(57)【要約】【課題】波長デチューニングΔλに起因する光出力の波形鈍りを低減することの可能な補正回路および電流パルス波形の補正方法、ならびに上記補正回路を備えた駆動回路および発光装置を提供する。【解決手段】補正回路は、面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより第１電流パルスの波形を補正する。この補正回路は、第２電流パルスの波高値を経時的に減衰させ、第２電流パルスの初期波高値を、第１電流パルスの大きさが大きいほど大きくし、半導体レーザの周囲温度が高いほど初期波高値を大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形で、第２電流パルスを出力する。【選択図】図１４
2014075492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより前記第１電流パルスの波形を補正する補正回路であって、
前記第２電流パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第２電流パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記初期波高値を大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形で前記第２電流パルスを出力する
補正回路。
【請求項２】
前記初期波高値は、以下の式で表される
請求項１に記載の補正回路。
ＩＡｍａｘ＝（ｋ−ｍＴ）（Ｉｓｗ−Ｉｓｗｏ）＋ＩＡｏ
ＩＡｍａｘ：前記初期波高値
ｋ，ｍ，Ｉｓｗｏ，ＩＡｏ：定数
Ｉｓｗ：前記第１電流パルスの大きさ、または前記第１電流パルスの大きさと相関のある値
Ｔ：前記半導体レーザの周囲温度
【請求項３】
第１ＲＣ時定数回路を備え、
当該補正回路は、前記第２電流パルスの波高値を、前記第１ＲＣ時定数回路のＲＣ時定数に応じて経時的に減衰させる
請求項２に記載の補正回路。
【請求項４】
前記第１ＲＣ時定数回路は、前記第２電流パルスの波高値を経時的に減衰させる複数の第１時定数回路を含み、
各第１時定数回路のＲＣ時定数は、互いに異なっており、
前記複数の第１時定数回路のうち少なくとも１つの第２時定数回路のＲＣ時定数は、１０ｎｓｅｃ以上１００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっており、
前記複数の第１時定数回路のうち前記第２時定数回路以外の１または複数の第３時定数回路のＲＣ時定数は、１００ｎｓｅｃを超える値となっている
請求項３に記載の補正回路。
【請求項５】
前記半導体レーザは、一対の多層膜反射鏡で活性層を挟み込んだ垂直共振器構造を有し、
当該補正回路は、前記初期波高値を、前記活性層の温度変動に対応して変動させる
請求項４に記載の補正回路。
【請求項６】
前記第１ＲＣ時定数回路は、前記初期波高値を変動させる複数の第４時定数回路を含み、
各第４時定数回路のＲＣ時定数は、互いに異なっており、
前記複数の第４時定数回路のうち少なくとも１つの第５時定数回路のＲＣ時定数は、１０ｎｓｅｃ以上１００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっており、
前記複数の第４時定数回路のうち前記第５時定数回路以外の１または複数の第６時定数回路のＲＣ時定数は、１００ｎｓｅｃを超える値となっている
請求項５に記載の補正回路。
【請求項７】
面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより前記第１電流パルスの波形を補正する補正回路であって、
第１パルス波形と第２パルス波形とを互いに重ね合わせることにより得られる波形で前記第２電流パルスを出力し、
前記第１パルス波形は、正の波高値を有する第１パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第１パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど正方向に大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記第１パルスの初期波高値を正方向に大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形であり、
前記第２パルス波形は、負の波高値を有する第２パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第２パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど負方向に大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記第２パルスの初期波高値を負方向に大きくする度合いを大きくすることにより得られる波形である
補正回路。
【請求項８】
前記第１パルスの初期波高値は、以下の式で表される
請求項７に記載の補正回路。
ＩＡｍａｘ＝（ｋ−ｍＴ）（Ｉｓｗ−Ｉｓｗｏ）＋ＩＡｏ
ＩＡｍａｘ：前記第１パルスの初期波高値
ｋ，ｍ，Ｉｓｗｏ，ＩＡｏ：定数
Ｉｓｗ：前記第１電流パルスの大きさ、または前記第１電流パルスの大きさと相関のある値
Ｔ：前記半導体レーザの周囲温度
【請求項９】
前記第２パルスの初期波高値は、以下の式で表される
請求項８に記載の補正回路。
ＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ＝−（Ｃ・Ｔ−Ａｏ）（Ｉｏｐ−Ｉｄｒｐ）2
ＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ：前記第２パルスの初期波高値
Ｃ，Ａｏ，Ｉｄｒｐ：定数
Ｉｏｐ：前記第１電流パルスの大きさ、または前記第１電流パルスの大きさと相関のある値
【請求項１０】
第２ＲＣ時定数回路を備え、
当該補正回路は、前記第２パルスの波高値を、前記第２ＲＣ時定数回路のＲＣ時定数に応じて経時的に減衰させる
請求項９に記載の補正回路。
【請求項１１】
前記第２ＲＣ時定数回路は、前記第２パルスの波高値を経時的に減衰させる複数の第７時定数回路を含み、
各第７時定数回路のＲＣ時定数は、互いに異なっており、
前記複数の第７時定数回路のうち少なくとも１つの第８時定数回路のＲＣ時定数は、３００ｎｓｅｃ以上１０００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっており、
前記複数の第７時定数回路のうち前記第８時定数回路以外の１または複数の第９時定数回路のＲＣ時定数は、１０００ｎｓｅｃを超える値となっている
請求項１０に記載の補正回路。
【請求項１２】
前記半導体レーザは、一対の多層膜反射鏡で活性層を挟み込んだ垂直共振器構造を有し、
当該補正回路は、前記第２パルスの初期波高値を、前記活性層の温度変動に対応して変動させる
請求項１１に記載の補正回路。
【請求項１３】
前記第２ＲＣ時定数回路は、前記初期波高値を変動させる複数の第１０時定数回路を含み、
各第１０時定数回路のＲＣ時定数は、互いに異なっており、
前記複数の第１０時定数回路のうち少なくとも１つの第１１時定数回路のＲＣ時定数は、３００ｎｓｅｃ以上１０００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっており、
前記複数の第１０時定数回路のうち前記第１１時定数回路以外の１または複数の第１２時定数回路のＲＣ時定数は、１０００ｎｓｅｃを超える値となっている
請求項１２に記載の補正回路。
【請求項１４】
面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源と、
前記電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより前記第１電流パルスの波形を補正する補正回路と
を備え、
前記補正回路は、前記第２電流パルスを、前記第２電流パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第２電流パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記初期波高値を大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形で出力する
駆動回路。
【請求項１５】
面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源と、
前記電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより前記第１電流パルスの波形を補正する補正回路と
を備え、
前記補正回路は、第１パルス波形と第２パルス波形とを互いに重ね合わせることにより得られる波形で前記第２電流パルスを出力し、
前記第１パルス波形は、正の波高値を有する第１パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第１パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど正方向に大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記第１パルスの初期波高値を正方向に大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形であり、
前記第２パルス波形は、負の波高値を有する第２パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第２パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど負方向に大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記第２パルスの初期波高値を負方向に大きくする度合いを大きくすることにより得られる波形である
駆動回路。
【請求項１６】
１または複数の面発光型の半導体レーザと、
前記半導体レーザをパルス駆動する電流源と、
前記電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより前記第１電流パルスの波形を補正する補正回路と
を備え、
前記補正回路は、前記第２電流パルスを、前記第２電流パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第２電流パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記初期波高値を大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形で出力する
発光装置。
【請求項１７】
１または複数の面発光型の半導体レーザと、
前記半導体レーザをパルス駆動する電流源と、
前記電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより前記第１電流パルスの波形を補正する補正回路と
を備え、
前記補正回路は、第１パルス波形と第２パルス波形とを互いに重ね合わせることにより得られる波形で前記第２電流パルスを出力し、
前記第１パルス波形は、正の波高値を有する第１パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第１パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど正方向に大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記第１パルスの初期波高値を正方向に大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形であり、
