JP4283454B2

JP4283454B2 - Semiconductor laser control apparatus and method

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Publication number: JP4283454B2
Application number: JP2001067668A
Authority: JP
Inventors: 雅章石田; 秀利江間
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2009-06-24
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ制御装置及び方法に係り、特に、デジタル複写機、レーザプリンタ、光デイスク装置、光通信装置等の光源として用いられる半導体レーザを制御する半導体レーザ制御装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体レーザは小型であり、かつ駆動電流により高速に直接変調を行う事が出来るので、光デイスク装置、レーザプリンタ、光通信等の光源として広く使用されている。しかしながら、半導体レーザはその光出力・順方向電流特性が温度により著しく変化するので、半導体レーザの光出力を所望の値に設定する場合に問題となる。この問題を解決するために、さまざまなＡＰＣ回路（Automatic Power Control：自動パワー制御回路）が提案されている。例えば、特開平２−２０５３７９号公報に記載されるように、半導体レーザの光出力を受光素子によりモニタし、半導体レーザの光出力に比例する受光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるように半導体レーザの順方向電流を制御する光・電気負帰還ループにより、半導体レーザの光出力を制御する半導体レーザ制御装置が提供されている。このような光・電気負帰還ループを利用した半導体レーザ制御装置が、高速・高精度・高分解能の点で有望といえる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記半導体レーザ制御装置において、光・電気負帰還ループを高速に動作させるときに半導体レーザの光出力とこれをモニターしている受光信号との間の周波数特性が良好でない場合がある。このような場合には、光出力がオーバーシュートする等により所望の光波形が得られなくなるという問題があった。
【０００４】
また、半導体レーザの受光には、半導体レーザに内蔵されている受光素子もしくは外付けの受光素子が用いられていた。このような受光素子を用いる場合、受光素子から基板上の配線パターン、もしくはハーネスを介して光・電気負帰還ループの制御入力部まで接続されていた。このような配線及び接続には、電子が流れるため、電子と光を比較して一般に約５０％程度伝播速度が低下し、また配線のインピーダンス成分や寄生容量などによる周波数特性の劣化、配線に混入するノイズ等の影響による精度低下などがあり、光・電気負帰還ループをより高速・高精度に動作させることが困難であるという問題があった。
【０００５】
また、従来の構成では、受光素子は、集積回路内または一体ではないため、外部の単独素子若しくは半導体レーザに内蔵されている受光素子を使用することになり、使用する素子により特性が異なるため、受光素子の温度特性を補償する事は、補償する構成も受光素子により異なる。従って、集積回路内で補償する事は困難であり、外部素子による補償も構成が複雑であるという問題点があった。
【０００６】
また、特開平５−３３５６６７号では、周波数特性を改善するために、受光信号の周波数特性を補償する周波数特性補償回路を設ける提案がなされている。しかし、この方式の場合、個々の受光素子の特性や受光素子から制御部までの配置等に応じて設定を行う必要があり、設定手段が複雑になるという問題点があった。
【０００７】
よって、本発明は、上記の問題点を解決し、半導体レーザから理想の光出力を得ることができ、高速、高精度、かつ簡易な構成を実現することのできる半導体レーザ制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明によれば、半導体レーザと、半導体レーザの光出力を検知して受光信号を出力する受光部と、受光信号と、半導体レーザの発光レベルを指令する発光レベル指令信号とが入力され、入力された受光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるように半導体レーザの順方向電流を制御する制御部と、制御部と受光部との間に設けられ、受光部の温度変化による受光信号の変化を補償する温度特性補償部とを有し、温度特性補償部は、第１のトランジスタと、第１のトランジスタのエミッタに接続される第１のエミッタ抵抗と、第１のトランジスタとベースが共通接続される第２のトランジスタと、第２のトランジスタのエミッタに接続され、第１のエミッタ抵抗の温度特性と異なる温度特性を有する第２のエミッタ抵抗とよりなり、第１のトランジスタ又は第２のトランジスタの一方がダイオード接続され、第１のトランジスタのエミッタが第１のエミッタ抵抗を介してアース接続され、第２のトランジスタのエミッタが第２のエミッタ抵抗を介してアース接続され、第１のトランジスタのコレクタが第１の定電流源と接続され、第２のトランジスタのコレクタが第１の定電流源の電流と略等しい電流を流す第２の定電流源と接続されるとともに受光部と制御部との間の接続点と接続されているカレントミラー回路を有し、受光信号から受光部の温度変化による受光信号の変化に対応する電流変化分を除去することにより、受光素子の温度による影響を受けない高精度な半導体レーザ制御装置を実現することができる。
請求項２記載の発明によれば、半導体レーザと、半導体レーザの光出力を検知して受光信号を出力する受光部と、受光信号と、半導体レーザの発光レベルを指令する発光レベル指令信号とが入力され、入力された受光信号と発光レベル指令信号とが等しくなるように半導体レーザの順方向電流を制御する制御部と、制御部と受光部との間に設けられ、受光部の温度変化による受光信号の変化を補償する温度特性補償部とを有し、温度特性補償部は、第１のトランジスタと、第１のトランジスタのエミッタに接続される第１のエミッタ抵抗と、第１のトランジスタとベースが共通接続される第２のトランジスタと、第２のトランジスタのエミッタに接続され、第１のエミッタ抵抗の温度特性と異なる温度特性を有する第２のエミッタ抵抗とよりなり、第１のトランジスタ又は第２のトランジスタの一方がダイオード接続され、第１のトランジスタのエミッタが第１のエミッタ抵抗を介してアース接続され、第２のトランジスタのエミッタが第２のエミッタ抵抗を介してアース接続され、第１のトランジスタのコレクタが受光部と接続され、第２のトランジスタのコレクタが電流の流れる方向を反転する電流反転回路を介して制御部に接続されているカレントミラー回路を有し、受光信号から受光部の温度変化による受光信号の変化に対応する電流変化分を除去することにより、受光素子の温度による影響を受けない高精度な半導体レーザ制御装置を実現することができる。
【０００９】
請求項３記載の発明によれば、請求項１において、温度特性補償部は、受光信号の温度によるオフセット変化を補償することにより、受光素子の温度によるオフセット変化の影響を受けない高精度な半導体レーザ制御装置を実現することができる。
【００１０】
請求項４記載の発明によれば、請求項２において、温度特性補償部は、受光信号の温度による効率変化を補償することにより、受光素子の温度による効率変化の影響を受けない高精度な半導体レーザ制御装置を実現することができる。
【００１２】
請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れか一項において、受光部及び制御部が一体又は同一集積回路上に構成されていることにより、受光部の特性を予め知ることができ、その特性を基に受光信号の温度特性を補償することができる。
【００１３】
