JPH07296441A - 光学装置 - Google Patents

光学装置

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JPH07296441A
JPH07296441A JP6092559A JP9255994A JPH07296441A JP H07296441 A JPH07296441 A JP H07296441A JP 6092559 A JP6092559 A JP 6092559A JP 9255994 A JP9255994 A JP 9255994A JP H07296441 A JPH07296441 A JP H07296441A
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light receiving
optical
magneto
optical element
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Kenji Sawara
健志 佐原
Hironobu Narui
啓修 成井
Masato Doi
正人 土居
Osamu Matsuda
修 松田
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光磁気信号を検出する光学装置の構成の簡潔
化、小型化を図る。 【構成】 光磁気信号を検出する光学装置において、発
光部4と受光部5とが共通の基板上に近接配置され、発
光部4からの出射光の光磁気媒体34からの戻り光を受
光部5によって共焦点近傍で受光検出する光学素子10
1を備え、光学素子101上の受光部5に戻り光の光軸
に対して傾斜した受光面を形成して該受光部表面に偏光
選択透過機能を持たせ、光磁気媒体34からの戻り光を
光学素子101上の受光部5で受光検出するように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光磁気信号を検出する
光学装置、特に新規な光学素子を備えた光学装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の光学装置、いわゆる光磁気ディス
クドライブの光磁気ピックアップ部では、ウォーラスト
ンプリズム、偏光ビームスプリッタ(PBS)などの偏
光素子を用い、各光学部品をハイブリッドに組み立てて
構成されている。このため、光磁気ピックアップ全体の
構成が複雑且つ大きくなり、また光学的な配置設定に際
して高いアライメント精度を必要としていた。
【0003】しかも、各光学素子単体が高価であるため
に、光磁気ピックアップのコストダウンが図りにくいと
いう問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、光磁気信号
を検出する光学装置において、その光学部品点数の削減
及び光学的な配置設定に際してのアライメントの容易化
を可能にし、装置全体の構成の簡潔化及び小型化を図
り、併せて安価に提供できるようにするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、光磁気信
号を検出する光学装置において、発光部4と受光部5と
が共通の基板6上に近接配置され、発光部4からの出射
光の光磁気媒体34からの戻り光を受光部5によって共
焦点近傍で受光検出する光学素子1(又は101,10
2,103,104,105)を備え、光磁気媒体34
からの戻り光を光学素子1(又は101,102,10
3,104,105)上の受光部5で受光して光磁気信
号を検出する構成とする。
【0006】第2の発明は、第1の発明の光学装置、即
ち発光部4と受光部5とが共通の基板6上に近接配置さ
れ、発光部4からの出射光の光磁気媒体34からの戻り
光を受光部5によって共焦点近傍で受光検出する光学素
子1を備え、光磁気媒体34からの戻り光を光学素子1
上の受光部5で受光して光磁気信号を検出する光学装置
において、互に直交する軸に関する透過率が異なる偏光
手段32を配し、出射光と戻り光を上記偏光手段32に
通過させる構成とする。
【0007】第3の発明は、第1の発明の光学装置、即
ち、発光部4と受光部5とが共通の基板6上に近接配置
され、発光部4からの出射光の光磁気媒体34からの戻
り光を受光部5によって共焦点近傍で受光検出する光学
素子101を備え、光磁気媒体34からの戻り光を光学
素子101上の受光部5で受光して光磁気信号を検出す
る光学装置において、光学素子101上の受光部5に戻
り光の光軸に対して傾斜した受光面41を形成して該受
光部表面に偏光選択透過機能を持たせた構成とする。
【0008】第4の発明は、第3の発明の光学装置、即
ち、発光部4と受光部5とが共通の基板6上に近接配置
され、発光部4からの出射光の光磁気媒体34からの戻
り光を受光部によって共焦点近傍で受光検出する光学素
子102を備え、該光学素子102上の受光部5に戻り
光の光軸に対して傾斜した受光面41を形成して受光部
表面に偏光選択透過機能を持たせ、光磁気媒体34から
の戻り光を光学素子102上の受光部5で受光して光磁
気信号を検出する光学装置において、光学素子102
に、互いに異なる偏光選択透過特性を有する対の受光部
5〔5A,5B,5C,5D〕を配し、この対の受光部
5〔5A,5B,5C,5D〕を用いた差動構造により
光磁気信号を差動検出する構成とする。
【0009】第5の発明は、第1の発明の受光装置、即
ち、発光部4と受光部5とが共通の基板6上に近接配置
され、発光部4からの出射光の光磁気媒体34からの戻
り光を受光部5によって共焦点近傍で受光検出する光学
素子103を備え、光磁気媒体34からの戻り光を光学
素子103上の受光部5で受光して光磁気信号を検出す
る光学装置において、光学素子103の受光部表面に金
属の櫛状格子55を形成し、この櫛状格子55による偏
光選択透過特性によって光磁気信号を検出する構成とす
る。
【0010】第6の発明は、第1の発明の光学装置、即
ち、発光部4と受光部5とが共通の基板6上に近接配置
され、発光部4からの出射光の光磁気媒体34からの戻
り光を受光部5によって共焦点近傍で受光検出する光学
素子104を備え、光磁気媒体34からの戻り光を光学
素子104上の受光部5で受光して光磁気信号を検出す
