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JP2563379B2 - Optical pickup - Google Patents

Optical pickup

Info

Publication number
JP2563379B2
JP2563379B2 JP62256090A JP25609087A JP2563379B2 JP 2563379 B2 JP2563379 B2 JP 2563379B2 JP 62256090 A JP62256090 A JP 62256090A JP 25609087 A JP25609087 A JP 25609087A JP 2563379 B2 JP2563379 B2 JP 2563379B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical waveguide
optical
waveguide
opening
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP62256090A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0198138A (en
Inventor
清 横森
民 木原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP62256090A priority Critical patent/JP2563379B2/en
Priority to US07/255,702 priority patent/US4877301A/en
Publication of JPH0198138A publication Critical patent/JPH0198138A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2563379B2 publication Critical patent/JP2563379B2/en
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  • Optical Head (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、光デイスク、CD、CD-ROM、WORM等に対する
光ピツクアツプに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical pickup for an optical disc, a CD, a CD-ROM, a WORM or the like.

従来技術 一般に、この種の光ピツクアツプは例えば第10図に示
すように構成されている。まず、半導体レーザ1から射
出されたレーザ光は偏光ビームスプリツタ2及び集光レ
ンズ3を介して光情報記録媒体(光デイスク)4の記録
面に集光照射される。この光デイスク4からの反射光は
再び集光レンズ3を通つた後、偏光ビームスプリツタ2
により入射光と分離される。このように分離された反射
光は、一方ではビームスプリツタ5を透過した後、非点
収差発生用のシリンドリカルレンズ6によつて例えば4
分割受光素子構造の光検出器7に集光される。この結
果、光検出器7により周知の非点収差法に基づきフオー
カス誤差信号が検出され、光ピツクアツプのフオーカス
サーボ制御に供される。一方、ビームスプリツタ5によ
り異なる方向に分離された光は、トラツキング誤差信号
検出用の光検出器8に集光される。この光検出器8は2
分割受光素子構造のものであり、周知のプツシユプル法
により検出信号を処理することによりトラツキング誤差
信号が検出され、光ピツクアツプのトラツキングサーボ
制御に供される。光デイスク4の情報信号はこれらの光
検出器7,8の検出信号を処理することにより検出され
る。
2. Description of the Related Art Generally, an optical pickup of this type is constructed as shown in FIG. 10, for example. First, the laser light emitted from the semiconductor laser 1 is focused and irradiated onto the recording surface of the optical information recording medium (optical disc) 4 via the polarization beam splitter 2 and the condenser lens 3. The reflected light from the optical disc 4 passes through the condenser lens 3 again, and then the polarized beam splitter 2
Is separated from the incident light by. On the one hand, the reflected light thus separated passes through the beam splitter 5 and then, for example, by a cylindrical lens 6 for generating astigmatism,
The light is focused on the photodetector 7 having the divided light receiving element structure. As a result, the photodetector 7 detects a focus error signal based on the well-known astigmatism method, and the focus error signal is used for focus servo control of the optical pickup. On the other hand, the lights split in different directions by the beam splitter 5 are focused on a photodetector 8 for detecting a tracking error signal. This photodetector 8 has 2
It has a divided light-receiving element structure, and a tracking error signal is detected by processing the detection signal by the known push-pull method, and is used for tracking servo control of the optical pick-up. The information signal of the optical disk 4 is detected by processing the detection signals of these photodetectors 7 and 8.

ところが、このような従来の光ピツクアツプは、全て
バルクの光学部品により構成されているため、全体的に
大型で重く、その分、アクセス時間も長くなりやすいも
のである。又、組付け・調整個所も多くて、機械的安定
性に欠け、経時劣化などの点でも問題を生じやすいもの
である。
However, since such conventional optical pickups are composed of bulk optical components, they are large and heavy as a whole, and the access time tends to be long accordingly. Further, since there are many parts to be assembled and adjusted, the mechanical stability is poor, and problems such as deterioration with time tend to occur.

目的 本発明は、このような点に鑑みなされたもので、小型
・軽量で組付けが容易で調整の必要性の少ない光ピツク
アツプを得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to obtain an optical pickup that is small and lightweight, easy to assemble, and requires less adjustment.

構成 本発明は、上記目的を達成するため、光導波路と、こ
の光導波路より高屈折率で光情報記録媒体からの反射光
が入射される誘電体層と、前記光導波路と誘電体層との
間に配設されて一部除去した開口部を備え誘電率の実数
部が負である物質層と、前記光導波路に一体化されこの
光導波路中を導波する光を受光する光検出器とからなる
ことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention comprises an optical waveguide, a dielectric layer on which reflected light from the optical information recording medium is incident with a higher refractive index than the optical waveguide, and the optical waveguide and the dielectric layer. A material layer disposed between and having an opening partly removed, the real part of the permittivity of which is negative; and a photodetector which is integrated with the optical waveguide and receives light guided in the optical waveguide. It is characterized by consisting of.

