JPS6355988A - 半導体レ−ザ駆動装置 - Google Patents

半導体レ−ザ駆動装置

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JPS6355988A
JPS6355988A JP20041986A JP20041986A JPS6355988A JP S6355988 A JPS6355988 A JP S6355988A JP 20041986 A JP20041986 A JP 20041986A JP 20041986 A JP20041986 A JP 20041986A JP S6355988 A JPS6355988 A JP S6355988A
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JP
Japan
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light
semiconductor laser
laser
signal
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JP20041986A
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English (en)
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Yoshifumi Inada
順史 稲田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Publication of JPS6355988A publication Critical patent/JPS6355988A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/06825Protecting the laser, e.g. during switch-on/off, detection of malfunctioning or degradation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は光情報機器の光源として用いられる半導体レ
ーザの駆動装置に関する。
(ロ)従来の技術 従来、この種の半導体レーザの駆動装置は第3図のブロ
ック図に示すような駆動装置がよく用いられている。
この装置において、半導体レーザ25aと同じパッケー
ジ26a内に取り゛付けられたフォトダイオード27a
が半導体レーザ25aの後側出射面より出射された光を
受光して光電流を出力し、この出力された光電流は光電
流を監視する差動アンプ28aに入力される。差動アン
プ28aはこの光電流が常に一定になるように半導体レ
ーザ25aに電流を供給するためのドライバ29a/二
制御信号を入力し、これによって半導体レーザ25aの
光出力を一定に保つ。
なお、30aは前側出射光、31aは後側出射光、32
aは光出力設定入力である。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 しかし、上記半導体レーザ25aの駆動装置は後側出射
面より出射された光31aによって光出力を制御してい
るが、実際には前側出射面より出射される光30aが利
用されるため、この装置の場合は前側出射面の光出力と
後側出射面の光出力が比例するという条件のもとでしか
機能を果たすことができない。一般には、前側出射面の
光出力と後側出射面の光出力は、はぼ比例関係にあるの
でこの駆動装置でも問題とはならないが、高出力化のた
めに後側反射面の反射率を増加させて前側出射面の反射
率を減少させた半導体レーザでは、前側出射面より出射
した光が半導体レーザのパッケージより外部の光学系で
反射し、前側出射面に戻ってくる場合に、前側出射面の
光出力と後側出射面の光出力との出射光出力比が変動す
るため、上記の駆動方式では正確な光出力の制御ができ
なかった。第4図は半導体レーザの前側端面への戻り光
量に対する出射光出力比のグラフで、戻り光量が増加す
ると出射光出力比が変動するため、上記の制御方式では
正確な光出力の制御ができないことを表している。また
、先出力の厳密な安定性が要求される半導体レーザにお
いても上記の駆動装置では前側光出力を検知していない
ので正確な先出力の制御ができないという問題があった
以上のことから光出力の厳密な制御をするためには前側
出射面の光出力をフォトダイオードで検知することによ
って光出力を制御する必要があることがわかる。
第5図は、他の従来例の駆動方式で、面側出射光により
制御を行うものである。
この例では、前面出射光の光出力をフォトダイオード3
3bで検知するためにはフォトダイオード33bが半導
体レーザ装置の構造上、光学系34b、35b、36b
