JP2785921B2 - 光メモリ読み出し装置用の半導体レーザ駆動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光メモリ読み出し装置
用の半導体レーザ駆動回路に関し、より詳しくは光源と
なる半導体レーザの駆動方式に特徴を有する光メモリ読
み出し装置用の半導体レーザ駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンパクト・ディスク（ＣＤ）や光磁気
ディスクに代表される記録情報媒体としての光メモリ
は、記録容量が大きく、かつ高速アクセスが可能である
特長を有する。このため、現在、パーソナルコンピュー
タやワードプロセッサ等の種々の情報機器の記録装置と
して利用されている。

【０００３】ところで、光メモリの情報面に記録された
情報の読み出しは、一般に光ピックアップと称される光
学ユニットを用いて行われる。この光ピックアップにお
ける情報の読み出しは、光源となる半導体レーザから出
射されたレーザ光を光メモリの記録情報に応じて強度変
調させて反射させ、その反射光強度を光ピックアップに
設けられた受光素子により検出して行われる。

【０００４】このような構成の光ピックアップにおいて
は、受光素子の側方に半導体レーザが配置されるため、
光メモリの情報面で反射されたレーザ光の一部が再度半
導体レーザに戻って来ることになる。このように、再度
半導体レーザのレーザ共振器内に帰還する光は、一般
に、戻り光と呼ばれ、半導体レーザの光強度雑音の発生
原因の一つになっている。

【０００５】この戻り光に起因する雑音は、半導体レー
ザ内部における発振レーザ光と、戻り光との光波干渉効
果（以下干渉効果と称する）によって生じる。より具体
的には、戻り光が半導体レーザ共振器内部での発振光位
相をランダムに乱すため、レーザ光の光出力強度が微妙
に変化することにより雑音が発生する。即ち、一旦半導
体レーザから出射されたレーザ光は、光メモリの情報記
録面で反射されて半導体レーザに戻るまでの間（距離と
して３０〜１００ｍｍ）、コヒーレント状態を持続（半
導体レーザのコヒーレント長＝１０〜５０ｍ）している
ため、雑音が生じる。この雑音レベルは、一般にレーザ
光のコヒーレンスが高いほど大きくなる。

【０００６】このような戻り光に起因する雑音（以下戻
り光雑音と称する）は、光メモリの情報記録面に記録さ
れた情報を読み出す際に、システムのＣ／Ｎ比（Ｃａｒ
ｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を劣化させ
ることになるため、信号光の強度が小さい高密度光磁気
ディスクシステムや高いＳ／Ｎ比が要求される画像情報
を記録したアナログ記録のレーザディスクシステム、あ
るいは半導体レーザへの帰還戻り光の大きな超小型光ピ
ックアップを応用した光メモリ読み出し装置等において
は大きな問題となる。

【０００７】このような問題点を解決するための一手段
として、光アイソレータを用いることが考えられるが、
光メモリ装置のようにシステム価格を低く抑えること
や、光ピックアップの小型、軽量化の要請が強い現状で
は、光アイソレータのような光学部品を別途装備するこ
とは好ましいことではない。

【０００８】ところで、上述のように戻り光雑音は、半
導体レーザのコヒーレント性に起因するものであり、戻
り光雑音を抑制するには半導体レーザのコヒーレント長
を短くすることが効果的である。このような目的で、従
来の光メモリ装置の光ピックアップには、半導体レーザ
の出力レーザ光強度を高速に変調する高周波重畳法と称
せられる技術や、半導体レーザ素子自体に、出力レーザ
光に自然に高周波の強度変調がかかる機能を併せもたせ
る自励発振レーザ法と称せられる技術が採用されてい
た。

【０００９】図７は、高周波重畳法を採用した半導体レ
ーザ駆動回路を示す。この半導体レーザ駆動回路は、自
動パワー制御回路７０、高周波発振回路７１および半導
体レーザ素子７２で構成される。半導体レーザ素子７２
の通常の駆動方法では、自動パワー制御回路７０を半導
体レーザ素子７２に直結し、自動パワー制御回路７０か
ら与えられる直流電流により半導体レーザ素子７２を駆
動する構成がとられる。これに対して、この高周波重畳
法では、自動パワー制御回路７０によりコントロールさ
れた直流電流に、高周波発振回路７１からの高周波電流
を重畳した電流で半導体レーザ素子７２を駆動する構成
をとる。

