JPH05315687A - 半導体レーザの出射光制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体レーザ１に高周波電流を重畳すること
によりレーザノイズを低減する装置において、半導体レ
ーザ１の消費電力の低減化、ディスクによる不要輻射レ
ベルの低下、及び高周波電流のレベルの無調整化を図
る。 【構成】 受光素子６、変換器７によって半導体レーザ
１が出射する出射光のレベルに応じた第１の制御信号が
生成され、第１の制御信号に含まれる交流成分がコンデ
ンサ９にて抽出される。この交流成分には、レーザノイ
ズによる変動が含まれている。コンデンサ９で抽出され
た交流成分の振幅が検波回路１０で検波され、振幅に応
じた第２の制御信号が高周波電流源３に帰還される。高
周波電流源３は、第２の制御信号に応じて振幅が制御さ
れる。従って、受光素子６で受光され、変換器７で変換
された第１の制御信号に含まれる交流成分が一定となる
ように高周波電流源３が制御されるので、レーザノイズ
の発生が良好な条件にて抑圧される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオディスクプレー
ヤやコンパクトディスクプレーヤ等の光学式情報読取装
置等において、レーザビームのパワーを制御する半導体
レーザの出射光制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビデオディスクやコンパクトディスク等
の光学式ディスクは、ディスク上にピットが形成されて
おり、このピット上にレーザビームを照射すると、その
反射光はピットの有無による光学的な変調を受ける。従
来の光学式プレーヤは、変調を受けたレーザビームを電
気信号に変換し、さらにこれを矩形波に変換した後、復
調段に供給して、ディスクに記録された情報を再生す
る。

【０００３】ところで、従来の光学式プレーヤにおける
レーザビームの光源は、半導体レーザが用いられること
が多い。この半導体レーザのレーザパワーは、温度依存
性を有しており、外部温度が高くなるとレーザパワーが
減少することが知られている。このように外部温度によ
ってレーザパワーが変動すると、ディスクから読取られ
る読取信号のＳ／Ｎが劣化する。このため、比較的低い
周波数帯域のレーザパワーの変動を抑圧するために、半
導体レーザの出射光を受光素子でモニタし、モニタされ
たレーザパワーが一定になるようにするサーボ（ＡＰＣ
サーボ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒ
ｏｌサーボ）が用いられる。

【０００４】また半導体レーザは、単独の直流電流にて
駆動される場合、いわゆるシングルモードにて発振する
が、ディスクからの反射光が半導体レーザに戻ると、こ
の戻り光成分により、レーザパワーが変動することが知
られている。これは半導体レーザを構成する半導体結晶
の２つのへき開面で作られる光学的共振器のほかに、半
導体レーザのディスクの側面と、ディスク面とで作られ
る第２の光学的な共振器が構成されるためであり、ディ
スクの面振れ等によりディスクと半導体レーザとの距離
が変動すると、高周波のレーザノイズが観測される。

【０００５】このような高周波のレーザノイズの発生を
低減するために、半導体レーザを駆動する駆動電流に高
周波電流を重畳することが知られており、かかる装置の
概要は特公昭５９−９０８５号公報にも記載されてい
る。

【０００６】図４は、かかるＡＰＣサーボと、高周波電
流の重畳によるレーザノイズの抑圧装置を併用した従来
の半導体レーザの出射光制御装置の一例の構成を示すブ
ロック図である。図において、半導体レーザ１には、バ
イアス電流を供給する電流源２と、高周波電流を直流カ
ット用コンデンサ４を介して供給する高周波電流源３と
が接続されており、またバイアス電流値を定める電源５
が電流源２に接続されている。さらにＡＰＣサーボのた
め、半導体レーザ１から出射されるレーザビームを受光
する受光素子６、及び受光素子６で光電変換された電流
値を電圧に変換する変換器（Ｉ−Ｖ）７が設けられてお
り、変換器７の出力はＡＰＣ回路８に供給される。ＡＰ
Ｃ回路８は変換器７の出力の直流レベルを検出し、この
直流レベルが一定になるように電流源２から供給される
バイアス電流値を制御する。

