JPH1070329A - レーザダイオード駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光出力変動や温度変動に対して安定で、かつ
低消費電力のレーザダイオード駆動装置を得る。 【解決手段】 レーザダイオードの光出力を安定化する
回路の駆動電流とレーザダイオードの温度を安定化する
熱電素子駆動回路の駆動電流を共通の電流源からとる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザダイオード
の温度・光出力を一定に保持する駆動回路に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年画像を中心とした広帯域サービスへ
の要求の高まりに対応するため、高速伝送の可能な光フ
ァイバ伝送技術が導入されようとしている。光ファイバ
伝送技術においては、例えば光ファイバ増幅器の励起光
源等、高出力のレーザダイオードが用いられる。レーザ
ダイオードは温度特性、経時特性が無視できないため、
温度、光出力を安定化する制御が不可欠である。

【０００３】図８は従来のこの種のレーザダイオード駆
動装置の構成を示す図である。図において１はレーザダ
イオード（以下ＬＤと略す。）、２はレーザダイオード
の光出力をモニタする受光素子（以下ＰＤと略す。）、
３はＬＤ１の温度を制御する熱電素子、４はＬＤ１の温
度を検出する感温素子、１０はレーザダイオードの温度
と規定温度との差を検出する温度検出回路、４０は抵
抗、２０は比較器、１６は受光素子に流れる電流と比較
される基準電流源、１３は基準電流源と受光素子２に流
れる電流を比較してＬＤ１の光出力と規定値の差を検出
する光出力検出回路、４９はトランジスタ、５０は熱電
素子３を駆動するプッシュプル型増幅器、５１、５２は
トランジスタ、５３、５４はダイオードである。

【０００４】動作について説明する。ＬＤ１は前述の通
り、温度特性、経時特性が大きく、温度安定化と光出力
安定化が必須である。そのため、ＬＤ１は、光出力をモ
ニタするＰＤ２、ＬＤ１の温度を調整する熱電素子３、
ＬＤ１の温度を検出する感温素子４と同一パッケージに
組み込まれている。温度安定化について説明する。感温
素子４はＬＤ１の温度変化により抵抗値が増減する特性
を持ち、抵抗４０との分圧比が変化するため、比較器２
０に入力される電圧が変化する。比較器２０は規定電圧
Vrefと感温素子４の出力電圧の差を増幅してトランジス
タ５１〜５２、ダイオード５３〜５４から構成されるプ
ッシュプル型増幅器５０に入力される。プッシュプル型
増幅器５０は、感温素子４の出力電圧と規定電圧Vrefと
の大小関係に応じて方向の変わる電流を熱電素子３に供
給する。この結果、ＬＤ１の温度が変化し、感温素子４
の出力電圧も変化する。以上の負帰還効果により、ＬＤ
１の温度は感温素子４の出力電圧が規定電圧Vrefと等し
くなる時の温度にほぼ保持される。

【０００５】次に光出力安定化について説明する。ＬＤ
１の光出力の一部はＰＤ２に受光され、光出力検出回路
１３に入力される。光出力検出回路１３は基準電流源１
６とＰＤ２に流れる電流の差、即ち基準電流源１６で決
まる規定光出力と光出力との差を増幅し、トランジスタ
４９のベースに入力する。トランジスタ４９は光出力が
規定光出力より小さければコレクタ電流を増加させ、大
きければコレクタ電流を減少させることにより、ＬＤ１
の光出力を規定光出力に保持する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】次に、図８に示した従
来のレーザダイオード駆動装置の消費電力について検討
する。例えば、光ファイバ増幅器の励起用光源として用
いられる発光波長1470ｎｍのＬＤは、ＬＤ駆動電流とし
て最大1Ａ程度が必要であり、熱電素子３の駆動電流も
周囲温度０〜７０℃を考えると最大1Ａ程度が必要であ
る。図８の回路における電源電圧VCC,VEEを＋５Ｖ，−
５Ｖを考えると、ＬＤ１とトランジスタ４９で５Ｗ、熱
電素子３とプッシュプル型増幅器５０で５Ｗの消費電力
が必要となる。通常通信装置で部品を実装する基板での
許容消費電力は１０Ｗ以下であり、光ファイバ増幅器の
励起用光源は１枚の基板で１個が最大となり、光ファイ
バ増幅器の高出力化に不可欠な複数励起用光源のコンパ
クトな実装ができないと言う問題があった。

