JPH05264814A - 光束分離装置及び光情報装置 - Google Patents
光束分離装置及び光情報装置Info
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- JPH05264814A JPH05264814A JP4092312A JP9231292A JPH05264814A JP H05264814 A JPH05264814 A JP H05264814A JP 4092312 A JP4092312 A JP 4092312A JP 9231292 A JP9231292 A JP 9231292A JP H05264814 A JPH05264814 A JP H05264814A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 波長間クロストークを低減し、製造及び調整
が容易で、信頼性が高く、コストを低減した光束分離装
置及びそれを用いた光情報装置を提供する。 【構成】 複数の波長の光を発光する光源７と、前記複
数の波長の光束を記録媒体１上に光スポットとして結像
する光学系と、前記光束中に設けられ、特定の波長に対
し略二分の一波長の光路長差があり、他の波長に対し略
整数倍波長の光路長差を有する段差型エッジ形状の光学
素子４を設け、該光学素子４により、少なくとも特定の
波長の前記光スポットの光量分布が、前記エッジのエッ
ジ線に垂直な方向において非対象性を有することを特徴
とする光束分離装置及びそれを用いた光情報装置。
が容易で、信頼性が高く、コストを低減した光束分離装
置及びそれを用いた光情報装置を提供する。 【構成】 複数の波長の光を発光する光源７と、前記複
数の波長の光束を記録媒体１上に光スポットとして結像
する光学系と、前記光束中に設けられ、特定の波長に対
し略二分の一波長の光路長差があり、他の波長に対し略
整数倍波長の光路長差を有する段差型エッジ形状の光学
素子４を設け、該光学素子４により、少なくとも特定の
波長の前記光スポットの光量分布が、前記エッジのエッ
ジ線に垂直な方向において非対象性を有することを特徴
とする光束分離装置及びそれを用いた光情報装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の発振波長を有す
る半導体レーザ等を光源に用い、その各波長の光束を分
離する光束分離装置及びそれを用いる光情報装置に関す
るものである。
る半導体レーザ等を光源に用い、その各波長の光束を分
離する光束分離装置及びそれを用いる光情報装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光メモリや光計測、光情報処理の
分野の技術の進歩はめざましく、波長の多重化や空間分
解能の向上に伴ない、半導体レーザに求められる機能と
して、高性能な波長可変機能が重要となってきた。
分野の技術の進歩はめざましく、波長の多重化や空間分
解能の向上に伴ない、半導体レーザに求められる機能と
して、高性能な波長可変機能が重要となってきた。
【０００３】これらの分野は、光通信が時間的並列性を
主に利用するのに対し、空間的な並列性を同時に用いて
更なる高多重化を達成するという特徴がある。
主に利用するのに対し、空間的な並列性を同時に用いて
更なる高多重化を達成するという特徴がある。
【０００４】このため、波長可変の目的のために、我々
は、次のような半導体レーザ構造と駆動方法を提案して
きた。
は、次のような半導体レーザ構造と駆動方法を提案して
きた。
【０００５】すなわち、半導体レーザー活性層を、互い
に異なる量子準位からなる複数の量子井戸層からなるも
のとし、注入電流の大きさを変化させることによって発
振波長を変化させることができた（特開昭６３−２１１
７８７）。
に異なる量子準位からなる複数の量子井戸層からなるも
のとし、注入電流の大きさを変化させることによって発
振波長を変化させることができた（特開昭６３−２１１
７８７）。
【０００６】図４に、この構造の１例の半導体レーザの
電流−光出力特性を示す。
電流−光出力特性を示す。
【０００７】本例はＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおい
て、８０ÅＧａＡｓ井戸と６０ÅＡｌ0.12Ｇａ0.88Ａｓ
井戸が、３００ÅＡｌ0.36Ｇａ0.64Ａｓ障壁により隔て
られた構造から成り、λ1 ＝８３０ｎｍとλ2 ＝７８０
ｎｍの２波長が図４のように電流変化に対してスイッチ
する。つまり、電流Ｉ1 において波長λ1 の光が発振
し、電流Ｉ2 において波長λ2 の光が発振することにな
る。
て、８０ÅＧａＡｓ井戸と６０ÅＡｌ0.12Ｇａ0.88Ａｓ
井戸が、３００ÅＡｌ0.36Ｇａ0.64Ａｓ障壁により隔て
られた構造から成り、λ1 ＝８３０ｎｍとλ2 ＝７８０
ｎｍの２波長が図４のように電流変化に対してスイッチ
する。つまり、電流Ｉ1 において波長λ1 の光が発振
し、電流Ｉ2 において波長λ2 の光が発振することにな
る。
【０００８】このような、ほぼ同一発光位置から２波長
のレーザ光が射出される光源は、独立なレーザ同志、ア
レイレーザ同志のビームの光軸を正確に位置合わせを行
なう必要がないため、小型・軽量性・安定性において非
常に有利である。
のレーザ光が射出される光源は、独立なレーザ同志、ア
レイレーザ同志のビームの光軸を正確に位置合わせを行
