JPH0578093B2 - - Google Patents
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- JPH0578093B2 JPH0578093B2 JP58044230A JP4423083A JPH0578093B2 JP H0578093 B2 JPH0578093 B2 JP H0578093B2 JP 58044230 A JP58044230 A JP 58044230A JP 4423083 A JP4423083 A JP 4423083A JP H0578093 B2 JPH0578093 B2 JP H0578093B2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 24
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
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- 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/125—Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
- G11B7/126—Circuits, methods or arrangements for laser control or stabilisation
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/13—Optical detectors therefor
-
- 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
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
- H01S5/06216—Pulse modulation or generation
-
- 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
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/065—Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
- H01S5/0651—Mode control
- H01S5/0653—Mode suppression, e.g. specific multimode
- H01S5/0654—Single longitudinal mode emission
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体レーザの駆動方法及び駆動装
置、特に半導体レーザを情報再生用光源として用
いる場合のレーザノイズを抑止する駆動方法に関
する。
置、特に半導体レーザを情報再生用光源として用
いる場合のレーザノイズを抑止する駆動方法に関
する。
半導体レーザは、光ビデオデイスク、光デイジ
タルオーデイオデイスク等の信号ピツクアツプ用
光源として、実用化されつつある。しかし、半導
体レーザの干渉性が良すぎるために、外部光学系
からの反射光フイードバツクによつてレーザ光出
力がゆらぐという問題がある。この反射光フイー
ドバツクによるレーザ雑音は、直流駆動下で単一
モード発振する半導体レーザにおいて、著しく発
生する。更に単一モードレーザは、反射光フイー
ドバツクがなくてもある温度範囲内では、２本以
上のモードが競合発振し、レーザ雑音が増大する
という問題もある。
タルオーデイオデイスク等の信号ピツクアツプ用
光源として、実用化されつつある。しかし、半導
体レーザの干渉性が良すぎるために、外部光学系
からの反射光フイードバツクによつてレーザ光出
力がゆらぐという問題がある。この反射光フイー
ドバツクによるレーザ雑音は、直流駆動下で単一
モード発振する半導体レーザにおいて、著しく発
生する。更に単一モードレーザは、反射光フイー
ドバツクがなくてもある温度範囲内では、２本以
上のモードが競合発振し、レーザ雑音が増大する
という問題もある。
単一モードレーザの有するレーザ雑音を抑止す
る方法として、特願昭55−113515（特公昭59−
9086）に、高周波電流を重畳してレーザを駆動
し、多モード発振させる方法が提案されている。
多モード発振状態では、干渉性が低下するので、
反射光フイードバツクによるレーザ雑音発生が弱
まる。しかし、温度変化に伴なうレーザ雑音につ
いては、レーザを単に高周波重畳しても抑圧しき
れない場合がある。
る方法として、特願昭55−113515（特公昭59−
9086）に、高周波電流を重畳してレーザを駆動
し、多モード発振させる方法が提案されている。
多モード発振状態では、干渉性が低下するので、
反射光フイードバツクによるレーザ雑音発生が弱
まる。しかし、温度変化に伴なうレーザ雑音につ
いては、レーザを単に高周波重畳しても抑圧しき
れない場合がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、高周波重畳レーザ駆動によつ
て、温度変化に伴なうレーザ雑音に対しても抑止
効果が著しい半導体レーザの駆動方法及び駆動装
置を提供することにある。
て、温度変化に伴なうレーザ雑音に対しても抑止
効果が著しい半導体レーザの駆動方法及び駆動装
置を提供することにある。
かかる目的を達成するために本発明は、直流駆
動下で単一モード発振する半導体レーザを、パル
ス幅1.2ns以下の連続光パルス発振させるように、
