專利名稱：半導(dǎo)體激光裝置和光學(xué)拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光裝置和光學(xué)拾取裝置，例如，涉及適用于光盤裝置的半導(dǎo)體激光裝置和光學(xué)拾取裝置，該光盤裝置把信息光學(xué)地記錄于光盤之類的信息記錄媒質(zhì)上或從該記錄媒質(zhì)光學(xué)地再現(xiàn)信息。
(2)背景技術(shù)為了使光學(xué)拾取裝置的尺寸更小、厚度更薄和可靠性更高，已出現(xiàn)了配備全息元件的光學(xué)拾取裝置。圖8示出配備全息元件以構(gòu)成光學(xué)拾取裝置的半導(dǎo)體激光裝置的例子。
在該半導(dǎo)體激光裝置中，首先通過光柵元件103衍射半導(dǎo)體激光芯片101發(fā)出的激光束107。注意，半導(dǎo)體激光芯片101放在桿106上，并且光柵元件103放在全息元件/光柵元件定位罩105上。在由該光柵元件103衍射的衍射光中，第0級(jí)衍射光束108A被用于信號(hào)檢測(cè)，而第±1級(jí)衍射光束108B、108C用于跟蹤信號(hào)檢測(cè)。
然而，這個(gè)光柵元件103所衍射的第0級(jí)衍射光束108A和第±1級(jí)衍射光束108B、108C，在引向光盤(未顯示，其為照射的對(duì)象)的前向路徑上通過全息元件104的過程中被全息元件104衍射。于是，只有這個(gè)全息元件104衍射的第0級(jí)衍射光束109才能用作信號(hào)。此外，全息元件104衍射的第±1級(jí)衍射光束110A、110B產(chǎn)生了損耗分量。
全息元件104衍射的第0級(jí)衍射光束109在來自光盤的后向路徑上再次受到全息元件104的衍射，變成第1級(jí)衍射光束111，該第1級(jí)衍射光束111會(huì)聚于光檢測(cè)器102的光接收部件。
眾所周知，在來自光盤的后向路徑上，已通過全息元件104的第0級(jí)衍射光束不但無益于信號(hào)檢測(cè)，而且會(huì)因其返回到激光芯片101而引起噪音。
而且，在配備上述半導(dǎo)體激光裝置的光學(xué)拾取裝置中，還會(huì)出現(xiàn)如下問題。
在前向路徑上，通過全息元件104的全息圖案時(shí)衍射的第±1級(jí)和較高級(jí)衍射光束都無助于信號(hào)檢測(cè)。也就是說，它們形成損耗成分。因此，有必要增加激光芯片101發(fā)出的激光束的功率，所增加的程度和損耗成分相對(duì)應(yīng)。
結(jié)果，全息元件104中第0級(jí)衍射光束的比率必然被設(shè)定為較高的值，但是，在這種情況下，后向路徑上全息元件104中的衍射效率將不可避免地變低，從而向光接收器102衍射的衍射光束的信號(hào)強(qiáng)度將不可避免地變低。而且，因?yàn)槿⒃?04具有高比率的第0級(jí)衍射光束，所以從光盤到激光芯片101的后向光束的比率也將會(huì)較高，從而引起如上所述的噪音，這會(huì)在使用中造成困難。
按照目前情況，光盤上面的寫入速度主要受激光功率的制約。因此，在前向路徑上，寫入速度受限于全息元件104的全息圖案衍射的光的損耗，所以需要降低前向路徑上的光學(xué)損耗，以便實(shí)現(xiàn)高速的寫入操作。
(3)發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體激光裝置和一種光學(xué)拾取裝置，兩者均能夠降低來自激光發(fā)射部件的前向路徑上的光學(xué)損耗，而且均能夠抑制光返回到激光發(fā)射部件，并且兩者均具有高功率和高靈敏度。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種半導(dǎo)體激光裝置，其包括激光發(fā)射部件，用于發(fā)射激光束；激光接收部件，用于接收照射物體反射的激光束的后向光束；偏振全息圖，用于將從激光發(fā)射部件發(fā)射的激光束發(fā)送到所述照射物體作為前向光束，而不使光束產(chǎn)生衍射，并且使激光束的后向光束產(chǎn)生衍射，以使所述后向光束沿朝向所述激光發(fā)射部件并接著朝向所述激光接收部件的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，其中，所述激光束的后向光束是已經(jīng)由所述照射物體反射的前向光束的返回光束；以及三光束衍射光柵，用于將通過偏振全息圖而從所述后向光束的衍射得到的全息衍射光束分成三個(gè)光束，并且用于使光束入射到所述激光接收部件上。
在本發(fā)明中，偏振全息圖將從激光發(fā)射部件發(fā)射的激光束發(fā)送到照射物體作為前向光束，但不使激光束產(chǎn)生衍射，并且使激光束的后向光束產(chǎn)生衍射，該后向光束為照射物體所反射的前向光束的返回光束，以使后向光束朝向激光發(fā)射部件，并接著朝向激光接收部件的方向偏轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以降低來自激光發(fā)射部件的前向路徑上的光學(xué)損耗，并且可以抑制光返回到激光發(fā)射部件，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高功率、高靈敏度的半導(dǎo)體激光裝置。
