CN1039059C - 偏振分束器及采用该分束器的磁光读装置 - Google Patents

偏振分束器及采用该分束器的磁光读装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1039059C
CN1039059C CN94190520A CN94190520A CN1039059C CN 1039059 C CN1039059 C CN 1039059C CN 94190520 A CN94190520 A CN 94190520A CN 94190520 A CN94190520 A CN 94190520A CN 1039059 C CN1039059 C CN 1039059C
Authority
CN
China
Prior art keywords
polarization
heap
refractive index
compensation
beam splitter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN94190520A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1112797A (zh
Inventor
J·范德瓦尔
W·G·奥费
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.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from BE9300661A external-priority patent/BE1007250A3/nl
Application filed by Philips Electronics NV filed Critical Philips Electronics NV
Publication of CN1112797A publication Critical patent/CN1112797A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1039059C publication Critical patent/CN1039059C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1356—Double or multiple prisms, i.e. having two or more prisms in cooperation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B11/00—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor
    • G11B11/10—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field
    • G11B11/105—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field using a beam of light or a magnetic field for recording by change of magnetisation and a beam of light for reproducing, i.e. magneto-optical, e.g. light-induced thermomagnetic recording, spin magnetisation recording, Kerr or Faraday effect reproducing
    • G11B11/10532—Heads
    • G11B11/10541—Heads for reproducing
    • G11B11/10543—Heads for reproducing using optical beam of radiation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

一个光学偏振分束器具有薄层(8-13)组成的堆，堆包括毗邻补偿堆(11-13)的偏振堆(8-10)。偏振堆包括多个交替地具有第一折射率nw和第二折射率nh的连续层。补偿堆包括一系列半波长厚度及折射率分别为n1、n2和n3且符合关系n3＜n2＜n1的三个连续层。补偿堆使分束器在透射或反射光束的两个互相垂直的偏振方向引入最小的相位差。分束器适用于把发散或会聚光束分为一定的偏振分量的光学***。

