JPH04155628A - 光学式情報記憶装置 - 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、特に光導波路を用いて各種光学素子を集積化
して光学系を小形軽量化し、あるいはアクセス時間を短
縮するのに好適な光ヘッドを備え、光学式情報記録媒体
に対して情報の再生もしくは記録または再生・記録を行
う光学式情報記憶装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の光ピツクアップとしては、第１２図に示すように
、特開昭６０−１２９９３８号公報が知られていた。

即ち、半導体レーザ１を出た光は、端面結合方式により
、基板２上に形成された光導波路層３に導かれる。ジオ
デシック型やモードインデックス型などの方式で形成さ
れたカップリングレンズ７により平行光となった光は、
ＳＡＷ電極５に高周波交流電圧を加えた時に発生する５
ＡＷ（表面弾性波）６により回折され、回折格子型の対
物レンズ８により、光デイスク基板４上にスポット１１
を結ぶ。戻り光は、対物レンズ８．５ＡＷ６、カップリ
ングレンズ７を経て、屈曲型回折格子９により曲げられ
て、４分割光センサ１０に達する。ここで、フォーカシ
ングは、フーコー法により、Ｓｒ、、、、、１．、ｇ　
＝（Ｄ、十Ｄｄ）　　（Ｄｂ＋Ｄ、）１０トラツキング
は、プッシュプル法により、Ｓ　ａｔｒａａｋｌ＋１　
＝　（Ｄ　−＋Ｄ　ｂ）　　（Ｄ　−＋Ｄｄ）−＞　０
さらに、検出信号は、 Ｓ　、　２．−１＝　Ｄ　、　＋Ｄ　ｂ　＋　Ｄ　、　
＋　Ｄ　ｔにより各々与えられる。そして、ＳＡＷ電極
５に印加する交流電圧の周波数を変化させることによっ
て、スポット１１をＸ方向すなわち、光デイスク基板４
に対して半径方向に動かし、ミクロシークやトラッキン
グ制御を行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、弾性表面波により回折された光ビー
ムは回折格子型の対物レンズ８に斜めに入射するため、
回折格子型の対物レンズ８の回折効率が低下すると共に
収差が発生して光学式情報記録媒体上に微小な光スポッ
トを形成することが困難になるという問題があった。ま
た上記従来技術では、複数のレーザ光のスポットを光学
式記録媒体の同一もしくは近接したトラック上に一直線
状に形成し、これをこれと直角方向に同時に走査させて
高精度のトラッキングや高速のミクロシークを行うこと
ができないという問題があった。この課題は、光導波路
の面ベクトルと該光導波路内を伝搬する光ビームの方向
ベクトルとの二つのベクトルが成す面内で該光ビームを
偏向させ、これにより上記光学式記録媒体上でその半径
方向に光ビームを偏向させることで解決できる。このよ
うな光偏向手段としては第１４図に示すような米国特許
３，６５５，２６１がある。これは導波光１３に弾性表
面波６を作用させて該導波光を導波路３から基板２側に
射出させると共に、該弾性表面波の波長を変えて射出角
を変化させる光偏向器である。

しかし該光偏向器は上記導波光と射出光が同一偏光であ
るため、同一偏光の間で成立する直交関係のため高い偏
向効率が期待できず、高い光利用効率が要求される光学
式情報記憶装置への採用は不向と考えられる。

本発明の目的は、異方性材料の光導波路を用いた光利用
効率の高い光ヘッドを実現し、これにより光学式記録媒
体に対して高精度のトラッキングや高速のミクロシーク
を行わせて、高信頼度の情報の再生もしくは記録または
再生・記録を行う光学式情報記憶装置を提供することに
ある。

