(57)【要約】【課題】バーストモードでも半導体レーザに供給する変調電流とバイアス電流とをそれぞれ周囲温度に対応して変化させることができて、光出力レベルを周囲温度の如何に関わらず常に一定にする。【解決手段】変調電流とバイアス電流とが供給される半導体レーザ１と、入力された変調信号に基づいて変調電流を供給する変調電流供給手段２と、バイアス電流を供給するバイアス電流供給手段３とを備え、変調電流供給手段２には周囲温度の上昇にともなって変調電流を増加させるための第一の温度補正手段２１を設け、バイアス電流供給手段３には周囲温度の上昇にともなってバイアス電流を増加させるための第二の温度補正回路３１を設けた。【選択図】　　　　図１
2004111827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調電流とバイアス電流とが供給される半導体レーザと、入力された変調信号に基づいて前記変調電流を供給する変調電流供給手段と、前記バイアス電流を供給するバイアス電流供給手段とを備え、前記変調電流供給手段には周囲温度の上昇にともなって前記変調電流を増加させるための第一の温度補正手段を設け、前記バイアス電流供給手段には前記周囲温度の上昇にともなって前記バイアス電流を増加させるための第二の温度補正回路を設けたことを特徴とする半導体レーザの光出力制御回路。
【請求項２】
前記バイアス電流供給手段には前記バイアス電流によって負帰還される帰還回路を設けたことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザの光出力制御回路。
【請求項３】
前記第一の温度補正手段は第一のサーミスタと前記第一のサーミスタに直列接続された第一の抵抗と前記第一のサーミスタに並列接続された第二の抵抗とからなる第一の抵抗回路と、前記第一の抵抗回路に直列接続された第三の抵抗とから構成され、前記第二の温度補正手段は第二のサーミスタと前記第二のサーミスタに直列接続された第四の抵抗と前記第二のサーミスタに並列接続された第五の抵抗とからなる第二の抵抗回路と、前記第二の抵抗回路に直列接続された第六の抵抗とから構成され、前記第一の温度補正手段の両端間に前記変調信号を入力すると共に、前記第二の温度補正手段の両端間に直流電圧を印加し、前記第三の抵抗の両端間に出力される変調信号によって前記変調電流を供給し、前記第六の抵抗の両端間に出力される分圧電圧によって前記バイアス電流を供給したことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レーザの光出力制御回路。
【請求項４】
前記帰還回路は前記半導体レーザに前記バイアス電流を流すトランジスタと、前記トランジスタのエミッタとグランドとの間に接続された第七の抵抗と、前記第二の温度補正手段と前記トランジスタのベースとの間に介挿されたオペアンプとから構成され、前記分圧電圧を前記オペアンプの非反転入力端に接続し、前記トランジスタのエミッタを前記オペアンプの反転入力端に接続したことを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザの光出力制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザの光出力を周囲温度の如何に関わらず一定にするための半導体レーザの光出力制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体レーザの光出力制御回路を図４に示す。半導体レーザ４１に変調電流を流すためのトランジスタ４２のベースには基準電圧Ｖｒｅｆが印加され、そのエミッタは変調用パルス信号がベースに入力されるトランジスタ４３のエミッタに接続される。これら二つのエミッタはトランジスタ４４のコレクタに接続され、そのベースとエミッタとの間にはオペアンプ４５が設けられる。オペアンプ４５にはトランジスタ４４のエミッタ抵抗４６の電圧が入力され、さらにサーミスタ４７によって反転入力端（−）に負帰還がかけられ、非反転入力端（＋）がサーミスタ４８によって接地される。
【０００３】
