JP2009272321A - 半導体レーザ駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】低消費電力化が可能な半導体レーザ駆動回路を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る半導体レーザ駆動回路１は、半導体レーザ５に供給するためのバイアス電流を生成すると共に、バイアス電流を半導体レーザ５の温度に応じて変更するバイアス電流源２０と、制御端子と一対の電流端子とを備え、半導体レーザに並列に接続されており、制御端子に印加された変調信号に応じて一対の電流端子間に流れる電流をスイッチングしてバイアス電流を分流することにより、半導体レーザ５の出力光を変調するトランジスタ３０と、トランジスタ３０の制御端子にバイアス電圧を供給し、当該バイアス電圧を半導体レーザ５の温度に応じて変更するバイアス電圧生成回路７０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザを駆動するための半導体レーザ駆動回路に関するものである。

半導体レーザを駆動する駆動回路として、シャント駆動型の半導体レーザ駆動回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。シャント駆動型の半導体レーザ駆動回路は、半導体レーザに並列に接続されたトランジスタ（特許文献１におけるスイッチング電流源に相当）を備え、このトランジスタをスイッチングして半導体レーザに供給されるバイアス電流源（特許文献１における第１の電流源に相当）からのバイアス電流を分岐することにより、半導体レーザの出力光を変調する。

ところで、光通信などに用いられる光送信機では、出力光の光パワー及び消光比が一定であることが求められている。ところが、光送信機において発光源として用いられる半導体レーザは、高温になるほど発光効率が低下してしまう。そこで、この種の光送信機に用いられる半導体レーザ駆動回路は、半導体レーザの出力光の光パワー及び消光比を一定に保持するために、ＡＰＣ回路（オートパワーコントロール回路）を備えている。このＡＰＣ回路は、半導体レーザが高温になるほど、半導体レーザに大きなバイアス電流及び変調電流を供給するように制御する。
特開平６−１５２０２７号公報

シャント駆動型の半導体レーザ駆動回路では、高温時に変調電流の振幅を大きくするために、トランジスタのゲートバイアス電圧（又はベースバイアス電圧）を大きく設定する。一方、低温時には変調電流の振幅を小さくすることできるので、低消費電力化のためにはバイアス電流源からのバイアス電流を小さくしたいところであるが、この大きなゲートバイアス電圧の設定のために、トランジスタに流れる電流を低減することができず、バイアス電流を適切に低減することができない。その結果、低消費電力化が困難であった。

そこで、本発明は、低消費電力化が可能な半導体レーザ駆動回路を提供することを目的としている。

本発明の半導体レーザ駆動回路は、（ａ）半導体レーザに供給するためのバイアス電流を生成すると共に、バイアス電流を半導体レーザの温度に応じて変更するバイアス電流源と、（ｂ）制御端子と一対の電流端子とを備え、半導体レーザに並列に接続されており、制御端子に印加された変調信号に応じて一対の電流端子間に流れる電流をスイッチングしてバイアス電流を分流することにより、半導体レーザの出力光を変調するトランジスタと、（ｃ）トランジスタの制御端子にバイアス電圧を供給すると共に、バイアス電圧を半導体レーザの温度に応じて変更するバイアス電圧生成回路とを備える。

この半導体レーザ駆動回路によれば、バイアス電圧生成回路がトランジスタのバイアス電圧を半導体レーザの温度に応じて変更するので、半導体レーザの温度が比較的低いときには、トランジスタのバイアス電圧を低下することができる。これによって、バイアス電流を適切に低減することができ、低消費電力化が可能となる。

上記したバイアス電圧生成回路は、更に、トランジスタの閾値電圧の変動及びばらつきに対応してバイアス電圧を変更することが好ましい。

トランジスタの閾値電圧もまた温度に応じて変動したり、ばらついたりするので、従来は、変調信号のＬＯＷレベルがトランジスタの閾値電圧より小さくならないように、トランジスタのバイアス電圧を更に大きくする必要があった。そのために、バイアス電流源からのバイアス電流を適切に低減することができず、低消費電力化が困難であった。

しかしながら、この半導体レーザ駆動回路によれば、バイアス電圧生成回路が更にトランジスタの閾値電圧の変動及びばらつきに対応してバイアス電圧を変更するので、トランジスタのバイアス電圧を適切に低下することができる。これによって、バイアス電流をより適切に低減することができ、より適切に低消費電力化が可能となる。

