JPH01314205A - 偏光ビームスプリッタ - Google Patents
偏光ビームスプリッタInfo
- Publication number
- JPH01314205A JPH01314205A JP63145908A JP14590888A JPH01314205A JP H01314205 A JPH01314205 A JP H01314205A JP 63145908 A JP63145908 A JP 63145908A JP 14590888 A JP14590888 A JP 14590888A JP H01314205 A JPH01314205 A JP H01314205A
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- JP
- Japan
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- grating
- light
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- incident light
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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Landscapes
- Polarising Elements (AREA)
- Optical Head (AREA)
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。
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〕
本発明は光磁気ディスク用光ヘッドに用いられる偏光ビ
ームスプリフタのうち、半導体レーザ。
ームスプリフタのうち、半導体レーザ。
コリメートレンズ、対物レンズからなる結像光学系内に
挿入されて、光磁気ディスクでのカー効果によって生じ
る偏光成分をほぼ損失なく結像光学系外に取り出し、そ
れと直交する偏光成分を約５０％結像光学系光軸外に取
り出す動作を行う偏光ビームスプリフタに関する。
挿入されて、光磁気ディスクでのカー効果によって生じ
る偏光成分をほぼ損失なく結像光学系外に取り出し、そ
れと直交する偏光成分を約５０％結像光学系光軸外に取
り出す動作を行う偏光ビームスプリフタに関する。
光磁気記録は、書き込み、消去可能な光記録方式として
開発が進められている。この方式では、−読出し専用型
、あるいは追記型のように記録信号の再生は、光ディス
クからの反射光強度の変化を検出するのではなく、光磁
気媒体面でのカー効果によって生じる偏光の回転を検出
して行う。従って、光磁気媒体への信号の記録、再生を
行う光磁気ヘッドには偏光特性が要求される。
開発が進められている。この方式では、−読出し専用型
、あるいは追記型のように記録信号の再生は、光ディス
クからの反射光強度の変化を検出するのではなく、光磁
気媒体面でのカー効果によって生じる偏光の回転を検出
して行う。従って、光磁気媒体への信号の記録、再生を
行う光磁気ヘッドには偏光特性が要求される。
第２図は光磁気ヘッド内で用いられている偏光ビームス
プリフタの理想と思われる゛パワー分配比を示したもの
である。図中のパーセントは、各偏光ビームスプリフタ
の、各偏光入力パワーに対する出力パワーを示している
。第１偏光ビームスプリンタ１ （以下筒１ＰＢＳと略
す。図中も同じ）は、半導体レーザ２．コリメートレン
ズ（図示せず）、対物レンズ（図示せず）からなる結像
光学系内に挿入されて、光磁気ディスク３からの反射光
のうち、光磁気ディスク３のカー効果によって生じた情
報信号光の偏光成分をほぼ１００％反射し、それと直交
するキャリア光の偏光成分を約５０％反射して、サーボ
用の誤差信号検出系４および情報信号検出系５に導く動
