JPH079710B2

JPH079710B2 - 半導体レ−ザの光量制御装置

Info

Publication number: JPH079710B2
Application number: JP60270477A
Authority: JP
Inventors: 恒夫藤原; 敏久出口; 貴志巌城; 省三小林; 寛藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1985-11-30
Filing date: 1985-11-30
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPS62129950A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、レーザ光を記録媒体に照射することで情報の
記録・再生・消去等を実行する光メモリシステムにおい
て利用される半導体レーザの光量制御装置に関する。

（従来の技術）以下に、光メモリシステムのうち書き換え可能な光メモ
リとして注目されている光磁気ディスク装置を例にとっ
て説明する。光磁気ディスクの既に公知な構造は、ガラ
ス基板等の基体上に膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有
する磁性膜（希土類−鉄合金の非結晶質膜）をスパッタ
リングにて成膜して被覆して構成されるものである。こ
の光磁気ディスクにレーザビームを照射するヘッド等を
付加することで情報の記録・再生・消去を行なう光メモ
リシステムが構成される。

この光メモリシステムにおいて、情報の記録時は、まず
レーザビームを約１μｍφ程度に集光したものを上記磁
性膜面に照射する。すると該磁性膜の温度が局所的に上
昇し、その温度上昇部分の保持力が減少する。それと同
時に外部より補助磁場を印加することで、磁化の向きを
反転させることで記録が行なわれる。（消去も同様の方
法で可能である）又、再生時は、記録された磁性膜面に
記録時より弱い光量の半導体レーザによる直線偏向を照
射する。その反射光は、磁性膜による磁気光学効果（カ
ー効果）によって偏光面の傾きを生じる。これを検光子
により光の強弱に変え、それを光検出器で検出すると、
再生信号が得られる。

以上の構造から、半導体レーザには記録時に高出力のレ
ーザ光、再生時に低出力のレーザ光を照射する構成が必
要となり、これら２つのレベルを速やかに切り換えるこ
とがその駆動装置に要求される。

また半導体レーザは温度特性を有し、周囲温度によりそ
のしきい値電流が変動するため、レーザ発振の出力光強
度が変化する。しかし、記録時にレーザの出力光強度が
変動すれば、記録媒体に対して情報の書き込み不足や過
多を生じさせ、システム全体の情報処理の信頼性を低下
させる。

このことは再生時のレーザの低出力発振（情報の再生
時）においても同様であり、出力光強度が変動すれば、
信頼性の低下が再生信号のS/N比の劣化として現われて
くる。

以上の理由で、高・低両出力レベルにおいてレーザ光を
安定に発振させることが必要不可欠であることは明白で
ある。

以上の点に鑑みて、光量制御装置として第４図に示す如
き構成のものが既に提案された。これは半導体レーザ３
に駆動電流を供給する２つの電流源1,2が設けられたも
のである。再生時は、低出力電流源１による駆動電流I₁
のみにより半導体レーザ３を駆動し、低出力レーザ光を
得る。記録時は、もう一つの電流源である高出力分電流
源２からの駆動電流I₂をI₁に付加することにより高出力
レーザ光を得ることができるものである。

ここで、低出力分電流源１に対してはレーザ光強度を安
定化させるために以下のように制御が行なわれる。ま
ず、半導体レーザ３の出力光の強度を光検出器４により
検出し、プリアンプ５を通してサンプルホールド回路６
に導入する。サンプルホールド回路６は、ホールドタイ
ミング信号S_Tがハイレベルの時は、データを保持し、ロ
ーレベルでは、データをそのまま通過させる。このデー
タを、基準電圧源７と比較器８において比較する。これ
を、ローパスフィルタ９を介してその低周波成分をパワ
ーアンプ10に入力し、低出力分電流源１の出力電流I₁を
制御する。従って、ホールドタイミング信号S_Tが常時ロ
ーレベルであれば、この制御により、低出力光強度は、
半導体レーザの温度特性に関係なく常に一定に保持され
ることになる。尚、この様な自動光出力制御をAPCと呼
ぶ。

次に高出力発振時（情報記録時）には、まずホールドタ
イミング信号S_Tをハイレベルにして自動光出力制御を凍
結させる。なぜならば、自動光出力制御が高出力発振に
応答して低出力強度が下がることを避けるためである。
そして、アンドゲート11においてホールドタイミング信
号S_Tを利用して、記録時のみ記録データ信号S_Dをスイッ
チング回路12に送る。記録データ信号S_Dによって高出力
分電流（記録電流）I₂が低出力分電流I₁に付加され、媒
体への記録が行なわれる。