【００１０】このような高周波成分を含む電流により半
導体レーザ素子７２を駆動すると、半導体レーザ素子７
２自体が有する非線形効果により出力レーザ光の周波数
が周波数変調された形になる。ここで、光の周波数は通
常の電気信号の周波数に比べて格段に高い周波数ではあ
るが、ある周波数成分を有する信号により周波数変調さ
れた信号スペクトルは同様に取り扱うことが可能であ
り、搬送波の両側にサイドバンド（側帯）が形成され
る。従って、直流電流により駆動された半導体レーザ素
子７２のスペクトルに比べて、信号スペクトルが広がっ
たことになる。このことは、半導体レーザ素子７２の出
力レーザ光のコヒーレント性を低くしたことに外ならな
い。

【００１１】一般に半導体レーザ素子７２に重畳される
高周波電流の周波数は、記録情報の再生信号帯（１〜５
ＭＨｚ）よりも十分大きい値が好ましく、一般には５０
〜５００ＭＨｚの値が選択されるのが普通である。この
ような周波数の信号が重畳された電流により駆動される
半導体レーザ素子７２の各縦モードスペクトルの幅は、
１０ＧＨｚ以上の値を有することになる。このときの、
レーザ光のコヒーレント長は１〜約１０ｍｍであり、通
常の直流駆動方式の場合の値（１０〜５０ｍ）に比べて
格段に低い値となる。コヒーレント長が１〜約１０ｍｍ
の半導体レーザ素子７２では、半導体レーザ素子７２に
帰還するまでに３０〜１００ｍｍの距離を通過して来る
戻り光がレーザ共振器の内部に帰還しても、レーザ光共
振器内の発振レーザ光と最早干渉して戻り光雑音を生じ
ることはない。

【００１２】一方、自励発振レーザ法は、上述の高周波
重畳法と同等の効果を一つの半導体レーザに併せ持たせ
たものである。この場合は、高周波発振は、半導体レー
ザ素子内部のキャリアの搖らぎとしてレーザ共振器内部
で実現される。このため、高周波回路を別途装備する必
要はない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の高周
波重畳法による場合は、高周波発振回路７１が必要にな
るため、半導体レーザ素子７２の駆動回路が高価なもの
になる欠点がある。

【００１４】一方、自励発振レーザ法では、上記のよう
に高周波回路を別途装備する必要がない利点がある。

【００１５】しかしながら、上記のような効果を併せ持
つ半導体レーザ素子の設計条件の許容範囲は非常に狭
い。従って、半導体レーザ素子作製上のプロセス条件の
変動に起因する悪影響を受け易く、作製された半導体レ
ーザ素子の仕様が設計値から微妙にずれる不具合を生じ
るため、歩留りが低下するという欠点がある。

【００１６】また、高周波重畳法、自励発振レーザ法に
は共通する以下の欠点がある。いずれの方法において
も、半導体レーザ素子は高周波成分を有する電流により
周波数変調を受けるため、このような場合、一般に出力
レーザ光の軸モード（スペクトル）は、図８に示すよう
なマルチモードになる。即ち、複数のピークを有するス
ペクトルを呈することになり、トータルでのスペクトル
線幅は波長として３ｎｍ（光周波数に換算すれば１．５
ＴＨｚ）程度に広がることになる。

【００１７】従って、コヒーレント長の悪化のみなら
ず、必要以上に出力レーザ光の単色性を劣化させること
になる。このようなレーザ光の単色性の劣化は、最近こ
の種の技術分野において用いられる傾向にあるホログラ
ム、グレーティング等の光の回折現象を利用した集光、
偏光光学系を含む光ピックアップに応用する場合に問題
になる。というのは、ホログラムやグレーティングによ
る光制御機能は、対象とするレーザ光波長に対する依存
性が大きく、一般に１ｎｍ以下の単色性が要求されるか
らである。

【００１８】本発明はこのような従来技術の欠点を解決
するものであり、高価な駆動回路を必要とすることな
く、歩留りの向上が図れ、かつレーザ光の単色性を維持
できる状態で戻り光に起因する雑音を格段に抑制できる
光メモリ読み出し装置用の半導体レーザ駆動回路を提供
することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の光メモリ読み出
し装置用の半導体レーザ駆動回路は、単一縦モード発振
する半導体レーザからの出力レーザ光を記録情報媒体に
照射し、該記録情報媒体からの反射光を検出して情報を
読み出す光メモリ読み出し装置用の半導体レーザ駆動回
路であって、該出力レーザ光の光周波数の時間変化率Ｒ
と、該出力レーザ光のスペクトル線幅δνを、該出力レ
ーザ光が出射された時点から該記録情報媒体の情報記録
面で反射されて再度該半導体レーザに戻る迄に要する時
間τで除した値δν／τとが、下記式で示す条件 Ｒ≧δν／τ… を満足するように、該出力レーザ光の光周波数を、三角
波状又は鋸波状に周期的に変調するようにしており、そ
のことにより上記目的が達成される。

