KR970008229B1 - 자기-광학 재생 헤드 - Google Patents

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유따까 소다
테쯔오 세끼야
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소니 가부시끼가이샤
오오가 노리오
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    • G11B7/123—Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate
    • G11B7/124—Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate the integrated head arrangements including waveguides

Abstract

요약없슴

Description

자기-광학 재생 헤드
제1도는 종래의 광 헤드의 구조 도해도.
제2도는 자계 변조 방법의 자기-광학 기록 시스템을 도시한 구조 도해도.
제3도는 경량 슬라이더에 인가된 본 발명의 광 재생 헤드의 실시예를 도시한 구조 도해도.
제4도는 본 발명의 광 재생 헤드를 도시한 투시도.
제5도는 본 발명의 광 재생 헤드의 평면도.
제6A도는 제5도의 라인A-A를 따라 절취한 단면도.
제6B도는 제5도의 라인 B-B를 따라 절취한 단면도.
제6C도는 제5도의 라인C-C를 따라 절취한 단면도.
제6D도는 제5도의 라인D-D를 따라 절취한 단면도.
제7도는 본발명이 적용되는 기록 및 재생 헤드의 실시예를 도시한 구조 도해도.
제8도는 본 발명의 광 재생 헤드의 또다른 실시예를 도시한 투시도.
제9도는 제8도의 광 재생 헤드의 종단면의 투시 확대도.
제10A도는 알류미늄-클래드 모드 필터를 도시한 구조 도해도.
제10B도는 아몰퍼스 규소-클래드 모드 필터를 도시한 구조 도해도.
제11A도는 알루미늄-클래도 모드 필터로 형성된 편광기 도해도.
제11B도는 알루미늄-클래드 모드 필터와 조합으로 되는 규소-클래드 모드 필터로 형성된 분석기 도해도.
제12A도는 알루미늄-클래드 모드 필터로 형성된 편광기 도해도.
제12B도는 알루미늄-클래드 모드 필터와 조합으로 되는 아몰퍼스 규소-클래드 모드 필터로 형성된 분석기 도해도.
제13도는 각도 α에 대한 광 출력의 변화를 도시한 그래프.
제14도는 본 발명의 광 재생 헤드의 실시예를 도시한 평면도.
제15A도는 제14도의 라인 A-A를 따라 절취한 단면도.
제15B도는 제14도의 라인 B-B를 따라 절취한 단면도.
제15C도는 제14도의 라인 C-C를 따라 절취한 단면도.
제16A1도는 제1분석기의 단면도.
제16A2도는 제2분석기의 단면도.
제16B1도는 자기 기록 매체에 기록된 자화를 도시한 개략선도.
제16B2도는 제16B1에서의 자화에 따른 회전 케르(kerr)각도를 도시한 다이어그램.
제16C1및 16C2도는 제1 및 제2분석기를 통과한 후 광 출력에 형성된 변화를 각각 도시한 다이어그램.
제16D1및 16CD2도는 제1 및 제2광 검출기의 출력을 각각 도시한 다이어그램.
제16E도는 제16D1및 제16D2의 출력과는 다르게 얻어지는 출력을 도시한 다이어그램.
제17A1도는 제1분석기의 단면도.
제17A2도는 제2분석기의 단면도.
제17B1도는 자기 기록 매체에 기록된 자화를 도시한 개략선도.
제17B2도는 제17B1에서의 자화에 따른 회전 케르(kerr)각도를 도시한 다이어그램.
제17C1및 17C2도는 제1 및 제2분석기를 통과한 후 광 출력에 형성된 변화를 각각 도시한 다이어그램.
제17D1및 17C2도는 제1 및 제2광 검출기의 출력을 각각 도시한 다이어그램.
제17E도는 제17D1및 17D2의 출력과는 다르게 얻어지는 출력을 도시한 다이어그램.
제18도는 슬라이더에 장착된 상태에서 본 발명의 기록 및 재생 헤드의 투시도.
제19도는 자기 매체와 맞닫는 부분 부근의 본 발며의 기록 및 재생 헤드의 단면도.
제20도는 자기 기록 헤드의 확대 단면도.
제21도는 본 발명의 기록 및 재생 헤드를 형성하기 위한 규소 웨이퍼의 투시도.
제22A1내지 22A6는 본 발명의 기록 및 재생 헤드를 형성하기 위한 공정을 나타낸 평면도.
제22B1내지 22B4도는 제22A1내지 22A4의 라인 B-B를 따라 절취한 단면도.
제23A 내지 23F도는 슬라이더상에 형성된 본 발명의 기록 및 재생 헤드를 조립하기 위한 공정을 도시한 다이어그램.
제24도는 본 발명의 광 재생 헤드로부터의 광 스폿을 도시한 개략선도.
제25A도는 광 재생 헤드로부터의 광 스폿을 도시한 개략선도.
제25B도는 재생 광 출력을 도시한 다이러그램.
제26도는 재생 출력의 주파수 특성도.
제27A도 및 27B도는 규소 기판의 비등방성 에칭의 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 자기-광학 디스크,3 : 그레이팅,
4 : 렌즈 시스템,5 : 편광기,
6 : 빔 스프리터,10,11 : 광 다이오드,
21 : 자기헤드.
본 발명은 광 재생 헤드에 관한 것이며, 또한 자기-광학 기록에 사용되는 자기 기록 헤드와 조합된 광재생 헤드에 관한 것이다.
제1도는 종래의 자기-광학 디스크용 광학 헤드의 실시예를 도시한 것이다. 도면에 있어서, 부호(1)는 기록 매체로서의 자기-광학 디스크를 나타내며, 부호(2)는 레이저빔 소스를 나타낸다. 레이저 빔 소스(2)로부터의 광 빔은 그레이팅(3), 렌즈 시스템(4), 편광기(5), 빔 스프리터(6) 및 대물렌즈(7)를 통해 자기-광학 기록 디스크(1)상에 수렴된다. 자기-광학 디스크(1)로부터 반사되는 반사 광 빔은 빔 스프리터(6)에 의해 반사되어, 본래 방향과는 90°의 각을 이루어, 반파플레이트(8)를 통과하며, 편광 빔 스프피터(9) 및 광 다이오드(10,11)에 의해 차동 검출이 행해져서, 재생 신호가 얻어진다. 이때, 참조번호(12,13)는 원통형 렌즈를 나타낸다. 최근에, 자계 변조 방법에 의해 신호를 기록하며, 단일 레이저 빔을 사용하여 실 시간 과수록을 할 수 있는 자기-광학 기록 시스템이 제의되고 있다. 즉 기록 레이저 빔(8)이 제2도에 도시된 투명 기판(15), 자기 광학 기록출(16), 보호층(17)으로 형성된 자기-광학 디스크(1)의 한편에 인가될때, 자기 디스크용 헤드와 유사한 슬라이더상에 장착된 자기 헤드(21)는 빔에 의해 조사되는 면에 대향하는 디스크의 면에 마주하며 배치되며, 기록된 신호는 자기 헤드(21)에 공급된다. 재생은 제1도에서 광 헤드로 설명된 바와 같이 레이저 빔으로 이행된다. 한 브랜치 도파관의 종단에는 광원으로서 반도체 레이저가 제공되며, 다른 브랜치 도파관의 종단에는 광 검출기가 제공되며, 공동 도파관의 종단은 기록 매체가 직면하도록 배치되는 브랜치 타입 광 도파관을 사용한 기록 및 재생용 광학 헤드가 제공되므로, 반도체 레이저로부터 발산되는 광 빔은 한 브랜치 도파관 및 공동 도파관을 통해 기록 매체상에 충돌되며, 기록 매체로부터 반사되는 빔은 공동 도파관의 종단으로부터 다른 브랜치 도파관으로 인도되어, 광 검출기로 유입되게 하므로, 재생 신호가 얻어진다(일본 공개 특허 공보 제60-59547호, 60-59548호 및 61-66238호 참조). 또, 상기 광 헤드는 양편에 배치되는 반도체 레이저 및 광 검출기를 가지며, 기판상에 함께 형성되며, 여기서, 반도체 레이저로부터 발산되는 광빔은 기록 매체에 인가되며, 반사광는 양편에서 광 검출기에 의해 수신된다.(일본국 공개 특허 공보 제62-192032호 참조).
제2도에 도시된 광 헤드 장치 및 슬라이더 형태의 자기 헤드(21)를 사용한 제1도에 도시된 바와같은 자계 변조 방법의 자기-광학 기록 시스템에 있어서, 레이저 빔을 수렴하기 위한 대물렌즈(7) 및 자기 헤드(21)는 동시에 구동되어야 하므로, 메카니즘은 복잡하며, 고속 억세스를 어렵게 한다.
한편, 최근의 박막 자기 헤드를 사용한 자기 디스크 시스템에 있어서, 고속 억세스(20ms)가 얻어진다. 왜냐하면, 가중-광 헤드가 박막 형성 또는 가중-광 슬라이더에 대한 평판 기술을 사용함으로 제작되기 때문이다. 그러나, 트랙 밀도는 최대 3000TPI로 제한되는데, 왜냐하면, 재생할때 신호 레벨과의 접속이 어렵기 때문이다.
본 발명의 목적을 소형이며 경량인 광 재생 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 높은 광 재생 출력을 전달할 수 있는 자기-광학 재생 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 높은 S/N 비에서 높은 광 재생 출력을 전달할 수 있는 자기-광학 재생 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 높은 밀도로 기록 및 재생을 할 수 있는 광 재생 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 자기 광학 재생 헤드를 가진 전자 유도 타입 기록 헤드를 집적시키므로 형성되는 기록 및 재생 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 형태에 따르면, 한 종단에서 광소스에 면하며, 다른 종단에서 자기 광학 기록 매체에 면하여, 입사 광빔을 자기 광학 기록 매체로 인도하는 제1광 도파관과, 자기 광학 기록 매체로부터 한 종단에 제공되는 광 검출기로 반사되는 광 빔을 인도하기 위한 제2광 도파관과, 제1광 도파관을 위해 제공되는 편광기와, 상기 제2광 도파관을 위해 제공되는 분석기를 구비하며, 상기 편광기 및 분석기는 상기 제1 및 제2광 도파관상에 제1 및 제2도전층을 제공함으로 형성되며, 이들 사이에 제1 및 제2절연 버퍼층이 각각 배치되는, 자기 광학 재생 헤드가 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따르면, 한 종단에서 광 소스에 결합되며, 다른 종단에서 자기 광학 기록 매체에 면하여 입사 광 빔을 자기 광학 기록 매체로 인도하는 제1광 도파관과, 상기 자기 광학 기록 매체로부터의 반사 광 빔을 인도하며, 제1광 도파관 부부분 및 제2광 도파관부분으로 형성되며, 상기 제1 및 제2광 도파관 부분의 한 종단에는 제1 및 제2광 검출기가 각각 제공되는 제2광 도파관과, 상기 제1광 도파관을 위해 제공되는 편광기와, 상기 제1 및 제2도파관 부분이 각각 제공되는 제1 및 제2분석기를 구비하며, 상기 편광기 및 상기 제1 및 제2분석기는 상기 제1광 도파관 및 상기 제1 및 제2광 도파관 부분에 각각 제1, 제2 및 제3도전층을 제공함으로 형성되며, 이들 사이에 절연 버퍼층이 배치되는, 자기 광학 재생 헤드가 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 상술한 바와같은 자기 광학 재생 헤드 및 상기 자기 광학 재생 헤드에 인접하게 배치되는 박막 자기 기록 헤드를 구비하며, 박막 자기 기록 헤드 및 자기 광학 재생 헤드가 공동 기판상에 제공되는 자기 기록 및 자기 광학 재생 헤드가 제공된다.
