JP2002367208A - 半導体レーザー駆動回路 - Google Patents
半導体レーザー駆動回路Info
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Abstract
同時に実現する。 【解決手段】 情報再生時には再生制御回路24が動作
し、高周波信号が重畳した電流Ir2が流れて、カレン
トミラー回路12によりレーザーダイオード10が電流
駆動され、電流Ir2に対応する駆動電流ILD3がレ
ーザーダイオード10に供給される。カレントミラー回
路12は抵抗を含まないため抵抗の熱雑音の問題がな
い。情報記録時には記録制御回路26が交流変調電圧V
w1を出力し、対応する電圧がエミッターフォロワー回
路16を通じ低出力インピーダンスでレーザーダイオー
ド10に供給される。よって寄生容量を急速に充電でき
る。また、再生時の駆動電流は小さいためトランジスタ
ーP4は小型でよく寄生容量Cjs2が小さいことから
寄生容量の放電も速やかであり、高速駆動を実現でき
る。
Description
る情報記録再生のために光ディスクにレーザー光を照射
する半導体レーザーを駆動する回路に関するものであ
る。
応答速度が速いため、光ディスク装置、光通信装置、レ
ーザープリンタなどの光源として広く使用されている。
光ディスク装置では半導体レーザーは光ディスクからの
情報再生に用いられ、さらに相変化型光ディスクや光磁
気ディスクなどの書き換え可能な光ディスクの場合には
光ディスクに対する情報の記録にも用いられる。レーザ
ー光の出力レベルは、情報を記録するか、あるいは再生
するか、さらには消去するかによって切り換えられ、た
とえば再生時には記録時より弱いレーザー光を光ディス
クに照射することで、記録ピットを破壊することなく情
報の読み出しが行われる。
く光ディスクに照射したレーザー光は、光ディスクから
反射して光電変換素子に導かれるが、反射光は同時に光
源である半導体レーザー側にも一部が入射する。その結
果、この戻り光と照射光とが干渉してスクープノイズ、
モードホッピングノイズが発生し、再生信号のC/N劣
化の原因となっている。そこで従来より、半導体レーザ
ーの駆動電流に200MHz〜600MHzの高周波電
流を重畳させる高周波重畳法が用いられ、上記ノイズの
低減が図られている。
は、情報の記録密度を高め、かつ情報の転送速度を高め
るため、半導体レーザーの出力に対してパルス幅変調を
行い、さらに強度変調を行う方式が採られるようになっ
ている。この方式では、レーザー光の強度は複数のレベ
ルに切り換える必要があり、また最短パルス幅も数ns
程度にまで短くなってきている。このような情報の記録
密度および転送速度の向上を図った光ディスク装置で
は、記録再生時のエラーレートを充分に低い水準に抑え
るために、半導体レーザー駆動回路の高速化と低ノイズ
化がきわめて重要である。
るレーザーダイオードの寿命は、レーザーダイオード動
作時の温度が高くなるほど短くなる。したがって、レー
ザーダイオードのカソードをレーザーダイオードのパッ
ケージに接続し、パッケージを回路基板などのグランド
に接続して放熱効果を高め、動作時の温度を抑えること
が長寿命化に有利となる。そして、高記録密度化を図る
場合、高出力のレーザーダイオードを用いる必要があ
り、したがって、レーザーダイオードの発熱量も必然的
に大きくなるので、レーザーダイオードとしては上述の
ようなカソード側を接地するカソードコモン型のレーザ
ーダイオードを採用することになる。
ダイオードを駆動する場合、従来の駆動回路では低ノイ
ズ化と高速化とを両立させることが困難であった。以
下、この点について詳しく説明する。図3は従来の半導
体レーザー駆動回路の一例を示す回路図、図4は図3の
半導体レーザー駆動回路の動作を示すタイミングチャー
トである。なお、図4において(E)は記録動作により
光ディスク上に形成される記録マークを模式的に示して
いる。
2は、トランジスターP1、P2によるカレントミラー
