短脉冲光源装置,激光器驱动方法,光学拾取器和光盘设备

摘要

本发明实现高输出短脉冲光束的发射和功耗的降低。短脉冲光源装置(1)的激光器控制单元(2)按照这样的方式升高供给电源电路(5)的选通信号(SG)的选通脉冲(PG)，以致选通脉冲(PG)只在极短的脉宽(T)的持续时间内上升，以包括供给驱动电路(6)的脉冲信号(SL)的生成脉冲(PL)的上升时间。这样，能够在生成脉冲(PL)的上升计时供给必要的电力，与标准功耗(Pb)相比，能够大大降低功耗(Pa)。

说明书

技术领域

本发明涉及短脉冲光源装置，激光器驱动方法，光学拾取器和光盘设备。本发明适合于利用光束在光盘中记录信息的光盘设备。

背景技术

把信息记录到盘式光盘，比如CD(只读光盘)，DVD(数字通用视盘)和蓝光光(下面称为“BD”)，和从所述盘式光盘再现信息的光盘设备已得到广泛使用。

这种光盘设备使用光盘记录各种信息，包括诸如音乐内容和视频内容之类的内容，和各种形式的计算机数据。

关于更高分辨率视频和音乐的更高音质的最新发展增大了信息的数量，从而增大了记录在单一光盘中的内容量。因此，需要容量更大的光盘。

在提出的一种增大光盘容量的方法中，通过把双光子吸收反应用于形成记录凹坑，三维排列作为信息表示的记录凹坑(例如，参见专利文献1)。

现有技术文献

专利文献1：JP-A-2005-37658

专利文献2：JP-A-2008-71433

发明内容

双光子吸收反应是一种只有响应高强度光才会发生的现象。对光盘设备来说这要求高强度光源。这种光源的一个例子是以短脉冲的形式输出激光束的短脉冲光源，比如皮秒激光器和飞秒激光器。例如，已知的有钛-蓝宝石激光器和YAG激光器。

不过，由于短脉冲光源功耗大，需要较强大的电源电路，因此，电源电路或其它电路元件，比如用于激光器的直接驱动的驱动电路的尺寸变得较大。

换句话说，由于在光盘设备中安装短脉冲光源会导致功耗大，带来减小短脉冲光源的电源电路、驱动电路或其它元件的尺寸的困难，因此难以实现整个光盘设备的尺寸和重量的减小。

鉴于这些问题，做出了本发明，本发明提供一种实现高输出短脉冲光束的发射，和功耗的降低的短脉冲光源装置，激光器驱动方法，光学拾取器和光盘设备。

为了解决上述问题，本发明的短脉冲光源适合于包括：

以单一(singular)输出光束的形式发出激光束的半导体激光器，所述单一输出光束具有这样的光强度特性，以致包括脉冲状的单一波峰和光强度比单一波峰小的单一斜坡，所述激光束是响应于在预定单一电压的脉冲中供给的驱动脉冲而发出的；

获得包含表示供电计时的选通脉冲的选通信号，并根据选通脉冲供电或断电的电源电路；

驱动电路，所述驱动电路获得包含表示来自半导体激光器的激光束的发射计时的控制脉冲的脉冲信号，利用从电源电路供给的电力，产生包含取决于控制脉冲的驱动脉冲的激光器驱动信号，并把激光器驱动信号供给半导体激光器；和

脉冲信号发生器，所述脉冲信号发生器产生脉冲信号并把脉冲信号供给驱动电路，所述脉冲信号发生器按照使选通脉冲上升，以至少包括脉冲信号中的控制脉冲的上升时间的方式产生选通信号，并把选通信号供给电源电路。

这样，本发明的短脉冲光源装置能够把为产生驱动脉冲而必须的电力从电源电路供给驱动电路，并在当脉冲信号的控制脉冲上升时升高激光器驱动信号的驱动脉冲的时候，产生激光器驱动信号。从而，在光盘设备中，当收到激光器驱动信号时，半导体激光器能够发出短脉冲激光束，当未产生驱动脉冲时，能够切断对驱动电路的供电。

本发明的激光器驱动方法适合于包括：

产生包含表示供电计时的选通脉冲的选通信号并把选通信号供给预定电源电路的选通信号产生步骤；

使电源电路根据选通脉冲供电或断电的供电步骤；

按照使表示来自预定半导体激光器的激光束的发射计时、并且脉宽等于或小于选通脉冲的脉宽的控制脉冲在选通信号的选通脉冲的上升时间内上升的方式，产生脉冲信号的脉冲信号产生步骤；

产生预定单一电压的激光器驱动信号的激光器驱动信号产生步骤，所述激光器驱动信号包含取决于控制脉冲的驱动脉冲，激光器驱动信号是根据脉冲信号，在从电源电路接收电力的驱动电路中产生的；和

把激光器驱动信号供给半导体激光器，以使半导体激光器可以发出单一输出光束的激光束发射步骤，所述单一输出光束具有这样的光强度特性，以致包括脉冲状的单一波峰和光强度比单一波峰小的单一斜坡。

这样，本发明的激光器驱动方法能够把为产生驱动脉冲而必须的电力从电源电路供给驱动电路，并在当脉冲信号的控制脉冲上升时升高激光器驱动信号的驱动脉冲的时候，产生激光器驱动信号。从而，在光盘设备中，当收到激光器驱动信号时，半导体激光器能够发出短脉冲激光束，当未产生驱动脉冲时，能够切断对驱动电路的供电。

本发明的短脉冲光源装置适合于包括：

以单一输出光束的形式发出激光束的半导体激光器，所述单一输出光束具有这样的光强度特性，以致包括脉冲状的单一波峰和光强度比单一波峰小的单一斜坡，所述激光束是响应于在预定单一电压的脉冲中供给的驱动脉冲而发出的；

驱动电路，所述驱动电路获得包含表示来自半导体激光器的激光束的发射计时的控制脉冲的脉冲信号，根据脉冲信号产生包含取决于控制脉冲的驱动脉冲的激光器驱动信号，并把激光器驱动信号供给半导体激光器；

电源电路，所述电源电路获得其中表示向驱动电路供电的计时的选通脉冲在包括脉冲信号中的控制脉冲的上升时间的时期内上升的选通信号，并根据选通信号向驱动电路供电或断电。

这样，本发明的短脉冲光源装置能够把为产生驱动脉冲而必须的电力从电源电路供给驱动电路，并在当脉冲信号的控制脉冲上升时升高激光器驱动信号的驱动脉冲的时候，产生激光器驱动信号。从而，在光盘设备中，当收到激光器驱动信号时，半导体激光器能够发出短脉冲激光束，当未产生驱动脉冲时，能够切断对驱动电路的供电。

按照本发明的激光器驱动方法适合于包括：

选通信号获取步骤，用于获得包含表示供电计时的选通脉冲的选通信号，并把选通信号供给预定供电电路；

供电步骤，用于根据选通脉冲使电源电路供电或断电；

脉冲信号获取步骤，用于获得其中表示来自预定半导体激光器的激光束的发射计时、并且脉宽等于或小于选通脉冲的脉宽的控制脉冲在选通信号的选通脉冲的上升时间内上升的脉冲信号；

激光器驱动信号产生步骤，用于产生预定单一电压的包含取决于控制脉冲的驱动脉冲的激光器驱动信号，激光器驱动信号是在从电源电路接收电力的驱动电路中根据脉冲信号产生的；和

激光束发射步骤，用于把激光器驱动信号供给半导体激光器，以使半导体激光器发出单一输出光束，所述单一输出光束具有这样的光强度特性，以致包括脉冲状的单一波峰，和光强度比单一波峰小的单一斜坡。

这样，本发明的激光器驱动方法能够把为产生驱动脉冲而必须的电力从电源电路供给驱动电路，并在当脉冲信号的控制脉冲上升时升高激光器驱动信号的驱动脉冲的时候，产生激光器驱动信号。从而，在光盘设备中，当收到激光器驱动信号时，半导体激光器能够发出短脉冲激光束，当未产生驱动脉冲时，能够切断对驱动电路的供电。

本发明的光学拾取器适合于包括：

以单一输出光束的形式发出激光束的半导体激光器，所述单一输出光束具有这样的光强度特性，以致包括脉冲状的单一波峰和光强度比单一波峰小的单一斜坡，所述激光束是响应于在预定单一电压的脉冲中供给的驱动脉冲而发出的；

获得包含表示供电计时的选通脉冲的选通信号并根据选通脉冲供电或断电的电源电路；

驱动电路，所述驱动电路获得包含表示来自半导体激光器的激光束的发射计时的控制脉冲的脉冲信号，利用从电源电路供给的电力产生包含取决于控制脉冲的驱动脉冲的激光器驱动信号，并把激光器驱动信号供给半导体激光器；

脉冲信号发生器，所述脉冲信号发生器产生脉冲信号并把脉冲信号供给驱动电路，所述脉冲信号发生器按照使选通脉冲上升，以至少包括脉冲信号中的控制脉冲的上升时间的方式产生选通信号，并把选通信号供给电源电路；和

聚集从半导体激光器发出的激光束以照射预定光盘的物镜。

这样，本发明的光学拾取器能够把为产生驱动脉冲而必须的电力从电源电路供给驱动电路，并在当脉冲信号的控制脉冲上升时升高激光器驱动信号的驱动脉冲的时候，产生激光器驱动信号。从而，在光盘设备中，当收到激光器驱动信号时，半导体激光器能够发出短脉冲激光束，当未产生驱动脉冲时，能够切断对驱动电路的供电。

本发明的光盘设备适合于包括：

产生记录数据的信号处理器，所述记录数据与在光盘的记录层中实际形成的记录标记对应，所述记录数据是根据将记录在光盘中的信息产生的；

以单一输出光束的形式发出激光束的半导体激光器，所述单一输出光束具有这样的光强度特性，以致包括脉冲状的单一波峰和光强度比单一波峰小的单一斜坡，所述激光束是响应于在预定单一电压的脉冲中供给的驱动脉冲而发出的；

获得包含表示供电计时的选通脉冲的选通信号并根据选通脉冲供电或断电的电源电路；

驱动电路，所述驱动电路获得包含表示来自半导体激光器的激光束的发射计时的控制脉冲的脉冲信号，利用从电源电路供给的电力产生包含取决于控制脉冲的驱动脉冲的激光器驱动信号，并把激光器驱动信号供给半导体激光器；

脉冲信号发生器，所述脉冲信号发生器产生脉冲信号并把脉冲信号供给驱动电路，所述脉冲信号发生器按照使选通脉冲上升，以至少包括脉冲信号中的控制脉冲的上升时间的方式产生选通信号，并把选通信号供给电源电路；

