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【発明の名称】 光ピックアップ及び情報記録再生装置
【発明者】 【氏名】小野澤 和利

【氏名】今藤 修

【氏名】油利 正昭

【氏名】井島 新一
【要約】 【課題】可動部に光学系全体を搭載し、かつ最も波長の短い半導体レーザ素子の光軸を対物レンズの光軸中心に合わせることにより、光学特性の劣化を防止した光ピックアップ及びこれを搭載した情報記録再生装置を提供する。

【解決手段】光記録媒体１２にレーザ光を照射する複数の半導体レーザ素子２と、レーザ光を集光する対物レンズ１とを少なくとも搭載した可動部６と、可動部６を支える基部７と、光記録媒体１２のフォーカス方向とトラッキング方向とに可動部６が揺動するように可動部６と基部７とを接続した支持部品８とを有し、複数の半導体レーザ素子２の最も波長の短い半導体レーザ素子の光軸を対物レンズ１の光軸中心に合わせている。このことにより、対物レンズが位置変化した場合の、光学系における光学的なずれの発生を防止でき、かつ短波長半導体レーザ素子に対するレンズ収差等の影響を軽減できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光記録媒体にレーザ光を照射する複数の半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を集光する対物レンズとを少なくとも搭載した可動部と、前記可動部を支える基部と、前記光記録媒体のフォーカス方向とトラッキング方向とに前記可動部が揺動するように前記可動部と前記基部とを接続した支持部品とを有し、前記複数の半導体レーザ素子のうち少なくとも２つは互いに異なる発振波長を有し、そのうち最も波長の短い半導体レーザ素子の光軸を前記対物レンズの光軸中心に合わせたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】 前記複数の半導体レーザ素子は、複数の発振波長を有する半導体レーザ素子アレイに含まれる素子である請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項３】 前記半導体レーザ素子アレイは、基板上に形成された第１の半導体からなる第１活性層を有する第１のレーザ素子と、前記基板上に前記第１のレーザ素子と間隔をおいて形成され、かつ前記第１活性層よりもエネルギーギャップが大きい第２の半導体からなる第２活性層を有する第２のレーザ素子とを備え、前記基板面からの前記第１活性層の高さと、前記基板面からの前記第２活性層の高さとがほぼ同じである請求項２に記載の光ピックアップ。
【請求項４】 前記第２のレーザ素子は、前記基板面からの前記第１活性層の高さと、前記基板面からの前記第２活性層の高さとがほぼ同じとなるように第１導電型の第３の半導体からなる高さ調整用バッファ層を有する請求項３に記載の光ピックアップ。
【請求項５】 前記可動部に、前記光記録媒体からの戻り光を受光する受光素子がさらに搭載されている請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項６】 前記複数の半導体レーザ素子及び前記受光素子は、基板を介して一体に形成され、前記基板には、前記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射する傾斜面が形成されている請求項５に記載の光ピックアップ。
【請求項７】 前記複数の半導体レーザ素子は、複数の発振波長を有する半導体レーザ素子アレイに含まれる素子である請求項６に記載の光ピックアップ。
【請求項８】 前記支持部品の各々が電位的に独立した複数の金属部材からなり、前記複数の金属部材の少なくとも１つが前記半導体レーザ素子に対する給電線となる請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項９】 前記可動部に、前記光記録媒体からの戻り光を受光する受光素子がさらに搭載されており、前記複数の金属部材の少なくとも１つが前記受光素子に対する給電線となる請求項８に記載の光ピックアップ。
【請求項１０】 請求項１から９のいずれかに記載の光ピックアップを搭載したことを特徴とする情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報処理・通信用途等における情報記録再生装置と、それに用いられる光ピックアップに関する。特に、可動部に発光から受光までの光学系全体を集積的に搭載した光ピックアップに関する。
【０００２】
【従来の技術】ディジタルヴァーサタイルディスク（ＤＶＤ）の登場により光ディスクの高密度化が進展し、現在、８．５ＧＢという大容量の光ディスクが実現されるに至っている。一般的なＤＶＤ用の再生装置は、ＤＶＤだけでなく、コンパクトディスク（ＣＤ）の再生が必要とされ、さらには近年急速に普及し始めた追記型ＣＤ（ＣＤ−Ｒ）の再生及び記録が必要とされる場合もある。ＤＶＤを再生する再生光には、６５０ｎｍ帯の赤色レーザが用いられ、ＣＤ又はＣＤ−Ｒを再生する再生光には、７８０ｎｍ帯の赤外レーザが用いられる。従って、現状のＤＶＤ再生装置には、赤色レーザ光を生成する赤色半導体レーザチップと赤外レーザ光を生成する赤外半導体レーザチップとの２つの半導体レーザチップが搭載されている。
