JP4341084B2 - 光スイッチ及び光ディスク装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スイッチ及び光ディスク装置に関し、例えば複数の光ディスクを選択的にアクセスする光ディスク装置に適用することができる。本発明は、分極反転ドメインの周期構造が形成されてなる誘電体基板の主面に、光ビームの伝搬方向に電極を分離して形成することにより、挿入損失、クロストークを低減でき、かつ小型でスイッチング速度が高速の光スイッチと、この光スイッチを適用した光ディスク装置を提案する。
【0002】
【従来の技術】
従来、光通信においては、光スイッチにより光ビームの光路を切り換えるようになされており、この光スイッチとして機械式のものと、電子式のものとが使用されている。
【0003】
ここで機械式の光スイッチは、機械的に光ビームの光路を切り換えるものであり、挿入損失、クロストーク等は充分なものの、スイッチング速度が1〜100〔msec〕と遅い。これに対して電子式の光スイッチは、例えば誘電体基板上に形成された導波路により光ビームを導くものであり、スイッチング速度は100〔μsec〕〜10〔nsec〕と速いものの、挿入損失が大きく、クロストークも−30dBが限界とされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような光スイッチにおいては、挿入損失、クロストーク等を低減でき、スイッチング速度が速いものが求められる。この点、従来、機械式の光スイッチにおいては、スイッチング速度が遅い問題があり、電子式の光スイッチにおいては、挿入損失、クロストークが大きい問題があった。
【0005】
また、多出力により光ビームを切り換えて出射する場合、従来構成による光スイッチにおいては、構成が大型化する問題がある。なお電子式の光スイッチにおいては、いわゆるバルクタイプのものがあるが、この形式のものは、スイッチング速度が1〜100〔μsec〕であり、導波路を用いた形式のものに比してスイッチング速度が劣る。
【0006】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、挿入損失、クロストークを低減でき、かつ小型でスイッチング速度が高速の光スイッチと、この光スイッチを適用した光ディスク装置を提案しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、誘電体基板の対向する主面にそれぞれ電極が形成され、この電極により誘電体基板に印加される電界に応じて誘電体基板を透過する光ビームの出射方向を制御する光スイッチであって、この誘電体基板が、内部に、所定形状の分極反転ドメインによる周期構造が形成され、この分極反転ドメインのドメイン壁に先の光ビームが入射し、対向する主面に形成された電極のうちの、少なくとも1の主面に形成された電極が、光ビームが進行する方向に、少なくとも第1及び第2の電極に分離されて形成されてなるようにする。
【0008】
また、1のレーザー光源より出射される光ビームの光路を光ピックアップにより切り換えて複数の光ディスクに選択的に供給することにより、複数の光ディスクを選択的にアクセスする光ディスク装置に適用して、この光ピックアップを上述の光スイッチにより構成する。
【0009】
内部に、所定形状の分極反転ドメインによる周期構造が誘電体基板に形成されている場合、この分極反転ドメインのドメイン壁に入射する光ビームにおいては、この分極反転ドメインの周期構造によるブラッグ回折により所定の方向に出射され、又は配分される。このときこの誘電体基板の対向する主面にそれぞれ電極が形成されている場合には、この電極によって誘電体基板に印加される電界に応じて誘電体基板を透過する光ビームの出射方向を制御する光スイッチを構成でき、挿入損失、クロストークを低減し、スイッチング速度が高速の光スイッチを得ることができる。このとき少なくとも1の主面に形成された電極が、光ビームが進行する方向に、少なくとも第1及び第2の電極に分離されて形成されてなるようにすれば、小型で、この第1及び第2の電極に対応する多出力の光スイッチを構成することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【0011】
(1)第1の実施の形態
(1−1)第1の実施の形態の構成
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る光スイッチの原理構成を示す斜視図である。この光スイッチ1は、所定のレーザー光源より出射されるレーザービームLを誘電体基板2の端面より入射し、このレーザービームLの出射方向を切り換える。
【0012】
ここで誘電体基板2は、全体が細長い長方形形状に形成され、長手方向にレーザービームLを透過させるように、端面にほぼ垂直にレーザービームLが入射される。誘電体基板2は、内部に、所定形状の分極反転ドメイン2aによる周期構造が形成された電気光学効果を有する強誘電体の結晶により構成され、例えばこの実施の形態では、この強誘電体としてニオブ酸リチウム(LiNbO3)が適用される。
