JPH06168479A - マッハ・ツェンダー干渉計波面センサ装置を使用する導波路光ピックアップヘッドおよびエラー検出方法 - Google Patents

マッハ・ツェンダー干渉計波面センサ装置を使用する導波路光ピックアップヘッドおよびエラー検出方法

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JPH06168479A
JPH06168479A JP5175225A JP17522593A JPH06168479A JP H06168479 A JPH06168479 A JP H06168479A JP 5175225 A JP5175225 A JP 5175225A JP 17522593 A JP17522593 A JP 17522593A JP H06168479 A JPH06168479 A JP H06168479A
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channel
interferometers
interferometer
optical head
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JP5175225A
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English (en)
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Jr Joseph F Revelli
フランシス レベリ，ジュニア ジョセフ
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Eastman Kodak Co
Original Assignee
Eastman Kodak Co
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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
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プレーナ形導波路と、チャンネル導波路と、
導波路集光レンズと、集積導波路光検出器を含む集積光
ヘッドを提供する。 【構成】 光ディスクから戻るビームの主要部分が、レ
ンズ44によって集積導波路光検出器46上に集束させられ
る。このビームの一部が、集束エラー信号(FES)を与え
るために、ビーム波面曲率を測定するチャンネル導波路
マッハ・ツェンダー(MZ)干渉計60,62 によってサンプル
抽出される。追加のチャンネル導波路52,54 が干渉計の
ための基準信号を与え、一つのチャンネル導波路検出器
64によって検出された光を別のチャンネル導波路検出器
66によって検出された光から減算してトラッキングエラ
ー信号(TES) を得る。二つの干渉計に関連付けられたチ
ャンネル導波路52,54 から発する光によってそれぞれ割
り算された当該の二つの干渉計から発する光の比率の間
の差により、集束エラー（FES)を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光データ記憶ディスク
から情報を読み取るための集積化された導波型光ヘッド
(Integrated Guided Wave Optical Head)(IGWOH)に一般
的に係わる。更に特に、本発明は、集束エラーとトラッ
キングエラーとを測定するためのマッハ・ツェンダー干
渉計波面センサ(Mach-Zehnder interferometer wavefro
nt sensor)装置を使用する集積光ヘッド(integrated op
tical head) と、それらのエラーを検出するための方法
とに係わる。
【０００２】
【従来の技術】光ヘッドは、バルク (組立型、bulk) 光
ヘッドであろうと集積(integrated)光ヘッドであろう
と、少なくとも３つの別個の機能を果たさなければなら
ない。先ず第１に、光ヘッドは、光ディスクからの反射
光の上に符号化されたデータ信号を読み取らなければな
らない。第２に、光ヘッドは、トラッキングエラーを測
定しなければならず、このトラッキングエラーとは、光
ディスク平面内における光ディスクの運動に関連した変
位(displacement)エラーである。最後に、光ヘッドは集
束エラーを測定しなければならず、この集束エラーと
は、光ディスク平面に対して垂直方向の光ディスクの運
動に関連した変位エラーである。集積導波光ヘッド(IGW
OH) は、光データ記憶ディスクから情報を読み取るため
の、バルク光ヘッドアセンブリに代わるコンパクトで軽
量な代替技術に相当する。
【０００３】「集積光ディスクピックアップ装置(An In
tegrated Optic Disk Pickup Device)」（Journal of L
ightwave Technology 、vol. LT-4 、No. 7 、July 198
6 ）においてUra 他によって提案されたそれのような現
行の集積光ヘッド設計は、トラッキングエラー信号(TE
S) をモニタするために「プッシュプル」方法を使用
し、集束エラー信号(FES) をモニタするために「瞳不明
瞭化(pupil obscuration)」方法を使用する。（例え
ば、G. Bouwhuis 他著「光ディスクシステムの原理(Pri
nciples of Optical Disk System) 」Adam Hilger Lt
d.、Boston、1985を参照されたい。）これらの方法は、
バルク光学ヘッド素子の代わりに、回折格子レンズとビ
ームスプリッタとを使用する光導波路に適合させられ
る。不都合なことに、これらの方法は、導波路内に作製
することが極度に困難な高性能レンズ（即ち、大きな開
口数と大きなStrehl比とを有するレンズ）を必要とす
る。更に、こうしたレンズを得るために必要とされる製
造技術は、大量生産に容易に適合し得ない。
【０００４】US-A-4,798,437は、波面形状を解析するた
めに、例えばLiNbO3のような無機材料の電気光学基板上
に形成されたマッハ・ツェンダー(MZ)干渉計アレイを使
用して、アナログ光波信号(optical wave signal) を処
理するための方法と装置を開示している。記載されてい
る装置の中には、点光源からの自由空間放射がチャンネ
ル導波路(channel waveguide) アレイの中に縦形(end-f
ire)結合された集積光導波路距離計(integrated optica
l waveguide range finder) がある。そのアナライザか
ら点光源への距離が、そのアナライザに入射する波面の
曲率を決定する。隣り合うチャンネル導波路上に当たる
波面部分が、この曲率の故に、僅かに位相変移させられ
る。隣り合うチャンネルはY-接合部において互いに接合
され、その相対的な位相シフトが、これら２つのチャン
ネルからの光の間の干渉を結果的に生じさせる。その干
渉計から出てくる信号は、アレイ内の他の干渉計からの
信号と共に捉えられる時に、波面の曲率の測定量と、従
って光源への距離の測定量とを与える。他の光信号は、
強度の基準レベルを与える。制御電極が、一方のチャン
ネルの他方のチャンネルに対する電気光学的な位相シフ
トを可能にする。この特徴は、２つのチャンネルの光路
長の僅かな差異を補償するための手段、又は、一方のチ
ャンネルを他方のチャンネルに比して電気光学的に偏ら
せる(bias)手段を提供する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】チャンネル導波路MZ干
