JPH01121823A - 固体光偏向器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光情報処理装置に係り、特に光ディスクや光カ
ードなどの光情報記録装置における光ピツクアップ、又
はレーザ・プリンタなどに好適な固体光偏向器に関する
。

〔従来の技術〕

従来（７１ＳＡＷ固体光偏向器は特＠＠５Ｂ　−２３６
１６５号に記載の固体光ピツクアップに示されるように
、光スポットのトラッキング及びアクセスを行なうもの
である。これは、第８図に示すように、光導波層９表面
にＳＡＷ１３を励振するくし形電極１１をつけており、
ＶＣＯ５７に入力される電圧によってＳＡＷの周波数を
変化させる。先導波層を伝搬する光はＳＡＷによって偏
向され１５゜ＳＡＷの周波数が変化するに従って偏向角
度がほぼ直線的に変化する。偏向光１５は光情報処理装
置における光スポットを作る光として利用され、非偏向
光１７は不要であればカットされる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、偏向光の強度を一定に保つことにつ
いて配慮されておらず、偏向角度が変化すると光強度が
変化するという問題があった。

このことを具体的に説明する。ＳＡＷ光偏向器では、第
３図（ａ）に示されるように、光の偏向角度とＳＡＷの
周波数とはほぼ直線的な関係がある。

一方、偏向光強度は第３図（ｂ）　、　（Ｃ）に示され
るように周波数特性をもち、偏向角度によって強度が変
化する。この周波数特性は、電極の形状や個数および、
ＳＡＷを励磁するくし形電極に入力される電圧、つまり
ｖＣＯの出力電圧レベルの周波数特性等に依存している
。使用帯域を数十ｍ　ｒａｄ程度以上にしようとすると
、偏向光強度は１０〜２０％程度変化する。この変化は
、光情報処理装置にとっては、信号ノイズや印字ムラと
なって現われる。

本発明の目的は、使用帯域内の偏向光強度を一定にする
ことである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、非偏向光（又は偏向光の一部）を光検出器
で受け、その検出信号によってくし形電極に入力される
Ｒ　Ｆ　（ｒａｄｉｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）波の電圧
を変化させることによって達成される。

具体的には、くし形電極に入力さ九るＲＦ波の発振回路
であるｖｃｏ（ｍ圧制御発振器）の出力電圧レベルを光
検出信号によって調整できるような回路をｖＣＯに組み
込み、光検出信号を一定レベルに保つ制御ループを構成
することによって達成される。

上述の調整回路は、非偏向光の強度が減少した場合にｖ
ＣＯの出力レベルを減少させ、逆に、非偏向光の強度が
増大した場合にｖＣＯの出力レベルを増大させるものと
する。

〔作用〕

レーザ光源の出力強度が一定であれば、非偏向光と偏向
光の強度の和は偏向角度によらず一定であるので、偏向
光強度を一定にするためには、偏向光の一部分又は非偏
向光が一定になるようにすればよい。

非偏向光（又は偏向光の一部）を受けた光検出器は光強
度の強弱に対応した電流信号を発生し、その信号はＶＣ
Ｏ内のｖＣｏ出力レベル調整回路に送られてｖＣＯの出
力レベルを変化させる。すると、ＩＤＴに入力されるＲ
Ｆ波の電圧も変化し、ＳＡＷの強度が変化し、光の偏向
効率が変化する。

これをまた光検出器で受け、光検出強度がある一定値に
なるように制御をかけることになる。

例えば非偏向光強度が一定レベルより減少（又は増大）
した場合、非偏向光の検出信号は減少（又は増大）する
、このときｖＣＯ出力レベル調整回路によりｖＣＯ出力
は減少（又は増大）シ。

ＳＡＷの強度も減少（又は増大）し、光偏向効率も減少
（又は増大）し、非偏向強度は増大（又は減少）して一
定レベルに近づく。

くし形電極に入力される電圧と偏向光の強度の関係を第
４図に示す１図のように、入力電圧Ｖの増加に伴なって
偏向光強度ζは増大する。このようにＶを変化させるこ
とにより偏向光強度を変化させることができる。