【0013】
ここで分極反転ドメイン2aは、板厚方向について、一方向に一様に自発分極したニオブ酸リチウムに局所的に電界を印加することにより、この一様な自発分極に対して逆極性の自発分極を局所的に作成することにより形成される(M.Yamada and M.Saitoh,"Fabrication of a periodically inverted Domain Structure with a Pitch of a Few Micrometers by Applying an External Electric Field",J.Appl.Phys.,84,(1998) )(M.Yamada and K.Kishima,"Fabrication of a periodically reversed domain structure for SHG in LiNbO3 by direct electron beam lithography at room temperature",Elecrton.Lett.,27,828-829(1991))。なお図2においては、矢印により自発分極の方向を示す。
【0014】
誘電体基板2は、板厚方向と光学軸とが平行になるように形成され、さらに板厚方向にて対向するニオブ酸リチウム基板の1対の面(以下主面と呼ぶ)に対して、隣接する分極反転ドメイン2a間の境界(ドメイン壁である)がほぼ垂直な面を形成するように、分極反転ドメイン2aが形成される。さらに誘電体基板2は、このドメイン壁間が例えば20〔μm〕により周期的に繰り返すように、また側面に対して所定角度だけドメイン壁間が傾くように、分極反転ドメイン2aが形成される。
【0015】
誘電体基板2は、蒸着、スパッタ等の薄膜作成手法により、対向する主面に例えば金による電極3及び4が形成される。このうち図2において裏側の主面には、全面に電極4が形成されるのに対し、図2において表側の主面には、ほぼ中央部分に矩形形状に電極3が形成される。
【0016】
これにより誘電体基板2は、分極反転ドメイン2aによる周期構造において、電極3及び4による電界の大きさ、向きに応じて屈折率を周期的に変化させ、この周期的な屈折率の変化によりレーザービームLを回折して出射方向を切り換え、またレーザービームLを分配して出射するようになされている。
【0017】
すなわち電気光学効果を有する結晶に対して、例えば光学軸(z軸)に平行に電界を印加すると、この結晶においては、電界の強さに比例して屈折率が変化する。また結晶に対して電界の向きを反転すると、屈折率の変化の方向も反転する。これにより誘電体基板2のように、分極反転ドメイン2aにより周期的に結晶の方向が反転したような構造においては、電界の印加により周期的に屈折率が変化し、内部を伝搬するレーザービームLが回折することになる。
【0018】
この回折は、ブラッグ回折であり、周期的に屈折率の変化する媒質が回折格子として働くものであり、内部を回折格子面に対してブラック角を成す方向に伝搬するレーザービームLは、ブラッグ角の2倍の角度方向に回折される。かくするにつきブラッグ角は、基板の屈折率と屈折率の変化の周期により決定され、この実施の形態では、ドメイン壁に対してレーザービームLがこのブラッグ角で入射するように、側面に対して傾いて分極反転ドメイン2aが形成されるようになされている。因みに、この実施の形態のようにニオブ酸リチウム基板に分極反転ドメインを20〔μm〕により形成し、ニオブ酸リチウム結晶の光学軸(z軸)に対して偏波面を平行に設定して波長が0.65〔μm〕のレーザービームLを入射した場合、ブラッグ角は、約0.4度である。このため素子の外部での回折角が、約0.2度である。
【0019】
これにより光スイッチ1においては、電極3及び4間の印加電圧に応じて出射光を制御して、この出射光の出射方向を2方向に切り換えることができ、またこの2方向についての光量を所望の比率に設定することができるようになされている。
【0020】
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図であり、図2について上述した原理構成に係る6個の光スイッチを1の誘電体基板11に直列に作成したものである。
【0021】
すなわちこの光スイッチ10において、誘電体基板11は、ニオブ酸リチウムによる結晶であり、図2について上述した誘電体基板2と同様の分極反転ドメインによる周期構造が形成される。さらにこの誘電体基板11は、この図1において裏面側である一方の主面には全面に電極が形成されるのに対し、他方の主面には、矩形形状の電極3a〜3fが長手方向に順次形成されるようになされている。
【0022】
光スイッチ10においては、この主面の法線方向であるニオブ酸リチウム結晶の光学軸(z軸)に対して、偏波面が平行になるように、直線偏光によるレーザービームLが入射され、何ら電極3a〜3fに電圧を印加しない場合には、このレーザービームLが電極3a〜3fの下を直進して出射されるようになされている。
