JP2004193348A

JP2004193348A - レーザダイオード制御装置、制御用閾値決定方法及びレーザダイオード制御方法

Info

Publication number: JP2004193348A
Application number: JP2002359602A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Hidaka; 裕敏日高
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】ＡＰＣ制御が発振することを防止できるレーザダイオード制御装置、制御用閾値決定方法及びレーザダイオード制御方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、レーザダイオード１６に供給するべき電流の値を所定の１ステップ調整することを停止するための閾値ＴＨ_lを、レーザダイオードに供給するべき電流の値を所定の１ステップ調整した場合のモニタ結果の変化量である特性変化量ΔＩ_PDの半分より大きい値に決定し、モニタ結果とモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄの絶対値Ｄ_abが閾値より大きい場合にモニタ結果とモニタ目標値との差に応じてレーザダイオードに供給するべき電流の値を決定することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオード制御装置、制御用閾値決定方法及びレーザダイオード制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザダイオード（以下、「ＬＤ」という）の光出力パワー及び消光比は温度によって変動するので、光出力パワー及び消光比を一定にするには制御が必要である。通常、ＬＤはレーザ駆動回路から電流が供給されて発光する。そして、そのＬＤに供給される電流によりＬＤの光出力パワー及び消光比が決まる。従って、光出力パワー及び消光比を一定にするには、ＬＤに供給するべき電流を制御すれば良い。このような制御は、Auto Power Control（以下、「ＡＰＣ制御」という）として知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＡＰＣ制御では、ＬＤの後端面から出力される光の強度を受光素子でモニタし、そのモニタ結果とモニタ目標値との差に応じてＬＤに供給するべき電流の値を調整する。ここで、モニタ目標値とは、ＬＤが前端面から目標とする強度の光を出力している場合にそのＬＤの後端面から出力されている光の強度を受光素子でモニタしたときのモニタ結果である。
【０００４】
通常、ＡＰＣ制御では、モニタ結果がモニタ目標値に完全に一致しなくてもある一定の幅を許容しており、モニタ結果とモニタ目標値との差の絶対値が閾値より小さくなった場合に停止するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１９６１８５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＬＤ、レーザ駆動回路及び受光素子を含んで構成されるレーザモジュールによってはＡＰＣ制御が停止せずに発振する状態が生じる場合があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＡＰＣ制御が発振することを防止できるレーザダイオード制御装置、制御用閾値決定方法及びレーザダイオード制御方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明者はＡＰＣ制御に関し鋭意研究を重ねて以下のことを見出した。
【０００９】
