CN101640046A - 光学信息记录装置、光学拾取器及用于发射激光的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了光学信息记录装置、光学拾取器及用于发射激光的方法。光学信息记录装置包括：半导体激光器，其用于发射激光；光照射部分，其用于聚集激光并用激光照射光学信息记录介质；以及激光器控制器，其用于将脉冲形式的激光器驱动电流波供应给半导体激光器，激光器驱动电流波具有引起半导体激光器的弛豫振荡的振荡电流值。

Description

光学信息记录装置、光学拾取器及用于发射激光的方法
技术领域
本发明涉及光学信息记录装置、光学拾取器及用于发射激光的方法。本发明可应用于例如用于利用光束来记录信息的光盘装置。
背景技术
在光学信息记录介质中，光盘已经得到广泛使用。光盘的示例包括紧凑盘(CD)、数字万用盘(DVD)和蓝光盘(注册商标，此后称为BD)。
利用与光学信息记录介质兼容的光学信息记录/再现装置，例如音乐和图像之类的各种内容或者例如计算机用数据之类的各种信息可以记录在光学信息记录介质上。近年来，因为信息量随着图像的解析度和音乐的声音质量提高而增大，并且需要将更大量的内容记录在单个光学信息记录介质上，所以对于光学信息记录介质需要更大的容量。
为了增大容量，已经提出了一种光学信息记录机制，其中根据光、通过利用允许由双光子吸收来形成记录凹坑的材料来在厚度方向上三维地记录信息(例如，见日本未经审查的专利申请公开号2005-37658)。
发明内容
因为仅通过高强光来引起双光子吸收，所以需要使用具有高发射强度的光源。这种光源的示例包括以短脉冲形式发射激光的所谓短脉冲输出光源，例如皮秒激光器和毫微微秒激光器，其中巨型蓝宝石激光器和YAG激光器较为普遍。
但是，短脉冲输出光源通过利用布置在光发生器外部的光学部件来产生短脉冲输出。此结构使得短脉冲输出光源通常较大且较昂贵，这使得将短脉冲输出光源结合在光盘装置中变得不现实。
考虑到多功能性和成本，期望使用广泛用作光盘装置中光源的小型半导体激光器。但是，为了将半导体激光器用作光源，存在必须增大发射强度的问题。
本发明提供了光学信息记录装置、光学拾取器及用于发射激光的方法，可以用其增大半导体激光器的发射强度。
根据本发明的实施例，一种光学信息记录装置和一种光学拾取器包括：半导体激光器，其用于发射激光；光照射部分，其用于聚集所述激光并用所述激光照射光学信息记录介质；以及激光器控制器，其用于将脉冲形式的激光器驱动电流波供应给所述半导体激光器。所述激光器驱动电流波具有引起所述半导体激光器的弛豫振荡的振荡电流值。
本发明的实施例能够引起半导体激光器的弛豫振荡，因此半导体激光器能够输出脉冲形式的高强度的激光。
根据本发明的实施例，一种用于发射激光的方法，包括以下步骤：
将脉冲形式的激光器驱动电流波供应给半导体激光器，所述激光器驱动电流波具有引起所述半导体激光器的弛豫振荡的振荡电流值；以及发射由所述弛豫振荡产生的激光。
本发明的实施例能够引起半导体激光器的弛豫振荡，因此半导体激光器能够输出脉冲形式的高强度的激光。
本发明的实施例能够引起半导体激光器的弛豫振荡，并使得半导体激光器输出脉冲形式的高强度的激光，从而实现了光学信息记录装置、光学拾取器及用于发射激光的方法，可以用其增大半导体激光器的发射强度。
附图说明
图1是示出光盘的结构的视图；
图2是示出光盘装置的总体结构的视图；
图3是示出光学拾取器的结构的视图；
图4是示出伺服光束的路径的视图；
图5是示出信息光束的路径的视图；
图6是用于描绘由方程(1)得到的注入载流子密度和光子密度之间的关系的图；
图7是用于描绘由方程(1)得到的注入载流子密度和载流子密度之间的关系的图；
图8是用于描绘由方程(1)得到的注入载流子密度和光子密度之间的关系的图；
图9是用于描述在如图8所示的点PT1处的光子密度的图；
图10是用于描述在如图8所示的点PT2处的光子密度的图；
图11是用于描述在如图8所示的点PT3处的光子密度的图；
图12是示出实际发射波形的图；
图13是用于描述驱动电流和发射强度的图；
图14是示出记录标记和发射波形的图；
图15是示出发射开始时间和发射周期的图；
图16是用于描述在第一实施例中激光器驱动电流的供应时机的调节的图；
图17是用于描述驱动电流和发射强度的图；
图18是用于描述电流波供应时间和发射强度的图；
图19是用于描述在第二实施例中激光器驱动电流的供应时机的调节的图；
图20是用于描述在另一实施例中脉冲激光器输出光束LMp的使用的图；并且
图21是用于描述在另一实施例中脉冲激光器输出光束LMp的使用的图。
具体实施方式
此后，将参考附图详细描述根据本发明的实施例。
(1)第一实施例
(1-1)光盘的结构
首先，描述光盘的结构。在本实施例中，通过用从光盘装置10发射的信息光束LM照射光盘100，将信息记录在光盘100上。另一方面，通过检测作为信息光束LM的反射光的反射信息光束LMr，来从光盘100读取信息。
光盘100是在其中心具有卡孔100H的大体圆盘。如图1的剖视图所示，光盘100包括用于记录信息的记录层101以及夹在记录层101之间的基板102和103。
光盘装置10用物镜18将已经由光源发射的信息光束LM聚集到光盘100的记录层101中。当信息光束LM具有用于记录的相对较高强度时，在记录层101中的焦点FM处形成记录标记RM。
光盘100还包括位于记录层101与基板102之间的伺服层104。伺服层104具有用于伺服控制的导引槽。具体而言，如通常的BD(蓝光盘，注册商标)-R(可记录)盘等那样，螺旋轨道(此后称为伺服轨道)STR形成有平台和槽。
