JPH0798881A - Optical pickup device - Google Patents
Optical pickup deviceInfo
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- JPH0798881A JPH0798881A JP5245451A JP24545193A JPH0798881A JP H0798881 A JPH0798881 A JP H0798881A JP 5245451 A JP5245451 A JP 5245451A JP 24545193 A JP24545193 A JP 24545193A JP H0798881 A JPH0798881 A JP H0798881A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光学ピックアップ装
置、特に励起用半導体レーザと、この半導体レーザから
のレーザ光によって励起されるレーザ媒質すなわち固体
レーザと、非線形光学素子とを有する光源部が設けられ
て成る光学ピックアップ装置に係わる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides an optical pickup device, in particular, a pumping semiconductor laser, a light source section having a laser medium pumped by laser light from the semiconductor laser, that is, a solid-state laser, and a nonlinear optical element. The present invention relates to an optical pickup device.
【0002】[0002]
【従来の技術】コンパクトディスク、レーザディスク、
光磁気ディスク等の光ディスクに対する記録、再生にお
いて用いられる光は、記録密度の向上、再生解像の向上
から短波長化が望まれる。2. Description of the Related Art Compact discs, laser discs,
Light used for recording and reproducing on an optical disk such as a magneto-optical disk is desired to have a shorter wavelength in order to improve recording density and reproduction resolution.
【0003】このような光源として、励起用半導体レー
ザと、レーザ媒質と、非線形光学素子とを有する光源部
を設けた構成を採り、半導体レーザ1のレーザ光によっ
てレーザ媒質を励起して取り出したレーザ光を基本波と
して非線形光学素子に導入し、この非線形光学素子から
例えば2次高調波による短波長のレーザ光を得るように
した、低消費電力で高パワー密度が得られるレーザ光発
生装置の提案がなれている(例えば特開平1−1433
77)。As such a light source, a structure is provided in which a light source section having a pumping semiconductor laser, a laser medium, and a nonlinear optical element is provided, and the laser medium of the semiconductor laser 1 is pumped to extract the laser medium. Proposal of a laser light generator capable of obtaining low power consumption and high power density by introducing light as a fundamental wave into a non-linear optical element and obtaining laser light of a short wavelength due to, for example, a second harmonic from the non-linear optical element It is out of order (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-1433)
77).
【0004】ところで、このようなレーザ光発生装置に
いては、励起用半導体レーザは、常時、レーザ媒質を効
率良く励起する所定の波長の光を発振する状態に保持さ
れるように、所定の温度に制御される必要がある。By the way, in such a laser light generator, the pumping semiconductor laser is always kept at a predetermined temperature so as to be kept in a state of oscillating light of a predetermined wavelength that efficiently pumps the laser medium. Need to be controlled.
【0005】一方、レーザ媒質に関してもこれが所定の
温度に保持される必要があるが、このレーザ媒質に関し
ては、例えばこれを楔型にカットしておいて、このレー
ザ媒質を光路に対して移動調整することによって、この
光路が楔状のレーザ媒質のどの位置を通過するかによっ
てその光路長を選定することによって、その保持すべき
温度が丁度励起用半導体レーザにおける設定温度と一致
するようにして、共通の温度制御装置で両者の温度を設
定できるようにしている。On the other hand, the laser medium also needs to be kept at a predetermined temperature. For this laser medium, for example, it is cut in a wedge shape, and the laser medium is moved and adjusted with respect to the optical path. By selecting the optical path length depending on which position of the wedge-shaped laser medium the optical path passes through, the temperature to be held exactly matches the set temperature in the pumping semiconductor laser, It is possible to set both temperatures with the temperature controller.
【0006】この温度制御装置としては、図7にその概
略構成の断面図を示すように、前述したように、励起用
半導体レーザと、レーザ媒質と、非線形光学素子とを有
する光源部1に熱的に結合して単一段のペルチェ素子2
が配置される。このペルチェ素子2は、例えば相対向す
る基板4間に多数のペルチェ効果を有するペレットが配
列され、各一方の基板側を共通に低温側すなわち冷却側
の極とし、他方側を共通に高温側すなわち発熱側の極と
して構成される。As shown in the sectional view of the schematic structure of FIG. 7, the temperature control device includes a heat source unit 1 having a pumping semiconductor laser, a laser medium, and a nonlinear optical element, as described above. Peltier element 2 of single stage
Are placed. In this Peltier element 2, for example, a large number of pellets having a Peltier effect are arranged between substrates 4 facing each other, one substrate side is commonly used as a low temperature side, that is, a cooling side pole, and the other side is commonly used as a high temperature side, that is, It is configured as a pole on the heat generation side.
【0007】そして、サーミスタ等の温度検出素子によ
って光源部1の励起用半導体レーザの温度を検出して、
これによってペルチェ素子2の供給電力P(=電流I・
電圧V)を制御して、光源部1の冷却を行って、これを
所定の温度に保持するという方法が採られる。Then, the temperature of the exciting semiconductor laser of the light source section 1 is detected by a temperature detecting element such as a thermistor,
As a result, the power P supplied to the Peltier device 2 (= current I ·
The voltage V) is controlled to cool the light source unit 1, and the light source unit 1 is maintained at a predetermined temperature.
