JP2005346823A - Optical pickup and its drive method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえばコンピュータ、ビデオ録画再生機器、車載光ディスク装置などに好適に用いられる光ピックアップおよびその駆動方法に関する。 The present invention relates to an optical pickup suitably used for, for example, a computer, a video recording / playback apparatus, an in-vehicle optical disc apparatus, and the like, and a driving method thereof.
コンパクトディスク(略称CD)、デジタルバーサタイルディスク(略称DVD)、ミニディスク(略称MD)、光磁気ディスク(略称MO)、青紫色レーザを用いるBlu-ray Diskなどの光記録媒体もしくは光磁気記録媒体(ここでは、これらを代表して光記録媒体と呼ぶ)に情報を記録/再生する光ディスク記録再生装置において、データの読取り/書込みを行うことに用いられる光ピックアップには、光源であるたとえば半導体レーザのノイズに起因して読取りまたは書込みエラーが生じるという問題がある。 An optical recording medium such as a compact disk (abbreviated CD), a digital versatile disk (abbreviated DVD), a mini disk (abbreviated MD), a magneto-optical disk (abbreviated MO), a Blu-ray disk using a blue-violet laser, or the like ( Here, in an optical disk recording / reproducing apparatus that records / reproduces information on / from an optical recording medium (representatively referred to as an optical recording medium), an optical pickup used for reading / writing data is a light source such as a semiconductor laser. There is a problem that read or write errors occur due to noise.
光ピックアップの光源として汎用されている半導体レーザは、通常単一縦モード発振をしているけれども、記録媒体によって反射された戻り光が半導体レーザに入射した場合、別の単一縦モードに移行することがある。このような単一縦モードの移行が起こる際に光出力レベルの変化、すなわちノイズが発生する。 A semiconductor laser, which is widely used as a light source for an optical pickup, normally oscillates in a single longitudinal mode. However, when return light reflected by a recording medium enters the semiconductor laser, it shifts to another single longitudinal mode. Sometimes. When such a single longitudinal mode transition occurs, a change in light output level, that is, noise occurs.
この戻り光によるノイズの問題を回避する従来技術の一つに、半導体レーザの駆動に際し、直流電流とともに数百メガヘルツ程度の高周波電流を重畳することによって、単一縦モード発振を多重縦モード発振に変化させて、戻り光ノイズの影響を低減させるものがある(特許文献1参照)。 One of the conventional techniques for avoiding the noise problem caused by the return light is to superimpose a single longitudinal mode oscillation into a multiple longitudinal mode oscillation by superimposing a high frequency current of about several hundred megahertz together with a direct current when driving a semiconductor laser. There is one that reduces the influence of the return light noise by changing it (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に開示される技術では、高周波発振器が必要となるので、それに伴い高周波発振器から発生する電磁波をシールドするための電磁障害(EMI:
Electro Magnetic Interference)対策がさらに必要となる。電磁波シールドは、高周波発振器および半導体レーザを覆う大がかりなものとなるので、光ピックアップに求められる小型化の妨げとなる。また、駆動電圧が高くインピーダンスの高い青紫色半導体レーザの場合、高周波重畳をかけるのが難しいという問題がある。
However, since the technique disclosed in
Further countermeasures against Electro Magnetic Interference are required. Since the electromagnetic wave shield is a large-scale covering the high-frequency oscillator and the semiconductor laser, it hinders downsizing required for the optical pickup. Further, in the case of a blue-violet semiconductor laser having a high driving voltage and high impedance, there is a problem that it is difficult to apply high-frequency superposition.
高周波発振器を用いることなくノイズを低減する方法として、自励発振型半導体を用いる光ピックアップが提案されている。半導体レーザの活性層厚さ、導波路を適度に設定することによって、外部の発振器を用いなくても半導体レーザが自励発振し、自励発振によって縦モードが多重となるので戻り光ノイズの影響が低減される。この自励発振は、記録媒体から情報を読取る低出力動作時には生じるけれども、記録媒体に情報を書込むために必要な高出力動作時には停止してしまうという問題がある。このような問題を解決する従来技術として、自励発振型低出力半導体レーザと高出力半導体レーザとを2個搭載することによって、高周波重畳回路を不要にするとともに、情報の書込みに必要とされる高出力動作をも可能にする光ピックアップが提案されている(特許文献2参照)。 As a method for reducing noise without using a high-frequency oscillator, an optical pickup using a self-excited oscillation type semiconductor has been proposed. By appropriately setting the active layer thickness and waveguide of the semiconductor laser, the semiconductor laser self-oscillates without using an external oscillator, and the self-excited oscillation multiplexes the longitudinal mode. Is reduced. Although this self-excited oscillation occurs during a low output operation for reading information from a recording medium, there is a problem that it stops during a high output operation necessary for writing information on the recording medium. As a conventional technique for solving such a problem, by mounting two self-excited oscillation type low-power semiconductor lasers and two high-power semiconductor lasers, a high-frequency superposition circuit is not required and information writing is required. An optical pickup that enables high output operation has also been proposed (see Patent Document 2).
しかしながら、自励発振型低出力半導体レーザと高出力半導体レーザとを2個搭載する特許文献2に開示される光ピックアップでは、装置の組立調整時に、2個の半導体レーザの光軸を合わせる煩瑣な調整が必要となり、生産効率が低下するなどの問題がある。
However, in the optical pickup disclosed in
また、活性層にGaInN系材料を用いる青紫色半導体レーザは、動作電圧が高くインピーダンスが高いので、他の半導体レーザに比べて高周波重畳を行うことが困難である。したがって、青紫色半導体レーザを光源として用いる場合、1/4波長板を用いて戻り光の偏光を直交させ、偏光ビームスプリッタと組合わせて、戻り光が青紫色半導体レーザに帰還するのを低減することが提案されている(特許文献3参照)。 In addition, since a blue-violet semiconductor laser using a GaInN-based material for the active layer has a high operating voltage and high impedance, it is difficult to perform high-frequency superposition compared to other semiconductor lasers. Therefore, when a blue-violet semiconductor laser is used as a light source, the polarization of the return light is orthogonalized using a quarter-wave plate, and combined with a polarization beam splitter, the return light is returned to the blue-violet semiconductor laser. Has been proposed (see Patent Document 3).
しかしながら、1/4波長板は波長依存性があるので、青紫色半導体レーザに有効な1/4波長板を設定すると、青紫色半導体レーザとは波長が異なるレーザ光を出射するCDおよびDVD用半導体レーザに対しては、その戻り光の帰還量の抑制が不充分になるという問題がある。 However, because the quarter-wave plate is wavelength-dependent, setting a quarter-wave plate effective for a blue-violet semiconductor laser emits laser light having a wavelength different from that of the blue-violet semiconductor laser. There is a problem with lasers that the amount of feedback of the return light is insufficiently suppressed.
また他の従来技術では、調節可能なパワーとコヒーレンス性とを有するレーザ光源として、自励発振もしくはモード同期発振を行うことができる半導体レーザが提案されている(特許文献4参照)。 In another conventional technique, a semiconductor laser capable of performing self-excited oscillation or mode-locked oscillation has been proposed as a laser light source having adjustable power and coherence (see Patent Document 4).
図8は、従来技術における半導体レーザ1の構成を簡略化して示す図である。従来の半導体レーザ1では、導波路に対する電流注入が3つの領域に分けて行われる。第1のコンタクト2と第3のコンタクト4には、第1の電圧源5から第1および第3抵抗7,9をそれぞれ介して電圧V1が印加され、第2のコンタクト3には、第2の電圧源6から第2抵抗8を介して電圧V2が印加される。
FIG. 8 is a diagram showing a simplified configuration of the
電圧V1と電圧V2とが、共にプラス(+)の場合、コンタクトを分割しない場合の動作と同じであり、半導体レーザ1は高出力高コヒーレンスで発振する。電圧V1が+、電圧V2がマイナス(−)の場合、半導体レーザ1は自励発振し、高出力低コヒーレンスで動作する。このようにして、1つの半導体レーザ1を用いて低出力動作と高出力動作とを行うことができる。従来技術の半導体レーザ1では、電圧V2が−の場合、典型的には緩和効果に関連している約1GHzの繰返し周波数の自励発振モードで発振するが、約10GHzの繰返し周波数のモード同期動作も可能としている。
When the voltage V1 and the voltage V2 are both positive (+), the operation is the same as when the contacts are not divided, and the
以下半導体レーザにおける自励発振と類似のモード同期発振との違いについて説明する。 The difference between self-excited oscillation and similar mode-locked oscillation in the semiconductor laser will be described below.
