JPS61133686A - 半導体レ−ザ波長制御装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はモードホップを抑制した単一波長の半導体のレ
ーザ装置に係り、特にその波長を制御する半導体゛レー
ザ波長制御装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、半導体レーザを用いた光応用装置としては、レー
ザプリンタ、光デイスクメモリ、ｐｏｓ用バーコードリ
ーグ等の研究、開発が盛んに行われている。これらの装
置において、最近特に、ホログラムを用い２回折を原理
として光偏向、光収束、集光を行う技術が開発されてい
る。しかし。

半導体レーザの波長は、印加電流１周囲温度等により、
不連続的に変化し、一定の単一波長でないためにボログ
ラムにより回折される光は、波長に応じて変化してしま
い、半導体レーザ装置を光応用装置に用いるためには、
実用上の問題となっている。

又、光ディスクにおいては、半導体レーザ変調時に波長
の遷移（モードホップ）に伴うモードホップ雑音が発生
し、これがＳＮ比の劣化をもたらすという問題がある。

これらの問題に対し、単一波長が可能な分布帰還型レー
ザ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｆｅｅｄｂａｃｋ　１ａ
ｓｅｒ）が開発されつつあるが、製造が困難で高価なた
め、まだ市販に至っていない。

第２図、及び第３図はそれぞれ印加電流に対する光出力
、及び波長モードの変化の一例を示したものである。闇
値電流（約５０ｍＡ）以上を印加すると、レーザモード
での発光が生じ、以後モードが不連続的に変化する。こ
のモードの変化の仕方は。

半導体レーザ個々によって異なり又周囲温度及び印加電
流によっても異なる。この半導体レーザに。

第２図に示したように、バイアス電流５０ｍへで２０ｍ
へのパルス電流を印加すると、第３図（イ）、（ロ）。

（ハ）、（ニ）、（ホ）、（へ）の６つの縦モードが発
生する。このようなマルチモードの発生はホログラムを
用いたレーザプリンタの場合、ビーム位置が定まらず、
大きな問題となる。

又、屈折率導波型の半導体レーザは、一定値以上の印加
電流によって、単一モードになることが知られているが
、第４図に示したように、一定の光出力において周囲温
度を変化させると、第３図と類似して、モードの不連続
的な変化が生じる。

この場合、隣合うモードの遷移は約０．３ｎｍであり。

約２°Ｃに１個のモードの割合でモードホップが生じる
。このモードホップはホログラムを使用したレーザプリ
ンタ用スキャナ等では、ビーム位置が飛んでしまうので
印字品質の劣化を生じてしまう。

尚、第２図及び第３図に示したように、電流及び温度の
変化に対して、波長の連続的な変動は。

約０．Ｏ７ｎｍ／’ｃの割合で生じているが、これは、
レーザープリンタ等の光応用装置においては、実用上問
題とはならない。

本発明は上述の従来の欠点に鑑みて、入力信号の周波数
に応じて重畳パルスのパラメータを変化させ、この重畳
パルスを入力信号に重畳することによりパルス変調等に
よる印加電流の変化や１周囲温度の温度の変化等によっ
ても波長の変化即ちモードホップが生じず、かつマルチ
モードを生ずることのない安価な半導体レーザー波長制
御装置を提供することを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

上述の従来の電流及び周囲温度の変化に伴うモードポツ
プの原因は、半導体レーザー接合部の温度変化により、
バンドギャップが変化し、最大利得を与える波長が変化
するためと考えられる。従ってモードホップを防止する
ためには、まず接合部の温度変化を小さくすれば良いこ
とになる。そのために接合部の温度変化に追随できない
ような高い周波数を印加すればよいことになる。

本発明は上述の点に鑑み、半導体レーザ波長側御装置に
おいて、入力信号に高周波パルスを重畳する手段と、前
記高周波パルスの周波数、振幅。

デユーティの少なくとも１つを調整する手段と。

前記入力信号の瞬時の周波数を電気回路的に検出し各周
波数に応じて、前記高周波パルスのパラメータを選択す
ることを特徴とした半導体レーザ波長制御装置を提供す
ることにある。

〔作　　用〕

本発明は、入力信号の周波数の瞬時値を検出して、この
周波数に対応したデユーティを有する高周波信号を得て
、この高周波信号を入力信号に重畳することにより、こ
の入力信号に応じて半導体レーザ装置から出力されるレ
ーザ光の単一の縦モードを安定に保持するものである。