前記第２パルス波形は、負の波高値を有する第２パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第２パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど負方向に大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記第２パルスの初期波高値を負方向に大きくする度合いを大きくすることにより得られる波形である
発光装置。
【請求項１８】
面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより前記第１電流パルスの波形を補正するステップを含み、
前記ステップにおいて、前記第２電流パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第２電流パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記初期波高値を大きくする度合いを小さくすることにより、前記第２電流パルスを生成する
電流パルス波形の補正方法。
【請求項１９】
面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより前記第１電流パルスの波形を補正するステップを含み、
前記ステップにおいて、第１パルス波形と第２パルス波形とを互いに重ね合わせることにより、前記第２電流パルスを生成し、
前記第１パルス波形は、正の波高値を有する第１パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第１パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど正方向に大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記第１パルスの初期波高値を正方向に大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形であり、
前記第２パルス波形は、負の波高値を有する第２パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第２パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど負方向に大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記第２パルスの初期波高値を負方向に大きくする度合いを大きくすることにより得られる波形である
電流パルス波形の補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、上面からレーザ光を出射する面発光型の半導体レーザに印加する電流パルス波形を補正する補正回路ならびにこれを備えた駆動回路および発光装置に関する。また、本技術は、上記半導体レーザに印加する電流パルス波形の補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光型の半導体レーザは、従来のファブリペロー共振器型の半導体レーザとは異なり、基板に対して直交する方向に光を出射するものであり、同じ基板上に２次元アレイ状に多数の共振器構造を配列することが可能である。そのため、近年、面発光型の半導体レーザは、データ通信やプリンタなどの技術分野で注目されている。
【０００３】
面発光型の半導体レーザは、一般に、基板上に、下部ＤＢＲ層、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層、電流狭窄層、上部ＤＢＲ層およびコンタクト層をこの順に積層してなるメサ形状の共振器構造を備えている。このような半導体レーザでは、発振波長は共振器構造の実効的な共振器長によって決定され、光出力の大きさは活性層のバンドギャップに相当する発光波長において最も大きくなる。そのため、通常は、共振器構造の実効的な共振器長と活性層の発光波長とが互いに等しくなるように、共振器構造および活性層が構成されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０６１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、面発光型の半導体レーザにおいて、素子温度が変化すると、共振器構造の実効的な共振器長と活性層の発光波長との差（波長デチューニングΔλ）に変化が生じ、この波長デチューニングΔλの大きさに応じて閾値電流が変動する。例えば、図１８に示したように、素子温度が変化すると、閾値電流も変化する。また、図１８に示したように、波長デチューニングΔλが大きい場合（Δλ＝１８．５ｎｍ）の方が、波長デチューニングΔλが小さい場合（Δλ＝１５．５ｎｍ）よりも、閾値電流が最小となる素子温度が高温側に存在している。従って、高温高出力動作が容易ではない赤色系および赤外系の面発光型の半導体レーザでは、閾値電流が小さくなるように、波長デチューニングΔλを大きくすることが好ましい。
【０００６】
しかし、波長デチューニングΔλを大きくした場合には、新たな問題が生じていた。例えば、赤色系および赤外系の面発光型の半導体レーザにおいて、波長デチューニングΔλを大きくした上で、これらの半導体レーザをパルス駆動させると、図１９（Ａ），（Ｂ）に示したように、光出力の波形が電流パルス波形と比べて、鈍ってしまうという問題が生じていた。
【０００７】
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、波長デチューニングΔλに起因する光出力の波形鈍りを低減することの可能な補正回路および電流パルス波形の補正方法、ならびに上記補正回路を備えた駆動回路および発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本技術の第１の補正回路は、面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより第１電流パルスの波形を補正する補正回路である。この補正回路は、第２電流パルスの波高値を経時的に減衰させ、第２電流パルスの初期波高値を、第１電流パルスの大きさが大きいほど大きくし、半導体レーザの周囲温度が高いほど初期波高値を大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形で、第２電流パルスを出力する。
【０００９】
本技術の第２の補正回路は、面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより第１電流パルスの波形を補正する補正回路である。この補正回路は、第２電流パルスを、第１パルス波形と第２パルス波形とを互いに重ね合わせることにより得られる波形で出力する。ここで、第１パルス波形は、正の波高値を有する第１パルスの波高値を経時的に減衰させ、第１パルスの初期波高値を、第１電流パルスの大きさが大きいほど正方向に大きくし、半導体レーザの周囲温度が高いほど第１パルスの初期波高値を正方向に大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形である。また、第２パルス波形は、負の波高値を有する第２パルスの波高値を経時的に減衰させ、第２パルスの初期波高値を、第１電流パルスの大きさが大きいほど負方向に大きくし、半導体レーザの周囲温度が高いほど第２パルスの初期波高値を負方向に大きくする度合いを大きくすることにより得られる波形である。
【００１０】
本技術の第１の駆動回路は、面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源と、電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより第１電流パルスの波形を補正する補正回路とを備えている。この補正回路は、上記の第１の補正回路と同一の構成要素を有している。
【００１１】
本技術の第２の駆動回路は、面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源と、電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより第１電流パルスの波形を補正する補正回路とを備えている。この補正回路は、上記の第２の補正回路と同一の構成要素を有している。
【００１２】
本技術の第１の発光装置は、１または複数の面発光型の半導体レーザと、半導体レーザをパルス駆動する電流源と、電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより第１電流パルスの波形を補正する補正回路とを備えている。この補正回路は、上記の第１の補正回路と同一の構成要素を有している。
【００１３】
本技術の第２の発光装置は、１または複数の面発光型の半導体レーザと、半導体レーザをパルス駆動する電流源と、電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより第１電流パルスの波形を補正する補正回路とを備えている。この補正回路は、上記の第２の補正回路と同一の構成要素を有している。
【００１４】
本技術の第１の電流パルス波形の補正方法は、面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより第１電流パルスの波形を補正するステップを含んでいる。この補正方法は、上記のステップにおいて、第２電流パルスの波高値を経時的に減衰させ、第２電流パルスの初期波高値を、第１電流パルスの大きさが大きいほど大きくし、半導体レーザの周囲温度が高いほど初期波高値を大きくする度合いを小さくすることにより、第２電流パルスを生成するステップを含んでいる。
【００１５】
本技術の第２の電流パルス波形の補正方法は、面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより第１電流パルスの波形を補正するステップを含んでいる。この補正方法は、上記のステップにおいて、第１パルス波形と第２パルス波形とを互いに重ね合わせることにより、前記第２電流パルスを生成するステップを含んでいる。ここで、第１パルス波形は、正の波高値を有する第１パルスの波高値を経時的に減衰させ、第１パルスの初期波高値を、第１電流パルスの大きさが大きいほど正方向に大きくし、半導体レーザの周囲温度が高いほど第１パルスの初期波高値を正方向に大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形である。また、第２パルス波形は、負の波高値を有する第２パルスの波高値を経時的に減衰させ、第２パルスの初期波高値を、第１電流パルスの大きさが大きいほど負方向に大きくし、半導体レーザの周囲温度が高いほど第２パルスの初期波高値を負方向に大きくする度合いを大きくすることにより得られる波形である。
【００１６】
本技術の第１の補正回路、第１の駆動回路、第１の発光装置、および第１の電流パルス波形の補正方法では、第２電流パルスの波高値は経時的に減衰する。さらに、第２電流パルスの初期波高値は、第１電流パルスの大きさが大きいほど大きくなり、半導体レーザの周囲温度が高いほど第２電流パルスの初期波高値を大きくする度合いが小さくなる。これにより、上記電流源から出力された電流パルスの波形を、補正回路によって、半導体レーザの光出力のパルス波形が矩形に近づくように補正することができる。
