JPS61250612A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学装置、特にファラデー回転素子を用いた
光アイソレータに係わる。

〔発明の概要〕

本発明は、ファラデー回転素子を用いた光アイソレータ
機能を有する光学装置において、ファラデー回転素子の
回転角を４５°から６分小さくすることによってその厚
さの低減化をはかり、光の吸収を小さくする。

〔従来の技術〕

例えばビデオディスク、コンパクトディスク等の光学式
ディスクにおける記録情報の読み出し、すなわち再生は
、ディスクに形成された情報ピットに可干渉光を照射し
てこのピットの有無による反射光量の変化を検出するこ
とによって行われる。

この場合、特にその再生用の可干渉光の光源として半導
体レーザーを用いる場合、ディスクから反射光が半導′
体し−ザニに戻ることは、半導体レーザーの発振を不安
定にすることから極力回避されることが望まれる。

また、このような再生装置に限らず半導体レーザーによ
って情報の記録ないしは再生を行う光磁気記録再生装置
等においても上述した戻り光の問題が生じる。

そこで、この種の装置においては、その光源すなわち、
半導体レーザーから被照射面、例えば光ディスク、或い
は光磁気ディスクまでの光の通路上に、半導体レーザー
からの順方向の光は効率良く透過し、逆方向の光に関し
ては、効率良く遮断する光アイソレータを用いることが
考えられている。

この光アイソレータは、ファラデー回転素子と、これを
挾んで配置された偏光子と検光子とより成り、ファラデ
ー回転素子において、順方向の光、すわなち偏光子を通
過した直線偏光を４５°だけ回転するようにし、このフ
ァラデー回転素子より４５゜回転した光を検光子に通過
させて例えば被照射面に向わしめるようにしている。こ
のような構成によれば、逆向きの例えば被照射面から反
射して到来する光に関しては、ファラデー回転素子にお
いて、更に４５°回転することから、偏光子に対し、そ
の偏光面が丁度９０°回転して戻ってくることになり、
この偏光子で遮断されることになり、光アイソレーショ
ンの効果を得ている。

このような光アイソレータにおけるファラデー回転素子
に、例えばガドリニウム・ガリウム・ガーネット（ＧＧ
Ｇ）基板の両面に磁性ガーネット膜を液相エピタキシャ
ル成長して形成し、その膜厚を選定することによって４
５°の回転が得られるようにしている。ところが半導体
レーザーとして０．８μｍ波長帯のレーザーを用いる場
合、このファラデー回転素子における光の吸収が大きく
、順方向の光に関しての損失が大きくなる。また、この
ファラデー回転素子を作製するに当っては、その磁性ガ
ーネットの膜厚を、４５°の回転角を得る厚さに、その
エピタキシャル成長の膜厚を選定するとか、エピタキシ
ャル成長後に研磨、エツチングなどの作業を行って、正
確にその膜厚を設定する必要があり、その製造に手間を
要する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上述したように、例えば、０．８μｍ帯の半
導体レーザー光を用いる場合においての光損失の問題点
、またその製造上の問題点を解決しようとするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、第１図に示すように、例えば０．８μｍ帯の
半導体レーザーによる光源部（１）からの光を通過させ
ることによって第１の方向に偏光面を有する直線偏光を
得る偏光子（２）と、これよりの直線偏光の入射光を（
４５−Δ）゛（但しΔは正）回転させるファラデー回転
素子（３）と、これよりの直線偏光を、上述した第１の
方向に対し、（４５＋Δ）。

の偏光面に変換する光学素子（４）、例えば検光子とを
設ける。（５）は被光照射面、（６）はファラデー回転
素子（３）の磁場印加手段を示す。また、このファラデ
ー回転素子（３）は、例えばＧＧＧ基板の両面に夫々深
さｈの磁性ガーネット膜例えばビスマス置換希土類磁性
ガーネット膜を液相エピタキシャルによって成膜した構
成となし得る。

そして、特に本発明においては、上述の角度Δを、 ０くΔくΔ′　　　　　　　・・・・（１）に選定する
。ここにΔ′は、 ｅ　２Ｆ＝　ｃｏｓ２Ａ　　　　　・−・（２）を満足
する角度ΔΦ値、近似的には、 って、角度Δは、 とする。

