(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速高パワーの多値光パルス列を生成し、少なくとも低レベル光強度、中レベル光強度、および高レベル光強度を提供する光パルス生成器と、
前記光パルス生成器に光学的に結合されており、前記多値光パルス列内の光強度レベルに応じて、低振幅レベル、中振幅レベル、および高振幅レベルを含む振幅レベルを有する多値電気パルス列を生成する光検出器と、
ある時間期間中に出力が第１のリファレンスレベルから第２のリファレンスレベルまでの範囲にわたって変化する少なくとも１つの可変リファレンスと、
前記可変リファレンスおよび前記光検出器に電気的に結合され、前記多値電気パルス列内の前記振幅レベルを前記可変リファレンスの出力レベルと比較して分析する多値アナライザと、
前記多値アナライザに含まれ、前記可変リファレンスの出力レベルが前記振幅レベルに到達したことを検出する少なくとも１つの比較器と、
前記可変リファレンスおよび前記比較器に結合され、前記可変リファレンスの出力レベルが前記多値電気パルス列内の前記高振幅レベルに到達したことの検出に基づいて、該高振幅レベルを確認し、それにより、前記光パルス生成器の前記高レベル光強度を制御するための高レベル訂正信号を生成するコントローラと、
を備え、
前記可変リファレンスの出力が前記第１のリファレンスレベルから前記高振幅レベルに到達するまでの時間期間は、該高振幅レベルのパルスのパルス幅よりも長いことを特徴とする多値光パルス列分析・制御装置。
【請求項２】
前記コントローラが前記光パルス生成器に結合されており、前記高レベル訂正信号に基づいて、前記光パルス生成器の前記高レベル光強度を制御することを特徴とする、請求項１に記載の多値光パルス列分析・制御装置。
【請求項３】
前記可変リファレンスが、前記第１のリファレンスレベルから前記第２のリファレンスレベルまでの範囲にわたって出力が略線形にランプ変化するランプ生成器を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の多値光パルス列分析・制御装置。
【請求項４】
前記比較器が、前記多値電気パルス列の高振幅レベルと高レベル可変リファレンスの出力レベルとの比較に基づいて、該高振幅レベルを分析する第１の比較器対を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の多値光パルス列分析・制御装置。
【請求項５】
前記比較器が、前記多値電気パルス列の中振幅レベルと中レベル可変リファレンスの出力レベルとの比較に基づいて、該中振幅レベルを分析する第２の比較器対を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の多値光パルス列分析・制御装置。
【請求項６】
低レベル光強度、中レベル光強度、および高レベル光強度を提供するように、高速高パワーの多値光パルス列を生成するステップと、
光検出器を使用して、前記多値光パルス列内の光強度レベルに応じた低振幅レベル、中振幅レベル、および高振幅レベルを有する多値電気パルス列を生成するステップと、
ある時間期間中に出力が第１のリファレンスレベルから第２のリファレンスレベルまでの範囲にわたって変化する少なくとも１つの可変リファレンスの出力レベルと比較して、前記多値電気パルス列内の前記振幅レベルを分析するステップと、
前記可変リファレンスの出力レベルが前記多値電気パルス列内の前記高振幅レベルに到達したことの検出に基づいて、該高振幅レベルを確認し、それにより、前記高レベル光強度を制御するため高レベル訂正信号を生成するステップと、
を含み、
前記可変リファレンスの出力が前記第１のリファレンスレベルから前記高振幅レベルに到達するまでの時間期間は、該高振幅レベルのパルスのパルス幅よりも長いことを特徴とする多値光パルス列分析・制御方法。
【請求項７】
前記高レベル光強度を前記高レベル訂正信号に基づいて制御するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の多値光パルス列分析・制御方法。
【請求項８】
前記分析するステップには、
前記光検出器および高レベル可変リファレンスに結合された第１の比較器対を使用して、前記多値電気パルス列内の前記高振幅レベルに関して前記第１の比較器対の出力をモニタすることと、
前記第１の比較器対の出力が、互いに等しい論理状態と互いに異なる論理状態との間で変化するときの、前記高レベル可変リファレンスの高レベルリファレンス移行時間を決定することと、
前記高レベルリファレンス移行時間における前記高レベル可変リファレンスの出力レベルと所望の高振幅レベルとに基づいて、前記高レベル光強度を制御するための高レベル訂正信号を生成することと、
が含まれることを特徴とする、請求項６に記載の多値光パルス列分析・制御方法。
【請求項９】
前記分析するステップには、
前記光検出器および中レベル可変リファレンスに結合された第２の比較器対を使用して、前記多値電気パルス列内の前記中振幅レベルに関して前記第２の比較器対の出力をモニタすることと、
前記第２の比較器対の出力が、互いに等しい論理状態と互いに異なる論理状態との間で変化するときの、前記中レベル可変リファレンスの中レベルリファレンス移行時間を決定することと、
前記中レベルリファレンス移行時間における前記中レベル可変リファレンスの出力レベルと所望の中振幅レベルとに基づいて、前記中レベル光強度を制御するための中レベル訂正信号を生成することと、
