JPH09180235A - 表面光レ−ザ−の光出力制御装置とこれを採用した記録／再生用の光ピックアップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 表面光レ−ザ−の光出力制御装置と記録／再
生用の光ピックアップの提供。 【解決手段】 表面光レ−ザ−の前方で表面光レ−ザ−
からの放射光を反射するハ−フミラ−と、表面光レ−ザ
−の後方に設けハ−フミラ−によりの反射光を受光する
モニタ−用光検出器とを具備する。該光出力制御装置を
用いた記録／再生用の光ピックアップは、光発生面の垂
直方向に光を放射する表面光レ−ザ−と、該光出力制御
手段と、入射光を集束して光記録媒体に光スポットを形
成する対物レンズと、光記録媒体からの反射光の光経路
変換手段と、反射光を受光してエラ−信号及び情報信号
の第１光検出器とを備え光出力制御手段は表面光レ−ザ
−の前方で表面光レ−ザ−からの放射光を反射するハ−
フミラ−と、表面光レ−ザ−の後方に設けハ−フミラ−
によりの反射光のモニタ−用第２光検出器とを具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表面光レ−ザ−の光
出力制御装置とこれを採用した記録／再生用の光ピック
アップに係り、詳細には表面光レ−ザ−（ＶＣＳＥＬ：
vertical cavitysurface emitting laser）よりなる光
源から出射される光量を効率的に調節するように改良さ
れた表面光レ−ザ−の光出力制御装置とこれを採用した
記録／再生用の光ピックアップに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に表面光レ−ザ−の光出力制御装置
は表面光レ−ザ−よりなる光源から出射される光量を制
御する手段として採用されたモニタ−用光検出器をい
う。ＶＣＳＥＬ光源は積層された半導体物質の側面に光
を発散するエッジ発光レ−ザ−とは異なり、基板上に積
層された半導体物質に対して垂直方向に光を発散する。
この光源から発散された光は円形に近く、高い光密度を
有して単一のモ−ドで動作する特徴があるので、光ピッ
クアップの光出力装置、コンピュ−タ−分野のような光
応用分野で広く使用されている。

【０００３】しかしながら、前記表面光レ−ザ−は光が
上面から垂直方向に出射され、その下面が半導体基板に
結合されているので、モニタ−用光検出器を設けること
が困難であるという問題があった。かかる問題点を克服
するために米国特許第 5,285,466号には“ Feedback me
chanism for VCSEL ”が開示されている。

【０００４】このメカニズムを図１乃至図３を参照して
説明する。このメカニズムには光を発散するように順方
向のバイアス電圧が印加されるＶＣＳＥＬ光源１２と、
前記光源１２の側面に発散される自発光を吸収するよう
に前記光源１２の周りに設けられた環状のモニタ−用光
検出器１４が具備されている。前記光源１２と光検出器
１４は単一の半導体基板１０上に形成されている。前記
光検出器１４は主に表面光レ−ザ−よりなっており、上
面と下面に形成された電極層に逆方向のバイアス電圧を
印加したり、電圧を印加しないことにより光を受光す
る。

【０００５】前記光検出器１４は前記光源１２から発散
される側面光を受光した後、電気的な信号に変換して前
記光源１２の電極にフィ−ドバックして印加することに
より光量を制御する。しかしながら、前記光源１２の側
面に放出される側面光の光量は垂直に発散される垂直光
の光量に正確に比例しないだけでなく、垂直光の光量に
比べてはるかに少ない。また、発散された側面光が光検
出器１４で吸収されず透過する量が多いので、垂直発散
光量を制御するための信号検出に必要な光量を得ること
は困難であった。

【０００６】図２に示したように垂直光は順方向に印加
されるｍＡ単位のレイジング電流により光源１２から発
散される。光検出器を通して検出された垂直光を分析す
ると、この垂直光には光量が顕著に増加又は減少するレ
イジングスレショルド値２０とレイジング終端値２２が
存在することが判る。このレイジングスレショルド値２
０と終端値２２間のレイジング電流が印加されれば、ガ
ウシアン形状の数μＡの出力電流２４が検出され、その
他の印加電流に対しては検出される電流が０に近い。

【０００７】光源１２から出射されて検出される側面光
の電流量３４は全般的に前記垂直方向に出射されて検出
される垂直光の電流量に比して少ない。また、レイジン
グスレショルド値３０とレイジング終端値３２が明白で
なく、印加される電流の強度により緩慢に増えてから減
る。よって、表面光レ−ザ−光源１２から側面方向に放
出されて光検出器１４から検出される側面光の光量は、
エッジ発光レ−ザ−を光源として採用した場合のモニタ
−用光検出器から検出される光量に比して顕著に少ない
ので、ノイズにより光出力の制御の精密度が低下する恐
れがある。

【０００８】図３は従来の表面光レ−ザ−の光出力制御
装置の他の例を示した概略図である。前記図１と図２で
述べた問題点を克服するために案出されたものであり、
少なくとも二つの表面光レ−ザ−５０，５１を、例え
ば、Ｎ型ＧａＡＳよりなる単一基板４０上に並んで具備
し、同一な順方向バイアス電圧５２を印加する。この
際、二つの表面光レ−ザ−５０，５１の両方は垂直方向
と側方向に光を生成して出射するが、順方向バイアス電
圧が同一に印加されるので出射される光は互いに比例す
る。

【０００９】ここで、一側表面光レ−ザ−５０は光源と
して用いられる。そして、電流センサ５６等と結合され
て逆方向のバイアス電圧５４の印加される他側表面光レ
−ザ−５１は光検出器として用いられる。よって、他側
表面光レ−ザ−５１の表面から出射される光を検出して
前記光源として用いられる表面光レ−ザ−５０からのの
出射光量を調節する。この場合、出射光量の制御は容易
であるが、二つ以上の表面光レ−ザ−を採用して全体的
に装置の嵩は大きくなり、高コストの要因となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
問題点を克服するために案出されたものであり、表面光
レ−ザ−から出射される光量を効率的に調節しながら、
小型化された表面光レ−ザ−の光出力制御装置を提供す
ることに第１目的がある。また、本発明は前記表面光レ
−ザ−の光出力制御装置を用いた光ピックアップを提供
することに第２目的がある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記第１目的を達成する
ために本発明の表面光レ−ザ−の光出力制御装置は、光
発生面を有しており、この光発生面の垂直方向に光を放
射する表面光レ−ザ−と、前記表面光レ−ザ−の光出力
を制御する光出力制御手段とを備える表面光レ−ザ−の
光出力制御装置において、前記光出力制御手段は前記表
面光レ−ザ−の前方に設けられて表面光レ−ザ−から放
射された光の一部を反射させるハ−フミラ−と、前記表
面光レ−ザ−の後方に設けられて前記ハ−フミラ−から
反射される光を検出するモニタ−用光検出器とを備える
ことを特徴とする。

【００１２】前記第２目的を達成するために本発明によ
る表面光レ−ザ−の光出力制御装置を採用した記録再生
用の光ピックアップは、光発生面を有しており、この光
発生面の垂直方向に光を放射する表面光レ−ザ−と、前
記表面光レ−ザ−の光出力を制御する光出力制御手段
と、入射光を集束して光記録媒体に光スポットを形成す
る対物レンズと、前記光記録媒体からの反射光の進行経
路を変える光経路変換手段と、前記反射光を受光してエ
ラ−信号及び情報信号を検出する第１光検出器とを備え
てなる表面光レ−ザ−の光出力制御装置を採用した記録
／再生用の光ピックアップにおいて、前記光出力制御手
段は前記表面光レ−ザ−の前方に設けられて表面光レ−
ザ−から放射された光の一部を反射させるハ−フミラ−
と、前記表面光レ−ザ−の後方に設けられて前記ハ−フ
ミラ−により反射される光を受光するモニタ−用第２光
検出器とを具備することを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して本
発明の望ましい実施例を詳細に説明する。図４に示した
ように、本発明による表面光レ−ザ−の光出力制御装置
は、垂直方向に光６２を出射するための積層構造の光源
６０と、この光源６０の垂直方向に出射される光量を調
節するために後述するモニタ−用光検出手段よりなって
いる。

【００１４】前記光源６０は表面光レ−ザ−（ＶＣＳＥ
Ｌ）よりなる。この表面光レ−ザ−は少なくとも一つの
Ｎ層と少なくとも一つのＰ層を積層させて形成される。
このＶＣＳＥＬはＮ型分布ブラグ反射器（distributed
Bragg reflector ；以下、ＤＢＲという）層とＰ型ＤＢ
Ｒ層の間に形成された量子ウェル活性領域により光を生
成して出射するようになる。この表面光レ−ザ−には順
方向バイアス電圧が印加されて駆動される。このように
印加される電圧により垂直方向に垂直光６２が発散され
るのみならず、水平方向にも側面光６４が発散される。

【００１５】前記モニタ−用光検出手段は、前記光源６
０から出射された垂直光６２を一定の比率に一部は透
過、一部は反射させるように前記光源６０の出射光軸上
に設けられたハ−フミラ−８０と、モニタ−用光検出器
７０とを含めてなる。前記モニタ−用光検出器７０は高
コストの化合物半導体を使用せず比較的に低廉なシリコ
ン半導体を用いて構成することができる。この光検出器
７０は板状であり、その上面に前記光源６０が結合され
る。また、前記光検出器７０上には前記光源６０から垂
直方向に出射してハ−フミラ−８０から反射された反射
光８２を受光するように前記光源６０の周りに光検出面
７２が形成されている。

【００１６】前記ハ−フミラ−８０は入射される光を透
過及び反射させることができる素材よりなる。主に、ガ
ラス、透明プラスチックなどの素材よりなって大部分の
光は透過させるが、その一部は反射させる。通常のガラ
スの場合、入射される光のうち５％〜１０％が反射され
る。この反射率を高めるための手段としてハ−フミラ−
コ−ティング方法を用いるが、このような手段によりハ
−フミラ−８０から反射されて前記光検出器７０に入射
される光量を調節することができる。

【００１７】前記光源６０から出射される垂直出射光６
２は、前記光源６０の光軸上に位置したハ−フミラ−８
０により大部分は透過し、その一部は反射するようにな
る。透過した光は装置の本来の目的のために使用し、反
射された光８２は前記光源６０の出射光量の調節用とし
て使用される。この反射される光８２は光源６０から出
射された光の発散角の約二倍の反射角に前記光検出面７
２に達する。この光検出面７２に達する光量８２は前記
光源６０から出射された光量に比例する。前記光検出面
７２を所定の高さに突出するように設けると、前記光源
６０の側面に放出される側面光６４も受光することがで
きる。

【００１８】このように本発明による光検出器で前記光
源から出射される光量に比例する電流が得られるので、
この電流信号に応じて光源の出力光量を精密に調節する
ことができる。また、一つの表面光レ−ザ−のみを使用
するので、装置の大きさを小型化することができ、低コ
ストのシリコン半導体を採用して製造価を節減すること
ができる。

【００１９】図５を参照して前述したような表面光レ−
ザ−の光出力制御装置を採用した光ピックアップの構成
及び機能を説明する。光ピックアップは垂直光１０２を
発散する表面光レ−ザ−１００と、この表面光レ−ザ−
１００から出射された光１０２を光記録／再生媒体であ
るディスク１３０上に集束する対物レンズ１２０と、前
記ディスク１３０から反射された光１０４を受光してフ
ォ−カシングエラ−信号及びトラッキングエラ−信号を
検出する第１光検出器９４と、前記表面光レ−ザ−１０
０の出射光量を調節するために出射光の一部を受光する
後述する光検出手段とを具備する。

【００２０】前記表面光レ−ザ−１００と光ディスク１
３０の間の光経路上には前記光ディスク１３０の記録面
から反射された光を所定の角度に回折させる光経路変換
手段が備えられている。この光経路変換手段としてホロ
グラム素子１１０を備えることが望ましい。このホログ
ラム素子１１０は表面光レ−ザ−１００から出射される
光１０２は直進透過させ、光ディスク１３０から反射さ
れる光は回折透過させる特性がある。

【００２１】前記光検出手段はモニタ−用第２光検出器
９０と後述するハ−フミラ−よりなり、前記第２光検出
器９０は表面光レ−ザ−１００の出力光量の調節のため
の光の検出機能をし、前記表面光レ−ザ−１００を支持
する。また、前記第１光検出器９４も前記ホログラム素
子１１０により回折されて入射する光１０４を受光する
ように前記第２光検出器９０の上面に設けられている。

【００２２】前記ホログラム素子１１０は前記表面光レ
−ザ−１００から出射する光の大部分を透過させるが、
その一部は反射させる性質がある。この性質を用いて前
記ホログラム素子１１０を図４で説明したハ−フミラ−
の機能を並行するようにした。この際、前記ホログラム
１１０の下面に反射物質でコ−ティングして反射率を高
めることができる。

【００２３】前記ハ−フミラ−は前述したように前記ホ
ログラム素子１１０と一体に備えられるだけでなく、前
記表面光レ−ザ−１００とホログラム素子１１０の間に
別途の部材として備えられることができる。前記モニタ
−用第２光検出器９０は前記ハ−フミラ−として用いら
れたホログラム素子１１０から反射された光１０６をそ
の上面に形成された光検出面９２で受光する。このモニ
タ−用第２光検出器９０は表面光レ−ザ−１００と同一
構造よりなる化合物半導体でなくてもよく、従来のエッ
ジ発光レ−ザ−に採用されるものと同じシリコン半導体
ならよい。

【００２４】また、前記第１光検出器９４は前記第２光
検出器９０と一体型になることもある。この場合、前記
モニタ−用第２光検出器９０は複数個の分割板を有す
る。各分割板に受光された光は電流信号に変換され、こ
の変換された信号の和と差を用いてトラッキング及びフ
ォ−カシングエラ−信号を得ることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上、説明したように本発明による光検
出器で前記光源から出射される光量に比例する電流が得
られるので、この電流信号に応じて光源の出力光量を精
密に調節することができる。また、一つの表面光レ−ザ
−のみを使用するので、装置の大きさを小型化して低コ
ストのシリコン半導体を採用して製造価を節減するコン
パクトな構造の光ピックアップを実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の表面光レ−ザ−の光出力制御装置の一例
を示した概略図である。

【図２】従来の表面光レ−ザ−の光源から出力された垂
直方向の光量と側方向の光量とを比べて示したグラフで
ある。

【図３】従来の表面光レ−ザ−の光出力制御装置の他の
例を示した概略図である。

【図４】本発明による表面光レ−ザ−の光出力制御装置
を示した斜視図である。

【図５】本発明による表面光レ−ザ−の光出力制御装置
を用いた記録再生用の光ピックアップを示した概略図で
ある。

【符号の説明】

６０ 光源 ６２ 垂直光 ６４ 側面光 ７０ モニタ−用光検出器 ７２ 光検出面 ８０ ハ−フミラ− ９０ モニタ−用第２光検出器 ９２ 光検出面 ９４ 第１光検出器 １００ 表面光レ−ザ− １１０ ホログラム素子 １２０ 対物レンズ １３０ ディスク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光発生面を有しており、この光発生面の
   垂直方向に光を放射する表面光レ−ザ−と、前記表面光
   レ−ザ−の光出力を制御する光出力制御手段とを備える
   表面光レ−ザ−の光出力制御装置において、 前記光出力制御手段は、前記表面光レ−ザ−の前方に設
   けられて表面光レ−ザ−から放射された光の一部を反射
   させるハ−フミラ−と、前記表面光レ−ザ−の後方に設
   けられて前記ハ−フミラ−から反射される光を検出する
   モニタ−用光検出器とを具備することを特徴とする表面
   光レ−ザ−の光出力制御装置。
2. 【請求項２】 光発生面を有しており、この光発生面の
   垂直方向に光を放射する表面光レ−ザ−と、前記表面光
   レ−ザ−の光出力を制御する光出力制御手段と、入射光
   を集束して光記録媒体に光スポットを形成する対物レン
   ズと、前記光記録媒体からの反射光の進行経路を変える
   光経路変換手段と、前記反射光を受光してエラ−信号及
   び情報信号を検出する第１光検出器とを備えてなる表面
   光レ−ザ−の光出力制御装置を採用した記録／再生用の
   光ピックアップにおいて、 前記光出力制御手段は前記表面光レ−ザ−の前方に設け
   られて表面光レ−ザ−から放射された光の一部を反射さ
   せるハ−フミラ−と、前記表面光レ−ザ−の後方に設け
   られて前記ハ−フミラ−により反射される光を受光する
   モニタ−用第２光検出器とを具備することを特徴とする
   表面光レ−ザ−の光出力制御装置を採用した記録／再生
   用の光ピックアップ。
3. 【請求項３】 前記光経路変換手段は、前記表面光レ−
   ザ−と対物レンズの間に配置されて前記光記録媒体から
   の反射光を前記第１光検出器側に回折させるホログラム
   素子であることを特徴とする請求項２記載の表面光レ−
   ザ−の光出力制御装置を採用した記録／再生用の光ピッ
   クアップ。
4. 【請求項４】 前記光経路変換手段は、前記表面光レ−
   ザ−と対物レンズの間に配置されて前記光記録媒体から
   の反射光を第１光検出器側に回折させるホログラム素子
   であり、このホログラム素子の一面を反射物質でコ−テ
   ィングして前記ハ−フミラ−の役割を果たすことを特徴
   とする請求項２記載の表面光レ−ザ−の光出力制御装置
   を採用した記録／再生用の光ピックアップ。