【００２０】好ましくは、前記出力レーザ光の光周波数
の変調周波数を、前記記録情報媒体の情報読み出し信号
の信号帯域と同等又はそれ以下に設定する。

【００２１】

【作用】上記式の条件（駆動条件）によれば、戻り光
雑音を抑制できる理由を以下に説明する。出力レーザ波
長、換言すれば光周波数を周期的な鋸波状に変調する
と、出力が一定で周期的に光周波数のみが変化するレー
ザ光を得ることができる。このときの光周波数変調振幅
をｆ、変調周期をＴとすると、光周波数の時間変化率Ｒ
は、下記式で表される。

【００２２】Ｒ＝ｆ／Ｔ… また、戻り光が半導体レーザに帰還した時点でのレーザ
光の発振光周波数と戻り光の光周波数の差Δは、下記
式で示される。

【００２３】Δ＝Ｒ・τ… 上記従来技術のところで説明したように、戻り光雑音の
発生原因は、戻りレーザ光と発振レーザ光との干渉効果
によるものであり、両レーザ光の光周波数、換言すれば
波長が異なる場合は干渉効果を小さくできる。また、一
般に２つのレーザ光の干渉効果を考える場合、干渉効果
の大きさは２つのレーザ光の周波数の差と、それぞれの
レーザ光のスペクトル線幅に依存しており、光周波数が
スペクトル線幅に比べて大きい場合には、両レーザ光の
干渉は生じない。

【００２４】ここで、光メモリ読み出し装置用に通常使
用される半導体レーザの出力レーザ光のスペクトル線幅
δνは、１０〜５０ＭＨｚ程度である。

【００２５】従って、両レーザ光の周波数の差Δをスペ
クトル線幅δν以上に設定すると、戻り光雑音を抑制で
きる。即ち、下記式に示す条件に設定すれば、 δν≦Δ… 戻り光雑音を抑制できる。

【００２６】式に式を代入してΔを消去すれば、上
記式で示す条件式が導かれる。すなわち、式の条件
を駆動条件として設定すれば、戻り光雑音を確実に抑制
できる。

【００２７】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。

【００２８】（実施例１）図１は本発明光メモリ読み出
し装置用の半導体レーザ駆動回路の実施例１を示す。こ
の半導体レーザ駆動回路は、自動出力制御（ＡＰＣ＝Ａ
ｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路が内蔵され
た直流電流源１０、鋸波電流源１１および光出力モニタ
ー用の受光素子を内蔵した波長可変半導体レーザ素子１
２で構成されている。波長可変半導体レーザ素子１２の
レーザ光パワー制御用端子には、直流電流源１０からの
直流電流が入力される。また、波長可変半導体レーザ素
子１２のレーザ波長、換言すれば光周波数制御用端子に
は鋸波電流源１１からの光周波数変調信号が入力される
ようになっている。

【００２９】以上の構成の半導体レーザ駆動回路の動作
を以下に説明する。波長可変半導体レーザ素子１２から
出力される出力レーザ光のパワーは、該波長可変半導体
レーザ素子１２に内蔵された光出力モニター用の受光素
子により検出される。受光素子の検出信号はフィードバ
ック信号として直流電流源１０に与えられる。そうする
と、直流電流源１０に内蔵されたＡＰＣ回路が直流電流
源１０の出力レベルを制御し、これにより受光素子の出
力電流が一定の値に維持される。

【００３０】このとき、波長可変半導体レーザ素子１２
のレーザ波長（換言すれば光周波数）制御用端子には、
鋸波電流源１１から光周波数変調信号が入力されるよう
になっており、受光素子の出力波形は図２に示すような
周期的な鋸波状に変調される。これにより、出力レベル
が一定で、光周波数のみが周期的に変化するレーザ光を
得ることができる。

【００３１】波長可変半導体レーザ素子１２から出力さ
れたレーザ光は、図示しない光メモリの情報記録面に集
光され、この情報記録面からの反射光が波長可変半導体
レーザ素子１２の出射面に再度戻って来るようになって
いる。

【００３２】本実施例１においては、鋸波状電流の波形
として、図２に示すように、光周波数変調振幅がｆ、変
調周期がＴとなるものを用いた。従って、この鋸波状電
流の光周波数の時間率変化率Ｒは、下記式で表され
る。

