JPH0652817B2 - パルス・レ−ザ・ダイオ−ドの出力光自動制御回路 - Google Patents
パルス・レ−ザ・ダイオ−ドの出力光自動制御回路Info
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- JPH0652817B2 JPH0652817B2 JP17177885A JP17177885A JPH0652817B2 JP H0652817 B2 JPH0652817 B2 JP H0652817B2 JP 17177885 A JP17177885 A JP 17177885A JP 17177885 A JP17177885 A JP 17177885A JP H0652817 B2 JPH0652817 B2 JP H0652817B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
- H01S5/06835—Stabilising during pulse modulation or generation
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 ［技術分野］ この発明はパルス・レーザ・ダイオードの駆動回路に関
し，特にその出力光の自動制御回路に関する。
し，特にその出力光の自動制御回路に関する。
［従来技術］ 従来より半導体ＣＷ（連続光）レーザに対しては，ＡＰ
Ｃ（自動パワー制御）回路の名称で呼ばれる出力光の自
動制御回路が用いられて来た。パルス・レーザ・ダイオ
ードに対してはこのような出力光の自動制御回路は殆ん
どない。この事はモニタ用の素子を内蔵するパルス・レ
ーザ・ダイオードが少ない事からも分る。しかしなが
ら，レーザ発振の安全性の面から見ても，またレーザの
使用し易さの面から見てもレーザ・ダイオードの出力光
が変動する事が好ましくない。
Ｃ（自動パワー制御）回路の名称で呼ばれる出力光の自
動制御回路が用いられて来た。パルス・レーザ・ダイオ
ードに対してはこのような出力光の自動制御回路は殆ん
どない。この事はモニタ用の素子を内蔵するパルス・レ
ーザ・ダイオードが少ない事からも分る。しかしなが
ら，レーザ発振の安全性の面から見ても，またレーザの
使用し易さの面から見てもレーザ・ダイオードの出力光
が変動する事が好ましくない。
第６図に従来のＣＷレーザ用のＡＰＣ回路の一例を示
す。この回路はレーザ・ダイオード11の出射光の一部を
ピン（ＰＩＮ）・ホトダイオード12で受光し，ピン・ホ
トダイオード12に流れる光電流によって抵抗Ｒ11に生じ
る電圧と基準電圧refとが等しくなるよう，演算増巾器
（以下，オペアンプという）ＯＰおよびその出力により
制御されるトランジスタＴｒからなる回路によって，レ
ーザ・ダイオード11に流れる電流を制御する。
す。この回路はレーザ・ダイオード11の出射光の一部を
ピン（ＰＩＮ）・ホトダイオード12で受光し，ピン・ホ
トダイオード12に流れる光電流によって抵抗Ｒ11に生じ
る電圧と基準電圧refとが等しくなるよう，演算増巾器
（以下，オペアンプという）ＯＰおよびその出力により
制御されるトランジスタＴｒからなる回路によって，レ
ーザ・ダイオード11に流れる電流を制御する。
第６図に示す回路でレーザ・ダイオード11に流れる電流
が急激に変化しても，この回路は応答し得ない。オペア
ンプＯＰ，トランジスタＴｒ等で構成される回路の応答
の遅れが原因であり，応答速度の限界は数100ns程度で
ある。今，基準電圧refとしてパルス信号を入力する場
合のこの回路の応答性を考えて見る。
が急激に変化しても，この回路は応答し得ない。オペア
ンプＯＰ，トランジスタＴｒ等で構成される回路の応答
の遅れが原因であり，応答速度の限界は数100ns程度で
ある。今，基準電圧refとしてパルス信号を入力する場
合のこの回路の応答性を考えて見る。
第７図は第６図の回路の応答性を説明するための波形図
である。refとしてパルス信号が入力されると，レーザ
・ダイオード11にはオペアンプＯＰおよびトランジスタ
Ｔｒで遅れた駆動電流ＩLDが流れる。レーザ・ダイオー
ド11は駆動電流に応じて発光し，ピン・ホトダイオード
12の受光電流ＩＰによって駆動電流ＩLDに負帰還がかか
り，ＬLDは安定する。安定するまでは電流ＩLDには第７
