JP3061832B2 - 半導体レーザ制御装置 - Google Patents
半導体レーザ制御装置Info
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- JP3061832B2 JP3061832B2 JP2069188A JP6918890A JP3061832B2 JP 3061832 B2 JP3061832 B2 JP 3061832B2 JP 2069188 A JP2069188 A JP 2069188A JP 6918890 A JP6918890 A JP 6918890A JP 3061832 B2 JP3061832 B2 JP 3061832B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザプリンタ，光ディスク装置，光通信装
置等で光源として用いられる半導体レーザの光出力を制
御する半導体レーザ制御装置に関する。
置等で光源として用いられる半導体レーザの光出力を制
御する半導体レーザ制御装置に関する。
半導体レーザは近年、光ディスク装置、レーザプリン
タ等の光源として広く使用されている。しかしながら、
半導体レーザの光出力特性は温度により著しく変化し、
半導体レーザの光出力を所望の値とするために様々な半
導体レーザ制御装置、所謂APC（Automatic Power Contr
ol）回路が提案されている。このAPC回路は大きく分け
て次の３つの方式に分類できる。
タ等の光源として広く使用されている。しかしながら、
半導体レーザの光出力特性は温度により著しく変化し、
半導体レーザの光出力を所望の値とするために様々な半
導体レーザ制御装置、所謂APC（Automatic Power Contr
ol）回路が提案されている。このAPC回路は大きく分け
て次の３つの方式に分類できる。
（１）半導体レーザの光出力を受光素子によりモニター
し、この受光素子から得られる半導体レーザの光出力に
比例した受光電流と発光レベル指令信号とが等しくなる
ように半導体レーザの順方向電流を制御する光・電気負
帰還ループを設け、この光・電気負帰還ループにより常
時、半導体レーザの光出力を所望の値に制御する方式。
し、この受光素子から得られる半導体レーザの光出力に
比例した受光電流と発光レベル指令信号とが等しくなる
ように半導体レーザの順方向電流を制御する光・電気負
帰還ループを設け、この光・電気負帰還ループにより常
時、半導体レーザの光出力を所望の値に制御する方式。
（２）パワー設定期間には半導体レーザの光出力を受光
素子でモニターしてこの受光素子から得られる半導体レ
ーザの光出力に比例した受光電流と発光レベル指令信号
とが等しくなるように半導体レーザの順方向電流を設定
し、パワー設定期間外にはその設定値を保持するように
制御して半導体レーザの順方向電流を情報で変調する方
式。
素子でモニターしてこの受光素子から得られる半導体レ
ーザの光出力に比例した受光電流と発光レベル指令信号
とが等しくなるように半導体レーザの順方向電流を設定
し、パワー設定期間外にはその設定値を保持するように
制御して半導体レーザの順方向電流を情報で変調する方
式。
（３）半導体レーザの温度を測定し、その測定した温度
によって半導体レーザの順方向電流を制御したり、半導
体レーザの温度を一定に制御したりして半導体レーザの
光出力を所望の値に制御する方式。
によって半導体レーザの順方向電流を制御したり、半導
体レーザの温度を一定に制御したりして半導体レーザの
光出力を所望の値に制御する方式。
さらに、これらの方式より優れた第４の方式として、
半導体レーザの光出力を受光素子によりモニターし、こ
の受光素子から得られる半導体レーザの光出力に比例し
た受光電流と発光レベル指令信号とが等しくなるように
半導体レーザの順方向電流を制御する光・電気負帰還ル
ープと、発光レベル指令信号を半導体レーザの順方向電
流に変換する電流変換器とを有し、この電流変換器によ
り生成された電流と上記光・電気負帰還ループの制御電
流との和または差の電流により半導体レーザを制御する
方式が提案されている。
半導体レーザの光出力を受光素子によりモニターし、こ
の受光素子から得られる半導体レーザの光出力に比例し
た受光電流と発光レベル指令信号とが等しくなるように
半導体レーザの順方向電流を制御する光・電気負帰還ル
ープと、発光レベル指令信号を半導体レーザの順方向電
流に変換する電流変換器とを有し、この電流変換器によ
り生成された電流と上記光・電気負帰還ループの制御電
流との和または差の電流により半導体レーザを制御する
方式が提案されている。
上記第４の方式では半導体レーザの微分量子効率が変
動した場合に、光・電気負帰還ループの開ループでの交
叉周波数が変動してしまうので、光・電気負帰還ループ
の制御速度があらかじめ設定した値とは異なってしま
い、速度，精度および分解能が悪くなって外乱等の影響
にも弱くなる。
動した場合に、光・電気負帰還ループの開ループでの交
叉周波数が変動してしまうので、光・電気負帰還ループ
の制御速度があらかじめ設定した値とは異なってしま
い、速度，精度および分解能が悪くなって外乱等の影響
にも弱くなる。
本発明は上記欠点を改善し、高速，高精度及び高分解
能で外乱等の影響に強い半導体レーザ制御装置を提供す
ることを目的とする。
能で外乱等の影響に強い半導体レーザ制御装置を提供す
ることを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１の発明は被駆動半
導体レーザの光出力を受光部により検知してこの受光部
