JP3062213B2 - 半導体レーザ制御回路 - Google Patents
半導体レーザ制御回路Info
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- JP3062213B2 JP3062213B2 JP2054326A JP5432690A JP3062213B2 JP 3062213 B2 JP3062213 B2 JP 3062213B2 JP 2054326 A JP2054326 A JP 2054326A JP 5432690 A JP5432690 A JP 5432690A JP 3062213 B2 JP3062213 B2 JP 3062213B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ディスク装置、レーザプリンタ、デジタ
ル複写機等の機器で光源として用いられる半導体レーザ
に対する半導体レーザ制御回路に関する。
ル複写機等の機器で光源として用いられる半導体レーザ
に対する半導体レーザ制御回路に関する。
従来の技術 一般に、この種の機器では光源として用いる半導体レ
ーザの光出力を所定値状態に高速制御する必要があり、
かつ、温度変化、戻り光による光量変動などの外乱に対
しても安定していることが要求される。ここに、半導体
レーザは一般に第３図に示す電流（順方向電流）−光出
力特性のように、温度（Ｔ＝T1,T＝T2の２種類を示す）
によってレーザ発振開始電流が大きく変化する。
ーザの光出力を所定値状態に高速制御する必要があり、
かつ、温度変化、戻り光による光量変動などの外乱に対
しても安定していることが要求される。ここに、半導体
レーザは一般に第３図に示す電流（順方向電流）−光出
力特性のように、温度（Ｔ＝T1,T＝T2の２種類を示す）
によってレーザ発振開始電流が大きく変化する。
このため、従来の半導体レーザ制御回路では、半導体
レーザの光出力の一部を受光素子でモニタし、その光起
電流が発光指令信号電流に等しくなるように常時制御を
行う光・電気負帰還ループを形成するようにしている。
レーザの光出力の一部を受光素子でモニタし、その光起
電流が発光指令信号電流に等しくなるように常時制御を
行う光・電気負帰還ループを形成するようにしている。
第２図は光ピックアップの光源として用いた場合の半
導体レーザ１に対する従来の制御回路構成例を示すもの
である。まず、半導体レーザ１は電源電圧Vccに接続さ
れている。この半導体レーザ１から射出されるレーザ光
の一部を受光してその光強度をモニタする受光素子、例
えばフォトダイオード２が逆バイアス電圧Vbに接続され
ている。半導体レーザ１には駆動電流Ifを流すための直
流をも含む広帯域電流増幅器３が接続されている。ま
た、フォトダイオード２と接地との間には検出抵抗Ｒが
接続されている。更に、このフォトダイオード２により
検出される半導体レーザ１の光強度に比例した光起電流
Isの分流電流I1が流れるインピーダンス変換器４が、フ
ォトダイオード２に対してコンデンサＣを介して接続さ
れている。ここに、このインピーダンス変換器４は入力
インピーダンスが低く、出力インピーダンスが高く設定
されている。また、光起電流Is中から分流電流I1を差引
き、検出抵抗Ｒに流れる電流I2に相当する電圧V1が入力
される第１の電圧−電流変換器５も、インピーダンス変
換器４と並列に、前記フォトダイオード２に接続されて
いる。ここに、インピーダンス変換器４の出力電流I3と
電圧−電流変換器５の出力電流I4とは電流加算器６に入
力されている。この電流加算器６による加算電流I5は基
準電流IRとともに電流加算器７に入力されている。この
電流加算器７の加算電流（これが、半導体レーザ１に対
する発光レベル指令信号電流となる）I6が広帯域電流増
幅器３に入力されている。即ち、インピーダンス変換器
４と第１の電圧−電流変換器５とは、フォトダイオード
２と半導体レーザ１に接続された広帯域電流増幅器３と
の間に電流加算器6,7を利用してフィードバック接続さ
れ、広帯域光・電気負帰還ループ８が形成されている。
導体レーザ１に対する従来の制御回路構成例を示すもの
である。まず、半導体レーザ１は電源電圧Vccに接続さ
れている。この半導体レーザ１から射出されるレーザ光
の一部を受光してその光強度をモニタする受光素子、例
えばフォトダイオード２が逆バイアス電圧Vbに接続され
ている。半導体レーザ１には駆動電流Ifを流すための直
流をも含む広帯域電流増幅器３が接続されている。ま
た、フォトダイオード２と接地との間には検出抵抗Ｒが
接続されている。更に、このフォトダイオード２により
検出される半導体レーザ１の光強度に比例した光起電流
Isの分流電流I1が流れるインピーダンス変換器４が、フ
ォトダイオード２に対してコンデンサＣを介して接続さ