聚集从半导体激光器发出的激光束以照射光盘的记录层的物镜；和

控制激光束在光盘的记录层中的聚光位置的聚光位置控制器。

这样，本发明的光盘设备能够把为产生驱动脉冲而必须的电力从电源电路供给驱动电路，并在当脉冲信号的控制脉冲上升时升高激光器驱动信号的驱动脉冲的时候，产生激光器驱动信号。从而，在光盘设备中，当收到激光器驱动信号时，半导体激光器能够发出短脉冲激光束，当未产生驱动脉冲时，能够切断对驱动电路的供电。

本发明使得能够把为产生驱动脉冲而必须的电力从电源电路供给驱动电路，并在当脉冲信号的控制脉冲上升时升高激光器驱动信号的驱动脉冲的时候，产生激光器驱动信号。从而，借助本发明，当收到激光器驱动信号时，半导体激光器能够发出短脉冲激光束，当未产生驱动脉冲时，能够切断对驱动电路的供电。这样，本发明能够实现一种发射高输出短脉冲光束和降低功耗的短脉冲光源装置，激光器驱动方法，光学拾取器和光盘设备。

附图说明

图1是图解说明第一实施例的短脉冲光源装置的构成的概略图。

图2是表示脉冲信号和激光器驱动信号的概略图。

图3是解释注入载流子密度和光子密度之间的关系的概略图。

图4是解释注入载流子密度和载流子密度之间的关系的概略图。

图5是解释注入载流子密度和光子密度之间的关系的概略图。

图6是解释PT1中的光子密度的概略图。

图7是解释PT2中的光子密度的概略图。

图8是解释PT3中的光子密度的概略图。

图9是表示实际发射波长的概略图。

图10是表示驱动信号和光强度之间的关系的概略图。

图11是解释光测量设备的构成的概略图。

图12是表示脉冲的形态的概略图。

图13是表示脉冲信号和驱动脉冲之间的关系的概略图。

图14是表示在不断变化的驱动脉冲的电压下的光强度特性的概略图。

图15是表示在8.8[V]驱动脉冲电压下的波长特性和光强度特性的概略图。

图16是表示在13.2[V]驱动脉冲电压下的波长特性和光强度特性的概略图。

图17是表示在15.6[V]驱动脉冲电压下的波长特性和光强度特性的概略图。

图18是表示在17.8[V]驱动脉冲电压下的波长特性和光强度特性的概略图。

图19是表示在38.4[V]驱动脉冲电压下的波长特性和光强度特性的概略图。

图20是表示在存在和不存在BPF的情况下，光强度特性的差异的概略图。

图21是表示在存在和不存在BPF的情况下，波长特性的差异的概略图。

图22是表示单一输出光束的光强度特性的概略图。

图23是表示按照第一实施例的信号的计时的概略图。

图24是表示关于周期、脉宽和其它参数的例证设置，以及功耗的概略图。

图25是图解说明按照第一实施例的驱动电路的构成的概略电路图。

图26是图解说明光盘设备的整体构成的概略图。

图27是图解说明光盘的构成的概略图。

图28是图解说明光学拾取器的构成的概略图。

图29是图解说明伺服光束的光路的概略图。

图30是图解说明信息光束的光路和概略图。

图31是图解说明第二实施例的短脉冲光源单元的构成的概略方框图。

图32是表示按照第二实施例的信号的计时的概略图。

图33图解说明第二实施例的驱动电路的构成的概略电路图。

具体实施方式

下面参考附图说明实现本发明的最佳方式(下面称为“实施例”)。按照下述顺序进行说明。

1.第一实施例(短脉冲光源装置，把高频电路用于驱动电路的例子)

2.第二实施例(光盘设备，把高速开关电路用于驱动电路的例子)

3.其它实施例

<1.第一实施例>

[1-1.短脉冲光源装置的构成]

图1图解说明第一实施例的短脉冲光源装置1的整体构成。短脉冲光源装置1被配置成包括激光器控制单元2和半导体激光器3。

半导体激光器3是利用半导体发光的普通半导体激光器(例如，SLD3233；索尼公司)。激光器控制单元2适合于在供给半导体激光器3的驱动信号D1的控制下，从半导体激光器3输出脉冲激光光束LL。

激光器控制单元2被配置成包括以预定计时产生不同种类的脉冲信号的脉冲信号发生器4，产生驱动半导体激光器3的电力的电源电路5，和驱动半导体激光器3的驱动电路6(后面更详细地说明)。

脉冲信号发生器4产生具有预定周期TSS的方波同步信号SS。脉冲信号发生器4以基于同步信号SS的计时工作，并把同步信号SS供给诸如测量装置(未示出)之类的外部装置。

此外，如图2(A)中所示，脉冲信号发生器4产生其脉冲在周期TSS方面发生变化的脉冲信号SL，并把脉冲信号SL供给驱动电路6。脉冲信号SL是给驱动电路6的指示信号，指示供给半导体激光器3的电力的计时，持续时间和电压电平。

根据从电源电路5供给的电力和脉冲信号SL，驱动电路6产生如图2(B)中所示的激光器驱动信号SD，并将其提供给半导体激光器3。

这里，驱动电路6通过用预定放大系数放大脉冲信号SL，产生激光器驱动信号SD。因此，激光器驱动信号SD的峰值电压VD随脉冲信号SL的峰值电压VL而变化。注意激光器驱动信号SD的波形因驱动电路6的放大特性而失真。

响应激光器驱动信号SD，半导体激光器3通过改变如图2(C)中所示的脉冲中的光强度LT，发出激光光束LL。下面，激光光束的脉冲状发射将被称为“脉冲状输出”。

按照这种方式，短脉冲光源装置1可在激光器控制单元2的控制下，实现从半导体激光器3的激光光束LL的直接脉冲状输出，而不使用其它光学组件。

[1-2.松弛振荡模式下的激光光束的脉冲状输出]

通常，已知用称为速率方程的方程式表示激光特性。例如，可用下面的方程式(1)表示速率方程：

$\frac{\mathrm{dS}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\Gamma GS}-\frac{S}{{\tau }_{\mathrm{ph}}}+C_s\frac{N}{{\tau }_s}...\left(1\right)$

其中$G=\frac{c}{n_g}{A}_g(N-N_0)=\frac{c}{n_g}{g}_{\max }$

其中Γ是约束因子，τ_ph是光子寿命[s]，τ_s是载流子寿命[s]，Cs是自发发射耦合系数，d是活性层厚度[mm]，q是元电荷[C]，g_max是最大增益，N是载流子密度，S是光子密度，J是注入载流子密度，c是光速[m/s]，N0是透明载流子密度，ng是群折射率，Ag是面积。

根据速率方程式(1)，计算注入载流子密度J和光子密度S之间的关系，和注入载流子密度J和载流子密度N之间的关系。结果分别示于图3和4中。

在这些计算中，约束因子Γ＝0.3，光子寿命τ_ph＝1e^-12[s]，载流子寿命τ_s＝1e^-9[s]，自发发射耦合系数Cs＝0.03，活性层厚度d＝0.1[μm]，元电荷q＝1.6e^-19[C]，面积Ag＝3e^-16[cm²]。

如图4中所示，普通半导体激光器按照注入载流子密度J(具体地说，激光器驱动信号SD)的增大，在比载流子密度N的饱和状态稍早的饱和点S1开始发射。

此外，如图3中所示，随着注入载流子密度J的增大，半导体激光器增大光子密度S(具体地说，光强度)。此外，如类似于图3的图5中所示，随着注入载流子密度J的进一步增大，半导体激光器进一步增大光子密度S。

在图5的特性曲线中，选择了点PT1-PT3，PT1是注入载流子密度J相对较大的点，PT2和PT3是相对于PT1，连续降低注入载流子密度J的点。

图6、图7和图8分别表示代表在点PT1、PT2和PT3施加激光器驱动信号SD之后，光子密度S的变化的计算结果。注入载流子密度J的大小与供给半导体激光器的激光器驱动信号SD的幅度对应。光子密度S的大小对应于光强度的大小。

如图6中所示，显示在点PT1归因于称为松弛振荡的现象，光子强度S经历较大的振荡，并增大其幅度。另外还发现振荡周期TSa(振幅周期；从局部极小值到另一个局部极小值)低至约60[ps]。对在开始发射之后立即产生的第一个波的振幅来说，光子强度S具有最大值，并在达到稳定之前逐渐衰减到第二个波和第三个波。

在点PT1的光子密度S的第一个波的最大值约为3×10¹⁶，约为在达到稳定之后的光子密度的稳定值(约1×10¹⁶)的3倍。

这里，当在施加激光器驱动信号SD之后开始发射的时间是发射开始时间τd时，可根据速率方程式(1)计算发射开始时间τd。

具体地说，当在振荡之前光子密度S＝0时，(1)中上部的方程式可被表示成如下所示：

$\frac{\mathrm{dN}}{\mathrm{dt}}=\frac{N}{{\tau }_s}+\frac{J}{\mathrm{dq}}...\left(2\right)$

当载流子N是阈值N_th时，发射开始时间τd可被表示成如下所示。

$\mathrm{\tau d}={\tau }_s{N}_{\mathrm{th}}\frac{J_{\mathrm{th}}}{J}...\left(3\right)$

其中$J_{\mathrm{th}}=\frac{\mathrm{dq}}{{\tau }_s}{N}_{\mathrm{th}}$

可看出发射开始时间τd与注入载流子密度J成反比。

如图6中所示，在点PT1，根据方程式(3)，计算发射开始时间τd约为200[ps]。在点PT1，对半导体激光器施加了大电压值的激光器驱动信号SD，因此在施加激光器驱动信号SD之后开始发射的发射开始时间τd较短。

如图7中所示，在与点PT1相比，激光器驱动信号SD的值较小的点PT2，振荡幅度小于点PT1，并且振荡周期TSa具有约100[ps]的较大值，即使明显存在松弛振荡。

此外，在点PT2，根据方程式(3)，计算发射开始时间τd约为400[ps]，是比在点PT1的值大的值。光子密度S的第一个波的最大值在点PT2约为8×10¹⁵，约为稳定值(约4×10¹⁵)的两倍。

如图8中所示，在与点PT2相比，供给的激光器驱动信号SD的值更小的点PT3，很难看到松弛振荡。此外，在点PT3，显示发射开始时间τd较长，具体地说根据方程式(3)计算约为1[ns]。在点PT3的光子密度S的最大值约为1.2×10¹⁵，大约与稳定值相同。

在普通的激光光源中，如点PT3中一样，对半导体激光器施加几乎不表现出松弛振荡的较低电压的激光器驱动信号SD。具体地说，普通的激光光源被设计成通过抑制紧接在开始激光束发射之后的光强度的波动范围，稳定激光束LL的输出。

下面，短脉冲光源装置1的其中向半导体激光器3供给较低电压，从而无松弛振荡地以稳定的光强度输出激光束LL的工作模式被称为“正常模式”。在正常模式下，供给半导体激光器3的激光器驱动信号SD的电压将被称为“正常电压VN”，来自半导体激光器3的输出激光束LL将被称为“正常输出光束LN”。

