JP2000040851A

JP2000040851A - レ―ザダイオ―ド用ドライバ回路

Info

Publication number: JP2000040851A
Application number: JP11112809A
Authority: JP
Inventors: Johannes Gerardus Ransijn; ジェラーダスランシジンジョハンネス; Gregory C Salvador; シーセルベーダーグレゴリー; James Daniel Yoder; ダニエルヨーダージェームス
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2000-02-08
Also published as: US6021143A; EP0952644A2; EP0952644A3

Abstract

(57)【要約】【課題】様々なレーザ駆動電流を出力できるレーザダ
イオード駆動電流回路を提供する。【解決手段】本発明のレーザダイオード用ドライバ回
路（４０）は、ゲイン値を設定する電流源（５０）を含
む差分ゲイン段（４２）と、レーザダイオードへの駆動
電流入力として加えられる、出力電流レベルを設定する
電流源（５６）を含む差分出力段とからなり、前記差分
ゲイン段（４２）の電流ソース（５０）と、差分出力段
（４４）の電流ソース（５６）とは、共通に制御され、
出力電流レベルでゲイン値を追跡する。

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
用ドライバ回路に関し、特に、ドライバ回路のオーバー
シュートを低減する、ダイナミックに制御されるドライ
バ回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザダイオード用ドライバ回路は、Ｇ
ａＡｓＦＥＴの差分対を含む複数のカスケード接続され
たゲイン段を有する。最終の差分出力段を用いて、入力
電流信号Ｉ_laserでレーザダイオードを駆動している。
従来のドライバ回路は以下に述べるように、その設計は
固定仕様（静的）であり、Ｉ_laserとして８０〜９０ｍ
Ａの範囲の大きな電流を与えている。しかし、わずか１
０〜２０ｍＡの範囲の駆動電流しか必要としないレーザ
ダイオードもある。この従来のドライバ回路では、レー
ザダイオードを過剰に駆動してしまう。これはデータ
が、ある論理レベルから他の論理レベルに切り替わると
きに出力信号のオーバーシュートを引き起こすことにな
り、レーザダイオードの出力にチャープ現象を生じさせ
てしまう。

【０００３】さらにまた、レーザダイオードは同一の出
力信号を与えるためには、使用年数に応じて異なる駆動
電流を必要とする。すなわち、レーザダイオードは初期
の間は比較的低い駆動電流（１０〜２０ｍＡ）でよい
が、寿命の末期においては高い駆動電流８０〜９０ｍＡ
を必要とする。このようなレーザにおいて、従来のドラ
イバ回路を用いることは、初期の頃はレーザを過剰に駆
動してしまうか、あるいは寿命の後半においては、駆動
したりないことになる。通常「静的な」ドライバ回路の
設計は従来においては一般的であるが、レーザの寿命に
応じて特性が変化するようなレーザダイオードにおいて
は、このような従来の静的な駆動回路は必ずしも適した
ものではない。

【０００４】近年、ドライバ回路の要件を変更させるよ
うな様々なレーザダイオードが使用される環境にある。
例えば、「冷却していない」レーザは最低のレベルにそ
の駆動電流を制御しなければならず、一方「冷却されて
いる」レーザは大きな駆動電流にも耐えることができ
る。従来の同一の駆動回路は、状況により異なる駆動回
路が必要とされるような、両方のアプリケーションには
使用するのに適したものではない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、レー
ザダイオードに様々なレーザ駆動電流を与えるこのでき
る回路を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーザ
ダイオードの出力信号のオーバーシュートを低減でき
る、ダイナミックに制御された駆動回路を提供する。

【０００７】本発明の一実施例によれば、共通のバイア
ス信号を用いて、駆動回路のゲイン段と出力段の両方の
ゲインを制御する。そのため、最終のゲイン段のゲイン
は、可変となり、出力段のゲインを追従できる。かくし
て、小さな駆動電流を用いる状況においては、最終ゲイ
ン段のゲインを低減し、出力段の過剰駆動を阻止する。
レーザダイオードの駆動電流を増加させる場合は、最終
ゲイン段のゲインも同様に増加する。