上記した半導体レーザ駆動回路は、バイアス電流を検知し、当該バイアス電流に応じた検知信号を生成するバイアス電流検知回路を更に備え、バイアス電圧生成回路は、検知信号に応じてバイアス電圧を変更することが好ましい。

この半導体レーザ駆動回路によれば、バイアス電流検知回路とバイアス電圧生成回路とによって、トランジスタのバイアス電圧がバイアス電流に応じて変更される。このバイアス電流はバイアス電流源によって半導体レーザの温度に応じて変更されるので、トランジスタのバイアス電圧は半導体レーザの温度に応じて変更されることとなる。これによって、半導体レーザの温度が比較的低いときには、トランジスタのバイアス電圧を低下することができ、バイアス電流を適切に低減することができる。したがって、低消費電力化が可能となる。

上記した半導体レーザ駆動回路は、バイアス電流を検知し、当該バイアス電流に応じた電流を検知信号として生成するバイアス電流検知回路を更に備え、バイアス電圧生成回路は、検知信号を電圧に変換する電流電圧変換部と、トランジスタの閾値電圧の変動及びばらつきに対応する閾値電圧の変動及びばらつきを有する半導体素子との直列回路を有し、検知信号及び半導体素子の閾値電圧の変動及びばらつきに応じてバイアス電圧を変更することが好ましい。

この半導体レーザ駆動回路によれば、バイアス電流検知回路とバイアス電圧生成回路における電流電圧変換部とによって、トランジスタのバイアス電圧がバイアス電流に応じて変更される。このバイアス電流はバイアス電流源によって半導体レーザの温度に応じて変更されるので、トランジスタのバイアス電圧は半導体レーザの温度に応じて変更されることとなる。更に、バイアス電圧生成回路は電流電圧変換部に直列に接続された半導体素子を有し、この半導体素子はトランジスタの閾値電圧の変動及びばらつきに対応する閾値電圧の変動及びばらつきを有するので、トランジスタのバイアス電圧はトランジスタの閾値電圧の変動及びばらつきに応じて変更されることとなる。これによって、トランジスタのバイアス電圧を適切に低下することができ、バイアス電流をより適切に低減することができる。したがって、より適切に低消費電力化が可能となる。

本発明によれば、半導体レーザ駆動回路の低消費電力化が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、本発明の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路を示す回路図である。図１に示す半導体レーザ駆動回路１は、半導体レーザ５を駆動するための回路である。半導体レーザ駆動回路１は、ドライバ部１０と、バイアス電流源２０と、トランジスタ３０と、フォトダイオード４０と、ＡＰＣ回路（オートパワーコントロール回路）５０と、バイアス電流検知回路６０と、バイアス電圧生成回路７０と、ＤＣカット用容量素子８１，８２，８３と、終端用抵抗素子８４，８５とを備えている。

ドライバ部１０は、入力変調信号Ｓｉｎを受けて変調信号Ｓｍを生成する。このドライバ部１０は、アンプ１１と差動増幅回路１２とを有している。アンプ１１は、入力変調信号Ｓｉｎを増幅して差動変調信号を生成し、差動増幅回路１２へ出力する。差動増幅回路１２は、差動変調信号に応じて変調信号Ｓｍを生成する。この差動増幅回路１２は、差動対を構成するトランジスタ１３，１４と、負荷用抵抗素子１５，１６と、変調電流源１７とを有している。

本実施形態では、トランジスタ１３，１４は、それぞれＮＰＮ型バイポーラトランジスタである。トランジスタ１３，１４のベースには、アンプ１１からの差動変調信号がそれぞれ入力される。トランジスタ１３のコレクタは、負荷用抵抗素子１５を介して高電位側の電源に接続されると共に、ＤＣカット用容量素子８２を介して終端用抵抗素子８４により高周波的に接地されている。一方、トランジスタ１４のコレクタは、負荷用抵抗素子１６を介して高電位側の電源に接続されると共に、ＤＣカット用容量素子８１を介してトランジスタ３０のゲートに接続されている。トランジスタ１３，１４のソースは共に変調電流源１７に接続されており、変調電流源１７は低電位側の電源に接地されている。

変調電流源１７は、トランジスタ１３，１４、負荷用抵抗素子１５，１６及び終端用抵抗素子８４に変調電流Ｉｍを供給する。また、変調電流源１７は、この変調電流Ｉｍの値を、ＡＰＣ回路５０からの変調電流制御信号Ｖｍの値に応じて変更する。

