201029007 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種雷射控制方法及一種雷射控制電路， 該雷射控制方法及該雷射控制電路在將雷射光自— 平導體 雷射元件施加至一受照射體時控制所施加之雷射輸出。 【先前技術】 在過去，半導體雷射已用於將資料記錄於可記錄光碟上 之資料記錄裝置及在生產光碟母碟（壓模）（所謂的切割裝 置）之過程中記錄資料之記錄裝置中。 _ 舉例而言，以如下方式生產光碟母碟。在—玻璃基板上 形成一抗蝕膜。此後，根據通-斷（ON_OFF)控制用發射自 一半導體雷射之雷射光照射該抗蝕膜。藉此，將一根據一 資料型樣之潛像以熱方式記錄於該抗蝕膜上。接著，使該 抗蝕膜經受一顯影製程，且將一經雷射光照射之部分自該 抗蝕膜移除。此後，將該抗蝕膜鍍金屬（例如，鍍鎳）。接 著，將一鍍鎳層自抗蝕層剝離以形成一為一光碟母碟之壓 模。 ❹ 在上文所描述的將資料記錄於光碟上之資料記錄裝置及 使用一PTM(相變母盤製作）微加工技術之用於光碟母碟之 己錄裝置中，通常使用一寫入策略作為一控制記錄雷射光 . 之方法。存在用於寫入策略之多種方法。在寫入策略中， . 雷射光之光發射波形特性為重要的。記錄特性歸因於波形 降級（諸如光發射波形關於輸入信號之修圓（r_ding))而惡 化。亦即，需要光發射波形具有圖1〇A中所說明之矩形波 142831.doc 201029007 101 〇在圖10B中所說明之修圓波形1〇2之情況下，記錄特 性惡化。波形降級傾向於尤其在高速記錄或類似過程中發 生。為了確保記錄特性，在包括較高頻帶之範圍中需要一 有利的信號傳輸特性。 圖11說明一現有雷射控制電路之一實例。雷射控制電路 103經組態以使得一光接收元件1〇5接收自一半導體雷射元 件104發射之雷射光之一部分^，且使得將一回饋施加至 一自光接收元件105輸出之信號以在電學上將雷射輸出控 制為繼續恆定。此類型之雷射控制大體上被稱為自動功率 控制（APC)。
舉例而§，一用於光碟母碟之生產中之記錄裝置具備一 用於記錄資料之光學拾取器，且來自一半導體雷射元件之 雷射光經由各別光學元件而施加至一抗蝕膜。圖11之雷射 控制電路1 03經組態為一包括一光電二極體（pD)之回饋電 路，該光電二極體為用於接收自該光學拾取器之半導體雷 射元件（LD)104發射之雷射光的部分Li的光接收元件 1〇5(在下文中稱作光電二極體105)。亦即，雷射控制電路 103經組態以包括光電二極體1〇5、加法器1〇6、運算放大 器107及電晶體108。光電二極體1〇5之一輸出信號及一偏 壓设疋電壓輸入至加法器1〇6，且加法器1〇6之—輸出輸入 至運算放大器H)7之一反向輸入端子㈠。光電二極體二之 輸出信號對應於一根據來自半導體雷射元件1〇4之雷射輸 出（光強度）的輸出電壓。運算放大器1〇7之一非反 子（+)接收一輸入信號（亦即，一對應於待記錄之資料之寫 142831.doc 201029007 入k號（脈衝信號））之輸入。運算放大器1〇7之輸出輸入至 電晶體108之基極。電晶體1〇8之集極連接至一電源供應 器，且電晶體108之發射極連接至半導體雷射元件1〇4之陽 極。 在雷射控制電路103中，半導體雷射元件i 〇4之雷射特性 歸因於長時間使用而波動。亦即，在經設定以獲得關於一 輸入至運算放大器1G7之非反向輸人端子⑴之歓寫入信 號的一指定雷射輸出的雷射特性中，偏壓設定電壓及增益 設定電壓波動。若雷射輸出歸因於該雷射特性之波動而減 小々，則光電二極體1〇5之輸出信號減小，且自加法器1〇6至 運算放大器107之反向輸入端子㈠之輸入減小。因此，運 算放大器107之輸出增加，且流經半導體雷射元件1〇4之電 流增加。藉此，將雷射輸出維持為恆定的。 即使雷射控制電路103係由目前可得到的最快裝置形 成，寫入信號之頻率與雷射輸出之間的關係亦如圖12中所 說明，其中輸出在大致50账至1〇〇略之範圍中減小。 如圖13中所說明’作為—解決上述問題之措施，已使用 -對應於圖"之雷射控制電路1〇3之雷射控制電路"Ο,其 插入有-補償電路113以補償—高頻範圍。雷射控制電路 U〇具備補償電路113(亦即，所謂的高頻回饋電路），補償 電路113包括一串聯電路，t亥串聯電路係由一電容器 ⑹m及-電阻器（R)112形成且插人於_中的運算放1 器107之輸出端與加法器1〇6之輸入端子中之—者之間。 在雷射控制電路110中’-低頻範圍藉由雷射光之回饋 I42831.doc 201029007 來補償，且—高頻範圍藉由由補償電路113形成之高頻回 饋電路來補償。因&，如圖14之頻率特性中所說明，預期 雷射輸出在—包括高頻範圍之範圍中穩定。 曰本未審查專利申請公開案第2004-1 86626號揭示一種 半導體田射驅動裝置，其控制且驅動用於光碟母碟之切割 裝置之半導體雷射。 【發明内容】 ❿ 其間’甚至藉由使關13中所說明的上文所描述之雷射 控制電路11G(其補償直至高頻範圍）的措施，所得效應亦係 不足的。亦即，在一記錄裝置之使用中，光學回饋量歸因 於一半導體雷射或另-光學組件之惡化或各別光學組件之 操作溫度特性而變化。如圖15及圖16中所說明，因此1 率特性在低頻範圍中波動。對於該高頻 ⑴提供之高頻範圍回饋量在電學上係固定的。因= 頻率特性在該高頻範圍中不變。