(57)【要約】【課題】本発明は、半導体レーザのパルス出力を制御することができる。【解決手段】本発明は、短パルス光源１は、半導体レーザ３にパルス状の駆動電圧パルスＤＪｗでなるレーザ駆動電圧ＤＪを半導体レーザ３に対して印加することにより、パルス状の特異ピークＡＰＫと当該特異ピークＡＰＫと比して出射光強度の小さい特異スロープＡＳＰとからなる特異出力光ＬＡｐをレーザ光ＬＬとして半導体レーザ３から出射させる。短パルス光源１は、設定パルスＳＬｓのパルス幅Ｗｓの設定によって駆動電圧パルスＤＪｗのパルス幅である電圧パルス幅Ｔｈａｌｆを制御することにより、特異ピークＡＰＫと特異スロープＡＳＰとの割合を調整する。【選択図】図１３
2010086564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する半導体レーザと、
上記半導体レーザにパルス状の駆動電圧パルスでなるレーザ駆動電圧を上記半導体レーザに対して印加することにより、パルス状の特異ピークと当該特異ピークと比して出射光強度の小さい特異スロープとからなる特異出力光を上記レーザ光として出射させる際、上記駆動電圧パルスのパルス幅を制御することにより、上記特異ピークと上記特異スロープとの割合を調整するレーザ制御部と
を有する短パルス光源。
【請求項２】
上記レーザ制御部は、
上記駆動電圧パルスの電圧値を制御することにより、上記特異ピークの出射光強度を調整する
請求項１に記載の短パルス光源。
【請求項３】
半導体レーザにパルス状の駆動電圧パルスでなるレーザ駆動電圧を上記半導体レーザに対して印加することにより、パルス状の特異ピークと当該特異ピークと比して出射光強度の小さい特異スロープとからなる特異出力光を上記レーザ光として出射させる際、上記駆動電圧パルスのパルス幅を制御することにより、上記特異ピークと上記特異スロープとの割合を調整する
レーザ光出射方法。
【請求項４】
レーザ光を出射する半導体レーザと、
上記半導体レーザにパルス状の駆動電圧パルスでなるレーザ駆動電圧を上記半導体レーザに対して印加することにより、パルス状の特異ピークと当該特異ピークと比して出射光強度の小さい特異スロープとからなる特異出力光を上記レーザ光として出射させる際、上記駆動電圧パルスのパルス幅を制御することにより、上記特異ピークと上記特異スロープとの割合を調整するレーザ制御部と
を有する光学装置。
【請求項５】
レーザ光を出射する半導体レーザと、
上記レーザ光を光情報記録媒体に対して照射する照射部と、
上記半導体レーザにパルス状の駆動電圧パルスでなるレーザ駆動電圧を上記半導体レーザに対して印加することにより、パルス状の特異ピークと当該特異ピークと比して出射光強度の小さい特異スロープとからなる特異出力光を上記レーザ光として出射させる際、上記駆動電圧パルスのパルス幅を制御することにより、上記特異ピークと上記特異スロープとの割合を調整するレーザ制御部と
を有する光ディスク装置。
【請求項６】
上記レーザ制御部は、
上記光情報記録媒体に対して情報を記録する際、上記駆動電圧パルスのパルス幅を小さくするよう制御する
請求項５に記載の光ディスク装置。
【請求項７】
上記光照射部は、
上記光情報記録媒体における一様でなる記録層に対する上記レーザ光の照射に応じて当該レーザ光の焦点近傍に屈折率変調を生じさせることにより、情報を表す記録マークを形成する
請求項５に記載の光ディスク装置。
【請求項８】
上記光照射部は、
上記レーザ光の光量に対して非線形吸収を示す材料を含有してなる上記記録層に対し、上記レーザ光を照射する
請求項６に記載の光ディスク装置。
【請求項９】
上記非線形吸収を示す材料は、
上記レーザ光における２つの光子を同時に吸収する２光子吸収材料である
請求項８に記載の光ディスク装置。
【請求項１０】
上記光照射部は、
上記レーザ光の照射に応じて空洞を形成することにより、上記レーザ光の焦点近傍に屈折率変調を生じさせる
請求項９に記載の光ディスク装置。
【請求項１１】
レーザ光を出射する半導体レーザと、
上記レーザ光を光情報記録媒体に対して照射する対物レンズと、
上記半導体レーザにパルス状の駆動電圧パルスでなるレーザ駆動電圧を上記半導体レーザに対して印加することにより、パルス状の特異ピークと当該特異ピークと比して出射光強度の小さい特異スロープとからなる特異出力光を上記レーザ光として出射させる際、上記駆動電圧パルスのパルス幅を制御することにより、上記特異ピークと上記特異スロープとの割合を調整するレーザ制御部と
を有する光ピックアップ。
【請求項１２】
緩和振動を生じさせる振動電圧値未満のレーザ駆動電圧が印加されることにより、第１の波長でなるレーザ光を出射する半導体レーザと、
上記半導体レーザにパルス状の駆動電圧パルスでなるレーザ駆動電圧を上記半導体レーザに対して印加する際、上記駆動電圧パルスの立ち上がりを制御することにより、上記半導体レーザから出射されるレーザ光を、緩和振動による振動出力光と、上記第１の波長近傍の波長及び上記第１の波長より短波長側の第２の波長からなる特異出力光とに切り替えるレーザ制御部と
請求項１に記載の短パルス光源。
【請求項１３】
緩和振動を生じさせる振動電圧値未満のレーザ駆動電圧が印加されることにより、第１の波長でなるレーザ光を出射する半導体レーザと、
上記レーザ光を光情報記録媒体に対して照射する照射部と、
上記半導体レーザにパルス状の駆動電圧パルスでなるレーザ駆動電圧を上記半導体レーザに対して印加する際、上記駆動電圧パルスの立ち上がりを制御することにより、再生処理時には緩和振動による振動出力光を上記レーザ光として出射させ、記録処理時には上記第１の波長近傍の波長及び上記第１の波長より短波長側の第２の波長からなる特異出力光を上記レーザ光として出射させるレーザ制御部と
を有する光ディスク装置。
【請求項１４】
情報を記録する記録処理及び再生処理に応じて上記振動出力光と上記特異ピークとの焦点の位置ずれを補正する焦点ずれ補正部
を有する請求項１３に記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は短パルス光源、レーザ光出射方法、光学装置、光ディスク装置及び光ピックアップに関し、例えば光ビームを用いて情報が記録される光ディスク装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光情報記録媒体としては、円盤状の光情報記録媒体が広く普及しており、一般にＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）及びＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（登録商標、以下ＢＤと呼ぶ）等が用いられている。
【０００３】
一方、かかる光情報記録媒体に対応した光ディスク装置では、音楽コンテンツや映像コンテンツ等の各種コンテンツ、或いはコンピュータ用の各種データ等のような種々の情報を当該光情報記録媒体に記録するようになされている。特に近年では、映像の高精細化や音楽の高音質化等により情報量が増大し、また１枚の光情報記録媒体に記録するコンテンツ数の増加が要求されているため、当該光情報記録媒体のさらなる大容量化が求められている。
【０００４】
そこで、光情報記録媒体を大容量化する手法の一つとして、光に応じて２光子吸収反応を生じさせることにより記録ピットを形成する材料を用い、光情報記録媒体の厚み方向に、３次元的に情報を記録するようになされた光情報記録媒体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３７６５８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この２光子吸収反応は、光強度の大きい光に応じてのみ生じる現象であるため、光源として出射光強度の大きい光源を用いる必要がある。この光源としては、レーザ光を短パルス出力するいわゆるピコ秒レーザやフェムト秒レーザなどの短パルス光源があり、例えばチタンサファイヤレーザやＹＡＧレーザなどが知られている。
【０００６】
ところがこの短パルス光源では、光発生器の外部に設けられた光学部品の作用より短パルス出力を実現している。このため短パルス光源は、一般的にサイズが大きく、また価格も高価であるため、光ディスク装置に搭載することは非現実的である。
【０００７】
ここで光ディスク装置において一般的に使用される小型の光発生器である半導体レーザから直接的にレーザ光をパルス出力することができれば、光発生器の外部に光学部品を設ける必要がなく、短パルス光源を大幅に小型化できるものと考えられる。仮に半導体レーザからレーザ光を短パルス出力できると想定すると、電圧の印加によりレーザ光が所望の短パルス出力をするよう半導体レーザを制御する必要がある。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、半導体レーザのパルス出力を制御し得る短パルス光源及びレーザ光出射方法、並びに当該短パルス光源を用いた光学装置、光ディスク装置及び光ピックアップを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するため本発明の短パルス光源及び光学装置においては、レーザ光を出射する半導体レーザと、半導体レーザにパルス状の駆動電圧パルスでなるレーザ駆動電圧を半導体レーザに対して印加することにより、パルス状の特異ピークと当該特異ピークと比して出射光強度の小さい特異スロープとからなる特異出力光をレーザ光として出射させる際、駆動電圧パルスのパルス幅を制御することにより、特異ピークと特異スロープとの割合を調整するレーザ制御部とを設けるようにした。
【００１０】
これにより本発明では、特異ピークと特異スロープとが任意の割合でなる特異出力光をレーザ光として出力させることができる。
【００１１】
また本発明のレーザ光出射方法においては、半導体レーザにパルス状の駆動電圧パルスでなるレーザ駆動電圧を半導体レーザに対して印加することにより、パルス状の特異ピークと当該特異ピークと比して出射光強度の小さい特異スロープとからなる特異出力光をレーザ光として出射させる際、駆動電圧パルスのパルス幅を制御することにより、特異ピークと特異スロープとの割合を調整するようにした。
【００１２】
これにより本発明では、特異ピークと特異スロープとが任意の割合でなる特異出力光をレーザ光として出力させることができる。
【００１３】
さらに本発明の光ディスク装置及び光ピックアップにおいては、レーザ光を出射する半導体レーザと、レーザ光を光情報記録媒体に対して照射する対物レンズと、半導体レーザにパルス状の駆動電圧パルスでなるレーザ駆動電圧を半導体レーザに対して印加することにより、パルス状の特異ピークと当該特異ピークと比して出射光強度の小さい特異スロープとからなる特異出力光をレーザ光として出射させる際、駆動電圧パルスのパルス幅を制御することにより、特異ピークと特異スロープとの割合を調整するレーザ制御部とを設けるようにした。
【００１４】
これにより本発明では、特異ピークと特異スロープとが任意の割合でなる特異出力光をレーザ光として出力させることができる。
【００１５】
また本発明の短パルス光源では、緩和振動を生じさせる振動電圧値未満のレーザ駆動電圧が印加されることにより、第１の波長でなるレーザ光を出射する半導体レーザと、半導体レーザにパルス状の駆動電圧パルスでなるレーザ駆動電圧を半導体レーザに対して印加する際、駆動電圧パルスの立ち上がりを制御することにより、半導体レーザから出射されるレーザ光を、緩和振動による振動出力光と、第１の波長近傍の波長及び第１の波長より短波長側の第２の波長からなる特異出力光とに切り替えるレーザ制御部とを設けるようにした。
【００１６】
これにより本発明では、駆動電圧パルスの立ち上がりによって振動出力光と特異出力光とを自在に切り替えることができる。
【００１７】