バイアス電流源２０は、バイアス電流検知回路６０を介して半導体レーザ５のアノードに接続されており、半導体レーザ５のカソードは低電位側の電源に接地されている。バイアス電流源２０は、半導体レーザ５に供給するためのバイアス電流Ｉｂを生成する。また、バイアス電流源２０は、このバイアス電流Ｉｂの値を、ＡＰＣ回路５０からのバイアス電流制御信号Ｖｂに応じて変更する。

トランジスタ３０は、本実施形態ではＮ型ＭＯＳＦＥＴであり、半導体レーザ５に並列に接続されている。具体的には、トランジスタ３０のドレイン（電流端子）は、半導体レーザ５のアノードに接続されており、トランジスタ３０のソース（電流端子）は低電位側の電源に接地されている。トランジスタ３０のゲート（制御端子）には、ドライバ部１０からの変調信号Ｓｍが入力される。また、トランジスタ３０のゲートには、終端用抵抗素子８５を介して、バイアス電圧生成回路７０からのゲートバイアス電圧Ｖｇが入力される。バイアス電圧生成回路７０と終端用抵抗素子８５との間のノードと、低電位側の電源との間には、直流成分を遮断するための容量素子８３が接続されている。トランジスタ３０は、変調信号Ｓｍに応じてスイッチングし、バイアス電流Ｉｂを分流することによって、半導体レーザ５の出力光を変調する。

半導体レーザ５の出力光の一部は、フォトダイオード４０に入力される。フォトダイオード４０のアノードは低電位側の電源に接地されており、カソードはＡＰＣ回路５０に接続されている。フォトダイオード４０は、半導体レーザ５からの出力光の大きさに応じた値を有する電流信号Ｓｉを生成し、ＡＰＣ回路５０へ供給する。

ＡＰＣ回路５０は、バイアス電流源２０にバイアス電流制御信号Ｖｂを供給し、このバイアス電流制御信号Ｖｂを電流信号Ｓｉの値に応じて変更する。換言すれば、ＡＰＣ回路５０は、電流信号Ｓｉの値が一定となるように、すなわち半導体レーザ５の出力光の光パワーが一定となるように、バイアス電流Ｉｂの値を変更する。また、ＡＰＣ回路５０は、ドライバ部１０における差動増幅回路１２の変調電流源１７に変調電流制御信号Ｖｍを供給し、この変調電流制御信号Ｖｍの値を電流信号Ｓｉの値に応じて変更する。換言すれば、ＡＰＣ回路５０は、電流信号Ｓｉの値が一定となるように、すなわち半導体レーザ５の出力光の消光比が一定となるように、変調電流制御信号Ｖｍの値を変更する。このように、ＡＰＣ回路５０は、半導体レーザ５の出力光の光パワー及び消光比を一定に保持するように、ＡＰＣ制御を行う。

ここで、半導体レーザ５は、高温になるほど発光効率が低下する。ＡＰＣ回路５０は、フォトダイオード４０を介して半導体レーザ５の出力光を検知して、半導体レーザ５の出力光の光パワー及び消光比を一定に保持するようにＡＰＣ制御を行うので、半導体レーザ５の温度が変動しても、半導体レーザ５の出力光の光パワー及び消光比を一定に保持するように、バイアス電流制御信号Ｖｂ及び変調電流制御信号Ｖｍを、すなわちバイアス電流Ｉｂ及び変調電流Ｉｍを変更することとなる。

バイアス電流検知回路６０は、半導体レーザ５及びトランジスタ３０と、バイアス電流源２０との間に接続されており、バイアス電流Ｉｂを検知し、このバイアス電流Ｉｂの値に応じた値を有する検知信号Ｓｄを生成する。本実施形態では、バイアス電流検知回路６０は、トランジスタ６１，６２からなるカレントミラー回路を構成している。

本実施形態では、トランジスタ６１，６２は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴである。トランジスタ６１は、半導体レーザ５及びトランジスタ３０と、バイアス電流源２０との間に接続されている。具体的には、トランジスタ６１のソースはバイアス電流源２０に接続されており、トランジスタ６１のドレインは半導体レーザ５のカソード及びトランジスタ３０のドレインに接続されている。トランジスタ６１のゲートは、自身のドレイン及びトランジスタ６２のゲートに接続されている。トランジスタ６２のソースはバイアス電流源２０に接続されており、トランジスタ６２のドレインはバイアス電圧生成回路７０に接続されている。

