WO2005015701A1 - 多ビームレーザを用いた光源 - Google Patents

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Akitaka Kimura
Atsushi Yamaguchi
Toshiaki Iwanaga
Ryuichi Katayama
Takeharu Shibatoko
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Nec Corporation
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    • H01S5/02325Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches

Definitions

  • the present invention relates to a light source using a multi-beam semiconductor laser that emits a plurality of laser beams, and particularly to a light source used for recording and Z or reproduction of an optical recording signal.
  • the multi-beam semiconductor laser refers to a semiconductor laser (hereinafter simply referred to as “laser”) that can independently control and output laser beams of the same or different wavelengths.
  • laser semiconductor laser
  • monolithic multi-beam lasers are a laser in which a plurality of active layers are formed on a single substrate by crystal growth, and then a main electrode step and an element separation step are performed.
  • a hybrid multi-beam laser is a method in which laser elements that output a single beam are formed on separate substrates by crystal growth, and then an electrode step and an element separation step are performed on each of them. These are combined to output multiple beams.
  • a multi-beam laser having two or more beams having different oscillation wavelengths is particularly called a multi-wavelength laser.
  • the emission points of all laser beams are formed in the same plane in front of the laser, and their positions in the optical axis direction are the same.
  • the interval between the light emitting points is generally much larger than the interval between recording marks recorded on the optical disk surface by a plurality of laser beams. Therefore, When multiple laser beams emitted from a multi-beam laser are condensed on the optical disc surface by one optical system, not all beams are necessarily focused on the disk surface. There was.
  • a device using a nitride-based compound semiconductor laser (hereinafter, referred to as a GaN-based blue-violet laser) having an oscillation wavelength of about 4.55 nm is expected. .
  • a DVD (Digital Versatile Disc) device using a conventional red laser with an oscillation wavelength of 650 nm as a light source, or a laser with an oscillation wavelength of 780 nm as a light source
  • CD_R Co-act Disc Recordable
  • not only lasers with oscillation wavelengths of 405 nm but also lasers with wavelengths of 650 nm and 780 nm are required. It is also desirable to be mounted. In this case, mounting a monolithically formed multi-wavelength laser is very advantageous in terms of cost and the like.
  • an object of the present invention is to provide a light source using a multi-beam laser, wherein each laser beam is focused at a predetermined position inside the light source. It is an object of the present invention to provide a light source capable of providing an optical path length difference between systems or changing the optical path length difference.
  • the present invention relates to a light source using a multi-beam laser, and provides an optical path length difference between the respective beams inside the light source so that each laser beam is focused at a predetermined position. Is the most important feature. Brief Description of Drawings
  • FIG. 1 is a perspective view of a light source according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a light source according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of a light source according to a modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a light source according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a light source according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view of a light source according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of a light source according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view of a light source according to Embodiment 7 of the present invention.
  • a transparent dielectric is disposed so as to face a light-emitting surface of a multi-beam semiconductor laser that emits a plurality of laser beams so that a part of the plurality of laser beams is transmitted, and the laser is used.
  • the distance that one beam passes through the transparent dielectric is made variable. The remaining laser beam does not pass through the transparent dielectric.
  • the intersection between the laser beam passing through the transparent dielectric and the laser beam not passing through the transparent dielectric intersects a plane orthogonal to the laser beam after output from the light source,
  • the difference in optical path length between the light emitting points of these laser beams becomes variable.
  • Plane mirrors 4 to 7 are formed at different distances from each light emitting point on the inner wall surface of the inner wall surface defining the concave portion 3 facing the light emitting surface of the multi-beam laser 1. Each laser beam emitted from the multi-beam laser 1 is reflected by the corresponding mirror. Each of the plane mirrors 4 to 7 is formed so as to be inclined with respect to the main surface of the substrate 2 so that its plane is parallel to the direction in which the four laser beams emitted from the multi-beam laser 1 are arranged. . It is desirable that the planes are formed such that the perpendicular to each plane makes 45 ° with each laser beam, that is, each laser beam is deflected by 90 °. With such an arrangement, when each laser beam is reflected by each of the plane mirrors 4 to 7, it is possible to prevent the cross section from expanding.
  • the light source of the present embodiment is such that each of the plane mirrors 4 to 7 is formed at a different distance from each light emitting point, respectively.
  • the optical path length difference is fixed to an arbitrary size depending on the distance between each plane mirror 4 to 7 and each light emitting point. It is possible to do. Therefore, by setting these optical path length differences to an appropriate size, when the light source of the present embodiment is incorporated in an optical disk device, each laser beam focuses on a recording medium at a predetermined position.
  • the optical recording signal can be recorded and / or reproduced in an optimum state.
  • the light source of the present embodiment is one in which the laser is mounted in the concave portion of one substrate in which the inner wall surface of the concave portion forms a mirror, so that the above-described effects can be obtained with a compact configuration. It has the feature of being able to.
  • a GaN-based blue-violet multi-beam laser was used as the multi-beam laser 1.
  • a GaN-based blue-violet multibeam laser is a semiconductor represented by the general formula [I nxA y y Gal—x-yN] (0 ⁇ x x 1, 0 ⁇ y x 1, 0 ⁇ x + y ⁇ l).
  • the multi-beam laser used for the light source of the present embodiment is not limited to the GaN-based blue-violet multi-beam laser, but may be a multi-beam laser using InP or GaAs.
  • the multi-beam laser used in the light source of the present embodiment may be a multi-wavelength laser in which at least two laser beams have different wavelengths.
  • the multi-beam laser used for the light source of this embodiment is not limited to a monolithic multi-beam laser, but may be a hybrid multi-beam laser.
  • the substrate 2 has a mirror whose inner wall surface facing the light emitting surface of the multi-beam laser 1 is parallel to the direction in which the plurality of laser beams emitted from the multi-beam laser 1 are arranged. Any material that can form one surface can be used. Also, not all mirrors need to always be at different distances from each light-emitting point, but at least two mirrors may only be at different distances. Needless to say, the number of laser beams emitted from the multi-beam laser is not limited to four, but may be any number as long as it is plural.
