JP2536988B2 - レ―ザダイオ―ドの制御方法および制御回路装置 - Google Patents
レ―ザダイオ―ドの制御方法および制御回路装置Info
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- JP2536988B2 JP2536988B2 JP3513123A JP51312391A JP2536988B2 JP 2536988 B2 JP2536988 B2 JP 2536988B2 JP 3513123 A JP3513123 A JP 3513123A JP 51312391 A JP51312391 A JP 51312391A JP 2536988 B2 JP2536988 B2 JP 2536988B2
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- internal resistance
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
- H01S5/06216—Pulse modulation or generation
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、レーザダイオードが使用される技術分野、
例えば複製技術に適用され、レーザプリンタまたはレー
ザデコーダのような記録装置のレーザダイオードの制御
方法および制御回路装置に関する。
例えば複製技術に適用され、レーザプリンタまたはレー
ザデコーダのような記録装置のレーザダイオードの制御
方法および制御回路装置に関する。
このような記録装置では、レーザダイオードから放射
され、記録すべく情報により変調された光が光学的手段
により記録ビームに形成され、偏向装置を用いた記録の
際に点毎および線毎に記録媒体上を偏向される。
され、記録すべく情報により変調された光が光学的手段
により記録ビームに形成され、偏向装置を用いた記録の
際に点毎および線毎に記録媒体上を偏向される。
レーザダイオードを制御するために多くの場合、定電
流源が使用される。定電流源は一定の駆動電流を形成
し、この駆動電流は記録すべき情報を含む画像信号によ
り変調され、レーザダイオードに供給される。
流源が使用される。定電流源は一定の駆動電流を形成
し、この駆動電流は記録すべき情報を含む画像信号によ
り変調され、レーザダイオードに供給される。
線分情報を記録するためにレーザダイオードはスイツ
チング動作で作動される。これは２レベル画像信号によ
り変調された駆動電流がレーザダイオードをオンオフす
ることにより行われる。
チング動作で作動される。これは２レベル画像信号によ
り変調された駆動電流がレーザダイオードをオンオフす
ることにより行われる。
線分情報の記録の際に高い記録品質を得るために、レ
ーザダイオードは急速にスイッチングし、レーザダイオ
ードから放射された光レベルは投入接続間隔で一定でな
ければならない。これは均一に露光を得るためである。
ーザダイオードは急速にスイッチングし、レーザダイオ
ードから放射された光レベルは投入接続間隔で一定でな
ければならない。これは均一に露光を得るためである。
一定の光レベルを投入接続間隔で得るという要求を自
然のままのレーザダイオードは満たさない。
然のままのレーザダイオードは満たさない。
放射された光出力は温度に依存する。すなわち、光出
力はレーザダイオードの動作温度の上昇と共に減少す
る。
力はレーザダイオードの動作温度の上昇と共に減少す
る。
レーザダイオードの基板での動作温度の緩慢な上昇お
よびそれに起因する放射光出力の低下はケーシング温度
の制御により補償される。しかしレーザダイオードは変
調動作ないしスイッチング動作ではダイナミックな熱作
用をまだ有している。ダイナミックな熱作用の原因はチ
ップ内のレーザ接合部が変調ないし変調により制御され
る画像信号に依存して温度変化することである。レーザ
接合部のこの温度依存性により、ケーシング温度を制御
しても基板とレーザ接合部との間に温度差が残り、内部
温度補正プロセスが必要である。この内部温度補正プロ
セスはスイッチング動作で作動するレーザダイオードの
場合、放射される光出力が画像信号に依存して次のよう
に変化することとなる。すなわち、放射される光出力が
スイッチオン時点で実効レベルを越えて上昇し、それぞ
れの投入接続間隔内で初めて緩慢に実効レベルに達す
る。この作用により記録媒体に線分情報を記録する際
