JPH04291031A - 光源装置及びそれを用いた光ピックアップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ビームを出射する光
源装置及びそれを用いた光ピックアップに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば文献「Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏ
ｆ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒ
ｉｃａ　Ｂ　Ｖｏｌ．３　Ｎｏ．９　１９８６年　　第
１１７５頁乃至第１１７９頁」には、図７に示すような
第二高調波発生素子（以下、ＳＨＧ素子と称す）が開示
されている。このＳＨＧ素子は、約８０８ｎｍ程度の波
長の光ビームを出射する半導体レーザ７０と、半導体レ
ーザ７０から出射された光ビーム（以下、ＬＤ光と称す
）を平行光にするコリメートレンズ７１と、コリメート
レンズ７１を通過したＬＤ光を集光する集光レンズ７２
と、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ媒質７３と、第二高調波変換用
の非線形光学結晶であるＫＴＰ７４と、出力ミラー７５
とを有しており、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ媒質７３の半導体
レーザ７０側の端面と出力ミラー７５との間がＮｄ：Ｙ
ＡＧレーザ共振器７７として機能し、半導体レーザ７０
は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ共振器７７に対する励起用光源
として機能するようになっている。より詳細には、出力
ミラー７５のおう面には、所定のコーティング膜７９が
施されており、このコーティング膜７９として、Ｎｄの
発振線である波長１０６４ｎｍの光に対し、高い反射率
をもつ一方でその半分の波長５３２ｎｍの光に対しては
低い反射率をもつ材質のものを用いることによって（す
なわち、コーティング膜７９を波長１０６４ｎｍの光に
対するミラーとすることによって）、波長１０６４ｎｍ
に対してはＱが高く、その半分の波長５３２ｎｍに対し
てはＱが低いレーザ共振器７７を構成している。

【０００３】このような構成のＳＨＧ素子では、半導体
レーザ７０を駆動すると、半導体レーザ７０からはＬＤ
光が出射し、このＬＤ光は、コリメートレンズ７１，集
光レンズ７２を介してＮｄ：ＹＡＧレーザ媒質７３に入
射する。Ｎｄ：ＹＡＧレーザ媒質７３の吸収波長は約８
０８ｎｍ程度であるので、約８０８ｎｍ程度の波長のＬ
Ｄ光がＮｄ：ＹＡＧレーザ媒質７３に入射すると、入射
したＬＤ光はＮｄ：ＹＡＧレーザ媒質７３内部で吸収さ
れてポンピングに利用され、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ共振器
７７内にはＮｄの発振線である１０６４ｎｍの光が励起
される。励起された１０６４ｎｍの光は、ＫＴＰ７４に
より半分の波長５３２ｎｍに変換されてＮｄ：ＹＡＧレ
ーザ共振器７７から第二高調波発生光（ＳＨＧ光）とし
て出射される。

【０００４】このように図７のＳＨＧ素子は、ＳＨＧ光
を出射する光源装置として見ることができ、この場合に
、この光源装置から出射されるＳＨＧ光は良好なビーム
品質を有し、また波長が５３２ｎｍと短かいので、対物
レンズにより回折限界まで集光可能であり、集光スポッ
トを小さくすることが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の光源装置において、半導体レーザ７０自体は、その
駆動電圧を数ＭＨＺ程度のオーダで高速変調することに
よって、数ＭＨＺ程度のオーダの高速変調されたＬＤ光
を直接出射することが可能であるが、Ｎｄ：ＹＡＧレー
ザ媒質７３（固体レーザ媒質）は、その蛍光寿命（数百
μ秒）によって変調速度が数ＫＨＺ程度のオーダに制限
されるので、半導体レーザ７０から数ＭＨＺのオーダで
高速変調されたＬＤ光がＮｄ：ＹＡＧレーザ媒質７３に
入射しても、Ｎｄ：ＹＡＧなどの固体レーザは数ＭＨＺ
のオーダで高速変調されず、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ共振器
７７から最終的に出射されるＳＨＧ光は、数ＭＨＺ程度
のオーダの高速変調された光ビームではなく、数ＫＨＺ
程度のオーダで変調された光ビームとなってしまう。

【０００６】このため、図７に示すような従来の光源装
置では、集光スポットを小さくすることはできるものの
、高速変調された光ビームを出射させることができない
という欠点があった。

【０００７】本発明は、集光スポットを小さくすること
が可能であるとともに高速変調された光ビームを出射可
能な光源装置及びそれを用いた光ピックアップを提供す
ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光源装置は、直接変調可能な半導体レーザと
、半導体レーザからのＬＤ光に基づき短波長光を出射す
る波長変換部とを有し、前記半導体レーザからのＬＤ光
を前記短波長光に重畳させて出射させるようになってい
ることを特徴としている。