作をする。第２偏光ビームスプリツタ６（以下第２ＰＢ
Ｓと略す。図中も同じ）はキャリア光の偏光成分を約２
０％程度誤差信号検出系４に導き、それ以外の光を情報
信号検出系５に導く動作をする。ここで、本発明に関係
するのは第１ ＰＢＳである。
プリフタの理想と思われる゛パワー分配比を示したもの
である。図中のパーセントは、各偏光ビームスプリフタ
の、各偏光入力パワーに対する出力パワーを示している
。第１偏光ビームスプリンタ１ （以下筒１ＰＢＳと略
す。図中も同じ）は、半導体レーザ２．コリメートレン
ズ（図示せず）、対物レンズ（図示せず）からなる結像
光学系内に挿入されて、光磁気ディスク３からの反射光
のうち、光磁気ディスク３のカー効果によって生じた情
報信号光の偏光成分をほぼ１００％反射し、それと直交
するキャリア光の偏光成分を約５０％反射して、サーボ
用の誤差信号検出系４および情報信号検出系５に導く動
作をする。第２偏光ビームスプリツタ６（以下第２ＰＢ
Ｓと略す。図中も同じ）はキャリア光の偏光成分を約２
０％程度誤差信号検出系４に導き、それ以外の光を情報
信号検出系５に導く動作をする。ここで、本発明に関係
するのは第１ ＰＢＳである。
上述の偏光ビームスプリッタの機能は、従来では主に、
透明体の反射を用いて実現されてきた。
透明体の反射を用いて実現されてきた。
透明な等方媒質の表面に入射する光は、入射面に垂直な
振動面を持つ偏光成分（Ｓ成分）と平行に振動する偏光
成分（Ｐ成分）に対する反射率が異なるために、反射光
あるいは透過光は偏光される。
振動面を持つ偏光成分（Ｓ成分）と平行に振動する偏光
成分（Ｐ成分）に対する反射率が異なるために、反射光
あるいは透過光は偏光される。
特に、入射角がその媒質のブリュースター角のときにＰ
成分の反射率がＯになる。このことを利用して、屈折率
の異なる物質を交互に積み重ねて反射増加膜を構成し、
この反射増加膜を入射光に対してブリュースター角とな
るよう配置すれば、偏光ビームスプリフタが得られる。
成分の反射率がＯになる。このことを利用して、屈折率
の異なる物質を交互に積み重ねて反射増加膜を構成し、
この反射増加膜を入射光に対してブリュースター角とな
るよう配置すれば、偏光ビームスプリフタが得られる。
さらに、第３図に示すように各偏光成分を直角に分離す
るためには、基板となるガラス７、高屈折率の薄膜８、
低屈折率の薄膜９の屈折率をそれぞれｎ、、ｎ□＋ ｎ
Ｌとすれば、 ｎｇ −２０％ｎｏ”／ （ｎＬｚ＋ｎｏ”）なる関係
を満足するようにすればよい。この例として、 （ａ） ｎｔ ＝１．３８５ （ＭｇＦｚ）、ｎｏ
＝２．０４ （Ｚ ｒ ０２）を用いるとｎ、 ＝
１．６２ （ｂ） ｎｔ ＝１．３８５ （ＭｇＦｚ）、ｎｌ
（＝２．４４ （Ｔ ｉ ０２）を用イルトｎ、 ＝
１．７０ を満足するガラスを基板に用いればよい。なお第３図に
おいて、１０は接着剤を示している。
るためには、基板となるガラス７、高屈折率の薄膜８、
低屈折率の薄膜９の屈折率をそれぞれｎ、、ｎ□＋ ｎ
Ｌとすれば、 ｎｇ −２０％ｎｏ”／ （ｎＬｚ＋ｎｏ”）なる関係
を満足するようにすればよい。この例として、 （ａ） ｎｔ ＝１．３８５ （ＭｇＦｚ）、ｎｏ
＝２．０４ （Ｚ ｒ ０２）を用いるとｎ、 ＝
１．６２ （ｂ） ｎｔ ＝１．３８５ （ＭｇＦｚ）、ｎｌ
（＝２．４４ （Ｔ ｉ ０２）を用イルトｎ、 ＝
１．７０ を満足するガラスを基板に用いればよい。なお第３図に
おいて、１０は接着剤を示している。
ここで、特定の偏光間分配比を得るためには、薄膜の厚
さや層数を調節すればよい。
さや層数を調節すればよい。
以上述べた偏光ビームスプリンタに関しては、すでに多
くの教科書やハンドブックに詳述されている。例えば、
田幸敏治、辻内順平、南茂夫編集の「光学的測定ハンド
ブック」 （昭和５６年、朝倉書店発行）があげられる
。
くの教科書やハンドブックに詳述されている。例えば、
田幸敏治、辻内順平、南茂夫編集の「光学的測定ハンド
