JPH04291032A - 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
駆動電流を数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、直接変調可能な第１の光源と、
前記第１の光源から出射される光ビームの波長よりも短
かい波長の短波長光を出射する第２の光源と、第１の光
源から出射された光ビームを第２の光源からの光ビーム
に重畳させて出射す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、第１の光源
からの光ビームを第２の光源からの短波長光に重畳させ
て出射する。この際、第１の光源は、直接変調可能に構
成され、第１の光源からは高速変調された光ビームを出
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、短波長光に第１の光源からの光ビームを重
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構成図である。図
１を参照すると、本発明の光源装置１は、第１の光源２
と、第１の光源２から出射される光ビームに比べて短か
い波長の光ビームを出射する第２の光源３と、第１，第
２の光源２，３から出射された光ビームを重畳する重畳
系４とを有している。

【００１３】図２は光源装置の一実施例を示す図であり
、この実施例では、第１の光源２として、例えば波長８
０８ｎｍ付近のＬＤ光を出射する半導体レーザが用いら
れ、また、第２の光源３として、例えば波長８０８ｎｍ
付近に比べてより短かい波長の短波長光を出射する波長
変換素子（例えば図７に示したような第二高調波発生素
子（ＳＨＧ素子）やあるいは和周波混合素子等）が用い
られている。また重畳系４はビームスプリッタにより構
成されている。また、第２の光源，すなわち波長変換素
子３からの短波長光が面５上で焦点を結ぶように、ビー
ムスプリッタ４と面５との間にはレンズ６が設けられ、
第１の光源，すなわち半導体レーザ２からのＬＤ光が面
５上より少し離れたところ（面５に対して遠くても近く
ても良い）に焦点を結ぶように、半導体レーザ２側には
おうレンズまたはとつレンズ（図２ではとつレンズ）７
が設けられている。これにより、面５上において、短波
長光のスポットがＬＤ光のスポットに比べて小さくなる
ようにしている。

【００１４】さらに、この実施例では、半導体レーザ２
を駆動制御するための第１の駆動制御部８と、波長変換
素子３を駆動制御するための第２の駆動制御部９とが設
けられ、第２の駆動制御部９は、波長変換素子３を一定
電流により駆動して、波長変換素子３から常に一定の光
強度の短波長光が出射されるように制御する一方、第１
の駆動制御部８は半導体レーザ２を変調電流により駆動
制御可能であって、変調電流によって駆動制御される場
合、半導体レーザ２からは変調されたＬＤ光が出射され
るようになっている。換言すれば、短波長光は変調せず
、ＬＤ光のみを変調するような駆動制御がなされること
により、ビームスプリッタ４で重畳された重畳光におい
て、ＬＤ光を短波長光に対するバイアス成分として機能
させるようになっている。

【００１５】次にこのような構成の光源装置の動作につ
いて説明する。第１の光源である半導体レーザ２を第１
の駆動制御部８により駆動制御することにより、半導体
レーザ２からは駆動電流Ｉ１に応じたパワーの例えば波
長８０８ｎｍ付近のＬＤ光が出射し、このＬＤ光はレン
ズ７を介してビームスプリッタ４に入射する。一方、第
２の光源である波長変換素子３を第２の駆動制御部９に
より駆動制御することにより、波長変換素子３からは駆
動電流Ｉ２に応じたパワーの波長８０８ｎｍ付近よりも
さらに短かな波長をもつ短波長光が出射し、この短波長
光もビームスプリッタ４に入射する。これにより、ビー
ムスプリッタ４から面５に向けて出射される光ビームは
、ＬＤ光に短波長光が重畳された重畳光となり、この重
畳光はレンズ６により集光されて面５に入力する。

【００１６】図３は面５上に集光された重畳光の光強度
分布の一例を示す図である。波長変換素子３から出射さ
れた短波長光は波長が短かくまた面５上に焦点を結ぶよ
うレンズ６により集光されるのに対し、半導体レーザ２
から出射されたＬＤ光は短波長光よりも波長が長くまた
レンズ７によって面５上より少し離れたところに焦点を
結ぶので、図３からわかるように、重畳光のうち、短波
長光によるものはＬＤ光に比べて面５上で小さなスポッ
ト径Ｄとなる。換言すれば、所定の光強度以上の光ビー
ムについては、集光スポット径を短波長光単独での集光
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。

【００１７】また、第２の駆動制御部９によって波長変
換素子３を一定の駆動電流Ｉ２で駆動すると、波長変換
素子３から出射される短波長光のパワー，すなわち光強
度は時間が経過しても常に一定であり、従って、重畳光
において短波長光による光強度成分の大きさは時間的に
一定に保持される。これに対し、第１の駆動制御部１０
によって半導体レーザを２を変調された駆動電流Ｉ１で
駆動すると、半導体レーザ２から出射されるＬＤ光のパ
ワー，すなわち光強度は駆動電流Ｉ１に応じて変調され
、従って、重畳光においてＬＤ光による光強度成分の大
きさは時間的に変調される。

