专利名称：半导体激光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体激光装置，这种激光装置特别适宜于作为将信息记录到一信息记录媒体上和/或再现信息记录媒体上的信息的磁-光拾取器的光源。
下面将对磁-光拾取器使用的半导体激光装置(日本公开特许公报平6-168462)的构造和操作予以说明。
首先对惯用的半导体激光装置的构造予以描述。图30是一惯用的半导体激光装置的光学系统和一信息记录媒体的简图。参见图30，一个半导体激光器元件101和一个用以检测聚焦误差信号以及径向误差信号的伺服信号光接收元件102设置在半导体激光器部件107内。一个偏振光分束器111、一个准直透镜112和一个物镜113按此顺序依次布置在从半导体激光器元件101到信息记录媒体114的光路上。偏振光分束器111固定在半导体激光器部件107的顶部。在偏振光分束器111的面对半导体激光器元件101的那个面上形成一个衍射光栅109。此外，在半导体激光器元件101和信息记录媒体114之间的光路之外设有一个信息信号光接收元件104。该信息信号光接收元件104分为两个单元，用以分别接收p-偏振光成分和s-偏振光成分。在偏振光分束器111的面对信息信号光接收元件104那个面上设有一个渥拉斯顿棱镜116。
接下来对惯用的半导体激光装置的操作予以说明。从半导体激光器元件101发射的光投射到信息记录媒体114上。从信息记录媒体114反射的光(以下将该反射的光称作返回光)穿过物镜113和准直透镜112进入偏振光分束器111。偏振光分束器111将返回光部分地反射进渥拉斯顿棱镜116，与此同时，让剩余的返回光从其中透过。渥拉斯顿棱镜116对于p-偏振光和s-偏振光分别具有不同的折射率。因此，进入渥拉斯顿棱镜116的返回光在渥拉斯顿棱镜116内被分成p-偏振光成分和s-偏振光成分。信息信号光接收元件104的两个单元分别布置在用于信息信号的两个分出的光成分聚焦的位置上。根据信息信号光接收元件104的输出计算出信息信号。已经通过了偏振光分束器111的剩余的返回光由衍射光栅109衍射进伺服信号光接收元件102。根据伺服信号光接收元件102的输出值检测聚焦误差信号和径向误差信号。
根据图30所示的惯用的半导体激光装置，信息信号光接收元件104单独设置在半导体激光器部件107以外，因此，装置的整体尺寸增加。
为了提供一种解决上述问题的更小的和更薄的半导体激光装置，如图31所示，可将信息信号光接收元件布置在半导体激光器部件内。下面参照图31对这种半导体激光装置的构造和操作予以介绍。
图31示出了另一种惯用的半导体激光装置和一信息记录媒体。首先介绍该惯用的半导体激光装置的构造。参见图31，一个半导体激光器元件201和伺服信号光接收元件202、203布置在一个盒205内。盒205用一个透明的密封板206密封。于是，构成半导体激光器部件207。一个透光板208、一个准直透镜212和一个物镜213按此顺序依次布置在从半导体激光器元件201到信息记录媒体214的光路上。一个全息光学元件228包括一个衍射光栅209和一个产生三光束的衍射光栅210。衍射光栅209形成在透光板208的面对着准直透镜212的那个面上，而产生三光束的衍射光栅210形成在透光板208的面对着密封板206的那个面上。
下面描述图31所示的惯用的半导体激光装置的操作。从半导体激光器元件201发射的光被产生三光束的衍射光栅210分成三个光束。更具体地说，产生三光束的衍射光栅210将入射的光分成在垂直于图31的图面的方向上从图31的图面的后部向前部衍射的正的一阶光、不衍射的零阶光和在垂直于图31的图面的方向上从图31的图面的前部向后部衍射的负的一阶光。如此分成的三个光束穿过全息光学元件228，然后，穿过准直透镜212和物镜213，最后聚焦在信息记录媒体214上。从信息记录媒体214反射的光束-也就是返回光-通过同一条光路被引回全息光学元件228。此后，返回光被全息光学元件228的衍射光栅209衍射，以便在伺服信号光接收元件202和203的聚焦误差信号光接收区(未示出)和径向误差信号光接收区(未示出)聚焦。聚焦误差信号光接收区和径向误差信号光接收区各自被分成若干个单元。聚焦误差信号通过首先将来自聚焦误差信号光接收区的各个单元的电流输出转换成电压、然后对如此转换的电压进行微分操作来检测。同样地，径向误差信号通过采用了三束法的微分检测方法进行检测。信息信号通过首先将来自聚焦误差信号光接收区的各个单元的电流输出转换成电压、然后计算如此转换的电压的总和而获得。
图31所示的常规半导体激光装置是通过计算来自多个单元的信号的总和而获得信息信号的。因此，添加了来自各个单元的信号的噪声成分。其结果是，根据单元数量，总的噪声成分增加，导致信噪比(S/N)显著降低。
