JP7231025B2 - Semiconductor laser device - Google Patents

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    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes

Description

本開示は、半導体レーザ素子及びその周辺回路を備えた半導体レーザ装置に関し、特に、アヴァランシェトランジスタを含む周辺回路により半導体レーザ素子を駆動する半導体レーザ装置に関する。 The present disclosure relates to a semiconductor laser device having a semiconductor laser element and its peripheral circuit, and more particularly to a semiconductor laser device that drives a semiconductor laser element by a peripheral circuit including an avalanche transistor.

半導体レーザ素子を駆動するために、例えば特許文献1及び非特許文献1に開示されているように、アヴァランシェ降伏特性を有するトランジスタ(アヴァランシェトランジスタ)を含む周辺回路を使用することがある。この場合、例えば、半導体レーザ素子のアノードはアヴァランシェトランジスタのエミッタに接続され、半導体レーザ素子のカソードは接地される。また、アヴァランシェトランジスタのコレクタは、抵抗を介して電源に接続され、さらに、キャパシタを介して接地される。 In order to drive a semiconductor laser device, a peripheral circuit including a transistor having an avalanche breakdown characteristic (avalanche transistor) may be used as disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, for example. In this case, for example, the anode of the semiconductor laser element is connected to the emitter of the avalanche transistor, and the cathode of the semiconductor laser element is grounded. Also, the collector of the avalanche transistor is connected to the power supply via a resistor and grounded via a capacitor.

上述のようにアヴァランシェトランジスタを含む回路において、アヴァランシェトランジスタがオフされているとき、キャパシタは電源の電圧まで充電される。電源の電圧は、キャパシタにより、アヴァランシェトランジスタのコレクタ・エミッタ間の降伏電圧BVceoよりも高い電圧がアヴァランシェトランジスタのコレクタ・エミッタ間に印加されるように設定される。ここで、アヴァランシェトランジスタのベースに印加される制御信号によりアヴァラシェ降伏がトリガされると、アヴァランシェトランジスタがオンされ、急速にコレクタ電流が流れる。このコレクタ電流により、アヴァランシェトランジスタに直列接続された半導体レーザ素子が駆動され、半導体レーザ素子が点灯する。このコレクタ電流は主にキャパシタに蓄積された電荷に由来するので、コレクタ電流が流れるにつれてコレクタの電位は低下する。アヴァランシェトランジスタのコレクタ・エミッタ間の電圧が降伏電圧BVceoより小さくなるまでコレクタの電位が低下すると、アヴァランシェ降伏は終息し、アヴァランシェトランジスタがオフされる。その後、キャパシタは再び電源の電圧まで充電され、一連の動作が繰り返される。 In circuits containing avalanche transistors as described above, when the avalanche transistor is turned off, the capacitor is charged to the voltage of the power supply. The voltage of the power supply is set by the capacitor so that a voltage higher than the breakdown voltage BVceo between the collector and emitter of the avalanche transistor is applied between the collector and emitter of the avalanche transistor. Now, when an avalanche breakdown is triggered by a control signal applied to the base of the avalanche transistor, the avalanche transistor is turned on and collector current flows rapidly. This collector current drives the semiconductor laser device connected in series with the avalanche transistor, thereby lighting the semiconductor laser device. Since this collector current is mainly derived from charges accumulated in the capacitor, the potential of the collector decreases as the collector current flows. When the potential of the collector drops until the collector-emitter voltage of the avalanche transistor becomes lower than the breakdown voltage BVceo, the avalanche breakdown stops and the avalanche transistor is turned off. After that, the capacitor is charged again to the voltage of the power supply and the series of operations is repeated.

このように、アヴァランシェトランジスタを用いることにより、短い持続時間を有する強い光を繰り返し発生するように半導体レーザ素子を駆動することができる。 Thus, by using an avalanche transistor, a semiconductor laser device can be driven to repeatedly generate intense light having a short duration.

特開2007-042731号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-042731

N. Chadderton, "The ZTX415 Avalanche Mode Transistor: An Introduction to Characteristics, Performance and Applications", Zetex Application Note 8, Zetex, Issue 2 January 1996N. Chadderton, "The ZTX415 Avalanche Mode Transistor: An Introduction to Characteristics, Performance and Applications", Zetex Application Note 8, Zetex, Issue 2 January 1996.

半導体レーザ素子へ供給される電力は、キャパシタに充電される電力に依存し、キャパシタに充電される電力は、電源の電圧と、キャパシタの容量値とに依存する。電源の電圧は、少なくとも、アヴァランシェトランジスタの降伏電圧BVceoより高い値に設定しなければならない。また、降伏電圧BVceoは、実際に使用されるアヴァランシェトランジスタの特性に応じて決まる。このように、電源の電圧と、アヴァランシェトランジスタの降伏電圧BVceoとに係る制約に起因して、半導体レーザ素子の発光量を制御可能な範囲が狭く、かつ、制御しにくいという課題がある。 The power supplied to the semiconductor laser element depends on the power charged in the capacitor, and the power charged in the capacitor depends on the voltage of the power supply and the capacitance value of the capacitor. The voltage of the power supply must be set at least higher than the breakdown voltage BVceo of the avalanche transistor. Also, the breakdown voltage BVceo is determined according to the characteristics of the avalanche transistor that is actually used. As described above, there is a problem that the controllable range of the amount of light emitted from the semiconductor laser element is narrow and difficult to control due to the restrictions on the voltage of the power supply and the breakdown voltage BVceo of the avalanche transistor.

アヴァランシェトランジスタのリーク電流の大きさは、アヴァランシェトランジスタのコレクタに接続された抵抗の抵抗値に依存する。また、半導体レーザ素子の点灯の繰り返しレートは、アヴァランシェトランジスタのコレクタに接続された抵抗及びキャパシタの時定数(抵抗の抵抗値及びキャパシタの容量の積)に依存する。前述のように、半導体レーザ素子へ供給される電力は電源の電圧とキャパシタの容量値とに依存するので、半導体レーザ素子を所定の発光量で点灯させる場合、所望の繰り返しレートを設定するためにキャパシタの容量値を変更可能な範囲は制限される。従って、繰り返しレートは主に抵抗の抵抗値に依存する。この場合、リーク電流を低減するために抵抗値を増大すると、繰り返しレートが低下し、逆に、繰り返しレートを増大するために抵抗値を低下すると、リーク電流が増大するという課題がある。 The magnitude of the leakage current of the avalanche transistor depends on the resistance value of the resistor connected to the collector of the avalanche transistor. Further, the repetition rate of lighting of the semiconductor laser element depends on the time constant (the product of the resistance value of the resistor and the capacitance of the capacitor) of the resistor and capacitor connected to the collector of the avalanche transistor. As described above, the power supplied to the semiconductor laser device depends on the voltage of the power source and the capacitance value of the capacitor. The range in which the capacitance value of the capacitor can be changed is limited. Therefore, the repetition rate mainly depends on the resistance value of the resistor. In this case, if the resistance value is increased in order to reduce the leakage current, the repetition rate will decrease. Conversely, if the resistance value is decreased in order to increase the repetition rate, the leakage current will increase.

リーク電流を増大させることなく繰り返しレートを増大するために、例えば、1つの半導体レーザ素子に対して互いに異なる位相で動作する複数の駆動回路を並列に接続することが考えられる。しかしながら、このような回路構成を採用すると、回路の規模が非常に大きくなる。また、アヴァランシェトランジスタのアヴァランシェ降伏を生じさせるために各回路部品に対して非常に高い電圧が印加されるので、狭い領域に多数の回路部品を搭載することなく各回路部品の耐圧を確保するように実装上の制約が課される。さらに、駆動すべき複数の半導体レーザ素子を含むモノリシックなカソードコモンの半導体レーザ装置を実現することは困難である。 In order to increase the repetition rate without increasing the leak current, for example, it is conceivable to connect in parallel a plurality of drive circuits operating in different phases to one semiconductor laser device. However, when such a circuit configuration is adopted, the scale of the circuit becomes very large. In addition, since a very high voltage is applied to each circuit component to cause the avalanche breakdown of the avalanche transistor, the breakdown voltage of each circuit component can be ensured without mounting a large number of circuit components in a narrow area. Implementation constraints are imposed as follows. Furthermore, it is difficult to realize a monolithic common-cathode semiconductor laser device including a plurality of semiconductor laser elements to be driven.

本開示の目的は、簡単な回路構成でありながら、半導体レーザ素子の発光量を従来よりも広い範囲にわたって制御することができ、かつ、リーク電流を増大させることなく従来よりも高い繰り返しレートで半導体レーザ素子を点灯させることができる半導体レーザ装置を提供することにある。 An object of the present disclosure is to control the amount of light emitted from a semiconductor laser device over a wider range than in the past with a simple circuit configuration, and to achieve a higher repetition rate than in the past without increasing leakage current. An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device capable of lighting a laser element.

