JPH02205376A - 半導体レーザ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザプリンタ、光デイスク装置、光通信装置
等で光源として用いられる半４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。

〔従来の技術〕

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うことができるので、近年光デイ
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。

しかしながら、半導体レーザの駆動電流・光出力特性は
温度により著しく変化し、これは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為にさまざ
まなＡ　Ｐ　Ｃ（Ａｕｔｏｍａｔｉｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃ
ｏｎｔｒｏｌ）回路が提案されている。

このＡＰＣ回路は次の３つの方式に分けられる。

（１）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・電気負帰還ループを設
け、この光・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。

（２）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２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。そして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基準とし
て半導体レーザの順方向電流を情報で変調することによ
り半導体レーザの光出力に情報を載せる方式。

（３）半導体レーザの温度を測定し、その測定した温度
によろて半導体レーザの順方向電流を制御したり、又は
半導体レーザの温度を一定になるように制御したりして
半導体レーザの光出力を所望の値に制御する方式６ 〔発明が解決しようとする課題〕 半導体レーザの光出力を所望の値とするためには（１）
の方式が望ましいが、受光素子の動作速度。

光・電気負帰還ループを構成している増幅素子の動作速
度等の限界により制御速度に限界が生ずる。

例えばこの制御速度の目安として光・電気負帰還ループ
の開ループでの交叉周波数を考慮した場合この交叉周波
数をｆｏとしたとき半導体レーザの光出力のステップ応
答特性は次のように近似できる。

Ｐｏｕｔ＝Ｐ、（１−ｅｘｐ（−２πｆａｔ））Ｐｏｕ
ｔ：半導体レーザの光出力 Ｐｏ：半導体レーザの設定された光強度ｔ：待時 間導体レーザの多くの使用目的では半導体レーザの光出
力を変化させた直後から、設定された時間τ。が経過す
るまでの全光量（光出力の積分値ｆｐｏｕｔ）が所定の
値となることが必要とされ。

２πｆ、τ。）］） となる。仮に、τ。＝　５０ｎｓ、誤差の許容範囲を０
．４％とした場合ｆ。＞　８００ＭＨｚとしなければな
らず、これは極めて困難である。

また（２）の方式では（１）の方式の上記問題は発生せ
ず、半導体レーザを高速に変調することが可能であるの
で、多く使用されている。しかしながらこの（２）の方
式では半導体レーザの光出力を常時制御しているわけで
はないので、外乱等により容易に半導体レーザの光量変
動が生ずる。外乱としては例えば半導体レーザのドウル
ープ特性があり、半導体レーザの光量はこのドウループ
特性により容易に数％程度の誤差が生じてしまう。半導
体レーザのドウループ特性を抑制する試みとして、半導
体レーザの熱時定数に半導体レーザ駆動電流の周波数特
性を合わせ補償する方法などが提案されているが、半導
体レーザの熱時定数は各半導体レーザ毎に個別にバラツ
キがあり、また半導体レーザの周囲環境により異なる等
の問題がある。

また光デイスク装置などにおいて問題とされる半導体レ
ーザの戻り光の影響による光量変動などの問題がある。

本発明は上記欠点を改善し、高速、高精度、高分解能な
半導体レーザ制御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、請求項１の発明は被駆動半導
体レーザの光出力を受光部により検知してこの受光部か
ら得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受光信
号と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記半導
体レーザの順方向電流を制御する光・電気負帰還ループ
と、前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性及び前
記受光部と前記半導体レーザとの結合係数、前記受光部
の光入力・受光信号特性に基づいて前記受光信号と前記
発光レベル指令信号とが等しくなるようにあらかじめ設
定された変換規則に従い前記発光レベル指令信号を前記
半導体レーザの順方向電流に変換する変換手段と、前記
光・電気負帰還ループの制御電流を検出する検出手段と
、この検出手段からの検出信号により発光レベル指令信
号が変化しても前記光・電気負帰還ループの制御電流が
変化しないように前記変換規則を制御することによって
前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性の変動を補
正する補正手段とを有し、前記光・電気負帰還ループの
制御電流と、前記変換手段により生成された電流との和
または差の電流によって前記半導体レーザを制御するよ
うにしたものであり。

請求項２の発明は請求項１記載の半導体レーザ制御装置
において、前記半導体レーザの光出力を受光部により検
知してこの受光部から得られる前記半導体レーザの光出
力に比例した受光電流と。

第１の発光レベル指令信号を電流に変換した発光レベル
指令信号電流とが等しくなるように前記半導体レーザの
順方向電流を制御する第１の光・電気負帰還ループと、
前記受光電流に比例する電圧と請求項１記載の発光レベ
ル指令信号とが等しくなるように前記第１の発光レベル
指令信号を制御する第２の光・電気負帰還ループとによ
り請求項１記載の光・電気負帰還ループを端成するよう
にしたものであり、 請求項３の発明は請求項１記載の半導体レーザ制御装置
において、前記発光レベル指令信号をアナログ信号電圧
として前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性を直
線に近似して前記発光レベル指令信号に対応した電流に
変換する変換手段と、一定期間一定レベルの振幅で変調
された前記発光レベル指令信号により前記光・電気負帰
還ループの制御電流の前記発光レベル指令信号に対する
位相と振幅とを検出する検出手段と、この検出手段から
の検出信号により前記一定期間に前記光・電気負帰還ル
ープの制御電流の絶対値が最小となるように前記変換手
段の変換特性の傾きを制御し他の期間には前記変換手段
の変換特性の傾きを保持する補正手段とを請求項１記載
の変換手段、検出手段及び補正手段として有するように
したものであり。

請求項４の発明は請求項２記載の半導体レーザ制御装置
において、請求項１記載の発光レベル指令信号をアナロ
グ信号電圧として前記半導体レーザの光出力・順方向電
流特性を直線に近似して請求項１記載の発光レベル指令
信号に対応した電流に変換する変換手段と、一定期間一
定レベルの振幅で変調された請求項１記載の発光レベル
指令信号により前記第１の光・電気負帰還ループの制御
電流の請求項１記載の発光レベル指令信号に対する位相
と振幅とを検出する検出手段と、この検出手段からの検
出信号により前記一定期間に前記第１の光・電気負帰還
ループの制御電流の絶対値が最小となるように前記変換
手段の変換特性の傾きを制御し他の期間には前記変換手
段の変換特性の傾きを保持する補正手段とを請求項１記
載の変換手段、検出手段及び補正手段として有するよう
にしたものであり、 請求項５の発明は請求項１記載の半導体レーザ制御装置
において、前記発光レベル指令信号をアナログ信号電圧
として前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性をｎ
個の直線により構成される折れ線に近似して前記発光レ
ベル指令信号により決まる電流に変換する変換手段と、
一定期間（２ｎ−１）以上の異なる振幅とオフセット値
の信号とで変調された前記発光レベル指令信号により前
記光・電気負帰還ループの制御電流の前記発光レベル指
令信号に対する位相と振幅とを検出する検出手段と、こ
の検出手段からの検出信号により前記一定期間に前記光
・電気負帰還ループの制御電流の絶対値が最小となるよ
うに前記変換手段の前記折れ線を構成する各直線の傾き
・折れ点を制御し他の期間には前記変換手段の前記折れ
線を構成する各直線の傾き・折れ点を保持する補正手段
とを請求項１記載の変換手段、検出手段及び補正手段と
して有するようにしたものであり。