従って偏向光強度は偏向角度が変化しても常に一定レベ
ルとなる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は本発明による固体光偏向器を示す。

光偏向素子は、基板７の上に圧電性の光導波層９が設け
られており、この光導波層９の上にくし形電極１１が設
けられている。先導波層の圧電性がかなり小さい場合・
は、電極１１の下に部分的に圧電性薄膜をつける。くシ
形電極１１は、整合回路６１を介してＶＣＯ（電圧制御
発振器）５７の出力端子５９に結合されている。ＶＣＯ
５７の出力周波数は第２図に示すようにｖＣＯの入力電
圧端子５３に入力される電圧によって定まる。光走査信
号１０１が入力電圧端子５３に入力されるとＶＣＯ５７
からある周波数のＲＦ（ｒａｄｉｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃ
ｙ）信号が出力され、その信号がくし形電極１１に加わ
ると、光導波層９に同じ周波数のＳＡＷ（表面弾性波）
１３が励振される。光導波層９を通る光１０はＳＡＷ１
３によりＢ　ｒａｇｇ回折をし、偏向光１５と非偏向光
１７とに分かれる。偏向光１５の偏向角度は第３図（ａ
）に示すようにＳＡＷ１３の周波数を変化させることに
より、連続的に変化する。導波光は光導波層９の端面か
ら出射した後シリンダレンズ１９によりコリメートされ
る。シリンダレンズ１９はＮＡ（ｇｆＪ口数）０．１５
程度までの球面収差を補正したものを使う。その後レン
ズ２１焦点面で偏向光１５と非偏向光１７は異なるスポ
ットを結ぶため、非偏向光１７をミラー２３によって偏
向光１５と分離して取り出し、レンズ２５を介して光検
出器２７に入射させる。光検出器２７の出力はＶＣＯ５
７のゲイン調整端子５５に入力される。非偏向光１５は
再びレンズ２９によってコリメートされ、目的に応じた
用途に使われる。まず、ｖｃｏのゲインが一定の場合に
ついて第３図（ｂ）　、　（ｃ）にＳＡＷの周波数と偏
向光強度の関係の一例を示す、この特性は主に電極の形
式による。これらの図かられかるように、使用する帯域
内で偏向光強度は５％〜２０％程度変化する。

一方、ＶＣＯ５７のゲイン、つまりくし形電極１１に入
力する電圧が変化すると、光偏向強度ζは第４図に示す
ようにｓｉｎ”（Ｖ　Ｘｃｏｎｓｔ）に従って変化する
。第４図には偏向角度が０１およびθ２である２種類の
場合を示している。偏向光１５の強度を常に使用帯域内
の最低強度ζＣと等しくするためにはｖＣＯのゲインを
■θヱのとき太きく　（Ｖｚ）、■０２のとき小さく（
Ｖｚ）すればよい、ＶＣＯにゲイン調整端子を設けた回
路の一実施例を第５図に示す、ＶＣＯ５７は、入力端子
５３に入る信号が発振回路７７に合うレベルになるよう
に信号レベル変換７５を介して発振回路７７に入り、Ｒ
Ｆ信号８３が出力される。これはＤ　Ｂ　Ｍ　（Ｄｏｕ
ｂｌｅＢａｌａｎｃｅｄ　Ｎａｄｕｌａｔｏｎ）　７９
でゲインｇａされ、増幅器８１を通して出力端子５９か
ら出力する。

０８Ｍ７９は、ゲイン調整端子５５から入力される電流
１１によって０８Ｍ７９の入力信号８３に対する出力信
号８５の減衰率が第６図に示すように変化するものであ
る。第１図に示す光検出器２７からの信号が一定レベル
よりも増加した時。

