JPH0319384A - 光源駆動装置 - Google Patents
光源駆動装置Info
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- JPH0319384A JPH0319384A JP1153704A JP15370489A JPH0319384A JP H0319384 A JPH0319384 A JP H0319384A JP 1153704 A JP1153704 A JP 1153704A JP 15370489 A JP15370489 A JP 15370489A JP H0319384 A JPH0319384 A JP H0319384A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
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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、半導体発光素子、特に半導体レーザ（レーザ
ダイオード：ＬＤ）の光源駆動装置であり、任念の繰り
返し周波数で数１０ピコ秒の超短バルスレーザ光を出力
させるための光源駆動装置に関するものである。
ダイオード：ＬＤ）の光源駆動装置であり、任念の繰り
返し周波数で数１０ピコ秒の超短バルスレーザ光を出力
させるための光源駆動装置に関するものである。
半導体レーザから数１０ピコ秒の短パルスレーザ光を得
るには数１００ピコ秒の電気パルスを印加する必要があ
る。
るには数１００ピコ秒の電気パルスを印加する必要があ
る。
このような電気パルスを得る装置として、アバランシエ
トランジスタのアバランシエ降伏を利用したものやコム
ジェネレータを用いたものなどがある。
トランジスタのアバランシエ降伏を利用したものやコム
ジェネレータを用いたものなどがある。
前者の装置は、アバランシエ降伏の復帰時間及び高圧の
充電時間により、繰り返し周波数が１００ＫＨｚ程度に
制限されてしまう。また、後者の装置は、ＩＧＨｚ以上
の繰り返し周波数を得ることが可能であるが、共振回路
が用いられているため、繰り返し周波数を可変にするこ
とができない。
充電時間により、繰り返し周波数が１００ＫＨｚ程度に
制限されてしまう。また、後者の装置は、ＩＧＨｚ以上
の繰り返し周波数を得ることが可能であるが、共振回路
が用いられているため、繰り返し周波数を可変にするこ
とができない。
本発明の課題は、このような問題点を解消することにあ
る。
る。
上記課題を解決するために、本発明の光源駆動装置は、
一端が基準電圧源に接続され他端が誘導手段に接続され
たステップリカバリダイオードを有し、前記誘導手段の
他端から入力した正弦波電圧の波形を急峻な電圧変化を
有する波形に修正して出力する電圧修正手段と、この電
圧修正手段の出力電圧の急峻な変化を超短のパルスとし
て抽出し、駆動すべき半導体レーザに与える微分手段と
を備えたものである。
一端が基準電圧源に接続され他端が誘導手段に接続され
たステップリカバリダイオードを有し、前記誘導手段の
他端から入力した正弦波電圧の波形を急峻な電圧変化を
有する波形に修正して出力する電圧修正手段と、この電
圧修正手段の出力電圧の急峻な変化を超短のパルスとし
て抽出し、駆動すべき半導体レーザに与える微分手段と
を備えたものである。
電圧修正手段に正弦波が与えられると、一周期毎にステ
ップリカバリダイオードの導通と逆電流の遮断が繰り返
される。そして、ステップリカノくリダイオードの逆電
流急峻遮断特性によって遮断時に誘導手段に高い電圧が
誘起され、急峻な電圧変化が得られる。この電圧変化は
微分手段によって短い電気パルスに変換され、半導体レ
ーザに与えられる。繰り返し周波数は、入力される正弦
波周波数に一致している。したがって、入力される正弦
波の周波数を変化させれば、それに応じた繰り返し周波
数を持つ短バルスレーザ光が得られる。
ップリカバリダイオードの導通と逆電流の遮断が繰り返
される。そして、ステップリカノくリダイオードの逆電
流急峻遮断特性によって遮断時に誘導手段に高い電圧が
誘起され、急峻な電圧変化が得られる。この電圧変化は
微分手段によって短い電気パルスに変換され、半導体レ
ーザに与えられる。繰り返し周波数は、入力される正弦
波周波数に一致している。したがって、入力される正弦
波の周波数を変化させれば、それに応じた繰り返し周波
数を持つ短バルスレーザ光が得られる。
なお、正弦波は、通常数ＭＨｚ〜数１ ０ ０ Ｍ Ｈ
ｚまでの任意の周波数を比較的容易に得ることができ
る。
ｚまでの任意の周波数を比較的容易に得ることができ
る。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
正弦波電圧発生手段１は、正弦波発生器１１とアンプ１
２とから構成されており、所望の振幅の正弦波電圧ｖ１
を出力する手段である。正弦波発生器１１は１ ０ Ｍ
Ｈ ｚ 〜２ ０ ０ Ｍ Ｈ ｚ程度の任意の正弦
波を出力することが可能である。電圧修正手段２は、正
