JP2004200213A - 半導体レーザの保護回路及びこれを備えた半導体レーザの測定装置 - Google Patents
半導体レーザの保護回路及びこれを備えた半導体レーザの測定装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】半導体レーザを過電流から保護する電流制限手段を配備しながらも、当該電流制限手段の機能不全を確実に検知して半導体レーザの劣化、損傷を防止する半導体レーザの保護回路及びこれを備えた測定装置を提供する。
【解決手段】駆動電流源２２と測定器２８（半導体レーザ２１）との間の電流供給路３０に、定電流素子３３からなる電流制限回路部２３と、電流制限回路部２３の動作特性を評価する評価回路部２６と、電流制限回路部３０とバイパス回路部３１との間を接続又は遮断する切替回路部２９とを備えた保護回路ユニット２７を設ける。評価回路部２６は、バイパス回路部３１に供給された電流制限回路部２３の出力電流に基づいて当該電流制限回路部２３の動作特性を評価する。これにより電流制限回路部２３の機能不全を早期に検知することが可能となる。
【選択図】 図２
【解決手段】駆動電流源２２と測定器２８（半導体レーザ２１）との間の電流供給路３０に、定電流素子３３からなる電流制限回路部２３と、電流制限回路部２３の動作特性を評価する評価回路部２６と、電流制限回路部３０とバイパス回路部３１との間を接続又は遮断する切替回路部２９とを備えた保護回路ユニット２７を設ける。評価回路部２６は、バイパス回路部３１に供給された電流制限回路部２３の出力電流に基づいて当該電流制限回路部２３の動作特性を評価する。これにより電流制限回路部２３の機能不全を早期に検知することが可能となる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザを過電流から保護するための半導体レーザの保護回路及びこれを備えた半導体レーザの測定装置に関し、更に詳しくは、半導体レーザを過電流から保護するために設けた電流制限手段の動作特性を評価できるようにした半導体レーザの保護回路及び測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーザダイオードやレーザカップラ等の製造工程においては、レーザダイオード（半導体レーザ）に所定の電流を通電し発光させ、その電気特性及び光学特性を測定する製品検査工程がある。この工程では、半導体レーザを電気的、機械的に支持する測定器と、測定器へ半導体レーザの駆動電流を供給する駆動電流源と、測定器と駆動電流源との間の電流供給路を開閉する各種リレー回路とを備えた測定装置が用いられている。
【０００３】
ところが、従来の測定装置においては、半導体レーザへの駆動電流の通電中に回路構成部品の故障に起因する過電流や、測定開始時等のリレーの動作不良に起因して発生するサージ電流を抑止するための工夫がなされていないため、半導体レーザに対して定格光出力を越えるレーザビームを発生させるような電流が供給される場合がある。半導体レーザは、定格を越える電流が供給されると劣化し易くなり、ついには破壊に至ることがある。
【０００４】
図９は従来の測定装置を用いた半導体レーザの測定工程における各部の動作状態を説明するタイミングチャートである。半導体レーザの測定工程は、先ず、測定器に半導体レーザを位置決め固定してプローブと半導体レーザの入出力端子とを接続することによって開始される。その後、測定器と駆動電流源とを接続して半導体レーザへ駆動電流を供給する電流供給路を形成するためにリレーをＯＮ状態にし、所定時間ｔ１の経過後、駆動電流源から半導体レーザへ所定の大きさの駆動電流Ｉｄを印加する。測定器には半導体レーザの光出力を検出するフォトダイオード等の検出素子が設けらており、その出力信号に基づいて半導体レーザの電気的、光学的特性が測定される。測定後は、駆動電流の印加を停止させ、所定時間ｔ２の経過後、電流供給回路のリレーをＯＦＦ状態とする。そして、当該半導体レーザを測定器から取り出すことによって測定工程が終了する。
【０００５】
電流供給回路のリレーＯＮ／ＯＦＦタイミングと駆動電流の印加／停止タイミングとの間に所定の時間差ｔ１，ｔ２を設定しているのは、駆動電流の通電中におけるリレーのＯＮ／ＯＦＦ動作を確実に回避するためであり、これにより、通電時のリレーのＯＮ／ＯＦＦ動作に起因するサージ電流あるいは過電流の発生を起こさせないようにしている。
【０００６】
しかしながら、測定装置の繰り返し使用によりリレー回路やプローブピンが劣化し、例えばリレー回路の接点でのチャタリングが多発するようになると、リレーＯＮ動作から時間ｔ１を経過するまでに接点が安定に閉じない場合が発生し得る。この場合、サージ電流が発生し、半導体レーザに定格を越える駆動電流が供給されることになり、半導体レーザの劣化、破壊の原因となる。図９に時間ｔｓにおいてサージ電流Ｉｓが発生した例を示す。
【０００７】
このような問題を防止するために、従来では、リレー回路の無接点化による接点でのチャタリングを抑止したり、回路部品やプローブピンの定期的なメンテナンス、早期交換の実施等により部品寿命を伸長させるような対策を施してきたが、過電流の発生による半導体レーザの劣化等を効果的に防止することはできなかった。
【０００８】
一方、この出願に関連する先行技術文献として、例えば次のものがある。以下の各特許文献には、半導体レーザへの電流供給路に電流制限素子を配備して、半導体レーザを過電流から保護する構成が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−１３２５９２号（図７）
【特許文献２】
特開平７−２５４７４２号（図１，１１）
【００１０】
上記特許文献１には、図１０に示すような構成の半導体レーザ駆動装置が開示されている。図１０において、１は半導体レーザ、２は半導体レーザ１の光量をモニタするためのフォトダイオード、３はフォトダイオードの検出信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換回路、４は電圧信号を基準信号と比較してその差に応じた制御信号を生成し駆動回路５に出力する制御回路である。駆動回路５は半導体レーザ１に電流を供給する定電流回路で、トランジスタ６とそのエミッタに接続された抵抗器７とから構成されている。
【００１１】
この構成によれば、半導体レーザ１の発光パワーが何らかの原因で増加した場合に、フォトダイオード２の検出出力が増大するので、制御回路４は検出値と基準電圧を比較してその差をキャンセルするように駆動回路５を制御する。すなわち、トランジスタ６のベース電圧を低下してコレクタ電流を減少させ、半導体レーザ１の発光パワーを低下させる。これにより、半導体レーザ１を過電流から保護するようにしている。
【００１２】
また、上記特許文献２には、図１１に示すような構成の保護回路付き半導体レーザ装置が開示されている。これは、電流供給路１０に接続された半導体レーザ１１と、半導体レーザ１１からの後方光により作動して電流供給路から電流を引き出すフォトダイオード１２と、このフォトダイオード１２に直列に接続されて上記引き出された電流から電圧を取り出す抵抗１３と、電流供給路１０から分岐されたバイパス路１５中に設けられ抵抗１３の両端電圧値に基づいて電流供給路からの電流を当該バイパス路１５に流して半導体レーザに流れる電流を制御するトランジスタ１４とを備えている。
【００１３】
この構成では、フォトダイオード１２に流れる逆電流の大きさをＩｍ、トランジスタ１４のベース−エミッタ間電圧をＶBE、抵抗１３の大きさをＲとしたときに、Ｉｍ＞（ＶBE／Ｒ）のときトランジスタ１４がＯＮとなり、半導体レーザ１１に供給される電流をバイパス路１５に分流して半導体レーザ１１に供給される電流量を減少させることができる。これにより、半導体レーザ１１を過電流から保護して半導体レーザ１１の劣化、損傷を防止するようにしている。
【００１４】