る光学装置において、光学素子105に対の受光部5
〔5A,5B〕を形成し、この対の受光部5〔5A,5
B〕の表面に夫々異なる方向の金属の櫛状格子55を形
成して異なる偏光選択透過特性を持たせ、対の受光部5
〔5A,5B〕を用いた差動構造により、光磁気信号を
差動検出する構成とする。
【0011】第7の発明は、第1の発明の光学装置、即
ち、発光部4と受光部5とが共通の基板6上の近接配置
され、発光部4からの出射光の光磁気媒体34からの戻
り光を受光部5によって共焦点近傍で受光検出する光学
素子105を備え、光磁気媒体34からの戻り光を光学
素子105上の受光部5で受光して光磁気信号を検出す
る光学装置において、光学素子105上に、異なる方向
の金属の櫛状格子55を有して異なる偏光選択透過特性
を持つ対の受光部を複数組設け、(5a,5b)、(5
c,5d)、(5e,5f)、(5g,5h)、(5
i,5j)、(5k,5l)、(5m,5n)、(5
o,5p)同方向の金属の櫛状格子55を有する受光部
同士(5a,5c,5e,5g,5i,5k,5m,5
o)、(5b,5d,5f,5h,5j,5l,5n,
5p)を市松模様状に配列する構成とする。
【0012】
【作用】上述した第1〜第7の発明においては、発光部
4と受光部5が共通の基板6上に近接配置された光学素
子1〔又は101,102,103,104,105〕
を用い、光磁気媒体34で反射した戻り光を受光部5で
受光して光磁気信号を検出することにより、光学装置を
構成する光学部品点数を削減することができ、装置全体
の構成の簡潔化及び小型化をはかることができる。
【0013】そして、光学素子において、発光部4と受
光部5が近接配置され、つまり集束手段(光学レンズ)
33の共焦点位置にある発光部4に対し、その共焦点近
傍位置に受光部5が配置されるので、相互の光学的位置
関係が高精度に得られ、しかも、発光部4及び受光部5
を一体化した構成であるので、装置の組立てに際しても
アライメントが容易となる。
【0014】第2の発明によれば、互いに直交する軸に
関する透過率が異なる偏光手段32を配し、出射光を偏
光手段32に通過して光磁気媒体34に照射し、これら
かの戻り光を再び偏光手段32に通過させて受光部5で
受光するので、光磁気媒体34からの戻り光、即ちカー
効果によって偏光面が回転した戻り光の記録情報に応じ
た光強度差によって光磁気信号の検出が可能になる。
【0015】第3の発明によれば、受光部5に戻り光の
光軸に対して傾斜した受光面41を形成して受光部表面
に偏光選択透過機能を持たせた光学素子101を用いる
ことにより、偏光手段を別途配置することなく、光磁気
信号の検出ができ、さらに光学部品の削減を可能にし、
更なる構成の簡潔化及び小型化が図られる。
【0016】第4の発明によれば、第3の発明の光学装
置において、光学素子102上の互いに異なる偏光選択
透過特性を有する対の受光部5を用いた差動構造によっ
て、光磁気信号の差動検出を可能にし、光強度変動の影
響のない光磁気信号が得られる。
【0017】第5の発明によれば、光学素子103の受
光部表面に金属の櫛状格子55を形成し、櫛状格子55
による偏光選択透過特性によって、光磁気信号を検出す
るので、偏光手段を別途配置することなく光磁気信号の
検出ができ、さらに、光学部品の削減を可能にし、更な
る構成の簡潔化及び小型化がはかられる。
【0018】第6の本発明によれば、光学素子104に
対の受光部5を形成し、対の受光部5への表面に夫々異
なる方向の金属の櫛状格子55を形成して異なる偏光選
択透過特性を持たせることにより、この対の受光部5を
用いた差動構造で光磁気信号の差動検出を可能にし、光
強度変動の影響のない光磁気信号が得られる。
【0019】第7の発明によれば、光学素子105上
に、異なる方向の金属の櫛状格子55を有して異なる偏
光選択透過特性を持つ対の受光部5を複数組設け、同方
向の金属の櫛状格子55を有する受光部同士(5a,5
c,5e,5g,5i,5k,5m,5o)、(5b,
5d,5f,5h,5i,5l,5n,5p)を市松模
様状に配列することにより、光学素子105の受光部5
に結像する光スポットの形状に偏りが生じた場合にも光
磁気信号の正確な差動検出が行なえる。
【0020】
【実施例】本発明による光学装置の実施例を図面を参照
して詳細に説明する。
【0021】先ず、図10〜図18を用いて本発明の光
学装置に使用される新規な光学素子の原理的構成につい
て説明する。図10において、1は光学素子、2は例え
ば光記録媒体等の被照射部、3は収束手段即ち集光光学
レンズを示す。
【0022】光学素子1は、発光部4と受光部5とが共
通の基板6上に一体化されて成り、発光部4からの出射
光が、被照射部2に収束照射し、この被照射部2から反
射された戻り光が収束手段3によって集光され、収束手
段3の共焦点の近傍位置に配置された受光部5に受光さ
れるように構成される。この構成では発光部4からの出
射光が、被照射部2において反射される前及び後におい
て、この光軸を鎖線aで示すように、互いに同軸の経路
を通過して受光部5において受光される構成とする。
【0023】この光学素子1では、発光部4が水平共振
器を有する半導体レーザ8、反射鏡7とで構成され、受
光部5がフォトダイオード(PD)で構成される。半導
体レーザ8は、これからの出射光を反射鏡7によって反
射させて被照射部2に向かう経路に一致させている。
【0024】そして、受光部5に向かう戻り光LR は、
光回折限界近傍まで収束させるものであり、受光部5は
その少なくとも一部の受光面が、この光回折限界内、す
なわち発光部4からの出射光の波長をλ、収束手段3の
開口数をNAとするとき、受光面の配置基準面Sを横切
る発光部1からの出射光の光軸aからの距離が1.22
λ/NA以内の位置に設けられるようにする。
【0025】また、この場合、図10及び図11に示す
ように、受光部5の受光面の配置基準面Sでの発光部4
の出射光の直径φs 外を、上記光回折限界の直径φd
り小とし、受光部5の有効受光面は、発光の直径φs
に位置するようにする。ここで発光部4の光源として半
導体レーザを用いると、その出射光の直径φs は、約1
〜2μm程度とすることができる。一方、収束手段3の
開口数NAが例えば0.09〜0.1、出射光の波長λ
が780nm程度の場合、回折限界すなわちφ d は1.
