JPH0722562U

JPH0722562U - 半導体レーザ制御回路

Info

Publication number: JPH0722562U
Application number: JP5209193U
Authority: JP
Inventors: 邦夫近藤
Original assignee: フオスター電機株式会社
Priority date: 1993-09-27
Filing date: 1993-09-27
Publication date: 1995-04-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】光出力制御信号に対する応答速度を犠牲にす
ることなく、半導体レーザのオン時には半導体レーザを
スロースタートさせると共に、オフ時には速やかにオフ
させて半導体レーザを保護する。【構成】光出力検出手段の出力信号が一定値になるよ
うに、前記駆動電流制御手段の制御入力部に制御信号を
与えて、半導体レーザ駆動時の光出力を安定させる半導
体レーザ制御回路において、半導体レーザ２の発光をオ
ン／オフするための駆動信号を受け、発光のオンは所定
の時定数に基づいて行われ、発光のオフはオンの時定数
より小さい時定数に基づいて行われるように駆動信号に
遅延を与える時定数回路４と、駆動電流制御手段１の制
御入力部と、この制御入力部に半導体レーザ２への駆動
電流が零になるような電圧を供給可能な点との間に接続
され、その抵抗値が、前記時定数回路４を介して入力さ
れた駆動信号の値に応じて変化するスイッチング手段３
とを設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は半導体レーザ制御回路に関し、更に詳しくは、光学情報記録再生装置に好適な半導体レーザ制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図７は半導体レーザの光出力を制御するための光出力制御回路の要部の構成例を示す構成図である。この図において、１は半導体レーザを駆動するための駆動電流制御手段としての電流制御トランジスタ、２は上記電流制御トランジスタ１により光出力が制御される半導体レーザ、３は半導体レーザ２をオン／オフ制御するためのトランジスタで構成されたスイッチング素子、４はスロースタータ回路としての時定数回路である。

【０００３】また、図８は光出力制御回路の全体構成を示すブロック図である。この図において、５は半導体レーザ２の光出力を制御するための光出力制御部、６は半導体レーザ２の光出力を受けるフォトダイオード等の光検出器、７は光検出器６の検出結果を基に光出力制御部５に制御信号を与えるモニタ回路である。

【０００４】このような光出力制御回路において、時定数回路４は、電源投入時あるいは半導体レーザ２をオフからオンに切換えたとき半導体レーザ２の駆動電流の立ち上がりを緩やかなものに（スロースタート）することで半導体レーザ２を保護する回路である。

【０００５】また、図９は従来の光出力制御回路の具体的回路構成を示す回路図である。半導体レーザ２の光出力は半導体レーザ２に内蔵されたｐｉｎフォトダイオード９で検知される。そして、ｐｉｎフォトダイオード９で検知された光出力に応じた電圧が抵抗１０及び抵抗１１に発生する。この抵抗１０及び抵抗１１に発生した電圧とツェナダイオード（基準電圧源）１２の基準電圧とがトランジスタ１３で比較され、これらの差分がトランジスタ１３のコレクタ電流になる。従って、このトランジスタ１３のコレクタ電流で、電流制御トランジスタ１のベース電圧を制御することにより、半導体レーザ２の光出力は一定になる。尚、この回路図において、コンデンサ８が時定数回路４を構成している。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記した従来の光出力制御回路では、駆動電流制御手段としての電流制御トランジスタ１の入力に直接時定数回路４が配置されているために、光出力制御部５からの制御入力に対する応答速度が遅いという欠点がある。

【０００７】このような問題を解決するために、本件出願人は実願昭６３−１４９２７７号にて高速応答性を犠牲にすることなく、電源投入時等に半導体レーザを保護することが可能な光出力制御回路を提案している。

【０００８】図１０は本件出願人が上記の出願にて提案した光出力制御回路の構成を示す構成図である。この図１０の構成において図７と異なるところは、時定数回路４が半導体レーザ２をオン／オフ制御するためのスイッチング素子３の入力であるベース端子に接続されているところである。

