JPH03123091A - 半導体レーザ駆動装置 - Google Patents
半導体レーザ駆動装置Info
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- JPH03123091A JPH03123091A JP26183389A JP26183389A JPH03123091A JP H03123091 A JPH03123091 A JP H03123091A JP 26183389 A JP26183389 A JP 26183389A JP 26183389 A JP26183389 A JP 26183389A JP H03123091 A JPH03123091 A JP H03123091A
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- current
- circuit
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
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、露光装置などに使用される半導体レーザ駆動
装置に関し、さらに詳しくは、外部より入力されるデジ
タル変調信号に対応して、レーザ光の強度変調を行う半
導体レーザ駆動装置に関するものである。
装置に関し、さらに詳しくは、外部より入力されるデジ
タル変調信号に対応して、レーザ光の強度変調を行う半
導体レーザ駆動装置に関するものである。
［従来技術］
外部より入力されたデジタル変調信号をアナログ変換し
た制御信号に基づいて半導体レーザを電流駆動し、その
光出力の強度変調を行う半導体レーザ駆動装置において
は、半導体レーザの温度変化に伴う光出力の強度誤差を
小さくするために、半導体レーザを一定温度に保つ温度
管理や、半導体レーザの温度変化で大きく変化するしき
い値電流を検出して半導体レーザの動作点を変化させる
しきい値電流補正が一般に行われている。
た制御信号に基づいて半導体レーザを電流駆動し、その
光出力の強度変調を行う半導体レーザ駆動装置において
は、半導体レーザの温度変化に伴う光出力の強度誤差を
小さくするために、半導体レーザを一定温度に保つ温度
管理や、半導体レーザの温度変化で大きく変化するしき
い値電流を検出して半導体レーザの動作点を変化させる
しきい値電流補正が一般に行われている。
上記の温度管理は、半導体レーザを加温したり、恒温槽
に納めるなどして半導体レーザを一定温度に保つことで
行われるが、これは精密な温度管理が困難であり、通常
は上記しきい値電流補正か行われている。このしきい値
電流補正機能を有する半導体レーザ駆動装置は、半導体
レーザの光出力を受光素子、例えばフォトダイオードで
モニターしてしきい値電流の変化を検知し、この変化に
基づいて半導体レーザの駆動電流を制御することにより
、半導体レーザが温度変化でしきい値電流が変化しても
、これを補正してデジタル変調信号入力に対する半導体
レーザの光強度の誤差を小さくするようにしている。
に納めるなどして半導体レーザを一定温度に保つことで
行われるが、これは精密な温度管理が困難であり、通常
は上記しきい値電流補正か行われている。このしきい値
電流補正機能を有する半導体レーザ駆動装置は、半導体
レーザの光出力を受光素子、例えばフォトダイオードで
モニターしてしきい値電流の変化を検知し、この変化に
基づいて半導体レーザの駆動電流を制御することにより
、半導体レーザが温度変化でしきい値電流が変化しても
、これを補正してデジタル変調信号入力に対する半導体
レーザの光強度の誤差を小さくするようにしている。
［発明が解決しようとする課題］
