專利名稱：光頭及使用光頭的光學(xué)信息記錄再生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光頭及使用光頭的光學(xué)信息記錄再生裝置。
我們知道，過去，作為使裝在光盤等光學(xué)信息記錄再生裝置內(nèi)的光頭小型化的方式有例如，特開昭62-58432號公報、特開昭64-46242號公報、特開平4-255923號公報和特開平6-251410號公報中記載的技術(shù)。特開昭62-58432號公報記載的光頭是將作為光源的具有Fabi-perot水平共振器的半導(dǎo)體激光器和光檢測元件集成在同一塊襯底上形成的。另一方面，特開昭64-46242號公報、特開平4-255923號公報和特開平6-251410號公報中記載的光頭使用所謂面發(fā)光激光器作為光源。
在特開昭62-58432號公報記載的光頭中，為了適用于光盤裝置等光學(xué)信息記錄再生裝置，有必要使半導(dǎo)體激光器射出的光束的光軸彎曲90度。在該公報中，公開了使用刻蝕等技術(shù)形成反射鏡的方法，但在制造工藝上有很大的困難。進(jìn)而，由于半導(dǎo)體激光器和光檢測元件因注入雜質(zhì)濃度而有很大的差異，若用同一工藝去形成這兩個器件，就會存在很難使兩者的特性都完全滿足要求的問題。
另一方面，若象特開昭64-46242號公報、特開平4-255923號公報和特開平6-251410號公報中記載的光頭那樣，使用所謂面發(fā)光激光器作為光源，因沒有必要象特開昭62-58432號公報記載的光頭那樣形成反射鏡，故在制造工藝上要簡單一些，但是，因面發(fā)光激光器難以做到高功率和射出光的偏振光方向固定，故現(xiàn)在很難適用于可以記錄的光學(xué)信息記錄再生裝置。
本發(fā)明的目的在于，提供一種超小型光頭及使用該光頭的光學(xué)信息記錄再生裝置，通過簡單的制造工藝，可以使光源和光檢測元件集成在同一襯底上，而且，能夠適用于可以記錄的光學(xué)信息記錄再生裝置。
在本發(fā)明中，使用選擇生長技術(shù)在單結(jié)晶透明襯底上形成由柱狀半導(dǎo)體結(jié)晶構(gòu)成的光波導(dǎo)層，在該光波導(dǎo)層的側(cè)面設(shè)置活性層，同時在上述活性層的光射出端面的前后設(shè)置由超晶格結(jié)構(gòu)高反射膜形成的Bragg反射器，使光垂直于上述單結(jié)晶襯底射出，從而將作為垂直共振器的半導(dǎo)體激光元件作為光源。進(jìn)而，在選擇生長技術(shù)中，通過在絕緣層掩膜圖形上下工夫，在與上述半導(dǎo)體激光器光源同一塊襯底上，在上述光源的附近形成光檢測元件。
本發(fā)明的光頭，在上述單結(jié)晶透明襯底上，利用等離子體CVD法或?yàn)R射法等在與上述半導(dǎo)體激光器元件相對的面上積層形成第1透明層，在其下面利用光掩膜暴光工藝和離子交換工藝等形成衍射光柵，作為光束分離元件。接著，利用等離子體CVD法或?yàn)R射法等在第1透明層的下部積層形成第2透明層，在其下面形成與1/4波長板相當(dāng)?shù)南辔徊畎l(fā)生元件。接著，利用等離子體CVD法或?yàn)R射法等在第2透明層的下部積層形成第3透明層，在其下面，利用光掩膜暴光工藝等形成衍射透鏡，或利用離子交換工藝等形成折射率分布透鏡或凸透鏡，作為聚光元件。進(jìn)而，利用等離子體CVD法或?yàn)R射法等在第3透明層的下部積層形成第4透明層，在其下面利用濺射法等形成陶瓷材料等的耐滑動保護(hù)層。使上述第4透明層與耐滑動保護(hù)層與信息記錄媒體面對面靠近配置。
從上述半導(dǎo)體激光器光源射出的光分別通過第1透明層、光束分離元件、第2透明層、相位差發(fā)生元件和第3透明層，利用聚光元件在第4透明層的與信息記錄媒體相對的面的附近形成聚光點(diǎn)。由上述信息記錄媒體反射的光分別通過第4透明層、聚光元件、第3透明層、相位差發(fā)生元件和第2透明層。進(jìn)而，利用光束分離元件將通過第2透明層的光分離成多個光束，并將其引導(dǎo)到集成在上述半導(dǎo)體激光器光源附近的光檢測元件上。
若按照本發(fā)明，因?yàn)楹途哂蠪abri-perot水平共振器的半導(dǎo)體激光器一樣，具有作為光源使用的半導(dǎo)體激光器從活性層的端面射出光束的結(jié)構(gòu)，所以從高功率化和偏振光方向控制的觀點(diǎn)來看，比所謂面發(fā)光激光器還要優(yōu)越，能夠?qū)崿F(xiàn)也可以適用于可以記錄的光學(xué)信息記錄再生裝置的光頭。此外，使用光掩膜暴光工藝等半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)，可以使光源和光檢測元件及除此之外的功能元件用一體工藝形成，所以，能夠?qū)崿F(xiàn)小型廉價的光頭。