に、障害となる後引き作用が生じる。この後引き作用は
記録品質に大きく影響する。
よびそれに起因する放射光出力の低下はケーシング温度
の制御により補償される。しかしレーザダイオードは変
調動作ないしスイッチング動作ではダイナミックな熱作
用をまだ有している。ダイナミックな熱作用の原因はチ
ップ内のレーザ接合部が変調ないし変調により制御され
る画像信号に依存して温度変化することである。レーザ
接合部のこの温度依存性により、ケーシング温度を制御
しても基板とレーザ接合部との間に温度差が残り、内部
温度補正プロセスが必要である。この内部温度補正プロ
セスはスイッチング動作で作動するレーザダイオードの
場合、放射される光出力が画像信号に依存して次のよう
に変化することとなる。すなわち、放射される光出力が
スイッチオン時点で実効レベルを越えて上昇し、それぞ
れの投入接続間隔内で初めて緩慢に実効レベルに達す
る。この作用により記録媒体に線分情報を記録する際
に、障害となる後引き作用が生じる。この後引き作用は
記録品質に大きく影響する。
レーザダイオードの光出力放射の補正のための種々の
手段が既に公知である。
手段が既に公知である。
例えば、レーザダイオードから放射される光出力をそ
れぞれ、１つの線の記録に必要な線間隔内で測定し、光
出力を駆動電流を介して測定結果に依存して制御するの
である。
れぞれ、１つの線の記録に必要な線間隔内で測定し、光
出力を駆動電流を介して測定結果に依存して制御するの
である。
GB−PS2101841から、放射された光出力をレーザダイ
オードに集積されたホトダイオード（モニタダイオー
ド）によって、１つの線の記録に必要な線間隔内または
線間隔外で測定し、それぞれ測定された光出力から補正
値を求め、補正値を線毎にサンプリングアンドホールド
回路で中間記録し、光出力を駆動電流を介して記憶した
補正値に依存して制御することが公知である。
オードに集積されたホトダイオード（モニタダイオー
ド）によって、１つの線の記録に必要な線間隔内または
線間隔外で測定し、それぞれ測定された光出力から補正
値を求め、補正値を線毎にサンプリングアンドホールド
回路で中間記録し、光出力を駆動電流を介して記憶した
補正値に依存して制御することが公知である。
光出力放射の補正のための制御はコストがかかり、制
御ループにより安定性の問題が生じ、レーザダイオード
のスイッチング速度が低減するという欠点がある。
御ループにより安定性の問題が生じ、レーザダイオード
のスイッチング速度が低減するという欠点がある。
従い本発明の課題は、放射される光出力の簡単な補正
とスイッチング特性の改善が得られる、レーザダイオー
ドの制御方法および制御回路装置を提供することであ
る。
とスイッチング特性の改善が得られる、レーザダイオー
ドの制御方法および制御回路装置を提供することであ
る。
この課題は請求の範囲第１項記載の方法および請求の
範囲第２項記載の回路装置により解決される。
範囲第２項記載の回路装置により解決される。
これらの手段により、記録装置にレーザダイオードを
使用する場合、特に障害となる後引き作用なしに、スイ
ッチング速度を低下することなく、全体で良好な記録品
質が高い記録速度の際にも達成される。
使用する場合、特に障害となる後引き作用なしに、スイ
ッチング速度を低下することなく、全体で良好な記録品
質が高い記録速度の際にも達成される。
本発明を以下図１から図３に基づき詳細に説明する。
図１は、レーザダイオード制御のための回路装置に対
する実施例の原理的回路図、 図２は、時間線図、 図３は、正および負のの内部抵抗を有する電圧発生器
に対する実施例の回路図である。
する実施例の原理的回路図、 図２は、時間線図、 図３は、正および負のの内部抵抗を有する電圧発生器
に対する実施例の回路図である。
図１は、レーザダイオード制御のための回路装置の原
理的実施例を示す。レーザダイオード２制御のための回
路装置１は実質的に、調整可能な内部抵抗Riを備えた電
圧源３からなる。スイッチング動作では電圧源３が２レ
ベル画像信号Ｂにより制御される。画像信号Ｂは電圧源
３のジェネレータ電圧U0を記録すべき情報の依存して変
調する。持続動作では、電圧源３は一定のジェネレータ
電圧U0を送出する。
理的実施例を示す。レーザダイオード２制御のための回
路装置１は実質的に、調整可能な内部抵抗Riを備えた電
圧源３からなる。スイッチング動作では電圧源３が２レ
ベル画像信号Ｂにより制御される。画像信号Ｂは電圧源
３のジェネレータ電圧U0を記録すべき情報の依存して変
