JPH02195531A - 光ヘッド - 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、高速・大容量の記憶装置に使用する超小形の
光ヘッドに関する。

〈従来の技術〉 従来、この種の超小形の浮上形光ヘッドとしては、例え
ばＩｌ、υｋｉｔａ、Ｙ、Ｋａｔａｇｉｒｉ　ａｎｄ　
Ｙ、Ｕｅｎｉｓｈｉ；Ｒｅａｄｏｕｔ　Ｃｈａｒａｃｔ
ｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｍｉｃｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ
　［１ｅａｄ　０ｐｅｒａｔｅｄｉｎ　Ｂ１５ｔａｂｌ
ｅ　Ｍｏｄｅ、　Ｊｐｎ、　Ｊ、　Ａｐｐｌ、　Ｉ’ｈ
ｙｓ、　、　２６−４．　（１９８７）　、　ｐｐ、　
１１１−１１６にあるように、第１０図に示す構造にな
っていた。即ち、第１０図［ｂｌに示すようにこのタイ
プの浮上形光ヘッド１０は、半導体レーザ１１と光検出
器１２をスライダ１３の側面上に直接装着した構成とし
たものである。

そして半導体レーザ１１の出射光口１１ａから出射され
る光ビーム１４は光記録媒体１５上に光スポット１６を
形成する。尚、Ｒは光記録媒体１５の走行方向である。

光記録媒体１５からの反射光は、逆の光路を進むことに
より半導体レーザ１１に帰還し、光記録媒体１５上の記
録情報に応じて半導体レーザ１１をスイッチングし、半
導体レーザ後方光１７を光検出器１２で検知している。

この光ヘッド１０を光記録装置に用いるときは、第１０
図（ａｌに示すように、光記録媒体１５の半径方向へ高
速移動できろヘッドブーム１８上のジンバルバネ（ｇｉ
ｍｂａ１）　　１９に取りつけられたスライダ１３にセ
ットして使用される。すなわち光記録媒体１５の回転に
よって生ずる光記録媒体１５とスライダ１３間の空気流
の圧力変化によって、該スライダ１３が光記録媒体１５
上の一定位置に近接浮上し、半導体レーザから放射され
る光ビーム１４は、光記録媒体１５上のトラック案内溝
（非図示）で反射回折され前述したように光検出器１２
によって検知し、情報を検出している。

〈発明が解決しようとする課題〉 前述した、従来の超小形浮上形光ヘッド１０は、第１０
図（ｂ）に示すように光記録媒体１５と近接させて使用
するものであるが、該光記録媒体１５面上で光ビーム１
４による光スポット１６の寸法が拡大しないようにする
ため、半導体レーザ１１の光ビーム出射端面２０と光記
録媒体１５の記録面２１との間隔りを２μｍ以下にする
必要があった。

そこで、従来においては、光ビーム１４の光スポット１
６の拡大を押えるため、第１０図（ｂ）に示すように半
導体レーザ１１の光ビーム出射端面２０とスライダ面２
２の取り付は精度を１μｍ以下にする必要があり、この
ような高精度な光ヘッドの量産が難しいという問題があ
る。

また、従来においては半導体レーザ１１がスライダ１３
の進行方向の背面側に直接装着されているため、放熱特
性が不十分であり、再生（６号の品質劣化、短寿命とな
るという問題がある。

本発明は上記述べた事情に鑑み、半導体レーザとスライ
ダの位置決め精度を緩和し、光ヘッドの製造を容易にす
ると共に、光記録媒体上での光ビームスポットの拡大を
押え、高記録密度、高情報転送速度を実現する高品質。

高寿命の光ヘッドを提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 前記目的を達成するための本発明の光ヘッドの構成は、
半導体レーザの一方の出力端面側に光記録媒体、他方の
出力端面側に光検出器を各々配置し、上記記録媒体上に
記録・再生・消去用のレーザビームを照射すると共に、
該記録媒体からの再生用の反射光を上記半導体レーザに
帰還し、該半導体レーザの光出力変化をもって情報検出
に利用する光ヘッドにおいて、上記半導体レーザと該光
記録媒体との間に光導波路を配設したことを特徴とする
。