【0023】
光スイッチ10においては、所定の電圧が電極3a〜3fに選択的に印加されるようになされ、これによりこの電圧の印加された電極3a〜3fでレーザービームLの出射方向がそれぞれ同一の角度(この実施の形態では2度)だけ切り換えられるようになされている。その結果光スイッチ10においては、電極3a〜3fへの選択的な電圧の印加により所定距離だけ離間して平行な6つの光路を選択し、この選択した光路にレーザービームLを出射できるようになされている。
【0024】
光スイッチ10においては、この平行な6つの光路上にそれぞれ光ファイバー11A〜11Fが配置されると共に、誘電体基板2より出射されるレーザービームを対応する光ファイバー11A〜11Fに導くマイクロレンズアレイ12が配置される。
【0025】
(1−2)第1の実施の形態の動作
以上の構成において、誘電体基板11に入射したレーザービームLは(図1)、この誘電体基板11中を伝搬して他の端面より出射される。このとき誘電体基板11において、何れも電極3a〜3fにも電圧が印加されていない場合、この誘電体基板11中を伝搬するレーザービームLは、ほぼ誘電体基板11が一様な屈折率を維持することにより、何ら回折を受けることなく直進して端面より出射される。
【0026】
これに対して何れかの電極3a〜3fに所定の電圧が印加されると、誘電体基板11においては、この電圧の印加により電極4と対応する電極3a〜3fとの間に電界が形成され、この電界により誘電体基板11の屈折率が変化する。このとき誘電体基板11においては、極性の反転した分極反転ドメイン2aによる周期構造が形成されていることにより(図2)、この分極反転ドメイン2aの構造に対応して屈折率が周期的に変化する周期構造が形成され、この周期構造により内部を伝搬するレーザービームLがブラッグ回折を生じる。
【0027】
これによりレーザービームLは、この電圧の印加された電極3a〜3fの下を伝搬する際に、所定角度だけ出射方向が変化し、この変化した出射方向に他の端面より出射されることになる。
【0028】
このようにしてブラッグ回折するレーザービームLは、この種の誘電体が光学的異方性を有することにより、偏波面に応じて出射方向が異なることになるものの、この実施の形態においては、光学軸に平行な偏波面により誘電体基板11に入射することにより、一様な角度により誘電体基板より出射されることになる。
【0029】
このとき誘電体基板11においては、電極3a〜3fに選択的に電圧が印加され、さらにこれらの電極3a〜3fがレーザービームLの進行方向に順次配置されていることにより、レーザービームLにおいては、電圧の印加された電極3a〜3fに応じて6種類の光路のうちの対応する光路より出射され、これらの光路上に配置されたマイクロレンズアレイ12を介して対応する光ファイバー11A〜11Fに入射する。
【0030】
このときこの種の誘電体基板11において、電極に印加する電圧が所定電圧以下の場合、レーザービームLにおいては、このブラッグ回折による出射方向と、誘電体基板11中を直進する方向との2方向に出射され、この2方向に出射される光量が印加電圧に応じて変化するのに対し、所定の電圧を印加すると、充分な抑圧比によりブラッグ回折による出射方向にだけ出射することが可能となる。
【0031】
すなわち光スイッチ10においては、所定の電圧の印加によって充分な抑圧比により、何れかの光ファイバー11A〜11Fだけにレーザービームを入射することが可能となる。これにより各光ファイバー11A〜11F間におけるクロストークを充分に抑圧することが可能となる。
【0032】
またこのようにして単に周期構造による誘電体基板11に電極を形成すると共に、マイクロレンズアレイ12等を配置するだけで多出力の光スイッチを構成できることにより、多出力の光スイッチを簡易かつ小型に構成することができる。またこの場合、誘電体基板11自体においても、小型に形成することができ、これによっても光スイッチを小型化することが可能となる。
【0033】
さらに誘電体基板11を小型に形成できることにより、その分誘電体基板11を伝搬する際の損失も低減することが可能となる。さらに電界の印加により屈折率を変化させて出射方向を切り換えることにより、スイッチング速度も高速度化することができる。
【0034】
(1−3)実施の形態の効果
以上の構成によれば、分極反転ドメインによる周期構造を形成した誘電体基板11に対して、対向する主面に形成された電極のうちの少なくとも1の主面に、レーザービームLが進行する方向に分離した複数の電極3a〜3fを形成することにより、挿入損失、クロストークを低減でき、かつ小型でスイッチング速度が高速の光スイッチを得ることができる。
【0035】
(2)第2の実施の形態
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。この光スイッチ20において、図1について上述した光スイッチ10と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【0036】