根据本发明的一个方面，一种半导体激光装置包括一用以向记录媒体发射激光的半导体激光器元件；设在半导体激光器元件和记录媒体之间的光路上的分束部件；一包括一形成在透光板上的衍射光栅的全息光学元件，该全息光学元件处在分束部件和半导体激光器元件之间的光路上；一设在透过了衍射光栅的衍射光的光路上的、用以接收衍射光的伺服信号光接收元件；一用以接收被分束部件分出的、但与被分束部件分出的由衍射光栅所接收的光不同的光的信息信号光接收元件；以及，一设在分束部件和信息信号光接收元件之间的光路上的偏振元件，其中，半导体激光器元件、伺服信号光接收元件和信息信号光接收元件均设在同一个盒内，并且，信息信号光接收元件设在透过了衍射光栅的各阶衍射光的光路之外。
根据本发明的另一个方面，一种半导体激光装置包括一用以向记录媒体发射激光的半导体激光器元件；设在半导体激光器元件和记录媒体之间的光路上的分束部件；一包括一形成在透光板上的衍射光栅的全息光学元件，该全息光学元件处在分束部件和半导体激光器元件之间的光路上；一设在透过了衍射光栅的衍射光的光路上的、用以接收衍射光的伺服信号光接收元件；以及，一用以接收被分束部件分出的、但与被分束部件分出的由衍射光栅所接收的光不同的光的信息信号光接收元件，其中，半导体激光器元件、伺服信号光接收元件和信息信号光接收元件均设在同一个盒内，并且，信息信号光接收元件设在透过了衍射光栅的各阶衍射光的光路之外。
在一个例子中，在分束部件和信息信号光接收元件之间的光路上设有一个反光部件。
在一个例子中，衍射光栅分成若干个部分。
在一个例子中，衍射光栅的各个部分具有不同的透镜作用。
在一个例子中，全息光学元件具有透镜作用，以便使从半导体激光器元件发射的激光校准。
在一个例子中，可以在透光板上分别设定让射向伺服信号光接收元件的入射光透过的那一部分透光板的厚度和让射向信息信号光接收元件的入射光透过的那一部分透光板的厚度，从而分别调节射向伺服信号光接收元件的入射光的焦点和射向信息信号光接收元件的入射光的焦点。
在一个例子中，偏振部件和反光部件这样整体形成，即偏振部件处在全息光学元件和反光部件之间，并且，在全息光学元件上设有一个其高度比偏振部件的厚度大的全息光学元件底座。
在一个例子中，所说的盒由全息光学元件密封。
因此，本文描述的发明提供了一种既减小尺寸而又不降低信噪比的半导体激光装置。
对于本领域那些技术熟练人员来说，在阅读并理解了下面参照附图进行的详细描述之后，本发明的这一优点及其它优点将变得显而易见。
图1是一个概略地表示根据本发明的例1的半导体激光装置的构造的简图；图2是一个概略地表示图1的半导体激光装置的第一种变换形式的构造的简图；图3是一个概略地表示图1的半导体激光装置的第二种变换形式的构造的简图；图4是一个概略地表示图1的半导体激光装置的第三种变换形式的构造的简图；图5是一个概略地表示图1的半导体激光装置的第四种变换形式的构造的简图6是一个概略地表示图1的半导体激光装置的第五种变换形式的构造的简图；图7是一个概略地表示图1的半导体激光装置的第六种变换形式的构造的简图；图8是一个概略地表示图1的半导体激光装置的第七种变换形式的构造的简图；图9是一个概略地表示图1的半导体激光装置的半导体激光器元件的构造的简图；图10是一个概略地表示图1的半导体激光装置的径向误差信号光接收元件的构造的简图；图11是一个概略地表示图1的半导体激光装置的第八种变换形式的构造的简图；图12是一个概略地表示根据本发明的例2的半导体激光装置的构造的简图；图13是一个概略地表示图12的半导体激光装置的全息光学元件的平面图；图14是一个概略地表示图12的半导体激光装置的衍射光栅的平面图；图15是一个概略地表示根据本发明的例3的半导体激光装置的构造的简图；图16是一个概略地表示图15的半导体激光装置的第一种变换形式的构造的简图；图17是一个概略地表示图15的半导体激光装置的第二种变换形式的构造的简图；图18是一个概略地表示图15的半导体激光装置的第三种变换形式的构造的简图；图19是一个概略地表示图15的半导体激光装置的第四种变换形式的构造的简图；图20是一个概略地表示图15的半导体激光装置的第五种变换形式的构造的简图；图21是一个概略地表示图15的半导体激光装置的第六种变换形式的构造的简图；图22是一个概略地表示图15的半导体激光装置的第七种变换形式的构造的简图；图23是一个概略地表示图15的半导体激光装置的径向误差信号光接收元件的构造的简图；图24是一个概略地表示图15的半导体激光装置的第八种变换形式的构造的简图；图25是一个概略地表示图15的半导体激光装置的半导体激光器元件的构造的简图；图26是一个概略地表示图15的半导体激光装置的第九种变换形式的构造的简图；图27是一个概略地表示根据本发明的例4的半导体激光装置的构造的简图；图28是一个概略地表示图27的半导体激光装置的半导体激光器部件的平面图；图29是一个概略地表示图27的半导体激光装置的衍射光栅的平面图；图30是概略地表示一个惯用的半导体激光装置的构造的简图；以及图31是概略地表示另一个惯用的半导体激光装置的构造的简图。