而且，在本發(fā)明的半導(dǎo)體激光裝置中，三光束衍射光柵將由偏振全息圖而從后向光束的衍射所產(chǎn)生的全息衍射光束分成三個(gè)光束，并且使光束入射到激光接收部件上。因此，在本半導(dǎo)體激光裝置中，無需將三光束衍射光柵放在激光束的前向路徑上，從而通過激光光接收部件接收分為三光束的全息衍射光束，可以獲得跟蹤信號(hào)，而不會(huì)引起激光束的前向光束的任何功率損耗。
在半導(dǎo)體激光裝置的一實(shí)施例中，偏振全息圖的設(shè)計(jì)使得第0級(jí)衍射光束一般相對(duì)于后向光束是無效的。
在該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，由于偏振全息圖一般輸出相對(duì)于后向光束是空的第0級(jí)衍射光束，所以一般會(huì)消除從偏振全息圖導(dǎo)向激光發(fā)射部件的后向光束，從而能夠避免在激光發(fā)射部件中因后向光束而產(chǎn)生噪音。
同樣，在一實(shí)施例中，把偏振全息圖和三光束衍射光柵集成在一起。
在該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，因?yàn)槠袢D和三光束衍射光柵集成在一起，所以可以將半導(dǎo)體激光元件縮小成一集成單元。
在一實(shí)施例中，三光束衍射光柵的位置防止了從激光發(fā)射部件導(dǎo)向照射物體的前向光束照射到三光束衍射光柵上。
在該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，三光束衍射光柵不會(huì)截?cái)嗉す馐那跋蚬馐?，因此使用激光光接收部件接收已?jīng)被三光束衍射光柵分成三光束的全息衍射光束，可獲得跟蹤信號(hào)，而不會(huì)引起前向光束的任何功率損耗。
在一實(shí)施例中，激光接收部件包括第一光接收部件，用于接收從偏振全息圖產(chǎn)生的第+1級(jí)衍射光束，還包括第二光接收部件，用于接收從偏振全息圖產(chǎn)生的第-1級(jí)衍射光束。
在該實(shí)施例中的半導(dǎo)體激光裝置中，第+1級(jí)衍射光束中所包含的信息和第-1級(jí)衍射光束中所包含的信息，可作為不同種類的信息彼此獨(dú)立地通過第一光接收部件和第二光接收部件檢測(cè)。例如，在第-1級(jí)衍射光束中包含高頻帶信號(hào)(其為信息信號(hào))而第+1級(jí)衍射光束包含無需任何高頻的伺服信號(hào)的情況下，可通過第二光接收部件檢測(cè)信息信號(hào)，并通過第一光接收部件檢測(cè)伺服信號(hào)。結(jié)果，實(shí)現(xiàn)具有較高光利用效率的半導(dǎo)體激光裝置變成了可實(shí)施的方案。
而且，在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體激光裝置具有三光束衍射光柵，用于將從偏振全息圖產(chǎn)生的第+1級(jí)衍射光束或第-1級(jí)衍射光束之一分成三個(gè)光束。
在該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，通過將從偏振全息圖產(chǎn)生的第+1級(jí)衍射光束或第-1級(jí)衍射光束之一分成三光束的三光束衍射光柵，就能夠獲得跟蹤信號(hào)，而不必將三光束衍射光柵放在激光發(fā)射部件發(fā)出的激光束的前向路徑上。
在一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，三光束衍射光柵的光柵間距是恒定的。
在該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，因?yàn)槿馐苌涔鈻诺墓鈻砰g距是恒定的，所以這個(gè)三光束衍射光柵的三光束分割特性在排列光柵所順沿的方向上是恒定的，因此，不管排列光柵的位置如何，從偏振全息圖入射到三光束衍射光柵上的后向光束都會(huì)分成具有相似特性的三光束光。
在一實(shí)施例中，三光束衍射光柵的衍射效率可以取決于在光柵延伸所順沿的光柵延伸方向上的位置而變動(dòng)。
在該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，三光束衍射光柵的衍射效率隨著光柵延伸所順沿的光柵延伸方向上的位置而發(fā)生變化。因此，利用激光光接收部件檢測(cè)已通過三光束衍射光柵并且是從偏振全息圖產(chǎn)生的后向光束，就可以檢測(cè)出從偏振全息圖產(chǎn)生出來并且入射于三光束衍射光柵上的后向光束在光柵延伸方向上的位置變化。
根據(jù)一實(shí)施例，在三光束衍射光柵中，構(gòu)成光柵的槽脊部分和凹槽部分的槽脊寬度與凹槽寬度之比可沿著光柵延伸方向連續(xù)地變化。
在該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，構(gòu)成光柵的槽脊部分和凹槽部分的槽脊寬度與凹槽寬度之比可沿著三光束衍射光柵中的光柵延伸方向連續(xù)性地變化。其結(jié)果是，衍射效率可在光柵延伸方向上連續(xù)地改變。
根據(jù)一實(shí)施例，在三光束衍射光柵中，光柵的凹槽深度沿著光柵延伸方向連續(xù)地發(fā)生變化。
