(57)【要約】【課題】単一素子の簡易な構成で所望のパルス光周波数が容易に得られる記録装置を提供する。【解決手段】  バイアス電圧Ｖｓａを印加する過飽和吸収体部と、ゲイン電流を注入するゲイン部とを含み、光記録媒体２１に情報を記録するためのレーザ光を出射する、自励発振半導体レーザ１と、マスタークロック信号を生成すると共に、このマスタークロック信号と同期した注入信号を自励発振半導体レーザ１のゲイン部に供給する、基準信号生成部１４と、マスタークロック信号に基づいて記録信号を生成し、この記録信号を自励発振半導体レーザ１の過飽和吸収体部にバイアス電圧Ｖｓａとして印加する、記録信号生成部１３とを含んで、光記録媒体２１に情報を記録する記録装置２００を構成する。【選択図】図３
2012064920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体に情報を記録する記録装置であって、
バイアス電圧を印加する過飽和吸収体部と、ゲイン電流を注入するゲイン部とを含み、前記光記録媒体に情報を記録するためのレーザ光を出射する、自励発振半導体レーザと、
マスタークロック信号を生成すると共に、前記マスタークロック信号と同期した注入信号を前記自励発振半導体レーザのゲイン部に供給する、基準信号生成部と、
前記マスタークロック信号に基づいて記録信号を生成し、前記記録信号を前記自励発振半導体レーザの前記過飽和吸収体部にバイアス電圧として印加する、記録信号生成部とを含む
記録装置。
【請求項２】
前記光記録媒体のグルーブに形成されたウォブルから得られる信号が、前記記録信号生成部に供給される、請求項１に記載の記録装置。
【請求項３】
前記自励発振半導体レーザは、ＧａＩｎＮ／ＧａＮ／ＡｌＧａＮ材料による二重量子井戸分離閉じ込めヘテロ構造を有する、請求項１に記載の記録装置。
【請求項４】
前記バイアス電圧は負の値であり、前記自励発振半導体レーザの非発振期間における前記バイアス電圧は、前記自励発振半導体レーザの発振期間におけるバイアス電圧よりも負の方向に大きい請求項３に記載の記録装置。
【請求項５】
バイアス電圧を印加する過飽和吸収体部と、ゲイン電流を注入するゲイン部とを含み、レーザ光を出射する、自励発振半導体レーザと、
マスタークロック信号を生成すると共に、前記マスタークロック信号と同期した注入信号を前記自励発振半導体レーザのゲイン部に供給する、基準信号生成部と、
前記マスタークロック信号に基づいて所定の信号を生成し、前記所定の信号を前記自励発振半導体レーザの前記過飽和吸収体部にバイアス電圧として印加する、出射信号生成部とを含む
光発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、記録用光源として自励発振半導体レーザを用いた記録装置、及び自励発振半導体レーザを用いた光発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高いピークパワーのレーザ光、特に超短パルス光は、非線形多光子吸収の過程を実現するために大変有効である。
この吸収過程を用いた、三次元光記録や超微細加工、または非破壊のバイオイメージング等への応用が期待されている。
【０００３】
例えば、非線形効果を有する透明なバルク材料に高出力のレーザ光を照射して、多層記録を実現する方法が報告されている（非特許文献１を参照）。
この方法は、従来の積層型ディスクに比べて、安価で大容量の記録媒体の可能を示すものである。
そして、高出力のレーザ光を出射する光源としては、モードロック型のチタンサファイアレーザが用いられている。非特許文献１の例においても、チタンサファイアレーザの８１０ｎｍの出射光をＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）により４０５ｎｍの波長に変換して、高密度記録に有利な短波長記録用光源としている。
このような大きく高価な固体レーザの場合、研究室内の実験への応用に制限されている（例えば、非特許文献２を参照）。
【０００４】
そこで、多くの研究者たちは、実用へ向けて、もっと小型で安定なパルス光源を半導体ベースで開発を試みている。
先に挙げた方法のような、次世代の光記録においては、全ての半導体の高密度記録に有利な青紫色レーザ光源が強く望まれている。
【０００５】
例えば、ゲインスイッチング型レーザにおいて、強励起駆動による１ＭＨｚ繰り返しを行った場合に、５５Ｗのピークパワーを実現することが報告されている（非特許文献３を参照）。
ただし、市場における高いデータ転送レートへの要求により、データ記録用の光源においても、さらに高い繰り返し周波数が必要となる。
【０００６】
自励発振のＧａＮ青紫色半導体レーザによって、０．９ＧＨｚの周波数においてパルス幅３０ｐｓ、２．４Ｗの発振出力が可能な光源が実現されている（非特許文献４を参照）。
この半導体レーザは、ゲイン部（Gain section）と過飽和吸収体部（Saturable absorber section）とによって構成される、ＢＳ(bisectional)型の自励発振半導体レーザである。
【０００７】
この半導体レーザでは、過飽和吸収体部に逆バイアスの電圧を加える。このとき、ゲイン部に対して電流を注入することにより、例えば波長４０７ｎｍのレーザ光が出射される。
【０００８】
記録再生装置においては、光記録媒体から読み取ったウォブル信号等のアドレス情報に基づき任意の場所にデータを記録しなければならない。このような自励発振型レーザを記録に用いる場合には記録データに合わせた変調を実現すると同時に自励発振のパルスはこの変調と同期しながら記録する事が必要となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Seiji Kobayashi, Kimihiro Saito, Takashi Iwamura, Hisayuki Yamatsu, Toshihiro Horigome,Mitsuaki Oyamada, Kunihiko Hayashi, Daisuke Ueda, NorihiroTanabe and Hirotaka Miyamoto, ISOM2009 Digest Th-l-01, 2009
【非特許文献２】Spectra-Physics社、[online]、[平成２２年８月６日検索]、インターネットURL:http://www.spectra-physics.jp/member/admin/document_upload/Tsunami_Series_Data_Sheet.pdf
【非特許文献３】M. Kuramoto, T. Oki, T. Sugahara, S. Kono, M. Ikeda, and H. Yokoyama,Appl. Phys. Lett. 96, 051102 _2010_.
