JPH07109911B2 - 光源駆動装置 - Google Patents
光源駆動装置Info
- Publication number
- JPH07109911B2 JPH07109911B2 JP1153704A JP15370489A JPH07109911B2 JP H07109911 B2 JPH07109911 B2 JP H07109911B2 JP 1153704 A JP1153704 A JP 1153704A JP 15370489 A JP15370489 A JP 15370489A JP H07109911 B2 JPH07109911 B2 JP H07109911B2
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- JP
- Japan
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- voltage
- sine wave
- recovery diode
- step recovery
- light source
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体発光素子、特に半導体レーザ（レーザ
ダイオード:LD）の光源駆動装置であり、任意の繰り返
し周波数で数10ピコ秒の超短パルスレーザ光を出力させ
るための光源駆動装置に関するものである。
ダイオード:LD）の光源駆動装置であり、任意の繰り返
し周波数で数10ピコ秒の超短パルスレーザ光を出力させ
るための光源駆動装置に関するものである。
半導体レーザから数10ピコ秒の短パルスレーザ光を得る
には数100ピコ秒の電気パルスを印加する必要がある。
には数100ピコ秒の電気パルスを印加する必要がある。
このような電気パルスを得る装置として、アバランシェ
トランジスタのアバランシェ降伏を利用したものやコム
ジェネレータを用いたものなどがある。
トランジスタのアバランシェ降伏を利用したものやコム
ジェネレータを用いたものなどがある。
前者の装置は、アバランシェ降伏の復帰時間及び高圧の
充電時間により、繰り返し周波数が100KHz程度に制限さ
れてしまう。また、後者の装置は、1GHz以上の繰り返し
周波数を得ることが可能であるが、共振回路が用いられ
ているため、繰り返し周波数を可変にすることができな
い。
充電時間により、繰り返し周波数が100KHz程度に制限さ
れてしまう。また、後者の装置は、1GHz以上の繰り返し
周波数を得ることが可能であるが、共振回路が用いられ
ているため、繰り返し周波数を可変にすることができな
い。
本発明の課題は、このような問題点を解消することにあ
る。
る。
上記課題を解決するために、本発明の光源駆動装置は、
一端が基準電圧源に接続され他端が誘導手段に接続され
たステップリカバリダイオードを有し、前記誘導手段の
他端から入力した正弦波電圧の波形を急峻な電圧変化を
有する波形に修正して出力する電圧修正手段と、この電
圧修正手段の出力電圧の急峻な変化を超短のパルスとし
て抽出し、駆動すべき半導体レーザに与える微分手段と
を備えたものである。
一端が基準電圧源に接続され他端が誘導手段に接続され
たステップリカバリダイオードを有し、前記誘導手段の
他端から入力した正弦波電圧の波形を急峻な電圧変化を
有する波形に修正して出力する電圧修正手段と、この電
圧修正手段の出力電圧の急峻な変化を超短のパルスとし
て抽出し、駆動すべき半導体レーザに与える微分手段と
を備えたものである。
電圧修正手段に正弦波が与えられると、一周期毎にステ
ップリカバリダイオードの導通と逆電流の遮断が繰り返
される。そして、ステップリカバリダイオードの逆電流
急峻遮断特性によって遮断時に誘導手段に高い電圧が誘
起され、急峻な電圧変化が得られる。この電圧変化は微
分手段によって短い電気パルスに変換され、半導体レー
ザに与えられる。繰り返し周波数は、入力される正弦波
周波数に一致している。したがって、入力される正弦波
の周波数を変化させれば、それに応じた繰り返し周波数
を持つ短パルスレーザ光が得られる。なお、正弦波は、
通常数MHz〜数100MHzまでの任意の周波数を比較的容易
に得ることができる。
ップリカバリダイオードの導通と逆電流の遮断が繰り返
される。そして、ステップリカバリダイオードの逆電流
急峻遮断特性によって遮断時に誘導手段に高い電圧が誘
起され、急峻な電圧変化が得られる。この電圧変化は微
分手段によって短い電気パルスに変換され、半導体レー
ザに与えられる。繰り返し周波数は、入力される正弦波
周波数に一致している。したがって、入力される正弦波
の周波数を変化させれば、それに応じた繰り返し周波数
を持つ短パルスレーザ光が得られる。なお、正弦波は、
通常数MHz〜数100MHzまでの任意の周波数を比較的容易
に得ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
正弦波電圧発生手段１は、正弦波発生器11とアンプ12と
から構成されており、所望の振幅の正弦波電圧Viを出力
する手段である。正弦波発生器11は10MHz〜200MHz程度
の任意の正弦波を出力することが可能である。電圧修正
手段２は、正弦波発生手段11からの正弦波電圧Viの波形
を修正して一周期毎に急峻な電圧変化を有する波形に
し、電圧V0として出力する手段であり、インダクタ３、
ステップリカバリダイオード４、可変電圧源５およびコ
