JPH04176040A - Optical pick-up device - Google Patents

Optical pick-up device

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JPH04176040A
JPH04176040A JP25007990A JP25007990A JPH04176040A JP H04176040 A JPH04176040 A JP H04176040A JP 25007990 A JP25007990 A JP 25007990A JP 25007990 A JP25007990 A JP 25007990A JP H04176040 A JPH04176040 A JP H04176040A
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JP
Japan
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light
optical
recording medium
condensing
photoelectric conversion
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Application number
JP25007990A
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Japanese (ja)
Inventor
Norisada Horie
堀江 教禎
Tatsuo Ogaki
龍男 大垣
Hayami Hosokawa
速美 細川
Masami Tada
多田 昌美
Maki Yamashita
山下 牧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
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Priority to AT91112802T priority patent/ATE155275T1/en
Priority to EP91112802A priority patent/EP0469552B1/en
Publication of JPH04176040A publication Critical patent/JPH04176040A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve the efficiency of utilization of reflected light per the area of a converging grating-coupler, to stabilize a detecting signal and to enhance accuracy by superposing and arranging a plurality of the converging grating-couplers at the same position on an optical guide formed on a waveguide substrate. CONSTITUTION:Outgoing beams from a semiconductor laser 2 are passed through a substrate 10 and converging grating-couplers 11-13, formed in parallel by a collimating-lens 3, and converged and projected onto the surface of a magneto-optical disk 9 by an objective 4. Reflected light from the magneto- optical disk 9 is passed through the objective 4 and the collimating-lens 3 and projected into a region, in which the converging grating-couplers 11-13 are formed, propagated to an optical guide layer 14 and converged, projected to photoelectric transducers 21, 22a and 22b, 23a and 23b respectively, and converted into electric signals, and tracking-error signals are prepared by adders 35-38 and subtracters 31-34. Accordingly, the efficiency of utilization of the converging grating-coupler is improved, a detecting signal is stabilized, and accuracy is enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 光磁気記録媒体(光磁気ディスク)または光記録媒体(
光ディスク)用の集積型光ビ・ソファ・ノブ装置であり
、複数の集光グレーティング・カプラを基板上に形成さ
れた光導波層上に形成し、光磁気ディスクまたは光ディ
スクからの反射光を上記集光グレーティング・カプラで
光導波層に導きかつ分離して集光し、この集光された反
射光を検知してトラッキング・エラー信号、フォーカシ
ング・エラー信号および情報読取信号を生成するものに
おいて、複数の上記集光グレーティング・カプラを上記
光導波層上の同一箇所に重畳して形成したことを特徴と
する。これにより集光グレーティング・カプラの面積当
りの反射光の利用効率を高め、安定な信号を得ることが
できる。
[Detailed Description of the Invention] Summary of the Invention A magneto-optical recording medium (magneto-optical disk) or an optical recording medium (
This is an integrated optical beam sofa knob device for use with optical disks (optical disks), in which a plurality of light collecting grating couplers are formed on an optical waveguide layer formed on a substrate, and reflected light from a magneto-optical disk or an optical disk is collected. An optical grating coupler guides light to an optical waveguide layer, separates and focuses the light, and detects the focused reflected light to generate a tracking error signal, a focusing error signal, and an information reading signal. It is characterized in that the light condensing grating coupler is formed on the optical waveguide layer at the same location so as to be superimposed thereon. This increases the utilization efficiency of reflected light per unit area of the condensing grating coupler, making it possible to obtain a stable signal.

発明の背景 技術分野 この発明は光磁気記録媒体および光記録媒体用光ピック
アップ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magneto-optical recording medium and an optical pickup device for an optical recording medium.

従来技術とその問題点 光集積技術を利用して小型かつ軽量の光磁気ディスク用
光ピックアップ装置の実現をめざした研究が盛んに行な
われている。たとえば、砂川ら「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」電子情報通信学会
、量子エレクトロニクス研究会資料0QE8B−177
に記載の光ピックアップ装置は、TMモードおよびTE
モードの光をそれぞれ励振する複数の集光グレーティン
グ・カプラを基板上に形成された光導波層上に形成し、
光磁気ディスクからの反射光を上記集光グレーティング
・カプラで光導波層に導きかつモードに応じて分離して
集光し、この集光された反射光を検知してトラッキング
・エラー信号、フォーカシング・エラー信号および情報
読取信号を生成する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 2. Description of the Related Art Prior Art and Its Problems Research is being actively conducted with the aim of realizing a compact and lightweight optical pickup device for a magneto-optical disk using optical integration technology. For example, Sunagawa et al. "Waveguide type differential detection device for magneto-optical disk pickup" Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Quantum Electronics Study Group Material 0QE8B-177
The optical pickup device described in TM mode and TE mode
A plurality of condensing grating couplers that excite each mode of light are formed on an optical waveguide layer formed on a substrate,
The reflected light from the magneto-optical disk is guided to the optical waveguide layer by the above-mentioned focusing grating coupler, separated and focused according to the mode, and the focused reflected light is detected to generate a tracking error signal, focusing signal, etc. Generates error signals and information read signals.

上記文献に記載された集光グレーティング・カプラが第
18図に示されている。この図において。
The collection grating coupler described in the above-mentioned document is shown in FIG. In this figure.

基板90の光導波層上に3個の集光グレーティング・カ
プラ91.92および93が並べて形成されている。光
磁気ディスクからの反射光はこれらの集光グレーティン
グ・カプラ91〜93上に真上からまたは斜め上方向か
ら入射する。集光グレーティング・カプラ91はグレー
ティング周期が他の集光グレーティング・カプラ92.
93よりもわずかに太きく、7Mモード光を励振するよ
うに、集光グレーティング・カプラ92.93はTEモ
ード光を励振するようにそれぞれ作製されている。光磁
気ディスクからの反射光は電界のP成分(E  )とS
成分(E  )の合成ベクトルとして表わされる。反射
光のE 成分は集光グレーティング・カプラ91で位相
整合条件を満たし7Mモード光を励振する。
Three condensing grating couplers 91, 92 and 93 are formed side by side on the optical waveguide layer of the substrate 90. The reflected light from the magneto-optical disk is incident on these condensing grating couplers 91 to 93 from directly above or from diagonally above. The condensing grating coupler 91 has a grating period other than the condensing grating coupler 92 .
The condensing grating couplers 92 and 93 are made to be slightly thicker than 93, and are made to excite 7M mode light and to excite TE mode light, respectively. The reflected light from the magneto-optical disk is composed of the P component (E) of the electric field and the S component of the electric field.
It is expressed as a composite vector of components (E). The E component of the reflected light satisfies the phase matching condition at the condensing grating coupler 91 and excites 7M mode light.

反射光のE 成分は集光グレーテ′イングφカブラ92
、93で位相整合条件を満たしTEモード光を励振する
。E 成分は集光グレーティング・カプラ92、9:(
とは殆ど光結合せず、またE 成分は集光グレーティン
グ・カプラ91とは殆ど光結合しない。このようにして
、光磁気ディスクからの反射光のE 成分とE 成分と
が集光グレーティンS グ・カブラ91と92.93とによってそれぞれ分離さ
れ、かつそれぞれ焦点(光導波層上または基板90の端
面に位置する)に集光される。この集光された光はそれ
ぞれ光検知器で受光され、これらの光検知器の出力信号
に基づき読取信号、フォーカシング・エラー信号および
トラッキング・エラー信号が生成される。
The E component of the reflected light is collected using a condensing grating φ92
, 93 satisfy the phase matching condition and excite the TE mode light. The E component is the condensing grating coupler 92, 9: (
There is almost no optical coupling with the E component, and there is almost no optical coupling of the E component with the condensing grating coupler 91. In this way, the E component and the E component of the reflected light from the magneto-optical disk are separated by the condensing gratings S couplers 91 and 92.93, respectively, and are focused (on the optical waveguide layer or on the substrate 90). (located at the end face of the). This focused light is received by each photodetector, and a read signal, a focusing error signal, and a tracking error signal are generated based on the output signals of these photodetectors.

上記のような集光グレーティング・カプラにおいては、
2種類の導波モードであるTMモードとTEモードはそ
れぞれ別個の領域でのみ励振されるので、すなわち7M
モード光は集光グレーティング・カプラ91が゛形成さ
れている領域でのみ。
In the condensing grating coupler as mentioned above,
Since the two types of waveguide modes, TM mode and TE mode, are excited only in separate regions, that is, 7M
The mode light is generated only in the area where the condensing grating coupler 91 is formed.

