(57)【要約】【課題】平面導波路上にビーム入出射カプラを持つ光ヘッドを提供する。【解決手段】ビームを送出する送光素子と、基板上に形成されており、送光素子から発振されたビームが伝播される平面導波路と、平面導波路の一部表面上に薄膜形態に集積されており、平面導波路を通じて伝えられたビームを受けて、平面導波路の上部に位置するディスクに向かって垂直に送るか、ディスクで反射されるビームを再び平面導波路を通じて送るビーム入出射カプラと、ビーム入出射カプラを通じて平面導波路に伝播するビームを受ける受光素子と、を備えてなる光ヘッドである。これにより、ビーム入出射カプラは、平面導波路上に薄膜形態に集積されて光ヘッドの厚さを大幅に狭めることができる。【選択図】図３
2006164504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームを送出する送光素子と、
基板上に形成されており、前記送光素子から発振されたビームが伝播される平面導波路と、
前記平面導波路の一部表面上に薄膜形態に集積されており、前記平面導波路を通じて伝えられたビームを受けて、前記平面導波路の上部に位置するディスクに向かって垂直に送るか、前記ディスクで反射されるビームを再び平面導波路を通じて送るビーム入出射カプラと、
前記ビーム入出射カプラを通じて前記平面導波路に伝播するビームを受ける受光素子と、を備えてなることを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
前記基板の一側面には、前記送光素子から前記平面導波路に伝えられるビームの経路を修正するビーム形成反射鏡が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項３】
前記基板の一側面には、前記ディスクで反射されてビーム入出射カプラを通じて再び前記平面導波路に伝えられるビームの経路を修正する信号反射鏡が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項４】
前記ビーム入出射カプラは漏れモード方向カプラ、ホログラムビーム回折器、偏光ビームスプリッタ及び１／４波長板及び収差補正層で構成されることを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項５】
前記漏れモード方向カプラは、前記平面導波路上に設置された漏れコア層を備えてるなることを特徴とする請求項４に記載の光ヘッド。
【請求項６】
前記平面導波路は、前記基板上にｎ２屈折率を持つ平面コア層及び前記ｎ２屈折率より低いｎ１屈折率を持つ下部クラッド層が順次に積層されて構成されることを特徴とする請求項４に記載の光ヘッド。
【請求項７】
前記漏れモード方向カプラは、前記ｎ１屈折率を持つ下部クラッド層上に前記ｎ２屈折率より大きいｎ３屈折率の漏れコア層、前記ｎ３屈折率より大きいｎ４屈折率の内部クラッド層、及びｎ４屈折率より大きいｎ５屈折率を持つ上部クラッド層が順次に積層されて構成されることを特徴とする請求項４に記載の光ヘッド。
【請求項８】
前記平面導波路に進むビームが前記漏れモード方向カプラに入射し、ｎ５＞ｎ４＞ｎ３＞ｎ２＞ｎ１の条件で前記漏れモード方向カプラに漏れモードが形成されて、上側にビームが出射されることを特徴とする請求項７に記載の光ヘッド。
【請求項９】
前記ホログラムビーム回折器は、前記漏れモード方向カプラ上に位置して前記漏れモード方向カプラを通過したビームを垂直方向に出射させるか、前記ディスクで反射されたビームを漏れモード方向カプラに一定角度で入射させる役割を行うことを特徴とする請求項４に記載の光ヘッド。
【請求項１０】
前記偏光ビームスプリッタ及び１／４波長板は、前記ホログラムビーム回折器上に設置されて、前記漏れモード方向カプラ及びホログラムビーム回折器を通過したビームを偏光させて通過させるか、前記ディスクから反射されて入るビームを偏光させてビームの方向を変えて受光素子に送る役割を行うことを特徴とする請求項４に記載の光ヘッド。
【請求項１１】
前記収差補正層は、前記１／４波長板上に設置されて、複数層の薄膜で構成された前記ビーム入出射カプラの収差を補正する役割を行うことを特徴とする請求項４に記載の光ヘッド。