なう必要がないため、小型・軽量性・安定性において非
常に有利である。
【０００９】こうした複数波長のレーザビームの光軸を
一つに一致させて用いるシステムにおいては、逆に、波
長毎にビームを分離し、クロストークなしに、各ビーム
に情報をのせたり、各ビーム中の情報を検出する必要が
出てくる場合が多い。
一つに一致させて用いるシステムにおいては、逆に、波
長毎にビームを分離し、クロストークなしに、各ビーム
に情報をのせたり、各ビーム中の情報を検出する必要が
出てくる場合が多い。
【００１０】その手段としては、従来、回折格子、プリ
ズム、エタロン等干渉を用いた波長フィルタ等の波長分
散素子を用い、各波長のビームを空間的に分離する方法
がとられる。
ズム、エタロン等干渉を用いた波長フィルタ等の波長分
散素子を用い、各波長のビームを空間的に分離する方法
がとられる。
【００１１】
【発明が解決しようとしている課題】上述したように、
複数波長の光束を一つに一致させて用いるシステムにお
いて、波長毎に光束分離し、クロストークなしに各光束
に情報をのせたり、各光束中の情報を検出する手段とし
ては、従来、回折格子、プリズム、エタロン等干渉を用
いた波長フィルタ等の波長分散素子を用い、各波長のビ
ームを空間的に分離する方法がとられている。
複数波長の光束を一つに一致させて用いるシステムにお
いて、波長毎に光束分離し、クロストークなしに各光束
に情報をのせたり、各光束中の情報を検出する手段とし
ては、従来、回折格子、プリズム、エタロン等干渉を用
いた波長フィルタ等の波長分散素子を用い、各波長のビ
ームを空間的に分離する方法がとられている。
【００１２】しかしながら、このような従来の装置で、
波長間クロストークを低減するには、例えば波長分散特
性を向上すればよいのであるが、それにより、光源の縦
モードの数、波長安定度の管理をさらに厳しくする必要
が生じ、製造及び調整を困難にするとともに、そのため
の時間とコストがかかるという問題があった。
波長間クロストークを低減するには、例えば波長分散特
性を向上すればよいのであるが、それにより、光源の縦
モードの数、波長安定度の管理をさらに厳しくする必要
が生じ、製造及び調整を困難にするとともに、そのため
の時間とコストがかかるという問題があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するための手段として、複数の波長の光を発光す
る光源と、前記複数の波長の光束中に設けられ、特定の
波長に対し略二分の一波長の光路長差があり、他の波長
に対し略整数倍波長の光路長差を有し、前記特定の波長
の光束と他の波長の光束とを分離する段差型エッジを持
つ光学素子とを有することを特徴とする光束分離装置を
提供するものである。
を解決するための手段として、複数の波長の光を発光す
る光源と、前記複数の波長の光束中に設けられ、特定の
波長に対し略二分の一波長の光路長差があり、他の波長
に対し略整数倍波長の光路長差を有し、前記特定の波長
の光束と他の波長の光束とを分離する段差型エッジを持
つ光学素子とを有することを特徴とする光束分離装置を
提供するものである。
【００１４】また、複数の波長の光を発光する光源と、
前記複数の波長の光束を、光スポットとして結像する光
学系と、前記複数の波長の光束中に設けられ、特定の波
長に対し略二分の一波長の光路長差があり、他の波長に
対し略整数倍波長の光路長差を有し、少なくとも特定の
波長の前記光スポットの光量分布を、前記エッジのエッ
ジ線に垂直な方向において非対称とする段差型エッジを
持つ光学素子と、を有することを特徴とする光束分離装
置を、その手段とするものである。
前記複数の波長の光束を、光スポットとして結像する光
学系と、前記複数の波長の光束中に設けられ、特定の波
長に対し略二分の一波長の光路長差があり、他の波長に
対し略整数倍波長の光路長差を有し、少なくとも特定の
波長の前記光スポットの光量分布を、前記エッジのエッ
ジ線に垂直な方向において非対称とする段差型エッジを
持つ光学素子と、を有することを特徴とする光束分離装
置を、その手段とするものである。
【００１５】また、前記光学素子により、少なくとも特
定の波長の光束から、前記記録媒体の走査方向におい
て、光量の異なる少なくとも２つの光スポットに分離す
ることを特徴とし、また、前記光源が、互いに異なるエ
ネルギー準位を有する複数の発光層からなる活性層を含
み積層された半導体レーザであることを特徴とする光束
分離装置により、前記課題を解決しようとするものであ
る。
定の波長の光束から、前記記録媒体の走査方向におい
て、光量の異なる少なくとも２つの光スポットに分離す
ることを特徴とし、また、前記光源が、互いに異なるエ
ネルギー準位を有する複数の発光層からなる活性層を含
み積層された半導体レーザであることを特徴とする光束
分離装置により、前記課題を解決しようとするものであ
る。
【００１６】
【作用】本発明によれば、複数の波長を有する光源を用
いる光情報装置において、互いに異なるエネルギー準位
を有する複数の発光層からなる活性層を含み積層された
半導体レーザを光源とし、複数の波長の光束を微小スポ
ットに結像する光学系中に、特定の波長λに対し光路長
差が略λ／２となり、他の波長に対し光路長差がλの略
整数倍である段差型エッジを有する光学素子を設けるこ
とにより、少なくとも該特定の波長のスポットの光量分
布を非対称にすることにより、他の波長の光束との分離