渉計は、波面曲率を感知するためには使用されてきたも
のの、集積光ヘッドにおける集束エラー信号の測定のた
めに使用されることはなかった。更に、従来技術の干渉
計アレイは、LiNbO3又は他の類似の無機電気光学単結晶
内での拡散によって形成される導波路に基づいている。
従って、より新規性のある技術を使用することと、シリ
コン基板上に付着させられた新規の薄膜電気光学ポリマ
ーによって形成された導波路を得ることと、光検出、増
幅や光学的機能によるスイッチングのような諸電子的機
能を一体化することとが非常に望ましいということが理
解されるであろう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
の１つ以上を克服することを目的とする。簡潔に要約す
れば、本発明の１つの特色によれば、一つの光軸を有し
且つ光データ記憶ディスクからの読取りが可能である集
積光ヘッドにおける集束エラーとトラッキングエラーを
測定するための方法は、集束エラーとトラッキッングエ
ラーの両方に対して共通である複数のステップを含む。
これらの共通ステップは、集積導波光ヘッド(IGWOH) 内
に光導波路チャンネル(optical waveguide channel) を
形成すること、および、第１の干渉計と第２の干渉計を
形成することと、第１の干渉計と第２の干渉計とから発
する光を検出することと、第１の干渉計に関連付けられ
た第１のチャンネル導波路から発する光を検出すること
と、第２の干渉計に関連付けられた第２のチャンネル導
波路から発する光を検出することとを含む。トラッキン
グエラーを測定するために、この方法は、第２のチャン
ネル導波路の光検出器によって検出された信号から、第
１のチャンネル導波路の光検出器によって検出された信
号を減算することを含む。集束エラーを測定するために
は、この方法は、第１および第２の干渉計から発する光
をそれぞれ第１および第２のチャンネル導波路から発す
る光で割り算した比率の間の差を得ることを含む。
【０００７】本発明の別の特色によって、一つの光軸を
有し且つ光データ記憶ディスクからの読取りが可能であ
るIGWOH は、第１の干渉計と第２の干渉計、および、こ
れらの第１の干渉計と第２の干渉計にそれぞれ関連付け
られた第１のチャンネル導波路と第２のチャンネル導波
路を形成するように、そのIGWOH 内に形成された複数の
光導波路を含んでいる。第１および第２の導波路チャン
ネル検出器が、それぞれ、第１および第２のチャンネル
導波路から発する光を検出するために配置される。追加
のチャンネル導波路検出器が、第１および第２の干渉計
の各々から発する光を検出するために配置される。単一
の導波路集光レンズが、その光ヘッドの光軸に沿って配
置され、集光レンズ検出器が、その集光レンズから発す
る光を検出する。
【０００８】本発明は、プレーナ形導波路とチャンネル
導波路と導波路集光レンズと集積化された導波路光検出
器から成る新規の集積光ヘッドである。光ディスクから
戻ってくるビームが、回折格子カプラによってプレーナ
形光導波路の中に結合される。このビームの主要部分
は、データ信号を与えるために、集積化された導波路光
検出器上に導波路集光レンズによって集束させられる。
そのビームのより小さな部分は、チャンネル導波路MZ干
渉計によってサンプル抽出される。これらの干渉計は、
集束エラー信号(FES) を与えるために、ビーム波面曲率
を測定する。追加のチャンネル導波路が、干渉計用の基
準信号を与え、トラッキングエラー信号(TES) を測定す
るための手段を提供する。
【０００９】波面曲率を感知するためにチャンネル導波
路MZ干渉計を使用することは既に開示されているが、IG
WOH における集束エラー信号とトラッキングエラー信号
を測定するためのこの方法の適用は、新規である。本発
明は、適切に配置され相対的に偏らされた２つの干渉計
各々からの信号を減算することによって、集束エラー信
号を得る。本発明は、シリコン基板上に付着させられた
新規の薄膜電気光学ポリマーから形成された導波路を含
む。この特徴は、光検出や光増幅や光学的機能によるス
イッチングのような諸電子的機能の特殊用途向け一体化
を可能にするものである。
【００１０】
【実施例】図面を参照すると、図１と図２は、導波路光
ピックアップヘッド10を示す。図１と図２は、光ディス
ク12と対物レンズ14とを伴った導波路光ピックアップヘ
ッド10の側面図である。図１を参照すると、レーザダイ
オード11からの光ビームが、視準レンズ13によって平行
ビーム16に変換される。４分の１波長板17に入射する光
の直線偏光状態が参照符号19で示される通りであるよう
に、偏光ビームスプリッタ18が、S-偏光を反射し、P-偏
光を透過する。４分の１波長板17は直線偏光を円偏光に
変化させ、このビームは、対物レンズ14によって、光デ
ィスク12の情報保持表面の上に集束させられる。光ディ
スク12の表面からの反射時に、光の強さが光ディスク表
面上に記録された情報に従って変調される。ディスク表
面12と対物レンズ14とがその対物レンズ14の焦点距離に
等しい距離だけ隔てられている場合に、その光は対物レ
ンズ14によって再び平行ビーム化される。この平行ビー
ム化された光は、円偏光から、参照符号21で示されるよ
うに偏光状態19に関して90度回転させられた直線偏光に
変換される。偏光状態21は、S-偏光されているために、
偏光ビームスプリッタ18から全反射される。その後で、
ビーム20は、回折回折格子28に入射し、TE偏光として導
波路30の中に結合される。４分の１波長板と偏光ビーム
スプリッタの目的は、レーザダイオード11の光学的隔離
を確保すること、即ち、光ディスク表面12から反射され
る光が全くレーザダイオード11に戻らないことを確保す
ることである。この隔離手段は当業者間に公知であり、
この隔離手段は、レーザダイオードのフィードバック雑
音を防止するだけでなく、更には、信号として検出され
るために利用可能な光の量を最大化する。図１に示され
る諸素子を僅かに再配置することによって、TE偏光の代
わりにTM偏光が回折格子カプラ28によって導波路30の中
に結合されることが可能である。例えば、S-偏光が偏光
ビームスプリッタ18に入射するように、レーザダイオー
ド11が方向付けられなければならない。光ディスク12と
対物レンズ14と４分の１波長板17は、偏光ビームスプリ
ッタ18の上部側に、即ち、導波路装置10から見て偏光ビ
ームスプリッタ18の反対側に配置されなければならな
い。
【００１１】光学的隔離を得るための代替手段が図２に
示される。この手段は、偏光ビームスプリッタを必要と
はしないけれども、特別に設計された結合回折格子28'
を必要とする。レーザダイオード11' から発する、方向
19' に沿って偏光させられた光が、視準レンズ13' によ
って平行ビーム16' に変換される。回折格子28' がTM偏
光を透過し、TE偏光を導波路装置10' の中に結合するよ
うに、回折格子28' が設計される。従って、偏光状態1
9' が回折格子28' によって透過される。上記隔離手段
に関して説明された仕方と同様の仕方で、光ディスク1
2' の情報保持表面から４分の１波長板17' を通過して
反射される光は、直線偏光であるが、偏光状態19' に対
して90度をなす方向21' にある。この場合には、ビーム
20' がTE偏光を伴って回折格子カプラ28' に入射し、回
折格子カプラ28' によって導波路装置10' の中に結合さ
れる。図２に示される実施例では、基板32' は、回折格
子28'の付近ではビーム16' に対して透明でなければな
らない。回折格子28' がTE偏光を透過しTM偏光を結合す
るように作られることが可能であるということも理解さ
