JPH0227571Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は半導体レーザ素子の駆動装置に関し、
特に、光学式記録媒体の読取ビームを発生する半
導体レーザ素子の駆動装置。

背景技術 半導体レーザ素子は、近時、光デイスクあるい
はDRAWデイスク等の光学式記録媒体の信号読
み取り用光源として用いられ始めた。しかしなが
ら、比較的安価な半導体レーザ素子をかかる用途
に用いた場合、出力光のSN比が未だ不十分であ
り、これを解決する方法として半導体レーザ素子
の直流駆動電流に高周波電流を重畳する方法が開
発されている。

この点について、第１図ないし第７図によつて
詳細に説明するに、半導体レーザを直流電流によ
つて駆動した場合第１図に示すが如き光波長スペ
クトラムを有するいわゆるシングルモードの出力
光が半導体レーザから発せられ、そのSN比の温
度特性は例えば第２図に示すが如き様相を呈する
のである。また、光源としての半導体レーザから
発した光が記録媒体に入射した後反射して半導体
レーザに帰還し帰還光の強弱に応じた半導体レー
ザからの出力光強度変化を検出する記録信号読み
取り方式においては半導体レーザの出力光におけ
るSN比が帰還光量によつても変化しこの変化の
様子が第３図に示してある。第３図から明らかな
如く帰還光の存在によつて半導体レーザの出力光
のSN比が著しく悪化することが分る。

そこで、上述した如く、駆動電流に高周波成分
を重畳することによつて半導体レーザをして第４
図に示すが如き光波長スペクトラムのマルチモー
ド発振をなさしめると、第５図及び第６図から明
らかな如く温度依存ノイズ特性及び光帰還ノイズ
特性が大巾に改善されることが分る。

第７図は高周波成分の重畳した駆動電流の変化
に対する出力光強度の変化を示すグラフである。
本図において、折れ線Ａは半導体レーザ素子の電
流−出力特性を表し、正弦波状曲線Ｂは動作点Ｐ
を定める直流電流I₀を中心として変化する駆動電
流を示している。高周波成分の振幅は折れ線Ａの
立上り点Ｑに対応する発光閾値電流（以下単に閾
値電流と称する）Icをそのピーク値が僅かに越え
るようになされている。曲線Ｃは曲線Ｂにて表さ
れる駆動電流に対応した半導体レーザ素子の発光
出力強度の変化を示すものである。

第８図は上記したマルチモード発振用の半導体
レーザ素子駆動回路を示すものであり、本図にお
いて、高周波発振器１から発せられる高周波電流
とパワーコントロール回路２から発せられる直流
電流とが加算回路３によつて加算されて半導体レ
ーザ素子４に供給されてこれを駆動するようにな
つている。半導体レーザ素子４から発した光ビー
ムは図示しない光学系によつて収束せしめられて
図示しない光学式記録媒体に照射される。記録媒
体から反射した光ビームの強度は記録情報によつ
て変調せしめられておりこの変調光ビームの強度
を検出することによつて記録情報が読み取られる
のである。変調光ビームの強度変化の検出方式に
はビームスプリツタによつて変調光ビームを分離
する方式あるいは変調光ビームを半導体レーザ素
子に帰還せしめて半導体レーザ素子自身の特性変
化を検出する方式等種々の方式が開発されている
がここでは詳述しない。受光素子５は光学系に適
当に配置されて半導体レーザ素子から発せられる
出力光の強度に応じた光強度信号を発生しこれを
パワーコントロール回路２に供供する。パワーコ
ントロール回路２は半導体レーザ素子４から発せ
られる出力光の平均強度が一定になるような直流
電流を供給する。

かかる構成の半導体レーザ素子駆動装置によれ
ば半導体レーザ素子の特性が経時変化しない限り
所望のマルチモード発振が達成されるのである
が、現在得られる通常の半導体レーザ素子はその
特性が経時変化する故、時間の経過と共にノイズ
低減効果が低下していくという問題があつた。

考案の概要 そこで、本考案は上記した先行技術における問
題を解決せんとしてなされたものであつて、半導
体レーザ素子の経時変化にも拘らず良好な発光特
性を維持するように半導体レーザ素子を駆動する
半導体レーザ素子駆動装置を提供せんとするもの
である。

