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WO2001093255A1 - Dispositif de disque optique et dispositif de lecture optique - Google Patents

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WO2001093255A1
WO2001093255A1 PCT/JP2001/004571 JP0104571W WO0193255A1 WO 2001093255 A1 WO2001093255 A1 WO 2001093255A1 JP 0104571 W JP0104571 W JP 0104571W WO 0193255 A1 WO0193255 A1 WO 0193255A1
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WO
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polarization
optical
light
maintaining fiber
optical disc
Prior art date
Application number
PCT/JP2001/004571
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Inventor
Takeshi Mizuno
Original Assignee
Sony Corporation
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to an optical Pikkuadzupu apparatus for performing illumination and detection of the laser beam to the optical disc apparatus and an optical disk for recording and / or reproducing the optical disc (BACKGROUND ART Conventionally, recording and One of the reproducible optical discs, for example, magneto-optical
  • Magnetic-optical (MO) discs are provided.
  • a signal recording layer made of a magnetic material is formed on a main surface of a disk-shaped disk substrate made of a transparent material such as polycarbonate, and an interface between the signal recording layer and the disk substrate is formed.
  • the part is a signal recording surface.
  • Recording or reproduction of an information signal on or from such an optical disk is performed in an optical disk device having a pickup device for writing or reading the information signal on or from the optical disk.
  • the pickup device is disposed so as to face the signal recording surface of the optical disk that is rotated. This pickup device focuses and irradiates a light beam onto a signal recording surface of the optical disk via an objective lens.
  • the pick-up device can write an information signal on a signal recording surface of an optical disk by heating by irradiating a light beam and applying an external magnetic field.
  • the pick-up device detects rotation of the direction of polarization (force effect) due to the magneto-optical effect on the signal recording surface of the radiated light beam, and detects the information signal recorded on the signal recording surface. Number can be read.
  • polarization-maintaining optical fibers are provided as optical fibers that transmit light while maintaining the polarization plane.
  • the polarization plane coincides with either the fast axis or the slow axis.
  • the incident light is incident, its polarization is preserved up to the emission end ( where the fast axis and the slow axis are polarization axes having a refractive index difference, and the fast axis is the direction having a low refractive index, The direction perpendicular to this and having a high refractive index is called the slow axis.
  • the polarization-maintaining optical fiber has a so-called PANDA type fiber with two stress applying parts, and an elliptical jacket type that has a dual structure of the cladding part and deforms the middle clad part elliptically to apply stress to the core. Fiber and the like.
  • a polarization-maintaining optical fiber is used when an optical fiber is used as a transmission path and light is transmitted while maintaining its polarization state.
  • the light source of an optical disk device that performs recording, Z or reproduction on an optical disk oscillates in multiple modes in order to prevent laser operation from becoming unstable due to return light from the optical disk or optical system.
  • Semiconductor lasers laser diodes; LDs are used.
  • a semiconductor laser having a laser structure for realizing a self-excited pulsation, a method of superimposing an appropriate high frequency on an injection current, and a multimode a semiconductor laser having a laser structure for realizing a self-excited pulsation, a method of superimposing an appropriate high frequency on an injection current, and a multimode, Other types of lasers or the like that oscillate at the time can be used.
  • An optical disk device using such a light source is required to use an optical fiber in an optical path for transmitting light to the optical disk or returning light from the optical disk in order to reduce the weight and size of the device. I have.
  • the present invention has been proposed in view of the above situation, and has an optical disk apparatus and a laser for an optical disk that perform recording and / or reproduction on the optical disk by using an optical fiber in an optical path for transmitting light to the optical disk.
  • An object of the present invention is to provide an optical pickup device for irradiating light from a light source and detecting return light.
  • an optical disc device includes: an optical disc device that irradiates a laser beam to an optical disc to record and / or reproduce an information signal; A first polarization-maintaining fiber, and a second polarization-maintaining fiber, wherein the first polarization-maintaining fiber and the second polarization-maintaining fiber transmit light emitted from the laser light source.
  • the polarization state change caused by transmitting one polarization-maintaining fiber is compensated by the other polarization-maintaining fiber.
  • An optical disc device is an optical disc device that irradiates a laser beam onto an optical disc to record and / or reproduce an information signal, wherein a laser light source that oscillates in multiple modes, a first phase difference plate, A linearly polarized light emitted from the laser light source is converted into circular or elliptically polarized light by the first phase difference plate, and the polarization plane storage fiber
  • the optical disc is converted into linearly polarized light by the second phase difference plate and irradiated on the optical disc, and the return light from the optical disk is converted from linearly polarized light to circular or elliptically polarized light by the second phase difference plate. It is converted and transmitted by the polarization-maintaining fiber, and is converted into linearly polarized light by the first retardation plate.
  • An optical pickup device includes: a laser light source that oscillates in multiple modes; and a light source that collects and irradiates light emitted from the laser light source onto the optical disc and condenses return light from the optical disc.
  • the storage fiber and the second polarization-maintaining fiber constitute an optical path for transmitting light for transmitting the light emitted from the laser light source, and the polarization state generated by transmitting one of the polarization-maintaining fibers is changed. change Is compensated by the other polarization-maintaining fiber.
  • An optical pickup device includes a laser light source that oscillates in multiple modes, a light source that irradiates light emitted from the laser light source to focus the light on an optical disc, and collects return light from the optical disc.
  • a linearly polarized light emitted from the laser light source is converted into circular or elliptically polarized light by the first phase difference plate, and is converted by the polarization plane preserving fiber.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical disk device according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a head configuration of the optical disk device.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an optical system of the optical disk device.
  • FIG. 4 is a diagram showing a wavelength distribution of a semiconductor laser oscillating in multiple modes.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the wavelength shift and the rotation angle of the polarization plane in the polarization-maintaining fiber.
  • 6A and 6B are diagrams showing the rotation of the polarization plane in the polarization-maintaining fiber.
  • Figures 7A and 7B are diagrams showing the polarization state in the polarization-maintaining fiber.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating another configuration example of the optical system of the optical disc device.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is applied to, for example, an optical disk device having a configuration as shown in FIG.
  • the optical disk device shown in FIG. 1 records and / or reproduces information on / from an optical disk 1, and includes a recording / reproducing head unit and a light emitting / receiving unit, and an optical fiber 12 connecting them.
  • the optical system of this optical disk device uses a laser light source that oscillates in multiple modes, and enables transmission by an optical fiber while maintaining the polarization state of light.
  • This optical system constitutes an optical peak.
  • This optical disk apparatus records and / or reproduces information by moving a head 2 supported by a support spring 3 of a rotating arm in a substantially radial direction of an optical disk 1 by a head actuator 4.
  • a head actuator 4 for example, voice coil motor (VCM) is used as head actuary 4.
  • the optical disk drive includes a spindle motor 5 for rotating and driving the optical disk 1, a motor drive circuit 6, a coarse drive circuit 7 for driving and controlling the head actuator 4, and a head 2 objective lens.
  • a fine-motion drive circuit 8 for finely moving the light-collecting system such as a piezoelectric element or the like, an actuating overnight control unit 9 for controlling the coarse-motion drive circuit 7 and the fine-motion drive circuit 8,
  • a position detection circuit 10 for detecting the position of the head 2, a disk controller 11; an optical unit 13 for detecting a signal from the head 2; and a head 2 and an optical unit 13 during Ddoakuchiyue Isseki to c above and an optical fiber 1 2 for optically coupling 4, Uz de 2 that rotates the support spring 3 including rotating arm portion provided at a distal end to Moves the head 2 in the radial direction of the optical disc 1
  • the head actuator 4 is driven by the coarse drive circuit 7.
  • the head 2 can be configured as, for example, a floating head having a slider structure that is opposed to and close to the optical disc 1.
  • f, j, and d 2 are a slider 41 facing the optical disc 1, a first lens 42 attached to the slider 41 facing the optical disc 1, and It has a second lens 43 facing the optical disc 1 with the first lens 42 interposed therebetween.
  • the head 2 changes the direction of light entering or exiting the second lens 43. It comprises a reflecting mirror 44 for changing the angle to a right angle, and a third lens 45 provided between the reflecting mirror 44 and the optical fiber 11 facing the reflecting mirror 44.
  • the floating head having such a structure is merely a specific example of the head 2 according to the present embodiment, and the present embodiment is not limited to this specific example.