この光スイッチ20においては、入射した光ビームの偏波面を変化させることなくこの光ビームを伝搬する偏波面保存型の光ファイバー21からレーザービームLを入力する。なおここでもこのレーザービームLの偏波面は、誘電体基板11の光学軸と平行に設定される。
【0037】
また誘電体基板11によりスイッチングされたレーザービームLを入射する光ファイバー22A〜22Fにおいても、偏波面保存型の光ファイバーが適用される。これによりこの実施の形態においては、光ファイバーによりレーザービームを伝搬する光学系において、このレーザービームをスイッチングできるようになされている。
【0038】
図3に示す構成によれば、偏波面保存型の光ファイバーを介してレーザービームを入出力することにより、光ファイバーによりレーザービームを伝搬する光学系において、このレーザービームをスイッチングして第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0039】
(3)第3の実施の形態
図4は、本発明の第3の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。この光スイッチ30において、図1について上述した光スイッチ10と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。この光スイッチ30においては、通常の光ファイバー31を介して、偏光面が一様でないレーザービーム(例えば円偏光によるレーザービーム)を入射する。
【0040】
光スイッチ30においては、凸レンズ32を介してこのレーザービームをプリズム33に入射する。ここでプリズム33は、平行四辺形プリズム33Aと、この平行四辺形プリズム33Aの斜面に直角三角形プリズム33Bの斜面を貼り合わせて形成される。プリズム33は、このプリズム33A及び33Bの貼り合わせ面に偏光ビームスプリッタが形成され、この偏光ビームスプリッタにより凸レンズ32を介して入射されるレーザービームのうち、誘電体基板35の光学軸と偏波面が平行な成分を透過して誘電体基板35に出射し、また誘電体基板35の光学軸と偏波面が垂直な成分を反射する。平行四辺形プリズム33Aは、この偏光ビームスプリッタで反射した成分を他の斜面で反射し、続く1/2波長板34によりこの斜面で反射された成分の偏波面を誘電体基板35の光学軸と平行な偏波面に変換する。
【0041】
これによりプリズム33及び1/2波長板34は、例えば種々の偏波面により入射するレーザービームを直交する2つの偏波成分に分離すると共に、この2つの偏波成分を誘電体基板35の光学軸と平行な偏波面により出射する。
【0042】
誘電体基板35は、第1の実施の形態に係る誘電体基板11に比して幅広に形成され、第1の実施の形態に係る誘電体基板11と同様に、分極反転ドメインによる周期構造が形成される。誘電体基板35は、裏面側の主面においては、全面に電極が形成されるのに対し、表面側の主面においては、第1の実施の形態に係る電極3a〜3fと同一形状による電極が2系統並列的に形成される。誘電体基板35は、このようにして形成された2系統の電極3aa〜3afと電極3ba〜3bfとの下を、プリズム33より入射する2つのレーザービームがそれぞれ伝搬するようにプリズム33等が配置される。
【0043】
誘電体基板35は、このようにして形成された2系統の電極3aa〜3af、電極3ba〜3bfにおいて、並列した電極3aa及び3ba、電極3ab及び3bb、電極3ac及び3bc、電極3ad及び3bd、電極3ae及び3be、電極3af及び3bfが電気的に接続されて組を形成し、これら電極3aa及び3ba、電極3ab及び3bb、電極3ac及び3bc、電極3ad及び3bd、電極3ae及び3be、電極3af及び3bfに選択的に所定の電圧が印加される。これにより誘電体基板35は、この選択的な電圧の印加に対応して2系統のレーザービームの光路を同時並列的に切り換えるようになされている。
【0044】
プリズム36は、プリズム33と同一に形成され、誘電体基板35より出射される2つのレーザービームを入射し、この2つのレーザービームを合成して出射する。このときプリズム36は、この2つのレーザービームのうちの一方のレーザービームを1/2波長板37を介して入射することにより、偏波面が平行であるこの2つのレーザービームを、偏波面が直交するように変換して合成する。これによりプリズム36は、この光スイッチ30に入射したレーザービームの偏波面を再現した後、マイクロレンズアレイ12を介してそれぞれ対応する光ファイバー11A〜11Fに入射する。
【0045】
この図4に示す構成によれば、偏波面が直交する成分に入射光を分解してそれぞれ分極反転ドメインによる周期構造の誘電体基板35によりスイッチングし、その出射光を合成して出射することにより、種々の偏波面により入射する光ビームをスイッチングして、第1の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【0046】