【０００７】そこで、本発明の第１の目的は低消費電力
のレーザダイオード駆動装置を得ることである。第２の
目的は広範囲にわたって光出力安定化、かつ温度安定化
の制御ができるレーザダイオード駆動装置を得ることで
ある。第３の目的はレーザダイオード駆動装置の駆動電
流源がレーザダイオード、熱電素子を破壊するような過
大な電流を流さないようにすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係わるレー
ザダイオード駆動装置は、レーザ光を出力するレーザダ
イオードと、レーザダイオードの光出力をモニタする受
光素子と、受光素子がモニタするレーザダイオードの光
出力と所定光出力の差を検出する光出力検出回路と、光
出力検出回路の出力に基づいて、レーザダイオードに供
給される電流を側流する側流回路と、レーザダイオード
の温度を検出する感温素子と、感温素子が検出するレー
ザダイオードの温度と所定の温度との差を検出する温度
検出回路と、加える電流と電流の方向によりレーザダイ
オードを加熱または冷却する熱電素子と、温度検出回路
の出力に基づいて、熱電素子に流す電流量を制御する第
１の電流制御回路と、温度検出回路の出力に基づいて、
熱電素子に流す電流の方向を制御する第２の電流制御回
路と、熱電素子に流す電流量と電流の方向に基づいて熱
電素子を駆動する熱電素子駆動回路と、レーザダイオー
ドと側流回路および熱電素子駆動回路に一定電流を供給
する駆動電流源とを有するものである。

【０００９】第２の発明に係わるレーザダイオード駆動
装置は、温度検出回路と光出力検出回路の出力基づいて
駆動電流源を制御するものである。

【００１０】第３の発明に係わるレーザダイオード駆動
装置は、電流源制御回路が、光出力検出回路の出力が所
定レベル以下になった場合所定レベルとの差に基づいて
電流を出力する第１の設定電流発生回路と、温度検出回
路の出力が所定範囲を越えた場合所定範囲との差に基づ
いて電流を出力する第２の設定電流発生回路とを有する
と共に、第１の設定電流発生回路の出力電流と第２の設
定電流発生回路の出力電流の和を出力し、駆動電流源は
電流源制御回路の出力に基づいて出力電流を増加するも
のである。

【００１１】第４の発明に係わるレーザダイオード駆動
装置は、電流源制御回路が、光出力検出回路の出力が所
定レベル以下になった場合所定レベルとの差に基づいて
電流を出力する第１の設定電流発生回路と、温度検出回
路の出力が所定範囲を越えた場合所定範囲との差に基づ
いて電流を出力する第２の設定電流発生回路とを有する
と共に、第１の設定電流発生回路の出力と第２の設定電
流発生回路の出力を比較し大きい方の電流を出力するよ
う駆動電流源を制御するものである。

【００１２】第５の発明に係わるレーザダイオード駆動
装置は、駆動電流源の出力電流をモニタする電流源モニ
タ回路と、駆動電流源制御回路の出力と電流モニタ回路
の出力を比較する比較器とを有し、駆動電流源の出力電
流が駆動電流源制御回路の出力電流に比例するよう制御
するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．本実施の形態はレーザダイオードの駆動
電流と熱電素子の駆動電流を共通の電流源からとること
により消費電力を低減するものである。図１は本実施の
形態によるレーザダイオード駆動装置の構成を示す図で
ある。図において、５〜８はそれぞれ第１〜第４のトラ
ンジスタ、３０は熱電素子駆動回路で、第１〜第４のト
ランジスタ５〜８で構成される。９は駆動電流源で、定
電流Ｉｏをレーザダイオードと熱電素子駆動回路に供給
する。

【００１４】１１は第１の電流制御回路で、熱電素子駆
動回路３０の第１、第２のトランジスタ５、６のベース
電圧を制御する。１２は第２の電流制御回路で、熱電素
子駆動回路３０の第３、第４のトランジスタ７、８のベ
ース電圧を制御する。１４は側流回路で、光出力検出回
路１３の出力電圧に比例した電流を発生する電圧電流変
換回路３２と、電圧電流変換回路３２の出力電流を増幅
して、駆動電流源９から供給される定電流Ｉｏを分流す
るトランジスタ２２で構成される。駆動電流源９は電流
源２１とトランジスタ１７、１８のカレントミラー回路
から構成され、電流源２１の出力である定電流Ｉｒを、
トランジスタ１７、１８のエミッタ幅の比で増幅した定
電流Ｉｏを出力する。従来例と同一の部分については、
同一符号を付しておく。

