JPS60170990A - Driving method for semiconductor laser - Google Patents
Driving method for semiconductor laserInfo
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- JPS60170990A JPS60170990A JP2660884A JP2660884A JPS60170990A JP S60170990 A JPS60170990 A JP S60170990A JP 2660884 A JP2660884 A JP 2660884A JP 2660884 A JP2660884 A JP 2660884A JP S60170990 A JPS60170990 A JP S60170990A
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- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
- H01S5/06216—Pulse modulation or generation
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、半導体レーザーの駆動方法に関する。[Detailed description of the invention] (Technical field) The present invention relates to a method for driving a semiconductor laser.
（従来技術）
近時、半導体レーサーが１重々の光学装置の光源として
用いられるようになった。(Prior Art) Recently, semiconductor lasers have come to be used as light sources for single-layer optical devices.
半導体レーザーに駆動電流を通じ、この、駆動電流の大
きさを変化させると、半導体レーザーから放射されるう
Ｃのパワーは、艮く知られたように、一般的に矛１図の
如く変１ヒする。１駆動電流を示す横軸の１目盛は、通
常１０ｍＡのオーダーであり、パワーをあられす縦Ｉ！
Ｉｌ！］の１目盛は通常１ ｍＷ のオーダーである。As is well known, when a driving current is passed through a semiconductor laser and the magnitude of this driving current is changed, the power of C emitted from the semiconductor laser generally changes as shown in Figure 1. do. 1 scale on the horizontal axis indicating the drive current is usually on the order of 10 mA, and the vertical I!
Il! ] is usually on the order of 1 mW.
λ・１図において、符号Ｌ１ をもって示す領域では、
半導体レーザーは、発光ダイオードとして発光する。そ
れで、この領域Ｌ１ は通常ＬＥＤ発光領域と呼ばれる
。また、符−Ｆ４Ｌ２ で示す領域では、半導体レーザ
ーはレーザー光を発する。そこで領域Ｌ２ をレーザー
発光領域と称する。ＬＥＤ発光狽域Ｌ１ とレーザー発
光領域Ｌ２ との境界を鳥える駆動電流値Ｉｓ を、レ
ール−発光のしきい値と呼ぶ。半導体レーザーへ・、レ
ーザー光源として使用するには、駆動電流ば、しきい値
工ｓ より大きくなくてはならない。In the λ・1 diagram, in the region indicated by the symbol L1,
A semiconductor laser emits light as a light emitting diode. Therefore, this region L1 is usually called the LED light emitting region. Further, in the region indicated by the symbol -F4L2, the semiconductor laser emits laser light. Therefore, region L2 is referred to as a laser emission region. The drive current value Is that crosses the boundary between the LED light emitting region L1 and the laser light emitting region L2 is called the rail-light emitting threshold. To use a semiconductor laser as a laser light source, the driving current must be greater than the threshold value s.
半導体レーザーがレーザー発光するとき、放射されるレ
ーザー光の波長を、レーザー発光波長というが、このレ
ーザー発光波長は、半導体レーザーの温度によって変化
する。When a semiconductor laser emits laser light, the wavelength of the emitted laser light is called the laser emission wavelength, and this laser emission wavelength changes depending on the temperature of the semiconductor laser.
珂・２図は、半導体レーザーの、レーザー発光波長の濡
髪依存性の典型的１例を示している。この３・２図に示
すように、レーザー発光波長が、半導体レーザーの温度
によって階段状に変化するのが一般・的な特数である。Figure 2 shows a typical example of the dependence of the laser emission wavelength of a semiconductor laser on wet hair. As shown in Figures 3 and 2, it is a general feature that the laser emission wavelength changes stepwise depending on the temperature of the semiconductor laser.
すなわち、半導体レーザーの温度が次牙に上るにつれて
、レーザー発光波長は温度ＴＡ 、’ ＴＢ、Ｔａ 、
・・−曲等において不連続に変化する。また温度領域Ｒ
１，Ｒ２，・・−・・・・等ではレーザー発光波長は温
度変化に応じて連続的に、がつゆるやｂ）に変化する。That is, as the temperature of the semiconductor laser increases, the laser emission wavelength increases as the temperature TA, ' TB, Ta,
...-Changes discontinuously in a song, etc. Also, the temperature range R
1, R2, . . ., etc., the laser emission wavelength changes continuously, gradually, or b) according to temperature changes.