(a)モード同期レーザでは、共振器長よりも空間的に短い幅のパルス光がレーザ共振器内を往復する。一方、自励発振レーザでは、レーザ内全体で発振・停止を繰り返す。このように空間的に短い幅のパルス光は、複数の縦モード(レーザ共振器光路長に対して存在が許される発振波長)の位相がそろった場合に生じるので、モード同期発振と呼ばれる。通常の自励発振動作においても複数の縦モードが生じるけれども、位相関係はモード同期発振と異なり一定ではない。 (A) In a mode-locked laser, pulsed light having a width shorter than the cavity length reciprocates in the laser cavity. On the other hand, in the self-excited oscillation laser, oscillation and stop are repeated throughout the laser. Such spatially short pulsed light is called mode-locked oscillation because it occurs when the phases of a plurality of longitudinal modes (oscillation wavelengths allowed to exist with respect to the laser resonator optical path length) are aligned. Although a plurality of longitudinal modes occur in normal self-oscillation operation, the phase relationship is not constant unlike mode-locked oscillation.
(b)モード同期レーザでは、3mm程度の共振器光路長(共振器長×屈折率)を仮定した場合、50GHz程度の非常に高速なパルス列を発生する(光速度をc、レーザの光路長をLとすると、モード同期発振周波数f=c/2Lで得られる)。一方、自励発振レーザでは、数百〜1GHz程度の比較的遅いパルス列を発生する。モード同期レーザの発振周波数は、ほぼレーザの共振器長によって決まるので、動作状態による変動が少ないのに対して、自励発振レーザの発振周波数は、光出力などを変化させることによって大きく変化する。 (B) In a mode-locked laser, assuming a resonator optical path length of about 3 mm (resonator length × refractive index), a very high-speed pulse train of about 50 GHz is generated (light velocity is c, and laser optical path length is L is obtained at a mode-locked oscillation frequency f = c / 2L). On the other hand, the self-oscillation laser generates a relatively slow pulse train of about several hundred to 1 GHz. Since the oscillation frequency of the mode-locked laser is substantially determined by the laser cavity length, the fluctuation due to the operating state is small. On the other hand, the oscillation frequency of the self-excited oscillation laser changes greatly by changing the optical output or the like.
(c)モード同期レーザでは、導波路の一部に可飽和吸収体を設けるだけでパルス発振を行うため、たとえば高出力レーザ用の内部構造を用いることができる。一方、通常の自励発振レーザでは、レーザの活性層厚などの内部構造を自励発振用に変更しているので、キンクレベルが低くなり、高出力動作を行うことができないなどの限界がある。 (C) Since the mode-locked laser performs pulse oscillation only by providing a saturable absorber in a part of the waveguide, for example, an internal structure for a high-power laser can be used. On the other hand, the normal self-excited oscillation laser has its internal structure such as the active layer thickness of the laser changed for self-excited oscillation, so there is a limit that the kink level becomes low and high output operation cannot be performed. .
このようにモード同期レーザは、高出力レーザ用の内部構造を用いることができるので、高出力動作して記録媒体に対する情報の書込みをすることができ、また位相がそろった複数の縦モードで非常に高速なパルス列を発生することができるので高周波重畳を行うことなく、戻り光の影響を低減して記録媒体からの情報の読出し(低出力)動作が可能となる。 As described above, since the mode-locked laser can use the internal structure for a high-power laser, it is possible to write information to a recording medium by operating at a high output, and it can be used in a plurality of longitudinal modes with the same phase. Since a high-speed pulse train can be generated, it is possible to read out information from the recording medium (low output) by reducing the influence of return light without performing high-frequency superposition.
しかしながら、モード同期型半導体レーザは、可飽和吸収体の位置によって特性が大きく異なり、従来技術の半導体レーザ1の場合、縦モードが多重になることによるノイズ低減効果を発現することができるけれども、出射されたレーザ光の一部が記録媒体により反射された戻り光として光路を逆にたどり第3のコンタクト領域4に入り、この第3のコンタクト領域4が利得領域であるので、戻り光が増幅されて強いノイズになるという問題がある。
However, the characteristics of the mode-locked semiconductor laser are greatly different depending on the position of the saturable absorber. In the case of the
本発明の目的は、半導体レーザの低出力動作時に外部からの高周波重畳を行うことなく戻り光の影響を低減して情報の読込みが行えるとともに、半導体レーザの高出力動作による情報の書込みも可能な光ピックアップおよびその駆動方法を提供することである。 The object of the present invention is to enable reading of information by reducing the influence of return light without performing high-frequency superimposition from the outside during low output operation of the semiconductor laser, and also to write information by high output operation of the semiconductor laser. An optical pickup and a driving method thereof are provided.
また本発明のもう一つの目的は、複数の異なる中心波長で発振されるいずれの波長についても高周波重畳を行わずにノイズ低減が可能な光ピックアップおよびその駆動方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide an optical pickup capable of reducing noise without performing high frequency superposition on any wavelength oscillated at a plurality of different center wavelengths, and a driving method thereof.
本発明は、レーザを光源とし、レーザから出射されるレーザ光を用いて光記録媒体に記録された情報を読取り、また光記録媒体に情報を書込む光ピックアップにおいて、
レーザは、
電圧が個別に印加される第1の領域と第1の領域よりも光記録媒体寄りに配置される第2の領域とを備え、
光記録媒体に記録された情報を読取るとき、第1の領域には利得領域となるように第1電圧値で電圧が印加され、第2の領域には可飽和吸収領域となるように第1電圧値よりも低い第2電圧値で電圧が印加されて、モード同期発振されることを特徴とする光ピックアップである。
The present invention provides an optical pickup that uses a laser as a light source, reads information recorded on an optical recording medium using laser light emitted from the laser, and writes information on the optical recording medium.
The laser
A first region to which a voltage is individually applied and a second region disposed closer to the optical recording medium than the first region;
When reading the information recorded on the optical recording medium, a voltage is applied at the first voltage value so as to be a gain region in the first region, and the first region so as to be a saturable absorption region in the second region. The optical pickup is characterized in that a voltage is applied at a second voltage value lower than the voltage value and mode-locked oscillation is performed.
また本発明は、レーザ内の共振器光路長をLiとし、レーザのレーザ光出射面から光記録媒体までの外部光路長をLeとするとき、下記式を満足することを特徴とする。
(A+1/4)<Le/Li<(A+3/4);Aは整数
The present invention is characterized in that the following equation is satisfied, where Li is the resonator optical path length in the laser, and Le is the external optical path length from the laser light emitting surface of the laser to the optical recording medium.
(A + 1/4) <Le / Li <(A + 3/4); A is an integer
また本発明は、レーザは発光層を備え、発光層がAlyGaxIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、x+y≦1)からなる半導体レーザであることを特徴とする。 Further, according to the present invention, the laser includes a light emitting layer, and the light emitting layer is a semiconductor laser made of Al y Ga x In 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1). It is characterized by.
また本発明は、レーザが、異なる中心波長で発振する複数の導波路を有することを特徴とする。 The present invention is also characterized in that the laser has a plurality of waveguides that oscillate at different center wavelengths.