【０００９】また、本発明の光ピックアップは、上記光
源装置が光源として用いられ、前記光源装置から出射さ
れる光ビームを集光させて光記憶媒体に入射させるよう
になっていることを特徴としている。

【００１０】

【作用】上記のような構成の光源装置では、半導体レー
ザからのＬＤ光を波長変換部からの短波長光に重畳させ
て出射する。この際、半導体レーザは、直接変調可能に
構成され、半導体レーザからは高速変調されたＬＤ光を
出射させることができるので、これを短波長光に重畳さ
せることにより、短波長光自体が高速変調されなくても
、これらの重畳の結果、短波長光を見かけ上、高速変調
されたものとして出射させることができる。また重畳光
のうちで、所定の光強度以上の光は、短波長光によるも
のであるので、短波長光にＬＤ光を重畳させてもそのビ
ーム径を小さくすることができる。

【００１１】このような光源装置を光ピックアップに用
いる場合には、光源装置から見かけ上高速変調された短
波長光を出射させることで光記憶媒体への書き込み等を
高速に行なうことができ、また小さな集光スポットによ
り光記憶媒体の高容量化が図れる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明に係る光源装置の一実施例の構成
図である。図１を参照すると、本実施例の光源装置１は
、短波長光を出射するものとなっており、このような光
源の一例として、第二高調波発生光（ＳＨＧ光）を出射
するＳＨＧ素子により構成されている。すなわち、本実
施例の光源装置１は、約８０８ｎｍ程度の波長の光ビー
ムを出射する半導体レーザ２と、半導体レーザ２から出
射された光ビーム（以下、ＬＤ光と称す）を平行光にす
るコリメートレンズ３と、コリメートレンズ３を通過し
たＬＤ光を集光する集光レンズ４と、Ｎｄ：ＹＡＧレー
ザ媒質５と、第二高調波変換用の非線形光学結晶である
ＫＴＰ（ＴｋｉＯＰＯ４）６と、出力ミラー７とを有し
ており、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ媒質５の半導体レーザ２側
の端面と出力ミラー７との間がＮｄ：ＹＡＧレーザ共振
器８として機能し、半導体レーザ２は、Ｎｄ：ＹＡＧレ
ーザ共振器８に対する励起用光源として機能するように
なっている。

【００１３】より詳細には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ媒質５
の端面と出力ミラー７のおう面には、それぞれ所定のコ
ーティング膜９，１０が施されており、このコーティン
グ膜９，１０として、Ｎｄの発振線である波長１０６４
ｎｍの光に対し高い反射率をもつ一方でその半分の波長
５３２ｎｍの光に対しては低い反射率をもつ材質のもの
を用いることによって（すなわちコーティング膜９，１
０を波長１０６４ｎｍの光に対するミラーとすることに
よって）、波長１０６４ｎｍに対してはＱが高く、その
半分の波長５３２ｎｍに対してはＱが低いレーザ共振器
８を構成している。

【００１４】ところで、本実施例では、Ｎｄ：ＹＡＧレ
ーザ媒質５の端面に施されたコーティング膜９としては
、半導体レーザ２からのＬＤ光がＮｄ：ＹＡＧレーザ媒
質５に十分に入力するようにさらにＬＤ光に対しても透
過性をもつものが用いられるとともに、出力ミラー７の
おう面に施されたコーティング膜１０についても、Ｎｄ
：ＹＡＧレーザ媒質５，ＫＴＰ６を透過する一部のＬＤ
光（以下、透過ＬＤ光と称す）に対して透過性をもつも
のが用いられる。コーティング膜１０として波長５３２
ｎｍ付近の光を透過するのみならず、透過ＬＤ光に対し
ても透過性のものを用いることにより、本実施例では、
透過ＬＤ光にＳＨＧ素子１からの波長５３２ｎｍ付近の
ＳＨＧ光を重畳させてレーザ共振器８から重畳光として
出射させるようにしている。

【００１５】また、本実施例では、半導体レーザ２の駆
動電流として、バイアス電流Ｉｂと、変調用電流Ｉｓと
が用いられている。すなわち、半導体レーザ２の駆動電
流Ｉとして、バイアス電流Ｉｂと変調用電流Ｉｓとを加
算器１２により加算したものを用いるようになっている
。

