JPH04149841A

JPH04149841A - 光磁気情報記録再生装置の導波路型光ピツクアツプ装置および光信号出力方法

Info

Publication number: JPH04149841A
Application number: JP2274137A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Nakayama; 昌彦中山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-10-13
Filing date: 1990-10-13
Publication date: 1992-05-22

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】産皇上皇■里光見この発明は、書き換え可能な光ディスクである光磁気デ
ィスクドライブ等で使用する光磁気情報記録再生装置の
導波路型光ピックアップ装置および光信号出力方法に係
り、特に、サンプルサーボ方式の光ピツクアップ装置に
おいて、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）の良好な光磁気信号
が得られるようにした導波路型光ピックアップ装置およ
び光信号出力方法に関する。

具体的にいえば、サンプルサーボ方式の光ピツクアップ
装置において、サンプルサーボ用導波路への光のカップ
リング部全面で、ＴＥモードとＴＭモードの両モードを
励振し、その後、導波路内で、ＴＥモードとＴＭモード
とを分離することによって、Ｓ／Ｎ比の良好な光磁気信
号が得られるようにした構成の導波路型光ピックアップ
装置、および上記の方法によって各種の信号を取り出す
光信号出力方法に関する。

丈米立挟権書き換え可能な光メモリ、すなわち、光磁気ディスク装
置では、光磁気記録媒体からの反射光の偏光方向の回転
を検出して、情報の再生を行なっている。

この光磁気ディスク装置の場合には、カー効果（Ｋｅｒ
ｒ：光磁気効果）による偏光方向の回転は微小であるか
ら、良好な信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を得るためのサン
プルサーボ方式の光ピツクアップ装置には、高精度の検
光子や差動検出光学系などが必要である。

そのため、現在、これらの光学系には、検光子やプリズ
ム、レンズなどのバルク型光学素子が用いられている。

しかし、このような光学系では、光学素子相互の位置合
わせが離かしい上に、装置の／ＪＸ型化も困難である。

これらのバルク型光学系の欠点を克服する素子として１
例えば、検出系を薄膜導波路上に集積化した光磁気ディ
スクピックアップ用導波路型差動検出デバイスが知られ
ている。

第２図は、横比系を薄膜導波路上に集積化した光磁気デ
ィスクピックアップ装置について、その全体構成の概要
を示す斜視図である１図面において、１はレーザ半導体
、２は集光レンズ、３は基板、４は導波路層、５はＴＦ
ＧＣ（３焦点集光グレーティングカプラ）で、５ａと５
０は両端、５ｂは中央のＦＣＣ１６は対物レンズ、７は
光磁気記録媒体、８□〜８．はフォトダイオード、９１
〜９１は加算アンプ、１０１〜１０．は差動アンプを示
し、また、ＭＯは光磁気信号、ＦＯはフォーカス誤差信
号、Ｔｒはトラッキング誤差信号を示す。

この第２図に示す従来の光磁気ディスクピックアップ装
置では、サンプルサーボ用光信号を検出するために、基
板３上に集積化された薄膜の導波路層４や、３焦点集光
グレーティングカブラ５であるＴ　Ｆ　Ｇ　Ｃ５ａ　〜
５　ｃ、フォトダイオード８１〜８１等の検出系を使用
している。

次の第３図は、第２図に示した光磁気信号ピックアップ
系における光磁気信号差動検出の原理を説明する図で、
（１）は側面図、（２）は上面図を示す。

図面における符号は、第２図と同様であり、また、Ｘｔ
Ｖ＋Ｚは座標軸、ＥＰは電界のＰ成分、ＥｓはＳ成分、
ＰＤＩ〜ＰＤ５はそれぞれフォトダイオード８１〜８．
の受光出力、φは入射角を示す。

