JP2001053377A - 半導体レーザ駆動装置 - Google Patents
半導体レーザ駆動装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザの高速パルス駆動において、光
出力波形の劣化を防止する。 【解決手段】 第１の入力端子１２からの発光レベル指
令信号ＶREFに基づいて、半導体レーザ３０に駆動電流
ＩLD を供給する。フォトダイオード４０、電流−電圧
変換アンプ４４、比較器１４、および第１の電圧−電流
変換アンプ２２によってフィードバックループを形成
し、電流ＩLDを制御して半導体レーザ３０の光出力を安
定させる。第１の電圧−電流変換アンプ２２と半導体レ
ーザ３０との間の接続点ｋに、第２の入力端子５２、第
２の電圧−電流変換アンプ５４および第２のスイッチ５
６の直列回路を接続する。第２の入力端子５２がオンの
ときサンプルホールド回路２０をサンプルモードに設定
し、駆動電流ＩLD と固定電流ＩM との電流差をサンプ
リングし、バイアス電流ＩC に定める。
出力波形の劣化を防止する。 【解決手段】 第１の入力端子１２からの発光レベル指
令信号ＶREFに基づいて、半導体レーザ３０に駆動電流
ＩLD を供給する。フォトダイオード４０、電流−電圧
変換アンプ４４、比較器１４、および第１の電圧−電流
変換アンプ２２によってフィードバックループを形成
し、電流ＩLDを制御して半導体レーザ３０の光出力を安
定させる。第１の電圧−電流変換アンプ２２と半導体レ
ーザ３０との間の接続点ｋに、第２の入力端子５２、第
２の電圧−電流変換アンプ５４および第２のスイッチ５
６の直列回路を接続する。第２の入力端子５２がオンの
ときサンプルホールド回路２０をサンプルモードに設定
し、駆動電流ＩLD と固定電流ＩM との電流差をサンプ
リングし、バイアス電流ＩC に定める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリンタや
コピー装置または光ディスク装置等のレーザ光学系とし
て用いられる半導体レーザ駆動装置、特にパルス変調時
の光出力波形の劣化を防止する半導体レーザ駆動装置に
関する。
コピー装置または光ディスク装置等のレーザ光学系とし
て用いられる半導体レーザ駆動装置、特にパルス変調時
の光出力波形の劣化を防止する半導体レーザ駆動装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、プリンタにおける感光材料の走査
や、光ディスク装置におけるディスクの情報の光学的な
記録及び再生等にパルスレーザが用いられている。レー
ザを発生させる手段の１つとして、近年では小型、安
価、消費電力が少ない等の長所を有する半導体レーザが
用いられ、半導体レーザはパルス状の駆動電流が供給さ
れることにより、パルス変調されたレーザビームを出力
する。
や、光ディスク装置におけるディスクの情報の光学的な
記録及び再生等にパルスレーザが用いられている。レー
ザを発生させる手段の１つとして、近年では小型、安
価、消費電力が少ない等の長所を有する半導体レーザが
用いられ、半導体レーザはパルス状の駆動電流が供給さ
れることにより、パルス変調されたレーザビームを出力
する。
【０００３】しかしながら、その反面、半導体レーザは
温度が高くなるに連れ光出力が低下する、即ち光出力特
性が周囲の温度に依存するという問題がある。この温度
特性を保証するために、従来では光出力を受光素子でモ
ニタし、温度に関係なく光出力が一定となるように駆動
電流を制御するＡＰＣ（Automatic Power Control ）回
路が設けられる。
温度が高くなるに連れ光出力が低下する、即ち光出力特
性が周囲の温度に依存するという問題がある。この温度
特性を保証するために、従来では光出力を受光素子でモ
ニタし、温度に関係なく光出力が一定となるように駆動
電流を制御するＡＰＣ（Automatic Power Control ）回
路が設けられる。
【０００４】また、半導体レーザにパルス状の駆動電流
を印加する場合、パルス駆動電流がオン／オフしたとき
に、光出力の時間的後れや、光出力波形に減衰振動が重
畳する緩和振動等の現象が生じることが知られている。
特に、予めレーザビームがある程度発光している状態か
ら所定の光出力レベルに達するまでの立ち上がり時間
と、レーザがオフの状態から同じ光出力レベルに達する
までの立ち上がり時間とが異なり、結果として光出力の
パルス波形が駆動電流のパルス波形に正確に対応しな
い。また特に高速パルス変調の場合には、緩和振動はパ
ルス幅全域にわたるため、光出力波形は矩形ではなくな
り、信号としては不正確なものとなる。
を印加する場合、パルス駆動電流がオン／オフしたとき
に、光出力の時間的後れや、光出力波形に減衰振動が重
畳する緩和振動等の現象が生じることが知られている。
特に、予めレーザビームがある程度発光している状態か
ら所定の光出力レベルに達するまでの立ち上がり時間
と、レーザがオフの状態から同じ光出力レベルに達する
までの立ち上がり時間とが異なり、結果として光出力の
パルス波形が駆動電流のパルス波形に正確に対応しな
い。また特に高速パルス変調の場合には、緩和振動はパ
ルス幅全域にわたるため、光出力波形は矩形ではなくな
り、信号としては不正確なものとなる。
【０００５】このため、バイアス電流を常時半導体レー
ザに印加して、時間的後れおよび緩和振動の減少を図っ
ている。半導体レーザの光出力は、駆動電流が所定の電
流値、即ち閾電流値になるまでの自然発光領域ではほと
んど変化せず、駆動電流が閾電流値を超えるレーザ発振
領域になると、駆動電流に比例して急激に変化する。こ
のような光出力特性を考慮して、例えばバイアス電流を
閾電流値近傍の固定値に設定し、レーザ発光指令時のと
きにのみ、発光のための電流をバイアス電流に加算し、
これを駆動電流として半導体レーザに供給している。