から得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受光
信号と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記半
導体レーザの順方向電流を制御する光・電気負帰還ルー
プと、前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性およ
び前記受光部と前記半導体レーザとの結合係数、前記受
光部の光入力・受光信号特性に基づいて前記受光信号と
前記発光レベル指令信号とが等しくなるようにあらかじ
め設定された変換規則に従い前記発光レベル指令信号を
前記半導体レーザの順方向電流に変換する変換手段と、
前記光・電気負帰還ループの制御電流を検出する検出手
段と、この検出手段からの検出信号により前記光・電気
負帰還ループの制御電流の絶対値が最小となるように前
記変換手段の変換特性の傾きを補正する第１の補正手段
と、前記検出手段からの検出信号により前記光・電気負
帰還ループの開ループでの交叉周波数を一定に補正する
第２の補正手段とを有し、前記光・電気負帰還ループの
制御電流と前記変換手段により生成された電流との和ま
たは差の電流によって前記半導体レーザを制御するもの
であり、 請求項２の発明は被駆動半導体レーザの光出力を検知
する受光部と、発光レベル指令信号を発光レベル指令電
流に変換し発光効率を可変できる変換手段と、この変換
手段からの発光レベル指令電流と前記受光部から得られ
る受光信号との差の電流がゲートに入力される第１の電
界効果トランジスタと第２の電界効果トランジスタある
いはトランジスタとを有し前記第１の電界効果トランジ
スタのドレインが前記第２の電界効果トランジスタのゲ
ートあるいは前記トランジスタのベースに接続されて前
記第２の電界効果トランジスタのドレインあるいは前記
トランジスタのコレクタより出力信号を出力し前記第２
の電界効果トランジスタのソースあるいは前記トランジ
スタのエミッタが前記第１の電界効果トランジスタのゲ
ートに容量を介して接続された電流変換器とを有し、こ
の電流変換器の出力信号により前記半導体レーザの順方
向電流を制御する半導体レーザ制御装置において、前記
変換手段の変換効率と前記電流増幅器の周波数特性とを
連動して変化させる可変手段を備えたものである。
導体レーザの光出力を受光部により検知してこの受光部
から得られる前記半導体レーザの光出力に比例した受光
信号と発光レベル指令信号とが等しくなるように前記半
導体レーザの順方向電流を制御する光・電気負帰還ルー
プと、前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性およ
び前記受光部と前記半導体レーザとの結合係数、前記受
光部の光入力・受光信号特性に基づいて前記受光信号と
前記発光レベル指令信号とが等しくなるようにあらかじ
め設定された変換規則に従い前記発光レベル指令信号を
前記半導体レーザの順方向電流に変換する変換手段と、
前記光・電気負帰還ループの制御電流を検出する検出手
段と、この検出手段からの検出信号により前記光・電気
負帰還ループの制御電流の絶対値が最小となるように前
記変換手段の変換特性の傾きを補正する第１の補正手段
と、前記検出手段からの検出信号により前記光・電気負
帰還ループの開ループでの交叉周波数を一定に補正する
第２の補正手段とを有し、前記光・電気負帰還ループの
制御電流と前記変換手段により生成された電流との和ま
たは差の電流によって前記半導体レーザを制御するもの
であり、 請求項２の発明は被駆動半導体レーザの光出力を検知
する受光部と、発光レベル指令信号を発光レベル指令電
流に変換し発光効率を可変できる変換手段と、この変換
手段からの発光レベル指令電流と前記受光部から得られ
る受光信号との差の電流がゲートに入力される第１の電
界効果トランジスタと第２の電界効果トランジスタある
いはトランジスタとを有し前記第１の電界効果トランジ
スタのドレインが前記第２の電界効果トランジスタのゲ
ートあるいは前記トランジスタのベースに接続されて前
記第２の電界効果トランジスタのドレインあるいは前記
トランジスタのコレクタより出力信号を出力し前記第２
の電界効果トランジスタのソースあるいは前記トランジ
スタのエミッタが前記第１の電界効果トランジスタのゲ
ートに容量を介して接続された電流変換器とを有し、こ
の電流変換器の出力信号により前記半導体レーザの順方
向電流を制御する半導体レーザ制御装置において、前記
変換手段の変換効率と前記電流増幅器の周波数特性とを
連動して変化させる可変手段を備えたものである。
請求項１の発明では光・電気負帰還ループが被駆動半
導体レーザの光出力を受光部により検知してこの受光部
から得られる半導体レーザの光出力に比例した受光信号
と発光レベル指令信号とが等しくなるように半導体レー
ザの順方向電流を制御し、変換手段が半導体レーザの光
出力・順方向電流特性および受光部と半導体レーザとの
結合係数、受光部の光入力・受光信号特性に基づいて受
光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるようにあら
かじめ設定された変換規則に従い発光レベル指令信号を
半導体レーザの順方向電流に変換する。光・電気負帰還
ループの制御電流が検出手段により検出され、この検出
手段からの検出信号により第１の補正手段が光・電気負
帰還ループの制御電流の絶対値が最小となるように変換
手段の変換特性の傾きを補正する。また、検出手段から
