JP2009026889A - Semiconductor laser device and method for avoiding shut-down of operation of semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device and method for avoiding shut-down of operation of semiconductor laser device Download PDF

Info

Publication number
JP2009026889A
JP2009026889A JP2007187314A JP2007187314A JP2009026889A JP 2009026889 A JP2009026889 A JP 2009026889A JP 2007187314 A JP2007187314 A JP 2007187314A JP 2007187314 A JP2007187314 A JP 2007187314A JP 2009026889 A JP2009026889 A JP 2009026889A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
current
value
voltage
failure determination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007187314A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Yamamura
真一 山村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2007187314A priority Critical patent/JP2009026889A/en
Publication of JP2009026889A publication Critical patent/JP2009026889A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor laser device for avoiding the shut-down of operation caused by the generation of a failure such as a short circuit or an opening without shortening an operation life span of the device, and also to provide a method for avoiding the shut-down of the operation of the semiconductor laser device. <P>SOLUTION: A drive current to which a superimposed alternate current generated by a superimposed alternate current element generator 3 is superimposed is made to flow to a semiconductor laser 1 of the semiconductor laser device, and thereby a synchronization detecting circuit 4 detects a voltage signal synchronized with a frequency of the superimposed alternate current. A detection signal comparator 5 compares a differential resistance value of the semiconductor laser 1 calculated from the detected voltage signal with a preset failure determination differential resistance value, determines the occurrence of a failure when the differential resistance value of the semiconductor laser 1 is lower than the failure determination differential resistance value, and sends a switching signal to a current bypass control unit 6. The current bypass control unit 6 bypasses a drive current supplied to the semiconductor laser 1 based on the switching signal not to allow a current to flow to the semiconductor laser 1. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、YAGレーザ励起用等の光源に使用される半導体レーザ装置に関し、特に、短絡・オープン等の故障による動作停止の回避が可能な半導体レーザ装置、およびそのような動作停止回避方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor laser device used for a light source for exciting a YAG laser, and more particularly to a semiconductor laser device capable of avoiding an operation stop due to a failure such as a short circuit or an open, and such an operation stop avoidance method.

YAGレーザ励起用等の光源に使用される半導体レーザには、長期動作させた場合に故障の原因となる以下の2種類の劣化モードが存在することが知られている。
劣化1・・・出力の漸減として現れる緩やかな劣化。
劣化2・・・半導体レーザの短絡またはハンダ溶融による接合オープン
を伴う急激な劣化。
It is known that a semiconductor laser used as a light source for exciting a YAG laser has the following two types of degradation modes that cause a failure when operated for a long period of time.
Degradation 1 ... Slow degradation that appears as a gradual decrease in output.
Degradation 2 ... Opening of the semiconductor laser due to short circuit or solder melting
With rapid deterioration.

劣化1に対しては、デバイスのスクリーニングによる選別と適切な動作条件を選択することにより、半導体レーザの寿命について実用上問題ない寿命(例えば、1万時間以上)が得られる。実際、現実のYAGレーザに適用した場合でも予測通りに動作することが知られている。   With respect to the degradation 1, by selecting a device by screening and selecting an appropriate operating condition, a lifetime (for example, 10,000 hours or more) that does not cause a practical problem with respect to the lifetime of the semiconductor laser can be obtained. In fact, it is known that it operates as expected even when applied to an actual YAG laser.

一方、劣化2による故障は、発生時期を予測することが困難であり(突発的または偶発的な故障であるため)、かつ劣化が急激であるため、何の予兆も無くYAGレーザシステム全体が動作停止に陥る問題がある。   On the other hand, the failure due to degradation 2 is difficult to predict when it occurs (because it is a sudden or accidental failure), and the degradation is so rapid that the entire YAG laser system operates without any sign. There is a problem that falls into suspension.

YAGレーザでは、励起用半導体レーザにアレイ型を使うことが一般的で、半導体レーザに数十アンペアの大電流を流して発振させ、YAGロッドを光励起している。また、数百〜数キロワットの出力のYAGレーザを構成するためには、励起用半導体レーザは数十個から数百個必要である。このように多数の大出力半導体レーザアレイを同時に点灯させるため、実用上、半導体レーザは少なくとも数十個単位で直列に接続され、これらは1つのDC電源で制御されている。半導体レーザの直列化のメリットは、下記2点である。
メリット1・・・電源の電流容量が半導体レーザ1個分で済み、
電源サイズが実用的な範囲に納まる。
メリット2・・・大容量の配線が簡素化される。
In the YAG laser, an array type is generally used as a pumping semiconductor laser, and a YAG rod is optically pumped by flowing a large current of several tens of amperes through the semiconductor laser. In order to construct a YAG laser having an output of several hundred to several kilowatts, several tens to several hundred semiconductor lasers for excitation are required. In order to simultaneously turn on such a large number of high-power semiconductor laser arrays, practically, semiconductor lasers are connected in series in units of at least several tens, and these are controlled by one DC power source. The advantages of serializing semiconductor lasers are the following two points.
Advantage 1 ... The current capacity of the power supply is only one semiconductor laser,
The power supply size is within a practical range.
Advantage 2: Simplified wiring of large capacity.

一方、直列化のデメリットは、下記2点である。
デメリット1・・・1個でもオープン故障すると全体が止まってしまう。
デメリット2・・・個々の半導体レーザの動作状態を管理できない。
On the other hand, the disadvantages of serialization are the following two points.
Disadvantages 1 ... If one fails, the whole will stop.
Disadvantage 2 ... The operating state of each semiconductor laser cannot be managed.

特に劣化2によりオープン故障が発生すると、デメリット1によるシステム停止に至る。このようなシステム停止を防ぐための対策としては、以下の2点が考えられる。
対策1・・・オープン故障発生時に瞬時にバイパス回路に切り替える。
対策2・・・劣化1による寿命の間は、劣化2による故障が発生しないと考えられる
ので、半導体レーザを劣化1の状態に保つ。
In particular, when an open failure occurs due to deterioration 2, the system stops due to demerit 1. The following two points can be considered as measures for preventing such a system stoppage.
Countermeasure 1 ... Switch to the bypass circuit instantaneously when an open failure occurs.
Countermeasure 2 ... It is considered that failure due to degradation 2 does not occur during the lifetime due to degradation 1
Therefore, the semiconductor laser is kept in the state of degradation 1.

現状の半導体レーザで対策2を実施するのは困難であるので、対策1を実施してYAGレーザシステムの停止を防いでいる(例えば、特許文献1参照)。   Since it is difficult to implement Measure 2 with the current semiconductor laser, Measure 1 is implemented to prevent the YAG laser system from stopping (for example, see Patent Document 1).

また、劣化2による故障は、YAGレーザシステムの定期点検期間中に1〜2件起こる程度であるから、故障した半導体レーザをバイパスしてやれば、システム停止させることを回避できる。対策1に対する故障の検出は、例えば、半導体レーザパッケージのオープン故障を利用している(例えば、特許文献2参照)。   In addition, since there are only one or two failures due to the degradation 2 during the periodic inspection period of the YAG laser system, it is possible to avoid stopping the system if the failed semiconductor laser is bypassed. The detection of the failure for the measure 1 uses, for example, an open failure of the semiconductor laser package (see, for example, Patent Document 2).

特開昭59−103565号公報JP 59-103565 A 特開昭59−113768号公報JP 59-113768

しかしながら、上記従来の技術によれば以下に示すような問題点があった。YAGレーザシステムに用いる半導体レーザは封止型構造ではないため、短絡・オープン故障が発生した場合に、周囲の部品を汚損し、雰囲気を悪化させる。そのため、短絡・オープン故障が発生した場合、従来技術のようにバイパスによりシステム停止の防止を試みたとしても、周囲部品の汚損により励起光学系や周囲の半導体レーザの劣化が早く進み、YAGレーザシステム全体の寿命が短くなるという問題点があった。   However, the conventional technique has the following problems. Since the semiconductor laser used in the YAG laser system is not a sealed structure, when a short circuit / open failure occurs, surrounding components are soiled and the atmosphere is deteriorated. Therefore, when a short circuit / open failure occurs, even if an attempt is made to prevent the system from being stopped by bypass as in the prior art, the deterioration of the pumping optical system and the surrounding semiconductor laser progresses quickly due to the contamination of surrounding parts, and the YAG laser system There was a problem that the whole lifetime was shortened.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置寿命を短くすることなく、短絡・オープン故障の発生による動作停止を回避することが可能な半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の動作停止回避方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and a semiconductor laser device capable of avoiding an operation stop due to occurrence of a short circuit / open failure without shortening the device life and avoiding an operation stop of the semiconductor laser device The purpose is to obtain a method.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる半導体レーザ装置は、半導体レーザと、この半導体レーザに駆動電流を供給する電源部と、前記駆動電流を、前記半導体レーザに対してバイパスして流すことが可能な電流バイパス制御部と、前記半導体レーザの駆動時における非発光再結合成分量に応じて変化する物理量を検出し、この検出された物理量の値と、当該物理量について予め設定された前記半導体レーザの故障判定基準としての故障判定基準値とを比較し、この比較結果に基づいて故障と判定した場合には、前記電流バイパス制御部へ切替信号を送出する物理量検出比較部と、を備え、前記電流バイパス制御部は、前記切替信号に基づき、前記駆動電流を前記半導体レーザに対してバイパスして流すことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a semiconductor laser device according to the present invention includes a semiconductor laser, a power supply unit that supplies a driving current to the semiconductor laser, and the driving current to the semiconductor laser. A current bypass control unit capable of bypassing and flowing, and detecting a physical quantity that changes in accordance with the amount of non-radiative recombination components at the time of driving the semiconductor laser, and about the value of the detected physical quantity and the physical quantity A physical quantity detection comparison that compares a failure determination reference value as a failure determination reference of the semiconductor laser set in advance and sends a switching signal to the current bypass control unit when it is determined that the failure is based on the comparison result And the current bypass control unit causes the drive current to bypass the semiconductor laser and flow based on the switching signal. That.