弦波発生手段１１からの正弦波電圧Ｖ の波形を修正し
て一周期毎に急峻な電圧変化ｌ を有する波形にし、電圧Ｖ として出力する手段０ であり、インダクタ３、ステップリカバリダイオード４
、可変電圧源５およびコンデンサ６を備えている。ステ
ップリカバリダイオード４のアノードにインダクタ３の
一端が接続され、カソードに可変電圧源５の正極側が接
続されている。インダクタ３のインダクタンスはＬであ
り、その他端は入力端子として正弦波発生手段１の出力
端子に接続されている。可変電圧源５はステップリカバ
リダイオード４のカソードの電位をＶＢに固定するため
に設けられており、可変電圧源５の負極側は接地されて
いる。ステップリカバリダイオード４と可変電圧Ｆｉ．
５との接続点には一端が接地されたコンデンサ６が接続
され、これによってステップリカバリダイオード４のカ
ソードは交流的に接地されている。このように構成され
た電圧修正手段２の出力電圧Ｖ は、インダクタ３とス
テップリ０ カバリダイオード４の接続点の電圧として与えられる。
２とから構成されており、所望の振幅の正弦波電圧ｖ１
を出力する手段である。正弦波発生器１１は１ ０ Ｍ
Ｈ ｚ 〜２ ０ ０ Ｍ Ｈ ｚ程度の任意の正弦
波を出力することが可能である。電圧修正手段２は、正
弦波発生手段１１からの正弦波電圧Ｖ の波形を修正し
て一周期毎に急峻な電圧変化ｌ を有する波形にし、電圧Ｖ として出力する手段０ であり、インダクタ３、ステップリカバリダイオード４
、可変電圧源５およびコンデンサ６を備えている。ステ
ップリカバリダイオード４のアノードにインダクタ３の
一端が接続され、カソードに可変電圧源５の正極側が接
続されている。インダクタ３のインダクタンスはＬであ
り、その他端は入力端子として正弦波発生手段１の出力
端子に接続されている。可変電圧源５はステップリカバ
リダイオード４のカソードの電位をＶＢに固定するため
に設けられており、可変電圧源５の負極側は接地されて
いる。ステップリカバリダイオード４と可変電圧Ｆｉ．
５との接続点には一端が接地されたコンデンサ６が接続
され、これによってステップリカバリダイオード４のカ
ソードは交流的に接地されている。このように構成され
た電圧修正手段２の出力電圧Ｖ は、インダクタ３とス
テップリ０ カバリダイオード４の接続点の電圧として与えられる。
ここで、本実施例で重要な役割をはたすステツプリカバ
リダイオード４の動作について説明する。
リダイオード４の動作について説明する。
一般にダイオードに順方向電流Ｉ，を流した状態で、逆
方向電圧を印加して遮断しようしても、蓄積電荷が残っ
ている間は逆方向も低インビーダンスで逆電流Ｉ が流
れる。ダイオードが逆方向に『 導通している時間Ｔ は、 Ｓ Ｔ−τ◆Ｉ，／ｒ， ・ （１）Ｓ で表される。ここに、τは少数キャリアの寿命時間であ
る。通常のダイオードはこのＴ が小さくＳ なるように作られるのであるが、ステップリカバリダイ
オード４は、Ｔ が長くてよいからＴ のＳ
Ｓ終端におい
て逆電流Ｉ が数１００ピコ秒程度のｒ 極めて短い遷移時間で消滅するように作られたちのであ
る。本実施例装置もこのステップリカバリダイオード４
の逆電流急峻遮断特性を利用するものである。
方向電圧を印加して遮断しようしても、蓄積電荷が残っ
ている間は逆方向も低インビーダンスで逆電流Ｉ が流
れる。ダイオードが逆方向に『 導通している時間Ｔ は、 Ｓ Ｔ−τ◆Ｉ，／ｒ， ・ （１）Ｓ で表される。ここに、τは少数キャリアの寿命時間であ
る。通常のダイオードはこのＴ が小さくＳ なるように作られるのであるが、ステップリカバリダイ
オード４は、Ｔ が長くてよいからＴ のＳ
Ｓ終端におい
て逆電流Ｉ が数１００ピコ秒程度のｒ 極めて短い遷移時間で消滅するように作られたちのであ
る。本実施例装置もこのステップリカバリダイオード４
の逆電流急峻遮断特性を利用するものである。
電圧修正手段２の出力端子となるインダクタ３とステッ
プリカバリダイオード４の接続点には、可変コンデンサ
７の一端が接続されている。可変コンデンサ７の他端に
は半導体レーザ９のアノードが接続されており、半導体
レーザ９のカソードは接地されている。なお、半導体レ
ーザ９のアノードにはバイアス電流源１０および保護用
ダイオード８が接続されている。保護用ダイオード８は
半導体レーザ９に逆電圧が印加されないように設けられ
たものである。バイアス電流源１０は、第３図に示すよ
うに、半導体レーザ９が注入電流に対して光出力が急に
増大する点（その時の電流値をしきい値電流という）を
有することから、半導体レーザ９に予めバイアス電流を
与え、発光の立ち上がりを向上させるために設けられた
ものである。
プリカバリダイオード４の接続点には、可変コンデンサ
７の一端が接続されている。可変コンデンサ７の他端に
は半導体レーザ９のアノードが接続されており、半導体
レーザ９のカソードは接地されている。なお、半導体レ
ーザ９のアノードにはバイアス電流源１０および保護用
ダイオード８が接続されている。保護用ダイオード８は