TEモード光は集光グレーティング・カプラ92゜93
が形成されている領域でのみそれぞれ励振されるので、
光の利用効率が悪いという問題がある。
For TE mode light, condensing grating coupler 92°93
are excited only in the regions where they are formed, so
There is a problem that the light usage efficiency is poor.

光磁気ディスクからの反射光はこれらの集光グレーティ
ング・カプラ91.92.93の全領域に入射するにも
かかわらず2その一部の領域でしか光導波層と光結合し
ない。したがって、光検知器に入射する反射光成分が少
なくなり、安定な各種信号の検出が困難である。
Although the reflected light from the magneto-optical disk enters the entire area of these condensing grating couplers 91, 92, 93, it is optically coupled to the optical waveguide layer only in a part of the area. Therefore, fewer reflected light components enter the photodetector, making it difficult to stably detect various signals.

また、光源の波長変動、グレーティングの温度変化によ
る伸縮等により、集光グレーティング・カプラ91にT
Mモード以外の光が励振されたり。
In addition, due to wavelength fluctuations of the light source, expansion and contraction of the grating due to temperature changes, etc., the T
Light other than M mode may be excited.

集光グレーティング・カプラ92.93にTEモード以
外の光が励振されたりするので、完全なモード分離がで
きず各種信号の検出精度が充分に高くならないという問
題もある。
Since light other than the TE mode is excited in the condensing grating couplers 92 and 93, there is also the problem that complete mode separation is not possible and the detection accuracy of various signals is not sufficiently high.

同じように光集積技術を利用した小型かつ軽量の光デイ
スク用光ピックアップ装置も提案されている。たとえば
裏ら「光デイスクピックアップの光集M回路化コ電子情
報通信学会、量子エレクトロニクス研究会資料0QE8
5−72に記載の光ピックアップ装置の一部が第19図
に示されている。Si基板100上にSiO□バッファ
層101を介してガラスを用いて光導波層102が形成
され、この光導波層102上に、電子ビーム描画法を用
いたバターニングと反応性イオン・エツチング技術によ
って。
Similarly, a small and lightweight optical pickup device for an optical disk using optical integration technology has also been proposed. For example, ``Optical concentrator M circuit of optical disk pickup'' Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Quantum Electronics Research Group Material 0QE8
A part of the optical pickup device described in No. 5-72 is shown in FIG. An optical waveguide layer 102 is formed using glass on a Si substrate 100 via a SiO□ buffer layer 101, and patterning is performed on this optical waveguide layer 102 by patterning using electron beam lithography and reactive ion etching technology. .

チャーブ型の集光グレーティング・カプラ103と導波
形ビーム・スプリッタ(グレーティング)104とが形
成されている。基板100の端面に固定されたレーザ・
ダイオード105から出射した光は光導波層102を伝
搬し、集光グレーティング・カプラ103によって上方
に出射し、光ディスク109の表面上に集光される。光
ディスク109からの反射光は集光グレーティング・カ
プラ103を通して光導波層102に結合し、さらに導
波形ビーム・スプリッタ104によって2つに分けられ
かつそれぞれ集光されながら光導波層102を伝搬し、
2分割型光電変換素子106にそれぞれ入射する。光電
変換素子10Bの出力信号を用いて読取信号、フォーカ
シング・エラー信号およびトラッキング・エラー信号が
作成される。導波形ビーム・スプリッタ104は波面分
割、偏向および集光の3つの機能をもつ。このようにし
て光ディスク109の表面に形成されたピット列によっ
て表わされる情報の読取りが行なわれる。
A Chaves-type condensing grating coupler 103 and a waveguide beam splitter (grating) 104 are formed. A laser beam fixed to the end face of the substrate 100
The light emitted from the diode 105 propagates through the optical waveguide layer 102, is emitted upward by the condensing grating coupler 103, and is focused onto the surface of the optical disk 109. The reflected light from the optical disk 109 is coupled to the optical waveguide layer 102 through the condensing grating coupler 103, and is further split into two by the waveguide beam splitter 104, each of which is focused while propagating through the optical waveguide layer 102.
The light is incident on the two-split photoelectric conversion element 106, respectively. A read signal, a focusing error signal, and a tracking error signal are created using the output signal of the photoelectric conversion element 10B. The waveguide beam splitter 104 has three functions: wavefront splitting, deflection, and focusing. In this way, the information represented by the pit rows formed on the surface of the optical disc 109 is read.

このような光ピックアップ装置では、レーザ・ダイオー
ド105から出射した光は導波形ビーム・スプリッタ1
04および集光グレーティング・カプラ103を往復1
回ずつ通って光電変換素子108に達するので、光はグ
レーティングを4回通過することになり、光電変換素子
106に受光される光はかなり弱く、その出力信号も微
弱なものとなる。
In such an optical pickup device, the light emitted from the laser diode 105 is transmitted to the waveguide beam splitter 1.
04 and condensing grating coupler 103 back and forth 1
Since the light passes through the grating four times and reaches the photoelectric conversion element 108, the light received by the photoelectric conversion element 106 is quite weak, and its output signal is also weak.

また光源としてのレーザ・ダイオードの波長変動、温度
変化等による各種グレーティングの周期のずれが生じ、
とくに光電変換素子106に入射する光の集光位置のず
れが生じる。これらの要因によって安定な各種信号の検
知が困難となるという問題がある。
In addition, shifts in the periods of various gratings occur due to wavelength fluctuations of the laser diode as a light source, temperature changes, etc.
In particular, a shift in the focusing position of the light incident on the photoelectric conversion element 106 occurs. There is a problem in that these factors make it difficult to stably detect various signals.

発明の概要 発明の目的 この発明は、上述した光ピックアップ装置において、ト
ラッキング・エラー信号、フォーカシング・エラー信号
および情報読取信号の安定化と高精度化を図ろうとする
ものである。
SUMMARY OF THE INVENTION OBJECTS OF THE INVENTION The present invention is directed to stabilizing and increasing the precision of tracking error signals, focusing error signals, and information reading signals in the above-mentioned optical pickup device.

発明の構成2作用および効果 この発明は、直線偏光した光ビームを光磁気記録媒体表
面に投射するための光源および投光光学系、TMモード
およびTEモードの光をそれぞれ励振する複数の集光グ
レーティング・カプラが光導波路上に形成された導波路
基板、光磁気記録媒体からの反射光を上記導波路基板上
の集光グレーティング・カプラに導く受光光学系、上記
集光グレーティング・カプラによりそれぞれ集光された
光を検知する複数の光電変換素子、ならびに上記光電変
換素子の出力信号に基づいてトラッキング・エラー信号
、フォーカシング・エラー信号および情報読取信号を生
成する信号処理手段を備えた光磁気記録媒体用光ピック
アップ装置において、上記複数の集光グレーティング・
カプラが導波路基板上に形成された光導波路上の同一箇
所に重ねて配置されていることを特徴とする。
Structure of the Invention 2 Functions and Effects This invention provides a light source and a projection optical system for projecting a linearly polarized light beam onto the surface of a magneto-optical recording medium, and a plurality of condensing gratings that respectively excite TM mode and TE mode light.・A waveguide substrate with a coupler formed on the optical waveguide, a light receiving optical system that guides the reflected light from the magneto-optical recording medium to the condensing grating coupler on the waveguide substrate, and condensing the light by the condensing grating coupler, respectively. For magneto-optical recording media, the device is equipped with a plurality of photoelectric conversion elements that detect the reflected light, and a signal processing means that generates a tracking error signal, a focusing error signal, and an information reading signal based on the output signals of the photoelectric conversion elements. In an optical pickup device, the plurality of condensing gratings and
It is characterized in that the couplers are arranged overlappingly at the same location on the optical waveguide formed on the waveguide substrate.

この発明によると7MモードおよびTEモードの光をそ
れぞれ励振する複数の集光グレーティング・カプラが光
導波路上の同一箇所に重畳して設けられているので、こ
れらの集光グレーティング・カプラが設けられた全面積
を使用して7MモードおよびTEモードの光の光導波路
への結合が達成され1面積に対する光の利用効率が向上
する。これにより、光電変換素子に導かれる光磁気記録
媒体からの反射光の光量が増大し、安定な信号処理が可
能となる。
According to this invention, a plurality of condensing grating couplers that excite 7M mode and TE mode light are provided in a superimposed manner at the same location on the optical waveguide, so these condensing grating couplers are provided. Coupling of 7M mode and TE mode light to the optical waveguide is achieved using the entire area, and the light utilization efficiency per area is improved. This increases the amount of reflected light from the magneto-optical recording medium that is guided to the photoelectric conversion element, making it possible to perform stable signal processing.

