JPH021384B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体レーザ装置に関し、特に半導
体レーザを用いて情報を記録または再生する情報
記録再生装置において、半導体レーザの出力パワ
ーの温度依存性を補償する自動レーザパワーコン
トロール（以下ALPCと略す）回路を含む半導体
レーザ装置に関する。

第１図は半導体レーザの駆動電流Ｉと出力パワ
ーＰの関係を示す特性（以下IP特性と称する）
図である。周知のように、半導体レーザは、図示
のように、温度によつてスレツシヨルド点が大き
く変化する。このため、一定電流１０で駆動する
場合には、オーミツク損失などにより温度が上昇
し、出力パワーがP1からP2へ、さらにP2からP3
へと低下して、発振停止に至る。これを防止させ
るために、従来より、出力パワーを一定にするた
めのALPC回路が提案されている。

第２図は従来のALPC回路を含む半導体レーザ
装置のブロツク図である。構成において、半導体
レーザ１は、その駆動によつてレーザ光（出射
光）２を発生する。レーザ光２の一部は光電変換
回路３で検出される。光電変換回路３はレーザ光
２のパワーを電気信号に変換し、平滑用ローパス
フイルタ４に与える。ローパスフイルタ４の出力
は差動増幅器６の比較入力（−）として与えられ
る。差動増幅器６の基準入力端（＋）には、基準
電圧発生回路５の出力の基準電圧が入力される。
差動増幅器６の出力は駆動回路７に入力される。
駆動回路７には、入力端子８に入力された信号が
コンデンサ９を介して入力される。入力端子８に
は、半導体レーザ１を変調させるための外部入力
信号が与えられる。

第３図は半導体レーザの変調特性を示す図であ
る。第４図は第２図の動作を説明するための半導
体レーザの出力パワーとデユーテイサイクルとの
関係を示す図である。

次に、第１図ないし第４図を参照して、矩形波
信号で半導体レーザ１を変調させる場合における
第２図の動作を説明する。たとえば、第３図に示
すように、温度P1において、駆動回路７が平均
駆動電流Ia1とする電流波形１０で半導体レーザ
１を駆動した場合を想定する。そのとき、半導体
レーザ１から発生されたレーザ光２が光電変換回
路３で検出される。その出力変調信号は第３図の
１１の波形で示される。ローパスフイルタ４はこ
の出力変調信号１１を平滑することによつて、平
均電圧Vaを求めて、差動増幅器６に与える。一
方、基準電圧発生回路５は、基準電圧Vrを差動
増幅器６に与えている。このため、差動増幅器６
は、両入力の差電圧（Vr−Va）を求め、それを
増幅して駆動回路７に与える。このように、半導
体レーザ１の出力を負帰還させる閉ループによつ
て、ALPC回路が構成される。

前述のALPC回路によつて、半導体レーザ１は
出力変調信号１１の平均レベルVaが基準電圧Vr
に一致するように動作する。この状態において、
周囲温度がT1からT2へ変化した場合は、平均駆
動電流がIa1から点線で示すIa2へ自動的に移動す
るように働くので、出力変調信号１１が一定に保
たれる。したがつて、入力端子８に外部入力信号
が与えられない場合、すなわち無変調時において
は、光電変換回路３の出力電圧が基準電圧Vrと
一致するように、ALPC回路が動作する。このた
め、無変調時の出力パワーは、変調時の出力パワ
ーの平均値となる。