通常、ＡＰＣ制御を停止するための閾値は、レーザダイオード、レーザ駆動回路及び受光素子を含んで構成される全てのレーザモジュールで一律に設定されていた。また、ＡＰＣ制御においてレーザダイオードに供給するべき電流の値を所定の１ステップ調整した場合のモニタ結果の変化量である特性変化量は、レーザモジュール毎に異なっていた。特性変化量がレーザモジュール毎に異なるのに対して閾値が全てのレーザモジュールで一律に設定されていると、特性変化量が閾値の２倍よりも大きくなる場合があった。そして、特性変化量が閾値の２倍よりも大きくなると、ＡＰＣ制御において供給するべき電流の値を所定の１ステップ調整した場合に、モニタ結果とモニタ目標値との差の絶対値が閾値より小さくならずに発振する。即ち、ＡＰＣ制御の発振は、レーザモジュール固有の特性変化量が、全てのレーザモジュールで一律に設定されている閾値の２倍よりも大きくなった場合に生じていた。
【００１０】
そこで、上記課題を解決するために本発明に係るレーザダイオード制御装置は、レーザダイオードの光量のモニタ結果とモニタ目標値との差に応じてレーザダイオードに供給するべき電流の値を所定の１ステップずつ調整することでレーザダイオードの発光を制御するレーザダイオード制御装置であって、レーザダイオードに供給するべき電流の値を所定の１ステップ調整することを停止するための閾値を、レーザダイオードに供給するべき電流の値を所定の１ステップ調整した場合のモニタ結果の変化量である特性変化量の半分より大きい値に決定する閾値決定手段と、モニタ結果とモニタ目標値との差の絶対値が閾値より大きい場合には、モニタ結果とモニタ目標値との差に応じてレーザダイオードに供給するべき電流の値を決定する供給電流決定手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のレーザダイオード制御方法は、レーザダイオードの光量のモニタ結果とモニタ目標値との差に応じてレーザダイオードに供給するべき電流の値を所定の１ステップずつ調整することでレーザダイオードの発光を制御する方法であって、レーザダイオードに供給するべき電流の値を所定の１ステップ調整することを停止するための閾値を、レーザダイオードに供給するべき電流の値を所定の１ステップ調整した場合のモニタ結果の変化量である特性変化量の半分より大きい値に決定し、モニタ結果とモニタ目標値との差の絶対値が閾値より大きい場合にモニタ結果とモニタ目標値との差に応じてレーザダイオードに供給するべき電流の値を決定することを特徴とする。
【００１２】
上記の本発明に係るレーザダイオード制御装置及びレーザダイオード制御方法によれば、レーザダイオードに供給するべき電流の値を所定の１ステップ調整することを停止するための閾値が特性変化量の半分より大きい値に決定される。そして、モニタ結果とモニタ目標値との差の絶対値が閾値より大きい場合にモニタ結果とモニタ目標値との差に応じてレーザダイオードに供給するべき電流の値が決定される。閾値を特性変化量の半分より大きい値に決定しているので、供給するべき電流の値を所定の１ステップずつ調整することでモニタ結果とモニタ目標値との差の絶対値を閾値より小さくすることができる。
【００１３】
また、本発明に係るレーザダイオード制御装置において、特性変化量を、基準レーザダイオードにおけるモニタ目標値と基準レーザダイオードにおける特性変化量とレーザダイオードのモニタ目標値とから算出することが好適である。
【００１４】
また、本発明に係るレーザダイオード制御方法において、特性変化量を、基準レーザダイオードにおけるモニタ目標値と基準レーザダイオードにおける特性変化量とレーザダイオードにおけるモニタ目標値とから算出することが好適である。
【００１５】
尚、基準レーザダイオードとは、特性変化量の測定を実施したレーザダイオードのことをいう。
【００１６】
上記のような構成によれば、制御すべきレーザダイオード毎に特性変化量を基準レーザダイオードにおけるモニタ目標値と基準レーザダイオードにおける特性変化量とレーザダイオードにおけるモニタ目標値とから算出することができる。
【００１７】
