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JP2009043367A - Optical head device - Google Patents

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JP2009043367A
JP2009043367A JP2007209583A JP2007209583A JP2009043367A JP 2009043367 A JP2009043367 A JP 2009043367A JP 2007209583 A JP2007209583 A JP 2007209583A JP 2007209583 A JP2007209583 A JP 2007209583A JP 2009043367 A JP2009043367 A JP 2009043367A
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JP
Japan
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thin film
diffraction grating
light
laser
film waveguide
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2007209583A
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Japanese (ja)
Inventor
Ichita Kyo
一太 許
Akihiro Unno
晶裕 海野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a connection loss between a semiconductor laser and a waveguide and to simplify the configuration of a substrate. <P>SOLUTION: The optical head device is provided with: a substrate 2 having a thin-film waveguide 3 formed on one surface side; an organic semiconductor laser 5 formed by stacking a plurality of layers on the surface of one end of the thin-film waveguide 3; a light output diffraction grating 7 formed on the surface of the other end of the thin-film waveguide 3 to emit a laser beam from the semiconductor laser 5 and propagated through the thin-film waveguide 3 to reach the other end to the outside of the thin-film waveguide 3; an objective lens 8 disposed above the light output diffraction grating 7 to be space from the same; and an hologram element 9 disposed in a state to be separated from the light output diffraction grating 7 in a space between the light output diffraction grating 7 and the objective lens 8, and adapted to receive a laser beam emitted from the light output diffraction grating 7 to emit it to an objective lens 8, and to receive a laser beam emitted from the objective lens 8 to emit it to a light receiving part 10. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to an optical head device using a thin film waveguide.

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。   As this type of optical head device, a plurality of optical head devices (optical pickups) disclosed in Patent Document 1 below are known. Each of the optical head devices includes a substrate having a thin-film waveguide (thin-film waveguide) formed on the surface, a semiconductor laser as a light source bonded to one end of the waveguide by the end face direct coupling method, and a collimating waveguide. A waveguide lens, a waveguide beam splitter that branches the reflected light from the optical disc, a grating coupler that couples the guided light inside the waveguide to the spatially propagated light, and a waveguide that condenses the branched light branched by the waveguide beam splitter. This is common in that it includes a waveguide lens and a light receiving element that receives the condensed branched light. In this case, the collimating waveguide lens, the waveguide beam splitter, and the grating coupler are formed on the waveguide in this order from the junction side of the semiconductor laser.

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。
特開平2−54435号公報(第4−6頁、第1−5図)
In addition, each optical head device disclosed in the above publication is configured to directly irradiate the optical disk with the laser beam output from the grating coupler by providing the grating coupler with a condensing function, or to collect the light on the grating coupler. Although it is different from each other in that the laser beam output from the grating coupler is condensed using a grating lens or a convex lens without having a function, the optical system is a discrete component (reflection mirror, Compared to an optical head device composed of a diffraction grating, a prism, various lenses, and the like), it is common in that it is greatly reduced in thickness, size, and weight.
Japanese Patent Laid-Open No. 2-54435 (page 4-6, FIG. 1-5)

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。   However, the above-described conventional optical head device has the following problems. That is, in this optical head device, since the semiconductor laser is joined to one end of the waveguide, there is a problem that input / output coupling between the semiconductor laser and the waveguide is difficult and coupling loss increases. In addition, since the waveguide beam splitter is composed of a diffraction grating on the waveguide together with the grating coupler, there is a problem in that the structure becomes complicated and the manufacturing cost increases. In addition, the diffraction grating formed on the waveguide may cause a wavelength shift of the guided light (laser light propagating through the waveguide) due to the influence of heat. This is due to the existence of many diffraction gratings. The complexity of the structure also has a problem that the wavelength shift amount of the guided light due to the influence of heat may increase.

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。   The present invention has been made to solve such problems, and has as its main object to provide an optical head device that can reduce the coupling loss between a semiconductor laser and a waveguide and simplify the configuration of the substrate. To do.

