JP2009301653A - Optical head apparatus and information recording/reproducing apparatus using the same - Google Patents

Optical head apparatus and information recording/reproducing apparatus using the same Download PDF

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Nobuaki Kaji
伸暁 加治
Takashi Usui
隆 碓井
Kazuto Kuroda
和人 黒田
Kazuo Watabe
一雄 渡部
Keiichiro Yusu
圭一郎 柚須
Chosaku Noda
長作 能弾
Masahiro Saito
真拡 齊藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an information recording/reproducing apparatus for recording information in a recording medium using a pulse laser beam of a sub nano class generated with relaxation vibration as a recording pulse recording information, and an optical head apparatus used for the same, wherein output of a recording pulse is stabilized. <P>SOLUTION: The optical head apparatus includes a laser driving circuit (9) supplying, to a laser element (20), a driving current regulated so that light output from the laser element includes continuous two or more peaks and each interval between two peaks is 200 ps (picosecond) or less, wherein the temperature of an information recording layer of an optical disk is increased in a short time to form a recording mark. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、サブナノクラスのパルスレーザ光を用いて記録媒体に情報を記録する情報記録再生装置ならびにそれに用いる光ヘッド装置に関する。   The present invention relates to an information recording / reproducing apparatus that records information on a recording medium using sub-nano class pulse laser light and an optical head apparatus used therefor.

情報の記録、再生ならびに消去(繰り返し記録)に適した記録媒体として、光ディスクが広く利用されている。なお、光ディスクは、記録容量で区別すると、CD規格、DVD(デジタル多用途ディスク)規格に分類される。また、映像および音声(音楽データ)のより高密度な記録が可能なDVD規格をさらに発展させた光ディスクも既に実用化されている。   An optical disk is widely used as a recording medium suitable for recording, reproducing, and erasing (repeating recording) information. Optical discs are classified into CD standards and DVD (digital versatile discs) standards when distinguished by recording capacity. In addition, optical discs that are further developed from the DVD standard capable of recording video and audio (music data) with higher density have already been put into practical use.

上記のDVD規格をさらに発展させた光ディスクへの記録方法として、記録パルス長さが1ns(ナノ秒)よりも小さい急峻なパルスを利用することにより、記録密度を高める方法が開発されている。この記録方法は、例えばサブナノパルス記録方法、あるいは緩和振動を利用した記録方法と称される。   As a method for recording on an optical disc, which is a further development of the above-mentioned DVD standard, a method for increasing the recording density by utilizing a steep pulse whose recording pulse length is smaller than 1 ns (nanosecond) has been developed. This recording method is called, for example, a sub-nanopulse recording method or a recording method using relaxation oscillation.

特許文献1には、緩和振動を使った光ディスク記録装置/半導体レーザ駆動方法が開示されている。なお、文献1には、記録用のレーザ光を出力する際に、半導体レーザ素子に注入する電流を下げる、ことおよびその周期がおよそ2GHzから4GHzであることが記載されている。
特開2002−123963
Patent Document 1 discloses an optical disk recording device / semiconductor laser driving method using relaxation oscillation. Note that Document 1 describes that when a recording laser beam is output, the current injected into the semiconductor laser element is reduced and the period is approximately 2 GHz to 4 GHz.
JP 2002-123963 A

しかしながら、特許文献1に記載された記録装置/半導体レーザ駆動方法においては、記録用のレーザ光の立ち上がりおよび立ち下がり特性を改善するために、緩和振動を利用することを示すのみで、記録パルスの出力を安定化すること、および緩和振動により発生する急峻なパルスを情報の記録に利用することは言及されていない。   However, in the recording apparatus / semiconductor laser driving method described in Patent Document 1, only the relaxation oscillation is used in order to improve the rising and falling characteristics of the recording laser beam. There is no mention of stabilizing the output and using a steep pulse generated by relaxation oscillation for information recording.

この発明の目的は、情報を記録する記録レーザ光として、緩和振動により発生するサブナノクラスのパルスレーザ光を用いて記録媒体に情報を記録する情報記録再生装置ならびにそれに用いる光ヘッド装置において、ピークパワーすなわち記録パルスの出力を安定化することである。   An object of the present invention is to provide a peak power in an information recording / reproducing apparatus for recording information on a recording medium using a sub-nanoclass pulsed laser beam generated by relaxation oscillation as a recording laser beam for recording information, and an optical head device used therefor. That is, the output of the recording pulse is stabilized.

この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、所定波長の光を出力する光源と、前記光源に、前記光源から出力される光が2以上のピークを含み、そのピーク相互間の間隔が200ps(ピコ秒)以下となるよう規定された駆動電流を供給する駆動回路と、前記光源からの光を情報記録媒体の情報記録層に集光するレンズと、を有することを特徴とする光ヘッド装置である。   The present invention has been made on the basis of the above problems, and a light source that outputs light of a predetermined wavelength and the light output from the light source includes two or more peaks, and there is an interval between the peaks. An optical head comprising: a drive circuit that supplies a drive current defined to be 200 ps (picoseconds) or less; and a lens that focuses light from the light source onto an information recording layer of an information recording medium. Device.

この発明によれば、緩和振動を伴って発生するサブナノクラスのパルス状のレーザ光の出力、すなわち記録パルスの出力が安定化される。これにより、DVD規格をさらに発展させた記録密度の高い光ディスクへの安定な情報の記録を実現することができる。   According to the present invention, the output of a sub-nano class pulsed laser beam generated with relaxation oscillation, that is, the output of a recording pulse is stabilized. As a result, stable recording of information on an optical disc having a high recording density, which is a further development of the DVD standard, can be realized.