の検出信号により第２の補正手段が光・電気負帰還ルー
プの開ループでの交叉周波数を一定に補正し、光・電気
負帰還ループの制御電流と変換手段により生成された電
流との和または差の電流によって半導体レーザが制御さ
れる。
導体レーザの光出力を受光部により検知してこの受光部
から得られる半導体レーザの光出力に比例した受光信号
と発光レベル指令信号とが等しくなるように半導体レー
ザの順方向電流を制御し、変換手段が半導体レーザの光
出力・順方向電流特性および受光部と半導体レーザとの
結合係数、受光部の光入力・受光信号特性に基づいて受
光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるようにあら
かじめ設定された変換規則に従い発光レベル指令信号を
半導体レーザの順方向電流に変換する。光・電気負帰還
ループの制御電流が検出手段により検出され、この検出
手段からの検出信号により第１の補正手段が光・電気負
帰還ループの制御電流の絶対値が最小となるように変換
手段の変換特性の傾きを補正する。また、検出手段から
の検出信号により第２の補正手段が光・電気負帰還ルー
プの開ループでの交叉周波数を一定に補正し、光・電気
負帰還ループの制御電流と変換手段により生成された電
流との和または差の電流によって半導体レーザが制御さ
れる。
請求項２の発明では被駆動半導体レーザの光出力が受
光部により検知され、変換手段が発光レベル指令信号を
発光レベル指令電流に変換する。この変換手段からの発
光レベル指令電流と受光部から得られる受光信号との差
の電流が電流変換器に入力され、この電流変換器の出力
信号により半導体レーザの順方向電流が制御される。そ
して、変換手段の変換効率と電流増幅器の周波数特性と
が可変手段により連動して変化される。
光部により検知され、変換手段が発光レベル指令信号を
発光レベル指令電流に変換する。この変換手段からの発
光レベル指令電流と受光部から得られる受光信号との差
の電流が電流変換器に入力され、この電流変換器の出力
信号により半導体レーザの順方向電流が制御される。そ
して、変換手段の変換効率と電流増幅器の周波数特性と
が可変手段により連動して変化される。
第１図は本発明の一実施例を示す。
図中、11はレーザダイオードからなる被制御半導体レ
ーザ、12は受光素子である。13は電界効果トランジス
タ、14はバイポーラトランジスタ、15は定電圧ダイオー
ド、16はコンデンサ、17は可変抵抗、18は抵抗、19は直
流電源であり、これら13〜19は第１の電流増幅器を構成
する。この第１の電流増幅器においては電界効果トラン
ジスタ13はソースが直流電源19に接続され、ドレインが
抵抗18を介して電源Vccに接続されている。バイポーラ
トランジスタ14はベースが電界効果トランジスタ13のド
レインに接続されてコレクタが半導体レーザ11のカソー
ドに接続され、エミッタが定電圧ダイオード15及び可変
抵抗17を直列に介して接地されている。さらに、定電圧
ダイオード15及び可変抵抗17の接続点はコンデンサ16を
介して電界効果トランジスタ13のゲートに接続されてい
る。なお、バイポーラトランジスタ14の代りに電界効果
トランジスタを用いてもよい。この場合、電界効果トラ
ンジスタはドレインがバイポーラトランジスタ14のコレ
クタと同様に接続されてゲートがバイポーラトランジス
タ14のベースと同様に接続され、ソースがバイポーラト
ランジスタ14のエミッタと同様に接続される。第１の電
流増幅器と電流源20,21、抵抗22は第１の電流変換器を
構成し、この電流変換器と受光素子12は光・電気負帰還
ループを構成している。
ーザ、12は受光素子である。13は電界効果トランジス
タ、14はバイポーラトランジスタ、15は定電圧ダイオー
ド、16はコンデンサ、17は可変抵抗、18は抵抗、19は直
流電源であり、これら13〜19は第１の電流増幅器を構成
する。この第１の電流増幅器においては電界効果トラン
ジスタ13はソースが直流電源19に接続され、ドレインが
抵抗18を介して電源Vccに接続されている。バイポーラ
トランジスタ14はベースが電界効果トランジスタ13のド
レインに接続されてコレクタが半導体レーザ11のカソー
ドに接続され、エミッタが定電圧ダイオード15及び可変
抵抗17を直列に介して接地されている。さらに、定電圧
ダイオード15及び可変抵抗17の接続点はコンデンサ16を
介して電界効果トランジスタ13のゲートに接続されてい
る。なお、バイポーラトランジスタ14の代りに電界効果
トランジスタを用いてもよい。この場合、電界効果トラ
ンジスタはドレインがバイポーラトランジスタ14のコレ
クタと同様に接続されてゲートがバイポーラトランジス
タ14のベースと同様に接続され、ソースがバイポーラト
ランジスタ14のエミッタと同様に接続される。第１の電
流増幅器と電流源20,21、抵抗22は第１の電流変換器を
構成し、この電流変換器と受光素子12は光・電気負帰還
ループを構成している。
また、23は半導体レーザ11の光出力・順方向電流特性
および受光素子12と半導体レーザ11との結合係数、受光
素子12の光入力・受光信号特性に基づいて受光素子12か
らの受光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるよう
にあらかじめ設定された変換規則に従い発光レベル指令
信号を半導体レーザ11の順方向電流に変換する電流変換
器、24は抵抗である。25は半導体レーザの微分量子効率
補正回路、26,27は定数倍素子である。半導体レーザの
微分量子効率補正回路25は可変抵抗17の両端間電圧を検
