(57)【要約】【課題】閾値電流の変動に対して出射光強度の緩和振動波形を安定化させる。【解決手段】半導体レーザ駆動制御装置は半導体レーザ２０の出射光強度を緩和振動させるレーザ駆動電流としてバイアス電流からピーク電流に遷移するパルスを印加することにより半導体レーザ２０を駆動する駆動回路２９と、パルスの印加毎に生じる緩和振動の先頭ピーク値のバラツキを制限する所定の比率を半導体レーザ２０の閾値電流に対して有するようにバイアス電流を制御する制御回路ＣＴＲ，ＴＤとを備える。制御回路ＣＴＲ，ＴＤは閾値電流の変動に対して所定の比率を維持するようにバイアス電流を変更する。【選択図】図９
2009111259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザの出射光強度を緩和振動させるレーザ駆動電流としてバイアス電流からピーク電流に遷移するパルスを印加することにより前記半導体レーザを駆動する駆動回路と、前記パルスの印加毎に生じる前記緩和振動の先頭ピーク値のバラツキを制限する所定の比率を前記半導体レーザの閾値電流に対して有するように前記バイアス電流を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は前記閾値電流の変動に対して前記所定の比率を維持するように前記バイアス電流を変更することを特徴とする半導体レーザ駆動制御装置。
【請求項２】
前記所定の比率は、７０％以上で１００％未満のパーセンテージであることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ駆動制御装置。
【請求項３】
前記制御回路は前記半導体レーザの温度を測定する温度検出器と、前記温度検出器によって測定された温度に対する前記半導体レーザの閾値電流を推定する推定処理を行う処理部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ駆動制御装置。
【請求項４】
前記処理部は前記半導体レーザの固有パラメータとして予めメモリに保持される前記半導体レーザの温度と前記半導体レーザの閾値電流との関係テーブルに基いて前記推定処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ駆動制御装置。
【請求項５】
前記処理部は前記半導体レーザの固有パラメータとして予めメモリに保持される前記半導体レーザの温度と前記半導体レーザの閾値電流との関係を近似する関数に基いて前記推定処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ駆動制御装置。
【請求項６】
半導体レーザの出射光強度を緩和振動させるレーザ駆動電流としてバイアス電流からピーク電流に遷移するパルスを印加することにより前記半導体レーザを駆動し、前記パルスの印加毎に生じる前記緩和振動の先頭ピーク値のバラツキを制限する所定の比率を前記半導体レーザの閾値電流に対して有するように前記バイアス電流を制御し、この制御において前記閾値電流の変動に対して前記所定の比率を維持するように前記バイアス電流を変更することを特徴とする半導体レーザ駆動制御方法。
【請求項７】
前記所定の比率は、７０％以上で１００％未満のパーセンテージであることを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ駆動制御方法。
【請求項８】
前記バイアス電流の制御は前記半導体レーザの温度を測定し、測定された温度に対する前記半導体レーザの閾値電流を推定する推定処理を行うことを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ駆動制御方法。
【請求項９】
さらに前記半導体レーザの固有パラメータとして予めメモリに保持される前記半導体レーザの温度と前記半導体レーザの閾値電流との関係テーブルに基いて前記推定処理を行うことを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザ駆動制御方法。
【請求項１０】
さらに前記半導体レーザの固有パラメータとして予めメモリに保持される前記半導体レーザの温度と前記半導体レーザの閾値電流との関係を近似する関数に基いて前記推定処理を行うことを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザ駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩和振動により記録を行う半導体レーザの駆動電流を制御する半導体レーザ駆動制御装置および駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル多用途ディスク (ＤＶＤ)は、主に映画コンテンツのようなデジタル映像を蓄積してデジタル作品出版物として配布される光ディスクとして全世界で幅広く使われている。また、既存のＤＶＤよりも大容量であるＨＤＤＶＤのような光ディスクも実現されている。このような光ディスクには、大容量化の要求に加え、高転送レートに対する要求も強い。例えばＨＤＤＶＤ−ＲやＨＤＤＶＤ−ＲＷでは、線速度６．６１ｍ／ｓを標準とする１倍速に対して、２倍速の規格が既に施行されている。今後も、４倍速や８倍速といった高倍速化が期待されている。
【０００３】
光ディスクへのデータ記録は、一般にピーク電流が一定時間維持されるパルスをレーザ駆動電流として印加することによりレーザ光源である半導体レーザを駆動し、この半導体レーザから記録用の出射光強度（すなわち、記録パワー）で出射されるレーザ光によりデータに対応する長さのマーク列を光ディスクに形成することにより行われる。レーザ駆動電流の印加は半導体レーザの出射光強度を記録パワーまで引き上げる。実際の出射光強度は、レーザ駆動電流の立ち上り直後において記録パワーに対して上昇および低下を繰り返す緩和振動を経て記録パワーに到達する。緩和振動は記録パワーへの遷移を遅らせる原因であるため、この緩和振動をできるだけ小さく抑える制御がレーザ駆動電流の生成において通常行われている。
【０００４】
最近では、光ディスクへのデータ記録を行う光ディスク記録装置において緩和振動により得られる出射光を積極的に利用することが検討されている。また、緩和振動において得られる出射光を大きな強度振幅で裾引きの少ない短光パルスにするための技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１の半導体レーザ駆動制御装置は、出射光強度が急激に増大し始めるレーザ駆動電流（すなわち、閾値電流）を直流バイアス成分の基準値とし、この基準値から所定値を変更した値に直流バイアス成分を設定する。ここでは、直流バイアス成分がレーザ駆動電流のパルス周波数に基いて最適化される。
