JPH0738184A - レーザダイオードの駆動方法 - Google Patents
レーザダイオードの駆動方法Info
- Publication number
- JPH0738184A JPH0738184A JP18130393A JP18130393A JPH0738184A JP H0738184 A JPH0738184 A JP H0738184A JP 18130393 A JP18130393 A JP 18130393A JP 18130393 A JP18130393 A JP 18130393A JP H0738184 A JPH0738184 A JP H0738184A
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- JP
- Japan
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- laser diode
- current
- driving
- pulse
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光サイリスタ点弧用等の高出力レーザダイオ
ードの長寿命化を図る駆動方法を提供する。 【構成】 光サイリスタを点弧させる高出力レーザダイ
オードにおいて、レーザを駆動するパルス電流を印加す
る直前に、レーザのしきい値以下の電流値のパルスバイ
アス電流を印加することにより、レーザ駆動用トランジ
スタのハイゲートパルス電流の立上がり時間を光サイリ
スタ点弧に必要な1μsec以下にすることを可能とす
るとともに、バイアス電流によるレーザの活性層の温度
上昇を抑えた。 【効果】 バイアス電流によるレーザの温度上昇がほと
んど無視でき、高出力レーザダイオードの長寿命化が図
れる。
ードの長寿命化を図る駆動方法を提供する。 【構成】 光サイリスタを点弧させる高出力レーザダイ
オードにおいて、レーザを駆動するパルス電流を印加す
る直前に、レーザのしきい値以下の電流値のパルスバイ
アス電流を印加することにより、レーザ駆動用トランジ
スタのハイゲートパルス電流の立上がり時間を光サイリ
スタ点弧に必要な1μsec以下にすることを可能とす
るとともに、バイアス電流によるレーザの活性層の温度
上昇を抑えた。 【効果】 バイアス電流によるレーザの温度上昇がほと
んど無視でき、高出力レーザダイオードの長寿命化が図
れる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザダイオードの
駆動方法に関し、特に光サイリスタを点弧する等、高出
力動作が必要なレーザダイオードのパルス駆動方法に関
するものである。
駆動方法に関し、特に光サイリスタを点弧する等、高出
力動作が必要なレーザダイオードのパルス駆動方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図2はレーザ光Wを発光する高出力レー
ザダイオードLDを用いて光サイリスタSCの駆動を制
御する回路の回路図である。高出力レーザダイオードL
Dは駆動用トランジスタQのコレクタに接続される。駆
動用トランジスタQのエミッタは抵抗R2 を介して接地
され、又ベースには抵抗R1 が接続されている。
ザダイオードLDを用いて光サイリスタSCの駆動を制
御する回路の回路図である。高出力レーザダイオードL
Dは駆動用トランジスタQのコレクタに接続される。駆
動用トランジスタQのエミッタは抵抗R2 を介して接地
され、又ベースには抵抗R1 が接続されている。
【0003】駆動用トランジスタQは抵抗R1 を介して
ベースに与えられる信号によって制御され、コレクタに
駆動電流iを流す。駆動電流iは高出力レーザダイオー
ドLDを流れ、レーザ光Wが発光される。レーザ光Wは
光サイリスタSCに照射される。
ベースに与えられる信号によって制御され、コレクタに
駆動電流iを流す。駆動電流iは高出力レーザダイオー
ドLDを流れ、レーザ光Wが発光される。レーザ光Wは
光サイリスタSCに照射される。
【0004】図3は、光サイリスタSCを点弧するため
に用いられる高出力レーザダイオードLDの従来の駆動
方法を示すグラフである。上段のグラフは高出力レーザ
ダイオードLDを駆動する駆動電流iの波形を、また下
段のグラフは上段のグラフで示された駆動電流iが印加
された場合のレーザ光Wの出力波形を示す。
に用いられる高出力レーザダイオードLDの従来の駆動
