JP2007522594A - 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 - Google Patents

Abstract

本発明は、ＡＣ及びＤＣ電流によって駆動されるレーザ（１８）を有し、それによって、レーザ（１８）から外部キャビティへ発せられるパルス光（２２）を生成し、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク、ミニディスク（ＭＤ）又は磁気光ディスク（ＭＯＤ）のような光記憶媒体（１２）までのレーザ（１８）からの光路長（Ｌ）を規定する光記録／再生システム（１０）において、フィードバックノイズを低減させるための方法に関する。光路長（Ｌ）は、緩和発振周波数によって調整される。

Description

本発明は、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、又はＤＶＤに使用される赤色レーザではなく青色レーザの使用に基づく光ディスク規格であるブルーレイディスク（ＢＤ）のような光データ記録／再生システム、及び光電磁ディスク、即ち、ミニディスク（ＭＤ）又は磁気光ディスク（ＭＯＤ）のような光データ記録／再生システムにおけるフィードバックノイズを低減させるためのシステム及び方法に関する。特に、本発明は、フィードバックノイズを低減させるために最適化された無線周波数変調の使用に関する。

欧州特許出願公開公報第０８８７８９８号明細書は、レーザ装置と記録媒体との間の光路長（optical length，光学的な長さ）（外部共振器の長さ）と、半導体レーザの有効反射率（Ｎ）×半導体レーザの内部共振器の長さ（Ｌ）との間の関係を最適化することによって、レーザノイズ（光学フィードバックノイズ）に抗する対策を提供するためのシステムを開示する。特に、開示されたシステムの設計では、ディスク表面反射とＮＬとの間の関係が考慮されるので、反射が起こる場合でさえ、結果として生じるノイズは、適切に光路長を設計することによって制限される。
更に、米国特許出願第５，０３４，９４２号明細書に記載される方法は、レーザ固有の周波数でパルス光（pulsating light，脈動光）をもたらすように、共振器の一部に励起されない飽和可能な吸収領域を形成することを含む。外部キャビティ（external cavity）の長さ（Ｌ）は、レーザへの光フィードバックによる低減されたノイズをもつ記録／再生システムを達成するように、レーザパルス周期（Ｔ）と一緒に選択される。
更に、最も近い従来技術と考えられる米国特許第５，３１３，４４８号明細書は、半導体レーザ装置を駆動するパルス発振波形及び高周波パルス電流を制御するための方法を開示する。この電流及び波形は、レーザ装置と記録媒体との間の光路長が、高周波パルス電流によって駆動される半導体レーザ装置を用いて光学的な情報を記録し再生するためのシステムにおいて一定でない場合でさえ、反射された戻り光（reflected returning light）によってほとんど影響を受けない。高周波パルス電流の周波数が制御されるか、又は高周波パルス電流のオンオフタイムが光路長に依存して決定されるので、問題を引き起こす戻り光は、オフタイムのときレーザ発光ポイントに到達する。
欧州特許出願公開公報第０８８７８９８号明細書、米国特許第５，０３４，９４２号明細書及び米国特許第５，３１３，４４８号明細書は、ここで参照により本願明細書に組み込まれる。

しかしながら、上記の特許又は特許出願の何れも、レーザの固有の特性である緩和発振（relaxation oscillation，緩和振動）周波数に関係するレーザノイズを説明していない。

本発明の目的は、光データ記録／再生システムにおけるフィードバックノイズを低減させるための方法であって、特に、周波数変調されたレーザにより発せられた緩和発振パルスの光フィードバックによりもたらされるレーザノイズを低減させるための方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、周波数変調されたレーザによって発せられた緩和発振パルスの光フィードバックによりもたらされる低減されたフィードバックノイズをもつ光データを記録／再生するためのシステムを提供することにある。