ところで、半導体レーザは、温度変化に伴ってしきい値
電流が変化して光強度が変わると共に、半導体レーザの
発光効率である外部微分量子効率（以下、スロープ効率
と称する）も温度変化ｊこ伴って変化する。すなわち、
第３図に半導体レーザの光出力Ｐと駆動電流Ｉｐの関係
を示すが、ある温度条件下でのしきい値電流をＩｔｈ、
駆動電流■、の増分に対する先出力Ｐの増分の比である
スロープ効率をηとすると、Ｐ＝ （ＩＰ−１ｔｈ）
η ・・・・・（１）と表される。ここでスロー
プ効率ηは、第４図に示すように、半導体レーザの温度
変化に対してほぼ直線的に変化することが分かっている
。
電流が変化して光強度が変わると共に、半導体レーザの
発光効率である外部微分量子効率（以下、スロープ効率
と称する）も温度変化ｊこ伴って変化する。すなわち、
第３図に半導体レーザの光出力Ｐと駆動電流Ｉｐの関係
を示すが、ある温度条件下でのしきい値電流をＩｔｈ、
駆動電流■、の増分に対する先出力Ｐの増分の比である
スロープ効率をηとすると、Ｐ＝ （ＩＰ−１ｔｈ）
η ・・・・・（１）と表される。ここでスロー
プ効率ηは、第４図に示すように、半導体レーザの温度
変化に対してほぼ直線的に変化することが分かっている
。
従って、上記（＋）式から明らかなように、デジタル変
調信号入力に対応して半導体レーザの光出力の強度変調
を行う半導体レーザ駆動装置においては、半導体レーザ
の温度変化に伴うしきい値電流補正だけを行っても、温
度変化に伴うスロープ効率ηの変化で光強度に誤差が生
じる問題、つまり半導体レーザの温度上昇ではスロープ
効率ηが低下して光強度が弱まり、逆に温度低下ではス
ロープ効率ηが」二って光強度が増大することがあって
、デジタル変調信号入力に比例した強度の光出力を安定
して得ることが難しいという問題があった。
調信号入力に対応して半導体レーザの光出力の強度変調
を行う半導体レーザ駆動装置においては、半導体レーザ
の温度変化に伴うしきい値電流補正だけを行っても、温
度変化に伴うスロープ効率ηの変化で光強度に誤差が生
じる問題、つまり半導体レーザの温度上昇ではスロープ
効率ηが低下して光強度が弱まり、逆に温度低下ではス
ロープ効率ηが」二って光強度が増大することがあって
、デジタル変調信号入力に比例した強度の光出力を安定
して得ることが難しいという問題があった。
本発明は上記した従来の問題点を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、半導体レーザの温
度変化に伴うしきい値電流変化とスロープ効率変化の誤
差原因を除いて、誤差の無い光強度変調を安定して行い
得る半導体レーザ駆動装置を提供することにある。
たもので、その目的とするところは、半導体レーザの温
度変化に伴うしきい値電流変化とスロープ効率変化の誤
差原因を除いて、誤差の無い光強度変調を安定して行い
得る半導体レーザ駆動装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
上記した目的を達成するための本発明の要旨は、しきい
値電流補正手段を有する半導体レーザ駆動装置に、半導
体レーザのスロープ効率の変化を補正するスロープ効率
補正手段を加えた次の回路構成にすることである。すな
わち、本発明の半導体レーザ駆動装置は、外部から入力
されるデジタル変調信号を基準電圧に基づいてアナログ
変換するＤ／Ａ変換回路と、Ｄ／Ａ変換回路の出力信号
に基づいて半導体レーザを電流駆動させる電流駆動回路
と、半導体レーザのしきい値電流を発生して半導体レー
ザの駆動電流をしきい値電流に基づき補正するしきい値
電流発生回路とを具備した半導体レーザ駆動装置に、半
導体レーザの温度情報に基づくスロープ効率の逆数の補