このようにして、バイアス電流検知回路６０は、バイアス電流Ｉｂのミラー電流Ｉｄを検知信号Ｓｄとしてバイアス電圧生成回路７０に供給する。

バイアス電圧生成回路７０は、検知信号Ｓｄの値に応じてゲートバイアス電圧Ｖｇを生成し、トランジスタ３０のゲートに供給する。バイアス電圧生成回路７０は、抵抗素子（電流電圧変換部）７１と、トランジスタ（半導体素子）７２と、基準電圧源７３とを有している。

抵抗素子７１と、トランジスタ７２と、基準電圧源７３とは直列に接続されている。具体的には、抵抗素子７１の一端はバイアス電流検知回路６０におけるトランジスタ６２のドレインに接続されており、他端はトランジスタ７２のドレインに接続されている。トランジスタ７２のゲートはドレインに接続されており、ソースは基準電圧源７３に接続されている。すなわち、トランジスタ７２はダイオード接続されている。基準電圧源７３は低電位側の電源に接地されている。

抵抗素子７１は、検知信号Ｓｄに応じた電圧を生成する。すなわち、抵抗素子７１は、ミラー電流Ｉｄを電圧に変換する。具体的には、抵抗素子７１は、抵抗素子７１の抵抗値をＲ７１とすると、電圧Ｉｄ×Ｒ７１を生成する。このミラー電流Ｉｄはバイアス電流Ｉｂに比例し、バイアス電流Ｉｂは上記したように半導体レーザ５の温度に応じて変更されるので、電圧Ｉｄ×Ｒ７１は半導体レーザ５の温度に応じて変更されることとなる。

トランジスタ７２はダイオード接続されており、またＩｄは微小であるので、順方向電圧はほぼゲート閾値電圧Ｖｔｈとなる。本実施形態では、トランジスタ７２は、トランジスタ３０と同種のＮ型ＭＯＳＦＥＴである。これによって、トランジスタ７２は、トランジスタ３０のゲート閾値電圧の変動及びばらつきに対応するゲート閾値電圧Ｖｔｈの変動及びばらつきを有することとなり、ダイオード接続されたトランジスタ７２の順方向電圧は、トランジスタ３０のゲート閾値電圧の変動及びばらつきに対応して変更されることとなる。

これらの抵抗素子７１及びトランジスタ７２、並びに基準電圧源７３は直列接続されているので、バイアス電圧生成回路７０は、上記した抵抗素子７１の電圧Ｉｄ×Ｒ７１と、上記したトランジスタ７２のゲート閾値電圧Ｖｔｈと、基準電圧源７３の基準電圧Ｖｒｅｆとの加算値であるゲートバイアス電圧Ｖｇ＝Ｉｄ×Ｒ７１＋Ｖｔｈ＋Ｖｒｅｆを生成することとなる。したがって、バイアス電圧生成回路７０は、上記したように、半導体レーザ５の温度に応じて、且つ、トランジスタ３０のゲート閾値電圧Ｖｔｈの変動及びばらつきに対応して、ゲートバイアス電圧Ｖｇを変更することとなる。

次に、比較例の半導体レーザ駆動回路と比較して、本実施形態の半導体レーザ駆動回路１の作用効果を説明する。図２は、本発明の比較例に係る半導体レーザ駆動回路を示す回路図である。図２に示す比較例の半導体レーザ駆動回路１Ｘは、半導体レーザ駆動回路１においてバイアス電流検知回路６０を備えておらず、バイアス電圧生成回路７０に代えてバイアス電圧生成回路７０Ｘを備えている構成で本実施形態と異なっている。

バイアス電圧生成回路７０Ｘは、一定な電圧値のゲートバイアス電圧Ｖｇをトランジスタ３０のゲートに供給する。すなわち、半導体レーザ駆動回路１Ｘでは、半導体レーザ５の温度変動に依存することなく、またトランジスタ３０のゲート閾値電圧の変動及びばらつきに依存することなく、トランジスタ３０に一定なゲートバイアス電圧Ｖｇが供給されることとなる。

