JP2013106010A

JP2013106010A - 駆動回路および光送信装置

Info

Publication number: JP2013106010A
Application number: JP2011251101A
Authority: JP
Inventors: Mariko Sugawara; 茉莉子菅原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-05-30
Also published as: US20130121356A1

Abstract

【課題】広帯域化を図ること。
【解決手段】駆動回路１００は、入力信号により直接変調した光を出射する発光素子１０１を駆動する。入力トランジスタ１２１には、発光素子１０１の駆動信号がベースへ入力される。変調電流源１３０は、入力トランジスタ１２１のエミッタに接続され、入力トランジスタ１２１へ入力された駆動信号の変調振幅ｉｍｏｄを調整する。トランジスタ１５３は、入力トランジスタ１２１のコレクタに接続され、入力トランジスタ１２１へ入力された駆動信号のバイアス電流ｉｂｉａｓを調整する。出力部１６０は、変調電流源１３０により変調振幅ｉｍｏｄを調整され、トランジスタ１５３によりバイアス電流ｉｂｉａｓを調整された駆動信号を発光素子１０１へ出力する。インダクタ１４０は、入力トランジスタ１２１のコレクタに一端が接続され、トランジスタ１５３と出力部１６０との間に他端が接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動回路および光送信装置に関する。

近年、光インタコネクトなどにおける伝送速度の向上および大容量化に伴い、たとえば近距離や中距離の通信に光を用いることが検討されている。光通信の光信号源として、たとえば小型かつ低消費電力で直接電流変調が可能なＶＣＳＥＬ（ＶｅｒｔｉｃａｌＣａｖｉｔｙＳｕｒｆａｃｅＥｍｉｔｔｉｎｇＬａｓｅｒ：垂直共振器面発光レーザ）などが知られている。ＶＣＳＥＬを直接電流変調する駆動回路には、たとえば、変調電流振幅を調整する変調電流源や、直流レベルを調整した電流を出力端に直接供給するバイアス電流源などが含まれている。

一方、たとえば、出力端に電流源ではなく負荷抵抗が接続されたＣＭＬ（ＣｕｒｒｅｎｔＭｏｄｅＬｏｇｉｃ：電流モードロジック）が知られている（たとえば、下記非特許文献１参照。）。ＣＭＬにおいては、たとえば、容量値を分割して出力波形の立ち上がりの特性（スルーレート）を改善するためにシリーズインダクタが挿入される。

ＳｕｄｉｐＳｈｅｋｈａｒ，ＪｅｆｆｒｅｙＳ．Ｗａｌｌｉｎｇ，ＤａｖｉｄＪ．Ａｌｌｓｔｏｔ、"ＢａｎｄｗｉｄｔｈＥｘｔｅｎｓｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒＣＭＯＳＡｍｐｌｉｆｉｅｒｓ"、ＩＥＥＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＬＩＤ−ＳＴＡＴＥＣＩＲＣＵＩＴＳＶＯＬ．４１Ｎｏ．１１Ｎｏｖ２００６ｐ２４２４．

しかしながら、上述した従来の出力端にバイアス電流源が接続される駆動回路では、バイアス電流源が等価的に抵抗および容量を含むため、バイアス電流源の容量によって帯域が劣化するという問題がある。

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、広帯域化を図ることができる駆動回路および光送信装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、電流信号により駆動される駆動対象へ電流信号を出力する駆動回路において、前記駆動対象の駆動信号がベースへ入力される入力トランジスタと、前記入力トランジスタのエミッタ側に接続され、前記入力トランジスタのコレクタに流れる信号の変調振幅を調整する変調電流源と、前記入力トランジスタのコレクタ側に接続され、前記入力トランジスタのコレクタに流れる信号のバイアス電流を調整するバイアス電流源と、前記入力トランジスタのコレクタと前記バイアス電流源との間に設けられたシリーズインダクタと、前記バイアス電流源と前記シリーズインダクタとの間に接続されており、前記変調電流源により変調振幅を調整され、前記バイアス電流源によりバイアス電流を調整された電流信号を、前記駆動対象へ出力する出力部と、を備える駆動回路および光送信装置が提案される。

