JP2014075492A5

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Publication number: JP2014075492A5
Application number: JP2012222460A
Authority: JP
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2015-04-09
Anticipated expiration: 2032-10-04

Description

なお、位相調整層５０が、温度検出部３２にも設けられていてもよい。ただし、その場合には、温度検出部３２においてレーザ発振が生じ、レーザ光が外部に出力されてしまうので、例えば、図６に示したように、温度検出部３２の上面全体に渡って、金属層５４が設けられ、レーザ光が外部に漏れないようになっていることが好ましい。また、図示しないが、図５に示した温度検出部３２の上面全体に渡って、金属層５４が設けられていてもよい。このようにした場合には、ＬＥＤ発光レベルの小さな光も金属層５４によって遮断される。従って、低ノイズの光出力が要求される用途においては、金属層５４を設けることが好ましい。

ところで、面発光型の半導体レーザは、通常、３ｍＡ程度の電流でレーザ発振するようになっており、上述のレーザ構造部３１Ｂも、位相調整層５０の有無にかかわらず３ｍＡ程度の電流でレーザ発振するようになっている。一方、温度検出部３２は、半導体部分においてレーザ構造部３１Ｂの半導体部分と同一の構造となっているが、温度検出部３２の上面の低反射率層５３によって、３ｍＡ程度の電流ではレーザ発振しないようになっている。これにより、温度検出部３２は、３ｍＡ程度の電流が流れている場合であっても、非発振状態を維持するので、温度検出部３２の抵抗値は、発振時よりも高い値で安定する。従って、基板３１Ａの温度または半導体レーザ装置３１の周囲温度が変化し、それに伴って温度検出部３２の電圧が変化したときに、その電圧変化も安定する。

温度検出部３２に３ｍＡ程度の定電流を流しているときに、基板３１Ａの温度または半導体レーザ装置３１の周囲温度が変化すると、温度検出部３２には、例えば、図７に示したような電圧変化が生じる。この電圧変化の傾きは、個々の温度検出部３２でばらつくことはほとんどなく、ほぼ一定である。ただし、電圧値そのものは、個々の温度検出部３２でばらつくことがある。このばらつきは、例えば、温度検出部３２に対する長時間の電流通電により温度検出部３２の抵抗値が経時変化するために生じる。そこで、温度検出部３２に対する電流通電ができるだけ短くなるような方法で、温度検出部３２を駆動することが好ましい。温度検出部３２を駆動するドライバや、温度検出部３２から出力された電圧をモニタする回路（温度モニタ回路）は、例えば、レーザ駆動回路２０内に設けられている。

電流源２１の出力端と補正回路２２の出力端とは互いに接続されており、補正回路２２は、電流Ｉ_op-none（ｔ）に対して電流パルス（電流Ｉ_A（ｔ））を重ね合わせることにより電流パルス（電流Ｉ_op-none（ｔ））の波形を補正する。補正回路２２は、そのような補正を行うことにより、レーザ構造部３１Ｂの光出力のパルス波形が矩形に近づくように補正する。補正回路２２は、ＲＣ時定数回路２２Ａを有しており、電流Ｉ_op-none（ｔ）の波形を、ＲＣ時定数回路２２Ａを用いてレーザ構造部３１Ｂの光出力のパルス波形が矩形に近づくように補正する。なお、ＲＣ時定数回路２２Ａが、本技術の「第１ＲＣ時定数回路」の一具体例に相当する。

例えば、ＲＣ時定数回路２２Ａが、２つの第４時定数回路を含んでおり、一方の第４時定数回路（第５時定数回路）のＲＣ時定数Ｔ_th1が１０ｎｓｅｃ以上１００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっており、他方の第４時定数回路（第６時定数回路）のＲＣ時定数Ｔ_th2が１００ｎｓｅｃを超える値（典型的には、３００ｎｓｅｃ以上１５００ｎｓｅｃ以下）となっているとする。このとき、補正回路２２は、以下の数４に示す電流Ｉ_A（ｔ）を出力する。

