JP2003163413A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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JP2003163413A JP2001364059A JP2001364059A JP2003163413A JP 2003163413 A JP2003163413 A JP 2003163413A JP 2001364059 A JP2001364059 A JP 2001364059A JP 2001364059 A JP2001364059 A JP 2001364059A JP 2003163413 A JP2003163413 A JP 2003163413A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カレントミラータイプの特長を損なうことな
く、オフセット電圧を容易にキャンセルして半導体レー
ザの発光量調整を正確に行うことができると共に、半導
体レーザLDにおける光出力Poの広帯域化及び集積化
を容易に実現することができる半導体レーザ装置を得
る。 【解決手段】 フォトダイオードPDから流れるモニタ
電流Imをカレントミラー回路24又は24aを介して
可変抵抗25に供給し、可変抵抗25で該モニタ電流I
mを電圧に変換して駆動回路部2又は2aに印加する構
成において、カレントミラー回路24又は24aにバイ
アス電流Ibを供給する定電流源20を有すると共に、
可変抵抗25と並列に電流Ibを供給する定電流源21
を挿入するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタの
光書き込み、光データ通信及び光ディスク等に使用され
る半導体レーザ装置に関し、特に半導体レーザの発光量
を制御する回路に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザは、小型、安価であり電流
を流すだけで容易にレーザ光を得ることができるため、
プリンタ、光ディスクや光通信等に広く用いられてい
る。半導体レーザは、図11で示すように順方向電流I
opがしきい値Ithを超えると、順方向電流に比例し
た強度のレーザ光が得られる。なお、図11において、
図11(a)は、半導体レーザの特性例を、図11(b)
は、フォトダイオードの特性例をそれぞれ示している。
しかし、半導体レーザにおける電流‐光出力特性は温度
特性を有するため、常に一定の光出力を得ようとする場
合には半導体レーザの順方向電流を制御する制御回路が
必要となる。このような半導体レーザの発光量制御はA
PC(Automatic Power Control)と呼ばれている。
【0003】APCには、半導体レーザに内蔵されたP
INフォトダイオード(以下、フォトダイオードと呼
ぶ)の出力電流が用いられる。該電流は、レーザ光の強
度に比例して増減するが温度には依存しないために、A
PCでは、この電流をモニタして一定にすることで半導
体レーザの発光量が一定になるように制御するが、該発
光量に対応したフォトダイオードPDの出力電流(以
下、これをモニタ電流と呼ぶ)Imを電圧に変換する必
要があった。このようなAPCを行う従来の半導体レー
ザ装置の例として、図12及び図13で示したようなも
のがあった。
【0004】図12及び図13の半導体レーザ装置10
0では、モニタ電流Imをカレントミラー回路101に
入力し、該カレントミラー回路101の出力側に接続さ
れた可変抵抗102で電流‐電圧変換を行っている。可
変抵抗102は、半導体レーザLDにおける発光量のば
らつきやモニタ電流Imのバラツキ等を補正するための
ものである。駆動回路部103は、外部から印加される
発光量制御電圧Vconと可変抵抗102で発生した電
圧Viが一致するように半導体レーザLDの駆動制御を
行い、半導体レーザLDから所望の発光量を得ることが
できる。
【0005】図12及び図13で示した回路を使用する
利点は、高精度の増幅器を必要としないことと、消費電
力を低減させることができ集積化に適するという点であ
る。また、フォトダイオードPDの接合容量の影響を低
減させることができ、APC制御に要する時間を短縮す
ることができる場合があった。図12のような回路は、
特開平5−63273号公報で開示されており、図13
のような回路は、実用新案登録第2519561号公報
で開示されている。
【0006】図13では、定電流源104によってカレ
ントミラー回路101にバイアス電流を供給することに
より、ゲート容量等のようなトランジスタの寄生容量
や、フォトダイオードPDの寄生接合容量をそれぞれチ
ャージさせておくことができる。このため、フォトダイ
オードPDの出力電流に対する発光量制御の応答性を更
に速くすることができ、APC制御帯域を広げることが
できる。近年レーザプリンタ、複写機は高速化が著し
く、APC制御を高速に行う意義は非常に大きい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図13のよう
