(57)【要約】【課題】半導体レーザと導波路との結合損失を低減し、かつ基板の構成を簡略化する。【解決手段】薄膜導波路３が一方の面側に形成された基板２と、薄膜導波路３における一方の端部の表面上に複数の層を積層して形成された有機半導体レーザ５と、薄膜導波路３における他方の端部の表面上に形成されると共に、薄膜導波路３を伝搬してこの他方の端部に到達した有機半導体レーザ５からのレーザ光を薄膜導波路３の外部に出射させる光出力用回折格子７と、光出力用回折格子７の上方に光出力用回折格子７と離間して配設された対物レンズ８と、光出力用回折格子７と対物レンズ８との間に光出力用回折格子７と離間した状態で配設されて、光出力用回折格子７から出射されたレーザ光を入射して対物レンズ８に向けて出射すると共に、対物レンズ８から出射されたレーザ光を入射して受光部１０に出射するホログラム素子９とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜導波路が一方の面側に形成された基板と、
前記薄膜導波路における一方の端部の表面上に有機半導体材料を含有する発光層を少なくとも含む複数の層を積層して形成されて当該薄膜導波路内にレーザ光を出射する有機半導体レーザと、
前記薄膜導波路における他方の端部の表面上に形成されると共に、当該薄膜導波路を伝搬して当該他方の端部に到達した前記レーザ光を当該薄膜導波路の外部に出射させる光出力用回折格子と、
前記光出力用回折格子の上方に当該光出力用回折格子と離間して配設された対物レンズと、
前記光出力用回折格子と前記対物レンズとの間に当該光出力用回折格子と離間した状態で配設されて、当該光出力用回折格子から出射された前記レーザ光を入射して前記対物レンズに向けて出射すると共に、当該対物レンズから出射された前記レーザ光を入射して受光部に出射するホログラム素子とを備えている光ヘッド装置。
【請求項２】
薄膜導波路が一方の面側に形成された基板と、
前記薄膜導波路における一方の端部の表面上に有機半導体材料を含有する発光層を少なくとも含む複数の層を積層して形成されて当該薄膜導波路内に第１のレーザ光を出射する第１の有機半導体レーザと、
前記薄膜導波路における他方の端部の表面上に有機半導体材料を含有する発光層を少なくとも含む複数の層を積層して形成されて当該薄膜導波路内に第２のレーザ光を出射する第２の有機半導体レーザと、
前記薄膜導波路における前記第１の有機半導体レーザおよび第２の有機半導体レーザの各形成部位間に位置する所定部位の表面上に形成されると共に、当該薄膜導波路を伝搬して当該所定部位に到達した前記各レーザ光を当該薄膜導波路の外部に出射させる光出力用回折格子と、
前記光出力用回折格子の上方に当該光出力用回折格子と離間して配設された対物レンズと、
前記光出力用回折格子と前記対物レンズとの間に当該光出力用回折格子と離間した状態で配設されて、当該光出力用回折格子から出射された前記各レーザ光を入射して前記対物レンズに向けて出射すると共に、当該対物レンズから出射された前記第１のレーザ光を入射して第１の受光部に出射し、かつ当該対物レンズから出射された前記第２のレーザ光を入射して第２の受光部に出射するホログラム素子とを備えている光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜導波路を使用した光ヘッド装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の光ヘッド装置として、下記の特許文献１に開示された複数の光ヘッド装置（光ピックアップ）が知られている。いずれの光ヘッド装置も、表面に薄膜状の導波路（薄膜導波路）が形成された基板と、導波路の一端に端面直接結合法によって接合された光源としての半導体レーザと、コリメート用の導波路レンズと、光ディスクからの反射光を分岐する導波路ビームスプリッタと、導波路内部の導波光を空間伝搬光に結合するグレーティングカプラと、導波路ビームスプリッタで分岐された分岐光を集光する導波路レンズと、この集光された分岐光を受光する受光素子とを備えている点で共通している。この場合、コリメート用の導波路レンズ、導波路ビームスプリッタおよびグレーティングカプラは、半導体レーザの接合側からこの順に導波路上に形成されている。
