JPS63200348A - 光磁気情報記録再生装置 - 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】 技術分野 本発明は、記録媒体としての光磁気ディスクにレーザ光
を照射し、情報の再生又は記録を行なう光磁気情報記録
再生装置に関する。

従来技術 従来、この種の光磁気ディスクを用いた光磁気情報記録
再生装置における光ピツクアップは、一般に、第１４図
のように構成されている。まず、情報の書込み記録の場
合には、半導体レーザ１から射出された発散光束がコリ
メートレンズ２によって平行なる集光光束とされた後、
ハーフミラ−３を通過し、対物レンズ４によって光磁気
ディスク５の情報記録面上に集光される。これにより、
情報記録面が局所的に高温化され、ここに、電磁石６に
よりバイアス磁界を印加すれば、その磁界の方向に情報
記録面内が磁化され、常温に戻すことにより記録が行な
われるようになっている。

一方、読取り再生の場合には、光磁気ディスク５の情報
記録面上に集光された光束が反射する際に、その偏光面
が微小角度回転する。そして、この反射光は、再び対物
レンズ４を通り、ハーフミラ−３で入射光と分離するよ
うに反射された後、λ／２板７を通過させることにより
偏光面を適当量旋回させる。そして、凸レンズ８及び凹
レンズ９を通して光束径を変換した上で、偏光ビームス
プリッタ１０により透過光と反射光とに分離される。分
離された光束の一方である透過光束は、光検出器１１に
受光され、その出力から差動アンプ１２によるプッシュ
プル法の下にトラッキングエラー信号ΔＴが取出される
。他方の反射光束は、シリンドリカルレンズ１３を通し
て光検出器１４により受光され、非点収差法に基づいて
フォーカスエラー信号ΔＦが取出されるようになってい
る。

そして、最終的な記録読取り信号（ＲＦ倍信号は、両光
検出器１１．１４からの出力（光検出器１１側は２分割
受光素子であり、加算増幅器１５により和をとってなる
出力）を差動増幅器１６により差動的に読取り、これに
よって得られた偏光回転情報を増幅して記録読取り信号
とするものである。

ところが、このような従来の光ピツクアップ装置では、
ハーフミラ−や偏光ビームスプリッタ１０等のバルクの
光学部品を多く用いているため、装置全体で大型化し、
重量も大きくなっている。

このため、アクセス時間が長くなる一方で、生産コスト
も高くなり、経時変化が生じやすく機械的安定性も不十
分である。

このようなことから、例えば特開昭６１−９２４３９号
公報や、特開昭６１−１７８７０号公報に示されるもの
がある。前者は、基板上に対して光源と、光源からの光
を記録媒体上に集光させる格子状のコリメート素子及び
グレーティング型集光素子と、記録媒体からの反射光束
を分離する格子状のビームスブリット素子と、分離光を
光検出器に集光させる光束分離集光素子とをモノシリツ
クに形成したものである。後者は、記録媒体からの反射
光を入射光と分離させる光分割器を光軸に対して直交す
るように配置される回折格子から形成したものである。

しかし、前者の場合、光源である半導体レーザが直接先
導波路と結合しているため、先導波路への結合効率を高
くすることができず（３％前後）、光の利用効率が大幅
に低下してしまう。このため、情報記録面に充分なパワ
ーの光を到達させることができず、Ｓ／Ｎ比の良好なる
記録・再生を行なうことができない。特に、情報記録に
おいては、大きな記録パワーを要するため、この方式の
ものは殆ど実用性のないものである。又、光源である半
導体レーザからの発振波長が温度特性等に起因する所謂
モードホップ現象によって変動すると、その影響を直接
的に受ける。この結果、情報記録面への収束光が情報ト
ラック列から外れて正確な情報の記録・再生を行なうこ
とができないという問題がある。

更に、後者の場合でも、記録情報面からの反射光が回折
格子により、光検出器に向かって回折されているので、
光源である半導体レーザの発振波長がモードホップ現象
によって変動すると、それに伴い回折角が変動する。よ
って、光検出器上の収束光の位置に変動が生じ、安定し
た情報の記録・再生が困難となる。

目的 本発明は、このような点に鑑みなされたもので、光ピツ
クアップの小型・軽量化を図り、システムの小型化及び
高速アクセス化を達成させることができ、更には素子の
集積化による組付は調整の容易化、機械的安定性の向上
化等をも図ることができる光磁気情報記録再生装置を得
ることを目的とする。

構成 本発明は、上記目的を達成するため、光磁気情報を記録
する光磁気ディスクと、レーザ光源と、このレーザ光源
からのレーザ光を前記光磁気ディスクに対して収束させ
る収束光学系と、前記光磁気ディスクからの反射光を入
射光と分離させる分離手段と、導波路層を形成した導波
路基板と、前記反射光をＴＥモード光とＴＭモード光と
して前記導波路層内に回折伝搬させるグレーティングカ
プラと、前記導波路基板に装架又は形成されて前記導波
路層内を伝搬されるＴＥモード光とＴＭモード光とを分
離するモード光分離手段と、前記導波路基板に装架又は
形成されてこのモード光分離手段により分離されたＴＥ
モード光とＴＭモード光との各々の出力を受光検出する
光検出素子とを備えたことを特徴とするものである。

