(57)【要約】【課題】  熱飽和の影響を排除して半導体レーザ素子に供給する電流と光強度との関係を測定する半導体レーザ特性測定方法および半導体レーザ特性測定装置を提供する。【解決手段】  駆動部４は、半導体レーザ素子２に周波数が１ＭＨｚで、デューティ比が５０％のパルス状の電流を注入する。これによって半導体レーザ素子２は、熱飽和が発生しない状態で発振する。半導体レーザ素子２から出射するレーザ光は、フィルタ部１２を通過して減衰し、光電変換部５によって受光される。光電変換部５は、受光したレーザ光の光強度に応じた電流を、電流／電圧変換部６に与える。電流／電圧変換部６、演算部７および直流化部８は、与えられた電流を、電流の大きさに応じた電圧に変換して、所定の演算を施した電圧信号をＡ／Ｄ変換部９に与える。Ａ／Ｄ変換部９は、与えられた電圧信号を、アナログ値からデジタル値に変換する。【選択図】      図１
2007035778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱飽和が発生しない状態でレーザ発振させるように、予め定める大きさかつ予め定める時間幅の電流を半導体レーザ素子に供給し、
受光したレーザ光の光強度に対応する電気信号を出力する受光素子を有する光電変換部によって、半導体レーザ素子から出射するレーザ光を受光し、
受光素子から出力される電気信号を計測してレーザ光強度特性を求めることを特徴とする半導体レーザ特性測定方法。
【請求項２】
前記受光素子は、レーザ光の光軸を含む予め定める仮想一平面を挟んで分割された第１および第２受光領域を有し、
受光素子は、第１および第２受光領域が受光した光強度にそれぞれ対応する電気信号を出力することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ特性測定方法。
【請求項３】
前記第１および第２受光領域は、前記仮想一平面に垂直かつレーザ光の光軸を含む第２の仮想一平面を挟んでそれぞれ分割された受光部を有し、
前記受光素子は、各受光部が受光した光強度にそれぞれ対応する電気信号を出力することを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ特性測定方法。
【請求項４】
前記予め定める大きさかつ予め定める時間幅の電流を、デューティ比が５０％となるように繰返して半導体レーザ素子に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体レーザ特性測定方法。
【請求項５】
前記受光素子から出力される電気信号をサンプリングし、
サンプリングした電気信号を計測することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体レーザ特性測定方法。
【請求項６】
前記受光素子から出力される電気信号を、積分回路を用いて積分し、
積分した電気信号を計測することを特徴とする請求項４記載の半導体レーザ特性測定方法。
【請求項７】
前記受光素子からの出力が入射光に対して飽和しないように、半導体レーザ素子から出射するレーザ光の光強度を光学フィルタによって減衰させて受光素子に受光させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体レーザ特性測定方法。
【請求項８】
熱飽和が発生しない状態でレーザ発振させるように、予め定める大きさかつ予め定める時間幅の電流を半導体レーザ素子に供給する電流供給手段と、
半導体レーザ素子から出射するレーザ光を受光し、受光したレーザ光の光強度に対応する電気信号を出力する受光素子を有する光電変換手段と、
受光素子から出力される電気信号を計測してレーザ光強度特性を求める計測手段とを有することを特徴とする半導体レーザ特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子に供給する電流と光強度との関係を測定する半導体レーザ特性測定方法および半導体レーザ特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子に供給する電力を増加させていくと、閾値電流以上では、半導体レーザ素子から出射するレーザ光の光強度が直線的に増加していくが、所定の電流値以上において、光強度が直線的に増加せずに飽和が生じる場合がある。閾値電流以上において、半導体レーザ素子に注入する電流に対して、光強度が直線的に増加しない現象をキンクが発生するという。注入する電流に対して光強度が直線的に増加しない半導体レーザ素子を、たとえば光ピックアップ装置の光源として使用する場合、所望する光強度を得ることができないので、書込み不良などが生じる。したがって、半導体レーザ素子を光ピックアップ装置に実装する前に、キンクが発生するような不良品の半導体レーザ素子を排除する必要がある。
【０００３】
光強度が飽和する原因は、主に熱飽和によるものと、横モードの不安定化によるものとがある。熱飽和は、活性層の光密度が高くなり、素子の温度が上昇すると発生するので、どのような半導体レーザ素子であっても発生する。すなわち良品の半導体レーザ素子であったとしても熱飽和は生じうる。これに対して横モードの不安定化は、良品の半導体レーザ素子には発生せず、不良品の半導体レーザ素子に発生する。
【０００４】
熱飽和は、どのような半導体レーザ素子であっても生じうるので、半導体レーザ素子が良品であるのか不良品であるのかの判断材料とはならない。したがって、半導体レーザ素子が良品であるのか不良品であるのかは、熱飽和の影響を排除した測定結果に基づいて判断する必要がある。
【０００５】
良品の半導体レーザ素子と不良品の半導体レーザ素子とを分別するために、従来の技術のキンク測定装置では、レーザ光の放射方向の変化を測定している。具体的には、半導体レーザの共振器方向および電流注入方向にそれぞれ略直交する方向に分割された光検出素子を用いて、レーザ光の放射方向の変化を測定している。ダブルへテロ構造を有する半導体レーザは、キンクが発生していないときには、基本モードで発振しているが、キンクが発生して横モードが不安定化すると、高次の横モードでも基本モードと同時に発振する。このようにキンクが発生して横モードが不安定化すると、レーザ光の放射方向が移動する。従来の技術のキンク測定装置では、分割された光検出素子を用いてレーザ光の光強度を測定することによって、レーザ光の放射方向の変化を測定することができ、これによってキンクが発生したか否かを測定している（たとえば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２５９２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術のキンク測定装置では、熱飽和が発生しているか否かに関わらずにキンクの測定を行っているので、測定結果に熱飽和の影響が反映される可能性を否定することができないという問題が生じる。
【０００８】
したがって本発明の目的は、熱飽和の影響を排除して半導体レーザ素子に供給する電流と光強度との関係を測定する半導体レーザ特性測定方法および半導体レーザ特性測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、熱飽和が発生しない状態でレーザ発振させるように、予め定める大きさかつ予め定める時間幅の電流を半導体レーザ素子に供給し、
受光したレーザ光の光強度に対応する電気信号を出力する受光素子を有する光電変換部によって、半導体レーザ素子から出射するレーザ光を受光し、
受光素子から出力される電気信号を計測してレーザ光強度特性を求めることを特徴とする半導体レーザ特性測定方法である。
【００１０】
本発明に従えば、熱飽和が発生しない程度のパルス状の電流を半導体レーザ素子に供給するので、半導体レーザ素子は、熱飽和せずに発振する。光電変換部の受光素子は、熱飽和せずに発振する半導体レーザ素子のレーザ光を受光する。熱飽和が発生していないレーザ光の光強度に対応する電気信号を計測するので、熱飽和の影響を排除して、半導体レーザ素子に供給する電流と光強度との関係を測定することができる。
【００１１】
また本発明は、前記受光素子は、レーザ光の光軸を含む予め定める仮想一平面を挟んで分割された第１および第２受光領域を有し、