また本発明は、レーザは、
異なる中心波長で発振するM個の導波路を有し、
各中心波長に対するレーザ内の各導波路における共振器光路長をLij(jは1からMまでの整数)とし、レーザのレーザ光出射面から光記録媒体までの外部光路長をLeとするとき、それぞれの中心波長に対して同時に下記式を満足することを特徴とする。
(Aj+1/4)<Le/Lij<(Aj+3/4);Ajは整数
In the present invention, the laser
Having M waveguides oscillating at different center wavelengths;
When the resonator optical path length in each waveguide in the laser for each central wavelength is Li j (j is an integer from 1 to M), and the external optical path length from the laser light emitting surface of the laser to the optical recording medium is Le The following formula is satisfied for each central wavelength simultaneously.
(A j +1/4) <Le / Li j <(A j +3/4); A j is an integer
また本発明は、レーザは、2個の第1および第2導波路を有し、
第1導波路における共振器光路長をLi1、第2導波路における共振器光路長をLi2とし(ただし、Li2>Li1)、レーザのレーザ光出射面から光記録媒体までの外部光路長をLeとし、次式[1/Li1−1/Li2=N/Le0;Nは整数]によってLe0を定義するとき、以下の各式を満足することを特徴とする。
3Le0/4<Le<5Le0/4
(A1+1/4)<Le/Li1<(A1+3/4);A1は整数
(A2+1/4)<Le/Li2<(A2+3/4);A2は整数
According to the present invention, the laser has two first and second waveguides,
The resonator optical path length in the first waveguide is Li 1 , the resonator optical path length in the second waveguide is Li 2 (where Li 2 > Li 1 ), and the external optical path from the laser light emitting surface of the laser to the optical recording medium When the length is Le and Le 0 is defined by the following formula [1 / Li 1 -1 / Li 2 = N / Le 0 ; N is an integer], the following formulas are satisfied.
3Le 0/4 <Le <5Le 0/4
(A 1 +1/4) <Le / Li 1 <(A 1 +3/4); A 1 is an integer (A 2 +1/4) <Le / Li 2 <(A 2 +3/4); A 2 is an integer
また本発明は、レーザは、第2の領域よりもさらに光記録媒体寄りに配置されて光の吸収および発光が抑制される窓領域を備えることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the laser is provided with a window region that is disposed closer to the optical recording medium than the second region to suppress light absorption and emission.
本発明は、電圧が個別に印加される第1の領域と第1の領域よりも光記録媒体寄りに配置される第2の領域とを備えるレーザを光源とし、レーザから出射されるレーザ光を用いて光記録媒体に記録された情報を読取り、また光記録媒体に情報を書込む光ピックアップの駆動方法において、
光記録媒体に記録された情報を読取るとき、
第1の領域には利得領域となるように第1電圧値で電圧を印加し、第2の領域には可飽和吸収領域となるように第1電圧値よりも低い第2電圧値で電圧を印加して、レーザをモード同期発振させ、
光記録媒体に情報を書込むとき、
第1の領域と第2の領域とがともに利得領域となるような電圧値で電圧を印加して、レーザを発振させることを特徴とする光ピックアップの駆動方法である。
The present invention uses a laser including a first region to which a voltage is individually applied and a second region disposed closer to the optical recording medium than the first region as a light source, and uses laser light emitted from the laser as a light source. In an optical pickup driving method for reading information recorded on an optical recording medium and writing information on the optical recording medium,
When reading information recorded on an optical recording medium,
A voltage is applied to the first region at a first voltage value so as to be a gain region, and a voltage is applied to the second region at a second voltage value lower than the first voltage value so as to be a saturable absorption region. Applied to make the laser mode-oscillate,
When writing information to an optical recording medium,
A driving method of an optical pickup, characterized in that a laser is oscillated by applying a voltage at a voltage value such that both the first region and the second region are gain regions.
また本発明は、レーザ内の共振器光路長をLiとし、レーザのレーザ光出射面から光記録媒体までの外部光路長をLeとするとき、下記式を満足するように外部光路長Leを設定してレーザを発振させることを特徴とする。
(A+1/4)<Le/Li<(A+3/4);Aは整数
In the present invention, when the resonator optical path length in the laser is Li and the external optical path length from the laser light emitting surface of the laser to the optical recording medium is Le, the external optical path length Le is set so as to satisfy the following formula: Then, the laser is oscillated.
(A + 1/4) <Le / Li <(A + 3/4); A is an integer
また本発明は、レーザが、異なる中心波長で発振するM個の導波路を有し、
各中心波長に対するレーザ内の各導波路における共振器光路長をLij(jは1からMまでの整数)とし、レーザのレーザ光出射面から光記録媒体までの外部光路長をLeとするとき、
j番目の導波路においてj番目の中心波長で、下記式が満足されるように外部光路長Leを設定してレーザを発振させることを特徴とする。
(Aj+1/4)<Le/Lij<(Aj+3/4);Ajは整数
In the present invention, the laser has M waveguides that oscillate at different center wavelengths.
When the resonator optical path length in each waveguide in the laser for each central wavelength is Li j (j is an integer from 1 to M), and the external optical path length from the laser light emitting surface of the laser to the optical recording medium is Le ,
The laser is oscillated by setting the external optical path length Le so that the following equation is satisfied at the j-th center wavelength in the j-th waveguide.
(A j +1/4) <Le / Li j <(A j +3/4); A j is an integer
本発明によれば、レーザは、電圧が個別に印加される第1の領域と第1の領域よりも光記録媒体寄りに配置される第2の領域とを備え、光記録媒体に記録された情報を読取るとき、第1の領域には利得領域となるように第1電圧値で電圧が印加され、第2の領域には可飽和吸収領域となるように第1電圧値よりも低い第2電圧値で電圧が印加されて、モード同期発振される。レーザから出射され光記録媒体で反射された戻り光は、利得領域である第1の領域に入射する前に、まず可飽和吸収領域である第2の領域に入射する。このように戻り光が、可飽和吸収領域で吸収されてから利得領域に入射するので、戻り光が増幅されることがなく、戻り光によるノイズが抑制される。このことによって、光ディスク記録再生装置の小型化および低価格化に寄与することができ、また光ピックアップの軽量化につながるので情報に対する高速アクセスが可能になる。ここで、可飽和吸収領域とは、飽和吸収量未満の弱い光に対しては光を吸収するように動作し、飽和吸収量以上の強い光に対しては光を透過するように動作する領域のことをいう。 According to the present invention, the laser includes a first region to which voltages are individually applied and a second region disposed closer to the optical recording medium than the first region, and is recorded on the optical recording medium. When reading information, a voltage is applied to the first region at a first voltage value so as to be a gain region, and a second voltage lower than the first voltage value is set to be a saturable absorption region in the second region. A voltage is applied at a voltage value, and mode-locked oscillation is performed. The return light emitted from the laser and reflected by the optical recording medium first enters the second region, which is the saturable absorption region, before entering the first region, which is the gain region. Thus, since the return light is absorbed in the saturable absorption region and then enters the gain region, the return light is not amplified and noise due to the return light is suppressed. As a result, the optical disc recording / reproducing apparatus can be reduced in size and cost, and the optical pickup can be reduced in weight, so that high-speed access to information is possible. Here, the saturable absorption region is a region that operates so as to absorb light with respect to weak light less than the saturated absorption amount and operates so as to transmit light with respect to strong light that exceeds the saturated absorption amount. I mean.
また本発明によれば、レーザ内の共振器光路長Liと、外部光路長Leとの間に、次式[(A+1/4)<Le/Li<(A+3/4);Aは整数]が満足される。このことによって、光記録媒体で反射された戻り光が、レーザの光出射面付近に戻ってきたとき、レーザ内部のパルスはレーザの光出射面と反対側である後面側にあるので、光出射面付近にある可飽和吸収領域の第2の領域では、到達した光が弱く光を透過することがない。したがって、戻り光がレーザ内の利得領域である第1の領域に入射することができないので、戻り光によるノイズが抑制される。 Further, according to the present invention, the following formula [(A + 1/4) <Le / Li <(A + 3/4); A is an integer] is provided between the resonator optical path length Li in the laser and the external optical path length Le. Satisfied. As a result, when the return light reflected by the optical recording medium returns to the vicinity of the light emitting surface of the laser, the pulse inside the laser is on the rear surface side opposite to the light emitting surface of the laser. In the second region of the saturable absorption region near the surface, the reached light is weak and does not transmit light. Therefore, since the return light cannot enter the first region which is the gain region in the laser, noise due to the return light is suppressed.