【００１７】
本技術の第２の補正回路、第２の駆動回路、第２の発光装置、および第２の電流パルス波形の補正方法では、第１パルス波形が、正の波高値を有する第１パルスの波高値を経時的に減衰させ、第１パルスの初期波高値を、第１電流パルスの大きさが大きいほど正方向に大きくし、半導体レーザの周囲温度が高いほど第１パルスの初期波高値を正方向に大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形となっている。これにより、上記電流源から出力された電流パルスの波形を、補正回路によって、半導体レーザの光出力のパルス波形が矩形に近づくように補正することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本技術の第１および第２の補正回路、第１および第２の駆動回路、第１および第２の発光装置、ならびに第１および第２の電流パルス波形の補正方法によれば、補正回路によって、半導体レーザの光出力のパルス波形が矩形に近づくように補正することができるので、波長デチューニングΔλに起因する光出力の波形鈍りを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本技術の第１の実施の形態に係る発光装置の概略構成の一例を表す図である。
【図２】図１の半導体レーザ装置の上面構成の一例を表す図である。
【図３】図２の半導体レーザ装置のＡ−Ａ矢視方向の断面構成の一例を表す図である。
【図４】図１の半導体レーザ装置の断面構成の一例を表す図である。
【図５】図１の温度検出部の断面構成の一例を表す図である。
【図６】図１の温度検出部の断面構成の他の例を表す図である。
【図７】図１の温度検出部の出力電圧特性の一例を表す図である。
【図８】図１の温度検出部を駆動するドライバの構成の一例を表す図である。
【図９】図８のドライバの入出力波形の一例を表す図である。
【図１０】図１のレーザ駆動回路の概略構成の一例を表す図である。
【図１１】図１のレーザ駆動回路内の電流波形の一例を表す図である。
【図１２】図１の半導体レーザ装置のＩ−Ｌ特性の一例を表す図である。
【図１３】図１の半導体レーザ装置の光出力波形の一例を表す図である。
【図１４】図１のレーザ駆動回路の動作の一例を表す波形図である。
【図１５】図１の半導体レーザ装置の概略構成および熱回路の一例を表す図である。
【図１６】熱方程式に含まれる変数について説明するための波形図である。
【図１７】（Ａ）熱方程式を解くことにより得られた活性層温度の時間変化と、（Ｂ）実際の測定によって得られた活性層温度と光出力との関係と、（Ｃ）図１７（Ａ），（Ｂ）から得られる光出力の時間変化とを表す図である。
【図１８】波長デチューニングと、閾値電流が最小となる素子温度との関係の一例を表す図である。
【図１９】電流パルス波形および光出力のパルス波形の一例を表す図である。
【図２０】光出力の時間変化の実測値と計算値とを表す図である。
【図２１】本技術の第２の実施の形態に係る発光装置の概略構成の一例を表す図である。
【図２２】図２１のレーザ駆動回路の概略構成の一例を表す図である。
【図２３】図２１のレーザ駆動回路内の電流波形の一例を表す図である。
【図２４】図２１のレーザ駆動回路の動作の一例を表す波形図である。
【図２５】図２１のレーザ駆動回路の動作の他の例を表す波形図である。
【図２６】ドループの、注入電力依存性の一例を表す図である。
【図２７】パルスパターン密度とドループ曲線との関係の一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本技術の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（立ち上がりアシスト補正）
２．第２の実施の形態（立ち上がりアシスト補正＋ドループ補正）
【００２１】
＜１．第１の実施の形態＞
［構成］
図１は、本技術の第１の実施の形態に係る発光装置１の概略構成の一例を表したものである。発光装置１は、例えば、図１に示したように、システム制御回路１０、レーザ駆動回路２０、および光学系３０を備えたものである。システム制御回路１０は、レーザ駆動回路２０を介して半導体レーザ装置３１の駆動を制御するものである。光学系３０は、例えば、半導体レーザ装置３１、温度検出部３２、コリメートレンズ３３、および対物レンズ３４を有している。
【００２２】
図２は、半導体レーザ装置３１の上面構成の一例を表したものである。図３は、図２の半導体レーザ装置３１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成の一例を表したものである。半導体レーザ装置３１は、例えば、基板３１Ａの上面に、複数のレーザ構造部３１Ｂを備えている。基板３１Ａの上面には、１つの温度検出部３２が設けられている。図２には、１２個のレーザ構造部３１Ｂが基板３１Ａの上面に２次元配置されている場合が例示されているが、レーザ構造部３１Ｂの数は、特に限定されるものではない。また、図２には、１つの温度検出部３２が基板３１Ａの上面に設けられている場合が例示されているが、複数の温度検出部３２が基板３１Ａの上面に設けられていてもよい。
【００２３】
各レーザ構造部３１Ｂは、基板３１Ａの法線方向に光を出射する面発光型の半導体レーザであり、一対の多層膜反射鏡で活性層を挟み込んだ垂直共振器構造を有している。活性層は、例えば、赤色系の材料（例えば、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰ）を含んで構成されている。このとき、活性層の発光波長とレーザ構造部３１Ｂの発振波長との差分である波長デチューニングΔλが１５ｎｍ以上となっている。なお、活性層は、他の材料によって構成されていてもよく、例えば、赤外系の材料（例えば、ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓ）を含んで構成されていてもよい。このとき、波長デチューニングΔλは１３ｎｍ以上となっている。
【００２４】
温度検出部３２は、半導体レーザの周囲温度を検出するものである。温度検出部３２は、半導体温度検出部であり、例えば、光を外部に出射することのない面発光型の半導体レーザで構成されている。各レーザ構造部３１Ｂおよび温度検出部３２は、引出配線３１Ｄを介してパッド電極３１Ｃと電気的に接続されている。コリメートレンズ３３は、半導体レーザ装置３１から出射されたレーザ光を平行光に整形する光学素子である。対物レンズ３４は、コリメートレンズ３３で平行光化されたレーザ光を集光しつつ、図示しない被照射物に向けて照射する光学素子である。
【００２５】
図４は、半導体レーザ装置３１のうち、１つのレーザ構造部３１Ｂを含む部分α（図３参照）の断面構成の一例を拡大して表したものである。図５は、半導体レーザ装置３１のうち、１つの温度検出部３２を含む部分β（図３参照）の断面構成の一例を拡大して表したものである。本実施の形態では、レーザ構造部３１Ｂおよび温度検出部３２は共に、基板３１Ａを成長基板として形成されたものであり、例えば、図４、図５に示したように、互いに同一の積層構造を有している。
【００２６】
レーザ構造部３１Ｂおよび温度検出部３２は共に、例えば、下部ＤＢＲ層４０、下部スペーサ層４１、活性層４２、上部スペーサ層４３、上部ＤＢＲ層４４およびコンタクト層４５が、基板３１Ａ側から順に積層して構成されたものである。つまり、レーザ構造部３１Ｂおよび温度検出部３２では、下部ＤＢＲ層４０からコンタクト層４５までの積層部分（ＰＩＮ接合部分）が互いに同一の積層構造となっている。
【００２７】
また、レーザ構造部３１Ｂおよび温度検出部３２は、例えば、上部ＤＢＲ層４４の一部に電流狭窄層４６を備えている。さらに、レーザ構造部３１Ｂおよび温度検出部３２は、メサ形状を有しており、具体的には、下部ＤＢＲ層４０の上部からコンタクト層４５までの積層部分がメサ形状となっている。コンタクト層４５は、例えば、図４、図５に示したように、上部ＤＢＲ層４４の上面のうち外縁部分にだけ形成されている。なお、コンタクト層４５が、上部ＤＢＲ層４４の上面全体に形成されていてもよい。
【００２８】
基板３１Ａは、例えばｎ型ＧａＡｓ基板である。下部ＤＢＲ層４０は、図示しないが、低屈折率層および高屈折率層を交互に積層して構成された多層膜反射鏡である。ここで、低屈折率層は例えば光学厚さがλ／４（λは発振波長）のｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓからなり、高屈折率層は例えば光学厚さがλ／４のｎ型Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（ｘ１＞ｘ２）からなる。なお、ｎ型不純物としては、例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。下部スペーサ層４１は、例えばアンドープＡｌＧａＡｓからなる。活性層４２は、例えばアンドープＧａＡｓ系材料からなる。活性層４２では、後述の電流注入領域４６Ａと対向する領域が発光領域となる。上部スペーサ層４３は、例えばアンドープＡｌＧａＡｓからなる。
【００２９】
上部ＤＢＲ層４４は、図示しないが、低屈折率層および高屈折率層を交互に積層して構成された多層膜反射鏡である。ここで、低屈折率層は例えば光学厚さがλ／４のｐ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓからなり、高屈折率層は例えば光学厚さがλ／４のｎ型Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ（ｘ３＞ｘ４）からなる。コンタクト層４５は、例えばｐ型ＧａＡｓにより構成されている。なお、ｐ型不純物としては、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）などが挙げられる。電流狭窄層４６は、その外縁領域に電流狭窄領域４６Ｂを有し、その中央領域に電流注入領域４６Ａを有している。電流注入領域４６Ａは、例えばｐ型ＡｌＧａＡｓまたはｐ型ＡｌＡｓからなる。電流狭窄領域４６Ｂは、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）を含んで構成され、製造過程において、側面からＡｌＧａＡｓまたはＡｌＡｓに含まれる高濃度のＡｌを酸化することにより得られるものである。従って、電流狭窄層４６は電流を狭窄する機能を有している。
【００３０】
また、レーザ構造部３１Ｂおよび温度検出部３２において、コンタクト層４５の上面に、上記の電流注入領域４６Ａに対応する領域に開口を有する環状の上部電極４７が形成されている。上部電極４７は、引出配線３１Ｄに接続されている。また、基板３１Ａの裏面には下部電極４８が形成されている。下部電極４８は、各レーザ構造部３１Ｂおよび温度検出部３２の共通電極として機能する。さらに、レーザ構造部３１Ｂおよび温度検出部３２の表面（側面および上面）には絶縁層４９が形成されている。絶縁層４９は、レーザ構造部３１Ｂおよび温度検出部３２のメサ形状部分の側面および上面を覆うように形成されている。
【００３１】
ここで、上部電極４７およびパッド電極３１Ｃは、例えば、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）をこの順に積層して構成されたものであり、コンタクト層４５と電気的に接続されている。引出配線３１Ｄは、例えば、半田によって構成されている。下部電極４８は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）とを基板３１Ａの側から順に積層した構造を有しており、基板３１Ａと電気的に接続されている。
