JPH04349678A - 情報記録再生装置 - Google Patents

情報記録再生装置

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JPH04349678A
JPH04349678A JP3121331A JP12133191A JPH04349678A JP H04349678 A JPH04349678 A JP H04349678A JP 3121331 A JP3121331 A JP 3121331A JP 12133191 A JP12133191 A JP 12133191A JP H04349678 A JPH04349678 A JP H04349678A
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semiconductor laser
laser
wavelength
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    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
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    • G11B7/126—Circuits, methods or arrangements for laser control or stabilisation
    • H—ELECTRICITY
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    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
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    • H01S5/06837—Stabilising otherwise than by an applied electric field or current, e.g. by controlling the temperature
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    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
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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ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　
Ｄｉｓｃ）、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｓｃ）等の各種装
置の光源として用いられる半導体レーザを制御する半導
体レーザ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザが用いられる光ピックアッ
プは記録又は再生時に各々適合する強度のレーザ光をデ
ィスク上に投射し、ディスク上に情報を記録し、さらに
記録された情報を再生する。前記情報の記録動作時にお
いては、光ピックアップからディスクに対して光強度の
大きなレーザ光を投射してディスク上に情報を記録する
。また、情報の再生動作時においては、光ピックアップ
からディスクに対して前記記録時のレーザ光よりも光強
度の小さなレーザ光を投射し、この投射されたレーザ光
がディスク面で反射して得られる信号光に基づいて情報
を再生する。この再生時においてディスクへ情報が記録
されない最大の光強度でレーザ光をディスク上に投射す
ることにより、サーボ系の制御信号及び再生系のＰＦ信
号における各ＳＮ比を十分確保している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記半導体レーザは以
上のように構成して記録及び再生動作を行なっていたこ
とから、記録時と再生時との光出力の差により発振スペ
クトルが変移するという課題を有していた。前記半導体
レーザを光ピックアップに用いた場合には発振スペクト
ルの変移に基づいて次のような課題を有することとなる
。第１に、光ピックアップの光学系を非球面レンズ等の
単玉レンズで構成したときには発振スペクトルの変移に
より焦点位置が変化する。第２に、半導体レーザから出
射されるレーザ光の出射楕円面を補正するプリズムが光
学系として設けられているときに、発振スペクトルの変
移によりレーザ光のビームが一方向に変化することとな
る。第３に、発振スペクトルの変移によりレーザ光がモ
ードホップしてノイズを発生することとなる。第４に、