【０００９】半導体レーザのオン／オフの駆動信号は時定数回路４を通過した後、スイッチング素子３を駆動する。そして、このスイッング素子３がオン状態になりエミッタ電流が流れると、電流制御トランジスタ１のベース電圧がさがりエミッタ電流も流れなくなる。この為、半導体レーザ２にも電流が流れない。スイッチング素子３がオフ状態になりにエミッタ電流が流れなくなると、電流制御トランジスタ１のベース電圧が上昇しエミッタ電流も流れ始まる。この為、半導体レーザ２にも電流が流れるようになる。このようにして、時定数回路４の入力により、半導体レーザ２の電流がスイッチング制御される。また、電流制御トランジスタ１のベースに印加される光出力制御信号により、半導体レーザ２に流れる電流値が変化し、光出力も対応して変化する。

【００１０】このようにすることで、光出力制御部５からの制御信号は時定数回路４の影響を受けず、光出力の制御の応答速度が改善される。すなわち、スロースタートと光出力制御の高速応答性が両立し、結果として高周波駆動にも適することになる。

【００１１】この場合の問題として、オンとオフとの時定数に差を設けておらず、スロースタートは実現できるが、発光停止もゆっくりしたものとなる。すなわち、半導体レーザの発光を速やかに停止させることができず、発光停止のために必要以上の時間がかかることになる。特に、読み出しのみならず書き込みを行うような光ディスク装置や高出力の半導体レーザを用いる装置の半導体レーザの光出力制御では、光パワーが大きいために発光停止は速やかに行われる必要がある。

【００１２】本考案は上記した問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、光出力制御信号に対する高速応答性を犠牲にすることなく、半導体レーザのオン時及びオフ時のそれぞれで半導体レーザを保護することが可能な半導体レーザ制御回路を実現することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

上記した課題は、制御入力部に与えられる制御信号に応じて半導体レーザへ供給する駆動電流を増減することが可能な駆動電流制御手段と、前記半導体レーザの光出力に応じた信号を発生する光出力検出手段とを備え、前記光出力検出手段の出力信号が一定値になるように、前記駆動電流制御手段の制御入力部に制御信号を与えて、半導体レーザ駆動時の光出力を安定させる半導体レーザ制御回路において、前記半導体レーザの発光をオン／オフするための駆動信号を受け、発光のオンは所定の時定数に基づいて行われ、発光のオフはオンの時定数より小さい時定数に基づいて行われるように駆動信号に遅延を与える時定数回路と、前記駆動電流制御手段の制御入力部と、この制御入力部に半導体レーザへの駆動電流が零になるような電圧を供給可能な点との間に接続され、その抵抗値が、前記時定数回路を介して入力された駆動信号の値に応じて変化するスイッチング手段とを設けたことを特徴とする半導体レーザ制御回路により解決される。

【００１４】

【作用】

半導体レーザのオン／オフは時定数回路を介して行われる。ここで、オンは所定の時定数に基づいてスロースタートにより行われ、オフはオンの時定数より小さい時定数に基づいて速やかに行われる。これにより、スロースタートによるオン時の保護と、速やかなオフによるオフ時の保護とが両立する。

【００１５】また、半導体レーザの駆動電流の制御は時定数回路を介さずに行われる。このため、光出力制御信号に対する応答速度が犠牲にされることはない。

【００１６】

【実施例】

以下、図面を参照して、本考案の実施例を詳細に説明する。図１は本考案の一実施例の構成例を示す構成図である。この図において、図１０と同一物には同一番号を付す。この図において図１０と異なるところは、時定数回路４が、オンの時定数とオフの時定数とで異なるように構成されているところである。

【００１７】まず、半導体レーザの発光停止状態について考える。電源電圧Ｖccが供給されている状態で、ＬＤオン／オフ駆動信号はオフ状態のＬレベルである。これにより、スイッチング手段３がオン状態になっており、エミッタ−コレクタ間は導通状態になっている。このため、電流制御トランジスタ１のベース電圧は略ＶEEに等しくなっており、この電流制御トランジスタ１のエミッタ電流は流れておらず、半導体レーザにも電流が流れていない状態になっている。従って、電流制御トランジスタ１のベース（制御入力部）に印加される光出力制御信号が存在していても、半導体レーザ２は発光することはない。