【００３２】
また、レーザ構造部３１Ｂの上面、具体的には、レーザ構造部３１Ｂの半導体部分の上面と絶縁層４９との間に、位相調整層５０が形成されている。この位相調整層５０は、レーザ光の出射される領域の中央領域（すなわち主に基本横モード発振が生じる領域）に形成されている。ここで、絶縁層４９のうち位相調整層５０との対向部分と、位相調整層５０とにより構成される積層部分が高反射率領域５１となっており、絶縁層４９のうち位相調整層５０との非対向部分であって、かつレーザ光の出射される領域の外縁部分（すなわち主に高次横モード発振が生じる領域）が低反射率領域５２となっている。
【００３３】
位相調整層５０は、膜厚が（２ａ−１）λ／４ｎ1（ａは１以上の整数，ｎ1は屈折率）で、屈折率ｎ1 がレーザ構造部３１Ｂの半導体部分の上面の屈折率より低い物質、例えばＳｉＯ2（酸化シリコン）などの誘電体により構成されている。絶縁層４９のうち位相調整層５０との対向部分は、膜厚が（２ｂ−１）λ／４ｎ2（ｂは１以上の整数，ｎ2は屈折率）で、屈折率ｎ2が位相調整層５０の屈折率ｎ1より高い材料により構成されている。絶縁層４９のうち位相調整層５０との非対向部分であって、かつレーザ光の出射される領域の外縁部分は、膜厚が（２ｃ−１）λ／４ｎ3（ｃは１以上の整数，ｎ3は屈折率）で、屈折率ｎ3が位相調整層５０の屈折率ｎ1より低い材料により構成されている。
【００３４】
ここで、高反射率領域５１の反射率をＲ1、低反射率領域５２の反射率をＲ2、レーザ光の出射される領域に絶縁層４９および位相調整層５０を設けなかった場合の反射率をＲ3とすると、以下の式の関係を満たすようにそれぞれの屈折率が調節されていることが好ましい。これにより、基本横モードの光出力を低減することなく、高次横モード発振のみが抑制される。
Ｒ1≧Ｒ3＞Ｒ2
【００３５】
なお、必要に応じて、位相調整層５０が省略されていてもよい。ただし、その場合には、絶縁層４９が、レーザ光の出射される領域において反射率が低下することのないような厚さとなっていることが好ましい。
【００３６】
一方、温度検出部３２において、絶縁層４９のうちレーザ光の出射される部分が低反射率層５３として機能している。低反射率層５３は、レーザ構造部３１Ｂおよび温度検出部３２に対して同一の電流を流したときに、レーザ構造部３１Ｂだけがレーザ発振し、温度検出部３２がレーザ発振しない程度の反射率となるような厚さおよび屈折率に設定されている。具体的には、低反射率層５３は、膜厚が（２ｄ−１）λ／４ｎ4（ｄは１以上の整数，ｎ4は屈折率）で、屈折率ｎ4が温度検出部３２の半導体部分の上面の屈折率より高い材料、例えばＳｉＮ（窒化シリコン）などの誘電体により構成されている。
【００３７】
なお、位相調整層５０が、温度検出部３０にも設けられていてもよい。ただし、その場合には、温度検出部３２においてレーザ発振が生じ、レーザ光が外部に出力されてしまうので、例えば、図６に示したように、温度検出部３２の上面全体に渡って、金属層５４が設けられ、レーザ光が外部に漏れないようになっていることが好ましい。また、図示しないが、図４に示した温度検出部３２の上面全体に渡って、金属層５４が設けられていてもよい。このようにした場合には、ＬＥＤ発光レベルの小さな光も金属層５４によって遮断される。従って、低ノイズの光出力が要求される用途においては、金属層５４を設けることが好ましい。
【００３８】
ところで、面発光型の半導体レーザは、通常、３ｍＡ程度の電流でレーザ発振するようになっており、上述のレーザ構造部３１Ｂも、位相調整層５０の有無にかかわらず３ｍＡ程度の電流でレーザ発振するようになっている。一方、温度検出部３２は、半導体部分においてレーザ構造部３１Ｂの半導体部分と同一の構造となっているが、温度検出部３２の上面の低反射率層５３によって、３ｍＡ程度の電流ではレーザ発振しないようになっている。これにより、温度検出部３２は、３ｍＡ程度の電流が流れている場合であっても、非発振状態を維持するので、温度検出部３２の抵抗値は、発振時よりも高い値で安定する。従って、基板３１Ａの温度または半導体レーザ装置１の周囲温度が変化し、それに伴って温度検出部３２の電圧が変化したときに、その電圧変化も安定する。
【００３９】
温度検出部３２に３ｍＡ程度の定電流を流しているときに、基板３１Ａの温度または半導体レーザ装置１の周囲温度が変化すると、温度検出部３２には、例えば、図７に示したような電圧変化が生じる。この電圧変化の傾きは、個々の温度検出部３２でばらつくことはほとんどなく、ほぼ一定である。ただし、電圧値そのものは、個々の温度検出部３２でばらつくことがある。このばらつきは、例えば、温度検出部３２に対する長時間の電流通電により温度検出部３２の抵抗値が経時変化するために生じる。そこで、温度検出部３２に対する電流通電ができるだけ短くなるような方法で、温度検出部３２を駆動することが好ましい。温度検出部３２を駆動するドライバや、温度検出部３２から出力された電圧をモニタする回路（温度モニタ回路）は、例えば、レーザ駆動回路２０内に設けられている。
【００４０】
図８は、温度検出部３２を駆動するドライバ５５の構成の一例を表したものである。図９は、図８中のＶ1，Ｖ2，ＶA，ＶBの各電圧波形の一例と、温度検出部３２を流れる電流Ｉｔの波形の一例とを表したものである。ドライバ５５は、例えば、互いに直列に接続された２つのスイッチと、これらのスイッチの間に出力端子が接続された電流源とを有している。ドライバ５５は、例えば、まず、電流駆動用のパルス（Ｖ1）の入力によって、温度検出部３２側のスイッチを閉状態にし、温度検出部３２に所定の大きさ（例えば１ｍＡ）の電流を流す。この直後、温度検出部３２は、周囲温度に応じた電圧を出力する。ドライバ５５は、温度検出部３２からの出力電圧が安定した後（例えば、パルス（Ｖ1）投入後１０μｓ後）に、電圧サンプリング用のパルス（Ｖ2）を入力し、温度モニタ回路５６側のスイッチを閉状態にすることで、温度検出部３２からの出力電圧を温度モニタ回路５６に入力する。なお、温度モニタ回路５６は、ドライバ５５からの出力電圧の大きさに応じてレーザ構造部３１Ｂの周囲温度Ｔを導出する。
【００４１】
次に、レーザ駆動回路２０内に設けられたレーザ構造部３１Ｂのドライバについて説明する。レーザ構造部３１Ｂのドライバ（以下、単に「レーザ駆動回路２０」と称する。）は、レーザ構造部３１Ｂに電流を注入し、それによりレーザ構造部３１Ｂを発光させるものである。レーザ駆動回路２０は、例えば、図１０に示したように、電流源２１と、補正回路２２とを有している。
【００４２】
電流源２１は、レーザ構造部３１Ｂをパルス駆動させるものであり、例えば、図１１（Ａ）に示したように、矩形状の電流パルス（電流Ｉop-none（ｔ））を出力する。一方、補正回路２２は、波高値が所定の波形に加工された電流パルス（電流ＩA（ｔ））を出力する。なお、レーザ構造部３１Ｂをパルス駆動する電流源２１から出力される電流Ｉop-none（ｔ）が、本技術の「第１電流パルス」の一具体例に相当する。また、補正回路２２から出力される電流ＩA（ｔ）が、本技術の「第２電流パルス」の一具体例に相当する。
【００４３】
電流源２１の出力端と補正回路２２の出力端とは互いに接続されており、補正回路２２は、電流Ｉop-none（ｔ）に対して電流パルス（電流ＩA（ｔ））を重ね合わせることにより電流パルス（電流Ｉop-none（ｔ））の波形を補正する。補正回路２２は、そのような補正を行うことにより、レーザ構造部３１Ｂの光出力のパルス波形が矩形に近づくように補正する。補正回路２２は、ＲＣ時定数回路２２Ａを有しており、電流Ｉop-none（ｔ）の波形を、ＲＣ時定数回路２２Ａを用いてレーザ構造部３１Ｂの光出力のパルス波形が矩形に近づくように補正する。なお、ＲＣ時定数回路２２Ａが、本技術の「第１ＲＣ時定数回路」の一具体例に相当
【００４４】
ＲＣ時定数回路２２Ａは、電流ＩA（ｔ）の波高値を経時的に変化（減衰）させる複数の第１時定数回路（図示せず）を含んでいる。各第１時定数回路のＲＣ時定数は、互いに異なっている。具体的には、複数の第１時定数回路のうち少なくとも１つの第２時定数回路（図示せず）のＲＣ時定数は、１０ｎｓｅｃ以上１００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっている。一方、複数の第１時定数回路のうち第２時定数回路以外の１または複数の第３時定数回路（図示せず）のＲＣ時定数は、１００ｎｓｅｃを超える値（典型的には、３００ｎｓｅｃ以上１５００ｎｓｅｃ以下）となっている。補正回路２２は、複数の第１時定数回路を用いて、電流ＩA（ｔ）の波高値をＲＣ時定数回路のＲＣ時定数に応じて経時的に減衰させる。補正回路２２は、例えば、図１１（Ｂ）に示したように、波高値が経時的に減衰した電流パルス（電流ＩA（ｔ））を、上述の第１時定数回路を用いて出力する。
【００４５】
例えば、ＲＣ時定数回路２２Ａが、２つの第１時定数回路を含んでおり、一方の第１時定数回路（第２時定数回路）のＲＣ時定数ＴA1が１０ｎｓｅｃ以上１００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっており、他方の第１時定数回路（第３時定数回路）のＲＣ時定数ＴA2が１００ｎｓｅｃを超える値（典型的には、３００ｎｓｅｃ以上１５００ｎｓｅｃ以下）となっているとする。このとき、補正回路２２は、以下の数１に示す電流ＩA（ｔ）を出力する。
【数１】
2014075492.tif 000003
【００４６】
ここで、ＩＡｍａｘは、ＩA（ｔ）の初期波高値（ＩA（ｔ）の立ち上がりの波高値）である。ｇ（ｔ）は、ＩA（ｔ）の波高値を経時的に減衰させる減衰度を規定するものである。ＩＡｍａｘは、以下の数２で表される。ｇ（ｔ）は、以下の数３で表される。
【数２】
2014075492.tif 000004
【数３】
2014075492.tif 000005
【００４７】
Ｉｓｗは、Ｉｏｐ−Ｉｂに相当する。Ｉｏｐは、ＤＣ駆動時の動作電流であり、電流Ｉop-none（ｔ）の波高値、または電流源２１に対して出力設定された電流値に相当する。Ｉｂは、バイアス電流である。従って、Ｉｓｗは、電流Ｉop-none（ｔ）の大きさと相関のある値である。ｋ，ｍ，Ｉｓｗｏ，ＩＡｏは、初期設定値であり、定数である。ここで、ｍは、レーザ構造部３１Ｂの電流狭窄径、及び発振波長に関係する因子である。ｋ，Ｉｓｗｏ，ＩＡｏは、個々のレーザ構造部３１ＢのＩ−Ｌ特性のばらつきと相関を有しない因子であり、全てのレーザ構造部３１Ｂに対して共通に与えられる固定値である。なお、エピ構造や電流狭窄径について他のレーザ構造部３１Ｂと大きく異なるレーザ構造部３１Ｂが存在する場合には、ｋ，Ｉｓｗｏ，ＩＡｏの値が、全てのレーザ構造部３１Ｂに対して共通とならない場合もあり得る。
【００４８】
ｋ−ｍＴは、ＩｓｗとＩＡｍａｘとが互いに比例関係にあるときの変動比を規定するものであり、１次方程式の傾きに相当するものである。ここで、Ｔは、レーザ構造部３１Ｂの周囲温度であり、温度検出部３２で得られた温度が付与される変数である。従って、数１は、電流ＩA（ｔ）の初期波高値（ＩＡｍａｘ）を、電流Ｉop-none（ｔ）の大きさ（Ｉｓｗ）が大きいほど大きくし、さらに、レーザ構造部３１Ｂの周囲温度Ｔが高いほど電流ＩA（ｔ）の初期波高値（ＩＡｍａｘ）を大きくする度合いを小さくすることを意味している。
【００４９】