ブック」 （昭和５６年、朝倉書店発行）があげられる
。
以上述べた従来技術による偏光ビームスプリフタは、光
学研磨したガラスに必要な誘電体薄膜を必要厚さ複数回
蒸着し、さらにそれらを張りつける工数が必要であるた
め、その工程管理を含めて、大きな工数を必要とし、結
果的に高価なものとなっていた。
学研磨したガラスに必要な誘電体薄膜を必要厚さ複数回
蒸着し、さらにそれらを張りつける工数が必要であるた
め、その工程管理を含めて、大きな工数を必要とし、結
果的に高価なものとなっていた。
本発明の目的は、上記問題点を解決し、安価で、量産性
に富む偏光ビームスプリッタを提供することにある。
に富む偏光ビームスプリッタを提供することにある。
本発明の偏光ビームスプリッタは、
入射光の波長λに対して、ピッチが略波長に等しく、格
子溝深さｄが、略０．２５λなる関係を有する金属表面
レリーフ格子を備え、入射光に対して、格子の略ブラッ
グ角となるよう配置されることを特徴としている。
子溝深さｄが、略０．２５λなる関係を有する金属表面
レリーフ格子を備え、入射光に対して、格子の略ブラッ
グ角となるよう配置されることを特徴としている。
以下図面を参照しながら、本発明の詳細な説明する。
本発明では、金属表面レリーフ格子の回折効率の偏光依
存性を用いて偏光ビームスプリッタを形成する。一般に
表面レリーフ格子は、その格子ピッチＡや格子溝深さｄ
、入射角θ、格子形状等により回折特性を制御すること
ができる。特に、金属で表面を覆った金属表面レリーフ
格子は回折効率に大きな偏光依存性を有し、偏光ビーム
スプリフタへ通用することができる。
存性を用いて偏光ビームスプリッタを形成する。一般に
表面レリーフ格子は、その格子ピッチＡや格子溝深さｄ
、入射角θ、格子形状等により回折特性を制御すること
ができる。特に、金属で表面を覆った金属表面レリーフ
格子は回折効率に大きな偏光依存性を有し、偏光ビーム
スプリフタへ通用することができる。
第４図は、１９８６年１１月発行のジャーナル オブジ
オプティカル ソサイエティ オブ アメリカ Ａ
（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ ０ｐｔｉ
ｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ ｏｆＡｍｅｒｉｃａ Ａ
）誌第１７８０ページから第１７８７ページに掲載され
ているエム、シイ・モハラム（Ｍ、Ｇ、Ｍｏｈａｒａｍ
）とティ・ケイ・ゲイロード（Ｔ、に、Ｇａｙｌｏｒｄ
）著の論文「リガラス カップルド−ウェーブ アナリ
シス オブ メタリック サーフェイスーレリーフグレ
ーテイングズＪ （Ｒｉｇｏｒｏｕｓ ｃｏｕｐｌｅ
ｄ−ｉｖａｖｅａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍｅｔａｌｌ
ｉｃ ５ｕｒｆａｃｅ−ｒｅｌｉｅｆ ｇｒａｔｉｎｇ
ｓ）から引用したもので、回折効率の格子溝深さ依存性
の一例を示すための計算結果である。格子ピッチＡ＝１
．０μｍの金の矩形断面表面レリーフ格子にブラッグ角
で波長λ＝１．０μｍの光が入射した場合について示し
ている。縦軸は回折効率、横軸は格子溝深さを波長で規
格化した規格化格子溝深さ（ｄ／λ）を示している。参
考のために、完全導体の場合をｐ、 ｃ、として示す、
格子溝に平行な電気ベクトルを持つ偏光をＴＥ偏光と呼
び、格子溝に平行な磁気ベクトルを持つ偏光を７Ｍ偏光
と呼ぶことにする。
オプティカル ソサイエティ オブ アメリカ Ａ
（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ ０ｐｔｉ
ｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ ｏｆＡｍｅｒｉｃａ Ａ
）誌第１７８０ページから第１７８７ページに掲載され
ているエム、シイ・モハラム（Ｍ、Ｇ、Ｍｏｈａｒａｍ
