CN101752785B - 激光器控制方法与激光器控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光器控制方法，包括下列步骤：使用激光器控制电路，该激光器控制电路包括恒定电流电路，其维持流经半导体激光器元件的恒定电流，并且包括连接于恒定电流电路之前阶段的加法器和乘法器，还使用用于检测所施加的激光器输出的校准检测装置，根据从检测装置所输出的检测信号，计算参照偏压值和参照增益值，以获得相对乘法器指定输入的指定激光器输出；分别向加法器和乘法器输入参照偏压值和参照增益值；以及通过进行校准控制来自半导体激光器元件的所施加的激光器输出。

Description

激光器控制方法与激光器控制电路

发明背景

1.发明领域

本发明涉及一种把激光从半导体激光器元件施加于受照射物体时控制所施加的激光器输出的激光器控制方法与激光器控制电路。

2.相关技术描述

过去，已把半导体激光器用于在可记录光盘上记录数据的数据记录设备和在制造母光盘(压模)(所谓的录音设备)的过程中记录数据的数据记录设备

例如，按如下方式制造母光盘。在玻璃基底上形成一层抗蚀膜。然后，根据开关控制，使用从半导体激光器所发射的激光照射这一抗蚀膜。从而，把符合数据模式的潜像热记录在抗蚀膜上。接下来，令抗蚀膜经历显影过程，并且从中去除使用激光照射的部分。然后，为抗蚀膜镀金属，例如，镀镍。接着，从抗蚀层剥去镀镍层，以形成压模，该压模为母光盘。

在以上所描述的把数据记录在光盘上的数据记录设备和用于使用PTM(相变母盘制作)微加工技术的母光盘的记录设备中，通常把一种写策略用作控制记录激光的方法。存在着各种针对写策略的方法。在写策略中，激光的光发射波形特性是十分重要的。就输入信号而言，由于诸如光发射波形圆化的波形劣化，记录特性劣化。即，人们希望光发射波形具有图10A中所说明的矩形波101。使用图10B中所说明的圆波形102，记录特性会劣化。特别是在高速记录等情况下会出现波形劣化。为了确保记录特性，人们希望能够在包括较宽频带的范围内有好的信号传输特性。

图11说明了现存激光器控制电路的实例。把激光器控制电路103配置为能够接收从半导体激光器元件104所发射的激光的部分L₁，并且能够把反馈施加于从光接收元件105输出的信号，以电控制激光器输出继续保持不变。通常把这种类型的激光器控制称为自动功率控制(APC)。

例如，母光盘制造过程中所使用的记录设备配备有用于记录数据的光拾取器，并且把来自半导体激光器元件的激光施加于遍布各个光元件的抗蚀膜。把图11的激光器控制电路103配置为包括光电二极管(PD)的反馈电路，其中，所述光电二极管为用于接收从光拾取器的半导体激光器元件(LD)104所发射激光的部分L₁的光接收元件105(以下将其称为光电二极管105)。即，把激光器控制电路103配置为包括光电二极管105、加法器106、运算放大器107、以及晶体管108。把晶体管108。把光电二极管105的输出信号和偏压设置电压输入于加法器106，把加法器106的输出输入于运算放大器107的反相输入端(-)。光电二极管105的输出信号相应于符合来自半导体激光器元件104的激光器输出(光强度)的输出电压。运算放大器107的非反相输入端(+)接收相应于加以记录的数据的输入信号(即，写信号(脉冲信号))的输入。把运算放大器107的输出输入于晶体管108的基极。把晶体管108集电极连接于电源，把晶体管108的发射极连接于半导体激光器元件104的阳极。

在激光器控制电路103中，半导体激光器元件104的激光器特性因长时间使用而波动。即，在获得相对输入于运算放大器107的非反相输入端(+)的指定写信号的指定激光器输出的激光器特性集中，偏压设置电压以及增益设置电压波动。如果因激光器特性的波动削弱激光器输出，则削弱了光电二极管105的输出信号，并且削弱了从加法器106至运算放大器107的反相输入端(-)的输入。于是，增强了运算放大器107的输出，并且增强了流经半导体激光器元件104的电流。从而，把激光器输出维持为常量。

即使由当前可得的最快的器件形成激光器控制电路103，写信号的频率和激光器输出之间的关系也如图12中所说明的，其中，在大约50MHz～100MHz的范围内输出削弱。

如图13中所说明的，作为解决上述问题一种措施，使用了激光器控制电路110，这一电路相应于嵌入了用于补偿高频范围的补偿电路113的图11的激光器控制电路103。激光器控制电路110配备有补偿电路113，即所谓的高频反馈电路，其包括由电容器(C)111和电阻器(R)112所形成的串联电路，并且将其插入在图11中运算放大器107的输出和加法器106的输入端之一之间。

在激光器控制电路110中，通过激光的反馈补偿低频范围，通过补偿电路113所形成的高频反馈电路补偿高频范围。因此，如图14的频率特性曲线中所说明的，可望把激光器输出稳定在包括高频范围的范围内。

