JP2682052B2 - Optical head - Google Patents
Optical headInfo
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- JP2682052B2 JP2682052B2 JP63220817A JP22081788A JP2682052B2 JP 2682052 B2 JP2682052 B2 JP 2682052B2 JP 63220817 A JP63220817 A JP 63220817A JP 22081788 A JP22081788 A JP 22081788A JP 2682052 B2 JP2682052 B2 JP 2682052B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ディスクの記録面に記録された情報を再
生する光学ヘッドに関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical head for reproducing information recorded on a recording surface of an optical disc.
従来の技術およびその課題 たとえば、トラックに沿って多数のピットが形成され
ることにより情報が記録される形式の光ディスクから情
報を再生するに際して用いられる光学ヘッドは、通常、
レーザ光源、集光レンズ、入射光および反射光を分離す
る偏光ビームスプリッタ、λ/4波長板などの光学素子が
互いの光軸を一致させられた状態で相互の位置関係が固
定されて構成されるため、大型となり且つ組み立て時の
光軸調節が煩雑であるという欠点があった。また、光学
ヘッドが大型となると慣性重量が大きくなってトラッキ
ング動作が遅くなり、光ディスクとの間のアクセス時間
が長くなる欠点があった。2. Description of the Related Art For example, an optical head used when reproducing information from an optical disc in which information is recorded by forming a large number of pits along a track is usually
Optical elements such as a laser light source, a condenser lens, a polarization beam splitter that separates incident light and reflected light, and a λ / 4 wavelength plate are fixed in their mutual positional relationship with their optical axes aligned. Therefore, it has a drawback that it is large and the optical axis adjustment at the time of assembly is complicated. Further, when the optical head becomes large, the inertial weight becomes large, the tracking operation becomes slow, and the access time to the optical disk becomes long.
たとえば、特開昭63−191327号公報の第7図に記載さ
れた光学ヘッドでは、記録媒体から戻る光をTE(TM)モ
ードとするためのλ/4波長板が基板上に固着される。こ
れによれば、λ/4波長板の貼り着けにより、光学ヘッド
が大きくなるだけでなく、結晶の方向を高精度で位置決
めする必要があるために光軸調節が煩雑となっていた。For example, in the optical head shown in FIG. 7 of JP-A-63-191327, a λ / 4 wave plate for making light returning from a recording medium into a TE (TM) mode is fixed on a substrate. According to this, not only the optical head becomes large due to the attachment of the λ / 4 wavelength plate, but also the optical axis adjustment is complicated because it is necessary to position the crystal direction with high accuracy.
本発明は以上の事情を背景として為されたものであ
り、その目的とするところは、光軸調整が不要であり、
しかも簡単且つ小型に構成される光学ヘッドを提供する
ことにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to eliminate the need for optical axis adjustment,
Moreover, it is to provide an optical head which is simple and small in size.
課題を解決するための手段 斯る目的を達成するため、本発明の要旨とするところ
は、光ディスクの記録面に照射光を照射し且つその記録
面から反射光を検出することによりその記録面に記録さ
れた情報を再生する光学ヘッドであって、(a)第1ポ
ートを一端に有し且つ金属膜により覆われることにより
TMモードの伝播光を減衰させるモード選択部が設けられ
た第1分岐導波路と、第2ポートを一端に有する第2分
岐導波路と、その第1分岐導波路と第2分岐導波路の他
端に一端が接続されて他端に共通ポートを有し、且つ所
定角度の磁界が形成されることにより共通ポートから第
1ポート或いは第2ポート側へ伝播する方向のみについ
て光の伝播モードをTEモードからTMモードへ変換する一
方向性モード変換部が設けられた共通導波路とからなる
Y字型3次元光導波路を備え、第1ポートに供給された
光を共通ポートへ専ら伝播させ、共通ポートに供給され
た光を第2ポートへ専ら伝播させる固体光サーキュレー
タと、(b)前記第1ポートに照射光を入射させる光源
素子と、(c)前記第2ポートから出力される反射光を
検出する光センサと、(d)前記共通ポートに接続さ
れ、前記光源素子から前記第1ポートに入射させられた
照射光を導いて前記光ディスクの記録面に向かって放射
するとともに、その記録面からの反射光を受けて前記共
通ポートへ導く光ファイバとを、含むことにある。Means for Solving the Problem In order to achieve such an object, the gist of the present invention is to irradiate a recording surface of an optical disk with irradiation light and detect reflected light from the recording surface to thereby provide the recording surface with the irradiation light. An optical head for reproducing recorded information, comprising: (a) having a first port at one end and covered with a metal film.
