CN1056936C - 光信息记录和重放装置 - Google Patents

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Abstract

一种光信息记录和重放装置一该装置利用半导体激光器件的输出光把信息记录到光信息记录介质或从该介质放重信息一中的激光输出控制装置中，在形成在该半导体激光器件的外壳上的激光发射窗口的周边部分上设置了一种光接收元件。来自半导体激光器件的激光输出的向前辐射光的周边分量被该光接收元件所接收，从而根据该光接收元件对应于接收光的输出来控制半导体激光器件的输出功率。

Description

光信息记录和重放装置
本发明一般地涉及光信息记录和重放装置，该光信息记录和重放装置在光信息记录介质上记录并从其读出信息，更具体地说，本发明涉及用于控制半导体激光器的输出功率的装置。
半导体激光器提供了随着温度和发光能量的变化而变化的光输出。另一方面，光信息记录和重放装置为其中所采用的激光提供了自动功率控制(以下称为APC)，因为它们要求恒定的激光输出以在相同的条件下记录和重放信息。在日本专利公开SHO 50-23902和51-29821、日本专利公开HEI 2-47015和5-6260、以及日本专利公开HEI 4-330646中公开了与这种激光输出自动控制有关的现有技术。
例如，在图7所示的光信息记录和重放装置中，来自半导体激光器芯片1的向前辐射的光输出的周边光分量5被准直透镜3所消除，因而只有非周边光分量2即向前辐射光的中心及其周围的光分量进入准直透镜3而被转换成准直光束并随后进入分束器4。非周边光分量2被分束器4分成透射光6和反射光7。透射光6被会聚透镜8会聚，并作为将被用于所需要的信息记录或重放的非常小的激光点10，被引向信息记录介质9。来自分束器4的反射光7进入光接收元件15。
来自信息记录介质9的反射光沿透射光6所经过的路径到达记录介质9。反射光经会聚透镜8被转换成准直光束，该准直光束随后被引向分束器4。透过分束器4的光随后作为返回光照射到半导体芯片1上，而被分束器4反射的光11经光接收透镜12被光接收元件13所接收。这样，从光接收元件13导出了信息信号、聚焦控制信号和跟踪控制信号。APC借助一环形电路执行输出控制，以把激光输出维持在恒定的值，该环形电路具有适当的结构，从而使半导体激光器的一部分光输出被光接收元件14或15所接收，来自元件14或15的光输出被一输出控制电路放大并被反馈到半导体激光器芯片。
为此，光接收元件14得到了适当的设计，以接收来自半导体激光器芯片1的向后辐射光16，从而提供光输出17；而光接收元件15得到适当的设计，以接收来自分束器4的反射光7，以提供光输出18。
在所示的实施例中，来自半导体激光器芯片1的向后辐射光16是经装在半导体激光器外壳(未显示)中光接收元件14导出的。然而，这种先有技术的设置有一个问题，即由于半导体激光器芯片1的向前和向后辐射光输出不完全彼此相关，它不能使激光输出保持在恒定值，因而不能提供令人满意的APC运行。
另外，由于光接收元件15接收来自分束器4的反射光7，元件15非常依赖于分束器4的特性。所以，例如，如果采用偏振分束器作为分束器4以降低分束器中的透射光损耗并改善光学系统的光效率(通常该分束器被与一1/4波片一起使用以构成光隔离器)，反射光7将不存在，从而不能从光接收元件15得到输出。
另外，由于光接收元件15被设计成直接从分束器4接收反射光7，其尺寸变得很大从而使元件15的电极间电容增加，导致响应速度的有害降低。可通过对入射到光接收元件15上的光进行会聚以减小元件15的尺寸来解决上述问题。但这样做需要重新提供聚光装置，而这不符合当前减小装置的尺寸和成本的要求。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于光信息记录和放重装置的激光输出控制装置，它能通过接收来自半导体激光器芯片的向前辐射光输出的周边光分量，来进行控制，以使半导体激光器的输出保持恒定。
为达到上述目的，本发明提供了一种光信息记录和重放装置，包括：一个半导体激光器件；一个光接收元件，用于接收所述半导体激光器件产生的激光的向前辐射光的周边光；一光学系统，用于利用所述半导体激光器件产生的激光来把信息记录到光信息记录介质上或从光信息记录介质重放信息。其特征在于，所述光接收元件被设置在一激光发射窗口的周边上，而该激光发射窗口被设置在所述半导体激光器件的外壳中；所述激光发射窗口是为了发射由所述半导体激光器件产生的激光而被设置的，所述激光发射窗口包括一透明板；控制装置，用于根据所述光接收元件的输出，控制所述半导体器件产生的激光的输出功率。
在本发明的最佳实施例中，光接收元件被设置在设在半导体激光器件的外壳上的激光发射窗口的周边上。
位于来自半导体激光器件的向前辐射光的中心及其附近的非周边光分量，通过激光器件外壳的激光发射窗口而传向光信息记录介质。另一方面，该向前辐射光的周边光分量进入设在激光发射窗口的周边上的光接收元件，由此获得对应于来自半导体激光器件的向前辐射光的光输出。类似地，当在激光发射窗口的周边上设置有反射部分以接收从该反射部分反射的光时，获得了对应于来自半导体激光器件的向前辐射光输出的光输出。该光输出被提供给半导体激光器件的一个输出控制电路，后者对激光器件的输出功率进行控制。