ザに印加して、時間的後れおよび緩和振動の減少を図っ
ている。半導体レーザの光出力は、駆動電流が所定の電
流値、即ち閾電流値になるまでの自然発光領域ではほと
んど変化せず、駆動電流が閾電流値を超えるレーザ発振
領域になると、駆動電流に比例して急激に変化する。こ
のような光出力特性を考慮して、例えばバイアス電流を
閾電流値近傍の固定値に設定し、レーザ発光指令時のと
きにのみ、発光のための電流をバイアス電流に加算し、
これを駆動電流として半導体レーザに供給している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この閾電流値
は周囲の温度変化に依存し、温度が高くなるに連れ累加
乗的に高くなるため、レーザ消光指令時の際にレーザ発
光を防止するためには、バイアス電流を閾電流値の変動
し得る領域の最小値より低い値に設定せざるを得ず、こ
のため温度が高くなるとバイアス電流による効果は薄れ
てしまう。
は周囲の温度変化に依存し、温度が高くなるに連れ累加
乗的に高くなるため、レーザ消光指令時の際にレーザ発
光を防止するためには、バイアス電流を閾電流値の変動
し得る領域の最小値より低い値に設定せざるを得ず、こ
のため温度が高くなるとバイアス電流による効果は薄れ
てしまう。
【０００７】本発明は、この様な点に鑑みてなされたも
のであり、光出力波形の劣化を起こすことなく、半導体
レーザの高速パルス駆動を行う半導体レーザ駆動装置を
提供することが目的である。
のであり、光出力波形の劣化を起こすことなく、半導体
レーザの高速パルス駆動を行う半導体レーザ駆動装置を
提供することが目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザ駆動装置は、半導体レーザの光出力を所定レベルに定
めるために必要な駆動電流を制御することにより、半導
体レーザの光出力を安定化させる安定化手段と、安定化
手段に設けられ所定の制御電流をサンプリングするサン
プルモードと、直前にサンプリングされた制御電流を保
持するホールドモードとを有するサンプルホールド手段
と、一定の固定電流を発生する発生手段と、固定電流の
半導体レーザへの供給または供給停止を切り替えるスイ
ッチ手段と、サンプルホールド手段のサンプルモードに
同期して、スイッチ手段の切り替えを制御することによ
り、制御電流および固定電流に基づいて求められるバイ
アス電流または駆動電流の一方を、半導体レーザに供給
する制御手段とを備えることを特徴としている。これに
より、半導体レーザに常時供給されるバイアス電流を、
温度の変化に応じて適切な値に設定でき、光出力波形の
劣化を防止できる。
ザ駆動装置は、半導体レーザの光出力を所定レベルに定
めるために必要な駆動電流を制御することにより、半導
体レーザの光出力を安定化させる安定化手段と、安定化
手段に設けられ所定の制御電流をサンプリングするサン
プルモードと、直前にサンプリングされた制御電流を保
持するホールドモードとを有するサンプルホールド手段
と、一定の固定電流を発生する発生手段と、固定電流の
半導体レーザへの供給または供給停止を切り替えるスイ
ッチ手段と、サンプルホールド手段のサンプルモードに
同期して、スイッチ手段の切り替えを制御することによ
り、制御電流および固定電流に基づいて求められるバイ
アス電流または駆動電流の一方を、半導体レーザに供給
する制御手段とを備えることを特徴としている。これに
より、半導体レーザに常時供給されるバイアス電流を、
温度の変化に応じて適切な値に設定でき、光出力波形の
劣化を防止できる。
【０００９】半導体レーザ駆動装置において、好ましく
は、固定電流が所定の温度における半導体レーザの閾電
流と所定レベルの駆動電流との電流差に一致する。これ
により、ホールドモードにおけるバイアス電流を閾電流
値近傍の値に設定できる。
は、固定電流が所定の温度における半導体レーザの閾電
流と所定レベルの駆動電流との電流差に一致する。これ
により、ホールドモードにおけるバイアス電流を閾電流
値近傍の値に設定できる。
【００１０】半導体レーザ駆動装置において、好ましく
は、スイッチ手段によって半導体レーザへの固定電流の
供給が行われる状態のときに、安定化手段による駆動電
流の制御とサンプルホールド手段によるサンプリングと
が行われる。この場合、サンプルホールド手段がホール
ドモードに定められたときに、直前の駆動電流と固定電
流との電流差が制御電流として保持され、保持された制
御電流がバイアス電流として半導体レーザに供給され
る。
は、スイッチ手段によって半導体レーザへの固定電流の
供給が行われる状態のときに、安定化手段による駆動電
流の制御とサンプルホールド手段によるサンプリングと
が行われる。この場合、サンプルホールド手段がホール
ドモードに定められたときに、直前の駆動電流と固定電
流との電流差が制御電流として保持され、保持された制
御電流がバイアス電流として半導体レーザに供給され
る。
【００１１】また、半導体レーザ駆動装置において、好
ましくは、スイッチ手段によって半導体レーザへの固定
電流の供給停止が行われる状態のときに、安定化手段に
よる駆動電流の制御とサンプルホールド手段によるサン
プリングとが行われる。この場合、サンプルホールド手
段がホールドモードに定められたときに、直前の駆動電
流が制御電流として保持され、制御電流と固定電流との
電流差がバイアス電流として半導体レーザに供給され
る。
ましくは、スイッチ手段によって半導体レーザへの固定
電流の供給停止が行われる状態のときに、安定化手段に
よる駆動電流の制御とサンプルホールド手段によるサン
プリングとが行われる。この場合、サンプルホールド手
段がホールドモードに定められたときに、直前の駆動電
流が制御電流として保持され、制御電流と固定電流との
電流差がバイアス電流として半導体レーザに供給され
