JPS6316435A - 光ヘツド - 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〕 本発明はトラック案内溝を有する光ディスク等の光記録
媒体に非接触で情報の記録再生を行うために使用する光
ヘッドに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の光ヘッドは第り図に示すように、半導体
基板／１０上に液相または気相成長法によシ下クラッド
層／／／、活性層／／２、上クラッド層／／３等を成長
させ、ＰＮ接合層を有する半導体ウェハーの中央部に半
導体レーザ／／りを、その両側にウェハーの表面から活
性層／／２を越える深さまで形成した絶縁溝／／！を隔
てて光検出器／／乙ａ、／／乙すを配した構成となって
いた。

この構造の光ヘッド／／７は、上記構成要素の他に、半
導体レーザ／／りの上面に上側電極／／♂、光検出器／
／４ａ＋　／／Ａｂの上面に光検出器用電極／／♂ａ、
／／♂ｂを設け、これら電極と反対側、すなわち基板１
１０裏面に、共通電極／／りを設けている。半導体レー
ザ／／弘の上下電極は順方向に、光検出器／／ｌａ、／
／ｌｂの上下電極は逆方向にバイアスされる。

この光ヘッド／／７を、光記録媒体への記録または再生
に使用するときは、第７０図に示すように、たとえば光
ディスクの任意の場所に半導体レーザから出射される光
のスポットを形成するために、光ディスクノコ／の半径
方向へ高速移動できるアーム／２２上のジンバルバネ／
！３によって光ディスク／２／面に近接浮上できるスラ
イダー／！弘に取り付ける。

上述の光ヘッド／／７は半導体レーザ／／ＩＡから出射
するレーザ光／！夕が活性層／／２と平行方向に向い、
光ディスク／２／のトランク案内溝（非図示）からの反
射光／２１．ａ、　／２１．ｏをそれぞれ光検出器／／
１．ａ、　／／ｌ、ｂで受け、両者の差信号によりトラ
ック誤差信号を、また和信号によシデータ信号を得てい
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕 このような従来の光ヘッドでは光記録媒体からの反射光
の大部分が光記録媒体面と垂直な方向に集中するため、
半導体レーザ／／４ｔへの戻シ光がレーザ共振器内で発
振光と干渉し半導体レーザ／／りの出力が変動するとと
もに、半導体レーザ／／弘の両側に配置された光検出器
／／Ａａ、／／ｌ。

ｂへ入射する光量が少なくなり、再生信号のＳ／Ｎを向
上できないという問題が生じていた。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上記問題点を解決するため、トラック案内溝を有する光
記録媒体上に近接浮上させて情報の記録・再生を行う、
半導体レーザと光検出器とを同一基板に一体形成して成
る光ヘッドにおいて、本発明では第１図に示すように、
前記半導体レーザの出射光軸を前記光記録媒体面に垂直
な方向からトラック幅方向に傾斜せしめると共に前記光
検出器の受光面を前記出射光軸の傾斜方向に対して反対
方向にあたる前記半導体レーザの片側に配置させている
。

〔作　用〕

上記構成によれば、レーザ光源から出たレーザ光は光記
録媒体面で反射し、半導体レーザの片側に位置する光検
出器に集中する。したがってレーザ光源への戻り光を大
幅に除去できるとともに光検出器への入射する光量を増
加でき、これＫより再生信号のＳ／Ｎを向上できる。

〔実施例〕

以下図面に示した実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。第１図は本発明の第１の実施例を示す光ヘッド／
７の斜視図であり、第２図は本発明の第１の実施例を示
す光ヘッド／７の断面図である。半導体基板１０上の一
方にストライプ状のレーザ共振器部を持った半導体レー
ザ／４ｔが形成され、半導体基板ｌＯ上の他方に絶縁溝
／ｊａで半導体レーザ／≠と分離されて光検出器／乙ａ
。

／乙すが形成されている。半導体レーザｌ≠の出射光軸
が光記録媒体面２♂と垂直な方向に対しトラック幅方向
に角度θだけ傾斜せしめると共に光検出器／乙ａ＋／＋
４ｂの受光面を半導体レーザ／４’の出射光軸の傾斜方
向に対して反対側に配置している。光検出器／Ａａｐｉ
乙すの検出面は、半導体レーザ／弘の出射光２夕が光記
録媒体面２♂で反射した反射光２乙の方向に対して、は
ぼ直角に形成し、反射光２乙が検出できるようにしであ
る。

光検出器／乙ａｙ　　／ｇｂを分離する絶縁溝／夕すは
光検出器の検出面から反射光２乙の方向く形成され、光
検出器／乙ａと光検出器／乙すの幅が等しくなるような
位置から絶縁溝／ｊａと平行に光ヘッド／７の光記録媒
体面２♂に対する面と反対側の面まで形成されている。