日本未经审查的专利申请公开文本2004-186626公开了一种半导体激光器驱动设备，其控制与驱动用于母光盘的切割设备的半导体激光器。

发明概述

与此同时，即使采取以上所描述的图13中所说明的激光器控制电路110的、补偿至高频范围的措施，最终的效果也是难以令人满意的。即，在使用记录设备的过程中，由于半导体激光器或者不同光部件，或者各光部件操作温度特性的劣化，光反馈量在变化。因此，如图15和16中所说明的，在低频范围内，频率特性曲线波动。电固定针对高频范围的补偿电路113所提供的高频范围反馈量。于是，在高频范围内，频率特性曲线不改变。从而，尽管在图14中所说明的低频范围和高频范围内激光器输出均保持不变，但在低频范围和高频范围之间激光器输出波动，如图15和16所说明的。因此，低频范围内频率特性曲线和高频范围内频率特性曲线之间失衡。在图15中，把低频范围内的激光器输出增强至高于高频范围内的激光器输出。在图16中，把低频范围内的激光器输出削弱至低于高频范围内的激光器输出。在这一情况下，例如，如果出现了从图14的状态向图15的状态的变化，则图17中示意性说明的写策略改变为图18中所说明的写策略。因此，劣化了激光器的整个光发射波形。把其中上升沿形成矩形波的图17的相应脉冲光发射波形劣化为其中整个上升沿圆化，而且下降沿也圆化的图18的脉冲光发射波形。

另外，即使使用高速反馈电路解决上述问题，连续的使用也会导致光部件的劣化。而且，操作温度也会随使用环境和使用状态波动。因此，上述措施不能提供根本性的解决方案。

鉴于以上所描述的问题，进行了本发明。人们希望提供一种能够在包括高频频带的范围内稳定激光器输出的激光器控制方法与激光器控制电路。

根据本发明的实施例的一种激光器控制方法使用激光器控制电路，该激光器控制电路包括恒定电流电路，其维持流经半导体激光器元件的恒定电流并且包括连接于恒定电流电路之前阶段的加法器和乘法器。这种激光器控制方法还使用用于检测所施加的激光器输出的校准检测装置。根据从检测装置所输出的检测信号，所述激光器控制方法计算参照偏压值和参照增益值，以获得相对乘法器指定输入的指定激光器输出。然后，所述激光器控制方法分别向加法器和乘法器输入所计算的参照偏压值和参照增益值，并且通过进行校准控制来自半导体激光器元件的所施加的激光器输出。

较佳的做法是，除了以上所描述的激光器控制，还令根据本发明的实施例的激光器控制方法可以使用检测从半导体激光器元件所发射的激光的监视光检测器，并且可以根据从监视光检测器输出的检测信号自动地控制参照偏压值，或者参照偏压值与参照增益值两者。从而，控制所施加的激光器输出的小的波动。

根据本发明所述实施例的激光器控制方法使用恒定电流电路获得其中激光器输出在低频范围和高频范围内均保持不变的频率特性曲线。另外，所述激光器控制方法还根据从用于检测所施加的激光器输出的校准检测装置输出的检测信号，计算参照偏压值和参照增益值，并且分别把参照偏压值和参照增益值输入于加法器和乘法器，从而可执行自动校准。如果周期性地执行自动校准，则可以长时间地维持所施加的激光器输出保持不变，直至半导体激光器毁坏。

另外，如果所述激光器控制方法根据从监视光检测器输出的检测信号自动地控制参照偏压值或者参照偏压值和参照增益值两者，则可以控制校准间隔期间所施加的激光器输出的小波动。

根据本发明的实施例的一种激光器控制电路包括其配置旨在维持流经半导体激光器元件的恒定电流的恒定电流电路，以及连接于恒定电流电路的运算放大器的加法器，并且将其配置为能够接收根据从用于检测来自半导体激光器元件的所施加的激光器输出的检测装置输出的检测信号所计算的参照偏压值的输入。根据本发明所述实施例的激光器控制电路还包括连接于加法器的乘法器，并且将其配置为能够接收输入信号的输入和根据从检测装置输出的检测信号所计算的参照增益值的输入。使用这一配置，可以自动控制来自半导体激光器元件的所施加的激光器输出。

较佳的做法是令以上所描述的根据本发明所述实施例的激光器控制电路可以包括其配置旨在检测从半导体激光器元件所发射的激光的监视光检测器。把根据本发明所述实施例的激光器控制电路配置为可以根据从监视光检测器输出的检测信号自动控制参照偏压值或者参照偏压值和参照增益值两者，从而可控制所施加的激光器输出的小的波动。

根据本发明所述实施例的激光器控制电路包括获得其中激光器输出在低频范围和高频范围内均为常量的频率特性曲线的恒定电流电路。而且，激光器控制电路还向加法器输入根据从用于检测所施加的激光器输出的检测装置所输出的检测信号所计算参照偏压值，并且把按类似方式所计算的参照增益值输入于乘法器。因此，自动地控制来自半导体激光器元件的所施加的激光器输出。即，自动地进行了校准。

另外，如果激光器控制电路包括检测从半导体激光器元件所发射的激光的监视光检测器，则激光器控制电路可以根据从监视光检测器输出的检测信号自动控制参照偏压值或者参照偏压值和参照增益值两者。因此，可以控制校准间隔期间的所施加的激光器输出的小的波动。

