JP2994442B2 - 半導体レーザ制御装置 - Google Patents
半導体レーザ制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、半導体レーザ制御装置に関し、より詳細に
は、レーザプリンタ、光デイスク装置、デジタル複写
機、光通信装置等における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。
は、レーザプリンタ、光デイスク装置、デジタル複写
機、光通信装置等における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な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。
より高速に直接変調を行な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、半導体レーザの駆動電流と光出力との関係は
温度により著しく変化するので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ために、従来
さまざまなAPC（Automatic Power Control）回路が提案
されている。
温度により著しく変化するので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ために、従来
さまざまなAPC（Automatic Power Control）回路が提案
されている。
このAPC回路は大きく次の３つの方式に分類できる。
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。
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。
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
に制御するとともに、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を情報に基づ
いて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。
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
に制御するとともに、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を情報に基づ
いて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。
半導体レーザ温度を測定し、その測定した温度信号に
よって半導体レーザの順方向電流を制御したり、または
半導体レーザの温度を一定とするように制御をしたりし
て半導体レーザの光出力を所望の値に制御する方式。
よって半導体レーザの順方向電流を制御したり、または
半導体レーザの温度を一定とするように制御をしたりし
て半導体レーザの光出力を所望の値に制御する方式。
上記分類の中で、の方式は、半導体レーザの光出力
が所望の値となるように常時制御をしているので望まし
い方式であるが、発光レベル指令信号と半導体レーザの
光出力の関係を設定する際、その設定値により、光・電
気負帰還ループにおける開ループの交叉周波数が変動し
て光・電気負帰還ループの制御速度が不安定になる欠点
がある。
が所望の値となるように常時制御をしているので望まし
い方式であるが、発光レベル指令信号と半導体レーザの
光出力の関係を設定する際、その設定値により、光・電
気負帰還ループにおける開ループの交叉周波数が変動し
て光・電気負帰還ループの制御速度が不安定になる欠点
がある。
目的 本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、上
記欠点を改善し、高速、高精度、高分解能でかつ安定な
半導体レーザ制御装置を提供することを目的としてなさ
れたものである。
記欠点を改善し、高速、高精度、高分解能でかつ安定な
半導体レーザ制御装置を提供することを目的としてなさ
れたものである。
構成 本発明は、上記目的を達成するために、半導体レーザ
制御装置において、（１）被駆動半導体レーザの光出力
を受光部により検知し、該受光部から得られる受光信号
電流に比例した電流と発光レベル指令信号電流とを等し
くするように制御をする半導体レーザ制御装置におい
て、電界効果トランジスタのドレインをバイポーラトラ
ンジスタのベースに入力し、該バイポーラトランジスタ
のコレクタを前記半導体レーザのカソードに入力し、前
記バイポーラトランジスタのエミッタをコンデンサを介
