JPS6232677A - Automatic control circuit of pulse laser diode for output-light - Google Patents

Automatic control circuit of pulse laser diode for output-light

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JPS6232677A
JPS6232677A JP17177885A JP17177885A JPS6232677A JP S6232677 A JPS6232677 A JP S6232677A JP 17177885 A JP17177885 A JP 17177885A JP 17177885 A JP17177885 A JP 17177885A JP S6232677 A JPS6232677 A JP S6232677A
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to control driving even for a pulse laser diode, whose pulse width is narrow, by monitoring the output light of the pulse laser diode, removing disturbance light from the monitored output, smoothing the obtained signal, and feeding back the signal to the pulse driving circuit of the pulse laser diode. CONSTITUTION:An input signal S1 is the received light pulse signal of a pin photodiode, which receives a part of the light emitted from a pulse laser diode. An input signal S2 is the pulse signal, which is synchronized with a driving signal for the pulse laser diode and has a sufficient pulse width. An output signal S0 is the DC voltage signal for determining a driving current for the pulse laser diode. An output V02 of an operation amplifier OP2 includes the pulse light component of the pulse laser diode and a disturbance light component. An output V01 of an operation amplifier OP1 comprises only the disturbance light component. Therefore,as an output V03 of an operation amplifier, the signal, in which only the output light component of the pulse laser diode based on the input signal S1 is amplified, is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 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、この増
巾回路の出力から外乱光成分を除去する外乱光除去回路
、および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
信号として帰還する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。[Detailed Description of the Invention] Summary of the Invention A light-receiving element that receives part of the output light of a pulsed laser diode, an amplification circuit that amplifies the output of the light-receiving element, and a disturbance light component extracted from the output of the amplification circuit. Automatic control of the output light of a pulsed laser diode, which is equipped with a disturbance light removal circuit that removes the disturbance light, and a circuit that smoothes the output of the disturbance light removal circuit and returns it as a drive control signal to the drive circuit that pulses the pulsed laser diode. circuit.

発明の背景 ［技術分野］ この発明はパルス中レーザ・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。BACKGROUND OF THE INVENTION [Technical Field] This invention relates to a drive circuit for a pulsed laser diode, and more particularly to an automatic control circuit for its output light.

［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
。[Prior art] Conventionally, for semiconductor CW (continuous light) lasers, AP
Automatic control circuits for output light, referred to by the name C (automatic power control) circuits, have been used. There are almost no such automatic control circuits for output light for pulsed laser diodes. This can be seen from the fact that there are few pulsed laser diodes with built-in monitoring elements. however.

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
動する事は好ましくない。It is undesirable for the output light of the laser diode to fluctuate, both from the standpoint of the safety of laser oscillation and from the standpoint of ease of use of the laser.

第６図に従来のＣＷレーザ用のＡＰＣ回路の一例を示す
。この回路ではレーザ・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、
ビン・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ｒｅｒ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。FIG. 6 shows an example of a conventional APC circuit for a CW laser. In this circuit, a part of the light emitted from the laser diode 11 is received by the PIN photodiode 12,
A circuit consisting of an operational amplifier (hereinafter referred to as an operational amplifier) OP and a transistor Tr controlled by its output so that the voltage generated across the resistor R11 by the photocurrent flowing through the bin photodiode 12 is equal to the reference voltage rer.

レーザ・ダイオード１１に流れる電流を制御する。The current flowing through the laser diode 11 is controlled.

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Ｔ「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、基準信号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。Even if the current flowing through the laser diode 11 in the circuit shown in FIG. 6 suddenly changes, this circuit cannot respond. This is due to a delay in the response of the circuit consisting of the operational amplifier OP, transistor T, etc., and the response speed limit is several hundred ns.
That's about it. Let us now consider the responsiveness of this circuit when a pulse signal is input as the reference signal ref'.

