JPH0666498B2 - 光源駆動装置 - Google Patents
光源駆動装置Info
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- JPH0666498B2 JPH0666498B2 JP63110750A JP11075088A JPH0666498B2 JP H0666498 B2 JPH0666498 B2 JP H0666498B2 JP 63110750 A JP63110750 A JP 63110750A JP 11075088 A JP11075088 A JP 11075088A JP H0666498 B2 JPH0666498 B2 JP H0666498B2
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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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/33—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of semiconductor devices exhibiting hole storage or enhancement effect
-
- 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
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光源を駆動し、単一の超短光パルスから数１
０ＭＨｚの繰返し周波数の超短光パルスまでの任意の繰
返し周波数の超短光パルスを発生させるための光源駆動
装置に関する。
０ＭＨｚの繰返し周波数の超短光パルスまでの任意の繰
返し周波数の超短光パルスを発生させるための光源駆動
装置に関する。
半導体レーザなどの光源から超短光パルスを発生させる
ため、コムジェネレータ，またはアバランシェ素子，あ
るいは２つのステップリカバリダイオードを利用して短
パルス電圧で光源を駆動する光源駆動装置が提案され
た。
ため、コムジェネレータ，またはアバランシェ素子，あ
るいは２つのステップリカバリダイオードを利用して短
パルス電圧で光源を駆動する光源駆動装置が提案され
た。
コムジェネレータによる光源駆動装置は、第７図に示す
ように、正弦波状の入力電圧Ｖａに対して共振回路５０
とステップリカバリダイオード５１とにより、パルス幅
が１００乃至２００ピコ秒程度の超短パルス電圧Ｖｂを
出力し、光源を駆動することができる。またアバランシ
ェ素子を用いた光源駆動装置は、アバランシェ降伏の早
いスイッチング特性により短パルス電圧を出力し光源を
駆動することができる。さらに第８図に示すように２つ
のステップリカバリダイオード５２，５３を用いた光源
駆動装置では、ステップリカバリダイオード５２により
パルス状の入力電圧Ｖｃの立上り時間を，またステップ
リカバリダイオード５３により入力電圧Ｖｃの立下り時
間を早め、さらに入力電圧Ｖｃのパルス幅を狭くするか
あるいはステップリカバリダイオード５３のバイアス電
流を定電流源５５により増加させることによって、数１
００ピコ秒程度の超短パルス電圧Ｖｄを出力し光源を駆
動することができる。
ように、正弦波状の入力電圧Ｖａに対して共振回路５０
とステップリカバリダイオード５１とにより、パルス幅
が１００乃至２００ピコ秒程度の超短パルス電圧Ｖｂを
出力し、光源を駆動することができる。またアバランシ
ェ素子を用いた光源駆動装置は、アバランシェ降伏の早
いスイッチング特性により短パルス電圧を出力し光源を
駆動することができる。さらに第８図に示すように２つ
のステップリカバリダイオード５２，５３を用いた光源
駆動装置では、ステップリカバリダイオード５２により
パルス状の入力電圧Ｖｃの立上り時間を，またステップ
リカバリダイオード５３により入力電圧Ｖｃの立下り時
間を早め、さらに入力電圧Ｖｃのパルス幅を狭くするか
あるいはステップリカバリダイオード５３のバイアス電
流を定電流源５５により増加させることによって、数１
００ピコ秒程度の超短パルス電圧Ｖｄを出力し光源を駆
動することができる。
しかしながら、コムジェネレータによる光源駆動装置で