22λ/NA≒10μm程度となる。
【0026】そして、収束手段3の一の焦点位置に発光
部4を配置する。具体的にはこの共焦点位置に半導体レ
ーザ8からの出射光のウエストが位置するようにする。
そして、収束手段3の他方の焦点に被照射部2が位置す
るようにする。
【0027】この光学素子1においては、発光部4から
の出射光を収束手段3すなわち、集光光学レンズを介し
てその共焦点位置に配置した被照射部2の光記録媒体に
照射すると、その照射光の光記録媒体2から反射された
戻り光、すなわち記録情報を含んで反射した戻り光が再
び収束手段3によって集光され、共焦点位置近傍に配置
された受光部5のフォトダイオードに入射し、この戻り
光が受光部5で受光検出されるようになる。即ち電気信
号に変換され再生信号として取り出される。
【0028】このとき、受光部5のフォトダイオードの
受光面を、光軸aからの距離がφs/2より大で少なく
ともφd /2以内になる領域を含む位置に配置すれば、
受光部5によって被照射部2からの戻り光を出射光と確
実に分離して検出することができるようになる。
【0029】この光学素子1は、上述したように発光部
4と受光部5とを共通の基板6に一体化してつくりつけ
た構造とすることによって、両者を必要十分に上述した
所定の位置関係に、容易に、かつ確実に設定して構成す
ることができる。
【0030】次に、上述した光学素子1の製造方法の代
表例を説明する。この例は選択的MOCVDによって製
造する場合である。
【0031】図12Aに示すように、第1導電形例えば
n形の(100)結晶面を主面とするGaAs基板より
なる基板6上に、半導体レーザを構成する各半導体層を
エピタキシャル成長する。すなわち、例えば順次基板6
と同導電型のAlGaAsよりなる第1のクラッド層1
2、例えばGaAsよりなる活性層13、第1のクラッ
ド層12と異なる第2導電型例えばp型の第2のクラッ
ド層14とを順次MOCVD等によってエピタキシーし
た積層半導体層を構成する。
【0032】次に、図12Bに示すように、これらエピ
タキシャル成長した半導体層14,13および12の一
部を半導体レーザLDとして残して少なくとも最終的に
反射鏡7を形成する部分をRIE(反応性イオンエッチ
ング)等によってエッチングする。そしてこのエッチン
グ面による半導体層の端面を半導体レーザLDの一方の
共振器端面18Aとし、この端面18Aと対向する面を
同様に例えばRIEによってエッチングして他方の共振
器端面18Bとし、両端面18Aおよび18B間に半導
体レーザの水平共振器を構成する。この場合、図示しな
いが、最終的に半導体レーザの共振器を構成する領域を
挟むように電流阻止領域を不純物のイオン注入によって
形成する。
【0033】次いで、図12Cに示すように、基板6上
に残された積層半導体層すなわち半導体レーザLDの構
成部を覆って、選択的MOCVDのマスク層19例えば
SiO2 ,SiN等の例えば絶縁層を被着形成する。
【0034】次に、図13Aに示すように、マスク層1
9によって覆われていない基板6上に例えば第1導電型
例えばn型のGaAsによる第1の半導体層20を選択
的にMOCVDによって形成する。
【0035】続いて、図13Bに示すように、第2導電
型例えばp型のGaAsによる第2の半導体層21を選
択的にMOCVDによって形成し、第1および第2の半
導体層20および21によってフォトダイオードPDを
形成する。
【0036】次いで、図13Cに示すように、マスク層
19をエッチング除去し、半導体レーザLD上と、第2
半導体層20上の一部とに、夫々半導体レーザLDとフ
ォトダイオードPDの各一方の電極23および24をオ
ーミックに被着し、基板6の裏面に共通の電極25をオ
ーミックに被着する。
【0037】この場合、図13Bの基板6上に選択的に
エピタキシャル成長された半導体層、この例では第1お
よび第2の半導体層20および21の、共振器端面18
Aと対向する面26が特定された結晶面となる。例え
ば、半導体レーザの端面18Aおよび18B間に形成さ
れた半導体レーザの水平共振器の共振器長方向、即ち図
13C中矢印bで示す方向を〔011〕結晶軸方向とす
るときは対向面26は{111}Aによる斜面として生
じ、方向bを〔0−11〕結晶軸方向とするときは{1
11}Bによる傾斜として生じ、いずれも基板6の板面
とのなす角が54.7°となる。また方向bを〔10
0〕結晶軸方向とするときは対向面26は{110}と
して生じ、基板6の面に対し、45°をなす。いずれも
原子面によるモフォロジーの良い斜面26として形成さ
れる。
【0038】したがって、このようにして形成された特
定された結晶面による斜面26を、図13Cに示すよう
に、半導体レーザの水平共振器の端面18Aからの出射
光を反射させて所定方向に設ける反射鏡7とすることが
できる。この構成によれば、反射鏡7が、結晶面によっ
て形成されることから鏡面性にすぐれ、またその傾きの
設定が確実に行われる。
【0039】尚、図13で説明した例では、フォトダイ
オードPDを、基板6上にこれと同導電型のn型の半導
体層20と、これと異なる導電型のp型の半導体層21
とを順次エピタキシャル成長した場合であるが、フォト
ダイオードPDと半導体レーザLDとのクロストークを
低減化させるために、図12で示した工程を経て後、図
14Aに示すように、半導体層20および21のエピタ
キシャル成長に先立って基板6と異なる第2導電型の例
えばp型の半導体層28をエピタキシャル成長し、これ
を介してフォトダイオードPDを構成する半導体層20
および21をエピタキシーする構成とすることもでき
る。そして、この場合は、図14Bに示すように、上層
の半導体層21の一部をエッチングして下層の半導体層
20の一部を外部に露呈させ、ここに独立に電極29を
オーミックに被着して、フォトダイオードPDの両電極
を独立に導出し、半導体層28をもって半導体レーザL
Dを分離する構成とする。
【0040】上述した光学素子1の例では、発光部4と
受光部5とを並置的に形成した場合であるが、これと同
様に発光部4上にもフォトダイオードPDを配置した構
成とすることもできる。
【0041】この場合の一例をその製造方法の一例と共
に説明する。本例では、図15AおよびBに示すよう
に、図12AおよびBで説明したと同様に、半導体レー
ザを構成する各半導体層12,13,14を形成し、こ
