JPH06124475A - Optical information detection apparatus - Google Patents

Optical information detection apparatus

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JPH06124475A
JPH06124475A JP4271608A JP27160892A JPH06124475A JP H06124475 A JPH06124475 A JP H06124475A JP 4271608 A JP4271608 A JP 4271608A JP 27160892 A JP27160892 A JP 27160892A JP H06124475 A JPH06124475 A JP H06124475A
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JP
Japan
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light
frequency
optical
crystal
nonlinear optical
Prior art date
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Application number
JP4271608A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuaki Morimoto
寧章 森本
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DIC Corp
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To achieve that information contained in a beam is emphasized in its central part and to detect the information with high resolution by a method wherein a frequency conversion device utilizing a nonlinear optical crystal is incorporated in a detection optical system. CONSTITUTION:A frequency-raising conversion by a sum frequency mixture wherein reflected light from a magneto-optical disk 6 is used as signal light and a laser beam oscillated by solid-state laser crystals 19, 24 is used as pumping light is performed by a nonlinear optical effect with which nonlinear optical crystals 18, 23 are provided. At this time, since the conversion efficiency of a frequency depends on the intensity of the pumping light and is proportional to the optical density of each point of the Gaussian distribution of the pumping light which has been incident on the crystals 18, 23, the frequency of the signal light is raised according to the conversion efficiency in each point of the pumping light. As a result, the intensity distribution in the beam waist position of the signal light is emphasized in the central part, and the signal light can be detected with high resolution. In addition, when definite photons or higher are frequency-converted, a signal amplification function is caused and they can be detected with high resolution. Thereby, high-density recorded information can be detected with high quality.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光記録媒体上に情報を
記録、再生する装置に関し、詳しくは、高密度に記録さ
れた情報を高品質に検出するための装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for recording and reproducing information on an optical recording medium, and more particularly to an apparatus for detecting information recorded at high density with high quality.

【0002】[0002]

【従来の技術】光記録媒体上に高密度に記録された光情
報を検出するには、短波長のレーザ光を利用すること
が、最も一般的である。また、アポディゼイションと共
焦点光学系を組合わせた検出系も考案されている。
2. Description of the Related Art In order to detect optical information recorded on an optical recording medium with a high density, it is most common to use a laser beam having a short wavelength. A detection system combining apodization and a confocal optical system has also been devised.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】光記録媒体上に高密度
に記録された光情報を検出するために短波長レーザ光を
利用した場合、特に、光磁気媒体においては、読み出し
信号強度が低下する問題があり、短波長においても大き
なカー(Kerr)回転角を有する材料の開発が行われてい
る。また、アポディゼーションと共焦点光学系を組み合
わせた検出系では、ピンホールまたはスリットの位置合
わせが必要不可欠であり、経時変化による位置ずれが問
題となる。
When short-wavelength laser light is used to detect optical information recorded on an optical recording medium with high density, the read signal strength is lowered particularly in a magneto-optical medium. There is a problem, and materials having a large Kerr rotation angle even at a short wavelength are being developed. In addition, in a detection system in which apodization and a confocal optical system are combined, alignment of pinholes or slits is indispensable, and positional displacement due to aging causes a problem.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】非線形光学結晶を利用し
た周波数変換装置を検出光学系に組み込むことによっ
て、高解像の検出を達成する。
High resolution detection is achieved by incorporating a frequency conversion device using a nonlinear optical crystal in a detection optical system.

【0005】[0005]

【実施例】本発明の実施例を図面にしたがって詳しく説
明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0006】図1は、本発明の実施例を示すブロックダ
イアグラムである。光源となる半導体レーザ1から出射
した光束は、コリメータレンズ2により平行光に変換さ
れビームスプリッタ3に入射し、さらに偏光ビームスプ
リッタ4を介して対物レンズ5により光磁気ディスク6
の記録面に回折限界に絞り込まれる。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. A light beam emitted from a semiconductor laser 1 serving as a light source is converted into parallel light by a collimator lens 2, enters a beam splitter 3, and further passes through a polarization beam splitter 4 by an objective lens 5 to produce a magneto-optical disk 6
The recording surface is narrowed down to the diffraction limit.