さらに本発明の光ディスク装置においては、緩和振動を生じさせる振動電圧値未満のレーザ駆動電圧が印加されることにより、第１の波長でなるレーザ光を出射する半導体レーザと、レーザ光を光情報記録媒体に対して照射する照射部と、半導体レーザにパルス状の駆動電圧パルスでなるレーザ駆動電圧を半導体レーザに対して印加する際、駆動電圧パルスの立ち上がりを制御することにより、再生処理時には緩和振動による振動出力光をレーザ光として出射させ、記録処理時には第１の波長近傍の波長及び第１の波長より短波長側の第２の波長からなる特異出力光をレーザ光として出射させるレーザ制御部とを設けるようにした。
【００１８】
これにより本発明では、駆動電圧パルスの立ち上がりによって振動出力光と特異出力光とを自在に切り替えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、特異ピークと特異スロープとが任意の割合でなる特異出力光をレーザ光として出力させることがで、かくして半導体レーザのパルス出力を制御し得る短パルス光源及びレーザ光出射方法、並びに当該短パルス光源を用いた光学装置、光ディスク装置及び光ピックアップを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面について、本発明の一実施の形態を次の順序で詳述する。
１．第１の実施の形態（短パルス光源の駆動電圧制御）
２．第２の実施の形態（短パルス光源の光ディスク装置への適用）
【００２１】
（１）第１の実施の形態
（１−１）短パルス光源の構成
図１において１は全体として本実施の形態による短パルス光源を示している。この短パルス光源１は、レーザ制御部２と半導体レーザ３とから構成されている。
【００２２】
半導体レーザ３は、半導体発光を用いる一般的な半導体レーザ（例えばソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３３）でなる。半導体レーザ３は、レーザ制御部２による駆動電圧制御処理（詳しくは後述する）により、レーザ光ＬＬをパルス出力するようになされている。
【００２３】
レーザ制御部２は、パルス生成器４及びＬＤ（Laser  Diode）ドライバ５とから構成されている。図２（Ａ）に示すように、パルス生成器４は、離散的にパルス状の生成信号パルスＳＬｗを発生するパルス信号ＳＬを生成し、ＬＤドライバ５に供給する。このときパルス生成器４は、例えば外部機器の制御に応じて、生成信号パルスＳＬｗの信号レベルを制御する。
【００２４】
図２（Ｂ）に示すように、ＬＤドライバ５は、パルス信号ＳＬを所定の増幅率で増幅することにより、生成信号パルスＳＬｗに対応して駆動電圧パルスＤＪｗを発生するレーザ駆動電圧ＤＪを生成し、半導体レーザ３に供給する。このとき駆動電圧パルスＤＪｗの電圧値は、生成信号パルスＳＬｗの信号レベルに応じて決定されることになる。
【００２５】
そして半導体レーザ３は、レーザ駆動電圧ＤＪに応じてレーザ光ＬＬをパルス出力する。
【００２６】
このように短パルス光源１は、レーザ制御部２の制御により、半導体レーザ３からレーザ光ＬＬを直接的にパルス出力するようになされている。
【００２７】
（１−２）緩和振動モードによるレーザ光のパルス出力
次式にレーザの特性を表すいわゆるレート方程式を示している。なお、Γは閉込め係数、τｐｈは光子寿命、τｓはキャリア寿命、Ｃｓは自然放出結合係数、ｄは活性層厚、ｑは電荷素量、ｇmaxは最大利得、Ｎはキャリア密度、Ｓは光子密度、Ｊは注入キャリア密度、ｃは光速、Ｎ０は透明化キャリア密度、ｎｇは群屈折率を示している。
【００２８】
【数１】
2010086564.tif 000003
【００２９】
図３及び図４に、（１）式から導かれるキャリア密度Ｎと注入キャリア密度Ｊと、光子密度Ｓとの関係を示している。なお図３及び図４では、Γ＝０．３、Ａｇ＝３ｅ−１６［ｃｍ２］、τｐｈ＝１ｅ−１２［ｓ］、τｓ＝１ｅ−９［ｓ］、Ｃｓ＝０．０３、ｄ＝０．１［μｍ］、ｑ＝１．６ｅ−１９［Ｃ］として計算を行った。
【００３０】
図４に示すように、一般的な半導体レーザは、注入キャリア密度Ｊ（すなわちレーザ駆動電圧ＤＪ）の増大に応じてキャリア密度Ｎが飽和状態の少し手前となる飽和前点Ｓｌにおいて、発光を開始する。そして図３に示すように、半導体レーザは、注入キャリア密度Ｊの増大に伴って光子密度Ｓ（すなわち出射光強度）を増大させる。また図３と対応する図５に示すように、注入キャリア密度Ｊのさらなる増大に伴って、光子密度Ｓはさらに増大することがわかる。
【００３１】
図５、図６及び図７では、図５に示されたポイントＰＴ１、ＰＴ２及びＰＴ３においてレーザ駆動電圧ＤＪ（すなわち注入キャリア密度Ｊ）を印加し始めてからの時間を横軸として、光子密度Ｓを縦軸として示している。
【００３２】
図６に示すように、最も大きなレーザ駆動電圧ＤＪを印加した場合を表すポイントＰＴ１において、光子密度Ｓは、緩和振動により大きく振動してその振幅が大きくなり、かつ振幅の周期（すなわち極小値から極小値まで）となる振動周期ｔａが約６０［ｐｓ］と小さいことが確認された。光子密度Ｓの値は、発光開始直後に出現する第１波の振幅が最も大きく、第２波、第３波と徐々に減衰し、やがて安定する。
【００３３】
このポイントＰＴ１の光子密度Ｓにおける第１波の最大値は約３×１０１６と、光子密度Ｓが安定したときの値である安定値（約１×１０１６）の約３倍であった。
【００３４】
ここで（１）式に示したレート方程式から、レーザ駆動電圧ＤＪを印加し始めてから発光を開始するまでの発光開始時間τｄを算出することができる。すなわち発振以前のため光子密度Ｓ＝０とすると、（１）式における上段の式を次式のように表すことができる。
【００３５】
【数２】
2010086564.tif 000004
【００３６】
ここでキャリア密度Ｎをスレショールド値Ｎｔｈとすると、発光開始時間τｄを次式のように表すことができる。
【００３７】
【数３】
2010086564.tif 000005
【００３８】
すなわち発光開始時間τｄは、注入キャリア密度Ｊに反比例することがわかる。
【００３９】
図６に示したポイントＰＴ１では、（３）式から当該発光開始時間τｄが約２００［ｐｓ］と算出される。このポイントＰＴ１では、大きな電圧値でなるレーザ駆動電圧ＤＪを印加しているため、発光開始時間τｄも短くなっている。
【００４０】
図７に示すように、ポイントＰＴ１よりも印加したレーザ駆動電圧ＤＪの値が小さいポイントＰＴ２では、明確な緩和振動を生じているものの、ポイントＰＴ１と比して振動の振幅が小さくなり、かつ振動周期ｔａが約１００［ｐｓ］と大きくなった。またポイントＰＴ２では、発光開始時間τｄも約４００［ｐｓ］とポイントＰＴ１と比較して大きくなった。このポイントＰＴ２の光子密度Ｓにおける第１波の最大値は約８×１０１５と、安定値（約４×１０１５）の約２倍であった。
【００４１】
図８に示すように、ポイントＰＴ２よりも供給したレーザ駆動電圧ＤＪの値がさらに小さいポイントＰＴ３では、緩和振動が殆どみられず、また発光開始時間τｄが約１［ｎｓ］と比較的長いことが確認された。このポイントＰＴ３の光子密度Ｓにおける最大値はほぼ安定値と同一であり、約１．２×１０１５であった。
【００４２】
一般的なレーザ光源では、半導体レーザに対してポイントＰＴ３のように緩和振動の殆どみられない条件（電圧値）となる比較的小さいレーザ駆動電圧ＤＪを印加することにより、敢えて出射開始直後の出射光強度の差異を小さくし、レーザ光ＬＬの出力を安定させている。以下、半導体レーザ３が緩和振動を生じさせない低電圧によるレーザ光ＬＬを出力するモードを、通常モードと呼び、当該通常モードにおいて出力されたレーザ光ＬＬを通常出力光ＬＮｐと呼ぶ。
【００４３】
しかしながら本実施の形態による短パルス光源１では、ポイントＰＴ１及びＰＴ２のように緩和振動を生じさせることにより、レーザ光の瞬間的な出射光強度の最大値を安定値よりも増大（例えば１．５倍以上）させるようになされている。また、緩和振動を生じさせるための電圧値（以下、これを振動電圧値αと呼ぶ）として、大きな値を選択することができるため、大きな振動電圧値αに応じた大きな出射光強度でなるレーザ光を出射させ得るようになされている。
【００４４】
すなわち同一の半導体レーザに対して振動電圧値αでなるレーザ駆動電圧ＤＪを印加することにより、従来と比してレーザ光の出射光強度を大幅に増大させることが可能となる。例えばポイントＰＴ１では、緩和振動の第１波による光子密度Ｓが約３×１０１６であり、従来の電圧値を印加した場合を示すポイントＰＴ３（約１．２×１０１５）と比して、半導体レーザ３の出射光強度を２０倍以上に増大させることが可能となる。
【００４５】
実際上、一般的な半導体レーザ（ソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３３ＶＦ）に対して、比較的大きなレーザ駆動電圧ＤＪを印加した時に測定された出射光強度を、図９に示している。図から、図６及び図７で光子密度Ｓにみられた緩和振動が出射光強度にそのまま表われ、同様の緩和振動が出射光強度として実際に生じていることが確認された。なお図９では、レーザ駆動電圧ＤＪを半導体レーザに対して矩形のパルス状に供給した場合に得られたレーザ光ＬＬの波形を示している。なお以下、レーザ駆動電圧ＤＪのうち、パルス状に供給される部分を駆動電圧パルスＤＪｗと呼ぶ。  
【００４６】
図１０（Ａ）は、図７に対応する図である。例えば図１０（Ｂ）に示すように、短パルス光源１のレーザ制御部２は、半導体レーザ３に対し、緩和振動を生じさせるのに十分な振動電圧値α１でなるレーザ駆動電圧ＤＪを駆動電圧パルスＤＪｗとして供給する。このときレーザ制御部２は、駆動電圧パルスＤＪｗとして、発光開始時間τｄと振動周期ｔａとを加算（τｄ＋ｔａ）した時間（以下、これを電流波供給時間βと呼ぶ）に亘り、矩形状のパルスでなるレーザ駆動電圧ＤＪを印加する。
【００４７】
これによりレーザ制御部２は、図１０（Ｃ）に示すように、半導体レーザ３に緩和振動による第１波のみを出射させ、当該半導体レーザ３に出射光強度の大きいパルス状のレーザ光ＬＬ（以下、これを振動出力光ＬＭｐと呼ぶ）を出射させることができる。
【００４８】
またレーザ制御部２は、パルス状でなる駆動電圧パルスＤＪｗを供給することにより、大きな電圧値でなるレーザ駆動電圧ＤＪを印加する時間を短縮することができ、半導体レーザ３の過発熱などにより生じる当該半導体レーザ３の不具合を抑制するようになされている。
【００４９】
一方レーザ制御部２は、図１０（Ｄ）に示すように、緩和振動を生じさせるのに十分でかつ振動電圧値α１よりも小さい振動電圧値α２でなる駆動電圧パルスＤＪｗを半導体レーザ３に供給することにより、半導体レーザ３に出射光強度の比較的小さい振動出力光ＬＭｐを出射させることができる。なお以下、半導体レーザ３が緩和振動を生じさせてレーザ光ＬＬをパルス出力するモードを緩和振動モードと呼び、緩和振動を生じない通常モードと区別する。
【００５０】
このように短パルス光源１は、レーザ光ＬＬに緩和振動を生じさせるよう駆動電圧パルスＤＪｗの電圧値を制御することにより、振動緩和モードによってレーザ光ＬＬをパルス出力し得るようになされている。
【００５１】
（１−３）特異モードによるレーザ光のパルス出力
本願発明人らは、レーザ光ＬＬに緩和振動を生じさせる振動電圧値αよりもさらに大きな特異電圧値βでなる駆動電圧パルスＤＪｗを半導体レーザ３に供給することにより、半導体レーザ３から振動出力光ＬＭｐよりもさらに大きな出射光強度でなるレーザ光ＬＬをパルス出力し得ることを見出した。
【００５２】
次に、駆動電圧パルスＤＪｗの電圧値を変化させた場合のレーザ光ＬＬの変化を測定した実験の結果について説明する。
【００５３】
図１１に、短パルス光源１から出射されたレーザ光ＬＬを分析する光測定装置１１の構成を示している。
【００５４】
光測定装置１１における短パルス光源１において、半導体レーザ３から出射されたレーザ光ＬＬは、コリメータレンズ１２に供給された。