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態が適用可能な情報記録再生装置(光ディスク装置)の構成の一例を示す。   FIG. 1 shows an example of the configuration of an information recording / reproducing apparatus (optical disc apparatus) to which an embodiment of the present invention can be applied.

図1に示す情報記録再生装置すなわち光ディスク装置1は、中心波長が405nmで、例えば400〜410nmの範囲の紫色波長帯の光すなわちレーザビーム(以下、レーザ光と略称する)を出力可能な半導体レーザ素子(光源)20を含む。なお、半導体レーザ素子20は、例えばレーザダイオード(Laser Diode,以下、LDと略称する)で、共振器長は0.8mmである。   The information recording / reproducing apparatus, that is, the optical disc apparatus 1 shown in FIG. 1 has a central wavelength of 405 nm and can output light in a violet wavelength band in the range of 400 to 410 nm, that is, a laser beam (hereinafter abbreviated as laser light). An element (light source) 20 is included. The semiconductor laser element 20 is, for example, a laser diode (hereinafter abbreviated as LD), and the resonator length is 0.8 mm.

LD20から出射されたレーザ光100は、コリメートレンズ(以下、CLと略称する)21により平行光化され、偏光ビームスプリッタ22およびλ/4板23を透過し、対物レンズ(以下、OLと略称する)24に案内される。   A laser beam 100 emitted from the LD 20 is collimated by a collimator lens (hereinafter abbreviated as CL) 21, passes through a polarization beam splitter 22 and a λ / 4 plate 23, and is objective lens (hereinafter abbreviated as OL). ) Guided to 24.

OL24に案内されたレーザ光100は、OL24により所定の収束性が与えられ、情報記録媒体すなわち光ディスクDの詳述しない透明基板(光入射側基板)を透過し、目的とする情報記録層に集光される。すなわち、OL24を通ったレーザ光は、OL24の焦点位置において最小光スポットを呈する。従って、OL24を、OL24と光ディスクDの情報記録層との間の距離がOL24の焦点位置に一致するよう、フォーカス制御により逐次変化することで、OL24により収束されたレーザ光の最小光スポットにより光ディスクDの情報記録層に記録されている情報が再生される。また、光ディスクDに情報を記録する際には、最小光スポットを呈するレーザ光により光ディスクDの情報記録層が局所的に昇温されることにより記録マークすなわちピットが形成される。なお、OL25は、例えばプラスチック製で、開口数NAは、例えば0.65である。   The laser beam 100 guided to the OL 24 is given a predetermined convergence by the OL 24, passes through an information recording medium, that is, a transparent substrate (light incident side substrate) not described in detail of the optical disc D, and is collected on a target information recording layer. To be lighted. That is, the laser light that has passed through the OL 24 exhibits a minimum light spot at the focal position of the OL 24. Therefore, the OL 24 is sequentially changed by focus control so that the distance between the OL 24 and the information recording layer of the optical disc D coincides with the focal position of the OL 24, so that the optical disc can be obtained by the minimum light spot of the laser beam converged by the OL 24. Information recorded in the information recording layer D is reproduced. Further, when information is recorded on the optical disc D, a recording mark, that is, a pit is formed by locally raising the temperature of the information recording layer of the optical disc D by a laser beam that exhibits a minimum light spot. The OL 25 is made of plastic, for example, and the numerical aperture NA is, for example, 0.65.

光ディスクDの情報記録層で反射された反射光(反射レーザ光)101は、光ディスクDの基板を透過し、OL24、λ/4板23を透過し、偏光ビームスプリッタ22に戻される。   The reflected light (reflected laser light) 101 reflected by the information recording layer of the optical disc D passes through the substrate of the optical disc D, passes through the OL 24 and the λ / 4 plate 23, and returns to the polarization beam splitter 22.

偏光ビームスプリッタ22に戻された反射レーザ光101は、詳述しないが偏光ビームスプリット面において反射され、結像レンズ(以下、FLと略称する)25により所定の収束性が与えられて、光検出器26の受光部(受光面)に結像される。   Although not described in detail, the reflected laser beam 101 returned to the polarization beam splitter 22 is reflected on the polarization beam split surface and given a predetermined convergence by an imaging lens (hereinafter abbreviated as “FL”) 25 to detect light. An image is formed on the light receiving portion (light receiving surface) of the detector 26.

光検出器26の受光面は、詳述しないが、例えば互いに直交する2つの直線により区分された複数の検出領域を有し、それぞれの検出領域において、光強度に応じた電流を出力する。   Although not described in detail, the light receiving surface of the photodetector 26 has a plurality of detection areas divided by, for example, two straight lines orthogonal to each other, and outputs a current corresponding to the light intensity in each detection area.

光検出器26から出力された電流は、図示しないI/Vアンプにより電圧に変換され、演算回路3を介して、光ディスクDの情報記録層に記録されている情報(データ)として再生されるHF信号や、フォーカス制御のための光ディスクDの情報記録層とOL24との間の間隔を制御するためのフォーカス誤差信号、トラック制御のための光ディスクDの情報記録層に記録されている情報であるピット列もしくは同情報記録層にあらかじめ形成されている案内溝(グルーブまたはトラックと称されることも多い)の中心とOL24により集光された光スポットとの間の位置を制御するためのトラック誤差信号などに演算処理される。   The current output from the photodetector 26 is converted into a voltage by an I / V amplifier (not shown), and is reproduced as information (data) recorded in the information recording layer of the optical disc D via the arithmetic circuit 3. A signal, a focus error signal for controlling the interval between the information recording layer of the optical disc D for focus control and the OL 24, and a pit which is information recorded on the information recording layer of the optical disc D for track control Track error signal for controlling the position between the center of a guide groove (often referred to as a groove or a track) formed in a row or the same information recording layer and the light spot collected by the OL 24 And so on.