を行なうことにより、波長変動に強い光束分離装置及び
それを用いた光情報装置を提供するものである。
いる光情報装置において、互いに異なるエネルギー準位
を有する複数の発光層からなる活性層を含み積層された
半導体レーザを光源とし、複数の波長の光束を微小スポ
ットに結像する光学系中に、特定の波長λに対し光路長
差が略λ／２となり、他の波長に対し光路長差がλの略
整数倍である段差型エッジを有する光学素子を設けるこ
とにより、少なくとも該特定の波長のスポットの光量分
布を非対称にすることにより、他の波長の光束との分離
を行なうことにより、波長変動に強い光束分離装置及び
それを用いた光情報装置を提供するものである。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて、詳細
に説明する。
に説明する。
【００１８】図１は、本発明の光束分離装置を用いた光
情報装置の実施例の模式的構造図である。
情報装置の実施例の模式的構造図である。
【００１９】本実施例は、本発明を光メモリシステムに
適用したものであり、図１は光メモリの光ヘッド部の構
成を示す模式図である。同図において、１は光磁気ディ
スク、２は色消しピックアップレンズ、３は偏光ビーム
スプリッタ、４は段差型エッジ形状を有する光学素子と
しての位相素子、５は色消しビーム整形プリズム、６は
色消しコリメータレンズ、７は２波長半導体レーザ、８
はダイクロイックプリズム、９はビームスプリッタ、１
０はλ／２板、１１はＲＦセンサレンズ、１２はＲＦ偏
光ビームスプリッタ、１３，１４は２分割ＲＦセンサ、
２１は情報入出力端子、２２はコントローラ、２３は変
調ユニット、２４は半導体レーザドライバ、２５はＲＦ
センサアンプ、２６は復調ユニット、２７は比較器であ
る。
適用したものであり、図１は光メモリの光ヘッド部の構
成を示す模式図である。同図において、１は光磁気ディ
スク、２は色消しピックアップレンズ、３は偏光ビーム
スプリッタ、４は段差型エッジ形状を有する光学素子と
しての位相素子、５は色消しビーム整形プリズム、６は
色消しコリメータレンズ、７は２波長半導体レーザ、８
はダイクロイックプリズム、９はビームスプリッタ、１
０はλ／２板、１１はＲＦセンサレンズ、１２はＲＦ偏
光ビームスプリッタ、１３，１４は２分割ＲＦセンサ、
２１は情報入出力端子、２２はコントローラ、２３は変
調ユニット、２４は半導体レーザドライバ、２５はＲＦ
センサアンプ、２６は復調ユニット、２７は比較器であ
る。
【００２０】同図において、後述の２波長半導体レーザ
７からの光（波長λ1 ，λ2 とする）を、コリメータレ
ンズ６により平行ビームに変換し、プリズム５によりビ
ーム形状を略真円に整形した後、後述の位相素子４によ
り、λ1 のビームに空間的に位相差分布を与える。
７からの光（波長λ1 ，λ2 とする）を、コリメータレ
ンズ６により平行ビームに変換し、プリズム５によりビ
ーム形状を略真円に整形した後、後述の位相素子４によ
り、λ1 のビームに空間的に位相差分布を与える。
【００２１】偏光ビームスプリッタ３を透過したλ1 ，
λ2 の２波長の光は、ピックアップレンズ２により、光
磁気ディスク１の記録面上に、λ2 は通常の微小スポッ
トを結び、λ1 は後述するように非対称な光量分布を持
つスポットを結ぶ。
λ2 の２波長の光は、ピックアップレンズ２により、光
磁気ディスク１の記録面上に、λ2 は通常の微小スポッ
トを結び、λ1 は後述するように非対称な光量分布を持
つスポットを結ぶ。
【００２２】光ディスク１からの反射光に含まれるＰ偏
光成分、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ３によ
り、それぞれ約３０％、１００％反射され、検出光学系
に導びかれ、更に、ダイクロイックプリズム８により、
λ2 のビーム１５は反射され、λ1 のビームは８を透過
する。
光成分、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ３によ
り、それぞれ約３０％、１００％反射され、検出光学系
に導びかれ、更に、ダイクロイックプリズム８により、
λ2 のビーム１５は反射され、λ1 のビームは８を透過
する。
【００２３】λ1 のビームは、更にＲＦビームスプリッ
タ９により、不図示のＡＴ／ＡＦ検出系のビーム１６
（透過）とＲＦ検出系（反射）に分離される。ＲＦ検出
系ビームは、λ／２板１０、レンズ１１、偏光ビームス
プリッタ１２、２分割センサ１３，１４により作動検出
される。
タ９により、不図示のＡＴ／ＡＦ検出系のビーム１６
（透過）とＲＦ検出系（反射）に分離される。ＲＦ検出
系ビームは、λ／２板１０、レンズ１１、偏光ビームス
プリッタ１２、２分割センサ１３，１４により作動検出
される。
【００２４】ここで用いる２波長半導体レーザ７は、２
つの異なる組成、または異なる幅の量子井戸層からなる
活性層をもつレーザである。
つの異なる組成、または異なる幅の量子井戸層からなる
活性層をもつレーザである。
【００２５】図２は２波長半導体レーザの実施例の一つ
で、活性層付近のエネルギーバンド図を模式的に示した
図である。
で、活性層付近のエネルギーバンド図を模式的に示した
図である。
【００２６】同図において、８０ÅＧａＡｓ井戸３０１
と、６０ÅＡｌ0.12Ｇａ0.88Ａｓ井戸３０２は、３００
ÅＡｌ0.36Ｇａ0.64Ａｓ障壁により隔てられており、そ
