JP2000277847A - Semiconductor laser drive device - Google Patents

Semiconductor laser drive device

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JP2000277847A
JP2000277847A JP11083664A JP8366499A JP2000277847A JP 2000277847 A JP2000277847 A JP 2000277847A JP 11083664 A JP11083664 A JP 11083664A JP 8366499 A JP8366499 A JP 8366499A JP 2000277847 A JP2000277847 A JP 2000277847A
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JP
Japan
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semiconductor laser
output
current
comparator
converter
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Inventor
Hitoshi Shimizu
清水  仁
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Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain stable light modulation output in a semiconductor laser drive circuit that modulates a laser beam corresponding to an image signal of multi-gradation. SOLUTION: Since a control loop 1 controlling an offset current and a control loop 2 controlling a gain to control a modulation current from an image signal are synthesized using a differential amplifier 11, a semiconductor laser drive device is constituted of a smallest DA converter 2, and the effects of errors produced by the DA converter 2 is minimized. Furthermore, even if characteristics of a semiconductor laser LD is varied, a drive current Ild of the semiconductor laser LD is compensated, and the differential amplifier 11 has a function for suppressing noise to a low level, the semiconductor laser LD is modulated stably.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザの光
出力を、多階調の画像信号に応じて変調させるための半
導体レーザ駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser driving device for modulating an optical output of a semiconductor laser according to a multi-tone image signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザの順電流と光出力の関係を
図4に示す。
2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a relationship between a forward current and a light output of a semiconductor laser.

【0003】半導体レーザに順電流を徐々に流していく
と、しきい値電流(Ith)でレーザ発振が始まり、さらに
順電流を流していくと光出力はリニアに増えていく。こ
の順電流と光出力の関係は半導体レーザのケース温度や
経年変化によって変わる。
When a forward current is gradually supplied to a semiconductor laser, laser oscillation starts at a threshold current (Ith), and when a forward current is further supplied, an optical output increases linearly. The relationship between the forward current and the light output changes depending on the case temperature and aging of the semiconductor laser.

【0004】従来の半導体レーザ駆動装置においては、
半導体レーザの光出力が使用最小値のとき半導体レーザ
のしきい値電流Ith以上のOffset電流が流れるように制
御する第1の電流源と、多階調の画像信号によって半導
体レーザの駆動電流を生成する第2の電流源とをWired-
or結合し、第1電流源と第2電流源との電流の和で半導体
レーザを駆動する。
In a conventional semiconductor laser driving device,
A first current source for controlling an offset current equal to or greater than a threshold current Ith of the semiconductor laser when the optical output of the semiconductor laser is at a minimum value for use; and a driving current for the semiconductor laser based on a multi-gradation image signal. And the second current source
Or, the semiconductor laser is driven by the sum of the currents of the first current source and the second current source.

【0005】図2は、従来の半導体レーザの駆動装置の
一例である。
FIG. 2 shows an example of a conventional semiconductor laser driving device.

【0006】1,2はDA変換器、3は電流スイッチ、4
は第1電流源、5は第2電流源、LDは半導体レーザ、PD
はフォトダイオード、21はOffset電流制御回路、7は
第1比較器、22はゲイン制御回路、9は第2比較器で
ある。
1, 2 are DA converters, 3 is a current switch, 4
Is the first current source, 5 is the second current source, LD is the semiconductor laser, PD
Denotes a photodiode, 21 denotes an Offset current control circuit, 7 denotes a first comparator, 22 denotes a gain control circuit, and 9 denotes a second comparator.