OL24は、アクチュエータ27を介して、光ディスクDの情報記録層と直交する方向(OL24の光軸方向すなわちフォーカス制御方向)およびディスクラジアル方向(案内溝すなわちトラック/グルーブを横切る方向)すなわちトラック制御方向)に、随時移動される。すなわち、アクチュエータ27に保持されたOL24は、サーボドライバ5からアクチュエータ27に供給される制御信号(フォーカス制御信号/トラック制御信号)により、(アクチュエータ27が)フォーカス制御方向およびトラック制御方向(ラジアルチルト(ディスクラジアル)方向)について移動されることにより、光ディスクDの情報記録層のピット列またはトラック/グルーブの概ね中心に、光スポットのサイズが所定の大きさよりも小さいオンフォーカス状態(最小光スポット)で集光するように、随時移動される。   The OL 24 passes through the actuator 27 in a direction perpendicular to the information recording layer of the optical disc D (the optical axis direction of the OL 24, that is, the focus control direction) and the disc radial direction (direction that crosses the guide groove, that is, the track / groove), that is, the track control direction. It is moved from time to time. That is, the OL 24 held by the actuator 27 is controlled by the actuator 27 by the control signal (focus control signal / track control signal) supplied from the servo driver 5 to the actuator 27, and the focus control direction and the track control direction (radial tilt ( In the on-focus state (minimum light spot) where the size of the light spot is smaller than a predetermined size at the center of the pit row or track / groove of the information recording layer of the optical disk D. It is moved from time to time to collect light.

演算回路3により演算処理された信号のうち、光ディスクDの情報記録層に対する情報(データ)の書き込みに利用される記録用レーザ光の波形および強度については、制御部7の書き込みストラテジ部(記録波形安定化部)を介して、ストラテジすなわち書き込み波形が、最適化される。   Regarding the waveform and intensity of the recording laser beam used for writing information (data) to the information recording layer of the optical disc D among the signals calculated by the arithmetic circuit 3, the write strategy portion (recording waveform) of the control portion 7 is used. Through the stabilization part), the strategy, ie the write waveform, is optimized.

制御部7により最適化された書き込み波形は、LD20により出力される記録用レーザ光、再生用レーザ光ならびに消去用レーザ光のそれぞれを、最適な波形および強度で出力させるレーザ駆動回路(Laser diode driving circiut,以下LDDと略称する)9に入力される。これにより、LD20から、情報の記録、消去および再生に適した波形および光強度のレーザ光が出力される。   The write waveform optimized by the control unit 7 is a laser drive circuit (Laser diode driving) that outputs each of the recording laser beam, the reproduction laser beam, and the erasing laser beam output from the LD 20 with an optimal waveform and intensity. circiut (hereinafter abbreviated as LDD) 9. Thereby, a laser beam having a waveform and light intensity suitable for recording, erasing and reproducing information is output from the LD 20.

光ディスクDとしては、例えば現行のDVD規格の光ディスクに比較してさらに高密度の記録が可能な光ディスクが利用可能である。また、DVD規格の光ディスクであって、情報の記録と消去が可能なDVD−RAMディスクおよびDVD−RWディスク、新たな情報の書き込み(追記/1回記録)のみが可能なDVD−Rディスク、もしくは既に情報が記録されているDVD−ROMディスク等の、周知のさまざまな種類のディスクのそれぞれも利用可能であることはいうまでもない。   As the optical disk D, for example, an optical disk capable of recording at a higher density than that of the current DVD standard optical disk can be used. Further, it is a DVD standard optical disc, and a DVD-RAM disc and a DVD-RW disc capable of recording and erasing information, a DVD-R disc capable of writing only new information (additional recording / recording once), or It goes without saying that various well-known types of discs such as DVD-ROM discs on which information has already been recorded can also be used.

LDD9は、図2および図5により以下に説明するが、特に光ディスクDへの情報の記録時において、LD20からサブナノクラスの短周期のレーザ光を出力させるために、所定の期間および波形の緩和振動パルスを出力できる。   The LDD 9 will be described below with reference to FIGS. 2 and 5. In particular, when information is recorded on the optical disc D, the LDD 9 has a predetermined period and a relaxation oscillation of a waveform in order to output a sub-nanoclass short-period laser beam from the LD 20. A pulse can be output.

まず、図2(a)〜図2(d)を用いて、光ディスクD(記録媒体)の図示しない記録膜に情報を記録するために利用可能な記録パルスの生成方法(レーザ駆動方法)について説明する。   First, a recording pulse generation method (laser driving method) that can be used to record information on a recording film (not shown) of the optical disc D (recording medium) will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (d). To do.

図2(a)および図2(b)は、LD(半導体レーザ素子)における、一般的なレーザ駆動電流とレーザ駆動電流供給された場合のレーザ光の出射(レーザ出力)との関係を示し、図2(c)は、緩和振動パルス(本発明で用いる特徴的なレーザ出力)を得ることのできるレーザ駆動電流の供給例であり、図2(d)はこのようなレーザ電流が駆動された場合のレーザ出力(レーザ光の強度)を示す。   FIGS. 2A and 2B show a relationship between a general laser driving current and laser light emission (laser output) when a laser driving current is supplied in an LD (semiconductor laser element). FIG. 2C shows an example of supplying a laser driving current that can obtain a relaxation oscillation pulse (a characteristic laser output used in the present invention). FIG. 2D shows that such a laser current is driven. The laser output (intensity of laser light) is shown.