また、本発明に係る制御用閾値決定方法は、レーザダイオードの光量のモニタ結果とモニタ目標値との差に応じてレーザダイオードに供給するべき電流の値を所定の１ステップずつ調整することでレーザダイオードの発光を制御する方法に用いられる閾値を決定する方法であって、レーザダイオードに供給するべき電流の値を所定の１ステップ調整することを停止するための閾値を、レーザダイオードに供給するべき電流の値を所定の１ステップ調整した場合のモニタ結果の変化量である特性変化量の半分より大きい値に決定することを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、閾値は特性変化量の半分より大きい値に決定される。このように決定された閾値を用いてレーザダイオードを制御することで、モニタ結果とモニタ目標値との差の絶対値を閾値より小さくすることができる。
【００１９】
また、本発明に係る制御用閾値決定方法において、特性変化量を、基準レーザダイオードにおけるモニタ目標値と基準レーザダイオードにおける特性変化量とレーザダイオードにおけるモニタ目標値とから算出することが好適である。
【００２０】
このような構成により、制御すべきレーザダイオード毎に基準レーザダイオードにおけるモニタ目標値と基準レーザダイオードにおける特性変化量とレーザダイオードにおけるモニタ目標値とから算出することができる
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
図1は、本実施形態に係るレーザダイオード制御装置１０を含むレーザダイオード制御システム１２の概略構成図である。レーザダイオード制御システム１２は、レーザモジュール１４とレーザダイオード制御装置１０とから構成される。
【００２３】
レーザモジュール１４は、レーザダイオード（以下、「ＬＤ」という）１６、ＬＤ１６を駆動するレーザ駆動回路１８及びＬＤ１６の光量をモニタするモニタ手段２０を有する。
【００２４】
ＬＤ１６は、レーザ駆動回路１８から供給電流Ｉが供給されて発光する。そして、その光量はモニタ手段２０によりモニタされ、そのモニタ結果はＬＤ１６の光量に相当する光電流値Ｉ_PDとして出力されるようになっている。モニタ手段２０としては、例えば、フォトダイオード等が考えられる。
【００２５】
図２は、ＬＤ１６への供給電流ＩとＬＤ１６の光出力パワーＰとの関係であるＩ−Ｌ特性及びその温度依存性の傾向を示すものである。図２において、横軸は電流Ｉの値を示し、縦軸はＬＤ１６の光出力パワーＰの値を示す。Ｉ−Ｌ特性が示すように、供給電流Ｉが閾値電流Ｉ_THを越えるとＬＤ１６は発光するようになっている。光出力パワーの値がＰ₁である光及び光出力パワーの値がＰ₂である光のうちの一方をＬＤ１６が出力する場合を考える。尚、図２に示すようにＰ₁はＰ₂よりも大きいものとする。ＬＤ１６の光出力パワーの値がＰ₂である場合にＬＤ１６に供給する電流は、閾値電流Ｉ_THの値にマージンを加えたバイアス電流Ｉ_Bである。ＬＤ１６の光出力パワーがＰ₁である場合にＬＤ１６に供給する電流は、バイアス電流Ｉ_Bの値に変調電流Ｉ_Mの値を加えた電流である。また、Ｐ₁とＰ₂との差をΔＰとすれば、消光比は、１０×ｌｏｇ₁₀（ΔＰ／Ｐ₂）である。尚、図２の曲線Ｔ_Mは常温でのＩ―Ｌ特性線、曲線Ｔ_Lは低温でのＩ−Ｌ特性線、曲線Ｔ_Hは高温でのＩ−Ｌ特性線を夫々示すものである。
【００２６】
図２から理解されるように、光出力パワー及び消光比を温度によらず一定にするには、温度変化に応じてバイアス電流Ｉ_B及び変調電流Ｉ_Mを制御する必要がある。
【００２７】
このようにバイアス電流Ｉ_B及び変調電流Ｉ_Mを制御して、温度が変化してもＬＤ１６の光出力パワー及び消光比を一定に保つ制御がＡＰＣ制御である。
【００２８】
次に図１を参照してレーザダイオード制御装置１０について説明する。
【００２９】
レーザダイオード制御装置１０は、上述したＡＰＣ制御を行うものであり、Ａ／Ｄコンバータ２２、変数格納部２４、格納部２６、演算処理部２８及びＤ／Ａコンバータ３０を有している。
【００３０】
Ａ／Ｄコンバータ２２は、モニタ手段２０から出力されたＬＤ１６の光量に相当する光電流値Ｉ_PDをＡ／Ｄ変換して出力するものである。
【００３１】
変数格納部２４は、Ａ／Ｄコンバータ２２から出力された光電流値Ｉ_PDを一時的に格納するものである。
【００３２】