借助这种设置，本发明可控制半导体激光器件的对应于其向前辐射光输出的输出功率，因此本发明可实现以下的优点，即本发明所提供的输出功率控制比采用向后辐射光的先有技术提供的无相关反馈控制更为有效，且可以采用任何类型的分束器。另外，由于可采用更小尺寸的光接收元件，该元件的响应速度不会降低，因而不需要设置任何用于对入射在光接收元件上的光进行会聚以防止这种响应速度降低的装置，其结果是大大增强了激光的输出功率控制和APC响应特性、消除了对器件设计的限制、并使得装置的尺寸和成本能同时减小。
现在，结合附图对本发明的最佳实施例进行详细描述。
在附图中：
图1是采用本发明的一个实施例的光学系统的示意侧视剖视图；
图2是示意侧视剖视图，显示了图1的实施例中的半导体激光器部分的结构的一个例子；
图3是示意侧视剖视图，显示了图1的实施例中的半导体激光器部分的结构的另一个例子；
图4A是示意顶视图，显示了图1的实施例中的光接收元件的结构和设置的一个例子；
图4B是示意顶视图，显示了该光接收元件的结构和设置的另一个例子；
图4C是示意顶视平面图，显示了该光接收元件的结构和设置的又一个例子；
图4D是示意顶视平面图，显示了该光接收元件的结构和设置的又一个例子；
图5是示意侧视剖视图，显示了本发明另一实施例中的半导体激光部分的结构的一个例子；
图6是示意侧视剖视图，显示了本发明的又一实施例中的半导体激光部分的结构的一个例子；以及
图7是示意侧视剖视图，显示了先有技术的光信息记录和重放装置中采用的光学系统的结构。
参见图1，其中显示了本发明的一个实施例，与图7中相同的标号代表与该图中相同的部件。先描述本实施例的光学配置，处于来自半导体激光器芯片1的向前辐射光输出的中心及其周围的非周边光分量2，通过形成在光接收元件19上的中心孔21并进入准直透镜3，从准直透镜3该非周边光分量以准直光束的形式进入分束器4；光接收元件19是诸如环形的。分束器4可以是一允许所有入射光通过的偏振分束器。在此之后，以与上面结合图7所述的类似的方式，从光接收元件13导出信息信号、聚焦控制信号和跟踪控制信号。
图2更详细地显示了图1的实施例的基本部分，特别是采用半导体激光器芯片1的半导体激光器部分的一个详细实施例。半导体激光器芯片1装在外壳21中，外壳21的内部被保持气密封。外壳21具有一被透明平板23所覆盖的激光发射窗口22，而且环形的光接收元件19例如最好附着在透明平板23上。
图2中所示的环形光接收元件19被附着在透明平板23面对半导体激光器芯片1的一侧；然而，光接收元件19也可被附着在板23与激光芯片1相反的一侧，如图3所示。
本发明的新颖的结构特征，在于光接收元件19被设置在半导体激光器芯片21中的激光发射窗口22的附近或周边上，且元件19的光输出被反馈到一半导体激光器输出控制电路20。即，在图2中，位于从半导体激光器芯片1输出的向前辐射光输出的中心或其周围的非周边光分量2，通过环形的光接收元件19的中心孔22，进入准直透镜3，且该辐射光的周边光分量进入光接收元件19。在此情况下，周边光分量2进入准直透镜3的百分比，取决于准直透镜3的NA(数值孔径)。例如，若准直透镜3的NA被选为0.3(NA＝0.3)—就象在传统的光信息记录和重放系统中所经常出现的那样，处于从半导体激光器芯片1输出的向前辐射光输出的35°立体辐射角内的光分量可进入准直透镜3。这对应向前辐射光的大约60％，且其余的40％被包含在周边光5中并被光接收元件19所接收。
光接收元件19可是任何形状的，只要它能接收向前辐射光的所有或部分周边光5就行。例如，光接收元件19可包括如图4A所示的环形元件19-1或如图4B所示的、具有形成在其中的中心孔的正方形或矩形元件19-2，或者它如图4C或4D所示地可包括预定的多个单独元件19-3或19-4。
图5显示了本发明的另一实施例，其中设置了镜24来代替上述实施例中的光接收元件19，且从镜24反射的光被光接收元件25所接收。在此实施例中，镜24和光接收元件25的形状可以如图4A至4D中所示的元件19-1至19-4中的任何一个。
图6显示了本发明的另一实施例，其中镜24除平面镜外可由凹面镜26组成。采用凹镜26可把来自镜26的反射光会聚成单一的小光点，从而可尽量减小光接收元件27的尺寸。因此，可以最大限度地减小光接收元件27的电极间电容，从而大大地提高其APC响应速度。
根据所描述的本发明，借助一光接收元件获得了与来自半导体芯片的向前辐射光的周边光分量对应的光输出，并使其被反馈至和受控于一半导体激光器输出控制电路。由于这一特征，本发明可实现优异的结果，即本发明提供的输出功率控制远比采用向后辐射光的先有技术所提供的无相关反馈控制有效，且可以采用任何种类的分束器。另外，由于可采用小尺寸的光接收元件，该元件的响应速度不会降低，因而不用为防止这种响应速度降低而提供任何用于对入射到光接收元件上的光进行会聚的装置，从而能大大改善激光的输出功率控制和APC响应特性、消除对器件设计的限制、以及能大大减小器件的尺寸和成本。