上記光電変換素子の受光面前面に、対応する上記集光グ
レーティング・カプラに結合する光に固有の偏光方向を
もつ光を通過させる偏光板を設けるとよい。
A polarizing plate may be provided in front of the light-receiving surface of the photoelectric conversion element to allow light having a polarization direction specific to the light coupled to the corresponding condensing grating coupler to pass therethrough.

これにより上記集光グレーティング・カプラによって目
的とするモードの光以外のモードの光が励振され、複数
のモードが混在したとしても、目的とするモードの光の
みが上記偏光板を通って光電変換素子に入射するので、
検知信号の安定化と高精度化とを図ることができる。
As a result, light in a mode other than the desired mode is excited by the condensing grating coupler, and even if multiple modes are mixed, only the light in the desired mode passes through the polarizing plate and passes through the photoelectric conversion element. Since it is incident on
It is possible to stabilize the detection signal and improve accuracy.

さらに、上記投光光学系と受光光学系との少なくとも一
部を共用し、上記導波路基板を挾んで。
Furthermore, at least a portion of the light projecting optical system and the light receiving optical system are shared, and the waveguide substrate is sandwiched between the light projecting optical system and the light receiving optical system.

光磁気記録媒体と反対側に上記光源を配置し、上記導波
路基板として、透明でありかつ上記光源からの出射光の
うち特定の偏光方向の光のみを通過させる偏光分離機能
部分を有するものを採用するとよい。
The light source is arranged on the opposite side of the magneto-optical recording medium, and the waveguide substrate is transparent and has a polarization separation function part that allows only light in a specific polarization direction to pass among the light emitted from the light source. It is recommended to adopt it.

このような光学系の配置により光学系をコンパクトに構
成することができる。また、光源の出射光の偏光方向を
上記導波路基板の配置により制御することができる。光
源よりも導波路基板の位置決め精度が高い場合には特に
有効である。
This arrangement of the optical system allows the optical system to be configured compactly. Further, the polarization direction of the light emitted from the light source can be controlled by the arrangement of the waveguide substrate. This is particularly effective when the positioning accuracy of the waveguide substrate is higher than that of the light source.

この発明はまた。光記録媒体表面に投射する光ビームを
発生する光源、光記録媒体からの反射光を検知する複数
の光電変換素子、上記光源からの光を光記録媒体表面に
直接投射するまたは投光光学系を通して投射するための
投光用集光グレーティング・カプラおよび光記録媒体か
らの反射光を直接にまたは受光光学系を通して受けかつ
上記光電変換素子に集光して導くための受光用集光グレ
ーティング・カプラが光導波路上に形成された導波路基
板、ならびに上記光電変換素子の出方信号に基づいてト
ラッキング争エラー信号、フォーカシング・エラー信号
および情報読取信号を生成する信号処理手段を備えた光
記録媒体用光ピックアップ装置において、上記投光用お
よび受光用集光グレーティング・カプラが導波路基板上
に形成された光導波路上の同一箇所に重ねて配置されて
いることを特徴とする。
This invention also. A light source that generates a light beam to be projected onto the surface of an optical recording medium, a plurality of photoelectric conversion elements that detect light reflected from the optical recording medium, and a light projection optical system that projects the light from the light source directly onto the surface of the optical recording medium or through a projection optical system. A light-emitting condensing grating coupler for projecting light and a light-receiving condensing grating coupler for receiving reflected light from an optical recording medium directly or through a light-receiving optical system and condensing and guiding it to the photoelectric conversion element. A light beam for an optical recording medium, comprising a waveguide substrate formed on an optical waveguide, and a signal processing means for generating a tracking error signal, a focusing error signal, and an information reading signal based on the output signal of the photoelectric conversion element. The pickup device is characterized in that the light-emitting and light-receiving condensing grating couplers are disposed overlappingly at the same location on an optical waveguide formed on a waveguide substrate.

この発明によると、投光用および受光用の複数の集光グ
レーティング・カプラが一箇所に重ねて形成されている
ので、光はこの複合グレーティング・カプラを1回往復
するだけであるからそれほど減衰することなく、安定な
各種信号の検出が可能となる。
According to this invention, a plurality of condensing grating couplers for light emission and light reception are formed in one place, so that the light only makes one round trip through this composite grating coupler, so that it is not attenuated much. It is possible to stably detect various signals without any interference.

好ましくは導波路基板を半導体材料で構成し。Preferably, the waveguide substrate is made of a semiconductor material.

複数の光電変換素子をこの基板に一体的に形成し、光導
波路を伝搬する反射光を光電変換素子に結合させるため
の光結合器を光導波路に設けるとよい。これにより一層
の集積化が可能となる。
It is preferable that a plurality of photoelectric conversion elements be integrally formed on this substrate, and that the optical waveguide is provided with an optical coupler for coupling reflected light propagating through the optical waveguide to the photoelectric conversion element. This enables further integration.

実施例の説明 第1図はこの発明による光ピックアップ装置の第1の実
施例を示している。この光ピックアップ装置は光磁気デ
ィスクからの情報の読取りに適したものである。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS FIG. 1 shows a first embodiment of an optical pickup device according to the present invention. This optical pickup device is suitable for reading information from a magneto-optical disk.

この先ピックアップ装置は、光源としての半導体レーザ
2.複合集光グレーティング・カプラ1が形成された基
板10.コリメート・レンズ3および対物レンズ4を含
んでいる。これらの光学系はトラッキングおよびフォー
カシング・アクチュエータ(図示路)に組込まれている
From now on, the pickup device uses a semiconductor laser 2 as a light source. A substrate 10 on which a composite focusing grating coupler 1 is formed. It includes a collimating lens 3 and an objective lens 4. These optics are integrated into tracking and focusing actuators (paths shown).

基板10上に形成された複合集光グレーティング・カプ
ラ1の詳細が第3図から第5図に示されている。第3図
は複合集光グレーティング・カプラが形成された基板の
全体を示す斜視図であり。
Details of the composite collection grating coupler 1 formed on the substrate 10 are shown in FIGS. 3-5. FIG. 3 is a perspective view showing the entire substrate on which the composite condensing grating coupler is formed.

ここでは各グレーティングは厚さ1幅のない線で表現さ
れている。第4図は各グレーティングを詳細に示す拡大
図である。また、第5図は第3図のv−v線にそう拡大
断面図である。
Here, each grating is represented by a solid line with a thickness of 1. FIG. 4 is an enlarged view showing each grating in detail. Further, FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along the line v--v in FIG. 3.

基板10上に光導波層14が形成され、この光導波層1
4上の所定領域に2種類のグレーティング11と12、
13とが重ねて形成されている。一方のグレーティング
11は上記領域全体に形成されかつ集光グレーティング
・カプラを構成し、半導体レーザ2の出射光の波長の光
の7Mモードを励振する周期をもつ。この領域に真上ま
たは斜め上方から入射する光磁気ディスク9からの反射
光のうちのE。
An optical waveguide layer 14 is formed on the substrate 10, and this optical waveguide layer 1
Two types of gratings 11 and 12 are placed in a predetermined area on 4,
13 are formed on top of each other. One grating 11 is formed over the entire area, constitutes a condensing grating coupler, and has a period that excites the 7M mode of light having the wavelength of the light emitted from the semiconductor laser 2. E of the reflected light from the magneto-optical disk 9 that enters this area from directly above or diagonally above.

成分はこのグレーティング11に結合して、光導波層1
4を伝搬し、基板10の端部の位置に集光される。他方
のグレーティング12および13は上記領域の左、右半
分の場所にそれぞれ形成され(それらの境界線およびそ
の延長線をT6で示す)、集光位置がそれぞれ異なる集
光グレーティング・カプラを構成し、TEモードの光を
励振する周期をもつ。上記領域へ入射する反射光のうち
のE 成分はグレーティング12. iaにそれぞれ結
合し、光導波層14を伝搬して集光グレーティング・カ
プラ11の集光位置の両側の位置にそれぞれ集光する。
The component is coupled to this grating 11 and the optical waveguide layer 1
4 and is focused at the edge of the substrate 10. The other gratings 12 and 13 are formed at the left and right halves of the area, respectively (their boundary line and its extension line are indicated by T6), and constitute a condensing grating coupler with different condensing positions, It has a period that excites TE mode light. The E component of the reflected light incident on the above region is reflected by the grating 12. ia, propagates through the optical waveguide layer 14, and focuses the light on both sides of the light focusing position of the light collecting grating coupler 11.