を介した後の光を受光せざるを得ないので、半導体レー
ザ装置の組み立て調整時や保守点検時などに、フォトダ
イオード33bに入射すべき光を遮蔽してしまう可能性
があり、この場合レーザ駆動回路が暴走して半導体レー
ザ25bにi!fJ電流が供給されてしまい、半導体レ
ーザ25bが破壊されることもあった。
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目
的は前側光出力を検知して光出力を制御する光出力制御
回路と、半導体レーザを過電流から保護するレーザ保護
回路とを設けることによって、半導体レーザの正確な光
出力制御を行い光出力の安定化を図るとともにレーザ駆
動回路の暴走を防ぎ半導体レーザの保護ができるように
することにある。
(ニ)問題点を解決するための手段 この発明は半導体レーザ駆動装置であって、半導体レー
ザに電流を通電する通電手段と、半導体レーザの前側出
射光の一部を受光して半導体レーザの光出力の変動を検
知する第1光検出手段と、この第1光検出手段からの出
力信号と予め設定した光出力設定信号とを比較し第1光
検出手段からの出力信号が前記光出力設定信号より小さ
いときには、これらの両信号が一致するようJこ前記通
電手段に通[11増加信号を出力する第1比較出力手段
と、半導体レーザの後側出射光を受光する第2光検出手
段と、この第2光検出手段からの出力信号と予め設定し
たレーザ保護レベル設定信号とを比較し、第2光検出手
段からの出力信号が前記レーザ保護レベル設定信号より
大きい時には通電手段に通電停止信号を出力し、第2光
検出手段からの出力信号が前記レーザ保護レベル設定信
号より小さい時には通電手段に通電信号を出力する第2
比較出力手段とを備えたものである。
(ホ)作用 この発明は半導体レーザの前側出射面から出射される光
を第1光検出手段で検知し、光出力に変動が生じると第
1比較出力手段が第1光検出手段の出力信号と光出力設
定信号とを比較し、第1光検出手段からの出力信号が光
出力設定信号より小さいときには、これらの両信号が一
致するように通電手段に通電量増加信号を出力して半導
体レーザの光出力を一定に保つ上うに動作し、また、半
導体レーザに異常電流が流れ光出力が増加すると後側出
射面から出射される光を第2光検出手段で検知し、第2
光検知手段からの出力信号とレーザ保護レベル設定信号
とを比較し、第2光検出手段からの出力信号がレーザ保
護レベル設定信号より大きいときには通電手段に通電停
止信号を出力し、第2光検出手段からの出力信号がレー
ザ保護レベル設定信号より小さいときには通電手段にa
電信号を出力するように作用する。
(へ)実施例 以下図に示す実施例に基づいて、この発明を詳述する。
なお、これによってこの発明は限定されるものではない
第1図のブロック図に示すように半導体レーザ1の前側
出射光をビームスプリッタ2によって分岐し、出力光の
一部を受光した第1光検出手段としての第1フオトダイ
オード3の出力信号は第1比較出力手段としての第1差
動アンプ4に入力され、予め設定した光出力設定信号と
比較される。
その比較の結果により第1差動アンプ4は半導体レーザ
1に電流を供給する通電手段としてのドライバ5に制御
信号を出力し、ドライバ5はこの制御信号に基づいて半
導体レーザ1に供給する電流を増減させ、レーザの光出
力を一定の値に保フ。
この方式によると、前側出射光の一部を監視して光出力
を制御できるので安定した正確な光出力を得ることがで
きる。一方、半導体レーザlと同一パッケージ6に内蔵
されている第2光検出手段としての第2フオトダイオー
ド7の出力信号は、第2比較出力手段としての第2差動
アンプ8に入力され、この信号は、光出力レベルより大
きい、例えば20%程度大きい予め設定した設定信号と
比較される。その結果、光出力が上記設定信号より大き
ければ半導体レーザlに供給する電流をOFFにし、逆
に光出力信号が設定信号より小さければ半導体レーザ1
に流れる電流をONにするよう第2差動アンプ8はドラ
イバ5に制御信号を出力する。
このようにすると、寮導体レーザIが正常動作している
時には第2フオトダイオード7からの出力信号は設定信
号より小さいのでドライバ5は常にONの状態を維持し
、前側出射光による制御が働いて安定した光出力動作を
継続する。しかし、前側出射光が遮蔽された場合などの
異状発生時には第2フオトダイオード7からの出力信号
に基づいて第2差動アンプ8がドライバ5を制御するこ
とによって半導体レーザlはOFFの状態となり、前側
出射光が遮蔽されたことによって駆動回路が暴走し、そ
の結果半導体レーザ1が破壊されるのを防止することが
できる。また、第2フオトダイオード7による制御の動
作レベルは、半導体レーザ1が劣化を起こさないために
なるべく低い光出力レベルにすることが望ましい。しか
し、第4図に示したように、もどり光などの影響により
後側出射光か前側出射光より相対的に大きくなることも
あるので、動作レベルはこの相対的な増加分を考慮して