Claims (9)

1.一种光信息记录和重放装置，包括：
一个半导体激光器件；
一个光接收元件，用于接收所述半导体激光器件产生的激光的向前辐射光的周边光；
一光学系统，用于利用所述半导体激光器件产生的激光来把信息记录到光信息记录介质上或从光信息记录介质重放信息。
其特征在于，所述光接收元件被设置在一激光发射窗口的周边上，而该激光发射窗口被设置在所述半导体激光器件的外壳中；所述激光发射窗口是为了发射由所述半导体激光器件产生的激光而被设置的，所述激光发射窗口包括一透明板；
控制装置，用于根据所述光接收元件的输出，控制所述半导体器件产生的激光的输出功率。
2.根据权利要求1的光信息记录和重放装置，其特征在于，所述光接收元件被设置在位于所述外壳内的所述窗口的周边上。
3.根据权利要求1的光信息记录和重放装置，其特征在于，所述窗口包括一透明板，所述光接收元件被设置在位于所述外壳内的所述窗口的周边上。
4.根据权利要求1的光信息记录和重放装置，其特征在于，所述窗口包括一透明板，所述光接收元件被设置在位于所述外壳之外的所述窗口的周边上。
5.根据权利要求1的光信息记录和重放装置，其特征在于，所述光接收元件被以环形配置设置在一窗口的周边上。
6.根据权利要求1的光信息记录和重放装置，其特征在于，所述光接收元件包括设置在一窗口的周边上的多个部分。
7.根据权利要求1的光信息记录和重放装置，其特征在于，在为了发射由所述半导体激光器件产生的激光而设置的窗口的周边上设置有反射装置，且由所述半导体器件产生的激光的向前辐射光的周边光被所述反射装置所反射并随后被所述光接收元件所接收。
8.根据权利要求7的光信息记录和重放装置，其特征在于，所述反射装置包括设置在所述窗口的周边上的平面镜，且所述光接收元件被设置在所述半导体激光器件的周边上以接收被所述镜反射的光。
9.根据权利要求7的光信息记录和重放装置，其特征在于，所述反射装置包括一凹面镜，且所述光接收元件被设置在被所述反射装置反射的光所会聚的位置上。
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