本発明の一側面によれば、広帯域化を図ることができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態にかかる駆動回路の構成例を示す図である。図２−１は、駆動回路から出力される駆動信号の一例を示す図である。図２−２は、駆動回路における小信号特性の一例を示す図である。図３−１は、インダクタを異なる位置に設けた駆動回路（その１）を参考として示す図である。図３−２は、インダクタを異なる位置に設けた駆動回路（その２）を参考として示す図である。図３−３は、ＣＭＬの構成例１を参考として示す図である。図３−４は、ＣＭＬの構成例２を参考として示す図である。図３−５は、ＣＭＬの構成例３を参考として示す図である。図４−１は、駆動回路における小信号特性のシミュレーション結果の一例を示す図である。図４−２は、ＣＭＬにおける小信号特性のシミュレーション結果の一例を参考として示す図である。図５−１は、図１に示した駆動回路の等価回路を示す図である。図５−２は、図３−１に示した駆動回路の等価回路を参考として示す図である。図５−３は、図３−２に示した駆動回路の等価回路を参考として示す図である。図６−１は、図５−１に示した等価回路におけるインピーダンスの算出結果の一例を示す図である。図６−２は、図５−２に示した等価回路におけるインピーダンスの算出結果の一例を参考として示す図である。図６−３は、図５−３に示した等価回路におけるインピーダンスの算出結果の一例を参考として示す図である。図７は、図１に示した駆動回路の変形例１を示す図である。図８は、図１に示した駆動回路の変形例２を示す図である。図９は、図１に示した駆動回路の変形例３を示す図である。図１０は、図１に示した駆動回路の変形例４を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる駆動回路および光送信装置の実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
（実施の形態にかかる駆動回路の構成）
図１は、実施の形態にかかる駆動回路の構成例を示す図である。図１に示す駆動回路１００は、発光素子１０１を駆動するための駆動信号を増幅する回路である。発光素子１０１は、入力された電流信号により直接変調（強度変調）した光を出射する発光素子である。発光素子１０１は、たとえばＶＣＳＥＬである。

図１に示す駆動回路１００は、発光素子１０１をアノード駆動する。具体的には、駆動回路１００は、入力部１１１，１１２と、入力トランジスタ１２１，１２２と、変調電流源１３０と、インダクタ１４０と、トランジスタ１５１と、電流源１５２と、トランジスタ１５３と、出力部１６０と、を備えている。

駆動回路１００へ入力される駆動信号は、たとえば正相信号および逆相信号を含む差動信号である。逆相信号は、正相信号が反転した信号である。入力部１１１および入力部１１２は、差動の駆動信号が入力される差動対の入力部である。具体的には、入力部１１１には駆動信号の正相信号が入力される。入力部１１１へ入力された信号は入力トランジスタ１２１のベースへ出力される。入力部１１２には駆動信号の逆相信号が入力される。入力部１１２へ入力された信号は入力トランジスタ１２２のベースへ出力される。

入力トランジスタ１２１および入力トランジスタ１２２は、たとえばＨＢＴ（ＨｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ヘテロ接合バイポーラトランジスタ）またはＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：相補型金属酸化膜半導体）である。ここでは、入力トランジスタ１２１および入力トランジスタ１２２がＨＢＴである場合について説明する。

入力トランジスタ１２１のベースは入力部１１１に接続されている。入力トランジスタ１２１のコレクタはインダクタ１４０に接続されている。入力トランジスタ１２１のエミッタは変調電流源１３０に接続されている。入力トランジスタ１２２のベースは入力部１１２に接続されている。入力トランジスタ１２２のコレクタは電源に接続されている。入力トランジスタ１２２のエミッタは変調電流源１３０に接続されている。

変調電流源１３０は、入力トランジスタ１２１および入力トランジスタ１２２から電流を引き込み、駆動信号の変調振幅ｉｍｏｄを調整する変調電流源である。変調電流源１３０は、一端が入力トランジスタ１２１および入力トランジスタ１２２に接続され、他端が接地されている。

インダクタ１４０は、入力トランジスタ１２１のコレクタとトランジスタ１５３との間に設けられたシリーズインダクタである。具体的には、インダクタ１４０は、一端が入力トランジスタ１２１に接続され、他端がトランジスタ１５３および出力部１６０に接続されている。

トランジスタ１５１および電流源１５２はカレント電流源である。具体的には、トランジスタ１５１のドレインは電源に接続されている。トランジスタ１５１のゲートは、トランジスタ１５１のソースおよびトランジスタ１５３に接続されている。トランジスタ１５１のソースは、電流源１５２およびトランジスタ１５３に接続されている。トランジスタ１５１はｐＭＯＳである。電流源１５２は、一端がトランジスタ１５１に接続され、他端が接地されている。

トランジスタ１５３は、駆動信号のバイアス電流ｉｂｉａｓ（直流レベル）を調整するバイアス電流源である。具体的には、トランジスタ１５３のソースはインダクタ１４０および出力部１６０に接続されている。トランジスタ１５３のドレインは電源に接続されている。トランジスタ１５３のゲートはトランジスタ１５１に接続されている。トランジスタ１５３はｐＭＯＳである。

出力部１６０は、変調電流源１３０により変調振幅を調整され、トランジスタ１５３（バイアス電流源）によりバイアス電流を調整された駆動信号を発光素子１０１へ出力する。具体的には、出力部１６０は、トランジスタ１５３とインダクタ１４０との間に接続されている。出力部１６０には、駆動回路１００の駆動対象である発光素子１０１が接続される。出力部１６０は、駆動信号を発光素子１０１へ出力する。出力部１６０から出力され発光素子１０１へ入力される駆動信号の電流をｉｌｏａｄとする。