【００５５】
レーザ光ＬＬは、コリメータレンズ１２によって発散光から平行光に変換され、ＢＰＦ（Band  Pass  Filter）１３を介して集光レンズ１５へ入射された。なおＢＰＦ１３は、必要に応じて設置又は除去された。レーザ光ＬＬは、集光レンズ１５によって集光された後、光サンプルオシロスコープ１６（浜松ホトニクス株式会社製、Ｃ８１８８−０１）及び光スペクトルアナザイザ１７（株式会社エーディーシー製、Ｑ８３４１）により測定及び分析された。
【００５６】
またコリメータレンズ１２及び集光レンズ１５間にパワーメータ１４（株式会社エーディーシー製、Ｑ８２３０）が設置され、レーザ光ＬＬの出射光強度が測定された。
【００５７】
図１２（Ａ）に示すように、パルス生成器４に対してパルス幅Ｗｓが１．５［ｎｓ］でなる矩形状の設定パルスＳＬｓを設定した場合において、実際にパルス生成器４から出力されたパルス信号ＳＬの波形を図１２（Ｂ）に示している。このパルス信号ＳＬにおいて、設定パルスＳＬｓに対応して出現するパルス（以下、これを生成信号パルスＳＬｗと呼ぶ）の半値幅である信号パルス半値幅ＳＬｈａｌｆは、約１．５［ｎｓ］であった。
【００５８】
図１２（Ｂ）に示したパルス信号ＳＬを入力した場合において、実際にＬＤドライバ５から出力されたレーザ駆動電圧ＤＪの波形を図１２（Ｃ）に示している。このレーザ駆動電圧ＤＪにおいて、生成信号パルスＳＬｗに対応して出現するパルス（すなわち駆動電圧パルスＤＪｗ）の半値幅である電圧パルス半値幅Ｔｈａｌｆは、生成信号パルスＳＬｗの信号レベルに応じて約１．５［ｎｓ］〜約１．７［ｎｓ］の範囲で変化した。
【００５９】
このときの生成信号パルス信号ＳＬｗの信号レベル（最大電圧値）と駆動電圧パルスＤＪｗにおける電圧パルス半値幅Ｔｈａｌｆとの関係、及び生成信号パルス信号ＳＬｗの信号レベルと駆動電圧パルスＤＪｗにおける最大電圧値Ｖｍａｘとの関係を図１３に示している。
【００６０】
図１３からわかるように、ＬＤドライバ５に入力される生成信号パルスＳＬｗの電圧値が大きくなるに従って、当該ＬＤドライバ５から出力される駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘも上昇する。またパルス信号ＳＬの電圧値が大きくなるに従って、駆動電圧パルスＤＪｗの電圧パルス半値幅Ｔｈａｌｆも徐々に大きくなることがわかる。
【００６１】
言い換えると、同一パルス幅でなる設定パルスＳＬｓをパルス生成器４に設定した場合であっても、ＬＤドライバ５に対して供給される生成信号パルスＳＬｗの最大電圧値が変化することにより、ＬＤドライバ５から出力される駆動電圧パルスＤＪｗのパルス幅及び電圧値が変化することがわかる。
【００６２】
このような駆動電圧パルスＤＪｗに応じて出力されたレーザ光ＬＬについて、光サンプルオシロスコープ１６によって測定した結果を図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示している。なおこの図１４において、時間を示す横軸は相対値であり、波形の形状を見易くするために各波形をずらして示している。またこの測定において、ＢＰＦ１３は設置されていない。
【００６３】
図１４（Ａ）に示すように、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが８．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの波形ＬＴ１には、比較的幅広い小さな出力ピーク（時間１５５０［ｐｓ］近傍）が１つのみ確認され、緩和振動による振動が見られなかった。すなわちこの波形ＬＴ１では、短パルス光源１が通常モードにおいて通常出力光ＬＮｐを出力していることを表している。
【００６４】
図１４（Ａ）に示すように、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが１３．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの波形ＬＴ２には、緩和振動による複数のピークが確認された。すなわちこの波形ＬＴ２では、短パルス光源１が緩和振動モードにおける振動出力光ＬＭｐを出力していることを表している。
【００６５】
図１４（Ｂ）に示すように、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］、２２．０［Ｖ］、２６．０［Ｖ］及び２９．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの波形ＬＴ３、ＬＴ４、ＬＴ５及びＬＴ６には、時間軸方向に先頭部分となるピークと、細かい振動を伴い緩やかに減衰するスロープ部分が確認された。
【００６６】
レーザ光ＬＬの波形ＬＴ３、ＬＴ４、ＬＴ５及びＬＴ６は、先頭のピークの後に大きなピークがなく、第１波に続いて第２波、第３波のピークを有する緩和振動モードによる波形ＬＴ２（図１４（Ａ））とは、その形状が明らかに異なっている。
【００６７】
なお測定に使用された光サンプルオシロスコープ１６の解像度が約３０［ｐｓ］以上であるため、各図には表われていないが、ストリークカメラを用いた実験により、先頭のピークのピーク幅（半値幅）は、約１０［ｐｓ］であることが確認された。またこれに伴って、当該先頭のピークの最大出射光強度も実際より低く表われている。
【００６８】
ここで、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘを変化させたときのレーザ光ＬＬについて、さらに分析する。
【００６９】
同様にして駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘを変化させたときに得られたレーザ光ＬＬの出射光強度について、光スペクトルアナライザ１７によって測定した結果を図１５〜図１９に示している。なお図１５（Ａ）〜図１９（Ａ）では、レーザ光ＬＬを波長ごとに分解した結果を表しており、図１５（Ｂ）〜図１９（Ｂ）では、レーザ光ＬＬを図１４と同様時間軸方向に分解した結果を示している。またこの測定において、ＢＰＦ１３は設置されていない。
【００７０】
図１５（Ｂ）に示すように、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが８．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの波形ＬＴ１１にはピークが１つのみ見られていることから、当該レーザ光ＬＬは通常モードによる通常出力光ＬＮｐといえる。また図１５（Ａ）に示すように、そのスペクトラムＳＴ１１では、約４０４［ｎｍ］に１つのピークのみが確認された。このことから図１５（Ｂ）に示す波形ＬＴ１１が約４０４［ｎｍ］の波長でなるレーザ光ＬＬに基づくものであることがわかる。
【００７１】
図１６（Ｂ）に示すように、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが１３．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの波形ＬＴ１２には大きなピークが複数見られることから、当該レーザ光は緩和振動モードによる振動出力光ＬＭｐといえる。また図１６（Ａ）に示すように、そのスペクトラムＳＴ１２では、約４０４［ｎｍ］及び約４０７［ｎｍ］に２つのピークが確認された。このことから図１６（Ｂ）に示す波形ＬＴ２が約４０４［ｎｍ］及び約４０７［ｎｍ］の波長でなるレーザ光ＬＬに基づくものであることがわかる。
【００７２】
図１７（Ｂ）に示すように、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの波形ＬＴ１３には先頭部分のピーク及び緩やかに減衰するスロープ部分が見られた。このとき図１７（Ａ）に示すように、スペクトラムＳＴ１３では、約４０４［ｎｍ］及び約４０８［ｎｍ］に２つのピークが確認された。スペクトラムＳＴ１３では、緩和振動モードで確認された約４０６［ｎｍ］のピークが長波長側へ２［ｎｍ］移動している。さらに３９８［ｎｍ］近傍が僅かに盛り上がっていることが確認された。
【００７３】
図１８（Ｂ）に示すように、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの波形ＬＴ１４には先頭部分のピーク及び緩やかに減衰するスロープ部分が見られた。また図１８（Ａ）に示すように、そのスペクトラムＳＴ１４では、約３９８［ｎｍ］と約４０３［ｎｍ］に２つの大きなピークが確認された。スペクトラムＳＴ１４では、スペクトラムＳＴ１３（図１７（Ｂ））と比較して、約４０８［ｎｍ］のピークが非常に小さくなり、その代りに約３９８［ｎｍ］に大きなピークが確認された。
【００７４】
図１９（Ｂ）に示すように、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが３８．４［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの波形ＬＴ１５には先頭部分のピーク及び緩やかに減衰するスロープ部分が明確に見られた。また図１９（Ａ）に示すように、そのスペクトラムＳＴ１５では、約３９８［ｎｍ］及び約４０４［ｎｍ］に２つのピークが確認された。スペクトラムＳＴ１５は、スペクトラムＳＴ１４（図１８（Ｂ））と比較すると、約４０８［ｎｍ］のピークが完全に消失し、約３９８［ｎｍ］に明確なピークが確認された。
【００７５】
これらのことから、短パルス光源１では、振動電圧値αよりも大きな特異電圧値β（すなわち最大電圧値Ｖｍａｘ）でなる駆動電圧パルスＤＪｗを半導体レーザ３に供給したことにより、振動出力光ＬＭｐとはその波形及び波長の異なるレーザ光ＬＬを出力することが確認された。また発光開始時間τｄも上述したレート方程式から導かれる（３）式とは一致しなかった。
【００７６】
ここでレーザ光ＬＬの波長に着目する。レーザ光ＬＬは、最大電圧値Ｖｍａｘが大きくなるにつれて通常出力光ＬＮｐ（図１５）、振動出力光ＬＭｐ（図１６）へと変化し、さらに当該振動出力光ＬＭｐからその波長を変化させる。
【００７７】
具体的に、図１６に示したように、振動出力光ＬＭｐは、通常出力光ＬＮｐとほぼ同じ波長（通常出力光ＬＮｐの波長±２［ｎｍ］以内）のピークに加えて、当該通常出力光ＬＮｐよりも約３［ｎｍ］（３±２［ｎｍ］以内）長波長側にピークを有する。
【００７８】
これに対して図１９に示したレーザ光ＬＬは、通常出力光ＬＮｐとほぼ同じ波長（（通常出力光ＬＮｐの波長±２［ｎｍ］以内）のピークに加えて、当該通常出力光ＬＮｐよりも約６［ｎｍ］（６±２［ｎｍ］以内）短波長側にピークを有する。以下、このレーザ光ＬＬを特異出力光ＬＡｐと呼び、当該特異出力光ＬＡｐを出力する半導体レーザ３のモードを特異モードと呼ぶ。
【００７９】
ここで最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のレーザ光ＬＬ（図１７（Ａ））と１７．８［Ｖ］のレーザ光ＬＬ（図１８（Ａ））とを比較すると、長波長側のピークは消失し、代りに短波長側のピークが出現している。つまり最大電圧値Ｖｍａｘの上昇に伴いレーザ光ＬＬが振動出力光ＬＭｐから特異出力光ＬＡｐへ変化する過程において、長波長側のピークが徐々に減衰し、代りに短波長側のピークが増大していくといえる。
【００８０】
以下、短波長側のピーク面積が長波長側のピーク面積以上となるレーザ光ＬＬを、特異出力光ＬＡｐとし、短波長側のピーク面積が長波長側のピーク面積未満となるレーザ光ＬＬを振動出力光ＬＭｐとする。なお図１８のように２つのピークが重複する場合には、通常出力光ＬＮｐの波長から６［ｎｍ］短波長側の波長を中心波長とし、当該中心波長±３［ｎｍ］の範囲における面積を当該ピークの面積とする。
【００８１】
