JP2002184010A - 光ディスク装置 - Google Patents

光ディスク装置

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JP2002184010A
JP2002184010A JP2000379765A JP2000379765A JP2002184010A JP 2002184010 A JP2002184010 A JP 2002184010A JP 2000379765 A JP2000379765 A JP 2000379765A JP 2000379765 A JP2000379765 A JP 2000379765A JP 2002184010 A JP2002184010 A JP 2002184010A
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light
laser
oscillation
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Toshimasa Kamisada
利昌 神定
Yoshiro Konishi
義郎 小西
Yasuo Kitada
保夫 北田
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】戻り光によって半導体レーザの出力が変動せ
ず、安定して信号を再生することが出来る光ディスク装
置を提供する。 【解決手段】高周波電流重畳法によって半導体レーザを
パルス発振させるときの発振時間を緩和振動の約1周期
で終了させて、緩和振動の2周期目のピークが発振しな
いようしたので、パルス発振したレーザ光が再び半導体
レーザに戻った時にはパルス発振がほぼ終了しており、
戻り光の影響を受けない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光ディスク上に情報
の記録または再生を行う光ディスク装置に関し、特に光
源である半導体レーザのノイズ抑制方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザを光源に用いる光ディスク
装置においては、光ディスクからの半導体レーザへの戻
り光に起因するレーザノイズが問題となる。戻り光によ
ってレーザノイズが発生するメカニズムの詳細は例えば
「半導体レーザ −基礎と応用−」(1989年4月2
5日 培風館発行)の8.3章「戻り光誘起雑音」に記載
されおり、この中でレーザダイオードと外部鏡の役目を
する光ディスク間の距離の変動に伴って光出力が変化す
ることが記載されている。
【0003】この戻り光に起因するレーザノイズを低減
する方法として、従来から半導体レーザの駆動電流に高
周波電流を重畳する方法が知られており、この方法の詳
細については、例えば1985年10月発行の「光学」
第14巻第5号「高周波電流重畳法による半導体レーザ
搭載ビデオディスクプレーヤのレーザーノイズ低減化」
に記載されている。
【0004】高周波電流重畳法は半導体レーザを数百M
Hzでパルス発振させることによって半導体レーザの縦
モードをマルチモード化させ、光ディスクからの戻り光
やモードホッピングによるノイズを低減させる方法であ
り、また重畳電流周波数は半導体レーザと光ディスク間
の光路長に応じて選択することが必要であり、パルス発
振したレーザ光が光ディスクで反射されて再び半導体レ
ーザの出射端面に戻ってきた時に、それ以降のパルスの
立上り時間と一致するとノイズの低減効果が得られない
ことが記載されている。
【0005】前記のように従来技術においては、高周波
電流重畳法によってパルス発振したレーザ光が光ディス
クで反射されて再び半導体レーザの出射端面に戻ってき
た時に、それ以降のパルスの立上り時間と一致するとノ
イズの低減効果が得られず、問題となることが解かって
いたが、そのパルスの発振時間内で再び半導体レーザの
出射端面に戻ってきた時には、特にノイズの問題が生じ
るとは考えられていなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高周波
電流重畳法によって半導体レーザの縦モードをマルチモ
ード化していても、半導体レーザと光ディスク間の光路
長がちょうどコヒーレンシーの高い距離にある場合にお
いては、パルスの発振時間内の戻り光によってもレーザ
ノイズが発生し、レーザダイオードと光ディスク間の距
離の変動に伴って光出力が変化することが新たに判っ
た。
【0007】図4は、光ディスク装置における半導体レ
ーザと光ディスクの関係を示す図である。図4におい
て、半導体レーザ1は、レーザドライバ4に内蔵された
高周波重畳回路5によってパルス発振され、レーザ光2
は連続したパルス光として出射され、光ディスク3で反
射されて再び半導体レーザ1に戻る。半導体レーザ1に
戻るレーザ光2を戻り光8と呼ぶが、実際の光ディスク
装置では、戻り光8の光量は光ディスク3で反射された
レーザ光2の光量の一部となる。
【0008】図5は半導体レーザ1の動作電流I対発行
パワーPのカーブにおいて、従来の高周波重畳電流6と
パルス光7の関係を示す図である。高周波重畳電流6は
スレッシュホールド電流Ithよりやや低い値からデュー
ティー50%、周波数500MHzで変調しており、パルス光7
の発振時間は1.0nsとなる。この時のパルス光7の波形
は実際には高周波電流に応じた波形とはならず、半導体
レーザ1自体の緩和振動が生じるので、約0.5nsごとに