本開示の一側面に係る半導体レーザ装置は、
半導体レーザ素子、スイッチング素子、第1及び第2の電源、第1及び第2の充電制御回路、第1及び第2のキャパシタ、ダイオード、及び駆動回路を備え、
前記第1の充電制御回路は、前記第1の電源及び前記第1のキャパシタの間に接続され、前記第1の充電制御回路を介して流れる前記第1の電源からの電流による前記第1のキャパシタの充電を制御し、
前記第2の充電制御回路は、前記第2の電源及び前記第2のキャパシタの間に接続され、前記第2の充電制御回路を介して流れる前記第2の電源からの電流による前記第2のキャパシタの充電を制御し、
前記ダイオードは、前記第1の充電制御回路及び前記第1のキャパシタの間のノードに接続されたカソードと、前記第2の充電制御回路及び前記第2のキャパシタの間のノードに接続されたアノードとを有し、
前記スイッチング素子は、前記第1の充電制御回路及び前記第1のキャパシタの間のノードに接続されたコレクタと、前記半導体レーザ素子のアノードに接続されたエミッタと、前記駆動回路に接続されたベースとを有するNPN型アヴァランシェトランジスタである。
A semiconductor laser device according to one aspect of the present disclosure includes:
A semiconductor laser device, a switching device, first and second power supplies, first and second charge control circuits, first and second capacitors, a diode, and a drive circuit,
The first charge control circuit is connected between the first power supply and the first capacitor, and the first charge control circuit is powered by a current from the first power supply flowing through the first charge control circuit. controls the charging of the capacitor,
The second charge control circuit is connected between the second power supply and the second capacitor, and the second charge control circuit is powered by current from the second power supply flowing through the second charge control circuit. controls the charging of the capacitor,
The diode has a cathode connected to a node between the first charge control circuit and the first capacitor, and an anode connected to a node between the second charge control circuit and the second capacitor. and
The switching element has a collector connected to a node between the first charge control circuit and the first capacitor, an emitter connected to the anode of the semiconductor laser element, and a base connected to the drive circuit. is an NPN-type avalanche transistor having

これにより、簡単な回路構成でありながら、半導体レーザ素子の発光量を従来よりも広い範囲にわたって制御することができ、かつ、リーク電流を増大させることなく従来よりも高い繰り返しレートで半導体レーザ素子を点灯させることができる。 As a result, the amount of light emitted from the semiconductor laser element can be controlled over a wider range than in the past with a simple circuit configuration, and the semiconductor laser element can be operated at a higher repetition rate than before without increasing leakage current. can be lit.

本開示の一側面に係る半導体レーザ装置によれば、
前記第1の電源は、前記第2の電源が前記第2の充電制御回路を介して前記第2のキャパシタに印加する電圧以上の電圧を、前記第1の充電制御回路を介して前記第1のキャパシタに印加する。
According to the semiconductor laser device according to one aspect of the present disclosure,
The first power supply applies a voltage higher than the voltage applied by the second power supply to the second capacitor through the second charge control circuit to the first capacitor through the first charge control circuit. is applied to the capacitor of

これにより、第1及び第2のキャパシタを互いに独立して充電することができる。また、スイッチング素子において第1降伏が生じるときにスイッチング素子のコレクタ・エミッタ間に印加される電圧と、スイッチング素子が第2降伏の状態にあるときに半導体レーザ素子に供給される電力とを互いに独立に調整することができる。 This allows the first and second capacitors to be charged independently of each other. The voltage applied between the collector and emitter of the switching element when the first breakdown occurs in the switching element and the power supplied to the semiconductor laser element when the switching element is in the second breakdown state are independent of each other. can be adjusted to

本開示の一側面に係る半導体レーザ装置によれば、
前記第2のキャパシタは、前記第1のキャパシタの容量以上の容量を有する。
According to the semiconductor laser device according to one aspect of the present disclosure,
The second capacitor has a capacity equal to or greater than that of the first capacitor.

これにより、半導体レーザ素子を駆動する電力は、主に、第2のキャパシタから供給されるので、第2の電源の電圧及び第2のキャパシタの容量を適宜に設定することにより、半導体レーザ素子の発光量を広い範囲にわたって容易に制御することができる。また、半導体レーザ素子を駆動する電力は、主に、第2のキャパシタから供給されるので、リーク電流を低減するために第1の充電制御回路の抵抗値を増大しても、第1のキャパシタの容量を小さく設定することができる。従って、第1の充電制御回路及び第1のキャパシタの時定数を小さく設定することにより、半導体レーザ素子の点灯の繰り返しレートを増大させることができる。 As a result, since the power for driving the semiconductor laser element is mainly supplied from the second capacitor, the voltage of the second power supply and the capacity of the second capacitor can be appropriately set to drive the semiconductor laser element. The amount of light emitted can be easily controlled over a wide range. Further, since the power for driving the semiconductor laser element is mainly supplied from the second capacitor, even if the resistance value of the first charge control circuit is increased to reduce the leakage current, the first capacitor can be set smaller. Therefore, by setting the time constants of the first charge control circuit and the first capacitor small, the repetition rate of lighting of the semiconductor laser element can be increased.

本開示の一側面に係る半導体レーザ装置によれば、
前記第1の充電制御回路は第1の抵抗を含む。
According to the semiconductor laser device according to one aspect of the present disclosure,
The first charge control circuit includes a first resistor.

これにより、第1の電源からの電流による第1のキャパシタの充電を制御することができる。 Thereby, the charging of the first capacitor by the current from the first power supply can be controlled.

本開示の一側面に係る半導体レーザ装置によれば、
前記第1の充電制御回路は、前記第1の電源から前記第1のキャパシタに一定の電流を供給して充電する定電流回路を含む。
According to the semiconductor laser device according to one aspect of the present disclosure,
The first charging control circuit includes a constant current circuit that supplies a constant current from the first power supply to the first capacitor to charge the first capacitor.

これにより、第1のキャパシタの充電にかかる時間を短縮することができ、半導体レーザ素子の点灯の繰り返しレートを向上することができる。 As a result, the time required for charging the first capacitor can be shortened, and the repetition rate of lighting of the semiconductor laser element can be improved.

本開示の一側面に係る半導体レーザ装置によれば、
前記第2の充電制御回路は第2の抵抗を含む。
According to the semiconductor laser device according to one aspect of the present disclosure,
The second charge control circuit includes a second resistor.

これにより、第2の電源からの電流による第2のキャパシタの充電を制御することができる。 Thereby, the charging of the second capacitor by the current from the second power supply can be controlled.

本開示の一側面に係る半導体レーザ装置によれば、
前記第2の充電制御回路は、前記第2の電源から前記第2のキャパシタに一定の電流を供給して充電する定電流回路を含む。
According to the semiconductor laser device according to one aspect of the present disclosure,
The second charging control circuit includes a constant current circuit that supplies a constant current from the second power supply to the second capacitor to charge the second capacitor.

これにより、第2のキャパシタの充電にかかる時間を短縮することができ、半導体レーザ素子の点灯の繰り返しレートを向上することができる。 Thereby, the time required for charging the second capacitor can be shortened, and the repetition rate of lighting of the semiconductor laser element can be improved.

本開示の一側面に係る半導体レーザ装置によれば、
前記ダイオードはショットキーバリアダイオードである。
According to the semiconductor laser device according to one aspect of the present disclosure,
Said diode is a Schottky barrier diode.

これにより、ダイオードに逆バイアス電圧が印加されるときに流れる逆回復電流を低減し、半導体レーザ素子を高速かつ確実に駆動することができる。 As a result, the reverse recovery current that flows when a reverse bias voltage is applied to the diode can be reduced, and the semiconductor laser device can be driven at high speed and reliably.

本開示の一側面に係る半導体レーザ装置によれば、簡単な回路構成でありながら、半導体レーザ素子の発光量を従来よりも広い範囲にわたって制御することができ、かつ、リーク電流を増大させることなく従来よりも高い繰り返しレートで半導体レーザ素子を点灯させることができる。 According to the semiconductor laser device according to one aspect of the present disclosure, it is possible to control the amount of light emitted from the semiconductor laser element over a wider range than in the past with a simple circuit configuration, without increasing leakage current. A semiconductor laser element can be lit at a higher repetition rate than conventionally.

第1の実施形態に係る半導体レーザ装置の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing the configuration of a semiconductor laser device according to a first embodiment; FIG. 比較例に係る半導体レーザ装置の構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of a semiconductor laser device according to a comparative example; 第2の実施形態に係る半導体レーザ装置の構成を示す回路図である。2 is a circuit diagram showing the configuration of a semiconductor laser device according to a second embodiment; FIG. 図3のノードN1及びN5における電圧の時間的変化を概略的に示すグラフである。FIG. 4 is a graph schematically showing temporal changes in voltages at nodes N1 and N5 of FIG. 3; FIG. 第3の実施形態に係る半導体レーザ装置の構成を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing the configuration of a semiconductor laser device according to a third embodiment; 図5のノードN1及びN5における電圧の時間的変化を概略的に示すグラフである。6 is a graph schematically showing temporal changes in voltages at nodes N1 and N5 of FIG. 5; 第4の実施形態に係る半導体レーザ装置の構成を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing the configuration of a semiconductor laser device according to a fourth embodiment; 図7のノードN1及びN5における電圧の時間的変化を概略的に示すグラフである。FIG. 8 is a graph schematically showing temporal changes in voltages at nodes N1 and N5 of FIG. 7; FIG.

以下、本開示の一側面に係る実施形態(以下、「本実施形態」とも表記する)を、図面に基づいて説明する。各図面において、同じ符号は同様の構成要素を示す。 An embodiment (hereinafter also referred to as "the present embodiment") according to one aspect of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals denote similar components.

[第1の実施形態]
[第1の実施形態の構成]
図1は、第1の実施形態に係る半導体レーザ装置の構成を示す回路図である。図1の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子LD1、スイッチング素子Q1、電源V1、抵抗R1、キャパシタC1、電源V2、抵抗R2、キャパシタC2、ダイオードD1、及び駆動回路1を備える。
[First embodiment]
[Configuration of the first embodiment]
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the semiconductor laser device according to the first embodiment. The semiconductor laser device of FIG. 1 includes a semiconductor laser element LD1, a switching element Q1, a power source V1, a resistor R1, a capacitor C1, a power source V2, a resistor R2, a capacitor C2, a diode D1, and a drive circuit 1.

本明細書では、抵抗R1及びキャパシタC1の間のノードを「ノードN1」といい、スイッチング素子Q1及び半導体レーザ素子LD1の間のノードを「ノードN2」といい、電源V1の正極を「ノードN3」ともいい、電源V2の正極を「ノードN4」ともいい、抵抗R2及びキャパシタC2の間のノードを「ノードN5」という。 In this specification, the node between the resistor R1 and the capacitor C1 is called "node N1", the node between the switching element Q1 and the semiconductor laser element LD1 is called "node N2", and the positive electrode of the power supply V1 is called "node N3". , the positive terminal of the power supply V2 is also called “node N4”, and the node between the resistor R2 and the capacitor C2 is called “node N5”.

半導体レーザ素子LD1はレーザダイオードである。半導体レーザ素子LD1のアノードはスイッチング素子Q1のエミッタに接続され、半導体レーザ素子LD1のカソードは接地される。 The semiconductor laser element LD1 is a laser diode. The anode of the semiconductor laser device LD1 is connected to the emitter of the switching device Q1, and the cathode of the semiconductor laser device LD1 is grounded.

スイッチング素子Q1はNPN型アヴァランシェトランジスタである。スイッチング素子Q1は、抵抗R1及びキャパシタC1の間のノードN1に接続されたコレクタと、半導体レーザ素子LD1のアノードに接続されたエミッタと、駆動回路1に接続されたベースとを有する。スイッチング素子Q1は、アヴァランシェ降伏特性を有し、所定のコレクタ・エミッタ間の降伏電圧BVceoを有する。アヴァランシェトランジスタは、コレクタ・エミッタ間の降伏電圧BVceoよりも高い電圧がコレクタ・エミッタ間に印加されているとき、アヴァランシェ降伏のトリガとなる制御信号をベースに印加することによりオンされる。アヴァランシェトランジスタは、いったんアヴァランシェ降伏(「第1降伏」ともいう)を起こすと、即座に、低インピーダンス(「第2降伏」ともいう)の状態へ遷移する。この現象を用いることで、数ナノ秒のオーダーの高速スイッチングが実現される。 The switching element Q1 is an NPN avalanche transistor. The switching element Q1 has a collector connected to a node N1 between the resistor R1 and the capacitor C1, an emitter connected to the anode of the semiconductor laser element LD1, and a base connected to the driving circuit 1. Switching element Q1 has an avalanche breakdown characteristic and has a predetermined collector-emitter breakdown voltage BVceo. The avalanche transistor is turned on by applying a control signal that triggers avalanche breakdown to the base when a voltage higher than the collector-emitter breakdown voltage BVceo is applied between the collector and emitter. Once the avalanche transistor causes an avalanche breakdown (also called "first breakdown"), it immediately transitions to a low impedance state (also called "second breakdown"). By using this phenomenon, high-speed switching on the order of several nanoseconds is realized.

電源V1は、所定電圧を発生する直流電源である。電源V1の正極は抵抗R1を介してキャパシタC1に接続され、電源V1の負極は接地される。抵抗R1は、電源V1及びキャパシタC1の間に接続され、抵抗R1を介して流れる電源V1からの電流によるキャパシタC1の充電を制御する。キャパシタC1の一端は、スイッチング素子Q1のコレクタに接続されたホットエンド(変動する電位が印加される端子)であり、キャパシタC1の他端は、接地されたコールドエンド(安定した電位が印加される端子)である。 The power supply V1 is a DC power supply that generates a predetermined voltage. The positive terminal of power supply V1 is connected to capacitor C1 via resistor R1, and the negative terminal of power supply V1 is grounded. A resistor R1 is connected between the power supply V1 and the capacitor C1 and controls the charging of the capacitor C1 by current from the power supply V1 flowing through the resistor R1. One end of the capacitor C1 is a hot end (terminal to which a varying potential is applied) connected to the collector of the switching element Q1, and the other end of the capacitor C1 is a grounded cold end (to which a stable potential is applied). terminal).

スイッチング素子Q1のエミッタと半導体レーザ素子LD1のアノードとが互いに接続され、スイッチング素子Q1及び半導体レーザ素子LD1は互いに直列に接続される。キャパシタC1の電圧は、スイッチング素子Q1及び半導体レーザ素子LD1の両端、すなわち、スイッチング素子Q1のコレクタと半導体レーザ素子LD1のカソードとにわたって印加される。スイッチング素子Q1がオフされているとき、半導体レーザ素子LD1には駆動電流が流れないのでその順方向電圧は発生せず、従って、キャパシタC1の電圧がスイッチング素子Q1のコレクタ・エミッタ間に印加される。電源V1の電圧は、スイッチング素子Q1のコレクタ・エミッタ間の降伏電圧BVceoよりも高く設定される。 The emitter of switching element Q1 and the anode of semiconductor laser element LD1 are connected to each other, and switching element Q1 and semiconductor laser element LD1 are connected to each other in series. The voltage of the capacitor C1 is applied across the switching element Q1 and the semiconductor laser element LD1, that is, across the collector of the switching element Q1 and the cathode of the semiconductor laser element LD1. When the switching element Q1 is turned off, no driving current flows through the semiconductor laser element LD1, so that no forward voltage is generated, and therefore the voltage of the capacitor C1 is applied between the collector and emitter of the switching element Q1. . The voltage of the power supply V1 is set higher than the collector-emitter breakdown voltage BVceo of the switching element Q1.

電源V2は、所定電圧を発生する直流電源である。電源V2の正極は抵抗R2を介してキャパシタC2に接続され、電源V2の負極は接地される。抵抗R2は、電源V2及びキャパシタC2の間に接続され、抵抗R2を介して流れる電源V2からの電流によるキャパシタC2の充電を制御する。キャパシタC2の一端は、ダイオードD1を介してスイッチング素子Q1のコレクタに接続されたホットエンドであり、キャパシタC2の他端は、接地されたコールドエンドである。 The power supply V2 is a DC power supply that generates a predetermined voltage. The positive terminal of power supply V2 is connected to capacitor C2 through resistor R2, and the negative terminal of power supply V2 is grounded. A resistor R2 is connected between the power source V2 and the capacitor C2 and controls the charging of the capacitor C2 by current from the power source V2 flowing through the resistor R2. One end of capacitor C2 is a hot end connected to the collector of switching element Q1 via diode D1, and the other end of capacitor C2 is a grounded cold end.

ダイオードD1は、抵抗R1及びキャパシタC1の間のノードN1に接続されたカソードと、抵抗R2及びキャパシタC2の間のノードN5に接続されたアノードとを有する。ダイオードD1は、順バイアス電圧が印加されているとき、ノードN5からノードN1に向かってのみ電流を流れさせるステアリングダイオードである。 Diode D1 has a cathode connected to node N1 between resistor R1 and capacitor C1, and an anode connected to node N5 between resistor R2 and capacitor C2. Diode D1 is a steering diode that allows current to flow only from node N5 toward node N1 when a forward bias voltage is applied.

ノードN1の電位がノードN5の電位よりも低下したとき、キャパシタC2の電圧は、ダイオードD1を介して、スイッチング素子Q1及び半導体レーザ素子LD1の両端にわたって印加される。このため、電源V2の電圧は、キャパシタC2により、スイッチング素子Q1の降伏電圧BVceoよりも高い電圧がスイッチング素子Q1のコレクタ・エミッタ間に印加されるように設定される。 When the potential of node N1 drops below the potential of node N5, the voltage of capacitor C2 is applied across switching element Q1 and semiconductor laser element LD1 via diode D1. Therefore, the voltage of the power supply V2 is set by the capacitor C2 such that a voltage higher than the breakdown voltage BVceo of the switching element Q1 is applied between the collector and emitter of the switching element Q1.

駆動回路1は、スイッチング素子Q1のアヴァランシェ降伏をトリガする制御信号をスイッチング素子Q1のベースに印加する。スイッチング素子Q1のアヴァラシェ降伏がトリガされると、スイッチング素子Q1がオンされ、キャパシタC1及びC2に充電された電力を放電することにより半導体レーザ素子LD1が駆動される。 The drive circuit 1 applies a control signal to the base of the switching element Q1 that triggers the avalanche breakdown of the switching element Q1. When the avalache breakdown of the switching element Q1 is triggered, the switching element Q1 is turned on, and the semiconductor laser element LD1 is driven by discharging the electric power charged in the capacitors C1 and C2.

電源V1及びV2は、少なくとも、アヴァランシェトランジスタの降伏電圧BVceoより高い電圧、例えば170~260Vの電圧を発生する。電源V1は、電源V2が抵抗R2を介してキャパシタC2に印加する電圧以上の電圧を、抵抗R1を介してキャパシタC1に印加してもよい。この場合、スイッチング素子Q1がオフされているとき、ノードN1の電位はノードN5の電位以上になり、ダイオードD1はオフされる。 Power supplies V1 and V2 generate at least a voltage higher than the breakdown voltage BVceo of the avalanche transistor, eg, 170-260V. The power source V1 may apply to the capacitor C1 via the resistor R1 a voltage equal to or higher than the voltage that the power source V2 applies to the capacitor C2 via the resistor R2. In this case, when the switching element Q1 is turned off, the potential of the node N1 becomes equal to or higher than the potential of the node N5, and the diode D1 is turned off.

キャパシタC2は、キャパシタC1の容量以上の容量、例えば5~10倍の容量を有してもよい。この場合、半導体レーザ素子LD1を駆動する電力は、主に、キャパシタC2から供給される。 Capacitor C2 may have a capacitance greater than or equal to that of capacitor C1, eg, 5 to 10 times as large. In this case, power for driving the semiconductor laser device LD1 is mainly supplied from the capacitor C2.

ダイオードD1はショットキーバリアダイオードであってもよい。また、ダイオードD1はファストリカバリダイオードであってもよい。 Diode D1 may be a Schottky barrier diode. Diode D1 may also be a fast recovery diode.

本明細書では、電源V1を「第1の電源」ともいい、電源V2を「第2の電源」ともいう。また、本明細書では、抵抗R1を「第1の充電制御回路」又は「第1の充電用回路」ともいい、抵抗R2を「第2の充電制御回路」又は「第2の充電用回路」ともいう。また、本明細書では、キャパシタC1を「第1のキャパシタ」ともいい、キャパシタC2を「第2のキャパシタ」ともいう。 In this specification, the power supply V1 is also called "first power supply", and the power supply V2 is also called "second power supply". Further, in this specification, the resistor R1 is also referred to as a “first charging control circuit” or a “first charging circuit”, and the resistor R2 is referred to as a “second charging control circuit” or a “second charging circuit”. Also called Further, in this specification, the capacitor C1 is also referred to as the "first capacitor", and the capacitor C2 is also referred to as the "second capacitor".

[比較例の構成及び動作]
図2は、比較例に係る半導体レーザ装置の構成を示す回路図である。図2の半導体レーザ装置は、特許文献1及び非特許文献1に開示された回路を示す。
[Configuration and Operation of Comparative Example]
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of a semiconductor laser device according to a comparative example. The semiconductor laser device of FIG. 2 shows the circuit disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1. FIG.

図2の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子LD1、スイッチング素子Q1、電源V1、抵抗R1、キャパシタC1、及び駆動回路1を備える。図2の半導体レーザ装置の各構成要素は、図1の半導体レーザ装置の対応する構成要素と同様に構成される。 The semiconductor laser device of FIG. 2 includes a semiconductor laser element LD1, a switching element Q1, a power source V1, a resistor R1, a capacitor C1, and a drive circuit 1. Each component of the semiconductor laser device of FIG. 2 is configured in the same manner as the corresponding component of the semiconductor laser device of FIG.

図2の半導体レーザ装置は以下のように動作する。 The semiconductor laser device of FIG. 2 operates as follows.

スイッチング素子Q1のアヴァランシェ降伏が発生していないとき(すなわち、スイッチング素子Q1がオフされているとき)、抵抗R1を介して流れる電源V1からの電流によりキャパシタC1が充電され、ノードN1の電位はほぼ電源V1の電位まで上昇する。その結果、キャパシタC1により、スイッチング素子Q1の降伏電圧BVceoよりも高い電圧がスイッチング素子Q1のコレクタ・エミッタ間に印加される。 When the avalanche breakdown of the switching element Q1 does not occur (that is, when the switching element Q1 is turned off), the current from the power supply V1 flowing through the resistor R1 charges the capacitor C1, and the potential of the node N1 becomes It rises almost to the potential of the power supply V1. As a result, a voltage higher than the breakdown voltage BVceo of the switching element Q1 is applied between the collector and the emitter of the switching element Q1 by the capacitor C1.

ここで、スイッチング素子Q1のベースに印加される制御信号によりアヴァラシェ降伏がトリガされると、スイッチング素子Q1において自由電子に起因するアヴァランシェ降伏(第1降伏)が生じ(すなわち、スイッチング素子Q1がオンされ)、急速にコレクタ電流が流れる。このコレクタ電流は主にキャパシタC1に蓄積された電荷に由来するので、コレクタ電流が流れるにつれてノードN1の電位は低下する。ノードN1の電位が低下しても、スイッチング素子Q1の降伏電圧BVceoよりも高い電圧がスイッチング素子Q1のコレクタ・エミッタ間に印加されている間は、スイッチング素子Q1はコレクタ・エミッタ間において低インピーダンス(第2降伏)の状態にある。 Here, when an avalanche breakdown is triggered by a control signal applied to the base of the switching element Q1, an avalanche breakdown (first breakdown) due to free electrons occurs in the switching element Q1 (that is, the switching element Q1 turns on). ) and the collector current flows rapidly. Since this collector current is mainly derived from charges accumulated in capacitor C1, the potential of node N1 decreases as the collector current flows. Even if the potential of the node N1 drops, as long as a voltage higher than the breakdown voltage BVceo of the switching element Q1 is applied between the collector and emitter of the switching element Q1, the switching element Q1 has a low impedance ( second yield).

キャパシタC1に蓄積された電荷が減少し、スイッチング素子Q1のコレクタ・エミッタ間の電圧が降伏電圧BVceoより小さくなるまでノードN1の電位が低下すると、アヴァランシェ降伏は終息し、スイッチング素子Q1がオフされる。その後、再び、抵抗R1を介して流れる電源V1からの電流によりキャパシタC1が充電され、ノードN1の電位はほぼ電源V1の電位まで上昇し、以後、一連の動作が繰り返される。 When the electric charge accumulated in the capacitor C1 decreases and the potential of the node N1 drops until the collector-emitter voltage of the switching element Q1 becomes lower than the breakdown voltage BVceo, the avalanche breakdown ends and the switching element Q1 is turned off. be. After that, the capacitor C1 is again charged by the current from the power supply V1 flowing through the resistor R1, the potential of the node N1 rises almost to the potential of the power supply V1, and thereafter a series of operations are repeated.

半導体レーザ素子LD1へ供給される電力は、キャパシタC1に充電される電力に依存し、キャパシタC1に充電される電力は、電源V1の電圧と、キャパシタC1の容量値とに依存する。電源V1の電圧は、少なくとも、スイッチング素子Q1の降伏電圧BVceoを超える値に設定しなければならず、降伏電圧BVceoは、実際に使用されるスイッチング素子Q1の特性に応じて決まる。このように、電源V1の電圧と、スイッチング素子Q1の降伏電圧BVceoとに係る制約に起因して、半導体レーザ素子LD1の発光量を制御可能な範囲が狭く、かつ、制御しにくいという課題がある。 The power supplied to the semiconductor laser element LD1 depends on the power charged in the capacitor C1, and the power charged in the capacitor C1 depends on the voltage of the power supply V1 and the capacitance value of the capacitor C1. The voltage of the power supply V1 must be set at least to a value exceeding the breakdown voltage BVceo of the switching element Q1, and the breakdown voltage BVceo is determined according to the characteristics of the switching element Q1 actually used. As described above, the controllable range of the light emission amount of the semiconductor laser element LD1 is narrow and difficult to control due to the restrictions on the voltage of the power supply V1 and the breakdown voltage BVceo of the switching element Q1. .

スイッチング素子Q1がオフされているとき、スイッチング素子Q1のベースはフローティング状態と見做される。スイッチング素子Q1のベース・エミッタ間には、ビルトインポテンシャルに基づく電位差が維持される。スイッチング素子Q1のベース・コレクタ間には、高い逆バイアス電圧が印加されて空乏層が拡大し、強電界が生じる。このとき流れるコレクタ電流(すなわちリーク電流)は、コレクタ・エミッタ間の電位差に起因する電流と、エミッタからベースへの正孔の拡散に起因する電流(すなわち、ベース電流の電流増幅率hFE倍のコレクタ電流)との総和である。このため、大きくかつ変動するリーク電流が発生する。When the switching element Q1 is turned off, the base of the switching element Q1 is considered floating. A potential difference based on the built-in potential is maintained between the base and emitter of the switching element Q1. A high reverse bias voltage is applied between the base and collector of the switching element Q1 to expand the depletion layer and generate a strong electric field. The collector current (that is, leakage current) that flows at this time consists of the current due to the potential difference between the collector and the emitter and the current due to the diffusion of holes from the emitter to the base (that is, the current amplification factor h FE times the base current). collector current). This results in a large and fluctuating leakage current.

スイッチング素子Q1のリーク電流の大きさは、抵抗R1の抵抗値に依存する。また、半導体レーザ素子LD1の点灯の繰り返しレートは、抵抗R1及びキャパシタC1の時定数に依存する。前述のように、半導体レーザ素子LD1へ供給される電力は電源V1の電圧とキャパシタC1の容量値とに依存するので、半導体レーザ素子LD1を所定の発光量で点灯させる場合、所望の繰り返しレートを設定するためにキャパシタC1の容量値を変更可能な範囲は制限される。従って、繰り返しレートは主に抵抗R1の抵抗値に依存する。この場合、リーク電流を低減するために抵抗値を増大すると、繰り返しレートが低下し、逆に、繰り返しレートを増大するために抵抗値を低下すると、リーク電流が増大するという課題がある。具体的には、リーク電流の大きさは最大でも10μAのオーダーであり、半導体レーザ素子LD1の点灯の繰り返しレートは最大でも数十kHzのオーダーの大きさに制限される。 The magnitude of the leakage current of switching element Q1 depends on the resistance value of resistor R1. Also, the repetition rate of lighting of the semiconductor laser element LD1 depends on the time constant of the resistor R1 and the capacitor C1. As described above, the power supplied to the semiconductor laser device LD1 depends on the voltage of the power source V1 and the capacitance value of the capacitor C1. The range in which the capacitance value of capacitor C1 can be changed for setting is limited. Therefore, the repetition rate mainly depends on the resistance value of resistor R1. In this case, if the resistance value is increased in order to reduce the leakage current, the repetition rate will decrease. Conversely, if the resistance value is decreased in order to increase the repetition rate, the leakage current will increase. Specifically, the magnitude of the leakage current is on the order of 10 μA at maximum, and the repetition rate of lighting of the semiconductor laser element LD1 is limited to the order of several tens of kHz at maximum.

リーク電流を増大させることなく繰り返しレートを増大する(例えば、数100kHzを超えて増大させる)ために、例えば、1つの半導体レーザ素子LD1に対して互いに異なる位相で動作する複数の駆動回路を並列に接続することが考えられる。しかしながら、このような回路構成を採用すると、回路の規模が非常に大きくなる。また、スイッチング素子Q1のアヴァランシェ降伏を生じさせるために各回路部品に対して非常に高い電圧が印加されるので、狭い領域に多数の回路部品を搭載することなく各回路部品の耐圧を確保するように実装上の制約が課される。さらに、駆動すべき複数の半導体レーザ素子LD1を含むモノリシックなカソードコモンの半導体レーザ装置を実現することは困難となる場合がある。 In order to increase the repetition rate (for example, to exceed several 100 kHz) without increasing the leak current, for example, a plurality of drive circuits operating in different phases are connected in parallel to one semiconductor laser element LD1. It is conceivable to connect However, when such a circuit configuration is adopted, the scale of the circuit becomes very large. In addition, since a very high voltage is applied to each circuit component to cause an avalanche breakdown of the switching element Q1, the breakdown voltage of each circuit component can be ensured without mounting a large number of circuit components in a narrow area. Implementation constraints are imposed as follows. Furthermore, it may be difficult to realize a monolithic common cathode semiconductor laser device including a plurality of semiconductor laser elements LD1 to be driven.

本開示の各実施形態では、簡単な回路構成でありながら、半導体レーザ素子LD1の発光量を従来よりも広い範囲にわたって制御することができ、かつ、リーク電流を増大させることなく従来よりも高い繰り返しレートで半導体レーザ素子LD1を点灯させることができる半導体レーザ装置を提供する。 In each of the embodiments of the present disclosure, although the circuit configuration is simple, the light emission amount of the semiconductor laser element LD1 can be controlled over a wider range than in the conventional art, and the repetition rate is higher than in the conventional art without increasing the leakage current. Provided is a semiconductor laser device capable of lighting a semiconductor laser element LD1 at a high rate.

[第1の実施形態の動作]
図1の半導体レーザ装置は以下のように動作する。
[Operation of the first embodiment]
The semiconductor laser device of FIG. 1 operates as follows.

スイッチング素子Q1のアヴァランシェ降伏が発生していないとき(すなわち、スイッチング素子Q1がオフされているとき)、抵抗R1を介して流れる電源V1からの電流によりキャパシタC1が充電され、ノードN1の電位はほぼ電源V1の電位まで上昇する。その結果、キャパシタC1により、スイッチング素子Q1の降伏電圧BVceoよりも高い電圧がスイッチング素子Q1のコレクタ・エミッタ間に印加される。それと同時に、抵抗R2を介して流れる電源V2からの電流によりキャパシタC2が充電され、ノードN5の電位はほぼ電源V2の電位まで上昇する。前述のように、電源V1及びV2の電圧は、電源V2が抵抗R2を介してキャパシタC2に印加する電圧以上の電圧を、電源V1が抵抗R1を介してキャパシタC1に印加するように設定される。従って、このとき、ノードN1の電位はノードN5の電位以上になり、ダイオードD1はオフされる。 When the avalanche breakdown of the switching element Q1 does not occur (that is, when the switching element Q1 is turned off), the current from the power supply V1 flowing through the resistor R1 charges the capacitor C1, and the potential of the node N1 becomes It rises almost to the potential of the power supply V1. As a result, a voltage higher than the breakdown voltage BVceo of the switching element Q1 is applied between the collector and the emitter of the switching element Q1 by the capacitor C1. At the same time, the capacitor C2 is charged by the current from the power supply V2 flowing through the resistor R2, and the potential of the node N5 rises almost to the potential of the power supply V2. As previously described, the voltages of power supplies V1 and V2 are set such that power supply V1 applies a voltage to capacitor C1 through resistor R1 that is greater than or equal to the voltage that power supply V2 applies to capacitor C2 through resistor R2. . Therefore, at this time, the potential of the node N1 becomes equal to or higher than the potential of the node N5, and the diode D1 is turned off.

ここで、スイッチング素子Q1のベースに印加される制御信号によりアヴァラシェ降伏がトリガされると、スイッチング素子Q1において自由電子に起因するアヴァランシェ降伏(第1降伏)が生じ(すなわち、スイッチング素子Q1がオンされ)、急速にコレクタ電流が流れる。このコレクタ電流はキャパシタC1に蓄積された電荷に由来するので、コレクタ電流が流れるにつれてノードN1の電位は低下する。キャパシタC1に蓄積された電荷が減少し、ノードN1の電位がノードN5の電位より低下すると、ダイオードD1には順バイアス電圧が印加されてオンされる。ダイオードD1がオンされると、キャパシタC2に蓄積された電荷に由来する電流がダイオードD1を介して流れ、スイッチング素子Q1のコレクタ電流に加算される。ノードN1の電位が低下しても、スイッチング素子Q1の降伏電圧BVceoよりも高い電圧がスイッチング素子Q1のコレクタ・エミッタ間に印加されている間は、スイッチング素子Q1はコレクタ・エミッタ間において低インピーダンス(第2降伏)の状態にある。 Here, when an avalanche breakdown is triggered by a control signal applied to the base of the switching element Q1, an avalanche breakdown (first breakdown) due to free electrons occurs in the switching element Q1 (that is, the switching element Q1 turns on). ) and the collector current flows rapidly. Since this collector current is derived from the charge accumulated in capacitor C1, the potential of node N1 decreases as the collector current flows. When the charge stored in the capacitor C1 decreases and the potential of the node N1 becomes lower than the potential of the node N5, a forward bias voltage is applied to the diode D1 to turn it on. When the diode D1 is turned on, the current derived from the charge accumulated in the capacitor C2 flows through the diode D1 and is added to the collector current of the switching element Q1. Even if the potential of the node N1 drops, as long as a voltage higher than the breakdown voltage BVceo of the switching element Q1 is applied between the collector and emitter of the switching element Q1, the switching element Q1 has a low impedance ( second yield).

キャパシタC1及びC2に蓄積された電荷が減少し、スイッチング素子Q1のコレクタ・エミッタ間の電圧が降伏電圧BVceoより小さくなるまでノードN1の電位が低下すると、アヴァランシェ降伏は終息し、スイッチング素子Q1がオフされる。その後、再び、抵抗R1を介して流れる電源V1からの電流によりキャパシタC1が充電され、ノードN1の電位はほぼ電源V1の電位まで上昇する。それと同時に、抵抗R2を介して流れる電源V2からの電流によりキャパシタC2が充電され、ノードN5の電位はほぼ電源V2の電位まで上昇する。 When the charges stored in the capacitors C1 and C2 decrease and the potential of the node N1 drops until the collector-emitter voltage of the switching element Q1 becomes lower than the breakdown voltage BVceo, the avalanche breakdown stops and the switching element Q1 turned off. After that, the capacitor C1 is again charged by the current from the power supply V1 flowing through the resistor R1, and the potential of the node N1 rises almost to the potential of the power supply V1. At the same time, the capacitor C2 is charged by the current from the power supply V2 flowing through the resistor R2, and the potential of the node N5 rises almost to the potential of the power supply V2.

ここで、抵抗R2及びキャパシタC2の時定数τ2は、抵抗R1及びキャパシタC1の時定数τ1以上になるように設定される。その結果、ノードN1の電位はノードN5の電位よりも上昇しやすくなり、スイッチング素子Q1がオフされている期間の大部分において、ノードN1の電位はノードN5の電位以上になり、ダイオードD1はオフされる。従って、キャパシタC1及びC2は互いに独立して充電される。 Here, the time constant τ2 of the resistor R2 and the capacitor C2 is set to be equal to or greater than the time constant τ1 of the resistor R1 and the capacitor C1. As a result, the potential of the node N1 is more likely to rise than the potential of the node N5, and during most of the period in which the switching element Q1 is off, the potential of the node N1 is equal to or higher than the potential of the node N5, and the diode D1 is turned off. be done. Capacitors C1 and C2 are thus charged independently of each other.

以後、一連の動作が繰り返される。 After that, a series of operations are repeated.

[第1の実施形態の効果]
図1の半導体レーザ装置は、スイッチング素子Q1において第1降伏が生じるときに半導体レーザ素子LD1に電力を供給するための電源V1、抵抗R1、及びキャパシタC1を備え、さらに、スイッチング素子Q1が第2降伏の状態にあるときに半導体レーザ素子LD1に電力を供給するための電源V2、抵抗R2、及びキャパシタC2を備える。これにより、スイッチング素子Q1において第1降伏が生じるときにスイッチング素子Q1のコレクタ・エミッタ間に印加される電圧と、スイッチング素子Q1が第2降伏の状態にあるときに半導体レーザ素子LD1に供給される電力とを互いに独立に調整することができる。従って、半導体レーザ素子LD1の発光量を従来よりも広い範囲にわたって制御することができる。
[Effects of the first embodiment]
The semiconductor laser device of FIG. 1 includes a power source V1, a resistor R1, and a capacitor C1 for supplying power to the semiconductor laser element LD1 when a first breakdown occurs in the switching element Q1. A power supply V2, a resistor R2 and a capacitor C2 are provided for powering the semiconductor laser device LD1 when in breakdown. As a result, the voltage applied between the collector and the emitter of the switching element Q1 when the first breakdown occurs in the switching element Q1 and the voltage supplied to the semiconductor laser element LD1 when the switching element Q1 is in the second breakdown state power can be adjusted independently of each other. Therefore, the amount of light emitted from the semiconductor laser element LD1 can be controlled over a wider range than conventionally.

図1の半導体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子LD1を駆動する電力は、主に、キャパシタC2から供給されるので、電源V2の電圧及びキャパシタC2の容量を適宜に設定することにより、半導体レーザ素子LD1の発光量を広い範囲にわたって容易に制御することができる。また、抵抗R2及びキャパシタC2の時定数を広い範囲で選択することができるので、半導体レーザ素子LD1の点灯の繰り返しレートを広い範囲で設定することができる。 According to the semiconductor laser device of FIG. 1, the power for driving the semiconductor laser element LD1 is mainly supplied from the capacitor C2. The amount of light emitted from the device LD1 can be easily controlled over a wide range. Moreover, since the time constants of the resistor R2 and the capacitor C2 can be selected in a wide range, the lighting repetition rate of the semiconductor laser element LD1 can be set in a wide range.

図1の半導体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子LD1を駆動する電力は、主に、キャパシタC2から供給されるので、リーク電流を低減するために抵抗R1の抵抗値を増大しても、キャパシタC1の容量を小さく設定することができる。従って、図1の半導体レーザ装置によれば、リーク電流を増大させることなく、抵抗R1及びキャパシタC1の時定数を低減し、よりも高い繰り返しレートで半導体レーザ素子LD1を点灯させることができる。代替として、図1の半導体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子LD1の点灯の繰り返しレートを低下することなく、リーク電流を低減することができる。 According to the semiconductor laser device of FIG. 1, power for driving the semiconductor laser element LD1 is mainly supplied from the capacitor C2. The capacity of C1 can be set small. Therefore, according to the semiconductor laser device of FIG. 1, the time constants of the resistor R1 and the capacitor C1 can be reduced without increasing the leakage current, and the semiconductor laser element LD1 can be lit at a higher repetition rate. Alternatively, according to the semiconductor laser device of FIG. 1, the leak current can be reduced without lowering the lighting repetition rate of the semiconductor laser element LD1.

図1の半導体レーザ装置によれば、例えば、1つの半導体レーザ素子LD1に対して互いに異なる位相で動作する複数の駆動回路を並列に接続することなく、簡単な回路構成により、リーク電流を増大させることなく繰り返しレートを増大することができる。従って、例えば、駆動すべき複数の半導体レーザ素子を含むモノリシックなカソードコモンの半導体レーザ装置を実現することができる。 According to the semiconductor laser device of FIG. 1, for example, the leakage current can be increased by a simple circuit configuration without connecting in parallel a plurality of drive circuits operating in different phases for one semiconductor laser element LD1. The repetition rate can be increased without Therefore, for example, a monolithic cathode-common semiconductor laser device including a plurality of semiconductor laser elements to be driven can be realized.

図1の半導体レーザ装置によれば、ノードN1及びN5の接続/切断を、外部からの制御信号が印加されるスイッチング素子を用いることなく、ダイオードD1により実現する。従って、スイッチング素子の複雑なタイミング制御を必要とすることなく、簡単な回路構成により所望の動作を実現することができる。 According to the semiconductor laser device of FIG. 1, connection/disconnection of the nodes N1 and N5 is realized by the diode D1 without using a switching element to which a control signal is applied from the outside. Therefore, the desired operation can be realized with a simple circuit configuration without requiring complicated timing control of the switching elements.

図1の半導体レーザ装置によれば、ダイオードD1としてショットキーバリアダイオード又はファストリカバリダイオードを用いることにより、ダイオードD1に逆バイアス電圧が印加されるときに流れる逆回復電流を低減し、半導体レーザ素子LD1を高速かつ確実に駆動することができる。 According to the semiconductor laser device of FIG. 1, by using a Schottky barrier diode or a fast recovery diode as the diode D1, the reverse recovery current that flows when a reverse bias voltage is applied to the diode D1 is reduced, and the semiconductor laser element LD1 is reduced. can be driven at high speed and reliably.

このように、第1の実施形態に係る半導体レーザ装置によれば、簡単な回路構成でありながら、半導体レーザ素子LD1の発光量を従来よりも広い範囲にわたって制御することができ、かつ、リーク電流を増大させることなく従来よりも高い繰り返しレートで半導体レーザ素子LD1を点灯させることができる。 As described above, according to the semiconductor laser device of the first embodiment, the light emission amount of the semiconductor laser element LD1 can be controlled over a wider range than in the prior art with a simple circuit configuration, and the leakage current can be reduced. It is possible to light the semiconductor laser element LD1 at a higher repetition rate than before without increasing .

[第2の実施形態]
図3は、第2の実施形態に係る半導体レーザ装置の構成を示す回路図である。図3の半導体レーザ装置は、図1の抵抗R1に代えて定電流回路I1を備える。定電流回路I1は、電源V1及びキャパシタC1の間に接続され、定電流回路I1を介して流れる電源V1からの電流によるキャパシタC1の充電を制御する。定電流回路I1は、電源V1からキャパシタC1に一定の電流を供給して充電する。
[Second embodiment]
FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the semiconductor laser device according to the second embodiment. The semiconductor laser device of FIG. 3 includes a constant current circuit I1 in place of the resistor R1 of FIG. The constant current circuit I1 is connected between the power supply V1 and the capacitor C1, and controls charging of the capacitor C1 by current from the power supply V1 flowing through the constant current circuit I1. The constant current circuit I1 supplies a constant current from the power source V1 to the capacitor C1 to charge it.

本明細書では、定電流回路I1を「第1の充電制御回路」ともいう。 In this specification, the constant current circuit I1 is also referred to as a "first charging control circuit".

ここで、抵抗R2及びキャパシタC2の時定数τ2は、定電流回路I1及びキャパシタC1の時定数τ1以上になるように設定される。その結果、ノードN1の電位はノードN5の電位よりも上昇しやすくなり、スイッチング素子Q1がオフされている期間の大部分において、ノードN1の電位はノードN5の電位以上になり、ダイオードD1はオフされる。従って、図1の半導体レーザ装置の場合と同様に、キャパシタC1及びC2は互いに独立して充電される。 Here, the time constant τ2 of the resistor R2 and the capacitor C2 is set to be equal to or greater than the time constant τ1 of the constant current circuit I1 and the capacitor C1. As a result, the potential of the node N1 is more likely to rise than the potential of the node N5, and during most of the period in which the switching element Q1 is off, the potential of the node N1 is equal to or higher than the potential of the node N5, and the diode D1 is turned off. be done. Therefore, capacitors C1 and C2 are charged independently of each other, as in the case of the semiconductor laser device of FIG.

図4は、図3のノードN1及びN5における電圧の時間的変化を概略的に示すグラフである。キャパシタC1の充電にかかる時間は、半導体レーザ素子LD1の点灯の繰り返しレートを制限する。このため、キャパシタC1の充電にかかる時間を短縮することが、半導体レーザ素子LD1の点灯の繰り返しレートの向上に寄与する。図3の半導体レーザ装置によれば、定電流回路I1を用いることにより、ノードN1の電位は急速に上昇し、キャパシタC1の充電にかかる時間を短縮することができる。 FIG. 4 is a graph schematically showing temporal changes in voltages at nodes N1 and N5 of FIG. The time required to charge the capacitor C1 limits the repetition rate of lighting of the semiconductor laser element LD1. Therefore, shortening the time required for charging the capacitor C1 contributes to improving the lighting repetition rate of the semiconductor laser element LD1. According to the semiconductor laser device of FIG. 3, by using the constant current circuit I1, the potential of the node N1 rises rapidly, and the time required for charging the capacitor C1 can be shortened.

定電流回路I1は、スイッチング素子Q1のリーク電流の供給源ともなりうるので、キャパシタC1への充電が完了した時点で速やかに充電動作を終えてもよい。 Since the constant current circuit I1 can also serve as a supply source of the leakage current of the switching element Q1, the charging operation may be terminated promptly when the charging of the capacitor C1 is completed.

第2の実施形態に係る半導体レーザ装置によれば、第1の実施形態に係る半導体レーザ装置の場合に比較して、キャパシタC1の充電にかかる時間を短縮することができるので、半導体レーザ素子LD1の点灯の繰り返しレートを向上することができる。 According to the semiconductor laser device of the second embodiment, the time required for charging the capacitor C1 can be shortened as compared with the semiconductor laser device of the first embodiment. lighting repetition rate can be improved.

[第3の実施形態]
図5は、第3の実施形態に係る半導体レーザ装置の構成を示す回路図である。図5の半導体レーザ装置は、図1の抵抗R2に代えて定電流回路I2を備える。定電流回路I2は、電源V2及びキャパシタC2の間に接続され、定電流回路I2を介して流れる電源V2からの電流によるキャパシタC2の充電を制御する。定電流回路I2は、電源V2からキャパシタC2に一定の電流を供給して充電する。
[Third embodiment]
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of a semiconductor laser device according to the third embodiment. The semiconductor laser device of FIG. 5 has a constant current circuit I2 in place of the resistor R2 of FIG. The constant current circuit I2 is connected between the power supply V2 and the capacitor C2, and controls charging of the capacitor C2 by current from the power supply V2 flowing through the constant current circuit I2. The constant current circuit I2 supplies a constant current from the power supply V2 to the capacitor C2 to charge it.

本明細書では、定電流回路I2を「第2の充電制御回路」ともいう。 In this specification, the constant current circuit I2 is also referred to as a "second charging control circuit".

ここで、定電流回路I2及びキャパシタC2の時定数τ2は、抵抗R1及びキャパシタC1の時定数τ1以上になるように設定される。その結果、ノードN1の電位はノードN5の電位よりも上昇しやすくなり、スイッチング素子Q1がオフされている期間の大部分において、ノードN1の電位はノードN5の電位以上になり、ダイオードD1はオフされる。従って、図1の半導体レーザ装置の場合と同様に、キャパシタC1及びC2は互いに独立して充電される。 Here, the time constant τ2 of the constant current circuit I2 and the capacitor C2 is set to be equal to or greater than the time constant τ1 of the resistor R1 and the capacitor C1. As a result, the potential of the node N1 is more likely to rise than the potential of the node N5, and during most of the period in which the switching element Q1 is off, the potential of the node N1 is equal to or higher than the potential of the node N5, and the diode D1 is turned off. be done. Therefore, capacitors C1 and C2 are charged independently of each other, as in the case of the semiconductor laser device of FIG.

