JPH10126007A - Two-dimensional semiconductor laser array light emitting device and its driving method - Google Patents
Two-dimensional semiconductor laser array light emitting device and its driving methodInfo
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- JPH10126007A JPH10126007A JP29705096A JP29705096A JPH10126007A JP H10126007 A JPH10126007 A JP H10126007A JP 29705096 A JP29705096 A JP 29705096A JP 29705096 A JP29705096 A JP 29705096A JP H10126007 A JPH10126007 A JP H10126007A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の行配線と複
数の列配線の各交差領域に垂直共振型半導体レーザ素子
を配置した２次元半導体レーザアレイ発光装置及びその
駆動方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a two-dimensional semiconductor laser array light emitting device in which a vertical resonance type semiconductor laser element is arranged at each intersection region of a plurality of row wirings and a plurality of column wirings, and a driving method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、基板上の複数の行配線と複数の列
配線の各交差領域近傍に半導体レーザ素子を形成し、マ
トリクス状に配置された半導体レーザアレイにより２次
元（面）発光させる半導体レーザアレイ発光装置とし
て、特開平２−１９８１８４号公報、特開平７−８６６
９１号公報等に開示がある。特開平２−１９８１８４号
公報に開示された２次元半導体レーザアレイは、素子形
成領域に半絶縁膜の電流ブロック層を形成し、基板側の
所望部に基板とは反導電型の不純物を添加して素子分離
領域を形成し、さらに、上下部にそれぞれカソード電
極、アノード電極を形成することにより、基板面に対し
て垂直方向にレーザ共振器端面が形成された垂直共振型
半導体レーザ素子をマトリクス状に形成したものであ
る。また、特開平７−８６６９１号公報に開示された２
次元半導体レーザアレイは、絶縁性の基板に水平共振型
の面発光レーザ素子を２次元に配置し、各面発光レーザ
素子の共振器長方向に延長して下層電極をライン状に形
成し、ライン毎に電極絶縁部を設け、下層電極と直交す
るライン状パターンに上層電極を設けた構成となってい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor laser element is formed near each intersection region of a plurality of row wirings and a plurality of column wirings on a substrate, and two-dimensional (surface) light is emitted by a semiconductor laser array arranged in a matrix. Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2-198184 and 7-866 describe laser array light emitting devices.
No. 91, for example. In the two-dimensional semiconductor laser array disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-198184, a current blocking layer of a semi-insulating film is formed in an element forming region, and an anti-conductive impurity is added to a desired portion on the substrate side. By forming a device isolation region, and further forming a cathode electrode and an anode electrode respectively on the upper and lower portions, a vertical cavity semiconductor laser device having a laser cavity end face formed in a direction perpendicular to the substrate surface is formed in a matrix. It is formed in. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-86691 discloses
In the two-dimensional semiconductor laser array, a horizontal cavity surface emitting laser element is two-dimensionally arranged on an insulating substrate, and a lower layer electrode is formed in a line shape by extending in a cavity length direction of each surface emitting laser element. An electrode insulating portion is provided for each, and the upper electrode is provided in a linear pattern orthogonal to the lower electrode.
【０００３】上述のような２次元半導体レーザアレイを
発光させるレーザ駆動方法を以下に説明する。初めに、
マトリクス状に配置されていない単体の半導体レーザ素
子や１次元半導体レーザアレイにおけるレーザ駆動方法
を説明する。これら単体の半導体レーザ素子あるいは１
次元半導体レーザアレイは、定電流または電流パルスを
用いて駆動させるのが一般に行われている。またレーザ
発光強度を変化させようとする場合には、レーザ光の一
部を光センサに導光し、光センサの出力を基準値が等し
くなるように負帰還の閉ループを構成して、定電流また
は電流パルスの値を調整するようにしてレーザ発光強度
の制御を行っている。A laser driving method for causing the above-described two-dimensional semiconductor laser array to emit light will be described below. at first,
A laser driving method in a single semiconductor laser element not arranged in a matrix or a one-dimensional semiconductor laser array will be described. These single semiconductor laser elements or 1
In general, a two-dimensional semiconductor laser array is driven using a constant current or a current pulse. When the laser emission intensity is to be changed, a part of the laser light is guided to the optical sensor, and the output of the optical sensor is configured as a closed loop of negative feedback so that the reference value becomes equal, and the constant current is controlled. Alternatively, the laser emission intensity is controlled by adjusting the value of the current pulse.
【０００４】このように半導体レーザ素子の駆動に定電
流または電流パルスが用いられるのは、第１に半導体レ
ーザ素子はその発光領域に狭搾された電流によりレーザ
発振が生じ、レーザ光量はその電流量に比例する特性を
有しているという半導体レーザ素子の動作原理に基づい
ている。第２に、従来、半導体レーザ素子や１次元半導
体レーザアレイには水平共振型半導体レーザ素子が用い
られており、その動作特性に基づいて定電流または電流
パルスによる駆動が行われている。As described above, the constant current or the current pulse is used for driving the semiconductor laser element. First, the semiconductor laser element generates laser oscillation due to the current constricted in its light emitting region, and the amount of laser light is reduced by the current. It is based on the operating principle of a semiconductor laser device having characteristics proportional to the amount. Second, conventionally, a horizontal resonance type semiconductor laser device has been used for a semiconductor laser device or a one-dimensional semiconductor laser array, and driving by a constant current or a current pulse is performed based on its operation characteristics.
【０００５】図１２に水平共振型半導体レーザ素子の電
流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性及び電流／発光強度（Ｉ−Ｌ）
特性を示す。図１２において水平共振型半導体レーザ素
子のＩ−Ｌ特性を示す曲線の傾きは０．５〜１．０ ｍ
Ｗ／ｍＡ 程度であるのに対し、Ｉ−Ｖ特性を示す曲線
の傾きは０．０１ Ｖ／ｍＡ 程度である。図１２にお
いて例えば発光強度Ｐ１〜Ｐ２の間を８ｂｉｔの分解能
で発光強度を制御する場合を考える。このとき発光強度
の制御因子として電流を選べば、図１２の駆動電流Ｉ１
〜Ｉ２の広範囲を８ｂｉｔの分解能で制御すればよいの
で発光強度の制御は容易である。ところが発光強度の制
御因子として電圧を選ぶと、図１２の電圧Ｖ１〜Ｖ２の
極めて狭い範囲を８ｂｉｔの分解能で制御しなければな
らないが、このような狭い電圧範囲を８ｂｉｔ分解能で
制御できる制御装置の実現は困難である。またこのよう
な狭範囲では微弱なノイズが混入しただけでも所望の発
光強度Ｐ１〜Ｐ２の範囲を大きく外れてしまい素子が破
壊されてしまうことも生じ得る。FIG. 12 shows current-voltage (IV) characteristics and current / luminous intensity (IL) of a horizontal cavity semiconductor laser device.
Show characteristics. In FIG. 12, the slope of the curve showing the IL characteristic of the horizontal cavity semiconductor laser device is 0.5 to 1.0 m.
The slope of the curve showing the IV characteristic is about 0.01 V / mA, whereas the slope is about W / mA. In FIG. 12, for example, a case where the light emission intensity is controlled between the light emission intensity P1 and P2 with a resolution of 8 bits is considered. At this time, if a current is selected as a control factor of the light emission intensity, the driving current I1 shown in FIG.
Since it is sufficient to control the wide range of -I2 with the resolution of 8 bits, the control of the light emission intensity is easy. However, if a voltage is selected as a control factor of the light emission intensity, an extremely narrow range of the voltages V1 to V2 in FIG. 12 must be controlled with an 8-bit resolution. However, a control device capable of controlling such a narrow voltage range with an 8-bit resolution. Implementation is difficult. Further, in such a narrow range, even if only a weak noise is mixed, the range of the desired light emission intensity P1 to P2 may be largely deviated, and the element may be destroyed.
【０００６】以上の理由により、水平共振型の半導体レ
ーザ素子や１次元半導体レーザアレイでは、電流を制御
することにより駆動および発光強度の制御を行うのが一
般的であった。一方、垂直共振型半導体レーザ素子の場
合には、図１３に示すように電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性
が水平共振型半導体レーザ素子より優れており、電圧駆
動させることが可能である。図１３に示したように垂直
共振型半導体レーザ素子のＩ−Ｖ特性を示す曲線の傾き
は０．５ Ｖ／ｍＡ程度であり 図１２の水平共振型半
導体レーザ素子の０．０１ Ｖ／ｍＡ程度に比して、例
えば発光強度Ｐ１〜Ｐ２の間を８ｂｉｔの分解能で制御
する場合でも、Ｖ１〜Ｖ２の比較的広い範囲の電圧を８
ｂｉｔの分解能で制御できればよいので基本的に電圧駆
動の可能性を有している。しかしながら、垂直共振型半
導体レーザ素子は水平共振型半導体レーザ素子と同様の
Ｉ−Ｌ特性を有していることから、低周波数パルスでの
駆動であれば専ら電流制御による駆動方式が採用されて
いる。For the above reasons, in a horizontal resonance type semiconductor laser device or a one-dimensional semiconductor laser array, driving and emission intensity control are generally performed by controlling current. On the other hand, in the case of the vertical resonance type semiconductor laser device, the current-voltage (IV) characteristics are superior to the horizontal resonance type semiconductor laser device as shown in FIG. As shown in FIG. 13, the slope of the curve showing the IV characteristic of the vertical cavity semiconductor laser device is about 0.5 V / mA, and about 0.01 V / mA of the horizontal cavity semiconductor laser element of FIG. In contrast, for example, even when the light emission intensity P1 to P2 is controlled with a resolution of 8 bits, the voltage in a relatively wide range of V1 to V2 is set to 8
Basically, there is a possibility of voltage driving since it is only necessary to be able to control with bit resolution. However, since the vertical resonance type semiconductor laser device has the same IL characteristics as the horizontal resonance type semiconductor laser device, a driving method based on current control is exclusively used for driving with a low frequency pulse. .
【０００７】さて、基板上の複数の行配線と複数の列配
線の各交差領域近傍にマトリクス状に配置した水平共振
型あるいは垂直共振型の半導体レーザ素子で構成される
２次元半導体レーザアレイについて、上述の半導体レー
ザ素子や１次元半導体レーザアレイを駆動したのと同様
に電流パルスでパルス駆動させる場合について説明す
る。A two-dimensional semiconductor laser array composed of a horizontal resonance type or a vertical resonance type semiconductor laser element arranged in a matrix near each intersection region of a plurality of row wirings and a plurality of column wirings on a substrate is described. A description will be given of a case in which a current pulse is used to drive the semiconductor laser device or the one-dimensional semiconductor laser array in the same manner as when driving the semiconductor laser device or the one-dimensional semiconductor laser array.
【０００８】２次元半導体レーザアレイの構造を図８に
示す。図８において、基板上に複数の行方向に伸びる行
配線３が形成され、絶縁膜を介して行配線に対して直交
する列配線３が形成されている。各行配線３及び列配線
２には添え字（−１、−２等）を付して各配線を区別し
て示している。２次元半導体レーザアレイは、図中番号
１で示すように複数の行配線３及び列配線２の交差領域
に形成され、ｎ行×ｍ列のマトリクス状に配置された複
数の半導体レーザ素子ＬＤを有している。図中半導体レ
ーザ素子ＬＤには添え字（ｎ，ｍ）を付している。列配
線２の一端部には、列配線２の任意の１列を選択して、
選択された列配線２にイネーブル電圧を発生させるイネ
ーブル電圧発生部１８が設けられている。行配線３の一
端部には、選択された列配線２上の半導体レーザ素子の
発光強度と発光タイミングを指示するための電流パルス
を発生する駆動電流パルス発生部１７が設けられてい
る。図中各イネーブル電圧発生部１８及び駆動電流パル
ス発生部１７にも各配線に対応する添え字（−１、−２
等）を付して区別して示している。FIG. 8 shows the structure of a two-dimensional semiconductor laser array. In FIG. 8, row wirings 3 extending in a plurality of row directions are formed on a substrate, and column wirings 3 orthogonal to the row wirings are formed via an insulating film. Each row wiring 3 and column wiring 2 is given a subscript (-1, -2, etc.) to distinguish each wiring. The two-dimensional semiconductor laser array includes a plurality of semiconductor laser elements LD that are formed in the intersection region of the plurality of row wirings 3 and the column wirings 2 and that are arranged in a matrix of n rows × m columns as indicated by reference numeral 1 in the drawing. Have. In the figure, a subscript (n, m) is given to the semiconductor laser element LD. At one end of the column wiring 2, any one column of the column wiring 2 is selected,
An enable voltage generator 18 for generating an enable voltage for the selected column wiring 2 is provided. One end of the row wiring 3 is provided with a drive current pulse generator 17 that generates a current pulse for instructing the light emission intensity and the light emission timing of the semiconductor laser element on the selected column wiring 2. In the figure, each enable voltage generator 18 and drive current pulse generator 17 also have a suffix (-1, -2) corresponding to each wiring.
