DE3027318C2

DE3027318C2 - Optisches Abtastsystem

Info

Publication number: DE3027318C2
Application number: DE3027318A
Authority: DE
Inventors: Kunio Hachiouji Tokyo Aiki; Masahiro Kokubunji Tokyo Ojima
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-08-03
Filing date: 1980-07-18
Publication date: 1983-05-05
Also published as: US4480325A; NL8004159A; DE3027318A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein optisches Abtastsystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Gattung.

Aus den deutschen Offenlegungsschriften 25 05 795, 27 34 257 und 24 13 423 sind zwei grundsätzliche Typen eines derartigen optischen Abtastsystems bekannt. Der erste Typ ist so aufgebaut, daß das von dem Informationsträger reflektierte Licht zum Halbleiter-Laser zurückgeführt wird, wobei die Leistungsschwankung des Halbleiter-Lasers durch Erfassung der Änderung seiner emittierten Strahlung durch einen Photodetektor (vgl. Offenlegung^chrift 25 05 795) oder durch Erfassung der Änderung des Innenwiderstandes des Halbleiter-Lasers (vgl. Offenlegungsschrift 27 34 257) ermittelt wird.

F i g. 1 zeigt schematisch den konstruktiven Aufbau eines Informations-Wiedergabegerätes unter Verwendung eines solchen Abtastsystems. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Halbleiter-Laser, und das Bezugszeichen 2 eine Platte oder Scheibe mit einem Informationsspeichermedium. Beispielsweise ist das Medium auf einem kreisförmigen Substrat angeordnet und zeichnet Information in Form von Vertiefungen oder auf der Basis der Reflexionsmodulation auf. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Photodetektor, das Bezugszeichen 41 eine Linse zum Parallelmachen des von dem Halbleiter-Laser kommenden Lichtbündels, und das Bezugszeichen 42 bezeichnet eine Kondensorlinse, um den Laserstrahl auf einen Fleck zu bündeln, dessen Durchmesser ungefähr gleich der Wellenlänge des Lichtes auf der Oberfläche der Scheibe 2 ist. Dieses Gerät zeichnet sich dadurch aus, daß die Scheibe 2 einen Teil eines Oszillators für den Halbleiter-Laser bildet. Daß heißt die Laser-Schwingung wird durch einen optischen Resonator hervorgerufen, der aus drei Spiegeln aufgebaut ist, welche von zwei Seitenflächen eines Halbleiterchips und der Scheibe 2 gebildet werden.

Bei diesem Gerät ändert sich das Licht-Ausgangssigna! der Laser-Schwingung in Abhängigkeit von der. Lichtmenge, die durch Reflexion von der Scheibe 2 zurückgeführt wird, und somit werden die auf der Scheibe aufgezeichneten Informationssignale durch Abtastung der Schwankung ausgelesen. Eine Eigenschaft dieses Gerätes besteht darin, daß eine kleine Anzahl vonι Bauteilen genügt, sp daß es möglich ist, eine geringe Größe, ein kleines Gewicht und niedrige Kosten zu erreichen; ferner wird die Einstellung des optischen Systems erlejchteFt Andererseits besteht einer der Nachteile ^nw derartigen Systems darin, daß der Rauschpegel des Signals hoch ist