して前記電界効果トランジスタのゲートに接続すること
により構成される電流増幅部と、前記受光部からの受光
信号電流を可変抵抗器を用いて基準電圧と帰還のための
電流入力点とに分流し、前記基準電圧と前記電流入力点
とが同電位となるような制御信号を該電流入力点に印加
する制御回路とから成ること、更には、（２）前記
（１）において、前記基準電圧と前記電流入力点におけ
る電圧とを同電位とする制御を該電流入力点に対して行
なう第１の制御回路と同一の特性を持つ第２の制御回路
により前記基準電圧を構成したこと、更には、（３）前
記（２）において、前記第１の制御回路と前記第２の制
御回路の構成を同一の特性をもつバイポーラトランジス
タまたは電界効果トランジスタで構成し、それぞれ同一
のバイアス電流を流すことを特徴としたものである。以
下、本発明の実施例に基づいて説明する。
制御装置において、（１）被駆動半導体レーザの光出力
を受光部により検知し、該受光部から得られる受光信号
電流に比例した電流と発光レベル指令信号電流とを等し
くするように制御をする半導体レーザ制御装置におい
て、電界効果トランジスタのドレインをバイポーラトラ
ンジスタのベースに入力し、該バイポーラトランジスタ
のコレクタを前記半導体レーザのカソードに入力し、前
記バイポーラトランジスタのエミッタをコンデンサを介
して前記電界効果トランジスタのゲートに接続すること
により構成される電流増幅部と、前記受光部からの受光
信号電流を可変抵抗器を用いて基準電圧と帰還のための
電流入力点とに分流し、前記基準電圧と前記電流入力点
とが同電位となるような制御信号を該電流入力点に印加
する制御回路とから成ること、更には、（２）前記
（１）において、前記基準電圧と前記電流入力点におけ
る電圧とを同電位とする制御を該電流入力点に対して行
なう第１の制御回路と同一の特性を持つ第２の制御回路
により前記基準電圧を構成したこと、更には、（３）前
記（２）において、前記第１の制御回路と前記第２の制
御回路の構成を同一の特性をもつバイポーラトランジス
タまたは電界効果トランジスタで構成し、それぞれ同一
のバイアス電流を流すことを特徴としたものである。以
下、本発明の実施例に基づいて説明する。
第１図は、本発明の半導体レーザ制御装置の一実施例
を説明するための回路図で、図中、１はバイアス電圧
源、２は差動増幅器、3,6は電流源、4,10はバイポーラ
トランジスタ、5,11,14は抵抗、７は電界効果トランジ
スタ、８はコンデンサ、９は半導体レーザ、12は受光素
子、13は可変抵抗、15は基準電圧、16は定電圧ダイオー
ド、Vcは直流電源である。上記回路要素をもつ第１図に
おいて発光レベル指令信号電流I0をバイポーラトランジ
スタ４のエミッタに入力する。バイポーラトランジスタ
４のコレクタは電界効果トランジスタ７のゲートと接続
し、更に電界効果トランジスタ７のドレインはバイポー
ラトランジスタ10のベースに、バイポーラトランジスタ
10のエミッタは定電圧ダイオード16に、該定電圧ダイオ
ード16のアノードをコンデンサ８を介して電界効果トラ
ンジスタ７のゲートに各々接続することにより、電界効
果トランジスタ７とバイポーラトランジスタ10とからな
る電流増幅部における負帰還ループを構成する。
を説明するための回路図で、図中、１はバイアス電圧
源、２は差動増幅器、3,6は電流源、4,10はバイポーラ
トランジスタ、5,11,14は抵抗、７は電界効果トランジ
スタ、８はコンデンサ、９は半導体レーザ、12は受光素
子、13は可変抵抗、15は基準電圧、16は定電圧ダイオー
ド、Vcは直流電源である。上記回路要素をもつ第１図に
おいて発光レベル指令信号電流I0をバイポーラトランジ
スタ４のエミッタに入力する。バイポーラトランジスタ
４のコレクタは電界効果トランジスタ７のゲートと接続
し、更に電界効果トランジスタ７のドレインはバイポー
ラトランジスタ10のベースに、バイポーラトランジスタ
10のエミッタは定電圧ダイオード16に、該定電圧ダイオ
ード16のアノードをコンデンサ８を介して電界効果トラ
ンジスタ７のゲートに各々接続することにより、電界効
果トランジスタ７とバイポーラトランジスタ10とからな
る電流増幅部における負帰還ループを構成する。
そして、バイポーラトランジスタ10のコレクタの負荷
として被駆動の半導体レーザ９を接続する。発光レベル
指令電流I0を印加すると、これを増幅して負荷の半導体
レーザ９に順方向の電流が流れて該半導体レーザ９は発
光する。この光出力は受光素子12により検知し、該受光
素子12には半導体レーザ９の光出力に比例した受光信号
電流ｉが流れる。この受光信号電流ｉは可変抵抗13およ
び抵抗14に分流する。可変抵抗13に分流した電流はバイ
