JPS60242527A - レ−ザ光発生装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は新規なレーザ光発生装置に関するものである。

より詳しくは、レーザ光源として半導体レーザを用いた
レーザ光発生装置に関するものであって、半導体レーザ
の最大定格出力を大きくすることなくノイズの低減を図
ることのできる新規なレーザ光発生装置を提供しようと
するものである。

背景技術とその問題点 ＰＣＭオーディオディスクプレイヤー、ビデオディスク
プレイヤー等の光学式ピックアップには光源として一般
に半導体レーザが用いられる。半導体レーザには多重縦
モードのものと単−縦モードのものとがあり、一般に単
−縦モードの半導体レーザは多重縦モードのものと比較
して大きな出力が得られ、しかも多重縦モードのものが
必要とする非点収差補正が不要であるという点で債れて
いる。従って、光学式ブックアップには単−縦モードの
半導体レーザが好ましいといえる。しかしながら、単−
縦モードの半導体レーザに直流電′流を供給して単−縦
モード発振をさせるようにした場合に低帯域ノイズが発
生するという問題がある。というのは、単−縦モードの
半導体レーザは戻り光がそれに帰還しないような状態で
直流電流の供給を受けると確かに常に単−縦モードの発
振をするが、戻り光が帰還する状態では直流電流の供給
を受けてもレーザ発振モード゛が常に単−縦モードに保
たれるとは限らない。というのは、ディスクの回転によ
りディスク表面の半導体レーザに対する位置が微小では
あるが変位し、半導体レーザのディスク側の面とディス
ク面とによってつくられる外部光共振器の共振モートス
ペクトルが変化するので、戻り光が半導体レーザに帰還
することによって、単−縦モードが隣りの単−縦モード
にジャンプしたり、数本の縦モードが同時に発生したり
する。その結果、レーザ発振が単−縦モードになったり
多重縦モードになったりする。そして、単−縦モードと
多重縦モードとでは光出力が異なるので、発振モードが
変わる毎に光出力か変動し、それがノイズとなる。この
ようにして発生する光出力変動の周波数帯域はディスク
のばたつき１回転数、フォーカシングサーボの性能によ
って違いはあるが略数ＫＨｚから数十ＫＨ２の低帯域で
ある。

そこで、単−縦モードの半導体レーザを直流電流によっ
て駆動するのではなく、直流電流に高周波電流を重畳し
た電流により駆動して半導体レーザの発振モードを多重
縦モードにし、それによって低ノイズ化することが例え
ば特公昭５９〜９０８６号公報等によって提案されてい
る。その技術は具体的には、半導体レーザを駆動する電
流の最小値が発振しきい値電流よりも適宜小さくなるよ
うに、最大値が発振しきい値電流よりも相当に大きくな
るように設定し、それによって半導体レーザのレーザ発
振が高周波でオン、オフされるようにするものであり、
その公報には半導体レーザを駆動する電流が図示（公報
第５ページ第３図）されている。これは単−縦モードの
半導体レーザであっても発振の立ち上り時には発振が不
安定となり、過渡的には多重縦モード状態が発生するこ
とを利用し、レーザ発振をオン、オフするスイッチング
周期を適宜な値にすることによって実質的に常に多重縦
モード発振状態が保たれるようにするものである。この
ようにすれば、レーザ発振モードが単−縦モードと多重
縦モードとの間で変化することに起因する上述の低帯域
ノイズを小さくすることができる。その点でその技術は
優れていると言える。

しかしながら、このような技術にも問題点がある。とい
うのは、半導体レーザのレーザ発振を高周波でオン、オ
フするので、即ち、レーザ発振が停止する期間が各周期
毎に発生するので、同じレーザ出力を得るには直流によ
って半導体レーザを駆動する場合に比較して発振時にお
ける光出力を大きくする必要がある。従って、最大定格
出力の大きな半導体レーザが必要となる。ちなみに、前
述の特公昭５９−９０８６号公報により示されたところ
の正弦波の高周波電流を直流電流に重畳した電流によっ
て半導体レーザを駆動した場合の駆動電流Ｉと半導体レ
ーザの出力Ｐとの関係を第６図に示す。同図において、
Ｐｍａｘは最大出力レベル、ＰＯは動作出力レベル、Ｉ
ｔｈはしきい値電流、工０は動作電流、Ｉｂはバイアス
電流、ｉａは高周波電流、Ｉｄは駆動電流で、この駆動
電流Ｉｄは動作電流工０と等しい直流のバイアス電流工
０に高周波電流ｉａを重畳することによって得られる。

Ｐｌｄはレーザの出力を示す。αはＰｍａｘ−２Ｐｏで
ある。

このような駆動電流Ｉｄによって半導体レーザを駆動し
た場合には、その最大定格出力はＺＰ。

＋α＋マージンｔこしなければならなくなる。そして、
動作出力レベルＰＯを３ｍＷとした場合、実際上半導体
レーザの定格最大出力Ｐｍａｘは７ｍＷ程度でなければ
ならなくなる。

