説明

受光回路、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置

【課題】環境温度の変化による受光回路の出力変動を簡便な構成で防止できる受光回路などを提供する。
【解決手段】LDパワーモニタ用フォトダイオード4と、帰還抵抗13が接続されたI−Vアンプ5を備え、フォトダイオード4の受光部16は保護膜19で覆われている。レーザ光の波長が環境温度の変化によってシフトすることに伴う保護膜19の光透過率の温度依存性と、帰還抵抗13の抵抗値の温度依存性とがお互い補償しあって、受光回路の出力電圧が温度変化に対して一定になるように設定されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光情報処理、光計測、光通信、光記録ディスク等に使用する受光回路、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、パソコン、テレビ放送録画などの大容量情報記録媒体として、光ディスクメディアに直接情報を書き込むことができる、いわゆる記録型光ディスクメディアの普及が進んでおり、代表的な記録型光ディスクとして、一度だけ書き込みができるCD−R、DVD−R、また繰り返し消去/記録ができるCD−RW、DVD−RW、DVD−RAMなどがある。
【0003】
図7は、従来の技術における光ピックアップ装置の概略図であり、図7(a)は全体の構成、図7(b)は、LDパワーモニタ用フォトダイオード4およびLDパワーモニタ用光電流−電圧変換アンプ5を含むLDパワーモニタ用受光回路100の構成を示した図である(例えば特許文献1参照)。
【0004】
図7において、1は半導体レーザダイオード(以下、LDという)、2a、2b、2c、および2dはレンズ、3a、および3bはビームスプリッタ、4はLDパワーモニタ用フォトダイオード、5はLDパワーモニタ用光電流-電圧変換アンプ(以下、I−Vアンプという)、6はアクチュエータ、7は光ディスク、8はトラッキングサーボ制御用フォトダイオード(PD)、9はフォーカシングサーボ制御用フォトダイオード(PD)、10はトラッキングサーボ制御用光電流-電圧変換アンプ、11はフォーカシングサーボ制御用光電流-電圧変換アンプ、12はレーザ駆動回路、13は帰還抵抗である。
【0005】
なお、図7において、I−Vアンプ5、10、および11は、一段アンプ構成となっているが、I−Vアンプの後にさらにアンプが複数段、任意につながっていてもよい。
【0006】
図7に示すような光ピックアップ装置において、光ディスク7の再生/記録/消去に用いる半導体レーザダイオード1の発光パワーとして、再生/記録/消去のそれぞれのモードに応じた所定の発光パワーで安定して発光するように、正確に発光パワーをコントロールする必要がある。
【0007】
図7に示す光ピックアップ装置では、LD1から出射した光をビームスプリッタ3aで分岐し、LDパワーモニタ用フォトダイオード4で受け、そのLDパワーモニタ用フォトダイオード4の出力としての光電流をLDパワーモニタ用光電流-電圧変換アンプ5で電圧出力に変換し、その電圧出力が一定となるように、APC(オートマティックパワーコントロール)回路を通じ、レーザ駆動回路12へフィードバック制御をかけることにより、LD1の発光パワーが一定となるようにコントロールしている。
【0008】
また、この構成では、LDパワーを検出するための専用のLDパワーモニタ用フォトダイオード(以下、フォトダイオードをPDと略す)4が備わっているが、LDパワーをモニタするための役割と、フォーカシングサーボ制御用PD9、またはトラッキングサーボ制御用PD8との役割を兼ね備えている光ピックアップ装置もある。
【特許文献1】特開平11−41036号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら上記の従来構成では、以下に示す課題がある。
【0010】
LD1から実際には所望の一定の発光パワーが出力していたとしても、受光回路100が温度係数を持っている場合、アンプ5の出力電圧が外部などの温度変化により変化し、その変化に応じて、APC回路によりLD駆動回路12にフィードバック制御が働くため、実質、LD1の発光パワーが変化してしまうことになる。
【0011】
このように、実際にはLD1の発光パワーが正しく所望の一定パワーで発光しているにもかかわらず、受光回路100の出力特性に温度依存性があるために、所望のパワーと違ったパワーに発光するようにフィードバックがかかってしまうことがある。
【0012】