【特許文献１】特開２００６−２７８９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体レーザの周期的な駆動においてレーザ駆動電流のパルス振幅を一定にしても、パルスの印加毎に生じる出射光強度の緩和振動波形（特に、先頭ピーク値）がバラツキ易く、安定したデータ記録が難しいという問題があった。さらに、このバラツキは半導体レーザの温度による閾値電流の変動にも大きく依存している。このような問題は特許文献１の半導体レーザ駆動制御装置で行われる最適化において考慮されていない。また、ペルチェ素子等のthermoelectric cooler (ＴＥＣ)が半導体レーザの温度変化を阻止するために設けられている。このため、半導体レーザの温度がサーミスタで検出され、ＴＥＣの冷却温度がこのサーミスタにより得られた温度データに基いて目標値になるように調整される。従って、上述の最適化において半導体レーザの閾値電流の変動を考慮する必要もない。
【０００６】
本発明の目的は、閾値電流の変動に対して出射光強度の緩和振動波形を安定化させることができる半導体レーザ駆動制御装置および駆動制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１観点によれば、半導体レーザの出射光強度を緩和振動させるレーザ駆動電流としてバイアス電流からピーク電流に遷移するパルスを印加することにより半導体レーザを駆動する駆動回路と、パルスの印加毎に生じる緩和振動の先頭ピーク値のバラツキを制限する所定の比率を半導体レーザの閾値電流に対して有するようにバイアス電流を制御する制御回路とを備え、制御回路は閾値電流の変動に対して所定の比率を維持するようにバイアス電流を変更する半導体レーザ駆動制御装置が提供される。
【０００８】
本発明の第２観点によれば、半導体レーザの出射光強度を緩和振動させるレーザ駆動電流としてバイアス電流からピーク電流に遷移するパルスを印加することにより半導体レーザを駆動し、パルスの印加毎に生じる緩和振動の先頭ピーク値のバラツキを制限する所定の比率を半導体レーザの閾値電流に対して有するようにバイアス電流を制御し、この制御において閾値電流の変動に対して所定の比率を維持するようにバイアス電流を変更する半導体レーザ駆動制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明者等は半導体レーザの出射光強度を緩和振動させるレーザ駆動電流としてバイアス電流からピーク電流に遷移するパルスを印加することにより半導体レーザを駆動する場合に、パルスの印加毎に生じる緩和振動の先頭ピーク値のバラツキがバイアス電流に依存し、半導体レーザの閾値電流に対するバイアス電流の比率によりこの先頭ピーク値のバラツキを制限可能であることを見出した。
【００１０】
このため、バイアス電流が先頭ピーク値のバラツキを制限する所定の比率を半導体レーザの閾値電流に対して有するように制御される。この制御において半導体レーザの閾値電流が温度に依存して変動すると、先頭ピーク値のバラツキを確実に制限できなくなるため、バイアス電流は閾値電流の変動に対して所定の比率を維持するように変更される。従って、閾値電流が変動しても、出射光強度の緩和振動波形を安定化させることができる。また、上述の制御を行う場合、半導体レーザの温度変化を阻止する必要がないため、ペルチェ素子等のthermoelectric cooler (ＴＥＣ)を省略できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の一実施形態に係る光記録装置について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１はこの光記録装置の構成例を概略的に示す。この光記録装置では、レーザダイオードのような半導体レーザ２０が短波長のレーザ光源として用いられる。その出射光の波長は、例えば４００ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲の紫色波長帯のものである。
【００１３】
半導体レーザ２０からの出射光ＥＬは、コリメートレンズ２１により平行光となり偏光ビームスプリッタ２２、λ／４板２３を透過し、対物レンズ２４に入射する。その後、光ディスク１の基板を透過し、目的とする情報記録層に集光される。光ディスク１の情報記録層による反射光ＲＬは、再び光ディスク１のカバー層４を透過し、対物レンズ２４、λ／４板２３を透過し、偏光ビームスプリッタ２２で反射された後、集光レンズ２５を透過して光検出器２６に入射する。
【００１４】
光検出器２６の受光部は通常複数に分割されており、それぞれの受光部から光強度に応じた電流を出力する。出力された電流は、図示しないＩ／Ｖアンプにより電圧に変換された後、演算回路２７により、ユーザデータ情報を再生するＨＦ信号および光ディスク１上の光源によるビームスポット位置を制御するためのフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号などに演算処理される。演算回路２７は、コントローラＣＴＲによって制御される。
【００１５】
対物レンズ２４はアクチュエータ２８にて上下方向、ディスクラジアル方向に駆動可能であり、サーボドライバＳＤによって光ディスク１上の情報トラックに追従するように制御される。光ディスク１は情報の書き込みが可能な記録形ディスクであり、半導体レーザ２０の出射光ＥＬにより情報が記録される。半導体レーザ２０の出射光ＥＬの光量（光強度）は半導体レーザ駆動回路（ＬＤ駆動回路）２９により制御可能であり、光ディスク１への情報記録時には半導体レーザ２０の出射光ＥＬが緩和振動パルスとして出射される。ＬＤ駆動回路２９はコントローラＣＴＲによって制御される。光ディスク１への情報記録時の記録パルスについては後に詳しく述べる。
【００１６】
図２は光記録装置で使用される光ディスク１の断面構造の例を示す。ポリカーボネートから成る基板１１上に誘電体から成る保護層１２を介して例えば相変化記録膜である記録層１３が形成される。その上にはさらに誘電体から成る保護層１２が形成され、さらにその上に導電性の反射層１４が形成される。さらに、この上には接着層１５を挟んで、ポリカーホネートからなる別の基板１１が形成されている。
【００１７】
全体の構造から言うと、光ディスク１は、少なくとも一方の基板上に記録膜を含む情報記録層が形成されたディスクを２枚反対向きに貼り合わせたものである。１つの基板の厚さは例えば約０．６ｍｍで、光ディスク１全体の厚さは約１．２ｍｍである。
【００１８】
尚、この実施形態では、情報記録層が４層から成る光ディスクの例を示したが、記録層１３の上下に界面層を設けるなど、５層以上からなる情報記録層を持つ光ディスクにも本発明は適用可能である。また、この実施形態では情報記録層が１層の場合を示したが、本発明は２層以上の情報記録層を持つ光ディスクにも適用可能である。さらに、本実施形態では、円盤状の光ディスクを記録媒体として用いているが、たとえばカード状の記録媒体でも、本発明は適用可能である。
【００１９】