方法を示すグラフである。上段のグラフは高出力レーザ
ダイオードLDを駆動する駆動電流iの波形を、また下
段のグラフは上段のグラフで示された駆動電流iが印加
された場合のレーザ光Wの出力波形を示す。
【0005】光サイリスタSCは、そのゲート領域にあ
てられた光を吸収してゲート電流を得て、そのゲート電
流によって素子がターンオンする仕組みとなっている。
大電力用の光サイリスタSCをターンオンするために
は、通常、波形の大きいパルスを光サイリスタSCのゲ
ート領域に照射する必要がある。光サイリスタSCを高
速にターンオンさせるため、時刻0〜t1 において、ハ
イゲートと呼ばれる高出力パルス(出力P3 )のレーザ
光Wが高出力レーザダイオードLDから出力される。例
えば、電圧数KV、電流数KAの光サイリスタSCをタ
ーンオンさせるためには、ゲート領域に照射されるハイ
ゲートは波長860nm程度のレーザ光Wで70mW程
度の電力が必要とされる。
てられた光を吸収してゲート電流を得て、そのゲート電
流によって素子がターンオンする仕組みとなっている。
大電力用の光サイリスタSCをターンオンするために
は、通常、波形の大きいパルスを光サイリスタSCのゲ
ート領域に照射する必要がある。光サイリスタSCを高
速にターンオンさせるため、時刻0〜t1 において、ハ
イゲートと呼ばれる高出力パルス(出力P3 )のレーザ
光Wが高出力レーザダイオードLDから出力される。例
えば、電圧数KV、電流数KAの光サイリスタSCをタ
ーンオンさせるためには、ゲート領域に照射されるハイ
ゲートは波長860nm程度のレーザ光Wで70mW程
度の電力が必要とされる。
【0006】一方、光サイリスタSCへの光結合系の損
失を考慮するとハイゲートパルスを発生させる高出力レ
ーザダイオードLDには500mW程度の高出力動作が
必要とされる。そして高出力レーザダイオードLDで5
00mWのレーザ光Wの出力を得るのに要求される駆動
電流iの値i3 は通常1A程度にも及ぶ。
失を考慮するとハイゲートパルスを発生させる高出力レ
ーザダイオードLDには500mW程度の高出力動作が
必要とされる。そして高出力レーザダイオードLDで5
00mWのレーザ光Wの出力を得るのに要求される駆動
電流iの値i3 は通常1A程度にも及ぶ。
【0007】このハイゲートが出力される時刻0〜t1
は、例えば50μsec程度に設定される。また光サイ
リスタSCを制御する際の無駄時間(光サイリスタSC
を制御できない時間)を減らし、光サイリスタSCを高
速にターンオンさせるためには、ハイゲートのパルスの
立上がり時間t4 を1μs以下にすることが必要とされ
る。
は、例えば50μsec程度に設定される。また光サイ
リスタSCを制御する際の無駄時間(光サイリスタSC
を制御できない時間)を減らし、光サイリスタSCを高
速にターンオンさせるためには、ハイゲートのパルスの
立上がり時間t4 を1μs以下にすることが必要とされ
る。
【0008】光サイリスタSCがターンオンした後のオ
ン状態を継続させるため、時刻t1〜t2 において、ハ
イゲートよりも波形の小さいローゲートと呼ばれるパル
ス状の(出力P2 )レーザ光Wが高出力レーザダイオー
ドLDから出力される。例えば、周波数60Hz、3相
交流を直流に変換する場合には時刻t2 は5.5mse
cに設定される。この場合には駆動電流iの値i2 も値
i3 より小さく、400〜500mAに設定される。
ン状態を継続させるため、時刻t1〜t2 において、ハ
イゲートよりも波形の小さいローゲートと呼ばれるパル
ス状の(出力P2 )レーザ光Wが高出力レーザダイオー
ドLDから出力される。例えば、周波数60Hz、3相
交流を直流に変換する場合には時刻t2 は5.5mse
cに設定される。この場合には駆動電流iの値i2 も値
i3 より小さく、400〜500mAに設定される。
【0009】高出力レーザダイオードLDを駆動する駆
動用トランジスタQにあらかじめバイアスをかけない場
合には、駆動用トランジスタQをターンオンした後、ハ
イゲートのために必要な駆動電流iの値i3 に至る立上
がり時間t3 は数μsecを要することとなる。これは
ハイゲートのパルスの立上がり時間t4 を増長し、望ま
しくない。
動用トランジスタQにあらかじめバイアスをかけない場
合には、駆動用トランジスタQをターンオンした後、ハ
イゲートのために必要な駆動電流iの値i3 に至る立上
