(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波重畳法によりレーザー素子を駆動するための発振回路において、
発振器と、該発振器の出力発振信号をレーザー素子に出力する出力増幅器とを備え、
出力増幅器の動作を線形領域と飽和領域との境界で行わせることを特徴とする発振回路。
【請求項２】
同一半導体基板上に集積化することを特徴とする請求項１記載の発振回路。
【請求項３】
前記出力増幅器の入力バイアスを、増幅動作が線形領域と飽和領域との境界で行うように設定することを特徴とする請求項１記載の発振回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波重畳法によりレーザー素子を駆動する発振回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスク技術が著しい発展を遂げている。光ディスクは、レーザー光により光ディスクと非接触で再生することが可能である。光ディスクとしてＣＤがあったが、小型であることや高速アクセス性により、現在広く市場に受け入れられている。このような状況の中、ＤＶＤ（デジタル・ビデオ・ディスク）が登場した。ＤＶＤ技術もＣＤ技術と同様、レーザー光を光ディスクに照射してその反射光の明暗でデータを得ており、ＣＤと同一直径である。その為、ＤＶＤ技術はこれまでのＣＤの開発及び生産技術を応用することができる。その一方で、ＤＶＤはＣＤに無いメリットを有している。それは大容量の記憶容量（４．７ＧＢ、ＣＤオーディオは７４０ＭＢである）を有していることであり、例えば１本の映画に相当する画像データがすべてまたはそれ以上収まる記憶容量である。その為、ＤＶＤプレーヤーが市場に登場した当初は、映画などのソフトを再生することを目的としていたが、それ以降はパーソナルコンピュータでのＤＶＤ−ＲＯＭとして使用されたり、最近ではデータの書き込み及び読み出しが自由に行うことが可能なＤＶＤ−ＲＡＭとして使用されるようになっている。
【０００３】
ＤＶＤとＣＤとの相違点として記憶容量の違いを記載したが、その要因の一つとして図３のようにＤＶＤのトラックピッチをＣＤよりも狭くしたことが挙げられる。そして、トラックピッチが狭くなると同時に、一つ一つのピット自体の大きさも小さくなる。ＤＶＤもまたレーザー光を照射してデータを得る技術であるので、ＤＶＤにレーザーを照射する際、目的のピットに照射し、その隣のピットに照射されないように十分にレーザー光のスポットを絞る必要がある。よって、図３のようにＤＶＤのスポットはＣＤよりも十分に小さくなければならない。そこで、ＤＶＤプレーヤでは、レーザー光をディスク面上で焦点が小さく結びやすくするため、レーザー光の波長をＣＤに比べ短くすることができる。尚、ＤＶＤ用のレーザー光の波長は６３５／６５０ｎｍであり、ＣＤ用は７８０ｎｍである。
【０００４】
図４は従来のレーザー素子を駆動するＡＰＣ（オートパワーコントロール）回路であり、レーザーダイオードＬＤから出力されるレーザー光はＤＶＤ上に照射されるだけでなく、フォトダイオードＰＤに受光される。フォトダイオードＰＤで光が電気信号に変換されるが、このときレーザー光の光量に応じた電気信号が得られる。この電気信号に応じてＡＰＣ回路は発光するレーザー光の光量が一定になるように制御される。
【０００５】
ＤＶＤでは、図５のように複数の波長のレーザー光を発光するマルチモードで発光するレーザーを使用することがある。シングルモードレーザーでは、レーザー自体の温度特性や戻り光ノイズによって、発振周波数が変動しやすかったり、またモードジャンプを起こしやすいなどで、光出力が変動し、ノイズが発生しやすいという欠点があるからである。しかしながら、マルチモードによって６３５／６５０ｎｍの波長で発光するレーザーダイオードは開発されているが、信頼性が低くかったり、高価であるなどの欠点があった。
【０００６】
そこで、一般には高周波重畳法を使って、シングルモードのレーザーダイオードを駆動させて、マルチモードのレーザー光を得る方法が取られていた。高周波重畳法では、図５の如く短波長のレーザー光を発光し得る（シングルモード）レーザーダイオードが動作立ち上がり時にマルチモードで発光することを利用する。特にレザーダイオードが自励発振型であると、立ち上がり時にマルチモードになりやすい。高調波重畳法を達成する回路として、図４の点線ようにレザーダイオードＬＤに高周波信号を印加する発振器ＯＳＣを備える。外部からレザーダイオードに高周波信号を印加することで立ち上がり状態を継続させ、複数の波長を含むレーザー光を発光させている。よって、高調波重畳法により、シングルモードのレーザーダイオードを使って、あたかもマルチモードのレーザーダイオードを使用しているように見ることができるのである。シングルモードで６５０ｎｍのレーザー光を発光するレーザーダイオードは汎用品として広く市場に出ているため、現在高調波重畳法が有効な手段の一つとなっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、発振器の出力信号をレーザーダイオードに直接印加させていた。また、発振器を集積化した場合には、外付け素子として共振回路が接続されるが、外付け素子の特性のばらつきにより、発振器の出力レベルがばらつくことがあった。外付け素子を慎重に選択しても、ばらつきは存在するため、発振器の出力レベルを安定して得ることができなかった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高周波重畳法によりレーザー素子を駆動するための発振回路において、発振器と、該発振器の出力発振信号をレーザー素子に出力する出力増幅器とを備え、出力増幅器の動作を線形領域と飽和領域との境界で行わせることを特徴とする。
【０００９】
また、同一半導体基板上に集積化することを特徴とする。
【００１０】