請求項６記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れか一項において、受光部、温度特性補償部及び制御部が一体又は同一集積回路上に構成されていることにより、受光部の特性を予め知ることができ、その特性を基に受光信号の温度特性を補償することができる。また、外部に素子や配線を持つことなく構成されているため、高速・高精度、かつ低コストで半導体レーザ制御装置を実現することができる。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、請求項２において、温度特性補償部はカレントミラー回路を用いて構成されることにより、容易に高精度な半導体レーザ制御装置を実現することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の第１実施例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。図１において、半導体レーザ（ＬＤ）１４は、集積回路１０と接続され、光出力を供給する。集積回路１０は、比較増幅部１２と受光素子（ＰＤ）１３で構成されている。比較増幅部１２には、発光レベル指令信号１１と、半導体レーザ１４からの光出力が供給される。受光素子１３は、比較増幅部１２からの光出力の一部が供給されてモニターされる。比較増幅部１２、半導体レーザ１４、受光素子１３は光・電気負帰還ループを形成している。比較増幅部１２は受光素子１３に誘起された半導体レーザ１４の光出力に比例した光起電流に比例する受光信号と、発光レベル指令信号１１とを比較して、その結果により半導体レーザ１４の順方向電流を、受光信号と発光レベル指令信号１１とが等しくなるように制御する。
【００２７】
図１に示すように、受光素子１３が比較増幅部１２と一体もしくは同一集積回路上に構成されており、直接光信号を集積回路１０内で受光する構成であるので、配線による速度低下、インピーダンス成分や寄生容量などによる周波数特性の劣化、配線に混入するノイズ等の影響を受ける事無く光・電気負帰還ループを構成することが出来るので、高速・高精度の光・電気負帰還ループを実現できる。また、外部に素子やハーネスや光ファイバーなどの配線を持たないことにより、高速・高精度の光・電気負帰還ループを低コストで実現することができる。
【００２８】
図２に、本発明の第１実施例の変形例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。図２において、図１に示す光・電気負帰還ループに加えて、発光レベル指令信号１１に従い半導体レーザ１４の順方向電流を高速に駆動する電流変換器１６を加えた構成を示している。電流変換器１６は、受光信号と発光レベル指令信号１１とが等しくなるように発光レベル指令信号１１に従って、予め設定された電流（半導体レーザ１４の光出力・順方向電流特性及び受光素子１３と半導体レーザ１４との結合係数、受光素子１３の光入力・受光特性に基づいて予め設定された電流）を出力する。この電流変換器１６の出力電流と、比較増幅器１２より出力される制御電流の和の電流が半導体レーザの順方向電流となる。この実施例では電流変換器１６の出力電流を光・電気負帰還ループの制御電流に加算する構成であるが、半導体レーザ１４と並列に電流変換器１６を接続する構成とる場合、電流変換器１６の出力電流と光・電気負帰還ループの制御電流の差の電流により半導体レーザ１４を制御する構成が実現できる。
【００２９】
このように、光・電気負帰還ループとは別に、発光レベル指令信号に従い、予め設定された電流を半導体レーザ１４の順方向電流に直接変換する電流変換器１６を設けることにより、発光レベル指令信号１１と半導体レーザ１４の光出力とが広い周波数領域で高い線形性を得ることができる。従って、光・電気負帰還ループのみからなる半導体レーザ制御装置に比べ、より高速応答が得られ、また高速変調が可能となるように半導体レーザの光出力を制御することができる。
【００３０】
図３に、本発明の第１実施例における集積回路内に受光素子を設けた場合の構成図を示す。図３において、バッケージ１９内の集積回路１８には、受光素子１７が設けられている。また、図４に、本発明の第１実施例における受光素子と集積回路を一体にした場合の構成図を示す。図４において、パッケージ２２内に受光素子２０と集積回路２１が一体になるように構成されている。このような構成は、受光素子と集積回路の距離がＩＣのパッケージ内であるため、基板に回路を構成するときに配線長を短くできると同時に、寄生容量を減少させることができる。
【００３１】
図５、６は、本発明の第１実施例における受光素子の温度特性の例を示す図である。受光素子の温度特性には、図５に示す半導体レーザ発光量と受光素子のモニター電流におけるオフセットの発生と、図６に示す半導体レーザ発光量と受光素子のモニター電流における効率の変化とがある。図５において、温度上昇に伴うオフセットがモニター電流の増加する場合を示している。また、受光素子によりモニター電流が減少する場合もある。図６において、温度上昇に伴う効率の低下を示している。また、受光素子により効率が上がる場合もある。図１、２に示す実施例では、受光素子は集積回路内又は一体であるため、受光素子の温度特性が予め判るため、容易に温度特性の補償を行うことができる。これまで、半導体レーザに関しては温度による特性の変化が大きく、いろいろな温度特性を制御する構成が提案されているが、それら半導体レーザの温度特性が十分高速・高精度に制御されている場合に、図１、２に示す光・電気負帰還ループを高精度に構成するためには、受光素子に関しても温度特性を高精度に補正する必要がある。
【００３２】
図７に、本発明の第２実施例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。また、以下に示す構成について、図１、２に示す半導体レーザ制御装置の構成と同様の場合は、同符号を付して説明を省略する。図７において、集積回路２５には、比較増幅部１２と受光素子１３との間に、オフセットを補償するオフセット補償部２６が設けられている。
【００３３】
図８、９に、本発明の第２実施例の変形例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。図８に示す集積回路２８には、比較増幅部１２と受光素子１３との接続点に接続された電流源３０が設けられている。電流源３０では、受光素子１３の温度によりモニター電流が減少するようにオフセット電流が発生する。図９に示す集積回路３２には、比較増幅部１２と受光素子１３との接続点に接続された電流源３４が設けられている。電流源３４では、受光素子１３の温度によりモニター電流が増加するようにオフセット電流が発生する。このように、モニター電流自体のオフセット電流を加減する事により、オフセット量の補償を行うことができる。
【００３４】
図１０に、本発明の第２実施例の変形例におけるオフセット電流生成回路図を示す。図１０において、オフセット電流を生成する回路における電流源３４は、基本構成がカレントミラー回路であり、トランジスタＱ１のエミッタに接続する抵抗を、集積回路内抵抗（Ｒｉｎ）３７、トランジスタＱ２のエミッタに接続する抵抗を、集積回路外抵抗（Ｒｏｕｔ）３８としている。集積回路内抵抗３７は、温度特性が大きく、集積回路外抵抗３８は温度特性が小さい。これらの特性を利用して、抵抗の温度特性の差をオフセット電流Ioffsetとして生成している。
【００３５】
例えば、集積回路内抵抗Ｒｉｎ３７が温度上昇に伴い抵抗値が増加するとし、外部抵抗Ｒｏｕｔ３８が温度特性を持たないとし、また、電流源（Ｉ１）３５、（Ｉ２）３６は一定電流であると仮定する。この場合、温度上昇に伴いＲｉｎが大きくなることにより、Ｒｉｎが接続されるトランジスタＱ１のベース電位が上昇する。しかしながら、Ｒｏｕｔは一定であるため、Ｒｏｕｔが接続されるトランジスタＱ２には、温度上昇に比例して電流Ｉ１より大きな電流が流れる。この構成では、Ioffsetは初期値に電流Ｉ１を持つことになるので、初期値をほぼ０とするため、Ｉ１≒Ｉ２なる電流Ｉ２を図に示すように流す。このような構成にすれば、Ioffsetには、初期値が０で、温度上昇に比例して増加する電流が流れるように構成することができる。
【００３６】
また、抵抗Ｒｉｎと抵抗Ｒｏｕｔの位置を反対にすると、Ioffsetには温度上昇に比例して減少する電流が流れる構成にすることができる。また、集積回路内抵抗Ｒｉｎ３７が温度上昇に伴い抵抗値が減少するものと仮定すると、Ioffsetには温度上昇に比例して減少する電流が流れるように構成することができる。図１０に示す実施例は、Ioffsetは電流を引く例であるが、同様の回路をＰＮＰトランジスタで構成したり、電流の流れる方向を反転するカレントミラー回路を追加すれば、電流を流しこむ構成も容易に実現できる。また、図１０に示す構成例では、外付け抵抗Ｒｏｕｔを用いているが、集積回路内における温度特性の異なる抵抗を用いても、同様の構成が実現でき、また、集積回路内トランジスタのコレクタ電流やベース電流の温度特性を利用しても、同様の補償回路を実現することができる。これら図８、９に示す構成例では、モニター電流自体のオフセット電流を増減する構成であることにより、集積回路内だけでなく、受光素子の特性が予め判っている場合に、外付け回路を付加することでモニター電流の温度のオフセット補償を実現することができる。