【００１５】まず、光出力安定化機能に関する動作を説
明する。光出力安定化は、駆動電流源９から供給される
定電流Ｉｏの一部を側流回路１４に分流し、分流する電
流を増減することによりＬＤ１の光出力を一定に保つよ
う制御する。すなわち、ＬＤ１は駆動電流源９から供給
される電流によって発光し、その光をＰＤ２が受光し、
受光電流を光出力検出回路１３に供給する。

【００１６】光出力検出回路１３は、ＰＤ２に流れる電
流と基準電流源１６との差を検出し、ＰＤ２の電流が基
準電流源１６の電流より大きい場合には、側流回路１４
に分流する電流を増やし、ＬＤ１の駆動電流を減少させ
る。また、ＰＤ２の電流が基準電流源１６の電流より小
さい場合には、側流回路１４に分流する電流を減らし、
ＬＤ１の駆動電流を増やす。そして、ＰＤ２の電流が基
準電流源１６の電流と等しい場合には、側流回路１４に
分流する電流と、ＬＤ１の駆動電流の増減を止める。

【００１７】例えば、光出力検出回路１３は、ＰＤ２の
電流が基準電流源１６の電流より大きい場合には、側流
回路１４に分流する電流を増やし、ＬＤ１の駆動電流を
減少させる。そして、ＬＤ１の光出力が減って、ＰＤ２
の電流が小さくなると、ＰＤ２の電流が基準電流源１６
の電流より小さくなり、光出力検出回路１３は側流回路
１４に分流する電流を減らし、ＬＤ１の駆動電流を増や
す。そして、ＬＤ１の光出力が増え、ＰＤ２の電流が基
準電流源１６の電流より大きくなると、光出力検出回路
１３は側流回路１４に分流する電流を増やし、ＬＤ１の
駆動電流を減らす。そして、ＰＤ２の電流が基準電流源
１６の電流と等しくなると、側流回路１４に分流する電
流と、ＬＤ１の駆動電流の増減を止める。以上によりＬ
Ｄ１の光出力が一定になるよう制御される。

【００１８】次に温度安定化機能に関する動作を説明す
る。温度安定化制御は駆動電流源９から供給される電流
により熱電素子３を駆動し、熱電素子３を流れる電流の
方向で冷却または加熱し、流す電流の大小で加熱・冷却
の強弱を制御するものである。温度検出回路１０は、Ｌ
Ｄ１の温度測定器、例えば感温素子４の出力電圧と規準
温度に相当する規準電圧との差を出力する。第１の電流
制御回路１１は温度検出回路１０からの出力電圧によ
り、熱電素子駆動回路３０の第１、第２のトランジスタ
５、６のベース電圧を制御し、熱電素子３に流す電流量
を制御する。第２の電流制御回路１２は熱電素子駆動回
路３０の第３、第４のトランジスタ７、８のベース電圧
を制御して熱電素子３の駆動電流方向を切り換える。即
ち加熱・冷却の切り換えを行なう。

【００１９】温度検出回路１０の出力電圧が０Ｖなら、
即ちＬＤ１の温度が規準温度に等しいなら、第１の電流
制御回路１１は熱電素子駆動回路３０のトランジスタ
５、６に等しいベース電圧を加え、第２の電流制御回路
１２は熱電素子駆動回路３０のトランジスタ７、８に等
しいベース電圧を加える。トランジスタ５、６に流れる
電流とトランジスタ７、８に流れる電流が等しいので、
熱電素子には電流が流れず冷却・加熱を行なわない。な
お、駆動電流源９から電流供給を受けるので熱電素子駆
動回路３０のトランジスタ５、６とトランジスタ７、８
に流れる電流の和は駆動電流源９の出力電流Ｉoに等し
い。

【００２０】次に、ＬＤ１の温度が下がり温度検出回路
１０の出力電圧が増加すると、第１の電流制御回路１１
は熱電素子駆動回路３０のトランジスタ５、６に流れる
電流の和が等しい状態で、トランジスタ５に流れる電流
をトランジスタ６に流れる電流より小さくすると共に、
第２の電流制御回路１２は熱電素子駆動回路３０のトラ
ンジスタ７、８に流れる電流の和が等しい状態で、トラ
ンジスタ７に流れる電流を増やしてゆき、トランジスタ
８に流れる電流を減らしてゆくと、トランジスタ７には
電流Ｉｏが流れ、トランジスタ８に電流が流れなくな
り、熱電素子を加熱する方向に電流が流れＬＤ１を加熱
する。