また、本発明の目的は、複数の光スポットを使う場合に
おいても、光導波路を用いて、複数のレーザ光のスポッ
トを光学式記録媒体の同一もしくは近接したトラック上
に一直線状に形成し、さらにこれをこれと直角方向に同
時に走査させて高精度のトラッキングや高速のミクロシ
ークを実現し、光学式記録媒体に対するアクセス時間の
短縮を図った光学式情報記憶装置を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、光学式記録媒体
を用いて情報を記録・再生する光学式情報記憶装置にお
いて、単一または複数の光ビームを発生する光源と、該
光源からの光を導く異方性材料から成る光導波路と、該
光導波路内を伝搬する光ビームを偏光状態を変えて該光
導波路外に出射させる出力手段と、該出力光を偏向させ
て光学式記録媒体の半径方向に走査させる光偏向手段と
、該出力光を上記光学式記録媒体上にスポット状に形成
する光学系とを備えた光ピックアップヘッドを有するこ
とを特徴とする光学式情報記憶装置である。また本発明
は、上記光出力手段と光偏向手段を一体化し、該光導波
路内を伝搬する光ビームを偏光状態を変えて該光導波路
外に出射させると共に偏向させる、出力かつ光偏向手段
を備えた光ピックアップヘッドを有することを特徴とす
る光学式情報記憶装置である。

〔作用〕

光ディスク等の光学式記録媒体に対して情報の記録また
は再生を行う装置において、弾性表面波光偏向器を備え
た光導波路を用いて各種光学素子を集積化することによ
り光学系を小形軽量化し、所望のトラック近傍までのア
クセスを容易にしてアクセス時間を短縮するという重要
な課題を解決できる。

しかも、光導波路を異方性材料を用いて形成し、かつ、
該光導波路内を伝搬する光ビームの方向ベクトルと同一
方向に弾性表面波を伝搬させ、いわゆるコリニアに光に
作用させる光偏向手段としたことにより該光導波路から
の射出光の偏光状態を変えることが可能になり、この結
果光偏向効率を大幅に向上させることができる。

さらに、光導波路の面ベクトルと該光導波路内を伝搬す
る光ビームの方向ベクトルが成す面内で光を偏向させて
光学式記録媒体の半径方向に偏向させる弾性表面波によ
る光偏向手段としたことにより、複数のレーザ光のスポ
ットを光学式記録媒体の同一もしくは近接したトラック
上に一直線状に形成し、さらにこれをこれと直角方向に
同時に走査させることが可能になり、この結果、複数の
スポット法を用いてトラッキングの精度を向上させたり
、複数のスポットを用いて記録、再生、あるいは記録直
後の再生を行うことかできるようになる。

次に、光導波路を異方性材料を用いて形成し、該光導波
路内を伝搬する光ビームの方向ベクトルと同一方向に弾
性表面波を伝搬させた場合の作用について説明する。以
下、異方性の材料としてはＬｉＮｂ０．　　（ニオブ酸
リチウム）を代表例として説明する。ニオブ酸リチウム
は三方晶系の一軸異方性結晶であり、その異方軸をＺ軸
とし、六方晶表示で（２１１０）方向をＸ軸、Ｘ軸とＺ
軸に垂直で右手系を構成するようにＹ軸をとる。今後、
テンソル表示での便宜を考えてＸ軸をＸ８、　Ｙ軸をＸ
ｌ、　Ｚ軸をｘ３と書く。この直交座標系に対して誘電
率テンソルは対角成分のみＯでなく、と書ける。但し、
ε１．＝ε２２である。誘電率テンソルの逆テンソルを 〔Ｂ〕＝〔ε〕−゛　　　　　　　　・・・・・・・・
・・・・・・（２）と定義すると、上記の座標系に対し となる。

ＬｉＮｂ０．（ニオブ酸リチウム）に歪〔Ｓ〕や電場Ｅ
’が加わるとテンソル［Ｂ］に変化が生じる。これを〔
ΔＢ〕と書くと、光弾性効果はＩ　　　Ｂｕｔ　　　　
θｕｋ Ｓｋ１＝　−（−十−）　　　　　　−（５）２　　ａ
Ｘｋ　　ａＸ＋ 但し、Ｐ　Ｉ　Ｊ　ｋ　ｌは光弾性テンソルＵ１　は媒
質の変位 と書け、電気光学効果は ΔＢ、、＝Σｒｉ　ｊ　ｋ　Ｅ；Ｌ　　　　　　　　”
”””””””　（６）但し、Ｚ’　Ｉｊｋは電気光学
テンソルと書ける。この両者が存在する場合にはΔＢ、
＝ΣＰＩＪｋｌ　Ｓｋｌ＋Σ’ｉＪｋ””ｋ　　”””
”””””　（７）ｋ、ｌ　　　　　　　　　　　　　
ｋ となる。さて、Ｌｉｎｂｏ３基板に形成した光導波路上
の交差指電極（Ｉｎｔｅｒ−Ｄｉｇｉｔａｌ　　Ｔｒａ
ｎｓｄ−ｕｃｅｒ　：以下ＩＤＴと略称する）を用いて
弾性表面波を発生させ、光導波路を伝搬させた場合を考
える。弾性表面波は歪が波として伝搬するものであるか
ら歪〔Ｓ〕を伴う。また、歪（Ｓ）により圧電場ＥＣが
発生する。従って、弾性表面により（７）式で示される
ΔＢ、、が誘起される。さらに具体的に述べるために、
特にＸ１軸に垂直に切断した基板（Ｘ板）を用いる場合
を考え、光導波路を光ビームはｘ２軸方向に伝搬するも
のとする。