【非特許文献４】Takao Miyajima,HidekiWatanabe,Masao Ikeda and Hiroyuki Yokoyama, Applied Physics Letters 94, 161103(2009)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
記録再生装置においては、光記録媒体から読み取ったウォブル信号や、光記録媒体を回転させるスピンドルモータからの回転同期信号に同期させた記録信号を、光源から出射させる必要がある。しかし、自励発振型のレーザは、一般的にその構造と駆動条件により特有のパルス光周波数に決まってしまう。正確にデータを記録するには、何らかの方法でこの発振周波数を記録装置からの記録信号と同期する必要がある。
【００１１】
例えば、本出願人は、先に、特願２０１０−７０９２４において、発振周波数及び位相を検出し、記録装置のマスタークロックとの間の周波数及び位相エラーを生成し自励発振レーザの駆動信号に加えることにより、フィードバック制御を行う方法を提案している。
【００１２】
ただし、この方法の場合は記録データに応じた変調は別途行う必要がある。外部変調によって自励発振型のレーザから連続光を変調させる場合には、例えばＥＡ(Electro-absorption:電界吸収型)変調器等の高速変調可能な素子を用いれば、基本的にパルス光周波数を変化させることは可能である。
しかし、こうした外部変調器を用いれば、やはりコストは高くなり、また上述のＥＡ変調器の場合には、パルスのＯＮ／ＯＦＦ比が小さくなるという問題もある。
そこで、特願２０１０−７０９２４ではＥＡ変調器に比べて小型で安価な半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amp）を提案している。
【００１３】
しかし前述の方法でも、二つの素子と自励発振レーザの光をＳＯＡに導く光学系を必要とする。これまでの単一のレーザに比べて小型化が難しく、光学系の調整工程が必要となりコストアップが見込まれる。さらにフィードバック動作は１ＧＨz以上の高い周波数で行うため回路系も高周波設計を必要とし専用ＩＣによりコストアップが発生する。
【００１４】
上述した問題の解決のために、本技術においては、単一素子の簡易な構成で所望のパルス光周波数が容易に得られる記録装置及び光発振装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本技術の記録装置は、光記録媒体に情報を記録する記録装置である。
そして、バイアス電圧を印加する過飽和吸収体部と、ゲイン電流を注入するゲイン部とを含み、光記録媒体に情報を記録するためのレーザ光を出射する、自励発振半導体レーザを含む。
また、マスタークロック信号を生成すると共に、このマスタークロック信号と同期した注入信号を自励発振半導体レーザのゲイン部に供給する、基準信号生成部を含む。さらに、マスタークロック信号に基づいて記録信号を生成し、この記録信号を自励発振半導体レーザの過飽和吸収体部にバイアス電圧として印加する、記録信号生成部とを含む。
【００１６】
また、本技術の光発振装置は、バイアス電圧を印加する過飽和吸収体部と、ゲイン電流を注入するゲイン部とを含み、レーザ光を出射する、自励発振半導体レーザを含む。
また、本技術の光発振装置は、マスタークロック信号を生成すると共に、マスタークロック信号と同期した注入信号を自励発振半導体レーザのゲイン部に供給する、基準信号生成部を含む。
そして、本技術の光発振装置は、マスタークロック信号に基づいて所定の信号を生成し、所定の信号を自励発振半導体レーザの過飽和吸収体部にバイアス電圧として印加する、出射信号生成部を含む。
【００１７】
上述の本技術の記録装置の構成によれば、基準信号生成部がマスタークロック信号と同期した注入信号を自励発振半導体レーザのゲイン部に供給し、記録信号生成部が記録信号を自励発振半導体レーザの可飽和吸収体部にバイアス電圧として印加する。そして、基準信号生成部において生成した、マスタークロック信号に基づいて、記録信号生成部において記録信号を生成する。これにより、自励発振半導体レーザに供給される注入信号と記録信号とを同期させて、記録信号と同期するように、自励発振半導体レーザから出射されるレーザ光をオン・オフすることが可能になる。
【００１８】
また、上述の本技術の光発振装置によれば、マスタークロック信号に基づいて所定の信号を生成し、所定の信号を自励発振半導体レーザの過飽和吸収体部にバイアス電圧として印加する出射信号生成部が設けられる。これにより、任意の信号に基づいて、自励発振半導体レーザから出射されるレーザ光をオン・オフさせることができる。
【発明の効果】
【００１９】
上述の本技術によれば、自励発振半導体レーザからのレーザ光を変調する変調手段を設けなくても、レーザ光をオン・オフすることが可能になる。そして、正確なパルスでレーザ光を出射させることができる。
従って、自励発振半導体レーザを用いた記録装置及び光発振装置において、自励発振半導体レーザを含む光源部を小型化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】Ａ、Ｂ  本技術の記録装置に係る自励発振半導体レーザの一形態の概略構成図である。
【図２】Ａ  自励発振半導体レーザのゲイン電流と、レーザ光のパルスの周波数との関係を示す図である。  Ｂ  自励発振半導体レーザのゲイン電流と、レーザ光の平均パワーとの関係を示す図である。
【図３】本技術の記録装置の第１の実施の形態の概略構成図である。
【図４】本技術の記録装置の第２の実施の形態の概略構成図である。
【図５】実験に用いた構成を示す図である。
【図６】実験１で自励発振半導体レーザに供給した逆バイアス電圧を示す図である。
