JPS5873174A - Laser driving device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To stop sweeping of a gradually increasing current generating means when output of a photodetector reached the prescribed value, and to hold wave length of a laser oscillation at the prescribed value by a method wherein the gradually increasing current generating means and a means to decide that the output of the detector has reached the prescribed value are added to a control electric power source. CONSTITUTION:Laser rays of wave length corresponding to a driving current I supplied from a control electric power source 10 are oscillated from a semiconductor laser device containing a spectral means 1. An output voltage Vsh of the laser rays thereof is compared with a reference voltage VR by a comparator 5, the outputted level is judged, and the judged result thereof is applied to an AND circuit 6 of the electric power source 10. Output of a pulse generator 8 is applied to another input of the circuit 6 thereof, and a clock voltage V0 is applied to a counter 7 when the judged result is in H level. The voltage V0 is increased gradually by the counter 7 thereof according to voltages supplied from terminals 12, 13, and is applied to a D/A converter 9, a gradually increasing analog voltage Vd is generated, and the current I is outputted from an electric power source 11. When the output of the comparator 5 reached the prescribed value, sweeping of the counter 7 is stopped to make oscillating wave length at the prescribed value.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体レーザの駆動装置に係り、特にレーザ光
の必要な波長を分光手段で選択した後の出力光の波長が
所定の値に達するまでレーザ駆動電流を掃引せしめると
共に、所定の波長の光出力が得られれば上記掃引を停止
し、光波長ならびに光強度を一定化する装置に関するも
のであって、その手段としては半導体レーザ（以下単に
レーザと略称する）の発振波長がレーザ駆動電流の増大
に伴って短波長側へずれると同時に光強度も変化すると
いう特性を利用したものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor laser driving device, and more particularly, to a device for driving a semiconductor laser, and in particular, it sweeps the laser driving current until the wavelength of the output light reaches a predetermined value after the necessary wavelength of the laser light is selected by a spectroscopic means. The invention also relates to a device that stops the above-mentioned sweeping when an optical output of a predetermined wavelength is obtained, and makes the optical wavelength and optical intensity constant. This method utilizes the characteristic that as the wavelength shifts toward shorter wavelengths as the laser drive current increases, the light intensity also changes.

従来レーザの発振波長はレーザ素子温度と駆動電流と全
適当にプログラムすることによって得ていた。そしてこ
の場合どの程度の駆動電流ではどの程度の発振波長が得
られるかといったデータが対象とするレーザによってあ
らかじめ調べられているので、上記のプログラムにはこ
の関係が利用されていた。しかるにレーザにはいわゆる
モードホップ近辺においては駆動電流と発振波長との開
にヒステリシス現象が存在したりする性質があったりし
て、発振波長が光強度と共に変動するおそれがあるとい
う危険性が存在する。Conventionally, the oscillation wavelength of a laser was obtained by appropriately programming the laser element temperature and drive current. In this case, data on how much oscillation wavelength can be obtained at what drive current has been previously investigated for the target laser, so this relationship was utilized in the above program. However, lasers have a property in which there is a hysteresis phenomenon in the difference between the drive current and the oscillation wavelength near the so-called mode hop, and there is a risk that the oscillation wavelength may fluctuate with the light intensity. .

本発明はこうした欠点にとみてなされたもので制御ｖｌ
源から供給される駆動電流に応じた波長の光を発振する
半導体レーザと該半導体レーザの光出力をモニタする光
検知器を主体とする分光装置において、上記制御電源に
漸増電流発生装置を含ませると共に、上記光検知器出力
が一定値に達したことを判別する判別手段を付加し、該
判別手段の出力に応答して前記検知器出力が所定値に達
した時、上記漸増電流発生装置からの漸増する駆動電流
の掃引を停止して、レーザ光発振波長を所定の値で一定
値に停止せしめるようにしたことを特徴とするレーザ駆
動装置を提供せんとするもので、第１図以下の図面を用
いて詳述する。The present invention has been made in view of these drawbacks, and
In a spectroscopy device mainly consisting of a semiconductor laser that oscillates light of a wavelength corresponding to a drive current supplied from a source and a photodetector that monitors the optical output of the semiconductor laser, the control power source includes a gradually increasing current generator. At the same time, a discriminating means for discriminating whether the output of the photodetector has reached a certain value is added, and in response to the output of the discriminating means, when the output of the detector reaches a predetermined value, the gradually increasing current generator The object of the present invention is to provide a laser driving device characterized by stopping the gradually increasing sweep of the driving current and stopping the laser beam oscillation wavelength at a constant value at a predetermined value. This will be explained in detail using drawings.