圖1是本發(fā)明第1實(shí)施例的光頭的結(jié)構(gòu)截面圖。
圖2是本發(fā)明的衍射光柵和光檢測元件的原理圖。
圖3A-3C是表示本發(fā)明的光檢測器的受光區(qū)的光強(qiáng)度分布和各種信號檢測方法的說明圖。
圖4A、4B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器光源的制造工序(第1步)的圖。
圖5A、5B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器光源的制造工序(第2步)的圖。
圖6A、6B是說明本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器光源的制造工序(第3步)的圖。
圖7是表示本發(fā)明的光檢測元件的制造工序的截面圖。
圖8是表示本發(fā)明第2實(shí)施例的光頭的結(jié)構(gòu)截面圖。
圖9是表示本發(fā)明第3實(shí)施例的光頭的結(jié)構(gòu)截面圖。
圖10A、10B是表示本發(fā)明第4實(shí)施例的光頭的結(jié)構(gòu)截面圖。
圖11A、11B是表示本發(fā)明第5實(shí)施例的光頭的結(jié)構(gòu)截面圖。
圖12A、12B是表示本發(fā)明第6實(shí)施例的光頭的結(jié)構(gòu)截面圖。
圖13是表示本發(fā)明第7實(shí)施例的光頭的結(jié)構(gòu)截面圖。
圖14是表示本發(fā)明第8實(shí)施例的光頭的結(jié)構(gòu)截面圖。
圖15是本發(fā)明第9實(shí)施例的光學(xué)信息記錄再生裝置的斜視圖。
圖16是本發(fā)明第10實(shí)施例的光學(xué)信息記錄再生裝置的側(cè)面圖。
圖17是本發(fā)明第11實(shí)施例的光學(xué)信息記錄再生裝置的斜視圖。
下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
第1實(shí)施例圖1是本發(fā)明第1實(shí)施例的光頭100的結(jié)構(gòu)截面圖。在該光頭100中，半導(dǎo)體激光器光源1配置在蘭寶石(a-Al2O3)或炭化硅(a-SiC)等的單結(jié)晶透明襯底2上，半導(dǎo)體激光器光源1的活性層209相對上述透明襯底2垂直形成。
此外，在上述透明襯底2的半導(dǎo)體激光器光源1的附近集成形成光檢測元件3。關(guān)于半導(dǎo)體激光器光源1和光檢測元件3的具體結(jié)構(gòu)，后面再述。
在透明襯底2上，利用等離子體CVD法或?yàn)R射法等在與上述半導(dǎo)體激光器光源1相對的面上集成形成第1透明層4，在其下面4a上利用光將膜暴光工藝和離子交換工藝等形成衍射光柵5，作為光束分離元件。利用等離子體CVD法或?yàn)R射法等在第1透明層4的下部積層形成第2透明層6，在其下面6a上形成與1/4波長板相當(dāng)?shù)南辔徊畎l(fā)生元件7。相位差發(fā)生元件7的光軸被設(shè)定在相對半導(dǎo)體激光器光源1的活性層209成45度夾角的方向。利用等離子體CVD法或?yàn)R射法等在第2透明層6的下部積層形成第3透明層8，在其下面8a上，利用光掩膜暴光工藝等形成衍射透鏡9，作為聚光元件。利用等離子體CVD法或?yàn)R射法等在第3透明層8的下部積層形成第4透明層10，在其下面10a上利用濺射法等形成陶瓷材料等的耐滑動保護(hù)層11。使上述第4透明層10與耐滑動保護(hù)層11與信息記錄媒體13面對面靠近配置。
從半導(dǎo)體激光器光源1射出的光分別通過透明襯底2、第1透明層4、衍射光柵5、第2透明層6、相位差發(fā)生元件7和第3透明層8，利用衍射透鏡9在第4透明層10的與信息記錄媒體13相對的下面10a的附近形成聚光點(diǎn)12。因相位差發(fā)生元件7的光學(xué)軸被設(shè)定在相對半導(dǎo)體激光器光源1的活性層209成45度的方向，故通過相位差發(fā)生元件7的光接近圓偏振光并聚光在信息記錄媒體13上。
信息記錄媒體13由襯底13a、信息記錄膜13b和保護(hù)膜13c構(gòu)成。聚光點(diǎn)12和信息記錄媒體13的間隔設(shè)定在1μm以下。若設(shè)第4透明層10的折射率為n、衍射透鏡9的數(shù)值孔徑為NA，則從衍射透鏡9到聚光點(diǎn)12的有效數(shù)值孔徑成為n×NA。將衍射透鏡9設(shè)計成NA=0.6是可能的，作為第4透明層10的材料，若選擇折射率為n=1.7左右的材料，可以使有效數(shù)值孔徑在1以上。因此，能夠形成極微小的聚光點(diǎn)12。