【図７】パルス電流Ｉｍｏｄと、自励発振半導体レーザからの光出力とを比較して示す図である。
【図８】フォトダイオードで受光した光出力及び変調信号の波形を示す図である。
【図９】実験２で自励発振半導体レーザに供給した逆バイアス電圧を示す図である。
【図１０】パルス電流Ｉｍｏｄと、逆バイアス電圧と、自励発振半導体レーザからの光出力とを比較して示す図である。
【図１１】Ａ  それぞれのバイアス電圧での光出力の時間変化を示す図である。  Ｂ  供給したバイアス電圧を示す図である。
【図１２】Ａ  自励発振半導体レーザからの光出力の時間変化を示す図である。  Ｂ  供給したバイアス電圧を示す図である。
【図１３】Ａ  自励発振半導体レーザからの光出力の時間変化を示す図である。  Ｂ  供給したバイアス電圧を示す図である。
【図１４】Ａ  自励発振半導体レーザからの光出力の時間変化を示す図である。  Ｂ  供給したバイアス電圧を示す図である。
【図１５】自励発振半導体レーザに注入した電流と、光出力の関係を示す図である。
【図１６】自励発振半導体レーザに印加した電圧と、光出力の関係を示す図である。
【図１７】Ａ  自励発振半導体レーザに蓄積される電荷の密度の変化を示す図である。  Ｂ  自励発振半導体レーザの光出力の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態とする）について説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．本技術の記録装置に係る自励発振半導体レーザの一形態
２．第１の実施の形態
３．第２の実施の形態
４．実験例
【００２２】
＜１．本技術の記録装置に係る自励発振半導体レーザの一形態＞
まず、本技術の記録装置の具体的な実施の形態の説明に先立ち、本技術の記録装置で使用する光発振装置について説明する。
【００２３】
本技術の記録装置に係る自励発振半導体レーザの一形態の概略構成図を、図１Ａ及び図１Ｂに示す。図１Ａは自励発振半導体レーザの斜視図を示し、図１Ｂは自励発振半導体レーザからレーザ光が出射される状態の模式図を示している。
なお、図１Ａ及び図１Ｂに示す自励発振半導体レーザ１は、非特許文献１に開示されている構成である。
この自励発振半導体レーザ１は、図１Ａに示すように、ゲイン部（Gain section）１１６と過飽和吸収体部（Saturable absorber section）１１７とによって構成される。即ち、ＢＳ(bisectional)型の自励発振半導体レーザである。
可飽和吸収体部１１７を設けると、吸収体に入射する光の強度が大きくなるにつれて吸収率が低下し、強度の大きいパルスしか透過できないため、より狭いパルスが得られる。
また、ゲイン部１１６にはゲイン電流を注入する。
【００２４】
ｎ型ＧａＮ基板１０２の（０００１）面上には、ＧａＩｎＮ／ＧａＮ／ＡｌＧａＮ材料による二重量子井戸分離閉じ込めヘテロ構造が形成されている。
このヘテロ構造は、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法によって形成することができる。
即ち、ｎ型ＧａＮ層１０３、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０４、ｎ型ＧａＮガイド層１０５、二重量子井戸活性層１０６、ｐ型ＧａＩｎＮガイド層１０７、ｐ型ＡｌＧａＮ第一クラッド層１０８、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層１０９が積層されている。さらにその上に、ｐ型ＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子第二クラッド層１１０が形成されている。
【００２５】
ｐ型ＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子第二クラッド層１１０の中央部には、図１Ａに示すようにリッジ構造が形成されており、リッジ上面には、ｐ型ＧａＮ層１１２が形成されている。また、リッジ側面や、ｐ型ＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子第二クラッド層１１０のリッジが形成されていない部分の上には、ＳｉＯ２／Ｓｉ絶縁層１１１が形成されている。
【００２６】
ｐ型ＧａＮ層１１２及びＳｉＯ２／Ｓｉ絶縁層１１１上には、ｐ型電極１１３，１１４がオーミックコンタクトにより形成されている。
即ち、ゲイン部１１６上には主電極１１３が、過飽和吸収体部１１７上には副電極１１４が形成されている。これらの電極１１３，１１４は、例えば幅２０μｍの溝状の分離部１１５によって分割されており、互いに電気的に分離されている。主電極１１３と副電極１１４の長さは、例えば、それぞれ５２０μｍ、６０μｍである。
また、ｎ型ＧａＮ基板１０２の下面には、ｎ型の下部電極１０１がオーミックコンタクトにより形成されている。
【００２７】
また、ゲイン部１１６の前面の劈開面には、反射率１０％の反射防止膜（図１Ｂ参照）１１８がコーティングされ、過飽和吸収体部１１７の後面の劈開面には、反射率９５％の高反射膜１１９（図１Ｂ参照）がコーティングされている。
【００２８】
図１Ｂに示すように、この自励発振半導体レーザ１では、副電極１１４によって、過飽和吸収体部１１７に逆バイアスの電圧Ｖｓａを加える。このとき、ゲイン部１１６に対して主電極１１３から電流Ｉを注入することにより、矢印Ａ１に示す方向にレーザ光が出射される。
【００２９】
本提案者らは、この自励発振半導体レーザ１に対し、過飽和吸収体部１１７に加えるバイアス電圧を変化させることで、レーザ光のパルス光周波数を制御できることを見いだした。