(4)第4の実施の形態
図5は、本発明の第4の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。この光スイッチ40は、2×2の光スイッチであり、1対の光ファイバー41A及び41Bより入力される直線偏光によるレーザービームLA及びLBをスイッチングして光ファイバー42A及び42Bに出力する。
【0047】
すなわち光スイッチ40は、凸レンズ43A及び43Bを介して、光ファイバー41A及び41Bより入射されるレーザービームLA及びLBを誘電体基板44の端面に入射する。なおここで光ファイバー41A及び41Bは、偏波面保存型の光ファイバーであり、誘電体基板44の板厚方向が偏波面になるように、レーザービームLA及びLBを誘電体基板44の端面に入射する。
【0048】
ここで誘電体基板44は、全体が細長い長方形形状で、板厚方向に沿って光学軸が延長するようにニオブ酸リチウム基板により形成され、内部に、分極反転ドメイン2aによる周期構造が形成される。誘電体基板44は、この図5における長辺側の中心線、短辺側の中心線を境界にして4つの領域に分割され、各領域において、それぞれこの中心線を軸対象にして分極反転ドメイン2aによる周期構造が形成される。
【0049】
すなわちレーザービームLA及びLBの入射側においては、電界の印加により、平行に入射したレーザービームLA及びLBの伝搬方向が交差するように、図5において一点鎖線に矢印を付して示すように、ドメイン壁の向きが設定される。これに対してレーザービームLA及びLBの出射側においては、電界の印加により、このようにして交差するレーザービームLA及びLBの伝搬方向を元の平行な方向に戻すことができるように、同様に一点鎖線に矢印を付して示すように、ドメイン壁の向きが設定される。
【0050】
具体的に、誘電体基板44は、分極反転ドメインによる周期構造が3〔μm〕周期により作成され、これによりレーザービームLA及びLBの波長が0.65〔μm〕のとき、5度の回折を確保できるようになされている。また端面に入射するレーザービームLA及びLBの光軸とドメイン壁の成す角が、入射面側では2.5度及び−2.5度に設定され、出射面では−2.5度及び2.5度に設定される。
【0051】
誘電体基板44は、裏面においては、全面に電極が形成されるのに対し、表面においては、このようにドメイン壁が設定された各領域にそれぞれ電極3A〜3Dが形成される。これにより誘電体基板44は、何ら電極3A〜3Dに電圧を印加していない場合、端面より入射したレーザービームLA及びLBを直進させて出射するのに対し、全ての電極3A〜3Dに電圧を印加した場合、レーザービームLA及びLBの光路を入れ換えて出射するようになされている。
【0052】
光スイッチ40は、このようにして誘電体基板44より出射されるレーザービームLA及びLBの光路上に、それぞれ凸レンズ45A及び45Bが配置され、この凸レンズ45A及び45Bにより誘電体基板44の出射光をそれぞれ光ファイバー42A及び42Bに入射する。なおここで光ファイバー42A及び42Bは、偏波面保存型の光ファイバーである。
【0053】
これにより光スイッチ40は、光ファイバー41A及び41Bより入力されるレーザービームLA及びLBを光ファイバー42A及び42Bに出射し、また電極3A〜3Dに電圧を印加して、光ファイバー41A及び41Bより入力されるレーザービームLA及びLBを光ファイバー42B及び42Aに出射できるようになされている。
【0054】
この図5に示す構成によれば、分極反転ドメインによる周期構造の誘電体基板44により2系統の入射光を相補的にスイッチングする2×2の光スイッチを構成するようにしても、挿入損失、クロストークを低減でき、かつ小型でスイッチング速度が高速の光スイッチを得ることができる。
【0055】
(5)第5の実施の形態
図6は、本発明の第5の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。この光スイッチ50は、偏波面に依存しない2×2の光スイッチであり、1対の光ファイバー51A及び51Bより入力されるレーザービームLA及びLBをスイッチングして光ファイバー52A及び52Bに出力する。なおこの光スイッチ50において、図4及び図5について上述した光スイッチ30及び40と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【0056】
ここで光ファイバー51A及び51B、52A及び52Bは、偏波面を保存しない通常の光ファイバーにより構成される。光スイッチ50においては、凸レンズ43A及び43Bを介して、光ファイバー51A及び51Bより入力されるレーザービームLA及びLBを図4の光スイッチ30において説明したプリズム33に入射する。これにより光スイッチ50は、レーザービームLA及びLBをそれぞれ直交する2つの偏波成分に分離すると共に、この2つの偏波成分を誘電体基板54の光学軸と平行な偏波面により出射する。
