JPH11238932A - Semiconductor laser device and laser-light receiver - Google Patents
Semiconductor laser device and laser-light receiverInfo
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- JPH11238932A JPH11238932A JP3847098A JP3847098A JPH11238932A JP H11238932 A JPH11238932 A JP H11238932A JP 3847098 A JP3847098 A JP 3847098A JP 3847098 A JP3847098 A JP 3847098A JP H11238932 A JPH11238932 A JP H11238932A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光走査記録装置や
光通信装置に用いられる半導体レーザを駆動する駆動回
路に関し、特に、半導体レーザの光出力をアナログ変調
する際の応答性を向上させた半導体レーザ装置と、レー
ザ光を受光してモニタ信号を出力するレーザ光受光装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving circuit for driving a semiconductor laser used in an optical scanning recording apparatus or an optical communication apparatus, and more particularly, to an improvement in responsiveness when an optical output of the semiconductor laser is analog-modulated. The present invention relates to a semiconductor laser device and a laser light receiving device that receives a laser beam and outputs a monitor signal.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、例えば、光走査記録装置にお
いて、半導体レーザから発生する光ビームを感光性記録
材料上で走査し該記録材料にデータの記録を行う装置等
が実用化されており、また、光通信装置においても、半
導体レーザの光出力を変調した光信号を光ファイバーを
介して伝送する装置等が広く使用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in an optical scanning recording apparatus, an apparatus which scans a light beam generated from a semiconductor laser on a photosensitive recording material and records data on the recording material has been put into practical use. In optical communication devices, devices for transmitting an optical signal obtained by modulating the optical output of a semiconductor laser via an optical fiber are widely used.
【0003】これら光走査記録装置や光通信装置等の半
導体レーザ装置で使用される半導体レーザは、駆動電流
を変化させることによって、半導体レーザから発生する
光出力を直接変調することが可能である。この駆動電流
を制御する回路は、通常、光量指令信号によって設定さ
れる所望の光出力が半導体レーザから正確に発生するよ
うに、APC(Automatic Power Co
ntrol)回路を設けて光出力を安定にするような制
御を行うことが多い。従来のAPC回路は、半導体レー
ザの前方出射光、あるいは後方出射光の一部を分岐させ
たモニタ光の光量を検出し、該光量と前記光量指令信号
が示す設定光量との差を解消する方向に半導体レーザの
駆動電流を制御するように構成されている。しかし、半
導体レーザは、図2に示すように、駆動電流に対する光
出力特性が自然発光領域(LED領域)とレーザ発光領
域とで著しく変化する。広範囲に光出力を変化させて半
導体レーザを用いるためには、駆動電流に対する光出力
特性が線形であるレーザ発光領域だけでなく、自然発光
領域でも半導体レーザを使用する必要があるが、自然発
光領域では駆動電流の変化に対する光出力変化が小さ
く、そのため、変調応答性が悪化するという問題があっ
た。A semiconductor laser used in a semiconductor laser device such as an optical scanning recording device or an optical communication device can directly modulate an optical output generated from the semiconductor laser by changing a driving current. A circuit for controlling the drive current usually has an APC (Automatic Power Co.) so that a desired optical output set by the light intensity command signal is accurately generated from the semiconductor laser.
In many cases, control is performed to stabilize the optical output by providing an (control) circuit. A conventional APC circuit detects a light amount of a monitor light obtained by branching a part of a forward emission light or a backward emission light of a semiconductor laser, and cancels a difference between the light amount and a set light amount indicated by the light amount command signal. Is configured to control the drive current of the semiconductor laser. However, in the semiconductor laser, as shown in FIG. 2, the light output characteristics with respect to the drive current significantly change between the spontaneous light emitting region (LED region) and the laser light emitting region. In order to use the semiconductor laser by changing the light output over a wide range, it is necessary to use the semiconductor laser not only in the laser emission region where the optical output characteristic with respect to the driving current is linear, but also in the natural emission region. In this case, there is a problem that a change in optical output with respect to a change in drive current is small, and therefore, modulation responsiveness is deteriorated.
【0004】そこで、上記のような問題を解決するため
の手段が種々提案されている。Therefore, various means for solving the above-mentioned problems have been proposed.
【0005】例えば、特開平2−211683号公報で
公知の半導体レーザ駆動回路においては、所定値以上の
信号を押さえる信号制限回路、及び信号の高周波成分を
抽出するハイパスフィルタに光量指令信号を入力して補
償信号を作成し、該補償信号を光量指令信号に加えるこ
とによって、低光量領域での変調応答性を向上させてい
る。つまり、図16に示す自然発光領域における補償前
のフィードバックループの一巡伝達特性61及びレーザ
発光領域における補償前のフィードバックループの一巡
伝達特性62に対して、上記の補償信号を光量指令信号
に加えない場合の閉ループ特性は、図17(a)の実線
71で示したように、自然発光領域の特性は高速応答性
の低い特性となってしまう。そこで、光量指令信号を信
号制限回路及びハイパスフィルタに入力して補償信号を
作成し、該補償信号を光量指令信号に加えた、図17
(b)の破線に示すような信号を用いて半導体レーザを
駆動すると、自然発光領域における閉ループ特性は、図
17(a)の破線で示す特性71′のように、図17
(a)の実線で示すレーザ発光領域の特性72′と同等
の特性に改善される。なお特性72′の曲線は仮想の特
性曲線であり、自然発光領域で高周波特性をレーザ発光
領域と同等に改善した状態の曲線である。For example, in a semiconductor laser driving circuit known in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-21683, a light amount command signal is inputted to a signal limiting circuit for suppressing a signal of a predetermined value or more and a high-pass filter for extracting a high frequency component of the signal. By generating a compensation signal by adding the compensation signal to the light amount command signal, the modulation response in a low light amount region is improved. That is, the compensation signal is not added to the light amount command signal with respect to the loop transmission characteristic 61 before feedback in the natural light emission region and the loop transmission characteristic 62 before feedback in the laser emission region shown in FIG. As shown by the solid line 71 in FIG. 17A, the closed-loop characteristic in this case is such that the characteristic of the spontaneous light emission region has a low high-speed response. Therefore, a light amount command signal is input to a signal limiting circuit and a high-pass filter to generate a compensation signal, and the compensation signal is added to the light amount command signal.
When the semiconductor laser is driven using a signal as indicated by the broken line in FIG. 17B, the closed-loop characteristic in the spontaneous light emission region is changed to a characteristic 71 'indicated by the broken line in FIG.
This is improved to a characteristic equivalent to the characteristic 72 'of the laser emission region shown by the solid line in FIG. Note that the curve of the characteristic 72 'is a virtual characteristic curve, and is a curve in a state where the high-frequency characteristics in the natural light emission region are improved to be equal to those in the laser light emission region.
【0006】また、例えば、特開昭63−204522
号公報で公知のレーザ記録装置では、APC回路におけ
るフィードバック回路のループゲインを光量指令信号に
基づき一定に制御することによって、低光量領域での変
調応答性を向上させている。即ち、前述した図16に示
す補償前のフィードバックの一巡伝達特性61、62に
対して、図17に示すようなループゲインを一定に制御
する補償を特性61に対して行い、図18に示すような
補正後のフィードバックループの一巡伝達特性81、8
2とすることによって、自然発光領域からレーザ発光領
域までの全光量で一定の伝達特性となる。Further, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 63-204522
In a known laser recording apparatus, the modulation response in a low light quantity region is improved by controlling a loop gain of a feedback circuit in an APC circuit to be constant based on a light quantity command signal. That is, for the loop transfer characteristics 61 and 62 of the feedback before compensation shown in FIG. 16 described above, compensation for controlling the loop gain to be constant as shown in FIG. 17 is performed on the characteristic 61, and as shown in FIG. Loop transfer characteristics 81 and 8 after feedback correction
By setting the value to 2, a constant transfer characteristic is obtained for the entire amount of light from the natural light emission region to the laser light emission region.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した特開
平2−211683号公報で公知の半導体レーザ駆動回
路では、半導体レーザの光量の変化に対応した信号が帰
還される前の光量指令信号から補償信号を作成し、該補
償信号を光量指令信号に重畳して付加するため、この補
償信号は、半導体レーザの光量の変化には対応していな
い開ループでの補償となっている。従って、特開平2−
211683号公報の半導体レーザ駆動回路では、光量
指令信号に対して実際の光量が変動した場合に、精密な
補償が行えないという問題がある。例えば、温度変化に
よって半導体レーザの駆動電流に対する光出力特性が変
化した場合に、変調応答性が大きく変動してしまうとい
う問題がある。However, in the above-described semiconductor laser driving circuit disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 2-21683, compensation is made from a light quantity command signal before a signal corresponding to a change in the light quantity of the semiconductor laser is fed back. Since the signal is generated and the compensation signal is superimposed on the light amount command signal and added, the compensation signal is an open-loop compensation that does not correspond to a change in the light amount of the semiconductor laser. Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open
The semiconductor laser driving circuit disclosed in Japanese Patent No. 21683 has a problem that precise compensation cannot be performed when the actual light amount fluctuates with respect to the light amount command signal. For example, there is a problem that when the optical output characteristic with respect to the drive current of the semiconductor laser changes due to a temperature change, the modulation response greatly fluctuates.
【0008】また一般に、矩形波、鋸波などは波長の異
なる正弦波の成分に分解できる。特開昭63−2045
22号公報で公知のレーザ記録装置では、例えば矩形波
の様にステップ状に急変する光量指令信号が入力される
と波長の異なる複数の正弦波が入力された状態となり、
発振もしくは応答性劣化が生じることがあるという問題
がある。即ち、ステップ状に急変する光量指令信号が自
然発光領域の信号成分とレーザ発光領域の信号成分を含
む場合は、特開昭63−204522号公報で公知のレ
ーザ記録装置は自然発光領域に適したゲインとレーザ発
光領域に適したゲインのいずれが選択されるのかが不定
になってしまう。つまり、ループゲインを一定に制御し
ようとしても同時に異なる2つのループゲインを選択す
ることは不可能だから、適正なループゲインが選択され
るとは限らない。このために、ステップ状に急変する光
量指令信号が入力された場合、該光量指令信号の立ち上
がり時にループゲインが高すぎて発振し、または立ち下
がり時にループゲインが低すぎて駆動電流がなかなか下
がらないという現象が発生し、回路の動作が極めて不安
定になるという問題がある。従って特開昭63−204
522号公報で公知のレーザ記録装置は階調変化が極め
てなだらかな光量指令信号でないと実用に耐えず、あら
ゆる光量指令信号に対応しようとする光記録装置や光通
信装置には採用しがたいという問題がある。In general, a rectangular wave, a sawtooth wave or the like can be decomposed into sine wave components having different wavelengths. JP-A-63-2045
In the laser recording device known in Japanese Patent Publication No. 22, when a light amount command signal that suddenly changes in a step-like manner such as a rectangular wave is input, a plurality of sine waves having different wavelengths are input.