調する。持続動作では、電圧源３は一定のジェネレータ
電圧U0を送出する。
実際のレーザダイオード２が、理想レーザダイオード
２′と内部抵抗RDiからなる直列回路として等価回路に
示されている。ジェネレータ電圧U0はレーザダイオード
２に対する駆動電流ITを形成する。駆動電流はジェネレ
ータ電圧U0、レーザダイオード２′の導通電圧UDおよび
内部抵抗RiとRDiに式（１）に従い依存する。
２′と内部抵抗RDiからなる直列回路として等価回路に
示されている。ジェネレータ電圧U0はレーザダイオード
２に対する駆動電流ITを形成する。駆動電流はジェネレ
ータ電圧U0、レーザダイオード２′の導通電圧UDおよび
内部抵抗RiとRDiに式（１）に従い依存する。
IT＝（U0−UD）／（Ri＋RDi） （１） レーザダイオード２から放射される光出力Ｐは駆動電
流ITに比例する。駆動電流の変化ΔITは式（２）に従い
放射される光出力の変化ΔPIになる。
流ITに比例する。駆動電流の変化ΔITは式（２）に従い
放射される光出力の変化ΔPIになる。
ΔPI＝（dP/dI）ΔIT＝σΔIT （２） 式（２）中、σはレーザダイオード２の効率であり、
例えば0.3から1mW/mAである。
例えば0.3から1mW/mAである。
冒頭に説明したレーザダイオード２の温度特性によ
り、放射される光出力Ｐとレーザダイオード２の導通電
圧UDは温度Ｔの上昇と共に低下する。
り、放射される光出力Ｐとレーザダイオード２の導通電
圧UDは温度Ｔの上昇と共に低下する。
温度変化ΔＴは式（３）に従い放射光出力の変化ΔPU
になる。
になる。
ΔPU＝（dPU/dT）ΔＴ＝TKP ΔＴ （３） 式（３）で、TKP＝dP/dTは出力に関連した温度係数で
あり、例えば−0.4から−0.7mW/℃であり得る。
あり、例えば−0.4から−0.7mW/℃であり得る。
レーザダイオード２の導通電圧UDの温度に依存した変
化は、本発明によりレーザダイオード１を電圧源３によ
り式（１）に従い制御することにより、駆動電流ITの上
昇になる。温度変化ΔＴの際の導通電圧変化ΔUDは式
（４）に従い駆動電流変化ΔITになる。
化は、本発明によりレーザダイオード１を電圧源３によ
り式（１）に従い制御することにより、駆動電流ITの上
昇になる。温度変化ΔＴの際の導通電圧変化ΔUDは式
（４）に従い駆動電流変化ΔITになる。
ΔIT＝（−dUD/tD）＊（ΔT/（Ri＋RDi）） ＝−TKU（ΔT/（Ri＋RDi）） （４） 式（４）で、TKU＝dUD/dTは電圧に関連した温度係数
で、例えば−1.7から−1.3mV/℃であり得る。
で、例えば−1.7から−1.3mV/℃であり得る。
レーザダイオードの制御により、駆動電流ITの上昇は
調整可能な内部抵抗Riを用いた導通電圧UDの温度に依存
する低下に基づき次のように調整される。すなわち、光
出力Ｐの温度に依存する低下が補正されるように調整さ
れる。これにより有利には、持続動作およびスイッチン
グ動作の投入接続間隔において一定の実効レベルに達す
る。
調整可能な内部抵抗Riを用いた導通電圧UDの温度に依存
する低下に基づき次のように調整される。すなわち、光
出力Ｐの温度に依存する低下が補正されるように調整さ
れる。これにより有利には、持続動作およびスイッチン
グ動作の投入接続間隔において一定の実効レベルに達す
る。
温度に依存する光出力低下の補償は、ΔPI＝−ΔPUの
ときに行われる。そこから式（４）により、補償に必要
な内部抵抗式（５）に従い次のように計算される。
ときに行われる。そこから式（４）により、補償に必要
な内部抵抗式（５）に従い次のように計算される。
Ri＝σ（TKU/TKP）−RDi （５） 計算された内部抵抗Riは実際には正または負となり得
る。そのためレーザダイオード２の制御は正または負の
内部抵抗を有する電圧源により行わなければならない。
正および負の内部抵抗を有する電圧源に対する実施例は
図３に示されている。
る。そのためレーザダイオード２の制御は正または負の
内部抵抗を有する電圧源により行わなければならない。
正および負の内部抵抗を有する電圧源に対する実施例は
図３に示されている。
図２の線図ａ）、ｂ）、ｃ）はスイッチング動作に対
して、画像信号Ｂ（線図ａ）、駆動電流IT（線図ｂ）お
よびレーザダイオード２から放射される光出力Ｐ（線図
ｃ）の時間経過を、冒頭に説明したレーザ接合部での温
度補償プロセスに基づきレーザダイオードの従来の制御
の場合で示す。線図ｃは、放射される光出力Ｐがそれぞ