半導体レーザ９に逆電圧が印加されないように設けられ
たものである。バイアス電流源１０は、第３図に示すよ
うに、半導体レーザ９が注入電流に対して光出力が急に
増大する点（その時の電流値をしきい値電流という）を
有することから、半導体レーザ９に予めバイアス電流を
与え、発光の立ち上がりを向上させるために設けられた
ものである。
つぎに、本実施例の動作を第２図の波形図を用いて説明
する。
する。
正弦波発生手段１からは、第２図（Ａ）に示すような所
定振幅の正弦波電圧ｖ１が出力される。
定振幅の正弦波電圧ｖ１が出力される。
この正弦波電圧Ｖ．は、インダクタ３を介してステップ
リカバリダイオード４のアノードに印加される。ステッ
プリカバリダイオード４のカソードの電位は可変電圧源
５によってＶＢに保持されているので、正弦波電圧Ｖｔ
がＶＢ以上になると（時刻１１）ステップリカバリダイ
オード４は導通状態となり、第２図（Ｂ）に示すように
ステップリカバリダイオード４に対して順方向に電流Ｉ
が流れる。その後、正弦波電圧Ｖ がＶＢＳＲＤ
Ｉ以下になっても（時刻ｔ２）、前述したよう
にステップリカバリダイオード４には期間Ｔ の間道Ｓ 方向電流が流れる。そして、期間Ｔ の終端すなＳ わち時刻ｔ３になると、ステップリカバリダイオード４
が’ｆ’！ｒｖ特性により逆方向電流が急峻に遮断され
る。
リカバリダイオード４のアノードに印加される。ステッ
プリカバリダイオード４のカソードの電位は可変電圧源
５によってＶＢに保持されているので、正弦波電圧Ｖｔ
がＶＢ以上になると（時刻１１）ステップリカバリダイ
オード４は導通状態となり、第２図（Ｂ）に示すように
ステップリカバリダイオード４に対して順方向に電流Ｉ
が流れる。その後、正弦波電圧Ｖ がＶＢＳＲＤ
Ｉ以下になっても（時刻ｔ２）、前述したよう
にステップリカバリダイオード４には期間Ｔ の間道Ｓ 方向電流が流れる。そして、期間Ｔ の終端すなＳ わち時刻ｔ３になると、ステップリカバリダイオード４
が’ｆ’！ｒｖ特性により逆方向電流が急峻に遮断され
る。
このような電流■ の動きに伴って、電圧修ＳＲＤ
正手段２の出力電圧Ｖ であるステップリカバリ０
ダイオード４のアノード電位は第２図（Ｃ）のようにな
る。すなわち、時刻１１まではステップリカバリダイオ
ード４が非導通であるので正弦波電圧Ｖ がそのまま現
われ、時刻ｔ１を経過した後Ｉ ステップリカバリダイオード４が導通状態となることに
より、電圧値はＶａとなる。そして、時刻ｔ３において
ステップリカバリダイオード４に対して逆方向の電流Ｉ
が遮断されるとインダクＳｌ？Ｄ タ３が−Ｌ−ｄｌ ／ｄｔなる電圧を誘起し、出『 力電圧Ｖ がＶＢから負に急峻に立ち下がる。そ０ の後は、正弦波電圧Ｖ がＶＢを再び越えるまでｌ ステップリカバリダイオード４は非導通状態が保持され
るので、■ にはＶ，の波形がそのまま現Ｏｌ われる。以後、この動作は正弦波電圧ｖＩの一周期毎に
繰り返される。
る。すなわち、時刻１１まではステップリカバリダイオ
ード４が非導通であるので正弦波電圧Ｖ がそのまま現
われ、時刻ｔ１を経過した後Ｉ ステップリカバリダイオード４が導通状態となることに
より、電圧値はＶａとなる。そして、時刻ｔ３において
ステップリカバリダイオード４に対して逆方向の電流Ｉ
が遮断されるとインダクＳｌ？Ｄ タ３が−Ｌ−ｄｌ ／ｄｔなる電圧を誘起し、出『 力電圧Ｖ がＶＢから負に急峻に立ち下がる。そ０ の後は、正弦波電圧Ｖ がＶＢを再び越えるまでｌ ステップリカバリダイオード４は非導通状態が保持され
るので、■ にはＶ，の波形がそのまま現Ｏｌ われる。以後、この動作は正弦波電圧ｖＩの一周期毎に
繰り返される。
このようにして得られた電圧Ｖ は、適当な容０
量に調整された可変コンデンサ７を通ることにより微分
され、第２図（Ｄ）に示すような波形の電圧ＶＬＤが可
変コンデンサ７から出力される。電圧修正手段２で急峻
な電圧に修正された部分は、これによりパルス幅２００
ピコ秒程度の短パルスとなり半導体レーザ９に印加され
る。半導体レーザ９は可変コンデンサ７からのパルスに
よって、第２［＆ （Ｅ）に示すようにパルス幅が３０
ピコ秒程度のレーザーパルスを出力する。半導体レーザ
９のパルスレーザ光のパルス幅が印加電圧のパルス幅よ
りも短くなるのは、半導体レーザ９が第３図に示すよう
な電流一光出力特性を持つからである。
され、第２図（Ｄ）に示すような波形の電圧ＶＬＤが可
変コンデンサ７から出力される。電圧修正手段２で急峻
な電圧に修正された部分は、これによりパルス幅２００
ピコ秒程度の短パルスとなり半導体レーザ９に印加され
る。半導体レーザ９は可変コンデンサ７からのパルスに
よって、第２［＆ （Ｅ）に示すようにパルス幅が３０
ピコ秒程度のレーザーパルスを出力する。半導体レーザ
９のパルスレーザ光のパルス幅が印加電圧のパルス幅よ
りも短くなるのは、半導体レーザ９が第３図に示すよう
な電流一光出力特性を持つからである。
同図から判るように、バイアス電流源１０によるバイア
ス電流ＩＢを調整することにより、バルスレーザ光のパ
ルス幅をある程度制御することができる。