集光グレーティング・カプラ11と12.13とが重畳
しているとは、第4図に示すように、それらのグレーテ
ィングの凸条が同一平面上で互0に交差していることを
意味する。
When the condensing grating couplers 11 and 12.13 overlap, it means that the protrusions of these gratings cross each other on the same plane, as shown in FIG.

さらに基板lOの光導波層14上には、集光グレーティ
ング・カプラ11に結合した光のほぼ集光位置に光電変
換素子21が、集光グレーティング・カプラ12.13
に結合した光のほぼ集光位置に2分割型の光電変換素子
22aと22b、 23aと23bがそれぞれ設けられ
ている。
Furthermore, on the optical waveguide layer 14 of the substrate 1O, a photoelectric conversion element 21 is installed at a substantially converging position of the light coupled to the condensing grating coupler 11, and a condensing grating coupler 12.13.
Two-split type photoelectric conversion elements 22a and 22b, and 23a and 23b are provided at substantially the condensing positions of the light coupled to the two.

第1図に戻って、半導体レーザ2は好ましくはその出射
光(直線偏光した光)の偏光面が光磁気ディスク9のト
ラックの接線(符号TRで示す)方向に対して45″傾
くように配置されている。また、基板10は半導体レー
ザ2とコリメート・レンズ3との間に配置され、かつ基
板10上の集光グレーティング・カプラ12と13の境
界線TGがトラック接線TRと平行になるように位置決
めされている。さらに、半導体レーザ2の出射光の光軸
が基板lO上の集光グレーティング・カプラ領域の中心
(境界線Tc上の中心)を通り、さらにコリメート・レ
ンズ3および対物レンズ4の中心を通るように上記光学
系が位置決めされている。
Returning to FIG. 1, the semiconductor laser 2 is preferably arranged so that the polarization plane of its emitted light (linearly polarized light) is inclined by 45'' with respect to the tangent line (indicated by the symbol TR) of the track of the magneto-optical disk 9. Further, the substrate 10 is arranged between the semiconductor laser 2 and the collimating lens 3, and the boundary line TG between the condensing grating couplers 12 and 13 on the substrate 10 is parallel to the track tangent TR. Furthermore, the optical axis of the emitted light from the semiconductor laser 2 passes through the center of the condensing grating coupler region on the substrate IO (the center on the boundary line Tc), and further passes through the collimating lens 3 and the objective lens 4. The optical system is positioned so as to pass through the center of.

半導体レーザ2からの出射光は広がりながら基板10お
よびその上の集光グレーティング・カプラ11、12.
13を通過しく0次回折光)、コリメート・レンズ3で
平行化され、さらに対物レンズ4によって光磁気ディス
ク9の表面上に集光されて投射される。光磁気ディスク
9からの反射光は対物レンズ4およびコリメート・レン
ズ3を通り集光されながら集光グレーティング・カプラ
11゜12、13が形成された領域に入射する。上述の
ように2反射光のうちのE 成分は集光グレーティング
・カプラ11に7Mモードの光として光結合し。
The emitted light from the semiconductor laser 2 spreads through the substrate 10 and the condensing grating couplers 11, 12 .
13 (0th order diffracted light) is collimated by a collimating lens 3, and further condensed by an objective lens 4 and projected onto the surface of a magneto-optical disk 9. The reflected light from the magneto-optical disk 9 passes through the objective lens 4 and the collimating lens 3 and is focused into a region where the focusing grating couplers 11, 12 and 13 are formed. As described above, the E component of the two reflected lights is optically coupled to the condensing grating coupler 11 as 7M mode light.

基板10上の光導波層14を通って集光されながら光電
変換素子21によって検知され、電気信号に変換される
。光磁気ディスク9からの反射光のうちのE 成分はグ
レーティング12.13にそれぞれ結合して、TEモー
ド光として光導波層14を伝播し。
While being focused through the optical waveguide layer 14 on the substrate 10, the light is detected by the photoelectric conversion element 21 and converted into an electrical signal. The E component of the reflected light from the magneto-optical disk 9 is coupled to the gratings 12 and 13, respectively, and propagated through the optical waveguide layer 14 as TE mode light.

かつ集光されることにより、それぞれ光電変換素子22
aと22b、 23aと23bに入射し、電気信号に変
換される。
And by condensing the light, each photoelectric conversion element 22
The light enters a and 22b and 23a and 23b and is converted into an electrical signal.

光磁気ディスク9への投射光のスポット位置がそのトラ
ックからずれると、そのずれ量に応じて左、右の集光グ
レーティング・カプラ12と13に入射する光量が変化
する。したがって、光電変換素子22a、 22bと2
(a、 23bに入射する光量も変化する。そこで、光
電変換素子22aと22bの出力信号の和信号を加算器
38で得、光電変換素子23aと23bの出力信号の和
信号を加算器35で得、これらの和信号の差を減算器3
4で得ることによりトラッキング・エラー信号が作成さ
れる。これはプッシュプル法によるトラッキング・エラ
ーの検出である。
When the spot position of the projected light on the magneto-optical disk 9 deviates from the track, the amount of light incident on the left and right condensing grating couplers 12 and 13 changes depending on the amount of deviation. Therefore, photoelectric conversion elements 22a, 22b and 2
(The amount of light incident on the photoelectric conversion elements 22a and 23b also changes. Therefore, the sum signal of the output signals of the photoelectric conversion elements 22a and 22b is obtained by the adder 38, and the sum signal of the output signals of the photoelectric conversion elements 23a and 23b is obtained by the adder 35. and the difference between these sum signals is subtracted by subtractor 3.
4, a tracking error signal is created. This is tracking error detection using the push-pull method.

また、光磁気ディスク9と対物レンズ4との間の距離に
変動が生じると、集光グレーティング・カプラ12.1
3によって光導波層14上で集光される光の焦点位置が
光の伝播方向にずれる。これにともなって焦点位置は光
の伝播方向に直交する方向にもわずかにずれる。したが
って、光磁気ディスク9が対物レンズ4から遠ざかった
ときには内側の充電変換素子’12a、 23aに入射
する光量が増し、逆に光磁気ディスク9が対物レンズ4
に近づいたときには外側の光電変換素子22b、 23
bに入射する導波光量が増大する。内側の光電変換素子
22aと23aの出力信号の和信号を加算器37で得。
Furthermore, if the distance between the magneto-optical disk 9 and the objective lens 4 changes, the condensing grating coupler 12.1
3, the focal position of the light condensed on the optical waveguide layer 14 is shifted in the light propagation direction. Along with this, the focal point position is also slightly shifted in a direction perpendicular to the light propagation direction. Therefore, when the magneto-optical disk 9 moves away from the objective lens 4, the amount of light incident on the inner charge conversion elements '12a, 23a increases, and conversely, the magneto-optical disk 9 moves away from the objective lens 4.
When approaching the outer photoelectric conversion elements 22b, 23
The amount of guided light incident on b increases. An adder 37 obtains a sum signal of the output signals of the inner photoelectric conversion elements 22a and 23a.

外側の光電変換素子22bと23bの出力信号の和信号
を加算器36で得、これらの和信号の差を減算器33で
演算することにより、減算器33からフォーカシング・
エラー信号が得られる。これはフーコー法によるフォー
カシング・エラーの検出である。
The adder 36 obtains a sum signal of the output signals of the outer photoelectric conversion elements 22b and 23b, and the subtracter 33 calculates the difference between these sum signals.
An error signal is obtained. This is focusing error detection using the Foucault method.