【００３７】
図１１に、本発明の第２実施例の変形例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。図１１において、半導体レーザ制御装置４０は、モニター電流の温度オフセット補償をモニター電流自体ではなく、モニター電流と比較する発光レベル指令信号１１又は発光レベル指令信号電流にオフセット補償部２６と電流源３９が設けられている。オフセットを補償するオフセット電流生成の具体的な回路構成例は、図１０と同様であるので、ここでは説明を省略する。図１１に示す構成は、集積回路４０内で生成される発光レベル指令信号若しくは発光レベル指令信号電流自体に補償機能をもたせることにより、外部素子を用いることなく、集積化に適した補償部の構成が可能となる。また、温度によるオフセット電流補償を、モニター電流自体と発光レベル指令信号の両方の組み合わせにより補償する構成も、例えば図９と図１１に示す構成を組み合わせる事により実現することができる。
【００３８】
図１２に、本発明の第３実施例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。図１２に示す集積回路４２には、図６に示す温度による受光素子の効率変化を補償するための効率補償部４８が設けられている。効率補償部４８は、受光素子電流つまりモニター電流自体に、温度による効率変化を補償する構成とされている。その具体的回路構成例を図１３に示す。
【００３９】
図１３に、本発明の第３実施例における効率変化を補償するための回路構成図を示す。図１３に示す効率変化を補償するための回路は、モニター電流Ｉｐｄを効率補償して電流Ｉｐｄ’を出力する。モニター電流Ｉｐｄは、抵抗Ｒｉｎ１、ＲｏｕｔとトランジスタＱ３、Ｑ４で構成されるカレントミラー回路により、受光素子の温度による効率の変化を補償する電流に変換される。変換された電流は、抵抗Ｒｉｎ２、Ｒｉｎ３とトランジスタＱ５、Ｑ６で構成されるカレントミラー回路により電流の流れる方向を反転して、効率補償を行った電流Ｉｐｄ’となる。また、温度特性を付加する動作に関しては図１０に示した回路と同様であるので、ここでは説明を省略する。これにより、初期温度で電流Ｉｐｄ’＝Ｉｐｄとなり、温度が上昇や下降したとき電流Ｉｐｄ’≠Ｉｐｄとなるような受光素子の温度による効率変化を補償するための電流を生成することができる。
【００４０】
図１４に、本発明の第３実施例の変形例における効率変化を補償するための回路構成図を示す。図１３に示す回路では、モニター電流Ｉｐｄが小さくなるとカレントミラー回路全体に流れる電流が小さくなってしまうので、カレントミラー回路の動作速度の低下や、電流反転精度が劣化してしまう場合がある。しかしながら、図１４に示すように、Ｉｐｄにオフセット電流Ioffsetを加算し、カレントミラー回路を経由した後、オフセット電流Ioffsetを減算してＩｐｄ’とする構成とすれば、モニター電流が小さい場合にもカレントミラー回路には一定のバイアス電流Ioffsetが流れているため、動作速度の低下や電流反転精度の劣化を抑制し、安定かつ高速・高精度の効率補償部を構成することができる。図１３、図１４に示す補償回路例は、集積回路内における構成例としているが、使用する受光素子の特性が予め判っている場合には、外付け回路でも同様の構成が可能であるので、汎用性がある補償部の回路構成が実現できる。
【００４１】
図１５に、本発明の第４実施例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。図１５に示す集積回路４７には、図６に示す温度による受光素子の効率変化を補償するための効率補償部４８が設けられている。効率補償部４８は、受光素子電流つまりモニター電流の比較対象である発光レベル指令信号１１又は発光レベル指令信号電流に、受光素子の温度による効率変化を補償する構成とされている。また、図１６に、本発明の第４実施例の変形例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。図１６に示す集積回路５０は、発光レベル指令信号電流を補償するための電流源５１が設けられている。図１５、図１６に示す構成の場合には、集積回路内で生成される発光レベル指令信号１１又は発光レベル指令信号の電流自体に補償機能を持たせることにより、外部素子を用いることなく、集積化に適した補償部の構成が可能となる。
【００４２】
図１７に、本発明の第４実施例における発光レベル指令信号電流を補償する回路構成図を示す。図１７に示す回路は、図１６に示す電流源５１の回路構成である。トランジスタＱ１１のベース電位Ｖｂｂが一定及びトランジスタＱ１１の特性は温度依存性が無いか、または、トランジスタＱ１１のエミッタ電位が一定電位となる様にトランジスタＱ１１のベース電位Ｖｂｂが設定されているとする。集積回路内部抵抗Ｒｉが温度上昇に伴い抵抗値が増加するものと仮定すると、発光レベル指令信号電流Ｉｓは温度上昇に伴い、電流の減少する構成を実現することができる。この電流を高速に発光レベル指令信号に基づいて、スイッチ５２によりスイッチングすることで、発光レベル指令信号に従い高速・高精度に動作する光・電気負帰還ループを構成することができる。
【００４３】
図１８に、本発明の第４実施例における発光レベル指令信号電流を補償する回路構成図を示す。図１８において、電流Ｉ１を一定電流、集積回路内抵抗Ｒｉｎを温度上昇に伴い抵抗値が増加し、外部抵抗Ｒｏｕｔは抵抗値一定と仮定すると、電流Ｉｓは、温度上昇に伴い、電流を増加させる構成を実現することができ、また、この電流を高速に発光レベル指令信号に基づいてスイッチ５４によりスイッチングすることで、発光レベル指令信号に従い高速・高精度に動作する光・電気負帰還ループを構成することができる。この構成例で、抵抗Ｒｉｎと抵抗Ｒｏｕｔをいれかえると、図１７に示す構成の動作と同じく、発光レベル指令信号電流Ｉｓは温度上昇に伴い、電流の減少する構成を実現することができる。
【００４４】
図１９に、本発明の第４実施例における発光レベル指令信号電流を補償する回路構成図を示す。図１９に示す回路は、集積回路内部素子のみで構成されている。この例では、発光レベル指令信号電流（１１）Ｉｓを、一定電流Ｉ１と、温度特性を持つ電流源５６からの電流Ｉｔｃの加算電流とすることで、受光素子１３の温度による効率変化を補償している。温度特性を持つ電流Ｉｔｃの生成方法は、例えば図１７に示す回路で実現することができる。
【００４５】
図２０に、本発明の第４実施例における発光レベル指令信号電流を補償する回路構成図を示す。図２０に示す回路は、集積回路内抵抗の温度特性を利用せずに集積回路内トランジスタの温度特性を利用した構成である。この例では、図１９の温度特性を持つ電流源５６からの電流Ｉｔｃを、トランジスタＱ１６、１７、１８のベース電流としている。電流源５９からの電流Ｉ２が一定電流でも、トランジスタＱ１６のベース電流は温度特性を持ち、小さい温度特性を補償する場合には有効である。このように、受光素子の温度による効率変化が小さい場合にも、精度良く温度特性を補償することができる。また、集積回路内抵抗とトランジスタの両方を利用して温度特性を精度良く補償することも可能である。
【００４６】
図２１、図２２に、本発明の第５実施例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。図２１、２２に示す半導体レーザ制御装置は、光・電気負帰還ループに加えて、発光レベル指令信号に従い半導体レーザ１４の順方向電流を高速に駆動するために、電流変換器１６を加え、受光素子の温度によるオフセット補償を行うためにオフセット補償部２６を加えた構成である。また、図２３、２４には、本発明の第５実施例の変形例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。図２３、２４に示す半導体レーザ制御装置は、光・電気負帰還ループに加えて、発光レベル指令信号１１に従い半導体レーザ１４の順方向電流を高速に駆動するための電流変換器１６を加え、受光素子の温度による効率補償を行うために効率補償部４８を加えた構成である。また、オフセット補償と効率補償を同時に行う事も可能であり、その場合、より高精度に受光素子の温度特性全般を補償する構成が実現できる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の半導体レーザ制御装置及び方法によれば、半導体レーザから理想の光出力を得ることができ、高速、高精度、かつ簡易な構成を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。