れるだろう。この場合には、方向21' に沿って偏光され
た光が４分の１波長板17' に入射し、且つ方向19' に沿
って偏光された光が回折格子28' によってプレーナ形導
波路30' の中に結合されるように、レーザダイオード1
1' が方向付けられる。
【００１２】さて、図１と図２の両方を参照して、同一
の参照番号を有する素子が、説明の簡明さのために
「 '」符号なしに参照される。ビーム20は、そのビーム
が平行ビーム化される時には平面の波面22によって特徴
付けられる。この公称位置からのディスク表面12の（矢
印24で示される）相対運動（即ち、集束ずれ）は、ビー
ム20の脱平行ビーム化(decollimation) と、湾曲した波
面26とに結果する。ビーム20は回折格子28によってプレ
ーナ形光導波路30の中に結合される。
【００１３】プレーナ形導波路30は、使用光の波長にお
ける単一モード動作を得るのに十分なほど薄い。典型的
には、このことは、0.5 〜2mm の膜厚さを必要とするだ
ろう。この薄膜は、例えばRFスパッタされたコーニング
7059 ガラス、イオン交換された BK7ガラス、化学蒸着
(CVD)SiOxNy、又は更に、回転塗布された非線形光学ア
ゾベンゼンスルホン染料コポリマーもしくはPMMA（ポリ
（メタクリル酸メチル）、polymethylmetacrylate ）も
しくは蒸発有機モノマーガラスのような有機薄膜といっ
た、透明で且つ高屈折率である幾つかの材料のいずれか
１つで作られることが可能である。この導波路材料は、
低屈折率の透明バッファ層34の頂部上に付着させられ
る。薄膜30、34が基板32によって支持される。
【００１４】シリコンが基板32として選択される場合に
は、厚さ1 〜3mm のSiO2のスパッタリング層又は熱成長
層が、低屈折率の透明バッファ層34として働くように、
シリコン基板上に直接付着させられなければならない。
シリコン基板32は、検出器や増幅器やトランジスタ等の
ような特殊用途向け電子機能が諸光学機能と同一の基板
上にモノリシック形に作られることを可能にする。シリ
コン基板上で光導波路と共に一体化された光検出器が、
従来技術で公知である。ドイツ特許 DE 35 36497 A1
と、米国特許第 4,672,187号と、ドイツ特許 DE 35 34
776 A1を参照されたい。或いは、バッファ層34が省略さ
れることが可能であり、基板32と導波路30とが電気光学
LiNbO3のプレーナ平板内へのチタンの拡散によって形成
されることが可能である。個々の層に対して特定された
材料は、排他的であることを決して意図されていない。
同様の属性を有する他の材料も使用可能である。
【００１５】図３を参照すると、装置10は光軸36に関し
て対称であり、プレーナ形導波路30は、線38を越えた側
で変更される。線38を越えた側では、導波路30内のビー
ム40が、イオンミリング(ion milling) 法かイオン拡散
法（LiNbO3の場合）かイオン交換法のいずれかによって
プレーナ形導波路30の中に形成された別々のチャンネル
の中に結合される。ビーム40の中央部分は中央のチャン
ネル42の中に結合される。このチャンネルの幅は、光が
自由波としてこの領域内を横断方向に伝搬し、且つその
光が導波路レンズ44によって導波路光検出器46の上に集
束させられるのに十分な大きさ（即ち、幅1 〜5mm ）で
ある。検出器46の出力光電流の時間的変動 IRFは、光デ
ィスク12上に記録されたデータ（所謂「rf」信号）の直
接測定量である。
【００１６】ビーム40の外側部分は、中央の導波路42の
一方の側ではチャンネル導波路48、50、52の中に結合さ
れ、その他方の側ではチャンネル導波路54、56、58の中
に結合される。単一モードチャンネル導波路の対48、50
と対56、58は、中央導波路42に関して対称に配置される
２つのMZ干渉計60、62を形成する。これらの単一モード
チャンネルは典型的には0.5 〜5 ミクロン幅である。光
検出器64、66によって導波路チャンネル52、54の末端で
測定される光電流I01 とI02 が、その２つの干渉計60、
62のための基準信号として働く。更に、これら２つの光
電流の差が、トラッキングエラー信号 ITES = I02 − I
01を与える。基準チャンネル52、54は、必ずしも単一モ
ードチャンネルである必要はなく、0.5 ミクロン〜1 mm
の幅であることが可能である。シリコンが基板32として
選択される時には、光検出器46、64、66、68、70全てが
シリコン基板上に集積化されることが可能である。
【００１７】導波路チャンネル48、58の少なくとも一部
分が、無機又は有機の電気光学材料で形成されるか、こ
の材料に近接して形成される。有機材料の一例は、分極
された(poled)PMMA ／アゾベンゼンスルホン染料コポリ
マー(azo-benzene sulfone dye co-polymer)である。無
機材料の一例は、LiNbO3だろう。図４乃至図６は、イオ
ン交換加工によって形成されたチャンネル導波路の中に
又はその表面上に電気光学材料を組み入れる(incorpora
te) 方法を示す。これらの図は、図３の線IV−IVを通っ
た断面を示す。これら図では、参照符号72は不導波(non
-guiding) （低屈折率）ガラスを表し、参照符号48、50
は導波(guiding)（高屈折率）イオン交換ガラスチャン
ネルを表す。他の方法によって形成されるチャンネル導
波路も使用可能である。図４は、薄膜74の形の有機電気
光学材料を導波路チャンネル48の頂部上に直接的に付着
させることによって、有機電気光学材料を組み入れる方
法を示す。或いは、図５に示されるように、チャンネル
48の一部分が、イオンミリング又は反応性イオンエッチ
ングによって除去され、有機NLO 材料で充填される。適
切な電気光学ポリマーは、US-A-4,792,208とUS-A-4,94
8,225とUS-A-4,955,977に開示されたポリマーのよう
な、10-9静電単位より大きい高い二次分極感受性(secon
d order polarization susceptibility)を有する電気光
学ポリマーである。図４と図５に示される実施例では、
非線形光学有機ポリマー薄膜74、74' の屈折率が、チャ
ンネル導波路48、48' を形成する材料の屈折率に等しい
か又はそれより僅かに大きいために、チャンネル導波路
48、48' の各々の中を案内される光が非線形光学有機ポ
リマー薄膜74、74' と相互作用する。このポリマー薄膜
の厚さは、チャンネル導波路48、48' が移相器領域90、
90' 各々の全体に亙って単一モードのままであるように
選択される。
【００１８】１対の電極76、78（図３乃至図５）がNLO
層74の両側に配置される。これらの電極は、電気光学材
料を挟んで電界を印加するために備えられる。この電界
は、その有機電気光学材料に極性を与える(pole)ため
に、及び、電気的に発生させられる屈折率の変化を分極
(poling)完了後に生じさせるために、使用される。有機
非線形光ポリマーの分極(poling)は、そのガラス転移よ
りも僅かに低い温度までそのポリマーを加熱すること
と、電界を印加することとによって行われる。このポリ
マーは電界を印加したまま外界温度に冷却され、その後
に電界が取り除かれる。図４と図５に示される実施例で
は、ポリマー薄膜74、74' の各々が、基板32、32' の平
面に対して各々に垂直である軸線に沿って分極(pole)さ
せられるだろう。これらの実施例では、分極軸(axis of
poling)に沿って偏光されたモードに相当するTM偏光の
導波モード(guided mode) が、最大の電気光学効果を得
るために使用される。基板32、32' がシリコンである場
