JPH11353728A - Magneto-optical head - Google Patents
Magneto-optical headInfo
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- JPH11353728A JPH11353728A JP10160206A JP16020698A JPH11353728A JP H11353728 A JPH11353728 A JP H11353728A JP 10160206 A JP10160206 A JP 10160206A JP 16020698 A JP16020698 A JP 16020698A JP H11353728 A JPH11353728 A JP H11353728A
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- optical head
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 2枚の偏光性回折格子を直交させて配置
して、光磁気ヘッドの偏光分離素子として用いて、光磁
気ディスクの反射光を光検出器に分岐する光分岐素子と
しても兼用することで、半導体レーザから光磁気ディス
クへの光軸と検出光の光軸がほぼ共通の共軸光学系と
し、半導体レーザと光検出器を1パッケージ化する。
【効果】 本発明により、フォトマスクによる露光現像
プロセスによって作製でき、量産性にすぐれ、小型化し
やすく、その分離比や分離角度などを自由に設計できる
偏光性回折格子を用いて偏光分離を行い、同時に焦点ず
れ信号やトラッキング誤差信号などのサーボ信号を検出
し、±1次回折光の中心の0次光の光軸上に半導体レー
ザ光源を配置した共軸光学系による光磁気ヘッドを提供
できる。これにより小型で、部品点数が少なく、量産し
やすい光磁気ヘッドを容易に実現できる。
(57) Abstract: Two polarizing polarizing gratings are arranged orthogonally and used as a polarization separating element of a magneto-optical head to split reflected light from a magneto-optical disk to a photodetector. By also serving as a branching element, a coaxial optical system in which the optical axis from the semiconductor laser to the magneto-optical disk and the optical axis of the detection light are substantially common, and the semiconductor laser and the photodetector are integrated into one package. According to the present invention, polarization separation is performed using a polarizing diffraction grating that can be manufactured by an exposure and development process using a photomask, has excellent mass productivity, is easy to be miniaturized, and can freely design its separation ratio and separation angle. At the same time, a servo signal such as a defocus signal or a tracking error signal is detected, and a magneto-optical head using a coaxial optical system in which a semiconductor laser light source is arranged on the optical axis of the 0-order light at the center of ± 1st-order diffracted light can be provided. This makes it easy to realize a magneto-optical head that is small in size, has a small number of components, and is easy to mass-produce.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光磁気ディスクを記
録、再生する光磁気ヘッドの小型化に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to miniaturization of a magneto-optical head for recording and reproducing a magneto-optical disk.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、光磁気ヘッドに一般的に用いられ
ている偏光分離素子は、図1に示すように偏光プリズム
11の斜面に誘電体多層膜を形成して張り合わせたもの
である。これにより張り合わせた境界面にたいしてP偏
光(境界面に垂直な面内で振動する直線偏光成分)をほ
ぼ100%透過し、S偏光(境界面内で振動する直線偏
光成分)をほぼ100%反射することができる。これを
用いて光磁気ディスクにおける偏光回転を検出するため
には平均的に透過光と反射光がほぼ同じ光量となるよう
に反射光の直線偏光方向を分離方向に対して45゜傾斜
させておき、偏光回転にともなう透過光と反射光のバラ
ンス変化を検出光量の差から検出して信号再生をおこな
っている。2. Description of the Related Art Conventionally, a polarization separating element generally used in a magneto-optical head is formed by laminating a dielectric multilayer film on a slope of a polarizing prism 11 as shown in FIG. As a result, almost 100% of P-polarized light (linearly polarized light component oscillating in a plane perpendicular to the boundary surface) is transmitted to the bonded boundary surface, and almost 100% of S-polarized light (linearly polarized light component oscillating in the boundary surface) is reflected. be able to. In order to detect the polarization rotation in the magneto-optical disk by using this, the linear polarization direction of the reflected light is inclined by 45 ° with respect to the separation direction so that the transmitted light and the reflected light have substantially the same amount of light on average. A signal is reproduced by detecting a change in the balance between the transmitted light and the reflected light due to the rotation of the polarization from the difference in the detected light amounts.
【0003】従来の他の方法としては、特公平4−19
522に記載されている特殊なウォーラストンプリズム
21を用いて、特公平6−77351のように構成した
光磁気ヘッドがある。このプリズムは複屈折性材料を特
定の主軸方位で張り合わせたものであり、図2に示すよ
うな構成となっている。すなわち中心に入射光線と同じ
偏光状態の光があり、両側に直交する2つの偏光成分の
光が分岐される。これを用いれば3つの光の検出器2
2、23、24を1面で構成できるため、1パッケージ
化して光ヘッドを小型化することができる。この場合、
両側の光から光磁気信号を検出し、中心の光から焦点ず
れ信号やトラッキング信号などのサーボ信号を検出する
ことが可能である。As another conventional method, Japanese Patent Publication No.
There is a magneto-optical head constructed as in Japanese Patent Publication No. 6-77351 using the special Wollaston prism 21 described in U.S. Pat. This prism is formed by laminating a birefringent material in a specific principal axis direction, and has a configuration as shown in FIG. That is, there is light at the center in the same polarization state as the incident light beam, and light of two orthogonal polarization components is branched on both sides. If this is used, three light detectors 2
Since 2, 23, and 24 can be configured on one surface, the optical head can be reduced in size by forming one package. in this case,
It is possible to detect a magneto-optical signal from the light on both sides and detect a servo signal such as a defocus signal or a tracking signal from the light at the center.
【0004】また光磁気ヘッドの偏光分離素子ではない
が、グレーティングを用いた偏光分離素子がナショナル
・テクニカル・レポート41巻6号(1995年)62
2頁から628頁(National Technical Report, Vol.
41, No. 6 (1995) 622-628)に記載されている。これは
概略、図3に示すような構成となっている。偏光性回折
格子31に対して入射する、特定の方向に偏光した入射
光は回折光を生じることなしに透過し、λ/4板32に
よって円偏光となって、反射物体33で反射し、再びλ
/4板32を透過して入射時とは直交する方向の直線偏
光となって偏光性回折格子31に入射する。そしてこの
場合にはほぼ100%回折して±1次の回折光を生じる
というものである。このような効果は偏光性回折格子3
1を構成する材料にニオブ酸リチウムのような複屈折性
光学結晶を用いて、直交する2つの直線偏光に対して格
子が作用する位相差が異なるように構成していることに
よっている。この場合、偏光性回折格子31は入射時の
偏光方向の直線偏光を0次光、それと直交する方向の直
線偏光を±1次回折光として偏光分離する偏光分離素子
としても利用することができる。光学結晶が必要ではあ
るが、回折格子であるから、この偏光分離素子はフォト
マスクによる露光現像プロセスによって作製でき、量産
性にすぐれ、小型化しやすく、その分離比や分離角度な
どを自由に設計できる長所がある。[0004] Although not a polarization separation element of a magneto-optical head, a polarization separation element using a grating is known in National Technical Report Vol. 41 No. 6 (1995) 62.
Pages 2 to 628 (National Technical Report, Vol.
41, No. 6 (1995) 622-628). This is schematically configured as shown in FIG. Incident light that is incident on the polarizing diffraction grating 31 and is polarized in a specific direction is transmitted without generating diffracted light, converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 32, reflected by the reflecting object 33, and again. λ
The light passes through the 4 plate 32 and becomes linearly polarized light in a direction orthogonal to the direction of incidence, and enters the polarizing diffraction grating 31. In this case, the light is diffracted almost 100% to generate ± 1st-order diffracted light. Such an effect is obtained by the polarizing diffraction grating 3.
This is because a birefringent optical crystal such as lithium niobate is used as a material for forming the element 1 and the phase difference at which the grating acts on two orthogonal linearly polarized lights is different. In this case, the polarizing diffraction grating 31 can also be used as a polarization splitting element that separates the linearly polarized light in the polarization direction at the time of incidence into 0th-order light and the linearly polarized light in the direction orthogonal thereto as ± 1st-order diffraction light. Although an optical crystal is required, since it is a diffraction grating, this polarization separation element can be manufactured by an exposure and development process using a photomask, has excellent mass productivity, is easy to miniaturize, and can freely design its separation ratio and separation angle. There are advantages.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来、光磁気ヘッドに
一般的に用いられている図1に示すような偏光分離素子
は、検出面12、13が2面必要であるため光磁気ヘッ
ドの小型化には適していない。Conventionally, a polarization separation element as shown in FIG. 1 which is generally used for a magneto-optical head requires two detection surfaces 12 and 13, so that the size of the magneto-optical head is small. Not suitable for conversion.
