JP2002190639A - レーザダイオード駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザダイオードの高速動作を安定して行
う。 【解決手段】 複数のレーザダイオード６，６・・を並
設したサブマウント基板１と、そのレーザダイオード６
を駆動する電流スイッチ回路３，バッファ回路４及び入
力増幅回路５等を有するドライバＩＣ２を有し、レーザ
ダイオード６の列に併設してサブマウント基板１上に帯
状の電源パターン８を形成し、各レーザダイオード６と
の接続部位に隣接して電流スイッチ回路３に電流を供給
するための接続パッド１４を設け、そのパッド１４から
ワイヤボンディングにより電流スイッチ回路３に動作電
流を供給した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信等に使用さ
れるレーザダイオードの駆動装置に関し、詳しくは駆動
装置配線構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】インターネットに代表される伝送容量の
大きな通信手段の増加に伴い、単位時間あたりの伝送容
量を増加させた光通信用モジュールの開発が進展してお
り、短距離間の光伝送方式（光インターコネクト）とし
てリボンファイバを使用し、複数のレーザダイオードを
並列に配置した並列多チャンネル構造のレーザダイオー
ドを使用した光並列モジュールが送信モジュールとして
近年使用され始めている。

【０００３】従来、その様な用途に使用される送信モジ
ュールは、図４のブロック図に示すような構造、即ち複
数のレーザダイオード２４，２４・・を並列に設けたサ
ブマウント基板２５及びそのドライバＩＣ２６からなる
並列多チャンネル構造のレーザダイオード駆動装置を有
している。サブマウント基板２５は複数搭載されたレー
ザダイオード２４の放熱要求と電気的要求を満たすた
め、セラミック基板が使用され、各レーザダイオード２
４への電流供給はそのレーザダイオード２４の列に併設
した電源パターン２７により行われ、その両端となる左
右基板上に電流供給パッド２７ａ，２７ａを形成し、サ
ブマウント基板２５が搭載されるパッケージの電源ライ
ンからワイヤボンディングによって電流経路が形成され
ているのが常であった。

【０００４】一方、ドライバＩＣ２６はレーザダイオー
ド２４，２４・・を駆動する電流スイッチ回路２８，２
８・・やバッファ回路２９等を具備し、夫々の回路毎に
電流供給パッド３０ａ，３０ｂ，３０ｃ・・を設け、そ
れらパッドをパッケージ側電源ラインにワイヤボンディ
ング接続して電流の供給を受けていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】送信モジュールでは主
要部品である複数並設したレーザダイオードとそれを駆
動するドライバＩＣの特性が伝送レート向上の大きな要
素を占め、伝送レートを向上させようとした場合、上記
従来の構成ではサブマウント基板に流れる電流が大きく
変動する現象が発生し、レーザダイオード動作の時間遅
れや、多チャンネル化した場合はチャンネル間のクロス
トーク（相互作用）の原因となっていた。特に電気情報
信号を光情報信号に変換する送信モジュールの場合、そ
の現象による障害が顕著になものとなっていた。

【０００６】具体的に示すと、上記図４の電流供給形態
の場合のレーザダイオード高速動作時の駆動電流の波形
の一例は図５に示すように、またサブマウント基板２５
の電源パターン２７の印加電圧波形の一例は図６の特性
Ｂに示すようになる。図５はレーザダイオード列を複数
個同時駆動させた際の特定部位の１個のレーザ電流波形
を示し、Ｐは他部位を逆相駆動した場合、Ｑは他部位を
同相駆動させた場合であり、複数個を同時駆動させた場
合の動作開始時間の変動を示している。また、図６の特
性Ｂは回路動作時のサブマウント基板２５上の電源パタ
ーン２７の電圧（Ｖｃｃ）変動を示している。

【０００７】このように、立ち上がりの時間変動が大き
くなり、これが伝送レート向上の阻害要因となってい
た。また、この時間変動が発生する際、サブマウント基
板２５上の電源パターン２７の印加電圧も大きく変動
し、チャンネル間相互作用の原因になっていた。因み
に、レーザ電流の時間変動は、例えば伝送スピードが
２．５Ｇｂｐｓ以上の高速信号伝送において顕著とな
り、エラー発生の大きな要因となっていた。

