JPH0830974A

JPH0830974A - 情報記録再生方法および装置

Info

Publication number: JPH0830974A
Application number: JP6161519A
Authority: JP
Inventors: Shiro Shichijo; 司朗七条; Kiyobumi Muro; 清文室
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Priority date: 1994-07-13
Filing date: 1994-07-13
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】比較的簡単かつ小型な構成で、高密度記録再
生が可能な情報記録再生方法および装置を提供する。【構成】情報記録再生装置は、和周波光を発生する和
周波光発生装置２０と、光ディスク３４に光スポットを
照射し、戻り光を検出するための光学系と、光情報を電
気情報に変換する光検出系２９などで構成される。和周
波発生装置２０は、波長λａのミキシングレーザ光を発
生する半導体レーザ２１と、固体レーザ媒質２５の励起
光を発生する半導体レーザ２２と、半導体レーザ２１、
２２からの各レーザ光を合成する偏光ビームスプリッタ
２３と、波長λｂのレーザ光を発生する固体レーザ媒質
２５と、波長λｃ（１／λｃ＝１／λａ＋１／λｂ）の
和周波光を発生する非線形光学素子２６と、和周波光に
対して高透過率であって、波長λｂに対して光共振器を
形成する出力ミラー２７などで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザや固体レ
ーザなどが出力するレーザ光を用いて和周波光を発生さ
せ、光ディスク、光カード等の情報記録媒体にこの和周
波光を照射することによって、情報の記録、再生または
消去などを行う情報記録再生方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大容量メモリとして光ディスクが
注目されている。光ディスクは、１）コンパクトディス
ク、レーザディスク及びＣＤ−ＲＯＭに代表される再生
専用型と、２）電子式文書ファイル、画像ファイルに代
表される１回書き込み型（ライトワンス型）と、３）光
磁気ディスクなどに代表され、ハードディスク及びフロ
ッピディスクの代替を目的とした書換可能型（リライタ
ブル型）の３種類に大別される。

【０００３】光ディスクに形成される記録ピットの形状
は、サブミクロンオーダーと極めて小さいため、高密度
記録が可能になり、コンピュータなどの大容量ファイル
装置として位置づけられる。さらに、例えば動画情報を
小型ディスクに記録する場合など大容量かつコンパクト
な情報記録再生を行うには、よりいっそうの高密度化が
要求されており、今後、高密度化に伴って光ディスクや
光カードの用途拡大が期待される。

【０００４】従来より、記録密度を高密度化する方法が
種々検討されている。たとえば、記録するためのレーザ
ビームのスポット径を記録ピット形状より小さくし、ピ
ットとピットの間隔を小さくして記録密度を上げる試み
がなされている。この場合、レーザビームのスポット径
をｄ、レーザビームを光ディスクに照射する際に用いら
れる対物レンズの開口数をＮＡ、レーザの波長をλとす
ると、スポット径ｄはλ／ＮＡに比例する。そのため、
スポット径ｄを小さくするには、１）開口数ＮＡを大き
くするか、２）波長λを小さくすれば良い。

【０００５】対物レンズのＮＡを大きくすると、光ディ
スク上に集光されたレーザビームのスポット径ｄを小さ
くすることは可能であるが、対物レンズの焦点深度も小
さくなるため、光ディスクのわずかな面振れや反り等の
ために、レーザビームのトラッキングやフォーカシング
のサーボ制御が困難になるという不具合が生ずる。こう
した事情を考慮すると、現状では実用的なＮＡは０．５
５〜０．６程度が上限であり、高密度化の観点から充分
とはいえない。したがって、トラッキング精度やフォー
カシング精度を犠牲にせずに高密度記録化を行うために
は、使用する波長λの短波長化が不可欠である。

【０００６】現在、光ディスク等の情報記録再生用の光
源として、波長７８０ｎｍ帯の半導体レーザが多く使用
されているが、より高密度記録化するために、波長６８
０〜６９０ｎｍ帯の赤色半導体レーザも検討され始めて
いる。さらに、波長λを小さくするため、半導体レーザ
の第２次高調波のみを取り出して光ディスクの記録再生
用に利用しようとする試みもなされている。

【０００７】図５は、従来の情報記録再生装置の一例を
示す構成図である。これは特開昭６１−５０１２２号公
報で提案されたものであり、半導体レーザ１から出射さ
れた波長８４０ｎｍのレーザ光を波長変換素子１２に入
射させて、波長８４０ｎｍの半分、すなわち波長４２０
ｎｍの第２高調波を発生させ、コリメータレンズ３を経
た後、フィルタ１３によって第２高調波である波長４２
０ｎｍの光ビームを通過させ、他の波長をカットしてい
る。