ポーラトランジスタ４のエミッタに入力し、抵抗14に分
流した電流は基準電圧15に向けて流れる。この場合、可
変抵抗13の抵抗値を変化させることにより、バイポーラ
トランジスタ４のエミッタに入力する受光信号電流ｉの
分流電流の大きさを調整することができ、このようにし
て光・電気負帰還ループが構成される。
として被駆動の半導体レーザ９を接続する。発光レベル
指令電流I0を印加すると、これを増幅して負荷の半導体
レーザ９に順方向の電流が流れて該半導体レーザ９は発
光する。この光出力は受光素子12により検知し、該受光
素子12には半導体レーザ９の光出力に比例した受光信号
電流ｉが流れる。この受光信号電流ｉは可変抵抗13およ
び抵抗14に分流する。可変抵抗13に分流した電流はバイ
ポーラトランジスタ４のエミッタに入力し、抵抗14に分
流した電流は基準電圧15に向けて流れる。この場合、可
変抵抗13の抵抗値を変化させることにより、バイポーラ
トランジスタ４のエミッタに入力する受光信号電流ｉの
分流電流の大きさを調整することができ、このようにし
て光・電気負帰還ループが構成される。
上記の構成において、発光レベル指令信号電流I0が与
えられたとき、半導体レーザ９の出力が所望の値P0を出
力するように可変抵抗13を調整し可変抵抗13における電
流の減衰係数Ｋを所定値にすると、自動的に光・電気負
帰還ループの交叉周波数f0とすることができる。以下に
これを証明する。
えられたとき、半導体レーザ９の出力が所望の値P0を出
力するように可変抵抗13を調整し可変抵抗13における電
流の減衰係数Ｋを所定値にすると、自動的に光・電気負
帰還ループの交叉周波数f0とすることができる。以下に
これを証明する。
この実施例において、系の開ループゲインＡは Ａ＝Ｇ・η・αＳ・Ｋ （１） と表わすことができる。
但し、 G:電流増幅部（バイポーラトランジスタ10と
電界効果トランジスタ７で構成）のゲイン η：半導体レーザの微分量子効率 α：受光素子と半導体レーザとの結合係数 S:受光素子の受光放射感度。
電界効果トランジスタ７で構成）のゲイン η：半導体レーザの微分量子効率 α：受光素子と半導体レーザとの結合係数 S:受光素子の受光放射感度。
K:可変抵抗における電流の減衰係数。
（１）式をみると、系の開ループゲインＡは、半導体
レーザ９の微分量子効率や受光素子12と半導体レーザ９
との結合係数、受光素子12の受光放射感度などのバラツ
キの影響を受けることが分る。
レーザ９の微分量子効率や受光素子12と半導体レーザ９
との結合係数、受光素子12の受光放射感度などのバラツ
キの影響を受けることが分る。
また、この回路の電流増幅部の利得Ｇは、近似的に Ｇ＝1/jωCR （２） であらわせる。ここでCRは電流増幅部の特性によって決
まる定数、ω（＝２πf,f:周波数）は角速度である。
まる定数、ω（＝２πf,f:周波数）は角速度である。
また、受光信号電流ｉは、半導体レーザ９の光出力P0
と受光素子12と半導体レーザ９との結合係数α，受光素
子12の受光放射感度Ｓを用いて ｉ＝P0・αＳ （３） であらわされる。
と受光素子12と半導体レーザ９との結合係数α，受光素
子12の受光放射感度Ｓを用いて ｉ＝P0・αＳ （３） であらわされる。
また、発光レベル指令信号電流I0は I0＝ｋ・ｉ （４） であるから また、半導体レーザ９の光出力P0は P0＝I0/kαＳ （５） また、光・電気負帰還ループの交叉周波数f0はＡ＝１
となる周波数であるから（１），（２）より f0＝η・αＳ・k/2πCR （６） となる。
となる周波数であるから（１），（２）より f0＝η・αＳ・k/2πCR （６） となる。
上記（５），（６）式から明らかなように受光素子12
と半導体レーザ９の結合係数αや受光素子12の受光放射
感度Ｓが変化しても、所定の発光レベル指令電流I0に対
して所望の光出力P0が得られるように可変抵抗13の減衰
係数ｋを調整すると ｋαＳ＝const （７） となるので（５）式より自動的に交叉周波数f0を所望の
値に設定できることが明らかとなる。
と半導体レーザ９の結合係数αや受光素子12の受光放射
感度Ｓが変化しても、所定の発光レベル指令電流I0に対
して所望の光出力P0が得られるように可変抵抗13の減衰
係数ｋを調整すると ｋαＳ＝const （７） となるので（５）式より自動的に交叉周波数f0を所望の
値に設定できることが明らかとなる。
また、この構成では、不必要なバイアス電流を流すこ
となく受光信号電流ｉは可変抵抗13と抵抗14の抵抗比で
分流される。
となく受光信号電流ｉは可変抵抗13と抵抗14の抵抗比で
分流される。
つまり、可変抵抗13の抵抗値をRv、抵抗14の抵抗値を
Ｒとすると、電流の減衰係数ｋは Ｋ＝R/（Ｒ＋Rv） （８） であらわされる。
