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JPH01118105A - 薄膜光機能素子 - Google Patents

薄膜光機能素子

Info

Publication number
JPH01118105A
JPH01118105A JP62277009A JP27700987A JPH01118105A JP H01118105 A JPH01118105 A JP H01118105A JP 62277009 A JP62277009 A JP 62277009A JP 27700987 A JP27700987 A JP 27700987A JP H01118105 A JPH01118105 A JP H01118105A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
waveguide
thin film
optical
magneto
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP62277009A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuya Taki
和也 滝
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.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries 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 Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP62277009A priority Critical patent/JPH01118105A/ja
Priority to US07/261,232 priority patent/US4943131A/en
Publication of JPH01118105A publication Critical patent/JPH01118105A/ja
Priority to US07/524,037 priority patent/US5011248A/en
Pending legal-status Critical Current

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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】 「産業上の利用分野１ 本発明は、薄膜光機能素子に関し、更に詳細には、薄膜
導波路により光源から光磁気ディスクへ偏光面を保った
まま光を伝送すると共に、光磁気ディスクからの反則光
をその直交する偏光成分に分離する薄膜光機能素子に関
するものである。
［従来技ｉ４’ｑ　］ 従来、光磁気ディスク用光学ヘッドは、第９図のような
構成て半々体し−リ゛４１からの出射光をコリメータレ
ンズ４２で平行光とし、ハーフミラ−４３を通し、対物
レンズ４４で光磁気ディスク４５に照射される。光磁気
ディスク４５からの反則光はハーフミラ−４３で反ｑ１
され、偏光ビームスプリッタ４６で更にＰ偏光成分は透
過しＳ偏光成分は反則され、受光素子／１７．４８で検
出される。受光素子４７．４８からの出力の差動をとる
ことで光磁気ディスクに記録された情報が再生される。
再生の原理を第１０図で説明する。入射光の偏光面は、
偏光ビームスプリッタ４６のＰ及びＳ偏光軸に対し４５
°をなし、光磁気ディスクからの反射光はその磁化方向
に応じて、±θにだけ回転している。このため、受光素
子４７，４８、即ら、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の差動を
とることにより、偏光面が＋〇に回転した時には、（Ｓ
−Ｐ　）、−〇にの時には（Ｓ　　−Ｐ　　）＝−（Ｓ
　　−Ｐ　　）の出力差が得られ±θｋに対応した出力
子（Ｓ　　−Ｐ　　）が１ｑられる。尚、記録、潤去は