以下、本発明の第一の実施例を第1図及び第2図に基
づいて説明する。まず、光情報記録媒体としての光デイ
スク11に対向させて半導体レーザ12が配設されている。
これらの半導体レーザ12・光デイスク11間には半導体レ
ーザ12側から順にコリメートレンズ13、偏光ビームスプ
リツタ14、1/4波長板15及び対物レンズ16が各々所定の
間隔を持つて光軸上に配設されている。これにより、半
導体レーザ12から射出された光は、対物レンズ16により
光デイスク11上に集光される。その光の一部は光デイス
ク11で反射され、再び対物レンズ16及び1/4波長板15を
通り、偏光ビームスプリツタ14で入射光と分離される。
偏光ビームスプリツタ14で分離された光デイスク11から
の反射光は、本実施例の特徴的な検出光学系20に入射す
る。
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. First, a semiconductor laser 12 is arranged so as to face an optical disc 11 as an optical information recording medium.
Between the semiconductor laser 12 and the optical disk 11, a collimator lens 13, a polarization beam splitter 14, a quarter-wave plate 15 and an objective lens 16 are arranged on the optical axis in order from the semiconductor laser 12 side. It is arranged. As a result, the light emitted from the semiconductor laser 12 is focused on the optical disk 11 by the objective lens 16. A part of the light is reflected by the optical disc 11, passes through the objective lens 16 and the quarter-wave plate 15 again, and is separated from the incident light by the polarization beam splitter 14.
The reflected light from the optical disk 11 separated by the polarized beam splitter 14 enters the detection optical system 20 which is a characteristic of this embodiment.

しかして、この検出光学系20について説明する。この
検出光学系20では、まず、Si基板21上にSiO2によるバツ
フア層22を介して光導波路23が積層形成されている。こ
の光導波路23上には所定の物質層となる金属薄膜層24が
積層形成されている。ここに、この金属薄膜層24には前
記偏光ビームスプリツタ14からの光が透過して前記光導
波路23に対して入射し得るように一部を除去してなる開
口部24aが形成されている。更に、この金属薄膜層24上
には前記光導波路23の屈折率よりも高屈折率の誘電体と
なる三角形状のプリズム25が装着固定されている。
Now, the detection optical system 20 will be described. In this detection optical system 20, first, an optical waveguide 23 is laminated on a Si substrate 21 via a buffer layer 22 made of SiO 2 . On the optical waveguide 23, a metal thin film layer 24 which is a predetermined material layer is laminated and formed. Here, the metal thin film layer 24 is provided with an opening 24a formed by removing a part of the light so that the light from the polarized beam splitter 14 can be transmitted and incident on the optical waveguide 23. . Further, a triangular prism 25, which is a dielectric having a refractive index higher than that of the optical waveguide 23, is mounted and fixed on the metal thin film layer 24.

この結果、光デイスク11からの反射光は偏光ビームス
プリツタ14で反射された後、検出光学系20のプリズム25
に入射する。ここに、この光は通常であれば金属薄膜層
24の開口部24aで全反射されることになる。しかるに、
光導波路23の導波モードと入射光とが位相整合していれ
ば、入射光は開口部24aを通して光導波路23に結合し、
導波光となる。この時、金属薄膜層24は誘電率が負の誘
電体として振舞い、光導波路23のクラツド層としての役
割りを果たす。
As a result, the reflected light from the optical disk 11 is reflected by the polarization beam splitter 14, and then the prism 25 of the detection optical system 20.
Incident on. Here, this light is usually a metal thin film layer
It will be totally reflected at the opening 24a of 24. However,
If the guided mode of the optical waveguide 23 and the incident light are phase-matched, the incident light is coupled to the optical waveguide 23 through the opening 24a,
It becomes guided light. At this time, the metal thin film layer 24 behaves as a dielectric substance having a negative dielectric constant and plays a role as a cladding layer of the optical waveguide 23.