また、上記特許文献２には、半導体レーザ１１を過電流から保護する手法として、図１２に示すように半導体レーザ１７に直列に定電流ダイオード（ＣＲＤ；Current Regulated Diode）１８を接続し、定格を越える電流が半導体レーザ１１に供給されるのを防止する方法も開示されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、半導体レーザを過電流から保護する手法として、トランジスタや定電流ダイオード等からなる電流制限素子を電流供給路中に設ける構成は、非常に有効なものと考えられている。
【００１６】
しかしながら、上記手法が有効であると言えるためには、電流制限素子が常に適正に動作するということが必要となる。すなわち、これらの電流制限素子は基本的には半導体デバイスで構成され、使用条件や使用環境によってはその動作特性が変動するので、常に所望とする電流制限機能が得られるとは限らない。したがって、電流制限素子が劣化等して機能不全に陥ると、発生した過電流が半導体レーザへ印加されることになるので、目的とする半導体レーザの保護が図れなくなるという問題がある。
【００１７】
特に、これらの電流制限素子を半導体レーザの測定装置に適用した場合にあっては、測定条件が半導体レーザの実使用条件よりも過酷であること、駆動電流のＯＮ／ＯＦＦ操作の頻繁な切替えによるサージ電流の発生頻度が非常に高いこと等を理由に、電流制限素子が機能不全に陥る可能性は高く、それを検知できずに測定を続けると製品不良率を高める結果となり、生産性を確保できなくなる。
【００１８】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、半導体レーザを過電流から保護する電流制限手段を配備しながらも、当該電流制限手段の機能不全を確実に検知して半導体レーザの劣化、損傷を防止することができる半導体レーザの保護回路及びこれを備えた半導体レーザの測定装置を提供することを課題とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するに当たり、本発明の半導体レーザの保護回路は、駆動電流源から半導体レーザへの電流供給路に設けられた電流制限手段と、電流制限手段の出力電流に基づいて電流制限手段の動作特性を評価する評価回路部と、電流制限手段と半導体レーザとの間に接続されたバイパス回路部と、電流制限手段とバイパス回路部との間を接続又は遮断する切替回路部とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
すなわち本発明では、電流制限手段の動作特性を評価する評価回路部を設けることによって、電流制限手段の機能不全を早期に検出できるようにしている。これにより、電流制限手段が所期の動作特性を具備したものであるとの前提を確実にした上で半導体レーザを駆動でき、半導体レーザを過電流から確実に保護することができる。
【００２１】
評価回路部は、電流制限手段から出力される電流電圧を読み取って電流制限手段の動作特性を評価するように構成することができる。したがって、評価回路部が上記バイパス回路に供給された電流制限手段の出力電流に基づいて当該電流制限手段の動作特性を評価するようにすれば、半導体レーザへ駆動電流を印加する前に、電流制限手段の動作特性の評価モードを挿入することによって、半導体レーザへ駆動電流を印加せずに電流制限手段の動作特性を評価することが可能となる。
【００２２】
一方、評価回路部が、電流供給路に供給された電流制限手段の出力電流に基づいて当該電流制限手段の動作特性を評価するようにすれば、評価回路部によって常時、半導体レーザの駆動電流をモニタリングすることが可能となる。この場合、駆動電流が許容範囲を越えていると評価したときには上記切替回路部を制御して電流供給路とバイパス回路部との間を接続し、半導体レーザへの供給電流を減少させるというような制御が可能となる。
【００２３】
電流制限手段は、トランジスタや定電流ダイオードといった電流制限素子、又はこれらの素子を組み合わせた定電流回路で構成することができる。電流制限手段にその出力電流の変更手段を設ければ、半導体レーザの品種に応じて個々に電流制限値を調整することが可能となり、特に、多様な製品を取り扱う半導体レーザの測定装置に適用すれば、一台で多品種の半導体レーザの測定を行うことができるようになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態による半導体レーザの測定装置２０の機能ブロック図である。測定装置２０は、半導体レーザとしてレーザダイオード２１を電気的かつ機械的に支持する測定器２８と、測定器２８に対してレーザダイオード２１の駆動電流を印加する駆動電流源２２と、これら駆動電流源２２と測定器２８との間の電流供給路に設けられる電流制限回路部２３と、電流制限回路部２３の動作特性を評価する電流制限機能評価回路部（以下「評価回路部」という）２６とを備えている。
【００２６】
駆動電流源２２と電流制限回路部２３との間には、これらの間の電流供給路を接続又は遮断する駆動回路リレー２４が設けられている。また、電流制限回路部２３と測定器２８との間には、これらの間の電流供給路を接続又は遮断するプローブコンタクト２５が設けられている。
【００２７】
電流制限回路部２３は本発明に係る「電流制限手段」に対応し、レーザダイオード２１へ定格を越える電流が供給されないようにするために設けられたもので、後述するような定電流素子または定電流回路で構成されている。
【００２８】
評価回路部２６は、電流制限回路部２３の動作特性を評価するための回路であり、その詳細については後述する。これら電流制限回路部２３及び評価回路部２６とによって、本発明に係る保護回路ユニット２７が構成される。
【００２９】
以下、本発明に係る保護回路ユニット２７の詳細について図２から図４を参照して説明するものとする。
【００３０】
図２は保護回路ユニット２７の構成を示す回路図である。保護回路ユニット２７は、駆動電流源２２と測定器２８との間に着脱自在に取り付けられており、特に好ましくは、測定器２８に近接して設けられる。電流制限回路部２３と、評価回路部２６と、切替回路部２９とを備えている。
【００３１】
電流制限回路部２３は、本実施の形態では例えば接合形ＦＥＴ（Field EffectTransistor）からなる定電流素子３３で構成されており、その最大ドレイン電流が測定対象たるレーザダイオード２１の定格電流以下のものが選定されている。
【００３２】
評価回路部２６は、定電流素子３３の動作特性を評価する機能を有している。本実施の形態の評価回路部２６は、レーザダイオード２１に駆動電流を供給する電流供給路３０から分岐して形成されたバイパス回路部３１に設けられており、切替回路部２９を介してバイパス回路部３１に供給された定電流素子３３の出力電流からその電圧を検出するための電圧検出用抵抗３４と、その検出値を増幅する増幅器３５と、検出電圧を基準電圧と比較する比較器３６とを備えている。比較器３６の出力は駆動電流源２２に内蔵された、測定装置全体の機能を司るコントローラへ供給され、また必要に応じて、外部モニタへも出力されるようになっている。
【００３３】
切替回路部２９は、２つのリレー部からなり、電流供給路３０とバイパス回路部３１との間を接続又は遮断するための第１リレー部３７と、レーザダイオード２１への電流供給路３０を接続又は遮断する第２リレー部３８とで構成されている。第１リレー部３７及び第２リレー部３８はともに、無接点構造のフォトＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）リレーで構成されている。図２では、第１リレー部３７がＯＮ状態（接続状態）、第２リレー部３８がＯＦＦ状態（遮断状態）にある場合を示している。
【００３４】
更に本実施の形態では、レーザダイオード２１近傍の電流供給路３０上には、駆動電流中の高周波ノイズ成分を除去するためのフェライトコア３９が設けられている。