【０００３】そして、ＤＶＤやＣＤ等の光記録媒体に対して、情報の読み書きを行うために、光ピックアップが用いられる。図１３に光ピックアップの側面の構成図を示す。対物レンズ１０１とコイル１０５を有する可動部１０６は、基部１０７に対して４本の支持ワイヤ１０８で接続され、揺動可能に支持されている。半導体レーザチップと受光素子の集積素子１０２、コリメートレンズ１０４、ミラー１０３は、光学基台１０９に固定されている。なお、図１３において４本の支持ワイヤのうち２本は図示した２本の支持ワイヤの後ろに隠れるので図示していない。光記録媒体１１２は、回転時に面振れが発生するため、対物レンズ１０１により集光された光束Ｌ１の被写界深度内に光記録媒体１１２の情報記録面の位置を保つ必要がある。また、光記録媒体１１２は回転時に偏心が発生するため、光記録媒体１１２上の情報記録列を対物レンズ１０１により集光された光束Ｌ１が正確に追随する必要があり、光ピックアップは、光束の焦点調整機能及び焦点誤差検出機能と、トラッキング位置調整機能及びトラッキング誤差検出機能を備えることを要求される。
【０００４】光ピックアップでは、光記録媒体１１２の面振れに対しては、対物レンズ１０１が出射光軸方向であるフォーカス方向に可動することにより光記録媒体への焦点調節を行う。また、光記録媒体１１２の偏心に対しては、対物レンズ１０１を光記録媒体上の情報記録列を横切る方向であるトラッキング方向に可動させることにより情報記録列に追随させる。この構成により情報記録信号の書き込みあるいは読み出しを行う構造である。
【０００５】ここで、近年、パソコン等の情報機器に対する小型化の要望にともない、ＤＶＤ再生装置の小型及び薄型化を進展させる必要があり、これを実現するためには、光ピックアップの小型及び薄型化が必要不可欠となる。光ピックアップの小型・薄型化の方法として、光学系の簡素化があげられる。その一つの方法として、赤色半導体レーザチップと赤外半導体レーザチップの集積化が考えられる。現状のＤＶＤ再生装置は、赤色半導体レーザチップ用及び赤外半導体レーザチップ用の２つの光学系部品から構成されており、赤色と赤外との２つの半導体レーザチップを集積化することにより２つの光学系部品を共有することが可能となるので、光ピックアップの小型及び薄型化が実現される。
【０００６】赤色半導体レーザチップ及び赤外半導体レーザチップの集積化としては、一の基板上に集積されたモノリシック型に半導体レーザ素子アレイが、特開平１１−１８６６５１号公報（第１の従来例）及び第６０回秋季応用物理学術講演会 ３ａ−ＺＣ−１０（第２の従来例）に報告されている。また、赤色と赤外との２つの半導体レーザチップをハイブリッドに集積化することにより２つの光学系部品を共有した光ピックアップとしては、特開平１１−１４４３０７号公報（第３の従来例）及び特開平１１−１４９６５２号公報（第４の従来例）に報告されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記のような従来の光ピックアップには、以下のような問題があった。第１の従来例に係る一の基板上に集積されたモノリシック型の半導体レーザ素子アレイは、活性層に電流を効率良く注入するための電流ブロック（狭窄）層として、赤色用レーザ及び赤外用レーザの双方に、各活性層のエネルギーギャップ（バンドギャップ）と同等かそれよりも小さいエネルギーギャップを持つＧａＡｓを用いている。これにより、各活性層から出射するレーザ光を吸収することにより生成光を効果的にストライプ状の領域に閉じ込める複素屈折率導波構造を採用している。しかしながら、複素屈折率導波構造を用いた半導体レーザ素子は、生成光がＧａＡｓからなる電流ブロック層で吸収されてしまうため、情報記録再生装置に必要な自励発振特性や高温高出力特性を得ることは極めて困難である。
【０００８】また、第２の従来例に係る半導体レーザ素子アレイは、電流ブロック層を設けない、いわゆる利得導波型構造を有しているため、電流ブロック層による光吸収は生じない。ところが、この利得導波型構造の半導体レーザ素子は、生成光を有効に閉じ込める屈折率導波構造を持たないため、情報記録再生装置に必要な低ノイズ化を図るには、例えば発振スペクトルを多モード化することにより干渉性を抑える手段を必要とする。
【０００９】しかしながら、発振スペクトルを多モード化したとしても、各スペクトルの半値幅が狭いため出射光と戻り光とが互いに干渉を起こし易く、情報記録再生装置に望まれる相対雑音強度（ＲＩＮ）を−１３０ｄＢ／Ｈｚ以下にまで低減することができない。そのため、第２の従来例に係る利得導波型構造を有する半導体レーザ素子アレイの場合は、１／４λ板（λは半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長）等を用いてＲＩＮの低減を図る手段が必要となり、光ピックアップを構成する部品点数を削減することが困難となる。これらの問題を解決するには、半導体レーザ素子アレイが自励発振特性を有することが必要不可欠となる。
【００１０】その上、利得導波型半導体レーザ素子アレイは、電流狭窄機能は有するが、活性層の主面に対する水平方向における屈折率分布を利用した光閉じ込め機能を有さない。このため、ＤＶＤ又はＣＤの再生時の１０ｍＷ以下という低出力動作状態では、室温下では単一横モード特性を維持できるものの、高温下ではキャリアが高注入状態となって高次モードが利得を得易くなるため、安定な横モード特性を得ることが困難となる。また、半導体レーザ素子アレイの高出力動作状態では、光閉じ込め機構を有さないため、横モード特性の安定化を図ることはさらに困難となる。
【００１１】さらに、モノリシックの２波長レーザ素子アレイは、光学系部品を共有するため、各レーザ素子の活性層の位置、すなわち基板面からの高さを一致させることが好ましい。しかしながら、モノリシックではあっても、各レーザ素子における活性層はその組成が互いに異なるため、成長工程を別々に行わなければならず、活性層同士の高さがばらついてしまうという問題があった。
【００１２】また、第３、及び第４の従来例に係る光ピックアップは、受光素子を含む基板上に赤色半導体レーザチップと赤外半導体レーザチップをハイブリッドに集積化した素子を用いたものである。
