JP3898209B2 - 光情報記録方式 - Google Patents

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本発明は、光磁気ディスク等の光記録媒体に対し情報の記録再生を行う情報記録再生装置に備わる光情報記録方式に関するものである。
光磁気ディスク装置は、垂直磁化された磁性膜に高出力のレーザー光を照射し、磁性膜の温度を局所的に上昇させてその温度上昇部分の保磁力を減少させ、同時に外部より補助磁場を印加することで磁化の向きを反転させて情報の記録または消去を行う。再生の際には低出力のレーザー光を磁性膜に照射し、その反射光から磁化の状態を検出して情報を読み出す。このため、光磁気ディスク装置には、記録・消去または再生のそれぞれのモードに応じて、所定光量のレーザー光を磁性膜に照射する半導体レーザー駆動回路が設けられている。
半導体レーザー駆動回路の一例を図5に示す。
再生モードでは、定電流源1からの定電流ICCと、再生パワー電流源2からの駆動電流IR とが半導体レーザー10に供給される。これにより、再生パワーPR のレーザー光が得られる。定電流ICCは、図6に示すように、半導体レーザー10の発振しきい値Ith以下に設定された電流である。
駆動電流IR は、レーザー光の強度をモニターする光検出器11と、APC( Automatic Power Control)回路12とによってフィードバック制御されている。これにより、温度によって発振しきい値Ithが変化しても、一定の再生パワーPR を得ることができる。
記録モードでは、定電流源1からの定電流ICCと、再生パワー電流源2からの駆動電流IR と、記録パワー電流源13からの駆動電流IW とが半導体レーザー10に供給される。駆動電流IW は、カレントスイッチ回路19によって、記録情報信号19aに応じてオン/オフされる。これにより、レーザー光の強度が記録情報信号19aに応じて記録パワーPW と再生パワーPR とに切り替わる。つまり、光変調が行われる。レーザー光の強度が記録パワーPW であるとき、光磁気ディスクに記録マークが形成される。
なお、記録モードでは、APC回路12の動作は止められ、再生パワー電流源2からの駆動電流IR は記録モードに移る直前の電流値に保持される。
消去モードでは、カレントスイッチ回路9が常にオンされる。これにより、記録パワーPW に等しい消去パワーのレーザー光が得られる。
記録パワー電流源13からの駆動電流IW は、制御信号13aによって、レーザー光の照射位置に応じて制御されている。つまり、光磁気ディスクの外周側になるほど、駆動電流IW を大きくしている。これにより、光磁気ディスクを角速度一定で回転させても、レーザー光が照射されている光磁気ディスク上の半径位置に依らず、磁性膜に与える照射エネルギーを一定にすることができる。
光変調によるオーバーライト(重ね書き)を行う場合、消去モードは不要になる。この場合、記録モードでは、図7に示すように、レーザー光の強度は記録パワーPW とイニシャルパワーPI とに変調される。イニシャルパワーPI は再生パワーPR よりも大きく記録パワーPW よりも小さい値に設定されている。
同図(a)では、光磁気ディスクに記録される情報マーク(磁化の向き)が“1”・“0”で示されている。レーザー光が記録パワーPW のとき、同図(b)に示すように、記録マーク“1”が記録され、イニシャルパワーPI のとき記録マーク“0”が記録される。
より高密度・高品質の光変調オーバーライトを行うためには、電子情報通信学会技報MR92─62(1992)P.13〜18や、1992年電子情報通信学会秋季大会予稿集C−342に記載されているように、レーザー光がマルチパルス構成にされる
さらに、記録マーク”0”を記録する際、特許文献1に記載されているように、レーザー光がマルチパルス構成にされていた。