に、定電流源104によってカレントミラー回路101
にあらかじめ供給されるバイアス電流Ibにより、電圧
Viにオフセット電圧(バイアス電流Ib×可変抵抗1
02の抵抗値R)が発生する。可変抵抗値R及びモニタ
電流Imは、使用する機器によってその都度異なるた
め、該オフセット電圧も当然異なる。このようなオフセ
ット電圧が生じると、発光量制御電圧Vconと半導体
レーザLDの光出力Poとの間にオフセットが生じるこ
とになる。
【0008】図14及び図15を用いて、オフセット電
圧がある場合とない場合との違いについて説明する。な
お、図14及び図15において、αは比例定数を示して
いる。図14は、オフセット電圧がない場合を示してお
り、図14(a)は光出力Poとモニタ電流Imとの関係
例を示し、光出力Poとモニタ電流Imが比例している
ことが分かる。図14(b)は電圧Viとモニタ電流Im
との関係例を示しており、Vi=R×Imであることか
ら電圧Viとモニタ電流Imは比例していることが分か
る。
【0009】また、図14(c)は電圧Viと光出力Po
との関係例を示しており、電圧Viと光出力Poが比例
していることが分かる。一方、電圧Viは、発光量制御
電圧Vconと一致するようにAPC制御が行われるこ
とから、図14(d)で示しているように、発光量制御電
圧Vconと光出力Poは比例している。すなわち、発
光量制御電圧Vconによって光出力Poをリニアに制
御することができる。
【0010】図15は、オフセット電圧がある場合を示
しており、図15(a)は光出力Poとモニタ電流Imと
の関係例を示し、図14(a)の場合と同様に光出力Po
とモニタ電流Imが比例していることが分かる。しか
し、図15(b)から分かるように、電圧Viとモニタ電
流Imとの関係において、電圧Viがオフセット電圧を
有していることが分かる。
【0011】したがって、電圧Viと光出力Poとの関
係例を示した図15(c)においても、電圧Viがオフセ
ット電圧を有している。また、Vi=Vconとなるよ
うにAPC制御が行われた場合も、図15(d)で示して
いるように、発光量制御電圧Vconと光出力Poとの
関係において、発光量制御電圧Vconがオフセット電
圧を有している。発光量制御電圧Vconは、レーザプ
リンタ等における印字濃度の調整に使用され、フルスケ
ールの値があらかじめ決められている。図14(d)と図
15(d)とを比較すると、同じフルスケール内で発光量
制御電圧Vconを変化させても、オフセット電圧があ
ると、半導体レーザLDの光出力Poの可変範囲が狭く
なるという問題があった。また、オフセット電圧は機器
ごとに異なるため、該オフセット電圧を検出してなくす
ようにする必要があった。
【0012】本発明は、前記のような問題を解決するた
めになされたものであり、カレントミラータイプの特長
を損なうことなく、オフセット電圧を容易にキャンセル
して半導体レーザの発光量調整を正確に行うことができ
ると共に、半導体レーザLDにおける光出力Poの広帯
域化及び集積化を容易に実現することができる半導体レ
ーザ装置を得ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザ装置は、半導体レーザと、入力される制御信号に応
じて該半導体レーザに流れる電流を制御して半導体レー
ザの駆動を行う駆動回路部と、前記半導体レーザの発光
量を検出し該発光量が所定値で一定になるように駆動回
路部に制御信号を出力して動作制御を行う制御回路部と
を備える半導体レーザ装置において、前記制御回路部
は、前記半導体レーザの発光量に応じた電流を出力する
フォトダイオードと、該フォトダイオードの出力電流が
入力される第1のカレントミラー回路と、該第1のカレ
ントミラー回路に所定のバイアス電流を供給する第1の
定電流源と、前記第1のカレントミラー回路の出力電流
における該第1の定電流源によるバイアス電流分をバイ
パスする第2の定電流源と、該第2の定電流源によって
前記バイアス電流分がバイパスされた第1のカレントミ
ラー回路の出力電流を電圧に変換して前記駆動回路部に
対する制御信号として出力する電流‐電圧変換回路とを
備えるものである。
【0014】また、この発明に係る半導体レーザ装置
は、半導体レーザと、入力される制御信号に応じて該半
導体レーザに流れる電流を制御して半導体レーザの駆動
を行う駆動回路部と、前記半導体レーザの発光量を検出
し該発光量が所定値で一定になるように駆動回路部に制
御信号を出力して動作制御を行う制御回路部とを備える
半導体レーザ装置において、前記制御回路部は、前記半
導体レーザの発光量に応じた電流を出力するフォトダイ
オードと、該フォトダイオードの出力電流が入力される
第1のカレントミラー回路と、該第1のカレントミラー
回路に所定のバイアス電流を供給する第1の定電流源
と、前記第1のカレントミラー回路の出力電流における
該第1の定電流源によるバイアス電流分をバイパスする
第2の定電流源と、該第2の定電流源によって前記バイ