【００１３】しかしながら、赤色半導体レーザチップと赤外半導体レーザチップをハイブリッドに集積化したとしても、各半導体レーザチップの活性層の位置及び発光点の間隔を制御することが困難であるという問題があった。
【００１４】また、前記各従来例の光ピックアップでは、図１３に示すように半導体レーザチップと受光素子の集積素子１０２、コリメートレンズ１０４、ミラー１０３が固定されているのに対して、対物レンズ１０１のみが可動し、光記録媒体１１２の面振れや情報記録列への追随を行う。このときの対物レンズ１０１の位置変化により、光ピックアップの光学系としては光学的にずれた状態となるため、レンズ収差の発生等により光学特性は劣化するという問題があった。
【００１５】本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、可動部に発光から受光までの光学系全体を搭載し、かつ最も波長の短い半導体レーザ素子の光軸を対物レンズの光軸中心に合わせることにより、光学特性の劣化を防止できる光ピックアップ及びこれを搭載した情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために、本発明の光ピックアップは、光記録媒体にレーザ光を照射する複数の半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を集光する対物レンズとを少なくとも搭載した可動部と、前記可動部を支える基部と、前記光記録媒体のフォーカス方向とトラッキング方向とに前記可動部が揺動するように前記可動部と前記基部とを接続した支持部品とを有し、前記複数の半導体レーザ素子のうち少なくとも２つは互いに異なる発振波長を有し、そのうち最も波長の短い半導体レーザ素子の光軸を前記対物レンズの光軸中心に合わせたことを特徴とする。
【００１７】前記のような光ピックアップによれば、レーザ光の出射、受光を行なう光学系が可動部に一体に形成されているので、対物レンズが位置変化した場合の、光学系における光学的なずれの発生を防止できる。また、最も波長の短い半導体レーザ素子の光軸を対物レンズの光軸中心に合わせているので、短波長半導体レーザ素子に対するレンズ収差等の影響を軽減させることができ、光ピックアップの光学特性の劣化を防止することができる。さらに、対物レンズが光記録媒体への追従動作を行なっても、光学系が一体となって移動するので、対物レンズの位置が変化しても、最も波長の短い半導体レーザ素子の光軸が対物レンズの光軸中心に一致している関係は保たれる。このため、対物レンズの位置変化に伴なう特別な調整を行なうことなく、光学特性の劣化を防止できる。
【００１８】前記光ピックアップにおいては、前記複数の半導体レーザ素子は、複数の発振波長を有する半導体レーザ素子アレイに含まれる素子であることが好ましい。前記のような光ピックアップによれば、半導体レーザ素子アレイから出射される複数のレーザ光の光路間隔を小さくすることができ、複数のレーザ光に対してレンズ収差等の影響を軽減できる。
【００１９】また、前記光ピックアップにおいては、前記半導体レーザ素子アレイは、基板上に形成された第１の半導体からなる第１活性層を有する第１のレーザ素子と、前記基板上に前記第１のレーザ素子と間隔をおいて形成され、かつ前記第１活性層よりもエネルギーギャップが大きい第２の半導体からなる第２活性層を有する第２のレーザ素子とを備え、前記基板面からの前記第１活性層の高さと、前記基板面からの前記第２活性層の高さとがほぼ同じであることが好ましい。前記のような光ピックアップによれば、波長が異なるレーザ光の発光点の高さばらつきを防止でき、光ピックアップの光学調整の容易化とレンズ収差の抑制が図れるため、光学特性を安定させることができる。
【００２０】また、前記光ピックアップにおいては、前記第２のレーザ素子は、前記基板面からの前記第１活性層の高さと、前記基板面からの前記第２活性層の高さとがほぼ同じとなるように第１導電型の第３の半導体からなる高さ調整用バッファ層を有することが好ましい。前記のような光ピックアップによれば、高さ調整用バッファ層を有することにより、第１活性層と第２活性層との基板面からの高さをほぼ一致させることができ、波長が異なるレーザ光の発光点の高さばらつきを防止でき、光ピックアップの光学調整の容易化とレンズ収差の抑制を図り、光学特性を安定できるとともに、第２活性層の結晶性が向上するので、第２のレーザ素子の信頼性を向上させることができる。
【００２１】また、前記光ピックアップにおいては、前記可動部に、前記光記録媒体からの戻り光を受光する受光素子がさらに搭載されていることが好ましい。前記のような光ピックアップによれば、半導体レーザ素子と受光素子とが一体に変位するので、半導体レーザ素子と受光素子とを集積化できる。
【００２２】また、前記光ピックアップにおいては、前記複数の半導体レーザ素子及び前記受光素子は、基板を介して一体に形成され、前記基板には、前記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射する傾斜面が形成されていることが好ましい。前記のような光ピックアップによれば、半導体レーザ素子と受光素子とを１枚の半導体基板に集積配置することができるので、可動部を小型化、薄型化できる。
【００２３】また、前記光ピックアップにおいては、前記複数の半導体レーザ素子は、複数の発振波長を有する半導体レーザ素子アレイに含まれる素子であることが好ましい。前記のような光ピックアップによれば、複数の発振波長を有する半導体レーザ素子アレイを半導体基板の上に１カ所に集積配置することができ、それぞれ別個の複数の半導体レーザ素子を半導体基板に配置する場合に比べて半導体レーザ素子の調整が容易になる。
