JPH0268738A - 光学ヘッド - 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、光ディスクの記録面に記録された情報を再生
する光学ヘッドに関するものである。

従来の技術およびその課題 たとえば、トラックに沿って多数のピットが形成される
ことにより情報が記録される形式の光ディスクから情報
を再生するに際して用いられる光学ヘッドは、通常、レ
ーザ光源、集光レンズ、入射光および反射光を分離する
偏光ビームスプリッタ、λ／４波長板などの光学素子が
互いの光軸を一致させられた状態で相互の位置関係が固
定されて構成されるため、大型となり且つ組み立て時の
光軸調節が煩雑であるという欠点があった。また、光学
ヘッドが大型となると慣性重量が大きくなってトラッキ
ング動作が遅くなり、光ディスクとの間のアクセス時間
が長くなる欠点があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その目的とするところは、光軸調整が不要であり、しか
も簡単且つ小型に構成される光学ヘッドを提供すること
にある。

課題を解決するための手段 斯る目的を達成するため、本発明の要旨とするところは
、光ディスクの記録面に照射光を照射し且つその記録面
からの反射光を検出することによりその記録面に記録さ
れた情報を再生する光学ヘッドであって、（ａ）第１ポ
ート、第２ポート、および共通ポートを有し、第１ポー
トに供給された光を共通ポートへ専ら伝播させ、共通ポ
ートに供給された光を第２ポートへ専ら伝播させる固体
光サーキュレータと、（ｂ）前記第１ポートに照射光を
入射させる光源素子と、（Ｃ）前記第２ポートから出力
される反射光を検出する光センサと、（ｄ）前記共通ポ
ートに接続され、前記光源素子から前記第１ポートに入
射させられた照射光を導いて前記光ディスクの記録面に
向かって放射するとともに、その記録面からの反射光を
受けて前記共通ポートへ導（光ファイバとを、含むこと
にある。

作用および発明の効果 このようにすれば、固体光サーキュレータの第１ポート
および第２ポートに光源素子および光センサを接続する
とともに、固体光サーキュレータの共通ポートに光ファ
イバを接続するだけで光学ヘッドが構成されるので、レ
ーザ光源、集光レンズ、入射光および反射光を分離する
偏光ビームスプリンタ、λ／４波長板などの光学素子が
互いの光軸を一致させられた状態で相互の位置関係を固
定する形式の従来の光学ヘッドに比較して、部品点数が
少なくなって構造が簡単となるとともに、組み立て時に
おける光学素子間の相互の光軸調整が不要となるのであ
る。また、構造が簡単となって小型かつ軽量となるので
、光ディスクとの間のアクセス速度が速くなるのである
。

実施例 以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図において、固体光サーキュレータ１０は、第１ポ
ート１２に入射した照射光を共通ポート１４へ専ら伝播
させ、共通ポート１４に入射した反射光は第２ポート１
６へ専ら入射させる機能を備えている。この固体光サー
キュレータｌｏは、ＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・
ガーネッｌ−，ＧｄｆｆＧａ、０□）、５ＧＧ（サマリ
ウム・ガリウム・ガーネット）、ＮＧＧ（ネオジウム・
ガリウム・ガーネット）などの透光性材料からなる基板
１８と、ＹＩＧ（イツトリウム・鉄・ガーネットＹＪｅ
ｓ０１□）、Ｇｄ１Ｇ（ガドリニウム・鉄・ガーネット
。

Ｇｄ、Ｆｅ５０＋□）、それらのうちの一部をビスマス
にて置換したＢ！ｘ　Ｙｉ−ｘ　Ｆｅ５０＋ｚ　、　Ｂ
ｉｘ　Ｇｄ５−ｘ　Ｆｅ５０＋ｚ（Ｂｉ　：ＹＩＧ、、
Ｂｉ　：ＧｄＩＧなど）等の磁気光学効果を有する磁性
薄膜１９．２０が液相成長法（ＬＰＥ）、蒸着、スパッ
タリングなどの良（知られた薄膜形成手段により基板１
８上に固着されている。なお、磁性薄膜１９は磁性薄膜
２０とＧＧＧ等の基板１８との中間にあり、その屈折率
は磁性薄膜２０よりも僅かに小さくされている。