【図２】本発明の第１実施例の変形例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。
【図３】本発明の第１実施例における集積回路内に受光素子を設けた場合の構成図を示す。
【図４】本発明の第１実施例における受光素子と集積回路を一体にした場合の構成図を示す。
【図５】本発明の第１実施例における受光素子の温度特性の例を示す図である。
【図６】本発明の第１実施例における受光素子の温度特性の例を示す図である。
【図７】本発明の第２実施例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。
【図８】本発明の第２実施例の変形例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。
【図９】本発明の第２実施例の変形例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。
【図１０】本発明の第２実施例の変形例におけるオフセット電流生成回路図を示す。
【図１１】本発明の第２実施例の変形例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。
【図１２】本発明の第３実施例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。
【図１３】本発明の第３実施例における効率変化を補償するための回路構成図を示す。
【図１４】本発明の第３実施例の変形例における効率変化を補償するための回路構成図を示す。
【図１５】本発明の第４実施例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。
【図１６】本発明の第４実施例の変形例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。
【図１７】本発明の第４実施例における発光レベル指令信号電流を補償する回路構成図を示す。
【図１８】本発明の第４実施例における発光レベル指令信号電流を補償する回路構成図を示す。
【図１９】本発明の第４実施例における発光レベル指令信号電流を補償する回路構成図を示す。
【図２０】本発明の第４実施例における発光レベル指令信号電流を補償する回路構成図を示す。
【図２１】本発明の第５実施例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。
【図２２】本発明の第５実施例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。
【図２３】本発明の第５実施例の変形例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。
【図２４】本発明の第５実施例の変形例における半導体レーザ制御装置のブロック図を示す。
【符号の説明】
１０、１５、１８、２１、２５、２８、３２、４０、４２、４７、５０、６１、６５、７０、７５集積回路
１２比較増幅部
１３、１７、２０受光素子
１４半導体レーザ
１６電流変換器
１９、２２パッケージ
２６オフセット補償部
３０、３４、３５、３６、５１電流源
４８効率補償部
５２、５４、５５、６０スイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor laser control apparatus and method, and more particularly to a semiconductor laser control apparatus and method for controlling a semiconductor laser used as a light source for a digital copying machine, a laser printer, an optical disk apparatus, an optical communication apparatus, and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor lasers are small and can be directly modulated at high speed by a drive current, so that they are widely used as light sources for optical disk devices, laser printers, optical communications, and the like. However, since the optical output and forward current characteristics of the semiconductor laser change remarkably with temperature, there is a problem when the optical output of the semiconductor laser is set to a desired value. In order to solve this problem, various APC circuits (Automatic Power Control) have been proposed. For example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-205379, the light output of a semiconductor laser is monitored by a light receiving element, and the light receiving signal proportional to the light output of the semiconductor laser is equal to the light emission level command signal. There is provided a semiconductor laser control device for controlling the optical output of a semiconductor laser by an optical / electrical negative feedback loop for controlling the forward current of the laser. A semiconductor laser control device using such an optical / electrical negative feedback loop is promising in terms of high speed, high accuracy, and high resolution.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above semiconductor laser control device, when the optical / electrical negative feedback loop is operated at high speed, the frequency characteristics between the optical output of the semiconductor laser and the received light signal monitoring it may not be good. In such a case, there is a problem that a desired optical waveform cannot be obtained due to overshooting of the optical output.