請求項６の発明は請求項２記載の半導体レーザ制御装置
において、第１項記載の発光レベル指令信号をアナログ
信号電圧として前記半導体レーザの光出力・順方向電流
特性をｎ個の直線により構成される折れ線に近似して第
１項記載の発光レベル指令信号により決まる電流に変換
する変換手段と、一定期間（２ｎ−１）以上の異なる振
幅とオフセット値の信号とで変調された第１項記載の発
光レベル指令信号により前記第１の光・電気負帰還ルー
プの制御電流の第１項記載の発光レベル指令信号に対す
る位相と振幅とを検出する検出手段と、この検出手段か
らの検出信号により前記一定期間に前記第１の光・電気
負帰還ループの制御電流の絶対値が最小となるように前
記変換手段の前記折れ線を構成する各直線の傾き・折れ
点を制御し他の期間には前記変換手段の前記折れ線を構
成する各直線の傾き・折れ点を保持する補正手段とを請
求項１記載の変換手段、検出手段及び補正手段として有
するようにしたものであり、 請求項７の発明は請求項１記載の半導体レーザ制御装置
において、前記変換手段が前記発光レベル指令信号をデ
ィジタル信号として前記半導体レーザの光出力・順方向
電流特性に基づいて補正した信号に変換する変換テニブ
ルと、この変換テーブルにより変換された信号を前記半
導体レーザの順方向電流に変換するディジタル／アナロ
グ変換手段とを有し、かつ、一定期間ダイナミックレン
ジに応じた複数個の振幅値で変調された前記発光レベル
指令信号により前記光・電気負帰還ループの制御電流の
前記発光レベル指令信号に対する位相と振幅とを検出す
る検出手段と、この検出手段からの検出信号により前記
一定期間に前記光・電気負帰還ループの制御電流の絶対
値が最小となるように前記変換テーブルの値を制御し他
の期間には前記変換テーブルの値を保持する補正手段と
を請求項１記載の変換手段、検出手段及び補正手段とし
て有するようにしたものであり。

請求項８の発明は請求項２記載の半導体レーザ制御装置
において、前記変換手段が請求項１記載の発光レベル指
令信号をディジタル信号として前記半導体レーザの光出
力・順方向電流特性に基づいて補正した信号に変換する
変換テーブルと、この変換テーブルにより変換された信
号を前記半導体レーザの順方向電流に変換するディジタ
ル／アナログ変換手段とを有し、かつ、一定期間ダイナ
ミックレンジに応じた複数個の振幅値で変調された請求
項１記載の発光レベル指令信号により前記第１の光・電
気負帰還ループの制御電流の請求項１記載の発光レベル
指令信号に対する位相と振幅とを検出する検出手段と、
この検出手段からの検出信号により前記一定期間に前記
第１の光・電気負帰還ループの制御電流の絶対値が最小
となるように前記変換テーブルの値を制御し他の期間に
は前記変換テーブルの値を保持する補正手段とを請求項
１記載の変換手段、検出手段及び補正手段として有する
ようにしたものである。

〔作　用〕

請求項１の発明では光・電気負帰還ループが被駆動半導
体レーザの光出力を受光部により検知してこの受光部か
ら得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受光信
号と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記半導
体レーザの順方向電流を制御し、変換手段が前記半導体
レーザの光出力・順方向電流特性及び前記受光部と前記
半導体レーザとの結合係数、前記受光部の光入力・受光
信号特性に基づいて前記受光信号と前記発光レベル指令
信号とが等しくなるようにあらかじめ設定された変換規
則に従い前記発光レベル指令信号を前記半導体レーザの
順方向電流に変換する。前記光・電気負帰還ループの制
御電流が検出手段により検出され、この検出手段からの
検出信号により補正手段が発光レベル指令信号が変化し
ても前記光・電気負帰還ループの制御電流が変化しない
ように前記変換規則を制御することによって前記半導体
レーザの光出力・順方向電流特性の変動を補正する。そ
して前記光・電気負帰還ループの制御電流と、前記変換
手段により生成された電流との和または差の電流によっ
て前記半導体レーザが制御される。

請求項２の発明では第１の光・電気負帰還ループが前記
半導体レーザの光出力を受光部により検知してこの受光
部から得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受
光電流と、第１の発光レベル指令信号を電流に変換した
発光レベル指令信号電流とが等しくなるように前記半導
体レーザの順方向電流を制御し、第２の光・電気負帰還
ループが前記受光電流に比例する電圧と請求項１記載の
発光レベル指令信号とが等しくなるように前記第１の発
光レベル指令信号を特徴する 請求項３の発明では変換手段が前記発光レベル指令信号
を前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性を直線に
近似して前記発光レベル指令信号に対応した電流に変換
し、一定期間一定レベルの振幅で変調された前記発光レ
ベル指令信号により検出手段が前記光・電気負帰還ルー
プの制御電流の前記発光レベル指令信号に対する位相と
振幅とを検出する。この検出手段からの検出信号により
補正手段が前記一定期間に前記光・電気負帰還ループの
制御電流の絶対値が最小となるように前記変換手段の変
換特性の傾きを制御し他の期間には前記変換手段の変換
特性の傾きを特徴する請求項４の発明では変換手段が第
１項記載の発光レベル指令信号をアナログ信号電圧とし
て前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性を直線に
近似して第１項記載の発光レベル指令信号に対応した電
流に変換し、一定期間一定レベルの振幅で変調された第
１項記載の発光レベル指令信号により前記第１の光・電
気負帰還ループの制御電流の第１項記載の発光レベ“ル
指令信号に対する位相と振幅とが検出手段により検出さ
れる。この検出手段からの検出信号により補正手段が前
記一定期間に前記第１の光・電気負帰還ループの制御電
流の絶対値が最小となるように前記変換手段の変換特性
の傾きを制御し他の期間には前記変換手段の変換特性の
傾きを特徴する 請求項５の発明では変換手段が前記発光レベル指令信号
をアナログ信号電圧として前記半導体し−ザの光出力・
順方向電流特性をｎ個の直線により構成される折れ線に
近似して前記発光レベル指令信号により決まる電流に変
換し、一定期間（２ｎ−１）以上の異なる振幅とオフセ
ット値の信号とで変調された前記発光レベル指令信号に
より前記光・電気負帰還ループの制御電流の前記発光レ
ベル指令信号に対する位相と振幅とが検出手段により検
出される。この検出手段からの検出信号により補正手段
が前記一定期間に前記光・電気負帰還ループの制御電流
の絶対値が最小となるように前記変換手段の前記折れ線
を構成する各直線の傾き・折れ点を制御し他の期間には
前記変換手段の前記折れ線を構成する各直線の傾き・折
れ点を特徴する 請求項６の発明では変換手段が第１項記載の発光レベル
指令信号をアナログ信号電圧として前記半導体レーザの
光出力・順方向電流特性をｎ個の直線により構成される
折れ線に近似して第１項記載の発光レベル指令信号によ
り決まる電流に変換し、一定期間（２ｎ−１）以上の異
なる振幅とオフセット値の信号とで変調された第１項記
載の発光レベル指令信号により前記第１の光・電気負帰
還ループの制御電流の第１項記載の発光レベル指令信号
に対する位相と振幅とが検出手段により検出される。こ
の検出手段からの検出信号により補正手段が前記一定期
間に前記第１の光・電気負帰還ループの制御電流の絶対
値が最小となるように前記変換手段の前記折れ線を構成
する各直線の傾き・折れ点を制御し他の期間には前記変
換手段の前記折れ線を構成する各直線の傾き・折れ点を
特徴する 請求項７の発明では前記発光レベル指令信号が前記変換
手段で変換テーブルにより前記半導体レーザの光出力・
順方向電流特性に基づいて補正した信号に変換されてデ
ィジタル／アナログ変換手段で前記半導体レーザの順方
向電流に変換され、一定期間ダイナミックレンジに応じ
た複数個の振幅値で変調された前記発光レベル指令信号
により前記光・電気負帰還ループの制御電流の前記発光
レベル指令信号に対する位相と振幅とが検出手段により
検出される。この検出手段からの検出信号により補正手
段が前記一定期間に前記光・電気負帰還ループの制御電
流の絶対値が最小となるように前記変換テーブルの値を
制御し他の期間には前記変換テーブルの値を特徴する 請求項８の発明では第請求項１記載の発光レベル指令信
号が前記変換手段で変換テーブルにより前記半導体レー
ザの光出力・順方向電流特性に基づいて補正した信号に
変換されてディジタル／アナログ変換手段により前記半
導体レーザの順方向電流に変換され、一定期間ダイナミ
ックレンジに応じた複数個の振幅値で変調された第１項
記載の発光レベル指令信号により前記第１の光・電気負
帰還ループの制御電流の第１項記載の発光レベル指令信
号に対する位相と振幅とが検出手段により検出される。