尚、好ましくは、角度Δは、 〔作用〕 本発明装置の作用を説明する。

第２［！Ｉは本発明装置の各光路位置での偏光面を示す
。第２図においてＸ軸（横軸）方向を、偏光子（２）の
偏光面方向、すなわち第１の方向とする。

したがって偏光子（２）側からファラデー回転素子（３
）に入射する直線偏光の入射光の偏光面は、符号ａで示
すＸ軸上の方向であり、これがファラデー回転素子（３
）を通過することによってその偏光面は符号すで示す（
４５−Δ）゛方向に回転を受ける。そしてこれが光学素
子（４）、すなわち検光子を通過することによって符号
Ｃで示すように第１の方向（Ｘ軸方向）に対してその偏
光面が（４５＋Δ）。

となる。そしてこの光が被光照射面（５）で反射して（
４５＋Δ）°に一致した偏光面の直線偏光の反射光が、
これを透過する。そしてこれがファラデー回転素子（３
）を透過するとき更に（４５−Δ）°同方向に回転する
ことになるのでこめファラデー回転素子（３）を出射し
て偏光子（２）に向う直線偏光は、第２図においてＸ軸
方向に対して、すなわち偏光子（２）の偏光面の第１の
方向に対して丁度９０°回転しているｙ軸上の符号ｄの
偏光面を有することになるので、この偏光子（２）にお
いてここにおいて遮断されることになる。今、第１図に
おいて左から右に向う順方向の光に関してのファラデー
回転素子（３）と光学素子（４）とを通過する光の透過
率Ｔについてみると、ファラデー回転素子の磁性ガーネ
ット膜の光吸収係数をα、ファラデー回転角が（４５−
Δ）°となるときの膜厚をｔ（−２ｈ）とすると、これ
の光透過率はｅ−“ｔであり、光学素子における光透過
率は、ＣＯ３２２Δであるので、透過率Ｔは、 ７＝ｅ−”　　ｃｏｓ２２Δ　　　　　０８８．（４）
となる。

一方、従来の４５°回転によるファラデー回転素子を用
いた場合の同様の順方向透過率ＴＯは、Ｔｏ＝ｅ−“ｔ
ｏ　　　　　　　　　　　・・”　（５１で与えられる
。ここでｔｏは、ファラデー回転角が４５°となるとき
の膜厚である。

そして、今ファラデー回転能をＦとすると、Ｆｔｏ＝４
５°　　　　　　　　　　　・・・・（６）Ｆｔ＝　４
５°−Δ　　　　　　　　８００．（７）であるので、
（６）及び（７）式から、Δ−４５°　（１−（ｔ／ｌ
ｏ）　）　　　・・・・（８）となり、（３）式は、 Ｔ＝ｅ−“ｔｃｏｓ２９０　（１−（ｔ／ｌｏ）　）　
・・・・（９）となる。この（９）式は、 のとき極大となり、その極大値は、（５）式で与えられ
る従来装置の場合より大きい。

今、本発明装置において、その透過率Ｔが、４５゜回転
のファラデー回転素子を用いた従来装置の透′過率Ｔｏ
と等しくなる、すなわちＴ＝Ｔｏとなる条件を求めると
、（３）式及び（４）式からｅ−“ｔｏ、＝ｅ−″ｔＣ
Ｏ３２２Δ ｏ−ａｌａｏ−ｔ）　＝　ｃｏｓ２２Δｅ　ＪｆａＯ−
ｔ）　ヨｃ６３２Δ　　　　　　・・・・（１１）一方
翫　Ｆｔｏ＝Ｐｔ＋Δ であるので、 Ｆ（ｔｏ−ｔ）＝Δ　　　　　　・・・・（１２）した
がって、（１１）式及び（１２）式から、ｅ−市＝。ｏ
ｓ２Δ つまり、前述の（２）式となり、この（２）式を満足す
る角度Δの値をΔ１とすれば、前述の（１１式の０くΔ
くΔ１とすることによって従来装置の透過率Ｔ。

より高い透過率Ｔが得られる。

で近似されるので、角度Δは、実際には、の範囲に選定
するとき、高い透過率Ｔが得られることになる。しかじ
□が小さいとき、最大の透過率Ｔとなる角度Δは、 すなわち、前述の（３）式であるので、Δは、この（３
）式の値に近く選ばれることが望ましいことになる。

上述したように本発明装置によれば、ファラデー回転素
子（３）を、これに入射する直線偏光の入射光を（４５
−Δ）°回転するようにし、光学素子（４）とし、（４
５＋Δ）°方向に変換する構成とし、角度Δを特定する
ことによって透過率を高めることができる。