【００２１】次に、ＬＤ１の温度が上がり温度検出回路
１０の出力電圧が減少すると、第１の電流制御回路１１
は熱電素子駆動回路３０のトランジスタ５、６に流れる
電流の和が等しい状態で、トランジスタ５に流れる電流
をトランジスタ６に流れる電流より大きくすると共に、
第２の電流制御回路１２は熱電素子駆動回路３０のトラ
ンジスタ８に流れる電流を増やしてゆき、トランジスタ
７に流れる電流を減らしてゆくと、トランジスタ８には
電流Ｉ0が流れ、トランジスタ７に電流が流れなくな
り、熱電素子を冷却する方向に電流が流れＬＤ１を冷却
する。

【００２２】次に、図２を用いて動作を説明する。図２
において、横軸は温度検出回路１０の出力を取り、縦軸
は３つの領域に分け、下から１番目は駆動電流源９の出
力電流、下から２番目は熱電素子駆動回路３０のトラン
ジスタ５〜８のエミッタ電流と熱電素子３の電流を、下
から３番目は熱電素子駆動回路３０のトランジスタ５〜
８のベース電圧を示している。温度検出回路１０の出力
電圧は感温素子４で検出したＬＤ１の温度と比較器２０
の基準電圧Vrefに対応した温度Ｔｒｆが等しい時０Ｖに
なるとする。ＬＤ１の温度が規定温度Ｔｒｆより高くな
ると、一般に感温素子４の抵抗は小さくなり、温度検出
回路１０の出力は下がる。この領域では熱電素子３はＬ
Ｄ１の熱を奪い冷却する動作モードとなる。ＬＤ１の温
度が規定温度Ｔｒｆより低くなると、一般に感温素子４
の抵抗は大きくなり、温度検出回路１０の出力は上が
る。この領域では熱電素子３はＬＤ１に熱を与え加熱す
る動作モードとなる。

【００２３】第１の電流制御回路１１の出力であるトラ
ンジスタ５、６のベース電圧はＬＤ１の温度が規定温度
Ｔｒｆと等しい時一致し、それ以外の時は温度検出回路
１０の出力電圧に比例して減少または増加する。第２の
電流制御回路１２の出力であるトランジスタ７、８のベ
ース電圧も同様にＬＤ１の温度が規定温度Ｔｒｆと等し
い時一致し、それ以外の時は温度検出回路１０の出力電
圧に比例して増加または減少する。以上のトランジスタ
５〜８のベース電圧の動きにより、トランジスタ７のエ
ミッタには加熱モードで駆動電流源９の出力電流Ｉ0が
流れ、逆にトランジスタ８のエミッタには冷却モードで
駆動電流源９の出力電流Ｉ0が流れる。

【００２４】温度検出回路１０の出力電圧が0.2Ｖ以上
の加熱モードにおける熱電素子駆動回路３０のトランジ
スタ５、６の動作を考えると、この領域では、トランジ
スタ７に駆動電流源９の出力電流Ｉ0が流れており、ト
ランジスタ８には電流は流れていない。例えば、熱電素
子３の抵抗は2Ω、定電流源９の出力電流は1Ａとする
と、熱電素子３の両端に加わる電圧が1.0Ｖのため、ト
ランジスタ５、６の電圧差が1.0Ｖの時、トランジスタ
５、６のエミッタに流れる電流は等しくなり、それ以外
の電圧ではそのベース電圧の差、即ち温度検出回路１０
の出力に対しリニアに変化する。

【００２５】熱電素子３に流れる電流はトランジスタ６
に流れる電流に等しく、これもまた温度検出回路１０の
出力に対しほぼリニアに変化する。従ってＬＤ１の温度
が低くなればより多くの電流が熱電素子３に流れること
になり、この負帰還効果により、ＬＤ１の温度は制御誤
差の範囲で一定に保たれる。以上はＬＤ１を加熱する場
合について詳述したが、冷却する場合も同様な動作を行
う。以上によりレーザダイオードの光出力と温度を一定
に保つと共に、レーザダイオードの駆動電流と熱電素子
の駆動電流を共通の電流源からとるので消費電力を低減
できる。なお、上記例では、トランジスタを用いて説明
したが他の電界効果型トランジスタや電子スイッチなど
で構成しても同様の効果を奏する。

