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KR100765734B1 - 레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치 - Google Patents

레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광기록 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기록기기의 성능을 좌우하는 레이저 다이오드(Laser Diode)를 최적의 상태로 제어하는 레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치를 제공하는데 있다. 레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치는 광 출력 레벨에 해당하는 복수개의 채널을 각각 고속 스위칭하기 위한 스위칭부, 상기 스위칭부의 출력을 가산하여 소정의 기록 파형을 생성하는 제1 가산기, 상기 제1 가산기의 기록 파형 출력을 일정 비율로 증폭하는 증폭부, 픽업에서 발생하는 광 간섭 노이즈를 상쇄시키기 변조부, 전압으로 변환된 현재의 광출력 신호를 입력으로 하여 상기 광 출력 레벨에 해당하는 복수의 채널 신호에 따라 상기 레이저 다이오드의 온도 상승으로 인한 광 출력 신호의 감소를 보상하기 위한 보상부, 상기 제1 증폭부, 변조부 및 보상부의 출력을 가산하여 소정의 미디어에 기록하기 위한 광출력 신호를 출력하는 제2 가산기를 포함한다. 본 발명에 따르면, 기존의 LD 드라이브에 ALPC 기능을 추가함과 동시에 두 가지의 다른 LD를 사용이 가능하다. 따라서 별도의 ALPC 회로를 줄이거나 없앨 수 있고 2개의 LD 사용으로 복합 기기의 구성이 용이하며 기기의 소형화, 경량화 및 저가격화를 실현할 수 있는 효과가 있다.

Description

레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치{Auto laser diode power controlling apparatus in laser diode driver}
도 1은 종래의 레이저 다이오드 전원 제어장치의 구성을 보이는 블록도 이다.
도 2는 레이저 다이오드의 광 출력 대 전류 특성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치의 구성을 보이는 블록도 이다.
도 4는 도 3에 도시된 장치에 따른 제어신호의 동작을 나타내는 타이밍도 이다.
본 발명은 광 기록 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기록기기의 성능을 좌우하는 레이저 다이오드(Laser Diode)를 최적의 상태로 제어하는 레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치를 제공하는데 있다.
현대 사회를 정보화 시대 또는 멀티미디어 시대라고들 한다. 따라서 이러한 시대는 고용량의 기록 매체를 요구하게 되고 여기에 유용한 장치로 광 기록 장치인 MODD(Magnetic Optical Disc Drive), DVD-RAM(Digital Versatile Disc Random Access Memory)가 사용되고 있다. 이러한 장치들은 레이저 다이오드를 사용하고 있으며, 레이저 다이오드는 온도 상태에 따라 매우 민감하게 특성이 변화된다.
도 1은 종래의 레이저 다이오드 전원 제어장치의 구성을 보이는 블록도 이다.
도 2는 레이저 다이오드의 광 출력 대 전류 특성을 나타내는 도면이다.
도 1에서와 같이 레이저 다이오드 드라이브(이하, LD Drive라 표기함)는 다수의 채널을 고속 스위칭하기 위한 각각의 스위칭부(10,11,12)로 구성되어 있으며, 이러한 스위칭부(10,11,12)의 출력이 가산기(13)에 의해 가산되는 구조로 되어 있다. 가산된 출력 값을 증폭부(14)에서 일정 비율의 증폭한다. 픽업(Pick-up)에서 발생되는 광 간섭 노이즈를 상쇄시키기 위해 HFM(High Frequency Modulator)(15) 신호와 증폭부(14)의 출력을 가산기(16)에서 가산하여 LD Drive 신호로 출력된다. 여기서 스위칭부(10,11,12)로 공급되는 파워는 전류 또는 전압 모두 가능하다. 각각의 스위칭부(10,11,12)는 각각의 온/오프를 위한 제어 신호를 가지며, LD Drive를 인에이블/디세이블(Enable/Disable) 시킬 수 있는 입력 단자를 가지기도 한다.
각각의 채널 입력단 즉, 피크 레벨(Peak Level), 바이어스(이레이즈) 레벨(Bias(Erase) Level), 리드 레벨(Read Level)에 구동하고자 하는 파워 레벨에 해당하는 전류가 공급된다. 또한 각각의 스위칭부(10,11,12) 제어단에는 각각의 파워 레벨을 제어하기 위한 신호가 입력된다. 따라서, 각각의 스위칭부(10,11,12)의 출력이 가산부(13)에서 가산되고 이는 기록 펄스와 동일한 파형을 가지게 된다. 이때의 신호로는 직접 LD를 구동하기가 미약하므로 일정한 증폭비(Gain)를 주어 증폭부(14)에서 증폭한다. 이 증폭신호와 픽업에서의 노이즈 제거를 위한 HFM(15)의 출력신호를 가산부(16)에서 가산하여 LD Drive를 구동하기 위한 신호로 출력된다. 이와 같은 방법에 의해 LD는 기록 파형과 동일한 형태로 광 출력을 내고 미디어(Media)에 기록할 수 있게 된다. 여기서 HFM(15)는 가장 효과적인 주파수와 진폭으로 설정되며, 주로 리드 모드(Read Mode)에서만 온 되어 사용한다.