In addition to the first branch waveguide provided with a mode selection unit for attenuating the propagation light of TM mode, the second branch waveguide having the second port at one end, the first branch waveguide and the second branch waveguide, One end is connected to the other end, the other end has a common port, and a magnetic field of a predetermined angle is formed, so that the propagation mode of light is TE only in the direction of propagation from the common port to the first port or second port side. Equipped with a Y-shaped three-dimensional optical waveguide consisting of a common waveguide provided with a unidirectional mode converter that converts from mode to TM mode, the light supplied to the first port is exclusively propagated to the common port, A solid-state optical circulator for exclusively propagating the light supplied to the port to the second port; (b) a light source element for making the irradiation light incident on the first port; and (c) a reflected light output from the second port. With an optical sensor to detect (D) It is connected to the common port, guides the irradiation light made incident on the first port from the light source element, radiates it toward the recording surface of the optical disc, and receives reflected light from the recording surface. And an optical fiber leading to the common port.
作用および発明の効果 このようにすれば、固体光サーキュレータの第1ポー
トおよび第2ポートに光源素子および光センサを接続す
るとともに、固体光サーキュレータの共通ポートに光フ
ァイバを接続するだけで光学ヘッドが構成されるととも
に、固体光サーキュレータが、第1ポートを一端に有し
且つ金属膜により覆われることによりTMモードの伝播光
を減衰させるモード選択部が設けられた第1分岐導波路
と、第2ポートを一端に有する第2分岐導波路と、その
第1分岐導波路と第2分岐導波路の他端に一端が接続さ
れて他端に共通ポートを有し、且つ所定角度の磁界が形
成されることにより共通ポートから第1ポート或いは第
2ポートが側へ伝播する方向のみについて光の伝播モー
ドをTEモードからTMモードへ変換する一方向性モード変
換部が設けられた共通導波路とからなるY字型3次元光
導波路を備えて構成されるので、レーザ光源、集光レン
ズ、入射光および反射光を分離する偏光ビームスプリッ
タ、λ/4波長板などの光学素子が互いの光軸を一致させ
られた状態で相互の位置関係を固定する形式の従来の光
学ヘッドに比較して、部品点数が少なくなって構造が簡
単となるとともに、組み立て時における光学素子間の相
互の光軸調整が不要となるのである。また、構造が簡単
となって小型かつ軽量となるので、光ディスクとの間の
アクセス速度が速くなるのである。With this configuration, the light source element and the optical sensor are connected to the first port and the second port of the solid-state optical circulator, and the optical head is connected to the common port of the solid-state optical circulator by connecting the optical fiber. A first branching waveguide having a mode selecting unit configured to attenuate the propagating light of TM mode by having a first port at one end and being covered with a metal film. A second branch waveguide having a port at one end, one end connected to the other ends of the first branch waveguide and the second branch waveguide, a common port at the other end, and a magnetic field of a predetermined angle formed. As a result, the unidirectional mode change that converts the optical propagation mode from TE mode to TM mode only in the direction in which the common port propagates from the first port or the second port to the side. Since it is configured by including a Y-shaped three-dimensional optical waveguide including a common waveguide provided with a conversion unit, a laser light source, a condenser lens, a polarization beam splitter for separating incident light and reflected light, and a λ / 4 wavelength Compared to a conventional optical head in which optical elements such as plates are fixed in their mutual positional relationship while their optical axes are aligned with each other, the number of parts is reduced and the structure is simpler. Therefore, it is not necessary to adjust the optical axes of the optical elements. Further, since the structure is simplified and the size and weight are reduced, the access speed to the optical disc is increased.
実施例 以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に
説明する。Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図において、固体光サーキュレータ10は、第1ポ
ート12に入射した照射光を共通ポート14へ専ら伝播さ
せ、共通ポート14に入射した反射光は第2ポート16へ専
ら入射させる機能を備えている。この固体光サーキュー
レータ10は、GGG(ガドリニウム・ガリウム・ガーネッ
ト,Gd3Ga5O12)、SGG(サマリウム・ガリウム・ガーネ
ット)、NGG(ネオジウム・ガリウム・ガーネット)な
どの透光性材料からなる基板18と、YIG(イットリウム
・鉄・ガーネット,Y3Fe5O12)、GdIG(ガドリニウム・
鉄・ガーネット,Gd3Fe5O12)、それらのうちの一部を
ビスマスにて置換したBiX Y3-X Fe5O12,BiX Gd3-X
Fe5O12(Bi:YIG、Bi:GdIGなど)等の磁気光学効果を
有する磁性薄膜19,20が液相成長法(LPE)、蒸着、スパ
ッタリングなどの良く知られた薄膜形成手段により基板
18上に固着されている。なお、磁性薄膜19は磁性薄膜20
とGGG等の基板18との中間にあり、その屈折率は磁性薄
膜20よりも僅かに小さくされている。そして、磁性薄膜
20には、たとえば燐酸等による化学エッチング等のエッ
チング手法を適用して不要部分が除去されることにより
形成された3次元光導波路21が備えられている。この3
次元光導波路21は、第2図に詳しく示すように、基板18
の互いに平行を成す端面22および端面24間にわたって設
けられたリッジによりY字型に構成されており、共通ポ
ート14に接続された共通導波路26と、その共通導波路26
から分岐されて第1ポート12に接続された第1分岐導波
路28と、共通導波路26から分岐されて第2ポート16に接
続された第2分岐導波路30とを備えている。これによ
り、第1ポート12から共通ポート14へ向かう光は分波さ
せられないで専ら共通ポート14へ伝播させられるが、共
通ポート14から第1ポート12へ向かう光は分岐点にて分
波させられて第1ポート12のみならず第2ポート16へ向
かって伝播させられる。In FIG. 1, the solid-state optical circulator 10 has a function of exclusively propagating the irradiation light incident on the first port 12 to the common port 14 and causing the reflected light incident on the common port 14 to exclusively enter the second port 16. There is. The solid-state optical circulator 10 is made of a transparent material such as GGG (gadolinium gallium garnet, Gd 3 Ga 5 O 12 ), SGG (samarium gallium garnet), and NGG (neodymium gallium garnet). Substrate 18, YIG (yttrium, iron, garnet, Y 3 Fe 5 O 12 ), GdIG (gadolinium,
Iron / Garnet, Gd 3 Fe 5 O 12 ), Bi X Y 3-X Fe 5 O 12 , Bi X Gd 3-X with some of them replaced by bismuth
Magnetic thin films 19 and 20 having a magneto-optical effect such as Fe 5 O 12 (Bi: YIG, Bi: GdIG, etc.) are formed on a substrate by well-known thin film forming means such as liquid phase epitaxy (LPE), vapor deposition, and sputtering.