本発明においては、半導体レーザの駆動時における非発光再結合成分量に応じて変化する物理量を検出し、この検出された物理量の値と予め設定された故障判定基準としての故障判定基準値とを比較し、この比較結果に基づいて故障と判定した場合には、半導体レーザに供給する駆動電流をバイパスして流し、半導体レーザに電流が流れないようにしている。すなわち、非発光再結合成分量に応じて変化する物理量の検出値に基づいて、半導体レーザにおける短絡・オープン等の故障発生を、実際に故障が起こる前に判定予知し、駆動電流を半導体レーザに対して迂回させて流すことで、装置の動作停止を回避すると共に、実際に故障が発生することによる周囲部品の汚損を未然に防ぐことができる。   In the present invention, a physical quantity that changes in accordance with the amount of non-radiative recombination component at the time of driving the semiconductor laser is detected, and the value of the detected physical quantity and a failure determination reference value as a predetermined failure determination reference are obtained. In comparison, if a failure is determined based on the comparison result, the drive current supplied to the semiconductor laser is bypassed and the current is prevented from flowing to the semiconductor laser. In other words, based on the detected value of the physical quantity that changes according to the amount of non-radiative recombination components, the occurrence of a short-circuit or open failure in a semiconductor laser is determined and predicted before the actual failure occurs, and the drive current is supplied to the semiconductor laser. By detouring the flow, it is possible to prevent the operation of the apparatus from being stopped and to prevent the surrounding parts from being contaminated due to actual failure.

そのため、レーザ励起用等として本半導体レーザ装置をレーザシステムに使用する場合に、故障と判定した半導体レーザを交換すれば、他の部品はそのまま使うことができ、出力の漸減として現れる緩やかな劣化で規定される半導体レーザの寿命までレーザシステムを使い続けることが可能となる。このように、ほぼメンテナンスフリーのレーザシステムを構築でき、工場ライン内における連続操業に対応することができる。   Therefore, when this semiconductor laser device is used in a laser system for laser excitation, etc., if the semiconductor laser determined to be faulty is replaced, other components can be used as they are, and the gradual deterioration that appears as a gradual decrease in output. It is possible to continue to use the laser system until the specified semiconductor laser lifetime. In this way, a laser system that is almost maintenance-free can be constructed, and continuous operation in the factory line can be handled.

以下に、本発明にかかる半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の動作停止回避方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a semiconductor laser device and an operation stop avoidance method of the semiconductor laser device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

半導体レーザの故障を予知することが可能な物理量のうち、簡便にモニタすることができるものとして、下記の4点を挙げることができる。
(1)半導体レーザ動作点における微分抵抗値変化
(2)半導体レーザの順方向ON電圧値変化
(3)半導体レーザの逆方向電流−逆方向電圧特性変化
(4)半導体レーザの光出力変化
Of the physical quantities that can predict the failure of the semiconductor laser, the following four points can be listed as those that can be easily monitored.
(1) Change in differential resistance value at operating point of semiconductor laser (2) Change in forward ON voltage value of semiconductor laser (3) Change in reverse current-reverse voltage characteristic of semiconductor laser (4) Change in optical output of semiconductor laser

以下、これら4点の物理量を用いて故障を予知する実施の形態について説明する。   An embodiment for predicting a failure using these four physical quantities will be described below.

実施の形態1.
図1は、半導体レーザ劣化時の微分抵抗値の変動を示す図であり、図2は、本実施の形態にかかる半導体レーザ装置の構成および動作を説明するためのブロック図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing the variation of the differential resistance value when the semiconductor laser is deteriorated, and FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration and operation of the semiconductor laser device according to the present embodiment.

図1では、横軸は半導体レーザに印加する動作電流を表し、縦軸は微分抵抗値または光出力を表す。微分抵抗値は左側の縦軸に、光出力については右側の縦軸に値が表示される。同図中、P1は、半導体レーザの劣化前における動作電流と光出力との関係を示し(点線)、P2は、半導体レーザの劣化後における動作電流と光出力との関係を示している(実線)。P1およびP2が示すように、半導体レーザでは、電流値が発振しきい値(劣化前においてはTh1、劣化後においてはTh2)を超えると、光出力が発生しレーザ発振が起こる。また、DR1は、半導体レーザの劣化前における動作電流と微分抵抗値との関係を示し(点線)、DR2は、半導体レーザの劣化後における動作電流と微分抵抗値との関係を示している(実線)。微分抵抗は、後述するように、電流の微小変化に対する電圧の変化の割合として定義される。   In FIG. 1, the horizontal axis represents the operating current applied to the semiconductor laser, and the vertical axis represents the differential resistance value or the optical output. The differential resistance value is displayed on the left vertical axis, and the optical output is displayed on the right vertical axis. In the figure, P1 indicates the relationship between the operating current and the optical output before the semiconductor laser is degraded (dotted line), and P2 indicates the relationship between the operating current and the optical output after the semiconductor laser is degraded (solid line). ). As indicated by P1 and P2, in the semiconductor laser, when the current value exceeds the oscillation threshold value (Th1 before deterioration, Th2 after deterioration), optical output is generated and laser oscillation occurs. DR1 indicates the relationship between the operating current and the differential resistance value before degradation of the semiconductor laser (dotted line), and DR2 indicates the relationship between the operating current and the differential resistance value after degradation of the semiconductor laser (solid line). ). As will be described later, the differential resistance is defined as a ratio of a change in voltage with respect to a minute change in current.

半導体レーザの微分抵抗値は、図1に示すように、発振しきい値よりも動作電流が大きい領域では一定となる。半導体レーザが劣化すると、電流−光変換効率が低下して発振しきい値電流が上昇し、非発光再結合電流成分が増加する。したがって、劣化前と比べて劣化後には、レーザ発振時における微分抵抗値が低下する(図1の点線(DR1)から実線(DR2)のように変化)。すなわち、微分抵抗値をモニタすれば半導体レーザの故障の発生を予知することが可能である。   As shown in FIG. 1, the differential resistance value of the semiconductor laser is constant in a region where the operating current is larger than the oscillation threshold value. When the semiconductor laser deteriorates, the current-light conversion efficiency decreases, the oscillation threshold current increases, and the non-light emitting recombination current component increases. Therefore, the differential resistance value at the time of laser oscillation decreases after the deterioration as compared with before the deterioration (changes from the dotted line (DR1) to the solid line (DR2) in FIG. 1). That is, if the differential resistance value is monitored, it is possible to predict the occurrence of a semiconductor laser failure.

微分抵抗値のモニタは、半導体レーザとしての例えばLD(レーザダイオード)に対して、その動作中に微小(望ましくは、LDの駆動電流の10%以下)でかつ比較的高周波の交流成分を、駆動電流に重畳させることで実現可能である。微分抵抗値Rdは、重畳させる交流成分の電流振幅ΔIdと重畳させる交流成分の電圧振幅ΔVdとを用いて、下記数式(1)により求めることができる。
Rd=ΔVd/ΔId ・・・(1)
The differential resistance value is monitored by, for example, an LD (laser diode) as a semiconductor laser that drives a minute component (preferably 10% or less of the LD drive current) and a relatively high frequency AC component during its operation. This can be realized by superimposing the current. The differential resistance value Rd can be obtained by the following equation (1) using the current amplitude ΔId of the alternating current component to be superimposed and the voltage amplitude ΔVd of the alternating current component to be superimposed.
Rd = ΔVd / ΔId (1)

したがって、ΔIdおよびΔVdのいずれか一方を既知とした交流成分信号を駆動電流に重畳し、他方をモニタすることで実質的に微分抵抗値を知ることができる。この手法は、例えば、DC動作の場合や、重畳させる交流成分よりも十分に低い周波数のON/OFF動作で半導体レーザを駆動する場合に適用でき、実際に半導体レーザが発振している状態でモニタすることができる。更に、PLL(Phase Locked Loop)等を用いて、重畳した交流成分の周波数に同期した信号だけを選択的にモニタすれば、ノイズによる誤動作を防ぐことができる。   Therefore, it is possible to substantially know the differential resistance value by superimposing an AC component signal in which one of ΔId and ΔVd is known on the drive current and monitoring the other. This method can be applied, for example, in the case of DC operation or when the semiconductor laser is driven by ON / OFF operation at a frequency sufficiently lower than the AC component to be superimposed, and is monitored in a state where the semiconductor laser is actually oscillating. can do. Furthermore, if only a signal synchronized with the frequency of the superimposed AC component is selectively monitored using a PLL (Phase Locked Loop) or the like, malfunction due to noise can be prevented.

また、YAGレーザ励起用等の用途において、レーザ出力を変更したために半導体レーザの動作点が変わっても、図1に示すように、半導体レーザの発振しきい値以上の動作電流に対して微分抵抗値はほぼ一定であるから、故障を判定するための故障判定値を変更することなく故障予知が可能である。   Further, even if the operating point of the semiconductor laser is changed because the laser output is changed in applications such as pumping of YAG laser, as shown in FIG. 1, the differential resistance against the operating current exceeding the oscillation threshold of the semiconductor laser is shown. Since the value is almost constant, failure prediction is possible without changing the failure determination value for determining failure.