は、共振回路５０を用いているため、入力電圧Ｖａの周
波数を共振回路５０の共振周波数と一致させる必要があ
り、これにより共振周波数が例えば５０ＭＨｚである場
合、超短パルス電圧Ｖｂを５０ＭＨｚ以外の任意の周波
数にすることはできない。またアバランシェ素子を用い
た光源駆動装置では、アバランシェ降伏を用いるためア
バランシェ復帰時間等の制約により短パルス電圧の繰返
し周波数は最大でも１００ＫＨｚ程度でありそれ以上の
高周波のものにすることができない。
は、共振回路５０を用いているため、入力電圧Ｖａの周
波数を共振回路５０の共振周波数と一致させる必要があ
り、これにより共振周波数が例えば５０ＭＨｚである場
合、超短パルス電圧Ｖｂを５０ＭＨｚ以外の任意の周波
数にすることはできない。またアバランシェ素子を用い
た光源駆動装置では、アバランシェ降伏を用いるためア
バランシェ復帰時間等の制約により短パルス電圧の繰返
し周波数は最大でも１００ＫＨｚ程度でありそれ以上の
高周波のものにすることができない。
さらに第８図に示すような２つのステップリカバリダイ
オード５２，５３を用いたものでは、入力電圧Ｖｃはコ
ンデンサ５６を介してステップリカバリダイオード５２
に加わるため、入力電圧Ｖｃの周波数によりステップリ
カバリダイオード５２への印加電圧Ｖｇの波形が異な
る。すなわち第９図(a)に示すような入力電圧Ｖｃに対
し、印加電圧Ｖｇは、第９図(b)のように入力電圧Ｖｃ
の周波数の増加に応じた分ΔＶｇだけ接地レベル“０”
Ｖから上昇し、周波数により波形が異なったものとな
る。これにより入力電圧Ｖｃの周波数を変えて任意の繰
返し周波数の超短パルス電圧Ｖｄを得ることはできなか
った。
オード５２，５３を用いたものでは、入力電圧Ｖｃはコ
ンデンサ５６を介してステップリカバリダイオード５２
に加わるため、入力電圧Ｖｃの周波数によりステップリ
カバリダイオード５２への印加電圧Ｖｇの波形が異な
る。すなわち第９図(a)に示すような入力電圧Ｖｃに対
し、印加電圧Ｖｇは、第９図(b)のように入力電圧Ｖｃ
の周波数の増加に応じた分ΔＶｇだけ接地レベル“０”
Ｖから上昇し、周波数により波形が異なったものとな
る。これにより入力電圧Ｖｃの周波数を変えて任意の繰
返し周波数の超短パルス電圧Ｖｄを得ることはできなか
った。
なお第８図の光源駆動装置では超短パルス電圧Ｖｄの大
きさは、入力電圧Ｖｃの大きさの約１／２となるため所
定の大きさの超短パルス電圧Ｖｄわ出力するためには、
大きな入力電圧Ｖｃを必要とし、また２つの定電流源５
４，５５を必要とするため回路が複雑になるという問題
もあった。
きさは、入力電圧Ｖｃの大きさの約１／２となるため所
定の大きさの超短パルス電圧Ｖｄわ出力するためには、
大きな入力電圧Ｖｃを必要とし、また２つの定電流源５
４，５５を必要とするため回路が複雑になるという問題
もあった。
このように従来の光源駆動装置では、広い周波数範囲に
わたる任意の繰返し周波数の超短パルス電圧を周波数に
よってその波形が変形しないように出力させることがで
きなかったので、単一の超短光パルスから数１０ＭＨｚ
の繰返し周波数の超短光パルスまでの広い周波数範囲に
わたる任意の周波数の超短光パルスを周波数によりその
波形等が変形することなく光源から発生させることがで
きなかった。
わたる任意の繰返し周波数の超短パルス電圧を周波数に
よってその波形が変形しないように出力させることがで
きなかったので、単一の超短光パルスから数１０ＭＨｚ
の繰返し周波数の超短光パルスまでの広い周波数範囲に
わたる任意の周波数の超短光パルスを周波数によりその
波形等が変形することなく光源から発生させることがで
きなかった。
本発明は、広い周波数範囲にわたって周波数により波形
が変形することのない任意の繰返し周波数の安定した超
短光パルスを光源から発生させることの可能な光源駆動
装置を提供することを目的している。
が変形することのない任意の繰返し周波数の安定した超
短光パルスを光源から発生させることの可能な光源駆動
装置を提供することを目的している。
本発明は、所定の直流電圧にパルス電圧を重畳させた入
力電圧を発生する入力電圧発生部と、誘導手段およびス
テップリカバリダイオードを有する電圧修正部と、遅延
手段を有する駆動部とを備え、前記電圧修正部は入力電
圧を誘導手段を介しステップリカバリダイオードに加え
て超短光パルス電圧に修正し、前記駆動部は前記電圧修
