JPH067608B2 - 半導体レ−ザ光出力調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体レーザ素子を駆動させる駆動回路など
において、半導体レーザ素子の光出力を調整する装置に
関するものである。

（従来技術） 従来から、たとえば、ビデオディスクやレーザプリンタ
等に用いられている半導体レーザ素子を駆動させる回路
は、一般に例えば特開昭５７−９２８８４号公報に示さ
れるようなものがある。この駆動回路において、レーザ
ダイオードからのレーザ光はフォトダイオードに与えら
れ、そのフォトダイオードの出力は抵抗を介して演算増
幅器の反転入力に与えられる。そして、前記演算増幅器
は、その非反転入力端子に抵抗を介して接続されている
非反転入力側の可変抵抗の調整で設定される基準電圧
と、その反転入力端子に抵抗を介して接続されている反
転入力側の可変抵抗の調整で設定される前記フォトダイ
オードの出力電圧とを比較増幅している。

ところで、前記反転入力側の可変抵抗は、演算増幅器の
反転入力端子に与えられるフォトダイオードからの出力
電圧を調整している。すなわち、レーザダイオードは動
作特性により光出力が異なり、それによってフォトダイ
オードを流れる電流が変化し、演算増幅器の反転入力端
子に与えられる電圧も変化する。したがって、前記反転
入力側の可変抵抗でもって、演算増幅器の反転入力端子
に与えられる電圧が所定レベルに調整され、また、前記
非反転入力側の可変抵抗でもって、演算増幅器の増幅度
を決定する基準電圧が調整され、かかる演算増幅器の出
力によりレーザダイオードの光出力が決定されている。

このように従来回路では、１個の演算増幅器に対して２
個の可変抵抗により、レーザダイオードの光出力を調整
している。したがって、レーザダイオードの特性のばら
つきがあった場合、前記反転入力側の可変抵抗を調整
し、それに伴って演算増幅器の動作特性も変わるので前
記非反転入力側の可変抵抗も調整しなければならないと
いった問題を有している。さらには、１個の演算増幅器
で比較増幅しているので、その増幅率を大きくすれば回
路の異常発振動作等が発生するので、可変抵抗による出
力電圧の調整範囲が狭くなり、光出力調整の作業が困難
であるという問題を有していた。

（発明の目的） 本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、半
導体レーザ素子の動作特性のばらつきがあっても、半導
体レーザ素子の光出力を簡単に調整することができる半
導体レーザ光出力調整装置を提供することを目的とす
る。

（発明の構成） 本発明は、半導体レーザ素子からのレーザ光を受光する
受光素子に流れる電流の大きさに対応した第１出力電圧
と、所定の第１基準電圧とを比較増幅し、第２出力電圧
を導出する第１増幅回路と、上記第１増幅回路の増幅度
を可変させ、上記半導体レーザ素子特性のばらつきによ
り生じる上記第２出力電圧の変化を所定レベルに調整す
る第１可変抵抗と、上記第２出力電圧と所定の第２の基
準電圧とを比較増幅し、上記半導体レーザ素子からの光
出力を決定するレーザ光出力電圧を導出する第２増幅回
路と、上記第２増幅回路の増幅度を可変させ、上記半導
体レーザ素子の光出力を調整する第２可変抵抗とを有す
るものである。

この構成により、半導体レーザ素子特性のばらつきによ
るその光出力の変動は第１可変抵抗で調整することがで
き、半導体レーザ素子の光出力は第２可変抵抗で調整す
ることができる。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例による半導体レーザ光出力
調整装置の全体構成を示すブロック図である。第１図に
おいて、半導体レーザ素子であるレーザダイオードＬＤ
は、トランジスタＴＲの能動状態において変調回路Ａか
らの変調信号に応答して、レーザ光を受光素子であるフ
ォトダイオードＰＤに与える。増幅回路Ｂは、後述する
ような増幅動作を行なって、抵抗Ｒ１間の電圧を所定レ
ベルに増幅する。サンプルホールド回路Ｃは、サンプリ
ング信号発生回路Ｆからのサンプリング信号に応答して
増幅回路Ｂからの出力をサンプルホールドする。比較増
幅器Ｄは、所定の基準電圧とサンプルホールド回路Ｃか
らの出力とのレベル比較を行ない、増幅する。演算増幅
器Ｇは、比較増幅器Ｄからの出力を増幅し、トランジス
タＴＲを能動化させ、レーザダイオードＬＤを駆動す
る。