【０００７】図５は、他の従来の出射光制御装置の一例
の構成を示すブロック図であり、図４の従来例とは異な
り、ＡＰＣ回路８の出力は高周波電流源３に接続され、
高周波電流源３の出力の振幅を制御するように構成され
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザの
出射光制御装置は、受光素子６でモニタされる出射光の
出力レベルを電流源２の電流値、又は高周波電流源３の
振幅を制御することによって一定にするようにしてい
る。従って、半導体レーザ１の平均的なレーザパワーの
変動を抑圧することは可能である。しかしながら、１９
８５年１０月発行の「光学」第１４巻第５号の第５３頁
乃至第６０頁に掲載された「高周波電流重畳法による半
導体レーザー搭載ビデオディスクプレーヤのレーザノイ
ズ低減化」と題される記事によれば、高周波電流源３の
振幅がレーザノイズに対する依存性を有していることが
知られているが、例えば図５の従来例にしても、ＡＰＣ
回路８で検出されるのは受光素子６で受光される半導体
レーザ１のレーザパワーの平均値にすぎず、直接レーザ
ノイズに応じて高周波電流源３の振幅を制御しているわ
けではない。そこでＡＰＣ回路８を広帯域化して、交流
成分を帰還するＡＰＣサーボを形成することも考えられ
るが、ノイズによる誤動作が免れない。

【０００９】また、平成２年５月発行の「レーザー研
究」第１８巻第５号の第３４８頁乃至第３５４頁に掲載
された「負帰還法による光ディスクシステムのレーザー
ノイズ低減」と題される記事によれば、受光素子６で検
出されるレーザパワーの変動の交流成分のみを電流源２
に帰還する方法も考えられているが、ループ全体の高速
化や、高Ｓ／Ｎ化、小型化が必要であり、実用的ではな
い。

【００１０】従って、従来の高周波電流源３が発生する
高周波電流は、光学系や半導体レーザ１、温度特性等の
違いに耐え得るべく、比較的大きな振幅になるように調
整されており、不要な電力消費や、半導体レーザ１に対
する負担、不要輻射の増大を招くことになる。

【００１１】また、ディスクとして高い反射率を有する
アルミディスクと、反射率の低い光磁気ディスクの両方
の記録再生を可能にする記録再生装置に関する規格が提
案されているが、アルミディスクで十分効果を持つ高周
波電流を半導体レーザ１に供給するようにすると、光磁
気ディスクに対してはオーバースペックとなり、上述の
不要電力消費、不要輻射の上昇、半導体レーザ１の負担
の上昇に伴う寿命の短縮等の問題は一層顕著なものとな
る。

【００１２】本発明は、半導体レーザ１に高周波電流を
重畳することによりレーザノイズを低減する装置におい
て、半導体レーザ１の消費電力の低減化、ディスクによ
る不要輻射レベルの低下、及び高周波電流のレベルの無
調整化を図ることのできる半導体レーザの出射光制御装
置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザの
出射光制御装置は、半導体レーザ１に高周波電流を重畳
してレーザノイズを低減する装置であって、半導体レー
ザ１の出射光量に応じた第１の制御信号を生成する第１
の信号生成手段としての受光素子６、変換器７と、第１
の制御信号の交流成分の振幅に応じた第２の制御信号を
生成する第２の制御信号生成手段としてのコンデンサ
９、検波回路１０と、検波回路１０の出力である第２の
制御信号に応じて振幅が制御される高周波電流を発生す
る高周波電流発生手段としての高周波電流源３とを備え
たことを特徴とする。

