JPH0758382A - Optical pulse generator - Google Patents
Optical pulse generatorInfo
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- JPH0758382A JPH0758382A JP19827893A JP19827893A JPH0758382A JP H0758382 A JPH0758382 A JP H0758382A JP 19827893 A JP19827893 A JP 19827893A JP 19827893 A JP19827893 A JP 19827893A JP H0758382 A JPH0758382 A JP H0758382A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高出力の光短パルスを
用いて各種の測定を行う分野に利用できる光パルス発生
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pulse generator which can be used in the field of performing various measurements using high-power short optical pulses.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体レーザを使用して光短パルスを発
生する方法として利得スイッチング法が知られている。
この利得スイッチング法は、半導体レーザの直接変調の
特徴を活用しており、短電流パルスを半導体レーザに注
入することによって起こる発振により光短パルスを発生
させるものである。2. Description of the Related Art A gain switching method is known as a method of generating a short optical pulse using a semiconductor laser.
This gain switching method utilizes the characteristic of direct modulation of a semiconductor laser, and generates a short optical pulse by oscillation caused by injecting a short current pulse into the semiconductor laser.
【0003】一般に、高出力光パルスを発生させるため
にはパルス駆動専用の高出力半導体レーザが用いられて
いる。このパルス駆動専用の高出力半導体レーザは、高
出力を得ることができる反面、レーザ発振のためのしき
い値が極めて高いことから、十分な出力を得るためには
ピーク値で5〜10Aの電流パルスを注入する必要があ
る。Generally, a high-power semiconductor laser dedicated to pulse driving is used to generate a high-power optical pulse. This high-power semiconductor laser dedicated to pulse driving can obtain a high output, but has a very high threshold for laser oscillation. Therefore, in order to obtain a sufficient output, a peak current of 5 to 10 A is required. Pulses need to be injected.
【0004】また、最近では、光パルスのパルス幅を数
十ナノ秒以下に短縮することが要求されているが、光パ
ルス幅を決めている電流パルスを発生するトランジスタ
やFETのオン/オフのスイッチング速度では、現在の
ところ100ナノ秒程度の電流パルス幅が限界である。Recently, it has been required to reduce the pulse width of the light pulse to several tens of nanoseconds or less, but it is necessary to turn on / off a transistor or FET that generates a current pulse that determines the light pulse width. At the switching speed, the current pulse width of about 100 nanoseconds is currently the limit.
【0005】そこで、従来は、受動デバイスにより電流
パルスのパルス幅を調整し、スイッチングデバイスはオ
ン又はオフ動作を行うためだけに使っている。図5は、
受動デバイスにより電流パルスのパルス幅を調整する光
パルス発生装置の概略構成を示している。この光パルス
発生装置は、カソード側が接地した半導体レーザ1のア
ノードを、駆動電源に抵抗Ra,スイッチSW1及び抵
抗Rbからなる直列回路を介して接続している。抵抗R
aは同軸ケーブル2の特性インピーダンスZと同じ値の
抵抗値を有し、抵抗Rbは抵抗Raの抵抗値よりも十分
大きな抵抗値を有している。同軸ケーブル2は受端が開
放しており、送端が駆動電源とスイッチSW1との接続
点に接続している。Therefore, conventionally, the pulse width of the current pulse is adjusted by the passive device, and the switching device is used only for performing the ON or OFF operation. Figure 5
The schematic structure of the optical pulse generator which adjusts the pulse width of a current pulse by a passive device is shown. In this optical pulse generator, the anode of the semiconductor laser 1 whose cathode side is grounded is connected to a driving power source through a series circuit composed of a resistor Ra, a switch SW1 and a resistor Rb. Resistance R
The resistance value a is the same as the characteristic impedance Z of the coaxial cable 2, and the resistance value Rb is sufficiently larger than the resistance value of the resistance Ra. The coaxial cable 2 has a receiving end open and a transmitting end connected to a connection point between the drive power source and the switch SW1.
【0006】この様に構成された光パルス発生装置の動
作を図6を参照して説明する。同軸ケーブル2を駆動電
源により電圧Vhに充電した状態でスイッチSW1を閉
じると、パルスが同軸ケーブル2の送端から受端に向け
て伝播すると共に受端で反射したパルスが送端へ戻って
くる。そのパルス伝播期間に対応したパルス幅の電流パ
ルスが生成される。The operation of the optical pulse generator configured as described above will be described with reference to FIG. When the switch SW1 is closed while the coaxial cable 2 is charged to the voltage Vh by the driving power source, the pulse propagates from the sending end of the coaxial cable 2 to the receiving end, and the pulse reflected at the receiving end returns to the sending end. . A current pulse having a pulse width corresponding to the pulse propagation period is generated.