이하, 첨부된 도면으로 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 자기 광학 효과를 사용하여 자기 광학 기록 매체로부터의 신호를 판독하기 위한 자기 광학 재생 헤드에 관한 것이다.
자기 광학 효과에 의한 판독은 자기 매체에 기록된 자화와 선형 편향광 사이의 상호 작용에 의해 편광면의 회전을 사용하여 신호를 판독함으로 이행된다. 상기 방법에 의해 기록된 신호를 가진 매체는 기록이 행해지는 자기-광학 디스크를 포함하며, 바이어스 자계를 사용하지 않으나, 레이저 빔에 의해 발생되는 가열하에서 매체에 포류 자계를 사용하며, 보조 자계(D. C 자계)인 바이어스 자계 및 자계 변조를 사용하여 기록이 행해진다.
기록은 본 발명의 실시예를 참조로 하여 설명되는 광 헤드 또는 단극 타입 헤드를 사용한 전자 유도에 의해 이행될 수 있다.
본 발명의 광학 재생 헤드는 제1광 도파관을 구비하며, 상기 광 도파관의 한 종단에는 광 소스가 제공되며, 다른 종단에는 면하는 기록 매체가 제공되며, 제2광 도파관이 제공되며, 상기 도파관의 한 종단에는 광 검출기가 제공되며, 금속-클래드 모드 필터를 더 구비하며, 상기 필터는 중간에 배치되는 절연층을 가진 제1 및 제2광 도파관에 대해 도전층을 러미네이트시킴으로 형성되며, 여기서, 도전층은 서로 선정된 각으로 배치된다.
금속-클래드 모드 필터에 있어서, 기준면에 대해 제1광 도파관상에 형성되는 금속-클래드 모드 필터(편광기에 대응)의 도전층의 경사각이 α로 나타나며, 기준면에 대해 제2광 도파관상에 형성되며 금속-클래드 모드 필터(분석기에 대응)의 도전층의 경사각이 β로 나타날때, α+β=45°또는 α+β
Figure KPO00001
45°가 되는것이 적절하며, 이 경우 α=0°및 β=45°또는 β
Figure KPO00002
45°일때도 포함한다.
본 발명의 광학 재생 헤드에 있어서, 제1광 도파관 및 제2광 도파관에 대해 금속-클래드 모드 필터가 제공되어, 선정된 각기 45°또는 이에 근접된 각으로 형성되며, 재생 신호는 최대로 된다.
또 본 발명의 상술한 광학 재생 헤드는 종래의 대형 렌즈 시스템 대신에 광 도파관을 사용하며, 편광기 및 분석기가 금속-클래드 모드 필터를 사용함으로 정렬되므로, 광 도파관 슬라이더상에 헤드가 형성될 수 있도록 한다.
또, 기록 매체로부터의 희귀광이 두 분야로 나누어지며, 이들 각각의 신호는 다르게 판독되므로, 신호의 D.C. 성분이 서로에 의해 압축 또는 생략될때 크기가 2배인 신호가 얻어지므로, 재생 신호의 S/N 비는 크게 증가한다.
또, 본 발명에 있어서, 하드 디스크에 사용되는 종래의 플라잉 헤드와 동일하게 동작되게 하는 싱글 슬라이더상에 형성되는 광 도파관을 사용한 자기 광학 재생 헤드 및 전자 유도 타입 기록 헤드를 배치시킬 수 있으며, 신호에 대한 억세스는 상당히 증가할 수 있다.
제6A도 내지 6D도와 마찬가지로 제3도 내지 제5도는 본 발명의 광학 재생 헤드의 실시예를 도시한 것이다. 제3도에서 있어서, 참조번호(31)는 자기 광학 디스크와 같은 기록 매체를 나타내며, 참조번호(32)는 기록 트랙을 나타내며, 참조번호(33)는 경량 슬라이더를 나타내며, 종단면(33A) 또는 (33B)에는 본 발명의 광학 재생 헤드(34)가 형성된다. 슬라이더는 폭 W가 3mm이며, 높이 H가 1mm인 크기이며, 소정의 압축이 가해지는 짐발(gimbal)메카니즘에 의해 자기-광학 기록 매체(31)에 대항하여 배치되며, 즉, 슬라이더(33)는 탄성 부재(25)의 자유 종단에 부착된다. 예로서, 슬라이더(33)는 상부 표면상에 돌출부(61)를 가진 금속판(62)에 맞게 되어, 탄성 부재(25)의 자유 종단이 돌출부(61)와 접합되어, 슬라이더(33)가 탄성 부재(25)주위에서 스윙되게 한다. 헤더(34)로부터의 와이어링은 플렉시블 와이어링 리드(79)를 통해 나온다. 슬라이더(33)는 매체(31)의 회전(화살표 a로 표시)에 의해 생성되는 공기 흐름에 의해 매체(31)상에 부상될 수 있다. 제4도 및 제5도에 도시된 바와같이 광학 재생 헤드(34)는 광 소스로서의 반도체 레이저 다이오드(36)(예, GaAs P-N 정션 레이저 다이오드)와, PIN 광 다이오드 또는 전자 상태 광 다이오드로 형성된 광 검출기(37)와, 한 종단이 레이저 다이오드(36)과 접촉 또는 면하며, 다른 종단이 자기-광학 디스크(31)와 면하는 제1광 도파관(38)으로 형성되어, 레이저 다이오드(36)로부터 발산되는 광 빔은 자기 광학 디스크(31)의 표면을 향하며, 제1광 도파관(38)과 결합되는 제2광 도파관(40)은 크로스 타입의 광 방향 커플러(39)를 형성하여, 자기-광학 디스크(31)로부터 반사되는 광 빔이 제1광 도파관(38)으로부터 크로스 타입 광 방향 커플러(39)를 통해 광 검출기(37)로 향하며, 모든 상기 소자는 기판(35)상에 배치된다.
레이저 다이오드(36)로부터 발산되는 광은 엑티브층에 평행하는 방향으로 편광되는 면을 가진 선형 편관광이며, 선현 편광의 정도를 표시하는 편향비는 80 내지 100이된다. 상기 레이저 빔은 모드 변환없이 광도파관내로 유입된다.
제1 및 제2광 도파관(38) 및 (40)은 K+이온과 Na+이온이 교환되는 KNO3용액내에 담겨져 있는 소다 클래스로 만들어진 이온-교환 광 도파관으로 형성되어 있다. 특히 제1 및 제2광 도파관(38) 및 (40)은 축적 및 서로 크로스되어 형성되며, 제6D도에 도시된 바와 같이, 제1광 도파관(38)은 소다 글래스 기판(42)상의 스퍼터 글래스 막(43)상의 이온 교환 기술에 의해 형성되며, 다른 스퍼터 글래스 막(44)이 상부에 형성되며, 제2광 도파관(40)은 스퍼터 글래스 각(44)상의 이온 교환 기술에 의해 형성된다. 이 경우, 각각의 광도파관의 폭 및 깊이는 단일 모드가 얻어지도록 조성된다. 즉, 전계는 광 도파관(38,40)내에서 가우시언 분산으로 분산된다. 예로서, 기판(42), 막(43,44)(상표명 코닝(211)의 굴절 계수가 ns=1.523일때, 광 파장 λ=0.78μm이며, 확산 d의 깊이에 대한 제1광 도파관의 종단의 폭 w의 비 w/d=2이며, 굴절 계수 Δn(광 도파관의 굴절계수-기판 및 막의 굴절 계수)이 4.2×10-3<Δn<9.8×10을 만족시키면, 광 도파관(38,40)은 단일 모드를 전파시키는 도파관이 된다. 제1광 도파관(38)이 테이퍼형 광 도파관에 형성되면, 종단을 항해 얇아지며(폭 w는 적게 된다), 상기 종단에서 자기-광학 디스크(31)와 직면한다. 상기 도파관은 언 테이퍼형이 되거나 또는 직선형이 되거나 또는 균일 폭을 가진 도파관이 된다. 한 종단에서, 광 검출기(37)와 직면 또는 접촉되게 배치되어 제2광 도파관(40)은 다른 종단으로 향하는 도중에서 폐쇄된다.
한편, 레이저 다이오드(36)는 충분히 높은 편향비를 가진 선형 편향 빔을 제공하지만, 후술하는 비와같이, 재생 신호를 최대로 하기 위해, 레이저 다이오드(36)와 크로스 타입 광 방향 커플러(39)사이의 중간에 배치되는 제1광 도파관(38) 및 광 검출기(37)와 크로스 타입 광 방향 커플러(39)사이의 중간에 배치되는 제2광 도파관(40)에 대해 편향기 및 분석기로 각각 사용되는 금속-클래드 모드 필더(46) 및 (47)이 배치된다. 제6B도(제5도의 라인B-B를 다라 절취한 단면도) 및 제6C도(제5도의 라인 C-C를 따라 절취한 단면도)에 도시된 바와같이, 금속-클래드 모드 필터(46),(47)는 중간에 배치되는 SiO2로 제조되는 절연층의 버퍼증(48,49)을 가지는 제1광 도파관(38) 및 제2광 도파관(40)상에 Al로 제조되는 도전층(50,51)을 배치시킴으로 형성된다.
또, 편향기로 사용되는 금속-클래드 모드 필터(46) 및 분석기로 사용되는 금속-클래드 모드 필터(47)는 각각에 대해 45°또는 45°에 근접된 각으로 형성되기 위해 배치된다. 즉, 예로서, 편향기로 사용되는 금속-클래드 모드 필터(46)는 도전층(50) 및 버퍼층(48)이 제6B도에 도시된 바와같이, 기준면(52, 기판 42에 평행)에 대해 α에 각을 가지며, 반면에, 분석기로 사용되는 금속-클래드 모드 필터(47)는 도전층(51) 및 버퍼층(49)이 제6C도에 도시된 바와같이, 기준면(52)에 대해 β의 각을 가지며, α+β는 α+β=45°또는 α+β
Figure KPO00003
45°가 된다. 여기서, 광 도파관(38,40)상에 도전층(50,51)을 형성시킴으로, 금속-클래드 모드 필터(46,47)는 TE모드를 전송시키며, TM 모드를 흡수시킨다. 편광기로 사용되는 금속-클래드 모드 필터(46)에 있어서, 버퍼층(48)에 대한 SiO2층은 0.2μm의 두께를 가져서, TE모드가 손실을 가지지 않으며, TM모드의 손실이 감소하므로, 막은 두꺼워진다.
