JPS5873173A - 半導体レ−ザ素子の保護装置 - Google Patents

半導体レ−ザ素子の保護装置

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JPS5873173A
JPS5873173A JP17135581A JP17135581A JPS5873173A JP S5873173 A JPS5873173 A JP S5873173A JP 17135581 A JP17135581 A JP 17135581A JP 17135581 A JP17135581 A JP 17135581A JP S5873173 A JPS5873173 A JP S5873173A
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JP
Japan
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circuit
semiconductor laser
voltage
laser element
output
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Pending
Application number
JP17135581A
Other languages
English (en)
Inventor
Isamu Shibata
柴田 勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/06825Protecting the laser, e.g. during switch-on/off, detection of malfunctioning or degradation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体レーザ素子の光出力を光検出器で検出
してレーザ素子駆動回路へフィードバックし、そ扛によ
ってレーザ素子の駆動電流を制御してレーザ素子の光出
力を一定化する半導体レーザ装置特に電源投入時のレー
ザ素子の保護装置に関する。
従来、この種の半導体レーザ装置においては、電源投入
時に半導体レーザ素子に過電流が流n、て寿命を縮めた
り破損せしめる事故を防止するため、例えば第1図に示
すように、半導体レーザ素子としての半導体レーザタイ
オードLDK直列インダクタンスを挿入していた。第1
図において、lはレーザタイオードLDの光出力を受光
しこ′nを光電変換する光検出器、2はこの光検出器l
がらの信号を基準電圧V4と比較しその差を出力する誤
差増幅器である。誤差増幅器2の出力はオペアンプOP
の非反転入力端子に入力さ扛、該オペアンプの出方端子
は駆動トランジスタTrのベースに接続さ扛ており、該
トランジスタのコレクタはインダクタンスL及びレーザ
ダイオードLD−i通して電源Vに接続さlrLまたエ
ミッタは抵抗Rを介して接地さ扛ている。オペアンプO
Pの反転入力端子にはトランジスタTrのニックの電圧
がフィードバックさnている。つまり、オペアンプOP
の正転入力に誤差増幅器2からVpなる電圧信1号が印
加さ扛ると、反転入力端子の電位もVpになるまで上昇
しトランジスタTrのエミッタ電流をVp/Rとする。
ような定電流回路を構成している。光検出器1がレーザ
タイオードWの光出力を検出し、誤差増幅器において基
準電圧Vfとの差が出力さ【、その差がゼロとなるよう
に全体として制御動作し、レーザの出力は所定値に維持
さする。
この装置において、電源の投入を行なうと、各回路部分
の立上り時間が一様でない為に、制御回路としての正常
な動作がなさ【ず、そのためレーザダイオードLDに流
扛る電流は第2図に示すような等価回路に流nる電流経
過に等しくなる。即ちLD、L、Rの直列回路にスイッ
チswを閉じて直流電圧を印加したときの過渡現象と同
じ電流Iが流れ、その電流値はLD及びLの直流抵抗を
無視するつて上昇し、最終的にはV/TLもの太きfi
、’i 流が流nる危険がある。通常の場合、それ以前
の例えば第3図の時刻t1において各回路部公金てが立
ち上り、このためレーザタイオードLDに流れる電流は
減少して破線で示すようになり、従ってレーザタイオー
ドLDには10なる電流値において駆動され所定出力に
制御されることになる。
しかし各回路部分の立上り時間は一定でなく素子によっ
てもバラツキがある為、正確な立上り時間の設定は困難
である。このため安全をみてインタフタンスLを太きく