アス電流分がバイパスされた前記第1のカレントミラー
回路の出力電流が入力される第2のカレントミラー回路
と、該第2のカレントミラー回路の出力電流を電圧に変
換して前記駆動回路部に対する制御信号として出力する
電流‐電圧変換回路とを備えるものである。
【0015】具体的には、前記第2の定電流源は、第1
の定電流源と同じ定電流を供給するようにした。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、図面に示す実施の形態に基
づいて、本発明を詳細に説明する。 第1の実施の形態.図1は、本発明の第1の実施の形態
における半導体レーザ装置の例を示した図である。な
お、図1では、CMOSで構成した場合を例にして示し
ている。図1において、半導体レーザ装置1は、半導体
レーザLDと、入力された制御信号に応じて該半導体レ
ーザLDに流れる電流を制御して半導体レーザLDの駆
動を行う駆動回路部2と、半導体レーザLDの発光量を
検出し該検出した発光量が所定値で一定になるように駆
動回路部2に制御信号を出力する制御回路部3とで構成
されている。
【0017】駆動回路部2は、半導体レーザLDを駆動
するPチャネル型MOSトランジスタ(以下、PMOS
トランジスタと呼ぶ)11と、制御回路部3から入力さ
れる電圧Viが外部から入力される発光量制御電圧Vc
onになるようにPMOSトランジスタ11の動作制御
を行う制御部12とで構成されている。電源電圧VDD
と接地との間には、PMOSトランジスタ11と半導体
レーザLDの直列回路が接続されており、制御部12
は、制御回路部3から入力された電圧Viが発光量制御
電圧VconになるようにPMOSトランジスタ11の
ゲートに制御信号を出力する。
【0018】制御回路部3は、寄生接合容量C1を有す
るフォトダイオードPD、定電流源20,21、PMO
Sトランジスタ22及び23で形成されたカレントミラ
ー回路24、及び半導体レーザLDの発光量を所望の値
に設定するために使用する可変抵抗25で構成されてい
る。可変抵抗25は、トリミングによって抵抗値の調整
が行われる抵抗であってもよい。なお、定電流源20は
第1の定電流源を、定電流源21は第2の定電流源を、
カレントミラー回路24は第1のカレントミラー回路を
それぞれなす。電源電圧VDDはPMOSトランジスタ
22を介してフォトダイオードPDのカソードに印加さ
れ、フォトダイオードPDのアノードは接地電圧に接続
されている。定電流源20は、PMOSトランジスタ2
2に所定の定電流Ibをバイアス電流として供給してい
る。
【0019】カレントミラー回路24において、PMO
Sトランジスタ22及び23の各ゲートは接続され、該
接続部はPMOSトランジスタ22のドレインに接続さ
れており、PMOSトランジスタ22及び23の各ソー
スには電源電圧VDDがそれぞれ印加されている。ま
た、PMOSトランジスタ23のドレインと接地電圧と
の間に可変抵抗25と定電流源21が並列に接続され、
PMOSトランジスタ23のドレインと可変抵抗25の
接続部の電圧Viが駆動回路部2に出力される。
【0020】このような構成において、光検出器をなす
フォトダイオードPDの出力電流であるモニタ電流Im
と定電流源20からの定電流が、カレントミラー回路2
4によって可変抵抗25に流される。定電流源20は、
わずかな所定のバイアス電流をカレントミラー回路24
に流すものである。半導体レーザLDからの光出力に応
じたモニタ電流Imが、フォトダイオードPDからカレ
ントミラー回路24の入力をなすPMOSトランジスタ
22に入力されると、カレントミラー回路24の出力を
なすPMOSトランジスタ23から可変抵抗25に同様
の電流が流れる。
【0021】このため、モニタ電流Imが可変抵抗25
の電圧降下となり、モニタ電流Imが電流‐電圧変換さ
れる。ここで、定電流源20からの定電流によってカレ
ントミラー回路24はあらかじめバイアスされているた
め、フォトダイオードPDの寄生接合容量C1を充放電
する時間を短縮することができ、可変抵抗25における
電圧降下のセトリング時間を速くすることができる。可
変抵抗25での電圧降下を、光出力制御を行う駆動回路
部2にフィードバックすることで、高速にAPCの制御
を行うことができる。
【0022】このように、半導体レーザLDから照射さ
れたレーザ光の一部はフォトダイオードPDに入射し、
フォトダイオードPDは半導体レーザLDの発光強度に
比例した電流Imを出力する。ここで、カレントミラー
回路24は定電流源20からのバイアス電流Ibにより
あらかじめバイアスされた状態にある。したがって、カ
レントミラー回路24の出力側トランジスタであるPM
OSトランジスタ23から、(Im+Ib)の電流が流れ
る。しかし、定電流源20と同じ電流Ibの供給を行う
定電流源21を可変抵抗25に並列に接続したことか
ら、電流Ibは定電流源21によってバイパスされて可
変抵抗25にはモニタ電流Imのみが流れる。可変抵抗
25の抵抗値をR25とすると可変抵抗25の両端には
(R25×Im)の電圧が発生し、定電流源20の定電流