【0007】これをさらに詳述すると、Offset電流制御
回路の出力をアナログ電圧に変換するDA変換器1と、DA
変換器1の出力電圧をV−I変換し電流を生成する第1電
流源4と、半導体レーザLDと、半導体レーザLDの出力を
モニタするフォトダイオードPDと、フォトダイオードPD
の出力と基準電圧1(Vref1)を比較する第1比較器7
と、アップ/ダウン・カウンタ等で構成され第1比較器
7の出力によりそのカウンタはアップまたはダウン・カ
ウントし、半導体レーザLDのしきい値電流Ith以上のOff
set電流が流れるように制御するOffset電流制御回路6
とからなる第1の制御ループと、画像信号に応じてアナ
ログ電圧を生成するDA変換器2と、DA変換器2の出力電
圧をV−I変換し電流を生成する第2電流源5と、半導体
レーザLDと、フォトダイオードPDと、フォトダイオード
PDの出力と基準電圧2(Vref2)を比較する第2比較器9
と、アップ/ダウン・カウンタ等で構成され第2比較器
9の出力によりそのカウンタはアップまたはダウン・カ
ウントし、半導体レーザLDの光出力が設定出力になるよ
うにDA変換器のゲインを制御するゲイン制御回路8とか
らなる第2の制御ループとを有し、半導体レーザの光出
力が使用最小値のとき半導体レーザのしきい値電流Ith
以上のOffset電流が流れるように制御する第1の電流源
と、多階調の画像信号によって半導体レーザの駆動電流
を生成する第2の電流源とをWired-or結合し、第1電流
源と第2電流源との電流の和で半導体レーザを駆動す
る。
More specifically, a DA converter 1 for converting the output of the Offset current control circuit into an analog voltage,
A first current source 4 for converting the output voltage of the converter 1 into a V-I to generate a current, a semiconductor laser LD, a photodiode PD for monitoring the output of the semiconductor laser LD, and a photodiode PD
The first comparator 7 compares the output of the comparator with the reference voltage 1 (Vref1).
And an up / down counter. The counter counts up or down by the output of the first comparator 7, and turns off when the threshold current Ith of the semiconductor laser LD exceeds the threshold current Ith.
Offset current control circuit 6 that controls the set current to flow
A DA converter 2 that generates an analog voltage according to an image signal, a second current source 5 that V-I converts an output voltage of the DA converter 2 to generate a current, Semiconductor laser LD, photodiode PD, and photodiode
Second comparator 9 for comparing the output of PD with reference voltage 2 (Vref2)
And an up / down counter which counts up or down by the output of the second comparator 9 and controls the gain of the DA converter so that the optical output of the semiconductor laser LD becomes the set output. A second control loop comprising a gain control circuit 8 and a threshold current Ith of the semiconductor laser when the optical output of the semiconductor laser is at a minimum use value.
The first current source that controls the above Offset current to flow and the second current source that generates the drive current of the semiconductor laser by a multi-gradation image signal are wired-or coupled, and the first current source and the first current source are connected. The semiconductor laser is driven by the sum of the current with the second current source.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、DA変換器に
は、実際のアナログ出力と、デジタルコードをDA変換器
に与えた場合に予想される理論値との差があり、その差
にはゲイン誤差(フルスケール誤差)、ゼロ誤差(オフ
セット誤差)、非直線性誤差およびノイズなどがある。
ゲイン誤差はフルスケール入力時の理想のDA変換器出力
と実際のデバイス出力誤差である。ゼロ誤差はスイッチ
のリークやオフセットによって、小さなオフセット電流
または電圧が生じる。このため、入力がゼロのときに出
力曲線はゼロ(0V)を通過しなくなる。非直線性誤差は、
アナログ出力と理論値の差である。
However, a DA converter has a difference between an actual analog output and a theoretical value expected when a digital code is given to the DA converter. The difference is a gain. Errors (full-scale errors), zero errors (offset errors), non-linear errors and noise.
The gain error is the error between the ideal D / A converter output and the actual device output at full scale input. The zero error causes a small offset current or voltage due to switch leakage or offset. Therefore, when the input is zero, the output curve does not pass through zero (0 V). The nonlinearity error is
This is the difference between the analog output and the theoretical value.

【0009】従来の半導体レーザ駆動装置は、半導体レ
ーザの光出力が使用最小値のとき半導体レーザのしきい
値電流Ith以上のOffset電流を制御する第1の電流源
と、多階調の画像信号によって半導体レーザの駆動電流
を制御する第2の電流源とを Wired-orで結合し、第1
電流源と第2電流源との電流の和で半導体レーザを駆動
する。従って2つのDA変換器の誤差は加算されて、半導
体レーザの駆動電流に影響する。
The conventional semiconductor laser driving device comprises a first current source for controlling an offset current equal to or more than a threshold current Ith of the semiconductor laser when the optical output of the semiconductor laser is at a minimum use value, and a multi-gradation image signal. And a second current source for controlling the drive current of the semiconductor laser by a wired-or,
The semiconductor laser is driven by the sum of the currents of the current source and the second current source. Therefore, the errors of the two DA converters are added and affect the drive current of the semiconductor laser.