本实施例的短脉冲光源装置1还具有其中如点PT1和PT2中一样，供给较高电压的激光器驱动信号SD，从而产生光强度特性方面的松弛振荡的工作模式(下面，称为“松弛振荡模式”)。

在松弛振荡模式下，短脉冲光源装置1把激光器驱动信号SD的电压V(下面称为“振荡电压VB”)增大到高于正常电压VN(例如，1.5倍以上)。结果，与正常模式相比，短脉冲光源装置1能够更多地增大激光束的瞬时光强度LT的最大值。

具体地说，当按照松弛振荡模式工作时，短脉冲光源装置1向半导体激光器3供给较高的振荡电压VB，以按照振荡电压VB产生高强度光束LL的发射。

从不同的观点来看，与施加正常电压VN的激光器驱动信号SD相比，被施加振荡电压VB的激光器驱动信号SD的半导体激光器3能够极大地增大激光束的光强度。

例如，在点PT1，半导体激光器在经历松弛振荡的第一个波中具有约3×10¹⁶的光子密度S，与在表示施加正常电压VN的点PT3的光子密度S(约1.2×10¹⁵)相比，半导体激光器3的光强度至少增大20倍。

图9表示在对普通半导体激光器(SLD3233VF；索尼公司)施加较高电压的激光器驱动信号SD的情况下，实际测量的光强度特性的波形。注意图9中表示的波形是通过向半导体激光器供给方波激光器驱动信号SD而获得的激光束LL的光强度特性的波形。

图9中所示的结果确认作为对图6和图7中的光子强度S的计算结果获得的松弛振荡实际上表示为光强度的变化。

下面，详细评估供给半导体激光器3的激光器驱动信号SD和激光束LL的光强度之间的关系。

和图7中一样，图10(A)表示光子密度S随时间的变化。例如，如图10(B)中所示，短脉冲光源装置1的激光器控制单元2向半导体激光器3供给振荡电压VB1足以产生松弛振荡的脉冲状激光器驱动信号SD。

这里，激光器控制单元2通过在包括发射开始时间τd加上松弛振荡的振荡周期TSa的时间(τd+ta；下面称为“供给时间τPD”)内，把激光器驱动信号SD从低电平升高到高电平，产生矩形脉冲信号。

为了便于说明，激光器驱动信号SD的上升脉冲部分将被称为“驱动脉冲PD1”。

从而，半导体激光器3能够发射仅仅与松弛振荡的第一个波部分对应的脉冲状激光束LL(下面，称为“振荡输出光束LB”)，如图10(C)中所示。

这里，由于激光器控制单元2供给脉冲状的驱动脉冲PD，因此高振荡电压VB的施加时间可被限制在较短的时期内，使得能够降低半导体激光器3的平均功耗，从而避免由过热引起的半导体激光器3的故障或破坏。

此外，如图10(D)中所示，激光器控制单元2还适合于向半导体激光器3供给振荡电压VB2大到足以产生松弛振荡、但是小于振荡电压VB1的驱动脉冲PD2。

这种情况下，如图10(E)中所示，半导体激光器3能够发出与当供给驱动PD1时相比，光强度较小的振荡输出光束LB。

按照这种方式，短脉冲光源装置1适合于按照其中激光器控制单元2向半导体激光器3供给较大振荡电压VB的驱动脉冲PD(驱动脉冲PD1或PD2)的松弛振荡模式工作。这里，短脉冲光源装置1发出其光强度以与松弛振荡相应的脉冲的形式变化的振荡输出光束LB。

[1-3.单一模式下的激光束的脉冲状输出]

除了正常模式和松弛振荡模式之外，短脉冲光源装置1还可按照单一模式工作，在单一模式下，向半导体激光器3供给比振荡电压VB高的单一电压VE的驱动脉冲PD。

这里，短脉冲光源装置1从半导体激光器3脉冲状输出光强度比振荡输出光束LB的光强度大的激光束LL。

[1-3-1.测光设备的构成]

利用测量和分析从短脉冲光源装置1发出的激光束LL的测光设备11(图11)，进行在短脉冲光源装置1中改变驱动脉冲PD的电压V的情况下，测量激光束LL的光强度的实验。

测光设备11使短脉冲光源装置1的半导体激光器3发射激光束LL，发射的光入射到准直透镜12上。

随后，在测光设备11中，准直透镜12把激光束LL从发散光线转换成平行光线。该平行光线入射到聚光透镜15上，并由聚光透镜15聚集。

测光设备11中的激光束LL随后被提供给光学取样示波器16(C8188-01；Hamamatsu Photonics K.K.)，测量激光束LL的光强度，以表示光强度随时间的变化，作为光强度特性UT(后面说明)。

测光设备11中的激光束LL还被供给光谱分析仪17(Q8341；ADC公司)，分析激光束LL的波长，以表示作为波长特征UW(后面说明)的分布特性。

测光设备11还包括位于准直透镜12和聚光透镜15之间的功率计14(Q8230；ADC公司)。功率计14测量激光束LL的光强度LT。

此外，可选的是，测光设备11酌情包括位于准直透镜12和聚光透镜15之间的BPF(带通滤波器)13。BPF 13能够降低激光束LL的特定波长分量的透射率。

[1-3-2.设定脉冲和驱动脉冲之间的关系]

在短脉冲光源装置1中，诸如脉冲信号SL和激光器驱动信号SD之类的信号是高频信号，因而，预期这些信号的波形会从理想的方波变形，变成“圆形”波形。

从而，如图12(A)中所示，脉冲信号发生器4适合于输出脉冲信号SL，脉冲信号SL包含脉宽Ws为1.25[ns]的矩形设定脉冲PL。用预定的测量装置测量脉冲信号SL，获得如图12(B)中所示的结果。

在图12(B)的脉冲信号SL中，生成的信号脉冲半宽度PLhalf，与设定脉冲PL对应的生成脉冲(下面称为“生成脉冲PL”)的半宽度约为1.5[ns]。

还对当从脉冲信号发生器4向驱动电路6供给脉冲信号SL时，从驱动电路6向半导体激光器3实际供给的激光器驱动信号SD进行测量。结果示于图12(C)中。

在激光器驱动信号SD中，驱动脉冲半宽度PDhalf，与生成脉冲PL对应的脉冲(驱动脉冲PD)的半宽度按照生成脉冲PL的信号电平，从约1.5[ns]变到约1.7[ns]。

图13表示对照生成脉冲PL的最大电压值绘制的驱动脉冲PD的驱动脉冲半宽度PDhalf的关系，和对照生成脉冲PL的最大电压值绘制的驱动脉冲PD的最大电压值Vmax的关系。

从图13可以看出随着供给驱动电路6的生成脉冲PL的最大电压值的增大，从驱动电路6输出的激光器驱动信号SD中的驱动脉冲PD的最大电压值Vmax增大。

从图13还可看出随着供给驱动电路6的生成脉冲PL的最大电压值的增大，驱动脉冲PD的驱动脉冲半宽度PDhalf逐渐增大。

换句话说，即使当在脉冲信号发生器4中设定一定脉宽的设定脉冲PL时，通过改变供给驱动电路6的生成脉冲PL的最大电压值，短脉冲光源装置1也能够改变从驱动电路6输出的激光器驱动信号SD中的驱动脉冲PD的脉宽和电压值。

[1-3-3.驱动脉冲电压和输出激光束之间的关系]

利用测光设备11(图11)的光学取样示波器16，在不断改变驱动脉冲PD的最大电压值Vmax的情况下，测量按照驱动脉冲PD从半导体激光器3输出的激光束LL的光强度。

图14(A)和14(B)表示测量结果。在图14中，时间轴(水平轴)表示相对时间，而不是绝对时间。此外，测量中没有使用BPF 13。

如图14(A)中所示，在8.8[V]的驱动脉冲PD最大电压值Vmax下，在激光束LL的光强度特性UT1中只确认宽度较宽的一个小输出波峰(在1550[ps]附近)，未观察到归因于松弛振荡的振荡。换句话说，光强度特性UT1指出短脉冲光源装置1按照正常模式工作，半导体激光器3输出正常输出光束LN。

此外，如图14(A)中所示，在13.2[V]的驱动脉冲PD最大电压值Vmax下，在激光束LL的光强度特性UT2中观察到归因于松弛振荡的多个波峰。换句话说，光强度特性UT2指出短脉冲光源装置1按照松弛振荡模式工作，半导体激光器3输出振荡输出光束LB。

另一方面，如图14(B)中所示，在17.8[V]，22.0[V]，26.0[V]和29.2[V]的驱动脉冲PD最大电压值Vmax下，在激光束LL的光强度特性UT3，UT4，UT5和UT6中观察到作为超前波峰较早出现的波峰部分，和借助小的快速振荡逐渐衰减的斜坡部分。

在超前波峰部分之后没有较大波峰的光强度特性UT3，UT4，UT5和UT6具有与在第一个波之后具有第二和第三个波的松弛振荡模式下的光强度特性UT2(图14(A))相比，明显不同的波形图。

值得注意的是，利用超高速扫描照相机的独立实验确认超前波峰部分的波峰宽度(半宽度)约为10[ps]。该波峰宽度(半宽度)未出现在图14和其它图中，因为测光设备11的光学取样示波器16的分辨率仅仅约为30[ps]或更大。

由于光学取样示波器16的分辨率较低，因此在利用测光设备11测量光强度LT时，并不总是能够产生精确的结果。在存在这种误差的情况下，在图14和其它图中呈现出的超前波峰部分的最大光强度看来小于实际值。

下面进一步分析在不断改变驱动脉冲PD的最大电压值Vmax时的激光束LL。

利用测光设备11，分别利用光学取样示波器16和光谱分析仪17，测量在不断改变驱动脉冲PD的最大电压值Vmax的过程中，从半导体激光器3发出的激光束LL的光强度特性UT和波长特性UW。

图15-图19表示测量结果。图15(A)-图19(A)表示用光谱分析仪17测量的激光束LL的波长特性UW(用波长解析的结果)。图15(B)-图19(B)表示和图14中一样，用光学取样示波器16测量的激光束LL的光强度特性UT(随时间的变化)。在测量中没有使用BPF 13。

如图15(B)中所示，在8.8[V]的驱动脉冲PD最大电压值Vmax下，在激光束LL的光强度特性UT11中的波形中仅仅确认一个波峰。这指出短脉冲光源装置1按照正常模式工作，激光束LL是正常输出光束LN。

此外，如图15(A)中所示，在波长特性UW11中仅仅确认位于约404[nm]波长的一个波峰。这表明激光束LL具有约404[nm]的波长。

如图16(B)中所示，在13.2[V]的驱动脉冲PD最大电压值Vmax下，在激光束LL的光强度特性UT12中确认多个较大的波峰。这指出短脉冲光源装置1按照松弛振荡模式工作，激光束LL是振荡输出光束LB。