【００１８】次に、発光開始時点を考える。ここで、ＬＤオン／オフ駆動信号がオン状態のＨレベルになる。すると、スイッチング素子３がオフ状態になり、電流制御トランジスタ１のベース電圧が上昇しエミッタ電流も流れ始まる。この為、半導体レーザ２にも電流が流れるようになる。これにより、電流制御トランジスタ１のベース（制御入力部）に印加される光出力制御信号により、半導体レーザ２に流れる電流値が変化し、光出力も対応して変化する。

【００１９】ここで、スイッチング手段３に接続された時定数回路４の抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１によって決定される時定数τ1 に従って、スイッチング素子３のベース電位は徐々に上昇するため、スイッチング素子３はオン状態からオフ状態に徐々に抵抗値が変化する。この結果、電流制御トランジスタ１のベース電位も徐々に上昇するため、半導体レーザ２の駆動電流の立ち上がりを緩やかなもの（スロースタート）になり、結果として半導体レーザ２を保護することができる。

【００２０】次に、発光停止時点を考える。ここで、ＬＤオン／オフ駆動信号がオン状態のＨレベルからオフ状態のＬレベルになる。すると、スイッチング素子３がオフ状態からオン状態に変化し、電流制御トランジスタ１のベース電圧が下降しエミッタ電流も流れなくなる。この為、半導体レーザ２に流れる電流値が減少し、発光が停止する。

【００２１】ここで、スイッチング手段３に接続された時定数回路４のコンデンサＣ１及びダイオードＤ１の働きにより、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷はダイオードＤ１を介して図外のオン／オフ制御回路の出力部（Ｌレベル＝ＶEEと同電位）に速やかに放電する。従って、スイッチング素子３のベース電位は速やかに下降するため、スイッチング素子３はオフ状態からオン状態に速やかに抵抗値が変化する。実際には、ダイオードＤ１の順方向抵抗値とコンデンサＣ１とで決定される時定数τ2 でスイッチング素子３の時定数が変化する。これにより、電流制御トランジスタ１のベース電位も速やかに下降するため、半導体レーザ２の駆動電流が速やかに停止するようになり、半導体レーザ２を有効に保護することができる。

【００２２】すなわち、このＣ１とＲ１とＤ１とによって定まる時定数τ1 とτ2 とを選択することで、半導体レーザ２の駆動電流の発光開始時の立ち上がりを緩やかなものに（スロースタート）すると共に、発光停止時の立ち下がりを鋭くすることで、半導体レーザ２をオンとオフとの両方で有効に保護することができる。

【００２３】また、このようにすることで、光出力制御部５からの制御信号は時定数回路４の影響を受けず、光出力の制御の応答速度が改善される。すなわち、スロースタートと光出力制御の高速応答性が両立し、結果として高周波駆動にも適することになる。

【００２４】尚、図１に示したトランジスタは、電圧の向き，回路構成などを調整することにより、ＮＰＮ型，ＰＮＰ型のいづれであっても使用することが可能である。そして、半導体レーザ２のアノードに接続するのは、トランジスタのエミッタでもコレクタでも構わない。また、トランジスタの代わりにＦＥＴを使用することも可能である。

【００２５】図２は本考案の第二の実施例の構成を示す構成図である。この図２において図１と同一物には同一番号を付す。この図２において図１と異なるところは、時定数回路４について、オフの時定数を決定するためにダイオードＤ１と抵抗Ｒ２とが直列接続されているところである。これにより、発光を停止させるための時定数τ2 は、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ２とにより決定される。従って図１に示した回路よりτ2 を自由に設定することが可能になる。

【００２６】図３は本考案の第三の実施例の構成を示す構成図である。この図３において図１，図２と同一物には同一番号を付す。この図３において図２と異なるところは、時定数回路４について、抵抗Ｒ１とＲ２とが直列接続されており、抵抗Ｒ１とダイオードＤ１とが並列接続されているところである。これにより、発光を停止させるための時定数τ2 は、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ２とにより決定される。また、発光を開始させるための時定数τ1 は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との合成抵抗と、コンデンサＣ１とにより決定される。尚、時定数τ2 を持たせることでコンデンサＣ１の放電電流を制限し、図示せぬオン／オフ制御回路の出力部も保護することができる。

