JPS63183635A - Optical information recording and reproducing device - Google Patents

Optical information recording and reproducing device

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Publication number
JPS63183635A
JPS63183635A JP62066834A JP6683487A JPS63183635A JP S63183635 A JPS63183635 A JP S63183635A JP 62066834 A JP62066834 A JP 62066834A JP 6683487 A JP6683487 A JP 6683487A JP S63183635 A JPS63183635 A JP S63183635A
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JP
Japan
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light
waveguide
grating
optical
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP62066834A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeyoshi Misawa
成嘉 三澤
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS63183635A publication Critical patent/JPS63183635A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording 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
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain an optical pickup which is miniature and operated with high efficiency and safely, by providing an opening for allowing the light of light a source to transmit through, a diffraction grating, an optical splitter for splitting a diffracted light into plural luminous fluxes, etc. on an opaque substrate for forming an optical waveguide. CONSTITUTION:A divergent luminous flux of a P polarized light from a semicon ductor laser 11 passes through a waveguide element 13 and an opening part 16a of an opaque substrate 16 for forming a waveguide layer 18 and transmits through a grating coupler 20 on the substrate 16 without being diffracted and becomes a circularly polarized light by a 1/4 wavelength plate 14, and condensed to an optical disk 12 by an objective lens 15. A reflected light from the disk 12 goes to S polarized light by the wavelength plate 14, diffracted by the coupler 20 and excites the layer 18, and the reflected light and an incident light are separated and become plural luminous fluxes by a beam splitter 21 on a sub strate 22, and made incident on photodetectors 22a-22d on the substrate 22. By a miniature constitution in which each necessary part has been installed onto the substrate, an access can be shortened and an operation of an optical pickup can be executed with high efficiency and stability.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、記録媒体の記録情報面に光を照射し、情報の
検出あるいは記録を行なう光学的情報記録再生装置に係
り、特に、小型で効率よくしかも安定的に作動させうる
ようにした光学的情報記録再生装置に関する。
Detailed Description of the Invention (Technical Field) The present invention relates to an optical information recording and reproducing device that detects or records information by irradiating light onto the recorded information surface of a recording medium, and particularly relates to an optical information recording and reproducing device that is small, efficient, and capable of detecting or recording information. The present invention relates to an optical information recording/reproducing device that can operate stably.

(従来技術) 第22図は、一般の゛光学的情報記録再生装置における
光ピツクアップ装置の一例を示している。
(Prior Art) FIG. 22 shows an example of an optical pickup device in a general optical information recording/reproducing device.

同図において、半導体レーザ1から射出された発散光束
は、回折格子2により例えば3ビームに分離される。こ
れらの光束は、偏光ビームスプリッタ3を透過した後、
1/4波長板4を通過して円偏光となり、対物レンズ5
によって記録媒体としての光ディスク6の情報記録面に
集光される。
In the figure, a diverging beam emitted from a semiconductor laser 1 is separated by a diffraction grating 2 into, for example, three beams. After these light beams pass through the polarizing beam splitter 3,
It passes through the 1/4 wavelength plate 4 and becomes circularly polarized light, which is then passed through the objective lens 5.
The light is focused on the information recording surface of the optical disc 6 as a recording medium.

光ディスク6の情報記録面から反射された光束は、対物
レンズ5を通った後、ざらに1/4波長板4を透過して
直線偏光となり、偏光ビームスプリッタ3に再び入射さ
れる。ここで、偏光ビームスプリッタ3は、光分割器と
して働き、情報記録面からの反射光を反射して入射光と
分11i+iシめ、シリンドリカルレンズ7を通して光
検出器8へ導かれる。
The light beam reflected from the information recording surface of the optical disk 6 passes through the objective lens 5 and then roughly passes through the 1/4 wavelength plate 4 to become linearly polarized light, and enters the polarizing beam splitter 3 again. Here, the polarizing beam splitter 3 functions as a light splitter, reflects the reflected light from the information recording surface, separates it from the incident light by 11i+i, and guides it through the cylindrical lens 7 to the photodetector 8.

光検出器8にて検出された信号は、情報の読取り信号と
して処理されるほか、光源からの光を常に情報記録面へ
合焦させるオートフォーカシング信号あるいは、情報記
録面への収束光が常に情報トラック列上に収束されるよ
うに光ピツクアップの位置を調整するトラッキング信号
として処理されている。
In addition to being processed as an information reading signal, the signal detected by the photodetector 8 is used as an autofocusing signal that always focuses the light from the light source on the information recording surface, or as an autofocusing signal that always focuses the light from the light source on the information recording surface. It is processed as a tracking signal that adjusts the position of the optical pickup so that it is focused on the track row.

しかし、このような従来の光ピツクアップ装置では、立
方体の偏光ビームスプリッタ3等のバルクの光学部品を
多く用いているため、装置全体が大型化し、重量も大き
くなっている。このため、アクセスタイムが長くなると
ともに、生産コストが高くなり、機械的安定性も不十分
である。
However, such conventional optical pickup devices use many bulk optical components such as the cubic polarizing beam splitter 3, making the entire device large and heavy. This results in long access times, high production costs, and poor mechanical stability.

このような問題点を解消する提案としては、例えば特開
昭61−92439号公報に記載されているように、基
板上に対して、光源と、光源がらの光を記録媒体上に集
光せしめる格子状のコリメート素子およびクレーティン
グ型集光素子と、記録媒体からの反射光束を分離する格
子状のビームスブリット素子と、分離光を光検知器に集
光せしめる光束分離集光素子とをモノリシックに形成し
てなるものや、特開昭61−178740号公報に記載
されているように、記録媒体からの反射光を入射光と分
離せしめる光分割器を光軸に対して直交するように配置
される回折格子から形成してなるもの等がある。
As a proposal to solve such problems, for example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 61-92439, a light source is provided on the substrate and the light from the light source is focused onto the recording medium. A monolithic structure that includes a lattice-shaped collimating element and a crating-type condensing element, a lattice-shaped beam splitting element that separates the reflected light beam from the recording medium, and a beam separating and condensing element that focuses the separated light onto a photodetector. As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-178740, a light splitter that separates the reflected light from the recording medium from the incident light is arranged perpendicular to the optical axis. There are some that are formed from a diffraction grating.

しかし前者では、光源である半導体レーザーが直接先導
波路と結合されているため、先導波路への結合効率を高
くすることができず(3%前後)、光の利用率が大幅に
低下している。このため、情報記録面に充分なパワーの
光が到達せず、S/N比の高い記録・再生を行なうこと
ができない。特に、情報記録においては、大きな記録パ
ワーを要するため、このものはほとんど採用することが
できない。また、光源である半導体レーザーからの発振
波長が温度特性等に起因するいわゆるモードポツプ現象
によって変動されると、その影響を直接的に受けてしま
い、情報記録面べの収束光が情報トラック列から外れて
正確な情報の記録・再生を行なうことができないという
問題がある。
However, in the former case, since the semiconductor laser that is the light source is directly coupled to the leading waveguide, it is not possible to increase the coupling efficiency to the leading waveguide (around 3%), and the light utilization rate is significantly reduced. . Therefore, light with sufficient power does not reach the information recording surface, making it impossible to perform recording and reproduction with a high S/N ratio. In particular, this method can hardly be used in information recording because it requires a large recording power. In addition, if the oscillation wavelength of the semiconductor laser that is the light source fluctuates due to the so-called mode pop phenomenon caused by temperature characteristics, it will be directly affected, and the convergent light on the information recording surface will deviate from the information track array. However, there is a problem in that it is not possible to accurately record and reproduce information.

さらに後者でも、記録情報面からの反射光が回折格子に
より、光検出器に向かって回折されているため、光源で
ある半導体レーザーからの発振波長がモードポツプ現象
によって変動されると、それに伴って回折角が変動され
てしまい、光検出器上の収束光の位置に変動が生じて安
定した情報の記録・再生が困難となる。
Furthermore, even in the latter case, since the reflected light from the recording information surface is diffracted toward the photodetector by the diffraction grating, if the oscillation wavelength from the semiconductor laser that is the light source fluctuates due to the mode pop phenomenon, the light will be diffracted accordingly. As a result, the position of the convergent light on the photodetector changes, making it difficult to stably record and reproduce information.

(目  的) そこで本考案は、小型で効率良くしかも安定的に作動さ
せつる光ピツクアップを備えるようにした光学的情報記
録再生装置を提供することを目的とする。
(Purpose) Therefore, an object of the present invention is to provide an optical information recording/reproducing device which is small in size, operates efficiently and stably, and is equipped with a optical pickup.

(構  成) 上記目的を達成するため、本発明による光学的情報記録
再生装置は、光源からの光を記録媒体の情報記録面上に
収束させる収束光学系と、前記記録媒体の情報記録面か
らの反射光を入射光と分離するように回折せしめる回折
格子と、該回折格子からの回折光を複数光束に分割せし
める光分割器と、この光分割器から出射される各光束の
出力を検知する光検出素子とを備えてなり、上記回折格
子と、光分割器と、光検出素子とは、光導波路を形成す
る同一基板上に設置されているとともに、上記基板は、
不透明体から形成され、かつ、光源からの光を等価せし
める開口部が形成されていることを特徴としている。
(Structure) In order to achieve the above object, an optical information recording/reproducing apparatus according to the present invention includes a converging optical system that converges light from a light source onto an information recording surface of a recording medium, and a converging optical system that converges light from a light source onto an information recording surface of a recording medium. a diffraction grating that diffracts the reflected light so as to separate it from the incident light; a light splitter that splits the diffracted light from the diffraction grating into a plurality of light beams; and detecting the output of each light beam emitted from the light splitter. The diffraction grating, the optical splitter, and the optical detection element are installed on the same substrate that forms the optical waveguide, and the substrate includes:
It is characterized by being made of an opaque material and having an opening that equalizes the light from the light source.

このような構成からなる光学的情報記録再生装置におい
ては、情報記録面からの反射光を回折させる回折格子か
らの回折光およびこの回折光を複数光束に分割せしめる
分割回折格子から出力される各光束が、先導波路を形成
する基板を伝搬していくようになっている。
In an optical information recording/reproducing device having such a configuration, the diffracted light from the diffraction grating that diffracts the reflected light from the information recording surface, and each luminous flux output from the splitting diffraction grating that splits this diffracted light into multiple luminous fluxes. is designed to propagate through the substrate forming the leading wavepath.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図および第2図において、光源としての半導体レー
ザ11と記録媒体としての光ディスク12との間には、
半導体レーザ11側から順に、導波路素子13.1/4
波長板14および対物レンズ15がそれぞれ所定の間隔
をもって並設されている。
In FIGS. 1 and 2, between the semiconductor laser 11 as a light source and the optical disk 12 as a recording medium,
In order from the semiconductor laser 11 side, the waveguide element 13.1/4
A wavelength plate 14 and an objective lens 15 are arranged in parallel with each other at a predetermined interval.

導波路素子13は、半導体、金属あるいは絶縁体等の不
透明基板16上に、バッファ層17および導波路層18
が順に、真空蒸着、スパッタリングあるいはCVD法等
によって積層されてなり、光軸に対してほぼ直交するよ
うに配置されている。
The waveguide element 13 includes a buffer layer 17 and a waveguide layer 18 on an opaque substrate 16 such as a semiconductor, metal, or insulator.
are sequentially stacked by vacuum evaporation, sputtering, CVD, etc., and are arranged substantially perpendicular to the optical axis.