Etc.) to distinguish them.
【０００９】ｎ行×ｍ列の２次元半導体レーザアレイの
半導体レーザ素子ＬＤ（１，１）〜ＬＤ（ｎ，ｍ）は、
カソード電極がｎ本の行配線３−１〜３−ｎにそれぞれ
接続され、それぞれ行配線３−１〜３−ｎに接続された
駆動電流パルス発生部１７−１〜１７−ｎから電流が供
給されるようになっている。また、各アノード電極はｍ
本の列配線２−１〜２−ｎに接続され、それぞれ列配線
２−１〜２−ｎに接続されたイネーブル電圧発生部１８
−１〜１８−ｎから電圧を印加されるようになってい
る。また、図中番号１で示した行配線及び列配線の各交
差領域に発生する静電容量をＣ（１，１）〜Ｃ（ｎ，
ｍ）として示している。The semiconductor laser elements LD (1,1) to LD (n, m) of a two-dimensional semiconductor laser array of n rows × m columns include:
Cathode electrodes are respectively connected to n row wirings 3-1 to 3-n, and current is supplied from drive current pulse generators 17-1 to 17-n connected to the row wirings 3-1 to 3-n, respectively. It is supposed to be. Each anode electrode is m
Enable voltage generator 18 connected to the column wirings 2-1 to 2-n and connected to the column wirings 2-1 to 2-n, respectively.
-1 to 18-n. Further, the capacitances generated at the respective intersection regions of the row wiring and the column wiring indicated by number 1 in the figure are represented by C (1,1) to C (n,
m).
【００１０】次に、このような構成の２次元半導体レー
ザアレイについて、アナログ電気回路の標準的なシミュ
レータを用いて、２次元半導体レーザアレイを駆動した
ときの、半導体レーザ素子ＬＤ（１，１）〜ＬＤ（ｎ，
ｍ）に流れる電流を求めた結果を図１０及び１１を用い
て説明する。図１０（ａ）はイネーブル電圧発生部１８
−１の発生する電位を示し、図１０（ｂ）はイネーブル
電圧発生部１８−２〜１８−ｍの発生する電位を示して
いる。図１０（ｃ）は電流パルス発生部１７−１の発生
する電流パルスを示し、図１０（ｄ）は電流パルス発生
部１７−２〜１７−ｎの発生する電流を示している。図
１１（ａ）は半導体レーザ素子ＬＤ（１，１）に流れる
電流、図１１（ｂ）は半導体レーザ素子ＬＤ（２，１）
〜ＬＤ（ｎ，１）に流れる電流、図１１（ｃ）は行配線
３−１の電位、図１１（ｄ）は行配線３−２〜３−ｎの
電位を示している。Next, with respect to the two-dimensional semiconductor laser array having such a configuration, when the two-dimensional semiconductor laser array is driven using a standard simulator of an analog electric circuit, the semiconductor laser element LD (1,1) ~ LD (n,
The result of obtaining the current flowing through m) will be described with reference to FIGS. FIG. 10A shows the enable voltage generator 18.
-1 shows the potential generated, and FIG. 10B shows the potential generated by the enable voltage generators 18-2 to 18-m. FIG. 10C shows a current pulse generated by the current pulse generator 17-1, and FIG. 10D shows a current generated by the current pulse generators 17-2 to 17-n. FIG. 11A shows a current flowing through the semiconductor laser element LD (1, 1), and FIG. 11B shows a current flowing through the semiconductor laser element LD (2, 1).
11 (c) shows the potential of the row wiring 3-1, and FIG. 11 (d) shows the potential of the row wirings 3-2 to 3-n.
【００１１】このシミュレーション例では、イネーブル
電圧発生部１８のうち列配線２−１に接続されたイネー
ブル電圧発生部１８−１のみにイネーブル電位（１２
Ｖ）を与え、他の列配線２−２〜２−ｍのイネーブル電
圧発生部１８−２〜１８−ｍにはディセーブル電位（０
Ｖ）を与えることにより列配線２−１のみを選択してい
る（図１０（ａ）、（ｂ）参照）。また電流パルス発生
部１７のうち行配線３−１に接続された電流パルス発生
部１７−１のみに駆動電流パルスを与え、他の行配線１
７−２〜ｎに接続された電流パルス発生部１７−２〜１
７−ｎは駆動電流をゼロにしている（図１０（ｃ）、
（ｄ）参照）。すなわち、本シミュレーション例では図
８における半導体レーザ素子ＬＤ（１，１）のみを所望
のタイミングでパルス発光させ、他の半導体レーザ素子
ＬＤ（１，２）〜ＬＤ（ｎ，ｍ）は常に消灯させるよう
に駆動させようとした場合のシミュレーション結果であ
る。In this simulation example, only the enable voltage generator 18-1 of the enable voltage generator 18 connected to the column wiring 2-1 has the enable potential (12).
V), and disable potential (0) is applied to the enable voltage generators 18-2 to 18-m of the other column wirings 2-2 to 2-m.
V), only the column wiring 2-1 is selected (see FIGS. 10A and 10B). In addition, a drive current pulse is given only to the current pulse generator 17-1 connected to the row wiring 3-1 in the current pulse generator 17, and the other row wirings 1
Current pulse generators 17-2 to 17-2 connected to 7-2 to n
7-n sets the drive current to zero (FIG. 10C,
(D)). That is, in this simulation example, only the semiconductor laser element LD (1, 1) in FIG. 8 emits a pulse at a desired timing, and the other semiconductor laser elements LD (1, 2) to LD (n, m) are always turned off. It is a simulation result when trying to drive as follows.
【００１２】駆動電流パルス発生部１７−１の発生する
電流パルスを示す図１０（ｃ）において、約２１ｎｓか
ら４３ｎｓの間に電流パルス発生部１７−１は８ｍＡの
パルス電流を行配線３−１に供給しているが、このとき
イネーブル電圧発生部１８−１はイネーブル電位ではな
い（即ちディセーブル電位である）ので、半導体レーザ
素子ＬＤに流れる電流を示している図１１（ａ）、
（ｂ）に示すように、選択された列配線２−１の全半導
体レーザ素子ＬＤ（１，１）〜ＬＤ（ｎ，１）には電流
が流れず、従ってレーザ発光もない正常な状態を保って
いる。しかしながら、約６１ｎｓ〜８３ｎｓ間の電流パ
ルス発生部１７−１が発生するパルス電流に対しては状
況が異なり、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、半導
体レーザ素子ＬＤ（１，１）〜ＬＤ（ｎ，１）が異常発
光してしまっている。Referring to FIG. 10C showing a current pulse generated by the drive current pulse generator 17-1, the current pulse generator 17-1 supplies a pulse current of 8 mA to the row wiring 3-1 during about 21 ns to 43 ns. At this time, since the enable voltage generator 18-1 is not at the enable potential (ie, at the disable potential), the current flowing through the semiconductor laser element LD is shown in FIG.
As shown in (b), no current flows through all of the semiconductor laser elements LD (1,1) to LD (n, 1) of the selected column wiring 2-1, and thus a normal state in which no laser emission occurs. I keep it. However, the situation is different for the pulse current generated by the current pulse generator 17-1 for about 61 ns to 83 ns, and as shown in FIGS. 11A and 11B, the semiconductor laser element LD (1,1) ) To LD (n, 1) have abnormally emitted light.
【００１３】図１０（ａ）においてイネーブル電圧発生
部１８−１がイネーブル電位になる約４５ｎｓの時点に
合わせて、半導体レーザ素子ＬＤ（１，１）に不正な電
流が流れ始め（図１１（ａ）参照）、この不正な電流は
電流パルス発生部１７−１が図１０（ｃ）のようにパル
ス電流を供給し終えた約８３ｎｓ以降も続き、イネーブ
ル電圧発生部１８−１がディセーブル電位に戻る約８７
ｎｓの時点（図１０（ａ）参照）まで続く。図１１
（ａ）、（ｂ）に補助線として示した２次元半導体レー
ザアレイのレーザ発光の閾値電流を３ｍＡとすると、こ
の不正電流は閾値を越えてしまい、半導体レーザ素子Ｌ
Ｄ（１，１）は意図しないタイミングでレーザ発光をし
てしまう。さらにこのとき、電流パルス発生部１７から
全く駆動電流を供給されていないはずの半導体レーザ素
子ＬＤ（２，１）〜ＬＤ（ｎ，１）にも不正な電流が流
れ（図１１（ｂ）参照）、レーザ発光の閾値を越えて異
常発光する。In FIG. 10A, an improper current starts to flow through the semiconductor laser element LD (1, 1) at about 45 ns when the enable voltage generator 18-1 becomes the enable potential (FIG. 11A )), The illegal current continues for about 83 ns after the current pulse generator 17-1 has finished supplying the pulse current as shown in FIG. 10 (c), and the enable voltage generator 18-1 turns to the disable potential. Back about 87
It continues until the time point of ns (see FIG. 10A). FIG.
Assuming that the threshold current of laser emission of the two-dimensional semiconductor laser array shown as an auxiliary line in (a) and (b) is 3 mA, this illegal current exceeds the threshold and the semiconductor laser element L
D (1, 1) emits laser light at an unintended timing. Further, at this time, an incorrect current also flows through the semiconductor laser elements LD (2, 1) to LD (n, 1) to which no drive current is to be supplied from the current pulse generator 17 (see FIG. 11B). ), Abnormal light emission exceeding the threshold value of laser light emission.
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】これらの不正な電流が
問題となるのは、ナノ秒オーダーの高い周波数で半導体
レーザ素子をパルス駆動させようとすると、マトリクス
配線間の静電容量（図８のＣ（１，１）〜Ｃ（ｎ，
ｍ））の存在が無視できないものになってくることによ
る。この不正電流発生の理由をイネーブル電圧発生部１
８−１がイネーブル、１８−２〜１８−ｍがディセーブ
ルの場合について図９を用いて説明する。図９は理解を
容易にするために図８に示した２次元半導体レーザアレ
イの構成を表現し直したものであり、図８の構成と異な
る点はない。図９において、イネーブル電圧発生部１８
−１がイネーブル電位（１２Ｖ）になった瞬間に、矢印
付破線で示したように半導体レーザ素子ＬＤ（１，１）
を通して静電容量Ｃ（１，２）〜Ｃ（１，ｍ）に電流が
流れる。また同様に半導体レーザ素子ＬＤ（２，１）を
通して静電容量Ｃ（２，２）〜Ｃ（２，ｍ）に電流が流
れ、半導体レーザ素子ＬＤ（ｎ，１）を通して静電容量
Ｃ（ｎ，２）〜Ｃ（ｎ，ｍ）に電流が流れてしまい、こ
れが不正電流の原因となっている。また、静電容量Ｃ
（１，２）〜Ｃ（１，ｍ）、および静電容量Ｃ（２，
２）〜Ｃ（２，ｍ）、および静電容量Ｃ（ｎ，２）〜Ｃ
（ｎ，ｍ）は電荷の蓄積に伴い電位が上昇し、図１１
（ｃ）、（ｄ）に示しような電位変化を示す。The problem with these erroneous currents is that when a semiconductor laser device is pulsed at a high frequency on the order of nanoseconds, the capacitance between matrix wirings (see FIG. 8). C (1,1) to C (n,
m)) because the existence of them cannot be ignored. The reason for the occurrence of this illegal current is indicated by the enable voltage generator 1
The case where 8-1 is enabled and 18-2 to 18-m are disabled will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a representation of the configuration of the two-dimensional semiconductor laser array shown in FIG. 8 for ease of understanding, and there is no difference from the configuration of FIG. In FIG. 9, the enable voltage generator 18
As soon as -1 reaches the enable potential (12 V), the semiconductor laser element LD (1, 1)
Current flows through the capacitances C (1,2) to C (1, m) through the capacitor. Similarly, a current flows to the capacitances C (2,2) to C (2, m) through the semiconductor laser element LD (2,1), and the capacitance C (n) passes through the semiconductor laser element LD (n, 1). , 2) to C (n, m), which causes an incorrect current. Also, the capacitance C
(1,2) to C (1, m), and the capacitance C (2,
2) to C (2, m) and capacitance C (n, 2) to C
In (n, m), the potential rises with the accumulation of electric charges, and FIG.