受光素子は、第１および第２受光領域が受光した光強度にそれぞれ対応する電気信号を出力することを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、予め定める仮想一平面を挟んで分割された第１および第２受光領域がそれぞれ受光した光強度を表す電気信号を計測することによって、レーザ光の仮想一平面に垂直な方向の光強度分布を測定することができる。横モードが不安定化してキンクが発生すると、レーザ光の光強度分布が変化する。レーザ光の仮想一平面に垂直な方向の光強度分布を測定することができるので、測定結果から、横モードが不安定化してキンクが発生しているか否かを判断することができる。
【００１３】
また本発明は、前記第１および第２受光領域は、前記仮想一平面に垂直かつレーザ光の光軸を含む第２の仮想一平面を挟んでそれぞれ分割された受光部を有し、
前記受光素子は、各受光部が受光した光強度にそれぞれ対応する電気信号を出力することを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、第１および第２の受光領域は、前記仮想一平面に垂直かつレーザ光の光軸を含む第２の仮想一平面を挟んでそれぞれ分割される。この分割された受光部がそれぞれ受光した光強度に対応する電気信号を計測するので、レーザ光の前記仮想一平面に垂直な方向の光強度分布だけでなく、第２の仮想一平面に垂直な方向の光強度分布も測定することができる。
【００１５】
また本発明は、前記予め定める大きさかつ予め定める時間幅の電流を、デューティ比が５０％となるように繰返して半導体レーザ素子に供給することを特徴とする。
【００１６】
たとえば半導体レーザ素子を、光ピックアップ装置の光源として使用する場合、デューティ比が５０％の電流を供給することが多い。本発明に従えば、デューティ比が５０％の時間幅の電流を繰返し半導体レーザ素子に供給して、半導体レーザ素子に供給する電流と光強度との関係を計測するので、半導体レーザ素子が実際に使用される状況に則した測定結果を得ることができる。
【００１７】
また本発明は、前記受光素子から出力される電気信号をサンプリングし、
サンプリングした電気信号を計測することを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、予め定める時間幅の電流、すなわちパルス状の電流を半導体レーザ素子に供給するので、半導体レーザ素子から出射するレーザ光の光強度およびこの光強度に対応する電気信号は、時々刻々と変化する。電気信号を計測するには、一定の時間を要するが、時々刻々と変化する電気信号をサンプリングした後に電気信号を計測するので、精度の高い測定を行うことができる。
【００１９】
また本発明は、前記受光素子から出力される電気信号を、積分回路を用いて積分し、
積分した電気信号を計測することを特徴とする。
【００２０】
繰返し同じ大きさかつ同じ時間幅の電流を半導体レーザ素子に注入するといえども、現実には供給する電流の大きさおよび時間幅には誤差がある。したがって、全く同じ時間幅かつ光強度のレーザ光が繰返し出射されるわけではない。本発明に従えば、繰返し出力されるパルス状の電気信号を、積分回路を用いて積分し、この積分した後の電気信号を計測する。これによって、繰返し出射されるレーザ光の光強度および時間幅にばらつきがあったとしても、そのばらつきをならすことができる。
【００２１】
また本発明は、前記受光素子からの出力が入射光に対して飽和しないように、半導体レーザ素子から出射するレーザ光の光強度を光学フィルタによって減衰させて受光素子に受光させることを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、レーザ光の光強度を光学フィルタによって減衰させて受光素子に受光させるので、受光素子からの出力が、入射光に対して飽和しない。
【００２３】
また本発明は、熱飽和が発生しない状態でレーザ発振させるように、予め定める大きさかつ予め定める時間幅の電流を半導体レーザ素子に供給する電流供給手段と、
半導体レーザ素子から出射するレーザ光を受光し、受光したレーザ光の光強度に対応する電気信号を出力する受光素子を有する光電変換手段と、
受光素子から出力される電気信号を計測してレーザ光強度特性を求める計測手段とを有することを特徴とする半導体レーザ特性測定装置である。
【００２４】
本発明に従えば、電流供給手段は、熱飽和が発生しない程度のパルス状の電流を半導体レーザ素子に供給するので、半導体レーザ素子は、熱飽和せずに発振する。光電変換部の受光素子は、熱飽和せずに発振する半導体レーザ素子のレーザ光を受光し、この受光した光強度に対応する電気信号を出力する。計測手段は、熱飽和が発生していないレーザ光の光強度に対応する電気信号を計測するので、熱飽和の影響を排除して、半導体レーザ素子に供給する電流と光強度との関係を測定することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、半導体レーザ素子が熱飽和しないようにパルス状の電流を半導体レーザ素子に供給するので、熱飽和の影響を受けずに、半導体レーザ素子に供給する電流と光強度との関係を表す光強度特性を測定することができる。熱飽和は、良品の半導体レーザ素子であっても、不良品の半導体レーザ素子であっても生じるので、測定した光強度特性に熱飽和の影響が反映されると、良品の半導体レーザ素子と不良品の半導体レーザ素子とを精度良く選別することができない。本発明では、熱飽和の影響を排除した光強度特性を得ることができるので、この光強度特性に基づいて、良品の半導体レーザ素子と不良品の半導体レーザ素子とを精度良く選別することができる。
【００２６】
また本発明によれば、レーザ光の光強度だけでなく、レーザ光の予め定める仮想一平面に垂直な方向の光強度分布を測定することができるので、この測定結果に基づいて、横モードが不安定化してキンクが発生しているか否かを判断することができる。レーザ光の光強度だけでなく、レーザ光の光強度分布に基づいてキンクが発生する半導体レーザ素子であるのか、キンクが発生しない半導体レーザ素子であるのかを判断するので、良品の半導体レーザ素子と不良品の半導体レーザ素子とを、より精度良く選別することができる。
【００２７】
また本発明によれば、レーザ光の予め定める仮想一平面に垂直な方向の光強度分布だけでなく、第２の仮想一平面に垂直な方向の光強度分布をも測定することができるので、キンクが発生する半導体レーザ素子であるのか否かをより精度良く判断することができる。これによって、良品の半導体レーザ素子と不良品の半導体レーザ素子とを、より精度良く選別することができる。
【００２８】
また本発明によれば、半導体レーザ素子にデューティ比５０％の電流を供給して、光強度特性を測定するので、実際に半導体レーザ素子が使用される状況に則した測定結果を得ることができる。
【００２９】
また本発明によれば、時々刻々と変化するレーザ光の光強度を表す電気信号を、サンプリングした後の電気信号を計測するので、精度の高い測定を行うことができる。
【００３０】
また本発明によれば、レーザ光の光強度を表す電気信号を、積分した後の電気信号を計測するので、繰返し出力されるレーザ光の光強度およびレーザ光の時間幅にばらつきがあったとしても、そのばらつきをならした測定結果を得ることができる。ばらつきをならした光強度特性を得ることができるので、測定した半導体レーザ素子の特性の特徴を容易に把握することができる。これによって、良品の半導体レーザ素子と不良品の半導体レーザ素子とを、精度良く選別することができる。
【００３１】
また本発明によれば、受光素子からの出力が入射光に対して飽和しないので、正確に光強度特性を測定することができる。これによって、良品の半導体レーザ素子と不良品の半導体レーザ素子とを、精度良く選別することができる。
【００３２】
本発明によれば、電流供給手段は、半導体レーザ素子が熱飽和しないようにパルス状の電流を半導体レーザ素子に供給するので、計測手段は、熱飽和の影響を受けずに、半導体レーザ素子に供給する電流と光強度との関係を表す光強度特性を測定することができる。熱飽和は、良品の半導体レーザ素子であっても、不良品の半導体レーザ素子であっても生じるので、測定した光強度特性に熱飽和の影響が反映されると、半導体レーザ素子を良品と不良品とに精度良く分別することができない。本発明では、熱飽和の影響を排除した光強度特性を得ることができるので、この光強度特性に基づいて、良品の半導体レーザ素子と不良品の半導体レーザ素子とを、精度良く選別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は、本発明の実施の形態の半導体レーザ特性測定装置１、半導体レーザ素子２および記憶部１０の構成を示す図である。図２は、半導体レーザ素子２から出射するレーザ光の光強度を測定するときの光学系を模式的に示す側面図である。半導体レーザ特性測定装置１は、制御部３、電流供給手段である駆動部４、光電変換部５、電流／電圧変換部６、演算部７、直流化部８、アナログデジタル変換部９、および記憶部１０を含んで構成される。以後アナログデジタル変換部９をＡ／Ｄ変換部９と略して記載する場合がある。計測手段は、制御部３、電流／電圧変換部６、演算部７、直流化部８およびＡ／Ｄ変換部９を含んで実現される。