回路104によりレーザーダイオード106に駆動電流
を供給する構成となっており、そして再生制御回路10
8および記録制御回路110により再生および記録のた
めの駆動電流が切り替えてレーザーダイオード106に
供給される。再生制御回路108および記録制御回路1
10にはモード選択信号112が入力されており、図4
に示したように、モード選択信号112がハイレベルの
ときは再生制御回路108が動作し、一方、モード選択
信号112がローレベルのときは記録制御回路110が
動作する。
モード選択信号112(図4の(A))がハイレベルの
期間では、再生制御回路108は、一定レベルのバイア
ス電流に高周波電流を重畳させた電流Ir(図4の
(B))を、カレントミラー回路104の入力端子11
4を通じて流す。これにより、カレントミラー回路10
4は電流Irに対応する電流ILD1(図4の(D))
を出力端子116を通じてレーザーダイオード106に
供給し、その結果、レーザーダイオード106から、電
流ILD1に対応する強度のレーザー光が不図示の光デ
ィスクに照射される。この間、記録制御回路110は動
作を停止しており、記録制御回路110に入力端子11
4から流入する電流Iwはゼロである。
の期間では、記録制御回路110は、一定レベルのバイ
アス電流を交流電流で変調した電流Iw(図4の
(C))を、カレントミラー回路104の入力端子11
4を通じて流す。これにより、カレントミラー回路10
4は電流Iwに対応する電流ILD1を出力端子116
を通じてレーザーダイオード106に供給し、その結
果、レーザーダイオード106から、電流ILD1に対
応する強度のレーザー光が光ディスクに照射され、光デ
ィスクに記録マーク(図4の(E))が形成される。こ
の間、再生制御回路108は動作を停止しており、再生
制御回路108に入力端子114から流入する電流Ir
はゼロである。なお、電流IDL1の最小値118は、
再生時および記録時とも、レーザーダイオード106の
駆動に必要な最低電流(しきい値電流)以上の値となっ
ている。
5の回路図に示したように、抵抗RとコンデンサーCと
の並列回路にコイルLを直列に接続した回路により等価
的に表すことができる。ここで、コイルLはレーザーダ
イオード106のパッケージのリードや半導体チップと
リードを接続する金ワイヤーのインダクタンスであり、
コンデンサーCはサブマウントやリード引き出し絶縁部
の寄生容量、抵抗Rはレーザーダイオード106のしき
い値電流以上の領域におけるレーザーダイオード106
の電流−電圧特性曲線の傾斜により決まる微分抵抗であ
る。
トランジスターP2は、記録時にはピークで200mA
程度の大きな電流を流す必要があるため、トランジスタ
ーのサイズが大きく、その結果、コレクターに係わる寄
生容量Cjs1も数pFの大きさになる。よって、レー
ザーダイオード106の抵抗R、トランジスターP2の
寄生容量Cjs1、ならびにレーザーダイオード106
のコンデンサーCにより、半導体レーザー駆動回路10
2の周波数特性が制限されてしまい、この点で従来の半
導体レーザー駆動回路102は高速化に不利であった。
の例を示す回路図、図7は図6の半導体レーザー駆動回
路の動作を示すタイミングチャートである。なお、図7
において(E)は記録動作により光ディスク上に形成さ
れる記録マークを模式的に示している。
0は、トランジスターQ1によるエミッターフォロワー
回路122によりレーザーダイオード106に駆動電流
を供給する構成となっており、そして再生記録制御回路
124により再生および記録のための駆動電圧が切り替
えてレーザーダイオード106に供給される。再生記録
制御回路124にはモード選択信号112が入力されて
おり、図7に示したように、モード選択信号112がハ
イレベルのときは再生動作、モード選択信号112がロ
ーレベルのときは記録動作が行われる。
ーフォロワー回路122との間には、トランジスターQ
3による反転増幅回路126と、トランジスターQ2に
