is a two-wavelength semiconductor laser, 8
Is a dichroic prism, 9 is a beam splitter, 1
0 is a λ / 2 plate, 11 is an RF sensor lens, 12 is an RF polarization beam splitter, 13 and 14 are two-split RF sensors,
21 is an information input / output terminal, 22 is a controller, 23 is a modulation unit, 24 is a semiconductor laser driver, 25 is RF
A sensor amplifier, 26 is a demodulation unit, and 27 is a comparator.
【0020】同図において、後述の2波長半導体レーザ
7からの光(波長λ1 ,λ2 とする)を、コリメータレ
ンズ6により平行ビームに変換し、プリズム5によりビ
ーム形状を略真円に整形した後、後述の位相素子4によ
り、λ1 のビームに空間的に位相差分布を与える。In FIG. 2, light (wavelengths λ 1 and λ 2 ) from a two-wavelength semiconductor laser 7 described later is converted into a parallel beam by a collimator lens 6, and the beam shape is shaped into a substantially perfect circle by a prism 5. after, the phase element 4 will be described later, giving a spatial phase difference distribution on lambda 1 of the beam.
【0021】偏光ビームスプリッタ3を透過したλ1 ,
λ2 の2波長の光は、ピックアップレンズ2により、光
磁気ディスク1の記録面上に、λ2 は通常の微小スポッ
トを結び、λ1 は後述するように非対称な光量分布を持
つスポットを結ぶ。Λ 1 transmitted through the polarizing beam splitter 3,
The light having two wavelengths of λ 2 is connected by the pickup lens 2 to the recording surface of the magneto-optical disk 1 so that λ 2 connects a normal minute spot and λ 1 connects a spot having an asymmetric light amount distribution as described later. .
【0022】光ディスク1からの反射光に含まれるP偏
光成分、S偏光成分は、偏光ビームスプリッタ3によ
り、それぞれ約30%、100%反射され、検出光学系
に導びかれ、更に、ダイクロイックプリズム8により、
λ2 のビーム15は反射され、λ1 のビームは8を透過
する。The P-polarized light component and the S-polarized light component contained in the reflected light from the optical disk 1 are reflected by the polarizing beam splitter 3 by about 30% and 100%, respectively, guided to the detection optical system, and further, the dichroic prism 8 By
The beam 15 at λ 2 is reflected and the beam at λ 1 passes through 8.
【0023】λ1 のビームは、更にRFビームスプリッ
タ9により、不図示のAT/AF検出系のビーム16
(透過)とRF検出系(反射)に分離される。RF検出
系ビームは、λ/2板10、レンズ11、偏光ビームス
プリッタ12、2分割センサ13,14により作動検出
される。The beam of λ 1 is further converted by an RF beam splitter 9 into a beam 16 of an AT / AF detection system (not shown).
(Transmission) and an RF detection system (reflection). The RF detection system beam is operated and detected by a λ / 2 plate 10, a lens 11, a polarizing beam splitter 12, and split sensors 13 and 14.
【0024】ここで用いる2波長半導体レーザ7は、2
つの異なる組成、または異なる幅の量子井戸層からなる
活性層をもつレーザである。The two-wavelength semiconductor laser 7 used here is
A laser with an active layer consisting of quantum well layers of two different compositions or different widths.
【0025】図2は2波長半導体レーザの実施例の一つ
で、活性層付近のエネルギーバンド図を模式的に示した
図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing an energy band diagram in the vicinity of an active layer in one embodiment of a two-wavelength semiconductor laser.
【0026】同図において、80ÅGaAs井戸301
と、60ÅAl0.12Ga0.88As井戸302は、300
ÅAl0.36Ga0.64As障壁により隔てられており、そ
の上下を500ÅGRINAl0.3 Ga0.7 As−Al
0.5 Ga0.5 As光・キャリアの閉じ込め層(SCH
層)304,305で挟まれている。Referring to FIG.
And the 60 ° Al 0.12 Ga 0.88 As well 302
ÅAl 0.36 Ga 0.64 As barrier separated by 500 Å GRINAl 0.3 Ga 0.7 As-Al
0.5 Ga 0.5 As optical / carrier confinement layer (SCH
Layer) 304, 305.