크로스 타입 광 방향 커를러(39)는 무한소 필드를 통해 결합된다. 크로스 타입 광 방향 커플러(39)에 있어서, 제1광 도파관(38) 및 제2광 도파관(40)의 교차각 γ는 1°이하가 적절하다. γ=1°, w =5μm일때, 크로싱 부분에서의 공간(1)은 약 600μm가 된다.
한편, 제6A도(제5도의 라인 A-A를 따라 절취한 단면도)에 도시된 레이저 다이오드(36)에 있어서, P타입 클래드층(54)과 n타입 클래드층(55)사이에서 샌드위치되는 액티브층(56)은 편광기로 사용되는 금속-클래드 모드 필터(46)의 경사각 α와 동일한 경사각 α가 된다. 비록 제4도에 도시되어 있지 않지만, 기판(35)의 표면에 대해 α의 각을 가지도록 절단된 레이저 다이오드(36)가 설치된다. 또, 레이저 다이오드(36)는 본 실시예에서 금속-클래드 모드 필터(46)의 경사각 α에 부합되어 경사각 α로 설치되므로 제1광 도파관(38)이 설치되며, 상기 도파관의 표면(38a)는 제6D도에 도시된 바와같이 전 길이를 따라 각도 α로 경사져 있으며, 추가로, 크로스 타입 광방향 커플러(39)에서의 제2광 도파관(40)의 표면(40a)은 제1광 도파관(38)과 병렬고 각도 α로 경사지게 형성된다. 제2광 도파관(40)은 분석기를 형성하는 금속-클래드 모드 필터(47)에서 경사각 β가 되도록 형성된다.
레이저 다이오드(36)는 경사져 있지 않으나 액티브층(56)은 수평으로 유지되어 제1 및 제2광 도파관(38,40)을 형성하여, 표면(38a,40a)이 수평으로 되게 하며, 반면에, 편광기 및 분석기로서 금속-클래드 모드 필터(46,47)에서, 각각, 각도 α 및 β로 경사져 있다. 그러나, 이 경우, 광 강도는 도시된 실시에와 비교하여 낮아진다. 상술한 장치의 광학 재생 헤드에 있어서, 레이저 다이오드(36)로부터 발산되는 광 빔은 제1광 도파관(38)내로 유입되어, 편광기로서 금속-클래드 모드 필터(46)를 통해 전파되며, 자기-광학 디스크(31)의 표면으로 향한다. 자기-광학 디스크(31)로부터 반사되는 광의 편향면은 입사광의 편향면에 대해 +θ 또는 -θ각도의 자기 광학 디스크(31)에서의 기록 자화(예로서, 상부 자화 또는 하부 자화)의 방향에 따라 케르(kerr)회전을 나타낸다. 헤드 및 자기 광학 디스크(31)의 종단 사이의 간격 t가 1μm 이하이므로, 반사광은 종단으로부터 제1광 도파관(38)내로 유입되어, 크로스 타입 광 방향 커플러(39)를 통해 제2광 도파관(40)으로 전파되어 분석기로서의 금속-클래드 모드 필터(47)로 유입되게 하기 위해 중간에서 광 도파관의 휨부를 통과한다. 여기서, 제6B도 및 제6C도에 도시된 각 α 및 β의 합 α+β=
Figure KPO00004
로 나타내며, 분석기로서의 금속-클래드 모드 필터(47)를 통과한 후의 광 출력의 변화(케르 회전각±θ)는 cos2=(
Figure KPO00005
+θ)sin(2θ)에 비례한다. 여기서, 광 출력의 최대 변화가 되기 위해,
Figure KPO00006
=45°또는 그 부근이 되는 것이 필요하다. 상기 이유에 의해, 금속 클래드 모드 필터(46,47)의 도전층(50,51) 및 버퍼층(48,49)은 상술한 바와같이 주어지며, 각 α 및 β는 α+β=45°또는α+β
Figure KPO00007
45°가 되게 한다.
α=0 및 β=45°또는 β
Figure KPO00008
45°가 되도록 금속-클래드 모드 필터(46,47)를 배치시키는 것이 실질적이다.
분석기로서의 금속-클래드 모드 필터(47)를 통과하는 반사광은 광 검출기(37)에 의해 수신되며, 재생 신호가 추출되도록 차동 검출을 행한다.
상술한 장치의 광학 재생 헤드에 따르며, 광 도파관(38,40)이 사용되며, 제1 및 제2광 도파관(38,40)이 크로스 타입 광 방향 커플러(39)를 통해 결합되므로, 자기-광학 디스크(31)로부터의 반사광은 크로스 타입 광방향 커플러(39)에 의해 제2광 도파관(40)으로 전파되며, 편향면의 방향이 변하는 모드 변환이 겨우 발생된다. 또,크로스 타입 광방향 커플러(39)를 사용함으로, 제1광 도파관(38)을 통해 레이저 다이오드(36)로 향하는 반사광의 희귀광은 제한되며 따라서 레이저 다이오드의 발진이 불안정하게 되는 것을 방지한다.
본 발명의 장치에 있어서, 금속-클래드 모드 필터(46,47)가 편광기 및 분석기로 사용되며, 도전층(50,51)은 이들 사이의 각이 45°또는 45°부근이 되도록 배치되므로, 재생 신호는 최대로 된다.
또, 상술한 광 도파관(38,40), 크로스 타입 광방향 커플러(39), 금속-클래드 모드 필터(46,47)를 사용함으로 종래의 것보다 소형인 광학 시스템이 제공될 수 있으므로, 경량 슬라이더(33)의 종단면(33A)상에 형성될 수 있다. 따라서, 고속 억세스 및 좁은 트랙의 형성이 얻어질 수 있다.
제7도는 본 발명의 광학 재생 헤드를 사용한 자기-광학 기록 및 재생 헤드의 실시예를 도시한 것이다. 상기 기록 및 재생 헤드는 전자 유도에 의한 자기 기록용이며, 광 재생용이며, 고속 과수록 및 고속 억세르를 하기에 적합하다. 제7도에 있어서, 참조번호(71)는 반사막(73), 자기 광학 기록막(74) 및 기판(72)상의 보호막(75)을 러미네이트시킴으로 형성되는 자기-광학 디스크를 나타내며, 반면에 참조번호(76)는 상술한 바와같이 일렬로 배치되는 본 발명에 따르는 박막 자기 기록 헤드(77) 및 광학 재생 헤드(78)로 형성되는 본 발명의 자기-광학 기록 및 재생 헤드를 나타낸다. 기록 및 재생 헤드(76)는 제3도에 도시된 경량 슬라이더(33)의 종단면(33A)상에 형성된다. 양편에 기록층을 가지는 자기-광학 디스크의 경우에 있어서, 동일 구조로 장착되는 기록 및 재생 헤드(76)를 가지는 경량 슬라이더(33)는 디스크(71)의 양편에 직면되게 배치될 수 있다. 박막 자기 헤드(77)는 높은 자기 투과율 및 높은 포화 자기 자속 밀도를 가지는 자기 박막으로 제조되며, 자기 회로부(80)의 구조는 자기 갭(g)이 형성되며, 자기 회로부(80)를 크로스하도록 박막 코일 도체(81)가 배치되도록 형성된다. 광학 재생 헤드(78)는 제1광 도파관(38), 제2광 도파관(40) 및 광 도파관(38,40)에 의해 형성되는 크로스 타입 광방향 커플러(39)를 포함하는 광 도파관 소자(82)로 제조되며, 편광기 및 분석기로서의 금속-클래드 모드 필터(46,47) 및 광 소스로서의 레이저 다이오드(36) 및 광 다이오드로 형성된 광 검출기(37)가 제공되는 제1 및 제2광 도파관(38,40)을 가진다. 제1광 도파관(38)의 한 종단은 레이저 다이오드(36)와 직면되게 배치되며, 다른 종단은 자기-광학 디스크(71)와 직면되게 배치된다. 제2광 도파관(40)의 한 종단은 광 검출기(37)와 직면되게 배치된다. 참조번호(83)는 와이어링을 나타낸다.
기판(84)는 상부에 기록 및 재생 헤드(76)를 형성시키기 위해 배치되므로, Si기판이 사용되며, 광 검출기(37)로서 사용되는 광 다이오드가 SI 기판상에 형성된다.
상술한 장치의 기록 및 재생 헤드(76)에 따르면, 박막 자기 헤드(77)로서의 기록은 수십 MHz에서 수백 MHz까지의 고속으로 수μm의 배수로 좁은 트랙에 과수록 기록이 되게 한다. 광 도파관 소자(82), 레이저 다이오드(36) 및 광 다이오드의 광 검출기(37)로 형성된 광학 재생 헤드(78)의 장치는 높은 S/N비의 소형 픽업을 제공할 수 있게 한다. 또, 경량 슬라이더(79)상의 박막 자기 기록 헤드(76) 및 광학 재생 헤드(78)의 장치는 제2광 도파관(40)을 제거하며, 상기 도파관의 한 종단은 광 다이오드의 광 검출기(37)과 직면하며, 다른 종단은 자기-광학 기록 매체와 직면한다. 자기-광학 기록 매체와 직면하는 제1 및 제2광 도파관(38,40)의 종단면(38a,40)은 서로 근접되게 병치된다.