の上下を５００ÅＧＲＩＮＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ−Ａｌ
0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ光・キャリアの閉じ込め層（ＳＣＨ
層）３０４，３０５で挟まれている。
と、６０ÅＡｌ0.12Ｇａ0.88Ａｓ井戸３０２は、３００
ÅＡｌ0.36Ｇａ0.64Ａｓ障壁により隔てられており、そ
の上下を５００ÅＧＲＩＮＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ−Ａｌ
0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ光・キャリアの閉じ込め層（ＳＣＨ
層）３０４，３０５で挟まれている。
【００２７】また、図３は、２波長半導体レーザの膜構
成を模式的に示したもので、ｎ+ −ＧａＡｓ基板３１０
上に、０．５μｍのｎ+ −ＧａＡｓバッファ層３０８、
１．５μｍのｎ−ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層３０６、
ＳＣＨ層３０４、井戸層３０１、障壁層３０３、井戸層
３０２，ＳＣＨ層３０５、１．５μｍのｐ−Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5 Ａｓ上部クラッド層３０７、０．５μｍ ｐ+ −
ＧａＡｓキャップ層３０９が分子線エピタキシャル法に
より積層されており、ｐ側にはＡｕ／Ｃｒ電極３１１、
ｎ側にはＡｕ−Ｇｅ／Ａｕ電極３１２が蒸着され、オー
ミックコンタクトをとってアロイ化してある。
成を模式的に示したもので、ｎ+ −ＧａＡｓ基板３１０
上に、０．５μｍのｎ+ −ＧａＡｓバッファ層３０８、
１．５μｍのｎ−ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層３０６、
ＳＣＨ層３０４、井戸層３０１、障壁層３０３、井戸層
３０２，ＳＣＨ層３０５、１．５μｍのｐ−Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5 Ａｓ上部クラッド層３０７、０．５μｍ ｐ+ −
ＧａＡｓキャップ層３０９が分子線エピタキシャル法に
より積層されており、ｐ側にはＡｕ／Ｃｒ電極３１１、
ｎ側にはＡｕ−Ｇｅ／Ａｕ電極３１２が蒸着され、オー
ミックコンタクトをとってアロイ化してある。
【００２８】活性層付近の３０４，３０１，３０３，３
０２，３０５は全てドーピングを行なっていない。
０２，３０５は全てドーピングを行なっていない。
【００２９】図２を用いて、２波長半導体レーザの発光
原理を次に説明する。
原理を次に説明する。
【００３０】図３に示した電極３１２，３１１間に電流
を流すと、電子ｅは、第１発光層３０２及び第２発光層
３０１に注入され、まず第１発光層３０２中で電子ｅと
正孔ｈとの再結合が生じ、波長λ1 ＝８３０ｎｍの光が
誘導放出される。
を流すと、電子ｅは、第１発光層３０２及び第２発光層
３０１に注入され、まず第１発光層３０２中で電子ｅと
正孔ｈとの再結合が生じ、波長λ1 ＝８３０ｎｍの光が
誘導放出される。
【００３１】次に、注入電流を増していくと、第２発光
層３０１中でも電子ｅと正孔ｈとの再結合が生じ、波長
λ2 ＝７８０ｎｍの光が誘導放出される。更に注入電流
を増加すると、波長λ1 の発振は停止し、波長λ2 の光
のみが発する。
層３０１中でも電子ｅと正孔ｈとの再結合が生じ、波長
λ2 ＝７８０ｎｍの光が誘導放出される。更に注入電流
を増加すると、波長λ1 の発振は停止し、波長λ2 の光
のみが発する。
【００３２】上記の如き電流−光出力特性の概略を図４
に示す。図４において、Ｉは電流、Ｐ1 ，Ｐ2 はそれぞ
れ波長λ1 ，λ2 の光の出力を示す。電流Ｉを増加して
いくと、まず第１のしきい値電流Ｉ＝Ｉ＋ｈで波長λ1
の光が発振し、続いて第２のしきい値電流Ｉ＝Ｉ1 で波
長λ2 の光が発振する。さらに電流を増していくと、Ｉ
＝Ｉ2 で波長λ1 の光が発振を停止し、波長λ2 の光の
みが発振するようになる。
に示す。図４において、Ｉは電流、Ｐ1 ，Ｐ2 はそれぞ
れ波長λ1 ，λ2 の光の出力を示す。電流Ｉを増加して
いくと、まず第１のしきい値電流Ｉ＝Ｉ＋ｈで波長λ1
の光が発振し、続いて第２のしきい値電流Ｉ＝Ｉ1 で波
長λ2 の光が発振する。さらに電流を増していくと、Ｉ
＝Ｉ2 で波長λ1 の光が発振を停止し、波長λ2 の光の
みが発振するようになる。
【００３３】そこで、λ1 の光で再生を行なう場合、再
生光出力ＰR を得る注入電流はＩLであるが、λ1 とλ2
が同時発振している電流ＩH においても、λ1 の光出
力は再生光出力ＰR である。注入電流ＩH においては、
λ2 の光出力はＰW となり、書き込みに用いることがで
きる。つまり、記録時に、記録すべき２値情報を、注入
電流の２つのレベルＩL ，ＩH に対応させ、レーザを変
調すると、再生用のλ1 の光出力ＰR が、記録の変調に
よらず、常に一定出力として得られることになる。
生光出力ＰR を得る注入電流はＩLであるが、λ1 とλ2
が同時発振している電流ＩH においても、λ1 の光出
力は再生光出力ＰR である。注入電流ＩH においては、
λ2 の光出力はＰW となり、書き込みに用いることがで
きる。つまり、記録時に、記録すべき２値情報を、注入
