JP2001194242A - 多値光パルス列分析・制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速高パワーの多値光パルス列の強度を自動
的に分析および制御する多値光パルス列分析・制御装置
を提供すること。 【解決手段】 多値光パルス列分析・制御装置は、高速
高パワーの多値光パルス列を生成し、少なくとも低、
中、および高レベル光強度を提供する光パルス生成器１
０３と、前記光パルス生成器１０３に光学的に結合され
ており、前記光パルス列の光強度レベルに応じて、低、
中、および高振幅レベルを含む振幅レベルを有する電気
パルス列を生成する光検出器１０５と、少なくとも一つ
のリファレンス１０７と、前記リファレンス１０７およ
び前記光検出器１０５に電気的に結合されており、前記
電気パルス列の前記振幅レベルを前記リファレンス１０
７と比較して分析するアナライザ１０９と、前記アナラ
イザ１０９に電気的に結合されており、前記高振幅レベ
ルの分析に基づいて、高レベル訂正信号を生成するコン
トローラ１１１と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気光学系に関
し、特に高速の多値光パルス列の分析・制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】当初は、単純な高速高パワーレーザパル
ス列でさえも、専門的に訓練された技術者が、一部屋を
埋め尽くすほどの複雑かつ特殊な実験機器を使用するこ
とで、ようやく生成することができた。

【０００３】周囲温度の変化、レーザバイアス電圧のド
リフト、光学アセンブリの変化などのさまざまな要因に
より、高速高パワーのレーザパルス列の光強度が変化
し、その結果として所望の光強度レベルからのずれが生
じる。

【０００４】極めて高速のサンプル・ホールド回路、極
めて高速のオペアンプおよびダイオードを使用するピー
ク検出器などのような既知の構成を使用して、そのよう
な高速高パワーのレーザパルス列の光強度をモニタする
ことが可能である。これらの構成は、いくつかの利点を
有しているが、典型的には、比較的複雑かつ高価で、製
造、使用および維持が困難である。

【０００５】今日では、読み取り／書き換え可能なコン
パクトディスク（ＣＤ）ドライブなどの民生用電子機器
の大量生産および大量販売によって、一般の人々が、幅
５．２５インチよりも小さい面積の中で、高速高パワー
の多値レーザパルス列を生成することができる（もちろ
ん、そのうちのほとんどの人は、自分達がそのようなこ
とをしていることに気が付いていない）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】書き込み動作において
は、典型的には、パルス列の中の書き込みパルスは、約
１６〜約８ｎｓまたはそれ以下しか継続しない一方で、
約３０〜約１００ｍＷまたはそれ以上の高レベルの光強
度を有していることが求められる。同様に、消去動作に
おいては、典型的には、パルス列の中の消去パルスは、
約１１４〜約４５ｎｓまたはそれ以下だけ継続すること
が求められる。しかしながら、消去動作では、典型的に
は、パルス列の中の消去パルスが、書き込みパルス強度
の約半分、すなわち約１５〜約５０ｍＷまたはそれ以上
に制限される中レベルの光強度（書き込みパルスの高レ
ベルの光強度より低い）を有していることが求められ
る。消去パルスの継続時間は、書き込みパルスの継続時
間よりもはるかに長い。例えば、消去パルスの継続時間
は、典型的には、約４０ｎｓ〜約４００ｎｓである。

【０００７】もちろん、そのような多値パルス列は、同
じように、所望の光強度レベルからの変化を生じるさま
ざまな要因の影響を受ける。しかしながら、そのような
多値パルス列のいずれについても、本明細書で既に説明
した既知の構成を使用してモニタすることは、単純パル
スの場合に比べてよりいっそう困難である。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
て為されたものであり、高速高パワーの多値光パルス列
の強度を自動的に分析および制御する、比較的単純な
（かつ製造、使用、および維持が比較的容易な）多値光
パルス列分析・制御装置を提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、高速高パワー
の多値光パルス列の強度を自動的に分析および制御す
る、比較的単純な（かつ製造、使用、および維持が比較
的容易な）多値光パルス列分析・制御装置を提供する。
本発明はこれらの態様により、読み取り／書き換え可能
なコンパクトディスク（ＣＤ）ドライブなどの民生用電
子機器での使用において、特に効果的である。

【００１０】簡潔かつ一般的な表現にすると、本発明
は、高速高パワーの多値光パルス列を生成する光パルス
生成器を備え、前記光パルス生成器は、低レベル光強
度、中レベル光強度、および高レベル光強度を提供す
る。光検出器が、前記光パルス生成器に光学的に結合さ
れ、前記光パルス列の光強度レベルに応じた振幅レベル
を有する電気パルス列を生成する。少なくとも一つのリ
ファレンスが使用され、アナライザが前記リファレンス
および前記光検出器に電気的に結合され、前記電気パル
ス列の前記振幅レベルを前記リファレンスと比較して分
析する。コントローラが前記アナライザに電気的に結合
され、前記振幅レベルの分析に基づいて高レベル訂正信
号を生成する。前記コントローラは前記光パルス生成器
に結合され、前記高レベル訂正信号に基づいて、前記光
パルス生成器の前記高レベル光強度を自動的に制御す
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明１００の好適な実
施形態を示す単純化されたブロック図である。図示され
ているように、本発明は、高速高パワーの多値光パルス
列を生成する光パルス生成器、好ましくは固体レーザお
よびドライバ１０３を備え、この光パルス生成器は、低
レベルの光強度、中レベルの光強度、および高レベルの
光強度を提供する。好ましくは、上記のドライバは、エ
ランテック（Elantec）社製のモデル６２５７電流源ド
ライバモデルであり、上記のレーザは、東芝製の６６０
ｎｍのＬＤ９４５１ＭＢレーザダイオードである。