제1광 도파관(38)은 테이퍼형 광 도파관으로 형성되며, 즉, 자기-광학 디스크(31)와 직면하는 종단(38a)을 향해 점점 얇아져서(폭 W는 작아짐), 자기 광학 디스크(31)와 직면하는 종단(38a)에서 적은 단면을 가진다. 제2광 도파관(40)은, 제1광 도파관(38)의 종단(38a)에서의 단면 S1보다 크며, 자기-광학 디스크(31)와 직면하는 종단(40a)에서 단면 S2를 가지도록 형성된다. 본 발명의 실시예에 있어서, 제2광 도파관(40)은, 제1광 도파관(38)의 종단(38a)에서의 폭 W1보다 큰 폭 W2를 가지도록 형성된다. 상기 광 도파관은 이온이 상술한 바와같이 교환되는 글래스로 형성될 수 있거나, 또는 Ti 또는 그 유사한 것의 금속 이온을 단결정 LiTaO3기판으로 선택적으로 확산시킴으로 형성될 수 있다. 제1광 도파관(38)과 제2광 도파관(40)의 중간 위치에는 편광기 및 분석기로 각각 사용되는 금속-클래드 모드 필터(46,47)가 배치된다. 제6B도 및 6C도에 도시된 바와같이, 금속-클래드 모드 필터(46,47)는 중간에 배치되는 SiO2로 제조되는 절연층의 버퍼층(48,49)을 가진 제1광 도파관(38) 및 제2광 도파관(40)상에 Al의 도전층(50,51)을 배치시킴으로 형성된다. 또, 편광기로 사용되는 금속-클래드 모드 필터(46) 및 분석기로 사용되는 금속-클래드 모드 필터(47)는 각각 45°또는 45°에 근접된 각으로 배치된다. 즉, 예로서, 편광기로 사용되는 금속-클래드 모드 필터(46)는 도전층(50) 및 버퍼층(48)이 제6B도에 도시된 바와같이 기준면(52, 기판 42에 평형)에 대해 α을 각을 가지며, 반면에, 분석기로 사용되는 금속-클래드 모드 필터(47)는 제6C도에 도시된 바와같이, 도전층(51) 및 버퍼층(49)이 기준면(52)에 대해 β의 각을 가져서 α+β=45°또는 α+β
Figure KPO00009
45°가 되게 한다.
상술한 장치의 광학 재생 픽업에 있어서, 레이저 다이오드(36)로부터 발산되는 광 빔은 제1광 도파관(38)내로 유입되며, 편광기로서의 금속-클래드 모드 필터(46)를 통해 전파되어, 자기-광학 디스크(31)의 표면을 향한다. 자기-광학 디스크(31)로부터 반사되는 광의 편광면은 자기 광학 디스크(31)에서의 기록 자화 방향(예로서, 상부 자화 또는 하부 자화)에 따라 입사광의 편향면에 대해 +θ 또는 -θ의 케르 회전을 나타낸다.
자기 광학 디스크(31)로부터의 반사광은 제2광 도파관(40)에 의해 인도되며, 광 검출기(37)에 의해 수신되는 분석기로서의 금속-클래드 모드 필터(47)를 통과하여, 재생 신호를 추출하도록 차동 검출을 행한다.
상술한 기판에 대한 제1 및 제2모드 필터의 각을 선택함으로, 광학 재생 출력은 제4도 및 5도에 기술된 경우와 동일하게 최대로 될 수 있다. 상술한 장치의 광학 재생 헤드에 따르면, 자기 광학 디스크(31)와 직면하는 제1 및 제2광 도파관(38,40)의 종단(38a,40a)이 서로 인접하게 배치되며, 또, 제2광 도파관(40)의 종단(40a)의 단면영역 S2는 제1광 도파관(38)의 종단(38a)의 단면 영역 S4보다 크게 형성되므로, 자기-광학 디스크(31)로부터의 반사광을 효과적으로 집속시킬 수 있으므로, 재생 출력을 개선시킬 수 있다. 또, 제1광 도파관(38)의 종단의 단면 영역 S1이 적으며, 자기 광학 디스크(31)로부터 제1광 도파관(38)으로 향하는 반사광의 희귀 광량은 적으므로, 레이저 다이오드(36)는 희귀광에 의한 불안정한 발진을 방지한다. 또, 제1광 도파관(38)은 테이퍼형이며, 종단의 단면 영역 S1은 제2광 도파관(40)의 영역보다 적게 형성되므로, 더 좁은 기록 트랙을 형성시킬 수 있다.
제1 및 제2광 도파관(38,40)에서의 편향면이 다른 방향으로 변경되게 하는 상기 모드 변환은 적게 유지된다.
광 도파관(38,40) 및 금속-클래드 모드 필터(46,47)를 사용한 상술한 장치에 의해 종래의 것보다 적은 크기로 광학 시스템이 설치될 수 있으므로, 경량 슬라이더(33)의 종단면(33A)상에 상기 시스템은 형성될 수 있다. 따라서, 고속 억세스가 얻어질 수 있다.
자기-광학 기록 디스크로부터의 희귀광이 두 빔으로 분리되며, 상기 빔으로부터의 검출 출력은 차동적으로 판독되므로, 출력 증가 및 S/N 비 개선이 얻어진다.
본 발명의 실시예를 더욱 쉽게 설명하기 위해, 편광기 및 분석기로 사용되는 모드 필터의 조합에 따르는 광 출력 특성을 도면 제10A도, 10B도, 11A도, 11B도, 12A도, 12B도 및 13도를 참조로 하여 설명한다.
제10A도는 Al클래드 모드 필터를 도시한 도면이며, 상기 필터는 SiO2또는 그 유사한 것의 버퍼층(107)이 중간에 배치되며, 기판(100)상에 형성되는 광 도파관(101)상에 Al층(108)을 배치시킴으로 형성된다. Al-클래드 모드 필터는 Al층(108)에 평행하는 전계 성분을 전송시키는 TE모드 통과 모드 필터이다.
반면에, 제10B도는 아몰퍼스 Si-클래드 모드 필터를 도시한 것이며, 상기 필터는 중간에 SiO2의 버퍼층 또는 그 유사한 것이 배치되며, 기판(100)상에 형성되는 광 도파관(101)상에 아몰퍼스 실리콘층(110)을 배치시킴으로 형성된다. 아몰퍼스 Al-클래도 모드 필터는 아몰퍼스 Si층(110)에 수직으로 전송되는 필터, 즉, TM 모드 통과 모드 필터이다.
제8도에 도시된 바와같은 구조의 광학 재생 헤드에 있어서, 편광기(46) 및 분석기(47)의 소자 및 각 장치가 다양하게 변하는 경우를 고려한다.
제11도에 도시된 바와같은 Al-클래드 모드 필터가 편광기(46)용으로 사용되며, 제11B도에 도시된 바와같은 다른 Al-클래드 모드 필터가 분석기(47)용으로 사용되는 장치를 고려한다. 만약 편광기와 분석기 사이의 각 α가 변경되면, 광 검출기(37)에서의 광 출력은 제13도에 도시된 곡선 C1으로 도시된 바와같이 cos2α에 따라 변경된다.
이 경우, 레이저 다이오드(36)으로부터의 발산광이 액티브층에 평행한 편광면을 가진 선형으로 편광된 광이므로 편광기(46)에 대한 Al-클래드 모드 필터는 Al층에 레이저 다이오드의 액티브층에 평행하게 유지되며, 분석기(47)의 한편상의 모드 필터의 각 α가 제11B도에 도시된 바와같이 변경되도록 배치된다.
제12도에 도시된 바와같은 Al-클래드 모드 필터가 편광기(46)용으로 사용되며, 제12B도에 도시된 바와같은 아몰퍼스 Si-클래드 모드 필터는 분석기(47)용으로 사용되는 장치를 고려할때, 광 검출기(37)에서의 광 출력은 제13도에서 곡선 C2로 도시된 바와같이 sin2α에 따라 변한다.
Al-클래드 모드 리터만이 사용될때(제11A, 11B도 참조) 제13도의 곡선 C1으로부터 명확하듯이, D.C성분과 같은 일정한 광 출력이 α<45°범위내에서 발생되며, 이때, 각 α의 변화는 없다. 즉, 케르 회전각의 변화가 없을 때이다. 과학 재생 신호가 검출될때, 상기 D.C성분은 잡음 발생에 기여하므로, S/N비의 열화를 야기시킨다. 반면에, Al-클래드 모드 필터 및 아몰퍼스 Si-클래드 모드 필터가 조합으로 되어 사용될 때(제12A도 및 12B도 참조), 제13도의 곡선 C2로부터 명확하듯이, D.C성분은 α<45°범위내에서 적게 유지되므로, 높은 S/N비를 가진 재생 신호가 검출된다.
또, 광 출력 특성 C1및 C2의 장점을 취하기 위해, 차동 검출은 두 분석기 및 두 광 검출기를 제공함으로 사용될 수 있다.
따라서, Al-클래드 모드 필터(TE모드) 및 아몰퍼스 Si-클래드 모드 필터(TM모드)의 조합, -Al 클래드 모드 필터(TE모드) 및 Al-클래드 모드 필터(TE모드)의 조합 및 아몰퍼스 Si-클래드 모드 필터(TM모드) 및 아몰퍼스 Si-클래드 모드 필터(TM모드)의 조합이 두 분석기에 대해 사용될 수 있다.
각각의 조합에 대한 두 모드 필터외 각 α1및 α2사이의 적절한 관계는 다음의 표에 도시되어 있다.
자기 광학 디스크상의 케르 회전각(±θ)의 변화에 대해 한 광 검출기로부터의 광 출력이 증가할때, 다른 광 검출기로부터의 광 출력은 감소(또는 증가)하는 관계로 상기 각이 선택된다.
[표]
Figure KPO00010
상기 표에서의 각 관계 1,3 및 4에 있어서, 동상의 D.C성분은 제거되며, 단일 종단 구조의 출력의 2배 출력이 단일 성분에 대해 얻어진다.
상기 표에서의 각 관계 2 및 5에 있어서, D.C성분이 어느정도 포함될때 단일 성분에 대해 2배 출력이 얻어진다.
본 발명은 상술한 아이디어에 기저를 두어 행해지며, 상기 실시예를 다음과 같이 설명한다.
제14도에 도시된 바와같은 광학 재생 픽업 A는 광 소스로서 반도체 레이저 다이오드(118)(예로서, P-N 정션 레이저 다이오드), PIN 광 다이오드 또는 전자 상태 광 다이오드로 형성된 제1 및 제2광 검출기(119,120)와, 트리형 장치의 브랜치 타입 광 도파관(121)으로 구성되며, 상기 모든 소자는 기판(114)상에 배치된다. 광 도파관(121)은 제1광 도파관(121A)을 가지며, 상기 도파관의 한 종단(121a1)은 레이저 다이오드(118)와 접촉 또는 직면하며, 다른 종단(121a2)는 자기 광학 디스크(31)와 직면하여, 자기-광학 디스크(31)의 표면상에 레이저 다이오드로부터의 발산 광 빔을 직접 제공하며, 제2광 도파관(121B)을 가지며, 상기 도파관은 다른 종단(121B)에 근접된 위치에서 제1광 도파관(121A)으로부터 갈라져서, 자기 광학 디스크(31)의 표면으로부터의 광 빔을 제1 및 제2광 검출기(119,120)로 인도한다. 제2광 검출기 도파관(121B1) 및 (121B2)은 각 종단 (121b1) 및 (121b2)으로 뻗으며, 여기서, 제1 및 제2 광검출기(119) 및 (120)은 상기 종단과 직면하여 배치된다.