図に示すようにオーバ・シュートが見られる。このオー
バ・シュートを防ぐ為には，オペアンプＯＰの帰還抵抗
Ｒ12にキャパシタを並列接続する等の手段があるが，そ
うすると回路の応答がさらに遅れる異になる。パルス・
レーザ・ダイオードは一般に数10〜数100ns程度のパル
ス巾で駆動する事が多く，第６図に示す回路では出力光
を自動制御する事は出来ない。
である。refとしてパルス信号が入力されると，レーザ
・ダイオード11にはオペアンプＯＰおよびトランジスタ
Ｔｒで遅れた駆動電流ＩLDが流れる。レーザ・ダイオー
ド11は駆動電流に応じて発光し，ピン・ホトダイオード
12の受光電流ＩＰによって駆動電流ＩLDに負帰還がかか
り，ＬLDは安定する。安定するまでは電流ＩLDには第７
図に示すようにオーバ・シュートが見られる。このオー
バ・シュートを防ぐ為には，オペアンプＯＰの帰還抵抗
Ｒ12にキャパシタを並列接続する等の手段があるが，そ
うすると回路の応答がさらに遅れる異になる。パルス・
レーザ・ダイオードは一般に数10〜数100ns程度のパル
ス巾で駆動する事が多く，第６図に示す回路では出力光
を自動制御する事は出来ない。
発明の概要 ［発明の目的］ この発明の目的は，数10〜数100ns程度のパルス巾で駆
動されるパルス・レーザ・ダイオードの出力光を自動制
御する回路を提供することにある。
動されるパルス・レーザ・ダイオードの出力光を自動制
御する回路を提供することにある。
［発明の構成と効果］ この発明によるパルス・レーザ・ダイオードの出力光自
動制御回路は，パルス・レーザ・ダイオードの出力光の
一部を受光する受光素子，受光素子の出力を増巾する増
巾回路，上記増巾回路の出力から外乱光成分を取出す外
乱光抽出回路，上記増巾回路の出力から，上記外乱光抽
出回路で得られる外乱光成分を除去することにより，パ
ルス・レーザ・ダイオードの出力光を表す信号成分を取
出す外乱光除去回路，および上記外乱光除去回路の出力
を平滑化し，パルス・レーザ・ダイオードをパルス駆動
する駆動回路に駆動制御信号をして帰還する帰還回路を
備えている。
動制御回路は，パルス・レーザ・ダイオードの出力光の
一部を受光する受光素子，受光素子の出力を増巾する増
巾回路，上記増巾回路の出力から外乱光成分を取出す外
乱光抽出回路，上記増巾回路の出力から，上記外乱光抽
出回路で得られる外乱光成分を除去することにより，パ
ルス・レーザ・ダイオードの出力光を表す信号成分を取
出す外乱光除去回路，および上記外乱光除去回路の出力
を平滑化し，パルス・レーザ・ダイオードをパルス駆動
する駆動回路に駆動制御信号をして帰還する帰還回路を
備えている。
パルス・レーザ・ダイオードの出力光をモニタし，この
モニタ出力から外乱光を除去し，そして得られる信号を
平滑してパルス・レーザ・ダイオードのパルス駆動回路
に帰還させているので，パルス巾の狭いパルス・レーザ
・ダイオードでも，その駆動制御を達成することができ
る。
モニタ出力から外乱光を除去し，そして得られる信号を
平滑してパルス・レーザ・ダイオードのパルス駆動回路
に帰還させているので，パルス巾の狭いパルス・レーザ
・ダイオードでも，その駆動制御を達成することができ
る。
実施例の説明 第１図はこの発明の一実施例を示している。この図にお
いて，入力信号Ｓ１はパルス・レーザ・ダイオードの出
射光の一部を受光するピン・ホトダイオードの受光パル
ス信号，Ｓ２はパルス・レーザ・ダイオードを駆動する
駆動信号と同期した信号で，後述するように十分なパル
ス巾をもつパルス信号，出力信号Ｓ０はパルス・レーザ
・ダイオードを駆動する駆動電流を定める為の直流電圧
信号である。すなわち，この出力信号Ｓ０に相当する電
圧が充電され，その放電々流によってパルス・レーザが
駆動されることになる。
いて，入力信号Ｓ１はパルス・レーザ・ダイオードの出
射光の一部を受光するピン・ホトダイオードの受光パル
ス信号，Ｓ２はパルス・レーザ・ダイオードを駆動する
駆動信号と同期した信号で，後述するように十分なパル
ス巾をもつパルス信号，出力信号Ｓ０はパルス・レーザ
・ダイオードを駆動する駆動電流を定める為の直流電圧
信号である。すなわち，この出力信号Ｓ０に相当する電
圧が充電され，その放電々流によってパルス・レーザが
駆動されることになる。