第１図は本発明に係るレーザ駆動装置の系統図であって
、この動作原理を第２図のタイミングチャートを用いて
次に述べる。FIG. 1 is a system diagram of a laser driving device according to the present invention, and the principle of operation will be described below using the timing chart of FIG.

制御電源１０中には第２図に示したクロック電圧ＶＯを
発生するバμス発生器８がそなわっているが、その出力
はアンド回路６の一方の入力端子に接続されており、該
アンド回路６の他方の入力端子には判定手段としての比
較器５の出力電圧Ｖｃが印加されるようになっている。The control power supply 10 includes a bus generator 8 that generates the clock voltage VO shown in FIG. 2, and its output is connected to one input terminal of the AND circuit 6. The output voltage Vc of the comparator 5 as a determining means is applied to the other input terminal of the comparator 6.

そして動作の初期においては該出力電圧Ｖｃは第２図の
ように高レベル（Ｈ）であるので該アンド回路６の論理
出力はやはり高レベルである。At the beginning of the operation, the output voltage Vc is at a high level (H) as shown in FIG. 2, so the logic output of the AND circuit 6 is also at a high level.

このためカウンタ７は端子１２に時刻ｔｌ−ｔｌの聞、
パルス性のスタート電圧ＶＳｔが印加されれば、時刻ｔ
ｇから上記クロック電圧Ｖｏの計数を始め、そのために
Ｄ／Ａ変換器９はカウンタ７のロンツク出力をアナログ
電圧■αに変換するのであるが、このアナログ電圧ＶＣ
Ｌは第２図に見られるように時間と共に漸増して行くも
ので、例えばトランジスタＱ】のペースに印加される。Therefore, the counter 7 outputs a signal to the terminal 12 between the times tl and tl.
When the pulsed start voltage VSt is applied, the time t
The counting of the clock voltage Vo starts from g, and for this purpose the D/A converter 9 converts the clock output of the counter 7 into an analog voltage α, and this analog voltage VC
As seen in FIG. 2, L gradually increases over time, and is applied to the transistor Q, for example.

トランジスタＱ】は電圧〜電流変換手段として働くから
、ｖＬ源１１からレーザしに供給される駆動電流工は前
記のアナログ電圧Ｖｄの変化に対応して漸増して行く。Since the transistor Q functions as a voltage-to-current conversion means, the drive current supplied to the laser from the vL source 11 gradually increases in response to changes in the analog voltage Vd.

このようにレーザ駆動電流工が漸増してレーザＬの発振
しきい値に達すると該レーザＬは例えば第２図中の時刻
ｔ３から発振を開始するのであるが、この時に放射され
るレーザ光の波長人は駆動電流■の増加と共に短くなり
同時に光強度は次第に大となっていく。When the laser drive current gradually increases in this way and reaches the oscillation threshold of the laser L, the laser L starts oscillating at time t3 in FIG. 2, for example, and the laser light emitted at this time is The wavelength becomes shorter as the drive current increases, and at the same time the light intensity gradually increases.

この放射レーザ光はマルチモードであるが、矢印イ方向
に射出されてチョツｔ＜　ＣＨによってチョッピングさ
れ、例えばグレーティングのような分光手段ｌによって
シングルモードの光とされた後に光を分岐する手段とし
てのビームスブリ・ツタＢＳによって矢印口および矢印
ハ方向に分岐される。This emitted laser light is multimode, but it is emitted in the direction of arrow A, chopped by t < CH, and made into single mode light by a spectroscopic means l such as a grating. It is branched in the direction of the arrowhead and the direction of the arrow C by the beam suburi ivy BS.

このうち矢印ハ方向に分けられたチョッピング光は光検
知器りによって光電変換されて電圧となシ、増幅器２に
よって増幅されるが、第２図のように増幅器出力電圧Ｖ
ａは時刻ｔ８より漸増してゆく。Of these, the chopping light separated in the direction of arrow C is photoelectrically converted into voltage by a photodetector and amplified by amplifier 2, but as shown in Fig. 2, the amplifier output voltage V
a gradually increases from time t8.

ところでこの増幅器２は交流増幅器であるために上記出
力電圧Ｖａ　（交流）の基準点は定まっていない。した
がってこの交流出力の例えば低レベルを接地電位とする
ためには該交流出力電圧Ｖａに対して直流再生をほどこ
す必要がある。By the way, since this amplifier 2 is an AC amplifier, the reference point of the output voltage Va (AC) is not determined. Therefore, in order to make the low level of this AC output, for example, a ground potential, it is necessary to perform DC regeneration on the AC output voltage Va.