設定しなければならない。増加分を考慮し几設定がなさ
れていないと前側光出力が所定の光出力に達していない
にもかかわらず後側出射光による制御が働いてしまい光
出力が減少してしまうことになる。
なお、9はレンズ、10は光出力設定入力、11はレー
ザ保護レベル設定入力である。
次に、この発明を第2図の具体的な駆動回路図によって
説明する。
2つのダイオード15.IG及びレーザ保護レベル設定
用ボリューム17を除くと、この駆動回路は従来より用
いられている前側出射光による定出力駆動回路と同じで
ある。この駆動回路において、前側光出力が増加すると
、第1フオトダイオード3の光電流が増え、光出力設定
ボリューム18の両端の電圧が上昇する。すると、トラ
ンジスタ19のベース電流が増え、これがトランジスタ
200ベース電圧を下げ、この結果、半導体レーザ1の
順電流を減少させる。このような負帰還により前側先出
力は一定に保たれる。この駆動回路は、従来より用いら
れている駆動回路に、さらに後側出射光を受光する第2
フオトダイオード7からの光電流信号を利用して半導体
レーザlを保護するという機能をもたせている。今、前
側出射光を受光する第1フオトダイオード3に何らかの
理由により光が入射しなくなると光出力設定用ボリュー
ム18の両端には電圧は発生せず、負帰還が正常に働か
なくなる。すると、第2フオトダイオード7の光電流は
正常時より大きくなり、これによってレーザ保護レベル
設定用ボリューム17の両端の電圧も上昇するため、ト
ランジスタ19のベース電圧が上昇し、半導体レーザ1
の順電流を減少させる。このようにして、半導体レーザ
1を過電流から保護することができる。なお、ダイオー
ド15及び16は、前後の出射光のうちどちらか一方で
も過大出力になれば負帰還をかけるようにするORゲー
トの機能を有する。また、レーザ保護レベル設定用ボリ
ューム17は所定の光出力よりやや大きい光出力に対応
できるよう設定しておくのは前述のとおりである。なお
、21は定電圧ダイオードである。
(ト)発明の効果 この発明によれば、半導体レーザの光出力を正確に制御
することができ、安定した光出力を得ることができる。
また、前側出射光の遮蔽などによる異状時には半導体レ
ーザを破損から守ることができる。特に高出力用の駆動
回路として最適である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す半導体レーザ駆動ブ
ロック図、第2図はこの発明の半導体レーザ駆動回路図
、第3図は従来例の第1図相当図、第4図は半導体レー
ザの前側端面への戻り光量に対する出射光出力比を示し
たグラフ、第5図は他の従来例の第1図相当図である。 1・・・・・・半導体レーザ、 5・・・・・・ドライバ(通電手段)、3・・・・・・
第1フオトダイオード(第1光検出手段)、4・・・・
・・第1差動アンプ(第1比較出力手段)、7・・・・
・・第2フオトダイオード(第2光検出手段)、8・・
・・・−第2差動アンプ(第2比較出力手段)。 代理人  弁理士  野 河 信太部 第1図 第2図 第3図 第4図 0.01    0.1     1 前償り端面への虜り光量 (’/、)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、半導体レーザに電流を通電する通電手段と、半導体
    レーザの前側出射光の一部を受光して半導体レーザの光
    出力の変動を検知する第1光検出手段と、この第1光検
    出手段からの出力信号と予め設定した光出力設定信号と
    を比較し第1光検出手段からの出力信号が前記光出力設
    定信号より小さいときには、これらの両信号が一致する
    ように前記通電手段に通電量増加信号を出力する第1比
    較出力手段と、半導体レーザの後側出射光を受光する第
    2光検出手段と、この第2光検出手段からの出力信号と
    予め設定したレーザ保護レベル設定信号とを比較し、第
    2光検出手段からの出力信号が前記レーザ保護レベル設
    定信号より大きい時には通電手段に通電停止信号を出力
    し、第2光検出手段からの出力信号が前記レーザ保護レ
    ベル設定信号より小さい時には通電手段に通電信号を出
    力する第2比較出力手段とを備えてなる半導体レーザ駆
    動装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05110175A (ja) * 1991-10-18 1993-04-30 Fujitsu Ltd 半導体レーザ制御装置
US7959088B2 (en) 2003-05-14 2011-06-14 Methven Ltd. Method and apparatus for producing droplet spray
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