JPH06101133B2 - 発光装置 - Google Patents

発光装置

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JPH06101133B2
JPH06101133B2 JP59222186A JP22218684A JPH06101133B2 JP H06101133 B2 JPH06101133 B2 JP H06101133B2 JP 59222186 A JP59222186 A JP 59222186A JP 22218684 A JP22218684 A JP 22218684A JP H06101133 B2 JPH06101133 B2 JP H06101133B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は発光装置に関し、特に光ビデオディスク等の光
源として使用される半導体レーザーに用いて有効なもの
である。
〔背景技術〕
近年に至り、光ビデオディスクや光ディスクファイルメ
モリー等が急速に普及しているが、これら光りディスク
において画質などの乱れをおさえるために、ノイズを低
減することが非常に重要である。上記ノイズ発生の原因
としては、光源である半導体レーザーから出射されたレ
ーザー光が途中の光学系等で反射してレーザー光源に帰
還して発生するスクープノイズ(Scoop Noise)や、レ
ーザーの周囲温度が変化したときに発生するモードホッ
ピングノイズ(Mode Hopping Noise)等がある。
上記ノイズをおさえる方法として、例えば「日経エレク
トロニクス」(1983年10月10日号、日経マグロウアヒル
社発行、P173〜P193)にも示されているように、本願出
願人等は直流電流に高周波成分を含む電流を重畳し、半
導体レーザーを高速度でオン・オフ変調して半導体レー
ザー光をマルチモード化する技術を開発した。
上記技術を用いることにより、ノイズ低減を図ることが
できるが、この効果を得るためには半導体レーザーを高
速度(例えば1GHz)で、かつ充分な変調度をもってオン
・オフ変調することが必要である。
本発明者等は、この技術に関し種々の検討を行った結
果、例えばレーザーの周囲温度の変化等により半導体レ
ーザーの発光効率及び半導体レーザーの駆動回路を構成
する直流バイアス発生回路から発生する直流バイアス電
圧のレベル、及び高周波発振回路から得られる高周波信
号の振幅が変化してしまうことが判明した。上述の如き
駆動電流の変化があると、半導体レーザーの変調度が変
動し、最悪の場合は半導体レーザーをオン・オフ変調で
きなくなったりして、上述した高周波重畳法によるノイ
ズ低減効果を得ることができない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、周囲温度等が変化しても変調度を所定
の値に保持することができるようにした発光装置を提供
することにある。
本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面によって明らかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明の概要を簡単に述べれば、
下記のとおりである。
すなわち、発光素子23から発生したレーザー光を受光素
子25で受光し、その受光出力の交流成分を整流・平滑回
路3によって直流化し、その電圧レベルによって発振回
路1、増幅回路2の電源電圧を制御して発振周波数及び
振幅を一定に保つとともに、反転増幅器A2によって直流
成分の変動を検出して上記発光素子23の直流バイアスを
一定に保ち、上記2種の制御により、レーザー光の変調
度を安定化する、という本発明の目的を達成するもので
ある。すなわち、本発明の具体的な構成は、コルピッツ
発振回路(1)と、増幅回路(2)と、そのコルピッツ
発振回路(1)と増幅回路(2)とを結合する結合コン
デンサ(C3)と、カソードが前記増幅回路(2)の出力
に結合コンデンサ(C5)を介して接続された半導体レー
ザ素子(23)と、前記半導体レーザ素子(23)のレーザ