【0057】
誘電体基板54は、幅広に形成され、図5について上述したドメイン構造、電極構造が横方向に並んで2系統形成されるようになされ、これら各系統でプリズム33を直進するレーザービームLA及びLB、プリズム33の内部で反射して偏波面が補正されたレーザービームLA及びLBをそれぞれスイッチングする。
【0058】
光スイッチ50は、この誘電体基板54の出射端側に、図4の光スイッチ30において説明したプリズム36、1/2波長板37が配置され、これによりそれぞれレーザービームLA及びLB毎に、誘電体基板54より出射されるレーザービームの偏波面を復元して合成し、レンズ45A及び45Bを介して、光ファイバー52A及び52Bに出射する。
【0059】
この図6に示す構成によれば、分極反転ドメインによる周期構造の誘電体基板54により2系統の入射光を相補的にスイッチングする際に、この2系統の入射光を偏波面が直交する成分に分解してそれぞれスイッチングすることにより、種々の偏波面により入射する光ビームをスイッチングして、第4の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【0060】
(6)第6の実施の形態
図7は、本発明の第6の実施の形態に係る光ディスク装置を示す略線図である。この光ディスク装置60は、光ピックアップ62により6枚の光磁気ディスク61A〜61Fを選択的にアクセスする。
【0061】
ここで光磁気ディスク61A〜61Fは、それぞれ図示しないスピンドルモータにより回転駆動されるようになされ、光ファイバー22A〜22Fを介して光ピックアップ62より出射されるレーザービームが選択的に照射される。光磁気ディスク61A〜61Fは、各光ファイバー22A〜22Fの先端に、対物レンズ63、図示しない変調コイルが配置され、これにより熱磁気記録により所望のデータを記録できるようになされ、またこのレーザービームの反射光である戻り光が集光されて光ファイバー22A〜22Fにより光ピックアップ62に伝送されるようになされている。
【0062】
図8は、この光ピックアップ62を示す側面図及び平面図である。この光ピックアップ62には、図3について上述した光スイッチ20が適用される。なおここで図3の光スイッチ20について上述した構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【0063】
この光ピックアップ62は、レーザーダイオード64より偏波面が誘電体基板11の厚さ方向に設定されたレーザービームを出射し、凸レンズ65を介して、このレーザービームを誘電体基板11に入射する。光ピックアップ62は、データ記録時においては、このレーザービームの光量を再生時の光量より一定周期で立ち上げるのに対し、再生時においては、一定の光量に設定する。
【0064】
これにより光ピックアップ62は、電極3a〜3fに選択的に電圧を印加して、このレーザービームを光ファイバー22A〜22Fに選択的に出射するようになされ、またこの戻り光を光ファイバー22A〜22Fより入射するようになされている。
【0065】
光ピックアップ62は、誘電体基板11とマイクロレンズアレイ12との間に、偏光ビームスプリッタ66が配置される。この偏光ビームスプリッタ66は、誘電体基板11より出射されるレーザービームを透過してマイクロレンズアレイ12に出射するのに対し、マイクロレンズアレイ12側より入射する戻り光については、反射により光路を90度折り曲げ、これにより誘電体基板11より出射されるレーザービームと戻り光との光路を分離する。
【0066】
光ピックアップ62は、このようにして90度反射した戻り光の光路上に、偏光ビームスプリッタ67が配置され、この偏光ビームスプリッタ67により戻り光の偏光面に応じて相補的に光量が変化する2つの成分に戻り光を分離する。
【0067】
凸レンズ68A及び68Bは、それぞれ偏光ビームスプリッタ67で分離された戻り光を集光する。受光素子69A及び69Bは、この凸レンズ68A及び68Bより出射される戻り光をそれぞれ受光し、各戻り光の光量に応じて信号レベルが変化する受光結果を出力する。
【0068】
この光ディスク装置60においては、この受光素子69A及び69Bの出力信号より差信号を生成して処理することにより、磁気カー効果を利用して光磁気ディスク61A〜61Bに記録されたデータを再生できるようになされている。
【0069】
図7及び図8に示す構成によれば、挿入損失、クロストークを低減でき、かつ小型でスイッチング速度が高速の光スイッチを用いて、所望の光磁気ディスクを選択的にアクセスすることができる光ディスク装置を得ることができる。
【0070】
(7)第7の実施の形態
図9は、本発明の第7の実施の形態に係る光ディスク装置に適用される光ピックアップを示す平面図である。この光ディスク装置は、この光ピックアップ72により6枚の光ディスクを選択的にアクセスする。ここでこの実施の形態において、これら6枚の光ディスクは、相変化型の光ディスク、又はピットにより所望のデータを記録した再生専用の光ディスクである。