ス電流ＩＢを調整することにより、バルスレーザ光のパ
ルス幅をある程度制御することができる。
なお、入力される正弦波周波数によって半導体レーザに
印加される電気パルスの出力値が異なりパルスレーザ光
の強度が変化することもあり得るが、バイアス電流源１
０によるバイアス電流■Ｂまたは正弦波発生手段１が出
力する正弦波電圧の振幅を可変することによって、パル
スレーザ光強度を調整することが可能である。したがっ
て、出力を適当にフィードバックさせれば、周波数変化
に対するパルスレーザ光強度を容易に安定化させること
ができる。
印加される電気パルスの出力値が異なりパルスレーザ光
の強度が変化することもあり得るが、バイアス電流源１
０によるバイアス電流■Ｂまたは正弦波発生手段１が出
力する正弦波電圧の振幅を可変することによって、パル
スレーザ光強度を調整することが可能である。したがっ
て、出力を適当にフィードバックさせれば、周波数変化
に対するパルスレーザ光強度を容易に安定化させること
ができる。
以上説明したように、本発明の光源駆動装置を用いて半
導体レーザを駆動すれば、繰り返し周波数を数ＭＨｚ〜
数１００ＭＨｚの範囲で可変できる数１０ピコ秒の短バ
ルスレーザ光を容易に且つ安定に発生させることができ
る。
導体レーザを駆動すれば、繰り返し周波数を数ＭＨｚ〜
数１００ＭＨｚの範囲で可変できる数１０ピコ秒の短バ
ルスレーザ光を容易に且つ安定に発生させることができ
る。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
その動作波形図、第３図は半導体レーザの電流一光出力
特性を示す図である。 １・・・正弦波発生手段、２・・・電圧修正手段、３・
・・インダクタ、４・・・ステップリカバリダイオード
、５・・・可変電圧源、７・・・可変コンデンサ、９・
・・半導体レーザ。
その動作波形図、第３図は半導体レーザの電流一光出力
特性を示す図である。 １・・・正弦波発生手段、２・・・電圧修正手段、３・
・・インダクタ、４・・・ステップリカバリダイオード
、５・・・可変電圧源、７・・・可変コンデンサ、９・
・・半導体レーザ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、一端が基準電圧源に接続され他端が誘導手段に接続
されたステップリカバリダイオードを有し、前記誘導手
段の他端から入力した正弦波電圧の波形を急峻な電圧変
化を有する波形に修正して出力する電圧修正手段と、 この電圧修正手段の出力電圧の急峻な変化を短波長のパ
ルスとして抽出し、駆動すべき半導体発光素子に与える
微分手段と を有する光源駆動装置。 ２、前記微分手段に接続される半導体発光素子はバイア
ス電流が与えられているものである請求項１記載の光源
駆動装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1153704A JPH07109911B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 光源駆動装置 |
| US07/530,744 US5062113A (en) | 1989-06-16 | 1990-05-30 | Light source drive device |
| GB9012031A GB2234851B (en) | 1989-06-16 | 1990-05-30 | Light source drive device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1153704A JPH07109911B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 光源駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0319384A true JPH0319384A (ja) | 1991-01-28 |
| JPH07109911B2 JPH07109911B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=15568285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1153704A Expired - Fee Related JPH07109911B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 光源駆動装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5062113A (ja) |
| JP (1) | JPH07109911B2 (ja) |
| GB (1) | GB2234851B (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11153626A (ja) * | 1997-11-19 | 1999-06-08 | Ando Electric Co Ltd | 電気光学サンプリングオシロスコープ |