正部からの超短パルス電圧を光源に印加するとともに超
短パルス電圧を遅延手段により遅らせ極性を反転させて
光源に印加するようになっていることを特徴とする光源
駆動装置によって、上記従来技術の問題点を改善するも
のである。
力電圧を発生する入力電圧発生部と、誘導手段およびス
テップリカバリダイオードを有する電圧修正部と、遅延
手段を有する駆動部とを備え、前記電圧修正部は入力電
圧を誘導手段を介しステップリカバリダイオードに加え
て超短光パルス電圧に修正し、前記駆動部は前記電圧修
正部からの超短パルス電圧を光源に印加するとともに超
短パルス電圧を遅延手段により遅らせ極性を反転させて
光源に印加するようになっていることを特徴とする光源
駆動装置によって、上記従来技術の問題点を改善するも
のである。
本発明では、所定の直流電圧にパルス電圧を重畳させた
入力電圧を電圧修正部に加え電圧修正部ではこの入力電
圧を誘導手段を介してステップリカバリダイオードに加
える。誘導手段では、そのインダクタンスの大きさに応
じてステップリカバリダイオードに加わる電圧の位相と
電流の位相とをずらしている。ステップリカバリダイオ
ードには、パルス電圧が印加されていないときには入力
直流電圧による順方向のバイアス電流が流れている。
入力電圧を電圧修正部に加え電圧修正部ではこの入力電
圧を誘導手段を介してステップリカバリダイオードに加
える。誘導手段では、そのインダクタンスの大きさに応
じてステップリカバリダイオードに加わる電圧の位相と
電流の位相とをずらしている。ステップリカバリダイオ
ードには、パルス電圧が印加されていないときには入力
直流電圧による順方向のバイアス電流が流れている。
パルス電圧が印加され所定の遅延時間が経過した後、ス
テップリカバリダイオードにはパルス電圧により逆方向
電流が流れステップリカバリダイオードは導通状態とな
る。この導通期間が経過した後、ステップリカバリダイ
オードは高速のスイッチとして動作し、逆方向電流が急
に流れなくなる。これにより誘導手段の両端には過度応
答による電位差が生ずるが、この時点で入力電圧がステ
ップリカバリダイオードに対して順方向となるよう上記
遅延時間が設定されているとするとステップリカバリダ
イオードには直ちに順方向電流が流れ、上記電位差は直
ちになくなる。電圧修正部からはこのときの電位差の変
化が超短パルス電圧として出力される。なお、超短パル
ス電圧を出力した後、ステップリカバリダイオードには
すぐに直流電圧が加わるようになっているので、入力電
圧の周波数を広い周波数範囲で変えこの周波数範囲の任
意の周波数の超短パルス電圧を出力させた場合は、超短
パルス電圧の波形は周波数により影響を受けない。この
ようにして出力された超短パルス電圧が駆動部に加わる
と駆動部では超短パルス電圧を光源に印加し、超短光パ
ルスを発生させるとともに、超短パルス電圧を遅延手段
により遅らせその極性を反転させて光源に印加し、超短
光パルスの緩和振動を防止することができる。こりによ
り、入力電圧の周波数に応じた周波数の超短光パルスを
周波数により波形を変形させることなく安定して発生さ
せることができる。
テップリカバリダイオードにはパルス電圧により逆方向
電流が流れステップリカバリダイオードは導通状態とな
る。この導通期間が経過した後、ステップリカバリダイ
オードは高速のスイッチとして動作し、逆方向電流が急
に流れなくなる。これにより誘導手段の両端には過度応
答による電位差が生ずるが、この時点で入力電圧がステ
ップリカバリダイオードに対して順方向となるよう上記
遅延時間が設定されているとするとステップリカバリダ
イオードには直ちに順方向電流が流れ、上記電位差は直
ちになくなる。電圧修正部からはこのときの電位差の変
化が超短パルス電圧として出力される。なお、超短パル
ス電圧を出力した後、ステップリカバリダイオードには
すぐに直流電圧が加わるようになっているので、入力電
圧の周波数を広い周波数範囲で変えこの周波数範囲の任
意の周波数の超短パルス電圧を出力させた場合は、超短
パルス電圧の波形は周波数により影響を受けない。この
ようにして出力された超短パルス電圧が駆動部に加わる
と駆動部では超短パルス電圧を光源に印加し、超短光パ
ルスを発生させるとともに、超短パルス電圧を遅延手段
により遅らせその極性を反転させて光源に印加し、超短
光パルスの緩和振動を防止することができる。こりによ