この検出手段からの検出信号により補正手段が前記一定
期間に前記第１の光・電気負帰還ループの制御電流の絶
対値が最小となるように前記変換テーブルの値を制御し
他の期間には前記変換テーブルの値を保持する。

〔実施例〕

第１図は発明の一実施例を示す。

発光レベル指令信号は比較増幅器１及び電流変換器２に
入力され、被駆動半導体レーザ３の光出力の一部が受光
素子４によりモニターされる。比較増幅器１と半導体レ
ーザ３．受光素子４は光・電気負帰還ループを形成し、
比較増幅器１は受光素子４に誘起された光起電流（半導
体レーザ３の光出力に比例する）に比例する受光信号と
発光レベル指令信号とを比較してその結果により、抵抗
５を介して半導体レーザ３の順方向電流を受光信号と発
光レベル指令信号とが等しくなるように制御する。また
電流変換器２は前記受光信号と発光レベル指令信号とが
等しくなるように発光レベル指令信号に従って予め設定
された電流（半導体レーザ３の光出力・順方向電流特性
及び受光素子４と半導体レーザ３との結合係数、受光素
子３の光入力・受光信号特性に基づいて予め設定された
電流）を出力する。この電流変換器２の出方電流と。

比較増幅器１より出方される制御電流との和の電流が半
導体レーザ３の順方向電流となる。

ここで、前記光・電気負帰還ループの開ループでの交差
周波数をｆｏとし、ＤＣゲインを１００００とした場合
、半導体レーザ３の光出力Ｐｏｕｔのステップ応答特性
は次のように近似できる。

Ｐｏｕｔ＝　ＰＬ＋　（ＰＳ　−ＰＬ）ｅｘｐ（−２ｘ
　ｆ　Ｏｔ　）ｐｌ：ｊ＝ｏｏにおける光出力 ＰＳ：電流変換器２により設定された光量光・電気負帰
還ループの開ループでのＤＣゲインを１００００として
いるので、設定誤差の許容範囲を０．１％以下とした場
合には、ＰＬは設定した光量に等しいと考えられる。

したがって、仮に電流変換器２により設定された光量Ｐ
ＳがＰＬに等しければ、瞬時に半導体レーザ３の光出力
がＰＬに等しくなる。この場合にはＰｏｕｔ＝ＰＬであ
るので、比較増幅器１の出力は変化しない。すなわち、
抵抗５に流れる電流値は変化しないので、抵抗５の両端
間電圧は変化しない。

しかしながら、温度変動、外乱等によりＰＳが変動した
場合には、電流変換器２による過不足の電流を比較増幅
器１により半導体レーザ３の順方向に流す。したがって
、一定期間発光レベル指令信号を変化させた時の抵抗５
の両端間電圧を測定することにより、電流変換器２の変
換誤差に相当する電流値を検出することができる。この
抵抗５の両端間電圧は差動増幅器６により検出され、こ
の差動増幅器６の出力電圧が光出力特性補正回路７に入
力される。光出力特性補正回路７は上記一定期間に抵抗
５の両端間電圧が最小となるように電流変換器２の変換
規則を制御し、他の期間にはその変換規則を保持する。

この結果、半導体レーザ３の光出力・順方向型゛流特性
の変動に対して常に電流変換器２をｐｓ＝ｐＬどなるよ
うに保つことができる。

また半導体レーザ３のドウループ特性等によりＰＳが５
％変動したとしてもｆ。＝４０ＭＩＩＺ程度であればＩ
ｏｎｓ後には半導体レーザ３の光出力は設定値に対する
誤差が０．４％以下になる。

また半導体レーザ３の光出力を変化させた直後から設定
された時間τが経過するまでの全光量（光出力の積分値
ｆ　Ｐｏｕｔ）の誤差が０．４％以下になるための光・
電気負帰還ループの交叉周波数は。

τ＝５０ｎｓとした場合４０ＭＩＩＺ以上であればよく
、この程度の交叉周波数ならば容易に実現できる。

さらに、この実施例では電流変換器２の出力電流を光・
電気負帰還ループの制御電流に加算する構成であるが、
半導体レーザ３と並列に電流変換器２を接続する構成と
すれば電流変換器２の出力電流と光・電気負帰還ループ
の制御電流との差の電流により半導体レーザ３を制御す
る構成が実現できる。

このようにこの実施例によれば高速、高精度。

高分解能な半導体レーザ制御装置が実現できる。

第１７図は本発明の他の実施例を示す。

発光レベル指令信号は比較増幅器８及び電流変換器２に
入力され、被駆動半導体レーザ３の光出力の一部が受光
素子４によりモニターされる。受光素子４に誘起された
光起電流（半導体レーザ３の光出力に比例する）Ｉｓの
周波数の高い成分は容量Ｃに流れてインピーダンス変換
器９に入力され。

光起電流Ｉｓの周波数の低い成分は抵抗Ｒに流れて電圧
に変換される。この抵抗Ｒに発生した電圧は比較増幅器
８と電圧・電流変換器１０に入力され、電圧・電流変換
器１０が抵抗Ｒに発生した電圧を電流に変換する。この
電圧・電流変換器ＩＯの出力電流はインピーダンス変換
器９の出力電流と加算器１１で加算され、受光素子４に
発生した光起電施工Ｓと等しい電流■。どなる。一方、
比較増幅器８は抵抗Ｒに発生した電圧と発光レベル指令
信号とを比較してその差電圧を増幅し、この比較増幅器
８の出力電圧が電圧・電流変換器１２により電流に変換
されて第１の発光レベル指令信号電流ＩＬとなる。減算
器１３は電圧・電流変換器１２からの第１の発光レベル
指令信号電流ＩＬより加算器１１からの電流工。を減算
してその差分電流を出力し、この差分電流が電流増幅器
１４により増幅されてトランジスタ１５．１６、電流源
１７及びバイアス電圧源１８からなる差動増幅器１９を
介して半導体レーザ３の制御電流として出力される。し
たがって、受光素子４、容量Ｃ９抵抗Ｒ，インピーダン
ス変換器９゜電圧・電流変換器１０．加算器１１．減算
器１３．電流増幅器１４．差動増幅器１９は半導体レー
ザ３の光出力に比例する受光素子４の光起電流Ｉｓと電
圧・電流変換器１２からの第１の発光レベル指令信号電
流ＩＬとが等しくなるように半導体レーザ３の順方向電
流を制御する光・電気負帰還ループを構成し、比較増幅
器８及び電圧・電流変換器１２は光起電流Ｉｓに比例す
る電圧と発光レベル指令信号とが等しくなるように第１
の発光レベル指令信号電流工りを制御する第２の光・電
気負帰還ループを構成する。