以下、本発明の第一の実施例を第１図ないし第３図に基
づいて説明する。まず、第２図に示すように、裏面に記
録又は消去時のバイアス磁界印加用の電磁石２１を備え
た光磁気ディスク２２が設けられ、この光磁気ディスク
２２の表面側には半導体レーザ２３が離間した状態で対
向配置されている。これらの半導体レーザ２３と光磁気
ディスク２２との間には、半導体レーザ２３側から順に
、コリメートレンズ２４、導波路基板２５及び収束光学
系を構成する対物レンズ２６が各々所定の間隔をもって
光軸上に配設されている。

ここに、光軸に直交する導波路基板２５は、Ｓｉ等の材
料により形成された不透明基板２７上に、バッファ層２
８を介して導波路層２９を真空蒸着法、スパッタリング
法、或いはＣＶＤ法などにより積層形成したものである
。バッファ層２８は通常はＳｉｎ、膜として透明に形成
される。導波路層２９は、前記バッフＺ層２８の屈折率
よりも高い屈折率の透明膜であり、材料としては高屈折
率ガラス（例えば、コーニング７０５９等）の他、Ｎｂ
、○８、Ｔａ２Ｏ，、Ｓ　ｉ、Ｎ４．　Ｓ　ｉ　Ｎ○な
どの各種透明物質や、ポリマー等の有機物が用いられる
。更には、高屈折率化のためにイオン交換、不純物拡散
なとの処理を施すようにしてもよい。又、前記不透明基
板２７には前記半導体レーザ２３・光磁気ディスク２２
間の光通路を確保するための平行ビーム通過用の開口部
２７ａが形成されている。

しかして、前記導波路基板２５の前記導波路層２９上に
はグレーティングカプラ（回折格子）３０が前記対物レ
ンズ２６に対面する位置に位置させて装架されている。

このグレーティングカプラ３０は等間隔直線状の格子を
有する表面レリーフ型又は体積位相型のグレーティング
であり、前記光磁気ディスク２２からの反射光を前記導
波路層２９内に回折・結合させて伝搬させるためのちの
である。ここに、本実施例ではこのグレーティングカプ
ラ３０を光磁気ディスク２２からの反射光を入射光から
分離させる分離手段としての機能をも持つものである。

又、前記導波路層２９の上面側には、前記グレーティン
グカプラ３０に隣接させて２連の導波路レンズ３１が装
架されている。この導波路レンズ３１は、第１図に示す
ようにグレーティングカプラ３０側に対面する入射側が
球面状ないしは非球面状の湾曲形状に形成され、反対側
の出射面が平面状に形成され、光束の分割機能と集光機
能とを同時になす構造とされている。この導波路レンズ
３１は、前記導波路層２９より大きい屈折率を有するＴ
　ｉ　Ｏ，等の材質によるものをこの導波路層２９上に
フォトリソ法により堆積させて形成し、又はレンズパタ
ーン状に不純物拡散やイオン交換或いはプロトン交換等
によりレンズ部のみを高屈折率化させて形成するように
してもよい。

更に、導波路基板２Ｓの末端部（第１図中の右端部）側
には、前記導波路レンズ３１により２分割状態に指向さ
れた各光束を受光検出する光検出素子３２が装架されて
いる。この光検出素子３２は、記録読取り信号検出用の
一方の光検出素子をなすとともに、本実施例ではトラッ
キングエラー信号及びフォーカスエラー信号検出用とし
ても用いるため、４つの受光素子（ピン゛・フォトダイ
オード）３２ａ〜３２ｄにより構成されている。より詳
細には、受光素子３２ａ〜３２ｄは２組のものが平面的
に所定間隔離間させて配置されており、各組は、２つの
受光素子３２ａ、３２ｂが導波路レンズ３１からの一方
の光束を両者間に受光し得る位置に併設され、他の２つ
の受光素子３２ｃ。

３２ｄが導波路レンズ３１からの他方の光束を両者間に
受光し得る位置に併設されている。このような受光素子
３２ａ〜３２ｄは、例えば第２図に示すような状態に不
透明基板２７内にアモルファシリコンａ−３ｉ等の光電
変換材料を拡散させることによって形成され、それらの
受光出力は、導波路基板２５端部のアルミニウム電極３
３から外部に取り出されるように形成されている。

ここで、前記グレーティングカプラ３０により導波路層
２９内に回折される光磁気ディスク２からの反射光は、
導波路Ｎ２９に平行な電界成分（第１図においては紙面
に平行な上下方向成分）を持つＴＥモード（Ｔｒａｎｓ
ｖｅｒｓｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｍｏｄｅ）光と、導波
路層２９に垂直な電界成分（第１図においては紙面に垂
直な表裏方向成分）を持つＴＭモード（Ｔｒａｎｓｖｅ
ｒｓｅ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｍｏｄｅ）光との２種類の
モード光が共存した状態で導波路層２９内を伝搬するこ
とになる。つまり、導波路レンズ３１により２分割され
た各々の伝搬光束もＴＥモード光とＴＭモード光とが共
存したものとなる。