このように所望のパワーと違ったパワーで発光するようにフィードバックがかかると、例えば再生しているにもかかわらず、受光回路100の出力が負の温度係数を持つとすると、温度が上昇した場合、APC回路にはLD1の発光パワーを上げるようにフィードバックがかかり、実質、LD1の発光パワーが上昇し、誤って光ディスクに情報を記録してしまう、もしくは繰り返し記録対応ディスクなどでは情報を消去してしまうといった問題が生じてしまう。
【0013】
また逆の場合として、記録しているにもかかわらず、受光回路100の出力が正の温度係数を持つとすると、温度が上昇した場合、APC回路にはLD1の発光パワーを下げるようにフィードバックがかかり、実質、LD1の発光パワーが低下し、本来、光ディスクに情報を記録するのに必要な発光パワーが得られず、記録ができないといった問題が生じてしまう。
【0014】
このような問題を起こさないように、受光回路100の出力電圧は温度に対し変化しない、つまり温度に対しフラットな特性であることが望ましい。
【0015】
このように近年における記録型光ディスクメディアの普及とともに、受光回路100の出力電圧の温度依存性を無くすことが光ピックアップ装置において必要不可欠な技術となっている。
【0016】
そこで、従来の技術における課題について、さらに詳しく説明する。
【0017】
従来の技術では、受光回路100の温度係数をフラットにするために、I−Vアンプ5の出力電圧温度係数を調整していた。
【0018】
ここで、I−Vアンプ5の出力電圧温度係数については、I−Vアンプ5のゲインを決定する帰還抵抗13の温度係数でほぼ決定されるため、I−Vアンプ5の出力電圧温度係数を調整するためには、帰還抵抗13の温度係数を変更すること等が必要となる。
【0019】
通常、I−Vアンプ5の帰還抵抗13の温度係数を変えるためには、帰還抵抗13を形成するための材質を変える必要がある。ここで帰還抵抗13の種類としては、例えば、半導体チップ内に抵抗を形成する場合、半導体基板に不純物を拡散することにより形成する拡散抵抗、また半導体基板表面にポリシリコンを形成することにより形成するポリシリコン抵抗などがある。
【0020】
これら帰還抵抗の温度係数を変えるためには、拡散する不純物の材質、ポリシリコンなどの材質を変える必要がある。また、温度係数の異なる材質で形成された抵抗を二種類以上組み合わせ、抵抗として組み合わせることにより温度係数を調整することもできる。
【0021】
このように帰還抵抗13の温度係数を調整することにより、受光回路100の出力電圧Voの温度係数を調整する様子について図8を用いて簡略的に説明する。
【0022】
図8(a)は、受光回路100の出力電圧Voについて、調整前の温度係数を示したものであり、図中に示した温度係数は一例として挙げたものである。
【0023】
また、図8(a)では、温度が−10℃の時の出力電圧で規格化した各温度における出力電圧Voの変化率を縦軸にとっている。
【0024】
図8(a)に示す例では、出力電圧Voの温度係数は、温度が高くなると出力電圧が小さくなり、いわゆる負の温度係数を持っていて、温度範囲が−10℃〜70℃の範囲で出力電圧Voは約−3%変化している。
【0025】
また出力電圧Voが図8(a)に示すような温度係数を持っていて、この時の帰還抵抗13の抵抗値についての温度係数が、例えば図8(b)に示すような特性であったとする。
【0026】
ここで、図8(b)では、温度が−10℃の時の抵抗値で規格化した各温度における抵抗値の変化率を縦軸にとっている。
【0027】
通常、図8(b)に示すように、帰還抵抗13の温度係数は温度に対し直線的に変化し、温度変化に対する傾きは、その抵抗を形成する材質により一般的に決まる。この例の場合、帰還抵抗13は温度範囲が−10℃〜70℃の範囲で抵抗値として約−2%変化するような温度係数を持っている。
【0028】
LDの出力をモニタし、モニタ出力を決定する系が上記のような構成であるとき、受光回路100の出力電圧Voの温度係数を温度変化に対しフラットになるように調整するとする。
【0029】
温度係数を調整した後の出力電圧Voの温度依存性を図8(c)に示す。図8(c)では、受光回路100の出力電圧Voの温度係数を調整前(点線)に対し、見かけ上、温度が−10℃の出力を基点として温度係数の傾きを反時計方向に角度θ°回転、調整した様子(実線)を示している。
【0030】
この場合、調整後において温度範囲が−10℃〜70℃の範囲で出力電圧Voは約1%以下の変動に抑えられている。通常、図8(c)に示すように、見かけ上、出力電圧Voの温度係数を角度θ°回転させたい場合、帰還抵抗13の温度係数を図8(d)に示すように、見かけ上、調整前(点線)に対し、角度θ°回転させることにより実現させることができる。