【0006】従来の他の方法として特公平4−1952
2に記載されている図2に示すような構成の特殊なウォ
ーラストンプリズム21は、プリズムが立体的な形状を
持っているため、現在、半導体ICで一般的なフォトマ
スクによる露光現像プロセスを用いた一層の小型化を導
入するにあたっては、それ自体の厚さがまだ問題となり
得る。またさらなる小型化のため、半導体レーザと光検
出器を同一パッケージ化して、ディスクに入射する光の
光路と、反射して光検出器に向かう光路とをほぼ共通化
した共軸光学系を構成しようとすると、光量の分離比
や、分離角度が特定の値に制限されることや、往路で分
離される不要な偏光がディスクで反射して復路の信号光
に混入するという問題点がある。また実際上、共軸光学
系を構成する場合にも焦点ずれ信号や、トラッキング誤
差信号を検出する必要があるが、このためには検出器は
分割検出器とせざるを得ない。しかしウォーラストンプ
リズムは中心以外に2つしか分離光がないので、光磁気
信号と共用する必要が生じるが、これはノイズの混入や
分解能の低下を招きやすい。Another conventional method is disclosed in Japanese Patent Publication No. 1952/1992.
The special Wollaston prism 21 described in FIG. 2 described in FIG. 2 has a three-dimensional shape. In introducing very small size, the thickness of itself can still be a problem. For further miniaturization, the semiconductor laser and the photodetector should be packaged in the same package, and a coaxial optical system in which the optical path of light incident on the disc and the optical path of the reflected light going to the photodetector are almost common will be constructed. In this case, there are problems that the separation ratio of light quantity and the separation angle are limited to specific values, and that unnecessary polarized light separated on the outward path is reflected by the disk and mixed into the signal light on the return path. Further, in practice, it is necessary to detect a defocus signal and a tracking error signal even when a coaxial optical system is formed. For this purpose, the detector must be a split detector. However, since the Wollaston prism has only two separated beams other than at the center, it must be shared with a magneto-optical signal. However, this tends to cause noise mixing and a reduction in resolution.
【0007】また図3に示したナショナル・テクニカル
・レポート41巻6号(1995年)622頁から62
8頁(National Technical Report, Vol. 41, No. 6 (1
995)622-628)に記載されているグレーティングを用い
た偏光分離素子は、これを光磁気信号検出に用いようと
すると、直交する2つの偏光成分の一方が2つの光検出
器出力の和、他方が1つの光検出器からの信号となり、
光検出器に起因するショットノイズや、後段の増幅器の
熱雑音などの対称性がくずれ、同相除去比、信号対雑音
比の低下を招く。またサーボ信号検出用光検出器の一体
化が困難となる上、中心光軸に半導体レーザ光源を配置
する共軸光学系配置も不可能となる欠点がある。The National Technical Report Vol. 41, No. 6 (1995), pp. 622 to 62 shown in FIG.
Page 8 (National Technical Report, Vol. 41, No. 6 (1
995) 622-628), a polarization splitting element using a grating, when trying to use this for magneto-optical signal detection, one of two orthogonal polarization components is the sum of two photodetector outputs, The other is a signal from one photodetector,
Symmetry such as shot noise due to the photodetector and thermal noise of the amplifier at the subsequent stage is lost, and the common-mode rejection ratio and the signal-to-noise ratio are reduced. In addition, it is difficult to integrate a photodetector for detecting a servo signal, and it is impossible to arrange a coaxial optical system in which a semiconductor laser light source is arranged on the central optical axis.
【0008】これらの課題に鑑み、本発明の目的は、露
光現像プロセスによって作製でき、量産性にすぐれ、小
型化しやすく、その分離比や分離角度などを自由に設計
できる偏光性回折格子を用いて偏光分離を行い、同時に
焦点ずれ信号やトラッキング誤差信号などのサーボ信号
を検出し、±1次回折光の中心の0次光の光軸上に半導
体レーザ光源を配置した共軸光学系による光磁気ヘッド
を提供することである。In view of these problems, an object of the present invention is to use a polarizing diffraction grating which can be manufactured by an exposure and development process, has excellent mass productivity, is easy to be miniaturized, and can freely design its separation ratio and separation angle. Magneto-optical head with a coaxial optical system that performs polarization separation and simultaneously detects servo signals such as defocus signals and tracking error signals, and arranges a semiconductor laser light source on the optical axis of the 0th order light at the center of ± 1st order diffracted light It is to provide.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、半導体レーザと、その光を光磁気ディスク上に集光
する光学系と、光磁気ディスクからの反射光を光検出器
に分岐する光分岐素子と、分岐された光を直交する2つ
の直線偏光に分離する偏光分離素子と、分離された光を
それぞれ独立に検出する光検出器から構成される光磁気
ヘッドにおいて、偏光分離素子が特定の直線偏光成分の
みを回折し、それと直交する直線偏光成分を透過させる
2枚の偏光性回折格子を、格子がほぼ直交するように重
ねて配置する。これによりこれら2つの偏光性回折格子
が直交する2つの直線偏光成分を独立に回折することが
でき、2つの偏光成分の対称性のよい偏光分離検出が可
能となる。In order to solve the above-mentioned problems, a semiconductor laser, an optical system for condensing the light on a magneto-optical disk, and a light reflected from the magneto-optical disk are branched to a photodetector. In a magneto-optical head including a light splitting element, a polarization splitting element that splits the split light into two orthogonal linearly polarized lights, and a photodetector that independently detects the split light, the polarization splitting element is Two polarizing diffraction gratings that diffract only a specific linearly polarized light component and transmit a linearly polarized light component orthogonal to the specific linearly polarized light component are superimposed so that the gratings are substantially orthogonal. As a result, these two polarizing diffraction gratings can independently diffract two orthogonal linearly polarized light components, and polarization separation and detection with good symmetry of the two polarized light components can be performed.
【0010】また半導体レーザと、その光を光磁気ディ
スク上に集光する光学系と、光磁気ディスクからの反射
光を光検出器に分岐すると同時に直交する2つの直線偏
光に分離する偏光分離素子と、分離された光をそれぞれ
独立に検出する光検出器から構成される光磁気ヘッドに
おいて、偏光分離素子が特定の直線偏光成分のみを回折
し、それと直交する直線偏光成分を透過させる2枚の偏
光性回折格子を、格子がほぼ直交するように重ねて配置
したことによっており、光検出器は前記半導体レーザと
同一パッケージ内に一体とする。これにより半導体レー
ザから光磁気ディスクまでの光軸と、検出光の0次光の
光軸が共通な共軸検出光学系を実現でき、光ヘッドに小
型化に有効である。A semiconductor laser, an optical system for condensing the light on a magneto-optical disk, and a polarization splitting element for splitting reflected light from the magneto-optical disk to a photodetector and splitting the light into two orthogonal linearly polarized lights. And in a magneto-optical head composed of photodetectors that independently detect the separated light, the polarization splitting element diffracts only a specific linearly polarized light component and transmits two linearly polarized light components orthogonal to it. The polarizing diffraction grating is arranged so that the gratings are substantially orthogonal to each other, and the photodetector is integrated in the same package as the semiconductor laser. This makes it possible to realize a coaxial detection optical system in which the optical axis from the semiconductor laser to the magneto-optical disk and the optical axis of the zero-order light of the detection light are common, which is effective for miniaturization of the optical head.
【0011】また上記のような光磁気ヘッドにおいて、
前記偏光性回折格子による偏光方向の直交した2組の±
1次回折光のうち、偏光の異なる任意の2つの受光信号
から光磁気信号を検出し、他の2つから焦点ずれ信号と
トラッキング誤差信号のいずれか一方、または両方を検
出する。これにより光磁気信号にノイズの混入等をさけ
て、サーボ信号を同時に検出することが可能となる。In the above-described magneto-optical head,
The two sets of. ±.