合には、下部電極76、76' が、抵抗性接触がそれに対し
て生じさせられるシリコン基板32又は32' のP+ドープ領
域によって、形成されることが可能である。外部駆動電
圧に対する接続は、接点パッド80、82（図３）を経由し
て行われる。透明バッファ層75、75' 、75" と透明バッ
ファ層34、34' 、34" は、金属電極からチャンネル導波
路とNLO 薄膜を光学的に隔離する働きをする。バッファ
層34、34' 、34" は、熱成長SiO2又はスパッタリングSi
O2の厚さ1 〜3mm の薄膜であることが可能であり、バッ
ファ層75、75' 、75" は、ポリ（メタクリル酸メチル）
(polymethylmethacrylate)のような低屈折率ポリマーの
厚さ0.5 〜3.5mm の回転塗布層であることが可能であ
る。
【００１９】図６は、Ti交換LiNbO3チャンネル導波路に
適した、電極84、86を付与するための代替方法を示す。
電極84、86は、透明バッファ層75" 上のTi交換チャンネ
ル導波路48" のどちらか一方の側に配置される。バッフ
ァ層75" は、金属電極84、86からチャンネル導波路48"
を光学的に隔離する働きをする。制御電圧がこれらの電
極を介して印加される時に、これらの電極の間の領域内
のフリンジ電界(electric fringing field) が、電気光
学材料の屈折率の変化を生じさせる。図６に示される実
施例では、LiNbO3基板の方向は、結晶 z軸が基板32" に
平行であり且つ光伝搬方向に対して垂直であるような方
向である。この場合には、電極84、86のフリンジ電界が
チャンネル導波路48" の付近で結晶 z軸に対して平行で
あり、最大の電気光学効果を得るためにTE偏光モードが
使用される。図６に示される表面電極構造も、有機電気
光学ポリマー導波路と共に使用されることも可能であ
る。この場合には、電極84、86が、前述のように、有機
ポリマーに極性を与える(pole)ために使用されるだろ
う。しかし、分極軸(poling axis) は基板32" に対して
平行だろうし、最大の電気光学効果を得るためにTE偏光
モードを使用することが必要だろう。図６に示される実
施例は、２つの電極84、86のどちらか一方をチャンネル
導波路48" の表面上に直接配置することと、その他方の
電極をチャンネル導波路48" の側部に配置することによ
って、TM偏光モードでの使用に容易に適合させられるこ
とも可能である。電極84、86がバッファ層75" の厚さに
比して十分な距離だけ間隔を置かれているならば、チャ
ンネル導波路48" の付近のフリンジ電界は、電気的に分
極された(poled) ポリマーの分極軸(poling axis) と同
じように、基板32" の平面に対して垂直だろう。LiNbO3
に基づく素子の場合には、その結晶 z軸も、基板32" に
対して垂直に方向付けられるだろう。
【００２０】電気光学位相変調器90、90' 、90" は、干
渉計のこの分枝を通過する光の遅延を調整することを可
能にする。この位相調整は、干渉計の動作点を線形領域
に偏倚させる(bias)ために有効である。同様の変調器が
導波路チャンネル48、50上に形成される。図３に示され
るように、導波されるビーム40は、ディスク12に焦点が
合っているか外れているかに応じて直線波面又は湾曲波
面を伴って伝搬する。波面曲率は、２つのMZ干渉計60、
62の隣り合う分枝中に結合するビーム40の部分間の位相
差を結果的に生じさせる。この位相差によって干渉信号
が発生させられる。従って、公称位置からの光ディスク
の変位である集束ずれD に直接的に関係した
【００２１】
【数１】
【００２２】が発生される。図１乃至図２では、光ディ
スクは公称上では対物レンズ14から１焦点距離だけ離れ
た位置に配置される。図１〜２では、集束ずれD は、変
位の矢印24によって示される。基準信号I02 、I01 各々
による信号I2、I1の正規化は、レーザダイオード出力の
変動や、光の焦点整合の良否に応じた回折格子の結合効
率の変動や、rf信号変調のような原因に起因した光レベ
ル変動を補償する。
【００２３】図９乃至図１２は、IGWOH の動作原理を図
解する。図９は、光ディスクと対物レンズとを伴ったIG
WOH の側面図である。MZ干渉計で検出される信号に対す
るディスクの垂直方向変位（集束ずれD ）に関する式が
得られることが可能である。ディスク表面が公称位置
（対物レンズから１焦点距離）にある時には、そのディ
スクから反射される光は対物レンズ14によって平行ビー
ム化される。しかし、ディスクが距離±D だけ移動させ
られるならば、ディスクから反射させられる光は、公称
位置から距離±2Dにある物体平面から発するように見え
る。ニュートン形式のレンズ方程式は、像平面と物体平
面との位置に関する次式を与え（図１０）、
【００２４】
【数２】
【００２５】ここで、S1は像平面から対物レンズの後側
焦点(back focal point)までの距離であり、f は対物レ
ンズの焦点距離である。周辺光線の拡がり角αm は、次
式によって近似的に表され、
【００２６】
【数３】
【００２７】ここで、D は対物レンズの直径である。周
辺光線以外の光線は、より小さい拡がり角
【００２８】
【数４】
【００２９】を有し、ここで、 rは対物レンズの射出瞳
内でのその光線の半径である。ディスクから戻る光が、
回折格子カプラによってIGWOH の中に結合される。導波
路内の拡がり角q は、次式によって近似的に角度αに関
係付けられることが可能であり、
【００３０】
【数５】
【００３１】ここで、 neff は導波モードの有効屈折率
である（図１１）。この光ヘッドのプレーナ形導波路部
分内の光は、一対のMZ干渉計を形成する２組のチャンネ
ル導波路の中に結合される。これらの干渉計は、光軸の
両側に距離R の位置に対称に配置される。図１１を参照
すると、q をD に関係付ける次式が得られることが可能
であり、
【００３２】
【数６】
【００３３】ここで、t1は対物レンズと回折格子カプラ
の間の距離であり、t2は回折格子カプラとチャンネル導
波路の間の距離である。q の解が次式を与える。
【００３４】
【数７】
【００３５】図１２は、個々のMZ干渉計の詳細図であ
る。Y-接合部において接合される二つの隣り合うチャン
ネル導波路に角度q で入射する光線の間の相対光路差(0
PD) は、次式によって与えられ、
【００３６】
【数８】
【００３７】ここで、 GはMZ干渉計の二つのチャンネル
導波路の間の間隔である。このOPD に相当する位相ずれ
は、次の等式によって与えられ、
【００３８】
【数９】
【００３９】ここで、
【００４０】
【数１０】
【００４１】である。Q が 1に対して無視し得るもので
あると仮定すると、上記の等式は更に次のように更に単
純化されることが可能である。
【００４２】
【数１１】
【００４３】この近似式では、位相ずれはディスクの変
位に関してリニアである。個々のMZ干渉計を出て行く光
の強さは、位相ずれF によって、次のように特定される
ことが可能であり、
【００４４】
【数１２】
【００４５】ここで、I01 は直線状の基準チャンネル導
波路の末端で光検出器によって測定された光の強さであ
り、F0は、干渉計の二つの平行なチャンネル導波路内の
光の間のバイアス位相ずれである。F は二つの平行なチ
ャンネル導波路に到着する光線の間の位相差であり、次
の等式によって示されるように、集束ずれD の関数であ
る。
【００４６】
【数１３】
【００４７】F0が90°であるように調整されるならば、
【００４８】
【数１４】
【００４９】である。90°のバイアス位相ずれは、I1の
符号を観察することによってD の正値と負値とが識別さ
れることが可能となるように、選択される。最後に、光
