JPH0244554A - 光集積デバイス - 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］ 本発明は光・磁気記録／　ｉｔ）牛用ヘットに使用する
光集積デバイスに関する。

［従来の技術及び解決しようとする課題」近年、高密度
、大容量、高速アクセス、及び高速記録／再生（読取り
）などの各種要件を満足することができる光記録／再生
方法、光記録装置、及びこれに使用する媒体を開発する
多くの研究がなされている。多くの光記録／再生方法の
うちでも、光・磁気記録／再生方法は、使用後情報を消
去することができその上に新しい情報を書き込むことが
できるという利点から、最も注目を集めている。このよ
うな光・磁気記録／再生方法は米国特許第３，９４９，
３８７号に示されている。尚、このような光ディスクの
トラッキングシステムは米国特許第３，８７６．８４２
号に示されている。技術的には、「記録」は、「書込み
」、「記憶」、又は「蓄積」とも表わされ、又「再生」
とは、「読取り」又は「復元ｊとも表わされる。

光・磁気ディスクに情報を記録する場合の主要コスト部
品は光学ヘッドである。記憶装置及び媒体の様々な部分
に又はこの部分から光を発生、検出、ガイドするのに必
要な光学要素（素子）としては、現在ディスクリートな
要素が使用されている。光記憶装置の経費を磁気記録の
ものと同等にするには、使用する光学システムのコスト
を大幅に削減しなければならない。

本発明の目的は、コスト削減可能な光・磁気記録／再生
用光学ヘッド又は光学システムを提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］上記目的を達成
するために、このような光学システムの構造内に光集積
要素が使用される。これらの要素は、半導体製造法によ
り製造されることから、製造価格面で、製造手段が既に
確立されている点で有利である。このような方法によれ
ば、全ての構成要素の寸法を減らすことができ、光学シ
ステムをコンパクトにすることができる。又この場合は
。

度装置が設計されて製造プロセスが確立されると、わず
かなコスト増で多量の装置を製造することができる。そ
こで本発明においては、光・磁気記録用材料（したがっ
て磁気光学材料）を用いて読取り／書込み及び消去が可
能な媒体に情報を記憶し再生するための光学システムが
提供される。このような材料は、その磁気状態に基づい
て成る一定量だけ（使用される材料に依存する。）、偏
光した入射光ビームの偏光角度を回転させる。この磁気
状態は熱及び外部磁場を加えることにより変化させるこ
とができる。

以上本発明の一般的性質について示したが、以下にその
特定の例を示すことにする。本発明は以下の特定例に限
定されることなく、当業者により各種変形が可能なこと
は言うまでもないことである。

［実施例］ 上記のような光・磁気記録用材料（したがって磁気光学
材料）を予めデポジット（したがって堆積）した移動媒
体に情報を光・磁気記録する場合、基本システムとして
は、強い光を放射し、この放射された光を選択的に偏光
させ、この偏光された光を光・磁気記録面に（あるいは
ここから）導くと共に放射光ビーム及び戻って来た光ビ
ームを所望の位置に導く要素と、この戻って来た光を分
析して情報内容を抽出する方法とが必要である。

第１図は、本発明の基本システムにより光・磁気記録及
び再生を行なう装置の全体構成を概略的に示した図であ
る。図において、光集積ヘッド１００が設けられ、光学
システム１０４を介して移動媒体１０２に向けて光を送
出し、この光学システム１０４を介してこの媒体１０２
からの反射光を受光する。

第２図はこのような光デバイスを示す平面図である。こ
の光デバイスは光集積回路の１つ以上の基板に多くの機
能を形成して動作する。この図には１つの集積回路上に
、レーザと検出用デバイスとを除いて全ての機能が示し
である。しかし、必要ならば各種の回路又は幾つかの回
路に分離することもできる。例えば、１つの回路に全て
のレーザを設け、他の回路に他の要素を設け、１チツプ
上に同様の手法による複数のデバイスを形成することが
望ましいこともある。

第２図において、基板１０の表面に隣接した表面にレー
ザ源１１，１２，１３．１４が配置しである。レーザ源
１１からの光は媒体からの情報読取りに使用する。レー
ザ源１２゜１３からの光は照明のためと、読取り及び書
込みを行なうトラックに隣接するトラックからの反射光
の変化を検出するためとに使用する。レーザ源１４から
の光はディスク上に情報を書込むために使用される。

