JP2732703B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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JP2732703B2
JP2732703B2 JP2183305A JP18330590A JP2732703B2 JP 2732703 B2 JP2732703 B2 JP 2732703B2 JP 2183305 A JP2183305 A JP 2183305A JP 18330590 A JP18330590 A JP 18330590A JP 2732703 B2 JP2732703 B2 JP 2732703B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、画像情報、データ情報等をレーザ光を用い
て光記録媒体に記録、再生または消去することが可能な
データファイルに用いられる半導体レーザ装置に関する
ものである。
従来の技術 近年、半導体レーザの高出力化、高信頼性化が進み、
低コスト化が図られたことにより、画像情報、データ情
報等を光ディスクに記録、再生または消去することが可
能な光ディスクファイルに用いられる光源として半導体
レーザが一般的になってきている。半導体レーザを含む
光ヘッドから出射したレーザビームを、光ディスクに信
号を記録、再生等を行うため光ディスク記録面上で微小
なスポットにまで絞りこみ、対物レンズを駆動すること
によりフォーカシング制御、トラッキング制御を行って
いる。
次に、一般的な光ヘッドの構成を第3図に示す。
半導体レーザ1から出射したビームはコリメートレン
ズ2で平行光になり、ビームスプリッタ3を透過し、対
物レンズ4で光ディスク5の信号面6に収束する。光デ
ィスク5で反射したビームはビームスプリッタ3で反射
し、検出レンズ8を通り、平行平板9に入射する。平行
平板9で反射したビームはトラッキング信号検出器11
へ、透過したビームはフォーカシング信号検出器10へ集
められ、それぞれトラッキング制御、フォーカシング制
御用信号として用いられる。7はフォーカシングコイル
である。
しかしながら、レーザはスペクトルの単一性がよく、
そのコヒーレント長が光ヘッドの半導体レーザ1と光デ
ィスク5間の距離に比べてかなり長いので、光ディスク
5で反射後、レーザ出射面への帰還光が存在すると干渉
効果により半導体レーザ出射光のノイズが著しく増大す
る。
そのノイズを低減する方法として、第4図に示したよ
うに半導体レーザ1を高周波(たとえば約700MHz)発振
回路22(以下、高周波モジュールと略す)で変調し、レ
ーザのスペクトルをマルチ化し光ディスク5からの帰還
光で干渉しないようにし、半導体レーザ光のノイズの増
大を防ぐ方法があり、最も一般的に用いられている。
また、出力バイアス光の安定化は第5図に示すよう
に、レーザチップ31の前面からの出射光32に対し、後面
からの出射光33を受光素子34で検出し、増幅器35を通
し、レーザ駆動回路21にフィードバックを掛け、安定化
を行う。
また、半導体レーザ1への帰還光量が多く、上記の半
導体レーザ1を高周波で変調するだけでは十分ノイズを
低減できない場合は、第6図に示すように半導体レーザ
1の前面からの出射光の一部を受光素子12で検出し、増
幅器35を通してレーザ駆動回路21にフィードバックしノ
イズの低減を図る方法もある。
一方、レーザ駆動回路21はディジタル記録であればト
ランジスタによるスイッチング、例えば第7図に示すよ
うな回路が発光波形の立ち上がり、立ち下がりの高速化
(例えば20nsec)の点で有利なため、よく用いられてい
る。ここに、41は電源、42は定電流源、43、44はトラン
ジスタ、45は2相コンパレータ、46は半導体レーザ、47
は抵抗、48は記録信号である。またアナログ記録であれ
ば電流変調、例えば第9図に示すような回路が、よく用
いられている。ここで、51は半導体レーザ、52はトラン
ジスタ、53は抵抗、54は電源、55は演算増幅器、56は記
録信号である。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の方法で、例えば第4図に示した
方法では高周波モジュール22を使用しているが、高周波
モジュール22を使用したときの問題として、1.高周波の
放射電力の不要輻射(FCC、VCCI)に対する低減対策が
必要、2.レーザと高周波モジュール22のインピーダンス
のバラツキがあり、両者の整合性が取りにくい、3.記
録、消去のような高出力時に高周波モジュール22の動作
を停止させる必要があり、S/Nの低下を招く、4.光ヘッ
ドの小型化に大きな制約になる、5.コスト高になる、等
の課題がある。バイアス光を第5図の方法で安定化する
場合も光ディスク5等からの半導体レーザ1への帰還光
があれば前面出射光32と後面出射光33の出力が異なるた
め、後面出射光33は安定化しても本来必要な前面出射光
32は変動してしまうという課題がある。
更にそれらの課題を改善する方法として第6図に示し
たように、前面出射光の一部を検出しバイアス光の安定