また電流変換器２は発光レベル指令信号の周波数の高い
成分に関しては加算器１１の出力電流工。

と電圧・電流変換器１２からの第１の発光レベル指令信
号電流ＩＬとが等しくなるように発光レベル指令信号に
従いあらかじめ設定された電流（半導体レーザ３の光出
力・順方向電流特性及び受光素子４と半導体レーザ３と
の結合係数、受光素子３の光入力・受光信号特性に基づ
いて予め設定された電流）を出力し、発光レベル指令信
号の周波数の低い成分に関しては抵抗５の両端間電圧と
発光レベル指令信号とが等しくなるように発光レベル指
令信号に従いあらかじめ設定された電流（半導体レーザ
３の光出力・順方向電流特性及び受光素子４と半導体レ
ーザ３との結合係数、受光素子３の光入力・受光信号特
性に基づいて予め設定された電流）を出力する。この電
流変換器２の出力電流と、差動増幅器１９により出力さ
れる制御電流との和が半導体レーザ３の順方向電流とな
る。

ここで、前記第１の光・電気負帰還ループの開ループで
の交差周波数をｆｏとし、ＤＣゲインを３０とするとと
もに、前記第２の光・電気負帰還ループのＤＣゲインを
１ｏｏｏｏとした場合、半導体レーザ３の光出力Ｐｏｕ
ｔのステップ応答特性は次のように近似できる。

Ｐｏｕｔ＝　ＰＬ＋　（ＰＳ　−ＰＬ）ｅｘｐ（−２７
Ｃｆ　、ｔ　）第２の光・電気負帰還ループのＤＣゲイ
ンを１００００としているので、設定誤差の許容範囲を
０．１％以下とした場合には、ＰＬは設定した光量に等
しいと考えられる。また第１の光・電気負帰還ループの
ＤＣゲインを３０としているので、第１の光・電気負帰
還ループでの定常誤差は（ＰＳ−ＰＬ）／３０程度とな
る。したがって、仮に電流変換器２により設定される光
量ＰＳがＰＬに等しければ、瞬時に半導体レーザ３の光
出力はＰＬに等しくなり、この場合にはＰｏｕｔ＝ＰＬ
であるので、比較増幅器１４の出力は変化しない、すな
わち、抵抗５に流れる電流値は変化しないので、抵抗５
の両端間電圧は変化しない、しかしながら、温度変動、
外乱等により半導体レーザ３の光出力・順方向電流特性
が変動することによってＰＳが変動した場合には、電流
変換器２による過不足の電流を比較増幅器８により半導
体レーザ３の順方向に流す。したがって、発光レベル指
令信号を一定期間変化させた時の抵抗５の両端間電圧を
測定することにより、電流変換器２の変換誤差に相当す
る電流値を検出することができ、差動増幅器６により検
出された電圧は光出力特性補正回路７へ入力される。光
出力特性補正回路７は上記一定期間に抵抗５の両端間電
圧が最小となるように電流変換器２の変換規則を制御し
、他の期間にはその変換規則を保持する。

この結果、半導体レーザ３の光出力・順方向電流特性の
変動に対して常に電流変換器２をｐｓ″：ＰＬとなるよ
うに保つことができる。また、外乱等によりＰＳが５％
変動したとしても第１の光・電気負帰還ループの定常誤
差が０．２％程度となるので、ｆ　、　＝　４０ＭＨｚ
程度でかつ第１の光・電気負帰還ループのＤＣゲインが
３０程度あれば、Ｉｏｎｓ後には半導体レーザ３の光出
力は設定値に対する誤差が０．４％以下になる。

また半導体レーザ３の光出力を変化させた直後から設定
された時間τ。が経過するまでの全光量（光出力の積分
値ｆ　Ｐｏｕｔ）の誤差が０．４％以下になるための光
・電気負帰還ループの交叉周波数は、τ。＝５０ｎｓと
した場合４０ＭＨ２以上であればよく、また光・電気負
帰還ループのＤＣゲインは３０倍程度あればよく、この
程度の交叉周波数及びＤＣゲインならば容易に実現でき
る。

この実施例では電流変換器２の出力電流を光・電気負帰
還ループの制御電流に加算する構成であるが、半導体レ
ーザ３と並列に電流変換器２を接続する構成とすれば電
流変換器２の出力電流と光・電気負帰還ループの制御電
流との差の電流により半導体レーザ３を制御する構成が
実現できる。

第１８図は本発明の他の実施例を示す。

この実施例は上記第１７図の実施例において、第２の発
光レベル指令信号の代りに比較増幅器８の出力電圧を電
流変換器２０に入力するようにしたものである。この電
流変換器２０は前記受光信号と発光レベル指令信号とが
等しくなるように比較増幅器８の出力電圧に従って予め
設定された電流（半導体レーザ３の光出力・順方向電流
特性及び受光素子４と半導体レーザ３との結合係数、受
光素子３の光入力・受光信号特性に基づいて予め設定さ
れた電流）を出力する。すなわち、電流変換器２０は発
光レベル指令信号の周波数の高い成分に関しては加算器
１１からの電流工。と第１の発光レベル指令信号電流Ｉ
Ｌとが等しくなるように比較増幅器８の出力電圧に従い
あらかじめ設定された電流（半導体レーザ３の光出力・
順方向電流特性及び受光素子４と半導体レーザ３との結
合係数、受光素子３の光入力・受光信号特性に基づいて
予め設定された電流）を出力し、第２の発光レベル指令
信号の周波数の低い成分に関しては抵抗Ｒの両端間電圧
と第１の発光レベル指令信号とが等しくなるように比較
増幅器８の出力電圧に従いあらかじめ設定された電流（
半導体レーザ３の光出力・順方向電流特性及び受光素子
４と半導体レーザ３との結合係数、受光素子３の光入力
・受光信号特性に基づいて予め設定された電流）を出力
する。

第２図は本発明の他の実施例を示す。

発光レベル指令信号は比較増幅器１及び電流変換器２に
入力され、被駆動半導体レーザ３の光出力の一部が受光
素子４によりモニターされる。１−ランジスタ１５，１
６、電流源１７及びバイアス電圧源１８からなる差動増
幅器１９．比較増幅器１、半導体レーザ３、受光素子４
は光・電気負帰還ループを形成し、比較増幅器１は受光
素子４に誘起された光起電流（半導体レーザ３の光出力
に比例する）に比例する受光信号と発光レベル指令信号
とを比較してその結果により、差動増幅９１９を介して
半導体レーザ３の順方向電流を受光信号と発光レベル指
令信号とが等しくなるように制御する。

一方、ｆｆｉ流変流器換器２変抵抗２１及び抵抗２２か
らなる減衰器２３、差動増幅器２４、トランジスタ２５
、抵抗Ｒ０によって構成され、発光レベル指令信号に従
いあらかじめ設定された電流（半導体レーザ３の光出力
・順方向電流特性及び受光素子４と半導体レーザ３との
結合係数、受光素子３の光入力・受光信号特性に基づい
て予め設定された電流）を出力する。すなわち発光レベ
ル指令信号Ｖｓが減衰器２３によりに−ｖｓに減衰され
て差動増幅器２４に入力され、トランジスタ２５と抵抗
Ｒ６によりｋ・Ｖ　ｓ　／　Ｒｏの電流に変換される。