伺服轨道STR具有对于每组预定数量的记录比特而言的一系列地址。在记录或再现信息时，可以由地址来指明待用伺服光束LS来照射的伺服轨道(此后称为目标伺服轨道TSG)。
伺服层104(记录层101与基板102之间的边界表面)可以具有凹坑而不是导引槽，或者可以具有导引槽和凹坑的组合等。伺服层104的伺服轨道的形状可以是同心的而不是螺旋的。
例如，伺服层104以较高的反射率反射约660[nm]波长的红色光束，同时以较高的透射率透射约405[nm]波长的紫色光束。
光盘装置10将约660[nm]波长的伺服光束LS发射到光盘100上。然后，伺服光束LS被光盘100的伺服层104反射，并成为反射伺服光束LSr。
光盘装置10接收反射伺服光束LSr，并根据接收到的光束、通过使物镜40移动接近或远离光盘100来控制物镜40在聚焦方向上的位置，使得伺服光束LS的焦点FS位于伺服层104中。
此时，光盘装置10使伺服光束LS的光轴XL与信息光束LM彼此基本一致。因此，光盘装置10使信息光束LM的焦点FM位于与记录层101中的目标伺服轨道TSG相对应的位置处，即，在延伸通过目标伺服轨道TSG并垂直于伺服层104的直线上的位置处。
记录层101包括在405[nm]波长的情况下实现双光子吸收的双光子吸收材料。双光子吸收材料实现的双光子吸收具有与光强的平方成比例的量，并仅对于非常高强度的光才实现。双光子吸收材料的示例包括己二炔化合物、花青染料和偶氮染料。
当用相对较高强度的信息光束LM照射记录层101时，例如通过双光子吸收来使双光子吸收材料气化，使得在记录层101中形成气泡，由此在焦点FM处形成记录标记RM。或者可以通过例如用化学反应来改变记录层101的局部折射率，来在记录层101中形成记录标记RM。
已经如上所述形成的记录标记RM布置在与光盘100的第一表面100A和伺服层104基本平行的平面中，使得记录标记RM形成标记层Y。
在记录层101中，形成具有单位标记长度的整数倍长度(例如在2T至11T的范围内的长度)的记录标记RM。
为了从光盘100再现信息，光盘装置10将信息光束LM从光盘100的第一表面100A一侧聚焦到目标位置PG。如果在焦点FM(即，目标位置PG)处已经形成记录标记RM，则由记录标记RM发射信息光束LM作为反射信息光束LMr。
光盘装置10根据反射信息光束LMr的检测结果产生检测信号，并基于检测信号判断是否已经形成记录标记RM。
如上所述，在本实施例中，光盘装置10通过向目标位置PG发射信息光束LM同时利用伺服光束LS来将期望信息记录在光盘100上或从光盘100再现期望信息。
(1-2)光盘装置
(1-2-1)光盘装置的结构
以下描述光盘装置10的具体结构。
如图2所示，光盘装置10包括作为核心部件的控制器11。控制器11包括中央处理单元(CPU，未示出)、存储程序等的只读存储器(ROM)、以及用作CPU的工作存储器的随机存取存储器(RAM)。
为了将信息记录在光盘100上，控制器11使驱动控制器12起动主轴电动机15，使得布置在转台(未示出)上的光盘100以期望速度旋转。
控制器11使控制器12起动滑架电动机16，使得光学拾取器17在寻轨方向上沿着移动轴G1和G2移动较大的距离，寻轨方向是光盘100的径向。
光学拾取器17包括多个光学部件，例如物镜18。在控制器11的控制下，光学拾取器17用信息光束LM和伺服光束LS照射光盘100，并检测作为伺服光束LS的反射光的反射伺服光束LSr。
光学拾取器17基于反射伺服光束LSr的检测结果产生检测信号，并将检测信号供应至信号处理器13。信号处理器13对检测信号进行指定操作，以产生聚焦误差信号SFE和寻轨误差信号STE，并将信号SFE和STE供应至驱动控制器12。
聚焦误差信号SFE是表示在聚焦方向上伺服光束LS与伺服层104的偏差量的信号。寻轨误差信号STE是表示在寻轨方向上伺服光束LS与作为伺服光束LS目标的伺服轨道STR(此后称为目标伺服轨道STG)的偏差量。
根据已经供应的聚焦误差信号SFE和寻轨误差信号STE，驱动控制器12产生用于使物镜18移动的聚焦驱动信号和寻轨驱动信号，并将聚焦驱动信号和寻轨驱动信号供应至光学拾取器17的双轴致动器19。
根据聚焦驱动信号和寻轨驱动信号，光学拾取器17的双轴致动器19执行物镜18的聚焦控制和寻轨控制，使得已经被物镜18聚集的伺服光束LS能够遵循位于作为伺服光束LS的焦点FS的目标的标记层Y(此后称为目标标记层YG)上的目标伺服轨道STG。
此时，控制器11根据从外部供应的信息使激光器控制器20调制信息光束LM的强度，使得记录标记RM形成在目标标记层YG的目标轨道TG上，由此将信息记录在目标轨道上。
为了从光盘100再现信息，如同在记录时的情况下，光学拾取器17使伺服光束LS的焦点FS遵循目标伺服轨道STG，用具有相对较弱且基本恒定强度的信息光束LM来照射目标标记层YG的目标轨道TG，并检测反射信息光束LMr，反射信息光束LMr是在已经形成有记录标记RM的位置处反射的、信息光束LM的反射光。
光学拾取器17根据反射信息光束LMr的检测结果产生检测信号，并将检测信号供应至信号处理器13。信号处理器13对检测信号进行指定操作、解调和解码，使得记录在目标标记层YG的目标轨道TG上的信息能够被再现。
(1-2-2)光学拾取器的结构
以下描述光学拾取器17的结构。如图3所示，光学拾取器17包括用于施加伺服控制的伺服控制系统30以及用于再现和记录信息的信息光学系统50。
在光学拾取器17中，由激光二极管31发射的伺服光束LS和由半导体激光器51发射的信息光束LM分别通过伺服控制系统30和信息光学系统50进入同一物镜18，由此能够用伺服光束LS和信息光束LM照射光盘100。
(1-2-2-1)伺服光束的光路
