JP2840274B2 - 半導体レーザ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザプリンタ，光ディスク装置，光通信装
置等で光源として用いられる半導体レーザの光出力を制
御する半導体レーザ制御装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体レーザは極めて小型であって、かつ駆動電流に
より高速に直接変調を行うことができるので、近年光デ
ィスク装置，レーザプリンタ等の光源として広く使用さ
れている。

しかしながら、半導体レーザの駆動電流・光出力特性
は温度により著しく変化し、これは半導体レーザの光強
度を所望の値に設定しようとする場合に問題となる。こ
の問題を解決して半導体レーザの利点を活かす為にさま
ざまなAPC（Automatic Power Control）回路が提案され
ている。

このAPC回路は次の３つの方式に分けられる。

（１）半導体レーザの光出力を受光素子によりモニター
し、この受光素子に発生する受光電流（半導体レーザの
光出力に比例する）に比例する信号と，発光レベル指令
信号とが等しくなるように常時半導体レーザの順方向電
流を制御する光・電気負帰還ループを設け、この光・電
気負帰還ループにより半導体レーザの光出力を所望の値
に制御する方式。

（２）パワー設定期間には半導体レーザの光出力を受光
素子によりモニターしてこの受光素子に発生する受光電
流（半導体レーザの光出力に比例する）に比例する信号
と，発光レベル指令信号とが等しくなるように半導体レ
ーザの順方向電流を制御し、パワー設定期間外にはパワ
ー設定期間で設定した半導体レーザの順方向電流の値を
保持することによって半導体レーザの光出力を所望の値
に制御する。そしてパワー設定期間外にはパワー設定期
間で設定した半導体レーザの順方向電流の値を基準とし
て半導体レーザの順方向電流を情報で変調することによ
り半導体レーザの光出力に情報を載せる方式。

（３）半導体レーザの温度を測定し、その測定した温度
によって半導体レーザの順方向電流を制御したり、又は
半導体レーザの温度を一定になるように制御したりして
半導体レーザの光出力を所望の値に制御する方式。

〔発明が解決しようとする課題〕

半導体レーザの光出力を所望の値とするためには
（１）の方式が望ましいが、受光素子の動作速度，光・
電気負帰還ループを構成している増幅素子の動作速度等
の限界により制御速度に限界が生ずる。例えばこの制御
速度の目安として光・電気負帰還ループの開ループでの
交叉周波数を考慮した場合この交叉周波数をf₀としたと
き半導体レーザの光出力のステップ応答特性は次のよう
に近似できる。

Pout＝P₀｛１−exp（−２πf₀t）｝ Pout:半導体レーザの光出力 P₀:半導体レーザの設定された光強度 t:時間 半導体レーザの多くの使用目的では半導体レーザの光
出力を変化させた直後から、設定された時間τ_０が経過
するまでの全光量（光出力の積分値∫Pout）が所定の値
となることが必要とされ、 となる。仮に、τ_０＝50ns,誤差の許容範囲を0.4％とし
た場合f₀＞800MHZとしなければならず、これは極めて困
難である。

また（２）の方式では（１）の方式の上記問題は発生
せず、半導体レーザを高速に変調することが可能である
ので、多く使用されている。しかしながらこの（２）の
方式では半導体レーザの光出力を常時制御しているわけ
ではないので、外乱等により容易に半導体レーザの光量
変動が生ずる。外乱としては例えば半導体レーザのドウ
ループ特性があり、半導体レーザの光量はこのドウルー
プ特性により容易に数％程度の誤差が生じてしまう。半
導体レーザのドウループ特性を抑制する試みとして、半
導体レーザの熱時定数に半導体レーザ駆動電流の周波数
特性を合わせ補償する方法などが提案されているが、半
導体レーザは熱時定数は各半導体レーザ毎に個別にバラ
ツキがあり、また半導体レーザの周囲環境により異なる
等の問題がある。

