JPH07202301A - 電流駆動型電圧検知レーザ・ダイオード・ドライバ - Google Patents

電流駆動型電圧検知レーザ・ダイオード・ドライバ

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JPH07202301A
JPH07202301A JP6314694A JP31469494A JPH07202301A JP H07202301 A JPH07202301 A JP H07202301A JP 6314694 A JP6314694 A JP 6314694A JP 31469494 A JP31469494 A JP 31469494A JP H07202301 A JPH07202301 A JP H07202301A
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laser
voltage
output
summing amplifier
power
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ケイ ガーメイ ガーメイ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電圧と出力パワーが温度に追従し、高いデー
タ・レートを有するレーザの光出力パワー調整回路を達
成する。 【構成】 レーザ・ダイオード10の出力光は光検出器17
で検知され、増幅器16および15で増幅された後、サンプ
ル・ホールド・デバイス14に与えられる。サンプル・ホ
ールド・デバイス14の出力は、総和器13に与えられる。
総和器13には、レーザに設定されるべき予め定められた
レベル（出射量）も与えられている。総和器13はこの２
つの入力から、各走査ごとに１回、補正値を総和器12に
与える。レーザ・ダイオード10の両端電圧は、電圧電流
変換器18によってサンプルされ、総和器12に与えられ
る。総和器12では、総和器13の出力値に変換器18の出力
値を加える。この結果値が、電流ジェネレータ11の駆動
電流となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】この発明は、レーザ・ダイオードの順方向
電圧を調整する光レベル検出器と、レーザを駆動する電
圧電流変換器とを含む内部ループを組み込んだレーザ・
ダイオードを駆動するための温度追従回路に関する。
【０００２】
【発明の背景】レーザ・ダイオードは、一般に、活性走
査領域外でその補正動作レベルに設定されるが、活性走
査中に、レーザの温度が瞬間的な衝撃係数（デューティ
・サイクル）に依存して変化する。例えば、“ＯＮ”ま
たは“ＯＦＦ”のピクセルの長い列が続いた後、ダイオ
ードの温度の瞬間的な上昇または下降が起こり、出力光
の強度（パワー）が変化する。
【０００３】レーザが電圧源によって駆動されている場
合に、レーザは、ある範囲に自己補正を行う。すなわ
ち、レーザの温度が変化すると、これに伴い、順方向の
電圧降下だけでなく、出力パワーも変化する。レーザ・
ダイオードにおいて、これらの２つのパラメータはよく
追従する。一方、電圧源に伴う問題として、電圧源は、
レーザの容量素子に敏感であり、高いデータ・レートの
システムのドライバには採用できないことが挙げられ
る。
【０００４】電流ドライバは、高いデータ・レートを可
能にするドライバとして選択することができる。しか
し、電流駆動とレーザの出力パワーは、電圧駆動ほど、
パワーへの追従性がない。温度に追従する電圧とパワー
の本来有する利点を維持しつつ電流駆動の高いビット・
レートを組み込んだ最適設計が必要とされている。
【０００５】
【発明の概要】この発明による回路は、レーザのパワー
出力を検知し、電圧源を駆動するためにこれを使用す
る。一方、電圧電流変換器が、電圧源とレーザとの間に
配置される。この結果、この回路は、上述した従来技術
における両方の回路の利点を有する。すなわち、レーザ
は、電流源によって駆動されるが、ループが電圧を調整
し、これにより、両回路の最良の特徴が達成される。
【０００６】
【実施例】ここに示す回路は、高速広帯域を達成するレ
ーザの電流ドライバを使用し、ダイオードの出力パワー
の測定するため、ダイオードの両端の電圧降下を用い
る。この結果、優れた光レベル制御および温度補償を保
有しつつ、高速広帯域の動作を有する自動パワー制御回
路が達成される。
【０００７】図２(A) は、３つの温度における出力パワ
ーと電流との関係を示している。一定電流の下で温度が
変化すると、出力パワーに大きな変化が起こることが分
かる。図２(B) は、電圧と電流との関係を示している。
図２(C) は、図２(A) および図２(B) からパワーと電圧
との関係を表すデータを求め、プロットしたものであ
る。図２(C) における一定電圧に対するパワーの変化