がり時間t3 は数μsecを要することとなる。これは
ハイゲートのパルスの立上がり時間t4 を増長し、望ま
しくない。
【0010】このため、従来は高出力レーザダイオード
LDの駆動において、ハイゲートを出力させるために必
要な値i3 を有する駆動電流iを印加する前から、駆動
用トランジスタQに直流バイアスを流し、駆動電流iの
立ち上がり時間t3 を短縮することによってハイゲート
のパルスの立上がり時間t4 を短縮し、高速化を図って
いた。
LDの駆動において、ハイゲートを出力させるために必
要な値i3 を有する駆動電流iを印加する前から、駆動
用トランジスタQに直流バイアスを流し、駆動電流iの
立ち上がり時間t3 を短縮することによってハイゲート
のパルスの立上がり時間t4 を短縮し、高速化を図って
いた。
【0011】駆動用トランジスタQにバイアスを流すこ
とにより、高出力レーザダイオードLDには値i1 の駆
動電流iが流れている。ここでは値i1 は高出力レーザ
ダイオードLDのしきい値電流のわずか下に設定され、
例えば300〜400mA程度に設定される。
とにより、高出力レーザダイオードLDには値i1 の駆
動電流iが流れている。ここでは値i1 は高出力レーザ
ダイオードLDのしきい値電流のわずか下に設定され、
例えば300〜400mA程度に設定される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のレ
ーザダイオードの駆動方法では、駆動用トランジスタQ
の出力を高速に立ち上げるため、高出力レーザダイオー
ドLDにハイゲートの立ち上がり前に絶えず値i1 をも
つ電流iが印加されており、その値が300〜400m
Aと大きい。このため、高出力レーザダイオードLDの
動作時にはその活性層が15〜20℃温度上昇し、高出
力レーザダイオードLDの寿命が短くなるという問題点
があった。
ーザダイオードの駆動方法では、駆動用トランジスタQ
の出力を高速に立ち上げるため、高出力レーザダイオー
ドLDにハイゲートの立ち上がり前に絶えず値i1 をも
つ電流iが印加されており、その値が300〜400m
Aと大きい。このため、高出力レーザダイオードLDの
動作時にはその活性層が15〜20℃温度上昇し、高出
力レーザダイオードLDの寿命が短くなるという問題点
があった。
【0013】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、レーザダイオードの高速化を損なうこ
となく、活性層の温度上昇を低減するレーザダイオード
の駆動方法を得ることを目的する。
なされたもので、レーザダイオードの高速化を損なうこ
となく、活性層の温度上昇を低減するレーザダイオード
の駆動方法を得ることを目的する。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明は、レーザダイ
オードを駆動回路で駆動するレーザダイオードの駆動方
法である。そして(a)前記駆動回路にパルス状のバイ
アスを与え、前記駆動回路から前記レーザダイオードに
パルス状の第1の駆動電流を印加する工程と、(b)前
記工程(a)に引き続いて、前記駆動回路から前記レー
ザダイオードに第2の駆動電流を印加する工程と、を備
える。ここで、前記第1の駆動電流の電流値は前記レー
ザダイオードを駆動することができるしきい値未満であ
り、前記第2の駆動電流の電流値は前記しきい値以上で
ある。
オードを駆動回路で駆動するレーザダイオードの駆動方
法である。そして(a)前記駆動回路にパルス状のバイ
アスを与え、前記駆動回路から前記レーザダイオードに
パルス状の第1の駆動電流を印加する工程と、(b)前
記工程(a)に引き続いて、前記駆動回路から前記レー
ザダイオードに第2の駆動電流を印加する工程と、を備
える。ここで、前記第1の駆動電流の電流値は前記レー
ザダイオードを駆動することができるしきい値未満であ
り、前記第2の駆動電流の電流値は前記しきい値以上で
ある。
【0015】望ましくは、前記第1の駆動電流のパルス
幅を3μsec〜1000μsecに設定する。
幅を3μsec〜1000μsecに設定する。
【0016】
【作用】この発明において、駆動回路から第2のパルス
電流を得る前に前記駆動回路にバイアスを与えるため、
第2のパルス電流の立ち上がりが短縮される。その上、
バイアスはパルス状であるので、駆動回路にバイアスを
与えることで駆動回路から得られる第1のパルス電流は