）とティ・ケイ・ゲイロード（Ｔ、に、Ｇａｙｌｏｒｄ
）著の論文「リガラス カップルド−ウェーブ アナリ
シス オブ メタリック サーフェイスーレリーフグレ
ーテイングズＪ （Ｒｉｇｏｒｏｕｓ ｃｏｕｐｌｅ
ｄ−ｉｖａｖｅａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍｅｔａｌｌ
ｉｃ ５ｕｒｆａｃｅ−ｒｅｌｉｅｆ ｇｒａｔｉｎｇ
ｓ）から引用したもので、回折効率の格子溝深さ依存性
の一例を示すための計算結果である。格子ピッチＡ＝１
．０μｍの金の矩形断面表面レリーフ格子にブラッグ角
で波長λ＝１．０μｍの光が入射した場合について示し
ている。縦軸は回折効率、横軸は格子溝深さを波長で規
格化した規格化格子溝深さ（ｄ／λ）を示している。参
考のために、完全導体の場合をｐ、 ｃ、として示す、
格子溝に平行な電気ベクトルを持つ偏光をＴＥ偏光と呼
び、格子溝に平行な磁気ベクトルを持つ偏光を７Ｍ偏光
と呼ぶことにする。
（ａ）は入射光量からＯ次回折効率と１次回折効率を引
いたもので、格子の損失を示しており、（ｂ）は１次回
折効率を、（ｃ）は０次回折効率を示している。第４図
で、規格化格子溝深さ０．２５付近に注目する。ＴＥ偏
光に関してはＯ次回折効率がほぼ６０％であり、１次回
折効率が３８％程度であるのに対し、７Ｍ偏光に関して
は０次回折効率がほぼ０％であり、１次回折効率はほぼ
９０％となる。したがって、上述の第１ ＰＢＳの機能
とほぼ等価な機能が格子型の素子で得られることになる
。
いたもので、格子の損失を示しており、（ｂ）は１次回
折効率を、（ｃ）は０次回折効率を示している。第４図
で、規格化格子溝深さ０．２５付近に注目する。ＴＥ偏
光に関してはＯ次回折効率がほぼ６０％であり、１次回
折効率が３８％程度であるのに対し、７Ｍ偏光に関して
は０次回折効率がほぼ０％であり、１次回折効率はほぼ
９０％となる。したがって、上述の第１ ＰＢＳの機能
とほぼ等価な機能が格子型の素子で得られることになる
。
第１図は本発明の詳細な説明するための斜視図である。
図中、光の偏光方向は電気ベクトルを用いて表す。入射
光の波長λとほぼ等しいピッチをもち、はぼ０．２５λ
なる格子溝深さｄを有する金属表面レリーフ格子１１を
、格子のブラッグ角に近い角度（略ブラッグ角θ、′）
で光が入射するよう配置する。ブラッグ角に一致させな
いのは１次回折光と入射光を分離するためである。
光の波長λとほぼ等しいピッチをもち、はぼ０．２５λ
なる格子溝深さｄを有する金属表面レリーフ格子１１を
、格子のブラッグ角に近い角度（略ブラッグ角θ、′）
で光が入射するよう配置する。ブラッグ角に一致させな
いのは１次回折光と入射光を分離するためである。
説明をわかりやすくするために格子１１への入射光１２
は、光磁気ディスクからの反射光であるとし、カー効果
によって生じる偏光成分が格子の７Ｍ偏光に相当するよ
うに配置しであるとする。このとき、０次回折光１３は
、７Ｍ偏光の回折効率がほぼ０％であるので、格子溝に
平行な電気ベクトルを持つ直線偏光となる。一方、１次
回折光１４はＴＥ偏光の回折効率が約４０％、７Ｍ偏光
の回折効率が約９０％であるので、カー回転によって生
じた偏光成分をほぼそのまま含んだ偏光を示す。従って
、この金属表面レリーフ格子１１は、上述の第１偏光ビ
ームスプリツタ（第２図の第１ＰＢＳ）と等価な働きを
していることがわかる。
は、光磁気ディスクからの反射光であるとし、カー効果
によって生じる偏光成分が格子の７Ｍ偏光に相当するよ
うに配置しであるとする。このとき、０次回折光１３は
、７Ｍ偏光の回折効率がほぼ０％であるので、格子溝に
平行な電気ベクトルを持つ直線偏光となる。一方、１次
回折光１４はＴＥ偏光の回折効率が約４０％、７Ｍ偏光
の回折効率が約９０％であるので、カー回転によって生
じた偏光成分をほぼそのまま含んだ偏光を示す。従って
、この金属表面レリーフ格子１１は、上述の第１偏光ビ
ームスプリツタ（第２図の第１ＰＢＳ）と等価な働きを