ＩＤＴは該光ビームと弾性表面波をコリニアに作用させ
るため弾性表面波が−ｘ２軸方向に伝搬するように配置
する。光導波路の光ビーム（導火光）の偏光はｐ偏光（
ＴＥ波）とする。この場合伝搬する弾性表面波により次
のような非対角成分を有するテンソルの変化〔ΔＢ〕が
生じる。

ΔＢ、、＝２Ｆ、、、Ｓ、＋２Ｆ、、、ＳＬ！＋２ｒ、
、Ｅ；　　””””・（８）このような〔ΔＢ〕の非対
角成分が誘起されるとＴＥ波と垂直な方向に偏光したＴ
Ｍ波（Ｓ偏光）との間にモード結合が生じ、ＴＥ波がＴ
Ｍ波に変換される。このときＴＭ波が放射モードとなる
ように屈折率が調整されていると、導波光を光導波路外
に出射させることができる。即ち、導波光とコリニアに
作用する弾性表面波が導波光の偏光状態を変えて出射さ
せる出力手段として働く。出射光の出射角θは弾性表面
波の波長へにより次のように決まる。

ここで　ｋ０＝２π／λ：　真空中の波数Ｎ　：導波Ｔ
Ｅモードの実効屈折率 ｎｏ：ＬｉＮｂ○、の常光屈折率 λ　：真空中の光の波長 である。

弾性表面波の波長ΔはＩＤＴに印加する高周波電圧の周
波数で変化させることができるため、高周波電圧の周波
数により出射角ｅ即ち光の出射方向を制御でき、弾性表
面波及びその発生手段が光偏向器として作用する。

ＩＤＴに印加する高周波電圧の周波数を固定すると弾性
表面波及びその発生手段は導波光を出射させる出力手段
として作用し、トラッキング制御系の信号により周波数
を変化させれば弾性表面波及びその発生手段は導波光を
出射させる出力手段であると共に光偏向器としても作用
する。

上記の光導波路をＬｉＮｂＯ３のＬｉの一部をプロトン
Ｈで置換するプロトン交換法で作製することの意義は効
率の点にある。異常光の屈折率ｎ。と常光の屈折率ｎ。

が共に増加する一般の光導波路の場合、ＴＥ導波光はＴ
Ｍ導波光とＴＭ放射光とに変換されるため、必要なＴＭ
放射光の光量が減少する。これに対し、プロトン交換し
たＬｉＮｂＯ３は異常光の屈折率ｎ、は増加するものの
常光の屈折率ｎ。は逆に減少するため、ＴＭ波は導波路
に閉じ込められなくなり、ＴＭ波に変換された光ビーム
は完全に出射されることになる。