特開平3−185628号公報(1991年8月13日公開) 電子情報通信学会技報MR92−62(1992)P.13〜18 電子情報通信学会秋季大会予稿集C−342(1992)
ところが、上記従来の半導体レーザー駆動回路では、高密度記録を行うために、半導体レーザー10の駆動電流を数MHzの高周波数で変調することは困難であるという問題点を有している。
特に、パルスの立ち上がり/立ち下がり時間が10 nsec 以下になるマルチパルス構成の光変調オーバーライトを実施することは非常に困難であるという問題点を有している。
本発明の光情報記録方式は、上記従来の課題を解決するために、マルチパルス構成のレーザー光を光記録媒体に照射して、記録マーク”1”および記録マーク”0”を上記光記録媒体に記録する光情報記録方式であって、上記記録マーク”0”を、互いにパワーが異なるイニシャルパワーおよびバイアスパワーを用いて記録することを特徴としている。
さらに、上記光記録媒体を一定の角速度にて回転させるとともに、上記光記録媒体の半径位置に応じて、上記イニシャルパワーおよび上記バイアスパワーを変化させることを特徴としている
上記構成によれば、レーザー光を照射する半径位置に依らず、磁性膜に与える照射エネルギーを最適値にすることができる。
本発明の光情報記録方式によれば、上記光記録媒体を一定の角速度にて回転させるとともに、上記光記録媒体の半径位置に応じて、上記イニシャルパワーおよび上記バイアスパワーを変化させるので、レーザー光を照射する半径位置に依らず、磁性膜に与える照射エネルギーを最適値にすることが可能となる
本発明の一実施例について図1ないし図4に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施例の半導体レーザー駆動回路は、図1に示すように、半導体レーザー10に定電流ICCを供給する定電流源1と、半導体レーザー10に駆動電流IR (第1駆動電流)を供給する再生パワー電流源2と、半導体レーザー10に駆動電流IB (第2駆動電流)を供給するバイアスパワー電流源3と、半導体レーザー10に駆動電流II (第3駆動電流)を供給するイニシャルパワー電流源4と、半導体レーザー10に駆動電流IW (第4駆動電流)を供給するライトパワー電流源5とを備えている。
定電流ICCは、半導体レーザー10の発振しきい値以下の電流に設定されている。駆動電流IR は、半導体レーザー10に(ICC+IR )を供給したときに再生パワーPR のレーザー光が得られる電流である。駆動電流IB は、半導体レーザー10に(ICC+IR +IB )を供給したときにバイアスパワーPB のレーザー光が得られる電流である。駆動電流II は、半導体レーザー10に(ICC+IR +IB +II )を供給したときにイニシャルパワーPI のレーザー光が得られる電流である。駆動電流IW は、半導体レーザー10に(ICC+IR +IB +IW )を供給したときに記録パワーPW のレーザー光が得られる電流である。ここで、各パワーは、PR <PB <PI <PW に設定されている。
上記のバイアスパワーPB とは、マルチパルス構成のレーザー光により記録マーク内の温度分布を均一にするために必要なローレベルのパワーである。このローレベルのバイアスパワーPB と、ハイレベルの記録パワーPW あるいはイニシャルパワーPI とによって、記録マーク内の温度分布が最適になるように制御できる。なお、バイアスパワーPB は、補助パワーとも呼ばれる。
上記のイニシャルパワーPI とは、単一ビーム、単一磁場により光変調オーバーライトを行うために必要なパワーである。イニシャルパワーPI のレーザー光を照射したときと、記録パワーPW のレーザー光を照射したときとでは、磁化の向きは逆になる。なお、イニシャルパワーPI は、消去パワーとも呼ばれる。
駆動電流IB 、II 、IW は、それぞれ制御信号e〜gによりレーザー光の照射位置に応じて制御される。これにより、光磁気ディスクを角速度一定で回転させても、レーザー光を照射する半径位置に依らず、磁性膜に与える照射エネルギーを最適値にすることができるようになっている。