Der zweite Typ des optischen Abtastsystems ist so aufgebaut, daß das von der optischen Scheibe reflektierte Licht direkt vom Photodetektor empfangen wird, ohne daß es zum Halbleiter-Laser zurückgeführt wird (vgl Offenlegungsschrift 2413 423), Der Aufbau eines derartigen optischen Abtastsystems wird nachstehend in Zusammenhang mit der Vorrichtung nach Fig. 1 näher erläutert Ein Viertelwellenplättchen und ein Polarisationsprisma werden zwischen dem Halbleiter-Laser 1 und der Scheibe 2 eingesetzt um zu verhindern, daß das von der optischen Scheibe 2 reflektierte Licht zum Halbleiter-Laser 1 zurückgeführt wird. Das optische Abtastsystem soll in diesem Falle nachstehend als herkömmliches optisches Abtastsystem bezeichnet werden. Es ist auch nicht der Fall bsir herkömmlichen optischen Abtastsystem, daß das reflektierte Licht von der Scheibe überhaupt nicht zum Laser zurückgeführt wird. Bei den impulscodemodulierten Audioscheiben und den Videoscheiben werden Abdrukke unter Verwendung von Kunstharz in Massenproduktion hergestellt Die Abdruck-Scheiben haben eine kleine Doppelbrechung aufgrund einer Beanspruchung, die während des Abdruckes auftritt Dementsprechend wird in dem Falle, wo Information von der Abdruck-Scheibe mit dem herkömmlichen optischen Abtastsystem reproduziert wird, ein Teil des reflektierten Lichtstrahls von der Scheibe aufgrund der Doppelbrechung der Abdruckscheibe zum Halbleiter-Laser zurückgeführt Außerdem wird das reflektierte Licht von der Scheibe zum Halbleiter-Laser aus solchen Gründen zurückgeführt, wie geringfügige Fehljustierung des optischen Systems mit dem Viertelwellenplättchen und dem Polarisationsprisma und Abweichungen bei der Herstellung der Bauteile. Somit wird also im Falle des herkömmlichen optischen Abtasisystems ein gewisser Anteil von einigen Prozent des reflektierten Lichtes von der Scheibe zum Halbleiter-Laser zurückgeführt und sorgt für einen Rauschpegel des Lasers.

Zusammenfassend tritt somit bei der Verwendung von Halbleiter-Lasern das Problem der Erzeugung von Rauschsignalen des Halbleiter-Lasers auf, die der Rückkopplung oder Rückführung des reflektierten Lichtes zuzuschreiben sind, und zwar sowohl beim herkömmlichen optischen Abtastsystem als auch bei dem rückgekoppelten optischen Abtastsystem. Der hohe Rauschpegel des Halbleiter-Lasers führt zu einer Verschlechterung der Tonqualität bei einem impulsco demodulierten Audio-Abspielgerät und einer Ver schlechterung der Bildqualität bei einem Videoscheiben* Abspielgerät

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem optischen Abtastsystem der eingang bezeichneten

Gattung das Rauschen zu verringern.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Patentanspruchs angegeben. Der danach vorgesehene im Takt der anliegenden Hochfrequenz erfolgende Ein-Ausschaltbetrieb des Halbleiter- Lasers bewirkt, daß als Lesestrahlung periodisch ein aus mehreren in der Wellenlänge unterschiedlichen Longitudinalwellen bestehendes Emissionsspektrum erzeugt wird. Dadurch wird das bei kontinuierlichem Betrieb des

Halbleiter-Lasers mit einer einzigen Wellenlänge auftretende Rausehen weitgehend vermieden,

Aus der Zeitschrift »Nachrichten Elektronik« 1,1977, Seiten 7 bis 10 ist es zwar bekannt, daß Halbleiter-Laser im Anschwingzustand unmittelbar nach dem Einschalten ein sehr breites Spektrum zeigen, bei dem eine größere Anzahl von Schwingungsmoden vorliegen. Diese Druckschrift enthält jedoch keine Hinweise darauf, wie dieser Effekt bei seinem periodischen Einsatz zur Verringerung des Rauschens bei einem optischen Abtastsystem der eingangs bezeichneten Gattung führen kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Die Zeichnung zeigt in

Fi g, 1 eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines optischen Abtastsystems, das einen Halbleiter-Laser mit einer Rückkopplung des reflektierten Lichtes verwendet;

F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Abhängigkeil der Ausgangsleistung eines Halbleiter-Lasers von der Abweichung einer Scheibe;

F i g. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der zeitlichen Schwankung eines Treiberstromes für einen Halbleiter-Laser;

F i g. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des optischen Abtastsystems;

Fig.5(a) bis 5(d) Diagramme zur Erläuterung von Longitudinalwellen-Schwingungsspektren eines Halbleiter-Lasers;

F i g. 6 bis 8 Diagramme zur Erläuterung, wie sich der Videofrequenz-Rauschpegel durch Hochfrequenzbetrieb unterdrücken läßt; und in

Fig.9 ein Diagramm zur Erläuterung des Aufbaus eines Meßsystems für das Rauschen eines Halbleiter-Lasers.