本考案による光学式記録媒体読取ビーム発生用
の半導体レーザ駆動装置は光学式記録媒体から情
報信号を読み取るための読取ビームを発生する半
導体レーザ素子と、光学式記録媒体から情報信号
を読み取るための読取ビームを発生する半導体レ
ーザ素子と、前記半導体レーザ素子から発せられ
た読取ビームの光強度に応じた光強度信号を発す
る受光素子と、前記光強度信号に応じた大きさの
直流駆動電流を発生するパワーコントロール回路
と、高周波電流を発生する高周波発生回路と、前
記直流駆動電流及び前記高周波電流を重畳して前
記半導体レーザ素子に供給してこれを駆動する駆
動回路とからなる光学式記録媒体読取ビーム発生
用の半導体レーザ駆動装置であつて、前記光強度
信号又は直流駆動電流値に応じて前記高周波電流
の振巾を変化せしめる振巾調整手段を含み、前記
振巾調整手段は前記高周波電流の半値巾が前記直
流駆動電流値と前記半導体レーザの発光しきい値
電流との差より大となるように前記高周波電流の
振巾を調整するが如く構成されている。

実施例 以下、本考案の実施例について詳細に説明す
る。

第９図は本考案による半導体レーザ素子駆動回
路を示し、本回路は高周波発振器１の出力を増幅
する可変利得増幅器を有する点において第８図に
示した従来例と相違する。可変利得増幅器６を経
た高周波電流は加算回路３によつてパワーコント
ロール回路２から供給される直流電流に重畳され
て半導体レーザ素子４に供給され半導体レーザ素
子４を駆動する駆動電流を生ぜしめるのである。
なお、可変利得増幅器６の利得はパワーコントロ
ール回路２の直流出力電流の大きさに比例するか
あるいはこれに応じて増大するようになされてい
る。コントロール回路２からの直流電流の大きさ
と利得可変増幅器の増幅率との関係は駆動さるべ
き半導体レーザ素子４の経時変化特性によつて定
められるのが良い。

第１０図は、半導体レーザ素子４の経時変化に
よつて加算回路３から供給される駆動電流が変化
する様子を示すグラフである。すなわち、半導体
レーザ素子４の初期の出力特性を一点鎖線Ｄにて
示し、経時変化による劣化した出力特性を実線Ｅ
にて示している。図から明らかな如く、初期状態
においては、半導体レーザ素子４の出力特性Ｄに
おける動作点P₀を中心にして半導体レーザ素子
４を流れる駆動電流が正弦波状曲線Ｆにて示され
る如く変動し、出力光強度は曲線Ｇに示す如く変
動するのである。

ところが、半導体レーザ素子４の経時変化によ
つて出力特性が実線Ｅにて示す如く出力立ち上り
点がQ₀からQ₁に移動すると共に全体としての応
答性が劣化してくると（Ｄに比してＥの方が傾斜
が小さくなつている。）コントロール回路２から
出力される直流電流が増大して動作点がP₁に移
行する。このとき、利得可変増幅器６が存在しな
いとすれば駆動電流中の高周波成分は例えば正弦
波状破曲線Ｈにて示される如くなり、これに対応
する半導体レーザ素子４の出力光の強度変化は破
線Ｊの如くなり、充分なマルチモード発振が得ら
れない。この点についての本出願人によつてなさ
れた記録情報再生による視覚的実験等の数多くの
実験結果によれば、高周波成分の周波数は600M
Hz以上であつて出力立上り点Q₀又はQ₁に対応す
るしきい値電流I₀又はI₁を駆動電流が越える時間
と越えない時間との比が100対９以上であること
が望ましいことが明らかとなつている。

そこで、本考案による駆動測装置においては、
高周波成分の周波数を600MHz以上としかつ動作
点が経時変化によつてP₁に移行した場合におい
ても実線Ｋにて示される駆動電流のピーク値が半
導体レーザ素子駆動電流の平均値と半導体レーザ
素子発光のしきい値電流との差よりもある程度大
きくなることが必要でありそのようになされるの
である。すなわち、第１０図においては、経時変
化後の動作点P₁に対応する駆動電流の平均値I₂か
らしきい値電流I₁を差し引いた（I₂−I₁）の値が
駆動電流の高周波成分の振幅半値巾より小でなけ
ればならないのである。