【0007】光磁気ディスク6により反射された光束の
一部はビームスプリッタ4により反射され、1/2波長
板11に入射する。また、ビームスプリッタ4を透過し
た光束の一部はビームスプリッタ3により反射され、直
角プリズム7、収束レンズ8、シリンドリカルレンズ9
を介して、四分割フォトディテクタ10に入射し、非点
収差法によるフォーカスエラー信号およびプッシュプル
法によるトラックエラー信号を発生する。
A part of the light beam reflected by the magneto-optical disk 6 is reflected by the beam splitter 4 and enters the half-wave plate 11. A part of the light flux transmitted through the beam splitter 4 is reflected by the beam splitter 3, and the right angle prism 7, the converging lens 8 and the cylindrical lens 9 are included.
It is incident on the four-division photodetector 10 via, and a focus error signal by the astigmatism method and a track error signal by the push-pull method are generated.

【0008】これらの信号により、光磁気ディスク6の
記録面に、常に回折限界に絞り込まれたビームスポット
が、トラックをトレースする。
With these signals, the beam spot, which is always narrowed to the diffraction limit, traces the track on the recording surface of the magneto-optical disk 6.

【0009】一方、1/2波長板11に入射・透過した
光束の偏光面は、偏光ビームスプリッタ12の入射面に
対して45度になるように、1/2波長板11を回転し
調整されている。
On the other hand, the half-wave plate 11 is rotated and adjusted so that the plane of polarization of the light beam incident on and transmitted through the half-wave plate 11 is 45 degrees with respect to the plane of incidence of the polarization beam splitter 12. ing.

【0010】したがって、光磁気ディスク6からの反射
光は、収束レンズ16および21にそれぞれ同じ強度で
入射し収束光となり、そのビームウエストが、非線形光
学結晶18および23の内部に位置するように構成され
ている。
Therefore, the reflected light from the magneto-optical disk 6 enters the converging lenses 16 and 21 with the same intensity to become convergent light, and its beam waist is located inside the nonlinear optical crystals 18 and 23. Has been done.

【0011】半導体レーザ13は、単一縦モード発振す
る高出力レーザーである。半導体レーザ13から出射し
た光束はコリメータレンズ14により平行光に変換さ
れ、1/2波長板15に入射・透過し、偏光ビームスプ
リッタ12によって一部は反射し、一部は透過する。こ
のとき、1/2波長板15は、反射光および透過光の強
度が等しくなるように回転調整されている。ここで、透
過光は収束レンズ16により収束光となり、反射鏡17
に入射し、さらに非線形光学結晶18を介して、固体レ
ーザ結晶19を励起する。つまり、反射鏡17と反射鏡
20は固体レーザ結晶19の発振波長において、共振器
を構成する。
The semiconductor laser 13 is a high power laser which oscillates in a single longitudinal mode. The light flux emitted from the semiconductor laser 13 is converted into parallel light by the collimator lens 14, is incident on and transmitted through the half-wave plate 15, and is partially reflected by the polarization beam splitter 12 and partially transmitted. At this time, the half-wave plate 15 is rotationally adjusted so that the reflected light and the transmitted light have the same intensity. Here, the transmitted light becomes convergent light by the converging lens 16, and the reflecting mirror 17
And further excites the solid-state laser crystal 19 via the nonlinear optical crystal 18. That is, the reflecting mirror 17 and the reflecting mirror 20 form a resonator at the oscillation wavelength of the solid-state laser crystal 19.