く作　　　用〉 前記構成において、半導体レーザと光記録媒体との間に
設けた光導波路により、光ビーム出射端面と光記録媒体
との距離が短くなり光記録媒体上での光スポットの拡大
がなくなる。

く実　施　例〉 以下、本発明の好適な一実施例について図面を参照して
詳細に説明する。尚、前述した従来例と同一部材につい
ては同符号を付して重複する説明は省略する。

（実施例１） 第１図は本実施例に係る光ヘッドの概略図である。

第１図に示すように、本実施例に係る光ヘッド１００Ａ
は、光導波路１０１をスライダ１３の内部に配設したも
のであり、該光導波路１００は、スライダ構成要素１３
−１と１３−２との間で挾み込まれた光導波路形成層１
０２内に形成されている。該スライダ１３内に形成され
た光導波路１０１を有する光導波路形成層１０２の一方
の側端面には、半導体レーザ１１の光ビーム出射口１１
ａが対向するように、光検出器１２と一体化された半導
体レーザ１１が、支持されている。そして、半導体レー
ザ１１の光ビーム出射口１１ａから出射した光ビーム１
４は、光導波路１０１の一方の端面に入射し、矢印りに
示す光ビーム進行方向に沿って進み、光導波路形成層内
１０２内６に形成された光導波＠１０１の他の端面から
出射して光記録媒体１５上に光スポジト１６を形成する
。尚、Ｒは光記録媒体１５の走行方向である。

本実施例において、半導体レーザ１１とスライダ１３と
の結合関係＋、１　、光検出器１２と一体化した半導体
レーザ１１をスライダ１３の側面に配置し、半導体レー
ザ１１の光ビーム出射口１１ａとスライダ１３に設けら
れた光導波路１０１の一方の端面とを、光学的に直接端
面結合させろようにしている。すなわち、上記半導体レ
ーザ１１は、上記スライダ１３の光記録媒体１５の半径
方向の外周側の側面に、光ビーム出射光１１ａと光導波
路の端面とが相対向するよう近接して設けられている。

このような構成とする場合には、上記半導体レーザ１１
と光導波路１０１との位置合わせは、光導波路通過光を
モニタしながら行うことができる。よって、精密な軸合
わせは不要となゆ、且つ光結合効率が高いという長所が
ある。

（実施例２） また、第２図には、半導体レーザ１１の光ビーム出射端
面２０とスライダ１３の内部に形成した光導波路１０１
の端面１０１ａとを当接した状態で結合した第２の実施
例に係る光ヘッド１００Ｂの要部側面図を示す。同図に
示すように、本実施例においては、光ビーム出射端面２
０と光導波路１０１の光ビーム入射端面１０１ａとを当
接し、両者を光学的に直接端面結合させている。そして
光導波路１０１を形成しｔコ光導波路形成居１０２を有
したスライダ１３の光記録媒体１５に対向するスライダ
面２２を、研磨等による後加工して面を揃えることによ
り、光導波路１０１の光ビーム出射端面１０１ｂとスラ
イダ面２２の端面が面一となる。これによって光ビーム
出射端面１０１ｂと光記録媒体１５との距離が従来に比
べて短くなるため、光記録媒体上での光スポット１６の
拡大がなく、高記録密度の光記憶装置を提供できること
となる。

また、本実施例においては、半導体レーザ１１をスライ
ダ１３の側面に配置した構成とすることにより、第１０
図（ｂｌに示した従来例の構成（半導体レーザ１１をス
ライダ１３の光記録媒体１５０回転方向の後端面に配置
しｔ、：　ＪＲ成）と異なり、光記録媒体１５の回転に
伴う空気流が直接半導体レーザ１１に当たるため、半導
体レーザ１１を冷却する能力が高くなるという効果も発
生する。