よるエミッターフォロワー回路128とが介在し、再生
記録制御回路124の出力電圧は、これらの回路を通じ
てエミッターフォロワー回路122に供給される。
うに、モード選択信号112(図7の(A))がハイレ
ベルの期間では、再生記録制御回路124は、一定レベ
ルのバイアス電圧に高周波電圧を重畳させた電圧Vrw
1(図7の(B))を、トランジスターQ3のベースに
供給する。これにより、Q3による反転増幅回路126
は電圧Vrw1を増幅し、また極性を反転させ、出力電
圧Vrw2(図7の(C))としてトランジスターQ2
のベースに出力する。その結果、電圧Vrw2はトラン
ジスターQ2によるエミッターフォロワー回路128お
よびエミッターフォロワー回路122を通じて低出力イ
ンピーダンスでレーザーダイオード106のアノードに
印加される。これによりレーザーダイオード106には
電圧Vrw2に対応した大きさの電流ILD2(図7の
(D))が流れ、レーザーダイオード106は同電流I
LD1に応じた強度のレーザー光を不図示の光ディスク
に照射する。
の期間では、再生記録制御回路124は、一定レベルの
バイアス電圧を交流電圧で変調した電圧Vrw1を出力
し、この電圧は再生の場合と同様に反転増幅されて電圧
Vrw2となり、トランジスターQ2によるエミッター
フォロワー回路122およびエミッターフォロワー回路
122を通じて低出力インピーダンスでレーザーダイオ
ード106のアノードに印加される。これによりレーザ
ーダイオード106には電圧Vrw2に対応した大きさ
の電流ILD2が流れ、レーザーダイオード106は同
電流ILD2に応じた強度のレーザー光を光ディスクに
照射する結果、光ディスクに記録マーク(図7の
(E))が形成される。なお、この場合にも、電流ID
L2の最小値130は、再生時および記録時とも、レー
ザーダイオード106の駆動に必要な最低電流(しきい
値電流)以上の値となっている。
ミッターフォロワー回路122によりレーザーダイオー
ド106を低出力インピーダンスで駆動できるため、寄
生容量などによる周波数特性の劣化がなく、レーザーダ
イオード106の高速駆動に適している。しかし、半導
体レーザー駆動回路120では、反転回路が必要であ
り、抵抗R1、R2を用いることから、それらの熱雑音
の影響によりノイズが増大し再生時には問題となる。
題を解決するためになされたもので、その目的は、光デ
ィスク装置における情報記録時の高速化と情報再生時の
低ノイズ化を同時に実現した半導体レーザー駆動回路を
提供することにある。
するため、光ディスクにレーザー光を照射して前記光デ
ィスクに対する情報の記録、および前記光ディスクから
の情報の再生を行う光ディスク装置に組み込まれて、前
記レーザー光を発生する半導体レーザーを駆動する回路
であって、前記半導体レーザーを発光させるべく前記半
導体レーザーを電流駆動する電流駆動回路と、前記半導
体レーザーを発光させるべく前記半導体レーザーを電圧
駆動する電圧駆動回路と、情報の再生時には前記電流駆
動回路に前記半導体レーザーを駆動させ、情報の記録時
には前記電圧駆動回路に前記半導体レーザーを駆動させ
る制御回路とを備えたことを特徴とする。
御回路による制御のもとで、情報再生時には電流駆動回
路により半導体レーザーが電流駆動され、一方、情報記
録時は電圧駆動回路により半導体レーザーが電圧駆動さ
れる。したがって、電流駆動回路をたとえばカレントミ
ラー回路により構成すれば、抵抗は不要であるから熱雑
音の問題がなく、低ノイズで情報再生を行うことができ
る。そして、情報記録時には、電圧駆動回路により低出
力インピーダンスで半導体レーザーを駆動するので充分
な電流を供給することができ、寄生容量の影響を受け難
い。しかも、情報再生時には半導体レーザーに流すべき
電流は小さくてよいため、カレントミラー回路を構成す
るトランジスターとして小型のものを使用でき、同トラ
ンジスターに係わる寄生容量が小さくなる。したがっ
て、半導体レーザーを高速駆動することが可能となる。