又１時間がたつにつれてデユーティが小となる高周波パ
ルス、をもとにして、入力信号の周波数が、小となるに
従って、デュニティの小なる高周波パルス信号を得て、
この高周波パルス信号を入力信号に重畳することにより
、上述と同様に単一の縦モードを安定して得ることがで
きる半導体レーザ制御装置を得ることが出来る。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明に係る半導体レーザ波長制御装置の実施
例を示す。

半導体レーザ装置の光応用装置として１例えばレーザプ
リンタについて述べる。入力信号１１が遅延回路１２に
加えられこの第１の遅延回路１２の出力は瞬時入力信号
周波数検知回路１３に加えられ、この回路１３によって
入力信号の周波数が検出される。入力信号は第７図（ａ
）に示すように。

低周波信号の場合と（ｂｌに示すように高周波信号の場
合があるので、各周波数に対応して、この入力信号に重
畳すべき高周波パルスの周波数、パルス高さ、デユーテ
ィの各パラメータをレーザ光の単−縦モードに変動しな
いような適当な値を選択する必要がある。従ってこの瞬
時入力信号周波数検知回路１３の出力信号をデユーティ
選択回路１４に入力し、デユーティ選択回路の出力より
図示を省略した高周波パルス発生回路から発生される高
周波パルスのデユーティを選択する。一方、第１の遅延
回路１２の出力は分路され第２の遅延回路１５に加えら
れる。第２の遅延回路１５からタイミングをあわせるた
めに遅延されて出力される入力信号１１とデユーティ選
択回路１４によってデユーティが選択された高周波パル
スとが２重畳回路１６によって重畳され、第６図に示す
如きデータ信号１　（ここでは入力信号１１）に入力信
号１１の周波数に対応して最適な高周波数パルス２が重
畳された信号を得る。そしてこの高周波数パルスが重畳
された入力信号によって半導体レーザ１７を駆動する。

第１図に示した本発明の実施例においては、入力信号の
周波数に応じて、入力信号に基づく半導体レーザ装置か
らレーザ光がモードホッピングを行わないような最適の
高周波パルスを逐次選択できる。

第８図ｆａ）は瞬時入力信号周波数検知回路１３の具体
的な構成を示すもので、第１図と同一部分は同一符号を
付して説明を省略する。第８図６１）においては、瞬時
入力信号周波数検知回路１３はゲート回路１３１及びカ
ウンタ１３２から構成される。

遅延回路１３から出力される入力信号によってゲート回
路１３１を通過する高周波パルス２の数をカウンタ１３
２によって計数することにより、入力信号のその瞬時に
おける周波数を検出出来る。

そしてカウンタ１３２の出力によりデユーティ選択回路
１４を制御して、高周波パルスのデユーティを選択する
。従って、入力信号１１の周波数に対応して最も単一モ
ード変化の少ないデユーティを逐次的に選択することが
可能である。

第８図（ｂｌは、瞬時入力信号周波数検知回路１３の他
の例を示すもので、ゲート回路１３１と積分器１３３か
らなり、ゲート回路１３１から出力される高周波パルス
を積分器１３３によって積分することにより、高周波パ
ルス１３３の数に対応した。言い変えれば、入力信号の
周波数に対応した積分電圧値を得ることが出来る。この
積分器１３３の出力によって、上述と同様にデユーティ
選択回路１４を制御するものである。

第９図及び第１０図は入力信号の周波数と重畳パルスの
デユーティとの関係を示す。第９図は入力信号の周波数
が低い場合には９重畳パルスのデユーティは小であるこ
とが望ましいことを示すものである。また第１０図は入
力信号の周波数が高い場合には１重畳パルスのデユーテ
ィも大であとが望ましいことを示すものである。

従って２本発明におけるこの実施例においては。

第１１図（ａ）に示すように、デユーティが時間と共に
小となるような重畳パルスを用いて、入力信号が低周波
信号の時には、デユーティが小なる重畳パルスを用い（
ｂ）、入力信号が低周波の時はデユーティが大なる重畳
パルスを用いる（Ｃ１ようにしたものである。すなわち
第１１図（ｂｌに示すように入力信号１１の立ち下がり
の負トリガによっての点で示すように重畳パルスをとり
込み９次の入力信号１１の立ち上がりによる正トリガに
よって、０点で示すように重畳パルスのとり込みを停止
する。