【0010】本発明の課題は、半導体レーザ駆動装置に
おける誤差を最小限に抑え、半導体レーザが安定して光
出力を変調することにある。
It is an object of the present invention to minimize errors in a semiconductor laser driving device and to stably modulate light output of a semiconductor laser.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、設定されたアナログ電圧からV−I変換
する電流源と、この電流源によって駆動される半導体レ
ーザと、前記半導体レーザの光出力をモニタするフォト
ダイオードと、フォトダイオードの出力と基準電圧1(V
ref1)を比較する第1比較器と、第1比較器の出力によ
り半導体レーザの光出力が使用最小値のとき電流源に半
導体レーザのしきい値電流Ith以上のOffset電流が流れ
るように制御するOffset電流制御回路とからなる第1の
制御ループと、画像信号をアナログ電圧に変換するDA変
換器と、電流源と、半導体レーザと、フォトダイオード
と、フォトダイオードの出力と基準電圧2( Vref2)を比
較する第2比較器と、第2比較器の出力により半導体レ
ーザの光出力が画像信号に応じた出力になるようにDA変
換器のゲインを制御するゲイン制御回路とからなる第2
の制御ループとの構成において、第1の制御ループのOf
fset電流制御回路の出力と、第2の制御ループのDA変換
器の出力とを入力して演算して、第1の制御ループと第
2の制御ループとを合成する差動増幅器を具えることと
した。なお、差動増幅器の代わりに加算増幅器を用いる
ことも出来る。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a current source for converting a set analog voltage into a VI, a semiconductor laser driven by the current source, and a semiconductor laser. A photodiode for monitoring the light output, and the output of the photodiode and the reference voltage 1 (V
ref1), and an output of the first comparator is controlled so that an offset current equal to or more than the threshold current Ith of the semiconductor laser flows to the current source when the optical output of the semiconductor laser is at the minimum use value. A first control loop including an offset current control circuit, a DA converter that converts an image signal into an analog voltage, a current source, a semiconductor laser, a photodiode, an output of the photodiode, and a reference voltage 2 (Vref2). And a gain control circuit that controls the gain of the DA converter so that the optical output of the semiconductor laser becomes an output according to the image signal based on the output of the second comparator.
Of the first control loop in the configuration with the control loop of
A differential amplifier for inputting and calculating an output of the fset current control circuit and an output of the DA converter of the second control loop to combine the first control loop and the second control loop. And Note that an addition amplifier can be used instead of the differential amplifier.

【0012】以上のように、半導体レーザとフォトダイ
オードと第1比較器とOffset電流制御回路とで構成され
る制御ループ1と、DA変換器と半導体レーザとフォトダ
イオードと第2比較器とゲイン制御回路とで構成される
制御ループ2とは、Offset電流制御回路の出力と、DA変
換器の出力とを入力して増幅器が演算することにより結
合され、最小限のDA変換器と電流源とで構成できる。ゆ
えに、半導体レーザ駆動装置の誤差を最小限に抑えられ
る。
As described above, the control loop 1 including the semiconductor laser, the photodiode, the first comparator, and the Offset current control circuit, the DA converter, the semiconductor laser, the photodiode, the second comparator, and the gain control A control loop 2 composed of a circuit and an output of the Offset current control circuit and an output of the D / A converter are coupled by being operated by the amplifier, and a minimum D / A converter and a current source are used. Can be configured. Therefore, errors in the semiconductor laser driving device can be minimized.

【0013】さらに、差動増幅器の特徴には、同相成分
除去の機能が有る。つまり、差動の入力成分に対しては
大きなゲインが有り、同相成分についてはゲインが小さ
いという性質を利用すると、信号とノイズを区別してノ
イズを少なく抑えることに役立つ。これにより温度や経
年変化で半導体レーザの特性が変化しても、安定した光
出力を変調することが出来る。
Further, a characteristic of the differential amplifier is a function of removing a common-mode component. In other words, utilizing the property that there is a large gain for the differential input component and a small gain for the in-phase component, it is useful to discriminate the signal from the noise and reduce the noise. As a result, even if the characteristics of the semiconductor laser change due to temperature or aging, a stable optical output can be modulated.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1は、本発明を用いた半導体レーザ駆動
装置の一実施例であって、2はDA変換器、3は電流スイ
ッチ、4は電流源、6はOffset電流制御回路、7は第1
比較器、8はゲイン制御回路、9は第2比較器、11は
差動増幅器、12はOPアンプである。
FIG. 1 shows an embodiment of a semiconductor laser driving apparatus using the present invention, wherein 2 is a DA converter, 3 is a current switch, 4 is a current source, 6 is an Offset current control circuit, and 7 is a 1
A comparator, 8 is a gain control circuit, 9 is a second comparator, 11 is a differential amplifier, and 12 is an OP amplifier.