上記光偏向器の効率ηは近似的に次式で表される。

ｎ　＝　ｌ　−ｅ　ｘ　ｐ　　（−２ａ　Ｌ）　　　　
　　　　（１０）Ｌ：弾性表面波と導波光の作用長 αは放射損失係数と呼ばれる定数で、次式で表される。

Ｃ＝、”ｐ　Ｅ　ｏ　ｎ　６　ｎ　”、　ｆ−−Ｅ　：
（Ｘ＋　）Ｅｒ　（Ｘｌ）ΔＢ１３　ｄ　Ｘ４−−（１
２）ｎ。：　　ＬｉＮｂＯ３の異常光屈折率ω：　光の
角周波数 Ｐ：　導波光パワ Ｅｒ　（Ｘ＋）　：　　ＴＭ放射光の電場分布Ｅ３　（
ｘ、）　　：　　ＴＥ導波光の電場分布（１０）、　　
（１１）、　　（１２）式より明らかなように、大きな
ηを得るためにはα即ちＣを大きくする必要がある。大
きなＣを得るためには（１２）の積分（以下これを重な
り積分と呼ぶ）の値を大きくする必要がある。そのため
には ■Ｅ、　（Ｘ、）　、　Ｅ、　（Ｘ、）　（７）重な）
Ｊを大きくすること ■大きなΔＢｌ、の値 が必要である。■を実現するためには導波路の屈折率の
最適化を行う必要がある。■に関しては、プロトン交換
法には問題がある。（９）式かられかるように大きな歪
Ｓ　Ｉ　Ｊを発生させることと大きな電気光学係数ｒ８
４．や光弾性係数Ｉ）　＋ｊｋｌがΔＢ　Ｉ　ｊを大き
くするために必要である。しかしプロトン交換を行うと
バルクのＬｉＮｂＯ３に対して電気光学系数がきわめて
小さくなることが知られている。例えば胡らの文献（電
子情報通信学会技術報告０ＱＥ８６−１１９．ｐｐ１５
〜２２）によれば、ｒ、３．プロトン交換後交換前の約
１／１５になるとされている。また、大きな歪Ｓ　、４
を発生させるためにはＩＤＴに印加した電力が効率よく
弾性表面波に変換される必要がある。この変換の効率を
表すパラメータに電気機械結合係数に′がある。プロト
ン交換における置換率Ｘを次式で表わされる反応式で定
義すると、置換率Ｘと電気機械結合係数に′の間には図
に示すような関係があることが我々が測定した結果わか
った。

Ｌ　ｘ　ＮｂＯ３＋　ｘ　Ｈ−Ｌ　、１−、Ｈ，Ｎｂ　
Ｏａ　＋　（１ｘ）Ｌ　：　・・・・＝（１３）これに
よれば置換率Ｘを０．２以下に制限することが大きな歪
Ｓ１．を発生させるために必要であることがわかる。こ
の場合には電気光学係数ｒｉｊｋちまたバルクなみの大
きさに回復しており、従って、この様に置換率Ｘを０．
３−以下に制限すると大きなΔＢＩＪが得られることに
なる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。

まず、本発明の原理について第５図乃至第８図等を用い
て説明する。即ち第５図は、弾性表面波（以下ＳＡＷと
する）６をレーザ光のビーム１３５゜１３ｂ、　１３゜
に対してその方向ベクトルにほぼ平行の向きに発生させ
ることにより、５ＡＷＳ自体をリニア・グレーティング
・カップラ１４とした例である（以下ＳＡＷカップラと
称す。）。第６図に断面を示すように、ＳＡＷ電極５に
高周波の交流電圧を印加すると、５ＡＷ６が発生し、周
期的な表面の凹凸と光弾性効果による屈折率の変化が起
きてリニア・グレーティング・カップラ１４が形成され
る。その結果レーザ光１３は、異方性材料からなる光導
波路３から基板２側に射出される。基板２側に出射した
光ビームは、本発明の作用を前記したように、偏光状態
が変わっている。５ＡＷ６の周期、すなわちリニア・グ
レーティング・カップラ１４のピッチは、ＳＡＷ電極５
に印加する交流電圧の周波数に依存するため、周波数を
変化させると、出射角がへ〇変化し、その結果、第５図
のように、対物レンズ８により形成されるスポット１１
．、　ｌｌｂ。

１１ｅはそのスポットの並びに対して直角の方向に走査
される。尚、ここで１５は波長変動補正用の回折格子、
１６はガラスプリズム、１７は５ＡＷ６の伝播を停止さ
せるＳＡＷ吸収版である。このように、異方性材料の光
導波路３の面ベクトルと該光導波路３内を直進する光ビ
ーム１３．、１３．、１３゜の方向ベクトルと２つのベ
クトルが成す面内で光ビームをを偏向させて光デイスク
基板４の半径方向に偏向させるＳＡＷカップラ６　（１
４）等の光偏向要素にしたことにより、回折光（出射光
）の偏光状態が変わり、高い回折効率（偏向効率）が得
られる。