つまり、数１は、活性層４２の発光波長とレーザ構造部３１Ｂの発振波長との差分である波長デチューニングΔλのばらつきにより、図１２のＡ、Ｂに示したように、Ｉ−Ｌ特性にばらつきが生じ、必要となる電流ＩA（ｔ）の大きさにばらつきが生じた場合に、そのばらつきを１次方程式の傾きを調整することにより補償しようというものである。従って、補正回路２２は、数１中のｋの値を調整することにより、電流ＩA（ｔ）の初期波高値（ＩＡｍａｘ）を、波長デチューニングΔλの大きさに応じて変化させる。さらに、補正回路２２は、数１に従って（実際にはＲＣ時定数回路２２Ａを用いて）補正することにより得られたパルス波形で電流ＩA（ｔ）を出力する。
【００５０】
νはＲＣ時定数ＴA1に関する項に対する重みであり、０〜１の範囲内の値である。ここで、νは、電流ＩA（ｔ）においてＲＣ時定数ＴA1が支配的であることから、０．５よりも大きな値となっている。
【００５１】
ＲＣ時定数回路２２Ａは、電流源２１が電流パルスを連続して出力する場合には、さらに、電流ＩA（ｔ）の初期波高値（ＩＡｍａｘ）を調整する複数の第４時定数回路（図示せず）を含んでいる。複数の第４時定数回路は、電流源２１が電流パルスを出力して、半導体レーザを発光させたときに、レーザ構造部３１Ｂ内（活性層４２内）に残存する熱因子を考慮するために用いられるものである。これにより、補正回路２２は、複数の第４時定数回路を用いて、電流ＩA（ｔ）の初期波高値（ＩＡｍａｘ）を活性層４２の温度変動に対応して変動させる。
【００５２】
各第４時定数回路のＲＣ時定数は、互いに異なっている。具体的には、複数の第４時定数回路のうち少なくとも１つの第５時定数回路（図示せず）のＲＣ時定数Ｔth1は、１０ｎｓｅｃ以上１００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっている。一方、複数の第４時定数回路のうち第５時定数回路以外の１または複数の第６時定数回路（図示せず）のＲＣ時定数Ｔth2は、１００ｎｓｅｃを超える値（典型的には、３００ｎｓｅｃ以上１５００ｎｓｅｃ以下）となっている。
【００５３】
例えば、ＲＣ時定数回路２２Ａが、２つの第４時定数回路を含んでおり、一方の第１時定数回路（第５時定数回路）のＲＣ時定数Ｔth1が１０ｎｓｅｃ以上１００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっており、他方の第４時定数回路（第６時定数回路）のＲＣ時定数Ｔth2が１００ｎｓｅｃを超える値（典型的には、３００ｎｓｅｃ以上１５００ｎｓｅｃ以下）となっているとする。このとき、補正回路２２は、以下の数４に示す電流ＩA（ｔ）を出力する。
【数４】
2014075492.tif 000006
【００５４】
数４中のＩＡｍａｘ（ｔ）は、以下の数５で表される。ＩＡｍａｘ（ｔ）は、電流ＩA（ｔ）の初期波高値（ＩA（ｔ）の立ち上がりの波高値）である。数５中のｆ（ｔ）は、以下の数６で表される。ｆ（ｔ）は、レーザ構造部３１Ｂ内（活性層４２内）に残存する熱因子の変動に対応した変動を示すものである。従って、補正回路２２は、まるで、活性層４２の温度変動をリアルタイムにモニタリングしているかのような、精度の高い補正を行うことを可能にしている。
【数５】
2014075492.tif 000007
【数６】
2014075492.tif 000008
【００５５】
ｕはＲＣ時定数Ｔth1に関する項に対する重みであり、０〜１の範囲内の値である。ｕは、電流ＩA（ｔ）においてＲＣ時定数Ｔth1は支配的であることから、０．５よりも大きな値となっている。数６中の左辺に含まれるｔは、レーザ構造部３１Ｂをオンオフ駆動したときのオン期間の開始時点またはオフ期間の開始時点を指している。
【００５６】
レーザ駆動回路２０では、上述したように、電流源２１および補正回路２２の出力端子は互いに接続されている。従って、レーザ駆動回路２０は、図１１（Ｃ）に示したように、電流源２１の出力と、補正回路２２の出力とを互いに重ね合わせた電流パルス（Ｉop（ｔ）＝Ｉop-none（ｔ）＋ＩA（ｔ））を出力する。これにより、例えば、電流源２１の出力だけをレーザ構造部３１Ｂに印加したときに、レーザ構造部３１Ｂの光出力のパルス波形が、図１３（Ａ）に示したように、電流源２１から出力された電流パルスの波形と比べて鈍ってしまう場合に、電流源２１の出力と、補正回路２２の出力とを互いに重ね合わせた電流パルスをレーザ構造部３１Ｂに印加することにより、例えば、図１３（Ｂ）に示したように、レーザ構造部３１Ｂの光出力のパルス波形を矩形に近づけることが可能となる。
【００５７】
［動作］
このような構成の発光装置１では、電流源２１から矩形状の電流パルス（電流Ｉop-none（ｔ））が出力される（図１４（Ａ））。このとき、補正回路２２では、ＲＣ時定数回路２２Ａを用いて、電流源２１から出力された電流パルス（電流Ｉop-none（ｔ））の波高値を経時的に減衰させる減衰度を規定するｇ（ｔ）や、レーザ構造部３１Ｂ内（活性層４２内）に残存する熱因子の変動に対応した変動を示すｆ（ｔ）（図１４（Ｂ））、電流ＩA（ｔ）の最大値を規定するＩＡｍａｘ（ｔ）が導出される（図１４（Ｃ））。このとき、電流ＩA（ｔ）の初期波高値（ＩＡｍａｘ）が、電流Ｉop-none（ｔ）の大きさ（Ｉｓｗ）が大きいほど大きくされ、さらに、レーザ構造部３１Ｂの周囲温度Ｔが高いほど電流ＩA（ｔ）の初期波高値（ＩＡｍａｘ）を大きくする度合いが小さくされる。続いて、補正回路２２において、レーザ構造部３１Ｂをオンオフ駆動したときのオン期間の開始時点（ｔ2n）でＩmax（ｔ2n）の値を保持し、さらに、その値を起点にしてｇ（ｔ）に従って減衰させる電流ＩA（ｔ）が導出されたのち（図１４（Ｄ））、補正回路２２から電流ＩA（ｔ）が出力される。その後、レーザ駆動回路２０によって、電流源２１の出力と、補正回路２２の出力とを互いに重ね合わせることにより、電流源２１の出力が補正され、電流パルス（Ｉop（ｔ）＝Ｉop-none（ｔ）＋ＩA（ｔ））となる。その後、電流パルス（Ｉop（ｔ）＝Ｉop-none（ｔ）＋ＩA（ｔ））が半導体レーザ装置３１に印加される（図１４（Ｅ））。これにより、半導体レーザ装置３１から、例えば、図１３（Ｂ）に示したような矩形状の光出力が外部に出射される。
【００５８】
［原理］
次に、レーザ構造部３１Ｂの光出力のパルス波形が矩形に近づく理由について説明する。図１５は、レーザ構造部３１Ｂの熱回路を表したものである。基板３１Ａの温度をＴo、熱容量をＣth、熱抵抗をＲth、任意の時刻ｔにおける活性層４２の温度（活性層温度）をＴact（ｔ）、バイアス電流（＜閾値電流）による素子温度の上昇量をＴel（ｔ）、注入したエネルギーをＰel、光出力をＰoutとすると、活性層温度Ｔact（ｔ）に関する熱方程式は、以下の数７，数８のように表される。なお、ＲthＣthは熱時定数である。
【数７】
2014075492.tif 000009
【数８】
2014075492.tif 000010
【００５９】
上記の数７，数８を解くと、上記の数７，数８は、以下の数９，数１０に変形することができる。
【数９】
2014075492.tif 000011
【数１０】
2014075492.tif 000012
【００６０】
数９中のｔ2n（ｎは０以上の整数）は、図１６に示したように、レーザ構造部３１Ｂをオンオフ駆動したときのオン期間の開始時点を指している。一方、数１０中のｔ2n+1は、図１６に示したように、レーザ構造部３１Ｂをオンオフ駆動したときのオフ期間の開始時点を指している。数９中のτは、数９のＴact(ｔ)と数１０のＴact(ｔ)とを連続に保つ係数である。なお、熱時定数ＲthＣthの値を１μｓｅｃとしたときに、数９，数１０をグラフに表すと、図１７（Ａ）のようになる。
【００６１】
ところで、一般に、面発光型の半導体レーザでは、キャビティ長が１λ〜２λ（λは発振波長）程度と、極めて微小であることから、発振波長はキャビティ長によって固定される。そのため、レーザ構造部３１Ｂは、活性層４２の発光波長（利得が最大となる波長）とは異なる波長で発振することが可能である。従って、波長デチューニングΔλの設計しだいで、閾値電流が最小となる素子温度を任意に選択することができる。もっとも、現実的には、閾値電流が最小となる素子温度は、０℃〜６０℃の範囲内の値となる。
【００６２】
高温側で十分な光出力を得たい場合には、波長デチューニングΔλを大きく設計する必要がある。例えば、活性層４２が赤色系の材料（ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰ）を含んで構成された６６０ｎｍ〜６８０ｎｍ帯の面発光型の半導体レーザでは、波長デチューニングΔλを１８．５ｎｍ程度にすれば、素子温度Ｔoが５０℃程度で、閾値電流が極小となる（図１８参照）。ところで、閾値電流が温度依存性を持つということは、一定電流下の光出力もまた、温度依存性を持つということである（図１９参照）。例えば、図１７（Ｂ）に示したように、波長デチューニングΔλが１８．５ｎｍで設計された面発光型の半導体レーザの場合には、素子温度Ｔoが５０℃ぐらいで最大の光出力となり、素子温度Ｔoが５０℃前後である場合には、光出力が減少する。これにより、光出力の時間変化を描くことができる。図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、ＡからＢに移行するときには、活性層温度Ｔact（ｔ）が上昇すると共に、光出力Ｐoutも上昇し、電流がオフしている期間にＢからＣに移行すると、活性層温度Ｔact（ｔ）が減少し、このタイミングで光出力Ｐoutがゼロとなる。
【００６３】
このように、熱方程式と、光出力Ｐoutの活性層温度依存性とから、光出力Ｐoutの時間変化を導くことができる。そこで、例えば、図２０に示したように、この結果（計算値）と、実際の測定によって得られた光波形（実測値）とを比較してみた。すると、熱時定数ＲthＣthを８００ｎｓｅｃとしたときに、両者が、パルス立ち上がり後、数１００ｎｓｅｃ以降において一致することがわかった。しかし、パルス立ち上がり時においては、両者は一致しないことがわかった。パルス立ち上がり時は、熱時定数ＲthＣthが８００ｎｓｅｃよりも一桁以上小さな値（おおよそ、２０ｎｓｅｃ以上５０ｎｓｅｃ以下）で変化していることがわかった。
【００６４】
光波形に２つの時定数が存在するのは、パルス立ち上がり後と、パルス立ち上がり時とにおいて、面発光型の半導体レーザにおける発熱状態が異なっているのが原因であると考えられる。パルス立ち上がり後では、面発光型の半導体レーザにおけるメサ全体が発熱しており、そのために時定数が大きくなっていると考えられる。一方、パルス立ち上がり時では、活性層が局所的に発熱しており、そのために時定数が小さくなっていると考えられる。熱方程式は、メサ全体が発熱していることを前提としていることから、パルス立ち上がり時の光波形を正確に表現しきれていない。
【００６５】
［効果］
そこで、本実施の形態では、上述したように、補正回路２２内のＲＣ時定数回路２２Ａにおいて、時定数の互いに異なる複数の時定数回路（第２時定数回路、第３時定数回路）が設けられている。これにより、レーザ構造部３１Ｂをパルス駆動する電流源２１から出力された電流パルスの波形を、ＲＣ時定数回路２２Ａを含む補正回路２２を用いて半導体レーザの光出力のパルス波形が矩形に近づくように補正することができる。このように、本実施の形態では、ＲＣ時定数回路２２Ａを用いることにより、電流源２１から出力された電流パルスの波形のうち立ち上がり後の緩やかなスロープの部分だけでなく、立ち上がり時の急激にカーブする部分についても、矩形に近づけることができる。その結果、波長デチューニングΔλに起因する光出力の波形鈍りを低減することができる。
【００６６】