因此，雖然雷射輸出在兮 籲低頻範圍與該高頻範圍兩者中均恆定，在圖14中所說明， 但該雷射輸出在該低頻範圍與該高頻範圍之間波動，如圖 15及圖16中所說明。因此，該低頻範圍中之該頻率特性與 該高頻範圍中之該頻率特性之間的平衡失去。在圖Μ中，、 該低頻範園中之該雷射輸出增加至高於該高頻範圍中之該 雷射輸出。在圖16令，該低頻範圍中之該雷射輪出減小‘ 低於該高頻範圍中之該雷射輸出。在此狀況下，若發生— 自圖14之狀態至圖15之狀態之改變，則(例如鳩”中所示 意性說明之寫入策略改變成圖18中所說明之寫入策略。因 142831.doc 201029007 此，雷射之總的光發射波形惡化《圖丨7之一適當脈衝光發 射波形（其中一上升緣形成一矩形波）惡化成圖18之一脈衝 光發射波形（其中整個上升緣經修圓且一下降緣亦經修 圓）。 另外，即使使用一高速回饋電路來解決上述問題，連續 使用亦導致光學组件之該惡化。另外，操作溫度根據使用 環境及使用狀態波動。因此，該上述措施不提供一基本解 決方法。 已鑒於上文所描述之問題作出本發明。需要提供使該雷 射輸出在一包括一高頻帶之範圍中穩定的一雷射控制方法 及一雷射控制電路。 一根據本發明之-實施例之雷射控制方法使用一雷射控 制電路，該雷射控制電路包括—維持一流經一半導體雷射 元件之恆定電流之恆定電流電路’且包括連接至在該：定 電流電路之前的—級之一加法器及_乘法器。該雷射控制 方法亦使用供校準用的用於㈣—所施加之雷射輸出之偵 測構件。基於-自該偵測構件輪出之^貞測信號，該雷射控 制方法計算-參考偏壓值及—參考增益值以用於獲 -至該乘法器之指定輸入之一指定雷射輪出。接著，該雪 =制方法將該料算之參考偏職及該所計算之 識值分別輸入至該加法器及該乘法器， 曰 控制來自該半導體雷射元m# #由執行校準來 广牛導體雷射兀件之該所施加之雷射輸出。 地’除該上文所描述之雷射控制之外 之該實施例之該雷射控制方法 月 用相自該半導體雷 142831 .d〇c 201029007 射兀件發射之雷射光的監視光偵測器，且可基於一自該監 視光债測ϋ輪出之彳貞測信號自動地控制該參考偏壓值或該 參考偏壓值與該參考增錄兩者。藉此，”該所施加之 雷射輸出之微小波動。 根據本發明之該實施例之該雷射控制方法使用該值定電 :電路獲得-頻率特性，其中該雷射輸出在-低頻範圍與 一高頻範圍兩者中均恆定。另外’該雷射控制方法基於自 供校準用的用於摘測該所施加之雷射輸出之該摘測構件輸 出的該谓測號計算該參考偏壓值及該參考增益值，且將 該參考偏壓值㈣參考增益值分別輸人至該加法器及該乘 法器，以藉此執行自動校準。若週期性地執行該自動校 準’則可在-長時段中將該所施加之雷射輸出維持為怪定 的，直至該半導體雷射毀壞為止。 ;另外，若該雷射控制方法基於自該監視光_器輸出之 測信號自動地控制該參考偏隸或該參考偏㈣與該
參考增益值兩者，則該所施加之雷射輸出在該等校準之間 的間隔期間的該微小波動受到控制。 一根據本發明之—實施例之雷射控制電路包括-悝定電 流電路’其經組態以維持一流經一半導體雷射元件之恆 錢；及-加法n，其連接至該恆定電流電路之—運算放 大器且經組態以接收一參考 u ㈣值之—輸人，該參考偏壓 = 構件輸出之積測信號計算所得，該谓測 構件用於偵測一來自該半導體 干导體田射兀件之所施加之雷 出。根據本發明之該實施例之該雷射控制電路進一步包括 142831.doc 201029007 乘法器，其連接至該加法器且經組態以接收一輸入信號 之輸入及基於一自該偵測構件輸出之偵測信號計算的一 ’考“益值之-輸人。藉由此組態，來自該半導體雷射元 件之該所施加之雷射輸出受到自動地控制。 較佳地根據本發明之該實施例的該上文所描述之雷射 控制電路可包括一監視光债測器，其經組態以谓測自該半 導體雷射元件發射之雷射光。根據本發明之該實施例之該 I射控制電路可經組態以㈣—自該監視光_器輸出之 $測信號自動地控制該參考偏壓值或該參考制值與該參 ^益值兩者，以藉此控制該所施加之雷射輸出之微小波 汽=本發Γ該實施例之該雷射控制電路包括該怪定電
" 轉付—料特性，在該頻率特性巾1雷射輪A 在-低頻範圍與-高頻範圍兩者中独定 ’出 控制電路將基於自用於備測該所施加之雷射 該雷射 構件輸出的該伯測信號計算的該參值=之該偵測 :’且將以一類似方式計算之該參考増 = 益。因此，來自該半導體雷射元件之 該乘法 受到自動地控制。亦即，自動地執行校準之雷射輪出 二= = :::—半導體雷射元件 由耵扪忑皿視光偵測器， 基於自該監視光_器輸出之該偵測信制電路可 所施加之雷射輸出在該等校=^增益值兩者。因此，該 之間的間隔期間的微小波動 142S31.doc 201029007 受到控制。 根據本發明之該實施例之該雷射控制方法及該雷射控制 電路能夠使該雷射輸出在一包括一高頻帶之範圍中穩定。 【實施方式】 下文將描述用於實施本發明之較佳實施例（在下文中稱 作實施例）。將以以下次序進行描述：1 ·實施例之介紹性描 述（應用於當前實施例之恆定電流電路之實例），2.第一實 施例（雷射控制方法及雷射控制電路之實例），3.第二實施 例（雷射控制方法及雷射控制電路之實例），4.第三實施例 (每射控制方法及雷射控制電路之實例），及5.第四實施例 (雷射控制方法及雷射控制電路之實例）。 1.實施例之介紹性描述 本發明之實施例係關於雷射控制。