  • a head 2 serving as a recording / reproducing head for irradiating light to the optical disk 1 and receiving return light, and a laser light source emitting light and detecting light are detected. It is configured as a part separate from the optical unit 13 serving as a light receiving / emitting unit having a light detecting element.
  • the head 2 and the optical unit 13 are connected by an optical path using an optical fin 12.
  • optical system of the optical disk device having such a configuration will be described with reference to FIG.
  • light is transmitted through an optical unit 13 serving as a light emitting / receiving unit, a head 2 serving as a recording / reproducing head unit, and an optical fiber 12 connecting the optical unit 13 and the head 2. It will be described in the order of transmission.
  • This optical system is composed of a semiconductor laser 21 serving as a laser light source, a collimating lens 22 that collimates light emitted from the semiconductor laser 21, and an anamorphic lens that shapes light from the collimating lens 22.
  • First prism for detecting the light split by the non-polarizing beam splitter 24 and the non-polarizing beam splitter 24 for splitting the light emitted from the anamorphic prism 23.
  • This part is positioned as a light emitting part in the entire optical system and belongs to a light receiving and emitting part.
  • the semiconductor laser 21 emits multimode laser light by being driven by a high-frequency modulated current.
  • the semiconductor laser 21 can maintain the oscillation in the multi-mode state in a stable state by the technique of the high frequency superposition.
  • the light emitted from this semiconductor laser has not a single wavelength but a constant wavelength distribution.
  • the scale is 1 nm scale.
  • the multimode semiconductor laser 21 is employed in order to suppress the influence of the reflected light returning from the optical disk 1 and the optical system. By making the semiconductor laser 21 multimode, the mode hopping seen in the single mode can be achieved. This can reduce the influence of return light, such as noise.
  • the optical system includes a first lens 32, a first polarization-maintaining fiber 33, a second lens 34, a third lens 35, and a second polarization-maintaining fiber 3 6, a fourth lens 37, and an objective lens 38.
  • first polarization maintaining fiber 3 and the second polarization maintaining fiber 36 are directly connected by fusion or the like, the second lens 34 and the third lens 35 are omitted. .
  • the portions corresponding to the objective lens 38, the fourth lens 37, and the second polarization preserving fiber 36 belong to the head 2 serving as the recording / reproducing portion and the other portion.
  • the portion belongs to the light emitting / receiving section or the optical fiber 12, but is not limited to this.
  • one or both of the first polarization-maintaining fiber 33 and the second polarization-maintaining fiber 36 correspond to the optical fin “12” shown in FIG.
  • the objective lens 38 corresponds to the first lens 42 and the second lens 43 in the head 2 shown in FIG.
  • the first polarization-maintaining fiber 33 receives the linearly polarized light emitted from the semiconductor laser 21 via the first lens 32. At that time, the linearly polarized light emitted from the semiconductor laser 21 is incident so that the polarization plane coincides with the fast axis or the slow axis of the first polarization-maintaining fiber 33.
  • first polarization-maintaining fiber 33 and the second polarization-maintaining fiber 36 are arranged so that they have the same length and their fast axes are orthogonal to each other.
  • first polarization-maintaining fibers 33 and The second polarization-maintaining fiber 36 compensates for the phase shift that occurs on one side, and transmits the light while maintaining the polarization plane as a whole.
  • the first lens 32 and the third lens 35 are respectively connected to the first polarization-maintaining fiber 33 and the second polarization plane.
  • a converging lens that makes light incident on the optical axis of the storage fiber 36, the second lens 34 and the fourth lens 37 are a first polarization-maintaining fiber 33 and a second polarization-maintaining fiber 36, respectively. Plays a role as a collimator lens that converts the light emitted from the lens into parallel light.
  • the fourth lens 37 and the second lens 34 respectively have the second polarization.
  • the converging lens that allows light to enter the optical axis of the wavefront preserving fiber 36 and the first polarization preserving fiber 33, and the third lens 35 and the first lens 32 are each a second polarization preserving fiber.
  • 36 and the first polarization-maintaining fiber 33 serve as a collimating lens that converts the light emitted from the polarization-maintaining fiber 33 into parallel rays.
  • a SIM Solid Immersion Mirror
  • the objective lens 38 disposed so as to be close to and facing the optical disc 1.
  • this optical system is sent from a phase compensator 26 consisting of a 1/4 wavelength plate for compensating the phase of the return light from the optical disc 1 reflected by the non-polarizing beam splitter 24, and a phase compensator 26.
  • Polarized beam splitter 27 that splits the transmitted light into S and P waves
  • a fifth lens 28 that converges the P wave transmitted through the polarized beam splitter 27, and a fifth lens 28
  • a second photodiode 29 that detects the reflected P-wave
  • a sixth lens 30 that converges the S-wave whose direction has been turned almost at right angles by the polarization beam splitter 27, and a sixth lens 3
  • This portion corresponds to the light receiving portion in the entire optical system, and belongs to the light receiving and emitting portion.
  • the light emitted from the semiconductor laser 21 is converted into a parallel light by the collimating lens 22, shaped by the anamorphic prism 23, and is incident on the non-polarized beam splitter 2.
  • a part of the light incident on the non-polarized beam splitter 24 is reflected and turned in a direction almost perpendicular to the first photodiode 25 serving as a front module for monitoring the power of the semiconductor laser 21 and the like. Incident and detected.
  • the light transmitted through the non-polarizing beam splitter 24 is converged by the first lens 32 and is incident on the first polarization-maintaining fiber 33 so that the polarization plane coincides with its fast axis or slow axis.
  • the light emitted from the first polarization-maintaining fiber 33 is converted into a parallel ray by the second lens 34, converged by the third lens 35, and is incident on the second polarization-maintaining fiber 36.
  • the light emitted from the second polarization maintaining fiber 36 is The light is converted into a parallel light by the fourth lens 37, and is condensed on the optical disc 1 by the objective lens 38 and irradiated.
  • the light is incident on the first polarization-maintaining fiber 33 such that the polarization plane coincides with the fast axis or the slow axis, so that the incident light is transmitted while preserving the polarization plane.
  • the fast axis of the second polarization-maintaining fiber 36 is orthogonal to the fast axis of the first polarization-maintaining fiber 33
  • the light emitted from the first polarization-maintaining fiber 33 is Light incident on the polarization-maintaining fiber 36 with the polarization axis coincident with the fast axis or the slow axis of the polarization-maintaining fiber 36, that is, the other axis different from the axis of incidence to the first polarization-maintaining fiber 33, Is transmitted while preserving the polarization plane.
  • the return light from the optical disc 1 is converted into a parallel ray through the objective lens 38, then converged by the fourth lens 37, and is incident on the second polarization-maintaining fiber 36 ( second polarization).
  • the light emitted from the wavefront preserving fiber 36 is converted into a parallel beam by the third lens 35, converged by the second lens 34, and is incident on the first polarization preserving fiber 33.
  • the light exiting from the polarization-maintaining fiber 33 is converted into a parallel light by the first lens 32, turned to a substantially right angle by the non-polarizing beam splitter 24, and phase-shifted by the phase compensator 26. After being compensated for, the light enters the polarization beam splitter 27.
  • the light incident on the polarization beam splitter 27 is separated into S-polarized light and P-polarized light. 7 and is converged by the fifth lens 28 to form the second photodiode.
  • the S-polarized light is turned to a substantially right angle by the polarization beam splitter 27, converged by the sixth lens 30, and is incident on the third photodiode 31.
  • the optical disc 1 of the present embodiment is a magneto-optical disc from which recorded data is read by a magneto-optical effect. That is, the plane of polarization of the return light from the optical disc 1 is rotated by one rotation angle with respect to the light applied to the optical disc 1 in accordance with the data recorded as magnetization on the magnetic material on the signal recording surface. Therefore, in order to reproduce significant data from the optical disc 1, it is necessary to preserve the state of the polarization plane, that is, the angle of the polarization plane, when transmitting the return light from the optical disc 1 to the light receiving / emitting unit that detects the light. is there.
  • the angle of the polarization plane means the relative displacement of the angle with respect to the Kerr rotation angle.
  • the angle of the polarization plane is preserved by the combination of the first polarization-maintaining fiber 33 and the second polarization-maintaining fiber 36. That is, the change in the polarization state generated when the return light from the optical disc 1 is transmitted through the second polarization-maintaining fiber 36 is compensated by the first polarization-maintaining fiber 33.