Ibによるオフセット電圧をキャンセルすることができ
る。
【0023】実際の回路では、定電流源20によるバイ
アス電流をキャンセルするために挿入された定電流源2
1は、トランジスタ、例えば制御信号として所定の定電
圧が印加された1つのトランジスタで構成されている。
該トランジスタは、ユニポーラトランジスタである場
合、飽和領域(バイポーラトランジスタでは線形領域)
で動作する必要があり、モニタ電流Imの値によっては
三極管領域(バイポーラトランジスタでは線形領域)で
動作する可能性がある。図1では、定電流源21が、ゲ
ートに所定の電圧が印加されたNチャネル型MOSトラ
ンジスタ(以下、NMOSトランジスタと呼ぶ)で形成
されている場合を例にして示している。
【0024】図1で示した半導体レーザ装置1の構成に
おいて、モニタ電流Imの値に対する電圧Viの関係を
図2に示す。図2において、モニタ電流Imが(1)の
領域にある場合、(Im×R25)の値である電圧Viが
小さいと、定電流源21のNMOSトランジスタにおけ
るソース・ドレイン間電圧Vdsの値が小さく、定電流
源21のNMOSトランジスタは三極管領域で動作する
ことになる。したがって、定電流源21は、定電流源を
なさず、モニタ電流Imを正確に検出することができな
い。
【0025】次に、モニタ電流Imが図2の(2)の領
域にある場合、モニタ電流Imが増加し、定電流源21
のNMOSトランジスタにおけるソース・ドレイン間電
圧Vdsの値が大きくなり、定電流源21のNMOSト
ランジスタに定電流Ibが流れることから、可変抵抗2
5にモニタ電流Imが流れる。更にモニタ電流Imが図
2の(3)の領域まで増加すると、カレントミラー回路
24の出力段をなすPMOSトランジスタ23のソース
・ドレイン間電圧Vdsが小さくなり、PMOSトラン
ジスタ23から出力される電流が小さくなることから、
定電流源21のNMOSトランジスタは再び三極管領域
で動作することになる。これらのことから、電圧Viと
モニタ電流Imが、図2における(2)の領域である場
合において、定電流源21は、定電流源20によるバイ
アス電流をキャンセルさせることができる。
【0026】ここで、半導体レーザLDにはアノードコ
モンタイプとカソードコモンタイプがあり、図1では半
導体レーザLDのカソードとフォトダイオードPDのア
ノードが接続されたカソードコモンタイプを例にして説
明した。これに対して、半導体レーザLDのアノードと
フォトダイオードPDのカソードが接続されたアノード
コモンタイプの半導体レーザLDを使用した場合は、図
1の回路が図3のようになる。なお、図3では、図1と
同じものは同じ符号で示しており、ここではその説明を
省略すると共に図1との相違点のみ説明する。
【0027】図3における図1との相違点は、駆動回路
部2のPMOSトランジスタ11をNチャネル型MOS
トランジスタ(以下、NMOSトランジスタと呼ぶ)1
1aに替え、制御回路部3のPMOSトランジスタ22
及び23をNMOSトランジスタ22a及び23aに替
えたことにある。これに伴って、図1の駆動回路2を駆
動回路2aに、図1の制御部12を制御部12aに、図
1の制御回路部3を制御回路部3aにした。
【0028】図3において、駆動回路部2aは、半導体
レーザLDを駆動するNMOSトランジスタ11aと、
制御回路部3aからの制御信号に応じてNMOSトラン
ジスタ11aの動作制御を行う制御部12aとで構成さ
れている。電源電圧VDDと接地との間には、半導体レ
ーザLDとNMOSトランジスタ11aの直列回路が接
続されており、制御部12aは、制御回路部3aから入
力された電圧Viが発光量制御電圧Vconになるよう
にNMOSトランジスタ11aのゲートに制御信号を出
力する。
【0029】制御回路部3aは、寄生接合容量C1を有
するフォトダイオードPD、定電流源20,21、NM
OSトランジスタ22a及び23aで形成されたカレン
トミラー回路24a、及び半導体レーザLDの発光量を
所望の値に設定するために使用する可変抵抗25で構成
されている。この場合、カレントミラー回路24aが第
1のカレントミラー回路をなす。フォトダイオードPD
において、カソードは電源電圧VDDに接続され、アノ
ードはNMOSトランジスタ22aを介して接地電圧に
接続され、定電流源20は、NMOSトランジスタ22
aに所定の定電流Ibをバイアス電流として供給してい
る。
【0030】カレントミラー回路24aにおいて、NM
OSトランジスタ22a及び23aの各ゲートは接続さ
れ、該接続部はNMOSトランジスタ22aのドレイン
に接続されており、NMOSトランジスタ22a及び2
3aの各ソースは接地電圧にそれぞれ接続されている。
また、電源電圧VDDとNMOSトランジスタ23aの
ドレインとの間に可変抵抗25が接続され、NMOSト
ランジスタ23aのドレインと可変抵抗25の接続部の
電圧Viが駆動回路部2aに出力される。
【0031】このような構成において、光検出器をなす
フォトダイオードPDを流れるモニタ電流Imと定電流