根据本发明所述实施例的激光器控制方法和激光器控制电路能够把激光器输出稳定在包括高频频带的范围内。

附图简述

图1为配置图，说明了用于本发明的光拾取器的实施例；

图2为根据本发明的第一实施例的激光器控制电路的配置图；

图3为根据本发明的第二实施例的激光器控制电路的配置图；

图4为根据本发明的第三实施例的激光器控制电路的配置图；

图5为根据本发明的第四实施例的激光器控制电路的配置图；

图6为说明使用用于本发明的恒定电流电路的激光器控制电路的配置图；

图7为图6的激光器控制电路的频率特性图；

图8为用于解释本发明的激光器特性图；

图9为激光器输出中出现波动时所获得的激光器特性图；

图10A和10B为波形图，每个说明了激光器输出的光发射波形；

图11为说明了现存激光器控制电路的实例的配置图；

图12为图11的激光器控制电路的频率特性图；

图13为配置图，说明了现存激光器控制电路的另实例；

图14为图13的激光器控制电路的频率特性图；

图15为低频范围内出现波动时所获得的图13的激光器控制电路的频率特性图；

图16为低频范围内出现波动时所获得的图13的激光器控制电路的频率特性图；

图17为说明了适当的激光器输出波形的波形图；以及

图18为说明了劣化的激光器输出波形的波形图。

优选实施例描述

以下，将描述用于实现本发明的优选实施例(以下将它们称为实施例)。将按下列次序进行这一描述：1.实施例引述(施用于所述各实施例的恒定电流电路)，2.第一实施例(激光器控制方法与恒定电流电路的实例)，3.第二实施例(激光器控制方法与恒定电流电路的实例)，4.第三实施例(激光器控制方法与恒定电流电路的实例)，以及5.第四实施例(激光器控制方法与恒定电流电路的实例)。

1.实施例引述

本发明的实施例涉及激光器控制。具体地讲，所述各实施例涉及制造诸如CD(紧致盘)、DVD(数字通用盘)、以及蓝射线盘(注册商标：以下将其称为BD)的母光盘，或者把信息记录在光盘上的记录设备中所使用的半导体激光器元件的激光器输出的控制。所述各实施例还涉及光盘的复制设备中所使用的半导体激光器元件的激光器输出的控制。

根据所述各实施例，在高速激光器控制电路中，通过周期校准校正因随时间变化而产生的半导体激光器元件或者光部件的劣化。因此，长时间地维持了相对输入信号的激光发射特性。另外，根据所述各实施例，还自动进行校准，以实现高可靠性和减少校准时间。

施用于所述各实施例的例子：半导体激光器元件的劣化通常表现为激光发射启动电流Ith(所谓的偏压电流)的增大和光发射差动效率(所谓的增益率)的减小。温度特性表现为激光发射启动电流Ith的变化。另外，也可以把输出光路径中光部件的劣化，特别是光透射率的变化视为光路径的增益的变化。

假设根据述各实施例中每一实施例的激光器控制电路包括并入其中的恒定电流电路。在所述各实施例中，如图6中所说明的，由提供于光拾取器的半导体激光器元件2和连接于半导体激光器元件2的阴极的恒定电流电路3形成激光器控制电路1。把恒定电流电路3配置为包括具有非反相输入端(+)、反相输入端(-)和输出端的运算放大器4；晶体管5；以及电阻器6和7。例如，晶体管5由NPN晶体管形成。把运算放大器4的输出端连接于晶体管5的基极，把晶体管5的发射极经由电阻器7连接于运算放大器4的反相输入端(-)。把晶体管5的集电极连接于半导体激光器元件2的阴极，把晶体管5的发射极经由电阻器6接地。运算放大器4的非反相输入端(+)接收输入信号的输入。

根据输入信号，恒定电流电路3控制流经集电极和发射极之间的电流。从而，恒定电流流过半导体激光器元件2。高速驱动恒定电流电路3。

如图7中所说明的，恒定电流电路3并入其中的激光器控制电路1具有激光器输出(光发射功率)在低频范围和高频范围内均平稳的高频特性。然而，仅使用其中并入恒定电流电路3的激光器控制电路1，不能很好地解决因半导体激光器的使用光部件劣化的问题以及温度特性变化的问题。即使光发射波形不改变，激光器输出，即光发射功率电平也将会降低。

对以下所描述的本发明的各实施例进行这样的配置：能够改进恒定电流电路，以专门减轻光发射波形的劣化。许多相关工艺技术提供了解决温度特性变化问题的措施。因此，此处使用了相关的工艺技术。

本发明的各实施例使用了两种主要的改进措施。第措施是周期校准。第二个措施是使用校准结果的激光器输出校正。每一种措施都具有实现另一种改进措施的预备因素，然而即使单独使用时也可展现出其效果。

如果进行周期校准，则可以使用器件一段固定时间周期，甚至是在不对激光器输出进行校正的情况下。对激光器输出的校正具有增大校准间隔的功能和校正器件短时间使用时小波动的功能。

过去，普遍进行的是周期校准。如果不进行校准，则因以上所描述的半导体激光器元件的激光发射启动电流Ith的增大和光发射差动效率的降低，改变了相对输入信号的激光发射波形。将参照图8和9进行描述。

图8说明了初始使用状态下半导体激光器元件2相对初始使用状态下向激光器控制电路1的输入(相应于输入信号)激光器输出特性，即激光器特性A。在特性A中，随着电流从激光发射启动电流(偏压电流)Ith1的增大，激光器输出显著地线性增加。代表特性A的直线的斜率相应于光发射差动效率(包括半导体激光器元件2和运算放大器4的电路的增益)。图9说明了长时间使用之后所获得的类似的激光器特性B和C。在激光器特性B中，激光发射启动电流Ith2高于初始状态下激光器特性A中相应的电流。在激光器特性C中，激光发射启动电流Ith3高于初始状态下激光器特性A中相应的电流，而且增益小于激光器特性A的增益。由于半导体激光器特性B和C的波动，改变了光发射波形。