  • the P and S components of the polarization component of light are described as (xP, XS), and the semiconductor laser 21 emits linearly polarized light (1, 0). .
  • the component of the light radiated to the optical disk 1 via the objective lens 38 is transmitted after the semiconductor laser 21 is emitted and the polarization plane is preserved and transmitted (1, 0). You.
  • the component of the return light from the optical disc 1 detected by the second photodiode 29 and the third photodiode 31 is (1 cos 0, -sine).
  • the angle 0 corresponds to the Kerr rotation angle of the optical disc 1 due to the magneto-optical effect.
  • the transmission of the return light from the optical disc 1 will be described in more detail.
  • the return light from the optical disc 1 is incident off the axis of the second polarization preserving fiber 36 due to the Kerr rotation angle. For this reason, the phase of the return light incident on the second polarization-maintaining fiber 36 rotates. That is, when the multimode semiconductor laser 21 having the wavelength distribution is used together with the polarization maintaining fiber, the phase is rotated according to the wavelength.
  • the light emitted from the semiconductor laser 21 has a main wavelength distribution of about several nm.
  • one scale corresponds to Imm.
  • Figure 5 shows that single-mode light with a wavelength of 657.121 nm is applied to the polarization-maintaining fiber outside the fast or slow axis of the polarization-maintaining fiber, and to the fast and short axes.
  • the results of an experiment in which the amount of phase rotation at the output end with respect to wavelength displacement is measured when the light enters at an angle of 45 ° are shown.
  • point a in the figure is at a high level where the polarization ratio of the laser beam is maximum
  • point b is at a low level where the polarization ratio of the laser beam is minimum.
  • the phase changes for a wavelength change of 0.8 nm.
  • the phase difference between the fast axis and the slow axis in the polarization maintaining fiber is given by the following equation.
  • the wave numbers are kl and k2
  • the refractive indices are nl and n2.
  • the optical path length of the polarization-maintaining fiber is Z
  • the reference wavelength is 0
  • the deviation of the wavelength from the reference wavelength is ⁇ ⁇
  • the phase amount of one axis serving as the reference is 0.
  • a PANDA-type polarization-maintaining fiber For example, as shown in Fig. 6 (1), for a PANDA-type polarization-maintaining fiber, light with wavelengths of 1, 1, 2, A3,. It is assumed that the light is incident with polarizations P ( ⁇ ), ⁇ ( ⁇ 2), ⁇ ( ⁇ 3), and. As shown in Fig. 7 ⁇ , this incident wave has the same polarization ⁇ (e1), ⁇ ( ⁇ 2), ⁇ (A3), is there.
  • the multimode light incident from off-axis of the polarization-maintaining fiber is Since the polarization changes from linearly polarized to elliptically polarized during transmission through the storage fiber, the signal-to-noise ratio (S /) and carrier-to-noise ratio are adjusted accordingly.
  • the optical system of the optical disk device is configured by combining the first polarization plane preserving fiber 33 and the second polarization plane preserving fiber 36, and thereby, according to the wavelength. Phase compensation. Therefore, even when the return light from the optical disc 1 enters the second polarization-maintaining single-mode fiber 36 off-axis, linearly polarized light is emitted from the first polarization-maintaining fiber 33. . Therefore, in the present embodiment, the reduction of the signal-to-noise ratio and the carrier-to-noise ratio that can occur due to the change of the linearly polarized light to the elliptically polarized light is suppressed.
  • the optical disk device includes a head 2 serving as a recording / reproducing head, a semiconductor laser 21 serving as a light emitting / receiving unit, a second photodiode 29 and a third photodiode.
  • the optical unit 13 includes an optical unit 13 including a first polarization-maintaining fiber 33 and a second polarization-maintaining fiber 36 for connecting these components. It records and / or reproduces data.
  • the polarization state of light emitted from the multi-mode semiconductor laser 21 included in the optical unit 13 is appropriately maintained, transmitted to the head 2 and illuminated on the optical disc 1, and the optical disc 1
  • the return light from the head 2 can be transmitted from the head 2 to the second photodiode 29 and the third photodiode 31 provided in the optical unit 13 while maintaining the polarization state appropriately.
  • This optical system includes a semiconductor laser 21, a collimator lens 22, an anamorphic prism 23, and a non-polarizing beam splitter 24.
  • the optical system includes a first lens 32, a first quarter-wave plate 51, a polarization-maintaining fiber 52, a second quarter-wave plate 53, and an objective lens.
  • the lens 38 is provided. Further, this optical system includes a phase compensator 26, a polarizing beam splitter 27, a second lens 28, a first photodiode 29, a third lens 30, and a second photodiode 31. And The second lens 28 and the third lens 30 in FIG. 8 correspond to the fifth lens 28 and the sixth lens 30 in FIG. 3, respectively.
  • this polarization preserving fino 52 corresponds to the optical fiber 12 in FIG.
  • the crystal optical axis of the first quarter-wave plate 51 is emitted from the semiconductor laser 21 and corresponds to the plane of polarization of linearly polarized light given through the unpolarized beam splitter 24. At a 45 ° angle.
  • the crystal optical axes of the first quarter-wave plate 51 and the second quarter-wave plate 53 both form an angle of 45 ° with the fast axis of the polarization-maintaining fiber 52.
  • the light emitted from the non-polarized beam splitter 24 is converged by the first lens 32 and enters the first quarter-wave plate 51.
  • Light incident on the first quarter-wave plate 51 is converted from linearly polarized light into circularly polarized light.
  • the light that has been converted to circularly polarized light by the first quarter-wave plate 51 is transmitted by the polarization-maintaining fiber 52, and is again converted to linearly polarized light by the second quarter-wave plate 53.
  • the light emitted from the second quarter-wave plate 53 is condensed on the optical disc 1 via the objective lens 38 and irradiated.
  • the return light from the optical disc 1 is collected by the objective lens 38 and is incident on the second quarter-wave plate 53.
  • the light incident on the second quarter-wave plate 53 is converted from linearly polarized light into circular or elliptically polarized light.
  • the light converted into circular or elliptically polarized light by the second quarter-wave plate 53 is transmitted by the polarization-maintaining fiber 52, and is converted again into linearly polarized light by the first quarter-wave plate 51.
  • the light emitted from the first quarter-wave plate 41 is converted into a parallel light by the first lens 32 and is incident on the non-polarized beam splitter 24.
  • the optical disk 1 reads out data instantaneously based on the force and one rotation angle due to the magneto-optical effect. Therefore, in order to reproduce significant data from an optical disk, it is necessary to preserve the angle of the polarization plane when transmitting the return light.
  • the first quarter-wave plate 51, the polarization-maintaining fiber 52, and the second 1/4 wave The combination of the long plates 53 preserves the angle of the polarization plane.
  • the multi-mode light emitted from the semiconductor laser 21 has a wavelength distribution as shown in FIG. Assuming that the P component and the S component of the linearly polarized light emitted from the semiconductor laser 21 are (1, 0), the first quarter-wave plate 5, the polarization-maintaining fiber 52, and the second 14 Since the phase of the light applied to the optical disc 1 via the wave plate 53 rotates according to the wavelength, the polarization plane corresponding to the wavelength such as (sin ( ⁇ / 2), cos ( ⁇ / 2)) The rotation angle of appears.
  • the return light from the optical disc 1 is affected by the phase rotation when transmitted by the second quarter-wave plate 53, the polarization-maintaining fiber 52, and the first quarter-wave plate 51. Is excluded.
  • the return light component detected by the first photodiode 29 and the second photodiode 31 is (cos 0, -sin0).
  • the angle corresponds to the Kerr rotation angle of the optical disk 1 due to the magneto-optical effect.
  • the combination of the first quarter-wave plate 51, the polarization-maintaining fiber 52, and the second quarter-wave plate 53 allows the rotation of the polarization plane of the optical disc 1 (sin (d / 2) , Cos ( ⁇ / 2)) is removed by the return optical system, and only the angle ⁇ ⁇ ⁇ due to the magneto-optical effect appears.
  • the light receiving / emitting section and the recording / reproducing head section in the optical system are separated, and these sections are connected by the polarization plane preserving fiber. Even when light emitted from a semiconductor laser that oscillates in multiple modes is used by using the optical path of the polarization plane preserving fiber, the polarization state is maintained between the light emitting / receiving section and the recording / reproducing head section. To transmit light.
