DE3627441A1 - Optischer schreib- und lesekopf - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Schreib- und Lesekopf nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und insbeson­ dere auf einen optischen Kopf, der einen Lichtpunkt präzise auf eine optische Speicherplatte fokussieren kann, und der ein hohes Signal/Rausch-Verhältnis hat.

Ein durch Elektronenstrahlschreiben hergestellter fokussie­ render Gitterkoppler von hoher Leistungsfähigkeit ist von T. Suhara u.a. in "Technical Digest of Seventh Topical Meeting on Integrated and Guided-Wave Optics", ThD4; Florida, U.S.A., 24.-26. April 1984 beschrieben. Weiterhin ist ein integrierter optischer Photodetektor von D.B. Ostrowsky u.a. in Appl. Phys. Lett. Band 22, Nr. 9, Seite 463, 1973, beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht eines optischen Kopfes, der elektro-optisch nach dem Stand der Technik integriert ist. Ein Substrat 1 ist mit einer Puffer­ schicht 2 versehen, auf der eine optische Wellenleiterschicht 3 aus einem Dielektrikum gebildet ist. Die Pufferschicht 2 kann durch Oxidation, Verdampfen, oder ähnliches gebildet werden, während die Wellenleiterschicht 3 durch Verdampfen, Zerstäuben oder ähnliches gebildet werden kann. Strahlentei­ ler 5 und ein fokussierender Gitterkoppler 6 werden auf der Wellenleiterschicht 3 durch Photolithographie oder eine Kom­ bination von Elektronenschreiben und Plasma-Ätzen herge­ stellt. Der optische Kopf ist weiter mit einem Halbleiter­ laser 4 und Photodetektoren 10 versehen.

Im Betrieb werden Laserstrahlen 7 in die Wellenleiterschicht 3 von dem Halbleiterlaser 4 eingespeist oder eingestrahlt. Die durch den Wellenleiter 3 weitergeleiteten Laserstrahlen 7 werden durch den fokussierenden Gitterkoppler 6 auf eine optische Speicherplatte 8 fokussiert und rufen einen fokus­ sierten Lichtfleck 12 hervor. Nachdem ein Signalbit 9 auf der Platte 8 durch den fokussierten Lichtfleck 12 gelesen ist, werden von der Platte 8 reflektierte Lichtstrahlen 13 wieder in die Wellenleiterschicht 3 durch den fokussierenden Gitterkoppler 6 eingeführt. Jeder dieser zurück in den Wel­ lenleiter 3 eingeführten Laserstrahlen wird durch den Strah­ lenteiler 5 aufgeteilt, und die aufgeteilten Strahlen 15 ändern ihre Richtung entgegengesetzt um 30°. Ein Satz von aufgeteilten Strahlen 15 konvergiert auf einem Satz von Photodetektoren 10, die nahe an einer Seite des Halbleiter­ lasers 4 angeordnet sind, während der andere Satz von auf­ geteilten Strahlen 15 auf einem anderen Satz von Photodetek­ toren 10 konvergiert, die nahe der anderen Seite des Halb­ leiterlasers 4 angeordnet sind. Diese konvergenten Strahlen 15 werden wirksam durch die entsprechenden Photodetektoren 10 in elektrische Signale umgewandelt.

Da die Wellenleiterschicht 3 ebenfalls in dem in Fig. 1 ge­ zeigten elektro-opischen integrierten Kopf zwischen dem Halbleiterlaser 4 und den Photodetektoren 10 gebildet ist, können sogenannte Streustrahlen 16 auftreten, die divergent von dem Halbleiterlaser 4 emittiert werden und direkt auf die Photodetektoren 10 auftreffen. Diese Streustrahlen 16 verursachen Rauschen in dem Ausgang der Photodetektoren 10 und senken somit das Signal/Rausch-Verhältnis des optischen Kopfes.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, einen optischen Kopf der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert wird.

Der erfindungsgemäße optische Schreib- und Lesekopf für eine Laserspeicherplatte ist versehen mit: einem Substrat; einer über einer Hauptoberfläche des Substrates gebildeten Wellen­ leiterschicht; einem an einem Ende der Wellenleiterschicht vorgesehenen Halbleiterlaser zum Einspeisen oder Einstrahlen von Laserstrahlen in die Wellenleiterschicht; einem auf der Wellenleiterschicht gebildeten fokussierenden Gitterkoppler zum Fokussieren der eingespeisten Laserstrahlen auf die Speicherplatte und zum Einführen der von der Speicherplatte reflektierten Strahlen in die Wellenleiterschicht; einer auf der Wellenleiterschicht zwischen dem Halbleiterlaser und dem fokussierenden Gitterkoppler gebildeten Strahlenteiler­ einrichtung zum Aufteilen von jedem der reflektierten Strah­ len in einen vorgeschriebenen spitzen Winkel; einer Photo­ detektoreinrichtung zum Umwandeln der aufgeteilten Strahlen in elektrische Signale; einer zwischen dem Halbleiterlaser und der Photodetektoreinrichtung gebildeten optischen Iso­ latoreinrichtung.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht eines optischen Kopfes nach dem Stand der Technik; und

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen optischen Kopfes.

