JPS62203392A - 光変調装置 - 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〉 この発明は光変調装置に関し、さらに詳細にいえば、半
導体レーザを光源とする装置に好適な光変調装置に関す
る。

〈従来の技術〉 従来から距離測定等の用途にレーザ光を使用づるように
なってきており、光源の小型化を達成することができる
という利点に着目して半導体レーザを光源として使用す
る試みが増加づる傾向である。具体的には、直流成分に
変調信号成分を重畳した電流を半導体レーザに注入する
ことにより、直接に周波数変調が施されたレーザ光を出
力することができるのであり、このレーザ光を使用して
光ヘテロダイン干渉法により距離測定等を行なう。

また、半導体レーザの出力レーザ光強度は、注入電流、
温度等の影響を受けて大幅に変動することが知られてい
る。したがって、安定した距難測定界を行なわせＪ、う
とηれば、出力レーザ光を常時モニタし、モニタ値に基
いて半導体レーザをフィードバック制御づ−ることが必
要になる。

このようなフィードバック制御として ■　電流源（２１）により半導体レーザ（２２）への注
入電流を制御し、出力レーザ光（２３）を光出力モニタ
部（２４）により受光し、光出力モニタ部（２４）から
の出力信号と所定の基準値とを入力として変動成分検出
部（２５）により出力変１＃［を１ｑ、この出力変！Ｉ
Ｊｍに対応する信号をコントローラ（２６）に入力する
ことにより、上記電流源（２１）による注入電流を制御
覆るもの（第４図参照）、 ■　変調ｇｉ（２７）からの変調信号をコントローラ（
２６）を通して電流源（２１）に供給し、電流源（２１
）により半導体レーザ（２２）への注入電流を制御し、
出力レーザ光（２３）を光出力モニタ部（２４）により
受光し、光出力モニタ部（２４）からの出力信号を積分
回路（２８）に供給することにより平均化し、この平均
化イ乙号と所定の基準値とを入力として変動成分検出部
（２５）により変１１１Ｊ量を得、この変動量に対応す
る信号をコン１−ローラ（２６）に入力覆るものく第５
図参照）、および ■　半導体レーザから変調されたレーザ光を出力される
ための変調手段からの変調信号を遅延させ、光出力モニ
タ信号との差を検出し、この差信号と変調信号とを加算
して半導体レーザ駆動用の信号を生成するもの（特開昭
５９−１６９２３９号公報参照） が提供されていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記■の構成のものにおいては、常時出力を一定にすべ
くフィードバック制御が行なわれるので、変調が施され
たレーザ光を出力するものには適用することができない
。また、光出力でフィードバック制御しないフリーラン
ニング時には出力が安定せず、熱暴走を発生させる危険
性がある。

上記■の構成のものにおいては、上記■の構成のものの
如き問題は発生しないが、光出力モニタ部（２４）から
の信号を積分回路（２８）に供給することにより平均化
するのであるから、光信号モニタ部（２４）において出
力光強度がモニタされてから必要なフィードバック制御
信号がコントローラ（２６）に供給されるまでの所要時
間が長くなり、フィードバック制御の応答速度が遅くな
るという問題がある。

上記■の構成のものにおいては、光出力モニタ信号の、
変調１３号に対づる遅延時間を補償して、位相関係を正
確に合わせた状態での大小関係に基いて変調信号にフィ
ードバック制御を施すのであるから、変調信号周波数が
高くなった場合にも、充分に応答できる周波数特性が要
求されることになるという問題がある。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に篤みてなされたものであり、
フィードバック制御の応答速度を高め、安定した周波数
変調が施された安定なレーザ光を出力することができる
光変調装置を提供することを１０勺としている。

く問題点を解決するだめの手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の光変調装置は
、一対のピーク値検出手段と、リセット手段と、最大値
検出手段と、平滑手段と、変動成分検出手段とを具備し
ている。