There is a problem that oscillation or deterioration of responsiveness may occur. In other words, when the light amount command signal that rapidly changes in a step-like manner includes a signal component in the spontaneous light emission region and a signal component in the laser light emission region, the laser recording device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-204522 is suitable for the spontaneous light emission region. It is undefined which of the gain and the gain suitable for the laser emission region is selected. That is, it is impossible to select two different loop gains at the same time even if the loop gain is controlled to be constant, so that an appropriate loop gain is not always selected. For this reason, when a light amount command signal that suddenly changes in a step-like manner is input, the loop gain is too high when the light amount command signal rises, and oscillation occurs, or the loop gain is too low when the light amount command signal falls, so that the drive current does not drop easily. And the operation of the circuit becomes extremely unstable. Accordingly, JP-A-63-204
The laser recording apparatus disclosed in Japanese Patent No. 522 cannot withstand practical use unless the gradation change is a very gentle light quantity command signal, and is difficult to be applied to an optical recording apparatus or an optical communication apparatus that attempts to respond to any light quantity command signal. There's a problem.
【0009】本発明は上記問題点に着目してなされたも
ので、半導体レーザ装置において安定で精密な補償が可
能な閉ループでの補償を可能とし、かつ、光量0を含む
あらゆる光量指令信号に対応してゲインの補償を行い、
高速に変調する入力信号に対して安定かつ正確に追従す
るように変調応答特性を向上することを課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and enables stable and precise compensation in a closed loop in a semiconductor laser device, and is compatible with all light quantity command signals including zero light quantity. To compensate for the gain,
It is an object of the present invention to improve modulation response characteristics so as to stably and accurately follow an input signal that is modulated at high speed.
【0010】また、これらの半導体レーザ装置では、半
導体レーザの発したレーザ光を受光し受光量に応じたモ
ニタ信号を出力する光電変換素子を備える場合がある。
また、レーザ光を利用して検査を行う検査装置などのレ
ーザ光受光装置も光電変換素子を備える場合がある。こ
れらの光電変換素子を備えた半導体レーザ装置やレーザ
光受光装置では、例えば半導体レーザーチップのパッケ
ージ内にモニター用のフォトダイオードを備えたデバイ
スのように、前記半導体レーザの陽極端子と陰極端子の
いずれか一方と、前記光電変換素子の陽極端子と陰極端
子のいずれか一方とが電気的に接続される場合がある。
このように接続されると、半導体レーザを駆動する駆動
電流の高周波成分が光電変換素子の持つ接合容量や浮遊
容量に因る寄生容量成分を通過して光電変換素子の端子
に現れてしまい、受光量から期待されるモニタ信号のレ
ベルに対して不正確なレベルのモニタ信号が出力され、
モニタ精度が不正確になるとの問題がある。In some cases, these semiconductor laser devices include a photoelectric conversion element that receives a laser beam emitted by a semiconductor laser and outputs a monitor signal according to the amount of received light.
In addition, a laser light receiving device such as an inspection device that performs an inspection using laser light may also include a photoelectric conversion element. In a semiconductor laser device or a laser light receiving device equipped with these photoelectric conversion elements, for example, a device having a photodiode for monitoring in a package of a semiconductor laser chip, either an anode terminal or a cathode terminal of the semiconductor laser. One of them may be electrically connected to one of the anode terminal and the cathode terminal of the photoelectric conversion element.
With this connection, the high-frequency component of the drive current for driving the semiconductor laser passes through the junction capacitance and stray capacitance of the photoelectric conversion element and appears at the terminal of the photoelectric conversion element. The monitor signal is output at an incorrect level with respect to the level of the monitor signal expected from the amount,
There is a problem that the monitor accuracy becomes inaccurate.
【0011】本発明は上記問題点にも着目してなされた
もので、受光用の光電変換素子に生じる誤差成分を低減
・除去し、モニタ精度を向上することを課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to reduce or eliminate an error component generated in a photoelectric conversion element for light reception and to improve monitoring accuracy.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の課題は以下の半
導体レーザ装置によって解決できた。即ち請求項1に記
載の半導体レーザ装置は、入力された光量指令信号に基
づき半導体レーザを駆動し、該半導体レーザから発せら
れるレーザ光の光量を制御する半導体レーザ装置におい
て、該半導体レーザが発するレーザ光を受光する光電変
換素子を備えていて入力された光量指令信号に応じて変
化するレーザ光の光量をモニタし、該光量に応じた帰還
信号を出力する光量モニタ部と、前記光量指令信号と前
記帰還信号との偏差に応じて半導体レーザ駆動信号を生
成する駆動制御部と、前記半導体レーザ駆動信号に線形
対応した駆動電流を出力する線形駆動部と、前記半導体
レーザ駆動信号に非線形対応した駆動電流を出力する非
線形駆動部とを有し、前記非線形駆動部は、入力された
前記半導体レーザ駆動信号の増加に伴い前記半導体レー
ザの微分量子効率の変化率のなだらかな部分に合わせて
出力ゲインを非線形に減少させる第一の非線形特性段
と、入力された前記第一の非線形特性段の出力信号の増
加に伴い前記半導体レーザの微分量子効率の変化率の急
峻な部分に合わせて出力ゲインを前記第一の非線形特性
段よりも急峻かつ非線形に減少させる第二の非線形特性
段と、入力された前記第二の非線形特性段の出力信号が
設定値以下の場合は前記第二の非線形特性段の出力した
信号をそのまま出力し、前記設定値以上の場合は一定値
の信号を出力する第三の非線形特性段とを備えていて、
前記第一から第三の非線形特性段により前記非線形対応
した駆動電流のレベルを制御し、前記線形駆動部と前記
非線形駆動部の出力した駆動電流を重畳した半導体レー
ザ駆動電流によって前記半導体レーザを駆動することを
特徴とする。The object of the present invention can be solved by the following semiconductor laser device. That is, a semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device drives a semiconductor laser based on an input light amount command signal and controls the amount of laser light emitted from the semiconductor laser. A light amount monitoring unit that includes a photoelectric conversion element that receives light, monitors a light amount of the laser light that changes according to the input light amount command signal, and outputs a feedback signal corresponding to the light amount; A drive control unit that generates a semiconductor laser drive signal in accordance with a deviation from the feedback signal, a linear drive unit that outputs a drive current that linearly corresponds to the semiconductor laser drive signal, and a drive that nonlinearly supports the semiconductor laser drive signal A non-linear driving unit for outputting a current, wherein the non-linear driving unit is configured to operate the semiconductor laser in response to an increase in the input semiconductor laser driving signal. A first non-linear characteristic stage for non-linearly decreasing the output gain in accordance with a gentle portion of the rate of change of the differential quantum efficiency of the semiconductor laser with an increase in the input output signal of the first non-linear characteristic stage. A second non-linear characteristic stage that reduces the output gain more steeply and non-linearly than the first non-linear characteristic stage in accordance with a steep portion of the rate of change of the differential quantum efficiency; A third nonlinear characteristic stage that outputs the signal output from the second nonlinear characteristic stage as it is when the output signal is equal to or less than the set value, and outputs a constant value signal when the output signal is equal to or greater than the set value. ,
The level of the drive current corresponding to the nonlinearity is controlled by the first to third nonlinear characteristic stages, and the semiconductor laser is driven by the semiconductor laser drive current obtained by superimposing the drive current output from the linear drive unit and the nonlinear drive unit. It is characterized by doing.
【0013】請求項1に記載の半導体レーザ装置によれ
ば、安定で精密な補償が可能な閉ループでの補償を可能
とし、かつ、光量0を含むあらゆる光量指令信号に対応
してゲインの補償を行い、高速に変調する入力信号に対
して安定かつ正確に追従するように変調応答特性を向上
することができた。According to the semiconductor laser device of the first aspect, it is possible to perform stable and precise compensation in a closed loop, and to perform gain compensation in response to any light quantity command signal including zero light quantity. As a result, the modulation response characteristics could be improved so as to stably and accurately follow an input signal that is modulated at high speed.
【0014】また、請求項9に記載の半導体レーザ装置
は、入力された光量指令信号に基づき半導体レーザを駆
動し、該半導体レーザから発せられるレーザ光の光量を
制御する半導体レーザ装置において、該半導体レーザが
発するレーザ光を受光する光電変換素子を備えていて入
力された光量指令信号に応じて変化するレーザ光の光量
をモニタし、該光量に応じた帰還信号を出力する光量モ
ニタ部と、前記光量指令信号と前記帰還信号との偏差に
応じて半導体レーザ駆動信号を生成する駆動制御部と、
前記半導体レーザ駆動信号に応じて駆動電流を出力する
駆動部と、前記駆動電流に比例する信号の高周波成分の
みを通過させる帯域特性を備えたハイパスフィルタとを
備えていて、前記半導体レーザの陽極端子、陰極端子の
いずれか一方と、前記光電変換素子の陽極端子、陰極端
子のいずれか一方とが電気的に接続され、前記光量モニ
タ部は前記光電変換素子の出力と前記ハイパスフィルタ
の出力との偏差に応じた出力を前記帰還信号として出力
することを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device for driving a semiconductor laser based on an input light amount command signal and controlling the amount of laser light emitted from the semiconductor laser. A light amount monitoring unit that includes a photoelectric conversion element that receives a laser light emitted by a laser, monitors a light amount of the laser light that changes according to the input light amount command signal, and outputs a feedback signal corresponding to the light amount; A drive control unit that generates a semiconductor laser drive signal according to a deviation between the light amount command signal and the feedback signal,
A drive unit that outputs a drive current according to the semiconductor laser drive signal; and a high-pass filter having a band characteristic that passes only a high-frequency component of a signal proportional to the drive current, and an anode terminal of the semiconductor laser. , One of the cathode terminals and one of the anode terminal and the cathode terminal of the photoelectric conversion element is electrically connected, and the light amount monitoring unit outputs the output of the photoelectric conversion element and the output of the high-pass filter. An output according to the deviation is output as the feedback signal.
【0015】請求項9に記載の半導体レーザ装置によれ
ば、受光用の光電変換素子に生じる誤差成分を低減・除
去し、モニタ精度を向上することができた。According to the semiconductor laser device of the ninth aspect, an error component generated in the photoelectric conversion element for light reception can be reduced or eliminated, and the monitoring accuracy can be improved.