このように、入力トランジスタ１２１のコレクタと出力部１６０との間に、トランジスタ１５３（バイアス電流源）と並列にインダクタ１４０を設ける。これにより、インダクタピーキングにより広帯域化を図ることができる（詳細は後述する）。また、駆動回路１００および発光素子１０１を備える光送信装置により、光送信装置によって送信される光信号の広帯域化を図ることができる。

図１に示す例では、駆動回路１００へ入力される駆動信号が差動信号である場合について説明したが、駆動回路１００へ入力される駆動信号はシングルエンド信号であってもよい。この場合は、駆動信号は入力部１１１へ入力される。また、この場合は、たとえば入力部１１２および入力トランジスタ１２２を省いた構成としてもよい。

また、図１に示す例では、入力トランジスタ１２１，１２２がＨＢＴである場合について説明したが、入力トランジスタ１２１，１２２は、ソース、ゲートおよびドレインを有するＣＭＯＳであってもよい。この場合は、上記のエミッタ、ベースおよびコレクタは、それぞれソース、ゲートおよびドレインと対応する。

（駆動回路から出力される駆動信号）
図２−１は、駆動回路から出力される駆動信号の一例を示す図である。図２−１において、横軸は時間を示し、縦軸は駆動回路１００から発光素子１０１へ出力される駆動信号の電流ｉｌｏａｄを示している。駆動信号２１０は、駆動回路１００から発光素子１０１へ出力される駆動信号を示している。

駆動信号２１０の振幅は、変調電流源１３０によって調整される変調振幅ｉｍｏｄとなる。駆動信号２１０のバイアス電流は、変調電流源１３０によって調整される変調振幅ｉｍｏｄと、トランジスタ１５３によって調整されるバイアス電流ｉｂｉａｓと、に基づくｉｂｉａｓ−ｉｍｏｄ／２となる。

（駆動回路における小信号特性）
図２−２は、駆動回路における小信号特性の一例を示す図である。図２−２において、横軸は周波数を示している。縦軸は駆動信号の利得［ｄＢ］を示している。小信号特性２２１は、駆動回路１００においてインダクタ１４０を設けないと仮定した場合における駆動信号の小信号特性（周波数特性）を参考として示している。小信号特性２２１に示すように、インダクタ１４０を設けない構成では、トランジスタ１５３（電流源）の寄生容量によって高い周波数帯域の利得が劣化する。

小信号特性２２２は、図１に示したようにインダクタ１４０を設けた駆動回路１００における駆動信号の小信号特性を示している。小信号特性２２２に示すように、インダクタ１４０を設けることで高い周波数帯域がピーキングされ、高い周波数帯域における利得の劣化を補償することができる。

（インダクタを異なる位置に設けた駆動回路）
図３−１は、インダクタを異なる位置に設けた駆動回路（その１）を参考として示す図である。図３−１において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図３−１には、図１に示した駆動回路１００において、インダクタ１４０の一端をトランジスタ１５３および入力トランジスタ１２１に接続し、インダクタ１４０の他端を出力部１６０に接続した構成を参考として図示している。図３−１に示す構成においては、インダクタ１４０は入力トランジスタ１２１と出力部１６０の間に直列に設けられたシリーズインダクタである。

図３−２は、インダクタを異なる位置に設けた駆動回路（その２）を参考として示す図である。図３−１において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図３−２には、図１に示した駆動回路１００において、インダクタ１４０の一端をトランジスタ１５３に接続し、インダクタ１４０の他端を入力トランジスタ１２１および出力部１６０に接続した構成を参考として図示している。図３−２に示す構成においては、インダクタ１４０は入力トランジスタ１２１と出力部１６０の間の経路に対して並列に設けられたシャントインダクタである。

（ＣＭＬの構成例）
図３−３は、ＣＭＬの構成例１を参考として示す図である。図３−３において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図３−３に示すＣＭＬ３３０は、入力部１１１，１１２と、入力トランジスタ１２１，１２２と、変調電流源１３０と、インダクタ１４０と、抵抗３３１，３３２と、出力部１６０と、を備えている。抵抗３３１は、一端がインダクタ１４０および出力部１６０に接続され、他端が電源に接続されている。抵抗３３２は、一端が入力トランジスタ１２２のコレクタに接続され、他端が電源に接続されている。このように、ＣＭＬ３３０においては、出力部１６０に対して、電流源ではなく電圧源（電源）および抵抗３３１が接続されている。