如图4所示，在伺服控制系统30中，通过物镜18用伺服光束LS照射光盘100，并由光电检测器43接收已经由光盘100反射的反射伺服光束LSr。
在控制器11(图2)的控制下由激光二极管31发射由发散光组成的指定量的伺服光束LS，并入射准直透镜33。由准直透镜33将伺服光束LS从发散光转换为平行光，并入射偏振光束分光器34。
由p偏振光组成的几乎全部伺服光束LS在其偏振方向上通过偏振光束分光器34，并入射四分之一波长板36。
由p偏振光组成的伺服光束LS被四分之一波长板36转换为圆偏振光，并入射二向色棱镜37。伺服光束LS被二向色棱镜37的反射透射表面37S根据其波长而反射，并入射物镜18。
由物镜18聚集伺服光束LS，并用伺服光束LS照射光盘100的伺服层104。如图1所示，伺服光束LS经过基板102，被伺服层104反射，并成为在与伺服光束LS相反方向上行进的反射伺服光束LSr。
反射伺服光束LSr被物镜18转换为平行光，并入射二向色棱镜37。反射伺服光束LSr被二向色棱镜37根据其波长而反射，并入射四分之一波长板36。
由圆偏振光组成的反射伺服光束LSr被四分之一波长板36转换为s偏振光，并入射偏振光束分光器34。由s偏振光组成的反射伺服光束LSr被偏振光束分光器34反射，并入射聚集透镜41。
反射伺服光束LSr被聚集透镜41会聚并由柱面透镜42而被提供有像散。然后，用反射伺服光束LSr照射光电检测器43。
在光盘装置10中，当光盘在旋转时可能发射光盘100的晃动等，目标伺服轨道TSG相对于物镜18的位置可能发生波动。
为了使伺服光束LS的焦点FS(图1)遵循目标伺服轨道TSG，焦点FS必须在聚焦方向和寻轨方向上移动，聚焦方向是使物镜18靠近或远离光盘100移动的方向，寻轨方向是光盘100的径向。
为此，物镜18被配置为可利用双轴致动器19在聚焦方向和寻轨方向上移动。
在伺服控制系统30中，调节光学部件的光学位置，使得其中用由物镜18聚集的伺服光束LS照射光盘100的伺服层104的对焦状态成为其中用由聚集透镜41聚集的反射伺服光束LSr照射光电检测器43的对焦状态的因素。
光电检测器43根据反射伺服光束LSr的量来产生检测信号，并将检测信号发送至信号处理器13(图2)。
光电检测器43具有用于接收反射伺服光束LSr的多个检测区域(未示出)。光电检测器43利用检测区域检测反射伺服光束LSr的不同部分，根据检测光量产生检测信号，并将检测信号发送至信号处理器13(图2)。
信号处理器13通过所谓像散方法施加聚焦控制。信号处理器13计算表示伺服光束LS的焦点FS与光盘100的伺服层104的偏差量的聚焦误差信号SFE，并将聚焦误差信号SFE供应至驱动控制器12。
此外，信号处理器13计算表示焦点FS与光盘100的伺服层104中的目标伺服轨道TSG的偏差量的寻轨误差信号STE，并将寻轨误差信号STE和聚焦误差信号SFE供应至驱动控制器12。
为了将伺服光束LS聚焦在光盘100的伺服层104中的点，驱动控制器12通过基于聚焦误差信号SFE产生聚焦驱动信号并将聚焦驱动信号供应至双轴致动器19，来施加对物镜18的反馈控制(即，聚焦控制)。
驱动控制器12根据由所谓推挽方法产生的寻轨误差信号来产生寻轨驱动信号，并将寻轨驱动信号供应至双轴致动器19。因此，驱动控制器12施加对物镜18的反馈控制(即，寻轨控制)，使得伺服光束LS聚焦在光盘100的伺服层104的目标伺服轨道TSG上。
这样，伺服控制系统30使得用伺服光束LS照射光盘100的伺服层104，接收作为伺服光束LS的反射光的反射伺服光束LSr，并将接收结果供应至信号处理器13。驱动控制器12施加对物镜18的聚焦控制和寻轨控制，以将伺服光束LS聚焦在伺服层104的目标伺服轨道TSG上。
(1-2-2-2)信息光束的光路
如与图3相对应的图5所示，利用信息光学系统50，通过物镜18，用半导体激光器51发射的信息光束LM来照射光盘100，并且光电检测器62接收由光盘100反射的反射信息光束。
在控制器11(图2)的控制下，从半导体激光器51发射由发散光组成的指定量的信息光束LM，并入射准直透镜52。由准直透镜52将信息光束LM从发散光转换为平行光，并入射偏振光束反光器54。
由p偏振光组成的信息光束LM在其偏振方向上通过偏振光束反光器54。信息光束LM通过液晶面板(LCP)56，并入射四分之一波长板57，用LCP 56来校正球面像差等。
由四分之一波长板57将信息光束LM从p偏振光转换为圆偏振光，并入射中继透镜58。
由中继透镜58的可动透镜58A将信息光束LM从平行光转换为会聚光。由固定透镜58B将在会聚之后已经发散的信息光束LM再次转换为会聚光，并入射反射镜59。
由反射镜59发射信息光束LM，使得行进方向偏转，并入射二向色棱镜37。信息光束LM通过二向色棱镜37的反射透射表面37S，并入射物镜18。
由物镜18聚集信息光束LM，并用信息光束LM照射光盘100。如图1所示，此时，信息光束LM通过基板102，并聚焦在记录层101中的点上。
根据当信息光束LM从包括在中继透镜58中的固定透镜58B出射时的会聚状态，来确定信息光束LM的焦点FM。即，焦点FM根据可动透镜58A的位置而在聚焦方向上在记录层101中移动。
在信息光学系统50中，由控制器11(图2)控制可动透镜58A的位置，使得信息光束LM的焦点FM在光盘100的记录层101中的深度可以被调节至目标位置PG。
在信息光学系统50中，由伺服控制系统30来伺服控制信息光束LM所通过的物镜18，使得目标位置PG在信息光束LM的焦点FM的寻轨方向上。
信息光束LM被物镜18聚集至焦点FM，并在目标位置PG处形成记录标记RM。
