JP2010092946A - 短パルス光源装置、レーザ駆動方法、光ピックアップ及び光ディスク装置 - Google Patents

短パルス光源装置、レーザ駆動方法、光ピックアップ及び光ディスク装置 Download PDF

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Abstract

【課題】高出力の短パルス光を出射し得ると共に消費電力を低減できるようにする。
【解決手段】
短パルス光源装置１のレーザ制御部２は、電源回路５へ供給するゲート信号ＳＧのゲートパルスＰＧを、駆動回路６へ供給するパルス信号ＳＬの生成パルスＰＬが立ち上がる期間を含むように、極めて短いパルス幅Ｔｇの期間だけ立ち上げることにより、生成パルスＰＬが立ち上がるタイミングで必要な電力を供給でき、且つ消費電力Ｐａを標準消費電力Ｐｂよりも大幅に削減することができる。
【選択図】図２３

Description

本発明は、短パルス光源装置、レーザ駆動方法、光ピックアップ及び光ディスク装置に関し、例えば光ビームを用いて光ディスクに情報を記録する光ディスク装置に適用して好適なものである。
従来、光ディスク装置においては、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）及びＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標、以下ＢＤと呼ぶ）等の円盤状でなる光ディスクに対して情報を記録し、また当該光ディスクから当該情報を読み出すようになされたものが広く普及している。
かかる光ディスク装置では、音楽コンテンツや映像コンテンツ等の各種コンテンツ、或いはコンピュータ用の各種データ等のような種々の情報を光ディスクに記録するようになされている。
特に近年では、映像の高精細化や音楽の高音質化等により情報量が増大し、また１枚の光ディスクに記録するコンテンツ数の増加が要求されているため、当該光ディスクのさらなる大容量化が求められている。
そこで、かかる光ディスクを大容量化する手法の一つとして、情報を表す記録ピットの形成に２光子吸収反応を利用し、当該記録ピットを３次元に配列するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３７６５８公報
ところで、この２光子吸収反応は、光強度の大きい光に応じてのみ生じる現象である。このため光ディスク装置では、光強度の大きい光源を用いる必要がある。この光源としては、レーザ光を短パルス出力するいわゆるピコ秒レーザやフェムト秒レーザ等の短パルス光源があり、例えばチタンサファイヤレーザやＹＡＧレーザ等が知られている。
しかしながら、このような短パルス光源は、消費電力が大きく比較的強力な電源回路を必要とするため、当該電源回路やレーザを直接駆動する駆動回路等が比較的大型になってしまう。
すなわち、光ディスク装置にこのような短パルス光源を搭載する場合、消費電力が大きく短パルス光源の電源回路や駆動回路等を小型化することが困難であるため、当該光ディスク装置全体についても小型化や軽量化が困難であるという問題があった。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、高出力の短パルス光を出射し得ると共に消費電力を低減し得る短パルス光源装置、レーザ駆動方法、光ピックアップ及び光ディスク装置を提案しようとするものである。
かかる課題を解決するため本発明の短パルス光源装置においては、パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、光強度特性にパルス状の特異ピークと当該特異ピークよりも光強度が小さい特異スロープとが表れる特異出力光をレーザ光として出射する半導体レーザと、電力を供給すべき時期を表すゲートパルスが含まれるゲート信号を取得し、ゲートパルスに基づき電力を供給又は遮断する電源回路と、半導体レーザからレーザ光を出射させるべき時期を表す制御パルスが含まれるパルス信号を取得し、電源回路から供給される電力を用いて制御パルスに応じた駆動パルスを含むレーザ駆動信号を生成し半導体レーザへ供給する駆動回路と、パルス信号を生成して駆動回路へ供給すると共に、少なくとも当該パルス信号において制御パルスが立ち上がっている期間を含むようゲートパルスを立ち上げたゲート信号を生成して電源回路へ供給するパルス信号発生部とを設けるようにした。
これにより本発明の短パルス光源装置は、パルス信号の制御パルスが立ち上がることによりレーザ駆動信号の駆動パルスを立ち上げるべきタイミングで、当該駆動パルスの生成に必要な電力を電源回路から駆動回路へ供給してレーザ駆動信号を生成できる。このため光ディスク装置は、このレーザ駆動信号が供給された半導体レーザから短いパルス状のレーザ光を出射させ得ると共に、当該駆動パルスを生成しないときには当該駆動回路への電力供給を遮断することができる。
また本発明のレーザ駆動方法においては、電力を供給すべき時期を表すゲートパルスが含まれるゲート信号を生成して所定の電源回路へ供給するゲート信号生成ステップと、ゲートパルスに基づき電源回路から電力を供給又は遮断する電力供給ステップと、所定の半導体レーザからレーザ光を出射させるべき時期を表しゲートパルスと同等以下のパルス幅でなる制御パルスを、少なくともゲート信号においてゲートパルスが立ち上がっている期間内に立ち上げるパルス信号を生成するパルス信号生成ステップと、電源回路から電力が供給される駆動回路により、パルス信号を基に、所定の特異電圧でなり制御パルスに応じた駆動パルスを含むレーザ駆動信号を生成するレーザ駆動信号生成ステップと、レーザ駆動信号を半導体レーザへ供給することにより、光強度特性にパルス状の特異ピークと当該特異ピークよりも光強度が小さい特異スロープとが表れる特異出力光を半導体レーザから出射するレーザ光出射ステップとを設けるようにした。
これにより本発明のレーザ駆動方法では、パルス信号の制御パルスが立ち上がることによりレーザ駆動信号の駆動パルスを立ち上げるべきタイミングで、当該駆動パルスの生成に必要な電力を電源回路から駆動回路へ供給してレーザ駆動信号を生成できる。このため光ディスク装置は、このレーザ駆動信号が供給された半導体レーザから短いパルス状のレーザ光を出射させ得ると共に、当該駆動パルスを生成しないときには当該駆動回路への電力供給を遮断することができる。
さらに本発明の短パルス光源においては、パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、光強度特性にパルス状の特異ピークと当該特異ピークよりも光強度が小さい特異スロープとが表れる特異出力光をレーザ光として出射する半導体レーザと、半導体レーザからレーザ光を出射させるべき時期を表す制御パルスが含まれるパルス信号を取得し、当該パルス信号を基に制御パルスに応じた駆動パルスを含むレーザ駆動信号を生成して半導体レーザへ供給する駆動回路と、パルス信号において制御パルスが立ち上がっている期間を含む期間に渡り、駆動回路へ電力を供給すべき時期を表すゲートパルスが立ち上がったゲート信号を取得し、当該ゲート信号に基づき駆動回路へ電力を供給又は遮断する電源回路とを設けるようにした。
これにより本発明の短パルス光源装置は、パルス信号の制御パルスが立ち上がることによりレーザ駆動信号の駆動パルスを立ち上げるべきタイミングで、当該駆動パルスの生成に必要な電力を電源回路から駆動回路へ供給してレーザ駆動信号を生成できる。このため光ディスク装置は、このレーザ駆動信号が供給された半導体レーザから短いパルス状のレーザ光を出射させ得ると共に、当該駆動パルスを生成しないときには当該駆動回路への電力供給を遮断することができる。
さらに本発明のレーザ駆動方法においては、電力を供給すべき時期を表すゲートパルスが含まれるゲート信号を取得して所定の電源回路へ供給するゲート信号取得ステップと、ゲートパルスに基づき電源回路から電力を供給又は遮断する電力供給ステップと、所定の半導体レーザからレーザ光を出射させるべき時期を表しゲートパルスと同等以下のパルス幅でなる制御パルスが、少なくともゲート信号においてゲートパルスが立ち上がっている期間内に立ち上がるパルス信号を取得するパルス信号取得ステップと、電源回路から電力が供給される駆動回路により、パルス信号を基に、所定の特異電圧でなり制御パルスに応じた駆動パルスを含むレーザ駆動信号を生成するレーザ駆動信号生成ステップと、レーザ駆動信号を半導体レーザへ供給することにより、光強度特性にパルス状の特異ピークと当該特異ピークよりも光強度が小さい特異スロープとが表れる特異出力光を半導体レーザから出射するレーザ光出射ステップとを設けるようにした。
これにより本発明のレーザ駆動方法では、パルス信号の制御パルスが立ち上がることによりレーザ駆動信号の駆動パルスを立ち上げるべきタイミングで、当該駆動パルスの生成に必要な電力を電源回路から駆動回路へ供給してレーザ駆動信号を生成できる。このため光ディスク装置は、このレーザ駆動信号が供給された半導体レーザから短いパルス状のレーザ光を出射させ得ると共に、当該駆動パルスを生成しないときには当該駆動回路への電力供給を遮断することができる。
さらに本発明の光ピックアップにおいては、パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、光強度特性にパルス状の特異ピークと当該特異ピークよりも光強度が小さい特異スロープとが表れる特異出力光をレーザ光として出射する半導体レーザと、電力を供給すべき時期を表すゲートパルスが含まれるゲート信号を取得し、ゲートパルスに基づき電力を供給又は遮断する電源回路と、半導体レーザからレーザ光を出射させるべき時期を表す制御パルスが含まれるパルス信号を取得し、電源回路から供給される電力を用いて制御パルスに応じた駆動パルスを含むレーザ駆動信号を生成し半導体レーザへ供給する駆動回路と、パルス信号を生成して駆動回路へ供給すると共に、少なくとも当該パルス信号において制御パルスが立ち上がっている期間を含むようゲートパルスを立ち上げたゲート信号を生成して電源回路へ供給するパルス信号発生部と、半導体レーザから出射されたレーザ光を集光し所定の光ディスクに照射する対物レンズとを設けるようにした。
これにより本発明の光ピックアップでは、パルス信号の制御パルスが立ち上がることによりレーザ駆動信号の駆動パルスを立ち上げるべきタイミングで、当該駆動パルスの生成に必要な電力を電源回路から駆動回路へ供給してレーザ駆動信号を生成できる。このため光ディスク装置は、このレーザ駆動信号が供給された半導体レーザから短いパルス状のレーザ光を出射させ得ると共に、当該駆動パルスを生成しないときには当該駆動回路への電力供給を遮断することができる。
さらに本発明の光ディスク装置においては、光ディスクに記録すべき情報に応じ、当該光ディスク内の記録層に実際に形成すべき記録マークに対応した記録データを生成する信号処理部と、パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、光強度特性にパルス状の特異ピークと当該特異ピークよりも光強度が小さい特異スロープとが表れる特異出力光をレーザ光として出射する半導体レーザと、電力を供給すべき時期を表すゲートパルスが含まれるゲート信号を取得し、ゲートパルスに基づき電力を供給又は遮断する電源回路と、半導体レーザからレーザ光を出射させるべき時期を表す制御パルスが含まれるパルス信号を取得し、電源回路から供給される電力を用いて制御パルスに応じた駆動パルスを含むレーザ駆動信号を生成し半導体レーザへ供給する駆動回路と、パルス信号を生成して駆動回路へ供給すると共に、少なくとも当該パルス信号において制御パルスが立ち上がっている期間を含むようゲートパルスを立ち上げたゲート信号を生成して電源回路へ供給するパルス信号発生部と、半導体レーザから出射されたレーザ光を集光し光ディスクの記録層に照射する対物レンズと、光ディスクの記録層におけるレーザ光の集光位置を制御する集光位置制御部とを設けるようにした。
これにより本発明の光ディスク装置では、パルス信号の制御パルスが立ち上がることによりレーザ駆動信号の駆動パルスを立ち上げるべきタイミングで、当該駆動パルスの生成に必要な電力を電源回路から駆動回路へ供給してレーザ駆動信号を生成できる。このため光ディスク装置は、このレーザ駆動信号が供給された半導体レーザから短いパルス状のレーザ光を出射させ得ると共に、当該駆動パルスを生成しないときには当該駆動回路への電力供給を遮断することができる。
本発明によれば、パルス信号の制御パルスが立ち上がることによりレーザ駆動信号の駆動パルスを立ち上げるべきタイミングで、当該駆動パルスの生成に必要な電力を電源回路から駆動回路へ供給してレーザ駆動信号を生成できる。このため本発明は、このレーザ駆動信号が供給された半導体レーザから短いパルス状のレーザ光を出射させ得ると共に、当該駆動パルスを生成しないときには当該駆動回路への電力供給を遮断することができる。かくして本発明によれば、高出力の短パルス光を出射し得ると共に消費電力を低減し得る短パルス光源装置、レーザ駆動方法、光ピックアップ及び光ディスク装置を実現できる。
以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について、図面を用いて説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（短パルス光源装置・駆動回路に高周波回路を用いた例）
２．第２の実施の形態（光ディスク装置・駆動回路に高速スイッチ回路を用いた例）
３．他の実施の形態
＜１．第１の実施の形態＞
［１−１．短パルス光源装置の構成］
図１は本実施の形態による短パルス光源装置１の全体構成を示している。この短パルス光源装置１は、レーザ制御部２と半導体レーザ３とから構成されている。
半導体レーザ３は、半導体発光を利用する一般的な半導体レーザ（例えばソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３３）でなる。レーザ制御部２は、半導体レーザ３に供給する駆動信号Ｄ１を制御することにより、当該半導体レーザ３からパルス状のレーザ光ＬＬを出力させるようになされている。