この第３図において、光磁気記録媒体７からの反射光は
、電界のＰ成分（Ｅｐ）とＳ成分（Ｅｓ）の合成ベクト
ルとして表わすことができる。

また、光導波路において直交するＴＥおよびＴＭモード
の導波光は、僅かではあるが真なる屈折率をもっている
。

そこで、反射光の電界のＥＰ酸成分、中央のＦＧＣ（集
光グレーティングカブラ）５ｂで位相整合条件を満たし
、ＴＭモードを励振する。

他方、Ｅｓ成分は、両端のＦＧＣ５ａ、５ｃで位相整合
条件を満たし、ＴＥモードを励振するように構成する。

このように、３つのＦＧＣ５ａ〜５ｃは、面分割型の互
いに直交する２検出子として動作するので、光磁気信号
の差動検出を行なうことができる。

すなわち、光磁気信号ＭＯは、ＭＯ＝（ＰＤＩ）＋（ＰＤ２）＋　（ＰＤ４）＋　（Ｐ
Ｄ５）−（ＰＤ３）　　　　・・・・・・（１）の式に
よって表わすことができる。

次に、フォーカス誤差信号ＦＯは、３つのＦＧＣ５ａ〜
５ｃの内、両端のＦＧＣ５ａ、５ｃを用いて、フーコー
法によって検出する。

光磁気記録媒体７が対物レンズ６から遠ざかったときは
、記録媒体７からの反射光は、集束光となり、ＦＧＣ５
ａ〜５ｃの集光点がフォトダイオード８１，８．．８．
．８．の手前側となる。

その結果、内側のフォトダイオード８．．８４に入射す
る光量が増える。

逆に、光磁気記録媒体７が対物レンズ６に近づいたとき
は、記録媒体７からの発散光となり、外側のフォトダイ
オード８１，８ｓに入射する光量が増加する。

したがって、内側と外側のフォトダイオードの検出信号
の差から、フォーカス誤差信号Ｆｏが得られる。

このフォーカス誤差信号Ｆｏは。

Ｆ　ｏ　＝　（（ＰＤ２）　＋　（ＰＤ４）　）−（Ｃ
ＰＤＩ）＋（ＰＤ５））　　　・・・・・・（２）とな
る。

また、トラッキング誤差信号Ｔｒも、同様に。

両端のＦＧＣ５ａ、５ｃを使用して、プッシュプル法に
より検出する。

トラックからずれると、記録媒体７からの反射光は、そ
のＸ軸方向の光強度分布が非対称となり、両端のＦＧＣ
５ａ、５ｃに入射する光量に差が生じる。

この差を検出することによって、トラッキング誤差信号
Ｔｒが得られる。

すなわち、トラッキング誤差信号Ｔｒは、Ｔｒ　＝　（
（ＰＤＩ）　＋（ＰＤ２）　）−（（ＰＤ４）＋（ＰＤ
５））　　　・・・・・・（３）となる。

以上のように、第２図の光磁気信号差動検出系によって
、光磁気信号ＭＯを検出するときは、中央のＦＧＣ５ｂ
においてＴＭモードを励振し、両端のＦＧＣ５ａ、５ｃ
でＴＥモードを励振して、面分割した信号を差動検出し
ている。

ところが、３つのＦＧＣ５ａ〜５０面内の光強度分布は
一様でないため、記録媒体７からの反射光のノイズや強
度分布の非対称性が、差動検出によってもキャンセルさ
れずに残ってしまう、という不都合がある。

が　　しようとするこの発明では、従来の導波路型光ピックアップ装置にお
ける不都合、特に、３つの集光グレーティングカプラ面
内の光強度分布は一様でないため、光磁気記録媒体から
の反射光のＳ／Ｎ比が良くない、という不都合を解決し
、導波路への光のカップリング部全面で、ＴＭモードと
ＴＥモードの両モードを励振し、その後、導波路内でＴ
ＭモードとＴＥモードとを分離することによって、Ｓ／
Ｎ比の良好な光磁気信号が得られるようにした光磁気情
報記録再生装置の導波路型光ピックアップ装置、および
光信号出力方法を提供することを目的とする。