半導体レーザ／≠は半導体基板ｌＯ上に下クラッド層ｌ
／、活性層／２、上クラッド層／３、電流障壁層２７、
半導体レーザ、駆動用電極／♂を順次積層した構造を持
ち、半導体基板１０はｎ形ＧａＡＳからなり、下クラッ
ド層／／、活性層／２、上クラッド層１３のそれぞれは
液相あるいは気相エピタキシャル成長法によって形成さ
れたｎ形ＡｌｙＯａ　ｌ−ｙＡＳ　ｒ　　Ｐ形ｋｌＸｃ
ｒａ　１−ＸＡＳ　＋　　Ｐ形ＡｔｙＧａ１−ｙＡｓか
らなり、下クラッド層／／と活性層／２の間にＰＮ接合
部が設けられ、電流障壁層２７はストライプ状のレーザ
共振器以外の部分に形成され、上クラッド層／３と半導
体レーザ１駆動用電極／どとの接合部をストライプ状の
レーザ共振器部に制限している。また、半導体レーザ／
ｊにはへき開面に沿ってへき開することなどにより形成
された出射端面／４ｔａ、／ｌｌｂがあり、レーザ共振
用反射鏡となっている一方、光検出器／、ｇａ、／Ｊｂ
は半導体基板１０上に下クラッド層／／、活性層な上ク
ラッド層／３、光検出器用電極／♂ａ＋／♂ｂを順次積
層した構造を持ち、半導体レーザ／弘と同一の材料から
なる。

また、半導体基板１０には下クラッド層／／と接合する
面と反対側の面に共通電極／りを設けている。さらに、
光ヘッド／７の光記録媒体面、２♂に近接する部分２り
は研磨により削除されてお収光ヘッド／７の光記録媒体
面、！トと接触する危険を避けている。

なお、下クラッド層／／、活性層／２、上クラッド層／
３のｋｌ含有率はＸをｙより小さく、すなわち活性層／
２に下クラッド層／／、上クラッド層／３よりＡｔを多
く含有させ、活性層／２の屈折率を下クラッド層／／、
上りラット層／３より大きくして半導体レーザ／グにお
いて発振する光波を活性層／２内に閉じこめている。ま
た、活性層／２はｎ形ｋｔｘＧａ　１−ＸＡＳでもよく
、この場合は、活性層／２と上クラッド層／３の間にＰ
Ｎ接合が形成される。

次に光ヘッド／７の動作を説明する。まず、半導体レー
ザ／≠を駆動するには、半導体レーザ／グの上面にある
半導体レーザ駆動用電極／♂に、共通電極／りに対して
順方向にバイアス電圧を加える。半導体レーザ駆動用電
極／♂と上クラッド層／３の接合面が電流障壁層２７に
よってストライプ状になっているため高い電流密度が実
現でき、半導体レーザ／グの活性層／、２内でレーザ発
振が開始される。半導体レーザ／４の出射端面／ｇａか
らの出射光２ｊは光記録媒体面！♂と垂直な方向に対し
角度θだけトラック幅方向に傾斜した方向から入射する
。そこで、光記録媒体面２ｇの紙面に対し垂直方向に連
続的に形成されたトラック案内溝（非図示）で反射した
反射光２乙は半導体レーザ／ｌｌｔの出射端面／４ｔａ
Ｋ”はとんど戻らず、光検出器／４ａ＋　　／ｇｂの検
出面へ向う。光検出器／乙ａ、／ｇｂでは光検出器／乙
ａ＋　　／乙すの上面にある光検出器用電極／♂ａｌ　
　／♂ｂの両方に共通電極／りに対し逆方向にバイアス
電圧が加えられている。したがって、後述するように反
射光、２乙を光検出器／　ｌ　ａ、　　／　Ｉｓ　ｂで
受光し、この光検出器／ｌａ、／ｌｂの出力の差信号に
よｌ−ランク信号を得ることができる。

そこで、データ記録時、半導体レーザ／弘よりの出射光
、２Ｊ−は光記録媒体面２ｇのトラック案内溝に追随し
、出射光、２夕の強度変調によりデータを反射率変化、
あるい法屈折率変化として媒体に記録できる。

また、データ再生時、半導体レーザ／≠よりの出射光２
夕は光記録媒体面、２どのトラック案内溝に追随し、媒
体からの反射光、２Ｊは媒体に記録されているデータに
よる反射率変化、あるいは、屈折率変化の影響を受けて
光検出器／ｌａ、／ｇｂで検出され、光検出器／ｌａ、
／乙すの和信号によりデータを再生できる。

