JPH05129706A - 半導体レーザ駆動制御回路 - Google Patents
半導体レーザ駆動制御回路Info
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- JPH05129706A JPH05129706A JP3292657A JP29265791A JPH05129706A JP H05129706 A JPH05129706 A JP H05129706A JP 3292657 A JP3292657 A JP 3292657A JP 29265791 A JP29265791 A JP 29265791A JP H05129706 A JPH05129706 A JP H05129706A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光・電気負帰還ループによる半導体レーザの
順方向電流の制御において、光・電気負帰還ループの構
成要素である比較増幅器を改良し、より制御精度の高い
ものとする。 【構成】 半導体レーザ３の順方向電流を制御する光・
電気負帰還ループ中の比較増幅器１を、エミッタフォロ
ワによるハイインピーダンス入力部６と、このハイイン
ピーダンス入力部６を通して入力される発光レベル指令
信号Ｉs と受光信号Ｉm との差電流を増幅する差動増幅
回路７と、この差動増幅回路７の出力に比例した半導体
レーザ３の順方向電流に変換して駆動電流を出力するよ
うに電源電圧変動及び温度変化による駆動電流の変動を
補正する機能を持たせた駆動電流変換回路８とにより形
成した。
順方向電流の制御において、光・電気負帰還ループの構
成要素である比較増幅器を改良し、より制御精度の高い
ものとする。 【構成】 半導体レーザ３の順方向電流を制御する光・
電気負帰還ループ中の比較増幅器１を、エミッタフォロ
ワによるハイインピーダンス入力部６と、このハイイン
ピーダンス入力部６を通して入力される発光レベル指令
信号Ｉs と受光信号Ｉm との差電流を増幅する差動増幅
回路７と、この差動増幅回路７の出力に比例した半導体
レーザ３の順方向電流に変換して駆動電流を出力するよ
うに電源電圧変動及び温度変化による駆動電流の変動を
補正する機能を持たせた駆動電流変換回路８とにより形
成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンタ、レー
ザファクシミリ等のように半導体レーザを用いた光書込
み装置に用いられる半導体レーザ駆動制御回路に関す
る。
ザファクシミリ等のように半導体レーザを用いた光書込
み装置に用いられる半導体レーザ駆動制御回路に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは小型であり、かつ、駆動
電流により高速変調を直接行なえることから、近年、レ
ーザプリンタ等の光書込み装置の光源として広く利用さ
れている。
電流により高速変調を直接行なえることから、近年、レ
ーザプリンタ等の光書込み装置の光源として広く利用さ
れている。
【０００３】ここに、半導体レーザはその光出力・順方
向電流特性が温度により著しく変化するので、半導体レ
ーザの光出力を所望値に設定して高品位画像を得ようと
する場合に問題となる。
向電流特性が温度により著しく変化するので、半導体レ
ーザの光出力を所望値に設定して高品位画像を得ようと
する場合に問題となる。
【０００４】そこで、半導体レーザの光出力を受光素子
によりモニターし、この受光素子に発生する受光電流に
比例した信号と、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
負帰還ループを設けて、ＡＰＣ（自動パワー制御）を行
なうようにしたものが、特開平２−２０５３７５号公報
に示されている。ここに、光・電気負帰還ループは、受
光素子と半導体レーザと比較増幅器とをループ接続して
形成される。
によりモニターし、この受光素子に発生する受光電流に
比例した信号と、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
負帰還ループを設けて、ＡＰＣ（自動パワー制御）を行
なうようにしたものが、特開平２−２０５３７５号公報
に示されている。ここに、光・電気負帰還ループは、受
光素子と半導体レーザと比較増幅器とをループ接続して
形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報に
あっては、光・電気負帰還ループの構成要素である比較
増幅器における電源電圧の変動や温度変化に対する補