本実施の形態にかかる半導体レーザ装置は、このような手法を用いて半導体レーザの微分抵抗値をモニタすることにより、故障発生前に半導体レーザからバイパス回路への切り替えを行う。図2に示すように、本実施の形態にかかる半導体レーザ装置は、半導体レーザ1と、この半導体レーザ1に駆動電流を供給すると共に電流量の制御が可能な制御電源2と、駆動電流に重畳される重畳交流成分を生成する重畳交流成分発生器3と、半導体レーザ1から重畳交流成分と同期した電圧信号の検出を行う同期検出回路4と、この同期検出回路4の検出結果と故障判定値との比較を行う検出信号比較部5と、この検出信号比較部5の比較結果に基づいて、半導体レーザ1に供給する電流をバイパス回路へ切り替えが可能な電流バイパス制御部6と、を備えている。また、本実施の形態では、重畳交流成分発生器3、同期検出回路4、および検出信号比較部5は、半導体レーザ1の駆動時における非発光再結合成分量に応じて変化する物理量を検出し、この検出された物理量の値と、当該物理量について予め設定された半導体レーザ1の故障判定基準としての故障判定基準値とを比較し、この比較結果に基づいて故障と判定した場合には、電流バイパス制御部6へ切替信号を送出する物理量検出比較部を構成する。なお、本実施の形態における上記物理量の値は半導体レーザ1の微分抵抗値である。   The semiconductor laser device according to the present embodiment performs switching from the semiconductor laser to the bypass circuit before the occurrence of a failure by monitoring the differential resistance value of the semiconductor laser using such a method. As shown in FIG. 2, the semiconductor laser device according to the present embodiment includes a semiconductor laser 1, a control power supply 2 capable of supplying a drive current to the semiconductor laser 1 and controlling the amount of current, and being superimposed on the drive current. A superimposed alternating current component generator 3 that generates a superimposed alternating current component, a synchronization detection circuit 4 that detects a voltage signal synchronized with the superimposed alternating current component from the semiconductor laser 1, a detection result of the synchronous detection circuit 4, and a failure determination value And a current bypass control unit 6 capable of switching the current supplied to the semiconductor laser 1 to a bypass circuit based on the comparison result of the detection signal comparison unit 5. Yes. In the present embodiment, the superimposed alternating current component generator 3, the synchronization detection circuit 4, and the detection signal comparison unit 5 detect a physical quantity that changes according to the amount of non-radiative recombination components when the semiconductor laser 1 is driven. When the detected physical quantity value is compared with a failure determination reference value as a failure determination reference of the semiconductor laser 1 set in advance for the physical quantity, and a failure is determined based on the comparison result, A physical quantity detection / comparison unit that sends a switching signal to the bypass control unit 6 is configured. Note that the value of the physical quantity in the present embodiment is the differential resistance value of the semiconductor laser 1.

半導体レーザ1は、電流バイパス制御部6を介して制御電源2に接続され、制御電源2から駆動電流が供給されている。この駆動電流には、制御電源2が生成するレーザ駆動用の電流成分の他に、重畳交流成分発生器3により生成され駆動電流とは異なる周波数で(例えば、駆動電流の周波数よりも高く、比較的高周波で)かつ一定振幅ΔIdの交流成分が重畳されている。振幅ΔIdは、例えば、駆動電流の振幅の10%以下であることが望ましい。更に、半導体レーザ1は、同期検出回路4と信号線を介して接続されており、半導体レーザ1の両端電圧から重畳交流成分発生器3の信号周波数成分と同期した電圧信号だけが同期検出回路4で検出される。   The semiconductor laser 1 is connected to a control power source 2 via a current bypass control unit 6, and a drive current is supplied from the control power source 2. In addition to the current component for driving the laser generated by the control power source 2, the drive current includes a frequency different from the drive current generated by the superimposed AC component generator 3 (for example, higher than the frequency of the drive current, AC component with a constant amplitude ΔId is superimposed. The amplitude ΔId is desirably 10% or less of the amplitude of the drive current, for example. Further, the semiconductor laser 1 is connected to the synchronization detection circuit 4 through a signal line, and only the voltage signal synchronized with the signal frequency component of the superimposed AC component generator 3 from the voltage across the semiconductor laser 1 is detected by the synchronization detection circuit 4. Is detected.

ここで、同期検出回路4にて検出された電圧信号振幅ΔVdは、検出信号比較部5にて予め決められた故障判定微分抵抗値Rdjに相当する基準電圧振幅値ΔVdj(すなわち、Rdj×ΔId)と比較される。このとき、ΔVdj>ΔVdであれば、検出信号比較部5から電流バイパス制御部6へバイパス回路への切替信号が出され、故障と判定された半導体レーザはバイパスされて、当該半導体レーザには電流が流れなくなる。なお、電圧信号振幅ΔVdと基準電圧振幅値ΔVdjとを比較して故障判定を行うことは、電圧信号振幅ΔVdおよび振幅ΔIdから算出される半導体レーザ1の微分抵抗値と故障判定微分抵抗値Rdjとを比較して故障判定を行うことと同じであり、半導体レーザ1の微分抵抗値が故障判定微分抵抗値Rdjを下回ったときに故障と判定する。   Here, the voltage signal amplitude ΔVd detected by the synchronization detection circuit 4 is a reference voltage amplitude value ΔVdj (that is, Rdj × ΔId) corresponding to the failure determination differential resistance value Rdj predetermined by the detection signal comparison unit 5. Compared with At this time, if ΔVdj> ΔVd, a switching signal to the bypass circuit is output from the detection signal comparison unit 5 to the current bypass control unit 6, the semiconductor laser determined to be faulty is bypassed, and the current is supplied to the semiconductor laser. No longer flows. The failure determination by comparing the voltage signal amplitude ΔVd and the reference voltage amplitude value ΔVdj is that the differential resistance value of the semiconductor laser 1 calculated from the voltage signal amplitude ΔVd and the amplitude ΔId and the failure determination differential resistance value Rdj. Is determined to be a failure, and when the differential resistance value of the semiconductor laser 1 falls below the failure determination differential resistance value Rdj, a failure is determined.

半導体レーザ1は、例えば、YAGレーザ励起用の光源に使用されるアレイ型の半導体レーザであり、バイパス回路は、電流バイパス制御部6の制御により、アレイ型を構成する多数の半導体レーザ(または、LD)をそれぞれ個別にバイパスするように駆動電流の経路を制御することができる。   The semiconductor laser 1 is, for example, an array type semiconductor laser used as a light source for exciting a YAG laser, and the bypass circuit is controlled by a current bypass control unit 6 so that a number of semiconductor lasers (or LD) can be individually bypassed to control the path of the drive current.

また、半導体レーザ自身を比較的高い周波数でON/OFF動作させる場合、半導体レーザの駆動電流は既知であるから、その駆動周波数において各半導体レーザのピーク電圧をモニタすれば、そのピーク電圧値の変化から上述の交流成分を重畳した場合と同様に、故障判定を行うことが可能である。この場合、図2の重畳交流成分発生器3は、駆動電流に微小な交流成分を重畳されるのではなく、駆動電流の制御に用いられる。   In addition, when the semiconductor laser itself is turned on / off at a relatively high frequency, the driving current of the semiconductor laser is known, so if the peak voltage of each semiconductor laser is monitored at that driving frequency, the change in the peak voltage value Thus, the failure determination can be performed in the same manner as in the case where the AC component described above is superimposed. In this case, the superimposed alternating current component generator 3 of FIG. 2 is used for controlling the drive current, rather than superimposing a small alternating current component on the drive current.

故障判定用微分抵抗値Rdjを決定すれば、半導体レーザの微分抵抗値が図1のハッチ領域に入ったときに故障と判定し、実際に短絡・オープンする直前にバイパス回路を動作させることができる。故障判定用微分抵抗値Rdjは、適用する半導体レーザの特性分布から決定することができる。例えば、実際にYAGレーザ装置などに使う半導体レーザ全体の母集団において、微分抵抗値の平均値および分散値をそれぞれ、平均値Rda、分散値σRdとすると、Rdjは下記数式(2)で計算できる。
Rdj=(Rda−A・σRd)×B ・・・(2)
但し、A、Bは、パラメータである。適用する半導体レーザ装置の特性によって、数式(2)中のパラメータA、Bを適切に決定すれば、短絡・オープン故障を予知し、故障発生前にバイパス回路へ切り替えることができる。
If the differential resistance value Rdj for failure determination is determined, it is determined that a failure occurs when the differential resistance value of the semiconductor laser enters the hatched region of FIG. 1, and the bypass circuit can be operated immediately before the actual short circuit / opening. . The differential resistance value Rdj for failure determination can be determined from the characteristic distribution of the semiconductor laser to be applied. For example, in the population of the entire semiconductor laser actually used in a YAG laser device or the like, assuming that the average value and the variance value of the differential resistance values are the average value Rda and the variance value σRd, Rdj can be calculated by the following formula (2). .
Rdj = (Rda−A · σRd) × B (2)
However, A and B are parameters. If parameters A and B in Equation (2) are appropriately determined according to the characteristics of the semiconductor laser device to be applied, a short circuit / open failure can be predicted and switched to a bypass circuit before the failure occurs.

本実施の形態によれば、半導体レーザの短絡・オープン等を伴う急激な劣化による故障発生を予知し、短絡・オープン等による故障が発生する前段階でバイパス回路を作動させることで、動作停止を回避すると共に、実際に故障が発生することによる周囲部品の汚損を未然に防ぐことができる。   According to the present embodiment, it is predicted that a failure has occurred due to rapid deterioration accompanying short circuit / opening of the semiconductor laser, and the operation is stopped by operating the bypass circuit at a stage before the failure due to short circuiting / opening, etc. In addition to avoiding this, it is possible to prevent contamination of surrounding parts due to actual occurrence of a failure.

そのため、YAGレーザ励起用等として本半導体レーザ装置を使用する場合に、故障と判定した半導体レーザを交換すれば、他の部品はそのまま使うことができるので、出力の漸減として現れる緩やかな劣化で規定される半導体レーザの寿命までレーザシステム(YAGレーザ等のレーザおよび本半導体レーザ装置を含むレーザシステム)を使い続けることが可能となる。このように、短絡・オープン状態を予知しバイパス回路に切り替えることで、ほぼメンテナンスフリーのレーザシステムを構築でき、工場ライン内における連続操業に対応することができる。   Therefore, when this semiconductor laser device is used for pumping YAG laser, etc., if the semiconductor laser determined to be faulty is replaced, other parts can be used as they are. It is possible to continue to use the laser system (laser such as YAG laser and laser system including this semiconductor laser device) until the lifetime of the semiconductor laser. Thus, by predicting a short circuit / open state and switching to the bypass circuit, it is possible to construct a substantially maintenance-free laser system and to cope with continuous operation in the factory line.

実施の形態2.
図3は、半導体レーザ劣化時のON電圧値の変動を示す図であり、図4は、本実施の形態にかかる半導体レーザ装置の構成および動作を説明するためのブロック図である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing fluctuations in the ON voltage value when the semiconductor laser deteriorates, and FIG. 4 is a block diagram for explaining the configuration and operation of the semiconductor laser device according to the present embodiment.