【０００８】フィルタ１３を通過した第２高調波の光ビ
ームは、ハーフプリズム５を経て対物レンズ６によって
記録媒体７上に集光されてスポットを形成する。記録媒
体７からの反射光は、再び対物レンズ６に入射し、ハー
フプリズム５によって図５の右方へ反射され、さらに受
光レンズ８、およびシリンドリカルレンズ９を経て光検
出器１０で受光される。なお、対物レンズ６はアクチュ
エータ１１により、フォーカス制御およびトラッキンン
グ制御が行われる。

【０００９】図５の情報記録装置では、基本波波長８４
０ｎｍのレーザ光の第２高調波である波長４２０ｎｍの
光を用いるので、記録媒体７上のスポット径を半分にす
ることが可能になり、その結果、ピット間隔およびトラ
ック間隔を半分にすることでピット記録密度をほぼ４倍
にできる。ここでは、半導体レーザ１が出射する基本波
レーザ光を波長変換素子１２に直接入射させて第２高調
波を発生させており、半導体レーザ１を直接変調するこ
とによって第２高調波を高速に変調することが可能であ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現状で
は単一モードの半導体レーザの最大出力は１００ｍＷ〜
１５０ｍＷ程度であり、そのため半導体レーザ１が出力
１００ｍＷの基本波を出力した場合、波長変換素子１２
での第２高調波の発生出力は、最も変換効率の高いネオ
ブ酸カリウムを使用した場合でも０．２ｍＷ程度しかな
い。しかも波長変換素子１２で発生した第２高調波が記
録媒体７上に集光されるまでに、対物レンズ６等の光学
素子による通過損失があるため、実際に記録媒体７に集
光される第２高調波の出力は極めて低くなり、実用上は
使用不可能である。

【００１１】一方、半導体レーザの基本波出力からより
高効率で第２高調波を得る他の方法として、外部共鳴器
型の第２高調波発生装置が従来より知られている。この
装置では、出力１００ｍＷの半導体レーザを用いて出力
１０ｍＷ程度の第２高調波が得られている。しかしなが
ら、共鳴条件のわずかなドリフト等に起因して半導体レ
ーザへの戻り光の光量や位相が大きく変化し、これによ
ってモードジャンプが発生するため、半導体レーザの出
力および波長が大きく変動して安定に使用できない。

【００１２】したがって、外部共鳴器型の第２高調波発
生装置を安定化するためには、非常に高価な光アイソレ
ータを使用して半導体レーザへの戻り光をカットする
か、戻り光の位相を何らかのフィードバック法により光
の波長オーダーでコントロールする方法が必要となる。
しかし、このような制御機構は一般に複雑で大規模にな
るため、装置の大型化やコスト上昇を招き、実用化が困
難である。

【００１３】他方、ＬＤ（レーザダイオード）によって
励起されるレーザ媒質であるＮｄ：ＹＡＧと第２高調波
素子であるＫＮｂＯ₃ を同一共振内器に配置して、Ｎ
ｄ：ＹＡＧで発振した波長９４６ｎｍの基本波から波長
４７３ｎｍの第２高調波を比較的安定に取り出す方法が
ある。しかしながら、情報記録時に光変調を行う場合、
Ｎｄ：ＹＡＧの緩和時間が大きいため、ＬＤを高速に変
調しても第２高周波の変調が追随できない。そのため、
この方法で高速変調する場合は、第２高周波を変調する
ための外部変調器を別途必要になる。

【００１４】さらに、波長７８０ｎｍ帯や波長６８０〜
６９０ｎｍ帯の半導体レーザを用いて第２高調波を発生
させる場合は、第２高調波の波長が３９０ｎｍあるいは
３４５ｎｍという紫外域になり、多くの光ディスク基板
がポリカーボネート等の高分子材料などで形成されてい
るため、紫外域での光吸収が発生して減衰が大きくな
る。また使用波長が紫外域になると、光検出器の感度も
低下する傾向にある。したがって、基板材料や光検出器
などの特性を考慮すると、使用波長は４２０ｎｍから４
３０ｎｍの範囲が望ましい。

【００１５】波長４２０ｎｍ近傍の光を発生させるため
には、上述したように波長８４０ｎｍの半導体レーザを
用いて、非線形光学結晶を含んだ外部共振器でレーザ発
振させて第２高調波を発生させる方法がある。しかし、
安定に動作させるためには、波長ロック機構や光アイソ
レータ等が不可欠となり、装置全体が大型化する。

