JP2000067451A - 光学式情報記録・再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多値透過率素子を用いない光学式情報記録・
再生装置を提供する。 【解決手段】 本発明の光学式情報記録・再生装置は、
半導体レーザから出射された光を記録媒体の記録面上に
レンズで集光し、情報の記録・再生を行う。その光学式
情報記録・再生装置では、情報を再生するための低いパ
ワー状態の半導体レーザから出射された光の放射角が、
情報を記録するための高いパワー状態の半導体レーザか
ら出射された光の放射角より大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学式情報記録・
再生装置、即ち書換可能型光ディスク装置および追記型
光ディスク装置等の光学式情報記録・再生装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】光学式情報記録・再生装置で用いられる
半導体レーザが出力する光に含まれる雑音を低減する光
学式情報記録・再生装置として、多値透過率素子を備え
た光学式情報記録・再生装置が提案されている。そのよ
うな多値透過率素子を備えた光学式情報記録・再生装置
は、特開昭６１−２９４６４５号公報および特開平８−
１２９７５５号公報に開示されている。

【０００３】図１３は、多値透過率素子を備えた光学式
情報記録・再生装置を示す図である。

【０００４】図１３の光学式情報記録・再生装置４００
は、半導体レーザ４０１、コリメートレンズ２、偏光ビ
ームスプリッター３、１／４波長板４、対物レンズ５、
レンズ７、検出器８、レンズ１４、レンズ１５、および
多値透過率素子１６を備えている。

【０００５】半導体レーザ４０１からの出射光が、コリ
メートレンズ２で平行光にされ、レンズ１４により多値
透過率素子１６に集光入射される。多値透過率素子１６
からの出射光が、レンズ１５で平行光に戻され、偏光ビ
ームスプリッター３を透過し、さらに、１／４波長板４
を透過する。１／４波長板４を透過した光は、対物レン
ズ５で記録媒体である光ディスク１０の記録面上にスポ
ットとして集光される。

【０００６】光ディスク１０からの反射光は、対物レン
ズ５と１／４波長板４を通過して偏光ビームスプリッタ
ー３で反射され、レンズ７を通して検出器８に入射され
る。この光ディスク１０からの反射光量が検出器８によ
って検出され、その検出された量により、光ディスクの
情報が再生される。

【０００７】多値透過率素子１６は、半導体レーザ４０
１から出力される光と光ディスク１０の記録面で集光さ
れる光の結合効率を調整する。ここで、結合効率とは、
半導体レーザ４０１から出力される光の光ディスク１０
の記録面で集光される光への透過率を意味する。光ディ
スク１０の記録面で集光される光の強度を増大させる場
合、多値透過率素子１６の透過率が増大する。

【０００８】図１４は、多値透過率素子１６の透過率
と、半導体レーザ４０１が出力するパワーと、半導体レ
ーザ４０１の雑音との関係を示す図である。具体的に
は、曲線（ｂ）は、半導体レーザ４０１が出力するパワ
ーとその雑音の関係を表し、曲線（ａ）は、半導体レー
ザ４０１が出力する光のパワーと多値透過率素子１６の
透過率の関係を表している。

【０００９】情報を光ディスク１０に記録する場合、半
導体レーザ４０１が出力する光のパワーが３０ｍＷとな
り、多値透過率素子１６の透過率が９５％となる。ま
た、情報を光ディスク１０から再生する場合、半導体レ
ーザ４０１が出力する光のパワーが５ｍＷとなり、多値
透過率素子１６の透過率が透過率５５％になる。

【００１０】半導体レーザ４０１が出力する光のパワー
が５ｍＷ以上である場合、その雑音は、十分に許容レベ
ル以下となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多値透
過率素子が半導体レーザと光ディスクとの間である光路
中で使用される場合、多値透過率素子と、多値透過率素
子に光を集光する光学部品と多値透過率素子から出力さ
れる光を平行にする光学部品とが必要となる。

【００１２】多値透過率素子を用いると光学部品の点数
が増え、光学式情報記録・再生装置が複雑となる。この
ため、従来の光学式情報記録・再生装置では、光学式情
報記録・再生装置の光学系が大きくなり小型化に不利と
なるという問題がある。さらに、従来の光学式情報記録
・再生装置では、多値透過率素子の透過率を制御するた
めの制御回路が必要となり、その装置が複雑になるとい
う問題がある。

【００１３】本発明は、上記問題を鑑み、多値透過率素
子を用いない光学式情報記録・再生装置を提供する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の光学式情報記録
・再生装置は、半導体レーザから出射された光を記録媒
体の記録面上にレンズで集光し、情報の記録・再生を行
う光学式情報記録・再生装置であって、情報を再生する
ための低いパワー状態の半導体レーザから出射された光
の放射角が、情報を記録するための高いパワー状態の半
導体レーザから出射された光の放射角より大きく、その
ことにより上記目的を達成する。