ところで、前述のような半導体レーザ装置は、
半導体レーザ１を記録および再生用の光源とする
高密度記録再生装置（光デイスク装置と称する）
に応用されている。光デイスク装置においては、
記録時に変調信号によつて高パワーに変調して記
録媒体に穴を開けて記録し、再生時に無変調低パ
ワーで発光させて信号を読出す。再生時の光パワ
ーは、記録媒体に穴が開かない程度に充分低くし
なければならない。ところが、半導体レーザを光
デイスク装置の光源として使う場合は、再生時の
出力パワーが変調時の出力パワーの平均レベル
（すなわちデユーテイサイクルが50％）の場合に、
極大パワーの約半分のパワーになり、記録媒体の
感度むらなどに起因して、穴があいて情報を破壊
させる可能性がある。これを防止するためには、
記録と再生（すなわち変調と無変調）で基準電圧
Vrの値を切替える必要がある。しかし、基準電
圧を切替えると、その切替え時に発生するパルス
ノイズが半導体レーザ１に入力して、光デイスク
に記録された情報を破壊する可能性があり、信頼
性に欠けるという問題点があつた。また、第４図
のａ，ｂ，ｃに示すように、デユーテイサイクル
の変動する信号を入力する場合は、従来の半導体
レーザ装置では平均レベルでALPC回路が動作す
るため、極大パワーPpが変動する。そのため、
光デイスクの記録状態（すなわち穴の大きさな
ど）が変動することになり、情報の記録品質が悪
くなるという問題点があつた。

それゆえに、この発明の目的は、記録時と再生
時で基準電圧の値を切替える必要がなく、動作が
安定かつ確実になり、デユーテイサイクルの変動
する信号に対しても極大パワーと極小パワーが一
定となるような半導体レーザ装置を提供すること
である。

この発明は、要約すれば、半導体レーザの出力
のピーク値を検出し、このピーク値と記録時およ
び再生時で一定の基準電圧との差を求め、差の電
圧に基づいて外部入力信号をクランプし、クラン
プされた出力電圧に基づいて半導体レーザを駆動
するようにしたものである。

以下に、図面を参照してこの発明の具体的な実
施例について説明する。

第５図はこの発明の一実施例の半導体レーザ装
置のブロツク図である。構成において、この実施
例が第２図と異なる点は、ローパスフイルタ４に
代えてピーク検知回路１２を用い、差動増幅器６
の出力および入力端子８へ入力された信号をクラ
ンプ回路１３に与え、クランプ回路１３の出力を
駆動回路７に与えるように構成したことである。
このピーク検知回路１２は、極小レベル（最小レ
ベル）を検知するものである。クランプ回路１３
は、差動増幅器６の出力電圧をクランプレベルと
し、入力端子８から与えられる入力信号の極小レ
ベルをクランプするものである。なお、ピーク検
知回路１２は、直流信号が入力された場合、入力
直流レベルを検知する。また、クランプ回路１３
は、直流信号が入力された場合、入力直流レベル
をクランプするものとする。このピーク検知回路
１２、クランプ回路１３は、後述の第６図、第７
図にそれぞれ詳細に示す。

第６図はこの実施例に用いられるピーク検知回
路１２の詳細な回路図である。このピーク検知回
路１２は、ダイオード１２ａおよびコンデンサ１
２ｂによつて、入力信号の極小レベルを検知す
る。ダイオード１２ａのアノードと電源（Ｖ＋）
の間には、抵抗１２ｃが介挿される。これによつ
て、抵抗１２ｃを介して微小電流を流すことによ
り、無変調時においてもダイオード１２ａが導通
状態になり、検知動作するようにしたものであ
る。

第７図はこの実施例に用いられるクランプ回路
１３の一例の詳細な回路図である。この実施例の
クランプ回路１３は、コンデンサ１３ａおよびダ
イオード１３ｂによつて、入力信号の極小レベル
をクランプ電圧Vcにクランプする。また、抵抗
１３ｃを用いて微小電流を流すことにより、無変
調時においてもダイオード１３ｂを導通状態にさ
せて、クランプ電圧を出力させる。

すなわち、第６図に示すピーク検知回路および
第７図に示すクランプ回路を用いることにより、
直流信号が入力された場合は、直流入力レベルを
検知しまたはクランプすることになる。