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。   In order to achieve the above object, an optical head device according to the present invention includes a substrate having a thin film waveguide formed on one surface side, and light emission containing an organic semiconductor material on the surface of one end of the thin film waveguide. An organic semiconductor laser that is formed by laminating a plurality of layers including at least a layer and emits laser light into the thin film waveguide, and is formed on the surface of the other end of the thin film waveguide and the thin film A light output diffraction grating that emits the laser light propagating through the waveguide and reaching the other end to the outside of the thin film waveguide; and the light output diffraction grating above the light output diffraction grating; The objective lens arranged apart from the optical output diffraction grating and the objective lens are arranged in a state of being separated from the optical output diffraction grating and emitted from the optical output diffraction grating. The laser beam is incident Serial thereby emitted toward the objective lens, and a hologram element for emitting the light receiving unit enters the laser beam emitted from the objective lens.

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。   An optical head device according to the present invention includes at least a substrate having a thin film waveguide formed on one surface side and a light emitting layer containing an organic semiconductor material on a surface of one end of the thin film waveguide. A first organic semiconductor laser formed by laminating a plurality of layers and emitting a first laser beam into the thin film waveguide, and an organic semiconductor material on the surface of the other end of the thin film waveguide A second organic semiconductor laser that is formed by laminating a plurality of layers including at least a light emitting layer that emits a second laser beam in the thin film waveguide, and the first organic semiconductor laser in the thin film waveguide And the second organic semiconductor laser is formed on the surface of a predetermined portion located between the forming portions of each of the second organic semiconductor lasers, and propagates through the thin film waveguide to transmit the laser light reaching the predetermined portion of the thin film waveguide. Go outside An optical output diffraction grating, an objective lens disposed above the optical output diffraction grating and spaced apart from the optical output diffraction grating, and between the optical output diffraction grating and the objective lens Arranged in a state of being separated from the light output diffraction grating, the laser beams emitted from the light output diffraction grating are incident and emitted toward the objective lens and emitted from the objective lens. A holographic element that enters the first laser beam and emits the first laser beam to the first light receiving unit, and that emits the second laser beam emitted from the objective lens and emits the second laser beam to the second light receiving unit. ing.

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。   According to the optical head device of the present invention, an organic semiconductor laser is directly formed by laminating a plurality of layers including at least a light emitting layer containing an organic semiconductor material on the surface of one end of a thin film waveguide. Thus, the organic semiconductor laser can be bonded to the thin film waveguide with a very small coupling loss as compared with the configuration in which the organic semiconductor laser is coupled to the thin film waveguide by the conventional end face direct coupling method. Further, since the hologram element functioning as a beam splitter is arranged above the substrate, the formation of the waveguide beam splitter on the surface of the thin film waveguide can be avoided, so that the surface of the substrate (specifically, on the thin film waveguide) ) Can be minimized. For this reason, as a result of being able to simplify the structure of the substrate, the product cost can be greatly reduced. In addition, since the number of diffraction gratings on the surface of the waveguide can be reduced by the amount of the waveguide beam splitter, an increase in the wavelength shift of the guided light (laser light) due to heat can be minimized.

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。   In addition, according to another optical head device according to the present invention, it is possible to record or reproduce information on two types of optical disks having different wavelengths of laser light to be used while exhibiting the same effects as the above optical head device. be able to.

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。   Preferred embodiments of an optical head device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

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。   First, the configuration of the optical head device 1 will be described with reference to the drawings.

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。   As shown in FIGS. 1 and 2, the optical head device 1 includes a substrate 2, a thin film waveguide 3, a laser diffraction grating 4, an organic semiconductor laser 5, an excitation unit 6, a light output diffraction grating 7, an objective lens 8, and a hologram. An element 9 and a light receiving unit 10 are provided, and information is recorded on or reproduced from the optical disk 11. As shown in the figure as an example, the substrate 2 has an outer shape that is rectangular in plan view. The thin film waveguide 3 is linearly formed along the longitudinal direction of the substrate 2 on one surface side of the substrate 2. In this case, the thin-film waveguide 3 is formed by laminating a substance having a refractive index higher than that of the substrate 2 as a thin film by using a thin-film forming technique, and a light wave (laser light in this example) is transmitted in a certain region. It functions as a waveguide confined in and transmitted. As shown in FIGS. 1 and 2, the laser diffraction grating 4 is formed on the surface of one end portion (left end portion in FIGS. 1 and 2) of the thin film waveguide 3 by a thin film formation technique similar to that of the thin film waveguide 3. Is formed directly using. The laser diffraction grating 4 functions as a resonator for the organic semiconductor laser 5.