由信息記錄媒體13反射的光分別通過第4透明層10、衍射透鏡9、第3透明層8、相位差發(fā)生元件7和第2透明層6。這時，因相位差發(fā)生元件7的射出光2次通過同一個元件，故其偏振光方向相對半導(dǎo)體激光器光源1的出射光旋轉(zhuǎn)90度。利用衍射光柵5使通過第2透明層6的光產(chǎn)生衍射，并將其引導(dǎo)到集成在上述半導(dǎo)體激光器光源1附近的光檢測元件3上。
衍射光柵5例如象Jpn.J.Appl.phys.Vol.36(1997)pp.589-590所記載的那樣，是使用高分子液晶的偏振光衍射光柵，將它設(shè)定成對從半導(dǎo)體激光器光源1側(cè)射的光不起衍射光柵的作用，而對從信息記錄媒體13反射的光、即因2次通過相位差發(fā)生元件7而使偏振光方向旋轉(zhuǎn)了90度的光起衍射光柵的作用。采用這樣的結(jié)構(gòu)也有效果，由此，能夠減少返回到半導(dǎo)體激光器光源1的光，從而能夠抑制因該返回光的影響而產(chǎn)生的激光器噪聲。
在上述說明中，示出了利用等離子體CVD法或?yàn)R射法等積層形成透明層的情況，但也可以采用分別作成各透明層并將它們緊密地貼在一起的結(jié)構(gòu)。即，分別作成形成了衍射光柵5的第1透明層4、形成了相位差發(fā)生元件7的第2透明層6、形成了衍射透鏡9的第3透明層8和形成了耐滑動保護(hù)層11的第4透明層10，將這些透明層積層并粘接在蘭寶石等的透明襯底2上即可。作為相位差發(fā)生元件7可以使用過去公認(rèn)的各種技術(shù)，例如，控制鈮酸鋰(LiNbO3)等各向異性光學(xué)結(jié)晶的結(jié)晶軸方向來進(jìn)行生長，或者，與作成通常的1/4波長板的情況一樣，使用單塊板或貼合水晶板等。
圖2是衍射光柵5和光檢測元件3的原理圖。衍射光柵5由4個間距和角度不同的光柵區(qū)構(gòu)成。如前所述，從信息記錄媒體13反射的光2次通過與1/4波長板相當(dāng)?shù)南辔徊畎l(fā)生元件7，所以，回路中的線偏振光的偏振光方向與去路的偏振光方向正交。衍射光柵5對回路的線偏振光起光柵的作用，將其分成8根光束(因?qū)?個區(qū)分別產(chǎn)生+1次和-1次衍射光)。此外，衍射光柵5在使用具有溝結(jié)構(gòu)的信息記錄媒體13時，配置成從上述溝內(nèi)衍射的光在衍射透鏡9的光瞳上產(chǎn)生的光強(qiáng)度分布成為圖2的光束強(qiáng)度圖形14所示的狀態(tài)。光檢測元件3由12個受光區(qū)(3a～31)構(gòu)成，將稱之為聚焦誤差和光軌道誤差的光點(diǎn)控制信號、或記錄在信息記錄媒體13上的信息信號檢測出來并進(jìn)行再生。
圖3A-3C是表示發(fā)生聚焦誤差時各受光區(qū)(3a～31)的光束圖形和用于各種信號檢測的光檢測器的輸出的計算方法的說明圖。再有，如后面所述那樣，當(dāng)將本實(shí)施例的光頭100裝在浮動滑觸頭上在信息記錄媒體13上浮動行駛時，作為用來驅(qū)動整個光頭100的信號不必需要上述光點(diǎn)控制信號中的聚焦誤差信號，但可以作為各種補(bǔ)償信號，在例如因上浮量的變動而產(chǎn)生聚焦誤差時使用。此外，以上所述的光檢測元件3的受光區(qū)的構(gòu)成只是一個例子，對于檢測光點(diǎn)控制信號和已記錄的信息信號的目的而言，并不限于本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
這里，聚焦誤差信號AF、光軌道誤差信號TR(推拉時)、信息信號(再生信號)RF分別表示如下。
AF={(3a+3c)+(3f+3h)}-{(3b+3d)+(3e+3g)}