レーザ制御部２は、所定のタイミングで複数種類のパルス状の信号を生成するパルス信号発生器４、半導体レーザ３を駆動するための電源を生成する電源回路５、及び半導体レーザ３を駆動する駆動回路６により構成されている（詳しくは後述する）。
パルス信号発生器４は、その内部で所定の周期ＴＳの矩形波でなる同期信号ＳＳを生成しており、当該同期信号ＳＳに基づいたタイミングで動作すると共に、当該同期信号ＳＳを外部の測定装置等（図示せず）へ供給し得るようになされている。
またパルス信号発生器４は、図２（Ａ）に示すように、周期ＴＳごとにパルス状に変化するパルス信号ＳＬを生成し、これを駆動回路６へ供給する。このパルス信号ＳＬは、駆動回路６に対し、半導体レーザ３へ電源を供給すべきタイミング、期間及び電圧レベルの大きさを示している。
駆動回路６は、電源回路５から供給される電源及びパルス信号ＳＬを基に、図２（Ｂ）に示すようなレーザ駆動信号ＳＤを生成し、これを半導体レーザ３へ供給する。
このとき駆動回路６は、パルス信号ＳＬを所定の増幅率で増幅することによりレーザ駆動信号ＳＤを生成する。このためレーザ駆動信号ＳＤのピーク電圧ＶＤは、パルス信号ＳＬのピーク電圧ＶＬに応じて変化することになる。因みにレーザ駆動信号ＳＤは、駆動回路６の増幅特性により、その波形が歪まされている。
半導体レーザ３は、レーザ駆動信号ＳＤの供給を受けると、図２（Ｃ）に示すように、光強度ＬＴをパルス状に変化させながらレーザ光ＬＬを出射する。以下では、レーザ光をパルス状に出射することを「パルス出力する」と表記する。
このように短パルス光源装置１は、レーザ制御部２の制御により、他の光学部品等を用いることなく、半導体レーザ３からレーザ光ＬＬを直接的にパルス出力するようになされている。
［１−２．緩和振動モードによるレーザ光のパルス出力］
ところで、一般にレーザの特性は、いわゆるレート方程式により表されることが知られている。例えば、閉込係数Γ、光子寿命τｐｈ［ｓ］、キャリア寿命τｓ［ｓ］、自然放出結合係数Ｃｓ、活性層厚ｄ［ｍｍ］、電荷素量ｑ［Ｃ］、最大利得ｇmax、キャリア密度Ｎ、光子密度Ｓ、注入キャリア密度Ｊ、光速ｃ［ｍ／ｓ］、透明化キャリア密度Ｎ０、群屈折率ｎｇ及び面積Ａｇを用いると、レート方程式は次に示す（１）式のように表される。
Figure 2010092946
次に、（１）式のレート方程式を基に、注入キャリア密度Ｊと光子密度Ｓとの関係を算出した結果を図３のグラフに示し、注入キャリア密度Ｊとキャリア密度Ｎとの関係を算出した結果を図４のグラフに示す。
因みにこれらの算出結果は、閉込係数Γ＝０．３、光子寿命τｐｈ＝１ｅ−１２［ｓ］、キャリア寿命τｓ＝１ｅ−９［ｓ］、自然放出結合係数Ｃｓ＝０．０３、活性層厚ｄ＝０．１［μｍ］、電荷素量ｑ＝１．６ｅ−１９［Ｃ］、及び面積Ａｇ＝３ｅ−１６［ｃｍ２］として得られたものである。
図４に示したように、一般的な半導体レーザは、注入キャリア密度Ｊ（すなわちレーザ駆動信号ＳＤ）の増大に応じてキャリア密度Ｎが飽和状態の少し手前となる飽和前点Ｓｌにおいて、発光を開始する。
また図３に示したように、半導体レーザは、注入キャリア密度Ｊの増大に伴って光子密度Ｓ（すなわち光強度）を増大させる。さらに図３と対応する図５に示すように、半導体レーザは、注入キャリア密度Ｊのさらなる増大に伴って、光子密度Ｓをさらに増大させることがわかる。
次に、図５に示した特性曲線上に、注入キャリア密度Ｊが比較的大きいポイントＰＴ１、及び当該ポイントＰＴ１よりも注入キャリア密度Ｊが順次小さくなるポイントＰＴ２及びＰＴ３をそれぞれ選定した。
続いて、ポイントＰＴ１、ＰＴ２及びＰＴ３における、レーザ駆動信号ＳＤの印加を開始してからの、光子密度Ｓが変化する様子を算出した結果を図６、図７及び図８にそれぞれ示す。因みに、注入キャリア密度Ｊの大きさは半導体レーザに供給されるレーザ駆動信号ＳＤの大きさに対応しており、また光子密度Ｓの大きさは光強度の大きさに対応している。
図６に示すように、ポイントＰＴ１において、光子密度Ｓは、いわゆる緩和振動により大きく振動してその振幅が大きくなり、かつ振幅の周期（すなわち極小値から極小値まで）となる振動周期ｔａが約６０［ｐｓ］と小さいことが確認された。また光子密度Ｓの値は、発光開始直後に出現する第１波の振幅が最も大きく、第２波、第３波と徐々に減衰し、やがて安定している。
このポイントＰＴ１の光子密度Ｓにおける第１波の最大値は約３×１０１６と、光子密度Ｓが安定したときの値である安定値（約１×１０１６）の約３倍であった。
ここで、レーザ駆動信号ＳＤを印加し始めてから発光を開始するまでの時間を発光開始時間τｄとすると、（１）式に示したレート方程式から当該発光開始時間τｄを算出することができる。
すなわち、発振以前に光子密度Ｓ＝０であったとすると、（１）式における上段の式は、次式のように表すことができる。
Figure 2010092946
ここでキャリア密度Ｎをスレショールド値Ｎｔｈとすると、発光開始時間τｄを次式のように表すことができる。
Figure 2010092946
このように発光開始時間τｄは、注入キャリア密度Ｊに反比例することがわかる。
図６に示すように、ポイントＰＴ１では、（３）式から発光開始時間τｄが約２００［ｐｓ］と算出される。このポイントＰＴ１では、半導体レーザに大きな電圧値でなるレーザ駆動信号ＳＤを印加しているため、当該レーザ駆動信号ＳＤを印加し始めてから発光を開始するまでの発光開始時間τｄも短くなっている。
図７に示すように、ポイントＰＴ１よりもレーザ駆動信号ＳＤの値が小さいポイントＰＴ２では、明確な緩和振動を生じているものの、ポイントＰＴ１と比して振動の振幅が小さくなり、且つ振動周期ｔａが約１００［ｐｓ］と大きくなった。
またポイントＰＴ２の場合、（３）式から算出される発光開始時間τｄは約４００［ｐｓ］となり、ポイントＰＴ１と比較して大きくなった。このポイントＰＴ２では、光子密度Ｓにおける第１波の最大値は約８×１０１５となり、安定値（約４×１０１５）の約２倍であった。
図８に示すように、ポイントＰＴ２よりも供給したレーザ駆動信号ＳＤの値がさらに小さいポイントＰＴ３では、緩和振動が殆どみられなかった。またポイントＰＴ３の場合、（３）式から算出される発光開始時間τｄは約１［ｎｓ］となり、比較的長いことが確認された。このポイントＰＴ３の光子密度Ｓにおける最大値は安定値とほぼ同一であり、約１．２×１０１５であった。
ところで一般的なレーザ光源では、半導体レーザに対してポイントＰＴ３のように緩和振動の殆どみられない比較的低い電圧のレーザ駆動信号ＳＤを印加するようになされている。すなわち一般的なレーザ光源は、レーザ光の出射開始直後における光強度の変動幅を小さく抑えることにより、レーザ光ＬＬの出力を安定させるようになされている。
以下では、短パルス光源装置１において、半導体レーザ３に比較的低い電圧でなるレーザ駆動信号ＳＤを供給することにより、緩和振動を生じず安定した光強度でなるレーザ光ＬＬを出力する動作モードを、通常モードと呼ぶ。また、この通常モードにおいて半導体レーザ３に供給するレーザ駆動信号ＳＤの電圧を通常電圧ＶＮと呼び、当該半導体レーザ３から出力されたレーザ光ＬＬを通常出力光ＬＮと呼ぶ。
これに加えて本実施の形態による短パルス光源装置１は、ポイントＰＴ１及びＰＴ２の場合のように、比較的高い電圧のレーザ駆動信号ＳＤが供給されることにより、光強度特性に緩和振動を生じさせる動作モード（以下、これを緩和振動モードと呼ぶ）を有している。
この緩和振動モードの場合、短パルス光源装置１は、レーザ駆動信号ＳＤの電圧Ｖ（以下これを振動電圧ＶＢと呼ぶ）を通常電圧ＶＮよりも高めることになる（例えば１．５倍以上）。この結果、短パルス光源装置１は、レーザ光の瞬間的な光強度ＬＴの最大値を、通常モードの場合よりも増大させることができる。
すなわち短パルス光源装置１は、緩和振動モードで動作する場合、半導体レーザ３に対して比較的高い振動電圧ＶＢを供給することにより、当該振動電圧ＶＢに応じた大きな光強度でなるレーザ光ＬＬを出射することができる。
これを別の観点から見れば、半導体レーザ３は、振動電圧ＶＢでなるレーザ駆動信号ＳＤが印加されることにより、通常電圧ＶＮを印加していた従来と比較して、レーザ光ＬＬの光強度を大幅に増加させることが可能となる。
例えば半導体レーザは、ポイントＰＴ１において緩和振動の第１波による光子密度Ｓが約３×１０１６であり、通常電圧ＶＤＮを印加した場合を示すポイントＰＴ３の場合（約１．２×１０１５）と比して、半導体レーザ３の光強度を２０倍以上に増大させることが可能となる。
実際上、一般的な半導体レーザ（ソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３３ＶＦ）に対して、比較的高い電圧のレーザ駆動信号ＳＤを印加した時に測定された光強度特性の波形を図９に示す。なお図９では、半導体レーザに対して矩形のパルス状でなるレーザ駆動信号ＳＤを供給し、その結果得られたレーザ光ＬＬの光強度特性の波形を示している。
この図９から、図６及び図７において光子密度Ｓの算出結果としてみられた緩和振動が、実際の光強度の変化としても生じていることが確認された。
ここで、半導体レーザ３に供給するレーザ駆動信号ＳＤとレーザ光ＬＬの光強度との関係について、詳細に検討する。
図１０（Ａ）は、図７と同様、光子密度Ｓの時間変化の様子を示している。例えば図１０（Ｂ）に示すように、短パルス光源装置１のレーザ制御部２は、緩和振動を生じさせるのに十分な振動電圧ＶＢ１でなるパルス状のレーザ駆動信号ＳＤを半導体レーザ３に供給する。
このときレーザ制御部２は、レーザ駆動信号ＳＤを、発光開始時間τｄに緩和振動の振動周期ｔａを加算した時間（すなわちτｄ＋ｔａ、以下これを供給時間τＰＤと呼ぶ）に亘ってローレベルからハイレベルに立ち上げることにより、矩形状のパルス信号とする。
なお説明の都合上、レーザ駆動信号ＳＤのうちパルス状に立ち上がっている部分を駆動パルスＰＤ１と呼ぶ。
この結果半導体レーザ３は、図１０（Ｃ）に示すように、緩和振動における第１波の部分のみに相当するパルス状のレーザ光ＬＬ（以下、これを振動出力光ＬＢと呼ぶ）を出射することができる。
このときレーザ制御部２は、パルス状でなる駆動パルスＰＤを供給しているため、高い振動電圧ＶＢの印加時間を比較的短く抑えることができ、半導体レーザ３の平均消費電力を低下させて過発熱などによる当該半導体レーザ３の不具合や破壊を防止させることができる。
一方レーザ制御部２は、図１０（Ｄ）に示すように、緩和振動を生じさせ得る程度に高い電圧であり、且つ振動電圧ＶＢ１よりも低い振動電圧ＶＢ２でなる駆動パルスＰＤ２を半導体レーザ３へ供給し得るようにもなされている。
この場合半導体レーザ３は、図１０（Ｅ）に示すように、駆動パルスＰＤ１が供給された場合と比較して光強度の小さい振動出力光ＬＢを出射することができる。
このように短パルス光源装置１は、レーザ制御部２から比較的高い振動電圧ＶＢでなる駆動パルスＰＤ（すなわち駆動パルスＰＤ１又はＰＤ２）を半導体レーザ３へ供給する緩和振動モードで動作し得るようになされている。このとき短パルス光源装置１は、光強度が緩和振動によりパルス状に変化する振動出力光ＬＢを出射し得るようになされている。
［１−３．特異モードによるレーザ光のパルス出力］
さらに短パルス光源装置１は、通常モード及び緩和振動モードに加えて、振動電圧ＶＢよりも高い特異電圧ＶＥでなる駆動パルスＰＤを半導体レーザ３に供給する特異モードで動作するようにもなされている。
このとき短パルス光源装置１は、半導体レーザ３から振動出力光ＬＢよりもさらに大きな光強度でなるレーザ光ＬＬをパルス出力し得るようになされている。
［１−３−１．光測定装置の構成］
ここでは、短パルス光源装置１から出射されたレーザ光ＬＬを測定及び分析する光測定装置１１（図１１）を用いることにより、短パルス光源装置１における駆動パルスＰＤの電圧Ｖを変化させた場合のレーザ光ＬＬの光強度を測定する実験を行った。
光測定装置１１は、短パルス光源装置１の半導体レーザ３からレーザ光ＬＬを出射させ、これをコリメータレンズ１２へ入射させる。
続いて光測定装置１１は、レーザ光ＬＬをコリメータレンズ１２によって発散光から平行光に変換して集光レンズ１５へ入射させ、さらに集光レンズ１５によって集光させる。
その後光測定装置１１は、レーザ光ＬＬを光サンプルオシロスコープ１６（浜松ホトニクス株式会社製、Ｃ８１８８−０１）へ供給することにより、当該レーザ光ＬＬの光強度を測定し、その時間変化を光強度特性ＵＴ（後述する）として示すようになされている。
また光測定装置１１は、レーザ光ＬＬを光スペクトラムアナザイザ１７（株式会社エーディーシー製、Ｑ８３４１）へ供給することにより、当該レーザ光ＬＬの波長を分析し、その分布特性を波長特性ＵＷ（後述する）として示すようになされている。
また光測定装置１１は、コリメータレンズ１２及び集光レンズ１５の間にパワーメータ１４（株式会社エーディーシー製、Ｑ８２３０）が設置されており、当該パワーメータ１４によりレーザ光ＬＬの光強度ＬＴを測定するようになされている。
さらに光測定装置１１は、必要に応じて、コリメータレンズ１２及び集光レンズ１５の間にＢＰＦ（Band Pass Filter）１３を設置し得るようにもなされている。このＢＰＦ１３は、レーザ光ＬＬにおける特定波長成分の透過率を低減させることができる。
［１−３−２．設定パルスと駆動パルスとの関係］
ところで短パルス光源装置１では、実際に生成されるパルス信号ＳＬやレーザ駆動信号ＳＤ等がいわゆる高周波信号であることから、それぞれの波形が理想的な矩形波から変形した、いわゆる「なまった」波形となることが予想される。
そこで、パルス信号発生器４に対し、図１２（Ａ）に示すように、パルス幅Ｗｓが１．５［ｎｓ］でなる矩形状の設定パルスＰＬｓを含むパルス信号ＳＬを出力するよう設定した。このパルス信号ＳＬを所定の測定装置により測定したところ、図１２（Ｂ）に示すような測定結果が得られた。
図１２（Ｂ）のパルス信号ＳＬにおいて、設定パルスＰＬｓに対応して生成されるパルス（以下、これを生成パルスＰＬと呼ぶ）の半値幅である生成信号パルス半値幅ＰＬｈａｌｆは、約１．５［ｎｓ］であった。
また、パルス信号発生器４から駆動回路６に対し上述したパルス信号ＳＬを供給した際に、当該駆動回路６から半導体レーザ３に実際に供給されたレーザ駆動信号ＳＤについても同様に測定したところ、図１２（Ｃ）に示すような測定結果が得られた。
