KR900001224Y1 - 반도체레이저의 광출력 자동제어 장치 - Google Patents

반도체레이저의 광출력 자동제어 장치 Download PDF

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Abstract

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Description

반도체레이저의 광출력 자동제어 장치
제1도는 반도체 레이저의 구동전류에 대한 광출력특성도.
제2도는 반도체 레이저의 광출력에 대한 광검지기의 모니터 전류의 특성도.
제3도는 반도체 레이저의 주변온도와 발진개시전류와의 관계를 나타낸 특성도.
제4도는 본 고안의 개략적인 구성도.
제5도는 본 고안의 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체레이저 2 : 레이저 구동전류제어부
3 : 제어전류증폭부 4 : 기존전압발생부
5 : 레이저구동부 6 : 레이저 보호부
PD : 광검지기 LD : 레이저다이오드
Q1∼Q3: 트랜지스터 ZD1, ZD2: 제너다이오드
본 고안은 반도체 레이저의 광출력 자동제어장치에 관한 것으로서, 특히 주변온도가 반도체레이저의 광출력에 미치는 영향을 최대한 보상시켜 항시 안정된 광출력으로 레이저를 발진시킴과 더불어 과대한 구동전류에 의해 레이저가 순간적으로 파손되거나 신뢰성이 떨어지게 되는 현상을 방지할 수 있도록된 광출력 자동제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체레이저는 발진개시전류 이상이 되면 레이저 구동전류의 미소한 변화라 하더라도 광출력의 변화에 민감한 영향을 주게 될뿐만 아니라 구동전류는 주변온도에 따라 변화하게 되며, 또 빛 에너지가 전기에너지로 변환되는 과정에서 레이저 광출력을 검지할 때 광검지기에 모니터전류가 발생하게 되는바, 이러한 모니터전류는 광출력에 비례하여 발생되게 된다. 또한 반도체레이저의 발진개시전류는 주변온도에 따라 변화하게 되는바, 반도체레이저의 모니터전류는 레이저 광출력에 민감한 반응을 보이고, 광출력은 구동전류에 민감한 반응을 보이며, 구동전류는 주변온도에 민감한 영향을 받게 된다.
상기한 바와 같은 특성을 갖고 있는 종래의 반도체레이저는 그 주변온도에 따라 과대한 구동전류가 흐르게 되어 레이저가 순간적으로 파손되거나, 신뢰성이 떨어지게 되는 결점이 있었다.
본 고안은 상기와 같은 종래 반도체 레이저의 결점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 주변온도가 반도체레이저의 광출력에 미치는 영향을 최대한 보상시켜 항시 안정된 광출력으로 레이저를 발진시키므로써 과대한 구동전류에 의해 레이저가 순간적으로 파손되거나 신뢰성이 떨어지게 되는 현상을 방지할수 있도록된 반도체레이저의 광출력 자동제어장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
이하 본 고안의 구성 및 작용, 효과를 예시도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 레이저다이오드(LD)와 광검지기(PD)로 구성된 반도체레이저(1)의 광검지기(PD)에 다이오드(D1)와 트랜지스터(Q1), 저항(R1)(R2) 및 가변저항(VR)으로 구성된 레이저구동전류제어부(2)가 연결되는 한편 상기 레이저다이오드(LD)에는 코일(L)과 콘덴서(C2) 및 다이오드(D3)로 구성된 레이저보호부(6)가 연결되고, 상기 레이저구동전류제어부(2)에 있는 트랜지스터(Q1)의 컬렉터측에는 저항(R5)(R6)과 트랜지스터(Q2)로 구성된 제어전류증폭부(3)가 연결되는 한편 에미터측에는 저항(R3)과 다이오드(D2) 및 제너다이오드(ZD1)(ZD2)로 구성된 기준전압발생부(4)가 연결되며, 상기 제어전류증폭부(3)에 있는 트랜지스터(Q2)의 컬렉터측에는 저항(R7)(R8)과 콘덴서(C1) 및 트랜지스터(Q3)로 구성된 레이저구동부(5)가 연결되고, 상기 레이저구동부(5)에는 상기 레이저보호부(6)가 연결됨과 더불어 상기 기준전압발생부(4)가 연결되며, 공급전원(B+)이 레이저구동전류제어부(2)와 제어전류증폭부(3) 및 레이저구동부(5)로 인가되고, 공급전원(B-)은 저항(R4)을 매개하여 상기 기준전압발생부(4) 및 레이저구동전류제어부(2)로 인가되도록 연결된 구조로 되어 있다.
미설명 부호 G는 접지단을 나타낸다.
제5도에는 상기한 구조로 되어 있는 본 고안의 회로도가 도시되어 있는바, 먼저 제1∼제3도를 참조하여 반도체레이저의 특성을 설명하면 다음과 같다.