また本発明は、レーザに備わる発光層が、AlyGaxIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、x+y≦1)からなる半導体レーザである。AlGaInN系半導体レーザは、高周波重畳をかけることが困難であり、高周波重畳によるノイズ低減をすることができないけれども、モード同期動作のレーザを用いる光ピックアップとすることによって、高周波重畳をかけることなく低ノイズ化を実現することができ、低コストで小型化された光ピックアップが提供される。 Further, the present invention is a semiconductor laser in which a light emitting layer provided in the laser is made of Al y Ga x In 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1). AlGaInN-based semiconductor lasers are difficult to apply high-frequency superimposition and cannot reduce noise due to high-frequency superimposition. However, by using an optical pickup that uses a mode-locked laser, low noise can be achieved without high-frequency superimposition. Therefore, an optical pickup that is small in size and low in cost can be provided.
また本発明によれば、レーザは異なる中心波長で発振する複数たとえばM個の導波路を有し、各中心波長に対するレーザ内の各導波路における共振器光路長Lij(jは1からMまでの整数)と、外部光路長をLeとするとき、それぞれの中心波長に対して同時に次式[(Aj+1/4)<Le/Lij<(Aj+3/4);Ajは整数]が満足される。このことによって、単純な構成で、複数の中心波長に対してモード同期レーザに対する戻り光によるノイズの低減を同時に実現することができる。なお、ここで中心波長とは、モード同期発振時に複数のわずかに異なる波長(縦モード)で発振しているスペクトルの加重平均的な波長のことをいう。 According to the present invention, the laser has a plurality of, for example, M waveguides that oscillate at different center wavelengths, and the resonator optical path length Li j (j is 1 to M) in each waveguide in the laser for each center wavelength. When the external optical path length is Le, the following equation [(A j +1/4) <Le / Li j <(A j +3/4); A j is an integer. ] Is satisfied. This makes it possible to simultaneously reduce noise due to return light to the mode-locked laser with respect to a plurality of center wavelengths with a simple configuration. Here, the center wavelength means a weighted average wavelength of a spectrum oscillating at a plurality of slightly different wavelengths (longitudinal modes) at the time of mode-locked oscillation.
また本発明によれば、レーザは、2個の第1および第2導波路を有し、第1導波路における共振器光路長をLi1、第2導波路における共振器光路長をLi2とする(ただし、Li2>Li1)とき、式[1/Li1−1/Li2=N/Le0;Nは整数]で定義されるLe0を起点にして、外部光路長Leを、3Le0/4<Le<5Le0/4の範囲で探索し設定することによって、以下の各式[(A1+1/4)<Le/Li1<(A1+3/4);A1は整数]、[(A2+1/4)<Le/Li2<(A2+3/4);A2は整数]を満足する外部光路長Leが容易に求められる。このことによって、異なる2つの中心波長で発振するレーザの場合、いずれの中心波長に対しても戻り光ノイズを低減することができる。
According to the invention, the laser has two first and second waveguides, the resonator optical path length in the first waveguide is Li 1 , and the resonator optical path length in the second waveguide is Li 2 . to (However,
また本発明によれば、レーザは、第2の領域よりもさらに光記録媒体寄りに配置されて光の吸収および発光が抑制される窓領域を備える。この窓領域は光を吸収しないので、窓領域が形成される光出射面付近における光吸収に起因する発熱が抑制される。このことによって、レーザの高出力動作時において、光出射面が劣化することが抑制される。なお、窓領域はモード同期発振動作およびノイズに対しては影響を及ぼさない。 According to the invention, the laser further includes a window region that is disposed closer to the optical recording medium than the second region to suppress light absorption and emission. Since this window region does not absorb light, heat generation due to light absorption in the vicinity of the light exit surface where the window region is formed is suppressed. This suppresses the deterioration of the light exit surface during the high power operation of the laser. The window region does not affect the mode-locked oscillation operation and noise.
本発明によれば、光ピックアップは、光記録媒体に記録された情報を読取るとき、第1の領域には利得領域となるように第1電圧値で電圧を印加し、第2の領域には可飽和吸収領域となるように第1電圧値よりも低い第2電圧値で電圧を印加して、レーザをモード同期発振させ、光記録媒体に情報を書込むとき、第1の領域と第2の領域とがともに利得領域となるような電圧値で電圧を印加して、レーザを発振させるように駆動される。この駆動方法によって、情報を読取る低出力時にはモード同期発振動作させ、情報を書込む高出力時には通常の発振動作させることができるので、戻り光に起因するノイズを低減した記録/再生が可能になる。 According to the present invention, when the optical pickup reads information recorded on the optical recording medium, the optical pickup applies a voltage at the first voltage value so as to be a gain region in the first region, and When a voltage is applied at a second voltage value lower than the first voltage value so as to be a saturable absorption region, the laser is mode-locked and information is written to the optical recording medium, the first region and the second region The laser is driven to oscillate by applying a voltage with a voltage value such that both of the regions become a gain region. This driving method allows mode-synchronized oscillation operation at low output for reading information and normal oscillation operation at high output for writing information, thus enabling recording / reproduction with reduced noise caused by return light. .
また本発明によれば、レーザ内の共振器光路長Liと、外部光路長Leとが、次式[(A+1/4)<Le/Li<(A+3/4);Aは整数]を満足するように外部光路長Leを設定してレーザが発振される。このことによって、レーザの温度変化に伴う共振器光路長Liの変動など各種変動に対しても戻り光によるノイズが小さい条件を維持することができる。 According to the present invention, the resonator optical path length Li in the laser and the external optical path length Le satisfy the following formula [(A + 1/4) <Le / Li <(A + 3/4); A is an integer]. As described above, the external optical path length Le is set to oscillate the laser. As a result, it is possible to maintain a condition in which the noise due to the return light is small even with respect to various fluctuations such as fluctuations in the resonator optical path length Li accompanying temperature changes of the laser.
また本発明によれば、レーザが、異なる中心波長で発振するM個の導波路を有し、各中心波長に対する各導波路における共振器光路長をLij(jは1からMまでの整数)とするとき、j番目の導波路において、j番目の中心波長で、次式[(Aj+1/4)<Le/Lij<(Aj+3/4);Ajは整数]が満足されるように外部光路長Leを設定してレーザが発振される。この駆動方法によって、発振される中心波長が異なる場合にも戻り光ノイズを低減することができる。複数の中心波長に対して同時に戻り光ノイズを低減する条件は、望ましい外部光路長に比べて実際の外部光路長Leの方が長くなる場合があるなど、制約が厳しいけれども、外部光路長Leを可変に設定可能とすることによって、実際の外部光路長Leを望ましい外部光路長に近い値とすることができる。 According to the present invention, the laser has M waveguides that oscillate at different center wavelengths, and the resonator optical path length in each waveguide for each center wavelength is Li j (j is an integer from 1 to M). Then, in the j-th waveguide, the following equation [(A j +1/4) <Le / Li j <(A j +3/4); A j is an integer] is satisfied at the j-th central wavelength. Thus, the laser is oscillated with the external optical path length Le set. This driving method can reduce the return light noise even when the center wavelength to be oscillated differs. Although the conditions for reducing the return optical noise simultaneously for a plurality of center wavelengths are severely restricted, such as the actual external optical path length Le may be longer than the desired external optical path length, the external optical path length Le is By making it variably settable, the actual external optical path length Le can be set to a value close to a desired external optical path length.