以下に，回路各部の動作について説明する。
［オペアンプＯＰ２］ このオペアンプＯＰ２はプリ・アンプである。入力信号
Ｓ１は受光光量に比例した電圧信号であるが，パルス・
レーザ・ダイオードの駆動電流が大きい為に誘導ノイズ
を多量に含んでいる。
Ｓ１は受光光量に比例した電圧信号であるが，パルス・
レーザ・ダイオードの駆動電流が大きい為に誘導ノイズ
を多量に含んでいる。
オペアンプＯＰ２の入力段のフィルタ回路とこのオペア
ンプＯＰ２そのものの遅れとにより誘導ノイズを除去
し，光パルスによる信号成分を取り出している。光パル
スによる信号中の高周波成分は失なわれるが，第１図の
回路は最終段の出力信号として直流信号を得るものであ
るから問題はない。このオペアンプＯＰ２の入力，出力
の概略の信号波形を第２図に示す。ここでＧはグランド
(GND)レベルを表わしている。
ンプＯＰ２そのものの遅れとにより誘導ノイズを除去
し，光パルスによる信号成分を取り出している。光パル
スによる信号中の高周波成分は失なわれるが，第１図の
回路は最終段の出力信号として直流信号を得るものであ
るから問題はない。このオペアンプＯＰ２の入力，出力
の概略の信号波形を第２図に示す。ここでＧはグランド
(GND)レベルを表わしている。
［オペアンプＯＰ１］ このオペアンプＯＰ１は，オペアンプＯＰ２の出力信号
中から光パルスによる信号成分を除去して，外乱光によ
る光信号成分を取り出す為の回路である。
中から光パルスによる信号成分を除去して，外乱光によ
る光信号成分を取り出す為の回路である。
オペアンプＯＰ２の出力信号，信号Ｓ２，トランジスタ
Ｔｒ１のコレクタ電圧，オペアンプＯＰ１の出力のそれ
ぞれの波形が第３図に示されている。
Ｔｒ１のコレクタ電圧，オペアンプＯＰ１の出力のそれ
ぞれの波形が第３図に示されている。
オペアンプＯＰ２の出力は外乱光による信号成分とパル
ス・レーザ・ダイオードのパルス光による信号成分とを
重ねた電圧波形となっている。パルス・レーザ・ダイオ
ードが発光するのは信号Ｓ２が立ち上がった直後である
よう，その駆動回路が構成されているが，実際にはオペ
アンプＯＰ２の遅れによって，オペアンプＯＰ２の出力
は，信号Ｓ２がハイ・レベルにある間中，パルス・レー
ザ・ダイオードのパルス光成分を含むようになる。逆に
いえば，そのように信号Ｓ２のパルス巾が選択される。
信号Ｓ２がハイ・レベルの期間，トランジスタＴｒ１を
オンさせることによって，オペアンプＯＰ２の出力がオ
ペアンプＯＰ１へ入力するのを禁止する。
ス・レーザ・ダイオードのパルス光による信号成分とを
重ねた電圧波形となっている。パルス・レーザ・ダイオ
ードが発光するのは信号Ｓ２が立ち上がった直後である
よう，その駆動回路が構成されているが，実際にはオペ
アンプＯＰ２の遅れによって，オペアンプＯＰ２の出力
は，信号Ｓ２がハイ・レベルにある間中，パルス・レー
ザ・ダイオードのパルス光成分を含むようになる。逆に
いえば，そのように信号Ｓ２のパルス巾が選択される。
信号Ｓ２がハイ・レベルの期間，トランジスタＴｒ１を
オンさせることによって，オペアンプＯＰ２の出力がオ
ペアンプＯＰ１へ入力するのを禁止する。
このときコンデンサＣ１に蓄えられた電荷が抵抗Ｒ２を
通して放電される。トランジスタＴｒ１がオフした後
は，抵抗Ｒ１とＲ２を通じてコンデンサＣ１は充電され
る。
通して放電される。トランジスタＴｒ１がオフした後
は，抵抗Ｒ１とＲ２を通じてコンデンサＣ１は充電され
る。
コンデンサＣ１に充電される平均電圧ＶＣは，信号Ｓ２
のデューティ比をｒ，外乱光成分のみによるオペアンプ
ＯＰ２の出力電圧を［Ｖ02］として， で与えられる。
のデューティ比をｒ，外乱光成分のみによるオペアンプ
ＯＰ２の出力電圧を［Ｖ02］として， で与えられる。
また，オペアンプＯＰ１の増幅率をＡ１とすると，オペ
アンプＯＰ１の出力電圧の平均値Ｖ01は，次のようにな
る。
アンプＯＰ１の出力電圧の平均値Ｖ01は，次のようにな
る。
ここでＶ01＝［Ｖ02］となるように増巾率Ａ１を定め
る。この実施例では，Ｖ01＞［Ｖ02］となるように増巾
率Ａ１を定めている（理由はオペアンプＯＰ３の説明に
おいて述べる）。
る。この実施例では，Ｖ01＞［Ｖ02］となるように増巾
率Ａ１を定めている（理由はオペアンプＯＰ３の説明に
おいて述べる）。