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明による半導体レーザ
駆動装置の実施形態について添付図面を参照して説明す
る。
駆動装置の実施形態について添付図面を参照して説明す
る。
【００１３】図１には、第１実施形態である半導体レー
ザ駆動装置の回路ブロック図が示される。半導体レーザ
駆動装置の第１の入力端子１２には、半導体レーザ３０
の所定の光出力レベルを指令する電圧信号が発光レベル
指令信号ＶREF として供給される。半導体レーザ３０に
流れる駆動電流は図中ＩLDで示され、この駆動電流ＩLD
が発光レベル指令信号ＶREF に応じた値になるように、
半導体レーザ３０のカソード側で制御される。
ザ駆動装置の回路ブロック図が示される。半導体レーザ
駆動装置の第１の入力端子１２には、半導体レーザ３０
の所定の光出力レベルを指令する電圧信号が発光レベル
指令信号ＶREF として供給される。半導体レーザ３０に
流れる駆動電流は図中ＩLDで示され、この駆動電流ＩLD
が発光レベル指令信号ＶREF に応じた値になるように、
半導体レーザ３０のカソード側で制御される。
【００１４】第１の入力端子１２と半導体レーザ３０と
の間には、比較器１４、第１のスイッチ１６とコンデン
サ１８とから成るサンプルホールド回路２０、および第
１の電圧−電流変換アンプ２２が直列に接続され、半導
体レーザ３０は電源端子２４に接続される。
の間には、比較器１４、第１のスイッチ１６とコンデン
サ１８とから成るサンプルホールド回路２０、および第
１の電圧−電流変換アンプ２２が直列に接続され、半導
体レーザ３０は電源端子２４に接続される。
【００１５】フォトダイオード４０は電源端子４２に接
続され、半導体レーザ３０の光ビームＢＭの一部を受光
し、その光量を電流値変化として取り出す。フォトダイ
オード４０の出力電流ＩPDは、電流−電圧変換アンプ４
４によって電圧信号である帰還信号ＶPDに変換され、比
較器１４のマイナス端子１４ｂにフィードバックされ
る。
続され、半導体レーザ３０の光ビームＢＭの一部を受光
し、その光量を電流値変化として取り出す。フォトダイ
オード４０の出力電流ＩPDは、電流−電圧変換アンプ４
４によって電圧信号である帰還信号ＶPDに変換され、比
較器１４のマイナス端子１４ｂにフィードバックされ
る。
【００１６】比較器１４のプラス端子１４ａには発光レ
ベル指令信号ＶREF が入力されており、帰還信号ＶPDは
発光レベル指令信号ＶREF と比較される。比較器１４か
ら出力された比較信号Ｖe は、サンプルホールド回路２
０を介して、第１の電圧−電流変換アンプ２２に与えら
れる。第１の電圧−電流変換アンプ２２によって、比較
信号Ｖe は電流に変換され、出力電流Ｉc として出力さ
れる。
ベル指令信号ＶREF が入力されており、帰還信号ＶPDは
発光レベル指令信号ＶREF と比較される。比較器１４か
ら出力された比較信号Ｖe は、サンプルホールド回路２
０を介して、第１の電圧−電流変換アンプ２２に与えら
れる。第１の電圧−電流変換アンプ２２によって、比較
信号Ｖe は電流に変換され、出力電流Ｉc として出力さ
れる。
【００１７】なお、サンプルホールド回路２０は、制御
部６０の指令信号に応じてその出力をサンプリングし、
またはホールドする。
部６０の指令信号に応じてその出力をサンプリングし、
またはホールドする。
【００１８】また、半導体レーザ駆動装置は第２の入力
端子５２を備え、この第２の入力端子５２には一定の値
のバイアスレベル指令信号ＶM が供給される。第２の入
力端子５２と、第１の電圧−電流変換アンプ２２および
半導体レーザ３０間の接続点ｋとの間には、第２の電圧
−電流変換アンプ５４および第２のスイッチ５６が直列
に接続されている。即ち、第１の電圧−電流変換アンプ
２２および第２の電圧−電流変換アンプ５４は並列に設
けられる。
端子５２を備え、この第２の入力端子５２には一定の値
のバイアスレベル指令信号ＶM が供給される。第２の入
力端子５２と、第１の電圧−電流変換アンプ２２および
半導体レーザ３０間の接続点ｋとの間には、第２の電圧
−電流変換アンプ５４および第２のスイッチ５６が直列
に接続されている。即ち、第１の電圧−電流変換アンプ
２２および第２の電圧−電流変換アンプ５４は並列に設
けられる。
【００１９】第２の入力端子５２から入力された電圧信
号ＶM は、第２の電圧−電流変換アンプ５４によって固
定電流ＩM に変換され、出力される。第２のスイッチ５
６は制御部６０の指令信号に応じてオン／オフ動作し、
これにより半導体レーザ３０への固定電流ＩM の供給ま
たは供給停止を制御している。
号ＶM は、第２の電圧−電流変換アンプ５４によって固
定電流ＩM に変換され、出力される。第２のスイッチ５
６は制御部６０の指令信号に応じてオン／オフ動作し、
これにより半導体レーザ３０への固定電流ＩM の供給ま
たは供給停止を制御している。
【００２０】次に、半導体レーザ駆動装置の動作につい
て説明する。第１のスイッチ１６がオン（図１の実線で
示す状態）に定められると、サンプルホールド回路２０
はサンプルモードに設定され、第１のスイッチ１６がオ
ンに移行するタイミングに同期して、第２のスイッチ５
６がオンに定められる。サンプルモード時には第２のス
イッチ５６は常にオン（図１の実線で示す状態）に定め
られる。
て説明する。第１のスイッチ１６がオン（図１の実線で
示す状態）に定められると、サンプルホールド回路２０
はサンプルモードに設定され、第１のスイッチ１６がオ
ンに移行するタイミングに同期して、第２のスイッチ５
６がオンに定められる。サンプルモード時には第２のス
イッチ５６は常にオン（図１の実線で示す状態）に定め
られる。
【００２１】第２のスイッチ５６がオンであるので、半
導体レーザ３０には固定電流ＩM が流れている。このと
き半導体レーザ３０が所定の光出力レベルＰｏを得るた
めに必要な駆動電流ＩLDの値をＩp とすると、接続点ｋ
