JP2005217194A - レーザダイオードの駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザダイオードの駆動回路の電流増幅作用に悪い影響を与えることなく、確実にノイズを除去できるレーザダイオードの駆動回路を提供する。
【解決手段】電源、レーザダイオードＬＤ、第１のトランジスタＦＥＴ1から接地に至る第１の電流経路Ｐ１と、電源、抵抗Ｒ、第２のトランジスタＦＥＴ２から接地に至る第２の電流経路Ｐ２とが設けられ、前記ＦＥＴ１，ＦＥＴ２には、前記電流経路Ｐ１，Ｐ２を流れる電流をそれぞれ制御するための互いに逆相の入力信号が供給され、フィルタ回路２は、電源と、レーザダイオードＬＤ及び抵抗Ｒの共通接点ａとの間に挿入されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体レーザ（レーザダイオードという）を用いた光送信装置に用いられる、レーザダイオードの駆動回路に関するものである。

近年、光通信速度が一段と高速化され、これに伴い、レーザダイオードの駆動回路に供給され通信のために用いられる、０，１のディジタル信号からなるパルス信号の速度も高速化されている。具体的には、パルス信号における０，１のディジタル信号のビット周期は１〜１０ナノ秒程度にまで短縮されている。
レーザダイオードの駆動回路は、このパルス信号の電気振幅を、レーザダイオードの駆動電流の強弱に変換する。

このレーザダイオード駆動回路の駆動電流にノイズがあり、光信号波形が乱れる場合は、ノイズ除去のためのフィルタ回路を電流経路に入れる必要がある。
従来、レーザダイオードの駆動電流のノイズを除去する場合、パルス電流の振幅を安定させるとともに、その信号成分までノイズとして除去されないように、ノイズ除去フィルタを、電流変化が少ない部分に挿入している。

具体的には、図６に示すように、パルス電流をオンオフするトランジスタＦＥＴ１のソース電極と接地との間の、通常抵抗の置かれる部分に、フェライトビーズなどのフィルタ回路１０を挿入している。
特開平6-164038号公報

ところが、前記フィルタ回路１０をトランジスタＦＥＴ１のソース電極と接地との間に設けた場合、図７に示すように、フィルタ回路１０の抵抗成分のために、ＦＥＴ１のソース電圧Ｖが上昇してゲート電圧との電位差が小さくなって、電流出力Ｉの振幅が小さくなるという問題が発生する。トランジスタが電界効果型でなくバイポーラ型の場合も同様である。

また、市販のレーザダイオード駆動ＩＣを用いる場合は、内部構造が非公開のものもあり、フィルタを取りつける端子がどれかわからない場合もある。
さらに、市販のレーザダイオード駆動ＩＣを用いる場合、図８に示すように、レーザダイオード駆動ＩＣの内部で接地端子ｂが共通化されているものもある。この場合、フィルタ回路１０でノイズを除去しようとしても、レーザダイオード駆動ＩＣの接地端子ｂのインピーダンスが低いので、レーザダイオード駆動ＩＣを流れるノイズを除去しきれないことがある。

そこで、本発明は、レーザダイオードの駆動回路の電流増幅作用に悪い影響を与えることなく、確実にノイズを除去でき、もって、品質の高い光信号を伝送することができるレーザダイオードの駆動回路を提供することを目的とする。

本発明のレーザダイオードの駆動回路は、電源、レーザダイオード、トランジスタから接地に至る電流経路が設けられ、当該トランジスタには、前記電流経路を流れる電流を制御するための入力信号が供給され、前記フィルタ回路は、電源と、レーザダイオードとの間に挿入されていることを特徴とするものである。
この構成によれば、電源とレーザダイオードとの間にフィルタ回路を挿入しているので、フィルタ回路のインピーダンスが増幅作用へ与える影響は少なく、電流出力の振幅の変動を防止できる。

また、本発明のレーザダイオードの駆動回路は、電源、レーザダイオード、第１のトランジスタから接地に至る第１の電流経路と、電源、抵抗、第２のトランジスタから接地に至る第２の電流経路とが設けられ、前記第１及び第２のトランジスタには、前記第１及び第２の電流経路を流れる電流をそれぞれ制御するための互いに逆相の入力信号が供給され、前記フィルタ回路は、電源と、レーザダイオード及び抵抗の共通接点との間に挿入されているものである。