正、及び、位相補償については言及されていない。
あっては、光・電気負帰還ループの構成要素である比較
増幅器における電源電圧の変動や温度変化に対する補
正、及び、位相補償については言及されていない。
【０００６】従って、ＡＰＣ制御において、電源電圧の
変動や環境温度の変化により光・電気負帰還ループを通
した半導体レーザの順方向電流（駆動電流）の制御精度
が劣化し得るものとなる。
変動や環境温度の変化により光・電気負帰還ループを通
した半導体レーザの順方向電流（駆動電流）の制御精度
が劣化し得るものとなる。
【０００７】また、位相補償がされないため、広い周波
数域に渡り、大きなループゲインを有する光・電気負帰
還ループは不安定な系となってしまい、やはり、制御精
度が劣化してしまう。
数域に渡り、大きなループゲインを有する光・電気負帰
還ループは不安定な系となってしまい、やはり、制御精
度が劣化してしまう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、半導体レーザの光出力を受光検知する受光素子と、
この受光素子と前記半導体レーザと比較増幅器とをルー
プ接続して形成され前記受光素子により検知されて得ら
れる半導体レーザの光出力に比例した受光信号と発光レ
ベル指令信号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・電気負帰還ループと、前記受
光信号と前記発光レベル指令信号とが等しくなるように
前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性、前記受光
素子と前記半導体レーザの光出力との結合係数、及び前
記受光素子の光入力・受光信号特性に基づき前記発光レ
ベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流に変換す
る変換手段とを備え、前記光・電気負帰還ループの制御
電流と前記変換手段により生成された電流との和電流に
より前記半導体レーザを駆動制御するようにした半導体
レーザ駆動制御回路において、前記比較増幅器を、エミ
ッタフォロワによるハイインピーダンス入力部と、この
ハイインピーダンス入力部を通して入力される発光レベ
ル指令信号と受光信号との差電流を増幅する差動増幅回
路と、この差動増幅回路の出力を半導体レーザの順方向
電流に変換して駆動電流を出力する駆動電流変換回路と
により形成した。この際、請求項２記載の発明では、駆
動電流変換回路を、電源電圧変動及び温度変化による駆
動電流の変動を補正する補正手段を有するものとし、ま
た、請求項３記載の発明では、駆動電流変換回路を、ト
ランジスタのベース・エミッタ間電圧による電圧降下及
び定電流を抵抗に流すことによる電圧降下とにより差動
増幅回路の出力を所望の電位にシフトして駆動電流への
変換を行なうレベルシフト回路により形成し、前記定電
流を電圧降下に用いる前記トランジスタのベース・エミ
ッタ間電圧が前記駆動電流に影響しない電流値に設定し
た補正手段とした。
は、半導体レーザの光出力を受光検知する受光素子と、
この受光素子と前記半導体レーザと比較増幅器とをルー
プ接続して形成され前記受光素子により検知されて得ら
れる半導体レーザの光出力に比例した受光信号と発光レ
ベル指令信号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・電気負帰還ループと、前記受
光信号と前記発光レベル指令信号とが等しくなるように
前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性、前記受光
素子と前記半導体レーザの光出力との結合係数、及び前
記受光素子の光入力・受光信号特性に基づき前記発光レ
ベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流に変換す
る変換手段とを備え、前記光・電気負帰還ループの制御
電流と前記変換手段により生成された電流との和電流に
より前記半導体レーザを駆動制御するようにした半導体
レーザ駆動制御回路において、前記比較増幅器を、エミ
ッタフォロワによるハイインピーダンス入力部と、この
ハイインピーダンス入力部を通して入力される発光レベ
ル指令信号と受光信号との差電流を増幅する差動増幅回
路と、この差動増幅回路の出力を半導体レーザの順方向
電流に変換して駆動電流を出力する駆動電流変換回路と
により形成した。この際、請求項２記載の発明では、駆
動電流変換回路を、電源電圧変動及び温度変化による駆
動電流の変動を補正する補正手段を有するものとし、ま