【0027】また、図3は、2波長半導体レーザの膜構
成を模式的に示したもので、n+ −GaAs基板310
上に、0.5μmのn+ −GaAsバッファ層308、
1.5μmのn−AlGaAs下部クラッド層306、
SCH層304、井戸層301、障壁層303、井戸層
302,SCH層305、1.5μmのp−Al0.5G
a0.5 As上部クラッド層307、0.5μm p+ −
GaAsキャップ層309が分子線エピタキシャル法に
より積層されており、p側にはAu/Cr電極311、
n側にはAu−Ge/Au電極312が蒸着され、オー
ミックコンタクトをとってアロイ化してある。Further, FIG. 3, in the film structure of a two-wavelength semiconductor laser that shown schematically, n + -GaAs substrate 310
On top of this, a 0.5 μm n + -GaAs buffer layer 308,
1.5 μm n-AlGaAs lower cladding layer 306,
SCH layer 304, well layer 301, barrier layer 303, well layer 302, SCH layer 305, 1.5 μm p-Al 0.5 G
a 0.5 As upper cladding layer 307, 0.5 μm p + −
A GaAs cap layer 309 is laminated by molecular beam epitaxy, and an Au / Cr electrode 311 on the p side,
An Au-Ge / Au electrode 312 is vapor-deposited on the n-side, and is made into an alloy with an ohmic contact.
【0028】活性層付近の304,301,303,3
02,305は全てドーピングを行なっていない。304, 301, 303, 3 near the active layer
Nos. 02 and 305 are not doped.
【0029】図2を用いて、2波長半導体レーザの発光
原理を次に説明する。Next, the principle of light emission of the two-wavelength semiconductor laser will be described with reference to FIG.
【0030】図3に示した電極312,311間に電流
を流すと、電子eは、第1発光層302及び第2発光層
301に注入され、まず第1発光層302中で電子eと
正孔hとの再結合が生じ、波長λ1 =830nmの光が
誘導放出される。When a current is applied between the electrodes 312 and 311 shown in FIG. 3, electrons e are injected into the first light emitting layer 302 and the second light emitting layer 301, and first, the electrons e are positively charged in the first light emitting layer 302. Recombination with the hole h occurs, and stimulated emission of light having a wavelength of λ 1 = 830 nm.
【0031】次に、注入電流を増していくと、第2発光
層301中でも電子eと正孔hとの再結合が生じ、波長
λ2 =780nmの光が誘導放出される。更に注入電流
を増加すると、波長λ1 の発振は停止し、波長λ2 の光
のみが発する。Next, when the injection current is increased, recombination of electrons e and holes h occurs even in the second light emitting layer 301, and light having a wavelength of λ 2 = 780 nm is induced and emitted. When the injection current is further increased, the oscillation of the wavelength λ 1 stops, and only the light of the wavelength λ 2 is emitted.
【0032】上記の如き電流−光出力特性の概略を図4
に示す。図4において、Iは電流、P1 ,P2 はそれぞ
れ波長λ1 ,λ2 の光の出力を示す。電流Iを増加して
いくと、まず第1のしきい値電流I=I+hで波長λ1
の光が発振し、続いて第2のしきい値電流I=I1 で波
長λ2 の光が発振する。さらに電流を増していくと、I
=I2 で波長λ1 の光が発振を停止し、波長λ2 の光の
みが発振するようになる。FIG. 4 schematically shows the current-light output characteristics as described above.
Shown in In FIG. 4, I indicates a current, and P 1 and P 2 indicate outputs of light of wavelengths λ 1 and λ 2 , respectively. As the current I increases, the wavelength λ 1 at the first threshold current I = I + h
Then, the light having the wavelength λ 2 oscillates at the second threshold current I = I 1 . As the current further increases, I
= I 2 , the light of wavelength λ 1 stops oscillating, and only the light of wavelength λ 2 oscillates.
【0033】そこで、λ1 の光で再生を行なう場合、再
生光出力PR を得る注入電流はILであるが、λ1 とλ2
が同時発振している電流IH においても、λ1 の光出
力は再生光出力PR である。注入電流IH においては、
λ2 の光出力はPW となり、書き込みに用いることがで
きる。つまり、記録時に、記録すべき2値情報を、注入
電流の2つのレベルIL ,IH に対応させ、レーザを変
調すると、再生用のλ1 の光出力PR が、記録の変調に
よらず、常に一定出力として得られることになる。Therefore, when the reproduction is performed with the light of λ 1, the injection current for obtaining the reproduction light output P R is IL , but λ 1 and λ 2
Also in the current I H which There has been co-oscillation, the light output of lambda 1 is reproduced light output P R. At the injection current I H ,
The optical output of λ 2 becomes P W and can be used for writing. In other words, during recording, binary information to be recorded, two-level I L of the injection current, in correspondence with I H, when modulating the laser, lambda 1 of the optical output P R for reproduction, depending on the modulation of the recording Instead, it is always obtained as a constant output.
