JPH02260247A - 半導体レーザ駆動回路 - 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〕 本発明は直流電流に高周波電流を重畳させて光源を駆動
する半導体レーザ駆動回路に関するものである。

〔従来の技術〕

光ディスクに対して情報を記録再生する光学的情報記録
再生装置には、光源に半導体レーザを用いた光学ヘッド
を用いており、その半導体レーザの出射光を光ディスク
に投射している。ところで半導体レーザの出射光を光デ
ィスクへ投射した場合には、その反射光が半導体レーザ
へ帰還することになる。そのため半導体レーザを直流駆
動して単一縦モード発振させている場合は、特公昭５９
９０８６号に示されているように光ディスクへの投射光
量が、光ディスクからの反射光の影響をうけて敏感に変
化する。それ故、光ディスクからの反射光を受光して記
録情報を再生した信号にノイズを生じることになる。そ
のような半導体レーザに帰還するレーザ光によるノイズ
を低減するために、半導体レーザを駆動する直流電流に
高周波電流を重畳させている。

第３図は高周波電流を直流電流に重畳させて駆動する半
導体レーザの駆動回路のブロック図である。高周波電源
１０の出力は結合コンデンサＣを介して半導体レーザｌ
のアノードに供給されており、そのカソードは抵抗Ｒを
介して接地している。半導体レーザｌの出射光はコリメ
ートレンズ２及び集光レンズ３を介して情報を記録再生
する光ディスク４へ投射される。また半導体レーザｌの
出射光は光検知器５が受光する。光検知器５が光電変換
した信号を電流電圧変換増幅回路６へ人力し、その出力
をバッファアンプ７へ入力する。バッファアンプ７の出
力側はボトムピーク検出回路８のダイオード８ａのカソ
ードと接続されており、そのアノードは差動増幅回路９
の入力端子９ａと接続されている。ダイオード８ａのア
ノードには、基準電圧＋■８が抵抗８ｂとコンデンサ８
ｃとの並列回路を介して与えられる。差動増幅回路９の
入力端子９ｂには基準電圧＋Ｖｌが与えられる。差動増
幅回路９の出力端子９ｃはクランプ回路１１のダイオー
ドｌｌａのアノードと接続され、そのカソードを直流電
源を内蔵している駆動回路９と接続される。またダイオ
ードｌｌａのカソードには、パルス発生器１２の出力が
クランプ回路１１の抵抗１１ｂとコンデンサｌｌｃとの
並列回路を介して与えられる。前記駆動回路９の出力は
ローパスフィルタＦを介して前記半導体レーザ１のアノ
ードへ与えられる。

次にこの半導体レーザの駆動回路の動作を説明。

する。半導体レーザＩに、駆動回路Ｉ２による直流電流
がフィルタＦを介して与えられ、高周波電源１０による
高周波電流が結合コンデンサＣを介して与えられると、
直流電流に重畳した高周波電流により半導体レーザ１が
駆動されて発光する。半導体レーザ１の出射光はコリメ
ートレンズ２及び集光レンズ３を介して光ディスク４へ
投射され、情報の記録、再生が行われる。

ところで半導体レーザＩの駆動電流Ｉとそのレーザ出力
Ｐとの関係を示す微分量子効率ηは第４図に示す特性と
なる。即ち、微分量子効率ηは半導体個々の半導体レー
ザＡ、Ｈについて相異したものとなる。また、周囲温度
により微分量子効率ηが変化する。例えば半導体レーザ
Ａは、周囲温度が高くなると一点ｕ４線で示す如く微分
量子効率ηを示す直ｇｘの如く傾斜角度が小さくなる。

したがって、同じ駆動電流を流した場合にはレーザ光の
出力レベルがＬｌからＬ２に低下することになる。

先ず半導体レーザのパワーレベルを自動設定するための
直流電流駆動レベル設定について説明する。パルス発生
器１３には、情報の記録再生ちするための図示しない光
ディスクの各セクタの始端を検出したセクタ検出信号ｓ
ｄが与えられており、各セクタの先頭位置にテストパル
スＴ、を印加する基準とする。またパルス発生器１３か
らはゲート信号ＳＧをゲート回路１４に供給し、テスト
パルスＴ、印加時には半導体レーザに高周波電流を印加
しないようにする。一方、パルス発生器１３からは半導
体レーザ１のパワー設定のための方形波テストパルスＴ
、を前記クランプ回路１１に与えており、クランプ回路
１１の抵抗１１ａとコンデンサｌｌｂとの並列回路を介
して駆動回路１２へ与えられる。

駆動回路１２により駆動された半導体レーザｌの出射光
を光検知器５が受光し光電変換して、その出力を電流電
圧変換増幅回路６へ入力する。電流電圧変換増幅回路６
は、光検知器５で検出した電流を電圧に変換した後に増
幅し、その出力を更にバッファアンプ７で増幅した後、
ボトムビーク検出回路８へ入力する。ボトムピーク検出
回路８は、方形波テストパルスＴＰに対応したバッファ
アンプ７の出力電圧の負側ビーク値を検出し、検出した
ピーク値信号を差動増幅回路９の入力端子９ａへ入力す
る。それにより差動増幅回路９は負側ピーク値電圧と基
準電圧■１とを比較して増幅し、増幅した出力をクラン
プ回路１１へ入力する。クランプ回路１１においてパル
ス発生器１３から入力されたテストパルスＴ、のボトム
側電圧と差動増幅回路９の出力電圧との差によりコンデ
ンサｌｌｃが充電され、テストパルスＴ２のボトム側か
差動増幅回路９の基準電圧■８により決定される所定の
レーザパワーを得る電圧にクランプされる。このように
して半導体レーザｌのパワーが自動的に所定のレベルに
設定される。

このように直流電流に高周波電流を重畳させた電流によ
り半導体レーザを駆動して多重縦モードで発振させるこ
とによって、光ディスクからの反射光に起因するノイズ
の発生を抑制している。

一方前述したように、半導体レーザＩの微分量子効率は
、第４図に見られるように半導体レーザ各個体により、
また周囲温度変化により変化する。

しかして、半導体レーザＡを駆動する場合は１、直流電
流をＩｔ　とし、その直流電流■１に高周波電流ｒｈｏ
を重畳した駆動電流Ｉを通電する。

また半導体レーザＢを駆動する場合は、直流電流ＩＩよ
り大きい直流電流１□とし、その直流電流■２に高周波
電流１１゜より大きい高周波電流Ｉ２゜を重畳した駆動
電流Ｉを通電させることにより、半導体レーザＡ、　Ｂ
のいずれにおいても同じレーザ出力レベルを得ることに
なる。

一方、光ディスクの反射光が半導体レーザに帰還するこ
とにより光量変化して発生するノイズのノイズレベルと
、直流電流に重畳させる高周波電流との関係は第５図に
示す如（なる。即ち、高周波電流１１゜（又はＩ２゜）
が、直流電流１．（又はＩｚ）とレーザ出力ＰがＯであ
る場合の半導体レーザＡ（又はＢ）の駆動電流１ｚ（又
は１１□）との差の電流値に達した場合にはノイズレベ
ルＮＬが急激に低下することになり、それ以上増大して
もノイズレベル肛は変化しない。しかし乍ら、高周波電
流が必要以上に増大すると不要の電磁波を輻射して、そ
の周辺回路に悪影響を与える。また必要以上に減少する
と高周波電流を重畳させた効果が得られない。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述したように高周波電流を、直流電流［、（又はＩ２
）と、レーザ出力Ｐが０である駆動型ｍ　Ｉ　＋　＋（
又は■、２）との差の電流値にすることによって、戻り
光によるノイズレベルを最低になし得、しかも半導体レ
ーザを最大効率で駆動できることになる。しかし、半導
体レーザの微分量子効率が個々に異なっており、しかも
周囲温度の変化によって微分量子効率が変化するから、
高周波電流を常に適正に半導体レーザに与えることがで
きないという問題がある。

本発明は斯かる問題に鑑み、半導体レーザの微分量子効
率が半導体レーザ個々に異なり、周囲温度の変化によっ
てもノイズレベルを最低に抑制し得て、半導体レーザの
高周波電流を適正に制御できる半導体レーザ駆動回路を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る半導体レーザ駆動回路は、半導体レーザの
微分量子効率を求める手段を設けて、求めた微分量子効
率に関連させて半導体レーザを駆動するための高周波人
力を制御する構成にする。

〔作用〕

直流電流に高周波電流を重畳させた駆動電流により半導
体レーザを駆動する。微分量子効率を求める手段は半導
体レーザの微分量子効率を求める。

求めた微分量子効率により、半導体レーザ駆動回路の高
周波入力を制御する。

これにより、半導体レーザ駆動回路の高周波人力は半導
体レーザに適したものとなり、また周囲温度に適したも
のとなる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述する。

第１図は本発明に係る半導体レーザ駆動回路のブロック
図である。高周波電源１０の高周波電流をゲート回路１
４を介して高周波電流制御回路１５へ与えており、その
出力を結合コンデンサＣを介して半導体レーザｌのアノ
ードに与えている。半導体レーザ１のカソードは抵抗Ｒ
を介して接地されている。半導体レーザ１の出射光はコ
リメートレンズ２及び集光レンズ３を介して光ディスク
４へ投射される。半導体レーザｌの出射光はまた、光検
知器５へ入射しており、そこで光電変換された出力は電
流電圧変換増幅回路６へ入力される。電流電圧変換増幅
口８６の出力はバッファアンプ７へ入力される。バッフ
ァアンプ７の出力側はボトムピーク検出回路８のダイオ
ードＤのカソードと接続され、そのアノードは差動増幅
回路９の入力端子９ａと接続される。ダイオードＤのア
ノードは、抵抗８ｂとコンデンサ８ｃとの並列回路を介
して基準電圧＋■８を出力する直流電源と接続される。

差動増幅回路９の入力端子９ｂには基準電圧＋ＶＲを与
えている。差動増幅回路９の出力端子９ｃはクランプ回
路１１のダイオードｌｌａのアノードと接続され、その
カソードは駆動回路１２と接続される。駆動回路１２の
出力は高周波重畳電流を阻止するフィルタＦを介して半
導体レーザ１のアノードに供給される。

方形波のテストパルスを発生するパルス発生器１３には
、情報の記録再生をするための図示しない光ディスクの
各セクタの始端を検出したセクタ検出信号ＳＯが与えら
れており、各セクタの先頭位置にテストパルスＴ、を印
加する基準とする。またパルス発生器１３からはゲート
信号ＳＧをゲート回路１４に供給し、テストパルスＴ、
印加時には半導体レーザに高周波電流を印加しないよう
にする。

一方、パルス発生器１３からは半導体レーザｌのパワー
設定および微分量子効率を求めるための方形波テストパ
ルスＴ、を前記クランプ回路１１に与えており、クラン
プ回路ＩＩの抵抗１１ａとコンデンサ１１ｂとの並列回
路を介して駆動回路１２へ与えられる。更にパルス発生
器１３のテストパルスＴ、と同期し周波数が２倍のサン
プルホールドパルス５ｌＩＰを、ピーク値をサンプリン
グするサンプルホールド回路１６の一端子へ人力してお
り、このサンプルホールド回路１６の他端子にはバッフ
ァアンプ７の出力電圧が入力される。サンプルホールド
回路１６は、バッファアンプ７から入力されたテストパ
ルスＴ、に関連する電圧のボトムピーク値をサンプリン
グして得た出力ＳＦＩ及びアッパーピーク値をサンプリ
ングして得た出力ＳＰ’Ｚをともに差動増幅回路１７へ
入力する。差動増幅回路１７の出力は演算回路１８へ入
力され、その演算出力は前記高周波電流制御回路１５へ
与えられる。演算回路１８には半導体レーザ個々の微分
量子効率ηの特性（特性を示す直線の傾き）を記ｔａシ
ており、演算回路１８は微分量子効率に応じた駆動電流
を算出するようになっている。演算回路１８が算出した
駆動電流に関連する出力は前記高周波電流制御回路１５
へ与えられる。