为了继续维持所希望的激光器输出，本发明的各实施例重新调整激光发射启动电流(偏压电流)和增益，以获得相对指定输入的指定输出。

2.第一实施例

激光器控制方法和激光器控制电路的例子：图1说明了使用施用于本发明的半导体激光器执行记录操作或者复制操作的光拾取器的实施例。向记录设备、复制设备、或者记录和复制设备提供光拾取器(本发明涉及激光器控制，因而将省略对复制路径的描述)。本实施例的光拾取器11包括用作光源的半导体激光器元件2、与沿激光的光路径13顺序排列的准直仪透镜14、变形棱镜15、半波长感光板16、偏振光束分光器17、四分之一波长感光板18、以及物镜19。在本实施例中，把由发光二极管形成的监视光检测器(以下将其称为监视光检测器)22设置在偏振光束分光器17所改变的光路径上，其中，把聚光透镜21设置在监视光检测器22和偏振光束分光器17之间。另外，在记录或者复制操作之前的预备阶段，例如，在物镜19的焦点位置附近设置作为用于检测激光Lp(即，所施加的激光器输出)的检测装置的功率计20。在焦点位置附近设置功率计20的原因在于：如果严格地把功率计20设置在焦点位置，则检测器可能会被烧毁，即，因为这样的设置防止了检测器的烧毁。

在光拾取器11中，准直仪透镜14把从半导体激光器元件2所发射的激光Lo转换成平行光，并且由变形棱镜15将其束形为圆点，然后通过半波长感光板16将其加以传输。通过偏振光束分光器17传输一部分所传输的激光，例如，P-偏振分量Lp，并且由四分之一波长感光板18将其转换成圆形偏振光，然后通过物镜19将其施加于被照射体。在母光盘的制造过程中，被照射体为涂有一层抗蚀膜的基底。在信息的记录或者复制过程中，被照射体为光盘。

偏振光束分光器17反射激光的其它部分，例如，S-偏振分量，并且通过聚光透镜21对其加以传输，然后由监视光检测器22进行接收。与此同时，在记录或者复制操作之前的预备阶段，由设置在物镜19的焦点位置附近的功率计20取代被照射体，并且检测通过物镜19所收集的光的激光器输出(光强度)。

如以上所描述的，根据本发明各实施例的激光器控制适用于母光盘的制造、光盘上信息的记录、从光盘上进行信息复制等。在以下的各实施例中，将描述其中把激光器控制施用于母光盘制造的例子。

将参照图2描述根据本发明的第一实施例的激光器控制方法和激光器控制电路。把根据第一实施例的激光器控制电路31配置为包括连接于向光拾取器11提供的半导体激光器元件2的阴极的恒定电流电路3以及连接于恒定电流电路3之前阶段的加法器33和乘法器34。与以上所描述的例子中相类似，把恒定电流电路3配置为包括具有非反相输入端(+)、反相输入端(-)、以及输出终的运算放大器4；晶体管5；以及电阻器6和7。把运算放大器4的输出端连接于晶体管5的基极，经由电阻器74把晶体管5的发射极连接于运算放大器4的反相输入端(-)。经由电阻器6的把晶体管5的集电极连接于半导体激光器元件2的阴极，并且把晶体管5的发射极接地。运算放大器4的非反相输入端(+)接收输入信号的输入。

这样地配置乘法器34：能够把输入信号(在本实例中，所述输入信号为写信号(脉冲信号))输入于其第一输入端，并且能够把增益设置电压输入于其第二输入端。把乘法器34的输出端连接于加法器33的第一输入端。向加法器33的第二输入端施加偏压设置电压，并且把加法器33的输出端连接于恒定电流电路3的运算放大器4的非反相输入端(+)。

与此同时，还提供了微型计算机35、第一A/D(模拟至数字)转换器36、第一D/A(数字至模拟)转换器37、以及第二D/A转换器38。把第一A/D转换器36的输入端连接于光拾取器11的功率计20的输出端，并且把第一A/D转换器36的输出端连接于微型计算机35。把第一D/A转换器37的输入端连接于微型计算机35，并且把第一D/A转换器37的输出端连接于提交有偏压设置电压的加法器33的第二输入端。把第二D/A转换器38的输入端连接于提交有增益设置电压的乘法器34的第二输入端。

接下来，将描述第一实施例的激光器控制方法和激光器控制电路31的操作。在本实施例的激光器控制电路31中，把代表写数据的输入信号，即写信号，外部地输入于乘法器34的输入端。在激光器控制电路31中，在输入信号中，分别把参照偏压值和参照增益值调整为偏压设置电压和增益设置电压，以致可以获得相对指定输入的指定激光器输出(所施加的激光器输出)。

初始，相对多个输入，功率计20分别测量激光器输出，并且令测量结果经历最小平方方法等处理，以得到线性表达式po＝ax+b。值po和x分别代表激光器输出和输入。然后，把线性表达式的值b确定为相应于电路的偏压设置电压的参照偏压值，把值a确定为相应于电路的增益设置电压的参照增益值。更具体地讲，按如下方式计算初始不知道的参照偏压值和参照增益值。初始，通过把增益值设置为0，测量相对多个输入的激光器输出。另外，还计算相应于激光发射启动电流Ith的参照偏压值。然后，通过把增益值设置为任意的可预测的值，测量相对多个输入的激光器输出。根据测量结果，通过任意设置的增益值和可以通过其获得相对目标指定输入的指定激光器输出的增益值之间的差，计算参照增益值。

由存储在微型计算机35中的程序根据通过对功率计20的使用所获得的实际测量的值和经由第一A/D转换器36向微型计算机35的输入，自动地计算参照偏压值(电压)和参照增益值(电压)。经由第一D/A转换器37把参照偏压值提交于加法器33的第二输入端。另外，还把参照增益值从初始任意增益值转变为所计算的参照增益值，并且经由第二D/A转换器38将其提交于乘法器34的第二输入端。