【0008】この場合、確実な温度制御、すなわち充分
な放熱を行うために熱伝導度が高く、表面積を大とする
放熱フィンが形成されたいわゆるヒートシンク3を、ペ
ルチェ素子2の、光源部1との結合部とは反対側の極に
熱的に結合して設けるという構成が採られる。In this case, a so-called heat sink 3 having a heat dissipation fin having a high heat conductivity and a large surface area is formed as a light source portion 1 of the Peltier element 2 for reliable temperature control, that is, sufficient heat dissipation. A configuration is employed in which the electrode is thermally coupled to the pole on the side opposite to the coupling portion.
【0009】したがって、上述した短波長のレーザ光発
生装置を、各種光ディスクに対する記録もしくは再生、
あるいはその双方を行う光学ピックアップの光源として
用いる場合、上述した励起用半導体レーザ、レーザ媒
質、非線形光学素子等による光源部1とともに、その温
度制御装置、ヒートシンク等が光学ピックアップに搭載
されることになる。Therefore, the above-mentioned short-wavelength laser light generator is used for recording or reproducing on various optical disks,
Alternatively, when used as a light source of an optical pickup that performs both of them, the temperature control device, a heat sink, and the like are mounted on the optical pickup together with the light source unit 1 including the excitation semiconductor laser, the laser medium, and the nonlinear optical element described above. .
【0010】この光学ピックアップは、一般に回転する
光ディスクに対してその半径方向に沿う方向に可動する
構成を採る必要があり、この光学ピックアップは、全体
として小型化されることが望まれるとともに、そのアク
セスタイムをできるだけ短くする必要があることからこ
の光学ピックアップの全体の重量はできるだけ軽量に構
成されることが要求される。This optical pickup is required to be movable in the direction along its radial direction with respect to a rotating optical disc, and it is desired that the optical pickup be downsized as a whole and its access be made. Since it is necessary to shorten the time as much as possible, the overall weight of this optical pickup is required to be constructed as light as possible.
【0011】一方、上述の光源としてのレーザ光発生装
置においては、高い外囲温度下においても充分な冷却を
行って常時所定の温度に保持して安定な動作ができる構
成とすることが望まれる。On the other hand, in the above-mentioned laser light generator as a light source, it is desired to have a structure capable of performing stable cooling by performing sufficient cooling even under a high ambient temperature and always maintaining a predetermined temperature. .
【0012】ところが、上述したような構成による温度
制御装置では、その温度制御、特にその冷却が必ずしも
充分に行われるものではなく、長期の連続使用に問題が
生じる。However, in the temperature control device having the above-mentioned structure, the temperature control, especially the cooling, is not always sufficiently performed, and a problem occurs in long-term continuous use.
【0013】今、図7に示す従来の構造、すなわち単一
段のペルチェ素子2が設けられるモデルについて考察す
る。Now, consider the conventional structure shown in FIG. 7, that is, a model in which a single-stage Peltier device 2 is provided.
【0014】この場合、簡単化のために、各部の熱的結
合部の熱的接触抵抗、ペルチェ素子2における基板4へ
のペルチェ素子2の熱抵抗等は無視するものとする。In this case, for simplification, the thermal contact resistance of the thermal coupling portion of each part, the thermal resistance of the Peltier element 2 to the substrate 4 in the Peltier element 2 and the like are ignored.
【0015】一般にペルチェ素子の効率ηは、下記数1
で与えられる。Generally, the efficiency η of a Peltier device is given by
Given in.
【0016】[0016]
【数1】η={αTcI−(1/2)rI2 −k・Δ
T}/(αΔTI+krI2 )## EQU1 ## η = {αTcI− (1/2) rI 2 −k · Δ
T} / (αΔTI + krI 2 )
【0017】ここで、 αI>0,k>0である。Here, αI> 0 and k> 0.
【0018】αは、ペルチェ素子のゼーベック係数。T
H は、ペルチェ素子の高温側(発熱側)の温度。Tc
は、ペルチェ素子の低温側(冷却側)の温度すなわち制
御目標温度。Iは、ペルチェ素子への供給電流。rは、
ペルチェ素子の電気抵抗。kは、ペルチェ素子の熱コン
ダクタンス。 ΔT=TH −TcΑ is the Seebeck coefficient of the Peltier device. T
H is the high temperature side (heat generation side) of the Peltier element. Tc
Is the temperature on the low temperature side (cooling side) of the Peltier element, that is, the control target temperature. I is the current supplied to the Peltier device. r is
Electric resistance of Peltier element. k is the thermal conductance of the Peltier element. ΔT = T H -Tc
【0019】ここで、ペルチェ素子の電気抵抗r,熱コ
ンダクタンスKは、ペルチェ素子1段当たりの断面積お
よび高さをそれぞれAおよびLとすると、 r=ρL/A k=λA/L で表せる。ここで、ρはペルチェ素子の抵抗率,λは熱
伝導率である。Here, the electric resistance r and the thermal conductance K of the Peltier device can be expressed by r = ρL / A k = λA / L, where A and L are the cross-sectional area and height per one stage of the Peltier device. Here, ρ is the resistivity of the Peltier element, and λ is the thermal conductivity.