Nachstehend soll das Rauschen näher erläutert werden, das sich in einem optischen Abtastsystem unter Verwendung eines Halbleiter-Lasers als Lichtquelle entwickelt. In dem Falle, wo bei der Anordnung gemäß F i g. 1 die Scheibe 2 nicht vorhanden ist und dementsprechend kein reflektiertes Licht zum Halbleiter-Laser 1 zurückgeführt wird, schwingt der mit Transversalwellen gesteuerte Halbleiter-Laser mit einer einzigen Longitudinalwelle, wenn er mit Gleichstrom betrieben wird. Der Grund besteht darin, daß der Halbleiter-Laser ein im wesentlichen homogenes Verstärkungsspektrum hat, so daß sich die Laserlichtenergie auf eine bestimmte Longitudinalwelle konzentriert, bei der der Gewinn den Verlust übertrifft, wobei die stabile Schwingung auf dem Gleichspannungsbetrieb basiert

In dem Falle jedoch, wo die Scheibe 2 vorhanden ist und das reflektierte Licht zum Halbleiter-Laser zurückgeführt wird, führt der Antrieb des Halbleiter-Lasers durch den Gleichstrom zu einem Sprung einer Longitudinalschwingungswelle zu einer benachbarten Longitudinalwelle oder gleichzeitigen Schwingungen von mehreren Longitudinalwellen bei kleinen Bewegungen der Scheibe. Der Grund, warum der Rauschpegel des Halbleiter-Lasers bei einer Rückführung des reflektierten Lichtes hoch ist, ist eine derartige Änderung der Longitudinalschwingungswelle.

Die Änderung der Longitudinalschwingungswelle wird in der Weise verursacht, daß die Resonanzwelle eines externen optischer Resonators, der durch die Seitenfläche des Halbleiter-Lasers auf der Seite der Scheibe und die SoheibenoberflSche gebildet wird, mit der Respnaiwwelle (Longitudinftlwelle) ernes optischen Resonators Jn Konkurrenz trittr der von den beiden Seitenflächen der Halbleiterchips gebildet wird; und daß das Wellehspektfum des externen Resonators sich mit

der Bewegung der Scheibe ändertr

Die Schwingung bei einer einzigen Longitudinalwelle und die Schwingung bei mehreren Longitudinalwellen findet abwechselnd jedesmal statt, wenn sich die Scheibe um eine halbe Wellenlänge der Laserschwingung bewegt (λ/2 ~ 0,4 μπι). Aus diesem Grunde wird die Resonanzbedingung des externen Resonators, der von der Scheibe und der Seitenfläche des Halbleiter-Lasers gebildet wird, für dieselbe Wellenlänge alle λ/2 identisch.

Das Laserrauschen, das bei der Rückkopplung oder Rückführung des reflektierten Lichtes auftritt, läßt sich in zwei Gruppen einteilen. Das erste Rauschen beruht auf der Tatsache, daß die Schwingung bei einer einzigen Longitudinalwelle und die Schwingung bei mehreren Longitudinalwellen abwechselnd in /abhängigkeit von der Bewegung der Scheibe alle λ/2 auftritt Die Ausgangsleistung während der Schwingung mit einer einzigen Longitudinalwelle ist hoch, während die Ausgangsleistung während der Schwingung mit mehreren Longitudinalwellen niedrig ist Dementsprechend ändert sich die Laser-Ausgangsleistung jedesmal, wenn sich die Scheibe um λ/2 bewegt Der Grund, aus dem