當前實施例特定言之 係關於對記錄裝置中所使用之半導體雷射元件之雷射輸出 的控制，該記錄裝置係用於生產光碟母碟（諸如，CD(緊密 • 光碟）、DVD(數位多功能光碟），及藍光光碟（註冊商標： 在下文中稱作BD))或用於將資訊記錄於光碟上。當前實施 例進一步係關於對複製裝置中所使用之半導體雷射元件之 雷射輸出的控制’該複製裝置係用於光碟。 根據當前實施例，在一高速雷射控制電路中，藉由週期 性校準來校正歸因於隨時間而改變所致的半導體雷射元件 或光學組件之惡化。藉此，從長遠觀點看，關於輸入信號 之雷射光發射的特性得以維持。另外，根據當前實施例， 使校準自動化以達成高可靠性及校準時間之減少。 142831.doc • 11 · 201029007 應用於當前實施例之恆定電流電路之實例：一半導體雷 射元件之惡化大體上表現為雷射光發射起始電流(所謂 的偏壓電流）之增加及光發射微分效率（所謂的增益比）之減 小。溫度特性表現為雷射光發射起始電流Ith之改變。另 外’可將一射出光徑中之光學組件之惡化（特定言之，光 學透射率之改變）視為光徑增益之改變。 假疋一根據當前貫施例令之每一者之雷射控制電路包括 一併入於其中之恆定電流電路。在當前實施例中，如圖6 中所說明’雷射控制電路1由提供至光學拾取器之半導體❹ 雷射元件2及連接至半導體雷射元件2之陰極之恆定電流電 路3形成。恆定電流電路3經組態以包括具有非反向輸入端 子（+)、反向輸入端子㈠及輸出端子之運算放大器4、電晶 體5，及電阻器6及7。電晶體5由（例如）一 NPN電晶體形 成。運算放大器4之輸出端子連接至電晶體5之基極，且電 晶體5之發射極經由電阻器7而連接至運算放大器4之反向 輸入鳊子（-)。電晶體5之集極連接至半導體雷射元件2之陰 極，且電晶體5之發射集經由電阻器6而連接至地。運算放 © 大器4之非反向輸入端子（+)接收一輪入信號之一輸入。 根據該輸入信號，恆定電流電路3控制一在集極與發射 極之間桃動的電流。藉此，一恆定電流流經半導體雷射元 ‘ 件2。值定電流電路3係以高速驅動。 、 如圖7中所說明，雷射控制電路1(包括併入於其中之恆 定電流電路3)具有一高頻特性’其中雷射輸出（光發射功 率)在-低頻範圍與一高頻範圍兩者中均平坦。然而，僅 142831.doc 12 201029007 藉由雷射控制電路！（包括併入於其中之值定電流電路3)， ~因於半導體#射之使用的光學組件之惡化問題及溫度特 改之改變問題未得到妥善解決。即使光發射波形不變，雷 射輸出（亦即，光發射功率位準）亦減小。 下文所描述的本發明之實施例經組態以改良該恆定電流 電路以尤其減少光發射波形之惡化。用以解決溫度特性之 改變問題的措施由許多相關技術提供。因此，此處使用該 等相關技術。 本發明之實施例使用兩個主要改良措施。第一措施為週 期性校準。第二措施為使用校準結果校正雷射輸出。該等 措細中之每一者具有用於實施另一改良措施之預備因素， 但即使在單獨使用時亦展現出其效應。 若執行週期性校準，則裝置甚至在不進行雷射輸出之校 正之情況下亦可使用一特定的時段。雷射輸出之校正具有 增加校準間隔的作用及校正裝置之短期使用中之微小波動 的作用。 在過去，通常執行一裝置之週期性校準。若不執行校 準，則關於輸入信號之雷射光發射波形歸因於上文所描述 的半導體雷射元件之雷射光發射起始電流Ith之增加及光發 射微分效率之減小而改變。將參看圖8及圖9進行描述。 圖8說明處於初始使用狀態下的半導體雷射元件2的關於 至雷射控制電路1之輸入（對應於輸入信號）的雷射輸出特性 (亦即，初始使用狀態下之雷射特性A)。在特性A中，隨著 電流自雷射光發射起始電流（偏壓電流）Ithl增加，雷射輸 142831.d〇( •13· 201029007 出實質上線性地增加。一表示特性A之直線之斜率對應於 光發射微分效率（包括半導體雷射元件2及運算放大器4之 電路之增益）。圖9說明在長時間使用之後獲得的類似雷射 特性B及C。在雷射特性B中，雷射光發射起始電流Uh2高 於初始狀態下的雷射特性A中之對應電流。在雷射特性c 中，雷射光發射起始電流Ith3高於初始狀態下的雷射特性 A中之對應電流，且增益小於雷射特性a之增益。歸因於 半導體雷射特性B及C之波動，光發射波形改變。 為了繼續維持一所要之雷射輸出，本發明之實施例重調 雷射光發射起始電流（偏壓電流）及增益以獲得一關於一指 定輸入之指定輸出。 2.第一實施例 雷射控制方法及雷射控制電路之實例：首先，圖1說明 應用於本發明的一藉由使用一半導體雷射執行一記錄或複 製操作之光學拾取器之一實施例。將該光學拾取器提供至 一圮錄裝置、一複製裝置，或一記錄及複製裝置（本發明 係關於雷射控制，且因此將省略對用於複製之光徑的描 述）。當前實施例之光學拾取器1 i包括充當光源之半導體 雷射元件2 ’及沿著雷射光之光徑〗3順序地排列之準直透 鏡14、變形稜鏡15、二分之一波長板16、偏振光束分光器 17、四分之一波長板18及接物鏡19。在當前實施例中，一 由一光電一極體形成之監視光貞測器（在下文中稱作監視 光偵測器）22安置於一藉由偏振光束分光器丨7改變之光徑 上’其中一聚光透鏡21安置於監視光偵測器22與偏振光束 142831.doc • 14- 201029007 分光器17之間。另外，在記錄或複製操作之前的預備階段 , > (】如）力率什2〇(其為用於偵測雷射光Lp之雷射輸出 (亦P所施加之雷射輸出）的偵測構件）安置於接物鏡19之 一位置附近。