The potential changes as shown in (c) and (d) are shown.
【００１５】このような半導体レーザ素子ＬＤに流れる
不正な電流は、駆動電流パルス発生部１７の発生する駆
動電流に加算され半導体レーザ素子ＬＤ（１，１）〜Ｌ
Ｄ（ｎ，１）に供給され、その電流値は静電容量Ｃ
（１，２）〜Ｃ（１，ｍ）、および静電容量Ｃ（２，
２）〜Ｃ（２，ｍ）、および静電容量Ｃ（ｎ，２）〜Ｃ
（ｎ，ｍ）に蓄積された電荷に依存して変化するため、
時々刻々と変化しており、従って半導体レーザ素子ＬＤ
の発光強度を制御することも極めて困難にしている。こ
のように半導体レーザ素子を電流パルスで駆動する従来
の駆動方法を２次元半導体レーザアレイ発光装置に適用
すると、上述のような行及び列配線の交差部分に発生す
る静電容量により、非発光タイミングで半導体レーザ素
子の異常発光が発生し、更には発光強度の制御が不可能
になるという問題を有している。Such an illegal current flowing through the semiconductor laser element LD is added to the drive current generated by the drive current pulse generator 17 and the semiconductor laser elements LD (1, 1) to L
D (n, 1), and the current value is the capacitance C
(1,2) to C (1, m), and the capacitance C (2,
2) to C (2, m) and capacitance C (n, 2) to C
Because it changes depending on the charge stored in (n, m),
It is constantly changing, so the semiconductor laser device LD
It is also extremely difficult to control the emission intensity of the light. When the conventional driving method of driving a semiconductor laser element with a current pulse as described above is applied to a two-dimensional semiconductor laser array light emitting device, the non-emission timing is generated due to the capacitance generated at the intersection of the row and column wiring as described above. This causes a problem that abnormal light emission of the semiconductor laser element occurs, and furthermore, it becomes impossible to control the light emission intensity.
【００１６】また例えば、ＳＰＩＥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉ
ｎｇｓ、Ｖｏｌ．２１４７、Ｐ．９に開示されたマトリ
クス配線の２次元半導体レーザアレイに関する駆動方法
によれば、２次元半導体レーザアレイを従来の電流駆動
に代えて電圧駆動させると電流駆動よりも安価で、条件
によってはより安定に駆動できることが記載されてい
る。しかし、マトリクス配線による静電容量の存在を前
提にして、実用的で具体的な駆動装置及び駆動方法（駆
動手順）は何ら開示されていない。Further, for example, SPIE Proceedi
ngs, Vol. 2147, p. According to the driving method relating to the two-dimensional semiconductor laser array with matrix wiring disclosed in No. 9, when the two-dimensional semiconductor laser array is driven by voltage instead of the conventional current driving, it is less expensive than current driving, and more stable depending on conditions. It is described that it can be driven. However, no practical and specific driving device and driving method (driving procedure) are disclosed on the premise of the existence of the capacitance due to the matrix wiring.
【００１７】本発明の目的は、複数の行配線と複数の列
配線の各交差領域近傍に生じる静電容量に起因して半導
体レーザ素子へ流れる不正な電流を生じさせない２次元
半導体レーザアレイ発光装置及びその駆動方法を提供す
ることにある。また本発明は、半導体レーザ素子の異常
発光を防止し、発光強度の制御性に優れた２次元半導体
レーザアレイ発光装置及びその駆動方法を提供すること
にある。An object of the present invention is to provide a two-dimensional semiconductor laser array light emitting device which does not generate an erroneous current flowing to a semiconductor laser element due to a capacitance generated near each intersection region between a plurality of row wirings and a plurality of column wirings. And a driving method thereof. Another object of the present invention is to provide a two-dimensional semiconductor laser array light emitting device which prevents abnormal light emission of a semiconductor laser element and has excellent controllability of light emission intensity, and a driving method thereof.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者達は、
マトリクス配線の２次元半導体レーザアレイを発光強度
を制御しつつパルス駆動する方法について鋭意研究を重
ねた結果、垂直共振型の２次元半導体レーザアレイに関
し行配線（または、列配線）に光量設定電位を印加し、
列配線（または、行配線）に発光タイミング電圧パルス
を加える駆動方法を見出し、本発明に到達した。すなわ
ち、上記目的は、基板上に形成された複数の行配線と、
複数の行配線と交差して形成された複数の列配線と、行
配線及び列配線の各交差領域近傍にそれぞれ形成され、
行配線に接続された第１電極と列配線に接続された第２
電極とを有し、基板の基板面に対してほぼ垂直方向に発
光する複数の垂直共振型半導体レーザ素子と、複数の行
配線から選択した選択行配線に対して第１の電圧を印加
し、非選択行配線に対して第２の電圧を印加する第１の
電圧印加手段と、複数の列配線から選択した選択列配線
に対して第３の電圧を印加し、非選択列配線に対して第
４の電圧を印加する第２の電圧印加手段とを備えた２次
元半導体レーザアレイ発光装置により達成される。Means for Solving the Problems Accordingly, the present inventors have
As a result of intensive studies on a method of driving a matrix wiring two-dimensional semiconductor laser array while controlling light emission intensity, a light amount setting potential is applied to a row wiring (or a column wiring) for a vertical resonance type two-dimensional semiconductor laser array. Apply
A driving method for applying a light emission timing voltage pulse to a column wiring (or a row wiring) has been found, and the present invention has been achieved. That is, the object is to provide a plurality of row wirings formed on a substrate,
A plurality of column wirings formed intersecting with the plurality of row wirings, and a plurality of column wirings formed near each intersection region of the row wiring and the column wiring,
A first electrode connected to the row wiring and a second electrode connected to the column wiring
A plurality of vertical cavity semiconductor laser elements having an electrode and emitting light in a direction substantially perpendicular to the substrate surface of the substrate, and applying a first voltage to a selected row wiring selected from the plurality of row wirings; First voltage applying means for applying a second voltage to unselected row wirings, and applying a third voltage to selected column wirings selected from a plurality of column wirings; This is achieved by a two-dimensional semiconductor laser array light emitting device including: a second voltage applying unit that applies a fourth voltage.
【００１９】より具体的に一実施の形態を表す図１及び
図６、図７に対応付けて説明すると、複数の行配線（３
−１〜３−ｎ）及びそれらと交差して形成された複数の
列配線（２−１〜２−ｍ）と、行配線（３−１〜３−
ｎ）及び列配線（２−１〜２−ｍ）の各交差領域１近傍
にそれぞれ形成され、行配線（３−１〜３−ｎ）に接続
された第１電極（カソード電極）と列配線（２−１〜２
−ｍ）に接続された第２電極（アノード電極）とを有
し、基板の基板面に対してほぼ垂直方向に発光する複数
の垂直共振型半導体レーザ素子（ＬＤ（１，１）〜ＬＤ
（ｎ，ｍ））と、複数の行配線（３−１〜３−ｎ）から
選択した例えば選択行配線（３−１）に対して第１の電
圧として垂直共振型半導体レーザ素子（ＬＤ（１，
１））の発光強度を設定する光量設定電圧（０Ｖ〜１２
Ｖ）を印加し、非選択行配線に対して第２の電圧として
選択された垂直共振型半導体レーザ素子以外の垂直共振
型半導体レーザ素子を非発光にする非発光設定電圧（１
２Ｖ）を印加する第１の電圧印加手段として、選択され
た垂直共振型半導体レーザ素子（ＬＤ（１，１））の発
光前に光量設定電圧及び非発光設定電圧を予め所定の行
配線（３−１〜３−ｎ）に印加する光量設定電圧印加手
段（５−１〜５−ｎ）と、複数の列配線（２−１〜２−
ｍ）から選択した例えば選択列配線（２−１）に対して
第３の電圧としての選択された垂直共振型半導体レーザ
素子の発光を指示するレーザ駆動電圧レベル（１２Ｖ）
及び非発光を指示するレーザ非駆動電圧レベル（０Ｖ）
からなるレーザ駆動パルス電圧（図６（ａ）参照）を印
加し、非選択列配線に対して第４の電圧としての選択さ
れた垂直共振型半導体レーザ素子以外の垂直共振型半導
体レーザ素子の非発光を指示するレーザ非駆動電圧（０
Ｖ）を印加する第２の電圧印加手段としてのレーザ駆動
パルス電圧（０Ｖ及び１２Ｖ）及びレーザ非駆動電圧
（０Ｖ）を所定の列配線に印加するレーザ駆動電圧印加
手段（４−１〜４−ｍ）を備えた２次元半導体レーザア
レイ発光装置により上記目的は達成される。More specifically, referring to FIGS. 1, 6 and 7 showing one embodiment, a plurality of row wirings (3
-1 to 3-n) and a plurality of column wirings (2-1 to 2-m) formed crossing them, and row wirings (3-1 to 3-m).
n) and the first electrode (cathode electrode) and the column wiring formed near each intersection region 1 of the column wirings (2-1 to 2-m) and connected to the row wirings (3-1 to 3-n). (2-1 to 2
-M), and a plurality of vertical cavity semiconductor laser elements (LD (1,1) to LD (1) to emit light in a direction substantially perpendicular to the substrate surface of the substrate).
(N, m)) and a vertical resonance semiconductor laser element (LD (LD (m)) as a first voltage for a selected row wiring (3-1) selected from a plurality of row wirings (3-1 to 3-n). 1,
1)) Light intensity setting voltage (0 V to 12) for setting the light emission intensity
V), and a non-emission setting voltage (1) for non-emission of vertical resonance semiconductor laser elements other than the vertical resonance semiconductor laser element selected as the second voltage for the non-selected row wiring.
2V) as a first voltage applying means, before the selected vertical cavity semiconductor laser device (LD (1, 1)) emits light, sets a light quantity setting voltage and a non-light setting voltage in a predetermined row wiring (3 -1 to 3-n) and a plurality of column wirings (2-1 to 2-n).
m), for example, a laser drive voltage level (12 V) for instructing the selected column resonance wiring (2-1) to emit light of the selected vertical resonance semiconductor laser device as the third voltage.
And a laser non-drive voltage level (0 V) for instructing non-light emission
A laser drive pulse voltage (see FIG. 6 (a)) composed of a vertical resonant semiconductor laser device other than the selected vertical resonant semiconductor laser device as the fourth voltage is applied to the non-selected column wiring. The laser non-drive voltage (0
V) as a second voltage applying means for applying a laser driving pulse voltage (0 V and 12 V) and a laser non-driving voltage (0 V) to predetermined column wirings. The above object is attained by the two-dimensional semiconductor laser array light emitting device provided with m).