【請求項１２】
ビームを送出する送光素子と、
基板上に形成されて前記送光素子から発振されたビームが伝播される平面導波路と、
前記基板の一側面に位置し、前記送光素子から発振されて前記平面導波路に伝えられるビーム経路を修正するビーム形成反射鏡と、
前記平面導波路の一部表面上に薄膜形態に集積されており、前記ビーム形成反射鏡を通じてビーム経路が修正されたビームを受けて、前記平面導波路の上部に位置するディスクに向かって垂直に送って情報を記録または再生し（読み取り）、前記情報が記録または再生されたディスクで反射されるビームを再び平面導波路を通じて送るビーム入出射カプラと、
前記基板の一側面に位置し、前記ビーム入出射カプラを通じて再び前記平面導波路に伝えられるビームの経路を修正する信号反射鏡と、
前記信号反射鏡によりビーム経路が修正されたビームを前記平面導波路に伝達される受光素子と、
前記受光素子に入ったビームを信号処理する信号処理回路部と、を備えてなることを特徴とする光ヘッド。
【請求項１３】
前記ビーム入出射カプラは、漏れモード方向カプラ、ホログラムビーム回折器、偏光ビームスプリッタ及び１／４波長板及び収差補正層で構成されることを特徴とする請求項１２に記載の光ヘッド。
【請求項１４】
前記漏れモード方向カプラは、前記平面導波路上に設置された漏れコア層を備えてなって、漏れモードにより前記平面導波路に進むビームを上側に一定角度で出射させるか、前記ディスクで反射されるビームを前記平面導波路に入射させて進める役割を行うことを特徴とする請求項１２に記載の光ヘッド。
【請求項１５】
前記平面導波路は、前記基板上にｎ２屈折率を持つ平面コア層及び前記ｎ２屈折率より低いｎ１屈折率を持つ下部クラッド層が順次に積層されて構成されることを特徴とする請求項１２に記載の光ヘッド。
【請求項１６】
前記漏れモード方向カプラは、前記ｎ１屈折率を持つ下部クラッド層上に前記ｎ２屈折率より大きいｎ３屈折率の漏れコア層、前記ｎ３屈折率より大きいｎ４屈折率の内部クラッド層、及び前記ｎ４屈折率より大きいｎ５屈折率を持つ上部クラッド層が順次に積層されて構成されることを特徴とする請求項１２に記載の光ヘッド。
【請求項１７】
前記平面導波路に進むビームが前記漏れモード方向カプラに入射され、ｎ５＞ｎ４＞ｎ３＞ｎ２＞ｎ１の条件で前記漏れモード方向カプラに漏れモードが形成されて上側にビームが出射されることを特徴とする請求項１６に記載の光ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光または光磁気特性を利用して光または光磁気ディスクに情報を記録して再生する光ヘッドに係り、より詳細には、厚さを革新的に狭めた光ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）、ＢＤ（Ｂｌｕｅ−ｒａｙ  Ｄｉｓｋ）の情報を記録または再生する時、または光ディスクを利用するＭＰ３プレーヤなどに光ヘッドが利用される。前記光ヘッドは、レーザーダイオード（ＬＤ、Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）とフォトダイオード（ＰＤ、Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）のような送／受光素子（発／受光素子）、反射鏡、プリズム、ビームスプリッタ（Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ、ＢＳ）、偏光ビームスプリッタ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ、ＰＢＳ）及びホログラム光学素子（Ｈｏｌｏｇｒａｍ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ、ＨＯＥ）などの光学部品で構成される。
【０００３】
前記光ヘッドを構成する光学部品は、単一部品から形成されており、空間的に構成するために前記光ヘッドの厚さを狭め難い。ところが、前述した光ディスクの形態が、現代社会では固定式光ディスクからモバイル型光ディスク、すなわち、携帯性及び移動性が容易な光ディスク形態に変化されるために、前記光ヘッドの厚さを革新的に狭める必要がある。