【0012】すなわち、反射鏡17の入射側には、半導
体レーザ13の波長に対する無反射コーティングが施さ
れている。出射側には半導体レーザ13の波長に対する
無反射機能および半導体レーザ13により励起された固
体レーザ結晶19の発振波長に対する高反射機能を有す
るコーティングが施されている。反射鏡20の入射側に
は、固体レーザ結晶19の発振波長に対する高反射機能
と、非線形光学結晶18内部における光磁気ディスク6
からの反射光である信号光との相互作用により周波数変
換された波長に対する無反射コーティングが施されてい
る。出射側においては、上記周波数変換された波長に対
する無反射コーティングが施されている。
That is, an antireflection coating for the wavelength of the semiconductor laser 13 is applied to the incident side of the reflecting mirror 17. The emitting side is provided with a coating having a non-reflection function for the wavelength of the semiconductor laser 13 and a high reflection function for the oscillation wavelength of the solid-state laser crystal 19 excited by the semiconductor laser 13. On the incident side of the reflecting mirror 20, a high reflection function for the oscillation wavelength of the solid-state laser crystal 19 and the magneto-optical disk 6 inside the nonlinear optical crystal 18 are provided.
An anti-reflection coating is applied to the wavelength of which the frequency is converted by the interaction with the signal light which is the reflected light from. On the emitting side, a non-reflection coating for the frequency-converted wavelength is applied.

【0013】偏光ビームスプリッタ12により反射され
た半導体レーザ13からの光束は、偏光ビームスプリッ
タ12を透過した光束と同様に、収束レンズ21により
収束光となり、反射鏡22に入射し、さらに非線形光学
結晶23を介して固体レーザ結晶24を励起する。つま
り、反射鏡22と反射鏡25は固体レーザ結晶24の発
振波長において共振器を構成する。
The light beam from the semiconductor laser 13 reflected by the polarization beam splitter 12 becomes convergent light by the converging lens 21 as in the case of the light beam passing through the polarization beam splitter 12, enters the reflecting mirror 22, and further the nonlinear optical crystal. The solid-state laser crystal 24 is excited via 23. That is, the reflecting mirror 22 and the reflecting mirror 25 form a resonator at the oscillation wavelength of the solid-state laser crystal 24.

【0014】すなわち、反射鏡22の入射側には,半導
体レーザ13の波長に対する無反射コーティングが施さ
れている。また、出射側には,半導体レーザ13の波長
に対する無反射機能および半導体レーザ13により励起
された固体レーザ結晶24の発振波長に対する高反射機
能を有するコーティングが施されている。また、反射鏡
25の入射側には,固体レーザ結晶24の発振波長に対
する高反射機能と、非線形光学結晶23内部において光
磁気ディスク6からの反射光である信号光との相互作用
により周波数変換された波長に対する無反射コーティン
グが、施されている。
That is, an antireflection coating for the wavelength of the semiconductor laser 13 is provided on the incident side of the reflecting mirror 22. Further, a coating having a non-reflection function for the wavelength of the semiconductor laser 13 and a high reflection function for the oscillation wavelength of the solid-state laser crystal 24 excited by the semiconductor laser 13 is provided on the emission side. Further, on the incident side of the reflecting mirror 25, frequency conversion is performed by the high reflection function for the oscillation wavelength of the solid-state laser crystal 24 and the interaction with the signal light which is the reflected light from the magneto-optical disk 6 inside the nonlinear optical crystal 23. A non-reflective coating for different wavelengths is applied.

【0015】本実施例では、非線形光学結晶18および
23にKTP、固体レーザ結晶19および24にNd:
YAGを使用した。光源となる半導体レーザ1と、励起
光源となる高出力の半導体レーザ13の波長は、809
nmである。励起された固体レーザ結晶19および24
は1064nmの波長で発振する。
In this embodiment, the nonlinear optical crystals 18 and 23 are KTP, and the solid-state laser crystals 19 and 24 are Nd:
YAG was used. The wavelength of the semiconductor laser 1 as the light source and the high-power semiconductor laser 13 as the excitation light source is 809.
nm. Excited solid-state laser crystals 19 and 24
Oscillates at a wavelength of 1064 nm.