直流電流に高周波電流を重畳した信号により駆動
することを特徴とする。
動下で単一モード発振する半導体レーザを、パル
ス幅1.2ns以下の連続光パルス発振させるように、
直流電流に高周波電流を重畳した信号により駆動
することを特徴とする。
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
第１図は、本発明を実施するための回路構成の
一例を示す図である。半導体レーザ１は、直流電
流源２と、高周波電流源３との重畳電流で駆動さ
れる。第１図におけるＬ，Ｃは各々、コイル、コ
ンデンサであり、２つの電流源が独立に半導体レ
ーザを駆動できるようにするために挿入されてい
る。半導体レーザ１を情報再生用光源として用い
る場合、半導体レーザ１からのレーザ光は、レン
ズ等の光学手段により記録媒体へ導かれ、微小な
光スポツツトとして集光される。
一例を示す図である。半導体レーザ１は、直流電
流源２と、高周波電流源３との重畳電流で駆動さ
れる。第１図におけるＬ，Ｃは各々、コイル、コ
ンデンサであり、２つの電流源が独立に半導体レ
ーザを駆動できるようにするために挿入されてい
る。半導体レーザ１を情報再生用光源として用い
る場合、半導体レーザ１からのレーザ光は、レン
ズ等の光学手段により記録媒体へ導かれ、微小な
光スポツツトとして集光される。
第２図アは、半導体レーザの電流−光出力特性
を示す図である。レーザを直流I0と、高周波電流
ΔIcos（2πt）との重畳された電流、 Ｉ＝I0＋ΔI・cos（2πt） (1) で駆動する。第２図イにレーザ駆動電流の時間変
化を示す。この時、レーザ光出力の時間変化は、
第２図ウに示したようになる。すなわち、 Ｌ＝L0＋ΔLcos（2πt）， Ｌ＝０Ｉ（ｔ）＞Ith Ｉ（ｔ）＜Ith (2) ただし、Ithは発振しきい電流、L0，ΔLは各
各、I0，ΔIに対応する直流光出力、交流光振幅で
ある。レーザ駆動電流Ｉが、Ithを越える時にの
みレーザ発振するので、レーザ光出力Ｌは、連続
光パルス発振となる。このように、高周波電流
は、レーザ発振が高周波でオン・オフされるよう
に、その振幅を十分大きくする。レーザ発振の立
ち上がり時には、均一なスペクトル広がりをもつ
半導体レーザにおいても、いくつかの縦モードが
レーザ発振し、このように高周波でレーザ発振が
オン・オフされると、多重縦モード発振状態が保
たれ、連続光光パルス発振となる。高周波電流
は、周波数と振幅ΔIとで規定されるが、連続
光パルスとしては、パルスの繰り返し周波数
と、変調指数η η≡Ln／LO (3) とで規定される。ここで、Lnは変調時の平均光
出力である。
を示す図である。レーザを直流I0と、高周波電流
ΔIcos（2πt）との重畳された電流、 Ｉ＝I0＋ΔI・cos（2πt） (1) で駆動する。第２図イにレーザ駆動電流の時間変
化を示す。この時、レーザ光出力の時間変化は、
第２図ウに示したようになる。すなわち、 Ｌ＝L0＋ΔLcos（2πt）， Ｌ＝０Ｉ（ｔ）＞Ith Ｉ（ｔ）＜Ith (2) ただし、Ithは発振しきい電流、L0，ΔLは各
各、I0，ΔIに対応する直流光出力、交流光振幅で
ある。レーザ駆動電流Ｉが、Ithを越える時にの
みレーザ発振するので、レーザ光出力Ｌは、連続
光パルス発振となる。このように、高周波電流
は、レーザ発振が高周波でオン・オフされるよう
に、その振幅を十分大きくする。レーザ発振の立
ち上がり時には、均一なスペクトル広がりをもつ
半導体レーザにおいても、いくつかの縦モードが
レーザ発振し、このように高周波でレーザ発振が
オン・オフされると、多重縦モード発振状態が保
たれ、連続光光パルス発振となる。高周波電流
は、周波数と振幅ΔIとで規定されるが、連続
光パルスとしては、パルスの繰り返し周波数
と、変調指数η η≡Ln／LO (3) とで規定される。ここで、Lnは変調時の平均光
出力である。
また、パルス幅τと，ηとの関係は
τ＝１／・θ／π
η＝（θ−tanθ）／π (4)
で表わされる。
次に、高周波変調時のレーザ雑音について説明
する。ここで、半導体レーザとして、波長
780nm、Ith＝50mAのMCSP（Modified
Channeled Substrate Planar）単一モードレー
ザを用いた。平均光出力Ln＝3mWで動作させ
た。
する。ここで、半導体レーザとして、波長
780nm、Ith＝50mAのMCSP（Modified
Channeled Substrate Planar）単一モードレー
ザを用いた。平均光出力Ln＝3mWで動作させ
た。
第３図に、反射フイードバツクがない場合のレ
ーザ雑音の温度変化を示す。レーザ雑音は、相対
雑音強度（Relative Intensiy Noise） RIN≡（iN／iDC）2／Δ (5) で示してある。ここで、iN，iDCはレーザ出射光を
光検出器で光電変換して検出した場合の、各各雑
音電流、直流電流、Δは雑音電流の測定帯域幅
である。第３図では、光ビデオデイスクの信号周
波数である8MHzでのRINを示してある。I0＝
57mA，L0＝2.1mW、かつ高周波変調の変調指数
がη＝1.4になるようにΔIを調整した上で周波数
を120MHz〜800MHz，パスル幅τを5.2ns〜
0.78nsで変化させている。が120MHz（τ＝
5.2ns），300MHz（τ＝2.1ns）では温度変化に対
して不安定であるが600MHz（τ＝1.04ns），
800MHz（τ＝0.78ns）では温度変化に対して安
定になり、かつ、雑音レベルも低くなつている。
ーザ雑音の温度変化を示す。レーザ雑音は、相対
雑音強度（Relative Intensiy Noise） RIN≡（iN／iDC）2／Δ (5) で示してある。ここで、iN，iDCはレーザ出射光を