電流の２つのレベルＩL ，ＩH に対応させ、レーザを変
調すると、再生用のλ1 の光出力ＰR が、記録の変調に
よらず、常に一定出力として得られることになる。
【００３４】図５は、注入電流波形と光出力波形の一例
を示したものである。
を示したものである。
【００３５】図１において、端子２１が入力された記録
すべきデータは、コントローラ２２により記録データと
認識され、不図示のシーク機構により、データを記録す
べき光ディスク１上の領域に光スポットをアクセスさ
せ、光ディスク１上の物理アドレス、論理アドレス、記
録の可、不可等の確認をする。
すべきデータは、コントローラ２２により記録データと
認識され、不図示のシーク機構により、データを記録す
べき光ディスク１上の領域に光スポットをアクセスさ
せ、光ディスク１上の物理アドレス、論理アドレス、記
録の可、不可等の確認をする。
【００３６】コントローラ２２は、データを変調ユニッ
ト２３に送り、光ディスクフォーマットに変換し、ヘッ
ダーやＥＣＣ等を付加し、決められた変調方式に従い、
情報を変調された２値信号に変換し、図５（ａ）に示さ
れるような波形をレーザドライバ２４に送る。
ト２３に送り、光ディスクフォーマットに変換し、ヘッ
ダーやＥＣＣ等を付加し、決められた変調方式に従い、
情報を変調された２値信号に変換し、図５（ａ）に示さ
れるような波形をレーザドライバ２４に送る。
【００３７】更に、この波形は、レーザドライバ２４に
より、注入電流波形（図５（ｂ））の如くに変換されレ
ーザ７を駆動する。
より、注入電流波形（図５（ｂ））の如くに変換されレ
ーザ７を駆動する。
【００３８】その結果、前述したように、記録すべきデ
ータに対応して光出力Ｏ，ＰW で変調されたλ2 の記録
用光出力波形（図５（ｄ））と、変調によらず一定再生
出力ＰR であるλ1 の出力波形（図５（ｃ））を得るこ
とができる。
ータに対応して光出力Ｏ，ＰW で変調されたλ2 の記録
用光出力波形（図５（ｄ））と、変調によらず一定再生
出力ＰR であるλ1 の出力波形（図５（ｃ））を得るこ
とができる。
【００３９】レーザからの光λ1 は、位相素子４により
位相シフトを受け、ディスク１上でトラック方向に非対
称な光量分布を持つスポットとなる。
位相シフトを受け、ディスク１上でトラック方向に非対
称な光量分布を持つスポットとなる。
【００４０】位相素子４は、特願平２−６４３０５に示
されたような段差型エッジを有する光学素子であり、例
えば、本実施例では、図６に示すように、光学的に透明
な基板４０１上に、透明誘電体４０２を蒸着した構造の
ものを用いる。ここで誘電体４０２の波長ｎ1 ，ｎ2 に
対する屈折率をそれぞれｎ1 ，ｎ2 とし、厚みをｄとす
ると、 ２π（ｎ1 −１）ｄ／λ1 ＝（２ｍ1 ＋１）π …（１） ２π（ｎ2 −１）ｄ／λ2 ＝２ｍ2 π …（２） （ｍ1 ，ｍ2 ＝０，１，２，３，…）としてある。
されたような段差型エッジを有する光学素子であり、例
えば、本実施例では、図６に示すように、光学的に透明
な基板４０１上に、透明誘電体４０２を蒸着した構造の
ものを用いる。ここで誘電体４０２の波長ｎ1 ，ｎ2 に
対する屈折率をそれぞれｎ1 ，ｎ2 とし、厚みをｄとす
ると、 ２π（ｎ1 −１）ｄ／λ1 ＝（２ｍ1 ＋１）π …（１） ２π（ｎ2 −１）ｄ／λ2 ＝２ｍ2 π …（２） （ｍ1 ，ｍ2 ＝０，１，２，３，…）としてある。
【００４１】従って、位相素子４を透過するλ1 の波面
は、この領域４０３，４０４で位相差πのシフトを受け
るが、λ2 の波面が２つの領域４０３，４０４で受ける
相対位相差は０となる。
は、この領域４０３，４０４で位相差πのシフトを受け
るが、λ2 の波面が２つの領域４０３，４０４で受ける
相対位相差は０となる。
【００４２】この段差エッジによる位相シフトを受けた
波面の回折を検討すると、光ディスク１上のλの光スポ
ット形状は、図６（ｃ）に示したような光量分布４０５
となる。すなわち、位相シフトを受けないスポット４０
６と比較してエッジ（分割線）に垂直方向に非対称で、
ディップ位置が光軸からシフトした光量分布となる。キ
ルヒホッフの境界条件等の近似の入ったスカラーのフー
リエ光学では、対称でディップ部が光量０まで落ちると
いう解析結果が得られるが、より厳密な実験、解析（ヘ
ルムホルツ波動方程式を、数値解析法として境界要素法
を用いて解く）によると、図６（ｃ）のような光量分布
となる。
波面の回折を検討すると、光ディスク１上のλの光スポ
ット形状は、図６（ｃ）に示したような光量分布４０５
となる。すなわち、位相シフトを受けないスポット４０
６と比較してエッジ（分割線）に垂直方向に非対称で、
ディップ位置が光軸からシフトした光量分布となる。キ
ルヒホッフの境界条件等の近似の入ったスカラーのフー
リエ光学では、対称でディップ部が光量０まで落ちると
いう解析結果が得られるが、より厳密な実験、解析（ヘ
ルムホルツ波動方程式を、数値解析法として境界要素法
を用いて解く）によると、図６（ｃ）のような光量分布
となる。
【００４３】２次元的なスポット形状を模式的に示した
のが図６（ｄ）であり、位相シフトを受けないスポット
４０９に対し２つの大小スポット４０７，４０８に分か
れて見える。
のが図６（ｄ）であり、位相シフトを受けないスポット
４０９に対し２つの大小スポット４０７，４０８に分か
れて見える。
【００４４】この方法は、従来の波長分散素子によるス