此外，如图16(A)中所示，在波长特性UW12中确认位于约404[nm]和约407[nm]波长的两个波峰。这表明激光束LL具有约404[nm]和约407[nm]的波长。

如图17(B)中所示，在15.6[V]的驱动脉冲PD最大电压值Vmax下，在激光束LL的光强度特性UT13中观察到超前波峰部分和逐渐衰减的斜坡部分。

这里，如图17(A)中所示，在波长特性UW13中确认位于约404[nm]和约408[nm]波长的两个波峰。在波长特性UW13中，在松弛振荡模式下确认的约406[nm]波峰朝着较长波长一侧移动了2[nm]，398[nm]附近的部分具有轻微的突起。

如图18(B)中所示，在17.8[V]的驱动脉冲PD最大电压值Vmax下，在激光束LL的光强度特性UT14中观察到超前波峰部分和逐渐衰减的斜坡部分。

此外，如图18(A)中所示，在波长特性UW14中确认位于约398[nm]和约403[nm]波长的两个较大波峰。波长特性UW14具有位于约408[nm]的波峰，但是它明显小于波长特性UW13(图17(A))中位于约408[nm]的波峰。改为在约398[nm]观察到较大的波峰。

如图19(B)中所示，在38.4[V]的驱动脉冲PD最大电压值Vmax下，在激光束LL的光强度特性UT15中清楚观察到超前波峰部分和逐渐衰减的斜坡部分。

此外，如图19(A)中所示，在波长特性UW15中观察到位于约398[nm]和约404[nm]波长的两个波峰。在波长特性UW15中，缺少在波长特性UW14(图18(A))中观察到的约408[nm]波峰，在约398[nm]处形成清晰的波峰。

联系在一起，可以确认当向半导体激光器3供给比振荡电压VB大的单一电压VE(最大电压值Vmax)的驱动脉冲PD的情况下，短脉冲光源装置1能够输出具有不同于振荡输出波形LB的波形和波长的激光束LL。激光束LL的发射开始时间τd与从方程式(3)得到的发射开始时间τd不符。

考虑波长，当最大电压值Vmax增大时，激光束LL从正常输出光束LN(图15)变化成振荡输出光束LB(图16)，其波长不同于振荡输出光束LB。

具体地说，在其波长特性UW12中，振荡输出光束LB(图16)具有大约位于和在正常输出光束LN中相同的波长处的波峰(在正常输出波束LN的波长±2[nm]之内)，和相对于正常输出光束LN朝向较长波长一侧约3[nm]的另一个波峰(在3±2[nm]之内)。

另一方面，图19中所示的激光束LL的波长特性UW15具有大约位于和在正常输出光束LN中相同的波长处的波峰(在正常输出波束LN的波长±2[nm]之内)，和相对于正常输出光束LN朝向较短波长一侧约6[nm]的另一个波峰(在6±2[nm]之内)。

从而在下面，如图19中所示的激光束LL将被称为“单一输出光束LE”，从半导体激光器3输出单一输出光束LE的短脉冲光源装置1的工作模式被称为“单一模式”。

[1-3-4.单一模式下的激光束的波长]

通过比较在15.6[V]的最大电压值Vmax下的波长特性UW13(图17(A))和在17.8[V]的最大电压值Vmax下的波长特性UW14(Fig.18(A))，可看出较长波长一侧的波峰已消失，在较短波长一侧出现了波峰。

具体地说，在波长特性UW中可以看出当激光束LL随着最大电压值Vmax的增大而从振荡输出光束LB变成单一输出光束LE时，较长波长一侧的波峰逐渐减小，而较短波长一侧的波峰增大。

因此在下面，具有较短波长一侧的波峰面积等于或大于较长波长一侧的波峰面积的这种波长特性UW的激光束LL将被看作单一输出光束LE，而具有较短波长一侧的波峰面积小于较长波长一侧的波峰面积的这种波长特性UW的激光束LL将被看作振荡输出光束LB。

在如图18中那样两个波峰重叠的情况下，从正常输出光束LN的波长朝向较短波长一侧6[nm]的波长被定义为较短波长一侧的中心波长，该中心波长±3[nm]的范围被定义为波峰面积。

按照这些定义，在15.6[V]的最大电压值Vmax下，激光束LL(图17)变成振荡输出光束LB，在17.8[V]的最大电压值Vmax下，激光束LL(图18)变成单一输出光束LE。

接下来，按照单一模式操作短脉冲光源装置1，用测光设备11测量光束LL(单一输出光束LE)的光强度特性UT16和波长特性UW16。此外，在测光设备11中安装BPF 13的情况下，在降低的406±5[nm]波长的光束LL的透射率下，按照相同的方式测量光强度特性UT17和波长特性UW17。

图20是光强度特性UT16和光强度特性UT17的重叠表示。如图20中所示，在波峰部分，用BPF 13测量的光强度特性UT17具有几乎与光强度特性UT16相同的光强度。不过，在斜坡部分，光强度明显较小。

斜坡部分的光强度的降低归因于作用于斜坡部分中的约404[nm]的波长的BPF 13，而在波峰部分中未看到归因于BPF 13的光强度的降低，因为在波峰部分中波长约为398[nm]。

图21(A)和21(B)分别表示波长特性UW16和UW17。在图21中，波长特性UW16和UW17已按照它们各自的最大光强度被归一化。垂直轴上的光强度是相对值。

在波长特性UW16(图21(A))中，位于波长404[nm]的光强度大于位于波长398[nm]的光强度，对应于光强度特性UT16的大面积斜坡部分。

另一方面，在波长特性UW17中，由于斜坡部分较小，因此在波长404[nm]和398[nm]处，光强度大约相同。

这些结果表明在图22中表示的光强度特性UT中，对于单一斜坡ESL来说，单一输出光束LE具有约404[nm]的波长，对于单一波峰EPK具有约398[nm]的波长；具体地说，发现与在斜坡部分中相比，在波峰部分中波长较短。

换句话说，单一输出光束LE的光强度特性UT中的波峰部分具有与正常输出光束LN相比，朝着较短波长一侧偏移约6[nm]的波长。注意对正常输出光束LN使用具有不同波长的半导体激光器的实验产生相似的结果。

此外，通过把作为半导体激光器3的SLD3233(索尼公司)用于测光设备11，测量单一输出光束LE。结果，获得如图22中表示的光强度特性UT20。

利用功率计14测量的单一输出光束LE的波峰部分(下面称为“单一波峰EPK”)中的光强度约为12[W]。可认为约12[W]的光强度明显大于振荡输出光束LB的最大光强度(约1-2[W])。注意由于光学取样示波器16的分辨率低，在图22中未出现这样的光强度。

此外，利用超高速扫描照相机(未示出)的分析结果确认单一输出光束LE的光强度特性UT在单一波峰EPK具有约10[ps]的波峰宽度，一个比振荡输出光束LB的波峰宽度(约30[ps])小的值。注意由于光学取样示波器16的分辨率低，在图22中未出现这样的波峰宽度。

另一方面，单一输出光束LE的光强度特性UT中的斜坡部分(下面称为“单一斜坡ESL”)具有与正常模式的激光束LL相同的波长，和约1-2[W]的最大光强度。

按照这种方式，通过向半导体激光器3供给比振荡电压VB高的单一电压VE的激光器驱动信号SD，短脉冲光源装置1能够发出具有单一波峰EPK和单一斜坡ESL顺序出现的这种光强度特性UT的单一输出光束LE。

[1-4.激光器控制单元的构成]

下面详细说明短脉冲光源装置1的激光器控制单元2(图1)。

[1-4-1.信号计时]

激光器控制单元2的脉冲信号发生器4适合于产生具有预定周期TSS的方波同步信号SS，如图23(A)中所示。同步信号SS是占空比约为50％的方波，用作短脉冲光源装置1的整个工作的工作计时基准。

脉冲信号发生器4还产生如图23(B)中表示的脉冲选通信号SG，并将其提供给电源电路5。选通信号SG是具有按同步信号SS的周期TS产生的脉宽Tg的循环矩形选通脉冲PG的信号。选通脉冲PG与同步信号SS的上升沿同步上升。

此外，选通信号SG指示只在高电平周期内，具体地说，与周期TS中的脉宽Tg对应的时间内，才从电源电路5向驱动电路6供给电力。

脉冲信号发生器4还产生其中作为控制脉冲的生成脉冲PL在每个周期TS中上升的脉冲信号SL，如类似于图2(A)的图23(C)中所示，并把脉冲信号SL供给驱动电路6。脉冲信号SL的脉宽Tu极短，例如约1[ns]或约500[ps]。

按照生成脉冲PL在相对于同步信号SS的上升时间的延迟时间Tp之后上升的方式产生脉冲信号SL。

延迟时间Tp被设成比选通信号SG中的选通脉冲PG的脉宽Tg短。具体地说，在脉冲信号SL中，生成脉冲PL在选通信号SG的选通脉冲PG的脉宽Tg内的计时上升。换句话说，就上升相位来说，选通脉冲PG超前于生成脉冲PL。

在激光器控制单元2中，至少在生成脉冲PL上升时，选通脉冲PG需要为高电平，在其它时候不需要为高电平。

假定在不向电源电路5供给选通信号SG，电源电路5始终向驱动电路6供电的情况下，驱动电路6的功耗为40[W](下面称为“标准功耗Pb”)。

另一方面，在如在本实施例中那样，电源电路5仅仅在选通信号SG的脉宽Tg的持续时间内向驱动电路6供电的情况下，通过利用标准功耗Pb，可用下面的方程式(4)表示驱动电路6的功耗Pa。

$\mathrm{Pa}=\mathrm{Pb}·\frac{\mathrm{Tg}}{\mathrm{TS}}...\left(4\right)$

$=\mathrm{Pb}·\mathrm{Tg}·f$

例如，当周期TS＝10[μs](就频率f来说，100[KHz])，并且脉宽Tg＝0.1[μs]时，根据方程式(4)，驱动电路6的功耗Pa可被计算为0.4[W]。即，驱动电路6的功耗Pa被降低到标准功耗Pb的1/100。

此外，从方程式(4)可看出，当脉宽Tg/周期TS的值变小时，降低驱动电路6的功耗Pa的效果变得更突出。

从而，脉宽Tg被设为尽可能地短，并包括脉冲信号SL的生成脉冲PL的上升时间。

为了比较，计算半导体激光器3的功耗Pd。通过利用周期TS，从驱动电路6供给的驱动信号SD的脉宽Td，施加的电压VD和供给的电流Id，按照下面的方程式(5)中计算功耗Pd。

$\mathrm{Pd}=\mathrm{Vd}·\mathrm{Id}·\frac{\mathrm{Td}}{\mathrm{TS}}...\left(5\right)$