【０００３】
また、上記公報に開示された各光ヘッド装置は、グレーティングカプラに集光機能を持たせることでグレーティングカプラから出力されたレーザ光を直接光ディスクに照射させる構成とするか、またはグレーティングカプラに集光機能を持たせずに、グレーティングカプラから出力されたレーザ光をグレーティングレンズや凸レンズを用いて集光させる構成とするかという点において互いに相違してはいるものの、光学系をディスクリート部品（反射ミラー、回折格子、プリズムおよび各種レンズなどの部品）で構成した光ヘッド装置と比較して、大幅な薄肉化、小型化および軽量化が図られている点で共通している。
【特許文献１】特開平２−５４４３５号公報（第４−６頁、第１−５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記した従来の光ヘッド装置には、以下のような問題点が存在している。すなわち、この光ヘッド装置では、導波路の一端に半導体レーザを接合する構成のため、半導体レーザと導波路との入出力結合が難しく、結合損失が増大するという問題点が存在している。また、導波路ビームスプリッタをグレーティングカプラと共に導波路上に回折格子で構成しているため、構造が複雑化して製造コストが上昇するという問題点も存在している。また、導波路上に形成された回折格子は、熱の影響を受けて導波光（導波路を伝搬するレーザ光）の波長シフトを引き起こすおそれがあり、回折格子が多数存在することに起因したこの構造の複雑化は、熱の影響による導波光の波長シフト量を増大させるおそれがあるという問題点も存在している。
【０００５】
本発明は、かかる問題点を解決すべく成されたものであり、半導体レーザと導波路との結合損失を低減し、かつ基板の構成を簡略化し得る光ヘッド装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく本発明に係る光ヘッド装置は、薄膜導波路が一方の面側に形成された基板と、前記薄膜導波路における一方の端部の表面上に有機半導体材料を含有する発光層を少なくとも含む複数の層を積層して形成されて当該薄膜導波路内にレーザ光を出射する有機半導体レーザと、前記薄膜導波路における他方の端部の表面上に形成されると共に、当該薄膜導波路を伝搬して当該他方の端部に到達した前記レーザ光を当該薄膜導波路の外部に出射させる光出力用回折格子と、前記光出力用回折格子の上方に当該光出力用回折格子と離間して配設された対物レンズと、前記光出力用回折格子と前記対物レンズとの間に当該光出力用回折格子と離間した状態で配設されて、当該光出力用回折格子から出射された前記レーザ光を入射して前記対物レンズに向けて出射すると共に、当該対物レンズから出射された前記レーザ光を入射して受光部に出射するホログラム素子とを備えている。
【０００７】
また、本発明に係る光ヘッド装置は、薄膜導波路が一方の面側に形成された基板と、前記薄膜導波路における一方の端部の表面上に有機半導体材料を含有する発光層を少なくとも含む複数の層を積層して形成されて当該薄膜導波路内に第１のレーザ光を出射する第１の有機半導体レーザと、前記薄膜導波路における他方の端部の表面上に有機半導体材料を含有する発光層を少なくとも含む複数の層を積層して形成されて当該薄膜導波路内に第２のレーザ光を出射する第２の有機半導体レーザと、前記薄膜導波路における前記第１の有機半導体レーザおよび第２の有機半導体レーザの各形成部位間に位置する所定部位の表面上に形成されると共に、当該薄膜導波路を伝搬して当該所定部位に到達した前記各レーザ光を当該薄膜導波路の外部に出射させる光出力用回折格子と、前記光出力用回折格子の上方に当該光出力用回折格子と離間して配設された対物レンズと、前記光出力用回折格子と前記対物レンズとの間に当該光出力用回折格子と離間した状態で配設されて、当該光出力用回折格子から出射された前記各レーザ光を入射して前記対物レンズに