  • FIG. 2 is a perspective view of the light source according to the second embodiment of the present invention.
  • the part of Figure 1 The same reference numerals are given to the same parts as the parts, and the overlapping description will be appropriately omitted.
  • the difference between the light source according to the present embodiment and the light source according to the first embodiment shown in FIG. 1 is that each laser beam emitted from the multi-beam laser 1 is not reflected by a mirror, but a transparent dielectric plate 8. Is transmitted.
  • the transparent dielectric plate 8 is made of sapphire, and a plurality of regions having different thicknesses in the traveling direction of the laser beam are formed stepwise in correspondence with each light emitting point of the multi-beam laser 1.
  • the stepped surface may face the light emitting surface of the multi-beam laser 1.
  • each laser beam emitted from the multi-beam laser 1 passes through a corresponding region of the transparent dielectric plate 8 having a different thickness. Therefore, each laser beam emitted from the multi-beam laser 1 has a region having a considerably higher refractive index than air (refractive index in the a-axis direction of sapphire at a wavelength of 589 nm: 1.760).
  • the plurality of regions having different thicknesses of the transparent dielectric plate 8 do not always have to have different thicknesses, and at least two regions may have only different distances. Further, in the above description, all laser beams are transmitted through the transparent dielectric plate 8, but there may be a laser beam that passes only through the air layer without transmitting through the transparent dielectric plate 8. If only one optical path length is required, which is different from the optical path length of the laser beam passing only through the air layer, the transparent dielectric plate 8 The thickness may be uniform in the direction. Furthermore, in this embodiment, a transparent dielectric made of sapphire was used as a material for adjusting the optical path length of each laser beam.
  • a gas space air or light source in which Any material can be used as long as it is a transparent substance having a different refractive index from the sealing gas inside it if it is sealed inside.
  • transparent does not necessarily mean that the absorption coefficient of the laser beam is 0, and it is sufficient that the absorption coefficient for the laser beam is sufficiently low for practical use.
  • FIG. 3 shows a modification of the light source of the present embodiment.
  • parts that are the same as the parts in FIG. 2 are given the same reference numerals, and overlapping descriptions will be omitted as appropriate.
  • the difference between the light source shown in Fig. 3 and the light source shown in Fig. 2 is that each laser beam emitted from the multi-beam laser 1 is formed in a transparent dielectric layer with a plurality of steps with different thicknesses in the traveling direction of the laser beam. The point is that the light does not pass through the region of the body plate but passes through a plurality of regions having different refractive indices of the transparent dielectric plate.
  • FIG. 4 is a perspective view of a light source according to Embodiment 3 of the present invention.
  • parts that are the same as the parts shown in FIG. 2 are given the same reference numerals, and overlapping descriptions will be omitted as appropriate.
  • the difference between the light source according to the present embodiment and the light source according to the second embodiment illustrated in FIG. 2 is that the transparent dielectric plate whose thickness changes stepwise is not opposed to the multi-beam laser, but is wedge-shaped. The point is that the transparent dielectric plate 9 in the shape of a triangle is opposed.
  • the wedge-shaped transparent dielectric plate 9 is arranged so that the surface on the opposite side of the slope faces the light emitting surface of the multi-beam laser 1.
  • the wedge-shaped transparent dielectric plate 9 is movable on the substrate 2 in a direction orthogonal to each laser beam from the multi-beam laser 1 or in a direction parallel to the slope. In the arrangement of FIG. 4, at least when the transparent dielectric plate 9 is moved to the rightmost side in the traveling direction of the laser beam emitted from the multi-beam laser 1, the light emitted from the multi-beam laser 1 is moved.
  • At least one The transparent dielectric plate 9 is arranged so that the laser beam does not pass through the transparent dielectric plate 9 and at least one laser beam passes through the transparent dielectric plate 9.
  • the laser beam passing through the transparent dielectric plate 9 is deviated from the orthogonal direction due to refraction on the slope of the wedge.
  • a single mirror (not shown) is used to shift the transparent dielectric plate.
  • the laser beam passing through 9 can be easily corrected in parallel with the laser beam not passing through.
  • a transparent dielectric plate having a shape similar to that of the transparent dielectric plate 9 may be arranged in the traveling direction of the laser beam that does not pass through the transparent dielectric plate 9. It should be noted that, when the wedge-shaped transparent dielectric plate 9 is movable in a direction parallel to the slope of the wedge-shaped transparent dielectric plate 9, when the wedge-shaped transparent dielectric plate 9 is moved, the emission point of the emitted beam shifts. There is no.
  • a laser beam passes between a laser beam that does not pass through the transparent dielectric plate 9 and a laser beam that passes therethrough, and between laser beams that pass through the transparent dielectric plate 9. Since the distance of the transparent dielectric plate 8 (zero for a laser beam that does not pass through the transparent dielectric plate 9) is different, it is apparent that the light source of the present embodiment has the same effect as the light source of the second embodiment. Further, in the light source of the present embodiment, the wedge-shaped transparent dielectric plate 9 can be moved in a direction orthogonal to each laser beam from the multi-beam laser 1 or in a direction parallel to the slope. Between the laser beam that does not pass through the transparent dielectric plate 9 and the laser beam that passes through, the intersection of the laser beam with the plane orthogonal to the laser beam, and the optical path length between each emission point. It is possible to change the difference continuously.
  • the wedge-shaped transparent dielectric plate 9 may have its slope faced to the multi-beam laser 1. Further, the transparent dielectric plate 9 is not limited to a wedge shape, and its thickness in the direction of travel of the laser beam is non-linearly and continuously in a direction parallel to the plane of the substrate 2 and perpendicular to the direction of travel of the laser beam. It may have a changing shape. In this case, when the transparent dielectric plate is moved, the intersection between the laser beams passing through the transparent dielectric plate and the plane orthogonal to the laser beam, and each light emitting point The difference in the optical path length between and changes continuously.
  • FIG. 5 is a perspective view of a light source according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the part of FIG. The same reference numerals are given to the same parts as the parts, and the overlapping description will be appropriately omitted.
