JPS6251280A - 半導体レ−ザ駆動回路 - Google Patents
半導体レ−ザ駆動回路Info
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- JPS6251280A JPS6251280A JP18938685A JP18938685A JPS6251280A JP S6251280 A JPS6251280 A JP S6251280A JP 18938685 A JP18938685 A JP 18938685A JP 18938685 A JP18938685 A JP 18938685A JP S6251280 A JPS6251280 A JP S6251280A
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- Japan
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- semiconductor laser
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- laser
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/06825—Protecting the laser, e.g. during switch-on/off, detection of malfunctioning or degradation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
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- Laser Beam Printer (AREA)
- Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
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、レーザ・ダイオード等の半導体レーザを駆動
する回路に関する。
する回路に関する。
半導体レーザは、その温度によって駆動電流に対する光
出力の特性が大きく変動し、温度が高いぼど同一の光出
力を得るための駆動電流が大きくなる。
出力の特性が大きく変動し、温度が高いぼど同一の光出
力を得るための駆動電流が大きくなる。
このような半導体レーザをレーザ光源として使用したレ
ーザ・プリンタでは、画像書き込み時にそのレーザ出力
が一定でないと、画質を一定に保持することができず、
記録品質に問題を惹起する。
ーザ・プリンタでは、画像書き込み時にそのレーザ出力
が一定でないと、画質を一定に保持することができず、
記録品質に問題を惹起する。
このようなことから、半導体レーザの光出力を、温度に
依存せず常に一定に保持できるよにした半導体レーザ駆
動回路が提案されている。これはApc(^utoma
tic Power Control)回路と呼ばれて
いる。
依存せず常に一定に保持できるよにした半導体レーザ駆
動回路が提案されている。これはApc(^utoma
tic Power Control)回路と呼ばれて
いる。
その中の一つに、半導体レーザを定電圧で駆動する方式
のAPC回路が、半導体レーザの変調回路との組み合わ
せで用いられている。
のAPC回路が、半導体レーザの変調回路との組み合わ
せで用いられている。
ところが、この定電圧駆動方式のAPC回路において温
度補償を行なうには、周囲温度に応じて半導体レーザの
駆動電圧を変化させて光出力を一定の値に保つ必要があ
り、このために例えば、温度を検知して電気信号に変換
し、その変換信号によって駆動電圧を制御する必要があ
る。
度補償を行なうには、周囲温度に応じて半導体レーザの
駆動電圧を変化させて光出力を一定の値に保つ必要があ
り、このために例えば、温度を検知して電気信号に変換
し、その変換信号によって駆動電圧を制御する必要があ
る。
しかし、この方法では、予め半導体レーザの温度特性を
調査し、それに応じた制御電圧を発生させる必要がある
が、半導体レーザの特性はその製品によって個々にバラ
ツキがあり、また経年変化もあるめたに、正確な温度補
償を行なうことば困難である。
調査し、それに応じた制御電圧を発生させる必要がある
が、半導体レーザの特性はその製品によって個々にバラ
ツキがあり、また経年変化もあるめたに、正確な温度補
償を行なうことば困難である。
そこで、駆動回路の制御ループ中に積分回路を挿入して
、温度特性を改善することが考えらる。
、温度特性を改善することが考えらる。
ところが、この積分型のAPC回路では、半導体レーザ
の変調動作をオフしている時間がある程度以上長いと、
積分回路により半導体レーザの駆動電圧を高める方向に
制御ループが動作し続け、ついには回路の最大能力まで
駆動電圧を高めてしまう。
の変調動作をオフしている時間がある程度以上長いと、
積分回路により半導体レーザの駆動電圧を高める方向に
制御ループが動作し続け、ついには回路の最大能力まで
