JP2909244B2 - 光学ヘッド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光学的記録媒体に信
号を記録し、または記録された信号を再生するための光
学ヘッド装置に係り、特に薄膜化された光学ヘッド装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光ディスク等の光学的記録媒
体を用いて情報の記録／再生を行う光学ヘッド装置を薄
膜化する技術が提案されており、例えば特願平１−５０
８３０７号に開示されている技術が知られている。図５
を参照して従来の光学ヘッド装置を簡単に説明する。

【０００３】図中符号２０は薄膜化された光学ヘッド装
置の全体の構成を示している。半導体レーザ８から射出
されたレーザ光は、コリメートレンズ９で集光され、偏
光子１０Ａによって同心円偏光の光１１に変換された
後、グレーティングカプラ４Ｃに入射する。入射された
光は、このグレーティングカプラ４Ｃによって導波層３
Ｃに入力結合し、外周方向の導波層３Ｂに向かって伝搬
していく。導波層３Ｂ上にはグレーティングカプラ４Ｂ
が形成されており、導波層３Ｂを伝搬してきた光は、こ
のグレーティングカプラ４Ｂによって同心円偏光の放射
光１３となる。この同心円偏光の放射光１３は、偏光子
１０Ｂを通過することで直線偏光の光１４に変換され、
光ディスク１５の情報記録面上に集光する。そして、情
報記録面からの反射光は、再び偏光子１０Ｂを通過する
ことにより、同心円偏光の光１７Ａ，１７Ｂに変換さ
れ、グレーティングカプラ４Ａ，４Ｂに入射する。ここ
で入射された光は導波層に入力結合され、図示していな
い光検出器で検知される。この光検出器で検知した光を
処理することにより、フォーカスエラー信号、トラック
エラー信号、再生信号が得られるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では以下に述べる問題点がある。

【０００５】一般に半導体レーザからの出射光は、図４
に示すように、断面が楕円形の出射ビーム形状を成して
いる。出射ビーム形状の楕円率ａ／ｂは、活性層の厚
み、幅等の出射開口形状に依存しており、各々の半導体
レーザの構造によって異なる。前述した図面から明らか
なように、従来では出射ビーム形状が楕円のレーザ光
を、円形のグレーティングカプラを介して導波層に結合
させている。従って、両者の形状の相違により導波層へ
の結合効率は大きく低下してしまう。

【０００６】また、前記従来技術ではレーザ光のコリメ
ートにレンズを用いている。このように半導体レーザと
グレーティングカプラとの間にレンズを挿入する構成の
ため、光軸方向の素子サイズが大きくなり、小型化する
のが困難となっていた。

【０００７】この発明は、半導体レーザから射出された
レーザ光の導波層への結合効率の低下を防ぎ、より小型
化を可能にする光学ヘッド装置を提供することを目的と
している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の光学ヘッド装置は、光学的記録媒体に情報
を記録または再生するための光学ヘッド装置において、
出射ビーム形状が楕円であるレーザ光を射出する光源
と、前記レーザ光を光学的記録媒体へ放射する放射手段
と、前記光源から射出されたレーザ光を入射するととも
に前記放射手段へ導波する結合手段と、前記光学的記録
媒体からの反射光を受光する受光手段とを備え、前記結
合手段は、前記光源から射出されたレーザ光が入射され
る面を有 し、前記結合手段の前記レーザ光が入射される
面の形状と、前記レーザ光が入射される面での前記レー
ザ光の出射ビーム形状とが、ほぼ等しい楕円率を有する
ことを特徴としている。

【０００９】

【作用】光源から射出されたレーザ光を光導波層に結合
させる結合手段の、レーザ光が入射される面の形状を、
前記レーザ光が入射される面での前記レーザ光の出射ビ
ーム形状とほぼ等しい楕円率を有するように形成し、光
導波層への結合効率を向上させる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に沿って具
体的に説明する。図１は本発明の実施例を示す断面図で
ある。なお、この図において従来技術と同一の部分につ
いては同一の符号を付してある。