図３に、比較例の半導体レーザ駆動回路におけるトランジスタのゲート−ソース間電圧に対するドレイン−ソース間電流を示す。図３（ａ）には、半導体レーザ５及び半導体レーザ駆動回路１Ｘの温度が高温（例えば、８５℃）のときのトランジスタ３０のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓに対するドレイン−ソース間電流Ｉｄｓ特性が示されており、図３（ｂ）には、半導体レーザ５及び半導体レーザ駆動回路１Ｘの温度が図３（ａ）と比較して低温（例えば、常温２５℃）のときのトランジスタ３０のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓに対するドレイン−ソース間電流Ｉｄｓ特性が示されている。

また、図４に、比較例の半導体レーザ駆動回路におけるトランジスタのゲート−ソース間電圧に対する半導体レーザの駆動電流を示す。図４には、図３（ｂ）の温度条件のときのトランジスタ３０のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓに対する半導体レーザ５の駆動電流Ｉｌｄ特性が示されている。

図３（ａ）によれば、出力光の光パワー及び消光比を一定に保持するために、高温時には半導体レーザ５に振幅が大きな変調電流Ｉｌｄｍを供給する必要があり、トランジスタ３０のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓの振幅Ｖｇｓｍを大きくする必要があることがわかる。そして、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓの振幅Ｖｇｓｍにおける低電位（ＬＯＷ）側の電圧値がトランジスタ３０のゲート閾値電圧以上とするために、ゲートバイアス電圧Ｖｇを比較的大きくする必要があることがわかる。

一方、図３（ｂ）によれば、出力光の光パワー及び消光比を一定に保持するために、低温時には半導体レーザ５に供給する変調電流Ｉｌｄｍの振幅が小さくてよく、トランジスタ３０のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓの振幅Ｖｇｓｍが小さくてよい。しかしながら、ゲートバイアス電圧Ｖｇが一定であるために、電流Ａが常にトランジスタ３０に流れることとなる。

この点に関し、図４を参照すると、高温時の大きな変調電流Ｉｌｄｍのために、バイアス電流源２０のバイアス電流Ｉｂは６０ｍＡ以上に設定されている。しかしながら、低温時には変調電流Ｉｌｄｍの振幅が小さくてよいが、ゲートバイアス電圧Ｖｇが一定であるために、電流Ａが常にトランジスタ３０に流れることとなる。

そのために、比較例の半導体レーザ駆動回路１Ｘでは、バイアス電流Ｉｂを大きく低減することができず、低消費電力化が困難であった。

そこで、本実施形態の半導体レーザ駆動回路１は、半導体レーザ５及び半導体レーザ駆動回路１の温度に応じて、またトランジスタ３０のゲート閾値電圧Ｖｔｈの変動及びばらつきに対応して、トランジスタ３０のゲートバイアス電圧Ｖｇを変更する。

具体的には、半導体レーザ５及び半導体レーザ駆動回路１の温度が高温になり、半導体レーザ５の発光効率の低下によって出力光の光パワー及び消光比が低下したことをフォトダイオード４０からの電流信号Ｓｉの低下によって検知すると、ＡＰＣ回路５０がバイアス電流制御信号Ｖｂ及び変調電流制御信号Ｖｍを変更し、バイアス電流源２０がバイアス電流Ｉｂを増加すると共に、変調電流源１７が変調電流Ｉｍを増加する。すると、バイアス電流検知回路６０によって検知信号Ｓｄ、すなわちミラー電流Ｉｄが増加し、バイアス電圧生成回路７０における抵抗素子７１によってゲートバイアス電圧Ｖｇが増加する。これによって、半導体レーザ５及び半導体レーザ駆動回路１の温度が高温になっても、半導体レーザ５の光パワー及び消光比を一定に保持することができる。

一方、半導体レーザ５及び半導体レーザ駆動回路１の温度が低下し、半導体レーザ５の発光効率の上昇によって出力光の光パワー及び消光比が上昇したことをフォトダイオード４０からの電流信号Ｓｉの増加によって検知すると、ＡＰＣ回路５０がバイアス電流制御信号Ｖｂ及び変調電流制御信号Ｖｍを変更し、バイアス電流源２０がバイアス電流Ｉｂを低下すると共に、変調電流源１７が変調電流Ｉｍを低下する。すると、バイアス電流検知回路６０によって検知信号Ｓｄ、すなわちミラー電流Ｉｄが低下し、バイアス電圧生成回路７０における抵抗素子７１によってゲートバイアス電圧Ｖｇが低下する。これによって、半導体レーザ５及び半導体レーザ駆動回路１の温度が低下しても、半導体レーザ５の光パワー及び消光比を一定に保持することができる。また、ゲートバイアス電圧Ｖｇを低下することによって、バイアス電流Ｉｂの低減量を大きくすることができ、消費電力を低減することができる。