駆動電圧を高めてしまう。
従って、この状態で半導体レーザをオンさせると、その
瞬間に半導体レーザに過大電圧が印加し、大電流が流れ
て半導体レーザを破壊したり或いは寿命を短くする。
瞬間に半導体レーザに過大電圧が印加し、大電流が流れ
て半導体レーザを破壊したり或いは寿命を短くする。
これを防止するために、電流制限回路を用いることも考
えられるが、半導体レーザの温度特性を考慮すると、電
流制限レヘルを温度によって変えなければならない。
えられるが、半導体レーザの温度特性を考慮すると、電
流制限レヘルを温度によって変えなければならない。
レーザ・プリンタでは、画像書込め中(即ち、レーザ動
作中)には、半導体レーザの駆動電圧を一定に保持する
ためのサンプル・ホールド回路が設けられるので、画像
書込み中は問題ないが、光出力の制御を行なう期間には
、上記の問題が発生する。
作中)には、半導体レーザの駆動電圧を一定に保持する
ためのサンプル・ホールド回路が設けられるので、画像
書込み中は問題ないが、光出力の制御を行なう期間には
、上記の問題が発生する。
特に、レーザ・プリンタがスタンバイの時で、しかもサ
ンプル・ボールド回路がホールド状態であり、目、つ半
導体レーザが比較的長くオフされていた場合、もしくは
サンプル・ホールド回路がサンプル状態で半導体レーザ
がオフされていた場合に、著しい。
ンプル・ボールド回路がホールド状態であり、目、つ半
導体レーザが比較的長くオフされていた場合、もしくは
サンプル・ホールド回路がサンプル状態で半導体レーザ
がオフされていた場合に、著しい。
本発明の目的は、サンプル・ホールド付の積分回路を具
備していても、半導体レーザに過大電圧や過大電流が加
わることが防止され、半導体レーザの破壊や劣化を防止
できるようにすることである。
備していても、半導体レーザに過大電圧や過大電流が加
わることが防止され、半導体レーザの破壊や劣化を防止
できるようにすることである。
このために本発明では、半導体レーザの光出力設定用の
基準電圧を2種以上備えて構成している。
基準電圧を2種以上備えて構成している。
以下、本発明の実施例について説明する。第1図はその
一実施例のレーザ・プリンタ用の半導体レーザの一種の
レーザ・ダイオードの駆動回路の回路図である。
一実施例のレーザ・プリンタ用の半導体レーザの一種の
レーザ・ダイオードの駆動回路の回路図である。
1は後記するレーザ・ダイオードの光出力を検出する光
出力検出回路であり、フォト・ダイオード11と負荷抵
抗12との共通接続点が演算増幅器13の非反転入力端
子に接続され、反転入力端子にはその演算増幅器13の
出力電圧を抵抗14.15で分圧した電圧がフィードバ
ックしている。
出力検出回路であり、フォト・ダイオード11と負荷抵
抗12との共通接続点が演算増幅器13の非反転入力端
子に接続され、反転入力端子にはその演算増幅器13の
出力電圧を抵抗14.15で分圧した電圧がフィードバ
ックしている。
従って、この光出力検出回路lでは、フォト・ダイオー
ド11で受光する光出力が大きいほど、演算増幅器13
の非反転入力端子の電圧が大きくなって、大きな電圧を
出力する。
ド11で受光する光出力が大きいほど、演算増幅器13
の非反転入力端子の電圧が大きくなって、大きな電圧を
出力する。
2は基準電圧発生回路であり、固定抵抗21と可変抵抗
22の直列回路を有し、その可変抵抗22両端の電圧は
定電圧ダイオード23により一定の電圧に保持されてい
る。24は可変抵抗22の摺動端子からの電圧を取り出
す抵抗、25はその取り出した電圧を抵抗24との共働
で分圧する抵抗、26はその抵抗25をオン・オフする
アナログ・スイッチである。そして、基準電圧は、定電
圧ダイオード23の電圧v、1及び抵抗24.25の共
通接続点から得られる電圧VBの2種となる。アナログ
・スイッチ26は、タイミング制御回路7によりそのオ
ン・オフがII?卸される。
22の直列回路を有し、その可変抵抗22両端の電圧は
定電圧ダイオード23により一定の電圧に保持されてい
る。24は可変抵抗22の摺動端子からの電圧を取り出
す抵抗、25はその取り出した電圧を抵抗24との共働
で分圧する抵抗、26はその抵抗25をオン・オフする
アナログ・スイッチである。そして、基準電圧は、定電
圧ダイオード23の電圧v、1及び抵抗24.25の共
通接続点から得られる電圧VBの2種となる。アナログ
・スイッチ26は、タイミング制御回路7によりそのオ
ン・オフがII?卸される。
この基準電圧発生回路2における一方の基準電圧vrz
は、アナログ・スイッチ26のオン・オフにより2種に
切り換えられ、アナログ・スイッチ26をオフすれば可
変抵抗22の摺動端子で設定された高い値の電圧、つま
り画像の書込みに必要なレベルの電圧となり、逆にその
アナログ・スイッチ26をオンすれば摺動端子の電圧を
抵抗24.25で分圧した低い値の電圧となる。この低
い値の電圧は、レーザ出力がゼロとなるように設定され
る。
は、アナログ・スイッチ26のオン・オフにより2種に
切り換えられ、アナログ・スイッチ26をオフすれば可