在把正常输入信号输入于乘法器34的第一输入端之后，把所述输入信号乘以参照增益值，并且把所得到的输出信号输入于加法器33的第一输入端。加法器33把乘法器34的输出信号与参照偏压值相加，并且把所得到的输出信号输入于恒定电流电路3的运算放大器4的非反相输入端(+)。根据运算放大器4的输出信号，为获得相对指定输入的指定激光器输出的电流流过恒定电流电路3的晶体管5和半导体激光器元件2。从而，执行了对激光器控制的校准，并且执行了对母盘制造过程中的数据记录中的激光器控制。接下来，进行一段时间的有效数据记录。在每一允许的固定时间周期反复地进行以上所描述的校准。因此，可以长时间使用记录设备，直至半导体激光器元件2毁坏。

根据所述激光器控制方法和第一实施例的激光器控制电路31，自动地执行用于激光器控制的增益和偏压的校准，以获得适当的所施加的激光器输出。另外，每一固定时间周期还周期性地和反复地进行校准，以重新调整激光器控制电路31的偏压和增益。因此，可以执行长时间激光器控制，并且能够连续地使用光拾取器11，直至半导体激光器元件2毁坏。

3.第二实施例

激光器控制方法和激光器控制电路的例子：图3说明了根据本发明的第二实施例的激光器控制方法和激光器控制电路。根据第二实施例的激光器控制电路41为其配置旨在将其重新调整至半导体激光器元件的实施例的电路。作为半导体激光器元件的实施例，这样地配置半导体激光器元件：例如，把半导体激光器芯片设置在金属包装中，从所述包装的基部抽出阴极(K)引脚和阳极(A)引脚。在这一实施例中，阴极(K)引脚也用作地线(GND)。本实施例的激光器控制电路具有适合于使用以上所描述的实施例的半导体激光器元件的电路配置。

与以上所描述的例子中相类似，第二实施例使用了包括半导体激光器元件2的图1的光拾取器11。

把根据本实施例的激光器控制电路41配置为包括恒定电流电路3、设置在恒定电流电路3之前阶段的加法器33和乘法器34、以及连接于恒定电流电路3之后阶段的电流反射镜电路42。恒定电流电路3类似于以上所描述的例子的电路，因此，将省略对其的冗余描述。另外，与以上所描述的例子中相类似，这样地配置乘法器34：把作为本例中写信号的输入信号输入于其第一输入端，把增益设置电压输入于其第二输入端。把乘法器34的输出端连接于加法器33的第一输入端。向加法器33的第二输入端施加偏压设置电压，并且把加法器33的输出端连接于恒定电流电路3的运算放大器4的非反相输入端(+)。

把电流反射镜电路42配置为包括监视流过恒定电流电路3的晶体管5的电流的第一晶体管43、以及形成使用第一晶体管43的电流反射镜配置的第二晶体管44。例如，形成电流反射镜电路42的第一晶体管43和第二晶体管44均由PNP晶体管形成。把第一晶体管43的集电极连接于恒定电流电路3的晶体管5的集电极，把第一晶体管43的发射极连接于电源。把第二晶体管44的发射极连接于电源，把第二晶体管44的集电极连接于半导体激光器元件2的阳极。把第一晶体管43和第二晶体管44的各门极互相连接，并且把所述门极连接于恒定电流电路3的晶体管5的集电极。

与此同时，与第一实施例中相类似，提供了微型计算机35、第一A/D转换器36、第一D/A转换器37、以及第二D/A转换器38。把第一A/D转换器36的输入端连接于光拾取器11的功率计20的输出端，把第一A/D转换器36的输出端连接于微型计算机35。把第一D/A转换器37的输入端连接于微型计算机35，把第一D/A转换器37的输出端连接于提交有偏压设置电压的加法器33的第二输入端。把第二D/A转换器38的输入端连接于微型计算机35，把第二D/A转换器38的输出端连接于提交有增益设置电压的乘法器34的第二输入端。

接下来，将描述第二实施例的激光器控制方法和激光器控制电路41的操作。在第二实施例中，按与第一实施例中相类似的方式计算参照偏压值和参照增益值。由存储在微型计算机35中的程序根据使用功率计20所获得的实际测量的值，自动计算参照偏压值(电压)和参照增益值(电压)，并且经由第一A/D转换器36将其输入于微型计算机35。经由第一D/A转换器37把参照偏压值提交于加法器33的第二输入端。另外，还把参照增益值从初始任意增益值转变为所计算的参照增益值，并且经由第二D/A转换器38将其提交于乘法器34的第二输入端。

在把正常输入信号输入于乘法器34的第一输入端之后，把所述输入信号乘以参照增益值，并且把所得到的输出信号输入于加法器33的第一输入端。加法器33把乘法器34的输出信号与参照偏压值相加，并且把所得到的输出信号输入于恒定电流电路3的运算放大器4的非反相输入端(+)。根据运算放大器4的输出信号，为获得相对指定输入的指定激光器输出的电流流过电流反射镜电路42的第一晶体管43和恒定电流电路3的晶体管5。所述电流反射另第二晶体管44的电流，于是与第一晶体管43的电流相同的电流从第二晶体管44流入半导体激光器元件2。从而，执行了对激光器控制的校准，并且执行了对母盘制造过程中数据记录过程中的激光器控制。接下来，进行一段时间的有效数据记录。在每一允许的固定时间周期反复地进行以上所描述的校准。因此，可以长时间使用记录设备，直至半导体激光器元件2毁坏。

根据所述激光器控制方法和第二实施例的激光器控制电路41，自动地执行用于激光器控制的增益和偏压的校准，以获得适当的所施加的激光器输出。另外，每一固定时间周期还周期性地和反复地进行校准，以重新调整电路的偏压和增益。因此，可以执行长时间激光器控制，从而能够连续地使用光拾取器11，直至半导体激光器元件2毁坏。