【００１６】本発明の目的は、斯かる事情に鑑み、比較
的簡単かつ小型な構成で、高密度記録再生が可能な情報
記録再生方法および装置を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、記録媒体に光
を照射して情報の記録または再生を行う情報記録再生方
法であって、半導体レーザから出力される波長λａの第
１レーザ光および固体レーザ媒質から発振される波長λ
ｂの第２レーザ光を用いて、非線形光学効果による波長
変換を利用して、波長λｃ（但し、１／λｃ＝１／λａ
＋１／λｂ）の和周波光を発生させ、該和周波光を記録
媒体に照射して情報の記録または再生を行うことを特徴
とする情報記録再生方法である。

【００１８】また本発明は、記録媒体に光を照射して情
報の記録または再生を行う情報記録再生方法であって、
半導体レーザから出力される波長λａの第１レーザ光お
よび固体レーザ媒質から発振される波長λｂの第２レー
ザ光を用いて、非線形光学効果による波長変換を利用し
て、波長λｃ（但し、１／λｃ＝１／λａ＋１／λｂ）
の和周波光を発生させ、該和周波光および第１レーザ光
を重畳して記録媒体に照射して情報の記録を行い、一
方、該和周波光を記録媒体に照射して情報の再生を行う
ことを特徴とする情報記録再生方法である。

【００１９】また本発明は、第１レーザ光の波長λａは
約６９５ｎｍであり、第２レーザ光の波長λｂは約１０
６４ｎｍであり、前記和周波光の波長λｃは約４２０ｎ
ｍであることを特徴とする。

【００２０】また本発明は、第１レーザ光の波長λａは
約７８０ｎｍであり、第２レーザ光の波長λｂは約９４
６ｎｍであり、前記和周波光の波長λｃは約４２８ｎｍ
であることを特徴とする。

【００２１】また本発明は、記録媒体に光を照射して情
報の記録または再生を行う情報記録再生装置において、
波長λａの第１レーザ光を出力する半導体レーザと、波
長λｂの第２レーザ光を出力する固体レーザと、第１レ
ーザ光および第２レーザ光を用いて、波長λｃ（但し、
１／λｃ＝１／λａ＋１／λｂ）の和周波光を発生させ
る非線形光学素子と、第１レーザ光および／または該和
周波光を記録媒体に集光するための集光光学系とを備え
ることを特徴とする情報記録再生装置である。

【００２２】

【作用】本発明に従えば、半導体レーザから出力される
波長λａの第１レーザ光および固体レーザから出力され
る波長λｂの第２レーザ光を用いて、非線形光学効果に
よる波長変換を利用して、波長λｃ（但し、１／λｃ＝
１／λａ＋１／λｂ）の和周波光が発生する。したがっ
て、記録媒体に照射される光の波長が短くなって、光ス
ポット径の小型化が可能になり、高密度記録が実現でき
る。また、半導体レーザを高速に変調すると第１レーザ
光も変調されて、同時に和周波光も高速に変調されるた
め、記録動作の高速化が可能になる。こうして、和周波
光の変調によって情報の記録を行い、一定出力の和周波
光によって情報の再生を行うことができる。

【００２３】また本発明に従えば、情報記録の際には波
長λｃの和周波光および波長λａの第１レーザ光を重畳
して記録媒体に照射することによって、和周波光の光出
力が記録媒体の記録閾値より低い場合でも第１レーザ光
によって光出力が補われるとともに、記録閾値以上のス
ポット領域が記録動作に関与するため、記録ピットの小
型化が可能になり、記録の高密度化が可能になる。一
方、情報再生の際には短波長の波長λｃの和周波光を使
用することによって、再生時の光スポット径が従来より
小さくなり、記録ピットが高密度化によって相互に接近
しても誤動作の少ない情報再生が可能になる。

【００２４】また、第１レーザ光の波長λａは約６９５
ｎｍであり、第２レーザ光の波長λｂは約１０６４ｎｍ
であり、和周波光の波長λｃは約４２０ｎｍであること
によって、紫外域手前の短波長化を容易に実現できる。
そのため、紫外域特性が不充分な光学要素の使用を回避
でき、実用的な高密度記録が可能になる。

【００２５】また、第１レーザ光の波長λａは約７８０
ｎｍであり、第２レーザ光の波長λｂは約９４６ｎｍで
あり、和周波光の波長λｃは約４２８ｎｍであることに
よって、紫外域手前の短波長化を容易に実現できる。そ
のため、紫外域特性が不充分な光学要素の使用を回避で
き、実用的な高密度記録が可能になる。

【００２６】また本発明に従えば、波長λａの第１レー
ザ光および波長λｂの第２レーザ光を非線形光学素子に
通過させて、波長λｃ（但し、１／λｃ＝１／λａ＋１
／λｂ）の和周波光を発生させ、この和周波光を集光光
学系によって記録媒体に集光する。したがって、記録媒
体に照射される光の波長が短くなって、光スポット径の
小型化が可能になり、高密度の記録再生が実現する。ま
た、和周波光の高速変調が可能になるため、記録動作の
高速化が可能になる。また、半導体レーザや固体レーザ
を用いることによって、装置全体の小型軽量化が可能に
なる。