为了使记录在光盘100上的信息再现，如果已经在目标位置PG处形成记录标记RM，则已经被聚集至焦点FM的信息光束LM被记录标记RM反射，并成为反射信息光束LMr，并且反射信息光束LMr入射物镜18。
另一方面，如果在目标位置PG处未形成记录标记RM，则信息光束LM通过光盘100而不产生反射信息光束LMr。
由s偏振光组成的反射信息光束LMr被偏振光束反光器54的偏振表面54S反射，并入射多透镜60。信息光束LM由多透镜60聚集，通过针孔板61，并被朝向光电检测器62引导。
针孔板61被布置为使得由多透镜60聚集的反射信息光束LMr的焦点位于其孔中(未编号)，并允许反射信息光束LMr通过。
此结构使光电检测器62能够在不受到杂散光的影响的情况下根据反射信息光束LMr的量产生检测信号SDb，并将该信号供应至信号处理器13(图2)。
信号处理器13对再现检测信号SDb施加指定的解调、解码等处理，以产生再现信息，并将再现信息供应至控制器11。
这样，信息光学系统50接收从光盘100朝向物镜18反射的反射信息光束LMr，并将接收光束的结果供应至信号处理器13。
(1-3)激光的特性
以下示出表示激光的特性的所谓速率方程(rate equation)。在方程(1)中，Γ是封闭系数(confinement coefficient)，τph是光子寿命，τs是载流子寿命，Cs是自发发射耦合系数，d是活性层厚度，q是元电荷，gmax是最大增益，N是载流子密度，S是光子密度，J是注入载流子密度，c是光速，N0是透明载流子密度，而ng是群折射率。
dN dt = - ΓGS - N τ s + J dq
dS dt = - ΓGS - S τ ph + C s N τ s · · · ( 1 )
其中 G = c n g A g ( N - N 0 ) = c n g g max
图6示出了由方程(1)得到的注入载流子密度J和光子密度S之间的关系，图7示出了由方程(1)得到的注入载流子密度J和载流子密度N之间的关系。对于图6和7，通过假定Γ＝0.3，Ag＝3e-16[cm2]，τph＝1e-12[s]，τs＝1e-9[s]，Cs＝0.03，d＝0.1[μm]，q＝1.6e-19[C]。
如图7所示，随着注入载流子密度J(即，激光器驱动电流DJ)增大，通常的半导体激光器在预饱和点S1处开始发光，预饱和点S1在载流子密度N饱和处的点略微之前。如图6所示，随着注入载流子密度J增大，半导体激光器使光子密度S(即，发光强度)增大。如与图6对应的图8所示，随着注入载流子密度进一步增大，光子密度S进一步增大。
在图9、10和12中，横轴表示当具有与如图8所示的点PT1、PT2和PT3对应的注入载流子密度J的激光器驱动电流DJ开始供应时的时间，纵轴表示光子密度S。
如图9所示，在供应最大激光器驱动电流DJ的点PT1处，由于具有较大幅度的弛豫振荡使得光子密度S显著振荡，并且振荡周期ta(最小值和相机的最小值之间的间隔)短至50[ps]。关于光子密度S的振荡，紧接着发射开始之后出现的第一波的幅度最大，第二、第三和随后的波的幅度逐渐减小并最终变为稳定。
对于点PT1，第一波的光子密度S的最大值是约3×1016，其是当光子密度S稳定时的平稳值(约1×1016)的约3倍。对于点PT1，发射开始时间τd短至约200[ps]，发射开始时间τd是当激光驱动电力DJ开始供应时的时间和当发射开始时的时间之间的间隔。
如图10所示，在所供应的激光器驱动电流DJ的值小于点PT1的该值的点PT2处，虽然清楚地发生了弛豫振荡，但是振荡的幅度小于点PT1的振荡的幅度，并且振荡周期ta大至100[ps]。此外，在点PT2处，发射开始时间τd是400[ps]，其长于点PT1的发射开始时间。在点PT2处，第一波的光子密度S的最大值是约8×1015，其是平稳值(4×1015)的约两倍。
如图11所示，在所供应的激光器驱动电流DJ的值小于点PT2的该值的点PT3处，弛豫振荡的发生可以忽略，并且振荡周期ta是相对较长的1[ns]。在点PT3处光子密度S的最大值是约1.2×1015，其与平稳值大致相同。
在通常的光盘装置中，在如点PT3中可见的弛豫振荡以可以忽略的方式发射的状况(电流值)下相对较小的激光器驱动电流被供应至半导体激光器，以减小紧接着光发射开始之后发射强度的差异，并稳定激光的输出。
相反，本实施例的光盘装置10被配置为如点PT1和PT2处那样发生弛豫振荡，由此激光的瞬间强度的最大值变为大于平稳值(例如，等于或大于平稳值的1.5倍)。此外，因为较大的电流值(此后称为振荡电流值α)能够用于产生弛豫振荡，所以能够发射具有与较大的振荡电流值α对应的较大强度的激光。
即，与通常的光盘装置相比，通过将具有振荡电流值α的激光器驱动电流DJ供应给同一半导体激光器，可以实质上增大激光的强度。例如在点PT1处，对于弛豫振荡的第一波的光子密度S是约3×1016，这表示与供应对于通常的光盘装置的电流值的点PT3的情况(约1.2×1015)相比，由半导体激光器51发射的激光的强度可以增大20倍。
图12示出了当相对较大量的激光器驱动电流DJ被供应至半导体激光器51(由SONY公司制造的SLD3233VF)时的发射强度的实际测量值。如图12所示，如图9和10所示的光子密度S的弛豫振荡所发生的发光强度表明，在该发光强度处发生相似的弛豫振荡。当矩形脉冲形式的激光器驱动电流DJ被供应至半导体激光器51时，获得如图12所示的发射波形WL。此后，激光器驱动电流DJ的以脉冲形式供应的一部分被称为激光器驱动电流波DJw。
这样，在光盘装置10中，具有较大振荡电流值α的激光器驱动电流DJ被供应至半导体激光器51，以故意引起弛豫振荡，由此半导体激光器能够发射高强度的激光作为信息光束LM。
(1-4)信息光束的发射