り、入力電圧の周波数に応じた周波数の超短光パルスを
周波数により波形を変形させることなく安定して発生さ
せることができる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明に係る光源駆動装置の一実施例の構成図
である。本実施例の光源駆動装置は、入力電圧を発生す
る入力電圧発生部１と、入力電圧を超短パルス電圧に修
正する電圧修正部２と、超短パルス電圧で光源としての
半導体レーザ４を駆動する駆動部３とを備えている。
である。本実施例の光源駆動装置は、入力電圧を発生す
る入力電圧発生部１と、入力電圧を超短パルス電圧に修
正する電圧修正部２と、超短パルス電圧で光源としての
半導体レーザ４を駆動する駆動部３とを備えている。
入力電圧発生部１は、パルス電圧を発生するパルス電圧
発生手段５と、直流電圧を発生する直流電圧発生手段６
とを備えており、直流電圧にパルス電圧を重畳させて電
圧修正部２に入力させるようになっている。
発生手段５と、直流電圧を発生する直流電圧発生手段６
とを備えており、直流電圧にパルス電圧を重畳させて電
圧修正部２に入力させるようになっている。
電圧修正部２は、誘導手段すなわちインダクタ７と、ス
テップリカバリダイオード８と、可変抵抗９と、コンデ
ンサ１０と、抵抗１１とを備えており、入力電圧発生部
１からの入力電圧をインダクタ７を介してステップリカ
バリダイオード８に加え、入力電圧を数１００ピコ秒程
度の超短パルス電圧に修正して駆動部３に入力させるよ
うになっている。
テップリカバリダイオード８と、可変抵抗９と、コンデ
ンサ１０と、抵抗１１とを備えており、入力電圧発生部
１からの入力電圧をインダクタ７を介してステップリカ
バリダイオード８に加え、入力電圧を数１００ピコ秒程
度の超短パルス電圧に修正して駆動部３に入力させるよ
うになっている。
駆動部３は、可変コンデンサ１１と、遅延手段すなわち
遅延線１２とを備えており、電圧修正部２からの超短パ
ルス電圧を半導体レーザ４に加えるとともに、遅延線１
２により所定の時間遅れをもたせた反転パルスを生成し
半導体レーザ４に加えるようになっている。
遅延線１２とを備えており、電圧修正部２からの超短パ
ルス電圧を半導体レーザ４に加えるとともに、遅延線１
２により所定の時間遅れをもたせた反転パルスを生成し
半導体レーザ４に加えるようになっている。
このような構成の光源駆動装置の動作を次に説明する。
入力電圧発生部１からは第２図(a)に示すような入力電
圧Ｖｉが出力され、電圧修正部２に入力する。パルス電
圧Ｖｐが出力されていないときには、入力電圧Ｖｉは一
定の直流電圧Ｖｆとなっており、この直流電圧Ｖｆによ
って電圧修正部２のステップリカバリダイオード８に流
れる電流Ｉは、第２図(b)に示すように、一定の順方向
電流Ｉｆとなっている。またこのとき電圧修正部２から
の出力電圧Ｖｊは、第２図(c)に示すように一定の直流
電圧Ｖｆとなっている。
圧Ｖｉが出力され、電圧修正部２に入力する。パルス電
圧Ｖｐが出力されていないときには、入力電圧Ｖｉは一
定の直流電圧Ｖｆとなっており、この直流電圧Ｖｆによ
って電圧修正部２のステップリカバリダイオード８に流
れる電流Ｉは、第２図(b)に示すように、一定の順方向
電流Ｉｆとなっている。またこのとき電圧修正部２から
の出力電圧Ｖｊは、第２図(c)に示すように一定の直流
電圧Ｖｆとなっている。
このような状態の電圧修正部２に時点Ａにおいてステッ
プリカバリダイオード８に対して逆方向のパルス電圧Ｖ
ｐが入力すると、ステップリカバリダイオード８に流れ
る電流Ｉは、時点Ａからインダクタ７のインダクタンス
Ｌによって定まる遅延時間Ｔｏだけ遅延された後、時点
Ｂにおいて逆方向電流Ｉｒとなり、時間Ｔｓの間ステッ
プリカバリダイオード８を導通状態にし、ステップリカ
バリダイオード８の抵抗はほとんど零になる。これによ
り電圧修正部２の出力電圧Ｖｊは、第２図(c)に示すよ
うに、電位差Ｖｒだけ降下する。
プリカバリダイオード８に対して逆方向のパルス電圧Ｖ
ｐが入力すると、ステップリカバリダイオード８に流れ
る電流Ｉは、時点Ａからインダクタ７のインダクタンス
Ｌによって定まる遅延時間Ｔｏだけ遅延された後、時点
Ｂにおいて逆方向電流Ｉｒとなり、時間Ｔｓの間ステッ
プリカバリダイオード８を導通状態にし、ステップリカ
バリダイオード８の抵抗はほとんど零になる。これによ