この導波路素子13は、光導波層として単一モードの光
導波路を構成するようになされている。すなわち、光導
波路中には、基本モードしか伝搬されないようになって
おり、数nm程度の波長変化には全く影響されない。
This waveguide element 13 is configured to constitute a single mode optical waveguide as an optical waveguide layer. That is, only the fundamental mode is allowed to propagate in the optical waveguide, and is not affected at all by wavelength changes of about several nanometers.

上記バッファ層17および導波路層18の材質としては
ガラス、S:02 、Si3N4 、Nb2O5もしく
はTa205等の1!電体ならびにポリマー等の有機物
などの透明物質が採用されている。上記バッファ層17
は、導波路層18における光導波損失を小さくするため
に設けられるものであり、その屈折率は、導波路層18
側のそれよりも小さくしておく必要がある。ただし、導
波路損失を問題としなければ、上記バラフッ層17を設
ける必要はない。
The buffer layer 17 and the waveguide layer 18 may be made of glass, S:02, Si3N4, Nb2O5, Ta205, or the like. Transparent materials such as electric bodies and organic materials such as polymers are used. The buffer layer 17
is provided to reduce optical waveguide loss in the waveguide layer 18, and its refractive index is equal to that of the waveguide layer 18.
It needs to be smaller than that on the side. However, if waveguide loss is not a problem, it is not necessary to provide the above-mentioned barrier layer 17.

ざらに、上記不透明基板16の光照射部分には、光を透
過させるための開口部16aが開けられている。この間
口16aを形成する手段としては、ドライもしくはウェ
ットのエツチング、研磨、イオンミーリング等の方法が
考えられる。
Roughly speaking, an opening 16a for transmitting light is formed in the light irradiation portion of the opaque substrate 16. Possible means for forming this opening 16a include dry or wet etching, polishing, ion milling, and the like.

上記導波路層18の上面側には、回折格子としてのグレ
ーティングカプラー20が、上記174波長板14に対
面するように装架されている。このグレーティングカプ
ラー20は、等間隔直線状の格子を有する表面レリーフ
型のグレーティングであり、上記半導体レーザ11の出
射光すなわち第1図へ方向に振動するP偏光に対しては
回折効率が極めて低く、情報記録面からの反射光である
S偏光に対しては、非常に高い回折効率を備えている。
A grating coupler 20 serving as a diffraction grating is mounted on the upper surface side of the waveguide layer 18 so as to face the 174-wavelength plate 14 . This grating coupler 20 is a surface relief type grating having linear gratings at equal intervals, and has an extremely low diffraction efficiency for the light emitted from the semiconductor laser 11, that is, the P-polarized light vibrating in the direction of FIG. It has extremely high diffraction efficiency for S-polarized light that is reflected light from the information recording surface.

したがって、半導体レーザ11の出射光はグレーティン
グカプラー20を透過していくとともに、情報記録面か
らの反射光は、グレーティングカプラー20により導波
路内へ回折・結合されるようになっている。
Therefore, the emitted light from the semiconductor laser 11 passes through the grating coupler 20, and the reflected light from the information recording surface is diffracted and coupled into the waveguide by the grating coupler 20.

さらに、導波路層18の上面側には、上記グレーティン
グカプラー20に隣接するようにして、分割回折格子と
しての等間隔直線格子を備えたグレーティングビームス
ブリツタ21が2個装架されている。この各グレーティ
ングビームスブリツタ21は、格子延在方向がそれぞれ
異なる方向に設定されており、前記グレーティングカプ
ラー20からの回折光を2つの光束に分割せしめる機能
を備えている。そして、分割された各光束は、後述する
光検出器に向かって指向されるようになっている。この
場合、導波路内の光は、一対物レンズ15によって集光
束になされているので、光検出器への収束点は、半導体
レーザ11の出射点(第1図生得号Xで示す)と光学的
に等価な位置に生じることとなる。グレーティングビー
ムスプリッタ21に収束作用を持たせれば、収束点まで
の距離をより縮小させることもできる。
Further, on the upper surface side of the waveguide layer 18, adjacent to the grating coupler 20, two grating beam splitters 21 each having equally spaced linear gratings as a split diffraction grating are mounted. Each grating beam splitter 21 has a grating extending direction set in a different direction, and has a function of splitting the diffracted light from the grating coupler 20 into two light beams. Each of the divided light beams is then directed toward a photodetector, which will be described later. In this case, the light in the waveguide is condensed into a beam by the objective lens 15, so the point of convergence on the photodetector is the emission point of the semiconductor laser 11 (indicated by the output point X in FIG. 1) and the optical This will occur at a position that is equivalent to the actual position. If the grating beam splitter 21 has a convergence function, the distance to the convergence point can be further reduced.

また、不透明基板16内には、導波路層18の末端部(
図面中布端部)に接触するようにして光検出器22が4
つ埋設されている。これらの各光検出器22は、特に第
3図に示すように、2組のものが所定間隔離して設置さ
れてなり、各組は2つの検出体22a、22bおよび2
2c、22dをそれぞれ並設して構成されている。この
各検出体22a、22bおよび22c、22dとしテハ
、上記不透明基板16が例えば3i等の半導体からなる
ものである場合には、基板中に拡散によって作成される
フォトダイオードを採用することができる。また、不透
明基板16が絶縁体あるいは金属からなるものである場
合には、導波路1118の上面側に積層されたフォトダ
イオ−下を採用することができる。このように光検出器
22を基板内に埋設すると、光検出器22をモノリシッ
クに形成することができ便利であるとともに、光検出器
22を設置するにあたって従来のように端面を研磨する
必要がない。この光検出器22で検知された光信号は、
記録読取り信号、オートフォーカス信号およびトラッキ
ング信号として処理されていく。
Additionally, in the opaque substrate 16, the end portion (
The photodetector 22 is placed in contact with the fabric edge (in the drawing).
One is buried. As particularly shown in FIG. 3, each of these photodetectors 22 is made up of two sets separated by a predetermined distance, and each set includes two detection bodies 22a, 22b and 2.
2c and 22d are arranged in parallel. When each of the detection bodies 22a, 22b, 22c, and 22d is made of a semiconductor such as 3i, a photodiode formed by diffusion in the substrate can be used. Furthermore, if the opaque substrate 16 is made of an insulator or metal, a photodiode layer laminated on the upper surface side of the waveguide 1118 can be used. By embedding the photodetector 22 in the substrate in this way, the photodetector 22 can be formed monolithically, which is convenient, and there is no need to polish the end face when installing the photodetector 22, as in the conventional case. . The optical signal detected by this photodetector 22 is
The signals are processed as recording/reading signals, autofocus signals, and tracking signals.

このような実施例においては、半導体レーザ11から射
出された発散光束は、導波路素子13の開口部16aを
通ってグレーティングカプラー20に入射し、P偏光数
に該グレーティングカプラー20で回折されることなく
透過していき、その後、1/4波長板14を通過して円
偏光となり、対物レンズ15によって記録媒体としての
光ディスク12の情報記録面に集光される。上記のよう
に、半導体レーザ11からの出射光を不透明基板16の
開口部16aを通すようにしておけば、基板が透明体に
限定されなくなり、軽量化、低廉化および加工性の向上
を図ることができ、耐久性、集積性の良好な基板を選択
することができるようになる。
In such an embodiment, the diverging light beam emitted from the semiconductor laser 11 passes through the aperture 16a of the waveguide element 13, enters the grating coupler 20, and is diffracted by the grating coupler 20 into a P polarization number. After that, the light passes through the quarter-wave plate 14 to become circularly polarized light, and is focused by the objective lens 15 onto the information recording surface of the optical disc 12 as a recording medium. As described above, by allowing the emitted light from the semiconductor laser 11 to pass through the opening 16a of the opaque substrate 16, the substrate is no longer limited to a transparent body, and weight reduction, cost reduction, and improvement in processability can be achieved. This makes it possible to select a substrate with good durability and integration.

光ディスク12の情報記録面から反射された光束は、対
物レンズ15を通って集光光束となり、さらに174波
長板14を透過してS偏光となってグレーティングカプ
ラー20に再び入射される。
The light beam reflected from the information recording surface of the optical disk 12 passes through the objective lens 15 to become a condensed light beam, and further passes through the 174-wavelength plate 14 to become S-polarized light and enters the grating coupler 20 again.

このときには、グレーティングカプラー20の回折効率
が極めて高く、第1図矢印Bに示すように、導波路層1
8に導波光を励振せしめて、情報記録面からの反射光を
入射光と分離せしめる。この場合、単一モード光導波路
が構成されているため、光導波路には、基本モードしか
伝搬されず、グレーティングカプラー20により回折さ
れる光は、グレーテイング面とほぼ平行な方向に伝搬さ
れていくこととなる。この導波光は、グレーティングビ
ームスブリツタ21により、2つの光束に分離され、各
光束が光検出器22に指向される。そして、光ディスク
12が、所定の基準位置にあるときには、一方の光束は
、検出体22a、22bの中央部分に指向されるととも
に、他方の光束は、検出体22c、22dの中央部分に
指向されている。
At this time, the diffraction efficiency of the grating coupler 20 is extremely high, and as shown by arrow B in FIG.
8 to excite the guided light to separate the reflected light from the information recording surface from the incident light. In this case, since a single mode optical waveguide is configured, only the fundamental mode is propagated in the optical waveguide, and the light diffracted by the grating coupler 20 is propagated in a direction almost parallel to the grating surface. It happens. This guided light is separated into two light beams by a grating beam splitter 21, and each light beam is directed toward a photodetector 22. When the optical disc 12 is at a predetermined reference position, one of the light beams is directed toward the center of the detection bodies 22a and 22b, and the other light beam is directed toward the center of the detection bodies 22c and 22d. There is.

各検出体22a、22b、22c、22dからの各出力
信号をa、b、c、dとするとき、フォー力、スエラー
信号Δfは、 Δf−(a+d)−(b+c) で求められる。すなわち、光ディスク12が所定の基準
位置にあるときには、a−b、c−dであり、Δf=Q
となる。光ディスク12がピックアップ側に近付いたと
きには、第3図(a)に示すように光束がずれ、a>b
、c<dとなって、Δf>Qが算出される。光ディスク
12がピックアップ側から遠ざかったときには、第3図
(b)に示すように光束がずれ、a<b、c>dとなっ
て、Δf<Qが算出される。したがって、Δfの正負に
より、焦点誤差方向が判明することとなり、常に、Δf
=oとなるように対物レンズ15を図示を省略したアク
チュエータによって光軸方向に移動させ、オートフォー
カス117御を行なっている。
When the respective output signals from the detection bodies 22a, 22b, 22c, and 22d are a, b, c, and d, the force force and the error signal Δf are calculated as follows: Δf−(a+d)−(b+c). That is, when the optical disc 12 is at a predetermined reference position, a-b, c-d, and Δf=Q
becomes. When the optical disk 12 approaches the pickup side, the light beam shifts as shown in FIG. 3(a), and a>b
, c<d, and Δf>Q is calculated. When the optical disk 12 moves away from the pickup side, the light beam deviates as shown in FIG. 3(b), so that a<b, c>d, and Δf<Q is calculated. Therefore, the focus error direction is known depending on the sign of Δf, and always Δf
The objective lens 15 is moved in the optical axis direction by an actuator (not shown) so that the autofocus 117 is controlled.