^M sich die Ausgangsleistung in Abhängigkeit davon ändert, ob die Longitudinalschwingungswelle einfach oder mehrfach ist, besteht darin, daß der effektive Reflexionskoeffizient in dem Falle, wo der externe Resonator als ein Spiegel anzusehen ist während der Schwingung mit einer einzigen Longitudinalwelle groß und während einer Schwingung mit mehreren Longitudinalwellen klein ist Die Schwingung mit einer einzigen Longitudinalwelle findet in der Weise statt, daß die Betriebsart, bei der der effektive Reflexionskoeffizient des externen Resonators maximal wird, gewählt wird. Bei der Schwingung mit mehreren Longitudinalwellen ist ei unmöglich, die effektiven Reflexionskoeffizienten des externen Resonators für sämtliche der unterschiedlichen Schwingungswellen maximal zu machen. Im Durchschnitt werden sie daher kleiner als der effektive Reflexionskoeffizient während der Schwingung mit einer einzigen Longitudinalwelle. Da die Reflexionskoeffizienten der den Laser-Resonator bildenden Spiegel höher sind, wird der Verlust geringer, und der Schwellwertstrom für die Schwingung wird niedriger, so daß die Ausgangsleistung unter einem festen Strom größer wird. Dementeprechend ist die Ausgangsleistung größer während der Schwingung mit einer einzigen Longitudinalwelle. Der Frequenzbereich von SchwankUiigen bei der Ausgangsleistung in Abhängigkeit davon, ob die Longitudinalschwingungswelle einfach oder mehrfach ist, ist bestimmt durch die RaK;, mit der sich der Abstand zwischen der Scheibe und dem Halbleiter-Laser um λ/2 ändert, und sie hängt außerdem von der Vertikalbewegung und der Rotationsfrequenz der Scheibe sowie der Ausbildung einer selbstfokussierenden Steuerung ab. Es handelt sich dabei um einen niedrigen Frequenzbereich in der Größenordnung von einigen kHz bis zu einigen 10 kHz.

Das zweite Rauschen ist ein kontinuierliches Rauschspektrum, das sich über einen Bereich von 0 bis 2 GHz erstreckt und während der Schwingung mit Mehrfachlongitudinalwellen auftritt. Bei der Wiedergabe von

Videoscheiben verschlechtert es den Rauschabstand des Videosignals. Hier soll diese zweite Art von Rauschen als »Videofrequenz-Rauschen« bezeichnet werden. Dieses Rauschen bildet sich nicht während der Schwingung mit einer einfachen Longitudinalwelle aus, auch wenn eine Rückkopplung des reflektierten Lichtes vorliegt. Nur wenn der Laser mit mehreren Longitudinalwellen schwingt, und zwar aufgrund der Rückführung oder Rückkopplung des reflektierten Lichtes, tritt das Videofrequenz-Rauschen auf. In Wirklichkeit treten die Oszillation mit einer einfachen Longitudinalwelle und die Oszillation mit mehrfachen Longitudinalwellen abwechselnd immer dann auf, wenn sich die Scheibe um λ/2 bewegt, und somit tritt das Videofrequenz-Rauschen unvermeidlicherweise auf.

Die Ausbildung des Rauschens soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dem Falle, wo der Abstand zwischen der Scheibe und dem Halbleiter-Laser sich mit der Zeit ändert, verschlechtern die Schwankungen bei der Ausgangsleistung des Halbleiter-Lasers in Abhängigkeit von einer Änderung der Schwingungslongitudinalwellen den Rauschabstand beim Auslesesignal der Information, einem Servo-Steuersignal für einen Lichtfleck usw. Im Falle der Informationswiedergabe von der Scheibe führt beispielsweise die Vertikalbewegung der Scheibe in Abhängigkeit von ihrer Rotation zu einer Änderung des Abstandes zwischen der Scheibe und dem Halbleiter-Laser und führt zu Schwankungen bei der Ausgangsleistung des Halbleiter-Lasers. F i g. 2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung dieser Situation.