ポット分離法に比べ、波長変動の影響が少ない方法であ
る。従って、波面の相対位相差が０であるλ2 のスポッ
ト４０９に対して、トラック方向にシフトしたλ1 のス
ポット４０８，４０７が得られる。
ポット分離法に比べ、波長変動の影響が少ない方法であ
る。従って、波面の相対位相差が０であるλ2 のスポッ
ト４０９に対して、トラック方向にシフトしたλ1 のス
ポット４０８，４０７が得られる。
【００４５】そこで、光ディスク１のトラック上を先行
するλ2 のスポット４０９でデータを書き込み、後続す
るλ1 の光スポット４０７により、ダイレクトに書き込
まれたデータを読み取り、データが正しく書き込まれた
かどうかの確認、つまりベリファイ動作を１パスで行な
うことができる。これは１スポットで、一回転毎に書き
込みとベリファイを切り替える通常の方式に較べ、書き
込み速度のトータルのスループットが大幅に改善し、高
速転送レート、高速アクセスが達成される。
するλ2 のスポット４０９でデータを書き込み、後続す
るλ1 の光スポット４０７により、ダイレクトに書き込
まれたデータを読み取り、データが正しく書き込まれた
かどうかの確認、つまりベリファイ動作を１パスで行な
うことができる。これは１スポットで、一回転毎に書き
込みとベリファイを切り替える通常の方式に較べ、書き
込み速度のトータルのスループットが大幅に改善し、高
速転送レート、高速アクセスが達成される。
【００４６】２つのスポット４０７と４０８の分離は、
図１に示したように、トラック方向に分割された２分割
センサ１３，１４により可能である。
図１に示したように、トラック方向に分割された２分割
センサ１３，１４により可能である。
【００４７】記録用スポット４０９よりも先行するスポ
ット４０８は、記録媒体上の欠陥や前データの消去の確
認等、書き込み前の状態を確認するためのパイロットス
ポット機能や、予熱を与えるプリヒート機能を与え、利
用することも可能である。
ット４０８は、記録媒体上の欠陥や前データの消去の確
認等、書き込み前の状態を確認するためのパイロットス
ポット機能や、予熱を与えるプリヒート機能を与え、利
用することも可能である。
【００４８】また、検出が不要な場合は、２分割センサ
１３、１４を分割なしのセンサとし、遮光マスクやセン
サの形状大きさを最適化することにより、クロストーク
を低減し、スポット４０７の情報のみを検出することが
可能である。
１３、１４を分割なしのセンサとし、遮光マスクやセン
サの形状大きさを最適化することにより、クロストーク
を低減し、スポット４０７の情報のみを検出することが
可能である。
【００４９】このようにして読み出されたベリファイ信
号は、センサアンプ２５により光電流−電圧変換、差動
による同相ノイズ除去、増幅、フィルタリング等波形整
形をされ、２値化された後、復調ユニット２６によりＥ
ＣＣデコードチェック等通常の再生プロセスを経て、も
との情報にデコードされ再生される。
号は、センサアンプ２５により光電流−電圧変換、差動
による同相ノイズ除去、増幅、フィルタリング等波形整
形をされ、２値化された後、復調ユニット２６によりＥ
ＣＣデコードチェック等通常の再生プロセスを経て、も
との情報にデコードされ再生される。
【００５０】更に、そのデータと書き込むべきデータを
比較器２７で比較し、エラーの種類、レベル等により正
常書き込み完了か、再書き込み要かの信号をコントロー
ラ２２に返し、コントローラ２２は必要な処理を実行す
る。
比較器２７で比較し、エラーの種類、レベル等により正
常書き込み完了か、再書き込み要かの信号をコントロー
ラ２２に返し、コントローラ２２は必要な処理を実行す
る。
【００５１】なお、通常の再生のみの時には、コントロ
ーラ２２からの信号により変調を止め、変調ユニット２
３の出力を″Ｌｏｗ″レベルの一定とし、λ1 のみの発
光とし、復調ユニット２６の出力を、比較器２７を介し
たベリファイ動作を行なわずに、端子２１から出力すれ
ばよい。（他の実施例）図７に本発明の第２の実施例を
示した。同図の位相素子４は、前記実施例に対して量産
性を向上させたものであり、図６の実施例が蒸着により
位相差の厚みを作っていたのに対し、本実施例において
は、ガラスモールドにより一体型の段差素子を成形した
ものである。段差は、ガラスの屈折率をｎ1 ，ｎ2 とし
て、（１），（２）式を満すものである。
ーラ２２からの信号により変調を止め、変調ユニット２
３の出力を″Ｌｏｗ″レベルの一定とし、λ1 のみの発
光とし、復調ユニット２６の出力を、比較器２７を介し
たベリファイ動作を行なわずに、端子２１から出力すれ
ばよい。（他の実施例）図７に本発明の第２の実施例を
示した。同図の位相素子４は、前記実施例に対して量産
性を向上させたものであり、図６の実施例が蒸着により
位相差の厚みを作っていたのに対し、本実施例において
は、ガラスモールドにより一体型の段差素子を成形した
ものである。段差は、ガラスの屈折率をｎ1 ，ｎ2 とし
て、（１），（２）式を満すものである。
【００５２】なお、複屈折が小さいものであれば、樹脂
モールドでも作製可能である。
モールドでも作製可能である。
【００５３】また、本実施例においては、モールドの型
が抜き易いように、段差部が垂直でなく斜面となってい
るが、これはスポットの非対称性を小さくするが、ベリ
ファイ動作には、さほど大きな影響を及ぼさないことが
検討の結果わかっている。
が抜き易いように、段差部が垂直でなく斜面となってい