一方、トラッキングエラー信号Δtは、Δt−(a+b
)−(c+d) で求められる。すなわち、情報記録面へのスポットがビ
ット列等の情報トラック上にあれば、Δを一層となり、
情報トラックからずれると、Δt〉OあるいはΔt<Q
となる。したがって、Δtの正負により、トラック誤差
方向が判明することとなり、常に、Δ1−0となるよう
に対物レンズ15を図示を省略したアクチュエータによ
ってトラック直角方向に移動させ、オートトラッキング
制御を行なっている。
On the other hand, the tracking error signal Δt is Δt−(a+b
)−(c+d). In other words, if the spot on the information recording surface is on an information track such as a bit string, Δ becomes even more,
If it deviates from the information track, Δt>O or Δt<Q
becomes. Therefore, the direction of the tracking error is determined by the sign of Δt, and the objective lens 15 is always moved in the direction perpendicular to the track by an actuator (not shown) so that the angle becomes Δ1-0, thereby performing auto-tracking control.

また、光ディスク12に記録された情報の読取り信号S
としては、全出力の和すなわち、S−a+b+c+d により求められる。
Also, a read signal S of information recorded on the optical disc 12
is determined by the sum of all outputs, that is, S-a+b+c+d.

第4図に示した実施例は、対物レンズとしてマイクロフ
レネルレンズ35を用いたものであり、導波路素子33
上に装架されたグレーティングカプラー30に対してマ
イクロフレネルレンズ35および1/4波長板34を重
ね合せるようにして接着させたものである。このように
すれば、全体をより一層小型化することができる。
The embodiment shown in FIG. 4 uses a micro Fresnel lens 35 as an objective lens, and a waveguide element 33.
A micro Fresnel lens 35 and a quarter wavelength plate 34 are superimposed and bonded to a grating coupler 30 mounted above. In this way, the overall size can be further reduced.

なお、第5図に示すように、導波路素子43を光軸に対
して所定角度θ傾けて入射させるようにすれば、導波光
をのすべてを矢印B方向へ進ませることができ、矢印B
と反対方向へ進もうとする導波光を完全になくすことが
出来る。この場合、格子定数を次式を満足するよう・に
求めればよい。
Note that, as shown in FIG. 5, if the waveguide element 43 is made to enter at a predetermined angle θ with respect to the optical axis, all of the guided light can be made to proceed in the direction of arrow B.
Guided light attempting to travel in the opposite direction can be completely eliminated. In this case, the lattice constant may be determined so as to satisfy the following equation.

nksinθ+qK=Nk ここで、k−2π/λ  λ;光波長 に’−2π/d   d:格子定数 n;空気屈折率 N;導波路等価屈折率 q;整数 上式を満足するようにすれば、結合効率を向上させるこ
とができ、反対方向への光の進行を生じさせずにすむ。
nksinθ+qK=Nk Here, k-2π/λ λ; optical wavelength '-2π/d d: lattice constant n; air refractive index N; waveguide equivalent refractive index q; If the above equation is satisfied, Coupling efficiency can be improved, and there is no need for light to travel in the opposite direction.

第6図に示す実施例は、上記実施例中のグレーティング
スプリッタ21の代りに、ill!プリズム51を装架
してなるものである。薄膜プリズム51は、例えばごT
iO2等の導波路層18より高い屈折率を備えた物質を
成膜して形成される。
The embodiment shown in FIG. 6 uses ill! instead of the grating splitter 21 in the above embodiment. A prism 51 is mounted thereon. The thin film prism 51 is, for example,
It is formed by depositing a material such as iO2 having a higher refractive index than the waveguide layer 18.

このようにしても、薄膜プリズム51の屈折作用により
、上記実施例と同様な作用・効果を得ることができる。
Even in this case, the same functions and effects as in the above embodiment can be obtained due to the refraction effect of the thin film prism 51.

さらに第7図に示す実施例は、対物レンズとしてマイク
ロフレネルレンズ65を用いたものであり、導波路素子
13を上記実施例とは逆に用いるとともに、導波路素子
13の裏面開口部16aに対して、1/4波長板14お
よびマイクロフレネルレンズ65を重ね合せるようにし
て接着させたものである。このようにすれば、全体をよ
り一層小型化することができる。
Furthermore, the embodiment shown in FIG. 7 uses a micro Fresnel lens 65 as an objective lens, and the waveguide element 13 is used in the opposite manner to the above embodiment, and the back opening 16a of the waveguide element 13 is The 1/4 wavelength plate 14 and the micro Fresnel lens 65 are bonded together in a superimposed manner. In this way, the overall size can be further reduced.

また、第8図に示す実施例は、マイクロフレネルレンズ
75を導波路素子13の裏側に一体的に形成することに
よって、小型化を図ったものである。
Further, the embodiment shown in FIG. 8 achieves miniaturization by integrally forming a micro Fresnel lens 75 on the back side of the waveguide element 13.

第9図に示す実施例は、導波路素子13と半導体レーザ
11との間にミラー8oを配置して光軸を折曲させ、縦
方向の小型化を図りうるようにしたものである。
In the embodiment shown in FIG. 9, a mirror 8o is arranged between the waveguide element 13 and the semiconductor laser 11 to bend the optical axis, thereby making it possible to reduce the size in the vertical direction.

第10図に示す実施例では、導波路素子13と半導体レ
ーザ11との間にフレネルレンズ化してなるコリメート
レンズ9oを配置して、より微細なスポットの収束およ
び読取りを可能にしたものである。
In the embodiment shown in FIG. 10, a collimating lens 9o formed of a Fresnel lens is disposed between the waveguide element 13 and the semiconductor laser 11, thereby making it possible to converge and read a finer spot.

なお、第6図に示した実施例は、反射戻り光が収束ビー
ムとなるときに適用することができるものであり、反射
戻り光の収束性が弱いとき、あるいは反射戻り光が平行
光束となるときには、導波光の集光手段を設ける必要が
ある。第11図に示す実施例は、薄膜導波路レンズ10
1を用いたものであり、この薄膜導波路レンズ101は
、入射面が平面状に形成されるとともに、出射面が球面
状もしくは非球面状に湾曲されているものである。
The embodiment shown in FIG. 6 can be applied when the reflected return light becomes a convergent beam, and when the convergence of the reflected return light is weak or the reflected return light becomes a parallel beam. Sometimes it is necessary to provide a condensing means for guided light. The embodiment shown in FIG. 11 is a thin film waveguide lens 10.
This thin film waveguide lens 101 has a planar entrance surface and a spherical or aspherically curved exit surface.

このようにすると、光束の分割と集光とを同時になすこ
とができる。
In this way, the luminous flux can be divided and condensed at the same time.

さらに第12図に示すように、薄膜導波路レンズ111
の両面を互いに曲率の異なる球面状もしくは非球面状に
湾曲形成することも可能である。
Further, as shown in FIG. 12, a thin film waveguide lens 111
It is also possible to form curves on both sides of the spherical or aspherical surfaces with different curvatures.

このようにすると、レンズのパワー調整や収差の補正を
容易にすることができるという利点を得ることができる
ため、特に、11I導波路レンズおよび導波路部の屈折
率差が限定されている場合に有効である。
This has the advantage of facilitating lens power adjustment and aberration correction, especially when the refractive index difference between the 11I waveguide lens and the waveguide section is limited. It is valid.

第13図に示す実施例では、薄膜導波路レンズの代りと
して、薄膜導波路フレネルレンズ121を用いるように
したものである。このようにしても上記実施例と全く同
様な作用・効果を得ることが出来る。なお、このような
薄膜導波路レンズあるいは薄膜導波路フレネルレンズは
、厚さ分布型の外に、屈折率分布型のものをも採用する
ことができる。この場合には、導波路と屈折率の異なる
物質を導波路上に拡散することによって形成することが
できる。
In the embodiment shown in FIG. 13, a thin film waveguide Fresnel lens 121 is used instead of the thin film waveguide lens. Even in this case, the same operation and effect as in the above embodiment can be obtained. Note that such a thin film waveguide lens or thin film waveguide Fresnel lens may be of a refractive index distribution type in addition to a thickness distribution type. In this case, it can be formed by diffusing a material having a different refractive index from that of the waveguide onto the waveguide.

さらにまた、第14図に示す実施例のように、曲線状格
子から形成されるグレーティングカプラー130を用い
るようにしても、光束の収束性を強めることができる。
Furthermore, as in the embodiment shown in FIG. 14, even if a grating coupler 130 formed of a curved grating is used, the convergence of the light beam can be strengthened.

第15図に示す実施例では、グレーティングカプラー1
40として、その断面形状が鋸歯状のブレーズドグレー
ティングをなす非対称構造のものが採用されている。こ
のようにすると、へ方向から来た反射戻り光を導波路層
18にてほとんど矢印B方向に進ませることができ、光
検出効率を向上させることができる。
In the embodiment shown in FIG.
As the grating 40, an asymmetric structure having a serrated blazed grating cross section is adopted. In this way, the reflected return light coming from the direction can be made to travel in the direction of arrow B in the waveguide layer 18, and the light detection efficiency can be improved.

なお、以上述べた各実施例においては、グレーティング
カプラーとして表面レリーフ型が採用されているが、こ
れに限定されるものではなく、体積位相型のものや振幅
型のもの等一般のグレーティングを種々採用することが
できる。
In each of the embodiments described above, a surface relief type grating is used as the grating coupler, but the grating coupler is not limited to this, and various general gratings such as a volume phase type and an amplitude type can be used. can do.

第16図および第17図は、1/4波長板を用いないピ
ックアップ装置に本発明を適用した実施例を示しており
、1/4波長板を用いないこと以外は、第1図に示す実
施例と同一の構成になされている。光源としては、半導
体レーザ210が用いられているが、He−Neレーザ
やその他通常のレーザをも採用することができる。上記
半導体レーザ211と記録媒体としての光磁気ディスク
212との間には、半導体レーザ211側から順に、導
波路素子213および対物レンズ215がそれぞれ所定
の間隔をもって並設されている。
FIG. 16 and FIG. 17 show an embodiment in which the present invention is applied to a pickup device that does not use a quarter-wave plate. It has the same configuration as the example. Although the semiconductor laser 210 is used as the light source, a He-Ne laser or other normal lasers may also be used. Between the semiconductor laser 211 and the magneto-optical disk 212 as a recording medium, a waveguide element 213 and an objective lens 215 are arranged in parallel at a predetermined distance from the semiconductor laser 211 side.

導波路素子213は、半導体、金泥あるいは絶縁体等の
不透明基板216上に対して、バッファ1m217およ
び導波路l11218が順に、真空蒸着、スパッタリン
グあるいはCVD法等によって積層されてなり、光軸に
対してほぼ直交するように配置されている。この導波路
素子213は、光導波層として単一モードの光導波路を
構成するようになされている。すなわち、先導波路中に
は、基本モードしか伝搬されないようになっており、数
nm程度の波長変化には全く影響されない。
The waveguide element 213 is formed by laminating a buffer 1m 217 and a waveguide 11218 in order on an opaque substrate 216 made of semiconductor, gold paint, insulator, etc. by vacuum evaporation, sputtering, CVD, etc. They are arranged almost orthogonally. This waveguide element 213 is configured to constitute a single mode optical waveguide as an optical waveguide layer. In other words, only the fundamental mode is propagated in the leading wavepath, and is not affected by wavelength changes of several nanometers at all.