在图13中，部分(a)对应于图10。如图13的部分(b)所示，光盘装置10的激光器控制器20供应具有振荡电流值α1的激光器驱动电流DJ作为激光器驱动电流波DJw，振荡电流值α1足够大以引起半导体激光器51的弛豫振荡。此时，激光器控制器20在其中发射开始时间τd和振荡周期ta相加得到的时间期间供应作为由矩形脉冲波组成的激光器驱动电流DJ的激光器驱动电流波DJw。
因此，如图13的部分(c)所示，激光器控制器20使半导体激光器51仅发射弛豫振荡的第一波，由此使半导体激光器51发射高强度脉冲激光(此后称为脉冲激光器输出光束LMp)，作为信息光束LM。
因为激光器控制器20供应脉冲形式的激光器驱动电流波DJw，所以供应具有较大电流值的激光器驱动电流DJ所经历的时间被缩短，由此能够减少由半导体激光器51的过冲灯引起的半导体激光器51的故障。
如图13的部分(d)所示，激光器控制器20能够将具有振荡电流值α2的激光器驱动电流波DJw供应至半导体激光器51，振荡电流值α2足够大以引起弛豫振荡小于振荡电流值α1，由此半导体激光器51发射具有相对较小强度的脉冲激光器输出光束LMp。
如图14所示，当基波周期是1T时，光盘装置10形成具有多个标记长度(例如，在2T至11T的范围内的长度)的记录标记RM。利用光盘装置10，由脉冲激光器输出光束LMp的一个脉冲形成具有1T长度的记录标记RM。
此时，光盘装置10在记录标记RM的先头部分处发射具有相对较大强度(第一强度)的脉冲激光器输出光束LMp，并在其余部分中发射具有相对较小强度(第二强度)的脉冲激光器输出光束LMp。
因此，光盘装置10防止脉冲激光器输出光束LMp的重叠照射，这可以使记录标记RM的所述其余部分中的吸收反应强于先头部分的吸收反应，由此提供了具有基本均匀形状(在聚焦方向上和寻轨方向上的宽度)的记录标记RM。
如图15所示，发射开始时间τd根据激光器驱动电流DJ的振荡电流值α而变化。发射开始时间τd是当电流开始供应时的电流波供应开始时间TS和当光开始发射时的时间之间的间隔，相比当将具有相对较大的振荡电流值α1供应给半导体激光器51时的情况(图13的(b)和(c))，发射开始时间τd对于当将具有相对较小的振荡电流值α2供应给半导体激光器51时的情况(图13的(d)和(e))而言更长。
因此，如图13的部分(b)和(e)所示，如果激光器控制器20在相同的时机将具有不同振荡电流值α的激光器驱动电流波DJw供应给半导体激光器51，则在不同的时机发射脉冲激光器输出光束LMp，这使得记录标记RM之间的距离偏离基准周期1T的倍数。
因此，激光器控制器20被配置为使得可根据振荡电流值α来调节激光器驱动电流波DJw的供应时机。
参考图16，描述了当以与第一振荡电流值α1对应的第一强度输出脉冲激光器输出光束LMp时的情况、以及当以与第二振荡电流值α2对应的第二强度输出脉冲激光器输出光束LMp时的情况。为了解释的方便，脉冲激光器输出光束LMp的发射波形WL示出为矩形。
光盘装置10的激光器控制器20响应于基准时钟CK的上升沿而开始供应具有第二振荡电流值α2的激光器驱动电流波DJw。即，激光器控制器20参照第二振荡电流值α2输出脉冲激光器输出光束LMp。此时，半导体激光器51在电流波供应开始时间TS之后延迟预定的发射开始时间τdb的情况下，输出脉冲激光器输出光束LMp。
在基准时钟CK的上升沿之后延迟了延迟时间Δτd的时机处，激光器控制器20开始供应激光器驱动电流DJ。延迟时间Δτd是对于第二振荡电流值α2的发射开始时间τdb和对于第一振荡电流值α1的发射开始时间τda之间的差值。
即，如图15所示，如果例如与第一振荡电流值α1对应的注入载流子强度J是2×104，并且与第二振荡电流值α2对应的注入载流子强度J是1×104，则发射开始时间τda和τdb分别是200[ps]和400[ps]。因此，延迟时间Δτd是400[ps]-200[ps]，即200[ps]。
结果，如图16的部分(c)所示，在从电流波供应开始时间TS(其从基准时钟CK延迟了Δτd)延迟了发射开始时间τda的时机处(即，在从基准时钟CK延迟了Δτd+τda＝τdb的时机处)，激光器控制器20输出脉冲激光器输出光束LMp。
换言之，激光器控制器20可以使时钟延迟时间CP(其是从基准时钟CK到当脉冲激光器输出光束LMp输出时的时间)对于第一振荡电流值α1和第二振荡电流值α2而言基本相同，由此允许以基本相同的间隔输出脉冲激光器输出光束LMp。
如图15所示，对于第一振荡电流值α1的振荡周期taa和对于第二振荡电流值α2的振荡周期tab之间的差值非常小。因此，振荡周期ta的差值不会显著影响时钟延迟时间CP。但是，可以根据振荡周期taa和tab之间的差值来调节电流波供应开始时间TS。
根据从信息处理器13供应的记录信号，光盘装置10的激光器控制器20产生与将从半导体激光器51输出的发射波形WL对应的记录脉冲信号(未示出)。
如果记录脉冲信号的峰值强度是与第一发射强度对应的第一脉冲强度，则激光器控制器20将激光器驱动电流波DJw的振荡电流值α设定为第一振荡电流值α1，并将用于供应具有振荡电流值α1的电流波供应开始时间TS从基准时钟CK延迟了Δτd。
如果记录脉冲信号的强度是与第二发射强度对应的第二脉冲强度，则激光器控制器20将激光器驱动电流波DJw的振荡电流值α设定为第二振荡电流值α2，并使用于供应具有振荡电流值α2的电流波供应开始时间TS与基准时钟CK的上升沿一致。
因此，光盘装置10适当地调节激光器驱动电流波DJw的振荡电流值α，使得由脉冲激光器输出光束LMp组成的信息光束LM的发射强度可以调节为任意值。此外，光盘装置10根据振荡电流值α调节电流波供应开始时间TS，使得无论振荡电流值α如何，均可以在从基准时钟延迟了同一时钟延迟时间CP的时机发射脉冲激光器输出光束LMp。结果，光盘装置10可以根据作为1T的倍数的任意周期来形成记录标记RM。