【００１２】好ましくは、本発明で使用される光パルス
生成器は、読み取り／書き換え可能なコンパクトディス
ク（ＣＤ）ドライブなどのような民生用電子機器での使
用のために構成されている。したがって、本明細書にて
規定されるように、光パルス生成器の高速高パワーの光
パルスは、パルス列の中に、約１６〜約８ｎｓまたはそ
れ以下しか継続しない一方で約３０〜約１００ｍＷまた
はそれ以上の高レベルの光強度を有している書き込みパ
ルスを提供する。

【００１３】本明細書にて規定されるように、光パルス
生成器の光パルスの多値という態様は、パルス列の中に
そのような高レベル強度の書き込みパルスを提供するだ
けではなく、パルス列の中に一つ以上の中レベル強度の
消去パルスも提供する。このような中レベル強度の消去
パルスは、典型的には、約１５〜約５０ｍＷまたはそれ
以上になるように書き込みパルスの約半分の強度に制限
される。消去パルスの継続時間は、書き込みパルスの継
続時間よりもはるかに長い。例えば、消去パルスの継続
時間は、典型的には、約４０ｎｓ〜約４００ｎｓであ
る。

【００１４】好適な実施形態では、固体レーザ１０３の
最小バイアスは、最小出力、例えば低レベル光強度とし
ての０．５ｍＷまたはそれ以下しか提供しない。

【００１５】図面に示されているように、光検出器１０
５、例えばＵＤＴセンサーズ社（UDT Sensors Inc.）製
のＰＩＮ−０２０Ａのような高速フォトダイオードは、
前記光パルス生成器１０３に光学的に結合されており、
前記光パルス列の光強度レベルに応じて、低振幅レベ
ル、中振幅レベル、および高振幅レベルを含む振幅レベ
ルを有する電気パルス列を生成する。ブロック図では、
点線が、光検出器１０５と光パルス生成器１０３との間
のこのような光学的結合を特徴的に示している。

【００１６】少なくとも一つのリファレンス１０７が使
用されている。好適な実施形態では、提供された電気的
リファレンスが、高レベルのリファレンス、低レベルの
リファレンス、および中レベルのリファレンスを含んで
いる。リファレンスの態様を、予想および予知に基づい
て、電気パルス列（および光パルス列）の振幅値として
予想されるレベルにほぼ対応するように選ぶことによっ
て、本発明の動作速度が向上する。振幅値の特定の例
は、本明細書で以下にさらに詳細に説明する。しかしな
がら、振幅値および対応するリファレンスは実施形態ご
とに変化するものであり、したがって、本発明の原理
が、そのような例に厳密に限定されるものではないこと
を理解されたい。

【００１７】好ましくは、リファレンスは、一つ以上の
デジタル／アナログ変換器、または電圧リファレンスを
使用して実現される。リファレンスは、ある時間期間中
に、第１のリファレンスレベルから第２のリファレンス
レベルまでの範囲にわたって変化するように構成され
る。好ましくは、リファレンスは、その時間期間中に、
第１のリファレンスレベルから第２のリファレンスレベ
ルまでの範囲にわたって略線形にランプ変化するランプ
生成器を含む。

【００１８】図１に示されているように、アナライザ１
０９がリファレンス１０７および光検出器１０５の出力
１１０に電気的に結合されており、電気パルス列の振幅
レベルをリファレンス１０７と比較して分析する。３対
の比較器を使用するアナライザ１０９の好適な実施形態
を、本明細書で以下にさらに詳細に説明する。

【００１９】コントローラ１１１がアナライザ１０９に
電気的に結合されており、高レベル訂正信号、中レベル
訂正信号、および低レベル訂正信号を、振幅レベルの分
析にそれぞれ基づいて生成する。このコントローラ１１
１は、好ましくは、適切にプログラムされたマイクロプ
ロセッサの中に、または状態マシンとして、あるいは、
特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはフィールドプ
ログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）内のゲートおよ
びレジスタの構成として、実現される。コントローラ１
１１は、３つの主クロック出力１１２を介して光パルス
生成器１０３に結合されており、高レベル訂正信号、中
レベル訂正信号、および低レベル訂正信号の各々によっ
て訂正された光パルス生成器の高レベル光強度、中レベ
ル光強度、および低レベル光強度の各々を自動的に制御
する。

