JPH04221871A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザプリンタ，光ディ
スク装置，光通信装置等で光源として用いられる半導体
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。

【０００２】

【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、光ディスク装置、レーザプリンタ等の光源と
して広く使用されている。この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
かすために様々な半導体レーザ制御装置、所謂ＡＰＣ（
Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）回
路が提案されている。このＡＰＣ回路は大きく分けて次
の３つの方式に分類できる。

【０００３】（１）半導体レーザの光出力を受光素子に
より検知し、この受光素子に発生する受光信号電流（半
導体レーザの光出力に比例した電流）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
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
素子により検知してこの受光素子に発生する受光信号電
流（半導体レーザの光出力に比例した電流）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
の値に制御し、さらにパワー設定期間外に半導体レーザ
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
によって半導体レーザの順方向電流を制御したり、また
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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記（１）の方式は、
半導体レーザの光出力を検知して所望の値になるように
常時、制御しているので、上記（２），（３）の方式に
比べて確かに望ましい方式であり、半導体レーザの光出
力制御を高速，高精度，高分解能で安定に行える。しか
し、発光レベル指令信号と半導体レーザの光出力との関
係を設定する際、その設定値により光・電気負帰還ルー
プにおける開ループの交叉周波数が変動して光・電気負
帰還ループの制御速度が不安定になる欠点がある。本発
明は上記欠点を改善し、高速，高精度，高分解能で光・
電気負帰還ループの制御速度が安定である半導体レーザ
制御装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【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、半導体レーザの光出力を検知する
受光部と、この受光部から得られる受光信号電流のゲイ
ンを調整するゲイン変換器と、このゲイン変換器の出力
電流と発光レベル指令信号電流との差の電流が入力され
この電流を増幅して半導体レーザに順方向電流として流
す電流増幅部とを有し、受光信号電流と発光レベル指令
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
向電流を制御する光・電気負帰還ループを具備した半導
体レーザ制御装置において、前記発光レベル指令信号電
流がゲートに入力される電界効果トランジスタと、この
電界効果トランジスタのドレイン出力電圧が入力されこ
の電圧をシフトする電圧シフト回路と、この電圧シフト
回路の出力電圧が入力されて前記半導体レーザに順方向
電流を流す増幅段とを有する電流増幅部により前記電流
増幅部を構成したものであり、

【０００６】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、前記ゲイン変換器を可変抵抗
を用いて構成したものであり、

【０００７】請求項３の発明は、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受光信
号電流を可変抵抗を用いた回路で基準電圧点と電流入力
点とに分流させるとともに、この電流入力点に発光レベ
ル指令信号電流を入力して受光信号電流と発光レベル指
令信号電流との差をとり、この差の電流を電流増幅部で
増幅して半導体レーザに順方向電流として流すことによ
って、受光信号電流と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
光・電気負帰還ループを有する半導体レーザ制御装置に
おいて、前記基準電圧点と前記電流入力点とが同電位に
なるように制御をかける第１の制御回路を備えたもので
あり、

【０００８】請求項４の発明は、請求項３記載の半導体
レーザ制御装置において、前記第１の制御回路と同一の
特性を有し前記基準電圧点に基準電圧を与える第２の制
御回路を備えたものであり、

【０００９】請求項５の発明は、請求項４記載の半導体
レーザ制御装置において、前記第１の制御回路と前記第
２の制御回路とを同一の特性を持つトランジスタを用い
て構成してこのトランジスタに同一のバイアス電流を流
すようにしたものである。

【００１０】

【作用】請求項１の発明では、光・電気負帰還ループに
おいて半導体レーザの光出力が受光部により検知され、
この受光部から得られる受光信号電流のゲインがゲイン
変換器により調整される。電流増幅部はゲイン変換器の
出力電流と発光レベル指令信号電流との差の電流が入力
されこの電流を増幅して半導体レーザに順方向電流とし
て流す。電流増幅部においては発光レベル指令信号電流
が電界効果トランジスタのゲートに入力され、この電界
効果トランジスタのドレイン出力電圧が電圧シフト回路
によりシフトされる。そして、増幅段が電圧シフト回路
の出力電圧が入力されて半導体レーザに順方向電流を流
す。