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。   The organic semiconductor laser 5 is a known organic semiconductor laser (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-214276, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-2006) configured by laminating a plurality of layers (thin films) including a light emitting layer containing an organic semiconductor material. Organic semiconductor lasers disclosed in Japanese Patent No. 93628 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-253221 can be employed. The organic semiconductor laser 5 has the above-described plurality of layers formed on the surface of the laser diffraction grating 4 formed at one end of the thin film waveguide 3 by using the same thin film forming technique as that of the thin film waveguide 3. It is directly formed by laminating. As a result, the organic semiconductor laser 5 is bonded to the surface of one end portion of the thin film waveguide 3 through the laser diffraction grating 4 in a state where the coupling loss is extremely small as compared with the conventional end face direct coupling method. ing. In addition, the organic semiconductor laser emits laser light by either of the electric excitation method and the optical excitation method, but the optical excitation method causes less deterioration of the material constituting the organic semiconductor laser than the electric excitation method. For this reason, the organic semiconductor laser 5 employs an optical excitation method. The excitation unit 6 includes an LED (light emitting diode), and outputs light for exciting the organic semiconductor laser 5 when energized. The excitation unit 6 is disposed above the organic semiconductor laser 5.

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。   As shown in FIGS. 1 and 2, the light output diffraction grating 7 is formed on the surface of the other end portion (the right end portion in FIGS. 1 and 2) of the thin film waveguide 3 by the same thin film formation technique as that of the thin film waveguide 3. Is formed directly using. Further, the light output diffraction grating 7 allows the laser light that has reached (propagated) from the organic semiconductor laser 5 to the other end of the thin film waveguide 3 via the thin film waveguide 3, and the thin film waveguide at the other end. 3 has a function of emitting light to the outside. The objective lens 8 is disposed above the light output diffraction grating 7 and separated from the light output diffraction grating 7. The hologram element 9 is disposed between the light output diffraction grating 7 and the objective lens 8 in a state of being separated from the light output diffraction grating 7. Further, the hologram element 9 functions as a beam splitter, and enters the laser beam emitted from the light output diffraction grating 7 and emits it toward the objective lens 8, and also emits the laser beam (from the objective lens 8 ( The reflected light from the optical disk 11 is incident and emitted to the light receiving unit 10. The light receiving unit 10 includes a plurality of light receiving elements (not shown) and is mounted on the substrate 2. In addition, the light receiving unit 10 outputs information recorded on the optical disk 11, a tracking servo signal, and an electric signal for generating a focus servo signal based on the received laser beam.

次いで、光ヘッド装置1の動作について説明する。   Next, the operation of the optical head device 1 will be described.

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。   In the optical head device 1, when the excitation unit 6 is energized, the excitation unit 6 irradiates the organic semiconductor laser 5 with light. As a result, the organic semiconductor laser 5 is excited and emits laser light into the thin film waveguide 3 via the laser diffraction grating 4. The light output diffraction grating 7 emits laser light propagating through the thin film waveguide 3 to the outside of the thin film waveguide 3, specifically toward the hologram element 9. The hologram element 9 emits this laser light to the objective lens 8. The objective lens 8 condenses and irradiates the laser beam from the hologram element 9 onto the optical disk 11 and emits the reflected light from the optical disk 11 to the hologram element 9. The hologram element 9 emits the incident laser light to the light receiving unit 10, and the light receiving unit 10 converts the laser light into various electric signals and outputs them.

