JPH09161298A

JPH09161298A - 光記録原盤のマスタリング装置および方法

Info

Publication number: JPH09161298A
Application number: JP7321972A
Authority: JP
Inventors: Shiro Shichijo; 司朗七条
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Priority date: 1995-12-11
Filing date: 1995-12-11
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で高速変調が可能な短波長光源を用い
て、高密度のマスタリングを短時間で実施できる光記録
原盤のマスタリング装置および方法を提供する。【解決手段】表面に感光剤が形成された光記録原盤Ｍ
を走査しながら、記録信号に基づいて変調されたレーザ
ビームで該感光剤を露光するように構成された光記録原
盤のマスタリング装置において、レーザビームを発生す
る光源が和周波レーザ光源であって、共振器６０の内部
に配置され、基本波光を発振するレーザ媒質６１および
該基本波光とミキシング光とに基づいて和周波光を発生
する非線形光学素子６２と、共振器６０の外部に配置さ
れ、レーザ媒質６１を励起する励起光を発生する半導体
レーザ３０と、共振器６０の外部に配置され、ミキシン
グ光を発生する半導体レーザ７０と、記録信号に基づい
て半導体レーザ７０の駆動電流を変調する変調回路７１
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクなどの
光記録媒体の原盤上にプリピット列やプリグルーブを作
成するためのマスタリング装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクや光カードなどの光記録媒体
に形成される記録ピットの寸法は小さくするほど、記録
ピッチおよびトラックピッチを小さくできるため、より
高密度・大容量の記録が実現する。こうした光記録媒体
は、たとえばコンピュータ用の大容量ファイル装置やビ
デオディスク等の動画再生装置などの用途拡大が期待さ
れている。

【０００３】現在、コンパクトデイスク（ＣＤ）やＣＤ
−ＲＯＭ等の光ディスク上に形成される記録ピットは、
サブミクロンオーダという極めて小さい形状を有する。
さらに、小さい記録ピットを形成するためには、記録・
再生に使用する光スポットをより小さくする必要があ
り、そのためにはレーザ光源の波長を短波長化する必要
がある。

【０００４】一方、こうした光ディスクは１枚の原盤か
ら大量の複製を作成するプロセスによって製造される。
原盤には光ビームに感光するフォトレジストが予め塗布
されており、大量のデータを記録する前段階として、生
の原盤上に識別番号等の情報を表すプリピット列やレー
ザビームのトラッキングに必要なプリグルーブを作成す
る工程があり、この工程をマスタリングと称する。高密
度記録のためにはマスタリング工程においても短波長の
レーザ光源が要求され、しかも短時間でマスタリングを
行うには高出力のレーザ光源が要求されている。

【０００５】図６は、従来のマスタリング装置の一例を
示す構成図である。Ａｒ（アルゴン）レーザ１は、波長
３６３．８ｎｍ、出力数１００ｍＷのマルチモードで発
振し、出力された光ビームはノイズ成分を抑制するため
のオートレーザコントロール（ＡＬＣ）２を通過し、次
に電気光学変調器（ＥＯＭ）３に入射してパルス状に強
度変調される。次に、変調された光ビームはコリメータ
４によって拡大平行光に変換され、ＮＤ(Neutral Densi
ty) フィルタ５を通過して光ビーム強度が調整される。

【０００６】さらに、光ビームは、機械シャッタ８を通
って、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）６によって反射
され、１／４波長板７によって円偏光に変換され、機械
シャッタ８を通って、原盤Ｍの半径方向に移動可能な光
学ヘッド９に入射する。

【０００７】光学ヘッド９は、オートフォーカス制御し
ながら光ビームを原盤Ｍの上にスポット状に集光して、
プリピット列やプリグルーブを形成する。また、光学ヘ
ッド９には、レーザ干渉計１０からのレーザ光を反射す
るためのミラー１１が設置され、トラッキング方向の高
精度の送り機構が実現されている（論文：「OPTICSDESIG
N」、日本光学会光設計研究グループ、1995年10月6日、
No.7）

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マスタリング装置では、高密度のマスタリングを行う場
合、レーザ光照射によって形成されるピットの幅の変化
が露光パワーの変動対して敏感であり、上述したＡｒレ
ーザのような数１００ｍＷの出力では、０．１ｍＷ以下
の微調整が困難である（同論文Ｆｉｇ．３参照）。