このように、従来の直流電流に高周波電流を重畳した電
流によって半・導体レーザを駆動する技術はノイズの低
域化を図ることのみに配慮が為され、半導体レーザの最
大定格出力が大きくなることに対しての配慮がなく、大
型の半導体レーザを必要とした。

発明の目的 しかして、本発明は半導体レーザの最大定格出力を大き
くすることなくノイズの低域を図ることを目的とする。

発明の概要 上記目的を達成する本発明レーザ光発生装置は、半導体
レーザと、５０％以上のデユーティを有する高周波パル
ス成分を少なくとも有しそのノくスルと同じ周期で上記
半導体レーザのしきｌＪ）値電流よりも大きくなったり
小さくなったりする駆動電流を上記半導体レーザに供給
する半導体レーザ駆動手段とからなるものである。

実施例 以下に、本発明レーザ光発生装置を添附図面に示した実
施例に従って詳細に説明する。

第１図は本発明レーザ光発生装置の実施の一例を示す回
路図である。同図において、ＬＤは半導体レーザ（レー
ザダイオード）であり、直流電源Ｅとパルス発生器ＰＧ
とから電流Ｉｄの供給を受けて動作する。この電流Ｉｄ
は直流電源Ｅから供給される直流電流Ｉｂに矩形状の高
周波ノくルスｉａを重畳してなるものであり、この高周
波ノ＜）レス電流ｉａのチューティは５０％以上である
が、半導体レーザの最大定格出力を太きくすること・な
ぐノイズを低減するためには６０％〜９０％が好ましい
。尚、Ｌは交流阻止用コイル、Ｃは直流阻止用コンデン
サである。

第２図に直流電流Ｉｂに重畳する高周波電流■ｂのデユ
ーティを略９０％にした場合の半導体レーザＬＤの駆動
電流Ｉｄ及び出力Ｐを示すものである。

第２図に示すように本実施例においては、直流電源Ｅに
よって加えるバイアス電流Ｉｂを動作電流よりも相当に
小さく、しきい値電流Ｉｔｈに比較的近い値に設定され
ている。Ｐｂは駆動電流がよりのときの半導体レーザＬ
Ｄの出力であり、又、高周波パルス電流ｉａによる半導
体レーザＬＤの出力をＰａとする。すると、第１図に示
すようなレーザ光発生装置によれば、動作出力レベルＰ
ａは次式で表される。

Ｐａ　＝Ｐｂ　＋ｙ・Ｐａ 尚、ここでγはデユーティで決まる係数で、デユーティ
が９０％であれば０．８となる。

そこで、動作出力レベルＰＯか３ｍＷの場合の最大出力
レベルＰｍａｇをめてみる。デユーティが９０％（従っ
て、ｙ＝０．８’）で、Ｐｂが１ｍＷとなる。従って、 Ｐａ　＝Ｐｂ　＋ｙ・Ｐａ　＝１＋０．８Ｘ２．５＝３
ｍＷ 故に、Ｐｍａｘ　＝　１＋２．５＝３．５ｍＷとなり、
最大定格出力が３．５ｍＷの半導体レーザで３．５ｍＷ
の動作出力を得ることができる。マージンを大きくとっ
たとして５ｍＷの最大定格出力があれば良く、従来のよ
うに３ｍＷの動作出力を得るのに７ｍの最大定格出力を
有する半導体レーザを用いなければならないということ
はない。

第３図は上記レーザ光発生装置を用いたピックアップ装
置を示すものである。同図において、１は半導体レーザ
ＬＤからのレーザ光を平行光束にするレンズ、２はレン
ズｌを通ったレーザ光をディスク３表面上に集光するレ
ンズであり、レンズ１及びレンズ２を通してディスク３
表面上に集光されたレーザ光はディスク３表面上の記録
情報に応じた変調を受けて反射され、戻り光となる。

その戻り光は半導体ＬＤからディスク３表面に至る光路
を戻って半導体レーザＬＤに帰還する。そして、その戻
り光の半導体レーザＬＤへの帰還量の変化によって半導
体レーザＬＤの発振出力光が変化する。４は半導体レー
ザＬＤの発振出力光の変化を検出する光検出器であり、
該光検出器４により半導体レーザＬＤの発振出力光を検
出することにより戻り光の光景の変化を検出し、それに
よってディスク３上に記録された情報を読み取ることか
できる。

ところで、ノイズには前述の低帯域ノイズのほかに０〜
２ＧＨｚにわたる連続スペクタルノイズ等からなるビデ
オ帯域ノイズがある。そして、ビデオ帯域ノイズはピッ
クアップ装置の光路長、即ち半導体レーザＬＤからディ
スク３に至り、更にディ東り３から半導体レーザＬＤに
戻る光路の長さによって変えることができる。というの
は、その連続スペクトルノイズは反射光が半導体レーザ
に帰還する場合であっても発振モードが単一の状愈のと
きには発生せず、多重縦モード発振しているときに半導
体レーザに戻り光が帰還したときのみ発生する。この原
図はまだ完全に明らかにされてはいないが、その点につ
いは次のように推測ができる。即ち、レーザ発振の立ち
上り時は発振が多重縦レーザ発振となっており、発振周
波数が不安定であり１発振出力も弱いが、そのときに戻
り光があると発振周波数が選択され１つの発振周波数で
発振する単−縦モード発振となって安定し、発振出力も
強くなる。そして、その多重縦モードから単−縦モード
に移行するときに発振出力に変動が生じノイズとなる。