ンデンサ６を備えている。ステップリカバリダイオード
４のアノードにインダクタ３の一端が接続され、カソー
ドに可変電圧源５の正極側が接続されている。インダク
タ３のインダクタンスはＬであり、その他端は入力端子
として正弦波発生手段１の出力端子に接続されている。
可変電圧源５はステップリカバリダイオード４のカソー
ドの電位をVBに固定するために設けられており、可変電
圧源５の負極側は接地されている。ステップリカバリダ
イオード４と可変電圧源５との接続点には一端が接地さ
れたコンデンサ６が接続され、これによってステップリ
カバリダイオード４のカソードは交流的に接地されてい
る。このように構成された電圧修正手段２の出力電圧V0
は、インダクタ３とステップリカバリダイオード４の接
続点の電圧として与えられる。
から構成されており、所望の振幅の正弦波電圧Viを出力
する手段である。正弦波発生器11は10MHz〜200MHz程度
の任意の正弦波を出力することが可能である。電圧修正
手段２は、正弦波発生手段11からの正弦波電圧Viの波形
を修正して一周期毎に急峻な電圧変化を有する波形に
し、電圧V0として出力する手段であり、インダクタ３、
ステップリカバリダイオード４、可変電圧源５およびコ
ンデンサ６を備えている。ステップリカバリダイオード
４のアノードにインダクタ３の一端が接続され、カソー
ドに可変電圧源５の正極側が接続されている。インダク
タ３のインダクタンスはＬであり、その他端は入力端子
として正弦波発生手段１の出力端子に接続されている。
可変電圧源５はステップリカバリダイオード４のカソー
ドの電位をVBに固定するために設けられており、可変電
圧源５の負極側は接地されている。ステップリカバリダ
イオード４と可変電圧源５との接続点には一端が接地さ
れたコンデンサ６が接続され、これによってステップリ
カバリダイオード４のカソードは交流的に接地されてい
る。このように構成された電圧修正手段２の出力電圧V0
は、インダクタ３とステップリカバリダイオード４の接
続点の電圧として与えられる。
ここで、本実施例で重要な役割をはたすステップリカバ
リダイオード４の動作について説明する。一般にダイオ
ードに順方向電流Ifを流した状態で、逆方向電圧を印加
して遮断しようしても、蓄積電荷が残っている間は逆方
向も低インピーダンスで逆電流Irが流れる。ダイオード
が逆方向に導通している時間Tsは、 Ts＝τ・If/Ir …（１） で表される。ここに、τは少数キャリアの寿命時間であ
る。通常のダイオードはこのTsが小さくなるように作ら
れるのであるが、ステップリカバリダイオード４は、Ts
が長くてよいからTsの終端において逆電流Irが数100ピ
コ秒程度の極めて短い遷移時間で消滅するように作られ
たものである。本実施例装置もこのステップリカバリダ
イオード４の逆電流急峻遮断特性を利用するものであ
る。
リダイオード４の動作について説明する。一般にダイオ
ードに順方向電流Ifを流した状態で、逆方向電圧を印加
して遮断しようしても、蓄積電荷が残っている間は逆方
向も低インピーダンスで逆電流Irが流れる。ダイオード
が逆方向に導通している時間Tsは、 Ts＝τ・If/Ir …（１） で表される。ここに、τは少数キャリアの寿命時間であ
る。通常のダイオードはこのTsが小さくなるように作ら
れるのであるが、ステップリカバリダイオード４は、Ts
が長くてよいからTsの終端において逆電流Irが数100ピ
コ秒程度の極めて短い遷移時間で消滅するように作られ
たものである。本実施例装置もこのステップリカバリダ
イオード４の逆電流急峻遮断特性を利用するものであ
る。
電圧修正手段２の出力端子となるインダクタ３とステッ
プリカバリダイオード４の接続点には、可変コンデンサ
７の一端が接続されている。可変コンデンサ７の他端に
は半導体レーザ９のアノードが接続されており、半導体
レーザ９のカソードは接地されている。なお、半導体レ
ーザ９のアノードにはバイアス電流源10および保護用ダ
イオード８が接続されている。保護用ダイオード８は半
導体レーザ９に逆電圧が印加されないように設けられた
ものである。バイアス電流源10は、第３図に示すよう
に、半導体レーザ９が注入電流に対して光出力が急に増
大する点（その時の電流値をしきい値電流という）を有
することから、半導体レーザ９に予めバイアス電流を与
え、発光の立ち上がりを向上させるために設けられたも
のである。
プリカバリダイオード４の接続点には、可変コンデンサ
７の一端が接続されている。可変コンデンサ７の他端に
は半導体レーザ９のアノードが接続されており、半導体
レーザ９のカソードは接地されている。なお、半導体レ
ーザ９のアノードにはバイアス電流源10および保護用ダ
イオード８が接続されている。保護用ダイオード８は半
導体レーザ９に逆電圧が印加されないように設けられた
ものである。バイアス電流源10は、第３図に示すよう
に、半導体レーザ９が注入電流に対して光出力が急に増
大する点（その時の電流値をしきい値電流という）を有
することから、半導体レーザ９に予めバイアス電流を与
え、発光の立ち上がりを向上させるために設けられたも
のである。
つぎに、本実施例の動作を第２図の波形図を用いて説明
する。
する。
正弦波発生手段１からは、第２図（Ａ）に示すような所
定振幅の正弦波電圧Viが出力される。この正弦波電圧Vi
は、インダクタ３を介してステップリカバリダイオード
４のアノードに印加される。ステップリカバリタイオー
ド４のカソードの電位は可変電圧源５によってVBに保持