【００２０】そして上記目的は、第１電極をアノード電
極、第２電極をカソード電極とし、第１の電圧はレーザ
駆動パルス電圧であり、第２の電圧はレーザ非駆動電圧
であり、第１の電圧印加手段はレーザ駆動電圧印加手段
であり、第３の電圧は光量設定電圧であり、第４の電圧
は非発光設定電圧であり、第２の電圧印加手段は光量設
定電圧印加手段であることを特徴とする２次元半導体レ
ーザアレイ発光装置によっても達成される。上記２つの
発光装置の場合、非発光設定電圧の電圧レベル（１２
Ｖ）は、レーザ駆動パルス電圧のレーザ駆動電圧レベル
（１２Ｖ）とほぼ等しいかそれより高く、光量設定電圧
（０Ｖ〜１２Ｖ）は、レーザ駆動パルス電圧のレーザ非
駆動電圧レベル（０Ｖ）とほぼ等しいかそれより高い電
圧レベルで駆動される。あるいは、非発光設定電圧の電
圧レベルは、レーザ駆動パルス電圧のレーザ駆動電圧レ
ベルからレーザの閾値電圧を引いた電圧レベルとほぼ等
しいかそれより高く、光量設定電圧は、レーザ駆動パル
ス電圧のレーザ非駆動電圧レベルからレーザの閾値電圧
を引いた電圧レベルとほぼ等しいかそれより高い電圧レ
ベルで駆動される。The first object is to use the first electrode as an anode electrode and the second electrode as a cathode electrode, wherein the first voltage is a laser drive pulse voltage, the second voltage is a laser non-drive voltage, and the first voltage is a laser non-drive voltage. The voltage applying means is a laser driving voltage applying means, the third voltage is a light quantity setting voltage, the fourth voltage is a non-light emitting setting voltage, and the second voltage applying means is a light quantity setting voltage applying means. This is also achieved by a two-dimensional semiconductor laser array light emitting device characterized by the following. In the case of the above two light emitting devices, the voltage level (12
V) is substantially equal to or higher than the laser drive voltage level (12 V) of the laser drive pulse voltage, and the light amount setting voltage (0 V to 12 V) is substantially equal to the laser non-drive voltage level (0 V) of the laser drive pulse voltage. Or higher voltage levels. Alternatively, the voltage level of the non-light emission set voltage is substantially equal to or higher than the voltage level obtained by subtracting the laser threshold voltage from the laser drive voltage level of the laser drive pulse voltage. It is driven at a voltage level substantially equal to or higher than a voltage level obtained by subtracting the threshold voltage of the laser from the drive voltage level.
【００２１】さらに上記目的は、第１電極をカソード電
極、第２電極をアノード電極とし、第１の電圧はレーザ
駆動パルス電圧であり、第２の電圧はレーザ非駆動電圧
であり、第１の電圧印加手段はレーザ駆動電圧印加手段
であり、第３の電圧は光量設定電圧であり、第４の電圧
は非発光設定電圧であり、第２の電圧印加手段は光量設
定電圧印加手段であることを特徴とする２次元半導体レ
ーザアレイ発光装置によっても達成される。またさらに
上記目的は、第１電極をアノード電極、第２電極をカソ
ード電極とし、第１の電圧は光量設定電圧であり、第２
の電圧は非発光設定電圧であり、第１の電圧印加手段は
光量設定電圧印加手段であり、第３の電圧はレーザ駆動
パルス電圧であり、第４の電圧はレーザ非駆動電圧であ
り、第２の電圧印加手段はレーザ駆動電圧印加手段であ
ることを特徴とする２次元半導体レーザアレイ発光装置
によっても達成される。上記２つの発光装置の場合、非
発光設定電圧の電圧レベルは、レーザ駆動パルス電圧の
レーザ駆動電圧レベルとほぼ等しいかそれより低く、光
量設定電圧は、レーザ駆動パルス電圧のレーザ非駆動電
圧レベルとほぼ等しいかそれより低い電圧レベルで駆動
される。あるいは、非発光設定電圧の電圧レベルは、レ
ーザ駆動パルス電圧のレーザ駆動電圧レベルからレーザ
の閾値電圧を引いた電圧レベルとほぼ等しいかそれより
低く、光量設定電圧は、レーザ駆動パルス電圧のレーザ
非駆動電圧レベルからレーザの閾値電圧を引いた電圧レ
ベルとほぼ等しいかそれより低い電圧レベルで駆動され
る。Further, the first object is to use a first electrode as a cathode electrode and a second electrode as an anode electrode, wherein the first voltage is a laser drive pulse voltage, the second voltage is a laser non-drive voltage, and the first voltage is a laser non-drive voltage. The voltage applying means is a laser driving voltage applying means, the third voltage is a light quantity setting voltage, the fourth voltage is a non-light emitting setting voltage, and the second voltage applying means is a light quantity setting voltage applying means. This is also achieved by a two-dimensional semiconductor laser array light emitting device characterized by the following. Further, the above-mentioned object is to make the first electrode an anode electrode and the second electrode a cathode electrode, wherein the first voltage is a light quantity setting voltage,
Is a non-light emission setting voltage, the first voltage applying means is a light quantity setting voltage applying means, the third voltage is a laser driving pulse voltage, the fourth voltage is a laser non-driving voltage, The second voltage applying means is also achieved by a two-dimensional semiconductor laser array light emitting device, which is a laser driving voltage applying means. In the case of the above two light emitting devices, the voltage level of the non-light emission set voltage is substantially equal to or lower than the laser drive voltage level of the laser drive pulse voltage, and the light amount set voltage is equal to the laser non-drive voltage level of the laser drive pulse voltage. Driven at approximately equal or lower voltage levels. Alternatively, the voltage level of the non-light emission set voltage is substantially equal to or lower than the voltage level obtained by subtracting the threshold voltage of the laser from the laser drive voltage level of the laser drive pulse voltage. It is driven at a voltage level substantially equal to or lower than a voltage level obtained by subtracting the threshold voltage of the laser from the driving voltage level.
【００２２】このように、選択した垂直共振型半導体レ
ーザ素子の発光を指示するレーザ駆動電圧レベルでレー
ザ駆動電圧印加手段から電圧を印加するのに先立って、
光量設定電圧印加手段により発光強度に応じた電位の光
量設定電圧を予め設定するようにしている。さらに、レ
ーザ駆動電圧印加手段のレーザ非駆動電圧レベルと、光
量設定電圧印加手段の非発光設定電圧とが、半導体レー
ザ素子に対して逆方向の電位になるようにしている。As described above, prior to applying the voltage from the laser drive voltage applying means at the laser drive voltage level instructing the selected vertical cavity semiconductor laser device to emit light,
The light quantity setting voltage applying means presets a light quantity setting voltage of a potential corresponding to the light emission intensity. Further, the laser non-driving voltage level of the laser driving voltage applying means and the non-light emission setting voltage of the light quantity setting voltage applying means are set to potentials in opposite directions with respect to the semiconductor laser element.
【００２３】このように本発明では、マトリクス配線の
垂直共振型２次元半導体レーザアレイに従来の電流パル
スによる駆動を適用した際の問題点である図９に矢印付
破線で示した不正電流を発生させないように、従来の駆
動電流パルス発生部を電圧発生手段に変更し、電流源を
使用する限り不可能な配線の電位制御を電圧源に代える
ことを可能にしている。こうすることにより配線の電位
を制御して、半導体レーザ素子ＬＤ（１，１）〜ＬＤ
（ｎ，ｍ）に逆方向の電圧を印加することが可能とな
る。また図９において、静電容量Ｃ（１，２）〜Ｃ
（１，ｍ）、およびＣ（２，２）〜Ｃ（２，ｍ）、およ
びＣ（ｎ，２）〜Ｃ（ｎ，ｍ）は、電圧源のデカップリ
ングコンデンサとして機能させることができる。このよ
うにすることにより、マトリクス配線の垂直共振型２次
元半導体レーザアレイ発光装置をその発光強度を制御し
つつパルス駆動することが可能となる。As described above, according to the present invention, an illegal current shown by a broken line with an arrow in FIG. 9 which is a problem when the conventional driving by the current pulse is applied to the vertical resonance type two-dimensional semiconductor laser array of the matrix wiring is generated. To prevent this, the conventional drive current pulse generator is changed to a voltage generator so that the potential control of the wiring, which is impossible as long as a current source is used, can be replaced with a voltage source. Thus, the potential of the wiring is controlled, and the semiconductor laser elements LD (1, 1) to LD (1, 1) to LD
It becomes possible to apply a reverse voltage to (n, m). Also, in FIG. 9, the capacitances C (1, 2) to C
(1, m) and C (2,2) to C (2, m) and C (n, 2) to C (n, m) can function as decoupling capacitors of the voltage source. By doing so, it becomes possible to pulse drive the vertical resonance type two-dimensional semiconductor laser array light emitting device with matrix wiring while controlling the light emission intensity.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態による２次元
半導体レーザアレイ発光装置及びその駆動方法を図１乃
至図７を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態に
よる２次元半導体レーザアレイ発光装置の構成を示す。
図１において、基板上に複数の行方向に伸びる行配線３
−１〜３−ｎが形成され、絶縁膜（図示せず）を介して
行配線に対して直交する列配線２−１〜２−ｍが形成さ
れている。２次元半導体レーザアレイは、図中番号１で
示すように複数の行配線３−１〜３−ｎ及び列配線２−
１〜２−ｍの交差領域に形成され、ｎ行×ｍ列のマトリ
クス状に配置された複数の垂直共振型半導体レーザ素子
ＬＤ（１，１）〜ＬＤ（ｎ，ｍ）を有している。各垂直
共振型半導体レーザ素子ＬＤは、行配線３−１〜３−ｎ
に接続されたカソード電極と列配線２−１〜２−ｍに接
続されたアノード電極とを有し、基板の基板面に対して
ほぼ垂直方向に発光するようになっている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A two-dimensional semiconductor laser array light emitting device according to an embodiment of the present invention and a method of driving the same will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a configuration of a two-dimensional semiconductor laser array light emitting device according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, row wiring 3 extending in a plurality of row directions on a substrate
-1 to 3-n are formed, and column wires 2-1 to 2-m orthogonal to the row wires are formed via an insulating film (not shown). The two-dimensional semiconductor laser array has a plurality of row wirings 3-1 to 3-n and column wirings 2-
It has a plurality of vertical cavity semiconductor laser elements LD (1,1) to LD (n, m) which are formed in an intersection region of 1 to 2-m and arranged in a matrix of n rows × m columns. . Each of the vertical cavity semiconductor laser elements LD includes a row wiring 3-1 to 3-n
And the anode electrodes connected to the column wirings 2-1 to 2-m, and emit light in a direction substantially perpendicular to the substrate surface of the substrate.
【００２５】複数の行配線３−１〜３−ｎには、垂直共
振型半導体レーザ素子ＬＤ（１，１）〜ＬＤ（ｎ，ｍ）
に対して所望の垂直共振型半導体レーザ素子ＬＤの発光
強度を予め設定するための光量設定電圧印加部５−１〜
５−ｎが接続されている。光量設定電圧印加部５−１〜
５−ｎからの出力電圧は、それぞれ行配線３−１〜３−
ｎに接続された垂直共振半導体レーザ素子ＬＤのカソー
ド電極に印加される。垂直共振型半導体レーザ素子ＬＤ
を発光させる光量設定電圧は発光強度に応じて例えば０
Ｖ〜１２Ｖの範囲が用いられ、ほぼ１２Ｖで非発光状態
となるようにしている。本実施の形態においては、半導
体レーザ素子を発光させる光量設定電圧が印加される場
合を選択状態とし、非発光状態の光量設定電圧（ほぼ１
２Ｖ）がカソード電圧に印加される場合を非選択状態で
あるとし、この電圧（１２Ｖ）を非発光設定電圧と呼ぶ
ことにする。The plurality of row wirings 3-1 to 3-n have vertical cavity semiconductor laser elements LD (1,1) to LD (n, m).
Light amount setting voltage applying units 5-1 to 5-1 for presetting the emission intensity of a desired vertical cavity semiconductor laser element LD with respect to
5-n are connected. Light amount setting voltage applying section 5-1
The output voltages from 5-n correspond to the row wirings 3-1 to 3-
n is applied to the cathode electrode of the vertical cavity semiconductor laser device LD connected to n. Vertical cavity semiconductor laser diode LD
Is set to, for example, 0 in accordance with the light emission intensity.
A range of V to 12 V is used, and a non-light emitting state is set at approximately 12 V. In the present embodiment, the case where the light quantity setting voltage for causing the semiconductor laser element to emit light is applied is selected, and the light quantity setting voltage (about 1
A case where 2V) is applied to the cathode voltage is regarded as a non-selection state, and this voltage (12V) is referred to as a non-light emission set voltage.