源20から流れるわずかな定電流Ibが、カレントミラ
ー回路24aによって可変抵抗25に流される。半導体
レーザLDからの光出力に応じたモニタ電流Imが、カ
レントミラー回路24aのNMOSトランジスタ22a
に流れると、カレントミラー回路24aのNMOSトラ
ンジスタ23aによって可変抵抗25に同様の電流が流
れる。
【0032】このため、モニタ電流Imが可変抵抗25
の電圧降下となって、モニタ電流Imが電流‐電圧変換
される。ここで、定電流源20からの定電流Ibによっ
てカレントミラー回路24aはあらかじめバイアスされ
ているため、図1の場合と同様に、可変抵抗25におけ
る電圧降下のセトリング時間を速くすることができ、高
速にAPCの制御を行うことができる。
【0033】一方、カレントミラー回路24aは定電流
源20からのバイアス電流Ibによりあらかじめバイア
スされた状態にある。したがって、カレントミラー回路
24aの出力側トランジスタであるNMOSトランジス
タ23aには、(Im+Ib)の電流が流れる。しかし、
定電流源20と同じ電流Ibの供給を行う定電流源21
を可変抵抗25に並列に接続したことから、電流Ibは
定電流源21によってバイパスされ、可変抵抗25には
モニタ電流Imのみが流れる。このため、可変抵抗25
の両端には(R25×Im)の電圧が発生し、定電流源2
0の定電流Ibによるオフセット電圧をキャンセルする
ことができる。
【0034】一方、図1及び図3では、CMOSで構成
した場合を例にして説明したが、MOSトランジスタの
代わりにバイポーラトランジスタを使用してもよい。こ
のようにした場合、図1の回路は図4のようになり、図
3の回路は図5のようになる。図4において、図1の各
PMOSトランジスタをそれぞれpnpトランジスタに
置き換えた以外は図1の動作と同じであり、図5におい
ても、図3の各NMOSトランジスタをそれぞれnpn
トランジスタに置き換えた以外は図3の動作と同じであ
ることからその動作説明は省略する。
【0035】なお、図4及び図5では、バイポーラトラ
ンジスタを使用した回路であることから電源電圧をVC
Cと示している。このように、図1及び図3〜図5のい
ずれの構成においても、電圧Viとモニタ電流Imが図
2における(2)の領域になるようにすれば、半導体レ
ーザLDの光出力Poを発光量制御電圧Vconに比例
させて制御することができる。
【0036】このように、本第1の実施の形態における
半導体レーザ装置は、フォトダイオードPDから流れる
モニタ電流Imをカレントミラー回路24又は24aを
介して可変抵抗25に供給し、可変抵抗25で該モニタ
電流Imを電圧に変換して駆動回路部2又は2aに印加
する構成において、カレントミラー回路24又は24a
にバイアス電流Ibを供給する定電流源20を有すると
共に、可変抵抗25と並列に電流Ibを供給する定電流
源21を挿入するようにした。このことから、簡単な回
路で、オフセット電圧を容易にキャンセルさせて半導体
レーザの発光量調整を正確に行うことができると共に、
半導体レーザLDにおける光出力Poの広帯域化及び集
積化を容易に実現することができる。
【0037】第2の実施の形態.前記第1の実施の形態
では、フォトダイオードPDからのモニタ電流Imを可
変抵抗25に供給するために1段構成のカレントミラー
回路を使用したが、該カレントミラー回路を2段構成に
してもよく、このようにしたものを本発明の第2の実施
の形態とする。図6は、本発明の第2の実施の形態にお
ける半導体レーザ装置の例を示した図であり、CMOS
で構成した場合を例にして示している。なお、図6で
は、図1と同じものは同じ符号で示しており、ここでは
その説明を省略すると共に図1との相違点のみ説明す
る。
【0038】図6における図1との相違点は、カレント
ミラー回路24から出力された電流を可変抵抗25に供
給するカレントミラー回路32を追加して、定電流源2
1を該カレントミラー回路32の入力側トランジスタの
両端に接続し、図1の駆動回路部2を図3の駆動回路部
2aに置き換えて半導体レーザLDを電源電圧VDDと
駆動回路部2aとの間に接続するようにしたことにあ
り、これに伴って、図1の制御回路部3を制御回路部3
1にし、図1の半導体レーザ装置1を半導体レーザ装置
30にした。図6において、半導体レーザ装置30は、
半導体レーザLDと、駆動回路部2aと、半導体レーザ
LDの発光量を検出し該検出した発光量が所定値で一定
になるように駆動回路部2aに制御信号を出力する制御
回路部31とで構成されている。
【0039】制御回路部31は、フォトダイオードPD
と、定電流源20,21と、カレントミラー回路24
と、可変抵抗25と、NMOSトランジスタ33及び3
4で形成されたカレントミラー回路32とで構成されて
いる。なお、カレントミラー回路32は、第2のカレン
トミラー回路をなす。カレントミラー回路32におい
て、NMOSトランジスタ33及び34の各ゲートは接
続され、該接続部はNMOSトランジスタ33のドレイ
ンに接続されており、NMOSトランジスタ33及び3