た、請求項３記載の発明では、駆動電流変換回路を、ト
ランジスタのベース・エミッタ間電圧による電圧降下及
び定電流を抵抗に流すことによる電圧降下とにより差動
増幅回路の出力を所望の電位にシフトして駆動電流への
変換を行なうレベルシフト回路により形成し、前記定電
流を電圧降下に用いる前記トランジスタのベース・エミ
ッタ間電圧が前記駆動電流に影響しない電流値に設定し
た補正手段とした。
【０００９】さらに、請求項４記載の発明では、差動増
幅回路に高域でのみ帰還がかかる周波数特性を持たせる
帰還回路を接続した。
幅回路に高域でのみ帰還がかかる周波数特性を持たせる
帰還回路を接続した。
【００１０】
【作用】請求項１記載の発明によれば、光・電気負帰還
ループ中の比較増幅器を、ハイインピーダンス入力部、
差動増幅回路とともに、駆動電流変換回路により形成
し、駆動電流変換回路により差動増幅回路の出力に比例
して所望の光量が得られる半導体レーザの順方向電流に
変換して出力させるので、半導体レーザの順方向電流の
制御精度の高いものとなる。特に、請求項２ないしは３
記載の発明のように、駆動電流変換回路に電源電圧変動
や温度変化による駆動電流の変動を補正する機能を持た
せることにより、より制御精度の高いものとなる。
ループ中の比較増幅器を、ハイインピーダンス入力部、
差動増幅回路とともに、駆動電流変換回路により形成
し、駆動電流変換回路により差動増幅回路の出力に比例
して所望の光量が得られる半導体レーザの順方向電流に
変換して出力させるので、半導体レーザの順方向電流の
制御精度の高いものとなる。特に、請求項２ないしは３
記載の発明のように、駆動電流変換回路に電源電圧変動
や温度変化による駆動電流の変動を補正する機能を持た
せることにより、より制御精度の高いものとなる。
【００１１】一方、請求項４記載の発明によれば、光・
電気負帰還ループ中の差動増幅回路に高域でのみ帰還が
かかる周波数特性を持たせる帰還回路を接続したので、
低域においては大きなループゲインを維持しつつ高域で
は位相補償されて位相余裕が増加し安定した系となり、
高い制御精度が維持される。
電気負帰還ループ中の差動増幅回路に高域でのみ帰還が
かかる周波数特性を持たせる帰還回路を接続したので、
低域においては大きなループゲインを維持しつつ高域で
は位相補償されて位相余裕が増加し安定した系となり、
高い制御精度が維持される。
【００１２】
【実施例】請求項１ないし３記載の発明の一実施例を図
１ないし図４に基づいて説明する。まず、本発明の基礎
となる半導体レーザ駆動制御回路の一例として、前述し
た特開平２−２０５３７５号公報中に示される回路構成
を図２により説明する。
１ないし図４に基づいて説明する。まず、本発明の基礎
となる半導体レーザ駆動制御回路の一例として、前述し
た特開平２−２０５３７５号公報中に示される回路構成
を図２により説明する。
【００１３】発光レベル指令信号は比較増幅器１及び電
流変換器（変換手段）２に入力され、制御対象となる半
導体レーザ３の光出力の一部が受光素子４によりモニタ
される。ここに、比較増幅器１と半導体レーザ３と受光
素子４とは光・電気負帰還ループ５を形成しており、比
較増幅器１は受光素子４に誘起された光起電流（半導体
レーザ３の光出力に比例する）に比例する受光信号と発
光レベル指令信号とを比較して、その結果により半導体
レーザ３の順方向電流を受光信号と発光レベル指令信号
とが等しくなるように制御する。また、電流変換器２は
前記受光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるよう
にこの発光レベル指令信号に従って予め設定された電流
（半導体レーザ３の光出力・順方向電流特性、受光素子
４と半導体レーザ３の光出力との結合係数、及び、受光
素子４の光入力・順方向電流特性に基づき予め設定され
た電流）を出力する。この電流変換器２の出力電流と比
較増幅器１から出力される制御電流との和電流が半導体
レーザ３の順方向電流となって制御されることになる。
流変換器（変換手段）２に入力され、制御対象となる半
導体レーザ３の光出力の一部が受光素子４によりモニタ
される。ここに、比較増幅器１と半導体レーザ３と受光
素子４とは光・電気負帰還ループ５を形成しており、比
較増幅器１は受光素子４に誘起された光起電流（半導体
レーザ３の光出力に比例する）に比例する受光信号と発
光レベル指令信号とを比較して、その結果により半導体
レーザ３の順方向電流を受光信号と発光レベル指令信号
とが等しくなるように制御する。また、電流変換器２は
前記受光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるよう
にこの発光レベル指令信号に従って予め設定された電流
（半導体レーザ３の光出力・順方向電流特性、受光素子
４と半導体レーザ３の光出力との結合係数、及び、受光
素子４の光入力・順方向電流特性に基づき予め設定され
た電流）を出力する。この電流変換器２の出力電流と比
較増幅器１から出力される制御電流との和電流が半導体
レーザ３の順方向電流となって制御されることになる。
【００１４】ここに、本実施例の比較増幅器１は、図１
に示すように、エミッタフォロワによるハイインピーダ
ンス入力部６と差動増幅回路７と駆動電流変換回路８と
を順に接続して形成されている。
に示すように、エミッタフォロワによるハイインピーダ
ンス入力部６と差動増幅回路７と駆動電流変換回路８と
を順に接続して形成されている。
【００１５】よって、発光レベル指令信号対応の電流Ｉ
s と受光信号対応の電流Ｉm との差電流によりキャパシ
タＣの端子間電圧が変化し、この端子間電圧がハイイン
ピーダンス入力部６を介して差動増幅回路７に入力され
ることで、端子間電圧の変化に比例してこの差動増幅回
路７の出力が変化する。即ち、差電流が増幅される。こ
のような差動増幅回路７の出力が、後述するように、電
源電圧変動や温度変化による出力電流の変動を補正し得
る機能を持たせた駆動電流変換回路８を通すことによ
り、差動増幅回路７の出力に比例して所望の光量となる
制御精度の高い半導体レーザ３の駆動電流（順方向電
流）が得られるものとなる。
s と受光信号対応の電流Ｉm との差電流によりキャパシ
タＣの端子間電圧が変化し、この端子間電圧がハイイン
ピーダンス入力部６を介して差動増幅回路７に入力され
ることで、端子間電圧の変化に比例してこの差動増幅回
路７の出力が変化する。即ち、差電流が増幅される。こ
のような差動増幅回路７の出力が、後述するように、電
源電圧変動や温度変化による出力電流の変動を補正し得
る機能を持たせた駆動電流変換回路８を通すことによ
り、差動増幅回路７の出力に比例して所望の光量となる
制御精度の高い半導体レーザ３の駆動電流（順方向電
流）が得られるものとなる。
【００１６】このような機能を持つ駆動電流変換回路８
は図３に示すように差動増幅回路７の出力の駆動電流へ
の変換を電位シフトにより行なうレベルシフト回路によ
り形成されている。まず、差動増幅回路７の出力Ｖ1 が
ベース入力されるトランジスタＱ1 が設けられている。
また、前記半導体レーザ３の駆動電流、従って、順方向
電流を決定するトランジスタＱ2が設けられている。ト
ランジスタＱ1とグランドとの間には引込み電流を定電
流ｉとするトランジスタＱ3 が抵抗Ｒ1，Ｒ2とともに接
続されている。また、この駆動電流変換回路８は電圧Ｖ
ccなる電源に対して抵抗Ｒ3 と定電流源９とにより定ま
る電圧Ｖ2がベース入力されるトランジスタＱ4が設けら
れ、このトランジスタＱ4とグランドとの間には引込み
電流をｉ′とするトランジスタＱ5がダイオード接続の
トランジスタＱ6、抵抗Ｒ4，Ｒ5とともに接続されてい
る。ここに、トランジスタＱ3，Ｑ5はカレントミラー回
路１０を構成している。
は図３に示すように差動増幅回路７の出力の駆動電流へ
の変換を電位シフトにより行なうレベルシフト回路によ
り形成されている。まず、差動増幅回路７の出力Ｖ1 が
ベース入力されるトランジスタＱ1 が設けられている。
また、前記半導体レーザ３の駆動電流、従って、順方向
電流を決定するトランジスタＱ2が設けられている。ト
ランジスタＱ1とグランドとの間には引込み電流を定電
流ｉとするトランジスタＱ3 が抵抗Ｒ1，Ｒ2とともに接
続されている。また、この駆動電流変換回路８は電圧Ｖ
ccなる電源に対して抵抗Ｒ3 と定電流源９とにより定ま
る電圧Ｖ2がベース入力されるトランジスタＱ4が設けら
れ、このトランジスタＱ4とグランドとの間には引込み
電流をｉ′とするトランジスタＱ5がダイオード接続の
トランジスタＱ6、抵抗Ｒ4，Ｒ5とともに接続されてい
る。ここに、トランジスタＱ3，Ｑ5はカレントミラー回
路１０を構成している。
【００１７】このような構成において、半導体レーザ３
の駆動電流を決定するトランジスタＱ2 のエミッタ電位
Ｖ0 は、トランジスタのベース・エミッタ間電圧をＶBE
とすると、 Ｖ0 ＝Ｖ1 −３ＶBE−ｉ・Ｒ1 …………………(１) となり、レベルシフトされた出力となる。即ち、差動増
幅回路７の出力Ｖ1 は、トランジスタＱ1，Ｑ2のベース
・エミッタ間電圧による電圧降下と、定電流ｉを抵抗Ｒ
1 に流すことによる電圧降下とによって所望の電位Ｖ0
にシフトされる。
の駆動電流を決定するトランジスタＱ2 のエミッタ電位
