專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)磁光信號(hào)的光學(xué)器件，特別是針對(duì)一種包括新光學(xué)元件的光學(xué)器件。
在一種光學(xué)器件中，例如一種所謂磁光學(xué)盤(pán)驅(qū)動(dòng)(magneto-optical disc drive)的磁光學(xué)傳送單元，光學(xué)部分是由偏振元件，如渥拉斯頓菱鏡，一個(gè)偏振束分離設(shè)備(PBS)或類(lèi)似設(shè)備混合組裝成的。因此，整個(gè)磁光傳送的結(jié)構(gòu)變得大而復(fù)雜。且光學(xué)器件的光學(xué)部分還必須以高的光學(xué)精確度進(jìn)行安置。
另外，每個(gè)光學(xué)元件都是昂貴的，因此，要提供一個(gè)廉價(jià)的磁光傳送器是不容易的。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種檢測(cè)磁光信號(hào)的光學(xué)器件，其光學(xué)部分的數(shù)量可以減少。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種檢測(cè)磁光信號(hào)的光學(xué)器件，其光學(xué)部分能容易地以高精確度進(jìn)行安置。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種檢測(cè)磁光信號(hào)的光學(xué)器件，其光學(xué)器件的整體結(jié)構(gòu)能簡(jiǎn)單化并能小型化。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種廉價(jià)的檢測(cè)磁光信號(hào)的光學(xué)器件。
根據(jù)本發(fā)明的目標(biāo)，已提供了一種檢測(cè)磁光信號(hào)的光學(xué)器件，其包含具有共用襯底的一個(gè)光學(xué)元件，一個(gè)光發(fā)射部分和一個(gè)光接收部分，該光發(fā)射部分和該光接收部分被靠近地安置在該共用襯底上，從光發(fā)射部分發(fā)射的光被反射到磁光介質(zhì)上后，該光接收部分接收和檢測(cè)從磁光介質(zhì)獲得的反射背面光，以及另一個(gè)光接收元件，在這里，從磁光介質(zhì)上的反射背面光被分開(kāi)，一部分反射背面光由該光學(xué)元件的光接收部分接收和檢測(cè)，而另一部分反射背面光由該另一個(gè)光接收元件接收和檢測(cè)。


圖1是說(shuō)明本發(fā)明所用光學(xué)元件的示意圖；圖2是說(shuō)明本發(fā)明所用光學(xué)元件基本結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3A至3C是表示本發(fā)明所用光學(xué)元件制造方法的一個(gè)例子的第一工序相應(yīng)的工序圖；圖4A至4C是表示本發(fā)明所用光學(xué)元件制造方法的一個(gè)例子的第二工序相應(yīng)的工序圖；圖5A及5B是表示本發(fā)明所用光學(xué)元件的制造方法的一個(gè)例子的第三工序相應(yīng)的工序圖；圖6A至6C是表示本發(fā)明所用的光學(xué)元件制造方法的另一例子的第一工序相應(yīng)的工序圖；圖7A至7C是表示本發(fā)明所用光學(xué)元件制造方法的另一例子的第二工序相應(yīng)的工序圖；圖8A和8B是表示本發(fā)明所用光學(xué)元件制造方法的另一例子的第三工序相應(yīng)的工序圖；圖9表示本發(fā)明所用光學(xué)元件的另一例子的透視圖；圖10表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖11表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)器件結(jié)構(gòu)的示意圖；圖12表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的光學(xué)器件結(jié)構(gòu)的示意參考附圖，將根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)器件進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
首先，參考圖1至9，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)器件中所用的光學(xué)元件進(jìn)行說(shuō)明。
在圖1中，標(biāo)號(hào)1畫(huà)出一個(gè)光學(xué)元件，2是被照射部分，如一種光記錄介質(zhì)或類(lèi)似物，以及3是聚焦裝置，即一個(gè)聚光透鏡。
