JPS6139243A - 半導体レ−ザ駆動回路 - 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 本発明は光学的に記録再生できる光ディスクに情報を記
録しこの光ディスクから記録した情報を再生するための
光学的情報記録再生装置に用いる半導体レーザ駆動回路
に関する。

従来例の構成とその問題点 光学的情報記録再生装置には記録、再生用の光源として
半導体レーザが用いられている。ところで半導体レーザ
は周囲温度の変化によりその発光出力の変動が大きい。

一般に半導体レーザの光出力は温度が変化するに従って
、しきい値電流Ｉｔｈは次式の様に変化する。

ｊ− Ｉ　ｔｈ　＝　（Ｔ　ｊ　）　ｏｃ　ｅｘｐ　（−）Ｔ
。

Ｔｏ＝１００〜１６００に、Ｔｌ（’Ｋ）；半導体レー
ザの接合温度である。

そこで通常半導体レーザからその出力光をピンダイオー
ド等の受光素子でモニタして、半導体レーザの駆動回路
に帰還して制御系を構成して半導体レーザの出力光を安
定化している。光学的情報記録再生装置においては記録
時、記録信号により半導体レーザの出力光を変調する必
要がある０ところが記録時における出力光レベルは再生
時の出力光レベルの数倍あシしかも高周波で変調させる
ため記録時にはモニタ信号を帰還して制御系を構成する
ことは難しい。従って再生時つまり記録信号により出力
光を変調せず、一定レベルの出力光の時の制御系の電圧
を保持し、この保持された電圧にさらに記録時に必要な
出力光レベルを加算して記録時の光力光を制御し、安定
化している。具体例を第１図に示す。１は半導体レーザ
、２は半導体レーザの出力光をモニタするピンダイオー
ド、３は制御系の制御電圧を発生させるオペアンプ、４
ａ、＋ｂは記録信号５により半導体レーザ１に流れる電
流を変調するためのトランジスタ、６は再生時の出力光
を設定するために基準電圧を発生させる可変抵抗器、７
ａ〜７ｄはアナログゲートスイッチで再生時は７ａ　、
７ｂのみＯＮ、記録時は７ｃ、７ｄのみＯＮする０記録
再生の切換えは記録ゲート信号８によｊ９７ａ〜７ｂの
アナログゲートスイッチの０Ｎ１０ＦＦを制御すること
により行う。再生時にはピンダイオード２により検出さ
れだモニタ信号は基準電圧と比較されオペアンプ３よシ
制御電圧が出力される。この制御電圧は再生時のみサン
プルホールド回路に入力される。記録時には、７ａ　、
ｙｂのアナログゲートスイッチがＯＦＦ　　になるため
、モニタ信号の帰還による制御系はＯＦＦ　　される。

一方アナログゲートスイッチ７ｃ、７ｄがＯＮされ、記
録直前にサンプルホールドされた制御電圧を用いて半導
体レーザが駆動される。さらに記録時に必要な出力光レ
ベルを確保するためにトランジスタ１０によ多構成され
る電流源がＯＮされる。第１図の構成における半導体レ
ーザ１に流れる順電流と出力光レベルの関係を第２図に
示す。ＰＰは再生パワレベノペ　ＰＲは記録パワーレベ
ルを表す。Ｔは半導体レーザの周囲温度を表す。■はモ
ニタ信号の帰還によって制御された電流値であシ、周囲
温度がＴ′に変化し、順電流−出力光レベルの特性が変
化しても、電流は 値は■′に制御される。従って再生ハワーｐＰ−宥。

に保たれるわけである。記録時にはトランジスタ１０に
より■の電流値を加算して記録パワーレベルＰＲを確保
している。■の加算されるべき電流値は常に一定である
。以上述べた光出力制御法は周囲の温度変化によりしき
い値電流Ｉｔｈは大幅に変化するが、順電流−出力光レ
ベルの特性の傾きすなわちに＝ΔＰｌΔ工が温度変化に
対しても常に一定であるという前提が必要である。しか
し実際、傾きＫは広い温度範囲では無視できないほど大
きく変化し、さらに半導体レーザの経年変化によっても
Ｋは変化する。