これらの４つのレーザの放射波長は必ずしも同一である
必要はない。例えば、レーザ源１２．１３が成る所定の
波長で、１１．１４が他の波長であると都合がよい場合
もある。

先ず、レーザ源１１からの光について考察すると、この
光は、衆知の方法によって基板１０上に形成された導波
路２２を通して領域２０に送出される。領域２０は導波
路偏光素子（ポーラライザー）若しくは第１偏光制御素
子からなり、この素子は周期構造体に装着された２つの
電極２４．２６を備えている。

これらの電極２４．２６は電圧−Ｖｌ、　＋Ｖ１により
離動される。周期構造の周期はレーザｇ１１からのレー
ザ光の波長に比例するようになされる。これらの２′に
１極は極性が反対の電圧に接続され、その大きさはレー
ザ光の仏殿方向の電極長及び所望の偏光度により決定さ
れる。

この偏光方法は従来幾つかの文献で知られている。導波
路を使用する他の偏光方法も知られており、これは次の
ような理由から一偏光方向に漏れ易い（ｌｅａｋｙ）と
考えられている。

即ち、２つの直交偏光成分のうちで、一方は導波路の周
囲の領域に拡散し、他方の偏光成分は閉じ込められて、
はるかに小さな相対損失で導波路を端部に向けて伝搬す
る。これらの２つの偏光方法又はその他の偏光方法のい
ずれかをここで使用することができる。

レーザ源１１からの光は、点Ａでランダムに偏光されて
いてよく、点Ｂで一方向の偏光度が大きくなるように偏
光される。

点Ｂからの光は導波路部分に沿って点Ｃに送られ、ここ
で基板１０から外部に放射される。導波路部分Ｂ−Ｃ−
Ｄは分岐導波路２８を有しており、ここに才９いて偏光
状態は維持される。つまり、点Ｂからの光は同じ偏光ベ
クトルで点Ｃに伝搬され、また基板１０に対して外部の
光源から点Ｃに達した光は点Ｃにに達したときと同じ偏
光ベクトルを維持しながら点りに伝搬されるように設計
されている。光は磁気光学材料からの反射により点Ｃに
戻される。点Ｃに達した光は点りに導波される。

入射光の偏光ベクトルは、異なる磁気光学材料によって
、異なる量の回転をつける。偏光回転量にかかわりなく
、本発明による方法は偏光回転の存在を検出するために
使用し得る。

領域３０は、周期構造体に装着された２つの電極３２．
３４を有する導波路偏光ローテータ若しくは第２偏光制
御素子からなっている。上記電極３２．３４は電圧−Ｖ
５．＋Ｖ５により駆動される。この領域３０に達した光
は導波路偏光ローテータを通過する。この偏光ローテー
タの動作は上記の領域２０のポーラライザに対するもの
に類似している。但し、本実施例の偏光ローテータの目
的は入射光の偏光方向を所定址だけ回転させることにあ
る。

対称差動検出によらないときは、上記の回転角度は、他
の値としてもよいが４５度ではない。ここでは説明を簡
単にするために、対称差動検出を除く他の検出方法につ
いての説明は行なわないことにする。

電極３２．３４の長さ及び電圧−Ｖ５゜＋Ｖ５の値は上
記の偏光の量を得るように設定する。磁気光学材料の磁
気配向の結果生じる磁気媒体上の２つの情報状態「１」
、「０」のために、点Ｅに達した光は、４４度の偏光ベ
クトル（媒体により負方向に回転される「０」状態の光
）又は４６度の偏光ベクトル（媒体により正方向に回転
される「１」状態の光）を有している。説明を簡単にす
るため、媒体による偏光ベクトルの回転角度はここでは
１度とする。

第４図は、偏光制御素子を使用する方法とは別の実施例
を示す図で、レーザ源１１１が入力導波路２２に対して
角度４５度をなして装着されている。このように構成す
ると、第２図に示した第１偏光制御素子２０は不要にな
る。このような方式による場合、レーザ源１１１は、特
定の偏光角に沿ってほぼ全ての出力を発生するように構
成される必要があり。

このことは、殆どのダイオードレーザが偏光された光を
放射することから実現可能である。

レーザ光の偏光角度が厳密なＴＥ又は７Ｍモードからず
れているときは、その出力が４５度になるようにレーザ
を導波路に装着すればよい。この方法によったときは、
第２図に示した第２偏光制御素子３０は完全に不要にな
る。