さらに、半導体レーザー駆動回路は、制御信号a〜dに応じて駆動電流IR 、IB 、II 、IW をそれぞれオン/オフするカレントスイッチ回路6〜9(第1〜第4カレントスイッチ回路)と、半導体レーザー10からのレーザー光の強度をモニターする光検出器11と、光検出器11からの信号に応じて駆動電流IR を制御するAPC回路12とを備えている。
上記の構成において、再生モードでは、カレントスイッチ回路6はオンにされ、カレントスイッチ回路7〜9はオフにされる。このため、定電流ICCと、駆動電流IR とが半導体レーザー10に供給される。これにより、再生パワーPR のレーザー光が得られる。
記録モードでは、カレントスイッチ回路6〜9が、信号生成回路(図示されていない)からの制御信号a〜dによりそれぞれ制御される。
例えば、図2(a)に示す記録情報信号をオーバーライトする場合、カレントスイッチ回路6〜9は、それぞれ、同図(b)〜(e)に示す制御信号a〜dによりそれぞれ制御される。これにより、強度が同図(f)に示すように変化するマルチパルス構成のレーザー光が得られる。
すなわち、記録情報信号が“1”である場合、すなわち、記録マーク“1”を記録する場合、カレントスイッチ回路6・7がオンにされ、カレントスイッチ回路8がオフにされ、カレントスイッチ9がオン/オフされる。これによって、記録パワーPW (∝ICC+IR +IB +IW )とバイアスパワーPB (∝ICC+IR +IB )とに変調されたレーザー光が得られる。
以上のように、本実施例では、駆動電流IW をカレントスイッチ回路9によりオン/オフする構成であるので、容易にマルチパルス構成のレーザー光を得ることができる。しかも、カレントスイッチ回路9を安価なシリコントランジスターで構成しても、パルスの立ち上がり/立ち下がり時間を数 nsec にすることができる。
記録情報信号が“1”から“0”に変化する時からしばらくの期間、カレントスイッチ回路6〜9はすべてオフにされる。このため、半導体レーザー10には定電流ICCだけが供給される。定電流ICCは半導体レーザー10の発振しきい値以下の電流値に設定されているので、本実施例の構成によれば、レーザー光の強度を容易にゼロにすることができる。
記録情報信号が“0”である場合、すなわち、記録マーク“0”を記録する場合、カレントスイッチ回路6・7がオンにされ、カレントスイッチ回路8がオン/オフされ、カレントスイッチ回路9がオフにされる。これによって、イニシャルパワーPI (∝ICC+IR +IB +II )とバイアスパワーPB (∝ICC+IR +IB )とに変調されたレーザー光が得られる。
以上のように、本実施例の半導体レーザー駆動回路によれば、光変調オーバーライトに必要な記録パワーPW 、イニシャルパワーPI 、バイアスパワーPB 、およびゼロパワーのレーザー光を容易に得ることができ、しかも、それらを高速に切り替えることができる。これにより、高密度で高品質の情報記録を実施できる。
上記の半導体レーザー駆動回路の具体的回路例を図3に示す。
定電流源1は、主として、オペアンプ101と、トランジスター102と、定電流ICCの電流値を設定するためのボリュームVRと、抵抗R1 とで構成され得る。
オペアンプ101は非反転入力の電位e1 と反転入力の電位が等しくなるように動作するので、抵抗R1 の両端の電圧は(VDD−e1 )になる。ここで、VDDは電源電圧である。したがって、定電流ICCは、ほぼ(VDD−e1 )/R1 となる。このため、ボリュームVRで電位e1 を調整すれば、定電流ICCの電流値を設定できる。
再生パワー電流源2の構成は、オペアンプ201の非反転入力にAPC回路12からの信号が入力され、APC回路12からの信号に応じた駆動電流IR を半導体レーザー10に供給する点を除いて、定電流源1の構成と同じである。
