JPS63136335A - 光情報記録再生装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、薄膜光集積回路を用いた光情報記録再生装置
に関するものであり、光デイスクシステムの光ピツクア
ンプに適用可能なものである。

（従来技術） 光デイスクシステムにおける記録媒体としての光デイス
クメモリには、反射率変化方式の光デイスクメモリと光
磁気ディスクメモリがあり、再生専用型、追記型、消去
可能型、重ね書き可能型がある。そして、これら各方式
に対してシングルビーム又はツービーム使用の光ピツク
アップ光学系が考えられている。

第６図は、重ね書きができる光ピンクアップ光学系の従
来例を示したもので、光メモリシンポジウム　°　８５
　論文集第１５３ページに記載されているものである。

記録媒体として相変化形の結晶薄膜を用いたディスク１
０８を用い、記録及び再生用の波長λ１　＝　７８０＋
＋ｕｅの半導体レーザ１０１と、消去用の波長λ２−８
３０ｍｍの半導体レーザ１１５を使用している。半導体
レーザ１０１からディスク１０８までの間には、コリメ
ータレンズ１０２、λ／２板ｌＯ３、ダイクロイックミ
ラー１０４、偏光ビームスプリッタ１０５、λ／４板１
０６、対物レンズ１０７がこの順に配置されている。一
方、半導体レーザ１１５から偏光ビームスプリンタ１０
５までの間には、コリメータレンズ１１６、ダイクロイ
ックミラ−１１７、シリンドリカルレンズ１１８がこの
順に配置されている。また、ディスク１０８で反射され
、かつ、偏光ビームスプリッタ１０５によって反射され
た光の通路上には、λ／４板１１０、ダイクロイックミ
ラー１１１、集光レンズ１１２、シリンドリカルレンズ
１１３、光検出器１１４がこの順に配置されている。

各ダイクロイックミラー１０４．１１１．１１７は記録
再生用レーザと消去用レーザが偏光ビームスプリッタ１
０５で相互に干渉するのを防止するためのものである。

フォーカスエラー検出法は非点収差法、トラッキングエ
ラー検出法はプリグループによるプッシュプル法である
。光検出器１１４（Ｉ’Ｊのシリンドリカルレンズ１１
３はフォーカス検出用、半導体レーザ１１５側のシリン
ドリカルレンズ１１８は消去ビーム作成用である。λ／
２板１０３は、半導体レーザ１０１からのビームがディ
スク１０８上でトランクの接線方向に細長くなるように
半導体レーザ１０１をセットしたときに、半導体レーザ
１０１からの光が偏光ビームスプリンタ１０５を通過す
るように位相合わせをするためのものである。集光レン
ズ１１２と偏光ビームスプリッタ１０５との間のダイク
ロイックミラー１１１は、消去ビームを反射させ、記録
再生用ビームのみを通過させることにより、光検出器１
１４への検出光が消去用ビームで影響を受けないように
するためのものである。

第７図は上記従来例における消去ビームの作成方法につ
いて示したもので、（ａ）はトラック接線方向である長
手方向、（ｂ）はディスク半径方向である幅方向の様子
を示す。幅方向は第７図（ｂ）のようにディスク１０８
面上で合焦点とし、長手方向は第７図（ａ）のようにア
ウトフォーカスとすることによって細長いビーム形状と
する。消去ビームの長手方向の寸法を１、幅方向の寸法
をＳとすれば、寸法比１．ｓは１０：１程度に設定され
る。

上記従来例によれば、一度記録した情報を消去ビームに
よって消去することができ、消去されたトラック上に再
び情報を重ね書きすることができる。

しかし、上記従来例によれば、光学部品点数が多く、大
型になり、光学系が複雑化し、調整がきわめて難しいと
いう問題がある。

（目的） 本発明の目的は、追記あるいは消去が可能であり、かつ
、重ね書きが可能な光情報記録再生装置であって、光学
部品点数が少なく、小型で、光学系の構成が簡単であり
、かつ、調整が容易な光情報記録再生装置を提供するこ
とにある。