この構成によれば、前記第１及び第２の電流経路を流れる電流の和は入力信号の状態に関係なく一定であり、電源と、レーザダイオード及び抵抗の共通接点との間にフィルタ回路を挿入しているので、フィルタ回路に流れる電流も一定となる。したがって、フィルタ回路のインピーダンスが増幅作用へ与える影響は少なく、ノイズを確実に除去できるとともに、電流出力の振幅の変動を防止できる。

また、前記レーザダイオードを流れるバイアス電流を制御するための第３の電流経路と、前記第３の電流経路を流れるバイアス電流の増減を補償するための第４の電流経路とが設けられている回路構成であれば、前記第３及び第４の電流経路を流れる電流の和も一定となり、フィルタ回路に流れる電流が変動することはない。したがって、フィルタ回路のインピーダンスが増幅作用へ与える影響は少なく、電流出力の振幅の変動を防止できる。

以上のように本発明によれば、入力信号が高速で変化しても、レーザダイオードの駆動回路の電流出力への影響が少なく、ノイズの除去が確実に達成できるという優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明のレーザダイオード（以下「ＬＤ」という）の駆動回路１を示す回路図である。
ＬＤの駆動回路１は、２つのＦＥＴ１，ＦＥＴ２からなる増幅回路、パルス変調の振幅を制御するためのＦＥＴ３、ＬＤのバイアス電流を設定するためのＦＥＴ４、増幅回路の負荷にそれぞれ挿入された抵抗ＲとＬＤ、及び前記抵抗ＲとＬＤとに共通に接続されたフィルタ回路２を備えている。

電源、ＬＤ、ＦＥＴ１から接地に至る経路Ｐ１を第１の電流経路Ｐ１といい、電源、抵抗Ｒ、ＦＥＴ２から接地に至る電流経路を第２の電流経路Ｐ２という。
増幅回路を構成する２つのＦＥＴ１，ＦＥＴ２のゲートには、信号回路（図示せず）から、レーザダイオードを高速でオンオフするためのバースト信号が入力される。このバースト信号は、ＦＥＴ１のゲートに印加される信号とＦＥＴ２のゲートに印加される信号との２つから構成され、これらの２つの信号は互いに逆位相で供給されるものである。また、変調振幅制御用ＦＥＴ３のゲートにはパルス電流制御信号が入力され、バイアス設定用ＦＥＴ４のゲートにはバイアス設定信号が入力される。

前記フィルタ回路２は、ＬＤ駆動電流信号に重畳されてくるノイズを除去するために設けられる回路であり、電源と、抵抗ＲとＬＤとの間に共通に接続されていることが特徴である。
図２は、レーザダイオードの駆動電流Ｉと時間ｔとの関係を示すグラフである。ＬＤ駆動電流Ｉの振幅の幅をＩwで、バイアス電流値をＩ_Bで示している。振幅の幅Ｉwは、前記パルス電流制御信号の大きさに応じて決定され、バイアス電流値Ｉ_Bは、前記バイアス設定信号の大きさに応じて決定される。

バースト信号は、図３の「信号入力」に示すように、極めて短い周期（例えば１〜１０ナノ秒）で、１，０を繰り返す信号である。ＬＤの駆動回路１は、バースト信号に基づいて、レーザダイオードを駆動するための駆動電流Ｉを発生する。レーザダイオードの出力光は、この駆動電流信号で強度変調される。強度変調された光は、伝送用光ファイバ（図示せず）に入射され、この光ファイバを伝搬する。

図４は、フィルタ回路２の具体的構成を示す回路図である。このフィルタ回路２は、抵抗ＲとＬＤとの共通接点ａと電源との間に直列に挿入されたフェライトビーズからなるインダクタＬと、前記共通接点ａと接地との間に直列に接続された抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とで構成される。
このフィルタ回路２を、抵抗ＲとＬＤとの共通接点ａと電源との間に設置したことの効果を説明する。

図１におけるＦＥＴ１とＦＥＴ２とを流れる電流量の合計は一定になるので、フィルタ回路２を、抵抗ＲとＬＤとの共通接点ａと電源との間に設置することにより、フィルタ回路２に流れる電流を入力信号の変動にかかわらず一定にすることができる。したがって、フィルタ回路２による電圧降下も一定になり、共通接点ａの電位の変動を防止することができる。したがって、ＦＥＴ１のソース電圧の変動がなく、負荷電流量を決めるゲート？ソース間電圧も安定した値を保持できる。このため、電流利得の変動、増幅特性の不安定という、従来の欠点をなくすことができる。