제1도에 도시된 바와 같이 반도체레이저는 온도에 따라 발진개시전류가 변화하며, 발진개시전류 이상에선 레이저구동전류의 미소한 변화라도 광출력의 변화에 민감한 영향을 주게 되고, 제2도에 나타낸 바와 같이 빛에너지가 전기에너지로 변환되는 과정에서 레이저의 광출력을 광검지기가 검지할 때 광검지기에 모니터전류가 발생하게 되는데, 이때 모니터전류는 광출력에 비례하여 발생되고, 제3도에 도시한 바와 같이 발진개시전류는 주변온도에 따라 변화하게 된다. 상기한 특성을 갖는 반도체 레이저의 광출력 자동제어장치를 제4도를 참조하여 개략적인 동작을 설명하면 다음과 같다.
레이저다이오드(LD)와 광검지기(PD)로 구성된 반도체레이저(1)는 구동전류에 의해 레이저다이오드(LD)가 빛을 발산하게 되면 광검지기(PD)가 레이저다이오드(LD)의 광출력을 검지하여 모니터전류를 발생시키게 된다. 즉 주변온도 및 과전류영향에 의한 레이저다이오드(LD)의 광출력변화가 광검지기(PD)에서 모니터전류로 변환되어 레이저구동전류제어부(2)로 궤환되게 된다. 그에 따라서 레이저구동전류제어부(2)에서는 궤환전류로 기준전압발생부(4)의 기준전압에 의한 전류를 광출력변화보상용 제어전류로 변화시켜 제어전류증폭부(3)로 출력하고, 제어전류증폭부(3)에서는 상기 제어전류를 레이저구동부(5)가 구동될수 있는 전류로 증폭시킨다. 증폭된 상기 제어전류에 의해 레이저구동부(5)는 항시 안정된 구동전류로 반도체레이저(1)의 레이저다이오드(LD)를 발진시키게 되므로 온도변화나 과전류 변화에 따른 레이저반도체(2)의 광출력을 안정화시킬 수 있게된다.
여기에서 레이저보호부(6)는 반도체레이저(1)의 소자가 정전기에 의해 파괴되는 것을 방지하기 위한 것이다.
상기한 개략적인 작용을 하는 본 고안을 구체적인 회로도인 제5도에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 감다.
공급전원(B+)(B-)이 인가되면 레이저구동전류제어부(2)의 전위(V2)가 기준전압발생부(4)의 전위(V1)보다 낮아 트랜지스터(Q1)가 턴오프되고, 그에 따라 레이저구동전류제어부(2)의 전위(V3)와 제어전류증폭부(3)의 전위(V4)가 같게 되어 트랜지스터(Q2)도 턴오프된다. 그러므로 반도체레이저(1)의 레이저다이오드(LD)는 단자 레이저구동부(5)의 트랜지스터(Q3)에 의해서만 동작을 하게 되고, 광검지기(PD)는 레이저다이오드(LD)의 광출력을 감지하여 광출력에 비례하는 궤환전류(I5)를 발생시키므로 레이저구동전류제어부(2)에 있는 트랜지스터(Q1)의 베이스 제어전류(I1)가 흐르게 된다.
상기한 동작이 이루어지다가 주변온도의 영향으로 반도체레이저(1)에 있는 레이저다이오드(LD)의 광출력 증가하게 되면 광검지기(PD)에 변환되는 궤환 전류(I5)가 증가되므로 레이저구동전류제어부(2)에 있는 트랜지스터(Q1)는 턴온되고, 그에 따라 전위(V3)가 낮아지게 되므로 제어전류증폭부(3)에 있는 트랜지스터(Q2)의 베이스로 흐르는 제어전류(I2)가 감소되어 트랜지스터(Q2)는 턴온되게 된다. 따라서 레이저구동부(5)에 있는 트랜지스터(Q3)의 베이스로 흐르는 증폭된 제어전류(I3)가 감소되어 트랜지스터(Q3)가 턴온되므로, 반도체레이저(1)에 있는 레이저다이오드(LD)로 흐르는 구동전류(I4)가 감소하게 되어 레이저다이오드(LD)의 광출력이 감소하게 된다.
반면에 반도체레이저(1)에 있는 레이저다이오드(LD)의 광출력이 주변온도의 영향으로 감소하게 되면 광검지기(PD)에 의해 변환되는 궤환전류(I5)가 감소되므로 레이저구동전류제어부(2)에 있는 트랜지스터(Q1)의 베이스로 흐르는 제어전류(I1)가 감소하게 되어 트랜지스터(Q1)는 턴오프되고, 전위(V3)가 높아지게 되므로 제어 전류증폭부(3)에 있는 트랜지스터(Q2)의 베이스로 흐르는 제어전류(I2)가 증가되어 트랜지스터(Q2)는 턴오프된다.
그에 따라 레이저구동부(5)에 있는 트랜지스터(Q3)의 베이스로 흐르는 증폭된 제어전류(I3)가 증가되어 트랜지스터(Q3)가 턴오프되므로 반도체레이저(1)에 있는 레이저다이오드(LD)로 흐르는 구동전류(I4)가 증가하게 되어 레이저다이오드(LD)의 광출력이 증가하게 된다.
상기한 작용을 하는 본 고안의 주변온도가 레이저의 광출력에 미치는 영향을 자동으로 보상시켜주므로 항시 안정된 광출력으로 레이저를 발신시킬 수 있을 뿐만 아니라 과대한 구동전류에 의해 레이저가 순간적으로 파손 되거나 신뢰성이 떨어지는 현상을 보호할수 있게 되고, 반도체레이저가 사용되는 각종 전자기기에 항상 적절한 레이저를 제공할 수 있게 된다.