【０００９】また、Ａｒレーザ自体が大型であり消費電
力や発熱も大きく、装置全体が大型になる。さらに、高
速変調のために電気光学変調器などの外部変調器が不可
欠となり、しかも外部変調器自体が大型かつ高価であ
り、防振台などの振動対策も必要になる。

【００１０】またオートレーザコントーラや外部変調器
など多くの光学装置を必要とするためアルゴンレーザか
ら盤面までの距離が長くなる。アルゴンレーザなどのガ
スレーザは光軸調整等のメンテナンスが必要であるが、
この際、ビーム出射軸が僅かにずれてしまうが、盤面ま
での距離が長いため集光位置がずれてしまい、これを補
正するため各部品の位置を再調製する必要があるといっ
た問題もある。

【００１１】また外部変調器の消光比（変調された光強
度のハイレベルとローレベルの比）は変調周波数に依存
し、光が短波長化するに従って低下するという問題点も
持っている。

【００１２】こうした対策として、レーザ光源の短波長
化および小型化のために、半導体レーザからのレーザ光
を非線形光学材料によって第２高調波に変換するＳＨＧ
(Second Harmonic Generator) 光源を使用することが考
えられる。こうしたＳＨＧ光源として、レーザ媒質およ
び非線形光学材料から成る光共振器を配置し、共振器外
部に設けた半導体レーザでレーザ媒質を励起する構成の
ものが知られている。こうした構成のＳＨＧ光源におい
て、半導体レーザを直接変調してもレーザ媒質の応答時
間が遅いため、高速変調は期待できず、外部変調器が不
可欠となる。

【００１３】本発明の目的は、小型で高速変調が可能な
短波長光源を用いて、高密度のマスタリングを短時間で
実施できる光記録原盤のマスタリング装置および方法を
提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、表面に感光剤
が形成された光記録原盤を走査しながら、記録信号に基
づいて変調されたレーザビームで該感光剤を露光するよ
うに構成された光記録原盤のマスタリング装置におい
て、レーザビームを発生する光源が、和周波レーザ光源
であって、共振器内部に配置され、基本波光を発振する
レーザ媒質および該基本波光とミキシング光とに基づい
て和周波光を発生する非線形光学素子と、共振器外部に
配置され、レーザ媒質を励起する励起光を発生する第１
半導体レーザと、共振器外部に配置され、ミキシング光
を発生する第２半導体レーザと、記録信号に基づいて、
第２半導体レーザの駆動電流を変調する変調回路とを備
えることを特徴とする光記録原盤のマスタリング装置で
ある。本発明に従えば、第１半導体レーザからの励起光は変調
せずに一定出力でレーザ媒質を励起しているため、基本
波光は一定出力で発振する。一方、第２半導体レーザを
直接変調することによって、ミキシング光の高速変調が
可能になる。したがって、レーザ媒質の応答時間の影響
を受けずに、非線形光学素子で発生する和周波光の高速
変調が可能になる。しかも、和周波光発生によって短波
長化が図られ、高密度のマスタリングを実現できる。

【００１５】また本発明は、前記光源は、前記励起光の
うち所定波長の光を優先的に透過する波長選択素子と、
該波長選択素子を経由して、第１半導体レーザおよび／
または第２半導体レーザに対して光学的フィードバック
をかけるための反射手段とを備えることを特徴とする。本発明に従えば、第１半導体レーザおよび／または第２
半導体レーザが波長選択素子で規定される特定波長で発
振するようになるため、単一縦モードのレーザ光が得ら
れ、波長および出力の安定化が図られる。

【００１６】また本発明は、第１半導体レーザの励起光
の出射端面が、レーザ媒質の励起光入射面に突き合わせ
て(butt-coupling)設けられていることを特徴とする。本
発明に従えば、第１半導体レーザとレーザ媒質との間隔
が格段に短くなるため、周囲温度変化によって第１半導
体レーザおよびレーザ媒質を支持する台が熱膨張して
も、両者の間隔の変化も格段に少なくなる。すると、第
１半導体レーザから出射されたレーザ光の一部がレーザ
媒質の表面で反射され、再び第１半導体レーザに戻る際
の位相変化は無視できる。このため発振波長の安定度が
増し、共振器内の基本波光が安定化される。和周波光の
出力は、共振器内での基本波光強度およびミキシング光
強度の積に比例するため、基本波光の安定化によって和
周波光の安定性も改善される。さらに、非線形光学素子は基本波吸収によって温度が上
昇するが、基本波光の安定化によって温度変化も少なく
なり、非線形光学素子自体の熱膨張と屈折率変化による
光学長（長さ×屈折率）の変化も小さくなる。したがっ
て、第２半導体レーザから出たミキシング光が非線形光
学素子を通過して、ある面で反射して第２半導体レーザ
に戻ってくる光路長の変化も小さくなるため、第２半導
体レーザの発振波長も安定化される。こうして基本波光およびミキシング光の安定化によっ
て、和周波光の安定化が図られる。また、第１半導体レ
ーザとレーザ媒質との突き合わせによって、光源全体の
小型化が図られる。ここで空き合わせとは第１半導体の出射端面とレーザ媒
質の入射面の距離がおよそ１００μｍ以下で対向してい
ることをいう。