このレーザ駆動信号ＳＤにおいて、生成パルスＰＬに対応して出現するパルス（すなわち駆動パルスＰＤ）の半値幅である駆動パルス半値幅ＰＤｈａｌｆは、生成パルスＰＬの信号レベルに応じて約１．５［ｎｓ］〜約１．７［ｎｓ］の範囲で変化した。
このときの生成パルスＰＬの最大電圧値に対する駆動パルスＰＤにおける電圧パルス半値幅ＰＤｈａｌｆの関係、及び当該生成パルスＰＬの最大電圧値に対する駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘの関係を、図１３に重ねて示す。
この図１３から、駆動回路６へ供給される生成パルスＰＬの最大電圧値が増加するに連れ、当該駆動回路６から出力されるレーザ駆動信号ＳＤにおける駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘも増加することが分かる。
また図１３から、駆動回路６へ供給される生成パルスＰＬの最大電圧値が増加するに連れ、駆動パルスＰＤの駆動パルス半値幅ＰＤｈａｌｆも徐々に増加することが分かる。
このことを換言すると、短パルス光源装置１は、一定のパルス幅でなる設定パルスＰＬｓをパルス信号発生器４に設定した場合であっても、駆動回路６に供給する生成パルスＰＬの最大電圧値を変化させることにより、当該駆動回路６から出力されるレーザ駆動信号ＳＤにおける駆動パルスＰＤのパルス幅及び電圧値を変化させることができる。
［１−３−３．駆動パルスの電圧と出力されるレーザ光との関係］
そこで、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘを様々な値に設定した場合について、当該駆動パルスＰＤに応じて半導体レーザ３から出力されるレーザ光ＬＬの光強度を、光測定装置１１（図１１）の光サンプルオシロスコープ１６によりそれぞれ測定した。
図１４（Ａ）及び（Ｂ）は、この測定の結果を示す。なおこの図１４において、時間軸（横軸）は相対的な時間を表しており、絶対的な時間を表していない。またこの測定においては、ＢＰＦ１３は設置されていない。
図１４（Ａ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが８．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１には、比較的幅広い小さな出力ピーク（時間１５５０［ｐｓ］近傍）が１つのみ確認され、緩和振動による振動は見られなかった。すなわち光強度特性ＵＴ１は、短パルス光源装置１が通常モードで動作し半導体レーザ３から通常出力光ＬＮを出力していることを表している。
また図１４（Ａ）に示したように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１３．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ２には、緩和振動による複数のピークが確認された。すなわち光強度特性ＵＴ２は、短パルス光源装置１が緩和振動モードで動作し半導体レーザ３から振動出力光ＬＢを出力していることを表している。
一方、図１４（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］、２２．０［Ｖ］、２６．０［Ｖ］及び２９．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ３、ＵＴ４、ＵＴ５及びＵＴ６には、比較的早い時間に先頭のピークとして表れるピーク部分と、その後細かい振動を伴い緩やかに減衰するスロープ部分が確認された。
光強度特性ＵＴ３、ＵＴ４、ＵＴ５及びＵＴ６は、先頭のピーク部分の後に大きなピークが表れていないことから、第１波に続いて第２波、第３波のピークを有する緩和振動モードによる光強度特性ＷＴ２（図１４（Ａ））と比較して、波形の傾向が明らかに異なっている。
因みに、光測定装置１１の光サンプルオシロスコープ１６における解像度が約３０［ｐｓ］以上であるため図１４等には表われていないが、別途ストリークカメラを用いた実験により、先頭ピーク部分のピーク幅（半値幅）は、約１０［ｐｓ］であることが確認された。
このように光サンプルオシロスコープ１６における解像度が低いため、光測定装置１１では、必ずしも正しい光強度ＬＴを測定できていない可能性がある。この場合、図１４等における先頭ピーク部分の最大光強度は、実際の値よりも低く表われることになる。
次に、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘを変化させたときのレーザ光ＬＬについて、さらに詳細に分析する。
ここでは、光測定装置１１を用い、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘを変化させたときに半導体レーザ３から出射されるレーザ光ＬＬについて、その光強度特性ＵＴ及び波長特性ＵＷを光サンプルオシロスコープ１６及び光スペクトラムアナライザ１７によりそれぞれ測定した。
図１５〜図１９は、この測定の結果をそれぞれ示す。因みに図１５（Ａ）〜図１９（Ａ）では、光スペクトラムアナライザ１７により測定したレーザ光ＬＬの波長特性ＵＷ（すなわち波長ごとに分解した結果）を表している。また図１５（Ｂ）〜図１９（Ｂ）は、図１４と同様に、光サンプルオシロスコープ１６により測定したレーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ（すなわち時間変化の様子）を示している。この測定において、ＢＰＦ１３は設置されていない。
図１５（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが８．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１１波形にはピークが１個のみ確認された。このことから、このとき短パルス光源装置１は通常モードで動作しており、当該レーザ光ＬＬは通常出力光ＬＮであるといえる。
また図１５（Ａ）に示すように、このときの波長特性ＵＷ１１には、波長約４０４［ｎｍ］に１個のピークのみが確認された。このことから、このレーザ光ＬＬの波長は約４０４［ｎｍ］であることがわかる。
図１６（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１３．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１２には比較的大きなピークが複数確認された。このことから、このとき短パルス光源装置１は緩和振動モードで動作しており、当該レーザ光ＬＬは振動出力光ＬＢであるといえる。
また図１６（Ａ）に示すように、このときの波長特性ＵＷ１２には、波長約４０４［ｎｍ］及び約４０７［ｎｍ］に２個のピークが確認された。このことから、このレーザ光ＬＬの波長は約４０４［ｎｍ］及び約４０７［ｎｍ］であることがわかる。
図１７（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１３には、先頭のピーク部分及び緩やかに減衰するスロープ部分が見られた。
このとき図１７（Ａ）に示すように、波長特性ＵＷ１３には、約４０４［ｎｍ］及び約４０８［ｎｍ］に２個のピークが確認された。この波長特性ＵＷ１３では、緩和振動モードで確認された約４０６［ｎｍ］のピークが長波長側へ２［ｎｍ］移動しており、さらに３９８［ｎｍ］近傍が僅かに盛り上がっていることが確認された。
図１８（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１４には、先頭のピーク部分及び緩やかに減衰するスロープ部分が見られた。
また図１８（Ａ）に示すように、このときの波長特性ＵＷ１４では、約３９８［ｎｍ］と約４０３［ｎｍ］に２個の大きなピークが確認された。この波長特性ＵＷ１４では、波長特性ＵＷ１３（図１７（Ａ））と比較して、約４０８［ｎｍ］のピークが非常に小さくなっており、その代わりに約３９８［ｎｍ］に大きなピークが形成されていることが確認された。
図１９（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが３８．４［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１５には先頭のピーク部分及び緩やかに減衰するスロープ部分が明確に見られた。
また図１９（Ａ）に示すように、このときの波長特性ＵＷ１５では、約３９８［ｎｍ］及び約４０４［ｎｍ］に２個のピークが確認された。この波長特性ＵＷ１５は、波長特性ＵＷ１４（図１８（Ａ））と比較すると、約４０８［ｎｍ］のピークが完全に消失しており、また約３９８［ｎｍ］に明確なピークが形成されていることが確認された。
これらのことから、短パルス光源装置１では、振動電圧ＶＢよりも大きな特異電圧ＶＥ（すなわち最大電圧値Ｖｍａｘ）でなる駆動パルスＰＤを半導体レーザ３に供給したことにより、振動出力光ＬＢとはその波形及び波長の異なるレーザ光ＬＬを出力し得ることが確認された。またこのレーザ光ＬＬの発光開始時間τｄは、上述したレート方程式から導かれる（３）式とは一致しなかった。
ここでレーザ光ＬＬの波長に着目する。レーザ光ＬＬは、最大電圧値Ｖｍａｘが高くなるにつれて通常出力光ＬＮ（図１５）から振動出力光ＬＢ（図１６）へと変化し、さらに当該振動出力光ＬＢからその波長を変化させる。
具体的に振動出力光ＬＢ（図１６）は、その波長特性ＵＷ１２において、通常出力光ＬＮとほぼ同等の波長（通常出力光ＬＮの波長から±２［ｎｍ］以内）のピークに加えて、当該通常出力光ＬＮよりも約３［ｎｍ］（３±２［ｎｍ］以内）長波長側にピークを有する。
これに対して図１９に示したレーザ光ＬＬは、その波長特性ＵＷ１５において、通常出力光ＬＮとほぼ同等の波長（通常出力光ＬＮの波長から±２［ｎｍ］以内）のピークに加えて、当該通常出力光ＬＮよりも約６［ｎｍ］（６±２［ｎｍ］以内）短波長側にピークを有する。
そこで以下では、図１９に示したようなレーザ光ＬＬを特異出力光ＬＥと呼び、短パルス光源装置１において半導体レーザ３から当該特異出力光ＬＥを出力するような動作モードを特異モードと呼ぶ。
［１−３−４．特異モードにおけるレーザ光の波長］
ところで、最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のときの波長特性ＵＷ１３（図１７（Ａ））に対して最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］のときの波長特性ＵＷ１４（図１８（Ａ））を比較すると、長波長側のピークは消失し、代りに短波長側のピークが出現している。
すなわち波長特性ＵＷは、最大電圧値Ｖｍａｘの上昇に伴いレーザ光ＬＬが振動出力光ＬＢから特異出力光ＬＥへ変化する過程において、長波長側のピークが徐々に減少し、その代りに短波長側のピークが増大していくことがわかる。
そこで、以下では、波長特性ＵＷにおいて短波長側のピーク面積が長波長側のピーク面積以上となるレーザ光ＬＬを特異出力光ＬＥとし、当該波長特性ＵＷにおいて短波長側のピーク面積が長波長側のピーク面積未満となるレーザ光ＬＬを振動出力光ＬＢと定義する。
因みに、図１８のように２つのピークが重複する場合には、通常出力光ＬＮの波長から６［ｎｍ］短波長側の波長を短波長側の中心波長とし、当該中心波長±３［ｎｍ］の範囲における面積を当該ピークの面積とする。
従って、この定義により、最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のとき（図１７）のレーザ光ＬＬは振動出力光ＬＢとなり、最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］のとき（図１８）のレーザ光ＬＬは特異出力光ＬＥとなる。
次に、光測定装置１１において短パルス光源装置１を特異モードで動作させ、光ビームＬＬ（すなわち特異出力光ＬＥ）の光強度特性ＵＴ１６及び波長特性ＵＷ１６を測定した。また、光測定装置１１にＢＰＦ１３を設置することにより光ビームＬＬにおける波長４０６±５［ｎｍ］の透過率を低下させるようにした状態で、同様に光強度特性ＵＴ１７及び波長特性ＵＷ１７を測定した。
図２０に、光強度特性ＵＴ１６及び光強度特性ＵＴ１７を重ねて示す。この図２０からわかるように、ＢＰＦ１３が設置されたときの光強度特性ＵＴ１７は、光強度特性ＵＴ１６と比較して、ピーク部分の光強度が殆ど同等であったのに対し、スロープ部分の光強度が大きく減少した。
このことは、スロープ部分の波長が約４０４［ｎｍ］であるためにＢＰＦ１３により光強度が減少したのに対し、ピーク部分の波長が約３９８［ｎｍ］であるためにＢＰＦ１３によっては光強度が減少しなかったことを表している。
また図２１（Ａ）及び（Ｂ）に、波長特性ＵＷ１６及びＵＷ１７をそれぞれ示す。因みに図２１は、波長特性ＵＷ１６及びＵＷ１７をそれぞれ最大の光強度に応じて正規化しており、縦軸の光強度を相対値としている。
波長特性ＵＷ１６（図２１（Ａ））では、光強度特性ＵＴ１６において大きな面積を有するスロープ部分に対応するように、波長４０４［ｎｍ］の光強度が波長３９８［ｎｍ］の光強度に比して大きくなっている。
一方波長特性ＵＷ１７では、スロープ部分の減少に伴い、波長４０４［ｎｍ］の光強度と波長３９８［ｎｍ］の光強度とがほぼ同程度となった。
このことからも、特異出力光ＬＥは、図２２に示す光強度特性ＵＴにおける特異スロープＥＳＬの波長が約４０４［ｎｍ］であり特異ピークＥＰＫの波長が約３９８［ｎｍ］であること、すなわちピーク部分の波長がスロープ部分の波長よりも短いことが分かった。
これを換言すると、特異出力光ＬＥの光強度特性ＵＴにおけるピーク部分は、通常出力光ＬＮの場合と比して、その波長が約６［ｎｍ］短波長側にシフトすることになる。因みに、他の実験において通常出力光ＬＮの波長が異なる他の半導体レーザを用いた場合であっても、同様の結果が得られた。
また光測定装置１１において、半導体レーザ３としてソニー株式会社製ＳＬＤ３２３３を使用して特異出力光ＬＥを測定したところ、図２２に示すような光強度特性ＵＴ２０が得られた。
このとき、特異出力光ＬＥにおけるピーク部分（以下これを特異ピークＥＰＫと呼ぶ）の光強度は、パワーメータ１４により測定したところ、約１２［Ｗ］であった。この約１２［Ｗ］という光強度は、振動出力光ＬＢにおける最大の光強度（約１〜２［Ｗ］）と比較して極めて大きい値といえる。因みに図２２では、光サンプルオシロスコープ１６の解像度が低いために、この光強度は表れていない。
