JP7482785B2 - 面発光レーザ装置の駆動方法および面発光レーザ装置 - Google Patents
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Description
(A)各区画に対して、対応する区画内で発光対象として選択される面発光レーザの数と、対応する区画内で発光対象として選択される各面発光レーザの発光直前に、対応する区画内の温度センサにより得られたモニタ温度とに基づいて、光出力を矩形化するための補正電流パルスを生成し、生成した補正電流パルスを矩形状の基本パルスに重畳することにより、対応する区画内で発光対象として選択される各面発光レーザに対して連続して出力する駆動パルスを生成すること
(B)生成した駆動パルスを、対応する区画内で発光対象として選択された各面発光レーザに対して出力すること
・同時発光数 : N=数10~数100エミッタ
・光出力 : Po=数mW/エミッタ
・パルス幅 : Tpw=数ms
・パルス数 : 数10回(例えば30回程度)
[構成]
本技術の一実施の形態に係る面発光レーザ装置1について説明する。図1は、本実施の形態に係る面発光レーザ装置1の平面構成例を表したものである。図2は、図1のA-A線での断面構成例を表したものである。面発光レーザ装置1は、レーザチップ10と、レーザドライバIC20とを備えている。本実施の形態では、レーザチップ10は、レーザドライバIC20上に配置されている。レーザチップ10は、例えば、後述のバンプ15を介して、レーザドライバIC20と電気的に接続されている。レーザチップ10とレーザドライバIC20との間には接合層23が設けられている。接合層23は、レーザチップ10とレーザドライバIC20とを互いに固定している。接合層23は、例えば、絶縁性を有する樹脂材料によって構成されており、レーザチップ10とレーザドライバIC20との間の間隙を埋め込むように形成されている。
次に、レーザドライバIC20における電流補正アルゴリズムについて説明する。まず、ジャンクション温度Tj(t)(活性層温度)について説明し、その後、比較例として、熱時定数を用いた補正電流モデル(理想的な補正電流モデル)と、本実施の形態に係る補正電流モデル(簡易な補正電流モデル)とを説明する。
1.熱時定数モデルで説明した熱時定数に近い“1-exp”で波形が変化している。
2.発光直後の時定数の小さな補正電流は、200エミッタと400エミッタとで大きな違いはない。
これは、発光初期において、周辺での発光により発生した熱がまだ伝わっていないことを意味する。
3.エミッタ数を変えたときに、主に変化するのは、時定数の大きな補正電流成分である。
4.第1波目から第30波目への変化においては、全ての時定数成分が大きくなっている。
これは、活性層温度の上昇によってより多くの補正電流が必要なことを表す。
N:発光エミッタ数
Ck(N):発光エミッタ数によって補正量を変える係数
Tj:発光直前のジャンクション温度(活性層温度)
Fk(Tj):Tjによって補正量を変える係数
このような構成の面発光レーザ装置1では、レーザドライバ1C20は、例えば、図8、または、図9に記載の発光プロファイルとなるよう、エミッタアレイ11に含まれる一部のエミッタ12を同時に駆動する。
次に、本実施の形態に係る面発光レーザ装置1の効果について説明する。
次に、上記実施の形態に係る面発光レーザ装置1の変形例について説明する。
図27は、温度センサ部60上にレーザチップ10を配置したときの平面構成例を表したものである。図28は、図27のA-A線での断面構成例を表したものである。上記実施の形態に係る面発光レーザ装置1において、例えば、図27、図28に示したように、レーザドライバIC20の代わりに、温度センサ部60上にレーザチップ10が配置されていてもよい。このとき、レーザドライバIC20は、プリント配線基板50の表面のうち、レーザチップ10とは非対向の位置に実装されている。温度センサ部60は、例えば、Si基板61と、Si基板61上に設けられた配線層62とを有している。Si基板61には、複数の温度センサ24が形成されている。配線層62は、上記実施の形態に係る配線層22と同様の構成を有している。
図29は、温度センサ部70上にレーザチップ10を配置したときの平面構成例を表したものである。図30は、図29のA-A線での断面構成例を表したものである。上記実施の形態に係る面発光レーザ装置1において、例えば、図29、図30に示したように、レーザドライバIC20の代わりに、温度センサ部70上にレーザチップ10が配置されていてもよい。このとき、レーザドライバIC20は、プリント配線基板50の表面のうち、レーザチップ10とは非対向の位置に実装されている。温度センサ部70は、例えば、ヒートシンク71(構造物)と、ヒートシンク71上に設けられた配線層72とを有している。配線層72には、複数の温度センサ24が形成されている。各温度センサ24は、例えば、サーミスタなどの温度デバイスによって構成されている。