【0016】図1は、差動増幅器11、電流源4、半導
体レーザLD、フォトダイオードPD、第1比較器7、Offs
et電流制御回路6からなる制御ループ(1)と、DA変換
器2、差動増幅器11、電流源4、半導体レーザLD、フ
ォトダイオードPD、第2比較器9、ゲイン制御回路8か
らなる制御ループ(2)とで構成されており、差動増幅
器11によって2つの制御ループ(1),(2)は合成
されている。
FIG. 1 shows a differential amplifier 11, a current source 4, a semiconductor laser LD, a photodiode PD, a first comparator 7, Offs
et a control loop (1) including the current control circuit 6, and a control loop including the DA converter 2, the differential amplifier 11, the current source 4, the semiconductor laser LD, the photodiode PD, the second comparator 9, and the gain control circuit 8. (2), and the two control loops (1) and (2) are combined by the differential amplifier 11.

【0017】多階調の画像信号はDA変換器2に入力さ
れ、ゲイン制御回路8の出力であるゲイン電圧Vgainに
比例してアナログ電圧-Vswに変換される。そのDA変換器
2の出力-Vswは、半導体レーザLDの使用最小値の光出力
を設定するOffset電流制御回路6からの出力Vosと共
に、差動増幅器11に入力、演算され、半導体レーザLD
を駆動する電流源4の設定電圧Vsに変換される。その設
定電圧Vsは電流源4で駆動電流Ildに変換され、電流ス
イッチ3を介して、半導体レーザLDは駆動電流が流れる
ことにより発光し、その一部の光出力がフォトダイオー
ドPDによって電流に変換され、抵抗R5によってモニタ電
圧Vpdに変換される。そのモニタ電圧Vpdは、使用最小の
光出力を得るために設定されている基準電圧Vref1と第
1比較器7で比較され、第1比較器7の出力は、サンプ
ルホールド信号1SH1と共にOffset電流制御回路6に作用
し、Offset電流を設定する。またモニタ電圧Vpdは、画
像信号に応じた光出力を得るために設定されている基準
電圧2Vref2と第2比較器9で比較され、第2比較器9の
出力は、サンプルホールド信号2SH2と共にゲイン制御回
路8に作用し、ゲインを設定する。画像信号を変調しな
い時は、電流スイッチ3は抵抗R6側に倒されて、電流源
4の誤動作を防いでいる。
The multi-tone image signal is input to the DA converter 2 and is converted to an analog voltage -Vsw in proportion to the gain voltage Vgain output from the gain control circuit 8. The output -Vsw of the DA converter 2 is input to the differential amplifier 11 and operated together with the output Vos from the Offset current control circuit 6 for setting the optical output of the minimum use value of the semiconductor laser LD.
Is converted into the set voltage Vs of the current source 4 for driving the current. The set voltage Vs is converted into a drive current Ild by the current source 4, and the semiconductor laser LD emits light by the drive current flowing through the current switch 3, and a part of the light output is converted into a current by the photodiode PD. Then, it is converted to the monitor voltage Vpd by the resistor R5. The monitor voltage Vpd is compared by a first comparator 7 with a reference voltage Vref1 set to obtain a minimum light output, and the output of the first comparator 7 is output together with a sample-and-hold signal 1SH1 together with an offset current control circuit. 6 and sets the Offset current. The monitor voltage Vpd is compared with a reference voltage 2Vref2 set to obtain an optical output according to the image signal by the second comparator 9, and the output of the second comparator 9 is gain controlled together with the sample hold signal 2SH2. Acts on the circuit 8 to set the gain. When the image signal is not modulated, the current switch 3 is turned to the resistor R6 to prevent the current source 4 from malfunctioning.

【0018】図5は、Offset電流制御回路6の一例であ
って、Tr1およびTr2はトランジスタ、R7およびR8は抵
抗、Csh1はコンデンサ、13はサンプル・ホールド信号
1SH1が"H"の時に第1比較器6の出力によってトランジ
スタTr1またはトランジスタTr2をオン・オフするコント
ロール回路、14はOPアンプで非反転増幅器を形成して
いる。抵抗R7およびR8の代わりに定電流源でも良い。ま
たトランジスタTr1およびTr2の代わりにFETでも良い。
FIG. 5 shows an example of the Offset current control circuit 6, in which Tr1 and Tr2 are transistors, R7 and R8 are resistors, Csh1 is a capacitor, and 13 is a sample-hold signal.
A control circuit for turning on / off the transistor Tr1 or the transistor Tr2 by the output of the first comparator 6 when 1SH1 is at "H". The OP amplifier forms a non-inverting amplifier. A constant current source may be used instead of the resistors R7 and R8. An FET may be used instead of the transistors Tr1 and Tr2.

