JPS63181125A - Optical head - Google Patents
Optical headInfo
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- JPS63181125A JPS63181125A JP62012387A JP1238787A JPS63181125A JP S63181125 A JPS63181125 A JP S63181125A JP 62012387 A JP62012387 A JP 62012387A JP 1238787 A JP1238787 A JP 1238787A JP S63181125 A JPS63181125 A JP S63181125A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光ディスク等の光学的情報処理装置における
光記録、あるいは再生をより高性能に行なうための光学
装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical device for performing optical recording or reproduction with higher performance in an optical information processing device such as an optical disk.
従来の光ヘッドを第1図に示す。第1図において、半導
体レーザ1の光はカップリングレンズ2により平行光と
なり、ミラー5で反射され、対物レンズ7により微小光
スポット6が形成される。A conventional optical head is shown in FIG. In FIG. 1, light from a semiconductor laser 1 is turned into parallel light by a coupling lens 2, reflected by a mirror 5, and a minute light spot 6 is formed by an objective lens 7.
カップリングレンズ2と対物レンズ間には回折格子3が
配置されており微小光スポット6は3個のスポットから
なっている。微小光スポットは回転記録媒体である光デ
イスク上に形成され、光デイスク上の情報を読み取るの
に用いられる。光デイスク上の情報は、複数のトラック
上に微細なビットと称される穴の形で記録されている。A diffraction grating 3 is arranged between the coupling lens 2 and the objective lens, and the minute light spot 6 consists of three spots. A minute light spot is formed on an optical disk, which is a rotating recording medium, and is used to read information on the optical disk. Information on an optical disk is recorded in the form of tiny holes called bits on multiple tracks.
この情報、〜5.を精度良く読むためにはディスク上に
微小光スポポットが所望のトラック上を追随するための
トラッキング機能が必要である0図において、ディスク
からの反射光はハーフプリズム4により反射され、凸レ
ンズ10.シリンドリカルレンズ9を通り光検出器8に
到達する。第2図に第1図に示した凸レンズ10.シリ
ンドリカルレンズ9を用いた焦点誤差信号検出の動作原
理を示す。凸レンズ10により絞られる点を0.シリン
ドリカルレンズ9により絞られた点をFとすると、F、
M、0点での光強度の断面分布形状はIP、Iに、工と
なる。いまディスクと対物レンズ7との距離が理想位置
より小さくなる焦点誤差が生じた時、第2図の0点、F
点は凸レンズ10から遠ざかる方向に移動するため1M
点での光強度の分布形状は、INからIPに近い形状に
変化する。ディスクと対物レンズの距離が理想位置より
大きくなった時、M点では工0に近い形状となる。した
がってM点に第3図13に示した4分割光検出器13を
配置すると焦点誤差が検出できる。すなわち゛、°光検
出すると、V (Da) +V (Da) −(V (
Db) +V (DC))により焦点誤差信号が得られ
、この信号により自動焦点機構が駆動される。This information ~5. In order to read with high precision, a tracking function is required on the disc to allow a minute optical spot to follow a desired track. The light passes through the cylindrical lens 9 and reaches the photodetector 8. FIG. 2 shows the convex lens 10 shown in FIG. The operating principle of focus error signal detection using the cylindrical lens 9 will be described. The point narrowed down by the convex lens 10 is 0. If the point focused by the cylindrical lens 9 is F, then F,
The cross-sectional distribution shape of the light intensity at point M and 0 is IP and I. Now, when a focus error occurs in which the distance between the disk and the objective lens 7 is smaller than the ideal position, point 0, F in Fig.
The point moves in the direction away from the convex lens 10, so the distance is 1M.
The distribution shape of the light intensity at a point changes from IN to a shape close to IP. When the distance between the disk and the objective lens becomes larger than the ideal position, the shape at point M becomes close to zero. Therefore, if the 4-split photodetector 13 shown in FIG. 3 is placed at point M, the focus error can be detected. That is, ゛, °When light is detected, V (Da) +V (Da) - (V (
Db) +V (DC)) provides a focus error signal, which drives the autofocus mechanism.
トラッキング信号の検出は以下に示す方法で行なわれる
。ディスク上に形成される3個のスポットはディスク上
のトラックに対し第4図で示されるように配置さ九たと
する。主スポット15は。Tracking signal detection is performed in the following manner. It is assumed that the three spots formed on the disk are arranged with respect to the tracks on the disk as shown in FIG. Main spot 15 is.
トラック上にあり、サイドスポット16はトラック中心
から少しはずれた位置にあるよう光学系が設定されてい
る。主スポット15からの反射光は、第3図に示す光検
出器13で検出される。The optical system is set so that the side spot 16 is located on the track, and the side spot 16 is located slightly off the center of the track. The reflected light from the main spot 15 is detected by a photodetector 13 shown in FIG.
光検呂器12.14の光検出電圧をそれぞれV (DC
) 、 V (Dl)とする、トラッキングに誤差があ
る場合は、v (Dl:) 、 v (Dt)が等しく
ならず、トラッキング信号の差(V(Dc)−V (D
l))が零になるようにトラッキング機構が動作する。The photodetection voltage of photodetector 12 and 14 is set to V (DC
), V (Dl). If there is an error in tracking, v (Dl:) and v (Dt) are not equal, and the tracking signal difference (V (Dc) - V (D
The tracking mechanism operates so that l)) becomes zero.
ところで、第1図で説明した従来の光ヘッドはそれぞれ
レンズ、プリズム、回折格子などのバルク状光学素子を
機構部の中に、所定の精度で配置したものであり、この
配置精度を高く保つために調整箇所が多く、調整が困難
であるという欠点がある。さらに個々別々の単品部品を
配置するために光ヘツド全体の大きさも大きくなってし
まうことも掲げられる。By the way, in the conventional optical head explained in Fig. 1, bulk optical elements such as lenses, prisms, and diffraction gratings are arranged within a mechanical part with a predetermined precision. The disadvantage is that there are many adjustment points and adjustment is difficult. Furthermore, the size of the entire optical head increases due to the arrangement of individual individual components.
これを解消するために調整箇所が少なく、低価格で大量
生産に適しかつ小さな光ヘッドが提案されている。この
例では、光導波路を母材として用い、光導波路表面上に
導波路レンズ、導波路格子などを露光、現像プロセスで
精度良く、集積化して製作、配置できることに着目し、
光導波路を利用した小型の光ヘッドを提供しようとする
ものであり、詳細に関しては、特開昭60−12993
8に開示されている。To solve this problem, a small optical head has been proposed that has fewer adjustment points, is inexpensive, and is suitable for mass production. In this example, we use an optical waveguide as a base material and focus on the fact that waveguide lenses, waveguide gratings, etc. can be fabricated and arranged on the surface of the optical waveguide in an integrated manner with high precision through exposure and development processes.
The aim is to provide a compact optical head using an optical waveguide, and details can be found in Japanese Patent Application Laid-Open No. 12993/1983.
8.
〔発明が解決しようとする問題点1
間における光波の入出射効率がよくないこと、中心的光
学素子である屈曲型回折格子の加工精度不揃いなどが挙
げられる。入出射効率の実例としては、導波光に対する
屈曲型回折格子の回折光の強度比として約40%(f1
子通信学会論文誌′85/10.voQ、J68−C,
&10.p、803)であったという報告がある。[Problems to be Solved by the Invention 1] Problems to be solved by the invention include poor efficiency of input and output of light waves between the two, and uneven processing accuracy of the bent diffraction grating, which is the central optical element. As an example of the input/output efficiency, the intensity ratio of the diffracted light of the bent diffraction grating to the guided light is approximately 40% (f1
Child Communication Society Journal '85/10. voQ, J68-C,
&10. There is a report that it was (p. 803).
効率の低さは、このような光ヘッドの普及を妨たげてい
る主要因の−っであり、改善が強く望まれていた。これ
らのことを踏まえて1本発明の目的は、屈曲型回折格子
において光波の入出射効率を向上させることである。Low efficiency is the main factor preventing the widespread use of such optical heads, and improvements have been strongly desired. In view of the above, an object of the present invention is to improve the efficiency of light wave input and output in a bent diffraction grating.
今までの導波路に光学素子を作り付けた光ヘッドの屈曲
型回折格子はその断面形状がバイナリ−型である。これ
により、売声が回折格子の領域に入いると高次の回折波
が発生し、それらは焦点の位置とは異なる方向に出射す
るため結果的に効率このため本発明においては、前記回
折格子の形状を工夫することにより、高次の回折波の発
生を押えることとした。The bent diffraction grating of the conventional optical head in which an optical element is built into a waveguide has a binary cross-sectional shape. As a result, when the sales signal enters the area of the diffraction grating, high-order diffraction waves are generated, and these waves are emitted in a direction different from the focal point position, resulting in efficiency. Therefore, in the present invention, the diffraction grating We decided to suppress the generation of higher-order diffraction waves by devising the shape of the .
一般に回折格子を用い、光導波路において光波を導波路
から出射させる場合、その出射方向は、回折格子の周期
、基板の材質、波長により主に決定され、回折格子の断
面形状はその効率と関係があると見てよい。Generally, when a diffraction grating is used to emit a light wave from an optical waveguide, the emitting direction is mainly determined by the period of the diffraction grating, the material of the substrate, and the wavelength, and the cross-sectional shape of the diffraction grating has a relationship with its efficiency. It's good to see that there is.
バイナリ−型の回折格子の場合は、高次の回折波の発生
により効率が低下することは先に述べたとおりである。As mentioned above, in the case of a binary diffraction grating, the efficiency decreases due to the generation of higher-order diffraction waves.
そこで、回折格子の周期をそのままにして断面形状をブ
レーズ型(ただし、斜面と光波の進む向きを垂直にする
。)にして、バイナリ−型に比べて高次の回折光の発生
をできるだけ防ぐことにより効率の向上が達成される。Therefore, the period of the diffraction grating remains the same, and the cross-sectional shape is made into a blaze type (however, the direction of propagation of the light wave is perpendicular to the slope) to prevent the generation of higher-order diffracted light as much as possible compared to the binary type. An increase in efficiency is achieved.
実例として、回折格子にブレーズ効果を与えることによ
り97%の効率が得られたという報告がある。As an example, there is a report that an efficiency of 97% was obtained by imparting a blaze effect to a diffraction grating.
子′8、以下、本発明の一実施例を第5図により説明す
τパ。8. Hereinafter, one embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG.
・ る、第5図は、本発明の一実施例を示す図であり、
(a)は平面図、(b)は側面図、(C)は(a)の屈
曲型回折格子の断面を手前方向から見た斜視図である。・ FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of the present invention,
(a) is a plan view, (b) is a side view, and (c) is a perspective view of the cross section of the bent diffraction grating in (a) as viewed from the front.
図において、まず18はLiHbOa結晶のごとき強誘
電性結晶で、結晶表面19は、Ti拡散を施こし周囲の
屈折率よりわずかに高い屈折率を有しているため、光導
波層として働く。In the figure, numeral 18 is a ferroelectric crystal such as a LiHbOa crystal, and since the crystal surface 19 is Ti-diffused and has a refractive index slightly higher than the surrounding refractive index, it functions as an optical waveguide layer.
半導体レーザー21からの光は、端面結合により光導波
層19に導かれ、カップリングレンズ22、オブジェク
ティブレンズ20によりディスク23上に微小スポット
を形成する。24は、表面弾性波(SAW)を励振する
ための電極であり、SAWの周波数を変化させることに
より、SAWで光波が回折し、ディスク上で形成された
微小スポットがディスク上のトラックを追随するように
している。ディスクから反射した光は、オブジェクティ
ブレンズ20を通過し、偏光ビームスプリj ユ。よう
kL、−C,y’イユヶ、。□ヵ、□6つとして取り出
される。The light from the semiconductor laser 21 is guided to the optical waveguide layer 19 by end face coupling, and a minute spot is formed on the disk 23 by the coupling lens 22 and the objective lens 20. 24 is an electrode for exciting a surface acoustic wave (SAW), and by changing the frequency of the SAW, a light wave is diffracted by the SAW, and a minute spot formed on the disk follows a track on the disk. That's what I do. The light reflected from the disk passes through an objective lens 20 and becomes a polarized beam split. YokL, -C,y'Iyuga. □Ka, □6 are taken out.
以下本発明の中心であるオブジェクティブレンズ2oに
ついて、第5図(C)を用いて詳しく説明する。The objective lens 2o, which is the center of the present invention, will be explained in detail below using FIG. 5(C).
まず、クラッド層の平均屈折率をngc、導波路内を進
む光波の波長をλ、伝搬定数をβ、ブレーズ型格子の一
つの周期を八としそこから出射する光波と基板上面の法
線のなす角をθとする。焦点に光を集めるためには、格
子のピンチAは次式を滴定する必要がある。First, the average refractive index of the cladding layer is ngc, the wavelength of the light wave traveling in the waveguide is λ, the propagation constant is β, and the period of one of the blazed gratings is 8. Let the angle be θ. In order to focus the light at the focal point, the pinch A of the grating needs to titrate the following equation:
ngc 2π A
そうすると焦点の直下に近づくにつれθが小さくなるの
でΔもまた小さくなり1図のような不等ピッチとなる。ngc 2π A Then, as the focus approaches directly below the focal point, θ becomes smaller, so Δ also becomes smaller, resulting in an unequal pitch as shown in Figure 1.
このような格子において、各格子と焦点を結ぶ線に垂直
になるように各格子のブレーズ面を形成する。このよう
にするとブレーズ面の分だけ出射p位置が高くなるρで
格子ピッチを計算した時の出射角θと、実際の出射角と
が異なるが、ブレーズの厚さは1μm程度であり、焦点
は導波面より1〜2ff1程度上方にあるので、その誤
差はほとんど問題とならない。In such a grating, the blazed surface of each grating is formed perpendicular to the line connecting each grating and the focal point. In this way, the output angle θ when the grating pitch is calculated using ρ, which increases the output p position by the blaze surface, differs from the actual output angle, but the thickness of the blaze is about 1 μm, and the focal point is Since it is located about 1 to 2ff1 above the waveguide surface, the error poses almost no problem.
′〔発明の効果〕
以上の如く、本発明によれば、先導波路の屈曲型回折格
子にブレーズ効果を持たせることにより高次の回折波の
発生を押えられるので光波の導波路と空間との間の入出
射効率をいちじるしく向上させることができる。さらに
プロセス技術を用いることにより精度よく低価格な光ヘ
ッドの実現が可能となる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the generation of high-order diffracted waves can be suppressed by providing a blaze effect to the bent diffraction grating of the leading waveguide, so that the connection between the light waveguide and the space can be suppressed. It is possible to significantly improve the input and output efficiency between the two. Furthermore, by using process technology, it becomes possible to realize an optical head with high precision and low cost.
第1図は従来の光ヘッドを示す図、第2図、第3図、第
4図は従来のトラッキング原理及び自動焦点原理を説明
するための図、第5図(a)。
(b)、(Q)は本発明による高効率型光ヘッドの一実
施例を説明するための図である。
21・・・半導体レーザー、22・・・カップリングレ
ンズ、23・・・記録媒体、24・・・表面弾性波発生
用電極、25・・・偏光ビームスプリッタ−126・・
・集光第1図
茅3図
?
¥4−図FIG. 1 is a diagram showing a conventional optical head, FIGS. 2, 3, and 4 are diagrams for explaining the conventional tracking principle and automatic focusing principle, and FIG. 5(a). (b) and (Q) are diagrams for explaining an embodiment of a high-efficiency optical head according to the present invention. 21... Semiconductor laser, 22... Coupling lens, 23... Recording medium, 24... Surface acoustic wave generation electrode, 25... Polarizing beam splitter 126...
・Concentration 1st figure Kaya 3rd figure? ¥4-diagram
Claims (1)
路内を伝搬する光源からの光波を記録媒体上に焦点を結
ぶように出射させ、その反射光を再び上述の回折格子を
通して導波路内に導き偏向ビームスプリッターで反射し
た光を光検出器で受光する光ヘッドにおいて、前記屈曲
型回折格子にブレーズ効果を与えることにより、効率を
高めて記録情報、焦点誤差信号及びトラッキング信号を
より高性能に検出することを特徴とする光ヘッド。1. Using a bent diffraction grating formed on the waveguide, the light wave from the light source propagating within the waveguide is emitted so as to be focused on the recording medium, and the reflected light is guided again through the above-mentioned diffraction grating. In an optical head that receives light guided into a wave path and reflected by a deflection beam splitter with a photodetector, by imparting a blaze effect to the bent diffraction grating, efficiency is increased and recording information, focus error signals, and tracking signals are further improved. An optical head characterized by high performance detection.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62012387A JPS63181125A (en) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | Optical head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62012387A JPS63181125A (en) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | Optical head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63181125A true JPS63181125A (en) | 1988-07-26 |
Family
ID=11803857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62012387A Pending JPS63181125A (en) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | Optical head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63181125A (en) |
-
1987
- 1987-01-23 JP JP62012387A patent/JPS63181125A/en active Pending
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