図３−４は、ＣＭＬの構成例２を参考として示す図である。図３−４において、図３−３に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図３−４に示すＣＭＬ３３０は、図３−３に示したＣＭＬ３３０において、インダクタ１４０の一端を抵抗３３１および入力トランジスタ１２１に接続し、インダクタ１４０の他端を出力部１６０に接続した構成である。

図３−５は、ＣＭＬの構成例３を参考として示す図である。図３−５において、図３−３に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図３−４に示すＣＭＬ３３０は、図３−３に示したＣＭＬ３３０において、インダクタ１４０の一端を抵抗３３１に接続し、インダクタ１４０の他端を入力トランジスタ１２１および出力部１６０に接続した構成である。

（駆動回路における小信号特性のシミュレーション結果）
図４−１は、駆動回路における小信号特性のシミュレーション結果の一例を示す図である。図４−１において、横軸はインダクタ１４０のインダクタンス［ｐＨ］を示している。横軸のインダクタンス０［ｐＨ］の点は、インダクタ１４０を設けない構成に対応する。縦軸は、信号強度が−３ｄＢ（ｆｒｅｑ−３ｄＢ）となる周波数の帯域［ＧＨｚ］を示している。

小信号特性４１１は、図１に示した駆動回路１００における小信号特性を示している。小信号特性４１２は、図３−１に示した駆動回路１００における小信号特性を参考として示している。小信号特性４１３は、図３−２に示した駆動回路１００における小信号特性を参考として示している。

小信号特性４１１〜４１３に示すように、駆動回路１００にインダクタ１４０（インダクタンス＞０［ｐＨ］）を設けることで駆動信号を広帯域化することができる。特に、小信号特性４１１に示すように、インダクタ１４０を図１に示した位置に設けることによって４０［ＧＨｚ］以上の広帯域を実現することができる。

たとえば、小信号特性４１１〜４１３におけるインダクタンス０［ｐＨ］の点に示すように、インダクタ１４０を設けない構成においては帯域が１０［ＧＨｚ］程度である。このため、図１に示した駆動回路１００においては、インダクタ１４０を図１に示した位置に設けることによって帯域を３〜４倍ほど伸ばすことができることが分かる。

（ＣＭＬにおける小信号特性のシミュレーション結果）
図４−２は、ＣＭＬにおける小信号特性のシミュレーション結果の一例を参考として示す図である。図４−２において、横軸はＣＭＬ３３０に設けられたインダクタ１４０（図３−３〜図３−５）のインダクタンス［ｐＨ］を示している。縦軸は、信号強度が−３ｄＢとなる周波数の帯域［ＧＨｚ］を示している。

小信号特性４２１〜４２３は、それぞれ図３−３〜図３−５に示したＣＭＬ３３０における小信号特性を参考として示している。小信号特性４２１〜４２３に示すように、ＣＭＬ３３０では、出力部１６０に電流源が設けられた構成ではないため、インダクタ１４０を設けても高々２．５倍程度しか帯域が伸びないことが分かる。

（駆動回路の等価回路）
図５−１は、図１に示した駆動回路の等価回路を示す図である。図５−１に示す等価回路５００は、図１に示した駆動回路１００の等価回路である。図５−１に示すように、等価回路５００には、入力部５１０と、コンデンサ５２０と、ＡＣ電流源５３１と、ＡＶＳＳ５３２と、インダクタ５４０と、電流源等価回路５５０と、出力部５６１と、コンデンサ５６２と、抵抗５６３と、が含まれている。

入力部５１０およびコンデンサ５２０は、図１に示した入力部１１１および入力トランジスタ１２１に対応している。Ｉｉｎは、入力部５１０から入力される駆動信号の電流である。コンデンサ５２０の容量値Ｃ１は、入力トランジスタ１２１の寄生容量値である。ＡＣ電流源５３１およびＡＶＳＳ５３２は、図１に示した変調電流源１３０に対応している。インダクタ５４０は、図１に示したインダクタ１４０に対応している。電流源等価回路５５０は、図１に示したトランジスタ１５３に対応している。

電流源等価回路５５０は、並列に接続された理想的な電流源５５１、コンデンサ５５２および抵抗５５３で表される。コンデンサ５５２の容量値Ｃｃおよび抵抗５５３の抵抗値Ｒｃは、トランジスタ１５３の寄生容量値および寄生抵抗値である。

出力部５６１、コンデンサ５６２および抵抗５６３は、図１に示した出力部１６０に対応している。Ｉｏｕｔは、出力部５６１から出力される駆動信号の電流である。コンデンサ５６２の容量値Ｃ２は、出力部１６０のパッドやＥＳＤ素子（静電気保護素子）における容量値である。抵抗５６３の抵抗値Ｒｏｕｔは、出力部１６０における抵抗値である。等価回路５００における部分回路５０１のインピーダンスをＺとすると、部分回路５０１における電流伝達関数はたとえば下記（１）式で表すことができる。