【0034】図5は、注入電流波形と光出力波形の一例
を示したものである。FIG. 5 shows an example of an injection current waveform and an optical output waveform.
【0035】図1において、端子21が入力された記録
すべきデータは、コントローラ22により記録データと
認識され、不図示のシーク機構により、データを記録す
べき光ディスク1上の領域に光スポットをアクセスさ
せ、光ディスク1上の物理アドレス、論理アドレス、記
録の可、不可等の確認をする。In FIG. 1, the data to be recorded, which has been input to the terminal 21, is recognized as recording data by the controller 22, and a seek mechanism (not shown) is used to access an optical spot to an area on the optical disc 1 where data is to be recorded. Then, the physical address and the logical address on the optical disk 1 and whether or not recording is possible are confirmed.
【0036】コントローラ22は、データを変調ユニッ
ト23に送り、光ディスクフォーマットに変換し、ヘッ
ダーやECC等を付加し、決められた変調方式に従い、
情報を変調された2値信号に変換し、図5(a)に示さ
れるような波形をレーザドライバ24に送る。The controller 22 sends the data to the modulation unit 23, converts the data into an optical disk format, adds a header, ECC, and the like, and according to the determined modulation method,
The information is converted into a modulated binary signal, and a waveform as shown in FIG.
【0037】更に、この波形は、レーザドライバ24に
より、注入電流波形(図5(b))の如くに変換されレ
ーザ7を駆動する。This waveform is converted by the laser driver 24 into an injection current waveform (FIG. 5B) to drive the laser 7.
【0038】その結果、前述したように、記録すべきデ
ータに対応して光出力O,PW で変調されたλ2 の記録
用光出力波形(図5(d))と、変調によらず一定再生
出力PR であるλ1 の出力波形(図5(c))を得るこ
とができる。As a result, as described above, the recording optical output waveform of λ 2 modulated by the optical outputs O and P W corresponding to the data to be recorded (FIG. 5D), constant reproduction output P R a is lambda 1 of the output waveform (FIG. 5 (c)) can be obtained.
【0039】レーザからの光λ1 は、位相素子4により
位相シフトを受け、ディスク1上でトラック方向に非対
称な光量分布を持つスポットとなる。The light λ 1 from the laser undergoes a phase shift by the phase element 4 and becomes a spot on the disk 1 having an asymmetric light quantity distribution in the track direction.
【0040】位相素子4は、特願平2−64305に示
されたような段差型エッジを有する光学素子であり、例
えば、本実施例では、図6に示すように、光学的に透明
な基板401上に、透明誘電体402を蒸着した構造の
ものを用いる。ここで誘電体402の波長n1 ,n2 に
対する屈折率をそれぞれn1 ,n2 とし、厚みをdとす
ると、 2π(n1 −1)d/λ1 =(2m1 +1)π …(1) 2π(n2 −1)d/λ2 =2m2 π …(2) (m1 ,m2 =0,1,2,3,…)としてある。The phase element 4 is an optical element having a stepped edge as shown in Japanese Patent Application No. 2-64305. For example, in this embodiment, as shown in FIG. A structure in which a transparent dielectric 402 is deposited on 401 is used. Here, assuming that the refractive index of the dielectric 402 with respect to the wavelengths n 1 and n 2 is n 1 and n 2 and the thickness is d, 2π (n 1 −1) d / λ 1 = (2m 1 +1) π ( 1) 2π (n 2 -1) d / λ 2 = 2m 2 π ... (2) (m 1, m 2 = 0,1,2,3, ...) is as.
