JPS62275332A - Optical head - Google Patents

Optical head

Info

Publication number
JPS62275332A
JPS62275332A JP61117583A JP11758386A JPS62275332A JP S62275332 A JPS62275332 A JP S62275332A JP 61117583 A JP61117583 A JP 61117583A JP 11758386 A JP11758386 A JP 11758386A JP S62275332 A JPS62275332 A JP S62275332A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
optical head
semiconductor laser
waveguide
laser
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.)
Pending
Application number
JP61117583A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Uenishi
祐司 上西
Tomoyuki Toshima
戸島 知之
Hiroo Ukita
宏生 浮田
Yoshinori Isomura
磯村 嘉伯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP61117583A priority Critical patent/JPS62275332A/en
Publication of JPS62275332A publication Critical patent/JPS62275332A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

PURPOSE:To detect diffracted laser light reflected by the surface of an optical recording medium with high signal sensitivity despite the large floating value of an optical head, by providing a waveguide type microlens having an aperture larger than that of a laser light emitting path of a semiconductor laser part at the tip of this laser part or the side of said light emitting path. CONSTITUTION:A lens layer 15 (SiN) serving as a dielectric material having a higher refractive index the that of a waveguide layer 13 is laminated on the upper surface of the layer 13 and then etched by a dry etching process to form a Luneburg lens 16. This lens 16 has a circular periphery and a hemispherical surface together with an aperture larger than that of a laser output end of a semiconductor laser part 8A. The focal distance of the lens 16 is set so that the focal point of one side is set on the surface of an optical recording medium 40 with the focal point of other side set at the end face of the laser output of the part 8A. Thus it is possible to form a beam spot on the upper surface of the medium 40 with no aberration or to condense the reflected and diffracted light on the photodetecting parts 8B and 8C.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〈産業上の利用分計〉 本発明は半導体レーザを使用し、光ディスクなどの光記
録媒体に対して非接触で情報の記録または記録情報を再
生する光ヘッドの改良に係り、半導体レーザから放射さ
れたレーザ光がレーザ光出力端画の口径による回折現象
による広が咋を縮少させ、光記録媒体面からの反射回折
光の信号受光感度を向上させうる光ヘッドを提供しよう
とするものである。
[Detailed Description of the Invention] 3. Detailed Description of the Invention <Industrial Application> The present invention uses a semiconductor laser to record information or record information on an optical recording medium such as an optical disk in a non-contact manner. In order to improve the reproducing optical head, the laser beam emitted from the semiconductor laser is reduced in spread due to the diffraction phenomenon due to the aperture of the laser beam output edge, and the signal reception sensitivity of the reflected diffracted light from the surface of the optical recording medium is reduced. The present invention aims to provide an optical head that can improve the performance.

く技術的背景〉 この種の光ヘッドとして、たとえば本発明の特許出願人
により先に特願昭59−186406号において提案さ
れたものがある。特願昭59−186406号において
提案された光ヘッドは、第10図に示すように同一の半
導体基板1上に、液相又は気相成長法により下クラッド
層2、活性層3、上クラッド層4を順次積層し、得られ
た半導体ウェハの中央部以外の両側に半導体ウェハ上面
から活性層3底面よりわずかに深い位置まで絶縁溝5を
あけて絶縁溝の両側の半導体ウェハを、それぞれ光検出
部8B、8Cとし、中央部分の半導体ウェハを半導体レ
ーザ部8Aとする一体的に集積形成した光ヘッド30A
を作り、さらに半導体レーザ部8Aの上面に上部電極9
3.を、光検出部8B、8C上面にはそれぞれ光検出用
電極9a、9bを設け、半導体基板1に対してこれら電
場と反対側に共通電場1)を設けたものである。
TECHNICAL BACKGROUND An example of this type of optical head was previously proposed by the applicant of the present invention in Japanese Patent Application No. 186406/1983. The optical head proposed in Japanese Patent Application No. 59-186406 has a lower cladding layer 2, an active layer 3, and an upper cladding layer formed on the same semiconductor substrate 1 by liquid phase or vapor phase growth, as shown in FIG. Insulating grooves 5 are formed on both sides of the obtained semiconductor wafer except for the center part, from the top surface of the semiconductor wafer to a position slightly deeper than the bottom surface of the active layer 3, and the semiconductor wafers on both sides of the insulating grooves are photodetected. An optical head 30A integrally formed with parts 8B and 8C, and a semiconductor wafer in the central part as a semiconductor laser part 8A.
An upper electrode 9 is formed on the upper surface of the semiconductor laser section 8A.
3. Here, photodetecting electrodes 9a and 9b are provided on the upper surfaces of photodetecting sections 8B and 8C, respectively, and a common electric field 1) is provided on the opposite side of the semiconductor substrate 1 from these electric fields.