【００１１】まず、薄膜状に形成された光導波素子につ
いて説明する。Ｓｉ基板１上には、低屈折率の透明層２
が形成されており、その上には高屈折率の光導波層３
Ａ，３Ｂが形成されている。これらの光導波層は、光導
波層３Ａを内側にした楕円形の輪帯状に形成されてお
り、これらの間は断絶されている。光導波層３Ａ，３Ｂ
の表面には、中心軸Ｌに対して同心状もしくはスパイラ
ル状にグレーティングカプラ４Ａ，４Ｂが形成されてい
る。これらのグレーティングカプラも楕円形の輪帯状に
形成されている。これらのグレーティングカプラは、例
えばマスク露光とエッチング技術を用いて光導波層上に
凹凸を形成することで作製することができる。光導波層
３Ａの表面には、低屈折率の透明層５Ａを挟んで高屈折
率の光導波層３Ｃが形成され、この光導波層３Ｃは、光
導波層３Ｂにおけるグレーティングカプラ４Ｂの内周側
に面した領域で接している。光導波層３Ｃの表面には、
中心軸Ｌに対し、同心状もしくはスパイラル状にグレー
ティングカプラ４Ｃが形成されている。このグレーティ
ングカプラも楕円状に形成されている。光導波層３Ｂの
表面には、グレーティングカプラ４Ｂの領域を覆うよう
に低屈折率の透明層５Ｂが形成されており、この透明層
５Ｂの屈折率は、透明層５Ａのそれと等しくなってい
る。Ｓｉ基板１上には、光導波層３Ａ，３Ｂ間の断絶部
分に相当する位置に光検出器６Ａ，６Ｂが形成されてお
り、これらの光検出器６Ａ，６Ｂを覆うように、透明層
５Ａ内には反射膜７が形成されている。これは、光検出
器６Ａ，６Ｂに余分な光が入射するのを防止している。
また、Ｓｉ基板の中心軸領域は、エッチング等により凹
部２１が形成されている。この凹部２１内には偏光子１
０Ａが配置されており、この偏光子の下方に配置されて
いる半導体レーザ８から照射されたレーザ光を、同心円
偏光または放射偏光に偏光して、前記グレーティングカ
プラ４Ｃへと導く。また、光導波層３Ｃの上方には、偏
光子１０Ｂが配置されており、グレーティングカプラ４
Ｂより放射された同心円偏光または放射偏光を直線偏光
１４に変換して、光ディスク１６に投射する。

【００１２】図２（ａ）は、図１に示す光学ヘッド装置
の斜視図である。この図から明らかなように、半導体レ
ーザから照射された光を伝搬する光導波素子は楕円形状
に形成されている。前述したように、半導体レーザから
の射出光は、断面が楕円形の出射ビーム形状を成してい
る（図４参照）。この楕円率は活性層の厚み、幅等の射
出開口形状に依存しており、各々の半導体レーザの構造
によって異なっている。本発明で使用される半導体レー
ザの楕円率がａ／ｂであるのなら（ａ，ｂは定数）、少
なくとも、半導体レーザから射出されたレーザ光を光導
波層３Ｃに結合させるグレーティングカプラ４Ｃは、そ
の楕円率がａ／ｂに等しくなるように形成されている
（楕円率ａ１／ｂ１はａ／ｂに等しい）。なお、図
（ｂ）で明らかなように、この実施例では、すべてのグ
レーティングカプラの楕円率はａ／ｂに等しくなるよう
に形成されている。