向けて出射すると共に、当該対物レンズから出射された前記第１のレーザ光を入射して第１の受光部に出射し、かつ当該対物レンズから出射された前記第２のレーザ光を入射して第２の受光部に出射するホログラム素子とを備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る光ヘッド装置によれば、薄膜導波路における一方の端部の表面上に、有機半導体材料を含有する発光層を少なくとも含む複数の層を積層して有機半導体レーザを直接形成したことにより、従来の端面直接結合法で有機半導体レーザを薄膜導波路に結合させる構成と比較して、結合損失の極めて少ない状態で有機半導体レーザを薄膜導波路に接合させることができる。また、ビームスプリッタとして機能するホログラム素子を基板の上方に配置したことにより、薄膜導波路の表面上への導波路ビームスプリッタの形成を回避できるため、基板の表面（具体的には薄膜導波路上）への回折格子の形成を最小限に抑えることができる。このため、基板の構造を簡略化できる結果、製品コストを大幅に低減することができる。また、導波路の表面上の回折格子の数を、導波路ビームスプリッタの分だけ低減できるため、熱による導波光（レーザ光）の波長シフトの増加についても最小限に抑えることができる。
【０００９】
また、本発明に係る他の光ヘッド装置によれば、上記の光ヘッド装置と同様の効果を奏しつつ、使用するレーザ光の波長の異なる２種類の光ディスクに対する情報の記録または再生を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る光ヘッド装置の好適な実施の形態について説明する。
【００１１】
最初に、光ヘッド装置１の構成について、図面を参照して説明する。
【００１２】
光ヘッド装置１は、図１，２に示すように、基板２、薄膜導波路３、レーザ用回折格子４、有機半導体レーザ５、励磁部６、光出力用回折格子７、対物レンズ８、ホログラム素子９および受光部１０を備え、光ディスク１１に対して情報の記録または再生を実行する。基板２は、一例として同図に示すように、外形が平面視長方形に形成されている。薄膜導波路３は、基板２の一方の面側において基板２の長手方向に沿って直線状に形成されている。この場合、薄膜導波路３は、薄膜形成技術により、一例として基板２よりも高い屈折率を有する物質を薄膜状に積層することによって形成されて、光波（本例ではレーザ光）を一定の領域に閉じ込めて伝送する導波路として機能する。レーザ用回折格子４は、図１，２に示すように、薄膜導波路３における一方の端部（図１，２における左端部）の表面上に、薄膜導波路３と同様の薄膜形成技術を使用して直接形成されている。また、レーザ用回折格子４は、有機半導体レーザ５についての共振器として機能する。
【００１３】
有機半導体レーザ５には、有機半導体材料を含有する発光層を含む複数の層（薄膜）が積層されて構成される公知の有機半導体レーザ（例えば、特開２００４−２１４２７６号公報、特開２００６−９３６２８号公報および特開２００６−２５３２２１号公報において開示されている有機半導体レーザ）を採用することができる。この有機半導体レーザ５は、薄膜導波路３の一方の端部に形成されたレーザ用回折格子４の表面上に、薄膜導波路３と同様の薄膜形成技術を使用して上記の複数の層を積層することによって直接形成されている。これにより、有機半導体レーザ５は、従来の端面直接結合法と比較して、結合損失の極めて少ない状態で、レーザ用回折格子４を介して薄膜導波路３の一方の端部の表面と接合されている。また、有機半導体レーザは、電気励起方式および光励起方式のいずれの方式でもレーザ光を出射するが、光励起方式のほうが電気励起方式よりも有機半導体レーザを構成する材料の劣化が少ない。このため、有機半導体レーザ５では、光励起方式が採用されている。励磁部６は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を含んで構成されて、通電時に、有機半導体レーザ５を励起させるための光を出力する。励磁部６は有機半導体レーザ５の上方に配設されている。