また光ディスク装置などにおいて問題とされる半導体
レーザの戻り光の影響による光量変動などの問題があ
る。

本発明は上記欠点を改善し、高速，高精度，高分解能
な半導体レーザ制御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、請求項１の発明は被駆動半
導体レーザの光出力を受光部より検知してこの受光部か
ら得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受光信
号と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記半導
体レーザの順方向電流を制御する光・電気負帰還ループ
と、前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性及び前
記受光部と前記半導体レーザとの結合係数，前記受光部
の光入力・受光信号特性に基づいて前記受光信号と前記
発光レベル指令信号とが等しくなるようにあらかじめ設
定された変換規則に従い前記発光レベル指令信号を前記
半導体レーザの順方向電流に変換する変換手段と、前記
光・電気負帰還ループの制御電流を検出する検出手段
と、この検出手段からの検出信号により発光レベル指令
信号が変化しても前記光・電気負帰還ループの制御電流
が変化しないように前記変換規則を制御することによっ
て前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性の変動を
補正する補正手段とを有し、前記光・電気負帰還ループ
の制御電流と，前記変換手段により生成された電流との
和または差の電流によって前記半導体レーザを制御する
ようにしたものであり、 請求項２の発明は請求項１記載の半導体レーザ制御装
置において、前記半導体レーザの光出力を受光部により
検知してこの受光部から得られる前記半導体レーザの光
出力に比例した受光電流と，第１の発光レベル指令信号
を電流に変換した発光レベル指令信号電流とが等しくな
るように前記半導体レーザの順方向電流を制御する第１
の光・電気負帰還ループと、前記受光電流に比例する電
圧と請求項１記載の発光レベル指令信号とが等しくなる
ように前記第１の発光レベル指令信号を制御する第２の
光・電気負帰還ループとにより請求項１記載の光・電気
負帰還ループを構成するようにしたものであり、 請求項３の発明は請求項１記載の半導体レーザ制御装
置において、前記発光レベル指令信号をアナログ信号電
圧として前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性を
直線に近似して前記発光レベル指令信号に対応した電流
に変換する変換手段と、一定期間一定レベルの振幅で変
調された前記発光レベル指令信号により前記光・電気負
帰還ループの制御電流の前記発光レベル指令信号に対す
る位相と振幅とを検出する検出手段と、この検出手段か
らの検出信号により前記一定期間に前記光・電気負帰還
ループの制御電流の絶対値が最小となるように前記変換
手段の変換特性の傾きを制御し他の期間には前記変換手
段の変換特性の傾きを保持する補正手段とを請求項１記
載の変換手段、検出手段及び補正手段として有するよう
にしたものであり、 請求項４の発明は請求項２記載の半導体レーザ制御装
置において、請求項１記載の発光レベル指令信号をアナ
ログ信号電圧として前記半導体レーザの光出力・順方向
電流特性を直線に近似して請求項１記載の発光レベル指
令信号に対応した電流に変換する変換手段と、一定期間
一定レベルの振幅で変調された請求項１記載の発光レベ
ル指令信号により前記第１の光・電気負帰還ループの制
御電流の請求項１記載の発光レベル指令信号に対する位
相と振幅とを検出する検出手段と、この検出手段からの
検出信号により前記一定期間に前記第１の光・電気負帰
還ループの制御電流の絶対値が最小となるように前記変
換手段の変換特性の傾きを制御し他の期間には前記変換
手段の変換特性の傾きを保持する補正手段とを請求項１
記載の変換手段、検出手段及び補正手段として有するよ
うにしたものであり、 請求項５の発明は請求項１記載の半導体レーザ制御装
置において、前記発光レベル指令信号をアナログ信号電
圧として前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性を
ｎ個の直線により構成される折れ線に近似して前記発光
レベル指令信号により決まる電流に変換する変換手段
と、一定期間（2n−１）以上の異なる振幅とオフセット
値の信号とで変調された前記発光レベル指令信号により
前記光・電気負帰還ループの制御電流の前記発光レベル
指令信号に対する位相と振幅とを検出する検出手段と、
この検出手段からの検出信号により前記一定期間に前記
光・電気負帰還ループの制御電流の絶対値が最小となる
ように前記変換手段の前記折れ線を構成する各直線の傾
き・折れ点を制御し他の帰還には前記変換手段の前記折
れ線を構成する各直線の傾き・折れ点を保持する補正手
段とを請求項１記載の変換手段、検出手段及び補正手段
として有するようにしたものであり、 請求項６の発明は請求項２記載の半導体レーザ制御装
置において、第１項記載の発光レベル指令信号をアナロ
グ信号電圧として前記半導体レーザの光出力・順方向電
流特性をｎ個の直線により構成される折れ線に近似して
第１項記載の発光レベル指令信号により決まる電流に変
換する変換手段と、一定期間（2n−１）以上の異なる振
幅とオフセット値の信号とで変調された第１項記載の発
光レベル指令信号により前記第１の光・電気負帰還ルー
プの制御電流の第１項記載の発光レベル指令信号に対す
る位相と振幅とを検出する検出手段と、この検出手段か
らの検出信号により前記一定期間に前記第１の光・電気
負帰還ループの制御電流の絶対値が最小となるように前
記変換手段の前記折れ線を構成する各直線の傾き・折れ
点を制御し他の期間には前記変換手段の前記折れ線を構
成する各直線の傾き・折れ点を保持する補正手段とを請
求項１記載の変換手段、検出手段及び補正手段として有
するようにしたものであり、 請求項７の発明は請求項１記載の半導体レーザ制御装
置において、前記変換手段が前記発光レベル指令信号を
ディジタル信号として前記半導体レーザの光出力・順方
向電流特性に基づいて補正した信号に変換する変換テー
ブルと、この変換テーブルにより変換された信号を前記
半導体レーザの順方向電流に変換するディジタル／アナ
ログ変換手段とを有し、かつ、一定期間ダイナミックレ
ンジに応じた複数個の振幅値で変調された前記発光レベ
ル指令信号により前記光・電気負帰還ループの制御電流
の前記発光レベル指令信号に対する位相と振幅とを検出
する検出手段と、この検出手段からの検出信号により前
記一定期間に前記光・電気負帰還ループの制御電流の絶
対値が最小となるように前記変換テーブルの値を制御し
他の期間には前記変換テーブルの値を保持する補正手段
とを請求項１記載の変換手段、検出手段及び補正手段と
して有するようにしたものであり、 請求項８の発明は請求項２記載の半導体レーザ制御装
置において、前記変換手段が請求項１記載の発光レベル
指令信号をディジタル信号として前記半導体レーザの光
出力・順方向電流特性に基づいて補正した信号に変換す
る変換テーブルと、この変換テーブルにより変換された
信号を前記半導体レーザの順方向電流に変換するディジ
タル／アナログ変換手段とを有し、かつ、一定期間ダイ
ナミックレンジに応じた複数個の振幅値で変調された請
求項１記載の発光レベル指令信号により前記第１の光・
電気負帰還ループの制御電流の請求項１記載の発光レベ
ル指令信号に対する位相と振幅とを検出する検出手段
と、この検出手段からの検出信号により前記一定期間に
前記第１の光・電気負帰還ループの制御電流の絶対値が
最小となるように前記変換テーブルの値を制御し他の期
間には前記変換テーブルの値を保持する補正手段とを請
求項１記載の変換手段、検出手段及び補正手段として有
するようにしたものである。

〔作 用〕

請求項１の発明では光・電気負帰還ループが被駆動半
導体レーザの光出力を受光部により検知してこの受光部
から得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受光
信号と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記半
導体レーザの順方向電流を制御し、変換手段が前記半導
体レーザの光出力・順方向電流特性及び前記受光部と前
記半導体レーザとの結合係数，前記受光部の光入力・受
光信号特性に基づいて前記受光信号と前記発光レベル指
令信号とが等しくなるようにあらかじめ設定された変換
規則に従い前記発光レベル指令信号を前記半導体レーザ
の順方向電流に変換する。前記光・電気負帰還ループの
制御電流が検出手段により検出され、この検出電流から
の検出信号により補正手段が発光レベル指令信号が変化
しても前記光・電気負帰還ループの制御電流が変化しな
いように前記変換規則を制御することによって前記半導
体レーザの光出力・順方向電流特性の変動を補正する。
そして前記光・電気負帰還ループの制御電流と，前記変
換手段により生成された電流との和または差の電流によ
って前記半導体レーザが制御される。

請求項２の発明では第１の光・電気負帰還ループが前
記半導体レーザの光出力を受光部により検知してこの受
光部から得られる前記半導体レーザの光出力に比例した
受光電流と，第１の発光レベル指令信号を電流に変換し
た発光レベル指令信号電流とが等しくなるように前記半
導体レーザの順方向電流を制御し、第２の光・電気負帰
還ループが前記受光電流に比例する電圧と請求項１記載
の発光レベル指令信号とが等しくなるように前記第１の
発光レベル指令信号を制御する。

請求項３の発明では変換手段が前記発光レベル指令信
号を前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性を直線
に近似して前記発光レベル指令信号に対応した電流に変
換し、一定期間一定レベルの振幅で変調された前記発光
レベル指令信号により検出手段が前記光・電気負帰還ル
ープの制御電流の前記発光レベル指令信号に対する位相
と振幅とを検出する。この検出手段からの検出信号によ
り補正手段が前記一定期間に前記光・電気負帰還ループ
の制御電流の絶対値が最小となるように前記変換手段の
変換特性の傾きを制御し他の期間には前記変換手段の変
換特性の傾きを保持する。

請求項４の発明では変換手段が第１項記載の発光レベ
ル指令信号をアナログ信号電圧として前記半導体レーザ
の光出力・順方向電流特性を直線に近似して第１項記載
の発光レベル指令信号に対応した電流に変換し、一定期
間一定レベルの振幅で変調された第１項記載の発光レベ
ル指令信号により前記第１の光・電気負帰還ループの制
御電流の第１項記載の発光レベル指令信号に対する位相
と振幅とが検出手段により検出される。この検出手段か
らの検出信号により補正手段が前記一定期間に前記第１
の光・電気負帰還ループの制御電流の絶対値が最小とな
るように前記変換手段の変換特性の傾きを制御し他の期
間には前記変換手段の変換特性の傾きを保持する。

請求項５の発明では変換手段が前記発光レベル指令信
号をアナログ信号電圧として前記半導体レーザの光出力
・順方向電流特性をｎ個の直線により構成される折れ線
に近似して前記発光レベル指令信号により決まる電流に
変換し、一定期間（2n−１）以上の異なる振幅とオフセ
ット値の信号とで変調された前記発光レベル指令信号に
より前記光・電気負帰還ループの制御電流の前記発光レ
ベル指令信号に対する位相と振幅とが検出手段により検
出される。この検出手段からの検出信号により補正手段
が前記一定期間に前記光・電気負帰還ループの制御電流
の絶対値が最小となるように前記変換手段の前記折れ線
を構成する各直線の傾き・折れ点を制御し他の期間には
前記変換手段の前記折れ線を構成する各直線の傾き・折
れ点を保持する。