変抵抗22の摺動端子で設定された高い値の電圧、つま
り画像の書込みに必要なレベルの電圧となり、逆にその
アナログ・スイッチ26をオンすれば摺動端子の電圧を
抵抗24.25で分圧した低い値の電圧となる。この低
い値の電圧は、レーザ出力がゼロとなるように設定され
る。
3は差動回路であり、演算増幅器31とフィード、バン
ク量を決める抵抗32.33で構成され、前記光出力検
出回路1の出力電圧と基準電圧発生回路2の基準電圧V
tZとを比較し、その比較結果の電圧を出力する。即ち
、ここから出力電圧は、光出力検出回路1の出力電圧が
増加すれば、減少する。基準電圧発生回路2の可変抵抗
22の値を調整すれば、電圧v、2が変化し、比較基準
値を変更することができ、これにより装置間のバラツキ
等を調整できる。
ク量を決める抵抗32.33で構成され、前記光出力検
出回路1の出力電圧と基準電圧発生回路2の基準電圧V
tZとを比較し、その比較結果の電圧を出力する。即ち
、ここから出力電圧は、光出力検出回路1の出力電圧が
増加すれば、減少する。基準電圧発生回路2の可変抵抗
22の値を調整すれば、電圧v、2が変化し、比較基準
値を変更することができ、これにより装置間のバラツキ
等を調整できる。
4は積分回路であり、演算増幅器41、その演算増幅器
41の出力端子と反転入力端子との間に接続されたコン
デンサ42及び反転入力端子に接続される抵抗43とで
構成され、その抵抗43には前段の差動回路3の出力電
圧が印加し、演算増幅器41の非反転入力端子には基準
電圧v0が印加している。44は入力電圧をオン・オフ
するためのアナログ・スイッチであり、前記したタイミ
ング制御回路7によってそのオン・オフが制御される。
41の出力端子と反転入力端子との間に接続されたコン
デンサ42及び反転入力端子に接続される抵抗43とで
構成され、その抵抗43には前段の差動回路3の出力電
圧が印加し、演算増幅器41の非反転入力端子には基準
電圧v0が印加している。44は入力電圧をオン・オフ
するためのアナログ・スイッチであり、前記したタイミ
ング制御回路7によってそのオン・オフが制御される。
この積分回路は、差動回路3の出力電圧と基準電圧Vf
lとの差の電圧を時間的に積分するよう動作し、両型圧
が一致すると出力電圧は零となる。
lとの差の電圧を時間的に積分するよう動作し、両型圧
が一致すると出力電圧は零となる。
即ち、ここでは、上記検出した光出力信号を積分してレ
ーザ・ダイオード駆動制御用としている。
ーザ・ダイオード駆動制御用としている。
また、アナログ・スイッチ44をオフすれば、積分回路
4の積分動作が強制的に停止され、その時の積分コンデ
ンサ42の両端の電圧が保持される。
4の積分動作が強制的に停止され、その時の積分コンデ
ンサ42の両端の電圧が保持される。
つまり、このアナログ・スイッチ44はサンプル・ホー
ルド機能のタイミングを制御する。
ルド機能のタイミングを制御する。
5は出力回路であり、基準電圧vtlを非反転入力端子
に入力し反転入力端子には積分回路4から1の出力電圧
を入力する演算増幅器51、その演算増幅器51の出力
電圧により抵抗52を介して制御される出力トランジス
タ53、そのトランジスタ53により電源を供給される
レーザ・ダイオード54、そのレーザ・ダイ□オード5
4への電源供給状態を演算増幅器51にフィード・バッ
クする抵抗55.56、そのレーザ・ダイオード54の
負荷抵抗57、及び変調回路6からの変調出力電圧によ
ってレーザ・ダイオード54を変調(オン・オフ)させ
る変調用トランジスタ58により構成されている。
に入力し反転入力端子には積分回路4から1の出力電圧
を入力する演算増幅器51、その演算増幅器51の出力
電圧により抵抗52を介して制御される出力トランジス
タ53、そのトランジスタ53により電源を供給される
レーザ・ダイオード54、そのレーザ・ダイ□オード5
4への電源供給状態を演算増幅器51にフィード・バッ
クする抵抗55.56、そのレーザ・ダイオード54の
負荷抵抗57、及び変調回路6からの変調出力電圧によ
ってレーザ・ダイオード54を変調(オン・オフ)させ
る変調用トランジスタ58により構成されている。
また、このレーザ・ダイオード54はそこから発射され
るレーザ光の一部が前記したフォト・ダイオード11に
入力するように光結合されている。
るレーザ光の一部が前記したフォト・ダイオード11に
入力するように光結合されている。
更に、このフォト・ダイオード11の電源としては、出
力トランジスタ53の出力電圧が使用基れている。
力トランジスタ53の出力電圧が使用基れている。
さて、レーザ・ダイオード54の光出力はフォト・ダイ
オード11によって検出されて電気信号に変換され、演
算増幅器13で増幅される。そして、ここからの出力は
2.差動回路3において基準電圧vtzと比較されてそ
の差が求められ、その差電圧が積分回路4で積分された
後に、出力回路5においてレーザ・ダイオード54を駆
動する電圧となって、レーザ・ダイオード54を発光さ
せる。
オード11によって検出されて電気信号に変換され、演
算増幅器13で増幅される。そして、ここからの出力は