ＶＣＯ５７のゲイン調整端子５５に入力される電流は増
加、し、０８Ｍ７９の減衰率は小さくなり。

従って、ＶＣＯ５７のゲインは大きくなり、光偏向効率
は増加して非偏向光強度は小さくなるため、光検出器２
７の信号は小さくなる。この制御ループは光検出器２７
の信号が一定レベルに達するまで続けられる。使用する
ＶＣ：０５７は十分応答速度の速いものとする。

また、非偏向光１７を用いずに偏向光１５の一部を光検
出器２７に導いて逆の極性により偏向光１５を一定にす
ることもできる。

次に、本発明の他の一実施例を第７図により説明する。

本実施例は光ディスク・システムに組み込まれた固体光
偏向器を示す。

半導体レーザ１から出た光はカップリング・レンズ３に
より平行光にコリメートされ、光導波層９の上におかれ
たプリズム・カプラ５により光導波層９の中に導かれる
。光導波ＷＪ９は誘電体結晶７の表面に設けられており
、光導波層９の表面には、ＳＡＷ１３を励振するための
くし形電極１１がつけられている。導波光はＳＡＷ１３
により偏向光１５と非偏向光１７とに分れる０分離角度
は５〜２５ｍｒａｄ程度である。偏向光１５及び非偏向
光１７は導波層端面から出射され、シリンダ・レンズ１
９により平行光にされ、レンズ２１の焦点面において非
偏向光１７はミラー２３とレンズ２５により光検出器２
７に導かれる。偏向光１５はレンズ２９で平行になり、
回折格子３１により３方向に分離され、偏光ビームスプ
リッタ３３．１／４波長板、ミラー３７．対物レンズ３
９を通って光デイスク７３上で３つのスポットを結ぶ。

光ディスクから反射した光は対物レンズ３９、ミラー３
７．１／４波長板３５を通り、往路の光と偏光が９０’
ずれており、偏光ビームスプリッタ３３により反射され
てレンズ４３およびシリンダ・レンズ４５により６分割
光検出器４７に導かれる。回折格子３１により作られた
３スポツトのうち、中心スポット（透過光）は信号読み
取りおよび自動焦点信号検出に用いられる。読み取り信
号はコンピュータ７１に送られる。自動焦点誤差信号は
対物レンズ３９を上下に動かすためのボオイス・コイル
４１を駆動するドライバ６７に送られる０回折格子３１
による±１次回折光は光デイスク上でトラック７３をは
さんで左右斜めの位置にスポットを結び、６分割光検出
器の左右２つの検出部４９および５１に導かれ、その出
力の差がトラッキング・エラー信号となる。トラッキン
グ・エラー信号はＶＣＯ（電圧制御発振器）５７の電圧
入力端子５３に送られ、この入力電圧によってｖＣＯ出
力端子５９から発生する波の周波数が、第２図に示すよ
うに定まる。ｖｃｏの出力波は整合回路６１を介してく
し形電極１１に入力される。半導体レーザ１の駆動は、
光情報の書き込みの時はコンピュータ７１からパルス発
振器６３を介してレーザドライバ６５に送られる信号に
よってなされる。光情報の読み込みの時は書き込み時よ
りも低出力で連続発振させるようにコンピュータからレ
ーザドライバに信号が送られる。

また、書き込み／読み出しのモード変換時には、以下に
示すようにコンピュータ７１からｖＣＯ５７に定電圧を
送って半導体レーザの波長変化に対するＳＡＷ光偏向器
の色収差を補正する。以下にこのことを説明する。光情
報装置による情報の読み出し時と書き込み時には半導体
レーザの出力パワが異なるため、波長も数ｎｍ変化する
。このためにＳＡＷ光偏向素子による光の偏向角度は０
．１〜１ｍｒａｄ程度変化するため、光デイスク上の光
スポットが数μｍトラックと直角方向にずれてしまう、
そこで、読み出し／書き込みのモード変換時にコンピュ
ータ７１により半導体レーザーの発振出力を変化させる
と同時にＶＣＯの出力周波数ｆをΔｆだけ変化させるよ
うにＶＣＯの電圧入力端子５３にコンピュータ７１から
信号を送ることにより光スポットを同じ位置に保つこと
ができる。Δｆは次式で与えられる。