軸の反対側に配置された第２のMZ干渉計が−90°バイア
スされ、且つ一方の干渉計の信号がその他方の干渉計の
信号から減算される時に、次式の差信号 IFES が得ら
れ、
【００５０】
【数１５】
【００５１】ここで、
【００５２】
【数１６】
【００５３】である。従って、 IFES は集束エラー信号
を表し、集束ずれパラメータD に応じて正弦状に変化す
る。二つのMZ干渉計を±90°バイアスさせることと、上
記の差信号を採用することとによって、二つの望ましい
効果が同時に得られることが可能である。即ち、DCレベ
ルが抑制され、（F が１ラジアンより著しく小さいと仮
定すると）出力信号が集束ずれに応じて線形に変化す
る。±90°バイアス位相ずれF0は、電極76、78の一方か
ら他方へ（図４）、電極76' 、78' の一方から他方へ
（図５）、又は電極84、86の一方から他方へ（図６）電
位を加えることによって、電気光学的に生じさせられる
ことが可能であるということが理解されるだろう。或い
は、図４乃至図６に示される変調器部分90、90' 、90"
の長さを各々を調整することによって、永久的なバイア
ス位相ずれが与えられることが可能である。図４のNLO
有機ポリマー層74とバッファ層75の、図５のNLO 有機ポ
リマー層74' とバッファ層75' の、図６のバッファ層7
5”のレーザトリミングを使用して、素子の製造中に上
記の調整が行われることも可能である。
【００５４】トラッキングエラー信号が、次式の形で基
準信号の差から得られることが可能である。
【００５５】
【数１７】
【００５６】集束ずれに応じた回折格子の結合効率の変
動の望ましくない副作用が、 ITESと IFES の両方が集
束ずれによって変調されるということであるということ
が理解されるだろう。数kHz を下回る周波数の変調成分
は、高周波数データ信号 IRFを高域フィルタを通過させ
ることによってその高周波数データ信号から除去される
ことが可能である。しかし、 ITES の周波数スペクトル
は、 IFES の周波数スペクトルと同一であり、従って、
ITES の電気的フィルタリングは任意のものではない。
一方、 IFES は、 ITES に対する集束ずれの効果を補償
することが可能な可変利得回路への入力信号として使用
されることが可能である。
【００５７】前述のように、 IFES はD に関して周期的
である。従来の光ヘッドにおけるFES 信号は、一般的に
非周期的である。更に特に、対物レンズとディスク表面
が公称間隔の10ミクロン程度の範囲内になるまで、従来
のFES 信号はゼロである。この範囲内では、その信号
は、焦点の一方の側では正であり、焦点ではゼロであ
り、焦点の他方の側では負である。提案されたFES 信号
発生スキーマの周期が、周期性に起因する制御信号の曖
昧性がないように、十分な大きさにされることが可能で
あるかどうかということに関して、問題が生じる。この
問題は、次の数値例を検討することによって解答される
ことが可能である。
【００５８】f = 4 mm G = 20 mm l = 1 mm R = 1 mm neff = 1.5 t1 = 2 mm t2 = 5 mm 様々な入力パラメータに対してこれらの値を使用して、
MZ干渉計信号の周期Aが次のA の定義を使用して直接的
に計算されることが可能である。
【００５９】
【数１８】
【００６０】周期性に起因する曖昧性が回避される最大
行程範囲(maximum excursion range) ± Dmax は、次式
で与えられる。
【００６１】
【数１９】
【００６２】この範囲は、典型的な光ディスク集束ずれ
範囲の場合の曖昧性を回避するのに十分な大きさであ
る。量 Dmax は、R かG のどちらかを増大させることに
よって容易に小さくされることが可能である。FES 信号
の周期が小さくなるにつれて、集束ずれに対するその素
子の感度が増大する。集束ずれの粗い範囲と細かい範囲
の両方においてFESを測定するための素子を得る上で、
この事実が利用されることが可能である。
【００６３】もちろん、 RかG を減少させることによっ
て、D max がより一層大きくされることも可能である
が、より大きな Dmax の値は、次式の線形近似の妥当性
に悪影響を与えるだろう。
【００６４】
【数２０】
【００６５】これは、上記の入力パラメータを使用して
パラメータQ を計算することによって証明されることが
可能であり、
【００６６】
【数２１】
【００６７】この値は１よりもはるかに小さく、次の線
形近似の使用を正当化する。
【００６８】
【数２２】
【００６９】一方、R が0.25mmであるとすると、 Dmax
は 400ミクロンに増大し、Q は0.47になる。Q は１未満
のままであるが、等式
【００７０】
【数２３】
【００７１】が、F を決定するために実際に使用される
べきである。この場合は、もはやF はD に関して線形で
はない。図７を参照すると、光ディスク12から戻る光
が、回折格子カプラ28によってプレーナ形導波路30の中
に結合される。この代替実施例は、４つのMZチャンネル
導波路干渉計92、94、96、98が２つの干渉計の代わりに
使用される点と、３つの導波路レンズ100 、102 、104
が１つのレンズの代わりに使用される点とにおいて、図
３の実施例とは異なっている。外側の２つのMZ干渉計9
2、94が、内側の２つの干渉計96、98のそれとは異なっ
た集束ずれ行程範囲 Dmax によって特徴付けられる。こ
れは、内側の２つの干渉計96、98に関するRG積を外側の
２つの干渉計92、94に比して変化させることによって得
られる。粗いFES （小さなRG）が次式から得られ、
【００７２】
【数２４】
【００７３】そして、細かいFES （大きなRG）が次式か
ら得られる。
【００７４】
【数２５】
【００７５】TES は次式によって容易に与えられ、
【００７６】
【数２６】
【００７７】そして、RF信号が次式によって与えられ
る。
【００７８】
【数２７】
【００７９】追加の複数対のMZ干渉計が、他の行程範囲
のために含まれることも可能である。一般的に、MZ干渉
計は波長のシフトによって影響される。半導体レーザダ
イオードが光源として使用される場合には、大半のレー
ザダイオードにおける縦方向モードのホッピングに関連
した波長シフトのために、波長シフトによって干渉計が
影響されることは重大な困難をもたらす。レーザダイオ
ードの波長シフトに対する自己補正を行う別の実施例
が、図８に示されている。中央MZ干渉計96' が、その装
置の光軸に沿って配置される。上記の基本実施例の場合
と同じく、電極106 、116 が、２つの外側MZ干渉計92'
、94' 各々の可変位相分枝(variable-phase arm)を形
成する電気光学チャンネル導波路110 、120 上に配置さ
れる。これらの位相変調器のための対向電極が、電気光
学チャンネル導波路の下方に配置される。これらのチャ
ンネル導波路位相変調器は、バイアス位相シフトの動的
交番を可能にする。中央のMZ干渉計96' に入射する波面
部分が常に平面であるために、その干渉計の出力信号
【００８０】
【数２８】
【００８１】は、波長シフトの個々の測定量を与える。
この信号レベルの検出が制御電圧を発生させるために使
用されることが可能であり、この制御電圧は、電極106
、116に対して加えられる時に、２つのMZ干渉計92' 、
94' のバイアス位相シフトの調整を可能にし、それによ
って波長シフトを補償する。さて、光データ記憶ディス
クから情報を読み取るための集積導波光ヘッドと、この
光ヘッドにおける集束エラーとトラッキングエラーを検
出するための方法とが提示され終わったということが理
解されるだろう。