この光ヘッド30Aを光デイスク装置に用するときは、
第1)図に示すように、光ディスク40の半径方向へ高
速移動できるアーム31上のジンバルバネ(gi+mb
al)  32に取りつけられた浮上スライダー33に
セットして使用される。すなわち光ディスク40の回転
によって生ずる光ディスク40と光ディスク30A間の
空気流の圧力変化によって光デイスク40上の一定位置
に近接浮上し、半導体レーザ部8Aから放射されるレー
ザ光21は、光デイスク40上のトラック案内溝(非図
示)で反射回折され、光検出部8B、8Cの受光面3a
、3bで受光し、両者の差信号からトラキング誤差信号
を、また和信号からデータ信号を得るものである。
When using this optical head 30A in an optical disk device,
1) As shown in the figure, a gimbal spring (gi+mb
al) It is used by being set on the floating slider 33 attached to the slider 32. That is, the optical disc 40 floats close to a certain position on the optical disc 40 due to a pressure change in the air flow between the optical disc 40 and the optical disc 30A caused by the rotation of the optical disc 40, and the laser beam 21 emitted from the semiconductor laser section 8A is caused to fly onto the optical disc 40. The light is reflected and diffracted by the track guide groove (not shown), and the light receiving surface 3a of the light detecting portions 8B and 8C
, 3b, and a tracking error signal is obtained from the difference signal between the two, and a data signal is obtained from the sum signal.

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、上述した構造の光ヘッド30Aの半導体レー
ザ部のレーザ光出射部の口径は厚さが0.1μm1幅が
1μmで微小のため、放射されたレーザ光21は回折現
象のため広がり、光デイスク40面から反射回折される
レーザ光の広がりはさらに大きくなるため、光検出部8
B、8Cの受光面の光強度は微弱になり、信号受光感度
は著しく低下する欠点があった。このような欠点を除去
するためには、光ヘッドを光デイスク面に対してできる
限り近接浮上させることが望ましいが、浮上量が小さく
なるにしたがって、光検出部8B、8Cにおける光デイ
スク40面からの反射回折レーザ光22 a、 22 
bの受光位置をレーザ光の放射口に近づける必要を生じ
半導体レーザ部8Aおよび光検出部8B、8C間の距@
dを近づけなければならくなる。このため、絶IIt溝
5の溝幅を1μm以上にしなければならず、その加工に
超微細加工技術が必要になるなど製造上の困難さもあっ
た。
<Problems to be Solved by the Invention> However, since the aperture of the laser beam emitting portion of the semiconductor laser portion of the optical head 30A having the above-described structure is minute with a thickness of 0.1 μm and a width of 1 μm, the emitted laser beam 21 spreads due to the diffraction phenomenon, and the spread of the laser light reflected and diffracted from the optical disk 40 surface becomes even larger.
The light intensity of the light receiving surfaces of B and 8C was weak, and the signal receiving sensitivity was significantly reduced. In order to eliminate such drawbacks, it is desirable to levitate the optical head as close to the optical disk surface as possible, but as the flying height becomes smaller, the distance from the optical disk 40 surface in the photodetectors 8B and 8C reflected diffraction laser beam 22 a, 22
It is necessary to bring the light receiving position of b closer to the laser beam emission opening, and the distance between the semiconductor laser section 8A and the light detection sections 8B and 8C @
d must be brought closer. For this reason, the width of the groove 5 must be set to 1 μm or more, and there are manufacturing difficulties such as the need for ultra-fine processing technology.

さらに、また浮上量を小さくすると、ヘッドクラッシュ
の確率が高くなり、光デイスク装置の信頼性を大幅に低
下させることにつながる不具合もあった。
Furthermore, when the flying height is reduced, the probability of head crash increases, leading to a problem that significantly reduces the reliability of the optical disk device.

本発明は、半導体レーザを使用した従来の光ヘッドにお
けるこのような欠点を除くためになされたものであって
、半導体レーザから放射されるレーザ光の広がりをでき
るだけ縮少させ、光記録媒体面からの反射回折レーザ光
の広がりを小さくし、光検出部で受光する光強度を大に
し、48号受光感度のすぐれた光ヘッドを提供しようと
するものである。
The present invention was made in order to eliminate such drawbacks in conventional optical heads using semiconductor lasers, and it reduces the spread of laser light emitted from the semiconductor laser as much as possible, and allows the laser light to be emitted from the optical recording medium surface. The purpose of this invention is to reduce the spread of the reflected diffraction laser beam, increase the intensity of the light received by the photodetector, and provide an optical head with excellent No. 48 light receiving sensitivity.

また、本発明は光ヘッドの浮上量が大であっても、光記
録媒体面からの反射回折レーザ光を高信号感度で検出で
きる光ヘッドを提供しようとするものである。
Another object of the present invention is to provide an optical head that can detect reflected and diffracted laser light from the surface of an optical recording medium with high signal sensitivity even if the flying height of the optical head is large.

また、本発明は記録、再生時にヘッドクラッシュを生・
しるおそれのない光ヘッドを提供しようとするものであ
る。
Additionally, the present invention can cause head crashes during recording and playback.
The object of the present invention is to provide an optical head that is free from the risk of scratches.

また、本発明は容易に製作できる構造をもつ光ヘッドを
提供しよとするものである。
Further, the present invention aims to provide an optical head having a structure that can be easily manufactured.