將功率計2〇安置於焦點位置附近之原因在 於.右將功率計20安置於焦點位置處則债測器可能被燒 亦即原因在於II由該安置來防止彳貞測器燃燒。 在光學拾取^11中’自半導體雷射元件2發射之雷射光 φ 由準直透鏡14轉換成平行光，由變形稜鏡15光束整形為 圓形光點，且透射穿過二分之一波長板所透射之雷 射光之刀（例如’ P-偏振成份Lp)透射穿過偏振光束分 光器17由四刀之一波長板18轉換成圓形偏振光，且穿過 接物鏡19而施加至-受照射體。在光碟母碟之生產中，受 照射體為一塗佈有一抗钱膜之基板。在資訊之記錄或複製 中，受照射體為一光碟。 雷射光之另-部分（例如，s_偏振成份㈣由偏振光束分 ❹《器17反射’透射穿過聚光透鏡21，且由監視光偵測器22 接收。其間，在記錄或複製操作之前的預備階段中，由安 置於接物鏡19之焦點位置附近之功率計2〇替換受照射體， • 且偵測經由接物鏡19收集之光之雷射輸出（光強度 .如上文所彳田述根據本發明之實施例之雷射控制可適用 於光碟母碟之生產 '在光碟上之資訊之記錄、來自光碟之 資訊之複製等。在後續實施例中，將進行對將雷射控制應 用於光碟母碟之生產的一實例之描述。 參看圖2,將描述根據本發明之第一實施例之雷射控制 142831.doc -15- 201029007 方法及雷射控制電路。一根據第一實施例之雷射控制電路 31經組態以包括恆定電流電路3 ’其連接至提供至光學拾 取器11之半導體雷射元件2的陰極；及一加法器33及一乘 法器34，加法器33及乘法器34連接至在恆定電流電路3之 前的一級。與上文所描述之實例中類似地，恆定電流電路 3經組態以包括具有非反向輸入端子（+)、反向輸入端子（_) 及輸出端子之運算放大器4、電晶體5，及電阻器6及7。運 算放大器4之輸出端子連接至電晶體5之基極，且電晶體$ 之發射極經由電阻器7而連接至運算放大器4之反向輸入端❿ 子（-)。電晶體5之集極逹接至半導體雷射元件2之陰極，且 電晶體5之發射集經由電阻器6而連接至地。運算放大器* 之非反向輸入端子（+)接收一輸入信號之一輸入。 乘法器34經組態以使得輸入信號（其在當前實例中為一 寫入信號（脈衝信號））輸入至其一第一輸入端子，且使得一 增益設定電壓輸入至其一第二輸入端子。乘法器34之一輸 出端子連接至加法器33之一第一輸入端子。加法器33之一 第二輸入端子施加以一偏壓設定電壓，且加法器33之一輸 〇 出端子連接至恆定電流電路3之運算放大器4之非反向輪入 端子（+)。 其間，提供一微電腦35、一第一A/D(類比/數位）轉換器 - 36、一第一D/A(數位/類比）轉換器37及一第：D/A轉換器 . 38。第一 A/D轉換器36之一輸入端子連接至光學拾取器η 之功率計20之一輸出端子，且第一 A/D轉換器乂之一輸出 端子連接至微電腦35。第一 D/A轉換器37之一輸入端子連 142831.doc -16- 201029007 接至微電腦35 ’且第一D/A轉換器37之一輸出端子連接至 供應以偏壓設定電壓的加法器33之第二輸入端子。第二 D/A轉換器38之-輸入端子連接至微電腦35，且第二dm 轉換器38t冑出^子連接至供應以增益電麼的乘法 器34之第二輸入端子。
隨後，將描述第一實施例之雷射控制方法及雷射控制電 路3 1之操作。在當前實施例之雷射控制電路3 1中，將表示 寫入資料之輸入信號（亦即，寫入信號）於外部輸入至乘法 器34之輸人端子。在該輸人信號中，—參考偏壓值及一參 考增益值分別在雷射控制電路31中經調整為偏壓設定電壓 及增益設定電壓，以使得可獲得關於該指定輸入之指定雷 射輸出（所施加之雷射輸出）。 首先，關於複數個輸入，由功率計2〇個別地量測雷射輸 出，且對該等量測結果執行最小平方法或類似方法以導出 一線性表達式po=ax+b。值沖及乂分別表示雷射輸出及輸 入。接著，將該線性表達式之值b判定為對應於電路之偏 壓設定電壓之參考偏壓值，且將值a判定為對應於電路之 增盈設定電壓之參考增益值。更具體言之，如下計算最初 未知的參考偏壓值及參考增益值。最初，在增益值經設定 為零的情況下量測關於複數個輸入之雷射輸出。另外，計 算一對應於光發射起始電流Ith之參考偏壓值。接著，在增 益值經設定為一任意可預測之值的情況下量測關於複數個 輸入之雷射輸出。基於該等量測結果，自該任意設定之增 益值與可用於獲得關於目標指定輸入之指定雷射輸出的增 142831.doc -17- 201029007 益值之間的差來計算參考增益值。 藉由一儲存於微電腦35中之程式，基於藉由功率計2〇之 使用所獲得且經由第一 A/D轉換器36輸入至微電腦35的實 際量測值，自動地計算該參考偏壓值（電壓）及該參考增益 值（電壓）。經由第一D/A轉換器37將該參考偏壓值供應至 加法器33之第二輸入端子❶另外，將該參考增益值自初始 的任意增益值切換至所計算的參考增益值且經由第二d/a 轉換器38將其供應至乘法器34之第二輸入端子。 ❿ 在將正常輸入信號輸入至乘法器34之第一輸入端子之 後，使該輸入信號乘以該參考增益值，且將一所得輸出俨 號輸入至加法器33之第一輸入端子。加法器”將乘法器二 之該輸出信號加至該參考偏廢值，且將一所得輪出信號輸 入至恆定電流電路3之運算放大器4之非反向輸入端= (+)。