JPS63314877A - 半導体レ−ザ光源 - Google Patents

半導体レ−ザ光源

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JPS63314877A
JPS63314877A JP15077287A JP15077287A JPS63314877A JP S63314877 A JPS63314877 A JP S63314877A JP 15077287 A JP15077287 A JP 15077287A JP 15077287 A JP15077287 A JP 15077287A JP S63314877 A JPS63314877 A JP S63314877A
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semiconductor laser
circuit
light
temperature
photodiode
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JP15077287A
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Toshitsugu Ueda
敏嗣 植田
Yoshiaki Kudo
工藤 良昭
Eiji Ogita
英治 荻田
Yoshihiko Tachikawa
義彦 立川
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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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
    • 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
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体レーザ光源部の湿度と出力売場とを安
定化する手段に関するものである。
(従来の技術〕 半導体レーザダイオード(以下単にLDと記す)の寿命
は、温度に影響される。これを第4図を用いて説明する
。第4図はLDの電流−光出力特性を示している。同図
で示したパラメータTは温度を表わし、その温度値は、
t、<t2 <t3の関係にある。同図から分るように
出力光ff1p+を得る場合、温度が高い程大きな電流
をLDに加えなければならない。その結果、高い温度状
態ではLDの寿命が短くなるのである。そこでLDが設
けられたパッケージの温度を調節することが行なわれて
いる。
また、出力されるレーザ波長を成る値に制御する場合も
、半導体レーザダイオードの温度を管理する必要がある
ので、LDの温度を検出・測定することが行われる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
LDが設けられたパッケージの温度を制御するには、温
度を検出する温度センサをパッケージに取付ける必要が
ある。
第3図は従来の温度検出手段を示す図である。
同図において、1はLD、3はLDIが組込まれたパッ
ケージ、21はパッケージ3が取付けられたプレート、
22はプレート21に密着して設けられた熱容量体、2
3は熱容量体22の中に埋め込まれた温度センナである
温度センサ23は、一般に成る程度の熱容量を持ったも
のでないと正確な温度を測定することができないので、
第3図に示すように熱容量体22に埋め込んだ状態とし
てパッケージ3部に取付ける。
その結果、温度センサ23を取付けた従来の半導体レー
ザ光源の形状は大きくなり好ましくない。
本発明の目的は、特別に外付の温度センかを設けること
なくLDの温度を検出してLDのfAaを制御するとと
もに、出力光量もiIlmできる半導体レーザ光源を提
供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記問題点を解決するために光重モニタ用ホ
トダイオードを同一パッケージ内に備えた半導体レーザ
ダイオードと、前記パッケージを加熱・冷W7jる手段
と、前記光量モニタ用ホトダイオードの開放電圧を検出
し、このn放電圧に基づいて加熱・冷却手段を制御する
手段と、 前記光量モニタ用ホトダイオードのF:J絡雷流を検出
し、この短絡電流に基づいて半導体レーザダイオードに
流す電流値をIII!2IIIする手段と、前記光量モ
ニタ用ホトダイオードの開放電圧の検出と、短絡電流の
検出とを時分割で行うように制御するタイミング回路と
、 を備えるようにしたものである。
(実施例) 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は、本発明に係る半導体レーザ光源の一実滴例を
示した図である。
同図において、1は半導体レーザダイオード(LD) 
、2はLDlと同一のパッケージ3内に設けられた光量
モニタ用ホトダイオード(以下PDと記す〉である。L
DlとPD2の一方の端子は共通に回路アースに接続さ
れる。
4はパッケージ3部に設けられた加熱・冷却器であり、
後述する温度調節器のll1lJ Illの下にパッケ
ージ3 (LDlとも古える)を加熱したり、冷却した
りするものである。
5はPD2の開放電圧v0を受ける増幅器であり、ここ
では高い入力インピーダンスの特性を有するボルテージ
フォロワ回路で構成している。
6はI・■変換器であり、スイッチ手段7を介して導入
したPD2の短絡電流1s1F!:電圧値に変換するも
のである。
7はスイッチ手段であり、後述するタイミング回路から
加えられる制御信号S、により制御されるもので、例え
ばアナログスイッチ等により構成することができる。
8.9はホールド回路でありホールド回路8は後述する
タイミング回路から加えられる制御信号S2が“”hi
gh”の期間において増幅器5を介して導入したPD2
の開放電圧をホールドし、信号Sbを次段へ出力するも
のである。なお、制御信号S2がlow ”の期間は増
幅器5の出力S8をそのまま出力する。
また、ホールド回路9は後述するタイミング回路から加
えられる制御信号S1が“旧gh″の期間において■・
■変換器6の出力SAをホールドし、信号Saを次段へ
出力するものである。なお、制御信号S+が“toy”
の期間は■・■変換器6の出力SAをそのまま出力する
10は温度調節器であり、ホールド回路8から導入した
信号Sbに基づいて加熱・冷却器4を制御し、パッケー
ジ3の温度を所望の温度にコントロールするものである
。なお、この温度調節器10は公知なものを使用するこ
とができる。