が含まれることを特徴とする、請求項６に記載の多値光パルス列分析・制御方法。
【請求項１０】
前記分析するステップには、
前記光検出器および低レベル可変リファレンスに結合された第３の比較器対を使用して、前記多値電気パルス列内の前記低振幅レベルに関して前記第３の比較器対の出力をモニタすることと、
前記第３の比較器対の出力が、互いに等しい論理状態と互いに異なる論理状態との間で変化するときの、前記低レベル可変リファレンスの低レベルリファレンス移行時間を決定することと、
前記低レベルリファレンス移行時間における前記低レベル可変リファレンスの出力レベルと所望の低振幅レベルとに基づいて、前記低レベル光強度を制御するための低レベル訂正信号を生成することと、
が含まれることを特徴とする、請求項６に記載の多値光パルス列分析・制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学系に関し、特に高速の多値光パルス列の分析・制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
当初は、単純な高速高パワーレーザパルス列でさえも、専門的に訓練された技術者が、一部屋を埋め尽くすほどの複雑かつ特殊な実験機器を使用することで、ようやく生成することができた。
【０００３】
周囲温度の変化、レーザバイアス電圧のドリフト、光学アセンブリの変化などのさまざまな要因により、高速高パワーのレーザパルス列の光強度が変化し、その結果として所望の光強度レベルからのずれが生じる。
【０００４】
極めて高速のサンプル・ホールド回路、極めて高速のオペアンプおよびダイオードを使用するピーク検出器などのような既知の構成を使用して、そのような高速高パワーのレーザパルス列の光強度をモニタすることが可能である。これらの構成は、いくつかの利点を有しているが、典型的には、比較的複雑かつ高価で、製造、使用および維持が困難である。
【０００５】
今日では、読み取り／書き換え可能なコンパクトディスク（ＣＤ）ドライブなどの民生用電子機器の大量生産および大量販売によって、一般の人々が、幅５．２５インチよりも小さい面積の中で、高速高パワーの多値レーザパルス列を生成することができる（もちろん、そのうちのほとんどの人は、自分達がそのようなことをしていることに気が付いていない）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
書き込み動作においては、典型的には、パルス列の中の書き込みパルスは、約１６〜約８ｎｓまたはそれ以下しか継続しない一方で、約３０〜約１００ｍＷまたはそれ以上の高レベルの光強度を有していることが求められる。同様に、消去動作においては、典型的には、パルス列の中の消去パルスは、約１１４〜約４５ｎｓまたはそれ以下だけ継続することが求められる。しかしながら、消去動作では、典型的には、パルス列の中の消去パルスが、書き込みパルス強度の約半分、すなわち約１５〜約５０ｍＷまたはそれ以上に制限される中レベルの光強度（書き込みパルスの高レベルの光強度より低い）を有していることが求められる。消去パルスの継続時間は、書き込みパルスの継続時間よりもはるかに長い。例えば、消去パルスの継続時間は、典型的には、約４０ｎｓ〜約４００ｎｓである。
【０００７】
もちろん、そのような多値パルス列は、同じように、所望の光強度レベルからの変化を生じるさまざまな要因の影響を受ける。しかしながら、そのような多値パルス列のいずれについても、本明細書で既に説明した既知の構成を使用してモニタすることは、単純パルスの場合に比べてよりいっそう困難である。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたものであり、高速高パワーの多値光パルス列の強度を自動的に分析および制御する、比較的単純な（かつ製造、使用、および維持が比較的容易な）多値光パルス列分析・制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高速高パワーの多値光パルス列の強度を自動的に分析および制御する、比較的単純な（かつ製造、使用、および維持が比較的容易な）多値光パルス列分析・制御装置を提供する。本発明はこれらの態様により、読み取り／書き換え可能なコンパクトディスク（ＣＤ）ドライブなどの民生用電子機器での使用において、特に効果的である。
【００１０】
簡潔かつ一般的な表現にすると、本発明は、高速高パワーの多値光パルス列を生成する光パルス生成器を備え、前記光パルス生成器は、低レベル光強度、中レベル光強度、および高レベル光強度を提供する。光検出器が、前記光パルス生成器に光学的に結合され、前記光パルス列の光強度レベルに応じた振幅レベルを有する電気パルス列を生成する。少なくとも一つのリファレンスが使用され、アナライザが前記リファレンスおよび前記光検出器に電気的に結合され、前記電気パルス列の前記振幅レベルを前記リファレンスと比較して分析する。コントローラが前記アナライザに電気的に結合され、前記振幅レベルの分析に基づいて高レベル訂正信号を生成する。前記コントローラは前記光パルス生成器に結合され、前記高レベル訂正信号に基づいて、前記光パルス生成器の前記高レベル光強度を自動的に制御する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明１００の好適な実施形態を示す単純化されたブロック図である。図示されているように、本発明は、高速高パワーの多値光パルス列を生成する光パルス生成器、好ましくは固体レーザおよびドライバ１０３を備え、この光パルス生成器は、低レベルの光強度、中レベルの光強度、および高レベルの光強度を提供する。好ましくは、上記のドライバは、エランテック（Elantec）社製のモデル６２５７電流源ドライバモデルであり、上記のレーザは、東芝製の６６０ｎｍのＬＤ９４５１ＭＢレーザダイオードである。