【0020】ここで、A/Lを形状変数xとすると、電
気抵抗r,熱コンダクタンスkはxの関数となる。Here, assuming that A / L is the shape variable x, the electric resistance r and the thermal conductance k are functions of x.
【0021】数1によれば、ΔTが小さい程、効率ηが
良くなる。According to Equation 1, the smaller ΔT, the better the efficiency η.
【0022】光学ピックアップにおいては、その光源部
1すなわち半導体レーザおよびレーザ媒質等の温度を一
定に保持するものであるから、Tc=一定であるので、
THを下げることがΔTを小さくすることができて、効
率ηを向上させることになる。In the optical pickup, since the temperature of the light source section 1, that is, the semiconductor laser and the laser medium is kept constant, Tc = constant.
Lowering T H can reduce ΔT and improve efficiency η.
【0023】そこで、ヒートシンク3を設けて、熱を外
気に伝達させてTH の低下をはかることになる。この場
合のペルチェ素子の排熱量Qout は下記数2で表せる。Therefore, the heat sink 3 is provided to transfer heat to the outside air to reduce T H. In this case, the exhaust heat amount Q out of the Peltier element can be expressed by the following equation 2.
【0024】[0024]
【数2】Qout =hSout (TH −Tair )[Number 2] Q out = hS out (T H -T air)
【0025】ここで、hはヒートシンクから外気への熱
伝達率,Sout はヒートシンク面積,Tair は外気温度
である。Here, h is the heat transfer coefficient from the heat sink to the outside air, S out is the heat sink area, and T air is the outside air temperature.
【0026】いま、仮に、Qout を一定とすると、TH
を下げる方法としては、以下の2方法が考えられる。Now, assuming that Q out is constant, T H
The following two methods are conceivable as methods for lowering the value.
【0027】(i) 熱伝達係数hを上げる。 (ii)ヒートシンク面積Sout を大とする。(I) Increase the heat transfer coefficient h. (Ii) Increase the heat sink area S out .
【0028】熱伝達係数hを上げるには、強制冷却を行
う冷却ファンを設けることが考えられる。しかしなが
ら、このように(i)のために冷却ファンを設けたり、
上記(ii)のヒートシンク面積を増大することは、光
学ピックアップにおいては、その重量の増大化、大型化
を招き好ましくない。In order to increase the heat transfer coefficient h, it can be considered to provide a cooling fan for forced cooling. However, in this way, a cooling fan is provided for (i),
Increasing the heat sink area in the above (ii) is not preferable because it increases the weight and size of the optical pickup.
【0029】[0029]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した励
起用半導体レーザを有する固体レーザ構成と、波長変換
素子としての非線形光学素子を有するレーザ光発生装置
を光源として用いる光学ピックアップにおいて、小型、
軽量な構成を採って高い環境温度下でも確実に所定の温
度設定を行うことのできるようにする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a solid-state laser configuration having the above-described pumping semiconductor laser and an optical pickup using a laser light generator having a nonlinear optical element as a wavelength conversion element as a light source,
A lightweight structure is adopted so that a predetermined temperature can be reliably set even under a high environmental temperature.
【0030】[0030]
【課題を解決するための手段】本発明は、図1および図
2にそれぞれ本発明による光学ピックアップの光源部構
体の各例の略線的断面図を示すように、これら図1およ
び図2には図示しないが、励起用半導体レーザと、この
半導体レーザからのレーザ光によって励起されるレーザ
媒質と、非線形光学素子とを有する光源部1が設けられ
て成る光学ピックアップ装置において、少なくとも第1
のペルチェ素子21と第2のペルチェ素子22とを重ね
て配置する。すなわち、少なくとも2段以上のペルチェ
素子を配置する。The present invention is shown in FIGS. 1 and 2, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, respectively, which are schematic sectional views of respective examples of the light source structure of the optical pickup according to the present invention. Although not shown, an optical pickup device including a pumping semiconductor laser, a laser medium pumped by laser light from the semiconductor laser, and a light source unit 1 having a non-linear optical element is at least the first
The Peltier device 21 and the second Peltier device 22 are arranged so as to overlap each other. That is, at least two or more Peltier elements are arranged.
【0031】そして、第1のペルチェ素子21の一方の
極を光源部1に熱的に結合し、第2のペルチェ素子22
の低温側の極を第1のペルチェ素子21の他方の極に熱
的に結合する。Then, one pole of the first Peltier element 21 is thermally coupled to the light source unit 1, and the second Peltier element 22 is connected.
Of the first Peltier element 21 is thermally coupled to the other pole of the first Peltier element 21.
