JPS61265883A

JPS61265883A - 半導体レ−ザ駆動装置

Info

Publication number: JPS61265883A
Application number: JP60108044A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yoshikawa; 省二吉川
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1985-05-20
Filing date: 1985-05-20
Publication date: 1986-11-25
Also published as: US4745610A

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】［発明の技術分野］本発明は光学的な情報記録・再生、検出あるいは伝達等
の光学的情報処理装置の光源として広汎に用いられる半
導体レーザの駆動装置に関する。

［従来技術と問題点］半導体レーザは小形、高効率、直接変調ができるという
優れた特徴を有している。しかし、その反面、駆動電圧
の変動に対して敏感であり、逆ないし過大な電圧の印加
に対して脆弱である欠点を有している。

このため従来から、半導体レーザの駆動装置には各種の
半導体レーザ保護手段が講じられ、レーザの性能を劣化
させることなく安定に光出力を得る努力がなされている
（例えば特開昭５６−１４４５９０号公報）、シかしな
がら、従来は主としてパルス駆動時のスパイク電圧から
の半導体レーザの保護あるいは、印加電圧の変動に対す
る光出力の安定化が主なる課題とされており、基本的な
逆電圧の印加や不十分な電圧印加に対する保護はあまり
重視されていなかった。一方、半導体レーザの普及が広
汎にわたり、かつ、複雑な装置構成のもとで使用される
場合にはレーザ駆動装置とその供給電源部分あるいは制
御部分との間はケーブルやコネクタを介して接続され１
組立、試験又は調整などに於いても脱着が頻繁に行なわ
れる場合が多くなりつつある。かかる場合には、先づ、
半導体レーザを逆電圧印加から防護する要があり、かつ
、不安定ないし規定以下の電圧の印加を排除する要があ
る。かかる目的の為に一般に第８図（Ａ）　、（Ｂ）に
示す電圧検出回路が用いられる。

１０１は比較器、１０２は当該比較器の作動用の供給電
圧、１０３は被検入力電圧、１０４゜１０５は前記供給
電圧を分圧して基準となる電圧を発生する分圧抵抗であ
る。第８図（Ａ）は、被検電圧の接地電位と比較器用供
給電圧の接地電位とが同一電位の場合を示しており、第
８図（Ｂ）はそれぞれの間にコモンモードの電位差１３
２を有して比較器１０１に被検電圧１０３（１３１はそ
の等価電圧源を示す）を入力する場合を示めしている。

　（Ａ）、（Ｂ）いづれの場合も比較器１０１は被検電
圧１０３の基準電圧を、前記供給電圧１０２を分圧して
得てその比較出力１０６を生じるものである。しかして
、例えば半導体レーザの駆動回路（図示せず）は前記出
力１０６によってその動作をコントロールされ、万一、
逆極性に被検電圧が接続されたりあるいは不適正な電圧
が被検電圧として入力された場合には半導体レーザに駆
動電圧を印加しないように動作し、半導体レーザの破損
等を防止するものである。

しかしながら、上記電圧検出回路によると先づ差動増幅
器１０１自体に予め正常な電圧が供給されていないとな
らず、該供給電圧自体が不適当だと本来必要な動作を行
いえない欠点を有するものである。また、電気的手段に
よってのみ前記増幅器ｌｏｔは被検電圧の適否を識別し
、その結果にもとづいて半導体レーザを保護する構成に
なっているため、被検電圧と前記電圧検出回路間に第８
図（Ｂ）に示す如きコモンモードの大きな電位差１３２
を有する場合、あるいは何種類もの被検電圧の適否検出
をする場合には構成が極めて複雑となり、かつ過大のコ
モンモード入力には耐えられない、あるいは検出感度が
低下するなどの問題を有していた。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来の技術が有していた問題点を解消し、
半導体レーザ駆動装置に供給される供給電圧が適正でな
い場合には半導体レーザに電圧が印加される事を抑止し
、半導体レーザを保護し、かつ、安定な駆動をさせるよ
うにする優れた保護機能を有す半導体レーザの駆動装置
を簡便な構成により提供しようとするものである。