【００２４】また、前記光ピックアップにおいては、前記支持部品の各々が電位的に独立した複数の金属部材からなり、前記複数の金属部材の少なくとも１つが半導体レーザ素子に対する給電線となることが好ましい。前記のような光ピックアップによれば、搭載する半導体レーザ素子アレイの駆動のための配線や、得られる信号出力に必要な多くの電極端子を、支持部品が兼ねるので、配線やフレキシブル基板の取り付けを不要とすることができる。
【００２５】また、前記光ピックアップにおいては、前記可動部に、前記光記録媒体からの戻り光を受光する受光素子がさらに搭載されており、前記複数の金属部材の少なくとも１つが前記受光素子に対する給電線となることが好ましい。前記のような光ピックアップにおいても、配線やフレキシブル基板の取り付けを不要とすることができる。
【００２６】次に、本発明の情報記録再生装置は、前記各光ピックアップを搭載したことを特徴とする。前記のような情報記録再生装置によれば、本発明の光ピックアップを用いているので、最適波長の異なる複数の光記録媒体について、光学特性の劣化を防止しつつ、再生又は記録を行うことができ、信号特性が安定した情報記録再生装置を実現でき、さらに小型、薄型化にも有利となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら、具体的に説明する。なお、以下の説明に用いる各図は本発明を理解することができる程度に概略的に示してあるにすぎず、本発明は各図に示す例のみに限定されるものではない。
【００２８】（実施の形態１）図１は、本発明の実施形態１に係る光ピックアップの構成図を示しており、構成を分かり易くするため、部分的に断面状態で示している。本図に示したピックアップは、対物レンズ１、半導体レーザ素子アレイと受光素子の集積素子２、ミラー３、ホログラム光学素子４、コイル５等が可動部６に搭載されている。２０本の支持部品８を用いて、可動部６は基部７に対して固定されている。可動部６は、支持部品８が湾曲することにより、光記録媒体１２のフォーカス方向及びトラッキング方向へ揺動可能である。
【００２９】なお、２０本の支持部品８のうち１８本は図示した２本の後ろに隠れるので図示していない。また、図示しないが、支持部品８の端部は、フレキシブル基板等により制御回路等に接続されている。さらに、光束Ｌ１は、集積素子２の半導体レーザ素子アレイより出射されたレーザ光及び光記録媒体からの戻り光の双方を表している。
【００３０】また、集積素子２の半導体レーザ素子アレイは、複数の発振波長を有し、このうち最も波長の短い半導体レーザ素子の光軸を対物レンズ１の光軸中心に合わせている。
【００３１】図３は、図１に示した光ピックアップを矢印Ａ方向から見た場合の主要部を示している。可動部６及び基部７の樹脂成型の際に、支持部品８はこれらと一体に埋め込まれている。また、支持部品８は、対物レンズ１の中心を通るI−I線に対して、左右対称に配置されている。
【００３２】図４は、図３のII−II線における断面図を示している。基部７には支持部品８の基端部を囲むように制動孔１３が設けられ、その内部には粘弾性を有するゲル状の制動部材１４を充填し、共振の発生を抑制している。ゲル状の制動部材１４としては、ＵＶ硬化型のシリコン系ゲル材を用いた。
【００３３】また、支持部品８は、金属材料により構成されている。金属材料として、銅よりも硬く弾性があり、錆びにくい燐青銅、ベリリウム銅、又はチタン銅等を用いれば安定な制御が可能である。
【００３４】支持部品８は、それぞれ電位的に独立であり、半導体レーザ素子アレイや受光素子に給電及び信号のやりとりを行うための配線も兼ねている。図５は、図４のIII−III線の断面図を示しており、支持部品８は、基部７に埋め込まれて固定されていることが分かる。
【００３５】さらに、図１に示したように、可動部６にはコイル５が取り付けられており、光学基台９に取り付けられたヨーク１０には磁石１１が取付けられている。このコイル５と磁石１１とで磁気回路を構成することができる。この磁気回路によって、発生する磁力により、支持部品８を湾曲させることができ、フォーカス方向及びトラッキング方向の双方について、支持部品８と一体の可動部６の揺動を制御できる。
【００３６】図２は、別の実施形態に係る光ピックアップの構成図を示している。図１に示した実施形態に比べ、可動部６内の各部の配置が異なっている。しかしながら、可動部６に対物レンズ１、半導体レーザ素子アレイと受光素子の集積素子２、ミラー３、ホログラム光学素子４、及びコイル５が搭載されている構成は、図１に示した構成と同様であり、基本動作も図１に示した構成と同様である。
【００３７】前記のような本実施形態では、対物レンズ１に対して、半導体レーザ素子アレイと受光素子とを含む集積素子２、及びミラー３等の光学素子が固定されている。すなわち、レーザ光の出射、受光を行なう光学系が可動部６に一体に形成されているので、対物レンズ１が位置変化した場合の、光学系における光学的なずれの発生を防止できる。このため、光記録媒体１２の面振れや情報記録列への追随を行うときに、収差の発生等による光学特性劣化を防止することができる。
【００３８】さらに、本実施形態では、前記のように集積素子２の半導体レーザ素子アレイを構成する半導体レーザ素子のうち、最も波長の短い半導体レーザ素子の光軸を対物レンズ１の光軸中心に合わせている。このことにより、レンズ収差等の影響を受け易い短波長半導体レーザ素子からのレーザ光が、レンズ収差の程度が小さい対物レンズ１の光軸近傍を通ることになる。このため、短波長半導体レーザ素子に対するレンズ収差等の影響を軽減させることができ、光ピックアップの光学特性の劣化を防止することができる。