【0041】従って、位相素子4を透過するλ1 の波面
は、この領域403,404で位相差πのシフトを受け
るが、λ2 の波面が2つの領域403,404で受ける
相対位相差は0となる。Accordingly, the wavefront of λ 1 transmitted through the phase element 4 undergoes a shift of the phase difference π in these regions 403 and 404, but the wavefront of λ 2 receives a relative phase difference of 0 in the two regions 403 and 404. Becomes
【0042】この段差エッジによる位相シフトを受けた
波面の回折を検討すると、光ディスク1上のλの光スポ
ット形状は、図6(c)に示したような光量分布405
となる。すなわち、位相シフトを受けないスポット40
6と比較してエッジ(分割線)に垂直方向に非対称で、
ディップ位置が光軸からシフトした光量分布となる。キ
ルヒホッフの境界条件等の近似の入ったスカラーのフー
リエ光学では、対称でディップ部が光量0まで落ちると
いう解析結果が得られるが、より厳密な実験、解析(ヘ
ルムホルツ波動方程式を、数値解析法として境界要素法
を用いて解く)によると、図6(c)のような光量分布
となる。When examining the diffraction of the wavefront having undergone the phase shift due to the step edge, the light spot shape of λ on the optical disk 1 has a light amount distribution 405 as shown in FIG.
Becomes That is, the spot 40 which does not receive the phase shift
6 is more asymmetric in the direction perpendicular to the edge (partition line),
The dip position has a light amount distribution shifted from the optical axis. In scalar Fourier optics, which includes approximations such as Kirchhoff's boundary conditions, analysis results are obtained in which the dip falls down to zero with symmetrical results. According to the above method, the light amount distribution is as shown in FIG.
【0043】2次元的なスポット形状を模式的に示した
のが図6(d)であり、位相シフトを受けないスポット
409に対し2つの大小スポット407,408に分か
れて見える。FIG. 6D schematically shows a two-dimensional spot shape. The spot 409 which is not subjected to the phase shift is divided into two large and small spots 407 and 408.
【0044】この方法は、従来の波長分散素子によるス
ポット分離法に比べ、波長変動の影響が少ない方法であ
る。従って、波面の相対位相差が0であるλ2 のスポッ
ト409に対して、トラック方向にシフトしたλ1 のス
ポット408,407が得られる。This method is less affected by wavelength fluctuations than the conventional spot separation method using a wavelength dispersion element. Accordingly, spots 408 and 407 of λ 1 shifted in the track direction are obtained with respect to spots 409 of λ 2 where the relative phase difference of the wavefront is 0.
【0045】そこで、光ディスク1のトラック上を先行
するλ2 のスポット409でデータを書き込み、後続す
るλ1 の光スポット407により、ダイレクトに書き込
まれたデータを読み取り、データが正しく書き込まれた
かどうかの確認、つまりベリファイ動作を1パスで行な
うことができる。これは1スポットで、一回転毎に書き
込みとベリファイを切り替える通常の方式に較べ、書き
込み速度のトータルのスループットが大幅に改善し、高
速転送レート、高速アクセスが達成される。Therefore, data is written on the track of the optical disk 1 at the preceding spot 409 of λ 2 , and the subsequent written light spot 407 of λ 1 reads the directly written data to determine whether the data has been written correctly. Confirmation, that is, verification operation can be performed in one pass. This is one spot, and the total throughput of the writing speed is greatly improved, and a high transfer rate and a high speed access are achieved, as compared with the normal method of switching between writing and verifying every rotation.
【0046】2つのスポット407と408の分離は、
図1に示したように、トラック方向に分割された2分割
センサ13,14により可能である。The separation of the two spots 407 and 408 is as follows:
As shown in FIG. 1, this is possible with the two-divided sensors 13 and 14 divided in the track direction.
【0047】記録用スポット409よりも先行するスポ
ット408は、記録媒体上の欠陥や前データの消去の確
認等、書き込み前の状態を確認するためのパイロットス
ポット機能や、予熱を与えるプリヒート機能を与え、利
用することも可能である。The spot 408 preceding the recording spot 409 provides a pilot spot function for confirming a state before writing, such as confirmation of a defect on a recording medium and erasure of previous data, and a preheat function for preheating. , It is also possible to use.