第２図は、本発明の特徴である第１図で示す増幅回路Ｂ
の電気回路図である。

第２図において、レーザダイオードＬＤは、前述したよ
うな動作によりレーザ光を出力する。フォトダイオード
ＰＤは、レーザダイオードＬＤからのレーザ光を受光
し、抵抗Ｒ１にモニタ電流Ｉ１を流す。したがって、フ
ォトダイオードＰＤのアノードと抵抗Ｒ１の接続点に
は、抵抗Ｒ１の抵抗値とモニタ電流Ｉ１とにより決定さ
れる第１出力電圧Ｖ１が発生し、その第１出力電圧Ｖ１
は第１増幅回路である第１演算増幅器１の非反転入力端
子に与えられる。第１演算増幅器１の反転入力端子に
は、第１可変抵抗ＶＲ１と抵抗Ｒ２とにより設定される
第１基準電圧Ｅ１が与えられている。第１可変抵抗ＶＲ
１は、レーザダイオードＬＤの動作特性のばらつきで、
モニタ電流Ｉ１が変化しても、第１演算増幅器１の出力
である第２出力電圧Ｖ２が予め定めたレベルになるよう
に第１基準電圧Ｅ１を調整するためのものである。した
がって、第１演算増幅器１は、第１可変抵抗ＶＲ１の調
整により設定された第１基準電圧Ｅ１と、非反転入力端
子に与えられる第１出力電圧Ｖ１とをレベル比較し増幅
して第２出力電圧Ｖ２を導出する。

第２増幅回路である第２演算増幅器２は、その非反転入
力端子に与えられた第２出力電圧Ｖ２と、第２可変抵抗
ＶＲ２と抵抗Ｒ３とにより設定される第２基準電圧Ｅ２
とをレベル比較し増幅して、レーザダイオードＬＤから
のレーザ光に応答したレーザ光出力電圧Ｖ３を導出す
る。第２演算増幅器２の出力端子とその反転入力端子と
に接続されている第２可変抵抗ＶＲ２は、その反転入力
端子に与えられる第２基準電圧Ｅ２のレベルを調整する
ことにより、第２演算増幅器２の増幅度を変化させ、そ
の出力端子から導出されるレーザ光出力電圧Ｖ３のレベ
ルを調整するものである。

ここで、増幅回路Ｂの増幅動作を関係式を用いて説明す
る。

第１演算増幅器１において、その非反転入力端子に与え
られる電圧をＶ１、その出力端子に与えられる電圧をＶ
２、抵抗Ｒ２の抵抗値をｒ２、第１可変抵抗ＶＲ１の抵
抗値をＶｒ１とすると、 Ｖ１＝ｒ２／（ｒ２＋Ｖｒ１）・Ｖ２…(１) となる。

第２演算増幅器２において、その非反転入力端子に与え
られる電圧をＶ２、その出力端子に導出する電圧をＶ
３、抵抗Ｒ３の抵抗値をｒ３、第２可変抵抗ＶＲ２の抵
抗値をＶｒ２とすると、 Ｖ２＝ｒ３／（ｒ３＋Ｖｒ２）・Ｖ３…(2) となる。

また、第１式の電圧Ｖ１は、次の第３式により求められ
る。

Ｖ１＝ｒ１・Ｉ１ …(3) ただし、ｒ１は抵抗Ｒ１の抵抗値であり、Ｉ１は抵抗Ｒ
１を流れる電流である。

或るレーザダイオードＬＤの光出力がＰ０で、その時フ
ォトダイオードＰＤおよび抵抗Ｒ１を流れるモニター電
流がＩ０とすると、 Ｐ０＝αＩ０ …(4) ただし、αはレーザダイオードＬＤの動作特性により定
まる比例定数である。

したがって、任意のレーザダイオードＬＤの光出力は、
前記第１式〜第４式より、 Ｐ＝αＩ１ ＝Ｐ０／Ｉ０・Ｖ１／ｒ１ ＝Ｐ０／Ｉ０・Ｖ３／ｒ１・ｒ２／（ｒ２ ＋Ｖｒ１）・ｒ３／（ｒ３＋Ｖｒ２）…(5) となる。この第５式において、Ｐ０／Ｉ０・Ｖ３／ｒ１
・ｒ２／（ｒ２＋Ｖｒ１）は、レーザダイオードＬＤの
動作特性のばらつきによるモニタ電流Ｉ０を第１可変抵
抗ＶＲ１で調整されるもので、ｒ３／（ｒ３＋Ｖｒ２）
は、レーザダイオードＬＤの光出力を第２可変抵抗ＶＲ
２により調整されるものである。

次に、具体的なレーザダイオードＬＤの光出力調整操作
について説明する。

たとえば、レーザダイオードＬＤの最大光出力を５ｍＷ
とし、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値を１ＫΩ、第１可
変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２の抵抗値を３０ＫΩとする。ま
た、第２演算増幅器２の出力電圧Ｖ３を第１図に示す比
較増幅器Ｄに与えられる基準電圧とほぼ等しくなるよう
に３Ｖと設定する。また、或るレーザダイオードＬＤの
光出力、すなわち第４式で示したＰ０を３ｍＷとする。