  • the difference between the light source according to the present embodiment and the light source according to the third embodiment shown in FIG. 4 is that the wedge-shaped transparent dielectric plate 9 is opposed to the movable wedge-shaped transparent dielectric plate 9.
  • A is fixed on the substrate 2.
  • the slopes of the two wedge-shaped transparent dielectric plates 9, 9A face each other in parallel.
  • the slopes of the two wedge-shaped transparent dielectric plates 9 and 9A may be in contact with each other.
  • the surfaces of the two wedge-shaped transparent dielectric plates 9, 9A opposite to the slopes are parallel to the direction in which the plurality of laser beams are arranged.
  • the laser beam incident on the transparent dielectric plate 9 is deviated from the orthogonal direction because it is refracted on the slope of the wedge, but is incident on the slope of the transparent dielectric plate 9A.
  • the two slopes are parallel, the two slopes are returned in the orthogonal direction, and are emitted from the opposite surface of the transparent dielectric plate 9A as it is. Therefore, in the case of the present embodiment, the laser beam passing through the transparent dielectric plates 9 and 9A is parallel to the laser beam not passing therethrough, and an extra optical system required for the third embodiment. Is unnecessary.
  • the wedge-shaped transparent dielectric plate 9 in a direction perpendicular to each laser beam from the multi-beam laser 1 or in a direction parallel to the opposing surfaces of the two transparent dielectric plates 9 and 9A.
  • the optical path between the intersection of the laser beam, which does not pass through the transparent dielectric plate 9, and the laser beam, which passes through, and a plane orthogonal to the laser beam, and each light emitting point can be continuously changed.
  • the transparent dielectric plate 9 may be fixed, and the transparent dielectric plate 9A may be movable.
  • FIG. 6 is a perspective view of a light source according to Embodiment 5 of the present invention. 6, parts that are the same as the parts shown in FIG. 4 are given the same reference numerals, and overlapping descriptions will be omitted as appropriate.
  • the difference between the light source according to the present embodiment and the light source according to the third embodiment shown in FIG. 4 is that a rectangular parallelepiped transparent dielectric plate does not have a wedge-shaped transparent dielectric plate facing the multi-beam laser. The point is that the body plates 11 face each other.
  • the rectangular parallelepiped transparent dielectric plate 11 is rotatable in the main surface of the substrate 2 around its center.
  • the transparent dielectric plate 1 1 When the rectangular parallelepiped transparent dielectric plate 1 1 is rotated around its center, the transparent dielectric plate Since the distance of the laser beam passing through 11 through transparent dielectric plate 11 changes continuously, the distance between the laser beam not passing through transparent dielectric plate 11 and the laser beam passing through It is possible to continuously change the difference in the optical path length between the intersection point of the beam with a plane orthogonal to the laser beam and each light emitting point.
  • the laser beam transmitted through the transparent dielectric plate 11 is deviated from the perpendicular direction because it is refracted when entering and exiting the transparent dielectric plate 11, but, for example, a mirror having an appropriate curved surface (shown in FIG. ) Can be made parallel to the laser beam that does not pass through the transparent dielectric plate 11.
  • the rotation of the transparent dielectric plate 11 can be realized by using, for example, a micro, electoric port, mechanical system (MEMS) technology, or the like.
  • the shape of the transparent dielectric plate 11 is not limited to a rectangular parallelepiped, and any shape can be used as long as the distance through which the laser beam from the multi-beam laser passes when rotated around its center changes. Shape may be used.
  • FIG. 7 is a perspective view of a light source according to Embodiment 6 of the present invention. 7, parts that are the same as the parts shown in FIG. 2 are given the same reference numerals, and overlapping descriptions will be omitted as appropriate.
  • the light source according to the present embodiment is different from the light source according to the second embodiment shown in FIG. 2 in that the thickness of the light source is smaller than that of a transparent dielectric plate in which a plurality of regions having different thicknesses are formed in the traveling direction of the laser beam. The point is that such a transparent dielectric plate 12 faces the multi-beam laser 1.
  • the multi-beam laser 1 is a multi-wavelength laser in which at least two laser beams have different wavelengths.
  • the refractive index of a transparent dielectric material such as sapphire generally has wavelength dispersion
  • the refractive index of the laser beam intersects with the intersection of a plane orthogonal to all laser beams. , There is a difference in the optical path length between each light emitting point.
  • FIG. 8 is a perspective view of a light source according to Embodiment 7 of the present invention.
  • the multi-beam laser 21 is composed of a blue-violet laser (oscillation wavelength of 405 nm) and a red laser (oscillation wavelength of 650 nm) monolithically grown on a GaN substrate. This is a monolithic two-wavelength laser.
  • the emitting end face of the laser beam is processed by RIBE (Reactive Ion Beam Etching) method using chlorine gas, which is a type of dry etching. A step is formed.
  • RIBE Reactive Ion Beam Etching
  • the emission end face of the laser beam is formed so as to form a step, the intersection of the two laser beams emitted from the red laser and the blue-violet laser with the plane orthogonal to both laser beams is formed.
  • This has the effect that a difference occurs in the optical path length between each of the light emitting points. For this reason, even when both beams are focused on the surface of the optical disk by one optical system, by designing the step of the output end surface to a desired value in advance, both laser beams can be applied to the optical disk. On the other hand, it becomes possible to focus on a predetermined position.
  • a two-wavelength laser is used as a multi-beam laser, but a laser that emits multi-beams of three or more wavelengths may be used.
  • the RIBE method is used to form the step on the emission end face, other dry etching methods other than the RIBE method [eg, reactive ion etching (RIE) method] may be used. Any method can be used as long as it is a method that can form a resonator end face that is smooth and highly perpendicular to the element surface.
  • RIE reactive ion etching
  • Examples 1 to 6 may be used not only alone but also in combination of a plurality of examples.
  • the wavelength of each laser beam is variable, when the light source of these embodiments is used as a light source of an optical disk apparatus, these laser beams can be focused on an optical disk. By using the chromatic aberration of the objective lens, the focal length can be finely adjusted.