Sticked on 18. The magnetic thin film 19 is the magnetic thin film 20.
And a substrate 18 such as GGG, and has a refractive index slightly smaller than that of the magnetic thin film 20. And a magnetic thin film
The 20 is provided with a three-dimensional optical waveguide 21 formed by removing an unnecessary portion by applying an etching technique such as chemical etching using phosphoric acid or the like. This 3
As shown in detail in FIG.
Of the common waveguide 26 connected to the common port 14 and the common waveguide 26.
The first branch waveguide 28 is branched from the common waveguide 26 and is connected to the first port 12, and the second branch waveguide 30 is branched from the common waveguide 26 and connected to the second port 16. As a result, the light traveling from the first port 12 to the common port 14 is propagated exclusively to the common port 14 without being demultiplexed, but the light traveling from the common port 14 to the first port 12 is split at the branch point. It is propagated toward the second port 16 as well as the first port 12.
上記第1分岐導波路28上には、アルミニウム、ニッケ
ル、金などの材料から成る金属膜32が良く知られた薄膜
形成手段により固着されている。3次元光導波路21の金
属膜32によって覆われた部分が、TMモードの伝播光を専
ら減衰させることによりTEモードの伝播光のみを通過さ
せるモード選択部34を構成するのである。A metal film 32 made of a material such as aluminum, nickel or gold is fixed on the first branch waveguide 28 by a well-known thin film forming means. The portion of the three-dimensional optical waveguide 21 covered with the metal film 32 constitutes a mode selection unit 34 that allows only the TE mode propagating light to pass by exclusively attenuating the TM mode propagating light.
また、前記共通導波路26には、第1図に示す一方向性
モード変換部36が設けられている。すなわち、磁界形成
装置38により磁性膜の磁化Mが光の伝播方向に垂直な面
内で膜面からθだけ傾くように磁界が印加される。磁界
形成装置38は、永久磁石40とその両端に接続されて先端
部に磁極SおよびNを形成する一対のヨーク42とから成
り、その磁極NからSへ向かう磁界の方向が前記方向M
となるように配置されているのである。なお、磁極Nを
形成するヨーク42は基板10の下側に位置しているので、
図には表されていない。The common waveguide 26 is provided with the unidirectional mode converter 36 shown in FIG. That is, a magnetic field is applied by the magnetic field forming device 38 so that the magnetization M of the magnetic film is inclined by θ from the film surface in a plane perpendicular to the light propagation direction. The magnetic field forming device 38 is composed of a permanent magnet 40 and a pair of yokes 42 that are connected to both ends of the permanent magnet 40 and form magnetic poles S and N at their tips. The direction of the magnetic field from the magnetic poles N to S is the direction M.
It is arranged so that Since the yoke 42 forming the magnetic pole N is located below the substrate 10,
Not shown in the figure.