【００１１】請求項２の発明では、ゲイン変換器が可変
抵抗の値に応じて受光信号電流のゲインを調整する。

【００１２】請求項３の発明では、光・電気負帰還ルー
プにおいて半導体レーザの光出力が受光部により検知さ
れてこの受光部から得られる受光信号電流が可変抵抗を
用いた回路により基準電圧点と電流入力点とに分流され
るとともに、この電流入力点に発光レベル指令信号電流
が入力して受光信号電流と発光レベル指令信号電流との
差がとられ、この差の電流が電流増幅部で増幅されて半
導体レーザに順方向電流として流されることによって、
受光信号電流と発光レベル指令信号電流とが等しくなる
ように半導体レーザの順方向電流が制御される。そして
、第１の制御回路が基準電圧点と電流入力点とが同電位
になるように制御をかける。

【００１３】請求項４の発明では、第２の制御回路が基
準電圧点に基準電圧を与える。

【００１４】請求項５の発明では、第１の制御回路と第
２の制御回路とにおける同一の特性を持つトランジスタ
に同一のバイアス電流が流される。

【００１５】

【実施例】図１は請求項１の発明の一実施例を示す。図
中、１はレーザダイオードからなる被制御半導体レーザ
、２は受光素子である。３は電界効果トランジスタ、４
は電圧シフト回路、５はバイポーラトランジスタ、６は
コンデンサ、７は抵抗、８は電流源、９は可変減衰器ま
たは可変増幅器により構成されるゲイン変換器、１０は
電流加算点であり、電界効果トランジスタ３、電圧シフ
ト回路４、バイポーラトランジスタ５、コンデンサ６、
抵抗７及び電流源８は電流増幅部を構成している。 この電流増幅部においては電界効果トランジスタ３はソ
ースが接地され、ドレインが電流源８を介して電源（Ｖ
ｃｃ）に接続されている。バイポーラトランジスタ５は
ベースが電圧シフト回路４を介して電界効果トランジス
タ３のドレインに接続されてコレクタが半導体レーザ１
のカソードに接続され、エミッタが抵抗７を介して接地
されている。さらに、バイポーラトランジスタ５のエミ
ッタ及び抵抗７の接続点がコンデンサ６を介して電界効
果トランジスタ３のドレインに接続されることにより負
帰還ループが構成される。なお、バイポーラトランジス
タ５の代りに電界効果トランジスタを用いてもよい。こ
の場合、電界効果トランジスタはドレインがバイポーラ
トランジスタ５のコレクタと同様に接続されてゲートが
バイポーラトランジスタ５のベースと同様に接続され、
ソースがバイポーラトランジスタ５のエミッタと同様に
接続される。また、この電流増幅部と受光素子２、ゲイ
ン変換器９とは光・電気負帰還ループを構成し、半導体
レーザ１のアノードは電源（Ｖｃｃ）に接続されている
。

【００１６】半導体レーザ１の光出力は受光素子２によ
り検知され、この受光素子２から得られる受光信号電流
がゲイン変換器９を介して電流加算点１０に入力される
とともに発光レベル指令信号電流が電流加算点１０に入
力されて発光レベル指令信号電流と受光信号電流との差
の電流が電流増幅部で増幅される。この電流増幅部の出
力電流は半導体レーザ１に順方向電流として供給され、
半導体レーザ１が発光する。電流増幅部では発光レベル
指令信号電流が電流加算点１０を介して電界効果トラン
ジスタ３のゲートに入力され、この発光レベル指令信号
電流が電界効果トランジスタ３及びバイポーラトランジ
スタ５により増幅されてその出力がコンデンサ６を介し
て電界効果トランジスタ３のゲートに負帰還される。こ
の場合、バイポーラトランジスタ５のベース電圧は電圧
シフト回路４により電界効果トランジスタ３のドレイン
電圧より低い電圧にシフトされる。受光素子２は半導体
レーザ１の光出力の一部を検知して半導体レーザ１の光
出力に比例した受光信号電流を発生する。この受光信号
電流はゲイン変換器９を介して電流加算点１０に入力さ
れて発光レベル指令信号電流から減算されることにより
負帰還され、受光信号電流と発光レベル指令信号電流と
が等しくなるように半導体レーザ１の順方向電流が制御
される。発光レベル指令信号電流がＩ０のときに半導体
レーザ１の光出力が所望の値Ｐ０になるようにゲイン変
換器９のゲイン（電流減衰係数）ｋを調整すると、自動
的に光・電気負帰還ループの交叉周波数ｆ０が所望の値
となる。この点について以下に詳しく説明する。