ここで、過飽和吸収体部１１７に加えるバイアス電圧を一定にし、ゲイン部１１６に注入する電流を変化させた時に発振するレーザ光のパルス光周波数を調べた。結果を図２Ａに示す。図２Ａにおいて、横軸はゲイン部１１６に注入した電流量ｉ（ｍＡ）を示し、縦軸は発振したレーザ光のパルス光周波数（ＧＨｚ）を示す。
また、シンボルａはバイアス電圧Ｖｓａが−１Ｖの場合であり、シンボルｂはバイアス電圧Ｖｓａが−２Ｖの場合であり、シンボルｃはバイアス電圧Ｖｓａが−３Ｖの場合であり、シンボルｄはバイアス電圧Ｖｓａが−４Ｖの場合である。
【００３０】
図２Ａより、ゲイン部１１６に注入する電流量を大きくする程、レーザ光のパルス光周波数が大きくなることがわかる。また、電流を一定とすると、バイアス電圧の変化に応じてレーザ光のパルス光周波数も変化し、バイアス電圧の値が負の方向へいく程、パルス光周波数が小さくなることがわかる。
【００３１】
また、自励発振半導体レーザ１において、過飽和吸収体１１７に加えるバイアス電圧を一定にし、ゲイン部１１６に加える電流を変化させた時に発振するレーザ光の平均パワーを調べた。結果を図２Ｂに示す。図２Ｂにおいて、横軸はゲイン部１１６に注入した電流量ｉ（ｍＡ）を示し、縦軸は発振したレーザ光の平均パワー（ｍＷ）を示す。
また、シンボルａはバイアス電圧Ｖｓａが−１Ｖの場合であり、シンボルｂはバイアス電圧Ｖｓａが−２Ｖの場合であり、シンボルｃはバイアス電圧Ｖｓａが−３Ｖの場合であり、シンボルｄはバイアス電圧Ｖｓａが−４Ｖの場合である。
【００３２】
この図２Ｂより、ゲイン部１１６に注入する電流量を大きくする程、レーザ光の平均パワーが大きくなることがわかる。また、電流を一定とすると、バイアス電圧の値が負の方向へいく程、レーザ光の平均パワーが小さくなっている。
【００３３】
バイアス電圧を変化させると、図２Ｂからわかるようにレーザ光の平均パワーも変化する。しかし、レーザ光の平均パワーは、ゲイン部１１６への電流注入量によっても変化させることが可能である。即ち、電流注入量を調整することで、バイアス電圧の変化によって生じるレーザ光の平均パワーの変化を打ち消すことができる。これにより、レーザ光の平均パワーを常に一定としながら、パルス光周波数を変化させるように、制御することができる。同様に、周波数変化による単位時間当たりのパルス数の増加に対応して、平均パワーの制御目標値を補正すれば、ピークパワーを一定にすることも可能である。
【００３４】
本技術の記録装置では、図１Ａ及び図１Ｂに示した自励発振半導体レーザ１のような自励発振半導体レーザを記録用光源として用いる。
なお、本技術の記録装置において、使用する自励発振半導体レーザの構成は、図１Ａ及び図１Ｂに示した自励発振半導体レーザ１の構成に限定されるものではなく、その他の構成の自励発振半導体レーザを使用することも可能である。
また、前述したＧａＩｎＮ／ＧａＮ／ＡｌＧａＮ材料による二重量子井戸分離閉じ込めヘテロ構造を用いた自励発振半導体レーザ１からは、波長４０７ｎｍのレーザ光が出射する。
記録装置において情報の記録に使用するレーザ光の波長に応じて、自励発振半導体レーザ１の半導体材料を選定する。
【００３５】
＜２．第１の実施の形態＞
続いて、本技術の記録装置の具体的な実施の形態を説明する。
本技術の記録装置の第１の実施の形態の概略構成図を、図３に示す。
図３に示す記録装置２００は、光発振装置１０と、ＰＬＬ回路（位相同期回路）１１と、セクタ同期回路１２とを備えている。
さらに、図示しないが、自励発振半導体レーザ１から出射したレーザ光を、光記録媒体２１に集束照射するための光学系と、信号処理や記録装置の動作制御のための各種回路とを備えている。
【００３６】
また、本実施形態の光発振装置１０は、レーザ光を出射する自励発振半導体レーザ１と、記録信号生成部１３と、基準クロック生成部１４と、コンデンサ１５及びコイル１６によるバイアスＴｅｅとによって構成されている。
【００３７】
自励発振半導体レーザ１から出射したレーザ光は、図示しない光学系により、光記録媒体２１上に集光される。光記録媒体２１は、図示しないスピンドルモータによって回転される。また、レーザ光の集光スポットは、図示しないスレッドモータ等によって光記録媒体２１の径方向に随時移動される。
【００３８】
従来の光記録媒体用の記録装置では、光記録媒体のグルーブに形成されたウォブルを基準として、データクロックを生成している。そして、このデータクロックに同期して半導体レーザを制御して、情報の記録を行っている。
本実施の形態の記録装置２００においても、光記録媒体２１のグルーブに形成されたウォブル２２を基準とする点は同じである。ただし、ウォブル２２はデータクロックの生成ではなく、アドレスを検出し、記録セクタの先頭位置を伝える同期信号として用いる。このタイミングに基づき、マスタークロックに同期した記録信号を、記録信号生成部１３で生成して記録データとして半導体レーザに供給し、同じくマスタークロックに同期した注入信号を半導体レーザに供給させて、以上により自励発振半導体レーザ１を制御する。
光記録媒体２１のウォブル２２から得られる記録セクタ同期信号は、ＰＬＬ回路１１と、セクタ同期回路１２を経て、記録信号生成部１３に供給される。
【００３９】
基準クロック生成部１４は、マスタークロック信号を生成する。この基準クロック生成部１４により生成されたマスタークロック信号は、記録信号生成部１３に送られる。
また、基準クロック生成部１４から、マスタークロック信号に同期した注入信号（図３のピコ秒外部同期信号）を、自励発振半導体レーザ１のゲイン部Ｇａｉｎに接続されたバイアスＴｅｅのコンデンサ１５に供給する。バイアスＴｅｅのコイル１６には直流電流を供給する。その際に、直流電流は自励発振レーザの発振目標周波数に近い条件で供給する。これにより、バイアスＴｅｅ（コンデンサ１５、コイル１６）を経て、自励発振に必要な直流電流とマスタークロック信号に同期したＡＣ電流が、自励発振半導体レーザ１のゲイン部Ｇａｉｎに供給される。なお、図３における「外部同期信号」とは、自励発振半導体レーザ１の外部から供給される、マスタークロックと同期した信号を意味する。