該光學(xué)元件1包含在一個(gè)共同的襯底6上，形成光發(fā)射部分4和光接收部分5。光發(fā)射部分4發(fā)射的光被聚焦和照射到被照射部分2上。在被照射部分2上的反射光(即反射背面光)由聚焦裝置3聚焦，并由位于靠近聚焦裝置3的共焦點(diǎn)處的光接收部分5接收。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，光發(fā)射部分4發(fā)射的向外光和向內(nèi)光通過(guò)同軸的光路傳播并由光接收部分5接收，在圖1中用點(diǎn)劃線a表示光的光學(xué)軸。
在該光學(xué)元件1中，光發(fā)射部分4由半導(dǎo)體激光器8和反射鏡7組成。光接收部分5由光電二極管(PD)形成。半導(dǎo)體激光器8利用反射鏡7反射所發(fā)射的光以便使所發(fā)射的光符合光學(xué)路徑，通過(guò)該路徑，該發(fā)射的光能向被照射部分2傳播。
朝向光接收部分5傳播的反射背面光LR被聚焦到接近光衍射范圍。光接收部分5的安置至少使其部分光接收表面置于該光衍射范圍內(nèi)，即其部分光接收表面位于在光發(fā)射部分4從光學(xué)軸a發(fā)射光之后，光穿過(guò)光接收表面的參考平面S的距離落入1.22λ/NA內(nèi)處，λ為光發(fā)射部分4所發(fā)射光的波長(zhǎng)而NA為聚焦設(shè)備3的數(shù)值孔徑。
然而，在這種情況中，如圖1和2所示，在光接收部分5光接收表面的參考平面S上，光發(fā)射部分4發(fā)射的光直徑φs小于光衍射范圍的直徑φd，以使光接收部分5的有效光接收表面處于由此發(fā)射光的直徑φs之外。如果一個(gè)半導(dǎo)體激光被用作為光發(fā)射部分4的光源，那么發(fā)射光的直徑φs能在約1-2μm的范圍內(nèi)。從另一方面講，假如聚焦設(shè)備3的數(shù)值孔徑NA在0.09到0.1范圍內(nèi)，發(fā)射光的波長(zhǎng)λ約為780nm，那么衍射范圍，即φd約為1.22λ/NA÷10μm。
此外，光發(fā)射部分4被安置在聚焦設(shè)備3的焦點(diǎn)位置。更具體說(shuō)，一個(gè)所謂的由半導(dǎo)體激光器8發(fā)射的光的腰部是處于共焦點(diǎn)位置上。該被照射部分2處于聚焦設(shè)備3的另一焦點(diǎn)位置上。
在該光學(xué)元件1中，假如光發(fā)射部分4所發(fā)射的光通過(guò)聚焦設(shè)備3，即聚光透鏡照射到共焦點(diǎn)位置處被照射部分2的光記錄介質(zhì)上，則從被照射部分2的光記錄介質(zhì)反射的光的反射背面光，即，包括記錄信息的反射背面光由聚焦設(shè)備3被再次聚焦并被傳輸入處于接近共焦位置的光接收部分5的光二極管中。反射背面光通過(guò)光接收部分5被接收和檢測(cè)，即轉(zhuǎn)換成一電信號(hào)，然后作為再生信號(hào)輸出。
同時(shí)，如果光接收部分5的光電二極管的光接收表面處于離光軸a距離范圍為大于φs/2，而又在φd/2的位置上時(shí)，那么可靠地分離和檢測(cè)來(lái)自被照部分2的反射背面光和由光接收部分4發(fā)射的光成為可能。
假如該光學(xué)元件1的結(jié)構(gòu)是如上所述將光發(fā)射部分4和光接收部分5集成地形成在共用襯底6上，那么使光發(fā)射部分4和光接收部分5容易且可靠的置于預(yù)定的，令人滿(mǎn)意的位置關(guān)系是可能的。
以下將陳述制造光學(xué)元件1的方法的一個(gè)典型例子。在該例中，用選擇的MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)蒸汽沉積)制造光學(xué)元件1。
如圖3A所示，構(gòu)成半導(dǎo)體激光器的半導(dǎo)體層被外延地生長(zhǎng)在由第一導(dǎo)電型，即，具有(100)晶面作為最大表面的n-型GaAs襯底形成的襯底6上。具體地說(shuō)，這時(shí)形成疊層的半導(dǎo)體層，其中具有與GaAs襯底6相同導(dǎo)電型的AlGaAs第一覆蓋層12，GaAs激活層13以及與第一覆蓋層12導(dǎo)電型不同的，如p型的第二導(dǎo)電型的AlGaAs第二覆蓋層14按此序被外延地生長(zhǎng)在襯底6上。
然后如圖3B所示，由此外延生長(zhǎng)在GaAs襯底6上的半導(dǎo)體層14，13和12作為半導(dǎo)體激光器LD被留下，而在最后用刻蝕，如RIE(活性離子刻蝕)或類(lèi)似刻蝕形成的反射鏡7的位置上被除去。用刻蝕表面形成的半導(dǎo)體層的一個(gè)端面被用作為半導(dǎo)體激光器LD的一個(gè)諧振器端面18A。對(duì)著該端面18A的一個(gè)表面用RIE形成作為諧振器另一端面18B。在兩個(gè)端面18A和18B之間構(gòu)成半導(dǎo)體激光器的一個(gè)水平諧振器。在這種情況下，雖然未表示出，由注入雜質(zhì)離子形成電流阻隔區(qū)，以便最終構(gòu)成半導(dǎo)體激光器的諧振腔區(qū)域的夾層。
如圖3C所示，掩膜層19用于選擇MOCVD，例如，淀積SiO2，SiN或類(lèi)似物的絕緣層，以便涂敷留在襯底6上的疊層半導(dǎo)體層，即形成半導(dǎo)體激光器LD的部分。