と第１の電圧−電流変換アンプ２２との間には、必要駆
動電流Ｉp から固定電流ＩM が差し引かれた電流Ｉcが
流れ、サンプルホールド回路２０ではこの電流Ｉc がサ
ンプリングされる。
導体レーザ３０には固定電流ＩM が流れている。このと
き半導体レーザ３０が所定の光出力レベルＰｏを得るた
めに必要な駆動電流ＩLDの値をＩp とすると、接続点ｋ
と第１の電圧−電流変換アンプ２２との間には、必要駆
動電流Ｉp から固定電流ＩM が差し引かれた電流Ｉcが
流れ、サンプルホールド回路２０ではこの電流Ｉc がサ
ンプリングされる。
【００２２】サンプルモード時には、フォトダイオード
４０、電流−電圧変換アンプ４４、比較器１４、および
第１の電圧−電流変換アンプ２２によってフィードバッ
クループ（ＡＰＣ回路）が形成される。このＡＰＣ回路
は、電流−電圧変換アンプ４４の出力（帰還信号ＶPD）
が発光レベル指令信号ＶREF と等しくなるように、電流
Ｉc を制御する。結果として、半導体レーザ３０には温
度変化に関係なく常に発光レベル指令信号ＶREF に対応
した適切な駆動電流Ｉp が流れ、半導体レーザ３０は所
定の光出力レベルＰｏで発光される。
４０、電流−電圧変換アンプ４４、比較器１４、および
第１の電圧−電流変換アンプ２２によってフィードバッ
クループ（ＡＰＣ回路）が形成される。このＡＰＣ回路
は、電流−電圧変換アンプ４４の出力（帰還信号ＶPD）
が発光レベル指令信号ＶREF と等しくなるように、電流
Ｉc を制御する。結果として、半導体レーザ３０には温
度変化に関係なく常に発光レベル指令信号ＶREF に対応
した適切な駆動電流Ｉp が流れ、半導体レーザ３０は所
定の光出力レベルＰｏで発光される。
【００２３】このように、サンプリングモードにおける
必要駆動電流Ｉp は、固定電流ＩMとＡＰＣ回路により
制御された電流Ｉc との和に一致し、この必要駆動電流
Ｉpが温度変化に関わらず適切な値となるように電流Ｉc
が制御される。
必要駆動電流Ｉp は、固定電流ＩMとＡＰＣ回路により
制御された電流Ｉc との和に一致し、この必要駆動電流
Ｉpが温度変化に関わらず適切な値となるように電流Ｉc
が制御される。
【００２４】一方、第１のスイッチ１６がオフ（図１の
破線で示す状態）に定められると、サンプルホールド回
路２０はホールドモードに設定される。ホールドモード
時には、ホールドモードに移行する直前の電流Ｉc がコ
ンデンサ１８に保持され、半導体レーザ３０に持続して
流れる。従って、この電流Ｉc がバイアス電流として半
導体レーザ３０に供給される。
破線で示す状態）に定められると、サンプルホールド回
路２０はホールドモードに設定される。ホールドモード
時には、ホールドモードに移行する直前の電流Ｉc がコ
ンデンサ１８に保持され、半導体レーザ３０に持続して
流れる。従って、この電流Ｉc がバイアス電流として半
導体レーザ３０に供給される。
【００２５】このとき、第２のスイッチ５６が例えばＨ
／Ｌからなるパルス信号に対応してオン／オフすると、
半導体レーザ３０にはＨ／Ｌに応じて、バイアス電流Ｉ
c に固定電流ＩM が加算された必要駆動電流Ｉp か、あ
るいはバイアス電流Ｉc が流れる。
／Ｌからなるパルス信号に対応してオン／オフすると、
半導体レーザ３０にはＨ／Ｌに応じて、バイアス電流Ｉ
c に固定電流ＩM が加算された必要駆動電流Ｉp か、あ
るいはバイアス電流Ｉc が流れる。
【００２６】図２は半導体レーザ３０の駆動電流対光出
力特性を示すグラフである。実線は温度Ｔ＝ｔ1 のとき
の光出力特性を示し、一点鎖線は温度Ｔ＝ｔ2 （ｔ2 ＞
ｔ1）のときの光出力特性を示す。
力特性を示すグラフである。実線は温度Ｔ＝ｔ1 のとき
の光出力特性を示し、一点鎖線は温度Ｔ＝ｔ2 （ｔ2 ＞
ｔ1）のときの光出力特性を示す。
【００２７】温度Ｔ＝ｔ1 のとき、閾電流値Ｉth1 まで
の自然発光領域では光出力Ｐはほとんど変化しないが、
駆動電流ＩLDが閾電流値Ｉth1 を超えたレーザ発振領域
では光出力Ｐは駆動電流ＩLDに比例して増加する。温度
Ｔがｔ1 からｔ2 に上昇すると、レーザ発振領域は図中
右方にスライドするように移行し、閾電流値はＩth1か
らＩth2 （Ｉth2 ＞Ｉth1 ）に変化する。同時に、所定
の光出力Ｐｏを得るために必要な駆動電流は、温度ｔ1
ではＩp1であるが、温度ｔ2 ではＩp2（Ｉp2＞Ｉp1）だ
け必要となる。
の自然発光領域では光出力Ｐはほとんど変化しないが、
駆動電流ＩLDが閾電流値Ｉth1 を超えたレーザ発振領域
では光出力Ｐは駆動電流ＩLDに比例して増加する。温度
Ｔがｔ1 からｔ2 に上昇すると、レーザ発振領域は図中
右方にスライドするように移行し、閾電流値はＩth1か
らＩth2 （Ｉth2 ＞Ｉth1 ）に変化する。同時に、所定
の光出力Ｐｏを得るために必要な駆動電流は、温度ｔ1
ではＩp1であるが、温度ｔ2 ではＩp2（Ｉp2＞Ｉp1）だ
け必要となる。
【００２８】レーザ発振領域において、駆動電流ＩLDに
対する光出力Ｐの割合はスロープ効率ηと呼ばれ、温度
に対してほとんど変化しない（式（１）を参照）。
対する光出力Ｐの割合はスロープ効率ηと呼ばれ、温度
に対してほとんど変化しない（式（１）を参照）。
【数１】
【００２９】従って、閾電流値Ｉthと必要駆動電流Ｉp
との電流差は温度によってほとんど変化しない（式
（２）を参照）。
との電流差は温度によってほとんど変化しない（式
（２）を参照）。
【数２】
【００３０】第１実施形態は、式（２）に示される半導
体レーザ３０の特性を利用しており、必要駆動電流Ｉp
から閾電流値Ｉthを差し引いた値を、固定値である固定
電流ＩM に設定している。これにより、バイアス電流Ｉ
c は閾電流値Ｉthにほぼ一致する。従って、半導体レー
ザ３０には常に閾電流値Ｉthにほぼ等しいバイアス電流
Ｉc を印加でき、光出力波形の劣化を防止できる。