【0032】また、本発明は、上述の構成において、第
1のペルチェ素子21を、光源部1の温度制御手段と
し、第2のペルチェ素子22を主たる放熱手段とする。In the present invention, the first Peltier element 21 serves as the temperature control means of the light source unit 1 and the second Peltier element 22 serves as the main heat radiation means in the above-mentioned structure.
【0033】[0033]
【作用】本発明構成によれば、光源部1に熱的に結合さ
れる第1のペルチェ素子21と、この第1のペルチェ素
子21に熱的に結合する第2のペルチェ素子22との少
なくとも2段のペルチェ素子を設けたので、効率良い冷
却を行うことができる。According to the structure of the present invention, at least the first Peltier element 21 thermally coupled to the light source section 1 and the second Peltier element 22 thermally coupled to the first Peltier element 21. Since the two-stage Peltier element is provided, efficient cooling can be performed.
【0034】すなわち,ペルチェ素子のエネルギー収支
に関して数3が成り立ち、ペルチェ素子の吸熱量Qabに
関して数4が成り立つ。That is, the equation 3 holds for the energy balance of the Peltier element, and the equation 4 holds for the heat absorption amount Q ab of the Peltier element.
【0035】[0035]
【数3】 Qout =Qab+P=Qab+α( TH −Tc) I+rI2 [Number 3] Q out = Q ab + P = Q ab + α (T H -Tc) I + rI 2
【0036】[0036]
【数4 】 Qab=αTcI−(1/2rI2 )−k(TH −Tc)[Number 4] Q ab = αTcI- (1 / 2rI 2) -k (T H -Tc)
【0037】いま、単一段のペルチェ素子についてみる
と、その特性,寸法,温度条件等が下記の場合、 吸熱量Qab=1.2〔W〕, ゼーベック係数α=205×10-6[ V/K〕, 抵抗率ρ=1.22×10-5〔Ωm〕, 熱伝導率λ=1.53〔W/m・K〕, 低温側温度Tc=25〔℃〕, 高さL=1.43〔mm〕, 断面積A=0.5〔mm2 〕、 ヒートシンク面積=0.03〔m2 〕 ヒートシンクと外気との熱伝達係数=8〔W/m2 K〕 の下での高温側温度TH と効率η,供給電力Pの関係
は、図3に示すようになる。図3において、曲線31は
効率η(Qab/P),曲線32は供給電力P〔W〕を示
す。これによれば、効率η温度TH の上昇と共に低下
し、TH =80℃のときには、ηは0.3以下に低下し
てしまい、数3のペルチェ排熱量と、数2のヒートシン
クの放熱量のバランスがとれなくなり、これ以上温度が
上昇すると制御不能になる。Now, regarding the single-stage Peltier element, when the characteristics, dimensions, temperature conditions, etc. are as follows, the heat absorption amount Q ab = 1.2 [W], Seebeck coefficient α = 205 × 10 −6 [V / K], resistivity ρ = 1.22 × 10 −5 [Ωm], thermal conductivity λ = 1.53 [W / m · K], low temperature side temperature Tc = 25 [° C.], height L = 1 .43 [mm], cross-sectional area A = 0.5 [mm 2 ], heat sink area = 0.03 [m 2 ] High temperature under heat transfer coefficient = 8 [W / m 2 K] between heat sink and outside air The relationship between the side temperature T H , the efficiency η, and the supplied power P is as shown in FIG. In FIG. 3, the curve 31 shows the efficiency η (Q ab / P), and the curve 32 shows the supply power P [W]. According to this, when the efficiency η temperature T H rises, and when T H = 80 ° C., η falls to 0.3 or less, and the Peltier exhaust heat amount of the equation 3 and the heat sink discharge of the equation 2 are released. When the heat quantity becomes unbalanced and the temperature rises beyond this, control becomes impossible.
【0038】しかしながら、TH が80℃以上の例えば
90℃であっても、例えば2段あるいはそれ以上のペル
チェ素子21および22で分担させることで、各ペルチ
ェ素子に関しては、低い温度での制御例えば40℃近傍
での効率ηの高い範囲で動作させることになるので、結
局80℃以上の高温においても効率良い冷却、すなわち
温度制御を行うことができることになる。However, even if T H is 80 ° C. or higher, for example 90 ° C., the Peltier devices 21 and 22 in two stages or more share the control, so that each Peltier device is controlled at a low temperature, for example. Since the operation is performed in the high efficiency η range near 40 ° C., it is possible to effectively perform cooling, that is, temperature control even at a high temperature of 80 ° C. or higher.
【0039】なお、上述したように、本発明では複数段
のペルチェ素子を設けるものであるが、このペルチェ素
子は、ヒートシンクや冷却ファンに比してきわめて軽
量、小型であるので、このペルチェ素子を複数段設ける
ことによる光学ピックアップに掛かる負担は問題となら
ない。As described above, in the present invention, a plurality of stages of Peltier elements are provided. However, since this Peltier element is extremely lightweight and small in size as compared with a heat sink and a cooling fan, this Peltier element is used. The burden on the optical pickup due to the provision of a plurality of stages does not pose a problem.
