JPH01274486A - 半導体レーザ監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザ・プリンタ、光デイスク装置、光ビー
ム通信などに用いられている半導体レーザおよびその周
辺回路を監視するだめの半導体レーザ監視装置に関する
。

従来の技術 この種の用途に用いられた半導体レーザは、その光出力
レベルを一定に保つように駆動電流が制御される。さら
には、特開昭５７−１７２７８６号公報などに見られる
ように、上記駆動電流制御とともに、半導体レーザのケ
ース温度を一定に保つように半導体レーザの加熱または
冷却の制御が行われる。

このような半導体レーザと、その周辺回路（下動制御回
路、光出力レベルのモニター手段）を監視するだめの装
置の従来例を第３図に示す。

ｌは半導体レーザ、２はその光出力レベル［、ｏｕｔの
モニターのだめのフォトダイオードである。４はフォト
ダイオード２の検出出力電圧ＶＬを基準レベル電圧ｖＯ
に保つように半導体レーザ１の駆動電流Ｉｘを制御する
ＡＰＣ（自動光出力制御）回路である。このＡＰＣ回路
４は、基準レベル′五圧ＶＯを発生する基準レベル発生
回路５、フォトダイオード２の検出出力電圧ＶＬと基準
レベル電圧ＶＯＯ差動増幅を行う差動増幅回路６、およ
び差動増幅回路６の出力に応じた駆動電流Ｉｘを半導体
レーザ１に供給する駆動電流供給回路７から構成されて
いる。

８は監視装置であり、駆動電流Ｉｘを検出するだめの電
流検出回路９、基準レベル電圧ｖＳを発生する回路１０
、電流検出回路９の検出出力電圧ＶＩと基準レベル電圧
ＶＳとを比較する比較回路１１より構成されている。比
較回路１１はＶ　Ｉ　＞ＶＳのとき、すなわち駆動電流
Ｉｘが基準レベルＶＳに対応したある一定レベルを越え
たときに、異常と判定して監視出力信号５ｏｕｔをオン
にする。

これは駆動電流制御だけが行われる半導体レーザの監視
装置の例であるが、駆動電流制御と温度制御が行われる
半導体レーザの監視装置も同様の構成であった。

発明が解決しようとする課題 半導体レーザの光出力対駆動電流特性は、第４図に示す
ように、劣化の度合いによって大幅に変化する。上述の
従来装置は、このような半導体レーザの劣化により発光
効率が低下したり、光出力モニタ用フォトダイオードや
ＡＰＣ回路が故障したときに、半導体レーザに過電流が
流れることに着目して、異常検出を行っている。

しかし、かかる構成によれば、的確な監視が不可能な場
合があった。

すなわち、半導体レーザの光出力対駆動電流特性は、第
５図に示すようにケース温度Ｔｃによってもかなり大幅
に変動するが、従来装置は駆動電流だけに着目した構成
であり、まだ駆動電流の異常判定用の基準レベルは、あ
る一定のケース温度状態を想定して設定されていた。し
たがって、半導体レーザのケース温度が電流範囲の設定
温度から大幅に変動した場合に、半導体レーザの劣化、
フォトダイオードやＡＰＣ回路の故障による本来の異常
が生じなくとも、半導体レーザの駆動電流が設定範囲か
ら外れ、異常として検出されることがあった。逆に、こ
のような異常検出エラーを防止するために駆動電流の範
囲を広めに設定する必要があり、検出すべき本来の異常
が発生しても、それを検出して通知できないことがあっ
た。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、半導
レーザの温度変化の影響による監視エラーを防止し、半
導体レーザの劣化や周辺回路の故障などによる本来の異
常を確実に検出して外部に通知できるようにした半導体
レーザ監視装置を提供することを目的とする。

課題を解決するだめの手段 本発明は上述の問題点を解決するため、少なくとも光出
力レベルを一定に保つように駆動電流が制御される半導
体レーザについて、そのケース温度を検出する手段と、
この手段による検出温度が一定の温度範囲内であるか否
かを判定する温度判定手段と、半導体レーザの駆動電流
を検出する手段と、この検出手段による検出電流値が、
前記ケース温度が前記一定温度範囲内であることを条件
に設定された一定の電流範囲内であるか否かを判定する
電流判定手段と、前記電流判定手段および前記温度判定
手段の判定出力を入力として前記検出温度が前記温度範
囲内のときのみ前記電流判定手段の判定出力を有効な監
視出力として外部に送出する手段とを有する構成である
。