れている。ここに、このインピーダンス変換器４は入力
インピーダンスが低く、出力インピーダンスが高く設定
されている。また、光起電流Is中から分流電流I1を差引
き、検出抵抗Ｒに流れる電流I2に相当する電圧V1が入力
される第１の電圧−電流変換器５も、インピーダンス変
換器４と並列に、前記フォトダイオード２に接続されて
いる。ここに、インピーダンス変換器４の出力電流I3と
電圧−電流変換器５の出力電流I4とは電流加算器６に入
力されている。この電流加算器６による加算電流I5は基
準電流IRとともに電流加算器７に入力されている。この
電流加算器７の加算電流（これが、半導体レーザ１に対
する発光レベル指令信号電流となる）I6が広帯域電流増
幅器３に入力されている。即ち、インピーダンス変換器
４と第１の電圧−電流変換器５とは、フォトダイオード
２と半導体レーザ１に接続された広帯域電流増幅器３と
の間に電流加算器6,7を利用してフィードバック接続さ
れ、広帯域光・電気負帰還ループ８が形成されている。
また、検出抵抗Ｒに流れる電流I2に相当する電圧V1と
基準電圧VRとが入力される差動増幅器９が設けられてい
る。この差動増幅器９の出力電圧V2は第２の電圧−電流
変換器10に入力されている。この第２の電圧−電流変換
器10が電流加算器７に対する基準電流IRを出力するもの
である。即ち、差動増幅器９と第２の電圧−電流変換器
10とは、フォトダイオード２と半導体レーザ１に接続さ
れた広帯域電流増幅器３との間に電流加算器７を利用し
てフィードバック接続されており、低域光・電気負帰還
ループ11が形成されている。
基準電圧VRとが入力される差動増幅器９が設けられてい
る。この差動増幅器９の出力電圧V2は第２の電圧−電流
変換器10に入力されている。この第２の電圧−電流変換
器10が電流加算器７に対する基準電流IRを出力するもの
である。即ち、差動増幅器９と第２の電圧−電流変換器
10とは、フォトダイオード２と半導体レーザ１に接続さ
れた広帯域電流増幅器３との間に電流加算器７を利用し
てフィードバック接続されており、低域光・電気負帰還
ループ11が形成されている。
これらの広帯域光・電気負帰還ループ８とこの低域光
・電気負帰還ループ11とにより、半導体レーザ高速駆動
回路12が形成されている。
・電気負帰還ループ11とにより、半導体レーザ高速駆動
回路12が形成されている。
このような構成において、半導体レーザ１に駆動電流
Ifを流すための広帯域電流増幅器３に対する入力電流I6
は、第２の電圧−電流変換器10の入力電圧V2に比例した
基準電流IRと電流加算器６により加算された電流V5とに
より表すと、I6＝IR−I5となる。ここに、電流I5の一成
分をなす電流I3はインピーダンス変換器４により電流I1
と等しくなるように設定されている。また、電流I5の他
成分をなす電流I4は電圧−電流変換器５により検出抵抗
Ｒに流れる電流I2と等しくなるように設定されている。
これにより、電流加算器７に入力される電流I5はI1とI2
との和、即ち、フォトダイオード２によりモニタされる
光起電流Isとなる。つまり、再生時においてフォトダイ
オード２により半導体レーザ１の光強度を検出し、検出
された光強度に対応した信号＝光起電流Isが、インピー
ダンス変換器４と電圧−電流変換器５とを備えた広帯域
光電気負帰還ループ８によって、再生データの最小パル
ス幅よりも速い速度にて、電流加算器７に対する発光レ
ベル指令信号電流I6、従って、広帯域電流増幅器３にフ
ィードバックされ、半導体レーザ１からのレーザ光の光
強度が再生用として安定するように制御される。また、
低周波成分は、差動増幅器９と第２の電圧−電流変換器
10とを備えた低域光・電気負帰還ループ11によって、再
生データの最小パルス幅よりも速い速度にて、電流加算
器７に対する発光レベル指令信号信号I6、従って、広帯
域電流増幅器３にフィードバックされ、半導体レーザ１
からレーザ光の光強度が再生用として安定するように制
御される。このように、広帯域及び低域光・電気負帰還
ループ8,11によって、再生データの最小パルス幅よりも
速い速度で、フィードバツク・安定化制御が行われる。
Ifを流すための広帯域電流増幅器３に対する入力電流I6
は、第２の電圧−電流変換器10の入力電圧V2に比例した
基準電流IRと電流加算器６により加算された電流V5とに
より表すと、I6＝IR−I5となる。ここに、電流I5の一成
分をなす電流I3はインピーダンス変換器４により電流I1
と等しくなるように設定されている。また、電流I5の他
成分をなす電流I4は電圧−電流変換器５により検出抵抗
Ｒに流れる電流I2と等しくなるように設定されている。
これにより、電流加算器７に入力される電流I5はI1とI2
との和、即ち、フォトダイオード２によりモニタされる
光起電流Isとなる。つまり、再生時においてフォトダイ
オード２により半導体レーザ１の光強度を検出し、検出
された光強度に対応した信号＝光起電流Isが、インピー
ダンス変換器４と電圧−電流変換器５とを備えた広帯域
光電気負帰還ループ８によって、再生データの最小パル
ス幅よりも速い速度にて、電流加算器７に対する発光レ
ベル指令信号電流I6、従って、広帯域電流増幅器３にフ
ィードバックされ、半導体レーザ１からのレーザ光の光
強度が再生用として安定するように制御される。また、
低周波成分は、差動増幅器９と第２の電圧−電流変換器
10とを備えた低域光・電気負帰還ループ11によって、再
生データの最小パルス幅よりも速い速度にて、電流加算
器７に対する発光レベル指令信号信号I6、従って、広帯
域電流増幅器３にフィードバックされ、半導体レーザ１
からレーザ光の光強度が再生用として安定するように制
御される。このように、広帯域及び低域光・電気負帰還
ループ8,11によって、再生データの最小パルス幅よりも
速い速度で、フィードバツク・安定化制御が行われる。
発明が解決しようとする課題 ところが、第２図に示した従来例では、光起電流Is
を、低域と高域（広帯域）とに分離して検出しているた
め、低域と高域のゲイン設定を、第１の電圧−電流変換
器５の変換比率と検出抵抗Ｒとの調整により行なわなけ
ればならない。
を、低域と高域（広帯域）とに分離して検出しているた
め、低域と高域のゲイン設定を、第１の電圧−電流変換
器５の変換比率と検出抵抗Ｒとの調整により行なわなけ
ればならない。
課題を解決するための手段 半導体レーザの光出力をモニタする受光素子と、この
受光素子に発生する光起電流が抵抗を介してエミッタに
流れるトランジスタと、このトランジスタのコレクタ電
流と発光レベル指令信号電流との差電流を増幅する電流
増幅器とをループ接続して前記半導体レーザの順方向電
流を制御する第１の光・電気負帰還ループを形成し、前
記受光素子と、前記抵抗の両端間電圧を検出する電圧検
出器と、検出電圧を発光レベル指令信号電圧と比較して
誤差電圧を出力する比較器と、誤差電圧を増幅して前記
発光レベル指令信号に変換する電圧−電流変換器とをル
ープ接続して第２の光・電気負帰還ループを形成した。
受光素子に発生する光起電流が抵抗を介してエミッタに
流れるトランジスタと、このトランジスタのコレクタ電
流と発光レベル指令信号電流との差電流を増幅する電流
増幅器とをループ接続して前記半導体レーザの順方向電
流を制御する第１の光・電気負帰還ループを形成し、前
記受光素子と、前記抵抗の両端間電圧を検出する電圧検
出器と、検出電圧を発光レベル指令信号電圧と比較して
誤差電圧を出力する比較器と、誤差電圧を増幅して前記
発光レベル指令信号に変換する電圧−電流変換器とをル
ープ接続して第２の光・電気負帰還ループを形成した。
作用 受光素子の光起電流を、低域と高域との別なく検出し
ているため、２つの光・電気負帰還ループを形成する上
で、第２の光・電気負帰還ループ側にのみ電圧−電流変
換器を設ければよく、従来例における電圧−電流変換器
を１つ省略でき、調整個所が減るとともに、低コストと
もなる。
ているため、２つの光・電気負帰還ループを形成する上
で、第２の光・電気負帰還ループ側にのみ電圧−電流変
換器を設ければよく、従来例における電圧−電流変換器
を１つ省略でき、調整個所が減るとともに、低コストと
もなる。
実施例 本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。ま
ず、制御の対象となる半導体レーザ21とこの半導体レー
ザ21の光出力の一部をモニタする受光素子、例えばフォ
トダイオード22とが対で設けられている。前記半導体レ
ーザ21はトランジスタQ11,Q12を主として構成され、発
光レベル指令信号電流が入力される電流増幅器23により
順方向電流Ifが流されることにより発光するものであ
る。フォトダイオード22は前記半導体レーザ21の光出力
に比例した大きさの光起電流Isを発生するが、この光起
電流Isが分流する抵抗R1と抵抗R2,R3とが接続されてい
る。ここに、抵抗値はR1≪（R2＋R3）なる関係に設定さ
れている。よって、光起電流Isの殆どは抵抗R1側に流れ
る。この抵抗R1はトランジスタQ13のエミッタに接続さ
れている。このトランジスタQ13はベースがベースバイ
アス24に接続され、コレクタ側が前記電流増幅器23の入
力側に接続されたものである。よって、電流増幅器23に
は発光レベル指令信号電流I0からトランジスタQ13のコ
レクタ電流Icを引いた差電流が入力されることになる。
これらの半導体レーザ21−フォトダイオード22−抵抗R1
−トランジスタQ13−電流増幅器23により第１の光・電
気負帰還ループ25が形成されている。つまり、光起電流
IsはトランジスタQ13のコレクタ電流Icに変換され、発
光レベル指令信号電流I0との差に供され、差電流に応じ
て半導体レーザ21の順方向電流Ifが制御される。
ず、制御の対象となる半導体レーザ21とこの半導体レー
ザ21の光出力の一部をモニタする受光素子、例えばフォ
トダイオード22とが対で設けられている。前記半導体レ
ーザ21はトランジスタQ11,Q12を主として構成され、発
光レベル指令信号電流が入力される電流増幅器23により
順方向電流Ifが流されることにより発光するものであ
る。フォトダイオード22は前記半導体レーザ21の光出力
に比例した大きさの光起電流Isを発生するが、この光起
電流Isが分流する抵抗R1と抵抗R2,R3とが接続されてい
る。ここに、抵抗値はR1≪（R2＋R3）なる関係に設定さ
れている。よって、光起電流Isの殆どは抵抗R1側に流れ
る。この抵抗R1はトランジスタQ13のエミッタに接続さ
れている。このトランジスタQ13はベースがベースバイ
アス24に接続され、コレクタ側が前記電流増幅器23の入
力側に接続されたものである。よって、電流増幅器23に
は発光レベル指令信号電流I0からトランジスタQ13のコ
レクタ電流Icを引いた差電流が入力されることになる。
これらの半導体レーザ21−フォトダイオード22−抵抗R1
−トランジスタQ13−電流増幅器23により第１の光・電
気負帰還ループ25が形成されている。つまり、光起電流
IsはトランジスタQ13のコレクタ電流Icに変換され、発
光レベル指令信号電流I0との差に供され、差電流に応じ
て半導体レーザ21の順方向電流Ifが制御される。
一方、前記抵抗R1の両端間電圧を検出する電圧検出器
26が設けられている。この電圧検出器26は前記抵抗R2,R
3、抵抗R4,R5とこれらの分圧電圧を入力とするOPアンプ
27とによる差動増幅器として構成されている。この電圧
検出器26の検出電圧V3はOPアンプ構成の比較器28に入力
されている。この比較器28の他方には発光レベル指令信
号電圧V0が入力され、両電圧の差電圧を誤差電圧V0′と
して増幅出力するものである。この比較器28の誤差電圧
V0′は電圧−電流変換器29に入力される。この電圧−電
流変換器29は直列接続されたトランジスタQ14を有する
トランジスタQ15とそのエミッタに接続された抵抗R6と
よりなる。これにより、誤差電圧V1がトランジスタQ15
のベースに入力されると抵抗R6によりV1/R6として電流
変換される。この電流が発光レベル指令信号電流I0とな
るものであり、前記電流増幅器23に入力される。これら
の半導体レーザ21−フォトダイオード22−電圧検出器26
−比較器28−電圧−電流変換器29−電流増幅器23により
第２の光・電気負帰還ループ30が形成されている。これ
により、半導体レーザ21の光出力が発光レベル指令信号
と等しくなるように半導体レーザ21の順方向電流が制御
される。
26が設けられている。この電圧検出器26は前記抵抗R2,R
3、抵抗R4,R5とこれらの分圧電圧を入力とするOPアンプ
27とによる差動増幅器として構成されている。この電圧
検出器26の検出電圧V3はOPアンプ構成の比較器28に入力
されている。この比較器28の他方には発光レベル指令信
号電圧V0が入力され、両電圧の差電圧を誤差電圧V0′と
して増幅出力するものである。この比較器28の誤差電圧
V0′は電圧−電流変換器29に入力される。この電圧−電
流変換器29は直列接続されたトランジスタQ14を有する
トランジスタQ15とそのエミッタに接続された抵抗R6と
よりなる。これにより、誤差電圧V1がトランジスタQ15
のベースに入力されると抵抗R6によりV1/R6として電流
変換される。この電流が発光レベル指令信号電流I0とな
るものであり、前記電流増幅器23に入力される。これら
の半導体レーザ21−フォトダイオード22−電圧検出器26
−比較器28−電圧−電流変換器29−電流増幅器23により
第２の光・電気負帰還ループ30が形成されている。これ
により、半導体レーザ21の光出力が発光レベル指令信号
と等しくなるように半導体レーザ21の順方向電流が制御
される。
発明の効果 本発明は、上述したように半導体レーザの光出力をモ
ニタする受光素子と光起電流が抵抗を介してエミッタに
流れるトランジスタと、そのコレクタ電流と発光レベル
指令信号電流との差電流を増幅する電流増幅器とをルー
プ接続して半導体レーザの順方向電流を制御する第１の
光・電気負帰還ループを形成し、受光素子と抵抗の両端
間電圧を検出する電圧検出器と、検出電圧を発光レベル
指令信号電圧と比較して誤差電圧を出力する比較器と、
誤差電圧を増幅して前記発光レベル指令信号電流に変換
する電圧−電流変換器とをループ接続して第２の光・電
気負帰還ループを形成し、受光素子の光起電流を、低域