【００８２】このIGWOH は、集束エラーとトラッキング
エラーを測定するために、マッハ・ツェンダー干渉計波
面センサ装置を使用する。本発明は、様々な感度範囲に
亙ってのFES の読取りを可能にするために集束ずれに対
する互いに異なった感度を各々の干渉計が有し、且つ、
波長シフトを補償するためのフィードバックを各々の干
渉計が与えるようにされた複数対のMZ干渉計を提供す
る。本発明は、より新規の技術を使用し、シリコン基板
上に付着させられた新規の薄膜電気光学ポリマーから形
成された導波路を有し、光検出や増幅や光学機能による
スイッチングのような電子機能を集積化する。
【００８３】本発明のIGWOH における集束エラーとトラ
ッキングエラーの測定のための方法は、集束エラーとト
ラッキングエラーの両方に共通な複数のステップを含
む。これらの共通ステップは、光ヘッド内に複数のチャ
ンネル導波路を形成して第１の干渉計と第２の干渉計を
形成することと、前記第１の干渉計と前記第２の干渉計
とから発する光を検出することと、前記第１の干渉計に
関連付けられた第１のチャンネル導波路から発する光を
検出することと、前記第２の干渉計に関連付けられた第
２のチャンネル導波路から発する光を検出することとを
含む。
【００８４】トラッキングエラーを測定するために、こ
の方法は、第２のチャンネル導波路光検出器によって検
出された信号から、第１のチャンネル導波路光検出器に
よって検出された信号を減算することを含む。集束エラ
ーを測定するために、この方法は、第１のチャンネル導
波路から発する光で割り算された第１の干渉計から発す
る光の比率と、第２のチャンネル導波路から発する光で
割り算された第２の干渉計から発する光の比率の間の差
を得ることを含む。
【００８５】本発明は、プレーナ形導波路とチャンネル
導波路と導波路集光レンズと集積導波路光検出器とを含
む、新規の集積光ヘッドである。光ディスクから戻って
くるビームが、回折格子カプラによってプレーナ形光導
波路の中に結合される。このビームの主要部分は、デー
タ信号を与えるために、集積導波路光検出器上に導波路
集光レンズによって集束させられる。そのビームのより
小さな部分は、チャンネル導波路MZ干渉計によってサン
プル抽出される。これらの干渉計は、集束エラー信号(F
ES) を与えるために、ビーム波面曲率を測定する。追加
のチャンネル導波路が、干渉計用の基準信号を与え、ト
ラッキングエラー信号(TES) を測定する手段をもたら
す。TES の光レベル変動の補償は、基準信号による正規
化によって与えられる。FES 信号とRF信号における補償
は、MZ干渉計からの電子的フィードバックと、電子的フ
ィルタリングとの各々によって与えられる。
【００８６】集光レンズが必要な唯一の導波路レンズで
あるために、集積光ヘッドは製造誤差に対して許容度が
大きい。導波路レンズのアラインメントおよびレンズ品
質は、他の集束エラー感知レンズのレンズおよびアライ
ンメントへの要求に比較して、相対的に粗いものである
ことが可能である。これに加えて、MZ干渉計を構成する
チャンネル導波路は、製造後に電気光学的調整又はレー
ザトリミングを受けることが可能である。その最終結果
としては、製造誤差に対する集積光ヘッドの感度が低下
させられるために、その集積光ヘッドがはるかにより一
層容易に大量生産されるということとなる。
【００８７】次の特許請求の範囲の形式の番号付きパラ
グラフが、本発明の実施例を説明する。 １． 一つの光軸を有し且つ光データ記憶ディスクから
の読取りが可能な集積光ヘッドであって、第１の干渉計
と第２の干渉計を形成する、前記光ヘッド内に形成され
た複数のチャンネル導波路と、前記第１の干渉計と前記
第２の干渉計とから発する光を検出するために各々が配
置された第１の干渉計検出器と第２の干渉計検出器と、
前記第１の干渉計と前記第２の干渉計とに各々が関連付
けられた第１のチャンネル導波路と第２のチャンネル導
波路と、前記第１のチャンネル導波路と前記第２のチャ
ンネル導波路とから発する光を検出するために各々が配
置された第１のチャンネル導波路検出器と第２のチャン
ネル導波路検出器と、前記光ヘッドの光軸に沿って配置
された単一の導波路集光レンズと、前記導波路集光レン
ズから発する光を検出するための集光レンズ検出器を含
む集積光ヘッド。
【００８８】２． 前記集光レンズ検出器が前記光ディ
スクから反射される光の上に符号化されたデータを読み
取り、前記単一の導波路集光レンズが、必要とされる唯
一の導波路レンズである前記項１に記載の集積光ヘッ
ド。 ３． 前記第１のチャンネル導波路検出器と前記第２の
チャンネル導波路検出器がトラッキングエラー信号を発
生させ、前記トラッキングエラー信号が、前記第１のチ
ャンネル導波路検出器によって検出される光と前記第２
のチャンネル導波路検出器によって検出される光との間
の差を表す前記項１に記載の集積光ヘッド。
【００８９】４． 光ビーム波面が前記単一のチャンネ
ル導波路集光レンズに入射しており、そして、集束エラ
ー信号を与えるためにビーム波面曲率を測定するための
手段を含む前記項１に記載の集積光ヘッド。 ５． 集束エラー信号が前記第１の干渉計および前記第
２の干渉計と前記第１のチャンネル導波路および前記第
２のチャンネル導波路とによって発生させられ、前記集
束エラー信号が、前記チャンネル導波路検出器の信号に
よってそれぞれ割り算された前記干渉計検出器の信号の
比率の間の差の関数である前記項１に記載の集積光ヘッ
ド。
【００９０】６． 他方のチャンネルに対する一方のチ
ャンネルの電気光学的位相シフトを生じさせるための、
前記干渉計に関連付けられた制御電極を含む前記項１に
記載の集積光ヘッド。 ７． 位相シフト可能な前記導波路チャンネルが、薄膜
電気光学ポリマーによって少なくとも部分的に形成され
る前記項６に記載の集積光ヘッド。
【００９１】８． 前記薄膜電気光学ポリマーが、高い
二次偏光感受性を有する前記項７に記載の集積光ヘッ
ド。 ９． 前記干渉計がシリコン基板上に形成されており、
かつ、位相シフト可能な前記導波路チャンネルが少なく
とも部分的に薄膜電気光学ポリマーで形成されるている
前記項６に記載の集積光ヘッド。
【００９２】10. 前記干渉計を構成するチャンネル導
波路が製造後に電気光学的に調整可能である前記項１に
記載の集積光ヘッド。 11. 前記干渉計を構成するチャンネル導波路が製造後
にレーザトリミングされる前記項１に記載の集積光ヘッ
ド。 12. 一つの光軸を有し且つ光データ記憶ディスクから
の読取りが可能である集積光ヘッドであって、第１、第
２および第３の干渉計を形成する、前記光ヘッド内に形
成された複数のチャンネルと、前記第１、第２および第
３の干渉計から発する光を検出するためにそれぞれ配置
された第１、第２および第３の干渉計検出器と、前記第
１、第２および第３の干渉計にそれぞれ関連付けられた
第１、第２および第３のチャンネル導波路と、前記第
１、第２および第３のチャンネル導波路とから発する光
を検出するために各々が配置された第１、第２および第
３のチャンネル導波路検出器と、前記光ヘッドの前記光
軸に平行に配置された第１の導波路集光レンズと、前記
第１の導波路集光レンズから発する光を検出するための
第１の集光レンズ検出器と、前記光ヘッドの前記光軸に
平行に配置された第２の導波路集光レンズと、前記第２
の導波路集光レンズから発する光を検出するための第２
の集光レンズ検出器を含む集積光ヘッド。
【００９３】13. 前記第２の干渉計が前記光軸に沿っ
て配置される前記項12に記載の集積光ヘッド。 14. 前記第２の干渉計が、その干渉計に入射する光の
波長のシフトを補正する前記項13に記載の集積光ヘッ
ド。 15. 前記第１の干渉計と前記第３の干渉計とが前記光
軸の互いに反対側に配置される前記項12に記載の集積光