【００１７】また本発明は、レーザ媒質は、Ｎｄ：ＹＶ
Ｏ₄またはＮｄ：ＧｄＶＯ₄で形成されていることを特徴
とする。本発明に従えば、Ｎｄ：ＹＶＯ₄またはＮｄ：ＧｄＶＯ₄
のような蛍光寿命の短い材料を用いてレーザ媒質を形成
することによって、ミキシング光の変調時における和周
波光の緩和振動が抑制され、和周波光の安定化が図られ
る。

【００１８】また本発明は、表面に感光剤が形成された
光記録原盤を走査しながら、記録信号に基づいて変調さ
れたレーザビームで該感光剤を露光するようにした光記
録原盤のマスタリング方法において、共振器外部に配置
された第１半導体レーザから励起光を発生し、共振器内
部に配置されたレーザ媒質を励起して共振器内で基本波
光を発振させ、共振器外部に配置された第２半導体レー
ザからミキシング光を発生し、共振器内部に配置された
非線形光学素子において前記基本波光とミキシング光と
を混合して和周波光のレーザビームを発生し、記録信号
に基づいて第２半導体レーザの駆動電流を変調してミキ
シング光を変調することによって、和周波光のレーザビ
ームを変調することを特徴とする光記録原盤のマスタリ
ング方法である。本発明に従えば、第１半導体レーザからの励起光は変調
せずに一定出力でレーザ媒質を励起しているため、基本
波光は一定出力で発振する。一方、第２半導体レーザを
直接変調することによって、ミキシング光の高速変調が
可能になる。したがって、レーザ媒質の応答時間の影響
を受けずに、非線形光学素子で発生する和周波光の高速
変調が可能になる。しかも、和周波光発生によって短波
長化が図られ、高密度のマスタリングを実現できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態を示
すブロック図である。マスタリング装置は、表面に感光
剤が形成された原盤Ｍにスポット状のレーザ光を集光す
るための光学ヘッド２０と、光学ヘッド２０にレーザ光
を供給するための光源２９と、光学ヘッド２０の移動距
離を精度良く測定するレーザ干渉計１０などで構成され
る。

【００２０】原盤Ｍは、光ディスクや光カードを製造す
るための原型となるものであり、表面にフォトレジスト
などの感光剤が塗布されており、レーザ光が露光された
部分が硬化し、非露光部分は除去されることによって微
細なピットやグルーブが形成される。

【００２１】光学ヘッド２０は、リニアモータ等の直線
移動機構に搭載されており、レーザ干渉計１０が光学ヘ
ッド２０に設置されたミラー１１の変位を正確に測定す
るとこによって、光学ヘッド２０は高精度でトラッキン
グ方向に位置決めされる。光源２９は、短波長で高出力
の和周波レーザ光を発生するとともに、外部信号によっ
てレーザ光を強度変調する。光源２９からのレーザ光
は、バンドパス特性を有する光学フィルタ２７を通過す
ることによって和周波光以外の光が除去され、さらにコ
リメータレンズ２８によって平行光束に変換される。

【００２２】こうして光学ヘッド２０は、原盤Ｍの半径
方向に所定ピッチで移動しながら、プリピット列やプリ
グルーブに対応した露光を行う。

【００２３】図２は、図１に示すマスタリング装置の構
成図である。マスタリング装置は、短波長の和周波光を
発生する光源２９と、原盤Ｍに光スポットを照射し、戻
り光を検出するための光学ヘッド２０と、戻り光を電気
情報に変換する４分割ディテクター２１などで構成され
る。