の半導体レーザの構成部を残して半導体層12,13,
14の除去、電流阻止領域の形成を行なう。
【0042】その後、図15Cに示すように、マスク層
19を、半導体層14上の少なくとも一部に開口19W
を形成するようにして端面18Aに形成する。
【0043】次いで、図16A,BおよびCに示すよう
に、図13A,BおよびCで説明したと同様に半導体層
20および21の形成を行う。このとき、マスク層19
の開口19Wを通じて半導体レーザLD上すなわち半導
体層14上にも半導体層20および21の形成を行うこ
とができてフォトダイオードPDを形成することができ
る。
【0044】また、この場合においても、図17に示す
ように、図15A,BおよびCの工程を経て後に、図1
7AおよびBに示すように、半導体レーザLD上に、半
導体層28を介してフォトダイオードPDを構成する半
導体層20および21をエピタキシャル成長し、半導体
レーザLD上においてもフォトダイオードPDを構成す
ることもできる。
【0045】図15〜図17において、図12〜図14
に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。
【0046】上述の選択的MOCVDは、ガリウム原料
ガスとしてTMG(トリ・メチル・ガリウム)を用いた
メチル系MOCVDによることもできるし、TEG(ト
リ・エチル・ガリウム)を用いたエチル系MOCVDに
よることもできる。そして、上述した光学素子1の例で
は、フォトダイオードを構成する半導体層20および2
1、更にこれの下の半導体層28をGaAsによって形
成する場合は、そのMOCVDは常圧MOCVD、減圧
MOCVDを問わないが、なんらかの要求から各半導体
層20,21および28の少なくともいずれかをAlG
aAsによって構成する場合には、減圧MOCVDによ
ってエピタキシャル成長させるものとする。
【0047】発光部4および受光部5の構造および配置
等は、種々の構造および配置を採ることができるもので
ある。また、各部の導電型を図示とは逆の導電型に選定
することもできる。
【0048】例えば、発光部4の半導体レーザは、上述
したように第1および第2のクラッド層12および14
と活性層13のみによる構造に限られるものでなく、活
性層を挟んでガイド層が配置された構成とすることもで
きるし、第2のクラッド層上にキャップ層を有する構成
とすることもできる。更に、特開平3−76218号公
開公報に開示された半導体レーザにおけるように、{1
00}結晶面を主面とする半導体基板に〔011〕方向
に延びるストライプリッジを形成し、この半導体基板上
に少なくとも第1のクラッド層、活性層、第2のクラッ
ド層等をエピタキシャル成長することによってリッジ上
にそのストライプ方向に沿う縁部から上方斜め成長速度
が遅い{111}B面が発生してくることにより、この
{111}B面による斜面によって挟み込まれた断面3
角形の第1のクラッド層、活性層、第2のクラッド層の
積層による半導体レーザ部が、他部のリッジの両側の溝
上のエピタキシャル成長半導体層と分断されて形成され
るいわゆるSDH(Separate Double
Heterojunction)構造とすることもでき
る。
【0049】また、フォトダイオードPDは、単数設け
ることもできるが、例えばフォトダイオードを複数分割
構成とすることもできる。図18はこの場合の概略構成
を示し、この場合発光部4を構成する半導体レーザLD
が、例えば上述したリッジ状のSDH構成を採り、その
活性層13による水平共振器の光出射端面に対向して図
12〜図17で説明した結晶面によって形成した反射鏡
7を形成し、半導体レーザLDからの出射光が反射鏡7
によって反射されて被照射部(図示せず)に向かうよう
にし、その周囲に複数個、本例では4個のフォトダイオ
ードPDを分割配置した構成とした場合である。
【0050】而して、本発明に係る光学装置は、上述し
た光学素子1を用いて成るものである。図1は、本発明
に係る光学装置の一実施例を示す。本例においては、前
述した発光部4と受光部5が共通の基板6上に近接配置
した一体化構造の光学素子1と、偏光手段32と、収束
手段33とを備え、光学素子1上の発光部4からの出射
光が偏光手段32を透過して光磁気媒体例えば光磁気デ
ィスク34上に収束照射され、ここで反射した戻り光が
再び偏光手段32を透過して光学素子1上の受光部5に
て受光されるように構成する。
【0051】偏光手段32は、互に直交する軸に関する
透過率が異なる偏光選択透過特性を有した偏光板、本例
では図1のY軸方向に対し透過率が1、X軸方向に対し
透過率がT(T<1)の偏光選択透過特性を有する偏光
板(例えばラミポール)を用いる。偏光手段32は光学
素子1の発光部4からの出射光の偏光方向38と、偏光
手段32のY軸方向とがθ1 だけずれるように配置す
る。
【0052】収束手段33は、収束光学レンズ、即ち光
磁気ディスク34に対向する対物レンズ35と、光学素
子1及び偏光手段32間に配したコリメータレンズ36
とを有して成る。
【0053】そして、ここでは、収束光学レンズ33の
一の焦点位置に光学素子1の発光部4が存するように、
具体的には共焦点位置に半導体レーザLDからの出射光
のウエストが位置するように光学素子1を配し、上記収
束光学レンズ33の他方の焦点位置に光磁気ディスク3
4が位置するようになす。
【0054】かかる構成の光学装置39では、光学素子
1の発光部4からの出射光(紙面に垂直な偏光方向38
をもつ出射光)がコリメータレンズ36を介して偏光手
段32を透過し、さらに対物レンズ35を介して光磁気
ディスク34に収束照射される。光磁気ディスク34に
照射された光は、記録情報に応じたカー効果によってそ
の偏光面が回転し、その光磁気ディスク34で反射した
戻り光が再び偏光手段32を透過して、即ち出射光と同
じ光路を経て光学素子1上の共焦点位置近傍に配されて
いる受光部5に受光される。
【0055】ここで、偏光手段32の透過率1のY軸方
向と発光部4からの出射光の偏光方向がθ1 ずれている
ので、光磁気ディスク34からの戻り光は、偏光手段3
2を往復することになり、信号に対応して受光部5に入
る光の強度が変化し、光磁気信号、即ち光磁気ディスク
34からの情報に応じた再生出力であるRF(高周波)
信号が検出される。
【0056】即ち、直線偏光の光の偏光方向と光の振幅