【０００４】
図１は、従来技術の一例による光ヘッドの断面図である。
【０００５】
具体的に、図１は、データプレイ社（Ｄａｔａｐｌａｙ，ＩＮＣ．）によって特許文献１で公開されたものである。図１の光ヘッドは、ＭＰ３プレーヤに使われたものである。図１の光ヘッドは、基板２上にＬＤ  ４、ＰＤ  ６、レンズ８、プリズム１０、反射鏡１２、ＰＢＳ  １４などを３次元空間上に配置する。図１に示すように、ＬＤ  ４から出発したビーム２０は、プリズム１０、反射鏡１２及びＰＢＳ１４などを過ぎて最終的には対物レンズ８を通じてディスク１６に入射され、ディスク１６で反射されたビーム２０は、再びＰＢＳ１４を経てＰＤ  ６に入る。
【０００６】
図１の光ヘッドを構成する個別光学部品は一定した体積を持っており、３次元空間上に配列されるために、前記図１の光ヘッドはレンズを除いてもかなり大きい体積を持つ。また、図１の光ヘッドの厚さは、各光学部品の厚さのために光ヘッドの厚さを狭められる余裕も持っていない。
【０００７】
図２は、従来技術の他の例による光ヘッドの断面図である。
【０００８】
具体的に、図２は、ＢＤに使用するソニー社（Ｓｏｎｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製の光ヘッドの断面図である。図２は、非特許文献１に公開されたものである。図２の光ヘッドは、青色レーザーを利用したＢＤに使われる。
【０００９】
図２の光ヘッドは、青色光ＬＤ  ３０、４５°ミラー３２、１／２波長板（Ｈａｌｆ  Ｗａｖｅ  Ｐｌａｔｅ、ＨＷＰ）３４、グレーティング３６、ＰＢＳ  ３８、ミラー４０、ＨＯＥ  ４２、シリンダーレンズ４４、プリズム４６、モールド光素子、ＰＤ  ＩＣ  ５０、リードフレーム５２でモールドされたパッケージ５４などの光学部品を備える。
【００１０】
図２の光ヘッドは、光学部品が３次元空間上に配置されている。図２に示すように、ＬＤ  ３０から出発したビーム５６が４５°ミラー３２、ＨＷＰ  ３４、グレーティング３６、及びＰＢＳ  ３８などを過ぎてディスクに入射され、ディスクで反射されたビーム５６は、再びＰＢＳ  ３８、ミラー４０、ＨＯＥ  ４２、シリンダーレンズ４４を経てＰＤ  ＩＣ  ５０に入る。
【００１１】
ところが、図２の光ヘッドは、たとえＨＯＥ  ４２を使用してモールディング方式でシリンダーレンズ４４の厚さを最小化したとしても、光学部品が３次元空間上に配置されるために光ヘッドの厚さを大きく狭めることができない。
【００１２】
以上のように、従来の光ヘッドは、根本的に必要な光学部品を３次元空間上に配置するために、厚さを狭めるには限界がある。これにより、従来の光ヘッドは、携帯性及び移動性のよいモバイル型光ディスクを実用化するのに根本的な障害物となっている。
【００１３】
【特許文献１】”Ｂｅａｍｓｈａｐｅｒ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｈｅａｄ”ＰＣＴ国際出願番号（ＰＣＴ／ＵＳ０２／００８７５）ＰＣＴ国際公開番号（ＷＯ０２／０５８０５９Ａ２）
【非特許文献１】”Ｓｍａｌｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｏ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｈｅａｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｂｌｕｅ−ｖｉｏｌｅｔ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ  ｆｏｒ  Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ  Ｓｙｓｔｅｍ”Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．４２（２００３），ｐｐ．８８０−８８４，Ｐａｒｔ  １．Ｎｏ．２Ｂ，Ｆｅｂｒｕａｒｙ  ２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、前述した問題点を解決するために、光学部品を３次元空間上に配置しない光ヘッドを提供するところにある。