この電流に−Ｖｓ／Ｒｏと、差動増幅器１９の出力電流
ＡΔＶとの和の電流に−Ｖ　ｓ　／　Ｒｏ　＋　Ａ　Ａ
　Ｖが半導体レーザ３の順方向電流となる。

一般的に半導体レーザはしきい値電流ｒｔｈ以上の順方
向電流に対しては微分量子効率ηの直線で光出力・順方
向電流の関係を近似できる。この場合半導体レーザの光
出力Ｐ。は次のように表わすことができる。

１＋αＳ　ηＡ ΔＶ＝　Ｖｓ／Ｒ１−ａ　Ｓ　Ｐ。

ＶｓがＶ、（Ｖ、に対応する半導体レーザ３の光出力は
半導体レーザの電流がしきい値電流以上の時の光強度）
からＶｉへ変化したときの応答特性は上記実施例の場合
と同様に ｅｘｐ（−２π　ｆ、ｔ） と近似できる。

したがって仮にに＝αＳ　１１Ｒ０ならば瞬時に光出力
Ｐ。がηＶｉ／Ｒに等しくなるので、比較増幅器１の出
力は変化しない。すなわち、抵抗５に流れる電流値は変
化しないので、抵抗５の両端間電圧は変化しない。しか
しながら、温度変動、外乱等により微分量子効率ηが変
動した場合には、電流変換器２による過不足の電流を比
較増幅器８により半導体レーザ３の順方向に流す。した
がって、発光レベル指令信号を一定期間変化させた時の
抵抗５の両端間電圧を測定することにより、電流変換器
２の変換誤差に相当する電流値を検出することができる
。

抵抗５の両端間電圧Ｖｄはトランジスタ２６及び抵抗２
７からなるエミッタフォロワを介してコンデンサ２８及
び抵抗２９からなる回路により直流成分が除去され、乗
算器３０に入力される。また発光レベル指令信号がリミ
ッタ増幅器３１により一定振幅となって乗算器３０に入
力され、この乗算器３０の２つの入力信号の様子を第５
図に示す。半導体レーザ３の順方向電流を検出する一定
期間には発光レベル指令信号として第５図に示すような
一定レベルの振幅で変調した信号ａが入力され、第５図
に示すような電流Ｌ（またはＩ、）が抵抗５により観測
される。この一定期間以外の期間には発光レベル指令信
号は半導体レーザ３の発光レベル指令値となり、半導体
レーザ３の順方向電流がその発光レベル指令値に応じた
値となる。乗算器３０は２つの入力信号を乗算し、その
結果がフィルタ３２により第６図に示すような電流変換
器２の誤差と検出電圧との関係を示す電圧として出力さ
れる。このフィルタ３２からの検出電圧はコンパレータ
３３の一端子に入力されて基準電圧Ｖｒと比較され、こ
のコンパレータ３３の出力電圧がアップダウンカウンタ
３４のアップダウン端子に入力されてアップダウンカウ
ンタ３４のアップカンウドモードとダウンカウントモー
ドとが制御される。アップダウンカウンタ３４はタイミ
ング発生器３５からのクロック及び制御信号によりカウ
ント動作が制御され、かつカウント値の保持動作を行う
。タイミング発生器３５は上記一定期間（半導体レーザ
３の順方向電流を検出する期間）に制御指令信号が入力
されることによりアップダウンカウンタ３４の動作をカ
ウント値保持動作からカウント動作に切換え、またコン
パレータ３３の出力電圧が高レベルから低レベルに変化
するタイミング、又は低レベルから高レベルに変化する
タイミングでアップダウンカウンタ３４の動作をカウン
ト動作からカウント値保持動作に切換える。アップダウ
ンカウンタ３４のカウント値はディジタル／アナログ変
換器３６によりディジタル／アナログ変換され、このデ
ィジタル／アナログ変換器３６の出力信号により前記可
変抵抗２１が制御されて減衰器２３の減衰量が決定され
ることによって電流変換器２の前記係数ｋが制御される
。

上記電流変換器は第１２図に示すように１−ランジスタ
３７〜４０．　ｆｌ流源４１．電圧源４２、可変抵抗４
３及び抵抗４４〜４７からなる電流変換器を用い、可変
抵抗４３をディジタル／アナログ変換器３６の出力信号
により制御するようにしてもよい。また乗算器３２は第
７図に示すような非反転回路４８、反転回路４９、スイ
ッチ５０及びバッファ５１により構成してもよい。

この場合コンデンサ２８及び抵抗２９よりなる回路の出
力信号が非反転回路４８、反転回路４９に入力されてこ
の非反転回路４８、反転回路４９の出力信号のいずれか
一方がスイッチ５０により選択され、リミット増幅器３
１の出力信号がバッファ５１を介してスイッチ５０を切
換える。

またアップダウンカウンタ３４のカウント値をその制御
指令信号による制御の開始タイミングで初期化した後に
、アップダウンカウンタ３４のカウント動作をアップカ
ウント動作もしくはダウンカウントモード限定してコン
パレータ３３の出力電圧の極性が変化するタイミングで
そのカウント動作をカウント値保持動作に切換えるよう
にしてもよい。

またコンパレータ３３、アップダウンカウンタ３４及び
ディジタル／アナログ変換器３６からなる部分は第８図
に示すように演算増幅器５２、コンデンサ５３及び抵抗
５４からなる積分器５５、リセットスイッチ５６、ホー
ルド回路５７により構成してもよい、この場合制御指令
信号のオンでスイッチ５６がオフしてフィルタ３２の出
力電圧が積分器５５により積分され、制御指令信号のオ
フでホールド回路５７が積分器５５の出力信号をホール
ドすると共にスイッチ５６がオンして積分器５５がリセ
ットされる。

さらに、上記実施例では可変減衰器２３により上記にの
値を調整したが、可変減衰器２３以外の例えばＶ　ＣＡ
　（１！圧圧制御幅器）などでｋの値を調整するように
してもよい。

第３図は本発明の他の実施例を示す。

この実施例は上記第２図の実施例において、比較増幅器
１の代りに、第１７図の実施例におけるコンデンサＣ１
抵抗Ｒ、インピーダンス変換器９、電圧・電流変換器１
０，１２、比較増幅器８．加算器１１、減算器１３、電
流増幅器１４からなる回路をもちいたものであり、この
回路は前述のように動作する。この実施例においても前
述のように第１２図に示すような電流変換器を用いたり
１乗算器３０の代りに第７図に示すような回路を用いた
り、コンパレータ３３、アップダウンカウンタ３４及び
ディジタル／アナログ変換器３６からなる部分の代りに
第８図に示すような回路を用いたり、可変減衰器２３の
代りにＶＣＡなどを用いたり、アップダウンカウンタ３
４のカウント値をその制御指令信号による制御の開始タ
イミングで初期化した後に、アップダウンカウンタ３４
のカウント動作をアップカウント動作もしくはダウンカ
ウント動作に限定してコンパレータ３３の出力電圧の極
性が変化するタイミングでそのカウント動作をカウント
値保持動作に切換えるようにしたりしてもよい。

第４図は本発明の他の実施例を示す。この実施例は第３
図の実施例において発光レベル指令信号の代りに比較増
幅器８の出力電圧を電流変換器２に入力するようにした
ものである。