Description

偏振分束器及采用该分束器的磁光读装置
本发明涉及一种用以使给定波长的非准直入射光束分离为两束具有互不相同偏振状态的子光束的偏振分束器，这种偏振分束器具有配置了薄层偏振堆的基片。本发明还涉及配置了这种分束器的磁光读装置。
偏振分束器尤其适用于把入射光束分离为两束互相垂直偏振的子光束。被称之为部分偏振分束器(PPBS)的特定的偏振分束器把入射光束分成两束沿两个垂直偏振方向的每个方向各有所需比例的光量的子光束。
从欧洲专利中请No.0336334中可以了解开头一段所述的那种偏振分束器。这种分束器包括交替地具有高、低折射率的薄层所组成的偏振堆。偏振堆的第一层和最后一层比中间各层薄，以便为以偏振分束器设计的入射角的角度入射的光束获得正确的分束比。这种分束器可以直接位于由半导体激光器所发射的发散光束之中。这就不必使透镜位于分束器的前面来准直光束，且使光学装置更为紧凑。
用偏振分束器作为磁光阅读装置的光束分离器(beamseparator)是公知的，尤其是日本专利申请No.2-64917(A)。在这种装置中，由二极管激光器所产生的具有第一偏振方向的发散光束透过分束器入射到透镜***上，透镜***将光束聚焦在信息存储介质上。由介质所反射的光束的偏转状态为存储在介质中的信息所调制，使得这束光束不仅包括具有第一偏振方向的相当大光量的光，而且包括具有垂直于第一偏振方向的第二偏振方向变化的少光量的光。透镜***把反射光束会聚起来。分束器使由介质所反射的一部分光束向检测***反射。检测***将调制光束转换为表示已读出的信息的电检测信号。分束器反射了所有第二偏振方向的光和一部分第一偏振方向的光，因而放大了检测信号。然而，采用从所述欧洲专利申请所公知的分束器显然会导致读装置中的检测信号并非是最佳的。
本发明的目的是提供一种能够获得增强的检测信号的偏振分束器。
根据本发明，用开头那段中所述的偏振分束器就能达到这个目的，其特征在于，偏振分束器包括用以补偿在光束通过偏振堆时所招致的光程差的补偿装置。
在配有公知分束器的读装置中，检测信号的不充足的量看来是在检测***区由这个分束器的偏振堆所引起的第一偏振方向的光和第二偏振方向的光之间的相位差的结果。换言之，是光程差不等于零的结果。光程差取决于光在偏振堆上的入射角。根据本发明的分束器通过在分束器中配置补偿装置而解决了这个问题。补偿装置在非准直光束中引出入光程差，其符号与由偏振堆所引入的光程差的符号相反。于是可以使由偏置堆和补偿装置的组合所引入的光程差在入射角的颇大范围内小于几度。通过选择分束器的基片及薄层的折射率就可以确定第一偏振方向和第二偏振方向的子光束的光量比。在磁光读装置中采用根据本发明的分束器会增加检测信号的量。
在一个最佳实施例中，补偿装置包括毗邻偏振堆的由薄层构成的补偿堆。把偏振和补偿这两种功能分配在两个独立的堆即偏振堆和补偿堆上就允许设计有颇大的自由度。可以把每个堆设计成以最佳方式执行其功能。
当偏振分束器包括另一个毗邻偏振堆由薄层构成的补偿堆时，就能改善对光程差的补偿以及简化补偿堆的结构。在偏振分束器的这个实施例中，偏振堆的两侧都有补偿堆。
在本发明的分束器的最佳实施例中，偏振堆包括多个连续的薄层，这些薄层交替地具有第一折射nw和第二折射率nh，nw的值小于nh的值。偏振堆可以是为所需的各偏振分束比而设计的，而且容易制造。
本发明的分束器的一个或两个补偿堆的实施例可分为两类。第一类补偿堆包括一系列分别具有折射率n1、n2和n3的三个连续层，这些折射率满足关系n3＜n2＜n1。这系列中折射率最低的那层最好应面对偏振堆，以便适当补偿。含有第一类补偿堆的分束器的光程差对波长的变化是相当不敏感的。
在第一类补偿堆中，各薄层的折射率最好符合关系nw等于n3，且nh等于两值n1和n2的其中之一。由本发明的补偿堆和偏振堆所组成的组合堆的第一实施例因而包括具有折射率……n1、n2、n3、n1、n3、n1、n3、……的各层；亦即一系列具有高和低折射率的各层，具有高和低折射率的那些薄层的其中两层之间有一个附加层，其折射率处于所述的两折射率之间。组合堆的第二实施例包括具有折射率……n1、n2、n3、n2、n3、n2、n3、……的各薄层亦即一系列具有高和低折射的各薄层，连同折射率高于高折射率的附加层。这些堆只包括三种不同材料的薄层，因而能简易的制造。
在也能简易制造的第一类补偿堆的第三实施例中，各薄层的折射率符合关系nw等于n2，及nh等于n1。于是各薄层具有以下折射率：……n1、n2、n3、n1、n2、n1、n2……等，亦即一系列具有高和低折射率的薄层，连同折射率低于所述低折射率的附加层。通过适当地选择用于补偿堆的不等于nw或nh的折射率就可以把组合堆的光程差减至最低。
如果第一类补偿堆和偏振堆的各薄层的光学厚度等于光束的四分之一波长，分束器就获得了令人满意的偏振效果。当光束发散或会聚时，光学厚度是为光束的中央光线所设计的。虽然另一方面也可以是其它的薄层厚度，但是所有薄层的光学厚度相同具有简化制造过程的优点。
根据本发明的第二类补偿堆包括至少一个光学厚度等于光束半波长倍数的薄层。厚度为一倍或两倍以上半波长的薄层对以组合堆设计的入射角的光束的光程差没有影响。然而以其它的入射角，薄层就会引入光程差，其符号与由偏振堆所引入的光程差的符合相反。薄层的光程差随其厚度的增加而增加。因此，通过以半波长为一级逐级调整薄层的厚度可以调节对偏振堆的光程差的补偿。薄层的较高折射率减少了补偿所需的厚度。
当第二类补偿堆中的至少一层折射率等于用于偏振堆的值nw和nh的其中之一时，制造这些堆只需要两种不同的折射率，从而简化了组合堆的制造过程。