【００１５】前記半導体レーザから出射された光の放射
角の大きさの変化が、前記出射された光と前記レンズか
ら出射される光の結合効率を変化させてもよい。

【００１６】前記半導体レーザから出射される光の放射
角の大きさの変化が、前記出射された光と前記記録面に
集光される光の結合効率を変化させてもよい。

【００１７】前記半導体レーザから出射された光の放射
角の変化が、前記半導体レーザのｐｎ接合に平行方向の
放射角の変化であってもよい。

【００１８】前記半導体レーザが、情報を再生するため
に低いパワー状態で自励発振していてもよい。

【００１９】前記半導体レーザからの出射光が、入射す
るレンズの開口（ＮＡ）が条件(０．１≦ＮＡ≦０．２)
を満たし、情報を再生するための低いパワー状態では、
前記半導体レーザから出射された光のｐｎ接合に平行方
向の放射角（θｈ）が、条件(１５度≦θｈ≦２０度)を
満たし、情報を記録するための高いパワー状態では、前
記放射角（θｈ）が、条件(７度≦θｈ≦１１度)を満た
してもよい。

【００２０】前記半導体レーザの光導波路において、前
記光導波路の作り付け屈折率差（△ｎ）が、５×ｌ０^-4
≦△ｎ≦２．５×１０^-3の範囲であり、前記光導波路の
幅（Ｗｓ）が、１．７μｍ≦Ｗｓ≦２．７μｍの範囲で
あり、前記半導体レーザのｐｎ接合に垂直方向の活性層
への光閉じ込め割合（Г）が０．０８≦Г≦０．１８の
範囲であってもよい。

【００２１】前記半導体レーザとレンズの間に円形の開
口が設けられ、前記半導体レーザから開口までの距離が
ｈであり、開口の半径がｒである場合、ｒがｈ×０．１
≦ｒ≦ｈ×０．２の範囲であってもよい。

【００２２】情報を再生するための低いパワー状態の半
導体レーザから出射された光と前記記録面に集光される
光の結合効率が、情報を記録するための高いパワー状態
の半導体レーザから出射された光と前記記録面に集光さ
れる光の結合効率より小さくてもよい。

【００２３】以下に作用について説明する。

【００２４】情報を再生するための低いパワー状態のレ
ーザ光の放射角が、情報を記録するための高いパワー状
態のレーザ光の放射角より大きい。このことより、情報
を再生するための半導体レーザが出射する光と記録面上
のスポット光の結合効率が、情報を記録するための半導
体レーザが出射する光と記録面上のスポット光の結合効
率より小さくなり、再生時にレーザが出射する光のパワ
ーを増大して半導体レーザから出射される光の雑音を低
減することができる。

【００２５】本発明では、半導体レーザからの出射光の
放射角の大きさが変化することにより、半導体レーザが
出射する光とレンズから出射される光の結合効率を変化
させることにより、半導体レーザが出射する光と記録面
上のスポット光の結合効率を変化させることができる。

【００２６】本発明では、半導体レーザのｐｎ接合に平
行方向の放射角の大きさの半導体レーザが出力する光の
パワーに対する変化が利用される。半導体レーザ構造自
体を複雑化する必要がない。

【００２７】本発明では、情報を再生するための低いパ
ワー状態で複数波長モードで発振する半導体レーザが使
用される。情報を再生する際の、半導体レーザの雑音が
さらに低減できる。

【００２８】本発明では、情報を再生するための低いパ
ワーで自励発振する半導体レーザが使用される。情報を
再生する際の、半導体レーザの雑音がさらに低減でき
る。

【００２９】本発明では、半導体レーザからの出射光が
入射するレンズの開口（ＮＡ）を０．１≦ＮＡ≦０．２
とし、半導体レーザのｐｎ接合に平行方向の放射角（θ
ｈ）が、情報を再生するための低いパワー状態では１５
度≦θｈ≦２０度であり、情報を記録するための高いパ
ワー状態では７度≦θｈ≦１１度である。本発明のレン
ズと本発明の放射角特性を有するレーザを用いた構成に
より、情報を再生するための低いパワーでは半導体レー
ザの出射光の記録面上のスポットヘの結合効率が低下す
る。このため、半導体レーザが出力する光のパワーを増
大してレーザの雑音の許容レベル以下にすることができ
る。また、情報を記録するための高いパワーでは半導体
レーザが出射する光と記録面上のスポット光の結合効率
が増大するため、情報を記録する際に、半導体レーザが
出力する光のパワーを増大させる必要がなく、半導体レ
ーザの信頼性が悪化しない。