【０００８】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、レー
ザダイオードを高速動作させた際に発生する駆動電流の
立ち上がり時間の変動を小さくすると共に、レーザダイ
オードを複数搭載して多チャンネル化したものは、各チ
ャンネル間の相互作用を削減して高速信号伝送を安定し
て行うレーザダイオード駆動装置を提供することを課題
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記電流供給の時間遅れ
に関して、発明者は、実験により電流供給経路がレーザ
ダイオード部とスイッチ部とで異なっていることで、パ
ッケージ内電流経路やボンディングワイヤ等による伝送
路のインピーダンスが同一チャンネルのレーザダイオー
ドと電流供給回路とで異なっていることが原因であるこ
とを突き止めた。

【００１０】上記課題を解決するため、請求項１の発明
は、レーザダイオードを搭載したレーザダイオード基板
と、該レーザダイオードをオン／オフ動作させる電流ス
イッチ回路を具備するドライバ回路基板とを有するレー
ザダイオード駆動装置であって、前記レーザダイオード
或いは電流スイッチ回路の何れか一方に電源ラインを併
設し、該電源ラインからレーザダイオード及び電流スイ
ッチ回路の双方へ電流供給することを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、レーザダイオードと該レーザダイオードを駆動する
電流スイッチ回路の組は、電源ライン上の略同一点から
電流の供給を受けることを特徴とする。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、レーザダイオード基板上のレーザダイオード
に併設した導体パターンであることを特徴とする。

【００１３】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、電流スイッチ回路への電流供給を、電源ラインのレ
ーザダイオード接続部に近接した部位から電流スイッチ
回路に向けて電源ラインを延設すると共に、その先端に
接続パッドを配置し、該接続パッドからワイヤボンディ
ング接続して行うことを特徴とする。

【００１４】請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れ
かの発明において、電流スイッチ回路がＥＣＬ回路を具
備し、レーザダイオードがオフ状態の時もほぼ一定の電
流を消費することを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明
に係るレーザダイオード駆動装置の一例を示すブロック
図であり、１は複数のレーザダイオード（以下ＬＤとす
る。）６，６・・を搭載したサブマウント基板、２はＬ
Ｄ６をドライブするドライバＩＣで、ＬＤを駆動する電
流スイッチ回路３、バッファ回路４、入力増幅回路５等
を有している。

【００１６】サブマウント基板１はセラミックから成
り、複数のＬＤ６，６・・が一列に整列搭載され、その
列に隣接して電源ラインである電源パターン８がＬＤ列
に平行に基板上に印刷形成され、各ＬＤ６を接続して動
作電流を供給している。そして、ＬＤ列の両端部外側と
なる図示左右２箇所に電流供給パッド９，９を形成し
て、ボンディングワイヤ１０により電源パターン８をサ
ブマウント基板を搭載したパッケージ内の電源ライン
（図示せず）に接続して、左右２ヶ所から電流の供給を
受けている。また、ドライバＩＣ２内のバッファ回路４
や入力増幅回路５等は回路毎に電流供給パッド１１ａ，
１１ｂを複数設け、夫々ボンディングワイヤ１２ａ，１
２ｂによりパッケージ内電源ラインに接続されている。

【００１７】電流スイッチ回路３は、ＬＤ６を搭載した
サブマウント基板１から電流の供給を受けるように形成
されている。具体的に説明すると、サブマウント基板１
に形成された電源パターン８の各ＬＤ接続部に近接した
部位から電流スイッチ回路３に向けて電源パターンを延
設して電源パターン全体を櫛歯形状として、その先端に
接続パッド１４を形成して、その接続パッド１４と夫々
のチャンネルに対応した電流スイッチ回路３の電流供給
パッド１５とをワイヤボンディング接続して、サブマウ
ント基板１から電流の供給を受けている。