次にこのように構成した半導体レーザ駆動回路の動作を
第２図とともに説明する。第２図は縦軸を半導体レーザ
のレーザ出力Ｐとし、横軸を半導体レーザの駆動電流と
して、微分量子効率とテストパルスとの関係を示す説明
図である。駆動回路９内の図示しない直流電源からフィ
ルタＦを介して半導体レーザ１に直流電流が流れる。ま
たパルス発生器１３が動作してテストパルスＴ、をクラ
ンプ回路１１に与え、ゲート信号Ｓ６をゲート回路１４
に与える。それによりゲート回路１４がテス［パルスＴ
ｐの印加期間中閉じ、高周波型ｔＡ１０からゲート回路
１４、高周波電流制御回路１５及び結合コンデンサＣを
介して半導体レーザ１に高周波電流が流れるのを阻止す
る。そのため半導体レーザｌはテストパルスＴ、により
駆動されて発光する。半導体レーザ１の出射光はコリメ
ートレンズ２及び集光レンズ３を介して情報を記録再生
する光ディスク４へ投射される。また半導体レーザｌの
出射光を光検知器５が受光して光電変換し、その出力を
電流電圧変換増幅回路６へ入力する。電流電圧変換増幅
回路６は光電変換された電流を電圧に変換して増幅する
。その電圧信号を更にバッファアンプ７で増幅してサン
プルホールド回路１６へ入力する。バッファアンプ７の
出力がボトムビーク検出回路８のダイオード８ａに与え
られ、バッファアンプ７のテストパルスＴｐに対応した
出力電圧のボトム電圧が基準電圧＋■、より低くなると
コンデンサ８ｃに充電電流が流れてコンデンサ８ｃが充
電される。そしてテストパルスＴｒの負の最大値Ｐ。

又はＰＬ２に対応した電圧を検出するごとになり、その
電位が差動増幅回路９の入力端子９ａに与えられる。そ
れにより差動増幅回路９は、基準電圧＋Ｖ。

と差動増幅回路９の入力端子９ａに与えられた電圧とを
差動増幅し、その出力をクランプ回路１１へ与える。こ
のクランプ回路１１には、パルス発生器Ｉ３が出力する
テストパルスＴ、が与えられていて、前記差動増幅回路
９の出力電圧とテストパルスＴ。

のボトム電圧との差によりコンデンサｌｌｃが充電され
る。その結果テストパルスＴ、のボトム電圧が差動増幅
回路９の出力電圧レベルにクランプされる。このクラン
プ電圧は所定の期間保持され、駆動回路１２により半導
体レーザ１へ供給する直流電流が制御され、差動増幅回
路９の基準電圧ＶＲにより決定される所定のレーザパワ
ーＰＬに自動的に設定される。

一方ハルス発生器１３からサンプルホールドパルスＳＨ
，をサンプルホールド回路へ入力する。テストパルスＴ
Ｐにより駆動された半導体レーザ１からの光電変換出力
は、バフ１フアアンプ７がらサンプルホールド回路１６
に供給される。サンプルホールド回路１６は、テストパ
ルスＴ、によるレーザ出力レベルＰＨＩ　（ｐＨ２）、
　ＰＬＩ　（ＰＬ２）に対応した光電変換出力電圧のア
ッパーピーク値Ｖ　５Ｐ２（Ｖ　ＳＦ３　’　）とボト
ムピーク値Ｖ　ｓｐ＋　（Ｖ　ｓｐ＋　’　）　　とを
サンプリングして出力する。これらの出力信号Ｖｓｐ＋
（Ｖｓｒ＋　’　）、Ｖ　５Ｐ２（Ｖ　ＳＦ３　’　）
は差動増幅回路１７により差動増幅され、増幅した出力
は演算増幅回路１８へ入力される。演算回路１８は入力
されたテストパルスＴ。