記録信号生成部１３では、基準クロック生成部１４により生成されたマスタークロック信号に合わせて、記録データ（図３に示す波形信号）を載せることにより、記録信号を生成する。
また、この生成された記録信号は、自励発振半導体レーザ１にバイアス電圧Ｖｓａとして入力され、自励発振半導体レーザ１からのレーザ光に記録信号を載せることができる。
そして、自励発振半導体レーザ１から出射されるパルス光（記録パルス）と、記録信号と、マスタークロック信号とを常に同期させることが可能となる。
【００４０】
このように、本実施の形態による記録装置２００は、その光源として図１に示した自励発振半導体レーザ１を使用していることにより、自励発振するパルス光の初期周波数を電流及び電圧によって設定することができる。
このため、電気信号であるマスタークロック信号や、マスタークロック信号に基づいて形成される記録信号、変調信号と、自励発振半導体レーザ１から出射されるパルス光とを常に同期させることができる。
これにより、本実施の形態による記録装置２００では、データの正確な記録を常に行うことが可能である。
【００４１】
上述の本実施の形態の記録装置２００によれば、基準信号生成部１４において生成したマスタークロック信号と、光記録媒体２１のウォブル２２から得られる信号とに基づいて、記録信号生成部１３が記録信号を生成している。そして、この記録信号を、自励発振半導体レーザ１の可飽和吸収体部にバイアス電圧Ｖｓａとして印加する。また、基準信号生成部１４から、マスタークロック信号と同期した注入信号を自励発振半導体レーザ１のゲイン部に供給する。
これにより、マスタークロック信号と記録信号とを同期させることができ、かつ、記録信号と同期するように、自励発振半導体レーザ１から出射されるレーザ光をオン・オフすることが可能になる。
そして、自励発振半導体レーザ１からのレーザ光を変調する変調手段を設けなくても、レーザ光をオン・オフして、光記録媒体２１へ情報の記録を行うことが可能になる。
また、正確なパルスで、レーザ光を出射させることができる。
従って、自励発振半導体レーザ１を含む光源部を小型化することが可能になる。
【００４２】
なお、本実施形態の光発振装置１０は、記録信号生成部１３によって、光記録媒体２１への記録信号に対応したレーザ光を自励発振半導体レーザ１から出射させる例を挙げたが、自励発振半導体レーザ１から出射させるレーザ光は、任意の信号に対応させてよい。
【００４３】
すなわち、光発振装置１０において、記録信号生成部１３の代わりに、任意の信号を生成する出射信号生成部を用いることにより、任意の信号に対応したレーザ光を出射する光発振装置を構成してもよい。ただし、この場合、この光発振装置のその他の構成は、光発振装置１０と同じであってよい。
この構成では、出射信号生成部は、マスタークロック信号に基づいて生成した任意の信号を自励発振半導体レーザ１の過飽和吸収体部にバイアス電圧として印加する。
出射信号生成部において生成する信号を任意とすることにより、微細加工やバイオイメージング等の様々な分野における光源として、この光発振装置を適用することが可能である。
【００４４】
＜３．第２の実施の形態＞
本技術の記録装置の第２の実施の形態の概略構成図を、図４に示す。
図４に示す第２の実施の形態の記録装置３００では、第１の実施の形態の記録装置２００のセクタ同期回路１２を設けていない。また、光記録媒体２１からＰＬＬ回路１１を経た信号は、記録信号生成部１３ではなく、基準信号生成部１４へ送られる構成となっている。
これにより、基準信号生成部１４において、外部注入信号と光記録媒体２１のウォブル２２から得られる信号との同期が取られることになる。
【００４５】
その他の構成は、図３に示した第１の実施の形態の記録装置２００と同様であるので、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４６】
上述の本実施の形態の記録装置３００によれば、基準信号生成部１４において生成したマスタークロック信号と、光記録媒体２１のウォブル２２から得られる信号とに基づいて、記録信号生成部１３が記録信号を生成している。そして、この記録信号を、自励発振半導体レーザ１の可飽和吸収体部にバイアス電圧Ｖｓａとして印加する。また、基準信号生成部１４から、マスタークロック信号と同期した注入信号を自励発振半導体レーザ１のゲイン部に供給する。
これにより、マスタークロック信号と記録信号とを同期させることができ、かつ、記録信号と同期するように、自励発振半導体レーザ１から出射されるレーザ光をオン・オフすることが可能になる。
そして、自励発振半導体レーザ１からのレーザ光を変調する変調手段を設けなくても、レーザ光をオン・オフして、光記録媒体２１へ情報の記録を行うことが可能になる。
また、正確なパルスで、レーザ光を出射させることができる。
従って、自励発振半導体レーザ１を含む光源部を小型化することが可能になる。
【００４７】
＜４．実験例＞
（実験１）
ここで、図１に示した自励発振半導体レーザ１を使用して、ピコ秒のパルス幅の発光をマスタークロック信号と同期させる動作をさせる実験を行った。
この実験に用いた構成を、図５に示す。
図５に示すように、信号発生器５１とパルスパターン発生器（パルスジェネレータ）５２を用いて、これらの発生器５１，５２を同期させた。