作用 上述のように本発明によれば、半導体レーザのケース温
度が一定の温度範囲内であるときのみ駆動電流に関する
判定出力が有効な監視出力となパまだ、この判定のため
の電流範囲はケース温度が上記温度範囲内であることを
条件として設定される。

したがって、半導体レーザの劣化や周辺回路の故障など
がないにも拘わらず、半導体レーザのケース温度が一定
の温度範囲を外れたために半導体レーザの駆動電流が一
定範囲から逸脱したときに、それが誤って異常として外
部に通知されることがなくなる。

また、このような監視エラーを心配して駆動電流の範囲
を広めに設定する必要がなく、適切な範囲（（設定する
ことができるだめ、導体レーザの劣化や周辺回路の故障
などによる本来の異常が発生したときに、それを確実に
外部に通知することができる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の一実施例による半導体レーザ監視装置
の概略構成図であって、符号１，２．４および９はそれ
ぞれ第３図中の対応符号と同一部を示す。

本実施例においては、半導体レーザ１の駆動電流制御と
ともに、半導体レーザ１の温度制御も行われる。この温
度制御は、ペルチェ素子などを用いて加熱および冷却の
両方によシ行うこともできるが、本実施例ではヒータ１
３の発熱を制御することによって温度制御が行われる。

１４は半導体レーザ１のケース温度を検出する温度セン
サであり、これはヒータ１３と一緒に半導体レーザ１の
ケース上またはその近くに設けられる。

１５は半導体レーザ１のケース温度を一定に保つように
ヒータ１３による加熱を制御する温度制御回路であり、
温度検出回路１６、ＡＮＤゲート１７およびスイッチ回
路１８より成っている。

温度検出回路１６は、温度センサ１４の検出出力信号を
入力とし、その検出温度に応じた通電制御信号Ａを出力
するものであるが、これは監視装置の温度判定手段でも
あり、その判定出力としての温度確定信号Ｂも出力する
。例えば、通電制御信号Ａは検出温度（ケース温度）を
４０ｒ±Δ１の範囲に保つようにスイッチ回路１８を制
御するだめのオン、オフ信号であシ、温度確定信号Ｂは
検出温度が４０Ｃ±Δ２の範囲内のときにオン（Ｌレベ
ル）になパ乙の温度範囲を逸脱したときにオフ（Ｈレベ
ル）になる信号である。ただし、Δ１く△２である。

ＡＮＤゲート１７は、外部から与えられる検出指令信号
Ｅがオン（Ｈレベル）のときに通電制御信号Ａをスイッ
チ回路１８に入力するためのものであり、スイッチ回路
１８はＡＮＤゲート１７からの入力信号囚に従ってヒー
タ１３の通電路を開閉する回路である。

１９は監視回路であシ、これは電流検出回路９、温度セ
ンサ１４、および温度判定手段としての温度検出回路１
６とともに半導体レーザ１とその周辺回路を監視するだ
めの装置を構成している。この監視回路１９は、駆動電
流Ｉｘが一定の電流範囲（半導体レーザのケース温度を
４０Ｃ±Δ２とした条件で設定される）であるか否かを
判定するための比較回路２０．２１およびＡＮＤゲート
ｎ１この電流範囲の下限レベル電圧ＶＴおよび上限レベ
ル電圧ＶＳを発生する回路ｎおよび２４、ＯＲゲート５
から構成されている。

一方の比較回路側は電流検出回路９の検出出力電圧ＶＲ
を下限レベル電圧ＶＴと比較し、ＶＴくＶＴのときに出
力信号をオン（Ｌレベル）にする。

他方の比較回路２１は、駆動電流の検出出力電圧ＶＲを
上限レベル電圧ＶＳと比較し、ＶＲ＞ＶＳのときに出力
信号をオン（Ｌレベル）にする。ＡＮＤゲートｎは比較
回路側、２１の出力信号の論理積信号Ｃを出力し、ＯＲ
ゲート石はこの論理積信号Ｃ（電流判定出力）と温度確
定信号Ｂの論理和信号を監視出力信号５ｏｕｔとして出
力する。

以上のように構成された半導体レーザ周辺回路および監
視装置について、以下その動作を説明する。第２図は動
作説明の理解を助けるだめのタイムチャートである。

検出指令信号Ｅがオンした時にケース温度ＴＨは４０Ｃ
−△ｌより低いので、通電制御信号Ａはオン（Ｈレベル
）になり、スイッチ回路１８はヒータ１３の通電路を閉
じてヒータ１３に通電させる。ヒータ１３０発熱により
半導体レーザ１は加熱され、そのケース温度は上昇する
。