根据本发明，用以读出存储在磁光记录载体上的信息的磁光读装置最好配置提供辐射光束的辐射源、本发明的偏振分束器以及检测***。分束器配置在辐射源和记录载体之间的辐射光束的路径上以及由记录载体所反射的辐射光束的路径上，用以将反射的辐射光束与由辐射源所供给的辐射光束分离开来。检测***则配置在分束器后面的反射的辐射光束的路径上，用以从这个光束中获得信息信号。
要指出的是，美国专利USP No.4,733,926公开了一种偏振分束器，其中偏振堆包括四连续层系列，折射率分别为n2、n1、n2和n3，且n3＜n2＜n1。折射率为n2、n1、n2的一系列中的前三层构成所谓的赫平三元组(Herpin triad)，赫平三元组起着一个折射率不同于n1和n2的等效层的作用。赫平三元组可以形成这样一个等效层，即其折射率是不能用可买到的单一材料所获得的。四层系列起着两个连续层的作用，亦即等效层和通常在偏振堆中折射率为n3的那层。因此，折射率为n1、n2和n3的三个连续层构成了由于采用赫平三元组所形成的各层的附随顺序。三个连续层不毗邻于偏振堆，而是偏振堆的一部分，且不减少偏振堆的光程差。此外，赫平三元组中各层的光学厚度不等于四分之一波长。
还要指出的是美国专利U.S.P.No.4,431,258公开了一种分束器，这种分束器配有一个由一系列折射率增加的三个连续层所组成的堆。然而这种分束器是一种非偏振分束器，其中由三个连续层所组成的若干系列具有增强对入射光两个垂直偏振分量其中之一反射的作用，以使两个分量获得相同的反射。相比之下，本发明的分束器是一个偏振分束器，其中通过使具有高、低折射率的各层交错而获得了两种分量所想要的不同反射，同时三个连续层所组成的系列减少了在于光束中两种偏振分量之间的相位差。
本发明的这些方面的其它方面从以下所述的实施例就会显得很清楚，现在就参照实施例加以详细描述。附图中：
图1表示传统的偏振分束器；
图2a、2b和2c是传统分束器作为入射角函数的光学性质的图象，亦即：
图2a表示对于s偏振光的反射及透射系数；
图2b表示对于p偏振光的反射及透射系数；
图2c表示s偏振光和p偏振光在透射过程中的相位差；
图3表示本发明的具有第一类补偿堆的组合堆的第一实施例；
图4a、4b和4c是与图2a、2b和2c中相似的但这次是对于图3中所示堆的图象；
图5表示本发明的具有第一类补偿堆的组合堆的第二实施例；
图6a和6b是与图2a和2b中相似的但这次是对于图5中所示堆的图象；
图6c表示对于图5中所示的堆，s偏振光和p偏振光在反射过程中的相位差；
图7表示在平板上具有第一类补偿堆的组合堆的实施例；
图8a、8b和8c是与图2a、2b和2c中相似的但这次是对于图7中所示堆的图象；
图9表示本发明的具有第二类补偿堆的组合堆的第一实施例；
图10a、10b和10c是与图2a、2b和2c中相似的但这次是对于图9中所示堆的图象；
图11a、11b和11c是与图2a、2b和2c中的相似的，但这次是对于具有第二类补偿堆的组合堆的第二实施例；
图12a、12b和12c是与图2a、2b和2c中的相似的、但这次是对于具有第二类补偿堆的组合堆的第三实施例；
图13表示本发明的具有平板上第二类补偿堆的组合堆的第四实施例；
图14a、14b和14c是与图2a、2b和2c中的相似的、但这次是对于图13中所示的堆的图象；以及
图15表示配有本发明分束器的磁光读装置。
图1表示立方体形状的传统的偏振分束器，其分束面2与射入面3成45°角。图中入射面与图面重合。在射入面上的入射光束4可以认为是由在入射面内偏振(图中的偏振方向p)的分量和沿垂直于入射面方向(偏振方向s)偏振的分量所组成的。分束器将光束4分束成透射子光束5和反射子光束6。分束器设计成以透射、即从入射光束4到子光束5传送尽可能多的p偏振(p偏振系数为1)的入射光和10％的s偏振(s偏振系数为0.1)的入射光。为此，在分束面上配置了由五个薄层所组成的偏振堆，分束器被设计成各层有四分之一波长的厚度。连续层的折射率为1.95、1.37、1.95、1.37和1.95，而立方体材料的折射率为1.61。各层的光学厚度在入射角α为45°的情况下为设计波长的四分之一，设计波长为785nm。
图2表示传统的分束器1作为波长为785nm的平行光束4的入射角α的函数的光学特性。图2a表示入射光束的s偏振分量的反射系数Rs和透射系数Ts。图2b表示入射光束的p偏振分量的反射系数Rp和透射系数Tp。在入射角不同于45°的情况下，透射系数Ts和Tp分别偏离设计值0.1和1。图2c表示由于通过分束器所引起的透射子光束5的s偏振分量和p偏振分量之间的相位差PD。这个通常不是为传统分束器所规定的参数应该为零，以不干扰透射光束中偏振分量之间的相位关系。在入射角为45°的情况下，相位差确实为零，但入射角稍大或稍小，就会使相位差迅速增加或减少。对于给定的应用，例如用于磁光读装置，对于处在45°上下大约10°范围内的所有入射角，相位差应小于10°。与图2c相关的传统分束器的相位差在-20°到+20°以上的范围内，因此不适合于这些应用。
由于本发明的分束器配有薄层组成的补偿堆，所以这种分束器不符合所述光程差条件。在本发明的第一类实施例中，补偿堆包括三个连续层，其折射率呈阶梯形。
第一类分束器的第一实施例包括一个具有如图1中所示分束面2的立方体1。组合堆包括本发明的补偿堆和偏振堆，其剖面图示于图3，组合堆配置在立方体的分束面2上，位于下面的基片7的折射率等于1.61。组合堆的六个薄层8-13的厚度在与分束面上的法线成45°入射角的情况下各为四分之一波长。设计波长为785nm。层8-13的折射率为2.35、1.37、2.35、1.37、1.77和2.35。先提及的三层构成偏振堆。后提及的这个堆中折射率上升的三层构成本发明的补偿堆。立方体的另一部分，即基片14，其折射率为1.61，它是借助于粘结剂而固定到堆上的，粘结剂的折射率最好与基片的折射率相同。基片7和14是用Schott产品目录中的光学玻璃SK16所制成的，各薄层则是用Na3AlF6(冰晶石，n＝1.37)、PbF2(n＝1.77)及ZnS(n＝2.35)所制成的。折射率是经过选择的，以使p分量的透射尽可能多以及s分量的透射为15％。通过选择不同的薄层折射率可以获得分束器的反射和透射的其它值。光线既可从基片7一侧也可从基片14一侧射入堆。