【００３９】この効果は、前記のように光学系が可動部６に一体に形成されている構成と組み合わされることにより、一段と有効になる。すなわち、対物レンズ１が光記録媒体１２への追従動作を行なっても、光学系が一体となって移動するので、対物レンズ１の位置が変化しても、最も波長の短い半導体レーザ素子の光軸が対物レンズ１の光軸中心に一致している関係は変わりない。このため、対物レンズ１の位置が変化しても、対物レンズ１の位置変化に伴なう特別な調整を行なうことなく、光学特性の劣化を防止できる効果が得られる。
【００４０】なお、本実施形態は、半導体レーザ素子アレイの例で説明したが、アレイ状ではなく、別個に形成された半導体レーザ素子を複数用いる場合でも同様の効果が得られる。
【００４１】また、支持部品８の筐体に埋め込まれていない端部は、半田付け、ＵＶ樹脂接着、溶融ガラスによる接着等でも同様の効果が得られる。
【００４２】また、可動部６と、基部７と支持部品８とを金型により同時に樹脂成型することが好ましい。このことにより、支持部品長及び応力ともに均一な構造を得ることができる。
【００４３】（実施の形態２）実施形態２は、半導体レーザ素子に係る実施形態であり、前記実施形態１に係る光ピックアップに用いることができる。
【００４４】図６は、本発明の実施形態２に係る半導体レーザ素子アレイの断面構成を示している。図６に示すように、ｎ型のＧａＡｓからなる基板１５上には、分離溝１６により互いに分離された赤外半導体レーザ素子１７Ａ、及び赤色半導体レーザ素子１８Ａがモノリシックに形成されている。
【００４５】赤外半導体レーザ素子１７Ａは、基板１５上に、以下に示す各層が順次形成されたものである。基板１５の上にはｎ型のＧａＡｓからなり基板１５上に成長する各半導体層の結晶性を向上させるバッファ層１９が形成されている。
【００４６】バッファ層１９上には、ｎ型のＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）からなり後述する第１活性層にキャリア（電子）及びキャリアの再結合光を閉じ込める第１のｎ型クラッド層２０が形成されている。
【００４７】第１のｎ型クラッド層２０上には、発振波長が７５０ｎｍ〜８５０ｎｍとなる組成を有するＡｌＧａＡｓからなる第１活性層２１が形成されている。第１活性層２１上には、ｐ型のＡｌX1Ｇａ1-x1Ａｓ（０＜ｘ１≦１）からなり第１活性層２１にキャリア（正孔）及びキャリアの再結合光を閉じ込める第１のｐ型クラッド層２２が形成されている。
【００４８】第１のｐ型クラッド層２２上には、ｐ型のＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（０≦ｘ２≦１）からなり後述する第１電流ブロック層の開口部の形成時にエッチングストッパとなる第２のｐ型クラッド層２３が形成されている。
【００４９】第２のｐ型クラッド層２３上には、第１活性層２１からの発光光のエネルギーよりも大きいエネルギーギャップ（バンドギャップ）を有し、第１活性層２１にストライプ状の電流チャネルを形成するための開口部２４ａ（但し、開口部２４ａは図面内で垂直方向に延びる。）を持つｎ型のＡｌy1Ｇａ1-y1Ａｓ（０＜ｙ１≦１）からなる第１電流ブロック層２４が形成されている。
【００５０】第１電流ブロック層２４上には、ｐ型のＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ（０＜ｘ３≦１）からなり開口部２４ａを充填するように形成された第３のｐ型クラッド層２５が形成されている。
【００５１】第３のｐ型クラッド層２５上には、ｐ型のＧａＡｓからなりその上面に形成される第１ｐ側電極（図示せず）とオーミック接触する第１のｐ型コンタクト層２６が形成されている。
【００５２】赤色半導体レーザ素子１８Ａは、バッファ層１９上に、赤外半導体レーザ素子１７Ａと分離溝１６を隔てて、以下に示す各層が順次形成されたものである。バッファ層１９上には、基板１５上に成長する各半導体層の結晶性を向上させると共に第１活性層２１と後述する第２活性層との基板１５の表面からの高さが一致するように膜厚が調整された第１導電型であるｎ型のＧａＡｓからなる高さ調整用バッファ層２７が形成されている。
【００５３】高さ調整用バッファ層２７上には、ｎ型の（ＡｌzＧａ1-z）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０＜ｚ≦１）からなり、後述する第２活性層にキャリア（電子）及びキャリアの再結合光を閉じ込める第２のｎ型クラッド層２８が形成されている。
【００５４】第２のｎ型クラッド層２８上には、発振波長が６３５ｎｍ〜６８０ｎｍとなる組成を有するＡｌＧａＩｎＰからなる多重量子井戸構造の第２活性層２９が形成されている。
【００５５】第２活性層２９上には、ｐ型の（Ａｌx4Ｇａ1-x4）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０＜ｘ４≦１）からなり第２活性層２９にキャリア（正孔）及びキャリアの再結合光を閉じ込める第４のｐ型クラッド層３０が形成されている。
【００５６】第４のｐ型クラッド層３０上には、ｐ型の（Ａｌx5Ｇａ1-x5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦ｘ５≦１）からなり後述する第２電流ブロック層の開口部の形成時にエッチングストッパとなる第５のｐ型クラッド層３１が形成されている。
【００５７】第５のｐ型クラッド層３１上には、第２活性層２９からの発光光のエネルギーよりも大きいエネルギーギャップを有し、第２活性層２９にストライプ状の電流チャネルを形成するための、第１電流ブロック層２４の開口部２４ａとほぼ平行に延びる開口部３２ａを持つｎ型の（Ａｌy2Ｇａ1-y2）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０＜ｙ２≦１）からなる第２電流ブロック層３２が形成されている。