(例1)下面对本发明例1的半导体激光装置的构造和动作予以描述。
首先描述例1的半导体激光装置的构造。图1是一个表示例1的半导体激光装置的构造的简图。参见图1，一个半导体激光器元件1、用以检测径向误差信号和聚焦误差信号的伺服信号光接收元件2和3以及信息信号光接收元件4都设置在同一个盒5内。信息信号光接收元件4被分成两个分别用于p-偏振光和s-偏振光的单元(未示出)。盒5用一个由玻璃或树脂之类的材料制成的透明密封板6密封。于是，形成一个半导体激光器部件7。
一个全息光学元件28、一个起分束部件的作用的偏振光分束器11和一个物镜13按此顺序依次布置在从半导体激光器部件7到用以记录和/或再现信息的信息记录媒体14之间的光路上。全息光学元件28包括一个衍射光栅9和一个产生三光束的衍射光栅10。衍射光栅9形成在透光板8的对着偏振光分束器11的那个面上。用以将入射光分成三束的产生三光束的衍射光栅10形成在透光板8的对着密封板6的那个面上。产生三光束的衍射光栅10将入射光分成在垂直于图1的图面的方向上从图1的图面的后部向前部衍射的正的一阶光、不衍射的零阶光和在垂直于图1的图面的方向上从图1的图面的前部向后部衍射的负的一阶光。在偏振光分束器11和信息信号光接收元件4之间的光路上设有一个反射器15。一个渥拉斯顿棱镜16设置在偏振光分束器11和反射器15之间的光路上，并起一偏振部件的作用。
下面描述根据例1的半导体激光装置的操作。
参见图1，从半导体激光器元件1发射的光依次穿过全息光学元件28和偏振光分束器11后进入准直透镜12。准直透镜12将入射光由发散光束改变成平行光束。如此获得的平行光通过物镜13，以便在信息记录媒体14上聚焦。该光在信息记录媒体14的表面上反射。然后，反射的光-亦即返回光-顺序穿过物镜13和准直透镜12后进入偏振光分束器11。偏振光分束器11将返回光部分地反射进渥拉斯顿棱镜16，同时，让剩余的返回光从其中透过，进入全息光学元件28。导进全息光学元件28的光被衍射光栅9衍射。为简便起见，在图1中省略了除负的一阶衍射光23、零阶衍射光24、正的一阶衍射光25、正的二阶衍射光26和正的三阶衍射光27之外的其它衍射光。聚焦误差信号利用负的一阶衍射光23和正的一阶衍射光25通过SSD(光点大小检测)方法检测，而径向误差信号则利用负的一阶衍射光23和正的一阶衍射光25通过采用了三束法的微分检测方法检测。信息信号光接收元件4处在正的二阶衍射光26和正的三阶衍射光27各自的光路之间。因此，信息信号光接收元件4不直接接收来自衍射光栅9的衍射光。
应当指出的是，为简便起见，在图2和图2以后的附图中省略了除负的一阶衍射光23、零阶衍射光24和正的一阶衍射光25之外的其它衍射光。
如上所述，偏振光分束器11将返回光部分地反射进渥拉斯顿棱镜16。如此导进渥拉斯顿棱镜16的光被渥拉斯顿棱镜16分成p-偏振光和s-偏振光。如此获得的p-偏振光和s-偏振光被反射器15分别反射进信息信号光接收元件4的两个单元(未示出)。通过p-偏振光和s-偏振光的微分检测便可获得信息信号。
因此，根据本例，不仅半导体激光器元件1和伺服信号光接收元件2、3设在同一盒内，而且信息信号光接收元件4也设在同一盒内，因此，能够提供一种用于磁-光拾取器的更小的和更薄的半导体激光装置。
根据上述的这个例子，半导体激光装置具有一个包括准直透镜12和物镜13的光学系统。然而，另一方面，本发明的半导体激光装置也可以具有仅包括物镜13的光学系统。在这种情况下，物镜13这样放置在半导体激光器元件1和信息记录媒体14之间，即使得半导体激光器元件1和信息记录媒体14分别处在物镜13两侧的焦点上。
反射器15可以由一全反射镜构成。在这种情况下，用于信息信号的光被全部导进信息信号光接收元件4。结果，光被更加有效地利用，从而改善信噪比。
渥拉斯顿棱镜16能够处在偏振光分束器11和信息信号光接收元件4之间的光路上的任何位置。例如，渥拉斯顿棱镜16可以像图2所示那样集成在信息信号光接收元件4上。在此情况下，光学元件的集成度增加，因此，能够生产出更小的和更薄的半导体激光装置。