图4a和4b表示本发明分束器的第一实施例的s偏振分量和p偏振分量的反射系数和透射系数的变化。由分束器引入的透射光束的这些偏振分量之间的光程差示于图4C，其值在入射角从40°至50°的整个范围内小于2°。光程差曲线中波动的最大值是由层12即补偿堆中间层的折射率的值所决定的。这个值应处于相邻两层的折射率之间。分束器的小光程差使它很适用于磁光读装置。
第一类分束器的第二实施例也包括如图1中所示的具有分束面2′的立方体。本发明的组合堆的剖面图示于图5中，组合堆配置在立方体的分束面2′上，位于下面的基片15的折射率为1.60。这个堆的十二片薄层16-27的光学厚度在与分束面上的法线成45°入射角的情况下各为四分之一波长。设计波长为790nm。层16至27的折射率分别为1.46、2.30、2.00、1.46、2.30、1.46、2.30、1.46、2.30、1.46、2.30、1.46。三个薄层17、18和19构成本发明的补偿堆。立方体的另一部分，即基片28，其折射率为1.60，它是利用粘结剂固定到堆上的。基片15和28是由Schott产品目录中的光学玻璃SK7所制成的，各薄层则是用SiO2(n＝1.46)、ZrO2(n＝2.00)及TiO2(n＝2.30)所制成的。这些折射率是经过选择的，以使p分量的反射为20％，而s分量的反射为100％。
图6a和6b表示本发明分束器的第二实施例的s偏振和p偏振的反射系数和折射系数的变化情况。图6c中所示的分束器对反射光束的光程差在40°-49°的入射角范围内小于4°。通过把低折射率层16放置成紧靠补偿堆的高折射率层17也可以达到s分量的高反射。本发明的补偿堆最好位于组合堆的始端或末端，可能有附加的单个四分之一波长层作为相应的第一层或最后层，例如层16。如果把补偿堆配置在偏振堆的层之间，就会产生法布里-珀罗(Fabry-Perot)效应，这会使反射系数和透射系数相当依赖于角度。
如图1中所示，透过立方体1的射入面3所射入的光束4偏向所述面上的法线折射，这是因为立方体是由折射率比其外面的媒质的折射率高的材料所组成的。因此，入射光束在立方体内的发散度会比立方体外小。用折射率较高的材料制造立方体，入射光束在立方体内的发散度就会显著减小，因此，光束的光线入射在薄层组成的堆上的入射角α的范围也会减小。空气中的5°发散角减小到折射率为1.7的材料中的3°。这就减低了对于分束器光学特性的角度相关性的需要。
第一类分束器的第三实施例包括如图7中所示的平板30。组合堆就配置在平板的一面31上。组合堆的十片薄层32至41，薄层32就直接配置在面31上，每片薄层在相对于面31上的法线的入射角为65°的情况下具有四分之一波长的光学厚度。设计波长为790nm。薄层32至41的折射率为2.00、1.72、1.46、1.72、1.46、1.72、1.46、1.72、1.46及2.00。三片薄层32、33和34构成本发明的补偿堆。平板30由非晶石英(n＝1.46)所构成。薄层则由SiO2(n＝1.46)、MgO(n＝1.72)和ZrO2(n＝2.00)所构成。折射率是经过选择的，以使p分量的透射尽可能大，以及使s分量的透射为20％。为了适当补偿，补偿堆最好配置在平板和偏振堆之间。
图8a和8b表示图7中所示的分束器的第三实施例的s和p偏振的反射系数和透射系数的变化情况。在不影响光程差的情况下，薄层41的Rs得到增加。如果薄层41折射率为1.72，Rs约为0.70，如果这片薄层的折射率为2.00，Rs则约为0.80。对于在40°和50°之间范围内的入射角，由分束器引入的透射光束的p和s分量之间的光程差如图8c所示小于2°。
在本发明的分束器第二类实施例中，补偿堆包括至少一片光学厚度等于半波长倍数的薄层。
第二类分束器的第一实施例包括具有如图1中所示的分束面2″的立方体。本发明的组合堆的剖面图示于图9中，它是配置在立方体的分束面2″上的，位于下面的基片42的折射率等于1.61。组合堆包括偏振堆以及位于偏振堆两侧的补偿堆。偏振堆包括五片薄层44至48，各薄层在与分束面上的法线成45°入射角的情况下具有四分之一波长的光学厚度。设计波长为790nm。薄层44至48的折射率分别为1.47、2.30、1.47、2.30和1.47。第一补偿堆包括厚度为一个波长的薄层43，第二补偿堆包括厚度为一个半波长的薄层49。薄层43和49的折射率都等于2.3。立方体的另一部分，即折射率为1.61的基片50，最好用折射率与该基片相同的粘结剂固定到堆上。基片42和50是用Schott产品目录中的光学玻璃SK16构成的，薄层则是由SiO2(n＝1.47)和TiO2(n＝2.3)构成的。