レーザ出力を増加させ、光磁気ディスクのレーザ照射部
をキュリー温度程度又は、補ｔｒｉ温度以上に加熱し、
図示されない外部磁石によって磁界を印加し、磁化を反
転させることによって行われる。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来の光学ヘッドには、ガラス等で作製
されたレンズ、ハーフミラ−、プリズム等が使われてい
るため、各光学部品の光軸調整が必要であり、又、大型
となり、その＠足も大きいことから、装置全体が大きく
なる。更に、光学ヘッドが臣いため、アクセス速度が遅
いという問題点があった。
［発明の目的］ 本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、異方性屈折率を有する誘電体上に薄膜導波路
を形成し、それを光学ヘッドに用いることにより、小型
、軽量安価で高速アクセスの可能な光磁気ディスク用光
学ヘッドを提供することを目的としている。
［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために本発明の光学ヘッドに用いら
れる光殿能素子は、直線偏光をその偏光面を保ったまま
伝送するために、異方性結晶基板上にＴＥ、７Ｍモード
の伝搬速度が等しくなるように設けられた薄膜導波路及
び、ＴＥ及び７Ｍモードを分離するために基板の常光及
び異常光に対する屈折率の中間の屈折率を持つ薄膜導波
路を協えている。
［作用コ 上記の構成をイフする本発明では、半導体レーデから出
射された光をその偏光面を保ったまま薄膜導波路で伝送
し、光磁気ディスクに照射される。
光磁気ディスクからの反則光は、磁化の方向に対応して
回転した偏光面に保ったまま再び薄膜導波路で伝送され
、更に、偏光面か互いに直交しているＴＥモード、ＴＭ
モード成分に分離される。分離されたＴＥ及びＴＭモー
ド成分を検出し、その差動出力をとることにより情報を
再生することができる。
［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。
第１図に本発明の一実施例の構成を示す。１−ｉＴ　ａ
　Ｏ３等の異方性結晶基板１上に屈折率Ｎｆ１のＹ分岐
導波路２及び分岐路の一端に接続された屈折率Ｎｆ２の
導波路３より成る。Ｌ！Ｔａ０ａ基板１の屈折率は常光
に対し、Ｎｏ＝２．１７５、異常光に対し、Ｎｅ＝２．
１８０であり、Ｃ軸が基板面に垂直となるように切断さ
れているため、基板面に垂直方向がＮｅ、基板面内がＮ
ｏとなっている。又、７分岐路２の屈折率ＮｆｔをＮｆ
＋〉Ｎｅ＞ＮＯとなるように選ぶ。ここで、分岐導波路
中の伝搬モードとして近似的にＴＥ０１及びＴＭｏモー
ドを考える。例えば、Ｎｆ１＝２．２０とすると、ｋｏ
　（＝２π／λ：λは波長）で規格化した膜厚ｋＯＷと
、ＴＥｏ、ＴＭｏモードに対する伝搬定数Ｐ／ｋｏの関
係は第２図のようになる。即ち、ｋＯＷ＝１２．５にお
いて、ｌ−Ｅ　。
及びＴＭｏモードの伝搬定数が等しくなり位相整合が実
現される。従って、端面４から人的した任意の偏光面を
持つ直線偏光は、偏光面が基板面と平行なＴＥＯ及び偏
光面が基板面と垂直なＴＭ。
モードに分かれて伝搬し、端面５から出射される。
この時、ＴＥＯ及びＴＭＯモードの伝搬定数が等しいた
め、端面５において基板面と平行及び垂直な偏光成分に
位相差は生ぜず、大剣時と同じ直線偏光が１？られる。
尚、端面５から導波路２及び３との境界面６へ伝搬され
る光もぞの偏光面は保存される。更に、導波路３の屈折
率Ｎｆ２をＮｅ〉Ｎｆ２　＞Ｎｏとなるように選ぶと、
ＴＥｏモードに対しては、Ｎｆ２　＞Ｎｏとなり導波路
３の屈折率が基板１よりも高いため、導波路３中を伝搬
する。これに対し、ＴＭＯモードについては、Ｎｅ＞Ｎ
ｆ、となり基板１の屈折率の方が導波路３よりも高いた
め、基板１中へ放射される。この結果、境界面６まで伝
搬した直線偏光において、基板面と平行な電界成分、即
ち、ＴＥＯモード成分は端而７まで伝搬プるが、基板面
と垂直な電界成分、即ちＴＭ○モード成分は基板１中へ
放射される。
第３図に本発明を光磁気ディスク用光学ヘッドに応用し
た例を示す。基板１及び導波路２．３は、第１図と同じ