上記一対のピーク値検出手段は、それぞれ半導体レーザ
からの出力レーザ光を入力としてピーク値信号を出力す
るものであり、上記リセット手段は、半導体レーザから
周波数変調されたレーザ光を出力させるための変調手段
からの変調（ｆｆｉ号を入力として、選択的に、かつ交
互に上記ピーク値検出手段の内容をリセットするもので
あり、上記最大値検出手段は、上記両ピーク値検出手段
からの検出信号を入力として、大ぎい方の値を信号出力
するものであり、上記平滑手段は、上記最大値検出手段
からの出力信号を平滑化するものであり、上記変動成分
検出手段は、平滑化信号と所定の基準信号とを入力とし
て変動成分を１９、変調手段からの変調信号に所定の直
流成分を重畳した信号を制御信号として電流源に供給す
るコントローラに、上記変動成分に対応する信号を供給
するものである。

く作用〉 以上の構成の光変調装置であれば、変調手段からの変調
信号を、コントローラにより所定の直流成分を重畳させ
た状態で電流源に供給することにより半導体レーザへの
注入電流を制御して周波数変調が施されたレーザ光を出
力する場合において、一対のピーク値検出手段が、それ
ぞれ半導体レーザからの出力レーザ光を入力どしてピー
ク値信号を出力する。但し、リセッＩ・手段が、変調信
号を入力として選択的に、かつ交互にピーク値検出手段
をリセットするので、各ピーク値信号は所定の周期毎に
順次増加とリセットとを反復することになる。

上記両ピーク値信号が最大値検出手段に供給されると、
何れか大ぎい方の値を出力するので、包絡線直に近似す
る値が出力され、平滑手段により平滑化づることにより
包絡線値に酷似する値が出力される。

この包絡線値に酷似する値は、所定の基準信号とと６に
変動成分検出手段に供給されることにより、変動成分、
即ち差に相当する成分を得、コントローラに変動成分１
８号を供給することにより、変調手段からの変調１８号
に、変動成分信号による補正が施された所定の直流成分
を重畳した信号を制御信号として電流源に供給すること
ができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はこの発明の光変調装置の概略を示すブロック図
であり、変調回路（１）からの変調信号を、コントロー
ラ（２）を通して所定の直流成分が重畳された状態で電
流源（３）に供給し、電流源（３）により注入電流が供
給されることにより、半導体レーザ（４）が周波数変調
を施されたレーデ光（５）を出力する。

そして、このレーザ光（５）は光出力モニタ回路（６）
に照射されることにより光出力モニタ（ｌを出力し、包
絡線値検出部（７）に供給される。この包絡線値検出部
（７）には上記変調信号も供給されており、包絡線値を
出力する。この包絡線値は基準値発生回路（８）からの
基準値信号とともに差信号検出回路（９）に供給され、
差信号検出回路（９）により検出された差１８号がコン
１−ローラ（２）に供給されることにより、変調信号に
重畳される直流成分を補正することができる。

第２図は上記包絡ＦＡｍ検出部（７）の構成を詳細に説
明するブロック図であり、光出力モニタ信号を一対のピ
ーク値検出回路Ｈ）（１２）に供給しているとともに、
変調信号を比較回路（１３）、および分周回路（１４）
を介して一対のトリが回路（１５）（１６）に供給して
いる。そして、上記一対のトリが回路（１５）（１６）
からのトリが信号を、それぞれ上記ピーク値検出回路（
１１０１２）のりセット入力端子に供給している。また
、上記両ピーク値検出回路（１１）（１２）からのピー
ク値検出信号を最大値検出回路（１７）に供給し、最大
値検出回路（１７）からの最大ｒＩｉ信号を平温回路（
１８）を通して上記差信号検出−回路（９）に供給する
。