【００５８】第２電流ブロック層３２上には、ｐ型の（Ａｌx6Ｇａ1-x6）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０＜ｘ６≦１）からなり開口部３２ａを充填するように形成された第６のｐ型クラッド層３３が形成されている。
【００５９】第６のｐ型クラッド層３３上には、ｐ型のＧａＡｓからなり上面に形成される第２ｐ側電極（図示せず）とオーミック接触する第２のｐ型コンタクト層３４が形成されている。
【００６０】赤外半導体レーザ素子１７Ａの発光点Ｓ１と赤色半導体レーザ素子１８Ａの発光点Ｓ２の間隔Ｄ１は、半導体拡散プロセスのフォトリソグラフィーの精度で制御できるため、ハイブリッドにレーザチップを組み立てるものに比べて非常に高精度かつ短距離化できる。
【００６１】ここで、分離溝１６は、バッファ層１９の上面が露出した状態であるが、基板１５を露出させた状態でもよい。また、赤色半導体レーザ素子１８Ａの高さ調整用バッファ層２７がバッファ層１９を兼ねてもよい。
【００６２】ここで、本実施形態に係る赤外半導体レーザ素子１７Ａにおいて、第１電流ブロック層２４の開口部２４ａに含まれる領域における基板面に対して垂直方向の実効屈折率ｎ１と、開口部２４ａを除く領域における基板面に対して垂直方向の実効屈折率ｎ２との差Δｎが約２×１０-3〜約１×１０-2となるように、各半導体層の膜厚及びＡｌの組成等の構造パラメータが設定された屈折率導波型のレーザ素子である。
【００６３】同様に、本実施形態に係る赤色半導体レーザ素子１８Ａにおいても、第２電流ブロック層３２の開口部３２ａに含まれる領域における基板面に対して垂直方向の実効屈折率ｎ１と、開口部３２ａを除く領域における基板面に対して垂直方向の実効屈折率ｎ２との差Δｎが約２×１０-3〜約１×１０-2となるように、各半導体層の膜厚及びＡｌの組成等の構造パラメータが設定された屈折率導波型のレーザ素子である。
【００６４】以下、赤外半導体レーザ素子１７Ａ及び赤色半導体レーザ素子１８Ａに対してノイズの低減に必要な自励発振特性を持たせる構造パラメータの一例を図面に基づいて説明する。
【００６５】図８は本実施形態に係る赤外半導体レーザ素子１７Ａにおける第１のｐ型クラッド層２２の膜厚及び第３のｐ型クラッド層２５のＡｌ組成ｘ３と、実効屈折率差Δｎとの関係を計算により求めた結果を表わしている。ここでは、他の構造パラメータを以下のように設定している。すなわち、第１のｎ型クラッド層２０の膜厚は約１．５μｍとしＡｌ組成ｘは０．５としている。第１活性層２１の膜厚は約０．０６μｍとしている。第１のｐ型クラッド層２２のＡｌ組成ｘ１は０．５としている。第２のｐ型クラッド層２３の膜厚は約０．０１μｍとし、Ａｌ組成ｘ２は０．２としている。第１電流ブロック層２４の膜厚は約１μｍとし、Ａｌ組成ｙ１は０．６５としている。第３のｐ型クラッド層２５の膜厚は約２．２μｍとしている。
【００６６】図８から分かるように、第１のｐ型クラッド層２２の膜厚ｄｐが小さい程、また、第３のｐ型クラッド層２５のＡｌ組成Ｘ３が小さい程、実効屈折率差Δｎが大きくなる。安定な自励発振特性を得るためには実効屈折率差Δｎ＝２×１０-3〜５×１０-3を満足させる必要がある。例えば、第１のｐ型クラッド層２２の膜厚ｄｐを０．２０μｍとした場合には、第３のｐ型クラッド層２５のＡｌ組成Ｘ３を約０．６１〜０．７４程度とすれば良いことが分かる。
【００６７】なお、図８に示した実効屈折率差Δｎ＝２×１０-3〜５×１０-3を実現するための構造パラメータの組み合わせは一例に過ぎず、他の構造パラメータ（各半導体層のＡｌ組成及び膜厚）を変更すると、適当な組み合わせが変わることはいうまでもない。
【００６８】同様に、赤色半導体レーザ素子１８Ａにおいても、実効屈折率差Δｎ＝２×１０-3〜５×１０-3を実現するための構造パラメータを適当に選ぶことにより、自励発振特性を実現させることができる。例えば、第２のｎ型クラッド層２８のＡｌ組成ｚを０．７とし、第２活性層２９の発振波長を６３５ｎｍ〜６８０ｎｍとする。第４のｐ型クラッド層３０のＡｌ組成ｘ４を０．７とし、膜厚を約０．１μｍ〜０．３μｍとする。第５のｐ型クラッド層３１のＡｌ組成ｘ５を０．０〜０．１とし、膜厚を約０．００９μｍとする。第２電流ブロック層３２のＡｌ組成ｙ２を０．５とし、第６のｐ型クラッド層３３のＡｌ組成ｘ６を０．６〜０．７５とする。これにより、赤色半導体レーザ素子１８Ａにおける実効屈折率差Δｎ＝２×１０-3〜５×１０-3を実現できる。
【００６９】また、図６に示したように、本実施形態に係る赤色半導体レーザ素子１８Ａは、バッファ層１９と第２のｎ型クラッド層２８との間に、赤色半導体レーザ素子１８Ａの各半導体結晶の品質を向上させるだけでなく、基板１５の表面からの赤外半導体レーザ素子１７Ａの第１活性層２１の高さと、基板１５の表面からの第２活性層２９の高さとがほぼ同じでになるように調整するための高さ調整用バッファ２７が設けられている。
【００７０】例えば、赤外半導体レーザ素子１７Ａ及び赤色半導体レーザ素子１８Ａに対して比較的高出力動作をさせるような場合には、第１のｎ型クラッド層２０の膜厚は２．０μｍ以上が必要となり、一方、第２のｎ型クラッド層２８の膜厚は１．５μｍ以上であればよい。従って、この場合には、高さ調整用バッファ層２７の膜厚は０．５μｍ程度とすればよい。
【００７１】また、比較的低出力動作をさせるような場合には、第１のｎ型クラッド層２０の膜厚は１．５μｍ以上が必要であり、第２のｎ型クラッド層２８の膜厚は１．１μｍ以上が必要となる。従って、この場合には、高さ調整用バッファ層２７の膜厚は０．４μｍ程度とすれば良い。
【００７２】このように、高出力動作の半導体レーザ素子アレイ、及び低出力動作の半導体レーザ素子アレイのいずれについても、高さ調整用バッファ層２７の膜厚を調整することにより、基板１５表面を基準とした第１活性層２１と第２活性層２９との高さを等しくすることができ、発光点の高さのばらつきを防止できる。