ヘッド。
【００９４】16. 前記第１の導波路集光レンズと前記
第２の導波路集光レンズとが前記光軸の互いに反対側に
配置される前記項12に記載の集積光ヘッド。 17. 二つの前記チャンネル導波路検出器が、その二つ
のチャンネル導波路検出器の各々によって検出される光
の間の差を表すトラッキングエラー信号を発生させる前
記項12に記載の集積光ヘッド。
【００９５】18. 集束エラー信号が、二つの前記干渉
計とその二つの前記干渉計に関連付けられた二つの前記
チャンネル導波路とによって発生させられ、前記集束エ
ラー信号が、前記チャンネル導波路検出器の信号によっ
てそれぞれ割り算された前記干渉計検出器の信号の比率
の間の差の関数である前記項12に記載の集積光ヘッド。
【００９６】19. 光ビーム波面が前記導波路集光レン
ズとに入射しており、そして、集束エラー信号を与える
ためにビーム波面曲率を測定するための手段を含む前記
項12に記載の集積光ヘッド。 20. 他方のチャンネルに対して一方のチャンネルの電
気光学的位相シフトを生じさせるための、前記干渉計に
関連付けられた制御電極を含む前記項12に記載の集積光
ヘッド。
【００９７】21. 位相シフト可能な前記導波路チャン
ネルが薄膜電気光学ポリマーで形成される前記項20に記
載の集積光ヘッド。 22. 前記干渉計がシリコン基板上に形成されており、
かつ、位相シフト可能な前記導波路チャンネルが、前記
シリコン基板上に付着させられた薄膜電気光学ポリマー
で形成される前記項20に記載の集積光ヘッド。
【００９８】23. 前記干渉計を構成するチャンネル導
波路が製造後に電気光学的に調整可能である前記項12に
記載の集積光ヘッド。 24. 前記干渉計を構成するチャンネル導波路が製造後
にレーザトリミングされる前記項12に記載の集積光ヘッ
ド。 25. 一つの光軸を有する集積光ヘッドであって、前記
集積光ヘッドが、予め選択された距離だけ前記光軸から
離されて前記光軸の互いに反対側に配置された第１と第
２の干渉計と、該第１と第２の干渉計よりも前記光軸の
近くの位置に前記光軸の互いに反対側に配置された第３
と第４の干渉計とを形成する、複数のチャンネルと、前
記第１、第２、第３および第４の干渉計にそれぞれ関連
付けられた第１、第２、第３および第４のチャンネル導
波路と、前記第１、第２、第３および第４のチャンネル
導波路から発する光を検出するためにそれぞれ配置され
た第１、第２、第３および第４のチャンネル導波路検出
器とを含み、微集束エラー信号が、前記第１の干渉計と
前記第２の干渉計と前記第１のチャンネル導波路と前記
第２のチャンネル導波路とによって発生させられ、該集
束エラー信号が、前記第１および第２のチャンネル導波
路検出器の信号によってそれぞれ割り算された前記第１
および第２の干渉計検出器の信号の比率の間の差の関数
であり、かつ、粗集束エラー信号が、前記第３の干渉計
と前記第４の干渉計と前記第３のチャンネル導波路と前
記第４のチャンネル導波路とによって発生させられ、該
集束エラー信号が、前記第３および第４のチャンネル導
波路検出器の信号によってそれぞれ割り算された前記第
３および第４の干渉計検出器の信号の比率の間の差の関
数である集積光ヘッド。
【００９９】26. 集積光ヘッドにおけるトラッキング
エラーを測定するための方法であって、前記光ヘッド内
に第１の干渉計と第２の干渉計を形成する複数のチャン
ネルを形成することと、前記第１および第２の干渉計か
ら発する光を検出するための第１および第２の干渉計検
出器を配置することと、前記第１の干渉計に関連付けら
れた第１のチャンネル導波路から発する光を検出するた
めに、第１のチャンネル導波路検出器を配置すること
と、前記第２の干渉計に関連付けられた第２のチャンネ
ル導波路から発する光を検出するために、第２のチャン
ネル導波路検出器を配置することと、前記第１のチャン
ネル導波路検出器によって検出された光信号を、前記第
２のチャンネル導波路検出器によって検出された光信号
から減算することによって、トラッキングエラー信号を
得ることとを含む前記方法。
【０１００】27. 一つの光軸を有する集積光ヘッドに
おける集束エラーを測定するための方法であって、前記
光ヘッド内に複数のチャンネルを形成して、前記光軸か
ら第１の距離だけ等しく間隔を置かれた第１および第２
の干渉計を形成することと、前記第１および第２の干渉
計から発する光を検出することと、前記第１の干渉計に
関連付けられた第１のチャンネル導波路から発する光を
検出することと、前記第２の干渉計に関連付けられた第
２のチャンネル導波路から発する光を検出することと、
前記第１および第２のチャンネル導波路から発する光に
よってそれぞれ割り算された前記第１および第２の干渉
計から発する光の比率の間の差を得ることによって、微
集束エラーを得ることを含む方法。
【０１０１】28. 前記第１の距離よりも小さい第２の
距離だけ前記光軸から等しく間隔を置かれた第３および
第４の干渉計を形成することと、前記第３および第４の
干渉計から発する光を検出することと、前記第３の干渉
計に関連付けられた第３のチャンネル導波路から発する
光を検出することと、前記第４の干渉計に関連付けられ
た第４のチャンネル導波路から発する光を検出すること
と、前記第３および第４のチャンネル導波路から発する
光によってそれぞれ割り算された前記第３および第４の
干渉計から発する光の比率の間の差を得ることによっ
て、粗集束エラーを得ることを含む前記項27に記載の方
法。
【０１０２】29. 前記第１のチャンネル導波路の少な
くとも一部分と前記第２のチャンネル導波路の少なくと
も一部分を電気光学有機材料で形成することを含む前記
項27に記載の方法。 30. 前記電気光学有機材料が、高い二次偏光感受率を
有するポリマーである前記項29に記載の方法。
【０１０３】31. 前記ポリマーを挟んで電界を印加す
ることと、前記ポリマーを電気的に分極させる(poling)
こととを含む前記項30に記載の方法。 32. 分極(poling)後に前記ポリマーの屈折率の変化を
電気的に引き起こすことを含む前記項31に記載の方法。
【０１０４】
【発明の効果】本発明の集積光ヘッドが製造誤差の許容
範囲を有するということが、本発明の少なくとも１つの
実施例の有利な特徴である。集光レンズが、必要とされ
る唯一の導波路レンズである。その導波路レンズのアラ
インメントおよび品質は、他の従来技術の集積光ヘッド
のレンズ品質およびアラインメントへの要求に比較し
て、相対的に粗いものでもよい。これに加えて、MZ干渉
計を構成するチャンネル導波路は、製造後に電気光学的
に調整されることが可能である。その最終的結果は、そ
の集積光ヘッドが、製造誤差に対するその感度の低さの
ために、はるかに容易に大量生産されるということであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】偏光ビームスプリッタと４分の１波長板と、レ
ーザダイオードと、光ディスクと、対物レンズとを使用
する、本発明による導波路ピックアップヘッドの好適な
実施例の側面図である。
【図２】偏光子と偏光感知結合回折格子と、レーザダイ
オードと、光ディスクと、対物レンズとを使用する、本
発明による導波路ピックアップヘッドの別の実施例を図
解する、図１と同様の側面図である。
【図３】図１、図２に図解されるピックアップヘッドの
導波路部分の平面図である。
【図４】図３の線IV−IVに沿って採られた断面図であ
る。
【図５】別の好適な実施例を図解する、図４と同様の断
面図である。
【図６】別の好適な実施例を図解する、図４、図５と同
様の断面図である。
【図７】複数の干渉計を有する別の好適な実施例を図解
する、図３と同様の平面図である。
【図８】別の好適な実施例を図解する、図３、図７と同