【００１２】
好ましくは、本発明で使用される光パルス生成器は、読み取り／書き換え可能なコンパクトディスク（ＣＤ）ドライブなどのような民生用電子機器での使用のために構成されている。したがって、本明細書にて規定されるように、光パルス生成器の高速高パワーの光パルスは、パルス列の中に、約１６〜約８ｎｓまたはそれ以下しか継続しない一方で約３０〜約１００ｍＷまたはそれ以上の高レベルの光強度を有している書き込みパルスを提供する。
【００１３】
本明細書にて規定されるように、光パルス生成器の光パルスの多値という態様は、パルス列の中にそのような高レベル強度の書き込みパルスを提供するだけではなく、パルス列の中に一つ以上の中レベル強度の消去パルスも提供する。このような中レベル強度の消去パルスは、典型的には、約１５〜約５０ｍＷまたはそれ以上になるように書き込みパルスの約半分の強度に制限される。消去パルスの継続時間は、書き込みパルスの継続時間よりもはるかに長い。例えば、消去パルスの継続時間は、典型的には、約４０ｎｓ〜約４００ｎｓである。
【００１４】
好適な実施形態では、固体レーザ１０３の最小バイアスは、最小出力、例えば低レベル光強度としての０．５ｍＷまたはそれ以下しか提供しない。
【００１５】
図面に示されているように、光検出器１０５、例えばＵＤＴセンサーズ社（UDT Sensors Inc.）製のＰＩＮ−０２０Ａのような高速フォトダイオードは、前記光パルス生成器１０３に光学的に結合されており、前記光パルス列の光強度レベルに応じて、低振幅レベル、中振幅レベル、および高振幅レベルを含む振幅レベルを有する電気パルス列を生成する。ブロック図では、点線が、光検出器１０５と光パルス生成器１０３との間のこのような光学的結合を特徴的に示している。
【００１６】
少なくとも一つのリファレンス１０７が使用されている。好適な実施形態では、提供された電気的リファレンスが、高レベルのリファレンス、低レベルのリファレンス、および中レベルのリファレンスを含んでいる。リファレンスの態様を、予想および予知に基づいて、電気パルス列（および光パルス列）の振幅値として予想されるレベルにほぼ対応するように選ぶことによって、本発明の動作速度が向上する。振幅値の特定の例は、本明細書で以下にさらに詳細に説明する。しかしながら、振幅値および対応するリファレンスは実施形態ごとに変化するものであり、したがって、本発明の原理が、そのような例に厳密に限定されるものではないことを理解されたい。
【００１７】
好ましくは、リファレンスは、一つ以上のデジタル／アナログ変換器、または電圧リファレンスを使用して実現される。リファレンスは、ある時間期間中に、第１のリファレンスレベルから第２のリファレンスレベルまでの範囲にわたって変化するように構成される。好ましくは、リファレンスは、その時間期間中に、第１のリファレンスレベルから第２のリファレンスレベルまでの範囲にわたって略線形にランプ変化するランプ生成器を含む。
【００１８】
図１に示されているように、アナライザ１０９がリファレンス１０７および光検出器１０５の出力１１０に電気的に結合されており、電気パルス列の振幅レベルをリファレンス１０７と比較して分析する。３対の比較器を使用するアナライザ１０９の好適な実施形態を、本明細書で以下にさらに詳細に説明する。
【００１９】
コントローラ１１１がアナライザ１０９に電気的に結合されており、高レベル訂正信号、中レベル訂正信号、および低レベル訂正信号を、振幅レベルの分析にそれぞれ基づいて生成する。このコントローラ１１１は、好ましくは、適切にプログラムされたマイクロプロセッサの中に、または状態マシンとして、あるいは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）内のゲートおよびレジスタの構成として、実現される。コントローラ１１１は、３つの主クロック出力１１２を介して光パルス生成器１０３に結合されており、高レベル訂正信号、中レベル訂正信号、および低レベル訂正信号の各々によって訂正された光パルス生成器の高レベル光強度、中レベル光強度、および低レベル光強度の各々を自動的に制御する。
【００２０】
好適な実施形態では、アナライザ１０９は、光検出器１０５の出力１１０とリファレンス１０７の高レベル出力１１３とに結合された第１の比較器対を含んでおり、これが電気パルス列の高振幅レベルを分析する。コントローラ１１１は、第１の比較器対の出力１１５に結合されており、第１の比較器対の出力１１５が実質的に等しい状態と実質的に異なる状態との間で変化するときの高レベルリファレンス移行時間を決定する。
【００２１】
リファレンス１０７は、リファレンスコマンドバス１１７を介してコントローラ１１１に応答可能なように結合されており、リファレンスレベルを設定すると共に、高レベルリファレンス移行時間、中レベルリファレンス移行時間、および低レベルリファレンス移行時間の各々でリファレンスの高、中、および低レベルの各々を確認することによって、電気パルス列の高振幅レベル、中振幅レベル、および低振幅レベルの各々を確認する。コントローラ１１１は、高レベルリファレンス移行時間でのリファレンスの高レベルと所定の所望の高レベルとに基づいて、出力１１８に高レベル訂正信号を生成するように構成されている。