この自動光出力制御の凍結時間を半導体レーザの温度特
性の変化の時間と比べて十分小さくすると、高出力時
も、見かけ上自動光出力制御が作動する。これを第５図
を用いて以下に説明する。上記自動光出力制御の特徴
は、半導体レーザ３の温度特性として発振しきい値I₀の
みが変動し半導体レーザの駆動電流−光出力カーブ（第
５図のカーブa,b）におけるしきい値I₀以上の線型部分
の傾きは変化しないということを前提条件としている。
従って、低出力光強度P_Lを一定に保つ様にI₁を制御すれ
ば（たとえば、第５図のカーブｂにおいては、I₁′）、
高出力分の一定電流I₂を付加することで高出力光強度P_H
も一定に保持される。

（発明の解決すべき問題点）ところが、実際は、半導体レーザの駆動電流−光出力カ
ーブにおけるしきい値I₀以上の線型部分における傾き
は、経時変化及び周囲温度によって変化してしまう。す
なわち、高出力分の第２電流源２による一定電流I₂のみ
の付加では、上記の理由により高出力光強度は変化して
しまい、良好な記録（消去）特性を得ることはできな
い。

従って、高出力光強度を一定に保つために、高出力分電
流源２の出力電流値I₂を低出力分電流源１とは個別に制
御する必要がある。

本発明の目的は、上述の従来技術における問題点に鑑
み、安定した低出力光及び高出力光を夫々得ることが可
能な半導体レーザの光量制御装置を提供することにあ
る。

（問題点を解決するための手段）本発明に係る光学的記録再生又は消去装置に組み込まれ
る半導体レーザの光量制御装置は、半導体レーザ（３）
の出力光の光量レベルを検出する光検知手段（４）と、
記録媒体から情報を再生するのに必要な光量レベルまで
半導体レーザ（３）を発振させるための電流を半導体レ
ーザ（３）に供給する第１電流源（１）と、記録媒体か
らの情報の再生時に光検知手段（４）により検出された
光量レベルを、記録媒体への情報の記録時と消去時に保
持する第１保持手段（６）と、記録媒体からの情報の再
生時に光検知手段（４）により検出された光量レベルに
応じて第１電流源（１）の出力電流値を制御し、記録媒
体への情報の記録時と消去時に第１保持手段（６）の出
力に基づいて第１電流源（１）の出力電流値を制御する
第１制御手段（７、８）と、第１電流源（１）が出力す
る電流に付加することによって、記録媒体に情報を記録
または消去するのに必要な光量レベルまで半導体レーザ
（３）を発振させるための電流を半導体レーザ（３）に
供給する第２電流源（２）と、記録媒体への情報の記録
時および消去時に光検知手段（４）により検出された光
強度から半導体レーザ（３）の発光時の光量レベルを検
出する光振幅保持手段（25）と、光振幅保持手段により
検出された光量レベルを、当該検出とその次の検出の間
における記録媒体への情報の再生時および当該検出の次
の記録時および消去時の初期における光振幅保持手段の
出力の過渡期に保持する第２保持手段（26）と、記録媒
体への情報の記録時および消去時における上記の過渡期
に、第２保持手段（26）の出力に基づいて第２電流源
（２）の出力電流値を制御し、記録時および消去時にお
いて上記の過渡期以外では光検知手段（４）により検出
された光量レベルに応じて第２電流源（２）の出力電流
値を制御する第２制御手段（27、28）とを具備したこと
を特徴とする。

（作用）再生の際には、第１制御手段により第１電流源が半導体
レーザに供給する電流を制御して再生に必要な光量レベ
ルで半導体レーザを発振させる。また、このときの光検
知手段により検知された光量レベルを第１保持手段に保
持しておく。

記録（又は消去）の際には、第１保持手段の保持するデ
ータにより第１電流源の半導体レーザに供給する電流を
一定にし、第２制御手段により第２電流源が半導体レー
ザに供給する電流を制御して、記録（又は消去）に必要
な光量レベルで半導体レーザを発振させる。ただし、記
録時と消去時には振幅保持手段が光量レベルを検出する
が、回路構成上、出力が安定になるまで時間がかかる。
そこで、記録時または消去時の初期には、振幅保持手段
の出力が安定し、記録（又は消去）時の初期には、第２
制御手段が安定になるまでの所定の期間は、第２保持手
段に保持するデータにより第２電流源の供給する電流を
制御する。