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Ｉ　によって駆動電流ＩＬＤに
負帰還がかかり。FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the responsiveness of the circuit shown in FIG. 6. When a pulse signal is input as ref, a drive current ILD delayed by the operational amplifier OP and the transistor Tr flows through the laser diode 11. The laser diode 11 emits light according to the driving current, and the driving current ILD is negatively fed back by the light receiving current I of the pin photodiode 12.

Ｌ　は安定する。安定するまでは電流”　ＬＤには第Ｄ ７図に示すようにオーバ・シュートが見られる。L is stable. Until it stabilizes, the current "D" is applied to the LD. As shown in Figure 7, overshoot can be seen.

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Ｒ１゜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事になる
。パルス・レーザ・ダイオードは一般に数１０〜数１０
０ｎｓ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。In order to prevent this overshoot, there are measures such as connecting a capacitor in parallel to the feedback resistor R1 of the operational amplifier OP, but this will further delay the response of the circuit. Pulsed laser diodes generally have a diameter of several 10 to several 10
It is often driven with a pulse width of about 0 ns, and the circuit shown in FIG. 6 cannot automatically control the output light.

発明の概要 ［発明の目的］ この発明の目的は、数１０〜数１００ｎｓのパルス１１
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。Summary of the invention [Object of the invention] The object of the invention is to generate a pulse 11 of several tens to several hundreds of ns.
An object of the present invention is to provide a circuit that automatically controls the output light of a pulsed laser diode driven by a pulsed laser diode.

［発明の構成と効果コ この発明によるパルス・レーザ争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、この増巾回路の出力から外乱光成分を除去する
外乱光除去回路、および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として帰還する回路を備えているこ
とを特徴とする。[Configuration and Effects of the Invention] The automatic output light control circuit for a pulsed laser diode according to the present invention includes a light receiving element that receives a part of the output light of the pulsed laser diode, and an amplification device that amplifies the output of the light receiving element. circuit, a disturbance light removal circuit that removes disturbance light components from the output of this amplification circuit, and a circuit that smoothes the output of the disturbance light removal circuit and feeds it back as a drive control signal to the drive circuit that pulse-drives the pulsed laser diode. It is characterized by having the following.

パルス・レーザー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。The output light of the pulsed laser diode is monitored, disturbance light is removed from this monitor output, and the resulting signal is smoothed and fed back to the pulse drive circuit of the pulsed laser diode, resulting in a narrow pulse width.・Even laser diodes.

その駆動制御を達成することができる。Its drive control can be achieved.

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ビン・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Ｓｏ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Ｓ。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。DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In this figure, the input signal S1 is a light reception pulse signal of a bin photodiode that receives a part of the light emitted from the pulsed laser diode, and S2 is a signal synchronized with the drive signal that drives the pulsed laser diode, which will be described later. The output signal So, which is a pulse signal having a sufficient pulse width, is a DC voltage signal for determining the drive current for driving the pulsed laser diode. That is, this output signal S. is charged with a voltage corresponding to , and the pulsed laser is driven by the discharge current.

以下に１回路各部の動作について説明する。The operation of each part of one circuit will be explained below.

［オペアンプＯＰ２］ このオペアンプＯＰ２はブリ・アンプである。[Op Amp OP2] This operational amplifier OP2 is a Buri amplifier.

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。The input signal S1 is a voltage signal proportional to the amount of received light,
Since the driving current of the pulsed laser diode is large, it contains a large amount of induced noise.

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。Induced noise is removed by the filter circuit at the input stage of the operational amplifier OP2 and the delay of the operational amplifier OP2 itself, and the signal component due to the optical pulse is extracted. Although the high frequency component in the signal due to the optical pulse is lost, there is no problem because the circuit shown in FIG. 1 obtains a DC signal as the final stage output signal. FIG. 2 shows schematic signal waveforms of the input and output of this operational amplifier OP2. Here, G is ground (
GND) level.

［オペアンプＯＰＩ　］ 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。[Operational Amplifier OPI] The operational amplifier OP1 is a circuit for removing the signal component due to the optical pulse from the output signal of the operational amplifier OP2 and extracting the optical signal component due to the disturbance light.