（構成） 本発明は、シリコン基板上にバッファ層を形成し、この
バッファ層の上に、先導波路と、第１及び第２の半導体
レーザからの光を個別に集光する第１及び第２の集光グ
レーティングカップラと、ディスクによって反射された
第１の半導体レーザからの光を第１及び第２の収束光に
する導波形ビームスプリッタとを上記バッファ層よりも
高屈折率の薄膜で形成し、上記第１及び第２の収束光の
集光位置にそれぞれ二つの検知領域からなる複数個の光
検知器を上記シリコン基板上にモノリシックに形成した
ことを特徴とする。

以下、第１図乃至第５図を参照しながら本発明に係る光
情報記録再生装置の実施例について説明する。

第１図及び第２図において、符号３０はシリコン基板で
あり、このシリコン基板３０上にはＳ＋０２薄膜による
バッファ層３１が形成されている。バッファ層３１上に
は厚さ１〜２μｍの薄膜による光導波路３２が形成され
ている。先導波路３２は、例えばコーニング社の９７０
５９ガラスをスパッタすることによって形成することが
できる。

基板３０の一端面には第１の半導体レーザ２１が固着さ
れている。半導体レーザ２１の出射光は光導波路３２に
入射しかつ同先導波路３２中を導波する。符号５１は光
導波路３２に導入された半導体レーザ２１からのレーザ
光の拡散光である。

光導波路上には、ＳｉＮクランド層を凹凸加工して作ら
れた透過型ブラックグレーティングでなる導波形ビーム
スプリッタ５５と、同じ＜ＳｉＮクラフト層を凹凸加工
して作られた第１の集光グレーティングカップラ５３が
ある。導波形ビームスプリンタ５５は、波面分割、偏向
、集光の複数の機能をもっている。上記拡散光５１は上
記ビームスプリッタ５５を通り、上記集光グレーティン
グカソブラ５３で集光されてディスク１の記録面上で集
光スポット５となる。この集光スポット５はディスク１
の面で反射され、この反射光は再び集光グレーティング
カップラ５３で導波路３２に導かれて同導波路３２中を
導波する。導波路３２中の戻り導波光は導波形ビームス
プリンタ５５により第１の収束光５６と第２の収束光５
７に二分割され、それぞれ二つの検知領域７Ｌ　７２と
７３．７４からなる二対の光検知器に集光されつつ導か
れる。この光検知器を構成する各検知領域７１７２．７
３．７４はそれぞれシリコン基板３０上にモノリシック
に形成されている。

いま、集光グレーティングカップラ５３の焦点位置とデ
ィスク１の記録面とが一致したとき、光検知器を構成す
る二つの検知領域７１と７２に入射する光強度及び他の
二つの検知領域７３と７４に入射する光強度が等しくな
るようにすれば、集光グレーティングカップラ５３の焦
点位置よりもディスク１の記録面が遠ざかった場合には
内側の検知領域７２．７３に入射する導波光のパワーが
大きく、逆に上記焦点位置よりも上記記録面が集光グレ
ーティングカップラ５３の方に近づいた場合には外側の
検知領域７１．７４に入射する光のパワーが大きくなる
。従って、第２図に示されているように、内側の検知領
域７２．７３の検出信号を加算器１３で加算し、外側の
検知領域７１．７４の検出信号を加算器１２で加算し、
これら加算器１２．１３の加算出力を減算器１６に入力
して両者の差をとればフォーカス誤差信号Ｆを検出する
ことができる（フーコー法）。このフォーカス誤差信号
Ｆに基づき、モノリシック構成の基板３０全体を第１図
に示されているフォーカシングアクチュエータ１８によ
り同図において上下方向に駆動すれば、フォーカシング
制御を行うことができる。