ＲＣ時定数回路２２Ｂは、電流パルス（ΔＩ_drp（ｔ））の波高値を経時的に変化（減衰）させる複数の第７時定数回路（図示せず）を含んでいる。各第７時定数回路のＲＣ時定数は、互いに異なっている。具体的には、複数の第７時定数回路のうち少なくとも１つの第８時定数回路のＲＣ時定数は、３００ｎｓｅｃ以上１０００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっている。一方、複数の第７時定数回路のうち第８時定数回路以外の１または複数の第９時定数回路（図示せず）のＲＣ時定数は、１０００ｎｓｅｃを超える値（典型的には、１０００ｎｓｅｃ以上１００００ｎｓｅｃ以下）となっている。補正回路６１は、複数の第７時定数回路を用いて、電流パルス（ΔＩ_drp（ｔ））の波高値が第７時定数回路のＲＣ時定数に応じて経時的に変化（飽和）するように、電流パルス（ΔＩ_drp（ｔ））の波高値を補正する。補正回路６１は、例えば、図２３（Ｂ）に示したように、波高値が経時的に変化（飽和）した電流パルス（ΔＩ_drp（ｔ））を、上述の第７時定数回路を用いて出力する。

例えば、ＲＣ時定数回路２２Ｂが、２つの第７時定数回路を含んでおり、一方の第７時定数回路（第８時定数回路）のＲＣ時定数Ｔ_A3が３００ｎｓｅｃ以上１０００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっており、他方の第７時定数回路（第９時定数回路）のＲＣ時定数Ｔ_A4が１０００ｎｓｅｃを超える値（典型的には、１０００ｎｓｅｃ以上１００００ｎｓｅｃ以下）となっているとする。このとき、補正回路６１は、以下の数１１に示す電流パルス（ΔＩ_drp（ｔ））を出力する。

ＲＣ時定数回路２２Ｂは、電流源２１が電流パルスを連続して出力する場合には、さらに、ΔＩ_drp（ｔ）の初期波高値（ΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ）を調整する複数の第１０時定数回路（図示せず）を含んでいる。複数の第１０時定数回路は、電流源２１が電流パルスを出力して、レーザ構造部３１Ｂを発光させたときに、レーザ構造部３１Ｂ内（活性層４２内）に残存する熱因子を考慮するために用いられるものである。これにより、補正回路６１は、第１０時定数回路を用いて、ΔＩ_drp（ｔ）の初期波高値（ΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ）を活性層４２の温度変動に対応して変動させる。

例えば、ＲＣ時定数回路２２Ｂが、２つの第１０時定数回路を含んでおり、一方の第１０時定数回路（第１１時定数回路）のＲＣ時定数Ｔ_th3が３００ｎｓｅｃ以上１０００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっており、他方の第１０時定数回路（第１２時定数回路）のＲＣ時定数Ｔ_th4が１０００ｎｓｅｃを超える値（典型的には、１０００ｎｓｅｃ以上１００００ｎｓｅｃ以下）となっているとする。このとき、補正回路６１は、以下の数１４に示す電流パルス（ΔＩ_drp（ｔ））を出力する。なお、ΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ（ｔ）は、ΔＩ_drp（ｔ）の初期波高値（ΔＩ_drp（ｔ）の立ち上がりの波高値）である。

レーザ駆動回路６０では、例えば、図２２に示したように、電流源２１および補正回路６１の出力端子は互いに接続されている。従って、レーザ駆動回路６０は、電流源２１の出力と、補正回路６１の出力とを互いに重ね合わせた電流パルス（Ｉ_op（ｔ）＝Ｉ_op-none（ｔ）＋Ｉ_A（ｔ）＋ΔＩ_drp（ｔ））を出力する。これにより、例えば、電流源２１の出力だけをレーザ構造部３１Ｂに印加したときに、レーザ構造部３１Ｂの光出力のパルス波形が、図１３（Ａ）に示したように、電流源２１から出力された電流パルスの波形と比べて鈍ってしまう場合に、電流源２１の出力と、補正回路６１の出力とを互いに重ね合わせた電流パルスをレーザ構造部３１Ｂに印加することにより、例えば、図１３（Ｂ）に示したように、レーザ構造部３１Ｂの光出力のパルス波形を矩形に近づけることが可能となる。

上記の式中でΔＰがドループ（光出力低下）量である。Ｐ１が、立ち上がり時から１μｓｅｃ経過したときの光出力であり、Ｐ２が、光出力が定常状態となったときの光出力である。このドループを補正する方法として、例えば、特開２００２−２５４６９７号公報に記載されているようなものがある。上記文献の段落００３８などには、「発熱量は、レーザ発光の有無よりも、流す電流に依存する傾向が大きいので、バイアス電流を流し続けている場合には、光量は、発光区間がとぎれとぎれであっても、同じような包絡線を描いて減少する」と記載されており、上記文献に記載の発明では、この思想に基づいた補正が行われている。