上記のいずれの方法を使用した場合も、点Ｅに達した光
は、磁気光学媒体上の磁気領域の状態に依存して、４４
度か４６度のいずれかの向きの偏光ベクトルを持たなけ
ればならない。

次に、磁気光学媒体上に存在する情報の状態を検出する
実際の方法について説明する。

この方法においては、導波路部分Ｅ−Ｆ及びＥ−Ｇは偏
光選択導波路３６として与えられる。この種の導波路は
、例えば導波路の１つに金属クラツデイングを形成した
モードスプリッタなどにより実現することができる。こ
れらの導波路部分はＥ点で光を２つの経路に分割し、そ
れらの各々は、ＴＥ及び７Ｍモードの２つの直交偏光成
分の一方を選択的に導波するものである。点Ｆに達した
光は点Ｅにおける光のＴＥ酸成分みを含み、点Ｇに達し
た光は点Ｅにおける光のＴＭ酸成分みを含んでいる。

これらのＴＥ、７Ｍモードを位置的に反転できることは
勿論である。

第５図はモードスプリッタ４０の一例を示した図である
。導波路４２は、導波路部分Ｄ−Ｅ−Ｇの一部に対応し
、導波モードに関しての等偏屈折率を有し、これは導波
路４１のものに等しい。従って、モードスプリッタは導
波路４１及び４２により構成される。なぜなら、導波路
４１の一端部が導波路４２に近接配置されて、導波路４
２内を伝搬する光パワーは１００％で導波路４１に伝達
されうるからである。

ここで導波路４１の端部には金属クラツデイング４４が
設けられ、これにより導波ＴＭモードの等偏屈折率は著
しく変化する。従って、７Ｍモードでの結合は消失し、
ＴＥ酸成分けが導波路４１に送出される。

点Ｆ及びＧにおける光は、入射光ビームの偏光方向が４
５度のときは、はぼ同一の太きさを有している。これは
、光の全偏光ベクトルが２つの偏光導波路の間で等しく
分割されることによる。ｒＯＪ又は「１」の情報状態に
対して、点Ｅに達した光はそれぞれ４４度又は４６度回
転される。これにより光は光路Ｅ−Ｆ及びＥ−Ｇに沿っ
て等しくない振幅に分割され、従って点Ｆ及びＧにおけ
る振幅は異なっている。

検出器５１．５２は、これらに入射した光の振幅を検出
するもので同じ構成になっている。光は、基板導波又は
放射の形でこれらの検出器に結合される。これらの検出
器５１゜５２からの信号の相対振幅を比較することによ
り、情報内容が検出される。等しい大きさの光を検出す
るとき、構成差から生じる相対振幅の差異は、これらの
検出器に接続した外部要素により調整することができる
。

検出器５１．５２は必要に応じて電気的にバイアスし、
情報の高速識別に必要な検出速度を得るようにしてもよ
い。

回転ディスク上の磁気光学媒体の溝に対してトラッキン
グし　フォーカシングするには、照明と反射光の検出法
が必要である。これは、２つの同一のレーザ、導波路・
検出器の組合せ１２，６２，６４，５３，５４及び１３
．６６．６８，５５，５６により実現される。基板上の
これらの２つの領域は性能、構成共に同じなので、一方
だけについて以下に説明する。

レーザ源１２から光が放射され、点Ｈのスプリッタに導
波される。この光は２つの個別の導波路６２．６４に分
岐する。ここで、光は基板１０のエツジ部分に配置され
た２点Ｊｌ。

Ｊ２から送出される。そして移動媒体１０２に送られ、
それに入射される。次にこの光は媒体で反射され、２点
Ｊ１．Ｊ２で受光され、点Ｋｌ、ＬＬに導波され、更に
に２．Ｌ２に送られ、ここで検出器５３．５４によって
光の振幅が測定される。検出器５３はフォーカシング検
出に使用され、５４はトラッキング検出に使用され°る
。光は点Ｊ１．Ｊ２．から、これらの点におけるスポッ
トサイドが同じになるように送出される。Ｊｌから３２
までの距離のオフセット量によりフォーカス誤差信号を
抽出し、適切な補正機構を駆動して補正を行なう。米国
特許第３，８７６．８４２号に示されたように、３つの
光スポットを用いたこのような読取り（再生）システム
について考えてみると、導波路の全ての放射端部は必ず
しも同一平面上に整合される必要はない。即ち、レーザ
源１２．１３からのトラッキング検出光を送出する導波
路の２つの送出端部は紙面に垂直な方向で他の送出端部
に対して所定量だけオフセットされるとよい。