以上の構成において、連続するパルス信号によってトランジスタ４２と４３とが交互にオン／オフして半導体レーザ４１に変調電流が流れる。また、オペアンプ４５にサーミスタ４７、４８が接続されていることから、半導体レーザ４１に流れる変調電流は温度の上昇に対応して増加するように働く。これによって半導体レーザ４１の効率が低下しても光出力が一定となる。
【０００４】
また、半導体レーザ４１の光出力はその一部が受光素子５０によって検出される。検出された電圧は光出力制御回路５１に入力される。光出力制御回路５１は、半導体レーザ４１の光出力が周囲温度の如何に関わらず一定となるように、半導体レーザ４１にバイアス電流を流すためのトランジスタ５２を駆動する。すなわち、温度上昇に伴う半導体レーザ４１の効率低下で、検出された電圧が下がれば、光出力制御回路５１がそれを補うようにトランジスタ５２を制御してバイアス電流を増加する（特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２５９５６３号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
半導体レーザ４１から出力される光出力レベルはバイアス電流と変調電流との和によって決まる。そのため、上記構成では変調用パルス信号が連続して入力されていれば変調電流とバイアス電流とが温度に依存して変化するので、常に光出力レベルが一定となるように光出力制御回路５１によって制御されている。しかし、変調用パルス信号がいわゆるバースト状に入力されるような場合は、変調用パルス信号が入力されない期間では半導体レーザ４１に変調電流が流れず、従って受光素子５０に電流が流れないので、光出力制御回路５１は最大の電流を半導体レーザ４１に流そうとする。その結果、半導体レーザ４１が破壊されるという問題があるので、従来の構成ではバーストモードでは使用できない。
【０００７】
本発明は、バーストモードでも半導体レーザに供給する変調電流とバイアス電流とをそれぞれ周囲温度に対応して変化させることができて、光出力レベルを周囲温度の如何に関わらず常に一定にすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、変調電流とバイアス電流とが供給される半導体レーザと、入力された変調信号に基づいて前記変調電流を供給する変調電流供給手段と、前記バイアス電流を供給するバイアス電流供給手段とを備え、前記変調電流供給手段には周囲温度の上昇にともなって前記変調電流を増加させるための第一の温度補正手段を設け、前記バイアス電流供給手段には前記周囲温度の上昇にともなって前記バイアス電流を増加させるための第二の温度補正回路を設けた。
【０００９】
また、前記バイアス電流供給手段には前記バイアス電流によって負帰還される帰還回路を設けた。
【００１０】
また、前記第一の温度補正手段は第一のサーミスタと前記第一のサーミスタに直列接続された第一の抵抗と前記第一のサーミスタに並列接続された第二の抵抗とからなる第一の抵抗回路と、前記第一の抵抗回路に直列接続された第三の抵抗とから構成され、前記第二の温度補正手段は第二のサーミスタと前記第二のサーミスタに直列接続された第四の抵抗と前記第二のサーミスタに並列接続された第五の抵抗とからなる第二の抵抗回路と、前記第二の抵抗回路に直列接続された第六の抵抗とから構成され、前記第一の温度補正手段の両端間に前記変調信号を入力すると共に、前記第二の温度補正手段の両端間に直流電圧を印加し、前記第三の抵抗の両端間に出力される変調信号によって前記変調電流を供給し、前記第六の抵抗の両端間に出力される分圧電圧によって前記バイアス電流を供給した。
【００１１】
また、前記帰還回路は前記半導体レーザに前記バイアス電流を流すトランジスタと、前記トランジスタのエミッタとグランドとの間に接続された第七の抵抗と、前記第二の温度補正手段と前記トランジスタのベースとの間に介挿されたオペアンプとから構成され、前記分圧電圧を前記オペアンプの非反転入力端に接続し、前記トランジスタのエミッタを前記オペアンプの反転入力端に接続した。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体レーザの光出力制御回路を図１乃至図３に従って説明する。図１は本発明の半導体レーザの光出力制御回路の構成を示し、図２は半導体レーザの光出力特性を示し、図３は半導体レーザに供給する変調電流とバイアス電流との温度特性を示す。