2.差動回路3において基準電圧vtzと比較されてそ
の差が求められ、その差電圧が積分回路4で積分された
後に、出力回路5においてレーザ・ダイオード54を駆
動する電圧となって、レーザ・ダイオード54を発光さ
せる。
そして、その光出力番本再度光検出回路にフィードバッ
クされる。
クされる。
ここで、レーザプリンタのスタンバイ時(書込み待機中
)には、積分コンデンサ42には予め適当な電圧が充電
されており、その出力はレーザ・ダイオード54を点灯
させるに十分な電圧であるとする。このとき、変調用ト
ランジスタ58はオフである。
)には、積分コンデンサ42には予め適当な電圧が充電
されており、その出力はレーザ・ダイオード54を点灯
させるに十分な電圧であるとする。このとき、変調用ト
ランジスタ58はオフである。
しかる後に、トランジスタ58をオンさせてレーザ・ダ
イオード54を点灯させると、光出力はフォト・ダイオ
ード11によって検出され、光出力検出回路1の出力電
圧が上がるので、差動回路3の出力電圧が減少する。こ
の結果、積分回路4の出力が変化し、光出力が変化する
。
イオード54を点灯させると、光出力はフォト・ダイオ
ード11によって検出され、光出力検出回路1の出力電
圧が上がるので、差動回路3の出力電圧が減少する。こ
の結果、積分回路4の出力が変化し、光出力が変化する
。
この動作は、差動回路3の出力電圧と積分回路4の演算
増幅器41の非反転入力端子の電圧が一致するまで継続
し、一致した時点で光出力は一定に制御される。
増幅器41の非反転入力端子の電圧が一致するまで継続
し、一致した時点で光出力は一定に制御される。
このとき、レーザ・ダイオード54以外の回路部品の温
度特性を無視できれば、温度に依らず、光出力が予め基
準電圧発生回路2で定められた値になるまで積分回路4
が動作を続けるために、温度の影響を受けずに光出力を
常に一定に保持することができる。
度特性を無視できれば、温度に依らず、光出力が予め基
準電圧発生回路2で定められた値になるまで積分回路4
が動作を続けるために、温度の影響を受けずに光出力を
常に一定に保持することができる。
ところで、前述したように、積分回FIpI4はレーザ
・ダイオード54が長い間オフすると、その駆動電圧を
高める方向に動作し続けて、最大能力まで駆動電圧を高
めてしまう。このような条件は別に設けた検出手段(図
示せず)で検出され、その駆動電圧が過大となっている
と判断される場合には、レーザ・ダイオード54をオン
する以前にタイミング制御回路7によってアナログ・ス
イッチ26が一旦オンされて基準電圧■1□が低いレベ
ルに変換され、積分コンデンサ42の電荷が放電(或い
は充電)され、レーザ・ダイオード54の駆動電圧が一
旦ゼロにされる。そして、再度そのアナログ・スイッチ
26がオフされて基準電圧Vf2が高い電圧レベルに切
り換えられると、駆動電圧が徐々に高めれる。次にレー
ザ・ダイオード54がオンされるまで、このような動作
が繰り返されるのである。第2図にタイミングチャート
を示す。
・ダイオード54が長い間オフすると、その駆動電圧を
高める方向に動作し続けて、最大能力まで駆動電圧を高
めてしまう。このような条件は別に設けた検出手段(図
示せず)で検出され、その駆動電圧が過大となっている
と判断される場合には、レーザ・ダイオード54をオン
する以前にタイミング制御回路7によってアナログ・ス
イッチ26が一旦オンされて基準電圧■1□が低いレベ
ルに変換され、積分コンデンサ42の電荷が放電(或い
は充電)され、レーザ・ダイオード54の駆動電圧が一
旦ゼロにされる。そして、再度そのアナログ・スイッチ
26がオフされて基準電圧Vf2が高い電圧レベルに切
り換えられると、駆動電圧が徐々に高めれる。次にレー
ザ・ダイオード54がオンされるまで、このような動作
が繰り返されるのである。第2図にタイミングチャート
を示す。
この結果、レーザ・ダイオ−F′54に過大電圧が印加
したり過大電流が流れることは無くなる。
したり過大電流が流れることは無くなる。
以上から本発明によれば、半導体レーザの光出力を温度
や経年変化等に拘わらず一定の状態に保持することがで
きることは勿論、積分回路の動作による過大電流や過大
電圧が半導体レーザに加わることは無くなり、その破壊
や劣化を効果的に防IIニすることができる。
や経年変化等に拘わらず一定の状態に保持することがで
きることは勿論、積分回路の動作による過大電流や過大
電圧が半導体レーザに加わることは無くなり、その破壊
や劣化を効果的に防IIニすることができる。
第1図は本発明の一実施例のレーザ・ダイオードの駆動
回路の回路図、第2図はタイミングチャートである。 ■・・・光出力検出回路、2・・・基準電圧発生回路、
3・・・差動回路、4・・・積分回路、5・・・出力回
路、11・・・フォト・ダイオード、54・・・レーザ
・ダイオード。
回路の回路図、第2図はタイミングチャートである。 ■・・・光出力検出回路、2・・・基準電圧発生回路、
3・・・差動回路、4・・・積分回路、5・・・出力回
路、11・・・フォト・ダイオード、54・・・レーザ