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。   As described above, in the optical head device 1, the organic semiconductor laser 5 is directly formed by laminating a plurality of layers including at least the light emitting layer containing the organic semiconductor material on the surface of one end portion of the thin film waveguide 3. is doing. Therefore, according to the optical head device 1, an organic material is formed on the surface of the thin film waveguide 3 using the thin film formation technique (specifically, on the surface of the thin film waveguide 3 via the laser diffraction grating 4). By directly forming the semiconductor laser 5, the organic semiconductor laser 5 can be formed into the thin film waveguide 3 with extremely little coupling loss as compared with the configuration in which the organic semiconductor laser is coupled to the thin film waveguide by the conventional end face direct coupling method. Can be joined.

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。   Further, according to this optical head device 1, since the hologram element 9 functioning as a beam splitter is disposed above the substrate 2, the formation of the waveguide beam splitter on the surface of the thin film waveguide 3 can be avoided. Formation of the diffraction grating on the surface of the substrate 2 (specifically, on the thin film waveguide 3) can be minimized (two of the diffraction grating for laser 4 and the diffraction grating for light output 7). For this reason, as a result of being able to manufacture the substrate 2 easily, the product cost can be greatly reduced. In addition, since the number of diffraction gratings that are easily affected by heat can be reduced by the amount of the waveguide beam splitter, an increase in the wavelength shift of guided light (laser light) due to heat can be suppressed to a minimum.

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。   In addition, this invention is not limited to said structure. For example, the optical head device 1 in which one organic semiconductor laser 5 is mounted on the substrate 2 has been described above. However, as in the optical head device 21 shown in FIGS. A configuration in which the lasers 5a and 5b are mounted on the substrate 2 can also be adopted. Hereinafter, the optical head device 21 will be described. In addition, about the structure same as the optical head apparatus 1, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.

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。   3 and 4, the optical head device 21 includes a substrate 2, a thin film waveguide 3, laser diffraction gratings 4 a and 4 b, organic semiconductor lasers 5 a and 5 b, excitation units 6 a and 6 b, and a light output diffraction grating 22. The objective lens 8, the hologram element 23, and the light receiving portions 10a and 10b are provided, and information is recorded on or reproduced from the optical disc 11. In the optical head device 21, as described later, the organic semiconductor laser 5a emits laser light having a wavelength of 780 nm (for CD), and the organic semiconductor laser 5b emits laser light having a wavelength of 650 nm (for DVD). Information can be recorded on or reproduced from two types of optical disks 11, CD and DVD.

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。   As shown in FIGS. 3 and 4, the laser diffraction grating 4 a uses the same thin film formation technique as that of the thin film waveguide 3 on the surface of one end portion (left end portion in each figure) of the thin film waveguide 3. Directly formed. On the other hand, the laser diffraction grating 4b is formed as a thin film on the surface of the other end (the right end in each figure) of the thin film waveguide 3 in the same manner as the laser diffraction grating 4a, as shown in each figure. Formed directly using technology. Each of the laser diffraction gratings 4 a and 4 b functions as a resonator for the organic semiconductor laser 5.

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。   Each of the organic semiconductor lasers 5a and 5b is a known organic semiconductor configured by laminating a plurality of layers (thin films) including a light emitting layer containing an organic semiconductor material in the same manner as the organic semiconductor laser 5 of the optical head device 1. A laser is used, and is formed on the surface of the thin film waveguide 3 via the corresponding laser diffraction gratings 4a and 4b by the same thin film formation technique as that of the organic semiconductor laser 5. In this case, the organic semiconductor laser 5a is a first organic semiconductor laser according to the present invention that emits the first laser light according to the present invention (laser light with a wavelength of 780 nm as an example). It is formed on the surface of the left end in FIGS. 3 and 4 via a laser diffraction grating 4a. On the other hand, the organic semiconductor laser 5b is the second organic semiconductor laser in the present invention that emits the second laser light in the present invention (for example, laser light having a wavelength of 650 nm). 3, 4) on the surface of the laser diffraction grating 4 b.