Ｒとすると、電流の減衰係数ｋは Ｋ＝R/（Ｒ＋Rv） （８） であらわされる。
さらに、この構成では、発光レベル指令信号I0と負帰
還をかける受光信号電流ｉの一部の加算点がバイポーラ
トランジスタ４のエミッタであるが、電流がエミッタに
流入するとエミッタ電位は変動する。本発明ではこの変
動を取り除くためエミッタ電位が基準電圧15と同電位に
なるように制御をかける。すなわち、バイアス電圧源１
を基準電圧15と同電圧としてバイポーラトランジスタ４
のエミッタとともに差動増幅器２に入力し、その出力を
バイポーラトランジスタ４のベースに入力することによ
り負帰還ループを構成する。
還をかける受光信号電流ｉの一部の加算点がバイポーラ
トランジスタ４のエミッタであるが、電流がエミッタに
流入するとエミッタ電位は変動する。本発明ではこの変
動を取り除くためエミッタ電位が基準電圧15と同電位に
なるように制御をかける。すなわち、バイアス電圧源１
を基準電圧15と同電圧としてバイポーラトランジスタ４
のエミッタとともに差動増幅器２に入力し、その出力を
バイポーラトランジスタ４のベースに入力することによ
り負帰還ループを構成する。
次に、該負帰還ループの動作を説明する。バイポーラ
トランジスタ４のエミッタ電位が仮りに低下したとす
る。この場合、エミッタ電位とバイアス電圧源１の電位
（基準電圧15の電位）の差が差動増幅器２で増幅され、
バイポーラトランジスタ４のベース電位を高くしようと
する。するとバイポーラトランジスタ４のベース・エミ
ッタ間電位が大きくなり、バイポーラトランジスタ４は
電流を多く流そうとする。すると抵抗５に電流が多く流
れてエミッタ電位を上げる。このようにしてエミッタ電
位が安定化すると不要なバイアス電流が流れることなく
受光信号電流ｉは可変抵抗13と抵抗14の抵抗比で分流さ
れる。つまり電流の減衰係数ｋは（８）式であらわさ
れ、精度良く分流されるので、より高精度な光・電気負
帰還ループが構成される。
トランジスタ４のエミッタ電位が仮りに低下したとす
る。この場合、エミッタ電位とバイアス電圧源１の電位
（基準電圧15の電位）の差が差動増幅器２で増幅され、
バイポーラトランジスタ４のベース電位を高くしようと
する。するとバイポーラトランジスタ４のベース・エミ
ッタ間電位が大きくなり、バイポーラトランジスタ４は
電流を多く流そうとする。すると抵抗５に電流が多く流
れてエミッタ電位を上げる。このようにしてエミッタ電
位が安定化すると不要なバイアス電流が流れることなく
受光信号電流ｉは可変抵抗13と抵抗14の抵抗比で分流さ
れる。つまり電流の減衰係数ｋは（８）式であらわさ
れ、精度良く分流されるので、より高精度な光・電気負
帰還ループが構成される。
また、この構成ではバイアス電圧源１と基準電圧15を
与えたが、これはプラス電源のみで回路を駆動するため
で、マイナス電源も利用できるならばバイアス電圧源１
と基準電圧15をそれぞれアースとして、抵抗５をアース
にではなくマイナス電源につなげる構成も考えられ、こ
の構成でも本発明の効果が得られることは明らかであ
る。
与えたが、これはプラス電源のみで回路を駆動するため
で、マイナス電源も利用できるならばバイアス電圧源１
と基準電圧15をそれぞれアースとして、抵抗５をアース
にではなくマイナス電源につなげる構成も考えられ、こ
の構成でも本発明の効果が得られることは明らかであ
る。
ここで、抵抗５を電流源としても本発明の効果が得ら
れることは明らかである。
れることは明らかである。
また、この構成では、発光レベル指令信号電流I0をバ
イポーラトランジスタ４のエミッタに入力したが、電流
源３の電流を発光レベル指令信号I0で制御しても本発明
の効果が得られることは明らかである。
イポーラトランジスタ４のエミッタに入力したが、電流
源３の電流を発光レベル指令信号I0で制御しても本発明
の効果が得られることは明らかである。
さらに、この構成では、インピーダンス変換の手段と
してバイポーラトランジスタ４を用いたが、この部分に
電界効果トランジスタを用いても、複数個のトランジス
タで構成した回路を用いても本発明の効果が得られるこ
とは明らかである。
してバイポーラトランジスタ４を用いたが、この部分に
電界効果トランジスタを用いても、複数個のトランジス
タで構成した回路を用いても本発明の効果が得られるこ
とは明らかである。
以上述べたように本発明によれば、簡便に半導体レー
ザの光出力を所望の値に設定すると自動的に系の交叉周
波数が一定となるように設定でき、かつ高精度で高速・
高分解能な半導体レーザ制御装置を実現できる。
ザの光出力を所望の値に設定すると自動的に系の交叉周
波数が一定となるように設定でき、かつ高精度で高速・