インピーダンスＺの値が最大になる周波数で図２−２に示したピーキングが発生し、このときのインピーダンスＺの値（Ｚｍａｘとする）によってピーキング量が決まる。Ｚｍａｘが大きいほど、利得を大きく持ち上げることができるため、ピーキングの発生する周波数を所望の値になるよう調整することで、信号強度が−３ｄＢとなる周波数の帯域を広げることができる（図２−２参照）。

図５−２は、図３−１に示した駆動回路の等価回路を参考として示す図である。図５−２において、図５−１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図５−２に示す等価回路５００は、図３−１に示した駆動回路１００の等価回路である。図５−２に示すように、図３−１に示した駆動回路１００に対応する等価回路５００においては、インダクタ５４０は、一端が入力部５１０および電流源等価回路５５０に接続され、他端が出力部５６１に接続されている。

図５−３は、図３−２に示した駆動回路の等価回路を参考として示す図である。図５−３において、図５−１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図５−３に示す等価回路５００は、図３−２に示した駆動回路１００の等価回路である。図５−３に示すように、図３−２に示した駆動回路１００に対応する等価回路５００においては、インダクタ５４０は、一端が電流源等価回路５５０に接続され、他端が入力部５１０および出力部５６１に接続されている。

（等価回路におけるインピーダンスの算出結果）
図６−１は、図５−１に示した等価回路におけるインピーダンスの算出結果の一例を示す図である。図６−１において、横軸は周波数を示し、縦軸はＺ／Ｒｏｕｔを示している。図６−１に示すインピーダンス特性６１１は、図５−１に示した等価回路５００におけるＺ／Ｒｏｕｔの計算結果の一例を示している。

インピーダンス特性６１２は、図５−１に示した等価回路５００において電流源等価回路５５０が抵抗に置き換わった場合（ＣＭＬの場合）におけるＺ／Ｒｏｕｔの計算結果の一例を参考として示している。インピーダンス特性６１１に示すように、図５−１に示した等価回路５００においては、電流源等価回路５５０のコンデンサ５５２の寄生容量値Ｃｃが存在するため、インピーダンスの最大値が大きくなっている。

なお、図６−１の計算結果は、コンデンサ５２０の容量値Ｃ１を２００［ｆＦ］、コンデンサ５６２の容量値Ｃ２を１５０［ｆＦ］、コンデンサ５５２の容量値Ｃｃを２００［ｆＦ］、抵抗５５３の抵抗値Ｒｃを５０［Ω］、インダクタ５４０のインダクタンスを５００［ｐＨ］、Ｒｏｕｔを５０［Ω］として計算を行った結果である。図６−２，図６−３の計算結果についても同様である。

図６−２は、図５−２に示した等価回路におけるインピーダンスの算出結果の一例を参考として示す図である。図６−２において、横軸は周波数を示し、縦軸はＺ／Ｒｏｕｔを示している。図６−２に示すインピーダンス特性６２１は、図５−２に示した等価回路５００におけるＺ／Ｒｏｕｔの計算結果の一例を示している。インピーダンス特性６２２は、図５−２に示した等価回路５００において電流源等価回路５５０が抵抗のみであった場合（ＣＭＬの場合）におけるＺ／Ｒｏｕｔの計算結果の一例を参考として示している。

図６−３は、図５−３に示した等価回路におけるインピーダンスの算出結果の一例を参考として示す図である。図６−３において、横軸は周波数を示し、縦軸はＺ／Ｒｏｕｔを示している。図６−３に示すインピーダンス特性６３１は、図５−３に示した等価回路５００におけるＺ／Ｒｏｕｔの計算結果の一例を示している。インピーダンス特性６３２は、図５−３に示した等価回路５００において電流源等価回路５５０が抵抗のみであった場合（ＣＭＬの場合）におけるＺ／Ｒｏｕｔの計算結果の一例を参考として示している。

図６−１〜図６−３のインピーダンス特性６１１，６２１，６３１に示すように、インダクタ１４０を図１に示した位置に設けることで大きなピーキング量を得ることができ、インダクタの値を調整してピーキング位置が所望の周波数になるよう設計すれば、帯域をより広げることができる。また、図６−１のインピーダンス特性６１１，６１２に示すように、インダクタ１４０を図１に示した位置に設ける構成は、ＣＭＬ３３０よりも、出力端に電流源が接続された駆動回路１００において有効であることが分かる。

（駆動回路の変形例）
図７は、図１に示した駆動回路の変形例１を示す図である。図７において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図７に示すように、図１に示した駆動回路１００において、バイアス電流源であるトランジスタ１５３と出力部１６０との間にインダクタ７０１，７０２の少なくとも一方を設けてもよい。