【００３０】本発明では、半導体レーザ内部の光導波路
において、導波路の作り付けの屈折率差（△ｎ）が５×
１０^-4≦△ｎ≦２．５×１０^-3の範囲にあり、導波路の
幅（Ｗｓ）が１．７μｍ≦Ｗｓ≦２．７μｍの範囲にあ
り、ｐｎ接合に垂直方向の活性層への光閉じ込め割合
（Г）が０．０８≦Г≦０．１８の範囲にある。本発明
の構造の半導体レーザを用いると、情報を再生する際と
情報を記録する際に、所望の放射角特性を得ることがで
きる。それにより、情報を再生する際には、半導体レー
ザの雑音が許容レベル以下になるように、半導体レーザ
が出力する光のパワーを増大させることができる。ま
た、情報を記録する際には、半導体レーザが出力する光
のパワーが増大しないので、半導体レーザの信頼性が悪
化しない。

【００３１】本発明では、半導体レーザとレンズの間に
円形の開口を設け、半導体レーザから開口までの距離を
ｈとして開口の半径ｒとすると、ｒがｈ×０．１≦ｒ≦
ｈ×０．２の範囲である。本発明では、円形の開口の大
きさにより、半導体レーザから出射される光とレンズか
ら出射される光の結合効率が制御される。半導体レーザ
から出射される光と記録面上のスポット光との結合効率
に対する制御性が向上する。同時に開口により、出射光
のビーム形状が制御される。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて説明
する。

【００３３】（実施形態１）以下に、本発明の光学式情
報記録・再生装置における第１実施形態を図１を用いて
説明する。

【００３４】図１は、第１実施形態の一例である光学式
情報記録・再生装置１００を示す図である。

【００３５】光学式情報記録・再生装置１００は、半導
体レーザ１、コリメートレンズ２、偏光ビームスプリッ
ター３、１／４波長板４、対物レンズ５、レンズ７、お
よび検出器８を備えている。

【００３６】半導体レーザ１からの出射光は、コリメー
トレンズ２（ＮＡ：０．１７）により平行光に収束さ
れ、偏光ビームスプリッタ３、１／４波長板４を透過し
て、対物レンズ５（ＮＡ＝０．４５）で記録媒体１０の
記録面上にスポットとして集光される。記録面からの反
射光は、偏向ビームスプリッタ３で反射されて、レンズ
７を介して検出器８に入射される。

【００３７】半導体レーザ１は、そのパワーが大きくな
ると、そのｐｎ接合に平行な方向の放射角が小さくなる
という性質を有している。その性質の一例を図２に示
す。図２は、半導体レーザ１が出力する光のパワーと半
導体レーザ１の放射角の関係を示している。なお、半導
体レーザ１のｐｎ接合に垂直方向の放射角は２９度であ
り、従来の半導体レーザと同様に垂直方向の放射角が出
力する光のパワー依存性は小さいものとする。

【００３８】半導体レーザ１のｐｎ接合に平行な方向の
放射角が大きくなると、半導体レーザから出力される光
とコリメートレンズ２から出力される光との結合効率
が、小さくなり、半導体レーザ１のｐｎ接合に平行な方
向の放射角が小さくなると、結合効率は大きくなる。

【００３９】図３は、半導体レーザ１から出射された光
とコリメートレンズ２に入射する光の結合効率（コリメ
ートレンズヘの結合効率）と半導体レーザ１が出力する
光のパワーの関係を示す図であり、図４は、半導体レー
ザ１から出射された光と記録媒体１０の記録面上にスポ
ットとして集光する光の結合効率（集光スポットへの結
合効率）と半導体レーザ１が出力する光のパワーの関係
を示す図である。

【００４０】本発明の半導体レーザでは、そのパワーが
増大するにつれて、半導体レーザのｐｎ接合に平行方向
の放射角は小さくなる傾向にある。このため、図３に示
すように、半導体レーザ１が出力する光のパワーが増大
すると、コリメートレンズヘの結合効率が増大する。さ
らに、図４に示すように、半導体レーザが出力する光の
パワーが増大すると、集光スポットへの結合効率が増大
する。

【００４１】図５は、半導体レーザ１が出力する光のパ
ワーと記録媒体１０の記録面上にスポットとして集光す
る光のパワーの関係を示す図である。

【００４２】図６は、半導体レーザ１から出射される光
のパワー（半導体レーザのパワー）とその雑音の関係を
示す図である。

【００４３】本実施形態で、半導体レーザが出力する光
のパワーが２．５ｍＷである場合、図６に示すように、
その半導体レーザの雑音は許容される。半導体レーザが
出力する光のパワーが２．５ｍＷである場合、記録媒体
１０の記録面上にスポットとして集光する光のパワー
（スポット光のパワー）は０．３３ｍＷになる。

【００４４】また、情報が再生される場合、スポット光
のパワーの上限値は０．６ｍＷとなり、そのときの半導
体レーザが出力する光のパワーは４．５ｍＷとなる。つ
まり、半導体レーザ１が記録媒体１０から情報を再生す
る場合、半導体レーザ１から出射される光の雑音は、許
容レベル内である。なお、記録媒体１０から情報を再生
するために、半導体レーザ１が出力する光のパワーの範
囲は、２．５ｍＷ〜４．５ｍＷとなる。