図３は半導体レーザ２０の発光体構造の一例を示す。図３では、半導体レーザ２０の発光体となる半導体チップ部のみが示されるが、通常はこのチップ部がヒートシンクとなる金属ブロックに固定され、さらに基材およびガラス窓付キャップ等を含むように構成される。
【００２０】
ここでは、レーザ発光に直接関係する半導体チップ部のみを用いて説明する。半導体レーザチップは一例として厚さ（図の面内上下方向）が０．１５ｍｍ、長さ（図中Ｌ）が０．５ｍｍ、横幅（図中奥行き方向）が０．２ｍｍ程度の微小ブロックである。レーザチップの上端３１および下端３２はそれぞれ電極であり、上端３１が−（マイナス）電極、下端３２が＋（プラス）電極である。
【００２１】
レーザ光を発光するのは中央の活性層３３であり、これを挟んで上下に上側クラッド層３４および下側クラッド層３５が形成されている。上側クラッド層３４は電子が多数存在するｎ型クラッド層、下側クラッド層３５は正孔が多数存在するｐ型クラッド層である。
【００２２】
電極３２と電極３１間には、電極３２から電極３１に対して順方向の電圧が印加される。これにより電流が電極３２から電極３１に向かって流れると、活性層３３内で励起した多数の正孔と電子が再結合し、その際に失うエネルギーに相当する光を放出することになる。上側クラッド層３４および下側クラッド層３５の屈折率は活性層３３の屈折率に対して低くなるよう材料選択されており（一例として５％低下）、活性層３３にて発生した光は上下のクラッド層３４、３５との境界を反射しながら活性層３３内を図中左右に進行する光波となる。
【００２３】
図中左右の端面は鏡面Ｍとなっており、活性層３３はそれ自体で光共振器を形成するものとなる。活性層３３内を左右に進行し、かつ左右両端の鏡面にて反射した光波は活性層３３内で増幅され、最終的にレーザ光として図の右端（および左端）から放出される。この際、半導体レーザ２０の共振器長とは図中の左右方向の長さＬである。
【００２４】
半導体レーザ２０はＬＤ駆動回路２９で生成されるレーザ駆動電流によって制御される。この半導体レーザ２０の出射光はＬＤ駆動回路２９からのレーザ駆動電流により、光ディスク１の記録に用いる記録パルスとして生成される。
【００２５】
図４Ａは半導体レーザ２０の出射光を通常の記録パルスとして得る従来の記録方式において印加されるレーザ駆動電流の波形を示し、図４Ｂは図４Ａに示すレーザ駆動電流の印加により得られる半導体レーザ２０の出射光の強度波形を示す。また、図４Ｃは半導体レーザ２０の出射光を緩和振動を利用した短光記録パルスとして得る本実施形態の記録方式において印加されるレーザ駆動電流の波形を示し、図４Ｄは図４Ｃに示すレーザ駆動電流の印加により得られる半導体レーザ２０の出射光の強度波形を示す。
【００２６】
レーザ駆動電流は、図４Ａおよび図４Ｃに示すバイアス電流Ibiとピーク電流Ipeとの２レベル間で遷移するパルスとして制御されている。尚、バイアス電流Ibiがさらに２つのレベル、あるいは、３つのレベルに細分化されて制御される場合もあるがここでは、説明の簡易化のため、バイアス電流Ibiとピーク電流Ipeとがそれぞれ単独レベルである場合について説明する。
【００２７】
通常の記録パルスを生成する場合、ＬＤ駆動回路２９は、図４Ａに示すように、半導体レーザ２０がレーザ発振を開始する（すなわち、出射光強度が急激に増大し始める）閾値電流Ithよりもやや高いレベルに設定されたバイアス電流Ibiをまず生成し、半導体レーザ２０を駆動する。その後、時刻Ａにて、所望の記録パワーを得るためのピーク電流Ipeが印加され、一定時間、ピーク電流Ipeが印加された後、時刻Ｂにて再度、バイアス電流Ibiへと引き下げられる。このときの、半導体レーザ２０の出射光強度の時間変化は図４Ｂに示される。
【００２８】
図４Ｂに示すように、バイアス電流Ibiにより駆動されている時刻Ａまでは出射光強度は光ディスク１へデータ記録が不可能な極く低いパワーであるが、ピーク電流Ipeが印加されるとともに、記録パワーまで出射光強度が引き上げられ、時刻Ｂにて駆動電流がバイアス電流Ibiレベルまで引き下げられるまでこのレベルを維持する。時刻Ｂ以降は出射光強度は再び低パワーとなる。こうして時刻ＡからＢまでの期間に通常の記録パルスが出射されるように半導体レーザ２０は制御されることとなる。
【００２９】
より詳細に出射光強度を観測すると、時刻Ａにおいて出射光強度が記録パワーに向って引き上げられた際に、定常状態として記録パワーに安定する前に、出射光強度が瞬間的に上昇して低下する様子が観察される（図中の破線円部分）。これが、半導体レーザ２０において生じる出射光強度の緩和振動である。通常の記録パルスの生成においては、この緩和振動をできるだけ小さくする制御が行われる。
【００３０】
緩和振動とは、このように半導体レーザにおいて、レーザ駆動電流があるレベルから、閾値電流Ithを大きく超える一定のレベルまで急激に上昇した際に生ずる過渡的な振動現象である。緩和振動は、振動を繰り返す毎に小さくなり、やがて振動は収まる。
【００３１】
本実施形態に係る光記録装置においては、この緩和振動を積極的に記録に利用するものである。具体的には、緩和振動で得られた緩和振動パルスの先頭の１つが短光記録パルスとして用いられる。この場合、図４Ｃに示すように、ＬＤ駆動回路２９は半導体レーザ２０の閾値電流Ithより低いレベルに設定されたバイアス電流Ibiをまず生成し、半導体レーザ２０を駆動する。
【００３２】
その後、時刻Ａにて、通常の記録パルスの生成よりも、早い立ち上がり時間で、急激にレーザ駆動電流をピーク電流Ipeまで引き上げ、通常の記録パルス生成よりも短い時間の後、時刻Ｃにて再度、バイアス電流Ibiへと引き下げられる。このときの、半導体レーザ２０の出射光強度の時間変化は図４Ｄに示される。
【００３３】
図４Ｄに示すように、閾値電流Ithより低いバイアス電流Ibiにより駆動されている時刻Ａまでは、半導体レーザ２０はレーザ発振を開始しておらず、無視レベル程度の発光ダイオードとしての光出射がある程度である。その後、時刻Ａにて急峻な印加電流の増大に伴い、緩和振動が開始され、出射光強度は急激に上昇する。その後、印加電流が再度閾値電流以下に戻される時刻Ｃまでの間、緩和振動による光出射が持続する。この例の場合、緩和振動の２周期目のパルスが生成されたタイミングで時刻Ｃに到達し、記録パルス生成が終了している。
【００３４】
このように、緩和振動による短光記録パルスは、通常の記録パルスに比べて、非常に短い時間で出射光強度が上昇し、半導体レーザの構造によって決まる一定の周期で出射光強度が低下するという特徴を持っている。したがって、緩和振動によるパルスを記録パルスに用いることにより、通常の記録パルスでは得られない、短い立ち上がりおよび立下り時間を持ち、かつ強いピーク強度を持った短光記録パルスを得ることが可能となるのである。
【００３５】
一般的に知られた関係として、半導体レーザのレーザ共振器長Ｌと緩和振動周期Ｔには以下の関係がある。
【００３６】
Ｔ  ＝  ｋ・｛２  ｎＬ  ／ｃ｝  …（１）