【０００８】本発明の駆動回路の利点は、同一の駆動回
路を様々な異なる状況、例えば、冷却レーザ、あるいは
非冷却レーザのいずれにも使用することができ、ゲイン
を調整して駆動電流を適宜のレベルに維持している。さ
らにまた、最終ゲイン段のゲインは、時間によってレー
ザの動作条件の変動を補償するよう調整される。

【０００９】

【発明の実施の形態】通常、一般的なレーザダイオード
ドライバ回路は、複数のカスケード接続された差分ゲイ
ン段と最終の差分出力段とからなる。図１に従来技術に
係るレーザダイオード用ドライバ回路１０を示し、レー
ザダイオード用ドライバ回路１０は差分入力段１２と差
分出力段１４（さらにゲイン段を追加することもでき
る）を含む。差分入力段１２の電流はトランジスタ１６
により制御され、このトランジスタ１６は電流源として
機能する。差分入力段１２を形成するトランジスタ１８
とトランジスタ２０のゲートは、トランジスタ１８とト
ランジスタ２０がピークトランスコンダクタンスで動作
するようバイアスされている。差分出力段１４はトラン
ジスタ２２を電流源として用い、このトランジスタ２２
は、所望の出力レーザ電流Ｉ_laserを制御するよう調整
される。

【００１０】図２は、従来のレーザダイオード用ドライ
バ回路１０の伝達関数を示すグラフである。同図に示す
ように、レーザ電流Ｉ_laserの範囲（トランジスタ２２
により与えられる電流レベルにより制御される）にわた
って、差分電圧出力Ｖ_diffは一定である。この電圧が一
定であるのは、トランジスタ１６により供給される電流
が一定であるためである。このため、従来のレーザダイ
オード用ドライバ回路１０は静的なドライバ回路といわ
れている。この回路においては、差分出力段１４に接続
されたレーザダイオード２３の必要とする駆動電流が低
い場合（例１０〜２０ｍＡの範囲の場合）に問題が発生
する。すなわち、トランジスタ２２により供給される電
流レベルが小さな時には、差分出力段１４のトランジス
タ２４とトランジスタ２６への入力として与えられるＶ
_diffの大きな値が、これらのデバイスを過駆動してしま
う。その結果、レーザ出力はオーバーシュートしてしま
い、図３に示すようなアイ（目）ダイアグラムとなる。

【００１１】このオーバーシュートの問題は本発明の回
路構成により解決される。本発明の回路構成において
は、最終ゲイン段は出力段とタンデム状に制御される。
そのため、最終ゲイン段のゲインは、レーザダイオード
に供給される所望の駆動電流の関数として調整される。
本発明のレーザダイオード用ドライバ回路４０を図４に
示す。このレーザダイオード用ドライバ回路４０は、差
分入力段４２と差分出力段４４（さらに別のゲイン段を
差分入力段４２の前に配置してもよい）を含む。差分入
力段４２は前の段（それがあれば、ただし図示せず）の
出力により駆動される、一対のトランジスタ４６とトラ
ンジスタ４８を有する。トランジスタ５０は、トランジ
スタ４６とトランジスタ４８のソースに接続され、差分
入力段４２の電流源として用いられる。差分出力段４４
は、一対のトランジスタ５２とトランジスタ５４を有
し、これらは差分入力段４２により生成される差分電圧
Ｖ_diffにより駆動される。トランジスタ５６は、トラン
ジスタ５２とトランジスタ５４のソースに接続され、差
分出力段４４の電流源として用いられる。ここで、従来
技術とは異なり、トランジスタ５０とトランジスタ５６
のゲートは互いに接続され共通に制御される。そのた
め、差分入力段４２へ供給される電流は、調整され、そ
れ故に差分出力段４４に与えられる電流に追従する。そ
の結果レーザダイオード用ドライバ回路４０は、差分入
力段４２のゲインは使用時間に応じて調整され、入力と
して出力段に与えられる差分電圧を変動させる。Ｖ_diff
を調整することができるために、差分出力段４４は過駆
動されず、レーザ出力はオーバーシュートすることはな
い。

【００１２】図５は、本発明の回路の伝達関数と、従来
の伝達関数の比較を示す。図５の矢印は、本発明の回路
が調整される、Ｖ_diffの範囲を示す。図６は、本発明の
ドライバ回路のレーザ出力を表す、アイ（目）ダイアグ
ラムである。図６のアイダイアグラムと図３のそれとを
比較すると、従来技術のオーバーシュートの問題は、本
発明のドライバ回路のダイナミックな制御構成により解
消していることが分かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術に係るドライバ回路を表す図。