本発明の特定の利点は、高出力レベルが可能であるレーザの提供である。

本発明の他の利点は、レーザのフィードバック光によるレーザノイズが低減されるシステムの提供である。

以下の詳細な説明から明らかになる上記の目的及び利点は、多数の他の目的、利点及び特徴とともに、本発明の第１の実施態様による方法によって得られる。この方法は、レーザから光学記憶媒体までの光路長（Ｌ）を規定する外部キャビティへのレーザからのパルス光の発光を生成するように動作可能である電流によって駆動されるレーザを有する光データ記録／再生システムにおいて、フィードバックノイズを低減させるための方法であって、（ａ）パルス光の緩和発振周波数（ＲＯＦ）を決定するステップと、（ｂ）次式によって光路長（Ｌ）を調整するステップとを含むことを特徴とする方法である。
Ｌ＝Ｎ×ｃ／２×ＲＯＦ
上式で、Ｎは０より大きい任意の整数であり、ｃは光速である。

本発明の第１の実施態様による方法は、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、ＭＤ又はＭｏのような光学記憶手段からの光データを記録／再生するためのシステムのフィードバック光によって生成されるノイズの改善された低減を提供する。

緩和発振周波数を決定し、光路長の調整のために重要な設計パラメータと同じものを利用することは、驚くべきことに、パルス光の周波数だけでなく、パルス光の各パルスの緩和発振周波数が、外部空洞の長さに関して、フィードバックノイズを低減させるのにいかに重要であるかということを示している。

本発明の第１の実施態様による電流は、交流及び直流を有してもよい。この電流は多種多様のやり方で構成されてもよいが、レーザから発するパルス光を制御するように構成され得る。交流電流は、方形波、三角波、正弦波状の波形又はそれらのいかなる組み合わせを有してもよい。

緩和発振周波数の決定は、特定のレーザ駆動電流構成、即ち、特定のＡＣ及びＤＣ駆動電流のシミュレーション又は測定によって達成され得る。

本発明の第１の実施態様による電流は、レーザから外部キャビティに発せられるパルス光の発光を生成するように動作可能であり、パルス光の発光は、電流の周期ごとに１つの光出力パルスをもつ一連の光出力パルスを有し、各光出力パルスがただ１つの緩和発振パルスを示す。

以下の詳細な説明から明らかになる上記の目的及び利点は、多数の他の目的、利点及び特徴とともに、本発明の第２の実施態様によるシステムによって得られる。このシステムは、レーザから光学記憶媒体までの光路長Ｌを規定する外部キャビティにレーザから発せられるパルス光の発光を生成するように動作可能である電流によって駆動されるレーザを有するシステムであって、次式によって規定される光路長Ｌをもつことを特徴とするシステムである。
Ｌ＝Ｎ×ｃ／２×ＲＯＦ
上式で、Ｎは０より大きい任意の整数であり、ＲＯＦはパルス光の緩和発振周波数であり、ｃは光速である。

本発明の第２の実施態様によるシステムは、本発明の第１の実施態様による方法のいかなる特徴を組み込んでもよい。

本発明の第２の実施態様による電流は、レーザから外部キャビティへのパルス光の発光を生成するように動作可能であり、パルス光の発光が、交流電流の周期ごとに１つの光出力パルスをもつ一連の光出力パルスを有し、各々の光出力パルスがただ１つの緩和発振パルスを示すことができる。

本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の以下の説明的且つ非制限的な詳細にわたる説明によって、更に理解される。

種々の実施形態の以下の説明では、添付の図面が参照されているが、これらの図面は、本発明が実施され得る単なる例証として示されるものである。本発明の範囲から逸脱しなければ、他の実施形態が利用されてもよく、構造的及び機能的な変更形態が作られてもよいことを理解されたい。

図１は、光学記憶媒体１２からの光データを記録／再生するためのシステム１０を示す。光学記憶媒体１２は、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、ＭＤ又はＭｏのような任意のタイプの光学的、電気光学的又は光磁気的な記憶能力を有してもよい。図１に示される光学記憶媒体１２は対称ライン１４を備え、この対称ラインを中心に、この記憶媒体１２は、記憶媒体１２の表面１６のあらゆる部分にアクセスすることができるように回転することができる。