【００１５】
また、本発明が解決しようとする技術的課題は、個別光学部品を、単一モードを持つ平面導波路上に位置させて厚さを大幅に狭めることができる光ヘッドを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記技術的課題を達成するために、本発明の光ヘッドは、ビームを送出する送光素子と、基板上に形成されており、前記送光素子から発振されたビームが伝播される平面導波路と、前記平面導波路の一部表面上に薄膜形態に集積されており、前記平面導波路を通じて伝えられたビームを受けて、前記平面導波路の上部に位置するディスクに向かって垂直に送るか、前記ディスクで反射されるビームを再び平面導波路を通じて送るビーム入出射カプラと、前記ビーム入出射カプラを通じて前記平面導波路に伝播するビームを受ける受光素子と、を備えてなる。本発明の前記入出射カプラは、平面導波路上に薄膜形態に集積されて前記光ヘッドの厚さを大幅に狭めることができる。
【００１７】
また、本発明の他の例による光ヘッドは、ビームを送出する送光素子と、基板上に形成されて前記送光素子から発振されたビームが伝播される平面導波路と、前記基板の一側面に位置し、前記送光素子から発振されて前記平面導波路に伝えられるビーム経路を修正するビーム形成反射鏡（Ｂｅａｍ  Ｓｈａｐｉｎｇ  Ｍｉｒｒｏｒ、ＢＳＭ）と、前記平面導波路の一部表面上に薄膜形態に集積されており、前記ビーム形成反射鏡を通じてビーム経路が修正されたビームを受けて、前記平面導波路の上部に位置するディスクに向かって垂直に送って情報を記録または再生し（読み取り）、前記情報が記録または再生されたディスクで反射されるビームを再び平面導波路を通じて送るビーム入出射カプラと、前記基板の一側面に位置し、前記ビーム入出射カプラを通じて再び前記平面導波路に伝えられるビームの経路を修正する信号反射鏡（Ｓｉｇｎａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ、ＳＭ）と、前記ＳＭによりビーム経路が修正されたビームを前記平面導波路に伝達される受光素子と、前記受光素子に入ったビームを信号処理する信号処理回路部と、を備えてなる。
【００１８】
以上のように、本発明は光ヘッドを構成するビーム形成反射鏡、ビーム入出射カプラ、ＳＭなどの光学部品を平面導波路の厚さ程度に限定することによって、光ヘッドの厚さを大幅に狭めることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光ヘッドは、ビーム形成に必要な光学部品を平面導波路上に薄膜形態に構成し、導波路の厚さ内に限定することによって光ヘッドの厚さを革新的に狭めることができる。換言すれば、本発明は、光ヘッドに必要な個別光学部品を、単一モードを持つ平面導波路に集積して単一体に構成して、光ヘッドの厚さを狭めることができる。
【００２０】
また、本発明は、送光素子をＣＤやＤＶＤに使われる赤外線や赤色レーザーはもとより短い波長の青色レーザーを使用するＢＤとも互換可能に、平面導波路やビーム入出射カプラなどの特性を調節することによって、多様な光ディスクで互換可能な光ヘッドを具現するとともに、その厚さを顕著に狭めることができて、ディスクの小型化を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。しかし、次に例示する本発明の実施形態は色々な他の形態に変形でき、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されるものではなく、相異なる多様な形態に具現できる。本発明の実施形態は、当業者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。図面で膜または領域などの大きさまたは厚さは、明細書の明確性のために誇張されたものである。
【００２２】
図３は、本発明による光または光磁気ディスクの記録及び再生に利用される光ヘッドを拡大して図示した斜視図である。
【００２３】