されているので、正弦波電圧ViがVB以上になると（時刻
t1）ステップリカバリダイオード４は導通状態となり、
第２図（Ｂ）に示すようにステップリカバリダイオード
４に対して順方向に電流ISRDが流れる。その後、正弦波
電圧ViがVB以下になっても（時刻t2）、前述したように
ステップリカバリダイオード４には期間tsの間逆方向電
流が流れる。そして、期間tsの終端すなわち時刻t3にな
ると、ステップリカバリダイオード４が持つ特性により
逆方向電流が急峻に遮断される。
定振幅の正弦波電圧Viが出力される。この正弦波電圧Vi
は、インダクタ３を介してステップリカバリダイオード
４のアノードに印加される。ステップリカバリタイオー
ド４のカソードの電位は可変電圧源５によってVBに保持
されているので、正弦波電圧ViがVB以上になると（時刻
t1）ステップリカバリダイオード４は導通状態となり、
第２図（Ｂ）に示すようにステップリカバリダイオード
４に対して順方向に電流ISRDが流れる。その後、正弦波
電圧ViがVB以下になっても（時刻t2）、前述したように
ステップリカバリダイオード４には期間tsの間逆方向電
流が流れる。そして、期間tsの終端すなわち時刻t3にな
ると、ステップリカバリダイオード４が持つ特性により
逆方向電流が急峻に遮断される。
このような電流ISRDの動きに伴って、電圧修正手段２の
出力電圧V0であるステップリカバリダイオード４のアノ
ード電位は第２図（Ｃ）のようになる。すなわち、時刻
t1まではステップリカバリダイオード４が非導通である
ので正弦波電圧Viがそのまま現われ、時刻t1を経過した
後ステップリカバリダイオード４が導通状態となること
により、電圧値はVBとなる。そして、時刻t3においてス
テップリカバリダイオード４に対して逆方向の電流ISRD
が遮断されるとインダクタ３が−Ｌ・dIr/dtなる電圧を
誘起し、出力電圧V0がVBから負に急峻に立ち下がる。そ
の後は、正弦波電圧ViがVBを再び越えるまでステップリ
カバリダイオード４は非導通状態が保持されるので、V0
にはViの波形がそのまま現われる。以後、この動作は正
弦波電圧Viの一周期毎に繰り返される。
出力電圧V0であるステップリカバリダイオード４のアノ
ード電位は第２図（Ｃ）のようになる。すなわち、時刻
t1まではステップリカバリダイオード４が非導通である
ので正弦波電圧Viがそのまま現われ、時刻t1を経過した
後ステップリカバリダイオード４が導通状態となること
により、電圧値はVBとなる。そして、時刻t3においてス
テップリカバリダイオード４に対して逆方向の電流ISRD
が遮断されるとインダクタ３が−Ｌ・dIr/dtなる電圧を
誘起し、出力電圧V0がVBから負に急峻に立ち下がる。そ
の後は、正弦波電圧ViがVBを再び越えるまでステップリ
カバリダイオード４は非導通状態が保持されるので、V0
にはViの波形がそのまま現われる。以後、この動作は正
弦波電圧Viの一周期毎に繰り返される。
このようにして得られた電圧V0は、適当な容量に調整さ
れた可変コンデンサ７を通ることにより微分され、第２
図（Ｄ）に示すような波形の電圧VLDが可変コンデンサ
７から出力される。電圧修正手段２で急峻な電圧に修正
された部分は、これによりパルス幅200ピコ秒程度の短
パルスとなり半導体レーザ９に印加される。半導体レー
ザ９は可変コンデンサ７からのパルスによって、第２図
（Ｅ）に示すようにパルス幅が30ピコ秒程度のレーザー
パルスを出力する。半導体レーザ９のパルスレーザ光の
パルス幅が印加電圧のパルス幅よりも短くなるのは、半
導体レーザ９が第３図に示すような電流−光出力特性を
持つからである。同図から判るように、バイアス電流源
10によるバイアス電流IBを調整することにより、パルス
レーザ光のパルス幅をある程度制御することができる。
れた可変コンデンサ７を通ることにより微分され、第２
図（Ｄ）に示すような波形の電圧VLDが可変コンデンサ
７から出力される。電圧修正手段２で急峻な電圧に修正
された部分は、これによりパルス幅200ピコ秒程度の短
パルスとなり半導体レーザ９に印加される。半導体レー
ザ９は可変コンデンサ７からのパルスによって、第２図
（Ｅ）に示すようにパルス幅が30ピコ秒程度のレーザー
パルスを出力する。半導体レーザ９のパルスレーザ光の
パルス幅が印加電圧のパルス幅よりも短くなるのは、半
導体レーザ９が第３図に示すような電流−光出力特性を
持つからである。同図から判るように、バイアス電流源
10によるバイアス電流IBを調整することにより、パルス
レーザ光のパルス幅をある程度制御することができる。
なお、入力される正弦波周波数によって半導体レーザに
印加される電気パルスの出力値が異なりパルスレーザ光
の強度が変化することもあり得るが、バイアス電流源10
によるバイアス電流IBまたは正弦波発生手段１が出力す
る正弦波電圧の振幅を可変することによって、パルスレ
ーザ光強度を調整することが可能である。したがって、
出力を適当にフィードバックさせれば、周波数変化に対
するパルスレーザ光強度を容易に安定化させることがで
きる。
印加される電気パルスの出力値が異なりパルスレーザ光
の強度が変化することもあり得るが、バイアス電流源10
によるバイアス電流IBまたは正弦波発生手段１が出力す
る正弦波電圧の振幅を可変することによって、パルスレ
ーザ光強度を調整することが可能である。したがって、
出力を適当にフィードバックさせれば、周波数変化に対