In Fig. 2 ist nur der wesentliche Teil eines erfindungsge­ mäßen optischen Kopfes gezeigt. Der in Fig. 2 gezeigte opti­ sche Kopf ist ähnich dem in Fig. 1 gezeigten, mit der Aus­ nahme, daß optische Isolatoren 17 zwischen dem Halbleiter­ laser 4 und den Photodetektoren 10 gebildet sind. Die opti­ schen Isolatoren 17 weisen Rillen auf, die in die Wellen­ leiterschicht 3 zwischen dem Halbleiterlaser 4 und den Photodetektoren 10 eingeschnitten sind.

Im Betrieb arbeitet der in Fig. 2 gezeigte optische Kopf ähnlich wie der in Fig. 1 gezeigte es tut. In dem in Fig. 2 gezeigten optischen Kopf werden jedoch die von dem Halb­ leiterlaser 4 divergent emittierten Strahlen 16 daran ge­ hindert, direkt in die Photodetektoren 10 einzufallen, da die auf die Photodetektoren 10 gerichteten Streustrahlen 16 von den optisch diskontinuierlichen Rillen 17 reflektiert oder gestreut werden. Obwohl die Rillen 17 sich lang genug erstrecken, damit die Streustrahlen 16 daran gehindert wer­ den, direkt in die Photodetektoren 10 einzutreten, muß die Länge der Rillen 17 so begrenzt werden, daß sie nicht die konvergenten Strahlen 15, die von der Speicherplatte 8 re­ flektiert sind, beeinträchtigen.

Als Resultat vermindern die optischen Isolatoren 17 Rauschen in dem Ausgang der Photodetektoren 10, ohne den Signalpegel herunterzusetzen, und damit wird das Signal/Rausch-Verhält­ nis des optischen Kopfes erhöht.

Obwohl in Fig. 2 nur eine Rille 17 nahe jeder Seite des Halbleiterlasers 4 gezeigt ist, kann eine Mehrzahl von Ril­ len 17 entlang jeder Seite des Halbleiterlasers 4 vorgesehen werden, so daß die totale optische Isolierung sichergestellt wird. Obwohl weiterhin die Rillen 17 nur in die Wellenlei­ terschicht 3 in der oben beschriebenen Ausführungsform ge­ schnitten sind, können sie in die Pufferschicht 2 vertieft werden, wie es durch die gestrichelten Linien 18 in Fig. 2 gezeigt ist. Weiterhin können die Rillen 17 (und 18) mit einer reflektierenden Substanz wie Aluminium oder einer ab­ sorbierenden Substanz wie polykristallines Silizium be­ schichtet oder begraben werden, je nach den Bedürfnissen der Umstände.

Claims (7)

1. Optischer Schreib- und Lesekopf für eine Laserspeicher­ platte mit
einem Substrat (1);
einer über einer Hauptoberfläche des Substrates (1) gebilde­ ten Wellenleiterschicht (3);
einem an einem Ende der Wellenleiterschicht (3) vorgesehenen Halbleiterlaser (4) zum Einspeisen von Laserstrahlen (7) in die Wellenleiterschicht (3);
einem auf der Wellenleiterschicht (3) gebildeten fokussie­ renden Gitterkoppler (6) zum Fokussieren der eingespeisten Laserstrahlen (7) auf die Speicherplatte (8) und zum Einfüh­ ren der von der Speicherplatte (8) zurückreflektierten Strah­ len (13) in die Wellenleiterschicht (3);
einer auf der Wellenleiterschicht (3) zwischen dem Halblei­ terlaser (4) und dem fokussierenden Gitterkoppler (6) gebil­ deten Strahlenteilereinrichtung (5) zum Aufteilen von jedem der reflektierten Strahlen in einen vorgeschriebenen spitzen Winkel; und
einer Photodetektoreinrichtung (10) zum Umwandeln der aufge­ teilten Strahlen (15) in elektrische Signale,
gekennzeichnet durch eine optische Isolatoreinrichtung (17, 18), die zwischen dem Halbleiterlaser (4) und der Photodetektoreinrichtung (10) gebildet ist.

2. Optischer Schreib- und Lesekopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Isolatoreinrichtung (17, 18) mindestens eine Rille von einer vorgeschriebenen Länge aufweist, die mit mindestens einer Teiltiefe in die Wellenleiterschicht entlang jeder Seite des Halbleiterlasers (4) eingeschnitten ist.

3. Optischer Schreib- und Lesekopf nach Anspruch 2, gekenn­ zeichnet durch eine zwischen dem Substrat (1) und der Wellenleiterschicht (3) eingeschobene Pufferschicht (2), wobei die Rillen (17, 18) wenigstens in eine Teiltiefe der Pufferschicht (2) ver­ tieft sind.

4. Optischer Schreib- und Lesekopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen mit einer reflektierenden Substanz beschich­ tet sind.

5. Optischer Schreib- und Lesekopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (17, 18) mit einer absorbierenden Substanz beschichtet sind.

6. Optischer Schreib- und Lesekopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (17, 18) mit einer reflektierenden Substanz begraben sind.

7. Optischer Schreib- und Lesekopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (17, 18) mit einer absorbierenden Substanz begraben sind.