出し、その検出信号に基づいて定数倍素子26,27を介し
て可変抵抗17の値および電流変換器23の変換規則を可変
するものである。
および受光素子12と半導体レーザ11との結合係数、受光
素子12の光入力・受光信号特性に基づいて受光素子12か
らの受光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるよう
にあらかじめ設定された変換規則に従い発光レベル指令
信号を半導体レーザ11の順方向電流に変換する電流変換
器、24は抵抗である。25は半導体レーザの微分量子効率
補正回路、26,27は定数倍素子である。半導体レーザの
微分量子効率補正回路25は可変抵抗17の両端間電圧を検
出し、その検出信号に基づいて定数倍素子26,27を介し
て可変抵抗17の値および電流変換器23の変換規則を可変
するものである。
発光レベル指令信号は抵抗22により第１の発光レベル
指令電流となり、電流源21に入力されてその電流値を可
変させる。一方、受光素子12が半導体レーザ11の光出力
の一部を検知し、第１の電流増幅器13〜19が上記第１の
発光レベル指令電流と，受光素子12から得られる半導体
レーザ11の光出力に比例した受光電流との差の電流が入
力されてこの差の電流を半導体レーザ11に順方向電流と
して流すことにより、第１の発光レベル指令電流と受光
電流とが等しくなるように半導体レーザ11の順方向電流
が制御される。また、発光レベル指令信号は電流変換器
23により半導体レーザ11の光出力・順方向電流特性およ
び受光素子12と半導体レーザ11との結合係数、受光素子
12の光入力・受光信号特性に基づいて受光素子12からの
受光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるようにあ
らかじめ設定された変換規則に従い第２の発光レベル指
令電流に変換されて半導体レーザ11の順方向電流とな
る。半導体レーザ11は上記光・電気負帰還ループ12〜22
の制御電流と電流変換器23により生成された電流との和
または差の電流により制御されることにより、光出力が
発光レベル指令信号に対応した値に制御される。
指令電流となり、電流源21に入力されてその電流値を可
変させる。一方、受光素子12が半導体レーザ11の光出力
の一部を検知し、第１の電流増幅器13〜19が上記第１の
発光レベル指令電流と，受光素子12から得られる半導体
レーザ11の光出力に比例した受光電流との差の電流が入
力されてこの差の電流を半導体レーザ11に順方向電流と
して流すことにより、第１の発光レベル指令電流と受光
電流とが等しくなるように半導体レーザ11の順方向電流
が制御される。また、発光レベル指令信号は電流変換器
23により半導体レーザ11の光出力・順方向電流特性およ
び受光素子12と半導体レーザ11との結合係数、受光素子
12の光入力・受光信号特性に基づいて受光素子12からの
受光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるようにあ
らかじめ設定された変換規則に従い第２の発光レベル指
令電流に変換されて半導体レーザ11の順方向電流とな
る。半導体レーザ11は上記光・電気負帰還ループ12〜22
の制御電流と電流変換器23により生成された電流との和
または差の電流により制御されることにより、光出力が
発光レベル指令信号に対応した値に制御される。
ここで、仮りに電流変換器23により設定された光量
（PSとする）がｔ（時間）＝∞における光出力（PLとす
る）に等しければ、瞬時に半導体レーザ11の光出力がPL
に等しくなる。この場合、光・電気負帰還ループ12〜22
により半導体レーザ11へ出力される制御電流は変化しな
い。しかしながら、温度変動、外乱等により半導体レー
ザ11の光出力・順方向電流特性が変動してPSが変動した
場合には、電流変換器23による過不足の電流が光・電気
負帰還ループ12〜22により出力される制御電流として半
導体レーザ11の順方向に流される。ここに、この制御電
流はバイポーラトランジスタ14のコレクタ電流（≒エミ
ッタ電流）の変動であり、このコレクタ電流がほぼ可変
抵抗17に流れるので、一定期間発光レベル指令信号を変
化させたときの可変抵抗17の両端間電圧を計測すること
によりその変動量を検出することができる。そこで、半
導体レーザ微分量子効率補正回路25が可変抵抗17の両端
間電圧を検出し、その検出信号を定数倍素子27を介して
電流変換器23に入力することにより、上記一定期間に上
記変動量の絶対値が最小となるように電流変換器23の変
換規則を制御して他の期間にはその変換規則を保持させ
る。
（PSとする）がｔ（時間）＝∞における光出力（PLとす
る）に等しければ、瞬時に半導体レーザ11の光出力がPL
に等しくなる。この場合、光・電気負帰還ループ12〜22
により半導体レーザ11へ出力される制御電流は変化しな
い。しかしながら、温度変動、外乱等により半導体レー
ザ11の光出力・順方向電流特性が変動してPSが変動した
場合には、電流変換器23による過不足の電流が光・電気
負帰還ループ12〜22により出力される制御電流として半
導体レーザ11の順方向に流される。ここに、この制御電
流はバイポーラトランジスタ14のコレクタ電流（≒エミ
ッタ電流）の変動であり、このコレクタ電流がほぼ可変
抵抗17に流れるので、一定期間発光レベル指令信号を変
化させたときの可変抵抗17の両端間電圧を計測すること
によりその変動量を検出することができる。そこで、半
導体レーザ微分量子効率補正回路25が可変抵抗17の両端