当在方程式(5)中，周期TS＝5[μs]，脉宽Td＝500[ps]，施加的电压VD＝20[V]，电流Id＝2[A]时，半导体激光器3的功耗Pd为4[mW]。

具体地说，可看出当(脉宽Td/周期TS)的值较小时，驱动电路6的功耗Pa变得远远大于半导体激光器3的功耗Pd。这暗示驱动电路6的功耗Pa的降低对降低短脉冲光源装置1的整体功耗有效应。

在短脉冲光源装置1中，存在一种以上的能够把功耗Pa抑制在较低水平的周期TS，脉宽Tg和其它参数的可能组合。图24列举周期TS，脉宽Tg和其它参数的一些组合，以及诸如由每种组合产生的功耗Pa之类的其它变量。

例如，在图24的其中周期TS＝3.3[ns]，脉宽Tg＝1.7[ns]的设定模式PTN5中，用功耗Pa/标准功耗Pb的比值表示的功耗降低比率为0.5。具体地说，即使当脉宽Tg/周期TS的比值约为1/2，通过把功耗Pa降低到标准功耗Pb的一半，短脉冲光源装置1也能够降低功耗。

此外，如图24的设定模式PTN中所示，周期TS和脉宽Tg可被分别设为例如约100[μs]～约3.3[ns]的值，和约100[ns]～约1.7[ns]的值。

类似地，如设定模式PTN中所示，半导体激光器3可具有例如1[W]-300[W]的峰值光输出。此外，对半导体激光器3可设定例如10[V]-40[V]的峰值电压，和例如1[A]-12[A]的峰值电流。这种情况下，半导体激光器3能够输出脉宽t为0.1[ps]-100[ps]的光。

按照这种方式，在短脉冲光源装置1中，选通信号SG的脉宽Tg被设置成尽可能地短，并且包括脉冲信号SL的生成脉冲PL的上升时间，以便降低驱动电路6的功耗Pa。

[1-4-2.驱动电路的构成]

下面说明驱动电路6的构成。如图25中所示，按照和高频功放电路相同的方式构成驱动电路6。这是为了满足具有分别约为例如100[ns]和100[ps]的极短脉宽Tg和脉宽Tu的高速工作的要求。

驱动电路6可被粗略分成输入部分21，放大部分22和输出部分23。驱动电路6还包括利用微带设置在适当位置的阻抗匹配元件IM1-IM11，以便匹配各个信号的阻抗，从而防止反射。

输入部分21接收脉冲信号SL，并将其提供给FET(场效应晶体管)Tr1的栅极端子。在脉冲信号SL从低电平上升到高电平时，FETTr1呈现ON状态，从而在源极和漏极之间流动电流，并把经线圈L2供给的电流供给下一级的放大部分22。

放大部分22利用FETTr2和Tr3形成推挽式放大电路，并且分别经耦合电容器C1和C2，把来自输入部分21的电流供给FETTr2和Tr3的栅极端子。电源电路5分别经电阻器R1和R2向FETTr2和Tr3供给电流。

FETTr2和Tr3按照推挽操作放大经耦合电容器C1和C2供给的电流，并把所得到的电流供给下一级的输出部分23。

在输出部分23中，利用由阻抗匹配元件IM9和IM10实现的平衡-不平衡变换器(balun)BL对从放大部分22供给的电流进行平衡-不平衡变换。

此外，输出部分23通过利用由电容器C3和线圈L3实现的LC滤波器，衰减从平衡-不平衡变换器BL供给的电流的不必要的低频范围，产生激光器驱动信号SD，并把所得到的信号供给半导体激光器3。

注意，可利用GaAs MES(金属半导体)FET形成FETTr1-Tr3。除此之外，可以使用诸如HEMT(高电子迁移率晶体管)，GaN和HBT(异质结双极型晶体管)之类的晶体管。

按照这种方式，驱动电路6按照包含在脉冲信号SL中的生成脉冲PL，实现高速操作，和产生激光器驱动信号SD，激光器驱动信号SD包含与生成脉冲PL的脉宽Tg对应的短脉宽的驱动脉冲PD。

[1-5.工作和效果]

按照上述构成，短脉冲光源装置1中的激光器控制单元2的脉冲信号发生器4按照生成脉冲PL在相对于同步信号SS的上升沿的延迟时间Tp之后上升的方式产生脉冲信号SL(图23)，并将其提供给驱动电路6。

此外，脉冲信号发生器4按照选通脉冲PG在同步信号SS的上升沿上升，并且脉宽Tg延长到大于延迟时间Tp的方式产生选通信号SG(图23)，并把所得到的信号提供给电源电路5。

只有在选通信号SG和脉冲信号SL的高电平周期内，具体地说，仅仅在分别对应于脉宽Tg和Tu的持续时间内，激光器控制单元2才操作电源电路5和驱动电路6。

从而，如方程式(4)中所示，与当从电源电路5持续供电时发生的标准功耗Pb相比，驱动电路6能够按系数(脉宽Tg/周期TS)降低实际功耗Pa。

在短脉冲光源装置1中，如上参考方程式(4)和(5)所述，驱动电路6的功耗Pa占总功耗的较大部分。从而，短脉冲光源装置1降低驱动电路6的功耗Pa，以有效降低总功耗。

例如，如图24中的周期TS，脉宽Tg和其它参数的各种组合所示，驱动电路6能够把功耗Pa降低到标准功耗Pb的约1/100～约1/10000。

在任意一种组合中，通过在脉冲信号发生器4中，升高选通信号SG的选通脉冲PG，以包括脉冲信号SL的生成脉冲PL的上升时间，能够在要求的计时从电源电路5向驱动电路6供给必要的电力。

此外，如图25中所示，由于按照和高频功放电路相同的方式构成驱动电路6，因此能够从选通脉冲PG的上升计时开始几乎无任何延迟地向驱动电路6供给电力。

由于驱动电路6具有较大的功耗，因此开关时间较长。此外，由于驱动电路6通常配有电源平滑电容器(未示出)，以采取措施防止噪声问题，因此，从开始工作起算，需要一定的等待时间才能稳定工作。

考虑到这些，脉冲信号发生器4在比脉冲信号SL的生成脉冲PL的上升时间早延迟时间Tp的时刻升高选通信号SG的选通脉冲PG。

这确保电源电路5能够在生成脉冲PL上升时，具体地说，在驱动电路6输出作为激光器驱动信号SD的驱动PD的时候，向驱动电路6供给为产生驱动脉冲PD而必需的电力。

换句话说，在短脉冲光源装置1中，随着电源电路5开始工作的等待时间的减少，延迟时间Tp，从而脉宽Tg方面的对应减小是可能的。这样，短脉冲光源装置1能够进一步降低功耗Pa。

例如，当电源电路5开始工作的等待时间短到可以忽略时，短脉冲光源装置1可消除延迟时间Tp，把脉宽Tg减小到和生成脉冲PL的脉宽Tu一样短。

按照上述构成，短脉冲光源装置1的激光器控制单元2只在极端脉宽Tg的持续时间内才升高供给电源电路5的选通信号SG的选通脉冲PG，以便包括供给驱动电路6的脉冲信号SL的生成脉冲PL的上升时间。这使短脉冲光源装置1能够在生成脉冲PL的上升计时供给必需的电力，与标准功耗Pb相比，大大降低了功耗Pa。

<2.第二实施例>

在第二实施例中，如图26中所示，按照和短脉冲光源装置1相同的方式构成的短脉冲光源单元120被内置于光盘设备110中，光盘设备110把信息记录在作为光学信息记录介质提供的光盘100中。

[2-1.光盘的构成]

首先说明光盘100的构成。如图27中所示，通过从光盘设备110照射信息光束LM(对应于激光束LL)，在光盘100中记录信息。此外，通过在光盘设备110中检测反射的信息光束LMr(信息光束LM的反射光)，从光盘100再现信息。

实践中，光盘100的整个形状为盘形，并且如图27的截面图中所示，包括介于基板102和103之间的信息存储记录层101。

光盘设备110能够通过物镜118，把从光源发出的信息光束LM聚集到光盘100的记录层101中。

记录层101包括对约404[nm]波长的光来说，进行双光子吸收的双光子吸收材料。已知双光子吸收材料按照与光强度的平方成比例的方式进行双光子吸收，以致只对光强度极强的光才发生吸收。对双光子吸收材料来说，可以使用诸如己二炔化合物，花青染料，部花青染料，oxonol染料，酞花菁染料，和偶氮染料之类的材料。

当用强度相对强的信息光束LM照射记录层101时，记录层101进行双光子吸收，并借助双光子吸收材料的汽化形成气泡。结果，记录标记RM被记录在焦点FM处。注意记录层101适合于借助改变局部折射率的化学变化，形成记录标记RM。

已知双光子吸收材料进行与光强度的平方成比例的反应。具体地说，通过只吸收像在由透镜聚集的光的焦点附近的强度很高的信息光束LM，记录层101进行反应，像位于焦点之外的部分中的低强度的信息光束LM几乎不引起任何反应。这使记录101能够在整个范围内保持高的透射率。

光盘100还包括位于记录层101和基板102之间的伺服层104。伺服层104具有用于伺服工作的引导槽；具体地说，如在普通BD-R(可记录)光盘中那样，形成呈凸台和沟槽形式的螺旋轨迹(下面称为“伺服轨迹”)KS。

伺服轨迹KS具有对于每个预定记录单元，以一系列数字的形式给予的地址。所述地址被用于指定在信息的记录和再现期间，用伺服光束LS(后面说明)照射的伺服轨迹(目标伺服轨迹KSG)。

代替引导槽，伺服层104(在记录层100和基板102之间的界面)可具有单独的或者与引导槽结合的凹坑。此外，伺服层104的轨迹并不局限于螺旋轨迹，可以是同心轨迹。

此外，伺服层104具有波长选择性。例如，伺服层104适合于高反射率地反射约660[nm]波长的红光光束，和高透射率地透射约404[nm]的蓝紫光光束。

光盘设备110用约660[nm]波长的伺服光束LS照射光盘100。伺服光束LS被光盘100的伺服层104反射，变成反射的伺服光束LSr。

光盘设备110接收反射的伺服光束LSr，根据反射的伺服光束LSr的信息，控制聚集方向上物镜118相对于光盘100的位置，从而使伺服光束LS的焦点FS位于伺服层104上。

在光盘设备110中，伺服光束LS和信息光束LM具有基本相同的光轴XL。这使光盘设备110能够使信息光束LM的焦点FM在与目标伺服轨迹KSG对应的位置，具体地说，在通过目标伺服轨迹KSG垂直于伺服层104的法线上位于记录层101中。

从而，在位于记录层101中的目标位置(下面称为“目标位置QG”)，在光盘100中形成记录标记RM，记录标记RM位于目标伺服轨迹KSG的法线上。

在基本上与光盘100的照射面100A和伺服层104的每个平面基本平行的平面上形成记录标记RM，从而形成具有记录标记RM的标记层Y。

为了从光盘100再现信息，光盘设备110通过照射面100A，把信息光束LM聚集到目标位置QG。当已在焦点FM(目标位置QG)形成记录标记RM时，信息光束LM被记录标记RM反射，变成反射的信息光束LMr。