このシステム１０は、レーザ１８の出口２４から発するパルス光２２を生成するように、レーザ励振器２０によって生成されるＡＣ及びＤＣ電流によって駆動されるレーザ１８を有する。ＡＣ及びＤＣ電流は、パルス光の各パルスの緩和発振の振る舞いを制御するように選択されてもよい。

レーザ１８は、当業者により一般に知られる任意のタイプの半導体レーザである。

発せられたパルス光２２は、レーザ１８を出射し、第１に、パルス光２２をコリメートするためにコリメータ２６に投影され、次いで、第２に、レーザ１８から光学記憶媒体１２までのトラジェクトリ（trajectory，軌跡）と、光学記憶媒体１２から検出器３０までのトラジェクトリとを（１／４波長プレート３４と組み合わせて）区別するために偏光ビームスプリッタ２８に投影される。偏光ビームスプリッタは、光学記憶媒体１２から検出器３０まで戻り光をリダイレクトする。この戻り光は、第１の集光レンズ３２によって検出器３０に集光される。

偏光されたパルス光２２は、１／４波長プレート３４を介してミラー３６に供給され、このミラーが偏光されたパルス光を第２の集光レンズ３８へ反射する。第２の集光レンズ３８は、パルス光を光学記憶媒体１２に集光させ、その後、この光は検出器３０に反射して戻される。

当業者に知られているように、戻り光の一部はレーザ１８にフィードバックされ、それによって、ノイズをもたらす。外部キャビティの光路長を適切に調整することによって、但し、この光路長は、レーザ１８の出口２４から光学記憶媒体１２までの間の光学的な距離として規定される長さであるが、パルス光の変調周波数に従って、ノイズの低減が達成され得る。ここで、光学的な距離が個々の媒体の屈折率を乗じられる光路の長さとして規定される媒体もある。

しかしながら、レーザ１８にフィードバックされる光によって生成されるノイズの量を更に低減させるために、他のパラメータが含まれることが必要である。レーザ１８を駆動するＡＣ及びＤＣ電流は、発せられたパルス光２２の特定の効果を得るために調整されてもよく、場合によっては、ＡＣ及びＤＣ電流のこうした調整は、パルス光２２における各々のパルスに続いて緩和発振を引き起こす。個別の緩和発振は、２つの連続する緩和発振の間で対応する距離をもつ緩和発振周波数において繰り返される。本発明の目的は、緩和発振周波数の波長（２つの連続する緩和発振間の距離）に合致する長さに対して、外部キャビティの光路長を更に調整することにある。２つの続いて生じる緩和発振の間の距離及び光路長の２倍が、任意の数の整数で合致されることができる。

図２は、システム１０のレーザ変調のシミュレーションの図を示す。レーザ１８は、ＡＣ成分及びＤＣ成分を有する電流信号５０によって駆動される。このシミュレーションでは、駆動電流５０は、５ｍＡ（ミリアンペア）のＤＣ成分と、約２５ｍＡの振幅をもつＡＣ成分とを有し、平均値７ｍＷ（ミリワット）のレーザ１８から光出力をもたらす。

この駆動電流構成を用いて、レーザ１８はＡＣ成分の周波数で振動（pulsate，脈動）している。周波数は１／Ｔで規定され、ここで、Ｔは２つの続いて起こるパルス５７の間の期間５６である。更に、レーザ出力５４は、緩和発振のために、パルス５７のたびに強い発振を示す。緩和パルス５８及び６０は、タイムスケール（timescale，時間的な尺度）が大きいので、その見た目で区別するのは容易ではない。しかし、ＡＣ変調ピークごとに、第１の緩和発振パルス５７の後に、約５ＧＨｚ（ギガヘルツ）の周波数（２００ｐｓ（ピコ秒）期間）をもつ１以上の緩和発振パルス５８，６０のシーケンスが続く。この周波数は、６ｃｍの対応する波長を有する。それゆえ、フィードバックノイズを低減させるために、外部キャビティの光路長の２倍が６ｃｍの倍数（Ｎ）にセットされ、そのため、フィードバック光は、後続のパルス６０のピークでレーザ１８に戻る。