도 2에는 LD의 광 출력 대 전류 특성을 나타내는 그래프가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 LD가 온 되어 사용됨에 따라 온도가 증가하게 되고, 동일한 전류 상에서는 광 출력의 저하를 가져온다. 이는 기록 기기에서 기록 성능 저하 및 기록 불능을 초래하는 문제점을 야기시킨다.
이러한 문제점을 개선하기 위한 기능이 ALPC(Auto Laser Diode Power Control)이며, 이는 필수적인 기술이 되었다. 그러나 종래 기술에서는 이러한 ALPC 기능을 LD Drive 내에서 구현하지 못하므로 별도의 회로 또는 IC를 필요로 하는 문제점이 있었다.
또한 기록 기술의 발달 및 용량 증대의 요청으로 LD의 파장이 780㎚, 635㎚ 또는 650㎚ 그리고 앞으로 410㎚ 등으로 발전하며 하위 호환성 및 공유를 목적으로 겸용 사용하게 될 것이다. 이러한 경우 종래 기술에서는 각각의 회로 및 부품을 2개씩 사용하는 문제가 발생하며, 이는 소형화, 경량화, 저가격 실현에 장애가 되는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 LD Drive에 ALPC 기능을 추가함과 동시에 두 가지의 다른 LD 사용이 가능하도록 하는 레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치는 레이저 다이오드를 이용한 광 기록 장치에 있어서, 광 출력 레벨에 해당하는 복수개의 채널을 각각 고속 스위칭하기 위한 스위칭부; 상기 스위칭부의 출력을 가산하여 소정의 기록 파형을 생성하는 제1 가산기; 상기 제1 가산기의 기록 파형 출력을 일정 비율로 증폭하는 증폭부; 픽업에서 발생하는 광 간섭 노이즈를 상쇄시키기 변조부; 전압으로 변환된 현재의 광출력 신호를 입력으로 하여 상기 광 출력 레벨에 해당하는 복수의 채널 신호에 따라 상기 레이저 다이오드의 온도 상승으로 인한 광 출력 신호의 감소를 보상하기 위한 보상부; 및 상기 제1 증폭부, 변조부 및 보상부의 출력을 가산하여 소정의 미디어에 기록하기 위한 광출력 신호를 출력하는 제2 가산기를 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치의 구성을 보이는 블록도 이다.
도 3에 도시된 장치는 다수의 채널(피크 레벨, 바이어스 레벨, 리드 레벨)을 고속 스위칭하기 위한 제1-제3 스위칭부(30,31,32), 제1-제3 스위칭부(30,31,32)의 출력을 가산하는 제1 가산기(33), 제1 가산기(33)의 출력을 일정 비율로 증폭하는 제1 증폭부(34), 픽업에서 발생하는 광 간섭 노이즈를 상쇄시키기 위한 HFM(35), LD의 온도 상승으로 인한 광 출력의 감소를 보상하기 위한 ALPC(36), 제1 증폭부(34), HFM(35) 및 ALPC(36)의 출력을 가산하는 제2 가산기(37), LD 선택신호에 의해 제1 LD 또는 제2 LD를 선택 스위칭 하는 제4 스위칭부(40)로 구성된다.
본 발명에서 ALPC(36)는 광 출력신호를 모니터 포토 다이오드(Monitor Photo Diode)에서 전류로 변환하여 일정 비율로 증폭하는 제2 증폭부(36-1), 제2 증폭부(36-1)의 증폭신호 및 바이어스 레벨 참조 값을 비교하는 비교부(36-2), 비교부(36-2)의 비교 결과에 따라 동작되어 전류의 증가 또는 감소를 결정하는 업/다운 카운터(36-3), 업/다운 카운터(36-3)의 출력을 아날로그로 변환시키는 디지털 아날로그 변환기(Digital Analog Converter : DAC)(36-4)로 구성된다.
도 4는 도 3에 도시된 장치에 따른 제어신호의 동작을 나타내는 타이밍도 이다.
이어서, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
사용하고자 하는 광 출력 레벨에 해당하는 전류 또는 전압을 각각의 채널의 입력단 즉, 제1 스위칭부(30)의 피트 커런트(Peak Current), 제2 스위칭부(31)의 바이어스 커런트(Bias Current), 제3 스위칭부(32)의 리드 커런트(Read Current) 단자에 입력한다. 도 4에 각 채널(피크, 바이어스, 리드단자)에 공급되는 전원의 파형이 도시되어 있다. 이때 전류 또는 전압은 시스템 동작 중일 때 계속 공급되 고 있으며 각각의 온/오프 제어는 각 채널 제어신호(피크 콘트롤, 바이어스 콘트롤, 리드 콘트롤 단자)로 제어하게 된다.
