JPH06251412A - 光ピックアップ - Google Patents
光ピックアップInfo
- Publication number
- JPH06251412A JPH06251412A JP5035636A JP3563693A JPH06251412A JP H06251412 A JPH06251412 A JP H06251412A JP 5035636 A JP5035636 A JP 5035636A JP 3563693 A JP3563693 A JP 3563693A JP H06251412 A JPH06251412 A JP H06251412A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- waveguide
- coupler
- hologram
- optical pickup
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Optical Head (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】量産に適した高いNAの集光素子を有し、光の
利用効率が高く、低コストで作製可能な高性能な集積型
の光ピックアップを提供する。 【構成】本発明の光ピックアップは、シリコン基板1上
に光導波路3が形成された集積型の光ピックアップであ
り、光導波路3には、ホログラム記録材料4が塗布され
て光導波路への光の結合を果たすホログラム入力カプラ
20aおよび導波路内の導波光の射出を果たす集光ホロ
グラムカプラ20bが形成されている。
利用効率が高く、低コストで作製可能な高性能な集積型
の光ピックアップを提供する。 【構成】本発明の光ピックアップは、シリコン基板1上
に光導波路3が形成された集積型の光ピックアップであ
り、光導波路3には、ホログラム記録材料4が塗布され
て光導波路への光の結合を果たすホログラム入力カプラ
20aおよび導波路内の導波光の射出を果たす集光ホロ
グラムカプラ20bが形成されている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学的記録媒体(以
下、光ディスク)を用いて情報を記録および/または再
生する際に用いられる光ピックアップに関し、特に、小
型軽量な光ピックアップに関する。
下、光ディスク)を用いて情報を記録および/または再
生する際に用いられる光ピックアップに関し、特に、小
型軽量な光ピックアップに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、磁気ディスク装置に代表されるコ
ンピュータの補助記憶装置においては小形化、高密度
化、情報アクセスの高速化等の要求が拡大している。こ
のような要求に対応すべく、記録情報の高密度・大容量
化を目指して光ディスクを利用した光情報記録技術の研
究・開発が盛んに行われており、この光情報記録技術に
おいてのキーコンポーネントとなる光ピックアップは様
々なものが考案・開発され実用化されてきている。
ンピュータの補助記憶装置においては小形化、高密度
化、情報アクセスの高速化等の要求が拡大している。こ
のような要求に対応すべく、記録情報の高密度・大容量
化を目指して光ディスクを利用した光情報記録技術の研
究・開発が盛んに行われており、この光情報記録技術に
おいてのキーコンポーネントとなる光ピックアップは様
々なものが考案・開発され実用化されてきている。
【0003】しかしながら、従来の光ピックアップは、
半導体レーザ、集光レンズ、ビームスプリッタ等の個別
の光学素子を組み合わせて構成されているため、情報読
取りの高速化には不可欠な光ピックアップの小型化に限
度がある。そこで、このような問題点を解決するため
に、光導波路を利用した集積型光ピックアップが提案さ
れており、例えば、電子通信学会・量子エレクトロニク
ス研究会(OQE)予稿85−72に記載されているよ
うなものが知られている。
半導体レーザ、集光レンズ、ビームスプリッタ等の個別
の光学素子を組み合わせて構成されているため、情報読
取りの高速化には不可欠な光ピックアップの小型化に限
度がある。そこで、このような問題点を解決するため
に、光導波路を利用した集積型光ピックアップが提案さ
れており、例えば、電子通信学会・量子エレクトロニク
ス研究会(OQE)予稿85−72に記載されているよ
うなものが知られている。
【0004】以下、図13を参照して、上記文献に開示
された光ピックアップについて説明する。シリコン基板
81上にバッフア層82を介して形成された光導波路8
3の端面には半導体レーザ84が固定されている。この
半導体レーザ84から出射された光は、光導波路83に
結合し、ビームスプリッタ85を介して集光グレーティ
ングカプラ86によって光ディスク10上に回折限界ま
で集光される。そして、光ディスクで情報記録ピットに
応じて強度変調された反射光は、集光グレーティングカ
プラ86によって、再び光導波路83に結合される。こ
の戻り光は、ビームスプリッタ85により分波、集光さ
れて、シリコン基板81上に形成された4分割の光検出
器87に向かって光導波路83内を伝搬して行く。そし
て、分割された各検出素子の出力は、所定の演算処理が
施され、情報読取信号、フォーカスエラー信号、トラッ
キングエラー信号となる。この場合、フォーカスエラー
信号の検出はフーコー法、トラッキングエラー信号の検
出はプッシュプル法によっている。
された光ピックアップについて説明する。シリコン基板
81上にバッフア層82を介して形成された光導波路8