【００３３】Ｒ＝ｆ／Ｔ… ここで、波長可変半導体レーザ素子１２から出射された
レーザ光の出射時点〜光メモリの情報記録面から反射さ
れて戻って来る迄の時間をτとすると、戻り光が波長可
変半導体レーザ素子１２に帰還した時点でのレーザ光の
発振周波数と戻り光の光周波数の差Δは、下記式で表
される。

【００３４】Δ＝Ｒ・τ… ところで、本実施例の光メモリ読み出し装置のように、
レーザ光の光メモリの情報記録面からの反射光を利用し
て情報の読み出しを行う装置においては、上記従来技術
の所で説明した戻り光雑音を抑制することが重要であ
り、この戻り光雑音の発生原因は戻りレーザ光と発振レ
ーザ光との干渉効果によるものであるため、戻り光雑音
を抑制するには、両レーザ光の光周波数、換言すれば波
長を所定の値以上に異ならせればよい。本発明はこのよ
うな基本的原理に従って戻り光雑音を抑制する。

【００３５】今、２つのレーザ光の干渉効果を考える
と、一般に干渉効果の大きさは、２つのレーザ光の光周
波数の差Δと、それぞれのレーザ光のスペクトル線幅δ
νに依存しており、光周波数の差Δがスペクトル線幅δ
νに比較して大きい場合に両レーザ光の干渉は生じな
い。

【００３６】ここで、通常の光メモリ読み出し装置の光
源として用いられる半導体レーザ素子の場合、出力レー
ザ光のスペクトル線幅δνは１０〜５０ＭＨｚ程度であ
る。従って、戻り光と発振レーザ光との光周波数の差Δ
をこのスペクトル線幅δν以上に設定すれば戻り光雑音
を抑制できる。即ち、一般に両者の関係を下記式に示
す条件に設定すれば、戻り光雑音を抑制できる。

【００３７】δν≦Δ… 上記式に式および式の関係を代入すれば、波長可
変半導体レーザ素子１２の光周波数の時間変化率Ｒを下
記式に示す条件に設定すれば、戻り光雑音を抑制でき
ることがわかる。

【００３８】Ｒ≧δν／τ… 次に、本実施例１で使用する波長可変半導体レーザ素子
１２等のより具体的な構成について説明する。まず、波
長可変半導体レーザ素子１２としては、分布帰還構造の
採用により波長安定化された分布帰還レーザ（ＤＦＢレ
ーザ）において、レーザ共振器内部の屈折率を電気的に
変化させる原理に従った半導体レーザ素子を用いた。こ
のような半導体レーザ素子としては、例えば、森村、
他、「ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ」６月号、ｐｐ．６０〜６６
（１９９１）に開示されている。

【００３９】このような構造の半導体レーザ素子では、
単一縦モードを保ったままレーザ波長を変化させること
が可能であり、且つ出力レーザ光のパワーと波長を個々
の電極により独立して制御することができる。

【００４０】このような半導体レーザ素子からなる本実
施例１の波長可変半導体レーザ素子１２からの出力レー
ザ光のスペクトル線幅δνは、波長変調の度合によって
変化するが、使用条件下の最大スペクトル線幅δνは３
０ＭＨｚであった。また、本実施例１では、光メモリ情
報読み出し用のピックアップとして、レーザ光が波長可
変半導体レーザ素子１２から出射されて再度戻って来る
迄に要する時間τが０．２５ｎｓのものを用いた。

【００４１】従って、図２に示す光周波数の変調条件
は、上記式より、Ｒ≧３０ＭＨｚ／０．２５ｎｓ＝
１．２×１０¹⁷（Ｈｚ／ｓ）を満足するように、Ｒ＝
２．５×１０¹⁷（Ｈｚ／ｓ）に設定し、鋸波電流源１１
によりこの条件に合致するように、波長可変半導体レー
ザ素子１２の光周波数制御用端子に鋸波電流を入力し
た。なお、Ｒ＝２．５×１０¹⁷（Ｈｚ／ｓ）を実現する
ために光周波数変調振幅ｆは、ｆ＝０．５ＴＨｚ（波長
に換算すれば１ｎｍ）、変調周期Ｔは、Ｔ＝２μｓ（変
調周波数に換算すれば５００ＫＨｚ）にそれぞれ設定し
た。

【００４２】このような条件設定を行った本発明の半導
体レーザ素子の駆動方式によれば、戻り光が存在する場
合にも、戻り光雑音を抑制し得、十分なＣ／Ｎ値＝５１
ｄＢを得られることが確認できた。