【００１４】

【作用】上記構成の半導体レーザの出射光制御装置にお
いては、受光素子６、変換器７によって半導体レーザ１
が出射する出射光のレベルに応じた第１の制御信号が生
成され、第１の制御信号に含まれる交流成分がコンデン
サ９にて抽出される。この交流成分にはレーザノイズに
よる変動が含まれている。コンデンサ９で抽出された交
流成分の振幅が検波回路１０で検波され、振幅に応じた
第２の制御信号が高周波電流源３に帰還される。高周波
電流源３は第２の制御信号に応じて振幅が制御される。

【００１５】従って、受光素子６で受光され、変換器７
で変換された第１の制御信号に含まれる交流成分が一定
となるように高周波電流源３が制御されるので、レーザ
ノイズの発生が良好な条件にて抑圧される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお、従来の場合と同様の部分には同一の符号を
付与し、その説明は適宜省略する。図１は、本発明の半
導体レーザの出射光制御装置の一実施例の構成を示すブ
ロック図である。図において、第１の信号生成手段とし
ての受光素子６、及び変換器７の出力は、第１の制御信
号としてＡＰＣ回路８に供給される他、直流カット用の
コンデンサ９にも供給されており、変換器７の出力であ
る第１の制御信号に含まれる交流成分がコンデンサ９に
より抽出される。コンデンサ９により抽出された交流成
分の信号の振幅が検波回路１０で検波されて、第２の制
御信号として高周波電流源３（高周波電流発生手段）に
帰還されている。一方、ＡＰＣ回路８の出力は図４の従
来例と同様に、電流源２に帰還されている。

【００１７】以上の構成による動作について説明する。
半導体レーザ１のレーザパワーの平均的な変動は、ＡＰ
Ｃ回路８によって電流源２を制御することにより、従来
の場合と同様に抑圧される。本実施例においてはさらに
変換器７の出力である第１の制御信号の比較的高い周波
数変動成分（交流成分）の振幅が検波回路１０で検出さ
れる。検波回路１０で検出される交流成分の振幅は、レ
ーザノイズによって変動を受けているので、この振幅が
一定になるように高周波電流源の振幅を制御することに
よって、レーザノイズの影響が低減される。

【００１８】図３は、半導体レーザ１に供給されるバイ
アス電流とレーザパワーとの関係を示すグラフであり、
グラフ（イ）は、半導体レーザ１の電流−パワーの特性
図、グラフ（ロ）は高周波電流源３の発生する高周波電
流の波形、グラフ（ハ）はグラフ（ロ）の高周波電流を
供給した場合の半導体レーザ１の出射光の特性をそれぞ
れ表している。

【００１９】グラフ（イ）において、横軸はバイアス電
流の強度を、縦軸はレーザパワーを示しており、閾値電
流Ａを供給すると、それより大きい電流に対してレーザ
パワーは傾きＢで略リニアに増加する。そこで、閾値電
流Ａよりもわずかに低い電流値Ｆの電流を電流源２から
半導体レーザ１に供給し、高周波電流源３からは、その
振幅が（Ａ−Ｆ）の２倍よりも大きい高周波電流を半導
体レーザ１に供給すると、半導体レーザ１にはグラフ
（ロ）に示すような時間的に振幅の変化する電流が供給
される。なお、グラフ（ロ）は横軸に電流、縦軸に時間
を示している。

【００２０】グラフ（ロ）に見られるバイアス電流を半
導体レーザ１に供給すると、半導体レーザ１は閾値電流
Ａよりも低い電流が供給される期間にてレーザパワーが
０になり、閾値電流Ａを越える電流が供給される期間に
て所定のレーザパワーが出力され、そのピークのパワー
Ｄは高周波電流源３が発生する高周波電流の振幅に依存
する。このレーザパワーの時間的変化を示したのがグラ
フ（ハ）であり、グラフ（ハ）においては横軸に時間、
縦軸にレーザパワーを示している。尚、グラフ（ハ）に
おいて、平均レーザパワーがＣで示されている。