長期間にわたって与えられることがなく、レーザダイオ
ードの温度上昇はほとんど無視できる。
電流を得る前に前記駆動回路にバイアスを与えるため、
第2のパルス電流の立ち上がりが短縮される。その上、
バイアスはパルス状であるので、駆動回路にバイアスを
与えることで駆動回路から得られる第1のパルス電流は
長期間にわたって与えられることがなく、レーザダイオ
ードの温度上昇はほとんど無視できる。
【0017】
【実施例】以下、この発明の一実施例について説明す
る。この実施例においても、図2を用いて光サイリスタ
SCのレーザ光Wによる点弧を説明する。図1は、この
発明にかかるレーザダイオードの駆動方法を示すグラフ
である。上段のグラフは高出力レーザダイオードLDの
駆動電流iの波形を、また下段のグラフは上段のグラフ
で示された駆動電流iが印加された時のレーザ光Wの出
力波形を示す。
る。この実施例においても、図2を用いて光サイリスタ
SCのレーザ光Wによる点弧を説明する。図1は、この
発明にかかるレーザダイオードの駆動方法を示すグラフ
である。上段のグラフは高出力レーザダイオードLDの
駆動電流iの波形を、また下段のグラフは上段のグラフ
で示された駆動電流iが印加された時のレーザ光Wの出
力波形を示す。
【0018】図1の下段のグラフでは、時刻0において
ハイゲートが立ち上がり始め、時刻t4 においてレーザ
の出力が出力P3 に達し、その後時刻t1 で立ち下がり
始め、時刻t2 までローゲート(出力P2 )となるよう
に高出力レーザダイオードLDを駆動する場合が示され
ている。
ハイゲートが立ち上がり始め、時刻t4 においてレーザ
の出力が出力P3 に達し、その後時刻t1 で立ち下がり
始め、時刻t2 までローゲート(出力P2 )となるよう
に高出力レーザダイオードLDを駆動する場合が示され
ている。
【0019】この実施例では、ハイゲートの立ち上がり
時間t4 を短縮するため、駆動電流iの立ち上がり時間
t3 を短縮する。そしてそのために従来と同様に、駆動
用トランジスタQにおいて時刻0以前にバイアスを与え
る。しかし、駆動電流iの立ち上がり時間t3 を短縮す
るためには時刻0以前において長くバイアスを印加して
おく必要はない。即ち、この実施例では従来とは異な
り、直流ではなく、パルス状のバイアスが与えられる。
時刻t5 においてパルス状のバイアスを駆動用トランジ
スタQに与えることにより、駆動電流iの立ち上がり時
間t3 が短縮されるのである。
時間t4 を短縮するため、駆動電流iの立ち上がり時間
t3 を短縮する。そしてそのために従来と同様に、駆動
用トランジスタQにおいて時刻0以前にバイアスを与え
る。しかし、駆動電流iの立ち上がり時間t3 を短縮す
るためには時刻0以前において長くバイアスを印加して
おく必要はない。即ち、この実施例では従来とは異な
り、直流ではなく、パルス状のバイアスが与えられる。
時刻t5 においてパルス状のバイアスを駆動用トランジ
スタQに与えることにより、駆動電流iの立ち上がり時
間t3 が短縮されるのである。
【0020】ここで、時刻0の直前で駆動電流iは値i
1 に安定することが要求されるが、パルス状バイアスの
開始時刻t5 を−3μsecより前に選ぶことでこの要
求は満足される。
1 に安定することが要求されるが、パルス状バイアスの
開始時刻t5 を−3μsecより前に選ぶことでこの要
求は満足される。
【0021】このようにして駆動電流iは時刻0の直前
で値i1 に安定しているので、駆動用トランジスタQが
ハイゲートのためのパルス電流を出力した場合、その立
上がり時間t3 は従来の場合と同様、1μsec以下と
なる。よって高出力レーザダイオードLDの出力するハ
イゲートの立ち上がり時間t4 も同様に1μsec以下
となる。その結果、光サイリスタSCを高速にターンオ
ンすることができる。しかも、バイアスが印加される時
間が短いので、高出力レーザダイオードLDの活性層の
温度上昇も回避できる。
で値i1 に安定しているので、駆動用トランジスタQが
ハイゲートのためのパルス電流を出力した場合、その立
上がり時間t3 は従来の場合と同様、1μsec以下と
なる。よって高出力レーザダイオードLDの出力するハ
イゲートの立ち上がり時間t4 も同様に1μsec以下
となる。その結果、光サイリスタSCを高速にターンオ
ンすることができる。しかも、バイアスが印加される時
間が短いので、高出力レーザダイオードLDの活性層の
温度上昇も回避できる。