如圖4A所示，第一導(dǎo)電型，例如n型GaAs第一半導(dǎo)體層20被選擇地形成在襯底6上，在其部分上未通過(guò)MOCVD用掩膜層19覆蓋。
隨后，如圖4B所示，第二導(dǎo)電型，如P型GaAs第二半導(dǎo)體層21用MOCVD在第一半導(dǎo)體層20上選擇地形成，該第一和第二半導(dǎo)體層20和21構(gòu)成一個(gè)光電二極管。
如圖4C所示，用刻蝕除去掩膜層19。半導(dǎo)體激光器LD和光電二極管PD的電極23和24以歐姆接觸形式淀積在半導(dǎo)體激光器LD和第二半導(dǎo)體層20的部分上。在襯底6的后面，以歐姆接觸淀積共用電極25。
在該情況中，在半導(dǎo)體層上形成的平面26是選擇地和外延地生長(zhǎng)在圖4B的襯底6上，即對(duì)著諧振腔端表面18A的第一和第二半導(dǎo)體層20和21成為一特定晶面。例如，如果在半導(dǎo)體激光器的端面18A和18B之間形成半導(dǎo)體激光器水平諧振腔的腔長(zhǎng)度方向，即圖4C中箭頭b所示方向是
晶軸方向，那么對(duì)著的平面26的產(chǎn)生為{111}A的傾斜平面。假如方向b被設(shè)于
晶軸方向，那么產(chǎn)生的對(duì)著的平面26為{111}B傾斜平面。在任何情況下，由傾斜平面和襯底6片的表面形成的角度為54.7°。假如方向b被置于[100]晶軸方向，那么產(chǎn)生的對(duì)著平面26為{110}傾斜平面，并且相對(duì)于襯底6片的表面所形成的角為45°。在任何情況中，形成的該晶格平面為具有良好形態(tài)原子平面的傾斜平面26。
因此，特定晶格平面形成的傾斜平面26能作為反射鏡7，它能反射來(lái)自半導(dǎo)體激光器水平諧振腔端面18A發(fā)射的光，以使發(fā)射光在預(yù)定方向上傳播。按照上述結(jié)構(gòu)，由于用晶格平面形成反射鏡7，反射鏡7是極佳的，其完成的表面加工特性和傾斜角度能有高的精確度。
當(dāng)光電二極管PD是由與襯底6相同導(dǎo)電型，即n型半導(dǎo)體層20，和不同導(dǎo)電型，即在襯底6上隨后并外延地生長(zhǎng)的P型半導(dǎo)體層21構(gòu)成，如圖4A至4C所示例子時(shí)，本發(fā)明并不局限于該例子，而且隨之的變形也是可能的。為了降低光電二極管PD和半導(dǎo)體激光器LD之間產(chǎn)生相互干擾，在圖3A至3C所示工序之后將進(jìn)行如圖5A所示，在襯底6上外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體層20和21之前，先形成與襯底6不同的第二導(dǎo)電型，如p-型的半導(dǎo)體層28。然后，在襯底6上通過(guò)P型半導(dǎo)體層28能外延生長(zhǎng)形成光電二極管PD的半導(dǎo)體層20和21。在這種情況中，用刻蝕除去部分上面半導(dǎo)體層21，使部分下面半導(dǎo)體層20露到外邊。然后，在暴露出的部分下面半導(dǎo)體層20上，以歐姆形式單獨(dú)地淀積電極29，而光電二極管PD的兩個(gè)電極被單獨(dú)的引出。因此，半導(dǎo)體激光器LD用半導(dǎo)體層28隔離。
當(dāng)將光發(fā)射部分4和光接收部分5并列置于光學(xué)元件1的這一例子中時(shí)，本發(fā)明并不限于此，光電二極管pD也能置于光發(fā)射部分4上。
上述情況的一個(gè)例子將與其制造方法的例子一起敘述如下。
根據(jù)這一例子，如圖6A和6B所示，形成構(gòu)成半導(dǎo)體激光器的半導(dǎo)體層12，13和14，將半導(dǎo)體層12，13和14的一部分除去，以便留下形成半導(dǎo)體激光器LD的部分以及形成類(lèi)似圖3A和3B的電流阻隔區(qū)。
隨后，如圖6C所示，在端面18A上形成掩膜層19，以便至少在半導(dǎo)體層14的一部分上形成一個(gè)孔19W。
然后，如圖7A，7B和7C所示，類(lèi)似圖3A，3B和3C形成半導(dǎo)體層20和21。同時(shí)，在半導(dǎo)體激光器LD上能形成半導(dǎo)體層20和21，即，半導(dǎo)體層14通過(guò)孔19W并因此能形成光電二極管PD。
同樣在這種情況中，如圖8A和8B所示，在實(shí)現(xiàn)圖6A、6B和6C所示工序之后，在通過(guò)半導(dǎo)體層28的半導(dǎo)體激光器LD上外延生長(zhǎng)形成光電二極管的半導(dǎo)體層20和21，由此制作可能形成在半導(dǎo)體激光器LD上的光電二極管PD。
在圖6A至6C到圖8A和8B中，與圖3A至3C到圖5A和5B中相同的元件和部件用相同標(biāo)號(hào)標(biāo)示并且因此不需要詳細(xì)描述。
上述選擇的MOCVD可以是采用TMG(三甲基鎵)作為鎵原始?xì)怏w的甲基MOCVD，以及采用TEG(三乙基鎵)作為鎵原始?xì)怏w的乙基MOCVD。在該光學(xué)元件1的例子中，假如形成光電二極管的半導(dǎo)體層20和21和在半導(dǎo)體層20，21下面形成的半導(dǎo)體層28由GaAs層形成，那么這些半導(dǎo)體層20，21和28能由常壓MOCVD和低壓MOCVD令人滿(mǎn)意地形成。然而，如果根據(jù)一些要求，半導(dǎo)體層20，21和28中至少有任意一層是由AlGaAs層形成，那么該層必須用低壓MOCVD外延生長(zhǎng)成。