また、前記集光点５がディスクのトラックに対してずれ
がないときは、その反射光は対称な光強度分布をなすが
、集光点５がディスクのトランクに対してずれるとその
反射光の光強度分布は非対称となる。従って、戻り導波
光の光強度分布を検出すればトラッキング誤差を検出す
ることができ、これによってトラッキング制御を行うこ
とができる。具体的には、一対の検知領域７１．７２の
検出信号を加算器１４で加算し、他の一対の検知領域７
３．７４の検出信号を加算Ｓ１１で加算し、これら加算
信号の差を減算器１７でとってトラッキング誤差信号Ｔ
を得る（ブツシュ・プル法）。このトラッキング誤差信
号Ｔに基づいて、第１図に示されているトラッキングア
クチュエータ１９により基板３０全体を同図において左
右方向に駆動すれば、トランキング制御を行うことがで
きる。

さらに、加算器１１における検知領域７３．７４の検知
信号の加算信号と、加算器工４における検知領域７１．
７２の検知信号の加算信号とを加算ｒｊ１１５で加算す
ることにより情報信号Ｓを得ることができる。

加算器１１〜１５、減算器１６．１７は第１図における
電子回路２０を構成する。

このようにして、半導体レーザ２１を記録再生用の光源
として用いることができ、また、フォーカス制御及びト
ラッキング制御に用いることができる。

一方、シリコン基板３０の他端面には第２の半導体レー
ザ２２が固着されている。半導体レーザ２２は消去用光
源として使用するものであり、半導体レーザ２２から出
射したレーザ光は光導波路３２に導かれ、同光導波路３
２中を導波する。この光導波路中には半導体レーザ２２
からの拡散光をディスク１の記録面に収束させるための
第２の集光グレーティングカップラ５９がバッファＮ３
１よりも高屈折率のＳｉＮクラッド層を凹凸加工するこ
とによって形成されている。先導波路３２を導波した半
導体レーザ２２からのレーザ光は集光グレーティングカ
ップラ５９により集光されてディスク１の記録面に集光
点６を形成する。

ディスク１が結晶薄膜からなり、相変化を利用した反射
率変化による記録再生を行うものである場合、消去ビー
ムは第３図（ａ）に符号２５で示されているようにトラ
ンク方向に細長い形になっている。第３図（ａ）は、同
一トラック上に上記消去ビーム２５と記録再生ビーム２
４を集光するようにして、重ね書き、即ち消去後直ちに
記録することができるようにした例を示す。記録再生ビ
ーム２４は第１の半導体レーザ２１を光源とし、第１の
集光グレーティングカップラ５３によって集光される。

消去ビーム２５は第２の半導体レーザ２２を光源とし、
第２の集光グレーティング力・ノブラ５９によって集光
される。第３図（ａ）に示されているような消去ビーム
２５の形を得るには、集光グレーティングカップラ５９
の光導波方向の寸法Ｌｘと幅方向の寸法Ｌｙの比率を適
切に設定すればよい。

第３図（ｂ）は、隣接した二つのトランクに追記用のビ
ーム２６と再生用のビーム２７を集光するようにして追
記を可能にしたものの例を示す。この例によれば、記録
時に再生用ビームによって記録の誤りをチェックできる
利点がある。

第４図の実施例は、ツービームによる記録再生あるいは
追記を可能にした実施例であって、第１図及び第２図の
実施例に対して、第２の半導体レーザ２２と第２の集光
グレーティングカフブラ５９との間に格子状ビームスプ
リッタ９１を付加すると共に、同ビームスプリッタ９１
によって反射されたビームを検出する光検知器９２を付
加したものである。

上記集光グレーティングカップラ９１は、光導波路３２
上にバッファ層３１よりも高屈折率のＳｉＮ薄膜を格子
状に形成することによって得られる。一方、光検知器９
２は第５図に示されているように、ｐ形不純物を拡散す
ることによりｎ形シリコン基板３０上にモノリシックに
形成されている。第６図において符号９５はシリコン基
板３０の裏面側に形成されたＡｕ電極、９６は光検知器
９２に接するＡｔ電穫である。