しかして、このような導波路レンズ３１と前記各受光素
子３２ａ〜３２ｄとの間の各々の光束の伝搬通路に位置
させて前記導波路層２９上にはモード光分離手段となる
ＴＥ−７Ｍモードスプリッタ３４ａ、３４ｂが装架され
ている。これらのＴＥ−７Ｍモードスプリッタ３４ａ、
３４ｂは例えば表面レリーフ型又は体積位相型のグレー
ティングが用いられている。又、これらのＴＥ−７Ｍモ
ードスプリッタ３４ａ、３４ｂはＴＥモード光に対して
ブラッグ反射条件を満足するように設計されたものであ
り、導波路Ｍ２９中を伝搬するＴＥモード光は透過させ
、ＴＭモード光は反射させる・ことになる。これらのＴ
Ｅ−７Ｍモードスプリッタ３４ａ、３４ｂの反射面は略
４５°程度に設定され、両ＴＥ−ＴＭモードスプリッタ
３４ａ、３４ｂにより反射されるＴＭモード光を受光し
得る中間位置には他方の光検出素子３５が装架されてい
る。この光検出素子３５は１個のビン・フォトダイオー
ド等の受光素子からなるものであり、やはりアモルファ
スシリコン等の光電変換材料により形成される。又、前
述した受光素子３２ａ〜３２ｄ側はＴＥ−７Ｍモードス
プリッタ３４ａ、３４ｂを透過したＴＥモード光を受光
することになる。

つまり、コリメートレンズ２４と対物レンズ２６との間
に位置して導波路層２９を備えた導波路基Ｆｉ２５上に
は、グレーティングカプラ３０、導波路レンズ３１、光
検出素子３２，３５、ＴＥ−ＴＭモードスプリッタ３４
等が装架されているものである。このような導波路基板
２５は、例えば次のように製造される。まず、Ｓｉによ
る不透明基板２７上にバッファ層２８用の５ｉ０２を熱
酸化により成長させ、光検出素子３２．３５を形成すべ
き部分のＳｉＯ，をリソグラフィ法により除去する。そ
して、ＳｉＯ□を除去した不透明基板２７上部分に拡散
又はイオン注入法によって光検出素子３２．３５を形成
する。この後、これらのバッファ層２８用に例えばコー
ニング７０５９などの高屈折率ガラスをスパッタリング
して導波路層２９を形成する。更に、ＣＶＤ法によりｓ
ｉ。

Ｎ４を堆積させ、このＳｉ、Ｎ、膜をリソグラフィ法に
より所望のパターン化を行ない、導波路層２９上にグレ
ーティングカプラ３ｏ、導波路レンズ３１、ＴＥ−ＴＭ
モードスプリッタ３４ａ、３４ｂを同時に形成する。一
方、不透明基板２７の裏面側については、開口部２７ａ
を形成するため、上述の如く熱酸化により不透明基板２
７上に形成されたＳｉＯ２の一部をリソグラフィ法によ
り除去し、ＫＯＨ，ＩＰＡ、Ｈ！Ｏの混合液による異方
性エツチング或い４：！ＨＦ、ＨＮＯ，，Ｈ，Ｏ，ＣＨ
，Ｃ０ＯＨ混合液による等方性エツチングにより、Ｓｉ
ｎ、の除去された不透明基板２７部分を裏面側からエツ
チングし、Ｓ　ｉ　Ｏ，膜（バッファ層２８）に到達し
たらエツチングを止める。このようにして、第１図ない
しは第２図に示すような導波路基板２５が製造される。

このような構成において、半導体レーザ２３がら射出さ
れた５Ｈ＆光束は、コリメートレンズ２４により平行光
束とされた後、導波路基板２５における不透明基板２７
の開口部２７ａ、グレーティングカプラ３０を透過し、
対物レンズ２６により光磁気ディスク２２の情報記録面
に収束入射する。

このような入射光は光磁做ディスク２２の情報記録面で
反射される際に、所謂カー効果又はファラデー効果によ
り、記録情報（磁化方向）に応じて偏光面が微小角度回
転する。