コンデンサ５３及びコイル５４から成るバイアスＴｅｅのコンデンサ５３に、正弦波の交流電圧（例えば、９００ｍＶｐ−ｐ）を印加すると共に、信号発生器５１からバイアスＴｅｅのコイル５４に、直流電流I（例えば、８５〜１０５ｍＡ）を供給した。これにより、自励発振半導体レーザ１のゲイン部１１６の電極１１３にパルス電流Ｉｍｏｄが供給される。
一方、パルスパターン発生器５２からは、逆バイアス電圧Ｖｓａを、自励発振半導体レーザ１の可飽和吸収体部１１７の電極１１４に供給する。
【００４８】
図５に示した実験構成において、パルスパターン発生器５２から供給する逆バイアス電圧Ｖｓａを、図６に示すように、−１Ｖ〜−２Ｖの一定の電圧として、自励発振半導体レーザ１に供給した。
そして、自励発振半導体レーザ１から出射するレーザ光の光出力の大きさを調べた。
【００４９】
このとき、図７に示すように、信号発生器５１からバイアスＴｅｅを経て得られたパルス電流Ｉｍｏｄと、自励発振半導体レーザ１からの光出力とは、同じ周波数で同期する。
【００５０】
次に、逆バイアス電圧Ｖｓａを−２Ｖとして、バイアスＴｅｅのコイル５４に印加する直流電流Ｉを１０７ｍＡとしたときの、自励発振半導体レーザ１からの光出力をフォトダイオードＰＤで受光した光出力と、変調信号とをオシロスコープで観察した。得られた波形を、図８に示す。
図８より、光出力のパルス幅は約３０ｐｓｅｃで、パルス間隔は約１ｎｓｅｃであることがわかる。また、変調信号に光出力が同期していることがわかる。
【００５１】
（実験２）
次に、図５に示した実験構成を用いて、さらに、ピコ秒発光データを変調する動作をさせる実験を行った。
逆バイアス電圧Ｖｓａとして、図９に示すパルス状の電圧を供給した。パルスの最小電圧は、−１Ｖ〜−２Ｖの範囲内とした。
図１０に示すように、逆バイアス電圧Ｖｓａのパルスは、パルス電流Ｉｍｏｄのパルスの数個分（図１０では約８個分）の長さとした。
このとき、図１０に示すように、逆バイアス電圧Ｖｓａの電圧パルスが最小値である期間は、自励発振半導体レーザ１の光出力が大きくなっており、その他の期間は光出力が大幅に小さくなっている。
なお、その他の期間の光出力は、ほとんどないのが理想的である。
【００５２】
次に、バイアス電圧Ｖｓａを変化させて、自励発振半導体レーザ１からの光出力の変化を調べてみた。
それぞれのバイアス電圧における、光出力の時間変化を、図１１Ａに示す。図１１Ａの上側は連続してＶｓａ＝−９００ｍＶとした場合（ｍ９００ｍＶ）を示し、図１１Ａの下側は途中で、Ｖｓａを−９００ｍＶから＋９００ｍＶに変化させた場合（ｐ９００ｍＶ）を示している。図１１Ｂは、バイアス電圧Ｖｓａの波形であり、破線が図１１Ａの上側の波形に対応し、実線が図１１Ａの下側の波形に対応する。
図１１Ａ及び図１１Ｂより、バイアス電圧Ｖｓａを逆バイアスから順バイアスに変化させることによって、自励発振半導体レーザ１からの光出力を変調して、光出力を大幅に低減できることがわかる。
従って、バイアス電圧を変化させることにより、自励発振半導体レーザ１からの光出力をオン・オフさせることが可能である。
【００５３】
（実験３）
また、図５に示した実験構成を用いて、自励発振半導体レーザ１に印加するバイアス電圧Ｖｓａを０Ｖから−３Ｖに変化させた場合における自励発振半導体レーザ１の光出力の変化を調べた。
図１２Ａは、このときに測定された自励発振半導体レーザ１の光出力であり、また、図１２Ｂは、自励発振半導体レーザ１に印加したバイアス電圧Ｖｓａの波形である。
図１２Ａ，Ｂからわかるように、バイアス電圧が−３Ｖになったときに、自励発振半導体レーザ１からの光出力が大きくなっており、印加したバイアス電圧Ｖｓａの波形に従って、自励発振半導体レーザ１の光出力を制御できることが確認された。
しかし、図１２Ａの領域Ｔ１に示すように、バイアス電圧Ｖｓａの値が０Ｖのときにおいても、自励発振半導体レーザ１がわずかにＤＣ発光している。
【００５４】
これに対し、自励発振半導体レーザ１に印加するバイアス電圧Ｖｓａを−４．４Ｖから−３Ｖに変化させた時における自励発振半導体レーザ１の光出力の変化を同様にして調べた。
図１３Ａは、このときにおける自励発振半導体レーザ１の光出力であり、また、図１３Ｂは、自励発振半導体レーザ１に印加したバイアス電圧Ｖｓａの波形である。図１３Ａ，Ｂに示すように、バイアス電圧Ｖｓａが−４．４Ｖのときには自励発振半導体レーザ１は発振せず、バイアス電圧Ｖｓａが−３Ｖに変化すると自励発振半導体レーザ１が発振することが確認された。
【００５５】
また、バイアス電圧Ｖｓａが−４．４Ｖのときには、自励発振半導体レーザ１のＤＣ発光を抑制できている。すなわち、バイアス電圧Ｖｓａを−３．０Ｖと−４．４Ｖとで切り替えを行うことにより、自励発振半導体レーザ１の発振期間、及び、自励発振半導体レーザ１の発振が停止された非発振期間を形成することができる。したがって、自励発振半導体レーザ１のオン・オフを確実に切り替えることが可能であり、正確な光信号を出射させることができる。
【００５６】
また、図１４Ａに、自励発振半導体レーザ１に印加するバイアス電圧Ｖｓａを−３．６Ｖから−３．０Ｖに変化させた場合における自励発振半導体レーザ１の光出力での特性を示し、図１４Ｂに、このときにおけるバイアス電圧Ｖｓａの波形を示す。
この場合には、バイアス電圧Ｖｓａが−３．６Ｖのとき、及び、バイアス電圧Ｖｓａが−３．０Ｖのときの両方において、自励発振半導体レーザ１が発振することが確認された。ただし、バイアス電圧Ｖｓａが−３．６Ｖのときに比べて、バイアス電圧Ｖｓａが−３．０Ｖのときには、レーザ光の発振周波数が大きくなった。
【００５７】
これらの現象について、図１５及び図１６を参照して以下に説明する。
図１５は、自励発振半導体レーザ１のゲイン部１１６（図１参照）に注入した電流値と自励発振半導体レーザ１から出射されたレーザ光のピークパワーとの関係を示す図である。