よって、本発明の半導体レーザー駆動回路では、光ディ
スク装置における情報記録時の高速化と再生時の低ノイ
ズ化とを同時に実現することができる。
て図面を参照して説明する。図1は本発明による半導体
レーザー駆動回路の一例を示す回路図、図2は図1の半
導体レーザー駆動回路の動作を示すタイミングチャート
である。なお、図2において(F)は記録動作により光
ディスク上に形成される記録マークを模式的に示してい
る。
2は、光ディスク装置に組み込まれ、レーザーダイオー
ドを駆動して光ディスクにレーザー光を照射し、光ディ
スクに対する情報の記録、および光ディスクからの情報
の再生を行うためのものである。そして、図1に示した
ように、電流駆動回路4、電圧駆動回路6、ならびに制
御回路8を含み、電流駆動回路4は、レーザーダイオー
ド10を発光させるべくレーザーダイオード10を電流
駆動し、電圧駆動回路6は、レーザーダイオード10を
発光させるべくレーザーダイオード10を電圧駆動す
る。制御回路8は、情報の再生時には電流駆動回路4に
レーザーダイオード10を駆動させ、情報の記録時には
電圧駆動回路6にレーザーダイオード10を駆動させ
る。
例では、コモンカソード型のレーザーダイオードであ
り、そのカソードはグランドに接続されている。電流駆
動回路4は、具体的にはカレントミラー回路12により
構成され、カレントミラー回路12はPNP型のトラン
ジスターP3、P4から成り、その出力端子14、すな
わちトランジスターP4のコレクターはレーザーダイオ
ード10のアノードに接続されている。トランジスター
P3、P4のベースは共通に接続されるとともにトラン
ジスターP3のコレクターに接続され、トランジスター
P3、P4のエミッターは正の電源に接続されている。
ターQ4によるエミッターフォロワー回路16を含み、
その出力端子であるトランジスターQ4のエミッターは
レーザーダイオード10のアノードに接続され、トラン
ジスターQ4のコレクターは正の電源に接続されてい
る。電圧駆動回路6はさらに、エミッターフォロワー回
路18および反転増幅回路20を含んでいる。エミッタ
ーフォロワー回路18はNPN型のトランジスターQ5
と抵抗R6とから成り、トランジスターQ5のコレクタ
ーは正の電源に、エミッターはトランジスターQ4のベ
ースに接続され、また抵抗R6を通じてグランドに接続
されている。
ターQ6と抵抗R4、R5とから成り、トランジスター
Q6のコレクターはトランジスターQ5のベースに接続
され、また抵抗R5を通じて正の電源に接続されてい
る。一方、トランジスターQ6のエミッターは抵抗R4
を通じてグランドに接続されている。
づいて動作する再生制御回路24と記録制御回路26に
より構成されている。再生制御回路24は、カレントミ
ラー回路12の入力端子28、すなわちトランジスター
P3のコレクターを通じ電流を流してカレントミラー回
路12にレーザーダイオード10を駆動させる。その
際、再生制御回路24は、入力端子28を通じて流す電
流Ir2に200MHz〜600MHzの高周波電流を
重畳させる。
ォロワー回路16に供給する電圧Vw1を出力してエミ
ッターフォロワー回路16にレーザーダイオード10を
駆動させる。その際、記録制御回路26は電圧Vw1に
交流電圧を重畳させる。
ー駆動回路2の動作について図2をも参照しつつ説明す
る。図2に示したように、モード選択信号22(図2の
(A))がハイレベルの期間では、再生制御回路24が
動作して、一定レベルのバイアス電流に高周波電流を重
畳させた電流Ir2(図2の(B))を、カレントミラ
ー回路12の入力端子28を通じて流す。これにより、
カレントミラー回路12は電流Ir2に対応する電流I
LD3(図2の(E))を出力端子14を通じてレーザ
ーダイオード10に供給する。その結果、レーザーダイ
オード10は電流駆動されレーザーダイオード10から
電流ILD3に対応する強度のレーザー光が不図示の光
ディスクに照射され、その反射光により情報が再生され
る。
信号22がハイレベルであることから、動作を停止して