するパルスレーザ光強度を容易に安定化させることがで
きる。
以上説明したように、本発明の光源駆動装置を用いて半
導体レーザを駆動すれば、繰り返し周波数を数MHz〜数1
00MHzの範囲で可変できる数10ピコ秒の短パルスレーザ
光を容易に且つ安定に発生させることができる。
導体レーザを駆動すれば、繰り返し周波数を数MHz〜数1
00MHzの範囲で可変できる数10ピコ秒の短パルスレーザ
光を容易に且つ安定に発生させることができる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
その動作波形図、第３図は半導体レーザの電流−光出力
特性を示す図である。 １……正弦波発生手段、２……電圧修正手段、３……イ
ンダクタ、４……ステップリカバリダイオード、５……
可変電圧源、７……可変コンデンサ、９……半導体レー
ザ。
その動作波形図、第３図は半導体レーザの電流−光出力
特性を示す図である。 １……正弦波発生手段、２……電圧修正手段、３……イ
ンダクタ、４……ステップリカバリダイオード、５……
可変電圧源、７……可変コンデンサ、９……半導体レー
ザ。
Claims (2)
- 【請求項１】一端が基準電圧源に接続され他端が誘導手
段に接続されたステップリカバリダイオードを有し、前
記誘導手段の他端から入力した正弦波電圧の波形を急峻
な電圧変化を有する波形に修正して出力する電圧修正手
段と、 この電圧修正手段の出力電圧の急峻な変化を短波長のパ
ルスとして抽出し、駆動すべき半導体発光素子に与える
微分手段と を有する光源駆動装置。 - 【請求項２】前記微分手段に接続される半導体発光素子
はバイアス電流が与えられているものである請求項１記
載の光源駆動装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1153704A JPH07109911B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 光源駆動装置 |
| GB9012031A GB2234851B (en) | 1989-06-16 | 1990-05-30 | Light source drive device |
| US07/530,744 US5062113A (en) | 1989-06-16 | 1990-05-30 | Light source drive device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1153704A JPH07109911B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 光源駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0319384A JPH0319384A (ja) | 1991-01-28 |
| JPH07109911B2 true JPH07109911B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=15568285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1153704A Expired - Fee Related JPH07109911B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 光源駆動装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5062113A (ja) |
| JP (1) | JPH07109911B2 (ja) |
| GB (1) | GB2234851B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2988380A2 (en) | 2014-08-22 | 2016-02-24 | Kabushiki Kaisha TOPCON | Light emitting device |
| EP2988379A2 (en) | 2014-08-22 | 2016-02-24 | Kabushiki Kaisha TOPCON | Method for adjusting light emitting device |
| US10277006B2 (en) | 2015-04-30 | 2019-04-30 | Topcon Corporation | Light-emitting device and distance measurement device |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2914586B2 (ja) * | 1990-12-12 | 1999-07-05 | 株式会社アドバンテスト | 発振器及びこの発振器を利用した光周波数測定装置 |
| JPH0795610B2 (ja) * | 1991-01-17 | 1995-10-11 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | レーザ駆動装置及び光ディスク駆動装置 |
| JP3406499B2 (ja) * | 1997-11-19 | 2003-05-12 | 安藤電気株式会社 | 電気光学サンプリングオシロスコープ |