[0004]
Further, a light receiving element built in the semiconductor laser or an external light receiving element has been used to receive the semiconductor laser. When such a light receiving element is used, the light receiving element is connected to the control input unit of the optical / electrical negative feedback loop through a wiring pattern on the substrate or a harness. Since electrons flow in such wiring and connections, the propagation speed generally decreases by about 50% compared to electrons and light, and the frequency characteristics deteriorate due to the impedance components and parasitic capacitance of the wiring, and are mixed into the wiring. Therefore, there is a problem that it is difficult to operate the optical / electrical negative feedback loop at a higher speed and with higher accuracy due to the influence of noise and the like.
[0005]
In the conventional configuration, since the light receiving element is not in the integrated circuit or integrated, a light receiving element incorporated in an external single element or a semiconductor laser is used, and the characteristics differ depending on the element used. Compensating the temperature characteristics of the light receiving element differs depending on the light receiving element. Therefore, it is difficult to compensate within the integrated circuit, and there is a problem that the configuration of the compensation by the external element is also complicated.
[0006]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-335667 proposes to provide a frequency characteristic compensation circuit for compensating the frequency characteristic of the received light signal in order to improve the frequency characteristic. However, in the case of this method, it is necessary to make settings according to the characteristics of each light receiving element, the arrangement from the light receiving element to the control unit, and the like, and there is a problem that the setting means becomes complicated.
[0007]
Therefore, the present invention provides a semiconductor laser control apparatus that can solve the above-described problems, obtain an ideal optical output from a semiconductor laser, and realize a high-speed, high-precision, and simple configuration. With the goal.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  According to invention of Claim 1,A semiconductor laser, a light receiving portion that detects a light output of the semiconductor laser and outputs a light reception signal, a light reception signal, and a light emission level command signal that commands a light emission level of the semiconductor laser are input. Temperature characteristic compensation that compensates for changes in the received light signal due to temperature changes in the light receiving unit, and is provided between the control unit and the light receiving unit for controlling the forward current of the semiconductor laser so that the level command signal is equal. The temperature characteristic compensation unit includes a first transistor, a first emitter resistor connected to the emitter of the first transistor, and a second transistor in which the first transistor and the base are commonly connected. And a second emitter resistor connected to the emitter of the second transistor and having a temperature characteristic different from the temperature characteristic of the first emitter resistor, the first transistor or One of the two transistors is diode-connected, the emitter of the first transistor is grounded via a first emitter resistor, the emitter of the second transistor is grounded via a second emitter resistor, And the collector of the second transistor is connected to the first constant current source, the collector of the second transistor is connected to the second constant current source for supplying a current substantially equal to the current of the first constant current source, and It has a current mirror circuit connected to the connection point with the control unit, and removes the current change corresponding to the change of the light reception signal due to the temperature change of the light reception unit from the light reception signalAs a result, a highly accurate semiconductor laser control device that is not affected by the temperature of the light receiving element can be realized.
  According to the second aspect of the present invention, the semiconductor laser, the light receiving unit that detects the light output of the semiconductor laser and outputs the light reception signal, the light reception signal, and the light emission level command signal that commands the light emission level of the semiconductor laser are provided. A control unit that controls the forward current of the semiconductor laser so that the received light reception signal and the light emission level command signal are equal to each other, and is provided between the control unit and the light reception unit. A temperature characteristic compensation unit that compensates for a change in the received light signal, and the temperature characteristic compensation unit includes a first transistor, a first emitter resistor connected to an emitter of the first transistor, and a first transistor. A second transistor whose base is commonly connected, and a second emitter resistor connected to the emitter of the second transistor and having a temperature characteristic different from the temperature characteristic of the first emitter resistor. One of the first transistor and the second transistor is diode-connected, the emitter of the first transistor is grounded via the first emitter resistor, and the emitter of the second transistor is connected to the second emitter resistor. A current mirror circuit in which the collector of the first transistor is connected to the light receiving unit, and the collector of the second transistor is connected to the control unit through a current inverting circuit that reverses the direction of current flow. And by removing the current change corresponding to the change of the light reception signal due to the temperature change of the light receiving unit from the light reception signal, it is possible to realize a highly accurate semiconductor laser control device that is not affected by the temperature of the light receiving element. .
[0009]
  Claim 3According to the described invention, in claim 1, the temperature characteristic compensation unit is,By compensating for the offset change due to the temperature of the light receiving signal, it is possible to realize a highly accurate semiconductor laser control device that is not affected by the offset change due to the temperature of the light receiving element.
[0010]
  Claim 4According to the described invention,Claim 2In the temperature characteristic compensator,,By compensating for the efficiency change due to the temperature of the light receiving signal, it is possible to realize a highly accurate semiconductor laser control device that is not affected by the efficiency change due to the temperature of the light receiving element.
[0012]
  According to invention of Claim 5,In any one of Claims 1 thru | or 4,Light receiving section andControl unitAre integrated or on the same integrated circuit, the characteristics of the light receiving unit can be known in advance, and the temperature characteristics of the received light signal can be compensated based on the characteristics.
[0013]
  According to the invention of claim 6,In any one of Claims 1 thru | or 4,Light receiving section,Temperature characteristic compensation unit andControl unitAre integrated or on the same integrated circuit, the characteristics of the light receiving unit can be known in advance, and the temperature characteristics of the received light signal can be compensated based on the characteristics. In addition, since it is configured without any external elements or wiring, a semiconductor laser control device can be realized at high speed, high accuracy, and low cost.
[0020]
  Claim 4According to the described invention,Claim 2InTemperature characteristic compensatorBy using a current mirror circuit, a highly accurate semiconductor laser control device can be easily realized.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram of a semiconductor laser control apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a semiconductor laser (LD) 14 is connected to an integrated circuit 10 and supplies an optical output. The integrated circuit 10 includes a comparison amplification unit 12 and a light receiving element (PD) 13. The comparison amplification unit 12 is supplied with the light emission level command signal 11 and the light output from the semiconductor laser 14. The light receiving element 13 is monitored by being supplied with a part of the light output from the comparison amplification unit 12. The comparative amplification unit 12, the semiconductor laser 14, and the light receiving element 13 form an optical / electrical negative feedback loop. The comparison amplifier 12 compares the light reception signal proportional to the photocurrent proportional to the light output of the semiconductor laser 14 induced in the light receiving element 13 with the light emission level command signal 11, and the order of the semiconductor laser 14 is determined based on the result. The direction current is controlled so that the light reception signal and the light emission level command signal 11 are equal.
[0027]
As shown in FIG. 1, the light receiving element 13 is configured integrally with the comparison amplification unit 12 or on the same integrated circuit, and directly receives the optical signal in the integrated circuit 10. The optical / electrical negative feedback loop can be configured without being affected by frequency characteristics degradation due to components and parasitic capacitance, and noise mixed in the wiring, etc., realizing a high-speed, high-precision optical / electrical negative feedback loop. it can. In addition, since there is no external wiring such as an element, a harness, or an optical fiber, a high-speed, high-precision optical / electrical negative feedback loop can be realized at low cost.