具体的に、図３の光ヘッドは、単一モードを持つ平面導波路１０６の一部領域上にビーム入出射カプラ１３６が形成されたことを示す概略図である。前記ビーム入出射カプラ１３６は、説明の便宜上拡大して図示した。基板１００の一部分上に平面コア層１０２及び下部クラッド層１０４が形成されて、前記基板１００、平面コア層１０２及び下部クラッド層１０４で構成された平面導波路１０６が形成されており、前記下部クラッド層１０４上にはクラッド層１１８が形成されている。図３では、前記平面導波路１０６、特に下部クラッド層１０４を露出させるために、前記基板１００の一部分にはクラッド層１１８を図示していない。前記基板１００は、シリカ基板を利用する。
【００２４】
前記基板１００の一側コーナー付近に、前記クラッド層１１８、下部クラッド層１０４、平面コア層１０２及び基板１００をエッチングして設けられたＢＳＭ  １３２、１３４が位置する。前記基板１００の一側壁にはＳＭ  １４２が位置する。前記ＢＳＭ  １３２、１３４及びＳＭ  １４２は、平面導波路１０６の一側壁に平面コア層１０２が表れるようにエッチングした後、アルミニウムや金のように反射率の優秀な金属薄膜をコーティングして製造する。
【００２５】
前記ＢＳＭ  １３２、１３４近辺の下部クラッド層１０４上にビーム入出射カプラ１３６が位置する。前記ビーム入出射カプラ１３６は、漏れモード方向カプラ（Ｌｅａｋｙ  Ｍｏｄｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｕｐｌｅｒ：ＬＭＤＣ）１１４、ホログラムビーム回折器１１６、ＰＢＳ  １２０及び１／４波長板１２２及び収差補正（Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：ＡＣ）層１２４で構成される。前記ビーム入出射カプラ１３６については、後に詳細に説明する。前記ビーム入出射カプラ１３６の上部には、対物レンズ１３８及びディスク１４０が位置する。
【００２６】
前記基板１００の一側に送光素子であるＬＤ  １３０及び受光素子であるＰＤ  １４４が位置する。前記ＬＤ  １３０の発光部分は、前記平面導波路１０６、すなわち、平面コア層１０２にビームを伝達せねばならないために、前記平面コア層１０２の高さと一致するように構成する。もちろん、前記ＬＤ  １３０は、平面コア層１０２にビームを進行さえさせればどこに設置しても構わない。換言すれば、前記ＬＤ  １３０は、平面導波路１０６をエッチングして設置してもよく、別途に平面導波路１０６の外部に設置してもよい。
【００２７】
そして、前記ＰＤ  １４４の受光部分は、前記平面導波路１０６、すなわち、平面コア層１０２から伝えられるビームを受光するため、前記平面コア層１０２の高さと一致するように構成する。換言すれば、前記ＰＤ  １４４は、平面導波路１０６をエッチングして設置することが望ましく、別途に平面導波路外部に設置してもよい。
【００２８】
次いで、前記光ヘッドの動作を説明する。
【００２９】
前記送光（発光）素子であるＬＤ  １３０から出るビームは平面導波路１０６の平面コア層１０２に沿って進行し、基板１００の一側壁に位置したＢＳＭ  １３２、１３４を通じてビーム経路を修正する。前記ビームは、ビーム入出射カプラ１３６を利用して平面導波路１０６から垂直に抜け出て対物レンズ１３８を通過する。前記対物レンズ１３８を通過したビームは、平面導波路１０６上に平行に位置するディスク１４０に入射されて情報を記録または再生（読み取る）する。前記情報が記録または再生されたディスクで反射されるビームは、再びビーム入／出射カプラ１３６を通じて平面導波路１０６に入った後、ビーム経路を変えてＳＭ  １４２を通じて受光素子であるＰＤ  １４４に入る。
【００３０】
以上のような本発明の前記ビーム入出射カプラ１３６は、平面導波路１０６の一部領域上に光学薄膜で構成して、前記基板１００、平面コア層１０２及びクラッド層１１８の総厚さと同一またはさらに薄く構成する。これにより、本発明は光ヘッドの厚さを革新的に狭めることができる。
【００３１】
さらに、本発明は、送光素子をＣＤやＤＶＤに使われる赤外線や赤色レーザーはもとよりさらに短い波長の青色レーザーを使用するＢＤとも互換可能に平面導波路やビーム入出射カプラなどの特性を調節することによって、多様な光ディスクに互換可能な光ヘッドを具現するとともにその厚さを顕著に狭めることができて、ディスクの小型化を可能にする。