| US6433720B1 (en) | 2001-03-06 | 2002-08-13 | Furaxa, Inc. | Methods, apparatuses, and systems for sampling or pulse generation |
| US6642878B2 (en) * | 2001-06-06 | 2003-11-04 | Furaxa, Inc. | Methods and apparatuses for multiple sampling and multiple pulse generation |
| JP5064727B2 (ja) * | 2005-06-21 | 2012-10-31 | 古河電気工業株式会社 | パルス光源およびパルス発生方法 |
| US20070009267A1 (en) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Crews Darren S | Driving a laser using an electrical link driver |
| JP2008177219A (ja) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Advantest Corp | 光パルス発生器、半導体レーザモジュールおよび半導体レーザ駆動装置 |
| US7873085B2 (en) * | 2007-10-23 | 2011-01-18 | Andrei Babushkin | Method and device for controlling optical output of laser diode |
| US20140063593A1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | Martin Ole Berendt | Capacitor discharge pulse drive circuit with fast recovery |
| GB201521214D0 (en) | 2015-12-01 | 2016-01-13 | Spi Lasers Uk Ltd | Apparatus for providing optical radiation |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3614447A (en) * | 1969-06-16 | 1971-10-19 | Bell Telephone Labor Inc | Method for modulating semiconductor lasers |
| US4736380A (en) * | 1986-04-30 | 1988-04-05 | Tektronix, Inc. | Laser diode driver |
| JPH0666498B2 (ja) * | 1988-05-07 | 1994-08-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光源駆動装置 |
-
1989
- 1989-06-16 JP JP1153704A patent/JPH07109911B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-05-30 GB GB9012031A patent/GB2234851B/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-05-30 US US07/530,744 patent/US5062113A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2988380A2 (en) | 2014-08-22 | 2016-02-24 | Kabushiki Kaisha TOPCON | Light emitting device |
| EP2988379A2 (en) | 2014-08-22 | 2016-02-24 | Kabushiki Kaisha TOPCON | Method for adjusting light emitting device |
| JP2016046374A (ja) * | 2014-08-22 | 2016-04-04 | 株式会社トプコン | 発光装置 |
| US10277006B2 (en) | 2015-04-30 | 2019-04-30 | Topcon Corporation | Light-emitting device and distance measurement device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2234851A (en) | 1991-02-13 |
| GB9012031D0 (en) | 1990-07-18 |
| GB2234851B (en) | 1993-10-13 |
| JPH0319384A (ja) | 1991-01-28 |
| US5062113A (en) | 1991-10-29 |
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|---|---|---|
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