インダクタ７０１，７０２は、それぞれ図３−１，図３−２に示したインダクタ１４０に相当するインダクタである。具体的には、インダクタ７０１は、トランジスタ１５３（バイアス電流源）とインダクタ１４０（シリーズインダクタ）との間に一端が接続され、出力部１６０に他端が接続されたシリーズインダクタである。インダクタ７０２は、トランジスタ１５３（バイアス電流源）に一端が接続され、インダクタ１４０（シリーズインダクタ）と出力部１６０との間に他端が接続されたシャントインダクタである。

このように、インダクタ７０１やインダクタ７０２をさらに設けることで、ピーキング量をさらに大きくし、さらなる広帯域化を図ることができる。

図８は、図１に示した駆動回路の変形例２を示す図である。図８において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図８に示すように、駆動回路１００は、図１に示した構成に加えて、インダクタ８１１と、抵抗８２１，８２２と、トランジスタ８３１と、終端抵抗８４０と、を備えていてもよい。

インダクタ８１１（第２シリーズインダクタ）は、一端が入力トランジスタ１２２（第２入力トランジスタ）のコレクタに接続され、他端がトランジスタ８３１のソースに接続されている。抵抗８２１は、一端がトランジスタ１５３、インダクタ１４０および出力部１６０に接続され、他端が抵抗８２２に接続されている。抵抗８２２は、一端が抵抗８２１に接続され、他端がインダクタ８１１、トランジスタ８３１および終端抵抗８４０に接続されている。抵抗８２１，８２２は、たとえばそれぞれ５０［Ω］の抵抗である。また、抵抗８２１，８２２を１つの抵抗（たとえば１００［Ω］）によって実現してもよい。

トランジスタ８３１（第２バイアス電流源）のソースはインダクタ８１１、抵抗８２２および終端抵抗８４０に接続されている。トランジスタ８３１のドレインは電源に接続されている。トランジスタ８３１のゲートはトランジスタ１５１（カレント電流源）に接続されている。トランジスタ８３１はｐＭＯＳである。

終端抵抗８４０は、発光素子１０１と同等のダイオード特性を有するダミー負荷である。ダイオード特性は、たとえば印加電圧に対して流れる電流の特性である。終端抵抗８４０は、一端がインダクタ８１１、抵抗８２２およびトランジスタ８３１に接続され、他端が接地されている。これにより、駆動回路１００と発光素子１０１とのインピーダンスマッチングにより駆動信号の品質を向上させることができる。

図９は、図１に示した駆動回路の変形例３を示す図である。図９において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図９に示すように、駆動回路１００は、インダクタ１４０と直列に抵抗９０１を備えていてもよい。具体的には、抵抗９０１は、一端が入力トランジスタ１２１に接続され、他端がインダクタ１４０に接続されている。また、インダクタ１４０と抵抗９０１の位置を入れ替えてもよい。

このように、インダクタ１４０と直列に抵抗９０１を設けることで、インダクタ１４０による駆動信号のピーキング量を調整することができる。

図１０は、図１に示した駆動回路の変形例４を示す図である。図１０において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、駆動回路１００は、発光素子１０１をカソード駆動する構成としてもよい。

具体的には、図１０に示す駆動回路１００においては、出力部１６０が発光素子１０１のカソード側に接続されている。また、トランジスタ１５３（バイアス電流源）の向きが逆になっている。また、トランジスタ１５３はｎＭＯＳとなっている。

また、電流源１５２（カレント電流源）の向きが逆になっている。また、トランジスタ１５１はｎＭＯＳとなっている。このように、発光素子１０１をカソード駆動する構成においても、入力トランジスタ１２１のコレクタと出力部１６０との間にインダクタ１４０を挿入することで、図１に示した駆動回路１００と同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、駆動回路および光送信装置によれば、電流駆動の発光素子への駆動信号が変調出力される出力端に電流源が接続された駆動回路において、シリーズインダクタが所定の位置（たとえば図１参照）に設けられる。これにより、出力端に接続された電流源の容量による帯域の劣化を補い、広帯域化を図ることができる。このため、たとえば、光インタコネクトなどにおける発光素子の高速駆動が可能になる。

なお、上述したインダクタ１４０，７０１，７０２，８１１のそれぞれは、たとえば、スパイラルインダクタやワイヤなど、通常の配線に対して十分に長い配線によって実現することができる。

上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）電流信号により駆動される駆動対象へ電流信号を出力する駆動回路において、
前記駆動対象の駆動信号がベースへ入力される入力トランジスタと、
前記入力トランジスタのエミッタ側に接続され、前記入力トランジスタのコレクタに流れる信号の変調振幅を調整する変調電流源と、
前記入力トランジスタのコレクタ側に接続され、前記入力トランジスタのコレクタに流れる信号のバイアス電流を調整するバイアス電流源と、
前記入力トランジスタのコレクタと前記バイアス電流源との間に設けられたシリーズインダクタと、
前記バイアス電流源と前記シリーズインダクタとの間に接続されており、前記変調電流源により変調振幅を調整され、前記バイアス電流源によりバイアス電流を調整された電流信号を、前記駆動対象へ出力する出力部と、
を備えることを特徴とする駆動回路。