【００２４】光源２９は、レーザ媒質６１を励起するた
めの励起光を発生する半導体レーザ３０と、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７０と、
半導体レーザ３０、７０からの各レーザ光を合成する偏
光ビームスプリッタ４７と、各レーザ光を集束する集光
レンズ３４と、波長λｂのレーザ光を発生するレーザ媒
質６１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６２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６０を形成する出力ミラー６３などで構成され
る。半導体レーザ７０の駆動電流は変調回路７１によっ
て変調され、これによってミキシング光は高速に強度変
調される。

【００２５】波長８０９ｎｍで出力４００ｍＷの半導体
レーザ３０（ＳＯＮＹ社製、３２２ＸＴ）からのレーザ
光は、図２紙面平行に直線偏光しており、偏光ビームス
プリッタ４７をそのまま通過する。一方、波長６９５ｎ
ｍで出力３０ｍＷの半導体レーザ７０（東芝製、ＴＯＬ
Ｄ９１５０（Ｓ））からのレーザ光は図２紙面垂直に直
線偏光しており、偏光ビームスプリッタ４７で反射され
て、両者のレーザ光の光軸が一致して、さらに集光レン
ズ３４によって集束され、レーザ媒質６１に入射する。

【００２６】レーザ媒質６１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３０からの励起光によって励起されると波長
１０６４ｎｍでレーザ発振する。光共振器６０は、出力
ミラー６３およびレーザ媒質６１の入射側端面で形成さ
れている。出力ミラー６３とレーザ媒質６１との間には
非線形光学素子６２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。

【００２７】半導体レーザ７０によって供給された波長
６９５ｎｍのレーザ光（ミキシング光）と、レーザ媒質
６１によって発振した波長１０６４ｎｍのレーザ光（基
本波光）とは、非線形光学素子６２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６２はペルチェ素子（不図
示）などで温度コントロールされている。

【００２８】こうして光源２９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２７を通ることによって、波長６９５ｎｍ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２３で反射され、１／４波長板２４を通過し円偏光
に変換され、対物レンズ２６により原盤Ｍ上に微小な光
スポットとして集光される。原盤Ｍの基板には感光剤が
塗布されており、露光した部分が何らかの変化を受け
る。例えば感光剤がフォトレジストであれば、露光した
後で現像処理を行えば、露光した箇所がフォトレジスト
の窪みになる。また感光剤が光を吸収して熱により昇華
または蒸発する物質であれば露光した箇所が窪みにな
る。

【００２９】ピットやグルーブの記録を行う場合には、
半導体レーザ７０の注入電流を変調することによって、
波長６９５ｎｍのミキシングレーザ光が変調され、さら
に半導体レーザ７０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、原盤Ｍ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、感光剤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。

【００３０】フォーカス制御は盤面からの反射光を検出
して行う。盤面からの反射光は対物レンズ２６ビームス
プリッタ２３を通り直交して配置したシリンドリカルレ
ンズ１６，１５を通してその像を４分割ディテクター２
１により像のゆがみを検出する。４分割ディテクター２
１からの電気信号はローパスフィルタ（ＬＰＦ）１７を
通して電気信号の低周波成分のみを取り出して、アンプ
（ＡＭＰ）１８によって増幅しボイスコイル等のアクチ
ュエータ２５に制御信号として送る。これによりフォー
カス位置をコントロールできる。

【００３１】このように原盤Ｍ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
ため高密度記録を実現できる。また、ミキシング光の変
調によって和周波光の高速変調が可能になるため、高速
の記録動作が可能になる。また、使用波長は約４２０ｎ
ｍ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。

【００３２】ミキシング用の半導体レーザ７０へ加える
電流を変調した場合のミキシング光出力変化と和周波出
力を図３に示した。それぞれの波長でのベースラインを
矢印で示しているが、和周波光出力は高い消光比を有し
ていることが分かる。ミキシング用の半導体レーザ７０
のスペクトルは変調時にモードホッピングを生じるため
僅かな変調で和周波光の高い消光を得ることができる。
つまり高速変調時にもオフレベル出力がゼロに極めて近
いためピットの切れが向上する。またピーク強度も一定
で出力一定性も高い。このためマスタリング光源として
使用した場合、ピットの切れまたはピット幅を精度よく
コントロールすることが可能となった。

【００３３】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。

【００３４】（第２実施形態）図４は、本発明の第２実
施形態を示す構成図である。ここでは、図１に示すマス
タリング装置の光源２９の構成を説明し、光学ヘッド２
０の構成については図２のものと同様であるため重複説
明を省く。