【００３４】
半導体レーザ特性測定装置１の測定対象となる半導体レーザ素子２は、たとえばダブルヘテロ構造を有する半導体レーザ素子である。半導体レーザ素子２から出射するレーザ光の電場は、活性層とクラッド層との界面に平行かつ光軸に垂直な方向に振動する。つまり半導体レーザ素子２から出射するレーザ光は、直線偏光である。以後偏光面１８に垂直な方向を第２方向Ｙと記載し、偏光面１８に平行かつ光軸に垂直な方向を第１方向Ｘと記載する場合がある。偏光面１８とは、レーザ光の電場が振動する方向と光軸とを含む平面のことである。
【００３５】
図３は、光電変換部５を模式的に示す正面図である。光電変換部５は、半導体レーザ素子２から出射するレーザ光の進行方向一方側に設けられる。以後レーザ光の進行方向を、第３方向Ｚと記載する場合がある。光電変換部５は、その受光面１１が受光した光を、光強度に応じた電気信号に変換する。光電変換部５は、たとえばＳｉフォトダイオードによって実現される。光電変換部５は、板状体であって、略円柱形状を有する。光電変換部５の受光面１１の直径Φ１は、予め定める大きさに選ばれる。受光面１１の直径Φ１は、たとえば約１０ｍｍに選ばれる。光電変換部５は、具体的には光電変換部５の中心軸線Ｌ１を含む第１仮想一平面１９、および光電変換部５の中心軸線Ｌ１を含みかつ第１仮想一平面１９に垂直な第２仮想一平面２０に沿って４つに分割された４分割フォトダイオードによって実現される。光電変換部５は、第１受光領域に含まれる第１受光部ＰＤ１および第２受光部ＰＤ２と、第２受光領域に含まれる第３受光部ＰＤ３および第４受光部ＰＤ４とを含んで構成される。第１〜第４受光部ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４は、それぞれが受光したレーザ光の光強度に対応する大きさの電流を、電流／電圧変換部６に与える。
【００３６】
半導体レーザ素子２に供給する電流と光強度との関係を表す光強度特性を測定するために、まず半導体レーザ素子２と光電変換部５との相対的位置を調整する。具体的には、光電変換部５の中心軸線Ｌ１と、レーザ光の光軸とが一致するように半導体レーザ素子２の位置を調整する。すなわちレーザ光のスポットの中心が、光電変換部５の受光面１１の中心に重なるように半導体レーザ素子２の位置を調整する。具体的には、第１〜第４受光部ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４がそれぞれ受光する光強度がそれぞれ等しくなるように、半導体レーザ素子２の第１方向Ｘおよび第２方向Ｙの位置を調整する。さらに偏光面１８と前記第１仮想一平面１９とが重なるように半導体レーザ素子２の位置を調整する。さらに第３方向Ｚに半導体レーザ素子２を移動させても、すなわち光軸に沿って半導体レーザ素子２を移動させても、第１〜第４受光部ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４がそれぞれ受光する光強度の比が変化しないように、半導体レーザ素子２の煽りを調整する。これによって、光電変換部５の中心軸線Ｌ１と、レーザ光の光軸とが一致する。光電変換部５を構成する４つの受光部のうち、偏光面１８の第２方向Ｙの一方側、かつ偏光面１８に垂直でレーザ光の光軸を含む前記第２仮想一平面２０の第１方向Ｘの一方側に位置する受光部を第１受光部ＰＤ１とし、偏光面１８の第２方向Ｙの他方側、かつ第２仮想一平面２０の第１方向Ｘの一方側に位置する受光部を第２受光部ＰＤ２とし、偏光面１８の第２方向Ｙの一方側、かつ第２仮想一平面２０の第１方向Ｘの他方側に位置する受光部を第３受光部ＰＤ３とし、偏光面１８の第２方向Ｙの他方側、かつ第２仮想一平面２０の第１方向Ｘの他方側に位置する受光部を第４受光部ＰＤ４とする。以後第１受光部ＰＤ１が受光した光強度を第１受光強度と記載し、第２受光部ＰＤ２が受光した光強度を第２受光強度と記載し、第３受光部ＰＤ３が受光した光強度を第３受光強度と記載し、第４受光部ＰＤ４が受光した光強度を第４受光強度と記載する場合がある。
【００３７】
図４は、フィルタ部１２を模式的に示す正面図である。フィルタ部１２は、半導体レーザ素子２と光電変換部５との間に設けられる。フィルタ部１２を設けることによって、光電変換部５が受光するレーザ光の光強度を調節することができる。フィルタ部１２は、板状体であって、略円柱形状を有する。フィルタ部１２は、その中心軸線Ｌ２を中心に角変位可能に保持される。フィルタ部１２は、保持部１３と第１フィルタ１４、第２フィルタ１５および第３フィルタ１６を含んで構成される。保持部１３は、光を透過させない非透過性の部材から成り、第１〜第３フィルタ１４，１５，１６を保持する。第１〜第３フィルタ１４，１５，１６は、板状体であって、略円柱形状を有する。第１〜第３フィルタ１４，１５，１６の直径Φ２は、それぞれ等しい値に選ばれる。第１フィルタ１４、第２フィルタ１５および第３フィルタ１６の中心軸線は、フィルタ部１２の中心軸線Ｌ２と平行に延び、かつフィルタ部１２の中心軸線Ｌ２からそれぞれ半径方向に予め定める距離Ｒ離間する。また保持部１３には、略円筒形状の内周面によって外囲される空洞部１７が形成される。保持部１３に形成される空洞部１７の中心軸線は、フィルタ部１２の中心軸線Ｌ２と平行に延び、かつフィルタ部１２の中心軸線Ｌ２からそれぞれ半径方向に予め定める距離Ｒ離間する。保持部１３に形成される空洞部１７の直径Φ２は、第１〜第３フィルタ１４，１５，１６の直径Φ２と同じ大きさである。第１〜第３フィルタ１４，１５，１６および空洞部１７の中心軸線は、フィルタ部１２の中心軸線Ｌ２に垂直な仮想一平面上で、円周方向に等間隔をあけて設けられる。すなわち第１〜第３フィルタ１４，１５，１６および空洞部１７は、保持部１３の中心から、半径方向に予め定める距離離れて設けられ、かつ隣り合う第１〜第３フィルタ１４，１５，１６または空洞部１７と円周方向に予め定める距離離れて設けられる。
【００３８】
第１〜第３フィルタ１４，１５，１６は、レーザ光を透過させる透光性を有し、自身を通過する光の強度を減衰させる機能を有する。第１〜第３フィルタ１４，１５，１６は、たとえばＮＤ（Neutral Density）フィルタによって実現される。したがって第１〜第３フィルタ１４，１５，１６は、自身を通過する光の波長に関係なく、それぞれのフィルタの減衰率に応じて自身を通過する光の強度を減衰する。第１〜第３フィルタ１４，１５，１６の減衰率はそれぞれ異なる。第１フィルタ１４の減衰率は、たとえば１／２０であり、第２フィルタ１５の減衰率は、たとえば１／５０であり、第３フィルタ１６の減衰率は、たとえば１／１０である。すなわち第１フィルタ１４を通過する光の強度は、１／２０に減衰し、第２フィルタ１５を通過する光の強度は、１／５０に減衰し、第３フィルタ１６を通過する光の強度は、１／１０に減衰する。空洞部１７は、空洞であるので、空洞部１７を通過するレーザ光は、減衰されない。
【００３９】
フィルタ部１２は、フィルタ部１２の中心軸線Ｌ２が、光軸に平行で、かつ光軸から予め定める距離Ｒ離れて設けられる。フィルタ部１２は、その中心軸線Ｌ２を中心に角変位可能に保持されるので、利用者がフィルタ部１２を回転させることによって、レーザ光が第１〜第３フィルタ１４，１５，１６および空洞部１７のうちのいずれを通過するかを選択することができる。これによって、光電変換部５が受光するレーザ光の光強度を調整することができる。
【００４０】