3の端面には半導体レーザ84が固定されている。この
半導体レーザ84から出射された光は、光導波路83に
結合し、ビームスプリッタ85を介して集光グレーティ
ングカプラ86によって光ディスク10上に回折限界ま
で集光される。そして、光ディスクで情報記録ピットに
応じて強度変調された反射光は、集光グレーティングカ
プラ86によって、再び光導波路83に結合される。こ
の戻り光は、ビームスプリッタ85により分波、集光さ
れて、シリコン基板81上に形成された4分割の光検出
器87に向かって光導波路83内を伝搬して行く。そし
て、分割された各検出素子の出力は、所定の演算処理が
施され、情報読取信号、フォーカスエラー信号、トラッ
キングエラー信号となる。この場合、フォーカスエラー
信号の検出はフーコー法、トラッキングエラー信号の検
出はプッシュプル法によっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記論文に記載された
光ピックアップによれば、小型、軽量化を達成すること
はできるが以下のような問題点がある。
光ピックアップによれば、小型、軽量化を達成すること
はできるが以下のような問題点がある。
【0006】第1として、現状の半導体作製技術では量
産が困難であることがあげられる。図13に示すピック
アップは、集光素子として集光グレーティングカプラ
(FGC)が用いられている。これはサブミクロンのピ
ッチを有する微細なグレーティングであり、現状では電
子ビーム直接描画によらなければ作製することが困難で
ある。この場合、1つの素子を描画するためには、条件
にもよるが数十分から1時間以上の時間が必要となる。
従って、現状の作製方法では将来の実用、量産化に対応
することは不可能である。
産が困難であることがあげられる。図13に示すピック
アップは、集光素子として集光グレーティングカプラ
(FGC)が用いられている。これはサブミクロンのピ
ッチを有する微細なグレーティングであり、現状では電
子ビーム直接描画によらなければ作製することが困難で
ある。この場合、1つの素子を描画するためには、条件
にもよるが数十分から1時間以上の時間が必要となる。
従って、現状の作製方法では将来の実用、量産化に対応
することは不可能である。
【0007】第2として、電子ビーム描画装置上の問題
から、一度に描画出来る範囲が限られるため、数mmに
わたる大きな開口の素子を作製することが困難であり、
高NA化が難しいという問題がある。
から、一度に描画出来る範囲が限られるため、数mmに
わたる大きな開口の素子を作製することが困難であり、
高NA化が難しいという問題がある。
【0008】第3として、グレーティングカプラによる
出射光量分布の問題がある。一般に光導波路上に形成さ
れたFGCからの出射光は、導波光入力端から指数関数
的に減衰する光量分布を持っており、これは図13に示
されるFGC86についても同様である。すなわち、こ
れは開口内全域ではなく、一部から徐々に光が出射する
ことと等価となり、実質的な開口が小さくなる。従っ
て、集光性能上不利であり、実用上大きな問題となる。
また、上記FGCを戻り光の入力カプラとして用いた場
合にも、上述した特性が結合効率の低下をもたらす原因
となる。
出射光量分布の問題がある。一般に光導波路上に形成さ
れたFGCからの出射光は、導波光入力端から指数関数
的に減衰する光量分布を持っており、これは図13に示
されるFGC86についても同様である。すなわち、こ
れは開口内全域ではなく、一部から徐々に光が出射する
ことと等価となり、実質的な開口が小さくなる。従っ
て、集光性能上不利であり、実用上大きな問題となる。
また、上記FGCを戻り光の入力カプラとして用いた場
合にも、上述した特性が結合効率の低下をもたらす原因
となる。
【0009】本発明の目的は、上述した問題点を解決
し、量産に適した高いNAの集光素子を有し、光の利用
効率が高く、低コストで作製可能な高性能な集積型の光
ピックアップを提供することにある。
し、量産に適した高いNAの集光素子を有し、光の利用
効率が高く、低コストで作製可能な高性能な集積型の光
ピックアップを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、基板上に光導波路を有する集積化された
光ピックアップにおいて、前記光導波路に、光導波路へ
の光の結合および/または導波路内の導波光の射出を果
たす体積型ホログラムを設けたことを特徴としている。
に、本発明は、基板上に光導波路を有する集積化された
光ピックアップにおいて、前記光導波路に、光導波路へ
の光の結合および/または導波路内の導波光の射出を果
たす体積型ホログラムを設けたことを特徴としている。
【0011】
【本発明の概要】本発明では、集積型の光ピックアップ
に以下の手段を用いることにより、上記問題点を解決し
ている。以下、本発明に係る光ピックアップに用いられ
る手段について詳細に説明する。
に以下の手段を用いることにより、上記問題点を解決し
ている。以下、本発明に係る光ピックアップに用いられ
る手段について詳細に説明する。
【0012】まず、第1および第2の問題点を解決する
ため、本発明では集光素子として、体積型ホログラムに
よるブラッグカプラを採用する。すなわち、本発明で
は、図1に示すように、導波路基板であるシリコン基板
1上にバッファ層2および導波路(層)3を形成し、こ
の導波層3の上にホログラム記録材料4を塗布する。そ
して、このホログラム記録材料4に体積型ホログラムと
してブラッグカプラを記録し、従来のFGCの代わりと
して機能させる。
ため、本発明では集光素子として、体積型ホログラムに