く問題点を解決するための手段〉 上述の目的を達成するため、本発明者らは種々研究を重
ねた結果、光集積回路において提案されている導波路形
マイクロレンズを用いろと、光ヘッドの半導体レーザ部
から光記録媒体面に放射したレーザ光スポットを縮少で
き、しかもその反射回折光を効率よく光検出部受光面に
受光できることを知った。導波路形マイクロレンズにつ
いては、たとえば米国物理学協会発行の学術雑誌「応用
光学(英文題名:人pplied Opt、1cs)誌
」第13巻(1974年)第391頁においてり、P、
 Boivin氏によって報告された論文「光フアイバ
結合器に対する薄膜レーザ(英文題名: Thin−F
ilm La5er−to −Fiber Coupl
er) J中において、無収差コリメート型のモードイ
ンデックスレンズ(mode 1ndexlense)
はレンズ曲線が放物線形状になっており球面収差をもた
ない旨述べている。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have conducted various studies, and as a result, they have decided to use waveguide-type microlenses proposed for optical integrated circuits in optical heads. It has been found that it is possible to reduce the laser beam spot emitted from the semiconductor laser section of the laser beam onto the surface of the optical recording medium, and to efficiently receive the reflected diffracted light on the light receiving surface of the photodetector section. Waveguide-type microlenses are described, for example, in the academic journal "Applied Opt, 1cs" published by the American Physical Society, Vol. 13 (1974), p. 391,
The paper “Thin-Film Laser for Optical Fiber Couplers” reported by Mr. Boivin (English title: Thin-F
ilm La5er-to-Fiber Couple
er) In J, an aberration-free collimating type mode index lens (mode 1ndexlense)
states that the lens curve is parabolic and has no spherical aberration.

また、米国光学協会発行の学術雑誌「米国光学協会ジャ
ーナル(英文題名: Journal ofOptic
al 5ociety of As+eriea) J
第67巻(1977年) 第1004頁t(8イT、l
f、 H。
In addition, the academic journal “Journal of Optical Society of America” published by the Optical Society of America (English title: Journal of Optic
al 5ociety of As+area) J
Volume 67 (1977) Page 1004 t (8iT, l
f, H.

5outh*e l I氏によって報告された論文「均
質先導波路レンズの解析(英文題名: InhowlI
ogeneousOptical Waveguide
 Lense Analysis) Jにおいて、ルネ
ブルグレンズ(Luneburg Ienge)も、球
面収差がなく、シかもレンズ層の形状も、m界でなめら
かに変化しているので導波光モードに散乱や変換が生じ
ない旨の説明をしている。
A paper reported by Mr. 5outh*e l I “Analysis of homogeneous leading waveguide lens (English title: InhowlI
Geneous Optical Waveguide
In Lense Analysis) J, the Luneburg lens also has no spherical aberration, and the shape of the lens layer changes smoothly in the m-field, so there is no scattering or conversion in the guided light mode. I'm giving an explanation.

本発明は、このような先行技術の知見に基づいて、光ヘ
ッドの半導体レーザ部のレーザ光放射路側先端に導波路
形マイクロレンズを設けることによって放射レーザ光の
広がりを縮少し、光記録媒体面からの反射回折光が高強
度で、かつ効率よ(光検出部受光面できるようにしたも
のである。
Based on the knowledge of the prior art, the present invention reduces the spread of the emitted laser light by providing a waveguide-shaped microlens at the tip of the semiconductor laser section of the optical head on the side of the laser light emission path, thereby reducing the spread of the emitted laser light and improving the optical recording medium surface. The reflected and diffracted light from the photodetector is designed to have high intensity and efficiency.

すなわち、本発明にかかる光ヘッドは、半導体基板上に
半導体レーザ部と、半導体レーザ部の少なくとも一方の
側に絶縁溝を介して半導体レーザ部と一体的に集積形成
した光検出部とからなる光ヘッドにおいて、半導体レー
ザ部のレーザ光出射路側先端に半導体レーザ部のレーザ
光出射路の口径よりも大口径の導波路形マイクロレンズ
を配設したことを特徴とするものである。
That is, the optical head according to the present invention includes a semiconductor laser section on a semiconductor substrate, and a photodetector section integrally formed with the semiconductor laser section on at least one side of the semiconductor laser section via an insulating groove. The head is characterized in that a waveguide-shaped microlens having a larger diameter than the diameter of the laser light output path of the semiconductor laser section is disposed at the tip of the semiconductor laser section on the side of the laser light output path.

本発明の光ヘッドは半導体レーザ部の両側に、絶縁溝を
介してそれぞれに光検出部を設けた構成のものでも、ま
たは半導体レーザ部の片側にのみ絶縁溝を介して光検出
部を設けた構成のものであってもよい。
The optical head of the present invention may have a structure in which a photodetecting section is provided on both sides of the semiconductor laser section through an insulating groove, or a photodetecting section may be provided on only one side of the semiconductor laser section via an insulating groove. It may be a configuration.

本m OJIの光ヘッドにおいては、導路形マイクロレ
ンズとして、ステップインデックス形のモードインデッ
クスレンズを用いてもよい。
In the optical head of this OJI, a step index type mode index lens may be used as the guide type microlens.

また、本発明の光ヘッドにおいては、導波路形マイクロ
レンズとしてルネブルグレンズを用いると球面収差がな
(、かつレンズ層の形状も境界でなめらかに変化してい
るので、先導波モードに散乱のない集光を行わせること
ができる。
In addition, in the optical head of the present invention, when a Lunebourg lens is used as the waveguide microlens, there is no spherical aberration (and the shape of the lens layer changes smoothly at the boundary, so there is no scattering in the leading wave mode). It is possible to collect light without any need for light.

また、本発明の光ヘッドの導波路形マイクロレンズとし
て、無収差コリメート形モードインデックスレンズを用
いると、レンズ曲面が放物線形状になっているので、球
面収差を生じない光集束を行うことができる。
Furthermore, when an aberration-free collimated mode index lens is used as the waveguide microlens of the optical head of the present invention, the lens curved surface is parabolic, so light can be focused without causing spherical aberration.