【００２６】複数の列配線２−１〜２−ｍには、垂直共
振型半導体レーザ素子ＬＤ（１，１）〜ＬＤ（ｎ，ｍ）
に対して所望の垂直共振型半導体レーザ素子ＬＤの発光
を指示するレーザ駆動電圧印加部４−１〜４−ｍが接続
されている。レーザ駆動電圧印加部４−１〜４−ｎから
の出力電圧は、それぞれ列配線２−１〜２−ｎに接続さ
れた垂直共振半導体レーザ素子ＬＤのアノード電極に印
加される。これらレーザ駆動電圧印加部４−１〜４−ｍ
により、選択した列配線に対しては垂直共振型半導体レ
ーザ素子ＬＤの発光を指示するレーザ駆動電圧レベル
（１２Ｖ）及び非発光を指示するレーザ非駆動電圧レベ
ル（０Ｖ）からなるレーザ駆動パルス電圧を印加し、非
選択列配線に対しては垂直共振型半導体レーザ素子ＬＤ
の非発光を指示するレーザ非駆動電圧（０Ｖ）を印加す
るようになっている。A plurality of column wirings 2-1 to 2-m are provided with vertical cavity semiconductor laser elements LD (1,1) to LD (n, m).
Are connected to laser drive voltage applying units 4-1 to 4-m for instructing the desired vertical resonance type semiconductor laser element LD to emit light. Output voltages from the laser drive voltage applying units 4-1 to 4-n are applied to anode electrodes of the vertical resonance semiconductor laser elements LD connected to the column wirings 2-1 to 2-n, respectively. These laser drive voltage applying units 4-1 to 4-m
Thus, a laser drive pulse voltage consisting of a laser drive voltage level (12 V) for instructing light emission of the vertical resonance semiconductor laser element LD and a laser non-drive voltage level (0 V) for instructing non-emission is applied to the selected column wiring. The vertical resonance type semiconductor laser device LD is applied to the non-selected column wiring.
The laser non-drive voltage (0 V) for instructing the non-light emission is applied.
【００２７】次に、垂直共振型半導体レーザ素子ＬＤ
（１，１）〜ＬＤ（ｎ，ｍ）の代表的な等価回路を図４
に示す。垂直共振型半導体レーザ素子ＬＤは、ダイオー
ド１２とそれに直列接続された抵抗１３，１４、および
これらに並列に接続されたコンデンサ１５により構成さ
れる。ダイオード１２は半導体レーザ素子そのものであ
り、ここに狭窄された電流によりレーザ光が発生する。
抵抗１３，１４は、図１の行配線３とダイオード１２の
カソード間、および列配線２とダイオード１２のアノー
ド間の内部抵抗で、主にレーザ共振器の両端に位置する
高反射率の層（ミラー層）が高抵抗なために発生し、数
１００オームの抵抗値を持つ。コンデンサ１５は行配線
３と列配線２が垂直共振型半導体レーザ素子ＬＤ（１，
１）〜ＬＤ（ｎ，ｍ）の所で、ある面積をもって向かい
合っているために発生する浮遊容量とレーザ素子自体に
付随する静電容量であり、通常その容量は１〜５ｐＦで
ある。Next, a vertical cavity type semiconductor laser device LD
FIG. 4 shows a typical equivalent circuit of (1, 1) to LD (n, m).
Shown in The vertical resonance type semiconductor laser device LD includes a diode 12, resistors 13 and 14 connected in series to the diode 12, and a capacitor 15 connected in parallel to these. The diode 12 is a semiconductor laser element itself, and a laser beam is generated by a current confined therein.
The resistors 13 and 14 are internal resistances between the row wiring 3 and the cathode of the diode 12 and between the column wiring 2 and the anode of the diode 12 in FIG. This occurs because the mirror layer has a high resistance, and has a resistance value of several hundred ohms. In the capacitor 15, the row wiring 3 and the column wiring 2 have the vertical resonance type semiconductor laser element LD (1,
1) -LD (n, m) are the stray capacitance generated because they face each other with a certain area and the electrostatic capacitance associated with the laser element itself, and the capacitance is usually 1 to 5 pF.
【００２８】この静電容量（コンデンサ１５）は、図５
にＣ（ｎ，ｍ）で示した通り、垂直共振型半導体レーザ
素子ＬＤ（１，１）〜ＬＤ（ｎ，ｍ）のそれぞれに発生
し、その容量は１つ当たり数ｐＦであるが、１本の行配
線３（または、列配線２）に着目するとｍ個（または、
ｎ個）の静電容量Ｃ（コンデンサ１５）が接続してお
り、非発光タイミングにおける半導体レーザ素子の異常
発光が発生したり、前述の通り従来の半導体レーザ駆動
方法である電流パルスによる駆動では、発光強度のコン
トロールを不可能にしたりする原因である。なお図５は
図１と同一の構成であり、図１は図５からコンデンサＣ
を省略した図であり、また図１及び図５には図４に示し
た抵抗１３，１４は図示を省略している。This capacitance (capacitor 15) is shown in FIG.
As shown by C (n, m) in FIG. 2, the laser beam is generated in each of the vertical cavity semiconductor laser elements LD (1,1) to LD (n, m), and the capacitance is several pF per one. Focusing on the row wiring 3 (or the column wiring 2), m (or
n) of the capacitances C (capacitors 15) are connected, abnormal light emission of the semiconductor laser element occurs at the non-light-emission timing, and as described above, in the conventional semiconductor laser driving method using current pulse driving, It is a cause of making it impossible to control the light emission intensity. FIG. 5 has the same configuration as FIG. 1, and FIG.
Are omitted in FIGS. 1 and 5, and the resistors 13 and 14 shown in FIG. 4 are not shown in FIGS.
【００２９】次に図２は、本実施の形態による２次元垂
直共振型半導体レーザ発光装置の所定の垂直共振型半導
体レーザ素子ＬＤに発光強度に応じた電位を予め設定す
るための光量設定電圧印加部５−１〜５−ｎの構成例で
ある。図２において、Ｄ／Ａ変換部７は、図示しないコ
ントローラよりデジタルで与えられる８ｂｉｔの光量設
定データを、アナログ値に変換してバッファ部８に送
る。この光量設定データのｂｉｔ数は８ｂｉｔである必
要はなく、用途に応じて変更できる。また、この光量設
定データがコントローラよりアナログで与えられる場合
は、このＤ／Ａ変換部７は省略することができ、光量設
定データをバッファ部８に直接接続すればよい。Next, FIG. 2 shows the application of a light amount setting voltage for presetting a potential corresponding to the light emission intensity to a predetermined vertical resonance type semiconductor laser element LD of the two-dimensional vertical resonance type semiconductor laser light emitting device according to the present embodiment. 5 is a configuration example of units 5-1 to 5-n. In FIG. 2, a D / A converter 7 converts 8-bit light amount setting data digitally given by a controller (not shown) into an analog value and sends the analog value to the buffer unit 8. The number of bits of the light amount setting data does not need to be 8 bits, and can be changed according to the application. When the light quantity setting data is provided by the controller in analog form, the D / A converter 7 can be omitted, and the light quantity setting data may be directly connected to the buffer section 8.
【００３０】バッファ部８は、Ｄ／Ａ変換部７の出力を
受けて光量設定電圧を出力する。バッファ部８の主な役
割は、次段に接続する図１の垂直共振型２次元半導体レ
ーザアレイを駆動するのに十分なドライブ容量を確保す
ることである。バッファ部８は、通常ＯＰアンプ等のド
ライブ容量の大きい増幅器で構成できるが、トランジス
タや抵抗器などのディスクリート部品でも構成可能であ
る。また例えば、Ｄ／Ａ変換部７の出力電圧範囲が０〜
１Ｖ、光量設定電圧として必要な電圧範囲が０〜１２Ｖ
で、電圧範囲が不整合の場合は、バッファ部８の増幅率
を１倍ではなく、例えば１２倍などとすることにより解
決できる。The buffer section 8 receives the output of the D / A conversion section 7 and outputs a light quantity setting voltage. The main role of the buffer unit 8 is to secure a sufficient drive capacity for driving the vertical resonance type two-dimensional semiconductor laser array of FIG. 1 connected to the next stage. The buffer unit 8 can be generally configured by an amplifier having a large drive capacity such as an OP amplifier, but can also be configured by discrete components such as a transistor and a resistor. Further, for example, the output voltage range of the D / A converter 7 is 0 to
1V, voltage range required as light quantity setting voltage is 0 to 12V
In the case where the voltage range is mismatched, the problem can be solved by setting the amplification factor of the buffer unit 8 to, for example, 12 instead of 1.
【００３１】次に図３は、本実施の形態における垂直共
振型半導体レーザ素子ＬＤの発光タイミングを指示する
ためのレーザ駆動パルス電圧を発生するレーザ駆動電圧
印加部４の構成例である。図３において、バッファ部１
０は図示しないコントローラより与えられる発光タイミ
ングを、発光タイミング電圧パルスに変換してレーザ駆
動パルス電圧として出力する。バッファ部１０の主な役
目は、次段に接続する図１の垂直共振型２次元半導体レ
ーザアレイを駆動するのに十分なドライブ容量を確保す
ることと、発光タイミングが通常ロジックＩＣから出力
されるため（電圧レベルがＴＴＬレベルやＥＣＬレベル
である）、レーザ駆動パルス電圧として必要な電圧範囲
（例えば０〜１２Ｖ）に変換することの２つがある。バ
ッファ部１０はバッファ部８と同様、ＯＰアンプ等のド
ライブ容量の大きい増幅器で構成できるが、トランジス
タや抵抗器などのディスクリート部品でも構成可能であ
る。Next, FIG. 3 shows an example of the configuration of a laser drive voltage applying unit 4 for generating a laser drive pulse voltage for instructing the light emission timing of the vertical cavity semiconductor laser device LD in the present embodiment. In FIG. 3, the buffer unit 1
Numeral 0 converts the light emission timing given by a controller (not shown) into a light emission timing voltage pulse and outputs it as a laser drive pulse voltage. The main functions of the buffer section 10 are to secure a sufficient drive capacity to drive the vertical resonance type two-dimensional semiconductor laser array of FIG. 1 connected to the next stage, and to output light emission timing from a normal logic IC. For this reason (the voltage level is a TTL level or an ECL level), there are two methods of converting the laser drive pulse voltage into a necessary voltage range (for example, 0 to 12 V). Like the buffer unit 8, the buffer unit 10 can be configured by an amplifier having a large drive capacity such as an OP amplifier, but can also be configured by discrete components such as a transistor and a resistor.
【００３２】本実施の形態による２次元垂直共振型半導
体レーザアレイ発光装置は上記のように構成されてお
り、次にその駆動方法について説明する。図５におい
て、レーザ駆動電圧印加部４が発光を指示する電位をア
ノード電極に出力するのに先立って、行配線３に接続さ
れた光量設定電圧印加部５が、当該行配線３に接続され
たアノード電極に対して発光強度に応じた電位を予め設
定し、続いてアノード電極に接続された列配線２に接続
された、発光タイミングを指示するためのレーザ駆動パ
ルス電圧を発生するレーザ駆動電圧印加部４が、発光を
指示するレーザ駆動電圧レベルで列配線２に電圧を印加
する。この図５に示した構成で垂直共振型２次元半導体
レーザアレイを駆動した例を図６及び図７に示す。The two-dimensional vertical cavity semiconductor laser array light emitting device according to the present embodiment is configured as described above. Next, a driving method thereof will be described. In FIG. 5, before the laser drive voltage applying unit 4 outputs a potential for instructing light emission to the anode electrode, the light amount setting voltage applying unit 5 connected to the row wiring 3 is connected to the row wiring 3. A potential corresponding to the light emission intensity is set in advance for the anode electrode, and then a laser drive voltage is applied, which is connected to the column wiring 2 connected to the anode electrode and generates a laser drive pulse voltage for instructing light emission timing. The unit 4 applies a voltage to the column wiring 2 at a laser drive voltage level for instructing light emission. FIGS. 6 and 7 show an example in which the vertical cavity type two-dimensional semiconductor laser array is driven by the configuration shown in FIG.
【００３３】図６及び図７は、アナログ電気回路の標準
的なシミュレータを用いて、図５に示した構成で垂直共
振型２次元半導体レーザアレイを駆動したときの垂直共
振型半導体レーザ素子ＬＤ（１，１）〜ＬＤ（ｎ，ｍ）
に流れる電流を求めた結果を示している。図６（ａ）は
レーザ駆動電圧印加部４−１の発生する電位を示し、図
６（ｂ）はレーザ駆動電圧印加部４−２〜４−ｍの発生
する電位を示している。また、図６（ｃ）は光量設定電
圧印加部５−１の発生する電位を示し、図６（ｄ）は光
量設定電圧印加部５−２〜５−ｍの発生する電位を示し
ている。そして図７（ａ）は垂直共振型半導体レーザ素
子ＬＤ（１，１）に流れる電流を示し、図７（ｂ）は垂
直共振型半導体レーザ素子ＬＤ（２，１）〜ＬＤ（ｎ，
１）に流れる電流を示している。図７（ｃ）は垂直共振
型半導体レーザ素子ＬＤ（１，２）〜ＬＤ（１，ｍ）に
流れる電流、図７（ｄ）は垂直共振型半導体レーザ素子
ＬＤ（２，２）〜ＬＤ（ｎ，ｍ）に流れる電流である。FIGS. 6 and 7 show a vertical resonance type semiconductor laser device LD (FIG. 5) when a vertical resonance type two-dimensional semiconductor laser array is driven in the configuration shown in FIG. 5 by using a standard analog electric circuit simulator. 1,1) -LD (n, m)
3 shows the result of obtaining the current flowing through the device. FIG. 6A shows a potential generated by the laser drive voltage application unit 4-1 and FIG. 6B shows a potential generated by the laser drive voltage application units 4-2 to 4-m. FIG. 6C shows the potential generated by the light amount setting voltage applying unit 5-1 and FIG. 6D shows the potential generated by the light amount setting voltage applying units 5-2 to 5-m. FIG. 7A shows a current flowing through the vertical resonance semiconductor laser element LD (1, 1), and FIG. 7B shows vertical current semiconductor laser elements LD (2, 1) to LD (n, n).
The current flowing in 1) is shown. FIG. 7C shows a current flowing through the vertical resonance type semiconductor laser devices LD (1, 2) to LD (1, m), and FIG. 7D shows a current flowing through the vertical resonance type semiconductor laser devices LD (2, 2) to LD ( n, m).
【００３４】この例では、レーザ駆動電圧印加部４のう
ち列配線２−１に接続されたレーザ駆動電圧印加部４−
１のみにレーザ駆動パルス電圧を与えて選択状態とし、
他のレーザ駆動電圧印加部４−２〜４−ｍはディセーブ
ルの状態（非選択状態）となるようにレーザ非駆動電圧
（０Ｖ）にし、また光量設定電圧印加部５のうち行配線
３−１に接続された光量設定電圧印加部５−１のみに光
量を設定する設定電位を与えて選択状態とし、他の光量
設定電圧印加部５−２〜５−ｎはディセーブルの状態
（非選択状態）となるように非発光設定電圧（１２Ｖ）
とすることにより、図５の垂直共振型半導体レーザ素子
ＬＤ（１，１）のみを所望のタイミングでパルス発光さ
せ、他の垂直共振型半導体レーザ素子ＬＤ（１，２）〜
ＬＤ（ｎ，ｍ）は常に消灯させようとしたシミュレーシ
ョン結果である。In this example, of the laser drive voltage applying section 4, the laser drive voltage applying section 4-
A laser drive pulse voltage is applied to only 1 to make it a selected state,
The other laser drive voltage applying units 4-2 to 4-m are set to a laser non-drive voltage (0 V) so as to be in a disabled state (non-selected state). Only the light quantity setting voltage applying unit 5-1 connected to 1 is set to a selected state by applying a setting potential for setting the light quantity, and the other light quantity setting voltage applying units 5-2 to 5-n are disabled (unselected). Non-emission set voltage (12 V)
As a result, only the vertical resonance type semiconductor laser element LD (1, 1) shown in FIG.
LD (n, m) is a simulation result of always trying to turn off the light.
【００３５】図６（ａ）において約１７ｎｓから３８ｎ
ｓの間に、レーザ駆動電圧印加部４−１はレーザ駆動電
圧レベル（１２Ｖ）の電圧を行配線３−１に供給し、こ
のとき予め設定されている光量設定電圧（光量設定電圧
印加部５−１の発生する電位、図６（ｃ）参照）は０Ｖ
（最大光量での発光を指示する電位）であり、図７
（ａ）に示すように垂直共振型半導体レーザ素子ＬＤ
（１，１）には１４ｍＡ程度のパルス電流が流れる。垂
直共振型２次元半導体レーザアレイのレーザ発光の閾値
電流を図７（ａ）〜（ｄ）に補助線で図示した３ｍＡと
すると、垂直共振型半導体レーザ素子ＬＤ（１，１）は
レーザ発光し、しかもレーザ駆動電圧印加部４−１の発
生するレーザ駆動パルス電圧に極めて優れた応答特性を
示し、高速駆動ができる。またこのとき垂直共振型半導
体レーザ素子ＬＤ（１，１）はこの系での最大光量を発
生している。In FIG. 6A, about 17 ns to 38 n
During s, the laser drive voltage applying unit 4-1 supplies a voltage of the laser drive voltage level (12 V) to the row wiring 3-1 and at this time, a preset light amount setting voltage (light amount setting voltage applying unit 5). The potential at which -1 is generated, as shown in FIG.
(Potential for instructing light emission at the maximum light amount), and FIG.
(A) As shown in FIG.
A pulse current of about 14 mA flows through (1, 1). Assuming that the threshold current of laser emission of the vertical resonance type two-dimensional semiconductor laser array is 3 mA shown by the auxiliary lines in FIGS. 7A to 7D, the vertical resonance type semiconductor laser element LD (1, 1) emits laser. In addition, the laser driving pulse voltage generated by the laser driving voltage applying unit 4-1 has extremely excellent response characteristics, and high-speed driving can be performed. At this time, the vertical resonance type semiconductor laser element LD (1, 1) generates the maximum amount of light in this system.
【００３６】次にレーザ駆動電圧印加部４−１は、約５
８ｎｓ〜７９ｎｓ間に再び１２Ｖのレーザ駆動パルス電
圧を行配線３−１に供給している（図６（ａ）参照）
が、予め設定されている光量設定電圧（光量設定電圧印
加部５−１の発生する電位、図６（ｃ）参照）は１２Ｖ
（消灯を指示する電位）であり、図７（ａ）に示すよう
に垂直共振型半導体レーザ素子ＬＤ（１，１）には数ｎ
ｓ程度の微小パルス電流しか流れず、これはレーザ発光
の閾値３ｍＡを越えないため、垂直共振型半導体レーザ
素子ＬＤ（１，１）は発光しない。Next, the laser drive voltage application section 4-1 operates for about 5
The laser drive pulse voltage of 12 V is again supplied to the row wiring 3-1 between 8 ns and 79 ns (see FIG. 6A).
Is a preset light amount setting voltage (potential generated by the light amount setting voltage applying unit 5-1; see FIG. 6C) is 12 V
(A potential for instructing to turn off the light), and as shown in FIG. 7A, the vertical resonance type semiconductor laser element LD (1, 1) has several n.
Since only a small pulse current of about s flows, which does not exceed the laser emission threshold of 3 mA, the vertical resonance semiconductor laser element LD (1, 1) does not emit light.
【００３７】次にレーザ駆動電圧印加部４−１は、約９
７ｎｓ〜１１９ｎｓ間に再び１２Ｖのレーザ駆動パルス
電圧を行配線３−１に供給している（図６（ａ））が、
予め設定されている光量設定電圧（光量設定電圧印加部
５−１の発生する電位、図６（ｃ）参照）は２Ｖ（最大
光量より少し小さい光量を指示する電位）であり、図７
（ａ）に示すように垂直共振型半導体レーザ素子ＬＤ
（１，１）には１１ｍＡ程度のパルス電流が流れる。こ
れはレーザ発光の閾値３ｍＡを越え、垂直共振型半導体
レーザ素子ＬＤ（１，１）はレーザ発光するが、先の発
光強度よりは小さくなっている。Next, the laser drive voltage application section 4-1 operates at about 9
The laser drive pulse voltage of 12 V is again supplied to the row wiring 3-1 between 7 ns and 119 ns (FIG. 6A).
The preset light amount setting voltage (potential generated by the light amount setting voltage application unit 5-1; see FIG. 6C) is 2 V (potential indicating a light amount slightly smaller than the maximum light amount), and FIG.
(A) As shown in FIG.
A pulse current of about 11 mA flows through (1, 1). This exceeds the threshold value of laser emission of 3 mA, and the vertical cavity semiconductor laser element LD (1, 1) emits laser light, but the emission intensity is lower than the previous one.
【００３８】さて、これらの３回のパルス駆動に当たり
垂直共振型半導体レーザ素子ＬＤ（１，１）以外の垂直
共振型半導体レーザ素子は、図７（ｂ）〜（ｄ）に示し
たようにレーザ発光に至るような電流は流れず、従って
図１１（ａ）〜（ｂ）で発生したような異常な発光はな
い。これは、発光しない垂直共振型半導体レーザ素子に
対しては、そのアノード電極の電位がカソード電極の電
位よりも低くなるように構成したことにより実現してい
る。In the three pulse driving operations, the vertical resonance type semiconductor laser devices other than the vertical resonance type semiconductor laser device LD (1, 1) are provided with lasers as shown in FIGS. 7 (b) to 7 (d). No current that causes light emission flows, and thus there is no abnormal light emission as occurred in FIGS. 11 (a) and 11 (b). This is realized by configuring the vertical resonance type semiconductor laser device that does not emit light so that the potential of the anode electrode is lower than the potential of the cathode electrode.
【００３９】このように、本実施の形態によれば、非発
光タイミングにおける半導体レーザ素子の異常発光を防
止し、発光強度のコントロールが可能になるため、マト
リクス配線の垂直共振型半導体レーザ装置の駆動が可能
となり、プリンタや通信機器、ディスプレイ、光記憶装
置などに組み込んで使用することが可能となる。As described above, according to the present embodiment, abnormal light emission of the semiconductor laser element at the non-emission timing can be prevented and emission intensity can be controlled. This makes it possible to incorporate and use in a printer, a communication device, a display, an optical storage device, or the like.
【００４０】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態において
は、垂直共振型半導体レーザ素子ＬＤのカソード電極が
行配線３に接続され、アノード電極が列配線２に接続さ
れ、且つ、光量設定電圧印加部５からの電圧はカソード
電極に印加され、レーザ駆動電圧印加部４からの電圧は
アノード電極に印加される構成で説明したが本発明はこ
れに限られない。垂直共振型半導体レーザ素子ＬＤのア
ノード電極が行配線３に接続され、カソード電極が列配
線２に接続され、且つ、光量設定電圧印加部５からの電
圧はカソード電極に印加され、レーザ駆動電圧印加部４
からの電圧はアノード電極に印加される構成でもよい。
また、垂直共振型半導体レーザ素子ＬＤのカソード電極
が行配線３に接続され、アノード電極が列配線２に接続
され、且つ、光量設定電圧印加部５からの電圧はアノー
ド電極に印加され、レーザ駆動電圧印加部４からの電圧
はカソード電極に印加される構成でもよいし、垂直共振
型半導体レーザ素子ＬＤのアノード電極が行配線３に接
続され、カソード電極が列配線２に接続され、且つ、光
量設定電圧印加部５からの電圧はアノード電極に印加さ
れ、レーザ駆動電圧印加部４からの電圧はカソード電極
に印加される構成でもよい。いずれの構成を用いても、
カソード電位がアノード電位とほぼ等しいか高くなるよ
うに、レーザ駆動電圧印加部４と光量設定電圧印加部５
からの出力電圧のレベルを調整しておけばよい。The present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified. For example, in the above embodiment, the cathode electrode of the vertical cavity semiconductor laser element LD is connected to the row wiring 3, the anode electrode is connected to the column wiring 2, and the voltage from the light amount setting voltage applying unit 5 is the cathode. Although the configuration in which the voltage is applied to the electrode and the voltage from the laser drive voltage application unit 4 is applied to the anode electrode has been described, the present invention is not limited to this. The anode electrode of the vertical resonance type semiconductor laser element LD is connected to the row wiring 3, the cathode electrode is connected to the column wiring 2, and the voltage from the light amount setting voltage application unit 5 is applied to the cathode electrode, and the laser drive voltage is applied. Part 4
May be applied to the anode electrode.
Further, the cathode electrode of the vertical resonance type semiconductor laser element LD is connected to the row wiring 3, the anode electrode is connected to the column wiring 2, and the voltage from the light amount setting voltage applying unit 5 is applied to the anode electrode to drive the laser. The voltage from the voltage application unit 4 may be applied to the cathode electrode. Alternatively, the anode electrode of the vertical cavity semiconductor laser device LD is connected to the row wiring 3, the cathode electrode is connected to the column wiring 2, and the light amount is The voltage from the setting voltage applying unit 5 may be applied to the anode electrode, and the voltage from the laser driving voltage applying unit 4 may be applied to the cathode electrode. With either configuration,
The laser drive voltage applying unit 4 and the light amount setting voltage applying unit 5 are set so that the cathode potential is substantially equal to or higher than the anode potential.
What is necessary is just to adjust the level of the output voltage from.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、非発光タ
イミングにおける半導体レーザ素子の異常発光を防止
し、発光強度の制御が可能になるため、マトリクス配線
の垂直共振型半導体レーザ装置の駆動が可能となり、プ
リンタや通信機器、ディスプレイ、光記憶装置などに組
み込んで使用することが可能となる。As described above, according to the present invention, abnormal emission of the semiconductor laser element at the non-emission timing can be prevented, and the emission intensity can be controlled. This makes it possible to incorporate and use in a printer, a communication device, a display, an optical storage device, or the like.
【図１】本発明の実施の形態による垂直共振型２次元半
導体レーザアレイ発光装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vertical cavity type two-dimensional semiconductor laser array light emitting device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本実施の形態による垂直共振型２次元半導体レ
ーザアレイ発光装置における、発光強度に応じた電位を
予め設定するための光量設定電圧印加部５の構成例を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a light amount setting voltage application unit 5 for presetting a potential according to light emission intensity in the vertical resonance type two-dimensional semiconductor laser array light emitting device according to the present embodiment.
【図３】本実施の形態による垂直共振型２次元半導体レ
ーザアレイ発光装置における、垂直共振型半導体レーザ
素子の発光タイミングを指示するためのレーザ駆動電圧
印加部４の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a laser drive voltage applying unit 4 for instructing the light emission timing of a vertical resonance type semiconductor laser element in the vertical resonance type two-dimensional semiconductor laser array light emitting device according to the present embodiment.
【図４】垂直共振型半導体レーザ素子の代表的な等価回
路を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a typical equivalent circuit of a vertical cavity semiconductor laser device.
【図５】本発明の実施の形態による垂直共振型２次元半
導体レーザアレイ発光装置の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a vertical resonance type two-dimensional semiconductor laser array light emitting device according to an embodiment of the present invention.
【図６】本発明の実施の形態による垂直共振型２次元半
導体レーザアレイ発光装置の駆動方法を説明する図であ
る。FIG. 6 is a diagram illustrating a driving method of the vertical cavity type two-dimensional semiconductor laser array light emitting device according to the embodiment of the present invention.
【図７】本発明の実施の形態による垂直共振型２次元半
導体レーザアレイ発光装置の駆動方法を説明する図であ
る。FIG. 7 is a diagram illustrating a driving method of the vertical cavity type two-dimensional semiconductor laser array light emitting device according to the embodiment of the present invention.
【図８】従来の２次元半導体レーザアレイ発光装置の構
成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional two-dimensional semiconductor laser array light emitting device.
【図９】図８に示した従来の２次元半導体レーザアレイ
発光装置の構成を表現し直した図である。9 is a diagram in which the configuration of the conventional two-dimensional semiconductor laser array light emitting device shown in FIG. 8 is re-expressed.
【図１０】従来の２次元半導体レーザアレイ発光装置の
駆動方法を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a driving method of a conventional two-dimensional semiconductor laser array light emitting device.
【図１１】従来の２次元半導体レーザアレイ発光装置の
駆動方法を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a driving method of a conventional two-dimensional semiconductor laser array light emitting device.
【図１２】水平共振型半導体レーザ素子のＩ−Ｌ特性、
Ｉ−Ｖ特性を示す図である。FIG. 12 shows an IL characteristic of a horizontal cavity semiconductor laser device,
It is a figure showing IV characteristic.
【図１３】垂直共振型半導体レーザ素子のＩ−Ｌ特性、
Ｉ−Ｖ特性を示す図である。FIG. 13 shows an IL characteristic of a vertical cavity semiconductor laser device,
It is a figure showing IV characteristic.
１ ２次元半導体レーザアレイの形成位置 ２ 列配線 ３ 行配線 ４ レーザ駆動電圧印加部 ５ 光量設定電圧印加部 ７ Ｄ／Ａ変換部 ８、１０ バッファ部 １２ ダイオード １３、１４ 抵抗 １５ コンデンサ １７ 駆動電流パルス発生部 １８ イネーブル電圧発生部 Reference Signs List 1 2D semiconductor laser array formation position 2 Column wiring 3 Row wiring 4 Laser drive voltage application unit 5 Light intensity setting voltage application unit 7 D / A conversion unit 8, 10 Buffer unit 12 Diode 13, 14 Resistor 15 Capacitor 17 Drive current pulse Generator 18 Enable voltage generator
Claims (10)
と、 前記行配線及び列配線の各交差領域近傍にそれぞれ形成
され、前記行配線に接続された第１電極と前記列配線に
接続された第２電極とを有し、前記基板の基板面に対し
てほぼ垂直方向に発光する複数の垂直共振型半導体レー
ザ素子と、 前記複数の行配線から選択した選択行配線に対して第１
の電圧を印加し、非選択行配線に対して第２の電圧を印
加する第１の電圧印加手段と、 前記複数の列配線から選択した選択列配線に対して第３
の電圧を印加し、非選択列配線に対して第４の電圧を印
加する第２の電圧印加手段とを備えたことを特徴とする
２次元半導体レーザアレイ発光装置。A plurality of row wirings formed on a substrate; a plurality of column wirings formed to intersect with the plurality of row wirings; and a plurality of row wirings formed near respective intersection regions of the row wirings and the column wirings. A plurality of vertical cavity semiconductor laser elements each having a first electrode connected to the row wiring and a second electrode connected to the column wiring, and emitting light in a direction substantially perpendicular to the substrate surface of the substrate; A first row wiring selected from the plurality of row wirings;
A first voltage applying means for applying a second voltage to a non-selected row wiring; and a third voltage applying means for applying a third voltage to a selected column wiring selected from the plurality of column wirings.
And a second voltage applying means for applying a fourth voltage to the non-selected column wirings.
発光装置において、 前記第１電極はカソード電極であり、 前記第２電極はアノード電極であり、 前記第１の電圧は、前記選択行配線及び選択列配線に接
続された選択された垂直共振型半導体レーザ素子の発光
強度を設定する光量設定電圧であり、 前記第２の電圧は、前記選択された垂直共振型半導体レ
ーザ素子以外の垂直共振型半導体レーザ素子を非発光に
する非発光設定電圧であり、 前記第１の電圧印加手段は、前記選択された垂直共振型
半導体レーザ素子の発光前に前記光量設定電圧及び非発
光設定電圧を予め所定の行配線に印加する光量設定電圧
印加手段であり、 前記第３の電圧は、前記選択された垂直共振型半導体レ
ーザ素子の発光を指示するレーザ駆動電圧レベル及び非
発光を指示するレーザ非駆動電圧レベルからなるレーザ
駆動パルス電圧であり、 前記第４の電圧は、前記選択された垂直共振型半導体レ
ーザ素子以外の垂直共振型半導体レーザ素子の非発光を
指示するレーザ非駆動電圧であり、 前記第２の電圧印加手段は、前記レーザ駆動パルス電圧
及び前記レーザ非駆動電圧を所定の列配線に印加するレ
ーザ駆動電圧印加手段であることを特徴とする２次元半
導体レーザアレイ発光装置。2. The two-dimensional semiconductor laser array light emitting device according to claim 1, wherein the first electrode is a cathode electrode, the second electrode is an anode electrode, and the first voltage is the selected row wiring. And a light amount setting voltage for setting the light emission intensity of the selected vertical cavity semiconductor laser device connected to the selected column wiring, wherein the second voltage is a vertical cavity semiconductor laser device other than the selected vertical cavity semiconductor laser device. A non-emission setting voltage for causing the semiconductor laser device to emit no light, wherein the first voltage applying means sets the light amount setting voltage and the non-emission setting voltage before the selected vertical resonance type semiconductor laser device emits light. Light amount setting voltage applying means for applying to a predetermined row wiring, wherein the third voltage is a laser drive voltage level for instructing light emission of the selected vertical resonance type semiconductor laser device and a non-light emitting voltage. A laser drive pulse voltage having a laser non-drive voltage level for instructing light, wherein the fourth voltage is a laser for instructing non-emission of a vertical resonance semiconductor laser element other than the selected vertical resonance semiconductor laser element. A two-dimensional semiconductor laser, wherein the second voltage applying means is a laser driving voltage applying means for applying the laser driving pulse voltage and the laser non-driving voltage to predetermined column wirings. Array light emitting device.