Ｖ0 は、トランジスタのベース・エミッタ間電圧をＶBE
とすると、 Ｖ0 ＝Ｖ1 −３ＶBE−ｉ・Ｒ1 …………………(１) となり、レベルシフトされた出力となる。即ち、差動増
幅回路７の出力Ｖ1 は、トランジスタＱ1，Ｑ2のベース
・エミッタ間電圧による電圧降下と、定電流ｉを抵抗Ｒ
1 に流すことによる電圧降下とによって所望の電位Ｖ0
にシフトされる。
【００１８】いま、トランジスタＱ4 のベース電位をＶ
2 とすると、定電流ｉは、トランジスタＱ3，Ｑ5がカレ
ントミラー回路１０を構成しているので、 ｉ＝（Ｒ5／Ｒ2）・ｉ′ ＝（Ｖ2 −３ＶBE）・Ｒ5／Ｒ2（Ｒ4＋Ｒ5） ………(２) となり、結局、(１)式は、 Ｖ0 ＝Ｖ1 −３ＶBE−（Ｖ2 −３ＶBE）・Ｒ5・Ｒ1／Ｒ2（Ｒ4＋Ｒ5） となる。
2 とすると、定電流ｉは、トランジスタＱ3，Ｑ5がカレ
ントミラー回路１０を構成しているので、 ｉ＝（Ｒ5／Ｒ2）・ｉ′ ＝（Ｖ2 −３ＶBE）・Ｒ5／Ｒ2（Ｒ4＋Ｒ5） ………(２) となり、結局、(１)式は、 Ｖ0 ＝Ｖ1 −３ＶBE−（Ｖ2 −３ＶBE）・Ｒ5・Ｒ1／Ｒ2（Ｒ4＋Ｒ5） となる。
【００１９】ここに、上式において、各抵抗値の関係を
Ｒ5・Ｒ1／Ｒ2（Ｒ4＋Ｒ5）＝１と設定すれば（即ち、
定電流ｉが電圧降下に用いられるトランジスタＱ1，Ｑ2
のベース・エミッタ間電圧ＶBEが出力される駆動電流に
影響しないような値に設定することを意味し、このよう
な設定状態が補正手段となる）、 Ｖ0 ＝Ｖ1 −Ｖ2 となる。即ち、順方向電流Ｉ1 を決める電位Ｖ0 が、温
度特性を有するトランジスタのベース・エミッタ間電位
ＶBEの影響を受けず、かつ、Ｖ1，Ｖ2がともに電源側か
ら決まる電位であって電源電圧の変動があっても相殺さ
れるので、電源電圧の変動による影響も受けないものと
なる。よって、半導体レーザ３の光出力（露光エネルギ
ー）の制御精度の高いものとなる。
Ｒ5・Ｒ1／Ｒ2（Ｒ4＋Ｒ5）＝１と設定すれば（即ち、
定電流ｉが電圧降下に用いられるトランジスタＱ1，Ｑ2
のベース・エミッタ間電圧ＶBEが出力される駆動電流に
影響しないような値に設定することを意味し、このよう
な設定状態が補正手段となる）、 Ｖ0 ＝Ｖ1 −Ｖ2 となる。即ち、順方向電流Ｉ1 を決める電位Ｖ0 が、温
度特性を有するトランジスタのベース・エミッタ間電位
ＶBEの影響を受けず、かつ、Ｖ1，Ｖ2がともに電源側か
ら決まる電位であって電源電圧の変動があっても相殺さ
れるので、電源電圧の変動による影響も受けないものと
なる。よって、半導体レーザ３の光出力（露光エネルギ
ー）の制御精度の高いものとなる。
【００２０】なお、図３中に示す定電流ｉ用の電流設定
部１１は、図４に示すように形成してもよい。これは、
ダイオード接続のトランジスタＱ6 に代えて、電源・グ
ランド間に接続されたトランジスタＱ7 を設けたもので
ある。この場合も、定電流ｉは(２)式で与えられる。
部１１は、図４に示すように形成してもよい。これは、
ダイオード接続のトランジスタＱ6 に代えて、電源・グ
ランド間に接続されたトランジスタＱ7 を設けたもので
ある。この場合も、定電流ｉは(２)式で与えられる。
【００２１】つづいて、請求項４記載の発明の一実施例
を図５及び図６により説明する。本実施例は、差動増幅
回路７の入出力間に帰還回路１２を接続して周波数特性
を持たせたものである。ここに、帰還回路１２は等価的
には図５(ｂ)に示すように抵抗Ｒ0と容量Ｃ0とを直列に
接続したものであり、低域においては機能せず高域にお
いてのみ差動増幅回路７に帰還がかかる周波数特性を持
つものとされている。
を図５及び図６により説明する。本実施例は、差動増幅
回路７の入出力間に帰還回路１２を接続して周波数特性
を持たせたものである。ここに、帰還回路１２は等価的
には図５(ｂ)に示すように抵抗Ｒ0と容量Ｃ0とを直列に
接続したものであり、低域においては機能せず高域にお
いてのみ差動増幅回路７に帰還がかかる周波数特性を持
つものとされている。
【００２２】このような帰還回路１２を接続することに
より、差動増幅回路７は図６中の上部に実線で示すよう
な周波数特性を持ち、同図中の下部に実線で示すような
位相特性を持つものとなる。ちなみに、帰還回路１２を
有しないオープンループの場合には、各々破線で示すよ
うな周波数特性、位相特性を持つ。ここで、オープンル
ープの周波数ｆでの２番目のポールは差動増幅回路７で
生じている。
より、差動増幅回路７は図６中の上部に実線で示すよう
な周波数特性を持ち、同図中の下部に実線で示すような
位相特性を持つものとなる。ちなみに、帰還回路１２を