【００７３】以上のように、本実施形態によれば、自励発振型の半導体レーザ素子アレイを実現でき、その上高出力動作が可能となる。さらに、前記のように２波長レーザ素子アレイのうちの短波長側である赤色半導体レーザ素子１８Ａには、第１活性層２１及び第２活性層２９の基板面からの高さのばらつきを抑える高さ調整用バッファ層２７が設けられている。すなわち、各半導体素子の発光点の高さがあらかじめ統一されているので、本実施形態に係る半導体レーザ素子アレイを情報記録再生装置に組み込む場合に、光学系部品との位置合わせ等の調整が容易となる。
【００７４】また、赤外半導体レーザ素子１７Ａの発光点Ｓ１と赤色半導体レーザ素子１８Ａの発光点Ｓ２の間隔Ｄ１は、半導体拡散プロセスのフォトリソグラフィーの精度で制御できるため、ハイブリッドにレーザチップを組み立てるものに比べて非常に高精度かつ短距離化できる。
【００７５】また、赤外半導体レーザ素子１７Ａの発光点Ｓ１の高さと赤色半導体レーザ素子１８Ａの発光点Ｓ２の高さとの差をＤ２とした場合、Ｓ１とＳ２間の距離Ｄ３は、以下の式（１）で表される。
【００７６】式（１） Ｄ３＝（Ｄ１2＋Ｄ２2）1/2しかし、高さ調整用バッファ層２７を設けているので、Ｄ２≒０となり、Ｄ３≒Ｄ１となるので、非常に高精度にＤ３を最短距離化でき、レンズ収差を抑制できる。したがって、実施形態１のように、半導体レーザ素子アレイを構成する半導体レーザ素子のうち、最も波長の短い半導体レーザ素子（図８の例では赤色半導体素子１８Ａ）を対物レンズ１の光軸中心に合わせると、最も波長の短い半導体レーザ素子の光軸からのずれを最小とすることができるので、短波長半導体レーザ素子に対するレンズ収差等の影響を軽減させることができ、光ピックアップの光学特性の劣化を防止することができるという効果がより高まる。
【００７７】また、書き込み可能な光ディスクに必要な高出力のレーザ光が要求される場合には、前記の実効屈折率差Δｎを４×１０-3〜１×１０-2とすることにより、横モードがさらに安定するため、高出力の半導体レーザ素子アレイを実現できる。
【００７８】（実施の形態３）図７は、本発明の実施形態３に係る半導体レーザ素子アレイの断面構成を示している。図７に示すように、ｎ型のＧａＡｓからなる基板１５上には、分離溝１６により分離された赤外半導体レーザ素子１７Ｂ及び赤色半導体レーザ素子１８Ｂがモノリシックに形成されている。
【００７９】赤外半導体レーザ素子１７Ｂは、基板１５上に以下に示す各層が順次形成されたものである。基板１５上には、ｎ型のＧａＡｓからなるバッファ層１９が形成されている。バッファ層１９上には、ｎ型のＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）からなる第１のｎ型クラッド層２０が形成されている。
【００８０】第１のｎ型クラッド層２０上には、発振波長が７５０ｎｍ〜８５０ｎｍとなる組成を持つＡｌＧａＡｓからなる第１活性層２１が形成されている。
【００８１】第１活性層２１上には、ｐ型のＡｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（０＜ｘ１≦１）からなる第１のｐ型クラッド層２２が形成され、その上にｐ型のＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（０≦ｘ２≦１）からなる第２のｐ型クラッド層２３が形成されている。
【００８２】第２のｐ型クラッド層２３上には、ｐ型のＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ（０＜ｘ３≦１）からなり図面内で垂直方向に延びるリッジ形状を持つ第３のｐ型クラッド層３５が形成されている。第２のｐ型クラッド層２３上には、さらに第２のｐ型クラッド層２３の上における第３のｐ型クラッド層３５の側方の領域に形成され、第１活性層２１からの発光光のエネルギーよりも大きいエネルギーギャップを持つｎ型のＡｌy1Ｇａ1-y1Ａｓ（０＜ｙ１≦１）からなる第１電流ブロック層３６が形成されている。
【００８３】第３のｐ型クラッド層３５及び第１電流ブロック層３６上には、第３のｐ型クラッド層３５を含む全面に形成されたｐ型のＧａＡｓからなりその上面に形成される第１ｐ側電極（図示せず）とオーミック接触する第１のｐ型コンタクト層３７が形成されている。
【００８４】赤色半導体レーザ素子１８Ｂは、バッファ層１９上に、赤外半導体レーザ素子１７Ｂと分離溝１６を隔てて、以下に示す各層が順次形成されたものである。バッファ層１９上には、基板１５上に成長する各半導体層の結晶性を向上させると共に、第１活性層２１と後述する第２活性層との基板１５の表面からの高さが一致するように膜厚が調整された第１の導電型であるｎ型のＧａＡｓからなる高さ調整用バッファ層２７が形成されている。
【００８５】高さ調整用バッファ層２７上には、ｎ型の（ＡｌzＧａ1-z）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０＜ｚ≦１）からなる第２のｎ型クラッド層２８が形成されている。第２のｎ型クラッド層２８上には、発振波長が６３５ｎｍ〜６８０ｎｍとなる組成を持つＡｌＧａＩｎＰからなる多重量子井戸構造の第２活性層２９が形成されている。
【００８６】第２活性層２９上には、ｐ型の（Ａｌx4Ｇａ1-x4）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０＜ｘ４≦１）からなる第４のｐ型クラッド層３０が形成されており、その上にｐ型の（Ａｌx5Ｇａ1-x5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０≦ｘ５≦１）からなる第５のｐ型クラッド層３１が形成されている。