図2(a)および図2(c)に示す通り、駆動電流は、バイアス電流Ibiとピーク電流Ipeの2レベルに制御されている。なお、バイアス電流がさらに2つのレベル、あるいは、3つのレベルに細分化されて制御される場合もあるがここでは、説明の簡易化のため、バイアス電流とピーク電流がそれぞれ1レベルずつの場合を用いて説明する。   As shown in FIGS. 2A and 2C, the drive current is controlled to two levels, that is, a bias current Ibi and a peak current Ipe. In some cases, the bias current may be further subdivided into two levels or three levels to be controlled. Here, for simplification of explanation, the case where the bias current and the peak current are one level each is shown. It explains using.

通常の記録パルス生成の場合、LDD9は、図2(a)に示すように、LD20がレーザ発振を開始する閾値電流Ithよりもやや高いレベルに設定されたバイアス電流Ibiをまず生成し、LD20を予備的に駆動する。その後、時刻Bにてバイアス電流Ibiへと引き下げられるまでの間、時刻Aにて、所望のピークパワーを得るためのピーク電流Ipeが印加される。このように、時刻Aから時刻Bまでの間、ピーク電流Ipeが印加されることで、図2(b)に示すようなレーザ出力(レーザ出射光強度の時間変化)が得られる。   In the case of normal recording pulse generation, the LDD 9 first generates a bias current Ibi set to a level slightly higher than the threshold current Ith at which the LD 20 starts laser oscillation, as shown in FIG. Drive preliminarily. Thereafter, a peak current Ipe for obtaining a desired peak power is applied at time A until it is lowered to bias current Ibi at time B. Thus, by applying the peak current Ipe from time A to time B, a laser output (time change in laser emission light intensity) as shown in FIG. 2B is obtained.

すなわち、レーザ駆動電流の大きさが、バイアス電流Ibiである時刻Aまでの間は、出射光強度は、LD20から出力されるレーザ光は、光ディスクDにデータを記録することができない極く低いパワーであるが、ピーク電流Ipeが印加され、レーザ光の強度が記録パワーまで増大される。時刻B以降は、出射光の強度は、再び低パワーとなることはいうまでもない。   That is, until the time A when the magnitude of the laser drive current is the bias current Ibi, the intensity of the emitted light is such that the laser light output from the LD 20 cannot record data on the optical disk D. However, the peak current Ipe is applied, and the intensity of the laser beam is increased to the recording power. Needless to say, after time B, the intensity of the emitted light again becomes low power.

より詳細に出射光強度を観測すると、図2(b)においては、時刻Aにおいて強度が記録パワーまで引き上げられた際に、定常の記録パワーに安定するまでに、強度が瞬間的に上昇して低下する様子が伺える(図中の矢印C部分)。これは、LD20の緩和振動によるものであり、通常の記録パルス生成においては、この緩和振動がなるべく小さくなるように制御を行なう。   When the intensity of the emitted light is observed in more detail, in FIG. 2B, when the intensity is raised to the recording power at time A, the intensity instantaneously increases until the steady recording power is stabilized. You can see how it falls (arrow C in the figure). This is due to the relaxation oscillation of the LD 20, and in normal recording pulse generation, control is performed so that this relaxation oscillation is minimized.

緩和振動とは、このように半導体レーザにおいて、駆動電流があるレベルから閾値電流を大きく超える一定のレベルまで急激に上昇した際に生ずる、過渡的な振動現象である。   In this way, relaxation oscillation is a transient oscillation phenomenon that occurs when the drive current suddenly increases from a certain level to a certain level that greatly exceeds the threshold current in the semiconductor laser.

なお、緩和振動は、振動を繰り返す毎に小さくなり、やがて振動は治まる。   Note that the relaxation vibration becomes smaller every time the vibration is repeated, and the vibration is eventually stopped.

本発明の光記録装置においては、この緩和振動を積極的に記録に利用するものである。   In the optical recording apparatus of the present invention, this relaxation vibration is actively used for recording.

すなわち、本来は、発生を抑制すべき緩和振動であるが、緩和振動に特有の「パルス長が短い」、「エネルギー量(光出力としてのレーザパワーの積分値)は、光ディスクDの記録膜を記録レベルに変化させることができる場合がある」ことを利用して、パルス長が短く急峻な記録パルスを『安定に』得ることを、本発明で達成しようとするものである。   That is, although it is originally a relaxation vibration that should be suppressed, the “pulse length is short” and “energy amount (integrated value of laser power as optical output) peculiar to the relaxation vibration are recorded on the recording film of the optical disk D. It is an object of the present invention to obtain “stable” a steep recording pulse having a short pulse length by utilizing the fact that “the recording level may be changed”.

図2(c)に示すようにLD20にLDD9から所定の特性の駆動電流を供給すると、図2(d)から明らかなように、振動を伴うがピークレベルの高いレーザ出力が、僅かな時間だけ得られる。   As shown in FIG. 2 (c), when a drive current having a predetermined characteristic is supplied to the LD 20 from the LDD 9, a laser output accompanied by vibration but having a high peak level can be obtained only for a short time, as is apparent from FIG. 2 (d). can get.