［オペアンプＯＰ３］ このオペアンプＯＰ３はオペアンプＯＰ２の出力から，
パルス・レーザ・ダイオードの発光による光信号成分の
みで取り出し，これを増幅するアンプである。
パルス・レーザ・ダイオードの発光による光信号成分の
みで取り出し，これを増幅するアンプである。
オペアンプＯＰ３の＋入力端子にはオペアンプＯＰ２の
出力Ｖ02入力され，−入力端子にはオペアンプＯＰ１の
出力Ｖ01入力される。これらの入力信号波形と出力信号
波形を第４図に示す。Ｖ03はオペアンプＯＰ３の出力で
ある。オペアンプＯＰ２の出力Ｖ02はパルス・レーザ・
ダイオードのパルス光成分と外乱光成分とを含み，オペ
アンプＯＰ１の出力Ｖ01は外乱光成分のみからなるか
ら，オペアンプＯＰ３の出力Ｖ03として，入力信号Ｓ１
中のパルス・レーザ・ダイオードの出力光成分のみを増
幅した信号が得られる。
出力Ｖ02入力され，−入力端子にはオペアンプＯＰ１の
出力Ｖ01入力される。これらの入力信号波形と出力信号
波形を第４図に示す。Ｖ03はオペアンプＯＰ３の出力で
ある。オペアンプＯＰ２の出力Ｖ02はパルス・レーザ・
ダイオードのパルス光成分と外乱光成分とを含み，オペ
アンプＯＰ１の出力Ｖ01は外乱光成分のみからなるか
ら，オペアンプＯＰ３の出力Ｖ03として，入力信号Ｓ１
中のパルス・レーザ・ダイオードの出力光成分のみを増
幅した信号が得られる。
この実施例では単電源で使用するオペアンプが用いられ
ているために，その出力はGNDレベルより下ることはな
い。そこでオペアンプＯＰ１の出力Ｖ01およびオペアン
プＯＰ２の出力中の外乱光のみによる成分［Ｖ02］を用
いて，オペアンプＯＰ３の増巾率Ａ３を次の条件を満足
するようにしておけば，パルス・レーザ・ダイオードの
パルス光による信号がオペアンプＯＰ３に入力されてい
ない期間，オペアンプＯＰ３の出力はGNDレベルに固定
され，オペアンプＯＰ３の出力はパルス・レーザ・ダイ
オードのパルス光によるもののみになる。
ているために，その出力はGNDレベルより下ることはな
い。そこでオペアンプＯＰ１の出力Ｖ01およびオペアン
プＯＰ２の出力中の外乱光のみによる成分［Ｖ02］を用
いて，オペアンプＯＰ３の増巾率Ａ３を次の条件を満足
するようにしておけば，パルス・レーザ・ダイオードの
パルス光による信号がオペアンプＯＰ３に入力されてい
ない期間，オペアンプＯＰ３の出力はGNDレベルに固定
され，オペアンプＯＰ３の出力はパルス・レーザ・ダイ
オードのパルス光によるもののみになる。
（Ｖ01−［Ｖ02］）Ａ３＞Ｖ01 Ｖ01−［Ｖ02］≒０ ［オペアンプＯＰ４］ オペアンプＯＰ３の出力は，パルス・レーザ・ダイオー
ドのパルス光を表わし，これは比較のための十分なレベ
ルまで既に増幅されている。オペアンプＯＰ４はこの信
号を平滑して増幅し，パルス・レーザ・ダイオード駆動
の為のコンデンサの充電電圧制御信号Ｓ０を生成する。
ドのパルス光を表わし，これは比較のための十分なレベ
ルまで既に増幅されている。オペアンプＯＰ４はこの信
号を平滑して増幅し，パルス・レーザ・ダイオード駆動
の為のコンデンサの充電電圧制御信号Ｓ０を生成する。
平滑の時定数はパルス・レーザ・ダイオードの駆動周期
より十分大となるように（数十倍）設計おく。こうする
ことで電源投入時序々に出力光強度を増大させることが
出来る。
より十分大となるように（数十倍）設計おく。こうする
ことで電源投入時序々に出力光強度を増大させることが
出来る。
以上この発明による実施例について説明したが，第５図
に示すように，片電源のアンプを用い，オペアンプＯＰ
２の出力とオペアンプＯＰ３の入力との間にコンデンサ
Ｃを挿入することによっても外乱光の影響を除去するこ
とが可能であるが，部品点数が減るという利点を有する
反面，パルス的な外乱光に弱くなる欠点がある。
に示すように，片電源のアンプを用い，オペアンプＯＰ
２の出力とオペアンプＯＰ３の入力との間にコンデンサ
Ｃを挿入することによっても外乱光の影響を除去するこ
とが可能であるが，部品点数が減るという利点を有する
反面，パルス的な外乱光に弱くなる欠点がある。
第１図は，この発明の一実施例を示す回路図，第２図
は，オペアンプＯＰ２の入出力信号波形を示す波形図， 第３図は，オペアンプＯＰ１の動作を説明するための波