と高域との別なく検出するので、２つの光・電気負帰還
ループを形成する上で、第２の光・電気負帰還ループ側
にのみ電圧−電流変換器を設ければよく、従来例におけ
る電圧−電流変換器を１つ省略でき、調整個所を減らす
ことができるとともに、低コスト化も図れる。
ニタする受光素子と光起電流が抵抗を介してエミッタに
流れるトランジスタと、そのコレクタ電流と発光レベル
指令信号電流との差電流を増幅する電流増幅器とをルー
プ接続して半導体レーザの順方向電流を制御する第１の
光・電気負帰還ループを形成し、受光素子と抵抗の両端
間電圧を検出する電圧検出器と、検出電圧を発光レベル
指令信号電圧と比較して誤差電圧を出力する比較器と、
誤差電圧を増幅して前記発光レベル指令信号電流に変換
する電圧−電流変換器とをループ接続して第２の光・電
気負帰還ループを形成し、受光素子の光起電流を、低域
と高域との別なく検出するので、２つの光・電気負帰還
ループを形成する上で、第２の光・電気負帰還ループ側
にのみ電圧−電流変換器を設ければよく、従来例におけ
る電圧−電流変換器を１つ省略でき、調整個所を減らす
ことができるとともに、低コスト化も図れる。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は従来
例を示すブロック図、第３図は半導体レーザの温度特性
図である。 21……半導体レーザ、22……受光素子、23……電流増幅
器、25……第１の光・電気負帰還ループ、26……電圧検
出器、28……比較器、29……電圧−電流変換器、30……
第２の光・電気負帰還ループ
例を示すブロック図、第３図は半導体レーザの温度特性
図である。 21……半導体レーザ、22……受光素子、23……電流増幅
器、25……第１の光・電気負帰還ループ、26……電圧検
出器、28……比較器、29……電圧−電流変換器、30……
第２の光・電気負帰還ループ
Claims (1)
- 【請求項１】半導体レーザの光出力をモニタする受光素
子と、この受光素子に発生する光起電流が抵抗を介して
エミッタに流れるトランジスタと、このトランジスタの
コレクタ電流と発光レベル指令信号電流との差電流を増
幅する電流増幅器とをループ接続して前記半導体レーザ
の順方向電流を制御する第１の光・電気負帰還ループを
形成し、前記受光素子と、前記抵抗の両端間電圧を検出
する電圧検出器と、検出電圧を発光レベル指令信号電圧
と比較して誤差電圧を出力する比較器と、誤差電圧を増
幅して前記発光レベル指令信号電流に変換する電圧−電
流変換器とをループ接続して第２の光・電気負帰還ルー
プを形成したことを特徴とする半導体レーザ制御回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2054326A JP3062213B2 (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 半導体レーザ制御回路 |
| US07/663,158 US5138623A (en) | 1990-03-06 | 1991-03-01 | Semiconductor laser control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2054326A JP3062213B2 (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 半導体レーザ制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03256385A JPH03256385A (ja) | 1991-11-15 |
| JP3062213B2 true JP3062213B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=12967469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2054326A Expired - Lifetime JP3062213B2 (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 半導体レーザ制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3062213B2 (ja) |
-
1990
- 1990-03-06 JP JP2054326A patent/JP3062213B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03256385A (ja) | 1991-11-15 |
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