| JP2007036212A (ja) * | 2005-06-21 | 2007-02-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | パルス光源およびパルス発生方法 |
| JP2008177219A (ja) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Advantest Corp | 光パルス発生器、半導体レーザモジュールおよび半導体レーザ駆動装置 |
| JP2019503070A (ja) * | 2015-12-01 | 2019-01-31 | エスピーアイ レーザーズ ユーケー リミテッド | 光放射を提供する装置及び方法 |
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| JPH0795610B2 (ja) * | 1991-01-17 | 1995-10-11 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | レーザ駆動装置及び光ディスク駆動装置 |
| US6433720B1 (en) | 2001-03-06 | 2002-08-13 | Furaxa, Inc. | Methods, apparatuses, and systems for sampling or pulse generation |
| US6642878B2 (en) * | 2001-06-06 | 2003-11-04 | Furaxa, Inc. | Methods and apparatuses for multiple sampling and multiple pulse generation |
| US20070009267A1 (en) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Crews Darren S | Driving a laser using an electrical link driver |
| US7873085B2 (en) * | 2007-10-23 | 2011-01-18 | Andrei Babushkin | Method and device for controlling optical output of laser diode |
| US20140063593A1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | Martin Ole Berendt | Capacitor discharge pulse drive circuit with fast recovery |
| JP6410522B2 (ja) * | 2014-08-22 | 2018-10-24 | 株式会社トプコン | 発光装置 |
| JP6454104B2 (ja) | 2014-08-22 | 2019-01-16 | 株式会社トプコン | 発光装置の調整方法 |
| JP6734845B2 (ja) | 2015-04-30 | 2020-08-05 | 株式会社トプコン | 発光装置および距離測定装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| US4736380A (en) * | 1986-04-30 | 1988-04-05 | Tektronix, Inc. | Laser diode driver |
| JPH0666498B2 (ja) * | 1988-05-07 | 1994-08-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光源駆動装置 |
-
1989
- 1989-06-16 JP JP1153704A patent/JPH07109911B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-05-30 US US07/530,744 patent/US5062113A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-05-30 GB GB9012031A patent/GB2234851B/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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| JPH07109911B2 (ja) | 1995-11-22 |
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| GB9012031D0 (en) | 1990-07-18 |
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