記録可能なＣＤ（Ｒ−ＣＤ）等の色素系記録ディスクで
は記録時のレーザ光強度に波長依存性があり、発振スペ
クトルの変移による影響を受けることとなる。
【０００４】なお、前記光ピックアップに色消しレンズ
等の分散が小さく波長がシフトしても屈折率が変化しな
い光学系を使用した場合には、装置自体が高価且つ大型
化するという新たな課題を生じることとなる。本発明は
前記課題を解決するためになされたもので、出射される
レーザ光の光出力が変化しても発振スペクトルが変移し
ない半導体レーザ制御装置を提案することを目的とする
。
【０００５】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。同図において本発明に係る半導体レーザ制御
装置は、電源（１）から半導体レーザ（２）に電流を供
給することにより出射されるレーザ光の強度を制御する
半導体レーザ制御装置において、前記半導体レーザ（２
）に隣接配設され、半導体レーザ（２）に対する熱の放
出又は吸収を行なう温度制御素子（３）と、前記半導体
レーザ（２）から出射されるレーザ光の波長を検出して
検出信号を出力するレーザ光検出手段（４）と、前記検
出信号に基づいて温度制御素子（３）の放出又は吸収を
制御する温度制御手段（５）とを備えるものである。
【０００６】
【作用】本発明においては、半導体レーザから出射され
るレーザ光の波長を検出し、この検出した波長に基づい
て半導体レーザに隣接配設された温度制御素子を駆動制
御することにより、温度制御素子が熱の放出又は吸収を
行なって半導体レーザの温度を所定値に維持できること
となり、例えば光ピックアップの記録・再生等に各々必
要となる光出力の差異に依存することなく半導体レーザ
の発振波長を一定に維持する。
【０００７】
【実施例】
ａ）本発明の第１の実施例 本発明の第１の実施例を記録・再生可能な光学式プレー
ヤの光ピックアップに用いた場合について図２に基づい
て説明する。この図２に本実施例装置の構成ブロック図
を示し、同図において本実施例に係る半導体レーザ制御
装置は、電源１からの電圧印加に基づいてレーザ光を発
生する半導体レーザ２と、この半導体レーザ２に隣接配
設され、供給される電流量に応じて熱エネルギの放出又
は吸収を行なうペルチェ素子３と、前記半導体レーザ２
からの出射レーザ光を集光・選択透過・反射して特定波
長に分離して出射する光学系６と、この光学系６から出
射される各レーザ光を受光して各波長を検出し、各検出
信号Ｓ１　、Ｓ２　を出力する第１・第２の検出器４１
、４２と、この検出信号Ｓ１　、Ｓ２　及び基準値出力
部５１からの基準値信号Ｓ３　が各々入力され、操作部
（図示を省略）からの録再切換信号Ｓ４　に基づいて前
記電源１の出力制御のための制御信号Ｓｃ１及びペルチ
ェ素子３の駆動制御のための制御信号Ｓｃ２を各々出力
するＣＰＵ５０と、前記制御信号Ｓｃ２に基づいてペル
チェ素子３に所定の電流を供給するペルチェドライブ部
５２とを備える構成である。
【０００８】前記光学系６は、半導体レーザ２から出射
される拡散レーザ光を平行光に変換するコリメートレン
ズ６０と、この平行光のレーザ光の波長全帯域について
反射すると共にレーザ光の特定波長について透過するフ
ィルタ６１と、このフィルタ６１を透過した特定波長の
レーザ光を透過・反射して分岐するハーフミラー６２と
を備える構成である。
【０００９】次に、前記構成に基づく本実施例の動作に
ついて説明する。まず、記録動作又は再生動作のいずれ
かにおける定常状態の場合は、半導体レーザ２からのレ
ーザ光がコリメートレンズ６０を介してフィルタ６１で
全帯域について反射され、この反射された全帯域のレー
ザ光が第１の検出器４１に受光されて検出信号Ｓ１　と
してＣＰＵ５０に出力される。このＣＰＵ５０は録再切
換信号Ｓ４　の記録・再生動作に応じて基準値出力部５
１から対応する基準値信号Ｓ３　を読出し、この基準値
信号Ｓ３　と前記検出信号Ｓ１　とを比較して制御信号
Ｓｃ１を電源１に出力する。この電源１は制御信号Ｓｃ
１に基づいて半導体レーザ２に一定の駆動電流を供給し
、半導体レーザ２に安定したレーザ光を出射させること
となる。
【００１０】記録動作又は再生動作のいずれかに切替え
られた当初の過渡状態の場合には、ＣＰＵ５０は入力さ
れる録再切換信号Ｓ４　の内容（切替え後の動作状態に
対応した値）に応じて半導体レーザ２からのレーザ光出
力を増加（記録動作時）又は減少（再生動作）させる制
御信号Ｓｃ１を電源１に出力する。この電源１から制御
信号Ｓｃ１に応じた駆動電流が半導体レーザ２に供給さ
れて増加又は減少したレーザ光が出射される。この出射
されたレーザ光がコリメートレンズ６０で平行光とされ
、フィルタ６１で波長全帯域のレーザ光が反射されて第
１の検出器４１に受光される。また、前記フィルタ６１
で特定波長のレーザ光のみが透過されてハーフミラー６