図3では、横軸は半導体レーザに印加する動作電流を表し、縦軸は動作電圧値を表す。同図中、V1は、半導体レーザの劣化前における動作電流と動作電圧との関係を示し(点線)、V2は、半導体レーザの劣化後における動作電流と動作電圧との関係を示している(実線)。   In FIG. 3, the horizontal axis represents the operating current applied to the semiconductor laser, and the vertical axis represents the operating voltage value. In the figure, V1 indicates the relationship between the operating current and the operating voltage before deterioration of the semiconductor laser (dotted line), and V2 indicates the relationship between the operating current and the operating voltage after deterioration of the semiconductor laser (solid line). ).

半導体レーザは、ダイオードの一種であるから順方向の電流−電圧特性は一般に図3のようになる。ダイオードのON電圧は、半導体レーザの材料や層構造・ドーピング量などで決定される。半導体レーザが劣化した場合、ダイオードのpN接合部は結晶欠陥により微視的に破壊されるため、非発光再結合中心が発生する。したがって、キャリアの拡散長が短くなり、逆方向飽和電流密度が高くなるので半導体レーザのON電圧が低下する。そこで、半導体レーザのON電圧をモニタすれば故障を予知することが可能である。   Since the semiconductor laser is a kind of diode, the forward current-voltage characteristic is generally as shown in FIG. The ON voltage of the diode is determined by the semiconductor laser material, layer structure, doping amount, and the like. When the semiconductor laser is deteriorated, the pN junction of the diode is microscopically destroyed by crystal defects, and non-radiative recombination centers are generated. Accordingly, the carrier diffusion length is shortened and the reverse saturation current density is increased, so that the ON voltage of the semiconductor laser is lowered. Therefore, it is possible to predict a failure by monitoring the ON voltage of the semiconductor laser.

ダイオードのON電圧評価方法として最も簡便な方法は、動作条件の1/100程度の電流を流した場合の電圧を測定することである。例えば、測定用電流としてIfoを設定し、単純にそのときの半導体レーザの両端電位差をON電圧Vfoと定義すればよい。この方法でモニタするタイミングは、装置の立ち上げ時、またはON/OFF動作などで半導体レーザをOFFした時に限られる。しかし、測定が簡単で実際の装置に適用しやすいという利点がある。図3の例では、初期的にON電圧Vfo1であった半導体レーザが劣化し、ON電圧がVfo2に下がる様子を示した。   The simplest method for evaluating the ON voltage of the diode is to measure the voltage when a current of about 1/100 of the operating condition is passed. For example, ifo may be set as the measurement current, and the potential difference between both ends of the semiconductor laser at that time may be simply defined as the ON voltage Vfo. The timing of monitoring by this method is limited to when the apparatus is started up or when the semiconductor laser is turned off by an ON / OFF operation or the like. However, there is an advantage that measurement is simple and easy to apply to an actual apparatus. In the example of FIG. 3, the semiconductor laser that initially had the ON voltage Vfo1 deteriorated, and the ON voltage decreased to Vfo2.

本実施の形態にかかる半導体レーザ装置は、このような手法を用いた半導体レーザのON電圧モニタにより、故障発生前に、半導体レーザからバイパス回路への切り替えを行う。図4に示すように、本実施の形態にかかる半導体レーザ装置は、半導体レーザ1と、その制御電源2と、電流バイパス制御部6と、電圧モニタ回路9と、電圧比較部10と、を備えている。また、本実施の形態では、電圧モニタ回路9および電圧比較部10は、半導体レーザ1の駆動時における非発光再結合成分量に応じて変化する物理量を検出し、この検出された物理量の値と、当該物理量について予め設定された半導体レーザ1の故障判定基準としての故障判定基準値とを比較し、この比較結果に基づいて故障と判定した場合には、電流バイパス制御部6へ切替信号を送出する物理量検出比較部を構成する。なお、本実施の形態における上記物理量の値は半導体レーザ1に順方向に電圧測定用電流を流したときの両端電圧値である。   The semiconductor laser device according to the present embodiment switches from the semiconductor laser to the bypass circuit before the occurrence of the failure by the ON voltage monitor of the semiconductor laser using such a method. As shown in FIG. 4, the semiconductor laser device according to the present embodiment includes a semiconductor laser 1, a control power supply 2, a current bypass control unit 6, a voltage monitor circuit 9, and a voltage comparison unit 10. ing. Further, in the present embodiment, the voltage monitor circuit 9 and the voltage comparison unit 10 detect a physical quantity that changes in accordance with the amount of non-radiative recombination component when the semiconductor laser 1 is driven, and the value of the detected physical quantity and When the physical quantity is compared with a failure determination reference value as a failure determination reference of the semiconductor laser 1 set in advance for the physical quantity, and a failure is determined based on the comparison result, a switching signal is sent to the current bypass control unit 6. The physical quantity detection / comparison unit is configured. Note that the value of the physical quantity in the present embodiment is the voltage value at both ends when a current for voltage measurement is passed through the semiconductor laser 1 in the forward direction.

半導体レーザ1は、電流バイパス制御部6により制御電源2に接続された状態で駆動電流が流れている。更に、半導体レーザ1から、電圧モニタ回路9に対して信号線が接続されており、半導体レーザ1に印加された電圧をモニタすることができる。モニタ時は、半導体レーザ1に測定用電流としての定電流Ifoが注入され、電圧値は電圧モニタ回路9で測定され、その測定結果は電圧比較部10にて、故障判定用の基準電圧値Vfojと比較される。ここで、Vfo<Vfojであれば、電圧比較部10から電流バイパス制御部6へバイパス回路への切替信号が出され、故障と判定された半導体レーザ1はバイパスされて、当該半導体レーザには電流が流れなくなる。   In the semiconductor laser 1, a drive current flows while being connected to the control power supply 2 by the current bypass control unit 6. Further, a signal line is connected from the semiconductor laser 1 to the voltage monitor circuit 9 so that the voltage applied to the semiconductor laser 1 can be monitored. At the time of monitoring, a constant current Ifo as a measurement current is injected into the semiconductor laser 1, the voltage value is measured by the voltage monitor circuit 9, and the measurement result is obtained by the voltage comparison unit 10 as a reference voltage value Vfoj for failure determination. Compared with Here, if Vfo <Vfoj, a switching signal to the bypass circuit is output from the voltage comparison unit 10 to the current bypass control unit 6, the semiconductor laser 1 determined to be faulty is bypassed, and a current is supplied to the semiconductor laser. No longer flows.

故障判定ON電圧値Vfojを決定すれば、Vfoが図3のハッチ領域に入ったときに故障と判定し、短絡・オープンする直前にバイパス回路を動作させることができる。故障判定ON電圧値Vfojは、適用する半導体レーザの特性分布から決定することができる。例えば、実際にYAGレーザ装置などに使う半導体レーザ全体の母集団において、ON電圧値の平均値および分散値をそれぞれ、平均値Vfoa,分散値σVfoとすると、Vfojは下記数式(3)で計算できる。
Vfoj=(Vfoa−C・σVfo)×D ・・・(3)
If the failure determination ON voltage value Vfoj is determined, it is determined that a failure occurs when Vfo enters the hatched region of FIG. 3, and the bypass circuit can be operated immediately before short-circuiting / opening. The failure determination ON voltage value Vfoj can be determined from the characteristic distribution of the semiconductor laser to be applied. For example, in an entire population of semiconductor lasers actually used in a YAG laser device or the like, assuming that the average value and dispersion value of the ON voltage value are the average value Vfoa and the dispersion value σVfo, Vfoj can be calculated by the following equation (3). .
Vfoj = (Vfoa−C · σVfo) × D (3)

但し、C、Dはパラメータである。適用する半導体レーザ装置の特性によって、数式(3)中のパラメータC、Dを適切に決定すれば、短絡・オープン故障を予知し、故障発生前にバイパス回路へ切り替えることができる。   However, C and D are parameters. If the parameters C and D in Equation (3) are appropriately determined according to the characteristics of the semiconductor laser device to be applied, a short circuit / open failure can be predicted and switched to a bypass circuit before the failure occurs.

本実施の形態は、実施の形態1と同様の効果を奏し、半導体レーザの短絡・オープン等を伴う急激な劣化による故障発生を予知し、短絡・オープン等による故障が発生する前段階でバイパス回路を作動させることで、動作停止を回避すると共に、実際に故障が発生することによる周囲部品の汚損を防ぐことができる。   This embodiment has the same effect as that of the first embodiment, predicts the occurrence of a failure due to a rapid deterioration accompanying a short circuit / opening of a semiconductor laser, and the bypass circuit in a stage before the occurrence of a failure due to a short circuit / opening, etc. By operating the, it is possible to prevent the operation from being stopped and to prevent the surrounding parts from being contaminated due to actual failure.

実施の形態3.
図5は、半導体レーザ劣化時の逆方向電圧値の変動を示す図であり、図6は、本実施の形態にかかる半導体レーザ装置の構成および動作を説明するためのブロック図である。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a diagram showing fluctuations in the reverse voltage value when the semiconductor laser is deteriorated, and FIG. 6 is a block diagram for explaining the configuration and operation of the semiconductor laser device according to the present embodiment.

図5では、横軸は半導体レーザに印加する逆方向電流を表し、縦軸は逆方向電圧を表す。同図中、V1は、半導体レーザの劣化前における逆方向電流と逆方向電圧との関係を示し(点線)、V2は、半導体レーザの劣化後における逆方向電流と逆方向電圧との関係を示している(実線)。   In FIG. 5, the horizontal axis represents the reverse current applied to the semiconductor laser, and the vertical axis represents the reverse voltage. In the figure, V1 indicates the relationship between the reverse current and the reverse voltage before the semiconductor laser deteriorates (dotted line), and V2 indicates the relationship between the reverse current and the reverse voltage after the semiconductor laser deteriorates. (Solid line).