本実施例においては、１つ以上の基板（図略）が基板１
０の右手に設けられて要素１１−１４．５１−５６を支
承するようにしている。この基板は、構成要素の各々を
対応する基板１０の導波路に光学的に接続する手段を備
えている。

上記のデバイスの全回路及びこれと同一の回路を用いて
、ディスクの正しい領域の情報の読取り及び書込みが可
能なように、溝をトラッキングし、媒体表面又は領域上
のフォーカシングを行なう。２つの同一回路の各々は、
１つの溝領域をトラッキングするため使用され、読取り
／書込みスポットのあたりで、情報の読取り又は書込み
がなされるトラックの側方のいずれかで、フォーカシン
グを行なうため使用される６ 図示はしてないが、トラッキング検出器で受信したトラ
ッキング誤差信号に応じて、光集積素子を含んだデバイ
スを移動させる方法と、上記デバイスを移動させて磁気
光学媒体上に光ビームをフォーカスさせる方法が与えら
れる。

第６図は本願の光デバイスの他の実施例を示す図である
。レーザ源２１１〜２１４及び検出器２５１〜２５６が
基板２１０上に配置される。

レーザ源２１１は電圧ｖ２により示された電流源に接続
された電極を介して駆動される。

レーザ源２１２，２１３は、それぞれ電圧源Ｖ３．Ｖ４
により駆動され、レーザ源２１４は電圧源■６により駆
動される。レーザ源２１１からの光は媒体上の情報の読
取りに使用され、レーザ源２１２，２１３からの光はト
ラッキングとフォーカシングのために使用され、レーザ
源２１４からの光は媒体への情報の書込みに使用される
。

