JPS63201632A - 弾性表面波の光軸平行移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜光導波路上における弾性表面波を用い、
導波光の光軸を移動させる装置に係り、特に、光ディス
ク等の光学的情報処理装置における集積化光ヘッドの光
ビームトラッキング装置に好適な光軸移動装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

光デイスク用光ヘツド技術においては、構成部品である
レンズ、プリズム、回折格子などのアライメント法の簡
略化、及び、アライメント精度の向上や大量生産による
低コスト化のために、薄膜先導波路を用いた集積化光ヘ
ツド技術が特開昭６０−１２９９３８において提案され
ている。

第２図は上記公知の従来技術を示す説明用の図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

第２図において、９はＬｉＮｂ０ａ結晶のごとき強誘電
性結晶であり、結晶表面６はＴｉ拡散を施こし周囲の屈
折率よりも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。

半導体レーザ１からの光は端面結合により上記の先導波
層６に導かれ、カップリングレンズ２゜オブジェクティ
ブレンズ５によりディスク７上に微小スポットを形成す
る。カップリングレンズ２は光知のジオデシックレンズ
、あるいは回折格子等の導波路レンズであってよい。オ
ブジェクティブレンズ５は公知の回折格子からなるレン
ズである。４は弾性表面波を励振するための電極であり
、弾性表面波１０の周波数を変化させることにより弾性
表面波で回折し、ディスク上で形成された微小スポット
がディスク７上のトラックを追随するようにしている。

ディスク７から反射した光は、オブジェクティブレンズ
５を通過し１回折格子３で反射し、直線配置型２分割光
検知器８に入射する。

以上のような技術の中で、電極４から励振される弾性表
面波を用いたトラッキング技術、所謂光偏向技術は特公
昭５５−１８８８５において提案されている。

第３図は、その光偏向装置の構成図、第４図は光偏向の
原理図を示す。

第３図（ａ）において弾性表面波および光導波表面波の
伝搬媒体表面３１の一部の圧電物質に可変ピッチで円弧
状に湾曲したすだれ状電極（本第３図（ｂ）について詳
細後述）が設けられた変換器３２が形成されている。入
力端子３３に電気信号が印加されると湾曲型波面群３５
から成る表面波が励振され矢印３４の方向に伝搬される
。波面群３５に入射した光ビーム３６は回折されて透過
光３７および回折光３８を生じる。

上に述べた変換器３２の詳細パターンは、第３図（ｂ）
に示すように、各すだれの素子は円弧状にわん曲し、且
つ各すだれの繰返しピッチは前記円弧の円周に沿って連
続的に変化させて設けである。これは必ずしも連続であ
る必要はなく断続であってもよい、同図において高周波
および低周波の表面波はそれぞれ３９．４０の部分で発
生し、矢印４１．４２の方向に最も強く伝搬する。第４
図は、前述したすだれ状電極よりなる変換器３２により
発生した表面波と光との相互作用を説明するための原理
図である。矢印５１乃至５７は光もしくは表面波の波数
ベクトルを表わす、入射光ビーム５１は異なった周波数
の、従って異なった波数ベクトルの表面波５２，５３．
５４により回折され、回折光５５，５６．５７をそれぞ
れ生ずる。

このとき変換器３２（第３図（ａ）について既述）は平
坦な周波数選択性を有するため異なる周波数の波５２，
５３．５４はその振幅強度６４゜６５．６６をほぼ一定
となし得る。このため、回折光５５，５６．５７の強度
６７．６８．６９はほぼ一定となり、明るさの均一な光
偏向が得られる。さらに、変換器３２は表面波の大きな
広がり５９をもっており、従って偏向角６０を増大させ
ることか可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来技術、すなわち、第２図の電極４
による光偏向技術及び第３図の技術においては、光の回
折方向のみを変化させるものであり、この機能だけでは
、第２図のオブジェクティブレンズ５を通したディスク
７上でのトラッキングとしては十分に働かないという欠
点があった。

すなわち、光デイスク用ヘッドにおいては、ディスク表
面の記録ピットによる回折光を用いるため。

ディスク表面への光の入射角はトラッキング前後におい
て一定の角度に保たれていなければならない。このため
には第３図のような弾性表面波を用いた一偏向装置にお
いて、回折方向は一定のまま光軸が平行移動させる装置
が必要である。