なお、複数のレーザ光のスポットを、その並びに対して
直角方向に走査する方法は、上記の他、光導波路の電気
光学効果によっても実現できる。

第７図はその作用を示すものである。光導波路３を進行
した光１３は、リニア・グレーティング・カップラ１４
により、基板２側へ射出する。この時の出射角度は、リ
ニア・グレーティング・カップラ１４の格子ピッチ、基
板２及び光導波路３の屈折率、レーザ光１３の波長によ
って決められる。今、電極２０、２０”に電圧を加える
とこの電極にはさまれた光導波路２１では電界が発生す
る。光導波路３の屈折率はその電気光学効果により電界
の強弱に応じて変化するため、出射角度を変化させるこ
とができる。従って、第６図に示したＳＡＷカップラと
同様、第５図のように対物レンズ８を設けると、複数の
レーザ光のスポットをその並びに対して直角方向に走査
することができる。

このように本発明の方式によれば、第４図に示す従来方
式の問題点を解決することができる。即ち従来方式では
、第４図に示すように、５ＡＷ６の偏向は光導波路層３
の面内で行われるため、例えば、複数のビーム１３．’
、　１３．、１３ｃを５ＡＷ６で偏向しようとすると、
スポット１１．、１１．、１１ｅの並びと走査方向がＸ
方向に一致してしまい、第１０図のように、複数のスポ
ットを同一もしくは近接したトラック上に直線状に形成
し、これと直角の方向に走査することはできず、例えば
、第１１図のように、スポット１１．、　ｌｌｂ、　１
１ｃが、数ないし数十トラック離れた別個のトラック１
２．、１２ｂ、　１２ｃ上に形成され、しかも走査方向
とスポットの並び方向が一致してしまう。尚、第４図に
おいて１３．。

１３ｂ、　１３ｃは、光導波路層３を直進するコリメー
トされたレーザ光、１４は直線の回折格子から成り光導
波路層３から基板２側に光を射出するリニア・グレーテ
ィング・カップラ、１５はレーザの波長変動補正用回折
格子、１６はガラスプリズムである。

次に本発明に関する光学式情報処理装置における光ヘッ
ドについて詳細に説明する。即ち、第１図並びに第８図
は、第５図で述べたＳＡＷカップラを搭載し、トラッキ
ングに３スポツト法を採用した例である。半導体レーザ
１を出た光は、カップリングレンズ７（又は、コリメー
タレンズ）により平行光に変えられた後、プリズム１６
、波長変動補正用回折格子１５、リニア・グレーティン
グ・カップラ１４を経て基板２上に形成された光導波路
層３に入射する。回折格子３０により、３スポツトを形
成するための０次光と±１−次先に分割されたレーザ光
は、ＳＡＷ電極５とＳＡＷ吸収板１７の間に発生された
５ＡＷ６により、基板２側に射出し、波長変動補正用回
折格子１５゛、プリズム１６″、対物レンズ８を経て、
光デイスク基板４の上に、情報の記録、再生用のスポッ
ト１１．と、トラッキング用のスポット１１１と１１ｅ
を形成する。光デイスク基板４上の情報は、反射光とし
て、対物レンズ８、プリズム１６′、波長変動補正用回
折格子１５°　を経た後、再び５ＡＷ６を介して光導波
路３に入射し、集光性グレーティングカップラ３１によ
り基板側に射出し最終的に、各々４分割素子から成るセ
ンサＡ、センサＢ上に集光する。光スポット１１．、１
１．。

１１゜は、光学系全体を若干傾けることにより、第１０
図のように１つのトラック１２に対して、傾いて配置さ
れると共に、ＳＡＷ電極に印加する交流電圧の周波数を
変えることにより、Ｘ方向に同時に走査でき、高速ミク
ロシーク並びにトラッキング制御が可能である。

さて、センサＡ、　　Ｂは、第９図に示すような２つの
４分割素子から成り立っている。戻り光の内、スポット
１１．はセンサＡ上の画素Ａ、上とセンサＢ上の画素Ｂ
、上に、スポット１１．はセンサＡ上の画素Ａ２□、Ａ
２□上とセンサＢ上の画素８２１１８２□上にまたがる
ように、又、スポット１１．はセンサＡ上の画素Ａ１と
センサＢ上の画素Ｂ１上に各々結像する。従って、トラ
ッキングに関しては、３スポツト法を用いて、Ａ、、　
　Ｂ、の出力の和とＡ、、　　Ｂ。