光盘设备110检测反射的信息光束LMr，并按照检测结果产生检测信号。根据检测信号，光盘设备110查明是否形成了记录标记RM。

按照这种方式，在用光盘设备110记录和再现信息时，通过利用伴随的伺服光束LS，光盘设备110在目标位置QG用信息光束LM照射光盘100。

[2-2.光盘设备的构成]

下面说明光盘设备110的具体构成。

[2-2-1.光盘设备的整体构成]

如图26中所示，光盘设备110以控制单元111为中心。控制单元111被配置成包括CPU(中央处理器)，保存各种程序或其它数据的ROM(只读存储器)，和用作CPU的工作区的RAM(随机存取存储器)(均未示出)。

当在光盘110中记录信息时，控制单元111经驱动控制单元112驱动主轴电动机115旋转，从而在转台(未示出)上以希望的速度旋转光盘100。

此外，控制单元111借助驱动控制单元112驱动进给电动机116顺着移动轴G1和G2沿寻迹方向，具体地说朝着光盘100的内侧和外侧的方向移动光学拾取器117。

在光学拾取器117中构造各种组件，包括物镜118和其它光学组件，以及短脉冲光源单元120。在控制单元111的控制下，光学拾取器117用信息光束LM和伺服光束LS照射光盘100(图27)。

在光盘设备100中，在旋转的光盘100中可能发生诸如盘面摆动之类的扰动。这会造成伺服层104中的目标伺服轨迹KSG和由物镜118聚光的伺服光束LS的焦点之间的相对位置的变化。

作为对策，光学拾取器117检测从光盘100反射的伺服光束LS的反射伺服光束LSr，根据检测结果产生检测信号，并把这些信号供给信号处理单元113。

利用检测信号，信号处理单元113进行预定的算术处理，产生聚焦误差信号SFE和寻迹误差信号STE，并把这些信号提供给驱动控制单元112。

聚焦误差信号SFE是表示在聚焦方向上，伺服光束LS相对于伺服层104的偏移量的信号。寻迹误差信号STE是表示在寻迹方向上，伺服光束LS相对于目标伺服轨迹KS(目标伺服轨迹KSG)的偏移量的信号。

根据供给的聚焦误差信号SFE和寻迹误差信号STE，驱动控制单元112产生用于驱动物镜118的聚焦驱动信号和寻迹驱动信号，并把这些信号提供给光学拾取器117的双轴促动器119。

光学拾取器117的双轴促动器119根据聚焦驱动信号和寻迹驱动信号，沿聚焦方向和寻迹方向移动物镜118(下面，这些操作将被分别称为“聚焦控制”和“寻迹控制”)。

驱动控制单元112的聚焦控制和寻迹控制使由物镜118聚集的伺服光束LS的焦点FS能够沿目标标记层Y(下面称为“目标标记层YG”)的目标伺服轨迹KSG而行。

这里，控制单元111从外部向信号处理单元113提供供给的记录信息。信息处理单元113对记录信息进行预定的调制处理等，以产生记录数据，并把记录数据提供给短脉冲光源单元120。

根据记录数据，短脉冲光源单元120调制信息光束LM，在目标标记层YG的目标位置QG形成记录标记RM。光盘设备110按照这种方式把信息记录在光盘100中。

在从光盘100再现信息时，像记录时那样，光学拾取器117使伺服光束LS的焦点FS沿目标伺服轨迹KSG而行，并用较弱的信息光LM照射目标标记层YG的目标位置QG。

信息光束LM在记录标记RM的位置被反射，变成反射的信息光束LMr。光学拾取器117检测反射的信息光束LMr，根据检测结果产生检测信号，并把这些信号提供给信号处理单元113。

信号处理单元113对检测信号进行诸如预定算术处理，解调处理和解码处理之类的处理，以恢复以记录标记RM的形式记录在目标标记层YG的目标位置QG的信息。光盘设备110按照这种方式从光盘100的目标位置QG再现信息。

[2-2-2.光学拾取器的构成]

下面说明光学拾取器117的构成。如图28中所示，光学拾取器117包括激光器控制单元122，主要为物镜118的伺服控制而设置的伺服光学系统130，和主要为信息的记录和再现而设置的信息光学系统150。

借助光学拾取器117，激光二极管131发射的伺服光束LS，和半导体激光器3发射的信息光束LM分别经伺服光学系统130和信息光学系统150入射到物镜18上，以照射光盘100。

激光器控制单元122被配置成产生包含驱动脉冲PG的激光器驱动信号SD，并把激光器驱动信号SD供给半导体激光器3，和第一实施例的激光器控制单元2(图1)一样。

[2-2-2-1.伺服光束的光路]

如类似于图28的图29中所示，伺服光学系统130适合于借助物镜118用伺服光束LS照射光盘100，和在光电探测器143接收从光盘100反射的伺服光束LSr。

具体地说，在控制单元111(图26)的控制下，激光二极管131发出预定光量的发散伺服光束LS，该光束入射到准直透镜133上。准直透镜133把伺服光束LS从发散光线转换成平行光线，转换后的光入射到偏光分光器134。

取决于光束的偏振方向，偏光分光器134具有不同的反射率和透射率；它把几乎全部的P偏光光束LS透射到1/4波长板136。

1/4波长板136把P偏光(线性偏振)伺服光束LS转换成圆偏振光(例如，右圆偏振光)，圆偏振光入射到分色棱镜(dichroic prism)137。

分色棱镜137具有其反射率随光束的波长变化的反射/透射面137S。波长约660[nm]的光束被反射，而波长约404[nm]的光束被透射。

实践中，分色棱镜137在反射/透射面137S把伺服光束LS反射到物镜118。

物镜118从光盘100的照射面100A一侧，把伺服光束LS聚集到伺服层104上。这里，如图27中所示，伺服光束LS透过基板102，被伺服层104反射，变成沿与伺服光束LS相反的方向传播的反射伺服光束LSr。反射伺服光束LSr中的圆偏振的旋转方向与伺服光束LS中的圆偏振的旋转方向相反。

反射的伺服光束LSr随后由物镜118转换成平行光线，入射到分色棱镜137上。分色棱镜137把反射的伺服光束LSr反射到1/4波长板136中。

1/4波长板136把圆偏振的反射伺服光束LSr转换成S偏光(线性偏振光)，S偏光入射到偏光分光器134上。偏光分光器134在反射/透射面134S反射S偏光的反射伺服光束LSr，该光入射到聚光透镜141上。

通过提供象散的柱面透镜142，聚光透镜141把反射的伺服光束LSr聚集到光电探测器143上。

光电探测器143具有多个受光区。在每个受光区中，按照反射的伺服光束LSr产生探测信号，这些探测信号被发送给信号处理单元113(图26)。

在伺服光学系统130中，调整光学组件的光学位置，以致在由聚光透镜141聚集到光电探测器143上的反射伺服光束LSr的聚焦状态中反映由物镜118聚集到光盘100的伺服层104上的伺服光束LS的聚焦状态。

按照象散方法，信号处理单元113计算表示伺服光束LS的焦点FS和光盘100的伺服层104之间的偏移量的聚焦误差信号SFE，并把该信号提供给驱动控制单元112。

按照推挽方法，信号处理单元113计算表示焦点FS和光盘100的伺服层104中的目标伺服轨迹KSG之间的偏移量的寻迹误差信号STE，并把该信号提供给驱动控制单元112。

驱动控制单元112根据聚焦误差信号SFE产生聚焦驱动信号，并把聚焦驱动信号提供给双轴促动器119。按照这种方式，驱动控制单元112使物镜118受到反馈控制(聚焦控制)，以把伺服光束LS聚焦到光盘100的伺服层104上。

此外，驱动控制单元112根据寻迹误差信号STE产生寻迹驱动信号，并把寻迹驱动信号提供给双轴促动器119。按照这种方式，驱动控制单元112使物镜118受到反馈控制(寻迹控制)，以把伺服光束LS聚焦到光盘100的伺服层104上的目标伺服轨迹KSG上。

按照这种方式，伺服光学系统130适合于用伺服光束LS照射光盘100的伺服层104，和把反射的伺服光束LSr的信息提供给信号处理单元113。因此，驱动控制单元112适合于进行物镜118的聚焦控制和寻迹控制，以便把伺服光束LS聚焦到伺服层104的目标伺服轨迹KSG上。

[2-2-2-2.信息光束的光路]

如类似于图28的图30中所示，信息光学系统150被配置成从半导体激光器3发出信息光束LM，并通过物镜118把信息光束LM聚集到光盘100中。此外，信息光学系统150被配置成接收从光盘100反射的信息光束LM的反射信息光束LMr。

具体地说，根据从激光器控制单元122供给的激光器驱动信号SD，半导体激光器3把发散的信息光束LM发射到准直透镜152中。准直透镜152把信息光束LM从发散光线转换成平行光线，转换后的光入射到偏光分光器154上。

偏光分光器154具有与反射/透射面134S类似的透射P偏光光束和反射S偏光光束的反射/透射面154S。实践中，偏光分光器154使P偏光信息光束LM透过反射/透射面154S，透射光经为校正球面像差而设置的LCP(液晶面板)156入射到1/4波长板157上。

1/4波长板157把信息光束LM从P偏光(线性偏振光)转换成圆偏振光(例如，左偏振光)，该光入射到中继透镜158上。

中继透镜158被配置成包括可沿信息光束LM的光轴方向移动的活动透镜158A，和固定透镜158B。

实践中，中继透镜158通过活动透镜158A把信息光束LM从平行光线转换成会聚光线，会聚之后发散的信息光束LM通过固定透镜158B再次被转换成会聚光线，之后该光入射到反射镜159上。

反射镜159反射信息光束LM，从而改变传播方向，以便入射到分色棱镜137上。分色棱镜137使波长约404[nm]的信息光束LM透过反射/透射面137S，透射光入射到物镜118上

物镜118把信息光束LM聚集到光盘100中。这里，信息光束LM透过基板102，聚焦到记录层101中，如图27中所示。

这里，信息光束LM的焦点FM的位置由自中继透镜158的固定透镜158B出现的信息光束LM的会聚状态确定。具体地说，焦点FM按照活动透镜158A的位置，改变其在聚焦方向上在记录层101中的位置。

实践中，控制单元111(图26)控制活动透镜158A的位置，以使信息光学系统150能够调整信息光束LM的焦点FM(图27)在光盘100的记录层101中的深度d(离伺服层104的距离)，从而把焦点FM置于目标位置QG。