In Fig. 2 gibt die Ordinatenachse die Ausgangsleistung in mW des Halbleiter-Lasers, während die Abszissenachse die Scheibenabweichung in μηι aufgrund der Vertikalbewegung der Scheibe angibt. Die ausgezogene Linie gibt die Änderung der Ausgangsleistung in dem Falle an. wo der Laser mit Gleichstrom betrieben wird. Der Betrieb mit Gleichstrom erfolgt gemäß der ausgezogenen Linie in Fig. 3. In F i g. 3 bezeichnet dabei die Ordinatenachse die Stromstärke in mA. während die Abszissenachse die Zeit in ns angibt.

Wenn bei der Anordnung nach F i g. 2 die Scheibe um ±10 um von der Fokussierstellung des Lichtfleckes abweicht, so nimmt die Leistung des Halbleiter-Lasers ab. Dies beruht auf dem Umstand, daß bei dem von der Scheibe reflektierten Licht die Lichtmenge, die zu einem lichtemittierenden Bereich auf einer Laserfläche zurückgeführt wird, abnimmt. Aufgrund der kleinen Abweichungen der Scheibe von weniger als I μπι tritt eine kleine Schwankung bei der Ausgangsleistung alle Λ/2 neben der großen, oben angegebenen Schwankung auf. Dies ist dk. erste Art des Niederfrequenzrauschens. Diese Schwankung der Ausgangsleistung beläuft sich auf '/io—V20 der Gleichstromkomponente der Aus gangsleistung. Wenn die Ausgangsleistung niedrig ist, schwingt der Laser bei mehreren Longitudinalwellen, und das Videofrequenz-Rauschen steigt zu diesem Zeitpunkt an. Man kann dafür sorgen, daß die Fokussierstellung des Lichtfleckes der Scheibenabweichung folgt, indem man eine automatisch fokussierende Steuerung für den Lichtfleck verwendet. Auch mit einer derartigen automatischen Steuerung ist es jedoch schwierig, die Scheibe und die Fokussierstellung des Lichtfleckes mit einer Genauigkeit von 1 μπι konstant zu halten, und es ist auch mit einer derartigen automatischen Fokussiersteuerung schwierig, die Schwankung der Ausgangsleistung aufgrund einer Änderung der Longitudinalschwingungswellen auszuräumen.

Gemäß der Erfindung wird die Schwankung der Ausgangsleistung aufgrund der Änderung der Longitudinalschwingungswellen dadurch unterdrückt, daß man mit einem ganz speziellen Antriebsverfahren für den Halbleiter-Laser arbeitet. F i g. 4 zeigt die Konstruktion einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Die Bezugs/eichen 1, 2, 3, 41 und 42 in Fig.4 bezeichnen die gleichen Teile wie bei der Anordnung gemäß Fig. I. Der Halbleiter-Laser wird mit Strömen betrieben, die von zwei Stromquellen geliefert werden, nämlich einer Gleichstromquelle 5 und einer Hochfrequenz-Stromquelle 6. Die S, mbole R. L. und C in F i g. 4 bezeichnen einen Widerstand, eine Spule bzw. einen Kondensator. ^ Die Bauelemente L und C sind eingesetzt, um den Halbleiter-Laser unabhängig voneinander mit zwei Stromquellen betreiben zu können. Durch das Treiben des Halbleiter-Lasers mit einer Hochfrequenz-Stromquelle können die Schwankungen der Ausgangsleistung des Halbleiter-Lasers aufgrund der Rückkopplung oder Rückführung des reflektierten Lichtes unierdrückt werden. Das Antreiben des Halbleiter-Lasers mit Gleichstrom und Hochfrequenzstrom wird in der in Fig. 3 dargestellten Weise durchgeführt, daß der ²^ strichliert gezeichnete I lochfrequenzstrom dem mit der ausgezogenen Linie angegebenen Gleichstrom überlagert wird.