第２図では周囲温度がＴ′に変化したときＫの傾きが変
化し記録時の出力光レベルが安定に制御されていない様
子を示している。すなわちしきい値電流Ｉｔｈ’（７）
変化に対し、順電流は■′となシ再生時の出力光レベル
Ｐｐは確保されているが、記録時には加算されるべき電
流値■′は周囲温度にかかわらず一定であシ■の電流値
も等しい。従って記録パワーはＰＲからＰＲ′と変化し
てしまい、記録時においては安定な出力光の制御は不可
能である。光ディスクの記録密度を上げるには記録ビッ
ト長を小さくする必要があるが、この様な小さな記録ピ
ットの再生信号における信号品質については、記録パワ
ーの依存度が大きいため、記録パワーの安定性が厳しく
要求される。

以上述べた様に広い温度範囲で、しかも半導体レーザの
経年変化も加味した時、従来提案されている半導体レー
ザ駆動回路では記録時における安定な出力光の制御は不
可能である。

発明の目的 本発明は上記従来例の問題点を解消するもので、記録信
号により半導体レーザの出力光を変調する記録時におい
ても、出力光のレベルを一定にする制御を行い、しかも
容易な回路構成で実現できる半導体レーザ駆動回路を提
供することを目的とする。

発明の構成 本発明は、記録信号により半導体レーザの出力光を変調
する記録時において、半導体レーザの出力光に応じたモ
ニタ信号を受光素子で検出し、このモニタ信号を入力信
号の波高値を保持するピークホールド回路に入力し、ピ
ークホールド回路の出力よシ制御誤差信号を得て帰還し
光制御系を構成し、半導体レーザの出力光がある一定の
変調振幅となる機制御し、広い温度範囲で、しかも半導
体レーザの特性が経年変化しても安定な出力光の制御が
可能で、しかも容易な構成で実現できるものである。

実施例の説明 第３図は本発明における一実施例の半導体レーある。第
４図ａ　−ｂは第３図のａ　−ｂの各部における信号波
形を示す図である。まず記録信号により半導体レーザの
出力光を変調する記録時における光出力制御の動作に２
いて説明する。記録信号ａは帯域がＤＣ〜数′に＆Ｉｚ
の成分を持つパルス信号で端子６よ多入力されトランジ
スタ４ａ　、　４ｂにより半導体レーザ１に流れる電流
が変調される。

記録信号により変調された半導体レーザ１の出力光の信
号波形はｅのごとくなる。この出力光は半導体レーザと
同一ケース内に配置されたピンダイオード２に受光され
、ピンダイオードに光電流が発生する。１１は広帯域オ
ペアンプであシピンダイオードに流れた電流を電流−電
圧変換して出力する。１１の出力波形を第４図Ｃに示す
。なおアナログゲートスイッチは記録時は７ｆのみＯＮ
されておシ、１２は記録時における半導体レーザ１の出
力光のレベルを設定するために基準電圧を発生させる可
変抵抗器であシ、１３は再生時における光力光のレベル
を設定するために設けられた可変抵抗器である。１４は
ピークホールド回路であり、ここではダイオード１６お
よびコンデンサ１６により構成されている。広帯域オペ
アンプの出力Ｃはピークホールド回路１４に入力され、
記録信号により変調された入力信号波形の波高値（ピー
ク値）を保持し出力される。出力波形を第４図ｄに示す
。出力された波高値は記録時における変調振幅の波高値
すなわち記録時における光出力レベルの変化に比例して
いる。従ってこのピークホールド回路の出力信号ｄを制
御系の制御誤差電圧として用いれば、記録時における変
調振幅の波高値すなわち記録時の光出力レベルを安定に
制御することができる。一般にＤＣ〜数ＭＨｚの広帯域
の成分を持つ記録信号により変調された半導体レーザの
光出力を受光素子で検出し、その検出信号をそのまま制
御系の誤差信号として用いることは困難である。なぜな
らばＤＣ〜数ＭＨｚの広帯域の制御誤差信号に応答する
周波数特性を備えた制御系を構成し彦ければならないか
らである。もしこの様な制御系が構成されたとしても、
複雑な回路構成となシしかも制御ループ内で発振等誘発
しやすく著しく安定性を欠く制御しか出来ないのである
。

