JPH0519971Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案半導体レーザ装置を以下の順序で説明す
る。

Ａ 産業上の利用分野 Ｂ 考案の概要 Ｃ 背景技術［第５図、第６図］ Ｄ 背景技術の問題点［第７図乃至第９図］ Ｅ 問題点を解決するための手段 Ｆ 作用 Ｇ 実施例［第１図乃至第４図］ ａ 第１の実施例［第１図］ ｂ 第２の実施例［第２図］ ｃ 第３の実施例［第３図］ ｄ 第４の実施例［第４図］ Ｈ 考案の効果 （Ａ 産業上の利用分野） 本考案半導体レーザ装置に関し、特に３ビーム
トラツキング方式の光学式記録装置、光学式再生
装置あるいは光学式記録再生装置を構成する光学
式ヘツドに光源として用いた場合に０次ビームの
光学式記録媒体に対するタンジエンシヤルスキユ
ー角の変化に対する依存性のないトラツキングエ
ラー信号を得ることができるようにすることので
きる新規な半導体レーザを提供しようとするもの
である。

（Ｂ 考案の概要） 本考案は、ヒートシンクに半導体レーザチツプ
をボンデイングしてなり３ビームトラキング方式
の光学式記録装置、光学式再生装置あるいは光学
式記録再生装置の光学式ヘツドに光源として用い
られる半導体レーザ装置において、 ０次ビームの光学式記録媒体に対するタンジエ
ンシヤルスキユー角の変化に対する依存性のない
トラツキングエラー信号を得ることができるよう
にするために、 ヒートシンク及び半導体レーザチツプのレーザ
ビーム出射側の端面の帰還ビーム入射部を、そこ
に入射される帰還ビームをレーザビーム出射方向
に反射し得ない面にすることにより、 帰還ビームによる干渉を防止し、延いては０次
ビームの記録媒体に対するタンジエンシヤルスキ
ユー角にトラツキングエラー信号が依存しないよ
うにしようとするものである。

（Ｃ 背景技術）［第５図、第６図］ 先ず、第５図に従つて、従来の半導体レーザを
光源とする光学式ヘツド及びトラツキング誤差検
出方法について説明する。

１は半導体レーザ（レーザダイオード）で、こ
れのレーザビーム出射端面１Ａ側より出射した断
面形状が楕円のレーザビームはコリメータレンズ
（不用の場合もある）２に入射せしめられて平行
ビームとされ、回折格子（グレーテイング）３に
入射せしめられる。該回折格子３より出射した０
次ビームL₀及び±１次ビームL₊₁，L_-1（尚＋２次
以上、−２次以下のビームは無視する）は非偏光
ビームスプリツタ（ハーフーミラ）４を通過した
後、対物レンズ５により集束せしめられ、その集
束された０次ビームL₀及び±１次ビームL₊₁，
L_-1は光学式記録媒体（光磁気記録媒体も含む）
６の記録面に所定間隔（例えば10μm）を置いて
入射せしめられる。尚、上記ビームスプリツタ４
として非偏光ではなく偏光ビームスプリツタを用
いる場合にはその偏光ビームスプリツタと回折格
子３との間に1/4波長板を配置する必要がある。

光学式記録媒体６で反射した０次ビームL₀及
び±１次ビームL₊₁，L_-1は対物レンズ５を通過
してビームスプリツタ４に入射せしめられ、その
一部はその入射面４ａで反射して光検出器７に入
射せしめられる。この光検出器７は０次ビーム
L₀及び±１次ビームL₊₁，L_-1が各別に入射せし
められる３個の光検出部により構成される。そし
て、±１次ビームが入射せしめられる一対の光検
出部からの一対の光検出出力の差を検出すること
により、０次ビームL₀の光学式記録媒体６の記
録面上でのトラツキング状態に応じたトラツキン
グ誤差信号を得るようにされる。又、０次ビーム
が入射せしめられる光検出部からは、再生信号、
フオーカスエラー信号等を得る。