【００２７】

【実施例】

（実施例１）図１は、本発明の第１実施例を示す構成図
である。この情報記録再生装置は、短波長の和周波光を
発生する和周波光発生装置２０と、光ディスク３４に光
スポットを照射し、戻り光を検出するための光学系と、
光情報を電気情報に変換する光検出系２９などで構成さ
れる。

【００２８】和周波発生装置２０は、波長λａのミキシ
ング用レーザ光を発生する半導体レーザ２１と、固体レ
ーザ媒質２５の励起光を発生する半導体レーザ２２と、
半導体レーザ２１、２２からの各レーザ光を合成する偏
光ビームスプリッタ２３と、レーザ光を集束する集光レ
ンズ２４と、波長λｂのレーザ光を発生する固体レーザ
媒質２５と、波長λｃ（但し、１／λｃ＝１／λａ＋１
／λｂ）の和周波光を発生する非線形光学素子２６と、
和周波光に対して高透過率であって、波長λｂに対して
光共振器を形成する出力ミラー２７などで構成される。

【００２９】波長８０９ｎｍで出力４００ｍＷの半導体
レーザ２２（ＳＯＮＹ社製、３２２ＸＴ）からのレーザ
光は図１紙面平行に直線偏光しており、偏光ビームスプ
リッタ２３をそのまま通過する。一方、波長６９５ｎｍ
で出力３０ｍＷの半導体レーザ２１（東芝製、ＴＯＬＤ
９１５０（Ｓ））からのレーザ光は図１紙面垂直に直線
偏光しており、偏光ビームスプリッタ２３で反射され
て、両者のレーザ光の光軸が一致し、さらに集光レンズ
２４によって集束され、固体レーザ媒質２５に入射す
る。

【００３０】固体レーザ媒質２５は、たとえば厚さ（光
軸上の長さ）０．５ｍｍのＮｄ：ＹＶＯ₄ 結晶であっ
て、半導体レーザ２２で励起されると波長１０６４ｎｍ
でレーザ発振する。レーザ共振器は、出力ミラー２７お
よび固体レーザ媒質２５の入射側端面で形成されてい
る。出力ミラー２７と固体レーザ媒質２５との間には非
線形光学素子２６が配置され、たとえば厚さ５ｍｍのニ
オブ酸カリウムＫＮｂＯ₃（ａ軸結晶）が用いられる。

【００３１】半導体レーザ２１によって供給された波長
６９５ｎｍのミキシングレーザ光と、固体レーザ媒質２
５によって発振した波長１０６４ｎｍのレーザ光とは、
非線形光学素子２６でミキシングされて波長変換される
と、波長４２０ｎｍの和周波光が発生する。ここで、１
／４２０＝１／６９５＋１／１０６４という関係式が成
立する。このような系において和周波光は１５ｍＷの出
力が得られる。最大の和周波発生効率を得るために非線
形光学素子２６はペルチェ素子などで温度コントロール
されている。

【００３２】こうして和周波光発生装置２０から和周波
光が出力され、中心波長４２０ｎｍのバンドパス特性を
有する光学フィルタ３５を通ることによって、波長６９
５ｎｍの光はカットされる。波長４２０ｎｍの和周波光
は、コリメータレンズ２８によって平行光束になり、こ
のとき図１紙面垂直の直線偏光を有する。次に、偏光ビ
ームスプリッタ３１で反射され、１／４波長板３２を通
過し円偏光に変換され、対物レンズ３３により光ディス
ク３４上に微小な光スポットとして集光される。光ディ
スク３４の基板には情報記録用記録層が形成されてお
り、記録層としてピット形成タイプのもの、相変化タイ
プのもなど従来から使用されている種々のものを適用す
ることができる。

【００３３】情報の記録を行う場合には、半導体レーザ
２１の注入電流を変調することによって、波長６９５ｎ
ｍのミキシングレーザ光が変調され、さらに半導体レー
ザ２１の変調に同期して高速変調された和周波光が発生
する。したがって、光ディスク３４を回転させながら、
和周波光による光スポットを変調することによって、記
録層内の微小領域にたとえばオン／オフの２値情報が記
録される。なお、対物レンズ３３はアクチュエータ３６
により、フォーカス制御およびトラッキンング制御が行
われる。