しなければならず、そのコイル形状が大きくなる欠点が
あった。壕だ電源投入時、レーザダイオードLDは導通
状態にあるのでノイズ等により過電流が流れる危険性が
あった。
本発明の目的は一上記欠点のない電源投入時のレーザ素
子の保護装置を提供することにある。以下、第4図〜第
6図を参照しながら本発明の一実施例について説明する
第4図は本発明の保護装置を具備する半導体レーザ装置
のブロック図である。従来の第1図の装着と異なる点は
、誤差増幅器2の出力端子とオペアンプOPの非反転入
力端子との間に設定′電圧が可変な電圧制限回路3が挿
入さ扛ていること、並びにインタフタンスLに代ってレ
ーザタイオードLDと直列にスイッチ回路4が接続され
ている点である。
半導体レーザ装置の電源役時、スイッチ回路4はOFF
となっており、この為レーザタイ刈−ドLDには電流が
流れない状態にある。光検出器l、誤差増幅器2及びオ
ペアンプOPは出力制御ループを構成しているので、レ
ーザタイオードLDの出力ビームが光検出器1に入射さ
れないと、誤差増幅器2の出力電位は上昇する。これに
よりオペアップOPの正転入力の電位も上昇し、レーザ
ダイオーI訪により多くの電流を流すように動作する。
しかし誤差増幅器2の出力は電圧制限回路3を通してオ
ペアンプOPに加えられているため、同電圧制限回路3
の働きにより所定電位Vpに制限される。即ちスイッチ
回路4がOF’Fの状態下においてトランジスタTrの
エミッタ電位はVp々る電位を保つ。そこで、電源投入
直後か・ら所定時間経過後にスイッチ回路4をONせし
めると、これによりレーザダイオードLDには初期状態
においてVp/Rなる電流が流れるが、出力制御ループ
により制御さ扛、所定出力を得るような電流値に落ち着
く。スイッチ回路4をONさせてから所定時間後、つま
り正常に出力制御が働き出した状態においては、電圧制
限回路3の制限電圧Vpをより高い電圧Vp /に上昇
させれば、レーザダイオードLDの劣化により閾値電流
が増加しても所望の出力が得られるように制御すること
ができる。壕だ、ここで電圧制限回路3の制限電圧Vp
をレーザダイオードLDの破壊電流以下となるように設
定しておけば、スイッチ回路4がONした時ル−ザタイ
オードの破壊は生じないで、所定出力に制御でれる。
上記のように、電源投入時、電圧制限回路3で電圧を制
限し、スイッチ回路4を遅延導通させた後に電圧制限回
路3の制限電圧をより高く設定することにより、電源投
入時の過電流を防ぐことができる。
第5図は第4図の具体的回路例である。光検出器lはフ
ォトダイオードPDとオペアンプOPIで構成され、誤
差増幅器2はオペアンプOPzで構成されている。この
オペアンプOP2の出力端子は直接オペアンプOPの非
反転入力端子と接続されている一方、カソード側が抵抗
R4を介して接地されたタイオードDのアノードと接続
さtている。このタイオードDと抵抗R4の結合点には
トランジスタTr3のエミッタが接続され、該トランジ
スタのコレクタは電源Vと接続されている。トランジス
タTr3のベースは抵抗R6及びR6から成る分圧器と
接続され、この分圧器の一方の抵抗R6はスイッチング
トランジスタ’fr4丁短絡し得るようになっている。
この実施例ではトランジスタTraにはNPN型が、ま
たトランジスタTr4にはPNP型が使われており、電
圧制限回路3を不製作としたいときは、トランジスタT
r4をONさせてバイアス抵抗R6をトランジスタTr
4で・短絡せじめ、N′I)NトランジスタTrSのベ
ース電位を電源電圧V迄上昇させるように々っている。
スイッチ回路4はPNP型のスイッチングトランジスタ
Tr2で構成さ扛ている。
さて、半導体レーザ装置の電源投入に際しては、′電圧
制限回路3は働かせておき、他方スイッチ回路4はOF
Fシておく。即ち′電圧制限回路3のトランジスタT4
及びスイッチ回路4のトランジスタT2のベースJルベ
ル電位を与えて両トランジスタをOFF’させておく。
トランジスタTriのOFFによりトランジスタTr3
のベース電位は抵抗R5と効の分割比で定まる成る電圧
になり、それに対応する電位がダイオードDのカソード
へ与えら扛る。つまり電圧制限回路3の制限電圧■pは
”5/ (R5+R6)に比例したものとなる。またヌ
イソ゛チ懲4のトランジスタTr2がOFFであること
によりレーザダイオード■のには電流が流れない状態と
なっている。
今、電源を投入すると、フォトダイ−オードPDにはレ
ーザダイオードLDからの出力ビームが入射されない為
、光検出器のオペアンプOPIの出力は零となる。誤差