光磁気ディスク9に記録されている情報は反射光の偏光
方向の回転角(カー効果)によって表わされる。この回
転角は反射光のE 成分とE 成p         
  s 分の変化によって表わされる。集光グレーティング・カ
プラ11に結合したE 成分の大きさは光電変換素子2
1で電気信号に変換される。集光グレーティング・カプ
ラ12.13に結合したE 成分の大きさは、4個の光
電変換素子22a、 22b、 23a。
Information recorded on the magneto-optical disk 9 is expressed by the rotation angle of the polarization direction of the reflected light (Kerr effect). This rotation angle is the E component of the reflected light and the E component
It is expressed by a change of s minutes. The size of the E component coupled to the condensing grating coupler 11 is the same as that of the photoelectric conversion element 2.
1 is converted into an electrical signal. The magnitude of the E component coupled to the condensing grating coupler 12.13 is that of the four photoelectric conversion elements 22a, 22b, and 23a.

23bの出力信号の和信号を加算器35.38および3
2で演算することにより得られる。したがって、光電変
換素子21の出力信号と加算器32の出力信号との差を
減算器31で演算することにより、情報読取信号が得ら
れる。
The sum signal of the output signals of 23b is sent to adders 35, 38 and 3.
It can be obtained by calculating 2. Therefore, by calculating the difference between the output signal of the photoelectric conversion element 21 and the output signal of the adder 32 using the subtracter 31, an information read signal can be obtained.

第2図は変形例を示しており、コリメート・レンズ3が
省略されている。対物レンズ4が投射光の集光と反射光
の集光とを行なう。この光学系によるとレンズが少なく
なるので、光学系の一層の簡素化と軽量化を図ることが
できる。
FIG. 2 shows a modification, in which the collimating lens 3 is omitted. The objective lens 4 focuses the projected light and the reflected light. According to this optical system, since the number of lenses is reduced, it is possible to further simplify and reduce the weight of the optical system.

第1図および第2図に示す光学系では、複合集光グレー
ティング・カプラ1を有する基板IOが半導体レーザ2
とコリメート・レンズ3または対物レンズ4との間に配
置され、これらのレンズ3または4によって集光されつ
つある反射光が複合集光グレーティング・カプラ1に入
射する。したがってこの入射光の口径は小さくなるから
グレーティング・カプラ1の形成領域を小さくすること
ができ、その作製が容易となる。
In the optical system shown in FIGS. 1 and 2, a substrate IO having a composite condensing grating coupler 1 is connected to a semiconductor laser 2.
and a collimating lens 3 or an objective lens 4, and the reflected light being collected by these lenses 3 or 4 enters the composite collection grating coupler 1. Therefore, since the aperture of this incident light becomes small, the area in which the grating coupler 1 is formed can be made small, and its fabrication becomes easy.

もちろん、第1図において、基板lOをコリメート・レ
ンズ3と対物レンズ4との間に配置してもよい。
Of course, the substrate IO may be placed between the collimating lens 3 and the objective lens 4 in FIG.

上述した複合集光グレーティング・カプラ1は次のよう
にして作成される。
The above-described composite condensing grating coupler 1 is produced as follows.

所定基板上に電子ビーム・レジストを塗布し。An electron beam resist is applied onto a given substrate.

第3図に示すような複合集光グレーティング・パターン
を電子ビーム描画し、それを現像することにより、残膜
レジストによる複合集光グレーティング・パターンを形
成する。
By electron beam writing a composite condensing grating pattern as shown in FIG. 3 and developing it, a composite condensing grating pattern is formed using a residual film resist.

この残膜レジストによる複合集光グレーティング・パタ
ーンを、電鋳法その他の方法により転写してニッケル・
スタンバを作成する。
The composite light-concentrating grating pattern made from this residual film resist is transferred using electroforming or other methods to create a nickel film.
Create a standby.

このスタンバと基板(たとえばガラス基板)10との間
に紫外線(UV)硬化樹脂を充填し2両者を加圧しかつ
紫外線を照射することにより、 UV硬化樹脂を硬化さ
せる。UV硬化樹脂により光導波層14と集光グレーテ
ィング・カプラ11.、12および■3とが一体に形成
されることになる。
An ultraviolet (UV) curable resin is filled between the standber and the substrate (for example, a glass substrate) 10, and the UV curable resin is cured by pressurizing them and irradiating them with ultraviolet rays. The optical waveguide layer 14 and the condensing grating coupler 11 are made of UV curing resin. , 12 and (3) are integrally formed.

第6図および第7図は複合集光グレーティング・カプラ
の他の例を示している。
6 and 7 show other examples of composite collection grating couplers.

この複合集光グレーティング・カプラは第3図から第5
図に示すものと基本的には同じ構成を有している。すな
わち、集光グレーティング・カプラIIA、 12A、
 13Aがそれぞれ集光グレーティング・カプラ11.
12.13に対応している。
This composite focusing grating coupler is shown in Figures 3 to 5.
It basically has the same configuration as shown in the figure. That is, the focusing grating coupler IIA, 12A,
13A are the condensing grating couplers 11.
Compatible with 12.13.

TMモードを励振するグレーティングIIAの厚さ(凸
条の高さ)とTEモードを励振するグレーティング12
A、 13Aの厚さとが異なっている。グレーティング
の厚さは回折効率(結合効率)に影響を与える。グレー
ティングIIAと12A、 13Aとの厚さを変えるこ
とにより、集光する光の強度を調整(たとえば等しくな
るように)することができる。これにより、TEモード
と7Mモードの光の差動信号(情報読取信号)を取出す
場合に1両モードの出力レベルを等しくすることができ
る。
Thickness (height of ridges) of grating IIA that excites TM mode and grating 12 that excites TE mode
A, the thickness of 13A is different. The thickness of the grating affects the diffraction efficiency (coupling efficiency). By changing the thickness of grating IIA and gratings 12A and 13A, the intensity of the focused light can be adjusted (eg, made equal). Thereby, when extracting optical differential signals (information reading signals) between the TE mode and the 7M mode, the output levels of both modes can be made equal.

上記実施例ではステップ・タイプのグレーティングが示
されているが、ブレーズ化されたもの等、任意の断面形
状のグレーティングを採用しうる。
Although a step type grating is shown in the above embodiment, a grating with any cross-sectional shape, such as a blazed grating, may be used.

第8図は複合集光グレーティング・カプラが形成された
導波路基板の他の例を示している。各集光グレーティン
グ・カプラ11.12および13の焦点位置が基板lO
の端面に位置するようにこれらの集光グレーティング・
カプラが形成されている。そして、各集光グレーティン
グ・カプラの焦点位置において、基板lOの端面に光電
変換素子(たとえば7tトダイオード) 21.22a
、 22b、 23a。
FIG. 8 shows another example of a waveguide substrate on which a composite concentrating grating coupler is formed. The focus position of each collection grating coupler 11, 12 and 13 is on the substrate lO
These focusing gratings are located at the end face of the
A coupler is formed. Then, at the focal position of each condensing grating coupler, a photoelectric conversion element (for example, a 7t diode) 21.22a is attached to the end surface of the substrate lO.
, 22b, 23a.

23bが取付け(たとえば接着)られている。23b is attached (eg, glued).

第9図および第10図はさらに他の例を示している。こ
こでは、基板10上に、  ZnSまたは ZnOなど
の無機材料をスパッタすることにより光導波路層15が
形成され、その上にUV硬化樹脂による集光グレーティ
ング・カプラ11.12および13が形成されている。
FIGS. 9 and 10 show still other examples. Here, an optical waveguide layer 15 is formed on a substrate 10 by sputtering an inorganic material such as ZnS or ZnO, and condensing grating couplers 11, 12 and 13 made of UV curable resin are formed thereon. .

UV硬化樹脂を用いたグレー5テイングの作製時に、不
可避的に光導波層15上に薄いUV硬化樹脂膜16が形
成される。
When producing a gray 5-ting using a UV curable resin, a thin UV curable resin film 16 is inevitably formed on the optical waveguide layer 15.

このような複合集光グレーティング・カプラも、上述し
たと同じような方法により作製される。すなわち、基板
lO上に光導波層15を形成し。
Such a composite collection grating coupler is also fabricated by a method similar to that described above. That is, the optical waveguide layer 15 is formed on the substrate IO.

この光導波層I5と複合グレーティングのスタンバとの
間にUV硬化樹脂を充填し、紫外線照射により硬化させ
る。
A UV curing resin is filled between the optical waveguide layer I5 and the standby of the composite grating, and cured by ultraviolet irradiation.

光導波層15を無機材料のスパッタリング等の薄膜技術
により作製しているので、光導波層の膜厚を容易に制御
することが可能となる。
Since the optical waveguide layer 15 is manufactured by a thin film technique such as sputtering of an inorganic material, the thickness of the optical waveguide layer can be easily controlled.