TR=(3j+3k)-(3j+3l)RF=3I+3j+3k+3l圖4A～6B是表示半導(dǎo)體激光器光源1的制造工序的說明圖。在這些圖中，圖4A、5A、6A表示截面圖，圖4B、5B、6B表示平面圖。下面，在說明這些圖所示的制造工序的同時說明半導(dǎo)體激光器光源1的結(jié)構(gòu)。首先說明制造工序的第一步，如圖4A所示，利用有機(jī)金屬氣相生長法(MOCVD)在單結(jié)晶蘭寶石襯底201上按順序外延生長GaN緩沖層202、GaN光波導(dǎo)層203、GaInN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)高反射膜204和n型GaN光波導(dǎo)層205。其次，在n型GaN光波導(dǎo)層205上蒸鍍TiN薄膜206，利用照相平板印刷技術(shù)通過蝕刻在TiN薄膜206上形成正六角形的窗口區(qū)。然后，形成絕緣膜207將TiN薄膜206覆蓋，利用照相平板印刷和蝕刻技術(shù)形成圖4B所示那樣的正六角形的窗口區(qū)，以便TiN薄膜206不露出到表面上來。然后，選擇生長形成由n型GaN光波導(dǎo)層208、AlGaN/GaN/GaInN形成的多重量子阱構(gòu)造的活性層209。進(jìn)而，形成p型GaN光波導(dǎo)層210使其與活性層209接觸。
下面，說明制造工序的第2步。如圖5A所示，將在n型GaN光波導(dǎo)層208的側(cè)面形成的活性層209留下來，利用照相平板印刷技術(shù)使用蝕刻加工除去各層208、209、210的上部。如圖5B所示，在六邊形結(jié)晶結(jié)構(gòu)的單結(jié)晶襯底或具有(111)面方位的立方結(jié)晶結(jié)構(gòu)的單結(jié)晶襯底上，因?qū)ΨQ性是六次對稱故通過選擇生長能生長出正六角柱狀的半導(dǎo)體結(jié)晶。若把該半導(dǎo)體結(jié)晶作為光波導(dǎo)在其側(cè)面設(shè)置活性層209，則可以在相對襯底201垂直的方向上形成共振器。
接著，說明制造工序的第3步。如圖6B所示，只留下正六角柱狀半導(dǎo)體結(jié)晶的一邊，利用平板照相印刷技術(shù)用蝕刻法將其它邊除去。然后，如圖6A所示，在活性層209上形成電介質(zhì)高反射膜211，并蒸鍍p側(cè)電極212和n側(cè)電極213。利用以上工序，可以得到上述半導(dǎo)體激光器光源1。再有，在上述結(jié)構(gòu)中，不必需要TiN薄膜206，也可以由前述的GaInN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)高反射膜204和電介質(zhì)高反射膜211形成共振器，實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)的元件。
圖7是表示光檢測元件3的制造工序的截面圖。如圖所示，在單結(jié)晶蘭寶石襯底201上形成GaN緩沖層202，在其上形成添加了大量的n型雜質(zhì)的n+型GaN層214。其次，在n+型GaN層214上生長GaN層215，作為光吸收層。但是，因有必要使光吸收層的帶隙比活性層小，故使用例如GaInN。進(jìn)而，在GaN層214的上部部分地生長p型GaN層216，將其中一部分掩蔽起來形成SiO2絕緣層217，接著，除去掩蔽形成電極218。
在上述說明中，個別地說明了半導(dǎo)體激光器光源1和光檢測元件3，但兩者也可以同時集成形成。這時，對于光檢測元件3，只要在利用蝕刻加工將圖4A所示的n型GaN光波導(dǎo)層208的上部除去之后與透明襯底2平行形成活性層即可。
第2實(shí)施例圖8是本發(fā)明第2實(shí)施例的光頭101的結(jié)構(gòu)截面圖。該光頭101是在透明襯底2上、在與半導(dǎo)體激光器光源1面對面的端面2a上形成光檢測元件3，其余的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例的光頭100基本相同。通過采用本實(shí)施例那樣的結(jié)構(gòu)，因可以以不同的工藝作成半導(dǎo)體激光器光源1和光檢測元件3，故各元件集成形成工藝的自由度增加了。此外，作為光檢測元件3，也可以將以與光頭101的制作不同的工藝制作的元件配置在透明襯底2上并粘接起來。
第3實(shí)施例圖9是本發(fā)明第3實(shí)施例的光頭的結(jié)構(gòu)截面圖，示出在第1實(shí)施例和第2實(shí)施例的光頭100、101的周圍設(shè)置線圈15來構(gòu)成致動器16的例子(但是，圖9使用光頭100)。作為致動器16的驅(qū)動方向，可以是所謂聚焦方向(信息記錄媒體13的法線方向)和光軌道方向(跟蹤在信息記錄媒體13上形成的信息記錄軌道的偏心移動的方向)中任何一個或兩者。
第4實(shí)施例圖10A、10B是本發(fā)明第4實(shí)施例的光頭的結(jié)構(gòu)截面圖，示出將第1實(shí)施例和第2實(shí)施例的光頭100、101裝在浮動型滑觸頭17上的例子。在圖10A中，光頭100、101裝在浮動型滑觸頭17的端面，在圖10B中，光頭100、101裝在浮動型滑觸頭17的底面。浮動型滑觸頭17使用氧化鋯和鈦酸鈣等陶瓷材料，或者，為了對付半導(dǎo)體激光器光源1的發(fā)熱而使用蘭寶石等熱傳導(dǎo)率高的材料。滑觸頭17也可以由另外的材料形成，而在與信息記錄媒體13相對的面上形成上述陶瓷材料等，作為耐滑動保護(hù)膜17a。