【００４５】このように、本実施形態では、半導体レー
ザ１が出力する光のパワーの許容範囲が、後述する従来
形態の許容範囲の４倍に拡大される。また、情報を記録
するためのスポット出力を６ｍＷとすると、そのときの
半導体レーザ１が出力する光のパワーは３０ｍＷとな
り、従来と同じになる。このように、情報を記録するた
めに半導体レーザ１が出力する光のパワーを増大させる
必要がない。このため、半導体レーザ１の信頼性は悪化
しない。

【００４６】上述した構成により、情報が再生される際
に、半導体レーザ１が出力する光のパワーは、従来の半
導体レーザ４０１が出力する光のパワーより大きいが、
情報が記録される際には、半導体レーザ１が出力する光
のパワーは、従来の半導体レーザ４０１が出力する光の
パワーとほぼ同じになる。

【００４７】具体的な条件を以下に示す。半導体レーザ
１が情報を再生するために低いパワーの光を出力し、コ
リメートレンズの開口（ＮＡ）が０．１〜０．２である
場合、半導体レーザ１のｐｎ接合に平行方向の放射角
が、１５度〜２０度となる。また、本実施形態の半導体
レーザ１が情報を記録するために高いパワーの光を出力
し、コリメートレンズの開口（ＮＡ）が０．１〜０．２
である場合、半導体レーザ１のｐｎ接合に平行方向の放
射角が、７度〜１１度となる。

【００４８】以下に、比較のために、従来の光学式情報
記録・再生装置について述べる。

【００４９】半導体レーザ４０１の代表的な放射角は、
ｐｎ接合に平行方向では１１度であり、垂直方向では２
６度である。半導体レーザ４０１から出射される光とコ
リメートレンズ２から出射される光の結合効率は４５％
であり、ビームスプリッタ３で記録媒体の方向に透過す
る光は５０％であり、光学系全体での透過率を８８％と
する。

【００５０】その場合、半導体レーザ４０１から出射さ
れた光と記録面上にスポットとして集光される光の結合
効率（集光スポットの結合効率）は２０％となる。半導
体レーザ４０１では情報を再生するための低いパワーの
放射角から情報を記録するための高いパワーまでの放射
角の変動は、±１度以内である。また、半導体レーザ４
０１では情報を再生する場合の集光スポットの結合効率
と半導体レーザ４０１では情報を記録する場合の集光ス
ポットの結合効率との変動は、±５％以内となる。

【００５１】仮に、半導体レーザ４０１から出射される
光と記録面上のスポット光の結合効率が再生時と記録時
でともに２０％とする。その場合、情報を再生するため
の記録面上のスポット光のパワーが０．５ｍＷのとき、
半導体レーザ４０１から出射される光は２．５ｍＷとな
る。

【００５２】情報を記録するため、記録面上のスポット
のパワーが６ｍＷのとき、半導体レーザ４０１から出射
される光のパワーは３０ｍＷとなる。図６は、半導体レ
ーザ４０１から出射される光のパワー（半導体レーザの
パワー）とその雑音の関係を示す図である。

【００５３】半導体レーザから出射される光のパワーが
低いときには、量子雑音により半導体レーザ４０１の雑
音が増大する。半導体レーザ４０１の雑音（中心周波数
７２０ｋＨｚ、帯域１０ｋＨｚ）の許容値を−１２０ｄ
Ｂ／Ｈｚ以下とすると、その許容レベルを満たすために
は、半導体レーザ４０１の出力は２．５ｍＷ以上でなけ
ればならない。

【００５４】これに対して、情報を再生するための記録
面上のスポットのパワーの上限値は、情報を記録するた
めのスポット出力の１／１０程度に設定される。このた
め、スポット光のパワーの上限値は０．６ｍＷとなる。
このときの半導体レーザ４０１が出力する光のパワーは
３ｍＷとなる。

【００５５】そこで、半導体レーザが出力する光のパワ
ーが３ｍＷよりも大きくなると、記録面上のスポット光
のパワーが上限値の０．６ｍＷよりも大きくなる。この
ように、情報を再生する際に、半導体レーザ４０１から
出力される光に含まれる雑音が許容レベル以下であるた
めには、従来の半導体レーザ４０１が出力する光のパワ
ーは２．５ｍＷから３ｍＷの範囲となり、その範囲は本
実施形態より狭い。

【００５６】光学式情報記録・再生装置１００は、書換
可能型の相変化光ディスク装置、書換可能型の光磁気デ
ィスク装置または追記型光ディスク装置であってもよ
い。

【００５７】（実施形態２）実施形態１による構成で
は、記録面から半導体レーザに戻る戻り光が抑制される
ので、戻り光によるレーザ雑音は発生しにくい。しかし
ながら、光学部品等からの反射による戻り光の影響を除
去するには、半導体レーザを複数波長モードで発振させ
ればよい。