ここで、光磁気ディスク２２に入射する光の偏光方向を
第１図中に示すようにグレーティングカプラ３ｏの格子
方向に対してｏ＝４５°だけ傾けて設定しておく。この
結果、光磁気ディスク２２に入射した光はその情報記録
部分の磁化方向に応じて、十〇ａ又は−〇にだけ偏光面
が回転した状態で反射する。つまり、光磁気ディスク２
２がら反射されてグレーティングカプラ３ｏに入射する
反射光の偏光方向としては、偏光方向アで示すようにグ
レーティングカプラ３０の格子方向に対して（４５°−
１−ＯＫ）だけ傾いた偏光面を持つ光と、偏光方向イで
示すように（４５°−ＯＫ）だけ逆方向に傾いた偏光面
を持つ光との２種類が存在することになる。そして、何
れの偏光方向ア、イを持つ光であっても、グレーティン
グカプラ３０によって回折されて導波路層２９内に結合
し伝搬する状態は、ＴＥモード光とＴＭモード光との共
存したものであるが、グレーティングカプラ３ｏに対す
る偏光方向アの場合と偏光方向イの場合とではＴＥモー
ド光とＴＭモード光との強さが異なる状態となる。即ち
、＋θにだけ回転して偏光方向がアで示すように格子方
向に対する角度が当初の４５°より大きくなってグレー
ティングカプラ３０による回折効率が低下する場合には
、当初の４５°の場合に対してＴＥモード光側は低下す
るがＴＭモード光側は増大される。逆に一部にだけ回転
して偏光方向がイで示すように格子方向に対する角度が
当初の４５°より小さくなってグレーティングカプラ３
０による回折効率が増加する場合には、強度関係も逆に
ＴＥモード光側は当初よりも増大し、ＴＭモード光側が
低下する。この結果、導波路層２９内を伝搬する光をＴ
Ｅモード光成分とＴＭモード光成分とに分離してその大
小を比較し、比較結果の正負（即ち、偏光方向の検出）
により情報が「１」であるか「Ｏ」であるかが判ること
になる。

このため、本実施例においては、導波路レンズ３１より
後段にＴＥ−ＴＭモードスプリッタ３４ａ、３４ｂを装
架し、導波路層２９内を伝搬される光をＴＥモード光成
分とＴＭモード光成分とに分離する。そして、ＴＥ−Ｔ
Ｍモードスプリッタ３４ａ、３４ｂにより反射されたＴ
Ｍモード光の出力は光検出素子３５によって受光検出す
る。この出力をｅとする。一方、ＴＥ−ＴＭモードスプ
リッタ３４ａ、３４ｂを透過したＴＥモード光の出力は
受光素子３２ａ〜３２ｄにより各々分担して受光検出す
る。これらの出力をａ　−ｄとする。

そして、加算増幅器３６，３７．３８によって（ａ＋ｂ
）、（ｃ十ｄ）、更には（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）なるＴＥモ
ード光全全体出力を得る。そして、差動増幅器３９によ
り読取り記録信号ＲＦとして、ＲＦ＝ｅ−（ａ十り＋ｃ
＋ｄ） を得る。つまり、当初の偏光方向（θ＝４５°）の場合
のＲＦの値をＲＦ＝Ｏなるように回路定数を設定してお
けば、偏光方向アの時にはＲＦ）Ｏ。

偏光方向イの時にはＲＦ＜Ｏとなるので、ＲＦ倍信号正
負により光磁気ディスク２２における読取り情報面での
磁化方向、即ち情報が「１」か「ｏ」かを読取ることが
できる。

なお、グレーティングカプラ３０によって回折されて導
波路層２９内を伝搬する光、即ちＴＥモード光とＴＭモ
ード光との成分には各々基本モード（０次モード）から
高次モード（１次モード以上）まで導波し得るが、グレ
ーティングカプラ３０やＴＥ−ＴＭモードスプリッタ３
４ａ、３４ｂの設計の容易性やカップリング効率を向上
させるためには基本モード光のみを導波させるようにす
るのがよい。このためには、導波路層２９の厚さを適当
なる厚さに制御し、ＴＥゆモード光、ＴＭ。

モード光の２つのモードのみが伝搬・存在し得る導波路
層２９とすればよい。

又、光の往路において、グレーティングカプラ３０によ
り導波路層２９内に回折される光束があっても、ＴＥモ
ード光、ＴＭモード光の双方が同じ光強度にて回折され
るので、差動増幅器３９における減算処理で相殺されＲ
Ｆ＝０となり、影響はない。即ち、往路の光は情報変調
されていない直流的なものであるため、信号取出し時点
でキャンセルされてしまうからである。

次に、フォーカスサーボ制御に供するフォーカスエラー
信号ΔＦの本実施例方式による検出について第１図及び
第３図を参照して説明する。各受光素子３２ａ〜３２ｄ
の出力ａ　−ｄに基づき、フォーカスエラー信号ΔＦは ΔＦ＝　（ａ十ｄ）−（ｂ十ｃ） −（ａ−ｂ）　　　（ｃ　　ｄ） により求められる。４０〜４２はこれらの減算処理用の
差動増幅器である。まず、第１図に示すように基準位置
にある合焦状態の時には導波路レンズ３１により集光さ
れた２つの光束は一方では受光素子３２ａ、３２ｂの中
間位置、他方では受光素子３２ｃ、３２ｄの中間位置に
各々指向される。