  • the head 2 serving as the recording / reproducing head does not need to include a light emitting / receiving section. For this reason, the head 2 can be reduced in size and weight, and high-speed reading and high-speed access time to the optical disk 1 can be achieved. Furthermore, since the flying head method can be adopted by downsizing the head, the J, and the de2, the focus servo provided in the conventional optical disk device is not required.
  • a magnetic recording device such as a hard disk drive having a plurality of heads can be realized. Further, according to the present embodiment, since it is not necessary to mount the light source on the head, it is possible to select a multi-mode oscillation semiconductor laser capable of expecting an inexpensive and stable oscillation state.
  • the head having the slider structure using the near field has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention can be applied to, for example, a far-field optical system.
  • the polarization state can be appropriately maintained when a laser light source that oscillates in multiple modes is used. it can.
  • the optical system can be composed of two parts, the head is excellent in miniaturization.
  • a head having a high-speed reading and a high-speed access time can be configured.
  • the use of a miniaturized head makes it possible to employ a flying head system, and eliminates the need for a force servo provided in a conventional optical disk device.
  • the heads by connecting the heads with optical fibers, it becomes easy to construct an optical disk device having a plurality of heads.

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Description

明細書 光ディスク装置及び光ピックアップ装置 技術分野 本発明は、 光ディスクに対して記録及び/又は再生を行う光ディスク装置及び 光ディスクに対するレーザ光の照射及び検出を行う光ピックァヅプ装置に関する ( 背景技術 従来より、 記録及び再生が可能な光ディスクの一つとして、 例えば光磁気
(magneto-optical; MO) ディスクが提供されている。 この光磁気ディスクは、 ポ リカーボネィ トの如き透明材料よりなる円盤状のディスク基板の主面部上に、 磁 性材料からなる信号記録層が形成され、 この信号記録層及び該ディスク基板の間 の界面部が信号記録面となされている。
この信号記録面上には、 同心円状又は螺旋状となされた記録トラックが形成さ れている。 この光ディスクにおいては、 記録トラヅクに沿って、 情報信号が記録 されている。
このような光ディスクに対する情報信号の記録、 または、 再生は、 該光デイス クに対して情報信号の書き込み、 または、 読み出しを行うピックアップ装置を有 して構成された光ディスク装置において行われる。
ピヅクアップ装置は、 回転操作される光ディスクの信号記録面に対して、 対向 して配設されている。 このピヅクアップ装置は、 対物レンズを介して、 上記光デ イスクの信号記録面上に光束を集光させて照射する。
上記ピックアツプ装置は、 光束の照射による加熱と外部磁界の印加とにより、 光ディスクの信号記録面に対して情報信号書き込みを行うことができる。 そして、 このピックアツプ装置は、 照射された光束の信号記録面における光磁気効果によ る偏光方向の回転 （力一効果） を検出して、 該信号記録面上に記録された情報信 号を読み取ることができる。
一方、 偏波面を維持しながら光を伝送する光ファイバとして、 偏波面保存光フ アイバが提供されている。
偏波面保存光ファイバにおいては、 互いに垂直な偏波モードの伝播定数差が大 きくモード間の結合が生じにくいので、 速軸 （fast axis) 又は遅軸 （slow axis) の一方に偏波面が一致する光を入射させると、 その偏波は出射端まで保存される ( ここで、 速軸及び遅軸とは屈折率差を有する偏光の軸であって、 低い屈折率を 有する方向を速軸、 これに直角で高い屈折率を有する方向を遅軸という。
偏波面保存光ファイバには、 二つの応力付与部を設けたいわゆる P A N D A型フ アイバゃ、 クラヅド部を二重構造にして中間クラヅド部を楕円変形させてコアに 応力を加えるようにした楕円ジャケット型ファイバなどがある。
偏波面保存光ファイバは、 伝送路として光ファイバを用いる場合、 その偏光状 態を維持しながら光を伝送する場合に用いられる。
ところで、 光ディスクに対して記録及び Z又は再生を行う光ディスク装置の光 源には、 光ディスクや光学系からの戻り光によりレーザの動作が不安定になるの を防止するために、 多モードで発振する半導体レーザ（laser diode; LD)が用いら れている。
また、 光ディスク装置の光源には、 多モードで安定に発振する半導体レーザの 他に、 注入電流に適切な高周波を重畳する方法や自励パルセ一シヨンを実現する レーザ構造を有する半導体レーザ、 多モードで発振する他の種類のレーザ等を用 いることができる。
このような光源を用いた光ディスク装置には、 装置の軽量化や小型化のために、 光ディスクへ光を伝送したり光ディスクからの戻り光を伝送する光路に光フアイ バを用いることが求められている。
しかし、 従来、 多モードの半導体レーザなどの光源を用いた光ディスク装置に おいて、 特に光磁気ディスク装置では、 このような光路に光ファイバを用いるこ とができなかった。 上記偏波面保存ファイバを用いた場合にも、 偏波面の状態を 維持して光を伝送することができないためである。 発明の開示 本発明は、 上述の実情に鑑みて提案されるものであって、 光ディスクへ光を伝 送する光路に光ファイバを用いて光ディスクに対する記録及び/又は再生を行う 光ディスク装置並びに光ディスクに対するレーザ光源からの光の照射及び戻り光 の検出を行う光ピックアツプ装置を提供することを目的する。
上述の課題を解決するために、 本発明にかかる光ディスク装置は、 光ディスク にレーザ光を照射して情報信号の記録及び/又は再生を行う光ディスク装置にお いて、 多モードで発振するレーザ光源と、 第 1の偏波面保存ファイバと、 第 2の 偏波面保存ファイバとを有し、 上記第 1の偏波面保存ファイバ及び上記第 2の偏 波面保存ファイバは、 上記レーザ光源から出射された光を伝送する光路を構成し、 一方の偏波面保存ファイバを伝送することにより生じた偏光状態の変化を他方の 偏波面保存ファイバで補償するものである。