ケース温度が４０Ｃ＋△ｌに達すると、通電制御信号Ａ
はオフ（Ｌレベル）になり、スイッチ回路Ｉ８はヒータ
１３の通電を断つため、ケース温度は徐々に下がる。ケ
ース温度が４０Ｃ−Δ１まで下がると、通電制御信号Ａ
は再びオンになってヒータ１３は再び通電され、半導体
レーザ１は加熱される。

このようにして、半導体レーザ１のケース温度をほぼ４
０Ｃに保つような温度制御が行われる。

半導体レーザ１のケース温度が４０Ｃ−６２以上に」二
昇するまでの期間においては、温度確定信号Ｂはオフ（
Ｈレベル）である。しだがって、この期間内に駆動電流
Ｉｘが一定範囲から逸脱し判定出力信号Ｃがオン（Ｌレ
ベル）になったとしても、監視出力信号５ｏｕｔはオフ
（Ｈレベル）となる。

すなわち、駆動電流の判定出力は無効にされる。

その後、ケース温度が一定の温度範囲（４０Ｃ±Δ２）
内に安定すると、温度確定信号Ｂはオン（Ｌレベル）に
なるため、ＡＮＤゲート四の出力信号、すなわち駆動電
流の判定出力信号Ｃは有効な監視出力信号５ｏｕｔとし
て外部に送出される。

したがって、半導体レーザ１の劣化や、ＡＰＣ回路４の
故障、フォトダイオード１３の故障などにより１小動電
流Ｉｘが一定の電流範囲の下限値を下回りＶＲ＜ＶＴと
なるか、あるいは上限値を上回りＶＲ＞ＶＳとなり、比
較回路側あるいは２１の出力信号がオンになると、監視
出力信号Ｓ　ｏｕｔはオン（Ｌレベル）になり、異常の
検出が外部に通知されることになる。

なお、温度確定信号Ａも温度監視信号として外部に出力
してもよい。

監視回路１９や温度検出回路１６などの機能をマイクロ
プロセッサなどを使用してプログラムにより実現しても
よい。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は、半導体レー
ザのケース温度が一定の温度範囲内であるときに限り、
それを条件として設定した電流範囲内の駆動電流が半導
体レーザに流れているか否かの判定出力を有効な監視出
力として外部に通知するため、半導体レーザやその周辺
回路が正常であるにも拘わらず、半導体レーザの温度変
動の影響により駆動電流が過大または過小となったとき
に誤って異常として外部に通知することを防止できる。

そのような監視エラーを心配して駆動電流の範囲を広め
に設定する必要がないので、検出すべき導体レーザの劣
化や周辺回路の故障などによる駆動電流の異常検出だけ
を考慮して適切な幅の電流範囲を設定できるため、半導
体レーザの劣化や周辺回路の故障による本来の異常が生
じだにも拘わらず、それを外部に通知できないといった
監視エラーも防止できる。など、半導体レーザおよび周
辺回路の確実な監視が可能になるという効果を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による半導体レーザ監視装置
の概略構成図、第２図は同装置の動作説明用タイムチャ
ート、第３図は半導体レーザ監視装置の従来例の概略構
成図、第４図は半導体レーザの光出力対駆動電流特性を
劣化の度合い別に示す特性線図、第５図は半導体レーザ
の光出力対駆動電流特性を温度別に示す特性線図である
。 １・・・半導体レーザ、２・・・フォトダイオード、４
・・・ＡＰＣ（自動光出力制御）回路、９・・・電流検
出回路、１３・・・ヒータ、１４・・・温度センサ、１
５・・・温度制御回路、１６・・・温度検出回路、１９
・・・監視回路、加。 ２１・・・比較回路、２２・・・ＡＮＤ回路、５・・・
ＯＲ回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名箒１
図 第４図 窮　５０ −〉尋１ｄｊ、嘲流

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体レーザのケース温度を検出する温度検出手段と、
   この温度検出手段による検出温度が一定の温度範囲内で
   あるか否かを判定する温度判定手段と、前記半導体レー
   ザの駆動電流を検出する電流検出手段と、この電流検出
   手段による検出電流値が、前記ケース温度が前記一定温
   度範囲内であることを条件として設定された一定の電流
   範囲内であるか否かを判定する電流判定手段と、前記電
   流判定手段および前記温度判定手段の判定出力を入力と
   して前記検出温度が前記温度範囲内のときにのみ前記電
   流判定手段の判定出力を有効な監視出力として外部に送
   出する手段とを有することを特徴とする半導体レーザ監
   視装置。