従って、ａ＝ｂ、ｃ＝ｄであるので、ΔＦ＝Ｏとなる。

しかるに、光磁気ディスク２２が光ピツクアップ側（対
物レンズ２６側）に近づく方向に変動した時には、第３
図（ａ）に示すように光束が外側方向にずれ、ａ）ｂ、
ｃくｄとなり、ΔＦ＞０が算出される。逆に、光磁気デ
ィスク２２が光ピツクアップ側から遠ざかる方向に変動
した場合には、第３図（ｂ）に示すように光束が内側方
向にずれ、ａ（ｂ、ｃ）ｄとなり、ΔＦ＜Ｏが算出され
る。従って、フォーカスエラー信号ΔＦの正負により、
焦点誤差方向が判明するので、常に、ΔＦ＝Ｏとなるよ
うな対物レンズ２６をアクチュエータ（図示せず）によ
り光軸方向に変位させることにより、オートフォーカス
制御がなされる。この場合、対物レンズ２６のみならず
、導波路基板２５や半導体レーザ２３を含む全体を作動
させるように制御してもよい。

一方、トラッキングサーボ制御に供するトラッキングエ
ラー信号底Ｔは、光磁気ディスク２２のトラックが第１
図中左右方向であるとすると、導波路レンズ３１により
２分割された２光東の差、即ち ΔＴ＝　（ａ十ｂ）−（ｃ十ｄ） により求められる。このため、前記加算増幅器３６．３
７の出力差を演算する差動増幅器４３が設けられている
。この結果、対物レンズ２６による集光ビームがトラッ
ク上に正常に位置する時には導波路レンズ３１による２
光束の強度が等しくてΔＴ＝Ｏとなる。しかし、対物レ
ンズ２６による集光ビームがトラック上からずれると、
そのずれ方向に応じてΔＴ＜Ｏ又はΔＴ）Ｏとなる。従
って、トラッキングエラー信号ΔＴの正負により、トラ
ックずれ方向が判明するので、常に、ΔＴ＝０となるよ
うな対物レンズ２６をアクチュエータ（図示せず）によ
りトラックに直交する水平方向に変位させることにより
、オートトラッキング制御がなされる。この場合にも、
フォーカス制御の場合と同様に、対物レンズ２６のみな
らず、導波路基板２５や半導体レーザ２３を含む全体を
作動させるように制御してもよい。

このように、本実施例によれば、従来のハーフミラ−３
、レンズ８，９、偏光ビームスプリッタ１０等のバルク
の光学部品に代えて、グレーティングカプラ３０、導波
路レンズ３１、ＴＥ−ＴＭモードスプリッタ３４ａ、３
４ｂ、更には光検出素子３２．３５を装架してなり、導
波路層２つを有する導波路基板２５を設ければよいので
、光磁気ディスク用光ピツクアップとして小型・軽量化
させることができる。この際、導波路基板２５に対する
フォトリソグラフィ技術を主体とした技術によって装架
物を装架ないしは形成することにより集積・一体化して
構造的に簡単化し、組付け・調整の簡略化をも図ること
ができ、機械的安定性に優れたものとなる。この結果、
光磁気メモリシステムとして小型化・アクセスの高速化
・高安定化を図ることができる。

ところで、本実施例の場合、光磁気ディスク２２からの
反射光が導波路基板２５に対して垂直に入射しており、
この状態でグレーティングカプラ３０により導波路層２
９内に回折される。ここに、第２図に示すようにグレー
ティングカプラ３０の格子形状が対称形状の場合、グレ
ーティングカプラ３ｏにより導波路層２９内に回折・結
合される導波光は、導波路レンズ３１側（右側）だけで
なく、反対の左側方向にも回折されその導波路層２９内
を伝搬し得ることになる。つまり、偏光方向検出系やフ
ォーカス・トラッキング検出系に関与しない無駄な導波
光となる。そこで、光磁気ディスク２２からの反射光を
検出系側に対して有効に回折・導波させるには、例えば
第４図に示すように導波路基板２５を光磁気ディスク２
２に対して斜め状態（即ち、光軸に直交しない斜め状態
）に配置させればよい。このような配置により、格子形
状自体が対称であるグレーティングカプラ３０が非対称
形状の場合と同様に機能し、光磁気ディスク２２からの
反射光を主に導波路レンズ３１等の方向に回折・結合さ
せることになるからである。

又、第５図に示すように導波路基板２５自体は光磁気デ
ィスク２２に対して平行状態で配置させるが、光磁気デ
ィスク２２からの垂直な反射光を検出系側へのみ回折・
結合させるようにブレーズ化したグレーティングカプラ
４４、即ち格子形状が左右非対称のものを用いるように
してもよい。

つづいて、本発明の第二の実施例を第６図及び第７図に
より説明する。第１図ないし第５図で示した部分と同一
部分又は相当する部分は同一符号を用いて示す。前記実
施例では従来のハーフミラ−３〜検出系の全てを導波路
基板２５で代えたものであり、グレーティングカプラ３
０に反射光を入射光から分離させる機能をも持たせたが
、本実施例では、コリメートレンズ２４・対物レンズ２
６間には分離手段となるビームスプリッタ４５を設け、
その反射面４５ａにより反射された光を導波路基板２５
に装架したグレーティングカプラ３０に導くようにした
ものである。