基於運算放大器4之一給aw»备 m 〜 之輸出#唬，一用於獲得關於指 ❹ 定輸入之指定雷射輸出之電流流經恆定電流電路3之電θ 體5及半導體雷射元件2。藉此’執行對雷射控制之校準:曰 且執行母碟生產中之資料記錄中的雷射控制。此後，在一 =時段中執行有利的資料記錄。在每個可容許之特定時 又中重複地執行上文所描述之校準。因此，可在_ 中使用該記錄裝置，直至半導體雷射元件2毀壞為止，又 根據第-實施例之雷射控制方法及雷射控制電路3 動地執行用於㈣_之增鼓職之校準以獲得1 的所施加之雷射輸出k田 且重複地在每個特定時段中週期性地 仃I以重調雷射控制電路31之偏壓及增益。 142831 .doc -18- 201029007 體雷 因此，可執行長期雷射控制，且可使雷射輸出在 中穩定。因此可能繼續使用光學拾取器丨丨，直至半^時奴 射元件2毁壞為止。 3 ·第二實施例 雷射控制方法及雷射控制電路之實例：圖3說明根據本 發明之第二實施例之一雷射控制方法及一雷射控制電路。 根據第二實施例之雷射控制電路41為一經組態以調整至半 ❹㈣雷射元件之-實施例之電路。作為半導體雷射元件之 一實施例，存在一經組態以使得一半導體雷射晶片安置於 (例如）一金屬封裝中且一陰極（K)插腳及—陽極（a)插腳自 該封裝之一基底部分拉出的半導體雷射元件。在此實施例 中，陰極（K)插腳亦充當一接地（GND)。當前實施例之雷射 控制電路具有一適合於使用上文所描述之實施例之半導體 雷射元件的電路組態。 與上文所描述之實例令類似地，第二實施例使用圖 參 光學拾取器H(包括半導體雷射元件2)。 根據當前實施例之雷射控制電路41經組態以包括恆定電 流電路3、|置於在怪定電流電路3之前的一級處之加法器 33及乘法器34，及一連接至在恆定電流電路3之後的一級 之電流鏡射電路42。恆定電流電路3類似於上文所描述之 實例之對應電路，且因此將省略對但定電流電路之冗餘描 述。另外，與上文所描述之實例中類似地，乘法器34經組 態以使得輸入信號（其在當前實例中為寫入信號）輸入至其 第一輸入端子，且增益設定電壓輸入至其第二輸入端子。 142831.doc -19- 201029007 乘法器34之輸出端子連接至加法器33之第一輸入端子。加 法器33之第二輸入端子施加以偏壓設定電壓且加法器μ 之輸出端子連接至恆定電流電路3之運算放大器4之非反向 輸入端子（+ )。 電流鏡射電路42經組態以包括—監視流經恆定電流電路 3之電晶體5之電流的第一電晶體43，及一與第一電晶體a 形成：電流鏡射組態之第二電晶體44。形成電流鏡射電路 42之第電晶體43及第二電晶體44中之每一者係由（例如） 一 ΡΝΡ電晶體形成。第一電晶體43之集極連接至恆定電流❹ 電路3之電晶體5之集極，且第一電晶體43之發射極連接至 電源供應器。第二電晶體44之發射極連接至電源供應器， 且第二電晶體44之集極連接至半導體雷射元件2之陽極。 第一電晶體43與第二電晶體44之各別閘極連接至彼此且 該等閘極連接至恆定電流電路3之電晶體5之集極。 其間，與第一實施例中類似地，提供微電腦35、第— A/D轉換器36、第一D/A轉換器37及第二d/a轉換器38。第 一 A/D轉換器36之輸入端子連接至光學拾取器11之功率計 _ 20之輸出端子，且第一 A/D轉換器％之輸出端子連接至微 電腦35第一 D/A轉換器37之輸入端子連接至微電腦35， 且第D/A轉換器37之輸出端子連接至供應以偏壓設定電 壓的加法器33之第二輸入端子。第二D/A轉換器38之輸入 端子連接至微電腦35，且第二D/A轉換器38之輸出端子連 接至供應以增益設定電壓的乘法器34之第二輸入端子。 隨後，將描述第二實施例之雷射控制方法及雷射控制電 14283I.doc •20- 201029007 路41之操作。在第二實施例中，以一類似於第一實施例中 之方式計算參考偏壓值及參考增益值。藉由一儲存於微電 腦35中之程式，基於藉由功率計2〇之使用所獲得且經由第 — A/D轉換器36輸入至微電腦35的實際量測值，自動地計 算該參考偏壓值（電壓）及該參考增益值（電壓）^經由第一 D/A轉換器37將該參考偏壓值供應至加法器”之第二輸入 端子。另外，將該參考增益值自初始的任意增益值切換至 φ 所計算的參考增益值且經由第二D/A轉換器38將其供應至 乘法器34之第二輸入端子。 在將正常輸入信號輸入至乘法器34之第一輸入端子之 後，使該輸入信號乘以該參考增益值，且將一所得輸出信 號輪入至加法器33之第一輸入端子。加法器33將乘法器34 之5亥輸出信號加至該參考偏壓值，且將一所得輸出信號輸 入至恆定電流電路3之運算放大器4之非反向輸入端子 (:)。基於運算放大器4之一輸出信號，一用於獲得關於指 ® 疋輸入之私疋雷射輸出之電流流經電流鏡射電路42之第— 電曰曰體43及恆定電流電路3之電晶體5。該電流鏡射出另— 第了電晶體44之電流，且因此與第一電晶體43之電流相同 之電流自第二電晶體44流至半導體雷射元件2中。藉此， 執仃針對雷射控制之校準，且執行母碟之生產中之資料記 錄中的雷射控制。此後，在一特定時段中執行有利的資料 5己錄。在每個可容許之特定時段中重複地執行上文所描述 之杈準。因此，可在一長時段中使用該記錄裝置，直至 導體雷射元件2毀壞為止。 