また、本実施の形態では、補正回路２２において、電流源２１から出力された電流パルスの初期波高値が、素子温度（周囲温度）に応じて変化する。これにより、環境温度（例えば、プリンタ筐体内の温度）が変化し、それに伴って波長デチューニングΔλに変化が生じた場合であっても、光出力の波形鈍りを低減することができる。
【００６７】
また、本実施の形態では、補正回路２２において、電流源２１から出力された電流パルスの初期波高値が活性層４２の温度変動に対応して変動する。これにより、電流源２１から電流パルスが連続して出力され、レーザ構造部３１Ｂ内（活性層４２内）に熱因子が残存している場合であっても、当該電流パルスの波高値の補正量を適切な値に設定することができる。その結果、電流源２１が電流パルスを連続して出力しているときであっても、光出力の波形鈍りを低減することができる。
【００６８】
また、本実施の形態では、補正回路２２において、数２中のｍの値を調整したり、数２中のｋの値を調整したりすることにより、電流源２１から出力された電流パルスの初期波高値を、波長デチューニングΔλの大きさに応じて変化させることが可能となっている。いずれの値を調整するかは、温度変化に対する光出力の変動の傾向から判断することが好ましい。例えば、製造バラツキによって、面発光型の半導体レーザの電流狭窄径が所望の値よりも大きくなってしまったとする。この場合には、温度変化に対する光出力の変動量が大きくなる（つまり、光出力の温度依存性が高くなる）ので、数２中のＴの影響度を調整可能なｍの値を調整することが好ましい。また、例えば、製造バラツキによって、面発光型の半導体レーザの波長デチューニングΔλが大きくなったとする。この場合には、光出力が最大となる温度が高温側にシフトする（つまり、光出力の温度依存性が高温側にシフトする）。このとき、数２中で温度の影響を受けずに調整可能なｋの値を調整することが好ましい。このように、本実施の形態では、温度変化に対する光出力の変動の傾向に基づいて、好ましい補正方法を選択することにより、数２の傾きを調整することができるので、光出力の波形鈍りを確実に低減することができる。
【００６９】
＜２．第２の実施の形態＞
［構成］
図２１は、本技術の第２の実施の形態に係る発光装置２の概略構成の一例を表したものである。発光装置２は、発光装置１において、レーザ駆動回路２０の代わりに、レーザ駆動回路６０を備えている点で、発光装置１の構成と相違している。そこで、以下では、発光装置１の構成との相違点について主に説明し、発光装置１の構成と共通する点についての説明を適宜、省略するものとする。
【００７０】
レーザ駆動回路６０は、例えば、図２２に示したように、電流源２１と、補正回路６１とを有している。電流源２１は、レーザ構造部３１Ｂをパルス駆動させるものであり、例えば、図２３（Ａ）に示したように、矩形状の電流パルス（Ｉop-none（ｔ））を出力するようになっている。電流源２１から出力される電流パルス（Ｉop-none（ｔ））の波高値の符号は、正となっている。
【００７１】
補正回路６１は、電流Ｉop-none（ｔ）に対して、電流パルス（電流ＩA（ｔ）＋Ｉｄｒｐ（ｔ））を重ね合わせることにより電流Ｉop-none（ｔ）の波形を補正する。補正回路６１は、そのような補正を行うことにより、レーザ構造部３１Ｂの光出力のパルス波形が矩形に近づくように補正する。補正回路６１は、ＲＣ時定数回路２２Ａと、ＲＣ時定数回路２２Ｂとを有しており、電流Ｉop-none（ｔ）の波形を、ＲＣ時定数回路２２ＡおよびＲＣ時定数回路２２Ｂを用いてレーザ構造部３１Ｂの光出力のパルス波形が矩形に近づくように補正する。ＲＣ時定数回路２２Ｂが、本技術の「第２ＲＣ時定数回路」の一具体例に相当する。なお、以下では、理解を簡単にするために、最初に、ＲＣ時定数回路２２Ａによる補正が行われていないと想定した上で、ＲＣ時定数回路２２Ｂによる補正（ドループ補正）の説明を行い、その後、ＲＣ時定数回路２２ＡおよびＲＣ時定数回路２２Ｂによる補正が行われるときの補正回路６１の説明を行う。
【００７２】
補正回路６１は、例えば、図２３（Ｂ）に示したように、ＲＣ時定数回路２２Ｂを用いて、電流パルス（Ｉop-none（ｔ））の波高値の符号とは反対の符号（負）の波高値を有する電流パルス（ΔＩdrp（ｔ））を出力するようになっている。電流パルス（ΔＩdrp（ｔ））は、例えば、図２３（Ｂ）に示したように、ＲＣ時定数回路２２ＢのＲＣ時定数に応じて経時的に変化（飽和）するパルス波形となっている。つまり、電流パルス（ΔＩdrp（ｔ））の波高値の絶対値は、最初は大きく、次第に小さくなり、最終的にはゼロまたはゼロに近い値になる。また、電流パルス（Ｉop-none（ｔ））の波形に、電流パルス（ΔＩdrp（ｔ））の波形を重ね合わせた波形（Ｉop-none（ｔ）＋ΔＩdrp（ｔ））の波高値は、例えば、図２３（Ｃ）に示したように、ＲＣ時定数回路２２ＢのＲＣ時定数に応じて経時的に変化（飽和）する。
【００７３】
ＲＣ時定数回路２２Ｂは、電流パルス（ΔＩdrp（ｔ））の波高値を経時的に変化（減衰）させる複数の第７時定数回路（図示せず）を含んでいる。各第７時定数回路のＲＣ時定数は、互いに異なっている。具体的には、複数の第７時定数回路のうち少なくとも１つの第８時定数回路のＲＣ時定数は、３００ｎｓｅｃ以上１０００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっている。一方、複数の第７時定数回路のうち第８時定数回路以外の１または複数の第９時定数回路（図示せず）のＲＣ時定数は、１０００ｎｓｅｃを超える値（典型的には、１０００ｎｓｅｃ以上１００００ｎｓｅｃ以下）となっている。補正回路２２は、複数の第７時定数回路を用いて、電流パルス（ΔＩdrp（ｔ））の波高値が第７時定数回路のＲＣ時定数に応じて経時的に変化（飽和）するように、電流パルス（ΔＩdrp（ｔ））の波高値を、第７時定数回路を用いて補正する。補正回路２２は、例えば、図２３（Ｂ）に示したように、波高値が経時的に変化（飽和）した電流パルス（ΔＩdrp（ｔ））を、上述の第７時定数回路を用いて出力する。
【００７４】
例えば、ＲＣ時定数回路２２Ｂが、２つの第７時定数回路を含んでおり、一方の第７時定数回路（第８時定数回路）のＲＣ時定数ＴA3が３００ｎｓｅｃ以上１０００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっており、他方の第７時定数回路（第８時定数回路）のＲＣ時定数ＴA4が１０００ｎｓｅｃを超える値（典型的には、１０００ｎｓｅｃ以上１００００ｎｓｅｃ以下）となっているとする。このとき、補正回路２２は、以下の数１１に示す電流パルス（ΔＩdrp（ｔ））を出力する。
【数１１】
2014075492.tif 000013
【００７５】
ここで、ΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐは、ΔＩdrp（ｔ）の初期波高値（ΔＩdrp（ｔ）の立ち上がりの波高値）である。ｈ（ｔ）は、ΔＩdrp（ｔ）の波高値を経時的に減衰させる減衰度を規定するものである。ΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐは、以下の数１２で表される。ｈ（ｔ）は、以下の数１３で表される。
【数１２】
2014075492.tif 000014
【数１３】
2014075492.tif 000015
【００７６】
Ｉｏｐは、補正前の駆動電流であり、電流Ｉop-none（ｔ）の波高値、または電流源２１に対して出力設定された電流値に相当する。従って、Ｉｏｐは、電流Ｉop-none（ｔ）の大きさと相関のある値であり、例えば、電流Ｉop-none（ｔ）の大きさと等しい値である。Ｉｄｐｏは、ドループ補正が必要となる最小の動作電流である。Ａは、Ｃ・Ｔ−Ａｏに相当する。Ｃは、レーザ構造部３１Ｂの周囲温度Ｔに関する係数である。Ａｏは、調整パラメータであり、レーザ構造部３１ＢのＩ−Ｌリニアリティ等で変化するものである。従って、数１２は、ΔＩdrp（ｔ）の初期波高値（ΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ）の絶対値を、電流Ｉop-none（ｔ）の大きさ（Ｉｏｐ）が大きいほど大きくし（具体的には２乗に比例して大きくし）、さらに、レーザ構造部３１Ｂの周囲温度Ｔが高いほどΔＩdrp（ｔ）の初期波高値（ΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ）の絶対値を大きくする度合いを大きくすることを意味している。
【００７７】
ＲＣ時定数回路２２Ｂは、電流源２１が電流パルスを連続して出力する場合には、さらに、ΔＩdrp（ｔ）の初期波高値（ΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ）を調整する複数の第１０時定数回路（図示せず）を含んでいる。複数の第１０時定数回路は、電流源２１が電流パルスを出力して、レーザ構造部３１Ｂを発光させたときに、レーザ構造部３１Ｂ内（活性層４２内）に残存する熱因子を考慮するために用いられるものである。これにより、補正回路２２は、第１０時定数回路を用いて、ΔＩdrp（ｔ）の初期波高値（ΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ）を活性層４２の温度変動に対応して変動させる。
【００７８】
各第１０時定数回路のＲＣ時定数は、互いに異なっている。具体的には、複数の第１０時定数回路のうち少なくとも１つの第１１時定数回路（図示せず）のＲＣ時定数Ｔth3は、３００ｎｓｅｃ以上１０００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっている。一方、複数の第１０時定数回路のうち第１１時定数回路以外の１または複数の第１２時定数回路（図示せず）のＲＣ時定数Ｔth4は、１０００ｎｓｅｃを超える値（典型的には、１０００ｎｓｅｃ以上１００００ｎｓｅｃ以下）となっている。
【００７９】
例えば、ＲＣ時定数回路２２Ｂが、２つの第１０時定数回路を含んでおり、一方の第１０時定数回路（第１１時定数回路）のＲＣ時定数Ｔth3が３００ｎｓｅｃ以上１０００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっており、他方の第１０時定数回路（第１２時定数回路）のＲＣ時定数Ｔth4が１０００ｎｓｅｃを超える値（典型的には、１０００ｎｓｅｃ以上１００００ｎｓｅｃ以下）となっているとする。このとき、補正回路２２は、以下の数１４に示す電流パルス（ΔＩdrp（ｔ））を出力する。なお、ΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ（ｔ）は、ΔＩdrp（ｔ）の初期波高値（ΔＩdrp（ｔ）の立ち上がりの波高値）である。
【数１４】
2014075492.tif 000016
【００８０】
図２４は、光出力と、素子温度と、補正電流との関係の一例を表すものである。図２４に示すように、一つ目のパルスが入力されると、自己発熱によって、レーザ構造部３１Ｂの素子温度は上昇する。次に、二つ目のパルスが入力される。ここで、一つ目のパルスから二つ目のパルスが入力されるまでのオフ期間Ｔoffが長いほど、自己発熱によって生じた熱は外部へ放出されるので、レーザ構造部３１Ｂの素子温度は、周囲温度Ｔaに近づく。従って、オフ期間Ｔoffの長さが長くなるほど、与えるべき補正電流は（負の方向に）大きくなる。これらのことから、任意のパルスパターンに対する電流ΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ（ｔ）は、以下の数１５に示すように表される。数１５中のｉ（ｔ）は、以下の数１６で表される。