光發(fā)射部分4和光接收部分5在結(jié)構(gòu)和外形上可以變形。另外，不用說(shuō)該相應(yīng)部分的導(dǎo)電型是可以顛倒的。
當(dāng)如上所述，由第一和第二覆蓋層12，14和激活層13形成的光發(fā)射部分的半導(dǎo)體激光器時(shí)，本發(fā)明并不局限，且以下的變形也是可能的。這就是，半導(dǎo)體激光器可以包括跨越激活層的光導(dǎo)層，或者可以包括形成在第二覆蓋層上的振動(dòng)層(Capping layer)。另外，像在日本公開(kāi)的專(zhuān)利NO.3-76218所陳述的半導(dǎo)體激光器中，形成所謂的SDH(分離雙異質(zhì)結(jié))結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器是可能的。根據(jù)SDH結(jié)構(gòu)，在具有{100}晶格平面作為最大表面的半導(dǎo)體襯底上，形成延伸到
方向的條形脊。通過(guò)在半導(dǎo)體襯底上處延生長(zhǎng)第一覆蓋層，激活層，第二覆蓋層或類(lèi)似層，使在斜上方生長(zhǎng)率低的{111}B平面在來(lái)自其延伸到條形方向晶面部分的脊上晶格化。然后，具有由{111}B平面的傾斜面插入的第一覆蓋層，激活層和第二覆蓋層疊層構(gòu)成三角形截面的半導(dǎo)體激光器部分，在脊的另一部分兩邊的溝槽上外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體層來(lái)隔離。
此外，當(dāng)在此能提供如上所述單個(gè)光電管PD時(shí)，本發(fā)明不限制如此做，并且由多個(gè)分離的光電二極管部分形成一個(gè)光電管也是可能的。圖9表示如此結(jié)構(gòu)的光電二極管的示意圖。如圖9所示，形成光發(fā)射部分4的半導(dǎo)體激光器LD是由上述脊形SDH結(jié)構(gòu)形成。由圖3A，3B，3C到圖8A，8B所示晶格平面形成的反射鏡7形成在由激活層13構(gòu)成的水平諧振腔光出口端面的相對(duì)位置處。由半導(dǎo)體激光器LD發(fā)射的光通過(guò)反射鏡7被反射并向被照射部分(未示出)傳播。這里提供的是一個(gè)多個(gè)，例如4個(gè)分離的光電二極管PD位于半導(dǎo)體激光器LD的周?chē)?br> 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)光學(xué)器件采用上述光學(xué)元件1被制成。
圖10表示根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)器件。
根據(jù)該實(shí)施例，如圖10，一個(gè)光學(xué)器件40包含一個(gè)在共用襯底6上緊湊安置的光發(fā)射部分4和光接收部分5集成構(gòu)成的光學(xué)元件1和另一個(gè)光接收元件，例如一個(gè)光電二極管元件32，一個(gè)束分離設(shè)備33，一個(gè)偏振裝置34和一個(gè)聚焦裝置35。由光學(xué)元件1上的光發(fā)射部分4發(fā)射的光通過(guò)束分離設(shè)備33被聚焦并被照射到磁光介質(zhì)上，例如磁光盤(pán)36。在磁光盤(pán)36上反射的反射背面光通過(guò)束分離設(shè)備33被分隔。分割出的一束反射背面光通過(guò)與發(fā)射光相同的光路傳播，并由光學(xué)元件1上的光接收部分5接收。分割出的另一束反射背面光通過(guò)偏振裝置34，并由另一個(gè)光接收元件32接收。
設(shè)偏振裝置34可以是一個(gè)具有偏振選擇傳播特性的偏振板。
該聚焦裝置35包含一個(gè)聚光透鏡，即對(duì)著磁光盤(pán)36的物透鏡37，一個(gè)位于光學(xué)元件1和束分離設(shè)備33之間的瞄準(zhǔn)透鏡38以及一個(gè)光學(xué)透鏡39，它用來(lái)使另一束反射背面光聚焦到光接收元件32上。
光學(xué)元件1是以這樣方式安置，即光學(xué)元件1的光發(fā)射部分4是位于由物透鏡37和瞄準(zhǔn)透鏡38組成的聚焦透鏡系統(tǒng)的一個(gè)焦點(diǎn)處。更具體地說(shuō)，光學(xué)元件1的安置是使所謂的半導(dǎo)體激光器LD發(fā)射光的腰部處于共焦點(diǎn)位置上。磁光盤(pán)36被置于上述聚焦透鏡系統(tǒng)的另一個(gè)焦點(diǎn)位置上。
光接收元件32也是處于物透鏡37和光透鏡39組成的聚焦透鏡系統(tǒng)的一個(gè)焦點(diǎn)位置上。