142831.doc •21- 201029007 根據第二實施例之蕾 雷射控制方法及雷射控制電路41， 動地執行用於雷射捭告，丨夕自 $㈣制之增益及㈣之校準以獲得一適當 的所施加之雷射輪中。 另外，在母個特定時段中週期性地 ^複地執行校準以重調該電路之㈣及增益。因此，可 丁長期雷射控制，且可使雷射輸出在-長時段中穩定。 因此可能繼續使用本@ „ 學拾取fill ’直至半導體t射元件2 毀壞為止。 4.第三實施例 雷射控制方法及雷射控制電路之實例：圖4說明根據本 發明之第三實施例之—雷射控制方法及—雷射控制電路。 與上文所描述之實例中類似地，當前實施例亦使用^之 光學拾取器11(包括半導體雷射元件2)。 與上文所描述之第—實施例中類似地，根據第三實施例 之雷射控制電路46具有-電路組態，該電路組態由連接至 半導體雷射元件2(其提供至光學拾取器u)之陰極的恆定電 机電路3及連接至在恆^電流電路3之前的—級之加法器η 及乘法H 34形成^定電流電路3類似於上文所描述之實 例之對應電路’且因此將省略對怪定電流電路之冗餘描 述另外，與上文所描述之實例中類似地，乘法器34經組 態以使得輸入信號（其在當前實例中為寫入信號）輸入至其 第一輸入端子，且增益設定電壓輸入至其第二輸入端子。 乘法器34之輸出端子連接至加法器33之第一輸入端子。加 法器33之第二輸入端子施加以偏壓設定電壓，且加法器33 之輸出端子連接至恆定電流電路3之運算放大器4之非反向 •Π ‘ 142831.doc 201029007 輸入端子（+)。 其間’提供微電腦35、第一 A/D轉換器36、第二A/D轉 換器45、第一D/A轉換器37及第二D/A轉換器38。第一A/D 轉換器36之輸入端子連接至光學拾取器丨丨之功率計2〇之輸 出端子，且第一 A/D轉換器36之輸出端子連接至微電腦 35。第一 D/A轉換器37之輸入端子連接至微電腦35，且第 一 D/A轉換器37之輸出端子連接至供應以偏壓設定電壓的 φ 加法器33之第二輸入端子。第二D/A轉換器38之輸入端子 連接至微電腦35，且第二d/A轉換器38之輸出端子連接至 供應以增益設定電壓的乘法器34之第二輸入端子。第二 A/D轉換器45之輸入端子連接至光學拾取器n之監視光偵 測器22之輸出端子，且第二A/D轉換器判之輸出端子連接 至微電腦3 5。 隨後，將描述第三實施例之雷射控制方法及雷射控制電 路41之操作。第三實施例執行類似於第一實施例之校準的 Φ 校準，及關於在一校準與下一校準之間的間隔（週期）期間 的雷射輸出之微小波動的雷射控制。亦即，在第三實施例 中，以一類似於第一實施例中之方式計算參考偏壓值及參 考增益值。藉由一儲存於微電腦35中之程式，基於藉由功 率計20之使用所獲得且經由第—A/D轉換器％輸入至微電 腦35的實際量測自自地計算該參考偏壓值及該參考增 益值。經由第一D/A轉換器37將該參考偏壓值供應至加法 器33之第二輸入端子。另外，將該參考增益值自初始的任 意增益值切換至所計算的參考增益值且經由第二D/A轉換 142831.doc -23- 201029007 器38將其供應至乘法器34之第二輸入端子。 在將正常輸入信號輸入至乘法器34之第一輸入端子之 後，使該輸入信號乘以該參考增益值，且將一所得輸出信 號輸入至加法器33之第一輸入端子。加法器33將乘法器“ 之該輸出信號加至該參考偏壓值，且將一所得 入至怪定電流電路3之運算放大器4之非反向輸二： (+)基於運算放大器4之-輸出信號，一用於獲得關於指 定輸入之指定雷射輸出之電流流經恆定電流電路3之電晶 體5及半導體雷射元件2。藉此，執行類似於第—實施例中 所描述之校準的針對雷射控制之校準。以一類似於上文所 描述之實例中之方式在每個可容許之特定時段中重複地執 行校準。 其間，在每個特定時段中由光學拾取器u之監視光偵測 1§ 22偵測雷射輸出，且在必要時監視偵測值、偵測值之平 均值或其類似者。藉此，控制該參考偏壓值以使雷射輸出 維持為恒定的。 因此，在上文所描述之週期性校準之執行中，先前獲得 偏壓與雷射輸出之間的關係表達式及監視光偵測器22之輸 出與雷射輸出之間的關係表達式。微電腦35先前儲存一用 於基於該等關係表達式獲得一關於雷射輸出波動之偏壓校 正值的程式。 在當前實施例中，在上文所描述之週期性校準之間的間 隔期間在每個特定時段中經由第二A/D轉換器45將一表示 自αώ·視光偵測器22所接收的上文所描述之偵測值或偵測值 142831.doc •24· 201029007 之平均值的輸出信號輸入至微電腦35。若雷射輸出甚至輕 微地波動，則藉由儲存於微電腦35中之程式計算偏壓校正 值。接著，將偏麼校正值疊加於初始參考偏堡值上，且經 由第一D/A轉換器37將一所得參考偏壓值輸入至加法器 33。因此’若雷射輸出在週期性校準之間的間隔期間甚至 輕微地波動，則可將雷射輸出控制至一適當位準。 大體而σ帛於執行5己錄或複製操作之連續時間為大致 -小時或兩小時。造成此時間期間的雷射輸出之波動的因 素包括兩個主要因素，亦即，⑴歸因於半導體雷射元件之 溫度特性的臨限電流Ith之波動及（2)歸因於半導體雷射元 件之隨時間之改變的波動中所包括的臨限電流地之波動。 兩個因素與臨限電流地之波動有關。因此，藉由偏壓值之 校正’可能將雷射輸出維持為恆㈣同時維持雷射特性之 線性。 两〗獲付上文所描述之偏 φ 計20校準監視光偵測器22。 