ところで、通常の半導体レーザ素子の発光しき
い値電流I_Qの経時変化は第１１図の実線I_Qに示す
如く経時変化の進行に伴つて徐々に増大し、更に
半導体レーザ素子の応答特性も劣化するので半導
体レーザ素子駆動電流の平均値I_Dは第１１図の実
線I_Dで示すが如く徐々に増大しなければならな
い。なお、駆動電流の増加率は半導体レーザ素子
の第１０図のカーブＥにて示される応答性の劣化
をも考慮してしきい値電流I_Qの増加率より大とな
つている。

さらに、第１２図に示す如く、駆動電流がしき
い値電流を越える時間と越えない時間との比が
100対９以上であるようにするために駆動電流平
均値からしきい値電流を差し引いた電流値Idより
高周波成分の振幅半値巾の下限I_LLが電流値ｉ分
だけ高くなければならないのである。

第９図に示した半導体レーザ素子駆動装置にお
いては、高周波成分の振幅の制御を高周波発振器
とは別におかれた可変利得増幅器によつて行つて
いるが、例えば高周波発振器をその電源電圧に応
じて振幅が比例するように構成し、コントロール
回路の制御直流電圧によつて高周波発振器の電源
電圧を変えるようにしても同様の効果が得られ
る。

また使用する半導体レーザ素子の光瞬間出力の
絶対量大定格値が高周波変調最大光出力に近い
か、これを越えるようなものであつて、変調振幅
の上限に規制が生じる場合には、変調振幅の上限
を別に規制する上限リミツタをあわせて使用して
も良い。また、回路構成上、初期に十分な変調振
幅を得るように設定することが困難な場合には変
調振幅の下限を規制する下限リミツタをあわせて
使用することができる。

効 果 本考案による半導体レーザ素子駆動装置によれ
ば半導体レーザ素子自身の経時変化よる発光特性
の劣化にも拘らず常に所望のマルチモード発振が
得られて低ノイズの所望の出力光強度が得られて
安価な半導体レーザ素子を用いても良好な光学式
記録再生が達成出来るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はシングルモード発振状態
の半導体レーザ素子発光特性を示すグラフ、第４
図ないし第６図はマルチモード発振状態の半導体
レーザ素子発光特性を示すグラフ、第７図は高周
波成分を含む駆動電流に対する半導体レーザ素子
出力光強度特性を示すグラフ、第８図は従来の半
導体レーザ素子駆動装置を示す回路図、第９図は
本考案による半導体レーザ素子駆動装置を示す回
路図、第１０図は第９図の半導体レーザ素子駆動
装置の動作を示すための駆動電流に対する半導体
レーザ素子出力光強度特性を示すグラフ、第１１
図及び第１２図は第９図の半導体レーザ素子駆動
装置における駆動電流の大きさを半導体レーザ素
子経時変化に対して如何に設定すべきかを示すグ
ラフである。 主要部分の符号の説明、１……高周波発振器、
２……パワーコントロール回路、３……加算回
路、４……半導体レーザ素子、５……受光素子、
６……可変利得増幅器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 光学式記録媒体から情報信号を読み取るための
   読取ビームを発生する半導体レーザ素子と、前記
   半導体レーザ素子から発せられた読取ビームの光
   強度に応じた光強度信号を発する受光素子と、前
   記光強度信号に応じた大きさの直流駆動電流を発
   生するパワーコントロール回路と、高周波電流を
   発生する高周波発生回路と、前記直流駆動電流及
   び前記高周波電流を重畳して前記半導体レーザ素
   子に供給してこれを駆動する駆動回路とからなる
   光学式記録媒体読取ビーム発生用の半導体レーザ
   駆動装置であつて、前記光強度信号又は直流駆動
   電流値に応じて前記高周波電流の振巾を変化せし
   める振巾調整手段を含み、前記振巾調整手段は前
   記高周波電流の半値巾が前記直流駆動電流値と前
   記半導体レーザの発光しきい値電流との差より大
   となるように前記高周波電流の振巾を調整するこ
   とを特徴とする装置。