【００１７】この実施例においては、系（光・電気負帰
還ループ）の開ループゲインＡは Ａ＝Ｇ・η・α・Ｓ・ｋと表わすことができる。但し、
Ｇ：電界効果トランジスタ３，バイポーラトランジスタ
５を用いて構成された電流増幅部のゲインη：半導体レ
ーザ１の微分量子効率 α：受光素子２と半導体レーザ１との結合係数Ｓ：受光
素子２の受光放射感度である。上記式を見るとわかるよ
うに一般に系の開ループゲインＡは半導体レーザ１の微
分量子効率ηや受光素子２と半導体レーザ１との結合係
数α、受光素子２の受光放射感度Ｓなどのバラツキの影
響を受けてしまう。また、電流増幅部の利得Ｇは、周波
数が十分に高い場合には Ｇ＝１／ｊωＣＲと表わせられる。ここで、ＣＲは電流
増幅部の特性により決まる定数である。また、受光信号
電流ｉは半導体レーザ１の光出力Ｐ０、受光素子２と半
導体レーザ１との結合係数α、受光素子２の受光放射感
度Ｓを用いて ｉ＝Ｐ０・α・Ｓと表わせられ、また、発光レベル指令
信号電流Ｉ０は、 Ｉ０＝ｋ・ｉであるので、半導体レーザ１の光出力Ｐ０
はＰ０＝Ｉ０／ｋ・α・Ｓである。さらに、光・電気負
帰還ループの交叉周波数ｆ０はＡ＝１となる周波数であ
るので、 ｆ０＝η・α・Ｓ・ｋ／２πＣＲとなる。上記２つの式
を見るとわかるように受光素子２と半導体レーザ１との
結合係数αや受光素子２の受光放射感度Ｓが変化しても
、所定の発光レベル指令信号電流Ｉ０に対して所望の光
出力Ｐ０が得られるようにゲイン変換器９の電流減衰係
数ｋを調整してやると、 ｋ・α・Ｓ＝ｃｏｎｓｔ（一定値）となるので、自動的
に光・電気負帰還ループの交叉周波数ｆ０を所望の値に
設定できることがわかる。

【００１８】さらに、この実施例では電圧シフト回路４
を用いたことにより電源電圧を引き下げることができ、
この点について以下に説明する。図１の回路の動作電源
電圧を簡単に見積もってみる。まず、電界効果トランジ
スタ３の動作領域におけるドレイン・ソース間電圧が４
Ｖ、バイポーラトランジスタ５の動作領域におけるコレ
クタ・エミッタ間電圧が２Ｖ、バイポーラトランジスタ
５のベース・エミッタ間電圧が０．７Ｖ、半導体レーザ
１の動作電圧が２．５Ｖ程度と仮定すると、一般に電源
電圧Ｖｃｃは、 Ｖｃｃ＝（ドレイン・ソース間電圧）＋（ベース・コレ
クタ間電圧）＋（半導体レーザ１の動作電圧）＝４＋２
−０．７＋２．５ ＝７．８Ｖ程度は必要とされる。これに対して、図１の
実施例では電圧シフト回路４で自由に電圧をシフトでき
るので、電源電圧Ｖｃｃは、抵抗７の両端間電圧を０．
５Ｖ程度に仮定すると、 Ｖｃｃ＝（抵抗７の両端間電圧）＋（コレクタ・エミッ
タ間電圧）＋（半導体レーザ１の動作電圧）＝０．５Ｖ
＋２Ｖ＋２．５Ｖ ＝５Ｖ程度となり、従来と比べて約６５％程度の電源電
圧で動作させることが可能となる。この電源電圧の差は
、流す電流が従来の回路と図１の回路とで同一であると
すれば、即消費電力の差となり、約３５％の省電力がで
きて低コストにできる。

【００１９】図２は請求項１の発明の第２の実施例を示
す。図２において、図１と同一部分は同一符号が付して
あって同様な動作を行うので、その説明は省略する。こ
の第２の実施例において、第１の実施例と異なる点につ
いて説明すると、第１の実施例ではゲイン変換器９が高
インピーダンスで信号を出力しているが、第２の実施例
ではゲイン変換器９が低インピーダンスで信号を出力し
ている。つまり、第１の実施例では電流加算点１０が高
インピーダンスとなっているのに対して、第２の実施例
では電流加算点１１が低インピーダンスとなっており、
これがインピーダンス変換器１２により高インピーダン
スに変換されて電界効果トランジスタ３のゲートに信号
が入力される。この第２の実施例では第１の実施例と同
様な効果が得られることは明らかである。以上のように
請求項１の発明の実施例によれば、電流増幅部において
電圧シフト回路４を用いて発光レベル指令信号を伝達す
ることにより省電力、低コストを実現でき、また簡便に
半導体レーザ１の光出力を所望の値に設定できて自動的
に系の交叉周波数が一定となるように設定できる高速・
高精度・高分解能な半導体レーザ制御装置を実現できる
。