另二’半導體雷射光之射出光徑中之一光學組件的惡化 (特定言之，光學透射率之改變）導致光徑之增益之改變。 .目此、、亦可症在週期性校準之間的間隔期間校正雷射特性 .曰μ因此在當前實施例中，先前獲得增益與雷射輸 出]的關係表達式及監視光债測器22之輸出與雷射輸出 之門的關係表達式。接著，基於該等關係表達式，將關於 雷射輸出波動之增益校正值程式化至微電腦35中。若雷射 輸出歸因於增益波動而改變，則經由第二A/D轉換器45將 142831.doc -25- 201029007 監視光偵測器22之輸出信號輸入至微電腦35。另外，將藉 由在微電腦35中執行之校準獲得的增益校正值疊加於該參 考增益值上，且將一所得參考增益值輸入至乘法器因 此’可能在週期性校準之間的間隔期間校正雷射特性之增 益。亦可能執行偏壓校正與增益校正兩者。 根據第三實施例之雷射控制方法及雷射控制電路46，可 能執行根據週期性校準的關於長期雷射輸出惡化之校正與 關於由半導體雷射進行之記錄操作中之短期雷射輸出波動 的校正兩者。因此，可使雷射輸出在—長時段中穩定。因 此，可在一長時段中維持光學拾取器11之一穩定特性。 5 ·第四實施例 雷射控制方法及雷射控制電路之實例：圖5說明根據本 發明之第四實施例之一雷射控制方法及一雷射控制電路。 s岫實施例對應於第二實施例之—修改實例。與上文所描 述之實例中類似地，當前實施例亦使用圖丨之光學拾取器 11(包括半導體雷射元件2)。 根據第四實施例之雷射控制電路47經組態以包括恆定電 流電路3、安置於在怪定電流電路3之前的_級處之加法器 33及乘法器34，及連接至在恆定電流電路3之後的一級之 電流鏡射電路42。恆定電流電路3類似於上文所描述之實 例之對應電路，且因此將省略對怪定電流電路之冗餘描 述另外，與上文所描述之實例中類似地，乘法器34經組 態以使得該輸入信號（其在當前實例中為寫入信號）輸入至 其第一輸入端子，且增益設定電壓輸入至其第二輸入端 142831.doc -26- 201029007 子。乘法”器34之輪出端子連接至加法器33之第一輸入端 子加/去器33之第二輸入端子施加以偏屡設定電|，且加 法益33之輸出端子連接至惶定電流電路3之運算放大器4之 . 非反向輸入端子（+)。 • '、上文射田述之貫例中類似地，電流鏡射電路42經組態 :包括監視流經恆定電流電路3之電晶體5之電流的第一電 日日體43 ’及與第_電晶體43形成一電流鏡射組態之第二電 φ 晶體44。形成電流鏡射電純之第一電晶體43及第二電晶 體44中之每-者係、由（例如）—ΡΝΡ電晶體形成。第一電晶 體43之集極連接錄定電流電路3之電晶心之集極，且第 一電晶體43之發射極連接至電源供應器。第二電晶體44之 發射極連接至電源供應器，且第二電晶體料之集極連接至 半導體雷射元件2之陽極。第一電晶體43與第二電晶體44 之各別間極連接至彼此，且該等閉極連接至值定電流電路 3之電晶體5之集極。 • 其間，提供微電腦35、第一 A/D轉換器36、第二A/D轉 換器45帛d/A轉換器37及第二D/A轉換器％。第一 轉換器36之輸入端子連接至光學拾取μ之功率計2〇之輸 .出端子，且第-A/D轉換器36之輸出端子連接至微電腦 _ 35。lD/A轉換器37之輸人料連接至微電腦&且第 ，轉換器37之輸出端子連接至供應以偏麼設定電壓的 加法态33之第一輸入端子。第二D/a轉換器38之輸入端子 連接至微電腦35’且第二說轉換器38之輸出端子連接至 供應以增益設定電壓的乘法器34之第二輸入端子。第二 142831.doc •27- 201029007 A/D轉換③45之輸人端子連接至光學拾取器^之監視光谓 測器22之輸出端子，且第二細轉換器45之輸出端子連接 至微電腦35。 i ·〜、之其他邛分類似於第三實施例中所描述之對應部 分，且因此將省略對該等其他部分之冗餘描述。 隨後’將描述第四實施例之雷射控制方法及雷射控制電 路47,操作。與第三實施例中類似地，第四實施例執行週 期i±校準，且亦在校準之間的間隔期間在每個特定時段中 ❹ 執行關於雷射輸出波動之雷射控制。亦即，在第四實施例 中’與第二實施例之描述中類似地，藉由一儲存於微電腦 35中之程式，基於功率計20之輸出信號獲得該參考偏壓值 及該參考增益值。經由第—D/A轉換器37將該參考偏壓值 輸入至加法器33，且經由第二D/A轉換器38將該參考增益 絲入至乘法器34。接著，執行週期性校準以獲得關於指 疋輸入之指定雷射輸出。 ❿ 其間’基於自監視光偵測器22所接收之债測信號，在週 期性校準之間的間隔期間在每個特料段中藉由微電腦h 中之-程式獲得偏壓校正值。將該偏壓校正值疊加於气參 考偏壓值上，且經由第一 D/A轉換器37將一所得參考偏乂壓 值輸入至加法器33。因此’若雷射輸出在週期性校準之間 的間隔期間甚至輕微地波動，則執行適當的雷射輸出控 制。 王 另外’若發生-增益波動，則藉由一儲存於微電腦Μ中 之程式’基於自監視光㈣器22所接收之偵測信號獲得該 142831.doc -28 · 201029007 增益校正值。將該增益校正值疊加於該參考增益值上，且 經由第二㈣轉換㈣將-所得參切益值輸人至乘法器 :4。藉此’執行適當的雷射輸出控制。在此狀況下，亦可 料得該偏壓校正值及該增益校正值且校正該參考偏壓值 . 料參考增益值兩者，以藉此執行關於短期波動之雷射輸 出控制。 