光头及使用光头的光学信息记录再生装置制造方法及图纸

一种超小型光头及使用该光头的光学信息记录再生装置，将光源和光检测元件集成形成在同一衬底上，适用于可记录的光学信息记录再生装置。在单结晶透明衬底上形成光波导层，并集成形成光检测元件。在与半导体激光器光源相对的面上顺序集成形成第１透明层、衍射光栅、第２透明层、相位差发生元件、第３透明层、聚光元件、第４透明层和耐滑动保护层，构成光头，使耐滑动保护层与信息记录媒体相对靠近配置。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光头及使用光头的光学信息记录再生装置。我们知道，过去，作为使装在光盘等光学信息记录再生装置内的光头小型化的方式有例如，特开昭62-58432号公报、特开昭64-46242号公报、特开平4-255923号公报和特开平6-251410号公报中记载的技术。特开昭62-58432号公报记载的光头是将作为光源的具有Fabi-perot水平共振器的半导体激光器和光检测元件集成在同一块衬底上形成的。另一方面，特开昭64-46242号公报、特开平4-255923号公报和特开平6-251410号公报中记载的光头使用所谓面发光激光器作为光源。在特开昭62-58432号公报记载的光头中，为了适用于光盘装置等光学信息记录再生装置，有必要使半导体激光器射出的光束的光轴弯曲90度。在该公报中，公开了使用刻蚀等技术形成反射镜的方法，但在制造工艺上有很大的困难。进而，由于半导体激光器和光检测元件因注入杂质浓度而有很大的差异，若用同一工艺去形成这两个器件，就会存在很难使两者的特性都完全满足要求的问题。另一方面，若象特开昭64-46242号公报、特开平4-255923号公报和特开平6-251410号公报中记载的光头那样，使用所谓面发光激光器作为光源，因没有必要象特开昭62-58432号公报记载的光头那样形成反射镜，故在制造工艺上要简单一些，但是，因面发光激光器难以做到高功率和射出光的偏振光方向固定，故现在很难适用于可以记录的光学信息记录再生装置。本专利技术的目的在于，提供一种超小型光头及使用该光头的光学信息记录再生装置，通过简单的制造工艺，可以使光源和光检测元件集成在同一衬底上，而且，能够适用于可以记录的光学信息记录再生装置。在本专利技术中，使用选择生长技术在单结晶透明衬底上形成由柱状半导体结晶构成的光波导层，在该光波导层的侧面设置活性层，同时在上述活性层的光射出端面的前后设置由超晶格结构高反射膜形成的Bragg反射器，使光垂直于上述单结晶衬底射出，从而将作为垂直共振器的半导体激光元件作为光源。进而，在选择生长技术中，通过在绝缘层掩膜图形上下工夫，在与上述半导体激光器光源同一块衬底上，在上述光源的附近形成光检测元件。本专利技术的光头，在上述单结晶透明衬底上，利用等离子体CVD法或溅射法等在与上述半导体激光器元件相对的面上积层形成第1透明层，在其下面利用光掩膜暴光工艺和离子交换工艺等形成衍射光栅，作为光束分离元件。接着，利用等离子体CVD法或溅射法等在第1透明层的下部积层形成第2透明层，在其下面形成与1/4波长板相当的相位差发生元件。接着，利用等离子体CVD法或溅射法等在第2透明层的下部积层形成第3透明层，在其下面，利用光掩膜暴光工艺等形成衍射透镜，或利用离子交换工艺等形成折射率分布透镜或凸透镜，作为聚光元件。进而，利用等离子体CVD法或溅射法等在第3透明层的下部积层形成第4透明层，在其下面利用溅射法等形成陶瓷材料等的耐滑动保护层。使上述第4透明层与耐滑动保护层与信息记录媒体面对面靠近配置。从上述半导体激光器光源射出的光分别通过第1透明层、光束分离元件、第2透明层、相位差发生元件和第3透明层，利用聚光元件在第4透明层的与信息记录媒体相对的面的附近形成聚光点。由上述信息记录媒体反射的光分别通过第4透明层、聚光元件、第3透明层、相位差发生元件和第2透明层。进而，利用光束分离元件将通过第2透明层的光分离成多个光束，并将其引导到集成在上述半导体激光器光源附近的光检测元件上。若按照本专利技术，因为和具有Fabri-perot水平共振器的半导体激光器一样，具有作为光源使用的半导体激光器从活性层的端面射出光束的结构，所以从高功率化和偏振光方向控制的观点来看，比所谓面发光激光器还要优越，能够实现也可以适用于可以记录的光学信息记录再生装置的光头。