間電圧を検出し、その検出信号を定数倍素子27を介して
電流変換器23に入力することにより、上記一定期間に上
記変動量の絶対値が最小となるように電流変換器23の変
換規則を制御して他の期間にはその変換規則を保持させ
る。
さらに、半導体レーザ11の光出力・順方向電流特性の
変動は光・電気負帰還ループ12〜22の周波数特性にも影
響を及ぼす。この光・電気負帰還ループ12〜22の開ルー
プゲインＡの近似式は理論により となる。ここに、 C16:コンデンサ16の容量、 R17:可変抵抗17の抵抗値、 α：受光素子12と半導体レーザ11との結合係数、 S:受光素子12の受光放射感度、 η：半導体レーザ11の微分量子効率 である。この光・電気負帰還ループ12〜22の交叉周波数
ｆは、Ａ＝１となる周波数であるから、 である。つまり、光・電気負帰還ループ12〜22の交叉周
波数ｆ（光・電気負帰還ループ12〜22の制御速度）と半
導体レーザ11の微分量子効率ηとは比例関係となる。そ
こで、半導体レーザの微分量子効率補正回路25の出力信
号で定数倍回路26を介して可変抵抗17の値を制御するこ
とにより、光・電気負帰還ループ12〜22の制御速度の変
動を抑制することができる。なお、この実施例では可変
抵抗17の値を制御することにより光・電気負帰還ループ
12〜22の制御速度の変動を抑制しているが、コンデンサ
16の容量を半導体レーザの微分量子効率補正回路25の出
力信号で制御すれば同様に光・電気負帰還ループ12〜22
の制御速度の変動を抑制することができる。
変動は光・電気負帰還ループ12〜22の周波数特性にも影
響を及ぼす。この光・電気負帰還ループ12〜22の開ルー
プゲインＡの近似式は理論により となる。ここに、 C16:コンデンサ16の容量、 R17:可変抵抗17の抵抗値、 α：受光素子12と半導体レーザ11との結合係数、 S:受光素子12の受光放射感度、 η：半導体レーザ11の微分量子効率 である。この光・電気負帰還ループ12〜22の交叉周波数
ｆは、Ａ＝１となる周波数であるから、 である。つまり、光・電気負帰還ループ12〜22の交叉周
波数ｆ（光・電気負帰還ループ12〜22の制御速度）と半
導体レーザ11の微分量子効率ηとは比例関係となる。そ
こで、半導体レーザの微分量子効率補正回路25の出力信
号で定数倍回路26を介して可変抵抗17の値を制御するこ
とにより、光・電気負帰還ループ12〜22の制御速度の変
動を抑制することができる。なお、この実施例では可変
抵抗17の値を制御することにより光・電気負帰還ループ
12〜22の制御速度の変動を抑制しているが、コンデンサ
16の容量を半導体レーザの微分量子効率補正回路25の出
力信号で制御すれば同様に光・電気負帰還ループ12〜22
の制御速度の変動を抑制することができる。
第２図は上記電流変換器23の特性を示す。
電流変換器23に入力される発光レベル指令信号をＶ、
電流変換器23の増幅率をＢ、半導体レーザの微分量子効
率補正回路25の出力信号が定数倍素子27を介して電流変
換器23に入力された際の減衰係数をｋ、電流変換器23の
出力電流をＩとすると、定数倍素子27から電流変換器23
への入力がない場合には第２図の実線で表わされるよう
にＩ＝BVとなる。しかし、定数倍素子27から電流変換器
23への入力ｋがある場合には第２図の点線で表わされる
ようにＩ＝ｋ・BVとなる。
電流変換器23の増幅率をＢ、半導体レーザの微分量子効
率補正回路25の出力信号が定数倍素子27を介して電流変
換器23に入力された際の減衰係数をｋ、電流変換器23の
出力電流をＩとすると、定数倍素子27から電流変換器23
への入力がない場合には第２図の実線で表わされるよう
にＩ＝BVとなる。しかし、定数倍素子27から電流変換器
23への入力ｋがある場合には第２図の点線で表わされる
ようにＩ＝ｋ・BVとなる。
このように本実施例によれば半導体レーザの微分量子
効率補正回路25の出力信号が定数倍素子26を介して可変
抵抗17に入力されて光・電気負帰還ループの閉ループで
の交叉周波数が一定に補正され、かつ半導体レーザの微
分量子効率補正回路25の出力信号が定数倍素子27を介し
て電流変換器23に入力されて光・電気負帰還ループの制
御電流の絶対値が最小となるように電流変換器23の変換
特性の傾きが補正されるので、半導体レーザ11の微分量
子効率が変動しても光・電気負帰還ループの開ループで
の交叉周波数が変動しなくなって高速度，高精度および
高分解能になり、外乱等の影響に強くなる。
効率補正回路25の出力信号が定数倍素子26を介して可変
抵抗17に入力されて光・電気負帰還ループの閉ループで
の交叉周波数が一定に補正され、かつ半導体レーザの微
分量子効率補正回路25の出力信号が定数倍素子27を介し
て電流変換器23に入力されて光・電気負帰還ループの制
御電流の絶対値が最小となるように電流変換器23の変換
特性の傾きが補正されるので、半導体レーザ11の微分量
子効率が変動しても光・電気負帰還ループの開ループで
の交叉周波数が変動しなくなって高速度，高精度および
高分解能になり、外乱等の影響に強くなる。
第３図は本発明の他の実施例を示す。
11はレーザダイオードからなる被制御半導体レーザ、
12は受光素子である。13は電界効果トランジスタ、14は
バイポーラトランジスタ、15は定電圧ダイオード、16a
は可変容量、17aは抵抗、18は抵抗、19は直流電源であ
り、これら13〜19は電流増幅器を構成する。この電流増
幅器は上記実施例における第１の電流増幅器と略同様に
構成され、ただコンデンサ16の代りに可変容量16aが用