オペアンプＯＰ２の出力信号、信号Ｓ　、トランジスタ
Ｔ　ｒ　Ｌのコレクタ電圧、オペアンプＯＰＩの出力の
それぞれの波形が第３図に示されている。The waveforms of the output signal of the operational amplifier OP2, the signal S, the collector voltage of the transistor T r L, and the output of the operational amplifier OPI are shown in FIG.

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。The output of the operational amplifier OP2 has a voltage waveform in which a signal component due to the disturbance light and a signal component due to the pulsed light from the pulsed laser diode are superimposed. The drive circuit is configured so that the pulsed laser diode emits light immediately after the signal S2 rises, but in reality, due to the delay in the operational amplifier OP2, the output of the operational amplifier OP2 is delayed until the signal S2 goes high. It contains the pulsed light component of the pulsed laser diode while it is at the level. Conversely, the pulse width of the signal S2 is selected in this way.

信号Ｓ２がノ１イ・レベルの期間、トランジスタＴ　ｒ
　Ｌ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ＯＰＩへ入力するのを禁止する。During the period when the signal S2 is at the 1 level, the transistor T r
By turning on L, the output of the operational amplifier OP2 is prohibited from being input to the operational amplifier OPI.

このときコンデンサＣ１に蓄えられた電荷が抵抗Ｒを通
して放電される。トランジスタＴ　ｒ　１がオフした後
は、抵抗ＲとＲ２を通じてコンデンサＣ１は充電される
。At this time, the charge stored in the capacitor C1 is discharged through the resistor R. After the transistor T r 1 is turned off, the capacitor C1 is charged through the resistors R and R2.

−コンデンサＣ１に充電される平均電圧Ｖ。は。- the average voltage V charged to capacitor C1; teeth.

信号Ｓ２のデユーティ比をｒ、外乱光成分のみによるオ
ペアンプＯＰ２の出力電圧を［Ｖｏ２］として。The duty ratio of the signal S2 is r, and the output voltage of the operational amplifier OP2 due to only the disturbance light component is [Vo2].

で与えられる。is given by

また、オペアンプＯＰＩ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Ｖ。１は１次のように
なる。Further, if the amplification factor of the operational amplifier OPI is A1, then the average value V of the output voltage of the operational amplifier OP1. 1 becomes the first order.

Ｖ　　　−Ａ　　　　−Ｖ 吋　　　１　　　　ｃ ここでＶ−［Ｖ］となるように増巾率Ａ１を定める。こ
の実施例では、■〉［Ｖｏ２］とな０す るように増巾率Ａ１を定めている（理由はオペアンプＯ
Ｐ３の説明において述べる）。V −A −V 吋 1 c Here, the amplification rate A1 is determined so that it becomes V−[V]. In this example, the amplification rate A1 is determined so that ■〉[Vo2] and becomes 0 (the reason is that the operational amplifier O
(described in the explanation of P3).

［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。[Operational amplifier OP3] This operational amplifier OP3 is connected to the output of operational amplifier OP2.
This is an amplifier that extracts only the optical signal component generated by the light emitted by the pulsed laser diode and amplifies it.

オペアンプＯＰ３の十入力端子にはオペアンプＯＰ２の
出力Ｖ。２人力され、−入力端子にはオペアンプＯＰ１
の出力Ｖｏ１が入力される。これらの入力信号波形と出
力信号波形を第４図に示す。The output V of the operational amplifier OP2 is applied to the input terminal of the operational amplifier OP3. Powered by two people, - input terminal has operational amplifier OP1
The output Vo1 of is input. FIG. 4 shows these input signal waveforms and output signal waveforms.