此外，使用光掩膜暴光工艺等半导体制造工艺技术，可以使光源和光检测元件及除此之外的功能元件用一体工艺形成，所以，能够实现小型廉价的光头。附图说明图1是本专利技术第1实施例的光头的结构截面图。图2是本专利技术的衍射光栅和光检测元件的原理图。图3A-3C是表示本专利技术的光检测器的受光区的光强度分布和各种信号检测方法的说明图。图4A、4B是说明本专利技术的半导体激光器光源的制造工序(第1步)的图。图5A、5B是说明本专利技术的半导体激光器光源的制造工序(第2步)的图。图6A、6B是说明本专利技术的半导体激光器光源的制造工序(第3步)的图。图7是表示本专利技术的光检测元件的制造工序的截面图。图8是表示本专利技术第2实施例的光头的结构截面图。图9是表示本专利技术第3实施例的光头的结构截面图。图10A、10B是表示本专利技术第4实施例的光头的结构截面图。图11A、11B是表示本专利技术第5实施例的光头的结构截面图。图12A、12B是表示本专利技术第6实施例的光头的结构截面图。图13是表示本专利技术第7实施例的光头的结构截面图。图14是表示本专利技术第8实施例的光头的结构截面图。图15是本专利技术第9实施例的光学信息记录再生装置的斜视图。图16是本专利技术第10实施例的光学信息记录再生装置的侧面图。图17是本专利技术第11实施例的光学信息记录再生装置的斜视图。下面，参照附图详细说明本专利技术的实施例。第1实施例图1是本专利技术第1实施例的光头100的结构截面图。在该光头100中，半导体激光器光源1配置在兰宝石(a-Al2O3)或炭化硅(a-SiC)等的单结晶透明衬底2上，半导体激光器光源1的活性层209相对上述透明衬底2垂直形成。此外，在上述透明衬底2的半导体激光器光源1的附近集成形成光检测元件3。关于半导体激光器光源1和光检测元件3的具体结构，后面再述。在透明衬底2上，利用等离子体CVD法或溅射法等在与上述半导体激光器光源1相对的面上集成形成第1透明层4，在其下面4a上利用光将膜暴光工艺和离子交换工艺等形成衍射光栅5，作为光束分离元件。利用等离子体CVD法或溅射法等在第1透明层4的下部积层形成第2透明层6，在其下面6a上形成与1/4波长板相当的相位差发生元件7。相位差发生元件7的光轴被设定在相对半导体激光器光源1的活性层209成45度夹角的方向。利用等离子体CVD法或溅射法等在第2透明层6的下部积层形成第3透明层8，在其下面8a上，利用光掩膜暴光工艺等形成衍射透镜9，作为聚光元件。利用等离子体CVD法或溅射法等在第3透明层8的下部积层形成第4透明层10，在其下面10a上利用溅射法等形成陶瓷材料等的耐滑动保护层11。使上述第4透明层10与耐滑动保护层11与信息记录媒体13面对面靠近配置。从半导体激光器光源1射出的光分别通过透明衬底2、第1透明层4、衍射光栅5、第2透明层6、相位差发生元件7和第3透明层8，利用衍射透镜9在第4透明层10的与信息记录媒体13相对的下面10a的附近形成聚光点12。因相位差发生元件7的光学轴被设定在相对半导体激光器光源1的活性层209成45度的方向，故通过相位差发生元件7的光接近圆偏振光并聚光在信息记录媒体13上。信息记录媒体13由衬底13a、信息记录膜13b和保护膜13c构成。聚光点12和信息记录媒体13的间隔设定在1μm以下。若设第4透明层10的折射率为n、衍射透镜9的数值孔径为NA，则从衍射透镜9到聚光点12的有效数值孔径成为n×NA。将衍射透镜9设计成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光头，其特征在于，包括：光源；使从该光源射出的光束聚光照射到信息记录媒体上的聚光元件；使从上述光源射出的光与从上述信息记录媒体反射的光具有指定的相位差的相位差发生元件；对从上述信息记录媒体来的反射光进行光束分离的光束分离元件；和接收上述反射光并检测出记录在上述信息记录媒体上的信息信号的光检测元件，上述光源与上述光检测元件在同一块衬底上集成形成，同时，上述光源是一种相对光波导构造形成了垂直共振器的半导体激光器，上述光波导构造在相对上述衬底垂直形成的半导体结晶的侧面设置了活性层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲尾武司，中村滋，田中俊明，岛野健，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]