【0071】
この光ピックアップ72には、図1について上述した光スイッチ10が適用される。なおここで図1の光スイッチ10について上述した構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【0072】
この光ピックアップ72は、レーザーダイオード64より出射されるレーザービームを凸レンズ75を介して誘電体基板11に入射する。光ピックアップ72は、相変化型の光ディスクに対するデータ記録時においては、このレーザービームの光量を記録に供するデータに応じて再生時の光量より立ち上げるのに対し、相変化型の光ディスクに対する再生時、再生専用の光ディスクに対する再生時においては、このレーザービームの光量を一定の光量に立ち下げる。
【0073】
これにより光ピックアップ72は、電極3a〜3fに選択的に電圧を印加して、このレーザービームを光ファイバー11A〜11Fに選択的に出射するようになされている。
【0074】
この光ディスク装置において、光ファイバー11A〜11Fは、図7について上述したと同様にして所定の回転速度により回転する光ディスクに導かれる。光ファイバー11A〜11Fは、この光ディスク側の端面よりレーザービームを出射し、光ディスク装置では、このレーザービームが対物レンズを介して光ディスクに集光され、またその結果得られる戻り光が光ファイバー11A〜11Fを介して光ピックアップ72に伝送される。
【0075】
光ピックアップ72は、誘電体基板11とマイクロレンズアレイ12との間に、ビームスプリッタ76が配置される。このビームスプリッタ76は、誘電体基板11より出射されるレーザービームを透過してマイクロレンズアレイ12に出射するのに対し、マイクロレンズアレイ12側より入射する戻り光については、反射により光路を90度折り曲げ、これにより誘電体基板11より出射されるレーザービームと戻り光との光路を分離する。
【0076】
光ピックアップ72は、このようにして90度反射した戻り光の光路上に、凸レンズ78、受光素子79が配置される。これによりこの光ディスク装置においては、この受光素子79の受光結果を処理して、光ディスクに記録されたデータを再生できるようになされている。
【0077】
図9に示す構成によれば、挿入損失、クロストークを低減でき、かつ小型でスイッチング速度が高速の光スイッチを用いて、所望の相変化型の光ディスク、再生専用の光ディスクを選択的にアクセスすることができる。
【0078】
(8)第8の実施の形態
図10は、本発明の第8の実施の形態に係る光ディスク装置に適用される光ピックアップを示す平面図である。この光ディスク装置は、図9について上述した光ピックアップ72に代えて、この光ピックアップ82が適用される。なおここで図9の光ピックアップ72について上述した構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【0079】
この光ピックアップ72においては、上述したビームスプリッタ76、凸レンズ78、受光素子79による受光光学系が、凸レンズ75と誘電体基板11との間に配置される。
【0080】
図10に示すように、誘電体基板11の入射面側に受光光学系を配置するようにしても、第7の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0081】
(9)他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、1入力6出力の光スイッチ、2×2の光スイッチを構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、多出力の光スイッチ、多入力多出力の光スイッチに広く適用することができる。
【0082】
また上述の実施の形態においては、誘電体基板の板厚方向である誘電体基板の光学軸と平行に偏波面を設定してレーザービームを入射する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これと直交する方向に偏波面を設定してもよい。なおこの場合には、回折角が上述の実施の形態の場合とは異なることに注意を要する。
【0083】
また上述の実施の形態においては、誘電体基板としてニオブ酸リチウム基板を使用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばタンタル酸リチウム基板等、種々の強誘電体基板を広く適用することができる。
【0084】
さらに上述の実施の形態においては、誘電体基板にレーザービームを直接伝搬させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば導波路を形成し、この導波路によりレーザービームを導いて伝搬させてもよい。
【0085】