り電圧修正部２の出力電圧Ｖｊは、第２図(c)に示すよ
うに、電位差Ｖｒだけ降下する。
一般にステップリカバリダイオード８は、通常のダイオ
ードに比べて逆方向の導通期間が比較的長く、また導通
期間の経過後極めて早い遷移時間でキャリアが消滅する
ように作られているため、期間Ｔｓの経過後は、第２図
(b)に示すように、時点Ｃにおいて極めて早い遷移時間
で抵抗が無限大近くなり非導通状態となる。これによ
り、ステップリカバリダイオード８に流れていた逆方向
電流Ｉｒが急に流れなくなり、インダクタ７の両端部に
は過渡反応によって、 ΔＶ＝−Ｌ・（ｄＩｒ／ｄｔ）……(1) の電位差ΔＶが生じ、電圧修正部２の出力電圧Ｖｊはさ
らにΔＶだけ降下する。
ードに比べて逆方向の導通期間が比較的長く、また導通
期間の経過後極めて早い遷移時間でキャリアが消滅する
ように作られているため、期間Ｔｓの経過後は、第２図
(b)に示すように、時点Ｃにおいて極めて早い遷移時間
で抵抗が無限大近くなり非導通状態となる。これによ
り、ステップリカバリダイオード８に流れていた逆方向
電流Ｉｒが急に流れなくなり、インダクタ７の両端部に
は過渡反応によって、 ΔＶ＝−Ｌ・（ｄＩｒ／ｄｔ）……(1) の電位差ΔＶが生じ、電圧修正部２の出力電圧Ｖｊはさ
らにΔＶだけ降下する。
第２図(a)に示すように時点Ｃにおいて入力電圧Ｖｉが
ステップリカバリダイオード８に対して順方向となるよ
うインダクタ７のインダクタンスＬが選ばれ遅延時間Ｔ
ｏが調節されているとすると、インダクタ７の両端部に
電位差ΔＶが発生後、ステップリカバリダイオード８に
は、第２図(b)に示すように、順方向の入力電圧Ｖｉに
よって直ちに順方向電流Ｉｆが流れ、第２図(c)に示す
ように出力電圧Ｖｉは直ちに電圧Ｖｆとなって上記電位
差ΔＶは直ちになくなる。これにより電圧修正部２から
の出力電圧Ｖｊを上記電位差ΔＶの変化を反映して超短
パルス電圧とすることができる。なお超短パルス電圧を
出力した後、ステップリカバリダイオード８には上述の
ようにすぐに直流電圧Ｖｆが加わるので、入力電圧Ｖｉ
の周波数すなわちパルス電圧Ｖｐの周波数を広い周波数
範囲（例えば単一のパルス電圧から数１０ＭＨｚの繰返
し周波数のパルス電圧）で変えても１つの超短パルス電
圧の波形は周波数によっては変化しない。またステップ
リカバリダイオード８のスイッチング速度は数１００ピ
コ秒と非常に早いので（(1)式においてｄｔが非常に小
さいので）、(1)式に基づき出力電圧Ｖｊとしての超短
パルス電圧の振幅を入力電圧Ｖｉの振幅（パルス電圧Ｖ
ｐの振幅）よりも大きくすることができる。
ステップリカバリダイオード８に対して順方向となるよ
うインダクタ７のインダクタンスＬが選ばれ遅延時間Ｔ
ｏが調節されているとすると、インダクタ７の両端部に
電位差ΔＶが発生後、ステップリカバリダイオード８に
は、第２図(b)に示すように、順方向の入力電圧Ｖｉに
よって直ちに順方向電流Ｉｆが流れ、第２図(c)に示す
ように出力電圧Ｖｉは直ちに電圧Ｖｆとなって上記電位
差ΔＶは直ちになくなる。これにより電圧修正部２から
の出力電圧Ｖｊを上記電位差ΔＶの変化を反映して超短
パルス電圧とすることができる。なお超短パルス電圧を
出力した後、ステップリカバリダイオード８には上述の
ようにすぐに直流電圧Ｖｆが加わるので、入力電圧Ｖｉ
の周波数すなわちパルス電圧Ｖｐの周波数を広い周波数
範囲（例えば単一のパルス電圧から数１０ＭＨｚの繰返
し周波数のパルス電圧）で変えても１つの超短パルス電
圧の波形は周波数によっては変化しない。またステップ
リカバリダイオード８のスイッチング速度は数１００ピ
コ秒と非常に早いので（(1)式においてｄｔが非常に小
さいので）、(1)式に基づき出力電圧Ｖｊとしての超短
パルス電圧の振幅を入力電圧Ｖｉの振幅（パルス電圧Ｖ
ｐの振幅）よりも大きくすることができる。
電圧修正部２からの上述したような出力電圧Ｖｊが駆動
部３に入力すると、駆動部３では可変コンデンサ１３に
よって出力電圧Ｖｊから直流成分を除去して光源として
の半導体レーザ４と遅延線１２とに印加する。
部３に入力すると、駆動部３では可変コンデンサ１３に
よって出力電圧Ｖｊから直流成分を除去して光源として
の半導体レーザ４と遅延線１２とに印加する。
半導体レーザ４に加わった出力電圧Ｖｊによって半導体
レーザ４には注入電流ＩＬＤとして第２図(d)に示すよ