である。導波路全体は、例えば３ｉ０２等のクラッドＩ
？’３０でおおわれている。端面４には半導体レー（ア
３１か取付けられ、その偏光面は基板面から４５°傾い
ている。従って、導波路２に同じ強度のＴＥＯ及びＴＭ
○モード３２が励１辰され端面５から出射される。この
時、ＴＥＯ及びＴＭｏモードの伝搬定数が等しいため出
射光の偏光面は、入射光と同じく基板面から４５°傾い
ている。端面５１は、レンズ３３か設けられ、出射光は
図示されない光磁気ディスクに照射される。ディスクか
らの反射光３４は、レンズ３３を通して再び導波路２を
伝搬し、Ｙ分岐路で２分され、導波路３へ伝搬し、ＴＥ
ｏ成分３５は、導波路３を伝搬し、ＰＩＮフォトダイオ
ード等の受光素子３６で検出される。ＴＭｏ成分３７は
、導波路３中を伝搬できず基板１へ放射され受光素子３
８て検出される。ここで、ＴＥｏ成分は第８図のＳ成分
に、ＴＭＯ成分はＰ成分と対応するため、光検出器３６
及び３８の差動出力を取ることにより従来と同様に光磁
気ディスクに記録された情報を再生でることができる。
尚、情報の記録、消去も従来と同様、半導体レーγ３１
の出力を増加させて記録媒体を加熱し、外部から所望の
方向に磁界を印加することによって行うことができる。
導波路２及び３は、通常の導波路の作製に用いられる方
法、即らスパッタリング或いは真２蒸着法で薄膜を作製
後、フォトリソグラフィーによって所望の形状に加工す
ることににって１ｑられる。
ここで、膜の材料としては、例えば５ｉ０２、Ｚｎｏ、
ｚｎｓ、ＴｉＯ２，３ｉＱｘ等の透明誘電体及びそれら
が混合されたものが用いられる。更に、例えばＳ！０２
とＴ！０２どの混合物を薄膜とした場合、その混合比を
変えることにより屈折率を所望の値とすることかできる
。クラッド層も同様にスパッタリング、真空蒸着法等で
作製される。尚、クラッド層は必ずしも必要ではなく省
略してもよい。レンズ３３は、例えばフォトレジスト又
は、加熱したガラス等の表面張力を利用して球状に加工
される。
本発明は以上詳述した実施例に限定されるものではなく
、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加え
ることができる。例えば、本実施例ではＹ分岐路を用い
ているが、第４図のように方向性結合器６１を用いても
よい。導波路はツツジ撃てもよい。又、第５図のように
２次元導波路を用いてもよい。導波路７１はＴＥ及びＴ
Ｍモードの伝搬定数が等しくなるように作製され、導波
路７２はＴＥ酸成分伝送し、ＴＭ酸成分基板に放射する
ように作製されている。レーザ３１から出射された光は
、例えばジオデシックレンズ７３で平１１光となり導波
路７１を伝送されレンズ３３より出射され光磁気ディス
ク７に照射される。光磁気ディスクからの反射光は、再
び導波路７１を伝送され、例えば導波路７１上に作製さ
れたグレーティング７４によって反射され、導波路７２
によってＴＥ、丁Ｍ成分に分離される。この時も偏光面
の関係は第３図で説明した実施例と同様である。
本実施例では、導波路端面に直接、レンズ、受光素子、
レーザ等を接続しているが、光ファイバ、光アイソレー
タ、ロンドレンズ等を必要に応じ導波路と各素子間に接
続してもよい。基板には１ｉＴａＯ３の他にＬｉＮｂＯ
３等を用いてもＪ−、＜、その結晶軸の配置についても
特に限定しない。本実施例では、基板に異方性結晶を用
いたが、薄膜に異方性結晶を用いてもよい。第６図に示
したように、例えばＬ！Ｔ８０３基板９１上にＬｉＮｂ
０３Ｗ’Ｊ膜９２を作製してもよい。ＬｉＮｂ０ａは異
常光に対する屈折率がＮｅ＝２．２０、常光に対する屈
折率がＮｅ＝２．２９であるため、位相整合をとるには
Ｃ軸を膜面内で光の伝搬方向と垂直方向に選ぶ必要があ
る。更に、ＴＥモードとＴＭモードの分離は、薄Ｆ！９
２は共通とし、ＮｅくＮＣ＜Ｎｏとなる屈折率Ｎｃをも
つクラッド層９３を設けることにより行われる。即ち、
ＴＭモードに対してはＮｃ＜Ｎｏ、ＴＥモードに対して
はＮｅ＜ｆ’ｔｃであるので、ＴＭモード９４のみ薄膜
中９２を伝搬し、ＴＥモード９５はクラッド層９３中へ
放射される。
更に、本実施例においては、半導体レーザからの光の偏