格納部２６は、バイアス電流Ｉ_Bの値と変調電流Ｉ_Mの値との関係を示す関数ｆを特定するパラメータを格納するものである。パラメータは、関数ｆがｎ次関数の場合には、ｎ+１個のパラメータＸ₁〜Ｘ_n+1である。本実施形態では、関数ｆは、ＬＤ１６の光出力パワー及び消光比を一定にするバイアス電流Ｉ_Bの値と変調電流Ｉ_Mの値との関係を示すものであり、変調電流Ｉ_Mの値をバイアス電流Ｉ_Bの値の関数とする。格納部２６は、例えば、不揮発性メモリ等が考えられる。
【００３３】
演算処理部２８は、モニタ手段２０によりモニタされたＬＤ１６の光量の光電流値Ｉ_PDと関数ｆとに基づいて、ＬＤ１６に供給するべきバイアス電流Ｉ_Bの値と変調電流Ｉ_Mの値とを算出することで決定する。即ち、演算処理部２８は、供給電流決定手段として機能する。
【００３４】
演算処理部２８は、光電流値Ｉ_PDとＬＤ１６のモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄの絶対値Ｄ_abが上側閾値ＴＨ_uより大きい場合にバイアス電流Ｉ_Bの値と変調電流Ｉ_Mの値との算出を開始する。また、演算処理部２８は絶対値Ｄ_abが下側閾値ＴＨ_l以下になった場合にバイアス電流Ｉ_Bの値と変調電流Ｉ_Mの値とを算出することを停止する。
【００３５】
また、演算処理部２８は上記上側閾値ＴＨ_u及び下側閾値ＴＨ_lを決定する閾値決定手段としての機能も有する。演算処理部２８は、上側閾値ＴＨ_u及び下側閾値ＴＨ_lを、
【００３６】
ΔＩ_PD／２＜ＴＨ_l＜ＴＨ_u＜２ΔＩ_PD・・・(式１)
の関係を満たす値に決定する。ここで、ΔＩ_PDは、バイアス電流Ｉ_Bの値を１ステップ調整するために予め設定されている変化量ΔＩ_B（所定の１ステップ）だけ変化させた場合の光電流値Ｉ_PDの変化量である特性変化量である。本実施形態では、下側閾値ＴＨ_lが特性変化量ΔＩ_PDに一致するように決定される。
【００３７】
また、演算処理部２８は、上側閾値ＴＨ_u及び下側閾値ＴＨ_lを決定するための上記特性変化量ΔＩ_PDを算出する変化量算出手段としての機能も有する。即ち、演算処理部２８は、特性変化量ΔＩ_PDを次式から算出する。
【００３８】
ΔＩ_PD=ΔＩ_PDS×Ｉ_PD0／Ｉ_PD0S・・・（式２）
【００３９】
式２において、ΔＩ_PDSは、ＬＤ１６とは別のＬＤに対してバイアス電流Ｉ_Bの値を上述したΔＩ_Bだけ変化させて予め測定された特性変化量である。尚、特性変化量ΔＩ_PDSの測定を実施したＬＤを基準ＬＤという。Ｉ_PD0Sは、基準ＬＤのモニタ目標値である。上記のように特性変化量を算出できるのは、特性変化量がモニタ目標値に比例するからである。
【００４０】
Ｄ／Ａコンバータ３０は、演算処理部２８により算出されたバイアス電流Ｉ_Bの値と変調電流Ｉ_Mの値とをＤ／Ａ変換して出力するものである。Ｄ／Ａコンバータ３０から出力されたバイアス電流Ｉ_Bの値と変調電流Ｉ_Mの値とは、レーザ駆動回路１８に入力される。
【００４１】
以下に、ＬＤ１６の発光を制御する手順とともに、上側閾値ＴＨ_u及び下側閾値ＴＨ_lの決定方法及びＬＤ１６の発光の制御方法について図３を用いて説明する。尚、以下の説明において、ＬＤ１６を最初に発光させる場合には、ＡＰＣ制御の状態を示すフラグは０にセットされているものとする。
【００４２】
まず、演算処理部２８は、特性変化量ΔＩ_PDを基準ＬＤの特性変化量Δ_IPDSと基準ＬＤのモニタ目標値Ｉ_PD0SとＬＤ１６のモニタ目標値Ｉ_PD0とから式２に基づいて算出する。（Ｓ１００）。
【００４３】
次に、演算処理部２８は、Ｓ１００で算出した特性変化量ΔＩ_PDに応じて上側閾値ＴＨ_u及び下側閾値ＴＨ_lを、上述した式１の関係を満たす値に決定する。（Ｓ１０２）
【００４４】
上記のようにして上側閾値ＴＨ_u及び下側閾値ＴＨ_lを決定した状態において、レーザ駆動回路１８から供給電流として或るバイアス電流Ｉ_Bと変調電流Ｉ_MとをＬＤ１６に供給してＬＤ１６を発光させる（Ｓ１０４）。
【００４５】
ＬＤ１６が発光すると、モニタ手段２０はＬＤ１６の光量をモニタし、その光量に相当する光電流値Ｉ_PDを出力する（Ｓ１０６）。モニタ手段２０から出力された光電流値Ｉ_PDは、Ａ／Ｄコンバータ２２でＡ／Ｄ変換されて変数格納部２４に格納される（Ｓ１０８）。