本発明の目的は、第３図に示したような回折方向が大き
く変化可能でしかも回折光強度が大きくかつ均一である
光偏向技術を用いて、これらの優れた特性を損なうこと
なしに出射方向は一定のまま光軸のみを大きく平行移動
せしめ揚装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、同一面上を弾性表面波および光導波表面波
が伝搬する光偏向媒体の一部に圧電物質が設けられ、か
つ前記圧電物質が設けられた領域に円弧状にわん曲した
すだれ状電極を設け、なおかつ前記すだれの配列間隔（
繰り返しピッチ）が前記円弧の円周に沿って連続もしく
は断続的に変化してなる弾性表面波光偏向変調装置にお
いて、前記すだれ状電極を同一面上に複数個配置して、
各々の弾性表面波により光導波表面波を複数回光回折さ
せることにより達成される。ただし、本発明を実施する
場合、上記配列間隔の変化は連続的であることが望まし
い。

〔作用〕

第４図の従来技術の原理図を用いて本発明の基本原理を
説明する。

従来技術においては、入射光の波数ベクトル５１に弾性
表面波の波数ベクトル５２，５３゜５４を作用させ、各
々回折光５５，５６．５７を得ていた０本発明の原理は
まずこの回折方向の違いをなくすことにある。そのため
には、この得られた回折光５５，５６．５７に対して、
各々５２゜５３．５４の逆ベクトルの弾性表面波を再び
作用させればよい。その結果、すべての回折光が、入射
光５１と等しい波数ベクトルをもった回折光に変換され
１回折方向は一致する。さらに、この逆ベクトルの弾性
表面波を再作用させる際に、各々の弾性表面波の作用位
置を空間的にずらすことにより、同じ回折方向でしかも
回折位置の異なる、所謂光軸の平行移動が実現できる。

〔実施例〕

第５図は、本発明の第１の実施例の構成図であり、光導
波表面波の伝搬媒体表面３１の平面図を描いたものであ
る。

これは、伝搬媒体（例えばＴｉ拡散のＬｉＮｂ０ａ等の
平板表面）３１に、第３図に示した可変ピッチで円弧状
に湾曲した２個のすだれ状電極３２ａ。

同３２ｂ（同一形状２寸法）を、点対称に配置し、入射
光３６を２度回折させるように構成した一例である。

変換器を構成している円弧形すだれ状電極３２ａ及び３
２ｂ（第５図参照）は、各々の入力端子３３ａ、及び３
３ｂに同じ電気信号を入力して駆動される。この駆動周
波数に応じた種々の弾性表面波が湾曲状電極の各部分か
ら発生する。すなわち、低周波駆動に対しては、ピッチ
の大きい電極部分から各々１０１ａ及び１０１ｂの弾性
表面波が、高周波駆動に対しては、ピッチの小さい部分
から、１０２ａ及び１０２ｂの弾性表面波が発生する。

第５図には、最大、最小の２種類の弾性表面波のみ示し
たが、その間の駆動周波数に対しては、それに対応した
ピッチ間隔の部分で弾性表面波が発生する。

第６図は１円弧形すだれ状電極の一例１６について、そ
の作用の詳細を説明する図である。

本例のすだれ状電極１６は、その円弧状電極素子の配列
間隔（繰返しピッチ）を、円周に沿った方向に連続的に
変化させた例である。即ち、図において間隔ｐｚ＝ｐｚ
＝ｐａ＝ｐ番である。

而して、設計的に想定した基準点がらの距離Ｑに比例し
て変化している０本第６図において、低周波および高周
波の弾性表面波はそれぞれ１６ａ。

１６ｂの部分で発生し１弾性表面波１７ａ、１７ｂの方
向に最も強く伝搬する。また、８１は発振器である。

上記発振器８１の周波数を可変することにより、湾曲し
た弾性表面波デバイス１６から弾性表面波が１７ａの方
向から１７ｂのように、その向きと、周波数を変化させ
ることができる。この場合、表面波の波長もλｓ１から
λｓ２のように可変することができる。つぎに光ビーム
のブラッグ回折について説明する。一般に、ブラッグ回
折は１次の式で表わされる。

ここで、θは弾性表面波によるブラッグ回折角度、λ０
は光の波長、λＳは弾性表面波の波長である。いま、第
６図において、入射光ビームＡが低周波の弾性表面波１
７ａに入ったとき、入射光Ａと表面波１７ａとのなす角
度θｌとすると、ここでブラッグ回折による反射角はθ
１で光ビームＢｚの方向に偏向される。また、高周波の
弾性表面波１７ｂに入った入射光ビームＡは、弾性表面
波１７ｂとのなす角θ２で光ビームＢ２の方向に出射さ
れる。ところで、弾性表面波１７ａ、１７ｂに対する波
長をそれぞれλｓ！、λｓ２とすると、低周波の波長は
高周波の波長に比べて大きい。つまり λ５１＞　　λｓ２　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　・・・（２）であるので、（１）式か
られかるように同じ光ビームに対しては、ブラッグ回折
の角度θｌ、θ２はθｌくθ２　　　　　　　　　　　
・・・（３）となる、したがって、同じ入射光ビームＡ
に対して、ブラッグ回折された光ビームは、Ｂｌ　、　
１３ｚのように大幅に偏向を行なうことができる。

