レーザ装置、光ピックアップ、光ディスクドライブ装置
【課題】駆動パルスの直流成分を制御することにより、半導体レーザから短パルスのレーザ光を発生させることを可能にする、レーザ装置を提供する。
【解決手段】半導体レーザ１３と、この半導体レーザ１３を駆動するためのパルス信号Ｓ１を発生させる信号発生回路１１と、パルス信号Ｓ１を増幅する増幅回路１２と、この増幅回路１２と半導体レーザ１３との間に設けられ、パルス信号Ｓ１の交流成分は通過させて、パルス信号Ｓ１の直流成分の少なくとも一部を除去して、パルス信号Ｓ１を制御する、制御回路部２１とを含むレーザ装置を構成する。
【解決手段】半導体レーザ１３と、この半導体レーザ１３を駆動するためのパルス信号Ｓ１を発生させる信号発生回路１１と、パルス信号Ｓ１を増幅する増幅回路１２と、この増幅回路１２と半導体レーザ１３との間に設けられ、パルス信号Ｓ１の交流成分は通過させて、パルス信号Ｓ１の直流成分の少なくとも一部を除去して、パルス信号Ｓ１を制御する、制御回路部２１とを含むレーザ装置を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザを用いたレーザ装置に係わる。また、本発明は、このレーザ装置を備えた光ピックアップ、並びに、光ディスクドライブ装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来、光情報記録媒体としては、円盤状の光情報記録媒体（光ディスク）が広く普及している。
一般には、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）及びBlu-ray Disc（登録商標）等が用いられている。
【０００３】
一方、光情報記録媒体に対応した光ディスク装置は、音楽コンテンツや映像コンテンツ等の各種コンテンツ、或いは、コンピュータ用の各種データ等のような種々の情報を当該光情報記録媒体に記録するように構成されている。
特に近年では、映像の高精細化や音楽の高音質化等により、情報量が増大しており、また１枚の光情報記録媒体に記録するコンテンツ数の増加が要求されているため、光情報記録媒体のさらなる大容量化が求められている。
【０００４】
そこで、光に応じて２光子吸収反応を生じさせることによって記録ピットを形成する材料を用いて、光情報記録媒体の厚み方向に３次元的に情報を記録する構成の光情報記録媒体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このような構成とすることにより、光情報記録媒体を大容量化することが可能になる。
【０００５】
ところで、この２光子吸収反応は、光強度の大きい光に応じてのみ生じる現象であるため、光源として出射光強度の大きい光源を用いる必要がある。
そして、出射光強度の大きい光源としては、レーザ光を短パルス出力する、いわゆるピコ秒レーザやフェムト秒レーザ等の短パルス光源があり、例えば、チタンサファイヤレーザやＹＡＧレーザ等が知られている。
【０００６】
しかし、これらの短パルス光源は、光発生器の外部に設けられた光学部品の作用によって、短パルス出力を実現しているため、一般的にサイズが大きくなり、また価格も高価である。
従って、短パルス光源を光ディスク装置に搭載することは非現実的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３７６５８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光ディスク装置において一般的に使用されている、小型の光発生器として、半導体レーザが挙げられる。
この半導体レーザから直接的にレーザ光をパルス出力することができれば、光発生器の外部に光学部品を設ける必要がなくなるので、短パルス光源を大幅に小型化することができると考えられる。
【０００９】
しかし、半導体レーザから短パルスのレーザ光を発生させるためには、非常に高い電圧を短時間に半導体レーザに印加しなければならない。そのため、駆動パルス信号を広帯域なＲＦアンプ等で増幅する必要がある。
【００１０】
通常、ＲＦアンプの出力インピーダンスは、特性インピーダンスが５０Ωで設計され、出力はＡＣ結合されている。
一方、半導体レーザの特性インピーダンスは、オフ状態では高くなり、オン状態では低くなり、パルス印加時に急激にインピーダンスが変化する。このため、駆動パルス波形の平均値にオフセットを生じる。
このように駆動パルス波形の平均値にオフセットが生じると、半導体レーザに印加するパルスのピーク電圧が下がり、半導体レーザからレーザを発生させるための閾値電圧を下回ってしまい、短パルスのレーザ光を発生させることができない。
【００１１】
上述した問題の解決のために、本発明においては、駆動パルスの直流成分を制御することにより、半導体レーザから短パルスのレーザ光を発生させることを可能にする、レーザ装置を提供するものである。また、このレーザ装置を備えた光学ピックアップ、並びに、光ディスク装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のレーザ装置は、半導体レーザと、この半導体レーザを駆動するためのパルス信号を発生させる信号発生回路と、パルス信号を増幅する増幅回路とを含む。さらに、増幅回路と半導体レーザとの間に設けられ、パルス信号の交流成分は通過させて、パルス信号の直流成分の少なくとも一部を除去して、パルス信号を制御する、制御回路部を含む。
【００１３】
本発明の光学ピックアップは、光記録媒体にレーザ光を照射して、光記録媒体への情報の記録又は光記録媒体に記録された情報の再生を行うものである。そして、半導体レーザと、この半導体レーザを駆動するためのパルス信号を発生させる信号発生回路と、パルス信号を増幅する増幅回路とを含む。さらに、増幅回路と半導体レーザとの間に設けられ、パルス信号の交流成分は通過させて、パルス信号の直流成分の少なくとも一部を除去して、パルス信号を制御する、制御回路部とを含む。即ち、上述した本発明のレーザ装置の構成を備えている。また、半導体レーザからのレーザ光を集光して光記録媒体に照射させる対物レンズと、光記録媒体からの戻り光を受光する受光部とを含む。
【００１４】
本発明の光ディスク装置は、光ディスクにレーザ光を照射して、光ディスクへの情報の記録又は光ディスクに記録された情報の再生を行うものである。そして、上述した本発明のレーザ装置の構成と、半導体レーザからのレーザ光を集光して光ディスクに照射させる対物レンズと、光ディスクからの戻り光を受光する受光部とを含む光学ピックアップを含んでいる。さらに、光ディスクを回転させる光ディスク駆動部と、光学ピックアップを光ディスクに対して移動させる光学ピックアップ駆動部と、受光部からの光出力信号の信号処理を行う信号処理部とを含んでいる。
【００１５】
上述の本発明のレーザ装置の構成によれば、増幅回路と半導体レーザとの間に設けられ、パルス信号の交流成分は通過させて、パルス信号の直流成分の少なくとも一部を除去して、パルス信号を制御する、制御回路部を含んでいる。これにより、パルス信号の直流成分の一部又は全部が除去されて半導体レーザに供給されるので、半導体レーザに供給される信号から、ＤＣオフセットを低減又は除去して、半導体レーザがパルス発光するための適切なパルス信号とすることが可能になる。従って、半導体レーザを短いパルスで発光させることが可能になる。
【００１６】
上述の本発明の光学ピックアップの構成によれば、上述した本発明のレーザ装置の構成を備えているので、半導体レーザを短いパルスで発光させることが可能になり、短いパルスのレーザ光を光記録媒体に照射することができる。
【００１７】
上述の本発明の光ディスク装置の構成によれば、上述した本発明のレーザ装置の構成を含む光学ピックアップを含んでいるので、半導体レーザを短いパルスで発光させることが可能になり、短いパルスのレーザ光を光ディスクに照射することができる。
【発明の効果】
【００１８】
上述の本発明によれば、半導体レーザを短いパルスで発光させることが可能になるため、増幅回路での増幅を大きくして半導体レーザの出射光の強度を大きくしても、パルス幅が短いので半導体レーザが劣化することを防ぐことができる。これにより、半導体レーザを用いて、出射光強度が大きく、かつ小型の光源を構成することが可能になる。
【００１９】
また、本発明の光学ピックアップや本発明の光ディスク装置の構成によれば、短いパルスのレーザ光を光ディスク等の光記録媒体に照射することができ、また、半導体レーザによって、出射光強度が大きく、かつ小型の光源を構成することが可能になる。