従って、最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のレーザ光ＬＬ（図１７）は振動出力光ＬＭｐとなり、最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］のレーザ光ＬＬ（図１８）は特異出力光ＬＡｐとなる。
【００８２】
図２０に示すように、ＢＰＦ１３を設置したときと設置しなかったときの特異モードにおけるレーザ光ＬＬの波形ＬＴ１６及びＬＴ１７をそれぞれ示している。なおこのＢＰＦ１３は、４０６±５［ｎｍ］の光の透過率を低下させるようになされている。
【００８３】
図２０から、ＢＰＦ１３の設置された波形ＬＴ１７では、波形ＬＴ１６と比較して特異ピークＡＰＫの出射光強度に殆ど変化が見られなかったのに対し、特異スロープＡＳＰの出射光強度が大きく減少した。すなわち特異モードにおいて、特異スロープＡＳＰは通常モードとほぼ同じ約４０４［ｎｍ］の波長でなるため、ＢＰＦ１３によって減少したのに対し、特異ピークＡＰＫは約３９８［ｎｍ］の波長でなるため、ＢＰＦ１３によって減少しなかったことが確認された。
【００８４】
図２１に、波形ＬＴ１６及び波形ＬＴ１７に対応するスペクトラムＳＴ１６及びＳＴ１７を示している。なおスペクトラムＳＴ１６及びＳＴ１７は、最大の出射光強度に応じて正規化されており、縦軸の出射光強度は相対値を表している。
【００８５】
スペクトラムＳＴ１６では、波形ＬＴ１６において大きな面積を有する特異スロープＡＳＰに対応して４０４［ｎｍ］の光強度が３９８［ｎｍ］の光強度に比して大きくなっている。一方スペクトラムＳＴ１７では、特異スロープＡＳＰの減少に伴い、４０４［ｎｍ］の光強度と３９８［ｎｍ］の光強度とがほぼ同程度となった。
【００８６】
このことからも、特異モードにおけるレーザ光ＬＬにおいて、特異スロープＡＳＰの波長が約４０４［ｎｍ］であり、特異ピークＡＰＫの波長が約３９８［ｎｍ］であること、すなわち特異ピークＡＰＫの波長が特異スロープＡＳＰと比して短波長であることが確認された。
【００８７】
以上を踏まえて、特異モードにおけるレーザ光ＬＬについてまとめる。
【００８８】
半導体レーザ３は、緩和振動を生じさせる電圧値よりもさらに大きい特異電圧値でβなるレーザ駆動電圧ＤＪが印加されると、特異モードに遷移し、図２２に示すように、最初に出現する特異ピークＡＰＫと、続いて出現するスロープＡＳＰとからなる特異出力光ＬＡｐを出射する。
【００８９】
特異ピークＡＰＫは、その波長が通常モードにおけるレーザ光ＬＬの波長と比して、約６［ｎｍ］短波長側にシフトする。なお他の実験において、通常モードにおけるレーザ光ＬＬの波長が異なる半導体レーザを用いた場合であっても、同様の結果が得られている。
【００９０】
パワーメータ１４による測定（半導体レーザ３としてソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３３を使用）の結果、この特異ピークＡＰＫの出射光強度は、約１２［Ｗ］と緩和振動モードにおけるレーザ光ＬＬの最大の出射光強度（約１〜２［Ｗ］）と比して、非常に大きいことが確認された。なお光サンプルオシロスコープ１６の解像度が低いためこの出射光強度は図面には表われていない。
【００９１】
またストリークカメラ（図示せず）による分析の結果、特異ピークＡＰＫは、ピーク幅が１０［ｐｓ］程度であり、緩和振動モードにおけるピーク幅（約３０［ｐｓ］）と比して、小さくなることが確認された。なお光サンプルオシロスコープ１６の解像度が低いためこのピーク幅は図面には表われていない。
【００９２】
また特異スロープＡＳＰは、その波長が通常モードにおけるレーザ光ＬＬの波長と同一であり、最大の出射光強度は約１〜２［Ｗ］程度であった。
【００９３】
実際上、短パルス光源１のレーザ制御部２は、半導体レーザ３に対し、振動電圧値αよりもさらに大きい特異電圧値βでなるレーザ駆動電圧ＤＪを駆動電圧パルスＤＪｗとして印加する。
【００９４】
これによりレーザ制御部２は、図２２に示したように、半導体レーザ３を特異モードに遷移させ、レーザ光ＬＬとして、当該半導体レーザ３から非常に大きい特異ピークＡＰＫを有する特異出力光ＬＡｐを出射させることができる。
【００９５】
このように短パルス光源１は、半導体レーザ３を特異モードへ遷移させるのに十分な電圧値でなる駆動電圧パルスＤＪｗを印加するようパルス発生器４を制御することにより、半導体レーザ３から特異出力光ＬＡｐを出力し得るようになされている。
【００９６】
（１−４）駆動電圧の制御
かかる構成に加えて、本実施の形態による短パルス光源１は、生成信号パルスＳＬｗの形状を調整することにより、半導体レーザ３から出射されるレーザ光ＬＬを制御する駆動電圧制御処理を実行するようになされている。
【００９７】
（１−４−１）パルス幅による特異出力光の制御
図２３に、生成信号パルスＳＬｗ（図１２（Ａ））の信号パルス幅ＳＬｈａｌｆを変化させたときの特異出力光ＬＡｐの波形を示している。図より、信号パルス幅ＳＬｈａｌｆが小さくなるに従って、特異スロープＡＳＰが小さくなっていることがわかる。なお図２３では、特異ピークＡＰＫの最大出射光強度をほぼ等しくするために、信号パルス幅ＳＬｈａｌｆに伴う駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘを変化させている。
【００９８】
言い換えると、短パルス光源１では、設定パルスＳＬｓのパルス幅Ｗｓを大きくすると、特異スロープＡＳＰを大きくすると共に特異ピークＳＰＫの最大出射光強度を増大させることができる。短パルス光源１では、逆に設定パルスＳＬｓのパルス幅Ｗｓを小さくすると、特異スロープＡＳＰを小さくすると共に特異ピークＳＰＫの最大出射光強度を低減させることができる。
【００９９】
また図１４に示したように、短パルス光源１では、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘを大きくすることにより、特異ピークＡＰＫの最大出力光強度を増大させ、特異スロープＡＳＰを増大させることができる。
【０１００】
従って短パルス光源１では、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘに加えて、生成信号パルスＳＬｗの信号パルス幅ＳＬｈａｌｆ（すなわち設定パルスＳＬｓのパルス幅Ｗｓ）を調整することにより、図２４に示すように、特異ピークＡＰＫの最大出射光強度を一定の光強度に維持した状態で、特異スロープＡＳＰの大きさを自在に変化させることができる。
【０１０１】
なお図２５に、短パルス光源１が特異出力光ＬＡｐを出力し始める（すなわち緩和振動モードから特異モードへ遷移する）生成信号パルスＳＬｗの信号パルス幅ＳＬｈａｌｆと駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘとの関係を示している。
【０１０２】
図から、短パルス光源１は、信号パルス幅ＳＬｈａｌｆが小さい場合には、特異モードへ遷移するために大きな最大電圧値Ｖｍａｘを半導体レーザ３に印加する必要があることがわかる。一方、短パルス光源は、信号パルス幅ＳＬｈａｌｆが大きい場合には、短パルス光源１が特異モード特異モードへ遷移するために比較的小さな最大電圧値Ｖｍａｘを半導体レーザ３に印加すれば良いことがわかる。
【０１０３】
すなわち短パルス光源１は、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘを増大させると共に、生成信号パルスＳＬｗの信号パルス幅ＳＬｈａｌｆを大きくすることにより、特異ピークＡＰＫの最大出射光強度を増大しつつ特異スロープＡＳＰを大きくすることができる。
【０１０４】
また短パルス光源１は、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘを増大させると共に、生成信号パルスＳＬｗの信号パルス幅ＳＬｈａｌｆを小さくすることにより、特異ピークＡＰＫの最大出射光強度を維持しつつ特異スロープＡＳＰを小さくすることができる。
【０１０５】
さらに短パルス光源１は、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘを低減させると共に、生成信号パルスＳＬｗの信号パルス幅ＳＬｈａｌｆを大きくすることにより、特異ピークＡＰＫの最大出射光強度を維持しつつ特異スロープＡＳＰを大きくすることができる。
【０１０６】
また短パルス光源１は、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘを低減させると共に、生成信号パルスＳＬｗの信号パルス幅ＳＬｈａｌｆを大きくすることにより、特異ピークＡＰＫの最大出射光強度を小さくしつつ特異スロープＡＳＰを小さくすることができる。
【０１０７】
実際上短パルス光源１では、パルス生成器４による設定パルスＳＬｓのパルス幅Ｗｓの設定と、当該設定パルスＳＬｓの高さＨｓの設定により、生成信号パルスＳＬｗにおける信号パルス幅ＳＬｈａｌｆ及び信号レベルを変化させる。この結果短パルス光源１は、ＬＤドライバ５によって生成される駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘ及び生成信号パルスＳＬｗの信号パルス幅ＳＬｈａｌｆを調整する。
【０１０８】
このように短パルス光源１では、設定パルスＳＬｓの高さＨｓに加えて設定パルスＳＬｓのパルス幅Ｗｓを変化させることにより、特異出力光ＬＡｐにおける特異ピークＡＰＫと特異スロープＡＳＰの割合を自在に制御し得るようになされている。
【０１０９】
（１−４−２）パルス信号の立上スロープによる特異出力光の制御
図２４等に示したように、これまで短パルス光源１は、設定パルスＳＬｓを矩形状に設定する場合について述べた。次に、短パルス光源１が、図２６に示すように、設定パルスＳＬｓに対し、当該設定パルスＳＬｓを徐々に立上げる立上スロープＳｕを設ける場合について説明する。
【０１１０】
図２７には、設定パルスＳＬｓにおける立上スロープＳｕを図２６のように変化させた場合のレーザ光ＬＬの波形を示している。図から、立上スロープＳｕが０．２５［ｎｓ］及び１．２５［ｎｓ］に対応するレーザ光ＬＬの波形ＬＴ２５及びＬＴ２６では、特異ピークＡＰＫと特異スロープＡＳＰが明確に確認できることから、これらが特異出力光ＬＡｐと考えられる。
【０１１１】
一方立上スロープＳｕが２．５［ｎｓ］に対応するレーザ光ＬＬの波形ＬＴ２７では、先頭部分に複数のピークが確認されることから、波形ＬＴ２７が振動出力光ＬＭｐであることがわかる。
【０１１２】
すなわち図２８に示すように、短パルス光源１では、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘを変化させなくても、立上スロープＳｕを変化させることにより緩和振動モードと特異モードとを自在に切り替えることが可能となる。
【０１１３】
実際上、短パルス光源１では、緩和振動モードに遷移する際、パルス生成器４による設定パルスＳＬｓにおける立上スロープＳｕを大きく設定することにより、生成信号パルスＳＬｗが緩やかに立ち上がるよう、その形状を変化させる。これにより短パルス光源１は、ＬＤドライバ５によって生成される駆動電圧パルスＤＪｗが緩やかに立ち上がるように当該駆動電圧パルスＤＪｗを調整する。この結果短パルス光源１は、緩和振動モードによる振動出力光ＬＭｐを出力することができる。
【０１１４】
また短パルス光源１では、特異モードに遷移する際、パルス生成器４による設定パルスＳＬｓにおける立上スロープＳｕが小さくなる（若しくは「ゼロ」に設定する）ように設定することにより、生成信号パルスＳＬｗが鋭く立ち上がるよう、その形状を変化させる。これにより短パルス光源１は、ＬＤドライバ５によって生成される駆動電圧パルスＤＪｗが鋭く立ち上がるように当該駆動電圧パルスＤＪｗを調整する。この結果短パルス光源１は、特異モードによる特異出力光ＬＡｐを出力することができる。