【００３２】
図４及び図５は、それぞれ図３に図示した光ヘッドの平面図及び断面図であり、図６は、本発明による光ヘッドのビーム経路を含めて光ヘッドの構成を図示したブロック図である。具体的に、図４は、本発明による光ヘッドの平面導波路１０６上で進むビームの経路を説明するための図面であり、図５は、本発明による光ヘッドのビーム入出射カプラ１３６の構造を説明するための断面図である。
【００３３】
まず、本発明による光ヘッドの構造を簡単に説明する。図４及び図５に示すように、本発明による光ヘッドは、基板１００上に単一モードを持つ平面導波路１０６が形成されており、基板１００上にビームを出射する（発光または送光する）送光素子であるＬＤ  １３０と、基板１００上にビームを検出する光検出素子であるＰＤ  １４４と、前記基板１００の一部分にビームを地面から垂直に入射及び出射させるビーム入出射カプラ１３６とを備える。ビームを地面から垂直に入出射させるビーム入出射カプラ１３６の構造及びその機能については、後にさらに詳細に説明する。
【００３４】
次いで、本発明による光ヘッドのビーム経路を含めて光ヘッドの機能を説明する。
【００３５】
図４ないし図６に示すように、ＬＤから出てきたビームは平面導波路１０６の平面コア層１０２に沿って進行し、ＢＳＭ  １３２、１３４を通じて経路を修正する。ここで、本発明は、前記ＢＳＭ  １３２、１３４のような光学部品を利用してビーム拡張機能を得る。
【００３６】
前記ビームは、ビーム入出射カプラ１３６を通じて平面導波路１０６から垂直に抜け出て対物レンズ１３８を通過する。前記対物レンズ１３８を通過したビームは、平面導波路１０６上に平行に位置するディスク１４０に入射されて情報を記録するか、再生する（読み取る）。前記情報が記録または再生されたディスクで反射されるビームは、再びビーム入／出射カプラ１３６を通じて平面導波路１０６に入った後、経路を変えてＳＭ  １４２を通じてＰＤ  １４４にきて、信号処理回路部１４６に入って信号処理される。
【００３７】
次いで、図４及び図５を参照して、本発明の光ヘッドのビーム入出射カプラ１３６を説明する。
【００３８】
具体的に、本発明の核心となるビーム入出射カプラ１３６は、前述したように光学薄膜で構成されて光ヘッドの厚さを革新的に狭めることができる。前記ビーム入出射カプラ１３６の厚さは１００ないし２００μｍで構成できる。前記ビーム入出射カプラ１３６は、ＬＭＤＣ  １１４、前記ＬＭＤＣ上に位置するホログラムビーム回折器１１６、前記ホログラムビーム回折器１１６上に位置するＰＢＳ  １２０及び１／４波長板１２２及びＡＣ層１２４で構成される。
【００３９】
前記ＬＭＤＣ  １１４は、平面導波路に進むビームを平面導波路１０６から一定角度で上側に出射させるか、前記ディスク１４０で反射されるビームを平面導波路に入射させて進める役割を行う。前記ホログラムビーム回折器１１６は、前記ＬＭＤＣ  １１４を通過したビームを地面から垂直方向に出射させるか、ディスク１４０で反射されたビームをＬＭＤＣ  １１４に一定角度で入射させる役割を行う。前記ＬＭＤＣ  １１４及びホログラムビーム回折器１１６については、後でさらに詳細に説明する。
【００４０】
前記ＰＢＳ  １２０及び１／４波長板１２２は、ＬＭＤＣ  １１４及びホログラムビーム回折器１１６を通過したビームを偏光させて通過させ、前記ディスク１４０から反射されてビーム入出射カプラ１３６に入る偏光ビームを回折させてビームの進行方向を変える。前記ビームの方向が変われば、ＳＭを通じてＰＤ  １４４に入る。前記ＡＣ層１２４は、複数層の薄膜で構成されるビーム入／出射カプラ１３６の収差を補正する役割を行う。
【００４１】
図７Ａは、本発明による光ヘッドの平面導波路上でビーム入出射カプラを構成するＬＭＤＣ  １１４及びホログラムビーム回折器１１６部分の断面図であり、図７Ｂは、本発明による光ヘッドのＬＭＤＣの導波路屈折率を図示した図面であり、図８は、本発明によるＬＭＤＣを構成する各層の厚さ及び屈折率差を図示した図面である。
【００４２】