（付記２）前記バイアス電流源と前記シリーズインダクタとの間に一端が接続され、前記出力部に他端が接続されたインダクタを備えることを特徴とする付記１に記載の駆動回路。

（付記３）前記バイアス電流源に一端が接続され、前記シリーズインダクタと前記出力部との間に他端が接続されたインダクタを備えることを特徴とする付記１または２に記載の駆動回路。

（付記４）前記駆動信号の逆相信号がベースへ入力される第２入力トランジスタと、
前記第２入力トランジスタのコレクタ側に接続され、前記第２入力トランジスタのコレクタに流れる信号のバイアス電流を調整する第２バイアス電流源と、
前記第２入力トランジスタのコレクタと前記第２バイアス電流源との間に設けられた第２シリーズインダクタと、
前記第２バイアス電流源と前記第２シリーズインダクタとの間に接続され、前記駆動対象と同等のダイオード特性を有する終端抵抗を備えることを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の駆動回路。

（付記５）前記シリーズインダクタと直列に設けられた抵抗を備えることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の駆動回路。

（付記６）前記入力トランジスタはＨＢＴ（ＨｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ヘテロ接合バイポーラトランジスタ）であることを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の駆動回路。

（付記７）前記シリーズインダクタは、スパイラルインダクタであることを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の駆動回路。

（付記８）前記シリーズインダクタは、ワイヤであることを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の駆動回路。

（付記９）前記シリーズインダクタは、十分に長い配線であることを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の駆動回路。

（付記１０）前記インダクタは、スパイラルインダクタであることを特徴とする付記２に記載の駆動回路。

（付記１１）前記インダクタは、ワイヤであることを特徴とする付記２に記載の駆動回路。

（付記１２）前記インダクタは、十分に長い配線であることを特徴とする付記４に記載の駆動回路。

（付記１３）前記第２シリーズインダクタは、スパイラルインダクタであることを特徴とする付記４に記載の駆動回路。

（付記１４）前記第２シリーズインダクタは、ワイヤであることを特徴とする付記４に記載の駆動回路。

（付記１５）前記第２シリーズインダクタは、十分に長い配線であることを特徴とする付記４に記載の駆動回路。

（付記１６）駆動信号がベースへ入力される入力トランジスタと、
前記入力トランジスタのエミッタ側に接続され、前記入力トランジスタのコレクタに流れる信号の変調振幅を調整する変調電流源と、
前記入力トランジスタのコレクタ側に接続され、前記入力トランジスタのコレクタに流れる信号のバイアス電流を調整するバイアス電流源と、
前記入力トランジスタのコレクタと前記バイアス電流源との間に設けられたシリーズインダクタと、
前記バイアス電流源と前記シリーズインダクタとの間に接続されており、前記変調電流源により変調振幅を調整され、前記バイアス電流源によりバイアス電流を調整された電流信号により、直接変調した光を出射する発光素子と、
を備えることを特徴とする光送信装置。

（付記１７）前記発光素子は、ＶＣＳＥＬ（ＶｅｒｔｉｃａｌＣａｖｉｔｙＳｕｒｆａｃｅＥｍｉｔｔｉｎｇＬａｓｅｒ：垂直共振器面発光レーザ）であることを特徴とする付記１６に記載の光送信装置。

（付記１８）電流信号により駆動される駆動対象へ電流信号を出力する駆動回路において、
前記駆動対象の駆動信号がゲートへ入力される入力トランジスタと、
前記入力トランジスタのソース側に接続され、前記入力トランジスタのドレインに流れる信号の変調振幅を調整する変調電流源と、
前記入力トランジスタのドレイン側に接続され、前記入力トランジスタのドレインに流れる信号のバイアス電流を調整するバイアス電流源と、
前記入力トランジスタのドレインと前記バイアス電流源との間に設けられたシリーズインダクタと、
前記バイアス電流源と前記シリーズインダクタとの間に接続されており、前記変調電流源により変調振幅を調整され、前記バイアス電流源によりバイアス電流を調整された電流信号を、前記駆動対象へ出力する出力部と、
を備えることを特徴とする駆動回路。

（付記１９）前記入力トランジスタはＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：相補型金属酸化膜半導体）であることを特徴とする付記１８に記載の駆動回路。