(1-5)操作和优点
如上所述，在光盘装置10中，由半导体激光器51发射由激光组成的信息光束LM，聚集信息光束LM，并用信息光束LM照射作为光学信息记录介质的光盘100。光盘装置10被配置为使得将具有振荡电流值α的脉冲形式的激光器驱动电流波DJw供应给半导体激光器51，振荡电流值α可以引起半导体激光器51的弛豫振荡。
因此，在光盘装置10中，具有比现有光盘装置更大的振荡电流值α的激光器驱动电流波DJw可以供应至半导体激光器51，由此半导体激光器51整体的输出可以增大，并可以发射由于弛豫振荡引起的具有较高发射强度的脉冲激光器输出光束LMp。
光盘装置10将电流波供应时间β设定为比初始振荡时间更短的时间。电流波供应时间β是当振荡电流值α的激光器驱动电流波DJw开始供应时的时间和停止供应时的时间之间的间隔。初始振荡时间是弛豫振荡的振荡周期ta和发射开始时间τd的和值，发射开始时间τd是当激光器驱动电流波DJw开始供应时的时间和当信息光束LM发射时的时间之间的间隔。
因此，光盘装置10仅使用提供最大发射强度的第一波，由此可以进一步增大信息光束LM的发射强度。
光盘装置10增大/减小振荡电流值α，以增大/减小信息光束LM的发射强度。通过改变振荡电流值α，光盘装置10可以自由设定信息光束LM的强度。
光盘装置10根据振荡电流值α的增大/减小来改变电流波供应开始时间TS，电流波供应开始时间TS是激光器驱动电流波DJw开始发射时的时间。
因此，光盘装置10可以随着电流波供应开始时间TS的变化使根据振荡电流值α发生的发射开始时间τd的变化发生偏移。结果，无论振荡电流值α如何光盘装置10均可以发射信息光束LM，由此可以精确地形成记录标记RM。
光盘装置10通过在信息光束LM的焦点FM附近的位置处用信息光束LM照射由均匀材料制成的记录层101并由此形成引起记录层101中折射率调制的凹坑，来形成表示信息的记录标记RM。
光盘100不具有如DVD(数字万用盘)或BD之类的现有光盘中那样的信息记录表面，其可以引起信息光束LM的光能容易地三维扩散并可以延长形成记录标记RM所用的时间。但是，光盘装置10在短时间内发射具有较高发射强度的信息光束LM，由此可以在光能显著扩散之前形成记录标记RM，由此可以有效地利用光能。
光盘装置10利用根据多个激光器驱动电流波DJw发射的信息光束LM来形成记录标记RM，并改变激光器驱动电流波DJw的振荡电流值α，使得记录标记RM的宽度基本恒定。
因此，光盘装置10使记录标记RM的宽度相同，由此抑制了在寻轨方向或聚焦方向上彼此相邻的记录标记RM之间的干扰，从而可以提高再现信号信息的信噪比(S/N)。
光盘装置10将信息光束LM照射记录层101。记录层101包括根据信息光束LM的量展现非线性吸收的双光子吸收材料。因此，光盘装置10可以通过完全利用脉冲激光器输出光束LMp的高发射强度特性来有效地引起双光子吸收。
利用该结构，光盘装置10可以通过将具有较大振荡电流值α的激光器驱动电流波DJw供应给半导体激光器51，来引起半导体激光器51的具有较大的发射强度幅度的弛豫振荡。因此，本发明的实施例实现了光学信息记录装置、光学拾取器及用于发射激光的方法，可以用其增大半导体激光器51的发射强度。
(2)第二实施例
图17至19示出了第二实施例。相同数字用于与图1至16所示的第一实施例的部分对应的部分。第二实施例的110与第一实施例的不同之处在于用于产生激光器驱动电流DJ的方法。因为光盘装置110的结构与光盘装置10的结构相同，所以省略了对光盘装置110(图2)的描述。
(2-1)用于产生激光器驱动电流的方法
如与图13对应的图17所示，即使当将相同的振荡电流值α(α3)供应给半导体激光器51时，如果在弛豫振荡的第一波期间(即，在发射开始时间τd之后第一振荡周期ta已经经过之前)停止供应激光器驱动电流DJ，则脉冲激光器输出光束LMp的发射强度减小。如果在第一波达到最大值之前激光器驱动电流DJ停止供应，则可以有效地减小脉冲激光器输出光束LMp的发射强度。
图18示出了当将其电流波供应时间β是380[ps]和450[ps]的矩形激光器驱动电流波DJw供应给通常的半导体激光器(由SONY公司制造的SLD3233VF)时脉冲激光器输出光束LMp的发射波形WL。表示用于比较脉冲激光器输出光束LMp的宽度的时间的横轴T不是绝对时间，一个刻度对应于0.5[ns]。为了便于比较，脉冲激光器输出光束LMp的波形转换为水平方向。
如图18所示，当供应激光器驱动电流波DJw达450[ps]时，发射强度是188[mW]。当供应激光器驱动电流波DJw达380[ps]时，发射强度小至130[mW]。
如图19所示，光盘装置110的光电检测器120(图2)响应于基准时钟CK的上升沿而开始供应具有振荡电流值α3的激光器驱动电流波DJw。如果光电检测器120在第一电流波供应时间β1(其等于“发射开始时间τd+振荡周期ta”)期间维持振荡电流值α3，则发射具有第一发射强度的脉冲激光器输出光束LMp。
另一方面，如果光电检测器120在小于“发射开始时间τd+振荡周期ta”的第二电流波供应时间β2之后停止供应激光器驱动电流波DJw，则发射具有第二强度的脉冲激光器输出光束LMp。即，光电检测器120将第二电流波供应时间β2设定为比第一电流波供应时间β1短了Δβ的量的时间。
结果，如图19的部分(c)所示，激光器控制器20可以在保持时钟延迟时间CP(其是在输出脉冲激光器输出光束LMp之前的时间)对于当在第一电流波供应时间β1期间和在第二电流波供应时间β2期间供应电流波时的情况均相同的同时，使脉冲激光器输出光束LMp的发射强度在第一和第二发射强度之间切换。