具体的に、本発明は、平面導波路１０６の平面コア層１０２にビームが進行する導波路モードと、ＬＭＤＣ  １１４を利用して漏れコア層１０８にビームが進行しつつビームがホログラムビーム回折器１１６側に漏れる漏れモードとを利用する。図７Ａで、左側部分は、導波路モードのみを表し、右側部分は、導波路モードから漏れモードにカップリングされることを表す。参照番号１２６ａないし１２６ｄは、ビームの断面方向強度分布を表す。
【００４３】
まず、ＬＭＤＣ  １１４の構造について説明する。前記ＬＭＤＣ  １１４は、平面導波路１０６上に漏れコア層１０８が形成されて設けられる。前記平面導波路１０６は、基板１００、基板１００上に形成されたｎ２屈折率の平面コア層１０２、前記ｎ２屈折率より低いｎ１屈折率の下部クラッド層１０４の一部を備える。前記平面コア層１０２及び下部クラッド層１０４の厚さは、それぞれ２．０μｍ及び１．２μｍである。
【００４４】
図７Ｂは、平面導波路１０６及びＬＭＤＣ  １１４を構成する各層間の屈折率差を示したものである。ｎ１は、基板１００や下部クラッド層１０４の屈折率であり、ｎ２は、平面コア層１０２の屈折率であり、ｎ３は、漏れコア層１０８の屈折率であり、ｎ４は、内部クラッド層１１０の屈折率であり、ｎ５は、上部クラッド層１１２の屈折率である。
【００４５】
これにより、前記ＬＭＤＣ  １１４は、下部クラッド層１０４の一部、ｎ２屈折率より大きいｎ３屈折率の漏れコア層１０８、前記ｎ３屈折率より大きいｎ４屈折率の内部クラッド層１１０及びｎ４屈折率より大きいｎ５屈折率の上部クラッド層１１２で構成される。前記漏れコア層１０８、内部クラッド層１１０及び上部クラッド層１１２の厚さは、それぞれ１．８μｍ、０．２μｍ及び１μｍである。
【００４６】
図８で、厚さの横に括弧で表示した数値は、内部クラッド層１１０の表面を０とした時、ＬＭＤＣ  １１４の深さ方向、すなわち、Ｘ軸方向への値を表す。例えば、上部クラッド層１１２は、Ｘ値が０以下であり、内部クラッド層１１０は、Ｘ値が０以上であり、０．２未満を表し、漏れコア層１０８は、Ｘ値が０．２以上、３．０未満を表し、基板１００は、Ｘ値が６．０以上である。
【００４７】
そして、図８で、屈折率差Δｎは、屈折率の最も低い基板１００との屈折率差を表す。例えば、平面コア層１０２は、基板１００との屈折率差が０．００２７であり、漏れコア層は、基板との屈折率差が０．００３６であり、下部クラッド層１０４は、基板１００と屈折率が同一である。一般的に同じ材料であっても光の波長によって屈折率に若干の差を示すが、前記言及した屈折率は、波長４０５ｎｍの青色光での屈折率値を例として表示した値であり、この場合、基板１００の屈折率は１．４７０２である。
【００４８】
次いで、ＬＭＤＣ  １１４及びホログラムビーム回折器１１６の作用及び機能を説明する。
【００４９】
具体的に、ＬＤにより平面導波路に入射されたビームは、図７Ａのコア層間、すなわち、平面コア層１０２と漏れコア層１０８との間隔により形成される漏れモードにより上部クラッド層１１２側に漏れる。平面導波路の平面コア層１０２に入射されたビームは、カップリングされて進行しつつ、漏れモードにより上層方向にビームを漏らす。平面コア層１０２に進むビームがＬＭＤＣ  １１４に入射すれば、ｎ５＞ｎ４＞ｎ３＞ｎ２＞ｎ１の条件を満足させれば漏れモードが形成される。
【００５０】
換言すれば、平面コア層１０２に進むビームがＬＭＤＣに入射すれば、下部クラッド層１０４の屈折率が低いために漏れコア層１０８にカップリングされて進む。前記漏れコア層１０８にカップリングされて進むビームは、内部クラッド層１１０の屈折率が低いために、上部クラッド層１１２に一定角度で漏れる。前記漏れモードにより上部クラッド層１１２に伝播するビームの角度θは、下記数式１によって定められる。  
θ＝ｓｉｎ−１（β２／（ｎ５／ｋ０））              （１）
【００５１】
ここで、β２は、前記ＬＭＤＣ内での伝播定数であり、ｋ０は、真空中での伝播定数であり、ｎ５は、前記上部クラッド層の屈折率を表す。前記ＬＭＤＣ  １１４は、前記上部クラッド層１１２の屈折率を調節して上部クラッド層１１２に伝播するビームの量や角度を調節し、内部クラッド層１１０の厚さを調節してカップリング効率やカップリング長を調節する。