そして、磁性薄膜２０には、たとえば燐酸等による化学
エツチング等のエツチング手法を適用して不要部分が除
去されることにより形成された３次元光導波路２１が備
えられている。この３次元光導波路２１は、第２図に詳
しく示すように、基板１８の互いに平行を成す端面２２
および端面２４間にわたって設けられたりフジによりＹ
字型に構成されており、共通ポート１４に接続された共
通導波路２６と、その共通導波路２６から分岐されて第
１ポート１２に接続された第１分岐導波路２８と、共通
導波路２６から分岐されて第２ポート１６に接続された
第２分岐導波路３０とを備えている。これにより、第１
ポート１２から共通ポート１４へ向かう光は分波させら
れないで専ら共通ポート１４へ伝播させられるが、共通
ポート１４から第１ポート１２へ向かう光は分岐点にて
分波させられて第１ポート１２のみならず第２ポート１
６へ向かって伝播させられる。

上記第１分岐導波路２８上には、アルミニウム、ニッケ
ル、金などの材料から成る金属膜３２が良く知られた薄
膜形成手段により固着されている。

３次元光導波路２１の金属膜３２によって覆われた部分
が、ＴＭモードの伝播光を専ら減衰させることによりＴ
Ｅモードの伝播光のみを通過させるモード選択部３４を
構成するのである。

また、前記共通導波路２６には、第１図に示す一方向性
モード変換部３６が設けられている。すなわち、磁界形
成装置３日により磁性膜の磁化Ｍが光の伝播方向に垂直
な面内で膜面からθだけ傾くように磁界が印加される。

磁界形成装置３８は、永久磁石４０とその両端に接続さ
れて先端部に磁極ＳおよびＮを形成する一対のヨーク４
２とから成り、その磁極ＮからＳへ向かう磁界の方向が
前記方向Ｍとなるように配置されているのである。

なお、磁極Ｎを形成するヨーク４２は基板１０の下側に
位置しているので、図には表されていない。

第１図に戻って、以上のように構成された固体光サーキ
ュレータ１０の第１ポー１−１２には光源素子として機
能する半導体レーザ素子４４が、第２ポート１６にはフ
ォトダイオードなどの光センサ４６がぞれぞれ設けられ
ている。また、固体光サーキュレータ１０の共通ポート
１４には、照射用レーザ光を光ディスク４８へ導くとと
もに、光ディスク４８からの反射光を共通ポート１４へ
導くための比較的短い偏波面保存光ファイバ５０が接続
されている。この偏波面保存光ファイバ５０は、入射光
の偏波面をそのまま保持させて出力させる機能を備えて
いる。また、偏波面保存光ファイバ５０には、その先端
部が丸められることにより、集光レンズ５２が形成され
ている。ここで、上記偏波面保存光ファイバ５０は基板
１８の端面２４が研磨された後、適当な固定具により基
板１８に固定されるか或いは紫外線硬化樹脂またはエポ
キシ樹脂により接着される。このとき、基板１８の共通
ポート１４に固定用の穴を形成し、偏波面保存光ファイ
バ５０の端部をその穴内に嵌合してもよい。

上記固体光サーキュレータ１０および偏波面保存光ファ
イバ５０は図示しない機枠に固定されており、その機枠
が図示しないトラッキングおよびフォーカシング用駆動
機構に保持されてトラッキング制御およびフォーカシン
グ制御が行われることにより、偏波面保存光ファイバ５
０の先端部が所望のトラック上において適当な集光スポ
ットが得られる高さに位置決めされるようになっている
。

