JPH0626274B2 - 半導体レ−ザ駆動回路 - Google Patents

半導体レ−ザ駆動回路

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JPH0626274B2
JPH0626274B2 JP59139883A JP13988384A JPH0626274B2 JP H0626274 B2 JPH0626274 B2 JP H0626274B2 JP 59139883 A JP59139883 A JP 59139883A JP 13988384 A JP13988384 A JP 13988384A JP H0626274 B2 JPH0626274 B2 JP H0626274B2
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bias
power
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semiconductor laser
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佳也 竹村
和昭 小原
俊次 金丸
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/06832Stabilising during amplitude modulation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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  • Optical Head (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体レーザの光出力を変調する半導体レー
ザ駆動回路、特にディジタル信号で変調する時にパワー
制御を行なう半導体レーザ駆動回路に関するものであ
る。
従来例の構成とその問題点 近年、半導体レーザは、光通信や光記録などの分野で広
く利用されるようになってきた。一般に半導体レーザの
光出力は、周囲温度に対して大きく変動するため、パワ
ー制御を行なう必要がある。
光記録の分野において、光ディスクは高密度記録が可能
であるため、大容量メモリとして注目されている。以
下、光ディスク装置に使用する半導体レーザ駆動回路に
ついて説明を行なう。
第3図は、光ディスクに記録および再生を行なう時の半
導体レーザの光出力の変化を表わしたものである。光デ
ィスクに信号を記録するには、光ディスクの記録層にレ
ーザ光を照射し、記録層に穴をあけたり、あるいは記録
層の反射率を変化させ、記録ビットを形成する。この記
録ビットの有無により信号を記録する。以下、記録ビッ
トを形成する時の半導体レーザの光出力をピークパワー
と呼び、第3図のPで表わす。ディジタル信号を記録
する場合、記録ビットを例えば変調信号の“1”に対応
させる。“0”の時は、記録層に変化がおこらない程度
のレーザ光を照射する。このときの光出力をバイアスパ
ワーと呼び、第3図のPで表わす。バイアスパワーを
加えることにより、記録層が予熱され記録特性を改善す
ることができる。光ディスクから記録した信号を再生す
るには、弱いレーザ光を照射し、記録ビットの有無によ
る反射光量の変化を検出する。このときの半導体レーザ
の光出力を再生パワーと呼び、第3図のPで表わす。
第3図に、以上のように決めた場合の半導体レーザの光
出力の変化の一例を示す。また、各パワーの値として、
例えば、P=1mW,P=2mW,P=8mWと
する。
第1図は、従来の半導体レーザ駆動回路の構成を示すも
のである。第1図において、1は半導体レーザである。
2は光検出器で、半導体レーザ1の後方への光あるいは
光学系を通るレーザ光の一部を受光することにより、半
導体レーザ1の光出力をモニタする。3は再生パワーを
決める電流源であり、再生電流Iを流す。4は光検出
器2からの出力に従って再生電流Iの大きさを制御す
るパワーサーボ回路である。6は記録時のバイアスパワ
ーを決める電流源であり、バイアス電流Iを流す。8
は記録時のピークパワーを決める電流源であり、ピーク
電流Iを流す。5はモード切換回路であり、モード信
号aにより、記録と再生とのモードを切換える。7はス
イッチング回路であり、変調信号bにより、オン−オフ
する。
まず、再生モードでの動作について説明する。入力端子
10からモード信号aを入力し、モード切換回路5を開
く。このとき半導体レーザ1には再生電流Iが流れ、
再生パワーPで発光する。つぎに、記録モードでは、