【００５２】
前記ＬＭＤＣ  １１４は、（ｂ−Ｌ／２）＜Ｙ＜（ｂ＋Ｌ／２）範囲で最大漏れ効果及びガウス分布の漏れビームを持つ。ここで、ｂは、ＬＭＤＣ  １１４に入力されるビームから前記ＬＭＤＣ  １１４の中心までの距離であり、前記Ｌは、ＬＭＤＣ  １１４の直径を表す。前記Ｙは、ＬＭＤＣ  １１４の両側終端を表す。
【００５３】
さらに詳細に、前記ＬＤにより平面導波路１０６の平面コア層１０２に入射されたビームは、左側から右側に進行しつつＬＭＤＣ１１４の開始点ｂ−Ｌ／２に入射する。したがって、下部クラッド層１０４の厚さを調節して導波路モードから漏れモード側にパワーを十分に伝達して、導波路の終端面ｂ＋Ｌ／２で平面導波路モードのパワーを消滅させる。平面導波路モードから伝えられた漏れモードのパワーは、持続的に一定角を持って漏れビームを発生させる。前記漏れビームは、ホログラムビーム回折器１１６に出合って回折されて垂直方向に進行して、ディスク側にビームが伝えられる。
【００５４】
図９は、本発明によるＬＭＤＣのパワー伝達特性を図示したグラフである。
【００５５】
具体的に、ホログラムビーム回折器に向かって伝播する入力ビームの分布をガウス関数形態に形成させることができる。漏れモードのビーム損失は、参照番号２０３で表示したようにビーム進行方向に沿って指数的に減少する傾向を持つ。一方、漏れモードへのビームカップリングは、参照番号２０１で表示したようにビーム進行方向に沿って蓄積されて増加する。したがって、ビーム損失及びビームカップリングの二つの効果の積である漏れビームのパワー分布は、参照番号２０５で表示したようにガウス関数形態に形成できる。
【００５６】
このように漏れビームがガウス関数形態を持てば、ビームの非対称分布により発生する光学的歪曲を低減でき、ディスクから反射されて戻る信号を導波路モードにカップリングさせるにも有利である。参照番号２０３は、進行方向に沿って減少する漏れモードのパワーを表し、参照番号２０１は、進行方向に沿って蓄積される漏れモードのパワーを表したものであり、参照番号２０５は、ホログラムビーム回折器に伝播する漏れビームのパワー分布を表す。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の光ヘッドは、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ、ＭＰ３プレーヤなどに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】従来技術の一例による光ヘッドの断面図である。
【図２】従来技術の他の例による光ヘッドの断面図である。
【図３】本発明による光または光磁気ディスクの記録及び再生に利用される光ヘッドを拡大して図示した斜視図である。
【図４】図３に図示した光ヘッドの平面図である。
【図５】図３に図示した光ヘッドの断面図である。
【図６】本発明による光ヘッドのビーム経路を備えて光ヘッドの構成を図示したブロック図である。
【図７Ａ】本発明による光ヘッドのビーム入出射カプラを構成するＬＭＤＣ及びホログラムビーム回折器部分の断面図である。
【図７Ｂ】本発明による光ヘッドのＬＭＤＣの導波路屈折率を図示した図面である。
【図８】本発明によるＬＭＤＣを構成する各層の厚さ及び屈折率差を図示した図面である。
【図９】本発明によるＬＭＤＣのパワー伝達特性を図示したグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１００  基板
１０２  平面コア層
１０４  下部クラッド層
１０６  平面導波路
１１４  ＬＭＤＣ
１１６  ホログラムビーム回折器
１１８  クラッド層
１２０  ＰＢＳ
１２２  １／４波長板
１２４  ＡＣ層
１３０  ＬＤ
１３２、１３４  ＢＳＭ
１３６  ビーム入出射カプラ
１３８  対物レンズ
１４０  ディスク
１４２  ＳＭ
１４４  ＰＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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