うな電流Ｉ１が流れる。このときの様子を第３図(a)乃
至(c)を用いて説明すると、第３図(a)に示すように電流
Ｉ１が流れると、第３図(b)に示すように半導体レーザ
４内の注入キャリア密度ｎは増加して緩和振動を繰返し
ながら定常値ｎｏとなる。その結果、半導体レーザ４か
らの光出力は、第３図(c)のように緩和振動を反映した
ものとなる。このような緩和振動は、半導体レーザ４内
に過剰なキャリアが発生するために生じ、これを防止す
るため、本実施例では、遅延線１２によって出力電圧Ｖ
ｊを遅延させ遅延線１２の終端で出力電圧Ｖｊの極性を
反転し反射させて半導体レーザ４に反転した超短パルス
電圧として加える。これにより半導体レーザ４には第２
図(d)に示すように、電流Ｉ１からいくらか遅れて電流
Ｉ１に対し極性の反転した電流Ｉ２が注入電流ＩＬＤと
して流入し、この電流Ｉ２により半導体レーザ４内に生
じた過剰なキャリアを十分に引抜く。これによって第３
図(b)に示すような半導体レーザ４内の注入キャリア密
度ｎの緩和振動を低減し、例えば第２ピークＰ２以後の
振動を除去することができて、半導体レーザからの光出
力を緩和振動の減少したものにすることができる。
レーザ４には注入電流ＩＬＤとして第２図(d)に示すよ
うな電流Ｉ１が流れる。このときの様子を第３図(a)乃
至(c)を用いて説明すると、第３図(a)に示すように電流
Ｉ１が流れると、第３図(b)に示すように半導体レーザ
４内の注入キャリア密度ｎは増加して緩和振動を繰返し
ながら定常値ｎｏとなる。その結果、半導体レーザ４か
らの光出力は、第３図(c)のように緩和振動を反映した
ものとなる。このような緩和振動は、半導体レーザ４内
に過剰なキャリアが発生するために生じ、これを防止す
るため、本実施例では、遅延線１２によって出力電圧Ｖ
ｊを遅延させ遅延線１２の終端で出力電圧Ｖｊの極性を
反転し反射させて半導体レーザ４に反転した超短パルス
電圧として加える。これにより半導体レーザ４には第２
図(d)に示すように、電流Ｉ１からいくらか遅れて電流
Ｉ１に対し極性の反転した電流Ｉ２が注入電流ＩＬＤと
して流入し、この電流Ｉ２により半導体レーザ４内に生
じた過剰なキャリアを十分に引抜く。これによって第３
図(b)に示すような半導体レーザ４内の注入キャリア密
度ｎの緩和振動を低減し、例えば第２ピークＰ２以後の
振動を除去することができて、半導体レーザからの光出
力を緩和振動の減少したものにすることができる。
以上のようにして、実際に半導体レーザ４を駆動し、半
導体レーザ４からの光出力を測定した結果、第４図に示
すように、半値幅が約４０ピコ秒程度以下の超短光パル
スを測定することができた。また、入力電圧Ｖｉの周波
数を広い周波数範囲で変化させて出力電圧Ｖｊとして単
一の超短パルス電圧から数１０ＭＨｚの繰返し周波数の
超短パルス電圧までの任意の周波数の超短パルス電圧で
半導体レーザ４を駆動する場合、入力電圧Ｖｉの周波数
を変化させても本実施例では前述のように各超短パルス
電圧の波形が変化しないので、上記周波数範囲にわたり
任意の周波数の超短光パルスをその波形を周波数により
変化させることなく安定して発生させることが可能とな
る。
導体レーザ４からの光出力を測定した結果、第４図に示
すように、半値幅が約４０ピコ秒程度以下の超短光パル
スを測定することができた。また、入力電圧Ｖｉの周波
数を広い周波数範囲で変化させて出力電圧Ｖｊとして単
一の超短パルス電圧から数１０ＭＨｚの繰返し周波数の
超短パルス電圧までの任意の周波数の超短パルス電圧で
半導体レーザ４を駆動する場合、入力電圧Ｖｉの周波数
を変化させても本実施例では前述のように各超短パルス
電圧の波形が変化しないので、上記周波数範囲にわたり
任意の周波数の超短光パルスをその波形を周波数により
変化させることなく安定して発生させることが可能とな
る。
また第８図に示したような光源駆動装置に比べて、回路
の構成要素は少なく、装置全体を小型化することができ
る。
の構成要素は少なく、装置全体を小型化することができ
る。
なお上述の実施例において、第５図に示すように、駆動
部２にさらにバイアス回路２０を設け、半導体レーザ４
に定電流源２１から所定のバイアス電流を流し、半導体
レーザ４の立上りを向上させるようにしても良い。ま
た、駆動部２の遅延線１２として同軸線の長さを可変に
できるスタブチューナを用いても良い。この場合には、