4の各ソースは接地電圧に接続されている。また、NM
OSトランジスタ33と並列に定電流源21が接続さ
れ、電源電圧VDDとNMOSトランジスタ34のドレ
インとの間に可変抵抗25が接続されている。可変抵抗
25とNMOSトランジスタ34のドレインとの接続部
の電圧Viが駆動回路部2aに出力される。
【0040】このような構成において、モニタ電流Im
と定電流源20からの定電流Ibが、カレントミラー回
路24によってカレントミラー回路32の入力側トラン
ジスタをなすNMOSトランジスタ33に流される。こ
こで、定電流源21は、定電流源20と同じ電流Ibを
流すことから、カレントミラー回路24から出力される
電流Ibは定電流源21に流れてバイパスされ、カレン
トミラー回路32の入力側トランジスタであるNMOS
トランジスタ33にはモニタ電流Imのみが流れる。N
MOSトランジスタ33に流れたモニタ電流Imが、カ
レントミラー回路32の出力をなすNMOSトランジス
タ34によって可変抵抗25に流される。このため、モ
ニタ電流Imが可変抵抗25の電圧降下となり、モニタ
電流Imが正確に電流‐電圧変換される。
【0041】図6で示した半導体レーザ装置30の構成
において、モニタ電流Imの値に対する電圧Viの関係
を図7に示す。定電流源20によるバイアス電流Ibに
よって生じたオフセットをキャンセルする定電流源21
は、カレントミラー回路32の入力側トランジスタ33
に並列に挿入されている。このため、カレントミラー回
路32にはモニタ電流Imのみが入力され、そのカレン
トミラー回路32の出力端に接続された可変抵抗25に
は(R25×Im)の電圧が発生する。すなわち、定電流
源20によるバイアス電流によって生じたオフセットを
キャンセルすることができ、図7における(1)の領域
のような、電圧ViがIm=0からモニタ電流Imに正
比例した特性を得ることができる。
【0042】可変抵抗25には、モニタ電流Imのみが
正確に流されており、モニタ電流Imに応じた正確な電
圧Viを得ることができる。また、図7における(2)
の領域では、モニタ電流Imが増加するとカレントミラ
ー回路32の出力側トランジスタ34のドレイン・ソー
ス間電圧Vdsが確保されず、前記のような三極管領域
となる。これらのことから、電圧Viとモニタ電流Im
が、図7における(1)の領域である場合において、定
電流源21は、定電流源20によるバイアス電流をキャ
ンセルさせることができる。
【0043】前記第1の実施の形態でも述べたように、
半導体レーザLDにはアノードコモンタイプとカソード
コモンタイプがあり、図6では半導体レーザLDのカソ
ードとフォトダイオードPDのアノードが接続されたカ
ソードコモンタイプを例にして説明した。これに対し
て、半導体レーザLDのアノードとフォトダイオードP
Dのカソードが接続されたアノードコモンタイプの半導
体レーザLDを使用した場合は、図6の回路が図8のよ
うになる。なお、図8では、図3と同じものは同じ符号
で示しており、ここではその説明を省略すると共に図3
との相違点のみ説明する。
【0044】図8における図3との相違点は、カレント
ミラー回路24aから出力された電流を可変抵抗25に
供給するカレントミラー回路32aを追加して、定電流
源21を該カレントミラー回路32aの入力側トランジ
スタの両端に接続し、図3の駆動回路部2aを図1の駆
動回路部2に置き換えて半導体レーザLDを駆動回路部
2と接地電圧との間に接続するようにしたことにあり、
これに伴って、図3の制御回路部3aを制御回路部31
aにし、図3の半導体レーザ装置1を半導体レーザ装置
30にした。
【0045】制御回路部31aは、フォトダイオードP
D、定電流源20,21、カレントミラー回路24a、
PMOSトランジスタ33a及び34aで形成されたカ
レントミラー回路32a、及び可変抵抗25で構成され
ている。この場合、カレントミラー回路32aが第2の
カレントミラー回路をなす。フォトダイオードPDにお
いて、カソードは電源電圧VDDに接続され、アノード
はNMOSトランジスタ22aを介して接地電圧に接続
され、定電流源20は、NMOSトランジスタ22aに
所定の定電流Ibをバイアス電流として供給している。
【0046】カレントミラー回路32aにおいて、PM
OSトランジスタ33a及び34aの各ゲートは接続さ
れ、該接続部はPMOSトランジスタ33aのドレイン
に接続されており、PMOSトランジスタ33a及び3
4aの各ソースは電源電圧VDDに接続されている。ま
た、PMOSトランジスタ34aのドレインと接地電圧
との間に可変抵抗25が接続され、PMOSトランジス
タ34aのドレインと可変抵抗25の接続部の電圧Vi
が駆動回路部2に出力される。
【0047】このような構成において、モニタ電流Im
と定電流源20からの定電流Ibが、カレントミラー回
路24aによってカレントミラー回路32aの入力側ト
ランジスタをなすPMOSトランジスタ33aに流され
る。ここで、定電流源21は、定電流源20と同じ電流
Ibを流すことから、カレントミラー回路24aから出