は、図２(A) における一定電流に対するパワー変化より
小さいことが分かる。
【０００８】図２(C) における高い値に設定されたしき
い値電圧および出力パワーの相対的に低い温度依存性
は、電圧駆動回路が理想的であることを示している。一
方、電圧ドライバには、速度面での制約があり、これ
が、特に高速の応用分野において、電圧ドライバを電流
ドライバよりも魅力のないものにしている。
【０００９】この発明は、電流ドライバを用い、高速性
能を達成するものであるが、パワー出力レベルを制御す
るキー・パラメータとして電圧を用いるものである。こ
れにより、優れたパワー・レベル制御が得られ、温度変
化に対する依存性が最小にされる。
【００１０】所望のパワーが予め定められたレベルに設
定され、パワー出力がモニタされる。この予め定められ
たレベルと実際のパワーとの相違が、光検出器により検
出され、電圧を制御するためにフィードバックされる。
この電圧は、電流を制御するために使用され、これによ
りパワーが所望のレベルと一致するようにされる。サン
プル・レートが一回の走査（スキャン）あたり一回にな
るように、光検出器は、走査開始前に活性領域外にあ
る。残る問題は、ＯＮまたはＯＦＦの長いビット列が走
査において起こった場合に、これにより生じる温度変化
をどうように補償するかである。
【００１１】図１は、回路構成を示すブロック図であ
る。外部ループは、走査ラインごとに一度、パワー・レ
ベルを調整するものである。この外部ループには、レー
ザ・ダイオード10が含まれる。このレーザ・ダイオード
の出力は、破線で示されている。この出力は、光検出器
17によって検出され、増幅器16によって増幅される。増
幅器16の出力のＤＣレベルには、増幅器15によってオフ
セットが与えられる。この結果の値は、サンプル・ホー
ルド・デバイス14に与えられる。サンプル・ホールド・
デバイス14の出力は、総和器13の一つの入力として与え
られる。総和器13のもう一方の入力には、レーザに設定
されるべき予め定められたレベルが与えられる。総和器
13の出力は、後述するように、内部ループに与えられる
最終的な補正電圧となる。この補正は、各走査ごとに１
回行われる。
【００１２】１回の走査ごとに１度、走査前または走査
開始時に、レーザのパワーを補正する場合の問題とし
て、ＯＮピクセルの長い列が走査中に続くと、これによ
りレーザの温度が上昇する問題がある。最悪の場合に、
レーザはダメージを受ける。このため、先の調整から時
間の経過とともに、レーザのパワーをしだいに低くする
ように設計されているものがある。
【００１３】この回路の内部ループは、レーザを走査中
に調整するように設計されている。レーザ10の両端電圧
は、電圧電流変換器18によってサンプルされる。電圧電
流変換器18の出力は、第２の総和器12に与えられる。第
２の総和器12では、この補正電流が、第１の総和器13の
出力である外部ループによって生成された電流に加えら
れる。両補正電流の合計値は、レーザ10を駆動する電流
ジェネレータ11に適用される。したがって、内部ループ
は、光出力（外部ループ）の調整間でのレーザ出力のド
リフトを最小にする。
【００１４】一実施例の概略図およびそのタイムチャー
トが、図３および図４にそれぞれ示されている。図３
は、内部ループおよび外部ループからなる完全な回路を
示している。
【００１５】外部ループは、２つの機能を有する。第１
は、レーザ・ダイオードの電圧を出力レーザに向けて調
整することである。これは、走査検出器を使用して、レ
ーザ・パワーをサンプルすることにより達成される。こ
の検出器は、全ての走査ラインで全開のパワー・レベル
にさらされる。検出器がこの光レベルにさらされるの
で、サンプル・ホールド回路は、対応する順方向のレー
ザ電圧をサンプルする。サンプルされた電圧レベルは、
走査ライン間で内部ループの基準として使用される。多
重ビーム光源に対しても、２つのビーム強度レベルを独
立かつ個別にサンプルするために多重時間領域が必要と
されることを除き、同じコンセプトが利用される。
【００１６】第２は、出射量信号によって要求される光
強度レベルを調整し、変化させることである。典型的に
は、システム・パワーの要求は、アナログの出射量レベ
ル信号によって表される。システムに提供される出射量
レベルに基づいて、ドライバは、パワー出力が要求され
る出射量レベルと一致するように、電流駆動レベルを調
整する。
【００１７】内部ループは、１つの機能を有する。これ
は、レーザ電圧をその基準として使用し、レーザの順方
向電圧降下をそのレベルに調整する。この内部ループ
を、他の方法で実現することもできる。この回路の本質
は、レーザの順方向電圧降下をモニタし、ダイオードの
電圧降下を一定にするために、ドライバの電流レベルを
調整することである。
【００１８】図４は、イベントの系列を示すタイムチャ