正係数を算出し、この補正係数で前記Ｄ／Ａ変換回路の
基準電圧を補正するＤ／Ａ変換基準電圧回路を加えたこ
とを特徴とする。
値電流補正手段を有する半導体レーザ駆動装置に、半導
体レーザのスロープ効率の変化を補正するスロープ効率
補正手段を加えた次の回路構成にすることである。すな
わち、本発明の半導体レーザ駆動装置は、外部から入力
されるデジタル変調信号を基準電圧に基づいてアナログ
変換するＤ／Ａ変換回路と、Ｄ／Ａ変換回路の出力信号
に基づいて半導体レーザを電流駆動させる電流駆動回路
と、半導体レーザのしきい値電流を発生して半導体レー
ザの駆動電流をしきい値電流に基づき補正するしきい値
電流発生回路とを具備した半導体レーザ駆動装置に、半
導体レーザの温度情報に基づくスロープ効率の逆数の補
正係数を算出し、この補正係数で前記Ｄ／Ａ変換回路の
基準電圧を補正するＤ／Ａ変換基準電圧回路を加えたこ
とを特徴とする。
［作用］
」１記の構成を有する本発明の半導体レーザ駆動装置に
よれば、しきい値電流発生回路が、半導体レーザのしき
い値電流変化に伴う光強度変調の誤差を少なくし、Ｄ／
Ａ変換基準電圧回路が半導体レーザのスロープ効率変化
に伴う光強度変調の誤差を少なくする作用を呈し、この
両者の作用でデジタル変調信号入力に比例した半導体レ
ーザの光強度変調が安定して実行できるようになる。
よれば、しきい値電流発生回路が、半導体レーザのしき
い値電流変化に伴う光強度変調の誤差を少なくし、Ｄ／
Ａ変換基準電圧回路が半導体レーザのスロープ効率変化
に伴う光強度変調の誤差を少なくする作用を呈し、この
両者の作用でデジタル変調信号入力に比例した半導体レ
ーザの光強度変調が安定して実行できるようになる。
［実施例］
以下、本発明を具体化した一実施例を第１図及び第２図
を参照して説明する。
を参照して説明する。
第１図のブロック図に示すように、半導体レーザ駆動装
置は、外部から入力されるデジタル変調信号を後述する
基準電圧Ｖｘに基づいてアナログ変換するＤ／Ａ変換回
路Ｉと、Ｄ／Ａ変換回路ｌの出力電圧Ｖｏｕｔに基づい
て半導体レーザ２を電流駆動させる電流駆動回路３と、
半導体レーザ２のしきい値電流を発生させるしきい値電
流発生回路４と、半導体レーザ２のスロープ効率の変化
を補正するＤ／Ａ変換基準電圧回路５とを有している。
置は、外部から入力されるデジタル変調信号を後述する
基準電圧Ｖｘに基づいてアナログ変換するＤ／Ａ変換回
路Ｉと、Ｄ／Ａ変換回路ｌの出力電圧Ｖｏｕｔに基づい
て半導体レーザ２を電流駆動させる電流駆動回路３と、
半導体レーザ２のしきい値電流を発生させるしきい値電
流発生回路４と、半導体レーザ２のスロープ効率の変化
を補正するＤ／Ａ変換基準電圧回路５とを有している。
しきい値電流発生回路４は、半導体レーザ２に光結合さ
れた受光素子、例えばフォトダイオード６からの信号に
基づいて半導体レーザ２の温度に応じたしきい値電流を
発生して、これを例えば電流駆動回路３の出力電流ＩＤ
に加算することにより、半導体レーザ２の光出力のしき
い値電流変化に伴う補正を行う。
れた受光素子、例えばフォトダイオード６からの信号に
基づいて半導体レーザ２の温度に応じたしきい値電流を
発生して、これを例えば電流駆動回路３の出力電流ＩＤ
に加算することにより、半導体レーザ２の光出力のしき
い値電流変化に伴う補正を行う。
Ｄ／Ａ変換基準電圧回路５は、半導体レーザ２に熱結合
された温度センサ７からの温度情報に基づいて半導体レ
ーザ２の温度で決まる、スロープ効率の逆数の補正係数
を決定し、この補正係数で定数の基準電圧■。を補正し
た補正基準電圧ＶｘをＤ／Ａ変換変換回路用力する。
された温度センサ７からの温度情報に基づいて半導体レ
ーザ２の温度で決まる、スロープ効率の逆数の補正係数