いられて可変抵抗17の代りに抵抗17aが用いられてい
る。なお、前述のようにバイポーラトランジスタ14は電
界効果トランジスタを用いてもよい。この電流増幅器と
電流源20、バイポーラトランジスタ28、可変抵抗29、抵
抗30〜32は電流変換器を構成し、この電流変換器と受光
素子12は光・電気負帰還ループを構成している。この光
・電気負帰還ループは上記実施例における光・電気負帰
還ループと同様に動作する。33,34は図示しない可変手
段からの連動信号が入力される補正回路である。
12は受光素子である。13は電界効果トランジスタ、14は
バイポーラトランジスタ、15は定電圧ダイオード、16a
は可変容量、17aは抵抗、18は抵抗、19は直流電源であ
り、これら13〜19は電流増幅器を構成する。この電流増
幅器は上記実施例における第１の電流増幅器と略同様に
構成され、ただコンデンサ16の代りに可変容量16aが用
いられて可変抵抗17の代りに抵抗17aが用いられてい
る。なお、前述のようにバイポーラトランジスタ14は電
界効果トランジスタを用いてもよい。この電流増幅器と
電流源20、バイポーラトランジスタ28、可変抵抗29、抵
抗30〜32は電流変換器を構成し、この電流変換器と受光
素子12は光・電気負帰還ループを構成している。この光
・電気負帰還ループは上記実施例における光・電気負帰
還ループと同様に動作する。33,34は図示しない可変手
段からの連動信号が入力される補正回路である。
発光レベル指令信号と半導体レーザ11の光出力の関係
を設定する初期設定においては図示しない可変手段から
の連動信号により、補正回路33が可変抵抗29の抵抗値を
変化させるのと連動して補正回路34が可変容量16aの容
量値を変化させることで、光・電気負帰還ループの交叉
周波数が一定に保持される。
を設定する初期設定においては図示しない可変手段から
の連動信号により、補正回路33が可変抵抗29の抵抗値を
変化させるのと連動して補正回路34が可変容量16aの容
量値を変化させることで、光・電気負帰還ループの交叉
周波数が一定に保持される。
ここで、光・電気負帰還ループの開ループゲインＡは
理論により となる。ここに、 C16a:可変容量16aの容量、 R17a:抵抗17aの抵抗値 である。光・電気負帰還ループの交叉周波数f0はＡ＝１
となる周波数であるから、 である。ここで、発光レベル指令信号電圧をV0としたと
き、半導体レーザ11の光出力がP0となるように初期設定
を行う。このとき、発光レベル指令電流と受光素子12の
受光電流とが等しいので、可変抵抗29の抵抗値をR1とす
ると、 V0/R1＝αSP0 となるので、 となり、この式を整理すると、 となる。すなわち、C16aR1＝const（一定）となるよう
に補正回路33,34がC16a,R1を連動して設定することによ
り、光・電気負帰還ループの制御速度が一定に保持され
る。この実施例では抵抗17aの抵抗値を一定として可変
容量16aの容量値C16aを可変したが、逆に可変容量16aの
容量値C16aを定数として抵抗17aの抵抗値を補正回路34
で可変するようにしても同様である。ここで、補正回路
33,34は（１）式を満たすように設定されている。ま
た、この実施例では発光レベル指令信号を発光レベル指
令電流に変換する変換手段として可変抵抗29を用いた
が、変換手段の変換効率を変化させることができれば他
の手段を用いてもよい。
理論により となる。ここに、 C16a:可変容量16aの容量、 R17a:抵抗17aの抵抗値 である。光・電気負帰還ループの交叉周波数f0はＡ＝１
となる周波数であるから、 である。ここで、発光レベル指令信号電圧をV0としたと
き、半導体レーザ11の光出力がP0となるように初期設定
を行う。このとき、発光レベル指令電流と受光素子12の
受光電流とが等しいので、可変抵抗29の抵抗値をR1とす
ると、 V0/R1＝αSP0 となるので、 となり、この式を整理すると、 となる。すなわち、C16aR1＝const（一定）となるよう
に補正回路33,34がC16a,R1を連動して設定することによ
り、光・電気負帰還ループの制御速度が一定に保持され
る。この実施例では抵抗17aの抵抗値を一定として可変
容量16aの容量値C16aを可変したが、逆に可変容量16aの
容量値C16aを定数として抵抗17aの抵抗値を補正回路34
で可変するようにしても同様である。ここで、補正回路
33,34は（１）式を満たすように設定されている。ま
た、この実施例では発光レベル指令信号を発光レベル指
令電流に変換する変換手段として可変抵抗29を用いた
が、変換手段の変換効率を変化させることができれば他
の手段を用いてもよい。
この実施例によれば補正回路33,34でC16a,R1を連動し
て可変設定することにより上記変換手段の変換効率と上
記電流増幅器の周波数特性とを連動して変化させるの
で、当該半導体レーザ制御装置の入力に対する半導体レ
ーザの光出力の関係を定めれば自動的に光・電気負帰還
ループの制御速度を調整することになり、半導体レーザ
11,受光素子12のバラツキに対しても簡単に調整できて
調整コストを大幅に低減でき、高速，高精度及び高分解
能にできて外乱等の影響に強くなる。
て可変設定することにより上記変換手段の変換効率と上
記電流増幅器の周波数特性とを連動して変化させるの
で、当該半導体レーザ制御装置の入力に対する半導体レ
ーザの光出力の関係を定めれば自動的に光・電気負帰還
ループの制御速度を調整することになり、半導体レーザ
11,受光素子12のバラツキに対しても簡単に調整できて