そこで、レーザー発光波長の温度依存性を示す曲線にお
いて、領域Ｒ１。Therefore, in the curve showing the temperature dependence of laser emission wavelength, region R1.
Ｒ２・・・・−・・等のように、発光波長が連続的に変
化する領域ケ、仮に棚状領域と呼ぶことにする。なお、
レーザー発光波長の温度依存性は、半導体レーザーの種
別、個体に応じて、特性として定まる。A region where the emission wavelength changes continuously, such as R2, etc., will be temporarily called a shelf-like region. In addition,
The temperature dependence of the laser emission wavelength is determined as a characteristic depending on the type and individual semiconductor laser.
ところで、半導体レーザーをレーザー光源として用いる
場合、レーザー発光波長が変動しては具合が悪い。例え
ば、近時実用化されつつあるレーザープリンターを考え
てみると、レーザープリンターのうちには、レーザー光
を偏向させる手段として、回折格子を用いるものがある
が、このよう、なプリンターで、レーザー発光波長が変
動すると、回折格子による回折角が変動し、元書込のた
めの走食線の位饋がずれたり、走査線が曲ったりする不
都合がある。あるいは、回折格子の格子定数なレーザー
ラ°Ｃを用いて測定する測定装諸等では、レーザー発光
波長の変動により、正確な測定ができなくなってしまう
。このようなレーザー発光波長の変動のうち、実用上問
題となるのは、半導体レーザーの温度変化による、レー
ザー発光波長の不連続な変化である。By the way, when a semiconductor laser is used as a laser light source, it is inconvenient if the laser emission wavelength fluctuates. For example, if we consider laser printers that have recently been put into practical use, some laser printers use a diffraction grating as a means of deflecting laser light; When the wavelength changes, the diffraction angle by the diffraction grating changes, causing problems such as the position of the original writing scanning line being shifted or the scanning line being bent. Alternatively, in measurement equipment that uses a laser beam constant of a diffraction grating, accurate measurements cannot be made due to fluctuations in the laser emission wavelength. Among such fluctuations in the laser emission wavelength, what poses a practical problem is the discontinuous change in the laser emission wavelength due to temperature changes of the semiconductor laser.
そこで従来から、半導体レーザーにおける温度変化を軽
減するため、半導体レーザーを保持する保持体に対して
、温度側＠１を行ない、この保持体を介して、間接的に
半導体レーザーの温度制御を行っている。例えば、迩・
２図に示す如き特性を鳴する半導体レーザーの場合を例
にとると、このような場合、半導体レーザーの使用温度
として、比較的広い温度範囲を有する棚状領域、例えば
、棚状領域Ｒ６の中火値６５℃ を設定し、半導体レー
ザーの保持体の温度を例えば６５℃±１℃ に温度制御
するのである。Conventionally, in order to reduce temperature changes in the semiconductor laser, temperature side @1 is performed on the holder that holds the semiconductor laser, and the temperature of the semiconductor laser is indirectly controlled via this holder. There is. For example,
Taking as an example the case of a semiconductor laser with characteristics as shown in Figure 2, in such a case, the operating temperature of the semiconductor laser is a shelf-shaped region having a relatively wide temperature range, for example, in the shelf-shaped region R6. The flame value is set at 65°C, and the temperature of the semiconductor laser holder is controlled to, for example, 65°C±1°C.
しかるに、このようにしても、時として、半導体レーザ
ーのレーザー発光波長が、不連続に変化してしまうこと
があるのである。However, even with this method, the laser emission wavelength of the semiconductor laser sometimes changes discontinuously.
このような、レーザー発振波長の不連続な変化の生する
原因は、副〜ＩＫ半導体レーサーの駆動方法にあり、牙
２に、半導体レーザーの感度制御方法にある。The cause of such a discontinuous change in the laser oscillation wavelength lies in the driving method of the sub-IK semiconductor laser, and secondly, in the sensitivity control method of the semiconductor laser.
ふたたび、周・２図に示す特性を示す半導体レーザーの
使用温度を６５℃ に設定し、半導体レーザーの保持体
の温度な６５±１℃ に渦朋制御卸する場合を例にとる
ことにする。Let us again take as an example the case where the operating temperature of a semiconductor laser exhibiting the characteristics shown in Figure 2 is set at 65°C, and the temperature of the semiconductor laser holder is controlled to 65±1°C.
従来、半導体レーザーの駆動は、一般に、坩・５図に示
すように、２つの駆動電流レベルＩｏ（＝ＯｍＡ）と、
工１（＞Ｉｓ）とを切換ることによって行っていた。Conventionally, semiconductor lasers are generally driven using two drive current levels Io (=OmA), as shown in Figure 5.