また、フィルタ部１２の保持部１３は非透過性の部材から成るので、第１〜第３フィルタ１４，１５，１６および空洞部１７を、レーザ光に対して、絞りとして機能させることができる。第１〜第３フィルタ１４，１５，１６および空洞部１７を絞りとして使用する場合、第１〜第３フィルタ１４，１５，１６および空洞部１７の直径Φ２は、光電変換部５の受光面１１の直径Φ１よりも小さい値に選ばれる。たとえば半導体レーザ素子２を光ピックアップ装置の光源として利用する場合、レーザ光の全体が光源として利用されるわけではなく、レーザ光の一部分のみが光源として利用されることがある。たとえばレーザ光のうちの予め定める周縁部分が、光ピックアップ装置に組み込まれた光学素子によってけられて利用されない場合がある。このようにレーザ光の一部分のみが利用される場合を考慮して、フィルタ部１２を絞りとして利用し、レーザ光の一部分がフィルタ部１２を通過するようにして、レーザ光の一部分のみを光電変換部５によって受光させるようにしてもよい。これによって、実際に半導体レーザ素子２が光源として利用される状況を模擬した光強度の測定を行うことができる。図２において、光電変換部５によって受光されるレーザ光の周縁を２点鎖線Ｅ１で表し、レーザ光全体の周縁を実線Ｅ２で表す。
【００４１】
制御部３は、制御プログラムを実行することによって、駆動部４、直流化部８、およびＡ／Ｄ変換部９を制御する。制御部３は、中央処理装置（Central Processing Unit：略称ＣＰＵ）と制御プログラムが記憶された記憶手段とを含んで実現される。
【００４２】
駆動部４は、制御部３の指令にしたがって、半導体レーザ素子２に熱飽和が発生しないように、予め定める大きさかつ予め定める時間幅の電流を、予め定めるデューティ比で繰返し半導体レーザ素子２に注入する。電流の時間幅およびデューティ比は、半導体レーザ素子２が光源として利用される状況に則して適宜設定される。すなわち電流の時間幅およびデューティ比は、半導体レーザ素子２が実際に光源として利用される光強度の範囲内において、熱飽和が発生することがないように設定される。
【００４３】
たとえば光ピックアップ装置の光源として使用される半導体レーザ素子２には、デューティ比が５０％の矩形状のパルス電流が供給される。したがって、本測定においては、半導体レーザ素子２が光ピックアップ装置の光源として使用される状況を想定して、デューティ比が５０％の矩形状のパルス電流を半導体レーザ素子２に注入する。
【００４４】
半導体レーザ素子２を光ピックアップ装置の光源として利用する場合、レーザ光の光強度が０Ｗから３００ｍＷ程度までキンクが発生しない半導体レーザ素子２を良品として判断する。したがって、熱飽和の影響を排除して光強度特性を測定するためには、レーザ光の光強度が３００ｍＷのときに熱飽和が発生しないような時間幅の電流を半導体レーザ素子２に供給する必要がある。デューティ比が５０％で一定の場合、時間幅が短い方が、当然熱飽和が発生しにくい。どの程度の時間幅の電流を半導体レーザ素子２に供給した場合に、光強度が３００ｍＷのときに熱飽和が発生するかを知るために、良品の半導体レーザ素子２と判定されている半導体レーザ素子２を使用して、予め実験を行っておく。具体的には、デューティ比を５０％の一定としたときに、注入する電流の周波数を徐々に上げて、各周波数においてレーザ光の光強度が３００ｍＷとなるときの、半導体レーザ素子２に注入する電流の大きさを測定する。電流の大きさは、パルス電流を注入し始めてから、光強度が定常状態となった後に測定する。たとえば周波数を１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、・・・と上げて、それぞれの周波数において光強度が３００ｍＷとなるときの、半導体レーザ素子２に注入する電流の大きさを測定する。熱飽和が発生している周波数では、熱飽和が発生していない周波数に比べて、レーザ光の光強度を３００ｍＷにするためにより大きな電流を半導体レーザ素子２に注入する必要がある。この実験の結果、１００ｋＨｚ以上の周波数、すなわち電流の時間幅が５μｓ以下の電流を半導体レーザ素子２に繰返し供給すると、レーザ光の光強度が３００ｍＷまで熱飽和が発生しないことがわかった。また時間幅が１００ｎｓ程度よりも短い電流を半導体レーザ素子２に供給しようとすると、特殊なケーブルを使用しない限り、駆動部４から半導体レーザ素子２に電流が伝わる間に、パルス電流の形状がなまるなどするので、実際に光強度特性を測定するには適さない。したがって本実施の形態では、駆動部４は、周波数が１ＭＨｚで、デューティ比が５０％の矩形状のパルス電流を半導体レーザ素子２に供給する。換言すると半導体レーザ素子２に供給する矩形状のパルス電流の時間幅Ｔは、０．５μｓに選ばれる。また矩形状のパルス電流を繰返して注入する繰返し周期２Ｔは、１μｓに選ばれる。
【００４５】
半導体レーザ素子２は、駆動部４から電流を注入されると、周波数が１ＭＨｚで、デューティ比が５０％の略矩形状のパルス光を出射する。このレーザ光を、第１〜第４受光部ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４が受光する。第１〜第４受光部ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４は、それぞれが受光した光強度に応じた電気信号を、電流／電圧変換部６に与える。具体的には、第１〜第４受光部ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４は、それぞれが受光した光を、光強度に対応する大きさの電流に変換して、電流／電圧変換部６に与える。
【００４６】
電流／電圧変換部６は、第１〜第４電流／電圧変換部ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３，ＯＰ４を含んで構成される。第１〜第４受光部ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４は、それぞれが受光した光の光強度に対応する大きさの電流を、第１〜第４電流／電圧変換部ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３，ＯＰ４にそれぞれ与える。第１電流／電圧変換部ＯＰ１は、第１受光部ＰＤ１から電流を与えられ、第２電流／電圧変換部ＯＰ２は、第２受光部ＰＤ２から電流を与えられ、第３電流／電圧変換部ＯＰ３は、第３受光部ＰＤ３から電流を与えられ、第４電流／電圧変換部ＯＰ４は、第４受光部ＰＤ４から電流を与えられる。第１〜第４電流／電圧変換部ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３，ＯＰ４は、それぞれが与えられる電流の大きさに対応する電圧を演算部７に与える。すなわち第１〜第４電流／電圧変換部ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３，ＯＰ４は、第１〜第４受光部ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４がそれぞれ受光した光強度に対応する電圧を演算部７に与える。第１〜第４電流／電圧変換部ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３，ＯＰ４は、演算増幅器（Operational amplifier）および抵抗器を含んで実現される。
【００４７】
演算部７は、加算演算部２１、減算演算部２２および全光量演算部２３を含んで構成される。
【００４８】
加算演算部２１は、第１〜第４加算演算部２４，２５，２６，２７を含んで構成される。第１〜第４加算演算部２４，２５，２６，２７には、それぞれ２つの電圧が印加され、この２つの電圧を加算した電圧を減算演算部２２および全光量演算部２３に与える。加算演算部２１は、演算増幅器および抵抗器を含んで実現される。
【００４９】
第１加算演算部２４には、第１電流／電圧変換部ＯＰ１と第２電流／電圧変換部ＯＰ２とから出力される電圧が印加され、この２つの電圧を加算した電圧を減算演算部２２に与える。すなわち第１加算演算部２４は、第１受光強度と、第２受光強度とを加算した光強度に対応する電圧を出力する。
【００５０】
第２加算演算部２５には、第２電流／電圧変換部ＯＰ２と第４電流／電圧変換部ＯＰ４とから出力される電圧が印加され、この２つの電圧を加算した電圧を減算演算部２２および全光量演算部２３に与える。すなわち第２加算演算部２５は、第２受光強度と、第４受光強度とを加算した光強度に対応する電圧を出力する。
【００５１】
第３加算演算部２６には、第１電流／電圧変換部ＯＰ１と第３電流／電圧変換部ＯＰ３とから出力される電圧が印加され、この２つの電圧を加算した電圧を減算演算部２２および全光量演算部２３に与える。すなわち第３加算演算部２６は、第１受光強度と、第３受光強度とを加算した光強度に対応する電圧を出力する。
【００５２】