【0016】光磁気ディスク6からの反射光を信号光と
し、固体レーザ結晶19および24の1064nmで発
振するレーザ光をポンプ光とする和周波混合による周波
数上昇変換が、非線形光学結晶18および23の有する
非線形光学効果によってなされる。変換後の波長は、4
59nmである。偏光ビームスプリッタ12の透過側お
よび反射側に配置されたフォトディテクタ26および2
7により、変換後の波長456nmの信号を検出する。
Frequency rising conversion by sum frequency mixing using reflected light from the magneto-optical disk 6 as signal light and laser light oscillating at 1064 nm of the solid-state laser crystals 19 and 24 as pump light is performed by the nonlinear optical crystals 18 and 23. It is made by the non-linear optical effect that it has. The converted wavelength is 4
It is 59 nm. Photodetectors 26 and 2 arranged on the transmission side and the reflection side of the polarization beam splitter 12, respectively.
7, the signal with the wavelength of 456 nm after conversion is detected.

【0017】本実施例のように、和周波混合による周波
数上昇変換では、信号光となる光磁気ディスク6からの
反射光が偏光ビームスプリッタ12によって強度変調信
号に変換されると、その信号強度に比例して、459n
mに変換された波長の信号も変調される。したがって、
通常の光磁気ディスクに用いられている差動検出が可能
である。
In the frequency rising conversion by the sum frequency mixing as in the present embodiment, when the polarization beam splitter 12 converts the reflected light from the magneto-optical disk 6 which becomes the signal light into the intensity modulated signal, it becomes the signal intensity. Proportionally 459n
The signal of the wavelength converted into m is also modulated. Therefore,
The differential detection used in a normal magneto-optical disk is possible.