Δλ Δｆ＝−−ｆ λ ここでΔλはモード変化時の波長変化であり、λは変化
前の光源の波長である。ＶＣＯは電圧入力端子に入力さ
れる電圧により出力波数ｆが変化するので、上のように
してモード変化時の色収差を補正できる。

ＶＣＯ５７のゲイン調整とそれによる偏向光強度の安定
化については上述の実施例と同じに行なう。

第９図は１本発明の他の実施例を示し１ｗＩ膜中に光検
出素子１０７を作りつけ、更に半導体レーザ１．導波路
レンズ１０３及び１０５とを作りつけた光集積化素子の
実施例である。

半導体レーザ１から出た一定光量の光は導波路レンズ１
０３により平行光になり、くシ形電極１１から励振され
るＳＡＷ１３により偏向光と非偏向光とを生じ、導波路
レンズ１０５の焦点において２点に分離される。非偏向
光１１１の焦点スポットには光検出素子１０７が作られ
ており、その検出信号はＶＣＯ５７の出力レベル調整端
子５５に送られてＳＡＷの強度を調整して非偏向光強度
を一定に保つ、偏向光１１３は端面又は導波層と外部の
カップリング素子（グレーティング又はプリズム等）に
よって外部に出力される。偏向角度は光走査信号１０１
によって変化する。光走査信号１０１が入力電圧端子５
３に送られると、その信号によって定まる周波数ｆのＲ
Ｆ波が出力端子５９から整合回路６１を介してくし形電
極１１に送られ１周波数ｆのＳＡＷ１３が励振されて、
光を偏向する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、固体光偏向器の偏向光強度が使用帯域
内で一定と、なる、この固体光偏向器を光ディスク等の
光情報入出力装置に用いた場合は。

信号レベルが一定に安定化し、信頼性が向上する。

又、レーザプリンタ装置に用いた場合には、印刷強度ム
ラをなくすことができる。いずれの場合も、従来は偏向
光強度が使用帯域内で５〜２０％程度変化したものが、
本発明によって１％程度以内の変化に押さえることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の固体光偏向器の斜視図、第
２図はｖＣＯの入出力特性図、第３図はＳＡＷの周波数
と光偏向角度の特性図、第４図は光偏向角度と偏向光強
度の特性図である。第５図はｖＣＯの構成図、第６図は
ＤＢＭの減衰特性を示す図、第７図は本発明を光デイス
クシステムに応用し九−実施例の全体図、第８図は従来
の固体光偏向器の構成図、第９図は本発明を光集積化素
子に適用した一実施例を示す図である。 ９・・・光導波層、１１・・・くし形電極、１３・・・
ＳＡＷ、１５・・・偏向光、１７・・・非偏向光、２７
・・・光検出器、５５・・・ｖＣｏゲイン調整端子、５
７・・・ＶＣＯ０第　１　口 、５７・・・ＶＣＯ δＯ・・・偏部光。 第　４　口 早　２　口 入力電圧（Ｖ、） 第　３　口 （ｂ、） 尤偏勺角漫　　（ガとαｄ〕 九備前角度　（γはｄ） 乎　５　口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光導波層と、該光導波層の表面に設けられＳＡＷ（
   表面弾性波）を励振して該光導波層中を通過するレーザ
   光を偏向する光偏向素子と、上記ＳＡＷの周波数を電圧
   によつて制御する電圧制御発振器とからなる固体光偏向
   器において、上記光偏向素子により非偏向光の光強度を
   検出する光検出器と、該光検出器の検出信号によつて上
   記電圧制御発振器の出力電圧が変化する電気回路とを設
   けて、上記光偏向素子の必要な角度帯域内で上記偏向光
   又は非偏向光の強度が一定であるようにしたことを特徴
   とする固体光偏向器。