根據(jù)由此安置的光學(xué)器件40，光學(xué)元件1的光發(fā)射部分4所發(fā)射的光(即，所發(fā)射的光具有與圖10紙面垂直的偏振方向C)通過(guò)瞄準(zhǔn)透鏡38引入束分離設(shè)備33，在這里通過(guò)物透鏡37被反射，聚焦和反射到磁光盤(pán)36上。照射到磁光盤(pán)36上光的偏振平面相應(yīng)于記錄信息的克爾效應(yīng)而旋轉(zhuǎn)，并且在磁光盤(pán)36上反射的反射背面光進(jìn)入束分離設(shè)備33并被分離。由束分離設(shè)備33反射的一束反射背面光經(jīng)過(guò)與發(fā)射光相同路徑傳播并由在光學(xué)元件1上靠近共聚焦位置處的光接收部分5接收。通過(guò)束分離設(shè)備33的另一束反射背面光傳播經(jīng)過(guò)偏振裝置34和光透鏡39，并由光接收元件32接收。
由于來(lái)自磁光盤(pán)36的反射背面光是代表上述偏振方向變化的信號(hào)，如果偏振裝置34的偏振方向與反射背面光傾斜一預(yù)定角度，那么由光接收裝置接收的光強(qiáng)度是相應(yīng)于該信號(hào)而變化，由此用它來(lái)檢測(cè)磁光信號(hào)是可能的。
按照本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)器件40，由于通過(guò)束分離設(shè)備33的另一束反射背面光是通過(guò)偏振裝置34由光接收元件32接收，該光接收元件32能檢測(cè)該磁光信號(hào)，即是一個(gè)相應(yīng)于磁光盤(pán)36所提供信息的再生輸出的RF(高頻)信號(hào)。該光學(xué)元件1的光接收部分5是由多個(gè)，例如4個(gè)分離的光電二極管PD組成。光接收部分與接收束分離設(shè)備33反射的一束反射背面光，由此檢測(cè)一個(gè)伺服信號(hào)，例如一個(gè)對(duì)光伺服信號(hào)，一個(gè)軌跡伺服信號(hào)或類(lèi)似信號(hào)。
根據(jù)上述光學(xué)器件40，由于光學(xué)器件40采用了將光發(fā)射部分4和光接收部分5接近安置地整體集成在共用襯底6上的光學(xué)元件1，因此能減少光學(xué)器件40中光學(xué)部件的數(shù)量。由此，使光學(xué)器件40的整個(gè)結(jié)構(gòu)能簡(jiǎn)化且小型化。
在混合組裝光學(xué)部件的磁光傳送器的情況中，在具有高精確對(duì)準(zhǔn)的聚焦透鏡的共焦位置上安置光接收元件是不可能的。另一方面，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，因?yàn)楣鈱W(xué)器件40使用了該光學(xué)元件1，在以1μ量級(jí)的聚焦裝置的近共焦位置上安置光接收部分5是可能的。因此，提供具有高精確位置的小型化磁光傳送器是可能的。
另外，由于光學(xué)元件1上的光接收部分5檢測(cè)伺服信號(hào)，檢測(cè)RF信號(hào)的光接收元件32不需要隔離，且不要求高精確位置。
具體地說(shuō)，當(dāng)通過(guò)分離的光電二極管計(jì)算入射到光電二極管上束點(diǎn)尺寸或形狀的變化而導(dǎo)致光強(qiáng)度的空間分布時(shí)，所獲得的計(jì)算結(jié)果(入射到一個(gè)光電二極管和另一個(gè)光電二極管上光強(qiáng)度之和或差)形成該伺服信號(hào)。從而，分離的二極管的中心和光學(xué)軸必須具有精確的相互一致性。
另一方面，由于在磁光記錄中的RF信號(hào)是隨時(shí)通過(guò)計(jì)算反射背面光偏振方向的變化獲得的，因此用在偏振方向具有靈敏度的光電二極管或在接收RF信號(hào)的光電二極管前面，安置傳播特性隨偏振方向變化的偏振板來(lái)獲得RF信號(hào)是可能的。所以不需要將光電二極管分離。在這種情況下，假如采用大于束點(diǎn)直徑的光電二極管那么光電二極管基本上可無(wú)需對(duì)準(zhǔn)條件。
在市場(chǎng)上可買(mǎi)到的光傳送器的光學(xué)系統(tǒng)中，產(chǎn)生伺服信號(hào)的光電二極管和產(chǎn)生RF信號(hào)的光電二極管是相同的，從而來(lái)自分離光電二極管的光強(qiáng)總和被作為RF信號(hào)。
由于光學(xué)元件1的最特殊特性存在于光發(fā)射點(diǎn)和反射光點(diǎn)中心是完全一致，假如形成光接收元件5的分離光電二極管PD被安置在光學(xué)元件1上反射背面光點(diǎn)中心的周?chē)敲淳痛嬖谒欧盘?hào)能夠由置于所謂無(wú)對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)的光學(xué)系統(tǒng)檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。另外，如果僅僅采用光接收元件32來(lái)獲得RF信號(hào)，那么當(dāng)需要時(shí)，加大或增強(qiáng)光學(xué)元件1是可能的。
在圖10中，如果在光學(xué)元件1一邊提供偏振裝置39，那么用光學(xué)元件1上的光接收部分5檢測(cè)RF信號(hào)是可能的。同樣，用光接收元件32檢測(cè)伺服信號(hào)也是可能的。