より詳細には、LD20に、閾値電流Ithより低いレベルに設定されたバイアス電流Ibiを供給し、所定のタイミングすなわち時刻Aにて、通常の記録パルス生成よりも早い立ち上がり時間で急激に、駆動電流を閾値電流Ithよりも高いピーク電流レベルIpeまで引き上げ、通常の記録パルス生成よりも短いナノ秒レベルの僅かな時間経過後の時刻Dにて、バイアス電流Ibiに戻す。   More specifically, the bias current Ibi set to a level lower than the threshold current Ith is supplied to the LD 20, and at a predetermined timing, that is, at time A, the drive current is suddenly increased with a rise time earlier than normal recording pulse generation. Is raised to a peak current level Ipe higher than the threshold current Ith, and returned to the bias current Ibi at time D after a short time of nanosecond level shorter than normal recording pulse generation.

この場合、図2(d)に見られるように、レーザ出力(レーザ出射光強度の時間変化)が得られる。   In this case, as can be seen in FIG. 2 (d), laser output (time change in laser emission light intensity) can be obtained.

すなわち、図2(d)において、閾値電流Ithよりも低いバイアス電流Ibiにより駆動されている時刻Aまでは、LD20はレーザ発振を開始しておらず、無視できる程度のレベルであって、発光ダイオードとしての光出射がある程度である。その後、時刻Aにおいて急激に電流が印加されることで、緩和振動を伴うレーザ発振が生じて出射光強度も急激に上昇する。   That is, in FIG. 2D, the LD 20 does not start laser oscillation until time A when it is driven by the bias current Ibi lower than the threshold current Ith, and is at a negligible level. As a result, there is a certain amount of light emission. After that, when current is suddenly applied at time A, laser oscillation accompanied by relaxation oscillation occurs, and the emitted light intensity also rises rapidly.

以下、緩和振動の振幅は次第に定常レベルに収束するが、所定の時間すなわち時刻Dを定めて、駆動電流を閾値電流Ithよりも低いIbiに設定することで、あるエネルギー量のレーザ光が得られる。なお、時刻Dは、図2(c)および図2(d)から明らかなように、緩和振動の2周期目のパルスが生成されたタイミングとしている。   Hereinafter, the amplitude of the relaxation oscillation gradually converges to a steady level, but by setting a predetermined time, that is, time D, and setting the drive current to Ibi lower than the threshold current Ith, a laser beam having a certain energy amount can be obtained. . Note that the time D is the timing at which the pulse of the second period of the relaxation oscillation is generated, as is apparent from FIGS. 2 (c) and 2 (d).

このように、緩和振動によるパルスは、通常の記録パルスに比べて、非常に短い時間で出射光強度が上昇し、半導体レーザの構造によって決まる一定の周期で出射光強度が低下するという特徴を持っている。従って、緩和振動によるパルスを記録パルスに用いることにより、通常の記録パルスでは得られない、短い立ち上がり・立下り時間を持ち、かつ強いピーク強度を持った短パルスを得ることができる。なお、後段に一例を示すが、本願で用いる緩和振動の周期は、ピーク出力が10%である時点と同90%である時点とにより規定されるレーザ出力の期間をそのレーザ光の幅(半値全幅)としたうえで、2つ以上のパルスが連続している場合に隣接するレーザ光の半値全幅相互間の期間を示し、約230ps(ピコ秒)である。   As described above, the pulse due to relaxation oscillation has a feature that the emitted light intensity increases in a very short time compared to a normal recording pulse, and the emitted light intensity decreases at a certain period determined by the structure of the semiconductor laser. ing. Therefore, by using a pulse due to relaxation oscillation as a recording pulse, it is possible to obtain a short pulse having a short rise / fall time and a strong peak intensity, which cannot be obtained by a normal recording pulse. Although an example is shown in the latter stage, the period of relaxation oscillation used in the present application is the laser output period defined by the time when the peak output is 10% and the time when the peak output is 90% (half value). Full width), when two or more pulses are continuous, the period between the full widths at half maximum of adjacent laser beams is shown, which is about 230 ps (picoseconds).

図3は、図2(a)〜図2(d)により説明した原理によりLD(半導体レーザ素子)から出射されるレーザ光の波形の一例を示す。   FIG. 3 shows an example of the waveform of laser light emitted from an LD (semiconductor laser element) based on the principle described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (d).

既に説明した通り、緩和振動は、LD(半導体レーザ素子すなわち発振系)において、駆動電流があるレベルから閾値電流を大きく超える一定のレベルまで急激に上昇した際に生ずる、過渡的な振動現象であるから、立ち上がりの速い電流をLDに流したときに発生する。反面、立ち上がり時間が長い場合にはこの過渡現象は小さくそのために、緩和振動のピーク出力も著しく低下する。従って、光ディスクDの情報記録層に対する情報の記録に用いる記録パルスとして利用するためには、パルス幅(記録パルス長)が安定であることはもちろん、ピーク出力(レーザ光の最大値)が予定したレベルに達していることが必須である。   As already described, relaxation oscillation is a transient oscillation phenomenon that occurs when the drive current suddenly rises from a certain level to a certain level that greatly exceeds the threshold current in an LD (semiconductor laser device or oscillation system). Therefore, it occurs when a fast rising current is passed through the LD. On the other hand, when the rise time is long, this transient phenomenon is small, so that the peak output of the relaxation oscillation is significantly reduced. Therefore, in order to use it as a recording pulse for recording information on the information recording layer of the optical disc D, the peak output (maximum value of the laser beam) is scheduled as well as the pulse width (recording pulse length) is stable. It is essential to reach the level.