【0007】駆動電源の電圧は、同軸ケーブル2及び抵
抗Raに抵抗Raよりも十分に大きな抵抗値を有する抵
抗Rbを介して同軸ケーブルに印加されるので、スイッ
チSW1を閉じた直後は、同軸ケーブル2に蓄積されて
いる電荷が、駆動電源からの影響を受けることなく、同
軸ケーブル2と抵抗Raからなる直列回路をスイッチS
W1,抵抗Ra,半導体レーザ1を介して放電すると考
えることができる。このとき、抵抗Raの両端間には同
軸ケーブル2の抵抗値と抵抗Raとで分割されたVh/
2が電位差として現れる。同軸ケーブル2側から見れ
ば、図6(a)に示すように、電位差Vhの同軸ケーブ
ル上を−Vh/2の電圧パルスが送端に向けて伝播する
ため、電圧パルス通過後の線路上の電位差はVh/2と
なる。同軸ケーブル2の受端は開放端となっているため
反射係数は1である。従って、同軸ケーブル2の受端に
到達した電圧パルスは理論的には電圧低下することなく
反射して、再び−Vh/2の電圧パルスが送端に向けて
伝播する。反射パルスの送端への伝播では、電位差Vh
/2の線路上を−Vh/2の電圧パルスが伝播するた
め、図6(b)に示すように、パルス伝播後の線路電位
は零となり、電圧パルスが同軸ケーブル2の送端に到達
したところで、同軸ケーブル2の電位が完全に零とな
る。Since the voltage of the driving power source is applied to the coaxial cable 2 and the resistor Ra via the resistor Rb having a resistance value sufficiently larger than the resistor Ra, immediately after the switch SW1 is closed, the coaxial cable is closed. The electric charge stored in the switch 2 is connected to the switch S through the series circuit including the coaxial cable 2 and the resistor Ra without being affected by the driving power source.
It can be considered that discharge is performed via W1, the resistor Ra, and the semiconductor laser 1. At this time, Vh /, which is divided by the resistance value of the coaxial cable 2 and the resistance Ra, is provided between both ends of the resistance Ra.
2 appears as a potential difference. When viewed from the side of the coaxial cable 2, as shown in FIG. 6A, the voltage pulse of −Vh / 2 propagates toward the sending end on the coaxial cable having the potential difference Vh, and therefore, on the line after passing the voltage pulse. The potential difference is Vh / 2. Since the receiving end of the coaxial cable 2 is an open end, the reflection coefficient is 1. Therefore, theoretically, the voltage pulse reaching the receiving end of the coaxial cable 2 is reflected without a voltage drop, and the voltage pulse of −Vh / 2 propagates toward the transmitting end again. In the propagation of the reflected pulse to the sending end, the potential difference Vh
Since the voltage pulse of -Vh / 2 propagates on the line of / 2, the line potential after pulse propagation becomes zero and the voltage pulse reaches the transmission end of the coaxial cable 2 as shown in FIG. 6B. By the way, the electric potential of the coaxial cable 2 becomes completely zero.
【0008】上記した電圧パルスが伝播している期間
は、抵抗Raの両端間にVh/2の電位差が生じている
ため、半導体レーザ1には図6(c)に示すようなパル
ス幅2L/vgの電流パルスが注入されることとなる。
ここで、Lは同軸ケーブルの長さ、vgは線路内のパル
スの群速度である。Since a potential difference of Vh / 2 is generated between both ends of the resistor Ra while the above voltage pulse is propagating, the semiconductor laser 1 has a pulse width of 2 L / as shown in FIG. 6C. A current pulse of vg will be injected.
Here, L is the length of the coaxial cable, and vg is the group velocity of the pulse in the line.
【0009】よって、半導体レーザ1に注入する電流パ
ルスのパルス幅は同軸ケーブル2の長さにより調節する
ことができる。従来の光パルス発生装置では、スイッチ
SW1のスイッチングデバイスとして、サイラトロン,
サイリスタ,水銀リレー等が用いられていた。これらの
スイッチングデバイスに代えて高速のパワーMOSFE
Tを用いれば、高速の応答速度を確保することができ
る。Therefore, the pulse width of the current pulse injected into the semiconductor laser 1 can be adjusted by the length of the coaxial cable 2. In the conventional optical pulse generator, as a switching device of the switch SW1, a thyratron,
Thyristors and mercury relays were used. High-speed power MOSFE instead of these switching devices
If T is used, a high response speed can be secured.