ここで、ｋは定数、ｎは半導体レーザの活性層の屈折率、ｃは光速（３．０×１０８  （ｍ／ｓ））である。したがって、ＬＤ共振器長Ｌと緩和振動周期Ｔ、ひいては、緩和振動パルス幅は、比例関係にあることが分かる。
【００３７】
このことから、緩和振動パルス幅を長くしたい場合は、レーザ共振器長Ｌを長く、緩和振動パルス幅を短くしたい場合には、レーザ共振器長Ｌを短くすればよいことになる。すなわち、緩和振動パルス幅はレーザ共振器長Ｌによって制御可能であると言える。
【００３８】
図５は、半導体レーザ２０のレーザ共振器長Ｌが６５０μｍである場合に得られる出射光強度の緩和振動波形の計測結果である。緩和振動パルス幅は半値全幅でおよそ８１ｐｓであることが分かる。上述の式（１）から、レーザ共振器長Ｌと緩和振動パルス幅は比例関係にあることが判っていることから、レーザ共振器長Ｌと得られる緩和振動パルス幅（ＦＷＨＭ）Ｗｒの変換式として以下の関係が得られる。
【００３９】
Ｗｒ  （ｐｓ）  ＝  Ｌ  （μｍ）  ／  ８．０  （μｍ／ｐｓ）…（２）
次に、本実施形態に係る光記録装置における光記録媒体へのデータの記録について述べる。光ディスク１は例えば、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＨＤＤＶＤ−ＲＷ、ＨＤＤＶＤ−ＲＡＭといった書換え形ディスクであり、記録層に相変化材料を用いている。相変化形光ディスクでは、データビットの記録と消去とは記録層に集光されるパルス状のレーザ光の強度を制御することによって行なわれる。
【００４０】
記録は、記録層の結晶状態に初期化された領域にアモルファスのマークを形成することを意味する。アモルファスマークは、相変化材料が溶融し、直後に急冷されることにより形成される。このためには、比較的短くて高いパワーのパルス状レーザ光を相変化記録層に集光し、局所的な温度を相変化材料の融点Ｔｍを超える温度にまで上昇させて、局所的な溶融を生じさせる必要がある。その後、記録パルスが途切れると溶融した局所領域は急激に冷やされ、溶融−急冷過程を経た固体のアモルファスマークが形成される。
【００４１】
一方、記録されたデータビットの消去は、アモルファスマークを再結晶化することにより行なわれる。結晶化は、今度は局所的なアニーリングにより実現される。記録層にレーザ光を集光し、記録パワーよりやや低いレベルに制御することで、相変化記録層の局所的な温度を結晶化温度Ｔｇ以上にまで上昇させるとともに、融点Ｔｍよりは低い温度に保つ。
【００４２】
このとき、一定の時間に渡り、局所的な温度を結晶化温度Ｔｇと融点Ｔｍとの間に保つことで、アモルファスマークを結晶状態に相変化させることが出来る。こうして記録マークの消去が可能となるのである。
【００４３】
尚、このとき結晶化するのに要求される、結晶化温度Ｔｇと融点Ｔｍとの間に保つべき時間を結晶化時間と呼ぶ。記録されたデータビットの再生には、記録層を相変化させない程度に低いパワー、すなわち再生パワーのＤＣレーザ光を情報記録層に照射する。
【００４４】
本実施形態に係る光記録装置では、データビットの記録に用いる記録パルスを緩和振動による短光記録パルスとすることを特徴としている。通常の記録パルスによって形成されたアモルファスマークは上述のように相変化材料の溶融−急冷過程を経て形成される際、図６Ａに示すようにアモルファスマークの周縁部に再結晶化の環状領域（再結晶化リング）を生ずる。
【００４５】
これは、アモルファスマークの周縁部で一旦溶融された領域が冷却過程で結晶化温度Ｔｇと融点Ｔｍとの間の温度領域を結晶化時間以上経ることで、再結晶化されたものである。これは、アモルファスマークのサイズを結果的に小さくする効果（セルフシャープニング効果）があるものの、マーク周縁部での再生信号のジッタ（ゆらぎ）や、トラック上の前後のマーク同士の熱的干渉や、隣接トラックに形成されたマークの部分的消去（クロスイレーズ）を引き起こす場合がある。
【００４６】
一方、本実施形態に係る光記録装置のように緩和振動で得られる短光記録パルスにより形成されたアモルファスマークは図６Ｂのように、アモルファスマークの周縁部に再結晶化リングを生じない。これは、短光記録パルスとして短時間に高いパワーのレーザ光を照射することで、レーザ光照射直後に相変化層を溶融させ、溶融領域が熱伝導により周縁部に有意に広がる前に照射を終了させることにより、レーザ光照射直後の溶融部のみをアモルファスマーク化することによるものである。
【００４７】
このように、短光記録パルスによる再結晶化リングを生じないアモルファスマークでは、マーク周縁部のジッタが低減することや、トラック上の前後のマーク同士の熱的干渉によるマーク変形やエッジシフトや、隣接トラックに形成されたマークのクロスイレーズが生じないといった利点がある。
【００４８】
勿論、短光記録パルスによる記録には上記のような記録マークの質的向上といった利点があると共に、短時間にマークを記録出来ることから、高転送レート記録に適しているという利点があることは言うまでもない。
【００４９】
光ディスクにおいて、大容量化と共に、高転送レートに対する要求は強く、ＨＤＤＶＤ−ＲやＨＤＤＶＤ−ＲＷでも、標準の１倍速（線速度  ６．６１ｍ／ｓ）に対して、２倍速の規格が既に発行されている。今後も、４倍速や８倍速といった高倍速化が期待されている状況である。
【００５０】
高転送レートを達成するためには、記録マークを高速に、すなわち短時間に記録する必要がある。相変化形ディスクでは、これはとりもなおさずアモルファスマークを短光記録パルスにより記録することを意味する。例えば、ＨＤＤＶＤでは、８倍速になるとチャネルクロックレートは、５１８．４Ｍｂｐｓとなり、１チャネルビットに相当する時間は１．９２９ｎｓとなる。
【００５１】
本実施形態に係る光記録装置で言う短光記録パルスに要求されるパルス幅は、アモルファスマーク形成時に再結晶化リングを生じないようなパルス幅である。アモルファスマーク形成時に再結晶化リングとなる領域は、上述のようにアモルファスマーク周縁部で一旦溶融された、すなわち、相変化材料の融点を超えた、領域である。このとき、融点をわずかに超えた領域のみが、再結晶化される。
【００５２】
なぜなら、融点を大きく超えた温度まで昇温された領域は、温度低下の勾配が大きく、比較的急峻に冷却されるため、アモルファス化されるからである。これは、温度勾配δＴ／δｘ  と、熱流量密度  ｑ（Ｗ／ｍ２）との良く知られた関係（フーリエの熱伝導則）ｑ＝Ｋ・δＴ／δｘ  から分かるように、温度勾配が大きいほど、温度が高い領域から低い領域への熱流量が大きくなるからである。ここでＫ（Ｗ／ｍ・Ｋ）は熱伝導率、ｘは温度差を持った界面での熱伝導の方向（界面の法線ベクトル方向）の距離である。
【００５３】
短光記録パルスによる記録の場合、レーザ光照射直後に光スポット中央部が融点を超えるように、高いパワーのレーザ光を照射する。
【００５４】