반면에, 비록 레이저 다이오드(118)는 충분히 높은 편광비를 가진 선형 편광 빔을 제공하지만, 재생 신호를 최대로 하기 위해, 제1광 도파관(121A)에 대해 편광기로 사용되는 모드 필터(123) 및 중간 위치에 배치되며, 제2광 도파관 121B1및 121B2에 대해 제1 및 제2분선기로 사용되는 제1 및 제2모드 필터(124) 및 (125)가 제공된다. 제15A, 제15B 및 제15C도에 도시된 바와같이, 상기 모드 필터(123,124)및 (125)는 제1광학 도파관(121A)상의 Al의 도전층(129),(130) 및 (131)을 배치시키며, 중간에 배치되는 SiO2의 절연층으로 제조되느 버퍼층(126,127) 및 (128)을 가진 제2광학 도파관의 한 광학 도파관(121B1) 및 다른 광 도파관(121B2)으로 배치시킴으로 형성된다.
또, 제1분석기로 사용되는 제1모드 필터(124)와, 제2분석기로 사용되는 제2모드 필터(125)는 선정된 각 α1, α2로 각각 형성되며, 모드 필터(123)는 편광기로 사용된다. 반면에, 편광기로 사용되는 모드 필터(123)는 레이저 다이오드(118)의 액티브층에 대응하는 기준면(1)에 평행하게 배치된다.
참조번호(132),(133) 및 (134)는 도파관이 열이온 교환에 의해 형성되는 경우에 소자 글래스의 스퍼터링 코팅을 나타낸다.
제1 및 제2모드 필터(124,125)의 경사각 α1, α2사이의 관계에 있어서, 상기 표에서의 1,2가 선택될 수 있다.
상기 표의 1에 대응하는 실시예에서, 제1모드 필터(124)에 대한 선정각 α1이 135°이며, 제2모드 필터(125)에 대한 선정각 α2가 45°인 경우를 제16도를 참조로 하여 설명한다.
이 경우, 레이저 다이오드(118)로부터 발산되는 광 빔은 제1관 도파관(121A)내로 유입되어, 편광기로서의 모드 필터(123)를 통해 전파되어, 자기-광학 디스크(31)상의 기록 트랙의 표면을 향한다. 자기-광학 디스크(31)로부터 반사되는 광의 편향면은 자기 광학 디스크(31)에서의 기록된 자화 방향(예로서, 상부 자하 또는 하부 자화)에 따라, 입사광의 편향면에 대해 +θ 또는 -θ의 케르 회전을 나타낸다. 반사광은 제2광 도파관(121B1) 및 (121B2) 각각에 의해 인도되며, 제1분석기로서의 제1모드 필터(124) 및 제2분석기로서의 제2모드 필터(125, 제16A2도)로 각각 유입된다.
제1모드 필터(124)는 편광기로서의 모드 필터(123)에 대해 각 α1=135°가 되며, Al또는 그 유사한 것으로 형성되는 도전층(130)은 TE모드를 전송하며 TM모드를 흡수하는 특성을 가지며, 제1모드 필터(124)를 통과한 후의 광 출력에서의 변화는(케르 회전각 ±θ) cos2(135°±θ)가 된다. 유사하게, α2=45°의 각에서 제2모드 필터(125)에 대해 cos2(45±θ)가 된다.
제16B2도는 제16B1도에서 도시된 바와같은 기록 트랜 표면(112)상의 자화 방향의 변화에 대응하는 케르 회전각(±θ)의 변화를 나타낸다. 제16C1및 16C2도는 제1 및 제2모드 필터(124,125)의 경사각 α1및 α2에 대한 광 출력의 변화(cos2곡선 C1)를 나타내며, 제16D1및 16D2도는 α1=135°및 α2=45°일때, 케르 회전각(±θ)의 변화에 의해 각각 야기되는 제1모드 필터(124) 및 제2모드 필터(125)에서의 광 출력의 변화를 나타내며, 제16C도의 cos2곡선 C1에 부합되어, 제1 및 제2광 검출기(119,120)에서의 전기 신호 ΔS1및 ΔS2로 변환된다. 상기 제16D1도 및 16D2도에서 변화로부터 제1모드 필터(124)의 광 출력 및 제2모드 필터(125)에서의 변화는 각각으로부터 180°위상이 벗어난 것으로 알려져 있다.
따라서, 신호 ΔS1및 ΔS2가 차를 얻기 위해 차동 증폭기(135)에서 처리될때, 동상의 D.C성분은 제16E도에 도시된 바와같이 제거되며, 크기가 2배인 신호 성분 ΔS1및 ΔS2의 조합 신호인 출력 신호 Δ2S가 얻어진다. D.C성분이 이 경우 제거되므로, 검출되는 순간 잡음은 발생되지 않으며, S/N비는 증가될 수 있으며 정보의 재생(자화 방향)이 얻어질 수 있고 본 발명의 실시예에서 α1=135°및 α2=45 °로 세팅될때, 높은 정확성이 얻어진다.
Al-클래드 모드 필터로 형성된 제1 및 제2분석기(124) 및 (125)를 가진 상기 표의 1에 대응하는 또다른 실시예에 있어서, α1=145°및 α2=35°의 선택이 행해진다. 상기 실시예와 유사하게, 차동 증폭기(135)에서의 차를 얻기 위한 공정에 대한 신호 ΔS1및 ΔS2를 취함으로 동상의 D.C성분은 제거되며, 크기가 2배인 출력 신호 Δ2S가 얻어진다.
표에서의 2의 실시예에 있어서, α1=125°및 α2=35°로 세트시킬 수 있으며, 이때, 크기가 2배인 출력신호는 D.C성분이 어느정도 포함되어 있어도 얻어질 수 있다.
제17도에 있어서, Al층(130)으로 피복되는 Al-클래드 모드 필터(제17A1도)가 제1모드 필터(124)용으로 사용되며, 아몰퍼스 실리콘층(141)으로 피복되는 아몰퍼스 Si-클래드 모드 필터(제17A2도)가 제2모드 필터(125)용으로 사용된다.
반면에, 편광기로 사용되는 모드 필터(123)용 도전층(129)으로서, Al층이 상술한 실시예에서와 같이 사용된다.
이 경우 제1모드 필터(124)는 TE모드를 전송하며 TM모드를 흡수하는 특성을 가지며, 제2모드 필터(125)는 역으로 TM모드를 전송하며 TE모드를 흡수하는 특성을 가진다. 상기 실시예에서, 상기 표의 3에 대응하는 실시예로서, 제1모드 필터(124)는 편광기로서의 모드 필터(123)에 대해 α1=45°의 각을 가지며, 제2모드 필터(125)는 모드 필터(125)에 대해 α2=45°의 각을 가진다. 반면에, 모드 필터(123)는 상술한 실시예에서와 같이 기준면(1)에 평행하게 배치된다.
상술한 실시예에서와 동일하게, 제17B2도는 제17B1도에 도시된 기록 트랙(112)을 따라 자화 방향의 변화에 대응하는 케르 회전각(±θ)의 변화를 나타내며, 제17C1도 및 17C2도는 제1모드 필터(124)의 경사각 α1에 대한 광 출력의 변화(cos2곡선 C1) 및 제2모드필터(125)의 경사각 α2에 대한 광 출력(sin2곡선 C2)의 변화를 각각 보여준다. 제17D1도 및 17D2도는 α1=45°, α2=45°일때, 케르 회전각(±θ)의 변화에 의해 야기되는 제1모드 필터(124) 및 제2모드 필터(125)에서의 광 출력의 변화를 보여주며, 제17C1도 및 17C2도의 cos2곡선 C1및 sin2곡선 C2에 부합되어, 제1 및 제1광 검출기(119,120)에서의 전기 신호 ΔS1및 ΔS2로 변환된다. 상기 변화로부터, 상술한 실시예와 동일하게, 제1모드 필터(124) 및 제2 모드 필터(125)의 광 출력의 변화는 서로 위상이 180°다르게 된다. 따라서, 신호가 차동 증폭기(135)에서 검출될때, D.C성분은 제거되며, 신호 성분은 2배가 되며, 따라서, 재생 신호는 높은 S/W비에서 검출될 수 있다. 제1분석기(124)가 Al-클래드 모드 필터로 형성되며 제2분석기(125)가 아몰퍼스 Si-클래드 모드 필터로 형성되며, 각이 α1=35°, α2=55°로 세트되는 표의 3에 대응하는 또다른 실시예에 있어서, 신호가 차를 얻기 위해 차동 증폭기(135)에 의해 처리될때 D.C성분은 제거되며, 크기가 2배인 출력 신호 Δ2S가 얻어진다.
또, α1=α2=135°및 α1=145°, α2=125°되는 곳에서 표의 4에 대응하는 어느 한 경우에 있어서, 차동 증폭기(135)에서의 차를 얻을 때, D.C성분은 제거되며, 크기가 2배인 출력 시호 Δ2S가 얻어진다.
α1=α2=40°가 되도록 세팅이 될때 표의 5에 대응하는 실시예에 있어서, 차동 증폭기(135)에서의 차를 얻으므로, 비록 D.C성분이 어느 정도 포함되어 있어도 크기가 2배인 출력 신호 Δ2S가 얻어진다.
모두 아몰퍼스 Si-클래드 모드 필터가 되는 제1 및 제2모드 필터(124,125)의 조합을 역시 사용할 수 있다. 이 경우, 각은 처음 설명한 실시예에서와 같은 표의 1 또는 2에 따라 세트될 수 있다. 상기 각 장치의 실시예에 따라, α1=45°, α2=135°, α1=145°, α2=35°, α1=125°, α2=35°등의 조합이 사용될 수 있다. 상기 조합은 가능한 조합의 다수 실시예이며, 상기 표에서 설명된 조건을 만족시키는 모드 필터의 어떤 조합은 어느 범위의 각 내에서 사용될 수 있으며, 상기 각으로부터 충분히 높은 광 출력 변동이 Δ6에 따라 얻어질 수 있다.
두번째로 설명한 실시예에 있어서, 아몰퍼스 실리콘층(141)으로 피복된 아몰퍼스 Si-클래스 모드 필터가 제2모드 필터(125)에 사용된다. 비록, 아몰퍼스 실리콘층이 TM모드를 전송하며, TE모드를 흡수하는 특성을 가지며, 전송 모드는 층의 두께가 변함에 따라 변한다. 즉, TM모드 또는 TE모드중의 하나를 전송시킬 수 있다.(참조 논문, TRANS ACTION OF THE IEICE, VOL, E70, NO.4 APRIL 1987, LETTER<1987 Natl.Conv, 3월 26 내지 29> Si : H막 클래드를 가진 다층 도파관 편광기). 따라서 아몰퍼스 실리콘층(141)으로 피복되는 아몰퍼스 Si-클래드 모드 필터의 모든 모드 필터(123,124 및 125)를 형성할 수 있다.