高分解能な半導体レーザ制御装置を実現できる。
第２図は、本発明の半導体レーザ制御装置の他の実施
例を説明するための回路図で、図中、第１図と同じ作用
をもつ回路要素には同一の符号を付してある。18,19,20
は電界効果トランジスタ、21は定電圧ダイオード、22は
電流増幅器である。
例を説明するための回路図で、図中、第１図と同じ作用
をもつ回路要素には同一の符号を付してある。18,19,20
は電界効果トランジスタ、21は定電圧ダイオード、22は
電流増幅器である。
ここで、電流増幅器22は、第１図の電流増幅部と同一
の回路（電流源6,電界効果トランジスタ7,コンデンサ8,
バイポーラトランジスタ10,定電圧ダイオード16,抵抗11
で構成）を簡略化して表したものであり、動作も同一で
あるとする。
の回路（電流源6,電界効果トランジスタ7,コンデンサ8,
バイポーラトランジスタ10,定電圧ダイオード16,抵抗11
で構成）を簡略化して表したものであり、動作も同一で
あるとする。
第２図では、基本動作は第１図と同様であるので、こ
こでは省略する。第２図が第１図と異なる点は、バイポ
ーラトランジスタ４を電界効果トランジスタ20とし、ま
た定電圧ダイオード21のアノードを発光レベル指令信号
電流I0と可変抵抗13で減衰させた受光信号電流ｉの電流
加算点としている。また、電界効果トランジスタ18と電
界効果トランジスタ19はそれぞれ同一の特性を持つ素子
で構成し、電界効果トランジスタ18のドレインをカレン
トミラー回路17に、ゲートをバイアス電圧源１に、ソー
スをアースに接続し、電界効果トランジスタ19のドレイ
ンをカレントミラー回路17に、ゲートを定電圧ダイオー
ド21のアノードに、ソースをアースに接続し、電界効果
トランジスタ20のゲートを電界効果トランジスタ19のド
レインに接続することにより制御回路を構成している。
この制御回路の動作を簡単に説明する。仮りに定電圧ダ
イオード21のアノード電位が低下したとすると、電界効
果トランジスタ19のドレイン電流が減少し、このため電
界効果トランジスタ20のゲート電位が上がり、電界効果
トランジスタ20のゲート・ソース間電圧が大きくなり電
流を多く流そうとする。このため、定電圧ダイオード21
のアノード電位はバイアス電圧源１の電圧（つまり基準
電圧15の電圧）に等しくなるように高速に制御がかけら
れる。
こでは省略する。第２図が第１図と異なる点は、バイポ
ーラトランジスタ４を電界効果トランジスタ20とし、ま
た定電圧ダイオード21のアノードを発光レベル指令信号
電流I0と可変抵抗13で減衰させた受光信号電流ｉの電流
加算点としている。また、電界効果トランジスタ18と電
界効果トランジスタ19はそれぞれ同一の特性を持つ素子
で構成し、電界効果トランジスタ18のドレインをカレン
トミラー回路17に、ゲートをバイアス電圧源１に、ソー
スをアースに接続し、電界効果トランジスタ19のドレイ
ンをカレントミラー回路17に、ゲートを定電圧ダイオー
ド21のアノードに、ソースをアースに接続し、電界効果
トランジスタ20のゲートを電界効果トランジスタ19のド
レインに接続することにより制御回路を構成している。
この制御回路の動作を簡単に説明する。仮りに定電圧ダ
イオード21のアノード電位が低下したとすると、電界効
果トランジスタ19のドレイン電流が減少し、このため電
界効果トランジスタ20のゲート電位が上がり、電界効果
トランジスタ20のゲート・ソース間電圧が大きくなり電
流を多く流そうとする。このため、定電圧ダイオード21
のアノード電位はバイアス電圧源１の電圧（つまり基準
電圧15の電圧）に等しくなるように高速に制御がかけら
れる。
ここで、電界効果トランジスタ18,19,20を用いている
のは、可変抵抗で減衰させた受光信号電流が小さい場
合、これらのトランジスタのゲート漏れ電流（バイポー
ラトランジスタではベース電流）の影響を受けることが
あるが、電界効果トランジスタのゲート漏れ電流は一般
に数十ナノアンペア程度であるので、バイポーラトラン
ジスタより影響を受けにくい事を考慮してのことであ
る。従って、この部分の構成は、可変抵抗で減衰させた
受光信号電流が比較的大きい場合はバイポーラトランジ
スタを用いた構成でも良く、またその電流が小さい場合
でもインピーダンス変換をしている電界効果トランジス
タ20の構成をダーリントン接続やエミッタフォロワ（ソ
ースフォロワ）などの構成にしても本発明の効果が得ら
れることは明らかである。
のは、可変抵抗で減衰させた受光信号電流が小さい場
合、これらのトランジスタのゲート漏れ電流（バイポー
ラトランジスタではベース電流）の影響を受けることが
あるが、電界効果トランジスタのゲート漏れ電流は一般