しかし検出信号の波高値のみを保持し、その保持された
電圧を制御誤差電圧とすることで、制御系の周波数特性
は、記録再生の切換時において、半導体レーザ１の出力
光レベルが安定化される過渡時間のみを考慮すれば良く
、数１０　ＫＨｚ程度のゲイン交点を持つ制御系を構成
すれば充分に目的は達せられる。３は制御ループ内のオ
ペアンプでピークホールド回路の出力信号ｄを誤差信号
として制御電圧を出力している。この制御電圧と、トラ
ンジスタ１７により半導体レーザ１を駆動する電流源を
構成しているｇ波高値が制御された電流値を持つ電流源
を記録信号により変調することにより、記録時の出力レ
ベルは安定に制御が行なわれる。なお第４図ｅにおいて
記録信号のパルス列の先頭のパルス１８が完全なく形状
の波形として駆動されていないのは、ピークホールド回
路１４および次段の制御系の周波数特性によるものであ
る。

記録信号の先頭部分はプリアンプル信号もしくは、クロ
ック再生に必要な同期信号列を配置するので、第４図ｅ
のごとく、光出力の応答性を示しても何らデータの再生
には影響をおよばさない。第４図すは記録ゲート信号を
表しておｐ７ｅ〜７ｑのアナログゲートスイッチのＯＮ
、１０ＦＦを制御している。ところで再生時においては
記録信号により変調されない一定な光出力レベルに制御
する必要がある。ピークホールド回路１４を記録から再
生に切シ換える時にも動作させておくと、ピークホール
ド回路の時定数により、記録出力光レベルから再生出力
光レベルへ復帰するのに長い時間が必要とする。

記録−再生へ速い切９換えを実現するためアナログゲー
トスイッチ７ｅを設けて、再生時には記録ゲート信号の
制御により、ピークホールド回路の波高値の保持状態を
解除している。この様にアナログゲートスイッチ７ｅを
設けるだけで、記録時再生時共安定で切換時間の速い光
出力の制御が容易々構成で可能となる。

第５図は本実施例の光出力制御の特性を示す図で周囲温
度がＴ−Ｔ／に変化したときの半導体レーザの出力光レ
ベルと順電流の関係を表している。この様に半導体レー
ザの周囲温度が変化したことにより、しきい値電流がＩ
ｔｈ−Ｉｔｈ’に変化し、しかも傾きＫが大幅に変化し
たとしても、記録時における波高値の出力光レベルに制
御が行なわれているので電流値が■→■′に制御するこ
とにより記録パワーレベルＰＲはＰＲ＝ＰＲ′と一定で
、安定に出力光が制御されている。一方再生時において
はピークホールド回路の波高値の保持状態を解除するこ
とにより、設定された再生パワーレベルＰｐ　＝　Ｐｐ
’に高速に切換え、制御される。

発明の効果 本発明の半導体レーザ駆動回路は記録信号により半導体
レーザの出力光を変調する記録時において、半導体レー
ザの出力光に応じたモニタ信号を受光素子で検出し、こ
のモニタ信号を入力信号の波高値を保持するピークホー
ルド回路に入力しピークホールド回路の出力より制御誤
差信号を得て帰還し光制御系を構成することにより、半
導体レーザの出力光がある一定の変調振幅となる様に制
御し、記録時においても広い温度範囲で、しかも半導体
レーザの特性が経年変化しても安定な出力光の制御が可
能でしかも容易な構成で実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体レーザ駆動回路の構成を示す図、
第２図は従来例における出力光レベルの特性図、第３図
は本発明における一実施例の半導体レーザ駆動回路の構
成を示す回路図、第４図は第３図における各部の信号波
形を示す図、第５図は本発明における出力光レベルの特
性図である。 １・・・・・・半導体レーザ、２・・・・・・ビンダイ
オード、５・・・・・・記録信号、１４・・・・・・ピ
ークホールド回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 出υ尤−′ル 〈＼、！＋ 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録信号により半導体レーザの出力光を変調する
   変調手段と、前記半導体レーザの出力光に応じたモニタ
   信号を受光素子で検出し、このモニタ信号を入力信号の
   波高値を保持するピークホールド回路に入力し、前記ピ
   ークホールド回路の出力より制御誤差信号を得て、前記
   半導体レーザの出力光がある一定の変調振幅となる様に
   制御する制御手段とを備えた半導体レーザ駆動回路。
2. （２）記録信号により半導体レーザの出力光を変調しな
   い動作時にはピークホールド回路の出力ではなく、モニ
   タ信号を制御誤差信号として半導体レーザの出力光を制
   御するように構成した特許請求の範囲第１項記載の半導
   体レーザ駆動回路。