横軸はゲイン部１１６に注入した電流の電流値であり、縦軸は自励発振半導体レーザ１から出射されたレーザ光のピークパワーである。
【００５８】
また、特性Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれバイアス電圧Ｖｓａが０Ｖ、−１．０Ｖ、−３．０Ｖ、−５．０Ｖの場合の光出力の変化である。
特性Ｌ１に示すように、バイアス電圧Ｖｓａが０Ｖであっても、自励発振半導体レーザ１が発振することが確認された。ただし、バイアス電圧Ｖｓａがそれぞれ−１．０Ｖ、−３．０Ｖ、−５．０Ｖの場合である特性Ｌ２〜Ｌ４と比較すると、バイアス電圧Ｖｓａが０Ｖの場合は、発振したレーザ光のピークパワーが小さくなっている。
【００５９】
また、図１５から、バイアス電圧Ｖｓａを負の方向に大きくするほど、自励発振半導体レーザ１の発振に必要とする電流値が大きくなることがわかる。例えば、バイアス電圧Ｖｓａが０Ｖのときには、ゲイン部１１６に注入した電流値が約６０ｍＡにおいて、自励発振半導体レーザ１が発振し始めたのに対し、バイアス電圧Ｖｓａが−３．０Ｖのときには、約８５ｍＡの電流値で半導体レーザ１が発振し始めた。また、バイアス電圧Ｖｓａが−５．０Ｖのときには、半導体レーザ１の発振には、１００ｍＡ以上の電流値が必要である。
【００６０】
例えば図１５の線Ｌ５に示すように、ゲイン部１１６に注入した電流値が約９５ｍＡの場合について説明する。点Ｐ１に示すように、バイアス電圧Ｖｓａが−３．０Ｖのときのレーザ光のピークパワーは大きい。
しかし、点Ｐ２に示すように、バイアス電圧Ｖｓａが０Ｖのときにも、わずかながら自励発振半導体レーザ１は発振する。したがって、バイアス電圧Ｖｓａを０Ｖから−３．０Ｖに変化させたとしても、自励発振半導体レーザ１を完全にオン・オフさせることは困難である。すなわち、この場合が図１２Ａ及び図１２Ｂにおいて示した実験結果に相当する。
【００６１】
一方で、点Ｐ３に示すように、バイアス電圧Ｖｓａが−５．０Ｖのときには、自励発振半導体レーザ１は発振しない。したがって、バイアス電圧Ｖｓａを−５．０Ｖから−３．０Ｖに変化させることで、自励発振半導体レーザ１のオン・オフの切り替えを容易に行うことが可能である。この場合が図１３Ａ及び図１３Ｂにおいて示した実験結果に相当する。
【００６２】
また、図１６は、自励発振半導体レーザ１に印加したバイアス電圧Ｖｓａと自励発振半導体レーザ１から出射されたレーザ光のピークパワーとの関係を示す図である。横軸は自励発振半導体レーザ１に印加したバイアス電圧Ｖｓａであり、縦軸は自励発振半導体レーザ１から出射されたレーザ光のピークパワーである。
なお、特性Ｌ６〜Ｌ８は、それぞれゲイン部１１６に注入した電流値が８５ｍＡ、９０ｍＡ、９５ｍＡの場合の光出力の変化である。
【００６３】
図１６に示すように、バイアス電圧Ｖｓａを負の方向に大きくすると自励発振半導体レーザ１から出射されるレーザ光のピークパワーは大きくなる。しかし、バイアス電圧Ｖｓａが所定の値を超えると、レーザ光のピークパワーは小さくなっていき、レーザ光の発振が生じなくなる。
【００６４】
例えば、ゲイン部１１６に注入した電流値が約９０ｍＡである特性Ｌ７の場合を説明する。点Ｐ４及び点Ｐ５に示すように、バイアス電圧Ｖｓａを−３．０Ｖから０Ｖに変化させると、レーザ光のピークパワーは小さくなるものの、発振そのものを停止させることはできない。すなわち、特性Ｌ８において、この点Ｐ４から点Ｐ５へのバイアス電圧Ｖｓａの変化に対するレーザ光の出力の変化が、図１２Ａ及び図１２Ｂ図において示した実験結果に相当する。
【００６５】
一方で、点Ｐ６に示すように、バイアス電圧Ｖｓａが−４．４Ｖの時には、自励発振半導体レーザ１は発振しない。したがって、点Ｐ４及び点Ｐ６に示すように、バイアス電圧Ｖｓａを−３Ｖから−４．４Ｖに変化させた時には、完全に自励発振半導体レーザ１を停止させることができる。すなわち、この場合におけるレーザ光の出力の変化が、図１３Ａ及び図１３Ｂにおいて示した実験結果に相当する。
【００６６】
また、図１７Ａは、自励発振半導体レーザ１のゲイン部１１６に注入した電流と、電流の注入により自励発振半導体レーザ１内に蓄積された電荷の密度の関係を示す図であり、図１７Ｂは、このときに自励発振半導体レーザ１から出射される光の波形を示す図である。
図１７Ａにおいて、特性Ｌ１１は、自励発振半導体レーザ１のゲイン部１１６に注入した電流値であり、特性Ｌ１０は、そのときに自励発振半導体レーザ１内に蓄積された電荷の密度である。
【００６７】
矢印Ａ１に示すように、ゲイン部１１６に注入する電流を大きくしていくと、自励発振半導体レーザ１内に蓄積された電荷の密度が高くなる。そして、この電荷密度が線Ｌ１２に示す発光閾値に到達すると、図１７Ｂに示すパルス光Ｐｕが放出される。このとき、パルス光の放出により電荷が消費され、矢印Ａ２に示すように、自励発振半導体レーザ１内の電荷密度は低下する。
そして再びゲイン部１１６に注入される電流によって自励発振半導体レーザ１内に電荷が蓄積され、電荷密度が線Ｌ１２の発光閾値に到達するとパルス光を放出する。こうした過程を繰り返すことによって、自励発振半導体レーザ１はパルス光の連続発振を行う。
【００６８】
線Ｌ１２に示す、電荷密度に対する発光閾値は、自励発振半導体レーザ１に印加するバイアス電圧Ｖｓａの値によって変化する。
例えば、バイアス電圧Ｖｓａを負の方向に大きくすると、線Ｌ１２に示す電荷密度に対する発光閾値は、矢印Ａ３に示すように大きくなる。このため、電荷密度が発光閾値に到達するまでの時間が長くなるので、パルス光が放出される間隔は長くなり、自励発振半導体レーザ１の発振周波数は小さくなる。
このため、図１４Ａ及び図１４Ｂに示した実験結果では、バイアス電圧Ｖｓａが−３．０Ｖから−３．６Ｖに変化したときに、レーザ光の発振周波数が小さくなっている。