の出力の和が等しくなるようにＳＡＷ電極に加える周波
数を制御し、又、フォーカシングに関しては、フーコー
法により、Ａ２．とＢ　２２の出力の和とＡ２．と８２
１の出力の和が等しくなるように、対物レンズを光軸方
向に動かす電磁コイルを制御すればよい。

尚、第１の実施例では、第１図に示す光学系の全てを他
のアクチュエータによりＸ方向にスライドさせることに
より、マクロシークを行っている。

これに対して、第２図に示す第２の実施例は、半導体レ
ーザ１からリレーレンズ系３２までを固定し、対物レン
ズ８とミラー３３のみから成る可動部４０をＸ方向にス
ライドして、可動部の軽量化によるマクロシーク時間の
短縮を図っている。こ二で、プリズム１６’　に到るま
での光学系の構成は、第１図と同様である。

第３の実施例は、第３図のように光デイスク基板４から
の戻り光を光導波路層３に戻さず外付けのセンサＡ、Ｂ
で検出する方式である。半導体レーザ１を出た光はカッ
プリングレンズ７、プリズム１６、波長変動補正用回折
格子１５、リニア・グレーティング・カップラ１４を経
て、光導波路層３に入射し、５ＡＷ６によって射出する
際に偏向される。３０は、３スポツトを生じさせるため
の回折格子であり、これは、第１図のように光導波路層
３の上に形成することも可能である。３４はビームスプ
リッタであり、回折格子３０を出た光はリレーレンズ糸
３２、ミラー３３、対物レンズ８を経て光デイスク基板
４上にスポット１１１〜１１．を形成する。戻り光は、
ビームスプリッタ３４で曲げられ、集光レンズ３５、プ
リズム３７を経てセンサＡ、Ｂで検出される。センサＡ
、　Ｂは、各々４分割センサで、第９図と同様３スポツ
ト法によりトラッキングを、フーコー法によりフォーカ
シングを行うことができる。

第１から第３の実施例は、例えば、ＬｉＮｂ０゜のプロ
トン交換を行なって光導波路３を形成し、さらにＴｌＯ
２でリニアグレーティングカップラ１４を、ＡΩでＳＡ
Ｗ電極を作ることを考えているが、これは他の材料であ
って差しつかえない。又、光導波路からの射出が基板側
であっても、空気側であっても差しつかえない。対物レ
ンズ８やカップリングレンズ７も、回折格子形や光導波
路層３上に形成された導波形レンズであっても差支えな
い。

ＳＡＷを使った偏向機能を、第７図に示すような電気光
学効果を利用したものに置きかえて差支えない。

本実施例では、３スポツト法を用いた例を示したが、半
導体レーザ１を、複数の発光点を持ち、これを光導波路
３と平行な向きに並べたマルチ・ビーム形のものに置き
換えれば、各々のビームで記録、消去、再生等を行うに
適した光学系を提供できる。検出系の部分も相変化形、
光磁気形に対応して変化させることが可能であり、又、
トラッキングやフォーカシングの方式もプッシュプル法
やサンプルサーボ法等を用いても差支えない。

以上光学式記憶装置としての本発明の実施例を述べたが
、上記の様な構成の光偏向器を備えた本発明の特徴は光
偏向自体の効率の高さにもある。

これは上記の様な構成をとったことにより偏光の変換を
伴なう光偏向を実現したことに起因している。さらに、
プロトン交換法により光導波路を作製することにより常
光の屈折率が減少し、偏光が変わった光を完全に出射さ
せることができるようになって効率をさらに上げている
。そこで、次に光導波路の作製に関する実施例を説明す
るが、これをプロトン交換法による第１の作製段階と、
この後の熱処理過程を含む第２の作製段階に分けて説明
する。

（１）プロトン交換法による第１の製造段階：先ず、Ｌ
ｉＮｂ０．単結晶のＸ軸に直交してカットした所謂Ｘｃ
ｕｔのＬｉＮｂＯ３ウェーハを準備し、その−面を使用
レーザ光波長λのｌ／１０程度まで研磨し基板とする。