4.第三实施例

激光器控制方法和激光器控制电路的实例：图4说明了根据本发明的第三实施例的激光器控制方法和激光器控制电路。与以上所描述的例子中相类似，本实施例也使用了包括半导体激光器元件2的图1的光拾取器11。

与以上所描述的第一实施例中一样，根据第三实施例的激光器控制电路46具有由连接提供于光拾取器11的半导体激光器元件2的阴极的恒定电流电路3、以及连接于恒定电流电路3之前阶段的加法器33和乘法器34所形成的电路配置。恒定电流电路3类似于以上所描述的例子的相应的电路，因此将省略对其的冗余描述。另外，与以上所描述的例子中相类似，这样地配置乘法器34：把作为本例中写信号的输入信号输入于其第一输入端，把增益设置电压输入于其第二输入端。把乘法器34的输出端连接于加法器33的第一输入端。向加法器33的第二输入端施加偏压设置电压，并且把加法器33的输出端连接于恒定电流电路3的运算放大器4的非反相输入端(+)。

与此同时，还提供了微型计算机35、第一A/D转换器36、第二A/D转换器45、第一D/A转换器37、以及第二D/A转换器38。把第一A/D转换器36的输入端连接于光拾取器11的功率计20的输出端，并且把第一A/D转换器36的输出端连接于微型计算机35。把第一D/A转换器37的输入端连接于微型计算机35，把第一D/A转换器37的输出端连接于提交有偏压设置电压的加法器33的第二输入端。把第二D/A转换器38的输入端连接于微型计算机35，并且把第二D/A转换器38的输出端连接于提交有增益设置电压的乘法器34的第二输入端。把第二A/D转换器45的输入端连接于光拾取器11的监视光检测器22的输出端，并且把第二A/D转换器45的输出端连接于微型计算机35。

接下来，将描述第三实施例的激光器控制方法和激光器控制电路41的操作。第三实施例执行与第一实施例的校准相类似的校准，以及相对校准和下校准之间的间隔(周期)期间激光器输出的小波动的激光器控制。即，在第三实施例中，按与第一实施例中相类似的方式计算参照偏压值和参照增益值。由存储在微型计算机35中的程序根据通过对功率计20的使用所获得的实际测量的值和经由第一A/D转换器36向微型计算机35的输入，自动地计算参照偏压值和参照增益值。经由第一D/A转换器37把参照偏压值提交于加法器33的第二输入端。另外，还把参照增益值从初始任意增益值转变为所计算的参照增益值，并且经由第二D/A转换器38将其提交于乘法器34的第二输入端。

在把正常输入信号输入于乘法器34的第一输入端之后，把所述输入信号乘以参照增益值，并且把所得到的输出信号输入于加法器33的第一输入端。加法器33把乘法器34的输出信号与参照偏压值相加，并且把所得到的输出信号输入于恒定电流电路3的运算放大器4的非反相输入端(+)。根据运算放大器4的输出信号，为获得相对指定输入的指定激光器输出的电流流过恒定电流电路3的晶体管5和半导体激光器元件2。从而，执行了类似于第一实施例中所描述的对激光器控制的校准。按与以上所描述的例子中相类似的方式，在每一允许的固定时间周期重复地进行校准。

与此同时，每一固定时间周期由光拾取器11的监视光检测器22检测激光器输出，而且必要时，监视所检测的值、所检测的值的平均值等。从而，可对参照增益值进行控制，以维持激光器输出保持不变。

因此，在执行以上所描述的周期校准的过程中，可以预先获得偏压和激光器输出之间的关系表达式，以及监视光检测器22的输出和激光器输出之间的关系表达式。微型计算机35根据所述关系表达式，预先存储用于获得相对激光器输出波动的偏压校正值。

在本实施例中，在以上所描述的周期校准之间的间隔期间的每一固定时间周期，经由第二A/D转换器45，把代表从监视光检测器22所接收的、以上所描述的所检测值或者所检测值的平均值的输出信号输入于微型计算机35。如果输出波动很轻微，则存储在微型计算机35中的程序计算偏压校正值。然后，把偏压校正值叠加在初始参照偏压值上，经由第一D/A转换器37把所得到的参照偏压值输入于加法器33。因此，如果在周期校准之间间隔期间激光器输出波动很轻微，则可以把激光器输出控制在适当的水平上。

通常情况下，执行记录或者复制操作的持续时间约为一或两个小时。在这一期间，致使激光器输出波动的因素包括两种主要因素：即，(1)因半导体激光器元件的温度特性所产生的门限电流Ith的波动，以及(2)因包括在半导体激光器元件随时间变化所产生的波动中的门限电流Ith的波动。这两种因素均涉及门限电流Ith的波动。因此，通过对偏压值的校正，能够维持激光器输出不变，同时维持激光器特性的线性。

为了获得以上所描述的偏压校正值，最好由功率计20预先对监视光检测器22进行校准。

另外，半导体激光输入光路径中的光部件的劣化，特别是光透射率的变化，导致了光路径的增益的变化。因此，也能够校正周期校准之间间隔期间激光器特性的增益。因此，在本实施例中，预先获得了增益和激光器输出之间的关系表达式，以及监视光检测器22的输出和激光器输出之间的关系表达式。然后，根据所述关系表达式把相对激光器输出波动的增益校正值编程于微型计算机35中。如果因增益波动致使激光器输出变化，则把监视光检测器22的输出信号经由第二A/D转换器45输入于微型计算机35。另外，还把微型计算机35中进行计算所获得的增益校正值与参照增益值相叠加，并且把所得到的参照增益值输入于乘法器34。因此，能够校正周期校准之间间隔期间激光器特性的增益。而且还能够既执行偏压校正，也执行增益校正。