11は電流調節器であり、ホールド回路9から導入した
信号Saに基づいてLDlへ制御lI雷電流流し、所望
の出力光量が得られるようにコントロールするものであ
る。なお、この電流[1器11は公知なものを使用する
ことができる。
12はタイミング回路であり、スイッチ手段7とホール
ド回路8.9の動作タイミングを制御するものである。
本発明の特徴点を述べる。市販されている半導体レーザ
ダイオードにおいては、LDIの出力光量をモニタする
ために、通常、同一のパッケージの中に光量モニタ用の
ホトダイオードが設けられている。本発明は、この光量
モニタ用ホトダイオードを光量モニタ用と、LDIの温
度センサ用と時分割で使い分けている点に特徴がある。
以下、第1図装置の動作を第2図に示すタイムチャート
を参照しながら説明する。
市販されている一般的なLDlの外観例を第5図に示す
。第5図において、3はパッケージであり、第5図では
円筒状を成し、プレート21とで小さな空間を形成して
いる。この空間部に部材3bに取付けられたLDlが設
けられている。そして透明カバー38が、パッケージ3
の前面に設けられ、この透明カバー3aを通してLDI
の出力レーザビームが照射される。また、第5図では、
隠れて見えないが、このパッケージ3とプレート21で
構成される空間内に、LDlの出力光量をモニタする光
量モニタ用ホトダイオードPD2が設けられている。
第1図己おいて、タイミング回路12は、第2図(1)
と(3)と(6)に示す位相関係にある制御信QS+。
82.33をスイッチ手段7と、ホールド回路8゜9に
加えている。
そして制御信号S、が“旧gh″の時、ホールド回路9
は制御信号S、の立上がりエツジが発生した時の■・V
変換器6の出力S^ (第2図(2参照)を取込み、こ
れを“high”の期間中、ホールドする(第2図(4
)参照)。
一方、制御信号$2がhigh”の時、ホールド回路8
は制御信号S2の立上がりエツジが発生した時の増幅器
5の出力(IFfl放電圧■0に対応・・・第2図(5
)自照)を取込み、これをhigh″の期間中、ホール
ドする。
また、制御信号S3がhigh″の期間は、スイッチ手
段7はオンとなる。
このようなタイミングで制御することにより、光量モニ
タ用ホトダイオードPD2を光量モニタ用と、温度セン
サ用とに時分割で使用できる。以下、その動作を説明す
る。
第2図において時刻t1では、スイッチ手段7はオン、
ホールド回路8はホールド状態、ホールド回路9はスル
ーの状態である。スイッチ手段7がオンであるから、P
O2の開放電圧V。はI・■変換器6を構成する増幅器
Uの仮想接地電位となりQvである(第2図(5)参照
) (A) 時刻t2にて、Ill flit信号S1が立上がると
((3)参照)、この立上がりエツジが発生した時のI
・■変換器6の出力S^の値をホールド回路9はホール
ドする(第2図(4)参照)。そしてこのホールドした
1lfIS aをW流調部器11は取込み、この信号S
aに基づいてLDlに流す電流をiil1wJシて、出
力光量を制御する。
(B) 時刻t3にてスイッチ手段7はオフとなる。従って、■
・V変換器6の出力はO■となる(第2図(2)参照)
とともにPO2の開放電圧V0は成るレベルの値となる
ので増幅器5の出力Saは、第2図(5)のように変化
する。そして時刻t4にて制御信号S2が“10W′と
なるとホールド回路8の出力Sbは第2図(7)のよう
に変化し、時刻t5にて制御信号S2が立上がると、こ
の立上がりエツジが発生した時(t5)の増幅器5の出
力Ssの値をホールドする。このホールドした値Sbを
温度調節器10は取込み、この信号Sbに基づいて加熱
・冷却器4を制御してパッケージ3の温度を所望の値に
する。
以下、時刻t6にてスイッチ手段7が再びオンとなるの
で、PO2の短絡電流Isが再びI・■変換器6に流れ
込むとともに(第2図(り参照)、開放電圧VoがQv
となって(第2図(5)参照)、時刻t1と同じ状態に
戻る。
このように本発明では、PO2の短絡電流Isを電圧変
換し、ホールド回路出力電圧にとして電流調節器11に
導入し、LDIに流す電流を調節することにより出力光
量を制御している。
一方、LDlの温度の測定については、PD2の開放電
圧vOを増幅器5で測定し、ホールド回路出力電圧Sb
として温度調部器10に導入し、加熱・冷却器4を制御
することでLDlの温度を所望の値に制御している。
なお、PD2の短絡電流Isは、はぼ光1のみの関数で
あり、開放電圧V0は光量と温度の関数である。そして
本発明では短絡電流Isを検出してフィードバックをか
け、光量を安定化しているので、開放電圧voは温度の
みの関数と見なすことができる。この理由を詳しく説明
する。
図示していないが、一般にホトダイオードを等1西回路
で表わすと、照射された光量に比例した光電流ILが流
れる定電流源Aと、ダイオードdの並列回路で表わすこ
とが知られている。従って、PD2の短#Ij電流Is
は光量に応じた1直の電流TLである。
また、PD2の開放電圧■。は次式で表わされる。
Vo’#   i’u(ユL+1) 土工 e1爪 に:ボルツマン定数 e:゛電子のTi荷 T:PD2の絶対温度 ■し=入射光による発生電流 I頂:明電流(温度の関数) ここで入射光用が一定ならば、 Vo 、CTe T      (CT :m度係数)
とすることができる。
なお、 上式より、開放電圧VOは約−2mV/にの温度係数を
持っており、本発明はこれを利用して温度を検出してい
る。
〔本発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、次の効果が得られ
る。
■ 特別に外付の温度センサを必要としないので、半導
体レーザ光源を小型化できる。
■ PD2はLDチップと同一パッケージ内にあるので
外付センサよりも、よりLDチップ温度に近い値を測定
でき、適切な温度コントロールを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体レーザ光源の構成例を示す
図、第2図は第1図装置の各部の信号のタイムチャート
、第3図は従来手段の構成を示す図、第4図は半導体レ
ーザダイオードの電流−光出力の関係を示す図、第5図
は市販されている半導体レーザダイオードの外観例を示
す図である。 1・・・LD、2・・・PD、3・・・パッケージ、4
・・・加熱・冷却器、5・・・増幅器、6・・・I−■
変換器、7・・・スイッチ手段、8.9・・・ホールド
回路、 1(>・・・温度調節器、11・・・電流調節
器、12・・・タイミング回路。 第1図 第3図 第4図 り 乞5先 第5図 ペソプーシ゛プし一ト J             21 /       3b LD      咎Pu