【0010】上述した光パルス発生装置のスイッチング
デバイスに高速のパワーMOSFETを適用した場合
は、図7に示すような構成が予想される。この光パルス
発生装置は、半導体レーザ1のカソードをパワーMOS
FET3のドレイン,ソース間を介してアースし、パワ
ーMOSFET3のゲートにトリガパルス発生器4を接
続し、トリガパルスをゲートに印加することによってス
イッチング動作を起こさせるようにしている。When a high-speed power MOSFET is applied to the switching device of the above-mentioned optical pulse generator, the structure shown in FIG. 7 is expected. This optical pulse generator uses a power MOS for the cathode of the semiconductor laser 1.
The FET 3 is grounded via its drain and source, the trigger pulse generator 4 is connected to the gate of the power MOSFET 3, and a switching operation is caused by applying the trigger pulse to the gate.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図7に
示す光パルス発生装置では、次のような問題がある。 (1)一般の半導体レーザは、図8に示すように、ケー
ス4内に収納されており、そのアノードがアース電位と
されている。そのため、半導体レーザを正の高電圧で駆
動した場合には、パワーMOSFET3がオフしている
時に、駆動電源から印加されている正の高電圧がケース
電位に現われる可能性があり、安全上好ましくなく、ま
た耐電圧の低いデバイスは正の高電圧により破壊される
可能性がある。However, the optical pulse generator shown in FIG. 7 has the following problems. (1) As shown in FIG. 8, a general semiconductor laser is housed in a case 4, and its anode is at ground potential. Therefore, when the semiconductor laser is driven with a positive high voltage, the positive high voltage applied from the driving power source may appear in the case potential when the power MOSFET 3 is off, which is not preferable for safety. Also, devices with low withstand voltage can be destroyed by high positive voltage.
【0012】(2)パワーMOSFET3がオフする際
にドレイン側に高電圧が印加されていると、パワーMO
SFET3がトリガパルスの立ち下がりでオフしたとき
にパルス電流が発生して半導体レーザが発振し、結果と
してダブルパルスとなる問題がある。(2) If a high voltage is applied to the drain side when the power MOSFET 3 is turned off, the power MO
When the SFET 3 is turned off at the falling edge of the trigger pulse, a pulse current is generated to oscillate the semiconductor laser, resulting in a double pulse.
【0013】(3)半導体レーザに注入する電流パルス
のピーク値はVo/2Zoで計算されるので、十分な出
力を得るためには極めて高い電源電圧が必要であった。
なお、Voは駆動電源の電圧、Zoは同軸ケーブルの特
性インピーダンスである。例えば、同軸ケーブルの特性
インピーダンスZoが50オームの場合に10Aのピー
ク電流値を得るためには、1000Vの高電圧が必要と
なる。(3) Since the peak value of the current pulse injected into the semiconductor laser is calculated by Vo / 2Zo, an extremely high power supply voltage is required to obtain a sufficient output.
Note that Vo is the voltage of the driving power supply, and Zo is the characteristic impedance of the coaxial cable. For example, when the characteristic impedance Zo of the coaxial cable is 50 ohms, a high voltage of 1000 V is required to obtain a peak current value of 10 A.
【0014】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、半導体レーザのケース電位に正の高電圧が
現われることがなく、安全性に優れると共に、デバイス
破壊の危険を除去した光パルス発生装置を提供すること
を目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and a positive high voltage does not appear in the case potential of a semiconductor laser, which is excellent in safety and eliminates the risk of device destruction. An object is to provide a pulse generator.
【0015】また本発明は、ダブルパルスの発生を防止
し、誤動作をなくして信頼の向上を図った光パルス発生
装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、駆
動電源の電圧を大きくすることなく、十分な大きさの電
流パルスを生成できる光パルス発生装置を提供すること
を目的とする。It is another object of the present invention to provide an optical pulse generator which prevents double pulses from occurring, prevents malfunctions and improves reliability. Another object of the present invention is to provide an optical pulse generator capable of generating a sufficiently large current pulse without increasing the voltage of the driving power source.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】請求項1に対応する本発
明の光パルス発生装置は、光パルスを発生する半導体レ
ーザと、内部導体および外部導体を有し一方の端部が開
放した少なくとも1つの同軸ケーブルと、前記同軸ケー
ブルの特性インピーダンスに対応した抵抗値を有する負
荷抵抗と、前記半導体レーザに電流パルスを注入するた
めのスイッチングを行うMOSFETと、前記MOSF
ETのゲートへ印加するトリガパルスを発生するトリガ
パルス発生手段とを具備し、前記駆動電源を前記同軸ケ
ーブルの内部導体および前記MOSFETのドレインに
接続し、前記駆動電源の零電位を前記半導体レーザのア
ノードおよび前記MOSFETのソースに接続し、前記
同軸ケーブルの外部導体を前記半導体レーザのカソード
に前記負荷抵抗を介して接続する構成とした。According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical pulse generator having a semiconductor laser which generates an optical pulse, an inner conductor and an outer conductor, and one end of which is open. Two coaxial cables, a load resistance having a resistance value corresponding to the characteristic impedance of the coaxial cable, a MOSFET for switching to inject a current pulse into the semiconductor laser, and the MOSF
Trigger pulse generating means for generating a trigger pulse to be applied to the gate of ET, the drive power source is connected to the inner conductor of the coaxial cable and the drain of the MOSFET, and the zero potential of the drive power source is connected to the semiconductor laser. The anode and the source of the MOSFET are connected, and the outer conductor of the coaxial cable is connected to the cathode of the semiconductor laser via the load resistor.