【００２０】図３は請求項２の発明の第１の実施例を示
す。図３において、図２と同一部分は同一符号が付して
あって同様な動作を行うので、その説明は省略する。こ
の図３の実施例において、図２の実施例と異なる点につ
いて説明すると、図３の実施例では上記ゲイン変換器９
を可変抵抗１３、抵抗１４及び基準電圧源１５により構
成している。受光素子２から得られる受光信号電流は可
変抵抗１３と抵抗１４に分流し、その一方が可変抵抗１
３を介して電流加算点１１に入力されて他方が抵抗１４
を介して基準電圧源１５に流れる。ここで、電流加算点
１１が十分に低インピーダンスであるとすれば、可変抵
抗１３と抵抗１４との抵抗比と，基準電圧源１５と電流
加算点１１の電位に従って分流され、可変抵抗１３の値
を変化させることにより電流加算点１１に入力される受
光信号電流を調整することができて上記ゲイン変換器９
と同様な機能を簡便な構成で実現することができ、可変
抵抗１３の値を調整して半導体レーザ１の光出力を所望
の値に設定すると、自動的に光・電気負帰還ループの交
叉周波数ｆ０を一定に保つことができる。また、ゲイン
変換器９を可変抵抗１３、抵抗１４及び基準電圧源１５
により構成したので、回路構成が簡単になる。

【００２１】図４は請求項２の発明の第２の実施例を示
す。図４において、図３と同一部分は同一符号が付して
あって同様な動作を行うので、その説明は省略する。こ
の図４の実施例において、図３の実施例と異なる点につ
いて説明すると、図３の実施例では電流加算点１１が低
インピーダンスになっているのに対して、図４の実施例
では発光レベル指令信号電流と可変抵抗１３からの受光
信号電流とがインピーダンス変換器１６，１７をそれぞ
れ介して各々高インピーダンスで電流加算点１０にて加
算されて電界効果トランジスタ３のゲートに入力される
。この図４の実施例でも図３の実施例と同様な効果が得
られることは明らかである。

【００２２】図５は請求項２の発明の第３の実施例を示
す。図５において、図３と同一部分は同一符号が付して
あって同様な動作を行うので、その説明は省略する。こ
の図５の実施例において、図３の実施例と異なる点につ
いて説明すると、図５の実施例ではバイポーラトランジ
スタ１８のエミッタが低インピーダンスの電流加算点で
あってこの電流加算点に発光レベル指令信号電流と可変
抵抗１３からの受光信号電流とが入力され、この電流加
算点の信号がバイポーラトランジスタ１８を介して高イ
ンピーダンスで電界効果トランジスタ３のゲートに入力
される。また、バイポーラトランジスタ１８のベースは
バイアス電圧源１９の電圧Ｖ０が印加され、バイポーラ
トランジスタ１８のベース・エミッタ間電圧をＶｂｅと
すると、基準電圧Ｖが Ｖ＝Ｖ０−Ｖｂｅとなるように設定される。この場合、
基準電圧Ｖと電流加算点の電位とは等電位となり、不必
要な電流を流すことなく受光信号電流が可変抵抗１３と
抵抗１４との抵抗比で分流される。つまり、可変抵抗１
３の抵抗値をＲｖ、抵抗１４の抵抗値をＲとすると、先
に述べた電流減衰係数ｋは ｋ＝Ｒ／（Ｒ＋Ｒｖ）と表わされる。また、この実施例
ではバイポーラトランジスタ１８にバイアス電流を流す
ために、電流源２０，２１が設けられている。この図５
の実施例でも図３の実施例と同様な効果が得られること
は明らかである。この図５の実施例では発光レベル指令
信号電流がバイポーラトランジスタ１８のエミッタに入
力されるが、電流源２０の電流を発光レベル指令信号電
流で制御するようにしても図５の実施例と同様な効果が
得られる。さらに、図５の実施例ではインピーダンス変
換の手段としてバイポーラトランジスタ１８を用いたが
、この部分には電界効果トランジスタ又は複数個のトラ
ンジスタで構成した回路を用いても図５の実施例と同様
な効果が得られることは明らかである。

【００２３】以上のように請求項２の発明の実施例によ
れば、電流増幅部において電圧シフト回路４を用いて発
光レベル指令信号を伝達することにより省電力、低コス
トを実現でき、また簡便に半導体レーザ１の光出力を所
望の値に設定できて自動的に系の交叉周波数が一定とな
るように設定でき、さらにゲイン変換器９を可変抵抗１
３を用いて構成したことにより簡単な回路構成にできる
高速・高精度・高分解能な半導体レーザ制御装置を実現
できる。