（実施例３） 次に第３図に、本発明の第３の実施例に係る光ヘッドｌ
０ＱＣの斜視図を示す。本実施例においては前述した第
１図に示す第１実施例と比べて光導［ｒ４１０１に対す
る光ビーム１４の入射角度を、９０度変化させた構成を
示している。すなわち、光導波路１０１の光ビーム入射
端面に対向する半導体レーザ１１を実施例１の状態から
９０度回転させて、光学的に直接端面結合させたもので
ある。このような構成とすることにより、光結合効率や
光記録媒体１５上の光スポット１６の形状が変化する乙
とになる。

（実施例４） 第４図（ａｌ、（ｂ）に本発明の第４実施例に係る光ヘ
ッド１００Ｄの概略図を示す。これらの図面に示すよう
に、本実施例においては半導体レーザ１１と光検出器１
２とを半導体レーザモジュール１１０内に配置すると共
に、該半導体レーザモジュール１１０をヘッドアーム１
８上に搭載している。そして上記半導体レーザ１１の光
ビーム出射口１１ａと、実施例１で用いたと同様のスラ
イダ１３に設けられた光導波路の光ビーム入射端面とを
、光伝送用の光伝送体としての光ファイバ１１１によっ
て光学的に結合させている。このようにして、本実施例
においては、該光７フイバ１１１とスライダ１３内に設
けられた光導波路１０１とを合わせて、新たな光導波路
としての機能を有することとなる。

また、上記半導体レーザモジュール１１０内に、例えば
ペルチェ素子等の冷却部品′を導入して設け、冷却効率
を高めろようにすれば、再生信号品質の向上と長寿命化
となる。

（実施例５） 次に、レーザ光を伝送する光導波路の形成方法の一実施
例の詳細を、第５図を参照しながら説明する。同図に示
すように、本実施例に係ろ光導波路１０１を形成する光
導波路形成層１０２は、光導波路基板１２０とバッファ
層１２１と光導波路１０１とクラッド層１２２とから層
状に構成されている。

上記光導波路１０１の形成方法は、以下の通りである。

先ず、光導波路基板１２０（例えばＳｉ基板）の表面に
、熱酸化あるいはイオンビームスパッタ法などの手法に
よ抄バッファＮ１２１（例えば低屈折率のＳ　ｉ　０２
層）を形成し、更にその表面に多成分ガラスＮ（例えば
コーニング７０５９）をスパッタした後、該多成分ガラ
ス層に対し、微細加工により所望の形状の光導波路１０
１を形成する。次いで、スパッタ法によりクラッド層１
２１　　（例えばＳｉ０層）を形成する。このクラッド
Ｉ’５１２１は、スライダ１３に挾み込んｔ！後の面だ
し？ｉＩ′Ｆ磨をし易くするため厚くしておく。無論、
光導波路１０１は埋め込み形でもよいし、リッジ形でも
よいことは言うまでもない。

また、前述したように、半導体レーザ１１の光ビーム出
射口１１ａと光導ｖ＃５１０１の端面とを光学的に直接
端面結合（Ｅｎｄ　Ｃｏｕｐｌｉｎｇ！Ｊｅｔｈｏｄ）
する場合に；よ、上述したような多成分ガラス系光導波
路を用いると、光導波路１０１とクラッド層１２１との
比屈折率差が５％と大きいため、光導波路１０１の断面
寸法を、１．２μｍＸ１．５μｍと半導体レーザ１１の
光スポット１６と同程度にできるため、光結合効率が高
くなる（光損失は約１　ｄＢ　）。

また、端面結合には光導波路１０１からの出射光をモニ
タしながら最適位置を決めることが可能なため、作業が
簡単になる。更に、光導波路１０１の光路を曲げろ場合
の許容曲率半径は０．５膣と小さいため、本発明のよう
な超小形光ヘッド用光導波路に適し“Ｃいる。