【0031】
出力電圧の温度係数を1%以内に抑えるためには、図8(d)に示すように、帰還抵抗13の温度係数の傾きとして、温度範囲が−10℃〜70℃の範囲で抵抗値が約+1%変化する程度にする必要がある。
【0032】
しかしながら、上述したように、帰還抵抗13の温度係数の傾きを変えるためには、帰還抵抗13を形成する材質そのものを見直す必要があり、調整前と調整後で抵抗を形成する材質を変えなければ実現できず、容易に帰還抵抗の温度係数を変えることができなかった。
【0033】
このように帰還抵抗13の温度係数を変えるために、帰還抵抗13の材質そのものを都度、選定、見直す必要があったため、I−Vアンプ5の温度係数を調整、制御することは容易ではなく、困難であった。
【0034】
また半導体チップ内に帰還抵抗13を形成する場合、材質の変更に伴い、半導体を作りこむためのプロセス条件も見直す必要があり、容易に帰還抵抗13を変えることはできず、I−Vアンプの温度係数を調整することは困難であった。
【0035】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、環境温度の変化による受光回路の出力変動を簡便な構成で防止できる受光回路、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置を提供するものである。
【0036】
本発明の概要は、帰還抵抗の材質は従来のままで、PD上に形成された保護膜の膜厚を制御することで、受光回路の温度係数をフラットにすることが可能であり、従来のように、帰還抵抗を形成する材質を見直して温度係数を改善するよりも容易に温度係数を改善でき、また保護膜の膜厚の設計を行うだけで、任意に系としての温度係数を制御することができるものである。
【課題を解決するための手段】
【0037】
上記の課題を解決するため、本発明の受光回路は、受光部と、前記受光部で光電変換された光電流を増幅する光電流−電圧変換アンプとを備え、
受光部上には保護膜が形成され、保護膜が、透過する光の波長変化に伴う保護膜の透過率の温度係数を有し、
光電流−電圧変換アンプにはゲインに関係する帰還抵抗が接続され、帰還抵抗は温度変化に対する抵抗の温度係数を有するものであり、
光電流−電圧変換アンプの出力電圧が温度変化に対して略一定になるように、透過率の温度係数と抵抗の温度係数とを設定したことを特徴とする。
【0038】
また、本発明の別の受光回路は、受光部と、受光部で光電変換された光電流を増幅する光電流−電圧変換アンプとを備え、
受光部上には光透過性部材が形成され、光透過性部材が、透過する光の波長変化に伴う光透過性部材の透過率の温度係数を有するものであり、
光電流−電圧変換アンプにはゲインに関係する帰還抵抗が接続され、帰還抵抗は温度変化に対する抵抗の温度係数を有するものであり、
光電流−電圧変換アンプの出力電圧が温度変化に対して略一定になるように、透過率の温度係数と抵抗の温度係数とを設定したことを特徴とする。
【0039】
受光部と光電流-電圧変換アンプとが同一の半導体基板上に形成されていることが好ましい。
【0040】
受光部と光電流-電圧変換アンプとが同一のパッケージ内に収納されていることが好ましい。
【0041】
パッケージにおいて、少なくとも光が入射される部分には光透過性部材が配置されていることが好ましい。
【0042】
本発明の別の受光回路は、受光部と、前記受光部で光電変換された光電流を増幅する光電流−電圧変換アンプとを備え、
前記受光部上には保護膜が形成されるとともに光透過性部材が配置され、前記保護膜および前記光透過性部材が、それぞれ透過する光の波長変化に伴う透過率の温度係数を有するものであり、
前記光電流−電圧変換アンプにはゲインに関係する帰還抵抗が接続され、前記帰還抵抗は温度変化に対する抵抗の温度係数を有するものであり、
前記光電流−電圧変換アンプの出力電圧が温度変化に対して略一定になるように、前記保護膜および前記光透過性部材の前記透過率の温度係数と前記抵抗の温度係数とを設定したことを特徴とする。
【0043】
本発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザダイオードと、上記の受光回路を備えた半導体レーザ装置であって、受光回路は半導体レーザダイオードの出力をモニタすることを特徴とする。
【0044】
本発明の光ピックアップ装置は、本発明の半導体レーザ装置と、半導体レーザ装置から出射した光が記録媒体において反射した反射光を受光する受光部とを備える。
【発明の効果】
【0045】
本発明の受光回路、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置によれば、受光素子上の保護膜等の厚さを変更するだけで出力電圧の温度係数が容易に調整、変更できるため、帰還抵抗の抵抗値の温度依存性を、光の波長が環境温度の変化によってシフトすることに伴う保護膜等の光透過率の温度依存性で補償することにより、簡便に温度変化による出力変動を防止できる高性能の受光増幅回路を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0046】
以下、本発明による実施の形態について、図面を用いて説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における受光回路の構成を示した図である。
【0047】
図1において、4はLDパワーモニタ用フォトダイオード、5はLDパワーモニタ用光電流-電圧変換アンプ(I−Vアンプ)、13は帰還抵抗、14はn型半導体基板、15はp型拡散領域、16は受光部、17a、および17bは基板保護膜、18はLDパワーモニタ用フォトダイオード4への入射光、19は受光部保護膜である。
【0048】
なお、n型半導体基板14およびp型拡散領域15については、例えばp側基板とn型拡散領域の組み合わせでもよく、受光部16の構造についても、特に本実施の形態に限定されるものではない。
【0049】
LDパワーモニタ用フォトダイオード4への入射光18は、半導体レーザダイオードLD(図示せず)から出射されたものである。通常、LDは、LDパワーモニタ用フォトダイオード4などと同じ筐体に収納されており、周囲温度変化に対し同様に影響が及ぼされる。
【0050】
周囲温度が変化すると、LDから出射される光は通常、波長変化を起こす。
【0051】
一例として、青紫色の光を出射するLDでは周囲温度が−10℃から75℃まで変化すると、波長が400nmから415nmまで変化することもある。
【0052】
このとき、図1で示すように受光部16上に保護膜19が形成されている場合、温度変化による波長変化に応じて、見かけ上の光の透過率が変化する。
【0053】
本発明は、この現象を用いて受光回路の出力の温度依存性をフラットにするものであり、以下、図2を用いて、本発明の基本原理について説明する。
【0054】
図2(a)は保護膜19の透過率の温度依存性を示した図であり、この場合、青色LDを用いた例を示している。なお、図2(a)の横軸には、温度と併記してその温度におけるLDの波長を示している。また、光透過率は温度が−10℃の時の透過率で規格化している。したがって、図2における透過率は上記の条件で規格化された透過率である。なお後述の図3および図5における透過率も図2の透過率と同様である。
【0055】
このように光ピックアップシステム内においては、温度変化により波長が変化し、このため保護膜19を通過する光の透過率が温度により変化する現象が起こっている。
【0056】
また保護膜19の膜厚を厚くしたり、薄くしたりすると光の透過率が変化することが分かっており、膜厚の違いにより波長変化に応じて光の透過率が変化する様子を図2(b)に例として示す。一般的には、ここで図示したように、保護膜19の膜厚が厚い方が波長変化に対して透過率は敏感に変動する。
【0057】
本発明は、上記した現象を利用して受光回路の応答に関する温度依存性をフラットにしている。
【0058】
つまり、上述したように、環境温度の変化に対して保護膜19の見かけ上の透過率が変化するので、入射光18が受光部16へ入射する光量が変化し、つまりはI−Vアンプ5へ入力として入る光電流が変化し、このためI−Vアンプ5の出力電圧Voも温度に対し、見かけ上、変化することになる。
【0059】
そこでI−Vアンプ5の出力電圧Voの温度係数を変化させるために、保護膜19の膜厚を調整することにより、その膜厚に応じて透過率の温度変化が異なってくるので、見かけ上、I−Vアンプ5としての出力電圧温度係数を任意に調整することができる。
【0060】
図1で示した受光回路の調整前の出力電圧Voの温度依存性を図2(c)に示す。ここで出力電圧は温度が−10℃における出力電圧で規格化されている。
【0061】
図2(c)に示すように、温度範囲が―10℃〜70℃の範囲で出力電圧は約−3%変化している。そこで、図2(d)に示すように、透過率の温度変化が、見かけ上、角度θ回転するように、保護膜の膜厚を調整前の膜厚よりも厚く設定する。このときのI−Vアンプ5の温度係数を図2(e)に示す。
【0062】
本実施の形態によれば、図2(b)で示したように膜厚に応じて透過率の温度変化の傾きが変化することを利用して、図2(d)に示すように、保護膜の膜厚を変えて、透過率の温度変化が、見かけ上、角度θ回転するようにすれば、I−Vアンプ5としての温度係数もまた角度θ変化することになり、I−Vアンプ5としての温度係数をフラットにすることができる。
【0063】
図2(e)には、調整前の出力電圧Voの温度変化が約−3%であったのに対し、調整後では約−0.5%に改善された例を示した。
【0064】
このように、受光部16上の保護膜19の光透過率に関して、その温度依存性を予め把握して、I−Vアンプ5の出力の温度依存性とキャンセルしあうように保護膜19の膜厚を設定すれば、受光回路の出力に対する環境温度の影響を除くことができ、ひいては半導体レーザダイオードLDの出力を安定させることが可能となる。その結果、これらを用いた光ピックアップ装置の記録・再生等で誤動作を起こすことなく、高い信頼性が得られる。
【0065】
また、受光部保護膜19の構成について、詳述していないが、単層、もしくは複数の層が積層された積層構造であってもよく、積層構造の場合、各層の膜厚を適切に組み合わせることにより、I−Vアンプ5としての温度係数を任意に調整することが可能となる。
【0066】
図3に本実施の形態における具体例について示す。
【0067】
本具体例において、温度変化の範囲は−10℃〜70℃であり、入射光としていわゆる青紫レーザを使用し、上記変化の範囲でレーザ波長が400nm〜415nmに変化する。
【0068】
図3(a)は、図1に示した帰還抵抗13として、温度係数が約−250ppm/℃のポリシリコン抵抗を用いた場合の抵抗値の温度依存性を示した図である。なお、抵抗値は、温度が−10℃の時の抵抗値で規格化されている。
【0069】
図3(a)に示した場合では、帰還抵抗13は環境温度が−10℃〜70℃の範囲で抵抗値が約−2%変化した。
【0070】
一方、図3(b)に受光部16上の保護膜19の透過率の温度依存性を示す。ここで、保護膜19の構成は、n型半導体基板14例えばn型シリコン基板の表面にシリコン酸化膜(SiO)が膜厚約6nm、さらにその上に、シリコン窒化膜(SiN)が膜厚約36nmの厚みで形成された2層構造である。なお、透過率は、温度が−10℃の時の透過率で規格化されている。
【0071】
図3(b)の場合、環境温度が−10℃〜70℃の範囲で、保護膜19の透過率は約−1%変化した。
【0072】
図3(a)および図3(b)に示した特性を有する帰還抵抗13と保護膜19とを備えた受光回路の出力電圧Voの温度依存性を図3(c)に示す。なお、出力電圧は、温度が−10℃の時の出力で規格化されている。
【0073】
図3(c)に示すように、環境温度が−10℃〜70℃の範囲で、出力電圧Voは約−3%変化しており、図3(a)および図3(b)に示した抵抗値および透過率の温度変化の和になっていることがわかる。
【0074】
ここで、受光部保護膜19の構成をSiOの膜厚は固定し、SiNの膜厚のみを約44nmにして透過率の調整を図った。この場合の保護膜19の透過率の温度依存性を図3(d)に示す。これからわかるように、調整前の保護膜透過率が−10℃〜70℃の範囲で約−1%変化していたものが、調整後、約+1.5%の変化とすることができた。
【0075】
このように保護膜19の膜厚を調整した後の出力電圧Voの温度依存性を図3(e)に示す。これからわかるように、調整前に出力電圧が−10℃〜70℃の範囲で約−3%変動していたのを、調整後、約−0.5%の変動に抑えることが可能となった。
【0076】
以上、本実施の形態によれば、環境温度の変化によって、LDパワーモニタ用受光回路の出力が変動するのを、簡便な構成で抑制でき、それによって、LDの出力を安定化できる。
【0077】
また、本実施の形態の受光回路を、LDとともに使用すれば、環境温度の変化による出力変動が抑えられた高性能の半導体レーザ装置を実現できる。また、図7に示したような光ピックアップ装置に適用すれば、環境温度の変化による誤動作を防止でき、信頼性を大幅に向上することが可能となる。なお図7では光電流-電圧変換アンプ5、10、および11としてI−Vアンプからなる一段アンプ構成となっているが、本発明は特にこのようなアンプ構成にこだわるものでなく、これらI−Vアンプの後にさらにアンプが複数段、任意につながっていても、本発明は同様に効果がある。
(実施の形態2)
図4は、本発明の第2の実施の形態における受光回路の構成を示した図であり、図4(a)は受光部上に保護膜を有しない場合であり、図4(b)は受光部上に保護膜を有する場合であり、図4(c)は図4(a)の構成に対して光透過性部材がガラス板にコーティングされた場合である。
【0078】
図4において、20は光透過性物質で形成された光透過性部材、21はガラス基板であり、その他、図1と共通の要素については、図1と同じ番号を付け、説明を省略する。
【0079】
本実施の形態では、受光部16の上部に光透過性部材20を配置したことを特徴とする。この光透過性部材20を通って入射光18は受光部16へ入射する。光透過性部材20として、例えば、光透過フィルタや、受光部16へ入射光18が入射するまでに通過する光軸上に配置されているレンズなどの表面に形成されているような反射防止膜用コーティング膜などがある。
光透過性部材20は第1の実施の形態に示した保護膜19と同様な働きをするものである。つまり温度変化に対して、光透過性部材20を通過する入射光18の波長が変化し、またこの光透過性部材20の膜厚と波長変化に応じて、光透過性部材20の透過率が図2(a)のように変化することにより、受光部16に入射される入射光18の光量が変化し、見かけ上、I−Vアンプ5の入力が変化し、温度変化に対し、出力電圧Voが変化するものである。
【0080】
第1の実施の形態と同様、この光透過性部材20の膜厚を適切に設計することにより出力電圧Voを所望の温度変化させることができるのである。出力電圧Voの温度変化を任意に調整する原理については、第1の実施の形態と全く同様であり、ここでは詳細な説明を省略する。
【0081】
また図4(b)に示すように、保護膜19と光を透過させる光透過性部材20が両方兼ね備えているような場合でも、保護膜19または光透過性部材20のお互いの膜厚を適切に組み合わせて設計することによって、出力電圧Voの温度係数を調整することができる。ここで保護膜19の材質と光透過性部材20の材質については、特に同じである必要性もなく、両者の材質により本発明が特に限定されるものではない。
【0082】
このように本実施の形態では、入射光18が温度変化により波長変化し、その結果、物質への透過率が変化するような材質で形成されているような光透過性部材20が、入射光18が通過する光軸上に少なくともひとつ以上配置されていれば、これまで述べている出力電圧の温度係数を調整する効果が得られるものである。
【0083】
ここで図4(c)および図5を用いて、出力電圧Vo等の温度依存性を調整する具体例について説明する。なお、本具体例においては、第1の実施の形態の具体例と、温度変化の範囲、使用するLD、およびその波長変化量は同じである。
【0084】
図4(c)において、光透過性部材20として、フッ化マグネシウムを用いており、これがホウケイ酸ガラスからなるガラス板21の表面(光が入射する側)にコーティングされている。本実施の形態において、フッ化マグネシウムの厚みは約190nmである。
【0085】
また、帰還抵抗13の材質および抵抗変化の温度依存性は第1の実施の形態の場合と同様である。
【0086】
図5(a)は本実施の形態における帰還抵抗の抵抗値の温度依存性を示した図である。なお、抵抗値は、温度が−10℃の時の抵抗値で規格化されている。
【0087】
図5(a)に示した場合では、帰還抵抗13は環境温度が−10℃〜70℃の範囲で抵抗値が約−2%変化した。
【0088】
図5(b)に、光透過性部材をコーティングしたガラス板21の透過率の温度依存性を示す。なお、透過率は温度が−10℃のときの透過率で規格化されている。図5(b)からわかるように、環境温度が−10℃〜70℃の範囲で、透過率は約−1%変化した。
【0089】
図5(a)および図5(b)に示した特性を有する帰還抵抗13とガラス板21とを備えた受光回路の出力電圧Voの温度依存性を図5(c)に示す。なお、出力電圧は、温度が−10℃の時の出力で規格化されている。
【0090】
図5(c)に示すように、環境温度が−10℃〜70℃の範囲で、出力電圧Voは約−3%変化しており、図5(a)および図5(b)に示した抵抗値および透過率の温度変化の和になっていることがわかる。
【0091】
ここで、フッ化マグネシウムの膜厚を約190nmから約405nmにして透過率の調整を図った。この場合のガラス板の透過率の温度依存性を図5(d)に示す。これからわかるように、調整前の保護膜透過率が−10℃〜70℃の範囲で約−1%変化していたものが、調整後、約+1%の変化とすることができた。
【0092】
このように光透過性部材20の膜厚を調整した後の出力電圧Voの温度依存性を図5(e)に示す。これからわかるように、調整前に出力電圧が−10℃〜70℃の範囲で約−3%変動していたのを、調整後、約−1%の変動に抑えることが可能となった。
(実施の形態3)
図6は、本発明の第3の実施の形態における受光回路の構成を示した図である。
図6において、22はI−Vアンプ形成領域、23はパッケージであり、その他、図1および図4と共通の要素については図1および図4と同じ番号を付け、説明を省略する。
【0093】
I−Vアンプ形成領域22は、LDパワーモニタ用光電流−電圧変換アンプ(I−Vアンプ)5をn型半導体基板14上に形成するための領域であり、同じ半導体基板14上に、受光部16とI−Vアンプ5とが形成されていることを特徴とする。
【0094】
またパッケージ23は、n型半導体基板14を機械的損傷等から保護するために設けられており、パッケージ23の上部に光透過性部材20を配置し、パッケージ23の蓋として用いている。
【0095】
入射光18はパッケージ23の上方より、光透過性部材20を透過して受光部16に入射する。
【0096】
本実施の形態によれば、第1の実施の形態、および第2の実施の形態に示したのと同様の効果を奏するとともに、受光部16とI−Vアンプ5を同一のn型半導体基板14に形成しているため、装置の小型化が図れ、それに伴い受光部からI−Vアンプへの電流伝達ロスが低減されるため、高感度の受光回路が構成できる。
【0097】
なおn型半導体基板14はこれに限らず他の半導体基板でもよい。
【0098】
また、図6では光透過性部材20がパッケージ23の蓋としてパッケージ23の全面を覆っているが、必ずしも蓋全体を光透過性部材とする必要はなく、少なくとも入射光18が通過する一部分が光透過性部材で構成されていればよい。
【0099】
このとき、光透過性部材20として、第2の実施の形態に示したように、表面にコーティングが施されたガラス等を用いてもよいし、受光部の上に保護膜が形成されていても構わない。
【0100】
また、これまでの説明においてLDパワーモニタ用の受光回路の出力の温度依存性をフラットにする事例について述べてきたが、本発明はLDパワーモニタ用に限定されるものではなく、一般の光情報処理、光計測、光通信等に用いられる受光回路に適用しても同様の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【0101】
本発明に係る受光回路、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置は、環境温度の変化に対する出力変動を抑制でき、DVDやCD等の記録・再生等に使用される受光回路、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置などに適用する上で有用である。
【図面の簡単な説明】
【0102】
【図1】本発明の第1の実施の形態における受光回路の構成を示した図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態における各パラメータの温度依存性の傾向を示した図であり、図2(a)は受光部上の保護膜の透過率の温度依存性を示した図、図2(b)は上記透過率の保護膜厚による変化を示した図、図2(c)は受光回路の出力電圧の温度依存性を示した図、図2(d)は保護膜厚調整後の透過率の温度依存性を示した図、図2(e)は保護膜厚調整後の出力電圧の温度依存性を示した図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態における各パラメータの温度依存性を示した図であり、図3(a)は帰還抵抗の温度依存性を示した図、図3(b)は保護膜の透過率の温度依存性を示した図、図3(c)は受光回路の出力電圧の温度依存性を示した図、図3(d)は保護膜厚調整後の透過率の温度依存性を示した図、図3(e)は保護膜厚調整後の出力電圧の温度依存性を示した図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態における受光回路の構成を示した図であり、図4(a)は受光部上に保護膜を有しない場合の構成図、図4(b)は受光部上に保護膜を有する場合の構成図、図4(c)は光透過性部材がガラス板にコーティングされた場合の構成である。
【図5】本発明の第2の実施の形態における各パラメータの温度依存性を示した図であり、図5(a)は帰還抵抗の温度依存性を示した図、図5(b)は保護膜の透過率の温度依存性を示した図、図5(c)は受光回路の出力電圧の温度依存性を示した図、図5(d)はコーティング膜厚調整後の透過率の温度依存性を示した図、図5(e)はコーティング膜厚調整後の出力電圧の温度依存性を示した図である。
【図6】本発明の第3の実施の形態における受光回路の構成を示した図である。
【図7】従来の技術における光ピックアップ装置の構成を示した図であり、 図7(a)は全体の構成図、 図7(b)はLDパワーモニタ用受光回路の構成図である。
【図8】従来の技術における各パラメータの温度依存性を示した図であり、図8(a)は受光回路の出力電圧の温度依存性を示した図、図8(b)は帰還抵抗の温度依存性を示した図、図8(c)は調整後の受光回路の出力電圧の温度依存性を示した図、図8(d)は調整後の帰還抵抗の温度依存性を示した図である。
【符号の説明】
【0103】
1 半導体レーザダイオード(LD)
2a、2b、2c、2d レンズ
3a、3b ビームスプリッタ
4 LDパワーモニタ用フォトダイオード(PD)
5 LDパワーモニタ用光電流−電圧変換アンプ(I−Vアンプ)
6 アクチュエータ
7 光ディスク
8 トラッキングサーボ制御用PD
9 フォーカシングサーボ制御用PD
10 トラッキングサーボ制御用光電流−電圧変換アンプ(I−Vアンプ)
11 フォーカシングサーボ制御用光電流−電圧変換アンプ(I−Vアンプ)
12 レーザ駆動回路
13 帰還抵抗
14 n型半導体基板
15 p型拡散領域
16 受光部
17a、17b 基板保護膜
18 LDパワーモニタ用フォトダイオード4への入射光
19 受光部保護膜
20 光透過性部材
21 ガラス板
22 I−Vアンプ形成領域
23 パッケージ
100 LDパワーモニタ用受光回路

【特許請求の範囲】
【請求項1】
受光部と、前記受光部で光電変換された光電流を増幅する光電流−電圧変換アンプとを備え、
前記受光部上には保護膜が形成され、前記保護膜が、透過する光の波長変化に伴う前記保護膜の透過率の温度係数を有するものであり、
前記光電流−電圧変換アンプにはゲインに関係する帰還抵抗が接続され、前記帰還抵抗が温度変化に対する抵抗の温度係数を有するものであり、
前記光電流−電圧変換アンプの出力電圧が温度変化に対して略一定になるように、前記透過率の温度係数と前記抵抗の温度係数とを設定したことを特徴とする受光回路。
【請求項2】
受光部と、前記受光部で光電変換された光電流を増幅する光電流−電圧変換アンプとを備え、
前記受光部上には光透過性部材が配置され、前記光透過性部材が、透過する光の波長変化に伴う前記光透過性部材の透過率の温度係数を有するものであり、
前記光電流−電圧変換アンプにはゲインに関係する帰還抵抗が接続され、前記帰還抵抗は温度変化に対する抵抗の温度係数を有するものであり、
前記光電流−電圧変換アンプの出力電圧が温度変化に対して略一定になるように、前記透過率の温度係数と前記抵抗の温度係数とを設定したことを特徴とする受光回路。
【請求項3】
受光部と光電流-電圧変換アンプとが同一の半導体基板上に形成されている請求項1または請求項2記載の受光回路。
【請求項4】
受光部と光電流-電圧変換アンプとが同一のパッケージ内に収納されている請求項1から請求項3のいずれか1項記載の受光回路。
【請求項5】
パッケージの少なくとも光が入射される部分には、光透過性部材が配置されている請求項4記載の受光回路。
【請求項6】
受光部と、前記受光部で光電変換された光電流を増幅する光電流−電圧変換アンプとを備え、
前記受光部上には保護膜が形成されるとともに光透過性部材が配置され、前記保護膜および前記光透過性部材が、それぞれ透過する光の波長変化に伴う透過率の温度係数を有するものであり、
前記光電流−電圧変換アンプにはゲインに関係する帰還抵抗が接続され、前記帰還抵抗は温度変化に対する抵抗の温度係数を有するものであり、
前記光電流−電圧変換アンプの出力電圧が温度変化に対して略一定になるように、前記保護膜および前記光透過性部材の前記透過率の温度係数と前記抵抗の温度係数とを設定したことを特徴とする受光回路。
【請求項7】
半導体レーザダイオードと、請求項1ないし請求項6のいずれか1項記載の受光回路を備えた半導体レーザ装置であって、
前記受光回路は前記半導体レーザダイオードの出力をモニタすることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項8】
請求項7記載の半導体レーザ装置と、前記半導体レーザ装置から出射した光が記録媒体において反射した反射光を受光する受光部とを備えた光ピックアップ装置。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2006−294980(P2006−294980A)
【公開日】平成18年10月26日(2006.10.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−115754(P2005−115754)
【出願日】平成17年4月13日(2005.4.13)
【出願人】(000005821)松下電器産業株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】