図6は、図5のノードN1及びN5における電圧の時間的変化を概略的に示すグラフである。キャパシタC2の充電にかかる時間もまた、半導体レーザ素子LD1の点灯の繰り返しレートを制限する。また、キャパシタC2はキャパシタC1の容量よりも大きな容量を有する。このため、キャパシタC2の充電にかかる時間を短縮することが、半導体レーザ素子LD1の点灯の繰り返しレートの向上に寄与する。図5の半導体レーザ装置によれば、定電流回路I2を用いることにより、ノードN5の電位は急速に上昇し、キャパシタC2の充電にかかる時間を短縮することができる。 FIG. 6 is a graph schematically showing temporal changes in voltages at nodes N1 and N5 of FIG. The time it takes to charge the capacitor C2 also limits the repetition rate of the lighting of the semiconductor laser device LD1. Also, the capacitor C2 has a larger capacitance than the capacitance of the capacitor C1. Therefore, shortening the time required for charging the capacitor C2 contributes to improving the lighting repetition rate of the semiconductor laser element LD1. According to the semiconductor laser device of FIG. 5, by using the constant current circuit I2, the potential of the node N5 rises rapidly, and the time required for charging the capacitor C2 can be shortened.

第3の実施形態に係る半導体レーザ装置によれば、第1の実施形態に係る半導体レーザ装置の場合に比較して、キャパシタC2の充電にかかる時間を短縮することができるので、半導体レーザ素子LD1の点灯の繰り返しレートを向上することができる。 According to the semiconductor laser device according to the third embodiment, the time required for charging the capacitor C2 can be shortened as compared with the semiconductor laser device according to the first embodiment. lighting repetition rate can be improved.

[第4の実施形態]
図7は、第4の実施形態に係る半導体レーザ装置の構成を示す回路図である。図7の半導体レーザ装置は、図1の抵抗R1に代えて定電流回路I1を備え、図1の抵抗R2に代えて定電流回路I2を備える。図7の定電流回路I1は図3の定電流回路I1と同様に構成され、図7の定電流回路I2は図5の定電流回路I2と同様に構成される。
[Fourth embodiment]
FIG. 7 is a circuit diagram showing the configuration of a semiconductor laser device according to the fourth embodiment. The semiconductor laser device of FIG. 7 includes a constant current circuit I1 instead of the resistor R1 of FIG. 1, and a constant current circuit I2 instead of the resistor R2 of FIG. The constant current circuit I1 of FIG. 7 is configured similarly to the constant current circuit I1 of FIG. 3, and the constant current circuit I2 of FIG. 7 is configured similarly to the constant current circuit I2 of FIG.

ここで、定電流回路I2及びキャパシタC2の時定数τ2は、定電流回路I1及びキャパシタC1の時定数τ1以上になるように設定される。その結果、ノードN1の電位はノードN5の電位よりも上昇しやすくなり、スイッチング素子Q1がオフされている期間の大部分において、ノードN1の電位はノードN5の電位以上になり、ダイオードD1はオフされる。従って、図1の半導体レーザ装置の場合と同様に、キャパシタC1及びC2は互いに独立して充電される。 Here, the time constant τ2 of the constant current circuit I2 and the capacitor C2 is set to be equal to or greater than the time constant τ1 of the constant current circuit I1 and the capacitor C1. As a result, the potential of the node N1 is more likely to rise than the potential of the node N5, and during most of the period in which the switching element Q1 is off, the potential of the node N1 is equal to or higher than the potential of the node N5, and the diode D1 is turned off. be done. Therefore, capacitors C1 and C2 are charged independently of each other, as in the case of the semiconductor laser device of FIG.

図8は、図7のノードN1及びN5における電圧の時間的変化を概略的に示すグラフである。図7の半導体レーザ装置によれば、定電流回路I1及びI2を用いることにより、ノードN1及びN5の電位は急速に上昇し、キャパシタC1及びC2の充電にかかる時間を短縮することができる。 FIG. 8 is a graph schematically showing temporal changes in voltages at nodes N1 and N5 of FIG. According to the semiconductor laser device of FIG. 7, by using the constant current circuits I1 and I2, the potentials of the nodes N1 and N5 rise rapidly, and the time required for charging the capacitors C1 and C2 can be shortened.

第4の実施形態に係る半導体レーザ装置によれば、第1の実施形態に係る半導体レーザ装置の場合に比較して、キャパシタC1及びC2の充電にかかる時間を短縮することができるので、半導体レーザ素子LD1の点灯の繰り返しレートを向上することができる。 According to the semiconductor laser device according to the fourth embodiment, the time required for charging the capacitors C1 and C2 can be shortened as compared with the semiconductor laser device according to the first embodiment. The repetition rate of lighting of the element LD1 can be improved.

[実施例]
本開示の各実施形態に係る半導体レーザ装置は、例えば、LiDAR(Light Detection and Ranging)の測距装置に適用可能である。LiDAR技術によれば、TOF(Time of Flight)として、大別して、パルス光の送受信による直接TOFと、連続光の送受信による間接TOFとのいずれかが測定される。本開示の各実施形態に係る半導体レーザ装置は、直接TOFを用いたLiDARの測距装置に適用可能であり、特に、パルス光を効果的に送信するために適用可能である。
[Example]
The semiconductor laser device according to each embodiment of the present disclosure is applicable to, for example, a LiDAR (Light Detection and Ranging) rangefinder. According to the LiDAR technology, TOF (Time of Flight) is roughly classified into either direct TOF by transmission/reception of pulsed light or indirect TOF by transmission/reception of continuous light. The semiconductor laser device according to each embodiment of the present disclosure can be applied to a LiDAR ranging device using direct TOF, and in particular, can be applied to effectively transmit pulsed light.

本開示の各実施形態に係る半導体レーザ装置によれば、短い持続時間(例えば、5ナノ秒以下の半値全幅)及び大きなピーク電力(例えば、100Wの尖頭値)を有するパルス光を送信することができ、これにより、直接TOFを高精度に測定することができる。 According to the semiconductor laser device according to each embodiment of the present disclosure, it is possible to transmit pulsed light having a short duration (e.g., full width at half maximum of 5 nanoseconds or less) and high peak power (e.g., peak value of 100 W). , which enables direct TOF measurement with high accuracy.

また、本開示の各実施形態に係る半導体レーザ装置によれば、可視光~近赤外線光の波長を有するパルス光を送信する場合、アイセーフの制約を満たすように、送信されるパルス光のパワーを制御することができる。 Further, according to the semiconductor laser device according to each embodiment of the present disclosure, when transmitting pulsed light having a wavelength from visible light to near-infrared light, the power of the transmitted pulsed light is adjusted so as to satisfy eye-safe constraints. can be controlled.

また、本開示の各実施形態に係る半導体レーザ装置によれば、環境に依存して、又は、劣化によって変動する半導体レーザ素子(レーザダイオード)の特性を補償するように、送信されるパルス光のパワーを制御することができる。例えば、半導体レーザ素子の劣化に応じて、電源V1及びV2の電圧を高く設定してもよい。 Further, according to the semiconductor laser device according to each embodiment of the present disclosure, the transmitted pulsed light is adjusted so as to compensate for the characteristics of the semiconductor laser element (laser diode) that varies depending on the environment or due to deterioration. Power can be controlled. For example, the voltages of the power supplies V1 and V2 may be set higher according to the deterioration of the semiconductor laser element.

また、本開示の各実施形態に係る半導体レーザ装置によれば、パルス光を送信する繰り返しレートを増大することにより、直接TOFの単位時間当たりの計測回数を増大し、LiDARの計測精度を向上することができる。 Further, according to the semiconductor laser device according to each embodiment of the present disclosure, by increasing the repetition rate of transmitting pulsed light, the number of direct TOF measurements per unit time is increased, and the LiDAR measurement accuracy is improved. be able to.

また、本開示の各実施形態に係る半導体レーザ装置によれば、LiDARの計測範囲を拡大するために、例えば、複数の半導体レーザ素子を含むカソードコモンの半導体レーザ装置を備えたLiDARの測距装置を提供することができる。 Further, according to the semiconductor laser device according to each embodiment of the present disclosure, in order to expand the measurement range of LiDAR, for example, a LiDAR ranging device including a cathode common semiconductor laser device including a plurality of semiconductor laser elements can be provided.

また、本開示の各実施形態に係る半導体レーザ装置は、パルスレーザ光を用いた加工装置に適用可能である。本開示の各実施形態に係る半導体レーザ装置によって発生されたレーザ光のエネルギーを、直接的に用いて対象物を加工してもよい。また、本開示の各実施形態に係る半導体レーザ装置によって発生されたレーザ光をトリガ信号として、より高いエネルギーのレーザ光を発生して対象物を加工してもよい。 Also, the semiconductor laser device according to each embodiment of the present disclosure can be applied to a processing device using pulsed laser light. The energy of laser light generated by the semiconductor laser device according to each embodiment of the present disclosure may be directly used to process an object. Further, the laser light generated by the semiconductor laser device according to each embodiment of the present disclosure may be used as a trigger signal to generate laser light with higher energy to process the object.

[まとめ]
本開示の各側面に係る半導体レーザ装置は、以下のように表現されてもよい。
[summary]
A semiconductor laser device according to each aspect of the present disclosure may be expressed as follows.