形図， 第４図は，オペアンプＯＰ３の動作を説明するための波
形図， 第５図は，この発明の別の実施例を示す回路図である。 第６図および第７図は，従来例を示すもので， 第６図は，ＣＷレーザ・ダイオードの出力光自動制御回
路を示す回路図， 第７図は，ＣＷレーザ・ダイオードの出力光自動制御回
路の動作を説明するための波形図である。 ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３，ＯＰ４…オペアンプ，Ｃ，Ｃ
１…コンデンサ，Ｒ１，Ｒ２…抵抗，Ｔｒ１…トランジ
スタ。
は，オペアンプＯＰ２の入出力信号波形を示す波形図， 第３図は，オペアンプＯＰ１の動作を説明するための波
形図， 第４図は，オペアンプＯＰ３の動作を説明するための波
形図， 第５図は，この発明の別の実施例を示す回路図である。 第６図および第７図は，従来例を示すもので， 第６図は，ＣＷレーザ・ダイオードの出力光自動制御回
路を示す回路図， 第７図は，ＣＷレーザ・ダイオードの出力光自動制御回
路の動作を説明するための波形図である。 ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３，ＯＰ４…オペアンプ，Ｃ，Ｃ
１…コンデンサ，Ｒ１，Ｒ２…抵抗，Ｔｒ１…トランジ
スタ。
Claims (1)
- 【請求項１】パルス・レーザ・ダイオードの出力光の一
部を受光する受光素子， 受光素子の出力を増巾する増巾回路， 上記増巾回路の出力から外乱光成分を取出す外乱光抽出
回路， 上記増巾回路の出力から，上記外乱光抽出回路で得られ
る外乱光成分を除去することにより，パルス・レーザ・
ダイオードの出力光を表す信号成分を取出す外乱光除去
回路，および 上記外乱光除去回路の出力を平滑化し，パルス・レーザ
・ダイオードをパルス駆動する駆動回路に駆動制御信号
をして帰還する帰還回路， を備えたパルス・レーザ・ダイオードの出力光自動制御
回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17177885A JPH0652817B2 (ja) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | パルス・レ−ザ・ダイオ−ドの出力光自動制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17177885A JPH0652817B2 (ja) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | パルス・レ−ザ・ダイオ−ドの出力光自動制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6232677A JPS6232677A (ja) | 1987-02-12 |
| JPH0652817B2 true JPH0652817B2 (ja) | 1994-07-06 |
Family
ID=15929502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17177885A Expired - Lifetime JPH0652817B2 (ja) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | パルス・レ−ザ・ダイオ−ドの出力光自動制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0652817B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01133385A (ja) * | 1987-11-19 | 1989-05-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光出力制御回路 |
-
1985
- 1985-08-06 JP JP17177885A patent/JPH0652817B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6232677A (ja) | 1987-02-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |