[发明专利]相干光源和使用相干光源的记录再生装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有半导体激光器和波长变换元件的、在光信息处理领域及光测量领域等中使用的相干光源和使用该相干光源的记录再生装置。

背景技术

为了实现光盘的高密度化和光测量的高精度化，需要小型的短波长光源。其中，利用全息图的记录再生方式可以期待100G比特/平方英寸量级的记录密度，所以，人们的目光集中到作为下一代的高密度光盘上。

图12表示以往所提案的全息光信息记录再生系统的概略结构。这就是例如由Psaltis等人提出的移位多重记录方式的光盘光学系统。

如图12所示，从激光光源46发射出的激光光束由光束扩展器47将光束直径扩大后，由半反射镜48进行分割。分割后的一方的光束通过空间光调制器(以下，称为SLM)49后，由付利叶变换透镜50聚焦到全息图盘51上，成为信号光。分割后的另一方的光束由光阑52变换为适当的光束直径后，作为参照光照射到与全息图盘51上的信号光相同的位置。全息图盘51具有在2块玻璃基板间封入了感光聚合物等全息图媒体的结构，记录信号光与参照光的干涉条纹。

SLM49由配置成2维的光开关串构成，各个光开关与记录的输入信号对应地独立地进行开/关动作。例如，使用1024单元×1024单元的SLM时，可以同时显示1M比特的信息。在信号光通过SLM49时在SLM49上显示的1M比特的信息变换为2维的光束串，作为干涉条纹记录到全息图盘51上。在再生记录的信号时，仅将参照光照射到全息图盘51上，由CCD元件53接收全息图的衍射光。

在使用全息图的光记录系统中，全息图媒体的厚度约1mm，作为厚的光栅即所谓的布拉格(ブラッグ)光栅记录干涉条纹，所以，可以进行角度多重记录。在图12的系统中，通过将球面波参照光的照射位置移位取代改变参照光的入射角，实现角度的多重。即，通过将全息图盘51略微转动而在将记录位置移位时全息图媒体的各部分感光的参照光入射角略微变化，进行多重记录。

全息图媒体的厚度为1mm时，由再生信号强度规定的角度选择性之半值全宽为0.014度，在参照光NA为0.5时，可以按约20μm间隔进行全息图的多重。这时实现的记录密度为200G比特/平方英寸，换算为12cm盘的容量，就是300GB。

布拉格光栅具有角度选择性和波长选择性，所以，在记录、再生时，需要进行光源波长的控制。全息图媒体的厚度为1mm时，光栅的波长选择性为0.24nm。

为了实现上述高密度光信息记录再生系统，小型而稳定的激光光源和可以进行多重记录的记录媒体就成了重要的技术。作为激光光源，振荡波长的绝对值是稳定的，所以，通常可以使用YAG激光器等固体激光器或Ar激光器等气体激光器。

另一方面，作为小型的短波长光源，使用半导体激光器和模拟相位整合(以下，称为QPM)方式的光波导型2次谐波发生(以下，称为SHG)器件(光波导型QPM-SHG器件)的相干光源受到了人们的注目(参见山本他：Optics Letters(光学通讯)Vol.16，No.15，1156(1991))。

图13表示使用光波导型QPM-SHG器件的SHG蓝色光源的概略结构。如图13所示，作为半导体激光器，使用了具有分布布拉格反射器(以下，称为DBR)区域的波长可变DBR半导体激光器54。波长可变DBR半导体激光器54是0.85μm波段的100mW级AlGaAs系波长可变DBR半导体激光器，由活性层区域56、相位调整区域57和DBR区域58构成。并且，通过同时改变向相位调整区域57和DBR区域58注入的注入电流，可以连续地改变振荡波长。

作为波长变换元件的光波导型QPM-SHG器件55在X板Mg搀杂LNbO₃基板59上形成，由光波导60和周期性的极化反相区域61构成。光波导60通过在焦磷酸中进行质子交换而形成。另外，周期性的极化反相区域61通过在X板MgO搀杂LiNbO₃基板59上形成梳子形的电极并加上电场来制作。