This was done by switching between 1 and 1 (>Is).
半導体レーザーに、駆動藏流を通ずると、ジュール熱が
発生し、このジーール熱により半導体レーザーの温度が
上昇する。半導体レーザーは極めて小さいので熱容量が
小さく、発生ジュール熱に対する応答としての温度上昇
は極めて応答性がよい。しかるに、半導体レーザーの温
度制御は、保持体を介しての間接的なものであるため、
保持体の温度制御が半導体レーザーに及ぶのに若干の時
間がかかる。When a driving current is passed through a semiconductor laser, Joule heat is generated, and this Joule heat increases the temperature of the semiconductor laser. Semiconductor lasers are extremely small, so their heat capacity is small, and the temperature rise in response to the generated Joule heat is extremely responsive. However, since the temperature control of semiconductor lasers is indirect via the holder,
It takes some time for the temperature control of the holder to reach the semiconductor laser.
そこで、例えば、半導体レーザーに長時間駆動電流■１
が通ぜられず、半導体レーザー、保持体ともに温度が
３５±１℃ の範囲に制御されている状態で１駆動電流
■１ が連続的に、あるいは断続的に印加された場合を
考えると、駆動電流工１ によるジーール熱によって、
半導体レーザーの高度は上昇する。半導体レーザーにお
ける温度上昇は速く、一方、温度制御の影響は比較的ゆ
っくりあら ′われるので、半導体レーザーの温度制御
が、温度上昇に追従できない状態が発生する。３５℃
と温間ＴＯ（判〜２図）との温度彊は高々２．５℃にす
きず、一方、ＬＡＸ ：！ｉ力゛心流■１ とＡ郊親１
′屯β尾レベル工０（＝ｏｍＡ ）との庄が大きいので
、発生する熱量による半導体レーザーのＹ品度変化量も
大きく、温度制御ｔ１）の影響が半導体レーザーに及ぶ
以前に、半導体レーザーの温度がＴ。（第２図）を越え
て上昇し、レーザー発光波長が’ｊ；ｉｌｌ状領域Ｒ６
のそれから、棚状領域Ｒ７のそれへと、不連続にはね上
ってしまうことがあるのである。Therefore, for example, a semiconductor laser with long-time driving current ■1
If we consider the case where 1 drive current 1 is applied continuously or intermittently while the temperature of both the semiconductor laser and the holder is controlled within the range of 35±1°C, the drive Due to Zeel heat caused by electrician 1,
The altitude of semiconductor lasers will increase. The temperature rise in a semiconductor laser is rapid, while the influence of temperature control appears relatively slowly, so that a situation occurs where the temperature control of the semiconductor laser cannot follow the temperature rise. 35℃
The temperature difference between TO and warm TO (size ~ 2 figures) is at most 2.5℃, while LAX:! I-Riki Shinryu■1 and A Suburbs 1
Since the distance between the ′tun β tail level 0 (=omA) is large, the amount of change in the Y quality of the semiconductor laser due to the amount of heat generated is also large, and the semiconductor laser The temperature is T. (Fig. 2), and the laser emission wavelength reaches 'j; ill-shaped region R6.
It may jump up discontinuously from that of the shelf-like region R7 to that of the shelf-like region R7.
このような問題を解決する一法としては、半導体レーザ
ー自体を直接的に温度制御する方法が考えられるが、こ
れは極めてむすかしい。One possible solution to this problem is to directly control the temperature of the semiconductor laser itself, but this is extremely difficult.
（目 的）
そこで、本発明は、半導体レーザーの湿度制御自体は従
来の間接的な方法を踏襲しつつ、上記問題を有効に解決
しうる、新規な、半導体レーザー駆動方法の提供ン目的
とする。(Purpose) Therefore, an object of the present invention is to provide a novel method for driving a semiconductor laser, which can effectively solve the above problems, while following the conventional indirect method for controlling the humidity of the semiconductor laser itself. .
（構 成） 以下、本発明を説明する。(composition) The present invention will be explained below.