【0019】図6は、ゲイン制御回路8の一例であっ
て、Tr3およびTr4はトランジスタ、R9およびR10は抵
抗、Csh2はコンデンサ、15はサンプル・ホールド信号
2SH2が"H"の時に第2比較器8の出力によってトランジ
スタTr3またはトランジスタTr4をオン・オフするコント
ロール回路、16はOPアンプで非反転増幅器を形成して
いる。抵抗R9およびR10の代わりに定電流源でも良い。
またトランジスタTr3およびTr4の代わりにFETでも良
い。
FIG. 6 shows an example of the gain control circuit 8. Tr3 and Tr4 are transistors, R9 and R10 are resistors, Csh2 is a capacitor, and 15 is a second comparator when the sample and hold signal 2SH2 is "H". A control circuit 16 for turning on / off the transistor Tr3 or the transistor Tr4 by the output of 8, and an OP amplifier 16 forms a non-inverting amplifier. A constant current source may be used instead of the resistors R9 and R10.
An FET may be used instead of the transistors Tr3 and Tr4.

【0020】図7は、DA変換器2の一例であって、17
は8ビットのデジタルデータが保持されるレジスタファ
イル、2RおよびRは抵抗、S1からS8はレジスタファイル
のB1からB8のビットに対応してオン・オフする電流スイ
ッチ、18はOPアンプで反転増幅器を形成している。OP
アンプ18の非反転入力端子(+)が接地すると、バーチ
ャル・ショートの関係にある反転入力端子(-)は、OPア
ンプが正常に動作している限り、常にグランド電位にあ
る。電流Iout1は、R-2Rで構成されるラダー抵抗器と電
流スイッチS1からS8とで組み合わせた合成抵抗と入力電
圧(Vref)とで決まる。OPアンプの出力端子から反転入力
端子(-)へのフィードバック抵抗Rに流れる電流はIout1
と同じであるから、OPアンプの出力電圧は負の電圧(-Vs
w)である。
FIG. 7 shows an example of the DA converter 2.
Is a register file that holds 8-bit digital data, 2R and R are resistors, S1 to S8 are current switches that turn on and off according to bits B1 to B8 in the register file, and 18 is an OP amplifier and an inverting amplifier. Has formed. OP
When the non-inverting input terminal (+) of the amplifier 18 is grounded, the inverting input terminal (-) in a virtual short circuit relationship is always at the ground potential as long as the OP amplifier operates normally. The current Iout1 is determined by the input voltage (Vref) and the combined resistance of the ladder resistor composed of R-2R and the current switches S1 to S8. The current flowing through the feedback resistor R from the output terminal of the OP amplifier to the inverting input terminal (-) is Iout1
The output voltage of the OP amplifier is negative (-Vs
w).

【0021】図8は、電流源4の一例であって、R11は
抵抗、Tr5はトランジスタ、19はOPアンプで、抵抗R11
に流れる電流をIld = Vs / R11になるようにトランジス
タTr5を制御しては非反転入力端子(+)にかかる電圧Vsか
ら抵抗R11に流れる電流Ildに変換する。
FIG. 8 shows an example of the current source 4, wherein R11 is a resistor, Tr5 is a transistor, 19 is an OP amplifier, and a resistor R11
By controlling the transistor Tr5 so that the current flowing through the transistor Tr becomes Ild = Vs / R11, the voltage Vs applied to the non-inverting input terminal (+) is converted into the current Ild flowing through the resistor R11.

【0022】図3は、電源電流4の設定電圧VsがDA変換
器2のゲインによって変化する様子を示す。横軸は、DA
変換器2の入力で、縦軸は電流源4の設定電圧である。
Gain(T1)は半導体レーザLDのケース温度がT1の時のゲイ
ンで、ケース温度がT2に上がったらゲインは大きなGain
(T2)になり、DA変換器2の出力も大きくなる。反対に、
ケース温度がT2からT1に下がったら、ゲインは小さくな
りDA変換器の出力も小さくなる。
FIG. 3 shows how the set voltage Vs of the power supply current 4 changes according to the gain of the DA converter 2. The horizontal axis is DA
At the input of the converter 2, the vertical axis is the set voltage of the current source 4.
Gain (T1) is the gain when the case temperature of the semiconductor laser LD is T1, and the gain is large when the case temperature rises to T2.
(T2), and the output of the DA converter 2 also increases. Conversely,
When the case temperature falls from T2 to T1, the gain decreases and the output of the DA converter also decreases.