【００１３】
図１において、半導体レーザ１には、変調電流供給手段２から変調電流が供給され、バイアス電流供給手段３からバイアス電流が供給される。
【００１４】
半導体レーザ１の光出力レベルはそこに流れる全電流（Ｉｏ）によって決まるが、通常は発光開始前後の電流（バイアス電流Ｉｂ）を常時流しておき、そのうえにパルス状の変調電流（Ｉｍ）を重畳することで短時間で発光させるようにしている。また、発光効率は図２に示すように周囲温度の上昇にともなって低下する性質を有している。よって、一定の光出力を得るためには温度が上昇するほど大きな電流を必要とする。
【００１５】
例えば２５°Ｃのときには必要な全電流Ｉｏ１のうちバイアス電流Ｉｂ１を常時供給しておき、そのうえに変調電流Ｉｍ１を重畳する。温度が６５°Ｃに上昇すれば必要な全電流Ｉｏ２、バイアス電流Ｉｂ２、変調電流Ｉｍ２は増加する。半導体レーザ１に必要な諸電流を温度によってどのように変化するかを実測によって求めたのが図３である。図３のＡの実線は全電流（Ｉｏ）、Ｂの実線はバイアス電流（Ｉｂ）、Ｃの実線は変調電流（Ｉｍ）である。
【００１６】
変調電流供給手段２は変調電流を設定する第一の温度補正手段２１とその次段に設けられた第一のオペアンプ２２とその次段に設けられた第一のトランジスタ２３とを有する。
【００１７】
第一の温度補正手段２１は第一のサーミスタ２１ａと此に直列接続された第一の抵抗２１ｂと第一のサーミスタ２１ａに並列接続された第二の抵抗２１ｃとからなる第一の抵抗回路２１Ａと、第一の抵抗回路２１Ａに直列接続された第三の抵抗２１Ｂとからなり、第一の抵抗回路２１Ａと第三の抵抗２１Ｂとにより分圧回路を構成する。そして、第一の抵抗回路２１Ａ側の一端にパルス状の変調信号が入力され、第一の抵抗２１Ｂ側の他端が接地される。第一の抵抗回路２１Ａと第三の抵抗２１Ｂとの接続点から分圧された変調信号が出力される。
【００１８】
変調信号は第一のオペアンプ２２の非反転入力端（＋）に入力される。第一のオペアンプ２２から出力される変調信号は第一のトランジスタ２３のベースに入力される。第一のトランジスタ２３のコレクタは半導体レーザ１に接続され、エミッタは抵抗を介して接地される。
よって、変調信号によって第一のトランジスタ２３はオン／オフを繰り返し、オン時に半導体レーザ１に変調電流（Ｉｍ）を供給する。
【００１９】
ここで、第一のサーミスタの２１ａのサーミスタ定数を６０００Ｋ、第一乃至第三の抵抗２１ｂ、２１ｃ、２１Ｂの抵抗値をそれぞれ１ｋΩ、３ｋΩ、６．８５ｋΩに選定すると、変調電流（Ｉｍ）は図３のＣの点線のようになり、実線の特性とは最大１．５％以内で極めて近似する特性が得られる。
【００２０】
バイアス電流供給手段３は第二の温度補正手段３１とその次段に設けられた第二のオペアンプ３２とその次段に設けられた第二のトランジスタ３３とを有する。
【００２１】
第二の温度補正手段３１はバイアス電流を設定する第一の温度補正手段２１と同様な構成を有し、第二のサーミスタ３１ａと此に直列接続された第四の抵抗３１ｂと第二のサーミスタ３１ａに並列接続された第五の抵抗３１ｃとからなる第二の抵抗回路３１Ａと、第二の抵抗回路３１Ａに直列接続された第六の抵抗３１Ｂとからなる。そして、第二の抵抗回路３１Ａと第六の抵抗３１Ｂとにより分圧回路を構成する。第二の抵抗回路３１Ａ側の一端にバイアス用の直流電圧が印加され、第六の抵抗３１Ｂ側の他端が接地される。第二の抵抗回路３１Ａと第六の抵抗２１Ｂとの接続点から分圧されたバイアス電圧が出力される。
【００２２】
バイアス電圧は第二のオペアンプ３２の非反転入力端（＋）に入力される。第二のオペアンプ３２から出力されるバイアス電圧は第二のトランジスタ３３のベースに印加される。第二のトランジスタ３３のコレクタは半導体レーザ１に接続され、エミッタは第七の抵抗３４を介して接地される。また、第二のトランジスタ３３のエミッタが第二のオペアンプ３２の反転入力端（−）に接続される。
よって、バイアス電圧によって第二のトランジスタ２３がオンとなり半導体レーザ１にバイアス電流（Ｉｂ）が供給される。