【００３５】光源２９は、励起用およびミキシング用の
２つの半導体レーザ３０、７０と、レーザ媒質６１およ
び非線形光学素子６２を含んだ内部共振器型の固体レー
ザなどで構成され、和周波発生によるブルー光源を構成
している。

【００３６】光源２９は、レーザ媒質６１を励起する波
長８０９ｎｍの励起光３２を出力する励起用の半導体レ
ーザ（ＳＯＮＹ社製ＳＬＤ−３２２ＸＴ）３０と、波長
６９４ｎｍのミキシング光７２を出力するミキシング用
の半導体レーザ７０（東芝製ＴＯＬＤ９１５０）と、半
導体レーザ３０、７０の波長安定化を行うための複屈折
フィルタ４０、４８と、励起光３２やミキシング光７２
を集束するためのレンズ系３３、３４、７３〜７６と、
Ｎｄが１％ドープされたＮｄ：ＹＶＯ₄ から成るレーザ
媒質６１およびＫＮｂＯ₃ から成る非線形光学素子６２
を含む光共振器６０などで構成されており、レーザ媒質
６１の出射側表面６１ｂと非線形光学素子６２の入射側
表面６２ａは接している。

【００３７】励起用の半導体レーザ３０は、ペルチェ素
子３１に搭載され、温度調整回路（図示せず）により所
定温度に温度安定化されている。

【００３８】レーザ媒質６１の表面６１ａの中央付近に
は、フォトリソグラフィーを利用した微細加工技術を用
いて、入射側に凸状の微小球面６１ｃが形成されてお
り、その開口半径は８０μｍで、その曲率半径は１２ｍ
ｍである。

【００３９】レーザ媒質６１の表面６１ａには、レーザ
媒質６１の発振波長１０６４ｎｍ（基本波光）に対して
反射率が９９．９％であって、かつ励起光３２の波長８
０９ｎｍおよびミキシング光７２の波長６９４ｎｍに対
して透過率９５％以上となるコーティングが施されてい
る。またレーザ媒質６１の非線形光学素子６２側の表面
６１ｂには、波長１０６４ｎｍに対して透過率Ｔが９
９．９％以上で、波長６９４ｎｍに対して透過率Ｔが９
５％以上となるコーティングが施されている。

【００４０】一方、非線形光学素子６２であるＫＮｂＯ
₃ 結晶は、ｚ軸に対して角度θ＝９０°かつｘ軸に対し
てφ＝０°の方向に切り出したいわゆるａ軸結晶で、結
晶厚み５ｍｍのものを使用している。この非線形光学素
子６２はペルチェ素子３１に搭載され、温度チューニン
グにより位相整合を達成している。

【００４１】非線形光学素子６２の入射側表面６２ａに
は、波長１０６４ｎｍに対して透過率９９．９％となる
コーティングが施されている。その出射側表面６２ｂに
は波長１０６４ｎｍに対して反射率９９．９８％であっ
て、和周波光の波長４２０ｎｍに対して透過率９５％の
光学コーティングが施されている。こうしてレーザ媒質
６１の表面６１ａに形成された微小球面６１ｃが凹面鏡
となり、非線形光学素子６２の出射側表面６２ｂが平面
鏡となって、波長１０６４ｎｍに対する光共振器６０を
構成している。

【００４２】一方、半導体レーザ７０（東芝製ＴＯＬＤ
９１５０）から放射された波長６９４ｎｍのミキシング
光７２は、コリメートレンズ７３で平行光束になり、１
対のシリンドリカルレンズ７４、７５で断面円形のビー
ムに整形され、焦点位置調整用のレンズ７６を通過し
て、偏光ビームスプリッタ４７によって反射され、励起
光３２の光軸と共軸になる。

【００４３】波長６９４ｎｍのミキシング光７２は、集
光レンズ３４によってレーザ媒質６１の出射側表面６１
ｂ上にビームウエストを形成するよう集光され、非線形
光学素子６２に入射される。波長１０６４ｎｍの基本波
光と光共振器６０中に導入した波長６９４ｎｍのミキシ
ング光７２の偏光方向は、ＫＮｂＯ₃ 結晶である非線形
光学素子６２のｙ軸方向になるように設定される。基本
波光およびミキシング光が非線形光学素子６２中でミキ
シングされると、和周波光である波長４２０ｎｍに変換
された出力光が非線形光学素子６２の表面６２ｂから出
射される。