ートである。この図には示されていないが、レーザのＯ
ＦＦ電流が、出射量制御機構または任意の他の調整手段
によって決定される。この出射量制御機構は、コントラ
ストを大きく失うことなく、ＲＯＳが耐えることができ
るＯＦＦパワー・レベルを決定する。走査検出器が、レ
ーザのＯＦＦパワー・レベルをサンプルするので、レー
ザ電圧のサンプルは、走査ライン内（走査検出器のサン
プルとサンプルとの間）において、所望のＯＦＦレベル
電圧の基準として採用され、保持される。ＯＦＦレベル
基準電圧が確立された後は、ＯＮレベルが出射量信号に
よって提供される。これと同じ処理は、全開のＯＮレベ
ルに対するダイオード両端の等しい電圧レベルを捕える
ために実行される。
【００１９】これらの２つの点が決定された後に、レー
ザのパワー・レベルは、レーザの電圧降下を調整すると
いう間接的な方法によって調整される。ダイオードの順
方向電圧降下における、対応する設定ポイントからのエ
ラー（ずれ）は、ダイオードの駆動電流を増加または減
少させることによって補償される。パワーおよび電圧降
下が、レーザ・ダイオードの現象に追従するので、これ
により、パワー出力の優れた調整と温度補償が達成され
る。
【００２０】図４には、走査検出器が露光されている期
間、および外部ループで使用されるレーザのサンプル・
タイミングが示されている。全てＯＮの６ピクセルから
なる連続ビデオ・データ、全てＯＦＦの６ピクセルから
なる連続ビデオ・データ、および全てＯＮの６ピクセル
からなる連続ビデオ・データが示されている。内部ルー
プは、電圧検出器に、これらのＯＮおよびＯＦＦの期間
中のレーザ・パワーを検出させる。
【００２１】図３は、回路の詳細なブロック図である。
レーザ10は、外部ループによって制御される。外部ルー
プは、光検出器17、この光検出器17の出力信号を増幅す
る増幅器16、サンプルするサンプル・ホールド回路14、
およびサンプルされた信号が、予め定められた出射量信
号とともに与えられる総和器13から構成されている。総
和器13の出力は、増幅器20によって増幅され、内部ルー
プの総和器12に与えられる。
【００２２】内部ループにおいて、増幅器23は、レーザ
10の電圧をサンプルする。レーザが十分にＯＮになった
場合に、増幅器23の出力は、サンプル・ホールド回路22
および増幅器21を介して、内部総和器12の正の入力に与
えられる。レーザが十分にＯＦＦ状態になった場合に、
増幅器23の出力は、サンプル・ホールド回路24および増
幅器26を介して、内部総和器12の負の入力に与えられ
る。この内部総和器12の出力は、電流ジェネレータ11を
駆動するために使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による回路のブロック図である。
【図２】(A) は、３つの温度に対する電力と電流のグラ
フである。(B) は、３つの温度に対する電圧と電流のグ
ラフである。(C) は、電力と電圧のグラフである。
【図３】この発明による回路の概略図である。
【図４】タイムチャートである。
【符号の説明】 10 レーザ・ダイオード 11 電流ジェネレータ 12 内部ループ総和器 13 総和器 17 光検出器 18 電圧電流変換器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザ手段を駆動するための電圧制御電
    流ジェネレータ、 (a) 前記レーザ手段の出力パワーを検出し、パワー信号
    を生成する光検出手段、(b) 前記光検出手段に反応し
    て、前記パワー信号を予め定められた値と比較し、補正
    したパワー信号を生成する外部ループ総和手段、および
    (c) 前記補正したパワー信号を前記電流ジェネレータに
    結合する内部ループ総和手段、を含む外部ループ、なら
    びに前記レーザ手段の両端の電圧を決定し、電圧補正信
    号を生成し、前記補正したパワー信号に加える入力とし
    て前記電圧補正信号を前記内部ループ総和手段に与える
    電圧検出手段を含む内部ループ、 を含むレーザ手段の光出力パワー調整回路。
JP6314694A 1993-12-27 1994-12-19 電流駆動型電圧検知レーザ・ダイオード・ドライバ Pending JPH07202301A (ja)

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US08/173,016 US5414280A (en) 1993-12-27 1993-12-27 Current driven voltage sensed laser drive (CDVS LDD)
US08/173016 1993-12-27

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