様の平面図である。
【図９】対物レンズからIGWOH に戻るビームの平行ビー
ム化に対する光ディスクの運動の影響を図解する、図
１、図２の対物レンズと導波路ピックアップヘッドと光
ディスクの側面図である。
【図１０】像平面と物体平面の位置を図解する、図９の
対物レンズの側面図である。
【図１１】対物レンズの側面図が導波路装置と共面であ
るように開かれた光軸を図解する挿入画を伴った、図９
の導波路装置の平面図である。
【図１２】図11に図解される通りの個々のMZ干渉計のよ
り詳細な平面図である。
【符号の説明】
１０…導波路光ピックアップヘッド １１…レーザダイオード １２…光ディスク １３…視準レンズ １４…対物レンズ １６…平行光ビーム １７…４分の１波長板 １８…偏光ビームスプリッタ １９…４分の１波長板への入射光の偏光方向 ２０…再平行化ビーム ２１…４分の１波長板からの出射光の偏光方向 ２２…平面波面 ２４…矢印24によって示される相対運動 ２６…湾曲波面 ２８、２８’…回折格子 ３０…プレーナ形光導波路 ３２、３２’、３２”…透明基板 ３４、３４’、３４”…低屈折率バッファ層 ３６…光軸 ３８…プレーナ形導波路部分とチャンネル導波路部分の
間の境界線 ４０…平行ビーム ４２…中央チャンネル導波路 ４４…導波路レンズ ４６…導波路光検出器 ４８、４８’、４８”、５０、５０’、５０”、５２、
５４、５６、５８…チャ ンネル導波路 ６０、６２…MZ干渉計 ６４、６６、６８、７０…光検出器 ７２、７２’、７２”…不導波（低屈折率）ガラス ７４、７４’…薄膜電気光学材料 ７５、７５’、７５”…屈折率透明バッファ層 ７６、７６’７８、７８’…電極 ８０、８２…接点パッド ８４、８６、１０６、１１６…電極 ９０、９０’、９０”…電気光学位相変調器 ９２、９２’９４、９４’９６、９６’、９８…MZチャ
ンネル導波路干渉計 １００、１０２、１０２’、１０４、１０４’…導波路
レンズ １１０、１２０…電気光学チャンネル導波路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一つの光軸を有し且つ光データ記憶ディ
    スクからの読取りが可能な集積光ヘッドであって、 第１および第２の干渉計を形成するように前記光ヘッド
    内に形成された複数のチャンネルと、 前記第１および第２の干渉計とから発する光を検出する
    ためにそれぞれ配置された第１および第２の干渉計検出
    器と、 前記第１および第２の干渉計にそれぞれ関連付けられた
    第１および第２のチャンネル導波路と、 前記第１および第２のチャンネル導波路とから発する光
    を検出するためにそれぞれ配置された第１および第２の
    チャンネル検出器と、 前記光ヘッドの光軸に沿って配置された単一の導波路集
    光レンズと、 前記集光レンズから発する光を検出するための集光レン
    ズ検出器とを含む集積光ヘッド。
  2. 【請求項２】 一つの光軸を有し且つ光データ記憶ディ
    スクからの読取りが可能である集積光ヘッドであって、 第１、第２および第３の干渉計を形成するように前記光
    ヘッド内に形成された複数のチャンネルと、 前記第１、第２および第３の干渉計から発する光を検出
    するためにそれぞれ配置された第１、第２および第３の
    干渉計検出器と、 前記第１、第２および第３の干渉計にそれぞれ関連付け
    られた第１、第２および第３のチャンネル導波路と、 前記第１、第２および第３のチャンネル導波路から発す
    る光を検出するためにそれぞれ配置された第１、第２お
    よび第３のチャンネル検出器と、 前記光ヘッドの光軸に平行に配置された第１の導波路集
    光レンズと、 前記第１の導波路集光レンズから発する光を検出するた
    めの第１の集光レンズ検出器と、 前記光ヘッドの光軸に平行に配置された第２の導波路集
    光レンズと、 前記第２の導波路集光レンズから発する光を検出するた
    めの第２の集光レンズ検出器とを含む集積光ヘッド。
  3. 【請求項３】 一つの光軸を有する集積光ヘッドであっ
    て、 第１、第２、第３および第４の干渉計を形成する複数の
    チャンネルであって、該第１および第２の干渉計とは予
    め選択された距離を置いて前記光軸の互いに反対側に配
    置されており、該第３および第４の干渉計とは前記光軸
    の互いに反対側で、かつ、該第１および第２の干渉計よ
    りも前記光軸に近接して配置されている複数のチャンネ
    ルと、 前記第１、第２、第３および第４の干渉計にそれぞれ関
    連付けられた第１、第２、第３および第４のチャンネル
    導波路と、 前記第１、第２、第３および第４のチャンネル導波路か
    ら発する光を検出するためにそれぞれ配置された第１、
    第２、第３および第４のチャンネル検出器とを含み、 微集束エラー信号が、前記第１および第２の干渉計と前
    記第１および第２のチャンネル導波路とによって発生さ
    せられ、該微集束エラー信号は、前記第１および第２の
    チャンネル導波路検出器信号によってそれぞれ割り算さ
    れた前記第１および第２の干渉計信号の比率の間の差の
    関数であり、粗集束エラー信号が、前記第３および第４
    の干渉計と前記第３および第４のチャンネル導波路とに
    よって発生させられ、該粗集束エラー信号は、前記第３
    および第４のチャンネル導波路検出器信号によってそれ
    ぞれ割り算された前記第３および第４の干渉計信号の比
    率の間の差の関数である集積光ヘッド。
  4. 【請求項４】 集積光ヘッドにおけるトラッキングエラ
    ーを測定するための方法であって、 第１および第２の干渉計を形成するように前記光ヘッド
    内に複数のチャンネルを形成することと、 前記第１および第２の干渉計とから発する光を検出する
    ための第１および第２の導波路検出器を配置すること
    と、 前記第１の干渉計に関連付けられた第１のチャンネル導
    波路から発する光を検出するために、第１のチャンネル
    導波路検出器を配置することと、 前記第２の干渉計に関連付けられた第２のチャンネル導
    波路から発する光を検出するために、第２のチャンネル
    導波路検出器を配置することと、 前記第２のチャンネル導波路検出器によって検出された
    光信号から前記第１のチャンネル導波路検出器によって
    検出された光信号を減算することによって、トラッキン
    グエラー信号を得ることを含む方法。
  5. 【請求項５】 一つの光軸を有する集積光ヘッドにおけ
    る集束エラーを測定するための方法であって、 前記光ヘッド内に複数のチャンネルを形成し、かつ、前
    記光軸から第１の距離だけ等しく離隔された第１および
    第２の干渉計を形成することと、 前記第１および第２の干渉計から発する光を検出するこ
    とと、 前記第１の干渉計に関連付けられた第１のチャンネル導
    波路から発する光を検出することと、 前記第２の干渉計に関連付けられた第２のチャンネル導
    波路から発する光を検出することと、 前記第１および第２のチャンネル導波路から発する光に
    よってそれぞれ割り算された前記第１および第２の干渉
    計から発する光の比率の間の差を得ることによって、微
    集束エラー信号を得ることを含む方法。
JP5175225A 1992-07-15 1993-07-15 マッハ・ツェンダー干渉計波面センサ装置を使用する導波路光ピックアップヘッドおよびエラー検出方法 Pending JPH06168479A (ja)

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