【００２０】好適な実施形態では、アナライザ１０９
は、光検出器１０５の出力１１０とリファレンス１０７
の高レベル出力１１３とに結合された第１の比較器対を
含んでおり、これが電気パルス列の高振幅レベルを分析
する。コントローラ１１１は、第１の比較器対の出力１
１５に結合されており、第１の比較器対の出力１１５が
実質的に等しい状態と実質的に異なる状態との間で変化
するときの高レベルリファレンス移行時間を決定する。

【００２１】リファレンス１０７は、リファレンスコマ
ンドバス１１７を介してコントローラ１１１に応答可能
なように結合されており、リファレンスレベルを設定す
ると共に、高レベルリファレンス移行時間、中レベルリ
ファレンス移行時間、および低レベルリファレンス移行
時間の各々でリファレンスの高、中、および低レベルの
各々を確認することによって、電気パルス列の高振幅レ
ベル、中振幅レベル、および低振幅レベルの各々を確認
する。コントローラ１１１は、高レベルリファレンス移
行時間でのリファレンスの高レベルと所定の所望の高レ
ベルとに基づいて、出力１１８に高レベル訂正信号を生
成するように構成されている。

【００２２】同様に、アナライザ１０９は、光検出器１
０５の出力１１０とリファレンスの中レベル出力１２１
とに結合された第２の比較器対も含んでおり、これが電
気パルス列の中振幅レベルを分析する。コントローラ１
１１は、第２の比較器対の出力１２３に結合されてお
り、第２の比較器対の出力が実質的に等しい状態と実質
的に異なる状態との間で変化するときの中レベルリファ
レンス移行時間を決定する。コントローラ１１１は、中
レベルリファレンス移行時間でのリファレンスの中レベ
ルと所定の所望の中レベルとに基づいて、出力１２５に
中レベル訂正信号を生成するように構成されている。

【００２３】加えて、アナライザ１０９は、光検出器１
０５の出力１１０とリファレンスの低レベル出力１２７
とに結合された第３の比較器対も含んでおり、これが電
気パルス列の低振幅レベルを分析する。コントローラ１
１１は、第３の比較器対の出力１２９に結合されてお
り、第３の比較器対の出力が実質的に等しい状態と実質
的に異なる状態との間で変化するときの低レベルリファ
レンス移行時間を決定する。コントローラ１１１は、低
レベルリファレンス移行時間でのリファレンスの低レベ
ルと所定の所望の低レベルとに基づいて、低レベル訂正
信号１３１を生成するように構成されている。

【００２４】好適な実施形態では、コントローラ１１１
は、適切なデジタルハードウェアおよび／またはソフト
ウェアを使用して、これらの動作を達成する。この適切
なデジタルハードウェアおよび／またはソフトウェア
は、図１のブロック図に、光生成器／アナライザのため
の同期装置１３３、データ構造１３５、および訂正信号
生成器１３７の機能ブロックとして、代表的に示されて
いる。例えば、好適な実施形態では、光生成器／アナラ
イザのための同期装置１３３の機能ブロックは、リファ
レンスコマンドバス１１７のドライバと論理ゲートとを
含む構成として実現される。このリファレンスコマンド
バス１１７のドライバは、リファレンス１０７の高レベ
ル出力１１３、中レベル出力１２１、および低レベル出
力１２７の各々のランプ生成器の各デジタル／アナログ
変換器を順に駆動する。また、上記論理ゲートは、第
１、第２、および第３の比較器対の各々の各出力１１
５、１２３、および１２９を受け取って、出力１１５、
１２３、および１２９が実質的に等しい各状態と実質的
に異なる各状態との間でお互いに独立して変化するとき
の高レベルリファレンス移行時間、中レベルリファレン
ス移行時間、および低レベルリファレンス移行時間の各
々を決定する。

【００２５】光生成器／アナライザのための同期装置１
３３の機能ブロックを実現するための構成は、さらに３
つのデジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）レジスタ、す
なわち高レベルＤ／Ａレジスタ、中レベルＤ／Ａレジス
タ、および低レベルＤ／Ａレジスタも含んでおり、各レ
ジスタの値は繰り返してインクリメントされ、リファレ
ンス１０７の高レベル出力１１３、中レベル出力１２
１、および低レベル出力１２７の各々のランプ生成器の
デジタル／アナログ変換器の各々を制御するために、リ
ファレンスコマンドバスのドライバによって使用され
る。

【００２６】したがって、コントローラ１１１に応答し
て、リファレンスの高レベル出力は、第１のリファレン
スレベルでランプ変化を開始する。コントローラ１１１
が引き続いて高レベルＤ／Ａレジスタをインクリメント
するにつれて、そのようにしてインクリメントされた値
がコマンドバスを介して解釈され、高レベルリファレン
スをランプ変化させる。論理ゲートが比較器に応答して
高レベルリファレンス移行時間を通知すると、コントロ
ーラ１１１は高レベルＤ／Ａレジスタのインクリメント
を停止して、累積された高レベルＤ／Ａレジスタ値を読
み取る。