【0048】また、検出が不要な場合は、2分割センサ
13、14を分割なしのセンサとし、遮光マスクやセン
サの形状大きさを最適化することにより、クロストーク
を低減し、スポット407の情報のみを検出することが
可能である。When the detection is unnecessary, the two-divided sensors 13 and 14 are used as non-divided sensors, and crosstalk is reduced by optimizing the shape and size of the light-shielding mask and the sensor. It is possible to detect only
【0049】このようにして読み出されたベリファイ信
号は、センサアンプ25により光電流−電圧変換、差動
による同相ノイズ除去、増幅、フィルタリング等波形整
形をされ、2値化された後、復調ユニット26によりE
CCデコードチェック等通常の再生プロセスを経て、も
との情報にデコードされ再生される。The verify signal read in this manner is subjected to waveform shaping such as photocurrent-voltage conversion, differential common-mode noise removal, amplification and filtering by the sensor amplifier 25, and is binarized. E by 26
Through a normal reproduction process such as CC decode check, the information is decoded to the original information and reproduced.
【0050】更に、そのデータと書き込むべきデータを
比較器27で比較し、エラーの種類、レベル等により正
常書き込み完了か、再書き込み要かの信号をコントロー
ラ22に返し、コントローラ22は必要な処理を実行す
る。Further, the data and the data to be written are compared by a comparator 27, and a signal indicating whether the writing has been completed normally or needs to be rewritten is returned to the controller 22 depending on the type and level of the error, and the controller 22 performs necessary processing. Execute.
【0051】なお、通常の再生のみの時には、コントロ
ーラ22からの信号により変調を止め、変調ユニット2
3の出力を″Low″レベルの一定とし、λ1 のみの発
光とし、復調ユニット26の出力を、比較器27を介し
たベリファイ動作を行なわずに、端子21から出力すれ
ばよい。(他の実施例)図7に本発明の第2の実施例を
示した。同図の位相素子4は、前記実施例に対して量産
性を向上させたものであり、図6の実施例が蒸着により
位相差の厚みを作っていたのに対し、本実施例において
は、ガラスモールドにより一体型の段差素子を成形した
ものである。段差は、ガラスの屈折率をn1 ,n2 とし
て、(1),(2)式を満すものである。During normal reproduction only, the modulation is stopped by the signal from the controller 22 and the modulation unit 2
The output of the demodulation unit 26 may be output from the terminal 21 without performing the verifying operation via the comparator 27, with the output of No. 3 being kept at the “Low” level and emitting only λ 1 . (Other Embodiment) FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention. The phase element 4 shown in FIG. 6 has improved mass productivity as compared with the above-described embodiment. In contrast to the embodiment shown in FIG. 6 in which the thickness of the phase difference is formed by vapor deposition, in this embodiment, An integrated step element is formed by a glass mold. The step satisfies the expressions (1) and (2), where n 1 and n 2 are the refractive indexes of the glass.
【0052】なお、複屈折が小さいものであれば、樹脂
モールドでも作製可能である。It should be noted that as long as the birefringence is small, it can be manufactured even with a resin mold.
【0053】また、本実施例においては、モールドの型
が抜き易いように、段差部が垂直でなく斜面となってい
るが、これはスポットの非対称性を小さくするが、ベリ
ファイ動作には、さほど大きな影響を及ぼさないことが
検討の結果わかっている。In this embodiment, the step is not vertical but is inclined so that the mold can be easily removed. This reduces the asymmetry of the spot. Studies have shown that it has no significant effect.
【0054】非対称性をコントロールする方法として
は、この段差エッジ部の角度を選択する方法も一つの方
法であり、図7と逆方向の斜面の角度を選択してもよ
い。また、斜面部のみに金属等導電体を蒸着する方法も
採用できる。As a method of controlling the asymmetry, one method is to select the angle of the step edge portion, and the angle of the slope in the direction opposite to that of FIG. 7 may be selected. Alternatively, a method of depositing a conductor such as a metal only on the slope portion can be adopted.
【0055】また、以上の実施例では、式(1)に示し
たように、λ1 の波面に位相差π、つまり段差λ/2を
つける例について説明したが、本発明の波面の回折を用
いた非対称スポット形成法は、プリズムや回折格子等の
波長分散素子を用いてλ1 とλ2 のビームを分離する方
法に比べ、スポットの光量分布への波長変動の影響が小
さいことが特長であり、それは、とりもなおさず、段
差、位相差の作成精度が厳しくないということを意味
し、プリズムや回折格子に比べ位相素子4のコストメリ
ットを向上させるものである。Further, in the above embodiment, an example was described in which a phase difference π, ie, a step λ / 2, was added to the wavefront of λ 1 as shown in equation (1). asymmetric spot formation method using, as compared to the method of separating the lambda 1 and lambda 2 of the beam by using a wavelength dispersion element such as a prism or a diffraction grating, Features that influence of wavelength variation of the light amount distribution of the spot is small Yes, this means that the steps and the phase difference are not so precisely created, and the cost advantage of the phase element 4 is improved as compared with the prism and the diffraction grating.