图10a和10b表示第二类分束器第一实施例的s和p偏振分量的反射系数和折射系数的变化情况。图10c中所示的由分束器所引入的透射光束的这些分量之间的光程差在入射角从40°至50°的整个范围内小于1.5°。组合堆只配置一个补偿堆而不是两个补偿堆的实施例也可以获得比较好的补偿；单一补偿堆必须具有厚度为四个波长的薄层，以获得所需要的低光程差。图9中所示的实施例具有下述优点，即厚度分别为一个波长及一个半波长的两片分离的薄层43和49比厚度为四个波长的单一薄层容易制造。当两片薄层43和49的厚度各为半波长时，虽然补偿不如图9中所示实施例那样好，但是仍然可以获得比较好的光程差补偿。图9所示堆中薄层43和49的折射率都等于2.3，这是如偏振堆中所采用的那样的高折射率。当薄层43和49的折射率等于1.47、即偏振堆中所采用的低折射率时，也能补偿偏振堆的光程差，但是要获得与采用高折射率薄层时相同程度的补偿，就要求薄层43和49的厚度比较大。用折射率不等于偏振堆中所采用的高或低折射率的薄层也可以进行光程差补偿。
第二类分束器的第二实施例具有与图9中所示实施例不相上下的堆结构，连续层43′至49′处于基片42′和50′之间。元件42′至50′的折射率分别为1.7、1.47、2.30、1.65、2.30、1.47、2.30、1.47和1.7。形成偏振堆的薄层44′至48′的厚度各为四分之一波长；各自形成补偿堆的薄层43′和49′的厚度各为半波长，基片42′和50′是由Schott产品目录中的光学玻璃SF1所构成的，薄层则是由SiO2(n＝147)、SiOx(n＝1.65)和TiO2(n＝2.30)所构成的。折射率是1.65而不是期望值1.47的薄层45′改变了组合光束堆的反射系数和透射系数，同时保持低光程差。
图11a和11b表示第二类分束器的第二实施例的s和p偏振分量的反射系数和透射系数的变化情况。图11c中所示的由分束器引入的透射光束的这些分量之间的光程差在入射角从40°至50°的整个范围内小于2°。薄层45′的折射率的值与值1.47的偏差使s和p偏振分量的透射分别为20％和95％以上。
第二类分束器的第三实施例具有与图9中所示实施例不相上下的堆结构，连续层43″至49″处于基片42″和50″之间。元件42″至50″的折射率分别为1.61、2.30、1.47、2.30、1.47、2.30、1.47、2.0和1.61。形成偏振堆的薄层44″至48″各自的厚度为四分之一波长。各自形成补偿堆每个薄层43″和49″的厚度分别为半波长和两个波长。基片42″和50″是由Schott目录中的光学玻璃SK16构成的，薄层则是由SiO2(n＝1.47)、ZrO2(n＝2.00)及TiO2(n＝2.30)所构成的。薄层49″起着用以在组合堆中消除应力的中间层和补偿堆的作用。
图12a和12b表示第二类分束器的第二实施例的s和p偏振分量的反射系数和透射系数的变化情况。图12c中所示的由分束器所引入的透射光束的这些分量之间的光程差在入射角从40°至50°的整个范围内小于5°。当薄层49”的厚度改变了半波长的倍数时，仍能保持低光程差。
第二类分束器的第四实施例包括如图13中所示的平板51。组合堆就配置在平板的一面52上。堆包括七片薄层。第一片薄层53形成补偿组，并且直接就配置在面52上。堆的接下来的六层54至59形成偏振堆。这六层在相对于面31上法线的入射角为45°的情况下各有四分之一波长的光学厚度，而薄层53的厚度为三个波长°设计波长为790nm。薄层53至59的折射率为2.30、1.47、2.30、1.47、2.30、147和2.30。平板51是由Schott产品目录中的玻璃SK16(n＝1.46)所构成的，薄层则是由SiO2(n、1.47)和TiO2(n＝2.30)所构成的。
图14a和14b表示本发明分束器第三实施例s和p偏振分量的反射系数如透射系数的变化情况。如图14c中所示的由分束器所引入的透射光束的p和s分量之间的光程差在入射角40°和50°之间的范围内基本上小于0.2°。补偿堆必须位于基片的那一面上，以获得良好的补偿。当补偿堆薄层的折射率等于1.47时，薄层的厚度必须为五个波长，以获得与用折射率为2.30及厚度为三个波长的薄层相同的补偿。
图15表示包括相关的记录载体61的磁光读装置60。例如二极管激光器的辐射源62产生沿垂直于图面方向(即s方向)偏振的发散辐射光束63。辐射光束然后入射到本发明的偏振光束分束器64上。分束器的分束面65上的薄层组合堆具有与图3中所示的堆相同的结构。根据图4a，分束器把84％的入射辐射光束反射到物镜***66，物镜***然后将光束聚焦在记录载体61上。从记录载体所反射的辐射光束为存储在记录载体上的信息所调制。调制根据已被读出的信息而呈光束偏振方向的小角度旋转的形式。旋转表现为主要是s偏振反射光束中的p偏振分量。反射光束为分束器64所部分透射，p分量透射近乎100％，而s分量则透射16％(见图4a和4b)。所选定p和s分量透射比由于记录介质上的信息被放大而导致偏转旋转，使得可以精确检测这种旋转，因而可以精确地检测信息信号。由分束器64透射的光束然后入射在例如渥拉斯顿(Wollaston)棱镜的分束器67上，后者把入射光束分成两个具有不同传播方向的互相垂直的偏振光束68、69。这两束光束各由检测***70中的独立元件所检测，且被转换成电信号。根据电信号就可以获得表示已读出的信息的信息信号。
为了使检测令人满意，必须使反射光束中由分束器64所透射的p和s分量在分束器中不发生相互间的大相位差或光程差，在本发明的分束器中，这是由分束器的分束面上的薄层组成的特定堆所实现的，因此即使是如所示的读装置中的会聚光束也只经受小的光程差。
图5、7、9和13中所示的分束器的各实施例也可用于磁光读装置。图5和13中所示的实施例应该用于分束器把来自记录载体的光束向检测***反射的装置。图7和9中所示的实施例应该用于分束器把来自记录载体的光束向检测***透射的装置。
本发明的分束器可以用来在所有应用得到效益，在这些应用中，偏振分束器放置在会聚光束或发散光束中，在反射或透射光束中不会发生p和s分量之间的大相位差。这些应用例如是用于光学远程通信的偏振检测装置及偏振测量设备。