【0018】本発明の実施例において最も重要な点は、
対物レンズ5および収束レンズ16と、対物レンズ5お
よび収束レンズ21とは、それぞれ共焦点光学系を構成
するため、収束レンズ16および21によるビームウエ
スト位置にピンホールを配置し、信号光の中心部のみを
検出し実質的に高解像度を得るのと同じ効果がある。た
だし、ピンホールを配置した方式では、その位置合わせ
が困難であり、また温度変化によりピンホールがずれる
可能性が大きい。固体レーザ結晶19および24から発
振するポンプ光の強度はガウス分布であり、非線形光学
結晶18および23であるKTP内部において、光磁気
ディスク6からの反射光である信号光と、和周波混合に
よる周波数上昇変換とが起こる。このとき、周波数変換
効率は、固体レーザ結晶19および24が発振するポン
プ光の強度分布に依存する。したがって、非線形光学結
晶18および23に入射したポンプ光のガウス分布の各
点における光密度に比例するため、光磁気ディスク6か
らの反射光である信号光はポンプ光の各点における変換
効率にしたがって周波数上昇する。ゆえに、ポンプ光は
一種のマスキング効果を果たし、光磁気ディスク6から
の反射光である信号光のビームウエスト位置での強度分
布において、その中心部が強調されることになり、実質
的な高解像が得られる。また、光磁気ディスク6からの
反射光である信号光そのものも、マスキング効果をもつ
(マスキング効果の様子を図2に示す)。非線形光学結
晶18および23の内部に位置する信号光のビームウエ
スト位置におけるポンプ光のビーム系が、信号光のビー
ムウエストよりも充分大きい場合、信号光自身がもつマ
スキング効果が支配的になるために、機械的な調整が軽
減され、組み立てが容易になる。さらに、信号光のある
一定以上、すなわち、信号光の光子数をN1、信号光の
周波数をW1、ポンプ光の周波数をW2とすると、W1/
(W1+W2)N1以上の光子がポンプ光の周波数と信号
光の周波数の和周波に周波数変換される場合、その出力
は信号光よりも大きい。すなわち、信号増幅機能があ
る。
The most important point in the embodiment of the present invention is
Since the objective lens 5 and the converging lens 16 and the objective lens 5 and the converging lens 21 respectively form a confocal optical system, a pinhole is arranged at the beam waist position by the converging lenses 16 and 21, and the central portion of the signal light is arranged. It has the same effect as detecting only one and obtaining substantially higher resolution. However, in the method in which the pinholes are arranged, it is difficult to align them, and there is a high possibility that the pinholes will shift due to temperature changes. The intensity of the pump light oscillated from the solid-state laser crystals 19 and 24 has a Gaussian distribution, and inside the nonlinear optical crystals 18 and 23, KTP, the signal light that is the reflected light from the magneto-optical disk 6 and the frequency due to the sum frequency mixing Ascending conversion occurs. At this time, the frequency conversion efficiency depends on the intensity distribution of the pump light oscillated by the solid-state laser crystals 19 and 24. Therefore, since the pump light incident on the nonlinear optical crystals 18 and 23 is proportional to the light density at each point of the Gaussian distribution, the signal light that is the reflected light from the magneto-optical disk 6 has a conversion efficiency at each point of the pump light. The frequency rises. Therefore, the pump light fulfills a kind of masking effect, and the central portion is emphasized in the intensity distribution at the beam waist position of the signal light, which is the reflected light from the magneto-optical disk 6, and a substantially high resolution is achieved. The image is obtained. Further, the signal light itself, which is the reflected light from the magneto-optical disk 6, also has a masking effect (the appearance of the masking effect is shown in FIG. 2). When the beam system of the pump light at the beam waist position of the signal light located inside the nonlinear optical crystals 18 and 23 is sufficiently larger than the beam waist of the signal light, the masking effect of the signal light itself becomes dominant. , Mechanical adjustment is reduced, and the assembly is easy. Further, if the signal light is above a certain level, that is, the number of photons of the signal light is N1, the frequency of the signal light is W1, and the frequency of the pump light is W2, then W1 /
When the photons of (W1 + W2) N1 or more are frequency-converted to the sum frequency of the frequency of the pump light and the frequency of the signal light, the output is larger than that of the signal light. That is, it has a signal amplification function.

【0019】[0019]

【効果】非線形光学結晶を用いた周波数変換において、
その変換効率は、非線形光学結晶への入射強度に比例す
る。したがって、非線形光学結晶への入射ビームの強度
分布がガウス分布ビームのように中心強度が大きい場
合、すなわち、共焦点光学系を有する周波数変換装置に
おいて周波数変換されたビームがもつ情報は、その中心
部の情報が特に強調されることになり、高解像の検出が
実現でき、位置ずれに関するマージンも向上する。ま
た、ある一定以上の光子が周波数変換された場合、 信号
増幅作用が出現し、 高感度の検出が可能である。
[Effect] In frequency conversion using a nonlinear optical crystal,
The conversion efficiency is proportional to the incident intensity on the nonlinear optical crystal. Therefore, when the intensity distribution of the incident beam on the nonlinear optical crystal has a large center intensity like a Gaussian distribution beam, that is, the information of the frequency-converted beam in the frequency conversion device having the confocal optical system has the central part. Information is emphasized, high-resolution detection can be realized, and the margin regarding positional deviation is improved. In addition, when a certain number or more of photons are frequency-converted, a signal amplification effect appears, enabling highly sensitive detection.

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

【図1】本発明の実施例を示すブロックダイアグラムで
ある。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】実施例で述べたマスキング効果を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing the masking effect described in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザー光 2 コリメータレンズ 3 ビームスプリッタ 4 偏光ビームスプリッタ 5 対物レンズ 6 光磁気ディスク 7 直角プリズム 8 収束レンズ 9 シリンドリカルレンズ 10 四分割フォトディテクタ 11 1/2波長板 13 半導体レーザ 14 コリメータレンズ 15 1/2波長板 16 収束レンズ 17 反射鏡 18 非線形光学結晶 19 固体レーザ結晶 20 反射鏡 21 収束レンズ 22 反射鏡 23 非線形光学結晶 24 固体レーザ結晶 25 反射鏡 26 フォトディテクタ 27 フォトディテクタ 1 Laser Light 2 Collimator Lens 3 Beam Splitter 4 Polarizing Beam Splitter 5 Objective Lens 6 Magneto-optical Disk 7 Right Angle Prism 8 Converging Lens 9 Cylindrical Lens 10 Four-division Photo Detector 11 1/2 Wave Plate 13 Semiconductor Laser 14 Collimator Lens 15 1/2 Wavelength Plate 16 Converging Lens 17 Reflecting Mirror 18 Nonlinear Optical Crystal 19 Solid State Laser Crystal 20 Reflecting Mirror 21 Converging Lens 22 Reflecting Mirror 23 Nonlinear Optical Crystal 24 Solid State Laser Crystal 25 Reflecting Mirror 26 Photodetector 27 Photodetector

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源と前記光源から出射した光束を光記
録媒体上に収束させるための第一手段と、前記光記録媒
体から反射した光情報を検出するための第二手段とを備
えた光情報検出装置において、前記第一および第二手段
によって共焦点光学系を構成し、検出側の焦平面を含む
光軸上に非線形光学結晶を配置し、さらに前記非線形光
学結晶内において光子の周波数を変換するための第三手
段を備えたことを特徴とする光情報検出装置。
1. A light provided with a light source, a first means for converging a light beam emitted from the light source onto an optical recording medium, and a second means for detecting optical information reflected from the optical recording medium. In the information detection device, a confocal optical system is configured by the first and second means, a nonlinear optical crystal is arranged on the optical axis including the focal plane on the detection side, and the frequency of photons in the nonlinear optical crystal is changed. An optical information detecting device comprising a third means for converting.
【請求項2】 第三手段が、固体レーザ結晶と非線形光
学結晶を含む共振器を構成し、前記共振器の外部に配置
された半導体レーザによって前記固体レーザ結晶を励起
し、前記非線形光学結晶内において光子の周波数を変換
することを特徴とする請求項1記載の光情報検出装置。
2. The third means comprises a resonator including a solid-state laser crystal and a nonlinear optical crystal, and the solid-state laser crystal is excited by a semiconductor laser arranged outside the resonator, 2. The optical information detection device according to claim 1, wherein the frequency of the photon is converted in the method.
【請求項3】 半導体レーザと共振器の間に、偏光ビー
ムスプリッタが配置され、前記半導体レーザと前記偏光
ビームスプリッタの間に、1/2波長板が配置されてい
ることを特徴とする請求項2記載の光情報検出装置。
3. A polarization beam splitter is arranged between the semiconductor laser and the resonator, and a ½ wavelength plate is arranged between the semiconductor laser and the polarization beam splitter. 2. The optical information detection device described in 2.
【請求項4】 半導体レーザの光束が偏光ビームスプリ
ッタを透過する側と前記偏光ビームスプリッタによって
反射される側との双方に、共振器が配置されていること
を特徴とする請求項3記載の光情報検出装置。
4. The light according to claim 3, wherein a resonator is disposed on both the side where the light flux of the semiconductor laser passes through the polarization beam splitter and the side where the light flux is reflected by the polarization beam splitter. Information detection device.
JP4271608A 1992-10-09 1992-10-09 Optical information detection apparatus Pending JPH06124475A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08279197A (en) * 1995-03-31 1996-10-22 Nec Corp Optical reproducing medium and its reproducing method and device therefor
WO2004068177A3 (en) * 2003-01-29 2004-09-16 Koninkl Philips Electronics Nv Optical reading apparatus and method of reading data

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