請求項６の発明では変換手段が第１項記載の発光レベ
ル指令信号をアナログ信号電圧として前記半導体レーザ
の光出力・順方向電流特性をｎ個の直線により構成され
る折れ線に近似して第１項記載の発光レベル指令信号に
より決まる電流に変換し、一定期間（2n−１）以上の異
なる振幅とオフセット値の信号とで変調された第１項記
載の発光レベル指令信号により前記第１の光・電気負帰
還ループの制御電流の第１項記載の発光レベル指令信号
に対する位相と振幅とが検出手段により検出される。こ
の検出手段からの検出信号により補正手段が前記一定期
間に前記第１の光・電気負帰還ループの制御電流の絶対
値が最小となるように前記変換手段の前記折れ線を構成
する各直線の傾き・折れ点を制御し他の期間には前記変
換手段の前記折れ線を構成する各直線の傾き・折れ点を
保持する。

請求項７の発明では前記発光レベル指令信号が前記変
換手段で変換テーブルにより前記半導体レーザの光出力
・順方向電流特性に基づいて補正した信号に変換されて
ディジタル／アナログ変換手段で前記半導体レーザの順
方向電流に変換され、一定期間ダイナミックレンジに応
じた複数個の振幅値で変調された前記発光レベル指令信
号により前記光・電気負帰還ループの制御電流の前記発
光レベル指令信号に対する位相と振幅とが検出手段によ
り検出される。この検出手段からの検出信号により補正
手段が前記一定期間に前記光・電気負帰還ループの制御
電流の絶対値が最小となるように前記変換テーブルの値
を制御し他の期間には前記変換テーブルの値を保持す
る。

請求項８の発明では第請求項１記載の発光レベル指令
信号が前記変換手段で変換テーブルにより前記半導体レ
ーザの光出力・順方向電流特性に基づいて補正した信号
に変換されてディジタル／アナログ変換手段により前記
半導体レーザの順方向電流に変換され、一定期間ダイナ
ミックレンジに応じた複数個の振幅値で変調された第１
項記載の発光レベル指令信号により前記第１の光・電気
負帰還ループの制御電流の第１項記載の発光レベル指令
信号に対する位相と振幅とが検出手段により検出され
る。この検出手段からの検出信号により補正手段が前記
一定期間に前記第１の光・電気負帰還ループの制御電流
の絶対値が最小となるように前記変換テーブルの値を制
御し他の期間には前記変換テーブルの値を保持する。

〔実施例〕

第１図は発明の一実施例を示す。

発光レベル指令信号は比較増幅器１及び電流変換器２
に入力され、被駆動半導体レーザ３の光出力の一部が受
光素子４によりモニターされる。比較増幅器１と半導体
レーザ3,受光素子４は光・電気負帰還ループを形成し、
比較増幅器１は受光素子４に誘起された光起電流（半導
体レーザ３の光出力に比例する）に比例する受光信号と
発光レベル指令信号とを比較してその結果により、抵抗
５を介して半導体レーザ３の順方向電流を受光信号と発
光レベル指令信号とが等しくなるように制御する。また
電流変換器２は前記受光信号と発光レベル指令信号とが
等しくなるように発光レベル指令信号に従って予め設定
された電流（半導体レーザ３の光出力・順方向電流特性
及び受光素子４と半導体レーザ３との結合係数，受光素
子３の光入力・受光信号特性に基づいて予め設定された
電流）を出力する。この電流変換器２は出力電流と，比
較増幅器１より出力される制御電流との和の電流が半導
体レーザ３の順方向電流となる。

ここで、前記光・電気負帰還ループの開ループでの交
差周波数をf₀とし、DCゲインを10000とした場合、半導
体レーザ３の光出力Poutのステップ応答特性は次のよう
に近似できる。

Pout＝ＰL＋（ＰS−ＰL）exp（−２πf₀t） ＰL:t＝∞における光出力 ＰS：電流変換器２により設定された光量 光・電気負帰還ループの開ループでのDCゲインを1000
0としているので、設定誤差の許容範囲を0.1％以下とし
た場合には、ＰLは設定した光量に等しいと考えられ
る。

したがって、仮に、電流変換器２により設定された光
量ＰSがＰLに等しければ、瞬時に半導体レーザ３の光出
力がＰLに等しくなる。この場合にはPout＝ＰLであるの
で、比較増幅器１の出力は変化しない。すなわち、抵抗
５に流れる電流値は変化しないので、抵抗５の両端間電
圧は変化しない。しかしながら、温度変動、外乱等によ
りＰSが変動した場合には、電流変換器２による過不足
の電流を比較増幅器１により半導体レーザ３の順方向に
流す。したがって、一定期間発光レベル指令信号を変化
させた時の抵抗５の両端間電圧を測定することにより、
電流変換器２の変換誤差に相当する電流値を検出するこ
とができる。この抵抗５の両端間電圧は差動増幅器６に
より検出され、この差動増幅器６の出力電圧が光出力特
性補正回路７に入力される。光出力特性補正回路７は上
記一定期間に抵抗５の両端間電圧が最小となるように電
流変換器２の変換規則を制御し、他の期間にはその変換
規則を保持する。この結果、半導体レーザ３の光出力・
順方向電流特性の変動に対して常に電流変換器２をPS≒
PLとなるように保つことができる。

また半導体レーザ３のドゥループ特性等によりPSが５
％変動したとしてもf₀＝40MHZ程度であれば10ns後には
半導体レーザ３の光出力は設定値に対する誤差が0.4％
以下になる。

また半導体レーザ３の光出力を変化させた直後から設
定された時間τが経過するまでの全光量（光出力の積分
値∫Pout）の誤差が0.4％以下になるための光・電気負
帰還ループの交叉周波数は、τ＝50nsとした場合40MHZ
以上であればよく、この程度の交叉周波数ならば容易に
実現できる。

さらに、この実施例では電流変換器２の出力電流を光
・電気負帰還ループの制御電流に加算する構成である
が、半導体レーザ３と並列に電流変換器２を接続する構
成とすれば電流変換器２の出力電流と光・電気負帰還ル
ープの制御電流との差の電流により半導体レーザ３を制
御する構成が実現できる。