上記実施例では電流変換器として半導体レーザ３の光出
力・順方向電流特性を直線に近似して発光レベル指令信
号を電流に変換するものを用いたが、第９図のように半
導体レーザ３の光出力・順方向電流特性を折れ線に近似
して発光レベル指令信号を電流に変換するものを用いた
方が半導体レーザ３の光出力・順方向電流特性を精度よ
く近似できる。この第９図の実施例では第２図の実施例
において可変抵抗５８，５９、ダイオード６０、電圧源
６１、抵抗６２からなる可変減衰器６３が用いられ、加
減算器６４が抵抗５の両端間電圧より電流源１７の電流
に対応する所定の電圧Ｖ。を減算したものを検出して乗
算器３０に出力する。またコンパレータ３３はフィルタ
３２の出力電圧をＯｖと比較して２値化し、その出力電
圧が７ツプダウンカウンタ６５，６６゜６７のアップダ
ウン端子に入力される。このアップダウンカウンタ６５
，６６．６７のカラントイ直はそれぞれディジタル／ア
ナログ変換器６８，６９，７０によりディジタル／アナ
ログ変換され、可変抵抗５８，５９及び電圧Ｗ５１がデ
ィジタル／アナログ変換器６８，６９，７０の出力信号
により制御されることによって第１０図に示すような電
流変換器２の変換特性（半導体レーザ３の光出力・順方
向特性を近似した折れ線）の各直線７１．１２の傾き及
びその折れ点７３をそれぞれ制御する。この場合タイミ
ング発生器７４は制御指令信号が入力されることにより
ディジタル／アナログ変換器６５，６６．６７を相異な
るタイミングでカウント値保持動作からカウント動作に
切換えてクロックをカウントさせ、かつコンパレータ３
３の出力信号の立上りエツジもしくは立ち下がりエツジ
でディジタル／アナログ変換器６５，６６．６７をカウ
ント動作からカウント値保持動作に切換える。また、発
光レベル指令信号は一定の制御期間にはタイミング発生
器７４によるアップダウンカウンタ６５．６６のカウン
ト動作と対応して第１０図に示すようにＡ・８間、Ｃ−
Ｄ間にて一定レベルの振幅で変調された信号ａｌ等にな
り、またタイミング発生器７４によるアップダウンカウ
ンタ６７のカウント動作と対応して一定レベルの信号と
なる。折れ点７３が制御されることにより直［７１，７
２が第１１図に示すように制御される。

上記実施例では電流変換器２の変換特性（半導体レーザ
３の光出力・順方向特性を近似した折れ線）は２つの直
線７１，７ｉｉこ゛より構成したが、３つ以上の直線で
構成することもできる。例えば電流変換器２を第１３図
に示すようにトランジスタ７５〜７８、電流源７９、ダ
イオード８０，８１．可変抵抗８２，８３、電圧源８４
〜８６、抵抗８７〜９２により構成すれば折れ線を構成
する直線が３つで折れ点が２うとなる。また電流変換器
２を第１４図に示すようにトランジスタ９３〜９５．電
流源９（ｉ、９７、電圧源９８、抵抗９９からなる増幅
器と、これとはゲインが異なるトランジスタ１００〜１
０２、電流源１０３，１０４、電圧源１０５、抵抗１０
６からなる増幅器とで構成しても折れ線を構成する直線
が３つで折れ点が２つとなる。これらの直線及び折れ点
は上記実施例と同様にそれぞれアップダウンカウンタ及
びディジタル／アナログ変換器により制御するようにす
ればよい。

また電流変換器２は第１５図、第１６図に示すように発
光レベル指令信号をディジタルとしてディジタル／アナ
ログ変換器を用いて構成してもよい。

第１５図の例では発光レベル指令信号がディジタル／ア
ナログ変換器１０７によりディジタル／アナログ変換さ
れて差動増幅器１０８に入力され、トランジスタ１０９
及び抵抗Ｒ８により電流に変換される。

この場合ディジタル／アナログ変換器１０７の基準電圧
等がディジタル／アナログ変換器３６の出力信号により
決められることによって電流変換器２の変換規則が制御
される。第１６図の例では発光レベル指令信号が変換テ
ーブル１１０により半導体レーザ３の光出力・順方向電
流特性に基づいて補正された信号に変換され、ディジタ
ル／アナログ変換器１１１によりディジタル／アナログ
変換される。

このディジタル／アナログ変換器１１１の出力信号はト
ランジスタ１１２〜１１５、電流源１１６、電圧源１１
７゜抵抗１１８〜１２２からなる回路により電流に変換
される。また発光レベル指令信号がデータ遅延回路１２
３により所定の時間遅延され、ディジタル／アナログ変
換器１２４によりディジタル／アナログ変換されて前記
比較増幅器１に入力される。この場合ディジタル／アナ
ログ変換器１０７の基準電圧等がディジタル／アナログ
変換器３６の出力信号により決められることによって電
流変換器２の変換規則が制御されるが、第９図の実施例
等のように発光レベル指令信号を変調すると共に、変換
テーブル１１０の値を前記ディジタル／アナログ変換器
６５，６６゜６７の出力信号等により制御することによ
って電流変換器２の変換特性（半導体レーザ３の光出力
・順方向特性を近似した折れ線）を構成する複数の直線
及び折れ点を制御するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように請求項１の発明によれば被駆動半導体レー
ザの光出力を受光部により検知してこの受光部から得ら
れる前記半導体レーザの光出力に比例した受光信号と発
光レベル指令信号とが等しくなるように前記半導体レー
ザの順方向電流を制御する光・電気負帰還ループと、前
記半導体レーザの光出力・順方向電流特性及び前記受光
部と前記半導体レーザとの結合係数、前記受光部の光入
力・受光信号特性に基づいて前記受光信号と前記発光レ
ベル指令信号とが等しくなるようにあらかじめ設定され
た変換規則に従い前記発光レベル指令信号を前記半導体
レーザの順方向電流に変換する変換手段と、前記光・電
気負帰還ループの制御電流を検出する検出手段と、この
検出手段からの検出信号により発光レベル指令信号が変
化しても前記光・電気負帰還ループの制御電流が変化し
ないように前記変換規則を制御することによって前記半
導体レーザの光出力・順方向電流特性の変動を補正する
補正手段とを有し、前記光・電気負帰還ループの制御電
流と、前記変換手段により生成された電流との和または
差の電流によって前記半導体レーザを制御するので、温
度変動などの外乱が発生しても電流変換機を最適に設定
することが可能となり、高速、高精度、高分解能で外乱
等の影響に強い半導体レーザ制御装置を実現することが
できる。

また請求項２の発明によれば請求項１記載の半導体レー
ザ制御装置において、前記半導体レーザの光出力を受光
部により検知してこの受光部がら得られる前記半導体レ
ーザの光出力に比例した受光電流と、第１の発光レベル
指令信号を電流に変換した発光レベル指令信号電流とが
等しくなるように前記半導体レーザの順方向電流を制御
する第１の光・電気負帰還ループと、前記受光電流に比
例する電圧と請求項１記載の発光レベル指令信号とが等
しくなるように前記第１の発光レベル指令信号を制御す
る第２の光・電気負帰還ループとにより請求項１記載の
光・電気負帰還ループを構成したので、広域の光・電気
負帰還ループの開ループゲインを非常に大きくとること
なく請求項１記載の半導体レーザ制御装置と同等の効果
が得られる。