根据第三实施例的激光器控制方法和激光器控制电路46，在半导体激光器记录操作过程中，既根据周期校准执行相对长时间激光器输出劣化的校正，也执行相对短时间激光器输出波动的校正是可能的。因此，可以长时间地稳定激光器输出。从而，可以长时间地维持光拾取器11的特性。

5.第四实施例

激光器控制方法和激光器控制电路的例子：图5说明了根据本发明的第四实施例的激光器控制方法和激光器控制电路。本实施例相应于第二实施例的修改的例子。与以上所描述的例子中相类似，本实施例也使用了包括半导体激光器元件2的图1的光拾取器11。

把根据第四实施例的激光器控制电路47配置为包括恒定电流电路3、设置在恒定电流电路3之前阶段的加法器33和乘法器34、以及连接于恒定电流电路3之后阶段的电流反射镜电路42。恒定电流电路3类似于以上所描述的例子的相应的电路。另外，与以上所描述的例子中相类似，这样地配置乘法器34：把作为本实施例写信号的输入信号输入于其第一输入端，并且把增益设置电压输入其第二输入端。把乘法器34的输出端连接于加法器33的第一输入端。向加法器33的第二输入端施加偏压设置电压，并且把加法器33的输出端连接于恒定电流电路3的运算放大器4的非反相输入端(+)。

与以上所描述的例子中相类似，把电流反射镜电路42配置为包括监视流过恒定电流电路3的晶体管5的电流的第一晶体管43、以及与第一晶体管43一起形成电流反射镜配置的第二晶体管44。例如，形成电流反射镜电路42的第一晶体管43和第二晶体管44均由PNP晶体管形成。把第一晶体管43的集电极连接于恒定电流电路3的晶体管5的集电极，把第一晶体管43的发射极连接于电源。把第二晶体管44的发射极连接于电源，以及把第二晶体管44的集电极连接于半导体激光器元件2的阳极。把第一晶体管43和第二晶体管44的各门极互相连接，并且把所述门极连接于恒定电流电路3的晶体管5的集电极。

与此同时，还提供了微型计算机35、第一A/D转换器36、第二A/D转换器45、第一D/A转换器37、以及第二D/A转换器38。把第一A/D转换器36的输入端连接于光拾取器11的功率计20的输出端，并且把第一A/D转换器36的输出端连接于微型计算机35。把第一D/A转换器37的输入端连接于微型计算机35，把第一D/A转换器37的输出端连接于提交有偏压设置电压的加法器33的第二输入端。把第二D/A转换器38的输入端连接于微型计算机35，并且把第二D/A转换器38的输出端连接于提交有增益设置电压的乘法器34的第二输入端。把第二A/D转换器45的输入端连接于光拾取器11的监视光检测器22的输出端，并且把第二A/D转换器45的输出端连接于微型计算机35。

该配置的其它部分与第三实施例中所描述的相应部分相类似，因此将省略对其冗余的描述。

接下来，将描述第四实施例的激光器控制方法和激光器控制电路47的操作。与第三实施例中相类似，第四实施例执行周期校准，并且执行相对校准之间间隔期间每一固定时间周期的激光器输出波动的激光器控制。即，在第四实施例中，与第二实施例的描述中相类似，通过存储在微型计算机35中的程序根据功率计20的输出信号获得参照偏压值和参照增益值。经由第一D/A转换器37把参照偏压值输入于加法器33，并且经由第二D/A转换器38把参照增益值输入于乘法器34。然后，执行周期校准，以获得相对指定输入的指定激光器输出。

与此同时，根据从监视光检测器22所接收的检测信号，在周期校准之间间隔期间每一固定时间周期由微型计算机35获得偏压校正值。把偏压校正值叠加在参照偏压值上，并且把所得到的参照偏压值经由第一D/A转换器37输入于加法器33。因此，如果在周期校准之间间隔期间激光器输出波动很小，则可执行适当的激光器输出控制。

另外，如果出现增益波动，则通过存储在微型计算机35中的程序根据从监视光检测器22所接收的值获得增益校正值。把增益校正值叠加在参照增益值上，并且经由第二D/A转换器38把所得到的参照增益值输入于乘法器34。从而，执行了适当的激光器输出控制。在这一情况下，也能够获得偏压校正值和增益校正值，并且既校正了参照增益值也校正了参照增益值，于是，能够执行相对短时间波动的激光器输出控制。

根据第四实施例的激光器控制方法和激光器控制电路47，在半导体激光器元件记录操作过程中，能够既执行根据周期校准的相对长时间激光器输出劣化的校正，也执行相对短时间激光器输出波动的校正。因此，可以长时间稳定激光器输出。从而，可以长时间维持光拾取器11的稳定的特性。

在以上所描述的本发明的各实施例中，能够通过计算参照偏压值和参照增益值，自动地控制半导体激光器的所施加的激光器输出。还能够通过自动地控制激光器特性的偏压值和增益值，抑制激光器输出的小波动。

如以上所描述的，在所述各实施例中，能够稳定激光器输出，并且减小记录操作中记录凹槽的变化。另外，还可以延长记录设备的光拾取器的寿命。即，使用通过激光器控制所校正的光发射波形，在一定程度上获得了所希望的光发射特性和所希望的激光器输出，甚至是在半导体激光器元件或者另一种光部件劣化的情况下。而且，还减小了光拾取器的更换次数以及包括在光拾取器中的部件的更换频度。因此，减少了所谓的故障时间。