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Abstract

多ビームレーザ1に、斜面を対向し合ったくさび状の透明誘電体板9、9Aが対向している。多ビームレーザ1からのレーザビームの一部が、両透明誘電体板を透過する。残りのレーザビームは、両透明誘電体板を通過しない。両透明誘電体板を通過しないレーザビームと通過するレーザビームとの間、および、両透明誘電体板を通過するレーザビーム同士の間で、各レーザビームの、全レーザビームに直交する平面との交点と、各発光点との間の光路長に差が生じる。透明誘電体板9を、それらの対向し合う面に平行に移動させれば、透明誘電体板9を通過しないレーザビームと通過するレーザビームとの間で、光路長差を変化できる。

Description

明 細 誊 多ビ一ムレ一ザを用いた光源 技術分野
本発明は、複数のレーザビームを発光する多ビーム半導体レ一ザを用いた光源に 関し、 特に、 光記録信号の記録および Zまたは再生に用いる光源に関する。 背景技術
かねてより、光ディスク装置のデータ転送の高速化のために、多ビーム半導体レ 一ザを用いて、 データの記録や再生を多ビームで並列に行う試みがなされている。 この種の技術は、例えば、特開平 1一 2 0 4 2 3 5号公報ゃ特開平 3— 0 8 8 1 5 3号公報に開示されている。それらの装置においては、通常、多ビームを 1つの光 学系で集光して、隣接し合うトラックに信号を記録したり、隣接し合うトラックか ら光記録信号を再生したりする。
尚、 ここで、 多ビーム半導体レ一ザとは、 独立に制御可能な、 同一または相異な る波長のレーザビームを出力する半導体レーザ(以後、 単に 「レーザ」 という) の ことをいう。 これには、モノリシック多ビームレ一ザとハイブリッド多ビ一ムレ一 ザとの 2種類がある。モノリシック多ビームレーザとは、複数の活性層を一つの基 板上に結晶成長により形成した後に、主要な電極工程や素子分離工程を行ったもの のことをいう。ハイブリツド多ビームレーザとは、単一のビームを出力するレ一ザ 素子を別々の基板上に結晶成長により形成した後に、それぞれに対して電極工程や 素子分離工程を行い、しかる後に各レーザ素子を組み合わせて多ビームを出力する ようにしたものである。発振波長の異なる 2つ以上のビームを有する多ビ一ムレー ザを、 特に多波長レーザという。
上記の従来技術による多ビームレーザにおいては、全てのレ一ザビームの発光点 がレーザ正面の同一平面内に形成されており、その光軸方向に於ける位置が同一で あった。 しかるに、 発光点間の間隔は、 一般に、 複数のレーザビームによって光デ イスク盤面上に記録される記録マーク間の間隔よりもはるかに広い。 したがって、 多ビームレーザから出射された複数のレーザビ一ムを、一つの光学系により光ディ スクの盤面に集光した場合、必ずしも全てのビームがディスクの盤面上に焦点を結 ぶとは限らないという問題があつた。
さらに、記録の高密度化のために光ディスクの溝の凹部と凸部の両方に情報の記 録マークを書き込んで、その記録マークから情報を読み出すランド Zグループ記録 再生方式がある。ランド記録再生とグループ記録再生とではクロストークを最小に する溝の深さが異なることに起因して、 この方式では、 ランドとグループの各々に 同時にビームを照射する場合、ランドとグループで最適な焦点位置が異なることに なり、ランドの記録再生を行うビームとグループの記録再生を行うビームとで光軸 方向に焦点位置をずらす必要がある。 また、最適な焦点位置のずれ量が、 光デイス クのトラックピッチや溝深さによって異なるため、個々の光ディスク毎にも、焦点 位置のずれ量を変えることができるのが望ましい。
また、 近年、 次世代の高密度光ディスク装置として、 発振波長 4 0 5 nm程度の 窒化物系化合物半導体レーザ (以下、 「G a N系青紫色レーザ」 という) を用いた 装置が期待されている。 しかし、 このような次世代光ディスク装置においても、従 来の発振波長 6 5 0 n mの赤色レーザを光源とする D V D (Digi tal Versat i le Disc) 装置や、 発振波長 7 8 0 n mのレーザを光源とする C D_R (Co即 ac t Disc Recordable)装置との互換性を維持するために、発振波長として 4 0 5 n mのレ一 ザだけでなく 6 5 0 nmや 7 8 0 n mのレ一ザも、搭載されるのが望ましい。 この 場合に、 モノリシックに形成された、 多波長レーザを搭載すれば、 コスト等の点で 大変有利である。 しかしながら、 この多波長レーザを用いた装置では、 上記のよう な同一波長の多ビームレーザと同様の問題がさらに顕在化する。光学系のレンズの 材質の屈折率が波長依存性を持っために、レーザの発振波長によってレンズの焦点 距離が異なるからである。 発明の開示
そこで、 本発明の目的とするところは、 多ビームレーザを用いた光源であって、 各レーザビームが所定の位置で焦点を結ぶように、その光源の内部において各ビ一 ム間に光路長差を与える、 あるいは、光路長差を変化させることのできる光源を提 供することにある。
ここに明記しない本発明の他の目的は、以下の説明および添付図面から明らかに なるであろう。
本発明は、多ビームレーザを用いた光源であって、各レーザビームが所定の位置 で焦点を結ぶように、その光源の内部において各ビーム間に光路長差を与える、特 に、 光路長差を変化させることを最も主要な特徴とする。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施例 1に係る光源の斜視図であり、
図 2は、 本発明の実施例 2に係る光源の斜視図であり、
図 3は、 本発明の実施例 2の変形例に係る光源の斜視図であり、
図 4は、 本発明の実施例 3に係る光源の斜視図であり、
図 5は、 本発明の実施例 4に係る光源の斜視図であり、
図 6は、 本発明の実施例 5に係る光源の斜視図であり、
図 7は、 本発明の実施例 6に係る光源の斜視図であり、 そして、