力される電流Ibは定電流源21に流れてバイパスさ
れ、カレントミラー回路32aの入力側トランジスタで
あるNMOSトランジスタ33aにはモニタ電流Imの
みが流れる。NMOSトランジスタ33aに流れたモニ
タ電流Imが、カレントミラー回路32aの出力をなす
NMOSトランジスタ34aによって可変抵抗25に流
れる。このため、モニタ電流Imが可変抵抗25の電圧
降下となり、モニタ電流Imが正確に電流‐電圧変換さ
れる。
【0048】一方、図6及び図8では、CMOSで構成
した場合を例にして説明したが、MOSトランジスタの
代わりにバイポーラトランジスタを使用してもよい。こ
のようにした場合、図6の回路は図9のようになり、図
8の回路は図10のようになる。図9において、図6の
各PMOSトランジスタをそれぞれpnpトランジスタ
に、図6の各NMOSトランジスタをそれぞれnpnト
ランジスタに置き換えた以外は図6の動作と同じであ
り、図10においても、図8の各NMOSトランジスタ
をそれぞれnpnトランジスタに、図8の各PMOSト
ランジスタをそれぞれpnpトランジスタに置き換えた
以外は図8の動作と同じであることからその動作説明は
省略する。
【0049】なお、図9及び図10では、バイポーラト
ランジスタを使用した回路であることから電源電圧をV
CCと示している。このように、図6及び図8〜図10
のいずれの構成においても、電圧Viとモニタ電流Im
が図7における(1)の領域になるようにすれば、半導
体レーザLDの光出力Poを発光量制御電圧Vconに
比例させて制御することができる。
【0050】このように、本第2の実施の形態における
半導体レーザ装置は、フォトダイオードPDから流れる
モニタ電流Imをカレントミラー回路24及び32を介
して、又はカレントミラー回路24a及び32aを介し
て可変抵抗25に供給し、可変抵抗25で該モニタ電流
Imを電圧に変換して駆動回路部2又は2aに印加する
構成において、カレントミラー回路24又は24aにバ
イアス電流Ibを供給する定電流源20を有すると共
に、カレントミラー回路32及び32aの入力側トラン
ジスタと並列に電流Ibを供給する定電流源21を挿入
するようにした。このことから、前記第1の実施の形態
と同様の効果を得ることができると共に、図7で示した
ように、定電流源20によるバイアス電流をキャンセル
させることができる電圧Viとモニタ電流Imの領域を
拡大させることができ、使用可能範囲を広げることがで
きる。
【0051】
【発明の効果】前記の説明から明らかなように、本発明
の半導体レーザ装置によれば、半導体レーザの発光量に
応じた電流を出力するフォトダイオードと、フォトダイ
オードからの電流が入力される第1のカレントミラー回
路と、第1のカレントミラー回路に所定のバイアス電流
を供給する第1の定電流源と、第1のカレントミラー回
路の出力電流における該第1の定電流源によるバイアス
電流分をバイパスする第2の定電流源と、該第2の定電
流源によって前記バイアス電流分がバイパスされた第1
のカレントミラー回路の出力電流を電圧に変換する電流
‐電圧変換回路とを備え、電流‐電圧変換回路で変換さ
れた電圧に応じて半導体レーザに流れる電流を制御する
ようにした。このことから、フォトダイオードにおける
寄生接合容量の影響を減らして半導体レーザの発光量制
御に要する時間を短縮させることができると共に、簡単
な回路でオフセット電圧を容易になくして半導体レーザ
の発光量調整を正確に行うことができるため、集積化及
び低消費電力化を図ることができ、半導体レーザLDに
おける光出力Poの制御回路の広帯域化を容易に実現す
ることができる。
【0052】また、第1のカレントミラー回路の出力電
流における該第1の定電流源によるバイアス電流分が該
第2の定電流源によってバイパスされた、前記第1のカ
レントミラー回路の出力電流が入力される第2のカレン
トミラー回路を更に備え、電流‐電圧変換回路は、該第
2のカレントミラー回路の出力電流を電圧に変換して前
記駆動回路部に対する制御信号として出力するようにし
た。このことから、フォトダイオードにおける寄生接合
容量の影響を減らして半導体レーザの発光量制御に要す
る時間を短縮させることができると共に、簡単な回路で
オフセット電圧を容易になくして半導体レーザの発光量
調整を正確に行うことができるため、集積化及び低消費
電力化を図ることができ、半導体レーザLDにおける光
出力Poの制御回路の広帯域化を容易に実現することが
できる。更に、駆動回路部に対する制御信号とフォトダ
イオードの出力電流において、第2の定電流源によって
バイアス電流をキャンセルさせることができる領域を拡
大させることができ、使用可能範囲を広げることができ
る。
【0053】具体的には、前記第2の定電流源は、第1
の定電流源と同じ定電流を供給するようにしたことか
ら、第1の定電流源によるバイアス電流によって生じ各
機器ごとに異なるオフセットを確実になくすことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態における半導体レ