각 채널 제어신호에 의해 스위칭된 제1-제3 스위칭부(30,31,32)의 출력은 제1 가산기(33)에서 가산되어 원하는 기록 파형을 생성할 수 있으며, 이렇게 생성된 파형으로는 직접 LD를 구동하기가 미약하므로 일정한 증폭비(Gain)를 주어 제1 증폭부(34)에서 증폭한다.
증폭된 기록 파형이 LD에 공급됨으로써 광 출력을 내지만 도 2의 LD 특성과 같이 LD의 온도가 상승하게 되면 광 출력은 감소하게 된다. 이를 보상하기 위하여 ALPC(36)가 동작을 하게 되는데, 현재의 광 출력이 Monitor-PD에서 전류로 변환되어 ALPC(36)로 입력된다. Monitor-PD 신호는 전류에서 전압으로 변환됨과 동시에 제2 증폭부(36-2)에서 비교를 위한 적합한 신로 레벨로 증폭된다. 비교부(36-2)는 증폭된 Monitor-PD 신호 및 바이어스(이레이즈) 레벨 참조 값을 비교하여 업/다운 카운터(36-3)를 동작시킨다. 이때 피크 레벨 값을 참조 값으로 사용할 수 있다. 업/다운 카운터(36-3)의 출력 값은 DAC(36-4)에서 아날로그로 변환되어 출력된다.
DAC(36-4)의 출력은 제1 증폭부(34)에서 증폭된 기록 파형 및 HFM(35)의 출력과 제2 가산기(37)에서 가산되어 제4 스위칭부(40)의 입력으로 사용된다.
비교부(36-2)는 증폭된 Monitor-PD 신호 및 바이어스(이레이즈) 레벨 참조 값을 비교하여 증폭된 Monitor-PD 신호(현재의 광 출력 신호)가 기준이 되는 바이어스(이레이즈) 레벨보다 작으면 업/다운 카운터(36-3)를 증가시키게 된다. 업/다운 카운터(36-3)의 출력에 의해 DAC(36-4)의 출력이 증가되어 LD로 입력되는 전류 가 증가하게 된다. 반대로, 비교부(36-2)의 비교 결과 증폭된 Monitor-PD 신호(현재의 광 출력 신호)가 기준이 되는 바이어스(이레이즈) 레벨보다 크면 업/다운 카운터(36-3)를 감소시키게 된다. 업/다운 카운터(36-3)의 출력에 의해 DAC(36-4)의 출력이 감소되어 LD로 입력되는 전류가 감소하게 된다. 이때 각 비트 당 정밀도 리플(Ripple)에 의해 영향을 주지 않을 정도로 낮아야 효과적이다.
반면, 리드 모드 시에는 도 3에 도시된 바와 같이 비교부(36-2)의 출력을 ALPC(36)의 출력으로 사용하는 아날로그 패스를 병렬로 가질 수도 있으며, 선택 사용이 가능하다. 리드 모드는 시스템의 성능을 고려하여 선택 사용하는 것이 효과적이다.
제4 스위칭부(40)는 스위치 선택 신호에(Sel-LD) 의해 입력되는 제2 가산기(37)의 출력을 제1 LD(38) 또는 제2 LD(39)로 스위칭 하는데, 예를 들어 CD 계열의 780㎚ LD를 선택하거나 DVD 계열의 650㎚ LD를 선택할 수 있다. 이렇게 LD가 선택되면 선택된 LD로 전류가 공급되어 LD 구동 후 광 출력을 내게 된다.
본 발명에서는 입력 채널을 피크 레벨, 바이어스(이레이즈) 레벨, 리드 레벨의 예를 도시하였으나, CD 계열의 경우 최소 3 개 채널을 필요로 하며, DVD 계열(DVD-RAM)의 경우에는 5개의 채널을 필요로 한다.
한편, 픽업에서 노이즈 제거를 위한 HFM(35)에서도 각각의 LD에 적합한 주파수와 진폭을 선택할 수 있도록 하고 있다. 향 후 410㎚ 파장의 블루(Blue) LD가 상용화되어도 회로 공유로 2개의 LD를 사용할 수 잇다. 이때 HFM(35)는 주로 리드 모드에서만 온 되어 사용한다.