図 8は、 本発明の実施例 7に係る光源の斜視図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明に係る抵抗発熱体について説明する。
複数のレーザビームを発光する多ビーム半導体レ一ザの発光面に対向させて、各 レーザビーム毎に発光面から異なる位置にミラーを配置する、 または、各レーザビ —ム毎に異なる厚さの領域を有する透明誘電体を配置する。
以上の構成によって、複数のレーザピ一ムが光源からの出力後にそれらのレーザ ビームに直交する平面と交わる交点と、それらのレーザビームの発光点との間の光 路長に差が生じる。
あるいは、複数のレーザビームを発光する多ビーム半導体レーザの発光面に対向 させて、複数のレーザビームの一部が透過するように透明誘電体を配置し、そのレ 一ザビームの透明誘電体を透過する距離を可変にする。残りのレーザビームは、透 明誘電体を通過しない。
以上の構成によって、透明誘電体を通過するレーザビームと、通過しないレーザ ビームとの間で、それらのレーザビームが光源からの出力後にそれらのレ一ザビ一 ムに直交する平面と交わる交点と、それらのレーザビームの発光点との間の光路長 の差が可変になる。
以下、本発明に係る抵抗発熱体の好適な実施例について、添付図面を参照して詳 細に説明する。
(実施例 1 )
図 1は、本発明の実施例 1に係る光源の斜視図である。 4本のレ一ザビームを放 射する多ビームレーザ 1が、基板 2の 1主面に形成された凹部 3上にマウントされ ている。多ビ一ムレーザ 1は、 青紫色の多ビーム (本実施例では 4ビーム) を放射 する、 モノリシックな G a N系青紫色多ビームレ一ザである。多ビームレ一ザ 1の 4発光点は全て、 レーザ正面の同一平面内に形成されている。
凹部 3を規定している内壁面のうちの、多ビームレーザ 1の発光面に対向する内 壁面には、 各発光点から異なる距離に、 平面ミラ一 4〜7が形成されている。多ビ —ムレーザ 1から放射された各レ一ザビームは、それに対応するミラーで反射され る。 各平面ミラー 4〜 7は、 その平面が、 多ビームレーザ 1から放射される 4本の レーザビームの並ぶ方向に平行になるように、基板 2の主面に対して傾斜して形成 されている。そして、それらの各平面は、各平面への垂線が各レーザビームと 4 5 ° をなすように、即ち、各レーザビームが 9 0 ° 偏向するように形成されるのが望ま しい。 このような配置にすることによって、各レーザビームが各平面ミラ一 4〜 7 で反射されたときに、 その横断面が広がることを防止することができる。
以上の説明から明らかなように、 本実施例の光源は、 各平面ミラ一 4〜7が、 そ れぞれ、各発光点から相異なる距離に形成されているものであるので、各平面ミラ —4〜 7で反射された各レーザビームの、全レーザビームに直交する平面との交点 と、 各発光点との間の光路長に差が生じるという効果を有する。そして、 各平面ミ ラー 4〜 7と各発光点との距離によって、これらの光路長差を任意の大きさに固定 することが可能である。 したがって、 これらの光路長差を適切な大きさに設定する ことによって、本実施例の光源が光ディスク装置に組み込まれたとき、各レーザピ ームは、 記録媒体に対して所定の位置で焦点を結び、 それぞれ、 最適な状態で光記 録信号を記録および/または再生することが可能になる。また、本実施例の光源は、 凹部の内壁面がミラーを形成している 1個の基板の凹部にレ一ザをマウントした ものであるから、コンパク卜な構成で上記の効果を得ることができるという特徴を 有する。 - 上述の説明においては、多ビ一ムレーザ 1として、 GaN系青紫色多ビームレ一 ザを用いた。 GaN系青紫色多ビームレーザとは、 一般式 [I nxA l yGa l— x-yN] (0≤xく 1、 0≤yく 1、 0≤x + y<l) で表される半導体を用い た多ビ一ムレ一ザである。 このような半導体は、 I nPや GaAsといった一般的 な化合物半導体に比して広い禁制帯を有し、 したがって、 このような半導体を用い たレーザは、 短波長の光 (緑から紫外領域) を発し、 光記録媒体への高密度の記録 を可能にする。 しかしながら、 本実施例の光源に用いられる多ビームレーザは、 G a N系青紫色多ビームレーザに限らず、 I nPや GaAsを用いた多ビームレ一ザ であってもよい。本実施例の光源に用いられる多ビームレ一ザは、 また、 少なくと も、その 2本のレ一ザビームが相異なる波長を有する多波長レーザであってもよい。 さらに、本実施例の光源に用いられる多ピームレ一ザは、モノリシック多ビームレ —ザに限らず、ハイブリッド多ビームレ一ザであってもよい。基板 2としては、 図 1に示すように、多ビームレーザ 1の発光面に対向する凹部内壁面が、多ビームレ —ザ 1から放射される複数のレーザビームの並ぶ方向に平行になるようなミラ一 面を形成できるものであればどのようなものであっても用いることができる。また、 各ミラ一が全て、常に、各発光点から互いに異なる距離になければならないわけで はなく、 少なくとも 2個のミラ一が、 相異なる距離にあるだけでもよい。言うまで もないが、 多ビームレーザから放射されるレーザビーム数は、 4本に限らず、 複数 であれば何本であってもよい。
(実施例 2 )