有しないオープンループの場合には、各々破線で示すよ
うな周波数特性、位相特性を持つ。ここで、オープンル
ープの周波数ｆでの２番目のポールは差動増幅回路７で
生じている。
【００２３】ここに、ＤＣにおけるゲインＡ0 を有する
差動増幅回路７が帰還回路１２によりゲインがｎになっ
たとすると、差動増幅回路７単体のポールが発生する周
波数はＡ0／ｎ倍に伸びる。この結果、差動増幅回路７
の２番目のポールの周波数ｆ0も、帰還回路１２を設け
ない場合の２番目のポールの周波数ｆのＡ0／ｎ 倍に伸
びることになる。
差動増幅回路７が帰還回路１２によりゲインがｎになっ
たとすると、差動増幅回路７単体のポールが発生する周
波数はＡ0／ｎ倍に伸びる。この結果、差動増幅回路７
の２番目のポールの周波数ｆ0も、帰還回路１２を設け
ない場合の２番目のポールの周波数ｆのＡ0／ｎ 倍に伸
びることになる。
【００２４】従って、光・電気負帰還ループ５のゲイン
を図６中に示すようにＡとして広帯域化することができ
る。また、交叉周波数ｆc における位相余裕が増し、光
・電気負帰還ループ５による半導体レーザ３の順方向電
流の制御が安定したものとなる。
を図６中に示すようにＡとして広帯域化することができ
る。また、交叉周波数ｆc における位相余裕が増し、光
・電気負帰還ループ５による半導体レーザ３の順方向電
流の制御が安定したものとなる。
【００２５】また、帰還回路１２に低域においては帰還
がかからない周波数特性を持たせているので、光・電気
負帰還ループ５の低域でのループゲインを損なうことが
なく、光・電気負帰還ループによる半導体レーザ３の順
方向電流の制御を精度よく行なうことができる。
がかからない周波数特性を持たせているので、光・電気
負帰還ループ５の低域でのループゲインを損なうことが
なく、光・電気負帰還ループによる半導体レーザ３の順
方向電流の制御を精度よく行なうことができる。
【００２６】ちなみに、光・電気負帰還ループ５のオー
プンループでの交叉周波数をｆc とし、ＤＣゲインを１
００００とした場合、半導体レーザ３の光出力ＰO のス
テップ応答特性は、ｔ＝∞における光出力をＰL、電流
変換器２により設定された光量をＰS とすると、 ＰO ＝ＰL＋（ＰS−ＰL）exp（−２πｆcｔ） で近似できる。ここでは、光・電気負帰還ループ５のオ
ープンループでのＤＣゲインを１００００としているの
で、設定誤差の許容範囲を０．１％以下とした場合には
光出力ＰL は設定された光量に等しいと考えられる。従
って、仮に電流変換器２により設定された光量ＰSがＰL
に等しければ、瞬時に半導体レーザ３の光出力ＰOがＰL
に等しくなる。また、外乱等によりＰSが５％変動した
としてもｆc＝４０ＭＨｚ程度であれば、１０ナノ秒後
には半導体レーザ３の光出力は設定値に対する誤差が
０．４％以下となる。
プンループでの交叉周波数をｆc とし、ＤＣゲインを１
００００とした場合、半導体レーザ３の光出力ＰO のス
テップ応答特性は、ｔ＝∞における光出力をＰL、電流
変換器２により設定された光量をＰS とすると、 ＰO ＝ＰL＋（ＰS−ＰL）exp（−２πｆcｔ） で近似できる。ここでは、光・電気負帰還ループ５のオ
ープンループでのＤＣゲインを１００００としているの
で、設定誤差の許容範囲を０．１％以下とした場合には
光出力ＰL は設定された光量に等しいと考えられる。従
って、仮に電流変換器２により設定された光量ＰSがＰL
に等しければ、瞬時に半導体レーザ３の光出力ＰOがＰL
に等しくなる。また、外乱等によりＰSが５％変動した
としてもｆc＝４０ＭＨｚ程度であれば、１０ナノ秒後
には半導体レーザ３の光出力は設定値に対する誤差が
０．４％以下となる。
【００２７】
【発明の効果】本発明は、上述したように構成したの
で、請求項１記載の発明によれば、光・電気負帰還ルー
プ中の比較増幅器を、ハイインピーダンス入力部、差動
増幅回路とともに、駆動電流変換回路により形成し、駆
動電流変換回路により差動増幅回路の出力に比例して所
望の光量が得られる半導体レーザの順方向電流に変換し
て出力させるため、半導体レーザの順方向電流の制御精
度の高いものとすることができ、特に、請求項２ないし
は３記載の発明のように、駆動電流変換回路に電源電圧
変動や温度変化による駆動電流の変動を補正する機能を
持たせることにより、より制御精度の高いものとするこ
とができる。
で、請求項１記載の発明によれば、光・電気負帰還ルー
プ中の比較増幅器を、ハイインピーダンス入力部、差動
増幅回路とともに、駆動電流変換回路により形成し、駆
動電流変換回路により差動増幅回路の出力に比例して所
望の光量が得られる半導体レーザの順方向電流に変換し