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。   Each excitation part 6a, 6b is comprised including LED (light emitting diode) similarly to the excitation part 6 of the optical head apparatus 1. FIG. The excitation unit 6a is disposed above the organic semiconductor laser 5a to excite the organic semiconductor laser 5a, and the excitation unit 6b is disposed above the organic semiconductor laser 5b to excite the organic semiconductor laser 5b. Let

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。   As shown in FIGS. 3 and 4, the light output diffraction grating 22 is a predetermined portion (between the center of the thin film waveguide 3 or its vicinity as an example) located between the formation portions of the organic semiconductor lasers 5 a and 5 b in the thin film waveguide 3. ) Directly on the surface. The light output diffraction grating 22 emits two types of laser light reaching (propagating) from the organic semiconductor lasers 5 a and 5 b via the thin film waveguide 3 to the outside of the thin film waveguide 3. It has a function. The hologram element 23 is disposed between the light output diffraction grating 22 and the objective lens 8 in a state of being separated from the light output diffraction grating 22. Further, the hologram element 23 enters the laser beam emitted from the light output diffraction grating 22 and emits it toward the objective lens 8. The hologram element 23 functions as a beam splitter, and the laser beam having a wavelength of 780 nm of the laser beam emitted from the objective lens 8 (the reflected beam from the optical disk 11) is used as the first light receiving unit in the present invention. The laser beam having a wavelength of 650 nm is emitted to the light receiving unit 10b. Each of the light receiving portions 10 a and 10 b is configured by a plurality of light receiving elements (not shown) and mounted at different positions on the substrate 2 in the same manner as the light receiving portion 10. The light receiving unit 10a outputs information recorded on the optical disc 11 (CD), a tracking servo signal, and an electrical signal for generating a focus servo signal based on the received laser beam. On the other hand, the light receiving unit 10b outputs information recorded on the optical disc 11 (DVD), a tracking servo signal, and an electric signal for generating a focus servo signal based on the received laser beam.

次いで、光ヘッド装置21の動作について説明する。   Next, the operation of the optical head device 21 will be described.

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。   In the optical head device 21, when the excitation unit 6a is energized, the excitation unit 6a irradiates the organic semiconductor laser 5a with light. As a result, the organic semiconductor laser 5a is excited to emit laser light (wavelength 780 nm) into the thin film waveguide 3 through the laser diffraction grating 4a. The light output diffraction grating 22 emits laser light propagating through the thin film waveguide 3 to the outside of the thin film waveguide 3, specifically toward the hologram element 23. The hologram element 23 emits this laser light to the objective lens 8. The objective lens 8 condenses and irradiates the laser light from the hologram element 23 onto the optical disk 11 and emits the reflected light from the optical disk 11 to the hologram element 23. The hologram element 23 emits the incident laser light to the light receiving unit 10a, and the light receiving unit 10a converts the laser light into various electric signals and outputs them. On the other hand, when the excitation unit 6b is energized, the excitation unit 6b irradiates the organic semiconductor laser 5b with light. As a result, the organic semiconductor laser 5 b is excited and emits laser light (wavelength 650 nm) into the thin film waveguide 3. The light output diffraction grating 22 emits laser light propagating through the thin film waveguide 3 toward the outside of the thin film waveguide 3 (hologram element 23). The hologram element 23 emits this laser light to the objective lens 8. The objective lens 8 condenses and irradiates the laser light from the hologram element 23 onto the optical disk 11 and emits the reflected light from the optical disk 11 to the hologram element 23. The hologram element 23 emits the incident laser light to the light receiving unit 10b, and the light receiving unit 10b converts the laser light into various electric signals and outputs them. In this manner, by using the optical head device 21, information can be recorded or reproduced on two types of optical discs 11 having different laser light wavelengths.

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。   As described above, also in the optical head device 21, the organic semiconductor lasers 5 a and 5 b are directly formed on the surface of the thin film waveguide 3. Therefore, according to this optical head device 21, information can be recorded on or reproduced from two types of optical disks 11 having different wavelengths of laser light, and on the surface of the thin film waveguide 3 using a thin film formation technique ( Specifically, the organic semiconductor lasers 5a and 5b are directly formed on the surface of the thin film waveguide 3 through the corresponding laser diffraction gratings 4a and 4b, respectively, so that an organic semiconductor can be formed by a conventional end face direct coupling method. The organic semiconductor lasers 5a and 5b can be bonded to the thin film waveguide 3 with extremely little coupling loss as compared with the configuration in which the laser is coupled to the thin film waveguide.

