JPS61133687A - 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１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ホログラ
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（モードポツプ）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
５０ｍＡで２０ｍＡ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０．３　ｎｍ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してしまう。

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℃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、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
も波圏の変化すなわち、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。

〔問題点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ホッ
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事になる。

本発明は上述の点に鑑み、半導体レーザの印加信号と信
号より高い周波数のパルスを重畳し、パルスの周波数、
パルス、高さ、デユーティの少なくとも１つを調整し、
単一縦モードを安定して得る装置において、モードの変
化を光学的にモニタする手段と、レーザ光が、同一のモ
ードにいるようにパルスの周波数、デユーティ、パルス
高さの少なくとも１つを制御する回路とを備えた半導体
レーザ波長制御装置を提供するものである。

〔作　　用〕

本発明によれば、第１図に示すように、半導体レーザ１
０の出射光を分光器１４によってモニタし、そのレーザ
光の発振波長モードの変動を検出し、この発振波長モー
ドの変動に応じて、高周波パルスの周波数、パルス高さ
、デユーティを制御する。そしてこのパラメータが制御
された高周波パルスを入力信号に重畳することにより、
半導体レーザの単一縦モードが同一のモードを維持する
ように制御するものである。すなわち９周囲温度や印加
電流が変動しても、半導体レーザの接合部の温度が、高
周波パルスの重畳によって、その変、　動の抑制がなさ
れるので、半導体レーザの単一縦モードのモードホッピ
ングが防止される。

〔発明の実施例〕

以下、第１図、第５図、第６図〜第９図を参照して本発
明の詳細な説明する。

シングルモードレーザ半導体装置においては。

第５図に示すように、パワースペクトルの位置が。

周囲温度変化あるいは印加電流の変化によって。

実際に示す位置から点線で示す位置に変動する。

本発明に係る半導体レーザ波長制御装置においては、第
６図に示すように、信号パルスに対して。

高周波パルス２を重畳するものである。これによって多
少温度が変動したとしても、第５図に示したようなモー
ドホッピングは、抑止できるものである。しかしながら
、たとえ、高周波パルスを信号パルスに重畳したとして
も、大きな温度変動があった場合にはモードホッピング
が起る場合がある。

このモードのとぶ時間は９秒オーダであり、極めて低速
である。そこで、モードの状態を監視しておき、大きな
温度変化や印加電流変化によりモードが移りそうなこと
を検知したら１重畳する高周波信号のパルス周波数、パ
ルス高さ、デユーティのいずれか１つ、あるいは２つ、
あるいは全てを変化させ、絶えずモードを同一のモード
に保持されるように制御するものである。

すなわち、第７図に示すように１例えばパルス幅をＴ１
からＴ＋’に変化させることによって印加重畳高周波パ
ルスのデユーティをＴ　＋　／　Ｔ　２からＴ　＋　’
　／Ｔ　２へと変化させるものである。

このように２重畳高周波パルスのモードを制御するため
の実施例としては、第１図に示すように。

半導体レーザ１０より出射した光をビームスプリンタ１
１に″て分路し、直進する光はレーザプリンタ等の出力
制御のために用いられ、ビームスプリンタ１１によって
２反射された光１３は分光器１４によって受光する。こ
の分光器１４によって。

レーザ光の単一縦発振モードを検出する。この分光器１
４の出力光をλ−■変換器１５へ入力し。

このλ−■変換器１５によって、光の波長に対応した電
圧値に変換する。このλ−■変換器１５の出力を制御回
路１６に印加し、この制御回路１６から重畳すべき高周
波パルスを出力する。そして高周波パルスを信号データ
に対して信号データ発生部１７において重畳する。

すなわち、第８図に示すように発振モードが。

周囲の温度変化あるいは印加電流の変化によって。

変動しそうになることを第１図に示した構成によって検
知したとき９重畳高周波パルスのパラメータを制御回路
１６によって変動させるものである。

第１図に示した制御回路１６は１例えばＶＣ０１６−１
あるいはＶＣＡ１６−２あるいは入力電圧によってデユ
ーティを変化させるデユーティ制御回路１６−３を、並
列に配列し１重畳高周波パルスの周波数を変動させるか
振幅値を変動させるかあるいはデユーティを変化させる
かを選択する。

第８図には、デユーティ制御回路１６−３の具体的な構
成を示し、コンパレータ１８の一方の入力端子に、鋸歯
状波信号を印加し、他方の入力端子には、基準電圧とし
て、前記λ−■変換器１５の出力電圧を印加する。これ
によってλ−■変換器１５の出力の大きさに応じてデユ
ーティの異なるパルス信号を、コンパレータ１８の出力
として。

得ることができる。

またＶＣＯ１６−１，ＶＣＡ１６−２．デユーティ制御
回路１６−３は、第９図に示すように直列に接続しても
よい。この場合、λ−■変換器１５の出力はそれぞれ並
列にＶＣｏ、１６−１゜ＶＣＡ１６−２．デユーティ制
御回路１６−３に与えられ２周波数、振幅、デユーティ
の３つのパラメータのいずれもが、同時に制御された１
重畳高周波パルスを出力ＯＵＴから得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体レーザ装置において。

発振波長のモードが変動しそうになることを、レーザ光
のパワースペクトルの変動を検知することにより、信号
データに重畳する高周波パルスのパラメータを変化させ
て、レーザ光が単一モードで安定して発振できるように
するもので、特にレーザプリンタ等の光応用装置に用い
て効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体レーザ波長制御装置の一実施例
のブロック図。 第２図は半導体レーザ装置においてパルス信号を印加し
た場合の、印加電流値と光出力との関係を示す特性図。 第３図は周囲温度を一定とした場合の印加電流と波長と
の関係を示すものでマルチモードの特性図。 第４図は半導体レーザ装置において周囲温度を変化させ
た場合の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のホッピングを示す図。 第６図は本発明の一実施例において、信号データのパル
ス信号に、高周波信号を重畳した場合を示す電流波形図
。 第７図は重畳高周波信号のデユーティ比を変化させる場
合を示す波形図。 第８図はレーザ光のモードホッピングの検出を示すパワ
ースペクトル図。 第９図は第１図に示した本発明の実施例における制御回
路の構成を示すブロック図。 １・・・半導体レーザ装置。 １１・・・ビームスプリッタ。 １５・・・λ−■変換器。 １６・・・制御回路。 １７・・・信号データ発生部。 緘■朶ｉ ε 怪ダ 系呼

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体レーザの印加信号に信号より高い周波数のパルス
   を重畳し、該パルスの周波数、パルス、高さ、デューテ
   ィの少なくとも１つを調整し、単一縦モードを安定して
   得る装置において、モードの変化を光学的にモニタする
   手段と、レーザ光が同一のモードを維持するようにパル
   スの周波数、デューティ、パルス高さの少なくとも１つ
   を制御する回路とを備えた半導体レーザ波長制御装置。