請求項３の発明によれば請求項１記載の半導体レーザ制
御装置において、前記発光レベル指令信号をアナログ信
号電圧として前記半導体レーザの光出力・順方向電流特
性を直線に近似して前記発光レベル指令信号に対応した
電流に変換する変換手段と、一定期間一定レベルの振幅
で変調された前記発光レベル指令信号により前記光・電
気負帰還ループの制御電流の前記発光レベル指令信号に
対する位相と振幅とを検出する検出手段と、この検出手
段からの検出信号により前記一定期間に前記光・電気負
帰還ループの制御電流の絶対値が最小となるように前記
変換手段の変換特性の傾きを制御し他の期間には前記変
換手段の変換特性の傾きを保持する補正手段とを請求項
１記載の変換手段、検出手段及び補正手段として有する
ので、簡単な回路構成で請求項１記載の半導体レーザ制
御装置と同等の効果が得られる。

請求項４の発明によれば請求項２記載の半導体レーザ制
御装置において、請求項１記載の発光レベル指令信号を
アナログ信号電圧として前記半導体レーザの光出力・順
方向電流特性を直線に近似して請求項１記載の発光レベ
ル指令信号に対応した電流に変換する変換手段と、一定
期間一定レベルの振幅で変調された請求項１記載の発光
レベル指令信号により前記第１の光・電気負帰還ループ
の制御電流の請求項１記載の発光レベル指令信号に対す
る位相と振幅とを検出する検出手段と、この検出手段か
らの検出信号により前記一定期間に前記第１の光・電気
負帰還ループの制御電流の絶対値が最小となるように前
記変換手段の変換特性の傾きを制御し他の期間には前記
変換手段の変換特性の傾きを保持する補正手段とを請求
項１記載の変換手段、検出手段及び補正手段として有す
るので、簡単な回路構成で請求項２記載の半導体レーザ
制御装置と同等の効果が得られる。

請求項５の発明によれば請求項１記載の半導体レーザ制
御装置において、前記発光レベル指令信号をアナログ信
号電圧として前記半導体レーザの光出力・順方向電流特
性をｎ個の直線により構成される折れ線に近似して前記
発光レベル指令信号により決まる電流に変換する変換手
段と、一定期間（２ｎ−１）以上の異なる振幅とオフセ
ット値の信号とで変調された前記発光レベル指令信号に
より前記光・電気負帰還ループの制御電流の前記発光レ
ベル指令信号に対する位相と振幅とを検出する検出手段
と、この検出手段からの検出信号により前記一定期間に
前記光・電気負帰還ループの制御電流の絶対値が最小と
なるように前記変換手段の前記折れ線を構成する各直線
の傾き・折れ点を制御し他の期間には前記変換手段の前
記折れ線を構成する各直線の傾き・折れ点を保持する補
正手段とを請求項１記載の変換手段、検出手段及び補正
手段として有するので、高速、高精度、高分解能で外乱
等の影響に強い半導体レーザ制御装置を実現することが
できる。

請求項６の発明によれば請求項２記載の半導体レーザ制
御装置において、第１項記載の発光レベル指令信号をア
ナログ信号電圧として前記半導体レーザの光出力・順方
向電流特性をｎ個の直線により構成される折れ線に近似
して第１項記載の発光レベル指令信号により決まる電流
に変換する変換手段と、一定期間（２ｎ−１）以上の異
なる振幅とオフセット値の信号とで変調された第１項記
載の発光レベル指令信号により前記第１の光・電気負帰
還ループの制御電流の第１項記載の発光レベル指令信号
に対する位相と振幅とを検出する検出手段と、この検出
手段からの検出信号により前記一定期間に前記第１の光
・電気負帰還ループの制御電流の絶対値が最小となるよ
うに前記変換手段の前記折れ線を構成する各直線の傾き
・折れ点を制御し他の期間には前記変換手段の前記折れ
線を構成する各直線の傾き・折れ点を保持する補正手段
とを請求項１記載の変換手段、検出手段及び補正手段と
して有するので、比較的簡単な構成で高速、高精度、高
分解能で外乱等の影響に強い半導体レーザ制御装置を実
現することができる。

請求項７の発明によれば請求項１記載の半導体レーザ制
御装置において、前記変換手段が前記発光レベル指令信
号をディジタル信号として前記半導体レーザの光出力・
順方向電流特性に基づいて補正した信号に変換する変換
テーブルと、この変換テーブルにより変換された信号を
前記半導体レーザの順方向電流に変換するディジタル／
アナログ変換手段とを有し、かつ、一定期間ダイナミッ
クレンジに応じた複数個の振幅値で変調された前記発光
レベル指令信号により前記光・電気負帰還ループの制御
電流の前記発光レベル指令信号に対する位相と振幅とを
検出する検出手段と、この検出手段からの検出信号によ
り前記一定期間に前記光・電気負帰還ループの制御電流
の絶対値が最小となるように前記変換テーブルの値を制
御し他の期間には前記変換テーブルの値を保持する補正
手段とを請求項１記載の変換手段、検出手段及び補正手
段として有するので、非常に高精度な請求項１記載の半
導体レーザ制御装置を実現することができる。