発光装置において、 前記第１電極はアノード電極であり、 前記第２電極はカソード電極であり、 前記第１の電圧は、前記選択行配線及び選択列配線に接
続された選択された垂直共振型半導体レーザ素子の発光
を指示するレーザ駆動電圧レベル及び非発光を指示する
レーザ非駆動電圧レベルからなるレーザ駆動パルス電圧
であり、 前記第２の電圧は、前記選択された垂直共振型半導体レ
ーザ素子以外の垂直共振型半導体レーザ素子の非発光タ
イミングを指示するレーザ非駆動電圧であり、 前記第１の電圧印加手段は、前記レーザ駆動パルス電圧
及び前記レーザ非駆動電圧を所定の行配線に印加するレ
ーザ駆動電圧印加手段であり、 前記第３の電圧は、前記選択された垂直共振型半導体レ
ーザ素子の発光強度を設定する光量設定電圧であり、 前記第４の電圧は、前記選択された垂直共振型半導体レ
ーザ素子以外の垂直共振型半導体レーザ素子を非発光に
する非発光設定電圧であり、 前記第２の電圧印加手段は、前記選択された垂直共振型
半導体レーザ素子の発光前に前記光量設定電圧及び非発
光設定電圧を予め所定の列配線に印加する光量設定電圧
印加手段であることを特徴とする２次元半導体レーザア
レイ発光装置。3. The two-dimensional semiconductor laser array light emitting device according to claim 1, wherein the first electrode is an anode electrode, the second electrode is a cathode electrode, and the first voltage is the selected row wiring. And a laser drive pulse voltage comprising a laser drive voltage level for instructing light emission of the selected vertical cavity semiconductor laser device connected to the selected column wiring and a laser non-drive voltage level for instructing non-emission, The voltage is a laser non-drive voltage for instructing a non-light emission timing of a vertical resonance semiconductor laser device other than the selected vertical resonance semiconductor laser device, and the first voltage applying unit includes the laser drive pulse voltage and the laser drive pulse voltage. Laser driving voltage applying means for applying the laser non-driving voltage to a predetermined row wiring, wherein the third voltage is the selected vertical resonance semiconductor The fourth voltage is a non-light emission setting voltage that causes a vertical resonance type semiconductor laser device other than the selected vertical resonance type semiconductor laser device to emit no light. The second voltage applying means is a light quantity setting voltage applying means for applying the light quantity setting voltage and the non-light emission setting voltage to predetermined column wirings before the selected vertical cavity semiconductor laser device emits light. A two-dimensional semiconductor laser array light emitting device, characterized in that:
発光装置において、 前記第１電極はカソード電極であり、 前記第２電極はアノード電極であり、 前記第１の電圧は、前記選択行配線及び選択列配線に接
続された選択された垂直共振型半導体レーザ素子の発光
を指示するレーザ駆動電圧レベル及び非発光を指示する
レーザ非駆動電圧レベルからなるレーザ駆動パルス電圧
であり、 前記第２の電圧は、前記選択された垂直共振型半導体レ
ーザ素子以外の垂直共振型半導体レーザ素子の非発光タ
イミングを指示するレーザ非駆動電圧であり、 前記第１の電圧印加手段は、前記レーザ駆動パルス電圧
及び前記レーザ非駆動電圧を所定の行配線に印加するレ
ーザ駆動電圧印加手段であり、 前記第３の電圧は、前記選択された垂直共振型半導体レ
ーザ素子の発光強度を設定する光量設定電圧であり、 前記第４の電圧は、前記選択された垂直共振型半導体レ
ーザ素子以外の垂直共振型半導体レーザ素子を非発光に
する非発光設定電圧であり、 前記第２の電圧印加手段は、前記選択された垂直共振型
半導体レーザ素子の発光前に前記光量設定電圧及び非発
光設定電圧を予め所定の列配線に印加する光量設定電圧
印加手段であることを特徴とする２次元半導体レーザア
レイ発光装置。4. The two-dimensional semiconductor laser array light emitting device according to claim 1, wherein the first electrode is a cathode electrode, the second electrode is an anode electrode, and the first voltage is the selected row wiring. And a laser drive pulse voltage comprising a laser drive voltage level for instructing light emission of the selected vertical cavity semiconductor laser device connected to the selected column wiring and a laser non-drive voltage level for instructing non-emission, The voltage is a laser non-drive voltage for instructing a non-light emission timing of a vertical resonance semiconductor laser device other than the selected vertical resonance semiconductor laser device, and the first voltage applying unit includes the laser drive pulse voltage and the laser drive pulse voltage. Laser driving voltage applying means for applying the laser non-driving voltage to a predetermined row wiring, wherein the third voltage is the selected vertical resonance semiconductor The fourth voltage is a non-light emission setting voltage that causes a vertical resonance type semiconductor laser device other than the selected vertical resonance type semiconductor laser device to emit no light. The second voltage applying means is a light quantity setting voltage applying means for applying the light quantity setting voltage and the non-light emission setting voltage to predetermined column wirings before the selected vertical cavity semiconductor laser device emits light. A two-dimensional semiconductor laser array light emitting device, characterized in that:
発光装置において、 前記第１電極はアノード電極であり、 前記第２電極はカソード電極であり、 前記第１の電圧は、前記選択行配線及び選択列配線に接
続された選択された垂直共振型半導体レーザ素子の発光
強度を設定する光量設定電圧であり、 前記第２の電圧は、前記選択された垂直共振型半導体レ
ーザ素子以外の垂直共振型半導体レーザ素子を非発光に
する非発光設定電圧であり、 前記第１の電圧印加手段は、前記選択された垂直共振型
半導体レーザ素子の発光前に前記光量設定電圧及び非発
光設定電圧を予め所定の行配線に印加する光量設定電圧
印加手段であり、 前記第３の電圧は、前記選択された垂直共振型半導体レ
ーザ素子の発光を指示するレーザ駆動電圧レベル及び非
発光を指示するレーザ非駆動電圧レベルからなるレーザ
駆動パルス電圧であり、 前記第４の電圧は、前記選択された垂直共振型半導体レ
ーザ素子以外の垂直共振型半導体レーザ素子の非発光タ
イミングを指示するレーザ非駆動電圧であり、 前記第２の電圧印加手段は、前記レーザ駆動パルス電圧
及び前記レーザ非駆動電圧を所定の列配線に印加するレ
ーザ駆動電圧印加手段であることを特徴とする２次元半
導体レーザアレイ発光装置。5. The two-dimensional semiconductor laser array light emitting device according to claim 1, wherein the first electrode is an anode electrode, the second electrode is a cathode electrode, and the first voltage is the selected row wiring. And a light amount setting voltage for setting the light emission intensity of the selected vertical cavity semiconductor laser device connected to the selected column wiring, wherein the second voltage is a vertical cavity semiconductor laser device other than the selected vertical cavity semiconductor laser device. A non-emission setting voltage for causing the semiconductor laser device to emit no light, wherein the first voltage applying means sets the light amount setting voltage and the non-emission setting voltage before the selected vertical resonance type semiconductor laser device emits light. Light amount setting voltage applying means for applying to a predetermined row wiring, wherein the third voltage is a laser drive voltage level for instructing light emission of the selected vertical resonance type semiconductor laser device and a non-light emitting voltage. A laser driving pulse voltage having a laser non-driving voltage level for instructing light, wherein the fourth voltage indicates non-emission timing of a vertical resonance semiconductor laser device other than the selected vertical resonance semiconductor laser device. A two-dimensional semiconductor, wherein the second voltage applying means is a laser driving voltage applying means for applying the laser driving pulse voltage and the laser non-driving voltage to predetermined column wirings. Laser array light emitting device.
ザアレイ発光装置において、 前記非発光設定電圧の電圧レベルは、前記レーザ駆動パ
ルス電圧のレーザ駆動電圧レベルとほぼ等しいかそれよ
り高いこと、および前記光量設定電圧は、前記レーザ駆
動パルス電圧のレーザ非駆動電圧レベルとほぼ等しいか
それより高いことを特徴とする２次元半導体レーザアレ
イ発光装置。6. The two-dimensional semiconductor laser array light emitting device according to claim 2, wherein a voltage level of said non-light emission set voltage is substantially equal to or higher than a laser drive voltage level of said laser drive pulse voltage. And the light amount setting voltage is substantially equal to or higher than the laser non-driving voltage level of the laser driving pulse voltage.
ザアレイ発光装置において、 前記非発光設定電圧の電圧レベルは、前記レーザ駆動パ
ルス電圧のレーザ駆動電圧レベルからレーザの閾値電圧
を引いた電圧レベルとほぼ等しいかそれより高いこと、
および前記光量設定電圧は、前記レーザ駆動パルス電圧
のレーザ非駆動電圧レベルからレーザの閾値電圧を引い
た電圧レベルとほぼ等しいかそれより高いことを特徴と
する２次元半導体レーザアレイ発光装置。7. The two-dimensional semiconductor laser array light emitting device according to claim 2, wherein said non-light emission set voltage level is obtained by subtracting a laser threshold voltage from a laser drive voltage level of said laser drive pulse voltage. Approximately equal to or higher than the voltage level,
A two-dimensional semiconductor laser array light emitting device, wherein the light amount setting voltage is substantially equal to or higher than a voltage level obtained by subtracting a laser threshold voltage from a laser non-driving voltage level of the laser driving pulse voltage.
ザアレイ発光装置において、 前記非発光設定電圧の電圧レベルは、前記レーザ駆動パ
ルス電圧のレーザ駆動電圧レベルとほぼ等しいかそれよ
り低いこと、および前記光量設定電圧は、前記レーザ駆
動パルス電圧のレーザ非駆動電圧レベルとほぼ等しいか
それより低いことを特徴とする２次元半導体レーザアレ
イ発光装置。8. The two-dimensional semiconductor laser array light emitting device according to claim 4, wherein a voltage level of the non-light emission set voltage is substantially equal to or lower than a laser drive voltage level of the laser drive pulse voltage. And the light quantity setting voltage is substantially equal to or lower than the laser non-driving voltage level of the laser driving pulse voltage.
ザアレイ発光装置において、 前記非発光設定電圧の電圧レベルは、前記レーザ駆動パ
ルス電圧のレーザ駆動電圧レベルからレーザの閾値電圧
を引いた電圧レベルとほぼ等しいかそれより低いこと、
および前記光量設定電圧は、前記レーザ駆動パルス電圧
のレーザ非駆動電圧レベルからレーザの閾値電圧を引い
た電圧レベルとほぼ等しいかそれより低いことを特徴と
する２次元半導体レーザアレイ発光装置。9. The two-dimensional semiconductor laser array light emitting device according to claim 4, wherein the voltage level of the non-emission set voltage is obtained by subtracting a laser threshold voltage from a laser drive voltage level of the laser drive pulse voltage. Approximately equal to or lower than the voltage level,
A two-dimensional semiconductor laser array light emitting device, wherein the light amount setting voltage is substantially equal to or lower than a voltage level obtained by subtracting a laser threshold voltage from a laser non-driving voltage level of the laser driving pulse voltage.
れぞれ形成され、行配線または列配線の一方に接続され
たカソード電極と他方に接続されたアノード電極とを有
する垂直共振型半導体レーザ素子に対して、非発光状態
での前記カソード電極の電位が、前記アノード電極の電
位とほぼ等しいかそれより高くなるようにすることを特
徴とする２次元半導体レーザアレイ発光装置の駆動方
法。10. A vertical cavity semiconductor laser device formed in each of intersection regions of a plurality of row wirings and column wirings and having a cathode electrode connected to one of the row wirings or column wirings and an anode electrode connected to the other. In contrast, a driving method of a two-dimensional semiconductor laser array light emitting device, wherein the potential of the cathode electrode in a non-light emitting state is set to be substantially equal to or higher than the potential of the anode electrode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29705096A JPH10126007A (en) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | Two-dimensional semiconductor laser array light emitting device and its driving method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29705096A JPH10126007A (en) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | Two-dimensional semiconductor laser array light emitting device and its driving method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10126007A true JPH10126007A (en) | 1998-05-15 |
Family
ID=17841572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29705096A Pending JPH10126007A (en) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | Two-dimensional semiconductor laser array light emitting device and its driving method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10126007A (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7352786B2 (en) | 2001-03-05 | 2008-04-01 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Apparatus for driving light emitting element and system for driving light emitting element |
| US7529282B2 (en) | 2001-03-05 | 2009-05-05 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Apparatus for driving light emitting element and system for driving light emitting element |
| JP2009278144A (en) * | 2002-03-20 | 2009-11-26 | Fuji Xerox Co Ltd | Device for driving light-emitting element and system for driving light-emitting element |
| JP2022119831A (en) * | 2016-04-22 | 2022-08-17 | オプシス テック リミテッド | Multi-wavelength LIDAR system |
| US11740331B2 (en) | 2017-07-28 | 2023-08-29 | OPSYS Tech Ltd. | VCSEL array LIDAR transmitter with small angular divergence |
| US11802943B2 (en) | 2017-11-15 | 2023-10-31 | OPSYS Tech Ltd. | Noise adaptive solid-state LIDAR system |
| US11846728B2 (en) | 2019-05-30 | 2023-12-19 | OPSYS Tech Ltd. | Eye-safe long-range LIDAR system using actuator |
| US11906663B2 (en) | 2018-04-01 | 2024-02-20 | OPSYS Tech Ltd. | Noise adaptive solid-state LIDAR system |
| US11927694B2 (en) | 2017-03-13 | 2024-03-12 | OPSYS Tech Ltd. | Eye-safe scanning LIDAR system |
| US11965964B2 (en) | 2019-04-09 | 2024-04-23 | OPSYS Tech Ltd. | Solid-state LIDAR transmitter with laser control |
-
1996
- 1996-10-21 JP JP29705096A patent/JPH10126007A/en active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7352786B2 (en) | 2001-03-05 | 2008-04-01 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Apparatus for driving light emitting element and system for driving light emitting element |
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| US11762068B2 (en) | 2016-04-22 | 2023-09-19 | OPSYS Tech Ltd. | Multi-wavelength LIDAR system |
| US11927694B2 (en) | 2017-03-13 | 2024-03-12 | OPSYS Tech Ltd. | Eye-safe scanning LIDAR system |
| US11740331B2 (en) | 2017-07-28 | 2023-08-29 | OPSYS Tech Ltd. | VCSEL array LIDAR transmitter with small angular divergence |
| US11802943B2 (en) | 2017-11-15 | 2023-10-31 | OPSYS Tech Ltd. | Noise adaptive solid-state LIDAR system |
| US11906663B2 (en) | 2018-04-01 | 2024-02-20 | OPSYS Tech Ltd. | Noise adaptive solid-state LIDAR system |
| US11965964B2 (en) | 2019-04-09 | 2024-04-23 | OPSYS Tech Ltd. | Solid-state LIDAR transmitter with laser control |
| US11846728B2 (en) | 2019-05-30 | 2023-12-19 | OPSYS Tech Ltd. | Eye-safe long-range LIDAR system using actuator |
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