【００２２】
同様に、アナライザ１０９は、光検出器１０５の出力１１０とリファレンスの中レベル出力１２１とに結合された第２の比較器対も含んでおり、これが電気パルス列の中振幅レベルを分析する。コントローラ１１１は、第２の比較器対の出力１２３に結合されており、第２の比較器対の出力が実質的に等しい状態と実質的に異なる状態との間で変化するときの中レベルリファレンス移行時間を決定する。コントローラ１１１は、中レベルリファレンス移行時間でのリファレンスの中レベルと所定の所望の中レベルとに基づいて、出力１２５に中レベル訂正信号を生成するように構成されている。
【００２３】
加えて、アナライザ１０９は、光検出器１０５の出力１１０とリファレンスの低レベル出力１２７とに結合された第３の比較器対も含んでおり、これが電気パルス列の低振幅レベルを分析する。コントローラ１１１は、第３の比較器対の出力１２９に結合されており、第３の比較器対の出力が実質的に等しい状態と実質的に異なる状態との間で変化するときの低レベルリファレンス移行時間を決定する。コントローラ１１１は、低レベルリファレンス移行時間でのリファレンスの低レベルと所定の所望の低レベルとに基づいて、低レベル訂正信号１３１を生成するように構成されている。
【００２４】
好適な実施形態では、コントローラ１１１は、適切なデジタルハードウェアおよび／またはソフトウェアを使用して、これらの動作を達成する。この適切なデジタルハードウェアおよび／またはソフトウェアは、図１のブロック図に、光生成器／アナライザのための同期装置１３３、データ構造１３５、および訂正信号生成器１３７の機能ブロックとして、代表的に示されている。例えば、好適な実施形態では、光生成器／アナライザのための同期装置１３３の機能ブロックは、リファレンスコマンドバス１１７のドライバと論理ゲートとを含む構成として実現される。このリファレンスコマンドバス１１７のドライバは、リファレンス１０７の高レベル出力１１３、中レベル出力１２１、および低レベル出力１２７の各々のランプ生成器の各デジタル／アナログ変換器を順に駆動する。また、上記論理ゲートは、第１、第２、および第３の比較器対の各々の各出力１１５、１２３、および１２９を受け取って、出力１１５、１２３、および１２９が実質的に等しい各状態と実質的に異なる各状態との間でお互いに独立して変化するときの高レベルリファレンス移行時間、中レベルリファレンス移行時間、および低レベルリファレンス移行時間の各々を決定する。
【００２５】
光生成器／アナライザのための同期装置１３３の機能ブロックを実現するための構成は、さらに３つのデジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）レジスタ、すなわち高レベルＤ／Ａレジスタ、中レベルＤ／Ａレジスタ、および低レベルＤ／Ａレジスタも含んでおり、各レジスタの値は繰り返してインクリメントされ、リファレンス１０７の高レベル出力１１３、中レベル出力１２１、および低レベル出力１２７の各々のランプ生成器のデジタル／アナログ変換器の各々を制御するために、リファレンスコマンドバスのドライバによって使用される。
【００２６】
したがって、コントローラ１１１に応答して、リファレンスの高レベル出力は、第１のリファレンスレベルでランプ変化を開始する。コントローラ１１１が引き続いて高レベルＤ／Ａレジスタをインクリメントするにつれて、そのようにしてインクリメントされた値がコマンドバスを介して解釈され、高レベルリファレンスをランプ変化させる。論理ゲートが比較器に応答して高レベルリファレンス移行時間を通知すると、コントローラ１１１は高レベルＤ／Ａレジスタのインクリメントを停止して、累積された高レベルＤ／Ａレジスタ値を読み取る。
【００２７】
同様に、コントローラ１１１に応答して、リファレンスの中レベル出力および低レベル出力の各々は、初期の中リファレンスレベルおよび低リファレンスレベルの各々でランプ変化を開始する。コントローラ１１１が引き続いて中レベルＤ／Ａレジスタおよび低レベルＤ／Ａレジスタを（お互いに独立して）インクリメントするにつれて、そのようにしてインクリメントされた値がコマンドバスを介して解釈され、中レベルリファレンスおよび低レベルリファレンスを（お互いに独立して）ランプ変化させる。論理ゲートが中レベルリファレンス移行時間および低レベルリファレンス移行時間の各々（これらは比較器に応答してお互いに独立である）を通知すると、コントローラ１１１は中レベルＤ／Ａレジスタおよび低レベルＤ／Ａレジスタのインクリメントを（お互いに独立して）停止して、累積された中レベルＤ／Ａレジスタ値および低レベルＤ／Ａレジスタ値を（お互いに独立して）読み取る。
【００２８】
したがって、累積された高レベルＤ／Ａレジスタ値、中レベルＤ／Ａレジスタ値、および低レベルＤ／Ａレジスタ値は、電気パルス列の高振幅レベル、中振幅レベル、および低振幅レベルの各々を示すと共に、高レベルリファレンス移行時間、中レベルリファレンス移行時間、および低レベルリファレンス移行時間の各々でリファレンスの高、中、および低レベルの各々を確認することによって、電気パルス列の高振幅レベル、中振幅レベル、および低振幅レベルを確認する。
【００２９】