よるブラッグカプラを採用する。すなわち、本発明で
は、図1に示すように、導波路基板であるシリコン基板
1上にバッファ層2および導波路(層)3を形成し、こ
の導波層3の上にホログラム記録材料4を塗布する。そ
して、このホログラム記録材料4に体積型ホログラムと
してブラッグカプラを記録し、従来のFGCの代わりと
して機能させる。
【0013】このブラッグカプラの記録は、図2(a)
に模式的に示した光学系により行われる。以下、この記
録工程(干渉露光法)について説明する。図2(a)に
示すように、光ピックアップの使用光源と同じ波長のレ
ーザ光源5からのレーザ光をビームスプリッタ6により
2つに分離する。一方の光はミラー7を介して適当な入
射角で結合プリズム8に入射し、導波路内に導かれ導波
光9となる。もう一方の光はミラー11を介して集光レ
ンズ12に入射し、回折限界まで集光されたのち、理想
的な空間球面波としてシリコン基板上のホログラム記録
材料4に入射する。この入射位置の下には、結合プリズ
ム8によって結合された導波光9が伝搬しており、ホロ
グラム記録材料4内にはエバネッセント波のテールが存
在する。従って、導波光9と空間球面波13との間で干
渉が起こり、そのパターンがホログラム記録材料4内に
体積ホログラムとして記録される。そして、所定の現象
処理を施したのち、図2(b)のように記録時と正反対
の向きから導波光を入射させると、体積ホログラムの波
面再生機能により、空間球面波13が記録時とは反対向
きの光として再生される。
に模式的に示した光学系により行われる。以下、この記
録工程(干渉露光法)について説明する。図2(a)に
示すように、光ピックアップの使用光源と同じ波長のレ
ーザ光源5からのレーザ光をビームスプリッタ6により
2つに分離する。一方の光はミラー7を介して適当な入
射角で結合プリズム8に入射し、導波路内に導かれ導波
光9となる。もう一方の光はミラー11を介して集光レ
ンズ12に入射し、回折限界まで集光されたのち、理想
的な空間球面波としてシリコン基板上のホログラム記録
材料4に入射する。この入射位置の下には、結合プリズ
ム8によって結合された導波光9が伝搬しており、ホロ
グラム記録材料4内にはエバネッセント波のテールが存
在する。従って、導波光9と空間球面波13との間で干
渉が起こり、そのパターンがホログラム記録材料4内に
体積ホログラムとして記録される。そして、所定の現象
処理を施したのち、図2(b)のように記録時と正反対
の向きから導波光を入射させると、体積ホログラムの波
面再生機能により、空間球面波13が記録時とは反対向
きの光として再生される。
【0014】上述したように記録された体積ホログラム
は、導波光を空間球面波に、また逆に外部からの空間球
面波を導波光に変換する機能を有し、従来例のFGCと
全く同一の機能を果たす。また、この方法によれば、あ
らゆる波面の空間光と導波光とを結合するカプラを作製
することもできる。例えば、簡単な例として、図2
(a)中の集光レンズ12を取り除いて同様の記録を行
えば、空間平面波と導波光とを結合するリニアグレーテ
ィングカプラと同等の機能を持った素子を作製すること
が可能である。
は、導波光を空間球面波に、また逆に外部からの空間球
面波を導波光に変換する機能を有し、従来例のFGCと
全く同一の機能を果たす。また、この方法によれば、あ
らゆる波面の空間光と導波光とを結合するカプラを作製
することもできる。例えば、簡単な例として、図2
(a)中の集光レンズ12を取り除いて同様の記録を行
えば、空間平面波と導波光とを結合するリニアグレーテ
ィングカプラと同等の機能を持った素子を作製すること
が可能である。
【0015】次に、第3の問題点を解決するための手段
について説明する。図3(a)に示すように、一般に、
FGCなど、従来のグレーティングカプラ86からの出
射光は、導波光が入力した側から指数関数的に減衰する
光量分布をもっている。しかし、先に指摘したように、
このような分布は集光特性、効率両方の観点から不利で
ある。理想的には図3(b)に示すように、ガウシアン
形の光量分布となることが望ましい。
について説明する。図3(a)に示すように、一般に、
FGCなど、従来のグレーティングカプラ86からの出
射光は、導波光が入力した側から指数関数的に減衰する
光量分布をもっている。しかし、先に指摘したように、
このような分布は集光特性、効率両方の観点から不利で
ある。理想的には図3(b)に示すように、ガウシアン
形の光量分布となることが望ましい。
【0016】ところで、本発明では、上述した体積型ホ
ログラムによるブラッグカプラを採用するため、一般の
FGCとは若干事情が異なる。ブラッグカプラは空間光
と導波光エバネッセント波との干渉パターンを体積型ホ
ログラムとして記録したものであり、この記録の強さは
干渉させる二つの光の強度に依存している。すなわち記
録時の光が強い場合ほど強く書き込まれたホログラムが
作製される。具体的には、記録時の光が強いほど、ホロ
グラム記録材料内で起こる屈折率変化がより大きくな
り、より回折効率が高いホログラムとなる。
ログラムによるブラッグカプラを採用するため、一般の
FGCとは若干事情が異なる。ブラッグカプラは空間光
と導波光エバネッセント波との干渉パターンを体積型ホ
ログラムとして記録したものであり、この記録の強さは
干渉させる二つの光の強度に依存している。すなわち記
録時の光が強い場合ほど強く書き込まれたホログラムが
作製される。具体的には、記録時の光が強いほど、ホロ
グラム記録材料内で起こる屈折率変化がより大きくな
り、より回折効率が高いホログラムとなる。
【0017】実際の記録では、ほぼ一様な光量の導波光