【００３４】一方、情報の再生を行う場合には、半導体
レーザ２１の出力は一定に保持され、かつ記録層に影響
を与えない程度で記録時より低い出力、たとえば１ｍＷ
程度の和周波光が光ディスク３４上に集光される。光デ
ィスク３４で反射した和周波光は再生光となって、記録
層内の情報の有無に応じて再生光の強度が変化する。光
ディスク３４からの再生光は、対物レンズ３３によって
平行光束になり、１／４波長板３２を通過して、図１紙
面平行の直線偏光になる。次に、再生光は偏光ビームス
プリッタ３１を通過し、集光レンズ３０によって光検出
系２９に集光され、光情報が電気情報に変換されて、光
ディスク３４に記録された情報が再生される。

【００３５】このように光ディスク３４に照射される光
の波長が４２０ｎｍ程度に短くなって、光スポットが小
さくなるため高密度記録が実現できる。また、高速の光
変調が実現するため、高速の記録動作が可能になる。使
用波長は約４２０ｎｍという紫外域手前であるため、実
用的な高密度記録が可能になる。

【００３６】なお、以上の実施例において、波長６９５
ｎｍのレーザ光と、Ｎｄ：ＹＶＯ₄による波長１０６４
ｎｍのレーザ発振光とをミキシングして、波長４２０ｎ
ｍの和周波光を発生させる例を説明したが、波長７８０
ｎｍのレーザ光と、Ｎｄ：ＹＡＧによる波長９４６ｎｍ
のレーザ発振光とミキシングして、波長４２８ｎｍの和
周波光を発生させてもよく、また本発明は上記波長およ
び上記結晶に限定されるものでない。

【００３７】（実施例２）図２は、本発明の第２実施例
を示す構成図である。この情報記録再生装置は、短波長
の和周波光を発生する和周波光発生装置２０と、光ディ
スク３４に光スポットを照射し、戻り光を検出するため
の光学系と、光情報を電気情報に変換する光検出系２９
などで構成される。

【００３８】和周波発生装置２０は、固体レーザ媒質２
５の励起光を発生する半導体レーザ２２と、波長λｂの
レーザ光を発生する固体レーザ媒質２５と、半導体レー
ザ２１から発生する波長λａのレーザ光が導入されると
波長λｃ（但し、１／λｃ＝１／λａ＋１／λｂ）の和
周波光を発生する非線形光学素子２６と、和周波光に対
して高透過率であって、波長λｂに対して光共振器を形
成する出力ミラー２７などで構成される。

【００３９】波長８０９ｎｍで出力４００ｍＷの半導体
レーザ２２（ＳＯＮＹ社製、３２２ＸＴ）からのレーザ
光は固体レーザ媒質２５に入射する。

【００４０】固体レーザ媒質２５は、たとえば厚さ（光
軸上の長さ）０．５ｍｍのＮｄ：ＹＡＧ（３Ｙ₂Ｏ₃・５
Ａｌ₂Ｏ₃）結晶であって、半導体レーザ２２で励起され
ると波長９４６ｎｍでレーザ発振する。レーザ共振器
は、出力ミラー２７および固体レーザ媒質２５の入射側
（半導体レーザ２２側）端面で形成され、固体レーザ媒
質２５の入射側端面には波長９４６ｎｍに対して反射率
９９．９％となり、波長８０９ｎｍに対して透過率９５
％になるように誘電体薄膜のコーティングが施される。

【００４１】出力ミラー２７と固体レーザ媒質２５との
間には非線形光学素子２６が配置され、たとえば厚さ５
ｍｍのニオブ酸カリウムＫＮｂＯ₃ （ａ軸結晶）が用い
られ、非線形光学素子２６の入射側端面および出射側端
面には波長９４６ｎｍに対して反射率０．０２％の無反
射コーティングが施される。

【００４２】一方、波長７８０ｎｍの半導体レーザ２１
（スペクトラダイオード・ラボ社製、ＳＤＬ−５４２
０）からのミキシングレーザ光は、図２紙面平行に直線
偏光しており、レンズ３７で平行化されて偏光ビームス
プリッタ３１をそのまま通過して、さらにコリメータレ
ンズ２８によって非線形光学素子２６に集束される。

【００４３】半導体レーザ２１によって供給された波長
７８０ｎｍのレーザ光と、固体レーザ媒質２５によって
発振した波長９４６ｎｍのレーザ光とは、非線形光学素
子２６でミキシングされて波長変換されると、波長４２
８ｎｍの和周波光が発生する。ここで、１／４２８＝１
／７８０＋１／９４６という関係式が成立する。また、
半導体レーザ２１からのレーザ光が固体レーザ媒質２５
の端面で８０％程度の反射率で反射すると、非線形光学
素子２６を左方に進行して、固体レーザ媒質２５からの
レーザ光とミキシングされ、波長４２８ｎｍの和周波光
が左方進行で発生する。このような系において和周波光
は１０ｍＷの出力が得られる。最大の和周波発生効率を
得るために非線形光学素子２６はペルチェ素子などで温
度コントロールされている。