るが、これはスポットの非対称性を小さくするが、ベリ
ファイ動作には、さほど大きな影響を及ぼさないことが
検討の結果わかっている。
【００５４】非対称性をコントロールする方法として
は、この段差エッジ部の角度を選択する方法も一つの方
法であり、図７と逆方向の斜面の角度を選択してもよ
い。また、斜面部のみに金属等導電体を蒸着する方法も
採用できる。
は、この段差エッジ部の角度を選択する方法も一つの方
法であり、図７と逆方向の斜面の角度を選択してもよ
い。また、斜面部のみに金属等導電体を蒸着する方法も
採用できる。
【００５５】また、以上の実施例では、式（１）に示し
たように、λ1 の波面に位相差π、つまり段差λ／２を
つける例について説明したが、本発明の波面の回折を用
いた非対称スポット形成法は、プリズムや回折格子等の
波長分散素子を用いてλ1 とλ2 のビームを分離する方
法に比べ、スポットの光量分布への波長変動の影響が小
さいことが特長であり、それは、とりもなおさず、段
差、位相差の作成精度が厳しくないということを意味
し、プリズムや回折格子に比べ位相素子４のコストメリ
ットを向上させるものである。
たように、λ1 の波面に位相差π、つまり段差λ／２を
つける例について説明したが、本発明の波面の回折を用
いた非対称スポット形成法は、プリズムや回折格子等の
波長分散素子を用いてλ1 とλ2 のビームを分離する方
法に比べ、スポットの光量分布への波長変動の影響が小
さいことが特長であり、それは、とりもなおさず、段
差、位相差の作成精度が厳しくないということを意味
し、プリズムや回折格子に比べ位相素子４のコストメリ
ットを向上させるものである。
【００５６】さらに、以上の実施例においては、位相素
子４の段差を光軸に一致させた例を示しているが、数１
００μｍのオーダーで位置がずれていても、得られるス
ポット形状が大きく変化することがないことも検討の結
果わかった。つまり、組立調整時の精度においても、プ
リズムや格子による方法に比べ有利である。
子４の段差を光軸に一致させた例を示しているが、数１
００μｍのオーダーで位置がずれていても、得られるス
ポット形状が大きく変化することがないことも検討の結
果わかった。つまり、組立調整時の精度においても、プ
リズムや格子による方法に比べ有利である。
【００５７】なお、厳密には、式（２）で示されるλ2
の波面に与えられる２πの整数倍の位相差によっても、
λ2 のスポット形状の非対称性が生じるが、光軸近傍で
ほぼ対称と見なせるので特に問題は生じない。
の波面に与えられる２πの整数倍の位相差によっても、
λ2 のスポット形状の非対称性が生じるが、光軸近傍で
ほぼ対称と見なせるので特に問題は生じない。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、複数の波長を含む
光束中に、特定波長に対してのみ、おおよそ二分の一波
長の光路長差を与え、他の波長に対しては、おおよそ整
数倍波長の光路長差を与えるような段差エッジ光学素子
を設け、少なくとも特定波長の光束、スポットに、非対
称な光量分布を作り出し、他の波長の光束、スポットと
の分離を行なうことにより、波長変動による影響が小さ
い、波長間クロストークを低減した、光束及び光スポッ
トの分離が行なえるようになる。
光束中に、特定波長に対してのみ、おおよそ二分の一波
長の光路長差を与え、他の波長に対しては、おおよそ整
数倍波長の光路長差を与えるような段差エッジ光学素子
を設け、少なくとも特定波長の光束、スポットに、非対
称な光量分布を作り出し、他の波長の光束、スポットと
の分離を行なうことにより、波長変動による影響が小さ
い、波長間クロストークを低減した、光束及び光スポッ
トの分離が行なえるようになる。
【００５９】そのため、光源の発振波長の縦モード性、
波長の安定性の管理を緩くすることができ、組み立て及
び調整時の精度も従来のものよりも低い精度で行なうこ
とが可能となる。
波長の安定性の管理を緩くすることができ、組み立て及
び調整時の精度も従来のものよりも低い精度で行なうこ
とが可能となる。
【００６０】このため、製造が容易になるとともに、低
コスト化、信頼性の向上できるという効果が得られる。
コスト化、信頼性の向上できるという効果が得られる。
【００６１】また、分散素子と異なり、角度方向に光束
を展開する必要がないため、小型化、軽量化を実現する
という効果がある。
を展開する必要がないため、小型化、軽量化を実現する
という効果がある。
【図１】本発明の光束分離装置を用いた光情報装置の光
ヘッド部の構成図。
ヘッド部の構成図。
【図２】半導体レーザのエネルギーバンドの模式図。
【図３】半導体レーザの膜構成図。
【図４】半導体レーザの注入電流−光出力特性を示す図
【図５】半導体レーザの注入電流波形と光出力波形の説
明図
明図
【図６】実施例の位相素子の構造と光スポット形状の説
明図
明図
【図７】他の実施例の位相素子の構造を説明する図
１ 光磁気ディスク（光記録媒体） ２ 色消しピックアップレンズ ３ 偏光ビームスプリッタ ４ 位相素子（段差型エッジを有する光学素子） ５ 色消しビーム整形プリズム ６ 色消しコリメータレンズ ７ ２波長半導体レーザ（光源） ８ ダイクロイックプリズム ９ ビームスプリッタ １０ λ／２板 １１ ＲＦセンサレンズ １２ ＲＦ偏光ビームスプリッタ １３，１４ ２分割ＲＦセンサ ２１ 情報入出力端子 ２２ コントローラ ２３ 変調ユニット ２４ 半導体レーザドライバ ２５ ＲＦセンサアンプ ２６ 復調ユニット ２７ 比較器 ４０５〜４０９ 光スポット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 外充 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 複数の波長の光を発光する光源と、 前記複数の波長の光束中に設けられ、特定の波長に対し