第11図はさらに他の例を示している。FIG. 11 shows yet another example.

ここでは基板として偏光板10Aが用いられている。こ
の偏光板LOAは半導体レーザ2の出射光のもつ偏光方
向の光を透過する。ガラス基板に偏光膜を形成してもよ
い。
Here, a polarizing plate 10A is used as the substrate. This polarizing plate LOA transmits light in the polarization direction of the light emitted from the semiconductor laser 2. A polarizing film may be formed on a glass substrate.

このように導波路基板に偏光分離機能をもたせたことに
より、半導体レーザ2の出射光に直線偏光の光量外の成
分が多少含まれていてもこれを除去することができる。
By providing the waveguide substrate with a polarization separation function in this manner, even if the light emitted from the semiconductor laser 2 contains some component other than the amount of linearly polarized light, this can be removed.

また、半導体レーザ2の出射光の偏光方向が光磁気ディ
スク9のトラックの接線TR方向と45″の角度をもつ
ように高精度に半導体レーザ2を位置決めしなくても、
導波路基板10Aの偏光方向を正しく位置決めすればよ
いことになる。これは半導体レーザ2よりも基板10A
の位置決めが容易である場合に有効である。
Furthermore, even if the semiconductor laser 2 is not positioned with high precision so that the polarization direction of the emitted light from the semiconductor laser 2 has an angle of 45'' with the tangent TR direction of the track of the magneto-optical disk 9,
All that is required is to correctly position the polarization direction of the waveguide substrate 10A. This is because the substrate 10A is larger than the semiconductor laser 2.
This is effective when positioning is easy.

第11図に示す例ではさらに、基板10Aの端面に取付
けられた充電変換素子21.22gと22b、および2
3aと23bの受光面の前面に偏光板24および25が
設けられている。偏光板24は7Mモードの偏光方向の
光のみを通過させる。これにより、集光グレーティング
φカブラ11に7Mモード以外のTEモード等の光が結
合したとしても、光電変換素子21は7Mモードの光の
みを検知できるようになる。同じように偏光板25はT
Eモードの偏光方向の光のみを通過させ、光電変換素子
22.a 、 22b 。
In the example shown in FIG. 11, charging conversion elements 21.22g and 22b, and 2
Polarizing plates 24 and 25 are provided in front of the light receiving surfaces of 3a and 23b. The polarizing plate 24 allows only light in the 7M mode polarization direction to pass through. As a result, even if light in a TE mode other than the 7M mode is coupled to the condensing grating φ coupler 11, the photoelectric conversion element 21 can detect only the light in the 7M mode. Similarly, the polarizing plate 25 is T
Only light in the E mode polarization direction is passed through the photoelectric conversion element 22. a, 22b.

23a、 23bにTEモード光のみを入射させる。Only TE mode light is made to enter 23a and 23b.

基板を偏光板とせずに偏光板24.25のみを設けても
よいし、偏光板24.25を設けずに基板を偏光板とし
てもよい。
Only the polarizing plates 24 and 25 may be provided without using the substrate as a polarizing plate, or the substrate may be used as a polarizing plate without providing the polarizing plates 24 and 25.

第12図はこの発明による光ピックアップ装置の第2の
実施例を示している。この光ピックアップ装置は光ディ
スクからの情報の読取りに適したものである。
FIG. 12 shows a second embodiment of the optical pickup device according to the present invention. This optical pickup device is suitable for reading information from an optical disc.

ガラス基板40上にUV硬化樹脂による光導波層43が
形成され、この光導波層43には複合集光グレーティン
グ・カプラ50が形成されている。複合集光グレーティ
ング・カプラ50はスタンバを用いて上述した方法によ
りUV硬化樹脂により光導波層43と一体的に形成する
ことができる。複合集光グレーティング・カプラ50は
、全領域に形成された投光用集光グレーティング・カプ
ラ51と、この領域を2つに分けて形成された2つの受
光用集光グレーティング・カプラ52.53とからなり
、それらのグレーティングが重ねて形成されている。グ
レーティング・カプラ51〜53のグレーティング周期
はすべて同じでよい。光導波層43を伝搬する光のモー
ドは半導体レーザ41から出射される光の偏波面方向に
依存する。
An optical waveguide layer 43 made of UV curable resin is formed on a glass substrate 40, and a composite condensing grating coupler 50 is formed on this optical waveguide layer 43. The composite condensing grating coupler 50 can be integrally formed with the optical waveguide layer 43 using a UV curable resin by the method described above using a standber. The composite light collecting grating coupler 50 includes a light emitting light collecting grating coupler 51 formed in the entire area, and two light receiving light collecting grating couplers 52 and 53 formed by dividing this area into two parts. These gratings are stacked one on top of the other. The grating periods of the grating couplers 51 to 53 may all be the same. The mode of light propagating through the optical waveguide layer 43 depends on the direction of the polarization plane of the light emitted from the semiconductor laser 41.

基板40の端面には半導体レーザ41が固定されている
。半導体レーザ4Iから出射される光は広がりながら光
導波層43を伝搬し、複合集光グレーティング・カプラ
50の投光用集光グレーティング・カプラ51によって
上方に出射しかつ平行化される。
A semiconductor laser 41 is fixed to the end face of the substrate 40. The light emitted from the semiconductor laser 4I propagates through the optical waveguide layer 43 while spreading, and is emitted upward and collimated by the light projecting condensing grating coupler 51 of the composite condensing grating coupler 50.

この平行光は対物レンズ42によって集光され、光ディ
スク49の表面付近にスポットを形成する。
This parallel light is focused by the objective lens 42 and forms a spot near the surface of the optical disk 49.

光ディスク49には情報を表わすピット列が形成されて
いる。光ディスク49に投射された光はピットによって
強度変調されて反射される。この反射光は広がりながら
対物レンズ42に入射し、平行化されて複合集光グレー
ティング・カプラ50に入射する。複合集光グレーティ
ング・カプラ50に含まれる受光用集光グレーティング
・カプラ52.53は光の波面分割、偏向、および集光
の3機能をもつ。集光グレーティング・カプラ52.5
3によって光導波層43に結合した反射光はそれぞれ集
光されながら別個の方向に向って光導波層43内を進み
On the optical disc 49, pit rows representing information are formed. The light projected onto the optical disk 49 is intensity-modulated by the pits and reflected. This reflected light enters the objective lens 42 while being spread, is collimated, and enters the composite condensing grating coupler 50. The light-receiving condensing grating couplers 52 and 53 included in the composite condensing grating coupler 50 have three functions: wavefront division, deflection, and condensing of light. Focusing grating coupler 52.5
The reflected light coupled to the optical waveguide layer 43 by the optical waveguide 3 travels in the optical waveguide layer 43 in separate directions while being condensed.

基板40の端面に固定された2対の2分割型の光電変換
素子62a、 62bおよび(j3a、 63bにそれ
ぞれ受光される。これらの光電変換素子62a、 62
b。
The light is received by two pairs of two-split type photoelectric conversion elements 62a, 62b and (j3a, 63b, respectively) fixed to the end surface of the substrate 40.These photoelectric conversion elements 62a, 62
b.

83a、63bの出力信号に基づいて読取信号。A read signal based on the output signals of 83a and 63b.

フォーカシング・エラー信号およびトラッキング・エラ
ー信号が生成されるのは上述した通りである。ここでは
、加算器35と38の出力を加算器32で加算すること
により読取信号を得ている。
The focusing error signal and tracking error signal are generated as described above. Here, a read signal is obtained by adding the outputs of adders 35 and 38 in adder 32.

第12図に示す実施例では対物レンズ42が光ディスク
49と基板40との間に配置されているので。
In the embodiment shown in FIG. 12, the objective lens 42 is disposed between the optical disk 49 and the substrate 40.

フォーカシング制御は対物レンズ42を動かすことによ
り行なわれる。
Focusing control is performed by moving the objective lens 42.