さらにストリークカメラ（図示せず）による分析の結果、特異出力光ＬＥの光強度特性ＵＴは、特異ピークＥＰＫにおけるピーク幅が１０［ｐｓ］程度であり、振動出力光ＬＢにおけるピーク幅（約３０［ｐｓ］）と比較して小さくなることも確認された。因みに図２２では、光サンプルオシロスコープ１６の解像度が低いために、このピーク幅は表れていない。
一方、特異出力光ＬＥの光強度特性ＵＴにおけるスロープ部分（以下、これを特異スロープＥＳＬと呼ぶ）は、その波長が通常モードにおけるレーザ光ＬＬの波長と同一であり、最大の光強度は約１〜２［Ｗ］程度であった。
このように短パルス光源装置１は、半導体レーザ３に対し振動電圧ＶＢよりもさらに高い特異電圧ＶＥでなるレーザ駆動信号ＳＤを供給することにより、光強度特性ＵＴにおいて特異ピークＥＰＫ及び特異スロープＥＳＬを順次出現させるような特異出力光ＬＥを出射することができる。
［１−４．レーザ制御部の構成］
次に、短パルス光源装置１のレーザ制御部２（図１）について詳述する。
［１−４−１．各信号のタイミング］
レーザ制御部２のパルス信号発生器４は、その内部において、図２３（Ａ）に示すように矩形波でなり所定の周期ＴＳを有する同期信号ＳＳを生成するようになされている。この同期信号ＳＳは、デューティー比約５０％の矩形波でなり、短パルス光源装置１全体における動作タイミングの基準となっている。
またパルス信号発生器４は、図２３（Ｂ）に示すようなパルス状のゲート信号ＳＧを生成し、これを電源回路５へ供給する。このゲート信号ＳＧは、パルス幅Ｔｇでなる矩形のゲートパルスＰＧが、同期信号ＳＳと同一の周期ＴＳごとに繰り返し生成されるようになされている。さらにゲートパルスＰＧは、同期信号ＳＳにおける立ち上がりのエッジと同期して立ち上がるようになされている。
またゲート信号ＳＧは、ハイレベルとなっている期間、すなわち周期ＴＳのうちパルス幅Ｔｇに相当する時間に限り、電源回路５から駆動回路６へ電源を供給することを表している。
さらにパルス信号発生器４は、上述した図２（Ａ）と対応する図２３（Ｃ）に示すように、周期ＴＳごとに制御パルスとしての生成パルスＰＬが立ち上がるパルス信号ＳＬを生成し、これを駆動回路６へ供給する。因みに、パルス信号ＳＬのパルス幅Ｔｕは、例えば１［ｎｓ］や５００［ｐｓ］程度のように極めて短い時間となっている。
パルス信号ＳＬは、同期信号ＳＳと比較すると、当該同期信号ＳＳにおける立ち上がりのタイミングから遅延期間Ｔｐだけ遅延して、生成パルスＰＬが立ち上がるようになされている。
この遅延期間Ｔｐは、ゲート信号ＳＧにおけるゲートパルスＰＧのパルス幅Ｔｇよりも短くなるように設定されている。すなわちパルス信号ＳＬでは、ゲート信号ＳＧにおけるゲートパルスＰＧのパルス幅Ｔｇに含まれるタイミングで、生成パルスＰＬが立ち上がることになる。これを換言すれば、ゲートパルスＰＧは、生成パルスＰＬよりも立ち上がりの位相が進んでいるといえる。
ところでレーザ制御部２では、少なくとも生成パルスＰＬが立ち上がる時点でゲートパルスＰＧが立ち上がっていれば良く、それ以外のタイミングでは当該ゲートパルスＰＧが立ち上がっている必要はない。
ここで、電源回路５に対しゲート信号ＳＧを供給せず、当該電源回路５から駆動回路６に対し電源を常時供給すると仮定した場合における、当該駆動回路６の消費電力（以下これを標準消費電力Ｐｂと呼ぶ）が４０［Ｗ］であったとする。
一方、ゲート信号ＳＧにおけるパルス幅Ｔｇの期間だけ電源回路５から駆動回路６に対し電源を供給した場合、すなわち本実施の形態の場合、当該駆動回路６の消費電力Ｐａは、上述した標準消費電力Ｐｂを用いて次の（４）式のように表すことができる。
Figure 2010092946
ここで、例えば周期ＴＳ＝１０［μｓ］（すなわち周波数ｆに換算すると１００［ｋＨｚ］）、パルス幅Ｔｇ＝０．１［μｓ］とすると、（４）式から、駆動回路６の消費電力Ｐａは０．４［Ｗ］と算出される。これは、駆動回路６の消費電力Ｐａを標準消費電力Ｐｂの１００分の１に低減できたことになる。
また（４）式から分かるように、駆動回路６の消費電力Ｐａは、（パルス幅Ｔｇ／周期ＴＳ）の値が小さいほど低減効果が大きくなる。
このためパルス幅Ｔｇは、パルス信号ＳＬにおける生成パルスＰＬが立ち上がっている期間を含み、且つ極力短くなるような範囲で設定されている。
ここで、比較対象として半導体レーザ３の消費電力Ｐｄを算出する。消費電力Ｐｄは、周期ＴＳ、駆動回路６から供給される駆動信号ＳＤにおけるパルス幅Ｔｄ、印加電圧Ｖｄ、供給される電流Ｉｄを用いると、次に示す(５)式により算出される。
Figure 2010092946
この（５）式に、周期ＴＳ＝５［μｓ］、パルス幅Ｔｄ＝５００［ｐｓ］、印加電圧Ｖｄ＝２０［Ｖ］、電流Ｉｄ＝２［Ａ］とした場合、半導体レーザ３の消費電力Ｐｄは４［ｍＷ］となる。
すなわち、（パルス幅Ｔｄ／周期ＴＳ）の値が小さい場合には、半導体レーザ３の消費電力Ｐｄよりも駆動回路６の消費電力Ｐａの方が遙かに大きくなることがわかる。このことは、短パルス光源装置１における全体の消費電力を下げるには、駆動回路６における消費電力Ｐａの低減化が有効であることを示している。
ところで短パルス光源装置１では、消費電力Ｐａを比較的小さく抑え得るような周期ＴＳ、パルス幅Ｔｇ等の組み合わせが多数存在する。そこで、図２４にこのような周期ＴＳ、パルス幅Ｔｇ等の組み合わせの例を、そのときの消費電力Ｐａ等と共に示す。
例えば図２４に設定パターンＰＴＮ５として示したように、周期ＴＳ＝３．３［ｎｓ］、パルス幅Ｔｇ＝１．７［ｎｓ］としたとき、消費電力Ｐａ／標準消費電力Ｐｂでなる消費電力低減率は０．５となる。すなわち（パルス幅Ｔｇ／周期ＴＳ）が１／２程度であっても、短パルス光源装置１は、消費電力Ｐａを標準消費電力Ｐｂの１／２に低減でき、消費電力の低減を図ることができる。
また図２４に各設定パターンＰＴＮとして示したように、周期Ｔとしては例えば１００［μｓ］〜３．３［ｎｓ］程度の値を、パルス幅Ｔｇとしては例えば１００［ｎｓ］〜１．７［ｎｓ］程度の値を設定することが考えられる。
同様に各設定パターンＰＴＮとして示したように、半導体レーザ３としては、ピーク光出力が例えば１［Ｗ］〜３００［Ｗ］のものを用いることができる。さらに半導体レーザ３は、ピーク電圧として例えば１０［Ｖ］〜４０［Ｖ］、ピーク電流として例えば１［Ａ］〜１２［Ａ］と設定することが考えられる。この場合、半導体レーザ３から出力される光パルス幅ｔとしては０．１［ｐｓ］〜１００［ｐｓ］とすることが可能となる。
このように短パルス光源装置１では、ゲート信号ＳＧにおけるパルス幅Ｔｇが、パルス信号ＳＬにおける生成パルスＰＬが立ち上がっている期間を含みながら極力短くなるよう設定されることにより、駆動回路６の消費電力Ｐａを低減させ得るようになされている。
［１−４−２．駆動回路の構成］
次に、駆動回路６の構成について説明する。駆動回路６は、図２５に示すように、いわゆる高周波電力増幅回路と同様に構成されている。これは、パルス幅Ｔｇが例えば１００［ｎｓ］程度、パルス幅Ｔｕが例えば１００［ｐｓ］程度と極めて短く、高速動作が要求されるためである。
駆動回路６は、大きく分けて入力部２１、増幅部２２及び出力部２３により構成されている。また駆動回路６には、マイクロストリップラインを用いたインピーダンス整合用素子ＩＭ１〜ＩＭ１１が随所に設けられており、各種信号のインピーダンスを整合させ反射を防止するようになされている。
入力部２１は、パルス信号ＳＬの入力を受け、これをＦＥＴ（Field Effect Transistor）Ｔｒ１のゲート端子へ供給する。ＦＥＴＴｒ１は、パルス信号ＳＬがローレベルからハイレベルに立ち上がると、ソース・ドレイン間で電流を流すオン状態となり、コイルＬ２を介して供給される電流を後段の増幅部２２へ供給する。
増幅部２２は、ＦＥＴＴｒ２及びＴｒ３によるプッシュプル型の増幅回路を形成しており、入力部２１から供給される電流をカップリングコンデンサＣ１及びＣ２を介してＦＥＴＴｒ２及びＴｒ３のゲート端子へそれぞれ供給する。また電源回路５は、抵抗Ｒ１及びＲ２を介してＦＥＴＴｒ２及びＴｒ３へ電流を供給する。
ＦＥＴＴｒ２及びＴｒ３は、カップリングコンデンサＣ１及びＣ２を介して供給された電流をプッシュプル動作により増幅し、後段の出力部２３へ供給する。
出力部２３は、増幅部２２から供給された電流に対し、インピーダンス整合用素子ＩＭ９及びＩＭ１０でなるバラン（Balun）ＢＬにより平衡・不平衡変換を行う。
さらに出力部２３は、バランＢＬから供給される電流に対し、コンデンサＣ３及びコイルＬ３でなるＬＣフィルタにより不要な低周波域を減衰させてレーザ駆動信号ＳＤを生成し、これを半導体レーザ３へ供給する。
因みにＦＥＴＴｒ１〜Ｔｒ３としては、ＧａＡｓ ＭＥＳ（Metal Semiconductor）ＦＥＴを用いることができるが、その他にＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）、ＧａＮ、ＨＢＴ（Heterojunction Bipolar Transistor）等のトランジスタを用いても良い。
このように駆動回路６は、パルス信号ＳＬに含まれる生成パルスＰＬに応じて高速に動作することにより、当該生成パルスＰＬのパルス幅Ｔｇに応じた短いパルス幅でなる駆動パルスＰＤを含むレーザ駆動信号ＳＤを生成し得るようになされている。
［１−５．動作及び効果］
以上の構成において、短パルス光源装置１におけるレーザ制御部２のパルス信号生成器４は、生成パルスＰＬを同期信号ＳＳにおける立ち上がりのエッジから遅延期間Ｔｐだけ遅延させるようパルス信号ＳＬを生成し（図２３）、これを駆動回路６へ供給する。
またパルス信号生成器４は、ゲートパルスＰＧを同期信号ＳＳにおける立ち上がりのエッジにあわせて立ち上げ、そのパルス幅Ｔｇを遅延期間Ｔｐよりも延長させるようゲート信号ＳＧを生成し（図２３）、これを電源回路５へ供給する。
レーザ制御部２は、ゲート信号ＳＧ及びパルス信号ＳＬがそれぞれハイレベルとなっている期間、すなわちパルス幅Ｔｇ及びＴｕに相当する期間のみ、電源回路５及び駆動回路６をそれぞれ動作させる。
この結果駆動回路６は、（４）式に示したように、電源回路５から定常的に電力が供給された場合の標準消費電力Ｐｂと比較して、実際の消費電力Ｐａを（パルス幅Ｔｇ／周期ＴＳ）倍に低減することができる。
特に短パルス光源装置１では、（４）式及び（５）式を用いて上述したように、全体の消費電力に対し駆動回路６による消費電力Ｐｂの占める割合が大きい。このため短パルス光源装置１は、駆動回路６の消費電力Ｐｂを低減することにより、全体の消費電力を効果的に低減することが可能となる。
例えば駆動回路６は、図２４に周期ＴＳ、パルス幅Ｔｇ等の組み合わせの例を示したように、消費電力Ｐａを標準消費電力Ｐｂの約１／１００から１／１００００程度に低減することも可能となる。
いずれの組み合わせにおいても、パルス信号生成部４は、パルス信号ＳＬにおいて生成パルスＰＬが立ち上がる期間を含むようにゲート信号ＳＧのゲートパルスＰＧを立ち上げれば、電源回路５から駆動回路６へ必要な電力を必要なタイミングで供給させることができる。
また駆動回路６は、図２５に示したように、高周波電力増幅回路と同様に構成されていることにより、ゲートパルスＰＧの立ち上げタイミングから殆ど遅れることなく、駆動回路６へ電力を供給できる。
ところで駆動回路６は、比較的消費電力が大きいためにスイッチング時間が比較的長くなってしまう。また駆動回路６は、一般にノイズ対策として電源平滑化用コンデンサ（図示せず）が設けられており、安定的に動作するには、動作開始からある程度の待ち時間を必要とする。
かかる点を考慮して、パルス信号生成部４は、パルス信号ＳＬの生成パルスＰＬよりも遅延時間Ｔｐだけ早いタイミングでゲート信号ＳＧのゲートパルスＰＧを立ち上げる。
これにより電源回路５は、生成パルスＰＬが立ち上がる時点、すなわち駆動回路６からレーザ駆動信号ＳＤとして駆動パルスＰＤを出力すべき時点に、当該駆動パルスＰＤの生成に必要な電力を、駆動回路６へ確実に供給させることができる。
これを換言すれば、短パルス光源装置１は、電源回路５における動作開始からの待ち時間を短くすることができれば、これに応じて遅延時間Ｔｐを短くすることができ、さらにパルス幅Ｔｇを短くすることができる。この場合、短パルス光源装置１は、消費電力Ｐｂをさらに低減させることができる。
例えば短パルス光源装置１は、電源回路５における動作開始からの待ち時間が無視できる程度に短い場合には、遅延時間Ｔｐを無くしパルス幅Ｔｇを生成パルスＰＬのパルス幅Ｔｕと同等に短縮することができる。
以上の構成によれば、短パルス光源装置１のレーザ制御部２は、電源回路５へ供給するゲート信号ＳＧのゲートパルスＰＧを、駆動回路６へ供給するパルス信号ＳＬの生成パルスＰＬが立ち上がる期間を含むように、極めて短いパルス幅Ｔｇの期間だけ立ち上げる。これにより短パルス光源装置１は、生成パルスＰＬが立ち上がるタイミングで必要な電力を供給でき、且つ消費電力Ｐａを標準消費電力Ｐｂよりも大幅に削減することができる。
＜２．第２の実施の形態＞
第２の実施の形態では、図２６に示すように、光情報記録媒体としての光ディスク１００に情報を記録する光ディスク装置１１０において、上述した短パルス光源装置１と同様に構成された短パルス光源部１２０が組み込まれている。
［２−１．光ディスクの構成］
まず光ディスク１００の構成について説明する。図２７に示すように、光ディスク１００は、光ディスク装置１１０からレーザ光ＬＬに相当する情報光ビームＬＭを照射することにより情報が記録されるようになされている。また光ディスク１００は、当該情報光ビームＬＭを反射して情報反射光ビームＬＭｒとし、これが光ディスク装置１１０に検出されることにより情報が再生されるようになされている。
実際上光ディスク１００は、全体として略円板状に構成されており、図２７に断面図を示すように、情報を記録するための記録層１０１の両面を基板１０２及び１０３により挟んだような構成を有している。
光ディスク装置１１０は、光源から出射された情報光ビームＬＭを対物レンズ１１８により光ディスク１００の記録層１０１内に集光するようになされている。