第４加算演算部２７には、第３電流／電圧変換部ＯＰ３と第４電流／電圧変換部ＯＰ４とから出力される電圧が印加され、この２つの電圧を加算した電圧を減算演算部２２に与える。すなわち第４加算演算部２７は、第３受光強度と、第４受光強度とを加算した光強度に対応する電圧を出力する。
【００５３】
減算演算部２２は、第１減算演算部３１および第２減算演算部３２を含んで構成される。第１減算演算部３１および第２減算演算部３２には、それぞれ２つの電圧が印加され、印加される一方の電圧から他方の電圧を減算した電圧を電圧信号として直流化部８に与える。減算演算部２２は、演算増幅器および抵抗器を含んで実現される。具体的には、減算演算部２２は、演算増幅器の非反転入力端子に印加される電圧から、反転入力端子に印加される電圧を減算した電圧を電圧信号として直流化部８に与える。
【００５４】
第１減算演算部３１には、第１加算演算部２４と第４加算演算部２７とから出力される電圧が印加され、この２つの電圧の差を電圧信号として直流化部８に与える。具体的には第１減算演算部３１は、第１受光強度と第２受光強度とを加算した値から、第３受光強度と第４受光強度とを減算した光強度に対応する電圧信号を出力する。すなわち第１受光強度をＰ１とし、第２受光強度をＰ２とし、第３受光強度をＰ３とし、第４受光強度をＰ４とすると、第１減算演算部３１は、｛（Ｐ１＋Ｐ２）−（Ｐ３＋Ｐ４）｝に対応する電圧の電圧信号を直流化部８に与える。
【００５５】
第２減算演算部３２には、第２加算演算部２５と第３加算演算部２６とから出力される電圧が印加され、この２つの電圧の差を電圧信号として直流化部８に与える。具体的には第２減算演算部３２は、第２受光強度と第４受光強度とを加算した値から、第１受光強度と第３受光強度とを減算した光強度に対応する電圧を出力する。すなわち第２減算演算部３２は、｛（Ｐ２＋Ｐ４）−（Ｐ１＋Ｐ３）｝に対応する電圧信号を直流化部８に与える。
【００５６】
全光量演算部２３には、第２加算演算部２５と第３加算演算部２６とから出力される電圧が印加され、この２つの電圧を加算した値を電圧信号として直流化部８に与える。具体意的には全光量演算部２３は、第１受光強度と第３受光強度と第２受光強度と第４受光強度とを加算した光強度に対応する電圧を出力する。すなわち全光量演算部２３は、｛（Ｐ１＋Ｐ３）＋（Ｐ２＋Ｐ４）｝に対応する電圧信号を直流化部８に与える。つまり全光量演算部２３は、第１〜第４受光部ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４のそれぞれが受光した光強度の合計に対応する電圧信号を出力する。全光量演算部２３は、演算増幅器および抵抗器を含んで実現される。
【００５７】
直流化部８は、演算部７から与えられる電圧信号を、制御部３の指令に基づいてサンプリングして一定時間保持し、保持した電圧信号をＡ／Ｄ変換部９に与える。演算部７から出力される電圧信号を、Ａ／Ｄ変換部９によってアナログ値からデジタル値に変換するためには、所定の時間を要する。Ａ／Ｄ変換部９が測定対象の電圧をアナログ値からデジタル値に変換する間に、測定対象の電圧が変化すると、測定対象の電圧を正確にアナログ値からデジタル値に変換することができない。したがって、演算部７から出力される電圧信号をアナログ値からデジタル値に正確に変換するために、直流化部８は、測電圧信号をサンプリングして一定時間保持する。直流化部８は、積分回路３３、サンプルホールド回路３４およびピークホールド回路３５のうちの少なくともいずれか１つを含んで実現される。
【００５８】
図５は、積分回路３３の構成を模式的に示す回路図である。積分回路３３を用いると、時間に関してゆるやかに変化する電圧の変動を測定することができるので、時間的にゆるやかに変化するキンクの測定を行うことができる。積分回路３３は、第１演算増幅器３６、第１抵抗器３７、第１コンデンサ３８および第１スイッチＳＷ１を含んで構成される。第１スイッチＳＷ１は、たとえば電界効果トランジスタ（Field-Effect Transistor：略称ＦＥＴ）によって実現される。第１スイッチＳＷ１は、制御部３の指令に基づいて、開放状態と閉結状態とを切換える。
【００５９】
第１コンデンサ３８の両端の電位差は、第１演算増幅器３６の反転入力端子に第１抵抗器３７を介して印加される入力電圧Ｖｉｎを時間に関して積分した値である。制御部３がリセット信号を第１スイッチＳＷ１に与えると、第１スイッチＳＷ１は一定時間閉結状態となり、第１コンデンサ３８の両端の電位差が零にリセットされる。したがって、第１コンデンサ３８の両端の電位差は、制御部３がリセット信号を第１スイッチＳＷ１に与えて、第１スイッチＳＷ１が閉結状態となってから開放状態に切換わった時刻から、入力電圧Ｖｉｎを時間に関して積分した値である。出力電圧Ｖｏｕｔの電圧は、第１コンデンサ３８の両端の電位差に等しいので、第１スイッチＳＷ１が閉結状態から開放状態に切換わった時刻から、入力電圧Ｖｉｎを時間に関して積分した値である。すなわち出力電圧Ｖｏｕｔは、次式（１）で表される。
【００６０】
【数１】
2007035778.tif 000003
【００６１】
本実施の形態では、積分回路３３は、演算部７から１ＭＨｚで繰返し入力される電圧信号を１０００周期分積分して出力し、Ａ／Ｄ変換部９に与える。積分回路３３は、第１抵抗器３７の抵抗値および第１コンデンサ３８の容量を適当に選ぶことによって、容易に時定数を大きくすることができる。したがって出力電圧Ｖｏｕｔを、後述するＡ／Ｄ変換部９で容易かつ精度良く、アナログ値からデジタル値に変換することができる。
【００６２】
図６は、サンプルホールド回路３４の構成を模式的に示す回路図である。ピークホールド回路３５を用いると、時間に関して急激に変化する電圧の変動を測定することができるので、時間的に急激に変化するキンクの測定を行うことができる。サンプルホールド回路３４は、第２演算増幅器４１、第３演算増幅器４２、第２コンデンサ４３、第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３を含んで構成される。第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３は、たとえばＦＥＴによって実現される。第２スイッチＳＷ２は、制御部３の指令に基づいて、開放状態と閉結状態とを切換える。
【００６３】
第２スイッチＳＷ２が閉結状態かつ第３スイッチＳＷ３が開放状態のとき、第２演算増幅器４１は、バッファとして働く。したがって、第２スイッチＳＷ２が閉結状態かつ第３スイッチＳＷ３が開放状態のとき、第２コンデンサ４３の両端の電位差は、第２演算増幅器４１の非反転入力端子に印加される入力電圧Ｖｉｎと同じになる。制御部３が第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３にセット信号を与えると、第２スイッチＳＷ２が一定時間閉結状態となった後、開放状態に切換わる。これによって、第２コンデンサ４３の一方の電圧は、第２スイッチＳＷ２が開放状態に切換わった時刻における入力電圧Ｖｉｎに保持される。第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３が開放状態のとき、第３演算増幅器４２は、バッファとして働き、出力電圧Ｖｏｕｔは、第２スイッチＳＷ２が開放状態に切換わった時刻における入力電圧Ｖｉｎと同じになる。制御部３がリセット信号を第３スイッチＳＷ３に与えると、第３スイッチＳＷ３は一定時間閉結状態となり、第２コンデンサ４３の両端の電位差が零にリセットされる。つまり、サンプルホールド回路３４は、制御部３が第２スイッチＳＷ２および第３スイッチＳＷ３を制御することによって、予め定める時刻の入力電圧Ｖｉｎを保持し、この保持した電圧を出力電圧Ｖｏｕｔとして出力する。
【００６４】
図７は、ピークホールド回路３５の構成を模式的に示す回路図である。サンプルホールド回路３４を用いると、半導体レーザ素子２が実際に光ピックアップ装置に実装されて使用される状態に近い状況におけるキンクの測定を行うことができる。ピークホールド回路３５は、第４演算増幅器４４、第５演算増幅器４５、ダイオード４６、第３コンデンサ４７および第４スイッチＳＷ４を含んで構成される。第４スイッチＳＷ４は、たとえばＦＥＴによって実現される。第４スイッチＳＷ４は、制御部３の指令に基づいて、開放状態と閉結状態とを切換える。
【００６５】