〔実施例〕

実施例１ この例は、第１図の構成において、磁性ガーネット膜の
光吸収率αが、α＝　１００μｍ−１とし、ファラデー
回転能Ｆが、Ｆ　＝　０．４５°／μｍのファラデー回
転素子（３）を用いた場合で、この時前記（１′）式か
らΔは、０くΔ〈１７°で透過率を高めることができる
ことになる。

第３図はこの本発明装置の透過率Ｔの厚さｔに対しての
計算結果を示したもので、ｔ−８０，４μ−（Δ＝　８
．８’　）のとき、４０．６％の極大値となり従来の（
５）式による場合のＴｏ−３６，８％に比し、順方向光
損失を０．４ｄＢ改善できる。

また、第３図から明らかなように、ファラデー回転素子
の磁性ガーネット膜厚ｔが、透過率Ｔの極大値Ｔｐを与
える値より多少ずれても透過率ＴをＴｏより大とするこ
とができて、光損失の改善ができるので磁性ガーネット
膜の選定条件が緩和されるものであり、この時ファラデ
ー回転素子においてその回転角の角度Δ分が未知であっ
ても逆方向の光に関して偏光子（２）を透過する光が最
小になるように検光子（４）の光学軸方向を設定するだ
けで、透過率が高い光アイソレータを構成できることに
なる。

実施例２ この例においては、本発明装置を光磁気記録媒体の光学
再生装置に通用した場合で、第４図はその構成図を示す
、すなわち、この場合、光の被照射面（５３は光磁気記
録媒体でこの光磁気記録媒体は、光磁気バブルの形成に
よって情報の記録がなされていて、この光磁気バブルに
おける光と磁気の相互作用によるカー効果によって記録
情報の読み出しを行うようになされる。（７）はコリメ
ータレンズ系、（８）は対物レンズ系を示す、第４図に
おいて第１図と対応する部分には同一符号を付して重複
説明を省略するが、この例においては、第１図の偏光子
（２）として第１の偏光ビームスプリフタを用いた場合
である。そして光学素子（４ンをλ／２板（４Ａ）と第
２の偏光ビームスプリッタ（４Ｂ）とによって構成した
場合で、これらλ／２板（４Ａ）及び第２の偏光ビーム
スプリッタ（４Ｂ）は夫々その光学軸を、ファラデー回
転素子（２）への第１の偏光ビームスプリンタ（２）側
からの入射光の偏光面の方向に対し＋（４５＋Δ）°に
選定する。

第１及び第２の偏光ビームスプリンタ（２）及び（４Ａ
）は、その光学軸が一致するように選定され、夫々Ｐ偏
光を効率良く透過し、Ｓ偏光が反射されるようになされ
る。

このようにして光源部（１）からの再生用光を、コリメ
ータレンズ系（７）−第１の偏光ビームスプリッタ（２
）−ファラデー回転素子（３〕−λ／２板（４Ａ）　−
第２の偏光ビームスプリンタ（４Ｂ）一対物レンズ系（
８）をｉｌじて先の被照射面（５）すなわち磁気記録媒
体に照射する。

この構成による再生装置においても光源部（１）への戻
り光を阻止できる。これについて第５図を参照して説明
する。第５図は、光源部（１１と光磁気記録媒体との間
の往復光路上の各部での直線偏光の偏光面を示すもので
、第５図においてＸ軸方向は、第１の偏光ビームスプリ
ッタ（２）におけるＰ偏光の偏光方向を示し、ｙ軸方向
をＳ偏光のそれとして示した場合である。光源部（１）
からの光は、第５図の符号ｅで示すようにＰ偏光として
第１の偏光ビームスプリッタ（２）を高い透過率ＴＰ、
をもって透過してファラデー回転素子（３）に向い、こ
れを透過することによって符号ｆで示すように、その偏
光面が（４５−Δ）°回転する。そして、これがλ／２
板（４Ａ）に入射する。このλ／２＠（４Ａ）は、その
光学軸方向が符号ｇで示す＋（４５＋Δ）°の方向に選
定されているものであり、これにより、このλ／２板（
４Ａ）を通過することによってその偏光面は符号りで示
す２Δ方向となる。第２の偏光ビームスプリンタ（４８
）は、第５図のＸ軸方向のＰ偏光波を透過するので、こ
の透過光は、Ｘ軸方向（ｅ方向）となり、これが光磁気
記録媒体に照射される。そして、ここで記録媒体に応じ
たカー回転を受けるが、これは小なる角度であるので、
この媒体からの反射して第２の偏光ビームスプリッタ（
４Ｂ）に入射する光はＰ偏光に近いものであるので、こ
れを透過して再びλ／２板（４Ａ）に入射する。そして
、このλ／２板（４Ａ）によって第５図に符号ｌで示す
ように、λ／２板の光軸方向から＋（４５＋Δ）°の回
転、すなわちＸ軸方向から＋（４５＋Δ）’Ｘ２＝（４
５＋Δ）°の回転がなされて、これがフラデー回転素子
（３）によって再び、（４５−Δ）°回転されることか
らｙ軸方向（符号ｊ）の方向に、すなわち、第１の偏光
ビームスプリッタ（２）にＳ偏光波として戻る。したが
って、この戻り光は、この第１の偏光ビームスプリンタ
（２）において反射され、他の光路（９）に向わしめら
れて、光源部（１）への戻り光は遮断される。そして、
この、他の光路（９）に向わしめられた光は、これをア
ナライザＱｌすなわち検光子に導入し、ここで光磁気記
録媒体上の記録情報によるカー回転角に応じて光量の変
化としてとり出し、これをディテクタ（１１）例えばフ
ォトダイオードによって電気信号として出力端子（１２
）より導出することによって媒体上の記録の読み出し、
すなわち再生を行うことができる。