【0023】差動増幅器11の出力Vsは、Offset電流制
御回路6の出力Vosと、DA変換器2の出力-Vswと、抵抗R
1からR4とで次式で表すと Vs = ((R1+R2) / (R3+R4)) R4 / R1×Vos - R2 / R1 (-
Vsw) ここでR1 = R3かつR2 = R4ならば Vs = R2 / R1 (Vos+Vsw) となる。また、一般的に、差動増幅器11はR1//R2 = R
3//R4ならば、入力バイアス電流によるオフセット誤差
を最小に出来る。 (Offset電流の設定)画像信号がゼロ(0)の時、半導体
レーザLDの光出力が使用最小値(例えば、図4のP1)に
なるように半導体レーザLDの駆動電流Ildを制御する。
まず、電流スイッチ3を半導体レーザLD側に倒す。コン
デンサCsh1の初期には、電荷はないので、Offset電流制
御回路6の出力電圧Vosはゼロ(0V)である。またDA変換
器2の出力Vswもゼロ(0V)であるので、半導体レーザLD
の駆動電流Ildもゼロ(0A)である。半導体レーザLDは発
光しないので、フォトダイオードPDでモニタされた電圧
Vpdもゼロ(0V)で、第1比較器7は"H"を出力する。Offse
t電流制御回路6ではサンプルホールド信号SH1が"H"の
時、第1比較器7の出力が"H"ならばトランジスタTr1が
オン、トランジスタTr2がオフしてコンデンサCsh1に電
荷を充電し、第1比較器7の出力が"L"ならばトランジ
スタTr1がオフ、トランジスタTr2がオンしてコンデンサ
Csh1の電荷を放電し、モニタ電圧Vpdと基準電圧1(Vref
1)が等しくなるまで行う。モニタ電圧Vpdと基準電圧1
(Vref1)が等しくなった所でサンプルホールド信号SH1
を"L"にし、Offset電流制御回路6の出力電圧Vosをホー
ルドする。半導体レーザLDのケース温度や特性が変わっ
たならば、再度サンプルホールド信号SH1を"H"にしてOf
fset電流を設定する。
The output Vs of the differential amplifier 11 includes the output Vos of the offset current control circuit 6, the output -Vsw of the DA converter 2, and the resistance R
From 1 to R4, Vs = ((R1 + R2) / (R3 + R4)) R4 / R1 × Vos-R2 / R1 (-
Vsw) Here, if R1 = R3 and R2 = R4, Vs = R2 / R1 (Vos + Vsw). In general, the differential amplifier 11 has R1 // R2 = R
If 3 // R4, the offset error due to the input bias current can be minimized. (Setting of Offset Current) When the image signal is zero (0), the drive current Ild of the semiconductor laser LD is controlled so that the optical output of the semiconductor laser LD becomes the minimum use value (for example, P1 in FIG. 4).
First, the current switch 3 is turned to the semiconductor laser LD side. Since there is no charge at the beginning of the capacitor Csh1, the output voltage Vos of the Offset current control circuit 6 is zero (0 V). Since the output Vsw of the DA converter 2 is also zero (0 V), the semiconductor laser LD
Is also zero (0A). Since the semiconductor laser LD does not emit light, the voltage monitored by the photodiode PD
Vpd is also zero (0 V), and the first comparator 7 outputs “H”. Offse
In the t current control circuit 6, when the sample-and-hold signal SH1 is "H", if the output of the first comparator 7 is "H", the transistor Tr1 is turned on and the transistor Tr2 is turned off to charge the capacitor Csh1 with electric charge. 1 If the output of comparator 7 is "L", transistor Tr1 turns off, transistor Tr2 turns on and capacitor
The charge of Csh1 is discharged, and the monitor voltage Vpd and the reference voltage 1 (Vref
Repeat until 1) is equal. Monitor voltage Vpd and reference voltage 1
When (Vref1) becomes equal, the sample and hold signal SH1
Is set to “L”, and the output voltage Vos of the Offset current control circuit 6 is held. If the case temperature and characteristics of the semiconductor laser LD change, the sample-and-hold signal SH1 is set to "H" again to
fset Set current.