【００３５】
本実施の形態は以上のように構成される。次に、この作用について説明する。
【００３６】
図３は本実施の形態によるレーザダイオード２１の測定工程における各部の動作状況を説明するためのタイミングチャートである。本実施の形態では、レーザダイオード２１の測定の前に、電流制限回路部２３を構成する定電流素子３３の動作特性を評価するモードが追加されている。
【００３７】
先ず、測定対象たるレーザダイオード２１を測定器２８へ位置決め固定し、測定器２８のプローブとレーザダイオード２１の入出力端子とを接続する。図２においてはプローブコンタクト２５が閉成された状態となる。その後、電流制限回路部２３の機能チェックのための評価サイクルが行われる。
【００３８】
図４は、電流制限回路部２３の機能チェックのための評価サイクルにおける各部の動作状況を示すタイミングチャートである。このサイクルでは、保護回路ユニット２７の切替回路部２９を図２に示したように第１リレー部３７をＯＮ状態、第２リレー部３８をＯＦＦ状態にする。これにより、電流供給路３０がバイパス回路３１に接続されるとともに、測定器２８が電流供給路３０から遮断されることになる。そして、駆動回路リレー２４をＯＮにした後、レーザダイオード２１の測定に適用される試験電流（例えば７０ｍＡ）を印加し、電流制限回路部２３の出力電流を評価する。
【００３９】
電流制限回路部２３の出力電流の評価は、保護回路ユニット２７における評価回路部２６にて行われる。評価回路部２６は、電圧検出用抵抗３４の両端に発生する電位差を読み出し、増幅器３５を介して検出電圧を比較器３６へ供給する。比較器３６では検出電圧を基準電圧と比較し、その差が予め設定された許容範囲にあれば電流制限回路部２３の動作特性が適正であると評価する。また、比較器３６の出力が上記許容範囲を外れている場合には、設備を停止させて測定を中止する（図３）。
【００４０】
所定時間経過後、試験電流の印加を停止し、駆動回路リレー２４をＯＦＦにする。以上のようにして電流制限回路部２３の評価サイクルが終了する。評価サイクルの結果、電流制限回路部２３が正常であると評価された場合には、切替回路部２９の第１リレー部３７をＯＦＦ、第２リレー部３８をＯＮにすることにより、電流供給路３０をバイパス回路部３１から遮断し、測定器２８側へ接続する。そして、レーザダイオード２１の測定サイクルへ移行する（図３）。
【００４１】
図３を参照して、測定サイクルにおいては駆動回路リレー２４をＯＮにし、所定時間経過後、測定電流（例えば７０ｍＡ）を供給してレーザダイオード２１を発光させる。電流制限回路部２３が適正に動作することは上述の評価サイクルにおいて確認されているので、レーザダイオード２１に対して定格を越える電流が供給されることはない。
【００４２】
レーザダイオード２１の測定工程は、測定電流の印加を停止した後、駆動回路リレー２４をＯＦＦにし、測定器２８からレーザダイオード２１を取り外すことによって終了する。以後、レーザダイオード２１の測定を行う毎に、上述した電流制限回路部２３の動作特性評価サイクルが行われる。
【００４３】
したがって、本実施の形態によれば、駆動電流源２２と測定器２８（レーザダイオード２１）との間の電流供給路３０に電流制限回路部２３が設けられているので、レーザダイオード２１を過電流から保護することができ、過電流の印加によるレーザダイオード２１の劣化、破壊を防止することができる。
【００４４】
また、電流制限回路部２３の動作特性を評価する評価回路部２６が設けられているので、電流制限回路部２３の機能不全をレーザダイオード測定工程の前に検知することが可能となり、これにより、電流制限回路部２３の予期しない機能不全によるレーザダイオード２１の劣化、破壊を抑止して歩留まり向上を図ることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、試験電流及び測定電流のスロースタート及びスローストップを導入したり、切替回路部２９の各リレー部３７，３８を無接点構造のフォトＭＯＳリレーで構成することによって過電流の発生を抑えるようにしている。しかし、何らかの原因で電流制限回路部２３よりも測定器２８側でサージングが発生した場合には、レーザダイオード２１の近傍に設けたフェライトコア３９によって、サージ電流を短時間で吸収しリンギングを抑制するようにしている。
【００４６】
（第２の実施の形態）
図５は本発明の第２の実施の形態による半導体レーザの測定装置４０の構成を示している。なお、図において上述の第１の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００４７】
本実施の形態では、電流制限回路部２３を接合形トランジスタ３３とそのソース−ゲート間に配置した抵抗３２とで構成されている。また、評価回路部２６を構成する電圧検出用抵抗３４は、電流制限回路部２３の後段に直列に配置している。また、電流供給路３０とバイパス回路部３１との間を接続又は遮断する切替回路部２９は１つのリレー部からなり、ＯＮ状態のときに電流供給路３０に流れる駆動電流をバイパス回路３１へ分流させ、これによりレーザダイオード２１への電流量を減少させるようにしている。
【００４８】
本実施の形態における測定装置４０は、レーザダイオード２１の測定サイクル中に電流制限回路部２３の動作特性を評価するようにしている。以下、本実施の形態の作用について説明する。
【００４９】
駆動電流源２２から測定器２８へ測定電流を印加し、レーザダイオード２１を発光させてその電気的特性及び光学的特性を測定する工程の間、保護回路ユニット２７では電流制限回路部２３において測定電流の定電流作用を行う。同時に、電流供給路３０を流れる電流制限回路部２３の出力電流に基づいて電流制限回路部２３の動作特性が評価回路部２６において評価される。なお、測定工程においては切替回路部２９のリレーはＯＦＦ状態にあるものとする。
【００５０】
評価回路部２６では、抵抗３４の両端電圧が読み出され、その検出電圧が比較器３６において基準電圧と比較され、その差が許容範囲内であるかどうかの評価が常時行われる。また必要に応じて、検出電圧が外部モニタへ供給されるようになっている。
【００５１】
比較器３６の出力に基づいて、検出電圧が許容範囲を越えている場合には、切替回路部２９をＯＮにし、電流供給路３０とバイパス回路３１とを接続する。これにより、レーザダイオード２１へ印加される電流量が減少し、レーザダイオード２１を過電流から有効に保護することができる。
【００５２】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と異なり、測定工程の前に評価サイクルを必要とすることなく電流制限回路部２３の評価を行うことができるので、生産性の向上を図ることができる。また、過電流からレーザダイオード２１を有効に保護することができるので、測定工程におけるレーザダイオード２１の劣化、破壊を抑止して歩留まり向上を図ることができる。
【００５３】
また、測定時にレーザダイオード２１に印加される電流を検出し、その信号をオシロスコープや電流監視装置等の外部モニタに接続することで、レーザダイオード２１に印加される実電流を安価でかつ容易に観測することが可能となる。
【００５４】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００５５】
例えば以上の各実施の形態では、半導体レーザとしてレーザダイオード２１を過電流から保護するための保護回路及び測定装置を例に挙げて説明したが、これに代えて、レーザフォトカプラ等の他の半導体レーザ製品の保護回路及び測定装置にも、本発明は適用可能である。
【００５６】
また、以上の実施の形態では、レーザダイオード２１の近傍に配置した高周波ノイズ除去手段としてフェライトコア３９を用いたが、これに代えて、コイルを用いて高周波ノイズを除去するようにしてもよい。