本発明の行数とするところば、妬勤′ｄ流に、直流１ｔ
９流成分なバイアス的に加える点ＰＣある。このバイア
ス的に加えられる直流’Ｇ ′Ｏｔｔ成分の大きさをＩ
Ｂ とすると、ｉｆ流亀流成分ＩＢ の大きさは、しき
い値■８ より小さい。また、直流電流成分よりの大き
さは、駆動直流の加熱効果による半導体レーザーの温度
変化によって、レーザー発光波長が不連続に変化するの
を防止しうるような大きさに定められる。In terms of the number of lines in the present invention, the direct current is 1t
There is a point PC that adds bias to the 9th flow component. The magnitude of this bias-applied DC 'G' Ott component is I
B, the magnitude of the if flow turtle current component IB is smaller than the threshold value ■8. Further, the magnitude of the direct current component is determined to be such that the laser emission wavelength can be prevented from changing discontinuously due to temperature changes of the semiconductor laser due to the heating effect of the driving direct current.
２・４図を参照すると、本発明の祁Ｑ’ｊ７＋方法では
、半導体レーザーは、駆動電流レベル■Ｂ と工１ と
の間の切換によって駆動される。Referring to Figures 2 and 4, in the Q'j7+ method of the present invention, the semiconductor laser is driven by switching between driving current levels ■B and Q1.
すると、駆動電流レベルより と工１ との差は、従来
の、駆動方式（；ｌｌ−３図参照）に比して小さいので
、半導体レーザーに駆動市、流として直流電流成分ＩＢ
がバイアス的に印加されている状に；イと５．駆動′
就流工１ が通ぜられている状態とを切換ても、この駆
動’ｔ ｏｉｅレベルの切換による半導体レーザーの高
度変化は、従来の駆動方式に比して小さく、［６流電流
成分ＩＢ の値を適当に設定することによって、前述の
、レーザー発光成長の不連続な変化を防止しうるのであ
る。Then, since the difference between the drive current level and 1 is smaller than that of the conventional drive method (see Figure II-3), the direct current component IB is used as the drive current for the semiconductor laser.
is being applied as a bias; A and 5. Drive′
Even if the state in which the current component 1 is passed is changed, the change in the altitude of the semiconductor laser due to this switching of the drive level is smaller than in the conventional drive method, and [6 current component IB] By appropriately setting the value, it is possible to prevent the aforementioned discontinuous change in laser emission growth.
具体的な実例をあげることにする。I will give a concrete example.
剖・２図に示すμｍ」き半導体レーザーにつき、使用温
度を・５５℃ とし、アルミニウム製の保持体を６５±
１℃ Ｋ？品度制（ｉｌ、−１１することにより、半導
体レーザーな間ｊ要約（（扁Ｗ ｆａｌｌ ’＋卸した
。発光レーザー元のパワーな５ ｍＷ に設定し、１駆
動電流■１ な７０ｍＡ とした。Anatomy: Regarding the μm semiconductor laser shown in Figure 2, the operating temperature is 55°C, and the aluminum holder is heated to 65°C.
1℃ K? By setting the quality system (il, -11), the semiconductor laser interval was set to 5 mW, which is the original power of the light emitting laser, and 1 drive current was set to 70 mA.
ＯｍＡ と７０ ｍＡの２つの１瀉動電流レベルを切換
る従来の駆動方式で５駆動したところ、レーザー発ｆ、
波長が７９０．６ ｎｍ （設定値）から、７９２．１
ｎｍ以上に不連７１洗にはねあかるザ１．象がｂｇぬら
れた。When driven 5 times using the conventional drive method that switches between two single-stroke current levels of OmA and 70 mA, the laser emitted f,
The wavelength changes from 790.6 nm (setting value) to 792.1 nm.
The 1. The elephant was painted bg.
そこで、駆動′電泳に直流′曲流成分として６５〜４０
ｍＡをバイアス的に加え、この直流電流成分と前記６Ｑ
ｍＡの２つの駆動電流レベルの切１ｉ！により半導体
レーザー；４動を行ったところ、Ａ］］述の如と、レー
ヤー発プ０波長の不連続な変化を完全に防止１−ること
かできたい
なお、駆！Ｉ！Ｉ］電流にバイアス的に加えられる直流
電流成分工８ の大きさは、個々の半一体レーザーの、
使用頻度、レーサー発光波長の温度依存特性等の具体的
条件に応じて実験的に定むべきものである。Therefore, 65 to 40
mA is applied as a bias, and this DC current component and the 6Q
Two drive current levels of mA 1i! When a semiconductor laser was subjected to four operations, as described above, it would be possible to completely prevent discontinuous changes in the laser emission wavelength. I! I] The magnitude of the DC current component 8 applied in a biased manner to the current is the magnitude of the
It should be determined experimentally depending on specific conditions such as the frequency of use and the temperature dependence characteristics of the laser emission wavelength.