【数１５】
2014075492.tif 000017
【数１６】
2014075492.tif 000018
【００８１】
θはＲＣ時定数Ｔth3に関する項に対する重みである。数１６中の左辺に含まれるｔは、レーザ構造部３１Ｂをオンオフ駆動したときのオン期間の開始時点またはオフ期間の開始時点を指している。
【００８２】
続いて、ＲＣ時定数回路２２ＡおよびＲＣ時定数回路２２Ｂによる補正が行われるときの補正回路６１の説明を行う。補正回路６１は、補正回路６１の出力電流パルスを、例えば、ＲＣ時定数回路２２Ａを用いて生成したパルス波形（電流ＩA（ｔ））と、ＲＣ時定数回路２２Ｂを用いて生成したパルス波形（電流ΔＩdrp（ｔ））とを互いに重ね合わせることにより得られる電流波形（電流ＩA（ｔ）＋Ｉｄｒｐ（ｔ））で出力する。このとき、補正回路６１は、実際に、電流ＩA（ｔ）と電流ΔＩdrp（ｔ）とを互いに重ね合わせることで、補正回路６１の出力電流パルスを生成してもよい。なお、補正回路６１は、当初から、電流ＩA（ｔ）と電流ΔＩdrp（ｔ）とを互いに重ね合わせることにより形成される電流波形（電流ＩA（ｔ）＋Ｉｄｒｐ（ｔ））を生成してもよい。
【００８３】
ここで、電流ＩA（ｔ）は、正の波高値を有する第１パルスの波高値を経時的に減衰させるとともに、第１パルスの初期波高値を、電流Ｉop-none（ｔ）の大きさが大きいほど正方向に大きくするとともに、レーザ構造部３１Ｂの周囲温度Ｔが高いほど第１パルスの初期波高値を正方向に大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形である。一方で、電流ΔＩdrp（ｔ）は、負の波高値を有する第２パルスの波高値を経時的に減衰させるとともに、第２パルスの初期波高値を、電流Ｉop-none（ｔ）の大きさが大きいほど負方向に大きくするとともに、レーザ構造部３１Ｂの周囲温度Ｔが高いほど第２パルスの初期波高値を負方向に大きくする度合いを大きくすることにより得られる波形である。
【００８４】
レーザ駆動回路６０では、例えば、図２２に示したように、電流源２１および補正回路６１の出力端子は互いに接続されている。従って、レーザ駆動回路６０は、電流源２１の出力と、補正回路２２の出力とを互いに重ね合わせた電流パルス（Ｉop（ｔ）＝Ｉop-none（ｔ）＋ＩA（ｔ）＋ΔＩdrp（ｔ））を出力する。これにより、例えば、電流源２１の出力だけをレーザ構造部３１Ｂに印加したときに、レーザ構造部３１Ｂの光出力のパルス波形が、図１３（Ａ）に示したように、電流源２１から出力された電流パルスの波形と比べて鈍ってしまう場合に、電流源２１の出力と、補正回路６１の出力とを互いに重ね合わせた電流パルスをレーザ構造部３１Ｂに印加することにより、例えば、図１３（Ｂ）に示したように、レーザ構造部３１Ｂの光出力のパルス波形を矩形に近づけることが可能となる。
【００８５】
［動作］
このような構成の発光装置２では、電流源２１から矩形状の電流パルス（電流Ｉop-none（ｔ））が出力される（図２５（Ａ））。このとき、補正回路６１では、ＲＣ時定数回路２２Ａを用いて、ｇ（ｔ）、ｆ（ｔ）およびＩＡｍａｘ（ｔ）が導出される。続いて、補正回路６１において、レーザ構造部３１Ｂをオンオフ駆動したときのオン期間の開始時点（ｔ2n）でＩＡｍａｘ（ｔ2n）の値を保持し、さらに、その値を起点にしてｇ（ｔ）に従って減衰させる電流ＩA（ｔ）が導出される。さらに、補正回路６１では、ＲＣ時定数回路２２Ｂを用いて、ｉ（ｔ）、ΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ（ｔ）が導出される（図２５（Ｂ），図２５（Ｃ））。このとき、ΔＩdrp（ｔ）の初期波高値（ΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ）の絶対値が、電流Ｉop-none（ｔ）の大きさ（Ｉｏｐ）が大きいほど大きくされ（具体的には２乗に比例して大きくされ）、レーザ構造部３１Ｂの周囲温度Ｔが高いほどΔＩdrp（ｔ）の初期波高値（ΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ）の絶対値を大きくする度合いが大きくされる。続いて、補正回路６１において、レーザ構造部３１Ｂをオンオフ駆動したときのオン期間の開始時点（ｔ2n）でΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ（ｔ）の値を保持し、さらに、その値を起点にしてｈ（ｔ）に従って減衰させる電流ΔＩdrp（ｔ）が導出される（図２５（Ｄ））。その後、補正回路６１から電流パルス（ＩA（ｔ）＋ΔＩdrp（ｔ））が出力され、電流Ｉop-none（ｔ）と、ＩA（ｔ）＋ΔＩdrp（ｔ）とを互いに重ね合わせることにより、電流源２１の出力が補正され、電流パルス（Ｉop（ｔ）＝Ｉop-none（ｔ）＋ＩA（ｔ）＋ΔＩdrp（ｔ））となる。その後、電流パルス（Ｉop（ｔ）＝Ｉop-none（ｔ）＋ＩA（ｔ）＋ΔＩdrp（ｔ））がレーザ駆動回路６０からレーザ構造部３１Ｂに出力される（図２５（Ｅ））。
【００８６】
［効果］
次に、本実施の形態の発光装置２の効果について説明する。
【００８７】
通常、面発光型の半導体レーザでは、共振器構造が微小であることから、電流注入による活性層の温度上昇が大きく、その温度上昇に伴って光出力の低下が生じる。例えば、発振波長６８０ｎｍの面発光型の半導体レーザにおいて、５０℃、１ｍＷの駆動状態から、周囲温度を１０℃上昇させると、光出力が２０％ほど低下する。面発光型の半導体レーザをパルス動作させる場合であっても、電流パルスを素子に注入すると同時に素子の温度が徐々に上昇し、温度上昇に伴って光出力も徐々に低下していく。
【００８８】
これは、「ドループ」と呼ばれる現象であり、半導体レーザにおいてはよく知られた現象である。この現象は、注入電力が大きいほど顕著に表れ、例えば、図２６に示したように、注入電力が０．６ｍＷから１ｍＷに移行するにつれて、光出力の低下量が大きくなっていることがわかる。ドループを定量的に評価する場合には、例えば、以下の式が用いられる。
ΔＰ＝（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐ１×１００（％）
【００８９】
上記の式中でΔＰがドループ（光出力低下）量である。Ｐ１が、立ち上がり時から１μｓｅｃ経過したときの光出力であり、Ｐ２が、光出力が定常状態となったときの光出力である。このドループを補正する方法として、例えば、特開２００２−２５４６９７号公報に記載されているようなものがある。上記文献の段落００３８などには、「発熱量は、レーザ発光の有無よりも、流す電流に依存する傾向が大きいので、バイアス電流を流し続けている場合には、光量は、発光区間がとぎれとぎれであっても、同じような崩落線を描いて減少する」と記載されており、上記文献に記載の発明では、この思想に基づいた補正が行われている。
【００９０】
閾値が大きく、かつスイッチング電流が小さい駆動条件においては、上述の主張は正しいと思われる。しかし、実際の駆動では、様々なパルスパターンが想定されるので、「発熱量は発光パターンに依存する」と考えるべきである。特に、面発光型の半導体レーザのような、低閾値レーザの場合には、スイッチング電流がバイアス電流を上回る駆動状態となることは、めずらしくない。特に、高温環境下での駆動の場合には、スイッチング電流がより大きくなるので、発光パターンによるドループ曲線（光出力低下曲線）の変化は顕著になる。例えば、図２７に示したように、パルスパターンが密であればあるほど、ドループ曲線が右肩下がりになる。このように、従来の方法では、発光パターン、電流値、温度などの駆動条件の違いによってドループ曲線が変化する場合にも、ドループを正確に補正することが容易ではなかった。
【００９１】
一方、本実施の形態では、補正回路６１が、ΔＩdrp（ｔ）の波高値を経時的に減衰させる第７時定数回路と、ΔＩdrp（ｔ）の初期波高値（ΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ（ｔ））を与える第１０時定数回路とを含んで構成されている。これにより、発光パターン、電流値、温度などの駆動条件の違いによってドループ曲線が変化する場合であっても、ドループを正確に補正することが可能である。
【００９２】
また、本実施の形態では、補正回路６１が、電流ＩA（ｔ）の波高値を経時的に減衰させる第１時定数回路と、ΔＩdrp（ｔ）の初期波高値（ΔＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ（ｔ））を与える第４時定数回路とを含んで構成されている。これにより、ドループによる波形鈍りだけでなく、波長デチューニングΔλに起因する光出力の波形鈍りも低減することができる。
【００９３】
また、例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）
面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより前記第１電流パルスの波形を補正する補正回路であって、
前記第２電流パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第２電流パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記初期波高値を大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形で前記第２電流パルスを出力する
補正回路。
（２）
前記初期波高値は、以下の式で表される
（１）に記載の補正回路。
ＩＡｍａｘ＝（ｋ−ｍＴ）（Ｉｓｗ−Ｉｓｗｏ）＋ＩＡｏ
ＩＡｍａｘ：前記初期波高値
ｋ，ｍ，Ｉｓｗｏ，ＩＡｏ：定数
Ｉｓｗ：前記第１電流パルスの大きさ、または前記第１電流パルスの大きさと相関のある値
Ｔ：前記半導体レーザの周囲温度
（３）
第１ＲＣ時定数回路を備え、
当該補正回路は、前記第２電流パルスの波高値を、前記第１ＲＣ時定数回路のＲＣ時定数に応じて経時的に減衰させる
（１）または（２）に記載の補正回路。
（４）
前記第１ＲＣ時定数回路は、前記第２電流パルスの波高値を経時的に減衰させる複数の第１時定数回路を含み、
各第１時定数回路のＲＣ時定数は、互いに異なっており、
前記複数の第１時定数回路のうち少なくとも１つの第２時定数回路のＲＣ時定数は、１０ｎｓｅｃ以上１００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっており、
前記複数の第１時定数回路のうち前記第２時定数回路以外の１または複数の第３時定数回路のＲＣ時定数は、１００ｎｓｅｃを超える値となっている
（３）に記載の補正回路。
（５）
前記半導体レーザは、一対の多層膜反射鏡で活性層を挟み込んだ垂直共振器構造を有し、
当該補正回路は、前記初期波高値を、前記活性層の温度変動に対応して変動させる
（４）に記載の補正回路。
（６）
前記第１ＲＣ時定数回路は、前記初期波高値を変動させる複数の第４時定数回路を含み、
各第４時定数回路のＲＣ時定数は、互いに異なっており、
前記複数の第４時定数回路のうち少なくとも１つの第５時定数回路のＲＣ時定数は、１０ｎｓｅｃ以上１００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっており、
前記複数の第４時定数回路のうち前記第５時定数回路以外の１または複数の第６時定数回路のＲＣ時定数は、１００ｎｓｅｃを超える値となっている
（５）に記載の補正回路。
（７）
