專(zhuān)利名稱(chēng)：短脈沖光源、激光發(fā)射方法、光學(xué)裝置、光盤(pán)裝置及光學(xué)拾取器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及短脈沖光源、激光發(fā)射方法、光學(xué)裝置、光盤(pán)裝置及光學(xué)拾取器。例如， 本發(fā)明優(yōu)選地應(yīng)用到其中使用光束來(lái)記錄信息的光盤(pán)裝置中。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，盤(pán)狀光學(xué)信息記錄介質(zhì)已經(jīng)被廣泛地用作光學(xué)信息記錄介質(zhì)，并且 CD (高密度盤(pán))、DVD (數(shù)字多用途盤(pán))以及藍(lán)光光盤(pán)(注冊(cè)商標(biāo)，下文中稱(chēng)作BD)等被廣泛 地使用。另一方面，在與這種光學(xué)信息記錄介質(zhì)相兼容的光盤(pán)裝置中，各種類(lèi)型的內(nèi)容 (諸如音樂(lè)內(nèi)容或視頻內(nèi)容)或者各種類(lèi)型的信息(諸如用于計(jì)算機(jī)的各種數(shù)據(jù))被記錄 在光學(xué)信息記錄介質(zhì)上。特別地，近年來(lái)，由于圖像的更高清晰度和音樂(lè)的更高音質(zhì)，信息 的量已經(jīng)增大，并且已經(jīng)需要增加記錄在光學(xué)信息記錄介質(zhì)上的各種內(nèi)容的數(shù)量。因此，光 學(xué)信息記錄介質(zhì)需要更高的容量。因此，作為增加光學(xué)信息記錄介質(zhì)的容量的方法，已經(jīng)提出了使用用于通過(guò)使用 光引起雙光子吸收反應(yīng)來(lái)形成記錄坑的材料進(jìn)行制作，由此沿著光學(xué)信息記錄介質(zhì)的厚度 方向三維地記錄信息的光學(xué)信息記錄介質(zhì)(例如，見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本未審查專(zhuān)利申請(qǐng)公報(bào)No. 2005-37658附帶地，雙光子吸收反應(yīng)是只有使用高強(qiáng)度的光才能發(fā)生的現(xiàn)象，因此需要將實(shí) 現(xiàn)高發(fā)射光強(qiáng)度的光源用作光源。將以短脈沖方式輸出激光的短脈沖光源(諸如所謂的皮 秒激光器和飛秒激光器)用作光源。例如，鈦藍(lán)寶石激光器和YAG(釔鋁石榴石)激光器是 公知的。然而，在這種短脈沖光源中，通過(guò)設(shè)置在光發(fā)生器外側(cè)的光學(xué)組件的工作來(lái)實(shí)現(xiàn) 短脈沖的輸出。因此，短脈沖光源通常具有大的尺寸以及高的價(jià)格，并且因此將其安裝到光 盤(pán)裝置中是不實(shí)際的。這里，如果可以從半導(dǎo)體激光器(其為通常使用在光盤(pán)裝置中的緊湊型光發(fā)生 器)直接以短脈沖方式輸出激光，就沒(méi)有必要提供光發(fā)生器外側(cè)的光學(xué)組件，并且可以顯 著地減小短脈沖光源的尺寸。在假設(shè)可以從半導(dǎo)體激光器以短脈沖方式輸出激光時(shí)，需要 控制半導(dǎo)體激光器以使得根據(jù)所施加的電壓來(lái)以期望的短脈沖方式輸出激光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上述問(wèn)題而作出的，并且是為了提供能夠控制來(lái)自半導(dǎo)體激光器 的輸出脈沖的短脈沖光源和激光發(fā)射方法，以及使用短脈沖光源的光學(xué)裝置、光盤(pán)裝置和 光學(xué)拾取器。為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的短脈沖光源和光學(xué)裝置設(shè)置有構(gòu)造為發(fā)射激光 的半導(dǎo)體激光器以及激光器控制單元，其中激光器控制單元構(gòu)造為在使具有脈沖形的特定峰和發(fā)射強(qiáng)度低于特定峰的發(fā)射強(qiáng)度的特定斜坡的特定輸出光作為激光而發(fā)射時(shí)，通過(guò)將 具有脈沖形的驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的激光器驅(qū)動(dòng)電壓施加到半導(dǎo)體激光器，來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電壓脈沖 的脈沖寬度，由此調(diào)整特定峰與特定斜坡之間的比率。因此，在本發(fā)明中，可以將具有任意比率的特定峰和特定斜坡的特定輸出光作為 激光而輸出。