JPH02201985A

JPH02201985A - 半導体レーザの駆動装置

Info

Publication number: JPH02201985A
Application number: JP2018689A
Authority: JP
Inventors: Kazutomi Hatanaka; 畠中　一臣
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1989-01-30
Filing date: 1989-01-30
Publication date: 1990-08-10

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】く技術分野〉この発明は一定の光出力を高速でオン（ＯＮ）。

オフ（ＯＦＦ）する場合に使用される半導体レーザの駆
動装置に関するものである。

〈従来の技術〉半導体レーザは、ある種のＰＮ接合に順方向電流ＩＰを
流すことによりレーザ光を得るもので、順方向電流ＩＦ
と光出力Ｐｏとの関係はリニアでなく、順方向電流！Ｆ
を増加していくと、しきい値電流１ｔｈでレーザ発振が
始まり、以後は順方向電流ＩＰの増加と共に光出力Ｐｏ
ら増加する。この特性を第２図に示す。

ところで、しきい値電流１ｔｈや微分効率ηと呼ばれる
順方向電流ＩＦの変化に対する先出力Ｐ。

の変化の割合は一定ではなく、周囲温度や個体によって
変化する。

このため、このような半導体レーザを一定先出力で駆動
するために、第３図に示す装置が一般に用いられている
。１は半導体レーザで、増幅器３の出力で制御される電
流源４によって駆動される。

また半導体レーザ１の光出力はホトダイオード２によっ
てモニタされ、ホトダイオード２からの電流は抵抗５に
よって電圧に変換される。この電圧は演算増幅器（以下
、オペアンプという）３の一入力端子に人力され、基準
電圧Ｖ　ｒｅｒがオペアンプ３の十入力端子に入力され
、オペアンプ３の出力によって電流源４の出力電流が制
御される。このようにして、負帰還ループが構成され、
半導体レーザ１からの光出力は基準電圧Ｖ　ｒｅｆに対
応した一定値になる。

第３図は、半導体レーザ１から定常的に一定の先出力を
得るための構成であるが、ある種の応用においては、一
定の光出力を高速でＯＮ、ＯＦＦする必要が生じる。そ
の場合例えば、第４図に示す駆動装置が用いられる。第
４図は第３図の構成に、アナログスイッチ７とキャパシ
タ８で構成されるサンプルホールド回路と、高速７ｕ流
スイツチ６と、バッファアンプ９とを追加したものであ
る。

第４図の動作は次のようなものである。まず、電流スイ
ッチ６を右側に、スイッチ７をＯＮにして、基準電圧Ｖ
　ｒｅｆで規定される一定先出力を得る。

次にスイッチ７をオーブンにする。このとき、キャパシ
タ８で電圧が保持されるので、半導体レーザ１を駆動す
る７１ｉ流は基本的には変化しない。そうしてｒｉ流ス
イッチ６を高速でＯＮ、ＯＦ’Ｆ１．、て、半導体レー
ザｌからの先出力をＯＮ、ＯＦＦする。

〈発明が解決しようとする課題〉ところで、第４図に示す駆動装置では、キャパシタ８で
電圧を保持して、一定の光出力を得るようにしているが
、ギヤバッタ８からはどうしても放電があるため、キャ
パシタ８でアナログ舟である７ｕ圧を長時間一定に保持
することができず、したがって、一定の光出力を長時間
に渡って得られないという問題がある。

そこで、この発明の目的は、光出力を長時間−定に保持
したままで、ＯＮ、ＯＦＦすることができる半導体レー
ザの駆動装置を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉上記目的を達成するため、この発明の半導体レーザの駆
動装置は、？Ｉｆ流源によって駆動される半導体レーザ
の光出力を検出する光検出手段と、上記光検出手段の出
力とｑ３４値とを比較する比較手段と、上記比較手段か
らの信号をスイッチング手段を介して格納すると共に、
格納した信号を巡回することが可能なシフトレジスタと
、上記シフトレジスタの出力が入力されるローパスフィ
ルタを備えて、上記ローパスフィルタの出力によって上
記電流源を制御するようにしたことを特徴としている。

〈作用〉半導体レーザからの光出力は光検出手段によってモニタ
される。比較手段は光検出手段の出力と基準値とを比較
して、“Ｈ”または“Ｌ”を出力する。

この出力は、スイッチング手段を介してシフトレジスタ
に格納され、さらにこのシフトレジスタからの出力はロ
ーパスフィルタを介して電流源に制御信号として入力さ
れる。このように電流源は、半導体レーザから基準値に
対応した光出力が得られるように負帰還制御される。

そしていま、定常状態にあるとすると、シフトレジスタ
に格納されている”Ｈ”と“Ｌ”の割合は電流源に印加
する制御信号のレベルに対応したものになっている。半
導体レーザからの光出力をＯＮ。

ＯＦＦする場合は、上記シフトレジスタを比較手段との
間のスイッチング手段をＯＦＦにして、シフトレジスタ
に格納された所定の割合になっている“■］”と“Ｌ”
の信号を巡回させて、この状態をホールドすると共に、
このシフトレジスタからの信号をローパスフィルタに入
力して、上記割合に応じたレベルの制御信号を得て、電
流源に入力して、？１！流源からの出力電流を制御する
。このように電流源に制御信号を入力した状態で、半導
体レーザは高速でＯＮ、ＯＦＦされる。このように、負
帰還によって得られた信号をシフトレジスタによって、
ディジタル的にホールドするから、このホールドした信
号をローパスフィルタに通して得られる制御信号のレベ
ルは時間の経過につれて変動することがなく、したがっ
て、半導体レーザから一定の光出力を得ることができる
。また、シフトレジスタは、信号をそれに巡回させてホ
ールドするので、半導体レーザをＯＮ、ＯＦＦしても、
それによって、制御信号のレベルが変動することはな〈
実施例〉以下に、この発明を図示の実施例により詳細に説明する
。