このようにこの実施例によれば高速，高精度，高分解
能な半導体レーザ制御装置が実現できる。

第17図は本発明の他の実施例を示す。

発光レベル指令信号は比較増幅器８及び電流変換器２
に入力され、被駆動半導体レーザ３の光出力の一部が受
光素子４によりモニターされる。受光素子４に誘起され
た光起電流（半導体レーザ３の光出力に比例する）Isの
周波数の高い成分は容量Ｃに流れてインピーダンス変換
器９に入力され、光起電流Isの周波数の低い成分は抵抗
Ｒに流れて電圧に変換される。この抵抗Ｒに発生した電
圧は比較増幅器８と電圧・電流変換器10に入力され、電
圧・電流変換器10が抵抗Ｒに発生した電圧を電流に変換
する。この電圧・電流変換器10の出力電流はインピーダ
ンス変換器９の出力電流と加算器11で加算され、受光素
子４に発生した光起電流Isと等しい電流I₀となる。一
方、比較増幅器８は抵抗Ｒに発生した電圧と発光レベル
指令信号とを比較してその差電圧を増幅し、この比較増
幅器８の出力電圧が電圧・電流変換器12により電流に変
換されて第１の発光レベル指令信号電流ILとなる。減算
器13は電圧・電流変換器12からの第１の発光レベル指令
信号電流ILより加算器11からの電流I₀を減算してその差
分電流を出力し、この差分電流が電流増幅器14により増
幅されてトランジスタ15,16、電流源17及びバイアス電
圧源18からなる差動増幅器19を介して半導体レーザ３の
制御電流として出力される。したがって、受光素子4,容
量C,抵抗R,インピーダンス変換器9,電圧・電流変換器1
0,加算器11,減算器13,電流増幅器14、差動増幅器19は半
導体レーザ３の光出力に比例する受光素子４の光起電流
Isと電圧・電流変換器12からの第１の発光レベル指令信
号電流ILとが等しくなるように半導体レーザ３の順方向
電流を制御する光・電気負帰還ループを構成し、比較増
幅器８及び電圧・電流変換器12は光起電流Isに比例する
電圧と発光レベル指令信号とが等しくなるように第１の
発光レベル指令信号電流ILを制御する第２の光・電気負
帰還ループを構成する。

また電流変換器２は発光レベル指令信号の周波数の高
い成分に関して加算器11の出力電流I₀と電圧・電流変換
器12からの第１の発光レベル指令信号電流ILとが等しく
なるように発光レベル指令信号に従いあらかじめ設定さ
れた電流（半導体レーザ３の光出力・順方向電流特性及
び受光素子４と半導体レーザ３との結合係数，受光素子
３の光入力・受光信号特性に基づいて予め設定された電
流）を出力し、発光レベル指令信号の周波数の低い成分
に関しては抵抗５の両端間電圧と発光レベル指令信号と
が等しくなるように発光レベル指令信号に従いあらかじ
め設定された電流（半導体レーザ３の光出力・順方向電
流特性及び受光素子４と半導体レーザ３との結合係数，
受光素子３の光入力・受光信号特性に基づいて予め設定
された電流）を出力する。この電流変換器２の出力電流
と，差動増幅器19により出力される制御電流との和が半
導体レーザ３の順方向電流となる。

ここで、前記第１の光・電気負帰還ループの開ループ
での交差周波数をf₀とし、DCゲインを30とするととも
に、前記第２の光・電気負帰還ループのDCゲインを1000
0とした場合、半導体レーザ３の光出力Poutのステップ
応答特性は次のように近似できる。

Pout＝ＰL＋（ＰS−ＰL）exp（−２πf₀t） 第２の光・電気負帰還ループのDCゲインを10000とし
ているので、設定誤差の許容範囲を0.1％以下とした場
合には、ＰLは設定した光量に等しいと考えられる。ま
た第１の光・電気負帰還ループのDCゲインを30としてい
るので、第１の光・電気負帰還ループでの定常誤差は
（PS−PL）/30程度となる。したがって、仮に電流変換
器２により設定される光量PSがPLに等しければ、瞬時に
半導体レーザ３の光出力はPLに等しくなり、この場合に
はPout＝ＰLであるので、比較増幅器14の出力は変化し
ない。すなわち、抵抗５に流れる電流値は変化しないの
で、抵抗５の両端間電圧は変化しない。しかしながら、
温度変動、外乱等により半導体レーザ３の光出力・順方
向電流特性が変動することによってＰSが変動した場合
には、電流変換器２による過不足の電流を比較増幅器８
により半導体レーザ３の順方向に流す。したがって、発
光レベル指令信号を一定期間変化させた時の抵抗５の両
端間電圧を測定することにより、電流変換器２の変換誤
差に相当する電流値を検出することができ、差動増幅器
６により検出された電圧は光出力特性補正回路７へ入力
される。光出力特性補正回路７は上記一定期間に抵抗５
の両端間電圧が最小となるように電流変換器２の変換規
則を制御し、他の期間にはその変換規則を保持する。こ
の結果、半導体レーザ３の光出力・順方向電流特性の変
動に対して常に電流変換器２をPS≒PLとなるように保つ
ことができる。また、外乱等によりPSが５％変動したと
しても第１の光・電気負帰還ループの定常誤差が0.2％
程度となるので、f₀＝40MHZ程度でかつ第１の光・電気
負荷帰還ループのDCゲインが30程度であれば、10ns後に
は半導体レーザ３の光出力は設定値に対する誤差が0.4
％以下になる。

また半導体レーザ３の光出力を変化させた直後から設
定された時間τ_０が経過するまでの全光量（光出力の積
分値∫Pout）の誤差が0.4％以下になるための光・電気
負帰還ループの交叉周波数は、τ_０＝50nsとした場合40
MHZ以上であればよく、また光・電気負帰還ループのDC
ゲインは30倍程度あればよく、この程度の交叉周波数及
びDCゲインならば容易に実現できる。

この実施例では電流変換器２の出力電流を光・電気負
帰還ループの制御電流に加算する構成であるが、半導体
レーザ３と並列に電流変換器２を接続する構成とすれば
電流変換器２の出力電流と光・電気負帰還ループの制御
電流との差の電流により半導体レーザ３を制御する構成
が実現できる。

第18図は本発明の他の実施例を示す。

この実施例は上記第17図の実施例において、第２の発
光レベル指令信号の代りに比較増幅器８の出力電圧を電
流変換器20に入力するようにしたものである。この電流
変換器20は前記受光信号と発光レベル指令信号とが等し
くなるように比較増幅器８の出力電圧に従って予め設定
された電流（半導体レーザ３の光出力・順方向電流特性
及び受光素子４と半導体レーザ３との結合係数，受光素
子３の光入力・受光信号特性に基づいて予め設定された
電流）を出力する。すなわち、電流変換器20は発光レベ
ル指令信号の周波数の高い成分に関しては加算器11から
の電流I₀と第１の発光レベル指令信号電流ILとが等しく
なるように比較増幅器８の出力電圧に従いあらかじめ設
定された電流（半導体レーザ３の光出力・順方向電流特
性及び受光素子４と半導体レーザ３との結合係数，受光
素子３の光入力・受光信号特性に基づいて予め設定され
た電流）を出力し、第２の発光レベル指令信号の周波数
の低い成分に関しては抵抗Ｒの両端間電圧と第１の発光
レベル指令信号とが等しくなるように比較増幅器８の出
力電圧に従いあらかじめ設定された電流（半導体レーザ
３の光出力・順方向電流特性及び受光素子４と半導体レ
ーザ３との結合係数，受光素子３の光入力・受光信号特
性に基づいて予め設定された電流）を出力する。

第２図は本発明の他の実施例を示す。

発光レベル指令信号は比較増幅器１及び電流変換器２
に入力され、被駆動半導体レーザ３の光出力の一部が受
光素子４によりモニターされる。トランジスタ15,16、
電流源17及びバイアス電圧源18からなる差動増幅器19、
比較増幅器１、半導体レーザ３、受光素子４は光・電気
負帰還ループを形成し、比較増幅器１は受光素子４に誘
起された光起電流（半導体レーザ３の光出力に比例す
る）に比例する受光信号と発光レベル指令信号とを比較
してその結果により、差動増幅器19を介して半導体レー
ザ３の順方向電流を受光信号と発光レベル指令信号とが
等しくなるように制御する。