このようにして、光源部（１）への戻り光は遮断され、
情報の読み出しを行うことができるが、成る場合は、こ
の構成において、第２の偏光ビームスプリッタ（４Ｂ）
を、Ｐ偏光に関して成る程度反射する特性を有するよう
にすれば、これからの反射光路（９′）から信号の読み
出しを行うことができ、光路（９）又は（９′）のいず
れかから記録情報の読み出しを行い、他方からトラッキ
ングサーボ信号等の読み出しを行うようになし得る。

〔発明の効果〕

上述したように本発明装置によれば戻り光の遮断、すな
わち光アイソレーションを確実に行うことができ、しか
もファラデー回転素子（３）として従来の４５°回転よ
り小なる（４５−Δ）°としたことにより、前述したよ
うに透過率の向上がはかられ、また厚さの精度も緩和さ
れ、実用上の利益は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第４図は夫々本発明装置の構成図、第２図及
び第５図は夫々その説明に供する偏光面の方向を示す図
、第３図は透過率特性図である。 （１）は光源部、（３）はファラデー回転素子、（４）
は光学素子である。 光学装置のＪＩｋ歳回 第１図 ４Ｉｋ７ｔｉｆ＋の説明図 第２図 イ１１−面のｖＬＩ＋月図 手続補正書 昭和６０年　６月２５日 １、事件の表示 昭和６０年　特　許　願　第　９２８０３号２、Ｑ″″
。　　　　　　　光学装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　東京部品用区北品用６丁目７番３５号名称（２
１８）ソニー株式会社 代表取締役　大　賀　典　雄 ４、代理人 住　所　東京都新宿区西新宿１丁目８番１号置　０３−
３４３−５８２１代　（新宿ビル）８、補正の内容 （１）　　明細書中、第１２頁１７行及び１８行「光磁
気バブル」を夫々「周囲と反対方向の磁化をもつビット
」と訂正する。 （２）　　同、第１５頁１８行〜第１６頁１５行「そし
てこの・・・なし得る。」を次のように訂正する。 ［この構成において、第２の偏光ビームスプリンタ（４
Ｂ）を、Ｐ偏光に関して成る程度反射する特性を有する
ようにすれば、これからの反射光路（９′）に向わしめ
られた光は、これをアナライザＱｌすなわち検光子に導
入し、ここで光磁気記録媒体上の記録情報によるカー回
転角に応じて光量の変化と°してとり出し、これをディ
テクタ（１１）例えばフォトダイオードによって電気信
号として出力端子（１２）より導出することによって媒
体上の記録の読み出し、すなわち再生を行うことができ
る。そして、光路（９）からはトラッキングサーボ信号
等の読み出しを行うようになし得る。」　− （３）図面中、第４図及び第５図を別紙のように補正す
る。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）第１の方向に偏光面を有する入射光の偏光面を（
   ４５−Δ）°回転させるファラデー回転素子と、（ｂ）
   このファラデー回転素子からの光の偏光面を（４５＋Δ
   ）°方向に変換する光学素子とを有し、（ｃ）この光学
   素子からの光を上記ファラデー回転素子に向わしめ、 （ｄ）上記Δは、 ｅ＾−＾（αΔ）／（２Ｆ）＝ｃｏｓ２Δ を満足するΔの値をΔ＿１とするとき、 ０＜Δ＜Δ＿１ に選定して成る光学装置。