[0028]
FIG. 2 is a block diagram of a semiconductor laser control device according to a modification of the first embodiment of the present invention. 2 shows a configuration in which, in addition to the optical / electrical negative feedback loop shown in FIG. 1, a current converter 16 for driving the forward current of the semiconductor laser 14 at high speed according to the emission level command signal 11 is added. The current converter 16 is configured to set a preset current (light output / forward current characteristics of the semiconductor laser 14 and the light receiving element 13 and the semiconductor in accordance with the light emission level command signal 11 so that the light reception signal and the light emission level command signal 11 are equal to each other. A current set in advance based on the coupling coefficient with the laser 14 and the light input / light receiving characteristics of the light receiving element 13 is output. The sum of the output current of the current converter 16 and the control current output from the comparison amplifier 12 becomes the forward current of the semiconductor laser. In this embodiment, the output current of the current converter 16 is added to the control current of the optical / electrical negative feedback loop. However, when the current converter 16 is connected in parallel to the semiconductor laser 14, the current converter 16 Thus, a configuration in which the semiconductor laser 14 is controlled by a current difference between the output current and the control current of the optical / electrical negative feedback loop can be realized.
[0029]
As described above, by providing the current converter 16 that directly converts the preset current into the forward current of the semiconductor laser 14 in accordance with the light emission level command signal separately from the optical / electrical negative feedback loop, the light emission level command signal is provided. 11 and the optical output of the semiconductor laser 14 can achieve high linearity in a wide frequency range. Accordingly, the optical output of the semiconductor laser can be controlled so as to obtain a higher speed response and to enable high-speed modulation as compared with the semiconductor laser control apparatus including only the optical / electrical negative feedback loop.
[0030]
FIG. 3 shows a configuration diagram in the case where a light receiving element is provided in the integrated circuit in the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, a light receiving element 17 is provided in the integrated circuit 18 in the package 19. FIG. 4 shows a configuration diagram when the light receiving element and the integrated circuit in the first embodiment of the present invention are integrated. In FIG. 4, the light receiving element 20 and the integrated circuit 21 are integrated in a package 22. In such a configuration, since the distance between the light receiving element and the integrated circuit is within the IC package, the wiring length can be shortened and the parasitic capacitance can be reduced while the circuit is formed on the substrate.
[0031]
5 and 6 are diagrams showing examples of temperature characteristics of the light receiving element in the first embodiment of the present invention. The temperature characteristics of the light receiving element include the generation of offset in the semiconductor laser light emission amount and the monitor current of the light receiving element shown in FIG. 5, and the change in efficiency in the semiconductor laser light emission amount and the monitor current of the light receiving element shown in FIG. FIG. 5 shows a case where the offset accompanying the temperature rise increases the monitor current. In addition, the monitor current may be reduced by the light receiving element. FIG. 6 shows a decrease in efficiency as the temperature rises. Further, the efficiency may be increased by the light receiving element. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, since the light receiving element is integrated in the integrated circuit or integrated, the temperature characteristic of the light receiving element is known in advance, so that the temperature characteristic can be easily compensated. Until now, the characteristics of semiconductor lasers have changed greatly with temperature, and various temperature characteristics have been proposed to be controlled. However, if the temperature characteristics of these semiconductor lasers are controlled sufficiently quickly and with high accuracy, In order to construct the optical / electrical negative feedback loop shown in FIGS. 1 and 2 with high accuracy, it is necessary to correct the temperature characteristics of the light receiving element with high accuracy.
[0032]
FIG. 7 shows a block diagram of a semiconductor laser control apparatus according to the second embodiment of the present invention. Moreover, about the structure shown below, when it is the same as that of the structure of the semiconductor laser control apparatus shown to FIG. 1, 2, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. In FIG. 7, the integrated circuit 25 is provided with an offset compensation unit 26 that compensates an offset between the comparison amplification unit 12 and the light receiving element 13.
[0033]
8 and 9 are block diagrams of a semiconductor laser control device according to a modification of the second embodiment of the present invention. The integrated circuit 28 shown in FIG. 8 is provided with a current source 30 connected to a connection point between the comparison amplification unit 12 and the light receiving element 13. In the current source 30, an offset current is generated so that the monitor current decreases depending on the temperature of the light receiving element 13. The integrated circuit 32 shown in FIG. 9 is provided with a current source 34 connected to a connection point between the comparison amplification unit 12 and the light receiving element 13. In the current source 34, an offset current is generated so that the monitor current increases with the temperature of the light receiving element 13. As described above, the offset amount can be compensated by adjusting the offset current of the monitor current itself.
[0034]
FIG. 10 shows an offset current generation circuit diagram in a modification of the second embodiment of the present invention. In FIG. 10, the current source 34 in the circuit for generating the offset current is basically a current mirror circuit, and the resistor connected to the emitter of the transistor Q1 is connected to the integrated circuit resistance (Rin) 37 and the emitter of the transistor Q2. The resistor to be used is an integrated circuit external resistor (Rout) 38. The integrated circuit resistor 37 has a large temperature characteristic, and the integrated circuit external resistor 38 has a small temperature characteristic. Using these characteristics, a difference in temperature characteristics of the resistance is generated as an offset current Ioffset.
[0035]
For example, it is assumed that the resistance value of the integrated circuit resistor Rin37 increases as the temperature rises, the external resistor Rout38 does not have temperature characteristics, and the current sources (I1) 35 and (I2) 36 are constant currents. To do. In this case, as the temperature rises, Rin increases, so that the base potential of the transistor Q1 to which Rin is connected rises. However, since Rout is constant, a current larger than the current I1 flows in proportion to the temperature rise in the transistor Q2 to which Rout is connected. In this configuration, since Ioffset has a current I1 as an initial value, a current I2 of I1≈I2 is passed as shown in FIG. With such a configuration, Ioffset can be configured such that an initial value is 0 and a current that increases in proportion to a temperature rise flows.
[0036]
Further, if the positions of the resistor Rin and the resistor Rout are reversed, a current that decreases in proportion to the temperature rise flows through Ioffset. Assuming that the resistance value of the integrated circuit resistor Rin37 decreases as the temperature rises, a current that decreases in proportion to the temperature rise can flow through Ioffset. In the embodiment shown in FIG. 10, Ioffset is an example in which current is drawn. However, if a similar circuit is configured with a PNP transistor or a current mirror circuit that reverses the direction of current flow is added, a configuration in which current flows can be used. It can be easily realized. In the configuration example shown in FIG. 10, the external resistor Rout is used. However, the same configuration can be realized even if resistors having different temperature characteristics in the integrated circuit are used, and the collector current of the transistors in the integrated circuit is also used. A similar compensation circuit can be realized using the temperature characteristics of the base current. In the configuration examples shown in FIGS. 8 and 9, since the offset current of the monitor current itself is increased or decreased, an external circuit is added not only in the integrated circuit but also when the characteristics of the light receiving element are known in advance. Thus, offset compensation of the monitor current temperature can be realized.