また上述の実施の形態においては、誘電体基板の裏面については、全面に電極を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、表面の電極に対応するように電極を形成してもよい。
【0086】
さらに上述の実施の形態においては、レーザービームをスイッチングする構成の光スイッチに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、レーザービームを複数の光束に分解して出射し、この複数の光束における光量の比を可変する構成の光スイッチにも広く適用することができる。なおこの場合、上述した構成において、各電極の印加電圧により、光量の比を制御することが可能となる。
【0087】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、分極反転ドメインの周期構造が形成されてなる誘電体基板の主面に、光ビームの伝搬方向に電極を分離して形成することにより、挿入損失、クロストークを低減でき、かつ小型でスイッチング速度が高速の光スイッチと、この光スイッチを適用した光ディスク装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。
【図2】図1の光スイッチの原理構成を示す斜視図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。
【図5】本発明の第4の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。
【図6】本発明の第5の実施の形態に係る光スイッチを示す平面図である。
【図7】本発明の第6の実施の形態に係る光ディスク装置を示す略線図である。
【図8】図7の光ディスク装置に適用される光ピックアップを示す平面図及び側面図である。
【図9】本発明の第7の実施の形態に係る光ディスク装置に適用される光ピックアップを示す平面図である。
【図10】本発明の第8の実施の形態に係る光ディスク装置に適用される光ピックアップを示す平面図である。
【符号の説明】
1、10、20、30、40、50……光スイッチ、2、11、35、44、54……誘電体基板、2a……自発分極ドメイン、3、3a〜3bD……電極、11A〜11F、21、22A〜22F、31、41A〜42B、51A〜52B……光ファイバー、33、36……プリズム、34、37……1/2波長板、60……光ディスク装置、61A〜61F……光磁気ディスク、62、72、82……光ピックアップ
Claims (8)
- 1のレーザー光源より出射される光ビームの光路を光ピックアップにより切り換えて複数の光ディスクに選択的に供給することにより、前記複数の光ディスクを選択的にアクセスする光ディスク装置であって、
前記光ピックアップが、
前記レーザー光源より出射される前記光ビームの出射方向を切り換える光スイッチと、
前記光スイッチより各出射方向に出射される前記光ビームを対応する前記光ディスクに導くと共に、前記光ディスクより得られる戻り光を前記光スイッチに向けて出射する光伝搬光学系と、
前記戻り光を受光して受光結果を出力する受光素子と、
前記光スイッチと前記光伝搬光学系との間に配置されて、前記光スイッチより出射される前記光ビームを前記光伝搬光学系に出射すると共に、前記光伝搬光学系より出射される前記戻り光を前記受光素子に出射するビームスプリッタとを有し、
前記光スイッチが、
誘電体基板の対向する主面にそれぞれ電極が形成され、
前記電極により前記誘電体基板に印加される電界に応じて前記誘電体基板を透過する光ビームの出射方向を制御し、
前記誘電体基板が、
内部に、所定形状の分極反転ドメインによる周期構造が形成され、
前記分極反転ドメインのドメイン壁に前記光ビームが入射し、
前記対向する主面に形成された電極のうちの、少なくとも1の主面に形成された電極が、
前記光ビームが進行する方向に、少なくとも第1及び第2の電極に分離されて形成されてなる
光ディスク装置。 - 前記光伝搬光学系が、
少なくとも前記光ビーム及び前記戻り光を伝搬する光ファイバーを有する
請求項1に記載の光ディスク装置。 - 前記ビームスプリッタが、
偏光ビームスプリッタである
請求項1に記載の光ディスク装置。 - 前記光スイッチは、
少なくとも1の前記主面側に、前記光ビームを導く光導波路が形成されてなる
請求項1に記載の光ディスク装置。 - 前記光スイッチは、
少なくとも1の前記主面側に、前記光ビームを導く光導波路が形成されてなる
請求項2に記載の光ディスク装置。 - 前記光スイッチは、
少なくとも1の前記主面側に、前記光ビームを導く光導波路が形成されてなる
請求項3に記載の光ディスク装置。 - 前記光ファイバーが、前記光ビームの偏波面を保存して前記光ビームを伝搬する光ファイバーである
請求項2に記載の光ディスク装置。 - 前記光ファイバーが、前記光ビームの偏波面を保存して前記光ビームを伝搬する光ファイバーである
請求項5に記載の光ディスク装置。
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