・ダイオード。
Claims (2)
- (1).半導体レーザの発光出力を検出し、該出力が予
め定められた一定の光出力となるように上記半導体レー
ザの駆動電圧或いは駆動電流を制御するように構成した
半導体レーザ駆動回路において、上記検出した光出力信
号を積分して上記半導体レーザ駆動制御用とする積分回
路を具備すると共に、上記半導体レーザの光出力設定用
の基準電圧を2種以上備えたことを特徴とする半導体レ
ーザ駆動回路。 - (2).上記2種以上の基準電圧が、別に設定されたタ
イミング回路からの指示により選択的に切り換えられる
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の半導体レーザ駆動回路。(3).上記半導体レーザの
駆動電圧を一定時間保持するサンプルホールド機能を有
することを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項
記載の半導体レーザ駆動回路。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18938685A JPS6251280A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 半導体レ−ザ駆動回路 |
US06/901,185 US4771431A (en) | 1985-08-30 | 1986-08-27 | Semiconductor laser drive |
GB8620851A GB2179783B (en) | 1985-08-30 | 1986-08-28 | Semiconductor laser driver |
DE3629436A DE3629436C2 (de) | 1985-08-30 | 1986-08-29 | Treiberstufe für Halbleiterlaser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18938685A JPS6251280A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 半導体レ−ザ駆動回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6251280A true JPS6251280A (ja) | 1987-03-05 |
Family
ID=16240442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18938685A Pending JPS6251280A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 半導体レ−ザ駆動回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6251280A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04334078A (ja) * | 1991-05-10 | 1992-11-20 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザー制御装置 |
JP2008047897A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-28 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置、放射源、放射源コントローラおよび制御方法 |
WO2017050506A1 (en) * | 2015-09-23 | 2017-03-30 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and method |
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JPS58141045A (ja) * | 1982-02-16 | 1983-08-22 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザダイオ−ドの駆動回路 |
JPS58199446A (ja) * | 1982-05-14 | 1983-11-19 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ駆動装置 |
JPS6021585A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-02 | Hitachi Koki Co Ltd | レ−ザダイオ−ドコントロ−ル回路 |
-
1985
- 1985-08-30 JP JP18938685A patent/JPS6251280A/ja active Pending
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