【0016】また、請求項10に記載のレーザ光受光装
置によれば、入力された光量指令信号に基づき半導体レ
ーザを駆動し、該半導体レーザから発せられるレーザ光
を光電変換素子で受光してレーザ光の光量に応じたモニ
タ信号を出力するレーザ光受光装置において、前記半導
体レーザの陽極端子、陰極端子のいずれか一方と、前記
光電変換素子の陽極端子、陰極端子のいずれか一方とが
電気的に接続され、前記光量指令信号に応じた駆動電流
を出力する駆動部と、前記駆動電流に比例する信号の高
周波成分のみを通過させる帯域特性を備えたハイパスフ
ィルタとを備えていて、前記光電変換素子の出力と前記
ハイパスフィルタの出力との偏差に応じた出力を前記モ
ニタ信号として出力することを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, a semiconductor laser is driven based on an input light quantity command signal, and a laser beam emitted from the semiconductor laser is received by a photoelectric conversion element. In a laser light receiving device that outputs a monitor signal according to the amount of light, one of an anode terminal and a cathode terminal of the semiconductor laser and one of an anode terminal and a cathode terminal of the photoelectric conversion element are electrically connected. A driving unit that outputs a driving current according to the light amount command signal; and a high-pass filter having a band characteristic that passes only a high-frequency component of a signal proportional to the driving current. An output corresponding to a deviation between the output of the element and the output of the high-pass filter is output as the monitor signal.
【0017】請求項10に記載のレーザ光受光装置によ
れば、受光用の光電変換素子に生じる誤差成分を低減・
除去し、モニタ精度を向上することができた。According to the laser light receiving device of the tenth aspect, the error component generated in the light receiving photoelectric conversion element is reduced.
It was able to remove and improve the monitoring accuracy.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
【0019】図1は、半導体レーザ装置の主要部たる半
導体レーザ駆動回路の回路図を示している。なお半導体
レーザ駆動回路は、光走査記録装置、光通信装置等の半
導体レーザ装置の主要部となる回路である。FIG. 1 is a circuit diagram of a semiconductor laser driving circuit which is a main part of a semiconductor laser device. Note that the semiconductor laser drive circuit is a circuit that is a main part of a semiconductor laser device such as an optical scanning recording device or an optical communication device.
【0020】図1において入力端子11は、図示しない
制御用コンピュータ等に接続されるための端子である。
該制御用コンピュータ等は変調信号源であり、半導体レ
ーザLDから所望の光出力が発せられるよう半導体レー
ザLDの駆動電流を制御する光量指令信号Sが制御用コ
ンピュータ等から入力端子11に入力される。光量指令
信号Sは後段の各回路に適するようにインピーダンス、
レベル等が調整されている。In FIG. 1, an input terminal 11 is a terminal for connection to a control computer (not shown).
The control computer or the like is a modulation signal source, and a light amount command signal S for controlling a drive current of the semiconductor laser LD so that a desired light output is emitted from the semiconductor laser LD is input to the input terminal 11 from the control computer or the like. . The light quantity command signal S has an impedance,
Levels have been adjusted.
【0021】モニタ回路400は、半導体レーザLDか
ら発せられる前方もしくは後方出射光の一部を受光し電
流信号に変換するフォトダイオードPDと、該フォトダ
イオードPDから発生する電流信号を電圧信号に変換し
かつ所望の電圧レベルまで増幅する演算増幅器A1とを
含んで構成される。演算増幅器A1はフォトダイオード
PDで発生した電流信号を電流電圧変換して電圧出力で
ある光量モニタ信号Mとして出力する。The monitor circuit 400 receives a part of the forward or backward emitted light emitted from the semiconductor laser LD and converts the received light into a current signal, and converts the current signal generated from the photodiode PD into a voltage signal. And an operational amplifier A1 for amplifying to a desired voltage level. The operational amplifier A1 converts the current signal generated by the photodiode PD into a current-voltage signal and outputs the converted signal as a light amount monitor signal M as a voltage output.
【0022】駆動制御回路200は加算点201と演算
増幅器A2を含み、加算点201にて光量指令信号Sと
光量モニタ信号Mとが加算され、演算増幅器A2には光
量指令信号Sと光量モニタ信号Mの偏差を示す信号が入
力される。演算増幅器A2は入力された該偏差を示す信
号を増幅して半導体レーザ駆動信号を出力する。The drive control circuit 200 includes an addition point 201 and an operational amplifier A2. At the addition point 201, the light intensity command signal S and the light intensity monitor signal M are added. A signal indicating the deviation of M is input. The operational amplifier A2 amplifies the input signal indicating the deviation and outputs a semiconductor laser drive signal.
【0023】線形駆動電流出力回路300は、線形増幅
部301と電圧電流変換を担うトランジスタTr4を含
んで構成されている。線形増幅部301は半導体レーザ
駆動信号の増減に線形対応した信号を出力する回路で、
線形増幅部301の入力端子は駆動制御回路200の出
力端子に接続され、出力端子はトランジスタTr4のベ
ースに接続されている。トランジスタTr4はコレクタ
が半導体レーザLDのカソード電極と接続され、またエ
ミッタが抵抗を介して接地されている。半導体レーザL
Dのアノード電極は正電源に接続されている。駆動制御
回路200の出力した前記半導体レーザ駆動信号は線形
駆動電流出力回路300で増幅されてトランジスタTr
4に加わり、トランジスタTr4には半導体レーザ駆動
信号の増減に線形に対応したコレクタ電流が流れる。ト
ランジスタTr4のコレクタ電流は半導体レーザLDの
駆動電流である。The linear drive current output circuit 300 includes a linear amplifier 301 and a transistor Tr4 that performs voltage-current conversion. The linear amplification unit 301 is a circuit that outputs a signal linearly corresponding to an increase or a decrease in the semiconductor laser drive signal.
The input terminal of the linear amplifier 301 is connected to the output terminal of the drive control circuit 200, and the output terminal is connected to the base of the transistor Tr4. The transistor Tr4 has a collector connected to the cathode electrode of the semiconductor laser LD, and an emitter grounded via a resistor. Semiconductor laser L
The anode electrode of D is connected to a positive power supply. The semiconductor laser drive signal output from the drive control circuit 200 is amplified by the linear drive current output circuit 300 and
4, a collector current linearly corresponding to the increase or decrease of the semiconductor laser drive signal flows through the transistor Tr4. The collector current of the transistor Tr4 is a drive current of the semiconductor laser LD.
【0024】非線形駆動電流出力回路500は、演算増
幅器A3と、電圧電流変換を担うトランジスタTr3
と、非線形の特性をつくる分圧回路510、520及び
スイッチング回路530とを含んで構成され、半導体レ
ーザ駆動信号の増減に非線形対応した信号を出力する。The non-linear drive current output circuit 500 includes an operational amplifier A3 and a transistor Tr3 that performs voltage-current conversion.
And a voltage dividing circuit 510, 520 and a switching circuit 530 for producing nonlinear characteristics, and outputs a signal nonlinearly corresponding to an increase or decrease of the semiconductor laser drive signal.
【0025】分圧回路510は本発明の第一の非線形特
性段の一例で、直列に接続した抵抗R1とダイオードD
1を備えていて、抵抗R1とダイオードD1のアノード
との間から駆動制御回路200の出力した半導体レーザ
駆動信号の増減に非線形対応した出力を得る。分圧回路
510の回路常数は、半導体レーザLDの微分量子効率
の変換率がなだらかな部分の特性に合わせて出力ゲイン
が非線形に変化するように設定してある。The voltage dividing circuit 510 is an example of the first nonlinear characteristic stage of the present invention, and includes a resistor R1 and a diode D connected in series.
1 to obtain an output nonlinearly corresponding to the increase or decrease of the semiconductor laser drive signal output from the drive control circuit 200 from between the resistor R1 and the anode of the diode D1. The circuit constant of the voltage dividing circuit 510 is set such that the output gain changes nonlinearly in accordance with the characteristics of the portion where the conversion rate of the differential quantum efficiency of the semiconductor laser LD is gentle.
【0026】演算増幅器A3は分圧回路510の出力を
増幅して分圧回路520に出力する。The operational amplifier A3 amplifies the output of the voltage dividing circuit 510 and outputs it to the voltage dividing circuit 520.
【0027】分圧回路520は本発明の第二の非線形特
性段の一例で、直列に接続した抵抗R2とダイオードD
2を備えていて、抵抗R2とダイオードD2のアノード
との間から駆動制御回路200の出力した半導体レーザ
駆動信号の増減に非線形対応した出力を得る。分圧回路
520の回路常数は、半導体レーザLDの微分量子効率
の変換率が急峻な部分の特性に合わせてゲインが非線形
に変化するように設定してある。The voltage dividing circuit 520 is an example of the second nonlinear characteristic stage of the present invention, and includes a resistor R2 and a diode D connected in series.
2, an output is provided between the resistor R2 and the anode of the diode D2, the output nonlinearly corresponding to the increase or decrease of the semiconductor laser drive signal output from the drive control circuit 200. The circuit constant of the voltage dividing circuit 520 is set such that the gain changes nonlinearly in accordance with the characteristics of the portion where the conversion rate of the differential quantum efficiency of the semiconductor laser LD is steep.
【0028】分圧回路510、分圧回路520のそれぞ
れの応答出力は、半導体レーザ駆動信号の増加に非線形
に対応するものの、ゲインの減少傾向は互いに異なる。
また、分圧回路510、分圧回路520のそれぞれの応
答出力が非線形になる範囲は互いにずれている。そして
分圧回路510、演算増幅器A3、分圧回路520のト
ータルの出力ゲインは、入力される半導体レーザ駆動信
号に非線形対応した出力ゲインとなる。Although the response output of each of the voltage dividing circuits 510 and 520 nonlinearly responds to the increase of the semiconductor laser drive signal, the gain decreasing tendencies are different from each other.
Also, the ranges in which the response outputs of the voltage dividing circuits 510 and 520 become nonlinear are shifted from each other. The total output gain of the voltage dividing circuit 510, the operational amplifier A3, and the voltage dividing circuit 520 becomes an output gain nonlinearly corresponding to the input semiconductor laser drive signal.
【0029】スイッチング回路530は、本発明の第三
の非線形特性段の一例で、2つのトランジスタTr1、
Tr2を備えている。トランジスタTr1のベースは分
圧回路520の出力回路に接続され、エミッタは抵抗を
介してトランジスタTr2に接続され、コレクタは接地
されている。トランジスタTr2のコレクタは正電源に
接続され、エミッタは抵抗R4を介してトランジスタT
r3のベースに接続され、トランジスタTr3のベース
は半導体レーザ駆動回路の基板外に設けた制御基板(不
図示)に接続されて制御信号Cが入力されている。スイ
ッチング回路530はトランジスタTr1のスイッチン
グ動作により、半導体レーザ駆動信号の出力が一定値以
上の場合は一定値の電流を出力し、一定値以下の場合は
分圧回路520の出力をそのまま出力する。The switching circuit 530 is an example of the third nonlinear characteristic stage of the present invention, and includes two transistors Tr1 and Tr2.
Tr2 is provided. The base of the transistor Tr1 is connected to the output circuit of the voltage dividing circuit 520, the emitter is connected to the transistor Tr2 via a resistor, and the collector is grounded. The collector of the transistor Tr2 is connected to a positive power supply, and the emitter is connected to the transistor T2 via a resistor R4.