この点について、より詳細に説明する。まず、金属薄
膜層24は誘電率の実数部が負なる性質を持つものであ
る。一般に、光波長領域では金属は実数部に比べ虚数部
の方が大きい複素屈折率を持つ(例えば、銀Agやアルミ
ニウムAlの場合、g=0.065+i4.0、l=1.2+
i7.0である。なお、光の波長λは6328Åとする。又、波
動方程式やその解は、直接的には、複素屈折率ではな
く、複素誘電率を含んでいるので、複素屈折率を持
つ媒質を含む光導波路23の場合、複素誘電率の実数
部が光学的性質を決定し、虚数部が伝搬損失を決定す
る。従つて、金属は一般に誘電率が負で、かつ、損失の
ある誘電体として振る舞うことになる。例えば、Agの誘
電率とAlの誘電率とは波長6328Åの光に対し、=−15.996+i0.520=−47.56+i16.8 となる。
This point will be described in more detail. First, the metal thin film layer 24 has a property that the real part of the dielectric constant is negative. In general, in the optical wavelength region of the metal has a complex refractive index towards the imaginary part is larger than the real part (for example, in the case of silver Ag, aluminum Al, A g = 0.065 + i4.0 , A l = 1.2 +
i7.0. The wavelength λ of light is 6328Å. In addition, since the wave equation and its solution directly include the complex dielectric constant 2 instead of the complex refractive index, in the case of the optical waveguide 23 including the medium having the complex refractive index, the real number of the complex dielectric constant 2 is used. The part determines the optical property and the imaginary part determines the propagation loss. Therefore, the metal generally behaves as a dielectric having a negative dielectric constant and a loss. For example, with respect to light having a wavelength of 6328Å and dielectric constant and Al permittivity of Ag, the A g 2 = -15.996 + i0.520 A l 2 = -47.56 + i16.8.

そして、前述の如く、プリズム25に光を入射させる
と、プリズム25の底面に、金属薄膜層24が対応している
部分ではその界面で光が反射されたり、この金属薄膜層
24に吸収されたりし、光は光導波路23中には入らない。
ところが、プリズム25の底面でこの金属薄膜層24中に形
成された開口部24a部分が、光導波路23よりも低い屈折
率を持つ誘電体であれば(本実施例では開口させただけ
の空気層とされている)、入射光はエバネセント波とし
て開口部24aにしみ出す。この時、その光が光導波路23
の導波モードと位相整合していれば、光は光導波路23中
に入り込む。又、このように光導波路23中に一旦入り込
んだ光は、金属薄膜層24が負の誘電率を持つため、光導
波路23中に完全に閉じ込められた状態で伝搬する。即
ち、再びエバネセツト波としてしみ出し、プリズム25か
ら射出するというデカツプリングは生じない。
Then, as described above, when light is incident on the prism 25, the light is reflected at the interface of the portion corresponding to the metal thin film layer 24 on the bottom surface of the prism 25.
The light is absorbed by 24 and the light does not enter the optical waveguide 23.
However, if the opening 24a formed in the metal thin film layer 24 on the bottom surface of the prism 25 is a dielectric material having a refractive index lower than that of the optical waveguide 23 (in this embodiment, an air layer just opened). The incident light seeps out into the opening 24a as an evanescent wave. At this time, the light is reflected by the optical waveguide 23.
The light enters the optical waveguide 23 if it is phase-matched with the waveguide mode of. Further, the light once entering the optical waveguide 23 as described above propagates in a state of being completely confined in the optical waveguide 23 because the metal thin film layer 24 has a negative dielectric constant. That is, there is no decoupling that exudes again as an evanescent wave and is emitted from the prism 25.

ここに、前記光導波路23上にはこのような導波光の導
波方向に位置させて、第2図に示すように、2分割され
た導波路レンズ26a,26bが形成又は装荷されている。よ
つて、金属薄膜層24の開口部24aから光導波路23中に導
波した光はこれらの導波路レンズ26a,26bにより2分割
されて各々の位置に集光される。このような2分割集光
位置側に位置させて光検出器27が光導波路23と一体的に
形成又は装荷されている。ここに、光検出器27は4つの
光検出器27a〜27dからなり、光検出器27a,27b間の中央
位置に前記導波路レンズ26aからの光が集光され、光検
出器27c,27d間の中央位置に前記導波路レンズ26bからの
光が集光されるように位置決めされている。28a〜28dは
各々の光検出器27a〜27dに対応する信号a〜dを外部に
取り出す電極である。
On the optical waveguide 23, as shown in FIG. 2, waveguide lenses 26a and 26b divided into two are formed or loaded so as to be positioned in the waveguide direction of such guided light. Therefore, the light guided into the optical waveguide 23 from the opening 24a of the metal thin film layer 24 is divided into two by these waveguide lenses 26a and 26b and is condensed at each position. The photodetector 27 is formed or loaded integrally with the optical waveguide 23 so as to be positioned on the side of the two-divided light collecting position. Here, the photodetector 27 is composed of four photodetectors 27a to 27d, the light from the waveguide lens 26a is condensed at the central position between the photodetectors 27a and 27b, and the photodetectors 27c and 27d are separated from each other. It is positioned so that the light from the waveguide lens 26b is condensed at the central position of. Reference numerals 28a to 28d are electrodes for extracting signals a to d corresponding to the photodetectors 27a to 27d to the outside.