出力ピークを持つ波形となる。
【0009】図6は半導体レーザ1を出射したパルス光
7とパルス光7が光ディスク3で反射して再び半導体レ
ーザ1に戻ったときの戻り光8との時間的な関係を示す
図である。図4において半導体レーザ1を出射したレー
ザ光2が光ディスク3で反射して再び半導体レーザ1に
戻るまでの時間Tは、半導体レーザ1から光ディスク3
までの光路長をLとすると、T=2L/C(C:光速)
より求まり、図4においてL=60mmの時にはT=0.4ns
となる。従って戻り光8はパルス光7に対して0.4ns後
に半導体レーザ1に戻り、パルス光7は発振中の0.4ns
から1.0nsの間は戻り光8の影響を受けることになる。
【0010】一方、半導体レーザが縦マルチモードで発
振している場合でも光路長が半導体レーザのキャビティ
ー長の整数倍の距離においてはコヒーレンシーの高い状
態になることが判っており、例えば1984年9月1日
発行のAPPLIED OPTICS/Vol.23,No.17,P2913〜2920/
「Diode Laser noise at control frequencies in optic
al videodisc players」のFig.11に実験結果が示されて
いる。発振波長が780nmのMCSPレーザを0.4mWで連続的に
縦マルチモード発振させた場合、マイケルソン干渉計の
一方のミラーを1.2mm移動するごとにコヒーレンシーの
高い状態になることが示されている。
【0011】すなわち図4において半導体レーザ1に前
記の780nmのMCSPレーザを用いた場合には、半導体レー
ザ1から光ディスク3までの光路長の1.2mmごとにコヒ
レンシーの高い状態の戻り光が半導体レーザ1に戻るこ
とになる。このコヒレンシーの高い状態においては、従
来技術の「半導体レーザ −基礎と応用−」(1989
年4月25日 培風館発行)の8.3章「戻り光誘起雑
音」に記載されているような、半導体レーザ1と外部鏡
の役目をする光ディスク3間の距離の変動に伴って光出
力が変化する現象が生じてしまうことが判った。半導体
レーザ1から光ディスク3までの光路長は光ディスク3
の面振れによって変化するので、コヒーレンシーの高い
光路長付近では光ディスク3の面振れに応じて半導体レ
ーザ1の出力が変化してしまい、再生信号出力が変動し
て再生エラーの要因となっていた。上記の問題点に対し
て光路長をコヒーレンシーの低い距離に調整して半導体
レーザ1の出力変化を防ぐことも考えられるが、光ディ
スク3の面振れ量を考えると調整範囲が狭くて難しい。
さらに光学系が分離型の場合には、可動部の移動によっ
て光路長が変化して必ずコヒーレンシーの高い距離に位
置づくので、上記の現象を避けることが出来ない。
【0012】本発明の目的は、戻り光によって半導体レ
ーザの出力が変動せず、安定して信号を再生することが
出来る光ディスク装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明では、高周波電流重畳法によって半導体レー
ザをパルス発振させる時間を出来る限り短くして、パル
ス発振したレーザ光が再び半導体レーザに戻った時には
パルス発振がほぼ終了するようにした。このため、半導
体レーザをパルス発振させると半導体レーザは緩和振動
を生じるが、この緩和振動の約1周期で発振を終了さ
せ、緩和振動の2周期目のピークが発振しないようし
た。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を、図面を用い
て詳細に説明する。
【0015】図1は、本発明の一実施例である光ディス
ク装置の概略構成を示す図である。図1において、1は
半導体レーザ、2はレーザ光、9は偏光ビームスプリッ
タ、10はコリメートレンズ、11はミラー、12は1
/4波長板、13は対物レンズ、3は光ディスク、14
は光検出器、4はレーザドライバ、5は高周波重畳回路
を示す。半導体レーザ1は、レーザドライバ4に内蔵さ
れた高周波重畳回路5によってパルス発振され、レーザ
光2は連続したパルス光として出射され、偏光ビームス
プリッター9を通過し、コリメートレンズ10によって
平行光束となり、ミラー11で方向を変えて1/4波長
板12を通過して対物レンズ13によって光ディスク3
上に集光される。光ディスク3で反射されたレーザ光2
は対物レンズ13、1/4波長板12、ミラー11、コ
リメートレンズ10を通過して、偏光ビームスプリッタ
ー9で反射されて光検出器14に到達する。光検出器1
4の出力によって光ディスク3のデータ信号が再生され
る。ミラー11、1/4波長板12、対物レンズ13は
可動ケース15に収められており光ディスク3の半径方
向に移動可能な分離型の光学系である。半導体レーザ1
から光ディスク3までの光路長は、可動ケース15の移
動によって60mmから80mmまでの値を取る。偏光ビームス
プリッター9と1/4波長板12でアイソレータを構成
しているが、光ディスク3は厚み方向に複屈折を持つの
で、光ディスク3に対物レンズ13によってレーザ光2
を集光する際に位相が乱れて、光ディスク3で反射され
たレーザ光2の一部が半導体レーザ1に戻ってしまうこ
とが避けられない。
【0016】図2は図1の実施例における高周波重畳電
流6とパルス光7の関係を示す図である。高周波重畳電
流6はスレッシュホールド電流Ithより低い電流値から
デューティー50%、周波数500MHzで変調して、電流がI
thを超える時間が短することで、パルス光7の発振時間