【００４６】
次に、演算処理部２８が、変数格納部２４に格納されている光電流値Ｉ_PDを読み込む（Ｓ１１０）。そして、演算処理部２８は、Ｓ１１０で読み込んだＬＤ１６の光量に相当する光電流値Ｉ_PDと関数ｆとに基づいてＬＤ１６に供給するべきバイアス電流Ｉ_Bの値と変調電流Ｉ_Mの値とを算出する。
【００４７】
以下、演算処理部２８におけるバイアス電流Ｉ_Bの値及び変調電流Ｉ_Mの値の算出手順について説明する。
【００４８】
まず、モニタ目標値Ｉ_PD0と光電流値Ｉ_PDとの差Ｄの絶対値Ｄ_abを算出する（Ｓ１１２）。そして、絶対値Ｄ_abが上側閾値ＴＨ_uよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１１４）。
【００４９】
ここで、絶対値Ｄ_abが上側閾値ＴＨ_uよりも大きい場合（Ｓ１１４で「Ｙ」）について説明する。
【００５０】
この場合、フラグを１に変更する（Ｓ１１６）。そして、光電流値Ｉ_PDがモニタ目標値Ｉ_PD0よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１１８）。光電流値Ｉ_PDがモニタ目標値Ｉ_PD0よりも大きい場合（Ｓ１１８で「Ｙ」）には、バイアス電流Ｉ_Bの値をΔＩ_Bだけ減少させる（Ｓ１２０）。一方、光電流値Ｉ_PDがモニタ目標値Ｉ_PD0よりも小さい場合（Ｓ１１８で「Ｎ」）には、バイアス電流Ｉ_Bの値をΔＩ_Bだけ増加させる（Ｓ１２２）。ここでは、ΔＩ_Bは正の値であるとする。そして、Ｓ１２０又はＳ１２２で算出されたバイアス電流Ｉ_Bの値と関数ｆとに基づいて、ＬＤ１６に供給するべき変調電流Ｉ_Mの値を算出する（Ｓ１２４）。
【００５１】
このようにして演算処理部２８で算出されたバイアス電流Ｉ_Bの値及び変調電流Ｉ_Mの値はＤ／Ａコンバータ３０でＤ／Ａ変換されレーザ駆動回路１８に入力される。そして、レーザ駆動回路１８は、Ｄ／Ａコンバータ３０から入力された値のバイアス電流Ｉ_B及び変調電流Ｉ_MをＬＤ１６に供給する（Ｓ１２６）。
【００５２】
次に、絶対値Ｄ_abが上側閾値ＴＨ_uよりも大きくない、即ち、絶対値Ｄ_abが上側閾値ＴＨ_u以下である場合（Ｓ１１４で「Ｎ」）について説明する。
【００５３】
この場合、まず、フラグが１か否かを判定する（Ｓ１２８）。フラグが１の場合（Ｓ１２８で「Ｙ」）には、絶対値Ｄ_abがＡＰＣ制御を停止するための下側閾値ＴＨ_lよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１３０）。絶対値Ｄ_abが下側閾値ＴＨ_lよりも大きい場合（Ｓ１３０で「Ｙ」）には、Ｓ１１８に移行する。絶対値Ｄ_abが下側閾値ＴＨ_l以下である場合（Ｓ１３０で「Ｎ」）には、フラグを０に変更し（Ｓ１３２）、Ｓ１２６に移行する。この場合、バイアス電流Ｉ_B及び変調電流Ｉ_Mは調整されずにＬＤ１６に供給されることになる。
【００５４】
上述のように本実施形態では、ＬＤ１６の制御に用いる上側閾値ＴＨ_u及び下側閾値ＴＨ_lを特性変化量ΔＩ_PDに応じて決定しているが、従来のレーザダイオード制御システムにおいては、全てのレーザモジュールに対して一律の上側閾値ＴＨ_u及び下側閾値ＴＨ_lが設定されていた。一般に特性変化量ΔＩ_PDはレーザモジュール毎に異なるのでレーザモジュールによっては特性変化量ΔＩ_PDが下側閾値ＴＨ_lの２倍より大きくなり、ＡＰＣ制御が発振する場合があった。
【００５５】
図４は、特性変化量ΔＩ_PDが下側閾値ＴＨ_lの２倍より大きいことでＡＰＣ制御が発振する場合の光電流値Ｉ_PDとモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄが遷移する過程を模式的に示したものである。図４の縦軸は、光電流値Ｉ_PDとモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄを示す。横軸は、ＡＰＣ制御における制御ステップの回数を示す。また、領域Ａ₁及び領域Ａ₂は光電流値Ｉ_PDとモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄの絶対値Ｄ_abが上側閾値ＴＨ_uより大きい領域である。また、領域Ｂ₁及び領域Ｂ₂は差Ｄの絶対値Ｄ_abが下側閾値ＴＨ_lより大きく上側閾値ＴＨ_u以下の領域である。更に、領域Ｃ₁及び領域Ｃ₂は差Ｄの絶対値Ｄ_abが下側閾値ＴＨ_l以下の領域である。