そのために第１図中におけるチョツＡＣＨの参照信号電
圧ｖｃｈを電子スイッチたるＭＯ８ｐ電界トフンジスタ
（以下ＭＯ３Ｔと略称する）Ｑ２のゲートに加え、標本
保持回路３の入力端子に＾■記増幅器２の出力が加わる
点において該出力が低レベルになったタイミングで上記
標本保持回路８の入力端子を短絡することにより前記増
幅器出力をクランプする。そして第２図のチョッパＯＨ
からの参照信号Ｖｃｈをインバータ４によって１８ｄ位
相反転し、この電圧で同じ標本保持回路３を制御してＭ
記増幅器出力を高レベルのタイミングでクランプする。To this end, the reference signal voltage vch of Chotsu ACH in FIG. The input terminal of the sample holding circuit 8 is short-circuited at the timing when the output becomes low level at the point where the amplifier output is clamped. And the chopper OH in Figure 2
The phase of the reference signal Vch from the M
The amplifier output is clamped at high level timing.

このようにすれば標本保持回路８の出力電圧断は第２図
に示すように漸増する形となるのであるがこの漸増する
出力電圧ｖｓｈは判定手段としての比較器５の負入力端
子に印加される。ここで比較器５の正入力端子には動作
の最初から前記したように基準電圧Ｖｓが加えられてい
るので、この漸増出力電圧Ｖｓｈが基準電圧ＶＢよりも
低い時間ｔ８〜１，４のｍｌは第２図に見られるように
比較器５の出力Ｗ、汗Ｖｃは高レベルに保たれているが
、漸増出力電圧ＶｓｈＯ値が基準電圧ｖＩ（の餉と等し
くなつ）に転する。In this way, the output voltage interruption of the sample holding circuit 8 gradually increases as shown in FIG. Ru. Here, since the reference voltage Vs is applied to the positive input terminal of the comparator 5 from the beginning of the operation as described above, the ml from time t8 to 1,4 when the gradually increasing output voltage Vsh is lower than the reference voltage VB is As seen in FIG. 2, the output W and Vc of the comparator 5 are kept at high levels, but the gradually increasing output voltage VshO value changes to (becomes equal to) the reference voltage vI.

このようになれば、アンド回路６の出力は低レベルに落
ちるが、これはカランタフの動作を制御して、カウンタ
７からＤ／Ａ変換器９に供給されるロジック電圧の変化
を停止させる。その結果時刻ｔ】から漸増して行ったＤ
／Ａ変換器９の出力としてのアナログ電圧Ｖｄの変化は
時刻も４において停止し、第１図中のトランジスタＱ１
のベースに加わる該アナログ電圧■ｄは第２図中に示さ
れているように、一定値Ｖｄｃに落ち着く。When this happens, the output of the AND circuit 6 falls to a low level, which controls the operation of the kalantuff and stops the change in the logic voltage supplied from the counter 7 to the D/A converter 9. As a result, D was gradually increased from time t
The change in the analog voltage Vd as the output of the /A converter 9 stops at time 4, and the transistor Q1 in FIG.
The analog voltage d applied to the base of d settles at a constant value Vdc, as shown in FIG.

するとこの影響で、今まで漸増していたレーザ駆動電流
工の変化はトランジスタＱ４の制御効果によって一定電
流値となるのであるが、その結果今まで駆動電流工と共
に変って来たレーザＬの発光波長大は、時刻ｔ４から、
第２図に見られるストップ電圧Ｖｓｐが第１図の端子１
３に加えられ、時刻ｔ６において立ち上がるまで一定値
を保つ。Then, due to this effect, the change in the laser drive current, which had been gradually increasing, becomes a constant current value due to the control effect of transistor Q4, but as a result, the emission wavelength of the laser L, which has been changing with the drive current, changes. Large is from time t4,
The stop voltage Vsp seen in Figure 2 is the terminal 1 in Figure 1.
3 and maintains a constant value until it rises at time t6.

なお第２図中のｔ６はこのストップ電圧Ｖｓ−ｐが立ち
下がる時刻である。Note that t6 in FIG. 2 is the time when this stop voltage Vs-p falls.