好適な実施形態では、コントローラ１１１は、累積された高レベルＤ／Ａレジスタ値、中レベルＤ／Ａレジスタ値、および低レベルＤ／Ａレジスタ値の各々を、データ構造１３５のルックアップテーブルを参照するための高レベルキーエントリー、中レベルキーエントリー、および低レベルキーエントリーとしてそれぞれ使用する。ここで、高レベルキーエントリー、中レベルキーエントリー、および低レベルキーエントリーの各範囲の各々のメンバには、所定の所望の高レベル、中レベル、および低レベルから適切に導き出される高レベル訂正値、中レベル訂正値、および低レベル訂正値の各々の記憶された範囲の中から、各々の対応する高レベル訂正値、中レベル訂正値、および低レベル訂正値が関連付けられている。
【００３０】
好適な実施形態ではルックアップテーブルが使用されているが、本発明が、そのようなルックアップテーブルの使用に限定されるわけではないことを理解されたい。これは、高レベル訂正値、中レベル訂正値、および低レベル訂正値を決定する代替的な方法を使用して、効果的な結果を得ることができるからである。例えば、累積された高レベルＤ／Ａレジスタ値、中レベルＤ／Ａレジスタ値、および低レベルＤ／Ａレジスタ値に対してデジタル信号処理制御ループ公式を使用して、高レベル訂正値、中レベル訂正値、および低レベル訂正値を計算することができる。
【００３１】
ルックアップテーブルが使用されるかデジタル信号処理制御ループ公式が使用されるかには無関係に、コントローラ１１１は、結果として得られた高レベル訂正値、中レベル訂正値、および低レベル訂正値を、データ構造から訂正信号生成器１３７に伝達する。訂正信号生成器１３７は、それらにそれぞれ応答して、高レベル訂正出力１１８、中レベル訂正出力１２５、および低レベル訂正出力１３１の各々に、高レベル訂正信号、中レベル訂正信号、および低レベル訂正信号の各々を生成する。
【００３２】
例えば、ある初期書き込みパルスに対応する光パルス列の高レベル強度が４０ｍＷであるなら、光検出器１０５によって生成される電気パルス列の高レベル振幅（適切に増幅されている）は、対応する値、例えば４Ｖとなる。
【００３３】
コントローラ１１１に応答して、リファレンスコマンドバス１１７はリファレンスの高レベル出力を駆動し、第１のリファレンスレベルでリファレンスがランプ変化を開始する（例えば、２Ｖレベルを示すコマンドを使用する）。コントローラ１１１が引き続いて高レベルＤ／Ａレジスタをインクリメントするにつれて、そのようにしてインクリメントされた値がコマンドバスを介して解釈され、高レベルリファレンスをランプ変化させる。リファレンスコマンドバス１１７のドライバが高レベル出力１１３のランプ生成器のデジタル／アナログ変換器を同じ量だけ４Ｖまで駆動する間に、コントローラ１１１は、高レベルＤ／Ａレジスタのインクリメントを継続する。
【００３４】
そのとき、高レベルリファレンス移行時間に到達し、第１の比較器対の出力１１５をモニタしている光生成器／アナライザの同期装置の論理ゲートが、第１の比較器対の出力１１５が実質的に等しい状態と実質的に異なる状態との間で変化したことを検出する。論理ゲートが、比較器に応答して高レベルリファレンス移行時間を通知すると、コントローラ１１１は高レベルＤ／Ａレジスタのインクリメントを停止して、累積された高レベルＤ／Ａ（１０ビット）レジスタ値、例えば１Ａ０（１６進数）を読み取る。
【００３５】
コントローラ１１１は、累積された高レベルＤ／Ａレジスタ値（この例では、１６進数の１Ａ０）を、データ構造１３５のルックアップテーブルを参照するためのキーエントリーとして使用する。ここで、キー１Ａ０（１６進数）には、対応する１Ｅ０（１６進数）という高レベル訂正値が関連付けられている。この高レベル訂正値は、３０ｍＷという所定の所望の高レベル光強度から適切に導き出される。
【００３６】
その後にコントローラ１１１は、結果として得られた１Ｅ０（１６進数）という高レベル訂正値を、データ構造１３５から訂正信号生成器１３７に伝達する。訂正信号生成器１３７は、それに応答して、出力１１８に高レベル訂正信号を生成する。例えば、訂正信号生成器１３７は、好ましくは、駆動電圧を１Ｖだけ（４Ｖから３Ｖへ）低くして１Ｅ０（１６進数）という高レベル訂正値を高レベル訂正信号に変換するデジタル／アナログ変換器を含む。これに応答して、電流源ドライバおよび固体レーザは、光パルス列の中の引き続く書き込みパルスの高レベル強度を４０ｍＷから所望の３０ｍＷに下げる。中レベル訂正信号および低レベル訂正信号の生成も、同様の方法で行われる。
【００３７】
同様に、好適な実施形態では、光生成器／アナライザのための同期装置１３３の機能ブロックは、第２の比較器対の出力１２３を受け取って、第２の比較器対の出力１２３が実質的に等しい状態と実質的に異なる状態との間で変化するときの中レベルリファレンス移行時間を決定する論理ゲートを含み、さらに、第３の比較器対の出力１２９を受け取って、第３の比較器対の出力１２９が実質的に等しい状態と実質的に異なる状態との間で変化するときの低レベルリファレンス移行時間を決定する論理ゲートを含む構成として、実現される。
【００３８】
中レベルリファレンス移行時間および低レベルリファレンス移行時間の各々で、コントローラ１１１は、各々の対応するダンプされた累積中レベルＤ／Ａレジスタ値および累積低レベルＤ／Ａレジスタ値を使用して、データ構造１３５のルックアップテーブルを参照する。そのときに、コントローラ１１１は、結果として得られた適切な中レベル訂正値または低レベル訂正値を、要求されるようにデータ構造１３５から訂正信号生成器１３７に伝達する。それから訂正信号生成器１３７は、それに応答して、適切な中レベル訂正信号または低レベル訂正信号を各出力１２５、１３１に生成する。