側面部分にガウシアン形の光量分布の空間光が入射し、
干渉、記録されるために、作製されたホログラムの回折
効率は、図4(b)のようなガウシアン分布を持つこと
になる。従って、このようなカプラから出射する光は、
本来の特性(通常のFGCなど一様な回折効率の場合の
特性;図4(a)参照)を示す分布に、図4(b)で示
すガウシアン分布を掛け合わせたものとなり、図4
(c)で示すような光量分布を示す。このままでも従来
と比較してかなり改善された光量分布と言えるが、本発
明ではこれをさらに理想に近付けるため、通常生じる指
数関数形分布を相殺するような回折効率分布をホログラ
ムに付加する。すなわち、図5(a)に示す指数関数形
の透過率分布を有した減衰フィルタ15を、図5(b)
に示すように書き込み用空間光の光路内に配置する。こ
の結果、得られる光量分布は、本来の特性を示す分布
(c)が減衰フィルタの特性を示す分布(d)によって
相殺された状態の特性を示す分布(e)と、(f)で示
すガウシアン分布を掛け合わせたものとなり、(g)で
示すようにレベルの高いものとなる。
側面部分にガウシアン形の光量分布の空間光が入射し、
干渉、記録されるために、作製されたホログラムの回折
効率は、図4(b)のようなガウシアン分布を持つこと
になる。従って、このようなカプラから出射する光は、
本来の特性(通常のFGCなど一様な回折効率の場合の
特性;図4(a)参照)を示す分布に、図4(b)で示
すガウシアン分布を掛け合わせたものとなり、図4
(c)で示すような光量分布を示す。このままでも従来
と比較してかなり改善された光量分布と言えるが、本発
明ではこれをさらに理想に近付けるため、通常生じる指
数関数形分布を相殺するような回折効率分布をホログラ
ムに付加する。すなわち、図5(a)に示す指数関数形
の透過率分布を有した減衰フィルタ15を、図5(b)
に示すように書き込み用空間光の光路内に配置する。こ
の結果、得られる光量分布は、本来の特性を示す分布
(c)が減衰フィルタの特性を示す分布(d)によって
相殺された状態の特性を示す分布(e)と、(f)で示
すガウシアン分布を掛け合わせたものとなり、(g)で
示すようにレベルの高いものとなる。
【0018】本発明の光ピックアップは、上記手段に加
え、さらに、光源からの光を導波路内に導く方法とし
て、以下の手段を採用する。すなわち、光源を導波路端
面に結合するのではなく、図6に示すように、光源16
を導波路が形成されたシリコン基板1と別体とし、光源
16から射出された光を反射ミラー17を介して、ブラ
ッグカプラなどの入力カプラ20によって導波路に結合
させる方法を採用する。この場合、光源16とシリコン
基板(チップとする)との位置関係は、チップをシーク
方向に移動した場合でも、常に光源からの光が導波路へ
入力結合されるように、図7に示すような配置とする。
え、さらに、光源からの光を導波路内に導く方法とし
て、以下の手段を採用する。すなわち、光源を導波路端
面に結合するのではなく、図6に示すように、光源16
を導波路が形成されたシリコン基板1と別体とし、光源
16から射出された光を反射ミラー17を介して、ブラ
ッグカプラなどの入力カプラ20によって導波路に結合
させる方法を採用する。この場合、光源16とシリコン
基板(チップとする)との位置関係は、チップをシーク
方向に移動した場合でも、常に光源からの光が導波路へ
入力結合されるように、図7に示すような配置とする。
【0019】ところで、本発明の光ピックアップでは、
トラックエラー検出方法として従来例と同様プッシュプ
ル法を想定している。しかし、図7に示す配置関係で
は、導波路内の光の伝搬方向とトラックの走る方向とが
直行しているため、このままでは従来例と同様にトラッ
クエラー信号を検出することが出来ない。
トラックエラー検出方法として従来例と同様プッシュプ
ル法を想定している。しかし、図7に示す配置関係で
は、導波路内の光の伝搬方向とトラックの走る方向とが
直行しているため、このままでは従来例と同様にトラッ
クエラー信号を検出することが出来ない。
【0020】そこで、本発明では図8に示すように、入
力カプラ20aから結合された導波光が光ディスクに向
けて出射する前に、導波光の伝搬方向をトラック方向と
平行となるように変換する導波路ミラー28を導波層3
に設け、トラック方向と平行になった導波光を集光カプ
ラ20bによって光ディスクに向けて射出し、上記問題
を回避する。この導波路ミラー28は、具体的には、図
9に示すように、導波層3上に高屈折率膜34を装荷し
実効屈折率の高い部分を形成することにより、この境界
部分を全反射ミラーとして機能させればよい。また、散
乱などの損失を押さえるため、境界部分はテーパ形状と
すればよい。これはマスクを用いたスパッタの回り込
み、あるいは各種ウエットエッチング手法等により容易
に実現可能である。
力カプラ20aから結合された導波光が光ディスクに向
けて出射する前に、導波光の伝搬方向をトラック方向と
平行となるように変換する導波路ミラー28を導波層3
に設け、トラック方向と平行になった導波光を集光カプ
ラ20bによって光ディスクに向けて射出し、上記問題
を回避する。この導波路ミラー28は、具体的には、図
9に示すように、導波層3上に高屈折率膜34を装荷し
実効屈折率の高い部分を形成することにより、この境界
部分を全反射ミラーとして機能させればよい。また、散
乱などの損失を押さえるため、境界部分はテーパ形状と
すればよい。これはマスクを用いたスパッタの回り込
み、あるいは各種ウエットエッチング手法等により容易
に実現可能である。
【0021】但し本発明においては、図8の構成から明