第５演算増幅器４５は、バッファとして機能し、第３コンデンサ４７の両端の電位差と同じ電位の電圧を出力電圧Ｖｏｕｔとして出力する。制御部３が第４スイッチＳＷ４にリセット信号を与えると、第４スイッチＳＷ４は一定時間閉結状態にとなり、この間に第３コンデンサ４７の両端の電位差が零にリセットされる。第３コンデンサ４７は、第４演算増幅器４４の出力とダイオード４６を介して接続される。したがってこのダイオード４６は、第４演算増幅器４４の出力、すなわち入力電圧Ｖｉｎが、第３コンデンサ４７の一端の電圧よりも高くならない限り閉結状態とならない。これによって、第３コンデンサ４７の一端の電圧は、第４スイッチＳＷ４を閉結状態に切換えてリセットされた時刻以降の、入力電圧Ｖｉｎの最大値を保持する。つまり、ピークホールド回路３５は、第４スイッチＳＷ４を閉結状態にしてリセットされた時刻以降の、入力電圧Ｖｉｎの最大値を出力する。
【００６６】
直流化部８から出力される電圧は、電圧信号としてＡ／Ｄ変換部９に与えられる。Ａ／Ｄ変換部９は、制御部３の制御信号に基づいて、予め定める時刻の電圧信号をアナログ値からデジタル値に変換する。Ａ／Ｄ変換部９は、直流化部８から一定に保持された電圧信号を、アナログ値からデジタル値に変換するので、変換している間に変換対象の電圧が変化することがない。したがってＡ／Ｄ変換部９は、電圧信号を精度良くアナログ値からデジタル値に変換することができる。Ａ／Ｄ変換部９は、変換したデジタル値を記憶部１０に与える。記憶部１０は、Ａ／Ｄ変換部９から与えられるデジタル値を記憶する。
【００６７】
本実施の形態では、演算部７から与えられる電圧信号を、オシロスコープではなく、直流化部８およびＡ／Ｄ変換部９を用いてアナログ値からデジタル値に変換する。オシロスコープを用いて測定した場合、積分回路３３、サンプルホールド回路３４およびピークホールド回路３５の３つの回路からの出力を、並列的に測定することができないので、３つの回路からの出力を同一条件で測定することができない。本実施の形態では、積分回路３３、サンプルホールド回路３４およびピークホールド回路３５の３つの回路を用いることによって、この３つの回路から出力される電圧信号を、同一条件で並列的に測定することができる。また汎用のオシロスコープを用いるよりも、本測定条件に適するように作成した積分回路３３、サンプルホールド回路３４およびピークホールド回路３５を用いて光強度特性を測定する方が、測定誤差が少なく、精度の高い測定結果を得ることができる。
【００６８】
図８は、半導体レーザ素子２に注入する電流の時間変化、全光量演算部２３から出力される電圧信号の時間変化、直流化部８から出力される電圧信号の時間変化、および制御部３から与えられる制御信号の時間変化を表すタイミングチャートである。横軸は、時間の経過を表す。
【００６９】
図８（１）は、駆動部４から半導体レーザ素子２に注入するパルス電流の大きさの時間変化を表す。半導体レーザ素子２には、駆動部４から周波数が１ＭＨｚで、デューティ比が５０％の矩形状のパルス電流が供給される。具体的には、第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２までの時間、第３の時刻ｔ３から第４の時刻ｔ４までの時間、および第５の時刻ｔ５から第６の時刻ｔ６までの時間に、半導体レーザ素子２に電流Ｉが注入される。周波数が１ＭＨｚであり、デューティ比が５０％なので、パルス電流の時間幅Ｔ、すなわち第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２までの時間、第３の時刻ｔ３から第４の時刻ｔ４までの時間、および第５の時刻ｔ５から第６の時刻ｔ６までの時間は、０．５μｓである。
【００７０】
図８（２）は、全光量演算部２３から出力される電圧信号の時間変化、すなわち第１〜第４受光部ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４がそれぞれ受光したレーザ光の光強度を加算した全光強度Ｐｏの時間変化を表す。半導体レーザ素子２は、電流が注入されている間、レーザ光を出射する。したがって全光量演算部２３から出力される電圧信号は、半導体レーザ素子２に注入される電流と同様に時間変化し、周波数が１ＭＨｚで、デューティ比が５０％の略矩形状のパルス電圧となる。具体的には、全光量演算部２３から出力される電圧信号は、第１の時刻ｔ１に０からＶ１に変化し、第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２の間にＶ１から微減してＶ２に変化し、第２の時刻ｔ２にＶ２から０に変化する。全光量演算部２３から出力される電圧信号は、この変化を１周期毎に繰返す。
【００７１】
図８（３）は、積分回路３３から出力される電圧信号の時間変化を表す。具体的には、全光量演算部２３から出力された電圧信号を時間に関して積分した電圧の時間変化を表す。図８（４）は、制御部３からＡ／Ｄ変換部９に与えられる制御信号の時間変化を表す。本実施の形態では、前述したように全光量演算部２３から出力される電圧を１０００周期分積分した電圧を測定するとしたが、説明の便宜のために、図８においては、全光量演算部２３から出力される電圧を３周期分積分した電圧を測定するときのタイミングチャートを表す。
【００７２】
制御部３は、積分回路３３にリセット信号を与え、測定を開始すべき時刻である第１の時刻ｔ１に積分回路３３の第１スイッチＳＷ１を閉結状態から開放状態に切換える。すると積分回路３３から出力される電圧信号は、全光量演算部２３から出力される電圧信号を第１の時刻ｔ１から時間に関して積分した値となる。制御部３は、第１の時刻ｔ１から３周期後、すなわち第６の時刻ｔ６にＡ／Ｄ変換部９に与える制御信号をローレベル（Ｌレベル）からハイレベル（Ｈレベル）に切換える。Ａ／Ｄ変換部９は、制御信号が第６の時刻ｔ６にＬレベルからＨレベルに切換わったことを検出すると、第６の時刻ｔ６に全光量演算部２３から出力される電圧信号Ｖ３を、アナログ値からデジタル値に変換する。これによって、全光量演算部２３から出力される電圧信号を時間に関して３周期分積分した値のデジタル値が得られる。
【００７３】
図８（５）は、サンプルホールド回路３４から出力される電圧信号の時間変化を表す。具体的には、全光量演算部２３から出力される電圧信号をサンプルホールド回路３４の入力電圧としたときの、サンプルホールド回路３４から出力される電圧信号の時間変化を表す。図８（６）は、制御部３からサンプルホールド回路３４に与えられるセット信号の時間変化を表す。図８（７）は、制御部３からＡ／Ｄ変換部９に与えられる制御信号の時間変化を表す。図８（８）は、制御部３からサンプルホールド回路３４に与えられるリセット信号の時間変化を表す。
【００７４】
制御部３は、サンプルホールド回路３４にセット信号を与え、半導体レーザ素子２に矩形状のパルス電流が注入さる始める時刻の前からパルス電流が注入されなくなるまでに、第２スイッチＳＷ２を閉結状態にする。具体的には制御部３は、サンプルホールド回路３４に与えるセット信号を、第１の時刻ｔ１よりも前の時刻ｔａにＬレベルからＨレベルに切換え、第２の時刻ｔ２よりも前のサンプル時刻ｔｂにＨレベルからＬレベルに切換える。これによって、第２スイッチＳＷ２は、サンプル時刻ｔｂに閉結状態から開放状態に切換わる。したがって、サンプル時刻ｔｂからリセット信号が入力されるリセット開始時刻ｔｅまでの間、サンプルホールド回路３４から出力される電圧信号は、サンプル時刻ｔｂでの電圧信号Ｖ４に一定に保持される。次に制御部３は、Ａ／Ｄ変換部９に与える制御信号を、サンプル時刻ｔｂよりも後の時刻ｔｃから一定時刻経過後の時刻ｔｄまでの間、Ｈレベルにする。Ａ／Ｄ変換部９は、制御部３から制御信号を与えられると、サンプルホールド回路３４から出力される電圧信号Ｖ４を、アナログ値からデジタル値に変換する。次に制御部３は、サンプルホールド回路３４に与えるリセット信号を、Ａ／Ｄ変換部９がアナログ値からデジタル値に変換した後のリセット開始時刻ｔｅから、次の矩形状のパルス電流が注入される第３の時刻ｔ３よりも前のリセット終了時刻ｔｆまでの間、Ｈレベルにする。これによって、第３スイッチＳＷ３は、リセット開始時刻ｔｅからリセット終了時刻ｔｆまで閉結状態とり、サンプルホールド回路３４から出力される出力信号は、０にリセットされる。制御部３は、以上述べた制御を、電流が注入される１周期毎に繰返して行う。
【００７５】
図８（９）は、ピークホールド回路３５から出力される電圧の時間変化を表す。具体的には、全光量演算部２３から出力される電圧信号をピークホールド回路３５の入力電圧としたときの、ピークホールド回路３５から出力される電圧信号の時間変化を表す。図８（１０）は、制御部３からＡ／Ｄ変換部９に与えられる制御信号の時間変化を表す。図８（１１）は、制御部３からピークホールド回路３５に与えられるリセット信号の時間変化を表す。