即ち、半導体レーザ２３からのレーザ光はコリメートレ
ンズ２４により平行光束とされてビームスプリッタ４５
を透過し、対物レンズ２６により光磁気ディスク２２の
情報記録面上に集光される。

この光磁気ディスク２２からの反射光は再び対物レンズ
２６を通りビームスプリッタ４５に入射するが、偏光状
態が変わっているので反射面４５ａにより反射され、入
射光と分離される。そして、反射面４５ａによって導波
路基板２５上のグレーティングカプラ３０に導かれ、こ
のグレーティングカプラ３０によって導波路層２９内に
回折・結合されて伝搬し、前記実施例の場合と同様に信
号検出等に供される。この導波路基板２５における処理
は同様である。

本実施例によれば、ビームスプリッタ４５を用いている
ので、導波路基板２５が例えば光軸に平行な状態、即ち
入射光及び反射光の何れもが不透明基板２７を貫通しな
い状態で配置されるので。

前記実施例の場合のように不透明基板２７に開口部２７
ａを形成する必要がない。よって、導波路基板２５全体
の製造プロセスがより簡略化される。

なお、導波路基板２５自体は第６図に示すような略垂直
状態（光軸平行状態）に限らず、検出系側への回折効率
を向上させるために、第４図で説明した原理による傾斜
配設としてもよく、或いは垂直配置のままとし第５図で
説明したようなグレーティングカプラのブレーズ化処理
等を施してもよい。

ところで、本実施例の場合、前記実施例に比べればビー
ムスプリッタ４５を付加している分だけ小型化等の点で
は若干不利といえるものの、ビームスプリッタ４５を用
いて反射光を分離しているので、極めて小さい偏光回転
角θＫを増大させ得る効果があり、信号読取り品質の劣
化を減少させることができる。即ち、読取り信号ＲＦ（
偏光検出）のＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。これ
は、ビームスプリッタ４５の反射面４５ａにおけるＰ偏
光とＳ偏光の反射率を適宜変えることにより行なわれる
。例えば、反射面４５ａにおいてＰ偏光の透過率を大き
くして反射率を小さくする一方、Ｓ偏光の透過率は小さ
くして反射率を大きくしておき、半導体レーザ２３から
Ｐ偏光波を射出させるようにする。そして、第７図は、
再生時のビームスプリッタ４５による偏光回転角θにの
増大効果を示すものである。今、Ｐ波とＳ波のエネルギ
ー反射率を各々ＲＰ＋　Ｒ８とし、かつ、Ｒｐ＜ＲＳと
すると、図示の如く反射する際の偏光回転角θには、Ｐ
波成分の反射率が５０％程度に小さくなっていることに
より、実質的に３倍された状態となる。このようなビー
ムスプリッタ４５による場合には、反射光量も減少する
ため、信号品質自体の改善とはならないが、信号品質の
劣化を減少させ得る。

更に、本発明の第三の実施例を第８図ないし第１０図に
より説明する。前述した実施例では、１つの導波路基板
２５を用いて、信号読取り用の偏光検出だけでなく、ト
ラッキング及びフォーカス系の検出をも行なうようにし
たが、本実施例では、信号読取り用の偏光検出のみを導
波路基板２５を用いて行ない、トラッキング及びフォー
カス用のサーボ検出系４６は別個の公知の光学系方式で
行なわせるようにしたものである。このようなサーボ検
出系４６単独の構成は比較的簡単であり、第１４図に示
した従来例方式では偏光検出部自体が比較的大きい点を
考えると、本実施例のように偏光検出系のみを導波路基
板２５により集積化構成するだけでも、光ピツクアップ
としての小型化への貢献は大きい。

ここで、偏光検出専用とした本実施例の導波路基板２５
の構成を第９図及び第１０図により説明する。まず、本
実施例ではビームスプリッタ４５を介して入射される光
磁気ディスク２２からの反射光を受けるグレーティング
カプラ３ｏを導波路基板２５の略中央位置に形成する。

これは、左右対称なグレーティング形状のグレーティン
グカプラ３０を用いた場合、導波路層２９中への回折・
結合による伝搬を左右（第８図では上下）均等な強度で
行なうことを積極的に利用するためである。

開口部２７ａはこのグレーテイングカプラ３ｏ対応位置
に形成され、ビームスプリッタ４５がらの反射光がサー
ボ検出系４６に向けて透過するように構成されている。

そして、前記導波路層２９上においては、グレーティン
グカプラ３ｏを中心に左右対称的に導波路レンズ４７　
ａ、　４７　ｂが装架され、これらの導波路レンズ４７
ａ、４７ｂにより集光される位置には光検出素子４８ａ
、４８ｂが装架されている。４９　ａ、　４９　ｂはこ
れらの光検出素子４８ａ、４８ｂの検出出力を外部に引
出すための電極部である。そして、導波路レンズ４７ａ
と光検出素子４８ａとの間の導波路層２９上にはモード
光分離手段となる異方性結晶膜５ｏが装架され、導波路
レンズ４７ｂと光検出素子４８ｂとの間の導波路層２９
上にはモード光分離手段となる金属膜５１が装架されて
いる。即ち、ＴＥ−ＴＭモードフィルタ構成として、第
９図及び第１０図の右側では異方性結晶装架型として構
成され、左側では金属装架型として構成されている。