を決定し、この補正係数で定数の基準電圧■。を補正し
た補正基準電圧ＶｘをＤ／Ａ変換変換回路用力する。
さらに詳しく説明する。Ｄ／Ａ変換回路１の具体的回路
を第２図に示すと、これには演算増幅器８を用いた加算
回路９の人力に２ｎで重みづけされたはしご形構造の抵
抗回路１０を用い、その抵抗回路１０に補正基準電圧Ｖ
ｘを印加した構成である。つまり、Ｄ／Ａ変換回路１は
、Ｄ／Ａ変換基準電圧回路５から人力される補正基準電
圧Ｖｘを基に重みづけされた電流に分けられ、外部から
人力されるデジタル変調信号コードの各ビットの状態に
よりスイッチされた後、合成出力されるもので、第２図
におけるＯＵＴ ＋端子に流れる電流をＩ。とすると、 １ｏ −Σ Ｉ ／２ ｎｂ ｎ −−（２）と
表される。ただし、■は入力電流、ｂ、、は各ビットの
状態を表イつし、Ｉ又は０である。また、Ｄ／Ａ変換変
換回路用力電圧ＶｏｕｔはＶｏｕＬ −−ＲＦＢ−■
・Σ ｂｏ／２ｎ ・・・・・（３）と表わされる。た
だし、ＲＦＢはフィードバック抵抗で、ＲＦ Ｂ ＝
Ｒであるよう構成されている。
を第２図に示すと、これには演算増幅器８を用いた加算
回路９の人力に２ｎで重みづけされたはしご形構造の抵
抗回路１０を用い、その抵抗回路１０に補正基準電圧Ｖ
ｘを印加した構成である。つまり、Ｄ／Ａ変換回路１は
、Ｄ／Ａ変換基準電圧回路５から人力される補正基準電
圧Ｖｘを基に重みづけされた電流に分けられ、外部から
人力されるデジタル変調信号コードの各ビットの状態に
よりスイッチされた後、合成出力されるもので、第２図
におけるＯＵＴ ＋端子に流れる電流をＩ。とすると、 １ｏ −Σ Ｉ ／２ ｎｂ ｎ −−（２）と
表される。ただし、■は入力電流、ｂ、、は各ビットの
状態を表イつし、Ｉ又は０である。また、Ｄ／Ａ変換変
換回路用力電圧ＶｏｕｔはＶｏｕＬ −−ＲＦＢ−■
・Σ ｂｏ／２ｎ ・・・・・（３）と表わされる。た
だし、ＲＦＢはフィードバック抵抗で、ＲＦ Ｂ ＝
Ｒであるよう構成されている。
ここで、■ｘ−Ｒ−Ｉ−ＲＦ８・■であるから、上記（
３）式は Ｖｏｕｔ −−Ｖｘ・ Σ ｂ ｎ／ ２ ｎ−・
−＝ （４）と表わされる。
３）式は Ｖｏｕｔ −−Ｖｘ・ Σ ｂ ｎ／ ２ ｎ−・
−＝ （４）と表わされる。
以」二のＤ／Ａ変換変換回路用力電圧Ｖ ｏｕｔは、電
流駆動回路３に入力される。電流駆動回路３の駆動能力
をＫ（定数）とし、出力電流をＩＤとすると、 Ｔ ｏ ＝ Ｋ−Ｖｏｕｔ −（５）と表わされ
る。この出力電流Ｉｎと、しきい値電流発生回路４が発
生したしきい値電流１ ｔｈ （第３図参照）とが加え
られた電流ＩＰ−ＩＤ＋Ｉｔｈが半導体レーザ２に印加
されて、半導体レーザ２が駆動される。半導体レーザ２
の光出力をＰ、スロープ効率をηとすると、 Ｐ−（ＩＰ−Ｉｔｈ）・η ・・・・・（６）と近似さ
れることは、前述した（１）式と同様である。
流駆動回路３に入力される。電流駆動回路３の駆動能力
をＫ（定数）とし、出力電流をＩＤとすると、 Ｔ ｏ ＝ Ｋ−Ｖｏｕｔ −（５）と表わされ
る。この出力電流Ｉｎと、しきい値電流発生回路４が発
生したしきい値電流１ ｔｈ （第３図参照）とが加え
られた電流ＩＰ−ＩＤ＋Ｉｔｈが半導体レーザ２に印加
されて、半導体レーザ２が駆動される。半導体レーザ２
の光出力をＰ、スロープ効率をηとすると、 Ｐ−（ＩＰ−Ｉｔｈ）・η ・・・・・（６）と近似さ
れることは、前述した（１）式と同様である。
Ｄ／Ａ変換基準電圧回路５は半導体レーザ２のスロープ
効率ηの逆数１／ηの補正係数を算出し、この補正係数
で定数の基準電圧Ｖ。を補正してＤ／Ａ変換回路１に入
力される補正基準電圧Ｖｘを決定する。つまり、補正基
準電圧Ｖｘは、 ＶＸ＝ −１／η・■０ ・・・・・（７）と表わさ
れる。