【０１１５】
このように短パルス光源１では、設定パルスＳＬｓにおける立上スロープＳｕの大きさを調整することにより、設定パルスＳＬｓの高さＨｓを変更することなく緩和振動モードと特異モードとを自在に切り替え得るようになされている。
【０１１６】
（１−５）動作及び効果
以上の構成において、短パルス光源１は、半導体レーザ３にパルス状の駆動電圧パルスＤＪｗでなるレーザ駆動電圧ＤＪを半導体レーザ３に対して印加することにより、パルス状の特異ピークＡＰＫと当該特異ピークＡＰＫと比して出射光強度の小さい特異スロープＡＳＰとからなる特異出力光ＬＡｐをレーザ光ＬＬとして半導体レーザ３から出射させる。短パルス光源１は、設定パルスＳＬｓのパルス幅Ｗｓの設定によって駆動電圧パルスＤＪｗのパルス幅である電圧パルス幅Ｔｈａｌｆを制御することにより、特異ピークＡＰＫと特異スロープＡＳＰとの割合を調整する。
【０１１７】
これにより短パルス光源１は、電圧パルス幅Ｔｈａｌｆの制御により、レーザ光ＬＬとして要求される特性に応じて、特異ピークＡＰＫと特異スロープＡＳＰとの割合を任意に調整することができる。
【０１１８】
また短パルス光源１は、駆動電圧パルスＤＪｗの電圧値である最大電圧値Ｖｍａｘを制御することにより、特異ピークＡＰＫの出射光強度を調整する。これにより短パルス光源１は、電圧パルス幅Ｔｈａｌｆの変動に応じて生じる出射光強度の変化を相殺し、出射光強度及び特異ピークＡＰＫと特異スロープＡＳＰとの割合を自在に調整することができる。
【０１１９】
さらに短パルス光源１は、緩和振動を生じさせる振動電圧値α未満のレーザ駆動電圧ＤＪが印加されることにより、第１の波長（４０４［ｎｍ］）でなるレーザ光ＬＬ（すなわち通常出力光ＬＮｐ）を出射する。そして短パルス光源１は、半導体レーザ３にパルス状の駆動電圧パルスＤＪｗでなるレーザ駆動電圧ＤＪを半導体レーザ３に対して印加する際、駆動電圧パルスＤＪｗの立上スロープＳｕの大きさを調整することにより、駆動電圧パルスＤＪｗの立ち上がりを制御する。
【０１２０】
これにより短パルス光源１は、半導体レーザ３から出射されるレーザ光ＬＬを、緩和振動による振動出力光ＬＭｐと、４０４［ｎｍ］近傍の波長（４０３［ｎｍ］）及び４０４［ｎｍ］より短波長側の第２の波長（３９８［ｎｍ］）からなる特異出力光ＬＭｐとに切り替える。
【０１２１】
この結果短パルス光源１は、駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘが特異電圧値βのときであっても、緩和振動による振動出力光ＬＭｐを出力することができ、振動出力光ＬＭｐの最大出射光強度を増大させ得る。
【０１２２】
以上の構成によれば、短パルス光源１は、駆動電圧パルスＤＪｗの電圧パルス幅Ｔｈａｌｆを制御することにより、特異スロープＡＳＰの大きさを調整することができる。また短パルス光源１は、駆動電圧パルスＤＪｗの立ち上がり速度（すなわち立上スロープＳｕの大きさ）を調整することにより、同一の最大電圧値Ｖｍａｘにおいて振動出力光ＬＭｐと特異出力光ＬＭｐとを出力することができる。
【０１２３】
かくして本発明は、半導体レーザのパルス出力を制御し得る短パルス光源及びレーザ光出射方法、並びに当該短パルス光源を用いた光学装置、光ディスク装置及び光ピックアップを実現できる。
【０１２４】
（２）第２の実施の形態
図２９〜図３８に示す第２の実施の形態では、図１〜図２８に示した第１の実施の形態と対応する箇所を同一符号で示している。第２の実施の形態では、短パルス光源１に対応する短パルス光源１２０を光ディスク装置１１０に用いた点が第１の実施の形態とは異なっている。
【０１２５】
（２−１）光ディスクの構成
まず光ディスク１００の構成について説明する。本実施の形態では、光ディスク装置１１０から光ディスク１００へレーザ光ＬＬとしての情報光ビームＬＭを照射することにより光ディスク１００に情報を記録し、また当該情報光ビームＬＭが反射されてなる情報反射光ビームＬＭｒを検出することにより当該光ディスク１００から情報を読み出すようになされている。
【０１２６】
実際上光ディスク１００は、全体として略円板状に構成され、中心にチャッキング用の孔部１００Ｈが設けられている。また光ディスク１００は、図２９に断面図を示すように、情報を記録するための記録層１０１の両面を基板１０２及び１０３により挟んだような構成を有している。
【０１２７】
光ディスク装置１１０は、光源から出射された情報光ビームＬＭを対物レンズ１１８により光ディスク１００の記録層１０１内に集光する。この情報光ビームＬＭが比較的強い記録用の強度であった場合、記録層１０１内における焦点ＦＭの位置には、記録マークＲＭが形成される。
【０１２８】
また光ディスク１００は、さらに記録層１０１と基板１０２との間にサーボ層１０４が設けられている。サーボ層１０４には、サーボ用の案内溝が形成されており、具体的には、一般的なＢＤ（Blu-ray Disc、登録商標）−Ｒ（Recordable）ディスク等と同様のランド及びグルーブにより螺旋状のトラック（以下、これをサーボトラックと呼ぶ）ＳＴＲを形成している。
【０１２９】
このサーボトラックＳＴＲには、所定の記録単位ごとに一連の番号でなるアドレスが付されており、情報を記録又は再生する際にサーボ光ビームＬＳが照射されるべきサーボトラック（以下、これを目標サーボトラックＴＳＧと呼ぶ）を当該アドレスにより特定し得るようになされている。
【０１３０】
なおサーボ層１０４（すなわち記録層１０１と基板１０２との境界面）には、案内溝に代えてピット等が形成され、或いは案内溝とピット等とが組み合わされていても良い。またサーボ層１０４のトラックは、螺旋状でなく同心円状であっても良い。
【０１３１】
またサーボ層１０４は、例えば波長約６６０［ｎｍ］の赤色光ビームを高い反射率で反射する一方、波長約４０４［ｎｍ］の青紫色光ビームを高透過率で透過するようになされている。
【０１３２】
光ディスク装置１１０は、光ディスク１００に対して波長約６６０［ｎｍ］でなるサーボ光ビームＬＳを照射する。このときサーボ光ビームＬＳは、光ディスク１００のサーボ層１０４により反射されサーボ反射光ビームＬＳｒとなる。
【０１３３】
光ディスク装置１１０は、サーボ反射光ビームＬＳｒを受光し、その受光結果を基に対物レンズ１１８を光ディスク１００に近接又は離隔させるフォーカス方向へ位置制御することにより、サーボ光ビームＬＳの焦点ＦＳをサーボ層１０４に合わせるようになされている。
【０１３４】
このとき光ディスク装置１１０は、サーボ光ビームＬＳと情報光ビームＬＭとの光軸ＸＬを互いにほぼ一致させている。これにより光ディスク装置１１０は、情報光ビームＬＭの焦点ＦＭを、記録層１０１内における目標サーボトラックＴＳＧに対応した箇所に、すなわち目標サーボトラックＴＳＧを通りサーボ層１０４に垂直な法線上に位置させる。
【０１３５】
記録層１０１は、４０４［ｎｍ］の光を２光子吸収する２光子吸収材料を含有している。この２光子吸収材料は、光強度の２乗に比例して２光子吸収を生じさせることが知られており、光強度の非常に大きい光に対してのみ２光子吸収を生じさせる。なおこの２光子吸収材料としては、ヘキサジイン化合物、シアニン色素、メロシアニン色素、オキソノール色素、フタロシアニン色素及びアゾ色素などを用いることができる。
【０１３６】
記録層１０１は、比較的強い強度でなる情報光ビームＬＭが当該記録層１０１内に照射されると、２光子吸収により例えば２光子吸収材料を気化させて気泡を形成することにより、焦点ＦＭの位置に記録マークＲＭを記録する。なお記録層１０１は、例えば化学変化などによって局所的な屈折率を変化させることにより記録マークＲＭを形成するようにしても良い。
【０１３７】
ここで２光子吸収材料は、光強度の２乗に比例して反応が生じることが知られている。すなわち記録層１０１は、非常に強度の大きい情報光ビームＬＭのみを吸収して反応を生じるため、当該記録層１０１としての透過率を高く保つことができる。
【０１３８】
またこのようにして形成された記録マークＲＭは、光ディスク１００の第１面１００Ａ及びサーボ層１０４等の各面とほぼ平行な平面状に配置され、当該記録マークＲＭによるマーク層Ｙを形成する。
【０１３９】
一方、光ディスク装置１１０は、光ディスク１００から情報を再生する際、例えば第１面１００Ａ側から目標位置ＰＧに対して情報光ビームＬＭを集光する。ここで焦点ＦＭの位置（すなわち目標位置ＰＧ）に記録マークＲＭが形成されている場合、当該情報光ビームＬＭが記録マークＲＭによって反射され、当該記録マークＲＭから情報反射光ビームＬＭｒが出射される。
【０１４０】
光ディスク装置１１０は、情報反射光ビームＬＭｒの検出結果に応じた検出信号を生成し、当該検出信号を基に記録マークＲＭが形成されているか否かを検出する。
【０１４１】
このように本実施の形態では、光ディスク装置１１０により光ディスク１００に対して情報を記録及び再生する場合、サーボ光ビームＬＳを併用しながら情報光ビームＬＭを目標位置ＰＧに照射することにより、所望の情報を記録及び再生するようになされている。
【０１４２】
（２−２）光ディスク装置
（２−２−１）光ディスク装置の構成
次に、具体的な光ディスク装置１１０の構成について説明する。
【０１４３】
図３０に示すように、光ディスク装置１１０は制御部１１１を中心に構成されている。制御部１１１は、図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)と、各種プログラム等が格納されるＲＯＭ(Read Only Memory)と、当該ＣＰＵのワークメモリとして用いられるＲＡＭ(Random Access Memory)とによって構成されている。
【０１４４】
制御部１１１は、光ディスク１００に情報を記録する場合、駆動制御部１１２を介してスピンドルモータ１１５を回転駆動させ、ターンテーブル（図示せず）に載置された光ディスク１００を所望の速度で回転させる。
【０１４５】
また制御部１１１は、駆動制御部１１２を介してスレッドモータ１１６を駆動させることにより、光ピックアップ１１７を移動軸Ｇ１及びＧ２に沿ってトラッキング方向、すなわち光ディスク１００の内周側又は外周側へ向かう方向へ大きく移動させるようになされている。
【０１４６】
光ピックアップ１１７は、対物レンズ１１８等の複数の光学部品が取り付けられており、制御部１１１の制御に基づいて光ディスク１００へ情報光ビームＬＭ及びサーボ光ビームＬＳを照射し、サーボ光ビームＬＳが反射されてなるサーボ反射光ビームＬＳｒを検出するようになされている。
【０１４７】
光ピックアップ１１７は、サーボ反射光ビームＬＳｒの検出結果に基づいた複数の検出信号を生成し、これらを信号処理部１１３へ供給する。信号処理部１１３は、供給された検出信号を用いた所定の演算処理を行うことにより、フォーカスエラー信号ＳＦＥ及びトラッキングエラー信号ＳＴＥをそれぞれ生成し、これらを駆動制御部１１２へ供給する。
【０１４８】
なおフォーカスエラー信号ＳＦＥは、サーボ光ビームＬＳのサーボ層１０４に対するフォーカス方向のずれ量を表す信号である。またトラッキングエラー信号ＳＴＥは、サーボ光ビームＬＳの目標とするサーボトラックＳＴＲ（以下、これを目標サーボトラックＳＴＧと呼ぶ）に対するトラッキング方向のずれ量を表す信号である。
【０１４９】
駆動制御部１１２は、供給されたフォーカスエラー信号ＳＦＥ及びトラッキングエラー信号ＳＴＥを基に、対物レンズ１１８を駆動するためのフォーカス駆動信号及びトラッキング駆動信号を生成し、これを光ピックアップ１１７の２軸アクチュエータ１１９へ供給する。
【０１５０】
光ピックアップ１１７の２軸アクチュエータ１１９は、このフォーカス駆動信号及びトラッキング駆動信号に基づいて対物レンズ１１８のフォーカス制御及びトラッキング制御を行い、当該対物レンズ１１８により集光されるサーボ光ビームＬＳの焦点ＦＳを目標となるマーク層Ｙ（以下、これを目標マーク層ＹＧと呼ぶ）の目標サーボトラックＳＴＧに追従させる。
