JPH0528569A

JPH0528569A - 光磁気用ピツクアツプ

Info

Publication number: JPH0528569A
Application number: JP3181292A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Yoshizawa; 昭彦吉沢; Shiyouhei Kobayashi; 章兵小林
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1991-07-22
Publication date: 1993-02-05

Abstract

(57)【要約】【目的】光磁気用ピックアップを小型軽量化し、かつ受
光素子における受光効率の低下を防ぐ。【構成】光学的記録媒体１６へ向けてレーザ光を射出す
る半導体レーザ５０および偏光分離機能を備えた導波路
３０を一体化する。この一体化された素子２０は射出さ
れたレーザ光の偏光面に対して４５度の角度で導波路３
０に入射させるように構成されている。そして、この導
波路３０を伝搬し、ここから射出された光は受光部１０
によって検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光学的記録媒体に信
号を記録し、および／または記録された信号を再生する
ための光磁気用ピックアップに関し、特に小型軽量な光
磁気用ピックアップに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、光磁気記録用のピックアップ
は、コンパクトディスクなどの読取り専用と違って、偏
光面のわずかな回転を検出しなければならず、偏光を分
離するためのプリズム、例えばＰＢＳ（偏光ビームスプ
リッター）が必要となる。このため、部品点数が多くな
り、光磁気用ピックアップ自体が大きく、重くなるとい
う欠点があった。

【０００３】このような欠点を解消すべく、プリズムに
代わってホログラム素子を使い、かつ受光素子および発
光素子をユニット化することにより、光磁気用ピックア
ップの小型、軽量化を達成する技術が提案されている。
例えば、特開平１−２２９４３７号公報には図１１，１
２に示すような薄膜化した光磁気用ピックアップが開示
されている。以下、これらの図を参照して、従来の光磁
気用ピックアップの構成を説明する。

【０００４】この光磁気用ピックアップに用いられてい
る半導体レーザは、半導体基板上に受光素子および発光
素子が一体的に形成されている。即ち、図１２に示すよ
うに、レーザビームを発光する活性層１の中央部の両側
には、それぞれ２つの受光素子２ａ〜２ｄが形成されて
いる。

【０００５】そして、図１１に示すように、半導体レー
ザの中央部の活性層１から射出されたレーザビームは、
ホログラム回折格子３および集光レンズ５を介して光デ
ィスク７のトラックに集光される。そして、光ディスク
７からの反射光は、集光レンズ５を介してホログラム回
折格子３に入射する。このホログラム回折格子３は、非
点收差を発生させるように構成されており、ホログラム
回折格子３に入射した反射光は前記受光素子２ａ〜２ｄ
に光スポットを投射するように回折される。そして、こ
れらの受光素子２ａ〜２ｄで、光ディスクからの反射光
を検出するようになっている。このように、ホログラム
素子を使い、かつ受光素子と発光素子とを一体的に形成
したため、これまで用いられてきた光磁気用ピックアッ
プより、小型軽量という点では有利なものとなってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、半導
体基板上に受光素子および発光素子を一体的に設けるこ
とによって、光磁気用ピックアップをかなり小型軽量に
することができる。しかし、光ディスクからの反射光の
受光を半導体レーザ構造の活性層部で行うため、以下の
問題点があげられる。

【０００７】一般に半導体レーザの活性層は、モード制
御の関係からあまり厚くすることはできず、通常０．０
７μm 程度である。これに対して受光素子における光デ
ィスクからの反射光のスポット径は、ホログラム光学素
子で絞り込んだとしても、数μm 以上である。すなわ
ち、受光面の面積がスポットサイズに対して極めて小さ
いので、受光効率が悪く、ほとんどの反射光は受光でき
なくなる。また、これに伴いＳ／Ｎ比も悪くなってしま
い、反射光を受光した際の信号の検出が困難となる。従
って、上記従来例では、光磁気用ピックアップとしての
実用性能を得るのが非常に難しい。

【０００８】この発明は、上記問題点を解決するために
成されたものであり、受光効率およびＳ／Ｎ比の低下が
生じることのない、小型軽量な光磁気用ピックアップを
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段、作用】前記課題を解決す
るために、本発明の光磁気用ピックアップは、光学的記
録媒体を用いて情報を記録および／または再生する光磁
気用ピックアップにおいて、レーザ光を射出する半導体
光源と前記光学的記録媒体からの反射光を導波させる偏
光分離機能を備えた導波層とを一体的に形成し、かつ射
出されたレーザ光の偏光面に対して４５度の角度で前記
導波層に入射させるように配置した素子と、前記導波層
から射出された光を検出する光検出部と、を有すること
を特徴としている。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に沿って具
体的に説明する。