【0024】(ゲインの設定)次に、Offset電流設定
後、DA変換器2のゲインを設定する。まず、画像信号を
ある特定値(例えば、図3のD2)に設定する。コンデン
サCsh2の初期には、電荷はないので、ゲイン制御回路8
の出力電圧Vgainはゼロ(0V)である。またDA変換器2の
出力Vswもゼロ(0V)なので、半導体レーザLDの駆動電流I
ldはOffset電流のみである。半導体レーザLDは、使用最
小値(P1)のレーザ光を出力するので、モニタ電圧Vpdは
基準電圧2(Vref2)よりも低いので、第2比較器9は"H"
を出力する。ゲイン制御回路8ではサンプルホールド信
号SH2が"H"の時、第2比較器9の出力が"H"ならばトラ
ンジスタTr3がオン、トランジスタTr4がオフしてコンデ
ンサCsh2に電荷を充電し、第2比較器9の出力が"L"な
らばトランジスタTr3がオフ、トランジスタTr4がオンし
てコンデンサCsh2の電荷を放電し、モニタ電圧Vpdと基
準電圧2(Vref2)が等しくなるまで行う。モニタ電圧Vpd
と基準電圧2(Vref2)が等しくなった所でサンプルホー
ルド信号SH2を"L"にし、ゲイン制御回路8の出力電圧Vg
ainをホールドする。半導体レーザLDのケース温度や特
性が変わったならば、再度サンプルホールド信号2SH2
を"H"にしてゲインを設定する。
(Setting of Gain) Next, after setting the Offset current, the gain of the DA converter 2 is set. First, the image signal is set to a specific value (for example, D2 in FIG. 3). Since there is no charge in the initial stage of the capacitor Csh2, the gain control circuit 8
Is zero (0 V). Since the output Vsw of the DA converter 2 is also zero (0 V), the driving current I
ld is only the Offset current. Since the semiconductor laser LD outputs a laser beam of the minimum use value (P1), the monitor voltage Vpd is lower than the reference voltage 2 (Vref2), so that the second comparator 9 outputs "H".
Is output. In the gain control circuit 8, when the sample-and-hold signal SH2 is "H", if the output of the second comparator 9 is "H", the transistor Tr3 is turned on and the transistor Tr4 is turned off to charge the capacitor Csh2 with electric charge. If the output of the comparator 9 is "L", the transistor Tr3 is turned off and the transistor Tr4 is turned on to discharge the electric charge of the capacitor Csh2 until the monitor voltage Vpd becomes equal to the reference voltage 2 (Vref2). Monitor voltage Vpd
And when the reference voltage 2 (Vref2) becomes equal, the sample-and-hold signal SH2 is set to "L", and the output voltage Vg of the gain control circuit 8 is set.
Hold ain. If the case temperature or characteristics of the semiconductor laser LD changes, the sample and hold signal 2SH2
To "H" to set the gain.

【0025】Offset電流の設定と、ゲインの設定が終了
すると、半導体レーザ駆動装置はサンプルホールド信号
SH1、SH2を"L"に固定して、半導体レーザLDは使用最小
値(P1)から使用最大値(例えば、図4のP2)の間で、多
階調の画像信号に応じた光出力を変調する。半導体レー
ザLDの特性は、ケース温度の変化と、経年変化により変
化するので、定期的にOffset電流とゲインを調整する。
When the setting of the Offset current and the setting of the gain are completed, the semiconductor laser driving device starts the sample-and-hold signal.
By fixing SH1 and SH2 to "L", the semiconductor laser LD outputs an optical output corresponding to a multi-gradation image signal between a minimum use value (P1) and a maximum use value (for example, P2 in FIG. 4). Modulate. Since the characteristics of the semiconductor laser LD change due to a change in case temperature and aging, the offset current and the gain are periodically adjusted.

【0026】以上述べた例では、増幅器に差動増幅器1
1を使用したが、ゲイン制御回路8の非反転増幅器の代
わりに反転増幅器を用い、負のゲイン電圧をDA変換器に
入力し、DA変換器2の出力を正のアナログ電圧にし、増
幅器に加算増幅器を用いても良い。
In the example described above, the differential amplifier 1
1 was used, but an inverting amplifier was used instead of the non-inverting amplifier of the gain control circuit 8, a negative gain voltage was input to the DA converter, the output of the DA converter 2 was converted to a positive analog voltage, and added to the amplifier. An amplifier may be used.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の半導
体レーザ駆動装置によれば、Offset電流を調整する制御
ループ(1)と、ゲインを調整し画像信号から変調電流
を制御する制御ループ(2)とを差動増幅器11を用い
て合成するので、最小のDA変換器2で半導体レーザ駆動
装置を構成でき、DA変換器2が発生する誤差による影響
を最小限に出来る。また半導体レーザLDの特性が変化し
ても半導体レーザLDの駆動電流Ildが補正され、差動増
幅器11はノイズを少なく抑える機能があるので、半導
体レーザLDを安定して変調できる。
As is apparent from the above, according to the semiconductor laser driving apparatus of the present invention, the control loop (1) for adjusting the offset current and the control loop (for controlling the modulation current from the image signal by adjusting the gain). 2) is synthesized using the differential amplifier 11, the semiconductor laser driving device can be configured with the minimum DA converter 2, and the influence of the error generated by the DA converter 2 can be minimized. In addition, even if the characteristics of the semiconductor laser LD change, the drive current Ild of the semiconductor laser LD is corrected, and the differential amplifier 11 has a function of suppressing noise, so that the semiconductor laser LD can be modulated stably.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の半導体レーザ駆動装置の一実施例を
示す図。
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a semiconductor laser driving device of the present invention.

