JPS60187074A - レ−ザダイオ−ドの自動光量調整回路 - Google Patents

レ−ザダイオ−ドの自動光量調整回路

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JPS60187074A
JPS60187074A JP59042104A JP4210484A JPS60187074A JP S60187074 A JPS60187074 A JP S60187074A JP 59042104 A JP59042104 A JP 59042104A JP 4210484 A JP4210484 A JP 4210484A JP S60187074 A JPS60187074 A JP S60187074A
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JP
Japan
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power supply
voltage
current
transistor
positive
Prior art date
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Pending
Application number
JP59042104A
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English (en)
Inventor
Yoshinori Higuchi
義則 樋口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS60187074A publication Critical patent/JPS60187074A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明はレーザダイオードの自動光量調整回路に係り、
特にレーザダイオードを常に一定の光量で動作させるた
めの自動光量調整回路(APC)の改良に関するもので
ある。
ビデオディスク(VD)やデジタルオーディオディスク
(DAD )等の情報記録担体から光学的に情報を耽み
出すために使用される光ピツクアップ(以下光PUと云
5)の光源にはレーザダイオード(以下LDと云う)が
使用されることが多い。
これらの光源に要求される性能としては第1に点光温で
あること、第2に放射される光が単一波長であること、
第3に放射される光のパターンが円(楕円)であること
、第4に外部からの影譬に対して安定であること、など
があげられる。
ところが一般にLDは混成の変化に対して、波長や光出
力が大きく動く間勉点がある。
即ち、第1図に示すようにLDの駆動電流(順方向電流
)を横軸にとシ、レーザ光出力を縦軸にとり、次第に駆
動電流を増加させていくと、ある電流値から急激に光を
放射する曲線体)のような特性を示し、光の放射後は0
.2乃至0.3mW/mAの傾斜で光出力が増加する。
ところが、この関係に温度の影響が附加されると、温度
が高くなると共に同一駆動電流においては光出力は低下
し、温度が低くなると光出力は増加する。これと同時に
波長も変化するが、上述した光P[Jの動作温度範囲に
おいては、それほど顕著に変化はしないので、一般的に
は光出力の方が大きな問題として取シ上げられる。
この光出力の変化はそのままサーボの利得の変化や読み
出される信号の振幅の変化となって光PUやその周辺に
悪影響を与えるため極力温度が変化しても光出力が変化
することのないように特別の工夫をしなければならない
LDは構造上半導体チップの両側からレーザビームを放
射する。そしてこの両側のレーザビームの光量は比例関
係にある。これを利用して光PUではレーザビームの一
方を+kk報の読み出しのために使用し、他方をフォト
ダイオードで直接受けて出力光量をモニターし、その光
量が一定になるようにサーボ系を構成している。このた
めに使用される回路が先に述べ九APCである。
特に光PU用の光源として生産されるLDの多くは同一
パッケージ内にモニター用のPIN 7オトダイオード
を内蔵しており、APCを接続しさえすればすぐにLD
を光定光量で動作させることができるように工夫されて
いる。
この人PCに要求される性能としては、第1に外部の温
度変化に対しても常に一定の光出力を保持すること、第
2にLDは過電流に対して極端に弱いので電源の急激な
断続があっても過電流(スノくイク電流)をLDに流さ
ないこと、第3に電源電圧が上昇中おるいは下降中であ