さらに、本発明の光ヘッドは導波路形マイクロレンズと
してブラッグ型(Bragg)型のグレーティングレン
ズを用いると、半導体レーザ部の出力端面への反射回折
光の帰還を防止し、かつ光検出部への集光性能を高める
ことができる。
Furthermore, when the optical head of the present invention uses a Bragg type grating lens as the waveguide type microlens, it is possible to prevent the reflected and diffracted light from returning to the output end face of the semiconductor laser section, and to prevent the reflected and diffracted light from returning to the output end face of the semiconductor laser section. Light gathering performance can be improved.

く作   用〉 以上のように、本発明に光ヘッドは半導体レーザ部のレ
ーザ光出射路側先端に、レーザ光出入射路の口径よりも
大口径の導波路形マイクロレンズを配設しているから、
半導体レーザ部から放射されたレーザ光の広がりは縮少
し、光記録媒体面上のビームスポットを小さくしぼるこ
とができる。
As described above, in the optical head of the present invention, a waveguide-shaped microlens having a diameter larger than the diameter of the laser beam output/input path is disposed at the tip of the semiconductor laser section on the side of the laser beam output path. ,
The spread of the laser light emitted from the semiconductor laser section is reduced, and the beam spot on the surface of the optical recording medium can be narrowed down.

したがって光記録媒体面からの反射回折の広がりも小さ
く、かつ導波路形マイクロレンズを通して光検出部に集
光されるので、高強度、かつ効率よく集光できるので信
号感度を極めて高くすることができる。
Therefore, the spread of reflection and diffraction from the surface of the optical recording medium is small, and since the light is focused on the photodetector through the waveguide microlens, the light can be focused with high intensity and efficiency, making it possible to extremely high signal sensitivity. .

く実 施 例〉 つぎに本発明の代表的な実施例について説明する。Example of implementation Next, typical embodiments of the present invention will be described.

実施例−1 ■構成 第1図は本発明の光ヘッドの第1の実施例の概略構成を
示す斜視図である。この光ヘッド30Bはステップ形G
a As基板1aの高台上に下クラッドN2  (n−
Ga AlAs層)、活性R3(n −Ga Aj A
s J!l)およびクラッド槽4  (P−GaAJA
srfJ)を順次積層され、絶縁溝5で分離された半導
体レーザ部8A。
Embodiment 1 (1) Structure FIG. 1 is a perspective view showing the schematic structure of a first embodiment of the optical head of the present invention. This optical head 30B is a step type G
a Lower cladding N2 (n-
Ga AlAs layer), active R3 (n -Ga Aj A
s J! l) and cladding tank 4 (P-GaAJA
srfJ) are sequentially stacked and separated by an insulating groove 5.

光検出部8B、8Ce有し、半導体レーザ部8Aの上面
にストライプ(Str自pe)電極9a。
It has photodetecting parts 8B and 8Ce, and a stripe (stripe) electrode 9a is provided on the upper surface of the semiconductor laser part 8A.

光検出部8B、8C上面全面に電極9b、 9cを設け
、さらにステップ形Ga As基板1mの低台上にバッ
ファf・12(Sin2層)導波層13(Si−N又は
S五〇2層)および導波層13よりも高屈折率の誘電体
材料からなるルネブルグレンズ1Gを設けた構成のもの
である。
Electrodes 9b and 9c are provided on the entire upper surface of the photodetectors 8B and 8C, and a buffer f.12 (2 layers of Si) and a waveguide layer 13 (2 layers of Si-N or S502) are provided on the low base of the step-type GaAs substrate 1m. ) and a Luneburg lens 1G made of a dielectric material with a higher refractive index than the waveguide layer 13.

0作製法 光ヘッド30Bは、予め用意された平板状のGa As
基板1aの上面に、気相成長法(又は液相成長法)によ
り、n  Ga kl As/IL2、― P −Ga AI As層3、P −Ga Aj Ax
層4を順次積層した後、形成された半導体ウェハの中央
部上面にストライプ電極を、また両側の半導体ウニへ上
面に光検出用電極9b、9cを設ける。
0 Manufacturing method The optical head 30B is made of a flat GaAs prepared in advance.
On the upper surface of the substrate 1a, n Ga kl As/IL2, - P - Ga AI As layer 3, P - Ga Aj Ax are formed by vapor phase growth (or liquid phase growth).
After the layers 4 are sequentially laminated, a stripe electrode is provided on the upper surface of the central portion of the formed semiconductor wafer, and photodetecting electrodes 9b and 9c are provided on the upper surface of the semiconductor wafers on both sides.

その後、さらに中央の半導体ウェハの両側上面から活性
層3 (P−Ga Aj As 、n 3 )の下部を
わずかに越える深さに絶縁溝5を形成しくただし、絶縁
?W5の深さはなるべく深い方がよい。)、半導体レー
ザ部8A、光検出部8Bおよび8Cを形成した。
Thereafter, insulating grooves 5 are further formed from both upper surfaces of the central semiconductor wafer to a depth slightly exceeding the bottom of the active layer 3 (P-Ga Aj As, n 3 ). The depth of W5 is preferably as deep as possible. ), a semiconductor laser section 8A, and photodetector sections 8B and 8C were formed.