そしてこのストップ電圧Ｖｓｐが立ち上がったｔ＝ｌ＋
　においてＤ／Ａ変換器９からトランジスタ１月に供給
されていた一定値の＠　Ｉ＋：Ｖｄｃは零となるのでレ
ーザ駆動電流工も一旦零に戻り、毛＝ｔ。Then, t=l+ when this stop voltage Vsp rises
Since the constant value @I+:Vdc supplied from the D/A converter 9 to the transistor in January becomes zero, the laser drive current also returns to zero, and hair = t.

以後において再びスタート電圧Ｖｓｐが゛立ち上がると
、また上記と同じ過程に従って、レーザ光の波長の掃引
と定められた波長での掃引停止を繰返す。Thereafter, when the start voltage Vsp rises again, the same process as above is repeated to sweep the wavelength of the laser light and stop the sweep at the predetermined wavelength.

そしてとの掃引が停止した時のレーザ光の波長は、第１
図における基準電圧ＶＢ＋が変わらない限り、いつも同
じ値である。The wavelength of the laser beam when the sweep with and stops is the first wavelength.
The value is always the same unless the reference voltage VB+ in the figure changes.

したがって第１図中の矢印口方向に放射されるレーザ光
の波長の最終値はレーザ光の射出のたびによらず、一定
値に保たれる。なおこの場合のレーザ光の光強度もまた
レーザ光の射出回数によらず一定値に保たれ、常に安定
したレーザパワーが得られることになり、前記したよう
な駆動電流と発振波長とのｌｉｉの例えばヒステリス現
象に基づいて発振波長および光強度がレーザ光発射のた
びにふらつくということは避けられることになる。Therefore, the final value of the wavelength of the laser beam emitted in the direction of the arrow in FIG. 1 is maintained at a constant value, regardless of each time the laser beam is emitted. In this case, the intensity of the laser beam is also kept at a constant value regardless of the number of times the laser beam is emitted, and stable laser power is always obtained. For example, it is possible to avoid fluctuations in the oscillation wavelength and light intensity each time a laser beam is emitted due to a hysteris phenomenon.

結局、以上に述べたレーザ駆動装置はその内部にそなわ
った比較器に印加されている基準電圧ＶＲによって、レ
ーザ駆動電流工の値が波長掃引のたびごとに同じ餡に保
たれるので、極めて安定した波長ならびに光強度のレー
ザ光が得られ、そのために実用上多大の効果が期待でき
る。After all, the laser drive device described above is extremely stable because the value of the laser drive current is kept the same every time the wavelength is swept by the reference voltage VR applied to the comparator provided inside the device. Laser light with a specific wavelength and optical intensity can be obtained, and therefore, great practical effects can be expected.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明に係るレーザ駆動装置の系統図、第２図
は該装置の各部の電圧を示すタイミングチャートである
。 ｌ：分光手段、２：増幅器、８：標本保持回路、４：イ
ンバータ、５：比較器、６：アンド回路、７：カウンタ
、８：パルス発生器、９：ｌ）／Ａ変換器、ｌＯ：制御
電源、ｌ】：電源、１２．１３：端子。 ３FIG. 1 is a system diagram of a laser driving device according to the present invention, and FIG. 2 is a timing chart showing voltages at various parts of the device. l: Spectroscopic means, 2: Amplifier, 8: Sample holding circuit, 4: Inverter, 5: Comparator, 6: AND circuit, 7: Counter, 8: Pulse generator, 9: l)/A converter, lO: Control power supply, l]: Power supply, 12.13: Terminal. 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 制御電源から供給される駆動電流に応じた波長の光を発
振する半導体レーザと該半導体レーザの光出力をモニタ
する光検知器を主体とする分光装置において、上記制御
！［源に漸増電流発生装置を含ませると共に、上記光検
知器出力が一定値に達したことを判別する判別手段を付
加し、該判別手段の出力に応答して前記検知器出力が所
定値に達した時、上記漸増電流発生装置からの漸増する
駆動電流の掃引を停止して、レーザ光発振波長をＳｉ定
の値で一定値に停止せしめるようにしたことを特徴とす
るレーザ駆動装置。In a spectroscopic device that mainly includes a semiconductor laser that oscillates light of a wavelength corresponding to a drive current supplied from a control power source and a photodetector that monitors the optical output of the semiconductor laser, the above-mentioned control! [The source includes a gradually increasing current generator, and a discriminating means for discriminating whether the output of the photodetector has reached a certain value is added, and in response to the output of the discriminating means, the output of the detector reaches a predetermined value.] A laser driving device characterized in that, when reaching Si, the sweep of the gradually increasing driving current from the gradually increasing current generating device is stopped, and the laser beam oscillation wavelength is stopped at a constant value at a constant value of Si.