Of the first-order diffracted light, a magneto-optical signal is detected from any two received light signals having different polarizations, and one or both of a defocus signal and a tracking error signal are detected from the other two. As a result, it is possible to detect the servo signal at the same time while preventing noise and the like from being mixed in the magneto-optical signal.
【0012】またこのとき前記偏光性回折格子の格子形
状を曲線とする。このようにすることで回折格子には回
折光に対してレンズ作用を持たせることができ、半導体
レーザから光磁気ディスクに向かう光が回折格子を透過
するときに発生する不要な回折光を、光磁気ディスク上
でデフォーカスさせて、これにより検出信号に加わるノ
イズの影響を解消することが可能となる。At this time, the grating shape of the polarizing diffraction grating is a curve. In this way, the diffraction grating can have a lens function with respect to the diffracted light, and unnecessary diffraction light generated when light traveling from the semiconductor laser toward the magneto-optical disk is transmitted through the diffraction grating can be converted into light. By defocusing on the magnetic disk, it is possible to eliminate the influence of noise added to the detection signal.
【0013】また偏光の異なる2組の±1次回折光を受
光するために4つの光検出器があり、隣接する2つが分
割線のない受光領域であり、それ以外の隣接する2つが
分割線のある光検出器とする。これによって光磁気信号
とサーボ信号は独立に検出でき、光磁気信号では加算演
算が不要になるのでノイズの混入をさけることができ
る。There are four photodetectors for receiving two sets of ± 1st-order diffracted lights having different polarizations. Two adjacent photodetectors are light-receiving regions without division lines, and the other two adjacent light-detection regions are division lines. It is a certain photodetector. As a result, the magneto-optical signal and the servo signal can be detected independently, and the addition operation is not required for the magneto-optical signal, so that noise can be prevented from being mixed.
【0014】これらの光磁気ヘッドにおいて、偏光性回
折格子の片道の0次光の透過率を50%以上70%以下
とする。光磁気ディスクには記録も行う必要があり、半
導体レーザを出射する光量に対する光磁気ディスクに到
達する光量の効率を30%程度は確保する必要があり、
半導体レーザからレンズへの結合効率が50〜60%程
度であることから、回折格子の0次光の透過率も50〜
60%以上は必要となる。しかしあまり高くすると検出
される光磁気信号の振幅が小さくなってしまう。十分大
きな光磁気マークによる光磁気信号は偏光性回折格子の
0次光の透過率をTとするとT(1−T)sin2θ
(θは光磁気ディスクによる偏光回転角)で与えられる
が、従来の光磁気ヘッドにおいてはこのsin2θの係
数は0.2〜0.25程度であったので、透過率Tは7
0%以下には抑える必要がある。In these magneto-optical heads, the transmittance of one-way zero-order light of the polarizing diffraction grating is set to 50% or more and 70% or less. It is necessary to perform recording on the magneto-optical disk, and it is necessary to secure an efficiency of about 30% of the amount of light reaching the magneto-optical disk with respect to the amount of light emitted from the semiconductor laser.
Since the coupling efficiency from the semiconductor laser to the lens is about 50 to 60%, the transmittance of the zero-order light of the diffraction grating is also 50 to 60%.
60% or more is required. However, if it is too high, the amplitude of the detected magneto-optical signal will be small. A magneto-optical signal by a sufficiently large magneto-optical mark is represented by T (1−T) sin 2θ where T is the transmittance of the 0th-order light of the polarizing diffraction grating.
(Θ is the polarization rotation angle of the magneto-optical disk). In the conventional magneto-optical head, since the coefficient of sin 2θ is about 0.2 to 0.25, the transmittance T is 7
It must be suppressed to 0% or less.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0016】図4は本発明における偏光性回折格子の実
施例である。図中右側から入射する2つの直線偏光に対
して、格子に直交する方向の直線偏光のみを回折する偏
光性回折格子41、42を互いに直交させて作用させ
る。すると偏光性回折格子41により、まず格子に直交
する偏光成分のみ回折光を生じ、格子に平行な直線偏光
成分は何ら回折作用を受けない。次に偏光性回折格子4
1と同じ偏光性回折格子42をこれと直交させて配置し
ておくことにより、偏光性回折格子41で回折された偏
光は偏光性回折格子42では格子に平行な偏光成分とな
るので何ら回折作用を受けずに透過する。一方偏光性回
折格子41で回折されずに透過した偏光成分は偏光性回
折格子42では格子に直交する偏光成分となるので回折
される。このようにして2つの偏光性回折格子を透過し
たあとに0次光を含めて5本の光線が生じる。この内互
いに対向する2つの回折光が同じ偏光方向の直線偏光で
あり、隣接する回折光は直交する直線偏光となる。した
がって入射光が偏光分離されていることがわかる。FIG. 4 shows an embodiment of the polarizing diffraction grating according to the present invention. Polarizing diffraction gratings 41 and 42 that diffract only linearly polarized light in a direction perpendicular to the grating are made to act on two linearly polarized lights incident from the right side in the drawing so as to be orthogonal to each other. Then, the polarization diffraction grating 41 first generates diffracted light only in the polarization component orthogonal to the grating, and the linear polarization component parallel to the grating is not subjected to any diffraction action. Next, the polarizing diffraction grating 4
By arranging the same polarizing diffraction grating 42 perpendicular to the polarizing grating 1 as described above, the polarized light diffracted by the polarizing diffraction grating 41 becomes a polarization component parallel to the grating in the polarizing diffraction grating 42, so that there is no diffraction effect. Transmit without receiving. On the other hand, the polarized light component transmitted without being diffracted by the polarizing diffraction grating 41 is diffracted by the polarizing diffraction grating 42 because it becomes a polarized light component orthogonal to the grating. In this way, five light rays including the zero-order light are generated after passing through the two polarizing diffraction gratings. Of these, two diffracted lights facing each other are linearly polarized lights having the same polarization direction, and adjacent diffracted lights are orthogonally linearly polarized lights. Therefore, it can be seen that the incident light is polarized and separated.
【0017】図5は図4の偏光回折格子41、42を重
ねた偏光性回折格子51による回折光の偏光状態を示す
図である。結局、互いに対向する2つの回折光が同じ偏
光方向の直線偏光であり、隣接する回折光は直交する直
線偏光となる回折光が計4本と、0次光を合わせて5本
の光線が生じる。FIG. 5 is a diagram showing the polarization state of the diffracted light by the polarization diffraction grating 51 in which the polarization diffraction gratings 41 and 42 of FIG. 4 are superimposed. As a result, two diffracted lights opposing each other are linearly polarized lights having the same polarization direction, and adjacent diffracted lights have a total of four diffracted lights having orthogonal linearly polarized lights, and a total of five rays including the zero-order light are generated. .
【0018】図6は偏光性回折格子の原理を説明するた
めの図である。ここではニオブ酸リチウム(LiNbO
3)を用いた例を示す。ニオブ酸リチウム基板61は紙
面内方向に屈折率異方性の主軸68を持ち、そこにグレ
ーティングパターンに合わせてプロトン交換領域62を
形成する。さらにそのグレーティングパターンに合わせ
て、誘電体膜63を形成する。このときグレーティング
パターンとその間に入射する常光線64、65の位相差
φo、異常光線66、67の位相差φeはそれぞれ以下
のように表せる。FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of the polarizing diffraction grating. Here, lithium niobate (LiNbO)
Here is an example using 3 ). The lithium niobate substrate 61 has a main axis 68 of refractive index anisotropy in the direction of the plane of the paper, and forms a proton exchange region 62 there in accordance with the grating pattern. Further, a dielectric film 63 is formed according to the grating pattern. At this time, the phase difference φo between the grating pattern and the ordinary rays 64 and 65 incident therebetween and the phase difference φe between the extraordinary rays 66 and 67 can be expressed as follows.