ってもLDK過電流を流さないこと、特に正負両極性の
電源を使用するAPCにおっては、どちらか片側の電源
のみONになった時でもLDを過電流から保談し得る機
能が要求される。
LDは一搬的には、その順方向電流が50乃至100 
mA 、順方向電圧降下が2V程度で動作させられる。
即ち、で1費電力で041乃至0.2W程度にもなる。
数100μm角の半導体チップでこれだけの消費電力で
あれば、半導体チップの温度上昇もかなシなものになる
し、また先に述べたようにLDは温度変化による出力の
不安定現象があることも考え合わせ、更にLDの半導体
チップも放熱効果を充分に考えて絶縁物を介することな
く、直接に金JFA製のパッケージに取シ付けられる。
またコストの低減のためモニター用のP I Nフォト
ダイオードも面接同一パッケージに取シ付けられるため
、LDの一つの電極とモニター用PINフォトダイオー
ドの一つの電極とは共通端子になってしまう。
この場合PINフォトダイオードの構造にはそれほど差
異はないが、LDの構造には、いろいろな差異があるた
め、一般的には二種類のものが使用されている。即ち、
第2図に示すLDのアノードとPIN 7オトダイオー
ドのカソードが共通である □もの、第3図に示すLD
のカソードとPIN7オトダイオードのカソードが共通
であるものの二種類ある。
この場合、モニター用のPIN7オトダイオードはアノ
ードに負電圧(逆バイアス)をかけて使用するため、第
3図のものでは正負両極性の電源を必要とすることにな
シ、従ってAPCには先に述べた正負片側の電源のみO
N Kなった場合でもLDを保蝕する機能が付加されて
いることが要求される。
また、PINフォトダイオードもPN接合には関係なく
電圧を印加しなくても光を当てれば起電力を発生し、こ
の起電力は当てられた光量に比例するようになっている
。そのため、考えによっては無バイアスでモニター用の
PIN7オトダイオート。
の機能を来たせ、この時には正極性の電源のでAPCを
構成することができる。
しかしながらPINフォトダイオードに逆ノくイアスを
印加しないで使用する時にはキャリアの移動がドリフト
(拡散)のみとなるので応答周波数社極端に低くなシ、
APCの応答周波数が高く設定できない。
この応答周波数を無視して使用する時には、PINフォ
トダイオードを電圧源として使用する場合と、電流源と
して使用する場合がある。前者の場合に入力と出力の面
線性が保証されるのは、出力電圧が約0.4V以下であ
シ、それ以上の電圧では面線性が得られないため、演算
増幅器を片側電源で使用する場合には、その動作点(1
1,源電圧の半分)に、はるか及ばないため回路構成が
非常に難かしくなる。後者の場合には電流・電圧変換回
路として専用の演算増幅器が必要となり、コスト面では
不利となる。
一般にVD−?DADプレヤーにおいては、正、負両極
の電源を内紙しているため、このようなLDを光源とす
る場合においてもPINフォトダイオードは無バイアス
では使用されず、APCの電源としても正、負両極性の
電源が使用される。
次にi%4図によシ正負両極性の電源を使用する従来の
APCの構成を説明する。
ν1jち、正極性電源(十v)にコレクタが接続され、
負極性電源(−V)にベースが接続されたスパイク電流
防止回路(1)としての出1のNPN )ランジスタ(
1□)のエミッタは電流制御用の第2のNPN )ラン
ジスタ(2)のコレクタに接続され、この第2のNPN
トランジスタ(2)のエミッタは第1の抵抗器(鴇)を
介してパッケージ(3)に封入されたLDのアノードに
接続されると共に第2のNPN )ランジスタ(2)の
コレクタとベースは第2の抵抗器(R2)によシ接続さ
れている。またLDの接地されたカソードを共鳴するパ
ッケージ(3)に釣人されたPINフォトダイオードの
アノードは負極性電源(−V)のみを電源とする演算増
幅器(4)の負端子に接続され、この負端子と負極性電
源(−V)間には可変抵抗器(6)、演算増幅器(4)
の正端子と負極性電源(−■)間には基準電源(5)が
それぞれ設けられている。更に第2のNPN ) tン
ジスタ(2)のベースと演算増幅器(4)の出力端子と
は第3の抵抗器(R,)によって接続されている。
この様な回路11gからなるレーザダイオードの自動光
iM整回路において、第1のNPN )ランジスタ(1
,)は正極性電源(十V)が急激に立上った時にスパイ
ク電圧を発生せず、また負極性電源(−■)の電圧の絶
対値がある値以上になった時のみ正極性電源(十■)の
電圧を次に伝える働きをする。またパッケージ(3)は