本発明にかかる光ディスク装置は、 光ディスクにレーザ光を照射して情報信号 の記録及び/又は再生を行う光ディスク装置において、 多モードで発振するレー ザ光源と、 第 1の位相差板と、 偏波面保存ファイバと、 第 2の位相差板とを有し、 上記レーザ光源から出射された直線偏光の光は、 上記第 1の位相差板により円又 は楕円偏光に変換されて上記偏波面保存ファイバによって伝送され、 上記第 2の 位相差板により直線偏光に変換されて上記光ディスクに照射され、 上記光デイス クからの戻り光は、 上記第 2の位相差板により直線偏光から円又は楕円偏光に変 換されて上記偏波面保存ファイバによって伝送され、 上記第 1の位相差板により 直線偏光に変換されるものである。
本発明にかかる光ピックァヅプ装置は、 多モードで発振するレーザ光源と、 記 レーザ光源から出射された光を上記光ディスクに集光して照射すると共に、 上記 光ディスクからの戻り光を集光する集光レンズと、 上記集光レンズにて集光され た戻り光を検出する光検出手段と、 第 1の偏波面保存ファイバと、 第 2の偏波面 保存ファイバとを有し、 上記第 1の偏波面保存ファイバ及び上記第 2の偏波面保 存ファイバは、 上記レーザ光源から出射された光を伝送する光を伝送する光路を 構成し、 一方の偏波面保存ファイバを伝送することにより生じた偏光状態の変化 を他方の偏波面保存ファイバで補償するものである。
本発明にかかる光ピックァヅプ装置は、 多モードで発振するレーザ光源と、 上 記レーザ光源から出射された光を光ディスクに集光するために照射すると共に、 上記光ディスクからの戻り光を集光する集光レンズと、 上記集光レンズにて集光 された戻り光を検出する光検出手段と、 第 1の位相差板と、 上記第 1の位相差板 から出射した光が入射される偏波面保存ファイバと、 第 2の位相差板とを有し、 上記レーザ光源から出射された直線偏光の光は、 上記第 1の位相差板により円又 は楕円偏光に変換されて上記偏波面保存ファイバによって伝送され、 上記第 2の 位相差板により直線偏光に変換され、 上記集光レンズを介して上記光ディスクに 照射され、 上記光ディスクからの戻り光は上記集光レンズによって集光され、 上 記第 2の位相差板により直線偏光から円又は楕円偏光に変換されて上記偏波面保 存ファイバによって伝送され、 上記第 1の位相差板により直線偏光に変換されて 上記光検出手段に送られるものである。 図面の簡単な説明 図 1は、 本実施の形態の光ディスク装置の構成を示すブロック図である。 図 2は、 光ディスク装置のへッド構成を示す断面図である。
図 3は、 光ディスク装置の光学系を示すブロック図である。
図 4は、 多モードで発振する半導体レーザの波長分布を示す図である。
図 5は、 偏波面保存ファイバにおける波長の変位に対する偏波面の回転角の関 係を示す図である。
図 6 A , Bは、 偏波面保存ファイバでの偏波面の回転を示す図である。
図 7 A， Bは、 偏波面保存ファイバでの偏光状態を示す図である。
図 8は、 光ディスク装置の光学系の他の構成例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の実施の形態について、 図面を参照して詳細に説明する。 本発明は、 例えば図 1に示すような構成の光ディスク装置に適用される。
この図 1に示す光ディスク装置は、 光ディスク 1に対して情報の記録及び/又 は再生を行うもので、 記録再生ヘッド部及び受発光部の二つの部分と、 これらを 接続する光ファイバ 1 2とからなる光学系を有している。
この光ディスク装置の光学系は、 多モードで発振するレ一ザ光源を用い、 光の 偏光状態を維持したまま光ファイバによる伝送を可能としている。 この光学系に よって光学ピヅクァヅプが構成されている。
この光ディスク装置は、 回転腕部の支持バネ 3によって支持されるへヅド 2を へヅドアクチユエ一夕 4により光ディスク 1の略々径方向に移動させて情報の記 録及び/又は再生を行うものであり、 へッドアクチユエ一夕 4としては例えばボ イスコイルモー夕 （voice coil motor; VCM) が用いられる。 また光ディスク装置 は、 光ディスク 1を回転駆動するためのスピンドルモー夕 5と、 モー夕駆動回路 6と、 ヘッドァクチユエ一夕 4を駆動制御するための粗動用駆動回路 7と、 へヅ ド 2の対物レンズ等の集光系を圧電素子等により微動させるための微動用駆動回 路 8と、 これらの粗動用駆動回路 7及び微動用駆動回路 8を制御するためのァク チユエ一夕制御部 9と、 へッド 2の位置を検出するための位置検出回路 1 0と、 ディスクコントローラ 1 1と、 へヅ ド 2からの信号の検出を行う光学部 1 3と、 ヘッド 2と光学部 1 3との間を光学的に結合する光ファイバ 1 2とを有している c 上記へッドアクチユエ一夕 4は、 へヅ ド 2が先端に設けられた支持バネ 3を含 む回転腕部を回転駆動することにより、 へッド 2を光ディスク 1の径方向に移動 させるものであり、 このへッドアクチユエ一夕 4が上記粗動用駆動回路 7によつ て駆動されるようになつている。
上記へヅ ド 2は、 例えば、 光ディスク 1に近接して対向するスライダー構造を 有する浮上型へッドとして構成することができる。
例えば、 図 2に示すように、 へ 、 j、 ド 2は、 光ディスク 1に対向するスライダ 4 1と、 光ディスク 1に対向するようにスライダ 4 1に取り付けられた第 1のレン ズ 4 2と、 第 1のレンズ 4 2を挟んで光ディスク 1と対峙する第 2のレンズ 4 3 とを有して構成される。
また、 ヘッド 2は、 第 2のレンズ 4 3に対して入射又は出射する光の方向をほ ぼ直角に変える反射鏡 4 4と、 反射鏡 4 4及びこの反射鏡 4 4に対峙する光ファ ィバ 1 1の間に備えられる第 3のレンズ 4 5とを有して構成される。
なお、 このような構造の浮上型へッドはあくまでも本実施の形態にかかるへッ ド 2の一具体例であり、 本実施の形態がこの具体例に限定されることはない。 図 1に示した光ディスク装置においては、 光ディスク 1に対向して光を照射す ると共に戻り光を受光する記録再生へッド部となるへツド 2と、 光を発するレー ザ光源及び光を検出する光検出素子を有する受発光部となる光学部 1 3とは別個 の部分として構成されている。 そして、 これらヘッド 2及び光学部 1 3は、 光フ ァイノ 1 2による光路により接続されている。
このような構成の光ディスク装置の光学系を図 3を参照して説明する。 ここで は、 この光学系を、 受発光部となる光学部 1 3、 記録再生ヘッド部となるヘッ ド 2、 並びに光学部 1 3及びへヅド 2を接続する光ファイバ 1 2について、 光が伝 送.される順序で説明する。
この光学系は、 レーザ光源となる半導体レーザ 2 1と、 半導体レーザ 2 1から 出射された光を平行光線とするコリメ一夕レンズ 2 2と、 コリメ一夕レンズ 2 2 からの光を整形するアナモルフィヅクプリズム 2 3と、 アナモルフィヅクプリズ ム 2 3から出射された光を分割する無偏光ビームスプリヅ夕 2 4と、 無偏光ビー ムスプリッ夕 2 4で分割された光を検出する第 1のフォトダイォ一ド 2 5とを有 している。 この部分は、 光学系全体の中では発光部として位置付けられ、 受発光 部に属している。
この受発光部において、 半導体レーザ 2 1は、 高周波変調された電流で駆動さ れることにより、 多モード化されたレーザ光を出射する。 半導体レーザ 2 1は、 高周波重畳の技術により多モード状態での発振を安定状態で維持できる。
すなわち、 図 4に示すように、 この半導体レーザから出射された光は、 単一波 長ではなく、 一定の波長分布を有している。 なお、 図 4においては 1 n mZ目盛 りである。
このように多モ一ド化された半導体レーザ 2 1を採用するのは、 光ディスク 1 や光学系からの反射戻り光による影響を抑制するためである。 半導体レーザ 2 1 を多モード化することにより、 シングルモ一ドの場合に見られるモードホッピン グのような戻り光による影響を低減することができる。
また、 この光学系は、 第 1のレンズ 3 2と、 第 1の偏波面保存ファイバ 3 3と、 第 2のレンズ 3 4と、 第 3のレンズ 3 5と、 第 2の偏波面保存ファイバ 3 6と、 第 4のレンズ 3 7と、 対物レンズ 3 8とを有している。 第 1の偏波面保存フアイ バ 3と第 2の偏波面保存ファイバ 3 6を、 直接、 融着等の方法で接続する場合は、 第 2のレンズ 3 4と第 3のレンズ 3 5は省かれる。
これらの内、 例えば、 対物レンズ 3 8、 第 4のレンズ 3 7及び第 2の偏波面保 存ファイバ 3 6に相当する部分は記録再生へ、ソド部となるへッ ド 2に属し、 他の 部分は受発光部または光ファイバ 1 2に属するが、 これに限定されるものではな い。 具体的には、 図 1に示した光ファイノ、' 1 2には、 第 1の偏波面保存ファイバ 3 3又は第 2の偏波面保存ファイバ 3 6の一方または両方が相当する。 また、 対 物レンズ 3 8は、 図 2に示したへヅド 2における第 1のレンズ 4 2及び第 2のレ ンズ 4 3に相当する。