【0019】[0019]
【数1】 (Equation 1)
【0020】ここでそれぞれの位相差を回折効率を考慮
して適当な設計値に設定し、誘電体膜の厚さTdとプロ
トン交換領域の深さTpを未知数とする連立1次方程式
として解けば、Here, each phase difference is set to an appropriate design value in consideration of diffraction efficiency, and is solved as a simultaneous linear equation in which the thickness Td of the dielectric film and the depth Tp of the proton exchange region are unknown. ,
【0021】[0021]
【数2】 (Equation 2)
【0022】となり常光線と異常光線で所望の位相差を
独立に与える偏光性グレーティングが設計できる。例え
ば波長λ=0.41μmとし、誘電体層にCeO2を用い
るとして屈折率nd=2.2とし、φo=0゜、φe=
90゜としようとすればTp=0.64μm、Td=
0.021μmとすればよい。The polarization grating which gives a desired phase difference independently between the ordinary ray and the extraordinary ray can be designed. For example, the wavelength λ is set to 0.41 μm, CeO 2 is used for the dielectric layer, the refractive index nd is set to 2.2, φo = 0 °, φe =
Tp = 0.64 μm, Td = 90 °
The thickness may be 0.021 μm.
【0023】プロトン交換による屈折率変化領域の作製
方法は、例えば西原浩「光集積回路」オーム社(昭和6
0年第1版)167頁から170頁、またプロトン交換
により格子パターンを形成する方法については同書、2
08頁に記載されている。これによれば安息香酸(C6
H6COOH)を融点121゜Cから沸点250゜Cの
間の温度で液体の状態となるように熱して、その中にニ
オブ酸リチウムを浸すと、リチウムイオンと水素イオン
の交換が起こり、結晶表面に高屈折率層が形成される。
格子を形成するためにはプロトン交換させない領域にC
rやTiなどでマスクを形成する。Tiの場合にはニオ
ブ酸リチウム結晶にTiをスパッタしたあと、フォトレ
ジストで格子のパターニングをし、エッチングによりT
i膜に窓明けをすることでマスクが形成できる。そのあ
とでプロトン交換し、Ti膜を取り除き、アニーリング
して格子を形成する。A method for producing a refractive index change region by proton exchange is described in, for example, Hiroshi Nishihara, “Optical Integrated Circuit,” Ohmsha (Showa 6).
0, 1st edition) pp. 167 to 170, and for the method of forming a lattice pattern by proton exchange, see Ibid., 2
Page 08. According to this, benzoic acid (C 6
By heating the H 6 COOH) as a liquid state at a temperature between the melting point 121 ° C of boiling point 250 ° C, when immersing the lithium niobate therein occur exchange of lithium ions and hydrogen ions, the crystal A high refractive index layer is formed on the surface.
In order to form a lattice, C
A mask is formed with r, Ti, or the like. In the case of Ti, after sputtering Ti on the lithium niobate crystal, the lattice is patterned by a photoresist, and T
A mask can be formed by opening a window in the i-film. After that, proton exchange is performed, the Ti film is removed, and annealing is performed to form a lattice.
【0024】偏光性回折格子を形成するにはその他にも
いろいろな材料を用いることができる。例えばジャパニ
ーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス、3
6巻、1997年、589頁から590頁(Jpn.
J.Appl.Phys.,36(1997)pp.5
89−590)には液晶高分子材料に格子状の電極を形
成して交流電圧を印加しながら紫外線効果させることで
も偏光性回折格子がつくれることが示されている。この
場合には液晶分子が電圧印加したところでは電界になら
って配向するため偏光によらず常屈折率が作用するので
等方的となり、電圧印加していないところではラビング
と呼ばれる方法で初期化された面内方向に液晶分子が配
向するので偏光方向によって常屈折率と、異常屈折率が
作用する。したがってこの方法ではニオブ酸リチウムの
プロトン交換による偏光性回折格子と比較すると、格子
と格子以外の領域での常屈折率の差△noは常に0であ
り、異常屈折率の差△neは常屈折率と、異常屈折率の
差に相当する。したがって液晶高分子による偏光回折格
子の場合は、液晶高分子の格子一段だけで、常光線には
格子は全く作用させないようにすることができる。つま
りニオブ酸リチウムのプロトン交換による偏光性回折格
子が、プロトン交換領域と等方性誘電体の2段の格子で
構成されていたのに対し、液晶格子一段のみで済む利点
がある。Various other materials can be used to form the polarizing diffraction grating. For example, Japanese Journal of Applied Physics, 3
6, 1997, pages 589 to 590 (Jpn.
J. Appl. Phys. , 36 (1997) pp. 5
89-590) show that a polarizing diffraction grating can also be formed by forming a grid-like electrode on a liquid crystal polymer material and applying an ultraviolet voltage while applying an AC voltage. In this case, when the voltage is applied, the liquid crystal molecules are aligned in accordance with the electric field, so that the ordinary refractive index acts regardless of the polarized light, so that the liquid crystal molecules are isotropic. Therefore, when the voltage is not applied, the liquid crystal molecules are initialized by a method called rubbing. Since the liquid crystal molecules are oriented in the in-plane direction, the ordinary refractive index and the extraordinary refractive index act depending on the polarization direction. Therefore, in this method, when compared with a polarizing diffraction grating obtained by proton exchange of lithium niobate, the difference Δno in the ordinary refractive index between the grating and the region other than the grating is always 0, and the difference Δne in the extraordinary refractive index is always the ordinary refractive index. It corresponds to the difference between the refractive index and the extraordinary refractive index. Therefore, in the case of a polarization diffraction grating using a liquid crystal polymer, only one stage of the liquid crystal polymer grating can be used so that no grating acts on ordinary light. In other words, while the polarizing diffraction grating formed by proton exchange of lithium niobate is composed of a two-stage lattice consisting of a proton exchange region and an isotropic dielectric, there is an advantage that only one liquid crystal lattice is required.
【0025】通常、薄膜形成に用いられる等方性材料の
例は、例えば小瀬輝次、他編集「光工学ハンドブック」
朝倉書店(初版1986年)175頁に記載されてい
る。例えばSiO2、LiF、ZnS、MgOなど屈折
率に応じていろいろな材料が使用できる。Examples of isotropic materials usually used for forming thin films are, for example, Terutsu Kose and other editors, "Optical Engineering Handbook"
It is described on page 175 of Asakura Shoten (first edition, 1986). For example, various materials such as SiO 2 , LiF, ZnS, and MgO can be used according to the refractive index.
【0026】異方性材料については西原浩「光集積回
路」オーム社(昭和60年第1版)139頁から142
頁によれば、例えば上で述べたニオブ酸リチウム(ne
=2.2、no=2.286)のほかに、酸化チタン
(ne=2.865、no=2.583)、モリブデン
酸鉛(ne=2.262、no=2.386)、タンタ
ル酸リチウム(ne=2.176、no=2.18
0)、チタン酸バリウム(ne=2.41、no=2.
36)、酸化亜鉛(ne=1.999、no=2.01
5)などがある。Regarding anisotropic materials, Hiroshi Nishihara, “Optical Integrated Circuit” Ohmsha (1st edition of 1985), pp. 139-142.
According to the page, for example, lithium niobate (ne
= 2.2, no = 2.286), titanium oxide (ne = 2.865, no = 2.583), lead molybdate (ne = 2.262, no = 2.386), tantalum acid Lithium (ne = 2.176, no = 2.18
0), barium titanate (ne = 2.41, no = 2.
36), zinc oxide (ne = 1.999, no = 2.01)
5) and the like.