【００８７】第５のｐ型クラッド層３１上には、ｐ型の（Ａｌx6Ｇａ1-x6）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０＜ｘ６≦１）からなり第３のｐ型クラッド層３５とほぼ平行に延びるリッジ形状を持つ第６のｐ型クラッド層３８が形成されている。第５のｐ型クラッド層３１上には、さらに、第５のｐ型クラッド層３１の上における第６のｐ型クラッド層３８側方の領域に形成され、第２活性層２１からの発光光のエネルギーよりも大きいエネルギーギャップを持つｎ型の（Ａｌy2Ｇａ1-y2）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０＜ｙ２≦１）からなる第２電流ブロック層３９が形成されている。
【００８８】第６のｐ型クラッド層３８及び第２電流ブロック層３９の上には、第６のｐ型クラッド層３８を含む全面に形成されたｐ型のＧａＡｓからなりその上面に形成される第２ｐ側電極（図示せず）とオーミック接触する第２のｐ型コンタクト層４０が形成されている。
【００８９】本実施形態においても、実施形態２で示したように、赤外半導体レーザ素子１７Ｂ及び赤色半導体レーザ素子１８Ｂに対して実効屈折率差Δｎ＝２×１０-3〜５×１０-3を実現するための構造パラメータを適当に選ぶことにより、自励発振特性を実現させることができる。また、高さ調整用バッファ層２７の効果についても、実施形態２と同様である。
【００９０】（実施の形態４）図９に本発明の実施形態４に係る光ピックアップに用いる集積素子の斜視図を示している。本図に示した集積素子は、半導体レーザ素子アレイと受光素子とが一体に配置されたものであり、可動部（図１、２の例では可動部６）に搭載される。具体的には、半導体基板４４上に、半導体レーザ素子アレイ４１が設けられており、この半導体レーザ素子アレイ４１と近接した位置に傾斜面４３が形成されている。傾斜面４３により、図の矢印ａで示したように、半導体レーザ素子アレイ４１からのレーザビームは、その光軸が半導体基板４４の表面と垂直になるように反射される。この実施形態では、傾斜面４３はＳｉ基板をエッチングすることにより形成した。さらに、同一基板である半導体基板４４上において、傾斜面４３の周囲に、複数に分割された受光素子４２が配置されている。
【００９１】図１０は、別の例に係る集積素子の側面図を示している。半導体基板４４上に第２の半導体基板４６、半導体レーザ素子アレイ４１、及びプリズム４５が設けられている。プリズム４５は傾斜面４３を有しており、図の矢印ｂで示したように、半導体レーザ素子アレイ４１からのレーザビームは、その光軸が半導体基板４４の表面と垂直になるように反射される。さらに、プリズム４５の下部に複数に分割された受光素子４２を有しており、矢印ｃで示した戻り光を受光する。
【００９２】本実施形態によれば、半導体基板に半導体レーザ素子アレイ、複数の受光素子、傾斜面とを集積しているので、すなわちこれらを別個に配置するのではなく、同じ基板を介して一体に配置しているので、光ピックアップを小型化でき、かつ光学系の収差の影響を抑制できる。
【００９３】なお、本実施形態においても、半導体レーザ素子アレイを構成する半導体レーザ素子のうち、最も波長の短い半導体レーザ素子を対物レンズの光軸中心に合わせると、短波長半導体レーザ素子に対するレンズ収差等の影響を軽減させることができ、光ピックアップの光学特性の劣化を防止することができることは、前記各実施形態と同様である。
【００９４】（実施の形態５）図１１は、本発明の実施形態５に係る情報記録再生装置の斜視図を示している。本実施形態は、少なくとも前記各実施施形態のいずれかに係る光ピックアップを用いたものである。
【００９５】この構成により、最適波長の異なる複数の光記録媒体について、光学特性の劣化を防止しつつ、再生又は記録を行うことができ、信号特性が安定した情報記録再生装置を実現でき、さらに小型、薄型化も実現できる。また、図１２は、本実施形態に係る情報記録再生装置を用いたノート型パソコンの斜視図を示している。本図に示したような、ノート型パソコンによれば、本実施形態に係る情報記録再生装置を用いているので、最適波長の異なる複数の光記録媒体について、光学特性の劣化を防止しつつ、再生又は記録を行うことができ、さらにノート型パソコンの小型、薄型化にも役立つ。
【００９６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、レーザ光の出射、受光を行なう光学系が可動部に一体に形成されているので、対物レンズが位置変化した場合の、光学系における光学的なずれの発生を防止できる。また、最も波長の短い半導体レーザ素子の光軸を対物レンズの光軸中心に合わせているので、短波長半導体レーザ素子に対するレンズ収差等の影響を軽減させることができ、光ピックアップの光学特性の劣化を防止することができる。さらに、対物レンズが光記録媒体への追従動作を行なっても、光学系が一体となって移動するので、対物レンズの位置が変化しても、最も波長の短い半導体レーザ素子の光軸が対物レンズの光軸中心に一致している関係は保たれる。このため、対物レンズの位置変化に伴なう特別な調整を行なうことなく、光学特性の劣化を防止できる。
【出願人】 【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成１３年５月２５日（２００１．５．２５）
【代理人】 【識別番号】１０００９５５５５
【弁理士】
【氏名又は名称】池内 寛幸 （外５名）
【公開番号】 特開２００２−５６５６９（Ｐ２００２−５６５６９Ａ）
【公開日】 平成１４年２月２２日（２００２．２．２２）
【出願番号】 特願２００１−１５７６５５（Ｐ２００１−１５７６５５）