おり、充分に高レベルの一定の電圧を出力している。し
たがって、トランジスターQ4はオフ状態となり、レー
ザーダイオード10はカレントミラー回路12からの電
流のみにより駆動される。
期間では、記録制御回路26は、一定レベルのバイアス
電圧に交流電圧を重畳した電圧、より具体的にはパルス
変調を行った電圧Vw1(図2の(C))を出力し、こ
の電圧は反転増幅回路20により反転増幅されて電圧V
w2(図2の(D))となり、エミッターフォロワー回
路18およびエミッターフォロワー回路16を通じて低
出力インピーダンスでレーザーダイオード10のアノー
ドに印加される。
駆動され、レーザーダイオード10には電圧Vw2に対
応した大きさの電流ILD3が流れ、レーザーダイオー
ド10は同電流ILD3に応じた強度のレーザー光を光
ディスクに照射し、光ディスクに記録マーク(図2の
(F))が形成される。
信号22がローレベルであることから、動作を停止して
おり、カレントミラー回路12の入力端子28から再生
制御回路24には電流は流入しない。したがって、カレ
ントミラー回路12からはレーザーダイオード10に電
流は供給されず、レーザーダイオード10はエミッター
フォロワー回路16からの電圧のみにより駆動される。
なお、電流IDL3の最小値30は、再生時および記録
時とも、レーザーダイオード10の駆動に必要な最低電
流(しきい値電流)以上の値となっている。
ザー駆動回路2では、情報再生時には、レーザーダイオ
ード10はカレントミラー回路12によって電流駆動さ
れ、カレントミラー回路12には抵抗が含まれていない
ので熱雑音の問題がなく、したがって、低ノイズで情報
再生を行うことができる。
ワー回路16により低出力インピーダンスでレーザーダ
イオード10を駆動するので、トランジスターP4のコ
レクターおよびレーザーダイオード10の寄生容量を急
速に充電して電圧を素早く立ち上げるだけの電流を供給
でき、したがって、レーザーダイオード10の駆動電流
パルスは立ち上がり時に速やかに上昇する。
ーダイオード10の微分抵抗R(図5参照)とトランジ
スターQ2のコレクターの寄生容量Cjs2およびレー
ザーダイオード10の寄生容量Cとによる時定数τ=R
(Cjs2+C)により決まる。ここで、情報再生時に
はレーザーダイオード10に流すべき電流は小さくてよ
く、カレントミラー回路12を構成するトランジスター
P4としては小型のものを使用できる。よって、寄生容
量Cjs2は小さく、時定数τが小さくなるので、パル
スの立ち下り速度も従来より向上する。したがって、情
報記録時の駆動電流パルスは、立ち上がり、立ち下りが
ともに急峻であり、したがってレーザーダイオード10
の高速駆動が可能である。
駆動回路2では、光ディスク装置における情報記録時の
高速化と情報再生時の低ノイズ化とを同時に実現するこ
とができる。これにより、記録再生時のエラーレートを
充分に低い水準に抑えることが可能となり、情報記録密
度および転送速度のさらなる向上を実現できる。
ザー駆動回路では、制御回路による制御のもとで、情報
再生時には電流駆動回路により半導体レーザーが電流駆
動され、一方、情報記録時は電圧駆動回路により半導体
レーザーが電圧駆動される。したがって、電流駆動回路
をたとえばカレントミラー回路により構成すれば、抵抗
は不要であるから熱雑音の問題がなく、低ノイズで情報
再生を行うことができる。そして、情報記録時には、電
圧駆動回路により低出力インピーダンスで半導体レーザ
ーを駆動するので充分な電流を供給することができ、寄
生容量の影響を受け難い。しかも、情報再生時には半導
体レーザーに流すべき電流は小さくてよいため、カレン
トミラー回路を構成するトランジスターとして小型のも
のを使用でき、同トランジスターに係わる寄生容量が小
さくなる。したがって、半導体レーザーを高速駆動する
ことが可能となる。よって、本発明の半導体レーザー駆
動回路では、光ディスク装置における情報記録時の高速
化と再生時の低ノイズ化とを同時に実現することができ