これにより、光ディスク等の光記録媒体を、厚み方向に３次元的に情報を記録する構成として、大容量化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態の光学ピックアップの概略構成図（ブロック図）である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の光学ピックアップの概略構成図（ブロック図）である。
【図３】第２の実施の形態に対する変形例の概略構成図（ブロック図）である。
【図４】本発明の第３の実施の形態のレーザ装置の概略構成図（ブロック図）である。
【図５】特性の測定を行ったレーザ装置の概略構成図（ブロック図）である。
【図６】図５の半導体レーザの発光波形の一例を示す図である。
【図７】半導体レーザがオン状態のときの等価回路の一例を示す図である。
【図８】Ａ、Ｂ 制御回路部を挿入した構成とスルーで接続した構成とにおいて、観測したモニタ信号を比較して示す図である。
【図９】図５の半導体レーザを図７の等価回路に置換して、制御回路部を挿入した構成とスルーで接続した構成とにおいて、観測したモニタ信号を比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態とする）について説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．変形例
４．第３の実施の形態
５．特性の測定
【００２２】
＜１．第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態の光学ピックアップの概略構成図（ブロック図）を、図１に示す。
【００２３】
この光学ピックアップ１０は、信号発生回路１１と、ＲＦアンプ１２と、半導体レーザ１３と、コリメータレンズ１４と、ビームスプリッタ１５と、対物レンズ１６，１７Ａ，１７Ｂと、フォトディテクタ１８Ａ，１８Ｂとを備えている。
そして、この光学ピックアップ１０は、光ディスク２０にレーザ光を照射して、光ディスク２０への情報の記録や、光ディスク２０に記録された情報の再生を行う。
【００２４】
信号発生回路１１は、半導体レーザ１３を駆動して半導体レーザ１３からレーザ光を出射させるための、短パルス信号Ｓ１を発生させる。
この短パルス信号Ｓ１は、好ましくは、数ナノ秒（例えば、１ナノ秒）のパルス幅を有し、繰り返し周波数が１０〜２００ＭＨｚのパルス信号とする。
【００２５】
ＲＦアンプ１２は、信号発生回路１１で発生させた短パルス信号Ｓ１の振幅を増幅させる。例えば、４０〜５０Ｖ程度、３０ｄＢ程度増幅させる。
このＲＦアンプ１２としては、例えば、Ｒ＆Ｋ社製のＡＬＭ００１１０を使用することができる。
なお、ＲＦアンプ１２の終端の特性インピーダンスは、負荷とのインピーダンス整合のため通常５０Ωで設計される。
【００２６】
半導体レーザ１３には、光学ピックアップ１０が記録や再生の対象とする光ディスク２０の種類に対応して、所定の波長帯域のレーザ光を出射する半導体レーザを使用する。
【００２７】
コリメータレンズ１４は、半導体レーザ１３から出射したレーザ光を平行光にする。
ビームスプリッタ１５は、半導体レーザ１３からのレーザ光を、光ディスク２０へ向かう光と、第１のフォトディテクタ１８Ａに向かう光とに分離する。
対物レンズ１６は、半導体レーザ１３からのレーザ光を集束して、光ディスク２０に照射させる。
【００２８】
対物レンズ１７Ａ及び第１のフォトディテクタ１８Ａは、半導体レーザ１３から出射した光をモニタするための構成である。
対物レンズ１７Ｂ及び第２のフォトディテクタ１８Ｂは、光ディスク２０で反射した戻り光を検出するための構成である。
第１のフォトディテクタ１８Ａ及び第２のフォトディテクタ１８Ｂには、半導体層によって形成したフォトダイオードを含む受光素子を使用することができる。
【００２９】
さらに、この光学ピックアップ１０は、ＲＦアンプ１２と半導体レーザ１３との間に、パルス信号を制御する制御回路部２１を備えている。
この制御回路部２１は、ＲＦアンプ１２及び半導体レーザ１３に直列に接続されたコンデンサＣと、コンデンサＣの半導体レーザ１３側に一端が接続されたコイルＬとを有している。コイルＬの他端は、抵抗Ｒを介して接地電位ＧＮＤに接続されているので、コイルＬの他端が抵抗Ｒの抵抗値に対応した電位となる。
【００３０】
この制御回路部２１では、コンデンサＣ及びコイルＬを接続した回路の作用によって、パルス信号の交流成分は通過するが、パルス信号の直流成分は少なくとも一部（一部又は全部）が除去される。
これにより、制御回路部２１によってＲＦアンプ１２で増幅された短パルス信号Ｓ１の直流成分が変化するので、半導体レーザ１３に供給されるレーザ駆動信号Ｓ２におけるＤＣオフセットを低減又は除去することができる。
制御回路部２１において、パルス信号の直流成分を全部除去するように構成した場合には、レーザ駆動信号Ｓ２におけるＤＣオフセットを除去して、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値を０に制御することが可能になる。
【００３１】
そして、制御回路部２１のコンデンサＣの容量及びコイルＬのインダクタンスの値により、どの程度パルス信号の交流成分が除去されるかを変えることができる。
【００３２】
図１に示す光学ピックアップ１０は、例えば以下に説明するように、動作する。
信号発生回路１１により、短パルス信号Ｓ１、例えば、数ナノ秒（例えば、１ナノ秒）のパルス幅を有し、繰り返し周波数が１０〜２００ＭＨｚのパルス信号を発生させる。
信号発生回路１１で発生した短パルス信号Ｓ１は、ＲＦアンプ１２により、半導体レーザ１３から短パルスが発光する程度の振幅まで増幅される。
ＲＦアンプ１２により増幅された短パルス信号Ｓ１は、制御回路部２１により、直流成分の一部又は全部が除去されて、ＤＣオフセットが低減又は除去される。これにより、ＤＣオフセットが低減又は除去されたレーザ駆動信号Ｓ２が、半導体レーザ１３に供給される。レーザ駆動信号Ｓ２は、ＤＣオフセットが低減又は除去されているので、半導体レーザ１３から約１０ピコ秒程度の短パルス光が発光される。
半導体レーザ１３から出力された短パルス光は、コリメータレンズ１４を経て平行光となり、ビームスプリッタ１５により、モニタ用の光が一部分岐して、残りの光が光ディスク２０に向かう。ビームスプリッタ１５を透過した光は、対物レンズ１７Ａで集光されて、モニタ用の第１のフォトディテクタ１８Ａで受光される。ビームスプリッタ１５で反射された光は、対物レンズ１６により集光されて、光ディスク２０に照射される。
光ディスク２０で反射した戻り光は、ビームスプリッタ１５を透過して、対物レンズ１７Ｂで集光されて、第２のフォトディテクタ１８Ｂで受光される。
【００３３】
上述の第１の実施の形態の光学ピックアップ１０の構成によれば、信号発生回路１１で発生した短パルス信号Ｓ１を増幅するＲＦアンプ１２と、半導体レーザ１３との間に、コンデンサＣ及びコイルＬから成る制御回路部２１を設けている。そして、制御回路部２１は、コンデンサＣをＲＦアンプ１２及び半導体レーザ１３と直列に接続して、コイルＬはコンデンサＣの一端と接地電位に接続された抵抗Ｒとに接続した構成である。
これにより、制御回路部２１によって、短パルス信号Ｓ１のうち、交流成分は通過させて、直流成分の一部又は全部を除去することができるので、半導体レーザ１３に供給されるレーザ駆動信号Ｓ２においてＤＣオフセットを低減又は除去することが可能になる。
従って、レーザ駆動信号Ｓ２を適切なパルス信号にして、半導体レーザ１３を短パルス発光させることが可能になる。
【００３４】
半導体レーザ１３を短パルス発光させることが可能になるので、ＲＦアンプ１２での増幅を大きくして、半導体レーザ１３の出射光の強度を大きくしても、パルス幅が短いので半導体レーザ１３が劣化することを防ぐことができる。これにより、半導体レーザ１３を用いて、出射光強度が大きく、かつ小型の光源を構成することが可能になる。
そして、このように出射光強度が大きく、かつ小型の光源を構成することが可能になるので、前述したように、光ディスク２０を厚み方向に３次元的に情報を記録する構成として、光ディスク２０を大容量化することも可能になる。
【００３５】
＜２．第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態の光学ピックアップの概略構成図（ブロック図）を、図２に示す。
【００３６】
この光学ピックアップ３０は、ＲＦアンプ１２と半導体レーザ１３との間に、パルス信号を制御する制御回路部として、Ｂｉａｓ Ｔｅｅ２２を備えている。
Ｂｉａｓ Ｔｅｅ２２は、コンデンサやコイル等を含んで構成されており、第１の実施の形態の制御回路部２１と同様に、パルス信号の交流成分を通過させて、パルス信号の直流成分の少なくとも一部（一部又は全部）を除去することができる。