【００２４】図６は請求項３の発明の第１の実施例を示
す。図６において、図５と同一部分は同一符号が付して
あって同様な動作を行うので、その説明は省略する。こ
の図６の実施例において、図５の実施例と異なる点につ
いて説明する。発光レベル指令信号電流と受光信号電流
の一部とが入力される電流加算点はバイポーラトランジ
スタ１８のエミッタであって抵抗２２を介して接地され
ているが、電流がバイポーラトランジスタ１８のエミッ
タに流入すると、このエミッタの電位が変動してしまう
。そこで、このエミッタの電位と基準電圧源１５の基準
電圧とが同電位になるように制御回路により制御がかけ
られる。この制御回路は差動増幅器２３及びバイアス電
圧源２４により構成され、バイアス電圧源２４の電位を
基準電圧源１５の電位と同一電位としている。このバイ
アス電圧源２４の電位がバイポーラトランジスタ１８の
エミッタ電位ともに差動増幅器２３に入力されて差動増
幅器２３の出力電圧がバイポーラトランジスタ１８に入
力されることにより負帰還ループが構成される。次に、
この負帰還ループの動作を説明する。バイポーラトラン
ジスタ１８のエミッタ電位が仮りに低下したとする。こ
の場合、このエミッタ電位とバイアス電圧源２４の電位
（つまり基準電圧源１５の電位）との差が差動増幅器２
３により増幅され、バイポーラトランジスタ１８のベー
ス電位を高くしようとする。すると、バイポーラトラン
ジスタ１８のベース・エミッタ間電圧が大きくなり、バ
イポーラトランジスタ１８が電流を多く流そうとする。 すると、抵抗２２に電流が多く流れてバイポーラトラン
ジスタ１８のエミッタ電位を上げる。このようにしてバ
イポーラトランジスタ１８のエミッタ電位が安定化され
、不必要なバイアス電流が流れることなく受光信号電流
が可変抵抗１３と抵抗１４との抵抗比で分流される。 つまり、可変抵抗１３による電流の減衰係数ｋはｋ＝Ｒ
／（Ｒ＋Ｒｖ）と表され、受光信号電流が精度良く分流
され、より高精度な光・電気負帰還ループが構成される
。

【００２５】また、この実施例ではバイアス電圧源２４
と基準電圧源１５とを用いたが、これはプラス電源のみ
で回路を駆動するためであり、マイナス電源も利用でき
るならばバイアス電圧源２４と基準電圧源１５とを接地
点として抵抗２２を接地点にではなくマイナス電源に接
続するようにしてもよく、このような構成でも図６の実
施例と同様な効果が得られることは明らかである。また
、図６の実施例において、抵抗２２を電流源としても図
６の実施例と同様な効果が得られることは明らかである
。また、図６の実施例では発光レベル指令信号電流をバ
イポーラトランジスタ１８のエミッタに入力したが、電
流源２０の電流を発光レベル指令信号電流で制御するよ
うにしても図６の実施例と同様な効果が得られることは
明らかである。さらに、図６の実施例ではインピーダン
ス変換の手段としてバイポーラトランジスタ１８を用い
たが、この部分に電界効果トランジスタ、又は複数個の
トランジスタで構成された回路を用いても図６の実施例
と同様な効果が得られることは明らかである。