光検知領域においては光がｐｎ接合領域に進入できるよ
うに５ｉ０２のバッファ層３１にテーパがつけられてい
る。

上記実施例において、半導体レーザ２２から出た光は光
導波路３２を導波し、集光グレーティングカップラ５９
によりディスクの記録面に集光し、その反射光は再び集
光グレーティングカップラ５９により光導波路３２に導
かれて導波し、格子状ビームスプリンタ９１で回折し光
検知器９２に集光する。従って、上記実施例によれば、
ツービームにより並列記録及び並列再生が可能であり、
記録情報を転送しようとする場合、転送速度を高速化で
きるという効果がある。また、第１の集光グレーティン
グカップラ５３を情報の追記に、第２の集光グレーティ
ングカップラ５９を情報の再生に用いることができる。

この場合、第３図（ｂ）に示されているような追記用ビ
ーム２６と再生用ビーム２７を形成する。

（効果） 本発明によれば、シリコン基板上のバッファ層の上に光
導波路を形成し、二つの半導体レーザからの光を個別に
集光する二つの集光グレーティングカップラを形成し、
さらに、ディスクからの反射光を収束させる導波形ビー
ムスプリッタとこのビームスブリフタによる収束光を検
知する光検知器を上記シリコン基板上にモノリシックに
形成したため、ツービームにより追記、消去あるいは重
ね書き可能な光情報記録再生装置を提供することができ
ると共に、構成が簡単で光学部品点数がきわめて少なく
、光学系の調整が不要であり、小型、軽量かつ安価で信
頼性の高い光情報記録再生装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光情報記録再生装置の一実施例を
示す側面図、第２図は同上斜視図、第３図は同上実施例
によって形成される各種ビームの例を示す拡大平面図、
第４図は本発明に係る光情報記録再生装置の別の実施例
を示す斜視図、第５図は同上実施例中の光検知器の部分
を示す拡大断面図、第６図は従来の光情報記録再生装置
の例を示す光学配置図、第７図は同上従来例中の消去ビ
ーム作成部の光学配置図である。 １・・ディスク、　２１・・第１の半導体レーザ、２２
・・第２の半導体レーザ、　３１・・バッファ層、３２
・・光導波路、　５３・・第１の集光グレーティングカ
ップラ、　５５・・導波形ビームスプリッタ、５９・・
第２の集光グレーティングカップラ、７１．７２．７３
．７４・・検知領域、　９１・・格子状ビームスプリッ
タ、　９２・・光検知器。 グ５１　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリコン基板上にバッファ層を形成し、このバッフ
   ァ層の上に、光導波路と、第１及び第２の半導体レーザ
   からの光を個別に集光する第１及び第２の集光グレーテ
   ィングカップラと、ディスクによって反射された第１の
   半導体レーザからの光を第１及び第２の収束光にする導
   波形ビームスプリッタとを上記バッファ層よりも高屈折
   率の薄膜で形成し、上記第１及び第２の収束光の集光位
   置にそれぞれ二つの検知領域からなる複数個の光検知器
   を上記シリコン基板上にモノリシックに形成したことを
   特徴とする光情報記録再生装置。２、第１の集光グレー
   ティングカップラは情報の記録再生に、第２の集光グレ
   ーティングカップラは記録情報の消去に用いる特許請求
   の範囲第１項記載の光情報記録再生装置。 ３、第１の集光グレーティングカップラは情報の追記に
   、第２の集光グレーティングカップラは情報の再生に用
   いる特許請求の範囲第１項記載の光情報記録再生装置。 ４、第２の半導体レーザと第２の集光グレーティングカ
   ップラとの間に、バッファ層よりも高屈折率の薄膜から
   なる格子状ビームスプリッタを形成すると共に、ディス
   クによって反射された第２の半導体レーザからの光の上
   記格子状ビームスプリッタによる反射光の集光点に光検
   知器をモノリシックに形成した特許請求の範囲第１項記
   載の光情報記録再生装置。