図3に示すレーザ光は、最初の出力のピークの大きさを「100」とするとき、所定期間(緩和振動の周期)T経過後に、概ね60%程度の大きさを示す第2の出力を伴う。なお、図3に示した例では、最初の出力と第2の出力との間の期間すなわち緩和振動の周期Tは、上述した半値全幅相互間の期間として概ね230psである。   The laser beam shown in FIG. 3 has a second output having a magnitude of about 60% after the elapse of a predetermined period (period of relaxation oscillation) T when the peak magnitude of the first output is “100”. Accompany. In the example shown in FIG. 3, the period between the first output and the second output, that is, the period T of the relaxation oscillation is approximately 230 ps as the period between the full widths at half maximum described above.

緩和振動の周期Tは、一般に、

Figure 2009301653
The period T of the relaxation oscillation is generally
Figure 2009301653

ここで、Aは光閉じこめ係数、dg/dnは微分利得、Sはフォトンの密度、τpはフォトンの寿命
により示される。
Where A is the optical confinement factor, dg / dn is the differential gain, S is the photon density, and τp is the photon lifetime.
Indicated by.

上記(1)式における緩和振動の周期を決めるパラメータの値は、通常は測定することが困難であるが、図3に示したような十分に立ち上がり時間の短い電流をLDに入射したときに発生するレーザ光の波形に基づいて、緩和振動の周期Tを測定することができる。   The parameter value that determines the period of relaxation oscillation in the above equation (1) is usually difficult to measure, but is generated when a current having a sufficiently short rise time as shown in FIG. The period T of relaxation oscillation can be measured based on the waveform of the laser beam.

ところで、緩和振動により生じるレーザ光の強度(ピーク出力)については、図4に示すように、LD(半導体レーザ素子)20に対してLDD(レーザ駆動回路)9から供給されるレーザ駆動電流の立ち上がり時間とも関連があることが認められる。なお、図4に示したレーザ駆動電流の立ち上がり時間は、図5を用いて説明するが、『レーザ駆動電流の大きさを0mAから定常の電流値I1(例えば100mA)まで増加する際の時間』に従って変動する。また、レーザ駆動電流の立ち上がり時間は、LDD9とLD20との間の伝送路(電気回路)の抵抗値を変化させることによって、任意に設定できる。   By the way, as to the intensity (peak output) of the laser beam generated by the relaxation oscillation, as shown in FIG. 4, the rise of the laser drive current supplied from the LDD (laser drive circuit) 9 to the LD (semiconductor laser element) 20 It is recognized that there is also a relationship with time. The rise time of the laser drive current shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG. 5. “Time when the magnitude of the laser drive current is increased from 0 mA to a steady current value I1 (for example, 100 mA)” Fluctuates according to. The rise time of the laser drive current can be arbitrarily set by changing the resistance value of the transmission path (electric circuit) between the LDD 9 and the LD 20.

すなわち、図4において、図5により説明したレーザ駆動電流の立ち上がり時間が50psである場合のレーザ光の強度(ピーク出力)を「1」とし、ピーク出力が「0.9(立ち上がり時間が50psの場合の90%の出力)」が得られる立ち上がり時間を求めると、概ね200psであることが認められる。   That is, in FIG. 4, when the rise time of the laser drive current described with reference to FIG. 5 is 50 ps, the intensity (peak output) of the laser beam is “1” and the peak output is “0.9 (rise time is 50 ps). When the rise time for obtaining “90% of the output” is obtained, it is recognized that it is approximately 200 ps.

このような背景から、緩和振動を用いて光ディスクDの情報記録層に情報を記録する際に、緩和振動の最初の出力と第2の出力までのレーザ光により情報が記録される(2つめのパルス状のレーザ光までのエネルギーにより情報記録膜が昇温されて記録マークが形成される)とすると、レーザ光の第2の出力は、最初の出力から上述の周期Tが200ps以内である期間内に出力されることが必要となる。   From such a background, when information is recorded on the information recording layer of the optical disc D using relaxation vibration, information is recorded by laser light up to the first output and the second output of the relaxation vibration (second order). Assuming that the information recording film is heated by the energy up to the pulsed laser beam and a recording mark is formed), the second output of the laser beam is a period in which the period T is within 200 ps from the first output. It is necessary to be output within.

なお、図6(a)〜図6(c)に、レーザ駆動回路(LDD)9から半導体レーザ素子(LD)20に供給されるレーザ駆動電流の時間発展(a)、LDから出射されるレーザ波形(b)、ならびに出力レーザ波形によって光ディスクDの記録膜に形成されるマーク(記録マーク)の形状を示す(c)。   6A to 6C, the time evolution of the laser drive current supplied from the laser drive circuit (LDD) 9 to the semiconductor laser element (LD) 20 (a), the laser emitted from the LD. The shape of the mark (recording mark) formed on the recording film of the optical disc D by the waveform (b) and the output laser waveform is shown (c).

図6(a)において、光ディスクDの記録膜上のレーザ光の集光点が記録マークを形成しない場所にある領域(A)の区間では、LD20から出射されるレーザ光のパワーは、光ディスクD上の位置情報を読み出すためと、サーボをかけておくために光ディスクDから情報を再生する際に用いられる再生用のパワーに制御されている。すなわち、レーザ発振可能な駆動電流の閾値であるIthよりも大きなI2の大きさの駆動電流がLD20に供給される。   In FIG. 6A, the power of the laser beam emitted from the LD 20 is the optical disc D in the section of the region (A) where the condensing point of the laser beam on the recording film of the optical disc D is in the place where the recording mark is not formed. In order to read the upper position information and to apply the servo, the reproduction power used when reproducing the information from the optical disk D is controlled. That is, a drive current having a magnitude of I2 larger than Ith, which is a threshold value of a drive current capable of laser oscillation, is supplied to the LD 20.