【００５８】以下に、本発明の、複数波長モードで発振
する半導体レーザ２０１を用いた光学式情報記録・再生
装置における第２実施形態を図７および図８を用いて説
明する。

【００５９】図７は、第２実施形態の一例である光学式
情報記録・再生装置２００を示す図である。

【００６０】光学式情報記録・再生装置２００は、半導
体レーザ２０１、コリメートレンズ２、偏光ビームスプ
リッター３、対物レンズ５、レンズ７、検出器８、ビー
ムスプリッター２０、１／２波長板２１、偏光ビームス
プリッター２２、検出器２３および検出器２４を備えて
いる。

【００６１】光学式情報記録・再生装置２００の半導体
レーザ２０１からの出射光は、コリメートレンズ２（Ｎ
Ａ＝０．１７）により平行光に収束され、ビームスプリ
ッタ３を透過して、対物レンズ５（ＮＡ＝０.４５）で
記録媒体１０の記録面上にスポットとして集光される。
記録面で反射した反射光は、ビームスプリツタ３で反射
され、ビームスプリツタ２０で２方に分岐される。分岐
された一方は、レンズ７を介して検出器８に入射され
る。分岐された他方は、１／２波長板２１を透過し、偏
光ビームスプリッタ２２でさらに２方に分岐される。分
岐された一方は検出器２３に入射され、分岐された他方
は検出器２４に入射される。

【００６２】一般に、上述した構成では、半導体レーザ
２０１から出射された光は、記録面で反射されて、半導
体レーザ２０１に戻り、そのため、レーザの戻り光雑音
が発生する。戻り光雑音を抑制するためには、半導体レ
ーザ２０１に高周波の駆動電流を重畳し、複数の波長モ
ードで半導体レーザ２０１に発振させることが行われて
もよい。

【００６３】しかしながら、そのような、高周波の駆動
電流を重畳するためには、高周波発生回路と、そのシー
ルドが必要となる。そのため、光学式情報記録・再生装
置のサイズが大きくなり、その消費電力も増大する。

【００６４】そこで、光学式情報記録・再生装置２００
では、半導体レーザ２０１が自励発振し、複数波長モー
ドで発振する。第２実施形態の自励発振型の半導体レー
ザ２０１は、情報を記録するための高いパワー状態で、
特に高い信頼性を有し、情報を再生するための低いパワ
ー状態で、半導体レーザ２０１の雑音が許容レベル以下
である。

【００６５】図８は、自励発振型の半導体レーザ２０１
の構造の一例を示す図である。

【００６６】半導体レーザ２０１は、発振波長帯７８０
ｎｍのリッジガイド型のＭＱＷ活性層構造レーザであ
る。ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、第１回目のＭＯＣＶ
Ｄ成長法により、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２、ｎ−
Ａｌ_0.48Ｇａ_0.52Ａｓ第１クラッド層１０３、ｎ−Ａｌ
_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第２クラッド層１０４、Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7
Ａｓ第１光ガイド層１０５、多重量子井戸（ＭＱＷ：Ｍ
ｕ１ｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅ１１）活性層１０６、
Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第２光ガイド層１０７、ｐ−Ａｌ
_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第２クラッド層１０８、ｐ−ＧａＡｓエ
ッチング停止層１０９、ｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第３ク
ラッド層１１０、およびｐ−ＧａＡｓキャップ層１１１
が積層形成される。

【００６７】ここで、ＭＱＷ活性層は、５層のＡｌ_0.1
Ｇａ_0.9Ａｓ量子井戸層と４層のＡｌ _0.35Ｇａ_0.65Ａｓ
バリア層からなる。ストライプ状のレジストパターンを
マスクとしてｐ−キャップ層１１１が、凸状のストライ
プ（上面幅２μｍ）に加工される。ストライプに加工し
たＰ−キャップ層１１１をマスクにしてｐ−第３クラッ
ド層１１１をリッジストライプ（底面幅２．２μｍ）に
加工する。その際、リッジストライプ周辺はエッチング
停止層１０９でエッチングが停止するようになってい
る。その後、レジストが除去される。

【００６８】次に、第２回目のＭＯＣＶＤ成長法により
リッジストライプを埋めるようにして、ｎ−Ａｌ_0.55Ｇ
ａ_0.45Ａｓ電流光閉じ込め層１１２、ｎ−ＧａＡｓ電流
阻止層１１３、およびｐ−ＧａＡｓ平坦化層１１４が積
層形成される。

【００６９】その後、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１１１直
上に成長した不要層がエッチングにより除去され、ｐ−
ＧａＡｓコンタクト層１１５が第３回目のＭＯＣＶＤ成
長法により積層形成される。成長層１１５および基板１
０１の外方面上にそれぞれｐ型電極１５０、ｎ型電極１
５１が形成される。素子の共振器長は３７５μｍとす
る。光出射端面の反射率は、Ａｌ₂Ｏ₃単層膜コーティン
グにより１５％となり、反対側の端面の反射率は、Ａｌ
₂Ｏ₃とＳｉの多層膜コーティングにより７５％となる。