圖11表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)器件。按照該實(shí)施例的光學(xué)器件，采用差分結(jié)構(gòu)除去檢測(cè)RF信號(hào)時(shí)光強(qiáng)波動(dòng)的影響。在圖11中，與圖10中相同的部件用相同的相號(hào)。
按照該實(shí)施例，如圖11所示，該光學(xué)器件50包含一個(gè)在共襯底6上緊靠著安置的光發(fā)射部分4和光接收部分5集成結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件1，束分離設(shè)備33，一個(gè)聚焦裝置42，第一和第二光接收元件，即構(gòu)成差分結(jié)構(gòu)43的光電二極管元件44，45，一個(gè)半波板46和一個(gè)偏振束分離設(shè)備47。由光學(xué)元件1上光發(fā)射部分4發(fā)射的光通過(guò)束分離設(shè)備33被聚焦并照射到作為磁光介質(zhì)的磁光盤(pán)36上。在磁光盤(pán)36上反射的反射背面光由束分離設(shè)備33分離。分離出的一束反射背面光通過(guò)與發(fā)射光相同的光路傳播，并由光學(xué)元件1上的光接收部分5接收。分離出的另一束反射背面光通過(guò)半波板46傳播并由偏振束分離設(shè)備47分離。然后，分別地第一分離的光由第一光接收元件44接收，而第二分離的光則由第二光接收元件45接收。
聚焦裝置42包含對(duì)著磁光盤(pán)36的物透鏡37，位于光學(xué)元件1和束分離設(shè)備33間的瞄準(zhǔn)透鏡38，為在第一和第二光接收元件44和46上聚焦反射背面光的第一分離光及第二分離光的光學(xué)透鏡48，49。
與前所述類(lèi)似，光學(xué)元件1的安置是使光發(fā)射部分所發(fā)射的光的腰部，即半導(dǎo)體激光器LD處于由物透鏡37和瞄準(zhǔn)透鏡38組成的聚焦透鏡系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置上。磁光盤(pán)36置于該聚焦透鏡系統(tǒng)的另一焦點(diǎn)處。
第一和第二光接收元件44和45也是分別處于由物透鏡37和光學(xué)透鏡48組成的聚焦透鏡系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置和由物透鏡37和光學(xué)透鏡49構(gòu)成的聚焦透鏡系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置上。
在由此安置的光學(xué)器件50中，從光學(xué)元件1的光發(fā)射部分4所發(fā)射的光通過(guò)瞄準(zhǔn)透鏡38引入束分離設(shè)備33，在那里它通過(guò)物透鏡37被反射、聚焦并照射到磁光盤(pán)36上。照射到磁光盤(pán)36上的光的偏振平面根據(jù)克爾效應(yīng)，相應(yīng)于記錄信號(hào)旋轉(zhuǎn)。在磁光盤(pán)36上反射的反射背面光進(jìn)入束分離設(shè)備33并被分離。
由束分離設(shè)備33反射的一束反射背面光通過(guò)與發(fā)射光相同的光路傳播并由光學(xué)器件1上近共焦位置處的接收部分5接收。該光接收部分5包括四個(gè)類(lèi)似前面所述的分離的光電二極管PD，并通過(guò)接收一個(gè)反射背面光能檢測(cè)該伺服信號(hào)。
另一束通過(guò)束分離設(shè)備33的反射背面光經(jīng)過(guò)半波板46進(jìn)入偏振束分離設(shè)備47，在其中進(jìn)一步被分離。當(dāng)另一束反射背面光通過(guò)半波板46時(shí)，該反射背面光的偏振方向(即光波動(dòng)軸)旋轉(zhuǎn)了45°。第一束分離的光通過(guò)偏振束分離設(shè)備47經(jīng)過(guò)光學(xué)透鏡48被光接收元件44接收。第二束由偏振束分離設(shè)備47反射的分離光，經(jīng)過(guò)光學(xué)透鏡49由第二接收元件45接收。
通過(guò)半波板46使光的偏振方向旋轉(zhuǎn)45°，然后使該光進(jìn)入偏振束分離設(shè)備47，由此該反射背面光以相等光量被分離。因此，第一和第二接收元件44和45接收相等光強(qiáng)的光照射。
假如將來(lái)自第一和第二光接收元件44和45的被檢測(cè)信號(hào)輸入差分放大器(未示出)，并由差分放大器計(jì)算出它們之間的差，那么獲得一個(gè)除去了影響光強(qiáng)噪聲的磁光信號(hào)(RF信號(hào))是可能的。
根據(jù)上述光學(xué)器件50，由于該光學(xué)器件50包括類(lèi)似上述的光學(xué)元件1，因此減少光學(xué)部件數(shù)量，使光學(xué)器件整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和小型化是可能的。另外，由于采用光學(xué)元件1，該光接收部分5能安置在1μm量級(jí)近共焦點(diǎn)位置上。因此，獲得一個(gè)具有高精確位置的小型磁光傳送器是可能的。