【００１４】
光出力用回折格子７は、図１，２に示すように、薄膜導波路３における他方の端部（図１，２における右端部）の表面上に、薄膜導波路３と同様の薄膜形成技術を使用して直接形成されている。また、光出力用回折格子７は、有機半導体レーザ５から薄膜導波路３を介して薄膜導波路３の他方の端部に到達（伝搬）したレーザ光を、その他方の端部において薄膜導波路３の外部に出射させる機能を備えている。対物レンズ８は、光出力用回折格子７の上方に光出力用回折格子７と離間して配設されている。ホログラム素子９は、光出力用回折格子７と対物レンズ８との間に光出力用回折格子７と離間した状態で配設されている。また、ホログラム素子９は、ビームスプリッタとして機能して、光出力用回折格子７から出射されたレーザ光を入射して対物レンズ８に向けて出射すると共に、対物レンズ８から出射されたレーザ光（光ディスク１１からの反射光）を入射して受光部１０に出射する。受光部１０は、不図示の複数の受光素子で構成されて基板２上に搭載されている。また、受光部１０は、受光したレーザ光に基づいて、光ディスク１１に記録されている情報、トラッキングサーボ用の信号、およびフォーカスサーボ用の信号を生成するための電気信号を出力する。
【００１５】
次いで、光ヘッド装置１の動作について説明する。
【００１６】
光ヘッド装置１では、励磁部６が通電されると、励磁部６が有機半導体レーザ５に光を照射する。これにより、有機半導体レーザ５が励起されて、レーザ光をレーザ用回折格子４を介して薄膜導波路３内に出射する。光出力用回折格子７は、薄膜導波路３を伝搬してきたレーザ光を薄膜導波路３の外部、具体的にはホログラム素子９に向けて出射する。ホログラム素子９は、このレーザ光を対物レンズ８に出射する。対物レンズ８は、ホログラム素子９からのレーザ光を光ディスク１１に集光させて照射すると共に、光ディスク１１からの反射光をホログラム素子９に出射する。ホログラム素子９は入射したレーザ光を受光部１０に出射し、受光部１０がこのレーザ光を種々の電気信号に変換して出力する。
【００１７】
このように、この光ヘッド装置１では、薄膜導波路３における一方の端部の表面上に、有機半導体材料を含有する発光層を少なくとも含む複数の層を積層して有機半導体レーザ５を直接形成している。したがって、この光ヘッド装置１によれば、薄膜形成技術を使用して薄膜導波路３の表面上に（具体的には、レーザ用回折格子４を介して薄膜導波路３の表面上に）有機半導体レーザ５を直接形成することで、従来の端面直接結合法で有機半導体レーザを薄膜導波路に結合させる構成と比較して、結合損失の極めて少ない状態で有機半導体レーザ５を薄膜導波路３に接合させることができる。
【００１８】
また、この光ヘッド装置１によれば、ビームスプリッタとして機能するホログラム素子９を基板２の上方に配置したことにより、薄膜導波路３の表面上への導波路ビームスプリッタの形成を回避できるため、基板２の表面（具体的には薄膜導波路３上）への回折格子の形成を最小限（レーザ用回折格子４および光出力用回折格子７の２つ）に抑えることができる。このため、基板２を簡易に作製できる結果、製品コストを大幅に低減することができる。また、熱の影響を受け易い回折格子の数を、導波路ビームスプリッタの分だけ低減できるため、熱による導波光（レーザ光）の波長シフトの増加についても最小限に抑えることができる。
【００１９】
なお、本発明は上記の構成に限定されない。例えば、基板２上に１つの有機半導体レーザ５を搭載した光ヘッド装置１について上記したが、図３，４に示す光ヘッド装置２１のように、波長の異なるレーザ光を出射する２つの有機半導体レーザ５ａ，５ｂを基板２上に搭載する構成を採用することもできる。以下、この光ヘッド装置２１について説明する。なお、光ヘッド装置１と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２０】