在該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，光柵的凹槽深度沿著三光束衍射光柵中的光柵延伸方向發(fā)生連續(xù)變化。其結(jié)果是，衍射效率可在光柵延伸方向上發(fā)生連續(xù)性改變。
根據(jù)一實(shí)施例，在三光束衍射光柵中，光柵的凹槽深度沿著光柵延伸方向做階梯式變化。
在該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中，光柵的凹槽深度沿著三光束衍射光柵中的光柵延伸方向發(fā)生階梯式改變。其結(jié)果是，衍射效率可在光柵延伸方向上做階梯式變動(dòng)。
此外，在一實(shí)施例中，提供了一種配備有上述半導(dǎo)體激光裝置的光束拾取裝置。
在該實(shí)施例的光學(xué)拾取裝置中，通過配備半導(dǎo)體激光裝置，可以降低來自激光發(fā)射部件的前向路徑上的光學(xué)損耗，并且可以抑制光返回到激光發(fā)射部件，從而有可能實(shí)現(xiàn)高功率、高靈敏度的光學(xué)拾取裝置。
(4)


根據(jù)下文給出的詳細(xì)說明和只作說明之用而不是限制本發(fā)明的附圖，可更充分地理解本發(fā)明，并且在附圖中圖1是概述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光裝置的實(shí)施例的示意性構(gòu)造的視圖；圖2是示出配備該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置的光學(xué)拾取裝置的構(gòu)造的視圖；圖3是示出該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置中偏振全息圖6和光接收部件3A、3B之間關(guān)系的示意圖；圖4是該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置1的三光束衍射光柵的示意圖；圖5是示出三光束衍射光柵上光盤反射的光的轉(zhuǎn)變的示意圖；圖6是示出三光束衍射光柵的改進(jìn)形式的示意圖；圖7是示出三光束衍射光柵的另一改進(jìn)形式的示意圖；以及圖8是概述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體激光裝置的構(gòu)造的視圖。
(5)具體實(shí)施方式
以下將參考

本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置的構(gòu)造。
該半導(dǎo)體激光裝置1具有半導(dǎo)體激光芯片2作為激光發(fā)射部件，以及置于半導(dǎo)體激光芯片2兩側(cè)以便在X軸方向上與該半導(dǎo)體激光芯片2隔開預(yù)定距離的第一光接收部件3A和第二光接收部件3B。這些第一光接收部件3A和第二光接收部件3B構(gòu)成激光接收部件。
半導(dǎo)體激光芯片2安裝在桿4的安裝部分4A上，并且第一光接收部件3A和第二光接收部件3B安裝在桿4的安裝部分4A的上表面4A-1上。
而且，該半導(dǎo)體激光裝置1有一罩部件9覆蓋桿4的安裝部分4A、半導(dǎo)體激光芯片2、第一光接收部件3A和第二光接收部件3B，并且安裝在桿4的底座部分4B上。在該罩部件9的頂面9A上安裝了光學(xué)元件5。在該光學(xué)元件5中，作為偏振衍射光柵的偏振全息圖6在它的上表面上形成，在它的下表面上形成三光束衍射光柵7。
偏振全息圖6的位置使得半導(dǎo)體激光芯片2輸出的激光束(前向光束71)的輸出光軸J一般延伸穿過偏振全息圖6的中心。而且，三光束衍射光柵7沿X軸方向相對(duì)于偏振全息圖6移動(dòng)，使得半導(dǎo)體激光芯片2輸出的前向光束71不照射于其上。而且，該三光束衍射光柵7的位置使得來自偏振全息圖6的第+1級(jí)衍射光束72照射于其上。而且，第一光接收部件3A的位置使得照射到三光束衍射光柵7上的第+1級(jí)衍射光束72照射到第一光接收部件3A上。
而且，第二光接收部件3B的位置使得來自偏振全息圖6的第-1級(jí)衍射光束73入射到第二光接收部件3B上。
在該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置1中，將光學(xué)元件5、罩部件9與桿4集成在一起，并將半導(dǎo)體激光芯片2、第一光接收部件3A、第二光接收部件3B、偏振全息圖6與三光束衍射光柵7集成在一起。
在該實(shí)施例中，從半導(dǎo)體激光芯片2(其為發(fā)光部件)輸出的輸出光束70作為前向光束71由偏振全息圖6透射，并且入射到光盤上，光盤是照射的對(duì)象。從該光盤上反射的光，成為后向光束77后，再次入射到偏振全息圖6上。偏振全息圖6衍射后向光束77，以便將該光束分成第±1級(jí)衍射光束72、73。在這些第±1級(jí)衍射光束72、73中，第+1級(jí)衍射光束72入射到三光束衍射光柵7上，經(jīng)過衍射而入射到第一光接收部件3A上。同時(shí)，在第±1級(jí)衍射光束72、73中，未通過三光束衍射光柵7的第-1級(jí)衍射光束73入射到第二光接收部件3B上。