効率ηの逆数１／ηの補正係数を算出し、この補正係数
で定数の基準電圧Ｖ。を補正してＤ／Ａ変換回路１に入
力される補正基準電圧Ｖｘを決定する。つまり、補正基
準電圧Ｖｘは、 ＶＸ＝ −１／η・■０ ・・・・・（７）と表わさ
れる。
従って、上記（６）式に、駆動電流■１、＝ Ｉ ｎ（
−Ｉ＋ｈと（５）式を代入すると、 Ｐ −（Ｉ ａ＋Ｉ ｔｈ Ｉ ＋＋１）η＝η・
ＩＤ −η・Ｋ・Ｖ ｏｕｔ ・・・・・・（８）と表わ
される。さらに（８）式に上記（４）式と（７）式を代
入すると、次式が得られる。
−Ｉ＋ｈと（５）式を代入すると、 Ｐ −（Ｉ ａ＋Ｉ ｔｈ Ｉ ＋＋１）η＝η・
ＩＤ −η・Ｋ・Ｖ ｏｕｔ ・・・・・・（８）と表わ
される。さらに（８）式に上記（４）式と（７）式を代
入すると、次式が得られる。
Ｐ −η・Ｋ・ （−Ｖｘ）・Σ ｂ＋１／２ｎ−η・
Ｋ−１／η・Ｖｏ Σ ｂｎ／２”−に−Ｖ、・Σ ｂ
ｎ／２’ −（９）この（９）式から明らかなように
、半導体レーザ２の光出力Ｐは、温度変化に伴ってしき
い値電流１＋ｈやスロープ効率ηが変化しても、このよ
うな誤差要因の影響を受けず、外部から入力されるデジ
タル変調信号に比例した光強度となることが分かる。
Ｋ−１／η・Ｖｏ Σ ｂｎ／２”−に−Ｖ、・Σ ｂ
ｎ／２’ −（９）この（９）式から明らかなように
、半導体レーザ２の光出力Ｐは、温度変化に伴ってしき
い値電流１＋ｈやスロープ効率ηが変化しても、このよ
うな誤差要因の影響を受けず、外部から入力されるデジ
タル変調信号に比例した光強度となることが分かる。
なお、本発明は上記実施例に限らず、例えば入力変調信
号のデジタルデータに半導体レーザのしきい値電流に相
当するデジタルデータを加算した信号を、Ｄ／Ａ変換回
路でアナログ変換するような構成にすることも可能であ
る。
号のデジタルデータに半導体レーザのしきい値電流に相
当するデジタルデータを加算した信号を、Ｄ／Ａ変換回
路でアナログ変換するような構成にすることも可能であ
る。
［発明の効果］
以上詳述したことから明らかなように、本発明の半導体
レーザ駆動装置は、半導体レーザの温度変化に伴うしき
い値電流変化による光強度補正をしきい値電流発生回路
で、かつ、スロープ効率変化による光強度補正をＤ／Ａ
変換基準電圧回路で行うようにしたので、半導体レーザ
の温度が変化しても光強度が温度変化による影響を受け
ることなく安定し、デジタル変調信号人力に比例した光
出力を安定して得ることができ、高精度で高信頼度であ
る優れた効果がある。
レーザ駆動装置は、半導体レーザの温度変化に伴うしき
い値電流変化による光強度補正をしきい値電流発生回路
で、かつ、スロープ効率変化による光強度補正をＤ／Ａ
変換基準電圧回路で行うようにしたので、半導体レーザ
の温度が変化しても光強度が温度変化による影響を受け
ることなく安定し、デジタル変調信号人力に比例した光
出力を安定して得ることができ、高精度で高信頼度であ
る優れた効果がある。
また、半導体レーザの温度を一定に保つ温度管理が不要
であるので、小形軽量化が図れ、保守が容易であるとい
う効果もある。
であるので、小形軽量化が図れ、保守が容易であるとい
う効果もある。
第１図は本発明の半導体レーザ駆動装置の一実施例を示
すブロック図、第２図は第１図におけるＤ／Ａ変換回路
の具体的回路図、第３図は半導体レーザの光出力と駆動
電流の特性を示すグラフ図、第４図は半導体レーザのス
ロープ効率（外部微分量子効率）と温度の特性を示すグ
ラフ図である。 １・・・Ｄ／Ａ変換回路、２・・・半導体レーザ、３・
・・電流駆動回路、４・・しきい値電流発生回路、５・
・・Ｄ／Ａ変換基準電圧回路。
すブロック図、第２図は第１図におけるＤ／Ａ変換回路
の具体的回路図、第３図は半導体レーザの光出力と駆動