【００２７】図４は本考案の第四の実施例の構成を示す構成図である。この図４において図１と同一物には同一番号を付す。この図４において図１と異なるところは、スイッチング素子３′にＰＮＰトランジスタを使用したところである。この構成では、ＬＤオン／オフ駆動信号の論理も反転させる必要がある。ここでコンデンサＣ１の充電は抵抗Ｒ１及びスイッチング素子３′のベース−エミッタ間抵抗を経由して行われるが、ベース−エミッタ間抵抗はＲ１より小さく無視することができるため、Ｒ１とＣ１とで時定数が決定される。また、コンデンサＣ１の放電はダイオードＤ１を介して行われる。

【００２８】図５は本考案の第五の実施例の構成を示す構成図である。この図５に示した構成は図２に示した実施例のＮＰＮ型のスイッチング素子３をＰＮＰ型のスイッチング素子３′で置き換えたものである。このため、放電のためのダイオードＤ１と直列に抵抗Ｒ２が接続されている。従って、基本的な動作は図２の実施例と略同じである。

【００２９】図６は本考案の第六の実施例の構成を示す構成図である。この構成では、電流制御トランジスタ１にＮＰＮトランジスタを用い、スイッチング手段３にもＮＰＮトランジスタを用いている。尚、スイッチング手段３は電源Ｖccと制御入力部との間（電流制御トランジスタ１のベース−エミッタ間）に配置している。ＬＤオン／オフ駆動信号の論理は図１〜図３のものと同じであり、基本的動作は図３に示した実施例と同じである。すなわち、時定数回路４について、抵抗Ｒ１とＲ２とが直列接続されており、抵抗Ｒ１とダイオードＤ１とが並列接続されている。これにより、発光を停止させるための時定数τ2 は、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ２とにより決定される。また、発光を開始させるための時定数τ1 は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との合成抵抗と、コンデンサＣ１とにより決定される。

【００３０】以上、半導体レーザのオンは所定の時定数τ1 に基づいてスロースタートにより行われ、オフはオンの時定数τ1 より小さい時定数τ2 に基づいて速やかに行われる。これにより、スロースタートによるオン時の保護と、速やかなオフによるオフ時の保護とが両立する。また、時定数τ1 とτ2 とは、抵抗値を選択することにより自由に設定することが可能になる。このため、何等かの理由により、必要とあらばオフ時の時定数を大きくすることも可能である。

【００３１】

【考案の効果】

以上詳細に説明したように、半導体レーザのオン／オフは、複数の時定数を有する時定数回路を介して行われる。ここで、オンは所定の時定数に基づいてスロースタートにより行われ、オフはオンの時定数より小さい時定数に基づいて速やかに行われる。これにより、スロースタートによるオン時の保護と、速やかなオフによるオフ時の保護とが両立する。

【００３２】従って、光出力制御信号に対する応答速度を犠牲にすることなく、半導体レーザのオン時には半導体レーザをスロースタートさせると共に、オフ時には速やかにオフさせることで半導体レーザを保護することが可能な半導体レーザ制御回路を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の全体の構成を示す構成図で
ある。