モード信号aによりモード切換回路5を閉じる。入力端
子9より変調信号bを入力し、変調信号が“1”の時、
スイッチング回路7を閉じ“0”の時は開く。
変調信号が“0”の場合、半導体レーザ1には、再生電
流とバイアス電流の和:I+Iが流れ、バイアスパ
ワーPで発光する。また、変調信号が“1”の場合、
さらにピーク電流Iが加わり、合計I+I+I
の電流が流れ、半導体レーザ1は、ピークパワーP
発光する。
つぎにパワーサーボ回路について説明する。一般に半導
体レーザは、温度変化により光出力が変化する。これを
第2図に示す。温度がtからt′へ上昇した場合、同じ
電流Iを流しても光出力は低下する。光出力を一定にす
るため、半導体レーザに流れる電流をIからI′へ増加
させなければならない。この制御を行なうのが、パワー
サーボ回路である。パワーサーボ回路の構成を第4図に
示す。半導体レーザ1の光出力は光検出器2で受光し、
受光量の変化は、光検出器2を流れる電流の変化で表わ
せる。光検出器として、例えば、PINホトダイオード
などが使用できる。オペアンプ12は、電流の変化を電
圧変化に変換する。切換回路11はモード信号aによ
り、トランジスタ13のベースの接続を切換える。再生
モードの場合、ベースの端子αをオペアンプ12からの
端子βへ接続する。オペアンプ12の出力電圧は、切換
回路11を通り、トランジスタ13のベースに加えら
れ、エミッタ抵抗14に流れる再生電流Iの大きさを
制御する。フィルタ15は遅れ補償用のフィルタでサー
ボ回路の応答特性を決める。
このサーボ回路で、半導体レーザ1の光出力が低下する
と光検出器2の電流が減少し、エミッタ抵抗14へかか
る電圧が大きくなり、再生電流Iが増加し、半導体レ
ーザ1の光出力が増加する。また、半導体レーザ1の光
出力が増加した場合には、前記と逆の制御がかかり、再
生パワーを常に一定とするように制御を行なう。
サンプルホールド回路16は、再生モードではオペアン
プ12の出力電圧をサンプリングし、モード信号aが記
録モードに切換わると、直前の出力電圧をホールドす
る。記録モードでは、切換回路11の端子αを、サンプ
ルホールド回路11からの端子γへ接続し、トランジス
タ13のベース電圧をホールド値に保つ。
以上のように、パワーサーボ回路は再生モードで半導体
レーザの光出力を常に一定にするように制御を行なう。
しかし、記録モードでは、記録直前の再生電流を保持
し、これにバイアス電流あるいは、ピーク電流を重畳す
るように構成している。そのため、記録モードでの温度
変化等の影響による光出力の変化は制御することができ
ず、記録モードでは、連続記録時間を短くし、最適な時
間毎に再生モードに戻り、パワー制御を行なう必要があ
る。
また、半導体レーザの光出力特性は、一般に、しきい値
電流を越えるとほぼ直線的に変化するが、ピーク電流の
ように電流が大きい部分では、光出力は電流に比例しな
くなる。そのため、再生電流を用いてパワー制御を行な
う方式では、記録パワーの制御を適切に行なうことは難
しい。
発明の目的 本発明は、上記欠点に鑑みてなされたものであり、記録
時にピークパワーおよびバイアスパワーに対してもパワ
ー制御を行なうことのできる半導体レーザ駆動回路を提
供するものである。
発明の構成 本発明は、半導体レーザと、再生時に半導体レーザを再
生パワーで駆動するための再生電流源と、記録時に変調
信号に従い光出力の大きいピークパワーで駆動するピー
ク電流源と、半導体レーザの光出力を検出する光検出器
と、再生期間に光検出器の出力を用いて再生電流源を制
御する再生パワーサーボ回路と、光検出器の出力を検出
しピーク基準値と比較するピーク比較回路と、ピーク電
流源を制御するピークパワーサーボ回路を有する半導体
レーザ駆動回路であって、半導体レーザをその光出力が
再生パワーおよびピークパワーとは異なるバイアスパワ
ーで駆動するバイアス電流源を有し、バイアスパワーに
対応した変調信号の符号が所定期間連続するバイアスパ
ターンと、ピークパワーに対応した変調信号の符号が所
定期間連続するピークパターンを変調信号に順次交互に
付加し、この変調信号により切り換えられるスイッチン
グ回路と、前記光検出器の出力とバイアス基準値を比較
するバイアス比較回路と、バイアスパターンと同期した
バイアスコントロール信号により、バイアスパターンの
期間でサンプリングするバイアスサンプルホールド回路
と、光検出回路の出力でバイアス電流源の駆動電流を制
御するバイアスパワーサーボ回路と、ピークパターンと
同期したピークコントロール信号により、ピークパター
ンの期間でサンプリングするピークサンプルホールド回
路と、ピークサンプルホールド回路の出力を用いピーク