第 1の偏波面保存ファイバ 3 3は、 第 1のレンズ 3 2を介して、 半導体レーザ 2 1を発した直線偏光の光が入射されるようになされている。 その際、 半導体レ 一ザ 2 1を発した直線偏光の光は、 第 1の偏波面保存ファイバ 3 3の速軸または 遅軸に偏波面が一致するように入射される。
ここで、 第 1の偏波面保存ファイバ 3 3及び第 2の偏波面保存ファイバ 3 6は、 長さが等しく、 速軸が互いに直交するように配置されている。 これらの各軸の軸 外へ入射した直線偏光を有するレーザ光に対しては、 一般に位相回転が生じるた めにその偏光状態は伝搬と共に変化するが、 これら第 1の偏波面保存ファイバ 3 3及び第 2の偏波面保存ファイバ 3 6は、 一方で生じた位相ずれを他方で補償す ることにより、 全体として偏波面を保存して光を伝送する。
そして、 半導体レーザ 2 1を出射した光が光ディスク 1に向かう往路では、 第 1のレンズ 3 2及ぴ第 3のレンズ 3 5はそれそれ第 1の偏波面保存ファイバ 3 3 及び第 2の偏波面保存ファイバ 3 6の光軸に光を入射させる収束レンズ、 第 2の レンズ 3 4及び第 4のレンズ 3 7はそれそれ第 1の偏波面保存ファイバ 3 3及び 第 2の偏波面保存ファイバ 3 6から出射された光を平行光線とするコリメ一夕レ ンズの役割を果たす。 逆に、 光ディスク 1からの戻り光が第 2のフォトダイォ一ド 2 9及び第 3のフ ォトダイオード 3 1に向かう復路では、 第 4のレンズ 3 7及び第 2のレンズ 3 4 はそれぞれ第 2の偏波面保存ファイバ 3 6及び第 1の偏波面保存ファイバ 3 3の 光軸に光を入射させる収束レンズ、 第 3のレンズ 3 5及び第 1のレンズ 3 2はそ れそれ第 2の偏波面保存ファイバ 3 6及び第 1の偏波面保存ファイバ 3 3から出 射した光を平行光線とするコリメ一夕レンズの役割を果たす。
光ディスク 1に近接して対向するように配設される対物レンズ 3 8には、 例え ば S I M ( Solid Immersion Mirror) を用いている。
さらに、 この光学系は、 無偏光ビームスプリッタ 2 4で反射された光ディスク 1からの戻り光の位相を補償する 1ノ4波長板からなる位相補償器 2 6と、 位相 補償器 2 6から送られた光を S波と P波に分割する偏光ビームスプリッ夕 2 7と、 偏光ビームスプリヅ夕 2 7を透過した P波を収束させる第 5のレンズ 2 8と、 第 5のレンズ 2 8を介して入射された P波を検出する第 2のフォトダイオード 2 9 と、 偏光ビームスプリッ夕 2 7により方向をほぼ直角に転じられた S波を収束さ せる第 6のレンズ 3 0と、 第 6のレンズ 3 0を介して入射された S波を検出する 第 3のフォトダイオード 3 1とを有している。 この部分は、 光学系全体の中では 受光部にあたり、 受発光部に属している。
次に、 上述した構成の光学系において、 半導体レーザ 2 1を出射した光が光デ イスク 1に到達するまでについて説明する。
半導体レーザ 2 1を出射した光は、 コリメ一夕レンズ 2 2により平行光線とさ れ、 アナモルフィヅクプリズム 2 3により整形されて無偏光ビ一ムスプリヅ夕 2 に入射する。 無偏光ビームスプリッ夕 2 4に入射した光の一部は反射されて方 向をほぼ直角に転じられ、 半導体レーザ 2 1のパワーなどを監視するフロントモ 二夕となる第 1のフォトダイオード 2 5に入射して検出される。
無偏光ビームスプリヅ夕 2 4を透過した光は、 第 1のレンズ 3 2により収束さ れ、 第 1の偏波面保存ファイバ 3 3に、 偏波面がその速軸又は遅軸に一致するよ うに入射される。 第 1の偏波面保存ファイバ 3 3を出射した光は、 第 2のレンズ 3 4により平行光線とされ、 第 3のレンズ 3 5により収束され、 第 2の偏波面保 存ファイバ 3 6に入射される。 第 2の偏波面保存ファイバ 3 6を出射した光は、 第 4のレンズ 3 7により平行光線とされ、 対物レンズ 3 8により光ディスク 1に 集光して照射される。
ここで、 第 1の偏波面保存ファイバ 3 3にはその速軸または遅軸に偏波面が一 致するように光が入射されるので、 入射した光は偏波面を保存して伝送される。 また、 第 2の偏波面保存ファイバ 3 6の速軸は第 1の偏波面保存ファイバ 3 3の 速軸と直交しているので、 第 1の偏波面保存ファイバ 3 3を出射した光は第 2の 偏波面保存ファイバ 3 6の速軸または遅軸、 すなわち第 1の偏波面保存ファイバ 3 3への入射軸とは異なるもう一方の軸に偏波面が一致するように入射され、 入 射した光は偏波面を保存して伝送される。
次に、 光ディスク 1からの戻り光が第 2のフォトダイオード 2 9及び第 3のフ ォトダイオード 3 1に到達するまでについて説明する。
光ディスク 1からの戻り光は、 対物レンズ 3 8を介して平行光線とされた後、 第 4のレンズ 3 7により収束され、 第 2の偏波面保存ファイバ 3 6に入射される ( 第 2の偏波面保存ファイバ 3 6を出射した光は、 第 3のレンズ 3 5により平行光 線とされ、 第 2のレンズ 3 4により収束され、 第 1の偏波面保存ファイバ 3 3に 入射される。 第 1の偏波面保存ファイバ 3 3を出射した光は、 第 1のレンズ 3 2 により平行光線とされ、 無偏光ビームスプリッ夕 2 4にてほぼ直角に方向を転じ られ、 位相補償器 2 6にて位相を補償された後、 偏光ビームスプリツ夕 2 7に入 射する。 偏光ビームスプリッ夕 2 7に入射した光は、 S偏波と P偏波に分離され る。 すなわち、 P偏波は偏光ビームスプリヅ夕 2 7を透過して第 5のレンズ 2 8 により収束されて第 2のフォトダイオード 2 9に入射し、 S偏波は偏光ビームス プリッ夕 2 7によりほぼ直角に方向を転じられて第 6レンズ 3 0により収束され て第 3のフォトダイォード 3 1に入射する。
本実施の形態の光ディスク 1は、 記録したデータを光磁気効果により読み出さ れる光磁気ディスクである。 すなわち、 光ディスク 1からの戻り光の偏波面は、 光ディスク 1に照射された光に対して、 信号記録面の磁性材料に磁化として記録 されたデータに応じて力一回転角だけ回転している。 したがって、 光ディスク 1 から有意のデ一夕を再生するためには、 光ディスク 1からの戻り光を検出する受 発光部に伝送する際に、 偏波面の状態、 すなわち偏波面の角度を保存する必要が ある。 ここで、 偏波面の角度とは、 カー回転角に対する角度の相対的な変位を意 味するものとする。
上述のように、 本実施の形態では、 第 1の偏波面保存ファイバ 3 3及び第 2の 偏波面保存ファイバ 3 6の組み合わせにより、 偏波面の角度を保存している。 す なわち、 光ディスク 1からの戻り光が第 2の偏波面保存ファイバ 3 6を伝送する 際に生.じた偏光状態の変化を、 第 1の偏波面保存ファイバ 3 3により補償してい る。
具体的に、 光の偏光成分の P成分及び S成分を （x P、 X S) と記述し、 半導 体レーザ 2 1からは （ 1， 0 ) という直線偏光の光が出射されるものとする。 上 述のように、 対物レンズ 3 8を介して光ディスク 1に照射される光の成分は、 半 導体レーザ 2 1出射してから偏波面が保存されて伝送されるので （ 1， 0 ) どな る。
一方、 第 2のフォ トダイオード 2 9及び第 3のフォトダイオード 3 1で検出さ れる光ディスク 1からの戻り光の成分は （一 c o s 0， - s i n e ) である。 角 度 0は、 光ディスク 1における光磁気効果によるカー回転角に対応している。 このような光ディスク 1からの戻り光の伝送について、 もう少し詳しく説明す る。 光ディスク 1からの戻り光は、 カー回転角のために第 2の偏波面保存フアイ バ 3 6の軸外に入射する。 このため、 第 2の偏波面保存ファイバ 3 6に入射した 戻り光の位相は回転することになる。 すなわち、 波長分布を有する多モード化さ れた半導体レーザ 2 1を偏波面保存ファイバと併用すると波長に応じて位相が回 転することになる。
すなわち、 図 4に示したように、 半導体レーザ 2 1から出射された光は数 n m 程度の主要な波長分布を有している。 なお、 図 4中においては、 1目盛りが I n mに相当している。