に関連するバンファアンブ７の出力電圧のボトムピーク
値と、アッパーピーク値との差に基づき、即ち第２図に
示すように同一のテストパルスＴ。

に対するレーザ出力Ｐが半導体レーザＡでは、レーザ出
力ＰはＰＨ２とＰＬとの差の出力となり、−古手導体レ
ーザＢではそのレーザ出力ＰはＰＨ２とＰＬとの差とな
るから、このレーザ出力Ｐの相異に基づき、半導体レー
ザｌの微分量子効率ηの傾斜を求めることになる。そし
て、求めた微分量子効率ηに関連する出力信号を高周波
電流制御回路１５へ与える。それにより高周波電流制御
回路１５は微分量子効率ηの傾斜角度が所定角度より小
さいものである場合には高周波電流を増加すべく、方、
傾斜角度が所定角度より大きいものである場合には高周
波電流を減少させるべく制御動作をする。それによって
、半導体レーザｌに流れる高周波電流を、半導体レーザ
１の微分量子効率ηに関連して変化させ得ることになり
、高周波電流を制御する。したがって、半導体レーザ１
の微分量子効率ηが個々に相異しており、また周囲温度
によって変化しても、それに応じた高周波電流に調整し
得て高周波電流が過大又は過小にならず、半導体レーザ
に帰還する反射光により生じる光量変化によって発生す
るノイズを抑制することになり、また不要の電磁波を輻
射しない。

このようにして直流電流に高周波電流を重畳させた電流
により半導体レーザ１は多重縦モードで発振することに
なり、光ディスクから半導体レーザへ帰還する反射光に
よる光量変化の影響をなくして反射光に起因するノイズ
の発生を抑制することになる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば微分量子効率が、
半導体レーザ個々について異なっていても、また周囲温
度により変化しても半導体レーザには常に適正な高周波
電流を流すことができる。

そのため、直流電流に重畳させた高周波電流により駆動
した半導体レーザの出射光の帰還により生じるノイズを
抑制でき、また不要の電磁波を輻射することもない。更
には高周波電流を重畳させた効果が損なわれる虞れもな
い等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体レーザ駆動回路のブロック
図、第２図は半導体レーザの駆動電流、レーザ出力及び
テストパルスとの関係を示す説明図、第３図は従来の半
導体レーザ駆動回路のブロック図１．第４図は半導体レ
ーザの駆動電流とレーザ出力との関係を示す説明図、第
５図は直流電流に重畳させる高周波電流とノイズレベル
との関係を示す説明図である。 １・・・半導体レーザ　２・・・コリメートレンズ４・
・・光ディスク　５・・・光検知器　６・・・電流電圧
変換増幅回路　８・・・ボトムビーク検出回路　９・・
・差動増幅回路　１０・・・高周波電源　１１・・・ク
ランプ回路１２・・・駆動回路　１３・・・パルス発生
器　１６・・・サンプルホールド回路　１８・・・演算
回路 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電流駆動時には単一縦モードで発振する半導
   体レーザに、多重縦モードで発振するように前記直流電
   流に高周波電流を重畳する高周波電流源を有する半導体
   レーザ駆動回路において、 前記半導体レーザのパワーレベルを自動設定するための
   直流電流駆動レベル設定手段と、前記半導体レーザの微
   分量子効率を求める手段とを備え、求めた微分量子効率
   に関連させて前記半導体レーザへの高周波重畳電流を制
   御すべく構成してあることを特徴とする半導体レーザ駆
   動回路。