そして得られた半導体レーザ部8A、光検出部8B、8
C上面に、第2図(、)に示すようにAZレジスト膜1
4コーテングにより半導体レーサ部8A、光検出部8B
、8CQv、。
The obtained semiconductor laser section 8A, photodetector section 8B, 8
AZ resist film 1 is placed on the upper surface of C as shown in FIG.
4 coating makes the semiconductor laser part 8A and the photodetector part 8B
,8CQv,.

キング1GaAs基板1aのマスキングされていない側
の上面を、ドライエツチング法により上述したマスキン
グ側の絶縁溝5よりも深いレベルまでエツチングする。
The upper surface of the unmasked side of the King 1 GaAs substrate 1a is etched by dry etching to a level deeper than the insulating groove 5 on the masking side described above.

その後、このエツチングした側のGa As基板1fi
上面にCVD法(化学気相成長法)によりバッファ層1
2 (8102N)、導波層13(Si−N)を、上述
したマスキング側の活性層3の上部と同じ高さまで形成
させる。
After that, this etched GaAs substrate 1fi
Buffer layer 1 is formed on the top surface by CVD (chemical vapor deposition).
2 (8102N), the waveguide layer 13 (Si-N) is formed to the same height as the upper part of the active layer 3 on the masking side described above.

その後、導波W1)3の上面に導波層13よりも高屈折
率の誘電体物質としてレンズ層15(SiN)を積層さ
せたt&(第2図(bl)、ドライエツチング法により
、第2図telのこと(エツチングし、半導体レーザ部
8Aのレーザ出力端口径よりも大きな口径を有し、周囲
が円形、表面が半円状のルネブルグレンズ16を形成さ
せた。
After that, a lens layer 15 (SiN) as a dielectric material having a higher refractive index than the waveguide layer 13 is laminated on the upper surface of the waveguide layer 13 (see FIG. As shown in Figure 1, a Lunebourg lens 16 having a larger aperture than the laser output end aperture of the semiconductor laser section 8A, a circular circumference, and a semicircular surface was formed.

その後、AZレジスト膜14を除去し、さらにGa A
s基板1aの下面側に共通電極1)を設けた。
After that, the AZ resist film 14 is removed, and the Ga A
A common electrode 1) was provided on the lower surface side of the s-substrate 1a.

得られたルネブルグレンズ16は、第4図に示ように、
中心対称の屈折率部分をもつレンズであって、二つの同
心円の一方の円周上の点像を他方の円周上の点に収差な
く結像できる特性をもっているから、第3図に示すよう
に、光記録媒体40面に一方の焦点を、また半導体レー
ザ部のレーザ出力、端面に他方の焦点をおくような焦点
距離を有するように形成しておけば、無収差で光記録媒
体4o上面にビームスポットを作ったり、その反射回折
光を光検出部8B、8C上に集光させることができる。
The obtained Luneburg lens 16, as shown in FIG.
It is a lens with a centrally symmetrical refractive index portion, and has the property of being able to form a point image on the circumference of one of two concentric circles onto a point on the other circumference without aberration, as shown in Figure 3. If the laser output of the semiconductor laser unit is formed to have a focal length such that one focal point is placed on the surface of the optical recording medium 40 and the other focal point is placed on the end surface, the upper surface of the optical recording medium 40 can be formed without aberration. It is possible to create a beam spot, and to focus the reflected and diffracted light onto the photodetectors 8B and 8C.

実施例−2 第5図は本発明の第2の実施例の光ヘッド30Bの構成
を示す平面図である。
Embodiment 2 FIG. 5 is a plan view showing the configuration of an optical head 30B according to a second embodiment of the present invention.

この光ヘッド30Gは半導体レーザ部8Aのレーザ出射
路先端に設けた導波路形マイクロレンズを無収差コリメ
ートレンズ17で構成した以外は実施例−1と同様の構
造および方法で作製した。
This optical head 30G was manufactured using the same structure and method as in Example 1, except that the waveguide-type microlens provided at the tip of the laser emission path of the semiconductor laser section 8A was constructed with an aberration-free collimating lens 17.

この無収差コリメートレンズ7のレンズ表面は放物線状
のレンズ面を有し、第6図に示すようにレンズ17に入
射した平行光を無収差で結像できる性能をもっている。
The lens surface of this aberration-free collimating lens 7 has a parabolic lens surface, and has the ability to image parallel light incident on the lens 17 without aberration, as shown in FIG.

実施例−3 本発明の第3の実施例の光ヘッド30Dは第7図に示す
ごとき構成のものであった。
Example 3 An optical head 30D according to a third example of the present invention had a configuration as shown in FIG.

この光ヘッド30Dは半導体レーザ部8Aのレーザ先出
入射路先端に設けた導波路形マイクロレンズとしてステ
ップ形モードインデックスレンズ18を用いた以外は実
施例−1と同様の積層構成および作製方法により作製さ
れた。
This optical head 30D was fabricated using the same laminated structure and fabrication method as in Example 1, except that the step type mode index lens 18 was used as the waveguide type microlens provided at the tip of the laser input/output path of the semiconductor laser section 8A. It was done.

このステップ形モードインデックスレンズ18は通常の
凸レンズ同様−面は平面で、他面は凸面(又は両凸)の
球面で形成されたもので、入射したレーザ光を一点(た
とえば光記録媒体40面)に集束させることができる。
This step type mode index lens 18 is similar to a normal convex lens - one surface is flat and the other surface is a convex (or biconvex) spherical surface, and the incident laser beam is directed to one point (for example, the 40th surface of the optical recording medium). can be focused on.