상술한 실시예에 따르면, 분석기로서의 모드 필터(124,125)의 전송 모드가 동일한 곳 및 모드 필터(124,125)의 전송 모드가 다른 곳의 어느 경우에 있어서, 제1모드 필터(124)의 경사각
Figure KPO00011
1및 제2모드 필터(125)의 경사각 α2의 적절한 선택은 민감하게 선택되는 광 출력에서의 변화를 가능하게 하며, 동시에 검출될때 잡음의 원인으로서의 D.C성분은 제거되며, 반면에, 신호 레벨은 이중으로 되어, 재생신호가 높은 S/N 비로 검출될 수 있다.
편광기로서의 모드 필터(123)가 기준면(1)에 평행하게 배치되므로, 광 소스로서의 레이저 다이오드(118), 특히 액티브층은 기판(114)에 평행하게 유지될 수 있으므로, 레이저 다이오드(118)를 가진 하이브리드 장치가 쉽게 얻어질 수 있다.
매체상에 광을 제공하기 위한 제1광 도파판 및 출력 광을 인도하기 위한 제2광 도파판의 장치가 제4도 또는 제8도를 참조로 하여 설명한다.
본 발명에 따르는 광학 재생 헤드의 부분상에서 러미네이트되는 전자 유도에 의해 자기-광학 기록 매체에 자기 기록을 하기 위해 자기 헤드를 가지게 함으로 형성되는 기록 및 재생 헤드를 설명한다.
기록 및 재생 헤드는 제3도에 도시된 스라이더(33)의 한 종단면(33B)상에 배치된다.
제3도의 주요부는 제18도의 확대 개략도에 도시되어 있으며, 헤드가 매체에 관련되어 이동하는 방향을 따르는 기록 자기 헤드부의 단면이 제19도에 도시되어 있다.
이하,조립 공정과 연관된 기록 및 재생 헤드를 설명한다.
헤드는 상부에 장착된 기록 및 재생 헤드를 가진 기판(221)과 결합되어, 박막 자기 기록 헤드의 갭g 및 광학 재생 헤드의 광 도파판의 한 종단은 평면(81)과 직면하며, 슬라이더(33)의 한 면상에서 자기-광학 디스크(31)와 직면한다.
기판(221)은 단결정 실리콘(Si) 웨이퍼(230)로부터 절단된다. 동일하게, 제21도에 도시된 바와같이, 박막 자기 기록 헤드 및 광학 재생 헤드의 복수의 러미네이트 부재는 에리어(228)를 형성하는 장방형 헤드내에서 동시에 형성되며, 상기 에리어는 복수의 수직 열 및 수평 행으로 배치된다.
실리콘 워이퍼(230)상에 박막 자기 기록 헤드 및 광학 재생 헤드를 형성시키기 위한 공정 단계는 제22A1내지 22A6도 및 제22B1내지 22B4도 설명한다. 제22A1내지 22A6도는 형성의 각 단계에서의 기본부의 확대 평면도이며, 제 22B1내지 22B4도는 제22A1내지 22A4에서의 라인 B-B를 따라 절취한 단면도이다.
제22A1및 22B1도에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3광 검출기 장치(231) 내지 (233)는 웨이퍼(23)상의 에리어(228)를 형성하는 각 헤드의 한 짧은 편(228a)에 근접되게 형성되며, 제4 및 제5광 검출기 장치(234) 및 (235)는 인접 긴 편(228C)에 인접하게 접촉하며 짧은 편(228a)에 대향되게 짧은 편(228b)에 근접한다. 상기 광 검출기 장치(231) 내지 (235)는 광 다이오드로 구성되며, 모두 공지된 기술에 의해 Si 웨이퍼(230)의 기본 평면(230a)에 형성된다. 웨이퍼(230)의 기본면상에는 실리콘의 열 산화 방법에 의해 SiO2또는 그 유사한 것의 표면 절연충(236)이 형성되며, 상기 표면 절연충(235)상에는, 외부 리드를 도출하기 위해 다른긴 편(228d)의 한편을 향한 배열의 소정수의 단자 영역(228d)가 형성된다. 동시에, 제1광 검출기 장치(231)과 직면하여 근접되는 위치에서 후술한 반도체 레이저를 다이 본딩하기 위한 다이 본딩 패드부(238)가 형성되며, 상기 장치 주변에, 반도체 레이저의 한 전극을 와이어 본딩하기 위해 사용되는 와이어 본딩 패드부(239)가 형성되 있다. 동시에, 제1 내지 제5광 검출기 장치(231) 내지 (235)의 한 전극을 대응 단자 영역(237)에 접속시키며, 다이 본딩 패드부(238)를 접속시키기 위해, 와이어 본딩 패드부(239)는 대응 단자 영역(237)에 접속된다. 상기단자 영역(237), 본딩 패드부(238,239) 및 와이어링 도전층(240)은 A1 또는 그 유사한 것을 전체 표면에 배치시킴으로 소정의 패턴으로 동시에 형성될 수 있으며, 금속 증착 및 스퍼터링 및 광 평판에 의한 에칭 기술로 통해 행해진다.
따라서, 제22A2도 및 22B2도에 도시된 바와같이, 한 종단이 제2 및 제3광 검출기 장치(232) 및 (233)에 대향되는 위치에 배치되며 긴 편(228c) 및 (228d)의 길이를 따라 뻗어 있는 제1 및 제2경사면(241A) 및 (241B)이 도시되어 있다. 상기 제1 및 제2경사면(241A) 및 (241B)는 45° 또는 그 정도로 경사져 형성되어 있고, 상기 제1 및 제2경사면(241A) 및 (241B)는 단결정 실리콘 웨이퍼(230)의 비등방성 에칭에 의해 형성될 수 있다.
단결정 실리콘의 경우에 있어서, 에칭비 최대치를 제공하는 면은 결정면{110}이며, 최소치를 제공하는 면은 결정면{111}이다. 예로서, 제27A도에 도시된 바와 같이, 결정면(100)을 따라 절단된 Si 단결정 기판(301)은 프로카테골 에틸렌 디아민 용액 또는 SiO2로 형성된 애칭 마스크(307)를 사용한 수용액 KOH로 에칭되며, 축<100>을 따라 신장된 스프릿 형태의 윈도우(307a)를 가지며(제27A도의 페이지에 수직인 방향), 그후 윈도우(307a)의 폭 및 애칭 깊이의 범위내에서, 제27A동 도시된 바와같은 삼각형 섹션의 에칭홈(308)이 형성되어, 기판의 표면을 가진 54.74°의 각 θ1을 형성하는 결정면{111}에 노출된 경사면(302A) 및 (302B)가 측방벽상에서 얻어진다. 또는, 제27B도에 도시된 바와같이, 기판의 표면을 따라 놓여진 결정면(110)을 가진 Si 단결정 기판(301)는 축 <110>을 따라 신장된 슬릿형의 윈도우(307a)를 가진 SiO2에칭 레지스터(307)를 사용한 유사 비등방성 에칭이 가해지며, 윈도우(307a)의 폭 및 에칭 깊이의 선택에 따라, 하부면상에 노출된 결정면(110)을 가진 에칭홈(308)과 양편에 노출된 결정면
Figure KPO00012
및
Figure KPO00013
을 가진 에칭홈(308)이 제조되어, 기판(301)의 표면을 가진 35.36°의 각 θ2를 각각 형성하는 경사면(302A) 및 (302B)이 얻어진다. 따라서, 상기 경사면(302A) 및 (302B)상에 클래드 타입 모드의 경사면(302A) 및 (302B)이 얻어진다. 따라서, 상기 경사면(302A) 및 (302B)상에 클래드 타입 모드 필터의 쌍을 형성시킴으로, 소정의 각에서 편향면을 필터링시키는 동작을 가짐으로 한쌍의 클래드 모드 필터를 얻을 수 있다.
GaAs기판은 Br2메타놀 그룹 에칭 물질로 에칭시킴으로 나타나는 비등방성 특성을 사용할 수 있으며, 여기서, 최대 에칭비는 축[110]의 방향에서 나타나며, 최소비는 축[111]의 방향에서 나타난다. 이 경우, 결정면(100)을 가진 기판을 사용하며, 축[110]의 방향으로 에칭 패턴을 형성시킴으로, 기판의 표면에 대해 약 45의 각을 형성하는 결정면{110}상에 제공되는 제1 및 제2경사면을 가진 홈을 얻을 수 있다.
결정면(100)를 따라 절취한 기판을 가진 웨이퍼가 단결정 실리콘 웨이퍼(230)로 사용되며, 에이어(228)의 긴 편을 따르는 방향은 축<110>의 방향에서 선택된다.
SiO2또는 그 유사한 것의 절연층(242)은 CVD(화확 진공 증착) 또는 그 유사한 것에 의해 웨이퍼(230)의 전 표면상에 형성되며, 신장된 윈도우(242A)는 광 편판 기술 또는 그 유사한 것에 의해 축<110>을 따라 상기 절연층(242)에서 제조된다. 상기 신장된 윈도우(242A)를 통해, 에칭이 KOH와 같은 부식제 또는 피로카테골 및 에틸렌 다이아민의 혼합 수용액으로 이행된다. 따라서, 결정면{110}이 최대 에칭비를 나타내며, 평면{111}이 상기 부식제에 대해 최소 에칭비를 나타내므로, 홈(243)은 양편상에 형성되는 결정면{111}에 따라 경사면(241A) 및 (241B)을 가질 수 있다.