らかなように、導波路ミラー28を直角反射ミラーとし
て用いるため、全反射ミラーとして機能させるには相当
の屈折率差を境界部に与える必要があり、材料選択や、
装荷層厚などが問題となる。この対策として、図10に
示すようなへの字型に構成された二段反射による直角反
射の導波路ミラー28aを採用する。このように、への
字型の実効屈折率境界を設けることにより、一回の反射
における入射角を小さくし、全反射に必要な実効屈折率
差を小さく抑えることができる。
らかなように、導波路ミラー28を直角反射ミラーとし
て用いるため、全反射ミラーとして機能させるには相当
の屈折率差を境界部に与える必要があり、材料選択や、
装荷層厚などが問題となる。この対策として、図10に
示すようなへの字型に構成された二段反射による直角反
射の導波路ミラー28aを採用する。このように、への
字型の実効屈折率境界を設けることにより、一回の反射
における入射角を小さくし、全反射に必要な実効屈折率
差を小さく抑えることができる。
【0022】
【実施例】以上説明した手段が用いられた本発明に係る
光ピックアップの実施例について説明する。なお、前述
した構成要素と同一の構成要素については同一の参照符
号が付されている。
光ピックアップの実施例について説明する。なお、前述
した構成要素と同一の構成要素については同一の参照符
号が付されている。
【0023】図11は、本発明の第1の実施例を示す斜
視図である。シリコン基板1上には従来と同様な方法を
用いてバッフア層2、4分割光検出素子35、および導
波層3が作製される。その後、フォーカシンググレーテ
ィングビームスプリッタ(以下、FGBS)36、およ
び前述した方法によって所定の位置に導波路ミラー28
a,ホログラム入力カプラ20a,集光ホログラムカプ
ラ20bが作製される。なお、FGBS36はグレーテ
ィングのピッチが大きいため、フォトリソグラフィによ
って作製される。また、ホログラム入力カプラ20a上
には、プリズムミラー37が固定される。
視図である。シリコン基板1上には従来と同様な方法を
用いてバッフア層2、4分割光検出素子35、および導
波層3が作製される。その後、フォーカシンググレーテ
ィングビームスプリッタ(以下、FGBS)36、およ
び前述した方法によって所定の位置に導波路ミラー28
a,ホログラム入力カプラ20a,集光ホログラムカプ
ラ20bが作製される。なお、FGBS36はグレーテ
ィングのピッチが大きいため、フォトリソグラフィによ
って作製される。また、ホログラム入力カプラ20a上
には、プリズムミラー37が固定される。
【0024】そして、図示しないコリメート光学系を含
む光源16から出射された平行ビームは、プリズムミラ
ー37によって反射され、垂直にホログラム入力カプラ
20a上に入射し、ここで導波路3内に導かれて導波光
30となる。この導波光30は、導波路3内を伝搬した
のち導波路ミラー28aによって2段階の全反射を受け
て90°光路を変換され、FGBS36を通過して集光
ホログラムカプラ20bに入射する。この集光ホログラ
ムカプラ20bによって導波光は集光空間光に変換さ
れ、光ディスク10上に集束する。
む光源16から出射された平行ビームは、プリズムミラ
ー37によって反射され、垂直にホログラム入力カプラ
20a上に入射し、ここで導波路3内に導かれて導波光
30となる。この導波光30は、導波路3内を伝搬した
のち導波路ミラー28aによって2段階の全反射を受け
て90°光路を変換され、FGBS36を通過して集光
ホログラムカプラ20bに入射する。この集光ホログラ
ムカプラ20bによって導波光は集光空間光に変換さ
れ、光ディスク10上に集束する。
【0025】光ディスク10によって反射された光は、
再度集光ホログラムカプラ20bに入射し、導波光に変
換される。この導波光はFGBS36により分岐、集光
されて、4分割光検出器35に入射する。分割された各
検出素子からの出力は、図示しない演算回路により所望
の信号処理が施され、情報信号、サーボエラー信号を出
力する。
再度集光ホログラムカプラ20bに入射し、導波光に変
換される。この導波光はFGBS36により分岐、集光
されて、4分割光検出器35に入射する。分割された各
検出素子からの出力は、図示しない演算回路により所望
の信号処理が施され、情報信号、サーボエラー信号を出
力する。
【0026】このような光ピックアップの構成により、
以下の利点が得られる。FGBS36は、通常のフォト
リソグラフィを用いて作製され、かつ体積型ホログラム
によるブラッグカプラ20a,20bは、干渉露光法を
用いて作製されるため、光ピックアップとしてのチップ
を大量生産することができる。すなわち良好な干渉が起
こるように図2(a)に示す光学系を一度調整してしま
えばあとはこの干渉露光を同一基板上で位置を変えて随
時行うことにより、大量の集光素子を一枚の基板上に形
成することが可能である。干渉露光そのものに要する時
間は、秒からせいぜい分単位であるから、短時間のうち
に大量のピックアップ用集光素子を基板上に作製するこ
とができる。
以下の利点が得られる。FGBS36は、通常のフォト
リソグラフィを用いて作製され、かつ体積型ホログラム
によるブラッグカプラ20a,20bは、干渉露光法を
用いて作製されるため、光ピックアップとしてのチップ
を大量生産することができる。すなわち良好な干渉が起
こるように図2(a)に示す光学系を一度調整してしま
えばあとはこの干渉露光を同一基板上で位置を変えて随
時行うことにより、大量の集光素子を一枚の基板上に形
成することが可能である。干渉露光そのものに要する時
間は、秒からせいぜい分単位であるから、短時間のうち