ビデオ信号１１は低周波であるので、入力信号間の間隔
は比較的長く、デユーティの小なる重畳パルスまでとり
込まれることとなる。同様に第１１図（Ｃ１に示すよう
に入力信号１１の負トリガによってＡ点で重畳パルスを
とり込み入力信号１１の正トリガによってＢ′点におい
て重畳パルスのとり込みを停止する。入力信号が高周波
であるので。

上述と反対に、デユーティが大なる重畳パルスのみがと
り込まれることとなる。

第１２図は第１１図に示した動作を行うだめの回路の１
例を示すものである。入力信号１１は微分回路２１に入
力されその入力信号の負トリガ信号はパルス発生回路２
２に加えられる。パルス発生回路２２は、第１１図（ａ
ｌに示すごとき２時間とともに、デユーティが小となる
重畳パルスを発生するものである。そして微分回路２１
から出力される正トリガ信号はゲート回路２３に加えら
れ。

パルス発生回路２２からの重畳パルスの発生を停止させ
る。そしてパルス発生回路２２によって発生された重畳
パルスと入力信号１１とを重畳回路２４において重畳し
、入力信号１１に、その周波数に対応した最適のデユー
ティを有する重畳パルスが重畳された出力信号を得るこ
とが出来る。

尚、第１図に示した実施例においてはデユーティ選択回
路１４によって、最適のデユーティを選択するものとし
て説明したが１重畳高周波パルスの周波数、パルス高さ
を最適なものとなるように選択しても同様の効果が得ら
れるものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、入力信号の周波数に応じて入力信号に
重畳されるパルスの特にデユーティを調整できるので、
安定な単一モードのレーザ光を得ることができ、特にレ
ーザプリンタ等は好適する半導体レーザ装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は９本発明の一実施例のブロック図。 第２図は、パルス信号が入力した場合の印加電流と、光
出力の関係を示す特性図。 第３図は周囲温度一定の印加電流とマルチモード波長の
関係を示す特性図。 第４図は周囲温度と波長との関係を示す特性図。 第５図はレーザ光の波長とパワースペクトルを示す図。 第６図は入力信号に高周波パルスを重畳した場合の波形
図。 第７図（ａ）、　（ｂｌはそれぞれ低周波及び高周波信
号を示す波形図。 第８図（ａｌ、　（ｂ）はそれぞれ第１図に示した瞬時
ビデオ周波数検知回路の具体的構成を示すブロック図。 第９図は入力信号が低周波の場合の入力信号及び重畳パ
ルスを示す波形図。 第１０図は入力信号が高周波の場合の入力信号と重畳パ
ルスを示す波形図。 第１１図（ａ）はデユーティが時間と共に減少する重畳
パルスの波形図、（ｂ）は低周波入力信号と重畳パルス
との関係を示す波形図、（Ｃ）は高周波入力信号と重畳
パルスとの関係を示す波形図。 第１２図は本発明の他の実施例を示すブロック図。 １１・・・入力信号。 １２・・・第１の遅延回路。 １３・・・瞬時。 １４・・・デユーティ選択回路。 １５・・・第２の遅延回路。 １６・・・重畳回路。 １７・・・半導体レーザ駆動装置。 −１４＝ 察ｊギ イ羽穴２ 二

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザ波長制御装置において、入力信号に
   高周波パルスを重畳する手段と、前記高周波パルスの周
   波数、振幅、デューティの少なくとも１つを調整する手
   段と、前記入力信号の瞬時の周波数を電気回路的に検出
   し各周波数に応じて、前記高周波パルスのパラメータを
   選択することを特徴とした半導体レーザ波長制御装置。
2. （２）所定時間における入力信号のパルス数を検出する
   ことによって前記高周波パルスのパラメータを調整して
   なる特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ波長制御
   装置。
3. （３）半導体レーザ波長制御装置において、入力信号に
   、高周波パルスを重畳する手段と、前記高周波パルスの
   周波数、振幅、デューティの少なくとも１つを調整する
   手段とを有しデューティが時間とともに小となる重畳高
   周波パルスを発生するための電気的手段と、該高周波パ
   ルス列を入力信号の周波数に応じて取り出す手段とを有
   することを特徴とする半導体レーザ波長制御装置。
4. （４）前記パルス列取り出し手段は、前記入力信号の立
   ち下がりでパルス列が発生し、次の入力信号の立ち上が
   りで、パルス列の発生を中止することを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の半導体レーザ波長制御装置。