したがって、レンズ18の一方の焦点をレーザ出力端面
に、他方の焦点を所定の光記録媒体面に位置するように
形成することにより、光検出部8B、8C上に効率よう
反射回折光を受光することができろ。
Therefore, by forming one focal point of the lens 18 to be located on the laser output end face and the other focal point to be located on a predetermined optical recording medium surface, reflected and diffracted light can be efficiently received on the photodetectors 8B and 8C. Be able to do that.

実施例−4 本発明の第4の実施例の光ヘッド30Eは第8図に示す
ごとく、半導体レーザ部8Aのレーザ光出射路先嗜に、
光検出部8B、8Cおよび半導体レーザ部8Aの幅とほ
ぼ同一の大いたの口径のブラッグ型グレーティングレン
ズ19を配置し、その焦点が光記録媒体面およびレーザ
出力端面に位置するように配設したものである。
Embodiment 4 As shown in FIG. 8, an optical head 30E according to a fourth embodiment of the present invention has a laser beam emitting path of a semiconductor laser section 8A.
A Bragg type grating lens 19 having a large aperture approximately equal to the width of the photodetecting sections 8B, 8C and the semiconductor laser section 8A was arranged so that its focal point was located on the optical recording medium surface and the laser output end surface. It is something.

この光ヘッド30Eは、導波路形マイクロレンズとして
ブラッグ型グレーティングレンズ19を用いた以外は、
実施例−1と同機の積層構成および作製方法によって作
製した。
This optical head 30E has the following features except that a Bragg type grating lens 19 is used as a waveguide type microlens.
It was manufactured using the same laminated structure and manufacturing method as in Example-1.

このブラック型グレーティングレンズ19は、第9図に
示すように、各グレーティングレンズの格子線が「0点
」を焦点とする放物線群を形成するように配列したもの
であって、入射光の進行方向(X方向)に進む導波平面
波がこのレンズ19に入射するとブラッグ回折カオこり
、「0点」に収束する。ブラック型グレーテインヅレン
ズは、レンズの厚さLを適当に選ぶことにより、理論上
100%の回折効率を得ることができる。
As shown in FIG. 9, this black type grating lens 19 is arranged so that the grating lines of each grating lens form a parabola group with the "0 point" as the focal point, and the grating lines of each grating lens are arranged in the traveling direction of the incident light. When a guided plane wave traveling in the X direction is incident on this lens 19, it undergoes Bragg diffraction and converges to the "0 point." A black-type grating lens can theoretically achieve a diffraction efficiency of 100% by appropriately selecting the lens thickness L.

以上の実施例においては、導波路形マイクロレンズとし
てルネブルグレンズ、無収差コリメーティングレンズ、
ステップ形モードインデックスレンズ、ブラッグ型グレ
ーティングレンズについて例示したが、これに限らず、
たとえばフレネルゾーンレンズなども使用することがで
きる。
In the above embodiments, the waveguide microlens is a Lunebourg lens, an aberration-free collimating lens,
Although the step type mode index lens and Bragg type grating lens are illustrated, the examples are not limited to these.
For example, a Fresnel zone lens can also be used.

また、光ヘッドを構成する材料としてGa As 。In addition, GaAs is used as a material for forming the optical head.

Ga Aj Asなどを例示したが、これらに限らず他
の半導体材料を使用することができる。
Although Ga Aj As and the like have been exemplified, the present invention is not limited to these materials, and other semiconductor materials can be used.

以上のようにして得られた光ヘッド30B。Optical head 30B obtained as described above.

30G、30D、30Eは光記録媒体、たとえば光ディ
スクへの記録または記録再生に使用する場合は、第1)
図に示うような装置に使用するに当り、ジンバルバネ3
2に設けた浮上スライダー33に、光検出部8B、8C
が光デイスク40上のトラックの方向と直交するように
取り付けて使用する。
30G, 30D, and 30E are used for recording on or recording/reproducing optical recording media, such as optical discs.
When using the device as shown in the figure, the gimbal spring 3
The photodetectors 8B and 8C are mounted on the floating slider 33 provided in
The optical disc 40 is mounted so that the direction of the tracks is perpendicular to the direction of the tracks on the optical disc 40.

光ヘッドのレーザ光出射路側先端に、以上の導波路形マ
イクロレンズを用いろと放射されたレーザ光は、ガウシ
アンビームで、焦点距離上にビームウェストがある場合
、反対側の焦点距離上にビームウェス!・が形成される
という性質があるので、ちょうど記録媒体面上にビーム
ウェストが形成されるとになり、理論的には、スポット
径が最小になり、光の強度も最大となる。一方、反射回
折光は、レンズにより集光されるので光検出器に帰還す
る光強度も強く、信号受光効率が改善され、かつレンズ
通過後は、放射レーザ光と平行な線をたどるので半導体
レーザ部と光検出部間の距fidも十分広くとれるから
、絶縁溝5の加工も簡便になつ。また、焦点距離fを数
十μm〜数百μmとすることにより、ヘッドの浮上量を
大きくとれるのでヘッドフラッシュの問題がな(なり信
頼性が大幅に改善されろ。
If the above waveguide-type microlens is used at the tip of the laser beam output path of the optical head, the emitted laser beam is a Gaussian beam, and if there is a beam waist on the focal length, the beam will be placed on the opposite focal length. Wes! Since the beam waist is formed exactly on the surface of the recording medium, theoretically, the spot diameter becomes the minimum and the light intensity becomes the maximum. On the other hand, since the reflected diffraction light is focused by the lens, the intensity of the light returned to the photodetector is strong, improving the signal reception efficiency, and after passing through the lens, it follows a line parallel to the emitted laser light, so it can be used as a semiconductor laser. Since the distance fid between the part and the photodetecting part can be sufficiently wide, the processing of the insulating groove 5 becomes easy. Further, by setting the focal length f to several tens of micrometers to several hundred micrometers, the flying height of the head can be increased, thereby eliminating the problem of head flash (and improving reliability significantly).