这里，物镜118把信息光束LM聚集到目标位置QG，以在目标位置QG形成记录标记RM。

在再现记录在光盘100中的信息时，聚集在焦点FM的信息光束LM被记录标记RM反射，变成反射的信息光束LMr，如果在目标位置QG记录了记录标记RM的话。

反射的信息光束LMr沿与信息光束LM相反的方向传播，落在物镜118上。反射的信息光束LMr中的圆偏振的旋转方向与信息光束LM中的圆偏振的旋转方向相反。

当记录标记RM未记录在目标位置QG时，几乎所有的信息光束LM都透过光盘100。因此，难以产生任何反射的信息光束LMr。

物镜118在一定程度上会聚反射的信息光束LMr，该光经分色棱镜137和反射镜159入射到中继透镜158上。

中继透镜158把反射信息光束LMr转换成平行光线，该光入射到1/4波长板157上。1/4波长板157把圆偏振的反射信息光束LMr转换成S偏光(线性偏振光)，该光经LCP 156入射到偏光分光器154上。

偏光分光器154在反射/透射面154S反射S偏光的反射信息光束LMr，反射光入射到多元件透镜160上。多元件透镜160借助针孔板161把反射的信息光束LMr聚集到光电探测器162上。

针孔板161被这样布置，以致由多元件透镜160聚集的反射信息光束LMr的焦点位于小孔161H中。因而，反射信息光束LMr直接通过针孔板161。不过，针孔板161阻挡其焦点不在小孔161H中的光，具体地说，例如，在光盘100中除目标位置QG外的其它部分中反射的光。

这使光电探测器162能够按照反射信息光束LMr的光强度产生再现探测信号，而不受杂散光的影响。再现探测信号随后被提供给信号处理单元113(图26)。

信号处理单元113对再现探测信号进行诸如预定的解调处理和解码处理之类的各种处理，以产生再现信息，并把再现信息提供给控制单元111。

按照这种方式，信息光学系统150适合于根据来自激光器控制单元122的激光器驱动信号SD，从半导体激光器3发出信息光束LM，并用信息光束LM照射光盘100。此外，信息光学系统150适合于从光盘100接收反射的信息光束LMr，并把反射的信息光束LMr的信息提供给信号处理单元113。

[2-3.短脉冲光源单元的构成]

下面说明短脉冲光源单元120。如类似于图1的图31中所示，短脉冲光源单元120和第一实施例的短脉冲光源装置1的不同之处在于在外部提供与脉冲信号发生器4对应的脉冲信号发生器121。

脉冲信号发生器12与第一实施例的脉冲信号发生器4的构成具有一些相似性，产生预定周期TS的同步信号SS，如类似于图23(A)的图32(A)中所示。和第一实施例中一样，同步信号SS是占空比约50％的方波。

此外，如类似于图23(C)的图32(C)中所示，脉冲信号发生器121产生包含按照周期TS上升的生成脉冲PL的脉冲信号SL。

和第一实施例中一样，脉冲信号SL的生成脉冲PL具有例如约1[ns]或者约500[ps]的极短脉宽Tu。不过，第二实施例和第一实施例的不同之处在于在同步信号SS上升时，生成脉冲PL上升。

脉冲信号发生器121适合于按照诸如从信号处理单元113供给的记录数据之类的信息，向激光器控制单元122供给同步信号SS和脉冲信号SL。

具体地说，脉冲信号发生器121被修改，以致于响应例如供给的代码“1”，脉冲信号SL中的生成脉冲PL上升，响应供给的代码“0”，脉冲信号SL中的生成脉冲PL不上升。

此外，脉冲信号发生器121适合于向诸如信号处理单元113之类的其它电路供给同步信号SS，以使这些电路的工作与激光器控制单元122的工作同步。

[2-3-1.激光器控制单元的构成]

激光器控制单元122被配置成包括PLL(锁相环)电路123，选通信号生成电路124，与第一实施例的电源电路5对应的电源电路125，和与第实施例的驱动电路6对应的驱动电路126。

根据从脉冲信号发生器121供给的同步信号SS，PLL电路123产生与同步信号SS同步，并且周期约为同步信号的1/100的时钟信号CLK，并把时钟信号CLK供给选通信号生成电路124。

根据时钟信号CLK，选通信号生成电路124产生如类似于图23(B)的图32(B)中所示的选通信号SG，并将其提供给电源电路125。

选通信号生成电路124适合于按照这样的方式产生选通信号SG，以致如第一实施例的选通信号SG(图23(B))中一样，脉宽Tg的选通脉冲PG按周期TS上升。

不过，在第二实施例中，选通脉冲PG比同步信号SS的上升沿早对应于超前脉宽Tg1的超前时间上升，并比同步信号SS的上升沿晚对应于滞后脉宽Tg2的滞后时间下降。

选通信号生成单元124适合于在同步信号SS上升之后，延迟预定数目的时钟(例如90个时钟)升高选通信号SG。这样，选通信号SG比下一个周期的同步信号SS的上升沿早对应于超前脉宽Tg1的超前时间上升。

超前脉宽Tg1对应于第一实施例的延迟时间Tp，是考虑到各种因素，比如电源电路125的工作延迟时间(后面说明)而设置的。滞后脉宽Tg2与第一实施例的脉宽Tg和延迟时间Tp之间的差值对应。

从而，选通信号SG的选通脉冲PG比选通信号SL的生成脉冲PL领先超前脉宽Tg1的量，选通脉冲PG的下降比生成脉冲PL落后滞后脉宽Tg2的量。换句话说，就上升相位来说，选通脉冲PG领先于同步信号SS和生成脉冲PL。

如第一实施例中一样，激光器控制单元122适合于把脉宽Tg(超前脉宽Tg1和滞后脉宽Tg2之和)设置成尽可能地短。

具体地说，激光器控制单元122被修改，以致选通脉冲PG至少在生成脉冲PL上升时上升，尽可能地防止选通脉冲PG在其它时间上升，如第一实施例的激光器控制单元2中一样。

电源电路125只在选通信号SG的选通脉冲PG的上升时间内，具体地说，只在与超前脉宽Tg1和滞后脉宽Tg2之和对应的持续时间内，才根据选通信号SG向驱动电路126供电。

利用从电源电路125供给的电力，驱动电路126产生包含与脉冲信号SL的生成脉冲PL对应的驱动脉冲PG的激光器驱动信号SD，并把激光器驱动信号SD提供给半导体激光器3。

当在光盘100中记录信息时，驱动脉冲PG的峰值电平是单一电压VE。从而，半导体激光器3能够发出信息光束LM，具体地说，具有脉宽约为几十皮秒量级的单一波峰EPK和单一斜坡ESL的单一输出光束LE(图22)。从而，在光盘100中的目标位置QG形成记录标记RM。

如第一实施例中那样，可用方程式(4)计算驱动电路126的功耗Pa。从而，如驱动电路6中那样，当(脉宽Tg/周期TS)的值变小时，相对于标准功耗Pb降低驱动电路126的功耗Pa的效果变得更突出。

如在第一实施例中描述的图24中那样，可用各种方式组合短脉冲光源单元120中的诸如周期TS和脉宽Tg之类参数的值。在图24中，超前脉宽Tg1对应于延迟时间Tp。

按照这种方式，短脉冲光源单元120根据从外部供给的同步信号SS和脉冲信号SL，在激光器控制单元122中产生激光器驱动信号SD，并把激光器控制信号SD提供给半导体激光器3。通过把选通信号SG中的选通脉冲PG的超前脉宽Tg1和滞后脉宽Tg2之和设置成尽可能地短，激光器控制单元122降低驱动电路126的功耗Pa。

[2-3-2.驱动电路的构成]

下面说明驱动电路126的构成。如图33中所示，电源电路125适合于从选通信号生成电路124(图31)获得选通信号SG，只在选通信号SG的高电平周期内，具体地说，仅仅持续与脉宽Tg对应的持续时间，向驱动电路126供电。

电源电路125能够高速工作，因为脉宽Tg(超前脉宽Tg1和滞后脉宽Tg2之和)具有例如约100[ns]的极短时间。

按照和整个高速电流开关电路相同的方式构成驱动电路126。和第一实施例中一样，这是为了满足具有极短脉宽Tu，例如约100[ps]的高速工作的要求。

驱动电路126经端子N1与电源E11连接，并经端子N2与地GND连接(接地)。

端子N1直接与晶体管Tr21的集电极连接。晶体管Tr21的集电极还经电阻器R22与端子N1连接。晶体管Tr22的集电极与晶体管Tr21和Tr22的基极连接。晶体管Tr21和Tr22的发射极分别与晶体管Tr23和Tr24的集电极连接。

晶体管Tr24的集电极与晶体管Tr23和Tr24的基极连接。晶体管Tr23和Tr24的发射极分别经电阻器R25和R26与端子N2连接。

从电源E11向端子N1供给电流导致电流在晶体管Tr21和Tr22的集电极和发射器之间流动，从而向晶体管Tr23和Tr24的集电极供给电流。结果，电流也在晶体管Tr23和Tr24的集电极和发射器之间流动。

端子N1还经电阻器R24与晶体管Tr25的基极连接，以及与晶体管Tr26的集电极和基极连接。晶体管Tr26的发射极经电阻器R28与端子N2连接。

从而，响应从电源E11供给端子N1的电流，晶体管Tr26向晶体管Tr25的基极供给预定电位的电流。

端子N1还分别经电阻器R21和R23与晶体管Tr27和Tr28的发射极连接。晶体管Tr27的集电极与晶体管Tr29的集电极连接，并与晶体管Tr27和Tr28的基极连接。

来自脉冲信号发生器121(图31)的脉冲信号SL被供给晶体管Tr29基极。晶体管Tr29的发射极与晶体管Tr21的发射极连接，并与晶体管Tr23的集电极连接。

晶体管Tr28的集电极与晶体管Tr30的集电极连接，并与晶体管Tr30和Tr31的基极连接。晶体管Tr30和Tr31的发射极分别经电阻器R27和R29与端子N2连接。

晶体管Tr31的集电极与晶体管Tr25的发射极连接。换句话说，晶体管Tr25和Tr31是共栅共源(cascode)连接的，以降低在高电压下，高频工作期间的不稳定性或振荡风险。晶体管Tr25的集电极与半导体激光器3的阴极连接。

从而，当脉冲信号SL中的生成脉冲PL上升时，电流在晶体管Tr29的集电极和发射极之间流动，从而向晶体管Tr27和Tr28的基极供给电流。

作为响应，电流在晶体管Tr27和Tr28的发射极和集电极之间流动。结果，电流被供给晶体管Tr30的基极，从而产生集电极-发射极电流。

这里，电流还被供给晶体管Tr31的基极。结果，电流被供给晶体管Tr25和Tr31的基极，以在晶体管Tr25和Tr31中产生集电极-发射极电流。

结果，从晶体管Tr25的集电极向半导体激光器3供给包含驱动脉冲PD的激光器驱动信号SD。这里，激光器驱动信号SD产生负的驱动脉冲PD，从而从半导体激光器3引出电流。