増幅器のオペアンスOP2は、入力抵抗がR2、帰還抵
抗R3であるからゲインはR3/I(2であシ、非反転
入力端子に接続されている基準電圧Vfを考慮すると、
このオペアンプOP2の出力電圧はVf−Ra/Rzと
なる。しかしこのオペアンプOP2の出力端子はダイオ
ードDを介してトランジスタTr3のエミッタに接続さ
れている為、オペアンプOP2の出力電圧が制限電圧V
pより高くなろうとすると、ターイオードDは順方向に
)(アスされ、出力端子のインピーダンスが低下する。
この為オペアンスOPzは第6図に示すような入出力特
性を示す。第6図の横軸はオペアンプOP2の入力電圧
そして縦軸は同オペアンプOP2の出力電圧であり、こ
の図から出力電圧vOは入力電圧V!に対し一定の制限
電圧Vp以上には上昇せず電圧制限されることが判る。
この電圧制限のなさnている状態下において、スイッチ
回路4のトランジスタTr2のベースにLレベルの電位
を印加し、同トランジスタのエミッタ・コレクタ間を導
通させる。こ扛によりレーザターイオードLDには初期
状態においてVp/Rなる電流が流れるが出力制御ルー
ズにより制御され、所定出力になる【うな電流に制御さ
nる。
次にトランジスタTr4のベースを位ヲr、レベルとし
て同トランジスタを側する。これにより抵抗It6が短
路さ扛、トランジスタTr3のベース電位が上昇し、タ
イオードDのカソード側が電源電圧Vに固定さ扛る結束
、上記電圧制限作用が解除される。
このように出力制御ルーズ中に電圧制限回路を設け、電
源投入時にレーザ素子にN、九る過電流をレーザ素子の
破壊電流以下に設定しておき、回路が立上った状態にお
いて、レーザ素子に直列に挿入訟れでいるスイッチ回路
をONとし、そして出力制御ルーズの働きで所定の出力
に至った状態(て電圧制限回路の制限電圧を解除するこ
とにより、レーザ素子に過電流が流れるのを防止しレー
ザ素子を保護するものである。従ってレーザ素子の劣化
及び破壊に対する保護が極めて有効になされる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体レーザ装置のブロック図、第2図
は第1図の回路の電源投入時にレーザ累子に流れる電流
路の等価回路、第3図は第2図の等価回路に流れる電流
の変化を示す図、第4図は本発明のレーザ素子保護・装
置を含む半導体レーザ装置のブロック図、第5図は壬の
一興体的回路例、そして第6図は第5図の誤差増幅器の
入出力特性を示す図である。 l・・・光検出器 2・・・誤差増幅器 3・・・電圧制限回路 4・・・スイッチ回路 LD・・・レーザダイオード(半導体レーサ素子)第1
図 第2図 第3図 11             τ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体レーザ素子の光出力を光検出器で検出してレーザ
    素子駆動回路へフィードバックし、そ扛によって半導体
    レーザ素子の駆動電流を制御して半導体レーザ素子の光
    出力を一定化するようにした制御ループを有する半導体
    レーザ装置において、前記制御ループ中に設定電圧が可
    変の電圧制限回路を設け、また前記半導体レーザ素子と
    直列にスイッチ回路を設け、半導体レーザ装置の電源投
    入時には電圧制限回路の制限電圧を半導体レーザ素子に
    流nる電流が破壊電流以下に制限さ扛る所定値に設定し
    且つ前記スイッチ回路を遅延導通させた後に電圧制限回
    路の制限電圧を半導体レーザ素子に流扛る電流がより増
    大する方向に高く設定する回路手段を設けたことを特徴
    とする半導体レーザ素子の保護装置
JP17135581A 1981-10-28 1981-10-28 半導体レ−ザ素子の保護装置 Pending JPS5873173A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6068683A (ja) * 1983-08-30 1985-04-19 Yokogawa Hewlett Packard Ltd レ−ザ保護回路
WO2005099053A1 (en) * 2004-04-07 2005-10-20 Thomson Licensing Method and circuit for controlling an electronic component

Cited By (3)

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