본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 사상 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기존의 LD 드라이브에 ALPC 기능을 추가함과 동시에 두 가지의 다른 LD를 사용이 가능하다. 따라서 별도의 ALPC 회로를 줄이거나 없앨 수 있고 2개의 LD 사용으로 복합 기기의 구성이 용이하며 기기의 소형화, 경량화 및 저가격화를 실현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 레이저 다이오드를 이용한 광 기록 장치에 있어서,
    광 출력 레벨에 해당하는 복수개의 채널을 각각 고속 스위칭하기 위한 스위칭부;
    상기 스위칭부의 출력을 가산하여 소정의 기록 파형을 생성하는 제1 가산기;
    상기 제1 가산기의 기록 파형 출력을 일정 비율로 증폭하는 증폭부;
    픽업에서 발생하는 광 간섭 노이즈를 상쇄시키기 변조부;
    전압으로 변환된 현재의 광 출력 신호를 입력으로 하여 상기 광 출력 레벨에 해당하는 복수의 채널 신호에 따라 상기 레이저 다이오드의 온도 상승으로 인한 광 출력 신호의 감소를 보상하기 위한 보상부; 및
    상기 제1 증폭부, 변조부 및 보상부의 출력을 가산하여 소정의 미디어에 기록하기 위한 광출력 신호를 출력하는 제2 가산기를 포함하는 레이저 다이오드 드라 이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보상부는
    상기 전압으로 변환된 현재의 광 출력 신호를 일정 비율로 증폭하는 증폭부;
    상기 증폭부의 광 출력신호 및 상기 광 출력 레벨에 해당하는 복수의 채널 신호의 참조 값을 비교하는 비교부;
    상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 광 출력 신호를 보상하기 위한 전류를 계수하는 계수부; 및
    상기 계수부의 출력을 아날로그로 변환시켜 상기 제2 가산기로 출력하는 디지털 아날로그 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 비교부는
    상기 증폭부의 광 출력신호가 기준이 되는 상기 광 출력 레벨에 해당하는 복수의 채널 신호의 참조 값 보다 작으면 상기 계수부의 계수 동작을 증가시키는 신호를 출력하고, 상기 증폭부의 광 출력신호가 기준이 되는 상기 광 출력 레벨에 해당하는 복수의 채널 신호의 참조 값 보다 크면 상기 계수부의 계수 동작을 감소시키는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 장치가 리드 모드일 때는
    상기 비교부의 비교 값을 상기 제2 가산기로 출력하는 단순 아날로그 패스로 동작되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치.
  5. 소정의 미디어에 광 출력 신호를 기록하기 위한 복수개의 레이저 다이오드;
    광 출력 레벨에 해당하는 복수개의 채널을 각각 고속 스위칭하기 위한 스위칭부;
    상기 스위칭부의 출력을 가산하여 소정의 기록 파형을 생성하는 제1 가산기;
    상기 제1 가산기의 기록 파형 출력을 일정 비율로 증폭하는 증폭부;
    픽업에서 발생하는 광 간섭 노이즈를 상쇄시키기 변조부;
    전압으로 변환된 현재의 광 출력 신호를 입력으로 하여 상기 광 출력 레벨에 해당하는 복수의 채널 신호에 따라 상기 레이저 다이오드의 온도 상승으로 인한 광 출력 신호의 감소를 보상하기 위한 보상부;
    상기 제1 증폭부, 변조부 및 보상부의 출력을 가산하여 상기 미디어에 기록하기 위한 광출력 신호를 출력하는 제2 가산기; 및
    선택 신호에 의해 상기 제2 가산기의 광 출력 신호를 상기 복수개의 레이저 다이오드로 선택 스위칭 하는 레이저 다이오드 선택수단을 포함하는 레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 보상부는
    상기 전압으로 변환된 현재의 광 출력 신호를 일정 비율로 증폭하는 증폭부;
    상기 증폭부의 광 출력신호 및 상기 광 출력 레벨에 해당하는 복수의 채널 신호의 참조 값을 비교하는 비교부;
    상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 광 출력 신호를 보상하기 위한 전류를 계수하는 계수부; 및
    상기 계수부의 출력을 아날로그로 변환시켜 상기 제2 가산기로 출력하는 디지털 아날로그 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 비교부는
    상기 증폭부의 광 출력신호가 기준이 되는 상기 광 출력 레벨에 해당하는 복수의 채널 신호의 참조 값 보다 작으면 상기 계수부의 계수 동작을 증가시키는 신호를 출력하고, 상기 증폭부의 광 출력신호가 기준이 되는 상기 광 출력 레벨에 해당하는 복수의 채널 신호의 참조 값 보다 크면 상기 계수부의 계수 동작을 감소시키는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 장치가 리드 모드일 때는
    상기 비교부의 비교 값을 상기 제2 가산기로 출력하는 단순 아날로그 패스로 동작되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 드라이버에서 자동 레이저 다이오드 전원 제어장치.
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