該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置1用于構(gòu)成如圖2所示的光學(xué)拾取裝置90的一部分。該光學(xué)拾取裝置90具有1/4波片82，安裝于光學(xué)元件5的偏振全息圖6和作為光學(xué)記錄媒質(zhì)的光盤85之間。而且，在該光學(xué)拾取裝置90中，提升鏡83和物鏡84依次設(shè)置于1/4波片82和光盤85之間，并且準(zhǔn)直透鏡81設(shè)置在光學(xué)元件5和1/4波片82之間。準(zhǔn)直透鏡81、1/4波片82和提升鏡83都設(shè)置在半導(dǎo)體激光芯片2的輸出光軸J上。
在這種情況下，從半導(dǎo)體激光芯片2輸出的光束70是線性偏振光束，并且偏振全息圖6由適當(dāng)?shù)钠袢D給出，從而可以將該線性偏振輸出光束70幾乎100％透射。因此，偏振全息圖6透射的前向光束71通過準(zhǔn)直透鏡81后面的1/4波片82透射，變成圓形偏振光束76，并繼續(xù)經(jīng)由透射鏡83和物鏡84而入射到光盤85上。因此，可使從半導(dǎo)體激光芯片2輸出的輸出光束70有效地經(jīng)由偏振全息圖6入射到光盤85上。
然后，該光盤85反射的光再次通過1/4波片82透射，這次是變成從前向光束71的線性偏振光束旋轉(zhuǎn)90°的線性偏振光束，從而得到后向光束77。該后向光束77通過偏振全息圖6加以衍射。
此外，設(shè)定偏振全息圖6的凹槽深度，以使幾乎100％的后向光束77得到衍射(即一般0％的第0級(jí)透射光)，并且分別對(duì)應(yīng)于所得到的第±1級(jí)衍射光束72、73提供第一、第二光接收部件3A、3B。因此，可以實(shí)現(xiàn)將從光盤85反射的光(后向光束77)有效地引導(dǎo)至第一、第二光接收部件3A、3B，而不會(huì)浪費(fèi)。
如同現(xiàn)有技術(shù)中一樣，半導(dǎo)體激光芯片2輸出的前向路徑輸出光束70通過作為偏振衍射光柵的偏振全息圖6。然而，半導(dǎo)體激光芯片2的輸出光束70因其具有偏振比接近于1的屬性可以到達(dá)光盤85，而不會(huì)因偏振全息圖6造成任何衍射損耗。因此，可最大程度地利用半導(dǎo)體激光芯片2(其為發(fā)光裝置)的性能，以便實(shí)現(xiàn)光盤85上的高速寫入操作。另一方面，由于在通向光盤85的前向路徑上以及受到光盤85反射之后在后向路徑上，兩次通過1/4波片82，而使輸出光束70已經(jīng)改變成旋轉(zhuǎn)90°的線性偏振光束，因此后向光束77可通過作為偏振衍射光柵的偏振全息圖6而受到所期望的衍射。
此外，在該實(shí)施例中，如上所述，三光束衍射光柵7所處的位置使得在偏振全息圖6透射的第±1級(jí)衍射光束72、73中只允許第+1級(jí)衍射光束72入射于其上。
因此，已通過三光束衍射光柵7的第+1級(jí)衍射光束72會(huì)因三光束衍射光柵7處的衍射而發(fā)生光量損耗，擔(dān)心會(huì)造成信噪比降低。因此，例如，從第-1級(jí)衍射光束73檢測(cè)高頻帶信號(hào)(RF信號(hào))，即記錄于光盤85上的信息信號(hào)，并且該第-1級(jí)衍射光束73由第二光接收部件3B接收到而不通過三光束衍射光柵7。同時(shí)，從+1級(jí)衍射光束72檢測(cè)無需高頻帶的伺服信號(hào)，并且該第+1級(jí)衍射光束72經(jīng)由三光束衍射光柵7而由第一光接收部件3A接收。這樣一來，可使需要滿足特別高的信噪比的RF信號(hào)保持不受三光束衍射光柵7的任何影響。如此，可獲得總體光利用效率高的半導(dǎo)體激光裝置1。
圖3示意性地表示出該實(shí)施例中的偏振全息圖6、三光束衍射光柵7、第一光接收部件3A和第二光接收部件3B之間的關(guān)系。該圖3只是示意性圖，實(shí)際上，偏振全息圖6的大小可為例如大約 3到4mm，而第一光接收部件3A和第二光接收部件3B的每一個(gè)的大小可為大約50μm×200μm。而且，第一、第二光接收部件3A、3B定位在與偏振全息圖6的中心相距幾百μm處。
如圖3所示，沿徑向X延伸穿過中心軸(光軸J)的線段L1將偏振全息圖6分成一組第一區(qū)段6A和第二區(qū)段6B、以及第三區(qū)段6C。此外，沿跟蹤方向Y延伸穿過中心軸的線段L2將偏振全息圖6分成第一區(qū)段6A和第二區(qū)段6B。也就是說，線段L1和L2將偏振全息圖6三分第一區(qū)段6A、第二區(qū)段6B和第三區(qū)段6C。
在該實(shí)施例的一個(gè)例子中，第二光接收部件3B由三個(gè)區(qū)段組成，即第一到第三光檢測(cè)器31到33，而第一光接收部件3A由六個(gè)區(qū)段組成，即第四到第九光檢測(cè)器34到39。
該偏振全息圖6將來自光盤85的后向光束77分成六個(gè)光束，即第一、第二、第三第-1級(jí)衍射光束73-1、73-2、73-3和第一、第二、第三第+1級(jí)衍射光束72-1、72-2、72-3。
如圖3所示，偏振全息圖6的第一區(qū)段6A衍射的第一第-1級(jí)衍射光束73-1入射于第二光接收部件3B的第三光檢測(cè)器33上，形成光斑G3。而且，第二區(qū)段6B衍射的第二第-1級(jí)衍射光束73-2入射于第一光檢測(cè)器31上，形成光斑G1。而且，第三區(qū)段6C衍射的第三第-1級(jí)衍射光束73-3入射于第二光檢測(cè)器上32，形成光斑G2。