【００２６】図７は請求項３の発明の第２の実施例を示
す。図７において、図６と同一部分は同一符号が付して
あって同様な動作を行うので、その説明は省略する。ま
た、電流増幅部２５は上記電界効果トランジスタ３、電
圧シフト回路４、バイポーラトランジスタ５、コンデン
サ６、抵抗７及び電流源８からなる電流増幅部を簡略化
して表したものである。この図７の実施例において、図
６の実施例と異なる点について説明する。この図７の実
施例では上記バイポーラトランジスタ１８を電界効果ト
ランジスタ２６としてこの電界効果トランジスタ２６の
ソースを定電圧ダイオード２７のカソードに接続し、定
電圧ダイオード２７のアノードを抵抗２２を介して接地
して定電圧ダイオード２７のアノードを電流加算点とし
ている。また、電界効果トランジスタ２８，２９、カレ
ントミラー回路３０及びバイアス電圧源２４により制御
回路が構成され、電界効果トランジスタ２６のゲート及
び電界効果トランジスタ２８のドレインがカレントミラ
ー回路３０に接続される。電界効果トランジスタ２８は
ゲートが電流加算点に接続され、ドレインが接地される
。電界効果トランジスタ２９はゲートがバイアス電圧源
２４に接続されてソースが接地され、ドレインがカレン
トミラー回路３０に接続される。次に、この制御回路の
動作を説明する。仮りに定電圧ダイオード２７のアノー
ド電位が低下したとすると、電界効果トランジスタ２８
のドレイン電流が減少し、電界効果トランジスタ２６の
ゲート電位が上がって電界効果トランジスタ２６のゲー
ト・ソース間電圧が大きくなり、電界効果トランジスタ
２６が電流を多く流そうとする。このため、定電圧ダイ
オード２７のアノード電位がバイアス電圧源２４の電位
（つまり基準電圧源１５の電位）に等しくなるように高
速に制御がかけられる。ここで、電界効果トランジスタ
２８，２９を用いているのは、それぞれのトランジスタ
にバイアス電流を流しているが、可変抵抗１３で減衰さ
せた受光信号電流が小さい場合、これらのトランジスタ
のゲート漏れ電流（バイポーラトランジスタではベース
電流）の影響を受けることがあり、電界効果トランジス
タのゲート漏れ電流は一般に数十ナノアンペア程度であ
るので、バイポーラトランジスタより影響を受けにくい
ことを考慮してのことである。この部分の構成は、可変
抵抗１３で減衰させた受光信号電流が比較的大きい場合
はバイポーラトランジスタを用いた構成でもよく、また
可変抵抗１３で減衰させた受光信号電流が小さい場合で
も、インピーダンス変換をしている電界効果トランジス
タ２６の構成をダーリントン接続やエミッタフォロワ（
ソースフォロワ）などの構成にすると、図７の実施例の
効果が得られることは明らかである。

【００２７】以上のように請求項３の発明の実施例では
、電流増幅部において電圧シフト回路４を用いて発光レ
ベル指令信号を伝達することにより省電力、低コストを
実現でき、また簡便に半導体レーザ１の光出力を所望の
値に設定できて自動的に系の交叉周波数が一定となるよ
うに設定でき、さらに基準電圧点と電流流入点とが同電
位になるように電流流入点に制御をかけることでより高
精度にできる高速・高分解能な半導体レーザ制御装置を
実現できる。

【００２８】図８は請求項４の発明の一実施例を示す。 図８において、図７と同一部分は同一符号が付してあっ
て同様な動作を行うので、その説明は省略する。この図
８の実施例において、図７の実施例と異なる点について
説明する。この図８の実施例では基準電圧源１５を上記
電界効果トランジスタ２８，２９、カレントミラー回路
３０及びバイアス電圧源２４からなる制御回路と同一の
特性を持つ制御回路で構成している。この制御回路は電
界効果トランジスタ３１，３２，３３、カレントミラー
回路３４、バイアス電圧源３５、定電圧ダイオード３６
、抵抗３７、電流源３８により構成され、電流源２０と
電流源３８、電界効果トランジスタ２６と電界効果トラ
ンジスタ３１、電界効果トランジスタ２８と電界効果ト
ランジスタ３２、電界効果トランジスタ２９と電界効果
トランジスタ３３、抵抗２２と抵抗３７、定電圧ダイオ
ード２７と定電圧ダイオード３６、バイアス電圧源２４
とバイアス電圧源３５とがそれぞれ同一の特性を持つ素
子で構成されていてカレントミラー回路３０とカレント
ミラー回路３４とが同一の特性を持っている。

【００２９】このように構成された図８の実施例では、
定電圧ダイオード２７のアノード電位を固定電位である
基準電圧と同一になるように制御をかけるのではなく、
定電圧ダイオード２７のアノード電位と定電圧ダイオー
ド３６のアノード電位が変動しても相対的に同電位にな
るように制御をかける。そうすると、各々の制御回路が
同一の特性を持っているので、先の相対電位はより正確
に０となり、受光信号電流は可変抵抗１３と抵抗１４と
の抵抗比で正確に分流される系が構成される。

【００３０】以上のように請求項４の発明の実施例では
、電流増幅部において電圧シフト回路４を用いて発光レ
ベル指令信号を伝達することにより省電力、低コストを
実現でき、また簡便に半導体レーザ１の光出力を所望の
値に設定できて自動的に系の交叉周波数が一定となるよ
うに設定でき、さらに基準電圧点と電流流入点とが同電
位になるように第１の制御回路で電流流入点に制御をか
けるとともに、第１の制御回路と同一の特性を持つ第２
の制御回路により基準電圧点の電位を与えることでより
高精度にできる高速・高分解能な半導体レーザ制御装置
を実現できる。