また、区間(C)においては、I2よりもさらに大きなI3のレーザ駆動電流がLD20に供給され、最大値がP1に達する緩和振動パルスレーザ光(図6(b)参照)が出力される。   In the section (C), a laser drive current of I3 larger than I2 is supplied to the LD 20, and relaxation oscillation pulsed laser light (see FIG. 6B) whose maximum value reaches P1 is output.

なお、緩和振動パルス光が出力される領域(C)の直前の所定時間T1の間、すなわち領域(B)の間、閾値Ithよりも小さいI1の大きさのレーザ駆動電流が、LD20に供給される。   During the predetermined time T1 immediately before the region (C) where the relaxation oscillation pulse light is output, that is, during the region (B), a laser driving current having a magnitude I1 smaller than the threshold value Ith is supplied to the LD 20. The

また、緩和振動終了後すなわち領域(D)におけるレーザ駆動電流の大きさは、再び、閾値Ithよりも大きな前述のI2としている。   Further, the magnitude of the laser drive current after the end of the relaxation oscillation, that is, in the region (D) is again set to the aforementioned I2 that is larger than the threshold value Ith.

従って、LDD(レーザ駆動回路)9においては、LD(半導体レーザ素子)20から緩和振動に伴うパルス状のレーザ光を2つめのピーク出力(緩和振動の期間内で2つめのパルス状のレーザ光が出射されるタイミング)までが、少なくとも200ps以内で出力可能な伝送路の抵抗値が与えられることが好ましい。   Therefore, in the LDD (laser drive circuit) 9, the pulsed laser light accompanying the relaxation oscillation is output from the LD (semiconductor laser element) 20 to the second peak output (the second pulsed laser beam within the relaxation oscillation period). It is preferable that a resistance value of the transmission line that can be output within at least 200 ps is given up to the timing when the light is emitted.

以上説明したように、レーザダイオード(半導体レーザ素子)を用いて記録用のレーザ光を得る場合、緩和振動を誘発させてパルス状のレーザ光を発生させることで、緩和振動を使わない場合と比べて、レーザ光の強度(ピーク出力)を高めることができる。また、緩和振動ともなって出力される2つめのピーク出力までを、記録媒体である光ディスクの情報記録層の昇温すなわち情報の記録に用いることで、緩和振動を使わない場合と比べて短時間で、情報の記録が可能となる。   As described above, when laser light for recording is obtained using a laser diode (semiconductor laser element), pulsed laser light is generated by inducing relaxation vibration, compared with the case where relaxation vibration is not used. Thus, the intensity (peak output) of the laser beam can be increased. Also, by using up to the second peak output, which is output as relaxation vibration, for increasing the temperature of the information recording layer of the optical disk as a recording medium, that is, for recording information, it takes less time than when relaxation vibration is not used. Recording of information becomes possible.

このことにより、比較的短い時間で、大きなエネルギーを光ディスクに照射することができる。なお、このように、短い時間で大きなパワーのレーザ光を光ディスクに照射すると、レーザ光が照射されている時間内で熱が逃げにくく、効率的に光ディスクを加熱することができ、1つのマークを形成するために照射するレーザ光のエネルギーは、緩和振動を使わない長い持続時間のレーザ光を使った場合と比較すると、小さくなる。   As a result, a large amount of energy can be applied to the optical disc in a relatively short time. In this way, when the optical disk is irradiated with a large amount of laser light in a short time, it is difficult for heat to escape within the time during which the laser light is irradiated, and the optical disk can be heated efficiently. The energy of the laser beam irradiated for forming becomes smaller than that in the case of using a long duration laser beam that does not use relaxation oscillation.

従って、LD(半導体レーザ素子)による消費電力も小さくなり、PUH(光ピックアップヘッド)の熱上昇も抑止できる。このことは、同時に、LDの温度上昇に伴うレーザ光の波長変動やOL(対物レンズ)の屈折率の変化に起因する収差の発生等を低減でき、記録マークの品位が低下することも抑止できる。   Therefore, the power consumption by the LD (semiconductor laser element) is reduced, and the heat rise of the PUH (optical pickup head) can be suppressed. At the same time, it is possible to reduce the occurrence of aberrations due to the change in the wavelength of the laser light and the change in the refractive index of the OL (objective lens) as the temperature of the LD rises, and it is possible to suppress the deterioration of the quality of the recording mark. .

なお、本発明は、上述のいずれかの実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記のいずれかの実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to any of the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in any of the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

この発明の一実施形態が適用される情報記録再生装置(光ディスク装置)の一例を示す概略図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Schematic which shows an example of the information recording / reproducing apparatus (optical disk apparatus) with which one Embodiment of this invention is applied. 図1に示した光ディスク装置に組み込まれる半導体レーザ素子から出力される光とレーザ駆動電流との関係を説明する概略図。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the relationship between light output from a semiconductor laser element incorporated in the optical disc apparatus shown in FIG. 1 and a laser drive current. 図2により説明した原理によりLD(半導体レーザ素子)から出射されるレーザ光の波形の一例を示す概略図。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a waveform of laser light emitted from an LD (semiconductor laser element) based on the principle described with reference to FIG. 2. LD(半導体レーザ素子)に供給されるレーザ駆動電流の立ち上がり時間と出射されるレーザ光の光強度と関係を説明する概略図。Schematic explaining the relationship between the rise time of the laser drive current supplied to the LD (semiconductor laser element) and the light intensity of the emitted laser light. 図4に示したレーザ駆動電流の立ち上がり時間を説明する概略図。Schematic explaining the rise time of the laser drive current shown in FIG. 図1に示した光ディスク装置に組み込まれる半導体レーザ素子から出力される光と記録膜に形成される記録マーク(の形成過程)の関係を説明する概略図。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the relationship between light output from a semiconductor laser element incorporated in the optical disc apparatus shown in FIG. 1 and recording marks (formation process) formed on a recording film.