【0027】図7は本発明の偏光性回折格子を用いた光
磁気ヘッドの実施例である。半導体レーザ71からの直
線偏光はビームスプリッタ72を透過し、コリメートレ
ンズ73で平行光とされ、立ち上げミラー74を反射
し、レンズアクチュエータ75に搭載された対物レンズ
76により、光磁気ディスク77に集光される。そして
光磁気ドメインの有無により、偏光方向が逆向きに回転
し、記録情報が搬送される。反射光は再び対物レンズ7
6、立ち上げミラー74、コリメートレンズ73を経
て、ビームスプリッタで反射し、本発明による偏光性回
折格子78に入射する。そして入射直線偏光方向に対し
て+45゜、−45゜をなす方向の直線偏光成分のそれ
ぞれが±1次回折光として回折される。さらに残りの光
が0次光としてそのまま偏光性回折格子78を透過す
る。その後、非点収差焦点ずれ検出のためのシリンドリ
カルレンズ79により非点収差が与えられ、光検出器7
10に集光される。光検出器710は中心の4分割検出
領域711とその周囲の、光磁気信号用検出領域71
2、715、トラッキング誤差信号用光検出領域71
3、714に分かれており、中心で0次光、周期で±1
次回折光を検出する。光磁気ディスク77に情報を記録
する場合には、あらかじめ光磁気ディスクを一方向に一
様に磁化した上で、電磁コイル716により初期磁化方
向と逆向きの磁界を印加した上で、記録情報により強度
変調された半導体レーザ光により、局所的に記録膜のキ
ュリー温度より昇温させて記録ドメインを形成する。ま
た媒体がキュリー点温度以上になるように一定強度の集
光スポットで照射しながら、記録情報により電磁コイル
による磁化方向を変調して記録する磁界変調記録でも何
ら差し支えない。もちろん光、または磁界をパルス変調
させて記録する方式でもよい。FIG. 7 shows an embodiment of a magneto-optical head using the polarizing diffraction grating of the present invention. The linearly polarized light from the semiconductor laser 71 passes through the beam splitter 72, is converted into parallel light by the collimator lens 73, is reflected by the rising mirror 74, and is collected on the magneto-optical disk 77 by the objective lens 76 mounted on the lens actuator 75. Be lighted. Then, depending on the presence or absence of the magneto-optical domain, the polarization direction rotates in the opposite direction, and the recorded information is conveyed. The reflected light returns to the objective lens 7 again.
6. After passing through the rising mirror 74 and the collimating lens 73, the light is reflected by the beam splitter and enters the polarizing diffraction grating 78 according to the present invention. Then, each of the linearly polarized light components in the directions at + 45 ° and −45 ° with respect to the incident linearly polarized light direction is diffracted as ± 1st-order diffracted light. Further, the remaining light passes through the polarizing diffraction grating 78 as it is as the zero-order light. Thereafter, astigmatism is given by a cylindrical lens 79 for detecting astigmatism defocus, and the photodetector 7
The light is collected at 10. The photodetector 710 includes a quadrant detection area 711 at the center and a magneto-optical signal detection area 71 around the detection area 711.
2, 715, tracking error signal light detection area 71
3, 714, 0-order light at center, ± 1 at period
Next-order diffracted light is detected. When recording information on the magneto-optical disk 77, the magneto-optical disk is magnetized uniformly in one direction in advance, and a magnetic field opposite to the initial magnetization direction is applied by the electromagnetic coil 716. The recording domain is formed by locally increasing the temperature from the Curie temperature of the recording film by the intensity-modulated semiconductor laser light. Magnetic field modulation recording in which the magnetization direction by an electromagnetic coil is modulated by recording information while recording is performed while irradiating the medium with a focused spot having a constant intensity so that the medium has a Curie point temperature or higher may be used. Of course, a method in which light or a magnetic field is pulse-modulated and recorded may be used.
【0028】図8は光検出器710からの信号検出方法
について説明する図である。まず中心の4分割光検出領
域711から焦点ずれ誤差信号を検出する。焦点ずれ誤
差信号は4分割の対角領域の信号出力同士の和の差動信
号を差動アンプ82で検出する。これを図7のレンズア
クチュエータ75にフィードバックし、閉ループ制御を
行う。また2分割光検出器713、714の両側2領域
ごとの和の差動信号を差動アンプ83によって検出する
ことによりトラッキング誤差信号を得ることができる。
これはプッシュプル法と呼ばれ、光磁気ディスク上の案
内溝による回折パターンのアンバランスを検出する方法
である。そしてこのトラッキング誤差信号もやはり図7
のレンズアクチュエータ75にフィードバックし、閉ル
ープ制御を行う。ただし図7のレンズアクチュエータ7
5は光軸方向とディスク半径方向の2方向に駆動軸を持
つ2次元のアクチュエータである。そして本発明による
偏光性回折格子78による互いに直交する偏光成分を持
つ±1次回折光は、4分割光検出領域711の両側にあ
る2つの受光領域712、713によって検出され、こ
の出力の差動信号を差動アンプ81によって検出するこ
とにより光磁気信号を得ることができる。FIG. 8 is a diagram for explaining a method of detecting a signal from the photodetector 710. First, a defocus error signal is detected from the central four-divided light detection area 711. As the defocus error signal, the differential amplifier 82 detects the differential signal of the sum of the signal outputs of the four divided diagonal regions. This is fed back to the lens actuator 75 of FIG. 7 to perform closed loop control. Further, a tracking error signal can be obtained by detecting the differential signal of the sum of the two regions on both sides of the two-divided photodetectors 713 and 714 by the differential amplifier 83.
This is called a push-pull method, and is a method for detecting an imbalance in a diffraction pattern due to a guide groove on a magneto-optical disk. This tracking error signal is also shown in FIG.
Is fed back to the lens actuator 75 to perform closed loop control. However, the lens actuator 7 shown in FIG.
Reference numeral 5 denotes a two-dimensional actuator having drive axes in two directions, that is, the optical axis direction and the disk radial direction. The ± 1st-order diffracted light having orthogonal polarization components by the polarizing diffraction grating 78 according to the present invention is detected by the two light receiving regions 712 and 713 on both sides of the four-divided light detection region 711, and the output differential signal is output. Is detected by the differential amplifier 81 to obtain a magneto-optical signal.
【0029】図9は本発明による光磁気ヘッドの第2の
実施例である。半導体レーザと光検出器が一体となって
実装されたモジュール91の中心にある、半導体レーザ
から出射された直線偏光は、本発明による屈折型の偏光
性回折格子92を透過し、立ち上げミラー93を反射し
て、レンズアクチュエータ94に搭載された有限系対物
レンズ95により光磁気ディスク96上に集光される。
このとき屈折型偏光性回折格子92により往路でも不要
な回折光が生じるが、格子が曲線状であり、レンズ作用
を有するため、回折光の焦点位置は0次光から大きくず
らすことができ、反射光は光検出器にはほとんど戻らな
いので実質上何ら影響を及ぼさない。これはレンズ作用
のない3ビームウォラストンプリズムでは大きな問題と
なる。光磁気ディスク96の記録膜によって反射された
光は記録磁気ドメインの有無により直線偏光の偏光方向
がそれぞれ逆方向に回転され、記録情報を搬送する。そ
して再び有限系対物レンズ95、立ち上げミラー93を
経て、屈折型偏光性回折格子92に入射する。そして0
次光はそのまま半導体レーザに戻るが、半導体レーザの
もともとの出射直線偏光の偏光方向に対して+45゜、
−45゜をなす方向の直線偏光成分がそれぞれ±1次回
折光に回折し、半導体レーザ光検出器一体モジュール9
1の中のそれぞれの受光部により検出される。ここで屈
折型偏光性回折格子92は屈折力があるためそれぞれの
偏光に対して+1次回折光は検出面より手前に焦点を結
び、−1次回折光はその屈折光に対して共役な光である
ため、検出面より奥に焦点を結ぶように照射される。こ
れによりビームサイズ法による焦点ずれ検出をプッシュ
プル法によるトラッキング信号検出と同時に行うことが
できる。またそれぞれの偏光の検出光量差から光磁気信
号を得ることができる。なお屈折型偏光回折格子92に
ついてもすでに説明した直線の格子と同様に、1つの方
向の直線偏光にのみ作用する同じ2枚の屈折型偏光回折
格子の一方をほぼ90度回転させて張り合わせた構成と
なっている。FIG. 9 shows a second embodiment of the magneto-optical head according to the present invention. The linearly polarized light emitted from the semiconductor laser at the center of the module 91 in which the semiconductor laser and the photodetector are integrally mounted is transmitted through the refraction type polarizing diffraction grating 92 according to the present invention, and is turned on by the rising mirror 93. Is reflected and focused on a magneto-optical disk 96 by a finite objective lens 95 mounted on a lens actuator 94.