図７Ａは短光記録パルスによる記録の場合の記録トラック上の温度分布を示し、図７Ｂ通常の記録パルスによる記録の場合の記録トラック上の温度分布を示す。図７Ａおよび図７Ｂでは、上段が記録パルス照射直後のトラック上の融点超過領域、中段が記録パルス終了時の融点超過領域、下段が中段のＡ−Ａ’断面での温度分布を表している。尚、本来は、記録ビームスポット（図７Ａで破線で表した領域）は、パルス照射中に図の上下方向に移動するが、この例では説明の簡易化のため、移動しないものとした。
【００５５】
いずれの記録パルスの場合も、パルス照射直後からパルスが終了するまでの間に、光スポット中央の融点を超えた領域は、伝熱により拡大する。しかし、短光記録パルスの場合は、パルス照射時間が短いため、ほとんど拡大しない。
【００５６】
短光記録パルスによる記録の場合、パルス終了時の光スポット中央を含む断面における温度分布は、光ビーム照射直後とほぼ同一のガウス分布形状となっており、融点以上と融点以下の境界前後では急峻な温度勾配となっている。このため、再結晶化する領域、すなわち融点をわずかに超える範囲の領域（図中、融点Ｔｍと温度Ｔｍ２との間の温度を持つ領域）は、平面方向にはほとんど広がりを持っていない。したがって、伝熱による光スポット中央の融点以上の領域の拡大が無視できる程度の時間で光強度（レーザパワー）が０となれば、再結晶化リングはごく狭い領域に限られることとなる。
【００５７】
一方、通常の記録パルスによるマーク形成の場合、比較的低いパワーのレーザ光を長時間照射するため、光スポット中央の融点を超える領域は徐々に拡大していく（図７Ｂ上段から中段）。この際、光スポット中央を含む断面における温度分布はもはやガウス分布ではなく、よりなだらかな温度勾配を有する形状となる（図７Ｂ下段）。
【００５８】
このため、再結晶化する領域は、平面方向に比較的大きな広がりを持つこととなる。図７Ｂ中段の破線は再結晶化限界を示しており、この破線の内部がアモルファスマークとなる領域である。このように、通常の記録パルスでは、マーク形成時に大きな再結晶化リングを伴うこととなる。
【００５９】
この再結晶化リングの平面方向の幅は、パルス照射時間における融点領域の平面方向の拡散距離とほぼ同様になると考えられる。一般的な相変化材料として、熱伝導率Ｋ＝０．００５  Ｊ／ｃｍ／ｓ／℃、  比熱  Ｃ＝１．５  Ｊ／ｃｍ３／℃、とすると、パルス照射時間内における熱拡散距離を推定することが出来る。時間ｔの間に、熱は距離Ｌ  ＝  （Ｋｔ／Ｃ）１／２だけ拡散すると考えられることから、再結晶化リングの領域が、ＨＤ  ＤＶＤ−ＲＷの最短マーク長０．２０４μｍの１０％以下の範囲に限られる、すなわち、一方向で、１０．２ｎｍ以下の範囲に限られるためには、パルス照射時間は０．４４ｎｓとなる。これが、短光記録パルスに要求されるパルス幅と言える。
【００６０】
既に述べたように、半導体レーザのレーザ共振器長Ｌと得られる緩和振動パルス幅Ｗｒの関係として式（２）が得られていることから、短光記録パルスによる記録には、４４０ｐｓ以下のパルス幅を用いること、すなわち、共振器長３５２０μｍ以下の半導体レーザを用いる必要があることが分かった。
【００６１】
一方、再結晶化リングを縮小する観点から言えば、パルス照射時間は短いほど良いことになるが、現実には相変化材料を融点以上に昇温するためのエネルギーを与えるのが困難になる。すなわち極めて高いパワーのレーザ光を短時間に照射する必要が生じる。したがって、現実的にはパルス照射時間は５０ｐｓ程度以上は必要と考えてよい。これは、式（２）の関係を用いると、レーザ共振器長４００μｍ以上の半導体レーザが必要となることに相当する。
【００６２】
式（２）から分かるように、緩和振動パルスを光ディスク１への情報記録に用いるとき、光記録装置に用いる半導体レーザ２０のレーザ共振器長が決まると、緩和振動パルス幅が一意に決まることになる。上述したように、パルス幅が短い場合には、高いパワーのレーザ光を照射することで相変化材料を融点以上に昇温することになるが、半導体レーザ２０の最高パワーでレーザ光を照射しても融点以上に達しない場合もある。このような場合には、レーザ光の緩和振動パルスを複数回照射することが有用である。
【００６３】
図８は緩和振動パルスを３回発生するように半導体レーザ２０に対するレーザ駆動電流を制御した場合に得られる出射光強度の緩和振動波形を示す。緩和振動パルスを３回発生させることでパルスによる照射エネルギー（図中のパルスによる時間積分値）が増加することで、相変化材料を融点以上に上昇させることが可能となる。しかし、図からわかるように、１回目の緩和振動パルスに比べて、２回目、３回目のパルス強度が徐々に低下する。このため、これ以上の複数回のパルスの照射は、余り有効でない。
【００６４】
このように、半導体レーザ２０の緩和振動パルスを用いて光記録媒体にデータを記録する光記録装置では、レーザ共振器長に応じて、緩和振動パルスのパルス数を加減することが必要となる。また、半導体レーザの定格出力が低いレーザを用いる場合にも、複数回の緩和振動パルスを用いることは有用である。
【００６５】
図９は図１に示す光記録装置の半導体レーザ駆動制御構造をさらに詳細に示す。
【００６６】
半導体レーザ駆動制御構造では、ＰＬＬ制御回路１０６およびレーザ変調制御回路１０７が半導体レーザ駆動回路（ＬＤ駆動回路）２９として設けられ、ＣＰＵ１００、ＲＯＭ１０１、ＲＡＭ１０２、インターフェース１０３、およびホスト装置１０４がコントローラＣＴＲとして設けられる。コントローラＣＴＲにおいて、ＣＰＵ１００、ＲＯＭ１０１、ＲＡＭ１０２、インターフェース１０３はバス１０５により相互接続され、ホスト装置１０４はインターフェース回路に接続される。ＣＰＵ１００はデータの記録および再生に必要な様々なデータ処理を行う。ＲＯＭ１０１はＣＰＵ１００の制御プログラムおよび様々な固定データを格納し、ＲＡＭ１０２はＣＰＵ１００の入出力データを一時的に格納する。
【００６７】
インターフェース回路１０５はホスト装置１０４から供給される記録データを受信する。この記録データはコントローラＣＴＲにおいてＤＶＤ記録フォーマットに変換され、パルス駆動信号としてレーザ変調制御回路１０７に供給される。ＰＬＬ制御回路１０６はデータ記録時にレーザ変調制御回路１０７に対して記録クロックを出力する。レーザ変調制御回路１０７はデータ記録時に記録クロックに同期してパルス駆動信号に対応するレーザ駆動電流を半導体レーザ２０に印加する。コントローラＣＴＲからのバイアス制御信号はこのレーザ変調制御回路１０７においてレーザ駆動電流に対するバイアス電流Ibiを設定するために用いられる。また、温度検出器ＴＤは半導体レーザ２０の温度Ｔを測定して、測定結果の温度データをコントローラＣＴＲに供給する。半導体レーザ２０から出射するレーザ光の一部は偏光ビームスプリッタ２２のハーフミラーで一定比率だけ分岐され、光検出器２６に入射する。光検出器２６は半導体レーザ２０の出射光強度を検出しこの出射光強度に比例した受光信号を出力するフォトダイオードである。この受光信号はレーザ変調制御回路１０７にフィードバックされ、記録時に得られる半導体レーザ２０の出射光強度に対してレーザ駆動電流を適切な関係に制御するために利用される。