[0037]
FIG. 11 is a block diagram of a semiconductor laser control device according to a modification of the second embodiment of the present invention. In FIG. 11, the semiconductor laser control device 40 includes an offset compensator 26 and a current source 39 for the emission level command signal 11 or the emission level command signal current for comparing the temperature offset compensation of the monitor current with the monitor current instead of the monitor current itself. Is provided. A specific circuit configuration example for generating the offset current for compensating for the offset is the same as that shown in FIG. The configuration shown in FIG. 11 is a configuration of a compensation unit suitable for integration without using an external element by providing a compensation function to the light emission level command signal or the light emission level command signal current itself generated in the integrated circuit 40. Is possible. Further, a configuration in which offset current compensation due to temperature is compensated by a combination of both the monitor current itself and the light emission level command signal can be realized by combining the configurations shown in FIGS. 9 and 11, for example.
[0038]
FIG. 12 is a block diagram of a semiconductor laser control apparatus according to the third embodiment of the present invention. The integrated circuit 42 shown in FIG. 12 is provided with an efficiency compensator 48 for compensating for the change in efficiency of the light receiving element due to the temperature shown in FIG. The efficiency compensator 48 is configured to compensate for a change in efficiency due to temperature in the light receiving element current, that is, the monitor current itself. A specific circuit configuration example is shown in FIG.
[0039]
FIG. 13 is a circuit configuration diagram for compensating for the efficiency change in the third embodiment of the present invention. The circuit for compensating for the efficiency change shown in FIG. 13 compensates the monitor current Ipd for efficiency and outputs a current Ipd '. The monitor current Ipd is converted into a current that compensates for a change in efficiency due to the temperature of the light receiving element by a current mirror circuit including resistors Rin1 and Rout and transistors Q3 and Q4. The converted current becomes a current Ipd 'in which the direction of current flow is reversed by a current mirror circuit composed of resistors Rin2 and Rin3 and transistors Q5 and Q6, and the efficiency is compensated. Further, the operation for adding the temperature characteristic is the same as that of the circuit shown in FIG. As a result, the current Ipd ′ = Ipd is obtained at the initial temperature, and a current for compensating the efficiency change due to the temperature of the light receiving element such that the current Ipd ′ ≠ Ipd when the temperature rises or falls can be generated.
[0040]
FIG. 14 shows a circuit configuration diagram for compensating for an efficiency change in a modification of the third embodiment of the present invention. In the circuit shown in FIG. 13, when the monitor current Ipd is reduced, the current flowing through the entire current mirror circuit is reduced, so that the operation speed of the current mirror circuit may be reduced and the current reversal accuracy may be deteriorated. However, as shown in FIG. 14, when the offset current Ioffset is added to Ipd, and after passing through the current mirror circuit, the offset current Ioffset is subtracted to obtain Ipd ′, the current can be obtained even when the monitor current is small. Since a constant bias current Ioffset flows in the mirror circuit, it is possible to suppress a decrease in operation speed and a deterioration in current reversal accuracy, and to configure a stable, high-speed and high-precision efficiency compensator. Although the compensation circuit examples shown in FIGS. 13 and 14 are configuration examples in the integrated circuit, if the characteristics of the light receiving element to be used are known in advance, the same configuration is possible with an external circuit. A circuit configuration of the compensation unit having versatility can be realized.
[0041]
FIG. 15 is a block diagram of a semiconductor laser control apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. The integrated circuit 47 shown in FIG. 15 is provided with an efficiency compensator 48 for compensating for the change in efficiency of the light receiving element due to the temperature shown in FIG. The efficiency compensator 48 is configured to compensate the change in efficiency due to the temperature of the light receiving element to the light emitting level command signal 11 or the light emitting level command signal current which is a comparison target of the light receiving element current, that is, the monitor current. FIG. 16 shows a block diagram of a semiconductor laser control device according to a modification of the fourth embodiment of the present invention. The integrated circuit 50 shown in FIG. 16 is provided with a current source 51 for compensating for the light emission level command signal current. In the case of the configuration shown in FIGS. 15 and 16, the light emission level command signal 11 generated in the integrated circuit or the current of the light emission level command signal itself is provided with a compensation function, so that the integration can be performed without using an external element. It is possible to configure a compensation unit suitable for realization.
[0042]
FIG. 17 shows a circuit configuration diagram for compensating for the light emission level command signal current in the fourth embodiment of the present invention. The circuit shown in FIG. 17 is the circuit configuration of the current source 51 shown in FIG. It is assumed that the base potential Vbb of the transistor Q11 is constant and the characteristics of the transistor Q11 are not temperature dependent, or the base potential Vbb of the transistor Q11 is set so that the emitter potential of the transistor Q11 becomes a constant potential. Assuming that the resistance value of the integrated circuit internal resistance Ri increases as the temperature rises, it is possible to realize a configuration in which the light emission level command signal current Is decreases as the temperature rises. By switching this current at high speed based on the light emission level command signal by the switch 52, it is possible to configure an optical / electrical negative feedback loop that operates at high speed and with high accuracy according to the light emission level command signal.
[0043]
FIG. 18 shows a circuit configuration diagram for compensating for the light emission level command signal current in the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 18, assuming that the current I1 is a constant current, the resistance value of the integrated circuit resistance Rin is increased as the temperature rises, and the external resistance Rout is a constant resistance value, the current Is increases the current as the temperature rises. The structure can be realized, and this current is switched at high speed by the switch 54 based on the light emission level command signal, thereby constructing an optical / electrical negative feedback loop that operates at high speed and high accuracy according to the light emission level command signal. can do. In this configuration example, when the resistor Rin and the resistor Rout are replaced, it is possible to realize a configuration in which the light emission level command signal current Is decreases as the temperature rises, as in the operation of the configuration shown in FIG.
[0044]
FIG. 19 shows a circuit configuration diagram for compensating for the light emission level command signal current in the fourth embodiment of the present invention. The circuit shown in FIG. 19 includes only integrated circuit internal elements. In this example, the light emission level command signal current (11) Is is an addition current of the constant current I1 and the current Itc from the current source 56 having temperature characteristics, so that the change in efficiency due to the temperature of the light receiving element 13 is compensated. ing. The method for generating the current Itc having temperature characteristics can be realized by the circuit shown in FIG. 17, for example.