At this time, unnecessary diffracted light is generated even on the outward path by the refraction-type polarizing diffraction grating 92. However, since the grating is curved and has a lens function, the focal position of the diffracted light can be largely shifted from the 0th-order light, and The light hardly returns to the photodetector and therefore has virtually no effect. This is a serious problem in a three-beam Wollaston prism having no lens action. The light reflected by the recording film of the magneto-optical disk 96 rotates the polarization directions of the linearly polarized light in opposite directions depending on the presence or absence of a recording magnetic domain, and conveys recorded information. Then, the light again enters the refraction type polarizing diffraction grating 92 through the finite system objective lens 95 and the rising mirror 93. And 0
The next light returns to the semiconductor laser as it is, but is + 45 ° with respect to the polarization direction of the original linearly polarized light emitted from the semiconductor laser.
The linearly polarized light components in the direction of −45 ° are each diffracted into ± 1st-order diffracted light, and the semiconductor laser photodetector integrated module 9
1 are detected by the respective light receiving units. Here, since the refraction-type polarizing diffraction grating 92 has a refracting power, the + 1st-order diffracted light is focused before the detection surface for each polarized light, and the -1st-order diffracted light is light conjugate to the refracted light. Therefore, irradiation is performed so that the focal point is located deeper than the detection surface. Thus, the detection of defocus by the beam size method can be performed simultaneously with the detection of the tracking signal by the push-pull method. Also, a magneto-optical signal can be obtained from the difference between the detected light amounts of the respective polarized lights. Note that, similarly to the linear grating already described, the refraction-type polarization diffraction grating 92 is configured such that one of the same two refraction-type polarization diffraction gratings that act only on linearly polarized light in one direction is rotated by approximately 90 degrees and bonded together. It has become.
【0030】図10は図9に示した光磁気ヘッドの第2
の実施例における信号検出方法を説明する図である。半
導体レーザ光検出器一体モジュール91の中心部に半導
体レーザ101が、装備されている。この半導体レーザ
101は面発光型が好ましいが、ファブリペロ共振器構
造を有する従来一般的な半導体レーザチップと45゜反
射ミラーをハイブリッドに実装するのでもよい。この半
導体レーザ101の周辺に偏光性回折格子による回折光
を検出するための受光領域がある。まず図中左側と上側
の光磁気信号検出領域102、103からの出力の差を
差動アンプ81で演算することにより、光磁気信号が得
られる。半導体レーザ101のの右側と下側がサーボ信
号検出領域である。まずトラッキング信号検出用受光領
域104、105、106、107から和と差の演算を
差動アンプ83により行うことにより、トラッキング誤
差信号を得る。焦点ずれ信号検出用受光領域108、1
09、1010、1011から、同様に差動アンプ82
により焦点ずれ誤差信号を得る。FIG. 10 shows a second example of the magneto-optical head shown in FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining a signal detection method in the embodiment of FIG. A semiconductor laser 101 is provided at the center of the semiconductor laser photodetector integrated module 91. The semiconductor laser 101 is preferably of a surface emitting type, but a conventional general semiconductor laser chip having a Fabry-Perot resonator structure and a 45 ° reflecting mirror may be mounted in a hybrid manner. A light receiving area for detecting the diffracted light by the polarizing diffraction grating is provided around the semiconductor laser 101. First, a difference between the outputs from the magneto-optical signal detection areas 102 and 103 on the left and upper sides in the figure is calculated by the differential amplifier 81 to obtain a magneto-optical signal. The right and lower sides of the semiconductor laser 101 are the servo signal detection areas. First, a tracking error signal is obtained by calculating the sum and difference from the tracking signal detection light receiving regions 104, 105, 106, and 107 by the differential amplifier 83. Defocus signal detection light receiving area 108, 1
09, 1010, and 1011.
To obtain a defocus error signal.
【0031】図11は、図9の実施例において半導体レ
ーザ101を出て光磁気ディスク96に向かう光が偏光
回折格子92で回折した場合の回折光の行方を説明する
図である。偏光回折格子92はすでに述べたようにレン
ズ作用を有するため、回折された光は光磁気ディスク9
6上で大きく焦点ずれしている。したがって反射した光
はさらに大きく焦点ずれし、検出器102、105によ
る受光光量にはほとんど影響を及ぼさない。FIG. 11 is a view for explaining the direction of the diffracted light when the light leaving the semiconductor laser 101 and traveling toward the magneto-optical disk 96 is diffracted by the polarization diffraction grating 92 in the embodiment of FIG. Since the polarization diffraction grating 92 has a lens function as described above, the diffracted light is applied to the magneto-optical disk 9.
6 is largely out of focus. Therefore, the reflected light is further defocused, and hardly affects the amount of light received by the detectors 102 and 105.
【0032】一方、3ビームウォラストンプリズム21
を用いて図9に示した実施例の構成を実現する場合の問
題点を図12を用いて説明する。3ビームウォラストン
プリズム21はレンズ作用を持たないため、半導体レー
ザ101を出て光磁気ディスク96に向かう光の一部が
分離されるとそれらの光はディスク上で中心のメインビ
ーム同様に焦点を結ぶ。したがって反射光は往路と同じ
光路をたどって戻るため、図に示すようにメインビーム
の偏光分離された光の光路と重なって、光検出器10
2、105でその一部が受光されることになる。これは
再生信号に対してノイズとして作用するので、信号品質
を劣化させる原因となる。On the other hand, the three-beam Wollaston prism 21
A problem in the case of realizing the configuration of the embodiment shown in FIG. 9 by using FIG. 9 will be described with reference to FIG. Since the three-beam Wollaston prism 21 does not have a lens function, when a part of the light exiting the semiconductor laser 101 and traveling toward the magneto-optical disk 96 is separated, the light is focused on the disk similarly to the main beam at the center. tie. Therefore, since the reflected light returns along the same optical path as the outward path, it overlaps with the optical path of the polarized and separated light of the main beam as shown in FIG.
At 105, a part of the light is received. This acts as noise on the reproduced signal, causing signal quality to deteriorate.
【0033】図13は本発明による光磁気ヘッドを、半
導体製造プロセスで一般的な、フォトマスクによる現像
露光プロセスを用いて形成した場合の実施例である。FIG. 13 shows an embodiment in which the magneto-optical head according to the present invention is formed by using a development exposure process using a photomask, which is common in a semiconductor manufacturing process.
【0034】サファイア結晶などの基板134にまず窒
化ガリウムなどを積層し、面発光レーザ131、フォト
ディテクタ132、133を形成する。さらにガラス基
板1310の上に屈折型の液晶高分子偏光回折格子13
11、1312を2段形成する。そしてその裏面に誘電
体膜による集光グレーティング136を形成し、対物レ
ンズとする。そしてこれら面発光レーザ基板、偏光性回
折格子基板を、透明基板138と、透明樹脂接着剤を用
いて一体化する。このようにして作製された光磁気ヘッ
ドにおいて、面発光半導体レーザ131からの光は、図
9の実施例と同様にして、偏光性回折格子をまずは透過
して、集光グレーティング対物レンズ136により透明
基板138の底面に集光される。そしてこの光磁気ヘッ
ド自体は光磁気記録膜が表面にある光磁気ディスク13
9に現在磁気ディスクなどで一般的な浮上スライダなど
によって光波長の1/4以下程度の距離まで近接して配
置されており、本来であれば透明基板底面で全反射され
る入射角の光も、エバネッセント波として、光磁気ディ
スク139の記録情報読み出しに寄与させることができ
る。したがって透明基板138と光磁気ディスク139
の間に空気層をはさみながらも、透明基板138内での
集光スポットで信号再生が可能となる。このような方法
は顕微鏡で一般的な液浸と呼ばれる分解能向上の手法と
の類推から、固体液浸(Solid Immersio
n)と近年、呼ばれている。First, gallium nitride or the like is stacked on a substrate 134 of sapphire crystal or the like, and a surface emitting laser 131 and photodetectors 132 and 133 are formed. Further, a refraction type liquid crystal polymer polarization diffraction grating 13
11 and 1312 are formed in two stages. Then, a condensing grating 136 made of a dielectric film is formed on the back surface of the condensing grating 136 to form an objective lens. Then, the surface emitting laser substrate and the polarizing diffraction grating substrate are integrated with the transparent substrate 138 using a transparent resin adhesive. In the magneto-optical head manufactured in this manner, the light from the surface emitting semiconductor laser 131 is first transmitted through the polarizing diffraction grating and is transparent by the focusing grating objective lens 136 in the same manner as in the embodiment of FIG. The light is focused on the bottom surface of the substrate 138. The magneto-optical head itself has a magneto-optical disk 13 having a magneto-optical recording film on its surface.