【００４４】こうして和周波光発生装置２０から和周波
光が出力され、コリメータレンズ２８によって平行光束
になり、このとき図２紙面垂直の直線偏光を有する。次
に、偏光ビームスプリッタ３１で反射され、１／４波長
板３２を通過し円偏光に変換され、対物レンズ３３によ
り光ディスク３４上に微小な光スポットとして集光され
る。光ディスク３４の基板には情報記録用記録層が形成
されており、記録層としてピット形成タイプのもの、相
変化タイプのもなど従来から使用されている種々のもの
を適用することができる。

【００４５】情報の記録を行う場合には、半導体レーザ
２１の注入電流を変調することによって、波長７８０ｎ
ｍのレーザ光が変調され、さらに半導体レーザ２１の変
調に同期して高速変調された波長４２８ｎｍの和周波光
が発生する。したがって、光ディスク３４を回転させな
がら、和周波光による光スポットを変調することによっ
て、記録層内の微小領域にたとえばオン／オフの２値情
報が記録される。なお、対物レンズ３３はアクチュエー
タ３６により、フォーカス制御およびトラッキンング制
御が行われる。

【００４６】一方、情報の再生を行う場合には、半導体
レーザ２１の出力は一定に保持され、かつ記録層に影響
を与えない程度で記録時より低い出力、たとえば１ｍＷ
程度の和周波光が光ディスク３４上に集光される。光デ
ィスク３４で反射した和周波光は再生光となって、記録
層内の情報の有無に応じて再生光の強度が変化する。光
ディスク３４からの再生光は、対物レンズ３３によって
平行光束になり、１／４波長板３２を通過して、図２紙
面平行の直線偏光になる。次に、再生光は偏光ビームス
プリッタ３１を通過し、集光レンズ３０によって光検出
系２９に集光され、光情報が電気情報に変換されて、光
ディスク３４に記録された情報が再生される。

【００４７】このように光ディスク３４に照射される光
の波長が４２８ｎｍ程度に短くなって、光スポットが小
さくなるため高密度記録が実現できる。また、高速の光
変調が実現するため、高速の記録動作が可能になる。使
用波長は約４２８ｎｍという紫外域手前であるため、実
用的な高密度記録が可能になる。

【００４８】なお、以上の実施例において、波長７８０
ｎｍのレーザ光と、Ｎｄ：ＹＡＧによる波長９４６ｎｍ
のレーザ発振光とミキシングして、波長４２８ｎｍの和
周波光を発生させる例を説明したが、波長６９５ｎｍの
レーザ光と、Ｎｄ：ＹＶＯ₄による波長１０６４ｎｍの
レーザ発振光とをミキシングして、波長４２０ｎｍの和
周波光を発生させてもよく、また本発明は上記波長およ
び上記結晶に限定されるものでない。

【００４９】（実施例３）図３は、本発明の第３実施例
を示す構成図である。この情報記録再生装置は、短波長
の和周波光を発生する和周波光発生装置２０と、光ディ
スク３４に光スポットを照射し、戻り光を検出するため
の光学系と、光情報を電気情報に変換する光検出系２９
などで構成される。

【００５０】和周波発生装置２０は、波長λａのミキシ
ング用レーザ光を発生する半導体レーザ２１と、固体レ
ーザ媒質２５の励起光を発生する半導体レーザ２２と、
半導体レーザ２１、２２からの各レーザ光を合成する偏
光ビームスプリッタ２３と、レーザ光を集束する集光レ
ンズ２４と、波長λｂのレーザ光を発生する固体レーザ
媒質２５と、波長λｃ（但し、１／λｃ＝１／λａ＋１
／λｂ）の和周波光を発生する非線形光学素子２６と、
和周波光に対して高透過率であって、波長λｂに対して
光共振器を形成する出力ミラー２７などで構成される。
なお、和周波発生装置２０の具体的構成は、図１と同様
であるので重複説明を省略する。

【００５１】半導体レーザ２１によって供給された波長
６９５ｎｍのレーザ光と、固体レーザ媒質Ｎｄ：ＹＶＯ
₄ ２５によって発振した波長１０６４ｎｍのレーザ光と
は、非線形光学素子２６でミキシングされて波長変換さ
れると、波長４２０ｎｍの和周波光が発生する。ここ
で、１／４２０＝１／６９５＋１／１０６４という関係
式が成立する。また、ミキシングレーザ光の偏光方向と
和周波光の偏光方向とは互いに直交している。