していることがわかる。
本実施例に用いた金属表面レリーフ格子１１の作成方法
を第５図に基づいて説明する。第５図（ａ）。
を第５図に基づいて説明する。第５図（ａ）。
（ｂ）、 （Ｃ）は、それぞれ異なる作成方法を示し
ている。
ている。
第５図（ａ）に示す方法では、基板１５に適当な厚さの
金１６を蒸着し、フォトプロセスにより格子パターンを
形成後、フォトレジストをマスクとして金に湿式あるい
は乾式エツチング法によるエツチングを施して金の表面
レリーフ格子１７を作成する。
金１６を蒸着し、フォトプロセスにより格子パターンを
形成後、フォトレジストをマスクとして金に湿式あるい
は乾式エツチング法によるエツチングを施して金の表面
レリーフ格子１７を作成する。
第５図（ｂ）に示す方法では、ガラスあるいはプラスチ
ックなどの誘電体基板１８を用いて、誘電体基板に対し
て第５図（ａ）の方法と同様のフオロプロセスおよびエ
ツチングを施して表面レリーフを形成したのち、金１９
を蒸着して金属表面レリーフ格子を作成する。
ックなどの誘電体基板１８を用いて、誘電体基板に対し
て第５図（ａ）の方法と同様のフオロプロセスおよびエ
ツチングを施して表面レリーフを形成したのち、金１９
を蒸着して金属表面レリーフ格子を作成する。
第５図（ｃ）に示す方法では、あらかじめ必要な格子ピ
ッチおよび格子溝深さを持つ金型を作成しておき、この
金型からフォトポリマー法（２Ｐ法）により、基板２０
上のフォトポリマー樹脂２１に金型のレプリカを成形し
、このレプリカの表面に金２２を蒸着して金属表面レリ
ーフ格子を作成する。
ッチおよび格子溝深さを持つ金型を作成しておき、この
金型からフォトポリマー法（２Ｐ法）により、基板２０
上のフォトポリマー樹脂２１に金型のレプリカを成形し
、このレプリカの表面に金２２を蒸着して金属表面レリ
ーフ格子を作成する。
以上の各作成方法の中で、特に第５図（Ｃ）で述べた方
法は量産性に富み、かつ製造ロフト間のばらつきも小さ
く、工業生産に適した方法である。
法は量産性に富み、かつ製造ロフト間のばらつきも小さ
く、工業生産に適した方法である。
以上の説明においては、金属として金を取りあげたが、
もちろん他の金属材料、例えば銀やアルミニウムなどを
用いることも可能である。これらの金属材料を用いた場
合、金を用いた場合に比べてさらに製造原価を減らすこ
とができる。
もちろん他の金属材料、例えば銀やアルミニウムなどを
用いることも可能である。これらの金属材料を用いた場
合、金を用いた場合に比べてさらに製造原価を減らすこ
とができる。
本発明による偏光ビームスプリフタでは、従来の偏光ビ
ームスプリフタの製作において必要であった光学ガラス
の複数面の光学研磨、および複数回の誘電体物質の蒸着
、および張り合わせといった工程がほとんど無くなり、
材料費および製造工数を大幅に削減でき、安価で量産性
に富む偏光ビームスプリフタが提供できる。
ームスプリフタの製作において必要であった光学ガラス
の複数面の光学研磨、および複数回の誘電体物質の蒸着
、および張り合わせといった工程がほとんど無くなり、
材料費および製造工数を大幅に削減でき、安価で量産性
に富む偏光ビームスプリフタが提供できる。
第１図、第５図は本発明の詳細な説明するための図、
第２図、第３図は従来の技術を説明するための図、
第４図は本発明の詳細な説明するための図である。
１・・・・・第１偏光ビームスプリツタ２・・・・・半
導体レーザ ３・・・・・光磁気ディスク ４・・・・・誤差信号検出系 ５・・・・・情報信号検出系 ６・・・・・第２偏光ビームスプリツタ７・・・・・ガ
ラス ８・・・・・高屈折率薄膜 ９・・・・・低屈折率薄膜 １０・・・・・接着剤 １１・・・・・金属表面レリーフ格子 １２・・・・・入射光 １３・・・・・０次回折光 １４・・・・・１次回折光 １５、１８．２０・・・基板 １６、１９．２２・・・金 １７・・・・・表面レリーフ格子 １８・・・・・誘電体基板 ２１・・・・・フォトポリマー樹脂 代理人 弁理士 岩 佐 義 幸 第１図 惰２図 ・第３図 Δ＝入 へ二１．○ｐｍ ｄｌλ ｄ／入港４図