【図２】本考案の一実施例の全体の構成を示す構成図で
ある。

【図３】本考案の一実施例の全体の構成を示す構成図で
ある。

【図４】本考案の一実施例の全体の構成を示す構成図で
ある。

【図５】本考案の一実施例の全体の構成を示す構成図で
ある。

【図６】本考案の一実施例の全体の構成を示す構成図で
ある。

【図７】従来における装置の構成を示す説明図である。

【図８】従来における装置の構成を示す説明図である。

【図９】従来における装置の構成を示す説明図である。

【図１０】本件出願の出願人が提案した装置の構成を示
す説明図である。

【符号の説明】

１電流制御トンランジス他２半導体レーザ３スイッチング素子４時定数回路

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】制御入力部に与えられる制御信号に応じ
て半導体レーザ（２）へ供給する駆動電流を増減するこ
とが可能な駆動電流制御手段（１）と、前記半導体レーザ（２）の光出力に応じた信号を発生す
る光出力検出手段とを備え、前記光出力検出手段の出力信号が一定値になるように、
前記駆動電流制御手段（１）の制御入力部に制御信号を
与えて、半導体レーザ駆動時の光出力を安定させる半導
体レーザ制御回路において、前記半導体レーザ（２）の発光をオン／オフするための
駆動信号を受け、発光のオンとオフとは異なる時定数に
基づいて行われるように駆動信号に遅延を与える時定数
回路（４）と、前記駆動電流制御手段（１）の制御入力部と、この制御
入力部に半導体レーザ（２）への駆動電流が零になるよ
うな電圧を供給可能な点との間に接続され、その抵抗値
が、前記時定数回路（４）を介して入力された駆動信号
の値に応じて変化するスイッチング手段（３）と、を設けたことを特徴とする半導体レーザ制御回路。
【請求項２】制御入力部に与えられる制御信号に応じ
て半導体レーザ（２）へ供給する駆動電流を増減するこ
とが可能な駆動電流制御手段（１）と、前記半導体レーザ（２）の光出力に応じた信号を発生す
る光出力検出手段とを備え、前記光出力検出手段の出力信号が一定値になるように、
前記駆動電流制御手段（１）の制御入力部に制御信号を
与えて、半導体レーザ駆動時の光出力を安定させる半導
体レーザ制御回路において、前記半導体レーザ（２）の発光をオン／オフするための
駆動信号を受け、発光のオンは所定の時定数に基づいて
行われ、発光のオフはオンの時定数より小さい時定数に
基づいて行われるように駆動信号に遅延を与える時定数
回路（４）と、前記駆動電流制御手段（１）の制御入力部と、この制御
入力部に半導体レーザ（２）への駆動電流が零になるよ
うな電圧を供給可能な点との間に接続され、その抵抗値
が、前記時定数回路（４）を介して入力された駆動信号
の値に応じて変化するスイッチング手段（３）と、を設けたことを特徴とする半導体レーザ制御回路。
【請求項３】制御入力部に与えられる制御信号に応じ
て半導体レーザ（２）へ供給する駆動電流を増減するこ
とが可能な駆動電流制御手段（１）と、前記半導体レーザ（２）の光出力に応じた信号を発生す
る光出力検出手段とを備え、前記光出力検出手段の出力信号が一定値になるように、
前記駆動電流制御手段（１）の制御入力部に制御信号を
与えて、半導体レーザ駆動時の光出力を安定させる半導
体レーザ制御回路において、前記半導体レーザ（２）の発光をオン／オフするための
駆動信号を受け、発光のオンとオフとは異なる時定数に
基づいて行われるように駆動信号に遅延を与える時定数
回路（４）と、前記駆動電流制御手段（１）の制御入力部と、この制御
入力部に半導体レーザ（２）への駆動電流が零になるよ
うな電圧を供給可能な点との間に接続され、その抵抗値
が、前記時定数回路（４）を介して入力された駆動信号
の値に応じて変化するスイッチング手段（３）とを備
え、前記時定数回路（４）は、抵抗素子（Ｒ１）及びコンデンサ（Ｃ１）により時定数
（τ1 ）を決定するように構成され、抵抗素子（Ｒ１）
と並列にダイオード（Ｄ１）が接続され、コンデンサ
（Ｃ１）を流れる電流の向きにより異なる時定数（τ2
）となるように構成されたことを特徴とする半導体レ
ーザ制御回路。
【請求項４】制御入力部に与えられる制御信号に応じ
て半導体レーザ（２）へ供給する駆動電流を増減するこ