【００５２】こうして和周波光発生装置２０から和周波
光が出力され、中心波長４２０ｎｍのバンドパス特性お
よび波長６９５ｎｍ対して所定透過率を有する光学フィ
ルタ３５を通過する。和周波光およびミキシングレーザ
光は、コリメータレンズ２８によって平行光束になり、
全反射プリズム３８によって下方に反射する。このとき
和周波光は、図３紙面平行な直線偏光の状態で偏光ビー
ムスプリッタ３１に入射する。

【００５３】偏光ビームスプリッタ３１は、一般に、Ｓ
偏光（図３紙面垂直の偏光方向）に対して全反射し、そ
れと直交するＰ偏光（図３紙面平行の偏光方向）に対し
て全透過となる特性を有するが、Ｓ偏光に対しては波長
依存性を付与することが可能である。すなわち、本実施
例では波長４２０ｎｍの和周波光に関してＰ偏光が全透
過となり、波長６９５ｎｍのレーザ光に関してＳ偏光が
全透過となる波長依存性を持つ偏光ビームスプリッタ３
１を使用している。したがって、和周波光およびミキシ
ングレーザ光の両方が偏光ビームスプリッタ３１を通過
して、１／４波長板３２を通過し円偏光に変換され、対
物レンズ３３により光ディスク３４上に微小な光スポッ
トとして集光される。光ディスク３４の基板には情報記
録用記録層が形成されており、記録層としてピット形成
タイプのもの、相変化タイプのもなど従来から使用され
ている種々のものを適用することができる。

【００５４】情報の記録を行う場合には、半導体レーザ
２１の注入電流を変調することによって、波長６９５ｎ
ｍのレーザ光が変調され、さらに半導体レーザ２１の変
調に同期して高速変調された和周波光が発生する。した
がって、光ディスク３４を回転させながら、和周波光お
よびミキシングレーザ光による光スポットを変調するこ
とによって、記録層内の微小領域にたとえばオン／オフ
の２値情報が記録される。なお、対物レンズ３３はアク
チュエータ３６により、フォーカス制御およびトラッキ
ンング制御が行われる。

【００５５】図４は、光ディスク３４上に集光された光
スポットのエネルギー分布を示すグラフである。図４
（ａ）において、カーブＰＡは波長６９５ｎｍのミキシ
ングレーザ光のスポット形状を示し、カーブＰＢは波長
４２０ｎｍの和周波光のスポット形状を示している。和
周波光は前者より短波長であるため、そのスポット形状
はより小さくなる。また図４（ｂ）において、カーブＰ
Ｃはミキシングレーザ光のスポットと和周波光のスポッ
トとを重畳したスポット形状を示している。

【００５６】そこで、図４（ａ）に示すように、波長６
９５ｎｍのレーザ光だけでは記録層の記録閾値Ｔｈより
低いパワーとなるように、半導体レーザ２１の出力ある
いは光学フィルタ３５の透過率を調整するとともに、図
４（ｂ）に示すように、和周波光およびミキシングレー
ザ光を同時に照射した場合に、記録閾値Ｔｈ以上のスポ
ット領域が記録動作に関与するようになるため、高密度
記録が可能になる。

【００５７】一方、情報の再生を行う場合には、半導体
レーザ２１の出力は一定に保持され、かつ記録層に影響
を与えない程度で記録時より低い出力、たとえば１ｍＷ
程度の和周波光が光ディスク３４上に集光される。この
とき、光学フィルタ３５として、波長６９５ｎｍのミキ
シングレーザ光をカットするフィルタを挿入する。光デ
ィスク３４で反射した和周波光は再生光となって、記録
層内の情報の有無に応じて再生光の強度が変化する。光
ディスク３４からの再生光は、対物レンズ３３によって
平行光束になり、１／４波長板３２を通過して、図３紙
面垂直の直線偏光になる。次に、再生光は偏光ビームス
プリッタ３１で反射して、集光レンズ３０によって光検
出系２９に集光され、光情報が電気情報に変換されて、
光ディスク３４に記録された情報が再生される。

【００５８】このように光ディスク３４に照射される光
の波長が４２０ｎｍ程度に短くなって、光スポットが小
さくなるため高密度の記録再生が実現できる。また、再
生時には、より小さいスポットによる読出しが可能にな
り、誤動作が少なくなる。また、高速の光変調が実現す
るため、高速の記録動作が可能になる。使用波長は約４
２０ｎｍという紫外域手前であるため、実用的な高密度
記録が可能になる。