【００２７】同様に、コントローラ１１１に応答して、
リファレンスの中レベル出力および低レベル出力の各々
は、初期の中リファレンスレベルおよび低リファレンス
レベルの各々でランプ変化を開始する。コントローラ１
１１が引き続いて中レベルＤ／Ａレジスタおよび低レベ
ルＤ／Ａレジスタを（お互いに独立して）インクリメン
トするにつれて、そのようにしてインクリメントされた
値がコマンドバスを介して解釈され、中レベルリファレ
ンスおよび低レベルリファレンスを（お互いに独立し
て）ランプ変化させる。論理ゲートが中レベルリファレ
ンス移行時間および低レベルリファレンス移行時間の各
々（これらは比較器に応答してお互いに独立である）を
通知すると、コントローラ１１１は中レベルＤ／Ａレジ
スタおよび低レベルＤ／Ａレジスタのインクリメントを
（お互いに独立して）停止して、累積された中レベルＤ
／Ａレジスタ値および低レベルＤ／Ａレジスタ値を（お
互いに独立して）読み取る。

【００２８】したがって、累積された高レベルＤ／Ａレ
ジスタ値、中レベルＤ／Ａレジスタ値、および低レベル
Ｄ／Ａレジスタ値は、電気パルス列の高振幅レベル、中
振幅レベル、および低振幅レベルの各々を示すと共に、
高レベルリファレンス移行時間、中レベルリファレンス
移行時間、および低レベルリファレンス移行時間の各々
でリファレンスの高、中、および低レベルの各々を確認
することによって、電気パルス列の高振幅レベル、中振
幅レベル、および低振幅レベルを確認する。

【００２９】好適な実施形態では、コントローラ１１１
は、累積された高レベルＤ／Ａレジスタ値、中レベルＤ
／Ａレジスタ値、および低レベルＤ／Ａレジスタ値の各
々を、データ構造１３５のルックアップテーブルを参照
するための高レベルキーエントリー、中レベルキーエン
トリー、および低レベルキーエントリーとしてそれぞれ
使用する。ここで、高レベルキーエントリー、中レベル
キーエントリー、および低レベルキーエントリーの各範
囲の各々のメンバには、所定の所望の高レベル、中レベ
ル、および低レベルから適切に導き出される高レベル訂
正値、中レベル訂正値、および低レベル訂正値の各々の
記憶された範囲の中から、各々の対応する高レベル訂正
値、中レベル訂正値、および低レベル訂正値が関連付け
られている。

【００３０】好適な実施形態ではルックアップテーブル
が使用されているが、本発明が、そのようなルックアッ
プテーブルの使用に限定されるわけではないことを理解
されたい。これは、高レベル訂正値、中レベル訂正値、
および低レベル訂正値を決定する代替的な方法を使用し
て、効果的な結果を得ることができるからである。例え
ば、累積された高レベルＤ／Ａレジスタ値、中レベルＤ
／Ａレジスタ値、および低レベルＤ／Ａレジスタ値に対
してデジタル信号処理制御ループ公式を使用して、高レ
ベル訂正値、中レベル訂正値、および低レベル訂正値を
計算することができる。

【００３１】ルックアップテーブルが使用されるかデジ
タル信号処理制御ループ公式が使用されるかには無関係
に、コントローラ１１１は、結果として得られた高レベ
ル訂正値、中レベル訂正値、および低レベル訂正値を、
データ構造から訂正信号生成器１３７に伝達する。訂正
信号生成器１３７は、それらにそれぞれ応答して、高レ
ベル訂正出力１１８、中レベル訂正出力１２５、および
低レベル訂正出力１３１の各々に、高レベル訂正信号、
中レベル訂正信号、および低レベル訂正信号の各々を生
成する。

【００３２】例えば、ある初期書き込みパルスに対応す
る光パルス列の高レベル強度が４０ｍＷであるなら、光
検出器１０５によって生成される電気パルス列の高レベ
ル振幅（適切に増幅されている）は、対応する値、例え
ば４Ｖとなる。

【００３３】コントローラ１１１に応答して、リファレ
ンスコマンドバス１１７はリファレンスの高レベル出力
を駆動し、第１のリファレンスレベルでリファレンスが
ランプ変化を開始する（例えば、２Ｖレベルを示すコマ
ンドを使用する）。コントローラ１１１が引き続いて高
レベルＤ／Ａレジスタをインクリメントするにつれて、
そのようにしてインクリメントされた値がコマンドバス
を介して解釈され、高レベルリファレンスをランプ変化
させる。リファレンスコマンドバス１１７のドライバが
高レベル出力１１３のランプ生成器のデジタル／アナロ
グ変換器を同じ量だけ４Ｖまで駆動する間に、コントロ
ーラ１１１は、高レベルＤ／Ａレジスタのインクリメン
トを継続する。

【００３４】そのとき、高レベルリファレンス移行時間
に到達し、第１の比較器対の出力１１５をモニタしてい
る光生成器／アナライザの同期装置の論理ゲートが、第
１の比較器対の出力１１５が実質的に等しい状態と実質
的に異なる状態との間で変化したことを検出する。論理
ゲートが、比較器に応答して高レベルリファレンス移行
時間を通知すると、コントローラ１１１は高レベルＤ／
Ａレジスタのインクリメントを停止して、累積された高
レベルＤ／Ａ（１０ビット）レジスタ値、例えば１Ａ０
（１６進数）を読み取る。