駆動電流のいかなる構成でも緩和発振を導く結果をもたらすことが可能であるので、フィードバックノイズを低減させるように、外部キャビティの光路長が本発明によって補正されてもよいことが強調される。

図３は、システム１０のレーザ変調の第２のシミュレーションの図を示す。レーザ１８は、ＡＣ成分及びＤＣ成分を有する電流７０によって駆動される。このシミュレーションでは、ＤＣ成分は５ｍＡであり、ＡＣ成分は１３ｍＡの振幅をもち、平均値０．７ｍＷのレーザ１８から光出力７４をもたらす。この駆動電流構成は、ＡＣ電流期間７６につきただ１つのパルス７７を生じる。パルス７７の幅は１００ｐｓを下回り、通常、約３０ｐｓである。レーザと光記憶媒体１２との間の十分に大きい光路長Ｌの場合、全てのフィードバック光は、パルス７７の幅より大きいタイムスケールでレーザ１８に帰還する。レーザ１８はこのフィードバックに対して無感応であり、それゆえ、フィードバックノイズが存在しない。

本発明の第１の実施形態によるシステムを示す図である。 本発明の第１の実施形態によるシステムのレーザ変調のシミュレーションの図である。 一回のパルス／サイクルが生じるようにＤＣ及びＡＣ電流が調整される、本発明の第１の実施形態によるシステムのレーザ変調の第２のシミュレーションの図である。

Claims (6)

1. レーザから光学記憶媒体までの光路長Ｌを規定する外部キャビティに前記レーザから発せられるパルス光を生成するように動作可能である電流によって駆動される前記レーザを有する光データ記録／再生システムにおいて、フィードバックノイズを低減させるための方法であって、
   （ａ）前記パルス光の緩和発振周波数ＲＯＦを決定するステップと、
   （ｂ）次式によって前記光路長Ｌを調整するステップとを含むことを特徴とする方法。
   Ｌ＝Ｎ×ｃ／２×ＲＯＦ
   上式で、
   Ｎ：０より大きい任意の整数
   ｃ：光速
2. 前記光学記憶媒体が、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、ＭＤ、Ｍｏ又はこれらの媒体の任意の組み合わせを有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記緩和発振周波数を決定する前記ステップは、特定の交流及び直流駆動構成のような特定のレーザ駆動電流構成のシミュレーション又は測定を含む、請求項１又は２の何れか一項に記載の方法。
4. 前記電流が、前記レーザから前記外部キャビティに発せられるパルス光を生成するように動作可能であり、前記パルス光の発光が、前記電流の周期ごとに１つの光出力パルスをもつ一連の光出力パルスを有し、各光出力パルスがただ１つの緩和発振パルスを示す、請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
5. レーザから光学記憶媒体までの光路長Ｌを規定する外部キャビティに前記レーザから発せられるパルス光を生成するように動作可能である電流によって駆動される前記レーザを有するシステムであって、次式によって規定される光路長Ｌをもつことを特徴とするシステム。
   Ｌ＝Ｎ×ｃ／２×ＲＯＦ
   上式で、
   Ｎ：０より大きい任意の整数
   ＲＯＦ：パルス光の緩和発振周波数
   ｃ：光速
6. 前記電流信号が、前記レーザから前記外部キャビティに発せられるパルス光の発光を生成するように動作可能であり、前記パルス光の発光が、前記電流の周期ごとに１つの光出力パルスをもつ一連の光出力パルスを有し、各光出力パルスがただ１つの緩和発振パルスを示す、請求項５に記載のシステム。

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