第８図はこの実施例の動作を説明するためのデ
ユーテイサイクルとパワーとの関係を示す図であ
る。

次に、第５図ないし第８図を参照してこの実施
例の動作を説明する。半導体レーザ１の出力は、
光電変換回路３によつて電気信号に変換されて、
ピーク検知回路１２に与えられる。ピーク検知回
路１２は極小パワーPbに対応する極小レベルを
検知する。この極小レベルの電圧が差動増幅器６
に入力される。差動増幅器６には、基準電圧発生
回路５の出力の基準電圧Vrが基準電圧として入
力される。この基準電圧Vrは、この発明の半導
体レーザ装置が光デイスク装置に適用された場合
において、再生時または記録時にかかわらず一定
の値に選ばれる。差動増幅器６は基準電圧Vrと
ピーク検知回路１２の出力電圧との差を求め、そ
れをクランプ回路１３のクランプレベルとして与
える。クランプ回路１３は、入力端子８から与え
られる入力信号を差動増幅器６で求められたクラ
ンプレベルでクランプし、その出力を駆動回路７
に与える。駆動回路７はクランプ回路１３の出力
に基づいて半導体レーザ１を駆動させる。

すなわち、クランプレベルを一定としたときの
クランプ回路１３の働きによつて、半導体レーザ
１の出力パワーは、第８図に示すようにデユーテ
イサイクルが50％または50％以上もしくは50％以
下のいずれであるにもかかわらず、しかも無変調
領域がある場合であつても極小パワーPbが一定
になる。そして、ALPC回路の作用により、ピー
ク検知回路１２の出力電圧が基準電圧Vrに一致
するように働く。

ところで、第１図に示す半導体レーザ１の発振
領域におけるＩ／Ｐ特性の傾斜は、温度にあまり
依存せずに、一定である。それゆえに、入力信号
の振幅が一定であれば、極大パワーPpも一定と
なる。上述の説明から明らかなように、この実施
例によれば、ALPC回路がデユーテイサイクルに
依存せず、変調信号の極小値を一定（すなわち極
大値を一定）とさせるように働く。また、無変調
時の光出力は、変調時の極小値と一致するように
働く。それゆえに、この実施例の半導体レーザ装
置を光デイスク装置に適用すれば、再生時（すな
わち無変調時）における光出力が自動的に変調時
の光出力の極小値まで低下するので、基準電圧の
切替えが不要となり、動作が安定かつ確実になる
とともに、デユーテイサイクルに依存しない一定
の記録が行なえ、情報の記録品質を向上できるな
どの利点がある。

以上のように、この発明によれば、ALPC回路
の動作が安定かつ確実となり、デユーテイサイク
ルの変動する信号に対しても極大パワーおよび極
小パワーが一定となるなどの特有の効果が奏され
る。また、この発明の半導体レーザ装置を光デイ
スク装置に適用すれば、記録時および再生時（す
なわち変調時と無変調時）で基準電圧を切替える
必要がなく、情報の記録品質を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体レーザの駆動電流と出力パワー
の関係を示す特性図である。第２図はALPC回路
を含む半導体レーザ装置のブロツク図である。第
３図は半導体レーザの変調特性を示す図である。
第４図は第２図の動作を説明するためのデユーテ
イサイクル別のパワーの関係を示す図である。第
５図はこの発明の一実施例の半導体レーザ装置の
ブロツク図である。第６図はこの実施例に用いら
れるピーク検知回路の一例の具体的な回路図であ
る。第７図はこの実施例に用いられるクランプ回
路の一例の具体的な回路図である。第８図はこの
実施例の動作を説明するためのデユーテイサイク
ル別のパワーの関係を示す図である。 図において、１は半導体レーザ、３は光電変換
回路、５は基準電圧発生回路、６は差動増幅器、
７は駆動回路、１２はピーク検知回路、１３はク
ランプ回路を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ光を発生する半導体レーザ、 前記半導体レーザから発生されたレーザ光の一
   部を検知し、電気信号に変換する光電変換手段、 前記光電変換手段の出力信号のピークを検出す
   るピーク検出手段、 前記ピーク検出手段の出力信号と一定の基準電
   圧との差を増幅する差動増幅手段、 前記差動増幅手段の出力電圧に基づいて、前記
   レーザ光を変調させるための外部入力信号をクラ
   ンプするクランプ手段、および 前記クランプ手段の出力電圧に応じて前記半導
   体レーザを駆動する駆動手段を備えた半導体レー
   ザ装置。