【0017】請求項2に対応する本発明の光パルス発生
装置は、上記構成において、同一長さの前記同軸ケーブ
ルをn本並列接続し、前記負荷抵抗の抵抗値を前記同軸
ケーブル1本当たりの特性インピーダンスの1/nとし
た。According to a second aspect of the present invention, in the optical pulse generator of the present invention, n coaxial cables of the same length are connected in parallel, and the resistance value of the load resistance is set for each coaxial cable. It was set to 1 / n of the characteristic impedance.
【0018】請求項3に対応する本発明の光パルス発生
装置は、前記駆動電源と前記MOSFETのドレインと
の間に電流制限抵抗を接続し、その電流制限抵抗の抵抗
値Rを、光パルス発生周期をtp ,前記トリガパルスの
幅をtw ,前記MOSFETのドレイン側からみた前記
電流制限抵抗の等価容量をCとして、 tw <2.2RC<tp を満足するように選択した。In the optical pulse generator of the present invention corresponding to claim 3, a current limiting resistor is connected between the drive power source and the drain of the MOSFET, and the resistance value R of the current limiting resistor is used to generate the optical pulse. The period is t p , the width of the trigger pulse is t w , and the equivalent capacitance of the current limiting resistor viewed from the drain side of the MOSFET is C, and t w <2.2RC <t p is selected.
【0019】[0019]
【作用】請求項1に対応する光パルス発生装置では、内
部導体側から外部導体側にかけてMOSFET,半導体
レーザ,負荷抵抗からなる直列回路が接続されているの
で、同軸ケーブルを内部導体側が正極側、外部導体側が
負極側となる容量部とみなすことができる。従って、同
軸ケーブルが駆動電源により充電された状態でトリガパ
ルス発生手段からトリガパルスが与えられてMOSFE
Tがオンすると、同軸ケーブルの送端では特性インピー
ダンスと負荷抵抗とで2分割された正の電圧パルスが受
端に向けて伝播する。この正の電圧パルスは開放端とな
っている受端で反射し再び送端に到達したところで伝播
を終了する。電圧パルスが同軸ケーブルを伝播している
期間に、半導体レーザに電流が流れ、その電流パルスに
対応したパルス幅のパルス光が発生する。In the optical pulse generator according to the first aspect, since the series circuit including the MOSFET, the semiconductor laser, and the load resistor is connected from the inner conductor side to the outer conductor side, the coaxial cable is connected to the inner conductor side to the positive side. It can be regarded as a capacitance portion in which the outer conductor side is the negative electrode side. Therefore, in the state where the coaxial cable is charged by the driving power source, the trigger pulse is given from the trigger pulse generating means to the MOSFE.
When T is turned on, a positive voltage pulse divided into two by the characteristic impedance and the load resistance propagates toward the receiving end at the transmitting end of the coaxial cable. The positive voltage pulse is reflected by the receiving end which is an open end and reaches the sending end again, and then the propagation is terminated. While the voltage pulse is propagating through the coaxial cable, a current flows through the semiconductor laser, and pulsed light having a pulse width corresponding to the current pulse is generated.
【0020】このとき、MOSFETのスイッチングに
より半導体レーザのカソード側が負電圧となるため、半
導体レーザのケース電位に正の高電圧が現われることが
なくなり、危険性を除去できると共にデバイス破壊も防
止される。At this time, since the cathode side of the semiconductor laser becomes a negative voltage due to the switching of the MOSFET, a positive high voltage does not appear in the case potential of the semiconductor laser, the risk can be eliminated, and the device destruction can be prevented.