■ｏ３はオペアンプＯＰ３の出力である。オペアンプＯ
Ｐ２の出力ｖｏ２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ＯＰＩの出
力Ｖ。１は外乱光成分のみからなるから、オペアンプＯ
Ｐ３の出力”０３として、入力信号Ｓｌ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。(2) o3 is the output of the operational amplifier OP3. operational amplifier O
The output vo2 of P2 includes the pulsed light component of the pulsed laser diode and the disturbance light component, and is the output V of the operational amplifier OPI. 1 consists only of the disturbance light component, so the operational amplifier O
A signal obtained by amplifying only the output light component of the pulsed laser diode in the input signal Sl is obtained as the output "03" of P3.

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ＯＰＩの出力Ｖ　およびオペア
ンプＯＰ２の出力中の外乱光のみによる成分［ｖｏ２］
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。Since this embodiment uses an operational amplifier that uses a single power supply, its output never drops below the GND level. Therefore, the component due to only the disturbance light in the output V of the operational amplifier OPI and the output of the operational amplifier OP2 [vo2]
If the amplification rate A3 of the operational amplifier OP3 is made to satisfy the following conditions using The level is fixed, and the output of the operational amplifier OP3 is only generated by the pulsed light from the pulsed laser diode.

（Ｖ　−［ｖｏ２］）Ａ３〉ｖｏ１ ０■ ■−［ｖｏ２］ζ０ ［オペアンプＯＰ４］ オペアンプＯＰ３の出力は、パルス・レーザーダイオー
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Ｓ。を生成する。(V − [vo2]) A3〉vo1 0■ ■−[vo2]ζ0 [Opamp OP4] The output of operational amplifier OP3 represents the pulsed light of the pulsed laser diode, which has already been amplified to a sufficient level for comparison. has been done. The operational amplifier OP4 smoothes and amplifies this signal to generate a capacitor charging voltage control signal S for driving the pulsed laser diode. generate.

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。The smoothing time constant is designed to be sufficiently larger (several tens of times) than the drive period of the pulsed laser diode. By doing so, the output light intensity can be gradually increased when the power is turned on.

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２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の人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２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。The embodiments according to the present invention have been described above, but as shown in FIG. 5, an operational amplifier OP
It is also possible to remove the influence of disturbance light by inserting a capacitor C between the output of OP 2 and the power of operational amplifier OP3, but it has the advantage of reducing the number of parts. It has the disadvantage of being weak.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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臼、動制御
回路の動作を説明するための波形図である。 ＯＰＩ、ＯＦ２．ＯＦ２．ＯＦ２・・・オペアンプ。 Ｃ２Ｃ・・・コンデンサ、Ｒ，Ｒ・・・抵抗Ｔｒｌ・・
・トランジスタ。 以上FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a waveform diagram showing input and output signal waveforms of operational amplifier OP2. FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of operational amplifier OP1. FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation of operational amplifier OP3. FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the invention. 6 and 7 show conventional examples. FIG. 6 is a circuit diagram showing an automatic control circuit for output light of a CW laser diode. FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the operation of the output light mill of the CW laser diode and the motion control circuit. OPI, OF2. OF2. OF2... operational amplifier. C2C... Capacitor, R, R... Resistor Trl...
・Transistor. that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】 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、 この増巾回路の出力から外乱光成分を除去する外乱光除
去回路、および 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とし
て帰還する回路、 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。[Scope of Claims] A light receiving element that receives part of the output light of a pulsed laser diode, an amplifying circuit that amplifies the output of the light receiving element, and a disturbance light that removes a disturbance light component from the output of the amplifying circuit. An automatic output light control circuit for a pulsed laser diode, comprising: a removal circuit; and a circuit for smoothing the output of the disturbance light removal circuit and feeding it back as a drive control signal to a drive circuit that pulse-drives the pulsed laser diode.
JP17177885A 1985-08-06 1985-08-06 Pulsed laser diode output light automatic control circuit Expired - Lifetime JPH0652817B2 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01133385A (en) * 1987-11-19 1989-05-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical output control circuit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01133385A (en) * 1987-11-19 1989-05-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical output control circuit

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