Ｂｉａｓ Ｔｅｅ２２としては、市販のＢｉａｓ Ｔｅｅを使用することができる。そして、この光学ピックアップ３０の制御回路部に要求される条件を満たす仕様のＢｉａｓ Ｔｅｅを使用する。
【００３７】
その他の構成は、第１の実施の形態の光学ピックアップ１０と同様であるので、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００３８】
上述の第２の実施の形態の光学ピックアップ３０の構成によれば、信号発生回路１１で発生した短パルス信号Ｓ１を増幅するＲＦアンプ１２と、半導体レーザ１３との間に、制御回路部としてＢｉａｓ Ｔｅｅ２２を設けている。
これにより、制御回路部によって、短パルス信号Ｓ１のうち、交流成分は通過させて、直流成分の一部又は全部を除去することができるので、半導体レーザ１３に供給されるレーザ駆動信号Ｓ２においてＤＣオフセットを低減又は除去することが可能になる。
従って、レーザ駆動信号Ｓ２を適切なパルス信号にして、半導体レーザ１３を短パルス発光させることが可能になる。
【００３９】
半導体レーザ１３を短パルス発光させることが可能になるので、ＲＦアンプ１２での増幅を大きくして、半導体レーザ１３の出射光の強度を大きくしても、パルス幅が短いので半導体レーザ１３が劣化することを防ぐことができる。これにより、半導体レーザ１３を用いて、出射光強度が大きく、かつ小型の光源を構成することが可能になる。
そして、このように出射光強度が大きく、かつ小型の光源を構成することが可能になるので、前述したように、光ディスク２０を厚み方向に３次元的に情報を記録する構成として、光ディスク２０を大容量化することも可能になる。
【００４０】
＜３．変形例＞
図２に示した第２の実施の形態では、ＤＣオフセットを除去する制御回路部（Ｂｉａｓ Ｔｅｅ２２）を、抵抗Ｒを介して接地電位ＧＮＤに接続していた。
これに対して、変形例として、光学ピックアップの概略構成図（ブロック図）を図３に示す。
【００４１】
図３に示す光学ピックアップ３１では、図２に示した第２の実施の形態の光学ピックアップ３０の構成に対して、制御回路部（Ｂｉａｓ Ｔｅｅ２２）を接地電位ＧＮＤに接続する代わりに、制御回路部を直流電源部であるＤＣ電源２３に繋いでいる。
このように構成することにより、ＤＣ電源２３によって、制御回路部（Ｂｉａｓ Ｔｅｅ２２）に外部から直流バイアス電圧を印加することが可能になる。
【００４２】
また、制御回路部をＤＣ電源２３に繋ぐことにより、制御回路部によって制御される、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値レベルを、ＤＣ電源２３から印加する電圧に応じて、設定することが可能になる。
そして、例えば、ＤＣ電源２３を可変電源とした場合には、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値レベルを任意の値に制御することも可能になる。
このことにより、さらに半導体レーザ１３に供給されるレーザ駆動信号Ｓ２のピーク電圧を上げることが可能であるので、レーザ駆動信号Ｓ２の振幅を下げても半導体レーザ１３を発光させることが可能になる。
ただし、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値レベルが通常発光するレベルを超えると、半導体レーザ１３が常に発光することになり、半導体レーザ１３の発光効率が悪くなる。そのため、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値レベルが、半導体レーザ１３が発光するレベルを超えないように制御する必要がある。
【００４３】
図３は、第２の実施の形態の制御回路部（Ｂｉａｓ Ｔｅｅ２２）にＤＣ電源２３を接続した構成であった。
第１の実施の形態の制御回路部（コンデンサＣ及びコイルＬ）２１に、同様に、ＤＣ電源を接続した構成とすることも可能である。
【００４４】
上述した各実施の形態では、光ディスクに半導体レーザからのレーザ光を照射する構成であった。
本発明では、レーザ光を照射する光記録媒体は、光によって情報の記録や再生を行う構成であれば、ディスク状の光ディスクに限らず、カード状の光記録媒体等、他の形状の光記録媒体であってもよい。
【００４５】
上述した各実施の形態では、光ディスク２０からの戻り光をフォトディテクタにより受光していた。本発明では、光ディスク等の光記録媒体からの戻り光を受光する受光部は、フォトディテクタに限定されず、その他の構成の受光素子を受光部に使用してもよい。
また、本発明では、パルス信号を増幅する増幅回路は、上述した各実施の形態のＲＦアンプ１２に限定されず、その他の構成の増幅回路を使用してもよい。
【００４６】
上述した各実施の形態及び変形例の光学ピックアップ１０，３０，３１を用いて、光ディスク２０に対して情報の記録や情報の再生を行う光ディスク装置を構成することができる。
具体的な光ディスク装置としては、パーソナルコンピュータやビデオデッキやビデオカメラ等の各種の電子機器への内蔵型の光ディスクドライブや、単体の光ディスクドライブが挙げられる。
【００４７】
光ディスク装置は、光学ピックアップの他に、光ディスクを回転させる光ディスク駆動部、光学ピックアップを光ディスクに対して移動させる光学ピックアップ駆動部、フォトディテクタ等からの光出力信号の信号処理を行う信号処理部、等を備えて構成される。
光ディスク駆動部としては、スピンドルモータ等が挙げられる。光学ピックアップ駆動部としては、スレッドモータ等が挙げられる。
【００４８】
＜４．第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態のレーザ装置の概略構成図（ブロック図）を、図４に示す。
図４に示すレーザ装置４０は、レーザ治療装置やレーザ加工装置に適用して好適なものである。
【００４９】
このレーザ装置４０は、半導体レーザ１３から出射して、コリメータレンズ１４によって平行光とされたレーザ光を、治療または加工対象物４１に照射する。
このレーザ装置４０の場合は、対象物からの戻り光は生じないので、モニタ用の対物レンズ１７及びフォトディテクタ１８のみが設けられている。
その他の構成は、第１の実施の形態の光学ピックアップ１０と同様である。
【００５０】
上述の第３の実施の形態のレーザ装置４０の構成によれば、信号発生回路１１で発生した短パルス信号Ｓ１を増幅するＲＦアンプ１２と、半導体レーザ１３との間に、第１の実施の形態の光学ピックアップ１０と同様の構成の制御回路部２１を設けている。
これにより、制御回路部２１によって、短パルス信号Ｓ１のうち、交流成分は通過させて、直流成分の一部又は全部を除去することができるので、半導体レーザ１３に供給されるレーザ駆動信号Ｓ２においてＤＣオフセットを低減又は除去することが可能になる。
従って、レーザ駆動信号Ｓ２を適切なパルス信号にして半導体レーザ１３を短パルス発光させることが可能になる。
【００５１】
半導体レーザ１３を短パルス発光させることが可能になるので、ＲＦアンプ１２での増幅を大きくして、半導体レーザ１３の出射光の強度を大きくしても、パルス幅が短いので半導体レーザ１３が劣化することを防ぐことができる。
また、パルス幅が短いので、治療または加工対象物４１のうち、レーザ光が照射された箇所及びそのごく近傍のみを加熱することができるので、治療または加工対象物４１に与えるダメージを少なくして、治療または加工を行うことが可能になる。
【００５２】
なお、図４に示すレーザ装置４０の構成に対して、図２や図３に示したような、Ｂｉａｓ Ｔｅｅによる制御回路部やＤＣ電源による外部から制御回路への直流電圧の供給を適用することも可能である。
【００５３】
＜５．特性の測定＞
続いて、本発明の構成のレーザ装置を作製して、レーザ駆動信号及び半導体レーザから出射した光の状態を調べた。
作製したレーザ装置の概略構成図（ブロック図）を、図５に示す。
【００５４】
図５に示すレーザ装置において、図１の光学ピックアップ１０と比較して異なる構成は、以下の通りである。
コリメータレンズ１４の後段に、対物レンズ４３及びフォトディテクタ４４が設けられている。また、制御回路部２１と半導体レーザ１３との間に、Ｐｉｃｋｏｆｆ Ｔｅｅ４２が設けられ、このＰｉｃｋｏｆｆ Ｔｅｅ４２で分岐した線に接続して、オシロスコープ４５が設けられている。
Ｐｉｃｋｏｆｆ Ｔｅｅ４２は、レーザ駆動信号Ｓ２の一部を−２０ｄＢの出力で取り出して、モニタ信号Ｓ４としている。
フォトディテクタ４４によって、光を受光・検出して、光を電気信号に変換して光出力信号Ｓ３として出力する。