図５に、本実施形態の半導体レーザ駆動回路におけるトランジスタのゲート−ソース間電圧に対するドレイン−ソース間電流を示す。図５には、半導体レーザ５及び半導体レーザ駆動回路１の温度が比較的低温（例えば、常温２５℃）のときの電流電圧特性が示されている。

図５及び図３（ｂ）によれば、本実施形態の半導体レーザ駆動回路１では、低温時に、バイアス電圧生成回路７０がゲートバイアス電圧Ｖｇを低下することによって、トランジスタ３０に常に流れる電流Ａが低減されていることがわかる。その結果、本実施形態の半導体レーザ駆動回路１では、バイアス電流Ｉｂを大きく低減することができることとなる。

ところで、トランジスタ３０のゲート閾値電圧は、変動及びばらつきを有する。また、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓに対するドレイン−ソース間電流Ｉｄｓにおいて、ゲート閾値電圧付近（図６参照、Ｂ部分）では２次特性の影響が大きいので、半導体レーザ５の出力光波形が歪んでしまう。そのために、比較例の半導体レーザ駆動回路１Ｘでは、高温時でも、トランジスタ３０のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓの振幅ＶｇｓｍのＬＯＷレベルが線形領域内（図６参照、Ｃ部分）となるように、ゲートバイアス電圧Ｖｇを大きめに設定している。そのために、低温時においてもバイアス電流Ｉｂを大きく低下することができず、常時トランジスタ３０に多くの電流が流れることとなり、低消費電力化が困難であった。

そこで、本実施形態の半導体レーザ駆動回路１では、トランジスタ３０のゲート閾値電圧Ｖｔｈの変動及びばらつきに対応して、トランジスタ３０のゲートバイアス電圧Ｖｇを変更する。

具体的には、半導体レーザ５及び半導体レーザ駆動回路１の温度が高温になり、トランジスタ３０のゲート閾値電圧が小さくなると（図６参照）、バイアス電圧生成回路７０におけるダイオード接続のトランジスタ７２の順方向電圧Ｖｔｈも小さくなるので、ゲートバイアス電圧Ｖｇが低下する。

一方、半導体レーザ５及び半導体レーザ駆動回路１の温度が低温になり、トランジスタ３０のゲート閾値電圧が大きくなると（図６参照）、バイアス電圧生成回路７０におけるダイオード接続のトランジスタ７２の順方向電圧Ｖｔｈも大きくなるので、ゲートバイアス電圧Ｖｇが上昇する。

また、トランジスタ３０のゲート閾値電圧がばらついたときにも、バイアス電圧生成回路７０におけるダイオード接続のトランジスタ７２の順方向電圧Ｖｔｈが同様にばらつくので、ゲートバイアス電圧Ｖｇを変更することができる。

このように、バイアス電圧生成回路７０におけるダイオード接続のトランジスタ７２によって、トランジスタ３０のゲート閾値電圧の変動及びばらつきに対応してゲートバイアス電圧Ｖｇを変更することができるので、トランジスタ３０のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓの振幅ＶｇｓｍのＬＯＷレベルが線形領域内における最小値に設定されるように、ゲートバイアス電圧Ｖｇを設定することができる。その結果、トランジスタ３０に常時流れる電流が最小になるようにバイアス電流Ｉｂを低下することができる。

図７は、環境温度に対するバイアス電圧生成回路における各部の電圧を示す図である。図７において、電圧Ｈは抵抗素子７１の電圧Ｉｄ×Ｒ７１を示しており、電圧Ｉはダイオード接続のトランジスタ７２の順方向電圧Ｖｔｈを示している。そして、電圧Ｊはゲートバイアス電圧Ｖｇを示している。このように、バイアス電圧生成回路７０は、半導体レーザ５の温度に応じて変更される電圧Ｉｄ×Ｒ７１と、トランジスタ３０のゲート閾値電圧の変動及びばらつきに対応して変更される電圧Ｖｔｈとを加算したゲートバイアス電圧Ｖｇを生成することによって、半導体レーザ５の温度に応じて、またトランジスタ３０のゲート閾値電圧の変動及びばらつきに対応して、ゲートバイアス電圧Ｖｇを変更することとなる。