9 is arranged close to a distance of about 1/4 or less of the light wavelength by a general flying slider or the like on a magnetic disk or the like at the present time. As an evanescent wave, it can contribute to reading of recorded information on the magneto-optical disk 139. Therefore, the transparent substrate 138 and the magneto-optical disk 139
A signal can be reproduced with a condensed spot in the transparent substrate 138 while an air layer is interposed between them. This method is based on analogy with a method of improving resolution called general immersion in a microscope, and is based on solid immersion (Solid Immersion).
n) in recent years.
【0035】こうして光磁気ディスク139の記録磁気
ドメインの情報を偏光回転として読み出した反射光は、
屈折型偏光性回折格子1313で回折され、±1次回折
光が光検出器132、133に導かれる。すでに述べた
ようにこれらの回折光は半導体レーザの出射光の偏光方
向に対してそれぞれ+45、−45゜をなす方向の直線
偏光成分であり、これらの受光光量の差動出力から、光
磁気再生信号を得ることが可能である。The reflected light obtained by reading the information of the recording magnetic domain of the magneto-optical disk 139 as the polarization rotation is
The ± 1st-order diffracted light diffracted by the refraction-type polarizing diffraction grating 1313 is guided to the photodetectors 132 and 133. As described above, these diffracted lights are linearly polarized light components in directions of +45 and −45 ° with respect to the polarization direction of the emitted light of the semiconductor laser, respectively. It is possible to get a signal.
【0036】さらに図10で説明した受光領域パターン
を本実施例においても用いることにより、焦点ずれ信
号、トラッキング誤差信号を得ることが可能である。本
実施例においてはフォトマスクによる位置合わせ、露光
現像プロセスによりヘッド全体を小型に構成することが
可能であるため、本実施例の光磁気ヘッド全体を、アク
チュエータに搭載することも可能である。そしてトラッ
キング誤差信号をこのアクチュエータにフィードバック
して閉ループ制御する。一方、焦点ずれ信号は得られる
ものの、光磁気ヘッドを浮上スライダによって高さ制御
することで、焦点ずれ制御は不要となる。しかしながら
偏光性回折格子を直線パターンにするとディスク上に、
往路での回折による不要な集光スポットが生じるばかり
か、それらの反射光が光検出器に混入するという問題点
が生じるため、偏光性回折格子はやはり屈折型の曲線パ
ターンにする方が望ましい。Further, by using the light receiving area pattern described with reference to FIG. 10 also in this embodiment, it is possible to obtain a defocus signal and a tracking error signal. In this embodiment, since the entire head can be made small by the alignment using a photomask and the exposure and development process, the entire magneto-optical head of this embodiment can be mounted on an actuator. Then, the tracking error signal is fed back to this actuator to perform closed loop control. On the other hand, although a defocus signal can be obtained, defocus control becomes unnecessary by controlling the height of the magneto-optical head by the flying slider. However, when the polarizing diffraction grating is formed into a linear pattern,
In addition to generating unnecessary condensed spots due to diffraction on the outward path, there is a problem that the reflected light is mixed into the photodetector. Therefore, it is desirable that the polarizing diffraction grating also has a refraction type curved pattern.
【0037】[0037]
【発明の効果】本発明により、フォトマスクによる露光
現像プロセスによって作製でき、量産性にすぐれ、小型
化しやすく、その分離比や分離角度などを自由に設計で
きる偏光性回折格子を用いて偏光分離を行い、同時に焦
点ずれ信号やトラッキング誤差信号などのサーボ信号を
検出し、±1次回折光の中心の0次光の光軸上に半導体
レーザ光源を配置した共軸光学系による光磁気ヘッドを
提供できる。これにより小型で、部品点数が少なく、量
産しやすい光磁気ヘッドを容易に実現できる。According to the present invention, polarization separation can be performed using a polarizing diffraction grating that can be manufactured by an exposure and development process using a photomask, has excellent mass productivity, is easy to be miniaturized, and can freely design its separation ratio and separation angle. At the same time, a servo signal such as a defocus signal or a tracking error signal is detected, and a magneto-optical head using a coaxial optical system in which a semiconductor laser light source is arranged on the optical axis of the 0-order light at the center of ± 1st-order diffracted light can be provided. . This makes it easy to realize a magneto-optical head that is small in size, has a small number of components, and is easy to mass-produce.
【図1】偏光プリズムにより偏光分離の従来例。FIG. 1 shows a conventional example of polarization separation by a polarizing prism.
【図2】ウォーラストンプリズムによる偏光分離の従来
例。FIG. 2 shows a conventional example of polarization separation by a Wollaston prism.
【図3】偏光性回折格子の従来例。FIG. 3 shows a conventional example of a polarizing diffraction grating.
【図4】本発明における偏光性回折格子の実施例。FIG. 4 shows an embodiment of a polarizing diffraction grating according to the present invention.
【図5】2つの偏光性回折格子を直交して重ね合わせた
場合の実施例。FIG. 5 shows an embodiment in which two polarizing diffraction gratings are superimposed orthogonally.
【図6】偏光性回折格子の原理説明図。FIG. 6 is a diagram illustrating the principle of a polarizing diffraction grating.
【図7】本発明による光磁気ヘッドの実施例。FIG. 7 shows an embodiment of a magneto-optical head according to the present invention.
【図8】本発明による光磁気ヘッドの信号検出方法を説
明する図。FIG. 8 is a diagram for explaining a signal detection method for a magneto-optical head according to the present invention.
【図9】本発明による光磁気ヘッドの第2の実施例。FIG. 9 shows a second embodiment of the magneto-optical head according to the present invention.
【図10】本発明による光磁気ヘッドの第2の実施例の
信号検出方法を説明する図。FIG. 10 is a diagram for explaining a signal detection method of a second embodiment of the magneto-optical head according to the present invention.
【図11】本発明による曲線状の回折格子を用いた場合
の往路回折光の影響がないことを示す図。FIG. 11 is a diagram showing that there is no influence of outward diffracted light when a curved diffraction grating according to the present invention is used.
【図12】3ビームウォーラストンプリズムを用いて図
9の実施例を実現する場合の問題点を説明する図。FIG. 12 is a diagram illustrating a problem when the embodiment of FIG. 9 is realized using a three-beam Wollaston prism.
【図13】本発明による光磁気ヘッドの第3の実施例。FIG. 13 shows a third embodiment of the magneto-optical head according to the present invention.