【００３９】
図２は、図１に示されたアナライザ１０９の概略回路図である。図２に示されているように、アナライザ１０９は、第１の比較器対２０３、第２の比較器対２０５、および第３の比較器対２０７を含み、これらは、各々が適切にバイアスされていると共に、比較器の各出力対１１５、１２３、１２９にそれぞれ結合されている。本発明での使用に適した比較器には、リニアテクノロジー社（Linear Technology Inc.）製のモデルＬＴ１７２０比較器、または適切な相当品が含まれる。
【００４０】
図２に示されているように、比較器２０３、２０５、２０７の各々は、適切にバイアスされた選択されたオペアンプ列を介して、フォトダイオードの出力１１０に結合されている。本発明での使用に適したオペアンプには、ナショナルセミコンダクタ（National Semiconductor）社製のモデルＣＬＣ４２５およびモデルＣＬＣ４４０、または適切な相当品が含まれる。図２に示されているように、リファレンスの出力１１３、１２１、１２７の各々は、比較器２０３、２０５、２０７の各一つに結合されている。
【００４１】
図３〜図５は、本発明の好適な実施形態の動作を示すタイムチャートである。図３に示されているように、「レーザ強度」と表示されている第１の波形は、高速高パワーの多値光パルス列を示しており、低レベル光強度、中レベル光強度、および高レベル光強度を提供している。表示されているように、高速高パワーの光パルス列は、パルス列の中に、約１６〜約８ｎｓまたはそれ以下しか継続しない書き込みパルスを提供する。図示されているように、初期の書き込みパルスは、約４０ｍＷという高レベルの光強度を有しており、これは、所望のレベルよりも高い。表示されているように、光パルス生成器の多値光パルスは、パルス列の中にそのような高レベル強度の３０個の書き込みパルスを提供するだけではなく、パルス列の中に一つ以上の中レベル強度の消去パルスも提供する。このような中レベル強度の消去パルスは、書き込みパルスの約半分の強度、すなわち約１５〜約５０ｍＷまたはそれ以上に制限される。表示されているように、最小バイアスでは、低レベル光強度として、最小出力または零出力しか提供されない。
【００４２】
図３で「フォトダイオード」と表示されている第２の波形は、光パルス列に応答して光検出器によって生成された電気パルス列を示している。電気パルス列は、光パルス列の「書き込み」、「消去」、および「バイアス」の光強度レベルに対応する振幅レベルを有しており、図３の第２の波形に表示されているように、これらは低振幅レベル、中振幅レベル、および高振幅レベルを含んでいる。
【００４３】
図３で「書き込みリファレンス電圧」と表示されている第３の波形は、リファレンスの高レベル出力を示しており、これは、第３の波形の左から右にわたって示されている例えば５０ｍｓの時間期間中に、波形の左側に示されている第１のリファレンスレベルから第２のリファレンスレベルまでの範囲にわたって、略線形にランプ変化している。もちろん、書き込みパルスは非常に短く（ｎｓオーダ）、図中のタイムチャートの全体にわたっている時間期間は数１０μｓのオーダである（これは相対的に言えば、極めて長い時間期間である）。したがって、図３〜図５のタイムチャートにおいては、リファレンスの出力がランプ変化しているタイムチャートの全体にわたっているはるかに長い時間スケールの中で、短い書き込みパルスを正しく表すために、タイムチャートの中央部分は省略されている。
【００４４】
図３において、「書き込み高レベル出力」および「書き込み低レベル出力」と図中でそれぞれ表示されている第４および第５の波形は、それぞれ、第１の比較器対の出力である。矢印で示されているように、書き込みリファレンス電圧は、図３で、第１の比較器対の出力が実質的に等しい状態と実質的に異なっている状態との間で変化するときを示す破線の楕円によって示されている高レベルリファレンス移行時間で、測定された書き込み電圧に到達する。
【００４５】
「レーザ強度」と表示されている第１の波形に示されているように、高レベルリファレンス移行時間の後に、本発明は、本明細書にて先に説明した方法で高レベル訂正信号を生成して、引き続く３つのパルスの強度を、４０ｍＷという過度に高い強度から、３０ｍＷという所望の強度まで減少させる。この所望の強度は、図３では、「訂正済み書き込み強度」と表示されている。
【００４６】
図４に示されているように、第１の波形は「レーザ強度」と表示されており、低レベル光強度、中レベル光強度、および高レベル光強度を提供する高速高パワーの多値光パルス列を示している。図４で「フォトダイオード」と表示されている第２の波形は、光パルス列に応答して光検出器によって生成された電気パルス列を示している。第３の波形は、リファレンスの中レベル出力を示している。
【００４７】
「消去高レベル出力」および「消去低レベル出力」とそれぞれ表示されている第４および第５の波形は、第２の比較器対の出力である。矢印で示されているように、消去リファレンス電圧は、図４で、第２の比較器対の出力が実質的に等しい状態と実質的に異なっている状態との間で変化するときを示す破線の楕円によって示されている中レベルリファレンス移行時間で、測定された消去電圧に到達する。
【００４８】
「レーザ強度」と表示されている第１の波形に示されているように、中レベルリファレンス移行時間の後に、本発明は、本明細書にて先に説明した方法で中レベル訂正信号を生成して、引き続く消去パルスの強度を、この例では過度に高い強度とみなされる１５ｍＷから、１２ｍＷという所望の強度まで減少させる。この所望の強度は、図４では、「訂正済み消去強度」と表示されている。