ー光を受光する出力モニター用受光素子(25)と、所定
バイアス電圧(V1)に重畳した前記出力モニター用受光
素子(25)の出力電圧を結合コンデンサ(C6)を介して
受ける整流・平滑回路(3)と、その整流・平滑回路
(3)の整流電圧(Vd)を反転入力端子に受ける反転増
幅器(A1)と、その反転増幅器(A1)の出力電圧(V0
によって駆動され前記コルピッツ発振回路(1)および
増幅回路(2)の電源電圧(VB)を制御するトランジス
タ(Q3)と、前記所定バイアス電圧(V1)を抵抗(R5
R6)を介して反転入力端子に受ける反転増幅器(A2
と、その反転増幅器(A2)の出力電圧(VC)によって駆
動され前記半導体レーザ素子(23)のカソードに供給さ
れる電源(VD)を制御するトランジスタ(Q4)とから成
ることを特徴とするものである。
なお、先にのべられた受光出力とはレーザ素子(ダイオ
ード)光出力モニター用の受光素子(フォトダイオー
ド)に発生する光電流である。また、交流成分はレーザ
素子のノイズを抑制するために重畳している高周波交流
成分である。
〔実施例1〕 次に、第1図を参照して本発明を適用した発光装置の第
1実施例を述べる。
本実施例の特徴は、レーザー光を受光する受光ダイオー
ドの出力電圧から直流成分と交流成分とを得て、上記直
流成分により半導体レーザー素子のバイアス電圧を制御
し、上記交流成分を整流した制御電圧によって発振回路
の発振周波数を制御することにある。
発振回路1はコルピッツ発振回路であり、例えば周波数
0.7GHzの周波数信号を発振する。なお、コンデンサC1
C2、抵抗R1,R2,R3、コイルL1,L2、トランジスタQ1
回路動作については、当業者間においてよく知られてい
るものであり、その説明を省略する。C3は結合コンデン
サであり、トランジスタQ2、コイルL3,コンデンサC4
抵抗R4は、増幅回路2を構成する。
上記0.7GHzの周波数信号は、結合コンデンサC5を介して
半導体レーザー素子23に供給される。すなわち、この半
導体レーザー素子に供給される信号つまりレーザ素子駆
動信号は直流成分に高周波交流成分を重畳されたもので
ある。なお、半導体レーザー素子23と受光素子25との関
係は、第2図〜第4図を参照して詳述するものである。
受光素子25の出力電圧は、バイアス電圧V1に重畳した交
流成分を含んだものである。コンデンサC6は直流成分を
カットし、交流成分のみをダイオードD1、コイルL10
コンデンサC10,C11で構成された整流・平滑回路3に供
給する。従って、反転増幅器A1の反転入力端子−には、
上記交流成分の振幅レベルに対応した整流電圧Vdが供給
されることになる。
上記反転増幅器A1の非反転入力端子+には、調整可能な
基準電圧VREF1が供給されているので、両者の電圧比較
が行われる。
ここで注目すべきは、反転増幅器A1の出力電圧V0によっ
てトランジスタQ3が駆動され、上記発振回路1,増幅回路
2の電源電圧VBが制御されることである。すなわち、発
振周波数が低下し、かつ増幅度が低下したときは、整流
電圧Vdが低レベルになり、出力電圧V0が高レベルになっ
てトランジスタQ3を流れる電流を増大せしめる。そし
て、電源VBが高レベルになり、発振周波数を補正すると
ともに、増幅度を上昇させる。なお、発振周波数が高
く、かつ増幅度が上昇しすぎたときは、電流出力Vdが高
レベルになり、出力電圧V0が低レベルになってトランジ
スタQ3を介して電源VBを低レベルに制御する。この結
果、上記回路動作とは逆に、発振周波数を低い方に修正
し、増幅度も低減させる。
故に、上記本実施例によれば、半導体レーザー素子23に
印加され周波数信号の周波数と振幅とが自動的にほぼ一
定の値に制御されることになる。
一方、コイルL4は交流成分に対しては高インピーダンス
となるが、直流成分に対して低抵抗として働く。故に反
転増幅器A2の反転入力端子−には、上記交流成分は供給
されず、バイアス電圧V1が抵抗R5,R6を介して供給され
る。そして、抵抗R7を介して供給される調整可能な基準
電圧VREF2との電圧比較が行われ、周囲温度の上昇等に