适合于诸如CD、DVD、以及BD的所述各实施例，特别适合于高密度记录BD。

在上述各实例中，本发明适用于母光盘制造过程中半导体激光器输出的控制。本发明也适用于把信息记录在光盘上或者从光盘复制信息的过程中对半导体激光器输出的控制。在复制的情况下，作为输入信号，向每一实施例的激光器控制电路的乘法器34的输入高频脉冲信号。作为另实施例，作为输入信号，可以向乘法器34输入DC(直流)信号。作为选择，也可以把第二D/A转换器38的输入信号或者输出设置为0v，以从乘法器34获得0v的输出，而且还可以从第一D/A转换器37向加法器33提交DC(直流)输出，以使用偏压设置电压获得进行复制所希望的预先确定的输出光量。在这一情况下，如果复制噪音很大，则可以把独立的高频叠加电路添加于激光器(高频叠加电路是很普遍的，因此将省略对其的描述)。

就所希望的半导体激光器元件的输出和动态范围而言，记录操作和记录操作不同。因此，既可以使用低输出也可以使用高输出执行周期校准，低输出和高输出提供了不同的线性的激光器特性。另外，在图1的光拾取器11中，还可以直接把功率计20用作设置在物镜19的焦点位置附近的激光器输出检测装置。作为选择，也可以使用功率计预先校准的光检测器。

尽管未加以说明，然而本发明也可以形成具有把图1的光拾取器11与所述各实施例的激光器控制电路31、41、46、以及47相组合的一种结构的半导体激光器驱动设备。

本申请包含与2008年12月16日向日本申请专利局提出的日本优先专利申请JP 2008-320122中所公开的主题相关的主题，特将其全部内容并入此处，以作参考。

这一技术领域中的熟练技术人员将会意识到：可以依据设计要求和其它因素，对本发明进行多方面的修改、组合、局部组合、以及变动，只要这些修改、组合、局部组合、以及变动处于所附权利要求或者其等效要求的范围内即可。

Claims (14)

1.一种激光器控制方法，包含下列步骤：

使用激光器控制电路，该激光器控制电路包括恒定电流电路，该恒定电流电路维持流经半导体激光器元件的恒定电流，并且该激光器控制电路包括连接于恒定电流电路之前的阶段的加法器和乘法器，以及使用用于校准的检测装置，用于检测施加的激光器输出；

根据从检测装置所输出的检测信号，计算参照偏压值和参照增益值，以获得相对乘法器的指定输入的指定激光器输出；

分别向加法器和乘法器输入参照偏压值和参照增益值；以及

通过进行校准控制来自半导体激光器元件的所施加的激光器输出。

2.根据权利要求1所述的激光器控制方法，还包含步骤：

使用监视光检测器，其检测从半导体激光器元件所发射的激光；以及

根据从监视光检测器获得的检测信号自动地控制参照偏压值，从而，控制所施加的激光器输出的小的波动。

3.根据权利要求1所述的激光器控制方法，还包含步骤：

使用监视光检测器，其检测从半导体激光器元件所发射的激光；以及

根据从监视光检测器获得的检测信号自动地控制参照偏压值和参照增益值，从而，控制所施加的激光器输出的小的波动。

4.根据权利要求1所述的激光器控制方法，其中，周期性地执行自动校准。

5.根据权利要求1所述的激光器控制方法，其中，所述指定输入为用于记录操作的写信号。

6.根据权利要求1所述的激光器控制方法，其中，所述指定输入为用于复制操作的读信号。

7.一种激光器控制电路，包含：

恒定电流电路，配置为维持流经半导体激光器元件的恒定电流，

加法器，连接于恒定电流电路的运算放大器，并且配置为接收根据从用于检测来自半导体激光器元件的施加的激光器输出的检测装置输出的检测信号所计算的参照偏压值的输入；以及

乘法器，连接于加法器，并且配置为接收输入信号的输入和根据从检测装置输出的检测信号所计算的参照增益值的输入，

其中，来自半导体激光器元件的所施加的激光器输出受到自动控制。

8.根据权利要求7所述的激光器控制电路，还包含：

监视光检测器，配置为检测从半导体激光器元件所发射的激光；

其中，参照偏压值基于从监视光检测器输出的检测信号自动受到控制，从而可控制所施加的激光器输出的小的波动。

9.根据权利要求7所述的激光器控制电路，还包含：

监视光检测器，配置为检测从半导体激光器元件所发射的激光；

其中，参照偏压值和参照增益值基于从监视光检测器输出的检测信号自动受到控制，从而可控制所施加的激光器输出的小的波动。

10.根据权利要求8所述的激光器控制电路，还包含：

微型计算机；

连接在检测装置的输出端和微型计算机之间的第一模数转换器；

连接在微型计算机和输入有参照偏压值的加法器的输入端之间的第一数模转换器；

连接在微型计算机和输入有参照增益值的乘法器的输入端之间的第二数模转换器；以及

连接在监视光检测器的输出端和微型计算机之间的第二模数转换器。

11.根据权利要求7所述的激光器控制电路，还包含：

微型计算机；

连接在检测装置的输出端和微型计算机之间的第一模数转换器；

连接在微型计算机和输入有参照偏压值的加法器的输入端之间的第一数模转换器；以及

连接在微型计算机和输入了参照增益值的乘法器的输入端之间的第二数模转换器。

12.根据权利要求7所述的激光器控制电路，还包含：

连接于恒定电流电路之后的阶段、并且具有连接于半导体激光器元件的电流电路的电流反射镜电路。

13.根据权利要求7所述的激光器控制电路，其中，所述输入信号为用于记录操作的写信号。

14.根据权利要求7所述的激光器控制电路，其中，所述输入信号为用于复制操作的读信号。

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