請求項８の発明によれば請求項２記載の半導体レーザ制
御装置において、前記変換手段が請求項１記載の発光レ
ベル指令信号をディジタル信号として前記半導体レーザ
の光出力・順方向電流特性に基づいて補正した信号に変
換する変換テーブルと、この変換テーブルにより変換さ
れた信号を前記半導体レーザの順方向電流に変換するデ
ィジタル／アナログ変換手段とを有し、かつ、一定期間
ダイナミックレンジに応じた複数個の振幅値で変調され
た請求項１記載の発光レベル指令信号により前記第１の
光・電気負帰還ループの制御電流の請求項１記載の発光
レベル指令信号に対する位相と振幅とを検出する検出手
段と、この検出手段からの検出信号により前記一定期間
に前記第１の光・電気負帰還ループの制御電流の絶対値
が最小となるように前記変換テーブルの値を制御し他の
期間には前記変換テーブルの値を保持する補正手段とを
請求項１記載の変換手段、検出手段及び補正手段として
有するので、非常に高精度な請求項２記載の半導体レー
ザ制御装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の各実施例を示すブロック図
、第５図及び第６図は本発明を説明するための特性図、
第７図は本発明の他の実施例における乗算器の構成を示
すブロック図、第８図は本発明の他の実施例の一部を示
すブロック図、第９図は本発明の他の実施例を示すブロ
ック図、第１Ｏ図及び第１１図は本発明を説明するため
の特性図。 第１２図乃至第１６図は本発明の各実施例における電流
変換器の構成を示すブロック図、第１７図及び第１８図
は本発明の他の各実施例を示すブロック図である。 １．８・・・比較増幅器、　２，２０．６３・・・電流
変換器、３・・・半導体レーザ、４・・・受光素子、５
・・・抵抗、６・・・差動増幅器、７・・・光出力特性
補正回路、９・・・インピーダンス変換器、１０．１２
・・・電圧・電流変換器、１１・・・加算器、１３・・
・減算器、Ｉ４・・・電流変換器、１９・・・差動増幅
器、２６．２７・・・エミッタフォロワ、３０・・・乗
算器、３１・・・リミット増幅器、３２・・・フィルタ
、３３・・・コンパレータ、３４，６５，６６．６７・
−・アップダウンカウンタ、　３５．７４・・・タイミ
ング発生器、３６．６ｇ、６９，７０，１１１・・・デ
ィジタル／アナログ変換器、６４・・・加減算器、１１
０・・・変換テーブル。 舛 イ 図 駕 図 ′第 図 剣 （Ｏ 図 勇 口 入力 第 図 覚 図 第 」５ 図 涛 図 鋲 図 第 （Ｂ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被駆動半導体レーザの光出力を受光部により検知し
   てこの受光部から得られる前記半導体レーザの光出力に
   比例した受光信号と発光レベル指令信号とが等しくなる
   ように前記半導体レーザの順方向電流を制御する光・電
   気負帰還ループと、前記半導体レーザの光出力・順方向
   電流特性及び前記受光部と前記半導体レーザとの結合係
   数、前記受光部の光入力・受光信号特性に基づいて前記
   受光信号と前記発光レベル指令信号とが等しくなるよう
   にあらかじめ設定された変換規則に従い前記発光レベル
   指令信号を前記半導体レーザの順方向電流に変換する変
   換手段と、前記光・電気負帰還ループの制御電流を検出
   する検出手段と、この検出手段からの検出信号により発
   光レベル指令信号が変化しても前記光・電気負帰還ルー
   プの制御電流が変化しないように前記変換規則を制御す
   ることによって前記半導体レーザの光出力・順方向電流
   特性の変動を補正する補正手段とを有し、前記光・電気
   負帰還ループの制御電流と、前記変換手段により生成さ
   れた電流との和または差の電流によって前記半導体レー
   ザを制御することを特徴とする半導体レーザ制御装置。 ２、請求項１記載の半導体レーザ制御装置において、前
   記半導体レーザの光出力を受光部により検知してこの受
   光部から得られる前記半導体レーザの光出力に比例した
   受光電流と、第１の発光レベル指令信号を電流に変換し
   た発光レベル指令信号電流とが等しくなるように前記半
   導体レーザの順方向電流を制御する第１の光・電気負帰
   還ループと、前記受光電流に比例する電圧と請求項１記
   載の発光レベル指令信号とが等しくなるように前記第１
   の発光レベル指令信号を制御する第２の光・電気負帰還
   ループとにより請求項１記載の光・電気負帰還ループを
   構成したことを特徴とする半導体レーザ制御装置。 ３、請求項１記載の半導体レーザ制御装置において、前
   記発光レベル指令信号をアナログ信号電圧として前記半
   導体レーザの光出力・順方向電流特性を直線に近似して
   前記発光レベル指令信号に対応した電流に変換する変換
   手段と、一定期間一定レベルの振幅で変調された前記発
   光レベル指令信号により前記光・電気負帰還ループの制
   御電流の前記発光レベル指令信号に対する位相と振幅と
   を検出する検出手段と、この検出手段からの検出信号に
   より前記一定期間に前記光・電気負帰還ループの制御電
   流の絶対値が最小となるように前記変換手段の変換特性
   の傾きを制御し他の期間には前記変換手段の変換特性の
   傾きを保持する補正手段とを請求項１記載の変換手段、
   検出手段及び補正手段として有することを特徴とする半
   導体レーザ制御装置。 ４、請求項２記載の半導体レーザ制御装置において、請
   求項１記載の発光レベル指令信号をアナログ信号電圧と
   して前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性を直線
   に近似して請求項１記載の発光レベル指令信号に対応し
   た電流に変換する変換手段と、一定期間一定レベルの振
   幅で変調された請求項１記載の発光レベル指令信号によ
   り前記第１の光・電気負帰還ループの制御電流の請求項
   １記載の発光レベル指令信号に対する位相と振幅とを検
   出する検出手段と、この検出手段からの検出信号により
   前記一定期間に前記第１の光・電気負帰還ループの制御
   電流の絶対値が最小となるように前記変換手段の変換特
   性の傾きを制御し他の期間には前記変換手段の変換特性
   の傾きを保持する補正手段とを請求項１記載の変換手段
   、検出手段及び補正手段として有することを特徴とする
   半導体レーザ制御装置。 ５、請求項１記載の半導体レーザ制御装置において、前
   記発光レベル指令信号をアナログ信号電圧として前記半
   導体レーザの光出力・順方向電流特性をｎ個の直線によ
   り構成される折れ線に近似して前記発光レベル指令信号
   により決まる電流に変換する変換手段と、一定期間（２
   ｎ−１）以上の異なる振幅とオフセット値の信号とで変
   調された前記発光レベル指令信号により前記光・電気負
   帰還ループの制御電流の前記発光レベル指令信号に対す
   る位相と振幅とを検出する検出手段と、この検出手段か
   らの検出信号により前記一定期間に前記光・電気負帰還
   ループの制御電流の絶対値が最小となるように前記変換
   手段の前記折れ線を構成する各直線の傾き・折れ点を制
   御し他の期間には前記変換手段の前記折れ線を構成する
   各直線の傾き・折れ点を保持する補正手段とを請求項１
   記載の変換手段、検出手段及び補正手段として有するこ
   とを特徴とする半導体レーザ制御装置。 ６、請求項２記載の半導体レーザ制御装置において、第
   １項記載の発光レベル指令信号をアナログ信号電圧とし
   て前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性をｎ個の
   直線により構成される折れ線に近似して第１項記載の発
   光レベル指令信号により決まる電流に変換する変換手段
   と、一定期間（２ｎ−１）以上の異なる振幅とオフセッ
   ト値の信号とで変調された第１項記載の発光レベル指令
   信号により前記第１の光・電気負帰還ループの制御電流
   の第１項記載の発光レベル指令信号に対する位相と振幅
   とを検出する検出手段と、この検出手段からの検出信号
   により前記一定期間に前記第１の光・電気負帰還ループ
   の制御電流の絶対値が最小となるように前記変換手段の
   前記折れ線を構成する各直線の傾き・折れ点を制御し他
   の期間には前記変換手段の前記折れ線を構成する各直線
   の傾き・折れ点を保持する補正手段とを請求項１記載の
   変換手段、検出手段及び補正手段として有することを特
   徴とする半導体レーザ制御装置。 ７、請求項１記載の半導体レーザ制御装置において、前
   記変換手段が前記発光レベル指令信号をディジタル信号
   として前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性に基
   づいて補正した信号に変換する変換テーブルと、この変
   換テーブルにより変換された信号を前記半導体レーザの
   順方向電流に変換するディジタル／アナログ変換手段と
   を有し、かつ、一定期間ダイナミックレンジに応じた複
   数個の振幅値で変調された前記発光レベル指令信号によ
   り前記光・電気負帰還ループの制御電流の前記発光レベ
   ル指令信号に対する位相と振幅とを検出する検出手段と
   、この検出手段からの検出信号により前記一定期間に前
   記光・電気負帰還ループの制御電流の絶対値が最小とな
   るように前記変換テーブルの値を制御し他の期間には前
   記変換テーブルの値を保持する補正手段とを請求項１記
   載の変換手段、検出手段及び補正手段として有すること
   を特徴とする半導体レーザ制御装置。 ８、請求項２記載の半導体レーザ制御装置において、前
   記変換手段が請求項１記載の発光レベル指令信号をディ
   ジタル信号として前記半導体レーザの光出力・順方向電
   流特性に基づいて補正した信号に変換する変換テーブル
   と、この変換テーブルにより変換された信号を前記半導
   体レーザの順方向電流に変換するディジタル／アナログ
   変換手段とを有し、かつ、一定期間ダイナミックレンジ
   に応じた複数個の振幅値で変調された請求項１記載の発
   光レベル指令信号により前記第１の光・電気負帰還ルー
   プの制御電流の請求項１記載の発光レベル指令信号に対
   する位相と振幅とを検出する検出手段と、この検出手段
   からの検出信号により前記一定期間に前記第１の光・電
   気負帰還ループの制御電流の絶対値が最小となるように
   前記変換テーブルの値を制御し他の期間には前記変換テ
   ーブルの値を保持する補正手段とを請求項１記載の変換
   手段、検出手段及び補正手段として有することを特徴と
   する半導体レーザ制御装置。