を0.4nsとしている。この時のパルス光7の波形には半
導体レーザ1の緩和振動による出力ピークが1つしか含
まれていない。またパルス光7の出力の時間的な平均値
が再生パワーとなるが、再生パワーは約1mWになるよう
にパルス光7の出力ピーク値が調整されており、調整は
高周波重畳電流の振幅を変えて行われる。光検出器14
の出力のS/Nを確保するためには1mW程度の再生パワーが
必要である。
【0017】図3は図1の実施例において、半導体レー
ザ1を出射したパルス光7とパルス光7が光ディスク3
で反射して再び半導体レーザ1に戻ったときの戻り光8
との時間的な関係を示す図である。半導体レーザ1を出
射したレーザ光2が光ディスク3で反射して再び半導体
レーザ1に戻るまでの時間は、光路長が60mmのときに最
短の0.4nsとなるが、パルス光7の発振時間が0.4nsなの
でパルス光7は発振中に戻り光8の影響を受けることが
ない。
【0018】パルス光7の発振中に戻り光8が戻らない
ので、図1の実施例において光路長がコヒーレンシーの
高い距離にあっても光ディスク3の面振れに応じて半導
体レーザの出力が変動せず、安定して信号を再生するこ
とが出来る。
【0019】パルス光7の発振中に戻り光8が戻らない
ようにするためには、パルス光7の発振時間を出来るだ
け短くすることが必要であり、パルス光7に緩和振動の
出力ピークが1つしか含まれない状態にすることが発振
時間を最短にする条件となるが、この状態において一定
の再生パワーを得ようとすると自ずとパルス光7の出力
ピーク値が決まってしまい、出力ピーク値が決まると緩
和振動の周期によって発振時間もおおよそ決まってしま
う。さらには高周波重畳電流6の変調周波数を可能な範
囲で高くすると一定の再生パワーを得るためのパルス光
7の出力ピーク値 を下げることが出来るので発振時間
を短くする効果がある。
【0020】図1の実施例において光路長が60mmより短
くなるとパルス光7の発振中に戻り光8が戻ることにな
るが、この場合でも戻り光の重なる時間が図cの従来例
に比べて短いので半導体レーザ1の出力変化量は大きく
低減される効果がある。
【0021】
【発明の効果】上記のように本発明では、高周波電流重
畳法によって半導体レーザをパルス発振させた時に緩和
振動の約1周期で発振を終了させて、光ディスクからの
戻り光がパルス発振時間内に半導体レーザに戻らないよ
うにしたので、半導体レーザから光ディスクまでの光路
長がコヒーレンシーの高い距離にあっても、戻り光によ
って半導体レーザの出力が変動せず、安定して信号を再
生することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である光ディスク装置の概略
構成図。
【図2】図1の実施例における高周波重畳電流とパルス
光の関係を示す図。
【図3】図1の実施例におけるパルス光と戻り光の時間
的な関係を示す図。
【図4】光ディスク装置における半導体レーザと光ディ
スクの関係を示す図。
【図5】従来の高周波重畳電流とパルス光の関係を示す
図。
【図6】従来のパルス光と戻り光の時間的な関係を示す
図。
【符号の説明】
1…半導体レーザ、2…レーザ光、3…光ディスク、4
…レーザドライバ、5…高周波重畳回路、6…高周波重
畳電流、7…パルス光、8…戻り光、9…偏光ビームス
プリッタ、10…コリメートレンズ、11…ミラー、1
2…1/4波長板、13…対物レンズ、14…光検出
器、15…可動ケース。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北田 保夫 茨城県ひたちなか市大字稲田1410番地 株 式会社日立製作所デジタルメディア製品事 業部内 Fターム(参考) 5D119 AA20 BA01 CA05 FA05 HA41 5F073 AB27 AB29 BA06 EA13 EA15 EA26 GA02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザの駆動電流を高周波で変調
    してパルス発振させることによって、光ディスクから半
    導体レーザへの戻り光によるレーザノイズの発生を防ぐ
    機能を有する光ディスク装置において、パルス発振時の
    光出力波形に半導体レーザの緩和振動による出力ピーク
    が2つ以上含まれないことを特徴とする光ディスク装
    置。
  2. 【請求項2】 半導体レーザの位置は動かず、対物レン
    ズの搭載された可動ケースのみが光ディスクの半径方向
    に対して移動可能な分離型の光学系を搭載したことを特
    徴とする特許請求項1に記載の光ディスク装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007522594A (ja) * 2004-02-09 2007-08-09 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 最適化された外部キャビティを使用する光データ記録再生システムで緩和発振によりフィードバックノイズを低減させるためのシステム
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CN104810027A (zh) * 2014-01-27 2015-07-29 Hgst荷兰有限公司 抑制跳模的影响的热辅助磁记录头

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