【００６８】
ＬＤ駆動回路２９は半導体レーザ２０の出射光強度を緩和振動させるレーザ駆動電流としてバイアス電流Ibiからピーク電流Ipeに遷移するパルスを印加し、これにより半導体レーザ１０を駆動するように構成される。この場合、緩和振動を伴う出射光波形のレーザ光によって記録品位の高い情報記録を行うためには、パルスの印加毎に生じる出射光強度の先頭（第１）ピーク値のバラツキを制限することが重要である。先頭ピーク値のバラツキはバイアス電流Ibiに依存する。ここでは、半導体レーザ２０の閾値電流が変動しても、半導体レーザ２０の閾値電流に対するバイアス電流Ibiの比率が維持される。
【００６９】
すなわち、光検出器２６からの受光信号はコントローラＣＴＲにも供給され、製造段階で出射光強度に関する半導体レーザ２０の温度特性を取得するために利用される。温度検出器ＴＤおよびコントローラＣＴＲからなる制御回路は上述のパルスの印加毎に生じる緩和振動の先頭ピーク値のバラツキを制限する所定の比率を半導体レーザ２０の閾値電流に対して有するようにバイアス電流Ibiを制御する。さらに、コントローラＣＴＲは閾値電流の変動に対して所定の比率を維持するようにバイアス電流Ibiを変更する。所定の比率は７０％以上で１００％未満のパーセンテージである。ＣＰＵ１００、ＲＯＭ１０１、ＲＡＭ１０２は温度検出器ＴＤによって測定された温度Ｔに対する半導体レーザ２０の閾値電流Ithを推定する推定処理を行う処理部を構成する。この処理部では、半導体レーザ２０の温度Ｔと半導体レーザ２０の閾値電流Ithとの関係テーブルが半導体レーザ２０の固有パラメータとして予めＲＡＭ１０２に保持され、推定処理がこの関係テーブルに基いて行われる。尚、処理部では、半導体レーザ２０の温度Ｔと半導体レーザ２０の閾値電流Ithとの関係を近似する関数が半導体レーザ２０の固有パラメータとして予めＲＡＭ１０２に保持され、推定処理がこの関数に基いて行われてもよい。
【００７０】
上述の半導体レーザ駆動制御構造は以下の原理に基いて決定されたものである。
【００７１】
図１０はレーザ駆動電流と出射光強度との関係を示す。図１０を参照すると、出射光強度がレーザ駆動電流に対して急激に増大する境界値が存在する。この境界値は半導体レーザ２０の閾値電流Ithである。図１０では、ｐａ１およびｐａ２が閾値電流Ithよりも小さいレーザ駆動電流の領域ａに含まれる２つの座標点で得られた出射光強度の測定値であり、ｐｂ１およびｐｂ２が結果的に閾値電流Ithよりも大きいレーザ駆動電流の領域ｂに含まれる２つの座標点で得られた出射光強度の測定値である。また、ＬａおよびＬｂはこれらの計測値から求めることのできる１次関数の直線である。１次関数の直線Ｌａ，Ｌｂはそれぞれ領域ａ，ｂにおいてレーザ駆動電流と出射光強度との関係を近似するもので、閾値電流Ithはこれら直線Ｌａ，Ｌｂの交点での電流値であると推定される。
【００７２】
図１１はバイアス電流Ibiと緩和振動で得られた出射光強度の先頭ピーク値のバラツキとの関係を示す。ここで、先頭ピーク値は緩和振動パルスのうちで短光記録パルスとして用いられる先頭の１つの振幅のことである。図１０を参照すると、先頭ピーク値のバラツキは２５[mA]からである閾値電流Ith（＝３５[mA]）までのバイアス電流Ibiの範囲において比較的小さい。閾値電流Ith（＝３５[mA]）を基準とすると、バイアス電流Ibi＝２５[mA]はほぼ閾値電流Ithの７０％に相当する。従って、所定の比率が７０％以上で１００％未満のパーセンテージに決定され、バイアス電流Ibiが半導体レーザ２０の閾値電流Ithに対してこのような所定の比率を有するように制御される。但し、半導体レーザ２０の閾値電流Ithは一般に半導体レーザ２０の温度上昇に伴い増加するため、これがバイアス電流Ibiを不適切にする原因となる。このため、半導体レーザ２０の温度Ｔによって変動したときの閾値電流Ithを推定し、この閾値電流Ithに対して７０％以上で１００％未満のパーセンテージを有するように図１２に示すバイアス電流Ibiを制御すれば、閾値電流Ithの変動に対処できる。
【００７３】
すなわち、半導体レーザ２０の温度Ｔと半導体レーザ２０の閾値電流Ithとの関係はこのような観点から予め求められ、関係テーブルとして保持される。このような関係テーブルがあれば、装置使用時に半導体レーザ２０の温度Ｔを測定し、測定された温度Ｔから推定される閾値電流Ithに対して所定の比率を維持するようにバイアス電流Ibiを変更することで、半導体レーザ２０の温度Ｔに依存した閾値電流Ithの変動があっても出射光強度の緩和振動波形を安定化させて、先頭ピーク値のバラツキを制限できる。
【００７４】
以下に半導体レーザ２０の閾値電流Ithを求める手順を説明する。閾値電流Ithは半導体レーザ２０の仕様から想定可能であるが、正確ではない。このような状況で図１０に示す領域ａ，ｂにレーザ駆動電流を区分することは困難である。従って、これら領域ａ，ｂはレーザ駆動電流を一定の増分で変更して、この増分に対する出射光強度の変化を確認することにより閾値電流Ithを求める必要がある。
【００７５】
図１３は閾値電流Ithを求める処理の一例を示す。この処理では、最初のステップＳ１でレーザ駆動電流を０に設定する。次のステップＳ２では、例えば５[mA]のような増分を加算したレーザ駆動電流で半導体レーザ２０を駆動することにより得られる半導体レーザ２０の出射光強度を測定し、このレーザ駆動電流と出射光強度の組み合わせをＲＡＭ１０２に保存する。ステップＳ３では、２以上の座標点について測定が完了したかチェックする。２以上の座標点について測定が完了していなければ、ステップＳ２およびＳ３を再度実行する。２以上の座標点について測定が完了すると、ステップＳ４で測定結果の組み合わせを全て用いて、レーザ駆動電流と出射光強度との関係を近似する１次関数直線の傾きと切片の値を求め、ＲＡＭ１０２に保存する。次のステップＳ５では、ＲＡＭ１０２に保存された１次関数直線の傾きと切片の組み合わせが２組以上あるかチェックする。２組以上なければ、ステップＳ２〜Ｓ５が再度実行される。２組以上あれば、ステップＳ６で先行保存された１次関数直線の傾きと後続保存された一次関数直線の傾きとの差が一定値を越えて増大したかチェックされる。この差が一定値を越えない場合には、ステップＳ２〜Ｓ５が再度実行される。また、ステップＳ６では、この差が一定値を越えた場合には、ステップＳ７でこれら２つの１次関数直線の交点での電流値を半導体レーザ２０の閾値電流Ithであると判定する。半導体レーザ２０の閾値電流Ithは上述のような判定処理により求められる。但し、必ずしも図１３に示すような手順に従う必要はなく、他の方法で半導体レーザ２０の閾値電流Ithを取得してもかまわない。例えば、レーザ駆動電流と出射光強度との関係において出射光強度の最小閾値などを設けその値を越えた領域ｂについてのみ測定を行って１次関数直線を求め、レーザ駆動電流の座標軸に対する一次関数直線の切片の電流値を近似的に閾値電流Ithとみなすこともできる。
【００７６】