【００２３】
ここで、第二のサーミスタの３１ａのサーミスタ定数を３７００Ｋ、第四乃至第六の抵抗３１ｂ、３１ｃ、３１Ｂの抵抗値をそれぞれ１１５Ω、６．１７ｋΩ、２８７Ωに選定すると、バイアス電流（Ｉｂ）は図３のＢの点線のようになり、実線の特性とは最大１．５％以内で極めて近似する特性が得られる。
【００２４】
なお、第二のトランジスタ３３のエミッタが第二のオペアンプ３２の反転入力端（−）に接続されることで、第二のオペアンプ３２にはバイアス電流（Ｉｂ）に基づく第七の抵抗に発生する電圧よって負帰還がかかり、第二のトランジスタ３３が温度依存性を有していても第二の温度補正手段３１によって設定されたバイアス電流（Ｉｂ）が一定になるように制御される。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、半導体レーザに変調電流を供給する変調電流供給手段には周囲温度の上昇にともなって変調電流を増加させるための第一の温度補正手段を設け、半導体レーザにバイアス電流を供給するバイアス電流供給手段には周囲温度の上昇にともなってバイアス電流を増加させるための第二の温度補正回路を設けたので、変調電流とバイアス電流とをそれぞれ独立して温度に対応して変化させることができる。従って、変調信号の有無の期間が混在するバーストモードでも光出力レベルを周囲温度の如何に関わらず常に一定にすることができる。
【００２６】
また、バイアス電流供給手段にはバイアス電流によって負帰還される帰還回路を設けたので、第二の温度補正手段３１によって設定されたバイアス電流は一定になるように制御される。
【００２７】
また、第一の温度補正手段は第一のサーミスタを含む第一の抵抗回路と、第一の抵抗回路に直列接続された第三の抵抗とから構成され、第二の温度補正手段は第二のサーミスタを含む第二の抵抗回路と、第二の抵抗回路に直列接続された第六の抵抗とから構成され、第一の温度補正手段に変調信号を入力すると共に、第二の温度補正手段に直流電圧を印加し、第三の抵抗に出力される変調信号によって変調電流を供給し、第六の抵抗に出力される分圧電圧によってバイアス電流を供給したので、半導体レーザには必要な温度依存性の変調電流とバイアス電流とを供給できる。
【００２８】
また、帰還回路は半導体レーザにバイアス電流を流すトランジスタと、トランジスタのエミッタとグランドとの間に接続された第七の抵抗と、第二の温度補正手段とトランジスタのベースとの間に介挿されたオペアンプとから構成され、分圧電圧をオペアンプの非反転入力端に接続し、トランジスタのエミッタをオペアンプの反転入力端に接続したので、第二のトランジスタをそのまま使用して負帰還回路を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の本発明の半導体レーザの光出力制御回路の構成を示す回路図である。
【図２】半導体レーザの光出力特性図である。
【図３】本発明の本発明の半導体の光出力制御回路における半導体レーザに供給する変調電流とバイアス電流との温度特性図である。
【図４】従来の
【符号の説明】
１　半導体レーザ
２　変調電流供給手段
３　バイアス電流供給手段
２１　第一の温度補正手段
２１Ａ　第一の抵抗回路
２１ａ　第一のサーミスタ
２１ｂ　第一の抵抗
２１ｃ　第二の抵抗
２１Ｂ　第三の抵抗
２２　第一のオペアンプ
２３　第一のトランジスタ
３１　第二の温度補正手段
３１Ａ　第二の抵抗回路
３１ａ　第二のサーミスタ
３１ｂ　第四の抵抗
３１ｃ　第五の抵抗
３１Ｂ　第六の抵抗
３２　第二のオペアンプ
３３　第二のトランジスタ
【図１】
2004111827.tif 000003
【図２】
2004111827.tif 000004
【図３】
2004111827.tif 000005
【図４】
2004111827.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月14日(2003.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】従来の半導体レーザの光出力制御回路の構成を示す回路図である。