電流の特性を示すグラフ図、第４図は半導体レーザのス
ロープ効率（外部微分量子効率）と温度の特性を示すグ
ラフ図である。 １・・・Ｄ／Ａ変換回路、２・・・半導体レーザ、３・
・・電流駆動回路、４・・しきい値電流発生回路、５・
・・Ｄ／Ａ変換基準電圧回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 外部から入力されるデジタル変調信号を基準電圧に基づ
いてアナログ変換するＤ／Ａ変換回路と、 Ｄ／Ａ変換回路の出力信号に基づいて半導体レーザを電
流駆動させる電流駆動回路と、 半導体レーザのしきい値電流を発生して半導体レーザの
駆動電流をしきい値電流に基づき補正するしきい値電流
発生回路と、 半導体レーザの温度情報に基づく外部微分量子効率の逆
数の補正係数を算出し、この補正係数で前記Ｄ／Ａ変換
回路の基準電圧を補正するＤ／Ａ変換基準電圧回路と を具備したことを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26183389A JPH03123091A (ja) | 1989-10-05 | 1989-10-05 | 半導体レーザ駆動装置 |
| US07/578,270 US5018154A (en) | 1989-09-12 | 1990-09-06 | Semiconductor laser drive device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26183389A JPH03123091A (ja) | 1989-10-05 | 1989-10-05 | 半導体レーザ駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03123091A true JPH03123091A (ja) | 1991-05-24 |
Family
ID=17367372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26183389A Pending JPH03123091A (ja) | 1989-09-12 | 1989-10-05 | 半導体レーザ駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03123091A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012114193A (ja) * | 2010-11-24 | 2012-06-14 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 発光素子駆動方法 |
| KR20140146985A (ko) * | 2013-06-18 | 2014-12-29 | 주식회사 엘지생활건강 | 액상 치약 조성물 |
-
1989
- 1989-10-05 JP JP26183389A patent/JPH03123091A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012114193A (ja) * | 2010-11-24 | 2012-06-14 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 発光素子駆動方法 |
| KR20140146985A (ko) * | 2013-06-18 | 2014-12-29 | 주식회사 엘지생활건강 | 액상 치약 조성물 |
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