（実施例）以下、本発明に、係る半導体レーザの光量制御装置を、
光磁気ディスク装置に適用した場合を例に挙げて詳細に
説明する。

第１図は、本発明の実施例による光量制御装置を示すブ
ロック図である。第２図は、第１図の装置に必要な波形
タイミングを示している。

第１図において、半導体レーザ３は、低出力分電流源１
と高出力分流電源２によって駆動される。つまり記録媒
体から情報を再生する場合は、低出力分電流源１からの
電流I₁のみにより、又情報を記録（消去）する場合は、
高出力分電流源２からの電流I₂をI₁に付加して半導体レ
ーザ３を駆動する。

低出力発振時（再生時）の低出力分電流源１に対する自
動光出力制御（APC）は、第４図に示した従来例と同様
に、以下の様にして実現される。まず、半導体レーザ３
の出力光の強度は、光検出器４により検出され、プリア
ンプ５を通して、サンプルホールド回路６に導入され
る。ここで、サンプルホールド回路６は、ホールドタイ
ミング信号S₁がハイレベルのとき、その立ち上がり時点
のデータを保持し、ローレベルの時はデータをそのまま
通過させる。第２図に示す様に、再生時の場合、ホール
ドタイミング信号S₁はローレベルであるから、サンプル
ホールド回路６はデータをそのまま通過させる。その出
力は、基準電圧源７と比較器８において比較され、ロー
パスフィルタ９を通過し、その低周波成分をパワーアン
プ10に導入し、半導体レーザ３の駆動電流を制御する。
この制御により、低出力強度は、半導体レーザ３の温度
特性に関係なく常に一定に保持されることになる。

一方高出力発振時（記録時及び消去時）の高出力分電流
源２に対する自動光出力制御は、以下の様にして実現さ
れる。まず消去時においては、第２図に示す様に、消去
時直前にホールドタイミング信号S₁をハイレベルにし
て、低出力発振用の自動光出力制御を凍結させ、低出力
分電流I₁を固定する。これは、高出力発振に応答して出
力強度を下げてしまうのを避けるためである。次に消去
信号S_Eがハイレベルになり、それによってオアゲート13
を介してスイッチ12が閉じられ、高出力分電流I₂が付加
され、消去に必要な高出力を半導体レーザ３が発振し、
消去を行なう。ここで消去時の初期はダイオード21,コ
ンデンサ22,オペアンプ23,ローパスフィルタ24で構成さ
れる振幅ホールド回路25の過渡期T₁（ローパスフィルタ
24等の影響により回路構成上生じる）であるため、第２
図に示す様にサンプルホールド信号S₂はハイレベルに
し、サンプルホールド回路26は前回記録時のデータを保
持する。その出力は比較器28と基準電圧源27によって比
較され、そのデータがローパスフィルタ29、パワーアン
プ30に導入され、その出力で高出力分電流源２の出力電
流値が制御される。記録時には、たとえば第３図のV_Dに
示されるように、半導体レーザ３の光出力が高周波数で
変動するが、光出力制御に必要なのは、レーザ発振時の
光振幅である。そこで、振幅ホールド回路25は、ダイオ
ード21により、発振時のみ光検知器４からの信号を通
し、コンデンサ22とオペアンプ23からなるホールド回路
とローパスフィルタ24とを用いて、光振幅を安定に出力
する。したがって、先に述べた過渡期T₁が、回路構成上
生じるのである。なお、消去時も、同じ振幅ホールド回
路25を用いて光振幅を検出するので、同様に過渡期T₂が
生じる。

過渡期T₁が終った後は、サンプルホールド信号S₂はロー
レベルになり、サンプルホールド回路26は、振幅ホール
ド回路25の出力をそのまま通過させる。ここで振幅ホー
ルド回路25は消去出力光の振幅に基づいたデータを出力
している。そして、サンプルホールド回路26の出力V_Hは
ローパスフィルタ29、パワーアンプ30に導入され、その
出力で消去時における高出力分電流源２の出力電流値I₂
が制御される。

記録時は、あらかじめ消去の終る直前にサンプルホール
ド信号S₂がハイレベルになり、消去時の振幅ホールド回
路25の出力を保持する。

記録時初期は、振幅ホールド回路23のローパスフィルタ
24等の影響により回路構成上生じる過渡期T₂であるた
め、第２図に示す様に、サンプルホールド信号S₂をハイ
レベルにし、サンプルホールド回路は、消去時のデータ
をそのまま保持している。そして、そのデータは、ロー
パスフィルタ29、パワーアンプ30に導入され、その出力
で高出力分電流源２の出力電流値が制御される。