強度を、2次元平面でベクトルとして表した図2及び図
3を用いて説明すると、先ず、往路光に関する図2に示
すように、発光部4からの出射光はベクトルA0 で示す
偏光方向と強度を有している。この往路の出射光
(A0 )が、該出射光(A0 )とθ1 ずれた偏光板3
2、即ちY軸方向に対する透過率が1、X軸方向に対す
る透過率がT(T<1)の偏光選択透過特性Mを有する
偏光板32を通過することによって、その通過後の往路
光はベクトルA1 で示す偏光方向及び強度を有すること
になる。
【0057】この往路光A1 が光磁気ディスク34に入
射され、ディスク面で反射される。そして、復路光に関
する図3に示すように、ディスク面からのカー効果によ
り例えば−1信号が乗った戻り光(復路光)は、ベクト
ルB1 で示す偏光方向及び強度を有することになり、こ
の戻り光B1 が再び同じθ1 ずれている偏光板32を通
過することで、通過後にベクトルB2 で示す偏光方向及
び強度を有することになる。
【0058】また、ディスク面からのカー効果により例
えば+1信号が乗った戻り光(復路光)は、ベクトルC
1 で示す偏光方向及び強度を有することになり、この戻
り光C1 が同じ偏光板32を通過することで、通過後に
ベクトルC2 で示す偏光方向及び強度を有することにな
る。
【0059】従って、−1信号が乗った戻り光B2 と、
+1信号が乗った戻り光C2 との間には、光強度差が生
じることになり、受光部5(フォトダイオードPD)で
その強度変化のみを検出すれば、光磁気信号(RF)が
読みとれる。
【0060】発光部4からの出射光の偏光方向38に対
し、偏光手段32のY軸方向をθ1ずらしておいたと
き、偏光手段32を透過した後の光の偏光方向θ2 は数
1の式で表される。
【0061】
【数1】θ2 =Ttan -1(Ttanθ1
【0062】光磁気信号が記録された光磁気ディスク3
4からの戻り光(この光強度I)は、カー回転角±φの
変化を伴っており、この偏光手段32を再び透過した光
の強度I+ およびI- は、数2の式で表される。
【0063】
【数2】
【0064】ここで、T=0.5,θ1 =45°,φ=
0.5°に対し、I+ およびI- の強度差は0.65%
となり、光磁気信号が検出できる。
【0065】上述の光学装置39によれば、発光部4と
受光部5が互に近接した位置関係をもってモノリシック
に共通基板に集積されてなる光学素子1を用いて構成す
るので、光学部品点数を削減することができ、装置全体
の構成の簡潔化、小型化を図ることができる。そして、
従来の各光学部品をハイブリッドに組み立てて構成する
光磁気ピックアップの場合には、受光素子を厳密に収束
レンズの共焦点の位置に配置することが不可能であった
のに対し、本実施例では、光学素子1を用いることによ
り、その受光部5を例えば1μのオーダで共焦点近傍に
配置することが可能となり、高い位置精度をもった小型
の光磁気ピックアップを提供することができる。
【0066】図4及び図5は、本発明に係る光学装置の
他の実施例を示す。この光学装置47は受光部表面に偏
光選択透過機能を有せしめた光学素子101を用いるよ
うにしたものである。本例の光学素子101は、前述と
同様に、共通の基板6上に水平共振器を有する半導体レ
ーザ8(LD)及び反射鏡7で構成される発光部4と、
フォトダイオードPDで構成される受光部5とを近接配
置して成るも、特に、受光部5として戻り光の光軸Cに
対して傾斜した受光面41を形成して受光部表面に偏光
選択透過機能を持たせた構成とする。
【0067】図5では、第1導電型例えばn型の(10
0)結晶面を主面とするGaAs基板6上に半導体レー
ザを構成する各半導体層をエピタキシャル成長して水平
共振器を有する半導体レーザLDを形成し、半導体レー
ザLDの構成部を絶縁層で覆って、選択的MOCVDに
より、共振器端面18Aと対向する面が特定された斜め
結晶面、即ち反射鏡7となるn型半導体層20を形成
し、更に選択的MOCVDを続けて斜め結晶面41を有
するn型半導体層42を形成し、次いで、このn型半導
体層の斜め結晶面41を含んで拡散、選択結晶成長等に
よって第2導電型例えばp型層43を形成してフォトダ
イオードPDを形成する。即ち、このフォトダイオード
PDでは、斜め結晶面41が受光面となる。
【0068】この場合、図5中矢印bで示す方向を〔0
11〕結晶軸方向とするときは、前述したように反射面
7を含めて受光部5の受光面41は{111}Aによる
斜面として生じ、方向bを〔0−11〕結晶軸方向とす
るときは{111}Bによる斜面として生じ、いずれも
基板6の板面とのなす角が54.7°となる。また、方
向bを〔100〕結晶軸方向とするときは受光面41は
{110}の斜面として生じ、基板6の面とのなす角が
45°となる。
【0069】この受光部5では、その受光面41が戻り
光の光軸に対し傾斜しているため、斜め入射した戻り光
の偏光方向によって、透過率、反射率が変わるので、受
光面自身が偏光選択透過機能を有することになる。そし
て、この傾斜した受光面41上に、更に誘電体多層膜4
4を被着形成することにより、偏光感受特性を上げるこ
とができる。なお、反射鏡となる結晶面上に更に反射率
のよい金属層を形成することも可能である。
【0070】そして、本例においては、図4に示すよう
に、上述した受光面41を戻り光の光軸に対して傾斜さ
せて偏光選択透過機能を有せしめた受光部5と発光部4
が共通の基板6上に近接配置した一体化構造の光学素子
101と、収束手段46とを備え、光学素子101上の
発光部4からの出射光が収束手段46を介して光磁気デ
ィスク34に収束照射され、ここで反射した戻り光が光
学素子101上の受光部5に斜め入射されて受光される
ように構成する。
【0071】収束手段46は、光磁気ディスク34に対
向する対物レンズを有して成り、必要に応じてコリメー
タレンズを配することもできる。そして、ここでも前述
と同様に、収束手段46の一の焦点位置に発光部即ちそ
の半導体レーザLDからの出射光のウエストが位置する
ように光学素子101を配し、上記収束手段46の他方
の焦点に光磁気ディスク34が位置するようになす。
【0072】かかる構成の光学装置47においては、光
学素子101の発光部4からの出射光が対物レンズ46
を介して光磁気ディスク34に収束照射される。光磁気
ディスク34に照射された光は、記録情報に応じたカー