また、オシロスコープ４５には、フォトディテクタ４４で検出した光出力信号Ｓ３と、Ｐｉｃｋｏｆｆ Ｔｅｅ４２において取り出されたモニタ信号Ｓ４と、信号発生回路１１からのマーカー信号Ｓ５とが、供給される。マーカー信号Ｓ５は、短パルス信号Ｓ１に同期しており、オシロスコープ４５における波形観測時のトリガ信号として利用する。
【００５５】
ここで、図５のレーザ装置において、半導体レーザ１３の発光波形を調べた。得られた発光波形の一例を、図６に示す。図６の縦軸は光出力（Ｗ）であり、横軸は時間（ｎｓ；ナノ秒）である。
図６より、半導体レーザ１３が、０．０２ｎｓ以下のごく短いパルス幅を有する短パルスで発光していることがわかる。
【００５６】
また、半導体レーザがオン状態の等価回路は、抵抗及びコンデンサの受動素子を用いて、図７のように表すことができる。
図７では、一例として、ソニー製青紫色レーザダイオード（SLD-3233）を用いた場合の抵抗値及び容量の数値を示している。
図７に示すように、抵抗値が１５Ωの第１の抵抗Ｒ１と容量が１５ｐＦの第１のコンデンサＣ１とが並列に接続され、これらに直列に抵抗値が３．３Ωの第２の抵抗Ｒ２が接続され、さらにこれらに並列に容量が１ｐＦの第２のコンデンサＣ２が接続されている。
なお、半導体レーザがオフ状態であるときには、第１の抵抗Ｒ１の抵抗値が数ｋΩと大きくなり、その分半導体レーザ全体のインピーダンスも大きくなる。
即ち、半導体レーザは、オン状態とオフ状態とでインピーダンスが変化する。
【００５７】
図５に示したレーザ装置について、オシロスコープ４５においてモニタ信号Ｓ４を観測した。
また、比較対照として、図５に示したレーザ装置のＲＦアンプ１２と半導体レーザ１３との間を直接接続して、制御回路部２１をスルーさせた場合においても、同様に、オシロスコープ４５においてモニタ信号Ｓ４を観測した。
いずれの構成においても、短パルス信号Ｓ１を繰り返し周波数２００ＭＨｚでパルス幅０．５ｎｓとした。そして、短パルス信号Ｓ１を、半導体レーザ１３が発光しない程度の小さい振幅で発生させた場合と、半導体レーザ１３を発光させるための大きい振幅で発生させた場合とで、それぞれモニタ信号Ｓ４を観測した。
【００５８】
観測結果として、制御回路部（オフセット除去回路）２１を挿入した構成と、ＲＦアンプ１２と半導体レーザ１３との間をスルーで接続した構成とにおいて、観測したモニタ信号Ｓ４を比較して、図８Ａ及び図８Ｂに示す。図８Ａは短パルス信号Ｓ１の振幅が小さい場合を示し、図８Ｂは短パルス信号Ｓ１の振幅が大きい場合を示す。
なお、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、縦軸は、観測されたモニタ信号Ｓ４をレーザ駆動信号Ｓ２の電圧に換算して示している。また、モニタ信号Ｓ４には、レーザ駆動信号Ｓ２の他に、半導体レーザ１３で反射したパルスも含まれており、２．５ｎｓ付近及び７．５ｎｓ付近のピークがレーザ駆動信号Ｓ２に該当する。
【００５９】
図８Ａより、短パルス信号Ｓ１の振幅が小さく、半導体レーザ１３が短パルス発光しない程度である状態のときは、両者の構成とも、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値にオフセットは生じていない。
【００６０】
図８Ｂより、短パルス信号Ｓ１の振幅を大きくした状態では、制御回路部（オフセット除去回路）２１を挿入した構成では、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値にオフセットは生じていないため、半導体レーザ１３は短パルス発光をする。
これに対して、ＲＦアンプ１２と半導体レーザ１３との間をスルーで接続した構成では、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値に負電圧側へのオフセットが生じて、ピーク電圧が５Ｖ程度に下がるので、半導体レーザ１３は短パルス発光しない。それどころか、半導体レーザにかかる逆電圧が大きくなるため、半導体レーザを劣化させてしまうおそれがある。
【００６１】
一方、図５に示した半導体レーザ１３を、図７に示した半導体レーザの等価回路に置換して、同様にモニタ信号を観測した。
図８Ａ及び図８Ｂと同様に観測されたモニタ信号を、図９に示す。
【００６２】
図９より、上述したパルス発光していない状態（図８Ａを参照）と同じく、制御回路部（オフセット除去回路）２１を挿入した構成でも、スルーで接続した構成でも、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値にオフセットが生じない。
以上の結果から、半導体レーザが短パルス発光する際にインピーダンスが急激に変化するため、レーザ駆動信号の平均値にオフセットが生じることがわかる。
【００６３】
なお、本発明のレーザ装置において、図８Ａ、図８Ｂ、図９に示したような、半導体レーザで反射したパルスが問題になる場合には、信号発生回路と半導体レーザとの間の適切な箇所に減衰器を設ける。減衰器を設けると、減衰器によって短パルス信号も減衰するため、その分を見越して、信号発生回路から発生させるパルス信号の振幅を大きくしたり、ＲＦアンプ等の増幅回路の増幅率を大きくしたりする。
【００６４】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【符号の説明】
【００６５】
１０，３０，３１ 光学ピックアップ、１１ 信号発生回路、１２ ＲＦアンプ、１３ 半導体レーザ、１４ コリメータレンズ、１５ ビームスプリッタ、１６，１７，１７Ａ，１７Ｂ 対物レンズ、１８，１８Ａ，１８Ｂ フォトディテクタ、２０ 光ディスク、２１ 制御回路部、２２ Ｂｉａｓ Ｔｅｅ、２３ ＤＣ電源、４０ レーザ装置、４１ 治療または加工対象物、４５ オシロスコープ、Ｃ，Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｌ コイル、Ｒ，Ｒ１，Ｒ２ 抵抗、Ｓ１ 短パルス信号、Ｓ２ レーザ駆動信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザを用いたレーザ装置に係わる。また、本発明は、このレーザ装置を備えた光ピックアップ、並びに、光ディスクドライブ装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来、光情報記録媒体としては、円盤状の光情報記録媒体（光ディスク）が広く普及している。
一般には、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）及びBlu-ray Disc（登録商標）等が用いられている。
【０００３】
一方、光情報記録媒体に対応した光ディスク装置は、音楽コンテンツや映像コンテンツ等の各種コンテンツ、或いは、コンピュータ用の各種データ等のような種々の情報を当該光情報記録媒体に記録するように構成されている。
特に近年では、映像の高精細化や音楽の高音質化等により、情報量が増大しており、また１枚の光情報記録媒体に記録するコンテンツ数の増加が要求されているため、光情報記録媒体のさらなる大容量化が求められている。
【０００４】
そこで、光に応じて２光子吸収反応を生じさせることによって記録ピットを形成する材料を用いて、光情報記録媒体の厚み方向に３次元的に情報を記録する構成の光情報記録媒体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このような構成とすることにより、光情報記録媒体を大容量化することが可能になる。
【０００５】
ところで、この２光子吸収反応は、光強度の大きい光に応じてのみ生じる現象であるため、光源として出射光強度の大きい光源を用いる必要がある。
そして、出射光強度の大きい光源としては、レーザ光を短パルス出力する、いわゆるピコ秒レーザやフェムト秒レーザ等の短パルス光源があり、例えば、チタンサファイヤレーザやＹＡＧレーザ等が知られている。
【０００６】
しかし、これらの短パルス光源は、光発生器の外部に設けられた光学部品の作用によって、短パルス出力を実現しているため、一般的にサイズが大きくなり、また価格も高価である。
従って、短パルス光源を光ディスク装置に搭載することは非現実的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３７６５８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光ディスク装置において一般的に使用されている、小型の光発生器として、半導体レーザが挙げられる。
この半導体レーザから直接的にレーザ光をパルス出力することができれば、光発生器の外部に光学部品を設ける必要がなくなるので、短パルス光源を大幅に小型化することができると考えられる。
【０００９】