符号の説明Explanation of symbols

1…光ディスク装置(情報記録再生装置)、3…演算回路、5…サーバドライバ、7…制御部、9…レーザ駆動回路(LDD)、20…レーザダイオード(半導体レーザ素子、光源)、21…コリメートレンズ、22…偏光ビームスプリッタ、23…1/4波長板、24…対物レンズ、25…結像レンズ、26…光検出器、27…アクチュエータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical disk apparatus (information recording / reproducing apparatus), 3 ... Arithmetic circuit, 5 ... Server driver, 7 ... Control part, 9 ... Laser drive circuit (LDD), 20 ... Laser diode (semiconductor laser element, light source), 21 ... Collimate Lens, 22 ... Polarizing beam splitter, 23 ... 1/4 wavelength plate, 24 ... Objective lens, 25 ... Imaging lens, 26 ... Photo detector, 27 ... Actuator.

Claims (7)

所定波長の光を出力する光源と、
前記光源に、前記光源から出力される光が2以上のピークを含み、そのピーク相互間の間隔が200ps(ピコ秒)以下となるよう規定された駆動電流を供給する駆動回路と、
前記光源からの光を情報記録媒体の情報記録層に集光するレンズと、
を有することを特徴とする光ヘッド装置。
A light source that outputs light of a predetermined wavelength;
A drive circuit for supplying to the light source a drive current defined such that light output from the light source includes two or more peaks and an interval between the peaks is 200 ps (picoseconds) or less;
A lens that focuses light from the light source on an information recording layer of an information recording medium;
An optical head device comprising:
前記光源から出力される2以上のピークを含む光は、前記光源の緩和振動により生起されることを特徴とする請求項1記載の光ヘッド装置。   2. The optical head device according to claim 1, wherein light including two or more peaks output from the light source is generated by relaxation oscillation of the light source. 前記光源から出力される2以上のピークを含む光は、前記駆動回路から供給される立ち上がり時間が200ps以下の駆動電流により出力されることを特徴とする請求項1または2記載の光ヘッド装置。   3. The optical head device according to claim 1, wherein the light including two or more peaks output from the light source is output by a driving current supplied from the driving circuit and having a rise time of 200 ps or less. 前記駆動回路から前記光源に供給される駆動電流の立ち上がり時間は、前記駆動回路から前記光源に供給される駆動電流の伝送路の抵抗値により任意に設定されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の光ヘッド装置。   The rise time of the drive current supplied from the drive circuit to the light source is arbitrarily set according to a resistance value of a transmission path of the drive current supplied from the drive circuit to the light source. 4. The optical head device according to any one of 3. 所定波長の光を出力するレーザ素子と、
前記レーザ素子に、緩和振動を伴う2以上の連続したパルス状の光を出力可能に、所定の立ち上がり時間より短い立ち上がり時間の駆動電流を供給するレーザ駆動回路と、
前記レーザ素子からの光を情報記録媒体の情報記録層に集光するレンズと、
前記レンズにより取得した情報記録媒体の情報記録層からの反射光から情報記録媒体に記録されている情報を再生する信号処理回路と、
を有することを特徴とする情報記録再装置。
A laser element that outputs light of a predetermined wavelength;
A laser drive circuit that supplies a drive current having a rise time shorter than a predetermined rise time so that two or more continuous pulsed lights accompanied by relaxation oscillation can be output to the laser element;
A lens that focuses light from the laser element on an information recording layer of an information recording medium;
A signal processing circuit for reproducing the information recorded on the information recording medium from the reflected light from the information recording layer of the information recording medium obtained by the lens;
An information recording / reproducing apparatus comprising:
前記駆動回路から前記レーザ素子に供給される駆動電流の立ち上がり時間は、前記駆動回路から前記レーザ素子に供給される駆動電流の伝送路の抵抗値により任意に設定されることを特徴とする請求項5記載の情報記録再生装置。   The rising time of the drive current supplied from the drive circuit to the laser element is arbitrarily set by a resistance value of a transmission path of the drive current supplied from the drive circuit to the laser element. 5. The information recording / reproducing apparatus according to 5. 所定波長の光を出力するレーザ素子に、立ち上がり時間が200ps以下の駆動電流により緩和振動に伴う2つ以上のピークを有する連続したパルス状の光を出力させ、
この2つ以上のピークを有する連続したパルス状の光により、記録媒体の情報記録層を加熱して情報を記録する
ことを特徴とする情報記録再生方法。
A laser element that outputs light of a predetermined wavelength is caused to output continuous pulsed light having two or more peaks due to relaxation oscillation by a drive current having a rise time of 200 ps or less,
An information recording / reproducing method, wherein information is recorded by heating an information recording layer of a recording medium with continuous pulsed light having two or more peaks.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010033679A (en) * 2008-07-30 2010-02-12 Sony Corp Optical information recording device, optical pickup, and laser beam emission method

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