【００１８】また、この電流スイッチ回路３は、ＥＣＬ
（Ｅｍｉｔｔｅｒ ＣｏｕｐｌｅｄＬｏｇｉｃ）回路１
９で形成され、各チャンネルではＬＤ６のオン／オフ動
作に拘わらず常時一定の電流を消費するよう構成されて
いる。そのため、ＬＤ６の状態に拘わらず電源パターン
に供給される電流は常時一定となるよう構成されてい
る。そして、各ＬＤ６と電流スイッチ回路３とは、双方
をボンディングワイヤ１７により接続して、ＬＤ動作回
路を形成し、電流スイッチ回路３の電源供給用のボンデ
ィングワイヤ１６と合わせて、各チャンネル複数本のボ
ンディングワイヤで接続されている。

【００１９】図２はこの装置のＬＤ駆動電流波形の変動
を示す図で、特定部位の１個のレーザダイオードの高速
動作時の駆動電流波形の変動を示し、Ｌは他部位を逆相
駆動した場合、Ｍは他部位を同相駆動させた場合であ
り、複数個を同時駆動させた場合の動作開始時間の変動
を示している。また、図６の特性Ａはサブマウント基板
の電源パターンの電圧変動、即ちＬＤ６の駆動電圧の変
動を示し、回路動作時のサブマウント基板１上の電源パ
ターン８の電圧（Ｖｃｃ）変動を示している。これらの
特性図に示すように、レーザ電流の立ち上がり変動は殆
ど発生しないし、駆動電圧の変動も大幅に減少している
ことがわかる。

【００２０】このように、電流スイッチ回路３の動作電
源ラインとＬＤ列を駆動する電源ラインとを共通化する
ので、ドライバ回路基板であるドライバＩＣ２内の電源
スイッチ回路ブロックと、ＬＤ基板であるサブマウント
基板１上に設けたＬＤブロックの線路のインピーダンス
を共通化できるし、電源パターン８に流れる電流はＬＤ
の状態即ちオン／オフの何れのタイミングにおいてもほ
ぼ一定の電流が流れるので、ＬＤ駆動電流の時間遅れば
らつきを削減できる。従って、上述するようにＬＤを複
数設けて多チャンネル構造としても、各チャンネルから
出力される光信号パルスの時間変動やチャンネル間の相
互作用（クロストーク）を削減でき、ＬＤの動作を安定
させて伝送帯域の高域、広域化が可能となり、伝送レー
トの向上を図ることができる。また、電源パターン８と
電流スイッチ回路３を接続するボンディングパッド１４
をＬＤ間に、即ち電流スイッチ回路３に近づけて形成し
たので、接続するボンディングワイヤを短くでき、ワイ
ヤのインピーダンス成分を削減できる。

【００２１】図３は本発明の他の例を示し、上記実施の
形態とはＬＤと電流スイッチ回路への電流供給形態が異
なっている。図３では、サブマウント基板１に、ＬＤ６
に電流を供給する第１の電源パターン８ａを設ける他、
電流スイッチ回路３の列に隣接してドライバＩＣ内にも
第２の電源パターン２１を併設し、この第２の電源パタ
ーン２１から各電流スイッチ回路に動作電流を供給して
いる。

【００２２】そして、第１の電源パターン８ａを直接電
源に接続せず、第２の電源パターン２１にボンディング
ワイヤ２２，２２・・により接続すると共に、第２の電
源パターン２１の左右端部をパッケージの電源ラインに
接続して電流の供給を受けている。第１の電源パターン
８ａと第２の電源パターン２１の接続は、各チャンネル
に対応する部位を夫々ワイヤボンディング接続して、電
流スイッチ回路３の電流供給点近傍から対応する各ＬＤ
６へ駆動電流を供給している。このように、電流スイッ
チ回路側に電源パターンを設けて、このパターンから電
流スイッチ回路及びＬＤに電流を供給しても良く、上記
実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【００２３】尚、この場合第１の電源パターン８ａは各
ＬＤに渡り連続した帯状に形成しなくても良く、各ＬＤ
毎に独立したパターンとしても良い。また、上記実施の
形態では電流スイッチ回路をＥＣＬ回路としているが、
オン／オフ動作によりチャンネル内の電流変動が小さい
回路であれば他の回路形態であっても良い。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、レーザダイオードと電流スイッチ回路の電源ラ
インのインピーダンスの共通化を図ることができ、レー
ザダイオード動作を安定させ、伝送レートの向上を図る
ことが可能である。