上記バッファ層217および導波路WJ218の材質と
してはガラス、Si 02 、Si3N4 、Nb2O
5もしくは丁a2Q5等の誘電体ならびにポリマー等の
有機物などの透明物質が採用されている。
The buffer layer 217 and the waveguide WJ218 are made of glass, Si 02 , Si3N4, Nb2O.
Transparent materials such as dielectric materials such as 5 or D2Q5 and organic materials such as polymers are used.

上記バッファ1ii217は、導波路層218における
光導波損失を小さくするために設けられるものであり、
その屈折率は、導波路層218側のそれよりも小さくし
ておく必要がある。ただし、導波路損失を問題としなけ
れば、バッファ層217を設ける必要はない。また、導
波路層218の上面側にバッファ11217を設置する
ことも可能であり、このようにすると、より一層導波路
損失を低減することができる。
The buffer 1ii217 is provided to reduce optical waveguide loss in the waveguide layer 218,
Its refractive index needs to be smaller than that on the waveguide layer 218 side. However, if waveguide loss is not a problem, it is not necessary to provide the buffer layer 217. Further, it is also possible to install the buffer 11217 on the upper surface side of the waveguide layer 218, and in this case, waveguide loss can be further reduced.

さらに、上記不透明基板216の光照射部分には、光を
透過させるための開口部216aが開けられている。こ
の開口部216aを形成する手段としては、ドライもし
くはウェットのエツチング、研磨、イオンミーリング切
削等の方法が考えられる。また、開口部216aを形成
しないようにした変形例として、熱酸化あるいはレーザ
アニールや研磨等の方法で不透明基板216の一部を透
明化することが考えられるとともに、開口部216aを
設けつつこのような透明化工程を併用することも可能で
ある。
Furthermore, an opening 216a for transmitting light is formed in the light-irradiated portion of the opaque substrate 216. Possible methods for forming the opening 216a include dry or wet etching, polishing, ion milling, and the like. Further, as a modification example in which the opening 216a is not formed, it is conceivable to make a part of the opaque substrate 216 transparent by thermal oxidation, laser annealing, polishing, or the like. It is also possible to use a transparentization process in combination.

上記導波路層218の上面側には、外部からの光を該導
波路層218に結合せしめる回折格子としてのグレーテ
ィングカプラー220が、上記対物レンズ215に対面
するように装架されている。
A grating coupler 220 serving as a diffraction grating for coupling external light to the waveguide layer 218 is mounted on the upper surface of the waveguide layer 218 so as to face the objective lens 215 .

このグレーティングカプラー220は、等間隔直線状の
格子を有する表面レリーフ型のグレーティングである。
This grating coupler 220 is a surface relief grating having linear gratings at equal intervals.

上記半導体レーザ211の出射光の一部がそのまま透過
されるとともに残りの光が導波路内へ回折され、かつ、
情報記録面からの反射光の一部が導波路内へ回折・結合
されるとともに残りの光が透過されるようになっている
A part of the light emitted from the semiconductor laser 211 is transmitted as is, and the remaining light is diffracted into the waveguide, and
A part of the reflected light from the information recording surface is diffracted and coupled into the waveguide, and the remaining light is transmitted.

なお、上記グレーティングカプラー220は、必ずしも
等間隔格子である必要はなく、チャーブドグレーティン
グその他のグレーティングをも採用することができる。
Note that the grating coupler 220 does not necessarily have to be a uniformly spaced grating, and may also be a chirved grating or other grating.

また、上記グレーティングカプラー220は直線状格子
でなくてもよく、曲線状にして集光性を持たせたり、部
分的に格子方向を代えて光の分割機能を持たせることも
可能である。さらに、表面レリーフ型に形成する必要は
なく、該グレーティングカプラー220の横断面形状は
任意に定めることができる。さらにまた、屈折率分布変
調型のグレーティングや体積位相型のグレーティングを
も採用することができる。このようなグレーティングは
、拡散法や埋込み法等の各種方法で形成することが可能
である。一方、LiNbO3等の音響光学素子を導波路
層やバッファ層に用いた場合は、弾性表面波によるグレ
ーティングを採用することができる。
Furthermore, the grating coupler 220 does not need to be a linear grating; it may be curved to provide light condensing properties, or the grating direction may be partially changed to provide a light splitting function. Furthermore, it is not necessary to form the grating coupler 220 into a surface relief type, and the cross-sectional shape of the grating coupler 220 can be arbitrarily determined. Furthermore, it is also possible to employ a refractive index distribution modulation type grating or a volume phase type grating. Such a grating can be formed by various methods such as a diffusion method and an embedding method. On the other hand, when an acousto-optic element such as LiNbO3 is used for the waveguide layer or buffer layer, a grating using surface acoustic waves can be employed.

さらに、導波路層218の上面側には、上記グレーティ
ングカプラー220に隣接するようにして、分割回折格
子としての等間隔直線格子を備えた導波路レンズビーム
スプリッタ221が2@装架されている。この各導波路
レンズビームスプリッタ221は、前記グレーティング
カプラー220からの回折光を2つの光束に分割せしめ
る機能および分割された各光束を後述する光検出器に向
かって指向させる機能を備えている。導波路レンズビー
ムスプリッタ221の型式としては、モードインデック
ス型や屈折率分布型等がある。この導波路レンズビーム
スプリッタ221にレンズ作用を持たぜる場合には、通
常の非球面タイプの外、フレネルレンズタイプやジオデ
ィシックレンズタイプ、フレーネブルクレンズタイプ等
が考えられる。また、グレーティングカプラー220を
集光性を持つものにしたり、分割グレーティングとした
場合には、導波路レンズビームスプリッタ221は必ず
しも設置する必要はない。
Further, on the upper surface side of the waveguide layer 218, adjacent to the grating coupler 220, two waveguide lens beam splitters 221 each having equally spaced linear gratings as a splitting diffraction grating are mounted. Each waveguide lens beam splitter 221 has a function of splitting the diffracted light from the grating coupler 220 into two light beams and a function of directing each of the divided light beams toward a photodetector to be described later. Types of the waveguide lens beam splitter 221 include a mode index type and a gradient index type. When the waveguide lens beam splitter 221 is to have a lens function, in addition to the usual aspherical type, a Fresnel lens type, a geodisic lens type, a Fresnel lens type, etc. can be considered. Further, when the grating coupler 220 has a light condensing property or a split grating, the waveguide lens beam splitter 221 does not necessarily need to be installed.

また、前記不透明基板216内には、導波路層218の
末端部(図面中布端部)に接触するようにして光検出器
222が4つ埋設されている。これらの各光検出器22
2は、特に第17図に示すように、2組のものが所定間
隔離して設置されてなり、各組は2つの検出体222a
、222bおよび222c、222dをそれぞれ並設し
て構成されている。この各検出体222a、222bお
よび222c、222dとしては、フォトダイトート等
を採用することができる。この光検出器222は、上記
不透明基板216が例えばSiやQa As等の半導体
基板からなるものである場合には、基板中に拡散やイオ
ン注入あるいはエツチング、酸化等の各種方法によって
形成することができる。このように光検出器222を基
板内に埋設すると、光検出器222をモノリシックに形
成することができ便利であるとともに、光検出器222
を設置するにあたって従来のように端面を研磨する必要
がない。また、不透明基板216が絶縁体あるいは金属
からなるものである場合には、上記光検出器222とし
て導波路層218の上面側に積層されたフォトダイオー
ド等を採用することができる。この光検出器222で検
知された光信号は、記録読取り信号、オートフォーカス
信号およびトラッキング信号として処理されてuX<。
Further, four photodetectors 222 are embedded in the opaque substrate 216 so as to be in contact with the end portions (the cloth ends in the drawing) of the waveguide layer 218. Each of these photodetectors 22
2, as particularly shown in FIG.
, 222b, 222c, and 222d are arranged in parallel. As each of the detection bodies 222a, 222b and 222c, 222d, a photodite or the like can be used. When the opaque substrate 216 is made of a semiconductor substrate such as Si or QaAs, the photodetector 222 can be formed into the substrate by various methods such as diffusion, ion implantation, etching, and oxidation. can. By embedding the photodetector 222 in the substrate in this way, the photodetector 222 can be formed monolithically, which is convenient.
There is no need to polish the end face when installing it, as is the case with conventional methods. Furthermore, when the opaque substrate 216 is made of an insulator or metal, a photodiode or the like stacked on the upper surface of the waveguide layer 218 can be used as the photodetector 222. The optical signal detected by this photodetector 222 is processed as a recording/reading signal, an autofocus signal, and a tracking signal to obtain uX<.

このような実施例においては、半導体レーザ211から
射出された発散光束は、導波路素子213の開口部21
6aを通ってグレーティングカプラー220に入射し、
その出射光の一部がそのまま透過されるとともに残りの
光が導波路層218内へ回折・結合されるようになって
いる。グレーティングカプラー220を透過した光は、
対物レンズ215によって記録媒体としての光ディスク
212の情報記録面に集光される。上記のように、半導
体レーザ211からの出射光を不透明基板216の開口
部216aを通すようにしておけば、基板が透明体に限
定されなくなり、軽量化、低廉化および加工性の向上を
図ることができ、耐久性、集積性の良好な基板を選択す
ることができるようになる。
In such an embodiment, the diverging light beam emitted from the semiconductor laser 211 passes through the aperture 21 of the waveguide element 213.
6a and enters the grating coupler 220,
A part of the emitted light is transmitted as is, and the remaining light is diffracted and coupled into the waveguide layer 218. The light transmitted through the grating coupler 220 is
The objective lens 215 focuses the light onto the information recording surface of the optical disk 212 as a recording medium. As described above, by allowing the emitted light from the semiconductor laser 211 to pass through the opening 216a of the opaque substrate 216, the substrate is no longer limited to a transparent body, and weight reduction, cost reduction, and improvement in processability can be achieved. This makes it possible to select a substrate with good durability and integration.