此外，在根據(jù)本發(fā)明的激光發(fā)射方法中，在使具有脈沖形的特定峰以及發(fā)射光強(qiáng) 度比特定峰的發(fā)射光強(qiáng)度更低的特定斜坡的特定輸出光作為激光而發(fā)射時(shí)，通過(guò)將具有脈 沖形的驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的激光器驅(qū)動(dòng)電壓施加到半導(dǎo)體激光器，來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的脈沖 寬度，而由此調(diào)整特定峰與特定斜坡之間的比率。因此，在本發(fā)明中，可以將具有任意比率的特定峰和特定斜坡的特定輸出光作為 激光而輸出。此外，根據(jù)本發(fā)明的光盤(pán)裝置和光學(xué)拾取器具有半導(dǎo)體激光器，其構(gòu)造為發(fā)射激 光；物鏡，其構(gòu)造為以激光照射光學(xué)信息記錄介質(zhì)；以及激光器控制單元，其構(gòu)造為在使具 有脈沖形的特定峰以及發(fā)射光強(qiáng)度比特定峰的發(fā)射光強(qiáng)度更低的特定斜坡的特定輸出光 作為激光而發(fā)射時(shí)，通過(guò)將具有脈沖形的驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的激光器驅(qū)動(dòng)電壓施加到半導(dǎo)體激 光器，來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的脈沖寬度，而由此調(diào)整特定峰與特定斜坡之間的比率。因此，在本發(fā)明中，可以將具有任意比率的特定峰和特定斜坡的特定輸出光作為 激光而輸出。此外，根據(jù)本發(fā)明的短脈沖光源具有半導(dǎo)體激光器，其構(gòu)造為通過(guò)被施加低于用 于引起張弛振蕩的振蕩電壓值的激光器驅(qū)動(dòng)電壓，來(lái)發(fā)射具有第一波長(zhǎng)的激光；以及激光 器控制單元，其構(gòu)造為在將具有脈沖形的驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的激光器驅(qū)動(dòng)電壓施加到半導(dǎo)體激 光器時(shí)，控制驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的升高，來(lái)由此將從半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光在由張弛振蕩產(chǎn) 生的振蕩輸出光與特定輸出光之間轉(zhuǎn)換，其中特定輸出光具有在第一波長(zhǎng)附近的波長(zhǎng)以及 比第一波長(zhǎng)更短的第二波長(zhǎng)。因此，在本發(fā)明中，使用驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的升高，可以自由地執(zhí)行振蕩輸出光與特定 輸出光之間的轉(zhuǎn)換。此外，根據(jù)本發(fā)明的光盤(pán)裝置具有半導(dǎo)體激光器，其構(gòu)造為通過(guò)被施加低于用于 引起張弛振蕩的振蕩電壓值的激光器驅(qū)動(dòng)電壓，來(lái)發(fā)射具有第一波長(zhǎng)的激光；照射單元，其 構(gòu)造為以激光照射光學(xué)信息記錄介質(zhì)；以及激光器控制單元，其構(gòu)造為在將具有脈沖形的 驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的激光器驅(qū)動(dòng)電壓施加到半導(dǎo)體激光器時(shí)，控制驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的升高，來(lái)由 此在再現(xiàn)處理過(guò)程中使將由張弛振蕩產(chǎn)生的振蕩輸出光作為激光而發(fā)射，并且使在記錄處 理過(guò)程中，將特定輸出光作為激光而發(fā)射，其中特定輸出光具有在第一波長(zhǎng)附近的波長(zhǎng)以 及比第一波長(zhǎng)更短的第二波長(zhǎng)。因此，在本發(fā)明中，使用驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的升高，可以自由地執(zhí)行振蕩輸出光與特定 輸出光之間的轉(zhuǎn)換根據(jù)本發(fā)明，可以將具有任意比率的特定峰和特定斜坡的特定輸出光作為激光而 輸出，實(shí)現(xiàn)了能夠控制半導(dǎo)體激光器的脈沖輸出的短脈沖光源和激光發(fā)射方法，以及使用 短脈沖光源的光學(xué)裝置、光盤(pán)裝置和光學(xué)拾取器。