【００４３】また、上記駆動条件を実現するために５０
０ＫＨｚの鋸波電流を発生する鋸波電流源１１は、通常
の電子部品を利用することにより容易、かつ安価に実現
できた。また、この鋸波電流源１１により光変調される
半導体レーザ素子として波長可変半導体レーザ素子１２
を用いているため、光周波数が変調された場合にも光出
力はほとんど変化せず一定になる。従って、反射光の強
度により光メモリの情報記録面に記録された情報を読み
出す場合にも、鋸波状の変調信号が読み出し用光強度信
号のＣ／Ｎ比を劣化させることがない。それ故、精度の
よい情報読み出しが可能になる。

【００４４】以上のように式を満足する駆動条件下で
は、上記原理説明で述べたように、半導体レーザ素子が
単一縦モード発振する半導体レーザ素子であり、その縦
モードスペクトルの線幅が十分に大きくない、１０ＧＨ
ｚ以下のものであっても戻り光雑音を効果的に抑制する
ことができる。

【００４５】また、上記のような駆動方式により駆動さ
れる波長可変半導体レーザ素子１２では、単一軸モード
は保持されたままであり、時間平均したレーザ出力のス
ペクトルは、図３に示すようになった。この場合、ある
瞬間のレーザ光のスペクトル線幅δν＝３０ＭＨｚは、
図２に示した光周波数の光周波数変調振幅ｆに比べて十
分に小さいので、レーザ光の時間平均スペクトル幅はｆ
＝０．５ＴＨｚ（波長としては１ｎｍ）に等しいことに
なる。この時間平均スペクトル幅の値より、本実施例１
の駆動方式は、ホログラム、グレーティング等の回折光
学素子を用いた、例えば、西原浩、「応用物理」第６１
巻、第１号（１９９２）、ｐｐ．２〜１３に記載の光ピ
ックアップにも十分に応用可能な技術であることがわか
る。

【００４６】以上のように本実施例１の光メモリ読み出
し装置用の光源であれば、戻り光雑音の抑制および１ｎ
ｍ以下の単色性の実現、といった両方の要求を満足する
ことができる。

【００４７】（実施例２）図４は本発明光メモリ読み出
し装置用の半導体駆動回路の実施例２を示す。この実施
例２では、上記鋸波電流源１１の代わりに三角波電流源
を用いる。但し、三角波電流源の実体は鋸波電流源１１
と同一であり、変調方式が鋸波から三角波に変わるだけ
である。

【００４８】即ち、三角波電流源から波長可変半導体レ
ーザ素子１２のレーザ波長（光周波数）制御用端子に、
図４に示すような三角波状の電流を入力して、波長可変
半導体レーザ素子１２の駆動を行う構成をとる。その他
の構成については上記実施例１と同様であるので、以下
対応する部分を同一の番号を用いて説明する。

【００４９】今、三角波電流源から波長可変半導体レー
ザ素子１２の制御用端子に入力される三角波状電流によ
るレーザ光の光周波数の変調振幅をｆ、変調周期をＴと
すると、レーザ光の光周波数の時間変化率Ｒ’は下記
式で示される。

【００５０】Ｒ’＝２ｆ／Ｔ… 本実施例２では、このＲ’が上記式の条件を満足する
ように、変調振幅ｆ、変調周期Ｔの値を設定した。具体
的には、レーザ光のスペクトル線幅δνをδν＝２０Ｍ
Ｈｚ、上記時間τをτ＝３００ｐｓに設定したため、
Ｒ’＝１．０×１０¹⁷Ｈｚ／ｓ、ｆ＝１００ＧＨｚ、Ｔ
＝１μｓにそれぞれ設定した。

【００５１】本実施例２による場合は、実施例１とはレ
ーザ光周波数の変調形態が異なるため、図４に破線で示
す戻り光の光周波数変化と、図４に実線で示す発振レー
ザ光の光周波数が一致する時がある。図４中の矢印はそ
のことを示している。

【００５２】このように、発振レーザ光と戻り光の光周
波数が一致すると、両レーザ光の干渉効果により戻り光
雑音が発生する可能性がある。

【００５３】しかしながら、本願発明者等の実験結果に
よれば、戻り光雑音の発生は観測されず、４９ｄＢとい
った十分な大きさのＣ／Ｎ値を達成できることが確認で
きた。その理由は、２つのレーザ光の光周波数の一致が
瞬時のため、光メモリの情報記録面に記録された１ビッ
トの情報の検出に必要な時間よりも十分に短いためであ
ると推察される。