調整コストを大幅に低減でき、高速，高精度及び高分解
能にできて外乱等の影響に強くなる。
以上のように請求項１の発明によれば被駆動半導体レ
ーザの光出力を受光部により検知してこの受光部から得
られる前記半導体レーザの光出力に比例した受光信号と
発光レベル指令信号とが等しくなるように前記半導体レ
ーザの順方向電流を制御する光・電気負帰還ループと、
前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性および前記
受光部と前記半導体レーザとの結合係数、前記受光部の
光入力・受光信号特性に基づいて前記受光信号と前記発
光レベル指令信号とが等しくなるようにあらかじめ設定
された変換規則に従い前記発光レベル指令信号を前記半
導体レーザの順方向電流に変換する変換手段と、前記光
・電気負帰還ループの制御電流を検出する検出手段と、
この検出手段からの検出信号により前記光・電気負帰還
ループの制御電流の絶対値が最小となるように前記変換
手段の変換特性の傾きを補正する第１の補正手段と、前
記検出手段からの検出信号により前記光・電気負帰還ル
ープの開ループでの交叉周波数を一定に補正する第２の
補正手段とを有し、前記光・電気負帰還ループの制御電
流と前記変換手段により生成された電流との和または差
の電流によって前記半導体レーザを制御するので、直流
を含む広い帯域の半導体レーザ光出力レベル制御を行う
ことができ、高速，高精度及び高分解能で外乱等の影響
に強くなる。
ーザの光出力を受光部により検知してこの受光部から得
られる前記半導体レーザの光出力に比例した受光信号と
発光レベル指令信号とが等しくなるように前記半導体レ
ーザの順方向電流を制御する光・電気負帰還ループと、
前記半導体レーザの光出力・順方向電流特性および前記
受光部と前記半導体レーザとの結合係数、前記受光部の
光入力・受光信号特性に基づいて前記受光信号と前記発
光レベル指令信号とが等しくなるようにあらかじめ設定
された変換規則に従い前記発光レベル指令信号を前記半
導体レーザの順方向電流に変換する変換手段と、前記光
・電気負帰還ループの制御電流を検出する検出手段と、
この検出手段からの検出信号により前記光・電気負帰還
ループの制御電流の絶対値が最小となるように前記変換
手段の変換特性の傾きを補正する第１の補正手段と、前
記検出手段からの検出信号により前記光・電気負帰還ル
ープの開ループでの交叉周波数を一定に補正する第２の
補正手段とを有し、前記光・電気負帰還ループの制御電
流と前記変換手段により生成された電流との和または差
の電流によって前記半導体レーザを制御するので、直流
を含む広い帯域の半導体レーザ光出力レベル制御を行う
ことができ、高速，高精度及び高分解能で外乱等の影響
に強くなる。
また、請求項２の発明によれば被駆動半導体レーザの
光出力を検知する受光部と、発光レベル指令信号を発光
レベル指令電流に変換し発光効率を可変できる変換手段
と、この変換手段からの発光レベル指令電流と前記受光
部から得られる受光信号との差の電流がゲートに入力さ
れる第１の電界効果トランジスタと第２の電界効果トラ
ンジスタあるいはトランジスタとを有し前記第１の電界
効果トランジスタのドレインが前記第２の電界効果トラ
ンジスタのゲートあるいは前記トランジスタのベースに
接続されて前記第２の電界効果トランジスタのドレイン
あるいは前記トランジスタのコレクタより出力信号を出
力し前記第２の電界効果トランジスタのソースあるいは
前記トランジスタのエミッタが前記第１の電界効果トラ
ンジスタのゲートに抵抗を介して接続された電流変換器
とを有し、この電流変換器の出力信号により前記半導体
レーザの順方向電流を制御する半導体レーザ制御装置に
おいて、前記変換手段の変換効率と前記電流増幅器の周
波数特性とを連動して変化させる可変手段を備えたの
で、当該半導体レーザ制御装置の入力に対する半導体レ
ーザの光出力の関係を定めれば自動的に光・電気負帰還
ループの制御速度を調整することができ、半導体レーザ
や受光部のバラツキに対しても簡単に調整できて調整コ
ストを大幅に低減でき、かつ、直流を含む広い帯域の半
導体レーザ光出力レベル制御を行うことができ、高速，
高精度及び高分解能で外乱等の影響に強くなる。
光出力を検知する受光部と、発光レベル指令信号を発光
レベル指令電流に変換し発光効率を可変できる変換手段
と、この変換手段からの発光レベル指令電流と前記受光
部から得られる受光信号との差の電流がゲートに入力さ
れる第１の電界効果トランジスタと第２の電界効果トラ
ンジスタあるいはトランジスタとを有し前記第１の電界
効果トランジスタのドレインが前記第２の電界効果トラ
ンジスタのゲートあるいは前記トランジスタのベースに
接続されて前記第２の電界効果トランジスタのドレイン
あるいは前記トランジスタのコレクタより出力信号を出
力し前記第２の電界効果トランジスタのソースあるいは
前記トランジスタのエミッタが前記第１の電界効果トラ
ンジスタのゲートに抵抗を介して接続された電流変換器
とを有し、この電流変換器の出力信号により前記半導体
レーザの順方向電流を制御する半導体レーザ制御装置に
おいて、前記変換手段の変換効率と前記電流増幅器の周
波数特性とを連動して変化させる可変手段を備えたの
で、当該半導体レーザ制御装置の入力に対する半導体レ
ーザの光出力の関係を定めれば自動的に光・電気負帰還
ループの制御速度を調整することができ、半導体レーザ
や受光部のバラツキに対しても簡単に調整できて調整コ
ストを大幅に低減でき、かつ、直流を含む広い帯域の半
導体レーザ光出力レベル制御を行うことができ、高速，