体レーザ３０の特性を利用しており、必要駆動電流Ｉp
から閾電流値Ｉthを差し引いた値を、固定値である固定
電流ＩM に設定している。これにより、バイアス電流Ｉ
c は閾電流値Ｉthにほぼ一致する。従って、半導体レー
ザ３０には常に閾電流値Ｉthにほぼ等しいバイアス電流
Ｉc を印加でき、光出力波形の劣化を防止できる。
【００３１】図３はサンプルホールド回路２０の第１の
スイッチ１６、および第２のスイッチ５６、半導体レー
ザ３０に供給される必要駆動電流Ｉp 、バイアス電流Ｉ
c 、および半導体レーザ３０の光出力Ｐの信号波形図で
ある。図３においては、温度Ｔがｔ1 からｔ2 に遷移し
たときの各信号波形が示される。
スイッチ１６、および第２のスイッチ５６、半導体レー
ザ３０に供給される必要駆動電流Ｉp 、バイアス電流Ｉ
c 、および半導体レーザ３０の光出力Ｐの信号波形図で
ある。図３においては、温度Ｔがｔ1 からｔ2 に遷移し
たときの各信号波形が示される。
【００３２】図２および図３を用いて詳述すると、第１
のスイッチ１６および第２のスイッチ５６が共にオンに
定められると、サンプルホールド回路２０はサンプルモ
ードに設定されるので、ＡＰＣ回路によって、必要駆動
電流Ｉp 、例えば温度ｔ1 のときはＩp1と固定電流ＩM
との電流差がサンプリングされて、温度ｔ1 に対応した
バイアス電流Ｉc1が定められる。
のスイッチ１６および第２のスイッチ５６が共にオンに
定められると、サンプルホールド回路２０はサンプルモ
ードに設定されるので、ＡＰＣ回路によって、必要駆動
電流Ｉp 、例えば温度ｔ1 のときはＩp1と固定電流ＩM
との電流差がサンプリングされて、温度ｔ1 に対応した
バイアス電流Ｉc1が定められる。
【００３３】第２のスイッチ５６がオフとなってサンプ
ルホールド回路２０がホールドモードに移行すると、半
導体レーザ３０に流れる電流は、第２のスイッチ５６の
オン／オフに同期して、移行直前に定められたバイアス
電流Ｉc1と必要駆動電流Ｉp1との間で切り替えられ、こ
れに同期して半導体レーザ３０の発光状態および消光状
態とが切り替えられる。
ルホールド回路２０がホールドモードに移行すると、半
導体レーザ３０に流れる電流は、第２のスイッチ５６の
オン／オフに同期して、移行直前に定められたバイアス
電流Ｉc1と必要駆動電流Ｉp1との間で切り替えられ、こ
れに同期して半導体レーザ３０の発光状態および消光状
態とが切り替えられる。
【００３４】温度Ｔがｔ2 に変化すると、再びサンプル
モード時に必要駆動電流Ｉp2と固定電流ＩM との電流
差、即ち温度ｔ2 に対応したバイアス電流Ｉc2がサンプ
リングされて、ホールドモード時には第２のスイッチ５
６のオン／オフに同期して、半導体レーザ３０にはバイ
アス電流Ｉc2と必要駆動電流Ｉp2とが切り替えられて供
給され、これに同期して半導体レーザ３０の発光状態お
よび消光状態とが切り替えられる。
モード時に必要駆動電流Ｉp2と固定電流ＩM との電流
差、即ち温度ｔ2 に対応したバイアス電流Ｉc2がサンプ
リングされて、ホールドモード時には第２のスイッチ５
６のオン／オフに同期して、半導体レーザ３０にはバイ
アス電流Ｉc2と必要駆動電流Ｉp2とが切り替えられて供
給され、これに同期して半導体レーザ３０の発光状態お
よび消光状態とが切り替えられる。
【００３５】このように、バイアス電流Ｉc を常に温度
に応じて変化させ、閾電流値Ｉthの近傍に定めているの
で、高温（ｔ2 ）の場合でも所定の光出力Ｐｏに達する
時間は、低温（ｔ1 ）の場合とほぼ変わらず、光出力の
時間的遅れは従来に比べて大幅に短縮され、緩和振動も
軽減される。従って、高速パルス駆動の場合でも、画像
信号のパルス波形に正確に対応した光出力波形が得られ
る。
に応じて変化させ、閾電流値Ｉthの近傍に定めているの
で、高温（ｔ2 ）の場合でも所定の光出力Ｐｏに達する
時間は、低温（ｔ1 ）の場合とほぼ変わらず、光出力の
時間的遅れは従来に比べて大幅に短縮され、緩和振動も
軽減される。従って、高速パルス駆動の場合でも、画像
信号のパルス波形に正確に対応した光出力波形が得られ
る。
【００３６】また、第１実施形態では、従来のＡＰＣ回
路に並列して、第２の電圧−電流変換アンプ５４および
第２のスイッチ５６とからなる簡単な回路を付加するだ
けで実現でき、バイアス電流を温度に応じて変化させる
ための大掛かりな回路を必要としない。
路に並列して、第２の電圧−電流変換アンプ５４および
第２のスイッチ５６とからなる簡単な回路を付加するだ
けで実現でき、バイアス電流を温度に応じて変化させる
ための大掛かりな回路を必要としない。
【００３７】なお、第１実施形態においては、第１およ
び第２の電圧−電流変換アンプ２２および５４が電流吸
込みタイプのものであって、半導体レーザ３０の駆動電
流ＩLDはカソード側で制御されるが、逆に第１および第
２の電圧−電流変換アンプ２２および５４が電流吐出し
タイプのものであって、かつ半導体レーザ３０の駆動電
流ＩLDがアノード側で制御される構成にしてもよい。こ
の場合にも、半導体レーザ駆動装置は第１実施形態とま
ったく同様に動作する。
び第２の電圧−電流変換アンプ２２および５４が電流吸
込みタイプのものであって、半導体レーザ３０の駆動電
流ＩLDはカソード側で制御されるが、逆に第１および第
２の電圧−電流変換アンプ２２および５４が電流吐出し
タイプのものであって、かつ半導体レーザ３０の駆動電
流ＩLDがアノード側で制御される構成にしてもよい。こ
の場合にも、半導体レーザ駆動装置は第１実施形態とま
ったく同様に動作する。
【００３８】図４には、第２実施形態である半導体レー
ザ駆動装置の回路ブロック図が示され、図５には第２実
施形態の半導体レーザ３０の駆動電流対光出力特性を示
すグラフが示される。図６は第１のスイッチ１６、第２
のスイッチ５６０、必要駆動電流Ｉp 、バイアス電流