The base of the transistor Tr3 is connected to a control substrate (not shown) provided outside the substrate of the semiconductor laser drive circuit, and the control signal C is input thereto. The switching circuit 530 outputs a constant current when the output of the semiconductor laser drive signal is equal to or more than a certain value, and outputs the output of the voltage dividing circuit 520 as it is when the output of the semiconductor laser drive signal is equal to or more than a certain value.
【0030】分圧回路520の出力が一定値を越えると
トランジスタTr1のスイッチング作用により、トラン
ジスタTr2のエミッタ出力がトランジスタTr3のベ
ースに加わり、トランジスタTr1のエミッタ出力はト
ランジスタTr3のベースには加わらなくなる。トラン
ジスタTr2のベースには一定電圧の制御信号Cが入力
されているので、分圧回路520の出力が一定値を超え
るとトランジスタTr3のコレクタ電流は一定値をと
る。When the output of the voltage dividing circuit 520 exceeds a certain value, the emitter output of the transistor Tr2 is applied to the base of the transistor Tr3 by the switching action of the transistor Tr1, and the emitter output of the transistor Tr1 is not applied to the base of the transistor Tr3. Since the control signal C having a constant voltage is input to the base of the transistor Tr2, the collector current of the transistor Tr3 takes a constant value when the output of the voltage dividing circuit 520 exceeds a constant value.
【0031】分圧回路520の出力が一定値以下ならば
トランジスタTr1のエミッタ出力、即ち半導体レーザ
駆動信号の増加に非線形に対応した応答出力がトランジ
スタTr3のベースに加わってトランジスタTr3が駆
動される。If the output of the voltage dividing circuit 520 is equal to or less than a predetermined value, the emitter output of the transistor Tr1, that is, the response output nonlinearly corresponding to the increase of the semiconductor laser drive signal is applied to the base of the transistor Tr3, and the transistor Tr3 is driven.
【0032】非線形駆動電流出力回路500全体として
は、回路定数によって、分圧回路510、分圧回路52
0の順にゲインの減少率が大きくなるように設定してあ
り、またスイッチング回路530のスイッチング動作は
ゲインの減少率が無限小になったとみなせるので、半導
体レーザLDが消灯状態から次第に輝度を増すに連れ
て、まず非線形駆動電流出力回路500のゲインが緩や
かに減少し、次に半導体レーザ駆動信号がさらに大きく
なると非線形駆動電流出力回路500のゲインが急峻に
減少し、しかるのちに半導体レーザ駆動信号が設定値に
達して非線形駆動電流出力回路500のゲインがカット
されて、実質的に非線形駆動電流出力回路500はそれ
以上の駆動電流を出力しない状態になる。The entire non-linear driving current output circuit 500 has a voltage dividing circuit 510 and a voltage dividing circuit 52 depending on circuit constants.
The gain reduction rate is set to increase in the order of 0, and the switching operation of the switching circuit 530 can be regarded as the gain reduction rate becomes infinitesimal, so that the brightness of the semiconductor laser LD gradually increases from the light-off state. Accordingly, first, the gain of the non-linear driving current output circuit 500 gradually decreases, and then, when the semiconductor laser driving signal further increases, the gain of the non-linear driving current output circuit 500 sharply decreases. When the set value is reached, the gain of the non-linear driving current output circuit 500 is cut, and the non-linear driving current output circuit 500 does not substantially output any more driving current.
【0033】半導体レーザLDは、線形駆動電流出力回
路300のトランジスタTr4(ドライブトランジス
タ)のコレクタ電流と、非線形駆動電流出力回路500
のトランジスタTr3(ドライブトランジスタ)のコレ
クタ電流の和により駆動され発光する。The semiconductor laser LD includes a collector current of the transistor Tr4 (drive transistor) of the linear drive current output circuit 300 and a nonlinear drive current output circuit 500.
The transistor Tr3 (drive transistor) emits light when driven by the sum of the collector currents.
【0034】既に説明したモニタ回路400は半導体レ
ーザLDの光量の変化を電気信号である光量モニタ信号
Mとして出力し、駆動制御回路200に負帰還し制御す
るため、半導体レーザLDの発光する光量は光量指令信
号Sに従って安定するように動作する。The monitor circuit 400 described above outputs a change in the amount of light of the semiconductor laser LD as a light amount monitor signal M, which is an electric signal, and performs negative feedback to the drive control circuit 200 for control. It operates so as to be stable according to the light amount command signal S.
【0035】次に、実施の形態に示した半導体レーザ駆
動回路の動作と出力ゲインの特性を図2から図8を利用
して説明する。Next, the operation and output gain characteristics of the semiconductor laser drive circuit shown in the embodiment will be described with reference to FIGS.
【0036】図2は半導体レーザの駆動電流(注入電
流)として直流電流を流したときの電流レベルと光出力
の一般的な関係を示す図である。半導体レーザは駆動電
流のレベルをあげていくと自然発光からレーザ発光に切
り替わるが、駆動電流のレベルがIthよりも小さいと
自然発光が支配的で、この自然発光領域では駆動電流量
の増加に対して光出力のパワーは非線形に増加する。一
方、駆動電流のレベルがIthを越えるとレーザ発光
し、このレーザ発光領域では駆動電流量の増加に対して
光出力のパワーは略線形に比例して増加する。また駆動
電流が電流値Ithより小さい自然発光領域では、駆動
電流値が大きいほどに駆動電流の変化量に対する光出力
の変化量が大きくなる傾向を示す。FIG. 2 is a diagram showing a general relationship between a current level and a light output when a DC current is supplied as a drive current (injection current) of a semiconductor laser. The semiconductor laser switches from spontaneous emission to laser emission when the level of the drive current is increased. However, when the level of the drive current is smaller than Ith, spontaneous emission is dominant. Therefore, the power of the optical output increases nonlinearly. On the other hand, when the level of the drive current exceeds Ith, laser emission occurs, and in this laser emission region, the power of the optical output increases substantially linearly with an increase in the amount of drive current. In a spontaneous light emission region in which the drive current is smaller than the current value Ith, the larger the drive current value, the larger the change in the optical output with respect to the change in the drive current.
【0037】図3は半導体レーザの駆動電流と微分量子
効率の関係を示す図である。図2で駆動電流と光出力の
関係が線形となる領域、つまり、駆動電流がIthを越
えた領域では微分量子効率は半導体レーザLDの駆動電
流のレベルにかかわらずに略一定値をとる。図中で直線
Lを用いて駆動電流がIthを越えたレーザ発光領域で
の半導体レーザの微分量子効率を示している。また、駆
動電流がIthを下回るときは、微分量子効率は駆動電
流の増加に従って増加する。また、図中で曲線Nを用い
て駆動電流がIthを越えない自然発光領域での半導体
レーザの微分量子効率を示している。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the drive current of the semiconductor laser and the differential quantum efficiency. In FIG. 2, in a region where the relationship between the drive current and the optical output is linear, that is, in a region where the drive current exceeds Ith, the differential quantum efficiency takes a substantially constant value regardless of the level of the drive current of the semiconductor laser LD. In the drawing, the line L indicates the differential quantum efficiency of the semiconductor laser in the laser emission region where the drive current exceeds Ith. When the drive current is lower than Ith, the differential quantum efficiency increases as the drive current increases. The curve N in the figure shows the differential quantum efficiency of the semiconductor laser in the spontaneous emission region where the drive current does not exceed Ith.
【0038】微分量子効率は半導体レーザの素子単体の
ゲインとみなせるので、半導体レーザ駆動回路は入力に
対してゲインの変動する素子をクローズドループ内に備
えていることがわかる。Since the differential quantum efficiency can be regarded as the gain of the element of the semiconductor laser alone, it can be seen that the semiconductor laser drive circuit has an element whose gain varies with respect to the input in a closed loop.
【0039】図4は非線形駆動電流出力回路500の入
力値(半導体レーザ駆動信号)に対する出力ゲインの関
係を示す図である。非線形駆動電流出力回路500の特
性曲線は、図3に示した曲線Nに対して、逆数の関係を
満たす曲線に設定すると良い。入力値に対する非線形駆
動電流出力回路500の出力ゲインの関係は、分圧回路
510の特性(図5)、演算増幅器A3の特性(図
6)、分圧回路520の特性(図7)、スイッチング回
路530の特性(図8)のそれぞれを合成して実現した
もので、おおよそa1の部分は分圧回路510と演算増
幅器A3の特性に、b1の部分は分圧回路520の特性
に、c1の部分はスイッチング回路530の特性に依存
する。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the input value (semiconductor laser drive signal) of the nonlinear drive current output circuit 500 and the output gain. The characteristic curve of the non-linear driving current output circuit 500 is preferably set to a curve that satisfies the reciprocal relationship with respect to the curve N shown in FIG. The relationship between the input value and the output gain of the non-linear driving current output circuit 500 includes the characteristics of the voltage dividing circuit 510 (FIG. 5), the characteristics of the operational amplifier A3 (FIG. 6), the characteristics of the voltage dividing circuit 520 (FIG. 7), and the switching circuit. 530 are realized by combining the respective characteristics of FIG. 8 (FIG. 8). The portion of a1 is approximately the characteristics of the voltage dividing circuit 510 and the operational amplifier A3, the portion of b1 is the characteristic of the voltage dividing circuit 520, and the portion of c1. Depends on the characteristics of the switching circuit 530.
【0040】図5は入力に対する分圧回路510の出力
ゲイン(入出力特性)の関係を示す図で、この特性曲線
のa2の部分は図4の特性曲線の一部であるa1の部分
とゲインの変化率を一致させている。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the input and the output gain (input / output characteristics) of the voltage dividing circuit 510. The portion a2 of this characteristic curve is a part of the characteristic curve of FIG. The rate of change is matched.
【0041】図6は入力に対する演算増幅器A3の出力
ゲイン(入出力特性)の関係を示す図で、演算増幅器A
3は入力値のレベルにかかわらずに一定値の出力ゲイン
が得られる。FIG. 6 shows the relationship between the input and the output gain (input / output characteristics) of the operational amplifier A3.
No. 3 provides a constant output gain regardless of the level of the input value.
【0042】図7は入力に対する分圧回路520の出力
ゲイン(入出力特性)の関係を示す図で、この特性曲線
のb2の部分は、図4の特性曲線の一部であるb1の部
分と一致する。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the input and the output gain (input / output characteristics) of the voltage dividing circuit 520. The portion b2 of the characteristic curve is the same as the portion b1 of the characteristic curve of FIG. Matches.