【００１１】図１は、本発明の概略を示した図である。
本発明に係る光磁気用ピックアップを構成している部品
の主なものは、半導体レーザ５０と偏光分離機能導波路
３０（以下、導波路もしくは導波層とする）が一体化し
た素子２０、ホログラム光学素子１２、対物レンズ１
４、および受光部１０である。このうち本発明の特徴で
あるレーザ光源と偏光分離機能の一体化素子は、同一基
板上にモノリシックに形成されている。

【００１２】そして、半導体レーザ５０から射出された
レーザ光は、ホログラム光学素子１２、対物レンズ１４
を介して光学的記録媒体１６のトラック１７に集光さ
れ、ここからの反射光は、対物レンズ１４、ホログラム
光学素子１２、導波路３０を介して受光部１０で検出さ
れるようになっている。以下これらの構成部品を詳細に
説明する。

【００１３】図２は、試作した半導体レーザ５０の構造
を示したものである。波長は７９０nmで設計した。厚さ
３５０μm のガリウム砒素基板５１上に、Ｓｉドープし
たｎ−Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ層５２をＭＯＣＶＤ法によ
り、１．５μmの厚さにエピタキシャル成長させた。そ
の上に、Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ａｓ層５３を０．０７μm の
厚さに成長させた。さらに、その上にＺｎドープしたｐ
−Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ層５４、ｐ−ＧａＡｓ層５５を
それぞれ１．５μm 、０．５μm の厚さに成長させた。
その後、５μm の幅を残して、ｐ−Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａ
ｓ層５４の途中までエッチングした。このとき、ｐ−Ａ
ｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ層５４は、断面凸状になっており、
突出した部分の上にｐ−ＧａＡｓ層５５が形成されてい
た。この突出している両サイドに、高さが等しくなるよ
うに、Ｓｉドープしたｎ−ＧａＡｓ層５６を成長させ
て、電流ブロック層を形成した。そして、ｐ−ＧａＡｓ
層５５およびｎ−ＧａＡｓ層５６の上に、Ｔｉ，Ｐｔ，
Ａｕを順次被着して、Ｔｉ層、Ｐｔ層，Ａｕ層を形成
し、その後、４５０°Ｃで加熱してアロイ化させ、電極
を形成した。その後、このレーザダイオード部分を幅３
００μm 残して、両側を溝状にガリウム砒素基板５１ま
でエッチングにより取り除き、図５（Ａ）に示すような
半導体レーザ５０を作製した。

【００１４】次に、半導体レーザ５０の両側に残った積
層部５０ａに、ラッピング研磨またはエッチング等の手
段を施し、それぞれ外側に向けて４５度の傾きをもった
斜面を形成した（図５（Ｂ）参照）。そして、形成され
た斜面上にガラス、金属酸化物をスパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法等を用いて多層に積層し、互いに直交する偏光方
向の成分を取り出すような導波路３０を形成した（図５
（Ｃ）参照）。このように導波路３０を４５度傾けるこ
とにより、半導体レーザ５０から射出されたレーザ光の
偏光面を４５度傾けるλ／２板を配置する必要がなくな
り、部品点数を減らすことができる。

【００１５】図３は、本実施例で用いる導波路の概念を
示した図である。基板上には、クラッド層４６を挟んで
ＴＥ，ＴＭ両モードが伝搬する第２導波路４４が形成さ
れており、この第２導波路４４上には、クラッド層４２
を挟んでＴＥモードのみが伝搬する第１導波路４０が形
成されている。ホログラム光学素子からの戻り光は、い
ったん全部第１導波路４０内に入射するが、ＴＥモード
の光のみが伝搬して行き、ＴＭモードの光は第１導波路
４０では進まず下側に逃げて行き、第２導波路４４にト
ラップされる。

【００１６】図４（Ａ）は、ガリウム砒素５１上に形成
した導波路３０の具体的な構造を示したものである。こ
れはガリウム砒素基板５１を除いて７層構造を成してお
り、１番上の厚さ５．３μm のＳｉＯ₂層３７と、厚さ
１μm のガラス層３２が、それぞれ第１導波路３７、第
２導波路３２を構成する。ホログラム光学素子からの戻
り光はいったん全部ＳｉＯ₂層３７に入射される。そし
て、入射した光は、それぞれ厚さが０．１μm に形成さ
れ、クラッド層として機能する、ＴｉＯ₂層３６、Ｓｉ
Ｏ₂層３５、ＴｉＯ₂層３４によって閉じ込められる。
しかし、これは限られた導波モードのみ、この構造の場
合、ＴＥモードのみが導波でき、ＴＭモ−ドの光は導波
できずに、下方へ漏れて行く。下方へ漏れた光は厚さ
２．５μmのＳｉＯ₂層３３を通り抜け、厚さ１．５μm
のＳｉＯ₂層３１上に形成されたガラス層３２にトラ
ップされる。このように分離された光は、それぞれ導波
路３７，３２内を伝搬して行き、導波路の端面から射出
される。