【００７０】半導体レーザ２０１の光導波路となるリッ
ジストライプ内部のｐｎ接合に垂直方向の実効屈折率
と、リッジストライプ外部のｐｎ接合に垂直方向の実効
屈折率の差が、ｐｎ接合に平行方向の光導波路の作り付
けの屈折率差（Δｎ）となる。半導体レーザ２０１の層
厚およびＡｌ組成比を変化させることにより、Δｎが制
御される。

【００７１】図９は、半導体レーザ２０１が出力する光
のパワー、レーザの戻り光雑音および屈折率差（Δｎ）
の関係を示す図である。半導体レーザ２０１が出力する
光のパワーが低い状態では、自励発振が十分に起こって
いないため、雑音は大きくなる。

【００７２】図１０は、半導体レーザ２０１が出力する
光のパワー、半導体レーザ２０１が出力する光のパワー
に対するｐｎ接合に平行方向の放射角および屈折率差
（Δｎ）の関係を示す図である。また、図１１は、半導
体レーザ２０１が出力する光のパワー、スポット光のパ
ワーおよび屈折率差（Δｎ）の関係を示す図である。具
体的には、図１１は、半導体レーザ２０１のｐｎ接合に
垂直方向の放射角を３０度とした場合における、半導体
レーザ２０１が出力する光のパワーとスポット光のパワ
ーとの関係を示している。

【００７３】図１１から、情報を再生するための記録面
上でのスポット光のパワーの上限値を０．７ｍＷとする
と、Δｎが２．５×１０^-3以下で半導体レーザが出力す
る光のパワーは５ｍＷ以上となる。

【００７４】図９から、戻り光雑音を許容レベル−１２
０ｄＢ／Ｈｚ以下に低減するには半導体レーザ２０１が
出力する光のパワーは５ｍＷ以上である必要がある。

【００７５】これより、雑音が許容レベル以下となる、
半導体レーザ２０１が出力する光のパワー５ｍＷ以上を
満たすには、Δｎが２．５×１０^-3以下でなければなら
ない。また、このとき、情報を記録するための記録面で
のスポット光のパワーを６ｍＷとすると、半導体レーザ
２０１から出射される光のパワーは、従来と同じ３０ｍ
Ｗ以下となり、半導体レーザ２０１が出力する光のパワ
ーの増大がないので、半導体レーザの信頼性が悪化しな
い。

【００７６】なお、Δｎが５×１０^-4より小さくなる
と、レーザの導波路が利得ガイドになるために集光光学
系で所望のスポットサイズヘの集光が困難となり、同時
に動作電流が増大して信頼性に悪影響を及ぼす。つま
り、本発明を実施する上で、Δｎ＝５×１０^-4〜２．５
×１０^-3であることが望ましい。

【００７７】また、屈折率差Δｎ＝１．５×１０^-3のと
きの、半導体レーザのストライプ幅（Ｗｓ）について
は、Ｗｓ＝２．７μｍ以下で、スボット光のパワーが
０．７ｍＷにおける半導体レーザが出力する光のパワー
は５ｍＷ以上となり、半導体レーザの雑音は許容レベル
以下となる。Ｗｓが１．７μｍより狭くなると、導波路
内部の光密度が高くなりすぎ、高いパワー状態での、半
導体レーザの信頼性を悪化させる。つまり、本発明を実
施する上で、Ｗｓ＝１．７μｍ〜２．７μｍであること
が望ましい。

【００７８】また、屈折率差Δｎ＝１．５×１０^-3およ
びＷｓ＝２．２μｍときの、半導体レーザ２０１のｐｎ
接合に垂直方向の活性層への光閉じ込め割合（Γ）につ
いては、Γ＝０．０８以上でスポット光のパワーが０．
７ｍＷにおける、半導体レーザ２０１から出力される光
のパワーは５ｍＷ以上となり、半導体レーザの雑音は許
容レベル以下となる。Γが０．１８より大きくなると、
活性層内部の光密度が高くなりすぎ、高いパワー状態で
のレーザの信頼性を悪化させる。つまり、本発明を実施
する上で、Γ＝０．０８〜０．１８であることが望まし
い。

【００７９】上記の構造パラメータで半導体レーザ２０
１が作製されると、半導体レーザ２０１のｐｎ接合に平
行方向の放射角が情報を再生するための低いパワーで１
５度以上２０度以下であり、情報を記録するための高い
パワーでは７度以上１１度となる。

【００８０】このとき、情報を再生すると、半導体レー
ザ２０１の出射光と記録面上のスポット光の結合効率が
低下するために、情報を再生するための半導体レーザか
ら出射される光のパワーが増大し、半導体レーザの低雑
音化を図ることができる。