よってバイアス電圧V1が変動した場合は、その差電圧に
対応した出力電圧VCが得られ、トランジスタQ4を駆動す
る。
この結果、電源VDが半導体レーザー素子23のカソードに
供給される。すなわち、上記反転増幅器A2,トランジス
タQ4は自動電力制御を行うものである。
以上の回路動作から明らかなように、本実施例に示した
発光装置は、半導体レーザー素子23に印加される直流成
分と交流成分とを制御し、半導体レーザーを所定周波数
で変調する。従って、上記ノイズ成分の発生が低減し、
安定した変調動作が行われる。
〔実施例2〕 次に、本発明の第2実施例として上記発光装置の具体的
応用例を述べる。なお、第2図は発光装置の斜視図を示
し、第3図は上記第2図のX−X′に沿う模式的断面を
示し、第4図は上記第2図に用いた光ピックアップ装置
の概要を模式的に示す図である。
発光装置4はレーザーダイオード装置5、パッケージ1
0、外部接続用端子6,7,8,9等からなっている。パッケー
ジ10の内側には、コイル14、トランジスタ15,16等が実
装されたセラミック基板17が、接着材18によって固定さ
れている。レーザーダイオード装置の端子13はスルーホ
ール(図示せず)を通して、パッケージ10,セラミック
基板17を貫通し、ハンダ19によって固定されている。ま
た、図示はしないがセラミック基板17上には、アルミニ
ウム(Al)配線がパターニングされており、コイル14、
トランジスタ15,16、レーザーダイオード装置5等を個
々に接続する。このようにしてセラミック基板17上に、
上述したレーザー発振回路1が構成され、アルミニウム
配線は、ボンディングパッド(図示せず)部においてス
ズメッキ銅線12を介して例えば外部接続用端子8に接続
される。外部接続用端子6,7,8,9は、それぞれ高周波発
生回路の電源端子、レーザー直流電源端子、グランド
(接地)端子、レーザー光のモニタ出力端子であり、そ
れぞれに所望の電源が印加されるとレーザーダイオード
装置5よりレーザー光11が出射されることになる。この
レーザー光は、レンズ等の光学手段により記録媒体へと
導かれ記録した信号を読みだすことになる。このようす
を第4図に示す。第4図は、ピックアップ装置の概要を
説明するための模式図である。まずレーザーダイオード
装置5の構成につき簡単に説明する。銅等の熱伝導性良
好な金属からなるフランジ35の上面中央には、銅からな
るステム21が垂設されている。ステム21の一側面にシリ
コンサブマウント22を介して半導体レーザー素子(チッ
プ)23が固定されている。チップ23のレーザー光11の出
射面上面,下面と2つあり、下面の出射面の下方には、
レーザー光11を受光する出力モニター用受光素子(フォ
トダイオード)25が設けられている。チップ23,受光素
子25は、金(Au)ワイヤー24を介して端子13にそれぞれ
接続されている。レーザー光は、レーザーパッケージ20
の一部に設けられた透明窓34を通過して出射されること
になる。
次に光ピックアップ装置(光学的信号処理装置)の概要
を説明する。レーザーチップ23より出射されたレーザー
光11はコリメーターレンズ26により平行光となり、その
まま偏光プリズム27に入り、1/4波長板を通過して円偏
光となる。この円偏光の光が対物レンズ29によって数ミ
クロンに絞られ、例えば信号記録媒体であるディスク30
の情報ビット31に入射する。ディスクから反射してくる
光は、ビット有無の情報をもっている。この反射光は1/
4波長板を通過し、再び直線偏光に変換されて、偏光プ
リズム内で反射し、シリンドリカレンズ32によって集光
されてフォトダイオード(ディテクタ)33上に入射す
る。ここで光信号は電気信号に変換されて再生信号が得
られる。光源として、本発明の、発光装置を用いれば変
調度が常に一定に保たれ、安定なマルチモード発振がな
されるため、光学系での反射光がレーザーチップに帰還
しても、レーザー共振器内での干渉がおこりにくく、そ
の結果ノイズが発生しにくい。また光学部品で反射した
光同志の干渉も低減できるため、フォトダイオード33の
受光面に、ノイズ発生の原因となる干渉じまができるこ