【0021】請求項2に対応する光パルス発生装置は、
同軸ケーブルをn本並列に接続しているため、等価的に
特性インピーダンスが1/nとなっている。負荷抵抗の
両端間に電源電圧VE の1/2の電位が生じているとす
れば、半導体レーザに注入される電流値Iは、 I=VE ・n/Z となる。従って、並列接続した本数nに応じて大きい電
流値の電流パルスを発生できることとなる。An optical pulse generator according to claim 2 is
Since n coaxial cables are connected in parallel, the characteristic impedance is equivalently 1 / n. Assuming that a potential ½ of the power supply voltage V E is generated across the load resistance, the current value I injected into the semiconductor laser is I = V E · n / Z. Therefore, it is possible to generate a current pulse having a large current value according to the number n connected in parallel.
【0022】請求項3に対応する光パルス発生装置で
は、電流制限抵抗の抵抗値Rを上記した範囲に設定する
ことにより、MOSFETのゲートがオフする際には、
未だにMOSFETのドレイン,ソース間に印加される
電圧が低い値となっている。そして、電源電圧が徐々に
立ち上げられ、次のスイッチングの時までに100%近
くまで充電される。従って、MOSFETのオフ時に
は、ドレイン,ソース間電圧が低いことからオフ時に電
流パルスが発生することがなくなり、ダブルパルスの発
生が防止される。In the optical pulse generator according to the third aspect, by setting the resistance value R of the current limiting resistor in the above range, when the gate of the MOSFET is turned off,
The voltage applied between the drain and source of the MOSFET is still low. Then, the power supply voltage is gradually raised and is charged up to nearly 100% by the time of the next switching. Therefore, when the MOSFET is off, the voltage between the drain and the source is low, so that no current pulse is generated when the MOSFET is off, and the double pulse is prevented.
【0023】[0023]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1は、本発明の一実施例に係る光パルス発生装置の構成
図である。本実施例の光パルス発生装置は、同一長さの
同軸ケーブル10をn本並列接続し、その同軸ケーブル
10の内部導体に駆動電源(不図示)を電流制限抵抗1
1を介して接続している。一方、同軸ケーブル10の外
部導体にはレーザダイオードからなる半導体レーザ12
のカソードを負荷抵抗13を介して接続している。半導
体レーザ12は、そのアノード,カソード間にダイオー
ド14が逆並列に接続され、さらにアノードが駆動電源
の零電位に接続されている。負荷抵抗13は、並列接続
された全同軸ケーブル10の合成特性インピーダンスZ
o/nと等しい値にしている。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. FIG. 1 is a configuration diagram of an optical pulse generator according to an embodiment of the present invention. In the optical pulse generator of this embodiment, n coaxial cables 10 of the same length are connected in parallel, and a drive power source (not shown) is connected to the inner conductor of the coaxial cable 10 by a current limiting resistor 1.
1 is connected. On the other hand, a semiconductor laser 12 including a laser diode is provided on the outer conductor of the coaxial cable 10.
The cathode of is connected via a load resistor 13. In the semiconductor laser 12, a diode 14 is connected in antiparallel between its anode and cathode, and the anode is connected to the zero potential of the driving power supply. The load resistance 13 is a combined characteristic impedance Z of all the coaxial cables 10 connected in parallel.
The value is equal to o / n.
【0024】また駆動電源の零電位に接続された半導体
レーザ12のアノードと駆動電源との間を、パワーMO
SFET15のソース,ドレイン間を介して接続してい
る。パワーMOSFET15のゲートにはトリガパルス
発生器16が接続されており、信号源インピーダンスと
等しい2つの抵抗Zsで分割されたトリガパルスがゲー
トに印加されるようになっている。A power MO is connected between the anode of the semiconductor laser 12 connected to the zero potential of the driving power source and the driving power source.
The SFET 15 is connected via its source and drain. A trigger pulse generator 16 is connected to the gate of the power MOSFET 15, and a trigger pulse divided by two resistors Zs equal to the signal source impedance is applied to the gate.
【0025】以上のように構成された本実施例では、同
軸ケーブル10が駆動電源により電圧VE に充電されて
から、トリガパルス発生手段16で発生したトリガパル
スがパワーMOSFET15のゲートに与えられる。M
OSFETのゲートがオンすると、同軸ケーブル10の
内部導体側がアース電位となり、同軸ケーブル10の外
部導体側に−VE が現われる。In the present embodiment configured as described above, after the coaxial cable 10 is charged to the voltage V E by the driving power source, the trigger pulse generated by the trigger pulse generating means 16 is applied to the gate of the power MOSFET 15. M
When the gate of the OSFET is turned on, the inner conductor side of the coaxial cable 10 becomes the ground potential, and -V E appears on the outer conductor side of the coaxial cable 10.
