JPH01129202A - 格子光学素子 - 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〕 この発明は、光学機器、特に光ディスクへの情報の記録
、再生を行う光ヘッドに用いられる格子光学素子に関す
る。

・〔従来の技術〕 光学機器、特に光ディスクへの情報の記録、再生を行う
光ヘッドに用いられる格子光学素子は大別して、透過ま
たは反射の１次回折光のみを用いる第１のタイプと、透
過または反射の＋１次回折光、−１次回折光の両者また
はどちらか一方を用いる第２のタイプがある。

第１のタイプは格子光学素子をコリメートレンズ、ある
いはフォーカシングレンズに用いた場合に相当する。

第２のタイプは、さらに２つに分けられ、第１は光源か
らの放射光に対する透過光と回折光を利用するもので、
光ヘッドでは、３ビーム法によるトラック誤差検出装置
で用いられるサブビーム発生用の格子がこれに相当する
。第２は本発明と最も関連の深いもので、ある方向から
の光に対しては透過光を用い、それとは逆方向へ進む光
に対しては１次回折光を利用するものである。光へ・ノ
ドでは、焦点誤差検出、トラック誤差検出、光軸分離の
３つの機能を有する格子光学素子が相当する。

以下この格子光学素子を、特に双方向光学素子と呼ぶこ
とにする。この双方向格子光学素子の動作原理ニツイテ
は、Ｙ、ＫＩＭ（ＩＲＡ、　Ｓ、ＳｔｌＧＡＭＡ、　Ｙ
、ＯＮＯ著のＴｏｐｉｃａｌ　Ｍｅｅｔｉｎｇ　ｏｎ　
０ｐｔｉｃａｌ　Ｄａｔａ　ＳｔｏｒａｇｅＴｅｃｈｎ
ｉｃａｌ　Ｄｉｇｅｓｔ　５ｅｒｉｅｓ　１９８７の第
１０巻、１７８頁から１８１頁に掲載のＡ　Ｃｏｍｐａ
ｃｔ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｈｅａｄ−ｕｓｉｎｇ　Ｈｏｌ
ｏｇｒａｐｈｉｃ　０ｐｔｉｃａｌ　［！１ｅｎ＋ｅｎ
ｔ　ｆｏｒ　ＣＤ　Ｐｌａ−ｙｅｒ　”と題する論文、
および財団法人　光産業技術振興協会発行の光メモリシ
ンポジウム゛８６論文集の９３頁から９８頁に掲載の、
木村端夫、須釜成人。

小野雄三著の「複数機能ホログラムを用いた小型光ヘッ
ド」と題する論文に詳述されている！従来の双方向格子
光学素子は電子ビーム描画、およびフォトリソグラフィ
技術を用いて作製されている。第２図は、このようにし
て作成された双方向格子光学素子を示すが、基板ｌ上に
作製された格子２の断面形状は略矩形状である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

双方向格子光学素子では、透過光と１次回折光の両方を
利用することから、光利用率は、双方向格子光学素子の
光利用率と１次回折効率の積で表される。格子の断面形
状が矩形である場合、基板での反射損、吸収等が無いと
仮定しても、理論的に得られる光利用率は約１０％（１
／π２）であり、光けの損失が大きいという欠点を有し
ていた。

本発明の目的は、このような欠点を除去し、高い光利用
率を持つ格子光学素子を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、透明基板と、この透明基板上に形成された格
子よりなる格子光学素子において、前記格子の断面形状
は、前記格子の０次回折効率と１次回折効率の積が矩形
断面形状格子のＯ次回折効率と１次回折効率の積よりも
大きくなるような、格子工周期内での左右非対称性を有
することを特徴としている。

〔作用〕

矩形格子では、光利用率は主に格子の深さによって決定
され、光利用率が最大となるよう格子深さを選択しても
、＋１次回折光と等強度の一１次回折光の存在によって
制限されてしまう。したがって、高光利用率を得るため
には、−１次回折効率が低く＋１次回折効率が高い格子
を作製すればよい。このような格子は、格子の断面形状
を格子の１周期内で左右非対称になるようにすれば得る
ことができる。

また、格子断面が第３図に示すように三角波状で、かつ
薄いとみなされる場合、格子の高さをｈ、格子の屈折率
をｎとしたとき（ｎ−１）　　・ｈ・（２π／λ）で与
えられる格子の頂部と底部の光学的位相差をψ０とし、
格子４の頂部から格子の基板１に降ろした垂線が基板と
交わる位置から格子の周期の端までの距離ｐを格子のピ
ッチＬで除した数をαとしたとき、この格子の光利用率
ηは理論的に次式で与えられる。

第４図に種々のψ。、αについてηを計算した結果を示
す。この図から矩形格子の最大光利用率ｌ／π２を越え
るψ。、αの条件は非常に緩いことがわかる。

〔実施例〕

第１図に本発明の第１の実施例を示す。透明基板１上に
誘電体の格子３が形成されており、その断面形状は鋸歯
状である。第１図に示した鋸歯状格子３では右側へ回折
する＋１次回折光は左側へ回折する一１次回折光よりも
強いため、左右対称な格子の場合よりも高い光利用率が
得られる。

第５図に本発明の第２の実施例を示す。透明基板１上に
形成された誘電体の格子５の断面形状は三角波状で、格
子の頂部と底部の位相差を０．９　π、αを０．８とし
ている。本実施例においても、高い光利用率が得られる
。

第６図に本発明の第３の実施例を示す。本実施例では透
明基板１上に形成された誘電体の格子６の頂部は隣接周
期内へ入り込んだ断面形状となっている。本実施例に示
す断面形状でも１０％を越える光利用率を得るための形
状的条件は緩く、試作の結果１４％の効率を持つ格子光
学素子が得られた。

以上述べた実施例では基板は透明で、格子は誘電体とし
たが格子上面に光反射層を形成して、反射型光学素子と
して用いることももちろん可能である。

なお、本発明の格子の作製は、電子ビーム描画法を用い
て格子形状に合わせて電子ビームのドーズ量を変化させ
る方法、あるいは矩形断面格子に斜め方向からイオンビ
ームを照射する方法等を用いて行える。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高い光利用率を持つ双方向上δ子光学
素子が得られる。この双方向格子光学素子に用いられる
断面形状の格子は従来と全く同一の手法により複製が得
られ、量産性Ｇこも富むと０う利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を説明するための図、 第２図は従来の技術を説明するための図、第３図、第４
図は本発明の詳細な説明するための図、 第５図は本発明の第２の実施例を説明するための図、 第６図は本発明の第３の実施例を説明するための図であ
る。 ｌ　・・・基）反 ２・・・矩形格子 ３・・・鋸歯状格子 ４．６・・・格子 ５・・・三角波状格子 代理人弁理士　　　岩　　佐　　義　　幸０次回折光 第１図 第２図 α“ρ／を 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板と、この透明基板上に形成された格子よ
   りなる格子光学素子において、 前記格子の断面形状は、前記格子の０次回折効率と１次
   回折効率の積が矩形断面形状格子の０次回折効率と１次
   回折効率の積よりも大きくなるような、格子１周期内で
   の左右非対称性を有することを特徴とする格子光学素子
   。
2. （２）前記格子の断面形状が略三角波状であり、前記格
   子の頂部と底部の光学的位相差をψ＿０とし、前記格子
   の頂部から前記基板に降ろした垂線が前記基板と交わる
   位置から前記格子の周期端までの距離を、前記格子のピ
   ッチで除した数をαとしたとき、 ▲数式、化学式、表等があります▼ なる関係を満足することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の格子光学素子。