【0043】図8は入力に対するスイッチング回路53
0の出力ゲイン(入出力特性)の関係を示す図で、この
特性曲線のc2の部分は、図4の特性曲線の一部である
c1の部分と一致する。この特性曲線は、トランジスタ
Tr1の回路常数によって実現する。駆動電流がIth
となるときにトランジスタTr1のベースに加わる電圧
をVthとすると、トランジスタTr1のベースに加わ
る電圧がVthが以下のときは半導体レーザ駆動信号の
入力値にかかわらず出力ゲインは一定で、電圧がVth
に達するとトランジスタTr1のスイッチング動作によ
り出力ゲインが極めて急激に減少する。FIG. 8 shows a switching circuit 53 for an input.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between output gains (input / output characteristics) of 0, where a portion of c2 of the characteristic curve coincides with a portion of c1 which is a part of the characteristic curve of FIG. This characteristic curve is realized by the circuit constant of the transistor Tr1. The drive current is Ith
When the voltage applied to the base of the transistor Tr1 is Vth, the output gain is constant regardless of the input value of the semiconductor laser drive signal and the voltage is Vth when the voltage applied to the base of the transistor Tr1 is Vth or less.
, The output gain decreases extremely sharply due to the switching operation of the transistor Tr1.
【0044】抵抗R1とダイオードD1による分圧の比
によって図5の特性曲線を得ることが可能であり、抵抗
R1とダイオードD2による分圧の比によって図7の特
性曲線を設定できる。また分圧回路510の出力ゲイン
を演算増幅器A3により引き上げて、図4のa1の部分
の特性を実現している。The characteristic curve of FIG. 5 can be obtained by the ratio of the voltage division by the resistor R1 and the diode D1, and the characteristic curve of FIG. 7 can be set by the ratio of the voltage division by the resistor R1 and the diode D2. Further, the output gain of the voltage dividing circuit 510 is raised by the operational amplifier A3, thereby realizing the characteristics of the portion a1 in FIG.
【0045】以上のように、非線形駆動電流出力回路5
00は光量指令信号Sによって半導体レーザLDが自然
発光領域(駆動電流が閾値Ith以下)で動作するときに
微分量子効率に応じた高いゲインで増幅をし、自然発光
領域からレーザ発光領域に近づくに従ってゲインがなだ
らかに減少し、微分量子効率が一定値をとるようになる
レーザ発光領域ではゲインが略−∞になるような非線形
駆動電流を出力する入出力特性の回路である。As described above, the nonlinear drive current output circuit 5
00 were amplified with high gain corresponding to the differential quantum efficiency when the semiconductor laser LD by the light intensity command signal S is operated in a natural light emission region (hereinafter drive current threshold I th), closer to the laser emission area from the spontaneous emission region In the laser light emission region where the gain gradually decreases and the differential quantum efficiency takes a constant value, the circuit has an input / output characteristic that outputs a non-linear driving current such that the gain becomes approximately −∞.
【0046】このように非線形駆動電流出力回路500
は第一の非線形特性段たる分圧回路510と第二の非線
形特性段たる分圧回路520が備えられており、駆動制
御回路200の半導体レーザ駆動信号のレベルが、駆動
電流がIth以下となるべき電圧より小さければ、非線
形駆動電流出力回路500によって、駆動電流の立ち上
がり時点で半導体レーザLDの注入電流に対する発光量
の関係の逆数に比例する駆動電流が流れて、線形駆動電
流出力回路300の出力電流と重畳される。As described above, the nonlinear drive current output circuit 500
Is provided with a voltage dividing circuit 510 as a first non-linear characteristic stage and a voltage dividing circuit 520 as a second non-linear characteristic stage, and the level of the semiconductor laser driving signal of the drive control circuit 200 becomes equal to or lower than Ith. If the voltage is smaller than the power voltage, the drive current proportional to the reciprocal of the relationship between the amount of light emission and the injection current of the semiconductor laser LD flows at the rise of the drive current by the nonlinear drive current output circuit 500, and the output of the linear drive current output circuit 300 is output. Superimposed with current.
【0047】本実施の形態の半導体レーザ駆動回路は非
線形駆動電流出力回路500を備えることでゲインが変
動する素子を含めた回路のループゲインを入力レベルに
対して安定化させて、半導体レーザLDの駆動電流に対
する自然発光領域の応答特性とレーザ発光領域の応答特
性を一致させるように補正している。The semiconductor laser drive circuit of the present embodiment includes the nonlinear drive current output circuit 500 to stabilize the loop gain of the circuit including the element whose gain fluctuates with respect to the input level, and The correction is performed so that the response characteristics of the spontaneous light emission region and the response characteristics of the laser light emission region to the drive current match.
【0048】従って、上述の半導体レーザ駆動回路によ
れば、半導体レーザLDを自然発光領域からレーザ発光
領域の広い範囲で一定の応答性で高速に変調動作させる
ことが可能となる。また非線形駆動電流出力回路500
による補償が、線形駆動電流出力回路300における半
導体レーザLDの光量の変化に対応した閉ループ内で行
われるため、矩形波状の光量指令信号のように階調変化
の幅が大きい光量指令信号が入力されても適切な駆動電
流が出力され、光量追従性が向上する。Therefore, according to the above-described semiconductor laser driving circuit, the semiconductor laser LD can be modulated at a high speed with a constant response over a wide range from the natural light emitting region to the laser light emitting region. Also, the nonlinear drive current output circuit 500
Is performed in a closed loop corresponding to the change in the light amount of the semiconductor laser LD in the linear drive current output circuit 300, so that a light amount command signal having a large gradation change width, such as a rectangular wave light amount command signal, is input. However, an appropriate driving current is output, and the light amount tracking performance is improved.
【0049】次に、図9、10を用いて、半導体レーザ
駆動回路の温度補償について説明する。Next, the temperature compensation of the semiconductor laser drive circuit will be described with reference to FIGS.
【0050】図9は温度変動が生じた場合の半導体レー
ザの駆動電流(注入電流)に対する微分量子効率の変化
を示す図である。特性曲線は任意に設定した基準温度で
の微分量子効率を示している。特性曲線Hiは基準温度
よりも半導体レーザLDの温度が上昇した状態を示して
いる。特性曲線Lowは基準温度よりも半導体レーザL
Dの温度が下降した状態を示している。図9から明らか
なように、温度条件を変更すると半導体レーザLDに等
しい駆動電流を注入しても、温度が高いほど発光量は減
少し、逆に周辺温度が低いほどに発光量は増加すること
がわかる。FIG. 9 is a diagram showing a change in differential quantum efficiency with respect to a drive current (injection current) of a semiconductor laser when a temperature fluctuation occurs. The characteristic curve shows the differential quantum efficiency at an arbitrarily set reference temperature. A characteristic curve Hi indicates a state where the temperature of the semiconductor laser LD is higher than the reference temperature. The characteristic curve Low indicates that the semiconductor laser L is lower than the reference temperature.
This shows a state where the temperature of D has dropped. As is apparent from FIG. 9, when the temperature condition is changed, even when a drive current equal to the semiconductor laser LD is injected, the light emission decreases as the temperature increases, and conversely increases as the ambient temperature decreases. I understand.
【0051】図10は、温度補償を行う半導体レーザ駆
動回路の制御ブロック図を一例として示している。図中
ドライブ回路10は、図1で説明した駆動制御回路20
0、線形駆動電流出力回路300、モニタ回路400、
非線形駆動電流出力回路500を備えている。但し、図
1で示した半導体レーザLDとフォトダイオードPDは
後述のように取り出してある。端子11は既に図1で説
明した光量指令信号Sの入力端子である。端子12は端
子511、端子521、端子531に接続されている端
子である。LDチップ13は半導体レーザLDとフォト
ダイオードPDを一体にパッケージしたデバイスで、ア
ルミニュウムで作成したホルダー14に固定してある。
LDチップ13と電源との接続は省略した。ホルダー1
4はアルミニュウム製なので、その全体の温度は略均一
に保たれる。温度測定部16はホルダー14に埋め込ま
れていて、ホルダー14の温度に応じた信号を出力し、
例えばサーミスタ等を利用できる。温度調整部15はホ
ルダー14に接触していて、ホルダー14を冷却、また
は加温するもので、例えばペルチェ素子等を用いること
ができる。ペルチェ素子を用いる場合は、通電時に冷却
される面をホルダー14に接触させて、LDチップ13
の発熱で過熱したホルダー14を冷却する。LDチップ
温度制御部17は温度測定部16の出力した信号に応じ
て温度調整部15の動作を制御し、この結果、LDチッ
プ13が備える半導体レーザLDの温度は一定の範囲内
に制御される。FIG. 10 shows an example of a control block diagram of a semiconductor laser drive circuit for performing temperature compensation. In the figure, a drive circuit 10 includes a drive control circuit 20 described with reference to FIG.
0, linear drive current output circuit 300, monitor circuit 400,
A non-linear driving current output circuit 500 is provided. However, the semiconductor laser LD and the photodiode PD shown in FIG. 1 are taken out as described later. The terminal 11 is an input terminal for the light amount command signal S already described with reference to FIG. The terminal 12 is a terminal connected to the terminal 511, the terminal 521, and the terminal 531. The LD chip 13 is a device in which a semiconductor laser LD and a photodiode PD are integrally packaged, and is fixed to a holder 14 made of aluminum.
The connection between the LD chip 13 and the power supply is omitted. Holder 1
4 is made of aluminum, so that the entire temperature is kept substantially uniform. The temperature measurement unit 16 is embedded in the holder 14 and outputs a signal corresponding to the temperature of the holder 14,
For example, a thermistor or the like can be used. The temperature adjusting section 15 is in contact with the holder 14 and cools or heats the holder 14, and for example, a Peltier element or the like can be used. When a Peltier element is used, the surface to be cooled when energized is brought into contact with the holder 14 so that the LD chip 13
The holder 14 that has been overheated by the heat generated is cooled. The LD chip temperature control unit 17 controls the operation of the temperature adjustment unit 15 according to the signal output from the temperature measurement unit 16, and as a result, the temperature of the semiconductor laser LD included in the LD chip 13 is controlled within a certain range. .
【0052】一方、非線形駆動電流出力回路500の特
性曲線(図4参照)は、端子511、521、531
(図1参照)に入力するバイアス電圧と半導体レーザ駆
動信号とによって横軸方向に移動することができる。温
度補償回路600は、基準温度の状態で適切な特性曲線
が得られる様に端子12に印可する基準バイアス電圧を
設定してある。そして温度測定部16の出力から、半導
体レーザLDの温度が高いときは端子12に入力するバ
イアス電圧を基準バイアス電圧より高くし、半導体レー
ザLDの温度が低いときは端子12に入力するバイアス
電圧を基準バイアス電圧より低くするように制御する。
即ち、図9に示した半導体レーザLDの温度変化に伴う
特性変化に対し、温度補償回路600により回路の特性
を追従させることが可能となり、半導体レーザLDの温
度変化の影響を受けずに応答させることが可能となって
いる。端子12と端子511、端子12と521、端子
12と531との間にそれぞれ抵抗成分を設けて、端子
毎にバイアス電圧が異なるようにしても良い。On the other hand, the characteristic curves of the nonlinear drive current output circuit 500 (see FIG. 4) are represented by the terminals 511, 521, 531
It can be moved in the horizontal axis direction by the bias voltage and the semiconductor laser drive signal input to (see FIG. 1). In the temperature compensation circuit 600, a reference bias voltage applied to the terminal 12 is set so that an appropriate characteristic curve can be obtained at the reference temperature. From the output of the temperature measuring unit 16, when the temperature of the semiconductor laser LD is high, the bias voltage input to the terminal 12 is higher than the reference bias voltage, and when the temperature of the semiconductor laser LD is low, the bias voltage input to the terminal 12 is Control is performed so as to be lower than the reference bias voltage.
That is, the circuit characteristics can be made to follow the temperature change of the semiconductor laser LD shown in FIG. 9 by the temperature compensation circuit 600, and the semiconductor laser LD responds without being affected by the temperature change of the semiconductor laser LD. It has become possible. A resistance component may be provided between the terminals 12 and 511, between the terminals 12 and 521, and between the terminals 12 and 531 so that the bias voltage differs for each terminal.
【0053】ホルダー14に複数のLDチップ13を取
り付けた場合、またLDチップ13を取り付けたホルダ
ー14を複数個、互いに近接して配置した場合には、半
導体レーザ駆動回路は各LDチップ13に対して1つず
つドライブ回路10を備える。ホルダー14に複数のL
Dチップ13を備えた場合、熱伝導によって各LDチッ
プ13の温度は略一定になるし、複数のホルダー14を
互いに近接して配置した場合、輻射や対流により各ホル
ダー14、ひいてはLDチップ13の温度は略一定とな
るので、各半導体レーザLDは略同一温度になってい
る。従って、温度補償回路600で各ドライブ回路10
に対して共通のバイアス電圧を印可すれば回路の簡略化
ができる。When a plurality of LD chips 13 are mounted on the holder 14, or when a plurality of holders 14 each having the LD chip 13 are arranged close to each other, the semiconductor laser driving circuit operates for each LD chip 13. The drive circuit 10 is provided one by one. A plurality of L
When the D chip 13 is provided, the temperature of each LD chip 13 becomes substantially constant due to heat conduction, and when a plurality of holders 14 are arranged close to each other, radiation or convection causes the temperature of each holder 14, and thus the LD chip 13. Since the temperature is substantially constant, each semiconductor laser LD has substantially the same temperature. Accordingly, each drive circuit 10
However, if a common bias voltage is applied, the circuit can be simplified.
【0054】次に図11を用いて半導体レーザLDの特
性に自動的に追従して線形駆動電流出力回路300の特
性を設定する半導体レーザ駆動回路を説明する。Next, a semiconductor laser drive circuit for automatically setting the characteristics of the linear drive current output circuit 300 by automatically following the characteristics of the semiconductor laser LD will be described with reference to FIG.
【0055】図11は自動的に非線形駆動電流出力回路
500の特性を設定する半導体レーザ駆動回路の制御ブ
ロック図を示している。図中ドライブ回路10は、図1
で説明した駆動制御回路200、線形駆動電流出力回路
300、モニタ回路400、非線形駆動電流出力回路5
00を備えている。但し、図1で示した半導体レーザL
DとフォトダイオードPDは後述のように取り出してあ
る。端子11は既に図1で説明した光量指令信号Sの入
力端子である。端子12は端子511、端子521、端
子531に接続されている端子である。LDチップ13
は半導体レーザLDとフォトダイオードPDを一体にパ
ッケージしたデバイスで、アルミニュウムで作成したホ
ルダー14に固定してある。LDチップ13と電源の接
続は省略した。発光波形解析部18は本発明の発光波形
解析手段と修正情報取得手段をかねている。FIG. 11 is a control block diagram of a semiconductor laser drive circuit for automatically setting the characteristics of the nonlinear drive current output circuit 500. The drive circuit 10 in FIG.
Control circuit 200, linear drive current output circuit 300, monitor circuit 400, nonlinear drive current output circuit 5
00 is provided. However, the semiconductor laser L shown in FIG.
D and the photodiode PD are taken out as described later. The terminal 11 is an input terminal for the light amount command signal S already described with reference to FIG. The terminal 12 is a terminal connected to the terminal 511, the terminal 521, and the terminal 531. LD chip 13
Is a device in which a semiconductor laser LD and a photodiode PD are integrally packaged, and is fixed to a holder 14 made of aluminum. The connection between the LD chip 13 and the power supply is omitted. The light emission waveform analysis unit 18 also serves as a light emission waveform analysis unit and a correction information acquisition unit of the present invention.
【0056】発光波形解析部18は光量モニタ信号Mの
波形を解析して、解析情報を出力する。解析情報として
は、光量モニタ信号Mの波形のピーク値、遅延量などを
取得する。The light emission waveform analyzer 18 analyzes the waveform of the light amount monitor signal M and outputs analysis information. As the analysis information, a peak value, a delay amount, and the like of the waveform of the light amount monitor signal M are acquired.
【0057】非線形特性入力部610は、発光波形解析
部18で取得した解析情報に対して適切なバイアス電圧
を端子12に印可する。The nonlinear characteristic input unit 610 applies an appropriate bias voltage to the terminal 12 with respect to the analysis information obtained by the emission waveform analysis unit 18.
【0058】図11の半導体レーザ駆動回路によれば、
半導体レーザLDの特性が未知であり、または経時劣化
して特性が変化した場合でも、使用する半導体レーザの
特性に適した動作条件で駆動することが可能になる。ま
た、半導体レーザ駆動回路を正確な温度計測のできない
システムに搭載した場合でも、適切な動作条件で半導体
レーザLDを駆動することが可能になる。According to the semiconductor laser drive circuit shown in FIG.
Even when the characteristics of the semiconductor laser LD are unknown, or when the characteristics change due to deterioration over time, it is possible to drive the semiconductor laser LD under operating conditions suitable for the characteristics of the semiconductor laser to be used. Further, even when the semiconductor laser drive circuit is mounted on a system that cannot accurately measure temperature, the semiconductor laser LD can be driven under appropriate operating conditions.
【0059】次に図12、図13、図14を用いて、半
導体レーザLDとフォトダイオードPDのごとき光電変
換素子とを組み合わせて使用した場合に寄生容量が原因
で発生するノイズを軽減または除去する半導体レーザ駆
動回路の例を説明する。Next, referring to FIGS. 12, 13 and 14, noise generated due to parasitic capacitance when a semiconductor laser LD and a photoelectric conversion element such as a photodiode PD are used in combination is reduced or eliminated. An example of a semiconductor laser drive circuit will be described.
【0060】図12は半導体レーザLDとフォトダイオ
ードPDを共通の電源で駆動する場合の概念を示す回路
図である。図13は発生するノイズを軽減または除去す
る半導体レーザ駆動回路の実施の形態を説明する回路図
である。図14はノイズと半導体レーザ駆動回路の光量
モニタ信号Mの波形を説明する図である。FIG. 12 is a circuit diagram showing the concept when the semiconductor laser LD and the photodiode PD are driven by a common power supply. FIG. 13 is a circuit diagram illustrating an embodiment of a semiconductor laser drive circuit for reducing or removing generated noise. FIG. 14 is a diagram for explaining the noise and the waveform of the light amount monitor signal M of the semiconductor laser drive circuit.
【0061】図12で電源Pwは、半導体レーザLDに
電源を供給し、またフォトダイオードPDに逆バイアス
を供給する電源で、半導体レーザLDのアノードとフォ
トダイオードPDのカソードを接続してある。寄生容量
CsはフォトダイオードPDの端子間の浮遊容量、フォ
トダイオードPDの接合容量等の合計であり、図ではコ
ンデンサの記号を用いてフォトダイオードPDと並列に
示した。駆動電流Idは半導体レーザLDを駆動する駆
動電流、光電変換電流IpdはフォトダイオードPDの
出力である。トランジスタTr10は半導体レーザLD
のドライブトランジスタでベースへの入力信号に応じて
駆動電流Idの電流値を制御する。In FIG. 12, the power supply Pw supplies power to the semiconductor laser LD and supplies a reverse bias to the photodiode PD, and connects the anode of the semiconductor laser LD and the cathode of the photodiode PD. The parasitic capacitance Cs is the sum of the stray capacitance between the terminals of the photodiode PD, the junction capacitance of the photodiode PD, and the like, and is shown in parallel with the photodiode PD using a capacitor symbol in the figure. The drive current Id is a drive current for driving the semiconductor laser LD, and the photoelectric conversion current Ipd is an output of the photodiode PD. The transistor Tr10 is a semiconductor laser LD
The drive transistor controls the current value of the drive current Id according to the input signal to the base.
【0062】図12の回路で半導体レーザLDが発光す
るとフォトダイオードPDは受光波形に応じた光電変換
電流Ipdを出力する。このとき寄生容量Csの容量に
応じて半導体レーザの駆動電流Idによるノイズ電流I
nが発生する。ノイズ電流Inは駆動電流Idの高周波
成分が寄生容量Csを通過したノイズ成分であり、寄生
容量Csを経て光電変換電流Ipdに重畳される。When the semiconductor laser LD emits light in the circuit of FIG. 12, the photodiode PD outputs a photoelectric conversion current Ipd according to the received light waveform. At this time, the noise current I due to the drive current Id of the semiconductor laser according to the capacitance of the parasitic capacitance Cs
n occurs. The noise current In is a noise component in which a high-frequency component of the drive current Id has passed through the parasitic capacitance Cs, and is superimposed on the photoelectric conversion current Ipd via the parasitic capacitance Cs.
【0063】即ち、半導体レーザ駆動回路の半導体レー
ザの入力端子、出力端子のいずれか一方と、モニタ回路
400のフォトダイオードPDのような光電変換素子の
入力端子、出力端子のいずれか一方とが電気的に接続さ
れた回路構成を、例えば先の図1に示したごとき光電変
換素子の出力に基づく負帰還をかけた半導体レーザ駆動
回路に採用すると、前記ノイズ電流Inにより負帰還の
制御が不正確になるという問題がある。That is, one of the input terminal and the output terminal of the semiconductor laser of the semiconductor laser drive circuit and one of the input terminal and the output terminal of the photoelectric conversion element such as the photodiode PD of the monitor circuit 400 are electrically connected. When a circuit configuration that is connected in a serial manner is applied to a semiconductor laser drive circuit that performs negative feedback based on the output of the photoelectric conversion element as shown in FIG. 1, for example, the control of the negative feedback is inaccurate due to the noise current In. Problem.
【0064】次に図13をもちいてこの問題を解決する
半導体レーザ駆動回路の実施の形態を説明する。Next, an embodiment of a semiconductor laser drive circuit for solving this problem will be described with reference to FIG.
【0065】図13で、駆動制御回路200、線形駆動
電流出力回路300、非線形駆動電流出力回路500は
既に図1で説明したものと同じなので説明を省略する。
但し線形駆動電流出力回路300と非線形駆動電流出力
回路500に含まれるトランジスタTr4とトランジス
タTr3は便宜的に図中に明示した。In FIG. 13, the drive control circuit 200, the linear drive current output circuit 300, and the non-linear drive current output circuit 500 are the same as those already described in FIG.
However, the transistors Tr4 and Tr3 included in the linear drive current output circuit 300 and the non-linear drive current output circuit 500 are explicitly shown in the figure for convenience.
【0066】図13の半導体レーザ駆動回路はコンデン
サChと抵抗R5を備えるハイパスフィルタ700を介
して半導体レーザLDのアノード端子と演算増幅器A1
1の入力端子とを接続してある。この結果、演算増幅器
A11は光電変換電流Ipdとハイパスフィルタ700
の偏差に応じた信号を光量モニタ信号Mとして出力する
点が図1の演算増幅器A1と異なる。The semiconductor laser drive circuit shown in FIG. 13 is connected to the anode terminal of the semiconductor laser LD and the operational amplifier A1 via a high-pass filter 700 having a capacitor Ch and a resistor R5.
1 input terminal. As a result, the operational amplifier A11 outputs the photoelectric conversion current Ipd and the high-pass filter 700.
Is different from the operational amplifier A1 in FIG.
【0067】次に図14を用いて図13の回路の動作を
説明する。駆動電流Idの波形が図14(A)に示した
状態のとき、仮にハイパスフィルタ700を備えていな
い場合は、光電変換電流Ipdにノイズ電流Inが重畳
した上で演算増幅器A11で増幅されて、演算増幅器A
11の出力信号は図14(B)に示した状態になる。ノ
イズ電流Inは寄生容量Csを通過したパルス状のノイ
ズであり、ハイパスフィルタ700は半導体レーザLD
の駆動電流Idに比例する信号の高周波成分を切り出し
た信号として図14(C)に示すキャンセル信号Scを
出力する。ハイパスフィルタ700の遮断周波数は、ノ
イズ成分が通過し、信号成分が遮断されるように設定し
た。Next, the operation of the circuit of FIG. 13 will be described with reference to FIG. When the waveform of the drive current Id is in the state shown in FIG. 14A, if the high-pass filter 700 is not provided, the noise current In is superimposed on the photoelectric conversion current Ipd and then amplified by the operational amplifier A11. Operational amplifier A
The output signal of No. 11 is in the state shown in FIG. The noise current In is pulse-like noise that has passed through the parasitic capacitance Cs, and the high-pass filter 700
14C is output as a signal obtained by cutting out a high-frequency component of a signal proportional to the drive current Id. The cut-off frequency of the high-pass filter 700 is set so that the noise component passes and the signal component is cut off.
【0068】図13に示した例では演算増幅器A11は
図14(B)に示したノイズ成分を含んだ信号と図14
(C)に示したキャンセル信号Scの差を出力するた
め、図14(D)に示すように、光量モニタ信号Mから
はノイズ成分がキャンセルされる。In the example shown in FIG. 13, the operational amplifier A11 receives the signal containing the noise component shown in FIG.
Since the difference between the cancel signals Sc shown in FIG. 14C is output, noise components are canceled from the light amount monitor signal M as shown in FIG.
【0069】一般的に半導体レーザ駆動回路の半導体レ
ーザの入力端子、出力端子のいずれか一方と、フォトダ
イオードPDのような光電変換素子の入力端子、出力端
子のいずれか一方が電気的に接続される半導体レーザL
DとフォトダイオードPDは共通の端子に接続される。
この場合、カソード同士を共通の端子に接続する場合、
アノード同士を共通の端子に接続する場合、半導体レー
ザLDのカソードとフォトダイオードPDのアノードを
共通の端子に接続する場合もあるが、この例では半導体
レーザLDのアノードとフォトダイオードPDのカソー
ドを共通の電源Pwに接続した例で説明した。Generally, one of the input terminal and the output terminal of the semiconductor laser of the semiconductor laser drive circuit is electrically connected to one of the input terminal and the output terminal of the photoelectric conversion element such as the photodiode PD. Semiconductor laser L
D and the photodiode PD are connected to a common terminal.
In this case, when connecting the cathodes to a common terminal,
When the anodes are connected to a common terminal, the cathode of the semiconductor laser LD and the anode of the photodiode PD may be connected to a common terminal. In this example, the anode of the semiconductor laser LD and the cathode of the photodiode PD are shared. In the above description, the power supply Pw is connected.
【0070】また、半導体レーザの入力端子、出力端子
のいずれか一方と、フォトダイオードPDのような光電
変換素子の入力端子、出力端子のいずれかを接続するの
に、抵抗、インダクタンス、リアクタンスの成分を介し
ても良い。In order to connect either the input terminal or the output terminal of the semiconductor laser to the input terminal or the output terminal of the photoelectric conversion element such as the photodiode PD, components of resistance, inductance, and reactance are connected. May be passed through.
【0071】図15は半導体レーザ駆動回路を備える光
走査記録装置の概略構成を説明する概念図である。FIG. 15 is a conceptual diagram illustrating a schematic configuration of an optical scanning recording apparatus having a semiconductor laser drive circuit.
【0072】レーザ光源1は図1に示した半導体レーザ
駆動回路を収納してある。レーザ光源1から照射された
光ビーム(レーザビーム)は、ポリゴンミラー2の回転
により偏向され、fθレンズ3に入射される。fθレン
ズ3は、ポリゴンミラー2により偏向されたレーザビー
ムを収束し、走査面上で等速度となるようにして射出す
る。記録媒体Pは例えばシート状やロール状の感光材
で、レーザビームにより露光されて潜像が形成される。
この潜像が形成された記録媒体Pを現像装置により現像
して、出力画像を得る。設定入力部4は図10に示した
温度補償回路600と図11に示した非線形特性入力部
610を備えている。The laser light source 1 houses the semiconductor laser drive circuit shown in FIG. The light beam (laser beam) emitted from the laser light source 1 is deflected by the rotation of the polygon mirror 2 and is incident on the fθ lens 3. lens 3 converges the laser beam deflected by polygon mirror 2 and emits the laser beam at a constant speed on the scanning surface. The recording medium P is, for example, a sheet-shaped or roll-shaped photosensitive material, and is exposed to a laser beam to form a latent image.
The recording medium P on which the latent image is formed is developed by a developing device to obtain an output image. The setting input unit 4 includes the temperature compensation circuit 600 shown in FIG. 10 and the nonlinear characteristic input unit 610 shown in FIG.
【0073】[0073]
【発明の効果】本発明の半導体レーザ駆動回路によれ
ば、半導体レーザLDを自然発光領域からレーザ発光領
域の広い範囲で適正に変調動作させることが可能とな
る。また矩形波状の光量指令信号のように階調変化の幅
が大きい光量指令信号が入力されても適切な駆動電流が
出力され、光量追従性が向上する。According to the semiconductor laser driving circuit of the present invention, the semiconductor laser LD can be appropriately modulated in a wide range from the natural light emitting region to the laser light emitting region. Further, even when a light amount command signal having a large gradation change width such as a rectangular wave light amount command signal is input, an appropriate drive current is output, and the light amount followability is improved.
【0074】また、本発明のレーザ光受光装置によれ
ば、受光用の光電変換素子に生じる誤差成分を低減・除
去し、モニタ精度を向上することができる。Further, according to the laser light receiving device of the present invention, it is possible to reduce / eliminate an error component generated in the photoelectric conversion element for light reception, and to improve monitoring accuracy.
【図1】半導体レーザ駆動回路の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a semiconductor laser drive circuit.
【図2】半導体レーザの駆動電流として直流電流を流し
たときの電流レベルと光出力の一般的な関係を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing a general relationship between a current level and a light output when a DC current is passed as a drive current of a semiconductor laser.
【図3】半導体レーザの駆動電流と微分量子効率の関係
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a driving current of a semiconductor laser and differential quantum efficiency.
【図4】非線形駆動電流出力回路の入力値に対する出力
ゲインの関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an input value and an output gain of a nonlinear drive current output circuit.
【図5】分圧回路510の出力ゲインの関係を示す図で
ある。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between output gains of a voltage dividing circuit 510.
【図6】演算増幅器A3の出力ゲインを示す図でFIG. 6 is a diagram showing an output gain of an operational amplifier A3.
【図7】分圧回路520の出力ゲインの関係を示す図で
ある。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between output gains of a voltage dividing circuit 520.
【図8】スイッチング回路の出力ゲインを示す図であ
る。FIG. 8 is a diagram illustrating an output gain of a switching circuit.
【図9】温度変動が生じた場合の半導体レーザの駆動電
流に対する微分量子効率を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating differential quantum efficiency with respect to a drive current of a semiconductor laser when a temperature fluctuation occurs.
【図10】温度補償を行う半導体レーザ駆動回路の制御
ブロック図である。FIG. 10 is a control block diagram of a semiconductor laser drive circuit that performs temperature compensation.
【図11】自動的に非線形駆動電流出力回路の特性を設
定する半導体レーザ駆動回路の制御ブロック図である。FIG. 11 is a control block diagram of a semiconductor laser drive circuit that automatically sets characteristics of a nonlinear drive current output circuit.
【図12】半導体レーザとフォトダイオードを共通の電
源で駆動する場合の概念を示す回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram showing a concept when a semiconductor laser and a photodiode are driven by a common power supply.
【図13】半導体レーザの寄生容量が原因で発生するノ
イズを軽減または除去する半導体レーザ駆動回路を説明
する回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram illustrating a semiconductor laser driving circuit that reduces or eliminates noise generated due to parasitic capacitance of a semiconductor laser.
【図14】ノイズと半導体レーザ駆動回路の光量モニタ
信号の波形を説明する図である。FIG. 14 is a diagram illustrating waveforms of noise and a light amount monitor signal of a semiconductor laser drive circuit.
【図15】半導体レーザ駆動回路を備える光走査記録装
置の概略構成を説明する概念図である。FIG. 15 is a conceptual diagram illustrating a schematic configuration of an optical scanning recording device including a semiconductor laser drive circuit.
【図16】従来の半導体レーザ駆動回路の特性図であ
る。FIG. 16 is a characteristic diagram of a conventional semiconductor laser drive circuit.
【図17】従来の半導体レーザ駆動回路の特性図であ
る。FIG. 17 is a characteristic diagram of a conventional semiconductor laser drive circuit.
【図18】従来の半導体レーザ駆動回路の特性図であ
る。FIG. 18 is a characteristic diagram of a conventional semiconductor laser drive circuit.
13 LDチップ 17 LDチップ温度制御部 18 発光波形解析部 200 駆動制御回路 300 線形駆動電流出力回路 400 モニタ回路 500 非線形駆動電流出力回路 600 温度補償回路 700 ハイパスフィルタ S 光量指令信号 M 光量モニタ信号 PD フォトダイオード LD 半導体レーザ Id 駆動電流 Ipd 光電変換電流 In ノイズ電流 Reference Signs List 13 LD chip 17 LD chip temperature controller 18 Light emission waveform analyzer 200 Drive control circuit 300 Linear drive current output circuit 400 Monitor circuit 500 Nonlinear drive current output circuit 600 Temperature compensation circuit 700 High pass filter S Light amount command signal M Light amount monitor signal PD Photo Diode LD Semiconductor laser Id Drive current Ipd Photoelectric conversion current In Noise current
Claims (10)
レーザを駆動し、該半導体レーザから発せられるレーザ
光の光量を制御する半導体レーザ装置において、 該半導体レーザが発するレーザ光を受光する光電変換素
子を備えていて入力された光量指令信号に応じて変化す
るレーザ光の光量をモニタし、該光量に応じた帰還信号
を出力する光量モニタ部と、 前記光量指令信号と前記帰還信号との偏差に応じて半導
体レーザ駆動信号を生成する駆動制御部と、 前記半導体レーザ駆動信号に線形対応した駆動電流を出
力する線形駆動部と、 前記半導体レーザ駆動信号に非線形対応した駆動電流を
出力する非線形駆動部とを有し、 前記非線形駆動部は、入力された前記半導体レーザ駆動
信号の増加に伴い前記半導体レーザの微分量子効率の変
化率のなだらかな部分に合わせて出力ゲインを非線形に
減少させる第一の非線形特性段と、 入力された前記第一の非線形特性段の出力信号の増加に
伴い前記半導体レーザの微分量子効率の変化率の急峻な
部分に合わせて出力ゲインを前記第一の非線形特性段よ
りも急峻かつ非線形に減少させる第二の非線形特性段
と、 入力された前記第二の非線形特性段の出力信号が設定値
以下の場合は前記第二の非線形特性段の出力した信号を
そのまま出力し、前記設定値以上の場合は一定値の信号
を出力する第三の非線形特性段とを備えていて、前記第
一から第三の非線形特性段により前記非線形対応した駆
動電流のレベルを制御し、 前記線形駆動部と前記非線形駆動部の出力した駆動電流
を重畳した半導体レーザ駆動電流によって前記半導体レ
ーザを駆動することを特徴とする半導体レーザ装置。1. A semiconductor laser device for driving a semiconductor laser based on an input light amount command signal and controlling the amount of laser light emitted from the semiconductor laser, wherein the photoelectric conversion element receives the laser light emitted from the semiconductor laser. A light amount monitoring unit that monitors the light amount of the laser light that changes according to the input light amount command signal and outputs a feedback signal corresponding to the light amount, and calculates a deviation between the light amount command signal and the feedback signal. A drive control unit that generates a semiconductor laser drive signal in response thereto; a linear drive unit that outputs a drive current that linearly corresponds to the semiconductor laser drive signal; and a non-linear drive unit that outputs a drive current that nonlinearly corresponds to the semiconductor laser drive signal. The nonlinear drive unit, the change rate of the differential quantum efficiency of the semiconductor laser with the increase of the input semiconductor laser drive signal A first non-linear characteristic stage for non-linearly decreasing the output gain in accordance with a gentle part; and a steep change rate of the differential quantum efficiency of the semiconductor laser with an increase in the input output signal of the first non-linear characteristic stage. A second non-linear characteristic stage that reduces the output gain more steeply and non-linearly than the first non-linear characteristic stage in accordance with the appropriate part, and a case where the input output signal of the second non-linear characteristic stage is equal to or less than a set value. A third nonlinear characteristic stage that outputs the signal output from the second nonlinear characteristic stage as it is, and outputs a signal of a constant value when the signal is equal to or greater than the set value. Controlling the level of the driving current corresponding to the non-linearity by a non-linear characteristic stage; The semiconductor laser device according to claim Rukoto.
ードによる第一の分圧回路を備え、 前記第二の非線形特性段は抵抗とダイオードによる第二
の分圧回路を備え、前記第三の非線形特性段はトランジ
スタによるスイッチング回路を備えることを特徴とする
請求項1に記載の半導体レーザ装置。2. The first non-linear characteristic stage includes a first voltage dividing circuit including a resistor and a diode. The second non-linear characteristic stage includes a second voltage dividing circuit including a resistor and a diode. 2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the non-linear characteristic stage includes a switching circuit using a transistor.
ザ発光領域と自然発光領域で略30倍以上の差があるこ
とを特徴とする請求項1または2に記載の半導体レーザ
装置。3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the differential quantum efficiency of the semiconductor laser has a difference of about 30 times or more between a laser emission region and a natural emission region.
バイアス分を調整する第一の設定信号と、前記第二の非
線形特性段の入出力特性のバイアス分を調整する第二の
設定信号と、前記第三の非線形特性段の前記設定値とを
調整する設定信号を制御する設定値入力手段を備えるこ
とを特徴とする請求項1、2または3に記載の半導体レ
ーザ装置。4. A first setting signal for adjusting a bias of an input / output characteristic of the first nonlinear characteristic stage, and a second setting for adjusting a bias of an input / output characteristic of the second nonlinear characteristic stage. 4. The semiconductor laser device according to claim 1, further comprising a set value input unit that controls a set signal for adjusting a signal and the set value of the third nonlinear characteristic stage.
記線形駆動部、前記非線形駆動部を備えるレーザ発光制
御基板と、前記レーザ発光制御基板の外部に配置した設
定値入力手段とを備えることを特徴とする請求項4に記
載の半導体レーザ装置。5. A laser emission control board including the light quantity monitor section, the drive control section, the linear drive section, and the non-linear drive section, and set value input means arranged outside the laser emission control board. The semiconductor laser device according to claim 4, wherein:
る前記設定信号を出力することを特徴とする請求項4ま
たは5に記載の半導体レーザ装置。6. The semiconductor laser device according to claim 4, wherein said set value input means outputs said set signal corresponding to a temperature condition.
度環境下に複数の前記レーザ発光制御基板を配置し、前
記設定値入力手段は共通の前記設定信号を前記複数のレ
ーザ発光制御基板に入力することを特徴とする請求項
4、5または6に記載の半導体レーザ装置。7. A plurality of laser emission control boards are disposed under substantially the same temperature environment inside the semiconductor laser device, and the set value input means inputs a common setting signal to the plurality of laser emission control boards. 7. The semiconductor laser device according to claim 4, 5 or 6, wherein:
発光波形解析手段と、前記解析の結果を取得して修正情
報を出力する修正情報取得手段とを備え、前記設定値入
力手段は取得した前記修正情報に従って前記設定信号を
調整して出力することを特徴とする請求項4、5、6ま
たは7に記載の半導体レーザ装置。8. An emission waveform analyzing means for analyzing an emission waveform of the semiconductor laser, and correction information obtaining means for obtaining a result of the analysis and outputting correction information, wherein the setting value input means obtains the obtained 8. The semiconductor laser device according to claim 4, wherein the setting signal is adjusted and output according to correction information.
レーザを駆動し、該半導体レーザから発せられるレーザ
光の光量を制御する半導体レーザ装置において、 該半導体レーザが発するレーザ光を受光する光電変換素
子を備えていて入力された光量指令信号に応じて変化す
るレーザ光の光量をモニタし、該光量に応じた帰還信号
を出力する光量モニタ部と、 前記光量指令信号と前記帰還信号との偏差に応じて半導
体レーザ駆動信号を生成する駆動制御部と、前記半導体
レーザ駆動信号に応じて駆動電流を出力する駆動部と、
前記駆動電流に比例する信号の高周波成分のみを通過さ
せる帯域特性を備えたハイパスフィルタとを備えてい
て、前記半導体レーザの陽極端子、陰極端子のいずれか
一方と、前記光電変換素子の陽極端子、陰極端子のいず
れか一方とが電気的に接続され、前記光量モニタ部は前
記光電変換素子の出力と前記ハイパスフィルタの出力と
の偏差に応じた出力を前記帰還信号として出力すること
を特徴とする半導体レーザ装置。9. A semiconductor laser device for driving a semiconductor laser based on an input light amount command signal and controlling the amount of laser light emitted from the semiconductor laser, wherein the photoelectric conversion element receives the laser light emitted from the semiconductor laser. A light amount monitoring unit that monitors the light amount of the laser light that changes according to the input light amount command signal and outputs a feedback signal corresponding to the light amount, and calculates a deviation between the light amount command signal and the feedback signal. A drive control unit that generates a semiconductor laser drive signal in response to the drive control unit, and a drive unit that outputs a drive current in accordance with the semiconductor laser drive signal;
A high-pass filter having a band characteristic of passing only a high-frequency component of a signal proportional to the drive current, and one of an anode terminal of the semiconductor laser and a cathode terminal, and an anode terminal of the photoelectric conversion element, One of the cathode terminals is electrically connected, and the light quantity monitor outputs an output corresponding to a deviation between the output of the photoelectric conversion element and the output of the high-pass filter as the feedback signal. Semiconductor laser device.
体レーザを駆動し、該半導体レーザから発せられるレー
ザ光を光電変換素子で受光してレーザ光の光量に応じた
モニタ信号を出力するレーザ光受光装置において、前記
半導体レーザの陽極端子、陰極端子のいずれか一方と、
前記光電変換素子の陽極端子、陰極端子のいずれか一方
とが電気的に接続され、前記光量指令信号に応じた駆動
電流を出力する駆動部と、前記駆動電流に比例する信号
の高周波成分のみを通過させる帯域特性を備えたハイパ
スフィルタとを備えていて、前記光電変換素子の出力と
前記ハイパスフィルタの出力との偏差に応じた出力を前
記モニタ信号として出力することを特徴とするレーザ光
受光装置。10. A laser light receiving device that drives a semiconductor laser based on an input light amount command signal, receives laser light emitted from the semiconductor laser by a photoelectric conversion element, and outputs a monitor signal according to the light amount of the laser light. In the apparatus, one of an anode terminal and a cathode terminal of the semiconductor laser,
One of an anode terminal and a cathode terminal of the photoelectric conversion element is electrically connected, a driving unit that outputs a driving current according to the light amount command signal, and only a high-frequency component of a signal proportional to the driving current. A laser light receiving device, comprising: a high-pass filter having a band characteristic to pass therethrough; and outputting, as the monitor signal, an output corresponding to a deviation between the output of the photoelectric conversion element and the output of the high-pass filter. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3847098A JPH11238932A (en) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | Semiconductor laser device and laser-light receiver |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3847098A JPH11238932A (en) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | Semiconductor laser device and laser-light receiver |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11238932A true JPH11238932A (en) | 1999-08-31 |
Family
ID=12526140
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3847098A Pending JPH11238932A (en) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | Semiconductor laser device and laser-light receiver |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11238932A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100376797B1 (en) * | 2000-10-20 | 2003-03-19 | 엘지전선 주식회사 | Gain reduction compensation circuit for laser diode |
WO2006008879A1 (en) * | 2004-07-22 | 2006-01-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Optical package module, and optical communication module having the package module |
JP2014053879A (en) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | E-Lambdanet Corp | Tv optical transmission system configuration |
WO2016084192A1 (en) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | Lighting device, projector, and lighting device control method |
-
1998
- 1998-02-20 JP JP3847098A patent/JPH11238932A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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