以下、本実施例の作用効果を説明する。

半導体レーザ素子４４から発射されたレーザ光は、第１
ボー）１２へ入射させられた後、第１分岐導波路２８に
より導かれる。第１ポー）！２へ入射したレーザ光は、
モード選択部３４でＴＥモードのみとなる。すなわち、
光の伝播方向を２軸、３次元光導波路２１を構成する磁
性薄膜の膜厚方向をｙ軸、それらに直交する方向をｙ軸
とすると、界成分（Ｈ，、Ｅｙ、Ｈ，）を備えたＴＥモ
ードと界成分（ＥＸ、Ｈ，、Ｅ、）を備えて偏光面がＴ
Ｅモードに対して垂直なＴＭモードとが第１分岐導波路
２８内を伝播するが、モード選択部３４において、ＴＭ
モードに対する減衰定数が極めて大きいためそれが専ら
減衰を受けるので、ＴＥモードのみが通過させられる。

金属膜３２の長さ寸法はＴＭモードが充分に減衰させら
れる距離となるように決定されているのである。

ここで、磁性膜の誘電率テンソル７は、次式％式％ 但し、ｆ１＠ニー次の磁気光学因子 ｒ４４：二次の磁気光学因子 である。

すなわち、εＩｘｙによるＴＥモードのＥ、とＴＭモー
ドのＥ、との結合によるモード変換と、εＩＶＹによる
ＴＥモードのＥ、とＴＭモードのＥ２との結合によるモ
ード変換とが同時に生じる。−般に、ε１ｙ２によるモ
ード変換はεＩＸＶの場合と比較して非常に小さいが、
ここで、中間層である磁性薄膜１９の屈折率が導波層で
ある磁性薄膜２０の屈折率に近い場合、位相整合点がカ
ント・オフの近くとなるため、Ｅ２成分が大きくなる。

さらに、θを適当に選ぶことにより、εｌＸｙとε１ｙ
１１によるモード変換の大きさを等しくすることができ
る。このεＩＸＶとεＩＳＩによるモード変換は、順方
向に対しては打ち消し合い逆方向に対しては加え合わさ
れるため、順方向ではモード変換が生じずＴＥモードの
まま出射され、逆方向ではＴＥモードが完全に７Ｍモー
ドに変換されて、一方向性のモード変換が生じる。すな
わち、モード選択部３４を通過したＴＥモードのレーザ
光は共通導波路２６に設けられた一方向性モード変換部
３６を通過するに際しては、モード変換を受けない。

そして、ＴＥモード波が共通ポート１４がら出力される
。逆に、共通ポート１４からの反射光ＣＴＥ波）は全て
７Ｍモードに変換される。すなわち、上記共通ポート１
４から外部へ出力された光（ＴＥモード波の偏光）は偏
波面保存光ファイバ５゜により導かれ、且つその先端部
に形成された集光レンズ５２により集光されて光ディス
ク４８の所定のトラック上に集光される。この光ディス
ク４８によって反射されて集光レンズ５２に受けられた
反射光は、偏波面保存光ファイバ５０により導かれるこ
とにより共通ポート１４に入射させられる。この反射光
は偏波面保存光ファイバ５０の偏波面保存機能によって
ＴＥモード波に保持されており、一方向性モード変換部
３６においてＴＥモード波からＴＭモード波に完全に変
換される。

このように一方向性モード変換部３６においてＴＭモー
ド波とされた反射光は、３次元光導波路２１の分岐点に
おいて分波されることにより第１分岐導波路２８および
第２分岐導波路３０へ伝播させられるが、第１分岐導波
路２８へ伝播した反射光はモード選択部３４において減
衰させられる。