第１図において、１はレーザダイオード、２はレーザダ
イオード１からの光出力をモニタする光検出手段として
のホトダイオードで、このホトダイオード２は光出力に
対応する電流を発生し、この電流は抵抗５によって電圧
に変換される。Ｉ３はコンパレータで、−人力には上記
電圧が印加され、十人力には店準電圧Ｖ　ｒｅｆが印加
される。４は電圧で出力電流が制御される電流源、６は
高速電流スイッチ、１０は接点ａ側への切換えでコンパ
レータ１３の出力をシフトレジスタ１１に人力する一方
、接点す側への切換えでシフトレジスタ１１の出力をそ
のシフトレジスタ１１自体に巡回させる回路を形成する
スイッチ、１２はシフトレジスタ２の出力を受けて電流
源４に出力するローパスフィルタである。第１図は、第
４図のオペアンプ３．アンログスイッチ７、キャパシタ
８゜バッファアンプ９を、コンパレータ１３．スイッチ
１０．シフトレジスタ１１．ローパスフィルタ■２で置
き換えた構成になっている。

１−記購成の半導体レーザの駆動装置は次のように動作
する。

まず、電流スイッチ６を右に倒し、スイッチｌＯは接点
す側にして、シフトレジスタ１１をリセットし、すなわ
ち、その全ビットを“１．′にする。なお、シフｌ−レ
ジスタ１１へは、動作中宮にクロックを入力しておく。

初期状態では、レーザダイオードｌからの光出力はゼロ
で、コンパレータ１３からの出力は”Ｉ４”になってい
る。次に、スイッチＩＯを接点ａ側に切り換えて、接点
す側に戻す。

このスイッチ動作によりコンパレータ１３からの出力を
シフトレジスタ１１の少なくとも１ビツトに入力する。

この動作を繰り返す訳であるが、スイッチｌＯの動作周
期、ずなわち、接点す、接点ａ。

接点すの動作から次の接点す、接点ａ、接点すの動作ま
での時間は、（シフトレジスタ１１へ入力するクロック
の周期Ｔｃ）Ｘ（シフトレジスタＩＩの段数ｎ）以上に
して、コンパレータＩ３からの出力が“Ｈ”で不変であ
れば、最終的にはシフトレジスタ１１の内容はすべて“
Ｈ″になるように、逆に、コンパレータ出力が、Ｌ″で
不変であれば、最終的にシフトレジスタ１１の内容はす
べて“Ｌ“になるようにする。シフトレジスタ１１の出
力は、ローハスフィルタ１２へ直接入力され、ローパス
フィルタ１２のカットオフ周波数を、スイッチ１０の動
作周期の逆数より十分小さく選んでおいて、ローパスフ
ィルタ１２の出力はほぼ直流になるようにする。電圧制
御される電流源４は、ローパスフィルタ１２の出力電圧
が上がれば、出力電流は大きくなる方向にある。最終的
に、抵抗５の両端の電圧は、基準電圧Ｖ　ｒｅｆと等し
くなるまで上がり、コンパレータ１３の出力は振動する
ようになり、コンパレータ１３の出力の“Ｈ”の確率と
、シフトレジスタ１１中の“Ｈ”の割合か等しくなる状
態で平衡する。次に、スイッチ１０を接点す側に固定す
ると、シフトレジスタ！ｌの出力はそれ自体を巡回する
だけで、“Ｈ”の割合は不変である。したかって、ロー
パスフィルタ１２からの制御出力は一定で変動すること
がなく、レーザダイオードｌからの光出力レベルはホー
ルドされる。この光出力レベルは、ソフトレジスタ１１
によりディジタル的に固定されているので、長時間経過
してし変動はない。光出力のスイッチングは、この状態
で、スイッチ６をＯＮ、ＯＦＦして行う。

〈発明の効果〉以上より明らかなように、この発明の半導体レーザの駆
動装置は、負帰還によって得られた信号をシフトレジス
タによってディジタル的にボールドし、このシフトレジ
スタからの信号をローパスフィルタに通して電流源のた
めの制御信号を得ているから、簡単、安価な構成で、光
出力を長時間一定に保持したままで、ＯＮ、ＯＦＦする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の半導体レーザの駆動装置
の回路図、第２図はレーザダイオードの順方向電流ＩＦ
と光出力Ｐｏとの関係を示す図、第３図は一定先出力を
得るための半導体レーザの駆動装置を示す図、第４図は
サンプルホールド回路を用いて一定の先出ツノを得て、
この光出力を高速スイッチングする半導体レーザの駆動
装置を示す図である。１・・・レーザダイオード、２・・・ホトダイオード、
３・・・オペアンプ、４・・・電流源、５・・抵抗、６
・・・高速電流スイッチ、７・・・アナログスイッチ、
８・・・キヤパシタ、　　９・・・バッファアンプ、ｌ
Ｏ・・スイッチ、　　１１・・・ンフトレジスタ、１２
・・・ローパスフィルタ、１３・・・コンパレータ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電流源によって駆動される半導体レーザの光出力
を検出する光検出手段と、上記光検出手段の出力と基準値とを比較する比較手段と
、上記比較手段からの信号をスイッチング手段を介して格
納すると共に、格納した信号を巡回することが可能なシ
フトレジスタと、上記シフトレジスタの出力が入力されるローパスフィル
タを備えて、上記ローパスフィルタの出力によって上記電流源を制御
するようにしたことを特徴とする半導体レーザの駆動装
置。