偏振全息圖6的第一區(qū)段6A衍射的第一第+1級(jí)衍射光束72-1入射于三光束衍射光柵7上，被三分成第+1級(jí)衍射光束72-11、72-12、72-13。+1級(jí)衍射光束72-11入射于第四光檢測(cè)器34上，形成光斑G4。而且，第+1級(jí)衍射光束72-12入射于第四光檢測(cè)器34與第五光檢測(cè)器35之間的一區(qū)域上，形成光斑G5。而且，+1級(jí)衍射光束72-13入射于第五光檢測(cè)器35上，形成光斑G6。
而且，偏振全息圖6的第二區(qū)段6B衍射的第二第+1級(jí)衍射光束72-2入射于三光束衍射光柵7上，被三分成第+1級(jí)衍射光束72-21、72-22、72-23。+1級(jí)衍射光束72-21入射于第八光檢測(cè)器38上，形成光斑G10。而且，第+1級(jí)衍射光束72-22入射于第八光檢測(cè)器38與第九光檢測(cè)器39之間的一區(qū)域上，形成光斑G11。而且，+1級(jí)衍射光束72-23入射于第九光檢測(cè)器39上，形成光斑G12。
而且，偏振全息圖6的第三區(qū)段6C衍射的第三第+1級(jí)衍射光束72-3入射于三光束衍射光柵7上，被三分成第+1級(jí)衍射光束72-31、72-32、72-33。第+1級(jí)衍射光束72-31入射于第五光檢測(cè)器35與第六光檢測(cè)器36之間的區(qū)域上，形成光斑G7。而且，第+1級(jí)衍射光束72-32入射于第六光檢測(cè)器36和第七光檢測(cè)器37上，形成光斑G8。而且，第+1級(jí)衍射光束72-33入射于第七光檢測(cè)器37與第八光檢測(cè)器38之間的區(qū)域上，形成光斑G9。
因此，從第六光檢測(cè)器36輸出的信號(hào)S6和第七光檢測(cè)器37輸出的信號(hào)S7之差(S6-S7)的絕對(duì)值獲得聚焦誤差信號(hào)(FES)。而且，從第一光檢測(cè)器31輸出的信號(hào)S1、第二光檢測(cè)器32輸出的信號(hào)S2和第三光檢測(cè)器33輸出的信號(hào)S3之和獲得信息信號(hào)(RF)。
此外，通過下列等式(1)表示的計(jì)算等式獲得跟蹤誤差信號(hào)TESTES＝(S1-S3)-α×((S6+S7)-β×(S4+S5+S8+S9))...(1)在該等式(1)中，S4表示第四光檢測(cè)器34輸出的信號(hào)，S5表示第五光檢測(cè)器35輸出的信號(hào)，S8表示第八光檢測(cè)器38輸出的信號(hào)，S9表示第九光檢測(cè)器39輸出的信號(hào)，并且α、β表示因數(shù)，即常數(shù)。
同樣在該等式(1)中，(S1-S3)表示推挽信號(hào)(Push-Pull信號(hào))，并且因數(shù)α后面的項(xiàng)表示移動(dòng)物鏡得到的偏移校正信號(hào)。
接著，圖4示出該實(shí)施例中采用的三光束衍射光柵7的例子。參考圖4，Y表示跟蹤方向，X表示徑向，Z表示光軸J的方向。在該三光束衍射光柵7中，槽脊部分7A和凹槽部分7B沿著跟蹤方向(Y方向)交替排列。這些槽脊部分7A和凹槽部分7B構(gòu)成光柵。
該三光束衍射光柵7具有不變的光柵間距P。而且，槽脊部分7A的寬度(槽脊寬度)WL沿徑向(X方向)增加，而凹槽部分7B的寬度(凹槽寬度)WG沿徑向(X方向)降低。即，用凹槽寬度WG和槽脊寬度WL之比表示的負(fù)載(duty)沿著光盤85的徑向(圖中的X方向)連續(xù)變化。更具體地，參考圖4，第±1級(jí)衍射的效率從端部7C(凹槽寬度WG在該處最小)向端部7D(凹槽寬度WG在該處最大)連續(xù)地增加，從而第0級(jí)衍射的效率持續(xù)降低。即，在凹槽寬度WG變成最小值的端部7C，第±1級(jí)衍射效率變成最小值，而第0級(jí)衍射效率變成最大值。
因此，在跟蹤過程中，隨著物鏡84沿徑向(圖中的X方向)移動(dòng)，三光束衍射光柵7的衍射效率會(huì)變化，從而第±1級(jí)衍射光束的增/減變化和第0級(jí)透射光束的增/減變化彼此相反。結(jié)果是，通過彼此獨(dú)立地檢測(cè)三光束衍射光柵7中的第±1級(jí)衍射光束和第0級(jí)透射光束，并且在檢測(cè)第±1級(jí)衍射光束得到的檢測(cè)信號(hào)和檢測(cè)第0級(jí)透射光束得到的檢測(cè)信號(hào)之間取差，便可檢測(cè)物鏡84沿徑向的移動(dòng)量。
圖5以實(shí)線示出光斑10，作為例子，從偏振全息圖6產(chǎn)生的第+1級(jí)衍射光束72入射到了三光束衍射光柵7上，并且假設(shè)物鏡84沿徑向的移動(dòng)量是0。在這種移動(dòng)量是0的情況下，給定從檢測(cè)三光束衍射光柵7中的第0級(jí)透射光束產(chǎn)生的信號(hào)S(第0級(jí)透射光束)，從檢測(cè)三光束衍射光柵7中的第+1級(jí)衍射光束產(chǎn)生的信號(hào)S(第+1級(jí)衍射光束)，和從檢測(cè)三光束衍射光柵7中的第-1級(jí)衍射光束產(chǎn)生的信號(hào)S(第-1級(jí)衍射光束)，把因數(shù)β設(shè)定成滿足下列等式(2)s(第0級(jí)透射光束)-β×{S(第+1級(jí)衍射光束)+S(第-1級(jí)衍射光束)}＝0…(2)在如上所示設(shè)定因數(shù)β的情況下，如果等式(2)左側(cè)的計(jì)算等式得到正值，則物鏡84沿著徑向移動(dòng)，使得光斑10移動(dòng)，例如在圖5中向上偏移(即順著X(徑向)方向)，變成以虛線表示的光斑11。相反地，如果等式(2)左側(cè)的計(jì)算等式得到負(fù)值，則由此可斷定，物鏡84已移動(dòng)，使得光斑10移動(dòng)到虛線表示的光斑12。