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように、本発明にかかる光ヘッ
ドは、半導体レーザ部のレーザ光出射路先端に導波路形
マイクロレンズを一体的に集積形成され、しかもその導
波路形マイクロレンズの口径を、レーザ光出射路の口径
よりも大きな口径に形成しであるから、放射されたレー
ザ光の光記録媒体面に形成されるスポット径は橿めて小
さく、かつ反射回折光は再び前記導波形マイクロレンズ
を通るので、光検出部受光面に効率的に高い光強度で集
光できるので、信号感度が極めて高くなる。
<Effects of the Invention> As is clear from the above description, the optical head according to the present invention has a waveguide-shaped microlens integrally formed at the tip of the laser light emission path of the semiconductor laser section, and the waveguide shape Since the aperture of the microlens is made larger than the aperture of the laser beam exit path, the spot diameter of the emitted laser beam formed on the optical recording medium surface is much smaller, and the reflected diffracted light is Since the light passes through the waveguide microlens again, the light can be efficiently focused on the light receiving surface of the photodetector with high light intensity, resulting in extremely high signal sensitivity.

さらに、本発明の光ヘッドは、所定の半導体基板上、一
連の工程により一体的にam形成できるので製造も極め
て簡単にできる。
Further, since the optical head of the present invention can be integrally formed on a predetermined semiconductor substrate through a series of steps, manufacturing can be extremely simple.

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

第1図は本発明にかかる第1の実施例の光ヘッドの概略
構成を示す斜視図、第2図(alないし第2図(clば
第1図の光ヘッドの作製要領を示す工程図、第3図は第
1図の光ヘッドの平面図、第4図は第1図の光ヘッドに
用いるルネブルグレンズの先般束状態を示す説明図、第
5図は本発明の第2の実施例の光ヘッドの概略構成を示
す平面図、第6図は第5図の光ヘッドに用いろ無収波コ
リメート形モードインデックレンズの先般束状態を示す
説明図、第7図は本発明の第3の実施例の光ヘッドの概
略構成を示す平面図、第8図は本発明の第4の実施例の
光ヘッドの概略構成を示す平面図、第9図は第8図の光
ヘッドに用いるグラツク型グレーライングレンズの先般
束状態を示す説明図、第10図は従来の光ヘッドの概略
構成を示す斜視図、第1)図は光ヘッドを取りっけ状態
を示す光デイスク装置の要部斜視図である。 図  面  中、 1・・半導体基板、 1 a−= Ga As基板、 2・・・下クラッド層、 3・・活性層、 4・・・上クラッド層、 8A・・・半導体レーザ、 8B、8C・・・光検出部、 16・・・ルネブルグレンズ、 17・・・無収差ユリメートレンズ、 18・・・ステップ形モードインデックスレンズ、19
・・・ブラッグ型グレーティングレンズ、30A・・・
従来の光ヘッド、 30B、30G、30D、30E・・本発明の光ヘッド
、 40 光ディスク(光記録媒体)。 特  許  出  願  人 日本電信電話株式会社 代    理    人
1 is a perspective view showing a schematic configuration of an optical head according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a process diagram showing a procedure for manufacturing the optical head of FIG. 3 is a plan view of the optical head of FIG. 1, FIG. 4 is an explanatory diagram showing the recent bundle state of the Luneburg lens used in the optical head of FIG. 1, and FIG. 5 is a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the recent flux state of the non-acoustic collimating mode index lens used in the optical head of FIG. 5, and FIG. FIG. 8 is a plan view showing a schematic structure of an optical head according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a plan view showing a schematic structure of an optical head according to a fourth embodiment of the present invention. Fig. 10 is a perspective view showing the schematic configuration of a conventional optical head; Fig. 1) is a main part of an optical disk device showing a state in which the optical head is installed. It is a perspective view.In the drawing, 1...Semiconductor substrate, 1a-=GaAs substrate, 2...Lower cladding layer, 3...Active layer, 4...Upper cladding layer, 8A...Semiconductor Laser, 8B, 8C... Photodetection section, 16... Lunebourg lens, 17... Aberration-free urimate lens, 18... Step mode index lens, 19
...Bragg type grating lens, 30A...
Conventional optical head, 30B, 30G, 30D, 30E... Optical head of the present invention, 40 Optical disk (optical recording medium). Patent applicant: Agent of Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板上に半導体レーザ部と、半導体レーザ
部の少なくとも一方の側に絶縁溝を介して半導体レーザ
部と一体的に集積形成した光検出部とからなる光ヘッド
において、半導体レーザ部のレーザ光出射路側先端に半
導体レーザ部のレーザ光出射路の口径よりも大口径の導
波路形マイクロレンズを配設したことを特徴とする光ヘ
ッド。
(1) In an optical head consisting of a semiconductor laser section on a semiconductor substrate and a photodetection section integrally formed with the semiconductor laser section on at least one side of the semiconductor laser section via an insulating groove, the semiconductor laser section An optical head characterized in that a waveguide-shaped microlens having a diameter larger than the diameter of the laser beam output path of a semiconductor laser section is disposed at the tip on the side of the laser beam output path.
(2)導波路形マイクロレンズとして、ステップインデ
ックス形のモードインデックスレンズを用いたことを特
徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の光ヘッド。
(2) The optical head according to claim (1), characterized in that a step index type mode index lens is used as the waveguide type microlens.
(3)導波路形マイクロレンズとして、ルネブルグレン
ズを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
記載の光ヘッド。
(3) The optical head according to claim (1), characterized in that a Luneburg lens is used as the waveguide microlens.
(4)導波路形マイクロレンズとして、無収差コリメー
ト形モードインデックスレンズを用いることを特徴とす
る特許請求の範囲第(1)項記載の光ヘッド。
(4) The optical head according to claim (1), characterized in that an achromatic collimated mode index lens is used as the waveguide microlens.
(5)導波路形マイクロレンズとして、ブラック型グレ
ーティングレンズを用いることを特徴とする特許請求の
範囲第(1)項記載の光ヘッド。
(5) The optical head according to claim (1), wherein a black grating lens is used as the waveguide microlens.
JP61117583A 1986-05-23 1986-05-23 Optical head Pending JPS62275332A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61117583A JPS62275332A (en) 1986-05-23 1986-05-23 Optical head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61117583A JPS62275332A (en) 1986-05-23 1986-05-23 Optical head