【００１８】例えば、ある時点で駆動電流Ｉ１を大きく
したときの重畳光の面５上における光強度分布が図３の
ようなものである場合に、次の時点で駆動電流Ｉ１を小
さくすると、ＬＤ光の光強度成分は小さくなるので、重
畳光の面５上における光強度分布は図４のように変化す
る。図３，図４により、重畳光においてＬＤ光は短波長
光に対するバイアス光として機能することがわかる。

【００１９】ところで、半導体レーザ２は、数ＭＨＺの
オーダで高速変調可能であり、従って、ＬＤ光の光強度
成分，すなわち重畳光のバイアス成分を数ＭＨＺのオー
ダで高速に変調することができるので、この場合には、
見かけ上、短波長光を数ＭＨＺのオーダで高速に変調し
たと同じ効果を得ることができる。

【００２０】いま、この実施例の光源装置１において波
長変換素子３として図７に示したＳＨＧ素子を用いると
すると、ＳＨＧ素子から出射される波長５３２ｎｍ付近
のＳＨＧ光は、前述したように数ＭＨＺのオーダでは高
速に変調することはできないが、このＳＨＧ光にバイア
ス光としてＬＤ光を重畳させることによって、このＳＨ
Ｇ光を見かけ上数ＭＨＺのオーダで高速に変調させるこ
とが可能となる。またＳＨＧ光が回折限界のビーム径と
なるように重畳光をレンズ７で絞る場合に、ＬＤ光のビ
ーム径はＳＨＧ光に比べて拡がるが、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、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に、十分小さな
ものに維持することができる。

【００２１】図５は本発明による光源装置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５の光ピ
ックアップでは、第１の光源２として半導体レーザを用
い、また第２の光源３としてＳＨＧ素子を用いており、
この光ピックアップは、ＳＨＧ素子からＰ偏光したＳＨ
Ｇ光を出射させビームスプリッタ４に入射させる一方、
半導体レーザ２からＳ偏光したＬＤ光を出射させレンズ
７とビーム整形用のプリズム２９とを介しビームスプリ
ッタ４に入射させるようになっており、ビームスプリッ
タ４により互いに直交する２つの直線偏光した光，すな
わちＳＨＧ光とＬＤ光とを損失なく重畳させ、この重畳
光をビームスプリッタ３０，プリズム３１を介し、図１
のレンズ６に相当する対物レンズ３２に入射させて、対
物レンズ３２によって図１の面５に相当する光ディスク
等の光記憶媒体３３に集光させるようになっている。ま
た、光記憶媒体３３からの反射光をプリズム３１，ビー
ムスプリッタ３０を介し、信号検出部３４に入射させて
、トラッキング検出器３６，フォーカス検出器３７等で
所定の信号を検出させるよう構成されている。

【００２２】なお、ＳＨＧ素子からのＰ偏光したＳＨＧ
光は、平行光として出射され、対物レンズ３２は、この
ＳＨＧ光に対してはこれを回折限界近くまで絞り、光記
憶媒体３３上に焦点を結ばせ、これに小さな集光スポッ
トとして入射させるようになっている。一方、半導体レ
ーザ２からのＳ偏光したＬＤ光については、レンズ７に
よりやや開口数をもたせることにより、光記憶媒体３３
上に焦点を結ばせないようにしている。

【００２３】このような光ピックアップにおいて、光記
憶媒体３３に対する書込，消去，読取り動作を説明する
。この場合に、本発明では、光記憶媒体３３の書込み，
消去，読取りにそれぞれ書込レベルＷＬ，消去レベルＥ
Ｌ，読取レベルＲＬが存在することを利用する。

【００２４】すなわち、先づ、書込み動作時には、図６
（ａ）のように、ＳＨＧ素子から一定の光強度のＳＨＧ
光を出射させるとともに、半導体レーザ２をオンにして
光強度変調されたＬＤ光をバイアス光として出射させる
。この場合に、ＬＤ光が変調においてある一定値以上の
光強度となるときには、図６（ａ）に実線で示すとおり
、重畳光の光強度の尖頭値は書込レベルＷＬを越えるの
で、この重畳光を対物レンズ３２によって光記憶媒体３
３に集光させることにより、光記憶媒体３３へ“１”の
データを書込むことができる。また、ＬＤ光が変調にお
いて、ある一定値以下の光強度となるときには、重畳光
の光強度の尖頭値は図６（ａ）に破線で示すように、書
込レベルＷＬ以下となるので、この場合には、光記憶媒
体３３へ“０”のデータを書込むことができる。この際
、半導体レーザ２は数ＭＨＺのオーダで高速変調が可能
であり、バイアス光としてのＬＤ光を数ＭＨＺのオーダ
で変調することができるので、ＳＨＧ光自体が高速に変
調できなくても、ＬＤ光と重畳させることで、見かけ上
高速変調されたものにすることができる。これにより、
書込み動作を高速に行なわせることが可能となる。