即，为了供应与记录标记RM的先头部分对应的激光器驱动电流波DJw，激光器控制器20将电流波供应时间β设定为第一电流波供应时间β1。然后，响应于基准时钟CK的上升沿，激光器控制器20在第一电流波供应时间β1期间将保持振荡电流值α3的激光器驱动电流波DJw供应给半导体激光器51。
另一方面，为了供应与记录标记RM的其余部分对应的激光器驱动电流波DJw，激光器控制器20将电流波供应时间β设定为第二电流波供应时间β2。然后，响应于基准时钟CK的上升沿，激光器控制器20在第一电流波供应时间β2期间将保持振荡电流值α3的激光器驱动电流波DJw供应给半导体激光器51。
这样，光盘装置10适当地调节激光器驱动电流波DJw的电流波供应时间β，使得脉冲激光器输出光束LMp的发射强度可以调节为期望值。
(2-2)操作和优点
如上所述，光盘装置10通过改变电流波供应时间β来增大/减小信息光束LM的发射强度。因此，无论发射强度如何，通过在与基准时钟CK对应的时机将激光器驱动电流波DJw供应给半导体激光器51，光盘装置10都可以在参照基准时钟CK的几乎相同时机发射脉冲激光器输出光束LMp。
利用上述结构，光盘装置10将激光器驱动电流波DJw的电流波供应时间β设定在比初始振荡时间(其中发射开始时间τd和振荡周期ta相加)更短的时间，以在不改变振荡电流值α的情况下减小激光器驱动电流波DJw的发射强度。结果，光盘装置10可以在不改变振荡电流值α和激光器驱动电流波DJw开始供应时的时间的情况下通过改变电流波供应时间β，来简单地产生激光器驱动电流DJ。
(3)其他实施例
在第一和第二实施例中，仅弛豫振荡的第一波用于信息光束LM。但是，本发明不限于此，也可以使用第二波和第三波之后的波。
在第一和第二实施例中，记录层101包括展现非线性吸收的双光子吸收材料。但是，本发明不限于此，并且作为展现非线性吸收的材料，例如可以使用引起等离子体共振的金或银纳米颗粒。
此外，可以用信息光束LM来照射允许根据光能的累积量来形成记录标记RM的记录层。在此情况下，如图20所示，激光器控制器20将电流波供应时间β设定为发射开始时间τd和弛豫振荡的振荡周期ta的倍数相加得到的振荡周期(即，发射开始时间τd+n×振荡周期ta，其中n是自然数)，电流波供应时间β是当具有振荡电流值α的激光器驱动电流波DJw开始供应时的时间和停止供应时的时间之间的间隔，发射开始时间τd是从激光器驱动电流波DJw开始供应时的时间到发射激光时的时间的间隔。
因此，如图21所示，光盘装置10可以在当光能的累积量的增大减速时的时间停止供应激光器驱动电流波DJw。因此，即使电流波供应时间β发生偏离，光盘装置10也可以缓和对于每个激光器驱动电流波DJw的光能的蓄积量的波动，以减小激光器驱动控制的负荷。此外，在此情况下，优选地，激光器驱动电流波DJw处于脉冲形式，并且电流波供应时间β较短(例如，等于或短于2000[ps]，或更优选地，等于或短于1000[ps])，以抑制对半导体激光器51的负荷。
在第一和第二实施例中，供应矩形脉冲波电流作为激光器驱动电流波DJw。但是，本发明不限于此。具有较大振荡电流值α的脉冲电流供应较短时间就足够了。例如，可以供应具有正弦波形状的激光器驱动电流波DJw。
在第一和第二实施例中，将通常的半导体激光器(例如，由SONY公司制造的SLD3233VF)用作半导体激光器51。但是，本发明不限于此。使用通过利用p型和n型半导体进行激光发射的所谓半导体激光器就足够了。优选地，使用有意使弛豫振荡容易发生的半导体激光器。
在第一实施例中，通过利用弛豫振荡，使第一波的发射强度是平稳值的约两倍到三倍。但是，本发明不限于此，可以使用其中第一波的发射强度成为等于或大于平稳值的1.5倍的半导体激光器。
在第一和第二实施例中，为了形成一个记录标记RM，相比第一脉冲激光器输出光束LMp，第二和随后的脉冲激光器输出光束LMp的强度减小。但是，本发明不限于此。例如，第一、第二或随后的脉冲激光器输出光束LMp的强度可以设定在相同水平。此外，脉冲激光器输出光束LMp的强度可以在三个或更多值之间切换。在此情况下，振荡电流值α可以在三个或更多值之间切换，或者电流波供应时间β可以在三个或更多值之间切换。
此外，第一和第二实施例的结构可以组合。例如，振荡电流值α的设定和电流波供应时间β的设定可以适当组合。在此情况下，例如，使用存储在激光器控制器20中的表，激光器控制器20根据记录标记RM的长度来设定振荡电流值α和电流波供应时间β。
在第一和第二实施例中，记录标记RM具有在2T至11T范围内的长度。但是，本发明不限于此，记录标记RM的长度不受限制。例如，可以根据被安排为“1”或“0”的、是否存在具有1T长度的记录标记RM，来记录信息。代替用一个脉冲激光器输出光束LMp形成一个记录标记RM(即，1T)，可以用两个或更多脉冲激光器输出光束LMp来形成记录标记RM。
在第一实施例中，根据振荡电流值α的增大/减小来改变电流波供应开始时间TS。但是，本发明不限于此，当振荡电流值α增大/减小时，电流波供应开始时间TS可以不变。
在第一实施例中，第二振荡电流值α2与基准时钟CK对准，并且对于第一振荡电流值α1，电流波供应开始时间TS从基准时钟延迟。但是，本发明不限于此。例如，第一振荡电流值α1可以与基准时钟CK对准，并且对于第二电流振荡电流值α2，电流波供应开始时间TS可以提前。振荡电流值可以与基准时钟CK的上升沿和下降沿中的任一者对准。
在第一和第二实施例中，利用伺服层104进行伺服控制。但是，本发明不限于此。例如，可以在记录层101中执行用于伺服控制的伺服标记，由此可以利用伺服标记进行伺服控制。在此情况下，光盘100可以不包含伺服层104。