【００２１】図１の実施例においては、平均レーザパワ
ーＣが一定となるように、ＡＰＣ回路１０にて電流源２
の電流値（グラフ（ロ）のＦ）が制御され、ピークパワ
ーＤが一定となるように検波回路１０にて高周波電流源
２が発生する高周波電流の振幅（グラフ（ロ）のＥ）が
制御される。

【００２２】図４、図５の従来の装置においては、グラ
フ（ロ）のＥ又はＦのいずれか一方のみが制御される構
成であったのに比較して、本実施例においては、レーザ
パワーの比較的緩やかな変動はＡＰＣ回路１０による電
流源２の電流レベル（Ｆ）制御によって行なわれ、レー
ザノイズを伴う高い周波数変動は検波回路１０による高
周波電流源３の振幅（Ｅ）制御によって行なわれるの
で、レーザパワーの変動が低域から高域にかけて抑圧さ
れる。

【００２３】図２は、本発明の半導体レーザの出射光制
御装置の他の実施例の構成を示すブロック図であり、図
１の実施例と異なる点は、ＡＰＣ回路８の出力が高周波
電流源３の振幅を制御する制御信号として、加算器１１
により、検波回路１０の出力に加算されている点であ
る。すなわち、半導体レーザ１の平均的レーザパワー
（図３のグラフ（ハ）のＣ）は、電流源２の発生する電
流の電流値だけでなく、高周波電流源３の発生する高周
波電流の振幅にも依存するので、図２の実施例のように
平均的なレーザパワーの変動を抑圧するために、電流源
２及び高周波電流源３をＡＰＣ回路８の出力によって共
に制御するようにしてもよいのである。

【００２４】なお、図３のグラフ（ハ）においては、出
射光そのものの波形が周期的に変動するが、高周波電流
の周波数を、ディスクから読取られるキャリア周波数よ
りも十分に高い周波数とすれば、読取り能力にはほとん
ど影響を与えない。例えばビデオディスクの場合、読取
りＲＦ信号の最高周波数は約１０ＭＨｚであるので、高
周波電流の周波数は例えば５０ＭＨｚ程度とすればよ
い。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明の半導体レーザの出
射光制御装置によれば、半導体レーザの出射光のパワー
に応じた第１の制御信号に含まれる交流成分を検出して
その振幅に応じた第２の制御信号を発生する手段を設
け、半導体レーザに供給される高周波電流の振幅を第２
の制御信号により制御する様にしたので、レーザノイズ
によるレーザパワーの比較的高い周波数変動を抑圧でき
る。

【００２６】換言すれば高周波電流の振幅を不必要に高
めることなくレーザノイズを低減させることができるの
で、不要な消費電力を必要とせず、半導体レーザに対す
る負荷を低減できることから、半導体レーザの寿命を延
ばすことができると共に、ディスクからの不要輻射レベ
ルをも下げることができる。

【００２７】さらには高周波電流の振幅の初期調整の無
調整化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体レーザの出射光制御装置の一実
施例の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の半導体レーザの出射光制御装置の他の
実施例の構成を示すブロック図である。

【図３】半導体レーザとバイアス電流、及びレーザパワ
ーとの関係を示すグラフである。

【図４】従来の半導体レーザの出射光制御装置の一例の
構成を示すブロック図である。

【図５】従来の半導体レーザの出射光制御装置の他の例
の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２ 電流源 ３ 高周波電流源（高周波電流発生手段） ４ コンデンサ ５ 電源 ６ 受光素子 ７ 変換器（第１の信号生成手段） ８ ＡＰＣ回路 ９ コンデンサ １０ 検波回路（第２の信号生成手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザに高周波電流を重畳してレ
   ーザノイズを低減する装置であって、 前記半導体レーザの出射光量に応じた第１の制御信号を
   生成する第１の信号生成手段と、 前記第１の制御信号の交流成分の振幅に応じた第２の制
   御信号を生成する第２の信号生成手段と、 前記第２の制御信号に応じて振幅が制御される高周波電
   流を発生する高周波電流発生手段とを備えたことを特徴
   とする半導体レーザの出射光制御装置。