【００２５】請求項２，３の発明によれば、請求項１の
効果に加えて、レーザダイオードを複数有する多チャン
ネル構造であっても、各チャンネル毎の線路インピーダ
ンスの共通化が図れるので、チャンネル間の相互作用の
削減が可能である。

【００２６】請求項４の発明によれば、請求項３の効果
に加えて、電源ラインの接続パッドを電流スイッチ回路
近くに形成したので、接続するボンディングワイヤを短
くできワイヤのインピーダンス成分を削減できる。

【００２７】請求項５の発明によれば、請求項１乃至４
の何れかの効果に加えて、レーザダイオードオフ時の電
流スイッチ回路の動作電流をレーザダイオード駆動電流
と略同一電流とすることができ、レーザダイオードのオ
ン／オフ動作に伴う電源ラインの電圧変動も無くなる。
そのため、線路インピーダンスの共通化と合わせてレー
ザダイオード駆動電流の時間変動も確実に抑制でき、伝
送帯域の高域、広域化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザダイオード駆動装置の一例
を示すブロック図である。

【図２】図１の装置のレーザダイオード駆動電流の変動
を示す駆動電流波形図である。

【図３】本発明の他の例を示すレーザダイオード駆動装
置のブロック図である。

【図４】従来のレーザダイオード駆動装置のブロック図
である。

【図５】図４の装置のレーザダイオード駆動電流の変動
を示す駆動電流波形図である。

【図６】サブマウント基板の電源ラインの電圧変動を示
す図であり、図中Ａは図１の特性、Ｂは図４の従来の装
置の特性である。

【符号の説明】

１・・サブマウント基板、２・・ドライバＩＣ、３・・
電流スイッチ回路、６・・ＬＤ（レーザダイオード）、
８・・電源パターン、８ａ・・第１の電源パターン、９
・・電流供給パッド、１０・・ボンディングワイヤ、１
１ａ，１１ｂ・・電流供給パッド、１２ａ，１２ｂ・・
ボンディングワイヤ、１４・・ボンディングパッド、１
５・・電流供給パッド、１６，１７・・ボンディングワ
イヤ、１９・・ＥＣＬ回路、２１・・第２の電源パター
ン。

フロントページの続き (72)発明者 谷 卓弘 名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日本碍子 株式会社内 (72)発明者 岩崎 康範 名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日本碍子 株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 BA01 EA14 EA15 FA06 FA15 FA27 GA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザダイオードを搭載したレーザダイ
   オード基板と、該レーザダイオードをオン／オフ動作さ
   せる電流スイッチ回路を具備するドライバ回路基板とを
   有するレーザダイオード駆動装置であって、前記レーザ
   ダイオード或いは電流スイッチ回路の何れか一方に電源
   ラインを併設し、該電源ラインからレーザダイオード及
   び電流スイッチ回路の双方へ電流供給することを特徴と
   するレーザダイオード駆動装置。
2. 【請求項２】 レーザダイオードと該レーザダイオード
   を駆動する電流スイッチ回路の組は、電源ライン上の略
   同一点から電流の供給を受けることを特徴とする請求項
   １記載のレーザダイオード駆動装置。
3. 【請求項３】 電源ラインが、レーザダイオード基板上
   のレーザダイオードに併設した導体パターンである請求
   項１又は２記載のレーザダイオード駆動装置。
4. 【請求項４】 電流スイッチ回路への電流供給を、電源
   ラインのレーザダイオード接続部に近接した部位から電
   流スイッチ回路に向けて電源ラインを延設すると共に、
   その先端に接続パッドを配置し、該接続パッドからワイ
   ヤボンディング接続して行う請求項３記載のレーザダイ
   オード駆動装置。
5. 【請求項５】 電流スイッチ回路がＥＣＬ回路を具備
   し、レーザダイオードがオフ状態の時もほぼ一定の電流
   を消費する請求項１乃至４の何れかに記載のレーザダイ
   オード駆動装置。