第5實(shí)施例圖11A、11B是本發(fā)明第5實(shí)施例的光頭的結(jié)構(gòu)截面圖，示出在第1實(shí)施例和第2實(shí)施例的光頭100、101中使用了到形成了衍射透鏡9的第3透明層8為止所積層的元件102的例子。在元件102的周圍配置線圈18，構(gòu)成致動器19，在聚焦方向上驅(qū)動整個元件102。在圖11A中，將半球形透鏡21裝在與元件102不同的另外的部件20上，從衍射透鏡9射出的光入射到半球形透鏡21上，在同一個透鏡21的與信息記錄媒體13相對的面的附近形成聚光點(diǎn)12。若設(shè)半球形透鏡21的折射率為n，衍射透鏡9的數(shù)值孔徑為NA，則從衍射透鏡9到聚光點(diǎn)12的有效數(shù)值孔徑成為n×NA。如第1實(shí)施例所述那樣，若選擇折射率為n=1.7左右的材料作為半球形透鏡21的材料，可以使有效數(shù)值孔徑在1以上。由此，可以形成極微小的聚光點(diǎn)12。再有，在本實(shí)施例中，也可以使用利用離子交換工藝做成的折射率分布型透鏡來代替上述半球形透鏡21。進(jìn)而，在元件102和部件20的周圍配置線圈22，將元件102和部件20作為一體在軌道方向進(jìn)行驅(qū)動。再有，線圈22在本實(shí)施例中不是必須的構(gòu)成部件，例如，也可以將元件102和部件20作為一體裝在所謂搖臂等機(jī)構(gòu)上，在軌道方向進(jìn)行驅(qū)動。
在圖11B中，使用將球切去一部分的所謂超半球透鏡23去代替上述半球形透鏡21，該超半球透鏡23裝在部件20上。這時，若設(shè)超半球透鏡23的折射率為n、衍射透鏡9的數(shù)值孔徑為NA，則從衍射透鏡9到聚光點(diǎn)12的有效數(shù)值孔徑成為n2×NA。因此，若選擇折射率為n=1.7左右的材料作為超半球形透鏡23的材料，可以使有效數(shù)值孔徑比半球形透鏡21的情況大。由此，可以形成比圖11A更微小的聚光點(diǎn)12。再有，在本實(shí)施例中也可以使用利用離子交換工藝做成的折射率分布型透鏡來代替上述超半球形透鏡23。
第6實(shí)施例圖12A、12B是本發(fā)明第6實(shí)施例的光頭的結(jié)構(gòu)截面圖，在上述實(shí)施例5中，聚光點(diǎn)12是相對信息記錄媒體13的信息記錄膜13b從與底板13a相反一側(cè)聚光的，但在本實(shí)施例中，從衍射透鏡9射出的光通過底板13a后，聚光在信息記錄膜13b上。在圖12A中，裝在部件20上的透鏡24如圖中虛線所示，當(dāng)將其和信息記錄媒體13的底板13a作為一體考慮時，將它加工成半球形透鏡。本實(shí)施例是與圖11A中的在半球形透鏡21的光束穿過的光路中存在厚度為d空氣層的情況等效的。因該空氣層會在聚光點(diǎn)12上發(fā)生若干球面象差，但如果知道空氣層的厚度，可以在設(shè)計衍射透鏡9時對產(chǎn)生的球面象差進(jìn)行校正。此外，在圖12B中，裝在部件20上的透鏡25如圖中的虛線所示，當(dāng)將其和信息記錄媒體13的底板13a作為一體考慮時，將它加工成圖11B所示那樣的超半球透鏡。雖然在圖12A、12B任何一種情況下，透鏡24、25和底板13a間的距離d都有必要做得相對于半導(dǎo)體激光器光源1的波長來說充分小(例如，只有波長的1/8到1/10左右)，但通過在外部振動等外界干擾的影響下使光頭和信息記錄媒體13接觸，可以避免信息記錄膜13b受到損害。
第7實(shí)施例圖13是本發(fā)明第7實(shí)施例的光頭的結(jié)構(gòu)截面圖，示出在第1實(shí)施例和第2實(shí)施例的光頭100、101中使用了到形成了相位差發(fā)生元件7的第2透明層6為止所積層的元件103的例子。配置與元件103分離開且裝有物鏡26的致動器27，在聚焦方向和軌道方向驅(qū)動物鏡26。也可以如圖中的虛線所示那樣，在元件103和致動器27的周圍配置線圈28，由此使元件103和致動器26一體化，并在軌道方向?qū)ζ溥M(jìn)行驅(qū)動。若采用本實(shí)施例那樣的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樽鳛槲镧R26，可以使用利用過去公認(rèn)的技術(shù)加工的玻璃性質(zhì)的非球面透鏡等一般市場上流通的部件，所以，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的自由度增加了。此外，通過選定適當(dāng)?shù)奈镧R26，可以使物鏡26和信息記錄媒體13之間保持充分的距離(例如約0.5mm～1mm)一邊越過信息記錄媒體13的底板13a形成聚光點(diǎn)12。由此，能夠使整個光頭大大小型化，同時，又能夠保證與現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的CD、CD-ROM、DVD-ROM、DVD-RAM等一般光學(xué)信息記錄再生裝置所使用的光頭有互換性。