このため、半導体レーザ素子４４へ反射光が到達しない
ので、半導体レーザ素子４４における発振動作が安定と
なる。そして、上記反射光は専ら第２分岐導波路３０を
通して第２ポート１６へ導かれ、そこで光センサ４６に
より検出されるのである。前記トランクにおいては情報
がビットの形で記録されているので、光センサ４６によ
り検出される反射光はビットの存在に対応して乱され、
その強度が変化する。したがって、この反射光の強度変
化に基づいて光デイスク４日に記録されている情報が再
生されるのである。

上述のように、本実施例の光学ヘッドによれば、固体光
サーキュレータ１０の第１ポート１２および第２ポート
１６に半導体レーザ素子４４および光センサ４６を接続
するとともに、固体光サーキュレータ１０の共通ポート
１４に偏波面保存光ファイバ５０を接続するだけで光学
ヘッドが構成されるので、レーザ光源、集光レンズ、入
射光および反射光を分離する偏光ビームスプリッタ、λ
／４波長板などの光学素子が互いに光軸を一致させられ
た状態で相互の位置関係を固定する形式の従来の光学ヘ
ッドに比較して、部品点数が少なくなって構造が簡単と
なるとともに、光学素子間の相互の光軸調整が不要とな
るのである。

また、本実施例によれば、光学ヘッドが小型且つ軽量と
なるので、光ディスク４８とのアクセス速度が速くなる
利点がある。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実
施例において前述の説明と共通する部分には同一の符号
を付して説明を省略する。

前述の実施例では、半導体レーザ素子４４および光セン
サ４６が基板１８に直接取り付けられていたが、第３図
に示すように、集光レンズ５６および５８が半導体レー
ザ素子４４と第１ポート１２との間、および光センサ４
６と第２ポート１６との間に設けられていてもよいので
ある。

また、必要に応じて他の機能素子を３次元光導波路２１
に設けることができる。第４図はその一例を示しており
、変調器６０が第１分岐導波路２８に設けられている。

また、第５図に示すように、光サーキュレータ１０を固
定するとともに比較的長く且つＬ字型に曲げられた偏波
面保存光ファイバ６２を用い、その偏波面保存光ファイ
バ６２の先端部をトラッキングおよびフォーカシング用
駆動機構に固定することにより、その先端部のみがトラ
ッキング制御およびフォーカシング制御と関連して位置
決めされるようにしてもよいのである。

また、第６図に示すように、偏波面保存光ファイバ５０
の先端部に形成された集光レンズ５２に替えて、集光レ
ンズ６４を独立に設けてもよい。

また、第５図のように構成された光学ヘッドを第７図に
示すように三組併設してもよい。このとき、各光学ヘッ
ドからの照射光のスポット６６゜６８．７０の位置が第
８図に示す関係となるように各偏波面保存光ファイハロ
２を相互に固定すれば、両側のスポット６６および７０
からの反射光によりトラック７２からのずれを表すトラ
ッキング信号が得られる。

また、複数の光サーキュレータ１０を共通の基板に設け
てもよい。第９図は、三組の光学ヘッドが共通の基板７
４に設けられた例を示している。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、
本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、磁気光学効果を有する材料から成る基板上に
誘電体製の３次元光導波路を形成してもよい。

また、共通導波路２６に設けられる一方向性モード変換
部３６は、光の進行方向（順方向）に平行な磁界が付与
された非相反部と、進行方向に直交する面内において基
板１８の面に垂直な線から所定角度傾斜した方向の磁界
が付与された相反部とから構成されてもよい。

また、３次元光導波路２１は、第１図および第２図など
に示すように対称形である必要はなく、非対称であって
も差支えない。特に、共通ポート１４から第２ポート１
６へ伝播する光は、分岐点において分波されたものであ
るから、第２分岐導波路３０側へ多く分波される形状が
望ましい。また、上記２つに分岐された３次元光導波路
２１に替えて、３つに分岐された３次元光導波路が用い
られても差支えない。