高精度及び高分解能で外乱等の影響に強くなる。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は同実
施例の電流変換器の特性を示す特性図、第３図は本発明
の他の実施例を示す回路図である。 11……半導体レーザ、12〜22,28〜32……光・電気負帰
還ループ、23……電流変換器、25……半導体レーザの微
分量子効率補正回路、13……電界効果トランジスタ、14
……バイポーラトランジスタ、16……コンデンサ、16a
……可変容量、33,34……補正回路。
施例の電流変換器の特性を示す特性図、第３図は本発明
の他の実施例を示す回路図である。 11……半導体レーザ、12〜22,28〜32……光・電気負帰
還ループ、23……電流変換器、25……半導体レーザの微
分量子効率補正回路、13……電界効果トランジスタ、14
……バイポーラトランジスタ、16……コンデンサ、16a
……可変容量、33,34……補正回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (2)
- 【請求項１】被駆動半導体レーザの光出力を受光部によ
り検知してこの受光部から得られる前記半導体レーザの
光出力に比例した受光信号と発光レベル指令信号とが等
しくなるように前記半導体レーザの順方向電流を制御す
る光・電気負帰還ループと、前記半導体レーザの光出力
・順方向電流特性および前記受光部と前記半導体レーザ
との結合係数、前記受光部の光入力・受光信号特性に基
づいて前記受光信号と前記発光レベル指令信号とが等し
くなるようにあらかじめ設定された変換規則に従い前記
発光レベル指令信号を前記半導体レーザの順方向電流に
変換する変換手段と、前記光・電気負帰還ループの制御
電流を検出する検出手段と、この検出手段からの検出信
号により前記光・電気負帰還ループの制御電流の絶対値
が最小となるように前記変換手段の変換特性の傾きを補
正する第１の補正手段と、前記検出手段からの検出信号
により前記光・電気負帰還ループの開ループでの交叉周
波数を一定に補正する第２の補正手段とを有し、前記光
・電気負帰還ループの制御電流と前記変換手段により生
成された電流との和または差の電流によって前記半導体
レーザを制御することを特徴とする半導体レーザ制御装
置。 - 【請求項２】被駆動半導体レーザの光出力を検知する受
光部と、発光レベル指令信号を発光レベル指令電流に変
換し発光効率を可変できる変換手段と、この変換手段か
らの発光レベル指令電流と前記受光部から得られる受光
信号との差の電流がゲートに入力される第１の電界効果
トランジスタと第２の電界効果トランジスタあるいはト
ランジスタとを有し前記第１の電界効果トランジスタの
ドレインが前記第２の電界効果トランジスタのゲートあ
るいは前記トランジスタのベースに接続されて前記第２
の電界効果トランジスタのドレインあるいは前記トラン
ジスタのコレクタより出力信号を出力し前記第２の電界
効果トランジスタのソースあるいは前記トランジスタの
エミッタが前記第１の電界効果トランジスタのゲートに
容量を介して接続された電流変換器とを有し、この電流
変換器の出力信号により前記半導体レーザの順方向電流
を制御する半導体レーザ制御装置において、前記変換手
段の変換効率と前記電流増幅器の周波数特性とを連動し
て変化させる可変手段を備えたことを特徴とする半導体
レーザ制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2069188A JP3061832B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | 半導体レーザ制御装置 |
| US07/663,158 US5138623A (en) | 1990-03-06 | 1991-03-01 | Semiconductor laser control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2069188A JP3061832B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | 半導体レーザ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03270086A JPH03270086A (ja) | 1991-12-02 |
| JP3061832B2 true JP3061832B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=13395505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2069188A Expired - Fee Related JP3061832B2 (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-19 | 半導体レーザ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3061832B2 (ja) |
-
1990
- 1990-03-19 JP JP2069188A patent/JP3061832B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH03270086A (ja) | 1991-12-02 |
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