光ヘッド装置２１は、図３，４に示すように、基板２、薄膜導波路３、レーザ用回折格子４ａ，４ｂ、有機半導体レーザ５ａ，５ｂ、励磁部６ａ，６ｂ、光出力用回折格子２２、対物レンズ８、ホログラム素子２３および受光部１０ａ，１０ｂを備え、光ディスク１１に対して情報の記録または再生を実行する。この光ヘッド装置２１では、後述するように、有機半導体レーザ５ａが波長７８０ｎｍ（ＣＤ用）のレーザ光を出射し、有機半導体レーザ５ｂが波長６５０ｎｍ（ＤＶＤ用）のレーザ光を出射する構成のため、ＣＤおよびＤＶＤの２種類の光ディスク１１に対する情報の記録または再生が可能となっている。
【００２１】
レーザ用回折格子４ａは、図３，４に示すように、薄膜導波路３における一方の端部（各同図における左端部）の表面上に、薄膜導波路３と同様の薄膜形成技術を使用して直接形成されている。一方、レーザ用回折格子４ｂは、各同図に示すように、薄膜導波路３における他方の端部（各同図における右端部）の表面上に、レーザ用回折格子４ａと同様にして薄膜形成技術を使用して直接形成されている。また、各レーザ用回折格子４ａ，４ｂは、有機半導体レーザ５についての共振器として機能する。
【００２２】
各有機半導体レーザ５ａ，５ｂは、光ヘッド装置１の有機半導体レーザ５と同様にして、有機半導体材料を含有する発光層を含む複数の層（薄膜）が積層されて構成される公知の有機半導体レーザが使用され、有機半導体レーザ５と同様の薄膜形成技術により、薄膜導波路３の表面に、対応するレーザ用回折格子４ａ，４ｂを介してそれぞれ形成される。この場合、有機半導体レーザ５ａは、本発明における第１のレーザ光（一例として波長７８０ｎｍのレーザ光）を出射する本発明における第１の有機半導体レーザとして、薄膜導波路３における一方の端部（図３，４中の左端部）の表面にレーザ用回折格子４ａを介して形成される。一方、有機半導体レーザ５ｂは、本発明における第２のレーザ光（一例として波長６５０ｎｍのレーザ光）を出射する本発明における第２の有機半導体レーザとして、薄膜導波路３における他方の端部（図３，４中の右端部）の表面にレーザ用回折格子４ｂを介して形成される。
【００２３】
各励磁部６ａ，６ｂは、光ヘッド装置１の励磁部６と同様にして、ＬＥＤ（発光ダイオード）を含んで構成されている。また、励磁部６ａは、有機半導体レーザ５ａの上方に配設されて、有機半導体レーザ５ａを励起させ、励磁部６ｂは、有機半導体レーザ５ｂの上方に配設されて、有機半導体レーザ５ｂを励起させる。
【００２４】
光出力用回折格子２２は、図３，４に示すように、薄膜導波路３における各有機半導体レーザ５ａ，５ｂの形成部位間に位置する所定部位（一例として薄膜導波路３の中央またはその近傍）の表面上に直接形成されている。また、光出力用回折格子２２は、各有機半導体レーザ５ａ，５ｂから薄膜導波路３を介してその所定部位に到達（伝搬）した２種類のレーザ光を、薄膜導波路３の外部に出射させる機能を備えている。ホログラム素子２３は、光出力用回折格子２２と対物レンズ８との間に光出力用回折格子２２と離間した状態で配設されている。また、ホログラム素子２３は、光出力用回折格子２２から出射されたレーザ光を入射して対物レンズ８に向けて出射する。また、ホログラム素子２３は、ビームスプリッタとして機能して、対物レンズ８から出射されたレーザ光（光ディスク１１からの反射光）のうちの波長７８０ｎｍのレーザ光については本発明における第１の受光部としての受光部１０ａに出射し、波長６５０ｎｍのレーザ光については受光部１０ｂに出射する。各受光部１０ａ，１０ｂは、受光部１０と同様にして、不図示の複数の受光素子で構成されて基板２上の異なる位置に搭載されている。また、受光部１０ａは、受光したレーザ光に基づいて、光ディスク１１（ＣＤ）に記録されている情報、トラッキングサーボ用の信号、およびフォーカスサーボ用の信号を生成するための電気信号を出力する。一方、受光部１０ｂは、受光したレーザ光に基づいて、光ディスク１１（ＤＶＤ）に記録されている情報、トラッキングサーボ用の信号、およびフォーカスサーボ用の信号を生成するための電気信号を出力する。
【００２５】
次いで、光ヘッド装置２１の動作について説明する。
【００２６】