【００６９】
また一方で、自励発振半導体レーザ１に蓄積された電荷は、パルス光の放出によって消費される以外に、自励発振半導体レーザ１から自然に流出することでも失われる。このため、自励発振半導体レーザ１に蓄積させることのできる電荷量（電荷密度）には、限界が存在する。
したがって、バイアス電圧Ｖｓａの値を負の方向に大きくし過ぎると、蓄積可能な電荷密度に対して発光閾値が大きくなり過ぎ、発光閾値にまで、電荷密度を高めることができなくなる。このため、図１６に示したように、バイアス電圧Ｖｓａを負の方向に所定の値にまで大きくすると、自励発振半導体レーザ１は発振しなくなる。
【００７０】
このように、バイアス電圧Ｖｓａには、負の値の領域において、自励発振半導体レーザ１が発振しなくなる閾値が存在する。したがって、自励発振半導体レーザ１のオン・オフの切り替えを行う際には、オフ時のバイアス電圧Ｖｓａを、この閾値よりも負の方向に大きい値に設定することが好ましい。言い換えると、こうした設定を行った自励発振半導体レーザ１では、レーザ光の発振が停止された非発振期間におけるバイアス電圧Ｖｓａが、レーザ光の発振が行われる発振期間におけるバイアス電圧Ｖｓａよりも負の方向に大きくなる。
このような設定を行うことにより、精度良く、自励発振半導体レーザ１のオン・オフの切り替えを行うことができる。
【００７１】
本技術は、上述の実施の形態や実験例に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【００７２】
また、本技術は、以下のような構成を取ることもできる。
（１）
光記録媒体に情報を記録する記録装置であって、
バイアス電圧を印加する過飽和吸収体部と、ゲイン電流を注入するゲイン部とを含み、前記光記録媒体に情報を記録するためのレーザ光を出射する、自励発振半導体レーザと、
マスタークロック信号を生成すると共に、前記マスタークロック信号と同期した注入信号を前記自励発振半導体レーザのゲイン部に供給する、基準信号生成部と、
前記マスタークロック信号に基づいて記録信号を生成し、前記記録信号を前記自励発振半導体レーザの前記過飽和吸収体部にバイアス電圧として印加する、記録信号生成部とを含む
記録装置。
（２）
前記光記録媒体のグルーブに形成されたウォブルから得られる信号が、前記記録信号生成部に供給される
（１）に記載の記録装置。
（３）
前記自励発振半導体レーザは、ＧａＩｎＮ／ＧａＮ／ＡｌＧａＮ材料による二重量子井戸分離閉じ込めヘテロ構造を有する、請求項１に記載の記録装置。
（１）または（２）に記載の記録装置。
（４）
前記バイアス電圧は負の値であり、前記自励発振半導体レーザの非発振期間における前記バイアス電圧は、前記自励発振半導体レーザの発振期間におけるバイアス電圧よりも負の方向に大きい
（１）〜（３）に記載の偏光モジュール。
（５）
バイアス電圧を印加する過飽和吸収体部と、ゲイン電流を注入するゲイン部とを含み、レーザ光を出射する、自励発振半導体レーザと、
マスタークロック信号を生成すると共に、前記マスタークロック信号と同期した注入信号を前記自励発振半導体レーザのゲイン部に供給する、基準信号生成部と、
前記マスタークロック信号に基づいて所定の信号を生成し、前記所定の信号を前記自励発振半導体レーザの前記過飽和吸収体部にバイアス電圧として印加する、出射信号生成部とを含む
光発振装置。
【符号の説明】
【００７３】
１・・・自励発振半導体レーザ、１０・・・光発振装置、１１・・・ＰＬＬ回路、１２・・・セクタ同期回路、１３・・・記録データ生成部、１４・・・基準クロック生成部、１５，５３・・・コンデンサ、１６，５４・・・コイル、２１・・・光記録媒体、５１・・・信号発生器、５２・・・パルスパターン発生器、１０２・・・ｎ型ＧａＮ基板、１０３・・・ｎ型ＧａＮ層、１０４・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、１０５・・・ｎ型ＧａＮガイド層、１０６・・・二重量子井戸活性層、１０７・・・ｐ型ＧａＩｎＮガイド層、１０８・・・ｐ型ＡｌＧａＮ第一クラッド層、１０９・・・ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層、１１０・・・ｐ型ＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子クラッド層、１１１・・・ＳｉＯ２／Ｓｉ絶縁層、１１２・・・ｐ型ＧａＮ層、１１３・・・主電極、１１４・・・副電極、１１５・・・分離部、１１６・・・ゲイン部、１１７・・・過飽和吸収体部、２００，３００・・・記録装置、Ｖｓａ・・・バイアス電圧（逆バイアス電圧）
【図１】
2012064920.tif 000003
【図２】
2012064920.tif 000004
【図３】
2012064920.tif 000005
【図４】
2012064920.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2012064920.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012064920.tif 000012
【図１５】
2012064920.tif 000013
【図１６】
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【図１７】
2012064920.tif 000015
【図１１】
2012064920.tif 000016
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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