另外，根據(jù)該實(shí)施例，由于用差分結(jié)構(gòu)以差分形式檢測(cè)磁光信號(hào)，因此能夠除去光強(qiáng)波動(dòng)的影響，能夠檢測(cè)具有高S/N的磁光信號(hào)。
圖12表示本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的光學(xué)器件。在圖12中，與圖11中相應(yīng)的類(lèi)同部件用同樣的標(biāo)號(hào)。
根據(jù)該實(shí)施例，如圖12所示，一個(gè)光學(xué)器件78包含在共用襯底6上緊密安置光發(fā)射部分4和光接收部分5集成構(gòu)成的光學(xué)元件1，一個(gè)光接收元件，例如光電二極管元件72，作為偏振裝置的偏振束分離設(shè)備47，光旋轉(zhuǎn)板73，作為偏振裝置，當(dāng)向內(nèi)或向外通過(guò)此處的光傳播時(shí)，其偏振方向旋轉(zhuǎn)一預(yù)定角度，例如在本實(shí)施例中為45°，以及一個(gè)聚焦裝置74。由光學(xué)元件1上光發(fā)射部分4發(fā)射的光直接進(jìn)入偏振束分離設(shè)備47，并經(jīng)過(guò)光旋轉(zhuǎn)板73被聚焦并照射到磁光盤(pán)36上。在磁光盤(pán)36上反射的反射背面光再次通過(guò)光旋轉(zhuǎn)板73并由偏振束分離設(shè)備47分離。一束分離的反射背面光由光學(xué)元件1上的光接收部分5接收，而另一束分離的反射背面光由光接收元件72接收。
光旋轉(zhuǎn)板73是由右光旋轉(zhuǎn)板75和左光旋轉(zhuǎn)板76組成，以便取半分割光路，向外的光(即向磁光盤(pán)36傳播的發(fā)射光)經(jīng)過(guò)右光旋轉(zhuǎn)板75，而向內(nèi)的光(即由磁光盤(pán)36反射的反射背面光)是通過(guò)左光旋轉(zhuǎn)板76。
因此，向外與向內(nèi)的光是在相同方向上旋轉(zhuǎn)。光旋轉(zhuǎn)板73的厚度的選擇是當(dāng)光兩次通過(guò)光旋轉(zhuǎn)板73時(shí)，光的偏振方向能被旋轉(zhuǎn)一預(yù)定角度，例如在本實(shí)施例中為45°。
該聚焦裝置74包含相對(duì)于磁光盤(pán)36的物透鏡37，位于光學(xué)元件1的偏振束分離設(shè)備47之間的瞄準(zhǔn)透鏡38以及為使反射背面光在光接收元件72上聚焦的光透鏡39。
如前所述那樣，光學(xué)元件1的安置是使由光發(fā)射部分發(fā)射的光的腰部，即半導(dǎo)體激光器LD處于物透鏡37和瞄準(zhǔn)透鏡38組成的聚焦系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置上。磁光盤(pán)36置于上述聚焦系統(tǒng)的另一焦點(diǎn)位置上。
光接收元件72也是處于物透鏡37和光學(xué)透鏡39組成的聚焦透鏡系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置上。
光學(xué)元件1的光接收部分5，光接收元件72，偏振束分離設(shè)備47，光旋轉(zhuǎn)板73和差分放大器(未示出)構(gòu)成一個(gè)所謂的差分結(jié)構(gòu)。
根據(jù)由此安置的光學(xué)器件78，由光學(xué)元件1的光發(fā)射部分4發(fā)射的光經(jīng)過(guò)瞄準(zhǔn)透鏡3 8直接進(jìn)入偏振束分離設(shè)備47，在那里被反射并通過(guò)光旋轉(zhuǎn)板73的右光旋轉(zhuǎn)板75，由此通過(guò)物透鏡37聚焦并照射到磁光盤(pán)36上。照射到磁光盤(pán)36上的光的偏振平面是根據(jù)克爾效應(yīng)相應(yīng)記錄的信息而旋轉(zhuǎn)。在磁光盤(pán)36上反射的反射背面光通過(guò)光旋轉(zhuǎn)板73的左光旋轉(zhuǎn)板76并進(jìn)入偏振束分離設(shè)備47中。
在那時(shí)，光通過(guò)右光旋轉(zhuǎn)板75和左光旋轉(zhuǎn)板76，由此使光的偏振方向旋轉(zhuǎn)45°。
反射背面光由偏振束分離設(shè)備47分離。在偏振束分離設(shè)備47上反射的一束反射背面光由光學(xué)元件1上的光接收部分5接收。另一束通過(guò)偏振束分離設(shè)備47的反射背面光由光接收元件72接收。
由于光通過(guò)光旋轉(zhuǎn)板73兩次后光的偏振方向旋轉(zhuǎn)了45°，然后進(jìn)入偏振束分離設(shè)備47，反射背面光被等光量的分離，因此由光學(xué)元件1的光接收部分5接收的光量和由光接收元件72接收的光量彼此相等。
將來(lái)自光學(xué)元件1的光接收部分5及光接收元件72的被檢測(cè)信號(hào)輸入到差分放大器(未示出)并由差分放大器計(jì)算出它們之間的差值時(shí)，獲得一個(gè)消除影響光強(qiáng)噪聲的磁光信號(hào)(RF信號(hào))是可能的。