第13図は変形例を示しており、ここでは対物レンズは
設けられていない。複合集光グレーティング・カプラ5
0Aはチャーブ形のものである。すなわち、投光用集光
グレーティング51Aおよび受光用集光グレーティング
52A 、 53Aはいずれもチャーブ形に形成されて
おり、出射光、入射光の集光機能をもつ。半導体レーザ
41から出射した光は光導波層43から集光グレーティ
ング・カプラ51Aによって上方に出射させられかつ集
光されて光ディスク49の表面上に集光スポットを形成
する。光ディスク49からの反射光は集光グレーティン
グ・カプラ52A、 53Aにそれぞれ入射し2集光さ
れながら光導波層43を伝搬し、光電変換素子62a、
 62b、 63a、 63bに達する。この変形例に
おいては基板40全体を動かすことによりフォーカシン
グ制御が行なわれる。
FIG. 13 shows a modification, in which no objective lens is provided. Composite condensing grating coupler 5
0A is of chirve type. That is, the light-emitting condensing grating 51A and the light-receiving condensing gratings 52A and 53A are both formed in a chirve shape, and have a condensing function for emitted light and incident light. The light emitted from the semiconductor laser 41 is emitted upward from the optical waveguide layer 43 by the condensing grating coupler 51A, and is condensed to form a condensed spot on the surface of the optical disk 49. The reflected light from the optical disk 49 enters the condensing grating couplers 52A and 53A, respectively, and propagates through the optical waveguide layer 43 while being condensed, and is transmitted to the photoelectric conversion elements 62a and 53A.
62b, 63a, 63b are reached. In this modification, focusing control is performed by moving the entire substrate 40.

第14図はさらに他の変形例を示している。基板として
nタイプSi基板70が用いられ、その上にUV硬化樹
脂よりなるバッファ層71を介してZnO、ZnS等の
薄膜形成材料により光導波層72が形成されている。光
導波層72には複合集光グレーティング・カプラ50が
一体的に形成されている。
FIG. 14 shows yet another modification. An n-type Si substrate 70 is used as the substrate, on which an optical waveguide layer 72 is formed of a thin film forming material such as ZnO or ZnS with a buffer layer 71 made of UV curable resin interposed therebetween. A composite condensing grating coupler 50 is integrally formed on the optical waveguide layer 72 .

基板70がSi基板であるからここに一体的に2分割型
光電変換素子(pn接合フォトダイオード) 82a、
 82bおよび83a、 83bが設けられている。す
なわち、第16図に拡大して示すように、nタイプSi
基板70にpタイプ不純物をドープすることによりp領
域70aを形成してpn接合とし。
Since the substrate 70 is a Si substrate, a two-part photoelectric conversion element (pn junction photodiode) 82a,
82b, 83a, and 83b are provided. That is, as shown enlarged in FIG. 16, n-type Si
By doping the substrate 70 with p-type impurities, a p region 70a is formed to form a pn junction.

光電変換素子82a (82b 、 83a 、 g3
b )を構成している。このp領域70aの表面以外の
場所が5i02絶縁膜73により覆われ、p領域70a
の周囲には電極74が形成されている。この電極74と
基板70裏面に形成された電極75とから受光信号を取
出すことができる。光導波層72上にはまたグレーティ
ング・カプラ81が形成されている。集光グレーティン
グ・カプラ52(53)で光導波層72に結合し、光導
波層72を集光しながら伝搬してきた光はこのグレーテ
ィング・カプラ81によって回折されp領域70aに入
射する。このように光電変換素子を基板に一体化に形成
することにより一層の集積化を図ることができる。
Photoelectric conversion element 82a (82b, 83a, g3
b). The area other than the surface of this p region 70a is covered with a 5i02 insulating film 73, and the p region 70a
An electrode 74 is formed around the . A light reception signal can be extracted from this electrode 74 and an electrode 75 formed on the back surface of the substrate 70. A grating coupler 81 is also formed on the optical waveguide layer 72. The light that is coupled to the optical waveguide layer 72 by the condensing grating coupler 52 (53) and propagated while condensing through the optical waveguide layer 72 is diffracted by the grating coupler 81 and enters the p region 70a. By integrally forming the photoelectric conversion element on the substrate in this manner, further integration can be achieved.

第15図はさらに他の変形例を示している。ここでは、
第14図に示す光電変換素子が一体的に形成された基板
70上の光導波層72に第13図に示すチャーブ形の複
合集光グレーティング・カプラ50Aが設けられ、対物
レンズが省略されている。
FIG. 15 shows yet another modification. here,
A chirve-shaped composite condensing grating coupler 50A shown in FIG. 13 is provided on an optical waveguide layer 72 on a substrate 70 on which a photoelectric conversion element shown in FIG. 14 is integrally formed, and an objective lens is omitted. .

第17a図から第17f図は第14図または第15図に
示す光導波層の製造工程を示すものである。
17a to 17f show the manufacturing process of the optical waveguide layer shown in FIG. 14 or 15. FIG.

複合集光グレーティング・カプラ50(または50A)
および直線状グレーティング・カプラ81と同形のパタ
ーンをもつニッケル・スタンパ85ヲ作製する(第17
a図)。これは上述したように電子ビーム・リソグラフ
ィによって作製した原盤を用いてつくることができる。
Composite focusing grating coupler 50 (or 50A)
Then, a nickel stamper 85 having the same pattern as the linear grating coupler 81 is manufactured (No. 17).
Figure a). This can be produced using a master disc produced by electron beam lithography as described above.

次にスタンバ85とガラス基板87との間にUV硬化樹
脂86を注入し、紫外線照射によりUV硬化樹脂86を
硬化させ(第17b図)8スタンバ85を剥離する(第
17c図)。
Next, a UV curing resin 86 is injected between the stand bar 85 and the glass substrate 87, and the UV curing resin 86 is cured by ultraviolet irradiation (FIG. 17b).8 The stand bar 85 is peeled off (FIG. 17c).

グレーティング・パターンが転写されたUV硬化樹脂層
86上にZnO,ZnSなどをスパッタすることにより
光導波層72を形成する(第17d図)。光導波層72
の厚さは高精度に制御可能である。
An optical waveguide layer 72 is formed by sputtering ZnO, ZnS, etc. onto the UV curable resin layer 86 onto which the grating pattern has been transferred (FIG. 17d). Optical waveguide layer 72
The thickness can be controlled with high precision.

さらにpタイプ領域70a 、 5i02膜73.電極
74、75等が形成されたSi基板70と光導波層72
との間にバッファ層71となるUV硬化樹脂71Aを注
入し、紫外線照射によってUV硬化樹脂を硬化させる(
第17e図)。
Further, a p-type region 70a, a 5i02 film 73. Si substrate 70 on which electrodes 74, 75, etc. are formed and optical waveguide layer 72
A UV curable resin 71A that will become the buffer layer 71 is injected between the
Figure 17e).