【0056】さらに、以上の実施例においては、位相素
子4の段差を光軸に一致させた例を示しているが、数1
00μmのオーダーで位置がずれていても、得られるス
ポット形状が大きく変化することがないことも検討の結
果わかった。つまり、組立調整時の精度においても、プ
リズムや格子による方法に比べ有利である。Further, in the above embodiment, an example is shown in which the step of the phase element 4 is made coincident with the optical axis.
As a result of the study, it was found that even if the position is shifted on the order of 00 μm, the obtained spot shape does not largely change. In other words, the accuracy at the time of assembly adjustment is more advantageous than the method using a prism or a grating.
【0057】なお、厳密には、式(2)で示されるλ2
の波面に与えられる2πの整数倍の位相差によっても、
λ2 のスポット形状の非対称性が生じるが、光軸近傍で
ほぼ対称と見なせるので特に問題は生じない。Strictly speaking, λ 2 shown in the equation (2)
The phase difference of an integral multiple of 2π given to the wavefront of
Asymmetry of the spot shape of λ 2 occurs, but there is no particular problem since it can be regarded as substantially symmetric near the optical axis.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上説明したように、複数の波長を含む
光束中に、特定波長に対してのみ、おおよそ二分の一波
長の光路長差を与え、他の波長に対しては、おおよそ整
数倍波長の光路長差を与えるような段差エッジ光学素子
を設け、少なくとも特定波長の光束、スポットに、非対
称な光量分布を作り出し、他の波長の光束、スポットと
の分離を行なうことにより、波長変動による影響が小さ
い、波長間クロストークを低減した、光束及び光スポッ
トの分離が行なえるようになる。As described above, in a luminous flux including a plurality of wavelengths, an optical path length difference of about a half wavelength is given only for a specific wavelength, and about an integral multiple for other wavelengths. Providing a step edge optical element that gives a difference in the optical path length of the wavelength, creating an asymmetric light quantity distribution at least in the light flux and spot of a specific wavelength, and separating the light flux and spot of other wavelengths from each other, thereby causing a wavelength variation. Light beams and light spots can be separated with little influence and reduced crosstalk between wavelengths.
【0059】そのため、光源の発振波長の縦モード性、
波長の安定性の管理を緩くすることができ、組み立て及
び調整時の精度も従来のものよりも低い精度で行なうこ
とが可能となる。Therefore, the longitudinal mode characteristic of the oscillation wavelength of the light source,
The management of the wavelength stability can be relaxed, and the accuracy in assembling and adjusting can be performed with lower accuracy than the conventional one.
【0060】このため、製造が容易になるとともに、低
コスト化、信頼性の向上できるという効果が得られる。[0060] For this reason, it is possible to obtain the effects that the production becomes easy, the cost can be reduced, and the reliability can be improved.
【0061】また、分散素子と異なり、角度方向に光束
を展開する必要がないため、小型化、軽量化を実現する
という効果がある。Further, unlike the dispersive element, there is no need to spread the light beam in the angle direction, so that there is an effect that the size and weight can be reduced.
【図1】本発明の光束分離装置を用いた光情報装置の光
ヘッド部の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of an optical head unit of an optical information device using a light beam separation device of the present invention.
【図2】半導体レーザのエネルギーバンドの模式図。FIG. 2 is a schematic view of an energy band of a semiconductor laser.
【図3】半導体レーザの膜構成図。FIG. 3 is a diagram showing a film configuration of a semiconductor laser.
【図4】半導体レーザの注入電流−光出力特性を示す図FIG. 4 is a diagram showing injection current-optical output characteristics of a semiconductor laser;
【図5】半導体レーザの注入電流波形と光出力波形の説
明図FIG. 5 is an explanatory diagram of an injection current waveform and an optical output waveform of a semiconductor laser.
【図6】実施例の位相素子の構造と光スポット形状の説
明図FIG. 6 is an explanatory diagram of a structure and a light spot shape of a phase element according to an embodiment.
【図7】他の実施例の位相素子の構造を説明する図FIG. 7 is a diagram illustrating the structure of a phase element according to another embodiment.