図 5には、 偏波面保存ファイバに対して、 波長 6 5 7 . 1 2 1 n mの単一モー ドの光が、 偏波面保存ファイバの速軸又は遅軸外に、 速軸及び短軸に 4 5 ° の角 度で入射した場合において、 波長変位に対する出射端での位相の回転量を測定し た実験結果を示す。 ここで、 図中の点 aはレーザ光の偏光比が最大となる高レべ ルの場合であり、 点 bはレーザ光の偏光比が最小となる低レベルの場合である。 図中では、 0. 8 nmの波長変動に対して、 位相が 変化している。 このよう に、 ごくわずかな波長摂動に対しても、 軸外入射時の偏波面保存ファイバの出射 端での偏光の状態の変化は極めて大きい。
上述したように、 多モード化された半導体レーザ 2 1は数 nm程度の主要な波 長分布を有するので、 これに応じて位相変位の分布も極めて大きいことになる。 ここで、 偏波面保存ファイバにおける速軸及び遅軸の各軸間の位相差 ま、 次 の式で与えられる。 ただし、 速軸及び遅軸について、 それぞれ、 波数を kl、 k2 と、 屈折率を nl， n2とする。 また、 偏波面保存ファイバの光路長を Z、 基準波 長をえ 0、 基準波長からの波長人のずれを ίぇ、 基準となる一方の軸の位相量を 0とする。
c^〜klZ - k2Z
= Z . (nl- n2) . ( 2 ττ/λθ) / ( 1 + d λ/λθ)
~d0- - (5 λ/λθ)
したがって、 波長変動に対する位相の変化は、 次の式で与えられる。
δ = δ0 - (δ λ/λθ)
半導体レーザ 2 1から出射された光の偏波面が偏波面保存ファイバの速軸及び 遅軸からずれた軸外から入射すると、 偏波面保存ファイバの出射端では位相回転 のために一般に楕円偏光が観測される。
例えば、 図 6 Αに示すように、 パンダ （PANDA) 型の偏波面保存ファイバ に対して、 波長人1, え 2， A3, · · ·の光が、 速軸及び遅軸と 4 5 ° の角度をな す偏光 P (λΐ) , Ρ (λ2) , Ρ (λ3) ， · · · を有して入射されたとする。 図 7 Αに示すように、 この入射波は、 偏光 Ρ (え 1) , Ρ (λ2) , Ρ (A3) , • · ·の向きが同一であり、 これらを重ねあわせた波も直線偏光である。
しかし、 上述したように、 偏波面保存ファイバにおいては、 波長人1, え 2， λ 3， · · · に応じて位相変化量が変位する。 このため、 偏波面保存ファイバの出射 端においては、 図 6 Βに示すように、 波長人 1， Λ2, A3, · · 'に応じた楕円度 の異なる偏光状態 Ρ (λΐ) , Ρ (λ2) ， Ρ (λ3) ， · · · となる。 すなわち、 これらの波長 λΐ, λ2, λ3, · · ·の偏光は図 7 Βに示すようになる。
このように、 偏波面保存ファイバの軸外から入射した多モードの光は、 偏波面 保存ファイバを伝送する間に直線偏光から楕円偏光に変化するので、 これに応じ てデ一夕の信号対雑音比 （ signal-to-noise ratio; S/ ) 及び搬送波対雑音比
(carrier-to-noise ratio; C N) 低下する
本実施の形態の光ディスク装置の光学系は、 図 1に示したように、 第 1の偏波 面保存ファイバ 3 3及び第 2の偏波面保存ファイバ 3 6を組み合わせることによ り、 波長に応じた位相変位を補償している。 したがって、 光ディスク 1からの戻 り光が第 2の偏波面保存光ファイバ 3 6に軸外から入射されたときにも、 第 1の 偏波面保存ファイバ 3 3からは直線偏光の光が出射される。 したがって、 本実施 の形態では、 直線偏光が楕円偏光になったために生じ得る信号対雑音比や搬送波 対雑音比の低減が抑制されている。
以上説明したように、 本実施の形態の光ディスク装置は、 記録再生ヘッド部と なるへヅド 2と、 受発光部となる半導体レーザ 2 1、 第 2のフォトダイオード 2 9及び第 3のフォトダイオード 3 1を備える光学部 1 3と、 これらを接続する第 1の偏波面保存ファイバ 3 3及び第 2の偏波面保存ファイバ 3 6のような光ファ ィバ 1 2とから構成され、 光ディスク 1に対してデータの記録及び/又は再生を 行うものである。
このような構成により、 光学部 1 3の備える多モードの半導体レーザ 2 1から 出射される光の偏光状態を適切に維持してへッド 2へ伝送して光ディスク 1に照 射し、 光ディスク 1からの戻り光を偏光状態を適切に維持してへッド 2から光学 部 1 3の備える第 2のフォトダイォ一ド 2 9及び第 3のフォトダイオード 3 1に 伝送することができる。
次に、 光ディスク装置の光学系の他の構成例について、 図 8を参照して説明す る。 なお、 簡単のために、 図 3に示した光学系と共通する部分については、 同一 の符号を付して説明を省略することにする。
この光学系は、 半導体レーザ 2 1と、 コリメ一タレンズ 2 2と、 アナモルフィ ヅクプリズム 2 3と、 無偏光ビームスプリヅ夕 2 4とを有している。
また、 この光学系は、 第 1のレンズ 3 2と、 第 1の 1 / 4波長板 5 1と、 偏波 面保存ファイバ 5 2と、 第 2の 1 / 4波長板 5 3と、 対物レンズレンズ 3 8とを 有している。 さらに、 この光学系は、 位相補償器 2 6と、 偏光ビームスプリヅ夕 27と、 第 2のレンズ 28と、 第 1のフォトダイオード 29と、 第 3のレンズ 30と、 第 2 のフォトダイォード 3 1とを有している。 この図 8における第 2のレンズ 28及 び第 3のレンズ 30は、 それぞれ図 3における第 5のレンズ 28及び第 6のレン ズ 30に相当している。
なお、 この偏波面保存ファイノ 52は、 図 1における光ファイバ 1 2に相当し ている。
この光学系においては、 第 1の 1/4波長板 5 1の結晶光軸は、 半導体レーザ 2 1を出射し、 無偏光ビームスプリッ夕 24を介して与えられる直線偏光の光の 偏波面に対して 45° の角度をなしている。 また、 第 1の 1/4波長板 5 1及び 第 2の 1/4波長板 53の結晶光軸は、 偏波面保存ファイバ 52の速軸に対して 共に 45° の角度をなしている。
無偏光ビ一ムスプリヅ夕 24を出射した光は、 第 1のレンズ 32にて収束され て第 1の 1/4波長板 5 1に入射される。 第 1の 1/4波長板 5 1に入射された 光は、 直線偏光から円偏光に変換される。 第 1の 1/4波長板 5 1によって円偏 光に変換された光は、 偏波面保存ファイバ 52によって伝送され、 第 2の 1/4 波長板 53によって再び直線偏光に変換される。 第 2の 1/4波長板 53から出 射された光は、 対物レンズ 38を介して光ディスク 1に集光して照射される。 光ディスク 1からの戻り光は、 対物レンズ 38により集光され、 第 2の 1/4 波長板 53に入射される。 第 2の 1/4波長板 53に入射された光は、 直線偏光 から円又は楕円偏光に変換される。 第 2の 1/4波長板 53によって円又は楕円 偏光に変換された光は、 偏波面保存ファイバ 52によって伝送され、 第 1の 1/ 4波長板 5 1によって再び直線偏光に変換される。 第 1の 1/4波長板 41を出 射された光は、 第 1のレンズ 32により平行光線とされて無偏光ビームスプリッ 夕 24に入射される。
本実施の形態の光ディスク 1は、 光磁気効果による力一回転角によりデ一夕を 読み出される。 したがって、 光ディスクから有意のデータを再生するためには、 戻り光を伝送する際に偏波面の角度を保存する必要がある。 この他の構成例にお いては、 第 1の 1/4波長板 5 1、 偏波面保存ファイバ 52及び第 2の 1ノ 4波 長板 5 3の組み合わせにより、 偏波面の角度を保存している。
上述したように、 半導体レーザ 2 1から出射される多モードの光は、 図 4に示 したような波長分布を有している。 この半導体レーザ 2 1から出射される直線偏 光の光の P成分及び S成分を （ 1， 0 ) とすると、 第 1の 1/4波長板 5 偏 波面保存ファイバ 5 2及び第 2の 1 4波長板 5 3を介して光ディスク 1に照射 される光は、 波長に応じて位相が回転するため、 （s i n (δ/2 ) ， c o s {δ/2 ) ) のように波長に応じた偏波面の回転角 が現れている。
しかし、 光ディスク 1からの戻り光は、 第 2の 1/4波長板 5 3、 偏波面保存 ファイバ 5 2及び第 1の 1 /4波長板 5 1により伝送される際に、 位相の回転の 影響が除かれる。
第 1のフォ トダイオード 2 9及び第 2のフォ トダイオード 3 1で検出される戻 り光の成分は （c o s 0， - s i n0) である。 角度 は、 光デイスク 1におけ る光磁気効果によるカー回転角に対応している。