一方、半導体レーザ１１および光検出器１２は、イオン
ビームスパッタ法などにより半導体レーザウェハ１２５
に活性層１２６に達する分ａ溝１２７を形成して作製す
る。

（実施例６） 第６図に前述した第５ＦｇＪに示す光導波路１０１と別
の実施例に係る光導波路形成層１０２の概説図を示す。

同図に示すように本実施例においては、光導波路１０１
の形状を直線状としたものである。

尚、このような構成において光学的に直接端面結合を行
う場合には、半導体レーザ１１および光検出器１２は、
光記録媒体１５とは反対側のつまりスライダ１３の背面
側に装着する必要がある。

また、このような構成においては、光導波′＃１１０１
に曲がり部分がないため導波モードの放射損失がなく、
光記録媒体１５までの光伝達率が、更に高くなるという
利点がある。

（実施例７） 第７図は、本発明の光ヘッドに関する第７の実施例であ
り、半導体レーザ１１と光導波路１０１を同一基板上に
一体成形して構成したものである。

このような構成の光ヘッド１００Ｇ１．ｔ、次のように
して作製される。

先ず、光導波路基板１２０の上にクラッド層１２２と活
性層１２６を順次結晶成長させて半導体レーザ１１を作
製する。

次いで、エツチングにより光導波路１０１との接続端面
１３０を形成する。そして、光導波路１０１はエツチン
グにより出現した光導波路基板１２０面にバッファＲ１
２１と、バッファ層１２１の上の光ガイド（例えばポリ
イミド膜）１３１を形成して作製する。

ここで、１３２，１３３は電流注入用の電極である。

このような構成の光ヘッド１００Ｇとすることにより、
半導体レーザ１１と光導波路１０１の位置合わせが不用
となり、且つ光結合効率も高くなるといった長所がある
。

（実施例８） 第８図は、本発明の光ヘッド１００Ｈに関する第８の実
施例であり、スライダ１３内に形成する光導波路１０１
の出射端部の形状を先絞り形とした場合を、第５図を例
として示したものである。

この場合、構造を分かりやすくするため、クラッド層１
２２は図示していない。光導波路１０１の出射端をこの
ような先絞りの形状とすることにより、光記録媒体上の
光スポット１６を微細化し、記録密度を高めることがで
きる。

このような先絞り形の光導波路は、同図に示す幅Ｗ、厚
さＴの矩形の光導波路の先端を先絞り形状のマスクを重
ねて反応性イオンビームエツチングにより微細加工して
形成する。

（実施例９） 第９図は、本発明の第９の実施例の光ヘラ　　　ム案内
用トラック１５１（）ラック間隔１．６ド１００Ｉであ
り、半導体レーザ１１の光ビ　　μｍに光スポット１６
−１．１６−２．・・・１６−５−入出射端面２０に複
数の光ビーム出射口　　　を隣接して配置しやすくなる
。また第５の実１４０ａ〜１４０ｅを設け、スライダ１
３内　　流側において述べたように、光導波路の曲率に
複数の光導波路１５０を設けてマルチピー　　半径を小
さ（できることはこのような小形の４光ウツドとしたも
のである。　　　　　　　　素子間隔変換光導波路を作
製しやすいという従来のマルチビーム光ヘッド用事導体
し−　　長所がある。

ザは、熱干渉、レンズ有効視野制限等の問題　　　また
、このようなマルチビーム光ヘッドにのため、同図に示
す複数の光ビーム出射口　　　おいても、半導体レーザ
のレーザ出射端面と１４０の間隔ｄｉは１００μｍ以上
必要であり、　光導波路端面との結合方法は、第１〜３
の実素子数も３以下であった。　　　　　　　　　　流
側における直接的な端面結合でも、第４のしかし、本実
施例の複数は光導波路１５０　　実施例における光ファ
イバを介した方法であは、該光導波路の光ビーム入射口
１５０ａで　　ってもよいことは言うまでもない。