一方、電流変換器２は可変抵抗21及び抵抗22からなる
減衰器23、差動増幅器24、トランジスタ25、抵抗R₀によ
って構成され、発光レベル指令信号に従いあらかじめ設
定された電流（半導体レーザ３の光出力・順方向電流特
性及び受光素子４と半導体レーザ３との結合係数，受光
素子３の光入力・受光信号特性に基づいて予め設定され
た電流）を出力する。すなわち発光レベル指令信号Vsが
減衰器23によりｋ・Vsに減衰されて差動増幅器24に入力
され、トランジスタ25と抵抗R₀によりｋ・Vs/R₀の電流
に変換される。この電流ｋ・Vs/R₀と，差動増幅器19の
出力電流ＡΔＶとの和の電流ｋ・Vs/R₀＋ＡΔＶが半導
体レーザ３の順方向電流となる。

一般的に半導体レーザはしきい値電流Ith以上の順方
向電流に対しては微分量子効率ηの直線で光出力・順方
向電流の関係を近似できる。この場合半導体レーザの光
出力P₀は次のように表わすことができる。

VsがV₀（V₀に対応する半導体レーザ３の光出力は半導
体レーザの電流がしきい値電流以上の時の光強度）から
Viへ変化したときの応答特性は上記実施例の場合と同様
に と近似できる。

したがって仮にｋ＝αＳηR₀ならば瞬時に光出力P₀が
ηVi/Rに等しくなるので、比較増幅器１の出力は変化し
ない。すなわち、抵抗５に流れる電流値は変化しないの
で、抵抗５の両端間電圧は変化しない。しかしながら、
温度変動、外乱等により微分量子効率ηが変動した場合
には、電流変換器２による過不足の電流を比較増幅器８
により半導体レーザ３の順方向に流す。したがって、発
光レベル指令信号を一定期間変化させた時の抵抗５の両
端間電圧を測定することにより、電流変換器２の変換誤
差に相当する電流値を検出することができる。

抵抗５の両端間電圧Vdはトランジスタ26及び抵抗27か
らなるエミッタフォロワを介してコンデンサ28及び抵抗
29からなる回路により直流成分が除去され、乗算器30に
入力される。また発光レベル指令信号がリミッタ増幅器
31により一定振幅となって乗算器30に入力され、この乗
算器30の２つの入力信号の様子を第５図に示す。半導体
レーザ３の順方向電流を検出する一定期間には発光レベ
ル指令信号として第５図に示すような一定レベルの振幅
で変調した信号ａが入力され、第５図に示すような電流
I₂（またはI₁）が抵抗５により観測される。この一定期
間以外の期間には発光レベル指令信号は半導体レーザ３
の発光レベル指令値となり、半導体レーザ３の順方向電
流がその発光レベル指令値に応じた値となる。乗算器30
は２つの入力信号を乗算し、その結果がフィルタ32によ
り第６図に示すような電流変換器２の誤差と検出電圧と
の関係を示す電圧として出力される。このフィルタ32か
らの検出電圧はコンパレータ33の一端子に入力されて基
準電圧Vrと比較され、このコンパレータ33の出力電圧が
アップダウンカウンタ34のアップダウン端子に入力され
てアップダウンカウンタ34のアップダウンカウントモー
ドとダウンカウントモードとが制御される。アップダウ
ンカウンタ34はタイミング発生器35からのクロック及び
制御信号によりカウント動作が制御され、かつカウント
値の保持動作を行う。タイミング発生器35は上記一定期
間（半導体レーザ３の順方向電流を検出する期間）に制
御指令信号が入力されることによりアップダウンカウン
タ34の動作をカウント値保持動作からカウント動作に切
換え、またコンパレータ33ンの出力電圧が高レベルから
低レベルに変化するタイミング、又は低レベルから高レ
ベルに変化するタイミングでアップダウンカウンタ34の
動作をカウント動作からカウント値保持動作に切換え
る。アップダウンカウンタ34のカウント値はディジタル
／アナログ変換器36によりディジタル／アナログ変換さ
れ、このディジタル／アナログ変換器36の出力信号によ
り前記可変抵抗21が制御されて減衰器23の減衰量が決定
されることによって電流変換器２の前記係数ｋが制御さ
れる。

上記電流変換器は第12図に示すようにトランジスタ37
〜40、電流源41、電圧源42、可変抵抗43及び抵抗44〜47
からなる電流変換器を用い、可変抵抗43をディジタル／
アナログ変換器36の出力信号により制御するようにして
もよい。また乗算器32は第７図に示すような非反転回路
48、反転回路49、スィッチ50及びバッファ51により構成
してもよい。この場合コンデンサ28及び抵抗29よりなる
回路の出力信号が非反転回路48、反転回路49に入力され
てこの非反転回路48、反転回路49の出力信号のいずれか
一方がスィッチ50により選択され、リミット増幅器31の
出力信号がバッファ51を介してスィッチ50を切換える。

またアップダウンカウンタ34のカウント値をその制御
指令信号による制御の開始タイミングで初期化した後
に、アップダウンカウンタ34のカウント動作をアップカ
ウント動作もしくはダウンカウント動作に限定してコン
パレータ33の出力電圧の極性が変化するタイミングでそ
のカウント動作をカウント値保持動作に切換えるように
してもよい。

またコンパレータ33,アップダウンカウンタ34及びデ
ィジタル／アナログ変換器36からなる部分は第８図に示
すように演算増幅器52、コンデンサ53及び抵抗54からな
る積分器55、リセットスィッチ56、ホールド回路57によ
り構成してもよい。この場合制御指令信号のオンでスィ
ッチ56がオフしてフィルタ32の出力電圧が積分器55によ
り積分され、制御指令信号のオフでホールド回路57が積
分器55の出力信号をホールドすると共にスィッチ56がオ
ンして積分器55がリセットされる。

さらに、上記実施例では可変減衰器23により上記ｋの
値を調整したが、可変減衰器23以外の例えばVCA（電圧
制御増幅器）などでｋの値を調整するようにしてもよ
い。

第３図は本発明の他の実施例を示す。

この実施例は上記第２図の実施例において、比較増幅
器１の代りに、第17図の実施例におけるコンデンサＣ、
抵抗Ｒ、インピーダンス変換器９、電圧・電流変換器1
0,12、比較増幅器８、加算器11、減衰器13、電流増幅器
14からなる回路をもちいたものであり、この回路は前述
のように動作する。この実施例においても前述のように
第12図に示すような電流変換器を用いたり、乗算器30の
代わりに第７図に示すような回路を用いたり、コンパレ
ータ33、アップダウンカウンタ34及びディジタル／アナ
ログ変換器36からなる部分の代りに第８図に示すような
回路を用いたり、可変減衰器23の代りにVCAなどを用い
たり、アップダウンカウンタ34のカウント値をその制御
指令信号による制御の開始タイミングで初期化した後
に、アップダウンカウンタ34のカウント動作をアップカ
ウント動作もしくはダウンカウント動作に限定してコン
パレータ33の出力電圧の極性が変化するタイミングでそ
のカウント動作をカウント値保持動作に切換えるように
したりしてもよい。

第４図は本発明の他の実施例を示す。この実施例は第
３図の実施例において発光レベル指令信号の代りに比較
増幅器８の出力電圧を電流変換器２に入力するようにし
たものである。