このような検出系構成により、まず、光デイスク11の
情報信号はa+b+c+dとして検出すればよい。又、
フオーカス誤差信号は(a+d)−(b+c)として検
出し、トラツキング誤差信号は(a+b)−(c+d)
として検出すればよい。
With such a detection system configuration, first, the information signal of the optical disk 11 may be detected as a + b + c + d. or,
The focus error signal is detected as (a + d)-(b + c), and the tracking error signal is (a + b)-(c + d).
Should be detected as

ところで、これらの光検出器27等の具体的な製法等に
ついて説明する。まず、Si基板21上に熱酸化によりSiO2
を積層させてバツフア層22を作製する。そして、公知の
フオトリソグラフイー技術により光検出器部分のSiO2
を除去し、その除去部分に対する不純物拡散、イオン注
入法などにより、Si基板21中にpin構造によるフオトダ
イオードを形成し、光検出器27a〜27dを確保する。次い
で、バツフア層22上に例えばコーニング#7059ガラスを
スパツタリングにより積層して光導波路23を形成する。
この後、導波路レンズ26a,26bを形成する。この導波路
レンズ26a,26bは光導波路23の屈折率よりも高屈折率のT
iO2又はSiNなどの材料をこの光導波路23上に堆積させて
形成し、又は、レンズパターン状に不純物拡散、イオン
交換若しくはプロトン交換等により、光導波路23中のレ
ンズ部分のみを高屈折率化させて形成してもよい。
By the way, a specific method of manufacturing the photodetector 27 and the like will be described. First, SiO 2 is thermally oxidized on the Si substrate 21.
Are laminated to form a buffer layer 22. Then, the SiO 2 layer in the photodetector portion is removed by a known photolithography technique, and a photodiode having a pin structure is formed in the Si substrate 21 by impurity diffusion in the removed portion, an ion implantation method, etc. Secure the vessels 27a to 27d. Then, for example, Corning # 7059 glass is laminated on the buffer layer 22 by sputtering to form the optical waveguide 23.
After that, the waveguide lenses 26a and 26b are formed. The waveguide lenses 26a and 26b have a refractive index T higher than that of the optical waveguide 23.
A material such as iO 2 or SiN is deposited on the optical waveguide 23 to form it, or the refractive index of only the lens portion in the optical waveguide 23 is increased by impurity diffusion in a lens pattern, ion exchange, or proton exchange. You may form it.

そして、光導波路23上に例えば銀Agを蒸着又はスパツ
タリングして金属薄膜層24を形成する。金属薄膜層24の
材料としては、複素誘電率の虚数部が小さくて損失の小
さい金属である銀が有効であるが、この他、例えば金で
もよい。この際、マスクを用いて開口部24aにはAgが付
着しないようにする。もっとも、全面的に金属薄膜層24
を形成した後、フオトリソグラフイー法に基づき硝酸系
エツチヤントを用いてエツチングすることにより開口部
24aを形成してもよい。更に、光導波路23よりも高い屈
折率を持つ媒体、例えば重フリント系ガラス、ルチルな
どにより直角三角形状としてなるプリズム25を金属薄膜
層24上に装着固定する。
Then, for example, silver Ag is vapor-deposited or sputtered on the optical waveguide 23 to form the metal thin film layer 24. As the material of the metal thin film layer 24, silver, which is a metal having a small imaginary part of the complex dielectric constant and a small loss, is effective, but other than this, for example, gold may be used. At this time, a mask is used to prevent Ag from adhering to the opening 24a. However, the entire metal thin film layer 24
After the formation of the openings, etching was performed using a nitric acid-based etchant based on the photolithographic method to form the openings.
24a may be formed. Further, a prism 25 having a right-angled triangular shape made of a medium having a refractive index higher than that of the optical waveguide 23, for example, heavy flint glass or rutile, is mounted and fixed on the metal thin film layer 24.

ちなみに、プリズム25の屈折率を2.08、斜面の角度
(頂角)を45°とし、光導波路23の膜厚を4200Å、屈折
率を1.54とし、使用するレーザ光の波長を7800Åとした
時、金属薄膜層24の開口部24aへの入射角は45°とな
る。
By the way, when the refractive index of the prism 25 is 2.08, the angle of the slope (vertical angle) is 45 °, the film thickness of the optical waveguide 23 is 4200Å, the refractive index is 1.54, and the wavelength of the laser light used is 7800Å, The incident angle of the thin film layer 24 on the opening 24a is 45 °.