【００１６】次にこのような構成の光源装置１の動作に
ついて説明する。バイアス電流Ｉｂと変調用電流Ｉｓと
を加算した駆動電流Ｉで半導体レーザ２を駆動すると、
半導体レーザ２からは駆動電流Ｉに応じたパワーの波長
８０８ｎｍ付近のＬＤ光が出射し、このＬＤ光は、コリ
メートレンズ３，集光レンズ４を介してＮｄ：ＹＡＧレ
ーザ媒質５に入射する。入射したＬＤ光の大半はＮｄ：
ＹＡＧレーザ媒質５内部で吸収されてポンピングに利用
され、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ共振器８内にはＮｄの発振線
である１０６４ｎｍの光が励起される。励起された１０
６４ｎｍの光は、ＫＴＰ７４により半分の波長５３２ｎ
ｍに変換されてＮｄ：ＹＡＧレーザ共振器８からＳＨＧ
光として出射される。このように半導体レーザ２から出
射されたＬＤ光のうち、大半のものはＮｄ：ＹＡＧレー
ザ媒質５内部で吸収されるが、一部のＬＤ光は吸収され
ずにＮｄ：ＹＡＧレーザ媒質５を透過する。Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレーザ媒質５を透過した一部のＬＤ光は、さらにＫＴ
Ｐ６，コーティング膜１０を通過し、透過ＬＤ光として
Ｎｄ：ＹＡＧレーザ共振器８から出射される。

【００１７】この結果、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ共振器８か
ら出射されるＳＨＧ光は、透過ＬＤ光に重畳したものと
なり、光源装置１からはこれらが重畳された重畳光が光
ビームとして出射される。

【００１８】図２（ａ），（ｂ），（ｃ）はバイアス電
流Ｉｂを所定値に定めた後、変調用電流Ｉｓを“０”に
したときの、ＳＨＧ光，透過ＬＤ光，重畳光の空間強度
分布をそれぞれ示す図であり、図３（ａ），（ｂ），（
ｃ）はバイアス電流Ｉｂを所定値に定めた後、変調用電
流Ｉｓを最大値にしたときのＳＨＧ光，透過ＬＤ光，重
畳光の空間強度分布をそれぞれ示す図である。なお、図
２（ａ），（ｂ），（ｃ），図３（ａ），（ｂ），（ｃ
）はＳＨＧ光，透過ＬＤ光，重畳光を対物レンズで絞っ
たとしたときの空間強度分布を示している。

【００１９】半導体レーザ２自体は、前述したように、
その駆動電流Ｉを数ＭＨＺのオーダで高速変調すること
によって、数ＭＨＺのオーダの高速変調されたＬＤ光を
直接出射することが可能であり、この場合には、透過Ｌ
Ｄ光も数ＭＨＺのオーダで高速変調されて出射される。 これに対し、ＳＨＧ光は、ＬＤ光が数ＭＨＺのオーダで
高速変調されたものであってもこれに追従できず数ＫＨ
Ｚ程度のオーダで変調された光ビームとなってしまうの
で、変調用電流Ｉｓを数ＭＨＺのオーダで高速変調する
場合には、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）と図３（ａ），
（ｂ），（ｃ）とでＳＨＧ光の光強度はほとんど時間的
変化が無く一定のものと考えられ、重畳光の光強度の変
調は、主に透過ＬＤ光の変調によって行なわれる。換言
すれば、本実施例においては、透過ＬＤ光をバイアス光
として利用し、変調用電流Ｉｓを数ＭＨＺのオーダで変
化させてバイアス光としての透過ＬＤ光を高速変調する
ことにより、ＳＨＧ光を見かけ上、数ＭＨＺのオーダで
高速変調したと同じ効果を得ることができる。

【００２０】一方、ＳＨＧ光が回折限界のビーム径とな
るように重畳光を対物レンズで絞る場合に、透過ＬＤ光
のビーム径はＳＨＧ光に比べて拡がっているが、所定の
光強度以上の重畳光のビーム径は、図２（ｃ）または図
３（ｃ）からわかるように、ＳＨＧ光の回折限界ビーム
径にほぼ等しくなる。すなわち、重畳光のうちで、所定
の光強度以上の光は、ＳＨＧ光によるものであるので、
ＳＨＧ光に透過ＬＤ光を重畳させても、集光スポットの
大きさをＳＨＧ光単独での集光スポットの大きさに比べ
て差程劣化させず、十分小さなものに維持することがで
きる。