（付記２０）駆動信号がゲートへ入力される入力トランジスタと、
前記入力トランジスタのソース側に接続され、前記入力トランジスタのドレインに流れる信号の変調振幅を調整する変調電流源と、
前記入力トランジスタのドレイン側に接続され、前記入力トランジスタのドレインに流れる信号のバイアス電流を調整するバイアス電流源と、
前記入力トランジスタのドレインと前記バイアス電流源との間に設けられたシリーズインダクタと、
前記バイアス電流源と前記シリーズインダクタとの間に接続されており、前記変調電流源により変調振幅を調整され、前記バイアス電流源によりバイアス電流を調整された電流信号により、直接変調した光を出射する発光素子と、
を備えることを特徴とする光送信装置。

１００駆動回路
１０１発光素子
１１１，１１２，５１０入力部
１２１，１２２入力トランジスタ
１３０変調電流源
１４０，５４０，７０１，７０２，８１１インダクタ
１５１，１５３，８３１トランジスタ
１５２，５５１電流源
１６０，５６１出力部
２１０駆動信号
２２１，２２２，４１１〜４１３，４２１〜４２３小信号特性
３３０ＣＭＬ
３３１，３３２，５５３，５６３，８２１，８２２，９０１抵抗
５００等価回路
５０１部分回路
５２０，５５２，５６２コンデンサ
５３１ＡＣ電流源
５３２ＡＶＳＳ
５５０電流源等価回路
６１１，６１２，６２１，６２２，６３１，６３２インピーダンス特性
８４０終端抵抗

Claims

電流信号により駆動される駆動対象へ電流信号を出力する駆動回路において、
前記駆動対象の駆動信号がベースへ入力される入力トランジスタと、
前記入力トランジスタのエミッタ側に接続され、前記入力トランジスタのコレクタに流れる信号の変調振幅を調整する変調電流源と、
前記入力トランジスタのコレクタ側に接続され、前記入力トランジスタのコレクタに流れる信号のバイアス電流を調整するバイアス電流源と、
前記入力トランジスタのコレクタと前記バイアス電流源との間に設けられたシリーズインダクタと、
前記バイアス電流源と前記シリーズインダクタとの間に接続されており、前記変調電流源により変調振幅を調整され、前記バイアス電流源によりバイアス電流を調整された電流信号を、前記駆動対象へ出力する出力部と、
を備えることを特徴とする駆動回路。
前記バイアス電流源と前記シリーズインダクタとの間に一端が接続され、前記出力部に他端が接続されたインダクタを備えることを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
前記バイアス電流源に一端が接続され、前記シリーズインダクタと前記出力部との間に他端が接続されたインダクタを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動回路。
前記シリーズインダクタと直列に設けられた抵抗を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の駆動回路。
駆動信号がベースへ入力される入力トランジスタと、
前記入力トランジスタのエミッタ側に接続され、前記入力トランジスタのコレクタに流れる信号の変調振幅を調整する変調電流源と、
前記入力トランジスタのコレクタ側に接続され、前記入力トランジスタのコレクタに流れる信号のバイアス電流を調整するバイアス電流源と、
前記入力トランジスタのコレクタと前記バイアス電流源との間に設けられたシリーズインダクタと、
前記バイアス電流源と前記シリーズインダクタとの間に接続されており、前記変調電流源により変調振幅を調整され、前記バイアス電流源によりバイアス電流を調整された電流信号により、直接変調した光を出射する発光素子と、
を備えることを特徴とする光送信装置。
電流信号により駆動される駆動対象へ電流信号を出力する駆動回路において、
前記駆動対象の駆動信号がゲートへ入力される入力トランジスタと、
前記入力トランジスタのソース側に接続され、前記入力トランジスタのドレインに流れる信号の変調振幅を調整する変調電流源と、
前記入力トランジスタのドレイン側に接続され、前記入力トランジスタのドレインに流れる信号のバイアス電流を調整するバイアス電流源と、
前記入力トランジスタのドレインと前記バイアス電流源との間に設けられたシリーズインダクタと、
前記バイアス電流源と前記シリーズインダクタとの間に接続されており、前記変調電流源により変調振幅を調整され、前記バイアス電流源によりバイアス電流を調整された電流信号を、前記駆動対象へ出力する出力部と、
を備えることを特徴とする駆動回路。
駆動信号がゲートへ入力される入力トランジスタと、
前記入力トランジスタのソース側に接続され、前記入力トランジスタのドレインに流れる信号の変調振幅を調整する変調電流源と、
前記入力トランジスタのドレイン側に接続され、前記入力トランジスタのドレインに流れる信号のバイアス電流を調整するバイアス電流源と、
前記入力トランジスタのドレインと前記バイアス電流源との間に設けられたシリーズインダクタと、
前記バイアス電流源と前記シリーズインダクタとの間に接続されており、前記変調電流源により変調振幅を調整され、前記バイアス電流源によりバイアス電流を調整された電流信号により、直接変調した光を出射する発光素子と、
を備えることを特徴とする光送信装置。