【００５９】なお、以上の実施例において、波長６９５
ｎｍのレーザ光と、Ｎｄ：ＹＶＯ₄による波長１０６４
ｎｍのレーザ発振光とをミキシングして、波長４２０ｎ
ｍの和周波光を発生させる例を説明したが、波長７８０
ｎｍのレーザ光と、Ｎｄ：ＹＡＧによる波長９４６ｎｍ
のレーザ発振光とミキシングして、波長４２８ｎｍの和
周波光を発生させてもよく、また本発明は上記波長およ
び上記結晶に限定されるものでない。各実施例において
１／４波長板３２を取り除き、偏光ビームスプリッタ３
１の代わりにビームスプリッタを設けることにより、光
磁気記録にも対応できる。

【００６０】また、各実施例において、情報記録媒体と
して光ディスク３４を用いる例を説明したが、その他に
光磁気ディスク、光カード、光磁気カード等にも本発明
は適用できる。

【００６１】

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、半
導体レーザからの第１レーザ光および固体レーザからの
第２レーザ光を用いて、より短波長の和周波光を発生さ
せることによって、記録媒体上の光スポット径が小型に
なるため、高密度記録が実現される。また、半導体レー
ザの高速変調に応じて和周波光も高速に変調されるた
め、記録動作の高速化が可能になる。また、半導体レー
ザや固体レーザを用いることによって、装置全体の小型
軽量化が可能になる。

【００６２】また、情報記録の際には和周波光および第
１レーザ光を重畳して記録媒体に照射することによっ
て、和周波光の光出力が記録媒体の記録閾値より低い場
合でも第１レーザ光によって光出力が補われて、記録速
度の高速化が可能になる。さらに、記録媒体の記録閾値
以上のスポット領域が記録動作に関与するため、記録の
高密度化が可能になる。また、再生時の光スポット径が
従来より小さくなるため、誤動作の少ない情報再生が可
能になる。

【００６３】また、第１および第２レーザ光の波長を適
切に選択することによって、紫外域手前の短波長化を容
易に実現でき、実用的な高密度記録が可能になる。

【００６４】こうして簡単かつ小型な構成で、高密度記
録再生が可能な情報記録再生方法および装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す構成図である。

【図３】本発明の第３実施例を示す構成図である。

【図４】光ディスク３４上に集光された光スポットのエ
ネルギー分布を示すグラフである。

【図５】従来の情報記録再生装置の一例を示す構成図で
ある。

【符号の説明】

２０和周波光発生装置２１、２２半導体レーザ２３、３１偏光ビームスプリッタ２４集光レンズ２５固体レーザ媒質２６非線形光学素子２７出力ミラー２８コリメータレンズ２９光検出系３０集光レンズ３２１／４波長板３３対物レンズ３４光ディスク３５光学フィルタ３６アクチュエータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体に光を照射して情報の記録また
は再生を行う情報記録再生方法であって、半導体レーザから出力される波長λａの第１レーザ光お
よび固体レーザ媒質から発振される波長λｂの第２レー
ザ光を用いて、非線形光学効果による波長変換を利用し
て、波長λｃ（但し、１／λｃ＝１／λａ＋１／λｂ）
の和周波光を発生させ、該和周波光を記録媒体に照射し
て情報の記録または再生を行うことを特徴とする情報記
録再生方法。
【請求項２】記録媒体に光を照射して情報の記録また
は再生を行う情報記録再生方法であって、半導体レーザから出力される波長λａの第１レーザ光お
よび固体レーザ媒質から発振される波長λｂの第２レー
ザ光を用いて、非線形光学効果による波長変換を利用し
て、波長λｃ（但し、１／λｃ＝１／λａ＋１／λｂ）
の和周波光を発生させ、該和周波光および第１レーザ光
を重畳して記録媒体に照射して情報の記録を行い、一方、該和周波光を記録媒体に照射して情報の再生を行
うことを特徴とする情報記録再生方法。
【請求項３】第１レーザ光の波長λａは約６９５ｎｍ
であり、第２レーザ光の波長λｂは約１０６４ｎｍであ
り、前記和周波光の波長λｃは約４２０ｎｍであること
を特徴とする請求項１または２記載の情報記録再生方
法。
【請求項４】第１レーザ光の波長λａは約７８０ｎｍ
であり、第２レーザ光の波長λｂは約９４６ｎｍであ
り、前記和周波光の波長λｃは約４２８ｎｍであること
を特徴とする請求項１または２記載の情報記録再生方
法。
【請求項５】記録媒体に光を照射して情報の記録また
は再生を行う情報記録再生装置において、波長λａの第１レーザ光を出力する半導体レーザと、波長λｂの第２レーザ光を出力する固体レーザと、第１レーザ光および第２レーザ光を用いて、波長λｃ
（但し、１／λｃ＝１／λａ＋１／λｂ）の和周波光を
発生させる非線形光学素子と、第１レーザ光および／または該和周波光を記録媒体に集
光するための集光光学系とを備えることを特徴とする情
報記録再生装置。