11‥‥偏光プリズム、12、13‥‥検出面、21‥
‥ウォーラストンプリズム、22、23、24‥‥光検
出器、31‥‥偏光性回折格子、32‥‥λ/4板、3
3‥‥反射物体、41、42‥‥偏光性回折格子、51
‥‥重ね合わせ偏光性回折格子、61‥‥ニオブ酸リチ
ウム基板、62‥‥プロトン交換領域、63‥‥誘電体
膜、64、65‥‥常光線、66、67‥‥異常光線、
68‥‥屈折率異方性主軸、71‥‥半導体レーザ、7
2‥‥ビームスプリッタ、73‥‥コリメートレンズ、
74‥‥立ち上げミラー、75‥‥レンズアクチュエー
タ、76‥‥対物レンズ、77‥‥光磁気ディスク、7
8‥‥偏光性回折格子、79‥‥シリンドリカルレン
ズ、710‥‥分割光検出器、711‥‥4分割検出領
域、712、714‥‥光磁気信号用光検出器、71
3、715‥‥トラッキング誤差信号検出用2分割光検
出器、716‥‥電磁コイル、81、82、83‥‥差
動アンプ、91‥‥半導体レーザ光検出器一体モジュー
ル、92‥‥屈折型偏光性回折格子、93‥‥立ち上げ
ミラー、94‥‥レンズアクチュエータ、95‥‥有限
系対物レンズ、96‥‥光磁気ディスク、97‥‥電磁
コイル、101‥‥半導体レーザ、102、103‥‥
光磁気信号用光検出領域、104、105、106、1
07‥‥トラッキング信号検出領域、108、109、
1010、1011‥‥焦点ずれ信号検出領域、131
‥‥窒化ガリウム面発光半導体レーザ、132、133
‥‥窒化ガリウム光検出器、134‥‥サファイア結晶
基板、136‥‥集光グレーティング対物レンズ、13
8‥‥透明基板、139‥‥記録膜露出型光磁気ディス
ク、1310‥‥ガラス基板、1311、1312‥‥
液晶高分子による屈折型偏光性回折格子、1313‥‥
液晶高分子による偏光分離素子。11 ° polarizing prism, 12, 13 ° detecting surface, 21 °
{Wollaston prism, 22, 23, 24} Photodetector, 31} Polarizing diffraction grating, 32} λ / 4 plate, 3
3 ‥‥ reflective object, 41, 42 ‥‥ polarizing diffraction grating, 51
{Superimposed polarizing diffraction grating, 61} lithium niobate substrate, 62} proton exchange region, 63} dielectric film, 64, 65} ordinary ray, 66, 67} extraordinary ray,
68 ° refractive index anisotropic principal axis, 71 ° semiconductor laser, 7
2 ‥‥ beam splitter, 73 ‥‥ collimating lens,
74 ° rising mirror, 75 ° lens actuator, 76 ° objective lens, 77 ° magneto-optical disk, 7
8 ° polarizing diffraction grating, 79 ° cylindrical lens, 710 split photodetector, 711 quad split detection area, 712, 714 photomagnetic signal photodetector, 71
3,715 ‥‥ 2 split photodetector for tracking error signal detection, 716 ‥‥ electromagnetic coil, 81,82,83 ‥‥ differential amplifier, 91 ‥‥ semiconductor laser photodetector integrated module, 92 ‥‥ refractive polarization Diffractive grating, 93 ° rising mirror, 94 ° lens actuator, 95 ° finite objective lens, 96 ° magneto-optical disk, 97 ° electromagnetic coil, 101 ° semiconductor laser, 102, 103 °
Photodetection area for magneto-optical signal, 104, 105, 106, 1
07 ‥‥ tracking signal detection area, 108, 109,
1010, 1011 ° defocus signal detection area, 131
ガ Gallium nitride surface emitting semiconductor laser, 132, 133
{Gallium nitride photodetector, 134} Sapphire crystal substrate, 136} Condensing grating objective lens, 13
8 {transparent substrate, 139} recording film exposed type magneto-optical disk, 1310 {glass substrate, 1311, 1312}
Refractive polarizing diffraction grating made of liquid crystal polymer, 1313 °
Polarization separation element made of liquid crystal polymer.
Claims (6)
上に集光する光学系と、光磁気ディスクからの反射光を
光検出器に分岐する光分岐素子と、分岐された光を直交
する2つの直線偏光に分離する偏光分離素子と、分離さ
れた光をそれぞれ独立に検出する光検出器から構成され
る光磁気ヘッドであって、偏光分離素子が特定の直線偏
光成分のみを回折し、それと直交する直線偏光成分を透
過させる2枚の偏光性回折格子を、格子がほぼ直交する
ように重ねて配置したことによってなることを特徴とす
る光磁気ヘッド。A semiconductor laser, an optical system for condensing the light on a magneto-optical disk, an optical splitting element for splitting reflected light from the magneto-optical disk to a photodetector, and the split light orthogonal to the optical detector. A magneto-optical head composed of a polarization separation element that separates into two linearly polarized lights and a photodetector that independently detects the separated light, wherein the polarization separation element diffracts only a specific linear polarization component, A magneto-optical head comprising two polarizing diffraction gratings that transmit a linearly polarized light component perpendicular to the diffraction grating and are superposed so that the gratings are substantially orthogonal to each other.
上に集光する光学系と、光磁気ディスクからの反射光を
光検出器に分岐すると同時に直交する2つの直線偏光に
分離する偏光分離素子と、分離された光をそれぞれ独立
に検出する光検出器から構成される光磁気ヘッドであっ
て、偏光分離素子が特定の直線偏光成分のみを回折し、
それと直交する直線偏光成分を透過させる2枚の偏光性
回折格子を、格子がほぼ直交するように重ねて配置した
ことによってなり、前記光検出器は前記半導体レーザと
同一パッケージ内に一体となっていることを特徴とする
光磁気ヘッド。2. A semiconductor laser, an optical system for condensing the light on a magneto-optical disk, and a polarization splitter for splitting a reflected light from the magneto-optical disk to a photodetector and splitting the reflected light into two orthogonal linearly polarized lights. An element and a magneto-optical head composed of photodetectors that independently detect the separated light, wherein the polarization splitting element diffracts only a specific linearly polarized light component,
This is achieved by arranging two polarizing diffraction gratings that transmit a linearly polarized light component orthogonal to it so as to be superimposed so that the gratings are substantially orthogonal to each other. The photodetector is integrated with the semiconductor laser in the same package. A magneto-optical head.
おいて、前記偏光性回折格子による偏光方向の直交した
2組の±1次回折光のうち、偏光の異なる任意の2つの
受光信号から光磁気信号を検出し、他の2つから焦点ず
れ信号とトラッキング誤差信号のいずれか一方、または
両方を検出することを特徴とする光磁気ヘッド。3. The magneto-optical head according to claim 1, wherein, of the two sets of ± 1st-order diffracted lights whose polarization directions are orthogonal to each other by said polarizing diffraction grating, light is output from any two light receiving signals having different polarizations. A magneto-optical head which detects a magnetic signal and detects one or both of a defocus signal and a tracking error signal from the other two signals.
前記偏光性回折格子の格子が曲線であることを特徴とす
る光磁気ヘッド。4. The magneto-optical head according to claim 3, wherein
A magneto-optical head, wherein the grating of the polarizing diffraction grating is a curve.
偏光の異なる2組の±1次回折光を受光するために4つ
の光検出器があり、隣接する2つが分割線のない受光領
域であり、それ以外の隣接する2つが分割線のある光検
出器であることを特徴とする光磁気ヘッド。5. The magneto-optical head according to claim 3, wherein
There are four photodetectors for receiving two sets of ± 1st-order diffracted lights having different polarizations, two adjacent photodetectors without a dividing line, and the other two adjacent photodetectors with a dividing line. A magneto-optical head, characterized in that:
いて、偏光性回折格子の片道の0次光の透過率が50%
以上70%以下であることを特徴とする光磁気ヘッド。6. A magneto-optical head according to claim 2, wherein the transmittance of the one-way zero-order light of the polarizing diffraction grating is 50%.
A magneto-optical head characterized by being at least 70%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10160206A JPH11353728A (en) | 1998-06-09 | 1998-06-09 | Magneto-optical head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10160206A JPH11353728A (en) | 1998-06-09 | 1998-06-09 | Magneto-optical head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11353728A true JPH11353728A (en) | 1999-12-24 |
Family
ID=15710070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10160206A Pending JPH11353728A (en) | 1998-06-09 | 1998-06-09 | Magneto-optical head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11353728A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8659985B2 (en) | 2011-08-31 | 2014-02-25 | Panasonic Corporation | Optical pickup and optical read/write drive |
| KR20150034741A (en) * | 2012-06-26 | 2015-04-03 | 케이엘에이-텐코 코포레이션 | Near field metrology |
| WO2024024354A1 (en) * | 2022-07-26 | 2024-02-01 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Lighting device, ranging device, and vehicle-mounted device |
-
1998
- 1998-06-09 JP JP10160206A patent/JPH11353728A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8659985B2 (en) | 2011-08-31 | 2014-02-25 | Panasonic Corporation | Optical pickup and optical read/write drive |
| KR20150034741A (en) * | 2012-06-26 | 2015-04-03 | 케이엘에이-텐코 코포레이션 | Near field metrology |
| JP2015524554A (en) * | 2012-06-26 | 2015-08-24 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | Near field measurement |
| US10261014B2 (en) | 2012-06-26 | 2019-04-16 | Kla-Tencor Corporation | Near field metrology |
| WO2024024354A1 (en) * | 2022-07-26 | 2024-02-01 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Lighting device, ranging device, and vehicle-mounted device |
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