半導体レーザは、ダイオードの一種であるから逆方向の電流−電圧特性は一般に図5のようになる。ダイオードの逆方向飽和電流は、半導体レーザの材料や層構造・ドーピング量などで決定される。半導体レーザが劣化した場合、ダイオードのpN接合部は結晶欠陥により微視的に破壊されるため、非発光再結合中心が発生する。したがって、キャリアの拡散長が短くなり、逆方向飽和電流密度が高くなるので、半導体レーザに一定の逆方向電流を流すための電圧が低下する。そこで、半導体レーザの逆方向電圧をモニタすれば故障を予知することが可能である。   Since the semiconductor laser is a kind of diode, the reverse current-voltage characteristic is generally as shown in FIG. The reverse saturation current of the diode is determined by the material of the semiconductor laser, the layer structure, the doping amount, and the like. When the semiconductor laser is deteriorated, the pN junction of the diode is microscopically destroyed by crystal defects, and non-radiative recombination centers are generated. Therefore, since the carrier diffusion length is shortened and the reverse saturation current density is increased, the voltage for supplying a constant reverse current to the semiconductor laser is lowered. Therefore, it is possible to predict a failure by monitoring the reverse voltage of the semiconductor laser.

ダイオードの逆方向電圧は、定電流源により例えば数10〜数100μAの微小電流を流して評価するのが一般的である。例えば、測定用電流としてIrを設定し、単純にそのときの半導体レーザの両端電位差を逆方向電圧Vrと定義すればよい。この方法でモニタするタイミングは、装置の立ち上げ時、またはON/OFF動作などで半導体レーザをOFFした時に限られる。この評価は、逆方向電流用の電流源が必要であるが、直接逆方向飽和電流変動をモニタできるので感度が良いという利点がある。図5の例では、初期的に逆方向電圧値がVr1であった半導体レーザが劣化し、逆方向電圧値がVr2に下がる様子を示した。この方法の注意点は、Irの設定値次第でVr1が非常に大きい電圧になる可能性があるため、微小電流を流す電流源に対して半導体レーザを破壊しないように電圧リミット値を設けなければならない。   The reverse voltage of the diode is generally evaluated by passing a small current of, for example, several tens to several hundreds of μA with a constant current source. For example, Ir may be set as the measurement current, and the potential difference between both ends of the semiconductor laser at that time may be simply defined as the reverse voltage Vr. The timing of monitoring by this method is limited to when the apparatus is started up or when the semiconductor laser is turned off by an ON / OFF operation or the like. This evaluation requires a current source for the reverse current, but has an advantage of good sensitivity because it can directly monitor the reverse saturation current fluctuation. In the example of FIG. 5, the semiconductor laser whose reverse voltage value was initially Vr1 deteriorated, and the reverse voltage value decreased to Vr2. The precaution of this method is that Vr1 may become a very large voltage depending on the set value of Ir. Therefore, a voltage limit value must be provided so as not to destroy the semiconductor laser with respect to a current source for passing a minute current. Don't be.

本実施の形態にかかる半導体レーザ装置は、上述のような手法を用いた半導体レーザの逆方向電圧モニタにより、故障発生前に、半導体レーザからバイパス回路への切り替えを行う。図6に示すように、本実施の形態にかかる半導体レーザ装置は、半導体レーザ1と、その制御電源13と、逆方向定電流源14と、電圧モニタ回路9と、電圧比較部10と、バイパス制御部6と、を備えている。逆方向定電流源14は、半導体レーザ1に対して逆方向に微小な定電流を供給する電流供給部である。また、本実施の形態では、逆方向定電流源14、電圧モニタ回路9および電圧比較部10は、半導体レーザ1の駆動時における非発光再結合成分量に応じて変化する物理量を検出し、この検出された物理量の値と、当該物理量について予め設定された半導体レーザ1の故障判定基準としての故障判定基準値とを比較し、この比較結果に基づいて故障と判定した場合には、電流バイパス制御部6へ切替信号を送出する物理量検出比較部を構成する。なお、本実施の形態における上記物理量の値は半導体レーザ1に逆方向に電圧測定用電流を流したときの両端電圧値である。   The semiconductor laser device according to the present embodiment switches from the semiconductor laser to the bypass circuit before the occurrence of the failure by the reverse voltage monitor of the semiconductor laser using the above-described method. As shown in FIG. 6, the semiconductor laser device according to the present embodiment includes a semiconductor laser 1, a control power source 13, a reverse constant current source 14, a voltage monitor circuit 9, a voltage comparison unit 10, a bypass, and the like. And a control unit 6. The reverse constant current source 14 is a current supply unit that supplies a small constant current in the reverse direction to the semiconductor laser 1. Further, in the present embodiment, the reverse direction constant current source 14, the voltage monitor circuit 9, and the voltage comparison unit 10 detect a physical quantity that changes in accordance with the amount of non-radiative recombination components when the semiconductor laser 1 is driven. When the detected physical quantity value is compared with a failure determination reference value as a failure determination reference of the semiconductor laser 1 set in advance for the physical quantity, and a failure is determined based on the comparison result, current bypass control is performed. A physical quantity detection / comparison unit that sends a switching signal to the unit 6 is configured. Note that the value of the physical quantity in the present embodiment is the voltage value at both ends when a current for voltage measurement is passed through the semiconductor laser 1 in the reverse direction.

半導体レーザ1は、電流バイパス制御部6により制御電源13に接続された状態で駆動電流が流れている。更に、半導体レーザ1から、電圧モニタ回路9に対して信号線が接続されており、半導体レーザ1に印加されている電圧をモニタすることができる。モニタ時には、制御電源13からの指示を受け、逆方向定電流源14から逆方向電流Irを半導体レーザ1に注入し、逆方向電圧値Vrが電圧モニタ回路9で測定され、測定された逆方向電圧値Vrは電圧比較部10にて故障判定用の基準電圧値Vrjと比較される。ここで、Vr<Vrjであれば、電圧比較部16から電流バイパス制御部6へバイパス回路への切替信号が出され、故障と判定された半導体レーザ1はバイパスされて、当該半導体レーザには電流が流れなくなる。   In the semiconductor laser 1, a drive current flows while being connected to the control power supply 13 by the current bypass control unit 6. Further, a signal line is connected from the semiconductor laser 1 to the voltage monitor circuit 9 so that the voltage applied to the semiconductor laser 1 can be monitored. At the time of monitoring, an instruction from the control power supply 13 is received, a backward current Ir is injected from the backward constant current source 14 into the semiconductor laser 1, the backward voltage value Vr is measured by the voltage monitor circuit 9, and the measured backward direction is measured. The voltage value Vr is compared with a reference voltage value Vrj for failure determination by the voltage comparison unit 10. Here, if Vr <Vrj, a switching signal to the bypass circuit is output from the voltage comparison unit 16 to the current bypass control unit 6, and the semiconductor laser 1 determined to be faulty is bypassed, and a current is supplied to the semiconductor laser. No longer flows.

なお、逆方向の電流−電圧特性は、測定用電圧値Vrを一定として逆方向電流値Irによるモニタ方法としても利用できる。この場合には、劣化によって逆方向電流が増加することにより、故障を予知することが可能である。逆方向電流をモニタする際には、半導体レーザに必要以上に電流を流さぬよう電流リミットを設ける必要がある。   The reverse current-voltage characteristic can also be used as a monitoring method using the reverse current value Ir while the measurement voltage value Vr is constant. In this case, it is possible to predict a failure by increasing the reverse current due to deterioration. When monitoring the reverse current, it is necessary to provide a current limit so that the semiconductor laser does not carry more current than necessary.

故障判定逆方向電圧値Vrjを決定すれば、Vrが図5のハッチ領域に入ったときに故障と判定し、短絡・オープンする直前にバイパス回路を動作させることができる。故障判定逆方向電圧値Vrjは、適用する半導体レーザの特性分布から決定することができる。例えば、実際にYAGレーザ装置などに使う半導体レーザ全体の母集団において、逆方向電圧値の平均値および分散値をそれぞれ、平均値Vra、分散値σVrとすると、Vrjは下記数式(4)で計算できる。
Vrj=(Vra−E・σVr)×F ・・・(4)
If the failure determination reverse voltage value Vrj is determined, it is determined that a failure occurs when Vr enters the hatched region of FIG. 5, and the bypass circuit can be operated immediately before short-circuiting and opening. The failure determination reverse voltage value Vrj can be determined from the characteristic distribution of the semiconductor laser to be applied. For example, assuming that the average value and the dispersion value of the reverse voltage value are the average value Vra and the dispersion value σVr in the population of the entire semiconductor laser actually used in the YAG laser device, Vrj is calculated by the following formula (4). it can.
Vrj = (Vra−E · σVr) × F (4)

但し、E、Fはパラメータである。適用する半導体レーザ装置の特性によって数式(4)中のパラメータE、Fを適切に決定すれば、短絡・オープン故障を予知し、故障発生前にバイパス回路へ切り替えることができる。   However, E and F are parameters. If the parameters E and F in Equation (4) are appropriately determined according to the characteristics of the semiconductor laser device to be applied, a short circuit / open failure can be predicted and switched to a bypass circuit before the failure occurs.

本実施の形態は、実施の形態1と同様の効果を奏し、半導体レーザの短絡・オープン等を伴う急激な劣化による故障発生を予知し、短絡・オープン等による故障が発生する前段階でバイパス回路を作動させることで、動作停止を回避すると共に、実際に故障が発生することによる周囲部品の汚損を防ぐことができる。   This embodiment has the same effect as that of the first embodiment, predicts the occurrence of a failure due to a rapid deterioration accompanying a short circuit / opening of a semiconductor laser, and the bypass circuit in a stage before the occurrence of a failure due to a short circuit / opening, etc. By operating the, it is possible to prevent the operation from being stopped and to prevent the surrounding parts from being contaminated due to actual failure.

実施の形態4.
半導体レーザが劣化すると、前述のように非発光再結合中心ができるために、劣化前に比べて同一電流時の光出力が低下する。YAGレーザ装置などで多数直列に接続された半導体レーザの中で特に劣化が進んだものがあれば、当該品だけが周囲よりも光出力が低くなるので、装置に使用されている全半導体レーザについて個別に光出力をモニタして比較すれば、劣化を予知することが可能である。なお、半導体レーザの緩やかな劣化は、YAGレーザなどの出力モニタで検出できるが、短絡・オープン故障を予知するためには個別の半導体レーザ出力のモニタが必須である。
Embodiment 4 FIG.
When the semiconductor laser is deteriorated, non-radiative recombination centers are formed as described above, so that the light output at the same current is reduced as compared with that before the deterioration. If many semiconductor lasers connected in series, such as YAG laser devices, have deteriorated in particular, the light output of only those products will be lower than the surroundings. By individually monitoring and comparing the light output, it is possible to predict degradation. Note that the gradual deterioration of the semiconductor laser can be detected by an output monitor such as a YAG laser, but in order to predict a short circuit / open failure, monitoring of the output of the individual semiconductor laser is essential.