【0026】このとき、同軸ケーブル10の送端では、
MOSFET15がオンした直後から、図2(a)に示
すように、特性インピーダンスZo/nと負荷抵抗13
とで2分割されたVE /2の正の電圧パルスが、−VE
の線路上を受端に向けて伝播する。正の電圧パルスは開
放端となっている受端で反射し再び送端に向けて伝播す
る(図2(b))。送端では特性インピーダンスで終端
しているため、送端に到達した電圧パルスはそれ以上は
反射せずにそこで伝播を終了する。At this time, at the sending end of the coaxial cable 10,
Immediately after the MOSFET 15 is turned on, as shown in FIG. 2A, the characteristic impedance Zo / n and the load resistance 13
The positive voltage pulse of V E / 2 divided by and is -V E
Propagate on the railroad track toward the receiving end. The positive voltage pulse is reflected at the receiving end, which is an open end, and propagates toward the sending end again (FIG. 2 (b)). Since it terminates in the characteristic impedance at the transmitting end, the voltage pulse reaching the transmitting end stops propagating there without being reflected further.
【0027】電圧パルスが同軸ケーブルを伝播している
期間に、半導体レーザ12に電流(パルス電流)が流
れ、半導体レーザ12からパルス光が発生する。この間
の動作波形を図3に示している。同図に示すように、ト
リガパルスの立上がりで、所定パルス幅の電流パルスが
発生し、その電流パルスに対応したパルス幅の光パルス
が発生している。While the voltage pulse is propagating through the coaxial cable, a current (pulse current) flows through the semiconductor laser 12, and the semiconductor laser 12 generates pulsed light. The operation waveforms during this period are shown in FIG. As shown in the figure, a current pulse having a predetermined pulse width is generated at the rising edge of the trigger pulse, and an optical pulse having a pulse width corresponding to the current pulse is generated.
【0028】本実施例では、半導体レーザ12に注入す
る電流は、VE /2の電圧パルスが同軸ケーブル10を
往復する時間だけオン状態が持続するパルス電流であ
る。同軸ケーブル10内の電圧パルスの伝播速度をv
g,同軸ケーブル1本当たりの長さをLとすると、電流
パルスのパルス幅τは、 τ=2L/vg となる。In this embodiment, the current injected into the semiconductor laser 12 is a pulse current whose ON state lasts for the time period during which the V E / 2 voltage pulse travels back and forth through the coaxial cable 10. The propagation speed of the voltage pulse in the coaxial cable 10 is v
If g and the length per coaxial cable are L, the pulse width τ of the current pulse is τ = 2L / vg.
【0029】例えば、特性インピーダン250オームの
代表的な同軸ケーブルでは、電圧パルスの伝播速度vg
は20cm/nsecであるから、要求されるパルス幅
τから上式に基づいて同軸ケーブル10の長さを決める
ことができる。For example, in a typical coaxial cable with a characteristic impedance of 250 ohms, the propagation speed vg of the voltage pulse is vg.
Is 20 cm / nsec, the length of the coaxial cable 10 can be determined from the required pulse width τ based on the above equation.
【0030】また、本実施例では、同軸ケーブル10を
n本並列接続して等価的インピーダンスがZo/nとな
っているため、その特性インピーダンスZo/nにマッ
チングさせた抵抗値を有する負荷抵抗13の両端間に
は、−VE /2の電位が発生するため、半導体レーザ1
2への注入電流Iは、 I=VE ・n/Zo となる。従って、並列接続した同軸ケーブルの本数分だ
け、電流値の大きいパルスを発生させることができる。Further, in this embodiment, since n coaxial cables 10 are connected in parallel and the equivalent impedance is Zo / n, the load resistance 13 having a resistance value matched with the characteristic impedance Zo / n. Since a potential of −V E / 2 is generated between both ends of the semiconductor laser 1,
The injection current I into 2 is I = V E · n / Zo. Therefore, it is possible to generate pulses having a large current value by the number of coaxial cables connected in parallel.
【0031】さらに、本実施例では、駆動電源とパワー
MOSFET15のドレインとの間に接続した電流制限
用抵抗11により、ダブルパルスの発生を防止してい
る。その電流制限用抵抗11の抵抗値は後述する範囲に
設定している。Further, in this embodiment, the current limiting resistor 11 connected between the driving power source and the drain of the power MOSFET 15 prevents the double pulse from being generated. The resistance value of the current limiting resistor 11 is set in the range described later.
【0032】光パルスの発生周期をtp (sec),パ
ワーMOSFET15のトリガパルスのパルス幅をtw
(sec)とし、パワーMOSFET15がオンした時
の電流制限抵抗11から見たグランド間容量(同軸ケー
ブル10の容量,パワーMOSFET15の帰還容量等
の総和)をCとすると、電流制限用抵抗11の抵抗値R
は下式を満足するように選択している。The light pulse generation period is t p (sec), and the pulse width of the trigger pulse of the power MOSFET 15 is t w.