제22A3도 및 22B3도에 도시된 바와같이, 광재생 헤드를 구성하는 광 도파층(223)이 형성된다. 광 도파관층(223)은 제1광 도파판(244)으로 구성되며, 최초에 휨부에 대해 짧은 편에 평행하는 방향으로 제4 및 제5광 검출기 장치(234) 및 (235)사이의 중간으로부터 뻗으며, 종단이 다이 본딩 패드부(238)내에 도달할때까지, 긴 편에 평행하는 방향으로 뻗으며, 한 종단이 광 검출기 장치(234)와 (235)사이에 배치되는 제1광 도파관(244)의 종단과 근접 또는 부근에 매치되며 한 부분이 트렁크(2945C)인 제2광 도파관(245)은 휨부까지 짧은 편에 평행하는 방향으로 유사하게 뻗으며, 여기서부터 긴편에 평행하게 브렌치(242A) 및 (242B)가 트렁크로부터 분리되는 포인트로 뻗어서, Y형을 이루며, 상기 브랜치는 종단이 제2 및 제3광 검출기 장치(232) 및 (233)에 도달할때까지 경사면(241A) 및 (214B)를 따라 뻗어 있다. 광 도파관(244) 및 (245)는 두께 5 내지 10μm의 내부홈(243)을 포함하는 웨이퍼(230) 전체에 소다 글래스의 박막층을 형성하는 광 도파관을 배치시키며, 표면으로부터 소정의 깊이까지, 광 도파관(244) 및 (245)이 형성되는 층의 부분에 소다 글래스의 Na+에 대한 K+의 선택 이온 교환을 인가하여, 높은 조절 계수를 가진 부분을 제공한다. 이온 교환에 의해 광 도파관을 형성하기 위한 공정이 이행되며, 비록 도시되어 있지 않지만, 폴리이미드 또는 그 유사한 것의 고온 저항 마스크를 가진 전 표면을 코팅시키며, 반응 이온 에칭(RIE)에 대한 레지스트로 사용되는 SiO2또는 그 유사한 것의 막으로 표면을 코팅시킴으로, 광 레지스터를 가진 막내에 광 도파관(244) 및 (245)의 패턴을 가진 윈도우를 만들며, SiO 또는 그 유사한 것 및 하부의 폴리이미드 또는 그 유사한 것의 재질층의 저항 마스크를 통해 RIE로 윈도우를 개방하며, KNO3의 수용액내에 웨이퍼(230)를 담근다. 따라서, K+의 이온교환 에칭이 얻어지며, 광 도파관(244,245)이 형성된다. 반면에, 상기 광 도파관은 선택 이온 주입 및 소정의 확산을 이행함으로 형성될 수 있어서, 높은 굴절 계수를 가진 부분을 제공한다. 또는, 반면에, 중간에 배치되는 SiO2또는 그 유사한 것의 버퍼층을 가진 웨이퍼(230)상에 높은 굴절 계수를 가진 박막을 형성하며, 광 평판기술에 의해 소정의 패턴으로 높은 굴절 계수를 가진 막을 에칭시킴으로, 높은 굴절 게수의 막으로 형성된 릿지 타입 광 도파관을 얻을 수 있다.
제22A4도 및 22B4도에 도시된 바와같이, 에칭 레지스터로 사용되는 상부의 SiO2또는 표면의 이온 교환용 마스크로 사용되는 상술한 폴리이미드가 제거되며, 그후 SiO2또는 그 유사한 것의 버퍼층(247)이 스퍼터링에 의해 광 도파관층(223), 즉, 광 도파관(244,245) 전체에 형성되며, 동일하며, 홈(243)내의 경사면(241A) 및 (241B)상에 형성되는 제2 광도파관(245)의 브랜치(245A) 및 (245B)와 마찬가지로 제1광 도파관(244)을 횡단하여 웨이퍼(230)의 기본면상에 형성되며, Al 또는 그 유사한 것의 금속층의 도전층(248) 또는 아몰퍼스 실리콘층이 CVD 또는 그 유사한 것에 의해 전 증착에 의해 형성되며, 광 평판 기술에 의해 패턴화된다. 상기와 같이 함으로, 도전층(248)이 배치되는 부분에서, 제1 내지 제3클래드 타입 모드 필터 (249),(250),(251)이 광 도파관(244) 및 광 도파관(245)의 브랜치(245A) 및 (245B)용으로 형성된다.
제22A5도에 도시된 바와같이, 기록 자기 헤드를 구성하는 박막층(222)은, 광학 재생 헤드를 구성하는 광도파관층(223)의 종단, 엄밀히하면 광 빔용 광 도파관(244) 및 (245)의 종단에 대해 제4 및 제5광 검출기 장치(234) 및 (235)사이에서 형성된다. 즉 제1자기 박막(252)은 에리어(228)의 짧은 편에 평행한 밴드형으로 형성되며, 동일하게, 중간에 배치되는 SiO2의중간 절연층(253)으로 금속층 증착 및 광 평판 기술에 의해 패턴화시킴으로 나선형 패턴에서의 도전층 자기 헤드의 헤드 코일(254)이 형성된다. 또, 동일하게, SiO2의 절연층(255)이 형성되며, 윈도우(256)가 절연층(255) 및 (253)내에서 개방되며, 예로서, 코일(254)의 중심에서 일부가 접촉하는 제1자기 박막(252)을 따라 상기 윈도우를 통해 제2자기 박막(257)이 형성된다. 따라서, 폐쇄된 자기 회로가 자기 박막(252) 및 (257) 양편에 형성되어, 박막 자기 헤드가 구성되며, 갭 스페이서로서 절연층(253)을 사용한 전방 종단에서 동작 자기 갭g를 가진다. 제20도는 자기 헤드부의 확대 평면도를 도시한 것이다. 패드부(238,239)와 마찬가지로 단자 에리어(237)를 덮는 절연층내의 선택 에칭에 의해 접촉 윈도우를 제작하여 외부에 노출되는 동안에, 코일(254)의 양 종단에 노즐되기 위한 접촉 윈도우가 코일(254)과 대응 단자 영역(237)사이에서 접촉 윈도우를 통해 와이어링 도전층(258)이 형성되어 코일 단자를 통한 전기 리딩이 이행된다.
또, 제22A6도에 도시된 바와같이, 짧은 편에 평행한 코스로부터 간편에 평행인 코스로 휘어진 곳인 광 도파관(244,245)의 휨부에서, 러미네이트 절연층, 버퍼층을 선택적으로 에칭시킴으로 프리즘(259,260)이 형성되어, 요구되는 바와같이, 낮은 굴절 계수를 가진 재질을 내부에 담그게 함으로 공기층의 프리즘이 내부에 형성된다.
자기 생성 헤드로 형성된 헤드 어셉블리와 상술한 바와같이 상부에서 러미네이트되는 광학 재생 헤드를 가진 실리콘 웨이퍼(230)를 슬라이더(31)와 집적시킴으로 본 발명의 장치를 제작할 수 있는 과정의 단계 실시예를 제23도를 참조로 하여 설명한다.
상기 과정에 있어서, 제23A도에 도시된 바와같은 슬라이더(31)내로 최종적으로 턴되는 슬라이더 기판(271), Ti-Ca,-Ti-Ba, AlTiC, 페라이트의 세라믹 기판이 처음에 준비된다.
기판의 기본면은 원활 표면을 제공하기 위해 마무리되며, 상기 표면상에, 제23B도에 도시된 바와같이 상부에 상술한 헤드 어셈블리를 가진 웨이퍼, 단결정 웨이퍼(230)가 접착제, 글래스 본딩, 용융 금속 본딩에 의해 접착되어, 결합 부재(272)가 얻어진다.
따라서, 실리콘 웨이퍼(230)의 내부에 헤드 어셈블리를 가진 에리어(228)를 형성하는 헤드를 포함하는 결합 부재(272)는 제23C도에 도시된 종축 방향에서의 행 사이의 경계를 따라 절단되어, 헤드부 및 슬라이더부의 집적된 복수의 세트를 가진 블럭(273)이 얻어진다.
실리콘 웨이퍼(230)를 가진 표면과 인접하며, 에리러(228)의 긴 편(228C)에 높여지는 표면에 있어서, 자기 헤드 및 광학 재생 헤드의 전방 종단이 제22동에 도시되어 있으며, 웨이퍼(230)에 수직이며, 서로 평행하는 방향에서, 제23D도에 도시된 바와같이 복수의 홈(274)의 절단부가 존재한다. 홈은 각각의 반도체 웨이퍼(230)의 에리어(228)를 형성하는 각 헤드의 긴 편(228C)의 중심에서 보여질 수 있게 절단된다.
반면에, 제23E에 도시된 바와같이, 웨이퍼(230)가 결합되는 편에 대향하는 편상의 홈(274)사이의 블럭부(273)에는 절단되며 그라운드시킴으로 형성되는 테이퍼(275)가 제공된다.
따라서, 제23F도에 도시된 바와같이, 블럭(273)은 웨이퍼(230)의 한 영역(228)을 가진 구역으로 절단되는 칩이며, 따라서, 헤드 어셈블리를 가진 기판(221)이 슬라이더(31)와 함께 절단되어 예컨대, 3mm 너비 및 1mm높이를 가진 슬라이더 부재(276)를 제공한다. 슬라이더 부재(276)의 긴편(228c)측은 접지되어 자기 매체에 직면하는 대항 표면(81)으로 형성된다.
재18도에 도시된 바와같이, 반도체 레이저(277)는 레이저 다이오를 위한 다이 본딩 패드부(238)에 접착되며 레이저 다이오드(277)의 한 전극은 와이어 리드(278)를 사용하여 와이어 본딩 패드부(239)에 접착된다. 그후, 반도체 레이저의 부착된 부분은 수지를 발라 밀봉되며, 부재는 제3도에 설명된 짐발 매카니즘의 탄력성 부재(25)의 자유 종단에 배치된다. 상기 장치를 제조함에 있어, 그 상부 표면에 돌출부(61)를 가진 금속성 플레이트(62)는, 예를들어, 슬라이더 부재(276)에 부착되어서 탄력성 플레이트(25)의 자유 종단은 슬라이더 부재(276)가 탄력성 플레이트(25)주위에서 흔들리도록 해주는 돌출부(61)와 접촉하게 된다. 단자 영역(237)은 외부 도선, 즉 유연성 기판(79)의 대응 와이어와 결합된다. 설명된 방법에 따라, 본 발명에 따른 헤드 장치가 구성될 수 있다.
제1 내지 제5광 검출기 장치(231 내지 235) 및 반도체 레이저(277)장치의 접치측상의 터미날은 기판(221)(실리콘 웨이퍼(23))의 측면상에 공통으로 되며, 단자 도선은 기판(221)과 접촉하여 단자 영역(237)으로 부터 나온다.
제2 및 제3광 검출기 장치(232 및 233)의 출력은 차동 증폭기(135)에 입력되어 거기에서 차동 출력이 나온다. 반도에 레이저(277)의 높이에 대하여, 광 방출 종단, 즉 활성층의 종단 평면이 제1광학 도파관(244)의 광 입구 종단에서 일직선으로 보이도록 하기 위해, 상기 장치는 예를 들어, 실리콘 웨이퍼(230)에서 세팅부를 위한 리세스를 만들도록 또는 다이 본딩 패드부(238)의 두께를 조절하도록 제조된다. 제1광 검출기 장치(231)는 예컨데, 제1광 도파관(244)과 마주보는 반도체 레이저(277)의 광 방출측과 반대측으로부터 유사하게 방출되는 광 비임을 효과적으로 수신할 수 있게끔 반도체 레이저(277)의 연관된 위치에 놓여지며, 반도체 레이저(277)는 제1광 검출기 장치(231)에 의해 전력이 제어되도록 배치된다.
자기 기록 매체를 마주보는 대항 표면의 밖을 바라보는 정면 종단을 가진 제4 및 제5광 검출기 장치(234) 및 (235)는 차동 출력을 끌어내기 위해 자기-광학 기록 매체(31)상에 형성된 트랙 안내홈(도시되지 않음)으로부터 반사된 빔을 수신하여 그렇게 하여 트랙킹 서보를 실행하도록 배열된다.