とがなく、ディスクに記録された信号のみを正確に再生
することが可能となる。
〔効果〕
(1)、発光装置から得られるレーザー光の交流成分を
検出して発振周波数及び周波数信号の振幅を所望の値に
制御するとともに、直流成分の変動を検出して発光素子
のバイアス電圧を制御することにより、レーザー光の変
調度を安定に保持することができる。
(2)、上記(1)により、モードホッピングノイズや
スコープノイズ等を低減することができる。
〔利用分野〕
以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明を、その背景となった利用分野である発光装置および
光ピックアップ装置に適用した場合について説明した
が、それに限定されるものではなく、例えば、発光素子
と光ファイバーとを有する光伝播装置に本発明を適用
し、光ファイバーと半導体レーザーの接続端や、ファイ
バーとファイバー又は他の光学部品とファイバーの接続
端での干渉ノイズを防止することもできる。本発明は、
少なくとも、半導体レーザー発光素子を有するデバイス
すべてに適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例を示す発光装置の回路図を
示し、 第2図は上記発光装置の具体的応用例を示す発光装置の
斜視図を示し、 第3図は第2図のX−X′に沿う模式的断面図を示し、 第4図は第2図に用いた光ピックアップ装置の概要を模
式的に示す説明図である。 1……発振回路、2……増幅回路、3……整流・平滑回
路、Q1,Q2,Q3,Q4……トランジスタ、D1……整流用ダ
イオード、L10……平滑コイル、C10,C11……平滑コン
デンサ、VB,VD……電源電圧、V0,VC……出力電圧、Vd
……整流出力、4……発光装置(半導体レーザーモジュ
ール装置)、5……レーザーダイオード装置、6,7,8,9
……端子、10……発光装置のパッケージ、11……レーザ
ー光、12……スズメッキ銅線、13……レーザーパッケー
ジの端子、14……コイル、15,16……トランジスタ、17
……セラミック基板、18……接着材、19……ハンダ、20
……レーザーパッケージ、21……ステム、22……シリコ
ンサブマウント、23……レーザーチップ、24……金ワイ
ヤ、25……フォトダイオード、26……コリメーターレン
ズ、27……偏光プリズム、28……1/4波長板、29……対
物レンズ、30……ディスク、31……情報ピット、32……
シリンドリカルレンズ、33……フォトダイオード、34…
…透明窓、35……フランジ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コルピッツ発振回路(1)と、増幅回路
    (2)と、そのコルピッツ発振回路(1)と増幅回路
    (2)とを結合する結合コンデンサ(C3)と、カソード
    が前記増幅回路(2)の出力に結合コンデンサ(C5)を
    介して接続された半導体レーザ素子(23)と、前記半導
    体レーザ素子(23)のレーザー光を受光する出力モニタ
    ー用受光素子(25)と、所定バイアス電圧(V1)に重畳
    した前記出力モニター用受光素子(25)の出力電圧を結
    合コンデンサ(C6)を介して受ける整流・平滑回路
    (3)と、その整流・平滑回路(3)の整流電圧(Vd)
    を反転入力端子に受ける反転増幅器(A1)と、その反転
    増幅器(A1)の出力電圧(V0)によって駆動され前記コ
    ルピッツ発振回路(1)および増幅回路(2)の電源電
    圧(VB)を制御するトランジスタ(Q3)と、前記所定バ
    イアス電圧(V1)を抵抗(R5,R6)を介して反転入力端
    子に受ける反転増幅器(A2)と、その反転増幅器(A2
    の出力電圧(VC)によって駆動され前記半導体レーザ素
    子(23)のカソードに供給される電源(VD)を制御する
    トランジスタ(Q4)とから成ることを特徴とする発光装
    置。
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