次に、半導体レーザの一例１について第６図に
従つて説明する。この半導体レーザ１はチツプ状
で通常一方の電極を兼ねた銅等からなるヒートシ
ンク８上に固着されている。半導体レーザ１の構
造を上層から下層の順で説明すると、１ａは電極
層、１ｂはｎ型のGaAs層（基板層）、１ｃはｎ
型のGaAlAs（クラツド層）、１ｄはGaAlAs層
（活性層）、１ｅはＰ型のGaAs層（クラツト層）、
１ｆはＰ型のGaAs層である。そして、活性層１
ｄ、特にその中央部から上述のレーザビームＬが
出射する。この半導体レーザ１のレーザビーム出
射端面（劈開面）１Ａを正面とすると、その幅が
100〜300μm、高さ（厚さ）が80〜100μm、奥行
が200〜300μmである。活性層１ｄのヒートシン
ク８の上面からの高さは数μmである。

（Ｄ 背景技術の問題点）［第７図乃至第９図］ ところで、０次ビームL₀の光学式記録媒体６
の記録面に対するタンジエンシヤルスキユー角が
変化すると、トラツキングエラー信号もそれに応
じて周期的に変化し、正確にトラツキングエラー
を検出することができなかつた。

そこで、その原因を探究したところ、次のこと
が判明した。光学式記録媒体６で反射した０次ビ
ームL₀及び±１次ビームL₊₁，L_-1は対物レンズ
５を通過した後、ビームスプリツタ４の反射面４
ａで反射するのみならず、ビームスプリツタ４を
通過し、回折格子３に入射する。すると、入射し
た各ビームに対応して０次ビーム及び±１次ビー
ムが発生し、コリメータレンズ２を通過して半導
体レーザ１に向う。この半導体レーザ１に向うビ
ームのビーム量は、非偏光ビームスプリツタを用
いた場合には多く、偏光ビームスプリツタを用い
た場合は少ない。この場合、半導体レーザ１のレ
ーザビーム出射端面１Ａの回折格子３に対する相
対回動角位置に応じて半導体レーザ１上の中心ビ
ーム１ａの入射位置とその両側に位置する両側ビ
ームLb，Lcの入射位置との位置関係が異なり、
３種類の位置関係がある。その第１のものは、中
心ビームLaの入射位置がレーザビーム出射端面
１ａ上の活性層１ｄに位置し、両側ビームLb，
Lcが中心ビームLaの位置を通り活性層１ｄと直
交する直線上においてその中心ビーム１ａの上下
に位置する部分に入射される場合である。又、第
２のものは、中心ビームLa及び両側ビームLb，
Lcが共に、活性層１ｄ上に位置し、そして、第
３のものは中心ビームLa及び両側ビームLb，Lc
の入射位置を結ぶ直線が上記２つの場合の中間の
ある角度になる。そして、これら中心ビームLa
及び両側ビームLb，Lcは、１次ビームL₀と±１
次ビームL₊₁，L_-1が回折格子３によつて再回折
され、且つ混在して重畳される。

ところで、第１の位置関係になる場合において
は両側ビーム１ｂ，１ｃがヒートシンク８の面に
入射し一方、即ち下側ビーム１ｃ、他方、即ち、
上側のビームIbが半導体レーザ１のビーム出射端
面１Ａに入射する。そして、この端面１Ａの反射
率がヒートシンク８の表面の反射率に比較して大
きいのでとりあえず、そのヒーザビーム出射端面
１Ａで反射するビームについて着目して説明する
こととする。この端面１Ａで反射されたその帰還
ビームは、上述の光路を通過して光検出器７に入
射し、＋１次又は−１次ビームと干渉を起す。こ
のため、０次ビームL₀の光学式記録媒体６の記
録面に対するタンジエンシヤルスキユー角に応じ
て光検出器７に入射する＋１次又は−１次ビーム
の強度が変化し、トラツキングエラー信号がその
スキユー角に応じて周期的に変化する。第８図は
両側ビームLb，Lcの一方Lbが半導体レーザ１の
レーザビーム発光端面１Ａに入射し、他方Lcが
ヒートシンク８に入射した場合における、０次ビ
ームL₀の記録面に対するタンジエンシヤルスキ
ユー角α°とトラツキングエラー信号Seのレベル
との理想的関係を示す曲線図である。この図から
解るように、スキユー角α°の変化に応じてトラツ
キングエラー信号Seのレーザビームの波長λに
対し、λ／２毎の周期でレベルが変化する。具体
的には｜ａ｜が増大するにつれてトラツキングエ
ラー信号Seのレベルが減衰する。尚、両側ビー
ムLb，Lcはレーザビーム出射端面１Ａに入射す
る場合は、波形の振幅が中心L₀の場合の２倍に
なり、又、位相も第８図に示す場合とは異なる。

次に、一方の側のビームLbがレーザビーム出
射面１Ａに入射し、他方の側のビームLcがヒー
トシンク８に入射する場合の干渉について第９図
によつて説明する。尚、この図ではレンズ系の図
示を省略してある。この図において、出射端面１
Ａは正規の状態が破線にて示され、正規の状態か
ら傾いた一般的な状態が実線で示される。又、光
学式記録媒体６も正規な状態が破線で示され、正
規な状態から傾いた一般的な状態が実線で示され
る。

０次ビームL₀は上記正規状態におけるレーザ
ビーム出射端面１Ａ及び同じく光学式媒体６（の
記録面）に対して鉛直である。第９図あるいは下
記の式(1)〜(6)において、θは＋１次ビームL₊₁の
０次ビームL₀に対する角度、l₁がレーザ出射端面
１Ａと回折格子３との間の位相長、l₂は回折格子
３と光学式記録媒体６（の記録面）との間の位相
長、Δl₁、Δl₂は位相長l₁、l₂に対する０次ビーム
L₀及び＋１ビームL₊₁間の位相差である。Δl₃、
Δl₄は光学式記録媒体６、レーザビーム出射端面
１Ａのスキユー位相であり、ｇは回折格子３にお
ける０次ビームL₀と＋１次ビームL₊₁間の位相
差、i₀，i₁は回折格子３における０次ビーム、＋１
次ビームの透過率、ｔはハーフミラー４の透過
率、ｒ，ｆは光学式記録媒体６の記録面上、レー
ザビーム出射端面１Ａ上の反射率である。

ここで、＋１次ビームL₊₁が入射する光学式記
録媒体６の記録面上の点Ａにおける入射光の複素
振幅を下記の４つの場合(1)〜(4)（a₁〜a₄）に分け
て考える。

(1) a₁：＋１次ビームＬ＋₁が直接に点Ａに入射
した場合の入射光の複素振幅 (2) a₂：０次ビームL₀が光学式記録媒体６で反射
し、再度回折格子３に入射することによつて得
られた０次ビームがレーザビーム出射端面１Ａ
で反射し、再度回折格子３に入射することによ
つて得られた＋１次ビームが点Ａに入射した場
合の入射光の複素振幅 (3) a₃：０次ビームL₀が光学式記録媒体６で反射
し、再度回折格子３に入射することによつて得
られた＋１次ビームがレーザビーム出射端面１
Ａで反射し、再度回折格子３に入射することに
よつて得られた０次ビームが点Ａに入射した場
合の入射光の複素振幅 (4) a₄：＋１次ビームL₊₁が光学式記録媒体６で
反射し、再度回折格子３に入射することによつ
て得られた０次ビームがレーザビーム出射端面
１Ａで反射し、再度回折格子３に入射すること
によつて得られた０次ビームが点Ａに入射した
場合の入射光の複素振幅 次に、a₁〜a₄を式にして示す a₁＝i₁ｔ・esp｛ｊ（l₁＋ｇ＋l₂＋Δl₂＋Δl₃）｝
……(1) a₂＝i₀ ²i₁t³rf・esp［ｊ｛３（l₁＋l₂）＋ｇ＋Δl₂＋
Δl₃｝］ ……(2) a₃＝i₀ ²i₁t³rf・exp［ｊ｛３（l₁＋l₂）＋ｇ＋2Δl₁
＋
Δl₂＋Δl₃＋2Δl₄｝］ ……(3) a₄＝i₀ ²i₁t³rf・exp［ｊ｛３（l₁＋l₂）＋ｇ＋３（Δ
l₂
＋Δl₃）＋2Δl₁＋2Δl₄｝］ ……(4) 計算の簡略化のため、レーザビームの可干渉距
離を２（l₁＋l₂）以下とすると、点Ａにおける光の
強度Iaは次式で表わされる。

Ia＝｜a₁｜²＋｜a₂＋a₃＋a₄｜²＝i₁ ²t²［１＋i₀ ⁴t⁴
r²f²｛３＋2cos2（Δl₁＋Δl₄）＋2cos2（Δl₁＋Δl₄
＋Δl₂＋Δl₃）＋2cos2（Δl₂＋Δl₃｝］……(5) 又、両側ビームLb，Lcがレーザビーム出射端
面１Ａに入射する場合において、＋１次ビーム
L₊₁が光学式記録媒体６の記録面上の点Ａに入射
し、−１次ビームL_-1が０次ビームL₀に対し対称
な点Ｂに入射する場合は、点Ａの光の強度Iaは前
記式(5)のとおりであるが、その点Ｂの光の強度Ib
は次式で表わされる。

Ib＝i₁ ²t²［１＋i₀ ⁴t⁴r²f²｛３＋2cos2（Δl₁−Δl₄
）＋
2cos2（Δl₁−Δl₄＋Δl₂−Δl₃）＋2cos2（Δl₂−
Δl₃）｝］ ……(6) このように、少なくとも両側ビームLb，Lcの
一方Lbがビーム出射端面１Ａに入射し、その結
果、その端面１Ａで反射し、光検出器７に入射す
るので＋１次又は−１次ビームと干渉を起す。そ
のため、０次ビームの光学式記録媒体に対するタ
ンジエンシヤルスキユー角の変化によつて光検出
器７に入射する＋１次あるいは−１次ビームの強
度が変化する。即ち、トラツキングエラー信号の
レベルがトラツキング状態によつてだけでなく、
タンジエンシヤルスキユー角の変化によつても変
化してしまう。

そこで、半導体レーザ１の端面の上側帰還ビー
ムLbが入射される部分を切欠く等し、その上側
帰還ビームLbが光学式ヘツド本来の光路へ帰還
されないようにする試みが為された。しかし、そ
れでも上述した問題は完全に解決されなかつた。
なぜならば、ヒートシンク８の反射率が半導体レ
ーザ１の端面１ａの反射率に比較して低いとはい
え、ヒートシンク上に帰還した下側帰還ビームの
一部は光学式ヘツドの本来の光路へ反射されるか
らである。

そこで、更にその帰還ビームのレーザビーム出
射方向側への反射を防止すべく模索した結果、本
考案が産まれた。

しかして、本考案はヒートシンクに入射される
帰還ビームによる干渉を完全になくすべく為され
たものである。

（Ｅ 問題点を解決するための手段） 本考案は上記問題点を解決するため、ヒートシ
ンク８のボンデイング面に半導体レーザチツプ１
がボンデイングされ上記ヒートシンク８及び半導
体レーザチツプ１のレーザビーム出射側の端面に
回折格子により入射部の絞られた帰還ビームLb，
Lcが入射するようにされ、少なくとも上記半導
体レーザチツプ１及びヒートシンク８上の上記帰
還ビームLb，Lcが入射される部分に該帰還ビー
ムをレーザビーム出射方向に反射し得ない面９，
１０，１２を形成したことを特徴とする。

（Ｆ 作用） 本考案によれば、ヒートシンク及び半導体レー
ザチツプの帰還ビーム入射部に入射された帰還ビ
ームが光学式ヘツドの本来の光路に戻らないの
で、ヒートシンク及び半導体レーザチツプに入射
される帰還ビームによる干渉を完全に防止するこ
とができ、延いては０次ビームの記録媒体に対す
るタンジエンシヤルスキユー角の変化に対するト
ラツキングエラー信号の依存性をより小さくする
ことができる。

そして、ヒートシンクのレーザビーム出射側の
端面は半導体レーザチツプのボンデイング面と直
角に形成しても良いので、本考案によればレーザ
ビーム出射側の端面がボンデイング面に対して鋭
角になつたヒートシンクを用いる場合に比較して
ヒートシンクの半導体レーザ装置への組み付けが
やり易くなるようにできる。また、ヒートシンク
のレーザビーム出射側の端面の帰還ビームが入射
する部分のみに局部的にレーザビーム出射方向へ
の反射を防止する面を形成すればよいので、例え
ば刻印を打つ等の簡単な方法で干渉防止を図るこ
とができる。

（Ｇ 実施例）［第１図乃至第４図］ 以下に、本考案半導体レーザ装置を添附図面に
示した実施例に従つて説明する。

（ａ 第１の実施例）［第１図］ 第１図は本考案半導体レーザ装置の実施の一例
を示すものである。半導体レーザチツプ１のレー
ザビーム出射端面１Ａの上側の帰還ビーム入射部
が切欠かれている。９はその切欠きである。又、
ヒートシンク８の下側の帰還ビーム入射部は傾斜
面に形成されている。１０はその傾斜面であり、
本実施例においては下から上へ行くに従つて奥側
へ行くように傾斜せしめられている。

このような半導体レーザ装置によれば、半導体
レーザ装置側に帰還した上下両側の帰還ビーム
Lb，Lcは上記切欠９及び傾斜面１０に入射され
る。そして、上側ビームｂは切欠９によつて乱反
射される。というのは、この切欠９は半導体基板
に対するフオトエツチングにより形成され、その
表面はレーザビーム出射端面１Ａのように劈開面
ではないので、鏡面ではなく粗面であるからであ
り、従つて乱反射されるのである。しかし、その
切欠９の表面はサンドエツチングにより自ずと傾
斜するので、乱反射されたビームの最も光度分布
の強いビームの方向は半導体レーザ装置のレーザ
ビーム出射方向とは異なる方向になる。

従つて、上側の入射部に入射された上側ビーム
Lbはほとんど光学式ヘツドの本来の光路には戻
らない。

又、下側の帰還ビームLcはヒートシンク８の
傾斜面１０によつて入射方向と全く異なる方向に
反射される。従つて、下側ビームLcも光学式ヘ
ツドの本来の光路には戻らない。

依つて、上側ビームLb、下側ビームLcが光学
式ヘツドの本来の光路を通つて＋１次ビーム、−
１次ビームと干渉を起すという問題を解決するこ
とができ、０次ビームの光学式記録媒体に対する
タンジエンシヤルスキユー角の変化によつてトラ
ツキングエラー信号が変化することを防止でき
る。

（ｂ 第２の実施例）［第２図］ 第２図は本考案半導体レーザ装置の別の実施例
を示すものである。この実施例は、帰還ビーム入
射部に斜上向きの傾斜面１０と、斜下向きの傾斜
面１０とを有するようしたものであり、１１はそ
の稜線である。このような実施例によれば、下側
のビームLcは稜線１１がビームLcを横断すると
ころに位置している場合、一部のビームが斜め上
方に反射され、一部ビームが斜め下方に反射され
る。尚、半導体レーザチツプ１に切欠９を設けて
上側の帰還ビームLbをレーザビーム出射方向側
に反射し得ないようにした点については第１の実
施例と同じである。

（ｃ 第３の実施例）［第３図］ 第３図は本考案半導体レーザ装置の更に別の実
施例を示すものである。この実施例は、ヒートシ
ンク８の帰還ビーム入射部に２つの傾斜面１０，
１０を斜め側方を向くように形成したものであ
り、下側帰還ビームLcは正面側ではなく斜め側
方、左斜め側方に反射される。

このようにした場合には、その２つの傾斜面１
０，１０の間に形成される上下方向の稜線１１
を、半導体レーザチツプ２のボンデイングに際し
ての位置合せ（特に左右方向の位置合せ）用の指
標にすることが可能となる。

尚、上記第１図乃至第３図に示した各実施例に
おける傾斜面１０は刻印等によつて簡単に形成す
ることができる。

半導体レーザチツプ１に切欠９を設けて上側の
帰還ビームLbをレーザビーム出射方向側に反射
し得ないようにした点については第１、第２の実
施例と同じである。

（ｄ 第４の実施例）［第４図］ 第４図は本考案半導体レーザ装置の更に別の実
施例を示すものである。この実施例は下側ビーム
Lcの入射部１を非常に粗い面１２にしてその反
面反射率がきわめて小さくなるようにしている。
このようにした場合も、下側ビームLcの光学式
ヘツドの本来の光路へ戻る量が非常に少なくな
り、干渉が生じ得ない。

又、下側ビームLcの入射部を光吸収性を有す
る面にするようにしても同様の効果が得られる。

尚、半導体レーザチツプ１に切欠９を設けて上
側の帰還ビームLbをレーザビーム出射方向側に
反射し得ないようにした点については第１、第
２、第３の実施例と同じである。

このように本考案半導体レーザ装置は種々の態
様で実施することができる。尚、本考案半導体レ
ーザ装置は半導体レーザチツプをレーザ光モニタ
ー用フオトダイオードが形成された半導体ペレツ
トの一部にボンデイングし、その半導体ペレツト
をヒートシンクにボンデイングしたタイプの半導
体レーザ装置にも適用することができる。

（Ｈ 考案の効果） 以上に述べたように、本考案半導体レーザ装置
によれば、ヒートシンク及び半導体レーザチツプ
の帰還ビーム入射部に入射された帰還ビームが光
学式ヘツドの本来の光路に戻らないので、ヒート
シンク及び半導体レーザチツプに入射される帰還
ビームによる干渉を完全に防止することができ、
延いては０次ビームの記録媒体に対するタンジエ
ンシヤルスキユー角の変化に対するトラツキング
エラー信号の依存性をより小さくすることができ
る。

そして、ヒートシンクのレーザビーム出射側の
端面は半導体レーザチツプのボンデイング面と直
角に形成しても良いので、本考案によればレーザ
ビーム出射側の端面がボンデイング面に対して鋭
角になつたヒートシンクを用いる場合に比較して
ヒートシンクの半導体レーザ装置への組み付けが
やり易い。また、ヒートシンクのレーザビーム出
射側の端面の帰還ビームが入射する部分のみに局
部的にレーザビーム出射方向への反射を防止する
面を形成すればよいので、例えば刻印を打つ等の
簡単な方法で干渉防止を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案半導体レーザ装置の第１の実施
例を示す斜視図、第２図は同じく第２の実施例を
示す斜視図、第３図はＡ，Ｂは同じく第３の実施
例を示すもので、同図Ａは斜視図、同図Ｂは同図
ＡのＢ−Ｂ線に沿う断面図、第４図は本考案半導
体レーザ装置の第４の実施例を示す斜視図、第５
図乃至第９図は背景技術とその問題点を説明する
ためのもので、第５図は光学式ヘツドの概略を示
す配置図、第６図及び第７図は光学式ヘツドに用
いられた半導体レーザの一例を示す正面図、第８
図はタンジエンシヤルスキユー角の変化に対する
トラツキングエラー信号のレベル変化を示す曲線
図、第９図は干渉の説明に供する線図である。 符号の説明、Lb，Lc……帰還ビーム、１……
半導体レーザチツプ、８……ヒートシンク、９，
１０，１１，１２……帰還ビームLb，Lcをレー
ザビーム出射方向に反射し得ない面。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ヒートシンク８のボンデイング面に半導体レー
   ザチツプ１がボンデイングされ上記ヒートシンク
   ８及び半導体レーザチツプ１のレーザビーム出射
   側の端面に回折格子により入射部の絞られた帰還
   ビームLb，Lcが入射するようにされ、 少なくとも上記半導体レーザチツプ１及びヒー
   トシンク８上の上記帰還ビームLb，Lcが入射さ
   れる部分に該帰還ビームをレーザビーム出射方向
   に反射し得ない面９，１０，１２を形成した ことを特徴とする半導体レーザ装置。