【図2】 従来の半導体レーザ駆動装置の一例を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional semiconductor laser driving device.

【図3】 電圧VsがDA変換器2のゲイン調整によって
変化する様子を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a state in which a voltage Vs changes by adjusting a gain of a DA converter 2.

【図4】 半導体レーザがケース温度によって変化する
様子を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing how a semiconductor laser changes with a case temperature.

【図5】 本発明の半導体レーザ駆動装置に使用したOf
fset電流制御回路の例を示す図。
FIG. 5 shows an OF used in the semiconductor laser driving device of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an fset current control circuit.

【図6】 本発明の半導体レーザ駆動装置に使用したゲ
イン制御回路の例を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a gain control circuit used in the semiconductor laser driving device of the present invention.

【図7】 本発明の半導体レーザ駆動装置に使用したDA
変換器の例を示す図。
FIG. 7 shows a DA used in the semiconductor laser driving device of the present invention.
The figure which shows the example of a converter.

【図8】 本発明の半導体レーザ駆動装置に使用した電
流源の例を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a current source used in the semiconductor laser driving device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2…・・DA変換器、3…電流スイッチ、4,5…電流
源、LD…半導体レーザ、PD…フォトダイオード、6…Of
fset電流制御回路、8…ゲイン制御回路、7,9…比較
器、11…差動増幅器、13,14…コントロール回
路、12,14,16,18,19…OPアンプ、17…
レジスタファイル。
1, 2,... DA converter, 3, current switch, 4, 5, current source, LD, semiconductor laser, PD, photodiode, 6 Of
fset current control circuit, 8: gain control circuit, 7, 9 ... comparator, 11 ... differential amplifier, 13, 14 ... control circuit, 12, 14, 16, 18, 19 ... OP amplifier, 17 ...
Register file.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 設定されたアナログ電圧からV−I変換す
る電流源と、この電流源によって駆動される半導体レー
ザと、半導体レーザの光出力をモニタするフォトダイオ
ードと、フォトダイオードの出力と基準電圧1(Vref1)
を比較する第1比較器と、第1比較器の出力により半導
体レーザの光出力が使用最小値のとき電流源に半導体レ
ーザのしきい値電流Ith以上のOffset電流が流れるよう
に制御するOffset電流制御回路とからなる第1の制御ル
ープと、画像信号をアナログ電圧に変換するDA変換器
と、電流源と、半導体レーザと、フォトダイオードと、
フォトダイオードの出力と基準電圧2( Vref2)を比較す
る第2比較器と、第2比較器の出力により半導体レーザ
の光出力が画像信号に応じた出力になるようにDA変換器
のゲインを制御するゲイン制御回路とからなる第2の制
御ループとの構成において、 第1の制御ループのOffset電流制御回路の出力と、第2
の制御ループのDA変換器の出力とを入力して演算して、
第1の制御ループと第2の制御ループとを合成する差動
増幅器を設けたことを特徴とする半導体レーザ駆動装
置。
1. A current source for performing VI conversion from a set analog voltage, a semiconductor laser driven by the current source, a photodiode for monitoring an optical output of the semiconductor laser, an output of the photodiode and a reference voltage. 1 (Vref1)
And an offset current for controlling an offset current greater than or equal to a threshold current Ith of the semiconductor laser to flow to the current source when the optical output of the semiconductor laser is at a minimum use value by the output of the first comparator. A first control loop including a control circuit, a DA converter that converts an image signal into an analog voltage, a current source, a semiconductor laser, a photodiode,
A second comparator for comparing the output of the photodiode with a reference voltage 2 (Vref2), and controlling the gain of the DA converter so that the output of the semiconductor laser becomes an output corresponding to the image signal by the output of the second comparator And a second control loop including a gain control circuit that performs an output of the Offset current control circuit of the first control loop;
Input the output of the DA converter of the control loop and calculate
A semiconductor laser drive device comprising a differential amplifier for combining a first control loop and a second control loop.
【請求項2】 差動増幅器の代わりに加算増幅器を用い
たことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ駆動
装置。
2. The semiconductor laser driving device according to claim 1, wherein an addition amplifier is used instead of the differential amplifier.
【請求項3】 基準電圧1(Vref1)と基準電圧2(Vref2)
と切り替える手段を用い、第1比較器と第2比較器とを共
用化して1個の比較器を用いたことを特徴とする請求項1
に記載の半導体レーザ駆動装置。
3. A reference voltage 1 (Vref1) and a reference voltage 2 (Vref2)
And means for switching between the first comparator and the second comparator, and one comparator is used by sharing the first comparator and the second comparator.
3. The semiconductor laser driving device according to item 1.
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