一些光学元件譬如偏振光分束器11和全息光学元件28可以像图3所示那样集成在一起。另一方面，如图4所示，可以通过把偏振光分束器11、反射器15和渥拉斯顿棱镜16整体地制成为一个复合棱镜17，并把该复合棱镜17放置在位于全息光学元件的两端的、高度h比渥拉斯顿棱镜16的厚度大的底座29之间而将所有的光学元件集成到半导体激光器部件7上。于是，多个光学元件集成，因此，半导体激光装置的尺寸和厚度能够进一步减小。需要指出的是，按照图4的半导体激光装置，密封板6省去，盒5由代替密封板6的全息光学元件28密封。因此，不仅能够实现半导体激光装置的尺寸和厚度的减小，而且能够实现成本的降低。
如图5所示，也能够在密封板6的上表面或下表面形成产生三光束的衍射光栅10，而在偏振光分束器11的下表面形成衍射光栅9。在这种情况下，光学元件的数量能够减少，因此，能够实现半导体激光装置的尺寸和厚度的减小以及成本的降低。
如图6所示，可以在盒5内额外设置一个光接收元件18，用来接收从半导体激光器元件1的后发射端面发射的光，以便监控光强。在这种情况下，用以监控光强的光接收元件18不必单独设置在盒5之外，因此，半导体激光装置的尺寸和厚度能够进一步减小。
如图7所示，全息光学元件28的对应于光路的那一部分可以呈一弧形，因此，能够将来自半导体激光器元件1的发散光束改变成平行光束。因此，能够省掉准直透镜12，从而减少光学元件的数量。在这种情况下，由于来自半导体激光器元件1的发散光束因全息光学元件28的弧形部分的作用而改变成平行光束，所以，将平行光束导进偏振光分束器11。因此，将平行光束自偏振光分束器11反射进对着信息信号光接收元件4的反射器15。然而，密封板6可以以与全息光学元件28的方式类似的方式拥有一个弧形部分，因此，能够将会聚光导进信息信号光接收元件4。
可将一个用以执行电流→电压转换或者执行来自伺服信号光接收元件2、伺服信号光接收元件3和/或信息信号光接收元件4的电信号的操作的集成电路设置在盒5内，以缩短互连长度。这样，能够改善信噪比和射频性能。
另一方面，如图8所示，将半导体激光器元件1、伺服信号光接收元件2和3以及信息信号光接收元件4集成在同一块基板21上。在这种情况下，与各个元件单独布置在盒5内的情况相比，组装工艺能够简化。此外，能够使用为更小的元件而备的半导体加工工艺的加工技术。通过采用半导体加工技术，还能够将一个用以执行电流→电压转换或者执行来自监控光强的光接收元件18、伺服信号光接收元件2、伺服信号光接收元件3和/或信息信号光接收元件4的电信号的操作的集成电路同步地集成在基板21上。这种情况通过利用半导体加工技术在一块硅基片上形成所有的光接收元件并以混合方式片接合半导体激光器元件1来实现。另一方面，可利用半导体异质结外延技术，以单片方式在硅基片上形成一个化合物半导体层，借此将半导体激光器元件1、伺服信号光接收元件2和3以及信息信号光接收元件4形成在硅基片上或化合物半导体层上。在不使用硅基片的情况下，半导体激光器元件1、伺服信号光接收元件2和3以及信息信号光接收元件4可以直接集成在化合物半导体层上。
对于上述的混合集成方式来说，在将一种表面发射型半导体激光器用作光源的情况下，只需将半导体激光器元件以其发射面朝上的形式片接合即可。参见图9，在将一种端面发射型半导体激光器用作光源的情况下，利用半导体加工技术在基片21上形成一个凹槽R1，并将半导体激光器元件1片接合在该凹槽R1内。然后，在凹槽R1内形成一个相对于基片21的上表面来说约为45度夹角的倾斜面，并利用汽相沉积法在该面上形成一种金属、介质等的膜，借此形成一反射镜22。因此，从半导体激光器元件1发射的光被反射镜22向上反射，从而能够获得向上引导的光。应当指出的是，图9所示的混合集成方法只是例示性的，其它的混合集成法也可以应用于端面发射型半导体激光器。
图10是表示半导体激光装置的径向误差信号光接收元件的侧视图。如图10所示，产生三光束的衍射光栅10的负的一阶光和正的一阶光可由径向误差信号光接收元件19和20接收，以便检测径向误差信号。
在本例中，描述了用以通过三束法检测径向误差信号的磁-光拾取器和这种磁-光拾取器所用的半导体激光装置。然而，本发明也能够适用于通过单束法检测径向误差信号的磁-光拾取器和这种磁-光拾取器所用的半导体激光装置。在这种情况下，省掉了产生三光束的衍射光栅10，径向误差信号可通过例如使用了推挽法的单束方法来检测。渥拉斯顿棱镜16的光轴可以转动90°。在这种情况下，信息信号光接收元件4上的许多光点的位置围绕信息信号光接收元件4的中心转动90°。因此，只需将信息信号光接收元件4围绕着信息信号光接收元件4的中心相应地转动90°即可。
如图11所示，可把密封板6省掉。此外，在透光板8上，可以分别设定让射向伺服信号光接收元件2和3的入射光透过的那一部分的厚度，以及让射向信息信号光接收元件4的入射光透过的那一部分的厚度。这样，射向伺服信号光接收元件2和3的入射光的焦点和射向信息信号光接收元件4的入射光的焦点能够分别调整，因此，信息信号光接收元件4的光接收区的尺寸能够减小到大约为一个光点的直径。结果是，能够减小半导体激光装置的尺寸和厚度。由于省掉了密封板6，所以，半导体激光装置的成本降低。(例2)下面描述根据本发明的例2的半导体激光装置。