根據第四實施例之雷射控制方法及雷射控制電路Ο，可 φ ㊣執行根據週期性校準的關於長期雷射輸出惡化之校正與 關於由半導體雷射進行之記錄操作中之短期雷射輸出波動 的校正兩者。因此，可使雷射輸出在一長時段中穩定。因 此’可在-長時段中維持光學拾取之—穩定特性。 在上文所描述的本發明之實施例中，可能藉由計算該參 考偏壓值及該參考增益值來自動地控制半導體雷射之所施 加之雷射輸出。亦可能藉由自動地控制雷射特性之偏壓值 及增益值來抑制雷射輸出之微小波動。 • 如上文所描述’在當前實施例中’可能使雷射輸出穩定 且減。己錄操作中之記錄紋孔（rec〇rding沖）之變化。另 外，可增加記錄裝置之光學拾取器之壽命。亦即，藉由經 雷射控制校正之光發射波形’在某種程度上獲得_所要之 光發射特性及一所要之雷射輸出，即使半導體雷射元件或 另一光學組件惡化亦如此。另外，光學拾取器之替換之次 數及包括於光學拾取器中之組件之替換的頻率得以減小。 因此，可減小一所謂的停機時間。 可適用於諸如CD、DVD及BD之光碟的當前實施例較佳 14283I.doc -29- 201029007 地尤其適用於一高密度記錄bd。 在上述實例中，將本發明應用於對光碟母碟之生產中的 半導體雷射輸出之控制。本發明亦可適用於對光碟上之資 訊之記錄或來自光碟之資訊之複製中的半導體雷射輸出之 控制。在複製之狀況下，將一高頻脈衝信號作為輸入信號 輸入至該等實施例中之每一者的雷射控制電路之乘法器 34。作為另-實施例’可將—DC(直流）信號作為輸入信號 輸入至乘法器34。或者，可將該輸入信號或第二d/a轉換 器38之輸出設定為〇 v以自乘法器34獲得一為〇 v之輸出， 且可將-DC(直流）輸出自第一D/A轉換器37供應至加法器 33以藉由使用偏壓設定電壓獲得複製所需之一預定輸出光 量。在此狀況下，若複製雜訊大，則可將一單獨高頻疊加 電路添加至該雷射（該高頻叠加電路為常見的，且因此將 省略對其之描述）。 該半導體雷射之所要之輸出及動態範圍在記錄操作與複 製操作之間不同。因此，可在提供雷射特性之不同線性的 一低輸出與-高輸出兩者下執行週期性校準。另外，在圖 工之光學拾取器U中’功率計2〇可直接用作安置於接物鏡 19之2點位置附近的雷射輸出债測構件。或者，亦可使用 一先則經一功率計校準之光偵測器。 雖然未說明，但本發明可形成—具有—组合圖i 拾取器U與該等各別實施例之雷射控制電路31、41、461 47中之一者的結構的半導體雷射驅動裝置。 本申請案含有與於2_年12月16日^日本專利局（Japan I4283I.doc -30- 201029007
Patent Office)申請之日本優先專利申請案Jp 2〇〇832〇i22 中所揭示之彼内容相關的標的物，該案之全部内容以引用 的方式併入本文中。 熟習此項技術者應理解，可視設計要求及其他因素而發 生各種修改、組合、子組合及更改’只要該等修改、組 合、子組合及更改在附加申請專利範圍或其均等物之範疇 内即可。 【圖式簡單說明】 圖1為說明應用於本發明之光學拾取器之一實施例的組 態圖； 圖2為根據本發明之第一實施例之雷射控制電路的組態 圖； 圖3為根據本發明之第二實施例之雷射控制電路的組態 圖； 圖4為根據本發明之第三實施例之雷射控制電路的組態 圖； 圖5為根據本發明之第四實施例之雷射控制電路的組態 圖； 圖6為說明應用於本發明之使用怪定電流電路之雷射控 制電路的組態圖； 圖7為圖6之雷射控制電路之頻率特性圖； 圖8為用以解釋本發明之雷射特性圖； 圖9為在發生雷射輸出之波動時獲得的雷射特性圖； 圖10A及圖i〇B為各自說明雷射輸出之光發射波形的波 142831.doc •31·. 201029007 形圖； 圖11為說明現有雷射控制電路之一實例之組態圖； 圖12為圖11之雷射控制電路之頻率特性圖； 圖13為說明現有雷射控制電路之另一實例之組態圖； 圖14為圖13之雷射控制電路之頻率特性圖； 圖15為在發生低頻範圍之波動時獲得的圖η之雷射控制 電路之頻率特性圖； 圖16為在發生低頻範圍之波動時獲得的圖13之雷射控制 電路之頻率特性圖； 圖17為說明適當雷射輸出波形之波形圖；及 圖18為說明惡化的雷射輪出波形之波形圊。 【主要元件符號說明】 1 雷射控制電路 2 半導體雷射元件 3 恆定電流電路 4 運算放大器 5 電晶體 6 電阻器 7 電阻器 11 光學拾取器 13 光徑 14 準直透鏡 15 變形棱鏡 16 一分之一波長板 142831.doc •32- 201029007
17 偏振光束分光器 18 四分之一波長板 19 接物鏡 20 功率計 21 聚光透鏡 22 監視光偵測器 31 雷射控制電路 33 加法器 34 乘法器 35 微電腦 36 第一 A/D(類比/數位）轉換器 37 第一 D/A(數位/類比）轉換器 38 第二D/A轉換器 41 雷射控制電路 42 電流鏡射電路 43 第一電晶體 44 第二電晶體 45 第二A/D轉換器 46 雷射控制電路 47 雷射控制電路 101 矩形波 102 修圓波形 103 雷射控制電路 104 半導體雷射元件 142831.doc -33- 201029007 105 光接收元件 106 加法器 107 運算放大器 108 電晶體 110 雷射控制電路 111 電容器（C) 112 電阻器（R) 113 補償電路 142831.doc