このように、 第 1の 1 /4波長板 5 1、 偏波面保存ファイバ 5 2及び第 2の 1 / 4波長板 5 3の組み合わせにより、 光ディスク 1における偏波面の回転 （s i n (d/2 ) ， c o s (δ/2 ) ) の影響は、 復路の光学系によって除去されて 光磁気効果による角度 Θのみが現れている。
以上説明したように、 本実施の形態は、 光学系における受発光部と記録再生へ ヅ ド部を分離し、 これらの部分を偏波面保存ファイバにより接続している。 そし て、 偏光面保存ファイバによる光路を用い、 多モードで発振する半導体レーザか ら出射された光を用いた場合でも、 受発光部と記録再生へッド部との間を偏光状 態を維持して光を伝送するものである。
したがって、 本実施の形態では、 記録再生ヘッド部となるヘッド 2には受発光 部を備える必要がない。 このため、 へヅド 2を小型化や軽量化することができる ので、 光ディスク 1に対する高速な読み出し、 高速アクセス時間が達成される。 さらに、 へ 、 J、 ド 2の小型化により浮上へッド方式を採用できるようになるので、 従来の光ディスク装置に設けられていたフォーカスサーポが必要でなくなる。
したがって、 偏波面保存ファイバを接続に用いることにより、 複数のヘッドを 備えたハードディスクドライブのような磁気記録装置を実現することもできる。 また、 本実施の形態によると、 光源をヘッド上に搭載する必要がないので、 安 価で安定な発振状態を期待できる多モ一ド発振の半導体レーザを選択することが できる。
なお、 上述の実施の形態では、 近接場を利用したスライダー構造のヘッドを例 示したが、 本発明はこれに限定されない。 本発明は、 例えば、 遠視野の光系に対 しても適用することができる。
上述のように、 本発明によると、 2つの部分からなる光学系を光ファイバで接 続した構成において、 多モ一ドで発振するレーザ光源を用いた場合に偏光状態を 適切に維持することができる。
また、 本発明によると、 光磁気効果によるデータ検出を行う光磁気装置に用い られるヘッドを構成することができる。
さらに、 本発明によると、 光学系を 2つの部分から構成することができるので、 へッドの小型化に優れる。 このような小型化されたへッドを利用することにより、 高速な読み出しと、 高速アクセス時間を有するへヅ ドを構成することができる。 そして、 本発明によると、 小型化されたヘッドを利用することにより、 浮上へ ッド方式の採用が可能になり、 従来の光ディスク装置に備えられていたフォー力 スサーボが不要になる。
また、 本発明によると、 ヘッドを光ファイバで接続することにより、 複数のへ ッドを備える光ディスク装置の構築が容易になる。
さらに、 本発明によると、 へヅ ド上にレーザ光源を搭載する必要がないので、 レーザ光源の選択の余地が広がり、 安価なレーザ光源を採用することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 光ディスクにレーザ光を照射して情報信号の記録及び/又は再生を行う光デ イスク装置において、
多モ一ドで発振するレーザ光源と、
第 1の偏波面保存ファイバと、
第 2の偏波面保存ファイバとを有し、
上記第 1の偏波面保存ファイバ及び上記第 2の偏波面保存ファイバは、 上記レ 一ザ光源から出射された光を伝送する光路を構成し、 一方の偏波面保存ファイバ を伝送することにより生じた偏光状態の変化を他方の偏波面保存ファイバで補償 すること
を特徴とする光ディスク装置。
2 . 上記第 1の偏波面保存ファイバ及び上記第 2の偏波面保存ファイバは長さが 等しく、 速軸が相互に直交していることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光 ディスク装置。
3 . 上記光ディスクは照射された光の偏波面の光磁気効果による回転により情報 信号が読み出されるものであって、 上記第 1の偏波面保存ファイバ及び上記第 2 の偏波面保存フアイバは、 上記光デイスクからの戻り光の偏波面の状態を保存し て光を伝送することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光ディスク装置。
4 . 光ディスクにレーザ光を照射して情報信号の記録及び/又は再生を行う光デ ィスク装置において、
多モードで発振するレーザ光源と、
第 1の位相差板と、
偏波面保存ファイバと、
第 2の位相差板とを有し、
上記レーザ光源から出射された直線偏光の光は、 上記第 1の位相差板により円 又は楕円偏光に変換されて上記偏波面保存ファイバによって伝送され、 上記第 2 の位相差板により直線偏光に変換されて上記光ディスクに照射され、 上記光ディスクからの戻り光は、 上記第 2の位相差板により直線偏光から円又 は楕円偏光に変換されて上記偏波面保存ファイバによって伝送され、 上記第 1の 位相差板により直線偏光に変換されること
を特徴とする光ディスク装置。
5 . 上記第 1の位相差板及び上記第 2の位相差板の結晶光軸は、 上記偏波面保存 ファイバの速軸に対して共に 4 5 ° の角度をなし、 上記第 1の位相板には上記レ —ザ光源からその結晶光軸に対して 4 5 ° の角度をなす直線偏光の光が入射する ことを特徴とする請求の範囲第 4項記載の光ディスク装置。
6 . 上記光ディスクは光磁気効果による偏波面の回転により情報信号が読み出さ れるものであって、 上記第 1の偏光板、 上記偏波面保存ファイバ及び上記第 2の 偏光板は、 上記光ディスクからの戻り光の偏波面の状態を保存して光を伝送する ことを特徴とする請求の範囲第 4項記載の光ディスク装置。
7 . 多モードで発振するレーザ光源と、
上記レーザ光源から出射された光を上記光ディスクに集光して照射すると共に、 上記光ディスクからの戻り光を集光する集光レンズと、
上記集光レンズにて集光された戻り光を検出する光検出手段と、
第 1の偏波面保存ファイバと、
第 2の偏波面保存ファイバとを有し、
上記第 1の偏波面保存ファイバ及び上記第 2の偏波面保存ファイバは、 上記レ 一ザ光源から出射された光を伝送する光路を構成し、 一方の偏波面保存ファイバ を伝送することにより生じた偏光状態の変化を他方の偏波面保存ファイバで補償 すること
を特徴とする光ピックアツプ装置。
8 . 上記第 1の偏波面保存ファイバ及び上記第 2の偏波面保存ファイバは、 長さ が等しく、 速軸が相互に直交していることを特徴とする請求の範囲第 7項記載の 光ピックァヅプ装置。
9 . 上記光ディスクは光磁気効果による偏波面の回転により情報信号が読み出さ れるものであって、 上記第 1の偏波面保存ファイバ及び上記第 2の偏波面保存フ アイバは、 上記光ディスクから読み出された偏波面の状態を保存して光を伝送す ることを特徴とする請求の範囲第 7項記載の光ピックァップ装置。
1 0 . 多モードで発振するレーザ光源と、
上記レーザ光源から出射された光を光デイスクに対して集光して照射すると共 に、 上記光ディスクからの戻り光を集光する集光レンズと、
上記集光レンズにて集光された戻り光を検出する光検出手段と、
第 1の位相差板と、
偏波面保存ファイバと、
第 2の位相差板とを有し、
上記レーザ光源から出射された直線偏光の光は、 上記第 1の位相差板により円 又は楕円偏光に変換されて上記偏波面保存ファイバによって伝送され、 上記第 2 の位相差板により直線偏光に変換され、 上記集光レンズを介して上記光ディスク に照射され、
上記光ディスクからの戻り光は上記集光レンズによって集光され、 上記第 2の 位相差板により直線偏光から円又は楕円偏光に変換されて上記偏波面保存フアイ バによって伝送され、 上記第 1の位相差板により直線偏光に変換されて上記光検 出手段に送られること
を特徴とする光ピックアップ装置。
1 1 . 上記第 1の位相差板及び上記第 2の位相差板の結晶光軸は、 上記偏波面保 存ファイバの速軸に対して共に 4 5。 の角度をなし、 上記第 1の位相板には上記 レーザ光源からその結晶光軸に対して 4 5 ° の角度をなす直線偏光の光が入射す ることを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載の光ピックアップ装置。
1 2 . 上記光ディスクは光磁気効果による偏波面の回転により情報信号が読み出 されるものであって、 上記第 1の偏光板、 上記偏波面保存ファイバ及び上記第 2 の偏光板は、 上記光デイスクからの戻り光の偏波面の状態を保存して光を伝送す ることを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載の光ピックアップ装置。
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