【００１７】屈折率の異なる２種類の層を多層にした導
波路も複屈折性を示し、ＴＥとＴＭモードでは、かなり
伝搬するときの屈折率が異なる。この性質を利用して、
これら多層の導波路の下に、ＴＭモードと同じ実効屈折
率を持つ導波路を設けると、ＴＭモードの光のみが下の
導波路と結合し、導波する。

【００１８】このような効果を得るための具体的な導波
路の構造を図４（Ｂ）に示す。基板５１上に、厚さ２μ
m のＳｉＯ₂層５２を形成し、その上に、第２の導波層
として屈折率２．０のＳｉ₃Ｎ₄層５３を６００nmの厚
さで形成し、その上に、コア層として、１μm のＳｉＯ
₂層５４を形成する。そして、ＳｉＯ₂層５４の上に屈
折率２．４９のＴｉＯ₂層５６および屈折率１．４７の
ＳｉＯ₂層５８を、各５０nmの厚さで交互に２６層（ト
ータルの厚さ１．３μm ）積層し、第１の導波層６０を
形成する。このような構成の導波路において、光学的記
録媒体からの戻り光を第１の導波層６０に入射させる
と、第１の導波層６０からはＴＥモードの光のみ、第２
の導波層５３からはＴＭモードの光のみを取出すことが
できる。

【００１９】図６は、受光部１０の構成を具体的に示し
たものである。ホログラム光学素子に入射した光学的記
録媒体からの反射光は、図に示すように、左右の導波路
３０の第１の導波層３７（６０）の端面に入射するよう
に回折される。前述したように、第１の導波層３７（６
０）に入射した光は、ＴＥ，ＴＭモードに分離され、第
１の導波層３７（６０）および第２の導波層３２（５
３）の後端面から射出する。そして、これら射出した光
を、受光部１０によって検出することにより、光磁気信
号、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号を得
る。

【００２０】図６および図７を参照して、上記各信号の
検出方法を説明する。受光部１０はＴＥモードの光を検
出する３分割されたフォトディテクタＰＤ１〜ＰＤ３と
ＰＤ４〜ＰＤ６、およびＴＭモードの光を検出する２分
割されたフォトディテクタＰＤ８ａ，ＰＤ８ｂとＰＤ９
ａ，ＰＤ９ｂによって構成されている。光磁気信号は、
左右それぞれのＴＥモードとＴＭモードの信号を合わ
せ、これらの差を取ることにより検出される。フォーカ
スエラー信号はビームサイズ法により、導波路通過後の
左右のＴＥモードの光の広がりを受光し、その差を取る
ことにより検出される。トラックエラー信号は、プッシ
ュプル法で、左右それぞれ２分割されたフォトディテク
タの外側の信号の和と内側の信号の和との差を取ること
により検出される。なお、光学的記録媒体のトラック
は、半導体レーザ５０の両サイドの導波路を結ぶ直線に
対して垂直となるように設定されている。また、図にお
いて示されているＰＤ７は、半導体レーザ出射光をモニ
タするためのものである。

【００２１】図８を参照して、上述した各構成部品の配
置関係およびその作用を説明する。上記方法で作成した
ガリウム砒素基板を基板側から研磨して薄くした後、劈
開により半導体レーザと導波路の端面を出す。この半導
体レーザと導波路が一体化した素子２０の前方には、ホ
ログラム光学素子１２が配置されている。さらにその前
方には、トラッキングコイル１５ａ，フォーカシングコ
イル１５ｂを備えた対物レンズ１４が配置されている。

【００２２】情報を再生する場合、半導体レーザから射
出された直線偏光は、光学的記録媒体１６で偏光面の回
転を受けて戻ってくる。この反射光は、ホログラム光学
素子１２で回折されて、半導体レーザの左右に形成され
た導波路の端面に集光する。導波路は、ホログラム光学
素子１２による回折光のスポット径と同程度の厚みを持
っているので、光が無駄になるようなことはない。ホロ
グラム光学素子による回折光は、導波路内において、上
述した原理により、ＴＥモード、ＴＭモードに分割さ
れ、受光部１０によって検出される。そして、各フォト
ディテクタでの受光量を電気的な信号に変換し、これら
の信号に基づいて、前記コイル１５ａ，１５ｂに制御電
流を流す。この結果、対物レンズ１４からの収束光は、
常に光学的記録媒体１６のトラック１７の記録ドメイン
１８に合焦するように制御され、これと同時に情報の記
録／再生が行われる。