図５は、バイアス電流を入力に応じて切り替えることのできるレーザダイオードの駆動回路１′を示す回路図である。この回路は、たとえばＰＯＮシステム宅側端末向けのレーザダイオードの駆動回路として使用される。
この回路は、ＬＤに流すバイアス電流を制御するためのＦＥＴ５を、ＬＤのカソード側に設けている。バイアス電流の制御はＦＥＴ５のゲート電圧を制御することにより行う。さらに、ＬＤのバイアス電流の増減を補償するための補償回路を抵抗Ｒ′とＦＥＴ６により構成している。ＦＥＴ５から接地に至る経路を第３の電流経路Ｐ３といい、ＦＥＴ６から接地に至る電流経路を第４の電流経路Ｐ４という。

ＦＥＴ６のゲートに印加されるゲート電圧は、ＦＥＴ５のゲート電圧とちょうど逆位相となるようにされる。したがって、ＬＤを流れる電流量と、抵抗Ｒ′を流れる電流量の合計は一定になり、フィルタ回路２を流れる電流は一定値のまま保持される。この結果、図１のレーザダイオードの駆動回路と同様、ＦＥＴ1のソース電圧の変動がなく、電流利得の変動を防ぐことができる。

以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、電源の正極と負極とを逆にし、レーザダイオードの極性を逆にして接続することは可能である。また、フィルタ回路２は、図４に示したＬＣＲからなる逆Ｌ型回路に限定されないで、一般に用いられるフィルタ回路を採用することができる。また、いままで使用したトランジスタは、切換えスイッチとして機能したが、半導体素子の動作点を適切に設定することにより、アナログ的に抵抗が変化する可変抵抗器として動作させてもよい。その他本発明の範囲内において、種々の変更を施すことが可能である。

本発明のレーザダイオードの駆動回路を示す回路図である。 レーザダイオードの駆動電流Ｉの時間波形を示すグラフである。 バースト信号波形を示すグラフである。 フィルタ回路２の具体的構成例を示す回路図である。 バイアス電流可変のレーザダイオードの駆動回路を示す回路図である。 従来のレーザダイオードの駆動回路を示す回路図である。 フィルタ回路１０による電圧降下を説明するための要部回路図である。 レーザダイオードの駆動ＩＣにフィルタ回路を適用した場合の要部回路図である。

符号の説明

１，１′ ＬＤの駆動回路
２，１０ フィルタ回路
Ｐ１ 第１の電流経路
Ｐ２ 第２の電流経路
Ｐ３ 第３の電流経路
Ｐ４ 第４の電流経路
ａ 共通接点

Claims (3)

1. レーザダイオードを駆動する出力電流信号に混入するノイズを除去するためのフィルタ回路が設けられているレーザダイオードの駆動回路において、
   電源、レーザダイオード、トランジスタから接地に至る電流経路が設けられ、
   当該トランジスタには、前記電流経路を流れる電流を制御するための入力信号が供給され、
   前記フィルタ回路は、電源と、レーザダイオードとの間に挿入されていることを特徴とするレーザダイオードの駆動回路。
2. レーザダイオードを駆動する出力電流信号に混入するノイズを除去するためのフィルタ回路が設けられているレーザダイオードの駆動回路において、
   電源、レーザダイオード、第１のトランジスタから接地に至る第１の電流経路と、
   電源、抵抗、第２のトランジスタから接地に至る第２の電流経路とが設けられ、
   前記第１及び第２のトランジスタには、前記第１及び第２の電流経路を流れる電流をそれぞれ制御するための互いに逆相の入力信号が供給され、
   前記フィルタ回路は、電源と、レーザダイオード及び抵抗の共通接点との間に挿入されていることを特徴とするレーザダイオードの駆動回路。
3. 前記レーザダイオードを流れるバイアス電流を制御するための第３の電流経路と、前記第３の電流経路を流れるバイアス電流の増減を補償するための第４の電流経路とが設けられ、
   前記第３の電流経路は、レーザダイオード及びトランジスタの接続点と接地との間に設けられ、
   前記第４の電流経路は、レーザダイオード及び抵抗の共通接点と接地との間に設けられている請求項２記載のレーザ駆動制御装置。

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