【００５４】従って、本実施例２においても、戻り光雑
音を抑制できる。また、単色性も０．２ｎｍ以下の十分
な値になることが確認できた。

【００５５】（実施例３）図５は本発明光メモリ読み出
し装置用の半導体レーザ駆動回路の実施例３を示す。こ
の実施例３では、半導体レーザ素子として波長安定レー
ザ素子５２を用いる。この波長安定レーザ素子５２に
は、直流電流源５０からの直流電流と、三角波電流源５
１からの三角波電流とが重畳された電流が印加されるよ
うになっている。また、波長安定レーザ素子５２の内部
には該波長安定レーザ素子５２から出力されるレーザ光
の光パワーをモニターする受光素子が設けられており、
該受光素子の測定結果が低周波透過フィルタ５３を介し
て直流電流源５０にフィードバック信号として与えられ
る。これにより波長安定レーザ素子５２の出力レーザ光
が一定レベルに制御される。

【００５６】上記受光素子の測定結果は、コンパレータ
等を備えた信号処理回路５５にも与えられるようになっ
ている。また、信号処理回路５５には、光メモリの情報
記録面に記録された情報を読み出す受光素子５４より情
報読み出し信号が与えられるようになっている。信号処
理回路５５は、両信号を比較し、情報読み出し信号を規
格化して再生信号を出力する。

【００５７】ここで、本実施例３では、波長安定レーザ
素子５２として、発振波長が約７８０ｎｍ、スペクトル
線幅が３ＭＨｚのＤＦＢレーザ素子を用いている。この
ような狭スペクトル線幅はＤＦＢレーザ素子５２の共振
器を８００μｍと長共振器化することにより実現され
る。

【００５８】次に、上記回路構成の半導体レーザ駆動回
路の動作を説明する。直流電流源５０は、時間平均した
レーザパワーが一定となるように内蔵されたＡＰＣ回路
によりＡＰＣ制御された直流電流を生成する。また、三
角波電流源５１は、三角波状交流電流を生成する。この
ようにして生成された直流電流と、三角波状交流電流と
が重畳されてＤＦＢレーザ素子５２に注入される。

【００５９】ここで、ＤＦＢレーザ素子５２を含む半導
体レーザ素子では、一般に印加される電流の増減に依存
して素子内部の温度が昇降する。また、半導体材料は温
度が上昇するほど屈折率が大きくなる性質があり、ＤＦ
Ｂレーザ素子５２においても内部（光導波路部）での屈
折率が注入電流の増減に対応して変化することになる。
ＤＦＢレーザ素子５２の発振波長は素子内部の回折格子
のピッチと材料屈折率の積に比例する形で決定されるた
め、結果的に出力レーザ光の波長も注入電流の増減に対
応して変化することになる。

【００６０】但し、この半導体レーザの注入電流に対応
した波長変調現象は、素子内部の温度上昇の時定数を１
０〜１００μｓに設定すると、１００ＫＨｚ以上の高周
波成分を有する変調電流には応答しない。

【００６１】従って、本実施例３の場合にも、三角波状
交流成分に応答してＤＦＢレーザ素子５２の発振時間も
時間的に変化することになる。即ち、ＤＦＢレーザ素子
５２の出力レーザ光の光周波数変化は、上記実施例２の
図４に示される光周波数変化と同様の形態になる。

【００６２】本実施例３の半導体レーザ駆動回路を光メ
モリ読み出し装置に実際に搭載したところ、ＤＦＢレー
ザ素子５２から出力されたレーザ光の出射時点〜光メモ
リの情報記録面で反射された反射光がＤＦＢレーザ素子
５２に帰還する迄の時間τは、τ＝０．５ｎｓであっ
た。従って、δν／τ＝６×１０¹⁵Ｈｚとなる。

【００６３】そこで、本実施例３では、ＤＦＢレーザ素
子５２を駆動する場合の設定パラメータとして、変調周
期Ｔ＝１０μｓ（変調周波数としては１００ＫＨｚ）、
三角波状交流電流の振幅ＩΔ_p-p＝２０ｍＡ（この条件
下での光周波数変調振幅ｆ＝１１０ＧＨｚ）なる値を選
定した。

【００６４】この設定パラメータによれば、上記式よ
り、Ｒ＝１．１×１０¹⁶Ｈｚ／ｓとなり、δν／τ＝６
×１０¹⁵Ｈｚよりも大きくなる。即ち、上記の条件を
満足している。従って、本実施例３による場合も、上記
実施例１、実施例２同様に戻り光雑音を抑制し得、良好
なＣ／Ｎ値＝４８ｄＢを得ることができた。