【００３５】コントローラ１１１は、累積された高レベ
ルＤ／Ａレジスタ値（この例では、１６進数の１Ａ０）
を、データ構造１３５のルックアップテーブルを参照す
るためのキーエントリーとして使用する。ここで、キー
１Ａ０（１６進数）には、対応する１Ｅ０（１６進数）
という高レベル訂正値が関連付けられている。この高レ
ベル訂正値は、３０ｍＷという所定の所望の高レベル光
強度から適切に導き出される。

【００３６】その後にコントローラ１１１は、結果とし
て得られた１Ｅ０（１６進数）という高レベル訂正値
を、データ構造１３５から訂正信号生成器１３７に伝達
する。訂正信号生成器１３７は、それに応答して、出力
１１８に高レベル訂正信号を生成する。例えば、訂正信
号生成器１３７は、好ましくは、駆動電圧を１Ｖだけ
（４Ｖから３Ｖへ）低くして１Ｅ０（１６進数）という
高レベル訂正値を高レベル訂正信号に変換するデジタル
／アナログ変換器を含む。これに応答して、電流源ドラ
イバおよび固体レーザは、光パルス列の中の引き続く書
き込みパルスの高レベル強度を４０ｍＷから所望の３０
ｍＷに下げる。中レベル訂正信号および低レベル訂正信
号の生成も、同様の方法で行われる。

【００３７】同様に、好適な実施形態では、光生成器／
アナライザのための同期装置１３３の機能ブロックは、
第２の比較器対の出力１２３を受け取って、第２の比較
器対の出力１２３が実質的に等しい状態と実質的に異な
る状態との間で変化するときの中レベルリファレンス移
行時間を決定する論理ゲートを含み、さらに、第３の比
較器対の出力１２９を受け取って、第３の比較器対の出
力１２９が実質的に等しい状態と実質的に異なる状態と
の間で変化するときの低レベルリファレンス移行時間を
決定する論理ゲートを含む構成として、実現される。

【００３８】中レベルリファレンス移行時間および低レ
ベルリファレンス移行時間の各々で、コントローラ１１
１は、各々の対応するダンプされた累積中レベルＤ／Ａ
レジスタ値および累積低レベルＤ／Ａレジスタ値を使用
して、データ構造１３５のルックアップテーブルを参照
する。そのときに、コントローラ１１１は、結果として
得られた適切な中レベル訂正値または低レベル訂正値
を、要求されるようにデータ構造１３５から訂正信号生
成器１３７に伝達する。それから訂正信号生成器１３７
は、それに応答して、適切な中レベル訂正信号または低
レベル訂正信号を各出力１２５、１３１に生成する。

【００３９】図２は、図１に示されたアナライザ１０９
の概略回路図である。図２に示されているように、アナ
ライザ１０９は、第１の比較器対２０３、第２の比較器
対２０５、および第３の比較器対２０７を含み、これら
は、各々が適切にバイアスされていると共に、比較器の
各出力対１１５、１２３、１２９にそれぞれ結合されて
いる。本発明での使用に適した比較器には、リニアテク
ノロジー社（Linear Technology Inc.）製のモデルＬＴ
１７２０比較器、または適切な相当品が含まれる。

【００４０】図２に示されているように、比較器２０
３、２０５、２０７の各々は、適切にバイアスされた選
択されたオペアンプ列を介して、フォトダイオードの出
力１１０に結合されている。本発明での使用に適したオ
ペアンプには、ナショナルセミコンダクタ（National S
emiconductor）社製のモデルＣＬＣ４２５およびモデル
ＣＬＣ４４０、または適切な相当品が含まれる。図２に
示されているように、リファレンスの出力１１３、１２
１、１２７の各々は、比較器２０３、２０５、２０７の
各一つに結合されている。

【００４１】図３〜図５は、本発明の好適な実施形態の
動作を示すタイムチャートである。図３に示されている
ように、「レーザ強度」と表示されている第１の波形
は、高速高パワーの多値光パルス列を示しており、低レ
ベル光強度、中レベル光強度、および高レベル光強度を
提供している。表示されているように、高速高パワーの
光パルス列は、パルス列の中に、約１６〜約８ｎｓまた
はそれ以下しか継続しない書き込みパルスを提供する。
図示されているように、初期の書き込みパルスは、約４
０ｍＷという高レベルの光強度を有しており、これは、
所望のレベルよりも高い。表示されているように、光パ
ルス生成器の多値光パルスは、パルス列の中にそのよう
な高レベル強度の３０個の書き込みパルスを提供するだ
けではなく、パルス列の中に一つ以上の中レベル強度の
消去パルスも提供する。このような中レベル強度の消去
パルスは、書き込みパルスの約半分の強度、すなわち約
１５〜約５０ｍＷまたはそれ以上に制限される。表示さ
れているように、最小バイアスでは、低レベル光強度と
して、最小出力または零出力しか提供されない。