記録層１０１は、波長約４０４［ｎｍ］の光を２光子吸収する２光子吸収材料を含有している。この２光子吸収材料は、光強度の２乗に比例して２光子吸収を生じさせることが知られており、光強度の非常に大きい光に対してのみ２光子吸収を生じさせる。なおこの２光子吸収材料としては、ヘキサジイン化合物、シアニン色素、メロシアニン色素、オキソノール色素、フタロシアニン色素及びアゾ色素などを用いることができる。
記録層１０１は、比較的強い強度でなる情報光ビームＬＭが当該記録層１０１内に照射されると、２光子吸収により例えば２光子吸収材料を気化させて気泡を形成し、この結果焦点ＦＭの位置に記録マークＲＭを記録する。因みに記録層１０１は、例えば化学変化などによって局所的な屈折率を変化させることにより記録マークＲＭを形成するようにしても良い。
ここで２光子吸収材料は、光強度の２乗に比例して反応が生じることが知られている。すなわち記録層１０１は、例えばレンズにより集光された焦点近傍のように非常に強度の大きい情報光ビームＬＭのみを吸収して反応を生じ、当該焦点以外のように強度の小さい情報光ビームＬＭによっては殆ど反応を生じない。このため記録層１０１は、全体の透過率を高く保つことができる。
また光ディスク１００は、記録層１０１と基板１０２との間にサーボ層１０４が設けられている。サーボ層１０４には、サーボ用の案内溝が形成されており、具体的には、一般的なＢＤ−Ｒ（Recordable）ディスク等と同様のランド及びグルーブにより螺旋状のトラック（以下、これをサーボトラックと呼ぶ）ＴＳが形成されている。
このサーボトラックＴＳには、所定の記録単位ごとに一連の番号でなるアドレスが付されており、情報を記録又は再生する際にサーボ光ビームＬＳ（後述する）が照射されるべきサーボトラック（以下、これを目標サーボトラックＴＳＧと呼ぶ）を当該アドレスにより特定し得るようになされている。
因みにサーボ層１０４（すなわち記録層１０１と基板１０２との境界面）には、案内溝に代えてピット等が形成され、或いは案内溝とピット等とが組み合わされていても良い。またサーボ層１０４のトラックは、螺旋状でなく同心円状であっても良い。
またサーボ層１０４は、いわゆる波長選択性を有しており、例えば波長約６６０［ｎｍ］の赤色光ビームを高い反射率で反射する一方、波長約４０４［ｎｍ］の青紫色光ビームを高透過率で透過するようになされている。
光ディスク装置１１０は、光ディスク１００に対して波長約６６０［ｎｍ］でなるサーボ光ビームＬＳを照射する。このときサーボ光ビームＬＳは、光ディスク１００のサーボ層１０４により反射されサーボ反射光ビームＬＳｒとなる。
光ディスク装置１１０は、サーボ反射光ビームＬＳｒを受光し、その受光結果を基に対物レンズ１１８を光ディスク１００に近接又は離隔させるフォーカス方向へ位置制御することにより、サーボ光ビームＬＳの焦点ＦＳをサーボ層１０４に合わせるようになされている。
また光ディスク装置１１０は、サーボ光ビームＬＳと情報光ビームＬＭとの光軸ＸＬを互いにほぼ一致させている。これにより光ディスク装置１１０は、情報光ビームＬＭの焦点ＦＭを、記録層１０１内における目標サーボトラックＴＳＧに対応した箇所に、すなわち目標サーボトラックＴＳＧを通りサーボ層１０４に垂直な法線上に位置させる。
この結果、光ディスク１００には、記録層１０１内における目標サーボトラックＴＳＧを通る法線上の目標とする位置（以下これを目標位置ＱＧと呼ぶ）に記録マークＲＭが形成される。
またこのようにして形成された記録マークＲＭは、光ディスク１００の照射面１００Ａ及びサーボ層１０４等の各面とほぼ平行な平面状に配置され、当該記録マークＲＭによるマーク層Ｙを形成する。
一方、光ディスク装置１１０は、光ディスク１００から情報を再生する際、例えば照射面１００Ａ側から目標位置ＱＧに対して情報光ビームＬＭを集光する。ここで焦点ＦＭの位置（すなわち目標位置ＱＧ）に記録マークＲＭが形成されている場合、当該情報光ビームＬＭが当該記録マークＲＭによって反射され、情報反射光ビームＬＭｒとなる。
光ディスク装置１１０は、情報反射光ビームＬＭｒを検出すると共にその検出結果に応じた検出信号を生成し、当該検出信号を基に記録マークＲＭが形成されているか否かを検出する。
このように光ディスク１００は、光ディスク装置１１０により情報が記録又は再生される場合、当該光ディスク装置１１０によりサーボ光ビームＬＳを併用しながら情報光ビームＬＭが目標位置ＱＧに照射されるようになされている。
［２−２．光ディスク装置の構成］
次に、光ディスク装置１１０の具体的な構成について説明する。
［２−２−１．光ディスク装置の全体構成］
図２６に示したように、光ディスク装置１１０は制御部１１１を中心に構成されている。制御部１１１は、図示しないＣＰＵ(CentralProcessing Unit)と、各種プログラム等が格納されるＲＯＭ(Read Only Memory)と、当該ＣＰＵのワークエリア等として用いられるＲＡＭ(Random Access Memory)とによって構成されている。
制御部１１１は、光ディスク１００に情報を記録する場合、駆動制御部１１２を介してスピンドルモータ１１５を回転駆動させ、ターンテーブル（図示せず）に載置された光ディスク１００を所望の速度で回転させる。
また制御部１１１は、駆動制御部１１２を介してスレッドモータ１１６を駆動させることにより、光ピックアップ１１７を移動軸Ｇ１及びＧ２に沿ってトラッキング方向、すなわち光ディスク１００の内周側又は外周側へ向かう方向へ大きく移動させるようになされている。
光ピックアップ１１７は、対物レンズ１１８等の複数の光学部品や短パルス光源部１２０等が組み込まれており、制御部１１１の制御に基づいて光ディスク１００へ情報光ビームＬＭ及びサーボ光ビームＬＳ（図２７）を照射するようになされている。
ところで光ディスク装置１１０では、回転する光ディスク１００において面ブレ等が発生する可能性があり、このときサーボ層１０４の目標サーボトラックＴＳＧと対物レンズ１１８によるサーボ光ビームＬＳの焦点との相対的な位置が変動する可能性がある。
そこで光ピックアップ１１７は、サーボ光ビームＬＳが光ディスク１００により反射されてなるサーボ反射光ビームＬＳｒを検出し、その検出結果に基づいた複数の検出信号を生成し、これらを信号処理部１１３へ供給する。
信号処理部１１３は、供給された検出信号を用いた所定の演算処理を行うことにより、フォーカスエラー信号ＳＦＥ及びトラッキングエラー信号ＳＴＥをそれぞれ生成し、これらを駆動制御部１１２へ供給する。
因みにフォーカスエラー信号ＳＦＥは、サーボ光ビームＬＳのサーボ層１０４に対するフォーカス方向のずれ量を表す信号である。またトラッキングエラー信号ＳＴＥは、サーボ光ビームＬＳの目標とするサーボトラックＴＳ（すなわち目標サーボトラックＴＳＧ）に対するトラッキング方向のずれ量を表す信号である。
駆動制御部１１２は、供給されたフォーカスエラー信号ＳＦＥ及びトラッキングエラー信号ＳＴＥを基に、対物レンズ１１８を駆動するためのフォーカス駆動信号及びトラッキング駆動信号を生成し、これらを光ピックアップ１１７の２軸アクチュエータ１１９へ供給する。
光ピックアップ１１７の２軸アクチュエータ１１９は、このフォーカス駆動信号及びトラッキング駆動信号に基づいて対物レンズ１１８をフォーカス方向及びトラッキング方向へそれぞれ移動させる（以下、これらをそれぞれフォーカス制御及びトラッキング制御と呼ぶ）。
駆動制御部１１２は、このフォーカス制御及びトラッキング制御を行うことにより、対物レンズ１１８によって集光されるサーボ光ビームＬＳの焦点ＦＳを目標となるマーク層Ｙ（以下、これを目標マーク層ＹＧと呼ぶ）の目標サーボトラックＴＳＧに追従させる。
このとき制御部１１１は、外部から供給される記録情報を信号処理部１１３に供給する。信号処理部１１３は、記録情報に所定の変調処理等を施して記録データを生成し、短パルス光源部１２０へ供給する。
短パルス光源部１２０は、記録データに基づいて情報光ビームＬＭを変調することにより目標マーク層ＹＧの目標位置ＱＧに記録マークＲＭを形成する。かくして光ディスク装置１１０は、光ディスク１００に情報を記録することができる。
また光ピックアップ１１７は、光ディスク１００から情報を再生する場合、記録時と同様にサーボ光ビームＬＳの焦点ＦＳを目標サーボトラックＴＳＧに追従させると共に、比較的弱い情報光ビームＬＭを目標マーク層ＹＧの目標位置ＱＧへ照射する。
ここで情報光ビームＬＭは、記録マークＲＭが形成されている箇所において反射され、情報反射光ビームＬＭｒとなる。光ピックアップ１１７は、この情報反射光ビームＬＭｒを検出し、その検出結果に基づいた検出信号を生成して、これを信号処理部１１３へ供給する。
信号処理部１１３は、検出信号に対し所定の演算処理、復調処理及び復号化処理等を施すことにより、目標マーク層ＹＧの目標位置ＱＧに記録マークＲＭとして記録されている情報を復元する。かくして光ディスク装置１１０は、光ディスク１００における目標位置ＱＧから情報を再生することができる。
［２−２−２．光ピックアップの構成］
次に、光ピックアップ１１７の構成について説明する。この光ピックアップ１１７は、図２８に示すように、レーザ制御部１２２と、主に対物レンズ１１８のサーボ制御を行うサーボ光学系１３０と、主に情報の再生又は記録を行う情報光学系１５０とを有している。
光ピックアップ１１７は、レーザダイオード１３１から出射されたサーボ光ビームＬＳ及び半導体レーザ３から出射された情報光ビームＬＭをそれぞれサーボ光学系１３０及び情報光学系１５０を介して同一の対物レンズ１１８へ入射し、光ディスク１００にそれぞれ照射するようになされている。
レーザ制御部１２２は、第１の実施の形態におけるレーザ制御部２（図１）と同様、駆動パルスＰＧを含むレーザ駆動信号ＳＤを生成し、これを半導体レーザ３へ供給するようになされている。
［２−２−２−１．サーボ光ビームの光路］
図２８と対応する図２９に示すように、サーボ光学系１３０では、対物レンズ１１８を介してサーボ光ビームＬＳを光ディスク１００に照射すると共に、当該光ディスク１００により反射されてなるサーボ反射光ビームＬＳｒをフォトディテクタ１４３により受光するようになされている。
すなわちレーザダイオード１３１は、制御部１１１（図２６）の制御に基づいて発散光でなる所定光量のサーボ光ビームＬＳを発射し、コリメータレンズ１３３へ入射させる。コリメータレンズ１３３は、サーボ光ビームＬＳを発散光から平行光に変換し、偏光ビームスプリッタ１３４へ入射させる。
偏光ビームスプリッタ１３４は、光ビームの偏光方向に応じて反射率及び透過率が相違しており、Ｐ偏光でなるサーボ光ビームＬＳのほぼ全てを透過させ、１／４波長板１３６へ入射させる。
１／４波長板１３６は、Ｐ偏光（すなわち直線偏光）でなるサーボ光ビームＬＳを円偏光（例えば右円偏光）に変換し、ダイクロイックプリズム１３７へ入射させる。
ダイクロイックプリズム１３７は、反射透過面１３７Ｓが光ビームの波長に応じて反射率が相違しており、波長約６６０［ｎｍ］の光ビームを反射させると共に、波長約４０４［ｎｍ］の光ビームを透過させるようになされている。
実際上ダイクロイックプリズム１３７は、反射透過面１３７Ｓによりサーボ光ビームＬＳを反射し、これを対物レンズ１１８へ入射させる。
対物レンズ１１８は、サーボ光ビームＬＳを集光し、光ディスク１００の照射面１００Ａ側からサーボ層１０４へ向けて照射する。このときサーボ光ビームＬＳは、図２７に示したように、基板１０２を透過しサーボ層１０４において反射されることにより、サーボ光ビームＬＳと反対方向へ向かうサーボ反射光ビームＬＳｒとなる。またサーボ反射光ビームＬＳｒは、円偏光における旋回方向がサーボ光ビームＬＳとは反転している。
この後サーボ反射光ビームＬＳｒは、対物レンズ１１８により平行光に変換された後、ダイクロイックプリズム１３７へ入射される。ダイクロイックプリズム１３７は、サーボ反射光ビームＬＳｒを反射し、これを１／４波長板１３６へ入射させる。
１／４波長板１３６は、円偏光でなるサーボ反射光ビームＬＳｒをＳ偏光（すなわち直線偏光）に変換し、偏光ビームスプリッタ１３４へ入射させる。偏光ビームスプリッタ１３４は、Ｓ偏光でなるサーボ反射光ビームＬＳｒを反射透過面１３４Ｓにより反射し、集光レンズ１４１へ入射させる。
集光レンズ１４１は、サーボ反射光ビームＬＳｒを収束させ、シリンドリカルレンズ４２により非点収差を持たせた上でフォトディテクタ１４３へ照射する。
フォトディテクタ１４３は、複数の受光領域を有しており、各受光領域においてサーボ反射光ビームＬＳｒの光量に応じた検出信号をそれぞれ生成し、これらを信号処理部１１３（図２６）へ送出する。
因みにサーボ光学系１３０では、対物レンズ１１８によりサーボ光ビームＬＳが集光され光ディスク１００のサーボ層１０４へ照射されるときの合焦状態が、集光レンズ１４１によりサーボ反射光ビームＬＳｒが集光されフォトディテクタ１４３に照射されるときの合焦状態に反映されるよう、各種光学部品の光学的位置が調整されている。
信号処理部１１３、いわゆる非点収差法に基づいてサーボ光ビームＬＳの焦点ＦＳと光ディスク１００のサーボ層１０４とのずれ量を表すフォーカスエラー信号ＳＦＥを算出し、これを駆動制御部１１２へ供給する。
また信号処理部１１３は、いわゆるプッシュプル法に基づいて焦点ＦＳと光ディスク１００のサーボ層１０４における目標サーボトラックＴＳＧとのずれ量を表すトラッキングエラー信号ＳＴＥを算出し、これを駆動制御部１１２へ供給する。
駆動制御部１１２は、フォーカスエラー信号ＳＦＥを基にフォーカス駆動信号を生成し、当該フォーカス駆動信号を２軸アクチュエータ１１９へ供給する。かくして駆動制御部１１２は、サーボ光ビームＬＳが光ディスク１００のサーボ層１０４に合焦するよう、対物レンズ１１８をフィードバック制御（すなわちフォーカス制御）する。
また駆動制御部１１２は、トラッキングエラー信号ＳＴＥを基にトラッキング駆動信号を生成し、当該トラッキング駆動信号を２軸アクチュエータ１１９へ供給する。かくして駆動制御部１１２は、サーボ光ビームＬＳが光ディスク１００のサーボ層１０４における目標サーボトラックＴＳＧに合焦するよう、対物レンズ１１８をフィードバック制御（すなわちトラッキング制御）する。