（Ｉc −ＩM ）および半導体レーザ３０の光出力Ｐの信
号波形図である。
ザ駆動装置の回路ブロック図が示され、図５には第２実
施形態の半導体レーザ３０の駆動電流対光出力特性を示
すグラフが示される。図６は第１のスイッチ１６、第２
のスイッチ５６０、必要駆動電流Ｉp 、バイアス電流
（Ｉc −ＩM ）および半導体レーザ３０の光出力Ｐの信
号波形図である。
【００３９】第２実施形態では第２の電圧−電流変換ア
ンプ５４０および第２のスイッチ５６０の構成が異なる
こと以外は第１実施形態と同じ構成であり、同じ構成に
ついては説明を省略する。第２の電圧−電流変換アンプ
５４０は電流吐出しタイプのものであり、またサンプル
モード時に第２のスイッチ５６０はオフに定められる。
ンプ５４０および第２のスイッチ５６０の構成が異なる
こと以外は第１実施形態と同じ構成であり、同じ構成に
ついては説明を省略する。第２の電圧−電流変換アンプ
５４０は電流吐出しタイプのものであり、またサンプル
モード時に第２のスイッチ５６０はオフに定められる。
【００４０】第１のスイッチ１６がオンに定められ、サ
ンプルホールド回路２０がサンプルモードに設定される
と、第１のスイッチ１６がオンに移行するタイミングに
同期して、第２のスイッチ５６０がオフに定められる。
サンプルモード時には第２のスイッチ５６０は常にオフ
に定められる。
ンプルホールド回路２０がサンプルモードに設定される
と、第１のスイッチ１６がオンに移行するタイミングに
同期して、第２のスイッチ５６０がオフに定められる。
サンプルモード時には第２のスイッチ５６０は常にオフ
に定められる。
【００４１】このとき、半導体レーザ３０が所定の光出
力レベルＰｏを得るために必要な駆動電流ＩLDの値をＩ
p とすると、接続点ｋと第１の電圧−電流変換アンプ２
２との間に流れる電流Ｉc は、必要駆動電流Ｉp と一致
する。サンプルホールド回路２０ではこの電流Ｉc 、即
ち必要駆動電流Ｉp がサンプリングされる。言い換える
と、サンプルモード時にはＡＰＣ回路によって、必要駆
動電流Ｉp （温度ｔ1のときはＩp1、温度ｔ2 のときは
Ｉp2）がサンプリングされて、必要駆動電流Ｉp が適切
な値となるように制御される。
力レベルＰｏを得るために必要な駆動電流ＩLDの値をＩ
p とすると、接続点ｋと第１の電圧−電流変換アンプ２
２との間に流れる電流Ｉc は、必要駆動電流Ｉp と一致
する。サンプルホールド回路２０ではこの電流Ｉc 、即
ち必要駆動電流Ｉp がサンプリングされる。言い換える
と、サンプルモード時にはＡＰＣ回路によって、必要駆
動電流Ｉp （温度ｔ1のときはＩp1、温度ｔ2 のときは
Ｉp2）がサンプリングされて、必要駆動電流Ｉp が適切
な値となるように制御される。
【００４２】第１のスイッチ１６がオフに定められ、サ
ンプルホールド回路２０がホールドモードに設定され
と、ホールドモードに移行する直前の電流Ｉc がコンデ
ンサ１８に保持され、半導体レーザ３０に持続して流れ
る。
ンプルホールド回路２０がホールドモードに設定され
と、ホールドモードに移行する直前の電流Ｉc がコンデ
ンサ１８に保持され、半導体レーザ３０に持続して流れ
る。
【００４３】このとき、第２のスイッチ５６０がオフの
場合には、コンデンサ１８に保持された電流Ｉc が必要
駆動電流Ｉp として半導体レーザ３０に流れる。一方、
第２のスイッチ５６０がオンに定められると、接続点ｋ
と第２のスイッチ５６０との間には固定電流ＩM が流
れ、半導体レーザ３０には電流Ｉc （＝Ｉp ）から固定
電流ＩM を差し引いた電流が流れる。この電流Ｉc （＝
Ｉp ）と固定電流ＩM との電流差が温度に対応したバイ
アス電流として作用する。
場合には、コンデンサ１８に保持された電流Ｉc が必要
駆動電流Ｉp として半導体レーザ３０に流れる。一方、
第２のスイッチ５６０がオンに定められると、接続点ｋ
と第２のスイッチ５６０との間には固定電流ＩM が流
れ、半導体レーザ３０には電流Ｉc （＝Ｉp ）から固定
電流ＩM を差し引いた電流が流れる。この電流Ｉc （＝
Ｉp ）と固定電流ＩM との電流差が温度に対応したバイ
アス電流として作用する。
【００４４】即ち、Ｈ／Ｌからなるパルス信号に対応し
て第２のスイッチ５６０がオフ／オンすると、半導体レ
ーザ３０にはＨ／Ｌに応じて電流Ｉc （＝Ｉp ）あるい
はバイアス電流（Ｉc −ＩM ）が流れ、発光状態または
消光状態が切り替えられる。固定電流ＩM は、バイアス
電流（Ｉc −ＩM ）が閾電流値Ｉthにほぼ一致する値に
設定される。従って、バイアス電流（Ｉc −ＩM ）は常
に温度に応じて変化し、閾電流値Ｉthの近傍に定められ
る。
て第２のスイッチ５６０がオフ／オンすると、半導体レ
ーザ３０にはＨ／Ｌに応じて電流Ｉc （＝Ｉp ）あるい
はバイアス電流（Ｉc −ＩM ）が流れ、発光状態または
消光状態が切り替えられる。固定電流ＩM は、バイアス
電流（Ｉc −ＩM ）が閾電流値Ｉthにほぼ一致する値に
設定される。従って、バイアス電流（Ｉc −ＩM ）は常
に温度に応じて変化し、閾電流値Ｉthの近傍に定められ
る。
【００４５】ホールドモードに移行すると、半導体レー
ザ３０に流れる電流は、第２のスイッチ５６０のオン／
オフにより、移行直前に定められたバイアス電流（Ｉc
−ＩM ）（Ｉc1−ＩM あるいはＩc2−ＩM ）と電流Ｉc
（Ｉc1あるいはＩc2）との間で切り替えられ、これに同
期して半導体レーザ３０の発光状態および消光状態とが
切り替えられる。
ザ３０に流れる電流は、第２のスイッチ５６０のオン／
オフにより、移行直前に定められたバイアス電流（Ｉc
−ＩM ）（Ｉc1−ＩM あるいはＩc2−ＩM ）と電流Ｉc
（Ｉc1あるいはＩc2）との間で切り替えられ、これに同
期して半導体レーザ３０の発光状態および消光状態とが
切り替えられる。
【００４６】このように第２実施形態においても、第１