２を介して第２の検出器４２に受光される。
【００１１】前記第１の検出器４１は受光したレーザ光
に対応する検出信号Ｓ１　をＣＰＵ５０に出力し、この
ＣＰＵ５０が基準値出力部５１からの基準値信号Ｓ３　
と比較してレーザ光出力を一定に制御するための制御信
号Ｓｃ１を出力する。さらに、半導体レーザ２からの出
力が変化すると波長もシフト（変移）することから、フ
ィルタ６１を透過する特定波長のレーザ光が減少すると
ハーフミラー６２から入射するレーザ光の光量も減少す
る。このように減少した特定波長のレーザ光が第２の検
出器４２へ入射されることから、第２の検出器４２から
出力される検出信号Ｓ２　の値も減衰することとなる。 前記ＣＰＵ５０は半導体レーザ２からのレーザ光出力の
増加又は減少を制御しているため、前記検出信号Ｓ１　
と検出信号Ｓ２　との減衰状態に基づいて波長のシフト
する方向を判断できることとなる。このようにＣＰＵ５
０は判断された波長のシフトする方向とは逆方向にシフ
トするレーザ光を出射するように半導体レーザ２の温度
をペルチェ素子３により制御する。即ち、ＣＰＵ５０は
波長のシフトする方向に基づいて制御信号Ｓｃ２をペル
チェドライブ部５２へ出力し、このペルチェドライブ部
５２から制御信号Ｓｃ２に対応する所定の電流がペルチ
ェ素子３へ供給される。このペルチェ素子は所定の電流
値に基づいて熱の放出又は吸収を行なうことにより、半
導体レーザ２の温度を上昇又は降下させて半導体レーザ
２から出射されるレーザ光の波長を制御する。
【００１２】ｂ）本発明の第２の実施例本発明の第２の
実施例を図３に示す。この図３に本実施例装置の構成ブ
ロック図を示し、同図において本実施例に係る半導体レ
ーザ装置は、前記第１の実施例（図２の記載）と同様に
記録又は再生動作の定常時において光学系６、第１の検
出器４１、ＣＰＵ５０、電源１を介して半導体レーザ２
から出射されるレーザ光が一定になるように制御するも
のであるが、記録動作と再生動作との間で切替えられた
場合にペルチェ素子３及びペルチェドライブ部５２を制
御する制御信号の出力構成及び動作を異にする。
【００１３】本実施例装置は、前記半導体レーザ２から
後方に出射されるレーザ光の波長を検出すると共に検出
した波長と基準値信号Ｓ５　の基準波長とを比較して制
御信号Ｓｃ３を出力する波長検出比較部４３と、前記基
準値信号Ｓ５　として２つの基準波長（記録から再生へ
の動作と再生から記録への動作との２態様の基準波長）
を選択して出力する基準波長出力部４４とを備え、前記
制御信号Ｓｃ３に基づいて前記ペルチェドライブ部５２
から所定の電流をペルチェ素子３に供給して半導体レー
ザ２の温度を制御する構成である。
【００１４】次に、前記構成に基づく本実施例の動作に
ついて説明する。まず、半導体レーザ２の前方劈開面か
ら出射される前方主レーザ光に対して背面側の後方劈開
面から出射される後方レーザ光を波長検出比較部４３で
検出する。この波長検出比較部４３は検出されたレーザ
光の波長を基準波長出力部４４から出力される基準値信
号Ｓ５　と比較し、前記実施例と同様に波長のシフトす
る方向を判断してシフト方向とは逆方向にシフトするよ
うなレーザ光を出射するような制御信号Ｓｃ３を出力す
る。 この制御信号Ｓｃ３に基づいてペルチェドライブ部５２
からペルチェ素子３に対応する所定値の電流が供給され
、半導体レーザ２から出射されるレーザ光の波長を制御
できることとなる。
【００１５】ｃ）本発明の他の実施例 本発明の他の実施例を図４ないし図９に示す。この図４
ないし図９の各実施例はいずれも前記図３の実施例と同
様に半導体レーザの後方劈開面から出射されるレーザ光
を検出する構成とし、前記図３記載の実施例における波
長検出比較部の構成を各々異にする。
【００１６】前記図４記載の実施例における波長検出比
較部４３は、前記半導体レーザ２の後方出射レーザ光を
各々受光し、各々異なる波長λ１　、λ２　のレーザ光
を透過する二つのフィルタ４３０ａ、４３０ｂと、この
二つのフィルタ４３０ａ、４３０ｂから各々出射される
レーザ光を受光して光電変換する二つのフォトダイオー
ド４３３ａ、４３３ｂと、この二つのフォトダイオード
４３３ａ、４３３ｂから出力される各電気信号の差を求
める演算部４３３と、この演算部４３３から出力される
差信号を基準値信号Ｓ５　と比較して制御信号Ｓｃ３を
出力する比較部４３４とを備える構成である。このよう
に前記演算部４３３から出力される演算結果の差信号（
例えば波長が大きい方向へシフトしたときには「正」の
値、波長が小さい方向へシフトしたときには「負」の値
）より、波長のシフト方向を判断すると共に、前記演算
結果の差信号と基準値信号との比較によりペルチェ素子
３へ供給する電流値の大きさを決定でき、前記シフト方
向と電流値の大きさとを特定する制御信号Ｓｃ３を出力
する。
【００１７】また、前記図５記載の波長検出比較部４３