【0040】更に、本発明では、少なくとも2段のペル
チェ素子構成としたことによって、上述したように高精
度を必要とする光源部1の温度制御と、この制御を確実
に行うための冷却とを分担できることから、レーザ光を
長時間に渡って連続発振させた場合においても、その温
度上昇を第2のペルチェ素子6で有効に放熱冷却できる
ので、第1段目のペルチェ素子2において、微妙なすな
わち高精度の温度制御を行うことができることになる。Further, in the present invention, the temperature control of the light source unit 1 which requires high accuracy as described above and the cooling for surely performing this control are realized by adopting the Peltier element structure of at least two stages. Since the Peltier element 2 of the first stage can effectively dissipate and cool the temperature rise even when the laser beam is continuously oscillated for a long period of time, the second Peltier element 6 can subtly share the laser beam. That is, highly accurate temperature control can be performed.
【0041】[0041]
【実施例】本発明による光学ピックアップの実施例を説
明する。本発明によるピックアップは、通常のように、
例えば図4にその略線的外観の斜視図を示すように、回
転する光ディスク101に対してその半径方向に沿って
矢印102で示すように、本発明による光学ピックアッ
プ103が可動に構成される。Embodiments of the optical pickup according to the present invention will be described. The pickup according to the invention, as usual,
For example, as shown in the perspective view of the outline of the optical pickup 101 in FIG. 4, the optical pickup 103 according to the present invention is movably arranged along the radial direction of the rotating optical disc 101 as shown by an arrow 102.
【0042】この光学ピックアップ103は、例えば図
5に示すように、光源部1を有する光源部構体105
と、これから取り出されたレーザ光を光ディスク101
に集光する対物レンズを有する対物レンズ駆動デバイス
105を有してなる。The optical pickup 103 has a light source section structure 105 having a light source section 1, as shown in FIG.
And the laser light extracted from the optical disk 101.
It has an objective lens driving device 105 having an objective lens for condensing the light into an image.
【0043】光源部構体105は、パッケージ105内
に光源部1が収容されるてなる。この光源部1は、励起
用半導体レーザ106と、この半導体レーザ106から
のレーザ光によって励起されるレーザ媒質107と、非
線形光学素子108とを有してなる。The light source unit structure 105 has a package 105 in which the light source unit 1 is housed. The light source unit 1 includes an excitation semiconductor laser 106, a laser medium 107 excited by laser light from the semiconductor laser 106, and a nonlinear optical element 108.
【0044】半導体レーザ106は、良熱伝導性の載置
台109上に熱的に密に結合して載置配置される。レー
ザ106の光学的な後段には、集光レンズ110、良熱
伝導性のレンズ固定ブロック111に固定されて配置さ
れる。The semiconductor laser 106 is mounted on the mounting table 109 having good thermal conductivity while being thermally closely coupled thereto. A condenser lens 110 and a lens fixing block 111 having good thermal conductivity are fixed to the condenser 106 and arranged in the optical rear stage of the laser 106.
【0045】レーザ媒質107の励起レーザ光の入射側
には例えば1/4波長板112が配置され、この1/4
波長板112と、レーザ媒質107と、非線形光学素子
108とによって共振器200が構成される。A quarter wavelength plate 112, for example, is arranged on the incident side of the pumping laser light of the laser medium 107.
The resonator 200 is constituted by the wave plate 112, the laser medium 107, and the nonlinear optical element 108.
【0046】レーザ媒質107は、例えばNd:YAG
よりなり、励起用半導体レーザ光よりのレーザ光は、レ
ンズ110によって集光されて1/4波長板112を介
してレーザ媒質107に導入される。The laser medium 107 is, for example, Nd: YAG.
The laser light from the semiconductor laser light for excitation is condensed by the lens 110 and introduced into the laser medium 107 via the quarter-wave plate 112.
【0047】1/4波長板112の励起レーザ光の入射
面は、励起用レーザ光(例えば波長810nm)を透過
し、レーザ媒質107によって発生するレーザ光を反射
する波長選択性を有する反射面113とする。また、非
線形光学素子108の波長変換光を導出する端面は、そ
の基本波すなわちレーザ媒質107から発生する波長の
光を反射し、その波長変換光例えば第2高調波を透過す
る反射面114とする。The incident surface of the quarter-wave plate 112 for the excitation laser light transmits the excitation laser light (for example, a wavelength of 810 nm) and has a wavelength-selective reflection surface 113 for reflecting the laser light generated by the laser medium 107. And The end face of the nonlinear optical element 108 for deriving the wavelength-converted light is a reflecting surface 114 that reflects the fundamental wave, that is, the light of the wavelength generated from the laser medium 107, and transmits the wavelength-converted light, for example, the second harmonic. .
【0048】非線形光学素子108は、例えばKTP
(KTiOPO4 )よりなり、上述の例えば例えばN
d:YAGよりなるレーザ媒質107からのレーザ光に
よる基本波光例えば1064nmの第2高調波(532
nm)が反射面114を透過して出力されるようになさ
れる。The nonlinear optical element 108 is, for example, KTP.
