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半導体レーザ駆動制御電源の要素技術

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半導体レーザ駆動電源は、レーザ素子発振光の、パワー：P（W）、波長：（ｎｍ）を制御する為、半導体レーザ駆動電源の他に温度コントロール機能が必要です。

半導体レーザ・モジュールの構成は以下図に示す様に、サーモモジュール（TEC）上にLD素子とサーミスターを配置し、LD素子自身が発する自己発熱による熱暴走破壊を防止する様な構造が取られています。

以上のことから、半導体レーザを駆動するには、以下の三種の機能を備えた電源が必要です。

①LD駆動回路用定電流電源

Ａ）ＡＣＣ（Ａutomactic Current Control）

　ＡＣＣとは、ＬＤを駆動するための注入電流を一定に保つ制御方法で、ＡＣＣで得られる出力光は、光パワー、波長共、ある程度安定しますが、総じて不安定な出力と成ります。

Ｂ）ＡＰＣ（Ａutomactic Power Control）

　ＡＰＣとは、ＬＤ素子内に内蔵付加されたＰＤ（フォトダイオード）で光パワーをモニターする事で光パワー出力が一定に成る様にＬＤ駆動注入電流を制御する方式です。得られる出力パワーは、比較的安定な出力光が得られるが、波長（周波数）出力は、不安定です。

②サーモ・モジュール駆動回路(PID温度コントロール駆動回路により目的設定温度に収束る。)

Ｃ）ＡＴＣ（Ａutomactic Temperature Contron）

ＡＴＣとは、駆動時の半導体レーザの温度が一定に成る様に温度制御を掛けて駆動する事。

特に温度制御用のサーモ・モジュール（ペルチェ素子）を内蔵する半導体レーザモジュールに付与されている。半導体レーザは温度が上昇するとスロープ効率が小さくなったり、閾値電流が大きく成るなど温度変化がレーザの動作に悪影響をおよぼすので、それを避けるために温度制御を行う。

注）PIDとは:フィールドバック制御の一種でProportional,Integral,Derivative,を意味し、比例制御に積分と微分制御を加えたものをPID制御と言います。以下にP.I.D.の組み合せ制御による指定温度への収束軌跡グラフを示します。

半導体レーザのマウティグ形式

半導体レーザ素子のモジュール化へのマウッティグ形式には、以下に示す３種類がある。

３種類のコモン形式を示す。

LD駆動制御電源：従来のＬＤ駆動制御電源

概要

　弊社KLDシリーズLD駆動制御電源は、半導体レーザーダイオードを安全且つ、安定的に駆動制御することを目的とし研究開発及び生産ラインでの使用を考慮して設計されたLD駆動制御電源装置です。本製品の構成を以下記します。

LD保護部としてサージ防止回路、レーザ素子駆動スロースタートスローダウン回路、LD駆動結線異常サージ回路、LD駆動電流リミッター回路、温度コントロールエラー検知回路が組み込まれており、各種エラーっと同時に、LDをシヨート保護し、アラームとしてLEDが点滅するように設計されており、如何なるLD駆動環境に於いてもLD素子を保護する様設計開発されています。LD駆動部に、オートカレントコントロール回路（ACC回路）、オートパワーコントロール回路（APC回路）、LDコモン形式選択切換回路、ACC/APC駆動切り替えスイッチが組み込まれています。

ACC回路は駆動電流を、１ｍAの精度でコントロールができるように設計されており、APC回路では１μAの制御精度でコントロールができるように設計されております。温度コントロール部は、温度制御回路、温度リミッター回路から構成され、温度制御回路はプラあっす間合い那須±1/100℃の精度で温度設定ができるように設計されています。又、各種モニター表示は、切り替えスイッチを切り替えることによって容易に確認できるように設計され、その他の機能として外部コントロール入力コネクターがあり、駆動電流入力、温度設定入力、LD駆動電流モニター、PD受光電流モニター、温度モニター、LDスタート/リセット、外部制御切り替えスイッチ、温度エラー出力より校正されています。本製品は、各種入力間違いによるLD破損や、現場での使用を考慮して、LD/PD駆動電流にはボリューム方式を、各種切り替えにはダイヤル式スイッチを採用しています。その為ベテランの方は無論の事、初めて半導体レーザーを扱われた方々にも、LDを確実に保護し且つ、長時間安定的に高精度制御を持続、再現性に富んだDATAを得る事を可能にしています。