このようにサーボ光学系１３０は、サーボ光ビームＬＳを光ディスク１００のサーボ層１０４に照射し、その反射光であるサーボ反射光ビームＬＳｒの受光結果を信号処理部１１３へ供給するようになされている。これに応じて駆動制御部１１２は、当該サーボ光ビームＬＳを当該サーボ層１０４の目標サーボトラックＴＳＧに合焦させるよう、対物レンズ１１８のフォーカス制御及びトラッキング制御を行うようになされている。
［２−２−２−２．情報光ビームの光路］
一方情報光学系１５０は、図２８と対応する図３０に示すように、半導体レーザ３から情報光ビームＬＭを出射して対物レンズ１１８により光ディスク１００に集光するようになされている。これと共に情報光学系１５０は、情報光ビームＬＭが光ディスク１００により反射されてなる情報反射光ビームＬＭｒを受光するようにもなされている。
すなわち半導体レーザ３は、レーザ制御部１２２から供給されるレーザ駆動信号ＳＤに基づき、発散光でなる情報光ビームＬＭを発射してコリメータレンズ１５２へ入射させる。コリメータレンズ１５２は、情報光ビームＬＭを発散光から平行光に変換し、偏光ビームスプリッタ１５４へ入射させる。
偏光ビームスプリッタ１５４は、反射透過面１５４Ｓにおいて、反射透過面１３４Ｓと同様、Ｐ偏光でなる光ビームを透過させると共に、Ｓ偏光でなる光ビームを反射させるようになされている。実際上偏光ビームスプリッタ１５４は、反射透過面１５４ＳにおいてＰ偏光でなる情報光ビームＬＭを透過し、さらに球面収差などを補正するＬＣＰ（Liquid Crystal Panel）１５６を介して１／４波長板１５７へ入射させる。
１／４波長板１５７は、情報光ビームＬＭをＰ偏光（すなわち直線偏光）から円偏光（例えば左円偏光）に変換してリレーレンズ１５８へ入射させる。
リレーレンズ１５８は、情報光ビームＬＭの光軸方向に移動し得る可動レンズ１５８Ａ及び固定された固定レンズ１５８Ｂにより構成されている。
実際上リレーレンズ１５８は、可動レンズ１５８Ａにより当該情報光ビームＬＭを平行光から収束光に変換し、収束後に発散光となった当該情報光ビームＬＭを固定レンズ１５８Ｂにより再度収束光に変換し、ミラー１５９へ入射させる。
ミラー１５９は、情報光ビームＬＭを反射することによりその進行方向を変化させ、ダイクロイックプリズム１３７へ入射させる。ダイクロイックプリズム１３７は、反射透過面１３７Ｓにおいて波長約４０４［ｎｍ］でなる情報光ビームＬＭを透過させ、これを対物レンズ１１８へ入射させる。
対物レンズ１１８は、情報光ビームＬＭを集光し、光ディスク１００へ照射する。このとき情報光ビームＬＭは、図２７に示したように、基板１０２を透過し、記録層１０１内に合焦する。
ここで情報光ビームＬＭの焦点ＦＭの位置は、当該情報光ビームＬＭがリレーレンズ１５８の固定レンズ１５８Ｂから出射される際の収束状態により定められることになる。すなわち焦点ＦＭは、可動レンズ１５８Ａの位置に応じて記録層１０１内をフォーカス方向に移動することになる。
実際上情報光学系１５０は、制御部１１１（図２６）によって可動レンズ１５８Ａの位置が制御されることにより、光ディスク１００の記録層１０１内における情報光ビームＬＭの焦点ＦＭ（図２７）の深さｄ（すなわちサーボ層１０４からの距離）を調整し、目標位置ＱＧに焦点ＦＭを合致させるようになされている。
このとき情報光ビームＬＭは、対物レンズ１１８によって目標位置ＱＧに集光されることにより、当該目標位置ＱＧに記録マークＲＭを形成する。
一方情報光ビームＬＭは、光ディスク１００に記録された情報を読み出す再生処理の際、目標位置ＱＧに記録マークＲＭが記録されていた場合には、焦点ＦＭに集光した情報光ビームＬＭが当該記録マークＲＭにより反射されて情報反射光ビームＬＭｒとなる。
このとき情報反射光ビームＬＭｒは、情報光ビームＬＭと反対方向へ進行して対物レンズ１１８へ入射される。また情報反射光ビームＬＭｒは、円偏向における旋回方向が情報光ビームＬＭから反転される。
因みに情報光ビームＬＭは、目標位置ＱＧに記録マークＲＭが記録されていない場合には、そのほぼ全てが光ディスク１００を透過する。このため上述した情報反射光ビームＬＭｒは殆ど生成されない。
対物レンズ１１８は、情報反射光ビームＬＭｒをある程度収束させ、ダイクロイックプリズム１３７、ミラー１５９を介してリレーレンズ１５８へ入射させる。
リレーレンズ１５８は、情報反射光ビームＬＭｒを平行光に変換し、１／４波長板１５７へ入射させる。１／４波長板１５７は、円偏光でなる情報反射光ビームＬＭｒをＳ偏光（すなわち直線偏光）に変換し、ＬＣＰ１５６を介して偏光ビームスプリッタ１５４へ入射させる。
偏光ビームスプリッタ１５４は、Ｓ偏光でなる情報反射光ビームＬＭｒを反射透過面１５４Ｓにより反射し、マルチレンズ１６０へ入射させる。マルチレンズ１６０は、情報反射光ビームＬＭｒを集光し、ピンホール板１６１を介してフォトディテクタ１６２へ照射させる。
ピンホール板１６１は、マルチレンズ１６０により集光される情報反射光ビームＬＭｒの焦点を孔部１６１Ｈ内に位置させるよう配置されており、当該情報反射光ビームＬＭｒをそのまま通過させる。一方ピンホール版１６１は、焦点が孔部１６１Ｈ内に形成されなかった光、すなわち光ディスク１００内における目標位置ＱＧ以外の箇所において反射された光（いわゆる迷光）等については、遮断する。
この結果フォトディテクタ１６２は、迷光の影響を受けることなく、情報反射光ビームＬＭｒの光量に応じた再生検出信号を生成し、これを信号処理部１１３（図２６）へ供給する。
信号処理部１１３は、再生検出信号に対して所定の復調処理や復号化処理等を施すことにより再生情報を生成し、この再生情報を制御部１１１へ供給するようになされている。
このように情報光学系１５０は、レーザ制御部１２２からのレーザ駆動信号ＳＤに基づいて半導体レーザ３から情報光ビームＬＭを出射し光ディスク１００へ照射するようになされている。また情報光学系１５０は、光ディスク１００からの情報反射光ビームＬＭｒを受光し、その受光結果を信号処理部１１３へ供給するようになされている。
［２−３．短パルス光源部の構成］
次に、短パルス光源部１２０について説明する。図１と対応する図３１に示すように、短パルス光源部１２０は、第１の実施の形態における短パルス光源装置１と比較して、パルス信号生成器４に相当するパルス信号発生部１２１が外部に設けられている点が大きく相違している。
パルス信号発生部１２１は、第１の実施の形態におけるパルス信号発生器４と一部類似した構成を有しており、図２３（Ａ）と対応する図３２（Ａ）に示すように、所定の周期ＴＳを有する同期信号ＳＳをその内部で生成するようになされている。この同期信号ＳＳは、第１の実施の形態と同様、デューティー比約５０％の矩形波となっている。
またパルス信号発生部１２１は、図２３（Ｃ）と対応する図３２（Ｃ）に示すように、周期ＴＳごとに生成パルスＰＬが立ち上がるパルス信号ＳＬを生成する。
パルス信号ＳＬの生成パルスＰＬは、第１の実施の形態と同様に、パルス幅Ｔｕが例えば１［ｎｓ］や５００［ｐｓ］程度のように極めて短い時間となっている。しかしながら第２の実施の形態では、生成パルスＰＬは、第１の実施の形態と異なり同期信号ＳＳと同時に立ち上がるようになされている。
パルス信号発生部１２１は、信号処理部１１３から供給される記録データ等に応じて、この同期信号ＳＳ及びパルス信号ＳＬをレーザ制御部１２２へ供給するようになされている。
具体的にパルス信号発生部１２１は、例えば符号「１」が供給されたときにはパルス信号ＳＬに生成パルスＰＬを立ち上げ、符号「０」が供給されたときには当該生成パルスＰＬを立ち上げないようになされている。
またパルス信号発生部１２１は、同期信号ＳＳを信号処理部１１３等の他の回路へ供給することにより、レーザ制御部１２２と当該他の回路との動作を同期させ得るようになされている。
［２−３−１．レーザ制御部の構成］
レーザ制御部１２２は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路１２３、ゲート信号生成回路１２４、第１の実施の形態における電源回路５に対応する電源回路１２５、及び第１の実施の形態における駆動回路６に対応する駆動回路１２６により構成されている。
ＰＬＬ回路１２３は、パルス信号発生部１２１から供給される同期信号ＳＳを基に、当該同期信号ＳＳに同期し、且つその周期が当該同期信号の約１／１００となるクロック信号ＣＬＫを生成し、これをゲート信号生成回路１２４へ供給する。
ゲート信号生成回路１２４は、クロック信号ＣＬＫを基に、図２３（Ｂ）と対応する図３２（Ｂ）に示すようなゲート信号ＳＧを生成し、これを電源回路１２５へ供給するようになされている。
ここでゲート信号生成回路１２４は、ゲート信号ＳＧにおいて、第１の実施の形態におけるゲート信号ＳＧ（図２３（Ｂ））と同様にパルス幅ＴｇでなるゲートパルスＰＧを周期ＴＳごとに立ち上げるようになされている。
しかしながらこの第２の実施の形態において、ゲートパルスＰＧは、同期信号ＳＳにおける立ち上がりのエッジよりも前側パルス幅Ｔｇ１だけ早く立ち上がり、また当該立ち上がりエッジよりも後側パルス幅Ｔｇ２だけ遅れて立ち下がるようになされている。
因みにゲート信号生成回路１２４は、同期信号ＳＳにおける立ち上がりのタイミングから、所定クロック数（例えば９０クロック等）遅延したタイミングでゲート信号ＳＧを立ち上げるようになされている。これによりゲート信号ＳＧは、次の周期の同期信号ＳＳにおける立ち上がりのエッジよりも前側パルス幅Ｔｇ１だけ早く立ち上がることになる。
ここで前側パルス幅Ｔｇ１は、第１の実施の形態における遅延期間Ｔｐに相当するものであり、後述する電源回路１２５における動作遅延時間等を考慮して設定されている。また後側パルス幅Ｔｇ２は、第１の実施の形態におけるパルス幅Ｔｇから遅延期間Ｔｐを差し引いた差分に相当するものである。
このためゲート信号ＳＧのゲートパルスＰＧは、パルス信号ＳＬの生成パルスＰＬよりも前側パルス幅Ｔｇ１だけ先行して立ち上がり、また当該生成パルスＰＬよりも後側パルス幅Ｔｇ２だけ後に立ち下がることになる。これを換言すれば、ゲートパルスＰＧは同期信号ＳＳ及び生成パルスＰＬよりも立ち上がりの位相が進んでいることになる。
またレーザ制御部１２２では、第１の実施の形態と同様、パルス幅Ｔｇ、すなわち前側パルス幅Ｔｇ１及び後側パルス幅Ｔｇ２の和が極力小さくなるように設定されている。
すなわちレーザ制御部１２２では、第１の実施の形態におけるレーザ制御部２と同様、少なくとも生成パルスＰＬが立ち上がる時点でゲートパルスＰＧを立ち上げ、それ以外のタイミングでは当該ゲートパルスＰＧを極力立ち上げないようになされている。
電源回路１２５は、ゲート信号ＳＧを基に、当該ゲート信号ＳＧにおいてゲートパルスＰＧが立ち上がっている期間、すなわち前側パルス幅Ｔｇ１及び後側パルス幅Ｔｇ２の和に相当する期間のみ電力を駆動回路１２６へ供給する。
駆動回路１２６は、電源回路１２５から供給される電力を用い、パルス信号ＳＬに含まれる生成パルスＰＬに応じた駆動パルスＰＧを含むレーザ駆動信号ＳＤを生成し、これを半導体レーザ３へ供給するようになされている。
因みに駆動パルスＰＧは、光ディスク１００に情報を記録する際には、そのピークレベルが特異電圧ＶＥとなるようになされている。このとき半導体レーザ３は、情報光ビームＬＭとして、例えば数十［ｐｓ］程度のパルス幅でなる特異ピークＥＰＫ及び特異スロープＥＳＬ（図２２）を持つ特異出力光ＬＥを出射することができる。これにより光ディスク１００は、目標位置ＱＧに記録マークＲＭが形成される。
駆動回路１２６における消費電力Ｐａは、第１の実施の形態と同様、（４）式により算出される。従って駆動回路１２６は、駆動回路６の場合と同様、（パルス幅Ｔｇ／周期ＴＳ）の値が小さいほど、標準消費電力Ｐｂに対する消費電力Ｐａの低減効果が大きくなる。
また短パルス光源部１２０における周期ＴＳ、パルス幅Ｔｇ等の値については、第１の実施の形態と同様、図２４に示したような種々の組み合わせが可能である。因みに図２４において、前側パルス幅Ｔｇ１は遅延期間Ｔｐに相当する。
このように短パルス光源部１２０は、外部から供給される同期信号ＳＳ及びパルス信号ＳＬを基に、レーザ制御部１２２によりレーザ駆動信号ＳＤを生成し、これを半導体レーザ３へ供給するようになされている。このときレーザ制御部１２２は、ゲート信号ＳＧのゲートパルスＰＧにおける前側パルス幅Ｔｇ１及び後側パルス幅Ｔｇ２の和が極力短く設定されることにより、駆動回路１２６の消費電力Ｐａを低減させ得るようになされている。
［２−３−２．駆動回路の構成］
次に、駆動回路１２６の構成について説明する。まず電源回路１２５は、図３３に示すように、ゲート信号生成回路１２４（図３１）からゲート信号ＳＧを取得し、当該ゲート信号ＳＧがハイレベルになった期間、すなわちパルス幅Ｔｇに相当する期間のみ駆動回路１２６へ電力を供給するようになされている。
因みに電源回路１２５は、パルス幅Ｔｇ（すなわち前側パルス幅Ｔｇ１及び後側パルス幅Ｔｇ２の和）が例えば１００［ｎｓ］程度と極めて短いため、高速に動作し得るようになされている。
一方駆動回路１２６は、全体として、いわゆる高速電流スイッチ回路と同様に構成されている。これは、第１の実施の形態と同様、パルス幅Ｔｕが例えば１００［ｐｓ］程度と極めて短く、高速動作が要求されるためである。
駆動回路１２６は、端子Ｎ１を介して電源Ｅ１１と接続されており、また端子Ｎ２を介してグランドＧＮＤと接続されている（すなわち接地されている）。
端子Ｎ１には、トランジスタＴｒ２１のコレクタが直接接続され、また抵抗Ｒ２２を介してトランジスタＴｒ２１のコレクタが接続されている。トランジスタＴｒ２２のコレクタは、トランジスタＴｒ２１及びＴｒ２２のベースにそれぞれ接続されている。またトランジスタＴｒ２１及びＴｒ２２のエミッタは、トランジスタＴｒ２３及びＴｒ２４のコレクタにそれぞれ接続されている。
トランジスタＴｒ２４のコレクタはトランジスタＴｒ２３及びＴｒ２４のベースにそれぞれ接続されている。またトランジスタＴｒ２３及びＴｒ２４のエミッタは、それぞれ抵抗Ｒ２５及びＲ２６を介して端子Ｎ２に接続されている。
このためトランジスタＴｒ２１及びＴｒ２２は、端子Ｎ１に電源Ｅ１１からの電流が供給されると、コレクタ・エミッタ間に電流が流れるため、トランジスタＴｒ２３及びＴｒ２４のコレクタに電流を供給する。これに伴いトランジスタＴｒ２３及びＴｒ２４もコレクタ・エミッタ間に電流が流れる。
また端子Ｎ１には、抵抗Ｒ２４を介してトランジスタＴｒ２５のベース及びトランジスタＴｒ２６のコレクタ及びベースが接続されている。トランジスタＴｒ２６のエミッタは、抵抗Ｒ２８を介して端子Ｎ２に接続されている。