しかし、半導体レーザから短パルスのレーザ光を発生させるためには、非常に高い電圧を短時間に半導体レーザに印加しなければならない。そのため、駆動パルス信号を広帯域なＲＦアンプ等で増幅する必要がある。
【００１０】
通常、ＲＦアンプの出力インピーダンスは、特性インピーダンスが５０Ωで設計され、出力はＡＣ結合されている。
一方、半導体レーザの特性インピーダンスは、オフ状態では高くなり、オン状態では低くなり、パルス印加時に急激にインピーダンスが変化する。このため、駆動パルス波形の平均値にオフセットを生じる。
このように駆動パルス波形の平均値にオフセットが生じると、半導体レーザに印加するパルスのピーク電圧が下がり、半導体レーザからレーザを発生させるための閾値電圧を下回ってしまい、短パルスのレーザ光を発生させることができない。
【００１１】
上述した問題の解決のために、本発明においては、駆動パルスの直流成分を制御することにより、半導体レーザから短パルスのレーザ光を発生させることを可能にする、レーザ装置を提供するものである。また、このレーザ装置を備えた光学ピックアップ、並びに、光ディスク装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のレーザ装置は、半導体レーザと、この半導体レーザを駆動するためのパルス信号を発生させる信号発生回路と、パルス信号を増幅する増幅回路とを含む。さらに、増幅回路と半導体レーザとの間に設けられ、パルス信号の交流成分は通過させて、パルス信号の直流成分の少なくとも一部を除去して、パルス信号を制御する、制御回路部を含む。
【００１３】
本発明の光学ピックアップは、光記録媒体にレーザ光を照射して、光記録媒体への情報の記録又は光記録媒体に記録された情報の再生を行うものである。そして、半導体レーザと、この半導体レーザを駆動するためのパルス信号を発生させる信号発生回路と、パルス信号を増幅する増幅回路とを含む。さらに、増幅回路と半導体レーザとの間に設けられ、パルス信号の交流成分は通過させて、パルス信号の直流成分の少なくとも一部を除去して、パルス信号を制御する、制御回路部とを含む。即ち、上述した本発明のレーザ装置の構成を備えている。また、半導体レーザからのレーザ光を集光して光記録媒体に照射させる対物レンズと、光記録媒体からの戻り光を受光する受光部とを含む。
【００１４】
本発明の光ディスク装置は、光ディスクにレーザ光を照射して、光ディスクへの情報の記録又は光ディスクに記録された情報の再生を行うものである。そして、上述した本発明のレーザ装置の構成と、半導体レーザからのレーザ光を集光して光ディスクに照射させる対物レンズと、光ディスクからの戻り光を受光する受光部とを含む光学ピックアップを含んでいる。さらに、光ディスクを回転させる光ディスク駆動部と、光学ピックアップを光ディスクに対して移動させる光学ピックアップ駆動部と、受光部からの光出力信号の信号処理を行う信号処理部とを含んでいる。
【００１５】
上述の本発明のレーザ装置の構成によれば、増幅回路と半導体レーザとの間に設けられ、パルス信号の交流成分は通過させて、パルス信号の直流成分の少なくとも一部を除去して、パルス信号を制御する、制御回路部を含んでいる。これにより、パルス信号の直流成分の一部又は全部が除去されて半導体レーザに供給されるので、半導体レーザに供給される信号から、ＤＣオフセットを低減又は除去して、半導体レーザがパルス発光するための適切なパルス信号とすることが可能になる。従って、半導体レーザを短いパルスで発光させることが可能になる。
【００１６】
上述の本発明の光学ピックアップの構成によれば、上述した本発明のレーザ装置の構成を備えているので、半導体レーザを短いパルスで発光させることが可能になり、短いパルスのレーザ光を光記録媒体に照射することができる。
【００１７】
上述の本発明の光ディスク装置の構成によれば、上述した本発明のレーザ装置の構成を含む光学ピックアップを含んでいるので、半導体レーザを短いパルスで発光させることが可能になり、短いパルスのレーザ光を光ディスクに照射することができる。
【発明の効果】
【００１８】
上述の本発明によれば、半導体レーザを短いパルスで発光させることが可能になるため、増幅回路での増幅を大きくして半導体レーザの出射光の強度を大きくしても、パルス幅が短いので半導体レーザが劣化することを防ぐことができる。これにより、半導体レーザを用いて、出射光強度が大きく、かつ小型の光源を構成することが可能になる。
【００１９】
また、本発明の光学ピックアップや本発明の光ディスク装置の構成によれば、短いパルスのレーザ光を光ディスク等の光記録媒体に照射することができ、また、半導体レーザによって、出射光強度が大きく、かつ小型の光源を構成することが可能になる。
これにより、光ディスク等の光記録媒体を、厚み方向に３次元的に情報を記録する構成として、大容量化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態の光学ピックアップの概略構成図（ブロック図）である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の光学ピックアップの概略構成図（ブロック図）である。
【図３】第２の実施の形態に対する変形例の概略構成図（ブロック図）である。
【図４】本発明の第３の実施の形態のレーザ装置の概略構成図（ブロック図）である。
【図５】特性の測定を行ったレーザ装置の概略構成図（ブロック図）である。
【図６】図５の半導体レーザの発光波形の一例を示す図である。
【図７】半導体レーザがオン状態のときの等価回路の一例を示す図である。
【図８】Ａ、Ｂ 制御回路部を挿入した構成とスルーで接続した構成とにおいて、観測したモニタ信号を比較して示す図である。
【図９】図５の半導体レーザを図７の等価回路に置換して、制御回路部を挿入した構成とスルーで接続した構成とにおいて、観測したモニタ信号を比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態とする）について説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．変形例
４．第３の実施の形態
５．特性の測定
【００２２】
＜１．第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態の光学ピックアップの概略構成図（ブロック図）を、図１に示す。
【００２３】
この光学ピックアップ１０は、信号発生回路１１と、ＲＦアンプ１２と、半導体レーザ１３と、コリメータレンズ１４と、ビームスプリッタ１５と、対物レンズ１６，１７Ａ，１７Ｂと、フォトディテクタ１８Ａ，１８Ｂとを備えている。
そして、この光学ピックアップ１０は、光ディスク２０にレーザ光を照射して、光ディスク２０への情報の記録や、光ディスク２０に記録された情報の再生を行う。
【００２４】
信号発生回路１１は、半導体レーザ１３を駆動して半導体レーザ１３からレーザ光を出射させるための、短パルス信号Ｓ１を発生させる。
この短パルス信号Ｓ１は、好ましくは、数ナノ秒（例えば、１ナノ秒）のパルス幅を有し、繰り返し周波数が１０〜２００ＭＨｚのパルス信号とする。
【００２５】
ＲＦアンプ１２は、信号発生回路１１で発生させた短パルス信号Ｓ１の振幅を増幅させる。例えば、４０〜５０Ｖ程度、３０ｄＢ程度増幅させる。
このＲＦアンプ１２としては、例えば、Ｒ＆Ｋ社製のＡＬＭ００１１０を使用することができる。
なお、ＲＦアンプ１２の終端の特性インピーダンスは、負荷とのインピーダンス整合のため通常５０Ωで設計される。
【００２６】
半導体レーザ１３には、光学ピックアップ１０が記録や再生の対象とする光ディスク２０の種類に対応して、所定の波長帯域のレーザ光を出射する半導体レーザを使用する。
【００２７】
コリメータレンズ１４は、半導体レーザ１３から出射したレーザ光を平行光にする。
ビームスプリッタ１５は、半導体レーザ１３からのレーザ光を、光ディスク２０へ向かう光と、第１のフォトディテクタ１８Ａに向かう光とに分離する。
対物レンズ１６は、半導体レーザ１３からのレーザ光を集束して、光ディスク２０に照射させる。
【００２８】
対物レンズ１７Ａ及び第１のフォトディテクタ１８Ａは、半導体レーザ１３から出射した光をモニタするための構成である。
対物レンズ１７Ｂ及び第２のフォトディテクタ１８Ｂは、光ディスク２０で反射した戻り光を検出するための構成である。
第１のフォトディテクタ１８Ａ及び第２のフォトディテクタ１８Ｂには、半導体層によって形成したフォトダイオードを含む受光素子を使用することができる。
【００２９】
さらに、この光学ピックアップ１０は、ＲＦアンプ１２と半導体レーザ１３との間に、パルス信号を制御する制御回路部２１を備えている。