は、図４記載実施例の二つのフィルタ４３０ａ、４３０
ｂを単一のフィルタ４３０として構成し、このフィルタ
４３０の前後に反射・透過されるレーザ光を二つのフォ
トダイオード４３３ａ、４３３ｂで受光する。前記図６
記載の実施例における波長検出比較部４３は、前記半導
体レーザ２の後方出射レーザ光を受光して反射する反射
回折格子４３１と、この反射回折されたレーザ光を集束
レーザ光とする集束レンズ４３１ａと、この集束レンズ
４３１ａの焦平面に配設され、集束レーザ光の照射位置
と波長とが各々対応するラインセンサ４３１ｂと、この
ラインセンサ４３１ｂからの出力と基準値信号Ｓ５　と
を比較して制御信号Ｓｃ３を出力する比較部４３４とを
備える構成である。このように半導体レーザ２から出射
されるレーザ光の波長の差異により反射回折格子４３１
の反射回折角が異なることからラインセンサ４３１ｂへ
の照射位置が異なり波長のシフト方向が判別できる。ま
た、ラインセンサ４３１ｂからの出力値と基準値信号Ｓ
５　との比較によりペルチェ素子への電流値を決定でき
る。前記シフト方向と電流値とを各々特定する制御信号
Ｓｃ３を比較部４３４からペルチェドライブ部５２へ出
力して半導体レーザ２から出射されるレーザ光の波長を
制御する。
【００１８】前記図７記載の実施例は透過回折格子４３
１で波長により異なる回析角に出射されるレーザ光を二
つのフォトダイオード４３３ａ、４３３ｂで受光する構
成とすることができる。また、図８記載の実施例におけ
る波長検出比較部４３は、前記図６の反射回折格子４３
１に換えてプリズム４３２を配設する構成である。この
プリズム４３２はレーザ光の波長の差異により偏向角度
が異なるためにラインセンサ４３２ｂの照射位置が変化
することから、波長のシフト方向が判別できることとな
る。
【００１９】さらに、図９記載の実施例における波長検
出比較部４３は、半導体レーザ２の後方劈開面からコリ
メートレンズ４３５ａを介して出射される直線偏光のレ
ーザ光における常光線成分（又は異常光線成分）をλ／
２波長ずらして円偏光のレーザ光を出射する電気光学結
晶（ＥＯ結晶）４３５ｂと、この円偏光のレーザ光が入
射され常光線成分と異常光線成分とを分離して出射する
ウォラストン（Ｗｏｌｌａｓｔｏｎ　）プリズム４３５
ｃと、この分離された各レーザ光を各々受光して光電変
換するフォトダイオード４３６ａ、４３６ｂと、このフ
ォトダイオード４３６ａ、４３６ｂから出力される各電
気信号の差を求める演算部４３６と、この演算部４３６
から出力される差信号を「０」となるような電圧をＥＯ
結晶４３５ｂに出力する電圧制御部４３７と、この電圧
制御部４３７からの出力を基準値信号Ｓ５　と比較して
制御信号Ｓｃ３を出力する比較部４３４とを備える構成
である。
【００２０】前記ＥＯ結晶４３５ｂから出射されるレー
ザ光を円偏光のレーザ光とするためには、ＥＯ結晶４３
５ｂに半波長電圧Ｖπを印加する必要がある。即ち、こ
の半波長電圧Ｖπは半導体レーザ２から出射される直線
偏光のレーザ光を円偏光のレーザ光にするためのＥＯ結
晶４３５ｂに印加される電圧である。この半波長電圧Ｖ
πは、Ｖπ＝λ・ｄ／（ｎｅ　３　・ｒｃ　・ｌ）　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
（１）ここで、λはレーザ光の波長、ｄはＥＯ結晶の結
晶厚み、ｌはＥＯ結晶の結晶長さ、ｎｅ　はレーザ光に
おける異常光線成分の屈折率、ｒｃ　はポッケルス定数
である。
【００２１】式（１）においてｄ、ｌ、ｎｅ　、ｒｃ　
は一定であることから（ｄ／ｎｅ　３　・ｒｃ　・ｌ）
＝Ａ：一定となり、Ｖπ＝Ａ・λ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　…（２）が成立する。前記ウォラストンプリズム４３
５ｃにＥＯ結晶４３５ｂから円偏光のレーザ光が入射さ
れることから、ウォラストンプリズム４３５ｃで常光・
異常光に２分離されたレーザ光の光量が等しくなる。よ
って、フォトダイオード４３６ａ、４３６ｂからの各電
気信号が等しくなるように半波長電圧Ｖπを制御すると
前記（２）式により波長λを判定することが可能となり
、波長入のシフト方向がわかることとなる。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明においては、半導体
レーザから出射されるレーザ光の波長を検出し、この検
出した波長に基づいて半導体レーザに隣接配設された温
度制御素子を駆動制御することにより、温度制御素子が
熱の放出又は吸収を行なって半導体レーザの温度を所定
値に維持できることとなり、例えば光ピックアップの記
録・再生等に各々必要となる光出力の差異に依存するこ
となく半導体レーザの発振波長を一定に維持することが
できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る半導体レーザ制御