光検出器で光電変換して検出した場合の、各各雑
音電流、直流電流、Δは雑音電流の測定帯域幅
である。第３図では、光ビデオデイスクの信号周
波数である8MHzでのRINを示してある。I0＝
57mA，L0＝2.1mW、かつ高周波変調の変調指数
がη＝1.4になるようにΔIを調整した上で周波数
を120MHz〜800MHz，パスル幅τを5.2ns〜
0.78nsで変化させている。が120MHz（τ＝
5.2ns），300MHz（τ＝2.1ns）では温度変化に対
して不安定であるが600MHz（τ＝1.04ns），
800MHz（τ＝0.78ns）では温度変化に対して安
定になり、かつ、雑音レベルも低くなつている。
第４図は、横軸にをとり、RINの温度20℃
〜50℃での変化域を縦軸に示したものである。実
線が、第３図をもとに反射光フイールドバツクな
しの場合である。破線はレーザ出射光を開口数
0.15のカツプリングレンズで平行ビームにコリメ
ートした後、NA＝0.53の対物レンズで光デイス
クに相当する鏡に集光し、その５％が、レーザに
フイードバツクするようにした場合である。が
600MHz以上、τが1.04ns以下では、RINの値は
低く、かつ、温度に対し安定であり、かつ反射光
フイードバツクの影響がほとんどないことがわか
る。
〜50℃での変化域を縦軸に示したものである。実
線が、第３図をもとに反射光フイールドバツクな
しの場合である。破線はレーザ出射光を開口数
0.15のカツプリングレンズで平行ビームにコリメ
ートした後、NA＝0.53の対物レンズで光デイス
クに相当する鏡に集光し、その５％が、レーザに
フイードバツクするようにした場合である。が
600MHz以上、τが1.04ns以下では、RINの値は
低く、かつ、温度に対し安定であり、かつ反射光
フイードバツクの影響がほとんどないことがわか
る。
第５図は、＝600MHzに固定して、RINの変
調指数依存性を示したものである。RINは温度
20℃〜50℃の範囲での変化域を示してある。ηが
1.2以上、τが1.15ns以下、RINの値は低く、か
つ温度に対して安定であり、かつ反射光フイード
バツクの影響がほとんどないことがわかる。
調指数依存性を示したものである。RINは温度
20℃〜50℃の範囲での変化域を示してある。ηが
1.2以上、τが1.15ns以下、RINの値は低く、か
つ温度に対して安定であり、かつ反射光フイード
バツクの影響がほとんどないことがわかる。
以上説明したように、雑音抑止効果は、が高
い程、ηが大きい程大きい。すなわち、光パルス
のパルス幅τが短い程、多モード発振するので、
雑音抑止効果が大きいと考えられる。雑音抑止効
果の特に著しくなるパルス幅の上限は≧550M
Hz，η≧1.2に対応して、式(4)から τ≦1.2ns である。
い程、ηが大きい程大きい。すなわち、光パルス
のパルス幅τが短い程、多モード発振するので、
雑音抑止効果が大きいと考えられる。雑音抑止効
果の特に著しくなるパルス幅の上限は≧550M
Hz，η≧1.2に対応して、式(4)から τ≦1.2ns である。
の上限としては、レーザの変調特性から4G
Hz程度、ηの上限としては、高周波発振器回路の
現状技術から考えて３程度であり、これらの値に
対応する光パルス幅の下限は、式(4)から、 τ≧0.07ns である。
Hz程度、ηの上限としては、高周波発振器回路の
現状技術から考えて３程度であり、これらの値に
対応する光パルス幅の下限は、式(4)から、 τ≧0.07ns である。
以上を要するに、レーザ雑音抑止効果は、パル
ス幅τが1.2ns以下になるように高周波変調して
多モード発振させることによつて特に著しくな
る。
ス幅τが1.2ns以下になるように高周波変調して
多モード発振させることによつて特に著しくな
る。
以上の如く、本発明によれば雑音レベルが低
く、かつ温度に対し安定であり、しかも反射フイ
ードバツクの影響がほとんどない半導体レーザを
得ることができる。したがつて本発明による半導
体レーザを情報再生用光源として用いることによ
り、高品質な情報再生装置を得ることができる。
く、かつ温度に対し安定であり、しかも反射フイ
ードバツクの影響がほとんどない半導体レーザを
得ることができる。したがつて本発明による半導
体レーザを情報再生用光源として用いることによ
り、高品質な情報再生装置を得ることができる。
第１図は本発明を実施するための回路構成を示
す図、第２図ア，イ，ウは高周波電流重畳駆動時
のレーザ光出力の時間変化を説明するための図、
第３図乃至第５図は本発明を説明するための図で
ある。
す図、第２図ア，イ，ウは高周波電流重畳駆動時
のレーザ光出力の時間変化を説明するための図、
第３図乃至第５図は本発明を説明するための図で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 直流駆動下で単一モード発振する半導体レー
ザを、パルス幅1.2ns以下の連続光パルス発振さ
せるように、直流電流に周波数が550MHz以上の
高周波電流を重畳した信号により駆動する半導体
レーザの駆動方法において、上記半導体レーザを
光デイスクから情報を再生するための光源として
用いることを特徴とする半導体レーザの駆動方
法。 ２ 上記連続光パルスの平均光出力と上記直流電
流に対応する上記半導体レーザの光出力との比で
定義される変調指数が1.2以上であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ
の駆動方法。 ３ 上記直流電流が上記半導体レーザの発振しき
い電流より大きいことを特徴とする特許請求の範