在第一和第二实施例中，记录标记RM由凹坑构成。但是，本发明不限于此，例如，可以通过由化学反应来局部地改变折射率，以形成记录标记RM。
在第一和第二实施例中，激光器控制器20布置在光学拾取器17外部。但是，本发明不限于此，激光器控制器20可以布置在光学拾取器17内。
在第一和第二实施例中，用信息光束LM从基板102一侧照射光盘100。但是，本发明不限于此。可以用信息光束LM从光盘100的包括基板103一侧在内的一侧或两侧照射光盘100。用信息光束LM从盘的两侧照射盘的方法在例如未经审查的日本专利申请公开No.2008-71433中公开。
在第一和第二实施例中，具有相同波长的信息光束LM用于记录和再现信息。但是，本发明不限于此。用于再现信息的信息光束LM可以具有比用于记录信息的信息光束LM更短的波长。
在第一和第二实施例中，在具有圆盘形状的光盘100旋转的同时用信息光束LM照射光盘。但是，本发明不限于此。光学信息记录介质可以例如形成为矩形，并可以通过以恒定速度移动物镜来将信息记录在信息记录介质上。
在第一和第二实施例中，由半导体激光器51发射的信息光束LM的波长可以不是405[nm]。可以使用允许在记录层101的目标位置PG附近形成记录标记RM的任意波长。
在第一和第二实施例中，光盘装置10和110是能够将信息记录在光盘100上和从光盘100再现信息的光学信息记录/再现装置。但是，本发明不限于此。光盘装置可以是仅能够将信息记录在光盘100上的光学信息记录装置。
在第一实施例中，用作信息记录装置的光盘装置10包括用作半导体激光器的半导体激光器51，用作光照射部分的物镜18，以及用作激光器控制器的激光器控制器20。但是，本发明不限于此。根据本发明实施例的光学信息记录装置可以包括具有各种结构的半导体激光器、光照射部分以及激光控制器。
本申请包含于2008年7月30日递交给日本专利局的日本在先专利申请JP2008-197029所相关的主题，其全文通过引用结合于此。
本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素，只要在所附权利要求及其等同方案的范围内，可以进行各种修改、组合、子组合和替换。

Claims (13)

1.一种光学信息记录装置，包括：
半导体激光器，其用于发射激光；
光照射部分，其用于聚集所述激光并用所述激光照射光学信息记录介质；以及
激光器控制器，其用于将脉冲形式的激光器驱动电流波供应给所述半导体激光器，所述激光器驱动电流波具有引起所述半导体激光器的弛豫振荡的振荡电流值。
2.根据权利要求1所述的光学信息记录装置，
其中，所述激光器控制器将电流波供应时间设定为初始振荡时间以下，所述电流波供应时间是当具有所述振荡电流值的所述激光器驱动电流波开始供应时的时间和停止供应时的时间之间的间隔，所述初始振荡时间是所述弛豫振荡的振荡周期和发射开始时间的和值，所述发射开始时间是当所述激光器驱动电流波开始供应时的时间和当所述激光开始发射时的时间之间的间隔。
3.根据权利要求2所述的光学信息记录装置，
其中，所述激光器控制器通过改变所述振荡电流值来增大和减小所述激光的发射强度。
4.根据权利要求3所述的光学信息记录装置，
其中，所述激光器控制器根据所述振荡电流值的增大和减小来改变电流波供应开始时间，所述电流波供应开始时间是当所述激光器驱动电流波开始供应时的时间。
5.根据权利要求2所述的光学信息记录装置，
其中，所述激光器控制器通过改变所述电流波供应时间来增大和减小所述激光的发射强度。
6.根据权利要求1所述的光学信息记录装置，
其中，所述光照射部分通过根据用所述激光照射所述光学信息记录介质的均匀记录层而在所述激光的焦点附近引起折射率调制，来形成表示信息的记录层。
7.根据权利要求6所述的光学信息记录装置，
其中，所述激光器控制器用根据多个激光器驱动电流波的所述激光来形成所述记录标记，并改变所述多个激光器驱动电流波的所述振荡电流值，使得所述记录标记的宽度基本恒定。
8.根据权利要求6所述的光学信息记录装置，
其中，所述光照射部分用所述激光照射所述记录层，所述记录层包含对于所述激光的量表现出非线性吸收的材料。
9.根据权利要求8所述的光学信息记录装置，
其中，表现出非线性吸收的所述材料是同时吸收所述激光的两个光子的双光子吸收材料。
10.根据权利要求9所述的光学信息记录装置，
其中，所述光照射部分通过根据所述激光的照射形成凹坑，来在所述激光的焦点附近引起折射率调制。
11.根据权利要求1所述的光学信息记录装置，
其中，所述光照射部分用所述激光照射记录层，根据所述激光的累积量在所述记录层中形成记录标记，并且
其中，所述激光器控制器将电流波供应时间设定为振荡时间，所述电流波供应时间是当具有所述振荡电流值的所述激光器驱动电流波开始供应时的时间和停止供应时的时间之间的间隔，所述振荡时间是所述弛豫振荡的振荡周期的倍数和发射开始时间的和值，所述发射开始时间是当所述激光器驱动电流波开始供应时的时间和当所述激光开始发射时的时间之间的间隔。
12.一种光学拾取器，包括：
半导体激光器，其用于发射激光；
光照射部分，其用于聚集所述激光并用所述激光照射光学信息记录介质；以及
激光器控制器，其用于将脉冲形式的激光器驱动电流波供应给所述半导体激光器，所述激光器驱动电流波具有引起所述半导体激光器的弛豫振荡的振荡电流值。
13.一种用于发射激光的方法，包括以下步骤：
将脉冲形式的激光器驱动电流波供应给半导体激光器，所述激光器驱动电流波具有引起所述半导体激光器的弛豫振荡的振荡电流值；以及
发射由所述弛豫振荡产生的激光。
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