上記実施例では電流変換器として半導体レーザ３の光
出力・順方向電流特性を直線に近似して発光レベル指令
信号を電流に変換するものを用いたが、第９図のように
半導体レーザ３の光出力・順方向電流特性を折れ線に近
似して発光レベル指令信号を電流に変換するものを用い
た方が半導体レーザ３の光出力・順方向電流特性を精度
よく近似できる。この第９図の実施例では第２図の実施
例において可変抵抗58,59、ダイオード60、電圧源61、
抵抗62からなる可変減衰器63が用いられ、加減算器64が
抵抗５の両端間電圧より電流源17の電流に対応する所定
の電圧V₀を減算したものを検出して乗算器30に出力す
る。またコンパレータ33はフィルタ32の出力電圧を0Vと
比較して２値化し、その出力電圧がアップダウンカウン
タ65,66,67のアップダウン端子に入力される。このアッ
プダウンカウンタ65,66,67のカウント値はそれぞれディ
ジタル／アナログ変換器68,69,70によりディジタル／ア
ナログ変換され、可変成功58,59及び電圧源61がディジ
タル／アナログ変換器68,69,70の出力信号により制御さ
れることによって第10図に示すような電流変換器２の変
換特性（半導体レーザ３の光出力・順方向特性を近似し
た折れ線）の各直線71,72の傾き及びその折れ点73をそ
れぞれ制御する。この場合タイミング発生器74は制御指
令信号が入力されることによりディジタル／アナログ変
換器65,66,67を相異なるタイミングでカウント値保持動
作からカウント動作に切換えてクロックをカウントさ
せ、かつコンパレータ33の出力信号の立上りエッジもし
くは立ち下がりエッジでディジタル／アナログ変換器6
5,66,67をカウント動作からカウント値保持動作に切換
える。また、発光レベル指令信号は一定の制御期間には
タイミング発生器74によるアップダウンカウンタ65,66
のカウント動作と対応して第10図に示すようにＡ・Ｂ
間,C・Ｄ間にて一定レベルの振幅で変調された信号a₁等
になり、またタイミング発生器74によるアップダウンカ
ウンタ67のカウント動作と対応して一定レベルの信号と
なる。折れ点73が制御されることにより直線71,72が第1
1図に示すように制御される。

上記実施例では電流変換器２の変換特性（半導体レー
ザ３の光出力・順方向特性を近似した折れ線）は２つの
直線71,72により構成したが、３つ以上の直線で構成す
ることもできる。例えば電流変換器２を第13図に示すよ
うにトランジスタ75〜78、電流源79、ダイオード80,8
1、可変抵抗82,83、電圧源84〜86、抵抗87〜92により構
成すれば折れ線を構成する直線で３つで折れ点が２つと
なる。また電流変換器２を第14図に示すようにトランジ
スタ93〜95、電流源96,97、電圧源98、抵抗99からなる
増幅器と、これとはゲインが異なるトランジスタ100〜1
02、電流源103,104、電圧源105、抵抗106からなる増幅
器とで構成しても折れ線を構成する直線が３つで折れ点
が２つとなる。これらの直線及び折れ点は上記実施例と
同様にそれぞれアップダウンカウンタ及びディジタル／
アナログ変換器により制御するようにすればよい。

また電流変換器２は第15図，第16図に示すように発光
レベル指令信号をディジタル／アナログ変換するディジ
タル／アナログ変換器を用いて構成してもよい。第15図
の例では発光レベル指令信号がディジタル／アナログ変
換器107によりディジタル／アナログ変換されて差動増
幅器108に入力され、トランジスタ109及び抵抗R₀により
電流に変換される。この場合ディジタル／アナログ変換
器107の基準電圧等がディジタル／アナログ変換器36の
出力信号により決められることによって電流変換器２の
変換規則が制御される。第16図の例では発光レベル指令
信号が変換テーブル110により半導体レーザ３の光出力
・順方向電流特性に基づいて補正された信号に変換さ
れ、ディジタル／アナログ変換器111によりディジタル
／アナログ変換される。このディジタル／アナログ変換
器111の出力信号はトランジスタ112〜115、電流源116、
電圧源117、抵抗118〜122からなる回路により電流に変
換される。また発光レベル指令信号がデータ遅延回路12
3により所定の時間遅延され、ディジタル／アナログ変
換器124によりディジタル／アナログ変換されて前記比
較増幅器１に入力される。この場合ディジタル／アナロ
グ変換器111の基準電圧等がディジタル／アナログ変換
器36の出力信号により決められることによって電流変換
器２の変換規則が制御されるが、第９図の実施例等のよ
うに発光レベル指令信号を変調すると共に、変換テーブ
ル110の値を前記ディジタル／アナログ変換器65,66,67
の出力信号等により制御することによって電流変換器２
の変換特性（半導体レーザ３の光出力・順方向特性を近
似した折れ線）を構成する複数の直線及び折れ点を制御
するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように請求項１の発明によれば被駆動半導体レ
ーザの光出力を受光部により検知してこの受光部から得
られる前記半導体レーザの光出力に比例した受光信号と
発光レベル指令信号とが等しくなるように前記半導体レ
ーザの順方向電流を制御する光・電気負帰還ループと、
前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性及び前記受
光部と前記半導体レーザとの結合係数，前記受光部の光
入力・受光信号特性に基づいて前記受光信号と前記発光
レベル指令信号とが等しくなるようにあらかじめ設定さ
れた変換規則に従い前記発光レベル指令信号を前記半導
体レーザの順方向電流に変換する変換手段と、前記光・
電気負帰還ループの制御電流を検出する検出手段と、こ
の検出手段からの検出信号により発光レベル指令信号が
変化しても前記光・電気負帰還ループの制御電流が変化
しないように前記変換規則を制御することによって前記
半導体レーザの光出力・順方向電流特性の変動を補正す
る補正手段とを有し、前記光・電気負帰還ループの制御
電流と，前記変換手段により生成された電流との和また
は差の電流によって前記半導体レーザを制御するので、
温度変動などの外乱が発生しても電流変換機を最適に設
定することが可能となり、高速，高精度，高分解能で外
乱等の影響に強い半導体レーザ制御装置を実現すること
ができる。

また請求項２の発明によれば請求項１記載の半導体レ
ーザ制御装置において、前記半導体レーザの光出力を受
光部により検知してこの受光部から得られる前記半導体
レーザの光出力に比例した受光電流と，第１の発光レベ
ル指令信号を電流に変換した発光レベル指令信号電流と
が等しくなるように前記半導体レーザの順方向電流を制
御する第１の光・電気負帰還ループと、前記受光電流に
比例する電圧と請求項１記載の発光レベル指令信号とが
等しくなるように前記第１の発光レベル指令信号を制御
する第２の光・電気負帰還ループとにより請求項１記載
の光・電気負帰還ループを構成したので、広域の光・電
気負帰還ループの開ループゲインを非常に大きくとるこ
となく請求項１記載の半導体レーザ制御装置と同等の効
果が得られる。