第1図に戻って、以上のように構成された固体光サー
キュレータ10の第1ポート12には光源素子として機能す
る半導体レーザ素子44が、第2ポート16にはフォトダイ
オードなどの光センサ46がぞれぞれ設けられている。ま
た、固体光サーキュレータ10の共通ポート14には、照射
用レーザ光を光ディスク48へ導くとともに、光ディスク
48からの反射光を共通ポート14へ導くための比較的短い
偏波面保存光ファイバ50が接続されている。この偏波面
保存光ファイバ50は、入射光の偏波面をそのまま保持さ
せて出力させる機能を備えている。また、偏波面保存光
ファイバ50には、その先端部が丸められることにより、
集光レンズ52が形成されている。ここで、上記偏波面保
存光ファイバ50は基板18の端面24が研磨された後、適当
な固定具により基板18に固定されるか或いは紫外線硬化
樹脂またはエポキシ樹脂により接着される。このとき、
基板18の共通ポート14に固定用の穴を形成し、偏波面保
存光ファイバ50の端部をその穴内に嵌合してもよい。Returning to FIG. 1, a semiconductor laser element 44 functioning as a light source element is provided at the first port 12 of the solid-state optical circulator 10 configured as described above, and an optical sensor 46 such as a photodiode is provided at the second port 16. Each one is provided. Further, the common port 14 of the solid-state optical circulator 10 guides the irradiation laser light to the optical disc 48 and
A relatively short polarization-maintaining optical fiber 50 for guiding the reflected light from 48 to the common port 14 is connected. The polarization-maintaining optical fiber 50 has a function of holding the polarization plane of incident light as it is and outputting it. Further, the polarization-maintaining optical fiber 50 has a rounded tip,
A condenser lens 52 is formed. Here, the polarization-maintaining optical fiber 50 is fixed to the substrate 18 with an appropriate fixing tool after the end face 24 of the substrate 18 is polished, or adhered with an ultraviolet curable resin or an epoxy resin. At this time,
A hole for fixing may be formed in the common port 14 of the substrate 18, and the end of the polarization-maintaining optical fiber 50 may be fitted into the hole.
上記固体光サーキュレータ10および偏波面保存光ファ
イバ50は図示しない機枠に固定されており、その機枠が
図示しないトラッキングおよびフォーカシング用駆動機
構に保持されてトラッキング制御およびフォーカシング
制御が行われることにより、偏波面保存光ファイバ50の
先端部が所望のトラック上において適当な集光スポット
が得られる高さに位置決めされるようになっている。The solid-state optical circulator 10 and the polarization-maintaining optical fiber 50 are fixed to a machine frame (not shown), and the machine frame is held by a tracking and focusing drive mechanism (not shown) to perform tracking control and focusing control. The tip of the polarization-maintaining optical fiber 50 is positioned at a height where a suitable focused spot can be obtained on a desired track.
以下、本実施例の作用効果を説明する。 Hereinafter, the operation and effect of the present embodiment will be described.
半導体レーザ素子44から発射されたレーザ光は、第1
ポート12へ入射させられた後、第1分岐導波路28により
導かれる。第1ポート12へ入射したレーザ光は、モード
選択部34でTEモードのみとなる。すなわち、光の伝播方
向をz軸、3次元光導波路21を構成する磁性薄膜の膜厚
方向をx軸、それらに直交る方向をy軸とすると、界成
分(Hx,Ey,Hz)を備えたTEモードと界成分(Ex,Hy,
Ez)を備えて偏光面がTEモードに対して垂直なTMモード
とが第1分岐導波路28内を伝播するが、モード選択部34
において、TMモードに対する減衰定数が極めて大きいた
めそれが専ら減衰を受けるので、TEモードのみが通過さ
せられる。金属膜32の長さ寸法はTMモードが充分に減衰
させられる距離となるように決定されているのである。The laser light emitted from the semiconductor laser element 44 is
After being incident on the port 12, it is guided by the first branch waveguide 28. The laser light incident on the first port 12 becomes only the TE mode in the mode selection unit 34. That is, assuming that the light propagation direction is the z-axis, the film thickness direction of the magnetic thin film forming the three-dimensional optical waveguide 21 is the x-axis, and the direction orthogonal to them is the y-axis, the field components (H x , E y , H z ) And field components (E x , H y ,
The TM mode whose polarization plane is perpendicular to the TE mode with E z ) propagates in the first branching waveguide 28.
At, since the attenuation constant for the TM mode is extremely large, it is exclusively attenuated, so only the TE mode is allowed to pass. The length dimension of the metal film 32 is determined so that the TM mode is sufficiently attenuated.
ここで、磁性膜の誘電率テンソル は、次式 で示される。Here, the dielectric constant tensor of the magnetic film Is Indicated by
このとき、 ε1xy=2f44M2sinθ cosθ ・・・(2) ε1xy=jf1 eMsinθ ・・・(3) ε1zx=jf1 eMcosθ ・・・(4) 但し、f2 e:一次の磁気光学因子 f44:二次の磁気光学因子 である。At this time, ε 1xy = 2f 44 M 2 sinθ cosθ (2) ε 1xy = jf 1 e Msinθ (3) ε 1zx = jf 1 e Mcosθ (4) However, f 2 e : First-order magneto-optical factor f 44 : Second-order magneto-optical factor.