结果，从电源电路125供给的电流在极短的时间内以脉冲形式流入半导体激光器3，导致半导体激光器3以脉冲形式发出信息光束LM。

由于驱动电路126构成包括对称连接的晶体管的许多电流镜电路，因此能够向半导体激光器3供给较大电流，例如约2[A]的激光器驱动信号SD。

注意，晶体管Tr11、Tr12和Tr21-Tr31可以用Si双极型晶体管实现；不过，也可使用其它晶体管，比如SiGe、CMOS(互补金属氧化物半导体)、GaAs、HEMT和HBT。

按照上面说明的方式，只在选通信号SG的选通脉冲PG的上升时间内，电源电路125才向驱动电路126供电。因此，驱动电路126适合于在脉冲信号SL中的生成脉冲PL上升时，向半导体激光器3供给包含驱动脉冲PD的激光器驱动信号SD。

[2-4.工作和效果]

按照上面说明的构成，光盘设备110的激光器控制单元122从脉冲信号发生器121接收周期TS的同步信号SS，和包含与同步信号SS的上升沿同步的生成脉冲PL的脉冲信号SL。

激光器控制单元122产生包含选通脉冲PG的选通信号SG，选通脉冲PG比同步信号SS的上升沿早对应于超前脉宽Tg1的超前时间上升，并比同步信号SS的上升沿晚对应于滞后脉宽Tg2的滞后时间下降，并把选通信号SG提供给电源电路125。激光器控制单元122还向驱动电路126供给脉冲信号SL。

这样激光器控制单元122只在选通信号SG和脉冲信号SL的高电平周期内，具体地说，只在与脉宽Tg和Tu对应的持续时间内，才操作电源电路125和驱动电路126。

从而，和第一实施例的驱动电路6一样，按照方程式(4)，与当从电源电路5持续供电时发生的标准功耗Pb相比，驱动电路126能够按系数(脉宽Tg/周期TS)降低实际功耗Pa。

此外，如图33中所示，由于按照和高频功放电路相同的方式构成驱动电路126，因此能够从选通脉冲PG的上升计时开始几乎无任何延迟地向驱动电路126供给电力。

此外，和第一实施例中一样，对于第二实施例中的诸如周期TS和脉宽Tg之类的参数，可以和图24中一样设置各种数值。

短脉冲光源单元120具有实际上与第一实施例的短脉冲光源装置1相同的效果。

按照上面说明的构成，光盘设备110中的短脉冲光源单元120的激光器控制单元122向驱动电路126供给脉冲信号SL。此外，激光器控制单元122产生包含选通脉冲PG的选通信号SG，选通脉冲PG具有领先和落后于脉冲信号SL的生成脉冲PL的超前脉宽Tg1和滞后脉宽Tg2，并把选通信号SG提供给电源电路125。这使短脉冲光源单元120能够在生成脉冲PL的上升计时供给必需的电力，与标准功耗Pb相比大大降低功能Pa。

<3.其它实施例>

如图22和图23中所示，上面的第一和第二实施例说明了基本上在与选通信号SG中的选通脉冲PG的脉宽Tg的中心对应的计时上升的生成脉冲PL；具体地说，延迟时间Tp或超前脉宽Tg1约为脉宽Tg的一半。

但是，本发明并不局限于此。可在脉宽Tg的范围内以任意方式设置延迟时间Tp和超前脉宽Tg1。这种情况下，可取的是酌情考虑到电源电路5或125稳定工作所需的等待时间，设置延迟时间Tp或超前脉宽Tg1。

选通信号SG和脉冲信号SL具有极高的频率(例如，选通脉冲PG的脉宽Tg为0.1[μs])，从而，选通脉冲PG和生成脉冲PL的上升时间和下降时间极短。

为此，利用诸如示波器之类的探测器观察激光器控制单元122中的选通信号SG和脉冲信号SL会在观察点向电路元件增加电容，导致所观察的信号波形的上升时间和下降时间的可能延迟。

具体地说，在短脉冲光源装置1或短脉冲光源装置120中的每个观察点，用诸如测量装置之类的仪器观察信号波形会产生与图23或图32中所示的计时不同的结果，取决于测量方法。

关于这一点，本发明仅仅涉及选通信号SG和脉冲信号SL的相对计时。因而，与测量方法无关，测量的结果都是恰当的，只要生成脉冲PL在选通脉冲PG的实际上升时间内的短时间内上升。

上面的第一实施例说明在按照和高频功放电路相同的方式构成的驱动电路6(图25)中产生激光器驱动信号SD。第二实施例说明在按照和高速电流开关电路相同的方式构成的驱动电路126(图33)中产生激光器驱动信号SD。

但是，本发明并不局限于此，可在具有其它电路构成的驱动电路6或驱动电路126中产生激光器驱动信号SD。

此外，上面的第一和第二实施例说明在脉冲信号发生器4和脉冲信号发生器121中产生同步信号。不过，本发明并不局限于此。例如，可从脉冲信号发生器4的外部供给同步信号SS，可根据外部供给的同步信号SS产生诸如脉冲信号PL和选通信号SG之类的信号。

此外，上面的第一实施例说明具有定期上升的生成脉冲PL的脉冲信号SL，和具有也定期上升的选通脉冲PG的选通信号SG。不过，本发明并不局限于此。例如，生成脉冲PL适合于在任意计时上升，选通脉冲PG适合于按照该计时上升。这种情况下，当生成脉冲PL适合于与同步信号SS的任意上升范围同步地上升时，生成脉冲PL和选通脉冲PG之间的时间差可被相对容易地设为延迟时间Tp。

此外，第一实施例描述设置在短脉冲光源装置1的激光器控制单元122中的脉冲信号发生器4。不过，本发明并不局限于此，脉冲信号发生器4可以设置在短脉冲光源装置1之外，如第二实施例中那样。

类似地，第二实施例描述设置在光盘设备110中的短脉冲光源单元120之外的脉冲信号发生器121。不过，本发明并不局限于此，脉冲信号发生器121可以设置在激光器控制单元122内，如第一实施例中那样。

此外，第一实施例和第二实施例描述半导体激光器3发出波长404[nm]的光束LL(信息光束LM)。但是，本发明并不局限于此。光束LL可具有其它波长，例如，在从390-460[nm]的范围中。特别是在第二实施例中，波长并不特别受到限制，只要通过恰当选择条件，比如光盘100的记录层101的材料，能够在记录层101中的目标位置QG附近恰当地形成记录标记RM即可。

此外，第一和第二实施例说明以矩形脉冲电流的形式，从驱动电路6或126向半导体激光器3供给驱动脉冲PD。不过，本发明并不局限于此。信号可以具有任何形态，只要大振荡电压VB的脉冲电流在短时间内被供给半导体激光器3即可。例如，可以供给呈正弦波形式的驱动脉冲PD。

此外，第一和第二实施例说明用普通半导体激光器(例如，SLD3233；索尼公司)实现的半导体激光器3。不过，本发明并不局限于此，只要它是利用p型和n型半导体实现激光振荡的所谓半导体激光器。更可取的是使用为经历较大的松弛振荡而专门设计的半导体激光器。

第二实施例描述记录层101包含表现出非线性吸收的双光子吸收材料。不过，本发明并不局限于此。例如，非线性吸收材料可以是经历等离振子共振的银或金的纳米粒子。此外，信息光束LM可被照射到按照光能的累积量形成记录标记RM的记录层中。

此外，尽管第二实施例中未说明，不过可以形成具有2T-11T标记长度的记录标记RM，或者可用基于分配给1T的“1”和“0”的记录标记RM的存在或不存在来记录信息。此外，对单个记录标记RM(1T)，可以使用多于一个的振荡输出光束LB，可用两个或更多的振荡输出光束LB形成记录标记RM。

此外，第一实施例和第二实施例说明使用伺服层104的伺服控制。不过，本发明并不局限于此。例如，可通过把在记录层101中预先形成的伺服标记用于伺服控制，实现伺服控制。这种情况下，不需要为光盘100设置伺服层104。

此外，第一和第二实施例说明中空的记录标记RM。不过，本发明并不局限于此。例如，可通过引起化学变化，从而导致折射率的局部变化，形成记录标记RM。

此外，第二实施例说明设置在光学拾取器117中的激光器控制单元122。不过，本发明并不局限于此，激光器控制单元122可设置在光学拾取器117之外。

此外，第二实施例说明信息光束LM照射在光盘100的基板102的一侧。不过，本发明并不局限于此。可以从光盘100的任意一侧或者两侧，例如，从基板103一侧照射信息光束LM。至于从两侧照射信息光束LM的方法，可以使用例如在专利文献2中描述的方法。

第二实施例说明在光盘设备110中旋转盘式光盘100的时候，用信息光束LM照射盘式光盘100。不过，本发明并不局限于此。例如，通过恒速移动物镜118，可把信息记录在矩形光学信息记录介质中。

此外，第二实施例描述把信息记录到光盘100中，和从光盘100再现信息的光盘设备110。不过，本发明并不局限于此，光盘设备110适合于只把信息记录到光盘100中。

此外，第二实施例描述内置于光盘设备110中的与短脉冲光源装置1对应的短脉冲光源单元120。不过，本发明并不局限于此。短脉冲光源装置1也适用于各种装置，例如包括各种医疗设备和热响应显微镜。

此外，第一实施例描述通过包括半导体激光器3(半导体激光器)，电源电路5(电源电路)，驱动电路6(驱动电路)，和脉冲信号发生器4(脉冲信号发生器)，配置成短脉冲光源装置的短脉冲光源装置1。不过，本发明并不局限于此，通过包括其它构成的半导体激光器，电源电路，驱动电路和脉冲信号发生器，可按照其它方式构成短脉冲光源装置。

此外，第二实施例描述通过包括半导体激光器3(半导体激光器)，电源电路125(电源电路)，驱动电路126(驱动电路)，配置成短脉冲光源装置的短脉冲光源单元120。不过，本发明并不局限于此，通过包括其它构成的半导体激光器，电源电路和驱动电路，可按照其它方式构成短脉冲光源装置。

工业适用性

本发明适用于把大量信息，比如视频内容和音频内容记录到诸如光盘之类的记录介质中，和从所述记录介质再现所述大量信息的光学信息记录和再现设备。

附图标记的说明

1    短脉冲光源装置

2，122    激光器控制单元

3    半导体激光器

4    脉冲信号发生器

5，125    电源电路

6，126    驱动电路

100    光盘

110    光盘设备

111    控制单元

112    驱动控制单元

113    信号处理单元

117    光学拾取器

118    物镜

120    短脉冲光源单元

121    脉冲信号发生器

123    PLL

124    选通信号生成电路

LL     激光束

LB     振荡输出光束

LE     单一输出光束

EPK    单一波峰

ESL    单一斜坡

SS     同步信号

SL     脉冲信号

SD     激光器驱动信号

PL     生成脉冲

PD     驱动脉冲

TS     周期

Tg     脉宽

Tg1    超前脉宽

Tg2    滞后脉宽

Tp     延迟时间

RM     记录标记