【0022】例えばt5 =−3μsecとし、60Hz
3相交流を整流する場合を考える。パルスの周期は1
6.7msec、光サイリスタSCがオフする時間は1
1.1msecとなる。従来のように駆動用トランジス
タQに直流バイアスが印加されていた場合は、光サイリ
スタSCがオフする時間(11.1msec)にも高出
力レーザダイオードLDへは値i1 の駆動電流iが流れ
ている。
3相交流を整流する場合を考える。パルスの周期は1
6.7msec、光サイリスタSCがオフする時間は1
1.1msecとなる。従来のように駆動用トランジス
タQに直流バイアスが印加されていた場合は、光サイリ
スタSCがオフする時間(11.1msec)にも高出
力レーザダイオードLDへは値i1 の駆動電流iが流れ
ている。
【0023】高出力レーザダイオードLDの熱抵抗を3
0℃/W,バイアス電流の値i1 =300mA,高出力
レーザダイオードLDの電圧を1.8Vと仮定すると、
高出力レーザダイオードLDの活性層は値i1 の駆動電
流iだけで16.2℃上昇する。レーザダイオードの寿
命は、温度が高くなると短くなり、例えばGaAs系レ
ーザの温度上昇による寿命の活性化エネルギーの一般的
な値0.7eVを仮定すると、上記の温度上昇16.2
℃でレーザの寿命は0.28倍程度に短くなる。
0℃/W,バイアス電流の値i1 =300mA,高出力
レーザダイオードLDの電圧を1.8Vと仮定すると、
高出力レーザダイオードLDの活性層は値i1 の駆動電
流iだけで16.2℃上昇する。レーザダイオードの寿
命は、温度が高くなると短くなり、例えばGaAs系レ
ーザの温度上昇による寿命の活性化エネルギーの一般的
な値0.7eVを仮定すると、上記の温度上昇16.2
℃でレーザの寿命は0.28倍程度に短くなる。
【0024】一方、この実施例のようにt5 =−3μs
ecであるパルス状のバイアスを印加した場合は、光サ
イリスタSCがオフした時のパルスバイアスとしては
0.03%のデューティで印加したものにすぎず、高出
力レーザダイオードLDの温度上昇は無視できることと
なる。
ecであるパルス状のバイアスを印加した場合は、光サ
イリスタSCがオフした時のパルスバイアスとしては
0.03%のデューティで印加したものにすぎず、高出
力レーザダイオードLDの温度上昇は無視できることと
なる。
【0025】また、パルス状のバイアスを与える駆動用
トランジスタQの制御性の容易さを考慮し、t5 =−1
00μsecとして100μsecの幅のパルスを高出
力レーザダイオードLDに与えたとしても、光サイリス
タSCがオフする時のパルスバイアスのデューティとし
て1%以下にしかすぎない。このため、高出力レーザダ
イオードLDの温度上昇はほとんど無視できる。従っ
て、パルスバイアスの幅としては3μsec〜数百μs
ec程度を用いるのが実用的に有効である。
トランジスタQの制御性の容易さを考慮し、t5 =−1
00μsecとして100μsecの幅のパルスを高出
力レーザダイオードLDに与えたとしても、光サイリス
タSCがオフする時のパルスバイアスのデューティとし
て1%以下にしかすぎない。このため、高出力レーザダ
イオードLDの温度上昇はほとんど無視できる。従っ
て、パルスバイアスの幅としては3μsec〜数百μs
ec程度を用いるのが実用的に有効である。
【0026】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、第2の
駆動電流を印加する前に、駆動回路を高速動作させるた
めのバイアス電流をパルス状に印加するので、高速動作
を劣化させることなくレーザダイオードの活性層の温度
上昇が抑えられ、長寿命動作が可能となる。
駆動電流を印加する前に、駆動回路を高速動作させるた
めのバイアス電流をパルス状に印加するので、高速動作
を劣化させることなくレーザダイオードの活性層の温度
上昇が抑えられ、長寿命動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す波形図である。
【図2】従来の技術を示す回路図である。
【図3】従来の技術を示す波形図である。
t5 時刻 i 駆動電流 LD 高出力レーザダイオード Q 駆動用トランジスタ
Claims (2)
- 【請求項1】 レーザダイオードを駆動回路で駆動する
レーザダイオードの駆動方法であって、 (a)前記駆動回路にパルス状のバイアスを与え、前記
駆動回路から前記レーザダイオードにパルス状の第1の