装置の使用に先立つ製造段階では、閾値電流Ithを上述のようにして求めるだけでなく、半導体レーザ２０の温度Ｔと閾値電流Ithとの関係についても求める。図１４は半導体レーザ２０の温度Ｔと閾値電流Ithとの関係を求める処理の一例を示す。この処理では、ステップＳ１１において図１３に示す処理で閾値電流Ithを取得してＲＡＭ１０２に保存し、ステップＳ１２で閾値電流Ithに適用される温度Ｔを測定してＲＡＭ１０２に閾値電流Ithと組み合わせて保存され、ステップＳ１３で温度Ｔおよび閾値電流Ithの組み合わせが十分なサンプル数に達したかチェックする。サンプル数が不足していれば、ステップＳ１１〜Ｓ１３が繰り返される。十分なサンプル数に達していれば、ステップＳ１４が実行される。半導体レーザ２０の温度ＴをＴ１，Ｔ２，Ｔ３に変化させた場合には、図１５に示すように３つのレーザ駆動電流−出射光強度の特性がＴ１，Ｔ２，Ｔ３においてそれぞれ得られる。この場合、閾値電流IthはＴ１，Ｔ２，Ｔ３に対してそれぞれIth1, Ith2, Ith3に変化する。ステップＳ１４では、図１６に示すような半導体レーザ２０の温度Ｔと閾値電流Ithとの関係を近似する関数ｆ（Ｔ）、または半導体レーザ２０の温度Ｔと閾値電流Ithとの関係テーブルがＴ１，Ｔ２，Ｔ３とIth1, Ith2, Ith3との組み合わせから作成され、ＲＡＭ１０２に保存される。関数ｆ（Ｔ）は例えば温度Ｔに関する高次多項式であり、計測のコストや必要とする閾値電流値の推定精度に応じて次数を決定する。この関数ｆ（Ｔ）については、その特性を現す係数などをＲＡＭ１０２に保存すればよい。
【００７７】
装置使用時においては温度検出器ＴＤで測定された温度ＴとＲＡＭ１０２に保存された上述の係数より関数ｆ（Ｔ）の演算を用うか関係テーブル参照して、測定温度Ｔに対応する閾値電流Ithを求め、半導体レーザ２０の温度Ｔによって変動したときの閾値電流Ithを推定し、この閾値電流Ithに対して７０％以上で１００％未満のパーセンテージを有するように図１２に示すバイアス電流Ibiを制御する。
【００７８】
本実施形態では、バイアス電流Ibiが先頭ピーク値のバラツキを制限する所定の比率を半導体レーザの閾値電流Ithに対して有するように制御される。この制御において半導体レーザの閾値電流Ithが温度Ｔに依存して変動すると、先頭ピーク値のバラツキを確実に制限できなくなるため、バイアス電流Ibiは閾値電流の変動に対して所定の比率を維持するように変更される。従って、閾値電流Ithが変動しても、出射光強度の緩和振動波形を安定化させることができる。また、上述の制御を行う場合、半導体レーザ２０の温度変化を阻止する必要がないため、ペルチェ素子等のthermoelectric cooler (ＴＥＣ)を省略できる。
【００７９】
尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、上述の実施形態では、相変化材料を用いた書換え形光ディスクを例に用いたが、これは例えば１回記録形（追記形）の光ディスクであっても、本発明は適用可能である。
【００８０】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００８１】
さらに、本発明は図１７に示すような波形で半導体レーザ２０に印加されるレーザ駆動電流のバイアス電流Ibiにも適用できる。
【００８２】
図１７の（ａ），（ｂ）および（ｃ）はＬＤ駆動回路２９から半導体レーザ２０に供給されるレーザ駆動電流の時間領域、半導体レーザ２０の出射光強度の波形、および半導体レーザ２０の出射光（レーザ光）によって光ディスク１の記録膜に形成されるマーク（記録マーク）の形状を示す。
【００８３】
図１７の（ａ）において、光ディスク１の記録膜上の集光点が記録マークを形成しない場所にある領域（Ａ）では、半導体レーザ２０の出射光強度は、光ディスク１上の位置情報を読み出すためと、サーボをかけておくために光ディスク１から情報を再生する際に用いられる再生パワーに制御されている。すなわち、レーザ発振可能なレーザ駆動電流である閾値電流Ithよりも大きなI2の大きさのレーザ駆動電流が半導体レーザ２０に供給される。
【００８４】
また、領域（Ｃ）においては、I2よりもさらに大きなI3のレーザ駆動電流(＝ピーク電流)が半導体レーザ２０に供給され、図１７の（ｂ）に示すような最大の先頭ピーク値Ｐ１に達する緩和振動パルスとしてレーザ光が発射される。
【００８５】
尚、緩和振動パルスが出力される領域（Ｃ）の直前の所定時間Ｔ１の間、すなわち領域（Ｂ）の間、閾値電流Ithよりも小さいI1の大きさのレーザ駆動電流（＝バイアス電流）が、半導体レーザ２０に供給される。
【００８６】
また、緩和振動終了後すなわち領域（Ｄ）におけるレーザ駆動電流の大きさは、再び、閾値Ithよりも大きな前述のI2としている。
【００８７】
すなわち、緩和振動により得られる急峻なパルスであるレーザ光を用いて光ディスク１に情報を記録する本発明においては、光ディスク１に記録されている情報を再生するために必要なレーザパワー（再生パワー）に比較して、記録時に照射するレーザ光の時間平均パワーが小さく、光ディスク１から情報を再生した直後に記録を始めた場合には、レーザから出射される平均レーザパワーを変動させる。
【００８８】
平均レーザパワーが変動することにより半導体レーザ２０の温度が変化して半導体レーザ２０の閾値電流Ithも変動することになる。
【００８９】
この閾値電流Ithの変動は、同じレーザ駆動電流で半導体レーザ２０に駆動している場合においても温度変化の前後で、出射光強度を変化させる。よって、このような閾値電流Ithの変化は、光ディスク１の記録膜に良好なマークを記録するうえで好ましくない。
【００９０】
このような問題を避けるために、再生時と記録時の出射光の平均パワーを略等しくすることが望ましい。尚、記録時と再生時の出射光の平均パワーは、例えば再生時に用いる第１の平均パワー（Ａ）と、記録時に用いる第２の平均パワー（Ｂ）について、    
０．８  ＜  Ａ／Ｂ  ＜  １．２    
の範囲内において、概ね温度変化の影響を無視できる程度であることが確認されている。
【００９１】
図１８は、半導体レーザ２０に供給される駆動時間の電流値をI1に設定する時間Ｔ１と緩和振動の出射光強度の先頭ピーク値Ｐ１との関係を示している。半導体レーザ２０は波長４０５nm、共振器長８００μｍ、レーザ発振の閾値電流３５mＡで、レーザ駆動電流を２０mＡから立ち上がり時間１５０ｐｓで急激に１２０mＡまで遷移させている。
【００９２】
既に説明した通り、緩和振動は、半導体レーザ２０において、レーザ駆動電流があるレベルから閾値電流Ithを大きく超える一定のレベルまで急激に上昇した際に生ずる、過渡的な振動現象であるから、記録パルスとして利用するためには、パルス幅（記録パルス長）が安定であることが必須である。尚、時間Ｔ１が小さい場合には、緩和振動によって生じるレーザの最大パワーＰ１が小さく、Ｔ１が長くなるにつれて、定常発振パワーの２．２倍程度まではＰ１も大きくなることが確認されている。また、Ｐ１は、その後収束するが、本方式では、緩和振動が収束した後のレーザ強度を、０．４５×Ｐ１としている。