【００４９】
図５に示されているように、第１の波形は「レーザ強度」と表示されており、低レベル光強度、中レベル光強度、および高レベル光強度を提供する高速高パワーの多値光パルス列を示している。図５に「フォトダイオード」と表示されている第２の波形は、光パルス列に応答して光検出器によって生成された電気パルス列を示している。第３の波形は、リファレンスの低レベル出力を示している。「バイアス高レベル出力」および「バイアス低レベル出力」とそれぞれ表示されている第４および第５の波形は、第３の比較器対の出力である。バイアスリファレンス電圧は、図５で、第３の比較器対の出力が実質的に等しい状態と実質的に異なっている状態との間で変化するときを示す破線の楕円によって示されている低レベルリファレンス移行時間の各々で、測定されたバイアス電圧を維持する。
【００５０】
「レーザ強度」と表示されている第１の波形に示されているように、低レベルリファレンス移行時間の後に、本発明は、本明細書にて先に説明した方法で低レベル訂正信号を生成して、パルス列の引き続くバイアス強度レベルを、この例では過度に高い強度とみなされる１．２ｍＷから、０．８ｍＷという所望の強度まで減少させる。この所望の強度は、図５では、「訂正済みバイアス強度」と表示されている。
【００５１】
好適な実施形態では、各々の比較器対を使用して各移行時間を決定しているが、本発明の代替的な実施形態では、リファレンスが振動している間に、単一の比較器を使用して移行時間を決定する。したがって、この代替的な実施形態に対するブロック図および概略回路図は、図１および図２を参照しながら本明細書で先に説明した好適な実施形態と、概して同様である。しかしながら、好適な実施形態では、各比較器対に対して回路が２重になっているが、代替的な実施形態では、そのような２重化は必要ない。また、好適な実施形態では、リファレンスは、リファレンスの一つ以上の出力を線形にランプ変化させる光生成器／アナライザのための同期装置に応答するが、代替的な実施形態では、リファレンスは、本明細書で以下、さらに詳細に説明するように、リファレンスの一つ以上の出力を循環的に近似して振動するように適切にプログラムされた光生成器／アナライザのための同期装置に応答する。
【００５２】
図６は、本発明の代替的な実施形態の動作を示すタイムチャートである。図６に示されているように、「レーザ強度」と表示されている第１の波形は、高速高パワーの多値光パルス列を示しており、低レベル光強度、中レベル光強度、および高レベル光強度を提供している。図６で「フォトダイオード」と表示されている第２の波形は、光パルス列に応答して光検出器によって生成された電気パルス列を示している。
【００５３】
図６で「書き込みリファレンス電圧」と表示されている第３の波形は、リファレンスの高レベル出力を示しており、これは、電気パルス列の高レベルを循環的に近似して振動している。すなわち、波形の左側に示されている第１のリファレンスレベル４０１（実質的に電気パルス列の高レベルにある）まで下がり、次に第２のリファレンスレベル４０２（電気パルス列の高レベルより上である）まで上がり、次に第３のリファレンスレベル４０３（実質的に電気パルス列の高レベルにある）まで下がり、次に第４のリファレンスレベル４０４（電気パルス列の高レベルより上である）まで上がり、次に、実質的に電気パルス列の高レベルにある第５のリファレンスレベル４０５まで下がる。
【００５４】
図６で「書き込み高レベル出力」と表示されている第４の波形は、代替的な実施形態の比較器の出力である。書き込みリファレンス電圧が、高レベルリファレンス移行時間で電気パルス列の高レベルに実質的に到達すると、図６の第４の波形に示されているように、比較器はパルスを出力する。書き込みリファレンス電圧が電気パルス列の高レベルよりも高く上昇したら、図６の第４の波形に示されているように、比較器はパルスの出力を停止する。
【００５５】
例えば、書き込みリファレンス電圧が第１のリファレンスレベル４０１（実質的に電気パルス列の高レベルにある）に到達すると、比較器はパルスを出力する。書き込みリファレンス電圧が第２のリファレンスレベル４０２（電気パルス列の高レベルより上である）に到達すると、比較器はパルスの出力を停止する。書き込みリファレンス電圧が第３のリファレンスレベル４０３（実質的に電気パルス列の高レベルにある）に到達すると、比較器は再びパルスを出力する。
【００５６】
以上に説明したように、本発明は、高速高パワーの多値光パルス列の強度を自動的に分析しかつ制御する、比較的単純な多値光パルス列分析・制御装置を有利に提供する。本発明の特定の実施形態を説明し図示してきたが、本発明は、説明され図示されたような構成の特定の形態または配置に限定されるものではなく、本発明の範囲および精神を逸脱すること無く、さまざまな変形および変更を施すことができる。例えば、リファレンスを一定レベルに保持しながら光パルス生成器の強度をランプ変化させることによって、効果的な結果を得ることができる。したがって、特許請求の範囲内で、本発明を、特に説明し図示したものとは別の形態で実現してもよい。
【００５７】
以下、本発明の実施形態を要約しておく。