【００４２】図３で「フォトダイオード」と表示されて
いる第２の波形は、光パルス列に応答して光検出器によ
って生成された電気パルス列を示している。電気パルス
列は、光パルス列の「書き込み」、「消去」、および
「バイアス」の光強度レベルに対応する振幅レベルを有
しており、図３の第２の波形に表示されているように、
これらは低振幅レベル、中振幅レベル、および高振幅レ
ベルを含んでいる。

【００４３】図３で「書き込みリファレンス電圧」と表
示されている第３の波形は、リファレンスの高レベル出
力を示しており、これは、第３の波形の左から右にわた
って示されている例えば５０ｍｓの時間期間中に、波形
の左側に示されている第１のリファレンスレベルから第
２のリファレンスレベルまでの範囲にわたって、略線形
にランプ変化している。もちろん、書き込みパルスは非
常に短く（ｎｓオーダ）、図中のタイムチャートの全体
にわたっている時間期間は数１０μｓのオーダである
（これは相対的に言えば、極めて長い時間期間であ
る）。したがって、図３〜図５のタイムチャートにおい
ては、リファレンスの出力がランプ変化しているタイム
チャートの全体にわたっているはるかに長い時間スケー
ルの中で、短い書き込みパルスを正しく表すために、タ
イムチャートの中央部分は省略されている。

【００４４】図３において、「書き込み高レベル出力」
および「書き込み低レベル出力」と図中でそれぞれ表示
されている第４および第５の波形は、それぞれ、第１の
比較器対の出力である。矢印で示されているように、書
き込みリファレンス電圧は、図３で、第１の比較器対の
出力が実質的に等しい状態と実質的に異なっている状態
との間で変化するときを示す破線の楕円によって示され
ている高レベルリファレンス移行時間で、測定された書
き込み電圧に到達する。

【００４５】「レーザ強度」と表示されている第１の波
形に示されているように、高レベルリファレンス移行時
間の後に、本発明は、本明細書にて先に説明した方法で
高レベル訂正信号を生成して、引き続く３つのパルスの
強度を、４０ｍＷという過度に高い強度から、３０ｍＷ
という所望の強度まで減少させる。この所望の強度は、
図３では、「訂正済み書き込み強度」と表示されてい
る。

【００４６】図４に示されているように、第１の波形は
「レーザ強度」と表示されており、低レベル光強度、中
レベル光強度、および高レベル光強度を提供する高速高
パワーの多値光パルス列を示している。図４で「フォト
ダイオード」と表示されている第２の波形は、光パルス
列に応答して光検出器によって生成された電気パルス列
を示している。第３の波形は、リファレンスの中レベル
出力を示している。

【００４７】「消去高レベル出力」および「消去低レベ
ル出力」とそれぞれ表示されている第４および第５の波
形は、第２の比較器対の出力である。矢印で示されてい
るように、消去リファレンス電圧は、図４で、第２の比
較器対の出力が実質的に等しい状態と実質的に異なって
いる状態との間で変化するときを示す破線の楕円によっ
て示されている中レベルリファレンス移行時間で、測定
された消去電圧に到達する。

【００４８】「レーザ強度」と表示されている第１の波
形に示されているように、中レベルリファレンス移行時
間の後に、本発明は、本明細書にて先に説明した方法で
中レベル訂正信号を生成して、引き続く消去パルスの強
度を、この例では過度に高い強度とみなされる１５ｍＷ
から、１２ｍＷという所望の強度まで減少させる。この
所望の強度は、図４では、「訂正済み消去強度」と表示
されている。

【００４９】図５に示されているように、第１の波形は
「レーザ強度」と表示されており、低レベル光強度、中
レベル光強度、および高レベル光強度を提供する高速高
パワーの多値光パルス列を示している。図５に「フォト
ダイオード」と表示されている第２の波形は、光パルス
列に応答して光検出器によって生成された電気パルス列
を示している。第３の波形は、リファレンスの低レベル
出力を示している。「バイアス高レベル出力」および
「バイアス低レベル出力」とそれぞれ表示されている第
４および第５の波形は、第３の比較器対の出力である。
バイアスリファレンス電圧は、図５で、第３の比較器対
の出力が実質的に等しい状態と実質的に異なっている状
態との間で変化するときを示す破線の楕円によって示さ
れている低レベルリファレンス移行時間の各々で、測定
されたバイアス電圧を維持する。

【００５０】「レーザ強度」と表示されている第１の波
形に示されているように、低レベルリファレンス移行時
間の後に、本発明は、本明細書にて先に説明した方法で
低レベル訂正信号を生成して、パルス列の引き続くバイ
アス強度レベルを、この例では過度に高い強度とみなさ
れる１．２ｍＷから、０．８ｍＷという所望の強度まで
減少させる。この所望の強度は、図５では、「訂正済み
バイアス強度」と表示されている。