なお、上記結晶基板の遷移金属不純物濃度はできるかぎ
り小さいことが望ましい。現在市販されている高純度の
ＬｉＮｂＯ３基板では、Ｆｅの濃度は０．Ｏ５ｐｐｍ程
度であり、二の高純度ＬｉＮｂＯ３基板を用いれば光学
損傷のしきい値は、約１桁上がることを確認している。

この基板１を光学研磨後、トリクロロエチレン、イソプ
ロピルアルコール、エタノール、純粋中で超音波洗浄を
行い、次いで窒素ブローして乾燥させた。

次に上記基板に対し下記のようなプロトン交換処理を行
った。イオン交換処理は、石英製の容器内へ入れて行っ
た。プロトン交換源の弱酸としては、安息香酸をはじめ
とするカルボン酸と、ビロリン酸等のリン酸がある。本
実施例においては、解離定数６　Ｘ　Ｉ　Ｏ＝の安息香
酸と安息香酸リチウムとの混合物を用いた。

なお、この混合率Ｍは次式で定義され、本実施例ではＭ
＝１とした。

つまり、石英容器中へ前記基板と共に安息香酸リチウム
を１．９２ｇ、安息香酸を１８１．３５ｇいれて十分混
合し、２３５℃で１５分間熱処理した。熱処理後、石英
容器中から取り出した基板をエタノール及び純水で超音
波洗浄した。このようにして、ＬｉＮｂ０１基板１の表
面層にプロトン交換法による厚さ０．９μｍの光導波路
２を形成した。

（２）プロトン交換後における熱処理工程を含む第２の
作製段階： 次ぎに上記第１の作製段階でプロトン交換処理した基板
を熱拡散炉へ入れ、大気中、４００℃で６５分間熱処理
した後、急冷した。

第１と第２の作製段階での光導波路のプロトンの絶対量
及び深さ方向の分布を核反応法により測定し、バルクＬ
ｉＮｂ０．のＬｉに対しての置換率を求めた。第１の段
階後ではプロトンの濃度分布はスチップ型で、第２の段
階後は補誤差関数的分布になり、屈折率分布もこれに対
応し同じような分布になった。置換率は前者は０．３以
上であるが、後者は光導波路のプロトン濃度が最も高い
表面においても０゜３以下になっていた。光偏向効率は
、第２の作製段階を経たほうがそうでない場合に対して
１０倍以上大きかった。これは、プロトン交換ＬｉＮｂ
０．光導波路のどの部分でも置換率Ｘを０．３以下に制
限した結果、バルクに近い電気機械結合係数の値が得ら
れて大きな歪Ｓを発生することができ、また光弾性係数
、電気光学係数もバルクに近い値が得られて大きなΔＢ
　ｌ　３か実現できたことによる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、光学式記録媒体
に対して情報を記録する光学式情報記憶装置において、
高効率の５ＡＷ（弾性表面波）カップラ光偏向器等を備
えた光導波路を用いて各種光学素子を集積化することに
より光ヘッドを小形軽量化して、所望のトラック近傍ま
でのアクセスを容易にして、アクセス時間を短縮を図る
ことができ、しかも高精度に、且つ高信頼度で光学式記
録媒体に対して情報の再生若しくは記録又は再生・記録
を実現することができる効果を奏する。