このように、本実施例によれば、従来のバルクの光学
部品である偏光ビームスプリツタ5、シリンドリカルレ
ンズ6、光検出器7,8に相当する検出光学系20を一体的
に構成することができ、光ピツクアツプとして小型・軽
量化し得る。又、組付けについても検出光学系20単位で
扱えばよく、光検出器等を個々に考慮する必要がなく、
容易なものとなる。これは、調整の点でも同様であり、
殆ど調整を必要としないものとすることができる。特
に、本実施例によれば、検出光学系20において開口部24
aが形成された金属薄膜層24をプリズム25・光導波路23
間に設けて、プリズム25側からの光を光導波路23中に結
合導波させるようにしているので、導波効率がよく、良
好なる検出動作を行なわせることができ、入射条件等も
有利なものとすることができる。
As described above, according to the present embodiment, the polarization beam splitter 5, the cylindrical lens 6, and the detection optical system 20 corresponding to the photodetectors 7 and 8 which are conventional bulk optical components can be integrally configured. As a result, it can be made compact and lightweight as an optical pickup. Also, the assembly can be handled by 20 units of the detection optical system, and it is not necessary to individually consider the photodetector and the like,
It will be easy. This is the same in terms of adjustment,
It may require little adjustment. Particularly, according to the present embodiment, the opening 24 in the detection optical system 20 is
The metal thin film layer 24 on which a is formed is used as a prism 25 and an optical waveguide 23.
Since the light from the prism 25 side is coupled and guided in the optical waveguide 23 by being provided between them, the waveguide efficiency is good, a good detection operation can be performed, and the incident condition is advantageous. Can be one.

第3図は変形例を示すもので、金属薄膜層24の開口部
24aを光デイスク11のトラツク溝と平行な方向に2分割
して形成したものである。このように開口部24aを2分
割することにより、光デイスク11側からの反射光中の強
度分布の大きい領域の光を有効に光導波路23中に取込む
ことができる。
FIG. 3 shows a modified example of the opening of the metal thin film layer 24.
24a is formed by being divided into two in a direction parallel to the track groove of the optical disk 11. By dividing the opening 24a into two in this manner, it is possible to effectively take in light in a region having a large intensity distribution in the reflected light from the optical disk 11 side into the optical waveguide 23.

なお、第2図及び第3図の場合、何れも開口部24aが
矩形形状とされているが、このような形状に限らず、例
えば円形状、楕円形状等の形状に開口させてもよい。も
つとも、開口部24aの大きさとしては、光導波路23への
カツプリング効率を高めるため、入射ビーム径と同程度
又は若干小さめに形成するのがよい。又、開口部24a内
を空気層(1000Å程度の空隙)による低屈折率状態とし
たが、例えば屈折率が1.49なるフオトポリマー等の低屈
折率材料を開口部24a内に流し込み充填させてもよい。
特に、金属薄膜層24とプリズム25との間の固定には接着
剤等を用いるが、透明接着剤の屈折率が光導波路23より
も低ければ接着剤を開口部24a内に充填させてもよい。
2 and 3, the opening 24a has a rectangular shape, but the shape is not limited to such a shape, and the opening 24a may have a circular shape, an elliptical shape, or the like. In addition, the size of the opening 24a is preferably set to be approximately the same as or slightly smaller than the incident beam diameter in order to enhance the coupling efficiency to the optical waveguide 23. Further, the inside of the opening 24a is in a low refractive index state due to an air layer (a space of about 1000Å), but a low refractive index material such as a photopolymer having a refractive index of 1.49 may be poured into the opening 24a and filled therein. .
In particular, an adhesive or the like is used for fixing between the metal thin film layer 24 and the prism 25, but if the refractive index of the transparent adhesive is lower than that of the optical waveguide 23, the adhesive may be filled in the opening 24a. .

つづいて、本発明の第二の実施例を第4図により説明
する。前記実施例で示した部分と同一部分は同一符号を
用いて示す。構成部材の基本的構造は前記実施例と同様
であるが、偏光ビームスプリツタ14を省略するととも
に、半導体レーザ12、検出光学系20等の配置を変え、か
つ、光導波路23をTE0モードのみが伝搬する構造として
なる。具体的には、光導波路23を屈折率が1.54、膜厚が
4000Åに形成してなり、バツフア層22は屈折率1.46のSi
O2により形成してなる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those shown in the above-mentioned embodiment are designated by the same reference numerals. The basic structure of the constituent members is the same as that of the above-mentioned embodiment, except that the polarization beam splitter 14 is omitted, the arrangement of the semiconductor laser 12, the detection optical system 20, etc. is changed, and the optical waveguide 23 is only in the TE 0 mode. Will be propagated. Specifically, the optical waveguide 23 has a refractive index of 1.54 and a film thickness of
The buffer layer 22 is made of Si having a refractive index of 1.46.
It is formed of O 2 .

