JP2019514205A - レーザーダイオードアレイの保護並びに電力効率のモニタリング及び調整を伴ってローサイド線形駆動により高電力パルス電流でレーザーダイオードアレイを駆動するための装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (11)
- 可変な共通電位源から電流を引き込むよう構成される多段レーザー駆動回路であって、
電流ノードと、
蓄積容量と前記電流ノードとの間でデジタル制御可能なオンオフスイッチを通じて電気的に連通する第1電力増幅器発光アレイであり、前記蓄積容量が充電制御回路を通じて前記可変な共通電位源によって充電される、前記第1電力増幅器発光アレイと、
前記電流ノードと電気的に連通する第1ローサイド線形電流シンクであり、前記オンオフスイッチを通る前記蓄積容量からの第1電流を前記電流ノードを通じて引き込むよう構成される前記第1ローサイド線形電流シンクと、
前記電流ノードと電気的に連通し、前記第1ローサイド線形電流シンクと並列に配置される第2ローサイド線形電流シンクであり、前記オンオフスイッチを通る前記蓄積容量からの第2電流を前記電流ノードを通じて引き込むよう構成される前記第2ローサイド線形電流シンクと、
前記電流ノードと前記第1ローサイド線形電流シンクとの間で電気的に連通する第2マスタ発振器発光アレイであり、前記第1電力増幅器発光アレイを流れる電流が並列な前記第1電流及び前記第2電流の和であり、前記第1電力増幅器発光アレイからの出力光が第1電力増幅器レーザー利得媒体をポンピングするために使用され、前記第2マスタ発振器発光アレイからの出力光が第2マスタ発振器レーザー利得媒体をポンピングするために使用される、前記第2マスタ発振器発光アレイと、
前記共通電位源と前記第1電力増幅器発光アレイの一番上にあるレーザーダイオードのアノードとの間に位置し、前記第1電力増幅器発光アレイ及び前記第2マスタ発振器発光アレイと、前記第1ローサイド線形電流シンクに並列なより大きい固定シャント抵抗とにロー値トリクル電流を流すトリクル電流回路と、
前記第1ローサイド線形電流シンクの入力部での前記トリクル電流の大きさを示すトリクル電圧を検知し、該トリクル電圧を示す信号を生成するセンス回路と、
前記トリクル電圧によって示される開回路及び短絡回路の1つであるマルファンクションを示す電圧範囲の外に前記トリクル電圧があることが該トリクル電圧を示す前記信号によって示される場合に、前記第1電流及び前記第2電流が流れないようにするように前記オンオフスイッチを制御するスイッチ制御信号を生成するデジタルコントローラと
を有する多段レーザー駆動回路。 - 前記第1電流及び前記第2電流は、ローデューティサイクルの任意波形のパルス電流であり、各パルス期間は、電流が任意の波形として流れるよう制御されるオン時間と、電流が流れないよう制御されるオフ時間とを含み、夫々の電流は、前記デジタルコントローラからのコマンドによって制御される、
請求項1に記載の多段レーザー駆動回路。 - 前記トリクル電流回路は、前記共通電位源と前記第1電力増幅器発光アレイの前記一番上との間に単一の抵抗又は抵抗/ダイオード組み合わせ回路を有し、前記トリクル電流は、前記第1電力増幅器発光アレイ及び前記第2マスタ発振器発光アレイの両方ともの状態をテストするために使用される、
請求項1に記載の多段レーザー駆動回路。 - 前記センス回路は、前記第1ローサイド線形電流シンクのオフ時間中に前記トリクル電流が前記第1ローサイド線形電流シンク及び前記並列なシャント抵抗を流れることによって生成される前記トリクル電圧の比例デジタル表現であるトリクル電圧デジタル値を生成するアナログ−デジタル変換器(ADC)を有する、
請求項1に記載の多段レーザー駆動回路。 - 前記トリクル電圧デジタル値は、前記デジタルコントローラへ入力され、該デジタルコントローラは、前記第1電力増幅器発光アレイ及び前記第2マスタ発振器発光アレイのうちの少なくとも一方の良好状態又は異常を示す合格又は不合格範囲内に前記トリクル電圧があるかどうかを判定する、
請求項4に記載の多段レーザー駆動回路。 - 前記トリクル電圧デジタル値が前記不合格範囲にある場合には、前記デジタルコントローラは、前記デジタル制御可能なオンオフスイッチをオフして、前記第1電力増幅器発光アレイ及び前記第2マスタ発振器発光アレイの全ての電流パルシングを停止させる、
請求項5に記載の多段レーザー駆動回路。 - 前記第1ローサイド線形電流シンクは、通過素子及び第2センス回路を含み、
前記第2センス回路は、前記通過素子にかかる電圧を検知し、前記通過素子にかかる前記電圧を示す信号を生成し、
前記デジタルコントローラは、アナログ−デジタル変換器(ADC)により前記電圧をモニタし、前記共通電位源の出力を変更するようデジタル制御信号を生成して、電流パルスのオン時間中に前記通過素子にかかる前記電圧を、前記通過素子の線形性を保ちながら、絶対最小値に制御する、
請求項1に記載の多段レーザー駆動回路。 - 前記通過素子は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)、及び同様のデバイスのうちの少なくとも1つを有する、
請求項7に記載の多段レーザー駆動回路。 - 前記通過素子にかかる前記電圧は、前記MOSFETのソース−ドレイン間電圧又は前記IGBTのコレクタ−エミッタ電圧であり、第2アナログ−デジタル変換器(ADC)によってモニタされ、ヘッドルームモニタ(HRM)信号として前記デジタルコントローラへ入力され、
前記HRM信号の電圧及び前記通過素子にかかる電圧は、前記通過素子にかかる電圧を前記第2ADCに適合させるゲイン段によって線形的に相関される、
請求項8に記載の多段レーザー駆動回路。 - 前記MOSFETのソース−ドレイン間電圧若しくは前記IGBTのコレクタ−エミッタ電圧又は同様のデバイスは、パルス周期のオン時間ごとにモニタされ、パルス周期のオフ時間ごとにオンザフライで制御され、それにより、前記MOSFET、前記IGBT又は同等のデバイスは、最大効率のために可能な最低通過素子電圧でそれらの線形動作モードで動作する、
請求項9に記載の多段レーザー駆動回路。 - 前記センス回路による前記トリクル電圧のモニタリングは、可能な限り前記発光アレイのパルス点灯時間の開始の近くで、前記電流パルスの周期の各オフ時間中に行われ、
前記第2センス回路によるヘッドルーム電圧のモニタリングは、蓄積容量垂下を補償するよう可能な限りパルスオン時間の終わりの近くで、前記電流パルスの周期の各オン時間中に行われる、
請求項7に記載の多段レーザー駆動回路。
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