したがって、任意のレーザダイオードＬＤの駆動状態に
おける光出力は、第５式により Ｐ＝３／Ｉ０・３／１・１／（１＋Ｖｒ１）・１／（１＋Ｖｒ２） …(6) たとえば、レーザダイオードＬＤの使用最大出力を４ｍ
Ｗに設定する場合、第６式の右辺の第１項〜第３項の値
が数値４であればよい。すなわち、 ９／Ｉ０（１＋Ｖｒ１）＝４ …(7) となる。この第７式の関係により、レーザダイオードＬ
Ｄの動作特性のばらつきによってモニタ電流Ｉ０が変化
しても第１可変抵抗ＶＲ１の抵抗値Ｖｒ１を調整するこ
とでレーザダイオードＬＤの最大出力を一定に保つこと
ができる。たとえば、Ｉ０＝０．１，０．３，１．０の
ときＶｒ１＝２１．５，６．５，１．２５となるように
第１可変抵抗ＶＲ１を調整すればよい。また、このよう
に第１可変抵抗ＶＲ１が調整されるとき、レーザダイオ
ードＬＤの光出力は第２可変抵抗ＶＲ２でたとえば４ｍ
Ｗから０．１３ｍＷまで調整することができる。

以上述べたように、第１可変抵抗ＶＲ１でレーザダイオ
ードＬＤの動作特性のばらつきによるレーザダイオード
ＬＤの光出力の変動を調整することができ、第２可変抵
抗ＶＲ２でレーザダイオードＬＤの光出力を調整するこ
とができる。

なお、第１演算増幅器１および第２演算増幅器２の動作
に必要な抵抗Ｒ２，第１可変抵抗ＶＲ１および抵抗Ｒ
３、第２可変抵抗ＶＲ２の接続は上記実施例構成に限ら
れず、同様な動作を行なう種々の接続構成が適用でき
る。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、半導体レーザ素子からの
レーザ光を受光する受光素子に流れる電流の大きさに対
応した第１出力電圧と、所定の第１基準電圧とを比較増
幅し第２出力電圧を導出する第１増幅回路の増幅度を可
変させる第１可変抵抗で、上記半導体レーザ素子特性の
ばらつきにより生じる上記第２出力電圧の変化を所定レ
ベルに調整することができ、上記第２出力電圧と所定の
第２基準電圧とを比較増幅し、上記半導体レーザ素子か
らの光出力を決定するレーザ光出力電圧を導出する第２
増幅回路の増幅度を可変させる第２可変抵抗で上記半導
体レーザ素子の光出力を調整することができる。

したがって、半導体レーザ素子特性のばらつきの調整
と、半導体レーザ素子の光出力の調整とを分担して行な
うことができるので、使用時や製造時の調整作業が簡単
になる。また、同じ使用規格の半導体レーザ素子に限ら
ず、他の使用規格の半導体レーザ素子であっても、前述
したような調整を行なえば同様に使用することができる
ので、半導体レーザ素子の使用範囲が広くなる。

また、半導体レーザ素子の光出力を、第１増幅回路と第
２増幅回路との２段で増幅し、第１可変抵抗と第２可変
抵抗とでそれぞれ増幅度調整を行なっているので、第
１、第２増幅回路の各増幅度が低い範囲で動作させるこ
とができ、異常発振動作が生じにくくなり、回路動作が
安定する。

【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光出力調
整装置の全体構成を示すブロック図、第２図は第１図に
示す増幅回路Ｂの電気回路図である。 １…第１演算増幅器、２…第２演算増幅器、ＬＤ…レー
ザダイオード、ＰＤ…フォトダイオード、ＶＲ１…第１
可変抵抗、ＶＲ２…第２可変抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザ素子からのレーザ光を受光す
   る受光素子に流れる電流の大きさに対応した第１出力電
   圧と、所定の第１の基準電圧とを比較増幅し、第２出力
   電圧を導出する第１増幅回路と、上記第１増幅回路の増
   幅度を可変させ、上記半導体レーザ素子特性のばらつき
   により生じる上記第２出力電圧の変化を所定レベルに調
   整する第１可変抵抗と、上記第２出力電圧と所定の第２
   の基準電圧とを比較増幅し、上記半導体レーザ素子から
   の光出力を決定するレーザ光出力電圧を導出する第２増
   幅回路と、上記第２増幅回路の増幅度を可変させ、上記
   半導体レーザ素子の光出力を調整する第２可変抵抗とを
   有することを特徴とする半導体レーザ光出力調整装置。