光ディスク212の情報記録面から反射された光束は、
対物レンズ215を通って集光光束となり、グレーティ
ングカプラー220に再び入射される。そして、この情
報記録面からの反射光の一部は導波路!218内へ回折
・結合されるとともに残りの光はグレーティングカプラ
ー220を透過されるようになっている。すなわち、グ
レーティングカプラー220の回折作用によって、第1
6図矢印Cに示すように、導波路層218に導波光を励
振せしめて、情報記録面からの変調された反射光を取出
すようにしている。この場合、単一モード光導波路が構
成されているため、光導波路には、基本モードしか伝搬
されず、グレーティングカプラー220により回折され
る光は、グレーテイング面とほぼ平行な方向に伝搬され
ていくこととなる。この導波光は、グレーティングビー
ムスプリッタ221により、2つの光束に分離され、各
光束が光検出器222に指向される。そして、光ディス
ク212が、所定の基準位置にあるときには、一方の光
束は、検出体222a、222bの中央部分に指向され
るとともに、他方の光束は、検出体222c、222d
の中央部分に指向されている。そして、全出力の和から
情報読取り信号が得られるともに、光ディスク212が
ピツクアップ側に近付いたときあるいは遠ざかった時お
よび情報記録面に照射されているスポットがビット列等
の情報トラックからはずれた時に生ずる光束のずれ(第
3図(a)、(b)参照)からオートフォーカス制御お
よびオートトラッキング制御を行なうようにしている。
The light beam reflected from the information recording surface of the optical disc 212 is
The light beam passes through the objective lens 215 and becomes a condensed light beam, and enters the grating coupler 220 again. And some of the reflected light from this information recording surface is a waveguide! The remaining light is diffracted and coupled into grating coupler 218 and transmitted through grating coupler 220 . That is, due to the diffraction effect of the grating coupler 220, the first
As shown by arrow C in FIG. 6, guided light is excited in the waveguide layer 218 to extract modulated reflected light from the information recording surface. In this case, since a single mode optical waveguide is configured, only the fundamental mode is propagated in the optical waveguide, and the light diffracted by the grating coupler 220 is propagated in a direction substantially parallel to the grating surface. It happens. This guided light is separated into two beams by a grating beam splitter 221, and each beam is directed toward a photodetector 222. When the optical disk 212 is at a predetermined reference position, one of the light beams is directed toward the center portions of the detection bodies 222a and 222b, and the other light beam is directed toward the detection bodies 222c and 222d.
is oriented towards the central part of the An information read signal is obtained from the sum of all outputs, and a luminous flux is generated when the optical disk 212 approaches or moves away from the pickup side and when the spot irradiated on the information recording surface deviates from the information track such as a bit string. Autofocus control and autotracking control are performed based on the deviation (see FIGS. 3(a) and 3(b)).

本実施例においても、導波路素子213の表裏を逆にし
て用いることができるとともに、導波路素子213を対
物レンズ215と光ディスク212との間に配置するこ
とも可能であり、この場合も、導波路素子213の表裏
を逆にして用いることができる。また、光源である半導
体レーザ211と導波路素子213との間にコリメーシ
ョンレンズを設置しておけば、導波路素子213に入射
する光を平行光に近くすることができる。このようにす
れば、光軸調整を容易かつ正確に行なうことができ、よ
り微細なスポットの収束動作および読取り動作を行なわ
せることができる。
In this embodiment as well, the waveguide element 213 can be used with the front and back sides reversed, and it is also possible to arrange the waveguide element 213 between the objective lens 215 and the optical disk 212. The waveguide element 213 can be used with the front and back sides reversed. Furthermore, if a collimation lens is installed between the semiconductor laser 211 as a light source and the waveguide element 213, the light incident on the waveguide element 213 can be made close to parallel light. In this way, the optical axis can be adjusted easily and accurately, and a finer spot convergence operation and reading operation can be performed.

第18図および第19図に示す実施例は、記録媒体とし
て光磁気ディスクを用いたピックアップに本発明を適用
したものである。光源としての半導体レーザ311と記
録媒体としての光磁気ディスク312との間には、上記
半導体レーザ311側から順に、導波路素子313およ
び対物レンズ315がそれぞれ所定の間隔をもって光軸
上に並設されている。また、上記光磁気ディスク312
の裏面側には、バイアス磁界を作り出す電磁石312a
が設置されている。光源としては、半導体レーザの外に
、He−Neレーザヤその他通常のレーザをも採用する
ことができる。光源から出射される光は、直線偏光され
ていることが好ましい。上記電磁石312aは、情報の
記録、消去を行なうための磁界を印加するものであり、
永久磁石を用いることもできる。
In the embodiments shown in FIGS. 18 and 19, the present invention is applied to a pickup using a magneto-optical disk as a recording medium. Between the semiconductor laser 311 as a light source and the magneto-optical disk 312 as a recording medium, a waveguide element 313 and an objective lens 315 are arranged side by side on the optical axis at a predetermined interval from the semiconductor laser 311 side. ing. Further, the magneto-optical disk 312
On the back side, there is an electromagnet 312a that generates a bias magnetic field.
is installed. As the light source, in addition to semiconductor lasers, He--Ne lasers and other normal lasers can also be used. Preferably, the light emitted from the light source is linearly polarized. The electromagnet 312a applies a magnetic field for recording and erasing information,
Permanent magnets can also be used.

導波路素子313は、半導体、金属あるいは絶縁体等の
不透明基板316上に対して、バッファff1317お
よび導波路層318が順に、真空蒸着、スパッタリング
あるいはCVD法等によって積層されてなり、光軸に対
してほぼ直交するように配置されている。この導波路素
子313は、光導波層として単一モードの光導波路を構
成するようになされている。すなわち、先導波路中には
、基本モードしか伝搬されないようになっており、数W
程度の波長変化には全く影響されない。
The waveguide element 313 is formed by laminating a buffer ff1317 and a waveguide layer 318 in order on an opaque substrate 316 made of semiconductor, metal, insulator, etc. by vacuum evaporation, sputtering, CVD, etc. They are arranged so that they are almost perpendicular to each other. This waveguide element 313 is configured to constitute a single mode optical waveguide as an optical waveguide layer. In other words, only the fundamental mode is propagated in the leading wavepath, and several W
It is completely unaffected by slight wavelength changes.

上記バッファ層317および導波路層318の材質とし
てはガラス、Si 02 、Si3N4 、Nb2O5
もしくはTa205等の誘電体ならびにポリマー等の有
機物などの透明物質が採用されている。
The materials of the buffer layer 317 and waveguide layer 318 include glass, Si 02 , Si3N4, Nb2O5
Alternatively, transparent materials such as dielectric materials such as Ta205 and organic materials such as polymers are used.

上記バラフッ層317は、導波路層318における光導
波損失を小さくするために設けられるものであり、その
屈折率は、導波路層318側のそれよりも小さくしてお
く必要がある。ただし、導波路損失を問題としなければ
、バッファ層317を設ける必要はない。また、導波路
層318の上面側にバラフッ層317を設置することも
可能であり、このようにすると、より一層導波路損失を
低減することができる。
The barrier layer 317 is provided to reduce optical waveguide loss in the waveguide layer 318, and its refractive index needs to be smaller than that on the waveguide layer 318 side. However, if waveguide loss is not a problem, it is not necessary to provide the buffer layer 317. Furthermore, it is also possible to install a loose layer 317 on the upper surface side of the waveguide layer 318, and in this way, waveguide loss can be further reduced.

さらに、上記不透明基板316の光照射部分には、光を
透過させるための開口部316aが開けられている。こ
の開口部316aを形成する手段としでは、ドライもし
くはウェットのエツチング、研磨、イオンミーリング切
削等の方法が考えられる。また、開口部316aを形成
しないようにした変形例として、熱酸化あるいはレーザ
アニールや研磨等の方法で不透明基板316の一部を透
明化することが考えられるとともに、開口部316aを
設けつつこのような透明化工程を併用することも可能で
ある。
Furthermore, an opening 316a for transmitting light is formed in the light-irradiated portion of the opaque substrate 316. Possible methods for forming the opening 316a include dry or wet etching, polishing, ion milling, and the like. Further, as a modification example in which the opening 316a is not formed, it is conceivable to make a part of the opaque substrate 316 transparent by a method such as thermal oxidation, laser annealing, or polishing. It is also possible to use a transparentization process in combination.

上記導波路層318の上面側には、外部からの光を該導
波路1i11318に結合せしめる回折格子としてのグ
レーティングカプラー320が、前記対物レンズ315
に対面するように装架されている。
On the upper surface side of the waveguide layer 318, a grating coupler 320 serving as a diffraction grating that couples external light to the waveguide 1i11318 is provided on the objective lens 315.
It is mounted so as to face the

このグレーティングカプラー320は、等間隔直線状の
格子を有する表面レリーフ型のグレーティングであり、
その格子延在方向が直交関係にある2つの格子11[3
2C1aおよび320 bを備えている。これらの各格
子領域320 a、320 bに対して、上記半導体レ
ーザ311の出射光の振動方向は、第1Ql1図り方向
(直線)に設定されている。すなわち、入射光の偏波面
と上記両格子領域320 a、320 bの格子延在方
向とのなす角度θが45°となるように設定されている
This grating coupler 320 is a surface relief grating having linear gratings at equal intervals,
Two gratings 11 [3
2C1a and 320b. For each of these grating regions 320a and 320b, the vibration direction of the emitted light from the semiconductor laser 311 is set in the first Ql1 diagonal direction (straight line). That is, the angle θ between the polarization plane of the incident light and the grating extending direction of both grating regions 320 a and 320 b is set to be 45°.

なお、上記グレーティングカプラー320の各格子領域
320 a、320 bは、必ずしも等間隔格子である
必要はなく、チャーブドグレーティングその他のグレー
ティングをも採用することができる。また、上記グレー
ティングカプラー320は直線状格子でなくてもよく、
曲線状にして集光性を持たせたり、部分的に格子方向を
代えて光の分割機能を持たせることも可能である。この
ような集光性や分割機能を持たせれば、後述する集光ビ
ームスプリッタ−321aおよび導波路レンズ321b
の機能を兼用させ、これらを省略することも可能である
。さらニ13表面レリーフ型に形成する必要はなく、該
グレーティングカプラー320の横断面形状は任意に定
めることができる。さらにまた、屈折率分布変調型のグ
レーティングや体積位相型のグレーティングをも採用す
ることができる。このようなグレーティングは、拡散法
や埋込み法等の各種方法で形成することが可能である。
Note that each of the grating regions 320 a and 320 b of the grating coupler 320 does not necessarily have to be a regularly spaced grating, and a chirved grating or other grating can also be employed. Further, the grating coupler 320 does not need to be a linear grating,
It is also possible to have a curved shape to provide light condensing properties, or to partially change the grating direction to provide a light splitting function. If such light focusing and splitting functions are provided, the focusing beam splitter 321a and waveguide lens 321b, which will be described later,
It is also possible to omit these functions by combining the functions of . Furthermore, it is not necessary to form the grating coupler 320 into a surface relief type, and the cross-sectional shape of the grating coupler 320 can be arbitrarily determined. Furthermore, it is also possible to employ a refractive index distribution modulation type grating or a volume phase type grating. Such a grating can be formed by various methods such as a diffusion method and an embedding method.

一方、LiNbO3等の音響光学素子を導波路層やバッ
ファ層に用いた場合は、弾性表面波によるグレーティン
グを採用することができる。
On the other hand, when an acousto-optic element such as LiNbO3 is used for the waveguide layer or buffer layer, a grating using surface acoustic waves can be employed.

さらに、導波路層318の上面側には、上記グレーティ
ングカプラー320の各格子領1320a、320bに
それぞれ隣接するようにして、2連の導波路レンズから
構成される集光ビームスプリッタ−321aおよび導波
路レンズ321bが装架されている。上記集光ビームス
プリッタ−3218は、格子領域320a側に対面する
ように設けられた光入射面が平面状に形成されていると
ともに、反対側の出射面が部分円筒状もしくは非円筒状
の湾曲面に形成されているものであり、グレーティング
カプラー320からの回折光を2つの光束に分割せしめ
る機能と集光機能とを備えている。この集光ビームスプ
リッタ−321により分割された各光束は、後述する光
検出器に向かって指向されるようになっている。一方、
上記導波路レンズ321bは、格子領域320b側に対
面する入射面が平面状に形成されているとともに、反対
側の出射面が部分円筒状もしくは非円筒状の湾曲面に形
成されているものであり・グレーティングカプラー32
0からの回折光の集光機能を備えている。この導波路レ
ンズ321bにより収束された光束も、後述する光検出
器に向かって指向されるようになっている。この場合、
導波路内の光は、対物レンズ315によって既に集光束
になされており、回折直後の光は、半導体レーザ311
の出射点(第18図生得号Xで示す)と光学的に等価な
位置に生じるように出剣されることとなる。
Further, on the upper surface side of the waveguide layer 318, a condensing beam splitter 321a and a waveguide consisting of two waveguide lenses are arranged adjacent to each grating region 1320a, 320b of the grating coupler 320. A lens 321b is mounted. The condensing beam splitter 3218 has a planar light incident surface facing the grating region 320a, and a partially cylindrical or non-cylindrical curved light emitting surface on the opposite side. It has a function of splitting the diffracted light from the grating coupler 320 into two light beams and a condensing function. Each light beam split by the condensing beam splitter 321 is directed toward a photodetector to be described later. on the other hand,
The waveguide lens 321b has a planar entrance surface facing the grating region 320b, and a partially cylindrical or non-cylindrical curved exit surface on the opposite side.・Grating coupler 32
It has the function of condensing diffracted light from zero. The light beam converged by this waveguide lens 321b is also directed toward a photodetector to be described later. in this case,
The light within the waveguide has already been condensed into a condensing beam by the objective lens 315, and the light immediately after diffraction is directed to the semiconductor laser 311.
The sword will be ejected so as to occur at a position optically equivalent to the emitting point (indicated by the number X in Figure 18).

これらの集光ビームスプリッタ−321aおよび導波路
レンズ321bは、導波路層318より大きい屈折率を
有するTlO2等からなるものを上記導波路層318上
にフォトリソ法により堆積させて設置してもよいし、不
純物拡散やイオン交換あるいはプロトン交換等によって
レンズ部のみをレンズパターン状に高い屈折率に変化さ
せるようにしてもよい。
These condensing beam splitter 321a and waveguide lens 321b may be installed by depositing a material made of TlO2 or the like having a higher refractive index than the waveguide layer 318 on the waveguide layer 318 by photolithography. Alternatively, only the lens portion may be changed to have a high refractive index in a lens pattern by impurity diffusion, ion exchange, proton exchange, or the like.

また、前記不透明基板316内には、導波路層318の
末端部(第19図中、右端縁部および上端縁部)に接触
するようにして光検出器322および323が埋設され
ている。上記光検出器322は、4つの検出体から構成
されており、特に第19図に示すように、2組のものが
所定間隔離して設置されている。そして、各組は2つの
検出体322a、322bおよび322c、322dを
それぞれ並設して構成されている。この各検出体322
a、322bおよび322c、322dとしては、フォ
トダイトート等を採用することができる。上記光検出器
322は、上記不透明基板316が例えばSiやGa 
As等の半導体基板からなるものである場合には、基板
中に拡散やイオン注入あるいはエツチング、酸化等の各
種方法によって形成することができる。この実施例のよ
うに光検出器322を基板内に埋設すると、光検出器3
22をモノリシックに形成することができ便利であると
ともに、光検出器322を設置するにあたって従来のよ
うに端面を研磨する必要がない。
Furthermore, photodetectors 322 and 323 are embedded in the opaque substrate 316 so as to be in contact with the end portions (right edge and upper edge in FIG. 19) of the waveguide layer 318. The photodetector 322 is composed of four detecting bodies, and as particularly shown in FIG. 19, two sets of detecting bodies are installed separated by a predetermined distance. Each set is configured by arranging two detection bodies 322a, 322b and 322c, 322d in parallel. Each detection object 322
For a, 322b, 322c, and 322d, photodye totes or the like can be used. The photodetector 322 is configured such that the opaque substrate 316 is made of, for example, Si or Ga.
If it is made of a semiconductor substrate such as As, it can be formed by various methods such as diffusion, ion implantation, etching, and oxidation into the substrate. When the photodetector 322 is embedded in the substrate as in this embodiment, the photodetector 322
22 can be formed monolithically, which is convenient, and when installing the photodetector 322, there is no need to polish the end face as in the conventional case.

また、不透明基板316が絶縁体あるいは金属からなる
ものである場合には、上記光検出器322として導波路
B518の上面側に積層されたフォトダイオード等を採
用することができる。この光検出器322で検知された
光信号は、後述するように、記録読取り信号、オートフ
ォーカス信号およびトラッキング信号として処理されて
いくようになっている。一方、前記光検出器323は、
1つの検出体から構成されており、この光検出器323
で検知された光信号は、後述するように、記録読取り信
号として処理されていくようになっている。これらの各
光検出器322.323は、導波路層318上にアモル
ファスシリコンなどの光電交換材“料を積層することに
より設置することができる。
Furthermore, when the opaque substrate 316 is made of an insulator or metal, a photodiode or the like stacked on the upper surface side of the waveguide B518 can be used as the photodetector 322. The optical signal detected by the photodetector 322 is processed as a recording/reading signal, an autofocus signal, and a tracking signal, as will be described later. On the other hand, the photodetector 323 is
It is composed of one detection object, and this photodetector 323
The detected optical signal is processed as a recording read signal, as will be described later. Each of these photodetectors 322, 323 can be installed by laminating a photoelectric exchange material such as amorphous silicon on the waveguide layer 318.

このような実施例においては、半導体レーザ311から
射出された発散光束は、導波路素子313の開口部31
6aを通ってグレーティングカプラー320に入射し、
該グレーティングカプラー320でその一部が回折され
ながら通過して対物レンズ315により光磁気ディスク
312の情報記録面へスポット状に収束されていく。こ
の場合、上記のように、半導体レーザ311からの出射
光を不透明基板316の開口部316aを通すようにし
ておけば、基板が透明体に限定されなくなり、軽量化、
低廉化および加工性の向上を図ることができ、耐久性、
集積性の良好な基板を選択することができるようになる
In such an embodiment, the diverging light beam emitted from the semiconductor laser 311 passes through the aperture 31 of the waveguide element 313.
6a and enters the grating coupler 320,
A portion of the light passes through the grating coupler 320 while being diffracted, and is focused into a spot on the information recording surface of the magneto-optical disk 312 by the objective lens 315. In this case, as described above, if the emitted light from the semiconductor laser 311 is made to pass through the opening 316a of the opaque substrate 316, the substrate is not limited to a transparent body, and the weight can be reduced.
It is possible to reduce costs and improve processability, as well as improve durability and
It becomes possible to select a substrate with good integration performance.

光磁気ディスク312の情報記録面に照射された光は、
記録を行なう場合には、情報記録面が局所的に高温化さ
れ、ここに印加されるバイアス磁界により磁界の方向に
情報記録面内が磁化されるようになっている。消去の場
合はこれと逆になる。
The light irradiated onto the information recording surface of the magneto-optical disk 312 is
When recording, the information recording surface is locally heated to a high temperature, and a bias magnetic field applied thereon magnetizes the inside of the information recording surface in the direction of the magnetic field. In the case of deletion, the opposite is true.

一方、情報の読取りを行なう場合には、情報記録面から
反射される光の偏波面が1.いわゆるカー効果あるいは
ファラデー効果に基づき記録情報に応じて微小角度回転
される。すなわち、光磁気ディスク312に記録された
情報「1」に対して、反射光の偏波面が所定角度回転さ
れる。この回転角を十〇、とすると、情報「0」に対し
て反射光の偏波面は、−θに回転されることとなる。こ
のような偏波面の回転状態にて反射された光は、再び対
物レンズ315を経て導波路素子313のグレーティン
グカプラー320に入射され、グレーティングカプラー
320の各格子領[320a、320bの回折作用によ
って導波路層318内へ導波・結合されて光検出器32
2および323にそれぞれ受光されるようになっている
On the other hand, when reading information, the plane of polarization of the light reflected from the information recording surface is 1. Based on the so-called Kerr effect or Faraday effect, it is rotated by a minute angle depending on the recorded information. That is, the polarization plane of the reflected light is rotated by a predetermined angle with respect to the information "1" recorded on the magneto-optical disk 312. If this rotation angle is 10, the plane of polarization of the reflected light will be rotated to -θ with respect to information "0". The light reflected in such a rotated state of the polarization plane passes through the objective lens 315 again, enters the grating coupler 320 of the waveguide element 313, and is guided by the diffraction action of each grating area [320a, 320b] of the grating coupler 320. The light is guided and coupled into the waveguide layer 318 and the photodetector 32
2 and 323, respectively.

上述のように、光磁気ディスク312に記録された情報
「1」により、反射光の偏波面が+θ。
As described above, due to the information "1" recorded on the magneto-optical disk 312, the polarization plane of the reflected light is +θ.

だけ回転されると、グレーティングカプラー320のう
ちの一方の格子領域320aに入射された光は、入射光
偏波面と格子延在方向とのなす角度θが当初の45°よ
りやや大きくなる。このため、格子領[200aでの回
折効率が低下され、回折された後の光束の強度が低下さ
れることとなる。
When the light is rotated by 45°, the angle θ between the polarization plane of the incident light and the grating extension direction of the light incident on one grating region 320a of the grating coupler 320 becomes slightly larger than the original 45°. Therefore, the diffraction efficiency in the grating region [200a is reduced, and the intensity of the diffracted light beam is reduced.

一方、グレーティングカプラー320のうちの他方の格
子領域320bに入射された光は、入射光偏波面と格子
延在方向とのなす8度θが当初の45°よりやや小さく
なるため、回折効率が上昇する。これにより、格子領域
320bで回折された後の光束の強度が上昇されること
となる。
On the other hand, for the light incident on the other grating region 320b of the grating coupler 320, the 8 degrees θ between the incident light polarization plane and the grating extending direction becomes slightly smaller than the initial 45 degrees, so the diffraction efficiency increases. do. This increases the intensity of the light beam after being diffracted by the grating region 320b.

さらに、格子領域320aで回折された後の光束は、導
波路層318内へ回折・導波されて光検出器322で受
光され、各検出体322a、322b、322c、32
2dからそれぞれ出力a。
Furthermore, the light beam after being diffracted by the grating region 320a is diffracted and guided into the waveguide layer 318 and received by the photodetector 322,
Output a from 2d, respectively.

b、c、dが得られる。この各出力a、b、c。b, c, and d are obtained. These outputs a, b, c.

dの和(a+b+c+d)は、上述のような光強度の低
下により当初より低下されることとなる。
The sum of d (a+b+c+d) will be lower than the initial value due to the decrease in light intensity as described above.

他方、格子領域320bで回折された後の光束は導波路
層318内へ回折・結合されて光検出器323で受光さ
れ、この光検出器323から出力eが得られる。この出
力eは、上述のような光強度の上昇により当初より上昇
されることとなる。
On the other hand, the light beam diffracted by the grating region 320b is diffracted and coupled into the waveguide layer 318 and received by the photodetector 323, from which an output e is obtained. This output e will be increased from the beginning due to the increase in light intensity as described above.

したがって、これらの各出力の差動出力Sすなわち5−
e−(a+b十c+d)は、光磁気ディスク321に記
録された情報「1」に対して反射光の偏波面が+θに回
転されることにより増大されることとなる。
Therefore, the differential output S of each of these outputs is 5-
e−(a+b+c+d) is increased by rotating the polarization plane of the reflected light by +θ with respect to the information “1” recorded on the magneto-optical disk 321.

また、光磁気ディスク312に記録された情報rOJに
より、反射光の偏波面が−θ、だけ回転されると、グレ
ーティングカプラー320のうちの一方の格子領132
0aに入射された光は、入射光偏波面と格子延在方向と
のなす角度θが当初の45゛よりやや小さくなる。この
ため、格子領Ig320aでの回折効率が上昇され、回
折された後の光束の強度が上昇されることとなる。した
がって、光検出器322の各検出体322a、322b
、322c、322dからの各出力a、b。
Furthermore, when the polarization plane of the reflected light is rotated by -θ due to the information rOJ recorded on the magneto-optical disk 312, one grating area 130 of the grating coupler 320
For the light incident on 0a, the angle θ between the incident light polarization plane and the grating extension direction is slightly smaller than the original 45°. Therefore, the diffraction efficiency in the lattice region Ig 320a is increased, and the intensity of the diffracted light beam is increased. Therefore, each detection body 322a, 322b of the photodetector 322
, 322c, 322d, respectively.

c、dの和(a+b+c÷d>は、上述のような光強度
の上昇により当初より上昇されることとなる。
The sum of c and d (a+b+c÷d>) will be increased from the beginning due to the increase in light intensity as described above.

一方、グレーティングカプラー320のうちの他方の格
子領14!320bに入射された光は、入射光偏波面と
格子延在方向とのなす容度θが当初の45°よりやや大
きくなるため、回折効率が低下する。これにより、格子
領域320bで回折された後の光束の強度が低下される
こととなる。したがって、光検出器322からの出力e
は、上述のような光強度の低下により当初より低下され
ることどなる。したがって、これらの各出力の差動出力
Sすなわち5=e−(a+b+c+d)lt、光磁気デ
ィスク312に記録された情報rOJに対して反射光の
偏波面が−θ1回転されることにより減少されることと
なる。
On the other hand, the light incident on the other grating area 14!320b of the grating coupler 320 has diffraction efficiency because the capacitance θ between the incident light polarization plane and the grating extension direction is slightly larger than the initial 45°. decreases. As a result, the intensity of the light beam after being diffracted by the grating region 320b is reduced. Therefore, the output e from photodetector 322
is lower than the initial value due to the decrease in light intensity as described above. Therefore, the differential output S of each of these outputs, that is, 5=e−(a+b+c+d)lt, is reduced by rotating the polarization plane of the reflected light by −θ1 with respect to the information rOJ recorded on the magneto-optical disk 312. It happens.

このようなことから、基準の設定方向に対してS−Oと
なるように回路設定をしておけば、情報「1」の場合に
は、S〉○となり、情報「○」の場合には、Shoとな
る。これにより、情報の読取りを行なうことができる。
For this reason, if the circuit is set so that it becomes S-O with respect to the reference setting direction, when the information is "1", S>○, and when the information is "○", , Sho. This allows information to be read.

また、光磁気ディスク312がピックアップ側に近付い
たときあるいは遠ざかった時および情報記録面に照射さ
れているスポットがピット列等の情報トラックからはず
れた時に生ずる光束のずれ(第3図(a)、(b)参照
)からオートフォーカス制御およびオートトラッキング
制御を行なうようにしている。オートフォーカス制御お
よびオートトラッキング制御は、図示を省略したアクチ
ュエータにより、対物レンズ315を作動させ、あるい
は導波路素子313および光源311を含めた全体を作
動させることにより行なわれる。
In addition, the deviation of the light flux that occurs when the magneto-optical disk 312 approaches or moves away from the pickup side and when the spot irradiated on the information recording surface deviates from the information track such as a pit row (Fig. 3 (a), (see (b)), autofocus control and autotracking control are performed. Autofocus control and autotracking control are performed by operating the objective lens 315 or operating the entire waveguide element 313 and light source 311 using an actuator (not shown).

第20図は、記録媒体として光磁気ディスクを用いたピ
ックアップに本発明を適用してなる第2番目の実施例を
示している。本実施例では、グレーティングカプラー4
20として、全体が一体の等間隔直線状格子が採用され
ている。このグレーティングカプラー420の格子延在
方向は、光源から出射される光の振動方向に対して、4
5°の角度をなすように設定されている。
FIG. 20 shows a second embodiment in which the present invention is applied to a pickup using a magneto-optical disk as a recording medium. In this embodiment, grating coupler 4
As 20, a uniformly spaced linear grid is adopted as a whole. The grating extension direction of this grating coupler 420 is 4
They are set to form an angle of 5°.

ざらに、上記グレーティングカプラー420の近傍には
、回折光の分割機能および集光機能を備える導波路レン
ズビームスプリッタ−421が装架されているとともに
、この導波路レンズビームスプリッタ−421から出射
される光束をTEモード光と7Mモード光とに分割せし
めるTE−7Mモードスプリッタ430および431が
装架されている。ここで、TEモード光は、導波路に平
行な電界成分(第20図紙面平行方向成分)であり、7
Mモード光は、導波路に垂直な電界成分(第20図紙面
垂直方向成分)である。
Roughly speaking, a waveguide lens beam splitter 421 is installed near the grating coupler 420, and the waveguide lens beam splitter 421 has a function of splitting and condensing diffracted light. TE-7M mode splitters 430 and 431 are installed to split the light beam into TE mode light and 7M mode light. Here, the TE mode light is an electric field component parallel to the waveguide (component parallel to the plane of the paper in Figure 20), and 7
The M-mode light is an electric field component perpendicular to the waveguide (component in the direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. 20).

TE−7Mモードスプリッタ430および431として
は、表面レリーフ型あるいは体積位相型のグレーティン
グが用いられており、これら各TE−TMモードスプリ
ッタ430t3よび431は、回折光の分割・出側方向
にそれぞれ設置されている。また、上記TE−TMモー
ドスプリッタ430は、7Mモード光を反射せしめるべ
くブラッグ反射条件を満たすように設定されている。さ
らに、上記2つのTE−7Mモードスプリッタ430と
431との間には、TE−7Mモードスプリッタ430
から反射された光を受光するように光検出 器433が装架・設置されている。なお、TEモード光
は、TE−7Mモードスプリッタ430を透過して光検
出器422に到達するようになされている。
As the TE-7M mode splitters 430 and 431, surface relief type or volume phase type gratings are used, and these TE-TM mode splitters 430t3 and 431 are respectively installed in the direction of splitting and outputting the diffracted light. ing. Further, the TE-TM mode splitter 430 is set to satisfy the Bragg reflection condition to reflect the 7M mode light. Furthermore, between the two TE-7M mode splitters 430 and 431, a TE-7M mode splitter 430
A photodetector 433 is mounted and installed so as to receive light reflected from. Note that the TE mode light is configured to pass through the TE-7M mode splitter 430 and reach the photodetector 422.

このような実施例においては、光磁気ディスクから反射
されて情報に応じて偏波面が回転された光が、グレーテ
ィングカプラー420により回折されると、この回折光
は、導波路レンズビームスプリッタ−421により2つ
の光束に分割されるとともに、これら各光束は光検出器
422に向かって集光される収束光となる。これら各収
束光は、TE−TMモードスプリッタ430および43
1により、TEモード光とTMモード光とに分割された
後に光検出器422および433に入射される。この場
合、光検出器433からの出力eと他の光検出器422
からの出力の和(a+b+c+d)との差R4は、読取
り情報に応じて増減され、正値と負値とをとる。この結
果情報が検知される。
In such an embodiment, when the light reflected from the magneto-optical disk and whose plane of polarization is rotated according to the information is diffracted by the grating coupler 420, this diffracted light is transmitted by the waveguide lens beam splitter 421. The light beam is split into two light beams, and each of these light beams becomes convergent light that is focused toward the photodetector 422. Each of these convergent lights is transmitted to TE-TM mode splitters 430 and 43
1, the light is split into TE mode light and TM mode light, and then enters photodetectors 422 and 433. In this case, the output e from the photodetector 433 and the other photodetector 422
The difference R4 from the sum of the outputs (a+b+c+d) is increased or decreased depending on the read information, and takes a positive value or a negative value. This result information is detected.

また、光磁気ディスク412がピックアップ側に近付い
たときあるいは遠ざかった時および情報記録面に照射さ
れているスポットがビット列等の情報トラックからはず
れた時に生ずる光束のずれ(第3図(a)、(b)参照
)からオートフォーカス制御およびオートトラッキング
制御を行なうようにしている。オートフォーカス制御お
よびオートトラッキング制御は、図示を省略したアクチ
ュエータにより、対物レンズを作動させ、あるいは導波
路素子432および光源を含めた全体を作動させること
により行なわれる。
In addition, deviations in the light flux occur when the magneto-optical disk 412 approaches or moves away from the pickup side and when the spot irradiated on the information recording surface deviates from the information track such as a bit string (Fig. 3 (a), ( Autofocus control and autotracking control are performed from (see b)). Autofocus control and autotracking control are performed by actuating the objective lens or the entire structure including the waveguide element 432 and the light source using an actuator (not shown).

ところで、導波路層418内を伝搬するTE。By the way, TE propagates within the waveguide layer 418.

TMモードには、基本モード(0次モード)から高次モ
ード(1次以上)まで存在しうるが、グレーティングカ
プラー420やTE−TMモードスプリッタ430およ
び431の設計の容易性およびカップリング効率の向上
のためには、基本モードの光であるTEモード光および
TMモード光のみを導波させるようにすることが好まし
い。このためには、導波路層418の層厚を適切に選ぶ
ことが考えられる。
TM modes can range from fundamental mode (0-order mode) to high-order modes (1st-order or higher), but the ease of design of grating coupler 420 and TE-TM mode splitters 430 and 431 and improvement of coupling efficiency are important. For this purpose, it is preferable to guide only TE mode light and TM mode light, which are fundamental mode light. For this purpose, it is possible to appropriately select the layer thickness of the waveguide layer 418.

なお、上述した各実施例においては、光源からの出射光
として直線偏光のものや惰円偏光のものあるいは円偏光
のもの等いずれも採用することができる。また、小さい
スポット径を得るために、できるだけコヒーレントな光
を用いることが好ましいが、インコヒーレントである光
をも採用可能である。
In each of the embodiments described above, linearly polarized light, circularly polarized light, or circularly polarized light may be used as the light emitted from the light source. Further, in order to obtain a small spot diameter, it is preferable to use as coherent light as possible, but incoherent light may also be used.

一般に、グレーティングカプラーの効率には偏光角依存
性が存在するため、入射光の偏光方向とグレーティング
の方向とのなす角度に基づいて導波・結合される光の口
が変化される。この角度設定は任意に行なうことができ
るが、どのような場合が最も好ましいか以下検討してみ
る。
Generally, the efficiency of a grating coupler has polarization angle dependence, so the opening of the light to be guided and coupled is changed based on the angle formed between the polarization direction of the incident light and the direction of the grating. Although this angle setting can be made arbitrarily, we will consider below what kind of case is most preferable.

グレーティングカプラーの導波路層への回折効率をη、
集光レンズ系の効率をt、光情報記録媒体の光反射率を
R1光源の出射光パワーをP、比例定数をCとすると、
導波路層経結合される光のパワーP は、 P  =Ct  R(1−η)ηP で与えられる。この場合のP を最大にするηの価は、
C,t、R,Pが一定として、 dP  /dη−〇 で与えられる。したがって、 dP  /dη−Ct  R(1−2η)P一〇 とあくと、η=0.5が得られる。すなわら、グレーテ
ィングカプラーの回折効率ηが50%となるように選定
してやれば、導波路層へ結合される光のパワーを最大に
なすことができ、良好な信号検知動作な行なうことがで
きると考えられる。
The diffraction efficiency of the grating coupler to the waveguide layer is η,
If the efficiency of the condensing lens system is t, the light reflectance of the optical information recording medium is R1, the output light power of the light source is P, and the proportionality constant is C, then
The power P of light coupled through the waveguide layer is given by P=CtR(1-η)ηP. In this case, the value of η that maximizes P is:
Assuming that C, t, R, and P are constant, it is given by dP /dη-〇. Therefore, by setting dP/dη-Ct R(1-2η)P10, we obtain η=0.5. In other words, if the diffraction efficiency η of the grating coupler is selected to be 50%, the power of the light coupled to the waveguide layer can be maximized and good signal detection operation can be performed. Conceivable.

また、グレーティングカプラーの回折効率は、そのグレ
ーティング形状や屈折率差等で大きく変動される。そし
て、グレーティングカプラーの回折効率が比較的大きい
場合には、グレーティングの方向と入射光の偏光方向と
が45°の付近に設定してやれば、上記のようなη=5
0%をほぼ得ることができる。このようなことは、上述
したすべての実施例に適用することができるものである
Furthermore, the diffraction efficiency of a grating coupler varies greatly depending on the grating shape, refractive index difference, and the like. If the diffraction efficiency of the grating coupler is relatively high, if the direction of the grating and the polarization direction of the incident light are set around 45 degrees, η = 5 as described above.
Almost 0% can be obtained. This can be applied to all the embodiments described above.

ただし、光情報媒体に情報を記録する場合には、上記η
をできるだけ小さくして情報記録面上の光強度をできる
だけ大きくしてやることが好ましいこととなる。したが
って、グレーティングカプラーの入射光に対する設置角
度を調整可能になして回折効率ηを可変にする実施例が
考えられる。
However, when recording information on an optical information medium, the above η
It is preferable to make the light intensity on the information recording surface as large as possible by making it as small as possible. Therefore, an embodiment can be considered in which the installation angle of the grating coupler with respect to the incident light can be adjusted to make the diffraction efficiency η variable.

つぎに、グレーティングカプラーGと光源りの光軸が、
第21図に示すように傾斜されている場合を考える。こ
の場合、光源からの出射光における中心周波数をKI、
グレーティング方向ベクトルをK。、導波路層の導波モ
ードの伝搬定数をβ。
Next, the optical axis of the grating coupler G and the light source is
Consider the case where it is tilted as shown in FIG. In this case, the center frequency of the light emitted from the light source is KI,
K is the grating direction vector. , β is the propagation constant of the guided mode in the waveguide layer.

入射光とグレーティング垂直方向とのなす角度をθ、グ
レーティングの波数をN(N−±0.±1゜±2.±3
.・・・)とすると、回折効率ηが高いための条件は、 β十NKG=±KIsinθ で与えられる。このうち、士の符号のいずれか一方が成
立する条件にNKGを設定すると、この設定された条件
にしたがって、入射光は、導波路層のE方向かF方向の
いずれか一方の結合強度が他方より強くなる。そして、
光情報記録媒体からの反射光は、入射光とは反対の方向
の結合強度が強くなる。したがって、導波路層を光源か
らの光の光軸に対して傾けて設置1することにより、入
射光と反射光を別々の導波方向に結合させることができ
る。そして、反射が多い方向に光検出器を設けておけば
、入射光から結合された光強度を低減させつつ反射光か
らの結合強度を増大させることができ、情報信号におけ
るSN比を上げることができる。このようなことは、す
べての実施例に適用することができるものである。
The angle between the incident light and the vertical direction of the grating is θ, and the wave number of the grating is N (N-±0.±1°±2.±3
.. ), the condition for high diffraction efficiency η is given by β0NKG=±KIsinθ. If the NKG is set to a condition where either one of these signs holds true, the coupling strength of the incident light in either the E direction or the F direction of the waveguide layer will change depending on the set condition. Become stronger. and,
The reflected light from the optical information recording medium has a stronger coupling strength in the direction opposite to the incident light. Therefore, by installing the waveguide layer at an angle with respect to the optical axis of the light from the light source, the incident light and the reflected light can be coupled in different waveguide directions. If a photodetector is installed in the direction where there is a lot of reflection, it is possible to reduce the intensity of the light coupled from the incident light and increase the coupling strength of the reflected light, increasing the S/N ratio of the information signal. can. This can be applied to all embodiments.

(効  果) 以上述べたように、本発明による光学的情報記録再生装
置は、回折格子と光分割器と光検出素子とを、光導波路
を形成する同一基板上に設置してなるから、光ピツクア
ップの小型化を図ることができるとともに、アクセスタ
イムの短縮化および低コスト化を実現し、しかも、効率
良く安定して記録・再生を行なうことが出来る。さらに
本発明は、基板として不透明基板を用いるとともに、該
基板に光源から発せられる出射光を透過せしめる開口部
を形成してなるから、基板材料を透明体に限定すること
なく種々採用することができ、経日かつ低廉化でしかも
加工性の良い材料を用いることにより、耐久性、集積性
の良好な基板を選択することができるようになる。
(Effects) As described above, the optical information recording/reproducing device according to the present invention has the diffraction grating, the optical splitter, and the optical detection element installed on the same substrate forming the optical waveguide. The pickup can be made smaller, the access time can be shortened and costs can be reduced, and moreover, recording and reproduction can be performed efficiently and stably. Further, in the present invention, an opaque substrate is used as the substrate, and an opening is formed in the substrate to transmit the emitted light emitted from the light source, so various substrate materials can be used without being limited to transparent materials. By using a material that is durable, inexpensive, and has good processability, it becomes possible to select a substrate with good durability and integration.

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

第1図および第2図は本発明の一実施例における光ピツ
クアップ装置の概略的側面構成図および概略的平面構成
図、第3図(a)、(b)は光検出動作を表した概略的
平面構成図、第4図および第5図は本発明の他の実施例
における光ピツクアップ装置の概略的部分拡大側面構成
図、第6図は本発明のさらに他の実施例における光ピツ
クアップ装置の概略的平面構成図、第7図ないし第10
図は本発明のさらに他の実施例における光ピツクアップ
装置の概略的側面構成図、第11図ないし第14図は本
発明のさらに他の実施例における光ピツクアップ装置の
概略的平面構成図、第15図は本発明のさらに他の実施
例における光ピツクアップ装置の概略的部分拡大側面構
成図、第16図および第17図は本発明のさらに他の実
施例における光ピックアップ装−の概略的側面構成図お
よび概略的平面構成図、第1°8図および第19図は本
発明のさらに他の実施例における光ピツクアップ装置の
概略的側面構成図および概略的平面構成図、第20図は
本発明のさらに他の実施例における光ピツクアップ装置
の概略的平面構成図、第21図は導波路層を傾斜させた
実施例を示す原理説明的側面図、第22図は一般の光ピ
ツクアップ装置の概略的側面構成図である。 11.211,311・・・半導体レーザ、12゜21
2.312・・・光ディスク、13,213,313.
413・・・導波路素子、14・・・1/4波長板、1
5.35.65.75,215.315・・・対物レン
ズ、20.30,220,320.420・・・グレー
ティングカプラー、22,222,322゜422.4
33・・・光検出器。 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第9図 第20図 第〃図 第12図 第13図 第1チ図 へ− 第13図 第16図 第18図 12a 第20図 第21図
1 and 2 are a schematic side view and a schematic plan view of an optical pickup device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3(a) and 3(b) are schematic diagrams showing the optical detection operation. 4 and 5 are schematic partially enlarged side configuration diagrams of an optical pickup device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic diagram of an optical pickup device according to still another embodiment of the present invention. Figures 7 to 10
11 to 14 are schematic plan configuration diagrams of an optical pickup device according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a schematic partially enlarged side configuration diagram of an optical pickup device according to still another embodiment of the present invention, and FIGS. 16 and 17 are schematic side configuration diagrams of an optical pickup device according to still another embodiment of the present invention. FIG. 18 and FIG. 19 are a schematic side view and a schematic plan configuration diagram of an optical pickup device according to another embodiment of the present invention, and FIG. A schematic planar configuration diagram of an optical pickup device in another embodiment, FIG. 21 is a side view illustrating the principle of an embodiment in which the waveguide layer is inclined, and FIG. 22 is a schematic side configuration diagram of a general optical pickup device. It is a diagram. 11.211,311...Semiconductor laser, 12°21
2.312... optical disc, 13,213,313.
413...Waveguide element, 14...1/4 wavelength plate, 1
5.35.65.75, 215.315...Objective lens, 20.30,220,320.420...Grating coupler, 22,222,322°422.4
33... Photodetector. Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 9 Figure 20 Figure 12 Figure 13 Figure 1 To Figure 1 - Figure 13 Figure 16 Figure 18 Figure 12a Figure 20Figure 21

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、光源からの光を記録媒体の情報記録面上に収束させ
る収束光学系と、前記記録媒体の情報記録面からの反射
光を入射光と分離するように回折せしめる回折格子と、
該回折格子からの回折光を複数光束に分割せしめる光分
割器と、この光分割器から出射される各光束の出力を検
知する光検出素子とを備えてなり、上記回折格子と、光
分割器と、光検出素子とは、光導波路を形成する同一基
板上に設置されているとともに、上記基板は、不透明体
から形成され、かつ、光源からの光を透過せしめる開口
部が形成されていることを特徴とする光学的情報記録再
生装置。 2、基板は、単一モードの光導波路を構成するように形
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の光学的情報記録再生装置。
[Claims] 1. A converging optical system that converges light from a light source onto an information recording surface of a recording medium, and a diffraction system that diffracts reflected light from the information recording surface of the recording medium so as to separate it from incident light. lattice and
A light splitter that splits the diffracted light from the diffraction grating into a plurality of light beams, and a photodetector element that detects the output of each light beam emitted from the light splitter, the diffraction grating and the light splitter and the photodetecting element are installed on the same substrate that forms the optical waveguide, and the substrate is made of an opaque material and has an opening that allows light from the light source to pass through. An optical information recording/reproducing device characterized by: 2. The optical information recording/reproducing device according to claim 1, wherein the substrate is formed to constitute a single mode optical waveguide.
JP62066834A 1986-09-05 1987-03-20 Optical information recording and reproducing device Pending JPS63183635A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/093,368 US4876680A (en) 1986-09-05 1987-09-04 Monolithic optical pick-up using an optical waveguide

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20981186 1986-09-05
JP61-209811 1986-09-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63183635A true JPS63183635A (en) 1988-07-29

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Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62066834A Pending JPS63183635A (en) 1986-09-05 1987-03-20 Optical information recording and reproducing device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0394461A1 (en) * 1988-08-05 1990-10-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical head

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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EP0394461A4 (en) * 1988-08-05 1991-10-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical head
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