また１本実施例の弾性表面波デバイス１６′のその他パ
ターンは第７図に示すように、上に凸形の円弧状に湾曲
させてもよい、この場合には、前第６図のパターンとは
逆に、左側は高周波で右側が低周波となるようなすだれ
状のピッチにする必要がある。この場合にも、入射光ビ
ームＡは、低周波及び高周波の弾性表面波１７ａ’　、
１７ｂ’に対してそれぞれブラッグ回折された光ビーム
Ｂ　、／　、　Ｂ　２／　　のように大きく偏向させる
ことが出来る。

（第５図参照）伝搬媒体表面３１に入射光３６を伝搬さ
せると、まず入力端子３３ａ及び３３ｂに低周波の電気
信号が印加された場合は、　１０１ａ及び１０１ｂの表
面弾性波が発生し、入射光３６は伝搬ルート１５１を経
由して出射光２０１となる。

そして次に高周波の電気信号が印加された場合は、１０
２ａ及び１０２ｂの表面弾性波が発生し、入射光３６は
伝搬ルート１５２を経由して出射光２０２となる。すな
おち、１０１ａと１０１ｂとの組、並びに１０２ａと１
０２ｂとの組のような周波数が等しくなおかつ表面波の
波面の発生角度が等しい２つの弾性表面波をペアにして
用いるため、２０１及び２０２のようなほぼ平行な出射
光を得ることができる。そして入力端子３３ａ及び同３
３ｂに印加する周波数を変化させることにより、出射光
の光軸を、矢印２０１と同２０２との間で平行に移動さ
せることができる。

第１図に本発明の第２の実施例を示す、これは前述した
第５図とほぼ同様の構成である。異なるところは、出射
光矢印２０１と同２０２との間隔、所謂ビームスキャン
幅を広げるために、出射側にすだれの長さの長い電極３
２ｃを設けたことである。この際、ピッチの円弧に沿っ
た変化率は、前出の電極３２ｂの変化率を相似的に減少
させ、なおかつ、すだれ両端からの波面発生角度を一致
させたものである。

以上の如く、第１図にはすだれ状電極を２つ用いた実施
例を示したが、これを複数個、多段に組み合わせても同
様な効果が得られることは言うまでもない。

また、これらの実施例では２つのすだれ状電極を対向さ
せて配置したが、２つ並べて同じ向きに配置させたとし
ても、弾性表面波の伝搬速度は光のそれに比較して著し
く遅いために同じような効果を得ることが可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、可変ピッチで円弧状に湾曲したすだれ
状電極により、偏向角度大、高回折効率の光偏向装置構
成し、これを複数個多段に組み合わせて用いることによ
り、出射方向が一定のまま光軸のみを平行移動させるこ
とができるので、光ディスク等の光ビームトラッキング
などに利用し得るという実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第２の実施例の構成を示す平面図、第
２図は従来の光デイスク用集積化ヘッドの構成を示す説
明図、第３図は従来の光偏向装置の構成を示す説明図、
第４図は第３図に示した光偏向装置の原理を示す図表、
第５図は本発明の第１の実施例の構成を示す平面図であ
る。第６図および第７図はそれぞれ円弧形すだれ状電極
の実施例を示す図である。 ４・・・すだれ状電極（直線型）、６．３１・・・表面
波伝搬媒体、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ・・・すだれ状電
極（円弧型）、３３ａ、３３ｂ−入力端子、５５゜５６
，５７・・・回折光、１５１，１５２・・・１回目の回
折光、２０１，２０２・・・２回目の回折光。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、同一面上を弾性表面波が伝搬する光偏向媒体の一部
   に圧電物質を設けるとともに、上記圧電物質が設けられ
   た領域内に、円弧形に湾曲したすだれ状電極を設け、か
   つ、上記すだれ状電極を構成する各素子の間隔が該円弧
   に沿つて変化している弾性表面波光偏向装置において、
   弾性表面波が伝搬する同一面上に、前記すだれ状電極を
   複数個配置するとともに、これら複数個のすだれ状電極
   からそれぞれ発生する弾性表面波によつて、光導波表面
   波を複数回光回折させる構造としたことを特徴とする弾
   性表面波の光軸平行移動装置。 ２、前記複数個のすだれ状電極のそれぞれは、各すだれ
   状素子の配列間隔が、該円弧の円周に沿つた方向に連続
   的に変化しているものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載した弾性表面波の光軸平行移動装置
   。 ３、前記の複数個のすだれ状電極の内の少なくとも１個
   は、他の何れかのすだれ状電極に比して、すだれ状電極
   素子の配列間隔の変化率と異なるように構成したもので
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項、若しくは
   同第２項に記載した弾性表面波の光軸平行移動装置。