また、第２図の磁界形成装置３８に替えて、ヨークに電
磁石が設けられた形式のもの、或いは電流を流すことに
より磁界を形成する電線を光導波路の近傍に配置する形
式のものが用いられてもよいのである。

また、３次元光導波路２１上に、５ｉＯｚなどの誘電体
製の保護層がさらに積層されても差支えない。

また、３次元光導波路２１の上層に、異方性結晶層が設
けられてもよい。

また、モード選択部３４の金属膜３２と磁性薄膜２０と
の間に、光の伝播効率を良くするためのバッファ層が設
けられてもよいし、モード選択部３４における金属膜３
２或いは磁性薄膜２０に替えて、複屈折結晶を用いても
よい。この複屈折結晶は、先導波路を構成する磁性薄膜
の屈折率をｎｒとすると、ｎ　ｏ　＞　ｎ　ｒ　＞　ｎ
　ｏの条件を満足する屈折率を備えている。このような
複屈折結晶の異常光に対する屈折率ｎ８をＴＥモード波
の偏光方向と一致させれば、７Ｍモード波が複屈折結晶
中に漏れ出るので、ＴＥモード波のみが導波される。

また、共通導波路２６の一方向性モード変換部３６と共
通ポート１４との間にも、モード選択部３４と同様に専
ら７Ｍモード波を減衰させるモード選択部が設けられて
もよい。このようにすれば、外部から共通ポート１４へ
７Ｍモード波が導かれても、好適に減衰させられる。

また、前述の実施例の固体光サーキュレータ１０におい
ては、単一の基板１８上において形成された３次元光導
波路２１上に、モード選択部３４および一方向性モード
変換部３６が一体に設けられていたが、２つの基板上に
モード選択部３４および一方向性モード変換部３６をそ
れぞれ設けるとともに、それらの基板の光導波路を偏波
面保存光ファイバにて結合して構成してもよいのである
。

また、前述の実施例において、基板１８上に固着された
磁性薄膜１９．２０の替わりに、ファラデー回転ガラス
層が用いられてもよい。このようにすれば、相互に異な
る材料からなる基板を用いることができる。

さらに、光ファイバとして偏波面保存光ファイバを用い
ているが、光ファイバが短い場合は、偏波面保存光ファ
イバを用いる必要はなく、通常の光ファイバでよい。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲で種々変更が加え
られ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の構成を示す正面図である
。第２図は、第１図の固体光サーキュレータを詳しく示
す斜視図である。第３図は本発明の他の実施例の要部を
示す図である。第４図は本発明の他の実施例を示す第１
図に相当する図である。第５図は本発明の他の実施例の
使用状態を説明する図である。第６図は本発明の他の実
施例の要部を示す図である。第７図は本発明の他の実施
例の使用状態を示す図であり、第８図は第７図の実施例
において形成されたスポットの相対位置関係を示す図で
ある。第９図は本発明の他の実施例を示す正面図である
。 １２　： １４　： １６　： ４４　： ４６　： ４８　： ５０゜ 第１ポート 共通ポート 第２ポート 半導体レーザ素子（光源素子） 光センサ 光ディスク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光ディスクの記録面に照射光を照射し且つ該記録面から
   の反射光を検出することにより該記録面に記録された情
   報を再生する光学ヘッドであって、第１ポート、第２ポ
   ート、および共通ポートを有し、該第１ポートに供給さ
   れた光を該共通ポートへ専ら伝播させ、該共通ポートに
   供給された光を該第２ポートへ専ら伝播させる固体光サ
   ーキュレータと、 前記第１ポートに照射光を入射させる光源素子と、 前記第２ポートから出力される反射光を検出する光セン
   サと、 前記共通ポートに接続され、前記光源素子から前記第１
   ポートに入射させられた照射光を導いて前記光ディスク
   の記録面に向かって放射するとともに、該記録面からの
   反射光を受けて前記共通ポートへ導く光ファイバと、 を含むことを特徴とする光学ヘッド。