圖1是示出了根據(jù)第一實(shí)施例的短脈沖光源的構(gòu)造的示意圖。圖2是示出了脈沖信號(hào)和激光器驅(qū)動(dòng)電壓的示意圖。圖3是用于解釋注入載流子密度與光子密度之間的關(guān)系的示意圖。圖4是用于解釋注入載流子密度與載流子密度之間的關(guān)系的示意圖。圖5用于解釋注入載流子密度與光子密度之間的關(guān)系的示意圖。圖6是用于解釋PTl處的光子密度的示意圖。圖7是用于解釋PT2處的光子密度的示意圖。圖8是用于解釋PT3處的光子密度的示意圖。圖9是示出了發(fā)射的光的實(shí)際波形的示意圖。圖10是用于解釋驅(qū)動(dòng)電流和發(fā)射光強(qiáng)度的示意圖。圖11是示出了光測(cè)量裝置的構(gòu)造的示意圖。圖12是示出了各脈沖的形狀的示意圖。圖13是示出了脈沖信號(hào)與驅(qū)動(dòng)電壓脈沖之間的關(guān)系的示意圖。圖14是示出了電壓與激光的波形的示意圖。圖15是示出了當(dāng)電壓為8. 8[V]時(shí)激光的示意圖。圖16是示出了當(dāng)電壓為13. 2[V]時(shí)激光的示意圖。圖17是示出了當(dāng)電壓為15. 6[V]時(shí)激光的示意圖。圖18是示出了當(dāng)電壓為17. 8[V]時(shí)激光的示意圖。圖19是示出了當(dāng)電壓為38. 4 [V]時(shí)激光的示意圖。圖20是用于解釋BPF的效果的示意圖。圖21是用于解釋BPF的效果的示意圖。圖22是示出了特定輸出光的波形的示意圖。圖23是示出了脈沖寬度和特定斜坡的變化的示意圖。圖M是用于解釋使用脈沖寬度對(duì)特定輸出光進(jìn)行控制的示意圖。圖25是用于解釋脈沖寬度與用于轉(zhuǎn)換到特定模式的電壓之間的關(guān)系的示意圖。圖沈是用于解釋上升斜坡的示意圖。圖27是用于解釋上升斜坡和激光的波形的示意圖。圖觀是用于解釋使用上升斜坡對(duì)模式進(jìn)行控制的示意圖。圖四是示出了光盤(pán)的構(gòu)造的示意圖。圖30是示出了光盤(pán)裝置的整體構(gòu)造的示意圖。圖31是示出了光學(xué)拾取器的構(gòu)造的示意圖。圖32是示出了伺服光束的光路的示意圖。圖33是示出了信息光束的光路的示意圖。圖34是用于解釋記錄處理中激光器驅(qū)動(dòng)電壓的比較的示意圖。圖35是示出了在記錄處理中的設(shè)置脈沖和激光的波形的示意圖。圖36是用于解釋由于特定峰和特定斜坡引起的焦點(diǎn)的位置偏移的示意圖。圖37是用于解釋在再現(xiàn)處理中激光器驅(qū)動(dòng)電壓的比較的示意圖。圖38是用于解釋在再現(xiàn)處理中設(shè)置脈沖和激光的波形的示意圖。
具體實(shí)施例方式下文中，將要按照以下順序參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。1.第一實(shí)施例(短脈沖光源的驅(qū)動(dòng)電壓的控制)2.第二實(shí)施例(將短脈沖光源應(yīng)用到光盤(pán)裝置)(1)第一實(shí)施例(1-1)短脈沖光源的構(gòu)造在圖1中，附圖標(biāo)記1表示根據(jù)此實(shí)施例的整個(gè)短脈沖光源。短脈沖光源1包括 激光器控制單元2和半導(dǎo)體激光器3。半導(dǎo)體激光器3是使用半導(dǎo)體發(fā)光(例如，由索尼公司制作的SLD3233)的一般半 導(dǎo)體激光器。半導(dǎo)體激光器3構(gòu)造為通過(guò)由激光器控制單元2執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)電壓控制處理 (下文中將要描述其細(xì)節(jié))來(lái)以脈沖模式輸出激光LL。激光器控制單元2包括脈沖發(fā)生器4和LD(激光二極管)驅(qū)動(dòng)器5。如圖2中的 部分(A)所示，脈沖發(fā)生器4產(chǎn)生其中離散地產(chǎn)生脈沖形的生成信號(hào)脈沖SLw的脈沖信號(hào) SL,并且將脈沖信號(hào)SL提供給LD驅(qū)動(dòng)器5。此時(shí)，脈沖發(fā)生器4例如按照外部裝置的控制 來(lái)控制生成信號(hào)脈沖SLw的信號(hào)水平。如圖2中的部分(B)所示，LD驅(qū)動(dòng)器5以預(yù)定放大因數(shù)放大脈沖信號(hào)SL，以產(chǎn)生 其中按照生成信號(hào)脈沖SLw產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓脈沖DJw的激光器驅(qū)動(dòng)電壓DJ，并且將激光器驅(qū) 動(dòng)電壓DJ提供給半導(dǎo)體激光器3。此時(shí)，根據(jù)生成信號(hào)脈沖SLw的信號(hào)水平確定驅(qū)動(dòng)電壓 脈沖DJw的電壓值。之后，半導(dǎo)體激光器3按照激光器驅(qū)動(dòng)電壓DJ以脈沖方式輸出激光LL。如上所述，短脈沖光源1構(gòu)造為按照由激光器控制單元2執(zhí)行的控制來(lái)以脈沖方 式從半導(dǎo)體激光器3直接輸出激光LL。(1-2)在張弛振蕩模式中以脈沖方式輸出激光以下公式是所謂的表示激光特性的速率公式。這里，Γ表示束縛因子，τρ1ι表示 光子壽命，τ s表示載流子壽命，Cs表示自然發(fā)射耦合系數(shù)，d表示活性層的厚度，q表示元 電荷，gfflax表示最大增益，N表示載流子密度，S表示光子密度，J表示注入載流子密度，c表 示光速，N0表示透明化載流子密度并且ng表示群折射率。
權(quán)利要求
1.短脈沖光源，包括半導(dǎo)體激光器，其構(gòu)造為發(fā)射激光；以及激光器控制單元，其構(gòu)造為在使具有脈沖形的特定峰以及發(fā)射光強(qiáng)度比所述特定峰的 發(fā)射光強(qiáng)度更低的特定斜坡的特定輸出光作為所述激光而發(fā)射時(shí)，通過(guò)將具有脈沖形的驅(qū) 動(dòng)電壓脈沖的激光器驅(qū)動(dòng)電壓施加到所述半導(dǎo)體激光器，來(lái)控制所述驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的脈沖 寬度，由此調(diào)整所述特定峰與所述特定斜坡之間的比率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短脈沖光源，其中所述激光器控制單元控制所述驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的電壓值，由此調(diào)整所述特定峰的發(fā)射光強(qiáng)度。
3.一種激光發(fā)射方法，包括在使具有脈沖形的特定峰以及發(fā)射光強(qiáng)度比所述特定峰的發(fā)射光強(qiáng)度更低的特定斜 坡的特定輸出光作為激光而發(fā)射時(shí)，通過(guò)將具有脈沖形的驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的激光器驅(qū)動(dòng)電壓 施加到半導(dǎo)體激光器，來(lái)控制所述驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的脈沖寬度，由此調(diào)整所述特定峰與所述 特定斜坡之間的比率。
4.一種光學(xué)裝置，包括半導(dǎo)體激光器，其構(gòu)造為發(fā)射激光；以及激光器控制單元，其構(gòu)造為在使具有脈沖形的特定峰以及發(fā)射光強(qiáng)度比所述特定峰的 發(fā)射光強(qiáng)度更低的特定斜坡的特定輸出光作為所述激光而發(fā)射時(shí)，通過(guò)將具有脈沖形的驅(qū) 動(dòng)電壓脈沖的激光器驅(qū)動(dòng)電壓施加到所述半導(dǎo)體激光器，來(lái)控制所述驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的脈沖 寬度，由此調(diào)整所述特定峰與所述特定斜坡之間的比率。
5.一種光盤(pán)裝置，包括半導(dǎo)體激光器，其構(gòu)造為發(fā)射激光；照射單元，其構(gòu)造為以所述激光照射光學(xué)信息記錄介質(zhì)；以及激光器控制單元，其構(gòu)造為在使具有脈沖形的特定峰以及發(fā)射光強(qiáng)度比所述特定峰的 發(fā)射光強(qiáng)度更低的特定斜坡的特定輸出光作為所述激光而發(fā)射時(shí)，通過(guò)將具有脈沖形的驅(qū) 動(dòng)電壓脈沖的激光器驅(qū)動(dòng)電壓施加到所述半導(dǎo)體激光器，來(lái)控制所述驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的脈沖 寬度，由此調(diào)整所述特定峰與所述特定斜坡之間的比率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光盤(pán)裝置，其中當(dāng)在所述光學(xué)信息記錄介質(zhì)上記錄信息時(shí)，所述激光器控制單元執(zhí)行控制，以減小所 述驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的脈沖寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光盤(pán)裝置，其中所述光照射單元根據(jù)以所述激光對(duì)所述光學(xué)信息記錄介質(zhì)的平坦的記錄層進(jìn)行的照 射，來(lái)在所述激光的焦點(diǎn)附近引起折射率調(diào)制，由此形成表示信息的記錄標(biāo)記。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光盤(pán)裝置，其中所述光照射單元以所述激光照射記錄層，所述記錄層含有用于對(duì)于所述激光的量進(jìn)行 非線(xiàn)性吸收的材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光盤(pán)裝置，其中用于非線(xiàn)性吸收的所述材料是同時(shí)吸收所述激光中的兩個(gè)光子的雙光子吸收材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光盤(pán)裝置，其中所述光照射單元通過(guò)使用以所述激光進(jìn)行的照射來(lái)形成空洞，由此在所述激光的焦點(diǎn) 附近引起折射率調(diào)制。
11.一種光學(xué)拾取器，包括半導(dǎo)體激光器，其構(gòu)造為發(fā)射激光；物鏡，其構(gòu)造為以所述激光照射光學(xué)信息記錄介質(zhì)；以及激光器控制單元，其構(gòu)造為在使具有脈沖形的特定峰以及發(fā)射光強(qiáng)度比所述特定峰的 發(fā)射光強(qiáng)度更低的特定斜坡的特定輸出光作為所述激光而發(fā)射時(shí)，通過(guò)將具有脈沖形的驅(qū) 動(dòng)電壓脈沖的激光器驅(qū)動(dòng)電壓施加到所述半導(dǎo)體激光器，來(lái)控制所述驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的脈沖 寬度，由此調(diào)整所述特定峰與所述特定斜坡之間的比率。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短脈沖光源，包括半導(dǎo)體激光器，其構(gòu)造為通過(guò)被施加低于用于引起張弛振蕩的振蕩電壓值的激光器驅(qū) 動(dòng)電壓，來(lái)發(fā)射具有第一波長(zhǎng)的激光；以及激光器控制單元，其構(gòu)造為在將具有脈沖形的驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的激光器驅(qū)動(dòng)電壓施加到 所述半導(dǎo)體激光器時(shí)，控制所述驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的升高，由此將從所述半導(dǎo)體激光器發(fā)射的 激光在由張弛振蕩產(chǎn)生的振蕩輸出光與特定輸出光之間轉(zhuǎn)換，其中所述特定輸出光具有在 所述第一波長(zhǎng)附近的波長(zhǎng)以及比所述第一波長(zhǎng)更短的第二波長(zhǎng)。
13.一種光盤(pán)裝置，包括半導(dǎo)體激光器，其構(gòu)造為通過(guò)被施加低于用于引起張弛振蕩的振蕩電壓值的激光器驅(qū) 動(dòng)電壓，來(lái)發(fā)射具有第一波長(zhǎng)的激光；照射單元，其構(gòu)造為以所述激光照射光學(xué)信息記錄介質(zhì)；以及激光器控制單元，其構(gòu)造為在將具有脈沖形的驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的激光器驅(qū)動(dòng)電壓施加到 所述半導(dǎo)體激光器時(shí)，控制所述驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的升高，由此在再現(xiàn)處理過(guò)程中使將由張弛 振蕩產(chǎn)生的振蕩輸出光作為所述激光而發(fā)射，并且在記錄處理過(guò)程中，使將特定輸出光作 為所述激光而發(fā)射，其中所述特定輸出光具有在所述第一波長(zhǎng)附近的波長(zhǎng)以及比所述第一 波長(zhǎng)更短的第二波長(zhǎng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光盤(pán)裝置，包括焦點(diǎn)偏離修正單元，其構(gòu)造為根據(jù)記錄信 息的記錄處理和再現(xiàn)處理來(lái)修正所述振蕩輸出光與特定峰的焦點(diǎn)之間的位置偏離。
全文摘要
短脈沖光源、激光發(fā)射方法、光學(xué)裝置、光盤(pán)裝置及光學(xué)拾取器能夠控制半導(dǎo)體激光器的脈沖輸出。通過(guò)將由驅(qū)動(dòng)電壓脈沖(DJw)組成的激光器驅(qū)動(dòng)電壓(DJ)提供給半導(dǎo)體激光器(3)，短脈沖光源(1)從半導(dǎo)體激光器(3)發(fā)射出由反常峰(APK)和發(fā)射光強(qiáng)度比反常峰(ASP)更小的反常斜坡(ASP)組成的反常的輸出光(LAp)，來(lái)作為激光(LL)。通過(guò)設(shè)置設(shè)置脈沖(SLs)的脈沖寬度(Ws)以控制電壓脈沖半寬度(Thalf)，短脈沖光源(1)調(diào)整反常峰(ASP)與反常斜坡(ASP)的比率，其中，電壓脈沖半寬度(Thalf)為驅(qū)動(dòng)電壓脈沖(DJw)的脈沖寬度。
文檔編號(hào)G11B7/125GK102084420SQ200980101098
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月29日
發(fā)明者藤田五郎 申請(qǐng)人:索尼公司