略二分の一波長の光路長差があり、他の波長に対し略整
数倍波長の光路長差を有し、前記特定の波長の光束と他
の波長の光束とを分離する段差型エッジを持つ光学素子
と、を有することを特徴とする光束分離装置。 - 【請求項２】 複数の波長の光を発光する光源と、 前記複数の波長の光束を、光スポットとして結像する光
学系と、 前記複数の波長の光束中に設けられ、特定の波長に対し
略二分の一波長の光路長差があり、他の波長に対し略整
数倍波長の光路長差を有し、少なくとも特定の波長の前
記光スポットの光量分布を、前記エッジのエッジ線に垂
直な方向において非対称とする段差型エッジを持つ光学
素子と、を有することを特徴とする光束分離装置。 - 【請求項３】 前記光学素子により、少なくとも特定の
波長の光束を、光量の異なる少なくとも２つの光スポッ
トに分離することを特徴とする請求項２に記載の光束分
離装置。 - 【請求項４】 前記光源が、互いに異なるエネルギー準
位を有する複数の発光層からなる活性層を含み積層され
た半導体レーザであることを特徴とする請求項１又は２
に記載の光束分離装置。 - 【請求項５】 前記段差型エッジ形状の光学素子が、透
明基板の表面の一部に透明誘電体を蒸着して該段差型エ
ッジを形成したものであることを特徴とする請求項１又
は２に記載の光束分離装置。 - 【請求項６】 前記段差型エッジ形状の光学素子が、段
差型エッジ形状に形成された透明ガラスであることを特
徴とする請求項１又は２に記載の光束分離装置。 - 【請求項７】 請求項１又は２に記載の光束分離装置
と、該光束分離装置を通過した光束により生じた光スポ
ットを結ぶ情報記録媒体を備えた光情報装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09231292A JP3287599B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 光束分離装置及び光情報装置 |
| US08/003,316 US5365535A (en) | 1992-01-13 | 1993-01-12 | Semiconductor laser and beam splitting devices, and optical information recording/reproducing, optical communication, and optomagnetic recording/reproducing apparatuses using semiconductor laser and beam splitting devices |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09231292A JP3287599B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 光束分離装置及び光情報装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05264814A true JPH05264814A (ja) | 1993-10-15 |
| JP3287599B2 JP3287599B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=14050886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09231292A Expired - Fee Related JP3287599B2 (ja) | 1992-01-13 | 1992-03-19 | 光束分離装置及び光情報装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3287599B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009283531A (ja) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Yokogawa Electric Corp | 波長可変光源 |
-
1992
- 1992-03-19 JP JP09231292A patent/JP3287599B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009283531A (ja) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Yokogawa Electric Corp | 波長可変光源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3287599B2 (ja) | 2002-06-04 |
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