効果によって偏光面が回転し、その光磁気ディスク34
で反射した戻り光が光学素子101上の共焦点位置近傍
に配されている受光部5の受光面41に斜め入射して受
光される。この戻り光の偏光方向によって透過率が変化
することにより、受光部5から光磁気信号(RF信号)
が得られる。
【0073】上述の光学装置47によれば、発光部4と
受光部5が互に近接した位置関係で一体化した構造の光
学素子101を用い、しかもその受光部に偏光選択透過
機能を持たせることによって、光学部品点数の削減がで
き、特にプリズム等の偏光手段を一切用いることなく装
置全体の簡潔化、小型化を図ることができる。従って、
高い位置精度をもち、極めてシンプルな構造の光磁気ピ
ックアップを安価に提供できる。
【0074】図6は、本発明に係る光学装置の他の実施
例を示す。この光学装置53は、光学素子102上の受
光部5を分割配置し、夫々の受光部に異なる偏光選択透
過特性を持たせ、差動検出法を用いて光磁気信号(RF
信号)を検出するようにしたものである。
【0075】本例の光学素子102は、前述と同様に共
通の水平共振器を有する半導体レーザLDと反射鏡7で
構成される発光部4と、フォトダイオードPDで構成さ
れる受光部5とを、近接配置して成るも、特に、受光部
5として戻り光の光軸に対して傾斜した受光面(斜線図
示)を形成して受光部表面に偏光選択透過機能を持た
せ、且つ、互に異なる偏光選択透過特性を有する対の受
光部本例では2対の受光部5〔5A,5B,5C,5
D〕を分割配置して構成する。
【0076】図6では、第1導電型例えばn型の(10
0)結晶面を主面とするGaAs基板6上に半導体レー
ザを構成する各半導体層をエピタキシャル成長して水平
共振器を有する半導体レーザLDを形成し、半導体レー
ザLDの構成部を絶縁層で覆って選択MOCVDにより
共振器端面18Aと対向する面が前述したと同様の特定
された斜め結晶面、即ち反射鏡7となるn型半導体層2
0を形成する。
【0077】さらに、半導体層上面即ち(100)結晶
面上に、フォトダイオードを形成すべき領域を除いて絶
縁膜を覆い、選択MOCVDによりn型半導体層51
〔51A,51B,51C,51D〕を選択成長させ、
各半導体層51の各1つの傾斜面に拡散又は選択結晶成
長等によってp型半導体層を形成して、2対のフォトダ
イオードPDからなる受光部5〔5A,5B,5C,5
D〕を形成する。
【0078】半導体層51は四角面を有する形状、本例
では四角錐形状に形成され、その傾斜面は{110}結
晶面、又は{111}結晶面となる。受光面となる傾斜
面を{111}結晶面としたとき、(111)面と(1
1−1)面は光軸の周りで90°回転した形となる。
【0079】従って、各受光部5は、半導体レーザLD
からの出射光の反射鏡7で反射する位置を中心(換言す
れば戻り光の光軸を中心に)に点対称的に配置すると共
に、隣り合う受光部5の各受光面のなす角が90°とな
るように、且つ各受光面の底辺と出射光の偏光方向38
に垂直な方向とのなす角が45°となるように配置す
る。各斜めの受光面上には、図5と同様に、偏光感受特
性を向上するために誘電体多層膜を形成するを可とす
る。
【0080】これにより、点対称で相対向する受光部5
Aと5D同士、受光部5Bと5C同士は、夫々同じ偏光
選択透過特性を有し、受光部5A,5Dと受光部5B,
5Cは互に異なる偏光選択透過特性を有することにな
る。
【0081】そして、本例においては、上述した戻り光
の光軸に対して傾斜した受光面を有し且つ互に異なる偏
光選択透過特性をもつ対をなす受光部例えば2対の受光
部5〔5A,5B,5C,5D〕と発光部4が共通の基
板6上に近接配置した一体化構造の光学素子102と、
図示せざるも、図4で説明したと同様の収束手段64と
を備えて光学装置53を構成する。即ち、図4におい
て、その光学素子101に代え図6の光学素子102を
配置した構成とする。
【0082】かかる構成の光学装置53においては、光
学素子102の発光部4からの出射光が収束手段64を
介して光磁気ディスク34に収束照射される。光磁気デ
ィスク34に照射された光は、記録情報に応じたカー効
果によって偏光面が回転し、その光磁気ディスク34で
反射した戻り光が出射光と同じ光路を経て光学素子10
2上の共焦点位置近傍に配されている対をなす受光部5
〔5A,5B,5C,5D〕に受光される。
【0083】ここで受光部(5A,5D)の斜め受光面
を透過した戻り光の信号成分と、受光部(5B,5C)
の斜め受光面を透過した戻り光の信号成分は逆相とな
る。
【0084】従って、互に異なる偏光選択透過特性を有
する夫々の受光部(5A,5D)および受光部(5B,
5C)からの検出信号を図示せざるも差動アンプに供給
し、その信号の差をとることにより、光強度に関するノ
イズが除去された光磁気信号(RF信号)が得られる。
【0085】原理的には、偏光選択透過特性の異なる1
対の受光部、例えば受光部5Aと5Bからの検出信号に
よって光磁気信号(RF信号)の差動検出ができるが、
図4に示すように点対称に2対の受光部5を配置すると
きには、受光部5に結像する光スポットの形状に偏りが
生じた場合にも、正確な差動検出を行うことが可能とな
る。
【0086】かかる構成の光学装置53によれば、前述
の図4と同様に、偏光選択透過特性をもつ受光部5と発
光部4を一体化した光学素子102を用いて構成するの
で、光学部品点数の削減、特にプリズム等の偏光手段の
省略ができ、装置全体をより簡潔化、小型化を図ること
ができる。しかも、差動構成によって光磁気信号を差動
検出するので、光の強度変動の影響がなくなり、高いS
/N比をもって光磁気信号を検出することができる。従
って、高い位置精度をもった極めてシンプルな構造の光
磁気ピックアップを安価に提供できる。
【0087】図7は、本発明に係る光学装置の他の実施
例を示す。この光学装置56は、受光部表面に金属薄膜
の櫛状格子を被着形成して偏光選択透過機能を有せしめ
た光学素子を用いるようにしたものである。
【0088】本例の光学素子103は、前述と同様に、
共通の基板6上に水平共振器を有する半導体レーザLD
と反射鏡7で構成される発光部4と、フォトダイオード
PDで構成される受光部5とを、近接配置して成るも、
特に受光部、例えば反射鏡7側の半導体層上面に形成し
た受光部5の受光面上に直接又は絶縁膜を介して金属薄