現(xiàn)在參照計(jì)算跟蹤誤差信號(hào)TES的計(jì)算等式(1)，表達(dá)式(S4+S5+S8+S9)是第±1級(jí)衍射光束的信號(hào)之和，表達(dá)式(S6+S7)是第0級(jí)透射光束的信號(hào)之和。因此，在計(jì)算等式(1)中，表達(dá)式α×((S6+S7)-β×(S4+S5+S8+S9))用于計(jì)算物鏡84的移動(dòng)量。在該等式中，因數(shù)β的值由三光束衍射光柵7的光柵凹槽深度確定，并被用于調(diào)整第0級(jí)透射光束的衍射效率和第±1級(jí)衍射光束的衍射效率之差。而且，因數(shù)α是用于把物鏡偏移量轉(zhuǎn)換成PP(推挽)信號(hào)的移動(dòng)量的因數(shù)。
而且，在已經(jīng)發(fā)生光盤85徑向傾斜的情況下，因?yàn)槿肷涔馐墓獍哐貜较?圖5中的X方向)在三光束衍射光柵7上移動(dòng)，所以還有可能檢測(cè)到光盤85的傾斜量，如同在上面的情況中對(duì)于物鏡84的移動(dòng)量一樣。
除此之外，除了前面的等式(1)，下列等式(3)或(4)可用于計(jì)算跟蹤誤差信號(hào)TESTES＝(S1-S3)-α×(S2-β×(S6+S7))...(3)TES＝(S1-S3)-α×((S1+S3)-β×(S4+S5)+(S8+S9))...(4)在前面的等式(1)中，因?yàn)榻?jīng)過因數(shù)α修正的計(jì)算等式用于計(jì)算三光束衍射光柵7中第0級(jí)透射光束的信號(hào)和第±1級(jí)衍射光束的信號(hào)之差，所以可獲得物鏡移動(dòng)的高靈敏度。另一方面，上面的等式(3)只利用三光束衍射光柵7的第0級(jí)透射光束的信號(hào)和第±1級(jí)衍射光束的信號(hào)中的第0級(jí)透射光束的信號(hào)。而且，上面的等式(4)只利用三光束衍射光柵7的第0級(jí)透射光束的信號(hào)和第±1級(jí)衍射光束的信號(hào)中的第±1級(jí)衍射光束的信號(hào)。因此，與采用等式(1)的情況相比，在采用(3)或等式(4)的情況下，靈敏度變低。然而，如果采用等式(3)，因?yàn)閳D3所示的光檢測(cè)器34、35、38、39變得不再必要，所以作為集成單元的半導(dǎo)體激光裝置1內(nèi)的計(jì)算電路的規(guī)?？梢钥s小，而且該裝置的針腳數(shù)量可以減少，從而可實(shí)現(xiàn)降低作為集成單元的半導(dǎo)體激光裝置1的大小。
而且，在等式(3)和等式(4)中，通過只使用偏振全息圖6的一側(cè)區(qū)域(例如第三區(qū)段6C，或者第一、第二區(qū)段6A、6B)檢測(cè)到的信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)過因數(shù)α修正的項(xiàng)的計(jì)算。因此，如果采用前面的等式(3)或等式(4)，可使跟蹤誤差信號(hào)TES的計(jì)算所得值不易受到沿跟蹤方向(Y方向)照射在偏振全息圖6上的后向光束77的光束不平衡的影響，即使已經(jīng)出現(xiàn)這樣的不平衡。
以上的說明在在兼用偏振全息圖的第±1級(jí)衍射光束的情況下給出的。然而，聚焦光斑G1中包括的信號(hào)和聚焦光斑G11中包括的信號(hào)彼此相同，聚焦光斑G2中包括的信號(hào)和聚焦光斑G8中包括的信號(hào)彼此相同，并且聚焦光斑G3中包括的信號(hào)和聚焦光斑G5中包括的信號(hào)彼此相同。因此，可消除聚焦光斑G1、G2、G3。在這種情況下，信號(hào)的幅度大小的確會(huì)降低，但消除了對(duì)第二光接收部件3B的需求，從而有可能實(shí)現(xiàn)裝置成本的降低。
如果全息元件104通過圖8中的偏振全息圖來實(shí)現(xiàn)，第±1級(jí)或更高級(jí)的衍射光束基本上不會(huì)在全息元件104的前向路徑上出現(xiàn)，從而可提高光利用的效率。然而，因?yàn)楣鈻叛b置會(huì)產(chǎn)生第±1級(jí)衍射光束，即使全息元件104是偏振全息圖，也將分別在圖3中的聚焦光斑G1、G2、G3的兩側(cè)上出現(xiàn)子光束，從而導(dǎo)致光利用效率比本發(fā)明差。此外，作為相似的結(jié)構(gòu)，日本特許公開JP2001-273666A揭示了一種使用偏振分光器而不是偏振全息圖的例子。
接著，圖6示出另外一種構(gòu)造的三光束衍射光柵27，具有與圖4所示的三光束衍射光柵7相同的效果。該三光束衍射光柵27具有槽脊部分27A和凹槽部分27B。在該三光束衍射光柵27中，其光柵間距P1不變，并且其凹槽寬度WG1和槽脊寬度WL1不變。而且，凹槽寬度WG1對(duì)槽脊寬度WL1的比率所表示的負(fù)載不變。另一方面，在該三光束衍射光柵27中，凹槽部分27B的凹槽深度沿著徑向(圖中的X方向)從凹槽深度為DT的一端27D向凹槽深度為DE的另一端27C連續(xù)的增加。