【０１５１】
このとき制御部１１１は、外部から供給される記録情報を信号処理部１１３に供給する。信号処理部１１３は、記録情報に所定の変調処理等を施して記録データを生成し、短パルス光源１２０におけるレーザ制御部１２１（図３１）へ供給する。レーザ制御部１２１は、記録データに基づいてレーザ光ＬＬを変調することにより目標マーク層ＹＧの目標位置ＰＧ（すなわち目標トラックＴＧ）に記録マークＲＭを形成し、当該情報を記録し得るようになされている。
【０１５２】
また光ピックアップ１１７は、光ディスク１００から情報を再生する場合、記録時と同様にサーボ光ビームＬＳの焦点ＦＳを目標サーボトラックＳＴＧに追従させると共に、比較的弱い情報光ビームＬＭを目標マーク層ＹＧの目標位置ＰＧへ照射し、記録マークＲＭが形成されている箇所において当該情報光ビームＬＭが反射されてなる情報反射光ビームＬＭｒを検出する。
【０１５３】
光ピックアップ１１７は、情報反射光ビームＬＭｒの検出結果に基づいた検出信号を生成し、これを信号処理部１１３へ供給する。信号処理部１１３は、検出信号に対し所定の演算処理、復調処理及び復号化処理等を施すことにより、目標マーク層ＹＧの目標トラックＴＧに記録マークＲＭとして記録されている情報を再生し得るようになされている。
【０１５４】
（２−２−２）光ピックアップの構成
次に、光ピックアップ１１７の構成について説明する。この光ピックアップ１１７では、図３１に示すように、サーボ制御のためのサーボ光学系１３０と、情報の再生又は記録のための情報光学系１５０を有している。
【０１５５】
光ピックアップ１１７は、レーザダイオード１３１から出射したサーボ光としてのサーボ光ビームＬＳ及び半導体レーザ３から出射したレーザ光ＬＬとしての情報光ビームＬＭをそれぞれサーボ光学系１３０及び情報光学系１５０を介して同一の対物レンズ１１８へ入射し、光ディスク１００にそれぞれ照射するようになされている。
【０１５６】
（２−２−２−１）サーボ光ビームの光路
図３２に示すように、サーボ光学系１３０では、対物レンズ１１８を介してサーボ光ビームＬＳを光ディスク１００に照射すると共に、当該光ディスク１００によって反射されてなるサーボ反射光ビームＬＳｒをフォトディテクタ１４３で受光するようになされている。
【０１５７】
すなわちレーザダイオード１３１は、制御部１１１（図３０）の制御に基づいて発散光でなる所定光量のサーボ光ビームＬＳを発射し、コリメータレンズ１３３へ入射させる。コリメータレンズ１３３は、サーボ光ビームＬＳを発散光から平行光に変換し、偏光ビームスプリッタ１３４へ入射させる。
【０１５８】
偏光ビームスプリッタ１３４は、Ｐ偏光でなるサーボ光ビームＬＳのほぼ全てをその偏光方向により透過させ、１／４波長板１３６へ入射する。
【０１５９】
１／４波長板１３６は、Ｐ偏光でなるサーボ光ビームＬＳを円偏光に変換し、ダイクロイックプリズム１３７へ入射する。ダイクロイックプリズム１３７は、反射透過面１３７Ｓによって光ビームの波長に応じてサーボ光ビームＬＳを反射して対物レンズ１１８へ入射する。
【０１６０】
対物レンズ１１８は、サーボ光ビームＬＳを集光し、光ディスク１００のサーボ層１０４へ向けて照射する。このときサーボ光ビームＬＳは、図２９に示したように、基板１０２を透過しサーボ層１０４において反射されて、サーボ光ビームＬＳと反対方向へ向かうサーボ反射光ビームＬＳｒとなる。
【０１６１】
この後、サーボ反射光ビームＬＳｒは、対物レンズ１１８によって平行光に変換された後、ダイクロイックプリズム１３７へ入射される。ダイクロイックプリズム１３７は、サーボ反射光ビームＬＳｒを波長に応じて反射し、これを１／４波長板１３６へ入射する。
【０１６２】
１／４波長板１３６は、円偏光でなるサーボ反射光ビームＬＳｒをＳ偏光に変換し、偏光ビームスプリッタ１３４へ入射する。偏光ビームスプリッタ１３４は、Ｓ偏光でなるサーボ反射光ビームＬＳｒを反射させ、集光レンズ１４１へ入射する。
【０１６３】
集光レンズ１４１は、サーボ反射光ビームＬＳｒを収束させ、シリンドリカルレンズ４２により非点収差を持たせた上で当該サーボ反射光ビームＬＳｒをフォトディテクタ１４３へ照射する。
【０１６４】
ところで光ディスク装置１１０では、回転する光ディスク１００における面ブレ等が発生する可能性があるため、対物レンズ１１８に対する目標サーボトラックＴＳＧの相対的な位置が変動する可能性がある。
【０１６５】
このため、サーボ光ビームＬＳの焦点ＦＳ（図２９）を目標サーボトラックＴＳＧに追従させるには、当該焦点ＦＳを光ディスク１００に対する近接方向又は離隔方向であるフォーカス方向及び光ディスク１００の内周側又は外周側であるトラッキング方向へ移動させる必要がある。
【０１６６】
そこで対物レンズ１１８は、２軸アクチュエータ１１９により、フォーカス方向及びトラッキング方向の２軸方向へ駆動され得るようになされている。
【０１６７】
またサーボ光学系１３０では、対物レンズ１１８によりサーボ光ビームＬＳが集光され光ディスク１００のサーボ層１０４へ照射されるときの合焦状態が、集光レンズ１４１によりサーボ反射光ビームＬＳｒが集光されフォトディテクタ１４３に照射されるときの合焦状態に反映されるよう、各種光学部品の光学的位置が調整されている。
【０１６８】
フォトディテクタ１４３は、サーボ反射光ビームＬＳｒの光量に応じた検出信号を生成し、信号処理部１１３（図３０）へ送出する。
【０１６９】
すなわちフォトディテクタ１４３は、サーボ反射光ビームＬＳｒを受光するための複数の検出領域（図示せず）が設けられている。フォトディテクタ１４３は、当該複数の検出領域によりサーボ反射光ビームＬＳｒの一部をそれぞれ検出し、このとき検出した光量に応じて検出信号をそれぞれ生成して、これらを信号処理部１１３（図３０）へ送出する。
【０１７０】
信号処理部１１３は、いわゆる非点収差法によるフォーカス制御を行うようになされており、サーボ光ビームＬＳの焦点ＦＳと光ディスク１００のサーボ層１０４とのずれ量を表すフォーカスエラー信号ＳＦＥを算出し、これを駆動制御部１１２へ供給する。
【０１７１】
また信号処理部１１３は、フォーカスエラー信号ＳＦＥ及び焦点ＦＳと光ディスク１００のサーボ層１０４における目標サーボトラックＴＳＧとのずれ量を表すトラッキングエラー信号ＳＴＥを算出し、これを駆動制御部１１２へ供給する。
【０１７２】
駆動制御部１１２は、フォーカスエラー信号ＳＦＥを基にフォーカス駆動信号を生成し、当該フォーカス駆動信号を２軸アクチュエータ１１９へ供給することにより、サーボ光ビームＬＳが光ディスク１００のサーボ層１０４に合焦するよう、対物レンズ１１８をフィードバック制御（すなわちフォーカス制御）する。
【０１７３】
また駆動制御部１１２は、いわゆるプッシュプル法によって生成されたトラッキングエラー信号を基にトラッキング駆動信号を生成し、当該トラッキング駆動信号を２軸アクチュエータ１１９へ供給する。これにより駆動制御部１１２は、サーボ光ビームＬＳが光ディスク１００のサーボ層１０４における目標サーボトラックＴＳＧに合焦するよう、対物レンズ１１８をフィードバック制御（すなわちトラッキング制御）する。
【０１７４】
このようにサーボ光学系１３０は、サーボ光ビームＬＳを光ディスク１００のサーボ層１０４に照射し、その反射光であるサーボ反射光ビームＬＳｒの受光結果を信号処理部１１３へ供給するようになされている。これに応じて駆動制御部１１２は、当該サーボ光ビームＬＳを当該サーボ層１０４の目標サーボトラックＴＳＧに合焦させるよう、対物レンズ１１８のフォーカス制御及びトラッキング制御を行うようになされている。
【０１７５】
（２−２−２−２）情報光ビームの光路
一方情報光学系１５０では、図３１と対応する図３３に示すように、対物レンズ１１８を介して半導体レーザ３から出射した情報光ビームＬＭを光ディスク１００に照射すると共に、当該光ディスク１００に反射されてなる情報反射光ビームＬＭｒをフォトディテクタ１６２で受光するようになされている。
【０１７６】
すなわち半導体レーザ３は、制御部１１１（図３０）の制御に基づいて発散光でなる情報光ビームＬＭを発射し、コリメータレンズ１５２へ入射する。コリメータレンズ１５２は、情報光ビームＬＭを発散光から平行光に変換し、偏光ビームスプリッタ１５４へ入射する。
【０１７７】
偏光ビームスプリッタ１５４は、Ｐ偏光でなる情報光ビームＬＭをその偏光方向により透過させ、球面収差などを補正するＬＣＰ（Liquid Crystal Panel）１５６を介して１／４波長板１５７へ入射する。
【０１７８】
１／４波長板１５７は、情報光ビームＬＭをＰ偏光から円偏光に変換してリレーレンズ１５８へ入射する。
【０１７９】
リレーレンズ１５８は、可動レンズ１５８Ａにより情報光ビームＬＭを平行光から収束光に変換し、収束後に発散光となった当該情報光ビームＬＭを固定レンズ１５８Ｂにより再度収束光に変換し、ミラー１５９へ入射させる。
【０１８０】
ミラー１５９は、情報光ビームＬＭを反射することによりその進行方向を偏向させ、ダイクロイックプリズム１３７へ入射する。ダイクロイックプリズム１３７は、反射透過面１３７Ｓにより当該情報光ビームＬＭを透過させ、これを対物レンズ１１８へ入射する。
【０１８１】
対物レンズ１１８は、情報光ビームＬＭを集光し、光ディスク１００へ照射する。このとき情報光ビームＬＭは、図２９に示したように、基板１０２を透過し、記録層１０１内に合焦する。
【０１８２】
ここで当該情報光ビームＬＭの焦点ＦＭの位置は、リレーレンズ１５８の固定レンズ１５８Ｂから出射される際の収束状態により定められることになる。すなわち焦点ＦＭは、可動レンズ１５８Ａの位置に応じて記録層１０１内をフォーカス方向に移動することになる。
【０１８３】
実際上、情報光学系１５０は、制御部１１１（図３０）により可動レンズ１５８Ａの位置が制御されることにより、光ディスク１００の記録層１０１内における情報光ビームＬＭの焦点ＦＭ（図２９）の深さｄ（すなわちサーボ層１０４からの距離）を調整し、目標位置ＰＧに焦点ＦＭを合致させるようになされている。
【０１８４】
このように情報光学系１５０は、サーボ光学系１３０によるサーボ制御された対物レンズ１１８を介して情報光ビームＬＭを照射することにより、情報光ビームＬＭの焦点ＦＭのトラッキング方向を目標位置ＰＧに合致させるようになされている。
【０１８５】
そして情報光ビームＬＭは、対物レンズ１１８によって焦点ＦＭに集光され、目標位置ＰＧに対して記録マークＲＭを形成し得るようになされている。
【０１８６】
一方情報光ビームＬＭは、光ディスク１００に記録された情報を読み出す再生処理の際、目標位置ＰＧに記録マークＲＭが記録されていた場合には、焦点ＦＭに集光した情報光ビームＬＭが当該記録マークＲＭによって情報反射光ビームＬＭｒとして反射され、対物レンズ１１８へ入射される。
【０１８７】
他方情報光ビームＬＭは、目標位置ＰＧに記録マークＲＭが記録されていない場合には、光ディスク１００を透過するため、情報反射光ビームＬＭｒが殆ど生成されない。
【０１８８】
対物レンズ１１８は、情報反射光ビームＬＭｒをある程度収束させ、ダイクロイックプリズム１３７、ミラー１５９を介してリレーレンズ１５８へ入射する。
【０１８９】
リレーレンズ１５８は、情報反射光ビームＬＭｒを平行光に変換し、１／４波長板１５７へ入射する。１／４波長板１５７は、円偏光でなる情報反射光ビームＬＭｒをＳ偏光に変換し、ＬＣＰ１５６を介して偏光ビームスプリッタ１５４に入射する。
【０１９０】
偏光ビームスプリッタ１５４は、Ｓ偏光でなる情報反射光ビームＬＭｒを偏光面１５４Ｓによって反射し、マルチレンズ１６０へ入射させる。マルチレンズ１６０は、情報反射光ビームＬＭｒを集光し、ピンホール板１６１を介してフォトディテクタ１６２へ照射させる。
【０１９１】
ピンホール板１６１は、マルチレンズ１６０により集光される情報反射光ビームＬＭｒの焦点を孔部（図示せず）内に位置させるよう配置されており、当該情報反射光ビームＬＭｒをそのまま通過させる。