る。
示す回路図である。
イミングチャートである。
路図である。
イミングチャートである。
ある。
回路図である。
イミングチャートである。
6……電圧駆動回路、8……制御回路、10……レーザ
ーダイオード、12……カレントミラー回路、14……
出力端子、16……エミッターフォロワー回路、18…
…エミッターフォロワー回路、20……反転増幅回路、
22……モード選択信号、24……再生制御回路、26
……記録制御回路、28……入力端子。
Claims (12)
- 【請求項1】 光ディスクにレーザー光を照射して前記
光ディスクに対する情報の記録、および前記光ディスク
からの情報の再生を行う光ディスク装置に組み込まれ
て、前記レーザー光を発生する半導体レーザーを駆動す
る回路であって、 前記半導体レーザーを発光させるべく前記半導体レーザ
ーを電流駆動する電流駆動回路と、 前記半導体レーザーを発光させるべく前記半導体レーザ
ーを電圧駆動する電圧駆動回路と、 情報の再生時には前記電流駆動回路に前記半導体レーザ
ーを駆動させ、情報の記録時には前記電圧駆動回路に前
記半導体レーザーを駆動させる制御回路とを備えたこと
を特徴とする半導体レーザー駆動回路。 - 【請求項2】 前記電流駆動回路はカレントミラー回路
により構成されていることを特徴とする請求項1記載の
半導体レーザー駆動回路。 - 【請求項3】 前記半導体レーザーはレーザーダイオー
ドであり、前記レーザーダイオードのカソードはグラン
ドに接続され、前記カレントミラー回路の出力電流は前
記レーザーダイオードのアノードに供給されることを特
徴とする請求項2記載の半導体レーザー駆動回路。 - 【請求項4】 前記制御回路は、前記カレントミラー回
路の入力端子を通じ電流を流して前記カレントミラー回
路に前記半導体レーザーを駆動させる再生制御回路を含
むことを特徴とする請求項2記載の半導体レーザー駆動
回路。 - 【請求項5】 前記再生制御回路は、前記カレントミラ
ー回路の入力端子を通じて流す前記電流に高周波電流を
重畳させることを特徴とする請求項4記載の半導体レー
ザー駆動回路。 - 【請求項6】 前記電圧駆動回路は出力部にエミッター
フォロワー回路を含んでいることを特徴とする請求項1
記載の半導体レーザー駆動回路。 - 【請求項7】 前記半導体レーザーはレーザーダイオー
ドであり、前記レーザーダイオードのカソードはグラン
ドに接続され、前記エミッターフォロワー回路の出力電
圧は前記レーザーダイオードのアノードに印加されるこ
とを特徴とする請求項6記載の半導体レーザー駆動回
路。 - 【請求項8】 前記制御回路は、前記エミッターフォロ
ワー回路に供給する電圧を出力して前記エミッターフォ
ロワー回路に前記半導体レーザーを駆動させる記録制御
回路を含むことを特徴とする請求項6記載の半導体レー
ザー駆動回路。 - 【請求項9】 前記記録制御回路は、前記エミッターフ
ォロワー回路に供給する前記電圧に交流電圧を重畳させ
ることを特徴とする請求項8記載の半導体レーザー駆動
回路。 - 【請求項10】 前記再生制御回路は、モード選択信号
の信号レベルにもとづき、情報再生時にのみ動作するこ
とを特徴とする請求項4記載の半導体レーザー駆動回
路。 - 【請求項11】 前記記録制御回路は、モード選択信号
の信号レベルにもとづき、情報記録時にのみ動作するこ
とを特徴とする請求項8記載の半導体レーザー駆動回
路。 - 【請求項12】 前記レーザーダイオードはコモンカソ
ード型であることを特徴とする請求項3または7に記載
の半導体レーザー駆動回路。
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JP2001173887A JP4479128B2 (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 半導体レーザー駆動回路 |
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