実施形態と同様、バイアス電流を常に温度に応じて変化
させ、閾電流値Ｉthの近傍に定めているので、高温（ｔ
2 ）の場合でも所定の光出力Ｐｏに達する時間は、低温
（ｔ1 ）の場合とほぼ変わらず、光出力の時間的遅れは
従来に比べて大幅に短縮され、緩和振動も軽減される。
従って、高速パルス駆動の場合でも、画像信号のパルス
波形に正確に対応した光出力波形が得られる。また、第
２実施形態においても簡単な回路を付加するだけで実現
できる。
実施形態と同様、バイアス電流を常に温度に応じて変化
させ、閾電流値Ｉthの近傍に定めているので、高温（ｔ
2 ）の場合でも所定の光出力Ｐｏに達する時間は、低温
（ｔ1 ）の場合とほぼ変わらず、光出力の時間的遅れは
従来に比べて大幅に短縮され、緩和振動も軽減される。
従って、高速パルス駆動の場合でも、画像信号のパルス
波形に正確に対応した光出力波形が得られる。また、第
２実施形態においても簡単な回路を付加するだけで実現
できる。
【００４７】なお、第２実施形態においては、第１の電
圧−電流変換アンプ２２が電流吸込みタイプであり、第
２の電圧−電流変換アンプ５４０が電流吐出しタイプの
ものであって、半導体レーザ３０の駆動電流ＩLDはカソ
ード側で制御されるが、逆に第１の電圧−電流変換アン
プ２２が電流吐出しタイプであり、第２の電圧−電流変
換アンプ５４０が電流吸込みタイプのものであって、半
導体レーザ３０の駆動電流ＩLDがアノード側で制御され
る構成にしてもよい。この場合にも、半導体レーザ駆動
装置は第２実施形態とまったく同様に動作する。
圧−電流変換アンプ２２が電流吸込みタイプであり、第
２の電圧−電流変換アンプ５４０が電流吐出しタイプの
ものであって、半導体レーザ３０の駆動電流ＩLDはカソ
ード側で制御されるが、逆に第１の電圧−電流変換アン
プ２２が電流吐出しタイプであり、第２の電圧−電流変
換アンプ５４０が電流吸込みタイプのものであって、半
導体レーザ３０の駆動電流ＩLDがアノード側で制御され
る構成にしてもよい。この場合にも、半導体レーザ駆動
装置は第２実施形態とまったく同様に動作する。
【００４８】
【発明の効果】本発明によると、光出力波形の劣化を起
こすことなく、半導体レーザの高速パルス駆動を行うこ
とができる。
こすことなく、半導体レーザの高速パルス駆動を行うこ
とができる。
【図１】本発明による半導体レーザ駆動装置の第１実施
形態を示す回路ブロック図である。
形態を示す回路ブロック図である。
【図２】図１に示す半導体レーザの駆動電流対光出力特
性を示すグラフである。
性を示すグラフである。
【図３】図１に示すサンプルホールド回路の第１のスイ
ッチ、第２のスイッチ、駆動電流、および半導体レーザ
の信号波形図である。
ッチ、第２のスイッチ、駆動電流、および半導体レーザ
の信号波形図である。
【図４】本発明による半導体レーザ駆動装置の第２実施
形態を示す回路ブロック図である。
形態を示す回路ブロック図である。
【図５】図４に示す半導体レーザの駆動電流対光出力特
性を示すグラフである。
性を示すグラフである。
【図６】図４に示すサンプルホールド回路の第１のスイ
ッチ、第２のスイッチ、駆動電流、および半導体レーザ
の信号波形図である。
ッチ、第２のスイッチ、駆動電流、および半導体レーザ
の信号波形図である。
１６ 第１のスイッチ ２０ サンプルホールド回路 ２２ 第１の電圧−電流変換アンプ ３０ 半導体レーザ ４０ フォトダイオード ５４ 第２の電圧−電流変換アンプ ５６ 第２のスイッチ
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体レーザの光出力を所定レベルに定
めるために必要な駆動電流を制御することにより、前記
半導体レーザの光出力を安定化させる安定化手段と、 前記安定化手段に設けられ、所定の制御電流をサンプリ
ングするサンプルモードと、直前にサンプリングされた
制御電流を保持するホールドモードとを有するサンプル
ホールド手段と、 一定の固定電流を発生する発生手段と、 前記固定電流の前記半導体レーザへの供給または供給停
止を切り替えるスイッチ手段と、 前記サンプルホールド手段のサンプルモードに同期し
て、前記スイッチ手段の切り替えを制御することによ
り、前記制御電流および前記固定電流に基づいて求めら
れるバイアス電流または前記駆動電流の一方を、前記半
導体レーザに供給する制御手段とを備えることを特徴と
する半導体レーザ駆動装置。 - 【請求項２】 前記固定電流が、所定の温度における半
導体レーザの閾電流と前記所定レベルの駆動電流との電
流差に一致する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。 - 【請求項３】 前記スイッチ手段によって前記半導体レ
ーザへの前記固定電流の供給が行われる状態のときに、
前記安定化手段による前記駆動電流の制御と前記サンプ
ルホールド手段によるサンプリングとが行われ、 前記サンプルホールド手段がホールドモードに定められ
たときに、直前の前記駆動電流と前記固定電流との電流
差が前記制御電流として保持され、保持された前記制御
電流が前記バイアス電流として前記半導体レーザに供給
されることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ
駆動装置。 - 【請求項４】 前記スイッチ手段によって前記半導体レ
ーザへの前記固定電流の供給停止が行われる状態のとき
に、前記安定化手段による前記駆動電流の制御と前記サ
ンプルホールド手段によるサンプリングとが行われ、 前記サンプルホールド手段がホールドモードに定められ
たときに、直前の前記駆動電流が前記制御電流として保
持され、前記制御電流と前記固定電流との電流差が前記
バイアス電流として前記半導体レーザに供給されること