图12是一根据例2的半导体激光装置的构造的简图。图13是一半导体激光器部件的平面图。参见图13，伺服信号光接收元件2被分成单元2a、2b、2c、2d、2e和2f，并且，伺服信号光接收元件3被分成单元3a、3b、3c、3d、3e和3f。信息信号光接收元件4被分成单元4a和4b。应当指出的是，在例2中，与图1的半导体激光装置的部分相同的部分用相同的标号表示，并略去对它们的说明。图12所示的半导体激光装置基本上具有与图1所示的半导体激光装置相同的构造。但是，图12的半导体激光装置与图1的半导体激光装置的不同之处在于图12的半导体激光装置用单束法检测径向误差信号，因此，不包含产生三光束的衍射光栅10；而且，如图14所示，衍射光栅9沿着平面X-X′分成两部分9a和9b。在9a和9b两个部分上衍射光栅9具有不同的透镜作用。
下面参照图12至14描述伺服误差信号的处理。从半导体激光器元件1发射的光被导向信息记录媒体14。该光被信息记录媒体14反射进物镜13、准直透镜12和偏振光分束器11。偏振光分束器11将反射的光-亦即返回光一部分地反射进渥拉斯顿棱镜16，与此同时，让其余的光透过，进入衍射光栅9。入射到衍射光栅9的9a部分的光被衍射，因此，正的一阶衍射光被导进伺服信号光接收元件2的单元2d、2e和2f，并且，负的一阶衍射光被导进伺服信号光接收元件3的单元3a、3b和3c。类似地，入射到衍射光栅9的9b部分的光被衍射，于是，正的一阶衍射光被导进伺服信号光接收元件2的单元2a、2b和2c，并且，负的一阶衍射光被导进伺服信号光接收元件3的单元3d、3e和3f。此时，通过用SSD法进行下面的运算，便能检测出聚焦误差信号FoEFoE={(2b+2e)+(3a+3c+3d+3f)}-{(3b+3e)+(2a+2c+2d+2f)｝另一方面，通过进行下面的运算，检测出衍射光栅9的9a和9b两部分之间的入射光数量之差，便能够获得径向误差信号TETE={(2d+2e+2)+(3a+3b+3c)}-{(2a+2b+2c)+(3d+3e+3f)}应当指出的是，上述的两个等式包含了单元的标号和字母譬如2a和2b。等式中的这些标号和字母代表对应的单元上的入射光的强度。信息信号用与例1的类似的方法检测。
按照上述构造，衍射光栅9分成多个具有不同的透镜作用的部分。因此，信息信号光接收元件4能够布置在不被来自衍射光栅9的多个部分的衍射光照射的位置上。结果是，这种用于磁-光拾取器的半导体激光装置在保持优良的信噪比的同时还能够减小尺寸和厚度。应当指出的是，图2至11所示的例1的变化形式同样也适用于例2。(例3)下面对根据本发明例3的半导体激光装置的构造和操作予以说明。
首先描述例3的半导体激光装置的构造。图15是例3的半导体激光装置的构造的简图。参见图15，半导体激光器元件31、用以检测径向误差信号和聚焦误差信号的伺服信号光接收元件32和33以及信息信号光接收元件34均设置在同一个盒35内。盒35用一由玻璃或树脂之类的材料制成的透明密封板36密封。这样便形成一个半导体激光器部件37。
全息光学元件58、起光束分离部件的作用的分束器41、准直透镜42和物镜43按该顺序依次布置在从半导体激光器元件37到用以记录和/或再现信息的信息记录媒体44的光路上。全息光学元件58包括一个衍射光栅39和一个产生三光束的衍射光栅40。衍射光栅39形成在透光板38的对着分束器41的那个面上。用以将入射光分成三个光束的产生三光束的衍射光栅40形成在透光板38的对着密封板36的那个面上。产生三光束的衍射光栅40将入射光分成在垂直于图15的图面的方向上从图15的图面的后部向前部衍射的正的一阶光、不衍射的零阶光和在垂直于图15的图面的方向上从图15的图面的前部向后部衍射的负的一阶光。一个反射器45设置在反射器45和信息信号光接收元件34之间的光路上。
下面描述例3的半导体激光装置的动作。
参见图15，从半导体激光器元件31发射的光依次穿过全息光学元件58和分束器41后进入准直透镜42。准直透镜42将入射光由发散光束改变成平行光束。如此获得的平行光束穿过物镜43，以便在信息记录媒体44上聚焦。该光在信息记录媒体44的表面上反射。然后，反射的光-亦即返回光-依次穿过物镜43和准直透镜42后进入分束器41。分束器41将返回光部分地反射进反射器45，同时，让其余的返回光透过，进入全息光学元件58。导进全息光学元件58的光被衍射光栅39衍射。为简便起见，在图15中省略了除负的一阶衍射光53、零阶衍射光54、正的一阶衍射光55、正的二阶衍射光56和正的三阶衍射光57之外的其它衍射光。聚焦误差信号利用负的一阶衍射光53和正的一阶衍射光55通过SSD法检测，而径向误差信号则利用负的一阶衍射光53和正的一阶衍射光55通过采用了三束法的微分检测方法检测。信息信号光接收元件34处在正的二阶衍射光56和正的三阶衍射光57各自的光路之间。因此，信息信号光接收元件34不直接接收来自衍射光栅39的衍射光。