【００６５】ところで、本実施例３では、実施例１、実
施例２とは異なり半導体レーザとしてＤＦＢレーザ素子
５２を用い、ＤＦＢレーザ素子５２に注入する電流値を
変調し、ＤＦＢレーザ素子５２の素子内部の温度変化を
誘起して光周波数を変調する方法を採用している。この
ため、本実施例３では、レーザ光の光周波数を出力レー
ザ光と独立して制御することは不可能である。というの
は、本実施例３の構成によれば、ＤＦＢレーザ素子５２
に注入する三角波状電流の変化に対応してレーザ光の光
周波数のみならずレーザ光出力レベルも増減するからで
ある。

【００６６】ここで、光メモリ読み出し装置における情
報の読み出しは、一般に情報記録面に記録された情報に
対応して変化する反射光の強度変化を受光素子５４によ
り検出して情報を再生する原理が採用されているため、
光源としてのＤＦＢレーザ素子５２の出力レーザ光の出
力レベルが変化すると、精度のよい情報読み出しが行え
ないという問題がある。

【００６７】しかしながら、本実施例３においてＤＦＢ
レーザ素子５２に注入される三角波状電流の変調周波数
は１００ＫＨｚであり、この値は情報の読み出し速度１
ＭＨｚに比べて十分小さい値である。従って、上記のよ
うに、信号処理回路５５により受光素子５４によって検
出された電流値（情報読み出し信号）と、ＤＦＢレーザ
素子５２に内蔵された光パワーモニタ用の受光素子の測
定結果とを比較し、情報読み出し信号を出力光強度で規
格化、つまり該出力光強度の変化分をキャンセルすれ
ば、精度のよい情報読み出しが可能になる。従って、本
実施例３によれば、上記の問題点を解消できる。

【００６８】また、ＤＦＢレーザ素子５２は、１ＧＨｚ
以上の高速変調を行った場合でもその出力レーザ光の軸
モードスペクトルが単一になる利点がある。従って、本
実施例３のように三角波状電流により出力レーザ光のパ
ワーと光周波数が変調された場合であっても、その軸モ
ードスペクトルは単一である。このため、三角波状電流
により駆動されるＤＦＢレーザ素子５２から出力される
レーザ光の時間平均スペクトル線幅は、光周波数変調振
幅ｆに一致することになり、本実施例３では１１０ＧＨ
ｚになる。この時間平均スペクトル線幅の値を波長に換
算すると約０．２ｎｍになる。

【００６９】従って、本実施例３の半導体レーザ駆動回
路は、ホログラムやグレーティングを応用した回折光学
素子型光ピックアップにも十分に対応可能である。

【００７０】（実施例４）図６は本発明光メモリ読み出
し装置用の半導体レーザ駆動回路の実施例４を示す。こ
の実施例４では、光メモリ読み出し装置の光源となる半
導体レーザとして上記実施例１、実施例２が波長可変半
導体レーザ素子１２を用い、また実施例３が波長安定レ
ーザ素子５２を用いるのに対して、通常のファブリ・ペ
ロー型半導体レーザ素子を用いる。なお、駆動回路につ
いては実施例３のものと同様であるので、具体的な説明
については省略する。

【００７１】本実施例４で用いられるファブリ・ペロー
型半導体レーザ素子としては、光周波数を三角波状又は
鋸波状に変化させるために注入電流を変調した場合に、
その発振軸モードスペクトルがマルチモードにならず単
一モードになることが必要条件になる。即ち、出力レー
ザ光の単色性を劣化させないためである。

【００７２】本実施例４においても、実施例３で述べた
のと同様の理由により、半導体レーザに注入する電流の
変調周波数は、記録情報の読み出し速度と同等かそれ以
下であることが好ましく、高くても１ＭＨｚ程度であ
る。

【００７３】また、図６に示すように、三角波状電流で
ある変調電流が半導体レーザ素子のしきい値電流よりも
常に大きくなることが必要である。即ち、変調電流が半
導体レーザ素子のしきい値電流よりも一時的にでも低く
なると（割り込むと）、その際にレーザ発振が停止し、
情報読み出しが継続して行えなくなるからである。

【００７４】このように比較的低い周波数での変調を行
い、かつ変調電流が半導体レーザ素子のしきい値電流を
割り込まない連続的に変化する波形であるときは、発振
軸モードがマルチモード化することがない。

【００７５】従って、本実施例３では、通常の単一軸モ
ード半導体レーザを利用し、かつ電流変調幅として十分
に単一軸モード性が確保された範囲（判断基準：発振軸
モードのサイドモード抑圧比が２０以上になる範囲）を
設定し、これにより上記の必要条件を満足することがで
きる。