【００４４】次に、複屈折フィルタ４０、４８について
説明する。励起用の半導体レーザ３０に対して波長安定
化を行う複屈折フィルタ４０は、ノンドープＹＶＯ₄ 結
晶から成る厚み２ｍｍの複屈折素子４１と、偏光ビーム
スプリッタ４７と、ノンドープＹＶＯ₄ 結晶から成る厚
み４ｍｍの複屈折素子４３とで構成される。ミキシング
用の半導体レーザ７０に対して波長安定化を行う複屈折
フィルタ４８は、ノンドープＹＶＯ₄ 結晶から成る厚み
０．５ｍｍの複屈折素子４４と、偏光ビームスプリッタ
４７と、前述の複屈折素子４３とで構成される。したが
って、偏光ビームスプリッタ４７および複屈折素子４３
は、両方の複屈折フィルタ４０、４８で共用されること
になる。

【００４５】複屈折素子４３の出射側表面４３ｂには、
波長６９４ｎｍおよび波長８０９ｎｍに対して反射率が
２０％となるような部分反射コーティングが施されてい
る。したがって、半導体レーザ３０からの励起光３２
は、複屈折フィルタ４０を通過し、複屈折素子４３の出
射側表面４３ｂで部分反射して再び複屈折フィルタ４０
を通過して、半導体レーザ３０へ光学的フィードバック
がかかり、半導体レーザ３０の波長安定化が図られる。

【００４６】また、半導体レーザ７０からのミキシング
光７２は、複屈折フィルタ４８を通過し、複屈折素子４
３の出射側表面４３ｂで部分反射して再び複屈折フィル
タ４８を通過して、半導体レーザ７０へ光学的フィード
バックがかかり、半導体レーザ７０の波長安定化が図ら
れる。

【００４７】またミキシング光に対する光学的フィード
バックのための反射手段は複屈折素子４３の面４３ｂの
かわりに、レーザ媒質の面６１ａまたは非線形光学素子
の面６２ｂにコーティングして設けてもよい。

【００４８】たとえば、励起用半導体レーザ３０の出力
が４００ｍＷであって、ミキシング用半導体レーザ７０
の出力が３０ｍＷの時、和周波光として出力１０ｍＷで
波長４２０ｎｍのブルー光を安定して得ることができ
た。

【００４９】また、半導体レーザ７０の駆動電流を変調
回路７１によって変調することによって、ミキシング光
７２は高速に変調され、さらに非線形光学素子６２にお
いて半導体レーザ７０の変調に同期して高速変調された
和周波ブルー光が発生し、図１に示す光学ヘッド２０に
供給される。

【００５０】（第３実施形態）図５は、本発明の第３実
施形態を示す構成図である。ここでは、図１に示すマス
タリング装置の光源２９の構成を説明し、光学ヘッド２
０の構成については図２のものと同様であるため重複説
明を省く。

【００５１】光源２９は、励起用およびミキシング用の
２つの半導体レーザ３０、７０と、レーザ媒質６１およ
び非線形光学素子６２を含んだ内部共振器型の固体レー
ザなどで構成され、基本波光１０６４ｎｍとミキシング
光８６０ｎｍとの和周波発生による波長４７５ｎｍのブ
ルーグリーン光源を構成している。

【００５２】光源２９は、レーザ媒質６１を励起する波
長８０９ｎｍの励起光３２を出力する励起用の半導体レ
ーザ（ＳＯＮＹ社製ＳＬＤ−３２２ＸＴ）３０と、波長
８６０ｎｍのミキシング光を出力するミキシング用の半
導体レーザ７０（ＳＬＤ−５４３２−Ｈ１、出力２００
ｍＷ）と、半導体レーザ７０の波長安定化を行うための
複屈折フィルタ４０と、ミキシング光を集束するための
コリメートレンズ７３と、Ｎｄが１％ドープされたＮ
ｄ：ＹＶＯ₄ から成るレーザ媒質６１と、ＫＮｂＯ₃ か
ら成る非線形光学素子６２と、各種ミラー６３、６４、
６５などで構成される。

【００５３】励起用の半導体レーザ３０はストライプ幅
５０μｍで、出力５００ｍＷのもので、その出射端面は
レーザ媒質６１の入射面に突き合わせて(butt-couplig)
配置され、両者は一体的にペルチェ素子（不図示）に搭
載され、温度調整回路により所定温度に温度安定化され
ている。