図 2は、 本発明の実施例 2に係る光源の斜視図である。 図 2において、 図 1の部 分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。本実施例 に係る光源が図 1に示す実施例 1に係る光源と異なる点は、多ビームレーザ 1から 放出された各レーザビームが、 ミラ一によって反射されるのではなく、透明誘電体 板 8を透過するという点である。 透明誘電体板 8は、 サファイアより成っており、 レーザビームの進行方向に厚さの異なる複数の領域が、多ビームレーザ 1の各発光 点に対応して階段状に形成されている。階段状の面の方が、多ビームレーザ 1の発 光面に対向していてもよい。 また、多ビームレーザ 1の発光面に対向している透明 誘電体板 8の面、 および、 その反対側の面は、 全て、 多ビームレーザ 1の発光面に 平行であることが望ましい。その場合には、透明誘電体板 8の面に入射してきたレ 一ザビームは、 そのまま直進して透明誘電体板 8の反対側の面から出射していく。 多ビームレーザ 1から放射された各レーザビームは、それぞれ、それに対応する 透明誘電体板 8の厚さの相異なる領域を透過する。 したがって、多ビ一ムレ一ザ 1 から放射された各レーザビームは、空気よりも相当に屈折率の高い領域(波長 5 8 9 n mにおけるサファイアの a軸方向の屈折率: 1 . 7 6 0 ) を、 それぞれ、 相異 なる距離だけ進むことになるから、 透明誘電体板 8を透過した各レーザビームの、 全レーザビームに直交する平面との交点と、各発光点との間の光路長に差が生じる。 そして、透明誘電体板 8の各領域の、 レーザビームの進行方向の厚さを調整するこ とによって、 これらの光路長差を任意の大きさに固定することが可能である。 した がって、実施例 1と同様に、 これらの光路長差を適切な大きさに設定することによ つて、 本実施例の光源が光ディスク装置に組み込まれたとき、 各レーザビームは、 記録媒体に対して所定の位置で焦点を結び、それぞれ、最適な状態で光記録信号を 記録および Zまたは再生することが可能になる。
尚、透明誘電体板 8の厚さの異なる複数の領域が全て、 常に、 相異なる厚さでな ければならないわけではなく、少なくとも 2個の領域が、相異なる距離にあるだけ でもよい。 また、 上述の説明においては、 全てのレーザビームが透明誘電体板 8を 透過するとしたが、透明誘電体板 8を透過せずに空気層のみを通過するレーザビー ムがあってもよい。 また、空気層のみを通過するレーザビームの光路長と異なる光 路長が 1つだけしか必要でない場合には、透明誘電体板 8は、 レ一ザビームの進行 方向に厚さが一様に形成されてもよい。 さらに、 本実施例においては、 各レーザビ ームの光路長を調整するための材料として、サファイアより成る透明誘電体を用い たが、 レーザビームが通過する気体空間 (空気、 あるいは、 光源が筐体中に密封さ れている場合はその内部の密封ガス)と屈折率の異なる透明な物質であればどのよ うな物質でも用い得る。 ここで、 「透明」 とは、 必ずしもそのレーザビームの吸収 係数が 0である必要はなく、レーザビームに対する吸収係数が実用上十分に低けれ ばよい。
図 3は、 本実施例の光源の 1変形例である。 図 3において、 図 2の部分と同等の 部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。図 3に示す光源が図 2に示す光源と異なる点は、 多ビームレーザ 1から放出された各レ一ザビームが、 レーザビームの進行方向に厚さの異なる複数の階段状に形成された透明誘電体板 の領域を透過するのではなぐ透明誘電体板の複数の屈折率の相異なる領域を透過 するという点である。 2本のレーザビームが、 それぞれ、 透明誘電体板 1 3の屈折 率の相異なる透明誘電体領域 1 3 1、 1 3 2を透過するから、透明誘電体板 1 3の 内部において、 相異なる光路長を持つ。 したがって、 図 3に示す光源が、 図 2に示 す光源と同様の効果を有することは明らかである。
(実施例 3 )
図 4は、 本発明の実施例 3に係る光源の斜視図である。 図 4において、 図 2の部 分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。本実施例 に係る光源が図 2に示す実施例 2に係る光源と異なる点は、多ビームレーザに、階 段状に厚さが変化する透明誘電体板が対向しているのではなく、くさび状の透明誘 電体板 9が対向しているという点である。
くさび状の透明誘電体板 9は、その斜面の反対側の面が、多ビームレ一ザ 1の発 光面に対向するように配置されている。 そして、 くさび状の透明誘電体板 9は、 基 板 2上で、 多ビームレーザ 1からの各レーザビームに直交する方向、 または、 斜面 に平行な方向に移動可能にされている。 図 4の配置において、 少なくとも、 多ビー ムレ一ザ 1から出射されたレーザビームの進行方向に向かって、透明誘電体板 9を 最も右側に移動させたときに、多ビームレ一ザ 1から出射された少なくとも 1本の レーザビームは、透明誘電体板 9を通過しないように、 また、 少なくとも 1本のレ 一ザビームは、透明誘電体板 9を通過するように、透明誘電体板 9が配置されてい る。 この場合、透明誘電体板 9を通過するレーザビームは、 くさびの斜面で屈折す るために、 直行方向からずれるが、 例えば 1枚のミラー (図示せず) を用いて、 透 明誘電体板 9を通過するレーザビームを、通過しないレーザビームと平行に修正す ることが簡単にできる。 あるいは、 透明誘電体板 9と相似形状の透明誘電体板を、 透明誘電体板 9を通過しないレーザビームの進行方向に配置してもよい。尚、 くさ び状の透明誘電体板 9を、その斜面に平行な方向に移動可能にする方が、 くさび状 の透明誘電体板 9を移動させたときに、 出射ビームの出射点がずれることがない。 このような配置においては、透明誘電体板 9を通過しないレ一ザビームと通過す るレーザビームとの間、および、透明誘電体板 9を通過するレーザビーム同士の間 で、 レーザビームが通過する透明誘電体板 8の距離(透明誘電体板 9を通過しない レーザビームでは零) が相異なるから、 本実施例の光源が、 実施例 2の光源と同様 の効果を有することは明らかである。 さらに、 本実施例の光源においては、 くさび 状の透明誘電体板 9を多ビ一ムレ一ザ 1からの各レーザビームに直交する方向、あ るいは、斜面に平行な方向に移動させれば、透明誘電体板 9を通過しないレーザビ —ムと通過するレ一ザビームとの間で、それらのレーザビームの、 レーザビームに 直交する平面との交点と、各発光点との間の光路長の差を連続的に変化させること が可能である。