【００３１】図９は請求項５の発明の一実施例を示す。 図９において、図６と同一部分は同一符号が付してあっ
て同様な動作を行うので、その説明は省略する。図９の
実施例において、図６の実施例と異なる点について説明
する。この図９の実施例ではバイポーラトランジスタ３
９，４０，４１、電流源４２及び抵抗４３，４４により
制御回路が構成され、バイポーラトランジスタ１８，４
５はカレントミラー回路４６によりバイアス電流が抵抗
２２，４７を通して流される。バイポーラトランジスタ
１８，４０，４１，４５は同一の特性を持った素子であ
り、抵抗２２，４３，４４，４７は同一の特性を持った
素子である。発光レベル指令信号電流と受光信号電流の
一部とが入力される電流加算点はバイポーラトランジス
タ１８のエミッタであり、バイポーラトランジスタ３９
はバイポーラトランジスタ１８，４０，４１，４５のベ
ース電流を供給するすると同時にこれらのトランジスタ
１８，４０，４１，４５をベース接地にしている。この
場合、バイポーラトランジスタ１８，４５はベース電位
が共通であるので、同じバイアス電流が流れ、各々のエ
ミッタ電位が同電位となる。受光素子２から得られる受
光信号電流が、可変抵抗１３を介してバイポーラトラン
ジスタ１８のエミッタに入力する電流と、抵抗１４を介
してバイポーラトランジスタ４１のエミッタに入力する
電流とに分流した場合、バイポーラトランジスタ１８，
４１のエミッタ抵抗２２，４４が十分に小さいとすると
、受光信号電流は可変抵抗１３と抵抗１４との抵抗比で
分流される。つまり、半導体レーザ１の光出力を可変抵
抗１３により所望の値に設定すると、自動的にこの光・
電気負帰還ループの交叉周波数が一定となるように設定
される。また、この制御回路を電界効果トランジスタを
用いて構成しても図９の実施例と同様な効果が得られる
ことは明らかであるが、図９の実施例では制御回路をバ
イポーラトランジスタを用いて構成したことで、バイポ
ーラトランジスタ１８，４１のエミッタ抵抗２２，４４
を十分に小さく見積もることができて光・電気負帰還ル
ープのループゲイン可変範囲を広く設定することが可能
となる。

【００３２】以上のように請求項５の発明の実施例では
、電流増幅部において電圧シフト回路４を用いて発光レ
ベル指令信号を伝達することにより省電力、低コストを
実現でき、また簡便に半導体レーザ１の光出力を所望の
値に設定できて自動的に系の交叉周波数が一定となるよ
うに設定でき、さらに第１の制御回路と前記第２の制御
回路とを同一の特性を持つトランジスタを用いて構成し
てこのトランジスタに同一のバイアス電流を流すように
したことにより簡単な回路構成で広範囲に半導体レーザ
の光出力を所望の値に設定することができる高精度・高
速・高分解能な半導体レーザ制御装置を実現できる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
半導体レーザの光出力を検知する受光部と、この受光部
から得られる受光信号電流のゲインを調整するゲイン変
換器と、このゲイン変換器の出力電流と発光レベル指令
信号電流との差の電流が入力されこの電流を増幅して半
導体レーザに順方向電流として流す電流増幅部とを有し
、受光信号電流と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光・
電気負帰還ループを具備した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電流がゲートに入力され
る電界効果トランジスタと、この電界効果トランジスタ
のドレイン出力電圧が入力されこの電圧をシフトする電
圧シフト回路と、この電圧シフト回路の出力電圧が入力
されて前記半導体レーザに順方向電流を流す増幅段とを
有する電流増幅部により前記電流増幅部を構成したので
、電流増幅部において電圧シフト回路を用いて発光レベ
ル指令信号を伝達することにより省電力、低コストを実
現でき、また簡便に半導体レーザの光出力を所望の値に
設定できて自動的に系の交叉周波数が一定となるように
設定できる高速・高精度・高分解能な半導体レーザ制御
装置を実現できる。

【００３４】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、前記ゲイン変換
器を可変抵抗を用いて構成したので、簡単な回路構成に
て実現できる。