【００２６】実施の形態２．本実施の形態は実施の形態
１において、駆動電流源９が定電流を供給しても電流が
不足して、光出力安定化、温度安定化出来ない場合、出
力電流を増やして、光出力安定化、温度安定化を達成し
ようとするものである。図３は本実施の形態の構成を示
す。図において、９は駆動電流源、１５は電流源制御回
路で、駆動電流源９の出力電流を制御する。他は図１と
同じで説明を省く。なお、駆動電流源９は、例えば定電
流Ｉｒを出力する電流源２１とトランジスタ１７、１８
のカレントミラー回路で構成され、駆動電流源９は、電
流源制御回路１５からの出力電流と定電流Ｉｒを、トラ
ンジスタ１７、１８のエミッタ幅の比で増幅した値の電
流を出力する。

【００２７】動作について説明する。ただし、駆動電流
源９が一定電流Ｉｏの電流源として働く場合は実施の形
態１と同じ動作なので説明を省く。電流源制御回路１５
は光出力安定化、温度安定化の制御ができる状態では駆
動電流源９が一定電流Ｉｏを出力するよう制御する。し
かし、側流回路１４には電流を流さず、ＬＤ１に一定電
流Ｉｏを流している状態で、光出力検出回路１３の出力
電圧が負でゼロＶに達しない場合（基準電流源よりＰＤ
２の出力が低い場合）はＬＤ１の光出力が規定値になる
よう制御できない。そこで、光出力不足判定レベルを設
け、電流源制御回路１５は、光出力検出回路１３の出力
電圧が光出力不足判定レベルより低い場合、光出力不足
分に比例した電流に、電流Ｉｏを加えた電流を駆動電流
源９に出力するよう制御する。従って、ＬＤ１の駆動電
流が増え光出力安定化が達成できる。

【００２８】また、熱電素子３に一定電流Ｉｏを流して
いる状態で、温度検出回路１０の出力電圧が加熱・冷却
能力範囲以外になった場合は温度検出回路１０の出力が
規定値になるよう制御できない。そこで、熱電素子の加
熱不足判定レベルを設け、加熱不足の場合、即ち温度検
出回路１０の出力電圧が熱電素子加熱不足判定レベルよ
り大きい場合、電流源制御回路１５は、加熱不足分に比
例した電流を駆動電流源９に出力し、駆動電流源９は加
熱不足分に比例した電流と電流源２１の定電流Ｉrの和
をトランジスタ１７、１８のエミッタ幅の比で増幅した
値の電流を出力する。また、熱電素子冷却不足判定レベ
ルを設け、冷却不足の場合、即ち温度検出回路１０の出
力電圧が熱電素子冷却不足判定レベルより大きい場合
は、電流源制御回路１５は、冷却不足分に比例した電流
を駆動電流源９に出力し、駆動電流源９は冷却不足分に
比例した電流と電流源２１の定電流Ｉrの和をトランジ
スタ１７、１８のエミッタ幅の比で増幅した電流（冷却
不足分と定電流Ｉｏ）を出力する。図４は熱電素子加熱
不足判定レベル（温度検出回路１０の出力電圧が＋1.1
Ｖ）と、冷却不足判定レベル（温度検出回路１０の出力
電圧が−1.1Ｖ）を設け、加熱・冷却不足になったとき
の動作を示している。温度検出回路１０の出力電圧が±
1.1Ｖ範囲以内（加熱・冷却不足でない）のときの動作
は図２と同じである。

【００２９】そして、電流源制御回路１５はＬＤ１の温
度が加熱・冷却不足の範囲になり、即ち図４の温度検出
回路１０の出力電圧が±1.1Ｖの範囲外の冷却不足判定
レベル−1.1Ｖ以下、または加熱不足判定レベル＋1.1Ｖ
以上になった場合、図２では熱電素子に流れる電流は駆
動電流源の定電流1.0Ａに制限されているが、本実施の
形態では図４に示すように、冷却不足または加熱不足領
域を超えても電流源制御回路１５が不足分に比例した電
流を駆動電流源９に供給し、駆動電流源９は加熱・冷却
不足分に比例した電流と電流源２１の定電流Ｉrの和を
トランジスタ１７、１８のエミッタ幅の比で増幅した電
流（加熱・冷却不足分と定電流Ｉｏ）を出力する。従っ
て、熱電素子の駆動電流が増え温度安定化が達成でき
る。