最後にガラス基板87とUV硬化樹脂層8Bとを剥離す
る(第17f図)。UV硬化樹脂層8Bはそのまま残し
ておいてもよい。
Finally, the glass substrate 87 and the UV cured resin layer 8B are separated (FIG. 17f). The UV cured resin layer 8B may be left as is.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の第1の実施例を示し、光ピックアッ
プ装置の光学系の斜視図である。 第2図は変形例を示す斜視図である。 第3図から第5図は導波路基板とその上に形成された複
合集光グレーティング・カプラを示すもので、第3図は
全体の斜視図、第4図は一部の拡大斜視図、第5図は第
3図のv−v線にそう拡大断面図である。 第6図および第7図は導波路基板および複合集光グレー
ティング・カプラの他の例を示すもので、第6図は全体
の斜視図、第7図は一部の拡大斜視図である。 第8図は導波路基板の他の例を示す斜視図である。 第9図は導波路基板のさらに他の例を示す斜視図、第1
0図は第9図のX−X線にそう拡大断面図である。 第11図は導波路基板のさらに他の例を示す斜視図であ
る。 第12図はこの発明の第2の実施例を示し、光ピックア
ップ装置の光学系の斜視図である。 第13図、第14図および第15図は変形例をそれぞれ
示す斜視図である。 第18図は基板内に形成された光電変換素子を示す拡大
断面図である。 第17a図から第17f図は第14図または第15図に
示す導波路基板の作製工程を示す断面図である。 第18図は従来の光ピックアップ装置で用いられるグレ
ーティング・カプラの平面図である。 第19図は従来の光ピックアップ装置の光学系を示す斜
視図である。 1、50.50A ・・・複合集光グレーティング・カプラ。 2.41・・・半導体レーザ。 3・・・コリメートφレンズ。 4.42・・・対物レンズ。 9・・・光磁気ディスク。 10、40.70・・・基板。 10A・・・偏光板(基板)。 11、12.13. IIA、 L2A、 13A。 51、52.53.51A、 52A、 53A・・・
集光グレーティング・カプラ。 14、15.43.72・・・光導波層。 21、22a、 22b、 23a、 23b。 82a、 82b、 83a、 63b。 82a、 82b、 83a、 83b・・・光電変換
素子。 24、25・・・偏光板。 31、33.84・・・減算器。 32、35〜38・・・加算器。 49・・・光ディスク。 81・・・直線状グレーティング・カプラ。 以  上 特許出願人  オムロン株式会社 代  理  人     弁理士  牛  久  健 
 司第6図 第7図 第11図 第8図 第9図 第10図 第16図 8I 第14図 1115図 70a 第旧図 第19図
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and is a perspective view of an optical system of an optical pickup device. FIG. 2 is a perspective view showing a modification. Figures 3 to 5 show the waveguide substrate and the composite condensing grating coupler formed thereon. Figure 3 is an overall perspective view, Figure 4 is a partially enlarged perspective view, and FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along the line v--v in FIG. 3. FIGS. 6 and 7 show other examples of a waveguide substrate and a composite light collecting grating coupler, with FIG. 6 being a perspective view of the entire structure and FIG. 7 being an enlarged perspective view of a portion thereof. FIG. 8 is a perspective view showing another example of the waveguide substrate. FIG. 9 is a perspective view showing still another example of the waveguide substrate, the first
FIG. 0 is an enlarged sectional view taken along the line X--X in FIG. 9. FIG. 11 is a perspective view showing still another example of the waveguide substrate. FIG. 12 shows a second embodiment of the invention, and is a perspective view of an optical system of an optical pickup device. FIGS. 13, 14, and 15 are perspective views showing modified examples, respectively. FIG. 18 is an enlarged sectional view showing a photoelectric conversion element formed within the substrate. FIGS. 17a to 17f are cross-sectional views showing the manufacturing process of the waveguide substrate shown in FIG. 14 or 15. FIG. FIG. 18 is a plan view of a grating coupler used in a conventional optical pickup device. FIG. 19 is a perspective view showing an optical system of a conventional optical pickup device. 1, 50.50A...Composite condensing grating coupler. 2.41...Semiconductor laser. 3...Collimating φ lens. 4.42...Objective lens. 9... Magneto-optical disk. 10, 40.70...Substrate. 10A...Polarizing plate (substrate). 11, 12.13. IIA, L2A, 13A. 51, 52.53.51A, 52A, 53A...
Concentrating grating coupler. 14, 15.43.72... Optical waveguide layer. 21, 22a, 22b, 23a, 23b. 82a, 82b, 83a, 63b. 82a, 82b, 83a, 83b...photoelectric conversion elements. 24, 25...Polarizing plate. 31, 33.84...Subtractor. 32, 35-38...Adder. 49...Optical disc. 81...Linear grating coupler. Patent applicant: Omron Co., Ltd. Agent: Patent attorney: Ken Ushiku
Fig. 6 Fig. 7 Fig. 11 Fig. 8 Fig. 9 Fig. 10 Fig. 16 Fig. 8I Fig. 14 1115 Fig. 70a Old Fig. 19

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)直線偏光した光ビームを光磁気記録媒体表面に投
射するための光源および投光光学系、TMモードおよび
TEモードの光をそれぞれ励振する複数の集光グレーテ
ィング・カプラが光導波路上に形成された導波路基板、
光磁気記録媒体からの反射光を上記導波路基板上の集光
グレーティング・カプラに導く受光光学系、上記集光グ
レーティング・カプラによりそれぞれ集光された光を検
知する複数の光電変換素子、ならびに上記光電変換素子
の出力信号に基づいてトラッキング・エラー信号、フォ
ーカシング・エラー信号および情報読取信号を生成する
信号処理手段を備えたものにおいて、 上記複数の集光グレーティング・カプラが導波路基板上
に形成された光導波路上の同一箇所に重ねて配置されて
いることを特徴とする光磁気記録媒体用光ピックアップ
装置。
(1) A light source and projection optical system for projecting a linearly polarized light beam onto the surface of a magneto-optical recording medium, and a plurality of condensing gratings and couplers that excite TM mode and TE mode light, respectively, are formed on the optical waveguide. waveguide substrate,
a light-receiving optical system that guides reflected light from the magneto-optical recording medium to the condensing grating coupler on the waveguide substrate; a plurality of photoelectric conversion elements each detecting the light condensed by the condensing grating coupler; A device comprising a signal processing means for generating a tracking error signal, a focusing error signal, and an information reading signal based on an output signal of a photoelectric conversion element, wherein the plurality of condensing grating couplers are formed on a waveguide substrate. What is claimed is: 1. An optical pickup device for a magneto-optical recording medium, characterized in that the optical pickup devices are arranged in an overlapping manner at the same location on an optical waveguide.
(2)上記光電変換素子の受光面前面に、対応する上記
集光グレーティング・カプラに結合する光に固有の偏光
方向をもつ光を通過させる偏光板が設けられている、 請求項(1)に記載の光磁気記録媒体用光ピックアップ
装置。
(2) According to claim (1), a polarizing plate is provided in front of the light-receiving surface of the photoelectric conversion element to pass light having a polarization direction specific to the light coupled to the corresponding condensing grating coupler. The optical pickup device for the magneto-optical recording medium described above.
(3)上記投光光学系と受光光学系との少なくとも一部
が共用され、 上記導波路基板を挾んで、光磁気記録媒体と反対側に上
記光源が配置され、 上記導波路基板が透明でありかつ上記光源からの出射光
のうち特定の偏光方向の光のみを通過させる偏光分離機
能部分を有する、 請求項(1)または(2)に記載の光磁気記録媒体用光
ピックアップ装置。
(3) At least a portion of the light emitting optical system and the light receiving optical system are shared, the light source is arranged on the opposite side of the magneto-optical recording medium with the waveguide substrate in between, and the waveguide substrate is transparent; The optical pickup device for a magneto-optical recording medium according to claim 1 or 2, further comprising a polarization separation function portion that allows only light in a specific polarization direction to pass among the light emitted from the light source.
(4)光記録媒体表面に投射する光ビームを発生する光
源、光記録媒体からの反射光を検知する複数の光電変換
素子、上記光源からの光を光記録媒体表面に直接投射す
るまたは投光光学系を通して投射するための投光用集光
グレーティング・カプラおよび光記録媒体からの反射光
を直接にまたは受光光学系を通して受けかつ上記光電変
換素子に集光して導くための受光用集光グレーティング
・カプラが光導波路上に形成された導波路基板、ならび
に上記光電変換素子の出力信号に基づいてトラッキング
・エラー信号、フォーカシング・エラー信号および情報
読取信号を生成する信号処理手段を備えたものにおいて
、 上記投光用および受光用集光グレーティング・カプラが
導波路基板上に形成された光導波路上の同一箇所に重ね
て配置されていることを特徴とする光記録媒体用光ピッ
クアップ装置。
(4) A light source that generates a light beam to be projected onto the surface of an optical recording medium, a plurality of photoelectric conversion elements that detect reflected light from the optical recording medium, and a light source that directly projects or projects the light from the light source onto the surface of the optical recording medium. A light-projection condensing grating coupler for projecting light through an optical system, and a light-receiving condensing grating for receiving reflected light from an optical recording medium directly or through a light-receiving optical system and condensing and guiding the light to the photoelectric conversion element. - A waveguide substrate in which a coupler is formed on an optical waveguide, and a signal processing means for generating a tracking error signal, a focusing error signal, and an information reading signal based on the output signal of the photoelectric conversion element, An optical pickup device for an optical recording medium, characterized in that the light emitting and light receiving condensing grating couplers are arranged overlappingly at the same location on an optical waveguide formed on a waveguide substrate.
(5)導波路基板が半導体材料で構成され、複数の光電
変換素子が基板に一体的に形成され、光導波路を伝搬す
る反射光を光電変換素子に結合させるための光結合器が
光導波路に設けられている請求項(4)に記載の光記録
媒体用光ピックアップ装置。
(5) The waveguide substrate is made of a semiconductor material, a plurality of photoelectric conversion elements are integrally formed on the substrate, and an optical coupler for coupling reflected light propagating through the optical waveguide to the photoelectric conversion element is attached to the optical waveguide. An optical pickup device for an optical recording medium according to claim 4, further comprising an optical pickup device for an optical recording medium.
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