このためトランジスタＴｒ２６は、端子Ｎ１に電源Ｅ１１からの電流が供給されると、トランジスタＴｒ２５のベースに所定電位でなる電流を供給する。
さらに端子Ｎ１には、抵抗Ｒ２１及びＲ２３をそれぞれ介してトランジスタＴｒ２７及びＴｒ２８のエミッタがそれぞれ接続されている。トランジスタＴｒ２７のコレクタは、トランジスタＴｒ２９のコレクタ並びにトランジスタＴｒ２７及びＴｒ２８のベースにそれぞれ接続されている。
トランジスタＴｒ２９は、ベースにパルス信号発生部１２１（図３１）からパルス信号ＳＬが供給されると共に、エミッタがトランジスタＴｒ２１のエミッタ及びトランジスタＴｒ２３のコレクタに接続されている。
一方、トランジスタＴｒ２８のコレクタは、トランジスタＴｒ３０のコレクタ並びにトランジスタＴｒ３０及びＴｒ３１のベースに接続されている。トランジスタＴｒ３０及びＴｒ３１のエミッタは、それぞれ抵抗Ｒ２７及びＲ２９を介して端子Ｎ２に接続されている。
またトランジスタＴｒ３１のコレクタは、トランジスタＴｒ２５のエミッタに接続されている。すなわちトランジスタＴｒ２５及びＴｒ３１は、いわゆるカスコード接続がなされており、これにより高電圧時の高周波動作における不安定性や発振の危険性を改善し得るようになされている。さらにトランジスタＴｒ２５のコレクタは、半導体レーザ３のカソードに接続されている。
このためトランジスタＴｒ２９は、パルス信号ＳＬにおいて生成パルスＰＬが立ち上がると、コレクタ・エミッタ間に電流を流すため、トランジスタＴｒ２７及びＴｒ２８のベースにそれぞれ電流を供給する。
これに伴いトランジスタＴｒ２７及びＴｒ２８は、エミッタ・コレクタ間に電流を流す。これによりトランジスタＴｒ３０は、ベースに電流が供給されるため、コレクタ・エミッタ間に電流を流す。
このときトランジスタＴｒ３１のベースにも電流が供給される。すると、トランジスタＴｒ２５及びＴｒ３１は、いずれもベースに電流が供給されることになるため、いずれもコレクタ・エミッタ間に電流を流す。
これによりトランジスタＴｒ２５は、コレクタから半導体レーザ３に対して駆動パルスＰＤを含むレーザ駆動信号ＳＤを供給する。因みにこの場合、レーザ駆動信号ＳＤは負の駆動パルスＰＤを生成することにより、半導体レーザ３から電流を引き込むことになる。
この結果、半導体レーザ３は、電源１２５から供給される電流が極めて短い時間に渡ってパルス状に流れ、パルス状に情報光ビームＬＭを出射することができる。
また駆動回路１２６は、複数のトランジスタが対称的に接続されたカレントミラー回路を多数形成しているため、例えば２［Ａ］程度の比較的大きな電流でなるレーザ駆動信号ＳＤを半導体レーザ３へ供給することができる。
因みにトランジスタＴｒ１１、Ｔｒ１２、Ｔｒ２１〜Ｔｒ３１としては、Ｓｉでなるバイポーラ型トランジスタを用いることができるが、その他にＳｉＧｅ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）、ＧａＡｓ、ＨＥＭＴ、ＨＢＴ等のトランジスタを用いても良い。
このように電源回路１２５は、ゲート信号ＳＧにおいてゲートパルスＰＧが立ち上がっている間のみ駆動回路１２６に対し電力を供給する。そのうえで駆動回路１２６は、パルス信号ＳＬにおいて生成パルスＰＬが立ち上がったときに、駆動パルスＰＤを含むレーザ駆動信号ＳＤを半導体レーザ３へ供給するようになされている。
［２−４．動作及び効果］
以上の構成において、光ディスク装置１１０のレーザ制御部１２２は、パルス信号生成部１２１から周期ＴＳでなる同期信号ＳＳと、当該同期信号ＳＳにおける立ち上がりエッジに同期した生成パルスＰＬが含まれるパルス信号ＳＬとの供給を受ける。
レーザ制御部１２２は、同期信号ＳＳにおける立ち上がりエッジよりも前側パルス幅Ｔｇ１だけ先行して立ち上がり、且つ当該立ち上がりエッジから後側パルス幅Ｔｇ２だけ遅れて立ち下がるゲートパルスＰＧを含むゲート信号ＳＧを生成し、電源回路１２５へ供給する。またレーザ制御部１２２は、パルス信号ＳＬを駆動回路１２６へ供給する。
これによりレーザ制御部１２２は、ゲート信号ＳＧ及びパルス信号ＳＬがそれぞれハイレベルとなっている期間、すなわちパルス幅Ｔｇ及びＴｕに相当する期間のみ、電源回路１２５及び駆動回路１２６をそれぞれ動作させる。
この結果駆動回路１２６は、第１の実施の形態における駆動回路６と同様、（４）式に示したように、電源回路５から定常的に電力が供給された場合の標準消費電力Ｐｂと比較して、実際の消費電力Ｐａを（パルス幅Ｔｇ／周期ＴＳ）倍に低減することができる。
また駆動回路１２６は、図３３に示したように、高周波電力増幅回路と同様に構成されていることにより、ゲートパルスＰＧの立ち上げタイミングから殆ど遅れることなく、駆動回路６へ電力を供給できる。
さらに第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様、周期ＴＳ、パルス幅Ｔｇ等として図２４に示したような様々な値を設定することができる。
その他、短パルス光源部１２０は、第１の実施の形態における短パルス光源装置１とほぼ同様の作用効果を奏し得る。
以上の構成によれば、光ディスク装置１１０における短パルス光源部１２０のレーザ制御部１２２は、パルス信号ＳＬを駆動回路１２６へ供給する。またレーザ制御部１２２は、パルス信号ＳＬにおける生成パルスＰＬの前及び後にそれぞれ前側パルス幅Ｔｇ１及び後側パルス幅Ｔｇ２だけ幅広のゲートパルスＰＧを含むゲート信号ＳＧを生成し、電源回路１２５へ供給する。これにより短パルス光源部１２０は、生成パルスＰＬが立ち上がるタイミングで必要な電力を供給でき、且つ消費電力Ｐａを標準消費電力Ｐｂよりも大幅に削減することができる。
＜３．他の実施の形態＞
なお上述した第１及び第２の実施の形態においては、図２３及び図３２に示したように、ゲート信号ＳＧのゲートパルスＰＧにおけるパルス幅Ｔｇのほぼ中心に相当するタイミングで生成パルスＰＬが立ち上がる場合、すなわち遅延期間Ｔｐ又は前側パルス幅Ｔｇ１をパルス幅Ｔｇの約半分とした場合について述べた。
しかしながら本発明はこれに限らず、遅延期間Ｔｐ又は前側パルス幅Ｔｇ１については、パルス幅Ｔｇを超えない範囲で任意に設定するようにしても良い。このとき遅延期間Ｔｐ又は前側パルス幅Ｔｇ１については、必要に応じて、電源回路５又は１２５が安定動作するまでの待ち時間を考慮して設定されることが望ましい。
ところで、ゲート信号ＳＧ及びパルス信号ＳＬは、例えばゲートパルスＰＧのパルス幅Ｔｇが０．１［μｓ］等であり周波数が極めて高く、ゲートパルスＰＧ及び生成パルスＰＬの立ち上がり時間及び立ち下がり時間が極めて短くなっている。
このため、オシロスコープ等のプローブを用いてレーザ制御部１２２内のゲート信号ＳＧ及びパルス信号ＳＬを観測した場合、観測点の回路素子に容量を付加することになってしまい、観測した信号波形における立ち上がり時間及び立ち下がりの時間が遅延する可能性がある。
すなわち、短パルス光源装置１又は短パルス光源部１２０内の各観測点において測定装置等により信号波形を観測する場合、その測定手法によっては、図２３又は図３２に示したタイミングと相違した観察結果が得られる可能性もある。
この点において、本発明では、ゲート信号ＳＧ及びパルス信号ＳＬの相対的なタイミングとして、測定手法に拘わらず、実際にゲートパルスＰＧが立ち上がっている間に生成パルスＰＬが短時間立ち上がるようになされていれば良い。
また上述した第１の実施の形態においては、高周波電力増幅回路と同様の駆動回路６（図２５）によりレーザ駆動信号ＳＤを生成する場合について述べ、第２の実施の形態においては、高速電流スイッチ回路と同様の駆動回路１２６（図３３）によりレーザ駆動信号ＳＤを生成する場合について述べた。
しかしながら本発明はこれに限らず、他の種々の回路構成でなる駆動回路６又は駆動回路１２６により、レーザ駆動信号ＳＤを生成するようにしても良い。
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、パルス信号発生器４及びパルス信号発生部１２１の内部において同期信号ＳＳを生成するようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えばパルス信号発生器４が外部から同期信号ＳＳの供給を受け、これを基にパルス信号ＰＬやゲート信号ＳＧ等を生成するようにしても良い。
さらに上述した第１の実施の形態については、パルス信号ＳＬにおいて生成パルスＰＬを周期的に立ち上げ、またゲート信号ＳＧにおいてゲートパルスＰＧも周期的に立ち上げるようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば任意のタイミングで生成パルスＰＬを立ち上げるようにし、これにあわせてゲートパルスＰＧを立ち上げるようにしても良い。この場合、生成パルスＰＬは、例えば同期信号ＳＳにおける任意の立ち上がりエッジに同期して立ち上がるようにすれば、ゲートパルスＰＧとの時間差を比較的容易に遅延期間Ｔｐに揃えることが可能となる。
さらに上述した第１の実施の形態においては、短パルス光源装置１において、パルス信号発生器４をレーザ制御部１２２の内部に設けるようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、第２の実施の形態と同様に、当該パルス信号発生器４を短パルス光源装置１の外部に設けるようにしても良い。
これと同様に、上述した第２の実施の形態においては、光ディスク装置１１０において、短パルス光源部１２０の外部にパルス信号発生部１２１を設けるようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、第１の実施の形態と同様に、レーザ制御部１２２の内部にパルス信号発生部１２１を設けるようにしても良い。
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、半導体レーザ３から出射される光ビームＬＬ（情報光ビームＬＭ）の波長を４０４［ｎｍ］とした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、当該光ビームＬＬを他の波長とするようにしても良く、例えば３９０〜４６０［ｎｍ］の範囲とすることが考えられる。特に第２の実施の形態の場合、光ディスク１００における記録層１０１の構成材料等を適切に選定することにより、当該記録層１０１内における目標位置ＱＧの近傍に記録マークＲＭを適切に形成できれば良い。
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、駆動回路６又は１２６から半導体レーザ３へ駆動パルスＰＤとして矩形状のパルス電流を供給するようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、要は短時間に亘って大きな振動電圧ＶＢでなるパルス電流を半導体レーザ３へ供給すれば良く、例えば正弦波状でなる駆動パルスＰＤを供給するようにしても良い。
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、半導体レーザ３として一般的な半導体レーザ（ソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３３等）を用いるようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、要は、ｐ型とｎ型の半導体を用いてレーザ発振を行ういわゆる半導体レーザであれば良い。さらに好ましくは、敢えて緩和振動を大きく生じさせやすくした半導体レーザを用いると良い。
さらに上述した第２の実施の形態においては、記録層１０１が非線形吸収を示す２光子吸収材料を含有するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、非線形吸収を示す材料として、例えばプラズモン共鳴を生じさせる銀や金のナノ粒子を用いるようにしても良い。また光エネルギーの積算量に応じて記録マークＲＭを形成する記録層に対して情報光ビームＬＭを照射するようにしても良い。
さらに上述した第２の実施の形態においては、特に述べていないが、２Ｔ〜１１Ｔのマーク長を有する記録マークＲＭを形成しても良く、また１Ｔマークに対して「１」と「０」を割り当て、記録マークＲＭの有無によって情報を記録するようにしても良い。さらに１つの記録マークＲＭ（すなわち１Ｔ）に対して１つの振動出力光ＬＢである必要はなく、２以上の振動出力光ＬＢによって記録マークＲＭを形成しても良い。
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、サーボ層１０４を用いてサーボ制御を実行するようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば記録層１０１内に予めサーボ制御用のサーボ用マークが形成されており、当該サーボ用マークを用いてサーボ制御が実行されるようにしても良い。この場合、光ディスク１００においてサーボ層１０４は不要となる。
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、空洞でなる記録マークＲＭを形成するようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば化学変化によって屈折率を局所的に変化させることにより記録マークＲＭを形成するようにしても良い。
さらに上述した第２の実施の形態においては、光ピックアップ１１７の内部にレーザ制御部１２２が設けられるようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、当該光ピックアップ１１７の外部に当該レーザ制御部１２２が設けられるようにしても良い。
さらに上述した第２の実施の形態においては、光ディスク１００の基板１０２側から情報光ビームＬＭを照射するようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば情報光ビームＬＭを基板１０３側の面から照射するようにする等、情報光ビームＬＭをそれぞれいずれの面、もしくは両面から照射するようにしても良い。なお情報光ビームＬＭを両面から照射する手法については、例えば特許文献２に記載された手法を用いることができる。