１．高速高パワーの多値光パルス列を生成し、少なくとも低レベル光強度、中レベル光強度、および高レベル光強度を提供する光パルス生成器（１０３）と、前記光パルス生成器（１０３）に光学的に結合されており、前記光パルス列の光強度レベルに応じて、低振幅レベル、中振幅レベル、および高振幅レベルを含む振幅レベルを有する電気パルス列を生成する光検出器（１０５）と、
少なくとも一つのリファレンス（１０７）と、
前記リファレンス（１０７）および前記光検出器（１０５）に電気的に結合されており、前記電気パルス列の前記振幅レベルを前記リファレンス（１０７）と比較して分析するアナライザ（１０９）と、
前記アナライザ（１０９）に電気的に結合されており、前記高振幅レベルの分析に基づいて、高レベル訂正信号を生成するコントローラ（１１１）と、
を備えてなることを特徴とする多値光パルス列分析・制御装置。
【００５８】
２．前記コントローラ（１１１）が前記光パルス生成器（１０３）に結合されており、前記高レベル訂正信号に基づいて、前記光パルス生成器（１０３）の前記高レベル光強度を制御することを特徴とする前記１に記載の多値光パルス列分析・制御装置。
【００５９】
３．前記リファレンス（１０７）が、ある時間期間中に第１のリファレンス（１０７）レベルから第２のリファレンス（１０７）レベルまでの範囲にわたって略線形にランプ変化するランプ生成器を含んでいることを特徴とする前記１に記載の多値光パルス列分析・制御装置。
【００６０】
４．前記アナライザ（１０９）が、前記光検出器（１０５）および前記リファレンス（１０７）に結合されて前記電気パルス列の高振幅レベルを分析する第１の比較器対（２０３）を含んでいることを特徴とする前記１に記載の多値光パルス列分析・制御装置。
【００６１】
５．前記アナライザ（１０９）が、前記光検出器（１０５）および前記リファレンス（１０７）に結合されて前記電気パルス列の中振幅レベルを分析する第２の比較器対（２０７）を含んでいることを特徴とする前記１に記載の多値光パルス列分析・制御装置。
【００６２】
６．前記コントローラ（１１１）が、第２の比較器対（２０７）の出力に結合されており、前記第２の比較器対（２０７）の出力が実質的に等しい状態と実質的に異なる状態との間で変化するときの中レベルリファレンス（１０７）移行時間を決定することを特徴とする前記５に記載の多値光パルス列分析・制御装置。
【００６３】
７．前記コントローラ（１１１）が、前記中レベルリファレンス（１０７）移行時間における前記リファレンス（１０７）の前記中レベルと所定の所望の中レベルとに基づいて中レベル訂正信号を生成するように構成されていることを特徴とする前記６に記載の多値光パルス列分析・制御装置。
【００６４】
８．低レベル光強度、中レベル光強度、および高レベル光強度を提供するように、高速高パワーの多値光パルス列を生成するステップと、
光検出器（１０５）を使用して、前記光パルス列の光強度レベルに応じた振幅レベルを有する電気パルス列を生成するステップと、
少なくとも一つのリファレンス（１０７）と比較して、前記電気パルス列の前記振幅レベルを分析するステップと、
前記振幅レベルの分析に基づいて、高レベル訂正信号を生成するステップと、を備えてなることを特徴とする多値光パルス列分析・制御方法。
【００６５】
９．前記高レベル光強度を前記高レベル訂正信号に基づいて制御するステップをさらに備えてなることを特徴とする前記８に記載の多値光パルス列分析・制御方法。
【００６６】
１０．前記分析するステップが、
前記光検出器（１０５）および前記リファレンス（１０７）に結合された第１の比較器対（２０３）を使用して、前記電気パルス列の高振幅レベルを分析するステップと、
前記第１の比較器対（２０３）の出力をモニタするステップと、
前記第１の比較器対（２０３）の出力が実質的に等しい状態と実質的に異なる状態との間で変化するときの高レベルリファレンス（１０７）移行時間を決定するステップと、
前記高レベルリファレンス（１０７）移行時間における前記リファレンス（１０７）の前記高レベルと所望の高レベルとに基づいて、前記高レベル訂正信号を生成するステップと、
を含んでいることを特徴とする前記８に記載の多値光パルス列分析・制御方法。
【００６７】
【発明の効果】
上述した説明から明らかなように、本発明によれば、高速高パワーの多値光パルス列の強度を自動的に分析および制御する、比較的単純な（かつ製造、使用、および維持が比較的容易な）多値光パルス列分析・制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施形態を示す単純化されたブロック図である。
【図２】図１に示されたアナライザの概略回路図である。
【図３】本発明の好適な実施形態の動作を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の好適な実施形態の動作を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の好適な実施形態の動作を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の代替的な実施形態の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０３  光パルス生成器
１０５  光検出器
１０７  リファレンス
１０９  アナライザ
１１１  コントローラ
【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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