【００５４】レーザ媒質６１の表面６１ａには、レーザ
媒質６１の発振波長１０６４ｎｍ（基本波光）に対して
反射率が９９．９％であって、かつ励起光の波長８０９
ｎｍに対して透過率９５％以上となるコーティングが施
されている。またレーザ媒質６１の非線形光学素子６２
側の表面６１ｂには、波長１０６４ｎｍに対して透過率
が９９．９％以上となるコーティングが施されている。

【００５５】一方、非線形光学素子６２であるＫＮｂＯ
₃ 結晶は、ｃ軸からの頂角θ＝９０°かつａ−ｂ面内に
おいてａ軸に対してφ＝６２°の方向に切り出したいわ
ゆるａ−ｂカット結晶で、結晶厚み７ｍｍのものを使用
している。この非線形光学素子６２はペルチェ素子（不
図示）に搭載され、温度チューニングにより位相整合を
達成している。

【００５６】９０度に反射するミラー６４の表面には、
波長１０６４ｎｍに対して入射角４５度で反射率が９
９．９％以上で、かつミキシング光の波長８６０ｎｍに
対して透過率が９５％となるコーティングが施されてい
る。出力ミラー６３は凹面のダイクロイックミラーとし
て構成され、その表面には波長１０６４ｎｍに対して反
射率が９９．９％以上で、波長８６０ｎｍに対して反射
率７０％、和周波光の波長４７５ｎｍに対して透過率が
９５％となるコーティングが施されている。

【００５７】また、ミラー６５は凹面のダイクロイック
ミラーとして構成され、その表面には波長８６０ｎｍに
対して透過率９９．８％、和周波光の波長４７５ｎｍに
対して反射率９９．８％となるコーティングが施されて
いる。

【００５８】こうしてレーザ媒質６１および非線形光学
素子６２を含む固体レーザは、レーザ媒質６１の表面６
１および出力ミラー６２から成る共振器において波長１
０６４ｎｍの基本波光を発振する。また、ミラー６４
は、ミキシング光を通過させ、基本波光を反射する機能
を果たす。さらに、ミラー６５は、ミキシング光を通過
させ、和周波光を反射する機能を果たす。

【００５９】一方、半導体レーザ７０から放射された波
長８６０ｎｍのミキシング光は、コリメートレンズ７３
によって集束され、複屈折フィルタ４０およびミラー６
５を通過して非線形光学素子６２の表面６２ａ上にビー
ムウエストを形成し、その後非線形光学素子６２を通過
する。

【００６０】複屈折フィルタ４０は、ミキシング光の波
長だけを選択的に透過させるバンドパス特性を有し、ノ
ンドープＹＶＯ₄ 結晶から成る厚み０．５ｍｍの複屈折
素子４１と、偏光子４９と、ノンドープＹＶＯ₄ 結晶か
ら成る厚み４ｍｍの複屈折素子４３とから成る、いわゆ
るリヨット(lyot)のフィルタとして構成される。

【００６１】基本波光およびミキシング光が非線形光学
素子６２中でミキシングされると、和周波光である波長
４７５ｎｍに変換された出力光が非線形光学素子６２の
表面６２ｂから出射され、出力ミラー６３から出力され
る。

【００６２】一方、和周波変換に寄与しなかったミキシ
ング光は、出力ミラー６３によって反射され、同じパス
を通って非線形光学素子６２の中を通過する際に、左向
きの和周波光を発生する。この左向きの和周波光はミラ
ー６５によって反射され、右向きに発生した和周波光と
空間的に重なり合い、出力ミラー６３から出力される。
このとき、和周波光を重ね合わせる際の位相差が重要で
あり、互いに同位相であれば最大出力が得られため、出
力ミラー６３またはミラー６５の位置を微調整する機構
を設置することによって位相調整を実現している。

【００６３】また、左向きのミキシング光のうち和周波
変換に寄与しなかったものは、ミラー６５を通過して波
長選択素子４０を再び通過して、半導体レーザ７０に入
射して光学的フィードバックがかかるため、ミキシング
光の波長安定化に資する。

【００６４】こうした構成において、出力５０ｍＷのブ
ルーグリーン和周波光が１時間変動２％以内という安定
した特性で得られた。

【００６５】また、半導体レーザ７０の駆動電流を変調
回路７１によって変調することによって、ミキシング光
は高速に変調され、さらに非線形光学素子６２において
半導体レーザ７０の変調に同期して高速変調された和周
波光が発生し、図１に示す光学ヘッド２０に供給され
る。