LDとモニター用のPINフォトダイオードを封止した
光源であり、LDからの光出力はPINフォトダイオー
ドの出力電流1.に比例する。
今、もし周囲の温度が降下し、LDからの放射光量が増
加した場合を考えて見ると、光量が増加するとモニター
電流I、もそれに比例して増加し、可変抵抗器(Rv)
とIMとの積で決まる演算増幅器(4)の負極性電源(
−V)から見た電位は増加する。
演算増%l器(4)の出力は、その増幅率をAとすると
、 co=A x (Eg−I、 xRv) V/2但し、
R8は基準電源(5)の電、圧である。
今、IMが増加すれは演算増幅器(4)の出力eoは負
極性電源の電位に近づくので■。は増加し、第2のNP
N )ランジスタ(2)のベース電位は低下するため、
この第2ONPN )ランジスタ(2)のエミッタ電流
、即ち、LDの駆動電流工りは減少し、LDからの放射
光も減少する。即ち放射光量は温度が低下する前のレベ
ルに落ち着く。
しかるに、この回路構成では、第1ONPN )ランジ
スタ(11)を含むスパイク電流防止回路(1)により
スロースタートすると共に、第2のNPN )ランジス
タ(2)のコレクタに加わる正極性電源の電圧が負極性
’a源の電圧の後に必ず加わるようにしている。言い換
えれば正極性電源の電圧のみが加えられた場合にはLD
が動作しないように制御する回路をスパイク電流防止回
路(1)に付加している。もしこの制御する回路がなけ
れば負極性電源からの電圧なしに正極性電源からの電圧
のみが加わった場合ニは第2のNPN )ランジスタ(
2)は導通状急になシ、演算増幅器による制御もないた
め、LDには過電流が流れることになる。その上電源の
断続時には第2のNPN トランジスタ(2)の急激な
ON−OFFに伴すスバイク電流が発生してLDの破損
の原因になると云う問題点がある。
〔発明の目的〕
本発明は上述の間九点に鑑みなされたものであシ、簡単
な回路構成でLDを當に一定の光量で動作させ得ると共
にスパイク電流、過電流がLDに流れることがないレー
ザダイオードの自動光量調整回路を提供することを目的
としてbる。
〔発明の概要〕
即ち、本発明は、正極性電源から第1の抵抗器を介して
エミッタが接続されたPNP )ランジスタと、正極性
電源とPNP )ランジスタのベース間に介在されたキ
ャパシタ及び第2の抵抗器の並列回路と、PNPトラン
ジスタのコレクタにアノードが接続された被調整レーザ
ダイオードと、この被調整レーザダイオードの接地され
たカソードを共有するPIN7オトダイオードと、との
PINフォトダイオードのカソードが正端子に入力され
る負極性電源のみを電源とする演算増幅器と、正端子と
接地間に設りられた可変抵抗器と、演算増%3器の負端
子と接地間に設けられた基準電源と、PNP)ランジス
タのベースと演算増幅器の出方端子間に設けられたツェ
ナーダイオード及び第3の抵抗器の直列回路とを具備し
、ツェナーダイオードのツェナー電圧が正または負極性
電源の電圧のうち、絶対値が大きな電圧にほぼ等しく設
定されてなることを特級とするレーザダイオードの自動
光量調整回路である。
〔発明の実施例〕
次に本発明のレーザダイオードの自動光量調整回路(A
PC)の一実施例を第5図により説明する。
即ち、正極性電源(十v)から第1の抵抗器(−)を介
してエミッタが接続されたPNP )ランジスタaaの
コレクタはパッケージ(I3に封入されたLDのアノー
ドに接続されると共にPNP )ランジスタα2のベー
スは正極性電源(十■)から連列接続されたキャパシテ
ィ(C)と第2の抵抗器(−)に接続されている。また
LDの接地されたカソードを共々するパッケージa3に
封入されたPIN7オトダイオードのアノードは負極性
電源(−■)のみを電源とする演算増幅器Iの正端子に
接続され、この正端子と、負極性電源(−V)間には可
変抵抗器茜、演算増幅器←荀の負端子と負極性電源(−
V)間には基準電源α[有]がそれぞれ設りられている
。更にPNP )ランジスタのベースと演算増幅器(1
4)の出力端子間にはツェナーダイオード(Z)と第3
の抵抗器(R3)が直列に設けられている。
このような回路構成で、いまR2>几、、R2>鳥が満
足されていれば、PNP)ランジスタαりのベース電流
■Bは殆んど抵抗器(R2)に流れる電流に等しくなる
今、周囲の温度上昇によしてLDからの放射光が減少し
た時を考えると、放射光が減少するとモニター電流I、
も減少し、負極性電源(−■)から見た演算増幅器(1
4)の正極性電源(+V)側の電位は下降するため、演
算増幅器α勇の出力端子端の電位も下降し、PNP)ラ