【００５６】
図４に示すように、ＡＰＣ制御によりバイアス電流Ｉ_Bの値を１回調整した場合、光電流値Ｉ_PDとモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄは領域Ａ₁のＤ₀から領域Ａ₁のＤ₁に遷移する。このＤ₀とＤ₁との差が特性変化量ΔＩ_PDに相当する。そして、バイアス電流Ｉ_Bの値を更に調整すると、差Ｄは領域Ｂ₁のＤ₂に遷移する。領域Ｂ₁ではＡＰＣ制御は停止しないので、再度バイアス電流Ｉ_Bの値が調整される。この際、特性変化量ΔＩ_PDが下側閾値ＴＨ_lの２倍よりも大きいので光電流値Ｉ_PDとモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄは領域Ｂ₂のＤ₃に遷移する。特性変化量ΔＩ_PDはＬＤ１６のＡＰＣ制御過程において一定であるから、これ以降バイアス電流Ｉ_Bの値を更に調整しても光電流値Ｉ_PDとモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄは、図４に示すＤ₃からＤ₄及びＤ₄からＤ₅の遷移のように領域Ｂ₁と領域Ｂ₂との間を遷移する。このように光電流値Ｉ_PDとモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄが制御ステップを重ねても領域Ｃ₁又は領域Ｃ₂に遷移しないので、ＡＰＣ制御は停止しない。
【００５７】
本実施形態のレーザダイオード制御システム１２における光電流値Ｉ_PDとモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄの遷移過程の一例を図５に示す。本実施形態では、上述したように特性変化量ΔＩ_PDは、ＬＤ１６のモニタ目標値Ｉ_PD0と基準ＬＤの特性変化量ΔＩ_PDSと基準ＬＤのモニタ目標値Ｉ_PD0Sとから算出されており、下側閾値ＴＨ_lは特性変化量ΔＩ_PDに一致し且つ上側閾値ＴＨ_uは式１の関係を満たす値に決定されている。
【００５８】
図５に示すように、ＡＰＣ制御によりバイアス電流Ｉ_Bの値を１回調整した場合、光電流値Ｉ_PDとモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄは領域Ａ₁のＤ₀から領域Ｂ₁のＤ₁に遷移する。そして、バイアス電流Ｉ_Bの値を更に調整すると、下側閾値ＴＨ_lが特性変化量ΔＩ_PDの半分より大きいので、光電流値Ｉ_PDとモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄは領域Ｂ₁のＤ₁から領域Ｃ₂のＤ₂に遷移する。光電流値Ｉ_PDとモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄが領域Ｃ₂に遷移するとＡＰＣ制御は停止する。従って、ＡＰＣ制御は発振しない。
【００５９】
ＡＰＣ制御開始時に光電流値Ｉ_PDとモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄが領域Ａ₁にある場合、ＡＰＣ制御によりバイアス電流Ｉ_Bが調整される。上側閾値ＴＨ_uは式１の関係を満たしており且つ下側閾値ＴＨ_lが特性変化量ΔＩ_PDに等しいことから、差Ｄは図５の領域Ａ₁から領域Ａ₂、領域Ｂ₂又は領域Ｃ₂への遷移は生じない。従って、バイアス電流Ｉ_Bの調整により、差Ｄは領域Ａ₁から領域Ａ₁、領域Ｂ₁又は領域Ｃ₁に遷移する。領域Ａ₁から領域Ａ₁へ遷移している場合は、ＡＰＣ制御の制御ステップが繰り返されて、差Ｄは領域Ａ₁中で領域Ｂ₁側に遷移する。そして、領域Ａ₁から領域Ｂ₁又は領域Ｃ₁への遷移が生じる。
【００６０】