【００９３】
緩和振動の先頭ピーク値Ｐ１が大きい場合には、定常パワー発振での記録に比べて、トータルの記録エネルギーが小さくなることが分かっている。これは熱記録（レーザ光として供給される熱エネルギー量）によって記録マークが記録される光ディスクにおいては、通常の低パワーで長時間レーザを照射してマークを記録する場合に比較して熱拡散時間が１ns程度であるために、これより長い時間で記録する通常の記録波形では、レーザを照射している間も熱が拡散してしまうのに対して、緩和振動では、１ns以下の短い時間に大きなパワーを照射するために、レーザを照射している時間は熱の拡散が小さい。そのために、通常の1nsを超える記録方法に比べて、パワーを時間積分した記録エネルギーは緩和振動を使った記録方法のほうが、小さくなる。上記のような、緩和振動の先頭ピーク値Ｐ１が通常の定常レーザ強度の２．２倍になる場合には、記録エネルギーが通常の定常発振レーザの４０％程度に低下する。これによって、ピックアップヘッドの消費エネルギーも小さくなり、ピックアップヘッドの温度上昇が抑えられる。ピックアップヘッドの対物レンズやミラーなどの光学素子は温度上昇によって、熱膨張を起こし、変形するために、対物レンズで集光されるスポット径が大きくなり、記録されるマークの大きさが大きくなる。しかしながら緩和振動を使って記録を行えば、温度上昇が抑えられるために、このような問題を小さくすることができる。
【００９４】
特に、このような通常の定常なレーザの照射に比べて、記録エネルギーが小さくなる効果は、Ｐ１が定常レーザの２倍以上ある場合にこのような効果が顕著に見られるために、緩和振動を使ってマークを記録する場合には、Ｐ１が飽和する値の９０％の値になる、Ｔ１の期間が１ｎｓ以上であることが望ましいことがわかる。
【００９５】
さらに、Ｔ１が３ｎｓ以上であればほぼ飽和パワーと等しくなり、これ以上ではＴ１の期間のレーザ出力に対する影響がほぼ無いことが確認されている。従って、Ｔ１は、３ｎｓ以上であれば更に望ましい。
【００９６】
本発明を上述のようなレーザ駆動電流のバイアス電流Ibiに適用した場合、バイアス電流Ibiが先頭ピーク値のバラツキを制限する所定の比率を半導体レーザの閾値電流Ithに対して有するように制御される。この制御において半導体レーザの閾値電流Ithが温度Ｔに依存して変動すると、先頭ピーク値のバラツキを確実に制限できなくなるため、バイアス電流Ibiは閾値電流の変動に対して所定の比率を維持するように変更される。従って、閾値電流Ithが変動しても、出射光強度の緩和振動波形を安定化させることができる。また、上述の制御を行う場合、半導体レーザ２０の温度変化を阻止する必要がないため、ペルチェ素子等のthermoelectric cooler (ＴＥＣ)を省略できる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の一実施形態に係る光記録装置の構成例を概略的に示す図である。
【図２】図１に示す光ディスクの断面構造の一例を示す図である。
【図３】図１に示す半導体レーザの発光体構造の一例を示す図である。
【図４Ａ】図１に示す半導体レーザの出射光を通常の記録パルスとして得る従来の記録方式において印加されるレーザ駆動電流の波形の一例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示すレーザ駆動電流の印加により得られる半導体レーザの出射光の強度波形の一例を示す図である。
【図４Ｃ】図１に示す半導体レーザの出射光を緩和振動を利用した短光記録パルスとして得る本実施形態の記録方式で印加されるレーザ駆動電流の波形の一例を示す図である。
【図４Ｄ】図４Ｃに示すレーザ駆動電流の印加により得られる半導体レーザの出射光の強度波形の一例を示す図である。
【図５】図１に示す半導体レーザのレーザ共振器長が６５０μｍである場合に得られる出射光強度の緩和振動波形の計測結果の一例を示す図である。
【図６Ａ】図４Ｂに示す通常の記録パルスにより形成されたアモルファスマークについて説明するための図である。
【図６Ｂ】図４Ｄに示す短光記録パルスにより形成されたアモルファスマークについて説明するための図である。
【図７Ａ】図４Ｄに示す短光記録パルスによる記録の場合の記録トラック上の温度分布の一例を説明するための図である。
【図７Ｂ】図４Ｂに示す通常の記録パルスによる記録の場合の記録トラック上の温度分布の一例を説明するための図である。
【図８】図１に示す半導体レーザに対するレーザ駆動電流を緩和振動パルスを３回発生するように制御した場合に得られる出射光強度の緩和振動波形の一例を示す図である。
【図９】図１に示す光記録装置の半導体レーザ駆動制御構造をさらに詳細に示す図である。
【図１０】図９に示す半導体レーザに印加されるレーザ駆動電流と出射光強度との関係を示す図である。
【図１１】図９に示す半導体レーザにレーザ駆動電流として印加されるバイアス電流と緩和振動で得られた出射光強度の先頭ピーク値のバラツキとの関係を示す図である。
【図１２】図９に示す半導体レーザに印加されるレーザ駆動電流の波形を示す図である。
【図１３】図９に示す半導体レーザの閾値電流を求める処理の一例を示す図である。
【図１４】図９に示す半導体レーザの温度と閾値電流との関係を求める処理の一例を示す図である。
【図１５】図９に示す半導体レーザのレーザ駆動電流−出射光強度の特性を３つの温度について示す図である。
【図１６】図９に示す半導体レーザの温度と閾値電流との関係を示す図である。
【図１７】図１に示した半導体レーザに供給されるレーザ駆動電流、出射光強度の波形、および光ディスク上の記録膜に形成される記録マークの関係を説明するための図である。
【図１８】図１７に示した出射光強度の波形と期間Ｔ１との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９８】
Ibi…バイアス電流、Ipe…ピーク電流、Ith…閾値電流、Ｌ…共振器長、ＣＴＲ…コントローラ、ＤＴ…温度検出器、１…光ディスク（記録媒体）、２０…半導体レーザ、２１…コリメートレンズ、２４…対物レンズ、２６…光検出器、２７…演算回路、２９…半導体レーザ駆動回路、１００…ＣＰＵ、１０１…ＲＯＭ、１０２…ＲＡＭ、１０３…インターフェース、１０４…ホスト装置。
【図１】
2009111259.tif 000003
【図２】
2009111259.tif 000004
【図３】
2009111259.tif 000005
【図４Ａ】
2009111259.tif 000006
【図４Ｂ】
2009111259.tif 000007
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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