に大量のピックアップ用集光素子を基板上に作製するこ
とができる。
【0027】集光用のカプラ20bは体積型ホログラム
であり、ブラッグカプラとして機能するため、空間光と
導波光とは1対1で結合される。すなわち1ビーム結合
であって、従来のFGCで問題となっていた基板側放射
光による出力効率低下の問題も解決され、高効率の集光
カプラとして機能する。これはホログラム入力カプラ2
0bについても同様であり、高効率の入力カプラとして
機能する。この場合、干渉させる2つの光の幅を大きく
すれば、原理的にいくらでも大きな開口の素子を作製す
ることが可能であり、電子ビーム直接描画では困難だっ
た高NA化を容易に達成することができる。
であり、ブラッグカプラとして機能するため、空間光と
導波光とは1対1で結合される。すなわち1ビーム結合
であって、従来のFGCで問題となっていた基板側放射
光による出力効率低下の問題も解決され、高効率の集光
カプラとして機能する。これはホログラム入力カプラ2
0bについても同様であり、高効率の入力カプラとして
機能する。この場合、干渉させる2つの光の幅を大きく
すれば、原理的にいくらでも大きな開口の素子を作製す
ることが可能であり、電子ビーム直接描画では困難だっ
た高NA化を容易に達成することができる。
【0028】集光ホログラムカプラ20bは、その作製
工程において、図5(c)で示すような本来の集光素子
の光量分布の特性を相殺するように、図5(d)で示す
ような光量分布の特性を有するフィルタによって補正し
たため、完成したカプラからの出射光の光量分布は、図
5(g)で示すようなガウス形となる。これにより、集
光素子全体の開口がそのまま光出射開口となり、従来の
ような実効的なNAの低下を防ぐことができる。従っ
て、素子としての集光機能が高くなる。
工程において、図5(c)で示すような本来の集光素子
の光量分布の特性を相殺するように、図5(d)で示す
ような光量分布の特性を有するフィルタによって補正し
たため、完成したカプラからの出射光の光量分布は、図
5(g)で示すようなガウス形となる。これにより、集
光素子全体の開口がそのまま光出射開口となり、従来の
ような実効的なNAの低下を防ぐことができる。従っ
て、素子としての集光機能が高くなる。
【0029】従来のFGCでは、極端な指数関数形光量
分布を避けるために、あまり高い回折効率を設定できな
かったが、本発明に用いられる集光用カプラ20bで
は、そのような問題もなく、回折効率の高い素子とする
ことができるため、結果として出力結合効率が向上す
る。
分布を避けるために、あまり高い回折効率を設定できな
かったが、本発明に用いられる集光用カプラ20bで
は、そのような問題もなく、回折効率の高い素子とする
ことができるため、結果として出力結合効率が向上す
る。
【0030】光源16を光ピックアップとしてのチップ
と別体したことにより、従来困難であった光源と導波路
との結合工程が無くなる。すなわち、従来では、光源の
導波路(チップ)への取付けは、固定と調整を一度に行
わなければならないという難しさがあったが、本実施例
の構成によれば、チップと光源とを所定の配置関係で組
み付けた後も微調整する余地を残すことが可能となる。
この結果、組立・調整作業を容易なものとなり、結果と
して光ピックアップの作製工数を軽減することができ
る。この場合、光源からの光を導波路に結合するカプラ
は、体積型ホログラムによって作製されているので、良
好な入力効率が得られる。
と別体したことにより、従来困難であった光源と導波路
との結合工程が無くなる。すなわち、従来では、光源の
導波路(チップ)への取付けは、固定と調整を一度に行
わなければならないという難しさがあったが、本実施例
の構成によれば、チップと光源とを所定の配置関係で組
み付けた後も微調整する余地を残すことが可能となる。
この結果、組立・調整作業を容易なものとなり、結果と
して光ピックアップの作製工数を軽減することができ
る。この場合、光源からの光を導波路に結合するカプラ
は、体積型ホログラムによって作製されているので、良
好な入力効率が得られる。
【0031】導波路ミラー28aは、図10に示すよう
な二段反射によるもので構成されているので、実効屈折
率境界部に装荷する高屈折率層の屈折率を1回の反射に
よるものよりも低く抑えることができ、装荷層厚を薄く
抑えることができる。これは装荷する高屈折率膜をFG
BS36のグレーティング層と兼ねることができること
を意味しており、作製プロセスの簡素化にも貢献する。
例として、装荷膜を窒化シリコンと仮定すると、図10
に示す構成で機能させるのに必要な装荷層厚は数100
オングストロームであり、1度の成膜で両者を兼用でき
ることを意味する。導波光が一度の反射で所望の偏向が
得られるように導波路ミラーを構成すると、より厚い装
荷膜が必要され、このようなプロセスの簡素化は不可能
である。また、導波路ミラー28aを図10に示すよう
に、への字型に構成することにより、反射光学系をコン
パクトに収めることができ、チップサイズを小型化する
ことができる。
な二段反射によるもので構成されているので、実効屈折
率境界部に装荷する高屈折率層の屈折率を1回の反射に
よるものよりも低く抑えることができ、装荷層厚を薄く
抑えることができる。これは装荷する高屈折率膜をFG
BS36のグレーティング層と兼ねることができること
を意味しており、作製プロセスの簡素化にも貢献する。
例として、装荷膜を窒化シリコンと仮定すると、図10
に示す構成で機能させるのに必要な装荷層厚は数100
オングストロームであり、1度の成膜で両者を兼用でき
ることを意味する。導波光が一度の反射で所望の偏向が