【００２５】また、消去動作時には、図６（ｂ）のよう
に、ＳＨＧ素子から一定の光強度のＳＨＧ光を出射させ
る一方で、半導体レーザ２をオンにし、光強度変調され
ていない一定光強度のＬＤ光を出射させる。この場合に
は、重畳光の光強度の尖頭値は書込レベルＷＬ以下とな
るが、消去レベルＥＬを越えるので、この重畳光を対物
レンズ３２によって光記憶媒体３３に集光させることに
より、光記憶媒体３３に記憶されているデータを消去す
ることができる。なお、ＳＨＧ光の光強度自体が消去レ
ベルＥＬよりも大きい場合には、半導体レーザ２をオフ
にして、ＬＤ光を出射させず、ＳＨＧ光だけで消去を行
なうことができる。

【００２６】また、読取り動作時には、図６（ｃ）のよ
うに、ＳＨＧ素子から一定の光強度のＳＨＧ光を出射さ
せる一方で、半導体レーザ２をオフにし、ＬＤ光を出射
させない。この場合には、重畳光，すなわちＳＨＧ光の
光強度の尖頭値は、書込レベルＷＬ，消去レベルＥＬ以
下となるが、読取レベルＲＬを越えるので、このＳＨＧ
光を対物レンズ３２によって光記憶媒体３３に集光させ
ることにより、光記憶媒体３３に記憶されているデータ
を読取ることができる。

【００２７】なお、光記憶媒体３３からの反射光は、信
号検出部３４に入射し、信号検出部３４において、光磁
気信号，フォーカス信号，トラック信号の３つの信号は
、それぞれ例えば差分法，非点収差法，プッシュプル法
でＳＨＧ光から検出される。この際、ＳＨＧ光の他にＬ
Ｄ光も信号検出部３４に入射し、両方の光はトラッキン
グ検出器３６，フォーカス検出器３７上で重なるが、両
光は異なる開口数をもち、ＬＤ光のビーム径は検出器３
６，３７を大きくはみ出すので、ＳＨＧ光による信号検
出に支障を及ぼさない。また、ＬＤ光による信号検出へ
の影響をより効果的に防止するため、ＳＨＧ光を透過さ
せＬＤ光を遮断するフィルタ４１を用いることもできる
。

【００２８】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
ことができて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。

【００２９】なお、上述の実施例では、第２の光源３と
して、図７に示したＳＨＧ素子を用いたが、短波長光を
発生する波長変換素子であれば、様々な素子を用いるこ
とができる。例えば、レーザ媒質としてＮｄ：ＹＡＧの
かわりにＮｄ：ＹＶＯ４を用たＳＨＧ素子を使用するこ
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ＫＮｂ
Ｏ３のカット角（θ，φ）をθ＝９０゜±１゜，φ≒４
０．６゜±５゜、またはθ≒６３．８゜±５゜，φ＝９
０゜±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。

【００３０】また、図７に示したようなバルク内部共振
器型ＳＨＧ素子は出力が安定していて好都合ではあるが
、小型軽量化を図りたい場合には、これにかわって外部
共振器型ＳＨＧ素子を用いることもできる。

【００３１】また、上述の実施例では、ＳＨＧ光のみを
光記憶媒体３３上に焦点を結ばせるようにしていたが、
ＳＨＧ光と同様にＬＤ光をも光記憶媒体３３上に焦点を
結ばせても良い。但し、このときには、ＬＤ光も回折限
界まで絞り込まれるため、ＳＨＧ光との重ね合わせに高
い精度が要求される。

【００３２】

【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、直接変調可能な第１の光源からの光ビームを
第２の光源からの短波長光に重畳させて出射するように
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。

【００３３】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構成図である。

【図２】本発明に係る光源装置の一実施例の構成図であ
る。

【図３】重畳光の光強度分布の一例を示す図である。

【図４】重畳光の光強度分布の一例を示す図である。

【図５】本発明による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６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図５の光ピックアッ
プにおいて光記憶媒体の書込み，消去，読取りをそれぞ
れ説明するための図である。

【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　　　　　　第１の光源（半導体レーザ）３　　　　
　　第２の光源（波長変換素子）４　　　　　　重畳系
（ビームスプリッタ）５　　　　　　面 ６　　　　　　レンズ ７　　　　　　レンズ ８　　　　　　第１の駆動制御部 ９　　　　　　第２の駆動制御部 ２９　　　　ビーム整形用のプリズム ３０　　　　ビームスプリッタ ３１　　　　プリズム ３２　　　　対物レンズ ３３　　　　光記憶媒体 ３４　　　　信号検出部 ３６　　　　トラッキング検出器 ３７　　　　フォーカス検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　直接変調可能な第１の光源と、前記第
   １の光源から出射される光ビームの波長よりも短かい波
   長の短波長光を出射する第２の光源と、第１の光源から
   出射された光ビームを第２の光源からの光ビームに重畳
   させて出射す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。