应当指出的是，为简便起见，在图16和图16以后的附图中省略了除负的一阶衍射光53、零阶衍射光54和正的一阶衍射光55之外的其它衍射光。
如上所述，分束器41将返回光部分地反射进反射器45。此时，被分束器41反射的光被反射器45反射进信息信号光接收元件34，以便用作信息信号。
因此，根据本例，信息信号光发射元件34布置在盒35内，以便其处于来自衍射光栅39的衍射光的各条光路之外。结果，在不增加其尺寸的情况下能够生产出一种具有优良的信噪比的半导体激光装置。
根据上述的这个例子，半导体激光装置具有一个包括准直透镜42和物镜43的光学系统。然而，另一方面，本发明的半导体激光装置也可以具有一仅包括物镜43的光学系统。在这种情况下，物镜43这样放置在半导体激光器元件31和信息记录媒体44之间，即使得半导体激光器元件31和信息记录媒体44分别处在物镜43两侧的焦点上。
根据本例，多个光学元件可以集成在一起。例如，分束器41可以像图16所示那样集成在全息光学元件58上。另一方面，如图17所示，分束器41和反射器45可以集成为一个复合棱镜47。再一方面，如图18所示，全息光学元件58可以集成到密封板36上，并且，还可以进一步把复合棱镜17集成其上。于是，多个光学元件集成，因此，半导体激光装置的尺寸和厚度能够进一步减小。
反射器45可以由一全反射镜构成。在这种情况下，用于信息信号的光被全部导进信息信号光接收元件34。结果，光被更加有效地利用，从而改善信噪比。
如图19所示，也能够在密封板36的上表面或下表面形成产生三光束的衍射光栅40，而在分束器41的下表面形成衍射光栅39。在这种情况下，光学元件的数量能够减少，因此，能够实现半导体激光装置的尺寸和厚度的减小以及成本的降低。
如图20所示，盒35可以由代替了透光板38的全息光学元件58密封。在这种情况下，不再需要密封板36。因此，在不降低半导体激光装置的使用寿命和可靠性的情况下，能够减少光学元件的数量。
如图21所示，可以在盒35内额外设置一个光接收元件48，用来接收从半导体激光器元件31的后发射端面发射的光，以便监控光强。在这种情况下，用以监控光强的光接收元件48不必单独设置在盒35之外，因此，半导体激光装置的尺寸和厚度能够进一步减小。
如图22所示，全息光学元件58的对应于光路的那一部分可以呈一弧形，因此，能够将来自半导体激光器元件31的发散光束改变成平行光束。因此，能够省掉准直透镜42，从而减少光学元件的数量。在这种情况下，由于来自半导体激光器元件31的发散光束因全息光学元件58的弧形部分的作用而改变成平行光束，所以，将平行光束导进分束器41。因此，将平行光束自分束器41反射进对着信息信号光接收元件34的反射器45。密封板36也可以具有一个与全息光学元件58的类似的弧形部分，因此，能够将会聚光导进信息信号光接收元件34。
可将一个用以执行电流→电压转换或者执行来自伺服信号光接收元件32、伺服信号光接收元件33和/或信息信号光接收元件34的电信号的操作的集成电路设置在盒35内，以缩短互连长度。这样，能够改善信噪比和射频性能。
图23是半导体激光装置的径向误差信号光接收元件的侧视图。如图23所示，来自于产生三光束的衍射光栅40(图22)的负的一阶光46b和正的一阶光46c可以分别由径向误差信号光接收元件49和50接收，以便检测径向误差信号。在这种情况下，零阶光46a可以由信息信号光接收元件34接收。需要指出的是，在这种情况下，由衍射光栅39衍射的次光束不被用作径向误差检测信号。另一方面，可以使用一个单一的光接收元件，这个接收元件可以分成三个单元，分别用作径向误差信号光接收元件49和50以及信息信号光接收元件34。在这种情况下，光接收元件的数量减少，因此，能够降低半导体激光装置的成本。
产生三光束的衍射光栅40可以省掉，因此，径向误差信号可利用例如使用推挽法的单束法进行检测。在这种情况下，从半导体激光器元件31发射的光不被分成三个光束，因此，用于信息信号的光46的总量增加。结果，信噪比进一步改善。