【００８１】また、情報を記録する場合、半導体レーザ
２０１の出射光と記録面上のスポット光の結合効率が増
大するため、半導体レーザ２０１から出射される光を増
大することがなく、半導体レーザ２０１の信頼性が保た
れる。

【００８２】なお、光学式情報記録・再生装置２００
は、書換可能型の相変化光ディスク装置、書換可能型の
光磁気ディスク装置または追記型光ディスク装置であっ
てもよい。

【００８３】なお、第２の実施形態の半導体レーザ２０
１は、上述した第１の実施形態の半導体レーザとして用
いられてもよいし、後述する第３の実施形態の半導体レ
ーザとして用いられてもよい。

【００８４】（実施形態３）以下に、本発明の光学式情
報記録・再生装置における第３実施形態を図１２を用い
て説明する。

【００８５】図１２は、第３実施形態の一例である光学
式情報記録・再生装置３００を示す図である。

【００８６】光学式情報記録・再生装置３００は、半導
体レーザ１、ビームスプリッター３、対物レンズ５、レ
ンズ７、検出器８および円形の開口３０を備えている。

【００８７】半導体レーザ１から出射される出射光は、
円形の開口３０で整形されてビームスプリッタ３を透過
して対物レンズ５で記録媒体１０の記録面上にスポット
として集光される。ビームスプリッタ３で分岐された出
射光はレンズ７を通して検出器８に入射される。ここ
で、半導体レーザ１から開口までの距離をｈとして開口
の半径ｒとすると、ｒは条件（ｈ×０．１≦ｒ≦ｈ×
０．２）を満たす。

【００８８】ここで、第３実施形態の半導体レーザ１が
出力する光のパワーとその放射角の関係は、図２に示す
通りであり、記録面上でのスポット光のパワーの半導体
レーザが出力する光のパワー依存は、図５に示すように
なる。

【００８９】情報を再生するためのスポット光のパワー
の上限値を０．６ｍＷとすると、半導体レーザ１が出力
する光のパワーは４．５ｍＷとなる。従って、図６に示
すように、レーザ雑音の許容レベルを満たす半導体レー
ザ１が出力する光のパワーを２．５ｍＷ以上とすると、
本実施形態における半導体レーザ１が出力する光のパワ
ーの範囲は２．５ｍＷから４ｍＷとなり、実施形態１と
同様に情報を再生するための半導体レーザが出力する光
のパワー範囲の拡大が可能となる。また、情報を記録す
る際には、半導体レーザ１が出力する光のパワーが増大
されないので、半導体レーザ１の信頼性が悪化しない。

【００９０】本実施形態では、円形の開口３０を設ける
ことにより、半導体レーザ１の出射光のビーム形状を円
形に整形できるので、この開口３０を用いて対物レンズ
に入射して記録面上に集光されるスポットの形状を円形
に整形することができる。円形スポットは隣接するトラ
ックの信号との相互作用が少ないために、信号の記録・
再生において好適である。

【００９１】また、本実施形態の半導体レーザ１とし
て、発振波長７８０ｎｍの半導体レーザについて述べた
が、上述した値以外に、発振波長帯が６５０ｎｍである
か、発振波長帯が６３５ｎｍの半導体レーザも使用可能
である。また、さらに、発振波長帯がある４００ｎｍの
青色レーザにも使用することができる。

【００９２】また、上述した第１〜第３実施形態以外の
光学式情報記録・再生装置についても、本発明を実施す
ることは可能である。

【００９３】

【発明の効果】本発明の光学式情報記録・再生装置で
は、情報を再生するための低いパワー状態の半導体レー
ザから出射された光の放射角が、情報を記録するための
高いパワー状態の半導体レーザから出射された光の放射
角より大きい。情報を再生するためのレーザ光の放射角
と情報を記録するためのレーザ光の放射角の変化によ
り、それらのレーザ光とスポット光の結合効率が変化す
る。

【００９４】情報を再生するとき、半導体レーザが出力
する光のパワーを増大することによりレーザの雑音を許
容レベル以下に十分低減することができる。また、情報
を記録するとき、半導体レーザが出力する光のパワーが
増大することを抑制することができる。このため、半導
体レーザの信頼性の悪化を防止することができる。

【００９５】さらに、本発明の光学式情報記録・再生装
置では、透過率変化素子などの光学部品またはそれを制
御する制御回路を付加する必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の一例である光学式情報記録・再
生装置１００を示す図である。

【図２】半導体レーザ１が出力する光のパワーと半導体
レーザ１の放射角の関係を示す図である。

【図３】半導体レーザ１から出射された光とコリメート
レンズ２から出射される光の結合効率（コリメートレン
ズヘの結合効率）と半導体レーザ１が出力する光のパワ
ーの関係を示す図である。