ーザ装置の例を示した図である。
【図2】 図1の半導体レーザ装置1の特性例を示した
図である。
【図3】 本発明の第1の実施の形態における半導体レ
ーザ装置の他の例を示した図である。
【図4】 本発明の第1の実施の形態における半導体レ
ーザ装置の他の例を示した図である。
【図5】 本発明の第1の実施の形態における半導体レ
ーザ装置の他の例を示した図である。
【図6】 本発明の第2の実施の形態における半導体レ
ーザ装置の例を示した図である。
【図7】 図6の半導体レーザ装置30の特性例を示し
た図である。
【図8】 本発明の第2の実施の形態における半導体レ
ーザ装置の他の例を示した図である。
【図9】 本発明の第2の実施の形態における半導体レ
ーザ装置の他の例を示した図である。
【図10】 本発明の第2の実施の形態における半導体
レーザ装置の他の例を示した図である。
【図11】 半導体レーザとフォトダイオードの各特性
例を示した図である。
【図12】 従来の半導体レーザ装置の例を示した図で
ある。
【図13】 従来の半導体レーザ装置の他の例を示した
図である。
【図14】 図12の半導体レーザ装置における特性例
を示した図である。
【図15】 図13の半導体レーザ装置における特性例
を示した図である。
【符号の説明】
1,30 半導体レーザ装置 2,2a 駆動回路部 3,3a,31,31a 制御回路部 12,12a 制御部 20,21 定電流源 24,24a,32,32a カレントミラー回路 25 可変抵抗 LD 半導体レーザ PD フォトダイオード C1 寄生接合容量
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/04 H04B 9/00 Y 5K102 10/06 10/14 10/26 10/28 Fターム(参考) 2C362 AA53 AA55 AA59 AA61 5D119 BA01 FA05 HA44 HA68 5D789 BA01 FA05 HA44 HA68 5F049 MA01 NB01 NB08 NB10 RA07 UA17 5F073 BA04 EA14 EA15 GA03 GA12 GA38 5K102 AA51 MA01 MB02 MC05 MC12 MC24 MH12 MH22 PB01 PH31

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザと、入力される制御信号に
    応じて該半導体レーザに流れる電流を制御して半導体レ
    ーザの駆動を行う駆動回路部と、前記半導体レーザの発
    光量を検出し該発光量が所定値で一定になるように駆動
    回路部に制御信号を出力して動作制御を行う制御回路部
    とを備える半導体レーザ装置において、 前記制御回路部は、 前記半導体レーザの発光量に応じた電流を出力するフォ
    トダイオードと、 該フォトダイオードの出力電流が入力される第1のカレ
    ントミラー回路と、 該第1のカレントミラー回路に所定のバイアス電流を供
    給する第1の定電流源と、 前記第1のカレントミラー回路の出力電流における該第
    1の定電流源によるバイアス電流分をバイパスする第2
    の定電流源と、 該第2の定電流源によって前記バイアス電流分がバイパ
    スされた第1のカレントミラー回路の出力電流を電圧に
    変換して前記駆動回路部に対する制御信号として出力す
    る電流‐電圧変換回路と、を備えることを特徴とする半
    導体レーザ装置。
  2. 【請求項2】 半導体レーザと、入力される制御信号に
    応じて該半導体レーザに流れる電流を制御して半導体レ
    ーザの駆動を行う駆動回路部と、前記半導体レーザの発
    光量を検出し該発光量が所定値で一定になるように駆動
    回路部に制御信号を出力して動作制御を行う制御回路部
    とを備える半導体レーザ装置において、 前記制御回路部は、 前記半導体レーザの発光量に応じた電流を出力するフォ
    トダイオードと、 該フォトダイオードの出力電流が入力される第1のカレ
    ントミラー回路と、 該第1のカレントミラー回路に所定のバイアス電流を供
    給する第1の定電流源と、 前記第1のカレントミラー回路の出力電流における該第
    1の定電流源によるバイアス電流分をバイパスする第2
    の定電流源と、 該第2の定電流源によって前記バイアス電流分がバイパ
    スされた前記第1のカレントミラー回路の出力電流が入
    力される第2のカレントミラー回路と、 該第2のカレントミラー回路の出力電流を電圧に変換し
    て前記駆動回路部に対する制御信号として出力する電流
    ‐電圧変換回路と、を備えることを特徴とする半導体レ
    ーザ装置。
  3. 【請求項3】 前記第2の定電流源は、第1の定電流源
    と同じ定電流を供給することを特徴とする請求項1又は
    2記載の半導体レーザ装置。
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