過渡期T₂が終った後は、サンプルホールド信号S₂がロー
レベルとなり、サンプルホールド回路26は、振幅ホール
ド回路25の出力をそのまま通過させる。ここで振幅ホー
ルド回路25は、第３図に示す様に実線V_Dで示す信号を入
力すると、破線V_Hで示す出力を得る。すなわち、振幅ホ
ールド回路25は、半導体レーザ３の出力光パルスの振幅
に基づいたデータを出力する。そして、サンプルホール
ド回路26の出力は基準電圧源27と比較器28によって比較
され、そのデータはローパスフィルタ29、パワーアンプ
30に導入され、その出力で高出力分電流源２の出力電流
値I₂が制御される。又、記録時の終る直前に、サンプル
ホールド信号S₂が再びハイレベルになり、記録時の振幅
ホールド回路25の出力を保持し、そのデータは次の消去
時の初期に用いられる。以上の様な制御により、半導体
レーザ３の高出力発振時（記録及び消去時）も自動光出
力制御が実現され、高出力光強度は、半導体レーザ３の
温度特性に関係なく常に一定に保持される。

以上の様に本発明の半導体レーザ光量制御装置では、記
録（消去）時に、出力光パルスの振幅に基づいたデータ
で高出力分電流源の自動光出力制御が行なわれ、次の記
録（消去）時までこれを保持するので情報記録時におい
ても安定した出力光強度の制御を行なうことが可能であ
る。

尚、本実施例では、光メモリ装置として光磁気メモリ装
置について説明したが、他の光メモリ装置、例えば記録
再生のみ行なう光ディスクメモリ装置等の光量制御装置
にも適用可能である。

（発明の効果）本発明においては、高出力発振時（記録及び消去時）に
おいても、低出力発振時と同様にレーザ光強度を安定化
することができる。従って、レーザ光を記録媒体に照射
して、記録、再生又は消去を行なう光メモリ装置におけ
る良好な特性を持った半導体レーザの光量制御装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による光量制御装置を示す
ブロック図である。第２図は、第１図の装置の動作に必要なタイミング波形
図である。第３図は、第１図の装置に用いられている振幅ホールド
回路の動作を説明する波形図である。第４図は、従来の光量制御装置のブロック図である。第５図は、半導体レーザの駆動電流−光出力カーブを示
す図である。１……低出力分電流源、２……高出力分電流源、３……半導体レーザ、４……光検出器５……プリアンプ、 6,26……サンプルホールド回路、 8,28……比較器、7,27……基準電圧源、 9,24,29……ローパスフィルタ、 10,30……パワーアンプ、 12……スイッチング回路、13……オアゲート、 25……振幅ホールド回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林省三大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シヤープ株式会社内 (72)発明者藤寛大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シヤープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザ（３）の出力光の光量レベル
を検出する光検知手段（４）と、記録媒体から情報を再生するのに必要な光量レベルまで
半導体レーザ（３）を発振させるための電流を半導体レ
ーザ（３）に供給する第１電流源（１）と、記録媒体からの情報の再生時に光検知手段（４）により
検出された光量レベルを、記録媒体への情報の記録時と
消去時に保持する第１保持手段（６）と、記録媒体からの情報の再生時に光検知手段（４）により
検出された光量レベルに応じて第１電流源（１）の出力
電流値を制御し、記録媒体への情報の記録時と消去時に
第１保持手段（６）の出力に基づいて第１電流源（１）
の出力電流値を制御する第１制御手段（７、８）と、第１電流源（１）が出力する電流に付加することによっ
て、記録媒体に情報を記録または消去するのに必要な光
量レベルまで半導体レーザ（３）を発振させるための電
流を半導体レーザ（３）に供給する第２電流源（２）
と、記録媒体への情報の記録時および消去時に光検知手段
（４）により検出された光強度から半導体レーザ（３）
の発行時の光量レベルを検出する光振幅保持手段（25）
と、光振幅保持手段により検出された光量レベルを、当該検
出とその次の検出の間における記録媒体への情報の再生
時および当該検出の次の記録時および消去時の初期にお
ける光振幅保持手段の出力の過渡期に保持する第２保持
手段（26）と、記録媒体への情報の記録時および消去時における上記の
過渡期に、第２保持手段（26）の出力に基づいて第２電
流源（２）の出力電流値を制御し、記録時および消去時
において上記の過渡期以外では光検知手段（４）により
検出された光量レベルに応じて第２電流源（２）の出力
電流値を制御する第２制御手段（27、28）とを具備した
ことを特徴とする光学的記録再生又は消去装置に組み込
まれる半導体レーザの光量制御装置。