れスイッチオン時点で出力実効レベル（100％）を越え
て振動し、それぞれ投入接続間隔内で初めて出力実効レ
ベルに緩慢に達していることを示す。これにより同様に
既に冒頭に述べた障害となる後引き作用が記録媒体に発
生する。
して、画像信号Ｂ（線図ａ）、駆動電流IT（線図ｂ）お
よびレーザダイオード２から放射される光出力Ｐ（線図
ｃ）の時間経過を、冒頭に説明したレーザ接合部での温
度補償プロセスに基づきレーザダイオードの従来の制御
の場合で示す。線図ｃは、放射される光出力Ｐがそれぞ
れスイッチオン時点で出力実効レベル（100％）を越え
て振動し、それぞれ投入接続間隔内で初めて出力実効レ
ベルに緩慢に達していることを示す。これにより同様に
既に冒頭に述べた障害となる後引き作用が記録媒体に発
生する。
本発明によるレーザダイオード２の制御により得られ
た結果が線図ｄ、ｅに示されている。
た結果が線図ｄ、ｅに示されている。
線図ｄは駆動電流Ｉ′Ｔを示す。この駆動電流はレー
ザダイオードの電圧制御の際に調整され、線図ｅは補正
された光出力Ｐ′の時間経過を示す。
ザダイオードの電圧制御の際に調整され、線図ｅは補正
された光出力Ｐ′の時間経過を示す。
図３のａは調整可能な正の内部抵抗Riを有する電圧源
に対する実施例を示す。この電圧源は接続された演算増
幅器４からなる。
に対する実施例を示す。この電圧源は接続された演算増
幅器４からなる。
図３のｂは調整可能な負の内部抵抗Riを有する電圧源
に対する実施例を示す。この実施例は図3aの実施例とは
回路５が後置接続されている点で異なっている。この回
路５は負の内部抵抗をシミュレートする。
に対する実施例を示す。この実施例は図3aの実施例とは
回路５が後置接続されている点で異なっている。この回
路５は負の内部抵抗をシミュレートする。
Claims (2)
- 【請求項１】レーザダイオード（２）に、放射される光
出力を定める駆動電流（IT）を印加し、その際放射され
る光出力はレーザダイオード（２）の内部温度の上昇と
共に低下する、レーザダイオードの制御方法において、 光出力の温度に依存する低下を補償するために、 レーザダイオード（２）を。調整可能な内部抵抗（Ri）
を備えた電圧発生器（３）により駆動し、 内部抵抗（Ri）を式： Ri＝σ（TKU/TKP）−RDi に従い算出し、 ここで、“σ”はレーザダイオード（２）の効率、 “TKU"はdUD/dTで、レーザダイオード（２）の導通電圧
（UD）と温度（Ｔ）との温度係数、 “TKP"はdPD/dTで、レーザダイオードの光出力（PU）と
温度（Ｔ）との温度係数、 “RDi"はレーザダイオード（２）の内部抵抗であり、 駆動電流（IT）の上昇は、レーザダイオード（２）の温
度が上昇する際に内部抵抗（Ri）によって、駆動電流
（IT）の上昇による放射光出力の上昇が光り出力の温度
に依存する低下を補償するように調整されることを特徴
とする、レーザダイオードの制御方法。 - 【請求項２】放射されるレーザダイオード（２）の光出
力を定める駆動電流（IT）を形成するためのジェネレー
タを有する、レーザダイオードの制御回路装置におい
て、 光出力の温度に依存する低下を補償するために、 ジェネレータは、電圧源（３）と調整可能な内部抵抗
（Ri）を有する電圧発生器（１）として構成されてお
り、 内部抵抗（Ri）は式： Ri＝σ（TKU/TKP）−RDi に従い算出され、 ここで、“σ”はレーザダイオード（２）の効率、 “TKU"はdUD/dTで、レーザダイオード（２）の導通電圧
（UD）と温度（Ｔ）との温度係数、 “TKP"はdPD/dTで、レーザダイオードの光出力（PU）と
温度（Ｔ）との温度係数、 “RDi"はレーザダイオード（２）の内部抵抗であること
を特徴とする、レーザダイオードの制御回路装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4026087A DE4026087C2 (de) | 1990-08-17 | 1990-08-17 | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Laserdiode |
| DE4026087.9 | 1990-08-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05508970A JPH05508970A (ja) | 1993-12-09 |
| JP2536988B2 true JP2536988B2 (ja) | 1996-09-25 |