電流源を制御するピークパワーサーボ回路を具備する半
導体レーザ駆動回路を提供する。
実施例の説明 本発明の半導体レーザ駆動回路は、例えば、画像信号や
データ信号などのディジタル信号を比較的長時間連続し
て記録する場合に適したものである。一般に連続するデ
ィジタル信号を記録する場合には、変調信号を予め適当
な長さに区切り、必要に応じてエラー訂正符号などを付
加したフレームを構成する。このフレーム毎に、クロッ
ク再生用のプリアンブル信号やフレーム同期信号などの
同期信号を挿入する。本発明による半導体レーザ駆動回
路では、所定期間バイアスパワーが続くバイアスパター
ンの所定期間ピークパワーが続くピークパターンを変調
信号中に付加することが必要である。この変調信号の1
例を第5図に示す。第5図において、bは変調信号の構
成を示す。フレーム毎にバイアスパターンとピークパタ
ーンとを交互に挿入した構成である。変調信号の“1”
と“0”を第3図に示す場合と同様に決めると、バイア
スパターンは、“0”の連続信号であり、ピークパター
ンは“1”の連続信号となる。
以下、本発明の一実施例について説明する。第6図は、
本実施例における半導体レーザ駆動回路の構成を示すも
のである。第6図において、1は半導体レーザ、2は光
検出器、3は再生電流Iを流す電流源、5はモード切
換回路、6はバイアス電流Iを流す電流源、7はスイ
ッチング回路、8はピーク電流Iを流す電流源、9は
変調信号bの入力端子、10はモード信号aの入力端子
で以上は第1図の構成と同じものである。17は再生パ
ワーサーボ回路、18はバイアスパワーサーボ回路、1
9はピークパワーサーボ回路で、それぞれ電流源3,
6,8の電流I,I,Iの大きさを制御する。
まず、再生モードでの動作について説明する。再生モー
ドでの動作は、第1図の動作と同様である。モード信号
aにより、モード切換回路5が開き、半導体レーザ1に
は再生電流Iだけが流れ、再生パワーPで発光す
る。この光出力を光検出器2で検出し、この検出値によ
り、再生パワーサーボ回路17は再生電流Iの大きさ
を制御し、再生パワーを一定に保つ。
つぎに記録モードでは、モード信号aが切換わると、再
生パワーサーボ回路17は切換直前の制御電圧をホール
ドすることにより、再生電流Iの値を一定に保つ。ま
た、モード切換回路5が閉じ、変調信号bによりスイッ
チング回路7が開閉し、変調信号bに従って半導体レー
ザ1の光出力をピークパワーとバイアスパワーとに変調
する。
記録モードでのパワー制御について説明する。バイアス
パワーサーボ回路18は、端子20から入力されるバイ
アスコントロール信号が第5図dに示すようにローレベ
ルになると、変調信号中のバイアスパターンでの半導体
レーザ1の光出力を受光した光検出器2の検出出力を入
力し、その検出値と基準値との比較によりバイアスパワ
ーPが所定のパワーとなるようにバイアス電流I
大きさを制御する。バイアスパワーサーボ回路18は、
バイアスパターン以外の部分すなわちバイアスコントロ
ール信号dがハイレベルのときは直前のバイアスパター
ンでの制御電圧をホールドすることにより、バイアス電
流Iを一定に保つように制御する。同様に、ピークパ
ワーサーボ回路19は、端子21から入力されるピーク
コントロール信号が第5図Cに示すようにローレベルに
なると、変調信号中のピークパターンでの光出力を受光
した光検出器この検出出力を入力し、その検出値と基準
値との比較によりピークパワーPが所定のパワーとな
るようにピーク電流Iの大きさを制御する。また、ピ
ークパターン以外の部分すなわちピークコントロール信
号Cがハイレベルのときは、直前のピークパターンでの
制御電圧をホールドすることにより、ピーク電流I
一定に保つように制御する。
変調信号の他の構成例を第7図に示す。第7図におい
て、b′は変調信号の構成を示す。この変調信号におい
てはバイアスパターンとピークパターンを1組とし、各
フレーム毎に挿入する構成である。各パターンの出現す
る間隔が第5図に示した変調信号の構成の場合の半分と
なり、データ期間が長い場合などには有効である。d′
はバイアスコントロール信号、c′はピークコントロー
ル信号を示している。
なお前記実施例においては、バイアスコントロール信号
およびピークコントロール信号を得るために、変調信号
の構成中に、バイアスパターンおよびピークパターンを
独立して挿入しているが、例えばアドレス信号の先頭部
分などに形成するようにしてもよい。
また、本実施例では、再生電流Iとバイアス電流I
の和でバイアスパワーPの発光を行ないさらにピーク
電流Iを加えた電流(I+I+I)でピークパ
ワーPの発光を行なうように構成したが、ピークパワ