図31は、第1の実施の形態に係る面発光レーザ装置1の平面構成の一変形例を表したものである。図32は、図31のA-A線での断面構成例を表したものである。
上記実施の形態およびその変形例に係る面発光レーザ装置1では、エミッタアレイ11を構成する複数のエミッタ12が9つの区画に分けられていたが、複数のエミッタ12を区画する数は、9つに限定されるものではない。また、上記実施の形態およびその変形例に係る面発光レーザ装置1では、区画ごとに1つずつ温度センサ24が設けられていたが、温度センサ24が面発光レーザ装置1に対して1つだけ設けられていてもよい。この場合、レーザドライバIC20、温度センサ部60および温度センサ部70のうち、エミッタアレイ11と対向する箇所の温度が、電流補正において無視できるほどに均一になっていることが好ましい。
(1)
同一基板上に配置された複数の面発光レーザのうち、発光対象として選択される前記面発光レーザの数と、発光対象として選択される各前記面発光レーザの発光直前のモニタ温度とに基づいて、発光対象として選択される各前記面発光レーザに対して連続して出力する複数の駆動パルスを生成することと、
生成した複数の前記駆動パルスを、発光対象として選択された各前記面発光レーザに対して出力することと
を含む
面発光レーザの駆動方法。
(2)
前記複数の駆動パルスのパルス間隔は、msオーダである
(1)に記載の面発光レーザの駆動方法。
(3)
前記モニタ温度は、各前記面発光レーザの活性層からの熱時定数が前記パルス間隔よりも短くなる位置に配置された温度センサによって計測される
(1)または(2)に記載の面発光レーザの駆動方法。
(4)
同一基板上に配置された複数の面発光レーザと、
前記複数の面発光レーザを駆動する駆動回路と
を備え、
前記駆動回路は、前記複数の面発光レーザのうち、発光対象として選択される前記面発光レーザの数と、発光対象として選択される各前記面発光レーザの発光直前のモニタ温度とに基づいて、発光対象として選択される各前記面発光レーザに対して連続して出力する複数の駆動パルスを生成した後、生成した複数の前記駆動パルスを、発光対象として選択された各前記面発光レーザに対して出力する
面発光レーザ装置。
(5)
前記複数の駆動パルスのパルス間隔は、msオーダである
(4)に記載の面発光レーザ装置。
(6)
各前記面発光レーザの活性層からの熱時定数が前記パルス間隔よりも短くなる位置に配置され、前記モニタ温度を計測する温度センサを更に備えた
(4)または(5)に記載の面発光レーザ装置。
Claims (6)
- 共通の基板上に配置された複数の面発光レーザが複数の区画に分けられた面発光レーザ装置の駆動方法であって、
各前記区画に対して、対応する区画内で発光対象として選択される前記面発光レーザの数と、対応する区画内で発光対象として選択される各前記面発光レーザの発光直前に、対応する区画内の温度センサにより得られたモニタ温度とに基づいて、光出力を矩形化するための補正電流パルスを生成し、生成した前記補正電流パルスを矩形状の基本パルスに重畳することにより、対応する区画内で発光対象として選択される各前記面発光レーザに対して連続して出力する駆動パルスを生成することと、
生成した前記駆動パルスを、対応する区画内で発光対象として選択された各前記面発光レーザに対して出力することと
を含む
面発光レーザ装置の駆動方法。 - 前記複数の駆動パルスのパルス間隔は、msオーダである
請求項1に記載の面発光レーザ装置の駆動方法。 - 前記モニタ温度は、前記温度センサを、各前記面発光レーザの活性層からの熱時定数が前記パルス間隔よりも短くなる位置に配置して計測される
請求項2に記載の面発光レーザ装置の駆動方法。 - 共通の基板上に配置された複数の面発光レーザと、
前記複数の面発光レーザを駆動する駆動回路と、
前記複数の面発光レーザの発光直前のモニタ温度を計測する複数の温度センサと
を備え、
前記複数の面発光レーザは、複数の区画に分けられ、
前記複数の温度センサは、前記区画ごとに1つずつ設けられ、
前記駆動回路は、各前記区画に対して、対応する区画内で発光対象として選択される前記面発光レーザの数と、対応する区画内で発光対象として選択される各前記面発光レーザの発光直前に、対応する区画内の温度センサにより得られたモニタ温度とに基づいて、光出力を矩形化するための補正電流パルスを生成し、生成した前記補正電流パルスを矩形状の基本パルスに重畳することにより、対応する区画内で発光対象として選択される各前記面発光レーザに対して連続して出力する駆動パルスを生成した後、生成した前記駆動パルスを、対応する区画内で発光対象として選択された各前記面発光レーザに対して出力する
面発光レーザ装置。 - 前記複数の駆動パルスのパルス間隔は、msオーダである
請求項4に記載の面発光レーザ装置。 - 各前記温度センサは、対応する区画において、各前記面発光レーザの活性層からの熱時定数が前記パルス間隔よりも短くなる位置に配置される
請求項5に記載の面発光レーザ装置。
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