この制御回路部２１は、ＲＦアンプ１２及び半導体レーザ１３に直列に接続されたコンデンサＣと、コンデンサＣの半導体レーザ１３側に一端が接続されたコイルＬとを有している。コイルＬの他端は、抵抗Ｒを介して接地電位ＧＮＤに接続されているので、コイルＬの他端が抵抗Ｒの抵抗値に対応した電位となる。
【００３０】
この制御回路部２１では、コンデンサＣ及びコイルＬを接続した回路の作用によって、パルス信号の交流成分は通過するが、パルス信号の直流成分は少なくとも一部（一部又は全部）が除去される。
これにより、制御回路部２１によってＲＦアンプ１２で増幅された短パルス信号Ｓ１の直流成分が変化するので、半導体レーザ１３に供給されるレーザ駆動信号Ｓ２におけるＤＣオフセットを低減又は除去することができる。
制御回路部２１において、パルス信号の直流成分を全部除去するように構成した場合には、レーザ駆動信号Ｓ２におけるＤＣオフセットを除去して、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値を０に制御することが可能になる。
【００３１】
そして、制御回路部２１のコンデンサＣの容量及びコイルＬのインダクタンスの値により、どの程度パルス信号の交流成分が除去されるかを変えることができる。
【００３２】
図１に示す光学ピックアップ１０は、例えば以下に説明するように、動作する。
信号発生回路１１により、短パルス信号Ｓ１、例えば、数ナノ秒（例えば、１ナノ秒）のパルス幅を有し、繰り返し周波数が１０〜２００ＭＨｚのパルス信号を発生させる。
信号発生回路１１で発生した短パルス信号Ｓ１は、ＲＦアンプ１２により、半導体レーザ１３から短パルスが発光する程度の振幅まで増幅される。
ＲＦアンプ１２により増幅された短パルス信号Ｓ１は、制御回路部２１により、直流成分の一部又は全部が除去されて、ＤＣオフセットが低減又は除去される。これにより、ＤＣオフセットが低減又は除去されたレーザ駆動信号Ｓ２が、半導体レーザ１３に供給される。レーザ駆動信号Ｓ２は、ＤＣオフセットが低減又は除去されているので、半導体レーザ１３から約１０ピコ秒程度の短パルス光が発光される。
半導体レーザ１３から出力された短パルス光は、コリメータレンズ１４を経て平行光となり、ビームスプリッタ１５により、モニタ用の光が一部分岐して、残りの光が光ディスク２０に向かう。ビームスプリッタ１５を透過した光は、対物レンズ１７Ａで集光されて、モニタ用の第１のフォトディテクタ１８Ａで受光される。ビームスプリッタ１５で反射された光は、対物レンズ１６により集光されて、光ディスク２０に照射される。
光ディスク２０で反射した戻り光は、ビームスプリッタ１５を透過して、対物レンズ１７Ｂで集光されて、第２のフォトディテクタ１８Ｂで受光される。
【００３３】
上述の第１の実施の形態の光学ピックアップ１０の構成によれば、信号発生回路１１で発生した短パルス信号Ｓ１を増幅するＲＦアンプ１２と、半導体レーザ１３との間に、コンデンサＣ及びコイルＬから成る制御回路部２１を設けている。そして、制御回路部２１は、コンデンサＣをＲＦアンプ１２及び半導体レーザ１３と直列に接続して、コイルＬはコンデンサＣの一端と接地電位に接続された抵抗Ｒとに接続した構成である。
これにより、制御回路部２１によって、短パルス信号Ｓ１のうち、交流成分は通過させて、直流成分の一部又は全部を除去することができるので、半導体レーザ１３に供給されるレーザ駆動信号Ｓ２においてＤＣオフセットを低減又は除去することが可能になる。
従って、レーザ駆動信号Ｓ２を適切なパルス信号にして、半導体レーザ１３を短パルス発光させることが可能になる。
【００３４】
半導体レーザ１３を短パルス発光させることが可能になるので、ＲＦアンプ１２での増幅を大きくして、半導体レーザ１３の出射光の強度を大きくしても、パルス幅が短いので半導体レーザ１３が劣化することを防ぐことができる。これにより、半導体レーザ１３を用いて、出射光強度が大きく、かつ小型の光源を構成することが可能になる。
そして、このように出射光強度が大きく、かつ小型の光源を構成することが可能になるので、前述したように、光ディスク２０を厚み方向に３次元的に情報を記録する構成として、光ディスク２０を大容量化することも可能になる。
【００３５】
＜２．第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態の光学ピックアップの概略構成図（ブロック図）を、図２に示す。
【００３６】
この光学ピックアップ３０は、ＲＦアンプ１２と半導体レーザ１３との間に、パルス信号を制御する制御回路部として、Ｂｉａｓ Ｔｅｅ２２を備えている。
Ｂｉａｓ Ｔｅｅ２２は、コンデンサやコイル等を含んで構成されており、第１の実施の形態の制御回路部２１と同様に、パルス信号の交流成分を通過させて、パルス信号の直流成分の少なくとも一部（一部又は全部）を除去することができる。
Ｂｉａｓ Ｔｅｅ２２としては、市販のＢｉａｓ Ｔｅｅを使用することができる。そして、この光学ピックアップ３０の制御回路部に要求される条件を満たす仕様のＢｉａｓ Ｔｅｅを使用する。
【００３７】
その他の構成は、第１の実施の形態の光学ピックアップ１０と同様であるので、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００３８】
上述の第２の実施の形態の光学ピックアップ３０の構成によれば、信号発生回路１１で発生した短パルス信号Ｓ１を増幅するＲＦアンプ１２と、半導体レーザ１３との間に、制御回路部としてＢｉａｓ Ｔｅｅ２２を設けている。
これにより、制御回路部によって、短パルス信号Ｓ１のうち、交流成分は通過させて、直流成分の一部又は全部を除去することができるので、半導体レーザ１３に供給されるレーザ駆動信号Ｓ２においてＤＣオフセットを低減又は除去することが可能になる。
従って、レーザ駆動信号Ｓ２を適切なパルス信号にして、半導体レーザ１３を短パルス発光させることが可能になる。
【００３９】
半導体レーザ１３を短パルス発光させることが可能になるので、ＲＦアンプ１２での増幅を大きくして、半導体レーザ１３の出射光の強度を大きくしても、パルス幅が短いので半導体レーザ１３が劣化することを防ぐことができる。これにより、半導体レーザ１３を用いて、出射光強度が大きく、かつ小型の光源を構成することが可能になる。
そして、このように出射光強度が大きく、かつ小型の光源を構成することが可能になるので、前述したように、光ディスク２０を厚み方向に３次元的に情報を記録する構成として、光ディスク２０を大容量化することも可能になる。
【００４０】
＜３．変形例＞
図２に示した第２の実施の形態では、ＤＣオフセットを除去する制御回路部（Ｂｉａｓ Ｔｅｅ２２）を、抵抗Ｒを介して接地電位ＧＮＤに接続していた。
これに対して、変形例として、光学ピックアップの概略構成図（ブロック図）を図３に示す。
【００４１】
図３に示す光学ピックアップ３１では、図２に示した第２の実施の形態の光学ピックアップ３０の構成に対して、制御回路部（Ｂｉａｓ Ｔｅｅ２２）を接地電位ＧＮＤに接続する代わりに、制御回路部を直流電源部であるＤＣ電源２３に繋いでいる。
このように構成することにより、ＤＣ電源２３によって、制御回路部（Ｂｉａｓ Ｔｅｅ２２）に外部から直流バイアス電圧を印加することが可能になる。
【００４２】
また、制御回路部をＤＣ電源２３に繋ぐことにより、制御回路部によって制御される、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値レベルを、ＤＣ電源２３から印加する電圧に応じて、設定することが可能になる。
そして、例えば、ＤＣ電源２３を可変電源とした場合には、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値レベルを任意の値に制御することも可能になる。
このことにより、さらに半導体レーザ１３に供給されるレーザ駆動信号Ｓ２のピーク電圧を上げることが可能であるので、レーザ駆動信号Ｓ２の振幅を下げても半導体レーザ１３を発光させることが可能になる。
ただし、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値レベルが通常発光するレベルを超えると、半導体レーザ１３が常に発光することになり、半導体レーザ１３の発光効率が悪くなる。そのため、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値レベルが、半導体レーザ１３が発光するレベルを超えないように制御する必要がある。
【００４３】
図３は、第２の実施の形態の制御回路部（Ｂｉａｓ Ｔｅｅ２２）にＤＣ電源２３を接続した構成であった。
第１の実施の形態の制御回路部（コンデンサＣ及びコイルＬ）２１に、同様に、ＤＣ電源を接続した構成とすることも可能である。