【００３０】実施の形態３．本実施の形態は実施の形態
２に示した構成において、電流源制御回路１５の具体的
構成例を示すものである。また、光出力不足で、かつ加
熱不足または冷却不足なら、電流源制御回路１５は光出
力不足分の電流と加熱または冷却不足分の電流の和に比
例した電流を出力するよ駆動電流源９を制御するもので
ある。図５は本実施の形態の電流源制御回路１５と駆動
電流源９の構成を示す図であり、電流源制御回路１５の
２３は第１の設定電流発生回路、２４は第２の設定電流
発生回路、２５、２６、２８、２９、３１、３２はトラ
ンジスタ、２７、３０、３３は電流源である。駆動電流
源９の構成は実施の形態２の図３と同じである。第１の
設定電流発生回路２３はトランジスタ２５、２６と電流
源２７で構成される電流切換スイッチであり、光出力検
出回路１３の出力電圧が光出力不足判定レベルVref1よ
り低くなった時に、トランジスタ２６が光出力不足分に
比例した電流を駆動電流源９に供給する。そして、駆動
電流源９は不足分に比例した電流に定電流Ｉrを加えた
電流をトランジスタ１７、１８のエミッタ幅の比で増幅
した電流（光出力不足分と定電流Ｉｏ）を出力する。ま
た、光出力不足判定レベルVref1より高い時には、トラ
ンジスタ２６には電流は流れず、駆動電流源９は定電流
Ｉｏを出力する。

【００３１】第２の設定電流発生回路２４はトランジス
タ２８、２９と電流源３０及びトランジスタ３１、３２
と電流源３３で構成される２つの電流切換スイッチであ
る。トランジスタ２８、２９と電流源３０で構成される
電流切換スイッチは温度検出回路１０の出力電圧が冷却
不足判定レベルVref2より低くなった時には、トランジ
スタ２９が不足分に比例した電流を駆動電流源９に供給
する。そして、駆動電流源９は不足分に比例した電流に
定電流Ｉrを加えた電流をトランジスタ１７、１８のエ
ミッタ幅の比で増幅した電流（光出力不足分と定電流Ｉ
ｏ）を出力する。また、冷却不足判定レベルVref2より
高い時には、トランジスタ２９には電流が流れず、駆動
電流源９は定電流Ｉｏを出力する。

【００３２】トランジスタ３１、３２と電流源３３で構
成される電流切換スイッチは温度検出回路１０の出力電
圧が加熱不足判定レベルVref3より高くなった時、トラ
ンジスタ３１は不足分に比例した電流を駆動電流源９に
供給する。そして、駆動電流源９は不足分に比例した電
流に定電流Ｉrを加えた電流をトランジスタ１７、１８
のエミッタ幅の比で増幅した電流（光出力不足分と定電
流Ｉｏ）を出力する。また、加熱不足判定レベルVref3
より低くなった時にはトランジスタ３１には電流が流れ
ず、駆動電流源９は定電流Ｉｏを出力する。

【００３３】ただし、トランジスタ２６、２９、３１の
出力を接続し駆動電流源９に出力するので、電流源制御
回路１５は光出力不足で、かつ冷却不足なら光出力不足
分の電流（トランジスタ２６の出力電流）と冷却不足分
の電流（トランジスタ２９の出力電流）の和に比例した
電流を駆動電流源９に供給する。そして、駆動電流源９
は不足分に比例した電流に定電流Ｉrを加えた電流をト
ランジスタ１７、１８のエミッタ幅の比で増幅した電流
（光出力不足分と定電流Ｉｏ）を出力する。光出力不足
で、かつ加熱不足なら光出力不足分の電流と加熱不足分
の電流（トランジスタ３１の出力電流）の和に比例した
電流を駆動電流源９に供給する。そして、駆動電流源９
は不足分に比例した電流に定電流Ｉrを加えた電流をト
ランジスタ１７、１８のエミッタ幅の比で増幅した電流
（光出力不足分と定電流Ｉｏ）を出力する。

【００３４】以上のように電流源制御回路１５が駆動電
流源９の出力電流を第１の設定電流発生回路と第２の設
定電流発生回路の出力電流の和に比例するよう制御する
ので、ＬＤ１の光出力、動作温度を規定値に保つことが
できる。

【００３５】実施の形態４．実施の形態３では光出力不
足で、かつ加熱不足または冷却不足なら光出力不足分の
電流と加熱または冷却不足分の電流の和に比例した電流
を出力するよう駆動電流源９を制御していたが、本実施
の形態では光出力不足分の電流と加熱または冷却不足分
の電流のいずれか大きい方に比例した電流を出力するよ
う駆動電流源９を制御するものである。図６は本実施の
形態による電流源制御回路１５と駆動電流源９構成を示
す図であり、電流源制御回路１５の３４、３５、４１、
４２は抵抗、３６、３７は比較器、３８、３９、４３〜
４６はトランジスタである。第１の設定電流発生回路２
３、第２の設定電流発生回路２４の構成は実施の形態３
の図５と同一の構成である。駆動電流源９の構成は実施
の形態２の図３と同じである。