Claims (13)

1.一种用以把给定波长的非准直入射光束分束成两束具有互不相同偏振状态的子光束的偏振分束器，该偏振分束器具有配置了由若士薄层组成的偏振堆的基片，其特征在于：该分束器包括用以补偿所述光束在通过所述偏振堆时所发生的光程差的补偿装置。
2.一种根据权利要求1的偏振分束器，其特征在于：所述补偿装置包括一个毗邻所述偏振堆、由薄层组成的补偿堆。
3.一种根据权利要求2的偏振分束器，其特征在于：所述偏振分束器包括另一个毗邻所述偏振堆、由薄层组成的补偿堆。
4.一种根据权利要求1的偏振分束器，其特征在于：所述偏振堆包括多个交替地具有第一折射率nw和第二折射率nh的连续层，nw的值低于nh的值。
5.一种根据权利要求2的偏振分束器，其特征在于：所述补偿堆包括一系列分别具有折射率n1、n2、或n3的三个连续层，所述折射率符合关系n3＜n2＜n1。
6.一种根据权利要求4的偏振分束器，其特征在于：所述各层的折射率符合关系：nw等于n3，而nh等于两个值n1和n2的其中之一。
7.一种根据权利要求4的偏振分束器，其特征在于：所述各层的折射率符合关系：nw等于n2，而nh等于两n1。
8.一种根据权利要求1的偏振分束器，其特征在于：所述偏振堆和所述补偿堆的各层的光学厚度等于该光束的四分之一波长。
9.一种根据权利要求2的偏振分束器，其特征在于：所述补偿堆包括至少一片光学厚度等于所述光束的半波长倍数的薄层。
10.一种根据权利要求4的偏振分束器，其特征在于：所述至少一片薄层的折射率等于所述两个值nw和nh的其中之一。
11.一种根据权利要求1的偏振分束器，其特征在于：适合在所述偏振堆上的入射角的范围在20°和80°之间的入射光束的一些部分。
12.一种根据权利要求1的偏振分束器，其特征在于：所述分束器有另一个基片，使得所述偏振堆配置在所述两个基片之间。
13.一种用以读出存储在磁光记录载体的信息的磁光读装置，该读装置包括一个提供辐射光束的辐射源、如任一上述权利要求所述的偏振分束器，该偏振分束器配置在所述辐射源和所述记录载体之间的所述辐射光束的路径上以及在为所述记录载体所反射的辐射光束的路径上，用以把该反射的辐射光束与由所述辐射源所提供的辐射光束分离开来，以及包括配置在所述分束器后面的该反射的辐射光束的路径上的检测***，用以从这光束中获得信息信号。
CN94190520A 1993-06-25 1994-06-23 偏振分束器及采用该分束器的磁光读装置 Expired - Fee Related CN1039059C (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE9300661A BE1007250A3 (nl) 1993-06-25 1993-06-25 Polariserende bundeldeler.
BE9300661 1993-06-25
EP94201684 1994-06-13
EP94201684.1 1994-06-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1112797A CN1112797A (zh) 1995-11-29
CN1039059C true CN1039059C (zh) 1998-07-08