装置の構成ブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る半導体レーザ制御
装置の構成ブロック図である。
【図４】本発明の他の実施例装置における波長検出比較
部の詳細構成ブロック図である。
【図５】本発明の他の実施例装置における波長検出比較
部の詳細構成ブロック図である。
【図６】本発明の他の実施例装置における波長検出比較
部の詳細構成ブロック図である。
【図７】本発明の他の実施例装置における波長検出比較
部の詳細構成ブロック図である。
【図８】本発明の他の実施例装置における波長検出比較
部の詳細構成ブロック図である。
【図９】本発明の他の実施例装置における波長検出比較
部の詳細構成ブロック図である。
【符号の説明】
１…電源 ２…半導体レーザ ３…温度制御素子（ペルチェ素子） ４…レーザ光検出手段 ５…温度制御手段 ６…光学系 ４１…第１の検出器 ４２…第２の検出器 ４３…波長検出比較部 ４４…基準波長出力部 ５０…ＣＰＵ ５１…基準値出力部 ５２…ペルチェドライブ部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　電源（１）から半導体レーザ（２）に
    電流を供給することにより出射されるレーザ光の強度を
    制御する半導体レーザ制御装置において、前記半導体レ
    ーザ（２）に隣接配設され、半導体レーザ（２）に対す
    る熱の放出又は吸収を行なう温度制御素子（３）と、前
    記半導体レーザ（２）から出射されるレーザ光の波長を
    検出して検出信号を出力するレーザ光検出手段（４）と
    、前記検出信号に基づいて温度制御素子（３）の放出又
    は吸収を制御する温度制御手段（５）とを備えることを
    特徴とする半導体レーザ制御装置。
  2. 【請求項２】　　前記請求項１記載の半導体レーザ制御
    装置において、前記温度制御素子（３）をペルチェ素子
    で形成すると共に、当該ペルチェ素子に対して温度制御
    手段（５）から検出信号に基づいて所定の電流を供給す
    ることを特徴とする半導体レーザ制御装置。
  3. 【請求項３】　　前記請求項１記載の半導体レーザ制御
    装置において、前記半導体レーザ（２）の後方劈開面か
    ら出射されるレーザ光を受光し、異なる波長（λ１　、
    λ２　）のレーザ光を受光するフォトダイオード（４３
    ３ａ、４３３ｂ）と、当該フォトダイオード（４３３ａ
    、４３３ｂ）の各電気信号の差を演算する演算部（４３
    ３）と、当該演算部（４３３）の演算結果と予め設定さ
    れた基準値（Ｓ５　）とを比較して前記温度制御手段（
    ５）を制御する制御信号（Ｓｃ３）を出力する比較部（
    ４３４）とを備えることを特徴とする半導体レーザ制御
    装置。
  4. 【請求項４】　　前記請求項１記載の半導体レーザ制御
    装置において、前記半導体レーザ（２）の後方劈開面か
    ら出射するレーザ光の波長に対応して出射角を異ならせ
    て出射する分光手段（４３１又は４３２）と、当該分光
    手段（４３１又は４３２）から出射されるレーザ光を波
    長に応じて受光位置が異なる受光手段（４３１ｂ又は４
    ３２ｂ）と、当該受光手段（４３１ｂ又は４３２ｂ）か
    らの出力と予め設定された基準値（Ｓ３　）とを比較し
    て前記温度制御手段（５）を制御する制御信号（Ｓｃ３
    ）を出力する比較部（４３４）とを備えることを特徴と
    する半導体レーザ制御装置。
  5. 【請求項５】　　前記請求項１記載の半導体レーザ制御
    装置において、前記半導体レーザ（２）の後方劈開面か
    ら出射される直線偏光のレーザ光における常光線成分（
    又は異常光成分）をλ／２波長ずらして円偏光のレーザ
    光を出射する電気光学結晶（４３５ｂ）と、当該円偏光
    のレーザ光における常光線成分と異常光線成分とを分離
    して出射するウォラストンプリズム（４３５ｃ）と、こ
    の分離された各レーザ光を各々受光して光電変換するフ
    ォトダイオード（４３６ａ、４３６ｂ）と、このフォト
    ダイオード（４３６ａ、４３６ｂ）から出力される各電
    気信号の差を求める演算部（４３６）と、この演算部（
    ４３６）から出力される差信号を「０」となるような電
    圧を前記電気光学結晶（４３５ｂ）に出力する電圧制御
    部（４３７）と、この電圧制御部（４３７）からの出力
    を予め設定された基準値（Ｓ５　）と比較して制御信号
    （Ｓｃ３）を出力する比較部（４３４）とを備えること
    を特徴とする半導体レーザ制御装置。
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