光出力モニタ方法としては、例えば半導体レーザの高反射率コーティング側にモニタ用のフォトダイオードを設置する方法が広く利用されている。この方法は、半導体レーザがアレイ型であっても同様に利用でき、フォトダイオードは単一素子だけでなくCCDやリニアアレイ型など各種を適用できる。また、光出力は半導体レーザの動作中にモニタできるので、モニタタイミングが限られない利点がある。   As an optical output monitoring method, for example, a method of installing a monitoring photodiode on the high reflectance coating side of a semiconductor laser is widely used. This method can be used in the same manner even when the semiconductor laser is an array type, and various types of photodiodes such as a CCD and a linear array type can be applied as well as a single element. Further, since the optical output can be monitored during the operation of the semiconductor laser, there is an advantage that the monitoring timing is not limited.

本実施の形態にかかる半導体レーザ装置は、このような手法を用いた半導体レーザの光出力モニタにより、故障発生前に、半導体レーザからバイパス回路への切り替えを行う。図7は、本実施の形態にかかる半導体レーザ装置の構成および動作を説明するためのブロック図である。本実施の形態にかかる半導体レーザ装置は、半導体レーザ1と、その制御電源2と、電流バイパス制御部6と、モニタ用フォトダイオード20と、出力電流比較部21と、を備えている。また、本実施の形態では、モニタ用フォトダイオード20および出力電流比較部21は、半導体レーザ1の駆動時における非発光再結合成分量に応じて変化する物理量を検出し、この検出された物理量の値と、当該物理量について予め設定された半導体レーザ1の故障判定基準としての故障判定基準値とを比較し、この比較結果に基づいて故障と判定した場合には、電流バイパス制御部6へ切替信号を送出する物理量検出比較部を構成する。なお、本実施の形態における上記物理量の値はモニタ用フォトダイオード20による半導体レーザ1の光出力に対応する出力電流値である。   The semiconductor laser device according to the present embodiment performs switching from the semiconductor laser to the bypass circuit before the occurrence of the failure by the optical output monitor of the semiconductor laser using such a technique. FIG. 7 is a block diagram for explaining the configuration and operation of the semiconductor laser device according to the present embodiment. The semiconductor laser device according to the present embodiment includes a semiconductor laser 1, a control power supply 2, a current bypass control unit 6, a monitoring photodiode 20, and an output current comparison unit 21. Further, in the present embodiment, the monitoring photodiode 20 and the output current comparison unit 21 detect a physical quantity that changes in accordance with the amount of non-radiative recombination component when the semiconductor laser 1 is driven, and the detected physical quantity The value is compared with a failure determination reference value as a failure determination criterion of the semiconductor laser 1 set in advance for the physical quantity, and when it is determined that there is a failure based on this comparison result, a switching signal is sent to the current bypass control unit 6 Is configured as a physical quantity detection / comparison unit. The value of the physical quantity in the present embodiment is an output current value corresponding to the optical output of the semiconductor laser 1 by the monitoring photodiode 20.

半導体レーザ1は、電流バイパス制御部6により制御電源2に接続された状態で駆動電流が流れている。半導体レーザの光出力は、光出力モニタ部としてのモニタ用フォトダイオード20によりモニタされる。YAGレーザシステムに使用される場合など、半導体レーザが多数直列に接続されている場合には、モニタ用フォトダイオード20は、各半導体レーザの光出力を個別にモニタする。   In the semiconductor laser 1, a drive current flows while being connected to the control power supply 2 by the current bypass control unit 6. The optical output of the semiconductor laser is monitored by a monitoring photodiode 20 as an optical output monitoring unit. When a large number of semiconductor lasers are connected in series, such as when used in a YAG laser system, the monitoring photodiode 20 individually monitors the optical output of each semiconductor laser.

更に、モニタ用フォトダイオード20から出力電流比較部21に対して信号線が接続されており、モニタ用フォトダイオード20の出力電流Ipdによって半導体レーザの出力Poをモニタすることができる。モニタ用フォトダイオード20の出力電流Ipdは出力電流比較部21にて故障判定電流値としての基準電流値Ipdjと比較される。ここで、Ipd<Ipdjであれば、出力電流比較部21から電流バイパス制御部6へバイパス回路への切替信号が出され、故障と判定された半導体レーザ1はバイパスされて、当該半導体レーザには電流が流れなくなる。   Further, a signal line is connected from the monitoring photodiode 20 to the output current comparison unit 21, and the output Po of the semiconductor laser can be monitored by the output current Ipd of the monitoring photodiode 20. The output current Ipd of the monitoring photodiode 20 is compared with a reference current value Ipdj as a failure determination current value by the output current comparison unit 21. Here, if Ipd <Ipdj, a switching signal to the bypass circuit is output from the output current comparison unit 21 to the current bypass control unit 6, and the semiconductor laser 1 determined to be faulty is bypassed, Current stops flowing.

本実施の形態は、実施の形態1と同様の効果を奏し、半導体レーザの短絡・オープン等を伴う急激な劣化による故障発生を予知し、短絡・オープン等による故障が発生する前段階でバイパス回路を作動させることで、動作停止を回避すると共に、実際に故障が発生することによる周囲部品の汚損を防ぐことができる。   This embodiment has the same effect as that of the first embodiment, predicts the occurrence of a failure due to a rapid deterioration accompanying a short circuit / opening of a semiconductor laser, and the bypass circuit in a stage before the occurrence of a failure due to a short circuit / opening, etc. By operating the, it is possible to prevent the operation from being stopped and to prevent the surrounding parts from being contaminated due to actual failure.

なお、本実施の形態を、実施の形態5で述べるマトリクス状配線との組み合わせで使うことにより、多数接続された半導体レーザのうち劣化品を特定して予知する目的に対して好適に利用される。   In addition, by using this embodiment in combination with the matrix wiring described in the fifth embodiment, it is suitably used for the purpose of identifying and predicting a deteriorated product among a large number of connected semiconductor lasers. .

実施の形態5.
YAGレーザ励起用などの半導体レーザが多数直列に接続された半導体レーザ装置に対して、バイパス回路を有効に動作させるため、個別の半導体レーザを識別してモニタし、劣化が予知されたものに対してバイパス回路に切り替える必要がある。このようなセンシング用の配線は、半導体レーザの使用個数に比例して多くなり、かつ切替が複雑になる。そこで、センシング用の配線を例えばM×Nのマトリクス状(M、Nは正の整数)にすることで特定の半導体レーザを容易に指定してモニタすることができる。半導体レーザのモニタは、必ずしもすべて同時に実施する必要が無いので、M×Nマトリクスのアドレス指定により順番にモニタしていけばよい。モニタ制御は、マイコン・シーケンサを利用することが一般的であるが、このようなアドレス指定による方法は、マイコンやシーケンサを利用する方法とのマッチングが良いという利点がある。なお、バイパス回路の動作指定も同様のM×Nマトリクス配線により実施すればよい。
Embodiment 5 FIG.
For semiconductor laser devices in which many semiconductor lasers such as those for YAG laser excitation are connected in series, in order to operate the bypass circuit effectively, individual semiconductor lasers are identified and monitored, and those for which deterioration is predicted Switching to the bypass circuit. Such sensing wiring increases in proportion to the number of semiconductor lasers used, and switching is complicated. Therefore, a specific semiconductor laser can be easily designated and monitored by forming the sensing wiring in an M × N matrix (M and N are positive integers), for example. Since it is not always necessary to monitor all of the semiconductor lasers at the same time, they may be monitored in order by addressing the M × N matrix. The monitor control generally uses a microcomputer / sequencer, but such an addressing method has an advantage of good matching with a method using a microcomputer or a sequencer. The operation designation of the bypass circuit may be performed by the same M × N matrix wiring.

図8は、本実施の形態における半導体レーザ識別装置を示す模式図であり、特に、センシング用配線の一例を示す図である。マトリクス状配線を用いた半導体レーザ識別装置は、Mch(Mチャンネル)スイッチ23およびNch(Nチャンネル)スイッチ24と、これらのスイッチからそれぞれ引き出されたM本の配線とN本の配線との各交点に設けられたスイッチング素子とを備えており、各スイッチング素子には半導体レーザ25またはフォトダイオード26が接続されている。半導体レーザ25またはフォトダイオード26は、M×Nマトリクスのアドレス(i,j)で指定される。ここで、i、jは1≦i≦M、1≦j≦Nを満たす整数であり、装置に用いる半導体レーザの数や接続方法に対して適切なM、Nを設定すればよい。このような、半導体レーザ識別装置を用いることにより、半導体レーザの光出力を個別にモニタし、実施の形態4で説明した故障判別方法を利用して故障の発生した半導体レーザを、アドレス(i、j)を指定して特定することができる。   FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the semiconductor laser identification device according to the present embodiment, and particularly illustrates an example of sensing wiring. The semiconductor laser identification device using the matrix wiring includes an Mch (M channel) switch 23 and an Nch (N channel) switch 24, and each intersection of M wirings and N wirings drawn from these switches. The semiconductor laser 25 or the photodiode 26 is connected to each switching element. The semiconductor laser 25 or the photodiode 26 is designated by an address (i, j) of an M × N matrix. Here, i and j are integers satisfying 1 ≦ i ≦ M and 1 ≦ j ≦ N, and M and N may be set appropriately for the number of semiconductor lasers used in the apparatus and the connection method. By using such a semiconductor laser identification device, the optical output of the semiconductor laser is individually monitored, and the semiconductor laser that has failed using the failure determination method described in the fourth embodiment is assigned to the address (i, j) can be specified.

実施の形態1〜4において、半導体レーザが複数の半導体レーザを直列に接続して構成されている場合などに、本実施の形態を適用することにより、配線が簡易化されると共に、検出回路や制御回路が1個で済むので低コスト化や信頼性向上が実現できる。   In the first to fourth embodiments, when the semiconductor laser is configured by connecting a plurality of semiconductor lasers in series, by applying this embodiment, wiring is simplified, and a detection circuit or Since only one control circuit is required, cost reduction and improved reliability can be realized.

以上のように、本発明にかかる半導体レーザ装置は、YAGレーザシステム等に使用される励起用の半導体レーザ装置として有用である。   As described above, the semiconductor laser device according to the present invention is useful as a semiconductor laser device for excitation used in a YAG laser system or the like.

半導体レーザ劣化時の微分抵抗値の変動を示す図である。It is a figure which shows the fluctuation | variation of the differential resistance value at the time of semiconductor laser degradation. 実施の形態1にかかる半導体レーザ装置の構成および動作を説明するためのブロック図である。1 is a block diagram for explaining a configuration and operation of a semiconductor laser device according to a first embodiment; 半導体レーザ劣化時のON電圧値の変動を示す図である。It is a figure which shows the fluctuation | variation of the ON voltage value at the time of semiconductor laser degradation. 実施の形態2にかかる半導体レーザ装置の構成および動作を説明するためのブロック図である。6 is a block diagram for explaining the configuration and operation of a semiconductor laser device according to a second embodiment; FIG. 半導体レーザ劣化時の逆方向電圧値の変動を示す図である。It is a figure which shows the fluctuation | variation of the reverse voltage value at the time of semiconductor laser deterioration. 実施の形態3にかかる半導体レーザ装置の構成および動作を説明するためのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram for explaining a configuration and operation of a semiconductor laser device according to a third embodiment; 実施の形態4にかかる半導体レーザ装置の構成および動作を説明するためのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram for explaining a configuration and operation of a semiconductor laser device according to a fourth embodiment; 実施の形態5における半導体レーザ識別装置を示す模式図であり、特に、センシング用配線の一例を示す図である。It is a schematic diagram which shows the semiconductor laser identification device in Embodiment 5, and is a figure which shows an example of the wiring for sensing especially.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体レーザ
2、13 制御電源
3 重畳交流成分発生器
4 同期検出回路
5 検出信号比較部
6 電流バイパス制御部
9 電圧モニタ回路
10 電圧比較部
14 逆方向定電流源
20 モニタ用フォトダイオード
21 出力電流比較部
23 Mchスイッチ
24 Nchスイッチ
25 半導体レーザ
26 フォトダイオード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser 2, 13 Control power supply 3 Superposition alternating current component generator 4 Synchronization detection circuit 5 Detection signal comparison part 6 Current bypass control part 9 Voltage monitor circuit 10 Voltage comparison part 14 Reverse direction constant current source 20 Monitor photodiode 21 Output current Comparison unit 23 Mch switch 24 Nch switch 25 Semiconductor laser 26 Photodiode

Claims (11)

半導体レーザと、
この半導体レーザに駆動電流を供給する電源部と、
前記駆動電流を、前記半導体レーザに対してバイパスして流すことが可能な電流バイパス制御部と、
前記半導体レーザの駆動時における非発光再結合成分量に応じて変化する物理量を検出し、この検出された物理量の値と、当該物理量について予め設定された前記半導体レーザの故障判定基準としての故障判定基準値とを比較し、この比較結果に基づいて故障と判定した場合には、前記電流バイパス制御部へ切替信号を送出する物理量検出比較部と、
を備え、
前記電流バイパス制御部は、前記切替信号に基づき、前記駆動電流を前記半導体レーザに対してバイパスして流すことを特徴とする半導体レーザ装置。
A semiconductor laser;
A power supply for supplying a drive current to the semiconductor laser;
A current bypass control unit capable of flowing the drive current by bypassing the semiconductor laser;
A physical quantity that changes in accordance with the amount of non-radiative recombination components at the time of driving the semiconductor laser is detected, and the value of the detected physical quantity and failure determination as a failure determination criterion of the semiconductor laser set in advance for the physical quantity are detected. When comparing with a reference value and determining a failure based on the comparison result, a physical quantity detection comparator that sends a switching signal to the current bypass controller;
With
The semiconductor laser device, wherein the current bypass control unit causes the drive current to bypass the semiconductor laser based on the switching signal.
前記物理量検出比較部は、
前記駆動電流に重畳され前記駆動電流とは異なる周波数の重畳交流電流を生成する重畳交流成分発生部と、
前記重畳交流電流が重畳された前記駆動電流が供給されている前記半導体レーザから、前記重畳交流電流の周波数と同期した電圧信号を検出する同期検出部と、
この同期検出部にて検出された電圧信号と前記重畳交流電流とから算出された前記物理量の値としての前記半導体レーザの微分抵抗値と、予め設定された前記半導体レーザの故障判定基準としての故障判定微分抵抗値とを比較し、前記半導体レーザの微分抵抗値が前記故障判定微分抵抗値よりも低下したときに故障と判定して、前記電流バイパス制御部へ切替信号を送出する検出信号比較部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ装置。
The physical quantity detection comparing unit is
A superimposed alternating current component generator that generates a superimposed alternating current that is superimposed on the drive current and has a frequency different from that of the drive current;
A synchronization detector for detecting a voltage signal synchronized with the frequency of the superimposed alternating current from the semiconductor laser to which the driving current on which the superimposed alternating current is superimposed is supplied;
The differential resistance value of the semiconductor laser as the value of the physical quantity calculated from the voltage signal detected by the synchronization detection unit and the superimposed alternating current, and the failure as a preset failure determination criterion of the semiconductor laser A detection signal comparison unit that compares a determination differential resistance value, determines that a failure occurs when the differential resistance value of the semiconductor laser is lower than the failure determination differential resistance value, and sends a switching signal to the current bypass control unit When,
The semiconductor laser device according to claim 1, comprising:
前記物理量検出比較部は、
前記半導体レーザに順方向に電圧測定用電流を流したときの前記半導体レーザの両端電圧を測定する電圧モニタ部と、
この電圧モニタ部にて測定された前記物理量の値としての電圧値と、予め設定された前記半導体レーザの故障判定基準としての故障判定順方向電圧値とを比較し、前記測定された電圧値が前記故障判定順方向電圧値よりも低下したときに故障と判定して、前記電流バイパス制御部へ切替信号を送出する電圧比較部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ装置。
The physical quantity detection comparing unit is
A voltage monitoring unit for measuring a voltage across the semiconductor laser when a voltage measurement current is passed in the forward direction to the semiconductor laser;
The voltage value as the physical quantity value measured by the voltage monitor unit is compared with a failure determination forward voltage value as a failure determination criterion of the semiconductor laser set in advance, and the measured voltage value is A voltage comparison unit that determines a failure when the voltage falls below the failure determination forward voltage value, and sends a switching signal to the current bypass control unit;
The semiconductor laser device according to claim 1, comprising:
前記物理量検出比較部は、
前記半導体レーザに逆方向に電圧測定用電流を供給する逆方向電流供給部と、
この逆方向電流供給部から供給された電圧測定用電流を前記半導体レーザに流したときの前記半導体レーザの両端電圧を測定する電圧モニタ部と、
この電圧モニタ部にて測定された前記物理量の値としての電圧値と、予め設定された前記半導体レーザの故障判定基準としての故障判定逆方向電圧値とを比較し、前記測定された電圧値が前記故障判定逆方向電圧値よりも低下したときに故障と判定して、前記電流バイパス制御部へ切替信号を送出する電圧比較部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ装置。
The physical quantity detection comparing unit is
A reverse current supply unit for supplying a voltage measurement current in the reverse direction to the semiconductor laser;
A voltage monitoring unit for measuring a voltage across the semiconductor laser when the current for voltage measurement supplied from the reverse current supply unit is supplied to the semiconductor laser;
The voltage value as the physical quantity value measured by the voltage monitor unit is compared with a failure determination reverse voltage value as a failure determination criterion of the semiconductor laser set in advance, and the measured voltage value is A voltage comparison unit that determines a failure when the failure determination reverse voltage value falls below, and sends a switching signal to the current bypass control unit;
The semiconductor laser device according to claim 1, comprising:
前記物理量検出比較部は、
前記駆動電流が供給されている前記半導体レーザの光出力をモニタする光出力モニタ部と、
前記モニタされた光出力に対応して前記光出力モニタ部から出力された前記物理量の値としての出力電流値と、予め設定された前記半導体レーザの故障判定基準としての故障判定電流値とを比較し、前記出力電流値が前記故障判定電流値よりも低下したときに故障と判定して、前記電流バイパス制御部へ切替信号を送出する出力電流比較部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ装置。
The physical quantity detection comparing unit is
An optical output monitor for monitoring the optical output of the semiconductor laser to which the drive current is supplied;
The output current value as the value of the physical quantity output from the light output monitor unit corresponding to the monitored light output is compared with a failure determination current value as a failure determination criterion of the semiconductor laser set in advance. An output current comparison unit that determines a failure when the output current value is lower than the failure determination current value, and sends a switching signal to the current bypass control unit;
The semiconductor laser device according to claim 1, comprising:
直列に接続された複数個の半導体レーザが設けられた構成において、前記各半導体レーザのモニタ用にマトリックス状に配置されたマトリクス状配線をさらに備え、
前記マトリックス状配線の交点を指定することにより、前記複数個の半導体レーザの中から故障判定された半導体レーザを特定することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体レーザ装置。
In a configuration in which a plurality of semiconductor lasers connected in series is provided, the semiconductor laser further includes a matrix wiring arranged in a matrix for monitoring each semiconductor laser,
6. The semiconductor laser according to claim 1, wherein a faulty semiconductor laser is identified from the plurality of semiconductor lasers by designating intersections of the matrix wirings. apparatus.
半導体レーザと、この半導体レーザに駆動電流を供給する電源部と、前記駆動電流を前記半導体レーザに対してバイパスして流すことが可能な電流バイパス制御部と、を備えた半導体レーザ装置の動作停止の回避方法であって、
前記半導体レーザの駆動時における非発光再結合成分量に応じて変化する物理量を検出し、この検出された物理量の値と、当該物理量について予め設定された前記半導体レーザの故障判定基準としての故障判定基準値とを比較し、この比較結果に基づいて故障と判定した場合には、前記電流バイパス制御部へ切替信号を送出する物理量検出比較ステップと、
前記電流バイパス制御部が、前記切替信号に基づき、前記駆動電流を前記半導体レーザに対してバイパスして流す電流バイパスステップと、
を含むことを特徴とする半導体レーザ装置の動作停止回避方法。
Stopping the operation of the semiconductor laser device, comprising: a semiconductor laser; a power supply unit that supplies a driving current to the semiconductor laser; and a current bypass control unit that allows the driving current to bypass the semiconductor laser. It is a workaround of
A physical quantity that changes in accordance with the amount of non-radiative recombination components at the time of driving the semiconductor laser is detected, and the value of the detected physical quantity and failure determination as a failure determination criterion of the semiconductor laser set in advance for the physical quantity are detected. When comparing with a reference value and determining a failure based on the comparison result, a physical quantity detection comparing step of sending a switching signal to the current bypass control unit;
A current bypass step in which the current bypass control unit bypasses the drive current with respect to the semiconductor laser based on the switching signal; and
An operation stop avoidance method for a semiconductor laser device, comprising:
前記物理量検出比較ステップは、
前記電源部から前記半導体レーザに供給する前記駆動電流に、前記駆動電流とは異なる周波数の重畳交流電流を重畳させるステップと、
前記重畳交流電流が重畳された前記駆動電流が供給されている前記半導体レーザから、前記重畳交流電流の周波数と同期した電圧信号を検出するステップと、
前記検出された電圧信号と前記重畳交流電流とから前記半導体レーザの微分抵抗値を算出し、前記物理量の値としての前記半導体レーザの微分抵抗値と、予め設定された前記半導体レーザの故障判定基準としての故障判定微分抵抗値とを比較し、前記半導体レーザの微分抵抗値が前記故障判定微分抵抗値よりも低下したときに故障と判定して、前記電流バイパス制御部へ切替信号を送出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項7に記載の半導体レーザ装置の動作停止回避方法。
The physical quantity detection comparison step includes:
Superimposing a superimposed alternating current having a frequency different from that of the drive current on the drive current supplied from the power supply unit to the semiconductor laser;
Detecting a voltage signal synchronized with the frequency of the superimposed alternating current from the semiconductor laser supplied with the drive current on which the superimposed alternating current is superimposed;
The differential resistance value of the semiconductor laser is calculated from the detected voltage signal and the superimposed alternating current, the differential resistance value of the semiconductor laser as the value of the physical quantity, and a preset failure determination criterion for the semiconductor laser Comparing with a failure determination differential resistance value as, and determining a failure when the differential resistance value of the semiconductor laser is lower than the failure determination differential resistance value, and sending a switching signal to the current bypass control unit When,
The method of avoiding the operation stop of the semiconductor laser device according to claim 7, comprising:
前記物理量検出比較ステップは、
前記半導体レーザに順方向に電圧測定用電流を流したときの両端電圧を測定するステップと、
前記物理量の値としての前記測定された電圧値と、予め設定された前記半導体レーザの故障判定基準としての故障判定順方向電圧値とを比較し、前記測定された電圧値が前記故障判定順方向電圧値よりも低下したときに故障と判定して、前記電流バイパス制御部へ切替信号を送出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項7に記載の半導体レーザ装置の動作停止回避方法。
The physical quantity detection comparison step includes:
Measuring a voltage across the semiconductor laser when a voltage measurement current is passed in the forward direction;
The measured voltage value as the physical quantity value is compared with a failure determination forward voltage value as a failure determination criterion of the semiconductor laser set in advance, and the measured voltage value is the failure determination forward direction. Determining a failure when the voltage value falls below the voltage value, and sending a switching signal to the current bypass control unit;
The method of avoiding the operation stop of the semiconductor laser device according to claim 7, comprising:
前記物理量検出比較ステップは、
前記半導体レーザに対して逆方向に電圧測定用電流を供給し、前記半導体レーザの両端電圧を測定するステップと、
前記物理量の値としての前記測定された電圧値と、予め設定された前記半導体レーザの故障判定基準としての故障判定逆方向電圧値とを比較し、前記測定された電圧値が前記故障判定逆方向電圧値よりも低下したときに故障と判定して、前記電流バイパス制御部へ切替信号を送出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項7に記載の半導体レーザ装置の動作停止回避方法。
The physical quantity detection comparison step includes:
Supplying a voltage measurement current in a reverse direction to the semiconductor laser, and measuring a voltage across the semiconductor laser;
The measured voltage value as the physical quantity value is compared with a failure determination reverse voltage value as a failure determination criterion of the semiconductor laser set in advance, and the measured voltage value is the failure determination reverse direction. Determining a failure when the voltage value falls below the voltage value, and sending a switching signal to the current bypass control unit;
The method of avoiding the operation stop of the semiconductor laser device according to claim 7, comprising:
前記物理量検出比較ステップは、
前記電源部から前記駆動電流が供給されている前記半導体レーザの光出力をモニタするステップと、
前記モニタされた光出力に対応する前記物理量の値としての出力電流値と、予め設定された前記半導体レーザの故障判定基準としての故障判定電流値とを比較し、前記出力電流値が前記故障判定電流値よりも低下したときに故障と判定して、前記電流バイパス制御部へ切替信号を送出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項7に記載の半導体レーザ装置の動作停止回避方法。
The physical quantity detection comparison step includes:
Monitoring the optical output of the semiconductor laser to which the drive current is supplied from the power supply unit;
An output current value as a value of the physical quantity corresponding to the monitored optical output is compared with a failure determination current value as a failure determination criterion of the semiconductor laser set in advance, and the output current value is determined as the failure determination. Determining a failure when the current value is lower than the current value, and sending a switching signal to the current bypass control unit;
The method of avoiding the operation stop of the semiconductor laser device according to claim 7, comprising:
JP2007187314A 2007-07-18 2007-07-18 Semiconductor laser device and method for avoiding shut-down of operation of semiconductor laser device Pending JP2009026889A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007187314A JP2009026889A (en) 2007-07-18 2007-07-18 Semiconductor laser device and method for avoiding shut-down of operation of semiconductor laser device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007187314A JP2009026889A (en) 2007-07-18 2007-07-18 Semiconductor laser device and method for avoiding shut-down of operation of semiconductor laser device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009026889A true JP2009026889A (en) 2009-02-05

Family

ID=40398438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007187314A Pending JP2009026889A (en) 2007-07-18 2007-07-18 Semiconductor laser device and method for avoiding shut-down of operation of semiconductor laser device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009026889A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010212349A (en) * 2009-03-09 2010-09-24 Sharp Corp Light-emitting device
JP2012018067A (en) * 2010-07-07 2012-01-26 Fujitsu Ltd Semiconductor laser evaluating device and semiconductor laser evaluating method
JP2015514332A (en) * 2012-04-17 2015-05-18 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh Circuit for generating laser diode drive control signal
JPWO2019220832A1 (en) * 2018-05-18 2021-07-01 パナソニックIpマネジメント株式会社 Direct diode laser type laser oscillator and failure diagnosis method for laser oscillator

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010212349A (en) * 2009-03-09 2010-09-24 Sharp Corp Light-emitting device
JP2012018067A (en) * 2010-07-07 2012-01-26 Fujitsu Ltd Semiconductor laser evaluating device and semiconductor laser evaluating method
US8503496B2 (en) 2010-07-07 2013-08-06 Fujitsu Limited Device for judging state of semiconductor laser and method for judging state of semiconductor laser
JP2015514332A (en) * 2012-04-17 2015-05-18 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh Circuit for generating laser diode drive control signal
US9755400B2 (en) 2012-04-17 2017-09-05 Robert Bosch Gmbh Circuit for producing a laser diode control signal
JPWO2019220832A1 (en) * 2018-05-18 2021-07-01 パナソニックIpマネジメント株式会社 Direct diode laser type laser oscillator and failure diagnosis method for laser oscillator
JP7329733B2 (en) 2018-05-18 2023-08-21 パナソニックIpマネジメント株式会社 Direct diode laser type laser oscillation device and failure diagnosis method for laser oscillation device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4753885B2 (en) Lighting control apparatus and related control method
MXPA04002358A (en) Led drive for generating constant light output.
JP2009026889A (en) Semiconductor laser device and method for avoiding shut-down of operation of semiconductor laser device
US8831053B2 (en) Determining the degradation and/or efficiency of laser modules
WO2013005652A1 (en) Light-emitting element breakdown detector and method for detecting light-emitting element breakdown
JPH09116231A (en) Prediction equipment of laser diode deterioration
JP2008198671A (en) Temperature adjustment device
JP5117524B2 (en) Laser diode control apparatus and laser diode control method
US7020171B2 (en) Laser oscillator
JP2005057036A (en) Fault detection method of laser diode, semiconductor laser equipment and semiconductor laser excitation solid-state laser equipment
WO2015145742A1 (en) Laser-diode drive circuit and laser device
JPWO2020241592A5 (en)
KR101371112B1 (en) Semiconductor laser driving device and image forming apparatus having the semiconductor laser driving device
JP4274244B2 (en) Laser diode pumped solid state laser oscillator and laser diode control method in the oscillator
JP2000172986A (en) Fault detector of signal lamp
JP2007214170A (en) Optical fiber amplifier, optical fiber laser device, and fault detection method
US6931048B2 (en) Solid-state laser device
JPWO2002156433A1 (en) Solid state laser device
JP5166488B2 (en) Laser diode lifetime prediction system
JP2005057069A (en) Device for detecting deterioration of semiconductor laser, semiconductor laser device having the same, and process for assembling semiconductor laser module
JP2000307174A (en) Laser system
JP2008154420A (en) Power conversion device
JP2006317334A (en) Solenoid abnormality detection device
JPH098277A (en) Deterioration detector for light emitting element of optical thyristor
KR100464132B1 (en) Voltage Dip dictecting system of an alternating current supplied to PLC