第8實(shí)施例圖14是本發(fā)明第8實(shí)施例的光頭的結(jié)構(gòu)截面圖，示出在使用所謂光磁記錄媒體作為信息記錄媒體13的信息記錄膜13b的情況下應(yīng)用本實(shí)施例的光頭的例子。在本實(shí)施例的光頭中，在第1實(shí)施例和第2實(shí)施例的光頭100、101中的與信息記錄媒體13相對的第4透明層10上形成薄膜狀的線圈29，對信息記錄薄膜13b，按照在垂直于信息記錄媒體13的表面的方向上記錄的信息加上一個強(qiáng)度被調(diào)制的或極性反轉(zhuǎn)的磁場。在記錄信息時，半導(dǎo)體激光器光源1以很高的功率發(fā)光，可以以一定的強(qiáng)度連續(xù)發(fā)光，也可以以脈沖的形式發(fā)光。無論哪種情況，對光磁信息記錄膜13b都進(jìn)行所謂磁場調(diào)制記錄。一般，磁場調(diào)制記錄方式與所謂光調(diào)制記錄方式相比，可以形成微小的記錄標(biāo)志。
當(dāng)再生光磁信號時，一般對光磁信息記錄膜照射線偏振光，檢測反射光的偏光面的旋轉(zhuǎn)(Kerr旋轉(zhuǎn))。但是，正如“光存儲器研討會‘88發(fā)言稿文集pp.35-36”所記載的那樣，若利用光磁記錄膜的圓二色性，即使照射圓偏振光也能夠檢測光磁信號。對于相同的記錄膜，Kerr橢圓率越大，光磁記錄膜的圓二色性的效果越大。正如“第15屆日本應(yīng)用磁學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)報告會報告序號31pB-5(發(fā)言稿文集pp.310)”所示的那樣，照射光的波長越短，光磁記錄膜的Kerr橢圓率越大。因此，正如“電子信息通信學(xué)會技術(shù)研究報告報告序號MR91-74(1991年)”所記載的那樣，光源的波長越短，對利用圓二色性效果的光磁信號的再生越有利。
按照圖14所示的第8實(shí)施例，對信息記錄媒體13b照射圓偏振光。當(dāng)使用GaN系列的材料作為形成半導(dǎo)體激光器光源1的材料時，光源波長約400～450nm。例如，若使用TbFeCo系列或GdTeFeCo系列的非晶態(tài)薄膜、或PtCo系列的超晶格積層膜等，就可以構(gòu)成一種信息記錄薄膜13b，該薄膜在上述波長區(qū)對利用圓二色性效果的光磁信號的再生方式是有效的。此外，若按照本實(shí)施例，利用同一個光頭，可以將信息記錄媒體上形成的凹凸形狀的記錄標(biāo)志、反射率變化的記錄標(biāo)志(所謂相變化記錄)和磁化方向的記錄標(biāo)志(光磁記錄)全部檢測并再生出來。
再有，在上述第1至第7實(shí)施例中，如果使用第8實(shí)施例已敘述過的光磁記錄膜作為信息記錄膜，同時在聚光點(diǎn)12附近配置施加磁場用的線圈29，就可以得到與第8實(shí)施例相同的效果。
第9實(shí)施例圖15是本發(fā)明的第9實(shí)施例的光學(xué)信息記錄再生裝置300的斜視圖。在該光學(xué)信息記錄再生裝置300中，利用支撐臂30支撐裝有上述第4實(shí)施例(參照圖10A、10B)的光頭100、101的浮動型滑觸頭，利用致動器31使其在信息記錄媒體13(在本實(shí)施例中為盤狀)的半徑方向移動。將作為信息記錄媒體13的光盤插入具有可開閉的遮擋板32和具有防塵功能的卡盤33內(nèi)，然后再通過光學(xué)信息記錄再生裝置300的開口部34插入裝置內(nèi)。整個光學(xué)信息記錄再生裝置300由防塵盒35覆蓋。
再有，在本實(shí)施例中，作為致動器31的結(jié)構(gòu)示出了搖臂型的例子，但并不限于此。此外，圖中，雖然省去了各種信號處理電路、使光盤旋轉(zhuǎn)的主軸電機(jī)或各種輸入輸出端子等，在實(shí)際裝置中它們不是必要的構(gòu)成部件。若按照本實(shí)施例，因使光頭小型化了。故可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)信息記錄再生裝置300整體的小型和薄型化，同時，可以實(shí)現(xiàn)能高速存取的高性能的光學(xué)信息記錄再生裝置300。