Let (sec) be the capacitance between the grounds (the sum of the capacitance of the coaxial cable 10 and the feedback capacitance of the power MOSFET 15) seen from the current limiting resistor 11 when the power MOSFET 15 is turned on, and let C be the resistance of the current limiting resistor 11. Value R
Is selected to satisfy the following equation.
【0033】tw <2.2RC<tp 上記を満足するように電流制限用抵抗11の抵抗値Rを
選択することにより、図3に示すように、パワーMOS
FET15のドレイン電圧はパワーMOSFET15の
オフ時(トリガパルスの立ち下がり時)にはほぼ0電圧
であることから,パワーMOSFET15のオフ時に電
流パルスが発生することがなくなり、ダブルパルスの発
生がなくなる。しかも、その後、パワーMOSFET1
5のドレイン電圧が徐々に上昇し、次の光パルス発生時
までには、ほぼ100%近くまで立ち上がっている。T w <2.2 RC <t p By selecting the resistance value R of the current limiting resistor 11 so as to satisfy the above, as shown in FIG.
Since the drain voltage of the FET 15 is almost 0 when the power MOSFET 15 is off (at the falling edge of the trigger pulse), a current pulse is not generated when the power MOSFET 15 is off, and a double pulse is not generated. Moreover, after that, the power MOSFET 1
The drain voltage of No. 5 gradually rises, and rises to almost 100% by the time when the next optical pulse is generated.
【0034】このように本実施例によれば、半導体レー
ザ12を負の高電圧で駆動するようにしたので、半導体
レーザ12のケースに正の高電圧が誘起されて危険な状
態になるといった不具合を防止することができ、安全性
の向上を図ることができる。また、半導体レーザ12の
ケースに正の高電圧が誘起されないことから、正の高電
圧によるデバイス破壊を防止することもできる。As described above, according to the present embodiment, since the semiconductor laser 12 is driven with a negative high voltage, a positive high voltage is induced in the case of the semiconductor laser 12 to cause a dangerous state. Can be prevented, and safety can be improved. Further, since a positive high voltage is not induced in the case of the semiconductor laser 12, it is possible to prevent device breakdown due to the positive high voltage.
【0035】また本実施例によれば、同軸ケーブル10
をn本並列接続したので、低電圧で大電流の電流パルス
をを発生でき、比較的耐圧の低い高速パワーMOSFE
Tを使用でき、パルス幅の短い光短パルスを安定に発生
することができる。また低電圧駆動は、装置の小形化,
消費電力を低減する効果がある。Further, according to this embodiment, the coaxial cable 10
N parallel connection, it is possible to generate a high-current current pulse at a low voltage, and a high-speed power MOSFE with a relatively low breakdown voltage.
Since T can be used, a short light pulse having a short pulse width can be stably generated. In addition, the low voltage drive makes the device smaller,
It has the effect of reducing power consumption.
【0036】また本実施例によれば、電流制限用抵抗1
1の抵抗値Rを上記した範囲に設定したので、ダブルパ
ルスの発生を防止でき、装置の誤動作を防止して信頼の
向上を図ることができる。本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で
種々変形実施可能である。Further, according to this embodiment, the current limiting resistor 1
Since the resistance value R of 1 is set in the above range, the occurrence of double pulse can be prevented, the malfunction of the device can be prevented, and the reliability can be improved. The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、半
導体レーザのケース電位に正の高電圧が現われることが
なく、安全性に優れると共に、デバイス破壊の危険を除
去した光パルス発生装置を提供できる。As described above in detail, according to the present invention, a positive high voltage does not appear in the case potential of a semiconductor laser, which is excellent in safety and eliminates the risk of device destruction. Can be provided.
【0038】また発明によれば、ダブルパルスの発生を
防止し、誤動作をなくして信頼の向上を図った光パルス
発生装置を提供できる。また本発明によれば、半導体レ
ーザを低電圧駆動でき、装置の小形化,消費電力を低減
できる光パルス発生装置を提供できる。Further, according to the invention, it is possible to provide an optical pulse generator which prevents double pulses from occurring, eliminates malfunction and improves reliability. Further, according to the present invention, it is possible to provide an optical pulse generator capable of driving a semiconductor laser at a low voltage, downsizing the device, and reducing power consumption.
【図1】本発明の一実施例に係る光パルス発生装置の構
成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an optical pulse generator according to an embodiment of the present invention.
【図2】電圧パルスが同軸ケーブルを伝播する際の同軸
ケーブル電位を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a coaxial cable potential when a voltage pulse propagates through a coaxial cable.