すなわち、ε1xyによるTEモードのEyとTMモードのEx
との結合によるモード変換と、ε1yzによるTEモードのE
yとTMモードのEzとの結合によるモード変換とが同時に
生じる。一般に、ε1yzによるモード変換はε1xyの場合
と比較して非常に小さいが、ここで、中間層である磁性
薄膜19の屈折率が導波層である磁性薄膜20の屈折率に近
い場合、位相整合点がカット・オフの近くとなるため、
Ez成分が大きくなる。さらに、θを適当に選ぶことによ
り、ε1xyとε1yzによるモード変換の大きさを等しくす
ることができる。このε1xyとε1yzによるモード変換
は、順方向に対しては打ち消し合い逆方向に対しては加
え合わされるため、順方向ではモード変換が生じずTEモ
ードのまま出射され、逆方向ではTEモードが完全にTMモ
ードに変換されて、一方向性のモード変換が生じる。す
なわち、モード選択部34を通過したTEモードのレーザ光
は共通導波路26に設けられた一方向性モード変換部36を
通過するに際しては、モード変換を受けない。そして、
TEモード波が共通ポート14から出力される。逆に、共通
ポート14からの反射光(TE波)は全てTMモードに変換さ
れる。すなわち、上記共通ポート14から外部へ出力され
た光(TEモード波の偏光)は偏波面保存光ファイバ50に
より導かれ、且つその先端部に形成された集光レンズ52
により集光されて光ディスク48の所定のトラック上に集
光される。この光ディスク48によって反射されて集光レ
ンズ52に受けられた反射光は、偏波面保存光ファイバ50
により導かれることにより共通ポート14に入射させられ
る。この反射光は偏波面保存光ファイバ50の偏波面保存
機能によってTEモード波に保持されており、一方向性モ
ード変換部36においてTEモード波からTMモード波に完全
に変換される。That, E of the TE mode by ε 1xy y and TM modes of E x
Mode conversion by coupling with and E of TE mode by ε 1yz
Mode conversion by combining y and TM mode E z occurs simultaneously. If general, the mode conversion by epsilon 1yz very small compared with the case of epsilon 1Xy, wherein, close to the refractive index of the magnetic thin film 20 the refractive index of the magnetic thin film 19 as an intermediate layer is a waveguide layer, Since the phase matching point is near the cutoff,
E z component becomes large. Further, by appropriately selecting θ, the magnitude of mode conversion by ε 1xy and ε 1yz can be made equal. The mode conversion by ε 1xy and ε 1yz cancels each other in the forward direction and adds in the opposite direction, so that mode conversion does not occur in the forward direction and the TE mode is emitted while the TE mode is emitted in the reverse direction. Is completely converted to TM mode, and unidirectional mode conversion occurs. That is, the TE-mode laser light that has passed through the mode selection unit 34 is not subjected to mode conversion when passing through the unidirectional mode conversion unit 36 provided in the common waveguide 26. And
The TE mode wave is output from the common port 14. On the contrary, all the reflected light (TE wave) from the common port 14 is converted to the TM mode. That is, the light (polarization of the TE mode wave) output from the common port 14 to the outside is guided by the polarization-maintaining optical fiber 50, and the condenser lens 52 formed at the tip thereof.
The light is condensed by the laser beam and is condensed on a predetermined track of the optical disc 48. The reflected light reflected by the optical disk 48 and received by the condenser lens 52 is the polarization-maintaining optical fiber 50.
It is incident on the common port 14 by being guided by. This reflected light is held in the TE mode wave by the polarization maintaining function of the polarization maintaining optical fiber 50, and is completely converted from the TE mode wave to the TM mode wave in the unidirectional mode converter 36.
このように一方向性モード変換部36においてTMモード
波とされた反射光は、3次元光導波路21の分岐点におい
て分波されることにより第1分岐導波路28および第2分
岐導波路30へ伝播させられるが、第1分岐導波路28へ伝
播した反射光はモード選択部34において減衰させられ
る。このため、半導体レーザ素子44へ反射光が到達しな
いので、半導体レーザ素子44における発振動作が安定と
なる。そして、上記反射光は専ら第2分岐導波路30を通
して第2ポート16へ導かれ、そこで光センサ46により検
出されるのである。前記トラックにおいては情報がピッ
トの形で記録されているので、光センサ46により検出さ
れる反射光はピットの存在に対応して乱され、その強度
が変化する。したがって、この反射光の強度変化に基づ
いて光ディスク48に記録されている情報が再生されるの
である。In this way, the reflected light converted into the TM mode wave in the unidirectional mode conversion unit 36 is demultiplexed at the branch point of the three-dimensional optical waveguide 21 to the first branch waveguide 28 and the second branch waveguide 30. Although propagated, the reflected light propagated to the first branch waveguide 28 is attenuated in the mode selection unit 34. Therefore, since the reflected light does not reach the semiconductor laser element 44, the oscillation operation of the semiconductor laser element 44 becomes stable. Then, the reflected light is exclusively guided to the second port 16 through the second branch waveguide 30 and detected by the optical sensor 46 there. Since information is recorded in the form of pits on the tracks, the reflected light detected by the optical sensor 46 is disturbed corresponding to the existence of the pits, and its intensity changes. Therefore, the information recorded on the optical disk 48 is reproduced based on the change in the intensity of the reflected light.