【００２３】なお、光学的記録媒体での情報の消去、新
たな書き込みは、従来の一般的な光磁気用のピックアッ
プと同様に、コイルや永久磁石等により、外部から磁場
を与えながらレーザ光のパワーを強くすることによる媒
体記録層の磁化の反転を利用して行う。

【００２４】図９（Ａ）〜（Ｄ）は、前述した半導体レ
ーザと導波路が一体となった素子の変形例を示す図であ
り、その作製工程を示したものである。Ｓｉ基板５１ａ
上に所定間隔をおいてマスクをかけ、異方性エッチング
により４５度の同一方向に傾斜した片斜面を形成する
（図９（Ａ），（Ｂ））。次に、ガラス、金属酸化物を
ＣＶＤ法等を用いて、傾斜面上に多層に積層し、前述し
た導波路と同一の構成の導波路３０を形成する（図９
（Ｃ））。そして、最後に斜面と斜面との間の平坦な領
域に、通常の工程によって作製された半導体レーザチッ
プ５０ａを張付ける（図９（Ｄ））。このように、導波
路と半導体レーザのプロセスを分けることにより、素子
２０ａの製造を容易にすることができる。

【００２５】また、前述したように、半導体レーザから
射出されたレーザ光の偏光面に対して導波路を４５度傾
ければ、λ／２板を配置する必要がなくなる。このた
め、例えば、図１０に示すような、半導体レーザと導波
路が一体となった素子を構成することもできる。この変
形例は、Ｓｉ基板５１ａ上に、水平に積層して形成され
た導波路３０，３０の間に、４５度傾斜した台座６０を
張付け、その傾斜面上に半導体レーザチップ５０ａを張
付けたものである。このように構成しても、前述した実
施例と同様の作用、効果を得ることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上、本発明によれば、部品点数が少な
く、光磁気信号のＳ／Ｎ比の高い、小型軽量な光磁気用
ピックアップを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光磁気用ピックアップの概略を示
す図である。

【図２】図１に示した光磁気用ピックアップにおいて、
半導体レーザの構造を示す図である。

【図３】偏光分離機能を備えた導波路の概略を示す図で
ある。

【図４】（Ａ）は、図１に示した光磁気用ピックアップ
において、偏光分離機能を備えた導波路の構造を示す図
であり、（Ｂ）は、その変形例を示す図である。

【図５】（Ａ）〜（Ｃ）を含み、半導体レーザと偏光分
離機能を備えた導波路とを一体化した素子の作製工程を
示す図である。

【図６】図１に示した光磁気用ピックアップにおいて、
半導体レーザと偏光分離機能を備えた導波路とを一体化
した素子、および受光部の構成を示す図である。

【図７】受光部における信号の検出方法を示す図であ
り、（Ａ）は光磁気信号、（Ｂ）はフォーカスエラー信
号、（Ｃ）はトラックエラー信号の検出方法を示す図で
ある。

【図８】本発明に係る光磁気用ピックアップの構成を示
す図である。

【図９】（Ａ）〜（Ｄ）を含み、半導体レーザと偏光分
離機能を備えた導波路とを一体化した素子の変形例の作
製工程を示す図である。

【図１０】半導体レーザと偏光分離機能を備えた導波路
とを一体化した素子のさらに別の変形例を示す図であ
る。

【図１１】従来の光磁気用ピックアップの構成を示す図
である。

【図１２】図１１に示した光磁気用ピックアップにおい
て、受発光ユニットの構成を示す図である。

【符号の説明】１０…受光部、１２…ホログラム光学素子、１６…光学
的記録媒体、２０…半導体レーザと偏光分離機能導波路
とが一体化した素子、３０…偏光分離機能導波路、５０
…半導体レーザ。

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】光学的記録媒体を用いて情報を記録およ
び／または再生する光磁気用ピックアップにおいて、レーザ光を射出する半導体光源と前記光学的記録媒体か
らの反射光を導波させる偏光分離機能を備えた導波層と
を一体的に形成し、かつ射出されたレーザ光の偏光面に
対して４５度の角度で前記導波層に入射させるように配
置した素子と、前記導波層から射出された光を検出する
光検出部と、を有することを特徴とする光磁気用ピック
アップ。