次に、本発明の光記録媒体面２♂から半導体レーザ／４
の出射端面／４Ｌａへの戻り光の減少効果を示す。第３
図は、半導体レーザ／グの出射端面／≠ａからの出射光
、２よを光記録媒体面、２Ｋに対して入射角θだけ傾斜
させた方向から光記録媒体面、２♂に入射させた時に半
導体レーザ／Ｊへ帰還する光量の割合を計算した結果の
一例である。ここで計算にはキルヒホノフホイヘンスの
回折積分を用い、半導体レーザ／≠からのレーザ光２夕
の波長人をＯ１♂３μｍ１１♂録媒体面２♂上のトラン
ク案内溝を深さλ、／Ｉ、ピッチ／、Ｊμｍの台形溝と
し、反射光強度は相対値として示した。第３図かられか
るように、反射光２乙のうち半導体レーザの出射端面／
ｌａへ戻る光量を減少させるために、入射角を２パ以上
にする必要がある。これは、入射角θを２７０未満にす
ると戻り光の光量が／チリ上になり、半導体レーザ／≠
の発振が不安定になるからである。一方、入射角θが大
きくなると溝深・　　さが等制約に深くなうたことに相
当するので、入射角θを３００未満にする必要がある。

これは、入射角が６０°になると、λ／ｌの溝深さが斜
入射によって等制約にλ、／≠の溝深さとなってトラッ
クキング信号の出力が最小となるからである。

したがって、入射角θは、 ｔｏ＞θ≧２１０ とすることが必要条件となる。

このように、入射角θを、２７０以上にすると戻シ光を
／チ以下に抑圧できるので、入射角θが零の時に比し、
Ｓ／Ｎを２０ｄＢ改善できる。

次に光ヘッド／７がトラック追随するためのトラック信
号を得る方法について説明する。第μ図は、光検出器／
４ａｙ　　／ｇｂの受光面における反射光２乙の光強度
分布を、レーザ光２よと光記録媒体面２♂上のトラック
案内溝との相対位置ずれ量δをパラメータとして計算し
た結果の一例である。ここで光記録媒体面２♂への入射
角θを２八それ以外の計算条件は図３と同一にした。第
μ図かられかるように、レーザ光２ｊが光記録媒体面２
１ｒ上のトラック案内溝から相対的にずれると反射光２
乙の強度が光検出器／＆ａ、／ｊｂの受光面上で変化す
る。第！図は、第弘図において相対的位置ずれ量δがＱ
ｐｍの場合の反射光強度（実線）の最大となる出射角を
中心に相対的位置ずれ量δが−０，３μｍの場合の反射
光強度（一点鎖線）を折り返したものである。２つの光
検出器／Ａａ、／１ｂを第μ図（ａ）のように相対的位
置ずれ量δが０μｍの場合のＯ次回折光方向の両側に配
置すれば、第５図から明らかなように２つの光検出器／
６ａ。

ｌ乙すへ入射する反射光量に差が生じるため、２つの光
検出器／乙ａ、／乙すで得られた信号の差信号よシトラ
ック信号を得ることができる。なお、光検出器／乙ａｎ
　　／乙すの受光面の大きさは等しくしてもよく、さら
に第５図に示すように非対称としても反射光２乙の強度
の弱い部分を拾うのみで問題はない。

第６図は本発明の第２の実施例を示すものである。本実
施例においては、第≠図（ｂ）に示したように光検出器
／ｌａを反射光２乙の７次回折光の入射する位置に設定
し、光検出器／Ａｂを反射光２乙のＱ次回折光の入射す
る位置に設定している。これは、第μ図に示すように出
射角が００〜−７０°の範囲で反射光２ｔの１次回折光
強度が相対位置ずれ量δの変化に敏感に変化しているこ
とを利用している。したがって、反射光２乙の強度が相
対位置ずれ量δの変化に対して敏感に変化する位置に配
置した光検出器ｌ乙ａでトラック信号を、また反射光、
２６のＯ次回折光の入射する位置に配置した光検出器／
ｌｂでデータ信号を得る。

第１の実施例では反射光強度が最大となる位置に絶縁溝
／オｂがあったので受光損失が大きかったが、第２の実
施例においては絶縁溝ｌｊｂによる受光損失が小さく、
しかもこのために光検出器／　ｌ、　ａ、　　／　ｌ、
　ｂの受光面を第１の実施例の場合よりも光記録媒体２
♂へ接近させることができ、膜厚方向の受光効率も向上
するため、再生信号のＳ／Ｎを向上させることができる
。

第７図は本発明の第３の実施例を示すものである。本実
施例においては、半導体レーザ／≠の端面／４Ｌａ、　
　／４Ａｂが光記録媒体２ｒと向き合う光ヘッドの底面
３０に対して角度θだけ傾けてエツチング加工等によシ
作成され、半導体レーザ１４ｔが光記録媒体２ｔと向き
合う光ヘッドの底面３０と垂直な方向から角度θだけ傾
けて形成されている。

この第３の実施例においては、半導体レーザｌμが光ヘ
ッドの底面３０と垂直な方向から角度θだけ傾斜して形
成されているため、光ヘッド／７を動作させる時、光ヘ
ッドの底面３０を光記録媒体２♂と平行に保持すればよ
い。したがって、光ヘッド／７に第２図に示すような光
記録媒体２ｇに近接した部分２りを研磨加工する時に発
生する加工損傷がない点、および光ヘッドの底面３０と
光記録媒体面、２♂との接触の危険が減少し、浮上量を
低減できる点で改善がなされている。

第３の実施例では半導体レーザ／≠の出射端面／ｌＡａ
、／弘すがエツチング加工によるエッチドミラーとなっ
ており、出射端面／４ｔａ、／１ｌｔｂがへき開面であ
る場合に比べ面精度が悪いため発振閾値が増大し、高出
力が得られにくい欠点はあるが、半導体レーザ／１１ｔ
１光検出器／ｌａｒ／乙すの配置の自由度が増大する利
点がある。

第２図は本発明の第弘の実施例を示すものである。光検
出器／乙ａｌ　　／　Ａ　ｂを第７図（ｂ）のように配
置した他は第７図の第３の実施例と同様である。

すなわち、半導体レーザ／ｌＪｔを光ヘッドの底面３０
と垂直な方向から傾けるとともに、光検出器／ｌａを反
射光２乙の／次回折光の入射する位置に設定し、光検出
器／Ｊｂを反射光２乙のＯ次回折光の入射する位置に設
定している。

この第≠の実施例は第３の実施例に対し、さらに受光効
率を向上できるので、再生信号のＳ／Ｎが高いという利
点がある。

以上の実施例に共通して言えることであるが、（１）絶
縁溝／ｊａ・　／、５−ｂによる受光損失を抑圧するた
め、絶縁溝／ｊａ、／ｊｂの幅を狭くすること、 （２）反射光２乙が光ヘッド１７の活性層／コと垂直な
方向にも広がっているため、光検出器／＆ａ＋／乙すの
受光面を光記録媒体面７！♂と接近させること、 などによシ受光効率をさらに高めることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光ヘッドでは半導体レー
ザからの出射光を光記録媒体面に対し傾斜させた方向か
ら入射させ、光記録媒体面からの反射光を半導体レーザ
の片側に配置した光検出器で受光するため、半導体レー
ザの戻り光を除去し、半導体レーザを安定に発振させる
ことができる。

さらに、光記録媒体面からの反射光の大部分が光検出器
の受光面に入射するため、受光効率を向上できる。

したがって、本発明の光ヘッドによれば再生信号のＳ／
Ｎを約、２０　ｄＢ向上できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特徴を最も良く表わしている第１の実
施例の斜視図、第２図は本発明の第１の実施例の断面図
、第３図は半導体レーザ出射端面に帰還する光量のレー
ザ光入射角依存性を表わす図、第弘図は光記録媒体面か
らの反射光強度分布を表わす図、第５図はトラック信号
の検出原理を説明するための図、第６図は本発明の第２
の実施例の断面図、第７図は本発明の第３の実施例の断
面図、第２図は本発明の第７の実施例の断面図、第２図
は従来の光ヘッドの概略構成を示す斜視図、第１Ｏ図は
光ヘッドの取付を示す図である。 図中、ｉｏ、ｉｌｏは半導体基板、／／、／ｌ／は下ク
ラッド層、／２．　／／２は活性層、／３．／／ｇ上ク
ラりド層、／ｐ、　ｉｉｔ、ｔは半導体レーザ、／！為
／ｌｂ、　／／！は絶縁溝、／ｌａ、　／Ｊｂ、　／／
乙ａ、／／乙すは光検出器、／７．／／７は光ベッド、
／♂、／ｒａ。 ／♂ｂ、　　／り、／／♂、／／♂ａ、／／♂ｂ、／／
タ　は電極、２！、／２６は半導体レーザの出射光、２
ｔ、／２乙は光記録媒体面からの反射光、２７．／２７
は電流障壁層、２♂は光記録媒体面を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）トラック案内溝を有する光記録媒体上に近接浮上
   させて情報の記録再生を行う、半導体レーザと光検出器
   とを同一基板に一体形成して成る光ヘッドにおいて、該
   半導体レーザの出射光軸を前記光記録媒体面に対して垂
   直な方向からトラック幅方向に傾斜せしめると共に前記
   光検出器の受光面を前記出射光軸の傾斜方向に対して反
   対側にあたる前記半導体レーザの片側に配置したことを
   特徴とする光ヘッド。
2. （２）半導体レーザの出射光軸が光記録媒体面に対して
   垂直な方向となす角θが、 ６０゜＞θ≧２１゜ であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   光ヘッド。