請求項３の発明によれば請求項１記載の半導体レーザ
制御装置において、前記発光レベル指令信号をアナログ
信号電圧として前記半導体レーザの光出力・順方向電流
特性を直線に近似して前記発光レベル指令信号に対応し
た電流に変換する変換手段と、一定期間一定レベルの振
幅で変調された前記発光レベル指令信号により前記光・
電気負帰還ループの制御電流の前記発光レベル指令信号
に対する位相と振幅とを検出する検出手段と、この検出
手段からの検出信号により前記一定期間に前記光・電気
負帰還ループの制御電流の絶対値が最小となるように前
記変換手段の変換特性の傾きを制御し他の期間には前記
変換手段の変換特性の傾きを保持する補正手段とを請求
項１記載の変換手段、検出手段及び補正手段として有す
るので、簡単な回路構成で請求項１記載の半導体レーザ
制御装置と同等の効果が得られる。

請求項４の発明によれば請求項２記載の半導体レーザ
制御装置において、請求項１記載の発光レベル指令信号
をアナログ信号電圧として前記半導体レーザの光出力・
順方向電流特性を直線に近似して第１項記載の発光レベ
ル指令信号に対応した電流に変換する変換手段と、一定
期間一定レベルの振幅で変調された請求項１記載の発光
レベル指令信号により前記第１の光・電気負帰還ループ
の制御電流の請求項１記載の発光レベル指令信号に対す
る位相と振幅とを検出する検出手段と、この検出手段か
らの検出信号により前記一定期間に前記第１の光・電気
負帰還ループの制御電流の絶対値が最小となるように前
記変換手段の変換特性の傾きを制御し他の期間には前記
変換手段の変換特性の傾きを保持する補正手段とを請求
項１記載の変換手段、検出手段及び補正手段として有す
るので、簡単な回路構成で請求項２記載の半導体レーザ
制御装置と同等の効果が得られる。

請求項５の発明によれば請求項１記載の半導体レーザ
制御装置において、前記発光レベル指令信号をアナログ
信号電圧として前記半導体レーザの光出力・順方向電流
特性をｎ個の直線により構成される折れ線に近似して前
記発光レベル指令信号により決まる電流に変換する変換
手段と、一定期間（2n−１）以上の異なる振幅とオフセ
ット値の信号とで変調された前記発光レベル指令信号に
より前記光・電気負帰還ループの制御電流の前記発光レ
ベル指令信号に対する位相と振幅とを検出する検出手段
と、この検出手段からの検出信号により前記一定期間に
前記光・電気負帰還ループの制御電流の絶対値が最小と
なるように前記変換手段の前記折れ線を構成する各直線
の傾き・折れ点を制御し他の期間には前記変換手段の前
記折れ線を構成する各直線の傾き・折れ点を保持する補
正手段とを請求項１記載の変換手段、検出手段及び補正
手段として有するので、高速，高精度，高分解能で外乱
等の影響に強い半導体レーザ制御装置を実現することが
できる。

請求項６の発明によれば請求項２記載の半導体レーザ
制御装置において、第１項記載の発光レベル指令信号を
アナログ信号電圧として前記半導体レーザの光出力・順
方向電流特性をｎ個の直線により構成される折れ線に近
似して第１項記載の発光レベル指令信号により決まる電
流に変換する変換手段と、一定期間（2n−１）以上の異
なる振幅とオフセット値の信号とで変調された第１項記
載の発光レベル指令信号により前記第１の光・電気負帰
還ループの制御電流の第１項記載の発光レベル指令信号
に対する位相と振幅とを検出する検出手段と、この検出
手段からの検出信号により前記一定期間に前記第１の光
・電気負帰還ループの制御電流の絶対値が最小となるよ
うに前記変換手段の前記折れ線を構成する各直線の傾き
・折れ点を制御し他の期間には前記変換手段の前記折れ
線を構成する各直線の傾き・折れ点を保持する補正手段
とを請求項１記載の変換手段、検出手段及び補正手段と
して有するので、比較的簡単な構成で高速，高精度，高
分解能で外乱等の影響に強い半導体レーザ制御装置を実
現することができる。

請求項７の発明によれば請求項１記載の半導体レーザ
制御装置において、前記変換手段が前記発光レベル指令
信号をディジタル信号として前記半導体レーザの光出力
・順方向電流特性に基づいて補正した信号に変換する変
換テーブルと、この変換テーブルにより変換された信号
を前記半導体レーザの順方向電流に変換するディジタル
／アナログ変換手段とを有し、かつ、一定期間ダイナミ
ックレンジに応じた複数個の振幅値で変調された前記発
光レベル指令信号により前記光・電気負帰還ループの制
御電流の前記発光レベル指令信号に対する位相と振幅と
を検出する検出手段と、この検出手段からの検出信号に
より前記一定期間に前記光・電気負帰還ループの制御電
流の絶対値が最小となるように前記変換テーブルの値を
制御し他の期間には前記変換テーブルの値を保持する補
正手段とを請求項１記載の変換手段、検出手段及び補正
手段として有するので、非常に高精度な請求項１記載の
半導体レーザ制御装置を実現することができる。

請求項８の発明によれば請求項２記載の半導体レーザ
制御装置において、前記変換手段が請求項１記載の発光
レベル指令信号をディジタル信号として前記半導体レー
ザの光出力・順方向電流特性に基づいて補正した信号に
変換する変換テーブルと、この変換テーブルにより変換
された信号を前記半導体レーザの順方向電流に変換する
ディジタル／アナログ変換手段とを有し、かつ、一定期
間ダイナミックレンジに応じた複数個の振幅値で変調さ
れた請求項１記載の発光レベル指令信号により前記第１
の光・電気負帰還ループの制御電流の請求項１記載の発
光レベル指令信号に対する位相と振幅とを検出する検出
手段と、この検出手段からの検出信号により前記一定期
間に前記第１の光・電気負帰還ループの制御電流の絶対
値が最小となるように前記変換テーブルの値を制御し他
の期間には前記変換テーブルの値を保持する補正手段と
を請求項１記載の変換手段、検出手段及び補正手段とし
て有するので、非常に高精度な請求項２記載の半導体レ
ーザ制御装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の各実施例を示すブロック
図、第５図及び第６図は本発明を説明するための特性
図、第７図は本発明の他の実施例における乗算器の構成
を示すブロック図、第８図は本発明の他の実施例の一部
を示すブロック図、第９図は本発明の他の実施例を示す
ブロック図、第10図及び第11図は本発明を説明するため
の特性図、第12図乃至第16図は本発明の各実施例におけ
る電流変換器の構成を示すブロック図、第17図及び第18
図は本発明の他の各実施例を示すブロック図である。 1,8……比較増幅器、2,20,63……電流変換器、３……半
導体レーザ、４……受光素子、５……抵抗、６……差動
増幅器、７……光出力特性補正回路、９……インピーダ
ンス変換器、10,12……電圧・電流変換器、11……加算
器、13……減算器、14……電流変換器、19……差動増幅
器、26,27……エミッタフォロワ、30……乗算器、31…
…リミット増幅器、32……フィルタ、33……コンパレー
タ、34,65,66,67……アップダウンカウンタ、35,74……
タイミング発生器、36,68,69,70,111……ディジタル／
アナログ変換器、64……加減算器、110……変換テーブ
ル。