面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより前記第１電流パルスの波形を補正する補正回路であって、
第１パルス波形と第２パルス波形とを互いに重ね合わせることにより得られる波形で前記第２電流パルスを出力し、
前記第１パルス波形は、正の波高値を有する第１パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第１パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど正方向に大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記第１パルスの初期波高値を正方向に大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形であり、
前記第２パルス波形は、負の波高値を有する第２パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第２パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど負方向に大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記第２パルスの初期波高値を負方向に大きくする度合いを大きくすることにより得られる波形である
補正回路。
（８）
前記第１パルスの初期波高値は、以下の式で表される
（７）に記載の補正回路。
ＩＡｍａｘ＝（ｋ−ｍＴ）（Ｉｓｗ−Ｉｓｗｏ）＋ＩＡｏ
ＩＡｍａｘ：前記第１パルスの初期波高値
ｋ，ｍ，Ｉｓｗｏ，ＩＡｏ：定数
Ｉｓｗ：前記第１電流パルスの大きさ、または前記第１電流パルスの大きさと相関のある値
Ｔ：前記半導体レーザの周囲温度
（９）
前記第２パルスの初期波高値は、以下の式で表される
（７）または（８）に記載の補正回路。
ＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ＝−（Ｃ・Ｔ−Ａｏ）（Ｉｏｐ−Ｉｄｒｐ）2
ＩＡｍａｘ＿ｄｒｐ：前記第２パルスの初期波高値
Ｃ，Ａｏ，Ｉｄｒｐ：定数
Ｉｏｐ：前記第１電流パルスの大きさ、または前記第１電流パルスの大きさと相関のある値
（１０）
第２ＲＣ時定数回路を備え、
当該補正回路は、前記第２パルスの波高値を、前記第２ＲＣ時定数回路のＲＣ時定数に応じて経時的に減衰させる
（７）ないし（９）のいずれか１つに記載の補正回路。
（１１）
前記第２ＲＣ時定数回路は、前記第２パルスの波高値を経時的に減衰させる複数の第７時定数回路を含み、
各第７時定数回路のＲＣ時定数は、互いに異なっており、
前記複数の第７時定数回路のうち少なくとも１つの第８時定数回路のＲＣ時定数は、３００ｎｓｅｃ以上１０００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっており、
前記複数の第７時定数回路のうち前記第８時定数回路以外の１または複数の第９時定数回路のＲＣ時定数は、１０００ｎｓｅｃを超える値となっている
（１０）に記載の補正回路。
（１２）
前記半導体レーザは、一対の多層膜反射鏡で活性層を挟み込んだ垂直共振器構造を有し、
当該補正回路は、前記第２パルスの初期波高値を、前記活性層の温度変動に対応して変動させる
（１１）に記載の補正回路。
（１３）
前記第２ＲＣ時定数回路は、前記初期波高値を変動させる複数の第１０時定数回路を含み、
各第１０時定数回路のＲＣ時定数は、互いに異なっており、
前記複数の第１０時定数回路のうち少なくとも１つの第１１時定数回路のＲＣ時定数は、３００ｎｓｅｃ以上１０００ｎｓｅｃ以下の範囲内の値となっており、
前記複数の第１０時定数回路のうち前記第１１時定数回路以外の１または複数の第１２時定数回路のＲＣ時定数は、１０００ｎｓｅｃを超える値となっている
（１２）に記載の補正回路。
（１４）
面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源と、
前記電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより前記第１電流パルスの波形を補正する補正回路と
を備え、
前記補正回路は、前記第２電流パルスを、前記第２電流パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第２電流パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記初期波高値を大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形で出力する
駆動回路。
（１５）
面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源と、
前記電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより前記第１電流パルスの波形を補正する補正回路と
を備え、
前記補正回路は、第１パルス波形と第２パルス波形とを互いに重ね合わせることにより得られる波形で前記第２電流パルスを出力し、
前記第１パルス波形は、正の波高値を有する第１パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第１パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど正方向に大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記第１パルスの初期波高値を正方向に大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形であり、
前記第２パルス波形は、負の波高値を有する第２パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第２パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど負方向に大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記第２パルスの初期波高値を負方向に大きくする度合いを大きくすることにより得られる波形である
駆動回路。
（１６）
１または複数の面発光型の半導体レーザと、
前記半導体レーザをパルス駆動する電流源と、
前記電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより前記第１電流パルスの波形を補正する補正回路と
を備え、
前記補正回路は、前記第２電流パルスを、前記第２電流パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第２電流パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記初期波高値を大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形で出力する
発光装置。
（１７）
１または複数の面発光型の半導体レーザと、
前記半導体レーザをパルス駆動する電流源と、
前記電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより前記第１電流パルスの波形を補正する補正回路と
を備え、
前記補正回路は、第１パルス波形と第２パルス波形とを互いに重ね合わせることにより得られる波形で前記第２電流パルスを出力し、
前記第１パルス波形は、正の波高値を有する第１パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第１パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど正方向に大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記第１パルスの初期波高値を正方向に大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形であり、
前記第２パルス波形は、負の波高値を有する第２パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第２パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど負方向に大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記第２パルスの初期波高値を負方向に大きくする度合いを大きくすることにより得られる波形である
発光装置。
（１８）
面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより前記第１電流パルスの波形を補正するステップを含み、
前記ステップにおいて、前記第２電流パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第２電流パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記初期波高値を大きくする度合いを小さくすることにより、前記第２電流パルスを生成する
電流パルス波形の補正方法。
（１９）
面発光型の半導体レーザをパルス駆動する電流源から出力された第１電流パルスに対して第２電流パルスを重ね合わせることにより前記第１電流パルスの波形を補正するステップを含み、
前記ステップにおいて、第１パルス波形と第２パルス波形とを互いに重ね合わせることにより、前記第２電流パルスを生成し、
前記第１パルス波形は、正の波高値を有する第１パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第１パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど正方向に大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記第１パルスの初期波高値を正方向に大きくする度合いを小さくすることにより得られる波形であり、
前記第２パルス波形は、負の波高値を有する第２パルスの波高値を経時的に減衰させ、前記第２パルスの初期波高値を、前記第１電流パルスの大きさが大きいほど負方向に大きくし、前記半導体レーザの周囲温度が高いほど前記第２パルスの初期波高値を負方向に大きくする度合いを大きくすることにより得られる波形である
電流パルス波形の補正方法。
【符号の説明】
【００９４】
１，２…発光装置、１０…システム制御回路、２０，６０…レーザ駆動回路、２１…電流源、２２，６１…補正回路、２２Ａ，２２Ｂ…ＲＣ時定数回路、３０…光学系、３１…半導体レーザ装置、３１Ａ…基板、３１Ｂ…レーザ構造部、３１Ｃ…パッド電極、３１Ｄ…引出配線、３２…温度検出部、３３…コリメートレンズ、３４…対物レンズ、４０…下部ＤＢＲ層、４１…下部スペーサ層、４２…活性層、４３…上部スペーサ層、４４…上部ＤＢＲ層、４５…コンタクト層、４６…電流狭窄層、４６Ａ…電流注入領域、４６Ｂ…電流狭窄領域、４７…上部電極、４８…下部電極、４９…絶縁層、５０…位相調整層、５１…高反射率領域、５２…低反射率領域、５３…低反射率層、５４…金属層、５５…ドライバ、５６…温度モニタ回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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