假如光學(xué)元件1的光接收部分5由多個(gè)分離的光電二極管PD組成，那么用該光接收部分5檢測(cè)伺服信號(hào)是可能的。
根據(jù)光學(xué)器件78，由于光學(xué)器件78包括光學(xué)元件1，因此減少光學(xué)部件數(shù)量是可能的。所以，光學(xué)器件的整體結(jié)構(gòu)能簡(jiǎn)化并小型化。另外，提供一個(gè)具有高精確位置的小型磁光傳送器是可能的。
此外，根據(jù)該實(shí)施例，由于磁光信號(hào)是由光學(xué)元件1的光接收部分5和光接收元件72以差分形式組成的差分結(jié)構(gòu)檢測(cè)，所以光強(qiáng)波動(dòng)的影響能被除去。因此，檢測(cè)具有高S/N的磁光信號(hào)是可能的。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)器件，光學(xué)部件的數(shù)量可以減少，光學(xué)器件的結(jié)構(gòu)能在具有高精確位置下被簡(jiǎn)化，以及整個(gè)光學(xué)器件能小型化。因此，作為錄放磁光介質(zhì)，如磁光盤(pán)或類(lèi)似物的磁光傳送器裝置，實(shí)現(xiàn)具有高精確位置且廉價(jià)小型化是可能的。
結(jié)含附圖對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施例的說(shuō)明是使人理解本發(fā)明并不局限于這些最佳實(shí)施例，只要對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，未偏離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的各種變化和改形都是有效的。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)磁光信號(hào)的光學(xué)器件，包含一個(gè)光學(xué)元件，該元件具有共用襯底，光發(fā)射部分和光接收部分，所說(shuō)的光發(fā)射部分和光接收部分被緊靠地安置在共用襯底上，所說(shuō)的光接收部分是接收和檢測(cè)在所說(shuō)光發(fā)射部分發(fā)射的光被所說(shuō)磁光介質(zhì)反射后，來(lái)自磁光介質(zhì)的反射背面光；以及另一個(gè)光接收元件，其中來(lái)自所說(shuō)磁光介質(zhì)的反射背面光被分離，一束反射背面光由所說(shuō)光學(xué)元件的所說(shuō)光接收部分接收并檢測(cè)，而另一束反射背面光則由所說(shuō)的另一個(gè)光接收元件接收和檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)器件，其中所說(shuō)的另一反射背面光被接收而磁光信號(hào)由所說(shuō)的另一光接收元件以差分形式構(gòu)成的差分結(jié)構(gòu)檢測(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)器件，進(jìn)一步包含由左光旋轉(zhuǎn)板和右光旋轉(zhuǎn)板組成的偏振裝置，并且其中所說(shuō)的發(fā)射光傳播經(jīng)過(guò)光旋轉(zhuǎn)板并照射到所說(shuō)的磁光介質(zhì)上，來(lái)自所說(shuō)磁光介質(zhì)的所說(shuō)反射背面光經(jīng)過(guò)另一光旋轉(zhuǎn)板傳播，取半分割的反射背面光由所說(shuō)光學(xué)元件的所說(shuō)光接收部分和所說(shuō)的另一光接收元件接收，以及磁光信號(hào)由所說(shuō)光學(xué)元件的光接收部分和另一個(gè)光接收元件以差分形式組成的差分結(jié)構(gòu)檢測(cè)。
全文摘要
一種能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且小型化的檢測(cè)磁光信號(hào)的光學(xué)器件。該光學(xué)器件包括一個(gè)在共襯底上緊靠地安置光發(fā)射部分和光接收部分的光學(xué)元件(1)，其中在光發(fā)射部分發(fā)射的光由磁光介質(zhì)(36)反射后從磁光介質(zhì)(36)得到的反射背面光由光接收部分和另一光接收元件(32)在近共焦點(diǎn)位置上檢測(cè)。來(lái)自磁光介質(zhì)(36)的反射背面光被分割。一束反射背面光由光學(xué)元件(1)的光接收部分檢測(cè)，而另一束反射背面光由另一個(gè)光接收元件(32)檢測(cè)。
文檔編號(hào)G11B7/12GK1115388SQ9510329
公開(kāi)日1996年1月24日 申請(qǐng)日期1995年3月8日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月8日
發(fā)明者K·佐原, H·生井, M·土井, O·松田 申請(qǐng)人:索尼公司