尚、 くさび状の透明誘電体板 9は、その斜面を多ビームレーザ 1に対向させてい てもよい。 また、 透明誘電体板 9は、 くさび状の形状に限らず、 レーザビームの進 行方向の厚さが、基板 2の平面に平行でレーザビームの進行方向に直交する方向に 非線形に連続的に変化する形状を有していてもよい。 この場合には、透明誘電体板 を移動させると、透明誘電体板を通過するレーザビーム同士の間で、それらのレ一 ザビームの、 レ一ザビームに直交する平面との交点と、各発光点との間の光路長の 差が連続的に変化する。
(実施例 4 )
図 5は、 本発明の実施例 4に係る光源の斜視図である。 図 5において、 図 4の部 分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。本実施例 に係る光源が図 4に示す実施例 3に係る光源と異なる点は、移動可能なくさび状の 透明誘電体板 9に対向して、 もう 1枚のくさび状の透明誘電体板 9 Aが、基板 2上 に固定されているという点である。 2枚のくさび状の透明誘電体板 9、 9 Aの斜面 が、互いに平行に対向し合っている。 2枚のくさび状の透明誘電体板 9、 9 Aの斜 面は、互いに接し合っていてもよい。 2枚のくさび状の透明誘電体板 9、 9 Aの斜 面の反対側の面は、 複数のレーザビームの並ぶ方向に平行である。
透明誘電体板 9に入射したレ一ザビームは、実施例 3の場合と同様に、 くさびの 斜面で屈折するために直行方向からずれて出射するが、透明誘電体板 9 Aの斜面に 入射すると、 2つの斜面が平行なために、 直行方向に戻され、 そのまま透明誘電体 板 9 Aの反対の面から出射される。 したがって、 本実施例の場合には、透明誘電体 板 9、 9 Aを通過するレーザビームが、 通過しないレーザビームと平行になり、 実 施例 3の塲合に必要であつた余分の光学系を不要とするという特徴を有する。 くさび状の透明誘電体板 9を、多ビームレーザ 1からの各レーザビームに直交す る方向、 または、 2枚の透明誘電体板 9、 9 Aの対向し合っている面に平行な方向 に移動させると、透明誘電体板 9を通過しないレーザビ一ムと通過するレーザビー ムとの間で、 それらのレーザビームの、 レーザビームに直交する平面との交点と、 各発光点との間の光路長の差を連続的に変更することが可能であることは、実施例 3の場合と同様である。 尚、 透明誘電体板 9が固定されていて、透明誘電体板 9 A が移動可能にされていてもよい。
(実施例 5 )
図 6は、 本発明の実施例 5に係る光源の斜視図である。 図 6において、 図 4の部 分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。本実施例 に係る光源が図 4に示す実施例 3に係る光源と異なる点は、多ビ一ムレ一ザに、 く さび状の透明誘電体板が対向しているのではなぐ直方体の透明誘電体板 1 1が対 向しているという点である。そして、 直方体の透明誘電体板 1 1は、 その中心のま わりに、 基板 2の主面内で回転可能にされている。
直方体の透明誘電体板 1 1を、その中心のまわりに回転させると、透明誘電体板 1 1を通過するレーザビームの透明誘電体板 1 1を通過する距離が連続的に変化 するから、透明誘電体板 1 1を通過しないレーザビームと通過するレーザビームと の間で、 それらのレーザビームの、 レーザビームに直交する平面との交点と、 各発 光点との間の光路長の差を連続的に変化させることが可能である。
この場合、透明誘電体板 1 1を透過したレーザビームは、透明誘電体板 1 1に入 出射する際に屈折するために、直行方向からずれるが、例えば適当な曲面を持つミ ラー(図示せず) を用いて、透明誘電体板 1 1を通過しないレーザビームと平行に なるようにすることができる。尚、透明誘電体板 1 1の回転は、例えば、マイクロ, エレクト口 ·メカニカル ·システム (MEM S ) 技術などを用いて実現することが できる。 また、 透明誘電体板 1 1の形状は直方体に限らず、 その中心のまわりに回 転させたときに、多ビームレーザからのレーザビームの通過する距離が変化する形 状であれば、 どのような形状であってもよい。
(実施例 6 )
図 7は、 本発明の実施例 6に係る光源の斜視図である。 図 7において、 図 2の部 分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。本実施例 に係る光源が図 2に示す実施例 2に係る光源と異なる点は、レーザビームの進行方 向に厚さの異なる複数の領域が形成された透明誘電体板ではなぐ厚さの一様な透 明誘電体板 1 2が多ビームレーザ 1に対向しているという点である。多ビームレー ザ 1は、少なくとも 2本のレ一ザビームが異なる波長を有する多波長レーザである。 サファイア等の透明誘電体の屈折率は、一般に波長分散を有するために、多ビー ムレーザ 1から波長の異なるレーザビームが透過すると、それらのレーザビームの、 全レーザビームに直交する平面との交点と、各発光点との間の光路長に差が生じる。
(実施例 7 )
図 8は、 本発明の実施例 7に係る光源の斜視図である。 図 8において、 多ビーム レ一ザ 2 1は、 G a N基板上にモノリシックに結晶成長された青紫色レ一ザ(発振 波長 4 0 5 n m) および赤色レーザ(発振波長 6 5 0 n m) からなるモノリシック 2波長レーザである。レーザビームの出射端面は、ドライエッチングの一種である、 塩素ガスを用いた R I B E (反応性イオンビ一ムエッチング) 法により加工され、 段差が形成されている。
本実施例では、レーザビームの出射端面が段差を構成するように形成されている ため、赤色レーザと青紫色レーザから出射される両レ一ザビームの、両レーザビー ムに直交する平面との交点と、各発光点との間の光路長に差が生じるという効果を 有する。 このため、両ビームを一つの光学系により光ディスクの盤面に集光した場 合であっても、予め出射端面の段差を所望の値に設計しておくことにより、両レ一 ザビームが、 光ディスクに対して所定の位置で焦点を結ぶことが可能になる。 尚、 上述の説明では、多ビームレ一ザとして 2波長レーザを用いたが、 3波長以 上の多ビームを出射するレーザであってもよい。 また、 出射端面の段差の形成に R I B E法を用いたが、 R I B E法でない他のドライエッチング法 [例えば、 反応性 イオンエッチング (R I E) 法] であっても、 また、 ゥエツトエッチング法であつ ても、平滑で、素子表面に対して垂直性の高い共振器端面が形成できる方法であれ ば、 どのような方法でも用い得る。