なお、バイアス的（（加えられる同流゛亀流成分工ａに
より、半導体レーザーはＬＤ発光する。従って、半導体
レーザーな、レーザープリンターの光源として用いるよ
うな場合には、このＬＤ−発光の光が、信号光に対しノ
イズとして作用する可能性があるので、直流電流成分■
３ は、この場合は、可及的に小さく設定するべきであ
る。Note that due to the bias bias ((added to the same flow component a), a semiconductor laser emits LD light. Therefore, when a semiconductor laser is used as a light source for a laser printer, this LD light emission , since it may act as noise on the signal light, the DC current component■
3 should be set as small as possible in this case.
なお、上記説明では、半導体レーザーを、駆腋１するの
に１、駆動電流レベルエ、と工１ とを切換る場合を説
明したが、矛５図に示すように、駆動電流レベルＩ１１
＋ ＩＴ、Ｉ２ （＞１１ ）を切換で１駆動、を行っ
てもよく、４以上の１」動電流レベルを切換て駆動を行
うようにしてもよい。In the above explanation, the case where the semiconductor laser is switched between the drive current level I1 and the drive current level I11 to drive the semiconductor laser was explained.
+IT, I2 (>11) may be switched to perform 1 driving, or 4 or more 1'' dynamic current levels may be switched to perform driving.
（効 果）
以上、本発明によれば、新規な半導体レーザー駆動方法
で提供できる。この駆動方法では、半導体レーザーの、
駆動電流による加熱による温度変化に起因する、レーサ
ー発光波長の不連続な変化を有効に防止できる。(Effects) As described above, according to the present invention, a novel semiconductor laser driving method can be provided. In this driving method, the semiconductor laser
It is possible to effectively prevent discontinuous changes in the laser emission wavelength caused by temperature changes due to heating caused by the drive current.
矛１図は、早導体レーザーの、駆動特性な説明１ろため
の図、第２図は、本発明により解決すべき問題点な説明
するだめの図、１・６図は、従来の煽動方法ン説明する
ための図、矛４図は、本発明（１駆だυ方床ケ説明する
だめの１図、２・５図は、木兄りの他の態度１方法な説
明するための図である。
Ｉ＋、工２・駆動′し；ン尻、ＩＢ・・駆動電流にバイ
ア２的に加えられる原流電流成分
ろ ］ Ｘ
）Figure 1 is a diagram to explain the driving characteristics of the fast conductor laser, Figure 2 is a diagram to explain the problems to be solved by the present invention, and Figures 1 and 6 are the conventional instigation method. Figure 4 is a diagram to explain the present invention (1-wheel drive and υ direction), Figures 2 and 5 are diagrams to explain another method of wood-operation. I+, drive 2, drive current, IB... original current component added to the drive current via via 2)
Claims (1)
動方式において、 半導体レーザーにおけるレーザー発光のしきい値よりも
小さい直流電流成分を駆動′電流にバイアス的に加え、 半導体レーザーのレーザー発光波長が、駆ｄｌ電侃の加
熱効果による半導体レーザーの湿間変化によって、不連
続的ＶＣ変化するのを防止しうるように、上記直流′岨
流成分の大きさを定めること馨特赦とする、半導体レー
ザー、駆動方法。[Claims] In a semiconductor laser drive system that switches between two or more drive current levels, a direct current component smaller than the threshold for laser emission in the semiconductor laser is biased to the drive current, and the laser of the semiconductor laser is The size of the above-mentioned direct current/current component shall be determined so as to prevent the emission wavelength from discontinuous VC change due to the humidity change of the semiconductor laser due to the heating effect of the driving dl current. , semiconductor laser, driving method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2660884A JPS60170990A (en) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | Driving method for semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2660884A JPS60170990A (en) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | Driving method for semiconductor laser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60170990A true JPS60170990A (en) | 1985-09-04 |
Family
ID=12198215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2660884A Pending JPS60170990A (en) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | Driving method for semiconductor laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60170990A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009266826A (en) * | 2003-08-21 | 2009-11-12 | Nutek Pte Ltd | Electric connector used for power supply distribution apparatus |
-
1984
- 1984-02-15 JP JP2660884A patent/JPS60170990A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009266826A (en) * | 2003-08-21 | 2009-11-12 | Nutek Pte Ltd | Electric connector used for power supply distribution apparatus |
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