ーP,P,Pの発光についてそれぞれ単独の電流
源を用いて発光させ、それらの電流源を切換えるように
構成してもよい。
また、変調信号の“0”に対してバイアスパワーP
対応させたが、バイアスパワーによる予熱効果を利用し
ない場合には、P=0としてもよい。
発明の効果 以上のように本発明は、バイアスパワーに対応した変調
信号の符号が所定期間連続するバイアスパターンと、ピ
ークパワーに対応した変調信号の符号が所定期間連続す
るピークパターンを変調信号に順次交互にデータ信号に
先立ち付加することにより、変調信号の周波数が高い場
合でも、サンプリングを安定に行うことができ、また変
調信号の種類により符号に“1”、“0”の発生確率が
大きく異なる場合でも各パターンを順次交互に付加する
ことができ、安定なパワー制御が可能である。そして3
つの出力レベル(再生パワーとピークパワー、バイアス
パワー)に対してそれぞれ電流源およびサンプルホール
ド回路を有したパワーサーボ回路を具備し、記録時の変
調信号の低出力部(バイアスパワー)の光出力を再生時
の光出力(再生パワー)とは異なる値に設定し、パワー
制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体レーザ駆動回路の構成を示すブロ
ック図、第2図は半導体レーザの光出力特性図、第3図
は記録および再生時の半導体レーザの光出力を示す模式
図、第4図はパワーサーボ回路の構成を示す回路図、第
5図は本発明の一実施例における変調符号の構成を示す
模式図、第6図は本発明の一実施例における半導体レー
ザ駆動回路の構成を示すブロック図、第7図は本発明の
他の実施例における変調符号の構成を示す模式図であ
る。 1……半導体レーザ、2……光検出器、3,6,8……
電流源、20,21,22……パワーサーボ回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−158051(JP,A) 特開 昭58−40878(JP,A) 特開 昭56−140477(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体レーザと、再生時に前記半導体レー
    ザを再生パワーで駆動するための再生電流源と、記録時
    に変調信号に従い光出力の大きいピークパワーで駆動す
    るピーク電流源と、前記半導体レーザの光出力を検出す
    る光検出器と、再生期間に前記光検出器の出力を用いて
    再生パワーを制御し、記録時にはこの制御値をホールド
    する再生パワーサーボ回路と、前記光検出器の出力を検
    出しピーク基準値と比較するピーク比較回路と、ピーク
    電流源の駆動電流を制御するピークパワーサーボ回路を
    有する半導体レーザ駆動回路であって、前記半導体レー
    ザをその光出力が再生パワーより大きく、ピークパワー
    より小さいバイアスパワーで駆動するバイアス電流源を
    有し、所定期間バイアスパワーが連続するバイアスパタ
    ーンと、所定期間ピークパワーが連続するピークパター
    ンを順次付加した変調信号により切り換えられるスイッ
    チング回路と、前記光検出器の出力とバイアス基準値を
    比較するバイアス比較回路と、バイアスパターンと同期
    したバイアスコントロール信号により、前記バイアス比
    較回路の出力をサンプリングするバイアスサンプルホー
    ルド回路と、前記光検出回路の出力で前記バイアス電流
    源の駆動電流を制御するバイアスパワーサーボ回路と、
    ピークパターンと同期したピークコントロール信号によ
    り、前記ピーク比較回路の出力をサンプリングするピー
    クサンプルホールド回路を具備し、前記ピークサンプル
    ホールド回路の出力でピーク電流源の駆動電流を制御す
    ることを特徴とする半導体レーザ駆動回路。
JP59139883A 1984-07-05 1984-07-05 半導体レ−ザ駆動回路 Expired - Lifetime JPH0626274B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58158051A (ja) * 1982-03-15 1983-09-20 Toshiba Corp 光学的記録再生装置
JPS5840878A (ja) * 1981-09-04 1983-03-09 Hitachi Ltd ディジタル光ディスク用半導体レーザの駆動装置

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