【００２１】図４は図１に示した光源装置１を光ピック
アップに適用した場合の例を示す図である。図４の光ピ
ックアップでは、光源装置１から出射した重畳光をコリ
メートレンズ３１，プリズム３２，ビームスプリッタ３
３を介し、対物レンズ３４により光磁気ディスク，相変
化光ディスク，ライトワンス，レーザディスク，コンパ
クトディスク等の光記憶媒体３５上に回折限界まで絞っ
て書込用，消去用，または読取用の光ビームとして入射
させるようになっている。また、光記憶媒体３５からの
反射光をビームスプリッタ３３，１／２波長板３６，偏
光ビームスプリッタ３７からトラッキング検出器３８に
、また円筒レンズ３９を介しフォーカス検出器４０に入
射させるよう構成されている。なお、この例では、フォ
ーカス検出の仕方として、円筒レンズ３９を用いた非点
収差法が示されている。

【００２２】ところで、光源装置１の光ピックアップへ
の適用に際して、本発明では、光記憶媒体３５の読取り
、書き込み，消去に閾値が存在することを利用している
。

【００２３】いま、例えば、光記憶媒体３５に論理レベ
ルで“０１０１０１１００００”というデータを書き込
むとする。このときには、書き込み信号として、“０１
０１０１１００００”を光源装置１に与える。光源装置
１では、この書き込み信号に応じて半導体レーザ２への
注入電流が図５に示すように、バイアス成分に信号成分
が重畳されたものとなるよう、変調用電流Ｉｓを生成し
、バイアス電流Ｉｂと変調用電流Ｉｓとの和をとる。 この際に、バイアス電流Ｉｂのレベルは、書き込み信号
が“０”のときに重畳光の光強度が光記憶媒体３５への
書込パワー（書き込みの閾値）以下となるように（すな
わち論理レベルで“０”となるように）設定されている
とする。また変調用電流Ｉｓのレベルは、書き込み用信
号が“１”のときに重畳光の光強度が光記憶媒体３５へ
の書込パワー以上となるように（すなわち論理レベルで
“１”となるように）、設定されているとし、必要なら
ば、変調用電流Ｉｓのレベルを増幅する。

【００２４】このように、バイアス電流Ｉｂのレベルと
変調用電流Ｉｓのレベルとを書込み用に予め設定してお
き、書き込み信号として、“０１０１０１１００００”
が光源装置１に順次に加わると、半導体レーザ２への注
入電流は図５に示すようになり、この注入電流に基づき
光源装置１からは図６に示すような光強度の重畳光が出
射される。なお、図６は書き込み信号が数ＭＨＺのオー
ダである場合の重畳光の光強度が示されており、前述し
たようにＳＨＧ光は、数ＭＨＺのオーダでは高速変調さ
れず、従ってＳＨＧ光の光強度はほぼ一定のものとなっ
ている。一方、透過ＬＤ光は数ＭＨＺのオーダで高速変
調されており、この透過ＬＤ光をＳＨＧ光に重畳するこ
とにより、ＳＨＧ光を見かけ上高速変調されたものにす
ることができ、“０１０１０１１００００”の書き込み
データを正しく光記憶媒体３５に書き込むことができる
。すなわち、、例えば、“０”の書き込み信号が続き、
瞬間的に“１”となり、その後、“０”が続くというよ
うな場合、図７に示すような従来の光源装置を用いると
きには、この高速変調に追従できず、ＳＨＧ光が出射さ
れないので、“１”の書き込みデータを光記憶媒体に正
しく書き込むことができなかったが、この実施例では、
“１”の書き込みデータを光記憶媒体３５に正しく書き
込むことが可能となる。また、これと反対に、“１”の
書き込み信号が続き、瞬間的に“０”となり、その後、
“１”が続くような場合、従来の光源装置を用いるとき
には、“０”の書き込みデータを光記憶媒体に正しく書
き込むことができなかったが、この実施例では“０”の
書き込みデータを光記憶媒体３５に正しく書き込むこと
ができる。

【００２５】従来では、光ピックアップとして、光記憶
媒体３５の大容量化に応えるために、小さな集光スポッ
トの得られるＳＨＧ素子を光源に適用しようとしても、
高速変調可能なＳＨＧ光が得られなかったので、大容量
化が可能でなおかつ転送レートの速い光ピックアップを
実現することができなかったが、本実施例の光源装置１
を用いる場合には、上述のように、小さな集光スポット
で光記憶媒体の大容量化が可能であるとともに、書き込
みデータを光記憶媒体３５に高速にかつ正しく書き込む
ことができるので、光ディスク等の大容量化が可能でな
おかつ転送レートの速い光ピックアップを実現すること
ができる。