の光導波路間隔ｄｉは半導体レーザのビーム　〈発明の
効果〉間隔にあわせであるが、（例えば１００μｍ）、
　　以上説明したように、本発明による光ヘラ光導波路
の光ビーム出射口１５０ｂでの間隔　　ドによれば、ｄ
ｏは、光導波路の光漏洩特性で決まる５μｍ　　■　光
導波路の光ビーム出射端面とスライダにすることが可能
である。　　　　　　　　　　　の端面の位置合わせ精
度が緩和される、半従って、光導ａ　Ｗ体１５上での光
スポット　　　導体レーザと光導波路の結合は光導波路
通１６の間隔ｄＯも５μｍと小さ（なり、光ピー　　　
過充をモニタしながら行えるので、光ヘツドの作成が簡
単になり量産し易い。

■　スライダ面の後加工（研磨）により、光導波路の光
ビーム出射端面とスライダの端面が同一面になり、光ビ
ーム出射端面と光記録媒体の距離が短くなるため、光記
録媒体上での光スポットの拡大がなく、高記録密度の光
記憶装置を提供できる。

■　空気流による半導体レーザの冷却、ペルチェ素子に
よる半導体レーザモジュールの強制冷却により、再生信
号品質の向上と長寿命化を実現できる。

等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、各々本発明の第１〜第３の実施例に
係る光ヘッドの斜視図、第４図は、光ファイバにより半
導体レーザと光導波路とを結合した構成の本発明の第４
の実施例の光ヘッドの概略図、第５，６図は、本発明の
おけるスライダ内における光導波路形成層と、半導体レ
ーザおよび光検出器の詳細図、第７図〜第９図は、各々
本発明の第７〜第９の実施例における光ヘッドの概略図
、第１０図は、従来形超小形光ヘッドの構成図である。 図面中、 １１は半導体レーザ、 １１ａ、１４０は光ビーム出射口、 １２は光検出器、 １３はスライダ、 １４は光ビーム、 １５は光記録媒体、 １６は光スポット１ ２０は光ビーム出射端面、 ２１は記録面、 ２２はスライダ面、 １００Ａ〜１００１は光ヘッド、 １０１．１５０は光導波路、 １０１ａ、１５０ａは光導波路の光ビーム入射端面、 １０１ｂ、１５０ｂは光導波路の光ビーム出射端面、 １１０ば半導体レーザモジュール、 １１１は光ファイバである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）半導体レーザの一方の出力端面側に光記録媒体、他
   方の出力端面側に光検出器を各々配置し、上記記録媒体
   上に記録・再生・消去用のレーザビームを照射すると共
   に、該記録媒体からの再生用の反射光を上記半導体レー
   ザに帰還し、該半導体レーザの光出力変化をもって情報
   検出に利用する光ヘッドにおいて、上記半導体レーザと
   該光記録媒体との間に光導波路を配設したことを特徴と
   する光ヘッド。 ２）請求項１記載の光ヘッドにおいて、半導体レーザ及
   び光検出器を載置したスライダ内に光導波路を配設し、
   該光導波路の端面と半導体レーザの出射端面とを光学的
   に直接端面結合したことを特徴とする光ヘッド。 ３）請求項１又は２記載の光ヘッドにおいて、光導波路
   を設けたスライダと半導体レーザとの間に、光伝送用の
   光伝送体を設け、該光伝送体にて半導体レーザの出射端
   面と光導波路の端面とを結合したことを特徴とする光ヘ
   ッド。 ４）請求項１、２又は３記載の光ヘッドにおいて、複数
   個の半導体レーザを具備し、該複数個の半導体レーザと
   対応する複数個の光導波路を同一スライダ内に設けたこ
   とを特徴とする光ヘッド。 ５）請求項１、２、３又は４記載の光ヘッドにおいて、
   スライダ内に設けた光導波路の出射端の形状を先絞り形
   としたことを特徴とする光ヘッド。