図1は本発明の実施の第1形態である光ピックアップ20の構成を簡略化して示す図であり、図2は図1の切断面線II−IIから見た半導体レーザ21の構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a diagram showing a simplified configuration of the
光ピックアップ20は、光源である半導体レーザ21と、コリメータレンズ22と、ビームスプリッタ23と、対物レンズ24と、集光レンズ25と、多分割光検出器26とを含んで構成される。
The
コリメータレンズ22は、最も半導体レーザ21寄りに配置されて、半導体レーザ21から出射された光を略平行にする。ビームスプリッタ23は、コリメータレンズ22で略平行にされた光を透過し、光記録媒体27で反射された戻り光を反射する。対物レンズ24は、ビームスプリッタ23を透過した光を光記録媒体27の情報記録面に集光する。対物レンズ24で集光された光は、光記録媒体27で反射されて戻り光となり、再び対物レンズ24を透過し、ビームスプリッタ23で反射されて集光レンズ25へ導かれる。集光レンズ25へ入射した光は、集光レンズ25によって多分割光検出器26に集光照射され、多分割光検出器26によってピット信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号が検出される。
The
光源である半導体レーザ21は、電圧が個別に印加される第1の領域である第1電極31と第2の領域である第2電極32とを備える。第2電極32は、第1電極31よりも光記録媒体27寄りに配置され、第1電極31と第2電極32とは、分離部33を介して連なって形成される。
The
第2電極32のコリメータレンズ22を臨む面からはレーザ光が出射されるので、この面を出射面34と呼ぶ。出射面34には、たとえば酸化チタンと酸化ケイ素との多層膜からなる反射率30%の前面反射膜35が形成される。出射面34の反対側に位置する第1電極31の端面36(便宜上後面36と呼ぶ)には、たとえば酸化チタンと酸化ケイ素との多層膜からなる反射率90%の後面反射膜37が形成される。
Since laser light is emitted from the surface of the
半導体レーザ21内には、導波路38となるリッジが形成され、出射面34と後面36との間で、発振されたパルス光が繰返し反射しながら導波路38中を進行する。この導波路38の長さが共振器長であり、共振器長に屈折率を乗算(屈折率×共振器長)したものが、共振器光路長Liである。
A ridge serving as a
本実施の形態の半導体レーザ21について共振器光路長Liを例示すると、以下のようである。第1電極31部分の長さ:530μm、第2電極32部分の長さ:55μm、分離部33の長さ:15μm、これらの和である共振器長:600μm(=0.6mm)であり、共振器長に屈折率2.5を乗算(0.6mm×2.5)して得られる共振器光路長Li:1.5mmである。
An example of the resonator optical path length Li for the
一方、半導体レーザ21の出射面34から光記録媒体27までの外部光路長Leは、屈折率×長さの積分で与えられ、本実施の形態では、外部光路長Le:38.25mmに設定される。
On the other hand, the external optical path length Le from the
半導体レーザ21内において発振し前面反射膜35で反射されたパルス光が、導波路38内を進んで後面反射膜37で反射されて再び前面反射膜35まで達するのに要する時間tiは、式:(2Li/c;ただしcは光速)で与えられる。一方、半導体レーザ21の出射面34から出射された光が、光記録媒体27で反射された戻り光として再び出射面34へ達するまでに要する時間teは、式:(2Le/c)で与えられる。したがって、上記所要時間の比(te/ti)は、外部光路長Leと共振器光路長Liとの比(Le/Li)として与えられる。本実施の形態の光ピックアップ20では、外部光路長Leと共振器光路長Liとの比(Le/Li)は、25.5(=Le/Li=38.25mm/1.5mm)である。
The time ti required for the pulsed light oscillated in the
以下所要時間の比(te/ti)と、半導体レーザ21の出射面34における光量との関係について説明する。図3は、時間と光路長との関係を示す図である。図3では、横軸に時間t、縦軸に光路長Lの2軸を採り、光路長軸の0点が、半導体レーザ21の出射面34であり、光路長軸の+側に外部光路長Leを示し、光路長軸の−側に共振器光路長Liを示す。
The relationship between the required time ratio (te / ti) and the amount of light on the
図3(a)では、戻り光が出射面34に達するタイミングと、後面反射膜37で反射されたパルス光が出射面34に達するタイミングとが一致する状態を示す。このとき、所要時間の比(te/ti)すなわち外部光路長Leと共振器光路長Liとの比(Le/Li)が整数で表され、出射面34において一時に達する光量が多いことを意味する。
FIG. 3A shows a state in which the timing at which the return light reaches the
一方、図3(b)では、戻り光が出射面34に達するタイミングと、後面反射膜37で反射されたパルス光が出射面34に達するタイミングとがずれ、戻り光が出射面34に達しているときには、パルス光が後面反射膜37に達している状態を示す。このとき、所要時間の比(te/ti)すなわち外部光路長Leと共振器光路長Liとの比(Le/Li)が(整数+1/2)で表され、出射面34において一時に達する光量が少ないことを意味する。
On the other hand, in FIG. 3B, the timing at which the return light reaches the
光記録媒体27に記録された情報を読取る低出力動作をするとき、第1電極31には利得領域となるように第1電圧値たとえば約+4.6Vで電圧を印加し、第2電極32には可飽和吸収領域となるように第1電圧値よりも低い第2電圧値たとえば0Vで電圧を印加してモード同期発振することによって、第1電極31よりも光記録媒体27寄りに配置される第2電極32が可飽和吸収体として動作する。
When a low output operation for reading information recorded on the
また、外部光路長Leと共振器光路長Liとの比(Le/Li)が(整数+1/2)となり、出射面34において一時に達する光量が少なくなるように設定することによって、モード同期発振時、可飽和吸収体として動作する第2電極32が、少ない光量(飽和吸収量未満の弱い光)に対してこれを吸収する言わば閉じたシャッタとして作用するので、戻り光が利得領域である第1電極31に達することがなく、戻り光によるノイズの影響を低減することが可能になる。
Further, the ratio (Le / Li) between the external optical path length Le and the resonator optical path length Li is set to (integer +1/2), and the mode-locked oscillation is set by setting so that the amount of light reaching the
このように半導体レーザ21の出射面34において、戻り光と、導波路38内を繰返し反射したパルス光とが重畳せず、第2電極32を閉じたシャッタとして動作させるための条件、すなわち戻り光が出射面34に戻ってきたとき、半導体レーザ21内パルス光が後面近くにあり、可飽和吸収領域である第2電極32が閉じたシャッタとして動作するという条件を表すと、式(1)で与えられる。
(A+1/4)<Le/Li<(A+3/4);Aは整数 …(1)
As described above, on the
(A + 1/4) <Le / Li <(A + 3/4); A is an integer (1)
本実施の形態の光ピックアップでは、外部光路長Leと共振器光路長Liとの比(Le/Li)が25.5、すなわち(25+1/2)であり、式(1)の条件を満足するように設定される。 In the optical pickup of the present embodiment, the ratio (Le / Li) between the external optical path length Le and the resonator optical path length Li is 25.5, that is, (25 + 1/2), which satisfies the condition of Expression (1). Is set as follows.
なお、式(1)の条件は、パルス幅が狭くなるのに伴って緩和される。たとえば、パルス幅がパルス周期の1/10であれば、式(2)で表される条件に緩和される。
(A+1/10)<Le/Li<(A+9/10);Aは整数 …(2)
Note that the condition of equation (1) is relaxed as the pulse width becomes narrower. For example, if the pulse width is 1/10 of the pulse period, the condition is relaxed to the condition expressed by the equation (2).
(A + 1/10) <Le / Li <(A + 9/10); A is an integer (2)
ここで注意すべき点は、内部光路長Liは、モード同期周波数f=2c/Liから導かれる値であるということである。実効的な内部光路長を導出する方法として、縦モード発振する2つの波長差から光路長を導出する方法もあるけれども、この方法によって得られる値はモード同期周波数から導かれる値とは異なり屈折率の波長分散の影響を受ける。 It should be noted here that the internal optical path length Li is a value derived from the mode synchronization frequency f = 2c / Li. Although there is a method for deriving the effective internal optical path length from the wavelength difference between the two wavelengths that oscillate in the longitudinal mode, the value obtained by this method is different from the value derived from the mode-locked frequency. Affected by chromatic dispersion.