第10實(shí)施例圖16是本發(fā)明的第10實(shí)施例的光學(xué)信息記錄再生裝置301的側(cè)面圖。該光學(xué)信息記錄再生裝置301是所謂疊層結(jié)構(gòu)的信息記錄再生裝置，與上述第9實(shí)施例一樣，利用支撐臂30支撐裝有光頭100、101的浮動型滑觸頭17，利用致動器36使其在積層配置的光盤13的半徑方向移動。光盤13固定在主軸電機(jī)37上，整個光學(xué)信息記錄再生裝置301由防塵盒35覆蓋。若按照本實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)小型超大容量的信息記錄再生裝置。
第11實(shí)施例圖17是本發(fā)明第11實(shí)施例的光學(xué)信息記錄再生裝置302的斜視圖。在該光學(xué)信息記錄再生裝置302中，將上述第5實(shí)施例(參照圖11A、11B)或上述第7實(shí)施例(參照圖13)的光頭102、103裝在卡盤38中，利用卡盤移動機(jī)構(gòu)39使其在光盤13的半徑方向移動。光盤13與上述實(shí)施例9一樣，插入可開閉的遮擋板32和具有防塵功能的卡盤33內(nèi)，然后再通過光學(xué)信息記錄再生裝置302的開口部34插入裝置內(nèi)，利用主軸電機(jī)37使其旋轉(zhuǎn)。整個光學(xué)信息記錄再生裝置302由防塵盒35覆蓋。在本實(shí)施例中，作為信息記錄媒體，可以使用越過底板形成聚光點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，也可以使用不透過底板形成聚光點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。
如上所述，若按照本發(fā)明，因?yàn)榕c具有Fabri-Perot水平共振器的半導(dǎo)體激光器一樣，作為光源使用的半導(dǎo)體激光器是從活性層的端面射出光束的結(jié)構(gòu)，所以，從高功率和偏光方向控制的觀點(diǎn)來看，比所謂面發(fā)光激光器有利，可以實(shí)現(xiàn)也能夠適用于可記錄的光學(xué)信息記錄再生裝置的光頭。此外，使用光掩蔽暴光工藝等半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)，不僅對光源和光檢測元件，對除此之外的功能元件，都可以通過一體化工藝將它們一體形成。所以，能夠?qū)崿F(xiàn)小型廉價的光頭。
權(quán)利要求
1.一種光頭，其特征在于，包括光源；使從該光源射出的光束聚光照射到信息記錄媒體上的聚光元件；使從上述光源射出的光與從上述信息記錄媒體反射的光具有指定的相位差的相位差發(fā)生元件；對從上述信息記錄媒體來的反射光進(jìn)行光束分離的光束分離元件；和接收上述反射光并檢測出記錄在上述信息記錄媒體上的信息信號的光檢測元件，上述光源與上述光檢測元件在同一塊襯底上集成形成，同時，上述光源是一種相對光波導(dǎo)構(gòu)造形成了垂直共振器的半導(dǎo)體激光器，上述光波導(dǎo)構(gòu)造在相對上述襯底垂直形成的半導(dǎo)體結(jié)晶的側(cè)面設(shè)置了活性層。
2.權(quán)利要求1記載的光頭，其特征在于，上述光檢測元件與上述光源在上述襯底的同一面集成形成。
3.權(quán)利要求1記載的光頭，其特征在于，上述光檢測元件在上述襯底的與上述光源相對的一面集成形成。
4.權(quán)利要求2記載的光頭，其特征在于，從上述光源射出的光束透過上述襯底后聚光照射在上述信息記錄媒體上。
5.權(quán)利要求3記載的光頭，其特征在于，從上述光源射出的光束透過上述襯底后聚光照射在上述信息記錄媒體上。
6.權(quán)利要求1記載的光頭，其特征在于，使上述光束分離元件、上述相位差發(fā)生元件和上述聚光元件相對于上述襯底在與上述光源相對的面上以規(guī)定的間隔集成形成。
7.權(quán)利要求6記載的光頭，其特征在于，上述光束分離元件是衍射光柵。
8.權(quán)利要求6記載的光頭，其特征在于，由上述相位差發(fā)生元件發(fā)生的相位差是1/4波長，上述相位差發(fā)生元件的光學(xué)軸設(shè)定在與上述半導(dǎo)體激光器的活性層約成45度的方向上。
9.權(quán)利要求6記載的光頭，其特征在于，上述聚光元件是衍射透鏡或折射率分布透鏡或凸透鏡。