て出力させるため、半導体レーザの順方向電流の制御精
度の高いものとすることができ、特に、請求項２ないし
は３記載の発明のように、駆動電流変換回路に電源電圧
変動や温度変化による駆動電流の変動を補正する機能を
持たせることにより、より制御精度の高いものとするこ
とができる。
【００２８】また、請求項４記載の発明によれば、光・
電気負帰還ループ中の差動増幅回路に高域でのみ帰還が
かかる周波数特性を持たせる帰還回路を接続したので、
低域においては大きなループゲインを維持して光・電気
負帰還ループによる半導体レーザの順方向電流の制御を
高精度に行ないつつ、高域では位相補償して位相余裕を
増加させ、光・電気負帰還ループによる半導体レーザの
順方向電流制御を安定して行なわせることができる。
電気負帰還ループ中の差動増幅回路に高域でのみ帰還が
かかる周波数特性を持たせる帰還回路を接続したので、
低域においては大きなループゲインを維持して光・電気
負帰還ループによる半導体レーザの順方向電流の制御を
高精度に行ないつつ、高域では位相補償して位相余裕を
増加させ、光・電気負帰還ループによる半導体レーザの
順方向電流制御を安定して行なわせることができる。
【図１】請求項１ないし３記載の発明の一実施例を示す
比較増幅器のブロック図である。
比較増幅器のブロック図である。
【図２】半導体レーザ駆動制御回路を示す回路図であ
る。
る。
【図３】駆動電流変換回路を示す回路図である。
【図４】その電流設定部の変形例を示す回路図である。
【図５】請求項４記載の発明の一実施例を示し、(ａ)は
比較増幅器のブロック図、(ｂ)は帰還回路の等価回路図
である。
比較増幅器のブロック図、(ｂ)は帰還回路の等価回路図
である。
【図６】周波数特性及び位相特性を示す特性図である。
【符号の説明】 ２ 電流変換器 ３ 半導体レーザ ４ 受光素子 ５ 光・電気負帰還ループ ６ ハイイピーダンス入力部 ７ 差動増幅回路 ８ 駆動電流変換回路 １２ 帰還回路 Ｑ1，Ｑ2 電圧降下用トランジスタ Ｒ1 電圧降下用抵抗 ｉ 定電流
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体レーザの光出力を受光検知する受
光素子と、この受光素子と前記半導体レーザと比較増幅
器とをループ接続して形成され前記受光素子により検知
されて得られる半導体レーザの光出力に比例した受光信
号と発光レベル指令信号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
と、前記受光信号と前記発光レベル指令信号とが等しく
なるように前記半導体レーザの光出力・順方向電流特
性、前記受光素子と前記半導体レーザの光出力との結合
係数、及び前記受光素子の光入力・受光信号特性に基づ
き前記発光レベル指令信号を前記半導体レーザの順方向
電流に変換する変換手段とを備え、前記光・電気負帰還
ループの制御電流と前記変換手段により生成された電流
との和電流により前記半導体レーザを駆動制御するよう
にした半導体レーザ駆動制御回路において、前記比較増
幅器を、エミッタフォロワによるハイインピーダンス入
力部と、このハイインピーダンス入力部を通して入力さ
れる発光レベル指令信号と受光信号との差電流を増幅す
る差動増幅回路と、この差動増幅回路の出力を半導体レ
ーザの順方向電流に変換して駆動電流を出力する駆動電
流変換回路とにより形成したことを特徴とする半導体レ
ーザ駆動制御回路。 - 【請求項２】 駆動電流変換回路を、電源電圧変動及び
温度変化による駆動電流の変動を補正する補正手段を有
するものとしたことを特徴とする請求項１記載の半導体
レーザ駆動制御回路。 - 【請求項３】 駆動電流変換回路を、トランジスタのベ
ース・エミッタ間電圧による電圧降下及び定電流を抵抗
に流すことによる電圧降下とにより差動増幅回路の出力
を所望の電位にシフトして駆動電流への変換を行なうレ
ベルシフト回路により形成し、前記定電流を電圧降下に
用いる前記トランジスタのベース・エミッタ間電圧が前
記駆動電流に影響しない電流値に設定した補正手段とし
たことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ駆動制
御回路。 - 【請求項４】 差動増幅回路に高域でのみ帰還がかかる
周波数特性を持たせる帰還回路を接続したことを特徴と