【００７６】
第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２までの間における全光量演算部２３から出力される電圧信号は、第１の時刻ｔ１において最大となる。したがって、ピークホールド回路３５から出力される電圧信号は、リセット信号が入力されるまでは、第１の時刻ｔ１における電圧信号Ｖ１に保持される。制御部３は、半導体レーザ素子２に所定の矩形状のパルス電流が注入され始めてから、次の矩形状のパルス電流が注入され始める間に、Ａ／Ｄ変換部９に制御信号を与えて、ピークホールド回路３５から出力される電圧Ｖ１を、アナログ値からデジタル値に変換する。具体的には、制御部３は、Ａ／Ｄ変換部９に与える制御信号を、第１の時刻ｔ１から第３の時刻ｔ３の間の時刻ｔｃから一定時刻経過後の時刻ｔｄまでの間、Ｈレベルにする。Ａ／Ｄ変換部９は、制御部３から制御信号を与えられると、ピークホールド回路３５から出力される電圧信号Ｖ１を、アナログ値からデジタル値に変換する。次に制御部３は、ピークホールド回路３５に与えるリセット信号を、Ａ／Ｄ変換部９がアナログ値からデジタル値に変換した後のリセット開始時刻ｔｅから、次の矩形状のパルス電流が注入される第３の時刻ｔ３よりも前のリセット終了時刻ｔｆまでの間、Ｈレベルにする。これによって、第３スイッチＳＷ４は、リセット開始時刻ｔｅからリセット終了時刻ｔｆまで閉結状態となり、ピークホールド回路３５から出力される出力信号は、０にリセットされる。制御部３は、以上述べた制御を電流が注入される１周期毎に繰返して行う。
【００７７】
以上述べた半導体レーザ特性測定装置１を用いて、半導体レーザ素子２の光強度特性を測定する。測定は、半導体レーザ素子２に、デューティ比が５０％の１ＭＨｚのパルス電流を注入し、この注入する電流の大きさを変えて行う。測定者は、記憶部１０に記憶されたデジタル値の測定結果を、半導体レーザ素子２の光強度特性の特徴を把握し易いデータに演算処理する。本実施の形態では、レーザ光の第１方向Ｘの光強度分布を表す水平光強度比Ａｓｈと、レーザ光の第２方向Ｙの光強度分布を表す垂直光強度比Ａｓｖとを算出する。水平光強度比Ａｓｈは、次式（２）で表される。
【００７８】
【数２】
2007035778.tif 000004
【００７９】
式（２）の分母は、第１〜第４受光部ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４がそれぞれ受光したレーザ光の光強度を加算した全光強度Ｐｏである。すなわち式（２）の分母は、全光量演算部２３から出力される電圧信号に対応する。式（２）の分子の第１項は、第１受光部ＰＤ１と第２受光部ＰＤ２とが受光した光強度を加算した光強度である。式（２）の分子の第２項は、第３受光部ＰＤ３と第４受光部ＰＤ４とが受光した光強度を加算した光強度である。したがって、式（２）の分子は、第１受光部ＰＤ１と第２受光部ＰＤ２とが受光した光強度から、第３受光部ＰＤ３と第４受光部ＰＤ４とが受光した光強度を減算した値である。すなわち式（２）の分子は、第１減算演算部３１から出力される電圧信号に対応する。水平光強度比Ａｓｈの単位は、「％」である。
【００８０】
水平光強度比Ａｓｈは、レーザ光の第１方向Ｘの光強度の分布を表す。レーザ光の光強度を変化させたときに、水平光強度比Ａｓｈがほぼ変化しなければ、レーザ光の第１方向Ｘの光強度分布が変化しないことを表し、キンクが発生しない良品の半導体レーザ素子２であると判断することができる。逆にレーザ光の光強度を変化させたときに、水平光強度比Ａｓｈが大きく変化すれば、レーザ光の第１方向Ｘの光強度分布が大きく変化することを表し、キンクの発生する不良品の半導体レーザ素子２であると判断することができる。
【００８１】
たとえば半導体レーザ素子２を光ピックアップ装置の光源として使用する場合を想定する。この場合、半導体レーザ素子２の光強度を、光ピックアップ装置の光源として使用される光強度の範囲内で変化させたときに、水平光強度比Ａｓｈの絶対値が３％以上変化する半導体レーザ素子２を、不良品であると判断する。
垂直光強度比Ａｓｖは、次式（３）で表される。
【００８２】
【数３】
2007035778.tif 000005
【００８３】
式（３）の分母は、第１〜第４受光部ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４がそれぞれ受光したレーザ光の光強度を加算した全光強度Ｐｏである。すなわち式（３）の分母は、全光量演算部２３から出力される電圧信号に対応する。式（３）の分子の第１項は、第２受光部ＰＤ２と第４受光部ＰＤ４とが受光した光強度を加算した光強度である。式（３）の分子の第２項は、第１受光部ＰＤ１と第３受光部ＰＤ３とが受光した光強度を加算した光強度である。したがって、式（３）の分子は、第２受光部ＰＤ２と第４受光部ＰＤ４とが受光した光強度から、第１受光部ＰＤ１と第３受光部ＰＤ３とが受光した光強度を減算した値である。すなわち式（３）の分子は、第２減算演算部３２から出力される電圧信号に対応する。垂直光強度比Ａｓｖの単位は、「％」である。
【００８４】
垂直光強度比Ａｓｖは、レーザ光の第２方向Ｙの光強度の分布を表す。レーザ光の光強度を変化させたときに、垂直光強度比Ａｓｖがほぼ変化しなければ、レーザ光の第２方向Ｙの光強度分布が変化しないことを表し、キンクが発生しない良品の半導体レーザ素子２であると判断することができる。逆にレーザ光の光強度を変化させたときに、垂直光強度比Ａｓｖが大きく変化すれば、レーザ光の第２方向Ｙの光強度分布が大きく変化することを表し、キンクの発生する不良品の半導体レーザ素子２であると判断することができる。
【００８５】
たとえば半導体レーザ素子２を光ピックアップ装置の光源として使用する場合を想定する。この場合、半導体レーザ素子２の光強度を、光ピックアップ装置の光源として使用される光強度の範囲内で変化させたときに、垂直光強度比Ａｓｖの絶対値が２％以上変化する半導体レーザ素子２を、不良品であると判断する。
【００８６】
図９は、水平光強度比Ａｓｈと全光強度Ｐｏとの関係を表す図である。図９（１）〜（４）は、具体的には、４つの半導体レーザ素子２について、半導体レーザ特性測定装置１を用いてそれぞれ光強度特性を測定し、各半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光の全光強度Ｐｏと水平光強度比Ａｓｈとの関係を、それぞれグラフ化したものである。図９（１）〜（４）の各グラフの横軸は、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光の全光強度Ｐｏを表す。図９（１）〜（４）の各グラフの縦軸は、水平光強度比Ａｓｈを表す。
【００８７】
図９（１）および（２）は、不良品と判断された半導体レーザ素子２である不良品Ａおよび不良品Ｂの測定結果を表すグラフである。不良品Ａおよび不良品Ｂの水平光強度比Ａｓｈは、全光強度Ｐｏが０から１００ｍＷ程度の範囲では、ほぼ一定であるが、全光強度Ｐｏが１００ｍＷを超えた範囲では、大きく減少していく。すなわち不良品Ａおよび不良品Ｂから出射されるレーザ光の第１方向Ｘの光強度分布は、全光強度Ｐｏが０から１００ｍＷ程度の範囲と、全光強度Ｐｏが１００ｍＷを超えた範囲とでは大きく異なる。レーザ光の光強度を上昇させると、第１方向Ｘの光強度分布が大きく変化するので、この２つの半導体レーザ素子２は、不良品と判断することができる。
【００８８】
図９（３）および（４）は、良品と判断された半導体レーザ素子２である良品Ｃおよび良品２の測定結果を表す図である。良品Ｃおよび良品２の水平光強度比Ａｓｈは、測定した全範囲においてほぼ一定である。すなわち良品Ｃおよび良品２から出射されるレーザ光の第１方向Ｘの光強度分布は、測定範囲内においてほぼ変化しない。レーザ光の光強度を上昇させても、第１方向Ｘの光強度分布がほぼ一定で変化しないので、この半導体レーザ素子２は、良品と判断することができる。
【００８９】
図９を参照して、水平光強度比Ａｓｈに基づいて半導体レーザ素子２と不良品の半導体レーザ素子２とを判別する方法について述べたが、前述したように垂直光強度比Ａｓｖを用いても、良品の半導体レーザ素子２と不良品の半導体レーザ素子２とを判別することができる。また水平光強度比Ａｓｈおよび垂直光強度分布比Ａｓｈの両方を用いると、より正確に良品の半導体レーザ素子２と不良品の半導体レーザ素子２とを判別することができる。