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被駆動半導体レーザの光出力を受光部によ
   り検知してこの受光部から得られる前記半導体レーザの
   光出力に比例した受光信号と発光レベル指令信号とが等
   しくなるように前記半導体レーザの順方向電流を制御す
   る光・電気負帰還ループと、前記半導体レーザの光出力
   ・順方向電流特性及び前記受光部と前記半導体レーザと
   の結合係数，前記受光部の光入力・受光信号特性に基づ
   いて前記受光信号と前記発光レベル指令信号とが等しく
   なるようにあらかじめ設定された変換規則に従い前記発
   光レベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流に変
   換する変換手段と、前記光・電気負帰還ループの制御電
   流を検出する検出手段と、この検出手段からの検出信号
   により発光レベル指令信号が変化しても前記光・電気負
   帰還ループの制御電流が変化しないように前記変換規則
   を制御することによって前記半導体レーザの光出力・順
   方向電流特性の変動を補正する補正手段とを有し、前記
   光・電気負帰還ループの制御電流と，前記変換手段によ
   り生成された電流との和または差の電流によって前記半
   導体レーザを制御することを特徴とする半導体レーザ制
   御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の半導体レーザ制御装置にお
   いて、前記半導体レーザの光出力を受光部により検知し
   てこの受光部から得られる前記半導体レーザの光出力に
   比例した受光電流と，第１の発光レベル指令信号を電流
   に変換した発光レベル指令信号電流とが等しくなるよう
   に前記半導体レーザの順方向電流を制御する第１の光・
   電気負帰還ループと、前記受光電流に比例する電圧と請
   求項１記載の発光レベル指令信号とが等しくなるように
   前記第１の発光レベル指令信号を制御する第２の光・電
   気負帰還ループとにより請求項１記載の光・電気負帰還
   ループを構成したことを特徴とする半導体レーザ制御装
   置。
3. 【請求項３】請求項１記載の半導体レーザ制御装置にお
   いて、前記発光レベル指令信号をアナログ信号電圧とし
   て前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性を直線に
   近似して前記発光レベル指令信号に対応した電流に変換
   する変換手段と、一定期間一定レベルの振幅で変調され
   た前記発光レベル指令信号により前記光・電気負帰還ル
   ープの制御電流の前記発光レベル指令信号に対する位相
   と振幅とを検出する検出手段と、この検出手段からの検
   出信号により前記一定期間に前記光・電気負帰還ループ
   の制御電流の絶対値が最小となるように前記変換手段の
   変換特性の傾きを制御し他の期間には前記変換手段の変
   換特性の傾きを保持する補正手段とを請求項１記載の変
   換手段、検出手段及び補正手段として有することを特徴
   とする半導体レーザ制御装置。
4. 【請求項４】請求項２記載の半導体レーザ制御装置にお
   いて、請求項１記載の発光レベル指令信号をアナログ信
   号電圧として前記半導体レーザの光出力・順方向電流特
   性を直線に近似して請求項１記載の発光レベル指令信号
   に対応した電流に変換する変換手段と、一定期間一定レ
   ベルの振幅で変調された請求項１記載の発光レベル指令
   信号により前記第１の光・電気負帰還ループの制御電流
   の請求項１記載の発光レベル指令信号に対する位相と振
   幅とを検出する検出手段と、この検出手段からの検出信
   号により前記一定期間に前記第１の光・電気負帰還ルー
   プの制御電流の絶対値が最小となるように前記変換手段
   の変換特性の傾きを制御し他の期間には前記変換手段の
   変換特性の傾きを保持する補正手段とを請求項１記載の
   変換手段、検出手段及び補正手段として有することを特
   徴とする半導体レーザ制御装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の半導体レーザ制御装置にお
   いて、前記発光レベル指令信号をアナログ信号電圧とし
   て前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性をｎ個の
   直線により構成される折れ線に近似して前記発光レベル
   指令信号により決まる電流に変換する変換手段と、一定
   期間（2n−１）以上の異なる振幅とオフセット値の信号
   とで変調された前記発光レベル指令信号により前記光・
   電気負帰還ループの制御電流の前記発光レベル指令信号
   に対する位相と振幅とを検出する検出手段と、この検出
   手段からの検出信号により前記一定期間に前記光・電気
   負帰還ループの制御電流の絶対値が最小となるように前
   記変換手段の前記折れ線を構成する各直線の傾き・折れ
   点を制御し他の期間には前記変換手段の前記折れ線を構
   成する各直線の傾き・折れ点を保持する補正手段とを請
   求項１記載の変換手段、検出手段及び補正手段として有
   することを特徴とする半導体レーザ制御装置。
6. 【請求項６】請求項２記載の半導体レーザ制御装置にお
   いて、第１項記載の発光レベル指令信号をアナログ信号
   電圧として前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性
   をｎ個の直線により構成される折れ線に近似して第１項
   記載の発光レベル指令信号により決まる電流に変換する
   変換手段と、一定期間（2n−１）以上の異なる振幅とオ
   フセット値の信号とで変調された第１項記載の発光レベ
   ル指令信号により前記第１の光・電気負帰還ループの制
   御電流の第１項記載の発光レベル指令信号に対する位相
   と振幅とを検出する検出手段と、この検出手段からの検
   出信号により前記一定期間に前記第１の光・電気負帰還
   ループの制御電流の絶対値が最小となるように前記変換
   手段の前記折れ線を構成する各直線の傾き・折れ点を制
   御し他の期間には前記変換手段の前記折れ線を構成する
   各直線の傾き・折れ点を保持する補正手段とを請求項１
   記載の変換手段、検出手段及び補正手段として有するこ
   とを特徴とする半導体レーザ制御装置。
7. 【請求項７】請求項１記載の半導体レーザ制御装置にお
   いて、前記変換手段が前記発光レベル指令信号をディジ
   タル信号として前記半導体レーザの光出力・順方向電流
   特性に基づいて補正した信号に変換する変換テーブル
   と、この変換テーブルにより変換された信号を前記半導
   体レーザの順方向電流に変換するディジタル／アナログ
   変換手段とを有し、かつ、一定期間ダイナミックレンジ
   に応じた複数個の振幅値で変調された前記発光レベル指
   令信号により前記光・電気負帰還ループの制御電流の前
   記発光レベル指令信号に対する位相と振幅とを検出する
   検出手段と、この検出手段からの検出信号により前記一
   定期間に前記光・電気負帰還ループの制御電流の絶対値
   が最小となるように前記変換テーブルの値を制御し他の
   期間には前記変換テーブルの値を保持する補正手段とを
   請求項１記載の変換手段、検出手段及び補正手段として
   有することを特徴とする半導体レーザ制御装置。
8. 【請求項８】請求項２記載の半導体レーザ制御装置にお
   いて、前記変換手段が請求項１記載の発光レベル指令信
   号をディジタル信号として前記半導体レーザの光出力・
   順方向電流特性に基づいて補正した信号に変換する変換
   テーブルと、この変換テーブルにより変換された信号を
   前記半導体レーザの順方向電流に変換するディジタル／
   アナログ変換手段とを有し、かつ、一定期間ダイナミッ
   クレンジに応じた複数個の振幅値で変調された請求項１
   記載の発光レベル指令信号により前記第１の光・電気負
   帰還ループの制御電流の請求項１記載の発光レベル指令
   信号に対する位相と振幅とを検出する検出手段と、この
   検出手段からの検出信号により前記一定期間に前記第１
   の光・電気負帰還ループの制御電流の絶対値が最小とな
   るように前記変換テーブルの値を制御し他の期間には前
   記変換テーブルの値を保持する補正手段とを請求項１記
   載の変換手段、検出手段及び補正手段として有すること
   を特徴とする半導体レーザ制御装置。