差Ｄが領域Ａ₁から領域Ｂ₁に遷移した場合、領域Ｂ₁ではＡＰＣ制御は停止しないので、更にバイアス電流Ｉ_Bが調整される。下側閾値ＴＨ_lは特性変化量ΔＩ_PDに等しく上側閾値ＴＨ_uは下側閾値ＴＨ_lよりも大きいことから、領域Ｂ₁からは常に領域Ｃ₁に遷移する。従って、ＡＰＣ制御は停止する。
【００６１】
また、差Ｄが領域Ａ₁から領域Ｃ₁に遷移すると、ＡＰＣ制御は停止する。
【００６２】
上記考察はＡＰＣ制御開始時の光電流値Ｉ_PDとモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄが領域Ａ₁にある場合であるが、ＡＰＣ制御開始時の差Ｄが領域Ｂ₁にある場合は、上記の考察において差Ｄが領域Ｂ₁に遷移した後の遷移過程と同様である。即ち、バイアス電流Ｉ_Bが調整されると差Ｄは領域Ｃ₁に遷移する。更に、ＡＰＣ制御開始時に差Ｄが領域Ａ₂又は領域Ｂ₂にある場合も差Ｄが領域Ａ₁又は領域Ｂ₁にある場合と同様であって、制御ステップを重ねることで領域Ｃ₂に遷移する。即ちＡＰＣ制御は発振することなく確実に停止する。
【００６３】
本実施形態では、上述したように下側閾値ＴＨ_lが特性変化量ΔＩ_PDに一致しており、上側閾値ＴＨ_uが特性変化量ΔＩ_PDの２倍より小さい値に設定されているので、少ない制御ステップ回数で下側閾値ＴＨ_l以下になる可能性が高く、早くＬＤ１６の光量を安定させることができる。
【００６４】
また、演算処理部２８で、特性変化量ΔＩ_PDをＬＤ１６のモニタ目標値Ｉ_PD0と基準ＬＤのモニタ目標値Ｉ_PD0Sと基準ＬＤの特性変化量ΔＩ_PDSとから算出しているので特性変化量ΔＩ_PDをレーザモジュール毎に測定する必要や別途入力する必要がない。
【００６５】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、上記実施形態では、バイアス電流Ｉ_Bの値及び変調電流Ｉ_Mの値を調整するために関数ｆを用いているが、あるＬＤに対して光電流値Ｉ_PDが下側閾値ＴＨ_l以下となるバイアス電流Ｉ_Bの値及び変調電流Ｉ_Mの値を予め数種類の温度で測定し、その結果を用いても良い。この場合、その測定結果をルックアップテーブルとして格納部に格納しておき、光電流値Ｉ_PDとモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄの絶対値Ｄ_abに応じてルックアップテーブルからバイアス電流Ｉ_Bの値及び変調電流Ｉ_Mの値を読み出せば良い。このようにルックアップテーブルを用いる場合には、所定の１ステップとしては、ルックアップテーブルの読み出す位置を１つずらすことにすれば良い。
【００６６】
また、上記実施形態では、下側閾値ＴＨ_lを特性変化量ΔＩ_PDに一致するように決定しているが、式１の関係を満たす値に決定されていれば良い。尚、下側閾値ＴＨ_lが特性変化量ΔＩ_PDに一致しない場合、上記実施形態における光電流値Ｉ_PDとモニタ目標値Ｉ_PD0との差Ｄの遷移過程の考察において、領域Ａ₁及び領域Ｂ₁からの遷移先として領域Ｃ₂が更に考えられる。ただし領域Ｃ₂ではＡＰＣ制御は停止する。従って、下側閾値ＴＨ_lが特性変化量ΔＩ_PDに一致しない場合であっても式１の関係を満たしていれば確実にＡＰＣ制御は停止する。
【００６７】
更に、上側閾値ＴＨ_uの上限を特性変化量ΔＩ_PDの２倍としているが必ずしも特性変化量ΔＩ_PDの２倍に限らなくても良い。例えば、上側閾値ＴＨ_uの上限をモニタ目標値における許容可能な最大値とモニタ目標値との差の絶対値に設定しても良い。
【００６８】
更にまた、上記実施形態では、下側閾値ＴＨ_lと上側閾値ＴＨ_uとの２つの閾値を用いているが、例えば下側閾値だけであっても良い。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、レーザダイオードに供給するべき電流の値を所定の１ステップ調整することを停止するための閾値が、特性変化量の半分より大きい値に決定される。そして、モニタ結果とモニタ目標値との差の絶対値が上記閾値より大きい場合に供給するべき電流の値を所定の１ステップずつ調整して、その供給するべき電流の値を決定することでモニタ結果とモニタ目標値との差の絶対値を閾値より小さくすることができ、ＡＰＣ制御が発振することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るレーザダイオード制御装置を適用したレーザダイオード制御システムの概略構成図である。
【図２】レーザダイオードのＩ−Ｌ特性及び温度依存性を示す図である。
【図３】レーザダイオードの発光の制御に係る手順を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図４】従来のレーザダイオード制御システムにおけるＡＰＣ制御の発振過程の一例を示す図である。
【図５】本実施形態のレーザダイオード制御システムにおけるＡＰＣ制御の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０…レーザダイオード制御装置、１２…レーザダイオード制御システム、１４…レーザモジュール、１６…レーザダイオード、１８…レーザ駆動回路、２０…モニタ手段、２２…Ａ／Ｄコンバータ、２４…変数格納部、２６…格納部、２８…演算処理部（供給電流決定手段、閾値決定手段、変化量算出手段）、３０…Ｄ／Ａコンバータ

Claims

レーザダイオードの光量のモニタ結果とモニタ目標値との差に応じて前記レーザダイオードに供給するべき電流の値を所定の１ステップずつ調整することで前記レーザダイオードの発光を制御するレーザダイオード制御装置において、
前記レーザダイオードに供給するべき電流の値を前記所定の１ステップ調整することを停止するための閾値を、前記レーザダイオードに供給するべき電流の値を前記所定の１ステップ調整した場合の前記モニタ結果の変化量である特性変化量の半分より大きい値に決定する閾値決定手段と、
前記モニタ結果と前記モニタ目標値との差の絶対値が前記閾値より大きい場合には、前記モニタ結果と前記モニタ目標値との差に応じて前記レーザダイオードに供給するべき電流の値を決定する供給電流決定手段と
を備えることを特徴とするレーザダイオード制御装置。
前記特性変化量を、基準レーザダイオードにおけるモニタ目標値と前記基準レーザダイオードにおける特性変化量と前記レーザダイオードにおける前記モニタ目標値とから算出することを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード制御装置。
レーザダイオードの光量のモニタ結果とモニタ目標値との差に応じて前記レーザダイオードに供給するべき電流の値を所定の１ステップずつ調整することで前記レーザダイオードの発光を制御する方法に用いられる閾値を決定する方法であって、
前記レーザダイオードに供給するべき電流の値を前記所定の１ステップ調整することを停止するための閾値を、前記レーザダイオードに供給するべき電流の値を前記所定の１ステップ調整した場合の前記モニタ結果の変化量である特性変化量の半分より大きい値に決定することを特徴とする制御用閾値決定方法。
前記特性変化量を、基準レーザダイオードにおけるモニタ目標値と前記基準レーザダイオードにおける特性変化量と前記レーザダイオードにおける前記モニタ目標値とから算出することを特徴とする請求項３記載の制御用閾値決定方法。
レーザダイオードの光量のモニタ結果とモニタ目標値との差に応じて前記レーザダイオードに供給するべき電流の値を所定の１ステップずつ調整することで前記レーザダイオードの発光を制御する方法において、
前記レーザダイオードに供給するべき電流の値を前記所定の１ステップ調整することを停止するための閾値を、前記レーザダイオードに供給するべき電流の値を前記所定の１ステップ調整した場合の前記モニタ結果の変化量である特性変化量の半分より大きい値に決定し、前記モニタ結果と前記モニタ目標値との差の絶対値が前記閾値より大きい場合に前記モニタ結果と前記モニタ目標値との差に応じて前記レーザダイオードに供給するべき電流の値を決定することを特徴とするレーザダイオード制御方法。
前記特性変化量を、基準レーザダイオードにおけるモニタ目標値と前記基準レーザダイオードにおける特性変化量と前記レーザダイオードにおける前記モニタ目標値とから算出することを特徴とする請求項５記載のレーザダイオード制御方法。