光記録媒体27に情報を書込むとき、書込み信号に従って第1電極31と第2電極32との両方に6V程度の電圧を印加する。このことによって、第1電極31と第2電極32とのいずれもが利得領域として動作し、たとえばパルス最大出力60mWの高出力動作を行うことができる。光記録媒体27に書込まれている情報を消去する場合、第1電極31と第2電極32との両方に同じ電圧を印加し、たとえば連続(CW:Continuous Wave)出力30mWで発振させる。
When information is written to the
図2に戻って、半導体レーザ21の構成例について説明する。半導体レーザ21は、n型GaN基板211上に、n型GaN下部コンタクト層212、n型Al0.1Ga0.9N下部クラッド層213、n型GaN下部ガイド層214、InvGa1−vN(0≦v≦1)バリア層とInwGa1−wN(0≦w≦1)ウェル層との交互積層構造(バリア層/ウェル層/・・・ウェル層/バリア層)からなる発光層である多重量子井戸活性層215、p型Al0.2Ga0.8N蒸発防止層216、p型GaN上部ガイド層217、p型Al0.1Ga0.9N上部クラッド層218、p型GaN上部コンタクト層219が形成される。また半導体レーザ21には、導波路38となるリッジストライプ部220が形成され、リッジストライプ部220の側面を覆うようにSiO2誘電体膜221が形成される。さらに、p型GaNコンタクト層219上にはp側電極222が形成され、n型GaN基板211の下にはn側電極223が形成される。
Returning to FIG. 2, a configuration example of the
p側電極222は、p型GaN上部コンタクト層219寄り側から順にPd/Mo/Auそれぞれから成る積層構造に形成され、このp側電極222が、第1電極31と第2電極32とに分割され、第1電極31と第2電極32との間の分離部33においては除去されている。またn側電極223は、n型GaN基板211寄り側から順にTi/Alそれぞれを蒸着して形成される。
The p-
本実施の形態で用いられるGaInN系レーザは、波長が短いので、本質的に1.24/波長(μm)=3V以上の電圧が必要である。しかも、クラッドに用いるp型Al0.1Ga0.9N上部クラッド層などのAlGaNは、活性キャリア濃度を高くするのが難しく、材料の移動度が小さいので、抵抗値がAlGaAsおよびAlGaInPに比べて高い。その結果、AlGaAs系レーザおよびAlGaInP系レーザにおいては、3mW程度の低出力動作時における動作電圧が2.5V程度と低いのに対し、はるかに大きい電圧が必要であり、本質的に高インピーダンスであるため高周波重畳をかけるのが難しいという問題を有していた。しかしながら、本発明のモード同期動作のレーザを用いる光ピックアップとすることによって、高周波重畳をかけることなく低ノイズ化を実現することができる。 Since the GaInN laser used in this embodiment has a short wavelength, a voltage of 1.24 / wavelength (μm) = 3 V or more is essential. In addition, AlGaN such as the p-type Al 0.1 Ga 0.9 N upper cladding layer used for the cladding is difficult to increase the active carrier concentration and the mobility of the material is small, so that the resistance value is lower than that of AlGaAs and AlGaInP. Is expensive. As a result, in the AlGaAs laser and the AlGaInP laser, the operating voltage at the time of low output operation of about 3 mW is as low as about 2.5 V, but a much larger voltage is required, which is essentially high impedance. Therefore, it has a problem that it is difficult to apply high-frequency superposition. However, by using the optical pickup using the mode-synchronized laser of the present invention, it is possible to achieve low noise without applying high-frequency superposition.
なお本発明の光ピックアップにおける第1電極および第2電極の長さは、本実施の形態に例示される値に限定されるものでなく、光記録媒体からの情報の読取り時に第2電極に与えられる印加電圧(利得領域である第1電極に印加される電圧より低い範囲であればよく、例示の0Vに限定されない)、多重量子井戸活性層の厚さに応じて、モード同期発振が充分起こるような値に調整されればよい。 Note that the lengths of the first electrode and the second electrode in the optical pickup of the present invention are not limited to the values exemplified in this embodiment, and are given to the second electrode when reading information from the optical recording medium. Mode-locked oscillation sufficiently occurs depending on the applied voltage (which is lower than the voltage applied to the first electrode, which is the gain region, and is not limited to 0 V as illustrated) and the thickness of the multiple quantum well active layer It may be adjusted to such a value.
本発明の光ピックアップ20における半導体レーザ21における多重量子井戸活性層215は、InvGa1−vN(0≦v≦1)バリア層とInwGa1−wN(0≦w≦1)ウェル層との交互積層構造(バリア層/ウェル層/・・・ウェル層/バリア層)からなる発光層としたけれども、これに限定されることなく、波長の調整などを目的として、AlyGaxIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、x+y≦1)バリア層、AlqGapIn1−p−qN(0≦p≦1、0≦q≦1、p+q≦1)ウェル層で構成してもよい。
The multiple quantum well
図4は本発明の実施の第2形態である光ピックアップ40の構成を簡略化して示す図であり、図5は図4の切断面線V−Vから見た半導体レーザ41の構成を示す断面図である。本実施の形態の光ピックアップ40は、実施の第1形態の光ピックアップ20に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
FIG. 4 is a simplified diagram showing the configuration of an
光ピックアップ40は、光ピックアップ40に備わる半導体レーザ41が、それぞれ異なる中心波長で発振する2個の第1および第2導波路42,43を有することを特徴とする。このような半導体レーザ41は、たとえばCD用の波長784nmで発振する半導体レーザと、DVD用の波長656nmで発振する半導体レーザとが、1チップに集積された2波長半導体レーザである。
The
半導体レーザ41の第1および第2導波路42,43は、実施の第1形態における半導体レーザ21の導波路38と同様に構成され、利得領域である第1電極44a,44b、可飽和吸収領域である第2電極45a,45bおよび電極を第1電極44a,44bと第2電極45a,45bとに分割する分離部46a,46bをそれぞれ含む構成である。第1電極44a,44bの共振器方向の長さは530μmであり、第2電極45a,45bの共振器方向の長さは50μmであり、分離部46a,46bの長さは20μm、したがって、共振器長は、600μm(=0.6mm)である。
The first and
また波長784nmで発振する半導体レーザの導波光に対する等価屈折率が3.36、波長656nmで発振する半導体レーザの導波光に対する等価屈折率が3.44であるので、半導体レーザ41における第1導波路42の共振器光路長Li1は、共振器長×屈折率=0.6mm×3.36=2.016mmであり、第2導波路43の共振器光路長Li2は、共振器長×屈折率=0.6mm×3.44=2.064mmである。
Since the equivalent refractive index for the guided light of the semiconductor laser oscillating at a wavelength of 784 nm is 3.36, and the equivalent refractive index for the guided light of a semiconductor laser oscillating at a wavelength of 656 nm is 3.44, the first waveguide in the
半導体レーザ41の出射面34には、アルミナからなる前面反射膜47(波長656nmの光に対して反射率8%、波長784nmの光に対して反射率20%)が形成され、後面36にはアルミナとアモルファスSiとの多層膜からなる後面反射膜48(両波長の光に対して反射率60%以上)が形成される。
On the
光記録媒体27に記録された情報を読取る低出力動作をするとき、第2電極45a,45bは、後述するn側電極432と同電位(0V)になるようにそれぞれ電圧が印加されてモード同期発振し、光記録媒体27に情報を書込む高出力動作をするとき、第1電極44a,44bと第2電極45a,45bとが、同電位になるようにそれぞれ電圧が印加されて通常動作する。
When performing a low output operation for reading information recorded on the
本実施の形態の光ピックアップ40では、第1導波路42および第2導波路43のいずれにおいても、モード同期発振動作時、戻り光によるノイズを低減するために、式(3)および式(4)が同時に満足されるように外部光路長Leが設定される。
(A1+1/4)<Le/Li1<(A1+3/4) …(3)
(A2+1/4)<Le/Li2<(A2+3/4) …(4)
In the
(A 1 +1/4) <Le / Li 1 <(A 1 +3/4) (3)
(A 2 +1/4) <Le / Li 2 <(A 2 +3/4) (4)
以下、外部光路長Le設定の一方法について説明する。まず式(5)によって定義されるLe0を求める。ただし、本実施の形態では、前述のようにLi2>Li1である。
1/Li1−1/Li2=N/Le0;Nは整数 …(5)
Hereinafter, one method for setting the external optical path length Le will be described. First, Le 0 defined by equation (5) is obtained. However, in the present embodiment, Li 2 > Li 1 as described above.
1 / Li 1 -1 / Li 2 = N / Le 0 ; N is an integer (5)
ここで、N=1の場合、Le0は、[Li1・Li2/(Li2−Li1)]で与えられ、前述の値をそれぞれ代入すると、86.688mmである。また光ピックアップにおける光学的配置の観点から、Le0と外部光路長Leとの間で、式(6)を満足することが好ましく、また式(6)が満足される範囲内に限定して外部光路長Leを選定することによって、容易に所望の外部光路長Leの選定が可能になる。
3Le0/4<Le<5Le0/4 …(6)
Here, in the case of N = 1, Le 0 is given by [Li 1 · Li 2 / (Li 2 −Li 1 )], and substituting the above values, it is 86.688 mm. Further, from the viewpoint of optical arrangement in the optical pickup, it is preferable that the expression (6) is satisfied between Le 0 and the external optical path length Le, and is limited to the range where the expression (6) is satisfied. By selecting the optical path length Le, a desired external optical path length Le can be easily selected.
3Le 0/4 <Le <5Le 0/4 ... (6)
本実施の形態では、外部光路長Leを89.7mmに設定する。このことによって、Le/Li1=44.5、Le/Li2=43.5となり、前記式(3)および式(4)を満足するので、第1および第2導波路42,43のいずれにおいても、戻り光が出射面34に達するとき、第2電極45a,45bが閉じたシャッタとして動作し、戻り光ノイズが低減される。なお、式(3)、式(4)および式(6)を満足する適正な外部光路長Leは、半導体レーザの層構成を変化させてLi1および/またはLi2を変えることによっても調整することができる。
In the present embodiment, the external optical path length Le is set to 89.7 mm. As a result, Le / Li 1 = 44.5 and Le / Li 2 = 43.5, which satisfy the expressions (3) and (4). Therefore, any of the first and
以下図5を参照して半導体レーザ41の構成例について説明する。前述のように半導体レーザ41は、CD用およびDVD用の2波長半導体レーザである。n型GaAs基板411上に形成されるレーザは、CD用半導体レーザ420であり、n型GaAsバッファ層412、n型AlGaAsクラッド層413、AlGaAsガイド層414、多重量子井戸活性層415、AlGaAsガイド層416、p型AlGaAsクラッド層417、p型GaAsコンタクト層418、p側電極419が順次形成され、第1導波路42である第1リッジ421に沿って光が導波する。
Hereinafter, a configuration example of the
n型GaAs基板411上に形成されるもう一つのレーザは、DVD用半導体レーザ430であり、n型GaAsバッファ層422、n型AlGaInPクラッド層423、AlGaInPガイド層424、多重量子井戸活性層425、AlGaInPガイド層426、p型AlGaInPクラッド層427、p型GaAsコンタクト層428、p側電極429が順次形成され、第2導波路43である第2リッジ431に沿って光が導波する。n型GaAs基板411の下側にはn側電極432が形成される。
Another laser formed on the n-
なお、本実施の形態における光ピックアップの光路長は、固定されるけれども、発振波長が温度などで変動することに対応してコリメータレンズ22と対物レンズ24との間隔などをアクチュエータなどで変化させることによって、常に戻り光ノイズが最も抑制される最適状態を保つ手法を用いてもよい。この手法を用いる場合、外部光路長Leが、上記Le0近傍の値であるという制約に拘束されることなく、外部光路長Leを短くして光ピックアップを小型化することができる。
Although the optical path length of the optical pickup in the present embodiment is fixed, the distance between the
図6は本発明の実施の第3形態である光ピックアップ50の構成を簡略化して示す図であり、図7は図6の切断面線VII−VIIから見た半導体レーザ51の構成を示す断面図である。本実施の形態の光ピックアップ50は、実施の第1形態の光ピックアップ20に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
FIG. 6 is a simplified diagram showing the configuration of an
半導体レーザ51は、たとえば波長656nmで発振するDVD用半導体レーザである。この半導体レーザ51は、第2の領域である第2電極53よりもさらに光記録媒体27寄りに配置されて光の吸収および発光が抑制される第1窓領域55と、第1の領域である第1電極52よりもさらに後面36寄りに第1窓領域55と同様の特性を有する第2窓領域56とを備えることを特徴とする。なお第1電極52と第2電極53とが、分離部54で分割されることは、先の実施形態の光ピックアップ20と同様である。
The
第1窓領域55の光記録媒体27寄りの面である前面34には、たとえばアルミナからなる反射率6%の前面反射膜57が形成され、第2窓領域56の光記録媒体27とは反対側の面である後面36には、たとえばアルミナと酸化チタンとの多層膜からなる反射率95%以上の後面反射膜58が形成される。
A front
第1および第2窓領域55,56は、前述のようにほとんど光を吸収しない。したがって、光出射面である前面34部分および光反射面である後面36部分での発熱を抑制する。特に、繰返し反射された光が出射するとともに、戻り光が照射される光出射面である前面34部分では、光を吸収して温度が上昇し、端面が溶融するという光学損傷(COD:Catastrophic Optical Damage)が発生するというおそれがあるけれども、本実施の形態のように、光をほとんど吸収しない第1窓領域55を設けることによって、CODの発生が防止される。
The first and
この窓領域は、戻り光ノイズに対して増幅作用がないので、モード同期発振時に可飽和吸収領域となる第2電極53よりも光出射面である前面34に近い側に設けられても悪影響を及ぼすことはなく、またモード同期発振の阻害要因とはならないので、利得領域となる第1電極52よりも後面36に近い部分に配することもできる。
Since this window region does not amplify the return light noise, even if it is provided on the side closer to the
以下図7を参照して半導体レーザ51の構成例について説明する。半導体レーザ51は、n型GaAs基板511上に、n型GaAsバッファ層512、n型AlGaInPクラッド層513、AlGaInPガイド層514、多重量子井戸活性層515、AlGaInPガイド層516、p型AlGaInPクラッド層517、p型GaAsコンタクト層518、p側電極519が形成され、導波路であるリッジ521に沿って光が導波する。n型GaAs基板511の下側にはn側電極520が形成される。
Hereinafter, a configuration example of the
本実施の形態の半導体レーザ51では、多重量子井戸活性層515が、図7(b)に示すように、それぞれ厚さ6nmの第1〜第3GaInPウェル層515A,515C,515Eと、それぞれ厚さ6nmの第1および第2AlGaInPバリア層515B,515Dとを、ウェル層とバリア層とが交互になるように積層したものである。
In the
半導体レーザ51において第1および第2窓領域55,56の形成手法としては、たとえば半導体層であるn型GaAsバッファ層512からp型GaAsコンタクト層518までを形成後、窓領域を形成するべき部分におけるp型GaAsコンタクト層518上に、図7では不図示のZnO膜を形成し、550℃〜650℃程度の温度で熱処理をする方法が挙げられる。このようなZnO膜形成後熱処理を施すことによって、多重量子井戸活性層515におけるウェル層とバリア層との積層構造が平均化され、ここでの光吸収が抑制される。したがって、高出力動作時に光吸収に伴うCODが生じる光出射面(前面34)近傍に窓領域を設けることが望ましい。
As a method for forming the first and
以上に述べたように、本実施の形態では、光記録媒体をCD、DVDなどのディスクに関するものとしたけれども、これに限定されることなく、光記録媒体はディスク形状を有する必要はなく、レーザを用いて光情報を読み出すに際し戻り光ノイズを抑制する必要がある光記録媒体全般に適用できる。またレーザとして内部共振器型半導体レーザを用いるけれども、これに限定されることなく、たとえばレーザ後面から光を出射させたのち外部に設置された反射鏡によって光をレーザに戻す外部共振器型半導体レーザを用いてもよい。また、レーザは半導体レーザに限定されることなく、たとえばSHG(Second
Harmonic Generation)レーザと可飽和吸収体とを組み合わせるものであってもよい。
As described above, in the present embodiment, the optical recording medium is related to a disk such as a CD and a DVD. However, the present invention is not limited to this, and the optical recording medium does not need to have a disk shape, and a laser. The present invention can be applied to all optical recording media that need to suppress the return light noise when reading optical information using. Although an internal resonator type semiconductor laser is used as the laser, the present invention is not limited to this. For example, an external resonator type semiconductor laser that emits light from the rear surface of the laser and then returns the light to the laser by an external reflecting mirror. May be used. Further, the laser is not limited to a semiconductor laser, for example, SHG (Second
A combination of a Harmonic Generation) laser and a saturable absorber may be used.