とが可能な駆動電流制御手段（１）と、前記半導体レーザ（２）の光出力に応じた信号を発生す
る光出力検出手段とを備え、前記光出力検出手段の出力信号が一定値になるように、
前記駆動電流制御手段（１）の制御入力部に制御信号を
与えて、半導体レーザ駆動時の光出力を安定させる半導
体レーザ制御回路において、前記半導体レーザ（２）の発光をオン／オフするための
駆動信号を受け、発光のオンとオフとは異なる時定数に
基づいて行われるように駆動信号に遅延を与える時定数
回路（４）と、前記駆動電流制御手段（１）の制御入力部と、この制御
入力部に半導体レーザ（２）への駆動電流が零になるよ
うな電圧を供給可能な点との間に接続され、その抵抗値
が、前記時定数回路（４）を介して入力された駆動信号
の値に応じて変化するスイッチング手段（３）とを備
え、前記時定数回路（４）は、抵抗素子（Ｒ１）及びコンデンサ（Ｃ１）により時定数
（τ1 ）を決定するように構成され、ダイオード（Ｄ
１）と第二の抵抗素子（Ｒ２）との直列回路が抵抗素子
（Ｒ１）と並列に接続され、コンデンサ（Ｃ１）を流れ
る電流の向きにより異なる時定数（τ2 ）となるように
構成されたことを特徴とする半導体レーザ制御回路。
【請求項５】制御入力部に与えられる制御信号に応じ
て半導体レーザ（２）へ供給する駆動電流を増減するこ
とが可能な駆動電流制御手段（１）と、前記半導体レーザ（２）の光出力に応じた信号を発生す
る光出力検出手段とを備え、前記光出力検出手段の出力信号が一定値になるように、
前記駆動電流制御手段（１）の制御入力部に制御信号を
与えて、半導体レーザ駆動時の光出力を安定させる半導
体レーザ制御回路において、前記半導体レーザ（２）の発光をオン／オフするための
駆動信号を受け、発光のオンとオフとは異なる時定数に
基づいて行われるように駆動信号に遅延を与える時定数
回路（４）と、前記駆動電流制御手段（１）の制御入力部と、この制御
入力部に半導体レーザ（２）への駆動電流が零になるよ
うな電圧を供給可能な点との間に接続され、その抵抗値
が、前記時定数回路（４）を介して入力された駆動信号
の値に応じて変化するスイッチング手段（３）とを備
え、前記時定数回路（４）は、電源電圧を供給するする点からスイッチング素子の入力
端の間に、抵抗素子（Ｒ１）及びコンデンサ（Ｃ１）で
第一の時定数（τ1 ）を決定するように構成され、ダイオード（Ｄ１）が前記スイッチング素子の入力端と
基準電位との間に配置され、コンデンサ（Ｃ１）と第一の抵抗素子（Ｒ１）との接続
点で前記駆動信号を受けるようにされ、コンデンサ（Ｃ
１）を流れる電流の向きにより異なる時定数（τ2 ）と
なるように構成されたことを特徴とする半導体レーザ制
御回路。
【請求項６】制御入力部に与えられる制御信号に応じ
て半導体レーザ（２）へ供給する駆動電流を増減するこ
とが可能な駆動電流制御手段（１）と、前記半導体レーザ（２）の光出力に応じた信号を発生す
る光出力検出手段とを備え、前記光出力検出手段の出力信号が一定値になるように、
前記駆動電流制御手段（１）の制御入力部に制御信号を
与えて、半導体レーザ駆動時の光出力を安定させる半導
体レーザ制御回路において、前記半導体レーザ（２）の発光をオン／オフするための
駆動信号を受け、発光のオンとオフとは異なる時定数に
基づいて行われるように駆動信号に遅延を与える時定数
回路（４）と、前記駆動電流制御手段（１）の制御入力部と、この制御
入力部に半導体レーザ（２）への駆動電流が零になるよ
うな電圧を供給可能な点との間に接続され、その抵抗値
が、前記時定数回路（４）を介して入力された駆動信号
の値に応じて変化するスイッチング手段（３）とを備
え、前記時定数回路（４）は、電源電圧を供給するする点からスイッチング素子の入力
端の間に、抵抗素子（Ｒ１）及びコンデンサ（Ｃ１）で
第一の時定数（τ1 ）を決定するように構成され、ダイオード（Ｄ１）と第二の抵抗素子（Ｒ２）との直列
回路が前記スイッチング素子の入力端と基準電位との間
に配置され、コンデンサ（Ｃ１）と第一の抵抗素子（Ｒ１）との接続
点で前記駆動信号を受けるようにされ、コンデンサ（Ｃ
１）を流れる電流の向きにより異なる時定数（τ2 ）と
なるように構成されたことを特徴とする半導体レーザ制
御回路。