得られるように導波路ミラーを構成すると、より厚い装
荷膜が必要され、このようなプロセスの簡素化は不可能
である。また、導波路ミラー28aを図10に示すよう
に、への字型に構成することにより、反射光学系をコン
パクトに収めることができ、チップサイズを小型化する
ことができる。
【0032】次に、前記実施例にさらに積極的に集光ホ
ログラムカプラ20bの高NA化を図ったピックアップ
を第2の実施例として図12に示す。この実施例では、
導波路ミラー28aと集光ホログラムカプラ20bとの
間の導波路にビームエクスパンダ50が作製されてい
る。このビームエクスパンダ50により、導波路ミラー
28aで反射された導波光は、その幅が広げられる。な
お、集光ホログラムカプラ20bは、この広げられたビ
ーム幅に対応する大きな開口を有するものが作製されて
いる。このような構成により、従来では考えられなかっ
た高いNAの性能を持った集光素子を集積形の光ピック
アップで実現することができる。その他の構成、効果に
ついては前記第1の実施例と同様なので詳細な説明は省
略する。
ログラムカプラ20bの高NA化を図ったピックアップ
を第2の実施例として図12に示す。この実施例では、
導波路ミラー28aと集光ホログラムカプラ20bとの
間の導波路にビームエクスパンダ50が作製されてい
る。このビームエクスパンダ50により、導波路ミラー
28aで反射された導波光は、その幅が広げられる。な
お、集光ホログラムカプラ20bは、この広げられたビ
ーム幅に対応する大きな開口を有するものが作製されて
いる。このような構成により、従来では考えられなかっ
た高いNAの性能を持った集光素子を集積形の光ピック
アップで実現することができる。その他の構成、効果に
ついては前記第1の実施例と同様なので詳細な説明は省
略する。
【0033】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
は上記実施例に限定されることはなく、種々変形するこ
とが可能である。本発明は、集積化された光ピックアッ
プの導波路に、干渉露光法を用いて体積型ホログラムに
よるブラッグカプラを作製したことに特徴を有してい
る。このため、導波路が形成されたチップの形状、構成
は種々変形することができ、集光カプラのみを体積型ホ
ログラムによって構成し光源を導波路(チップ)にその
まま取付けるような構成であっても良い。
は上記実施例に限定されることはなく、種々変形するこ
とが可能である。本発明は、集積化された光ピックアッ
プの導波路に、干渉露光法を用いて体積型ホログラムに
よるブラッグカプラを作製したことに特徴を有してい
る。このため、導波路が形成されたチップの形状、構成
は種々変形することができ、集光カプラのみを体積型ホ
ログラムによって構成し光源を導波路(チップ)にその
まま取付けるような構成であっても良い。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、量産に適した高いNA
の集光素子を有し、光の利用効率が高く低コストで作製
可能なコンパクトな光ピックアップを提供することが可
能となる。
の集光素子を有し、光の利用効率が高く低コストで作製
可能なコンパクトな光ピックアップを提供することが可
能となる。
【図1】導波路にブラッグカプラを記録する前のチップ
の断面図である。
の断面図である。
【図2】(a)は、導波路にブラッグカプラを記録する
光学系を示す図、(b)は、導波路にブラッグカプラが
記録された後の導波光の射出状態を示す図である。
光学系を示す図、(b)は、導波路にブラッグカプラが
記録された後の導波光の射出状態を示す図である。
【図3】(a)は、従来のFGCからの射出光の光量分
布を示す図、(b)は、ガウシアン形の光量分布を示す
図である。
布を示す図、(b)は、ガウシアン形の光量分布を示す
図である。
【図4】(a)〜(c)は、導波路に作製されたブラッ
グカプラからの射出光の光量分布を説明する図である。
グカプラからの射出光の光量分布を説明する図である。
【図5】(a)は、減衰フィルタの構成およびその特性
を示す図、(b)は、減衰フィルタを用いて導波路にブ
ラッグカプラを記録する光学系を示す図、(c)〜
(g)は、減衰フィルタを用いて導波路に作製されたブ
ラッグカプラからの射出光の光量分布を説明する図であ
る。
を示す図、(b)は、減衰フィルタを用いて導波路にブ
ラッグカプラを記録する光学系を示す図、(c)〜
(g)は、減衰フィルタを用いて導波路に作製されたブ
ラッグカプラからの射出光の光量分布を説明する図であ
る。
【図6】光源と導波路を有する基板との配置関係を示す
側面図である。
側面図である。
【図7】図6の光源と導波路を有する基板との配置関係
の平面図である。
の平面図である。
【図8】本発明に係る光ピックアップの第1実施例を示
し、チップ部分の概略を示す平面図である。
し、チップ部分の概略を示す平面図である。
【図9】導波路に導波路ミラーを作製するための手段を
示す図である。
示す図である。
【図10】導波路に作製される導波路ミラーの構成を示
す図である。
す図である。
【図11】本発明に係る光ピックアップの第1実施例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図12】本発明に係る光ピックアップの第2実施例を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図13】従来の光ピックアップの構成を示す斜視図で
ある。
ある。
1…シリコン基板、3…導波層(路)、4…ホログラム