Die Arbeitsweise und die Wirkung bei der Verwendung eines derartigen erfindungsgemäßen Antriebs wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Die Fig. 5(a) bis 5(d) zeigen die Longitudinalwellen-

Schwingungsspektren des Halbleiter-Lasers, wobei die Ordinatenachsen die Lichtausgangsleistung und die

^J5 Abszissenachsen die Wellenlängen angeben. In dem Falle, wo der Laser mit der Gleichstromversorgung in eine stationäre Schwingung gebracht ist und wo das reflektierte Lieh! nicht zurückgeführt wird, schwingt der Laser mit einer einzigen Longitudinalwelle. wie es in Fig. 5(a) dargestellt ist. Bei Vorliegen der Rückführung oder Rückkopplung des reflektierten Lichtes schwingt der Laser bei Betrachtung des Spektrums über eine durchschnittliche Zeit während der Bewegung der Scheibe mit mehreren Longitudinalwellen, wie es in Fig. 5(b)dargestellt ist.

Wenn der Halbleiter-Laser mit einem Strom betrieben wird, wobei eine Gleichstromkomponente und eine Hochfrequenzstromkomponente überlagert sind, wie es mit der gestrichelten Linie in F i g. 3 angedeutet ist, so ist das Schwingungsspektrum eine Schwingung mit mehreren Longitudinalwellen. wie es in Fig.5(c) dargestellt ist. Wichtig ist hierbei, daß die Amplitude des Hochfrequenzstromes groß genug gemacht werden muß, um die Laserschwingung mit der Hochfrequenz ⁵^ einzuschalten bzw. auszuschalten. Das heißt der Minimalwert des überlagerten Stromes, bestehend aus der Gleichstromkomponente und der Hochfrequenzstromkomponente, wird kleiner gemacht als der Schwellwertstrom für die Schwingung. Beim Anstieg der Laserschwingung schwingen einige Longitudinalwellen auch bei einem Halbleiter-Laser, der eine homogene Spektralverbreiterung hat. Wenn dementsprechend die Laserschwingung bei der hohen Frequenz ein- und ausgeschaltet wird, wird der Schwmgungszustand mit mehreren Longitudinalwellen gehalten.

Wenn der Laser mit mehreren Longitudinalwellen schwingt, indem man den Hochfrequenzstrom fließen läßt ändert sich die Ausgangsleistung des Halbleiter-

Lasers weich gegenüber den .Scheibenschwankungen, wie es strichlierl in F i g. 2 angedeutet ist, und die Schwankungen der Ausgangsleistung alle λ/2 werden unterdrückt. Das bedeutet, die erste Art des Niederfrequenzrauschens, das durch das abwechselnde Auftreten der einfachen Longitudinalwellen und der mehrfachen Longitudinalwellen verursacht wird, wird vollständig unterdrückt. Dies deswegen, weil der Schwingungszustanti mit mehreren Logitudinalwellen durch den Hochfrequenzantrieb stets aufrechterhalten wird und die Schwingung mit einer einfachen L.ongitudinalwelle nicht stattfindet.

Außerdem wird die /weite Art des Videofrequenz-Rauschens in erheblichem Ausmaß mit dem Hochfrequen/stromantrieb unterdrückt. Fig. 5(d) zeigt ein Schwingungsspektrum in dem Falle, wo der Hochfre quenzantrieb bei Vorliegen der Rückkopplung oder Rückführung des reflektierten Lichtes durchgeführt wird. F.s liegt kein Videofrequenz-Rauschen bei den Fig. 5(a) und 5(c) vor. das Viuci »frequenz-RauM-iicii ist in F i g. 5(b) groß, und das Videofrequenz-Rauschen ist in F i g. 5(d) kleiner als in F i g. 5(b).