【図４】半導体レーザ１から出射された光と記録媒体１
０の記録面上にスポットとして集光する光の結合効率
（集光スポットへの結合効率）と半導体レーザ１が出力
する光のパワーの関係を示す図である。

【図５】半導体レーザ１が出力する光のパワーと記録媒
体１０の記録面上にスポットとして集光する光のパワー
の関係を示す図である。

【図６】半導体レーザ１から出射される光のパワー（半
導体レーザのパワー）とその雑音の関係を示す図であ
る。

【図７】第２実施形態の一例である光学式情報記録・再
生装置２００を示す図である。

【図８】自励発振型の半導体レーザ２０１の構造の一例
を示す図である。

【図９】半導体レーザ２０１が出力する光のパワー、レ
ーザの戻り光雑音および屈折率差（Δｎ）の関係を示す
図である。

【図１０】半導体レーザ２０１が出力する光のパワー、
半導体レーザ２０１が出力する光のパワーに対するｐｎ
接合に平行方向の放射角および屈折率差（Δｎ）の関係
を示す図である。

【図１１】半導体レーザ２０１が出力する光のパワー、
スポット光のパワーおよび屈折率差（Δｎ）の関係を示
す図である。

【図１２】第３実施形態の一例である光学式情報記録・
再生装置３００を示す図である。

【図１３】図１３は、多値透過率素子を備えた光学式情
報記録・再生装置４００を示す図である。

【図１４】図１４は、多値透過率素子１６の透過率と、
半導体レーザ４０１が出力するパワーと、半導体レーザ
４０１の雑音との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２ コリメータレンズ ３、２０ ビームスプリッタ ４ １／４波長板 ５ 対物レンズ ７、１４、１５ レンズ ８、２３、２４ 検出器 １０ 記録媒体 ２１ １／２波長板 ２２ 偏光ビームスプリッタ ３０ 開口

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザから出射された光を記録媒
   体の記録面上にレンズで集光し、情報の記録・再生を行
   う光学式情報記録・再生装置であって、 情報を再生するための低いパワー状態の半導体レーザか
   ら出射された光の放射角が、情報を記録するための高い
   パワー状態の半導体レーザから出射された光の放射角よ
   り大きい光学式情報記録・再生装置。
2. 【請求項２】 前記半導体レーザから出射された光の放
   射角の大きさの変化が、該出射された光と該レンズから
   出射される光の結合効率を変化させる請求項１に記載の
   光学式情報記録・再生装置。
3. 【請求項３】 前記半導体レーザから出射される光の放
   射角の大きさの変化が、該出射された光と該記録面に集
   光される光の結合効率を変化させる請求項１に記載の光
   学式情報記録・再生装置。
4. 【請求項４】 前記半導体レーザから出射された光の放
   射角の変化が、該半導体レーザのｐｎ接合に平行方向の
   放射角の変化である請求項１に記載の光学式情報記録・
   再生装置。
5. 【請求項５】 前記半導体レーザが、情報を再生するた
   めの低いパワー状態で自励発振している請求項４に記載
   の光学式情報記録・再生装置。
6. 【請求項６】 前記半導体レーザからの出射光が、 入射するレンズの開口（ＮＡ）が条件(０．１≦ＮＡ≦
   ０．２)を満たし、 情報を再生するための低いパワー状態では、該半導体レ
   ーザから出射された光のｐｎ接合に平行方向の放射角
   （θｈ）が、条件(１５度≦θｈ≦２０度)を満たし、 情報を記録するための高いパワー状態では、前記放射角
   （θｈ）が、条件(７度≦θｈ≦１１度)を満たす請求項
   ３に記載の光学式情報記録・再生装置。
7. 【請求項７】 前記半導体レーザの光導波路において、 該光導波路の作り付け屈折率差（△ｎ）が、５×ｌ０^-4
   ≦△ｎ≦２．５×１０ ^-3の範囲であり、 該光導波路の幅（Ｗｓ）が、１．７μｍ≦Ｗｓ≦２．７
   μｍの範囲であり、 該半導体レーザのｐｎ接合に垂直方向の活性層への光閉
   じ込め割合（Г）が０．０８≦Г≦０．１８の範囲であ
   る請求項６に記載の光学式情報記録・再生装置。
8. 【請求項８】 前記半導体レーザとレンズの間に円形の
   開口が設けられ、 該半導体レーザから開口までの距離がｈであり、開口の
   半径がｒである場合、ｒがｈ×０．１≦ｒ≦ｈ×０．２
   の範囲である請求項３に記載の光学式情報記録・再生装
   置。
9. 【請求項９】 情報を再生するための低いパワー状態の
   半導体レーザから出射された光と前記記録面に集光され
   る光の結合効率が、情報を記録するための高いパワー状
   態の半導体レーザから出射された光と前記記録面に集光
   される光の結合効率より小さい請求項１に記載の光学式
   情報記録・再生装置。