このように、本実施形態の半導体レーザ駆動回路１によれば、バイアス電圧生成回路７０がトランジスタ３０のゲートバイアス電圧Ｖｇを半導体レーザ５の温度に応じて変更するので、半導体レーザ５の温度が比較的低いときには、トランジスタ３０のゲートバイアス電圧Ｖｇを低下することができる。これによって、バイアス電流Ｉｂを適切に低減することができ、低消費電力化が可能となる。

また、本実施形態の半導体レーザ駆動回路１によれば、バイアス電圧生成回路７０が更にトランジスタ３０のゲート閾値電圧の変動及びばらつきに対応してゲートバイアス電圧Ｖｇを変更するので、トランジスタ３０のゲートバイアス電圧Ｖｇを適切に低下することができる。これによって、バイアス電流Ｉｂをより適切に低減することができ、より適切に低消費電力化が可能となる。

なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。

本発明の実施形態に係る半導体レーザ駆動回路を示す回路図である。 本発明の比較例に係る半導体レーザ駆動回路を示す回路図である。 比較例の半導体レーザ駆動回路におけるトランジスタのゲート−ソース間電圧に対するドレイン−ソース間電流を示す図である。 比較例の半導体レーザ駆動回路におけるトランジスタのゲート−ソース間電圧に対する半導体レーザの駆動電流を示す図である。 本実施形態の半導体レーザ駆動回路におけるトランジスタのゲート−ソース間電圧に対するドレイン−ソース間電流を示す図である。 本実施形態の半導体レーザ駆動回路におけるトランジスタのゲート−ソース間電圧に対するドレイン−ソース間電流を示す図である。 環境温度に対するバイアス電圧生成回路における各部の電圧を示す図である。

符号の説明

１…半導体レーザ駆動回路、５…半導体レーザ、１０…ドライバ部、１１…アンプ、１２…差動増幅回路、１３，１４…トランジスタ、１５，１６…負荷用抵抗素子、１７…変調電流源、２０…バイアス電流源、３０…トランジスタ、４０…フォトダイオード、５０…ＡＰＣ回路、６０…バイアス電流検知回路、６１，６２…トランジスタ、７０…バイアス電圧生成回路、７１…抵抗素子（電流電圧変換部）、７２…トランジスタ（半導体素子）、７３…基準電圧源、８１，８２，８３…ＤＣカット用容量素子、８４，８５…終端用抵抗素子。

Claims (4)

1. 半導体レーザに供給するためのバイアス電流を生成すると共に、前記バイアス電流を前記半導体レーザの温度に応じて変更するバイアス電流源と、
   制御端子と一対の電流端子とを備え、前記半導体レーザに並列に接続されており、前記制御端子に印加された変調信号に応じて前記一対の電流端子間に流れる電流をスイッチングして前記バイアス電流を分流することにより、前記半導体レーザの出力光を変調するトランジスタと、
   前記トランジスタの前記制御端子にバイアス電圧を供給し、当該バイアス電圧を前記半導体レーザの温度に応じて変更するバイアス電圧生成回路と、
   を備える、半導体レーザ駆動回路。
2. 前記バイアス電圧生成回路は、更に、前記トランジスタの閾値電圧の変動及びばらつきに対応して前記バイアス電圧を変更する、請求項１に記載の半導体レーザ駆動回路。
3. 前記バイアス電流を検知し、当該バイアス電流に応じた電流を検知信号として生成するバイアス電流検知回路を更に備え、
   前記バイアス電圧生成回路は、前記検知信号を電圧に変換する電流電圧変換部と、前記トランジスタの閾値電圧の変動及びばらつきに対応する閾値電圧の変動及びばらつきを有する半導体素子との直列回路を有し、前記検知信号及び前記半導体素子の閾値電圧の変動及びばらつきに応じて前記バイアス電圧を変更する、
   請求項２に記載の半導体レーザ駆動回路。
4. 前記バイアス電流を検知し、当該バイアス電流に応じた検知信号を生成するバイアス電流検知回路を更に備え、
   前記バイアス電圧生成回路は、前記検知信号に応じて前記バイアス電圧を変更する、
   請求項１に記載の半導体レーザ駆動回路。
   

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