駆動電流を印加する工程と、 (b)前記工程(a)に引き続いて、前記駆動回路から
前記レーザダイオードに第2の駆動電流を印加する工程
と、 を備え、 前記第1の駆動電流の電流値は前記レーザダイオードを
駆動することができるしきい値未満であり、 前記第2の駆動電流の電流値は前記しきい値以上であ
る、レーザダイオードの駆動方法。 - 【請求項2】 前記第1の駆動電流のパルス幅は3μs
ec〜1000μsecである、請求項1記載のレーザ
ダイオードの駆動方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18130393A JPH0738184A (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | レーザダイオードの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18130393A JPH0738184A (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | レーザダイオードの駆動方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0738184A true JPH0738184A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16098323
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18130393A Pending JPH0738184A (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | レーザダイオードの駆動方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0738184A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0743726A2 (en) * | 1995-05-19 | 1996-11-20 | Kabushiki Kaisha Topcon | Laser oscillating apparatus and method of driving a laser beam source |
JP2009143239A (ja) * | 1998-09-23 | 2009-07-02 | Agfa Gevaert Nv | しきい値電流レベルを有するレーザーを制御するための方法と装置 |
US10451665B2 (en) | 2017-05-26 | 2019-10-22 | Fuji Electric Co., Ltd. | Pulse current application circuit and control method thereof |
-
1993
- 1993-07-22 JP JP18130393A patent/JPH0738184A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0743726A2 (en) * | 1995-05-19 | 1996-11-20 | Kabushiki Kaisha Topcon | Laser oscillating apparatus and method of driving a laser beam source |
EP0743726A3 (en) * | 1995-05-19 | 1997-08-13 | Topcon Corp | Laser oscillator and method of controlling a laser source |
JP2009143239A (ja) * | 1998-09-23 | 2009-07-02 | Agfa Gevaert Nv | しきい値電流レベルを有するレーザーを制御するための方法と装置 |
US10451665B2 (en) | 2017-05-26 | 2019-10-22 | Fuji Electric Co., Ltd. | Pulse current application circuit and control method thereof |
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