Family

ID=25662742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN94190520A Expired - Fee Related CN1039059C (zh) 1993-06-25 1994-06-23 偏振分束器及采用该分束器的磁光读装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6014255A (zh)
JP (1) JPH08503315A (zh)
KR (1) KR950703164A (zh)
CN (1) CN1039059C (zh)
TW (1) TW277106B (zh)
WO (1) WO1995000873A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102809830A (zh) * 2012-08-30 2012-12-05 武汉光迅科技股份有限公司 一种具有光程差补偿结构的偏振分束器

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995021137A1 (fr) * 1994-02-07 1995-08-10 Nikon Corporation Verre optique pour systemes optiques polarisants, procede de fabrication correspondant et dispositif de fractionnement du faisceau polarisant
US6304395B1 (en) * 1998-03-09 2001-10-16 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Viewing optical instrument having roof prism and a roof prism
JPH11306579A (ja) * 1998-04-15 1999-11-05 Sony Corp ビームスプリッタ及び光ピックアップ装置
JP3332879B2 (ja) * 1998-12-02 2002-10-07 キヤノン株式会社 ダイクロイックミラー
JP3782916B2 (ja) * 2000-02-18 2006-06-07 富士通株式会社 光情報記憶装置および光学素子
JP2002071946A (ja) * 2000-08-30 2002-03-12 Nippon Sheet Glass Co Ltd 偏光フィルタおよびそれを用いた光学装置
JP2003172824A (ja) * 2001-09-25 2003-06-20 Sony Corp 偏光ビームスプリッタ及びこれを用いた偏光子
JP3812527B2 (ja) * 2002-09-26 2006-08-23 コニカミノルタオプト株式会社 偏光ビームスプリッタ
JP4207554B2 (ja) * 2002-12-12 2009-01-14 住友電気工業株式会社 光射出面上に回折光学膜を有する発光素子とその製造方法
JP2005055568A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Minolta Co Ltd 偏光ビームスプリッター
JP2005084382A (ja) * 2003-09-09 2005-03-31 Minolta Co Ltd 偏光ビームスプリッター膜の位相シフト調整方法
JP2005107317A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Minolta Co Ltd 偏光分離膜および偏光分離プリズム
CN100401398C (zh) 2004-01-07 2008-07-09 索尼株式会社 光盘设备
JP4523512B2 (ja) * 2005-08-02 2010-08-11 シャープ株式会社 光学ヘッドおよびディスク再生装置
US8817371B1 (en) * 2008-08-01 2014-08-26 Simon Andrew Boothroyd Polarizing beam splitters
TWI380481B (en) * 2009-01-13 2012-12-21 Huga Optotech Inc Light-emitting diode with high light-emitting efficiency
US8305502B2 (en) * 2009-11-11 2012-11-06 Eastman Kodak Company Phase-compensated thin-film beam combiner
TWI433091B (zh) 2010-11-26 2014-04-01 Novatek Microelectronics Corp 驅動裝置及顯示面板
KR102051103B1 (ko) * 2012-11-07 2019-12-03 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
CN110737099B (zh) * 2018-07-18 2022-02-11 福州高意光学有限公司 偏振无关的分束器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4733926A (en) * 1986-11-10 1988-03-29 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Infrared polarizing beamsplitter
EP0336334A2 (fr) * 1988-04-08 1989-10-11 Alcatel Cit Polariseur à couches diélectriques
JPH0264917A (ja) * 1988-08-30 1990-03-05 Nhk Spring Co Ltd 光磁気記録装置用光学ヘッド構造