Family
ID=6412432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3513123A Expired - Lifetime JP2536988B2 (ja) | 1990-08-17 | 1991-08-16 | レ―ザダイオ―ドの制御方法および制御回路装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5303251A (ja) |
| JP (1) | JP2536988B2 (ja) |
| DE (1) | DE4026087C2 (ja) |
| WO (1) | WO1992003860A1 (ja) |
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| US5497389A (en) * | 1993-06-25 | 1996-03-05 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device having an active layer and a resonator having a single reflector or pair of reflectors |
| JPH07240554A (ja) * | 1994-02-28 | 1995-09-12 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ駆動装置 |
| US5882106A (en) * | 1997-12-10 | 1999-03-16 | Galli; Robert | Thin profile laser pointer assembly |
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| US7860398B2 (en) * | 2005-09-15 | 2010-12-28 | Finisar Corporation | Laser drivers for closed path optical cables |
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| US8244124B2 (en) | 2007-04-30 | 2012-08-14 | Finisar Corporation | Eye safety mechanism for use in optical cable with electrical interfaces |
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|---|---|---|---|---|
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| FR2495870A1 (fr) * | 1980-12-09 | 1982-06-11 | Thomson Csf | Dispositif de protection d'une diode laser |
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| JPH0758819B2 (ja) * | 1987-09-25 | 1995-06-21 | 株式会社東芝 | 半導体レーザ駆動装置 |
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-
1990
- 1990-08-17 DE DE4026087A patent/DE4026087C2/de not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-08-16 WO PCT/DE1991/000653 patent/WO1992003860A1/de unknown
- 1991-08-16 US US07/977,415 patent/US5303251A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-16 JP JP3513123A patent/JP2536988B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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