ンジスタα4のベース電流は増加し、几即ちLDの駆動
電流は増加し、LDの放射光量も増加し、温度が上昇す
る以前のレベルに戻り、LDの放射光は一定に保たれる
また正極性電源(+■)からの電圧のみが加わって負極
性電源からの電圧が加わらなかった場合にハPNP)ラ
ンジスタ輪のベースと演算増幅器(財)の出力端子との
間に正または負極性電源(+V)、(−V)の電圧のう
ち絶対値が大きな電圧にほぼ等しいツェナー電圧のツェ
ナーダイオード(Z)を設けることによシ■Bは流れず
、従ってI、も流れない。
また、電源電圧の断続に伴うスパイク電流は第2のi抗
1(R2)に並列にキャパシティ(C’)が設けられて
いるので、電源ON時には、先ずCxfL3で決まる時
定数で(C)が充電され、(C)の電圧がPNP )ラ
ンジスタα2のベースとエミッタ間の電圧を超えてから
lLは徐々に流れ始め、(C)が充分に充電されたのち
初めてlLは規定の電流となってAPCとしての ′動
作を始める。また電源OFF時にもPNP )ランジス
タ(121はいきなシOFF KはならずCx 鳥で決
まる時定数によって徐々にベース電流が減少するため、
スパイク電流の発生はない。
〔発明の効果〕
上述のように本発明のレーザダイオードの自動 ゛光i
t調整回路は少い回路部品によって構成され、電源の断
続時にもスパイク電流が発生せず正または負の片側電源
が接続されない時にはLDには全く電流を流さないでL
Dを保独することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はレーザダイオードの駆動電流と光出力の関係を
示す説明図、第2図及び第3図はレーザダイオードとP
IN 7オトダイオードの接続を示す図であシ、第2図
はレーザダイオードのアノードとPIN 7オトダイオ
ードのカソードが共通である状態を示す説明図、第3図
はレーザダイオードのカソードとPINフォトダイオー
ドのカソードが共通である状態を示す説明図、第4図は
従来のレーザダイオードの自動光量調整回路の一例の結
線図、第5図は本発明のレーザダイオードの自動光量調
整回路の一実施例の結線図である。 1.2・・NPN )ランジスタ 3.13・パッケージ 4,14・・・演算増幅器5.
15・・基準電源 6.16・・可変抵抗器12・・P
NP )ランジスタ 第 1 図 第 2 図 第 3 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 正極性電源から第1の抵抗器を介してエミッタが接続さ
    れたPNP )ランジスタと、前記正極性電源ト前記P
    NP)ランジスタのベース間に介在されたキャパシタ及
    び第2の抵抗器の並列回路と、前記1)NP)ランジス
    タのコレクタにアノードが接続された被調整t/−ザダ
    イオードと、この被調整用レーザダイオードの接地され
    たカソードを共有するフォトダイオードと、このフォト
    ダイオードのカソードが正端子に入力される負極性電源
    のみを電源とする演算増幅器と、前記正端子と接地間に
    設けられた可変抵抗器と、前記演算増幅器の負端子と接
    地間に設けられた基準電源と、前記PNP トランジス
    タのベースと前記演算増幅器の出力端子間に設けられ九
    ツェナーダイオード及び第3の抵抗器の直列回路とを具
    備し、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧が前記正
    または負極性電源の電圧のうち、絶対値が大きな電圧に
    ほぼ等しく設定されてなることを%敵とするレーザダイ
    オードの自動光量調整回路。
JP59042104A 1984-03-07 1984-03-07 レ−ザダイオ−ドの自動光量調整回路 Pending JPS60187074A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03147534A (ja) * 1989-11-02 1991-06-24 Sharp Corp 光ピックアップ
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EP4528944A3 (en) * 2023-09-20 2025-10-29 Honeywell International Inc. Apparatus and method for laser diode calibration

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