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2504734B2 (ja) * 1983-11-08 1996-06-05 シャープ株式会社 光磁気記憶装置の光学装置
DE3581033D1 (de) * 1984-09-04 1991-02-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Geraet zum antreiben eines optischen speichermediums.
US5249171A (en) * 1984-12-30 1993-09-28 Olympus Optical Company Ltd. Opto-magnetic pick-up device including phase difference correcting means
DE3781157T2 (de) * 1987-10-30 1993-03-04 Ibm Deutschland Buendelanalyse-vorrichtung fuer geraete zur optischen aufzeichnung.
US4896952A (en) * 1988-04-22 1990-01-30 International Business Machines Corporation Thin film beamsplitter optical element for use in an image-forming lens system
JP2982965B2 (ja) * 1989-09-18 1999-11-29 オリンパス光学工業株式会社 光学式読み取り装置
US5400179A (en) * 1992-02-18 1995-03-21 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Optical multilayer thin film and beam splitter
EP0601862A1 (en) * 1992-12-09 1994-06-15 Omron Corporation An optical device formed of multiple film layers

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4733926A (en) * 1986-11-10 1988-03-29 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Infrared polarizing beamsplitter
EP0336334A2 (fr) * 1988-04-08 1989-10-11 Alcatel Cit Polariseur à couches diélectriques
JPH0264917A (ja) * 1988-08-30 1990-03-05 Nhk Spring Co Ltd 光磁気記録装置用光学ヘッド構造

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102809830A (zh) * 2012-08-30 2012-12-05 武汉光迅科技股份有限公司 一种具有光程差补偿结构的偏振分束器

Also Published As

Publication number Publication date
US6014255A (en) 2000-01-11
WO1995000873A1 (en) 1995-01-05
KR950703164A (ko) 1995-08-23
TW277106B (zh) 1996-06-01
JPH08503315A (ja) 1996-04-09
CN1112797A (zh) 1995-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1039059C (zh) 偏振分束器及采用该分束器的磁光读装置
US6819372B2 (en) Back light device with diffusing sheet for a liquid crystal display apparatus
CN1125367C (zh) 显示装置
US6407868B1 (en) Cross dichroic prism, method of making the same, and full-color projector using the same
JP5265757B2 (ja) プリズムビームスプリッタ
CN101846290B (zh) 背光和显示/成像设备
GB2239707A (en) Flat plate focus sensing apparatus
US6101041A (en) Cross dichroic prism, method of making the same, and full-color projector using the same
CN109085558A (zh) 相控阵激光雷达及其控制方法
US20050213471A1 (en) Reflecting optical element and optical pickup device
CN1380570A (zh) 光学仪器和波长复用光学记录头
CN1357772A (zh) 光学装置及使用它的整体分光仪器
CN109188591A (zh) 偏光片和显示装置
CN101334520B (zh) 消偏振反射镜
US5717523A (en) Unpolarized light beam splitter
US6400512B1 (en) Refractive/reflective optical element multiple beam spacer
CN1130710C (zh) 光学传感器和光磁信号再现装置
CN209117857U (zh) 相控阵激光雷达
US20040184167A1 (en) Method for fabricating a prism and method for fabricating an optical system
CN1399151A (zh) 光环形器
CN1373475A (zh) 激光头装置
JPH097219A (ja) 光メモリ用マルチビームトラック装置及び方法
CN1107946C (zh) 用于数字彩色多层多阶光盘信号读出的分光装置
CN100350297C (zh) 多激光光束复合器
JPS63262602A (ja) 回折格子型光偏光板

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C53 Correction of patent for invention or patent application
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: PATENTEE; FROM: N.V. PHILIPS OPTICAL LAMP LTD., CO. TO: ROYAL PHILIPS ELECTRONICS CO., LTD.

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Patentee after: Koninklike Philips Electronics N. V.

Patentee before: Philips Electronics N. V.

C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee