JPH1031836A - 光記録再生装置及びその光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光記録再生装置の読みだし最適ドット径と書
き込みドット径の差を補正するとともに下位互換性のあ
る装置を実現する。 【解決手段】 光源のスポット径を低出力時に大きく、
高出力時に小さく制御可能なレ−ザ光源を用いる。 【効果】 読みだし最適ドット径と書き込みドット径が
一致するとともに単純な系で異なる規格ドットサイズで
書き込まれた情報を読みだすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は情報を光により記録
再生する光記録再生装置とその光源に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の書替え型光ディスクにおいては、
記録と再生をほぼ同一の大きさの光スポットにより行っ
ていた。再生用スポットの最適サイズと同じ大きさのス
ポットで書き込みを行うと光照射部からの熱伝導により
最適サイズより大きなドットが書かれてしまう傾向があ
り、通常はこれを補正するため光強度を弱めに設定し光
分布の先端付近で書き込みを行っていた。また、記録内
容を読みだすさいには光スポット径が一定のため記録媒
体のドット寸法は一定の規格のものである必要があっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の光ディスク
装置においては最適書き込み出力よりも弱い光で書き込
みを行うためスポット径の安定性が悪く、ディスク動作
中に定期的に試し書きを行い書き込み光強度の補正を行
う必要があった。また、新規に開発される光ディスクに
は古い規格で書かれた情報を読みだす下位互換性が求め
られる場合が多く、従来技術では前記のように半導体レ
−ザのスポット径が一定のためレンズを対象媒体により
交換する、２焦点のレンズを使うなどの方策を必要とし
たが、装置の小型低コスト化のためにはより簡単な装置
が望まれた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明においては光記録装置の光源に記録媒体上のスポ
ットの大きさを変化させる機能を付加することを考案し
た。読みだし時にはスポットが大きく書き込み時にはス
ポットが小さく変化する、或いは複数の規格サイズに対
応してスポット径を変化させることにより上記のような
課題に対応できる。スポット径の変化は光源の半導体レ
−ザのストライプの一部に１本の平行したストライプか
ら電流が注入される構造を設けスポット径を電気信号に
より変化させる、固体レ−ザ共振器内に置いた非線形媒
体により発生する２次高調波を用いた光源で固体レ−ザ
の共振器を構成する反射鏡を移動するなどの方法により
得られる。スポット径の変化は光出力増大に伴いスポッ
ト径が縮小する変化であるものが好適である。上記並行
した２本のストライプとそれ以外のストライプの電流注
入密度が同一の印加電圧に対し異なる値となる構造をと
ればより大きなスポット径変化が得られる。このような
素子は、５μｍ以下の大きさの通電及び非通電領域を混
在させる、電流通路中に付加的な抵抗又は電気障壁を設
けるなどの方法により得られる。

【０００５】尚、本明細書において、レーザ光のスポッ
ト径とは半導体レーザの出射ビームの光密度分布の最大
値に対し、一定の比率以上の光密度分布を有する領域の
径である。

【０００６】

【発明の実施の形態】

（実施例１）本発明第１の実施例を図１から図４に従い
説明する。図１は、本発明の光記録装置の構成例であ
る。半導体レーザ101から出射されたレーザビーム102
は、コリメートレンズ103により平行光とされ、楕円補
正プリズム104、偏光ミラ−105、１／４波長板106を通
って、絞り込みレンズ107に入射し、光ディスク108の記
録表面上に集光される。

【０００７】信号の読みだしは光ディスク表面で反射し
たレ−ザビ−ムをホトダイオ−ド109により電気信号に
変換することにより得られる。また、光ディスクへの書
き込みは半導体レ−ザの出力を増加しレ−ザ光のエネル
ギ−により光ディスク表面の温度を部分的に上昇させる
ことにより表面の状態又は磁区の方向を変化させること
によりおこなわれる。このとき再生用スポットの最適サ
イズ110と同じ大きさのスポットで書き込みを行うと最
適サイズより大きな書き込みドット111が書かれてしま
う傾向があり、通常は図２(a)に示すようにこれを補正
するため光強度を弱めに設定し光分布の先端付近で書き
込みを行っていた。これは、光ディスクへの書き込みが
レ−ザ照射によるディスク表面の昇温を利用して行われ
るため、書き込みしきい値112のスポット113だけでなく
その周辺にも熱伝導により書き込みドット111が広がる
ためである。しかし、この場合スポット径の安定性の面
で最適な書き込み出力よりも弱い光で書き込みを行うた
めスポット径の安定性が悪く、ディスク動作中に定期的
に試し書きを行い書き込み光強度の補正を行う必要があ
った。

【０００８】そこで、本発明においてはレ−ザ光の光源
である半導体レ−ザのスポット径を図２(b)のように低
出力時には大きく、高出力時には小さく制御した。この
ようなビ−ム径制御機能を有する半導体レ−ザの構造を
図３〜図４にしたがい説明する。図３は、本実施例の半
導体レーザの構造であり、図中点線は光導波路の形状、
実線は電極の形状、網かけ部分は活性層に通電される領
域である。図４は本実施例の半導体レーザの断面構造を
示す。

【０００９】本構造ではまずn-GaAs基板114上にn-(Al
_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5Ｐクラッド層115、多重量子井戸活性
層116、p-(Al_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5Ｐクラッド層117、p-Ga
Asコンタクト層118を順次結晶成長した。多重量子井戸
活性層116は３層のGa_0.5In_0.5Ｐウエル層と４層の(Al
_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5Ｐバリア層を交互に積層して形成し
ている。次に、この構造に熱ＣＶＤ法及びホトリソグラ
フ技術を用いてストライプ状のホトレジスト119／SiO₂1
20複合マスクを図３に示すような形状に形成する。この
ホトレジストマスクは、素子の大部分を占める通常幅
（約４μｍ）のストライプ121が端面付近で中間幅の領
域122及びフレア型に広がった領域123の２段階に広がっ
ていることを特徴とする。ホトレジストをマスクとして
p-GaAsコンタクト層118及びp-(Al_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5Ｐ
クラッド層117の一部をエッチングした後、ホトレジス
トを取り除き残ったSiO₂をマスクとして有機金属気相成
長法によりn-GaAsブロック層124を選択成長した。これ
により、中間幅の領域122は中央部分が非通電領域125、
周辺部分が通電領域126となる。

【００１０】素子の直列抵抗低減のため、SiO₂膜を除去
した後p-GaAsキャップ層127を形成した。中間幅領域と
その他の領域の間に図３にしめすようなp-GaAsキャップ
層127を除去した溝128を形成して中間幅領域の通電量を
独立に制御できるようにした。次に、それぞれの領域の
ウエハの表面にAuを主成分とする電極129を形成し、機
械的研磨及び化学エッチングによりGaAs基板を約100μm
にエッチングし、GaAs基板側にもAuを主成分とする電極
130を形成した。このような半導体ウエハを約600μm間
隔でバ−状に劈開した。

【００１１】以上のようにして形成された半導体レ−ザ
の断面構造を図４に示す。図４(a)の通常幅領域は従来
の屈折率導波半導体レ−ザと同様の構造となっている。
一方、図４(b)の中間幅領域においては電流注入量の分
布によりストライプ中央部分の屈折率が大きい屈折率分
布が形成されレンズ効果が得られる。中間幅領域の電流
を制御することによりこのレンズの効果を制御すること
が可能となり、レ−ザ出力が小さい場合にはスポット径
を大きく、レ−ザ出力が大きい場合にはスポット径が小
さくなるように主電流及び中間幅領域の電流を設定する
ことにより前記所望のスポット径の変化を得ることが可
能となる。主電流を５０ｍＡから１００ｍＡの範囲で変
化されることにより光出力を５ｍＡ〜５０ｍＡの範囲で
変化させ、中間領域の電流を２０ｍＡから５０ｍＡの範
囲で変化させることによりスポット径を３μｍから９μ
ｍの範囲で変化させることができる。

【００１２】従来の光記録再生装置の光学系ではレ−ザ
ビ−ム102は楕円補正プリズムを用いて円形ビ−ムに補
正され、絞り込みレンズ107の開口に比べ十分大きなビ
−ムが入射するように構成されていた。しかし、本実施
例においては光源のスポット径変化をディスク面上のス
ポット径に反映する必要から絞り込みレンズ107の開口
径に対し入射ビ−ムを小さめに設定する必要があった。
具体的にはスポット径が最小になったときに入射ビ−ム
の半値全幅が絞り込みレンズ107の直径と一致するよう
に設計した。

【００１３】（実施例２）本発明第２の実施例を図５か
ら図７に従い説明する。短波長の光源を用いた高密度記
録光ディスクにおいても既に大量に出回っている780nm
のレ−ザ光により書き込まれた光ディスクの情報も読み
だす機能を有することが強く求められている。しかし、
旧規格の記録ドットの径は新規格の記録ドットの径に比
べ約１．４倍となっているため、信号強度が弱くなる、
トラッキングが難しくなるなどの問題が生じる。このよ
うな問題に対しても実施例１で述べたと同様の光源のス
ポット径を変える手法が有効である。また、実施例１の
構造ではレ−ザの出力制御用とビ−ム径制御用の２つの
電流を制御する必要があり、装置が複雑となったが、本
実施例では単一の電流により光出力とスポット径が決定
され、光出力にリンクしてスポット径が変化する構造と
した。

【００１４】本実施例の半導体レーザの平面図を図５
に、断面図を図６に示す。図５において、点線は導波路
の形状を、網かけ領域は通電領域の形状を示す。

【００１５】本構造ではまずn-GaAs基板114上にn-(Al
_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5Ｐクラッド層115、多重量子井戸活性
層116、p-(Al_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5Ｐクラッド層117、p-Ga
Asコンタクト層118、InGaAs傾斜組成層201を順次結晶成
長した。多重量子井戸活性層116は３層のGa_0.5In_0.5Ｐ
ウエル層と４層の(Al_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5Ｐバリア層を交
互に積層して形成している。InGaAs傾斜組成層201は素
子の直列抵抗低減に有効であった。次に、この構造に熱
ＣＶＤ法及びホトリソグラフ技術を用いてストライプ状
のホトレジスト119／SiO₂120複合マスクを図５に示すよ
うな形状に形成する。このホトレジストマスクは、素子
の大部分を占める通常幅（約４μｍ）のストライプ121
が端面付近で中間幅の領域122及びフレア型に広がった
領域123の２段階に広がっていることを特徴とする。ま
ず、ホトレジストマスク119としてInGaAs傾斜組成層20
1、p-GaAsコンタクト層118、及びp-(Al_0.5Ga_0.5)_0.5In
_0.5Ｐクラッド層117の一部をエッチングした後、ホトレ
ジストマスク119を取り除き残ったSiO₂マスク120を用い
て有機金属気相成長法によるn-GaAsブロック層124の選
択成長を行った。これにより、中間幅の領域122は中央
部分が非通電領域125、周辺部分が通電領域126となる。
本構造においては、中間幅領域の通電領域は実施例１に
示した単純な構造ではなく、直径約２μｍのドット状パ
タン202により形成されている。本実施例ではドット状
パタンの面積密度は約５０％とした。ここで、ドット状
パタンの形状は光記録再生装置及び記録媒体の特性に合
わせて０〜１００％の範囲で密度を設定できるが、注入
電流の均一性を保つためパタンサイズを５μｍ以下に保
つ必要があった。

【００１６】素子の直列抵抗低減のため、SiO₂膜を除去
した後p-GaAsキャップ層127を形成した。ウエハの表面
にAuを主成分とする電極129を形成し、機械的研磨及び
化学エッチングによりGaAs基板を約100μmにエッチング
し、GaAs基板側にもAuを主成分とする電極130を形成し
た。このような半導体ウエハを約600μm間隔でバ−状に
劈開した。

【００１７】以上のようにして形成された半導体レ−ザ
の断面構造を図６に示す。図６(a)の通常幅領域は従来
の屈折率導波半導体レ−ザと同様の構造となっている。
一方、図６(b)の中間幅領域においては電流注入量の分
布によりストライプ中央部分の屈折率が大きい屈折率分
布が形成されレンズ効果が得られる。中間幅領域の電流
通路が部分的にさえぎられているため中間領域の電流注
入密度は通常領域に比べ低くなる。これにより、低出力
時にはレンズ効果が弱く大きなスポットが得られ、高出
力時にはレンズ効果が強くなって小さなスポットが得ら
れる。ある光出力において、所望のレンズ効果が得られ
るように中間領域の通電密度を設定することにより、光
出力とスポット径の関係を応用システムの要請に応じて
設定することができる。図７に光出力が３ｍＷ、５ｍ
Ｗ、３０ｍＷのときのスポットの形状を示す。出力３ｍ
Ｗの時には従来規格のドット径203に対応する大きなス
ポット径204が得られ、出力５ｍＷの時には高密度規格
のドット205に対応する小さなスポット径206が得られ
る。出力３０ｍＷの時にはスポット径は一層収縮するた
め、熱の伝導によるドットの広がりを含めて最適の書き
込みドット径が得られるようになる。

【００１８】（実施例３）本発明第３の実施例として、
実施例２と同様の機能を有し固体レ−ザの第２高調波発
生Second harmonic generation（ＳＨＧ）を光源として
用いた例を示す。図８はビ−ム広がり角を変化できる半
導体レ−ザ励起内部共振器型ＳＨＧレ−ザの断面構造で
ある。

【００１９】始めに内部共振器型ＳＨＧレーザの構造を
説明する。結晶ホルダ301に固体レーザ結晶Nd:YVO₄ 302
と非線形光学結晶ＫＴＰ303(KTiOPO₄）が固定してあ
る。Nd:YVO₄左面には固体レーザ基本波波長の１０６４n
mに対し高反射、８０９nmに対し無反射のコーティング3
04を、右の面には基本波に対して無反射のコーティング
を施してある。ＫＴＰの両面には基本波とＳＨ光５３２
nmに対して無反射コーティングを施してある。またミラ
ーホルダ305には出力ミラー306が固定されている。出力
ミラーの曲面上に基本波に対し高反射、ＳＨ光に対し無
反射のコーティング307を施してある。結晶ホルダとミ
ラーホルダはピエゾ素子308で結合されておりその間隔
を変化させることが出来る。Nd:YVO4の左面と出力ミラ
ーの曲面が固体レーザ共振器を構成している。

【００２０】次にＳＨ光の発生とそのビーム広がり角の
変化を説明する。

【００２１】波長８０９nmの半導体レーザ309から出射
したビーム310を集光レンズ311でNd:YVO₄に集光する。
これによりNd:YVO₄が励起され、励起領域に反転分布が
できる。固体レーザ共振器内部のコーティングによる波
長選択性から１０６４nmの基本波312がレーザ発振す
る。ただし基本波に対する高反射コーティングのため固
体レーザ共振器外部には基本波はほとんど漏れず内部に
たまることになる。共振器内部のＫＴＰはこのようにし
てたまった基本波の一部をＳＨ（第２高調波）光313に
変換する。ＳＨ光313は出力ミラ−のコ−ティング307が
ＳＨ光に対しては無反射コーティングであるため、共振
器外部に出射する。基本波が発振するとき、固体レーザ
の共振器長314、出力ミラーの曲率半径、Nd:YVO4左面上
にできるビームウエスト315の半径には関係がある。こ
れは、振器長をＬと出力ミラーの曲率半径をＲ、基本波
ビームのビームウエスト半径をw₀とすると、下記（数
１）で与えられる。また出力ミラー曲面上の基本波ビー
ム半径Ｗは下記（数２）で与えられる。よって基本波ビ
ーム広がり角θ₁316は近似式と（数１）、（数２）を用
いて下記（数３）で与えられる。

【００２２】

【数１】

【００２３】

【数２】

【００２４】

【数３】

【００２５】よってピエゾ素子により、共振器長Ｌを小
さい値からミラー曲率半径Ｒに近づけていくと、（数
３）の括弧内第１項は０になるが第２項は増加してい
く。つまり基本波ビーム広がり角が増加する。基本波広
がり角とＳＨ光広がり角317は比例するため、共振器外
に出力されるＳＨ光の広がり角θ₂は増加する。逆に共
振器長を小さくすればθ₂は減少する。以上のようにＳ
Ｈ光の広がり角を変化させることによりディスク面状の
スポット形状を制御することが可能となり実施例１及び
実施例２と同様の機能を得ることが可能となる。

【００２６】（実施例４）本発明第４の実施例を図に従
い説明する。本発明の光記録再生装置の構成は実施例２
と同様であるが、より低価格な半導体レ−ザを用いた高
速動作を目的として以下のようなアレイ構造の素子を用
いた。

【００２７】本構造ではまずn-GaAs基板114上にn-(Al
_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5Ｐクラッド層115、多重量子井戸活性
層116、p-(Al_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5Ｐクラッド層117、p-(A
l_0.5Ga_0.5)_0.3In_0.7Ｐ歪緩和層401、p-Al_0.5Ga_0.5As第
２クラッド層402、p-GaAsコンタクト層125、p-Ga_0.7In
_0.3As_0.4Ｐ_0.6電圧降下層403を順次結晶成長した。多重
量子井戸活性層116は３層のGa_0.5In_0.5Ｐウエル層と４
層の(Al_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5Ｐバリア層を交互に積層して
形成している。次に、この構造に熱ＣＶＤ法及びホトリ
ソグラフ技術を用いてストライプ状のホトレジスト119
／SiO₂120複合マスクを図９に示すような形状に形成す
る。このホトレジストマスクは、素子の大部分を占める
通常幅（約2μm）のストライプ121が端面付近で中間幅
の領域122及びフレア型に広がった領域123の２段階に広
がっていることを特徴とする。ホトレジスト119をマス
クとしてp-Ga_0.7In_0.3As_0.4Ｐ_0.6電圧降下層403、p-GaA
sコンタクト層125、及びp-Al_0.5Ga_0.5As第２クラッド層
402の一部をエッチングした後、ホトレジストを取り除
き残ったSiO₂120をマスクとして再度約0.5μｍのエッチ
ングを行う。つぎに、SiO₂マスクを取り除いた後、プラ
ズマＣＶＤ法によりSiN膜404(膜厚1.2μm)を堆積した。
堆積したSiN膜404はストライプの肩部で薄くなっている
ためフッ酸系エッチング液で軽くエッチングすることに
よりリッジ形状の肩部を露出させることができる。ここ
にホトレジストを約１μｍ塗布し酸素プラズマによりエ
ッチバックするとストライプ上に堆積したSiN膜404の表
面が露出する。ここで、CF₄プラズマによりSiN膜404を
エッチングするとストライプ肩部でSiN膜404がとぎれて
いるためストライプ以外の領域にエッチングが進行せず
ストライプの先端のみを露出させることができる。ウエ
ハの表面にAuを主成分とする電極129を形成し、機械的
研磨及び化学エッチングによりGaAs基板を約100μmにエ
ッチングし、GaAs基板側にもAuを主成分とする電極130
を形成した。このような半導体ウエハを約600μm間隔で
バ−状に劈開した。

【００２８】以上のようにして形成された半導体レ−ザ
の断面構造を図10に示す。図１０（ａ）の通常幅領域は
従来の屈折率導波半導体レ−ザと同様の構造となってい
る。一方、図１０（ｂ）の中間幅領域においては電流注
入により活性層の屈折率が小さくなるため中央部分の屈
折率が大きい屈折率分布が形成されレンズ効果が得られ
る。また、この領域ではp-Ga_0.7In_0.3As_0.4Ｐ_0.6電圧降
下層301とGaAsキャップ層のヘテロバリアによる電圧降
下のため約0.2Vの電圧降下が発生するため電流注入密度
は通常幅領域に比べ低くなる。これにより、低出力時に
はレンズ効果が弱く大きなスポットが得られ、高出力時
にはレンズ効果が強くなって小さなスポットが得られ
る。光出力３ｍＷ，５ｍＷ，３０ｍＷのときのｙ′−ｙ
形状は実施例２と同様に図７のようになる。このような
スポット径と光出力の関係はp-Ga_0.7In_0.3As_0.4Ｐ_0.6電
圧降下層403の組成を変えることにより光記録再生装置
の光学系や記録媒体の特性に合わせて設計可能であっ
た。また、結晶に代わりSiN膜404膜で埋め込む結果、結
晶に応力歪が発生するが、これはp-(Al_0.5Ga_0.5)_0.3In
_0.7Ｐ歪緩和層401により吸収され素子の特性や信頼性に
悪影響を及ぼすことはない。本素子により単一の電極の
みにより前記所望のスポット径の変化を得ることが可能
となる。

【００２９】（実施例５）本発明第５の実施例としてよ
り短波長のII-VI族半導体を用いた例を説明する。本発
明の光記録再生装置の構成は実施例１又は２と同様であ
るが、本実施例ではより短波長で低価格な以下のような
構造の半導体レ−ザを用いた。

【００３０】本構造ではまずn-GaAs基板114上にn-Zn
_0.86Mg_0.14S_0.1Se_0.9クラッド層501、多重量子井戸活性
層502、p-Zn_0.86Mg_0.14S_0.1Se_0.9クラッド層503、p-Zn
_0.86Mg_{0. 14}Se歪吸収層504、p-Zn_0.86Mg_0.14S_0.1Se_0.9ク
ラッド層505、p-ZnSeキャップ層506，ZnSe/ZnTe超格子
層507、ZnTeコンタクト層508を順次結晶成長した。多重
量子井戸活性層502は６層のZnCdSeウエル層と７層のZnS
Seバリア層を交互に積層して形成している。n-GaAs基板
114にはレ−ザ端面となる領域にストライプに垂直な方
向が２０μｍ、ストライプに平行な方向が５μｍで深さ
が約0.5μｍの窓形成溝が設けられている。

【００３１】次に、この構造に熱ＣＶＤ法及びホトリソ
グラフ技術を用いてストライプ状のホトレジスト119／S
iO₂120複合マスクを図11に示すような形状に形成する。
このホトレジストマスクは、素子の大部分を占める通常
幅（約２μｍ）のストライプ121が端面付近で中間幅の
領域122及びフレア型に広がった領域の123の２段階に広
がっていることを特徴とする。このホトレジスト119を
マスクとしてZnTeコンタクト層からp-Zn_0.86Mg_0.14S_0.1
Se_0.9クラッド層505の途中までクラッド層を約0.5μｍ
残してエッチングし、さらにホトレジスト119を取り除
き残ったSiO₂120をマスクとしてさらにp-ZnSeキャップ
層506までエッチングする。つぎに、SiO₂120を取り除い
た後、プラズマＣＶＤ法によりSiN膜404(膜厚1.2μm)を
堆積した。堆積したSiN膜404はストライプの肩部で薄く
なっているためフッ酸系エッチング液で軽くエッチング
することにより肩部のZnTeコンタクト層505を露出させ
ることができる。ここにホトレジストを約１μｍ塗布し
酸素プラズマによりエッチバックするとストライプ上に
堆積したSi₃N₄404の表面が露出する。ここで、CF₄プラ
ズマによりSiN膜404をエッチングするとストライプの先
端のみを露出させることができる。

【００３２】ウエハの表面にAuを主成分とする電極129
を形成し、機械的研磨及び化学エッチングによりGaAs基
板を約100μmにエッチングし、GaAs基板側にもAuを主成
分とする電極130を形成した。このような半導体ウエハ
の一部に深さ約１０μｍ幅約２０μｍ長さ１００μｍの
へき開誘導溝を溝の１辺が窓形成溝の中央に一致するよ
うに形成した。このへき開誘導溝に対し０でない一定角
度でダイアモンドスクライバを移動させることにより結
晶に傷をつけこれを用いて約600μm間隔でバ−状に劈開
した。劈開位置の誤差は約１μｍであった。

【００３３】以上のようにして形成された半導体レ−ザ
の断面構造を図12に示す。図12(a)の通常幅領域は従来
の屈折率導波半導体レ−ザと同様の構造となっている。
一方、図12(b)の中間幅領域においては電流注入により
活性層の屈折率が小さくなるためストライプ中央部分の
屈折率が大きい屈折率分布が形成されレンズ効果が得ら
れる。中間幅領域の電流通路が部分的にさえぎられてい
るためこの電流注入密度は通常領域に比べ低くなる。こ
れにより、低出力時にはレンズ効果が弱く大きなスポッ
トが得られ、高出力時にはレンズ効果が強くなって小さ
なスポットが得られる。このようなスポット径と光出力
の関係は中間領域の電流密度を変えることにより光記録
再生装置の光学系、媒体等の特性に合わせて設計可能で
あった。本素子により単一の電極のみにより前記所望の
スポット径の変化を得ることが可能となる。

【００３４】（実施例６）本発明第６の実施例としてよ
り短波長のGaN系半導体を用いた例を説明する。

【００３５】本構造ではまずp-SiC基板（６Ｈ）601にホ
トリソグラフ技術及び熱ＣＶＤ技術を用いてホトレジス
ト119／Si₃N₄602複合マスクを図13のような形状に形成
する。このホトレジストマスクは、素子の大部分を占め
る通常幅（約２μｍ）のストライプ121が端面付近で中
間幅の領域122及びフレア型に広がった領域の123の２段
階に広がっていることを特徴とする。このホトレジスト
マスクとしてp-SiC基板601を約0.5μｍエッチングして
リッジ形状603を形成する。つぎに、ホトレジストを取
り除き残ったSi₃N₄602をマスクとしてリンの熱拡散を行
いn-SiC反転層604を形成した。

【００３６】つぎに、有機金属気相成長法を用いてAlGa
InN系の結晶成長を行った。結晶成長はp-Al_0.2Ga_0.6In
_0.2Nバッファ層605、p-Al_0.2Ga_0.8Ｎクラッド層606、多
重量子井戸活性層607、n-Al_0.2Ga_0.8Ｎクラッド層608、
n-GaＮキャップ層609、GaN/GaNAs超格子コンタクト層61
0を順次結晶成長した。多重量子井戸活性層607は６層の
Ga_0.7In_0.3Nウエル層と７層のAl_0.1Ga_0.9Nバリア層を交
互に積層して形成している。ウエハの表面にWを主成分
とする電極611パルスレ−ザ光による瞬間アニ−ルによ
り電極及びウエハの表面約0.1μｍを約１０００℃に加
熱してオ−ミック接触を得た。機械的研磨及び化学エッ
チングによりp-SiC基板601を約１００μｍにエッチング
し、p-SiC基板601基板側にもAlを主成分とする電極612
を形成した。このような半導体ウエハを約６００μｍ間
隔でバ−状に劈開した。

【００３７】以上のようにして形成された半導体レ−ザ
の断面構造を図14に示す。図14(a)の通常幅領域は基板
段差を反映した活性層の段差により屈折率導波を行う構
造となっている。一方、図14(b)の中間幅領域において
は屈折率導波は(a)と同様に活性層の段差により形成さ
れているが、電流注入はn-SiC反転層604による電流阻止
効果により並行した２本のストライプにより行われる。
電流注入された部分の活性層の屈折率が小さくなるため
ストライプ中央部分の屈折率が相対的に大くなりレンズ
効果が発生する。

【００３８】このような段差を利用した導波構造は従来
の半導体レ−ザにおいては段差部に発生する結晶欠陥に
よる信頼性の低下が問題であったが、結晶欠陥の密度が
１ｘ１０⁶個/ｃｍ²程度であっても十分な信頼性が得ら
れるGaN系の場合には特に問題を起こさなかった。

【００３９】中間幅領域の電流通路が部分的にn-SiC反
転層604によりさえぎられているため、中間領域の電流
注入密度は通常領域に比べ低くなる。これにより、低出
力時にはレンズ効果が弱く大きなスポットが得られ、高
出力時にはレンズ効果が強くなって小さなスポットが得
られる。このようなスポット径と光出力の関係は、中間
領域の電流密度を変えることにより光記録再生装置の光
学系、記録媒体等の特性に合わせて設計可能であった。
本素子により単一の電極のみにより前記所望のスポット
径の変化を得ることが可能となる。

【００４０】

【発明の効果】本発明の光記録再生装置によれば書き込
み時にレ−ザスポットが小さくなるため熱拡散などによ
る書き込み時のドットの拡大を補償できる。この結果、
書き込み時には安定なドット径を得るために充分な光強
度で書き込みを行うことができ書き込みドットサイズの
安定性が大幅に改善される。また、このようなスポット
サイズの変化を利用して異なった規格のドット径で書き
込まれた光ディスクを読みだすことが可能となり、簡単
な装置構成で下位互換性を持った装置が実現可能であっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施例の光記録再生装置の構成
図。

【図２】本発明第１の実施例による記録再生の模式図。

【図３】本発明第１の実施例の半導体レ−ザの平面図。

【図４】本発明第１の実施例の半導体レ−ザの断面図。

【図５】本発明第２の実施例の半導体レ−ザの平面図。

【図６】本発明第２の実施例の半導体レ−ザの断面図。

【図７】本発明第２の実施例による記録再生の模式図。

【図８】本発明第３の実施例のレ−ザ光源の構造。

【図９】本発明第４の実施例の半導体レ−ザの平面図。

【図１０】本発明第４の実施例の半導体レ−ザの断面
図。

【図１１】本発明第５の実施例の半導体レ−ザの平面
図。

【図１２】本発明第５の実施例の半導体レ−ザの断面
図。

【図１３】本発明第６の実施例の半導体レ−ザの平面
図。

【図１４】本発明第６の実施例の半導体レ−ザの断面
図。

【符号の説明】

101…半導体レーザ、102…レーザビーム、103…コリメ
ートレンズ、104…楕円補正プリズム、105…偏光ミラ
−、106…１／４波長板、107…絞り込みレンズ、108…
光ディスク、109…ホトダイオ−ド、110…再生用最適ス
ポットサイズ、111…書き込みドット、112…書き込みし
きい値、113…書き込みしきい値のスポット、114…n-Ga
As基板、115…n-(Al_0.5Ga_0.5)_0.5In_0.5Ｐクラッド層、1
16…多重量子井戸活性層、117…p-(Al_0.5Ga_0.5)_0.5In
_0.5Ｐクラッド層、118…p-GaAsコンタクト層、119…ホ
トレジスト、120…SiO₂、121…通常幅のストライプ、12
2…中間幅の領域、123…フレア型に広がった領域、124
…n-GaAsブロック層、125…非通電領域、126…通電領
域、127…p-GaAsキャップ層、128…溝、129…Auを主成
分とする電極、130…Auを主成分とする電極、201…InGa
As傾斜組成層、202…ドット状パタン、203…従来規格の
ドット径、204…大きなスポット径、205…高密度規格の
ドット、206…小さなスポット径、301…結晶ホルダ、30
2…固体レーザ結晶Nd:YVO₄、303…非線形光学結晶ＫＴ
Ｐ、304…１０６４nmに対し高反射、８０９nmに対し無
反射のコーティング、305…ミラーホルダ、306…出力ミ
ラー、307…基本波に対し高反射、ＳＨ光に対し無反射
のコーティング、308…ピエゾ素子、309…波長８０９nm
の半導体レーザ、310…ビーム、311…集光レンズ、312
…１０６４nmの基本波、313…ＳＨ（第２高調波）光、3
14…固体レーザの共振器長、315…ビームウエスト、316
…基本波ビーム広がり角θ₁、401…p-(Al_0.5Ga_0.5)_0.3I
n_0.7Ｐ歪緩和層、402…p-Al_0.5Ga_0.5As第２クラッド
層、403…p-Ga_0.7In_0.3As_0.4Ｐ_{0. 6}電圧降下層、404…Si
N膜、501…n-Zn_0.86Mg_0.14S_0.1Se_0.9クラッド層、502…
多重量子井戸活性層、503…p-Zn_0.86Mg_0.14S_0.1Se_0.9ク
ラッド層、504…p-Zn_0.86Mg_0.14Se歪吸収層、505…p-Zn
_0.86Mg_0.14S_0.1Se_0.9クラッド層、506…p-ZnSeキャップ
層、507…ZnSe/ZnTe超格子層、508…ZnTeコンタクト
層、601…p-SiC基板（６Ｈ）、602…Si₃N₄、603…リッ
ジ構造、604…n-SiC反転層、605…p-Al_0.2Ga_0.6In_0.2N
バッファ層、606…p-Al_0.2Ga_0.8Ｎクラッド層、607…多
重量子井戸活性層、608…n-Al_0.2Ga_0.8Ｎクラッド層、6
09…n-GaＮキャップ層、610…GaN/GaNAs超格子コンタク
ト層、611…Wを主成分とする電極、612…Alを主成分と
する電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有本 昭 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レ−ザ光源から出射したレ−ザ光を記録媒
   体に照射することによりその記録媒体の状態又は形状の
   少なくとも一者を変化させて情報を記録する機能と、記
   録媒体の表面にレ−ザ光を照射し媒体の状態又は形状の
   少なくとも一者に依存する反射光の変化を電気信号に変
   換して情報を読みだす機能を有する光記録再生装置であ
   って、 光源もしくは光学系の操作により記録媒体に投射される
   レーザ光のスポット大きさを変化させる機能を有するこ
   とを特徴とする光記録再生装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の光記録装置において、読
   みだし時には記録媒体に投射されるレーザ光のスポット
   径が大きく、書き込み時には前記スポット径が小さく変
   化せしめたことを特徴とする光記録再生装置。
3. 【請求項３】請求項第１に記載の光記録装置において、
   上記スポット径の変化により複数の規格サイズの記録ド
   ットを読みだし可能とせしめたことを特徴とする光記録
   再生装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載の光記録再生装置におい
   て、上記複数サイズのドットを読みだす機能を、光源の
   半導体レ−ザ光のスポット径を電気信号により変化させ
   ることにより得ることを特徴とする光記録再生装置。
5. 【請求項５】請求項１又は請求項２に記載の光記録再生
   装置において、前記スポット径の変化は光出力増大に伴
   いスポット径が縮小する変化することを特徴とする光記
   録再生装置。
6. 【請求項６】請求項１に記載の光記録再生装置におい
   て、光源として固体レ−ザ共振器内に置いた非線形媒体
   により発生する２次高調波を用いた、レーザ光のスポッ
   ト径の変化は固体レ−ザの共振器を構成する反射鏡を移
   動することにより得られることを特徴とする光記録再生
   装置。
7. 【請求項７】請求項１又は第２項記載の前記スポット形
   状の変化は半導体レ−ザを構成するストライプ状導波路
   の少なくとも一部において電流注入を並行した２本のス
   トライプにより行うことにより得られることを特徴とす
   る半導体レ−ザ。
8. 【請求項８】請求項７に記載の半導体レ−ザをにおい
   て、上記並行した２本のストライプを有する部分とそれ
   以外の部分の電流注入密度が同一の印加電圧に対し異な
   る値となる構造を有することを特徴とする半導体レ−
   ザ。
9. 【請求項９】請求項８に記載の電流密度の分布は１０μ
   ｍ以下の大きさの通電及び非通電領域を混在させること
   により得られることを特徴とする半導体レーザ。
10. 【請求項１０】請求項６に記載の電流密度の分布は電流
    通路中に付加的な抵抗又は電気障壁を設けることにより
    得られることを特徴とする半導体レーザ。
11. 【請求項１１】半導体レ−ザの出射端面近傍に段差を有
    することにより出射面においては出射スポットの中央が
    活性層からずれるように構成された半導体レ−ザで、 ウエハの一部にへき開誘導溝を設け、該へき開誘導溝に
    たいし平行でない角度で疵を設けることによりへき開位
    置の制御を行うことを特徴とする半導体レ−ザの作製方
    法。