膜の櫛状格子55を形成し、この櫛状格子55によって
受光部表面に偏光選択透過特性をもたせた構成とする。
【0089】金属薄膜の櫛状格子55を被着形成するこ
とにより、櫛状格子55の幅を、用いる出射光の波長以
下とすることによって直線偏光に対する偏光感受特性が
生まれる。櫛状格子55の延長方向は、本例では出射光
の偏光方向38に対して45°の方向に設定される。
【0090】光の透過により、この偏光感度の効果を出
すものの一つとして、ラミポールと呼ばれるものがあ
る。これは、スパッタリングなどで誘電体と金属を積層
したものを縦に割り表面を研磨して構成される。上記の
受光部表面に金属薄膜による櫛状格子55を形成すると
きは、丁度ラミポールに相当した構成となる。電子線描
画などの半導体プロセスを用いれば半導体表面に同様の
機能をもった素子を形成することが可能であり、この場
合、偏光選択透過特性を持つ受光部5と、発光部4が完
全に同一平面上に形成できる。
【0091】そして、本例においては、上述した櫛状格
子55による偏光選択透過特性を有する受光部5と発光
部4を共通基板6上に近接配置した一体化構造の光学素
子103と、図示せざるも、図4で説明したと同様の収
束手段64とを備えて光学装置56を構成する。即ち、
図4において、その光学素子101に代えて図7の光学
素子103を配置した構成とする。
【0092】かかる構成の光学装置56においては、光
学素子103の発光部4からの出射光が収束手段64を
介して光磁気ディスク34に収束照射される。光磁気デ
ィスク34に照射された光は、記録情報に応じたカー効
果によって偏光面が回転し、その光磁気ディスク34で
反射した戻り光が出射光と同じ光路を経て光学素子10
3上の共焦点位置近傍に配されている受光部5にその表
面の金属薄膜の櫛状格子55を透過して受光され、この
受光部5から光磁気信号(RF信号)が得られる。
【0093】上述の光学装置56によれば、発光部4と
受光部5が互に近接した位置関係で一体化した構造の光
学素子103を用い、しかも、受光部5の表面に櫛状格
子55によって偏光選択透過特性を持たせることによっ
て、光学部品点数の削減、特にプリズム等の偏光手段を
一切省略することができ、装置全体をより簡潔化、小型
化することができる。従って、高い位置精度をもち、極
めてシンプルな構造の光磁気ピックアップを安価に提供
できる。
【0094】図8は、本発明に係る光学装置の他の実施
例を示す。この光学装置58は、図7の櫛状格子によっ
て偏光感受特性をもたせた受光部によって光磁気信号
(RF信号)を差動検出できるようにしたものである。
【0095】本発明の光学素子104は、前述と同様
に、共通の基板6上に水平共振器を有する半導体レーザ
LDと反射鏡7で構成される発光部4と、フォトダイオ
ードPDで構成される受光部5とを、近接配置して成る
も、特に1対の受光部5〔5A,5B〕を設けると共
に、夫々の受光部5A及び5Bの受光面上に直接又は絶
縁膜を介して格子方向を互に異ならした金属薄膜の櫛状
格子55を被着形成し、夫々の受光部表面に互に異なる
偏光選択透過特性をもたせた構成とする。本例では各金
属薄膜の櫛状格子55の格子方向が互に90°異なるよ
うにし、且つ出射光の偏光方向38に対し45°となる
ように設定される。
【0096】そして、本例においては、上述した光学素
子104と、図示せざるも図4で説明したと同様の収束
手段64とを備えて光学装置57を構成する。即ち、図
4において、その光学素子101に代えて図8の光学素
子104を配置した構成とする。
【0097】かかる構成の光学装置58においては、光
学素子104の発光部4からの出射光が収束手段64を
介して光磁気ディスク4に収束照射される光磁気ディス
ク34に照射された光は、記録情報に応じたカー効果に
よって偏光面が回転し、その光磁気ディスク34で反射
した戻り光が出射光と同じ光路を経て光学素子104上
の共焦点位置近傍に配された1対の受光部5A,5Bに
その表面の櫛状格子55を透過して受光される。
【0098】ここで、受光部5A上の櫛状格子55を透
過した戻り光の信号成分と、受光部5B上の方向が90
°異なる櫛状格子55を透過した戻り光の信号成分とは
逆相となる。従って、この受光部5A及び5Bからの検
出信号を図示せざるも差動アンプに供給し、その信号の
差をとることにより、光強度に関するノイズが除去され
た光磁気信号(RF信号)が得られる。
【0099】かかる構成の光学装置58によれば、受光
部5と発光部4を一体化した光学素子104を用い、し
かも、受光部5〔5A,5B〕の表面に櫛状格子55に
よって偏光選択透過特性をもたせることによって、光学
部品点数の削減、特にプリズム等の偏光手段を省略する
ことができ、装置全体のより簡潔化、小型化を図ること
ができる。更に差動構成によって光磁気信号を差動検出
するので、光の強度変動の影響がなくなり、高いS/N
比をもって光磁気信号を検出することができる。従っ
て、この例においても、高い位置精度をもった極めてシ
ンプルな構造の光磁気ピックアップを安価に提供でき
る。
【0100】図9は、本発明に係る光学装置の他の実施
例を示す。本例の光学素子105は、図6で示した受光
面上に夫々格子方向を90°異にした金属薄膜の櫛状格
子55を被着形成して互に異なる偏光選択透過特性をも
たせた対の受光部5を複数組本例では8組の受光部5
〔5a,5b,5c,5d,5e,5f,5g,5h,
5i,5j,5k,5l,5m,5n,5o,5p〕を
配列した構成とする。
【0101】各、対をなす8組の受光部5は、半導体レ
ーザLDからの出射光の反射鏡7で反射する位置を中心
(換言すれば戻り光の光軸を中心に対称的に)例えば水
平共振器側と反射鏡側の半導体層表面上に4組ずつ分か
れて配列されると共に、各同じ格子方向の櫛状格子55
を有する受光部が市松模様状に配列される。
【0102】そして、本例においては、この光学素子1
05を図示せざるも図4で説明したと同様の収束手段6
4とを備えて光学装置60を構成する。即ち図2におい
て、その光学素子101に代えて図9の光学素子105
を配置した構成とする。
【0103】かかる構成の光学装置60の動作は、前述
の図8で説明したと同様であり、受光部(5a,5d,
5e,5f,5j,5k,5m,5o)の櫛状格子55
を透過した戻り光の信号成分と、受光部(5b,5c,
5f,5g,5i,5l,5n,5p)の櫛状格子55