［発明の概要］本発明は上記目的を達成するために、光情報処理装置な
どに広く用いられる半導体レーザの駆動装こにおいて、
該半導体レーザ駆動装置に供給される供給電源電圧の少
なくとも１を被検電圧として入力する電圧閾値特性を有
するツェナーダイオード等の閾値手段と、該閾値手段に
電気的に接続する発光ダイオード等の発光手段と、該発
光手段の発する光を受光して光学的に信号結合系を形成
し、電気信号に変換して出力するフォトトランジスタ等
の光電変換手段と、該光電変換手段の出力する電気信号
を入力して前記半導体レーザの駆動を抑止する制御手段
とを備えることによって、前記被検電圧が所定の範囲に
あるときのみ前記半導体レーザを駆動させ、前記被検電
圧が所定の範囲にないときは前記半導体レーザを駆動さ
せないようにしたものである。

［実施例］以下、本発明を実施例にもとづいて詳細に説明する。な
お、以下の図面において同一機能をする同一部材には同
一符号を付し、その説明を省略する。

第１図は本発明の概要を示す概略構成図である。１は半
導体レーザ駆動装置、２は半導体レーザ駆動装置を動作
させるために電源装置（図示せず〕より供給される供給
電圧、３は前記供給電圧の少なくとも１の被検対象とさ
れる被検電圧、４は入力電圧に対して電圧閾値特性を有
する閾値手段、５は発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称
す）等の発光手段、６はフォトトランジスタ等の光電変
換手段、７はＭＯＳトランジスタ、論理回路、アンプ回
路等を含む制御１ｒ１２．８は半導体レーザ、９は半導
体レーザの駆動回路を示す、半導体レーザ駆動袋Ｍｌに
印加される直流供給電圧（４Ｍえｉｆ＋５Ｖ　、＋　１
２Ｖ　、−１２Ｖｆど）のうち少なくとも１の選ばれた
被検電圧３は閾値手段４に入力され、所定間値を越えた
電圧に対して電流が発光手段５に通じる０例えばＬＥＤ
は発光し、発光手段５とフォトカプラを形成する光電変
換手段６は該発光に応じて例えばフォトトランジスタの
コレクタ電流を増加し、制御手段７に電気信号を入力す
る。制御手段７は例えば前記フォトトランジスタ６のコ
レクタ舎エミッタ間電圧の変化を高入力インピーダンス
を有するアンプ手段などにより増幅し、あるいは論理操
作をする等により半導体レーザ８を駆動する駆動回路９
の出力信号が半導体レーザ８を駆動する事を許容あるい
は禁止する制御動作をなすものである。

第２図は本発明の要部回路構成を示す回路図である。４
１．４２は異なるツェナー電圧を有するツェナーダイオ
ード、５１．５２はフォトカプラを形成するＬＥＤ、４
３．４４はツェナーダイオード４１，４２、ＬＥＤ５１
．５２を電流破壊から防止する電流制限抵抗である。６
１．６２はフォトカプラを形成するフォトトランジスタ
、６４はコレクタ抵抗、６３は逆電圧阻止用ダイオード
、７１はゲート用バイアス抵抗、７２はＰチャンネル電
界効果トランジスタ（以下。

Ｐ−ＦＥＴと称す）である、７３はスイッチ、９１は半
導体レーザ８のドライブトランジスタ、９２はドライブ
トランジスタのベースに入力する変調信号である０本実
施例の動作を第３図を参照して説明する。第３図は第２
図実施例の要部波形図であり、横軸は時間軸ｔを示す、
被検電圧３゛は動作開始即ち電源供給開始とともに成る
立上り時間をもって上昇する（第３図のＶＳは、説明の
明瞭の為、上記立上りの模様を誇張して表わしている）
、被検電圧の上昇にともない被検電圧が適正な値に至る
と先づツェナーダイオード４１がツェナー−降伏点を越
え所ＭＯＮ動作に入ると、電流制限抵抗４３に制限され
た電流（第３図。