【００３６】動作について説明する。比較器３６、３７
はそれぞれ第１の設定電流発生回路２３、第２の設定電
流発生回路２４の出力電流を抵抗３４、３５に発生する
電圧値から検出し、トランジスタ３８、３９の動作モー
ドを制御する。光出力不足分の電流、即ち第１の設定電
流発生回路２３の出力電流が、加熱または冷却不足分の
電流、即ち第２の設定電流発生回路２４の出力電流より
大きいときはトランジスタ３８がオンとなって抵抗４１
によりトランジスタ４３のベース電圧がさがり、トラン
ジスタ４４がオンすることにより第１の設定電流発生回
路２３の出力電流が駆動電流源９へ出力される。駆動電
流源９は、光出力検出回路１３の出力の光出力不足分の
電流に比例した電流に定電流Ｉｒを加えた電流をトラン
ジスタ１７、１８のエミッタ幅の比で増幅した電流（光
出力不足分と定電流Ｉｏ）を出力する。

【００３７】逆に、加熱または冷却不足分の電流、即ち
第２の設定電流発生回路２４の出力電流が、光出力不足
分の電流、即ち第１の設定電流発生回路２３の出力電流
より大きいときは、トランジスタ３９がオンとなって抵
抗４２によりトランジスタ４６のベース電圧がさがり、
トランジスタ４５がオンすることにより第２の設定電流
発生回路２４の出力電流が駆動電流源９へ出力される。
即ち、温度検出回路１０の出力電圧に応じて加熱または
冷却不足分の電流に比例した電流を駆動電流源９に供給
する。そして、駆動電流源９は加熱または冷却不足分の
電流に比例した電流に定電流Ｉｒを加えた電流をトラン
ジスタ１７、１８のエミッタ幅の比で増幅した電流（光
出力不足分と定電流Ｉｏ）を出力する。以上のように光
出力不足分の電流と加熱または冷却不足分の電流のいず
れか大きい方に比例した電流を出力するよう駆動電流源
９を制御するので、ＬＤ１の光出力、動作温度を規定値
に保つことができる。

【００３８】実施の形態５．実施の形態２では、例えば
電源投入時等の過渡応答状態において、過大な電流がＬ
Ｄ１、熱電素子３に流れて破壊する可能性がある。本実
施の形態は駆動電流源９の供給電流をモニタし、過大電
流が流れないようにするものである。図７は本実施の形
態によるレーザダイオード駆動装置の構成を示す図であ
り、４７は電流源モニタ回路、４８は比較器である。他
は実施の形態２の図３と同じである。

【００３９】動作を説明する。駆動電流源９は、電流源
制御回路１５からの電流と定電流源２１の電流Ｉｒを、
トランジスタ１７、１８のエミッタ幅の比で増幅した電
流を出力する。従って駆動電流源９の最大出力電流値は
トランジスタ１７、１８のエミッタ幅の比の設計値から
のずれ、電流源制御回路１５の出力電流の最大値の変動
の影響を受け、電源投入時等の過渡的状態においてＬＤ
１、熱電素子３へ過大な電流を供給して破壊する恐れが
ある。

【００４０】そこで、電流源モニタ回路４７と比較器４
８を図７に示したように付加し、電流源モニタ回路４７
が駆動電流源９の出力電流をモニタし、モニタ結果を比
較器４８に出力し、比較器４８が電流源モニタ回路４７
の出力と電流源制御回路１５の出力と比較して駆動電流
源９の出力電流が電流源制御回路１５の出力に比例する
よう制御する。これにより、駆動電流源９が過大な電流
を流すことはなく、ＬＤ１、熱電素子３を破壊すること
もない。

【００４１】

【発明の効果】第１の発明においては、レーザダイオー
ドの駆動電流と熱電素子の駆動電流を共通の電流源から
とるようにしたので消費電力を低減できる。

【００４２】第２の発明においては、レーザダイオード
の光出力不足または冷却・加熱不足となってもレーザダ
イオードの駆動電流または熱電素子の駆動電流を増やす
ので、広範囲にわたって光出力安定化・温度安定化が達
成できる。

【００４３】第３の発明においては、レーザダイオード
と熱電素子を駆動する電流源をモニタし、規定電流以上
なら駆動する電流を減らすようにしたので、駆動電流源
９が過大な電流を流すことはなく、ＬＤ１、熱電素子３
を破壊することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１によるレーザダイオード駆動装
置の構成を示す図である。