を特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ駆動装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11223803A JP2001053377A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 半導体レーザ駆動装置 |
| US09/632,623 US6563848B1 (en) | 1999-08-06 | 2000-08-04 | Semiconductor laser drive device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11223803A JP2001053377A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 半導体レーザ駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001053377A true JP2001053377A (ja) | 2001-02-23 |
Family
ID=16803976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11223803A Withdrawn JP2001053377A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 半導体レーザ駆動装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6563848B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001053377A (ja) |
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| JP2005011943A (ja) * | 2003-06-18 | 2005-01-13 | Ricoh Co Ltd | 半導体レーザ駆動装置及びその半導体レーザ駆動装置を使用した画像形成装置 |
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| US7400662B2 (en) | 2005-01-26 | 2008-07-15 | Avago Technologies Fiber Ip Pte Ltd | Calibration of laser systems |
| WO2017212582A1 (ja) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | オリンパス株式会社 | 光源装置及びこの光源装置を備えた内視鏡システム |
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| JP4449260B2 (ja) * | 2001-06-19 | 2010-04-14 | ソニー株式会社 | 光ディスク記録再生装置のレーザダイオード駆動回路 |
| JP4312573B2 (ja) * | 2003-10-27 | 2009-08-12 | 株式会社リコー | 半導体レーザ駆動回路 |
| US20050271099A1 (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-08 | Optical Communication Products, Inc. | Burst mode transmitter system |
| KR100623083B1 (ko) * | 2004-09-06 | 2006-09-19 | 한국정보통신대학교 산학협력단 | 광연결용 데이터 전송 시스템 |
| JP2006123480A (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Funai Electric Co Ltd | 画像形成装置 |
| US7450619B2 (en) * | 2005-06-09 | 2008-11-11 | Mindspeed Technologies, Inc. | Laser driver loop control and method |
| US7492298B2 (en) * | 2007-04-09 | 2009-02-17 | Infineon Technologies Ag | System having a signal converter device and method of operating |
| CN102593713B (zh) * | 2012-03-07 | 2014-05-07 | 山东大学 | 一种模拟半导体激光器自动功率控制的电路 |
| CN103401139B (zh) * | 2013-08-07 | 2015-07-15 | 烽火通信科技股份有限公司 | 适用连续和突发模式的激光器监测光功率采样电路及方法 |
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| US11658630B2 (en) | 2020-12-04 | 2023-05-23 | Macom Technology Solutions Holdings, Inc. | Single servo loop controlling an automatic gain control and current sourcing mechanism |
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| JPH0422600Y2 (ja) | 1985-07-02 | 1992-05-25 | ||
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