【００５７】
また、電流制限回路部２３の出力電流を抵抗３４の端子間電位から得る方法に代えて、電流制限回路部の後段に電流計を配置して直接、出力電流を読み取るようにしてもよい。
【００５８】
更に、以上の各実施の形態では、電流制限回路部２３を接合形トランジスタ３３で構成したが、これに代えて、定電流ダイオード等の他の定電流素子で構成するようにしてもよい。
【００５９】
また、上記の定電流素子に代えて、例えば図６に示すように、接合形トランジスタ４１のソース−ベース間にポテンショメータ４２を設けた電流制限回路部を適用することも可能である。この例では、ポテンショメータ４２の接点位置によってソース−ゲート電圧を調整できるので、トランジスタ４１による電流制限値を変更することが可能となる。
【００６０】
このように電流制限回路部にその出力電流の変更手段を備えさせることによって、半導体レーザの品種に応じて個々に電流制限値を調整することが可能となり、特に、多様な製品を取り扱う半導体レーザ測定装置に適用すれば、一台で多品種の半導体レーザの測定を行うことができるようになる。
【００６１】
出力電流の変更手段を備えた電流制限回路部の他の構成例を図７及び図８に示す。図７に示す可変型定電流回路４４について以下説明する。
【００６２】
入力端子４５は定電流ダイオードＣＲＤ１，ＣＲＤ２のアノード及びトランジスタＴｒ１のコレクタにそれぞれ接続されている。定電流ダイオードＣＲＤ１，ＣＲＤ２のカソードはトランジスタＴｒ１のベース及びトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３のコレクタにそれぞれ接続されている。トランジスタＴｒ１のエミッタはトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３のベースに接続されている。また、トランジスタＴｒ１のエミッタはトランジスタＴｒ４〜Ｔｒ７のベース及びコレクタにそれぞれ接続されている。トランジスタＴｒ２〜Ｔｒ７のエミッタはそれぞれスイッチＳ２〜Ｓ７を介して出力端子４６に接続されている。
【００６３】
この構成の可変型定電流回路４４においては、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ７でカレントミラー回路４７を構成しており、トランジスタＴｒ２又はトランジスタＴｒ３のエミッタ電流を基準として、トランジスタＴｒ４〜Ｔｒ７のそれぞれのエミッタの本数に比例するエミッタ電流が得られるようになっている。
【００６４】
例えば、定電流ダイオードＣＲＤ１，ＣＲＤ２のピンチオフ電流が各々２ｍＡの場合、トランジスタＴｒ２を基準とすれば、トランジスタＴｒ４〜Ｔｒ７のエミッタ電流はそれぞれ４ｍＡ、８ｍＡ、１６ｍＡ、３２ｍＡとなる。一方、トランジスタＴｒ３を基準とすれば、トランジスタＴｒ４〜Ｔｒ７のエミッタ電流はそれぞれ２ｍＡ、４ｍＡ、８ｍＡ、１６ｍＡとなる。したがって、例えば、スイッチＳ２をＯＮ、スイッチＳ３をＯＦＦに固定した上で、スイッチＳ４〜Ｓ７を任意に設定できるようにすれば、分解能４ｍＡで４ｍＡ〜６４ｍＡまでを４ビットで可変とすることができる。
【００６５】
他方、図８に示した例の可変型定電流回路４８は、入力端子４５と出力端子４６との間に、定電流ダイオードＣＲＤ１〜ＣＲＤ３、図７に示したカレントミラー回路４７及び、ポテンショメータＰ１，Ｐ２を備えた接合形トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２を、それぞれスイッチＳ２〜Ｓ９を介して並列に接続した構成を備えている。この構成によれば、図７に示した可変型定電流回路４７よりも高い分解能あるいは高いレンジで出力電流を調整することが可能である。
【００６６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の半導体レーザの保護回路によれば、電流制限手段を用いて半導体レーザを過電流から効果的に保護することができるとともに、電流制限手段の機能不全を確実に検知することが可能となり、これにより半導体レーザの劣化、破壊を防止することができる。
【００６７】
また、本発明の半導体レーザの測定装置によれば、例えばリレーの開閉に伴って発生する過電流から半導体レーザを効果的に保護することができるとともに、電流制限手段の機能不全の早期検出が図られ、これにより半導体レーザの劣化、破壊を防止して歩留まりの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体レーザの測定装置２０の概要を説明する機能ブロック図である。
【図２】測定装置２０の保護回路ユニット２７の構成を説明する回路図である。
【図３】測定装置２０による半導体レーザ測定工程を説明するタイミングチャートである。
【図４】測定装置２０による電流制限回路部２３の動作特性評価工程を説明するタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態による半導体レーザの測定装置４０の構成を説明する回路図である。
【図６】本発明に係る電流制限回路部２３の構成の変形例を示す回路図である。
【図７】本発明に係る電流制限回路部２３の構成の他の変形例を示す回路図である。
【図８】本発明に係る電流制限回路部２３の構成の更に他の変形例を示す回路図である。
【図９】従来の測定装置による半導体レーザ測定工程を説明するタイミングチャートである。
【図１０】半導体レーザの保護回路の従来例を示す回路図である。
【図１１】半導体レーザの保護回路の他の従来例を示す回路図である。
【図１２】半導体レーザの保護回路の更に他の従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
２０，４０…測定装置、２１…レーザダイオード、２２…駆動電流源、２３…電流制限回路部、２４…駆動回路リレー、２５…プローブコンタクト、２６…評価回路部、２７…保護回路ユニット、２８…測定器、２９…切替回路部、３０…電流供給路、３１…バイパス回路部、３３…接合形トランジスタ、３４…電圧検出用抵抗、３６…比較器、３７…第１リレー部、３８…第２リレー部、３９…フェライトコア、４４，４８…可変型定電流回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザを過電流から保護するための半導体レーザの保護回路及びこれを備えた半導体レーザの測定装置に関し、更に詳しくは、半導体レーザを過電流から保護するために設けた電流制限手段の動作特性を評価できるようにした半導体レーザの保護回路及び測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーザダイオードやレーザカップラ等の製造工程においては、レーザダイオード（半導体レーザ）に所定の電流を通電し発光させ、その電気特性及び光学特性を測定する製品検査工程がある。この工程では、半導体レーザを電気的、機械的に支持する測定器と、測定器へ半導体レーザの駆動電流を供給する駆動電流源と、測定器と駆動電流源との間の電流供給路を開閉する各種リレー回路とを備えた測定装置が用いられている。
【０００３】
ところが、従来の測定装置においては、半導体レーザへの駆動電流の通電中に回路構成部品の故障に起因する過電流や、測定開始時等のリレーの動作不良に起因して発生するサージ電流を抑止するための工夫がなされていないため、半導体レーザに対して定格光出力を越えるレーザビームを発生させるような電流が供給される場合がある。半導体レーザは、定格を越える電流が供給されると劣化し易くなり、ついには破壊に至ることがある。
【０００４】
図９は従来の測定装置を用いた半導体レーザの測定工程における各部の動作状態を説明するタイミングチャートである。半導体レーザの測定工程は、先ず、測定器に半導体レーザを位置決め固定してプローブと半導体レーザの入出力端子とを接続することによって開始される。その後、測定器と駆動電流源とを接続して半導体レーザへ駆動電流を供給する電流供給路を形成するためにリレーをＯＮ状態にし、所定時間ｔ１の経過後、駆動電流源から半導体レーザへ所定の大きさの駆動電流Ｉｄを印加する。測定器には半導体レーザの光出力を検出するフォトダイオード等の検出素子が設けらており、その出力信号に基づいて半導体レーザの電気的、光学的特性が測定される。測定後は、駆動電流の印加を停止させ、所定時間ｔ２の経過後、電流供給回路のリレーをＯＦＦ状態とする。そして、当該半導体レーザを測定器から取り出すことによって測定工程が終了する。
【０００５】
電流供給回路のリレーＯＮ／ＯＦＦタイミングと駆動電流の印加／停止タイミングとの間に所定の時間差ｔ１，ｔ２を設定しているのは、駆動電流の通電中におけるリレーのＯＮ／ＯＦＦ動作を確実に回避するためであり、これにより、通電時のリレーのＯＮ／ＯＦＦ動作に起因するサージ電流あるいは過電流の発生を起こさせないようにしている。
【０００６】
しかしながら、測定装置の繰り返し使用によりリレー回路やプローブピンが劣化し、例えばリレー回路の接点でのチャタリングが多発するようになると、リレーＯＮ動作から時間ｔ１を経過するまでに接点が安定に閉じない場合が発生し得る。この場合、サージ電流が発生し、半導体レーザに定格を越える駆動電流が供給されることになり、半導体レーザの劣化、破壊の原因となる。図９に時間ｔｓにおいてサージ電流Ｉｓが発生した例を示す。
【０００７】
このような問題を防止するために、従来では、リレー回路の無接点化による接点でのチャタリングを抑止したり、回路部品やプローブピンの定期的なメンテナンス、早期交換の実施等により部品寿命を伸長させるような対策を施してきたが、過電流の発生による半導体レーザの劣化等を効果的に防止することはできなかった。
【０００８】
一方、この出願に関連する先行技術文献として、例えば次のものがある。以下の各特許文献には、半導体レーザへの電流供給路に電流制限素子を配備して、半導体レーザを過電流から保護する構成が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−１３２５９２号（図７）
【特許文献２】
特開平７−２５４７４２号（図１，１１）
【００１０】
上記特許文献１には、図１０に示すような構成の半導体レーザ駆動装置が開示されている。図１０において、１は半導体レーザ、２は半導体レーザ１の光量をモニタするためのフォトダイオード、３はフォトダイオードの検出信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換回路、４は電圧信号を基準信号と比較してその差に応じた制御信号を生成し駆動回路５に出力する制御回路である。駆動回路５は半導体レーザ１に電流を供給する定電流回路で、トランジスタ６とそのエミッタに接続された抵抗器７とから構成されている。
【００１１】
この構成によれば、半導体レーザ１の発光パワーが何らかの原因で増加した場合に、フォトダイオード２の検出出力が増大するので、制御回路４は検出値と基準電圧を比較してその差をキャンセルするように駆動回路５を制御する。すなわち、トランジスタ６のベース電圧を低下してコレクタ電流を減少させ、半導体レーザ１の発光パワーを低下させる。これにより、半導体レーザ１を過電流から保護するようにしている。
【００１２】
また、上記特許文献２には、図１１に示すような構成の保護回路付き半導体レーザ装置が開示されている。これは、電流供給路１０に接続された半導体レーザ１１と、半導体レーザ１１からの後方光により作動して電流供給路から電流を引き出すフォトダイオード１２と、このフォトダイオード１２に直列に接続されて上記引き出された電流から電圧を取り出す抵抗１３と、電流供給路１０から分岐されたバイパス路１５中に設けられ抵抗１３の両端電圧値に基づいて電流供給路からの電流を当該バイパス路１５に流して半導体レーザに流れる電流を制御するトランジスタ１４とを備えている。
【００１３】
この構成では、フォトダイオード１２に流れる逆電流の大きさをＩｍ、トランジスタ１４のベース−エミッタ間電圧をＶBE、抵抗１３の大きさをＲとしたときに、Ｉｍ＞（ＶBE／Ｒ）のときトランジスタ１４がＯＮとなり、半導体レーザ１１に供給される電流をバイパス路１５に分流して半導体レーザ１１に供給される電流量を減少させることができる。これにより、半導体レーザ１１を過電流から保護して半導体レーザ１１の劣化、損傷を防止するようにしている。
【００１４】
また、上記特許文献２には、半導体レーザ１１を過電流から保護する手法として、図１２に示すように半導体レーザ１７に直列に定電流ダイオード（ＣＲＤ；Current Regulated Diode）１８を接続し、定格を越える電流が半導体レーザ１１に供給されるのを防止する方法も開示されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、半導体レーザを過電流から保護する手法として、トランジスタや定電流ダイオード等からなる電流制限素子を電流供給路中に設ける構成は、非常に有効なものと考えられている。
【００１６】
しかしながら、上記手法が有効であると言えるためには、電流制限素子が常に適正に動作するということが必要となる。すなわち、これらの電流制限素子は基本的には半導体デバイスで構成され、使用条件や使用環境によってはその動作特性が変動するので、常に所望とする電流制限機能が得られるとは限らない。したがって、電流制限素子が劣化等して機能不全に陥ると、発生した過電流が半導体レーザへ印加されることになるので、目的とする半導体レーザの保護が図れなくなるという問題がある。
【００１７】
特に、これらの電流制限素子を半導体レーザの測定装置に適用した場合にあっては、測定条件が半導体レーザの実使用条件よりも過酷であること、駆動電流のＯＮ／ＯＦＦ操作の頻繁な切替えによるサージ電流の発生頻度が非常に高いこと等を理由に、電流制限素子が機能不全に陥る可能性は高く、それを検知できずに測定を続けると製品不良率を高める結果となり、生産性を確保できなくなる。
【００１８】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、半導体レーザを過電流から保護する電流制限手段を配備しながらも、当該電流制限手段の機能不全を確実に検知して半導体レーザの劣化、損傷を防止することができる半導体レーザの保護回路及びこれを備えた半導体レーザの測定装置を提供することを課題とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するに当たり、本発明の半導体レーザの保護回路は、駆動電流源から半導体レーザへの電流供給路に設けられた電流制限手段と、電流制限手段の出力電流に基づいて電流制限手段の動作特性を評価する評価回路部と、電流制限手段と半導体レーザとの間に接続されたバイパス回路部と、電流制限手段とバイパス回路部との間を接続又は遮断する切替回路部とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
すなわち本発明では、電流制限手段の動作特性を評価する評価回路部を設けることによって、電流制限手段の機能不全を早期に検出できるようにしている。これにより、電流制限手段が所期の動作特性を具備したものであるとの前提を確実にした上で半導体レーザを駆動でき、半導体レーザを過電流から確実に保護することができる。
【００２１】
評価回路部は、電流制限手段から出力される電流電圧を読み取って電流制限手段の動作特性を評価するように構成することができる。したがって、評価回路部が上記バイパス回路に供給された電流制限手段の出力電流に基づいて当該電流制限手段の動作特性を評価するようにすれば、半導体レーザへ駆動電流を印加する前に、電流制限手段の動作特性の評価モードを挿入することによって、半導体レーザへ駆動電流を印加せずに電流制限手段の動作特性を評価することが可能となる。
【００２２】
一方、評価回路部が、電流供給路に供給された電流制限手段の出力電流に基づいて当該電流制限手段の動作特性を評価するようにすれば、評価回路部によって常時、半導体レーザの駆動電流をモニタリングすることが可能となる。この場合、駆動電流が許容範囲を越えていると評価したときには上記切替回路部を制御して電流供給路とバイパス回路部との間を接続し、半導体レーザへの供給電流を減少させるというような制御が可能となる。
【００２３】
電流制限手段は、トランジスタや定電流ダイオードといった電流制限素子、又はこれらの素子を組み合わせた定電流回路で構成することができる。電流制限手段にその出力電流の変更手段を設ければ、半導体レーザの品種に応じて個々に電流制限値を調整することが可能となり、特に、多様な製品を取り扱う半導体レーザの測定装置に適用すれば、一台で多品種の半導体レーザの測定を行うことができるようになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態による半導体レーザの測定装置２０の機能ブロック図である。測定装置２０は、半導体レーザとしてレーザダイオード２１を電気的かつ機械的に支持する測定器２８と、測定器２８に対してレーザダイオード２１の駆動電流を印加する駆動電流源２２と、これら駆動電流源２２と測定器２８との間の電流供給路に設けられる電流制限回路部２３と、電流制限回路部２３の動作特性を評価する電流制限機能評価回路部（以下「評価回路部」という）２６とを備えている。
【００２６】
駆動電流源２２と電流制限回路部２３との間には、これらの間の電流供給路を接続又は遮断する駆動回路リレー２４が設けられている。また、電流制限回路部２３と測定器２８との間には、これらの間の電流供給路を接続又は遮断するプローブコンタクト２５が設けられている。
【００２７】
電流制限回路部２３は本発明に係る「電流制限手段」に対応し、レーザダイオード２１へ定格を越える電流が供給されないようにするために設けられたもので、後述するような定電流素子または定電流回路で構成されている。
【００２８】
評価回路部２６は、電流制限回路部２３の動作特性を評価するための回路であり、その詳細については後述する。これら電流制限回路部２３及び評価回路部２６とによって、本発明に係る保護回路ユニット２７が構成される。
【００２９】
以下、本発明に係る保護回路ユニット２７の詳細について図２から図４を参照して説明するものとする。
【００３０】
図２は保護回路ユニット２７の構成を示す回路図である。保護回路ユニット２７は、駆動電流源２２と測定器２８との間に着脱自在に取り付けられており、特に好ましくは、測定器２８に近接して設けられる。電流制限回路部２３と、評価回路部２６と、切替回路部２９とを備えている。
【００３１】
電流制限回路部２３は、本実施の形態では例えば接合形ＦＥＴ（Field EffectTransistor）からなる定電流素子３３で構成されており、その最大ドレイン電流が測定対象たるレーザダイオード２１の定格電流以下のものが選定されている。
【００３２】
評価回路部２６は、定電流素子３３の動作特性を評価する機能を有している。本実施の形態の評価回路部２６は、レーザダイオード２１に駆動電流を供給する電流供給路３０から分岐して形成されたバイパス回路部３１に設けられており、切替回路部２９を介してバイパス回路部３１に供給された定電流素子３３の出力電流からその電圧を検出するための電圧検出用抵抗３４と、その検出値を増幅する増幅器３５と、検出電圧を基準電圧と比較する比較器３６とを備えている。比較器３６の出力は駆動電流源２２に内蔵された、測定装置全体の機能を司るコントローラへ供給され、また必要に応じて、外部モニタへも出力されるようになっている。
【００３３】
切替回路部２９は、２つのリレー部からなり、電流供給路３０とバイパス回路部３１との間を接続又は遮断するための第１リレー部３７と、レーザダイオード２１への電流供給路３０を接続又は遮断する第２リレー部３８とで構成されている。第１リレー部３７及び第２リレー部３８はともに、無接点構造のフォトＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）リレーで構成されている。図２では、第１リレー部３７がＯＮ状態（接続状態）、第２リレー部３８がＯＦＦ状態（遮断状態）にある場合を示している。
【００３４】
更に本実施の形態では、レーザダイオード２１近傍の電流供給路３０上には、駆動電流中の高周波ノイズ成分を除去するためのフェライトコア３９が設けられている。
【００３５】
本実施の形態は以上のように構成される。次に、この作用について説明する。
【００３６】
図３は本実施の形態によるレーザダイオード２１の測定工程における各部の動作状況を説明するためのタイミングチャートである。本実施の形態では、レーザダイオード２１の測定の前に、電流制限回路部２３を構成する定電流素子３３の動作特性を評価するモードが追加されている。
【００３７】
先ず、測定対象たるレーザダイオード２１を測定器２８へ位置決め固定し、測定器２８のプローブとレーザダイオード２１の入出力端子とを接続する。図２においてはプローブコンタクト２５が閉成された状態となる。その後、電流制限回路部２３の機能チェックのための評価サイクルが行われる。
【００３８】
図４は、電流制限回路部２３の機能チェックのための評価サイクルにおける各部の動作状況を示すタイミングチャートである。このサイクルでは、保護回路ユニット２７の切替回路部２９を図２に示したように第１リレー部３７をＯＮ状態、第２リレー部３８をＯＦＦ状態にする。これにより、電流供給路３０がバイパス回路３１に接続されるとともに、測定器２８が電流供給路３０から遮断されることになる。そして、駆動回路リレー２４をＯＮにした後、レーザダイオード２１の測定に適用される試験電流（例えば７０ｍＡ）を印加し、電流制限回路部２３の出力電流を評価する。
【００３９】
電流制限回路部２３の出力電流の評価は、保護回路ユニット２７における評価回路部２６にて行われる。評価回路部２６は、電圧検出用抵抗３４の両端に発生する電位差を読み出し、増幅器３５を介して検出電圧を比較器３６へ供給する。比較器３６では検出電圧を基準電圧と比較し、その差が予め設定された許容範囲にあれば電流制限回路部２３の動作特性が適正であると評価する。また、比較器３６の出力が上記許容範囲を外れている場合には、設備を停止させて測定を中止する（図３）。
【００４０】
所定時間経過後、試験電流の印加を停止し、駆動回路リレー２４をＯＦＦにする。以上のようにして電流制限回路部２３の評価サイクルが終了する。評価サイクルの結果、電流制限回路部２３が正常であると評価された場合には、切替回路部２９の第１リレー部３７をＯＦＦ、第２リレー部３８をＯＮにすることにより、電流供給路３０をバイパス回路部３１から遮断し、測定器２８側へ接続する。そして、レーザダイオード２１の測定サイクルへ移行する（図３）。
【００４１】
図３を参照して、測定サイクルにおいては駆動回路リレー２４をＯＮにし、所定時間経過後、測定電流（例えば７０ｍＡ）を供給してレーザダイオード２１を発光させる。電流制限回路部２３が適正に動作することは上述の評価サイクルにおいて確認されているので、レーザダイオード２１に対して定格を越える電流が供給されることはない。
【００４２】
レーザダイオード２１の測定工程は、測定電流の印加を停止した後、駆動回路リレー２４をＯＦＦにし、測定器２８からレーザダイオード２１を取り外すことによって終了する。以後、レーザダイオード２１の測定を行う毎に、上述した電流制限回路部２３の動作特性評価サイクルが行われる。
【００４３】
したがって、本実施の形態によれば、駆動電流源２２と測定器２８（レーザダイオード２１）との間の電流供給路３０に電流制限回路部２３が設けられているので、レーザダイオード２１を過電流から保護することができ、過電流の印加によるレーザダイオード２１の劣化、破壊を防止することができる。
【００４４】
また、電流制限回路部２３の動作特性を評価する評価回路部２６が設けられているので、電流制限回路部２３の機能不全をレーザダイオード測定工程の前に検知することが可能となり、これにより、電流制限回路部２３の予期しない機能不全によるレーザダイオード２１の劣化、破壊を抑止して歩留まり向上を図ることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、試験電流及び測定電流のスロースタート及びスローストップを導入したり、切替回路部２９の各リレー部３７，３８を無接点構造のフォトＭＯＳリレーで構成することによって過電流の発生を抑えるようにしている。しかし、何らかの原因で電流制限回路部２３よりも測定器２８側でサージングが発生した場合には、レーザダイオード２１の近傍に設けたフェライトコア３９によって、サージ電流を短時間で吸収しリンギングを抑制するようにしている。
【００４６】
（第２の実施の形態）
図５は本発明の第２の実施の形態による半導体レーザの測定装置４０の構成を示している。なお、図において上述の第１の実施の形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００４７】
本実施の形態では、電流制限回路部２３を接合形トランジスタ３３とそのソース−ゲート間に配置した抵抗３２とで構成されている。また、評価回路部２６を構成する電圧検出用抵抗３４は、電流制限回路部２３の後段に直列に配置している。また、電流供給路３０とバイパス回路部３１との間を接続又は遮断する切替回路部２９は１つのリレー部からなり、ＯＮ状態のときに電流供給路３０に流れる駆動電流をバイパス回路３１へ分流させ、これによりレーザダイオード２１への電流量を減少させるようにしている。
【００４８】
本実施の形態における測定装置４０は、レーザダイオード２１の測定サイクル中に電流制限回路部２３の動作特性を評価するようにしている。以下、本実施の形態の作用について説明する。
【００４９】
駆動電流源２２から測定器２８へ測定電流を印加し、レーザダイオード２１を発光させてその電気的特性及び光学的特性を測定する工程の間、保護回路ユニット２７では電流制限回路部２３において測定電流の定電流作用を行う。同時に、電流供給路３０を流れる電流制限回路部２３の出力電流に基づいて電流制限回路部２３の動作特性が評価回路部２６において評価される。なお、測定工程においては切替回路部２９のリレーはＯＦＦ状態にあるものとする。
【００５０】
評価回路部２６では、抵抗３４の両端電圧が読み出され、その検出電圧が比較器３６において基準電圧と比較され、その差が許容範囲内であるかどうかの評価が常時行われる。また必要に応じて、検出電圧が外部モニタへ供給されるようになっている。
【００５１】
比較器３６の出力に基づいて、検出電圧が許容範囲を越えている場合には、切替回路部２９をＯＮにし、電流供給路３０とバイパス回路３１とを接続する。これにより、レーザダイオード２１へ印加される電流量が減少し、レーザダイオード２１を過電流から有効に保護することができる。
【００５２】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と異なり、測定工程の前に評価サイクルを必要とすることなく電流制限回路部２３の評価を行うことができるので、生産性の向上を図ることができる。また、過電流からレーザダイオード２１を有効に保護することができるので、測定工程におけるレーザダイオード２１の劣化、破壊を抑止して歩留まり向上を図ることができる。
【００５３】
また、測定時にレーザダイオード２１に印加される電流を検出し、その信号をオシロスコープや電流監視装置等の外部モニタに接続することで、レーザダイオード２１に印加される実電流を安価でかつ容易に観測することが可能となる。
【００５４】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００５５】
例えば以上の各実施の形態では、半導体レーザとしてレーザダイオード２１を過電流から保護するための保護回路及び測定装置を例に挙げて説明したが、これに代えて、レーザフォトカプラ等の他の半導体レーザ製品の保護回路及び測定装置にも、本発明は適用可能である。
【００５６】
また、以上の実施の形態では、レーザダイオード２１の近傍に配置した高周波ノイズ除去手段としてフェライトコア３９を用いたが、これに代えて、コイルを用いて高周波ノイズを除去するようにしてもよい。
【００５７】
また、電流制限回路部２３の出力電流を抵抗３４の端子間電位から得る方法に代えて、電流制限回路部の後段に電流計を配置して直接、出力電流を読み取るようにしてもよい。
【００５８】
更に、以上の各実施の形態では、電流制限回路部２３を接合形トランジスタ３３で構成したが、これに代えて、定電流ダイオード等の他の定電流素子で構成するようにしてもよい。
【００５９】
また、上記の定電流素子に代えて、例えば図６に示すように、接合形トランジスタ４１のソース−ベース間にポテンショメータ４２を設けた電流制限回路部を適用することも可能である。この例では、ポテンショメータ４２の接点位置によってソース−ゲート電圧を調整できるので、トランジスタ４１による電流制限値を変更することが可能となる。
【００６０】
このように電流制限回路部にその出力電流の変更手段を備えさせることによって、半導体レーザの品種に応じて個々に電流制限値を調整することが可能となり、特に、多様な製品を取り扱う半導体レーザ測定装置に適用すれば、一台で多品種の半導体レーザの測定を行うことができるようになる。
【００６１】
出力電流の変更手段を備えた電流制限回路部の他の構成例を図７及び図８に示す。図７に示す可変型定電流回路４４について以下説明する。
【００６２】
入力端子４５は定電流ダイオードＣＲＤ１，ＣＲＤ２のアノード及びトランジスタＴｒ１のコレクタにそれぞれ接続されている。定電流ダイオードＣＲＤ１，ＣＲＤ２のカソードはトランジスタＴｒ１のベース及びトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３のコレクタにそれぞれ接続されている。トランジスタＴｒ１のエミッタはトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３のベースに接続されている。また、トランジスタＴｒ１のエミッタはトランジスタＴｒ４〜Ｔｒ７のベース及びコレクタにそれぞれ接続されている。トランジスタＴｒ２〜Ｔｒ７のエミッタはそれぞれスイッチＳ２〜Ｓ７を介して出力端子４６に接続されている。
【００６３】
この構成の可変型定電流回路４４においては、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ７でカレントミラー回路４７を構成しており、トランジスタＴｒ２又はトランジスタＴｒ３のエミッタ電流を基準として、トランジスタＴｒ４〜Ｔｒ７のそれぞれのエミッタの本数に比例するエミッタ電流が得られるようになっている。
【００６４】
例えば、定電流ダイオードＣＲＤ１，ＣＲＤ２のピンチオフ電流が各々２ｍＡの場合、トランジスタＴｒ２を基準とすれば、トランジスタＴｒ４〜Ｔｒ７のエミッタ電流はそれぞれ４ｍＡ、８ｍＡ、１６ｍＡ、３２ｍＡとなる。一方、トランジスタＴｒ３を基準とすれば、トランジスタＴｒ４〜Ｔｒ７のエミッタ電流はそれぞれ２ｍＡ、４ｍＡ、８ｍＡ、１６ｍＡとなる。したがって、例えば、スイッチＳ２をＯＮ、スイッチＳ３をＯＦＦに固定した上で、スイッチＳ４〜Ｓ７を任意に設定できるようにすれば、分解能４ｍＡで４ｍＡ〜６４ｍＡまでを４ビットで可変とすることができる。
【００６５】
他方、図８に示した例の可変型定電流回路４８は、入力端子４５と出力端子４６との間に、定電流ダイオードＣＲＤ１〜ＣＲＤ３、図７に示したカレントミラー回路４７及び、ポテンショメータＰ１，Ｐ２を備えた接合形トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２を、それぞれスイッチＳ２〜Ｓ９を介して並列に接続した構成を備えている。この構成によれば、図７に示した可変型定電流回路４７よりも高い分解能あるいは高いレンジで出力電流を調整することが可能である。
【００６６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の半導体レーザの保護回路によれば、電流制限手段を用いて半導体レーザを過電流から効果的に保護することができるとともに、電流制限手段の機能不全を確実に検知することが可能となり、これにより半導体レーザの劣化、破壊を防止することができる。
【００６７】
また、本発明の半導体レーザの測定装置によれば、例えばリレーの開閉に伴って発生する過電流から半導体レーザを効果的に保護することができるとともに、電流制限手段の機能不全の早期検出が図られ、これにより半導体レーザの劣化、破壊を防止して歩留まりの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体レーザの測定装置２０の概要を説明する機能ブロック図である。
【図２】測定装置２０の保護回路ユニット２７の構成を説明する回路図である。
【図３】測定装置２０による半導体レーザ測定工程を説明するタイミングチャートである。
【図４】測定装置２０による電流制限回路部２３の動作特性評価工程を説明するタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態による半導体レーザの測定装置４０の構成を説明する回路図である。
【図６】本発明に係る電流制限回路部２３の構成の変形例を示す回路図である。
【図７】本発明に係る電流制限回路部２３の構成の他の変形例を示す回路図である。
【図８】本発明に係る電流制限回路部２３の構成の更に他の変形例を示す回路図である。
【図９】従来の測定装置による半導体レーザ測定工程を説明するタイミングチャートである。
【図１０】半導体レーザの保護回路の従来例を示す回路図である。
【図１１】半導体レーザの保護回路の他の従来例を示す回路図である。
【図１２】半導体レーザの保護回路の更に他の従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
２０，４０…測定装置、２１…レーザダイオード、２２…駆動電流源、２３…電流制限回路部、２４…駆動回路リレー、２５…プローブコンタクト、２６…評価回路部、２７…保護回路ユニット、２８…測定器、２９…切替回路部、３０…電流供給路、３１…バイパス回路部、３３…接合形トランジスタ、３４…電圧検出用抵抗、３６…比較器、３７…第１リレー部、３８…第２リレー部、３９…フェライトコア、４４，４８…可変型定電流回路。
Claims (16)
- 半導体レーザを過電流から保護するための半導体レーザの保護回路であって、
駆動電流源から半導体レーザへの電流供給路に設けられた電流制限手段と、
前記電流制限手段の出力電流に基づいて前記電流制限手段の動作特性を評価する評価回路部と、
前記電流制限手段と前記半導体レーザとの間に接続されたバイパス回路部と、
前記電流制限手段と前記バイパス回路部との間を接続又は遮断する切替回路部とを備えた
ことを特徴とする半導体レーザの保護回路。 - 前記電流制限手段が、トランジスタ、定電流ダイオード又はこれらを組み合わせた定電流回路からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザの保護回路。 - 前記評価回路部が、前記バイパス回路部に供給された前記電流制限手段の出力電流に基づいて前記電流制限手段の動作特性を評価する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザの保護回路。 - 前記評価回路部が、前記電流供給路に供給された前記電流制限手段の出力電流に基づいて前記電流制限手段の動作特性を評価し、
前記切替回路部は、前記電流制限手段の出力電流が許容範囲を越えていると前記評価回路部によって評価されたときに、前記電流制限手段と前記バイパス回路部との間を接続する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザの保護回路。 - 前記評価回路部が、前記電流制御手段の出力電流から電圧を検出するための抵抗と、前記検出した電圧を基準電圧と比較する比較器とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザの保護回路。 - 前記電流制限手段が、その出力電流値の変更手段を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザの保護回路。 - 前記切替回路部が、フォトＭＯＳリレーを含む回路からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザの保護回路。 - 前記半導体レーザ近傍の電流供給路には、高周波ノイズ除去手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザの保護回路。 - 半導体レーザの電気的及び光学的特性を測定するための測定器と、前記半導体レーザへ駆動電流を供給する駆動電流源とを備えた半導体レーザの測定装置において、
前記駆動電流源から前記測定器への電流供給路に設けられた電流制限手段と、
前記電流制限手段の出力電流に基づいて前記電流制限手段の動作特性を評価する評価回路部と、
前記電流制限手段と前記測定器との間に接続されたバイパス回路部と、
前記電流制限手段と前記バイパス回路部との間を接続又は遮断する切替回路部とを有する保護回路を備えた
ことを特徴とする半導体レーザの測定装置。 - 前記電流制限手段が、トランジスタ、定電流ダイオード又はこれらを組み合わせた定電流回路からなる
ことを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザの測定装置。 - 前記評価回路部が、前記バイパス回路部に供給された前記電流制限手段の出力電流に基づいて前記電流制限手段の動作特性を評価する
ことを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザの測定装置。 - 前記評価回路部が、前記電流供給路に供給された前記電流制限手段の出力電流に基づいて前記電流制限手段の動作特性を評価し、
前記切替回路部は、前記電流制限手段の出力電流が許容範囲を越えていると前記評価回路部によって評価されたときに、前記電流制限手段と前記バイパス回路部との間を接続する
ことを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザの測定装置。 - 前記評価回路部が、前記電流制御手段の出力電流から電圧を検出するための抵抗と、前記検出した電圧を基準電圧と比較する比較器とを含む
ことを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザの測定装置。 - 前記電流制限手段が、その出力電流値の変更手段を備えている
ことを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザの測定装置。 - 前記切替回路部が、フォトＭＯＳリレーを含む回路からなる
ことを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザの測定装置。 - 前記半導体レーザ近傍の電流供給路には、高周波ノイズ除去手段が設けられている
ことを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザの測定装置。
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