記録材料、10…光ディスク、15…減衰フィルタ、1
6…光源、20a…ホログラム入力カプラ、20b…集
光ホログラムカプラ。
記録材料、10…光ディスク、15…減衰フィルタ、1
6…光源、20a…ホログラム入力カプラ、20b…集
光ホログラムカプラ。
Claims (1)
- 【請求項1】 基板上に光導波路を有する集積化された
光ピックアップにおいて、前記光導波路に、光導波路へ
の光の結合および/または導波路内の導波光の射出を果
たす体積型ホログラムを設けたことを特徴とする光ピッ
クアップ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5035636A JPH06251412A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 光ピックアップ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5035636A JPH06251412A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 光ピックアップ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06251412A true JPH06251412A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=12447369
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5035636A Withdrawn JPH06251412A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 光ピックアップ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06251412A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022020733A (ja) * | 2016-10-05 | 2022-02-01 | マジック リープ, インコーポレイテッド | 不均一回折格子の加工 |
-
1993
- 1993-02-24 JP JP5035636A patent/JPH06251412A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022020733A (ja) * | 2016-10-05 | 2022-02-01 | マジック リープ, インコーポレイテッド | 不均一回折格子の加工 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5920537A (en) | Correction element of lower light intensity around an optical axis of an optical head with a plurality of focal points | |
US4978187A (en) | Optical element, optical disc and rotary encoder with the optical element | |
US4945525A (en) | Optical information processing apparatus | |
US5293038A (en) | Optical pick-up head apparatus wherein hollographic optical element and photodetector are formed on semiconductor substrate | |
JPH0554184B2 (ja) | ||
JP3047351B2 (ja) | 光ヘッド装置 | |
US6888786B2 (en) | Optical device and optical storage device | |
JP3350789B2 (ja) | 光ヘッドおよび光ディスク装置 | |
JP3208297B2 (ja) | 光ピックアップ | |
JPH06251412A (ja) | 光ピックアップ | |
JPS63164034A (ja) | 光導波路型光ピツクアツプ | |
JPS61294646A (ja) | 集積型光学ヘツド | |
JPS5879207A (ja) | 光学式ピツクアツプ装置 | |
JPH10134394A (ja) | 光学ピックアップ装置及びその調整方法 | |
JP2629838B2 (ja) | 光学ヘッド | |
JP3640562B2 (ja) | 光ピックアップ装置 | |
JP3017418B2 (ja) | 光ピックアップ装置 | |
JP3162969B2 (ja) | 光ピックアップ装置 | |
JP2000275567A (ja) | ビーム整形光学系および記録再生装置 | |
JP3526309B2 (ja) | 光学的情報記録再生装置 | |
KR100595509B1 (ko) | 광디스크 재생장치의 베이스 광학계 | |
JPH09161310A (ja) | 光学装置 | |
JPH04149830A (ja) | 光情報記録再生装置 | |
JP2004103241A (ja) | 光ディスク装置用光学ヘッド | |
JPH07105055B2 (ja) | 光学ヘツド装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000509 |