【００４４】
上述した各実施の形態では、光ディスクに半導体レーザからのレーザ光を照射する構成であった。
本発明では、レーザ光を照射する光記録媒体は、光によって情報の記録や再生を行う構成であれば、ディスク状の光ディスクに限らず、カード状の光記録媒体等、他の形状の光記録媒体であってもよい。
【００４５】
上述した各実施の形態では、光ディスク２０からの戻り光をフォトディテクタにより受光していた。本発明では、光ディスク等の光記録媒体からの戻り光を受光する受光部は、フォトディテクタに限定されず、その他の構成の受光素子を受光部に使用してもよい。
また、本発明では、パルス信号を増幅する増幅回路は、上述した各実施の形態のＲＦアンプ１２に限定されず、その他の構成の増幅回路を使用してもよい。
【００４６】
上述した各実施の形態及び変形例の光学ピックアップ１０，３０，３１を用いて、光ディスク２０に対して情報の記録や情報の再生を行う光ディスク装置を構成することができる。
具体的な光ディスク装置としては、パーソナルコンピュータやビデオデッキやビデオカメラ等の各種の電子機器への内蔵型の光ディスクドライブや、単体の光ディスクドライブが挙げられる。
【００４７】
光ディスク装置は、光学ピックアップの他に、光ディスクを回転させる光ディスク駆動部、光学ピックアップを光ディスクに対して移動させる光学ピックアップ駆動部、フォトディテクタ等からの光出力信号の信号処理を行う信号処理部、等を備えて構成される。
光ディスク駆動部としては、スピンドルモータ等が挙げられる。光学ピックアップ駆動部としては、スレッドモータ等が挙げられる。
【００４８】
＜４．第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態のレーザ装置の概略構成図（ブロック図）を、図４に示す。
図４に示すレーザ装置４０は、レーザ治療装置やレーザ加工装置に適用して好適なものである。
【００４９】
このレーザ装置４０は、半導体レーザ１３から出射して、コリメータレンズ１４によって平行光とされたレーザ光を、治療または加工対象物４１に照射する。
このレーザ装置４０の場合は、対象物からの戻り光は生じないので、モニタ用の対物レンズ１７及びフォトディテクタ１８のみが設けられている。
その他の構成は、第１の実施の形態の光学ピックアップ１０と同様である。
【００５０】
上述の第３の実施の形態のレーザ装置４０の構成によれば、信号発生回路１１で発生した短パルス信号Ｓ１を増幅するＲＦアンプ１２と、半導体レーザ１３との間に、第１の実施の形態の光学ピックアップ１０と同様の構成の制御回路部２１を設けている。
これにより、制御回路部２１によって、短パルス信号Ｓ１のうち、交流成分は通過させて、直流成分の一部又は全部を除去することができるので、半導体レーザ１３に供給されるレーザ駆動信号Ｓ２においてＤＣオフセットを低減又は除去することが可能になる。
従って、レーザ駆動信号Ｓ２を適切なパルス信号にして半導体レーザ１３を短パルス発光させることが可能になる。
【００５１】
半導体レーザ１３を短パルス発光させることが可能になるので、ＲＦアンプ１２での増幅を大きくして、半導体レーザ１３の出射光の強度を大きくしても、パルス幅が短いので半導体レーザ１３が劣化することを防ぐことができる。
また、パルス幅が短いので、治療または加工対象物４１のうち、レーザ光が照射された箇所及びそのごく近傍のみを加熱することができるので、治療または加工対象物４１に与えるダメージを少なくして、治療または加工を行うことが可能になる。
【００５２】
なお、図４に示すレーザ装置４０の構成に対して、図２や図３に示したような、Ｂｉａｓ Ｔｅｅによる制御回路部やＤＣ電源による外部から制御回路への直流電圧の供給を適用することも可能である。
【００５３】
＜５．特性の測定＞
続いて、本発明の構成のレーザ装置を作製して、レーザ駆動信号及び半導体レーザから出射した光の状態を調べた。
作製したレーザ装置の概略構成図（ブロック図）を、図５に示す。
【００５４】
図５に示すレーザ装置において、図１の光学ピックアップ１０と比較して異なる構成は、以下の通りである。
コリメータレンズ１４の後段に、対物レンズ４３及びフォトディテクタ４４が設けられている。また、制御回路部２１と半導体レーザ１３との間に、Ｐｉｃｋｏｆｆ Ｔｅｅ４２が設けられ、このＰｉｃｋｏｆｆ Ｔｅｅ４２で分岐した線に接続して、オシロスコープ４５が設けられている。
Ｐｉｃｋｏｆｆ Ｔｅｅ４２は、レーザ駆動信号Ｓ２の一部を−２０ｄＢの出力で取り出して、モニタ信号Ｓ４としている。
フォトディテクタ４４によって、光を受光・検出して、光を電気信号に変換して光出力信号Ｓ３として出力する。
また、オシロスコープ４５には、フォトディテクタ４４で検出した光出力信号Ｓ３と、Ｐｉｃｋｏｆｆ Ｔｅｅ４２において取り出されたモニタ信号Ｓ４と、信号発生回路１１からのマーカー信号Ｓ５とが、供給される。マーカー信号Ｓ５は、短パルス信号Ｓ１に同期しており、オシロスコープ４５における波形観測時のトリガ信号として利用する。
【００５５】
ここで、図５のレーザ装置において、半導体レーザ１３の発光波形を調べた。得られた発光波形の一例を、図６に示す。図６の縦軸は光出力（Ｗ）であり、横軸は時間（ｎｓ；ナノ秒）である。
図６より、半導体レーザ１３が、０．０２ｎｓ以下のごく短いパルス幅を有する短パルスで発光していることがわかる。
【００５６】
また、半導体レーザがオン状態の等価回路は、抵抗及びコンデンサの受動素子を用いて、図７のように表すことができる。
図７では、一例として、ソニー製青紫色レーザダイオード（SLD-3233）を用いた場合の抵抗値及び容量の数値を示している。
図７に示すように、抵抗値が１５Ωの第１の抵抗Ｒ１と容量が１５ｐＦの第１のコンデンサＣ１とが並列に接続され、これらに直列に抵抗値が３．３Ωの第２の抵抗Ｒ２が接続され、さらにこれらに並列に容量が１ｐＦの第２のコンデンサＣ２が接続されている。
なお、半導体レーザがオフ状態であるときには、第１の抵抗Ｒ１の抵抗値が数ｋΩと大きくなり、その分半導体レーザ全体のインピーダンスも大きくなる。
即ち、半導体レーザは、オン状態とオフ状態とでインピーダンスが変化する。
【００５７】
図５に示したレーザ装置について、オシロスコープ４５においてモニタ信号Ｓ４を観測した。
また、比較対照として、図５に示したレーザ装置のＲＦアンプ１２と半導体レーザ１３との間を直接接続して、制御回路部２１をスルーさせた場合においても、同様に、オシロスコープ４５においてモニタ信号Ｓ４を観測した。
いずれの構成においても、短パルス信号Ｓ１を繰り返し周波数２００ＭＨｚでパルス幅０．５ｎｓとした。そして、短パルス信号Ｓ１を、半導体レーザ１３が発光しない程度の小さい振幅で発生させた場合と、半導体レーザ１３を発光させるための大きい振幅で発生させた場合とで、それぞれモニタ信号Ｓ４を観測した。
【００５８】
観測結果として、制御回路部（オフセット除去回路）２１を挿入した構成と、ＲＦアンプ１２と半導体レーザ１３との間をスルーで接続した構成とにおいて、観測したモニタ信号Ｓ４を比較して、図８Ａ及び図８Ｂに示す。図８Ａは短パルス信号Ｓ１の振幅が小さい場合を示し、図８Ｂは短パルス信号Ｓ１の振幅が大きい場合を示す。
なお、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、縦軸は、観測されたモニタ信号Ｓ４をレーザ駆動信号Ｓ２の電圧に換算して示している。また、モニタ信号Ｓ４には、レーザ駆動信号Ｓ２の他に、半導体レーザ１３で反射したパルスも含まれており、２．５ｎｓ付近及び７．５ｎｓ付近のピークがレーザ駆動信号Ｓ２に該当する。
【００５９】
図８Ａより、短パルス信号Ｓ１の振幅が小さく、半導体レーザ１３が短パルス発光しない程度である状態のときは、両者の構成とも、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値にオフセットは生じていない。
【００６０】
図８Ｂより、短パルス信号Ｓ１の振幅を大きくした状態では、制御回路部（オフセット除去回路）２１を挿入した構成では、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値にオフセットは生じていないため、半導体レーザ１３は短パルス発光をする。
これに対して、ＲＦアンプ１２と半導体レーザ１３との間をスルーで接続した構成では、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値に負電圧側へのオフセットが生じて、ピーク電圧が５Ｖ程度に下がるので、半導体レーザ１３は短パルス発光しない。それどころか、半導体レーザにかかる逆電圧が大きくなるため、半導体レーザを劣化させてしまうおそれがある。