【０１９２】
この結果、フォトディテクタ１６２は、迷光の影響を受けることなく、情報反射光ビームＬＭｒの光量に応じた検出信号ＳＤｂを生成し、これを信号処理部１１３（図３０）へ供給する。
【０１９３】
信号処理部１１３は、再生検出信号ＳＤｂに対して所定の復調処理や復号化処理等を施すことにより再生情報を生成し、この再生情報を制御部１１１へ供給するようになされている。
【０１９４】
このように情報光学系１５０は、光ディスク１００から対物レンズ１１８へ入射される情報反射光ビームＬＭｒを受光し、その受光結果を信号処理部１１３へ供給するようになされている。
【０１９５】
（２−３）レーザ光の制御
（２−３−１）記録処理
次に、記録処理におけるレーザ光の制御処理について説明する。
【０１９６】
図３４に示すように光ディスク装置１１０は、記録処理において、「１」と「０」によって表される記録データ（図３４（Ａ））を信号処理部１１３から短パルス光源１２０に供給する。
【０１９７】
ここで図３４（Ｂ）に示すように、従来の光ディスク装置におけるレーザ光源では、記録処理の際、「１」に対応してレーザ駆動電圧ＰＤＪを立上げる一方、「０」に対応してレーザ駆動電圧ＰＤＪを立ち下げ、これをレーザダイオードに供給する。この結果レーザ光源は、レーザダイオードからレーザ駆動電圧ＰＤＪに応じたレーザ光を出射し、例えば熱に応じた記録マークを形成するようになされている。
【０１９８】
上述したように、光ディスク装置１１０は、２光子吸収を利用した光ディスク１００に対応しているため、従来の光ディスク装置とは異なり、大きな出射光強度でなるレーザ光ＬＬを情報光ビームＬＭとして出射する必要がある。
【０１９９】
短パルス光源１２０では、記録データの「１」に対応して駆動電圧パルスＤＪｗを立ち上げることにより、当該記録データに基づいてレーザ駆動電圧ＤＪを生成する。
【０２００】
具体的に短パルス光源１２０におけるレーザ制御部１２１は、図３５に示すように、設定パルスＳＬｓにおける立上スロープＳｕを小さく設定すると共に、パルス幅Ｗｓを小さく設定する。
【０２０１】
これによりレーザ制御部１２１は、駆動電圧パルスＤＪｗの立ち上がりを急峻にして半導体レーザ３を特異モードに遷移させ、出射光強度の大きい特異出力光ＬＡｐを出力することができる。またレーザ制御部１２１は、小さいパルス幅Ｗｓに応じて特異出力光ＬＡｐにおける特異スロープＡＳＰを小さくすることができる。
【０２０２】
ここで上述したように、特異スロープＡＳＰの波長が約４０４［ｎｍ］であり、特異ピークＡＰＫの波長が約３９８［ｎｍ］であり、その波長が相違する。このため図３６に示すように、特異ピークＡＰＫ及び特異スロープＡＳＰが同一の光学系によって集光された場合、特異スロープＡＳＰの焦点Ｆｎと、特異ピークＡＰＫの焦点Ｆｇとの位置が相違することになる。
【０２０３】
光ディスク装置１１０は、特異出力光ＬＡｐにおける特異スロープＡＳＰを小さくするようになされている。このため光ディスク装置１１０は、出射光強度の大きい特異ピークＡＰＫによって目標位置ＰＧに記録マークＲＭを形成できる一方、焦点の異なる特異スロープＡＳＰが迷光となって引き起こす悪影響を最小限に抑制することができる。
【０２０４】
このように光ディスク装置１１０は、設定パルスＳＬｓの形状を調整することにより、出射光強度が大きく、かつ特異スロープＡＳＰの小さい特異出力光ＬＡｐを用いて、良好な記録マークＲＭを形成し得るようになされている。
【０２０５】
（２−３−２）再生処理
次に、再生処理におけるレーザ光の制御処理について説明する。
【０２０６】
図３７（Ｂ）に示すように、従来の光ディスク装置におけるレーザ光源では、再生処理の際、ほぼ一定の値でなるレーザ駆動電圧を印加することにより、レーザ光源からほぼ一定の光強度でなるレーザ光を出射するようになされている。
【０２０７】
これに対して光ディスク装置１１０では、図３７（Ｃ）に示すように、記録マークＲＭ（図３７（Ａ））が記録されている可能性のある目標位置ＰＧに合わせて駆動電圧パルスＤＪｗを立ち上げるよう、レーザ駆動電圧ＤＪを生成する。これにより光ディスク装置１１０では、目標位置ＰＧに合わせて情報光ビームＬＭとしてのレーザ光ＬＬをパルス出力する。
【０２０８】
具体的に短パルス光源１２０におけるレーザ制御部１２１は、図３８（Ａ）に示すように、設定パルスＳＬｓにおける立上スロープＳｕを大きく設定すると共に、パルス幅Ｗｓを大きく設定する。
【０２０９】
これによりレーザ制御部１２１は、駆動電圧パルスＤＪｗの立ち上がりを緩やかにして半導体レーザ３を緩和振動モードに遷移させ、出射光強度の小さい振動出力光ＬＭｐを出力することができる。
【０２１０】
また図３８（Ｂ）に示すように、振動出力光ＬＭｐは、緩和振動による複数のピークが出現するため、発光開始から発光終了までの出射光強度の減衰の仕方が比較的緩やかである。言い換えるとレーザ制御部１２１は、比較的長時間に亘って目標位置ＰＧに振動出力光ＬＭｐを照射することができる。
【０２１１】
従って光ディスク装置１１０は、目標位置ＰＧから多少ずれた状態で振動出力光ＬＭｐを照射した場合であっても、記録マークＲＭに対して振動出力光ＬＭｐを照射し得るようになされている。
【０２１２】
なお図３６を用いて上述したように、特異ピークＡＰＫ及び特異スロープＡＳＰが同一の光学系によって集光された場合、特異スロープＡＳＰの焦点Ｆｎの位置と、特異ピークＡＰＫの焦点Ｆｇの位置とが相違することになる。ここで振動出力光ＬＭｐの波長及び発光点は特異スロープＡＳＰとほぼ同一であることから、記録処理に使用される特異ピークＡＰＫの焦点Ｆｇ（すなわち記録処理における焦点ＦＭ）の位置と再生処理に使用される振動出力光ＬＭｐの焦点（すなわち再生処理における焦点ＦＭ）の位置とが同様に相違することになる。
【０２１３】
そこで光ディスク装置１１０は、リレーレンズ１５８の可動レンズ１５８Ａを制御することにより、記録処理及び再生処理に応じた焦点の位置ずれを補正するようになされている。
【０２１４】
（２−４）動作及び効果
以上の構成において、光ディスク装置１１０は、光情報記録媒体としての光ディスク１００に対して情報を記録する際、駆動電圧パルスＤＪｗの電圧パルス幅Ｔｈａｌｆを小さくするよう制御する。
【０２１５】
これにより光ディスク装置１１０は、特異ピークＡＰＫの焦点Ｆｇと焦点位置が異なる特異スロープＡＳＰを小さくすることができるため、当該特異スロープＡＳＰが迷光となって悪影響を及ぼすことを抑制することができる。
【０２１６】
また光ディスク装置１１０は、光ディスク１００における一様でなる記録層１０１に対する特異ピークＡＰＫの照射に応じて当該特異ピークＡＰＫの焦点Ｆｇ近傍に屈折率変調を生じさせることにより、情報を表す記録マークＲＭを形成する。このとき光ディスク装置１１０は、特異ピークＡＰＫの光量に対して２つの光子を同時に吸収する２光子吸収材料などのいわゆる非線形吸収を示す材料を含有してなる記録層１０１に対し、特異出力光ＡＰＫを照射する。
【０２１７】
これにより光ディスク装置１１０は、出射光強度の大きい特異ピークＡＰＫの照射により迅速に記録マークＲＭを形成することができる。
【０２１８】
さらに光ディスク装置１１０は、パルス状の駆動電圧パルスＤＪｗでなるレーザ駆動電圧ＤＪを半導体レーザ３に対して印加する際、駆動電圧パルスＤＪｗの立ち上がりを制御する。これにより光ディスク装置１１０は、再生処理時には緩和振動による振動出力光ＬＭｐをレーザ光ＬＬ（情報光ビームＬＭ）として出射させ、記録処理時には通常出力光ＬＮｐの波長（４０４［ｎｍ］）近傍の波長及び通常出力光ＬＮｐの波長より短波長側の第２の波長（３９８［ｎｍ］）からなる特異出力光ＬＡｐをレーザ光ＬＬ（情報光ビームＬＭ）として出射させる。
【０２１９】
これにより光ディスク装置１１０は、記録処理時において出射光強度の大きい特異ピークＡＰＫの照射により迅速に記録マークＲＭを形成する一方、再生処理時において出射光強度の比較的小さい振動出力光ＬＭｐを目標位置ＰＧに照射することができる。
【０２２０】
また光ディスク装置１１０は、リレーレンズ１５８により、記録処理及び再生処理に応じて振動出力光ＬＭｐの焦点Ｆｎ及び特異ピークＡＰＫの焦点Ｆｇの位置ずれを補正する。
【０２２１】
これにより光ディスク装置１１０は、記録処理及び再生処理においてデフォーカスすることなく目標位置ＰＧに対してレーザ光ＬＬを照射することができる。
【０２２２】
以上の構成によれば、光ディスク装置１１０は、光ディスク１００に対して情報を記録する際、駆動電圧パルスＤＪｗの電圧パルス幅Ｔｈａｌｆを小さくするよう制御することにより、特異スロープＡＳＰに基づく迷光の発生を抑制することができる。また光ディスク装置１１０は、半導体レーザ３のモードを切り替えることにより、レーザ光ＬＬの特性を自在に変化させることができる。
【０２２３】
（３）他の実施の形態
なお上述した第１及び第２の実施の形態においては、短パルス光源がパルス幅による特異スロープの制御と立上スロープによるモードの制御の両方を実行するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、いずれか一方のみを実行するようにしても良い。
【０２２４】
また上述した第１及び第２の実施の形態においては、パルス幅による特異スロープの制御と同時に駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘを調整するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、パルス幅による特異スロープの制御のみを実行しても良い。
【０２２５】
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、設定パルスＳＬｓの高さＨｓの設定により駆動電圧パルスＤＪｗの最大電圧値Ｖｍａｘを調整するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えばＬＤドライバ５における増幅率を変化させることにより最大電圧値Ｖｍａｘを調整しても良い。
【０２２６】
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、駆動電圧パルスＤＪｗとして矩形状のパルス電流を供給するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、要は短時間に亘って大きな振動電圧値αでなるパルス電流を供給すれば良く、例えば正弦波状でなる駆動電圧パルスＤＪｗを供給するようにしても良い。
【０２２７】
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、半導体レーザ３として一般的な半導体レーザ（ソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３３など）を用いるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、要は、ｐ型とｎ型の半導体を用いてレーザ発振を行ういわゆる半導体レーザであれば良い。また敢えて緩和振動を大きく生じさせやすくした半導体レーザを用いることがさらに好ましい。
【０２２８】
さらに上述した第２の実施の形態においては、リレーレンズ１５８により振動出力光ＬＭｐの焦点Ｆｎと特異出力光ＬＡｐの焦点Ｆｇとの位置ずれを補正するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば対物レンズ１１８により補正しても良い。また、必ずしも振動出力光ＬＭｐの焦点Ｆｎと特異出力光ＬＡｐの焦点Ｆｇとの位置ずれを補正しなくても良い。
【０２２９】