【図3】電流制限抵抗による立上がり遅延作用を説明す
るための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a rising delay action by a current limiting resistance.
【図4】上記実施例の動作波形図である。FIG. 4 is an operation waveform diagram of the above embodiment.
【図5】従来の光パルス発生装置の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional optical pulse generator.
【図6】図5に示す光パルス発生装置の電流パルス生成
原理の説明図である。6 is an explanatory view of a current pulse generation principle of the optical pulse generator shown in FIG.
【図7】スイッチングデバイスとしてMOSFETを備
えた光パルス発生装置の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of an optical pulse generator including a MOSFET as a switching device.
【図8】半導体レーザのアース状態を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a grounded state of a semiconductor laser.
10…同軸ケーブル、11…電流制限抵抗、12…半導
体レーザ、13…負荷抵抗、14…ダイオード、15…
パワーMOSFET、16…トリガパルス発生器。10 ... Coaxial cable, 11 ... Current limiting resistance, 12 ... Semiconductor laser, 13 ... Load resistance, 14 ... Diode, 15 ...
Power MOSFET, 16 ... Trigger pulse generator.
Claims (3)
部導体および外部導体を有し一方の端部が開放した少な
くとも1つの同軸ケーブルと、前記同軸ケーブルの特性
インピーダンスに対応した抵抗値を有する負荷抵抗と、
前記半導体レーザに電流パルスを注入するためのスイッ
チングを行うMOSFETと、前記MOSFETのゲー
トへ印加するトリガパルスを発生するトリガパルス発生
手段とを具備し、 前記駆動電源を前記同軸ケーブルの内部導体および前記
MOSFETのドレインに接続し、前記駆動電源の零電
位を前記半導体レーザのアノードおよび前記MOSFE
Tのソースに接続し、前記同軸ケーブルの外部導体を前
記半導体レーザのカソードに前記負荷抵抗を介して接続
したことを特徴とする光パルス発生装置。1. A semiconductor laser for generating an optical pulse, at least one coaxial cable having an inner conductor and an outer conductor, one end of which is open, and a load having a resistance value corresponding to the characteristic impedance of the coaxial cable. Resistance,
The semiconductor laser includes a MOSFET that performs switching for injecting a current pulse, and trigger pulse generation means that generates a trigger pulse to be applied to the gate of the MOSFET, and the drive power source is an inner conductor of the coaxial cable and the Connected to the drain of the MOSFET, the zero potential of the driving power source is connected to the anode of the semiconductor laser and the MOSFE.
An optical pulse generator characterized in that it is connected to the source of T and the outer conductor of the coaxial cable is connected to the cathode of the semiconductor laser via the load resistor.
接続し、前記負荷抵抗の抵抗値を前記同軸ケーブル1本
当たりの特性インピーダンスの1/nとしたことを特徴
とする請求項1記載の光パルス発生装置。2. The coaxial cables of the same length are connected in parallel, and the resistance value of the load resistor is set to 1 / n of the characteristic impedance of each coaxial cable. Optical pulse generator.
インとの間に電流制限抵抗を接続し、その電流制限抵抗
の抵抗値Rを、光パルス発生周期をtp ,前記トリガパ
ルスの幅をtw ,前記MOSFETのドレイン側からみ
た前記電流制限抵抗の等価容量をCとして、 tw <2.2RC<tp を満足するように選択したことを特徴とする請求項1又
は請求項2に記載の光パルス発生装置。3. A current limiting resistor is connected between the drive power source and the drain of the MOSFET, and the resistance value R of the current limiting resistor has a light pulse generation period t p and a trigger pulse width t w. the equivalent capacitance of the current limiting resistor viewed from the drain side of the MOSFET as C, t w <2.2RC <according to claim 1 or claim 2, wherein the selected possible to satisfy the t p Optical pulse generator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5198278A JP3020775B2 (en) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | Optical pulse generator |
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JPH0758382A true JPH0758382A (en) | 1995-03-03 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009289836A (en) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Oki Data Corp | Light emitting element array, drive control device, recording head, and image forming device |
JP2010205810A (en) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Sony Corp | Method of driving semiconductor laser element, and semiconductor laser device |
-
1993
- 1993-08-10 JP JP5198278A patent/JP3020775B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009289836A (en) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Oki Data Corp | Light emitting element array, drive control device, recording head, and image forming device |
US7924304B2 (en) | 2008-05-27 | 2011-04-12 | Oki Data Corporation | Light-emitting element array, drive controlling device, recording head, and image forming device |
JP2010205810A (en) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Sony Corp | Method of driving semiconductor laser element, and semiconductor laser device |
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