第３図に示す各部の信号波形を参照しながら上記色［１
値検出部（７）の動作を説明する。

変調信号として第３図へに示で三角波が比較回路（１３
）に供給され、ゼロレベルと比較されることにより同図
８に示ずパルス信号に変換される。

このパルス信号は分周回路（１４）により分周されて、
同図Ｃに示すように、周期が長いパルス信号に変換され
、このパルス信号の立上がりのタイミングでトリガ回路
（１５）がトリがパルスを出力しく同図り参照）、上記
パルス信号の立下がりのタイミングでトリガ回路（１６
）がトリがパルスを出力する（同図Ｅ参照）。

また、ピーク値検出回路（１１Ｈ１２）は、第３図「に
示ず光出力モニタ信号が入力されることによりそれまで
のピーク値を出力するものであるが、それぞれトリが回
路（１５）（１６）によりリセット信号が入力されるタ
イミングがずれているため、第３図Ｇ、Ｈに示すように
、互に異なるピーク値信号を出力する。そして、両ピー
ク値信号が最大値検出回路（１７）に供給されるので、
最大値検出回路（１７）からは、第３図Ｉに示すように
、段階的に変化する１３号が出力され、最終的に、時定
数が小さい平滑回路（１８）により平滑化されて、第３
図Ｊに示すように包絡線に酷似ザる信号が出力されるこ
とになる。

以上の実施例の光変調装置によれば、光出力をモニタし
、光出力の包絡線を検出してフィードバック制御を行な
うので、応答速度を高めることができ、ひいては安定し
た周波数変調が施された安定なレーザ光を出力すること
ができる。

したがって、例えば金型表面の粘度を測定ブる場合のよ
うに、μｍオーダーの粘度が要求される用途にお（ブる
安定なレーザ光出力装置を提供することが可能となる。

また、光出力モニタそのものに塁いて直接フィードバッ
ク制御を行なうのではなく、包絡線を検出してフィード
バックを行なうのであるから、余り高い周波数特性を持
たせることは必要でないことになる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば、時定数が大きい平滑回路により平ｄ′）化し
Ｃフィードバックさせることが可能（但し、上記三角波
の周期Ｊ：り高い時定数が必要になり、それだけ応答性
が低下づる）である他、ディジタル化することも可能で
あり、その他この発明の要旨を変更しない範囲内におい
て、種々の設計変更を施すことが可能である。

く発明の効果〉 以上のようにこの発明は、フィードバック制御の応答性
を高め、安定した周波数変調が施された安定した光出力
を得ることができるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光度ＦＪ！！　装置の概略を示すブ
ロック図、 第２図は包絡線値検出部の構成を詳細に説明覆るブロッ
ク図、 第３図は包絡線値検出部の各部の（ｆｆｉ号波形を示す
図、 第４図、および第５図は従来例を示すブロック図。 （１）・・・変調回路、（２・・・コントローラ、（３
）・・・電流源、（４）・・・半導体レーザ、（９）・
・・差信号検出回路、 （１１）（１２）・・・ピーク値検出回路、（１５）（
１６）・・・トリガ回路、（１７）・・・最大値検出回
路、（１８）・・・平滑回路 特許出願人　　ダイキン工業株式会社 代　理　人　　弁理士　亀　井　弘　勝（ほか２名） 第４図 第５図 臣

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、変調手段からの変調信号を、コントロ ーラにより所定の直流成分を重畳させた 状態で電流源に供給することにより半導 体レーザへの注入電流を制御して周波数 変調が施されたレーザ光を出力する光変 調装置において、上記レーザ光を入力と する一対のピーク値検出手段と、上記変 調手段からの変調信号を入力として選択 的に、かつ交互に上記ピーク値検出手段 の内容をリセットするリセット手段と、 上記両ピーク値検出手段からの検出信号 を入力として、大きい方の値を信号出力 する最大値検出手段と、最大値検出手段 からの出力信号を平滑化する平滑手段と、 平滑化信号と所定の基準信号とを入力と して変動成分を得、変動成分に対応する 信号を上記コントローラに供給する変動 成分検出手段とを具備することを特徴と する光変調装置。