従って、レーザ発振開始後の単−縦モード発振期間Ｔａ
に戻り光があるとノイズが発生する慣れがあるが、各ス
イッチング周期Ｔにおける上記期間Ｔａ以外の期間Ｔｂ
であれば房り光があってもノイズはほとんど発生し゛な
い。し、かして、ぞの期間Ｔｂに戻り光が半導体レーザ
ＬＤに帰還するように光路長を設定することによりノイ
ズを小さくできる。

尚、第１図に示したレーザ光発生装置は第３図に示すよ
うな戻り光を半導体レーザに帰還させるタイプのピック
アップ装置に適用することができるが、戻り光を半導体
レーザに帰還させないで直接光検出器によって検出する
ようにしたピックアップ装置にも適用できる。即ち、ピ
ックアップ装置には半導体レーザとディスクとの間に１
７４波長板と偏光プリズムを適宜に伺加することによっ
て戻り光を往きの光路に対して例えば直角に曲げて進ま
せて半導体レーザに帰還しないようにし、そして、その
直角に曲げられた戻り光を光検出器により検出するもの
がある。このようなタイプのものは半導体レーザに戻り
光を帰還させないようにしているので、戻り光によるノ
イズの発生がないように思われるかもしれないが、１７
４波長板、偏光プリズムの光学的調整ずれ等に起因して
戻り光の一部は偏光プリズムを直角に曲げられることな
く直進して半導体レーザに帰還される。

従って、やはりノイズの問題は避は得ないが、本発明は
このようなタイプのピックアップ装置に対しても有効で
あり、半導体レーザの最大適格出力を大きくすることな
くノイズの低域化を図ることかできるや 変形例 第４図は本発明レーザ光発生装置を示すものであり、こ
の変形例は半導体レーザＬＤに対して駆動電流Ｉｄをパ
ルス発生器ＰＧによってのみ供給するようにしたもので
ある６第５図はその変形例における駆動電流と発振出力
とを示す図である。

このように、直流のバイアス電流を供給せず、矩形の高
周波パルス電流を発生するパルス発生器ＰＧのみによっ
て半導体レーザＬＤを駆動するような態様においても本
発明を実施することができる。

発明の効果 以上に述べたように、本発明レーザ光発生装置は、半導
体レーザと、５０％以上のデユーティを有する高周波パ
ルス成分を少なくとも有しそのパルスと同じ周期で上記
半導体レーザのしきい値電流よりも大きくなったり小さ
くなったりする駆動電流を上記半導体レーザに供給する
半導体レーザ駆動手段とからなるものである。

従って、本発明によれば半導体レーザを高周波でスイッ
チングすることによって実質的に常に多重縦モードで発
振させることができる。従って、発振が単−縦モードと
多重縦モードとの間で変化することに起因する低帯域ノ
イズの発生を防止することができる。そして、半導体レ
ーザをスイッチングする高周波パルス電流のデユーティ
を５０％以上の大きな値にすることにより各スイッチン
グ周期における半導体レーザの発振している期間を長く
することができる。従って、半導体レーザの最大定格出
力を徒らにに大きくすることなく低帯域ノイズの発生を
防止することができる。

尚、上記実施例のように各スイッチング周期における多
重縦モード期間Ｔａに戻り光が半導体レーザへ帰還しな
いように光路長を設定することとすれば、ビデオ帯域の
ノイズの発生も防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明レーザ光発生装置の実施の一
例を説明するだめのもので、第１図はレーザ光発生装置
の回路図、第２図は駆動電流と発振出力との関係図、第
３図はレーザ光発生装置を用いたピックアップの構成図
、第４図及び８５図は本発明レーザ光発生装置の変形例
を説明するだめのもので、第４図は回路図、第５図は駆
動電流と発振出力との関係図、＄６図は従来のレーザ光
発生装置の駆動電流と発振出力との関係図であξ・ 符号の説明 ＬＤ・・・半導体レーザ 出　願　人　ソニー株式会社 代理人弁理士　小　松　祐　駒 間　尾　川　秀　間 第１図 、　第２図 第３図　＠４図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体レーザと、５０％以上のデユーティを有する高周
   波パルス成分を少なくとも有しそのパルスと同じ周期で
   上記半導体レーザのしきい値電流よりも大きくなったり
   小さくなったりする駆動電流を上記半導体し、−ザに供
   給する半導体レーザ駆動手段とからなることを特徴とす
   るレーザ光発生装置