する請求項１，２又は３記載の半導体レーザ駆動制御回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3292657A JPH05129706A (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | 半導体レーザ駆動制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3292657A JPH05129706A (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | 半導体レーザ駆動制御回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05129706A true JPH05129706A (ja) | 1993-05-25 |
Family
ID=17784621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3292657A Pending JPH05129706A (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | 半導体レーザ駆動制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05129706A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002374154A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Asahi Kasei Microsystems Kk | 高速電流スイッチ回路 |
| WO2007026826A1 (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-08 | National University Corporation Kanazawa University | 半導体レーザの駆動システムおよび半導体レーザの駆動方法 |
| CN108767655A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-11-06 | 武汉光谷奥源科技股份有限公司 | 一种激光器驱动电路 |
| CN108767655B (zh) * | 2018-06-22 | 2024-04-26 | 武汉光谷光联网科技有限公司 | 一种激光器驱动电路 |
-
1991
- 1991-11-08 JP JP3292657A patent/JPH05129706A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002374154A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Asahi Kasei Microsystems Kk | 高速電流スイッチ回路 |
| JP4620289B2 (ja) * | 2001-06-15 | 2011-01-26 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 高速電流スイッチ回路 |
| WO2007026826A1 (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-08 | National University Corporation Kanazawa University | 半導体レーザの駆動システムおよび半導体レーザの駆動方法 |
| US7620083B2 (en) | 2005-09-02 | 2009-11-17 | National University Corporation Kanazawa University | Semiconductor laser drive system and semiconductor laser driving method |
| JP5028628B2 (ja) * | 2005-09-02 | 2012-09-19 | 国立大学法人金沢大学 | 半導体レーザの駆動システムおよび半導体レーザの駆動方法ならびに光ディスク装置およびそれに用いる帰還回路 |
| CN108767655A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-11-06 | 武汉光谷奥源科技股份有限公司 | 一种激光器驱动电路 |
| CN108767655B (zh) * | 2018-06-22 | 2024-04-26 | 武汉光谷光联网科技有限公司 | 一种激光器驱动电路 |
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