JP2005217194A - レーザダイオードの駆動回路 - Google Patents
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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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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IB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IBは、前記バイアス設定信号の大きさに応じて決定される。
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IB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IB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。
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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。 - 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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