另一方面，如图24所示，半导体激光器元件31、伺服信号光接收元件32和33以及信息信号光接收元件34可以集成在同一块基板51上。在这种情况下，与各个元件单独布置在盒35内的情况相比，组装工艺能够简化。此外，能够使用半导体加工工艺的精密的加工技术。通过采用半导体加工技术，一个用以执行电流→电压转换或者执行来自监控光强的光接收元件48(见图21)、伺服信号光接收元件32、伺服信号光接收元件33和/或信息信号光接收元件34的电信号的操作的集成电路也能够同步地集成在基板51上。这种情况通过利用半导体加工技术在一块硅基片上形成所有的光接收元件并以混合方式片接合半导体激光器元件31来实现。另一方面，可利用半导体异质结外延技术，以单片方式在硅基片上形成一个化合物半导体层，借此将半导体激光器元件31、伺服信号光接收元件32和33以及信息信号光接收元件34形成在硅基片上或化合物半导体层上。在不使用硅基片的情况下，半导体激光器元件31、伺服信号光接收元件32和33以及信息信号光接收元件34可以直接集成在化合物半导体层上。
对于上述的混合集成方式来说，在将一种表面发射型半导体激光器用作光源的情况下，只需将半导体激光器元件以其发射面朝上的形式片接合即可。参见图25，在将一种端面发射型半导体激光器用作光源的情况下，利用半导体加工技术在基片51上形成一个凹槽R2，并将半导体激光器元件31片接合在该凹槽R2内。然后，在凹槽R2内形成一个相对于基片51的上表面来说约为45度夹角的倾斜面，并利用汽相沉积法在该面上形成一种金属、介质等的膜，借此形成一反射镜52。因此，从半导体激光器元件31发射的光被反射镜52向上反射，从而能够获得向上引导的光。应当指出的是，图25所示的混合集成方法只是例示性的，其它的混合集成法也可以应用于端面发射型半导体激光器。
如图26所示，密封板36可以省掉。此外，在透光板38上，可以分别设定让射向伺服信号光接收元件32和33的入射光透过的那一部分的厚度，以及让射向信息信号光接收元件34的入射光透过的那一部分的厚度。这样，射向伺服信号光接收元件32和33的入射光的焦点和射向信息信号光接收元件34的入射光的焦点能够分别调整，因此，信息信号光接收元件34的光接收区的尺寸能够减小到大约为一个光点的直径。结果是，能够减小半导体激光装置的尺寸和厚度。由于省掉了密封板36，所以，降低了半导体激光装置的成本。(例4)下面说明根据本发明例4的半导体激光装置。
图27是一根据例4的半导体激光装置的构造的简图。图28是一半导体激光器部件的平面图。参见图28，伺服信号光接收元件32被分成单元32a、32b、32c、32d、32e和32f，并且，伺服信号光接收元件33被分成单元33a、33b、33c、33d、33e和33f。应当指出的是，在例4中，与图15的半导体激光装置的部分相同的部分用相同的标号表示，并略去对它们的说明。图27所示的半导体激光装置基本上具有与图15所示的半导体激光装置相同的构造。但是，图27的半导体激光装置与图15的半导体激光装置的不同之处在于图27的半导体激光装置用单束法检测径向误差信号，因此，不包含产生三光束的衍射光栅40；而且，如图29所示，衍射光栅39沿着平面X-X′分成两部分39a和39b。在39a和39b两个部分上，衍射光栅39具有不同的透镜作用。
下面参照图27至29描述伺服误差信号的处理。从半导体激光器元件31发射的光被导向信息记录媒体44。该光被信息记录媒体44反射，进入物镜43、准直透镜42和分束器41。分束器41将反射的光-亦即返回光-部分地反射进反射器45，与此同时，让其余的光透过，进入衍射光栅39。入射到衍射光栅39的39a部分的光被衍射，因此，正的一阶衍射光被导进伺服信号光接收元件32的单元32d、32e和32f，并且，负的一阶衍射光被导进伺服信号光接收元件33的单元33a、33b和33c。类似地，入射到衍射光栅39的39b部分的光被衍射，于是，正的一阶衍射光被导进伺服信号光接收元件32的单元32a、32b和32c，并且，负的一阶衍射光被导进伺服信号光接收元件33的单元33d、33e和33f。此时，通过用SSD法进行下面的运算，便能检测出聚焦误差信号FoEFoE={(32b+32e)+(33a+33c+33d+33f)}-{(33b+33e)+(32a+32c+32c+32f)｝另一方面，通过进行下面的运算，检测出衍射光栅39的39a和39b两部分之间的入射光数量之差，便能够获得径向误差信号TETE={(32d+32e+32f)+(33a+33b+33c)｝-{(32a+32b+32c)+(33d+33e+33f)}应当指出的是，上述的两个等式包含了单元的标号和字母譬如32a和32b。等式中的这些标号和字母代表对应的单元上的入射光的强度。信息信号用与例1的类似的方法检测。