特開２００８−７１４３３公報
さらに上述した第２の実施の形態においては、光ディスク装置１１０により、円盤状に形成された光ディスク１００を回転させながら情報光ビームＬＭを照射するようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば矩形状に形成された光情報記録媒体に対し、対物レンズ１１８を一定速度で移動させながら情報を記録するようにする等しても良い。
さらに上述した第２の実施の形態においては、光ディスク装置１１０が光ディスク１００に情報を記録しまた当該情報を再生するようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、光ディスク装置１１０が光ディスク１００に対して情報の記録のみを行うようにしても良い。
さらに上述した第２の実施の形態においては、短パルス光源装置１に相当する短パルス光源部１２０を光ディスク装置１１０に組み込むようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、当該短パルス光源装置１を例えば各種医療用機器や熱応答顕微鏡など、種々の機器に適用することができる。
さらに上述した第１の実施の形態においては、半導体レーザとしての半導体レーザ３と、電源回路としての電源回路５と、駆動回路としての駆動回路６と、パルス信号発生部としてのパルス信号発生部４とによって短パルス光源装置としての短パルス光源装置１を構成する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる半導体レーザと、電源回路と、駆動回路と、パルス信号発生部とによって短パルス光源装置を構成するようにしても良い。
さらに上述した第２の実施の形態においては、半導体レーザとしての半導体レーザ３と、電源回路としての電源回路１２５と、駆動回路としての駆動回路１２６とによって短パルス光源装置としての短パルス光源部１２０を構成する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる半導体レーザと、電源回路と、駆動回路とによって短パルス光源装置を構成するようにしても良い。
本発明は、例えば映像コンテンツや音声コンテンツ等のような大容量の情報を光ディスク等の記録媒体に記録し又は再生する光情報記録再生装置等でも利用できる。
第１の実施の形態による短パルス光源装置の構成を示す略線図である。 パルス信号及びレーザ駆動信号を示す略線図である。 注入キャリア密度と光子密度との関係（１）の説明に供する略線図である。 注入キャリア密度とキャリア密度との関係の説明に供する略線図である。 注入キャリア密度と光子密度との関係（２）の説明に供する略線図である。 ＰＴ１における光子密度の説明に供する略線図である。 ＰＴ２における光子密度の説明に供する略線図である。 ＰＴ３における光子密度の説明に供する略線図である。 実際の発光波形を示す略線図である。 駆動信号と光強度との関係を示す略線図である。 光測定装置の構成を示す略線図である。 各パルスの形状を示す略線図である。 パルス信号と駆動パルスとの関係を示す略線図である。 駆動パルスの電圧を変化させたときの光強度特性を示す略線図である。 駆動パルスの電圧が８．８［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。 駆動パルスの電圧が１３．２［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。 駆動パルスの電圧が１５．６［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。 駆動パルスの電圧が１７．８［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。 駆動パルスの電圧が３８．４［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。 ＢＰＦの有無による光強度特性の相違を示す略線図である。 ＢＰＦの有無による波長特性の相違を示す略線図である。 特異出力光の光強度特性を示す略線図である。 第１の実施の形態における各信号のタイミングを示す略線図である。 周期・パルス幅等の設定例と消費電力の設定例を示す略線図である。 第１の実施の形態による駆動回路の構成を示す略線的回路図である。 光ディスク装置の全体構成を示す略線図である。 光ディスクの構成を示す略線図である。 光ピックアップの構成を示す略線図である。 サーボ光ビームの光路を示す略線図である。 情報光ビームの光路を示す略線図である。 第２の実施の形態における短パルス光源部の構成を示す略線的ブロック図である。 第２の実施の形態における各信号のタイミングを示す略線図である。 第２の実施の形態による駆動回路の構成を示す略線的回路図である。
符号の説明
１……短パルス光源装置、２、１２２……レーザ制御部、３……半導体レーザ、４……パルス信号生成器、５、１２５……電源回路、６、１２６……駆動回路、１００……光ディスク、１１０……光ディスク装置、１１１……制御部、１１２……駆動制御部、１１３……信号処理部、１１７……光ピックアップ、１１８……対物レンズ、１２０……短パルス光源、１２１……パルス信号生成部、１２３……ＰＬＬ、１２４……ゲート信号生成部、ＬＬ……レーザ光、ＬＭ……振動出力光、ＬＥ……特異出力光、ＥＰＫ……特異ピーク、ＥＳＬ……特異スロープ、ＳＳ……同期信号、ＳＬ……パルス信号、ＳＤ……レーザ駆動信号、ＰＬ……生成パルス、ＰＤ……駆動パルス、ＴＳ……周期、Ｔｇ……パルス幅、Ｔｇ１……前側パルス幅、Ｔｇ２……後側パルス幅、Ｔｐ……遅延期間、ＲＭ……記録マーク。

Claims (11)

  1. パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、光強度特性にパルス状の特異ピークと当該特異ピークよりも光強度が小さい特異スロープとが表れる特異出力光をレーザ光として出射する半導体レーザと、
    電力を供給すべき時期を表すゲートパルスが含まれるゲート信号を取得し、上記ゲートパルスに基づき電力を供給又は遮断する電源回路と、
    上記半導体レーザからレーザ光を出射させるべき時期を表す制御パルスが含まれるパルス信号を取得し、上記電源回路から供給される上記電力を用いて上記制御パルスに応じた駆動パルスを含むレーザ駆動信号を生成し上記半導体レーザへ供給する駆動回路と、
    上記パルス信号を生成して上記駆動回路へ供給すると共に、少なくとも当該パルス信号において上記制御パルスが立ち上がっている期間を含むよう上記ゲートパルスを立ち上げた上記ゲート信号を生成して上記電源回路へ供給するパルス信号発生部と
    を有する短パルス光源装置。
  2. 上記電源回路は、
    上記ゲートパルスが供給されてから所定の始動期間が経過した後に上記駆動回路に対し上記電力を安定して供給し、
    上記パルス信号発生部は、
    上記ゲート信号の上記ゲートパルスを、上記パルス信号において上記制御パルスが立ち上がるよりも上記始動期間以上早く立ち上げる
    請求項１に記載の短パルス光源装置。
  3. 上記パルス信号発生部は、
    上記ゲート信号の上記ゲートパルスを、上記パルス信号において上記制御パルスが立ち上がる期間のみ立ち上げる
    請求項１に記載の短パルス光源装置。
  4. 上記パルス信号発生部は、
    上記ゲート信号及び上記パルス信号において、所定の同期信号と同一の周期で上記ゲートパルス及び上記制御パルスを周期的に立ち上げる
    請求項１に記載の短パルス光源装置。
  5. 電力を供給すべき時期を表すゲートパルスが含まれるゲート信号を生成して所定の電源回路へ供給するゲート信号生成ステップと、
    上記ゲートパルスに基づき上記電源回路から電力を供給又は遮断する電力供給ステップと、
    所定の半導体レーザからレーザ光を出射させるべき時期を表し上記ゲートパルスと同等以下のパルス幅でなる制御パルスを、少なくとも上記ゲート信号において上記ゲートパルスが立ち上がっている期間内に立ち上げるパルス信号を生成するパルス信号生成ステップと、
    上記電源回路から上記電力が供給される駆動回路により、上記パルス信号を基に、所定の特異電圧でなり上記制御パルスに応じた駆動パルスを含むレーザ駆動信号を生成するレーザ駆動信号生成ステップと、
    上記レーザ駆動信号を上記半導体レーザへ供給することにより、光強度特性にパルス状の特異ピークと当該特異ピークよりも光強度が小さい特異スロープとが表れる特異出力光を上記半導体レーザから出射するレーザ光出射ステップと
    を有するレーザ駆動方法。
  6. パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、光強度特性にパルス状の特異ピークと当該特異ピークよりも光強度が小さい特異スロープとが表れる特異出力光をレーザ光として出射する半導体レーザと、
    上記半導体レーザからレーザ光を出射させるべき時期を表す制御パルスが含まれるパルス信号を取得し、当該パルス信号を基に上記制御パルスに応じた駆動パルスを含むレーザ駆動信号を生成して上記半導体レーザへ供給する駆動回路と、
    上記パルス信号において上記制御パルスが立ち上がっている期間を含む期間に渡り、上記駆動回路へ電力を供給すべき時期を表すゲートパルスが立ち上がったゲート信号を取得し、当該ゲート信号に基づき上記駆動回路へ電力を供給又は遮断する電源回路と
    を有する短パルス光源装置。
  7. 第１の周期でなる同期信号を取得し、当該同期信号を基に、上記第１の周期ごとに当該同期信号よりも進んだ位相で上記ゲートパルスを周期的に立ち上げることにより上記ゲート信号を生成するゲート信号生成部
    をさらに有し、
    上記パルス信号は、上記同期信号に同期し且つ上記同期信号と同位相で上記制御パルスが周期的に含まれる
    請求項６に記載の短パルス光源装置。
  8. 上記ゲート信号生成部は、
    ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路により、上記同期信号を基に、第１の周期よりも短い第２の周期でなり当該同期信号に同期したクロック信号を生成し、当該クロック信号を用いることにより上記ゲートパルスの位相を上記同期信号よりも進ませる
    請求項７に記載の短パルス光源装置。
  9. 電力を供給すべき時期を表すゲートパルスが含まれるゲート信号を取得して所定の電源回路へ供給するゲート信号取得ステップと、
    上記ゲートパルスに基づき上記電源回路から電力を供給又は遮断する電力供給ステップと、
    所定の半導体レーザからレーザ光を出射させるべき時期を表し上記ゲートパルスと同等以下のパルス幅でなる制御パルスが、少なくとも上記ゲート信号において上記ゲートパルスが立ち上がっている期間内に立ち上がるパルス信号を取得するパルス信号取得ステップと、
    上記電源回路から上記電力が供給される駆動回路により、上記パルス信号を基に、所定の特異電圧でなり上記制御パルスに応じた駆動パルスを含むレーザ駆動信号を生成するレーザ駆動信号生成ステップと、
    上記レーザ駆動信号を上記半導体レーザへ供給することにより、光強度特性にパルス状の特異ピークと当該特異ピークよりも光強度が小さい特異スロープとが表れる特異出力光を上記半導体レーザから出射するレーザ光出射ステップと
    を有するレーザ駆動方法。
  10. パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、光強度特性にパルス状の特異ピークと当該特異ピークよりも光強度が小さい特異スロープとが表れる特異出力光をレーザ光として出射する半導体レーザと、
    電力を供給すべき時期を表すゲートパルスが含まれるゲート信号を取得し、上記ゲートパルスに基づき電力を供給又は遮断する電源回路と、
    上記半導体レーザからレーザ光を出射させるべき時期を表す制御パルスが含まれるパルス信号を取得し、上記電源回路から供給される上記電力を用いて上記制御パルスに応じた駆動パルスを含むレーザ駆動信号を生成し上記半導体レーザへ供給する駆動回路と、
    上記パルス信号を生成して上記駆動回路へ供給すると共に、少なくとも当該パルス信号において上記制御パルスが立ち上がっている期間を含むよう上記ゲートパルスを立ち上げた上記ゲート信号を生成して上記電源回路へ供給するパルス信号発生部と、
    上記半導体レーザから出射された上記レーザ光を集光し所定の光ディスクに照射する対物レンズと
    を有する光ピックアップ。
  11. 光ディスクに記録すべき情報に応じ、当該光ディスク内の記録層に実際に形成すべき記録マークに対応した記録データを生成する信号処理部と、
    パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、光強度特性にパルス状の特異ピークと当該特異ピークよりも光強度が小さい特異スロープとが表れる特異出力光をレーザ光として出射する半導体レーザと、
    電力を供給すべき時期を表すゲートパルスが含まれるゲート信号を取得し、上記ゲートパルスに基づき電力を供給又は遮断する電源回路と、
    上記半導体レーザからレーザ光を出射させるべき時期を表す制御パルスが含まれるパルス信号を取得し、上記電源回路から供給される上記電力を用いて上記制御パルスに応じた駆動パルスを含むレーザ駆動信号を生成し上記半導体レーザへ供給する駆動回路と、
    上記パルス信号を生成して上記駆動回路へ供給すると共に、少なくとも当該パルス信号において上記制御パルスが立ち上がっている期間を含むよう上記ゲートパルスを立ち上げた上記ゲート信号を生成して上記電源回路へ供給するパルス信号発生部と、
    上記半導体レーザから出射された上記レーザ光を集光し上記光ディスクの上記記録層に照射する対物レンズと、
    上記光ディスクの上記記録層における上記レーザ光の集光位置を制御する集光位置制御部と
    を有する光ディスク装置。

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