このような構成において、半導体レーザ12から射出さ
れた例えば波長が780nmのレーザ光はコリメートレンズ1
3により平行光とされて、屈折率が2.075のプリズム25に
入射する。この際、半導体レーザ光の偏光方向は第4図
において紙面に平行な方向を向いているp偏光であると
する。この結果、プリズム25中に入射した光は、プリズ
ム25と金属薄膜層24及び開口部24aとの界面に達する。
ここに、金属薄膜層24では殆どが反射され一部のみが金
属薄膜層24中に吸収される。しかるに、開口部24aに達
した光は、p偏光であり、光導波路23の導波モードTE0
とは位相整合がとれないため、全反射する。これによ
り、半導体レーザ12からの光が光デイスク11側に偏向さ
れる。このような界面で反射された光は1/4波長板15を
通ることにより右円偏光となり、対物レンズ16により光
デイスク11に集光照射される。そして、光デイスク11で
反射された光は左円偏光となり、対物レンズ16を通つた
後、再度1/4波長板15を通ることによりs偏光状態とな
つて、プリズム25にも再度入射する。
In such a configuration, the laser light having a wavelength of 780 nm emitted from the semiconductor laser 12 is collimated by the collimator lens 1
The light is collimated by 3 and enters a prism 25 having a refractive index of 2.075. At this time, the polarization direction of the semiconductor laser light is p-polarized light which is oriented parallel to the paper surface in FIG. As a result, the light incident on the prism 25 reaches the interface between the prism 25, the metal thin film layer 24, and the opening 24a.
Here, most of the light is reflected by the metal thin film layer 24, and only part of it is absorbed in the metal thin film layer 24. However, the light reaching the opening 24a is p-polarized light, and the waveguide mode TE 0 of the optical waveguide 23
Since and cannot be phase-matched with each other, they are totally reflected. As a result, the light from the semiconductor laser 12 is deflected to the optical disk 11 side. The light reflected by such an interface passes through the quarter-wave plate 15 to become right-handed circularly polarized light, and is condensed and irradiated onto the optical disk 11 by the objective lens 16. The light reflected by the optical disk 11 becomes left-handed circularly polarized light, and after passing through the objective lens 16, passes through the quarter-wave plate 15 again to become an s-polarized state, and then enters the prism 25 again.

この場合も、プリズム25と金属薄膜層24及び開口部24
aとの界面に達するが、今度は光導波路23の導波モードT
E0とs偏光(紙面に垂直な偏光成分)とは位相整合がと
れる。本実施例の場合、開口部24aへの光の入射角を45
°とすれば、s偏光の時に光導波路23との位相整合条件
を満たす。よって、開口部24aに達した光は光導波路23
中に結合し導波光となる。この後は、前記実施例と同様
に導波路レンズ26a,26bを介して光検出器27a〜27d側に
集光され、信号処理により情報読取り等がなされる。
Also in this case, the prism 25, the metal thin film layer 24, and the opening 24
It reaches the interface with a, but this time the guided mode T of the optical waveguide 23
E 0 and s-polarized light (polarized light component perpendicular to the paper surface) can be phase-matched. In the case of the present embodiment, the incident angle of light to the opening 24a is 45
If it is set to °, the phase matching condition with the optical waveguide 23 is satisfied when s-polarized. Therefore, the light reaching the opening 24a is transmitted to the optical waveguide 23
It becomes a guided light by coupling inside. After that, the light is focused on the photodetectors 27a to 27d side through the waveguide lenses 26a and 26b as in the above-described embodiment, and the information is read by signal processing.

なお、本実施例では光導波路23を単一モード導波路と
して取り扱う例で説明したが、多モード導波路構成であ
つてもよい。この場合でも、開口部24aへの入射光と光
導波路23のある1つの導波モードとが位相整合条件を満
たすように構成すればよい。そして、レーザ光が光デイ
スク11へ向かう場合には位相整合条件を満足せずに、光
デイスク11からの反射光が入射する際に位相整合条件を
満足するようにすればよい。
In the present embodiment, the example in which the optical waveguide 23 is treated as a single mode waveguide has been described, but a multimode waveguide configuration may be used. Even in this case, the light incident on the opening 24a and one waveguide mode having the optical waveguide 23 may be configured to satisfy the phase matching condition. The phase matching condition may not be satisfied when the laser light travels to the optical disk 11, and the phase matching condition may be satisfied when the reflected light from the optical disk 11 is incident.