F i g. 6 zeigt eine Kennlinie zur Erläuterung, daß der Videofrequenz Rauschpegel durch den Hochfrequenzantrieb unterdrückt wird. Die Ordinatenachse bezeichnet den Videofrequenz-Rauschpegel, während die Abszissenachse das Rückkopplungsverhältnis des reflektierten Lichts logarithmisch angibt. Bei dem Laser, der zur Erzielung der Kennlinie verwendet wurde, handelt es sich um einen Halbleiter-Laser vom CSP-Typ, der einen Schwingungs-Schwellwertstrom von ύθ mA besitzt. In der Zeichnung ist ein Fall, wo die Erfindung Anwendung findet, mit einer ausgezogenen Linie angegeben, während ein weiterer Fall, wo die Erfindung Anwendung findet, mit einer strichlierten Linie angegeben ist. und zwar ein Fall, wo der Antriebsstrom moduliert ist, indem man einen Hochfrequenzteil von 50 mA (Spitze-Spitze) bei 120 MHz einer Gleichstromkomponente von 75 mA überlagert. Wenn das Rückkopplungsverhältnis des reflektierten Lichtes 100% beträgt, d.h. wenn das optische Abtastsystem eines vom ersten Typ oder vom SCOOP-Typ ist, wird das Videofrequenz-Rauschen um ungefähr 10 dB unterdrückt. Auch im Falle von herkömmlichen optischen Abtastköpfen beträgt das Rückkopplungsverhältnis des reflektierten Lichtes unvermeidlicherweise bis zu einigen %. Aus F i g. 6 läßt sich entnehmen, daß auch in diesem Falle das Videofrequenz-Rauschen durch den Hochfrequenzantrieb unterdrückt werden kann.

Fig. 7 zeigt den Unterdrückungseffekt gegenüber dem Videofrequenz-Rauschen gegenüber der beim Hochfrequenzbetrieb verwendeten Frequenz. Die charakteristischen Kurven oder Kennlinien wurden in einem Falle erhalten, wo ein Halbleiter-Laser vom CSP-Typ mit einem Gleichstrom von 75 mA und einer Modulations-Stromamplitude von 5OmA (Spitze-Spitze) betrieben wurde. Aus F i g. 7 läßt sich entnehmen, daß die Wirkung der Rauschunterdrückung bei Frequenzen von 50 MHz und darüber beträchtlich ist Dies liegt daran, daß die Schwingung mit mehreren Longitudinalwellen bei oder oberhalb von 50 MHz auftritt In Fig.7 entspricht die ausgezogene Linie einem Fall, wo 100% des reflektierten Lichtes zurückgeführt wird, während die strichlierte Linie einem Fall entspricht, wo 0,5% des reflektierten Lichtes zurückgeführt wird.

Es ist selbstverständlich, daß die Frequenz des Hochfrequenz-Antriebsstromes eine Frequenz haben muß, die in ausreichendem Maße höher ist als die Frequenz der Information, die von der Scheibe wiedergegeben werden soll. Es empfiehlt sich, die Antriebsfrequenz mindestens fünfmal, vorzugsweise zehnmal höher als die Frequenz der Wiedergabeinformation zu wählen, und zwar unter Berücksichtigung der Frequenzeigenschaften eines Photodetektors. Die Frequenz der Wiedergabeinformation beträgt 1 bis 10 MHz in den Fällen einer Videoscheibe und einer pulscodemo-

i" dulierten oder PCM-Audioscheibe. Andererseits muß der Halbleiter-Laser mit einem Hochfrequenzstrom bei 50MFIz oder darüber betrieben werden, damit er mit mehrfachen Longitudinalwellen schwingt. Vom Gesichtspunkt der praktischen Verwendung eines Oszilla-

' ' tors sowie einer Detektorschaltung zum Abtasten von Licht werden oft hohe Frequenzen bis zu einigen Hundert MFIz verwendet. Wenn somit der Halbleiter-Laser mit einem Hochfrequenzstrom bei 50 MFIz oder darüber betrieben wird, können Schwankungen der

-" Ausgangsleistung aufgrund der .Schwingung bei mehrfachen LongituJinalwellen unterdrückt werden, und außerdem wird kein nachteiliger Einfluß auf das Wiedergabesignal ausgeübt, da die Antriebsfrequenz in ausreichendem Maße höher ist als die Frequenz des

-"' Wiedergabesignals. Genauer gesagt erstrecken sich die Frequenzkennlinien des Photodetektors und des Abtastschaltungssystems bis hinaus zu einem Wiedergabesignalband, und man kann verhindern, daß sie den Flochfrequenzbereich des Halbleiter-Laserantriebs er-

'" fassen.