特に、前記出力増幅器の入力バイアスを、増幅動作が線形領域と飽和領域との境界で行うように設定することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、発振器からの出力信号は、出力増幅器において線形領域と飽和領域との境界で増幅されるので、出力変動を抑制することが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態を示す図であり、１は共振素子ＬＣの共振周波数に応じた発振周波数で発振し、発振信号を出力する発振器、２は発振器１の出力発信号を増幅する出力増幅器である。発振器１及び出力増幅器２は同一の半導体基板上に集積化されて構成される。尚、図４の従来例と同一の回路については、図４と同一の符号を付し、説明を省略する。
【００１３】
図１において、発振器１は、共振素子ＬＣの共振周波数に応じて、数百ＭＨｚで発振する。発振器１から発振信号は出力増幅回路２で増幅される。出力増幅回路２の出力増幅信号は、カップリングコンデンサーＣで直流除去される。直流除去された後の出力信号は、ＡＰＣ回路からのバイアスと重畳された後、レーザーダイオードＬＤに印加される。レーザーダイオードＬＤと発振増幅信号との関係は図６のようになり、前記バイアスは、自励発振型でシングルモードであるレーザーダイオードＬＤの発振開始電流に一致する。バイアスが重畳された発振信号によりレーザーダイオードＬＤが発振するが、正の振幅の場合レーザーダイオードＬＤがオンし、負の振幅の場合レーザーダイオードＬＤはオフする。従って、レーザーダイオードＬＤから単位時間毎にレーザー光が発光する。
【００１４】
このようにレーザーダイオードＬＤが単位時間毎に立ち上がることにより、シングルモード型のレーザーダイオードＬＤからマルチモードでつまり複数の波長を含んだレーザー光が発光する。そして、レーザーダイオードＬＤは数百ＭＨｚの高周波数でオンするので、レーザーダイオードＬＤが連続して発光しているように見える。従って、レーザーダイオードＬＤがマルチモードで発振しているように見える。
【００１５】
図２は図１の発振器１及び出力増幅回路２の具体回路例を示す図である。発振器１は、コルピッツ型の発振器であって、ベースに共振回路ＬＣが接続されたトランジスタＴｒ１と、トランジスタＴｒ１のベース及びグランドＧＮＤ間に直列接続された２つのコンデンサーＣ１及びＣ２とを備え、コンデンサーＣ１及びＣ２の接続点がトランジスタＴｒ１のエミッタと抵抗Ｒ１を介してトランジスタＴｒ１のベースとに接続される。コルピッツ発振器については従来からよく知られた回路なので、その動作説明を省略する。
【００１６】
また、出力増幅器２は、ベースに発振信号が印加されるトランジスタＴｒ２と、トランジスタＴｒ２のベースバイアスを設定する抵抗Ｒ２及びＲ３である。尚、抵抗Ｒ２及びＲ３は帰還抵抗も兼ねている。発振器１の発振信号はトランジスタＴｒ２のベースに印加され、電流増幅率β２によって増幅される。増幅信号はトランジスタＴｒ２のコレクタに発生し、出力端子を介してレーザーダイオードＬＤ（図示されず）に供給される。
【００１７】
このように、図１の発振器及び出力増幅器は、図２のように簡単な回路で構成することができる。その為、同一の半導体基板上に集積化しても、大きなチップ面積とすることなく、小型化に大きく寄与することができる。
【００１８】
よって、ＤＶＤプレーヤやＭＤプレーヤなどの光学式ディスク再生装置に使用されるピックアップに応用した場合には、ピックアップ自体の大きさを小型化することが可能になる。
【００１９】
ところで、一般にトランジスタの入出力特性は図７のように、入力電流が小さい領域は線形性となり、入力電流が大きい領域では飽和する。出力増幅器２において、トランジスタＴｒ２の入力バイアスは抵抗Ｒ２及びＲ３によって設定される。本発明において、トランジスタＴｒ２のベースバイアスが所定の値になるように、抵抗Ｒ２及びＲ３の値を調整する。つまり、入力信号に対してトランジスタＴｒ２が線形領域から飽和しかかる領域に入力ベースバイアスが調整される。その為、トランジスタＴｒ２は入力となる発振信号に対して図７の領域Ａで動作することになる。従って、発振入力信号の一部がトランジスタＴｒ２の飽和領域で増幅され、一部が線形領域で増幅される。
【００２０】
図７のように線形領域と飽和領域との境付近では、入力に対する出力の傾きが他の領域より緩やかとなっており、つまり増幅率が低く設定される。トランジスタＴｒ２を線形領域と飽和領域との境界で動作させると、トランジスタＴｒ２の入力がバラツキによって変動して出力変動が大きくなることを防止することができる。よって、出力増幅器２から、レベルが安定した出力信号を発生させることができる。
【００２１】
また、他の効果として、図７の領域Ａでは出力増幅器の増幅率が低く設定されているので、大出力が出力されることが防止され、その結果出力増幅器からの過大電流によるレーザーダイオードＬＤの破壊を防止することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に依れば、発振器の出力信号を出力増幅器で増幅させるので、安定した出力信号を得ることができる。また、出力増幅器を線形領域と飽和領域との境界で動作させているので、出力信号のバラツキが抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１の具体回路例を示す回路図である。
【図３】ＣＤ及びＤＶＤ上のピットと光スポットとを示す図である。
【図４】高周波重畳法による従来回路を示すブロック図である。
【図５】シングルモードまたはマルチモードでレーザーが発行したときのスペクトラムを示す特性図である。
【図６】レーザーダイオードＬＤの特性を示す特性図である。
【図７】出力増幅器２の入出力関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１      発振器
２      出力増幅器
【図１】
0003619694.tif 000002
【図２】
0003619694.tif 000003
【図３】
0003619694.tif 000004
【図４】
0003619694.tif 000005
【図５】
0003619694.tif 000006
【図６】
0003619694.tif 000007
【図７】
0003619694.tif 000008