化を行い、サーボ帯域、信号帯域のノイズは高周波モジ
ュール22で低減するという方法があるが、高周波モジュ
ール22を使用するためやはり上記のような課題が発生す
る。
前面出射光の一部を検出し、半導体レーザへ帰還する
方法は既に出願されているが(例えば、特開昭56−1455
34、特開昭57−154658、特開昭60−93649他)、これら
は、コンパクトディスク等再生専用の光ディスクに使用
するものであるため、本件のように広帯域の信号の記
録、消去を行う場合、現実的に直流から数10MHzまでの
広帯域、高利得の増幅器は非常に高価でかつ動作範囲が
狭いとか、記録時、光ディスクへ記録すべき信号が半導
体レーザへフィードバックされてしまうという問題があ
り、それらの既出願技術は利用できない。
一方、半導体レーザ46の発光波形は第7図に示すよう
なトランジスタ43によるスイッチング方式であると矩形
波しか発光できない。このため光ディスク5に最適な記
録発光波形が矩形でない場合、例えば第8図に示すよう
な台形波のような場合は、矩形波で記録すると正しく記
録されないという課題を抱えることになる。ここで49
は、最適記録波形、50はレーザ出力波形である。
また、第9図に示したような電流変調回路で、アナロ
グ変調を行えば、第10図に示すように記録発光波形を変
えることができるが、記録発光波形の周波数成分、例え
ば数10MHzまで制御帯域が延びていないため、波形の制
御はオープンになり不安定であるという課題を抱えるこ
とになる。
本発明は、このような課題を高周波モジュールを使用
することなく、かつ再生、記録、消去時にもノイズ低減
ができ、さらに光ディスクの記録に最適なレーザ発光波
形を容易に実現できる半導体レーザ装置を提供すること
を目的としている。
課題を解決するための手段 本発明は、半導体レーザと、その半導体レーザを駆動
する半導体レーザ駆動手段とを備え、光記録媒体の再
生、消去、記録に利用される半導体レーザ装置におい
て、前記半導体レーザの前面出射光の一部を分離する光
学系と、その分離されたビームを検出し、電気信号を変
換する光検出器と、前記電気信号の直流成分を含む低周
波成分を増幅する低周波増幅手段と、前記電気信号の高
周波成分を増幅する高周波増幅手段と、これら低周波増
幅手段及び高周波増幅手段からの出力を加算する加算手
段と、再生、消去、記録の信号に応じて基準信号を出力
する基準信号発生手段と、前記加算手段から出力される
信号と前記基準信号とを比較する比較手段とを備え、前
記光記録媒体の再生、消去、記録時に、前記半導体レー
ザ駆動手段は、その比較手段による比較結果を利用して
半導体レーザの駆動を行うことを特徴とする半導体レー
ザ装置である。
作用 本発明は、光学系によって、半導体レーザの前面出射
光の一部を分離し、その光検出器で分離されたビームを
検出し、電気信号に変換し、低周波増幅手段で前記電気
信号の直流成分を含む低周波成分を増幅し、高周波増幅
手段で前記電気信号の高周波成分を増幅し、加算手段で
これら低周波増幅手段及び高周波増幅手段からの出力を
加算し、基準信号発生手段で再生、消去、記録の信号に
応じて基準信号を出力し、比較手段で前記加算手段から
出力される信号と前記基準信号とを比較し、前記光記録
媒体の再生、消去、記録時に、前記半導体レーザ駆動手
段は、その比較手段による比較結果を利用して半導体レ
ーザの駆動を行う。これによって、高周波モジュールを
使用することなくバイアス光の安定化、サーボ帯域、信
号帯域それぞれのノイズの低減を行うことができ、さら
に数10MHzまで制御がかかるため基準電圧の波形と同じ
波形を半導体レーザから出力することができ、光記録媒
体の記録に最適なレーザ発光波形が容易に実現できるも
のである。なお、実質的に、直流からサーボ帯域を以下
低周波成分とし、数10MHzまでを以下高周波成分とす
る。
実施例 以下、本発明の一実施例について、第1図及び第2図
を参照しながら説明する。
第1図は本発明にかかる半導体レーザ装置の一実施例
を示す図である。従来の第6図と同じ構成の部分の説明
は省略する。
3は、半導体レーザ1の前面出射光の一部を分離する
光学系の一例のビームスプリッタである。12は、その分
離されたビームを検出し、電気信号に変換する光検出器
の一例の受光素子である。13は、前記受光素子12から出
力された電流の直流成分を含む低周波成分を増幅する低
周波増幅手段の一例の直流増幅器である。14は結合コン
デンサ、15は交流増幅器であって、前記電気信号の高周
波成分を増幅する高周波増幅手段の一例である。16は、
これら低周波増幅手段13及び高周波増幅手段14、15から
の出力を加算する加算手段の一例としての加算器であ
る。17は記録信号入力端子、18は再生記録消去切り替え
信号入力端子、19は、再生、消去、記録の信号に応じて
基準信号を出力する基準信号発生手段の一例としての基
準電圧発生器である。20は、加算手段16から出力される
信号と前記基準信号とを比較する比較手段の一例として
の比較回路である。また、レーザ駆動回路21は、その比
較回路20の比較結果に応じて半導体レーザ1を駆動する
回路である。
次に、上記実施例の動作を説明する。
半導体レーザ1の前面出射光がビームスプリッタ3を
透過する際、一部の反射光を受光素子12で検出し、直流
からサーボ帯域までの低周波成分を直流増幅器13で増幅
し、信号帯域の高周波成分を結合コンデンサ14、交流増
幅器15で増幅し帯域を分離する。両者の信号は加算器16
で加算する。加算器16の出力を比較回路20で基準電圧発
生器19の出力と比較し、その比較量をレーザ駆動回路21
に帰還することによりレーザの安定化およびノイズの低
減を行う。再生、消去、記録のモード信号16により基準
電圧発生器19の出力は変化する。
第2図は各モードに応じて変化する基準電圧発生器19
の出力状態を示したものである。すなわち、再生、消去
時にはレーザ出力に応じた直流成分のみであるが、記録
時には記録信号17に応じて光ディスクに最適な記録発光
波形になるような基準電圧、例えば台形形が出力され
る。記録信号は数MHzであるためレーザ発光波形が台形
形となるには数10MHzの周波数成分を必要とするが、制
御帯域が数10MHzまで延びているため基準電圧に等しい
台形のレーザ発光波形が得られることになり、最適な記
録を行うことができる。もちろん基準電圧が矩形波とし
て出力されるなら、レーザ発光波形は矩形波となること
は言うまでもない。
このように本発明の実施例の半導体レーザ装置によれ
ば、高出力半導体レーザを用い、光ディスクに記録、消
去可能な光ヘッドに高周波モジュールを用いることな
く、かつ汎用の安価な演算増幅器と交流増幅器でレーザ
出力の低周波成分及び高周波成分の安定化、ノイズの低
減を行うことができ、特性のよい再生信号をえることが
できるものである。
さらに、数10MHzまで制御がかかるため基準電圧の波
形と同じ波形を半導体レーザから出力することができ、
光ディスクの記録に最適なレーザ発光波形が容易に実現
できるとともに、レーザ駆動回路でスイッチングをする
必要がないため回路の削減およびコストダウンを図るこ
とができる。
なお、上記実施例では光記録媒体として光ディスクを
用いたが、光記録媒体であれば他のものでもよく、例え
ば光カードやレーザビームプリンタにも使えること明ら
かである。
発明の効果 以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、
半導体レーザの前面出射光の一部を検出し、その信号を
低周波成分と高周波成分に分離し、これらの信号出力と
再生、記録、消去の各モードに応じて変化する基準電圧
との比較量を半導体レーザへ帰還するようにしているの
で、安価な部品の構成で、直流成分から高域の信号帯域
まで広い範囲でレーザの安定化とノイズの低減が行え、
さらに光ディスクの記録に最適なレーザ発光波形が容易
に実現できる半導体レーザ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の半導体レーザ装置の光学系
及びレーザのノイズ低減回路を示した構成図、第2図は
同実施例における基準電圧の再生、消去、記録の各モー
ドでの変化を示したグラフ、第3図は従来の一般的な半
導体レーザ装置の光学系の構成図、第4図は従来のノイ
ズ低減の一例を示す構成、第5図は従来のレーザ出力の
安定化方法の一例を示す構成図、第6図は従来のノイズ
低減の他の方法を示す構成図、第7図は従来のディジタ
ル変調レーザ駆動回路の一例を示す回路図、第8図はデ
ィスクの最適記録発光波形の一例を示すグラフ、第9図
は従来のアナログ変調レーザ駆動回路の一例を示す回路
図、第10図はアナログ変調レーザ駆動回路の記録発光波
形の一例を示すグラフである。 1……半導体レーザ、3……ビームスプリッタ、5……
光ディスク、12……受光素子、13……直流増幅器、14…
…結合コンデンサ、15……交流増幅器、16……加算器、
17……記録信号、18……再生/記録/消去切換信号、19
……レーザ駆動回路、20……比較回路、21……レーザ駆
動回路、31……レーザチップ、32……前面出射光、33…
…後面出射光。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体レーザと、その半導体レーザを駆動
    する半導体レーザ駆動手段とを備え、光記録媒体の再
    生、消去、記録に利用される半導体レーザ装置におい
    て、前記半導体レーザの前面出射光の一部を分離する光
    学系と、その分離されたビームを検出し、電気信号に変
    換する光検出器と、前記電気信号の直流成分を含む低周
    波成分を増幅する低周波増幅手段と、前記電気信号の高
    周波成分を増幅する高周波増幅手段と、これら低周波増
    幅手段及び高周波増幅手段からの出力を加算する加算手
    段と、再生、消去、記録の信号に応じて基準信号を出力
    する基準信号発生手段と、前記加算手段から出力される
    信号と前記基準信号とを比較する比較手段とを備え、前
    記光記録媒体の再生、消去、記録時に、前記半導体レー
    ザ駆動手段は、その比較手段による比較結果を利用して
    半導体レーザの駆動を行うことを特徴とする半導体レー
    ザ装置。
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