【００６１】
一方、図５に示した半導体レーザ１３を、図７に示した半導体レーザの等価回路に置換して、同様にモニタ信号を観測した。
図８Ａ及び図８Ｂと同様に観測されたモニタ信号を、図９に示す。
【００６２】
図９より、上述したパルス発光していない状態（図８Ａを参照）と同じく、制御回路部（オフセット除去回路）２１を挿入した構成でも、スルーで接続した構成でも、レーザ駆動信号Ｓ２の平均値にオフセットが生じない。
以上の結果から、半導体レーザが短パルス発光する際にインピーダンスが急激に変化するため、レーザ駆動信号の平均値にオフセットが生じることがわかる。
【００６３】
なお、本発明のレーザ装置において、図８Ａ、図８Ｂ、図９に示したような、半導体レーザで反射したパルスが問題になる場合には、信号発生回路と半導体レーザとの間の適切な箇所に減衰器を設ける。減衰器を設けると、減衰器によって短パルス信号も減衰するため、その分を見越して、信号発生回路から発生させるパルス信号の振幅を大きくしたり、ＲＦアンプ等の増幅回路の増幅率を大きくしたりする。
【００６４】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【符号の説明】
【００６５】
１０，３０，３１ 光学ピックアップ、１１ 信号発生回路、１２ ＲＦアンプ、１３ 半導体レーザ、１４ コリメータレンズ、１５ ビームスプリッタ、１６，１７，１７Ａ，１７Ｂ 対物レンズ、１８，１８Ａ，１８Ｂ フォトディテクタ、２０ 光ディスク、２１ 制御回路部、２２ Ｂｉａｓ Ｔｅｅ、２３ ＤＣ電源、４０ レーザ装置、４１ 治療または加工対象物、４５ オシロスコープ、Ｃ，Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｌ コイル、Ｒ，Ｒ１，Ｒ２ 抵抗、Ｓ１ 短パルス信号、Ｓ２ レーザ駆動信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと、
前記半導体レーザを駆動するためのパルス信号を発生させる信号発生回路と、
前記パルス信号を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路と前記半導体レーザとの間に設けられ、前記パルス信号の交流成分は通過させて、前記パルス信号の直流成分の少なくとも一部を除去して、前記パルス信号を制御する、制御回路部とを含む
レーザ装置。
【請求項２】
前記制御回路部は、前記増幅回路及び前記半導体レーザに直列に接続されたコンデンサと、前記コンデンサの一端に接続されたコイルとから構成されている、請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記制御回路部の外部から、直流電圧を前記制御回路部に印加する直流電源部をさらに含む、請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記制御回路部において、前記パルス信号の直流成分を全て除去して、前記パルス信号の平均値を０に制御する、請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項５】
光記録媒体にレーザ光を照射して、前記光記録媒体への情報の記録又は前記光記録媒体に記録された情報の再生を行う、光学ピックアップであって、
半導体レーザと、
前記半導体レーザを駆動するためのパルス信号を発生させる信号発生回路と、
前記パルス信号を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路と前記半導体レーザとの間に設けられ、前記パルス信号の交流成分は通過させて、前記パルス信号の直流成分の少なくとも一部を除去して、前記パルス信号を制御する、制御回路部と、
前記半導体レーザからのレーザ光を集光して前記光記録媒体に照射させる対物レンズと、
前記光記録媒体からの戻り光を受光する受光部とを含む
光学ピックアップ。
【請求項６】
前記光記録媒体が光ディスクである請求項５に記載の光学ピックアップ。
【請求項７】
光ディスクにレーザ光を照射して、前記光ディスクへの情報の記録又は前記光ディスクに記録された情報の再生を行う、光ディスク装置であって、
半導体レーザと、前記半導体レーザを駆動するためのパルス信号を発生させる信号発生回路と、前記パルス信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路と前記半導体レーザとの間に設けられ、前記パルス信号の交流成分は通過させて、前記パルス信号の直流成分の少なくとも一部を除去して、前記パルス信号を制御する、制御回路部と、前記半導体レーザからのレーザ光を集光して前記光ディスクに照射させる対物レンズと、前記光ディスクからの戻り光を受光する受光部とを含む光学ピックアップと、
前記光ディスクを回転させる光ディスク駆動部と、
前記光学ピックアップを前記光ディスクに対して移動させる光学ピックアップ駆動部と、
前記受光部からの光出力信号の信号処理を行う信号処理部とを含む
光ディスク装置。
【請求項１】
半導体レーザと、
前記半導体レーザを駆動するためのパルス信号を発生させる信号発生回路と、
前記パルス信号を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路と前記半導体レーザとの間に設けられ、前記パルス信号の交流成分は通過させて、前記パルス信号の直流成分の少なくとも一部を除去して、前記パルス信号を制御する、制御回路部とを含む
レーザ装置。
【請求項２】
前記制御回路部は、前記増幅回路及び前記半導体レーザに直列に接続されたコンデンサと、前記コンデンサの一端に接続されたコイルとから構成されている、請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記制御回路部の外部から、直流電圧を前記制御回路部に印加する直流電源部をさらに含む、請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記制御回路部において、前記パルス信号の直流成分を全て除去して、前記パルス信号の平均値を０に制御する、請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項５】
光記録媒体にレーザ光を照射して、前記光記録媒体への情報の記録又は前記光記録媒体に記録された情報の再生を行う、光学ピックアップであって、
半導体レーザと、
前記半導体レーザを駆動するためのパルス信号を発生させる信号発生回路と、
前記パルス信号を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路と前記半導体レーザとの間に設けられ、前記パルス信号の交流成分は通過させて、前記パルス信号の直流成分の少なくとも一部を除去して、前記パルス信号を制御する、制御回路部と、
前記半導体レーザからのレーザ光を集光して前記光記録媒体に照射させる対物レンズと、
前記光記録媒体からの戻り光を受光する受光部とを含む
光学ピックアップ。
【請求項６】
前記光記録媒体が光ディスクである請求項５に記載の光学ピックアップ。
【請求項７】
光ディスクにレーザ光を照射して、前記光ディスクへの情報の記録又は前記光ディスクに記録された情報の再生を行う、光ディスク装置であって、
半導体レーザと、前記半導体レーザを駆動するためのパルス信号を発生させる信号発生回路と、前記パルス信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路と前記半導体レーザとの間に設けられ、前記パルス信号の交流成分は通過させて、前記パルス信号の直流成分の少なくとも一部を除去して、前記パルス信号を制御する、制御回路部と、前記半導体レーザからのレーザ光を集光して前記光ディスクに照射させる対物レンズと、前記光ディスクからの戻り光を受光する受光部とを含む光学ピックアップと、
前記光ディスクを回転させる光ディスク駆動部と、
前記光学ピックアップを前記光ディスクに対して移動させる光学ピックアップ駆動部と、
前記受光部からの光出力信号の信号処理を行う信号処理部とを含む
光ディスク装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１６５２７３（Ｐ２０１１−１６５２７３Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７３６２（Ｐ２０１０−２７３６２）
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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