10.權(quán)利要求6記載的光頭，其特征在于，上述聚光元件是衍射透鏡，從上述衍射透鏡到光束聚光點(diǎn)的光路由固體材料形成，上述聚光點(diǎn)在與上述信息記錄媒體相對并互相靠近配置的上述固體材料的表面附近形成，同時，上述衍射透鏡的有效數(shù)值孔徑在1以上。
11.權(quán)利要求6記載的光頭，其特征在于，上述聚光元件由衍射透鏡和半球狀透鏡構(gòu)成，而且配置成上述半球狀透鏡向上述光源一側(cè)凸出，上述衍射透鏡和上述半球狀透鏡的合成數(shù)值孔徑在1以上。
12.權(quán)利要求1記載的光頭，其特征在于，上述襯底是蘭寶石(a-Al2O3)襯底或碳化硅(a-SiC)襯底。
13.權(quán)利要求1記載的光頭，其特征在于，在上述聚光元件的與上述信息記錄媒體相對的側(cè)面上，在聚光部分之外形成具有耐滑動功能的耐滑動保護(hù)膜。
14.權(quán)利要求13記載的光頭，其特征在于，上述耐滑動保護(hù)膜是陶瓷膜。
15.權(quán)利要求13記載的光頭，其特征在于，在上述耐滑動保護(hù)膜上設(shè)有薄膜狀的電磁線圈。
16.權(quán)利要求1記載的光頭，其特征在于，上述光頭裝在浮動型滑觸頭上。
17.權(quán)利要求16記載的光頭，其特征在于，浮動量在1μm以下。
18.權(quán)利要求1記載的光頭，其特征在于，使上述光束分離元件和上述相位差發(fā)生元件在上述襯底的與上述光源相對的側(cè)面上以規(guī)定的間隔集成形成，同時，使上述聚光元件與該集成塊分開配置。
19.權(quán)利要求1記載的光頭，其特征在于，使上述光束分離元件、上述相位差發(fā)生元件和上述聚光元件在上述襯底的與上述光源相反的一側(cè)與上述襯底分開配置。
20.權(quán)利要求18記載的光頭，其特征在于，上述聚光元件是衍射透鏡或折射率分布透鏡或凸透鏡。
21.權(quán)利要求19記載的光頭，其特征在于，上述聚光元件是衍射透鏡或折射率分布透鏡或凸透鏡。
22.一種光學(xué)信息記錄再生裝置，其特征在于，包括光源；使從該光源射出的光束聚光照射到信息記錄媒體上的聚光元件；使從上述光源射出的光與從上述信息媒體反射的光具有指定的相位差的相位差發(fā)生元件；對從上述信息記錄媒體來的反射光進(jìn)行光束分離的光束分離元件；和接收上述反射光并檢測出記錄在上述信息記錄媒體上的信息信號的光檢測元件，上述光源與上述光檢測元件在同一塊襯底上集成形成，同時，上述光源是一種相對光波導(dǎo)構(gòu)造形成了垂直共振器的半導(dǎo)體激光器，上述光波導(dǎo)構(gòu)造在相對上述襯底垂直形成的半導(dǎo)體結(jié)晶的側(cè)面設(shè)置了活性層，具有上述光頭的支撐機(jī)構(gòu)、盤狀信息記錄媒體、上述信息記錄媒體的旋轉(zhuǎn)及支撐機(jī)構(gòu)和將它們包含在內(nèi)部的防塵盒。
23.權(quán)利要求22記載的光學(xué)信息記錄再生裝置，其特征在于，上述光頭配置相對于在上述信息記錄媒體上形成的信息記錄膜與上述信息記錄媒體底板相反的一側(cè)，同時，從上述光源射出的光束不通過上述信息記錄媒體襯底，聚光照射在上述信息記錄膜上。
24.權(quán)利要求22記載的光學(xué)信息記錄再生裝置，其特征在于，上述光頭使上述光束分離元件和上述相位差發(fā)生元件相對于上述襯底在與上述光源相對的側(cè)面以規(guī)定的間隔集成形成，同時，使上述聚光元件與該集成塊分開配置。
25.權(quán)利要求22記載的光學(xué)信息記錄再生裝置，其特征在于，上述光頭使上述光束分離元件、上述相位差發(fā)生元件和上述聚光元件相對于上述襯底在與上述光源相反的一側(cè)與上述襯底分開配置。
全文摘要
一種超小型光頭及使用該光頭的光學(xué)信息記錄再生裝置,將光源和光檢測元件集成形成在同一襯底上,適用于可記錄的光學(xué)信息記錄再生裝置。在單結(jié)晶透明襯底上形成光波導(dǎo)層,并集成形成光檢測元件。在與半導(dǎo)體激光器光源相對的面上順序集成形成第1透明層、衍射光柵、第2透明層、相位差發(fā)生元件、第3透明層、聚光元件、第4透明層和耐滑動保護(hù)層,構(gòu)成光頭,使耐滑動保護(hù)層與信息記錄媒體相對靠近配置。
文檔編號G11B7/135GK1236142SQ9910801
公開日1999年11月24日 申請日期1999年5月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月19日
發(fā)明者仲尾武司, 中村滋, 田中俊明, 島野健 申請人:株式會社日立制作所