導体レーザ ３・・・・・光磁気ディスク ４・・・・・誤差信号検出系 ５・・・・・情報信号検出系 ６・・・・・第２偏光ビームスプリツタ７・・・・・ガ
ラス ８・・・・・高屈折率薄膜 ９・・・・・低屈折率薄膜 １０・・・・・接着剤 １１・・・・・金属表面レリーフ格子 １２・・・・・入射光 １３・・・・・０次回折光 １４・・・・・１次回折光 １５、１８．２０・・・基板 １６、１９．２２・・・金 １７・・・・・表面レリーフ格子 １８・・・・・誘電体基板 ２１・・・・・フォトポリマー樹脂 代理人 弁理士 岩 佐 義 幸 第１図 惰２図 ・第３図 Δ＝入 へ二１．○ｐｍ ｄｌλ ｄ／入港４図
Claims (1)
- （１）入射光の波長λに対して、ピッチが略波長に等し
く、格子溝深さｄが略０．２５λなる関係を有する金属
表面レリーフ格子を備え、入射光に対して、格子の略ブ
ラッグ角となるよう配置されることを特徴とする偏光ビ
ームスプリッタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63145908A JPH01314205A (ja) | 1988-06-15 | 1988-06-15 | 偏光ビームスプリッタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63145908A JPH01314205A (ja) | 1988-06-15 | 1988-06-15 | 偏光ビームスプリッタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01314205A true JPH01314205A (ja) | 1989-12-19 |
Family
ID=15395849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63145908A Pending JPH01314205A (ja) | 1988-06-15 | 1988-06-15 | 偏光ビームスプリッタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01314205A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991012671A1 (en) * | 1990-02-06 | 1991-08-22 | Motorola, Inc. | Radio-frequency power amplifier with variable impedance and variable output power |
| KR100843379B1 (ko) * | 2004-06-25 | 2008-07-03 | 삼성전기주식회사 | 광경로차를 이용한 광변조기 |
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1988
- 1988-06-15 JP JP63145908A patent/JPH01314205A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991012671A1 (en) * | 1990-02-06 | 1991-08-22 | Motorola, Inc. | Radio-frequency power amplifier with variable impedance and variable output power |
| KR100843379B1 (ko) * | 2004-06-25 | 2008-07-03 | 삼성전기주식회사 | 광경로차를 이용한 광변조기 |
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