また、本発明によれば、より精度の高いトラッキングや
記録、消去、再生、あるいは記録直後の再生を行うこと
のできる複数のスポットを用いる場合において、これら
複数のスポットを同時に高速偏向でき、ミクロシーク時
間を短縮でき、その結果、光デイスク装置等のアクセス
時間の短縮の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明に係る一実施例を示す斜視図
、第４図及び第５図は偏向方向と光導波路層の関係を示
す斜視図、第６図及び第７図は本発明に係る偏向方式の
原理を示す断面図、第８図（ａ）、　（ｂ）は各々第１
図の上面図及び側面図、第９図は第１図乃至第３図及び
第８図に示すセンサの具体的構成を示す図、第１０図及
び第１１図は光スポットとトラックの関係を示す図、第
１２図はプロトン交換したＬｉＮｂ０．光導波の置換率
Ｘと電気機械結合係数の関係を示す図、第１３図（ａ）
。 （ｂ）は従来技術を示す上面図と側面図、第１４図は他
の従来技術を示す斜視図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、単一または複数の光ビームを発生する光源と、該光
   源からの光を導く光導波路と、該光導波路内を伝搬する
   光ビームを該光導波路外に出射させる出力手段と、該出
   力光を偏向させて円盤状の光学式記録媒体の半径方向に
   走査させる光偏向手段と、該出力光を上記光学式記録媒
   体上にスポット状に形成する光学系とを備えた光ピック
   アップヘッドを有する光学式情報記憶装置であって、上
   記光導波路を異方性材料で構成し上記出力手段により該
   光導波路から出射する出力光の偏光状態を該光導波路内
   の偏光状態と異ならせたことを特徴とする光学式情報記
   憶装置。 ２、上記光導波路を、異方性材料構成元素の一部をプロ
   トンＨと置換して形成したことを特徴とする請求項１記
   載の光学式情報記憶装置。 ３、上記光導波路内を直進する導波光を出射させる上記
   出力手段が、該導波光と略コリニアに伝搬する弾性波で
   あることを特徴とする請求項１記載の光学式情報記憶装
   置。 ４、上記光導波路と上記出力手段が、異方性材料構成元
   素の一部をプロトンＨと置換して形成した光導波路と、
   上記導波光と略コリニアに伝搬する弾性波であることを
   特徴とする請求項１記載の光学式情報記憶装置。 ５、異方性材料構成元素の一部をプロトンＨと置換して
   形成した上記光導波路の置換率が０．３以下であること
   を特徴とする請求項２又は請求項４記載の光学式情報記
   憶装置。 ６、上記光導波路内を直進する導波光を出射させる上記
   出力手段が、リニア・グレーティングと該光導波路に電
   界を印加して該光導波路の電気光学効果により該光導波
   路の屈折率を変化させる手段とからなることを特徴とす
   る請求項１記載の光学式情報記憶装置。 ７、上記光導波路と上記出力手段が、異方性材料構成元
   素の一部をプロトンＨと置換して形成した光導波路と、
   リニア・グレーテイングと該光導波路に電界を印加して
   該光導波路の電気光学効果により該光導波路の屈折率を
   変化させる手段とからなる出力手段であることを特徴と
   する請求項１記載の光学式情報記憶装置。 ８、上記光偏向手段が、上記導波光と略コリニアに伝搬
   する弾性波により該導波光を出射させる出力手段におい
   て、該弾性波の波長を変化させて出射光の出射角を制御
   する光偏向手段であることを特徴とする請求項１記載の
   光学式情報記憶装置。 ９、上記光導波路と上記光偏向手段が、異方性材料構成
   元素の一部をプロトンＨと置換して形成した光導波路と
   、上記導波光と略コリニアに伝搬する弾性波により該導
   波光を出射させる出力手段において、該弾性波の波長を
   変化させて出射光の出射角を制御する光偏向手段である
   ことを特徴とする請求項１記載の光学式情報記憶装置。 １０、異方性材料構成元素の一部をプロトンＨと置換し
   て形成した上記光導波路の置換率が０．３以下であるこ
   とを特徴とする請求項９記載の光学式情報記憶装置。 １１、上記光偏向手段が、リニア・グレーテイングと上
   記光導波路に電界を印加して該光導波路の電気光学効果
   により該光導波路の屈折率を変化させる手段とからなる
   出力手段において、印加電界を制御して出射光の出射角
   を制御する光偏向手段であることを特徴とする請求項１
   記載の光学式情報記憶装置。 １２、上記光導波路と上記光偏向手段が、異方性材料構
   成元素の一部をプロトンＨと置換して形成した光導波路
   と、リニア・グレーテイングと上記光導波路に電界を印
   加して該光導波路の電気光学効果により該光導波路の屈
   折率を変化させる手段とからなる出力手段において、印
   加電界を制御して出射光の出射角を制御する光偏向手段
   であることを特徴とする請求項１記載の光学式情報記憶
   装置。 １３、異方性材料構成元素の一部をプロトンＨと置換し
   て形成した上記光導波路の置換率が０．３以下であるこ
   とを特徴とする請求項１２記載の光学式情報記憶装置。