ここに、導波路層２９伝搬されるＴＭモード光に対する
異方性結晶膜５０の屈折率をｎ□、　　ＴＥモード光に
対する屈折率をｎＥ、導波路層２９自体の屈折率をｎｐ
とすれば、異方性結晶膜５０の屈折率はｎｏ＜ｎＦ＜ｎ
Ｅなる関係を満足するように設定されている。

このような構成において、光磁気ディスク２２から反射
され、更にビームスプリッタ４５により反射された反射
光はグレーティングカプラ３０により導波路層２９内に
回折・結合される。この際、グレーティングカプラ３０
を中心に左右２分割された状態で導波路層２９を伝搬す
ることになるが、その光の成分はＴＥモード光とＴＭモ
ード光とが共存したものである。ここで、導波路レンズ
４７ａ側に導波した光は、異方性結晶膜５０部分を通る
ことになる。この際、この異方性結晶膜５ｏはｎｏ＜ｎ
ｐ＜ｎＥなる間係のものであるので、伝搬する光の内、
ＴＥモード光は放射モード状態として減衰させるので、
ＴＭモード光のみが伝搬して光検出素子４８ａにより受
光検出される。一方、導波路レンズ４７ｂ側に導波した
光は、金属膜５１部分を通ることになる。この金属膜５
１の存在により、ＴＭモード光は大きく減衰するが、Ｔ
Ｅモード光は殆ど減衰せずに伝搬する。このため、ＴＭ
モード光が殆ど零となり、ＴＥモード光のみが光受光素
子４８ｂにより受光検出される。つまり、光検出素子４
８ａはＴＭモード光のみの受光用として作用し、光検出
素子４８ｂはＴＥモード光のみの受光用として作用する
。これらの光検出素子４８ａ、４８ｂによる検出出力を
各々Ａ、　　Ｂとすると、読取り記録信号ＲＦは ＲＦ＝Ａ−Ｂ であり、第１図の場合のように偏光方向アの光に対して
はＴＭモード光側の方が太きくＡ＞ＢであるのでＲＦ）
Ｏとなり、逆に偏光方向イの光に対してはＴＥモード光
側の方が太きくＡ＜ＢであるのでＲＦ（Ｏとなる。よっ
て、前述の場合と同様に磁化方向に応じたＴＭモード光
とＴＥモード光との大小、即ち光検出素子４８ａ、４８
ｂの出力の差動出力ＲＦの正負により、情報「１」　「
ｏ」の読取りができる。

なお、第９図及び第１０図において、金属膜５１部分を
異方性結晶膜で置き換えるようにしてもよい。但し、こ
の場合の異方性結晶膜は異方性結晶膜５０とは逆の屈折
率関係、即ち、ｎ□：＞ｎｐ）ｎＨなる関係を満足する
ように設定する必要がある。

又１本実施例ではグレーティングカプラ３０を導波路基
板２５の略中央に配置させ、回折導波光を左右に振り分
けたが、例えば第４図や第５図の片側回折伝搬方式を取
る場合には、第１１図や第１２図に示すような構成とす
ることもできる。

まず、第１１図においては、グレーティングカプラ３０
により光磁気ディスク２２側からの反射光を片側の導波
路２９に回折・結合させ、ＴＥモード光とＴＭモード光
とを伝搬させる。そして、１つの導波路レンズ４７によ
り集光させるが、その途中にモード光分離手段としての
ＴＥ−ＴＭモードスプリッタ５２を装架しておき、ＴＥ
モード光とＴＭモード光とに分離する。そして、ＴＭモ
ード光は光検出素子４８ａで受光させ、ＴＥモード光は
光検出素子４８ｂで受光させるようにしたものである。

一方、第１２図においては、導波路レンズ４７以後の導
波路層２９の途中にハーフミラ−５３を装架して２つの
導波経路に分離し、一方の導波経路には異方性結晶膜５
０と光検出素子４８ａとの対を装架し、他方の導波経路
には金属膜５１と光検出素子４８ｂとの対を装架し、Ｔ
Ｍモード光とＴＥモード光とを分離検出するようにした
ものである。ここに、ハーフミラ−５３の機能を持つも
のとしては、グレーティング、高屈折率ストライプの装
架又は１本グループ等がある。

更に、発明の第四の実施例を第１３図により説明する。

本実施例は、半導体レーザ２３及び光磁気ディスク２２
以外、即ちコリメートレンズ２４及び対物レンズ２６を
も導波路基板２５に一体的に装架したものである。本実
施例では、これらのレンズ２４．２６は何れもマイクロ
フレネルレンズとして構成されている。これにより、光
ピツクアップ光学系をより薄型・軽量化することができ
る。