導波路及び電極の各々は、半導体製造技術により形成さ
れ、又レーザ源及び検出器の各々は対応する導波路の端
部で１に板に固着される。本実施例のその他の構成と動
作は第２図の実施例に類似して与えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す概略図であり、 第２図は、第１図に示した光集積ヘットを示す平面図で
あり、 第３図は、第１図の導波路部分の拡大斜視図であり。 第４図は、レーザ光源の例を示す断面図であり、 第５図は、第１図に示したモードスプリッタを示す平面
図であり、 第６図は５本発明の他の実施例による光集積ヘッドを示
す平面図である。 ［主要部分の符号の説明］ １０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・基板１１〜１４．２１１〜２１４・・・・・・・・・
・・・・・　レーザ源２０・・・・・・・・・・・・　
・・・第１偏光制御素子２２、４１．４２．６１．６２
・・・・・・・・・・・・・・導波路２４、２６．３２
．３４・・・・・・・・・・・・・電極３０・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・第２偏光制御素子３６
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　偏光選択
導波路４０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
モードスプリッタ４４・・・・・・・・・・・・・・・
・・・金属クラツデイング５１〜５６．２５１〜２５６
・・・・・・・・・・・・・・・・検出器１００　　　
・・・・・・・・・・・・・　　・・光集積ヘッド移動
媒体 光学システム Ｆ／（３，４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光磁気記録及び／又は再生用光集積デバイスにおい
   て、 基板と、 この基板上に設けられて光エネルギービームを伝搬させ
   、前記基板の外部に露出された一端部を有する導波手段
   であって、この一端部から前記基板の表面に沿って配置
   された第１導波部分と該第１導波部分から分岐されると
   共に前記基板の表面に沿って配置された第２導波部分と
   を有した導波手段と、 偏光光エネルギービームを前記一端部に向けて前記第１
   導波部分に供給する光供給手段と、 前記一端部から入射されると共に前記第２導波部分を伝
   搬する前記光エネルギービームを受光する受光手段と、 前記光検出手段に入射する光量をその偏光に応じて制御
   する手段と、を備えてなる光集積デバイス。 ２、前記光供給手段はランダムに偏光された光を放射す
   ることを特徴とする請求項１に記載の光集積デバイス。 ３、前記第１導波部分を伝搬する前記光エネルギービー
   ムの偏光を制御する偏光制御手段を更に備えることを特
   徴とする請求項１に記載の光集積デバイス。 ４、前記偏光制御手段は、周期構造を有すると共に前記
   第１導波部分に沿って配置されている電極を備えること
   を特徴とする請求項３に記載の光集積デバイス。 ５、前記電極は前記光源からの前記光の波長に比例した
   周期性を有する請求項４に記載の光集積デバイス。 ６、前記制御手段は、前記第２導波部分を伝搬する光の
   偏光方向を回転させる偏光回転手段と、偏光回転角に応
   じて前記光を分割する分割手段と、を備えることを特徴
   とする請求項１に記載の光集積デバイス。 ７、前記分割手段は、前記第２導波部分に設けられて前
   記光を第１偏光成分及び第２偏光成分に分割する偏光選
   択導波路を備えることを特徴とする請求項６に記載の光
   集積デバイス。 ８、前記光検出手段は第１検出器及び第２検出器を備え
   、前記偏光選択導波路は前記第１偏光成分及び第２偏光
   成分をそれぞれ前記第１検出器及び第２検出器に伝送す
   ることを特徴とする請求項７に記載の光集積デバイス。 ９、前記偏光回転手段は、周期構造を有すると共に前記
   第２導波部分に沿って配置されている電極を備えること
   を特徴とする請求項８に記載の光集積デバイス。 １０、前記電極は前記光源からの前記光の波長に比例し
   た周期性を有することを特徴とする請求項９に記載の光
   集積デバイス。 １１、光磁気記録及び／又は再生用光集積デバイスにお
   いて、 基板と、 この基板上に設けられて偏光された光エネルギービーム
   を放射する光源手段と、 前記基板上に設けられた光検出手段と、 前記基板上に設けられ前記基板の外部に露出された一端
   部を有する導波手段であって、前記一端部及び前記光源
   手段の間に配置されて前記偏光光エネルギービームを前
   記一端部に送出する第１導波部分と、この第１導波部分
   から分岐されてこの第１導波手段に入射された光を前記
   一端部から前記光検出手段に送出する第２導波部分と、 前記光検出手段に入射する光量をその偏光に応じて制御
   する制御手段と、を備えた光集積デバイス。 １２、前記光源手段はランダムに偏光された光を放射す
   る光源を備えることを特徴とする請求項１１に記載の光
   集積デバイス。 １３、前記光源手段は前記光源からの前記ランダムな偏
   光光の偏光を制御する手段を更に備えることを特徴とす
   る請求項１２に記載の光集積デバイス。 １４、前記偏光制御手段は、周期構造を有すると共に前
   記第１導波部分に沿って配置されている電極を備えるこ
   とを特徴とする請求項１３に記載の光集積デバイス。 １５、前記電極は前記光源からの前記光の波長に比例す
   る周期性を有することを特徴とする請求項１４に記載の
   光集積デバイス。 １６、前記制御手段は光の偏光回転量を検出することを
   特徴とする請求項１１に記載の光集積デバイス。 １７、前記制御手段は、前記第２導波部分を伝搬する光
   の偏光方向を回転させる偏光回転手段と、前記光を偏光
   回転角度に応じて分割する分割手段と、を備えることを
   特徴とする請求項１１に記載の光集積デバイス。 １８、前記分割手段は、前記第２導波部分に設けられて
   前記光を第１偏光成分及び第２偏光成分に分割する偏光
   選択導波路を備えることを特徴とする請求項１７に記載
   の光集積デバイス。 １９、前記光検出手段は第１検出器及び第２検出器を備
   え、且つ前記偏光選択導波路は前記第１偏光成分及び第
   ２偏光成分をそれぞれ前記第１検出器及び第２検出器に
   伝送することを特徴とする請求項１８に記載の光集積デ
   バイス。 ２０、前記偏光回転手段は、周期構造を有すると共に前
   記第２導波部分に沿って配置されている電極を備えるこ
   とを特徴とする請求項１７に記載の光集積デバイス。 ２１、前記電極は前記光源からの前記光の波長に比例す
   る周期性を有する請求項２０に記載の光集積デバイス。 ２２、請求項１１に記載の光集積デバイスにおいて、 該光集積デバイスは、前記基板上に設けられて他の光エ
   ネルギービームを放射する他の光源手段と、前記基板上
   に設けられた他の光検出手段と、前記基板上に設けられ
   た他の導波手段とを更に備え、 前記他の導波手段は、前記基板の外側に露出された一端
   部と、前記他の光源手段及び前記一端部の間に配置され
   て前記光エネルギービームを前記一端部に伝送する第１
   導波部分と、更に、この第１導波部分から分岐されてこ
   の第１導波手段に入射された光を前記一端部から前記他
   の光検出手段に伝送する第２導波部分とを備えることを
   特徴とする光集積デバイス。