(KTiOPO 4 ), for example, the above-mentioned N
The fundamental wave light by the laser light from the laser medium 107 made of d: YAG, for example, the second harmonic (532) of 1064 nm
(nm) is transmitted through the reflecting surface 114 and output.
【0049】この構成において、1/4波長板112
は、特開平1−220870号公報に開示されたレーザ
光源でもちいられている複屈折性素子であり、出力レー
ザ光として出射する第2高調波によるレーザ光を安定に
効率良く出力させるものである。In this configuration, the quarter-wave plate 112
Is a birefringent element used in the laser light source disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-220870, which stably and efficiently outputs laser light of the second harmonic emitted as output laser light. .
【0050】上述した共振器200すなわちレーザ媒質
107等は、良熱伝導性固定ブロック117上に設置さ
れる。The above-mentioned resonator 200, that is, the laser medium 107 and the like is installed on the good heat conductive fixed block 117.
【0051】半導体レーザ106の載置台109、レン
ズ110および共振器200の各固定ブロック111お
よび117は、例えば共通の良熱伝導性の基板118上
に熱的に密に結合して相互に所定の位置関係を保持して
配置されて、光源部1が構成される。The mounting table 109 of the semiconductor laser 106, the lens 110, and the fixed blocks 111 and 117 of the resonator 200 are, for example, thermally and tightly coupled on a common substrate 118 having good thermal conductivity, and are mutually predetermined. The light source unit 1 is configured by arranging them while maintaining the positional relationship.
【0052】そして、この光源部1に第1のペルチェ素
子21を、その一方の側の極を光源部1、図示の例では
基板118に熱的に密着させて配置する。また、この第
1のペルチェ素子21の他方側の極に第2のペルチェ素
子22を、その低温側の極を密着させて重ねて配置す
る。第2のペルチェ素子22の高温側の極には、多数の
放熱フィン119が形成されたヒートシンク3が熱的に
密に結合配置する。Then, the first Peltier element 21 is arranged in the light source unit 1 so that the pole on one side thereof is brought into thermal contact with the light source unit 1, in the illustrated example, the substrate 118. Further, the second Peltier element 22 is placed on the other side pole of the first Peltier element 21 so as to be in close contact with the low temperature side pole of the second Peltier element 22. A heat sink 3 having a large number of heat radiation fins 119 is thermally and tightly coupled to the high temperature side pole of the second Peltier element 22.
【0053】第1および第2のペルチェ素子21および
22は、それぞれ相対向する例えばAl2 O3 よりなる
基板4間にペルチェ効果を有し両端に金属が被着された
半導体ペレットが配列された通常の構成をとることがで
きる。In the first and second Peltier elements 21 and 22, semiconductor pellets having a Peltier effect between the substrates 4 made of, for example, Al 2 O 3 and having metal deposited on both ends are arranged. A normal configuration can be adopted.
【0054】図1および図5の例では、第2のペルチェ
素子22をパッケージ105外に配置した場合で、図2
の例では、両ペルチェ素子21および22をともにパッ
ケージ105内に配置した場合である。In the example of FIGS. 1 and 5, when the second Peltier element 22 is arranged outside the package 105,
In the above example, both Peltier elements 21 and 22 are both arranged in the package 105.
【0055】そして、この非線形光学素子108から波
長変換されて出射した短波長のレーザ光は例えばミラー
115によってその光路が屈曲されて、パッケージ10
5の窓116を通じてパッケージ105外に導出され、
これが図4に破線をもって示すように、対物レンズ駆動
デバイス5の対物レンズを通過するようになされて光デ
ィスク101にフォーカシングされる。Then, the short-wavelength laser light, which has been wavelength-converted and emitted from the nonlinear optical element 108, has its optical path bent by, for example, a mirror 115, and the package 10
5 out of the package 105 through the window 116,
This is made to pass through the objective lens of the objective lens driving device 5 and is focused on the optical disc 101, as shown by the broken line in FIG.
【0056】上述の光源部構体において、その低温側温
度すなわち制御目標温度Tc、吸熱量Qab、使用環境温
度が制約されれば、消費電力を最小にする最適な形状変
数xが決定される。いま、第1のペルチェ素子21にお
いてΔT=20℃となるように制御する場合において、
消費電力が最小になるように最適化されたものの外気温
度に対する消費電力をみると、図6中曲線61となる。
この場合の境界条件は、ヒートーシンク3の熱伝達係数
h=8[W/m2 K]で、ペルチェ素子については、 吸熱量Qab=1.2〔W〕, ゼーベック係数α=205×10-6[ V/K〕, 抵抗率ρ=1.22×10-5〔Ωm〕, 熱伝導率λ=1.53〔W/m・K〕, 低温側温度Tc=25〔℃〕, 高さL=1.43〔mm〕, 断面積A=0.5〔mm2 〕。In the above-mentioned light source assembly, if the temperature on the low temperature side, that is, the control target temperature Tc, the heat absorption amount Q ab , and the use environment temperature are restricted, the optimum shape variable x that minimizes the power consumption is determined. Now, in the case of controlling the first Peltier device 21 so that ΔT = 20 ° C.,
A curve 61 in FIG. 6 is obtained when the power consumption is optimized with respect to the outside air temperature, although the power consumption is optimized to be the minimum.