以上の実施例において、実施例 3〜 5では、 一部のレーザビームのみが、透明誘 電体板を透過する際に、入射面および Zまたは出射面に直交せずに入射および Zま たは出射するため、 それらのレーザビームには、 それに伴う非点収差が加わり、 他 のレーザビームでは、透明誘電体板を透過しないため、そのような非点収差が加わ ることはない。そのため、 これらの実施例の光源を光ディスク装置の光源として用 いたとき、光ディスク盤面上の個々の集光スポットの非点収差に、実用上問題ない 程度ではあるが、 差異が生じる。 これに対し、 実施例 2および 6では、 全てのレー ザビームが、透明誘電体板を透過する際に、入射面および出射面に直交して入射お よび出射するため、それらのレーザビームの間の非点収差に、差異が加わることが ない。
尚、 実施例 1〜6は、単独ではなく、 複数個のものが組み合わされて用いられて もよい。 また、 実施例 1〜7において、 各レーザビ一ムを波長可変にすれば、 これ らの実施例の光源を光ディスク装置の光源として用いたとき、光ディスク上にこれ らのレーザビームを集光するための対物レンズの色収差を利用して、焦点距離の微 調整を行うことが可能となる。 以上幾つかの実施例を用いて本願発明について説明してきたが、本発明は、上記 の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内において、適宜変 更することができることは云うまでもない。

Claims

請求の範囲
1 . 複数のレーザビームを発光する多ビーム半導体レーザを用いた光源であつ て、少なくとも 2本のレーザビームが該光源からの出力後に該 2本のレーザビーム に直交する平面と交わる交点と、該 2本のレーザビームの発光点との間の光路長に 差を生じさせ、 つ、 該光路長差を変化させる手段を有する光源。
2 . 前記光路長差を変化させる手段が、前記 2本のレーザビームの少なくとも 1本が通過する気体空間と異なる屈折率を持つ透明物質を有して構成されており、 前記 2本のレーザビームのうちのいずれか一方が、前記透明物質を透過する請求項 1に記載の光源。
3 . 前記透明物質を透過するレーザビームの、前記透明物質を透過する距離が 可変である請求項 2に記載の光源。
4. 前記透明物質が、前記透明物質に入射するレーザビームの光軸に直交する 入射面または反射面と、前記透明物質に入射するレーザビームの光軸に対して傾斜 した出射面または入射面とを有し、前記透明物質に入射するレーザビームの光軸に 直交する方向の移動成分を持って移動可能である請求項 3に記載の光源。
5 . 前記透明物質の前記出射面に平行な、前記透明物質を透過するレーザビー ムの入射面と、前記透明物質の前記入射面に平行な、前記透明物質を透過するレー ザビームの出射面とを有する、前記透明物質と等しい屈折率を持つ透明物質が、前 記透明物質に対向して配置されている請求項 4に記載の光源。
6 . 前記透明物質が回転可能である請求項 3に記載の光源。
7 . 複数のレ一ザビームを発光する多ビーム半導体レーザを用いた光源であつ て、少なくとも 2本のレーザビームが該光源からの出力後に該 2本のレーザビ一ム に直交する平面と交わる交点と、該 2本のレーザビームの発光点との間の光路長に 差を生じさせる手段を有し、該 2本のレ一ザビームが、光記録媒体に光記録信号を 記録および Zまたは再生するビームとして使用されるように設計されていること を特徴とする光源。
8 . 前記複数のレ一ザビ一ムに対応して、前記複数のレーザビームが各々入射 するミラーが形成されており、各ミラ一の表面が、前記複数のレーザビームの並ぶ 方向に平行であり、各ミラ一への垂線が各レーザビームと 4 5 ° をなしており、前 記 2本のレ一ザビームが入射する 2個のミラ一と前記 2個のレーザビームの発光 点との距離が相異なる請求項 7に記載の光源。
9 . 前記 2本のレーザビームが、前記 2本のレーザビームの通過する気体空間 と異なる屈折率を有する透明物質中を相異なる距離だけ透過する請求項 7に記載 の光源。
1 0 . 前記透明物質が、 前記 2本のレーザビームの入射する領域で、 前記 2本 のレーザビームの通過する距離に段差を持つように形成されている請求項 9に記 載の光源。
1 1 . 前記透明物質が、前記透明物質に入射するレーザビームの光軸に直交す る入射面と、前記透明物質に入射するレーザビームの光軸に対して傾斜した出射面 とを有する請求項 9に記載の光源。
1 2 . 前記 2本のレーザビームが、相異なる屈折率を持つ透明物質を透過する 請求項 7に記載の光源。
1 3 . 少なくとも 2本のレーザビームの波長が相異なっている請求項 1から 1 2のいずれか一つに記載の光源。
1 4. 複数のレーザビームを発光する多ビーム半導体レーザを用いた光源であ つて、前記複数のレーザビームのうちの少なくとも 2本のレーザビームの波長が相 異なり、該 2本のレーザビームが、該 2本のレーザビームの通過する気体空間と異 なる同一の材料から成る透明物質中を同一距離透過することを特徴とする光源。
1 5 . 前記多ビーム半導体レーザの前記少なくとも 2本のレーザビームの発光 面が同一平面にある請求項 1から 1 4のいずれか一つに記載の光源。
1 6 . 前記透明物質または透明物質の一部がサファイアである請求項 2から 6 ならびに 9力、ら 1 5のいずれか一つに記載の光源。
1 7 . 前記多ビーム半導体レーザが、窒化物系化合物半導体レーザである請求 項 1から 1 6のいずれかのいずれか一つに記載の光源。
1 8 . 少なくとも 1本のレーザビームの波長が可変である請求項 1から 1 7の いずれかのいずれか一つに記載の光源。
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