【００７６】このような半導体レーザ素子として、本実
施例３では、具体的には、出力レーザ光のパワーが１ｍ
Ｗ〜１０ｍＷの範囲で、サイドモード抑圧比が３０ｄＢ
以上確保され、共振器の前後両面が共に高反射率コーテ
ィングされたファブリ・ペロー型半導体レーザ素子を用
いた。このファブリ・ペロー型半導体レーザ素子は、
Ｓ．Ｍａｔｕｉ等によるＡｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃ
ｓ，Ｖｏｌ．２３，ｐｐ．４００１〜４００６（１９８
４）に詳細に記載されている。

【００７７】本実施例３においても、実施例３と同様に
上記式を満足する条件でファブリ・ペロー型半導体レ
ーザ素子の発振光周波数を変調することにより、単色性
に優れた、即ちレーザ光の時間平均スペクトル線幅が１
ｎｍ以下のレーザ光を利用して、戻り光雑音を十分に抑
制することができる。

【００７８】本発明が適用される対象は、上記各実施例
のものに限定されるものではなく、以下のような実施形
態の場合にも上記同様の効果を奏することができる。

【００７９】（１）半導体レーザとして、例えば、波長
６７０ｎｍのＩｎＧａＡｌＰ材料系からなる半導体レー
ザを用いる場合、或は４５０ｎｍ付近に発振波長を有す
るII−VI族半導体によるレーザ素子を用いる場合。

【００８０】（２）上記実施例と半導体レーザの駆動条
件、即ち変調周波数、変調振幅等が異なる場合。

【００８１】（３）光ピックアップの構成が異なり、戻
り光の出射時点〜帰還迄の時間τが異なる場合。

【００８２】

【発明の効果】以上の本発明光メモリ読み出し装置用の
半導体レーザ駆動回路によれば、高周波信号を利用する
ことなく、簡易、かつ安価に構成される電子回路により
半導体レーザ素子を駆動でき、しかも戻り光雑音を確実
に抑制できる利点がある。

【００８３】また、光源となる半導体レーザ素子の発振
軸モードを単一モードに保持することができるので、単
色性に優れたレーザ光を用いることができる。従って、
ホログラムやグレーティング等の光の回折現象を利用し
た超小型の光ピックアップへの応用が可能になる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明光メモリ読み出し装置用の半導体レーザ
駆動回路の実施例１を示すブロック図。

【図２】実施例１で使用される波長可変半導体レーザ素
子の出力レーザ光の光周波数変調パターンを示す波形
図。

【図３】実施例１で使用される波長可変半導体レーザ素
子の出力レーザ光の時間平均スペクトルを示す波形図。

【図４】実施例２で使用される波長可変半導体レーザ素
子の出力レーザ光の光周波数変調パターンを示す波形
図。

【図５】本発明光メモリ読み出し装置用の半導体レーザ
駆動回路の実施例３を示すブロック図。

【図６】本発明光メモリ読み出し装置用の半導体レーザ
駆動回路の実施例４を示す注入電流波形図。

【図７】高周波重畳法を用いた半導体レーザ駆動回路を
示すブロック図。

【図８】従来技術の欠点を説明するための出力レーザ光
の時間平均スペクトル図。

【符号の説明】

１０ 直流電流源 １１ 鋸波電流源 １２ 波長可変半導体レーザ素子 ５０ 直流電流源 ５１ 三角波電流源 ５２ 波長安定レーザ素子（ＤＦＢレーザ素子） ５４ 受光素子 ５５ 信号処理回路

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−9844（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−103529（ＪＰ，Ａ) 日本物理学会誌 44〜３！（1989) Ｐ．183−187 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01S 3/18 G11B 7/125

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一縦モード発振する半導体レーザから
   の出力レーザ光を記録情報媒体に照射し、該記録情報媒
   体からの反射光を検出して情報を読み出す光メモリ読み
   出し装置用の半導体レーザ駆動回路であって、 該出力レーザ光の光周波数の時間変化率Ｒと、該出力レ
   ーザ光のスペクトル線幅δνを、該出力レーザ光が出射
   された時点から該記録情報媒体の情報記録面で反射され
   て再度該半導体レーザに戻る迄に要する時間τで除した
   値δν／τとが、下記式で示す条件 Ｒ≧δν／τ… を満足するように、 該出力レーザ光の光周波数を、三角波状又は鋸波状に周
   期的に変調するようにした光メモリ読み出し装置用の半
   導体レーザ駆動回路。
2. 【請求項２】 前記出力レーザ光の光周波数の変調周波
   数を、前記記録情報媒体の情報読み出し信号の信号帯域
   と同等又はそれ以下に設定した請求項１記載の光メモリ
   読み出し装置用の半導体レーザ駆動回路。