バイアスパワー電流源3、イニシャルパワー電流源4、ライトパワー電流源5の構成は、それぞれ、オペアンプの非反転入力に制御信号e〜gが入力され、制御信号e〜gに応じた駆動電流IB 、II 、IW を半導体レーザー10に供給する点を除いて、定電流源1の構成と同じである。
光検出器11には、フォトダイオードを使用することができる。
APC回路12は、主として、オペアンプからなる電流電圧変換回路121と、オペアンプからなる電圧比較回路123と、可変電圧源124と、ホールド回路122とで構成され得る。
半導体レーザー10のレーザー光量はフォトダイオードで検出され、光量に比例した電流iP に変換される。電流iP は電流電圧変換回路121で電圧e2 に変換される。電圧比較回路123では、電圧e2 と、可変電圧源124からのリファレンス電圧Vref とが比較され、その電圧差に応じた電圧e3 が出力される。ここで、リファレンス電圧Vref は、再生パワーPR に対応して設定された電圧値である。
電圧e3 は、ホールド回路122を経て、APC回路12から出力され、再生パワー電流源2に入力される。再生パワー電流源2は、電圧e3 に応じて、駆動電流IR を半導体レーザー10に供給する。これにより、再生パワーPR はリファレンス電圧Vref により定まる値になるようにフィードバック制御される。記録モードでは、ホールド回路122は再生モードでの電圧e3 を保持するようになっている。
カレントスイッチ回路7は、トランジスターTr1・Tr2、抵抗R2 〜R5 、差動型ドライバー71とで構成され得る。
バイアスパワー電流源3からの駆動電流IB は、トランジスターTr1・Tr2のエミッターに入力される。トランジスターTr1のベースは、抵抗R5 で電源電圧VDDにプルアップされており、抵抗R2 を介して差動型ドライバー71の非反転出力に接続されている。トランジスターTr1のコレクターはGND(グラウンド)に接続されている。トランジスターTr2のベースは抵抗R4 で電源電圧VDDにプルアップされており、抵抗R3 を介して差動型ドライバー71の反転出力に接続されている。トランジスターTr2のコレクターは半導体レーザー10に接続されている。
制御信号bがローレベルのとき、差動型ドライバー71の非反転出力信号はローレベルになり、反転出力信号はハイレベルになる。このため、トランジスターTr1のベース電圧はトランジスターTr2のベース電圧に比べて低くなる。その結果、トランジスターTr1はオンになり、トランジスターTr2はオフになる。つまり、駆動電流IB は半導体レーザー10に供給されない。
制御信号bがハイレベルのとき、差動型ドライバー71の非反転出力信号はハイレベルになり、反転出力信号はローレベルになる。このため、トランジスターTr2のベース電圧はトランジスターTr1のベース電圧に比べて低くなる。その結果、トランジスターTr2はオンになり、トランジスターTr1はオフになる。つまり、駆動電流IB が半導体レーザー10に供給される。
カレントスイッチ回路6、8、9の構成は、それぞれ、制御信号a、c、dが差動型ドライバー71に入力され、制御信号a、c、dに応じて駆動電流IR 、II 、IW がオン/オフされる点を除いて、カレントスイッチ回路7の構成と同じである。
以上の実施例では、レーザー光が照射される光磁気ディスク上の半径位置に依らず、磁性膜に与える照射エネルギーを最適値にするため、駆動電流IB 、II 、IW を、それぞれ制御信号e〜gにより制御したが、磁性膜に与える照射エネルギーを最適値にするため、駆動電流IB だけを制御信号eにより制御することもできる。
つまり、記録モードでは、レーザー光の強度は、記録パワーPW 、イニシャルパワーPI 、バイアスパワーPB とに変調される。PW ∝(ICC+IR +IB +IW )、PI ∝(ICC+IR +IB +II )、PB ∝(ICC+IR +IB )であるから、駆動電流IB だけを制御しても、記録パワーPW 、イニシャルパワーPI 、バイアスパワーPB を制御することができる。