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS62275332A true JPS62275332A (en) 1987-11-30

Family

ID=14715411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61117583A Pending JPS62275332A (en) 1986-05-23 1986-05-23 Optical head

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62275332A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02185729A (en) * 1989-01-10 1990-07-20 Fujitsu Ltd Optical disk device
US5084895A (en) * 1989-02-24 1992-01-28 Nippon Telegraph Telephone Corporation Semiconductor light emitting system
US5481386A (en) * 1993-02-17 1996-01-02 Hitachi, Ltd. Flying type optical head integrally formed with light source and photodetector and optical disk apparatus with the same
JP2005025868A (en) * 2003-07-02 2005-01-27 Ricoh Co Ltd Optical head device, and optical information recording/reproducing device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6059547A (en) * 1983-09-12 1985-04-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical head
JPS6171429A (en) * 1984-09-14 1986-04-12 Omron Tateisi Electronics Co Optical information processor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6059547A (en) * 1983-09-12 1985-04-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical head
JPS6171429A (en) * 1984-09-14 1986-04-12 Omron Tateisi Electronics Co Optical information processor

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02185729A (en) * 1989-01-10 1990-07-20 Fujitsu Ltd Optical disk device
US5084895A (en) * 1989-02-24 1992-01-28 Nippon Telegraph Telephone Corporation Semiconductor light emitting system
US5481386A (en) * 1993-02-17 1996-01-02 Hitachi, Ltd. Flying type optical head integrally formed with light source and photodetector and optical disk apparatus with the same
US5995474A (en) * 1993-02-17 1999-11-30 Hitachi, Ltd. Flying type optical head integrally formed with light source and photodetector and optical disk apparatus with the same
US6185177B1 (en) 1993-02-17 2001-02-06 Hitachi, Ltd. Flying type optical head integrally formed with light source and photodetector and optical disk apparatus with the same
US6611487B2 (en) 1993-02-17 2003-08-26 Hitachi, Ltd. Flying type optical head integrally formed with light source and photodetector and optical disk apparatus with the same
JP2005025868A (en) * 2003-07-02 2005-01-27 Ricoh Co Ltd Optical head device, and optical information recording/reproducing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7184386B2 (en) Integrated type optical head with sheet waveguide and light coupler
US6552990B1 (en) Optical head for two different disk thicknesses with a light beam diameter control device
US4945525A (en) Optical information processing apparatus
US5235589A (en) Apparatus for recording and reproducing optical information and prism coupler
US4779259A (en) Optical head assembly with efficient light source coupling surface and method of construction
US7457206B2 (en) Optical head, optical information storage apparatus, and their fabrication method
US4876680A (en) Monolithic optical pick-up using an optical waveguide
US6084848A (en) Two-dimensional near field optical memory head
JPH07287883A (en) Optical integrated circuit
US20010019530A1 (en) Semiconductor laser device and optical pickup device using the same
JPS6273437A (en) Optical head device
KR950001875B1 (en) Semiconductor laser apparatus
US6094411A (en) Confocal microscope with optical recording and reproducing apparatus
JPS6388870A (en) Photodetecting device
JPS62275332A (en) Optical head
JPS6059548A (en) Optical head
JP3873521B2 (en) Optical head and disk device
US5757029A (en) Triangular pyramidal semiconductor structure and optical device using the same
JP2577726B2 (en) Magneto-optical head
JP2000187877A (en) Optical waveguide element and waveguide type optical head
JP2629838B2 (en) Optical head
JP3436175B2 (en) Optical head and disk device
JPS61233441A (en) Optical head device
JP2909244B2 (en) Optical head device
KR100266576B1 (en) Optical pick-up system