在該三光束衍射光柵27中，衍射效率沿著徑向(圖中的X方向)從凹槽深度為DT的一端27D向凹槽深度為DE的另一端27C連續(xù)地變化。因此，在該三光束衍射光柵27中，根據(jù)計(jì)算表達(dá)式[S(第0級(jí)透射光束)-β×{S(第+1級(jí)衍射光束)+S(第-1級(jí)衍射光束)}]，利用從檢測(cè)三光束衍射光柵27中的第0級(jí)透射光束而產(chǎn)生的信號(hào)S(第0級(jí)透射光束)、從檢測(cè)三光束衍射光柵27中的第+1級(jí)衍射光束產(chǎn)生的信號(hào)S(第+1級(jí)衍射光束)，以及從檢測(cè)三光束衍射光柵27中的第-1級(jí)衍射光束產(chǎn)生的信號(hào)S(第-1級(jí)衍射光束)，可以檢測(cè)出物鏡的移動(dòng)量，如同在三光束衍射透鏡7的情形中一樣。
同樣，圖7示出另一三光束衍射光柵29作為對(duì)三光束衍射光柵7的改進(jìn)。該三光束衍射光柵29具有槽脊部分29A和凹槽部分29B。在該三光束衍射光柵29中，其光柵間距P2不變，并且其凹槽寬度WG2和槽脊寬度WL2不變。而且，凹槽寬度WG2對(duì)槽脊寬度WL2的比率所表示的負(fù)載不變。另一方面，凹槽部分29B的凹槽深度沿著徑向(圖中的X方向)從一端29D的凹槽深度DT向另一端29C的凹槽深度DE成階梯式增加。該三光束衍射光柵29的效果和三光束衍射光柵27的效果相似，并且衍射效率根據(jù)凹槽部分29B的個(gè)別部分的凹槽深度而變化。因此，根據(jù)計(jì)算表達(dá)式[S(第0級(jí)透射光束)-β×{S(第+1級(jí)衍射光束)+S(第-1級(jí)衍射光束)}]，利用從檢測(cè)三光束衍射光柵29中的第0級(jí)透射光束產(chǎn)生的信號(hào)S(第0級(jí)透射光束)、從檢測(cè)三光束衍射光柵29中的第+1級(jí)衍射光束產(chǎn)生的信號(hào)S(第+1級(jí)衍射光束)，以及從檢測(cè)三光束衍射光柵29中的第-1級(jí)衍射光束產(chǎn)生的信號(hào)S(第-1級(jí)衍射光束)，可以檢測(cè)出物鏡的移動(dòng)量。
如此，根據(jù)該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置1，能夠以單光束方法來校正因物鏡84的移動(dòng)或光盤85的傾斜而發(fā)生的偏移，在該單光束方法中，不會(huì)降低半導(dǎo)體激光芯片2的主要光束的光量，從而可獲得穩(wěn)定的跟蹤伺服性能。
而且，如圖2中所示，通過結(jié)合半導(dǎo)體激光裝置1、準(zhǔn)直透鏡81、1/4波片82、提升鏡83以及用于將從該半導(dǎo)體激光裝置1輸出的激光束(前向光束71)聚焦于光盤85上的物鏡84等的光學(xué)元件，可構(gòu)成光學(xué)拾取裝置90。因此，所構(gòu)成的光學(xué)拾取裝置90可具有最少數(shù)量的必要光學(xué)組件。
因此，根據(jù)該光學(xué)拾取裝置90，因?yàn)椴辉傩枰獙?duì)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，所以可簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)體積小、厚度薄、可組裝性良好、可靠性優(yōu)異、并且展示出穩(wěn)定的跟蹤伺服性能的光學(xué)拾取裝置90。
而且，對(duì)于該光學(xué)拾取裝置90，可實(shí)現(xiàn)在光盤上的寫入操作過程中降低半導(dǎo)體激光芯片2的功率損耗，并通過采用偏振全息圖6(它是作為衍射光柵用于后向光束衍射的偏振衍射光柵)達(dá)到較高的寫入速度，而不必在前向路徑上設(shè)置三光束分割用的光柵來獲得跟蹤信號(hào)。
在以上實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置1中，偏振全息圖6被用來作為偏振衍射光柵。然而，即使當(dāng)提供偏振炫耀衍射光柵來代替偏振全息圖6時(shí)，通過降低前向路徑上半導(dǎo)體激光芯片2輸出的輸出光束70的光學(xué)損耗，也可實(shí)施較高速度的寫入操作，如同以上的實(shí)施例一樣。注意，在這種情況下，通過推挽方法來給出跟蹤。此外，光盤85一般地指使用光來執(zhí)行再現(xiàn)或記錄的光學(xué)記錄媒質(zhì)，如專門用于再現(xiàn)的凹坑光盤、能夠記錄、擦除和再現(xiàn)的相變光盤、磁光盤，或者能夠記錄和再現(xiàn)的可重寫光盤。
從以上說明顯見，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光裝置，偏振全息圖將從激光發(fā)射部件導(dǎo)向照射物體的激光束作為前向光束透射，而不衍射該光束，并且衍射激光束的后向光束，即由照射物體所反射的前向光束的返回光束，以使得后向光束從指向激光發(fā)射部件的方向上偏轉(zhuǎn)，并導(dǎo)向激光接收部件。因此，根據(jù)本發(fā)明，可降低來自激光發(fā)射部件的前向路徑上的光損耗，而且抑制光返回到激光發(fā)射部件，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高功率、高靈敏度的半導(dǎo)體激光裝置。