を透過した戻り光の信号成分とは逆相であるので、受光
部(5a,5d,5e,5f,5j,5k,5m,5
o)と受光部(5b,5c,5f,5g,5i,5l,
5n,5p)からの検出信号を差動アンプに供給しその
信号の差をとって光磁気信号(RF信号)を得る。但
し、本例では同じ格子方向の櫛状格子55の受光部を市
松模様状に配置しているので、光学系にスキューが発生
した場合、あるいは半導体レーザLDからの出射光に非
点隔差が生じている場合などのように、光学素子105
上の受光部5に結像する光スポットの形状に偏りが生じ
たときにも、正確に差動検出を行うことができる。
【0104】上述の光学装置60によれば、上例と同様
に、光学素子105を用いて構成するので、プリズム等
の偏光手段を一切用いることなく、光学部品点数を削減
することができ、装置全体の構成のより簡潔化、小型化
を図ることができ、また、高い位置精度をもった極めて
シンプルな構造の光磁気ピックアップを安価に提供でき
【0105】尚、上例の図1,図4,図6,図7,図
8,図9において、サーボ信号は、光学素子1,10
1,102,103,104上の受光部5を複数個のフ
ォトダイオードPDを分割配列した構成とすることによ
り、受光部5にて検出することができる。
【0106】
【発明の効果】上述したように、本発明に係る光学装置
によれば、光学部品点数を削減することができ、且つ高
い位置精度をもって構成の簡潔化を図り、装置全体の小
型化を図ることができる。
【0107】更に、光学素子上の受光部に偏光機能を持
たせることにより、プリズム等の偏光手段を一切用いな
い極めてシンプルな構造となる。従って、光磁気ディス
ク等の光磁気媒体に対する光磁気ピックアップ装置とし
て、高い位置精度をもった小型の光磁気ピックアップ装
置を安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光学装置の一例を示す構成図であ
る。
【図2】往路光の偏光方向及び強度を示す説明図であ
る。
【図3】復路光の偏光方向及び強度を示す説明図であ
る。
【図4】本発明に係る光学装置の他の例を示す構成図で
ある。
【図5】図4の要部の拡大図である。
【図6】本発明に係る光学装置(特にその光学素子)の
他の例を示す構成図である。
【図7】本発明に係る光学装置(特にその光学素子)の
他の例を示す構成図である。
【図8】本発明に係る光学装置(特にその光学素子)の
他の例を示す構成図である。
【図9】本発明に係る光学装置(特にその光学素子)の
他の例を示す構成図である。
【図10】本発明に用いる光学素子の説明に供する構成
図である。
【図11】本発明に用いる光学素子の基本的構成の説明
図である。
【図12】本発明に用いる光学素子の製造方法の一例の
構成図(その1)である。Aはその一工程図である。B
はその一工程図である。Cはその一工程図である。
【図13】本発明に用いる光学素子の製造方法の一例の
工程図(その2)である。Aはその一工程図である。B
はその一工程図である。Cはその一工程図である。
【図14】本発明に用いる光学素子の製造方法の一例の
工程図(その3)である。Aはその一工程図である。B
はその一工程図である。
【図15】本発明に用いる光学素子の製造方法の他の例
の工程図(その1)である。Aはその一工程図である。
Bはその一工程図である。Cはその一工程図である。
【図16】本発明に用いる光学素子の製造方法の他の例
の工程図(その2)である。Aはその一工程図である。
Bはその一工程図である。Cはその一工程図である。
【図17】本発明に用いる光学素子の製造方法の他の例
の工程図(その3)である。Aはその一工程図である。
Bはその一工程図である。
【図18】本発明に用いる光学素子の他の例の概略的斜
視図である。
【符号の説明】
1,101,102,103,104,105 光学素
子 2 被照射部 3 収束手段 4 発光部 5 受光部 6 基板 7 反射鏡 8 半導体レーザ 32 偏光手段 33 収束手段 34 光磁気ディスク 39,47,53,58,60 光学装置
フロントページの続き (72)発明者 松田 修 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光磁気信号を検出する光学装置におい
    て、 発光部と受光部とが共通の基板上に近接配置され、上記
    発光部からの出射光の光磁気媒体からの戻り光を上記受
    光部によって共焦点近傍で受光検出する光学素子を備
    え、 上記光磁気媒体からの戻り光を上記光学素子上の受光部
    で受光して光磁気信号を検出することを特徴とする光学
    装置。
  2. 【請求項2】 互に直交する軸に関する透過率が異なる
    偏光手段を配し、上記出射光と上記戻り光を上記偏光手
    段に通過させることを特徴とする請求項1に記載の光学
    装置。
  3. 【請求項3】 上記光学素子の受光部に上記戻り光の光
    軸に対して傾斜した受光面を形成して該受光部表面に偏
    光選択透過機能を持たせたことを特徴とする請求項1に
    記載の光学装置。
  4. 【請求項4】 上記光学素子に、互に異なる偏光選択透
    過特性を有する対の受光部を配し、上記対の受光部を用
    いた差動構造により光磁気信号を差動検出することを特
    徴とする請求項3に記載の光学装置。
  5. 【請求項5】 上記光学素子の受光部表面に金属の櫛状
    格子を形成し、該櫛状格子による偏光選択透過特性によ
    って光磁気信号を検出することを特徴とする請求項1に
    記載の光学装置。
  6. 【請求項6】 上記光学素子に対の受光部を形成し、該
    対の受光部の表面に夫々異なる方向の金属の櫛状格子を
    形成して異なる偏光選択透過特性を持たせ、上記対の受
    光部を用いた差動構造により、光磁気信号を差動検出す
    ることを特徴とする請求項1に記載の光学装置。
  7. 【請求項7】 上記光学素子上に、異なる方向の金属の
    櫛状格子を有して異なる偏光選択透過特性を持つ対の受
    光部が複数組設けられ、該同方向の金属櫛状格子を有す
    る受光部同士が市松模様状に配列されていることを特徴
    とする請求項1に記載の光学装置。
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