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。   Further, according to this optical head device 21, the hologram element 23 functioning as a beam splitter is disposed above the substrate 2, so that the optical head device 21 is guided onto the surface of the thin film waveguide 3 in the same manner as the optical head device 1. Since the formation of the waveguide beam splitter can be avoided, the number of diffraction gratings formed on the surface of the substrate 2 (specifically, on the thin film waveguide 3) is minimized while reducing the size of the apparatus (laser diffraction grating 4a, 4b and the light output diffraction grating 22). For this reason, as a result of being able to manufacture the substrate 2 easily, the product cost can be greatly reduced. In addition, since the number of diffraction gratings that are easily affected by heat can be reduced by the amount of the waveguide beam splitter, an increase in the wavelength shift of guided light (laser light) due to heat can be suppressed to a minimum.

光ヘッド装置1の構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a configuration of an optical head device 1. FIG. 図1に示す光ヘッド装置1のW−W線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical head device 1 shown in FIG. 光ヘッド装置21の構成を示す斜視図である。3 is a perspective view showing a configuration of an optical head device 21. FIG. 図3に示す光ヘッド装置21のX−X線断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the optical head device 21 shown in FIG. 3 taken along line XX.

符号の説明Explanation of symbols

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,21 Optical head apparatus 2 Substrate 3 Thin film waveguide 4,4a, 4b Diffraction grating for laser 5,5a, 5b Organic semiconductor laser 7,22 Diffraction grating for light output 8 Objective lens 9,23 Hologram element

Claims (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。
A substrate with a thin film waveguide formed on one side;
An organic semiconductor laser that is formed by laminating a plurality of layers including at least a light emitting layer containing an organic semiconductor material on the surface of one end of the thin film waveguide, and emits laser light into the thin film waveguide;
For light output that is formed on the surface of the other end of the thin film waveguide and that emits the laser light that has propagated through the thin film waveguide and reached the other end to the outside of the thin film waveguide A diffraction grating,
An objective lens disposed above the light output diffraction grating and spaced apart from the light output diffraction grating;
The objective lens is disposed between the light output diffraction grating and the objective lens in a state of being separated from the light output diffraction grating, and the laser light emitted from the light output diffraction grating is incident thereon. And a hologram element that emits the laser beam emitted from the objective lens and emits the laser beam to the light receiving unit.
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。
A substrate with a thin film waveguide formed on one side;
A first laser beam is formed by laminating a plurality of layers including at least a light emitting layer containing an organic semiconductor material on the surface of one end of the thin film waveguide, and emits a first laser beam into the thin film waveguide. An organic semiconductor laser,
A second layer is formed by laminating a plurality of layers including at least a light emitting layer containing an organic semiconductor material on the surface of the other end of the thin film waveguide, and emits a second laser beam into the thin film waveguide. An organic semiconductor laser,
The thin film waveguide is formed on the surface of a predetermined portion located between the formation portions of the first organic semiconductor laser and the second organic semiconductor laser, and propagates through the thin film waveguide to the predetermined portion. A light output diffraction grating for emitting each of the reached laser beams to the outside of the thin film waveguide;
An objective lens disposed above the light output diffraction grating and spaced apart from the light output diffraction grating;
The optical output diffraction grating and the objective lens are disposed in a state of being separated from the optical output diffraction grating, and the respective laser beams emitted from the optical output diffraction grating are incident to the objective lens. The first laser beam emitted from the objective lens is incident on the first light-receiving unit, and the second laser beam emitted from the objective lens is incident. And a hologram element that emits light to the second light receiving unit.
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JP2022070810A (en) * 2020-10-27 2022-05-13 Tdk株式会社 Electrode structure and light detection element

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