４１１）がＬＥＤ５１に通電しＬＥＤ５１を発光させる
。フォトトランジスタ６１は前記ＬＥＤ５１の光を受け
て所謂ＯＮ動作に入り。

Ｐ−ＦＥＴ７２のゲート電圧はそれまで抵抗７１を介し
て接地電位にあったものが、ダイオード６３、抵抗６４
、フォトトランジスタ６１、及び抵抗７１による分圧電
圧により正に上昇する（第３図、７２１の立上りに対応
する）、その結果、従来、ゲート電圧が接地電位にあっ
たときはＰ−ＦＥＴ７２に固有なＯＮ動作にあったもの
がゲート電圧の上昇によりチャンネルピンチオフの状態
となりＰ−ＦＥＴ７２のソース、ドレイン電流は遮断さ
れる。即ち制御電流Ｉｃは零になる（第３図、７２２の
立下りに対応する）、その結果半導体レーザ８に並列に
接続されているスイッチ７３は制御電流ＩＣが流れてい
る開閉路状態にあったものが開路し、半導体レーザ８の
シャントを解除する。即ち、半導体レーザ８はドライブ
トランジスタ９１を介して入力するＲＦ倍信号応じて例
えば目的とするパルス発光を行うことができる０次に、
前記被検電圧３が過大となる場合について説明する。過
大な被検電圧３はツェナーダイオード４２をもＯＮ動作
にせしめ、ＬＥＤ５２に通電しく第３図、４２１）発光
せしめる。その結果フォトトランジスタ６２はＯＮ状態
となりＰ−ＦＥＴ７２のゲート電圧を接地電位に近く降
下させる（第３図、７２１の立下りに対応する。

従ってＰ−ＦＥＴ７２はピンチオフを解除しソースψド
レイン電流を増加しく第３図、７２２の立上りに対応す
る）、制御電流ＩＣの増加によってスイッチ７３は閉路
し半導体レーザ８はドライブトランジスタ９１の作動に
かかわらずシャントされた状態となる。即ち、過大な被
検電圧３の検知により半導体レーザ８は破損から保護さ
れることとなる（例えば、前記被検電圧３が、半導体レ
ーザ８の駆動電流電源電圧と同じ場合を規定すればよい
）、なお、より厳密には、上記実施例において、抵抗６
４の抵抗値は抵抗７１のそれに比較して極めて小、かつ
、フォトトランジスタ６１゜６２のコレクタ供給電圧Ｖ
Ｃと暗電流ＩＣとの比より大であり、ツェナーダイオー
ド４１のツェナー電圧は被検電圧の適正値に対応した値
に選ばれ、かつツェナーダイオード４２のツェナー電圧
は被検電圧の最大許容電圧値に対応した値として選ばれ
る。

第４図は本発明を複数の被検電圧３１．３２にも対応で
きるようにした実施例を示している。４５．４６は第２
の被検電圧３２を入力するツェナーダイオード、５３．
５４は第２の被検電圧３２に対応して発光するＬＥＤ、
４７．４８は電流制限抵抗である。ＬＥＤ５１はフォト
トランジスタ６１とフォトカプラを形成し、ＬＥＤ５２
はフォトトランジスタ６２とフォトカプラを、ＬＥＤ５
３はフォトトランジスタ６１に直列接続するフォトトラ
ンジスタ６５と、ＬＥＤ５４はフォトトランジスタ６２
と並列接続するフォトトランジスタ６６とそれぞれフォ
トカプラを形成する。

本実施例によれば、被検電圧３１及び３２がともに適正
電圧以上に至ったときＬＥＤ５１及び５３の発光を受け
たフォトトランジスタ６１及び６５がＯＮ状態トナリＰ
−ＦＥＴ７２（７）ゲートｉｔ圧を正とするのでＩＣが
遮断され、前記第１の実施例と半導体レーザ（図示せず
）はシャントを解除され正常な動作をする。また、被検
電圧３１ないし３２のいずれか一方でも規定値を越える
とＬＥＤ５２ないし５４が発光しフォトトランジスタ６
２又は６６の少なくともｌがＯＮ状態となりＰ−ＦＥＴ
７２のゲート電圧は接地電位に近く降下し、ピンチオフ
を解除しＩＣを通電し再び半導体レーザをシャントし、
過大な駆動電圧の印加から保護されることとなる。被検
電圧としては、半導体レーザ駆動装置に印加される供給
電圧、例えば±５Ｖ、±１２の中から選択する。特に、
供給電圧の全てが条件を満たしたときのみ発光させると
効果が大きい。

第５図は本発明の第三の実施例を示す要部回路図で、３
３は被検電圧３を供給する電源、３４は、被検電圧３を
検知するツェナーダイオード４１．４２及びＬＥＤ５１
．５２等の電圧検知系統と、フォトトランジスタ６１．
６２及びＰ−ＦＥＴ７２等の制御系統間に電位差を有す
る場合の等測的電源を示している。