に数十ナノアンペア程度であるので、バイポーラトラン
ジスタより影響を受けにくい事を考慮してのことであ
る。従って、この部分の構成は、可変抵抗で減衰させた
受光信号電流が比較的大きい場合はバイポーラトランジ
スタを用いた構成でも良く、またその電流が小さい場合
でもインピーダンス変換をしている電界効果トランジス
タ20の構成をダーリントン接続やエミッタフォロワ（ソ
ースフォロワ）などの構成にしても本発明の効果が得ら
れることは明らかである。
第３図は、本発明の更に他の実施例を説明するための
回路図で、図中、第１図，第２図と同じ作用をもつ回路
要素には同一の符号を付してある。23は電流源、24,28,
29は電界効果トランジスタ、25は定電圧ダイオード、26
は抵抗、27はカレントミラー回路、30はバイアス電圧源
である。
回路図で、図中、第１図，第２図と同じ作用をもつ回路
要素には同一の符号を付してある。23は電流源、24,28,
29は電界効果トランジスタ、25は定電圧ダイオード、26
は抵抗、27はカレントミラー回路、30はバイアス電圧源
である。
この第３図では、基準電圧をさきに述べた制御回路と
同一の特性を持つ回路で構成している。すなわち電流源
３と電流源23、電界効果トランジスタ20と電界効果トラ
ンジスタ24、定電圧ダイオード21と定電圧ダイオード2
5、抵抗５と抵抗26、電界効果トランジスタ18,19と電界
効果トランジスタ28,29、バイアス電圧源１とバイアス
電圧源30がそれぞれ同一の特性を持つ素子で構成し、カ
レントミラー回路17とカレントミラー回路27は同一の特
性を持っているとする。
同一の特性を持つ回路で構成している。すなわち電流源
３と電流源23、電界効果トランジスタ20と電界効果トラ
ンジスタ24、定電圧ダイオード21と定電圧ダイオード2
5、抵抗５と抵抗26、電界効果トランジスタ18,19と電界
効果トランジスタ28,29、バイアス電圧源１とバイアス
電圧源30がそれぞれ同一の特性を持つ素子で構成し、カ
レントミラー回路17とカレントミラー回路27は同一の特
性を持っているとする。
このような回路構成にした場合は、定電圧ダイオード
21のアノード電位を固定電位である基準電圧と同一電圧
になるように制御をかけるのではなく、定電圧ダイオー
ド21のアノード電位と定電圧ダイオード25のアノード電
位が変動しても相対的に同電位となるように制御をかけ
る。そうすると、各々の制御系がが同一の特性を持って
いるので、先の相対電位は０となり、受光信号電流ｉは
可変抵抗13と抵抗14の抵抗比で正確に分流される系が構
成できる。
21のアノード電位を固定電位である基準電圧と同一電圧
になるように制御をかけるのではなく、定電圧ダイオー
ド21のアノード電位と定電圧ダイオード25のアノード電
位が変動しても相対的に同電位となるように制御をかけ
る。そうすると、各々の制御系がが同一の特性を持って
いるので、先の相対電位は０となり、受光信号電流ｉは
可変抵抗13と抵抗14の抵抗比で正確に分流される系が構
成できる。
以上述べたように本発明によれば、簡便に半導体レー
ザの光出力を所望の値に設定すると自動的に系の交叉周
波数が一定となるように設定でき、かつ高精度で高速・
高分解能な半導体レーザ制御装置を実現できる。
ザの光出力を所望の値に設定すると自動的に系の交叉周
波数が一定となるように設定でき、かつ高精度で高速・
高分解能な半導体レーザ制御装置を実現できる。
第４図は、本発明の更に他の実施例を説明するための
回路図で、図中、第１図、第２図と同じ作用をもつ回路
要素には同一の符号を付してある。31,34はバイポーラ
トランジスタ、32,35は抵抗、33はカレントミラー回路
である。
回路図で、図中、第１図、第２図と同じ作用をもつ回路
要素には同一の符号を付してある。31,34はバイポーラ
トランジスタ、32,35は抵抗、33はカレントミラー回路
である。
第４図では、発光レベル指令信号電流I0と可変抵抗13
で減衰させた受光信号電流ｉの電流加算点でバイポーラ
トランジスタ４のエミッタとしている。この第４図で第
３図と異なる点は電位制御部の構成である。この構成で
は、バイポーラトランジスタ4,31,34、抵抗5,32,35はそ
れぞれ同一の特性を持った素子とし、カレントミラー回
路33を用いてバイポーラトランジスタ４とバイポーラト
ランジスタ34にバイアス電流を流している。この場合、
バイポーラトランジスタ４とバイポーラトランジスタ31
のベース電位は共通であるので同じバイアス電流が流
れ、各々のエミッタ電位は同電位となる。先の受光信号
電流ｉを可変抵抗13を介してバイポーラトランジスタ４
のエミッタに入力する電流と、バイポーラトランジスタ
31のエミッタに入力する電流とに分流すると、請求項２