【００１３】次に半導体レーザから射出された光の経路
について図１を基にして説明する。半導体レーザ８を射
出した直線偏光の光は、偏光子１０Ａによって同心円偏
光または放射偏光の光に変換され、グレーティングカプ
ラ４Ｃによって光導波層３Ｃに入力結合する。前述した
ように、グレーティングカプラ４Ｃは、射出されたレー
ザ光の出射ビーム形状と等しい楕円率を有するために、
レーザ光を極めて高い効率で光導波層３Ｃに入力結合さ
せることができる。光導波層３Ｃに入力された光は、導
波光１２Ｃとなって外周方向に向かって伝搬する。この
導波光１２Ｃは光導波層３Ｃの最外周領域で光導波層３
Ｃから光導波層３Ｂに移り、導波光１２Ｂとなる。この
導波光１２Ｂは、楕円形の輪帯状に形成されているグレ
ーティングカプラ４Ｂによって、この導波素子の上部へ
向けて放射される。この放射光１３は、偏光子１０Ｂに
よって直線偏光１４に変換されて、光ディスク１６の記
録媒体面に光スポットを投射する。そして、この記録媒
体面からの反射光は、再び偏光子１０Ｂによって同心円
偏光または放射偏光の光に変換される。図では、この反
射光を１７Ａ，１７Ｂで表わしている。反射光１７Ａは
グレーティングカプラ４Ａによって光導波層３Ａ内を外
周側に向かって伝搬し、反射光１７Ｂはグレーティング
カプラ４Ｂによって光導波層３Ａ内を内周側に向かって
伝搬し、それぞれ、光検出器６Ａ，６Ｂによってこれら
の導波光が検出される。また前記反射膜７によって、導
波されてきた光は有効に光検出器で検出される。

【００１４】この光検出器に入射された光が光電変換さ
れることにより、フォーカスエラー信号、トラックエラ
ー信号、情報信号が得られる。これらの信号に基づき、
光学ヘッド装置は図示していないアクチュエータによ
り、光スポットが光ディスク１６のトラックに追従する
ようにフォーカス制御、トラック制御がなされる。

【００１５】図３は、本発明に係る光学ヘッド装置の変
形例を示した図である。この図において、前記実施例と
同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省
略する。この変形例では、半導体レーザ８と偏光子１０
Ａとの間に凹レンズ９が配置されている。凹レンズ９
は、半導体レーザ８から射出された光を拡大する役目を
果たす。この結果、部材は増えるが、半導体レーザとグ
レーティングカプラ（光導波素子）との間の距離を狭め
ることができ、より一層の小型化が図れる。もちろんこ
の変形例においても、レーザ光が入射するグレーティン
グカプラ４Ｃは、楕円状に形成されており、その楕円率
は射出されたレーザ光の楕円率と等しくなっている。

【００１６】本発明では、半導体レーザから射出された
レーザ光を光導波層に結合させるグレーティングカプラ
の楕円率が、半導体レーザの楕円率と等しくなれば良い
のであって、他のグレーティングカプラ等の形状につい
ては特に限定されることはない。また、前記した実施例
のように、両者の楕円率を同一にすれば最も結合効率が
良いのであるが、作製誤差等による多少の誤差は許容さ
れ得る。

【００１７】

【発明の効果】本発明により、半導体レーザから射出さ
れたレーザ光の導波層への結合効率の低下を防ぐことが
可能になり、再生信号等の特性が向上する。さらに、光
学ヘッド装置をより小型化にすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学ヘッド装置の実施例を示す図
である。

【図２】（ａ）は、図１に示した光学ヘッド装置の斜視
図、（ｂ）は光導波素子の平面図である。

【図３】本発明に係る光学ヘッド装置の変形例を示す図
である。

【図４】半導体レーザから射出されたレーザ光の波面形
状を示す図である。

【図５】従来の光学ヘッド装置の一例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…光導波層、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…グレ
ーティングカプラ、８…半導体レーザ、１６…光ディス
ク。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学的記録媒体に情報を記録または再生す
   るための光学ヘッド装置において、出射ビーム形状が楕円である レーザ光を射出する光源
   と、 前記レーザ光を光学的記録媒体へ放射する放射手段と、 前記光源から射出されたレーザ光を入射するとともに前
   記放射手段へ導波する結合手段と、 前記光学的記録媒体からの反射光を受光する受光手段と
   を備え、 前記結合手段は、前記光源から射出されたレーザ光が入
   射される面を有し、 前記結合手段の前記レーザ光が入射される面の形状と、
   前記レーザ光が入射される面での前記レーザ光の出射ビ
   ーム形状とが、ほぼ等しい楕円率を有する ことを特徴と
   する光学ヘッド装置。
2. 【請求項２】前記光源と前記結合手段との間に位置し
   て、前記光源からのレーザ光の放射角度を広げる発散光
   学系を更に備えることを特徴とする請求項１記載の光学
   ヘッド装置。