光面を膜面に対して４５°傾けているが、膜面に対し略
９０”或いはＯｏとして、ディスクからの反射光のうち
それぞれＴＥモード或いは１Ｍモードのみを検出しても
、同様に再生が行われる。第７図に、入射光の偏光面を
膜面に対して略９０’傾けた場合を示す。偏光面が±θ
に回転するとＴＥ比出力Ｓ　、Ｓ　と偏光し、その出力
変化を検出することにより再生が行われる。
本発明では、導波光の偏光方向を保存するため、ＴＥ及
び１Ｍモードの伝搬定数が等しくなるようにしているが
、一般に伝搬定数が異なると楕円偏光となる。楕円偏光
において、その長軸成分が短軸成分と比べて→−分大き
ければ略直線偏光とみなしてよい。従って、再生の支障
にならない限りにおいて、ＴＥ、１Ｍモードの伝搬定数
にわずかな差があってもよい。
尚、第３図において、薄膜２，３の結合法は限定ぜず、
第８図（ａ）のようにテーパ状、同図（ｂ）のように一
部組なってもよい。更に、（Ｃ）のように金属クラッド
１００等を装荷したＴＥ、１Ｍモードの伝搬定数が互い
に異なる光導波路１０１を用いて方向性結合器を構成し
、その一方のモードの伝搬定数を光導波路２を伝搬する
モードの伝搬定数と等しくプることにより、そのモード
のみを光導波路１０１へ取出してもよい。他方は、光導
波路２をそのまま伝搬する。
本発明は、光磁気ディスクの光学ヘッドだけではなく、
偏光面の変化を検出する素子として様々な分野への応用
が可能である。
［発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、光源からの光がレンズまで光力波路によって伝送され
ると共に、光磁気ディスクからの反射光は、光導波路に
よって、その偏光成分に分離され検出器に伝送されるた
め、従来装置に比べ光学ヘッドを小型軽量にでき高速ア
クセスを可能にすると共に、光軸調整が不用で高い信頼
性を１７ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図から第８図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は本実施例が適用された薄膜光機能素
子の構成を示す図、第２図は本実施例の導波路の膜厚と
伝搬定数の関係を示す図、第３図は本発明を光磁気ディ
スク用光学ヘッドに適用した構成図、第４図は本発明の
実施例の変形例を示す平面図、第５図は本発明の実施例
の変形例を示づ斜面図、第６図は本発明の実施例の変形
例を示す断面図、第７図は本実施例の変形例における再
生原理を示す説明図、第８図（ａ＞、（ｂ）は本実施例
の変形例を示す断面図、第８図（Ｃ）は斜面図である。 第９図は従来技術である光磁気ディスク用光学ヘッドの
構成図、第１０図は従来技術である上記光磁気ディスク
用光学ヘッドによる再生原理を示づ説明図である。 図中、１は基板、２は薄膜導波路、３は薄膜導波路であ
る。 第８同第 〜１ ビ＋　　　　　　ト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、誘電体基板上に設けられた誘電体薄膜で構成される
    光導波路において、主に基板面に平行方向に振動する電
    界成分を有する光導波モードに対する伝搬定数と、主に
    基板面に垂直方向に振動する電界成分を有する光導波モ
    ードに対する伝搬定数を等しく定めた第一の光導波路と
    、前記第１の光導波路と光学的に結合され、前記基板面
    に平行又は垂直方向に振動する電界成分を有する光導波
    モードの一方のみを導波させる第２の光導波路を有する
    ことを特徴とする薄膜光機能素子。
JP62277009A 1987-10-30 1987-10-30 薄膜光機能素子 Pending JPH01118105A (ja)

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JP62277009A JPH01118105A (ja) 1987-10-30 1987-10-30 薄膜光機能素子
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