と同様の効果をより簡単な回路構成で得ることができ
る。
で減衰させた受光信号電流ｉの電流加算点でバイポーラ
トランジスタ４のエミッタとしている。この第４図で第
３図と異なる点は電位制御部の構成である。この構成で
は、バイポーラトランジスタ4,31,34、抵抗5,32,35はそ
れぞれ同一の特性を持った素子とし、カレントミラー回
路33を用いてバイポーラトランジスタ４とバイポーラト
ランジスタ34にバイアス電流を流している。この場合、
バイポーラトランジスタ４とバイポーラトランジスタ31
のベース電位は共通であるので同じバイアス電流が流
れ、各々のエミッタ電位は同電位となる。先の受光信号
電流ｉを可変抵抗13を介してバイポーラトランジスタ４
のエミッタに入力する電流と、バイポーラトランジスタ
31のエミッタに入力する電流とに分流すると、請求項２
と同様の効果をより簡単な回路構成で得ることができ
る。
また、この回路構成において、バイポーラトランジス
タ4,31,34を用いているが、電界効果トランジスタを用
いて構成しても同様の効果が得られることは明らかであ
る。
タ4,31,34を用いているが、電界効果トランジスタを用
いて構成しても同様の効果が得られることは明らかであ
る。
以上述べたように本発明によれば、簡便に半導体レー
ザの光出力を所望の値に設定すると自動的に系の交叉周
波数が一定となるように設定でき、かつ簡単な回路構成
で高精度・高速・高分解能な半導体レーザ制御装置を実
現できる。
ザの光出力を所望の値に設定すると自動的に系の交叉周
波数が一定となるように設定でき、かつ簡単な回路構成
で高精度・高速・高分解能な半導体レーザ制御装置を実
現できる。
なお、第４図の基本動作は、第３図で述べた動作と同
様である。
様である。
効果 以上の説明から明らかなように、本発明によると、以
下のような効果がある。
下のような効果がある。
（１）請求項１に対応する効果：被駆動半導体レーザの
出力光と該出力光を電気変換し増幅する光・電気負帰還
ループにおいて、ゲイン変換器のゲインを調整すること
により、半導体レーザの光出力を所望の値に設定するだ
けで自動的に前記光・電気負帰還ループの開ループでの
交叉周波数が所望の値に設定されるので、簡単な調整で
動作が安定となり、前記基準電圧と前記電流入力点が同
電位となるように電流入力点に制御をかける制御回路を
構成したことにより、高精度である高速・高分解能な半
導体レーザ制御装置が実現できる。
出力光と該出力光を電気変換し増幅する光・電気負帰還
ループにおいて、ゲイン変換器のゲインを調整すること
により、半導体レーザの光出力を所望の値に設定するだ
けで自動的に前記光・電気負帰還ループの開ループでの
交叉周波数が所望の値に設定されるので、簡単な調整で
動作が安定となり、前記基準電圧と前記電流入力点が同
電位となるように電流入力点に制御をかける制御回路を
構成したことにより、高精度である高速・高分解能な半
導体レーザ制御装置が実現できる。
（２）請求項２に対応する効果：前記基準電圧と前記電
流入力点が同電位となるように電流入力点に制御をかけ
る第１の制御回路と同一の特性を持つ第２の制御回路で
前記基準電圧を構成したことにより高精度な半導体レー
ザ制御装置が実現できる。
流入力点が同電位となるように電流入力点に制御をかけ
る第１の制御回路と同一の特性を持つ第２の制御回路で
前記基準電圧を構成したことにより高精度な半導体レー
ザ制御装置が実現できる。
（３）請求項３に対応する効果：前記第１の制御回路と
前記第２の制御回路の構成を同一の特性を持つバイポー
ラトランジスタまたは電界効果トランジスタで構成しそ
れぞれ同一のバイアス電流を流すことにより、簡単な回
路構成で高精度な半導体レーザ制御装置が実現できる。
前記第２の制御回路の構成を同一の特性を持つバイポー
ラトランジスタまたは電界効果トランジスタで構成しそ
れぞれ同一のバイアス電流を流すことにより、簡単な回
路構成で高精度な半導体レーザ制御装置が実現できる。
第１図は、本発明の半導体レーザ制御装置の一実施例を
説明するための回路図、第２図は、本発明の他の実施例
を説明するための回路図、第３図及び第４図は、本発明
の更に他の実施例を説明するための回路図である。 1,30……バイアス電圧源、２……差動増幅器、3,6,23…
…電流源、4,10,31,34……バイポーラトランジスタ、7,
18,19,20,24,28,29……電界効果トランジスタ、5,11,1
4,32,35……抵抗、８……コンデンサ、16,21,25……定
電圧ダイオード、９……半導体レーザダイオード、12…
…受光素子、13……可変抵抗、15……基準電圧、22……
電流増幅器、17,27,33……カレントミラー回路。