課　を　　するためのこの発明では、第１に、半導体レーザからの光束を対物レンズにより集光させ、
光磁気記録媒体上に微小なスポットを形成して、情報の
記録、再生、消去を行う光磁気情報記録再生装置におい
て、前記光磁気記録媒体からの反射光を導波路に導くカップ
リングプリズムと。

該導波路に設けられ、ＴＥ−ＴＭモードに分離する分離
手段と、ＴＥモードの導波光を集光する集光ミラーと、集光され
たＴＥモードの導波光を受光する３分割受光素子と、分離されたＴＭモードの導波光を受光する無分割受光素
子と、前記ＴＭモードの導波光からフォーカスエラー信号、前
記ＴＥモードと前記ＴＭモードの光量差から光磁気信号
、前記ＴＥモードと前記ＴＭモードの総光量からトラッ
クエラー信号およびＩＤ信号、をそれぞれ出力する信号
出力手段、とを備えた導波路型光ピックアップ装置を構
成している。

第２に。

上記光磁気情報記録再生装置において、光磁気記録媒体
からの反射光をカップリングプリズムによって導波路に
導き。

ＴＥ−ＴＭモードに分離して、ＴＥモードの導波光を集
光ミラーによって集光した後、３分割受光素子で受光し
、分離されたＴＭモードの導波光を無分割受光素子で受光
し、ＴＭモードの導波光からフォーカスエラー信号を、ＴＥモードとＴＭモードの光量差から光磁気信号を、ＴＥモードとＴＭモードの総光量からトラックエラー信
号およびＩＤ信号を、それぞれ取り出すようにしている。

去−」Ｌニー次に、この発明の導波路型光ピックアップ装置について
、図面を参照しながら、その実施例を詳細に説明する。

この発明では、導波路型光ピックアップ装置において、
光磁気信号を検出するには、導波路４への光のカップリ
ング部全面で、ＴＭモードとＴＥモードの両モードを励
振し、その後、導波路４内でＴＭモードとＴＥモードと
を分離する方が、ＳＺＮ比の良い光磁気信号ＭＯが得ら
れる、という点に着目している。

第１図は、この発明の導波路型光ピックアップ装置につ
いて、その要部構成の一実施例を示す図で、（１）は側
面図、（２）は上面図である１図面における符号は第２
図と同様であり、また、１１は高屈折率プリズム、１２
は高屈折率接着層、１３は５ｉＯＮギャップ層（クラッ
ド層）、１４は５ｉＯＮ導波路層、１５はＳｉＮ導波路
層、１６はバッファ層、１７はＳｉ基板、１８□〜１８
４は第１から第４のフォトディテクタ、１９はカップリ
ングプリズム部、２０はＴＥ−ＴＭモード分離部、２１
は集光ミラ一部を示す。

この第１図に示すように、光磁気記録媒体７からの反射
光は、対物レンズ６を透過後、カップリングプリズム部
１９を構成する高屈折率プリズム１１、高屈折率接着層
１２、クラッド層１３を介して、５ｉＯＮ導波路層１４
へ導波される。

次に、導波路の構成について説明する。

Ｓｉ基板１７上に、熱酸化によりＳ　ｉ　Ｏ，バッファ
層１６を作製し、その上面に、プラズマＣｖＤによって
５ｉＯＮ導波路層１４を形成する。

カップリングプリズム部１９は、この導波路層よりも屈
折率の低い５ｉＯＮギャップ層（クラッド層）１３、導
波路層よりも屈折率の高い高屈折率接着層１２、および
高屈折率プリズム１１によって構成される。

ＴＥ−ＴＭモード分離部２０は、５ｉＯＮ導波路層１４
の上の導波路層よりも屈折率の高いＳｉＮ導波路層１５
が積層されている。

各層の屈折率、膜厚は以下のとおりである。なお、使用
波長は７８０ｎｍである。

屈折率　　　膜厚（μｍ）Ｓｉｎ、バッファ層１６　　１．４６０　　１．００Ｓ
ｉＯＮ導波路層１４　　　１．５５０　　１．５０Ｓｉ
Ｎ導波路層１５　　　　１．８７０　　０．３０ＳｉＯ
Ｎギャップ層１３　　１．４６０　　０．６０高屈折率
接着層１２　　　　１．８００高屈折率プリズム１１　
　　２．０１０プリズム１１の頂角αは５４．７度であ
る。