【００２６】なお、上述の実施例では、光源装置１，す
なわちＳＨＧ素子として、レーザ媒質にＮｄ：ＹＡＧを
用いたが、レーザ媒質にＮｄ：ＹＶＯ４を用いることに
よって、４５７ｎｍ程度のより短かい波長のＳＨＧ光を
発生させることができ、集光スポットをより小さくする
ことができる。なお、このときには、ＳＨＧ光を効率良
く得るため、半導体レーザ２としてハイパワーのものを
用いるのが良く、また非線形光学結晶としてＫＴＰでは
なく、ＫＮｂＯ３を用いる必要がある。特にＫＮｂＯ３
のカット角（θ，φ）をθ＝９０゜±１゜，φ≒４０．
６゜±５゜、またはθ≒６３．８゜±５゜，φ＝９０゜
±１゜とし、位相整合させることにより、ＳＨＧ光をよ
り効率良く得ることができる。

【００２７】また、上述の実施例では、光源装置１とし
て、バルク内部共振器型ＳＨＧ素子を例にとって説明し
たが、外部共振器型ＳＨＧ素子を用いることもできる。 外部共振器型ＳＨＧ素子の場合も半導体レーザの駆動の
仕方は、上述した内部共振器型ＳＨＧ素子の場合と同じ
である。但し、外部共振器型ＳＨＧ素子では、ＬＤ光を
直接、ＳＨＧ光に変換するので、ＬＤ光を共振器内部に
蓄えすぎることなく、かつ、ＳＨＧ光が必要なだけ得ら
れるように、共振器のＱを設定する必要がある。

【００２８】また、上述の実施例では、ＳＨＧ光を例に
とったが、ＳＨＧ光に限らず短波長光を出射する波長変
換部を備えたものであれば良く、さらには、半導体レー
ザ２からのＬＤ光の一部をレーザ共振器８に入射させて
ＳＨＧ光等を出射させる一方、半導体レーザ２からのＬ
Ｄ光の残りの一部をレーザ共振器８に入射させずにこれ
を例えばビームスプリッタ等でＳＨＧ光を直接重畳させ
るように構成することもできる。

【００２９】また、上述の光ピックアップの動作説明で
は、光記憶媒体３５へのデータの書き込みについてだけ
説明したが、消去，読み取りについても、書き込みと同
様、それぞれ閾値が存在することを利用して光源装置１
からの重畳光により行なうことができる。但し、消去，
読み取りについては、変調を行なう必要はない。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように本発明の光源装置
によれば、直接変調可能な半導体レーザからのＬＤ光を
波長変換部からの短波長光に重畳させて出射させるよう
にしているので、高速変調された光ビームを出射させる
ことができ、かつその集光スポットを小さくすることが
できる。

【００３１】また、上記光源装置を光ピックアップの光
源に適用することにより、光記憶媒体の大容量化が可能
で転送レートの速い光ピックアップを実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光源装置の一実施例の構成図であ
る。

【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）はバイアス電流を所定
値に定めた後、変調用電流を“０”にしたときのＳＨＧ
光，透過ＬＤ光，重畳光の空間強度分布をそれぞれ示す
図である。

【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）はバイアス電流を所定
値に定めた後、変調用電流を最大値にしたときのＳＨＧ
光，透過ＬＤ光，重畳光の空間強度分布をそれぞれ示す
図である。

【図４】図１の光源装置を適用した光ピックアップの構
成例を示す図である。

【図５】半導体レーザへの注入電流を説明するための図
である。

【図６】図５の注入電流に基づき、図１の光源装置から
出射される光ビームの光強度を示す図である。

【図７】ＳＨＧ光を出射する従来の光源装置の構成図で
ある。

【符号の説明】

１　　　　　　光源装置 ２　　　　　　半導体レーザ ３　　　　　　コリメートレンズ ４　　　　　　集光レンズ ５　　　　　　Ｎｄ：ＹＡＧレーザ媒質６　　　　　　
ＫＴＰ ７　　　　　　出力ミラー ８　　　　　　レーザ共振器 ９　　　　　　コーティング膜 １０　　　　コーティング膜 ３４　　　　対物レンズ ３５　　　　光記憶媒体 Ｉｂ　　　　バイアス電流 Ｉｓ　　　　変調用電流

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　直接変調可能な半導体レーザと、半導
   体レーザからのＬＤ光に基づき短波長光を出射する波長
   変換部とを有し、前記半導体レーザからのＬＤ光を前記
   短波長光に重畳させて出射させるようになっていること
   を特徴とする光源装置。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の光源装置が光源として
   用いられ、前記光源装置から出射される光ビームを集光
   させて光記憶媒体に入射させるようになっていることを
   特徴とする光ピックアップ。