本開示の第1の側面に係る半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子LD1、スイッチング素子Q1、第1の電源V1、第1の充電制御回路、第1のキャパシタC1、第2の電源V2、第2の充電制御回路、第2のキャパシタC2、ダイオードD1、及び駆動回路1を備える。第1の充電制御回路は、第1の電源V1及び第1のキャパシタC1の間に接続され、第1の充電制御回路を介して流れる第1の電源V1からの電流による第1のキャパシタC1の充電を制御する。第2の充電制御回路は、第2の電源V2及び第2のキャパシタC2の間に接続され、第2の充電制御回路を介して流れる第2の電源V2からの電流による第2のキャパシタC2の充電を制御する。ダイオードD1は、第1の充電制御回路及び第1のキャパシタC1の間のノードに接続されたカソードと、第2の充電制御回路及び第2のキャパシタC2の間のノードに接続されたアノードとを有する。スイッチング素子Q1は、第1の充電制御回路及び第1のキャパシタC1の間のノードに接続されたコレクタと、半導体レーザ素子LD1のアノードに接続されたエミッタと、駆動回路1に接続されたベースとを有するNPN型アヴァランシェトランジスタである。 A semiconductor laser device according to a first aspect of the present disclosure includes a semiconductor laser element LD1, a switching element Q1, a first power source V1, a first charging control circuit, a first capacitor C1, a second power source V2, a second , a second capacitor C2, a diode D1, and a drive circuit 1. The first charge control circuit is connected between the first power supply V1 and the first capacitor C1, and charges the first capacitor C1 with current from the first power supply V1 flowing through the first charge control circuit. Control charging. The second charge control circuit is connected between the second power supply V2 and the second capacitor C2, and charges the second capacitor C2 with current from the second power supply V2 flowing through the second charge control circuit. Control charging. A diode D1 has a cathode connected to a node between the first charge control circuit and the first capacitor C1 and an anode connected to a node between the second charge control circuit and the second capacitor C2. have. The switching element Q1 has a collector connected to a node between the first charge control circuit and the first capacitor C1, an emitter connected to the anode of the semiconductor laser element LD1, and a base connected to the driving circuit 1. is an NPN-type avalanche transistor.

本開示の第2の側面に係る半導体レーザ装置によれば、第1の側面に係る半導体レーザ装置において、第1の電源V1は、第2の電源V2が第2の充電制御回路を介して第2のキャパシタC2に印加する電圧以上の電圧を、第1の充電制御回路を介して第1のキャパシタC1に印加する。 According to the semiconductor laser device according to the second aspect of the present disclosure, in the semiconductor laser device according to the first aspect, the first power supply V1 and the second power supply V2 are supplied to the second power supply V2 via the second charging control circuit. 2 is applied to the first capacitor C1 via the first charging control circuit.

本開示の第3の側面に係る半導体レーザ装置によれば、第1又は第2の側面に係る半導体レーザ装置において、第2のキャパシタC2は、第1のキャパシタC1の容量以上の容量を有する。 According to the semiconductor laser device according to the third aspect of the present disclosure, in the semiconductor laser device according to the first or second aspect, the second capacitor C2 has a capacitance equal to or greater than that of the first capacitor C1.

本開示の第4の側面に係る半導体レーザ装置によれば、第1~第3のうちの1つの側面に係る半導体レーザ装置において、第1の充電制御回路は第1の抵抗R1を含む。 According to the semiconductor laser device according to the fourth aspect of the present disclosure, in the semiconductor laser device according to one of the first to third aspects, the first charging control circuit includes the first resistor R1.

本開示の第5の側面に係る半導体レーザ装置によれば、第1~第3のうちの1つの側面に係る半導体レーザ装置において、第1の充電制御回路は、第1の電源V1から第1のキャパシタC1に一定の電流を供給して充電する定電流回路I1を含む。 According to the semiconductor laser device according to the fifth aspect of the present disclosure, in the semiconductor laser device according to one of the first to third aspects, the first charging control circuit controls the power supply from the first power supply V1 to the first includes a constant current circuit I1 for charging the capacitor C1 by supplying a constant current to it.

本開示の第6の側面に係る半導体レーザ装置によれば、第1~第5のうちの1つの側面に係る半導体レーザ装置において、第2の充電制御回路は第2の抵抗R2を含む。 According to the semiconductor laser device according to the sixth aspect of the present disclosure, in the semiconductor laser device according to one of the first to fifth aspects, the second charging control circuit includes the second resistor R2.

本開示の第7の側面に係る半導体レーザ装置によれば、第1~第5のうちの1つの側面に係る半導体レーザ装置において、第2の充電制御回路は、第2の電源V2から第2のキャパシタC2に一定の電流を供給して充電する定電流回路I2を含む。 According to the semiconductor laser device according to the seventh aspect of the present disclosure, in the semiconductor laser device according to one of the first to fifth aspects, the second charge control circuit controls the second power supply V2 to the second power supply V2. includes a constant current circuit I2 for charging the capacitor C2 by supplying a constant current to it.

本開示の第8の側面に係る半導体レーザ装置によれば、第1~第7のうちの1つの側面に係る半導体レーザ装置において、ダイオードD1はショットキーバリアダイオードである。 According to the semiconductor laser device according to the eighth aspect of the present disclosure, in the semiconductor laser device according to one of the first to seventh aspects, the diode D1 is a Schottky barrier diode.

本開示の一側面に係る半導体レーザ装置は、例えば、LiDARの測距装置に適用可能であり、また、パルスレーザ光を用いた加工装置に適用可能である。 A semiconductor laser device according to one aspect of the present disclosure can be applied to, for example, a LiDAR ranging device, and can be applied to a processing device using pulsed laser light.

1…駆動回路、
C1,C2…キャパシタ、
D1…ダイオード、
I1,I2…定電流回路、
LD1…半導体レーザ素子、
Q1…スイッチング素子、
R1,R2…抵抗、
V1,V2…電源。
1... drive circuit,
C1, C2...capacitors,
D1... Diode,
I1, I2...constant current circuits,
LD1... semiconductor laser element,
Q1... switching element,
R1, R2... Resistance,
V1, V2 . . . power supplies.

Claims (7)

半導体レーザ素子、スイッチング素子、第1及び第2の電源、第1及び第2の充電制御回路、第1及び第2のキャパシタ、ダイオード、及び駆動回路を備え、
前記第1の充電制御回路は、前記第1の電源及び前記第1のキャパシタの間に接続され、前記第1の充電制御回路を介して流れる前記第1の電源からの電流による前記第1のキャパシタの充電を制御し、
前記第2の充電制御回路は、前記第2の電源及び前記第2のキャパシタの間に接続され、前記第2の充電制御回路を介して流れる前記第2の電源からの電流による前記第2のキャパシタの充電を制御し、
前記ダイオードは、前記第1の充電制御回路及び前記第1のキャパシタの間のノードに接続されたカソードと、前記第2の充電制御回路及び前記第2のキャパシタの間のノードに接続されたアノードとを有し、
前記スイッチング素子は、前記第1の充電制御回路及び前記第1のキャパシタの間のノードに接続されたコレクタと、前記半導体レーザ素子のアノードに接続されたエミッタと、前記駆動回路に接続されたベースとを有するNPN型アヴァランシェトランジスタであり、
前記第1の電源は、前記第2の電源が前記第2の充電制御回路を介して前記第2のキャパシタに印加する電圧以上の電圧を、前記第1の充電制御回路を介して前記第1のキャパシタに印加する、
半導体レーザ装置。
A semiconductor laser device, a switching device, first and second power supplies, first and second charge control circuits, first and second capacitors, a diode, and a drive circuit,
The first charge control circuit is connected between the first power supply and the first capacitor, and the first charge control circuit is powered by a current from the first power supply flowing through the first charge control circuit. controls the charging of the capacitor,
The second charge control circuit is connected between the second power supply and the second capacitor, and the second charge control circuit is powered by current from the second power supply flowing through the second charge control circuit. controls the charging of the capacitor,
The diode has a cathode connected to a node between the first charge control circuit and the first capacitor, and an anode connected to a node between the second charge control circuit and the second capacitor. and
The switching element has a collector connected to a node between the first charge control circuit and the first capacitor, an emitter connected to the anode of the semiconductor laser element, and a base connected to the drive circuit. is an NPN-type avalanche transistor having
The first power supply applies a voltage higher than the voltage applied by the second power supply to the second capacitor through the second charge control circuit to the first capacitor through the first charge control circuit. applied to a capacitor of
Semiconductor laser device.
前記第2のキャパシタは、前記第1のキャパシタの容量以上の容量を有する、
請求項記載の半導体レーザ装置。
The second capacitor has a capacity equal to or greater than the capacity of the first capacitor,
2. The semiconductor laser device according to claim 1 .
前記第1の充電制御回路は第1の抵抗を含む、
請求項1又は2記載の半導体レーザ装置。
the first charging control circuit includes a first resistor;
3. The semiconductor laser device according to claim 1 .
前記第1の充電制御回路は、前記第1の電源から前記第1のキャパシタに一定の電流を供給して充電する定電流回路を含む、
請求項1又は2記載の半導体レーザ装置。
The first charging control circuit includes a constant current circuit that supplies a constant current from the first power supply to the first capacitor to charge the first capacitor.
3. The semiconductor laser device according to claim 1 .
前記第2の充電制御回路は第2の抵抗を含む、
請求項1~のうちの1つに記載の半導体レーザ装置。
the second charging control circuit includes a second resistor;
The semiconductor laser device according to claim 1 .
前記第2の充電制御回路は、前記第2の電源から前記第2のキャパシタに一定の電流を供給して充電する定電流回路を含む、
請求項1~のうちの1つに記載の半導体レーザ装置。
The second charge control circuit includes a constant current circuit that supplies a constant current from the second power supply to the second capacitor to charge the second capacitor.
The semiconductor laser device according to claim 1 .
前記ダイオードはショットキーバリアダイオードである、
請求項1~のうちの1つに記載の半導体レーザ装置。
the diode is a Schottky barrier diode,
The semiconductor laser device according to claim 1 .
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