【図２】図１の従来回路のＶ_diff対Ｉ_laserの伝達関数
を表すグラフ。

【図３】従来回路におけるオーバーシュートの問題を示
す図１の従来回路からの出力のアイダイアグラムを示す
図。

【図４】本発明に係るドライバ回路を表す図。

【図５】本発明の伝達関数と従来回路の伝達関数を比較
するための図４の本発明の回路のＶ_diff対Ｉ_laserの伝
達関数を表すグラフ。

【図６】図４の本発明のドライバ回路からの出力のアイ
ダイアグラムを表す図。

【符号の説明】

１０レーザダイオード用ドライバ回路１２差分入力段１４差分出力段１６、１８、２０、２２、２４、２６トランジスタ２３レーザダイオード４０レーザダイオード用ドライバ回路４２差分入力段４４差分出力段４６、４８、５０、５２、５４、５６トランジスタ５３レーザダイオード

フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 ＭｏｕｎｔａｉｎＡｖｅｎｕｅ, ＭｕｒｒａｙＨｉｌｌ，ＮｅｗＪｅｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者ジョハンネスジェラーダスランシジンアメリカ合衆国，19609 ペンシルバニア, ウィオミッシングヒルズ，パークロード 61 (72)発明者グレゴリーシーセルベーダーアメリカ合衆国，19565 ペンシルバニア, ワーナースビル，カッパコート 300 (72)発明者ジェームスダニエルヨーダーアメリカ合衆国，17601 ペンシルバニア, ランカスター，イールーズビルロード 515

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゲイン値を設定する電流源（５０）を含
む差分ゲイン段（４２）と、レーザダイオード（５３）への駆動電流入力として加え
られる出力電流レベル（Ｉ_LASER）を設定する電流源
（５６）を含む差分出力段（４４）と、からなるレーザ
ダイオード用ドライバ回路において、前記差分ゲイン段（４２）の電流源（５０）と、差分出
力段（４４）の電流源（５６）とは、共通に制御される
ことを特徴とするレーザダイオード用ドライバ回路。
【請求項２】前記差分ゲイン段（４２）は、一対のＦ
ＥＴトランジスタ（４６，４８）を有し、前記差分ゲイン段（４２）の電流源（５０）は、前記一
対のＦＥＴトランジスタのソースに接続されたＦＥＴト
ランジスタ（５０）を有し、前記差分出力段（４４）は、一対のＦＥＴトランジスタ
（５２，５４）を有し、前記差分出力段（４４）の電流源（５６）は、前記一対
の出力段のＦＥＴトランジスタのソースに接続されたＦ
ＥＴトランジスタ（５６）を有し、前記電流源のトランジスタのゲート（５０，５６）は、
互いに接続され共通の電流源に接続されていることを特
徴とする請求項１記載の回路。
【請求項３】差分ゲイン段（４２）と差分出力段（４
４）とを有する、レーザダイオード用ドライバ回路にお
いて、前記差分ゲイン段（４２）は、一対の出力電圧を生成す
る電圧源（Ｖ_DD、Ｖ_SS）と電流源（５０）間に並列に接
続された一対のトランジスタ（４６，１８）を有し、前記一対の出力電圧の差（Ｖ_DD−Ｖ_SS）は、Ｖ_diffであ
り、前記差分出力段（４４）は、一対のゲイン段の出力電圧
にそのゲートが接続される一対のトランジスタ（５２，
５４）を有し、レーザダイオードを駆動する出力電流
（Ｉ_laser）を生成し、前記レーザダイオード用ドライバ回路（４０）はさら
に、前記差分ゲイン段（４２）の一対のトランジスタ（４
６，１８）に接続された第１の電流源トランジスタ（５
０）と、前記差分出力段（４４）の一対のトランジスタ（５２，
５４）に接続された第２の電流源トランジスタ（５６）
とを有し、前記第１と第２の電流源トランジスタ（５０，５６）の
ゲートは、互いに接続され、共通に制御されることを特
徴とするレーザダイオード用ドライバ回路。