雖然對(duì)本發(fā)明做了以上描述，但顯然可用很多方式來對(duì)本發(fā)明加以變化。這樣的變化不應(yīng)視為背離本發(fā)明的精神和范圍，而且對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的所有此類變化都應(yīng)包括在權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于，它包括激光發(fā)射部件，用于發(fā)射一激光束；激光接收部件，用于接收照射物體反射的激光束的后向光束；偏振全息圖，用于將從激光發(fā)射部件發(fā)射的激光束發(fā)送到所述照射物體作為前向光束，而不使光束產(chǎn)生衍射，并且使激光束的后向光束產(chǎn)生衍射，以使所述后向光束沿朝向所述激光發(fā)射部件并接著朝向所述激光接收部件的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，其中，所述激光束的后向光束是已經(jīng)由所述照射物體反射的前向光束的返回光束；以及三光束衍射光柵，用于將通過偏振全息圖而從所述后向光束的衍射得到的全息衍射光束分成三個(gè)光束，并且用于使光束入射到所述激光接收部件上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于，所述偏振全息圖和所述三光束衍射光柵集成在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于，所述三光束衍射光柵所處的位置可阻止從激光發(fā)射部件投射到所述照射物體上的前向光束入射到所述三光束衍射光柵上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于所述激光接收部件包括第一光接收部件，用于接收從所述偏振全息圖產(chǎn)生的第+1級(jí)衍射光束，以及第二光接收部件，用于接收從所述偏振全息圖產(chǎn)生的第-1級(jí)衍射光束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于，所述三光束衍射光柵的衍射效率隨所述光柵延伸的光柵延伸方向中的位置而變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于，在三光束衍射光柵中，構(gòu)成所述光柵的槽脊部分和凹槽部分的槽脊寬度與凹槽寬度之比沿所述光柵延伸方向連續(xù)變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于，在所述三光束衍射光柵中，光柵的凹槽深度沿所述光柵延伸方向連續(xù)變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體激光裝置，其特征在于，在所述三光束衍射光柵中，所述光柵的凹槽深度沿所述光柵延伸方向階梯式變化。
9.一種光學(xué)拾取裝置，其特征在于，它包括激光發(fā)射部件，用于輸出激光束；激光接收部件，用于接收由光盤反射的激光束的后向光束；偏振全息圖，用于將從激光發(fā)射部件發(fā)射的激光束發(fā)送到所述光盤作為前向光束，而不使光束產(chǎn)生衍射，并且使激光束的后向光束產(chǎn)生衍射，以使所述后向光束沿朝向所述激光發(fā)射部件并接著朝向所述激光接收部件的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，其中，所述激光束的后向光束是已經(jīng)由所述光盤反射的前向光束的返回光束；1/4波片，其與激光束的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)；物鏡，用于將激光束聚焦到所述光盤上；以及三光束衍射光柵，用于將通過偏振全息圖而從所述后向光束的衍射而得到的全息衍射光束分成三個(gè)光束，并且用于使光束入射到激光接收部件上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體激光裝置和一種光學(xué)拾取裝置。在半導(dǎo)體激光裝置中，偏振全息圖將從半導(dǎo)體激光芯片導(dǎo)向光盤的輸出光束作為前向光束透射，而不衍射該光束，并且衍射激光束的后向光束，該后向光束是光盤反射的前向光束的返回光束，以使得后向光束從指向半導(dǎo)體芯片激光部件的方向偏轉(zhuǎn)，并導(dǎo)向第一、第二光接收部件。因此，可降低從半導(dǎo)體激光芯片到光盤的前向路徑上的光學(xué)損耗，并且抑制光返回到半導(dǎo)體激光芯片，從而可實(shí)現(xiàn)高功率、高靈敏度的半導(dǎo)體激光裝置。
文檔編號(hào)G11B7/13GK1551153SQ20041003242
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者池原正博, 增井克榮, 土田和弘, 酒井啟至, 弘, 至, 榮 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社