上述のように、本実施例の光学ヘッドによれば、固体
光サーキュレータ10の第1ポート12および第2ポート16
に半導体レーザ素子44および光センサ46を接続するとと
もに、固体光サーキュレータ10の共通ポート14に偏波面
保存光ファイバ50を接続するだけで光学ヘッドが構成さ
れるので、レーザ光源、集光レンズ、入射光および反射
光を分離する偏光ビームスプリッタ、λ/4波長板などの
光学素子が互いに光軸を一致させられた状態で相互の位
置関係を固定する形式の従来の光学ヘッドに比較して、
部品点数が少なくなって構造が簡単となるとともに、光
学素子間の相互の光軸調整が不要となるのである。As described above, according to the optical head of this embodiment, the first port 12 and the second port 16 of the solid-state optical circulator 10 are provided.
Since the optical head is configured by simply connecting the semiconductor laser element 44 and the optical sensor 46 to the common port 14 of the solid-state optical circulator 10 and connecting the polarization-maintaining optical fiber 50 to the optical port, Compared to a conventional optical head of a type in which optical elements such as a polarization beam splitter for separating light and reflected light, λ / 4 wavelength plates and the like have their optical axes aligned with each other and fixing the mutual positional relationship,
The number of parts is reduced, the structure is simplified, and mutual optical axis adjustment between optical elements is not required.
また、本実施例によれば、光学ヘッドが小型且つ軽量
となるので、光ディスク48とのアクセス速度が速くなる
利点がある。Further, according to the present embodiment, the optical head is small and lightweight, so that there is an advantage that the access speed to the optical disk 48 is increased.
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の
実施例において前述の説明と共通する部分には同一の符
号を付して説明を省略する。Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same reference numerals are given to portions common to the above description, and the description will be omitted.
前述の実施例では、半導体レーザ素子44および光セン
サ46が基板18に直接取り付けられていたが、第3図に示
すように、集光レンズ56および58が半導体レーザ素子44
と第1ポート12との間、および光センサ46と第2ポート
16との間に設けられていてもよいのである。In the above-described embodiment, the semiconductor laser device 44 and the optical sensor 46 are directly attached to the substrate 18, but as shown in FIG. 3, the condenser lenses 56 and 58 are provided in the semiconductor laser device 44.
Between the first port 12 and the optical sensor 46 and the second port
It may be provided between 16 and.
また、必要に応じて他の機能素子を3次元光導波路21
に設けることができる。第4図はその一例を示してお
り、変調器60が第1分岐導波路28に設けられている。In addition, if necessary, other functional elements may be added to the three-dimensional optical waveguide 21.
Can be provided. FIG. 4 shows an example thereof, and the modulator 60 is provided in the first branch waveguide 28.
また、第5図に示すように、光サーキュレータ10を固
定するとともに比較的長く且つL字型に曲げられた偏波
面保存光ファイバ62を用い、その偏波面保存光ファイバ
62の先端部をトラッキングおよびフォーカシング用駆動
機構に固定することにより、その先端部のみがトラッキ
ング制御およびフォーカシング制御と関連して位置決め
されるようにしてもよいのである。Further, as shown in FIG. 5, a polarization-maintaining optical fiber 62 that fixes the optical circulator 10 and is relatively long and bent into an L-shape is used.
By fixing the tip portion of 62 to the tracking and focusing drive mechanism, only the tip portion may be positioned in association with the tracking control and the focusing control.
また、第6図に示すように、偏波面保存光ファイバ50
の先端部に形成された集光レンズ52に替えて、集光レン
ズ64を独立に設けてもよい。In addition, as shown in FIG.
Instead of the condensing lens 52 formed at the tip of, the condensing lens 64 may be provided independently.
また、第5図のように構成された光学ヘッドを第7図
に示すように三組併設してもよい。このとき、各光学ヘ
ッドからの照射光のスポット66,68,70の位置が第8図に
示す関係となるように各偏波面保存光ファイバ62を相互
に固定すれば、両側のスポット66および70からの反射光
によりトラック72からのずれを表すトラッキング信号が
得られる。Further, three sets of optical heads configured as shown in FIG. 5 may be installed side by side as shown in FIG. At this time, if the polarization-maintaining optical fibers 62 are fixed to each other so that the positions of the spots 66, 68, 70 of the irradiation light from the respective optical heads have the relationship shown in FIG. A tracking signal representing the deviation from the track 72 can be obtained by the reflected light from.
また、複数の光サーキュレータ10を共通の基板に設け
てもよい。第9図は、三組の光学ヘッドが共通の基板74
に設けられた例を示している。Also, a plurality of optical circulators 10 may be provided on a common substrate. FIG. 9 shows a board 74 in which three sets of optical heads are common.
The example shown in FIG.
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明した
が、本発明はその他の態様においても適用される。As mentioned above, although one Example of this invention was described based on drawing, this invention is applied also in another aspect.
たとえば、磁気光学効果を有する材料から成る基板上
に誘電体製の3次元光導波路を形成してもよい。For example, a dielectric three-dimensional optical waveguide may be formed on a substrate made of a material having a magneto-optical effect.