【図２】 実施の形態１によるレーザダイオード駆動装
置の動作説明図である。

【図３】 実施の形態２によるレーザダイオード駆動装
置の構成を示す図である。

【図４】 実施の形態２によるレーザダイオード駆動装
置の動作説明図である。

【図５】 実施の形態３による駆動電流源の構成を示す
図である。

【図６】 実施の形態４による駆動電流源の他の構成を
示す図である。

【図７】 実施の形態５によるレーザダイオード駆動装
置の構成を示す図である。

【図８】 従来のレーザダイオード駆動装置の構成を示
す図である。

【符号の説明】

１ ＬＤ（レーザダイオード） ２ ＰＤ（フォトダイオード） ３ 熱電素子 ５〜８ トランジスタ ９ 駆動電流源 １０ 温度検出回路 １１ 第１の電流制御回路 １２ 第２の電流制御回路 １３ 光出力検出回路 １４ 側流回路 １５ 電流源制御回路 １６ 基準電流源 １７、１８ カレントミラー回路 ２０ 比較器 ２１ 定電流源 ２３ 第１の設定電流発生回路 ２４ 第２の設定電流発生回路 ３０ 熱電素子駆動回路 ３４、３５、４１、４２ 抵抗 ３６、３７ 比較器 ３８、３９、４３〜４６ トランジスタ ４７ 電流源モニタ回路 ４８ 比較器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記構成要素を有するレーザダイオード
   駆動装置 ａ．レーザ光を出力するレーザダイオード、 ｂ．前記レーザダイオードの光出力をモニタする受光素
   子、 ｃ．前記受光素子がモニタする前記レーザダイオードの
   光出力と所定光出力の差を検出する光出力検出回路、 ｄ．前記光出力検出回路の出力に基づいて、前記レーザ
   ダイオードに供給される電流を側流する側流回路、 ｅ．前記レーザダイオードの温度を検出する感温素子、 ｆ．前記感温素子が検出する前記レーザダイオードの温
   度と所定の温度との差を検出する温度検出回路、 ｇ．加える電流と電流の方向により前記レーザダイオー
   ドを加熱または冷却する熱電素子、 ｈ．前記温度検出回路の出力に基づいて、前記熱電素子
   に流す電流量を制御する第１の電流制御回路、 ｉ．前記温度検出回路の出力に基づいて、前記熱電素子
   に流す電流の方向を制御する第２の電流制御回路、 ｊ．前記熱電素子に流す電流量と電流の方向に基づいて
   前記熱電素子を駆動する熱電素子駆動回路、 ｋ．前記レーザダイオードと前記側流回路および前記熱
   電素子駆動回路に一定電流を供給する駆動電流源。
2. 【請求項２】 前記温度検出回路と前記光出力検出回路
   の出力基づいて前記駆動電流源を制御する電流源制御回
   路を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザダ
   イオード駆動装置。
3. 【請求項３】 前記電流源制御回路は、前記光出力検出
   回路の出力が所定レベル以下になった場合所定レベルと
   の差に基づいて電流を出力する第１の設定電流発生回路
   と、前記温度検出回路の出力が所定範囲を越えた場合所
   定範囲との差に基づいて電流を出力する第２の設定電流
   発生回路とを有すると共に、前記第１の設定電流発生回
   路の出力電流と前記第２の設定電流発生回路の出力電流
   の和を出力し、前記駆動電流源は電流源制御回路の出力
   に基づいて出力電流を増加することを特徴とする請求項
   ２に記載のレーザダイオード駆動装置。
4. 【請求項４】 前記電流源制御回路は、前記光出力検出
   回路の出力が所定レベル以下になった場合所定レベルと
   の差に基づいて電流を出力する第１の設定電流発生回路
   と、前記温度検出回路の出力が所定範囲を越えた場合所
   定範囲との差に基づいて電流を出力する第２の設定電流
   発生回路とを有すると共に、前記第１の設定電流発生回
   路の出力と前記第２の設定電流発生回路の出力を比較し
   大きい方の電流を出力するよう前記駆動電流源を制御す
   ることを特徴とする請求項２に記載のレーザダイオード
   駆動装置。
5. 【請求項５】 前記駆動電流源の出力電流をモニタする
   電流源モニタ回路と、前記電流源制御回路の出力と前記
   電流モニタ回路の出力を比較する比較器とを有し、前記
   駆動電流源の出力電流が前記電流源制御回路の出力電流
   に比例するよう制御することを特徴とする請求項２、請
   求項３または請求項４に記載のレーザダイオード駆動装
   置。