제1모드 필터(249)는 예를들어, 기판(221)의 표면을 따라 놓이도록 형성되며, 그 편향 평면은 제2 및 제3 모드 필터(250 내지 251)에 대한 경사진 평면(241A 및 241B)사이의 중앙 평면 즉, 제2 및 제3모드 필터(250 및 251)의 편향 평면의 중심에서의 90°의 각도로 배치된다.
상술된 바와같이, 짐박의 자유 종단 즉 탄력성 부재(25)에 배치된 슬라이더 부재(276)와 함께 구성된 자기 기록 및 광학 재생 헤드는 제3도에 도시된 바와같이, 자기 기록 매체(31) 즉 자기-광학 디스크의 상대이동에 의해 발생되는 공기 흐름에 의해 야기되는 부유 상태에서 기록 및 재생을 수행한다.
기록 동작시에, 자기 기록 매체에서의 자기 기록은 유도형 헤드에 의해 통상적으로 실행되는 동작에 의해, 즉 박막 자기 헤드의 코일(254)을 통하여 신호 전류를 공급함으로서 실행된다.
재생 동작시에, 반도체 레이저(277)로부터의 광은 제1광 도파관(244)으로 도입되며 제1클래드 타입 모드 필터(249)를 통과하여서 광은 자기 기록 매체(31)의 기록 트랙에 투사되는 선정된 방향으로 편광 평면을 갖는 편광광으로 턴된다. 트랙을 따라 자기적으로 기록된 정보에 대응하는 자기-광학 상호 작용에 의해 평광 평면이 회전되는 반사광은 광 도파관(245)의 트랭크(245C)로 도입된다. 상기와 같이 세트되면, 예를들어, 기록된 정보가 "0"일때 따라서 반사광에서 회전이 없을때, 차동 증폭기(135)의 출력은, 예컨대, 반사광이 도입되는 광 도파관(244)의 제1 및 제2브랜치(244A 및 244B)용의 클래드 타입 모드 필터(250 및 251) 통과하는 광 빔의 수신에 따라 제로(0)가 되며, 정보 "1"가 판독되어 따라서 반사광이 커(kerr)회전을 이루면, 전달된 광량중 하나는 다른것이 감소될때 증가하는데 왜냐하면 제2 및 제3모드 필터(250 및 251)의 편광 평면은 제1광 도파관(244)용 클래드 타입 모드 필터(249)의 편광 평면과 90°각도의 평면에 대해 반대방향으로 경사면(241A) 및 (241B)에 의해 제어되기 때문이며, 따라서 차동 증폭기(135)로부터 큰 출력을 끌어낼 수 있다.
상술한 바와같이, 재생시에 제1광 도파관(244)에서 나온 광은 자기 기록 매체(31)의 기록 트랙상으로 투사된다. 이때에, 광 도파관의 방출 종단부를 연장된 원형 또는 타원형과 같은 연장된 스폿이 되도록 선택함으로서 기록 트랙상의 레잊 빔 스폿이 되도록 선택함으로서 기록 트랙상의 레잊 빔 스폿은 제24도에 설명된 바와같은 트랙의 폭의 방향으로 주축을 갖는 연장된 스폿이 되도록 배치된다. 제24도 및 제 25A도는 자기 기록 매체상의 기록 트랙을 따라 자기화에 의해 형성된 정보 비트의 패턴을 도식적으로 도시하는데, 트랙의 폭은 W은 예를들어, 1 내지 2μm이며, 비트 길이 LB는 0.5 내지 1μm이고 방사 빔의 상대 스폿은 굵은선 a으로 도시된 바와같이, 트랙폭 Tw에 대응하는 주축에서 트랙에 측방향으로 길이
Figure KPO00014
L를 가지며 트랙에 길이 방향으로 종축에서 길이
Figure KPO00015
S를 갖도록 만들어진다.
통상적인 광학 재생 헤드를 사용한 광학 기록 판독의 경우에, 스폿은 상술된 바와 같이 거의 완전한 원형으로 선택된다. 상기 경우에, 스폿 직경이 제25A도에 점선 b으로 도시된 바와같이 트랙 폭 Tw에 대응하는 만큼 크게 만들어진다면, 스폿은 인접 비트로 떨어져서 출력 파형은 제25B도에 짐선 b으로 도시된 것처럼 라운딩을 보이며 S/N비는 특히 단파 범위에서 나빠지게 된다. 만약 스폿 직경이 제25A도에 점선 c으로 도시된 것처럼 작게 만들어지면, S/N비는 개선되지만, 광의 반사가 비티의 일부분에서만 이루어지기 때문에 출력은 제25B도에 점선 c로 도시된 것처럼 낮아지게 된다. 대비하면, 빔 스폿이 상술된 바와같이 연장된 스폿 a으로 만들어지기 때문에, 제25B도에 실선 a으로 도시된 것처럼 출력의 저하는 억제되고 단파 범위의 S/N비는 개선될 수 있다.
제26도의 커브(291a,291b,291c)는 제25도에 설명된 스폿 a, b, c의 주파수 특성을 도시한다.
연장된 형태의 스폿이 상술한 바와같이 사용될때, 스폿의 분리가 방지되고 싱글 스폿이 얻어지도록 제1광 도파관(244)이 기본 파 모드를 전파할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광학 재생 헤드에 따르면, 광학 시스템이 통상적인 큰 렌즈 시스템 대신에 광 도파관을 사용함으로서 더 작게 만들어지며, 자기-광학 디스크에서 사용하기 위한 헤드에 대해 편광기 및 분석기가 금속-클래드 모드 필터를 사용하여 배치되며, 따라서 헤드는 경량 슬라이더상에 형성될 수 있다. 따라서, 고속 억세스 및 고밀도 트랙 포메이션이 달성될 수 있다.
또한, 금속-클래스 모드 필터가 제1 및 제2과 도파관용으로 제공되고 그것이 서로에 대해 45°의 각도 또는 45°에 가까운 선정된 각도를 이루도록 배치되므로, 자기-광학 디스크로부터의 재생 신호는 최소화될 수 있다.
본 발명의 광학 재생 픽업에 따르면, 제1 및 제2광 도파관의 종단은 서로 인접하게 배치되고 제2광 도파관의 한 종단의 단면 에리어가 제1광 도파관의 한 종단의 단면 에리어보다 크게 형성되므로, 제2광 도파관의 종단을 통하여 기록 매체로부터 반사된 광을 효과적으로 모으고 그렇게 하여 재생 출력을 크게 증강시키는 것이 가능하게 만들어진다.
제1광 도파관의 한 종단의 단면 에리어가 작게 만들어지므로, 반사광중 제1광 도파관으로 되돌아가는 광은 제한되며, 레이저 다이오드의 불안정한 발진은 방지된다.
제1광 도파관의 한 종단의 단면 에리어가 작게 만들어지므로, 더 좁은 기록 트랙의 포메이션이 얻어질 수 있다. 또한, 통상적인 큰 렌즈 시스템 대신에 광 도파관을 사용하여 광학 시스템이 작게 만들어지므로, 경량 슬라이더상에 픽업이 형성될 수 있고 고속 억세스가 달성될 수 있다.
또한, 박막 자기 기록 헤드 및 광학 집적 회로의 광학 재생 헤드를 공통 반도체 기판상에서 러미네이트하는 집적 구조 설계가 채용되므로, 상기 헤드의 위치 설정이 정확하게 실행될 수 있으며, 고 정밀도로 막을 형성할 수 있는 박막 기술이 사용되므로, 위치 설정은 좀더 정확하게 이루어질 수 있으며 양호한 재 생산성으로 대량 생산이 가능해진다. 또한, 장치가 소형, 경량으로 구성될 수 있기 때문에, 헤드는 대체적으로 경량으로 제조된다. 따라서 고속 억세스 등이 달성될 수 있다.
또한, 상기 구조의 구체적인 장치에 있어서, 광 도파관(244 및 245)의 광 도파관들에는 미드 포인트에 모드 필터(249,250,251)가 제공되며 이는 상기 구조가 일반적으로 상당한 면적을 필요로 한다는 것을 의미한다. 그러나, 프리즘(259 및 260) 등과 같은 것을 사용하여 슬라이더(33)의 높이 방향 뿐 아니라 상기 방향에서 회전하여 자기 기록 매체(31)와 평행한 방향으로도 도파관(244 및 245)이 뻗쳐지도록 만들어진다. 결과적으로, 슬라이더(33)를 높게 유지할 필요 및 따라서 짐발을 지지하는 포인트를, 즉 탄력성 부재(25)를 높게 유지할 필요는 제거되며, 따라서, 거기에 수반되는 구조적 단점을 극복할 수 있다.
또한, 광학 재생 헤드로부터의 출력은 브랜치(245A 및 245B)로부터 출력의 차동값으로 나옴으로, 증가된 출력 수준이 얻어지며 동위상이 되는 잡음 성분은 서로 상쇄되고, S/N비의 개선이 이루어질 수 있다.
상기 차동 출력을 얻는데 있어서, 제1 및 제2브랜치(245A 및 245B)가 제공되어야 하고 모드 필터(250 및 251)가 거기에 제공되어야 하는데, 상기 브랜치(245A 및 245B)는 제1광 도파관(244)과 함께 상술된 바와같이 자기 기록 매체(31)와 관련된 두 방향으로 뻗쳐진다. 결론적으로, 상기 세개의 부재를 나란히 배치하는 것이 가능하게 되며, 따라서 세개의 모드 필터(249,250,251)가 동시에 형성되는 것을 가능하게 해주는 세개의 부재에 걸쳐진 공통 도전층(248)을 형성하는 것이 가능하게 된다. 그러므로, 제조가 용이하게 이루어지고 구조는 더욱 간단하게 된다.

Claims (1)

  1. 자기-광학 재생 헤드에 있어서, 도파관의 한 종단이 광원에 직면하고, 다른 종단이 자기-광학 기록매체에 직면하여, 상기 자기-광학 기록매체에 입사 광 빔을 인도하는 제1광 도파관과, 상기 자기-광학 기록매체로부터 반사된 광 빔을 도파관의 한 종단에 제공된 광 검출기에 인도하는 제2광 도파관과, 상기 제1광 도파관이 제공되는 편광기와, 상기 제2광 도파관이 제공되는 분석기를 구비하며, 상기 편광기 및 상기 분석기는 상기 제1광 도파관 및 제2광 도파관상에 제1도전층 및 제2도전층을 각각 제공하고 그 제1광 도파관과 그 제1도전층, 그 제2광 도파관과 그 제2도전층 사이에 각각 제1절연 버퍼층, 제2절연 버퍼층을 배치함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 자기-광학 재생 헤드.
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