また、カップリングプリズム部１９のＴＥ、モードとＴ
Ｍ１１モードの等偏屈折率は、１．５３７５と１．５３
６９となり、はぼ等しくなる。

したがって、ＴＥ、モードもＴＭ、モードも、約８０％
の結合効率で５ｉＯＮ導波路内に励振される。

導波路内に励振されたＴＥ、モードとＴＭ、モードは、
ＴＥ−ＴＭモード分離部２０に伝搬し、５ｉＯＮ導波路
層１４よりも屈折率の高いＳｉＮ導波路層１５へ移る。

このとき、ＳｉＮ導波路層１５の端面が、光の波長に対
して充分にゆるいテーパとなっているので、Ｓ　ｉ　Ｏ
Ｎ導波路層１４からＳｉＮ導波路層１５へ移る際に、散
乱などによる損失はほとんど生じない。

ＳｉＮ導波路層１５を伝搬した光は、次に、５ｉＯＮ導
波路層１４との境界に入射角度α＾で入射する。

ＳｉＮ導波路層１５でのＴＥ、モードとＴＭ、モードの
等価屈折率は、それぞれ１．７０９６と、１．６４９２
であり、また、５ｉＯＮ導波路層１４におけるＴＥ、モ
ードとＴＭ、モードの等価屈折率は、それぞれ１．５３
５６と、１．５３４２である。

その上、ＳｉＮ導波路層１５と５ｉＯＮ導波路層１４と
の境界部は、光の波長に対して充分にゆるいテーバとな
っているので、入射角αいが、ａ　ｓ　ｉ　ｎ　（１，
５３５６／１．７０９６）くαい＜　　ａ　ｓ　ｉ　ｎ
　（１，５３４２／１．６４９２）の式（４）の条件を
満たす範囲にあるとき、すなわち、６３．９度から６８
．５度のとき、ＴＥ、モードの光は全反射し、ＴＭ、モ
ードの光は全透過するので、ＴＥ、モードとＴＭ、モー
ドとを分離することができる。

分離されたＴＥ、モードの導波光は、集光ミラ一部２１
によって集光され、その集光点前にある３分割受光素子
、すなわち、第１から第３のフォトディテクタ１８□〜
１８おによって受光され。

公知のビームサイズ法によってフォーカス誤差信号Ｆｏ
が検出される。

ここで、３分割受光素子（第１から第３のフォトディテ
クタ）１８１〜１８１からの信号を、それぞれ８１〜Ｓ
３とすれば、フォーカス誤差信号ＦＯは、Ｆｏ＝８２−　（Ｓ１＋５３）　　−−（５）によって
求めることができる。

また、分離されたＴＭ、モードの導波光は、無分割受光
素子、すなわち、第４のフォトディテクタ１８．によっ
て受光される。

この第４のフォトディテクタ１８．からの信号を、Ｓ４
とすれば、光磁気信号ＭＯは、ＭＯ＝Ｓ１＋Ｓ２＋５３
−８４によって得られる。

なお、サンプルサーボ用トラックエラー信号ＴＥ５とＩ
Ｄ信号ＩＤ、は、ＴＥｓ　、ＩＤ５　＝ＳＬ＋５２＋８３＋Ｓ４・・・・
・・　（７）によって算出される。

以上に詳細に説明したように、ＳｉＮ導波路層１５を第
１図のように構成し、ＴＥ−ＴＭモード分離部２０と集
光ミラ一部２１とを設け、ＴＥ。

モードの導波光を３分割受光素子である第１から第３の
フォトディテクタ１８１〜１８３によって受光し、ＴＭ
、モードの導波光を無分割受光素子である第４のフォト
ディテクタ１８．によって受光することによって、Ｓ／
Ｎ比の良い光磁気信号を得ることができる。