また、共通導波路26に設けられる一方向性モード変換
部36は、光の進行方向(順方向)に平行な磁界が付与さ
れた非相反部と、進行方向に直交する面内において基板
18の面に垂直な線から所定角度傾斜した方向の磁界が付
与された相反部とから構成されてもよい。In addition, the unidirectional mode converter 36 provided in the common waveguide 26 is a substrate in a plane that is orthogonal to the nonreciprocal portion to which a magnetic field parallel to the traveling direction (forward direction) of light is applied and the traveling direction.
The reciprocal portion may be provided with a magnetic field in a direction inclined by a predetermined angle from a line perpendicular to the surface of 18.
また、3次元光導波路21は、第1図および第2図など
に示すように対称形である必要はなく、非対称であって
も差支えない。特に、共通ポート14から第2ポート16へ
伝播する光は、分岐点において分波されたものであるか
ら、第2分岐導波路30側へ多く分波される形状が望まし
い。また、上記2つに分岐された3次元光導波路21に替
えて、3つに分岐された3次元光導波路が用いられても
差支えない。Further, the three-dimensional optical waveguide 21 does not have to be symmetrical as shown in FIGS. 1 and 2, and may be asymmetric. In particular, since the light propagating from the common port 14 to the second port 16 is demultiplexed at the branch point, it is desirable that the light is largely demultiplexed to the second branch waveguide 30 side. Further, it is possible to use a three-dimensional optical waveguide branched into three instead of the above three-dimensional optical waveguide 21 branched into two.
また、第2図の磁界形成装置38に替えて、ヨークに電
磁石が設けられた形式のもの、或いは電流を流すことに
より磁界を形成する電線を光導波路の近傍に配置する形
式のものが用いられてもよいのである。Also, instead of the magnetic field forming device 38 of FIG. 2, a type in which an electromagnet is provided in the yoke, or a type in which an electric wire that forms a magnetic field by passing an electric current is arranged near the optical waveguide is used. May be.
また、3次元光導波路21上に、SiO2などの誘電体製の
保護層がさらに積層されても差支えない。Further, a protective layer made of a dielectric material such as SiO 2 may be further laminated on the three-dimensional optical waveguide 21.
また、3次元光導波路21の上層に、異方性結晶層が設
けられてもよい。An anisotropic crystal layer may be provided on the upper layer of the three-dimensional optical waveguide 21.
また、モード選択部34の金属膜32と磁性薄膜20との間
に、光の伝播効率を良くするためのバッファ層が設けら
れてもよいし、モード選択部34における金属膜32或いは
磁性薄膜20に替えて、複屈折結晶を用いてもよい。この
複屈折結晶は、光導波路を構成する磁性薄膜の屈折率を
nfとすると、n0>nf>neの条件を満足する屈折率を備え
ている。このような複屈折結晶の異常光に対する屈折率
neをTEモード波の偏光方向と一致させれば、TMモード波
が複屈折結晶中に漏れ出るので、TEモード波のみが導波
される。Further, a buffer layer for improving the light propagation efficiency may be provided between the metal film 32 of the mode selection unit 34 and the magnetic thin film 20, and the metal film 32 or the magnetic thin film 20 of the mode selection unit 34 may be provided. Alternatively, a birefringent crystal may be used. This birefringent crystal shows the refractive index of the magnetic thin film that constitutes the optical waveguide.
Assuming that n f , the refractive index satisfies the condition of n 0 > n f > n e . Refractive index of such birefringent crystal for extraordinary light
If n e coincides with the polarization direction of the TE mode wave, the TM mode wave leaks into the birefringent crystal, so that only the TE mode wave is guided.
また、共通導波路26の一方向性モード変換部36と共通
ポート14との間にも、モード選択部34と同様に専らTMモ
ード波を減衰させるモード選択部が設けられてもよい。
このようにすれば、外部から共通ポート14へTMモード波
が導かれても、好適に減衰させられる。In addition, a mode selection unit that attenuates the TM mode wave exclusively like the mode selection unit 34 may be provided between the unidirectional mode conversion unit 36 of the common waveguide 26 and the common port 14.
With this configuration, even if the TM mode wave is guided to the common port 14 from the outside, the TM mode wave is appropriately attenuated.
また、前述の実施例の固体光サーキュレータ10におい
ては、単一の基板18上において形成された3次元光導波
路21上に、モード選択部34および一方向性モード変換部
36が一体に設けられていたが、2つの基板上にモード選
択部34および一方向性モード変換部36をそれぞれ設ける
とともに、それらの基板の光導波路を偏波面保存光ファ
イバにて結合して構成してもよいのである。Further, in the solid-state optical circulator 10 of the above-described embodiment, the mode selection unit 34 and the unidirectional mode conversion unit are provided on the three-dimensional optical waveguide 21 formed on the single substrate 18.
Although the 36 is integrally provided, the mode selection unit 34 and the unidirectional mode conversion unit 36 are respectively provided on the two substrates, and the optical waveguides of those substrates are coupled by a polarization-maintaining optical fiber. You may do it.