按照上述构造，衍射光栅39分成多个具有不同的透镜作用的部分。因此，信息信号光接收元件34能够布置在不被来自衍射光栅39的多个部分的衍射光照射的位置上。结果是，这种用于磁-光拾取器的半导体激光装置在保持优良的信噪比的同时还能够减小尺寸和厚度。应当指出的是，图16至26所示的例3的变化形式同样也适用于例4。
如前所述，根据本发明，半导体激光器元件、伺服信号光接收元件和信息信号光接收元件都容纳在同一个盒内，因此，能够减小半导体激光装置的尺寸和厚度。
对于本领域那些熟练技术人员来说，各种其它改型都是显而易见的，而且，在不脱离本发明的范围和精神的情况下能够轻易地把它们做出。因此，权利要求的范围并不局限于陈述的说明书的内容，而应广义地解释权利要求。
权利要求
1．一种半导体激光装置，包括一用以向记录媒体发射激光的半导体激光器元件；设在半导体激光器元件和记录媒体之间的光路上的分束部件；一包括一形成在透光板上的衍射光栅的全息光学元件，该全息光学元件处在分束部件和半导体激光器元件之间的光路上；一设在透过了衍射光栅的衍射光的光路上的、用以接收衍射光的伺服信号光接收元件；一用以接收被分束部件分出的、但与被分束部件分出的由衍射光栅所接收的光不同的光的信息信号光接收元件；以及，一设在分束部件和信息信号光接收元件之间的光路上的偏振元件，其特征是，半导体激光器元件、伺服信号光接收元件和信息信号光接收元件均设在同一个盒内，并且，信息信号光接收元件设在透过了衍射光栅的各阶衍射光的光路之外。
2．根据权利要求1的半导体激光装置，其特征是，在分束部件和信息信号光接收元件之间的光路上设有一个反光部件。
3．根据权利要求1的半导体激光装置，其特征是，衍射光栅分成若干个部分。
4．根据权利要求3的半导体激光装置，其特征是，衍射光栅的各个部分具有不同的透镜作用。
5．根据权利要求1的半导体激光装置，其特征是，全息光学元件具有透镜作用，以便使从半导体激光器元件发射的激光校准。
6．根据权利要求1的半导体激光装置，其特征是，可以在透光板上分别设定让射向伺服信号光接收元件的入射光透过的那一部分透光板的厚度和让射向信息信号光接收元件的入射光透过的那一部分透光板的厚度，从而分别调节射向伺服信号光接收元件的入射光的焦点和射向信息信号光接收元件的入射光的焦点。
7．根据权利要求2的半导体激光装置，其特征是，偏振部件和反光部件这样整体形成，即偏振部件处在全息光学元件和反光部件之间，并且，在全息光学元件上设有一个其高度比偏振部件的厚度大的全息光学元件底座。
8．根据权利要求1的半导体激光装置，其特征是，所说的盒由全息光学元件密封。
9．一种半导体激光装置，包括一用以向记录媒体发射激光的半导体激光器元件；设在半导体激光器元件和记录媒体之间的光路上的分束部件；一包括一形成在透光板上的衍射光栅的全息光学元件，该全息光学元件处在分束部件和半导体激光器元件之间的光路上；一设在透过了衍射光栅的衍射光的光路上的、用以接收衍射光的伺服信号光接收元件；以及，一用以接收被分束部件分出的、但与被分束部件分出的由衍射光栅所接收的光不同的光的信息信号光接收元件，其特征是，半导体激光器元件、伺服信号光接收元件和信息信号光接收元件均设在同一个盒内，并且，信息信号光接收元件设在透过了衍射光栅的各阶衍射光的光路之外。
10．根据权利要求9的半导体激光装置，其特征是，在分束部件和信息信号光接收元件间的光路上设有一个反光部件。
11．根据权利要求9的半导体激光装置，其特征是，衍射光栅分成若干个部分。
12．根据权利要求11的半导体激光装置，其特征是，衍射光栅的各个部分具有不同的透镜作用。
13．根据权利要求9的半导体激光装置，其特征是，全息光学元件具有透镜作用，以便使从半导体激光器元件发射的激光校准。
14．根据权利要求9的半导体激光装置，其特征是，可以在透光板上分别设定让射向伺服信号光接收元件的入射光透过的那一部分透光板的厚度和让射向信息信号光接收元件的入射光透过的那一部分透光板的厚度，从而分别调节射向伺服信号光接收元件的入射光的焦点和射向信息信号光接收元件的入射光的焦点。
15．根据权利要求9的半导体激光装置，其特征是，所说的盒由全息光学元件密封。
全文摘要
一种半导体激光装置包括:一半导体激光器元件;在该元件和记录媒体之间光路上的分束部件;一在分束部件和半导体激光器元件之间光路上的全息光学元件;一接收衍射光的伺服信号光接收元件;一接收不同于由衍射光栅所接收的光的信息信号光接收元件;和一偏振元件,其中,半导体激光器元件、伺服信号光接收元件和信息信号光接收元件均设在同一个盒内,并且,信息信号光接收元件设在透过了衍射光栅的各阶衍射光的光路之外。
文档编号G11B7/13GK1218255SQ9812242
公开日1999年6月2日 申请日期1998年9月30日 优先权日1997年10月1日
发明者高须贺祥一, 井岛新一, 中西秀行, 吉川昭男 申请人:松下电子工业株式会社