これによれば、駆動電流II およびIW の制御を省略できるので、半導体レーザー駆動回路の構成が簡素化する。
さらに、以上の実施例では、記録情報信号が“1”から“0”に変化する時からしばらくの期間、レーザー光の強度をゼロにしたが、図4に示すように、この期間、レーザー光の強度を再生パワーPR にしても良い。
この場合、駆動電流IR は常に供給されるので、カレントスイッチ回路6を省略できる。したがって、半導体レーザー駆動回路の構成がより簡素化する。
なお、以上の実施例では、再生パワーPR を一定にするために、APC回路12を用いたが、ペルチェ素子等の電流−熱変換素子を用いても良い。電流−熱変換素子によれば、半導体レーザー10の温度が一定になるように制御できるので、再生パワーPR を所定値に保つことができる。
さらに、本実施例の半導体レーザー駆動回路は、光磁気ディスク、光磁気テープ、光磁気カードを用いる光磁気記録再生装置に採用され得るだけではなく、穴明け型の光記録媒体や相変化形の光記録媒体等を用いる光記録再生装置にも採用され得る。
このように、本実施例に対応する半導体レーザー駆動回路は、半導体レーザー10に発振しきい値以下の定電流ICCを供給する定電流源1と、半導体レーザー10に駆動電流IRを供給する再生パワー電流源2と、半導体レーザー10に駆動電流IBを供給するバイアスパワー電流源3と、半導体レーザー10に駆動電流IIを供給するイニシャルパワー電流源4と、半導体レーザー10に駆動電流IWを供給するライトパワー電流源5と、駆動電流IBをオン/オフするカレントスイッチ回路7と、駆動電流IIをオン/オフするカレントスイッチ回路8と、駆動電流IWをオン/オフするカレントスイッチ回路9とが備えられている構成である。
これによれば、カレントスイッチ回路7〜9をすべてオフにすることにより、定電流ICCと駆動電流IR とが半導体レーザー10に供給される。したがって、再生パワーPR のレーザー光が得られる。カレントスイッチ回路7をオンにし、カレントスイッチ回路8、9をオフにすることにより、定電流ICCと駆動電流IR 、IB とが半導体レーザー10に供給される。これにより、バイアスパワーPB のレーザー光が得られる。カレントスイッチ回路7、8をオンにし、カレントスイッチ回路9をオフにすることにより、定電流ICCと駆動電流IR 、IB 、II とが半導体レーザー10に供給される。これにより、イニシャルパワーPI のレーザー光が得られる。カレントスイッチ回路7、9をオンにし、カレントスイッチ回路8をオフにすることにより、定電流ICCと駆動電流IR 、IB 、IW とが半導体レーザー10に供給される。これにより、記録パワーPW のレーザー光が得られる。以上のように、カレントスイッチ回路7〜9をオン/オフすることにより、再生パワーPR 、バイアスパワーPB 、イニシャルパワーPI 、記録パワーPW のレーザー光が得られる。これにより、マルチパルス構成の光変調オーバーライトを実施できる。しかも、カレントスイッチ回路7〜9をオン/オフすることにより、駆動電流IB 、II 、IW を、それぞれ、切り替える構成であるので、再生パワーPR 、バイアスパワーPB 、イニシャルパワーPI 、記録パワーPW を高速に切り替えることができる。これにより、高密度・高品質の光変調記録が可能になる。
さらに、本実施例に対応する半導体レーザー駆動回路は、駆動電流IRをオン/オフするカレントスイッチ回路6が設けられている構成である。
これによれば、カレントスイッチ回路6〜9をすべてオフにすることにより、ゼロパワーのレーザー光が得られる。これにより、さらに高密度・高品質の光変調記録が可能になる。