Fig. 8 zeigt die Abhängigkeit der Wirkung der Rauschunterdrückung von der Amplitude des Hochfrequenzstromes. Die Kennlinien in Fig. 8 wurden in der Weise erhalten, daß man einen Halbleiter-Laser vom

·' CSP-Typ bei einem Schwellwertstrom von 60 mA, mit einem Gleichstrom von 75 mA und einer Modulations-Stromfrequenz von 120 MHz. betrieb. Der Rauschunterdrückungseffekt tritt zum ersten Mal auf, wenn die Laserschwingung ein- und ausschaltet, um die mehrfa-

■"> ehe Longiiudinalwelle auszubilden. Wie sich aus F i g. 8 entnehmen läßt, ist der Rauschunterdrückungseffekt beträchtlich bei Werten von oder über:

(75 mA - 60 mA) · 2 = 30 mA (Spitze-Spitze),

was die obigen Ausführungen unterstützt.

In Fig. 8 entspricht die ausgezogene Linie einem Rückkopplungsverhältnis von 100%, während die strichlierte Linie einem Fall mit einem Rückkopplungsverhältnis von 2,7% entspricht.

Fig.9 zeigt eine schematische Anordnung eines Meßsystems, das verwendet wird, um die Ausbildung des Rauschens bei einem Halbleiter-Laser aufgrund der Rückkopplung des reflektierten Lichtes zu untersuchen. Das vom Halbleiter-Laser 1 austretende Licht wird in einer Kollimatorlinse 90 parallel gemacht und das Lichtbündel auf eine Scheibe 2 mit einer Kondensorlinse 91 fokussiert Der Abstand zwischen dem Halbleiter-Laser 1 und der Scheibe 2 beträgt ungefähr 3 cm. Die Scheibe 2 kann in Richtung der Brennweite des Lichtfleckes mit «iner Schwingspule 92 in Schwingung versetzt werden, wie es in F i g. 9 mit dem Doppelpfeil angedeutet ist Als Laserleistung wird ein Laserstrahl, der auf die gegenüberliegende Seite der Scheibe 2 emittiert wird, mit einem Photodetektor 3 abgetastet Ein Ausgangssigna! vom Photodetektor 3 wird auf einer Kathodenstrahlröhre 93 zur Anzeige gebracht und einer Frequenzanalyse mit einem Spektrumanalysalor 95 unterworfen, nachdem es mit einem Videoverstärker 94

verstärkt worden ist. Als Laser-Antriebsstrom wird ein Strom verwendet, der durch Überlagerung einer Gleichstromkomponente von einer Gleichstromquelle 5 und einer Wechselstromkomponente von einem Hochfrequenzoszillator 6 erhalten worden ist. Zusammenfassend wird somit ein optisches Abtastsystem angegeben, bei dem ein Halbleiter-Laser zum Projizieren ..^:nes Laserstrahles auf eine optische Scheibe mit einem Gleichstrom und einem überlagerten Hochfrequenjstrom betrieben wird, wobei der Laser bei mehrfachen Longitudinalwellen schwingt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch;

Optisches Abtastsystem mit mindestens einem Halbleiter-User, der einen Laserstrahl auf einen reflektierenden, scheibenförmigen optischen Jnformationstr8ger projiziert, Mnd mit mindestens einer photoelektrischen Umwandiungseinriehtung, die durch Auswertung der von dem Informationsträger reflektierten Strahlung ein der aufgezeichneten Information entsprechendes elektrisches Signal bildet, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (5. 6, R, L, C) zur Ansteuerung des Halbleiter-Lasers (1) mit einem Gleichstrom und einemüberlagerten Hochfrequenzstrom (Fig.3)mit derartigen Amplitudenwerten, daß die Laser-Schwingung mit der Hochfrequenz periodisch ein- und ausgeschaltet wird, wodurch ein aus mehreren in der Wellenlänge unterschiedlichen Longitudinalwellen bestehendes Emissionsspektrum als Lesestrahlung erzeugt wird.