囲第１項又は第２項記載の半導体レーザの駆動方
法。 ４ 上記パルス幅が0.07ns以上であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれ
かに記載の半導体レーザの駆動方法。 ５ 上記高周波電流は、その周波数が4GHz以下
であることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
載の半導体レーザの駆動方法。 ６ 上記変調指数が３以下であることを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の半導体レーザの駆
動方法。 ７ 半導体レーザの駆動装置であつて、上記半導
体レーザに直流電流を供給する直流電流源と、上
記直流電流に重畳される周波数が550MHz以上の
高周波電流を供給する高周波電流源とを有し、上
記半導体レーザをパルス幅1.2ns以下の連続光パ
ルス発振させるように上記高周波電流の周波数及
び振幅と上記直流電流の値とを設定した半導体レ
ーザの駆動装置において、上記半導体レーザを光
デイスクから情報を再生するための光源として用
いることを特徴とする半導体レーザの駆動装置。 ８ 上記連続光パルスの平均光出力と上記直流電
流に対応する上記半導体レーザの光出力との比で
定義される変調指数が1.2以上であることを特徴
とする特許請求の範囲第７項記載の半導体レーザ
の駆動装置。 ９ 上記直流電流が上記半導体レーザの発振しき
い電流より大きいことを特徴とする特許請求の範
囲第７項又は第８項記載の半導体レーザの駆動装
置。 １０ 上記パルス幅が0.07ns以上であることを特
徴とする特許請求の範囲第７項乃至第９項のいず
れかに記載の半導体レーザの駆動装置。 １１ 上記高周波電流周波数が4GHz以下である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の
半導体レーザの駆動装置。 １２ 上記変調指数が３以下であることを特徴と
する特許請求の範囲第８項記載の半導体レーザの
駆動装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58044230A JPS59171037A (ja) | 1983-03-18 | 1983-03-18 | 半導体レーザの駆動方法及び駆動装置 |
| KR1019840001197A KR910003217B1 (ko) | 1983-03-18 | 1984-03-09 | 반도체 레이저의 구동 장치 및 방법 |
| EP84102694A EP0120389B1 (en) | 1983-03-18 | 1984-03-12 | Method of driving a semiconductor laser |
| DE8484102694T DE3466141D1 (en) | 1983-03-18 | 1984-03-12 | Method of driving a semiconductor laser |
| US06/590,871 US4712218A (en) | 1983-03-18 | 1984-03-19 | Method of and apparatus for driving semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58044230A JPS59171037A (ja) | 1983-03-18 | 1983-03-18 | 半導体レーザの駆動方法及び駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59171037A JPS59171037A (ja) | 1984-09-27 |
| JPH0578093B2 true JPH0578093B2 (ja) | 1993-10-28 |
Family
ID=12685730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58044230A Granted JPS59171037A (ja) | 1983-03-18 | 1983-03-18 | 半導体レーザの駆動方法及び駆動装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4712218A (ja) |
| EP (1) | EP0120389B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59171037A (ja) |
| KR (1) | KR910003217B1 (ja) |
| DE (1) | DE3466141D1 (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61169033A (ja) * | 1985-01-22 | 1986-07-30 | Sharp Corp | 半導体レ−ザの信号変調方式 |
| JPH0743841B2 (ja) * | 1985-06-25 | 1995-05-15 | シャープ株式会社 | 半導体レ−ザ駆動方法 |
| JPS62150732U (ja) * | 1986-03-17 | 1987-09-24 | ||
| US4799069A (en) * | 1986-04-18 | 1989-01-17 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Laser recording apparatus |
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