The boundary condition in this case is the heat transfer coefficient h = 8 [W / m 2 K] of the heat sink 3, and the heat absorption amount Q ab = 1.2 [W] and the Seebeck coefficient α = 205 × 10 − for the Peltier element. 6 [V / K], resistivity ρ = 1.22 × 10 −5 [Ωm], thermal conductivity λ = 1.53 [W / mK], low temperature side temperature Tc = 25 [° C], height L = 1.43 [mm], cross-sectional area A = 0.5 [mm 2 ].
【0057】同様の条件下で、図7で示したペルチェ素
子が単一段の場合を、図6中曲線62に示す。この従来
構成によるときは、外気温度が60.5℃を越えると上
記条件では解がない。すなわちペルチェ素子の形状の最
適化をはかっても温度制御が不可能である。Under the same conditions, the case where the Peltier device shown in FIG. 7 has a single stage is shown by the curve 62 in FIG. With this conventional configuration, there is no solution under the above conditions when the outside air temperature exceeds 60.5 ° C. That is, temperature control is impossible even if the shape of the Peltier element is optimized.
【0058】これに対し、本発明構成によれば、従来構
成に比し高い温度での動作が可能となる。On the other hand, according to the configuration of the present invention, it is possible to operate at a higher temperature than the conventional configuration.
【0059】上述した例では、第2のペルチェ素子22
をパッケージ105内に配置した場合であるが、図2に
示すように、第2のペルチェ素子22をパッケージ外に
配置する構成をとるとか、パッケージ自体をヒートーシ
ンクとするなど、図示の例に限らず種々の変形変更を行
うことができる。In the example described above, the second Peltier element 22
However, as shown in FIG. 2, the second Peltier device 22 is arranged outside the package, or the package itself is used as a heat sink. Various modifications and changes can be made.
【0060】また、図示の例ではペルチェ素子が基板4
を介してパッケージあるいはヒートシンク3と熱的に結
合した構成とした場合であるが、この基板4をはじめと
して、各ペルチェ素子21および22の各基板が排除さ
れることが望ましい。これに付いて説明すると、前述し
たところでは、説明の簡単化のために、ペルチェ素子の
高温側の温度TH とヒートシンク3の温度が同一である
とした場合であるが、実際には両者間に温度差が存在す
る。In the illustrated example, the Peltier device is the substrate 4
This is a case where the structure is thermally coupled to the package or the heat sink 3 via, but it is desirable to exclude each substrate of each Peltier element 21 and 22 including this substrate 4. Explaining with this, in the place where the aforementioned, for simplicity of explanation, the temperature of the temperature T H and the heat sink 3 of the hot side of the Peltier element is a case of the identical, in practice between them There is a temperature difference.
【0061】いま、ヒートシンク3の温度をTHSとし、
簡単のため1次元モデルを考えると、下記数3となる。[0061] Now, the temperature of the heat sink 3 and T HS,
Considering the one-dimensional model for simplicity, the following formula 3 is obtained.
【0062】[0062]
【数5】Qout =(TH −THS)・λp Sp /Lp [Equation 5] Q out = (T H -T HS ) · λ p S p / L p
【0063】λp ,Sp ,Lp はそれぞれ基板の熱伝導
率,面積,厚みである。Λ p , S p and L p are the thermal conductivity, area and thickness of the substrate, respectively.
【0064】これを、変形すると、数4になる。When this is transformed, the equation 4 is obtained.
【0065】[0065]
【数6】TH =(Qout ・Lp /λp ・Sp )+THS [Equation 6] T H = (Q out · L p / λ p · S p ) + T HS
【0066】したがって、TH を下げるには、Lp を小
さくするか、λp ,Sp を大とすることが考えられる
が、ペルチェ素子の基板を排除することが効果的である
ことが分かる。Therefore, in order to lower T H , it is conceivable to reduce L p or increase λ p and S p , but it is effective to eliminate the substrate of the Peltier element. .
【0067】[0067]
【発明の効果】本発明構成によれば、光源部1に熱的に
結合される第1のペルチェ素子21と、この第1のペル
チェ素子21に熱的に結合する第2のペルチェ素子22
との少なくとも2段のペルチェ素子を設けたことによっ
て上述したところからあきらかのように効率良く、高い
外気温度下においても確実、安定に温度制御を行うこと
ができる。According to the configuration of the present invention, the first Peltier element 21 thermally coupled to the light source section 1 and the second Peltier element 22 thermally coupled to the first Peltier element 21.
By providing at least two stages of Peltier elements, it is apparently efficient from the above, and reliable and stable temperature control can be performed even under a high outside air temperature.