【００５１】好適な実施形態では、各々の比較器対を使
用して各移行時間を決定しているが、本発明の代替的な
実施形態では、リファレンスが振動している間に、単一
の比較器を使用して移行時間を決定する。したがって、
この代替的な実施形態に対するブロック図および概略回
路図は、図１および図２を参照しながら本明細書で先に
説明した好適な実施形態と、概して同様である。しかし
ながら、好適な実施形態では、各比較器対に対して回路
が２重になっているが、代替的な実施形態では、そのよ
うな２重化は必要ない。また、好適な実施形態では、リ
ファレンスは、リファレンスの一つ以上の出力を線形に
ランプ変化させる光生成器／アナライザのための同期装
置に応答するが、代替的な実施形態では、リファレンス
は、本明細書で以下、さらに詳細に説明するように、リ
ファレンスの一つ以上の出力を循環的に近似して振動す
るように適切にプログラムされた光生成器／アナライザ
のための同期装置に応答する。

【００５２】図６は、本発明の代替的な実施形態の動作
を示すタイムチャートである。図６に示されているよう
に、「レーザ強度」と表示されている第１の波形は、高
速高パワーの多値光パルス列を示しており、低レベル光
強度、中レベル光強度、および高レベル光強度を提供し
ている。図６で「フォトダイオード」と表示されている
第２の波形は、光パルス列に応答して光検出器によって
生成された電気パルス列を示している。

【００５３】図６で「書き込みリファレンス電圧」と表
示されている第３の波形は、リファレンスの高レベル出
力を示しており、これは、電気パルス列の高レベルを循
環的に近似して振動している。すなわち、波形の左側に
示されている第１のリファレンスレベル４０１（実質的
に電気パルス列の高レベルにある）まで下がり、次に第
２のリファレンスレベル４０２（電気パルス列の高レベ
ルより上である）まで上がり、次に第３のリファレンス
レベル４０３（実質的に電気パルス列の高レベルにあ
る）まで下がり、次に第４のリファレンスレベル４０４
（電気パルス列の高レベルより上である）まで上がり、
次に、実質的に電気パルス列の高レベルにある第５のリ
ファレンスレベル４０５まで下がる。

【００５４】図６で「書き込み高レベル出力」と表示さ
れている第４の波形は、代替的な実施形態の比較器の出
力である。書き込みリファレンス電圧が、高レベルリフ
ァレンス移行時間で電気パルス列の高レベルに実質的に
到達すると、図６の第４の波形に示されているように、
比較器はパルスを出力する。書き込みリファレンス電圧
が電気パルス列の高レベルよりも高く上昇したら、図６
の第４の波形に示されているように、比較器はパルスの
出力を停止する。

【００５５】例えば、書き込みリファレンス電圧が第１
のリファレンスレベル４０１（実質的に電気パルス列の
高レベルにある）に到達すると、比較器はパルスを出力
する。書き込みリファレンス電圧が第２のリファレンス
レベル４０２（電気パルス列の高レベルより上である）
に到達すると、比較器はパルスの出力を停止する。書き
込みリファレンス電圧が第３のリファレンスレベル４０
３（実質的に電気パルス列の高レベルにある）に到達す
ると、比較器は再びパルスを出力する。

【００５６】以上に説明したように、本発明は、高速高
パワーの多値光パルス列の強度を自動的に分析しかつ制
御する、比較的単純な多値光パルス列分析・制御装置を
有利に提供する。本発明の特定の実施形態を説明し図示
してきたが、本発明は、説明され図示されたような構成
の特定の形態または配置に限定されるものではなく、本
発明の範囲および精神を逸脱すること無く、さまざまな
変形および変更を施すことができる。例えば、リファレ
ンスを一定レベルに保持しながら光パルス生成器の強度
をランプ変化させることによって、効果的な結果を得る
ことができる。したがって、特許請求の範囲内で、本発
明を、特に説明し図示したものとは別の形態で実現して
もよい。

【００５７】以下、本発明の実施形態を要約しておく。 １．高速高パワーの多値光パルス列を生成し、少なくと
も低レベル光強度、中レベル光強度、および高レベル光
強度を提供する光パルス生成器（１０３）と、前記光パ
ルス生成器（１０３）に光学的に結合されており、前記
光パルス列の光強度レベルに応じて、低振幅レベル、中
振幅レベル、および高振幅レベルを含む振幅レベルを有
する電気パルス列を生成する光検出器（１０５）と、少
なくとも一つのリファレンス（１０７）と、前記リファ
レンス（１０７）および前記光検出器（１０５）に電気
的に結合されており、前記電気パルス列の前記振幅レベ
ルを前記リファレンス（１０７）と比較して分析するア
ナライザ（１０９）と、前記アナライザ（１０９）に電
気的に結合されており、前記高振幅レベルの分析に基づ
いて、高レベル訂正信号を生成するコントローラ（１１
１）と、を備えてなることを特徴とする多値光パルス列
分析・制御装置。

【００５８】２．前記コントローラ（１１１）が前記光
パルス生成器（１０３）に結合されており、前記高レベ
ル訂正信号に基づいて、前記光パルス生成器（１０３）
の前記高レベル光強度を制御することを特徴とする前記
１に記載の多値光パルス列分析・制御装置。