【００３５】請求項３の発明によれば、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
受光信号電流を可変抵抗を用いた回路で基準電圧点と電
流入力点とに分流させるとともに、この電流入力点に発
光レベル指令信号電流を入力して受光信号電流と発光レ
ベル指令信号電流との差をとり、この差の電流を電流増
幅部で増幅して半導体レーザに順方向電流として流すこ
とによって、受光信号電流と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
御する光・電気負帰還ループを有する半導体レーザ制御
装置において、前記基準電圧点と前記電流入力点とが同
電位になるように制御をかける第１の制御回路を備えた
ので、簡便に半導体レーザの光出力を所望の値に設定で
きて自動的に系の交叉周波数が一定となるように設定で
き、さらに基準電圧点と電流流入点とが同電位になるよ
うに電流流入点に制御をかけることでより高精度にでき
る高速・高分解能な半導体レーザ制御装置を実現できる
。

【００３６】請求項４の発明によれば、請求項３記載の
半導体レーザ制御装置において、前記第１の制御回路と
同一の特性を有し前記基準電圧点に基準電圧を与える第
２の制御回路を備えたので、より高精度にできる。

【００３７】請求項５の発明によれば、請求項４記載の
半導体レーザ制御装置において、前記第１の制御回路と
前記第２の制御回路とを同一の特性を持つトランジスタ
を用いて構成してこのトランジスタに同一のバイアス電
流を流すようにしたので、簡単な回路構成で広範囲に半
導体レーザの光出力を所望の値に設定することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の第１の実施例を示す回路図で
ある。

【図２】請求項１の発明の第２の実施例を示す回路図で
ある。

【図３】請求項２の発明の第１の実施例を示す回路図で
ある。

【図４】請求項２の発明の第２の実施例を示す回路図で
ある。

【図５】請求項２の発明の第３の実施例を示す回路図で
ある。

【図６】請求項３の発明の第１の実施例を示す回路図で
ある。

【図７】請求項３の発明の第２の実施例を示す回路図で
ある。

【図８】請求項４の発明の一実施例を示す回路図である
。

【図９】請求項５の発明の一実施例を示す回路図である
。

【符号の説明】

１　　　　　　半導体レーザ ２　　　　　　受光素子 ３，２６，２８，２９，３１，３２，３３　　　　電界
効果トランジスタ ４　　　　　　電圧シフト回路 ５，３９，４０，４１，４５　　　　バイポーラトラン
ジスタ ９　　　　　　ゲイン変換器 １３　　　　可変抵抗 １５　　　　基準電圧源 ２０，３８，４２　　　　電流源 ２３　　　　差動増幅器 ２４　　　　バイアス電圧源 ２５　　　　電流増幅部 ２７，３６　　　　定電圧ダイオード ３０，３４，４６　　　　カレントミラー回路３５　　
　　バイアス電圧源

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザの光出力を検知する受光部と
   、この受光部から得られる受光信号電流のゲインを調整
   するゲイン変換器と、このゲイン変換器の出力電流と発
   光レベル指令信号電流との差の電流が入力されこの電流
   を増幅して半導体レーザに順方向電流として流す電流増
   幅部とを有し、受光信号電流と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
   制御する光・電気負帰還ループを具備した半導体レーザ
   制御装置において、前記発光レベル指令信号電流がゲー
   トに入力される電界効果トランジスタと、この電界効果
   トランジスタのドレイン出力電圧が入力されこの電圧を
   シフトする電圧シフト回路と、この電圧シフト回路の出
   力電圧が入力されて前記半導体レーザに順方向電流を流
   す増幅段とを有する電流増幅部により前記電流増幅部を
   構成したことを特徴とする半導体レーザ制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の半導体レーザ制御装置にお
   いて、前記ゲイン変換器を可変抵抗を用いて構成したこ
   とを特徴とする半導体レーザ制御装置。
3. 【請求項３】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受光信号電流を可変抵抗を
   用いた回路で基準電圧点と電流入力点とに分流させると
   ともに、この電流入力点に発光レベル指令信号電流を入
   力して受光信号電流と発光レベル指令信号電流との差を
   とり、この差の電流を電流増幅部で増幅して半導体レー
   ザに順方向電流として流すことによって、受光信号電流
   と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光・電気負帰還ルー
   プを有する半導体レーザ制御装置において、前記基準電
   圧点と前記電流入力点とが同電位になるように制御をか
   ける第１の制御回路を備えたことを特徴とする半導体レ
   ーザ制御装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の半導体レーザ制御装置にお
   いて、前記第１の制御回路と同一の特性を有し前記基準
   電圧点に基準電圧を与える第２の制御回路を備えたこと
   を特徴とする半導体レーザ制御装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の半導体レーザ制御装置にお
   いて、前記第１の制御回路と前記第２の制御回路とを同
   一の特性を持つトランジスタを用いて構成してこのトラ
   ンジスタに同一のバイアス電流を流すようにしたことを
   特徴とする半導体レーザ制御装置。