1 光磁気ディスク(光記録媒体) 2 色消しピックアップレンズ 3 偏光ビームスプリッタ 4 位相素子(段差型エッジを有する光学素子) 5 色消しビーム整形プリズム 6 色消しコリメータレンズ 7 2波長半導体レーザ(光源) 8 ダイクロイックプリズム 9 ビームスプリッタ 10 λ/2板 11 RFセンサレンズ 12 RF偏光ビームスプリッタ 13,14 2分割RFセンサ 21 情報入出力端子 22 コントローラ 23 変調ユニット 24 半導体レーザドライバ 25 RFセンサアンプ 26 復調ユニット 27 比較器 405〜409 光スポット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magneto-optical disk (optical recording medium) 2 Achromatic pick-up lens 3 Polarizing beam splitter 4 Phase element (optical element having stepped edge) 5 Achromatic beam shaping prism 6 Achromatic collimator lens 7 Two-wavelength semiconductor laser (light source) 8 Dichroic prism 9 Beam splitter 10 λ / 2 plate 11 RF sensor lens 12 RF polarization beam splitter 13, 14 Split RF sensor 21 Information input / output terminal 22 Controller 23 Modulation unit 24 Semiconductor laser driver 25 RF sensor amplifier 26 Demodulation unit 27 Comparator 405-409 light spot
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 外充 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 27/10 G11B 7/135 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tomohiro Ikeda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Within Canon Inc. (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 27 / 10 G11B 7/135
Claims (7)
略二分の一波長の光路長差があり、他の波長に対し略整
数倍波長の光路長差を有し、前記特定の波長の光束と他
の波長の光束とを分離する段差型エッジを持つ光学素子
と、を有することを特徴とする光束分離装置。A light source that emits light of a plurality of wavelengths; a light source provided in the light beam of the plurality of wavelengths, having an optical path length difference of about one-half wavelength with respect to a specific wavelength, and substantially with respect to other wavelengths. An optical element having an optical path length difference of an integral multiple wavelength and having an optical element having a stepped edge for separating the light beam of the specific wavelength from the light beam of another wavelength.
学系と、 前記複数の波長の光束中に設けられ、特定の波長に対し
略二分の一波長の光路長差があり、他の波長に対し略整
数倍波長の光路長差を有し、少なくとも特定の波長の前
記光スポットの光量分布を、前記エッジのエッジ線に垂
直な方向において非対称とする段差型エッジを持つ光学
素子と、を有することを特徴とする光束分離装置。2. A light source that emits light of a plurality of wavelengths; an optical system that forms an image of the light of the plurality of wavelengths as a light spot; and a light source that is provided in the light of the plurality of wavelengths and has a specific wavelength. There is an optical path length difference of approximately one-half wavelength, having an optical path length difference of approximately an integral multiple of the wavelength with respect to other wavelengths, at least the light intensity distribution of the light spot of a specific wavelength, perpendicular to the edge line of the edge An optical element having a step-shaped edge that is asymmetric in a direction.
波長の光束を、光量の異なる少なくとも2つの光スポッ
トに分離することを特徴とする請求項2に記載の光束分
離装置。3. The light beam separating apparatus according to claim 2, wherein the optical element separates at least a light beam having a specific wavelength into at least two light spots having different light amounts.
位を有する複数の発光層からなる活性層を含み積層され
た半導体レーザであることを特徴とする請求項1又は2
に記載の光束分離装置。4. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the light source is a stacked semiconductor laser including an active layer including a plurality of light emitting layers having different energy levels.
3. The light beam separation device according to claim 1.
明基板の表面の一部に透明誘電体を蒸着して該段差型エ
ッジを形成したものであることを特徴とする請求項1又
は2に記載の光束分離装置。5. The step-shaped edge-shaped optical element is formed by depositing a transparent dielectric on a part of the surface of a transparent substrate to form the step-shaped edge. 3. The light beam separation device according to claim 1.
差型エッジ形状に形成された透明ガラスであることを特
徴とする請求項1又は2に記載の光束分離装置。6. The light beam separation device according to claim 1, wherein the step-shaped edge-shaped optical element is a transparent glass formed in a step-shaped edge shape.
と、該光束分離装置を通過した光束により生じた光スポ
ットを結ぶ情報記録媒体を備えた光情報装置。7. An optical information device comprising: the light beam separation device according to claim 1; and an information recording medium that connects a light spot generated by a light beam passing through the light beam separation device.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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