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 光量モニタ用ホトダイオードを同一パッケージ内に備え
    た半導体レーザダイオードと、 前記パッケージを加熱・冷却する手段と、 前記光量モニタ用ホトダイオードの開放電圧を検出し、
    この開放電圧に基づいて加熱・冷却手段を制御する手段
    と、 前記光量モニタ用ホトダイオードの短絡電流を検出し、
    この短絡電流に基づいて半導体レーザダイオードに流す
    電流値を制御する手段と、 前記光量モニタ用ホトダイオードの開放電圧の検出と、
    短絡電流の検出とを時分割で行うように制御するタイミ
    ング回路と、 を備えたことを特徴とする半導体レーザ光源。
JP15077287A 1987-06-17 1987-06-17 半導体レ−ザ光源 Granted JPS63314877A (ja)

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JP15077287A JPS63314877A (ja) 1987-06-17 1987-06-17 半導体レ−ザ光源

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JP15077287A JPS63314877A (ja) 1987-06-17 1987-06-17 半導体レ−ザ光源

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JPS63314877A true JPS63314877A (ja) 1988-12-22
JPH051991B2 JPH051991B2 (ja) 1993-01-11

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001041888A (ja) * 1999-07-02 2001-02-16 Byk Gardner Gmbh 表面品質を決定するためのデバイスおよび方法
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