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、半導体レーザ３から出射するレーザ光ＬＬを振動出力光ＬＭｐと特異出力光ＬＡｐとで切り替えるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えばさらに通常出力光ＬＮｐとで切り替えるようにしても良い。
【０２３０】
さらに上述した第２の実施の形態においては、記録層１０１が非線形吸収を示す２光子吸収材料を含有するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、非線形吸収を示す材料として、例えばプラズモン共鳴を生じさせる銀や金のナノ粒子を用いるようにしても良い。また光エネルギーの積算量に応じて記録マークＲＭを形成する記録層に対して情報光ビームＬＭを照射するようにしても良い。
【０２３１】
さらに上述した第２の実施の形態においては、特に述べていないが、２Ｔ〜１１Ｔのマーク長を有する記録マークＲＭを形成しても良く、また１Ｔマークに対して「１」と「０」を割り当て、記録マークＲＭの有無によって情報を記録するようにしても良い。さらに１つの記録マークＲＭ（すなわち１Ｔ）に対して１つの振動出力光ＬＭｐである必要はなく、２以上の振動出力光ＬＭｐによって記録マークＲＭを形成しても良い。
【０２３２】
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、サーボ層１０４を用いてサーボ制御を実行するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば記録層１０１内に予めサーボ制御用のサーボ用マークが形成されており、当該サーボ用マークを用いてサーボ制御が実行されるようにしても良い。この場合、光ディスク１００においてサーボ層１０４は不要となる。
【０２３３】
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、空洞でなる記録マークＲＭを形成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば化学変化によって屈折率を局所的に変化させることにより記録マークＲＭを形成するようにしても良い。
【０２３４】
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、光ピックアップ１１７の内部にレーザ制御部１２１が設けられるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、光ピックアップ１１７の外部にレーザ制御部１２１が設けられるようにしても良い。
【０２３５】
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、光ディスク１００の基板１０２側の面から情報光ビームＬＭを照射するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば情報光ビームＬＭを基板１０３側の面から照射するようにする等、情報光ビームＬＭをそれぞれいずれの面、もしくは両面から照射するようにしても良い。なお情報光ビームＬＭを両面から照射する手法については、例えば特許文献２に記載されている。
【特許文献２】特開２００８−７１４３３公報
【０２３６】
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、光ディスク１００が円盤状に形成されており、回転させながら情報光ビームＬＭを照射するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば矩形状に形成された光情報記録媒体に対し、対物レンズを一定速度で移動させながら情報を記録するようにした場合に適用しても良い。
【０２３７】
さらに上述した第１及び第２の実施の形態においては、半導体レーザ３から出射される情報光ビームＬＭの波長を波長４０５［ｎｍ］とする以外にも、他の波長とするようにしても良く、要は記録層１０１内における目標位置ＰＧの近傍に記録マークＲＭを適切に形成できれば良い。
【０２３８】
さらに上述した第２の実施の形態においては、光ディスク装置１１０及び１１０が光ディスク１００から情報を記録及び再生する光情報記録再生装置でなるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、光ディスク装置が光ディスク１００に対して情報の記録のみを行う光情報記録装置であっても良い。
【０２３９】
さらに上述した第２の実施の形態においては、短パルス光源１を光ディスク装置１１０に適用するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば各種医療用機器や熱応答顕微鏡など、種々の機器に適用することができる。
【０２４０】
さらに上述した第１の実施の形態においては、半導体レーザとしての半導体レーザ３と、レーザ制御部としてのレーザ制御部２とによって短パルス光源としての短パルス光源１を構成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成による半導体レーザ及びレーザ制御部によって本発明の短パルス光源を構成するようにしても良い。
【０２４１】
さらに上述した第１の実施の形態においては、半導体レーザとしての半導体レーザ３と、光照射部としての対物レンズ１１８と、レーザ制御部としてのレーザ制御部１２１とによって光ディスク装置としての光ディスク装置１１０を構成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成による半導体レーザ、光照射部及びレーザ制御部によって本発明の光ディスク装置を構成するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０２４２】
本発明は、例えば映像コンテンツや音声コンテンツ等のような大容量の情報を光ディスク等の記録媒体に記録し又は再生する光情報記録再生装置等でも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２４３】
【図１】第１の実施の形態による短パルス光源の構成を示す略線図である。
【図２】パルス信号とレーザ駆動電圧を示す略線図である。
【図３】注入キャリア密度と光子密度との関係（１）の説明に供する略線図である。
【図４】注入キャリア密度とキャリア密度との関係の説明に供する略線図である。
【図５】注入キャリア密度と光子密度との関係（１）の説明に供する略線図である。
【図６】ＰＴ１における光子密度の説明に供する略線図である。
【図７】ＰＴ２における光子密度の説明に供する略線図である。
【図８】ＰＴ３における光子密度の説明に供する略線図である。
【図９】実際の発光波形を示す略線図である。
【図１０】駆動電流と出射光強度（１）の説明に供する略線図である。
【図１１】光測定装置の構成を示す略線図である。
【図１２】パルス信号と駆動電圧パルスとの関係を示す略線図である。
【図１３】各パルスの形状を示す略線図である。
【図１４】電圧とレーザ光の波形を示す略線図である。
【図１５】８．８［Ｖ］のときのレーザ光を示す略線図である。
【図１６】１３．２［Ｖ］のときのレーザ光を示す略線図である。
【図１７】１５．６［Ｖ］のときのレーザ光を示す略線図である。
【図１８】１７．８［Ｖ］のときのレーザ光を示す略線図である。
【図１９】３８．４［Ｖ］のときのレーザ光を示す略線図である。
【図２０】ＢＰＦの効果（１）の説明に供する略線図である。
【図２１】ＢＰＦの効果（２）の説明に供する略線図である。
【図２２】特異出力光の波形を示す略線図である。
【図２３】パルス幅と特異スロープの変化を示す略線図である。
【図２４】パルス幅による特異出力光の制御の説明に供する略線図である。
【図２５】パルス幅と特異モードへ変遷する電圧との関係の説明に供する略線図である。
【図２６】立上スロープの説明に供する略線図である。
【図２７】立上スロープとレーザ光の波形の説明に供する略線図である。
【図２８】立上スロープによるモードの制御の説明に供する略線図である。
【図２９】光ディスクの構成を示す略線図である。
【図３０】光ディスク装置の全体構成を示す略線図である。
【図３１】光ピックアップの構成を示す略線図である。
【図３２】サーボ光ビームの光路を示す略線図である。
【図３３】情報光ビームの光路を示す略線図である。
【図３４】記録処理におけるレーザ駆動電圧の比較の説明に供する略線図である。
【図３５】記録処理における設定パルスとレーザ光の波形を示す略線図である。
【図３６】特異ピークと特異スロープによる焦点の位置ずれの説明に供する略線図である。
【図３７】再生処理におけるレーザ駆動電圧の比較の説明に供する略線図である。
【図３８】再生処理における設定パルスとレーザ光の波形の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
【０２４４】
１、１２０……短パルス光源、２、１２１……レーザ制御部、３……半導体レーザ、４……パルス生成器、５……ＬＤドライバ、１００……光ディスク、１１０……光ディスク装置、１１１……制御部、１１２……駆動制御部、１１３……信号処理部、１１７……光ピックアップ、１１８……対物レンズ、１５８……リレーレンズ、τｄ……発光開始時間、ＤＪ……レーザ駆動電圧、ＤＪｗ……駆動電圧パルス、ＬＬ……レーザ光、ＳＬ……パルス信号、ＳＬｗ……生成信号パルス、ＬＭｐ……振動出力光、ＬＡｐ……特異出力光、ＡＰＫ……特異ピーク、ＡＳＰ……特異スロープ、ＲＭ……記録マーク。
【図１】
2010086564.tif 000006
【図２】
2010086564.tif 000007
【図３】
2010086564.tif 000008
【図４】
2010086564.tif 000009
【図５】
2010086564.tif 000010
【図６】
2010086564.tif 000011
【図７】
2010086564.tif 000012
【図８】
2010086564.tif 000013
【図９】
2010086564.tif 000014
【図１０】
2010086564.tif 000015
【図１１】
2010086564.tif 000016
【図１２】
2010086564.tif 000017
【図１３】
2010086564.tif 000018
【図１４】
2010086564.tif 000019
【図１５】
2010086564.tif 000020
【図１６】
2010086564.tif 000021
【図１７】
2010086564.tif 000022
【図１８】
2010086564.tif 000023
【図１９】
2010086564.tif 000024
【図２０】
2010086564.tif 000025
【図２１】
2010086564.tif 000026
【図２２】
2010086564.tif 000027
【図２３】
2010086564.tif 000028
【図２４】
2010086564.tif 000029
【図２５】
2010086564.tif 000030
【図２６】
2010086564.tif 000031
【図２７】
2010086564.tif 000032
【図２８】
2010086564.tif 000033
【図２９】
2010086564.tif 000034
【図３０】
2010086564.tif 000035
【図３１】
2010086564.tif 000036
【図３２】
2010086564.tif 000037
【図３３】
2010086564.tif 000038
【図３４】
2010086564.tif 000039
【図３５】
2010086564.tif 000040
【図３６】
2010086564.tif 000041
【図３７】
2010086564.tif 000042
【図３８】
2010086564.tif 000043