また、前述の実施例において、基板18上に固着された
磁性薄膜19,20の替わりに、ファラデー回転ガラス層が
用いられてもよい。このようにすれば、相互に異なる材
料からなる基板を用いることができる。Further, in the above-described embodiment, a Faraday rotation glass layer may be used instead of the magnetic thin films 19 and 20 fixed on the substrate 18. In this case, substrates made of different materials can be used.
さらに、光ファイバとして偏波面保存光ファイバを用
いているが、光ファイバが短い場合は、偏波面保存光フ
ァイバを用いる必要はなく、通常の光ファイバでよい。Further, although the polarization-maintaining optical fiber is used as the optical fiber, if the optical fiber is short, it is not necessary to use the polarization-maintaining optical fiber, and a normal optical fiber may be used.
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であ
り、本発明はその精神を逸脱しない範囲で種々変更が加
えられ得るものである。The above is merely an embodiment of the present invention, and the present invention can be variously modified without departing from the spirit thereof.
第1図は、本発明の一実施例の構成を示す正面図であ
る。第2図は、第1図の固体光サーキュレータを詳しく
示す斜視図である。第3図は本発明の他の実施例の要部
を示す図である。第4図は本発明の他の実施例を示す第
1図に相当する図である。第5図は本発明の他の実施例
の使用状態を説明する図である。第6図は本発明の他の
実施例の要部を示す図である。第7図は本発明の他の実
施例の使用状態を示す図であり、第8図は第7図の実施
例において形成されたスポットの相対位置関係を示す図
である。第9図は本発明の他の実施例を示す正面図であ
る。 10:固体光サーキューレータ 12:第1ポート 14:共通ポート 16:第2ポート 44:半導体レーザ素子(光源素子) 46:光センサ 48:光ディスク 50,62:偏波面保存光ファイバ(光ファイバ)FIG. 1 is a front view showing the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the solid-state optical circulator of FIG. 1 in detail. FIG. 3 is a diagram showing a main part of another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 1 showing another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram for explaining a usage state of another embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing a main part of another embodiment of the present invention. FIG. 7 is a view showing a usage state of another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a view showing a relative positional relationship of spots formed in the embodiment of FIG. FIG. 9 is a front view showing another embodiment of the present invention. 10: Solid-state optical circulator 12: 1st port 14: Common port 16: 2nd port 44: Semiconductor laser device (light source device) 46: Optical sensor 48: Optical disk 50, 62: Polarization-maintaining optical fiber (optical fiber)
Claims (1)
該記録面からの反射光を検出することにより該記録面に
記録された情報を再生する光学ヘッドであって、 第1ポートを一端に有し且つ金属膜により覆われること
によりTMモードの伝播光を減衰させるモード選択部が設
けられた第1分岐導波路と、第2ポートを一端に有する
第2分岐導波路と、該第1分岐導波路と第2分岐導波路
の他端に一端が接続されて他端に共通ポートを有し、且
つ所定角度の磁界が形成されることにより該共通ポート
から該第1ポート或いは第2ポート側へ伝播する方向の
みについて光の伝播モードをTEモードからTMモードへ変
換する一方向性モード変換部が設けられた共通導波路と
からなるY字型3次元光導波路を備え、該第1ポートに
供給された光を該共通ポートへ専ら伝播させ、該共通ポ
ートに供給された光を該第2ポートへ専ら伝播させる固
体光サーキュレータと、 前記第1ポートに照射光を入射させる光源素子と、 前記第2ポートから出力される反射光を検出する光セン
サと、 前記共通ポートに接続され、前記光源素子から前記第1
ポートに入射させられた照射光を導いて前記光ディスク
の記録面に向かって放射するとともに、該記録面からの
反射光を受けて前記共通ポートへ導く光ファイバと、 を含むことを特徴とする光学ヘッド。1. An optical head for reproducing information recorded on a recording surface of an optical disc by irradiating the recording surface with irradiation light and detecting reflected light from the recording surface, the first port having one end And a second branch waveguide having a second port at one end, the first branch waveguide being provided with a mode selection unit for attenuating TM mode propagation light by being covered with a metal film. One end is connected to the other ends of the branching waveguide and the second branching waveguide and has a common port at the other end, and a magnetic field of a predetermined angle is formed, so that the common port causes the first port or the second port. The Y-shaped three-dimensional optical waveguide including a common waveguide provided with a unidirectional mode conversion unit for converting the propagation mode of light from the TE mode to the TM mode only in the direction of propagation to the side, and the first port The light supplied to the common port A solid-state optical circulator that exclusively propagates the light supplied to the common port to the second port, a light source element that causes the irradiation light to enter the first port, and an output from the second port. An optical sensor that detects reflected light; and a first light source element that is connected to the common port.
An optical fiber that guides the irradiation light incident on the port and radiates it toward the recording surface of the optical disc, and receives the reflected light from the recording surface and guides it to the common port. head.
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