なお、これらの実施例において、例えばＴＥ−ＴＭモー
ドスプリッタ３４ａ、３４ｂ、５２としてはブラッグ型
グレーティングとして示したが、この他、例えばグルー
プでもよい。又、グレーティングカプラ３０として、そ
の格子形状が直線格子形状のもので説明したが、例えば
曲面格子形状のものとして集光機能をも持たせるように
してもよい。又、導波路レンズ３１．４７としても装架
型の平面レンズとして説明したが、導波型（マイクロ）
フレネルレンズや導波型グレーティングレンズ等であっ
てもよい。

又、導波路基板２５のベースとしては、勿論、ガラス基
板、光学結晶基板等の透明基板でもよいが、本実施例で
は不透明基板２７を用いているので、材料選定により、
軽量化、低廉化、加工性の向上を図り、耐久性、集積性
をも良好ならしめることができる。特に、本実施例のよ
うに不透明基板２７としてＳｉ基板を用いているので、
ガラス等の透明基板に比べ、軽量にして加工性、耐久性
を向上させることができる。又、高性能な光検出素子３
２．３５等、更には増幅回路等を集積させることができ
、光ピツクアップの特徴（高速アクセス化など）をより
引出させることができる。なお、ベース基板としてガラ
ス基板などの透明基板を用いる場合には、一体化すべき
光検出素子としてのアモルファスシリコンなどの光電変
換素子を積層形成してもよく、又は導波路層端面を研磨
してフォトディテクタ装着させるようにすればよい。

又、導波路層２９、導波路レンズ、グレーティングカプ
ラ等の機能素子層の材料としても、例示したものに限定
されるものではく、適宜材料が選択される。

効果 本発明は、上述したように、導波路層を有し、グレーテ
ィングカプラ、モード光分離手段及びＴＥモード光とＴ
Ｍモード光とを各々受光検出する光検出素子を装架又は
形成した導波路基板を設けたので、光ピツクアップとし
て小型・軽量化を図ることができ、高速アクセス化を実
現し得るとともに、製造的にもフォトリソグラフィ法等
を主体として生産性がよく低コスト化を図り、かつ、組
付け・調整の容易化及び機械的安定性の向上を図ること
ができる等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第一°の実施例を示すも
ので、第１図は概略平面図、第２図は概略縦断側面図、
第３図（ａ）（ｂ）は光検出動作を説明するための概略
平面図、第４図は変形例を示す概略縦断側面図、第５図
は異なる変形例を示す概略縦断側面図、第６図及び第７
図は本発明の第二の実施例を示すもので、第６図は概略
縦断側面図、第７図はビームスプリッタによるθに増大
効果を説明するベクトル図、第８図ないし第１０図は本
発明の第三の実施例を示すもので、第８図は原理的側面
図、第９図は概略平面図、第１０図は概略縦断側面図、
第１１図は変形例を示す概略平面図、第１２図は異なる
変形例を示す概略平面図、第１３図は本発明の第四の実
施例を示す概略縦断側面図、第１４図は従来例を示す概
略側面図である。 ２２・・・光磁気ディスク、２３・・・半導体レーザ（
レーザ光源）、２５・・・導波路基板、２６・・・対物
レンズ（収束光学系）、２９・・・導波路層、３０・・
・グレーティングカプラ（前分離手段）、３２・・・光
検出素子、３４　ａ、　　３４　ｂ・ＴＥ−ＴＭモード
スプリッタ（モード光分離手段）、３５・・・光検出素
子、４４・・・グレーティングカプラ（前分離手段）、
４５・・・ビームスプリッタ（分離手段）、４８ａ。 ４８ｂ・・・光検出素子、５０・・・異方性結晶膜（モ
ード光分離手段）、５１・・・金属膜（モード光分離手
段）、５２・・・ＴＥ−ＴＭモードスプリッタ（モード
光分離手段） 出　願　人　　　株式会社　　リ　コ　−、５７図 Ｓ軸 Ｊ）　、１０図 、％　、ＩＪ　図 自 、Ｚ　ＪＺ図 Ｊ３刀３図 手続補正書（帥 昭和６２年　３月１９日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光磁気情報を記録する光磁気ディスクと、レーザ光源と
   、このレーザ光源からのレーザ光を前記光磁気ディスク
   に対して収束させる収束光学系と、前記光磁気ディスク
   からの反射光を入射光と分離させる分離手段と、導波路
   層を形成した導波路基板と、前記反射光をＴＥモード光
   とＴＭモード光として前記導波路層内に回折伝搬させる
   グレーティングカプラと、前記導波路基板に装架又は形
   成されて前記導波路層内を伝搬されるＴＥモード光とＴ
   Ｍモード光とを分離するモード光分離手段と、前記導波
   路基板に装架又は形成されてこのモード光分離手段によ
   り分離されたＴＥモード光とＴＭモード光との各々の出
   力を受光検出する光検出素子とを備えたことを特徴とす
   る光磁気情報記録再生装置。