なお、本発明は、以下のように半導体レーザー駆動回路としても表現できる。すなわち、半導体レーザーに発振しきい値以下の定電流を供給する定電流源と、半導体レーザーに第1駆動電流を供給する再生パワー電流源と、半導体レーザーに第2駆動電流を供給するバイアスパワー電流源と、半導体レーザーに第3駆動電流を供給するイニシャルパワー電流源と、半導体レーザーに第4駆動電流を供給するライトパワー電流源と、第2駆動電流をオン/オフする第2カレントスイッチ回路と、第3駆動電流をオン/オフする第3カレントスイッチ回路と、第4駆動電流をオン/オフする第4カレントスイッチ回路とが備えられている半導体レーザー駆動回路として、本発明を表現することができる。
上記構成によれば、第2〜第4カレントスイッチ回路をすべてオフにすることにより、定電流と第1駆動電流とが半導体レーザーに供給される。第2カレントスイッチ回路をオンにし、第3、第4カレントスイッチ回路をオフにすることにより、定電流と第1駆動電流と第2駆動電流とが半導体レーザーに供給される。第2、第3カレントスイッチ回路をオンにし、第4カレントスイッチ回路をオフにすることにより、定電流と第1駆動電流と第2駆動電流と第3駆動電流とが半導体レーザーに供給される。第2、第4カレントスイッチ回路をオンにし、第3カレントスイッチ回路をオフにすることにより、定電流と第1駆動電流と第2駆動電流と第4駆動電流とが半導体レーザーに供給される。したがって、第2〜第4カレントスイッチ回路をオン/オフすることにより、レーザーパワーの異なる4種のレーザー光が得られる。これにより、マルチパルス構成の光変調オーバーライトを実施できる。しかも、バイアスパワー電流源、イニシャルパワー電流源および記録パワー電流源を、それぞれ、第2〜第4カレントスイッチ回路をオン/オフすることにより、レーザーパワーを切り替える構成であるので、レーザーパワーを高速に切り替えることができる。これにより、高密度・高品質の光変調記録が可能になる。
さらに、上記構成の半導体レーザー駆動回路は、第1駆動電流をオン/オフする第1カレントスイッチ回路が設けられていることが好ましい。
上記構成によれば、第1〜第4カレントスイッチ回路をすべてオフにすることにより、ゼロパワーのレーザー光が得られる。これにより、さらに高密度・高品質の光変調記録が可能になる。
本発明の光情報記録方式によれば、高密度・高品質の光変調記録が可能になる。
本発明の半導体レーザー駆動回路の概略の構成を示すブロック図である。 図1の半導体レーザー駆動回路により光変調オーバーライトを行うときの波形図である。 図1の半導体レーザー駆動回路の具体例を示す回路図である。 図1の半導体レーザー駆動回路により他の光変調オーバーライトを行うときの波形図である。 従来例の半導体レーザー駆動回路の概略の構成を示すブロック図である。 図5の半導体レーザー駆動回路の動作説明図である。 図5の半導体レーザー駆動回路により光変調オーバーライトを行うときの波形図である。
符号の説明
1 定電流源
2 再生パワー電流源
3 バイアスパワー電流源
4 イニシャルパワー電流源
5 ライトパワー電流源
6 カレントスイッチ回路(第1カレントスイッチ回路)
7 カレントスイッチ回路(第2カレントスイッチ回路)
8 カレントスイッチ回路(第3カレントスイッチ回路)
9 カレントスイッチ回路(第4カレントスイッチ回路)
10 半導体レーザー
CC 定電流
R 駆動電流(第1駆動電流)
B 駆動電流(第2駆動電流)
I 駆動電流(第3駆動電流)
W 駆動電流(第4駆動電流)

Claims (1)

  1. マルチパルス構成のレーザー光を光記録媒体に照射して、記録マーク“1”および記録マーク“0”を上記光記録媒体に記録する光情報記録方式であって、
    上記記録マーク“0”を、イニシャルパワーと、該イニシャルパワーよりもパワーレベルが小さくかつ再生パワーよりもパワーレベルが大きいバイアスパワーを用いて記録し、
    上記光記録媒体を一定の角速度にて回転させ、
    光記録媒体の半径位置に応じて、上記イニシャルパワーおよび上記バイアスパワーを変化させることを特徴とする光情報記録方式。
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