[0045]
FIG. 20 shows a circuit configuration diagram for compensating for the light emission level command signal current in the fourth embodiment of the present invention. The circuit shown in FIG. 20 has a configuration using the temperature characteristics of the transistors in the integrated circuit without using the temperature characteristics of the resistance in the integrated circuit. In this example, the current Itc from the current source 56 having the temperature characteristics of FIG. 19 is used as the base current of the transistors Q16, 17, and 18. Even if the current I2 from the current source 59 is constant, the base current of the transistor Q16 has temperature characteristics, and is effective in compensating for small temperature characteristics. Thus, even when the change in efficiency due to the temperature of the light receiving element is small, the temperature characteristics can be compensated with high accuracy. It is also possible to compensate for the temperature characteristics with high accuracy using both the integrated circuit resistance and the transistor.
[0046]
21 and 22 are block diagrams of the semiconductor laser control device according to the fifth embodiment of the present invention. The semiconductor laser control device shown in FIGS. 21 and 22 adds a current converter 16 in order to drive the forward current of the semiconductor laser 14 at high speed in accordance with the emission level command signal in addition to the optical / electrical negative feedback loop. In this configuration, an offset compensation unit 26 is added to perform offset compensation according to the temperature of the element. FIGS. 23 and 24 are block diagrams showing a semiconductor laser control apparatus according to a modification of the fifth embodiment of the present invention. In addition to the optical / electrical negative feedback loop, the semiconductor laser control device shown in FIGS. 23 and 24 adds a current converter 16 for driving the forward current of the semiconductor laser 14 at high speed in accordance with the emission level command signal 11 to receive light. In order to perform efficiency compensation according to the temperature of the element, an efficiency compensation unit 48 is added. Also, offset compensation and efficiency compensation can be performed at the same time. In this case, it is possible to realize a configuration that compensates the overall temperature characteristics of the light receiving element with higher accuracy.
[0047]
【The invention's effect】
According to the semiconductor laser control device and method of the present invention, an ideal optical output can be obtained from a semiconductor laser, and a high-speed, high-accuracy and simple configuration can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a semiconductor laser control apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a semiconductor laser control device according to a modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram in the case where a light receiving element is provided in the integrated circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows a configuration diagram when the light receiving element and the integrated circuit in the first embodiment of the present invention are integrated;
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of temperature characteristics of the light receiving element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an example of temperature characteristics of the light receiving element in the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram of a semiconductor laser control device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram of a semiconductor laser control device according to a modification of the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram of a semiconductor laser control device according to a modification of the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows an offset current generation circuit diagram in a modification of the second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram of a semiconductor laser control device according to a modification of the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram of a semiconductor laser control device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a circuit configuration diagram for compensating for an efficiency change in the third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a circuit configuration diagram for compensating for an efficiency change in a modification of the third embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a block diagram of a semiconductor laser control device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a block diagram of a semiconductor laser control device according to a modification of the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a circuit configuration diagram for compensating for a light emission level command signal current according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a circuit configuration diagram for compensating for a light emission level command signal current according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a circuit configuration diagram for compensating for a light emission level command signal current according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a circuit configuration diagram for compensating for a light emission level command signal current according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a block diagram of a semiconductor laser control device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a block diagram of a semiconductor laser control device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a block diagram of a semiconductor laser control device according to a modification of the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a block diagram of a semiconductor laser control device according to a modification of the fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10, 15, 18, 21, 25, 28, 32, 40, 42, 47, 50, 61, 65, 70, 75 Integrated circuit
12 Comparison amplification part
13, 17, 20 Light receiving element
14 Semiconductor laser
16 Current converter
19, 22 package
26 Offset compensator
30, 34, 35, 36, 51 Current source
48 Efficiency Compensator
52, 54, 55, 60 switch

Claims

  A semiconductor laser;
  A light receiving unit for detecting a light output of the semiconductor laser and outputting a light reception signal;
  The light reception signal and a light emission level command signal for instructing the light emission level of the semiconductor laser are input, and the forward current of the semiconductor laser is controlled so that the input light reception signal and the light emission level command signal are equal. A control unit,
  A temperature characteristic compensation unit that is provided between the control unit and the light receiving unit and compensates for a change in the received light signal due to a temperature change in the light receiving unit;
Have
  The temperature characteristic compensator is
  A first transistor; a first emitter resistor connected to an emitter of the first transistor; a second transistor having a base commonly connected to the first transistor; and an emitter of the second transistor. A second emitter resistor connected and having a temperature characteristic different from the temperature characteristic of the first emitter resistor;
  One of the first transistor or the second transistor is diode-connected, the emitter of the first transistor is grounded via the first emitter resistor, and the emitter of the second transistor is the second The collector of the first transistor is connected to a first constant current source, and the collector of the second transistor has a current substantially equal to the current of the first constant current source. A current mirror circuit connected to a second constant current source for flowing and connected to a connection point between the light receiving unit and the control unit;
  A semiconductor laser control device, wherein a current change corresponding to a change in the light receiving signal due to a temperature change in the light receiving unit is removed from the light receiving signal.

  A semiconductor laser;
  A light receiving unit for detecting a light output of the semiconductor laser and outputting a light reception signal;
  The light reception signal and a light emission level command signal for instructing the light emission level of the semiconductor laser are input, and the forward current of the semiconductor laser is controlled so that the input light reception signal and the light emission level command signal are equal. A control unit,
  A temperature characteristic compensation unit that is provided between the control unit and the light receiving unit and compensates for a change in the received light signal due to a temperature change in the light receiving unit;
Have
  The temperature characteristic compensator is
  A first transistor; a first emitter resistor connected to an emitter of the first transistor; a second transistor having a base commonly connected to the first transistor; and an emitter of the second transistor. A second emitter resistor connected and having a temperature characteristic different from the temperature characteristic of the first emitter resistor;
  One of the first transistor or the second transistor is diode-connected, the emitter of the first transistor is grounded via the first emitter resistor, and the emitter of the second transistor is the second The collector of the first transistor is connected to the light receiving unit, and the collector of the second transistor is connected to the control unit via a current inverting circuit that reverses the direction of current flow. Having a connected current mirror circuit,
  A semiconductor laser control device, wherein a current change corresponding to a change in the light receiving signal due to a temperature change in the light receiving unit is removed from the light receiving signal.

The temperature compensation unit, the semiconductor laser control apparatus according to claim 1, characterized in that to compensate for the offset change by temperature of the light receiving signal.

The temperature compensation unit, the semiconductor laser control apparatus according to claim 2, characterized in that to compensate for the efficiency change caused by the temperature of the light receiving signal.

5. The semiconductor laser control device according to claim 1, wherein the light receiving unit and the control unit are configured integrally or on the same integrated circuit. 6.

5. The semiconductor laser control device according to claim 1 , wherein the light receiving unit , the temperature characteristic compensation unit, and the control unit are configured integrally or on the same integrated circuit. 6.