本実施例によれば前記電圧検知系統と、前記制御系統と
の間は、フォトカプラにて非電気的に（アイソレートさ
れて）接続されているので、仮に前記ノーマルモードの
電位差３４が大でも絶縁破壊電圧として許容される範囲
内では何ら制御。

保護動作に影響を与えず、被検電圧の検知感度も低下せ
ずノーマルモード電位差３４の極性が逆転しても影響を
うけないものである。

第６図は本発明の第４の実施例の被検電圧検知系統の要
部回路図を示し、第４図実施例において示した被検電圧
３１．３２が共通接地電位に対して正負になった場合の
実施例を示している。

３５は被検電圧源３３に対して逆極性を有する被検電圧
源を示している。

第７図は本発明の更に他の実施例を示す要部回路図で、
３６は逆電圧阻止用ダイオードで３７゜３８．６７は電
流リミッタ手段、６８は過大電圧印加防止用ツェナーダ
イオードである０本実施例によれば被検電圧３が異常に
上昇しても電流リミッタ手段３７．３８が所定の許容電
流以上に電流を流さないように作用するのでツェナーダ
イオード４１．４２あるいはＬＥＤ５１．５２の過大電
流による破損を防止することができる。

６７の電流リミッタ手段もフォトトランジスタ６１．６
２に対して同様に過大電流保護の作用をなすものである
。

以上の実施例の説明では、電圧闇値手段としてツェナー
ダイオードを引例して説明したがそれに限られることな
く　ＳＣＲなどによることも可能であり、他の閾値特性
を有するものなら容易に適用できるものである。

また、フォトトランジスタを光電変換手段の一例として
引例したが、これに限られることなくフォトダイオード
等でもよい、また、これら光電変換手段の接続を直列な
いし並列により構成した例を示したが、それらの接続は
目的に応じて直並列など自在に変形できるもである。更
に、被検電圧を最大２種類迄について説明したが、２以
上自在に実施例の拡張をなしうるものである。また、制
御手段の構成例をＰ−ＦＥＴによるとしたが、それに限
られることなくウィンドコンパレータ等によることも容
易になすことができる。

［発明の効果コ本発明によれば、被検電圧の適否検出を電圧閾値手段と
、それに接続する発光手段によって行い、Ｔｌｔｌ内気
アイソレートした光電変換手段を介して例えば半導体レ
ーザの並列接続スイッチを開閉する等の保護手段を動作
させ半導体レーザへの異常な電圧印加を防止するので、
簡便にして確実な保Ｆａ機能を有するすぐれた半導体レ
ーザの駆動装置を提供できる効を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体レーザ駆動装置の概略構成図、
第２図は本発明の第１の実施例の要部回路図、第３図は
その説明用波形図、第４図は第２の実施例を示す要部回
路図、第５図は第３の実施例を示す要部回路図、第６図
は第４の実施例を示す要部回路図、第７図は本発明の更
に他の実施例を示す要部回路図、第８図（Ａ）、（Ｂ）
は従来の電圧検出回路を示す。 ■・・・半導体レーザ装Ａ３．３１．３２・・・被検電圧４．４１，４２，４５．４６・・・電圧閾値手段５．５
１，５２．５３．５４・・・発光手段６．６１，６２，
６５．６６・・・光電変換手段７・・・制御手段８・・・半導体レーザ特許出願人　　オリンパス光学工業株式会社１、半導体
レーザ駆動装置　　　６．光電変換手段２、供給電源電
圧　　　　　　　７．制御手段３、被検電圧　　　　　
　　　　８．半導体レーザ４、閾値手段　　　　　　　
　　９．半導体レーザドライブ回路５、光電変換手段 □を第４図粛第６図？第７図第８図（Ａ）　　　　　（Ｂ）］３２

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体レーザの駆動装置において、半導体レーザ
駆動装置に供給される供給電圧の少なくとも１を被検電
圧とし、該被検電圧を入力する電圧閾値手段と、該閾値
手段に接続する発光手段と、該発光手段の発する光を検
知して電気信号を出力する光電変換手段と、前記電気信
号を入力して半導体レーザの駆動を抑止する制御手段と
を有し前記被検電圧が所定の範囲にないときは前記電気
信号に応じて半導体レーザを駆動させないようにするこ
とを特徴とする半導体レーザ駆動装置。