なお、以上の実施例では、導波路型光ピックアップ装置
の構成と動作を中心に説明した。

しかし、導波路の構成等は任意に変更することが可能で
あり、特許請求の範囲第２項に記載した光信号出力方法
を実施すれば、サンプルサーボ方式の光ピツクアップ装
置で必要とする各種の信号を取り出すことが可能である
。

したがって、この発明は、特許請求の範囲第２項に記載
した光信号出力方法を実施するための構成を全て包含す
るものであることは明らかであり。

以上の実施例に説明した構成に限定されるものではない
。

叉１１υ１！この発明によれば、第１に、導波路への光のカップリン
グ部全面で、ＴＭモードとＴＥモードの両モードを励損
し、その後、導波路内でＴＭモードとＴＥモードとを分
離する構成であるから、Ｓ／Ｎ比の良いの光磁気信号を
得ることが可能なサンプルサーボ用導波路型光磁気ディ
スクピックアップ装置が実現される（特許請求の範囲第
１項の発明に対応する効果）。

また、第２に、光信号出力方法では、導波路への光のカ
ップリング部全面で、ＴＭモードとＴＥモードの両モー
ドを励振し、その後、導波路内でＴＭモードとＴＥモー
ドとを分離しているので、同様に、Ｓ／Ｎ比の良いの光
磁気信号を得ることが可能となる（特許請求の範囲第２
項の発明に対応する効果）、等の優れた効果が奏せられ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の導波路型光ピックアップ装置につ
いて、その要部構成の一実施例を示す図、第２図は、検
出系を薄膜導波路上に集積化した光磁気ディスクピック
アップ装置について、その全体構成の概要を示す斜視図
、第３図は、第２図に示した光磁気信号ピックアップ系に
おける光磁気信号差動検出の原理を説明する図。図面において、６は対物レンズ、７は光磁気記録媒体、
１１は高屈折率プリズム、１２は高屈折率接着層、１３
はＳ　ｉ　ＯＮギャップ層（クラッド層）、１４はＳ　
ｉ　ＯＮ導波路層、１５はＳｉＮ導波路層、１６はバッ
ファ層、１７はＳｉ基板、１８１〜１８４は第１から第
４のフォトディテクタ、１９はカップリングプリズム部
、２０はＴＥ−ＴＭモード分離部、２１は集光ミラ一部
。フ１才 ■

Claims

【特許請求の範囲】１、半導体レーザからの光束を対物レンズにより集光さ
せ、光磁気記録媒体上に微小なスポットを形成して、情
報の記録、再生、消去を行う光磁気情報記録再生装置に
おいて、前記光磁気記録媒体からの反射光を導波路に導くカップ
リングプリズムと、該導波路に設けられ、ＴＥ−ＴＭモードに分離する分離
手段と、ＴＥモードの導波光を集光する集光ミラーと、集光されたＴＥモードの導波光を受光する３分割受光素
子と、分離されたＴＭモードの導波光を受光する無分割受光素
子と、該ＴＭモードの導波光からフォーカスエラー信号、前記
ＴＥモードと前記ＴＭモードの光量差から光磁気信号、
前記ＴＥモードと前記ＴＭモードの総光量からトラック
エラー信号およびＩＤ信号、をそれぞれ出力する信号出
力手段、とを備えたことを特徴とする導波路型光ピック
アップ装置。２、特許請求の範囲第１項記載の光磁気情報記録再生装
置において、光磁気記録媒体からの反射光をカップリングプリズムに
よつて導波路に導き、ＴＥ−ＴＭモードに分離して、Ｔ
Ｅモードの導波光を集光ミラーによつて集光した後、３
分割受光素子で受光し、ＴＭモードの導波光からフォー
カスエラー信号を、ＴＥモードとＴＭモードの光量差か
ら光磁気信号を、ＴＥモードとＴＭモードの総光量から
トラックエラー信号およびＩＤ信号を、それぞれ取り出
すことを特徴とする光磁気情報記録再生装置の光信号出
力方法。