つづいて、本発明の第三の実施例を第5図により説明
する。本実施例は、前記実施例をベースとし、レンズ系
をも検出光学系20に一体化したものである。まず、プリ
ズム25の半導体レーザ12からの入射側には通常のコリメ
ートレンズ13に代えてフレネルレンズ29が装着されてい
る。又、プリズム25の光デイスク11対向面には1/4板15
を装着し、この1/4板15上に通常の対物レンズ16に代え
てフレネルレンズ30を装着してなる。このように、本実
施例によれば、半導体レーザ12を除く全ての光ピツクア
ツプ光学系構成部材をプリズム25により一体化すること
ができ、より小型・軽量化を達成できる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is based on the above-mentioned embodiment, and the lens system is also integrated with the detection optical system 20. First, on the incident side of the prism 25 from the semiconductor laser 12, a Fresnel lens 29 is mounted instead of the normal collimator lens 13. Also, a 1/4 plate 15 is provided on the surface of the prism 25 facing the optical disk 11.
And the Fresnel lens 30 is mounted on the 1/4 plate 15 in place of the normal objective lens 16. As described above, according to the present embodiment, all the optical pick-up optical system constituent members except the semiconductor laser 12 can be integrated by the prism 25, and the size and weight can be further reduced.

又、本発明の第四の実施例を第6図により説明する。
本実施例は、前記実施例のフレネルレンズ29に代えて屈
折率分布型レンズ31をコリメートレンズとして用いるよ
うにしたものである。この結果、本実施例によれば、半
導体レーザ12をも屈折率分布型レンズ31の端面に装着す
ることにより、全てを一体化することができる。
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, a gradient index lens 31 is used as a collimating lens instead of the Fresnel lens 29 of the above embodiment. As a result, according to the present embodiment, by mounting the semiconductor laser 12 also on the end surface of the gradient index lens 31, all of them can be integrated.

なお、これらの第三、四の実施例におけるフレネルレ
ンズないしは分布屈折型ロツドレンズに代えて、例えば
分布屈折率型平板マイクロレンズ等の如く、他のレンズ
を適宜用いるようにしてもよい。
Instead of the Fresnel lens or the distributed refractive rod lens in the third and fourth embodiments, another lens such as a distributed refractive index flat plate microlens may be used as appropriate.

更に、本発明の第五の実施例を第7図により説明す
る。本実施例は、三角形状のプリズム25に代えて所定の
四角形状のプリズム32を用い、傾斜面32aに半導体レー
ザ12からのレーザ光を入射させることにより、半導体レ
ーザ12から射出された楕円形ビームをビーム整形させる
機能を持たせたものである。つまり、紙面に平行方向の
ビーム径を広げる構成である。ここでは、金属薄膜層24
の開口部24aへのレーザ光の入射角は45°より大きい角
度とされている。
Further, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a predetermined quadrangular prism 32 is used in place of the triangular prism 25, and the elliptical beam emitted from the semiconductor laser 12 is caused by making the laser light from the semiconductor laser 12 incident on the inclined surface 32a. It has a beam shaping function. That is, the beam diameter is increased in the direction parallel to the plane of the drawing. Here, the metal thin film layer 24
The angle of incidence of the laser light on the opening 24a is larger than 45 °.

次いで、本発明の第六の実施例を第8図により説明す
る。本実施例では、Si基板21を用いず、プリズム25自体
を基板兼用とし、導波路構造を単純化したものであり、
検出光学系20のみを図示して示す。まず、本実施例で
は、プリズム25の底面に銀などの金属材料を用い蒸着、
スパツタリング法等により成膜して金属薄膜層24を形成
する。次いで、周知のフオトリソグラフイ技術を用いた
エツチングにより金属薄膜層24の一部を除去して開口部
24aを形成する。そして、この開口部24a内に光導波路23
より低屈折率の透明媒体33を充填する。更に、光導波路
23を成膜し、この光導波路23の導波方向端面に光検出器
27を装着するとともに、所定位置に前述の実施例と同様
にして導波路レンズ26を形成する。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the Si substrate 21 is not used, the prism 25 itself is also used as a substrate, and the waveguide structure is simplified.
Only the detection optics 20 is shown and shown. First, in the present embodiment, a metal material such as silver is vapor-deposited on the bottom surface of the prism 25,
A film is formed by a sputtering method or the like to form the metal thin film layer 24. Then, a part of the metal thin film layer 24 is removed by etching using a well-known photolithography technique to form an opening.
Forming 24a. Then, in the opening 24a, the optical waveguide 23
A transparent medium 33 having a lower refractive index is filled. Furthermore, the optical waveguide
23 is formed into a film, and a photodetector is formed on the end face of the optical waveguide 23 in the waveguide direction.
While mounting 27, the waveguide lens 26 is formed at a predetermined position in the same manner as in the above-described embodiment.