超短パルス電圧が半導体レーザ４に加わってから極性の
反転した超短パルス電圧が半導体レーザ４に加わるまで
の時間を可変にできて。第６図に示すように、注入電流
Ｉ１から流入電流Ｉ２までの時間Ｔｄを調整することが
できる。
部２にさらにバイアス回路２０を設け、半導体レーザ４
に定電流源２１から所定のバイアス電流を流し、半導体
レーザ４の立上りを向上させるようにしても良い。ま
た、駆動部２の遅延線１２として同軸線の長さを可変に
できるスタブチューナを用いても良い。この場合には、
超短パルス電圧が半導体レーザ４に加わってから極性の
反転した超短パルス電圧が半導体レーザ４に加わるまで
の時間を可変にできて。第６図に示すように、注入電流
Ｉ１から流入電流Ｉ２までの時間Ｔｄを調整することが
できる。
さらに上述した実施例において順方向のバイアス電流Ｉ
ｆ、あるいは注入電流Ｉ１，Ｉ２の大きさも調整可能に
することができる。
ｆ、あるいは注入電流Ｉ１，Ｉ２の大きさも調整可能に
することができる。
以上に説明したように、本発明によれば、直流電圧にパ
ルス電圧を重畳させた入力電圧を誘導手段を介してステ
ップリカバリダイオードに加えて超短パルス電圧に修正
し、この超短パルス電圧を光源に印加するとともに超短
パルスを遅延手段によって遅らせて極性を反転させて光
源に印加するようにしているので、単一の超短光パルス
から数１０ＭＨｚの繰返し周波数の超短光パルスまでの
広い周波数範囲にわたる任意の周波数の超短光パルスを
周波数により波形が変形することなく安定して光源から
発生させることができる。
ルス電圧を重畳させた入力電圧を誘導手段を介してステ
ップリカバリダイオードに加えて超短パルス電圧に修正
し、この超短パルス電圧を光源に印加するとともに超短
パルスを遅延手段によって遅らせて極性を反転させて光
源に印加するようにしているので、単一の超短光パルス
から数１０ＭＨｚの繰返し周波数の超短光パルスまでの
広い周波数範囲にわたる任意の周波数の超短光パルスを
周波数により波形が変形することなく安定して光源から
発生させることができる。
第１図は本発明に係る光源駆動装置の一実施例の構成
図、第２図(a)乃至(d)はそれぞれ入力電圧，ステップリ
カバリダイオードに流れる電流，出力電圧，注入電流の
タイムチャート，第３図(a)乃至(c)は半導体レーザの緩
和振動を説明するための図、第４図は本発明による光源
駆動装置で半導体レーザを駆動することによって半導体
レーザから発生した光パルスを実際に測定した結果を示
す図、第５図は第１図に示す光源駆動装置の駆動部にさ
らにバイアス回路を設けた状態を示す図、第６図は半導
体レーザの注入電流Ｉ１，２の期間Ｔｄの調整を説明す
るための図、第７図はコムジェネレータによる光源駆動
装置、第８図は２つのステップリカバリダイオードを用
いた光源駆動装置、第９図(a)は第８図の光源駆動装置
に加わる入力電圧Ｖｃを示す図、第９図(b)は第９図(a)
の入力電圧Ｖｃが加わったときのステップリカバリダイ
オードの印加電圧Ｖｇを示す図である。 １……入力電圧発生部、２……電圧修正部、 ３……駆動部、４……光源、 ５……パルス電圧発生手段、 ６……直流電圧発生手段、７……誘導手段、 ８……ステップリカバリダイオード、 １２……遅延手段、Ｖｉ……入力電圧、 Ｖｐ……パルス電圧、Ｖｆ……直流電圧、 ΔＶ……電位差、 Ｖｉ……出力電圧（超短パルス電圧）、 Ｉｆ……順方向電流、Ｉｒ……逆方向電流、 Ｔｏ……遅延時間、Ｔｓ……導通期間、 Ｌ……インダクタンス、ＩＬＤ……注入電流
図、第２図(a)乃至(d)はそれぞれ入力電圧，ステップリ
カバリダイオードに流れる電流，出力電圧，注入電流の
タイムチャート，第３図(a)乃至(c)は半導体レーザの緩
和振動を説明するための図、第４図は本発明による光源
駆動装置で半導体レーザを駆動することによって半導体
レーザから発生した光パルスを実際に測定した結果を示
す図、第５図は第１図に示す光源駆動装置の駆動部にさ
らにバイアス回路を設けた状態を示す図、第６図は半導
体レーザの注入電流Ｉ１，２の期間Ｔｄの調整を説明す
るための図、第７図はコムジェネレータによる光源駆動
装置、第８図は２つのステップリカバリダイオードを用
いた光源駆動装置、第９図(a)は第８図の光源駆動装置
に加わる入力電圧Ｖｃを示す図、第９図(b)は第９図(a)
の入力電圧Ｖｃが加わったときのステップリカバリダイ