光ヘッド装置２１において、励磁部６ａが通電されると、励磁部６ａが有機半導体レーザ５ａに光を照射する。これにより、有機半導体レーザ５ａが励起されて、レーザ光（波長７８０ｎｍ）をレーザ用回折格子４ａを介して薄膜導波路３内に出射する。光出力用回折格子２２は、薄膜導波路３を伝搬してきたレーザ光を薄膜導波路３の外部、具体的にはホログラム素子２３に向けて出射する。ホログラム素子２３は、このレーザ光を対物レンズ８に出射する。対物レンズ８は、ホログラム素子２３からのレーザ光を光ディスク１１に集光させて照射すると共に、光ディスク１１からの反射光をホログラム素子２３に出射する。ホログラム素子２３は入射したレーザ光を受光部１０ａに出射し、受光部１０ａがこのレーザ光を種々の電気信号に変換して出力する。一方、励磁部６ｂが通電されると、励磁部６ｂが有機半導体レーザ５ｂに光を照射する。これにより、有機半導体レーザ５ｂが励起されて、レーザ光（波長６５０ｎｍ）を薄膜導波路３内に出射する。光出力用回折格子２２は、薄膜導波路３を伝搬してきたレーザ光を薄膜導波路３の外部（ホログラム素子２３）に向けて出射する。ホログラム素子２３は、このレーザ光を対物レンズ８に出射する。対物レンズ８は、ホログラム素子２３からのレーザ光を光ディスク１１に集光させて照射すると共に、光ディスク１１からの反射光をホログラム素子２３に出射する。ホログラム素子２３は入射したレーザ光を受光部１０ｂに出射し、受光部１０ｂがこのレーザ光を種々の電気信号に変換して出力する。このようにして、光ヘッド装置２１を使用することにより、使用するレーザ光の波長の異なる２種類の光ディスク１１に対する情報の記録または再生が可能となる。
【００２７】
このように、この光ヘッド装置２１においても、薄膜導波路３の表面上に、各有機半導体レーザ５ａ，５ｂが直接形成されている。したがって、この光ヘッド装置２１によれば、レーザ光の波長の異なる２種類の光ディスク１１に対する情報の記録または再生が可能になると共に、薄膜形成技術を使用して薄膜導波路３の表面上に（具体的には、対応するレーザ用回折格子４ａ，４ｂをそれぞれ介して薄膜導波路３の表面上に）各有機半導体レーザ５ａ，５ｂを直接形成することで、従来の端面直接結合法で有機半導体レーザを薄膜導波路に結合させる構成と比較して、結合損失の極めて少ない状態で各有機半導体レーザ５ａ，５ｂを薄膜導波路３に接合させることができる。
【００２８】
また、この光ヘッド装置２１によれば、ビームスプリッタとして機能するホログラム素子２３を基板２の上方に配設したことにより、光ヘッド装置１と同様にして、薄膜導波路３の表面上への導波路ビームスプリッタの形成を回避できるため、装置の小型化を図りつつ、基板２の表面（具体的には薄膜導波路３上）への回折格子の形成数を最小限（レーザ用回折格子４ａ，４ｂおよび光出力用回折格子２２の３つ）に抑えることができる。このため、基板２を簡易に作製できる結果、製品コストを大幅に低減することができる。また、熱の影響を受け易い回折格子の数を、導波路ビームスプリッタの分だけ低減できるため、熱による導波光（レーザ光）の波長シフトの増加についても最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】光ヘッド装置１の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す光ヘッド装置１のＷ−Ｗ線断面図である。
【図３】光ヘッド装置２１の構成を示す斜視図である。
【図４】図３に示す光ヘッド装置２１のＸ−Ｘ線断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，２１  光ヘッド装置
２  基板
３  薄膜導波路
４，４ａ，４ｂ  レーザ用回折格子
５，５ａ，５ｂ  有機半導体レーザ
７，２２  光出力用回折格子
８  対物レンズ
９，２３  ホログラム素子
【図１】
2009043367.tif 000003
【図２】
2009043367.tif 000004
【図３】
2009043367.tif 000005
【図４】
2009043367.tif 000006