更に、本発明の第七の実施例を第9図により説明す
る。本実施例は、光導波路23よりも低い屈折率を持つ基
板34上に光導波路23を成膜し、この光導波路23の端面に
光検出器27を装着する。次いで、開口部24aを有する金
属薄膜層24を光導波路23上に積層し、プリズム25底面に
接着固定させるようにしたものである。
Furthermore, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the optical waveguide 23 is formed on the substrate 34 having a lower refractive index than the optical waveguide 23, and the photodetector 27 is attached to the end face of the optical waveguide 23. Next, the metal thin film layer 24 having the opening 24a is laminated on the optical waveguide 23, and is adhered and fixed to the bottom surface of the prism 25.

なお、これらの第六、七の実施例における光検出器27
としては、個別のフオトデイテクタ装着方式としてもよ
く、或いはアモルフアスシリコン検出器を積層して作製
するようにしてもよい。
Incidentally, the photodetector 27 in the sixth and seventh embodiments
As a method, an individual photo detector may be attached, or an amorphous silicon detector may be laminated and manufactured.

効果 本発明は、上述したように光導波路と、光導波路より
高屈折率で光情報記録媒体からの反射光が入射される誘
電体層と、光導波路・誘電体層間に配設されて一部除去
した開口部を備え誘電率の実数部が負である物質層と、
光導波路に一体化され導波光を受光する光検出器とによ
り検出光学系を構成したので、大半を一体化構造とし、
光ピツクアツプの小型・軽量化を促進することができ、
かつ、検出系一体構造により光学系の組付けも容易化さ
れ、調整の必要も少なくすることができるものである。
Advantageous Effects of the Invention The present invention includes the optical waveguide, the dielectric layer on which the reflected light from the optical information recording medium is incident with a higher refractive index than the optical waveguide, and the optical waveguide and the dielectric layer. A material layer having a removed opening and a negative real part of the dielectric constant;
Since the detection optical system is composed of a photodetector that is integrated with the optical waveguide and receives guided light, most of it has an integrated structure,
The size and weight of the optical pickup can be reduced,
Moreover, the integrated structure of the detection system facilitates the assembly of the optical system and reduces the need for adjustment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の第一の実施例を示す一部断面した正面
図、第2図は光導波路面での平面図、第3図は変形例を
示す平面図、第4図は本発明の第二の実施例を示す一部
断面した正面図、第5図は本発明の第三の実施例を示す
一部断面した正面図、第6図は本発明の第四の実施例を
示す一部断面した正面図、第7図は本発明の第五の実施
例を示す一部断面した正面図、第8図は本発明の第六の
実施例を示す一部断面した正面図、第9図は本発明の第
七の実施例を示す一部断面した正面図、第10図は従来例
を示す正面図である。 11……光デイスク(光情報記録媒体)、23……光導波
路、24……金属薄膜層(物質層)、24a……開口部、25
……プリズム(誘電体層)、27……光検出器、32……プ
リズム(誘電体層)
FIG. 1 is a partially sectional front view showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of an optical waveguide surface, FIG. 3 is a plan view showing a modified example, and FIG. FIG. 5 shows a partially sectional front view showing a second embodiment of the present invention, FIG. 5 shows a partially sectional front view showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a partially sectional front view showing a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a partially sectional front view showing a sixth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a partially sectional front view showing a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a front view showing a conventional example. 11 ... Optical disc (optical information recording medium), 23 ... Optical waveguide, 24 ... Metal thin film layer (material layer), 24a ... Opening, 25
…… Prism (dielectric layer), 27 …… Photodetector, 32 …… Prism (dielectric layer)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光導波路と、この光導波路より高屈折率で
光情報記録媒体からの反射光が入射される誘電体層と、
前記光導波路と誘電体層との間に配設されて一部除去し
た開口部を備え誘電率の実数部が負である物質層と、前
記光導波路に一体化されこの光導波路中を導波する光を
受光する光検出器とからなることを特徴とする光ピツク
アツプ。
1. An optical waveguide, and a dielectric layer into which reflected light from an optical information recording medium is incident with a higher refractive index than the optical waveguide,
A material layer, which is provided between the optical waveguide and the dielectric layer and has an opening partly removed, and whose real part of the dielectric constant is negative, and a material layer which is integrated with the optical waveguide and guides in the optical waveguide. An optical pickup comprising a photodetector for receiving light that emits light.
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