オードの印加電圧Ｖｇを示す図である。 １……入力電圧発生部、２……電圧修正部、 ３……駆動部、４……光源、 ５……パルス電圧発生手段、 ６……直流電圧発生手段、７……誘導手段、 ８……ステップリカバリダイオード、 １２……遅延手段、Ｖｉ……入力電圧、 Ｖｐ……パルス電圧、Ｖｆ……直流電圧、 ΔＶ……電位差、 Ｖｉ……出力電圧（超短パルス電圧）、 Ｉｆ……順方向電流、Ｉｒ……逆方向電流、 Ｔｏ……遅延時間、Ｔｓ……導通期間、 Ｌ……インダクタンス、ＩＬＤ……注入電流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/04 10/06
Claims (1)
- 【請求項１】所定の直流電圧にパルス電圧を重畳させた
入力電圧を発生する入力電圧発生部と、誘導手段および
ステップリカバリダイオードを有する電圧修正部と、遅
延手段を有する駆動部とを備え、前記電圧修正部は入力
電圧を誘導手段を介しステップリカバリダイオードに加
えて超短パルス電圧に修正し、前記駆動部は前記電圧修
正部からの超短パルス電圧を光源に印加するとともに超
短パルス電圧を遅延手段により遅らせ極性を反転させて
光源に印加するようになっていることを特徴とする光源
駆動装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63110750A JPH0666498B2 (ja) | 1988-05-07 | 1988-05-07 | 光源駆動装置 |
| US07/347,375 US4928248A (en) | 1988-05-07 | 1989-05-03 | Light source driving device |
| GB8910304A GB2219149B (en) | 1988-05-07 | 1989-05-05 | Light source driving device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63110750A JPH0666498B2 (ja) | 1988-05-07 | 1988-05-07 | 光源駆動装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01281782A JPH01281782A (ja) | 1989-11-13 |
| JPH0666498B2 true JPH0666498B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=14543606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63110750A Expired - Fee Related JPH0666498B2 (ja) | 1988-05-07 | 1988-05-07 | 光源駆動装置 |
Country Status (3)
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|---|---|
| US (1) | US4928248A (ja) |
| JP (1) | JPH0666498B2 (ja) |
| GB (1) | GB2219149B (ja) |
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1988
- 1988-05-07 JP JP63110750A patent/JPH0666498B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-05-03 US US07/347,375 patent/US4928248A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-05 GB GB8910304A patent/GB2219149B/en not_active Expired - Fee Related
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| GB2219149A (en) | 1989-11-29 |
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