【0068】したがって本発明によれば、ヒートーシン
クの小型化、更に或る場合はその省略化をはかることが
でき、また使用外囲条件によって強制冷却のファンを設
ける場合においても、その小型化をはかることができ
る。Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the size of the heat sink, and in some cases to omit the heat sink, and also to reduce the size of the heat sink when a fan for forced cooling is provided depending on the surrounding conditions of use. be able to.
【0069】更に、本発明では、少なくとも2段のペル
チェ素子構成としたことによって、上述したように高精
度を必要とする光源部1の温度制御と、この制御を確実
に行うための冷却とを分担できることから、レーザ光を
長時間に渡って連続発振させた場合においても、その温
度上昇を第2のペルチェ素子6で有効に放熱冷却できる
ので、第1段目のペルチェ素子2において、微妙なすな
わち高精度の温度制御を行うことができるなど、実用に
供してその利益は大である。Further, according to the present invention, since the Peltier device has at least two stages, the temperature control of the light source section 1 which requires high accuracy as described above and the cooling for surely performing this control are performed. Since the Peltier element 2 of the first stage can effectively dissipate and cool the temperature rise even when the laser beam is continuously oscillated for a long period of time, the second Peltier element 6 can subtly share the laser beam. That is, the benefit is large in practical use, such as highly accurate temperature control.
【図1】本発明による光ピックアップの一例の要部の略
線的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part of an example of an optical pickup according to the present invention.
【図2】本発明による光ピックアップの他の一例の要部
の略線的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a main part of another example of the optical pickup according to the present invention.
【図3】ペルチェ素子の効率および供給電力の温度との
関係示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the efficiency of a Peltier element and the temperature of supplied power.
【図4】本発明の一例の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of an example of the present invention.
【図5】本発明による光ピックアップの一例の要部の略
線的断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a main part of an example of an optical pickup according to the present invention.
【図6】従来および本発明によるピックアップの消費電
力の外気温度依存性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the outside air temperature dependence of the power consumption of the conventional pickup and the present invention.
【図7】従来の光ピックアップの要部の略線的断面図で
ある。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a main part of a conventional optical pickup.
1 光源部 21 第1のペルチェ素子 22 第2のペルチェ素子 3 ヒートシンク 1 Light Source Section 21 First Peltier Element 22 Second Peltier Element 3 Heat Sink
Claims (2)
からのレーザ光によって励起されるレーザ媒質と、非線
形光学素子とを有する光源部が設けられて成る光学ピッ
クアップ装置において、 少なくとも第1のペルチェ素子と第2のペルチェ素子と
を重ねて配置し、第1のペルチェ素子の一方の極を上記
光源部に熱的に結合し、 第2のペルチェ素子の低温側の極を上記第1のペルチェ
素子の他方の極に熱的に結合して成ることを特徴とする
光学ピックアップ装置。1. An optical pickup device comprising a pumping semiconductor laser, a laser medium pumped by laser light from the semiconductor laser, and a light source section having a non-linear optical element, wherein at least a first Peltier element is provided. And a second Peltier element are overlapped with each other, and one pole of the first Peltier element is thermally coupled to the light source unit, and the low-temperature side pole of the second Peltier element is the first Peltier element. An optical pickup device characterized by being thermally coupled to the other pole of the.
の温度制御手段とし、 上記第2のペルチェ素子を主たる放熱手段とすることを
特徴とする請求項1に記載の光学ピックアップ装置。2. The optical pickup device according to claim 1, wherein the first Peltier element serves as temperature control means for the light source section, and the second Peltier element serves as main heat radiation means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5245451A JPH0798881A (en) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Optical pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5245451A JPH0798881A (en) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Optical pickup device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0798881A true JPH0798881A (en) | 1995-04-11 |
Family
ID=17133863
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5245451A Pending JPH0798881A (en) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Optical pickup device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0798881A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1154848A (en) * | 1997-07-29 | 1999-02-26 | Ando Electric Co Ltd | Temperature control device for optical module |
JP2003110190A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Laser module |
US7457226B2 (en) | 2003-11-10 | 2008-11-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Heat source having thermoelectric element, optical pickup assembly employing the same, and method of reducing temperature therein |
US10348318B2 (en) | 2016-09-07 | 2019-07-09 | Seiko Epson Corporation | Light-emitting element module, atomic oscillator, and electronic apparatus |
CN115102014A (en) * | 2022-07-11 | 2022-09-23 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | Optical fiber laser |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP5245451A patent/JPH0798881A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH1154848A (en) * | 1997-07-29 | 1999-02-26 | Ando Electric Co Ltd | Temperature control device for optical module |
JP2003110190A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Laser module |
US7457226B2 (en) | 2003-11-10 | 2008-11-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Heat source having thermoelectric element, optical pickup assembly employing the same, and method of reducing temperature therein |
US10348318B2 (en) | 2016-09-07 | 2019-07-09 | Seiko Epson Corporation | Light-emitting element module, atomic oscillator, and electronic apparatus |
CN115102014A (en) * | 2022-07-11 | 2022-09-23 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | Optical fiber laser |
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