【００６６】以上３つの実施形態で、レーザ媒質をＮ
ｄ：ＹＶＯ₄とした例で説明したが、波長により希土類
をドープしたＹＡＧ，ＹＶＯ₄，ＧｄＶＯ₄が用いられ
る。特にＮｄ：ＹＶＯ₄またはＮｄ：ＧｄＶＯ₄を用いる
と、和周波光の変調信号に対する追随性がよくなり、ピ
ット端またはグルーブ端の切れがよくなりより好まし
い。

【００６７】

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、第
１半導体レーザからの励起光は変調せずに一定出力でレ
ーザ媒質を励起しているため、基本波光は一定出力で発
振する。一方、第２半導体レーザを直接変調することに
よって、ミキシング光の高速変調が可能になる。したが
って、レーザ媒質の応答時間の影響を受けずに、非線形
光学素子で発生する和周波光の高速変調が可能になる。
しかも、和周波光発生によって短波長化が図られ、高密
度のマスタリングを実現できる。

【００６８】また、光源の出力が数１０ｍＷオーダであ
るため、従来のＡｒレーザと比べて出力コントロールが
容易で、そのためピットやグルーブの形状を正確に制御
することができる。しかも、外部変調器が不要になるた
め、装置の小型・軽量化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示すブロック図であ
る。

【図２】図１に示すマスタリング装置の構成図である。

【図３】ミキシング用の半導体レーザ７０を変調したと
きのミキシング光および和周波光の各出力変化を示すグ
ラフである。

【図４】本発明の第２実施形態を示す構成図である。

【図５】本発明の第３実施形態を示す構成図である。

【図６】従来のマスタリング装置の一例を示す構成図で
ある。

【符号の説明】

２０光学ヘッド２３偏光ビームスプリッタ２５アクチュエータ２６対物レンズ２７光学フィルタ２９光源３０，７０半導体レーザ３１ペルチェ素子４０，４８複屈折フィルタ４１，４３，４４複屈折素子４７偏光ビームスプリッタ６０光共振器６１レーザ媒質６２非線形光学素子６３出力ミラー６４，６５ミラー７１変調回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に感光剤が形成された光記録原盤を
走査しながら、記録信号に基づいて変調されたレーザビ
ームで該感光剤を露光するように構成された光記録原盤
のマスタリング装置において、レーザビームを発生する光源が、和周波レーザ光源であ
って、共振器内部に配置され、基本波光を発振するレーザ媒質
および該基本波光とミキシング光とに基づいて和周波光
を発生する非線形光学素子と、共振器外部に配置され、レーザ媒質を励起する励起光を
発生する第１半導体レーザと、共振器外部に配置され、ミキシング光を発生する第２半
導体レーザと、記録信号に基づいて、第２半導体レーザの駆動電流を変
調する変調回路とを備えることを特徴とする光記録原盤
のマスタリング装置。
【請求項２】前記光源は、前記励起光のうち所定波長
の光を優先的に透過する波長選択素子と、該波長選択素子を経由して、第１半導体レーザおよび／
または第２半導体レーザに対して光学的フィードバック
をかけるための反射手段とを備えることを特徴とする請
求項１記載の光記録原盤のマスタリング装置。
【請求項３】第１半導体レーザの励起光の出射端面
が、レーザ媒質の励起光入射面に突き合わせて(butt-co
upling)設けられていることを特徴とする請求項１記載
の光記録原盤のマスタリング装置。
【請求項４】レーザ媒質は、Ｎｄ：ＹＶＯ₄またはＮ
ｄ：ＧｄＶＯ₄で形成されていることを特徴とする請求
項１〜３記載の光記録原盤のマスタリング装置。
【請求項５】表面に感光剤が形成された光記録原盤を
走査しながら、記録信号に基づいて変調されたレーザビ
ームで該感光剤を露光するようにした光記録原盤のマス
タリング方法において、共振器外部に配置された第１半導体レーザから励起光を
発生し、共振器内部に配置されたレーザ媒質を励起して
共振器内で基本波光を発振させ、共振器外部に配置された第２半導体レーザからミキシン
グ光を発生し、共振器内部に配置された非線形光学素子
において前記基本波光とミキシング光とを混合して和周
波光のレーザビームを発生し、記録信号に基づいて第２半導体レーザの駆動電流を変調
してミキシング光を変調することによって、和周波光の
レーザビームを変調することを特徴とする光記録原盤の
マスタリング方法。