【００９０】
以上述べたように、駆動部４は、半導体レーザ素子２が熱飽和しないようにパルス状の電流を半導体レーザ素子２に供給するので、熱飽和の影響を受けずに、半導体レーザ素子２に供給する電流と光強度との関係を表す光強度特性を測定することができる。熱飽和の影響を排除した光強度特性を得ることができるので、この測定結果に基づいて、良品の半導体レーザ素子２と不良品の半導体レーザ素子２とを精度良く選別することができる。良品の半導体レーザ素子２と不良品の半導体レーザ素子２とを精度良く選別することができるので、不良品の半導体レーザ素子２を、たとえば光ピックアップ装置に実装することを防ぐことができる。これによって４倍速または８倍速のＤＶＤ（Digital Versatile
Disk）装置といった高出力の光源を必要とする光ディスク装置に、確実に高出力のレーザ光を出力することができる良品の半導体レーザ素子２を実装することができ、書込み不良の生じない光ディスク装置を作成することができる。
【００９１】
また、光電変換部５は、第１〜第４受光部ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４を含んで構成されるので、レーザ光の光強度だけでなく、レーザ光の第１方向Ｘの光強度分布も測定することができる。したがって、レーザ光の光強度だけでなく、水平光強度比Ａｓｈにも基づいて、半導体レーザ素子２が良品であるのか不良品であるのかを判断するので、良品の半導体レーザ素子２と不良品の半導体レーザ素子２とを精度良く選別することができる。特に本実施の形態では、第１受光部ＰＤ１および第３受光部ＰＤ３と、第２受光部ＰＤ２および第４受光部ＰＤ４とは、光軸を含み、かつ偏光面１８に垂直な第２仮想一平面２０を挟んで分割されている。したがって、レーザ光の偏光方向は、第１方向Ｘに一致するので、水平光強度比Ａｓｈは、レーザ光の偏光方向の光強度分布を表す。ダブルへテロ構造を有する半導体レーザ素子２は、水平横モードが垂直横モードよりも不安定化しやすいので、キンクが発生すると、レーザ光の偏光方向の光強度分布が変化し易い。本実施の形態では、光強度分布が変化し易い方向の光強度分布を測定することができる構成としているので、半導体レーザ素子２が良品であるのか不良品であるのかをより精度良く判断することができる。
【００９２】
また光電変換部５は、第１〜第４受光部ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４を含んで構成されるので、レーザ光の第１方向Ｘの光強度分布だけでなく、レーザ光の第２方向Ｙの光強度分布も測定することができる。したがって、水平光強度比Ａｓｈだけでなく、垂直光強度比Ａｓｖにも基づいて、半導体レーザ素子２が良品であるのか不良品であるのかを判断するので、良品の半導体レーザ素子２と不良品の半導体レーザ素子２とを精度良く選別することができる。
【００９３】
また駆動部４は、半導体レーザ素子２が実際に使用される状況に則して、デューティ比が５０％の１ＭＨｚの矩形状のパルス電流を半導体レーザ素子２に注入する。したがって実際に半導体レーザ素子２が使用される状況に則した光強度特性を得ることができる。これによって、実際に半導体レーザ素子２をたとえば光ピックアップ装置に実装された状況を想定して、半導体レーザ素子２が良品であるのか不良品であるのかを判別することができる。
【００９４】
また直流化部８は、演算部７から出力される電圧をサンプリングして一定時間保持する。演算部７から出力される電圧を、直接Ａ／Ｄ変換部９で変換する場合、アナログ値からデジタル値に変換するには一定時間要するので、変換している間に電圧が変化すると正確にアナログ値からデジタル値に変換することができない。本実施の形態では、直流化部８が演算部７から出力される電圧を一定時間保持し、電圧を保持している間にこの電圧をアナログ値からデジタル値に変換するので、精度良く演算部７から出力される電圧をアナログ値からデジタル値に変換することができる。これによって精度良く半導体レーザ素子２の光強度特性を測定することができる。
【００９５】
また積分回路３３は、演算部７から出力される電圧を時間に関して積分する。駆動部４は、半導体レーザ素子２に、デューティ比が５０％の１ＭＨｚの矩形状のパルス電流を注入するが、パルス電流の時間幅および大きさにはばらつきがある。したがって半導体レーザ素子２から出射するレーザ光の光強度および時間幅にもばらつきが生じる。積分回路３３は、演算部７から出力される電圧を時間に関して積分するので、レーザ光の光強度および時間幅のばらつきをならした測定結果を得ることができる。これによって、半導体レーザ素子２の光強度特性を精度良く把握することができる。
【００９６】
また半導体レーザ素子２と光電変換部５との間にフィルタ部１２を配置し、光電変換部５がレーザ光の入力に対して飽和しないように、レーザ光を減衰させる。光電変換部５に入射するレーザ光の強度が強すぎると、光電変換部５の出力に飽和が生じてレーザ光の光強度特性を正確に測定することができなくなる。本実施の形態では、光電変換部５は、レーザ光に対して飽和しないように調整するので、レーザ光の光強度分布を正確に測定することができる。これによって、良品の半導体レーザ素子２と不良品の半導体レーザ素子２とを精度良く選別することができる。
【００９７】
本実施の形態では、演算部７から出力される電圧を、直流化部８およびＡ／Ｄ変換部９を用いてアナログ値からデジタル値に変換するとしたけれども、演算部７から出力される電圧を、オシロスコープを用いてアナログ値からデジタル値に変換してもよい。
【００９８】
また本実施の形態では、光電変換部５は、４分割フォトダイオードから成るとしたけれども、２分割フォトダイオードから構成されてもよい。この場合は、水平光強度比Ａｓｈおよび垂直光強度比Ａｓｖのうちのいずれか一方を算出し、この測定結果に基づいて、良品の半導体レーザ素子２であるのか、不良品の半導体レーザ素子２であるのかを判別すればよい。
【００９９】
また本実施の形態では、デューティ比が５０％で周波数が１ＭＨｚの矩形状のパルス電流を繰返し半導体レーザ素子２に注入して、光強度特性を測定したけれども、電流を注入する回数は、１回だけであっても、複数回であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施の形態の半導体レーザ特性測定装置１、半導体レーザ素子２および記憶部１０の構成を示す図である。
【図２】半導体レーザ素子２から出射するレーザ光の光強度を測定するときの光学系を模式的に示す側面図である。
【図３】光電変換部５を模式的に示す正面図である。
【図４】フィルタ部１２を模式的に示す正面図である。
【図５】積分回路３３の構成を模式的に示す回路図である。
【図６】サンプルホールド回路３４の構成を模式的に示す回路図である。
【図７】ピークホールド回路３５の構成を模式的に示す回路図である。
【図８】半導体レーザ素子２に注入する電流の時間変化、全光量演算部２３から出力される電圧信号の時間変化、直流化部８から出力される電圧信号の時間変化、および制御部３から与えられる制御信号の時間変化を表すタイミングチャートである。
【図９】水平光強度比Ａｓｈと全光強度Ｐｏとの関係を表す図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１  半導体レーザ特性測定装置
２  半導体レーザ素子
３  制御部
４  駆動部
５  光電変換部
６  電流／電圧変換部
７  演算部
８  直流化部
９  Ａ／Ｄ変換部
１０  記憶部
１２  フィルタ部
２１  加算演算部
２２  減算演算部
２３  全光量演算部
３３  積分回路
３４  サンプルホールド回路
３５  ピークホールド回路
ＰＤ１  第１受光部
ＰＤ２  第２受光部
ＰＤ３  第３受光部
ＰＤ４  第４受光部
【図１】
2007035778.tif 000006
【図２】
2007035778.tif 000007
【図３】
2007035778.tif 000008
【図４】
2007035778.tif 000009
【図５】
2007035778.tif 000010
【図６】
2007035778.tif 000011
【図７】
2007035778.tif 000012
【図８】
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【図９】
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