なおここで開示される実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および特許請求の範囲内におけるすべての変更を含むことが意図される。 It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
20,40,50 光ピックアップ
21,41,51 半導体レーザ
22 コリメータレンズ
23 ビームスプリッタ
24 対物レンズ
25 集光レンズ
26 多分割光検出器
27 光記録媒体
31,44,52 第1電極
32,45,53 第2電極
33,46,54 分離部
34 出射面
35,47,57 前面反射膜
36 後面
37,48,58 後面反射膜
38,42,43 導波路
55 第1窓領域
56 第2窓領域
20, 40, 50
Claims (10)
レーザは、
電圧が個別に印加される第1の領域と第1の領域よりも光記録媒体寄りに配置される第2の領域とを備え、
光記録媒体に記録された情報を読取るとき、第1の領域には利得領域となるように第1電圧値で電圧が印加され、第2の領域には可飽和吸収領域となるように第1電圧値よりも低い第2電圧値で電圧が印加されて、モード同期発振されることを特徴とする光ピックアップ。 In an optical pickup that uses a laser as a light source, reads information recorded on an optical recording medium using laser light emitted from the laser, and writes information on the optical recording medium.
The laser
A first region to which a voltage is individually applied and a second region disposed closer to the optical recording medium than the first region;
When reading the information recorded on the optical recording medium, a voltage is applied at the first voltage value so as to be a gain region in the first region, and the first region so as to be a saturable absorption region in the second region. An optical pickup, wherein a voltage is applied at a second voltage value lower than the voltage value and mode-locked oscillation is performed.
(A+1/4)<Le/Li<(A+3/4);Aは整数 2. The optical pickup according to claim 1, wherein when the resonator optical path length in the laser is Li and the external optical path length from the laser light emitting surface of the laser to the optical recording medium is Le, the following equation is satisfied.
(A + 1/4) <Le / Li <(A + 3/4); A is an integer
発光層がAlyGaxIn1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、x+y≦1)からなる半導体レーザであることを特徴とする請求項1または2記載の光ピックアップ。 The laser has a light emitting layer,
3. The light according to claim 1, wherein the light emitting layer is a semiconductor laser made of Al y Ga x In 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1). pick up.
異なる中心波長で発振する複数の導波路を有することを特徴とする請求項1または2記載の光ピックアップ。 The laser
3. The optical pickup according to claim 1, further comprising a plurality of waveguides that oscillate at different center wavelengths.
異なる中心波長で発振するM個の導波路を有し、
各中心波長に対するレーザ内の各導波路における共振器光路長をLij(jは1からMまでの整数)とし、レーザのレーザ光出射面から光記録媒体までの外部光路長をLeとするとき、それぞれの中心波長に対して同時に下記式を満足することを特徴とする請求項4記載の光ピックアップ。
(Aj+1/4)<Le/Lij<(Aj+3/4);Ajは整数 The laser
Having M waveguides oscillating at different center wavelengths;
When the resonator optical path length in each waveguide in the laser for each central wavelength is Li j (j is an integer from 1 to M), and the external optical path length from the laser light emitting surface of the laser to the optical recording medium is Le 5. The optical pickup according to claim 4, wherein the following expression is satisfied simultaneously for each central wavelength.
(A j +1/4) <Le / Li j <(A j +3/4); A j is an integer
第1導波路における共振器光路長をLi1、第2導波路における共振器光路長をLi2とし(ただし、Li2>Li1)、レーザのレーザ光出射面から光記録媒体までの外部光路長をLeとし、次式[1/Li1−1/Li2=N/Le0;Nは整数]によってLe0を定義するとき、以下の各式を満足することを特徴とする請求項5記載の光ピックアップ。
3Le0/4<Le<5Le0/4
(A1+1/4)<Le/Li1<(A1+3/4);A1は整数
(A2+1/4)<Le/Li2<(A2+3/4);A2は整数 The laser has two first and second waveguides;
The resonator optical path length in the first waveguide is Li 1 , the resonator optical path length in the second waveguide is Li 2 (where Li 2 > Li 1 ), and the external optical path from the laser light emitting surface of the laser to the optical recording medium The length is Le, and when defining Le 0 by the following formula [1 / Li 1 −1 / Li 2 = N / Le 0 ; N is an integer], the following formulas are satisfied: The optical pickup described.
3Le 0/4 <Le <5Le 0/4
(A 1 +1/4) <Le / Li 1 <(A 1 +3/4); A 1 is an integer (A 2 +1/4) <Le / Li 2 <(A 2 +3/4); A 2 is an integer
第2の領域よりもさらに光記録媒体寄りに配置されて光の吸収および発光が抑制される窓領域を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の光ピックアップ。 The laser
The optical pickup according to claim 1, further comprising a window region that is disposed closer to the optical recording medium than the second region to suppress light absorption and light emission.
光記録媒体に記録された情報を読取るとき、
第1の領域には利得領域となるように第1電圧値で電圧を印加し、第2の領域には可飽和吸収領域となるように第1電圧値よりも低い第2電圧値で電圧を印加して、レーザをモード同期発振させ、
光記録媒体に情報を書込むとき、
第1の領域と第2の領域とがともに利得領域となるような電圧値で電圧を印加して、レーザを発振させることを特徴とする光ピックアップの駆動方法。 Optical recording using a laser having a first region to which a voltage is individually applied and a second region disposed closer to the optical recording medium than the first region as a light source, and using laser light emitted from the laser In an optical pickup driving method for reading information recorded on a medium and writing information on an optical recording medium,
When reading information recorded on an optical recording medium,
A voltage is applied to the first region at a first voltage value so as to be a gain region, and a voltage is applied to the second region at a second voltage value lower than the first voltage value so as to be a saturable absorption region. Applied to make the laser mode-oscillate,
When writing information to an optical recording medium,
A driving method of an optical pickup, characterized in that a laser is oscillated by applying a voltage with a voltage value such that both the first region and the second region are gain regions.
(A+1/4)<Le/Li<(A+3/4);Aは整数 When the resonator optical path length in the laser is Li and the external optical path length from the laser light emitting surface of the laser to the optical recording medium is Le, the laser is oscillated by setting the external optical path length Le to satisfy the following formula: 9. The method of driving an optical pickup according to claim 8, wherein:
(A + 1/4) <Le / Li <(A + 3/4); A is an integer
各中心波長に対するレーザ内の各導波路における共振器光路長をLij(jは1からMまでの整数)とし、レーザのレーザ光出射面から光記録媒体までの外部光路長をLeとするとき、
j番目の導波路においてj番目の中心波長で、下記式が満足されるように外部光路長Leを設定してレーザを発振させることを特徴とする請求項9記載の光ピックアップの駆動方法。
(Aj+1/4)<Le/Lij<(Aj+3/4);Ajは整数
The laser has M waveguides that oscillate at different center wavelengths;
When the resonator optical path length in each waveguide in the laser for each central wavelength is Li j (j is an integer from 1 to M), and the external optical path length from the laser light emitting surface of the laser to the optical recording medium is Le ,
10. The method of driving an optical pickup according to claim 9, wherein the laser is oscillated by setting the external optical path length Le so that the following expression is satisfied at the jth center wavelength in the jth waveguide.
(A j +1/4) <Le / Li j <(A j +3/4); A j is an integer
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