説明するための回路図、第２図は、本発明の他の実施例
を説明するための回路図、第３図及び第４図は、本発明
の更に他の実施例を説明するための回路図である。 1,30……バイアス電圧源、２……差動増幅器、3,6,23…
…電流源、4,10,31,34……バイポーラトランジスタ、7,
18,19,20,24,28,29……電界効果トランジスタ、5,11,1
4,32,35……抵抗、８……コンデンサ、16,21,25……定
電圧ダイオード、９……半導体レーザダイオード、12…
…受光素子、13……可変抵抗、15……基準電圧、22……
電流増幅器、17,27,33……カレントミラー回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18 H01S 3/133
Claims (3)
- 【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、該受光部から得られる受光信号電流に比例し
た電流と発光レベル指令信号電流とを等しくするように
制御をする半導体レーザ制御装置において、電界効果ト
ランジスタのドレインをバイポーラトランジスタのベー
スに入力し、該バイポーラトランジスタのコレクタを前
記半導体レーザのカソードに入力し、前記バイポーラト
ランジスタのエミッタをコンデンサを介して前記電界効
果トランジスタのゲートに接続することにより構成され
る電流増幅部と、前記受光部からの受光信号電流を可変
抵抗器を用いて基準電圧と帰還のための電流入力点とに
分流し、前記基準電圧と前記電流入力点とが同電位とな
るような制御信号を該電流入力点に印加する制御回路と
から成ることを特徴とする半導体レーザ制御装置。 - 【請求項２】前記基準電圧と前記電流入力点における電
圧とを同電位とする制御を該電流入力点に対して行なう
第１の制御回路と同一の特性を持つ第２の制御回路によ
り前記基準電圧を構成したことを特徴とする請求項１記
載の半導体レーザ制御装置。 - 【請求項３】前記第１の制御回路と前記第２の制御回路
の構成を同一の特性を持つバイポーラトランジスタまた
は電界効果トランジスタで構成し、それぞれ同一のバイ
アス電流を流すことを特徴とする請求項２記載の半導体
レーザ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2229004A JP2994442B2 (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | 半導体レーザ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2229004A JP2994442B2 (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | 半導体レーザ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04109687A JPH04109687A (ja) | 1992-04-10 |
| JP2994442B2 true JP2994442B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=16885252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2229004A Expired - Fee Related JP2994442B2 (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | 半導体レーザ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2994442B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100784505B1 (ko) * | 2000-07-19 | 2007-12-11 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 발광 소자 구동 회로 |
-
1990
- 1990-08-30 JP JP2229004A patent/JP2994442B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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|---|---|
| JPH04109687A (ja) | 1992-04-10 |
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