【００５９】３．前記リファレンス（１０７）が、ある
時間期間中に第１のリファレンス（１０７）レベルから
第２のリファレンス（１０７）レベルまでの範囲にわた
って略線形にランプ変化するランプ生成器を含んでいる
ことを特徴とする前記１に記載の多値光パルス列分析・
制御装置。

【００６０】４．前記アナライザ（１０９）が、前記光
検出器（１０５）および前記リファレンス（１０７）に
結合されて前記電気パルス列の高振幅レベルを分析する
第１の比較器対（２０３）を含んでいることを特徴とす
る前記１に記載の多値光パルス列分析・制御装置。

【００６１】５．前記アナライザ（１０９）が、前記光
検出器（１０５）および前記リファレンス（１０７）に
結合されて前記電気パルス列の中振幅レベルを分析する
第２の比較器対（２０７）を含んでいることを特徴とす
る前記１に記載の多値光パルス列分析・制御装置。

【００６２】６．前記コントローラ（１１１）が、第２
の比較器対（２０７）の出力に結合されており、前記第
２の比較器対（２０７）の出力が実質的に等しい状態と
実質的に異なる状態との間で変化するときの中レベルリ
ファレンス（１０７）移行時間を決定することを特徴と
する前記５に記載の多値光パルス列分析・制御装置。

【００６３】７．前記コントローラ（１１１）が、前記
中レベルリファレンス（１０７）移行時間における前記
リファレンス（１０７）の前記中レベルと所定の所望の
中レベルとに基づいて中レベル訂正信号を生成するよう
に構成されていることを特徴とする前記６に記載の多値
光パルス列分析・制御装置。

【００６４】８．低レベル光強度、中レベル光強度、お
よび高レベル光強度を提供するように、高速高パワーの
多値光パルス列を生成するステップと、光検出器（１０
５）を使用して、前記光パルス列の光強度レベルに応じ
た振幅レベルを有する電気パルス列を生成するステップ
と、少なくとも一つのリファレンス（１０７）と比較し
て、前記電気パルス列の前記振幅レベルを分析するステ
ップと、前記振幅レベルの分析に基づいて、高レベル訂
正信号を生成するステップと、を備えてなることを特徴
とする多値光パルス列分析・制御方法。

【００６５】９．前記高レベル光強度を前記高レベル訂
正信号に基づいて制御するステップをさらに備えてなる
ことを特徴とする前記８に記載の多値光パルス列分析・
制御方法。

【００６６】１０．前記分析するステップが、前記光検
出器（１０５）および前記リファレンス（１０７）に結
合された第１の比較器対（２０３）を使用して、前記電
気パルス列の高振幅レベルを分析するステップと、前記
第１の比較器対（２０３）の出力をモニタするステップ
と、前記第１の比較器対（２０３）の出力が実質的に等
しい状態と実質的に異なる状態との間で変化するときの
高レベルリファレンス（１０７）移行時間を決定するス
テップと、前記高レベルリファレンス（１０７）移行時
間における前記リファレンス（１０７）の前記高レベル
と所望の高レベルとに基づいて、前記高レベル訂正信号
を生成するステップと、を含んでいることを特徴とする
前記８に記載の多値光パルス列分析・制御方法。

【００６７】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、本発
明によれば、高速高パワーの多値光パルス列の強度を自
動的に分析および制御する、比較的単純な（かつ製造、
使用、および維持が比較的容易な）多値光パルス列分析
・制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施形態を示す単純化されたブ
ロック図である。

【図２】図１に示されたアナライザの概略回路図であ
る。

【図３】本発明の好適な実施形態の動作を示すタイムチ
ャートである。

【図４】本発明の好適な実施形態の動作を示すタイムチ
ャートである。

【図５】本発明の好適な実施形態の動作を示すタイムチ
ャートである。

【図６】本発明の代替的な実施形態の動作を示すタイム
チャートである。

【符号の説明】

１０３ 光パルス生成器 １０５ 光検出器 １０７ リファレンス １０９ アナライザ １１１ コントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高速高パワーの多値光パルス列を生成
   し、少なくとも低レベル光強度、中レベル光強度、およ
   び高レベル光強度を提供する光パルス生成器（１０３）
   と、 前記光パルス生成器（１０３）に光学的に結合されてお
   り、前記光パルス列の光強度レベルに応じて、低振幅レ
   ベル、中振幅レベル、および高振幅レベルを含む振幅レ
   ベルを有する電気パルス列を生成する光検出器（１０
   ５）と、 少なくとも一つのリファレンス（１０７）と、 前記リファレンス（１０７）および前記光検出器（１０
   ５）に電気的に結合されており、前記電気パルス列の前
   記振幅レベルを前記リファレンス（１０７）と比較して
   分析するアナライザ（１０９）と、 前記アナライザ（１０９）に電気的に結合されており、
   前記高振幅レベルの分析に基づいて、高レベル訂正信号
   を生成するコントローラ（１１１）と、を備えてなるこ
   とを特徴とする多値光パルス列分析・制御装置。