Claims (1)

  1. 레이저다이오드(LD)와 광검지기(PD)로 구성된 반도체레이저(1)에 저항(R1)(R2)과 다이오드(D1), 가변저항(VR) 및 트랜지스터(Q1)로 구성된 레이저구동전류제어부(2)가 연결되는 한편 코일(L)과 콘덴서(C2) 및 다이오드(D3)로 구성된 레이저보호부(6)가 연결되고, 상기 레이저구동전류제어부(2)에는 저항(R5)(R6)과 트랜지스터(Q2)로 구성된 제어전류증폭부(3)가 연결되는 한편 저항(R3)과 다이오드(D2) 및 제너다이오드(ZD1)(ZD2)로 구성된 기준전압발생부(4)가 연결되며, 상기 제어전류증폭부(3)에는 저항(R7)(R8)과 콘덴서(C1) 및 트랜지스터(Q3)로 구성된 레이저구동부(5)가 연결되고, 상기 레이저구동부(5)에는 상기 기준전압발생부(4) 및 레이저보호부(6)가 연결되며, 공급전원(B+)이 상기 레이저구동전류제어부(2)와 제어전류증폭부(3) 및 레이저구동부(5)로 인가되고, 공급전원(B-)은 저항(R4)을 매개하여 상기 레이저구동전류제어부(2) 및 기준전압발생부(4)로 인가되도록 연결되어 주변온도에 의해 변화되는 레이저의 광출력을 자동으로 보상시켜 주도록 된 것을 특징으로 하는 반도체레이저의 광출력 자동제어장치.
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