JP2527602B2 - 半導体レ―ザ駆動回路 - Google Patents

半導体レ―ザ駆動回路

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JP2527602B2 JP63136114A JP13611488A JP2527602B2 JP 2527602 B2 JP2527602 B2 JP 2527602B2 JP 63136114 A JP63136114 A JP 63136114A JP 13611488 A JP13611488 A JP 13611488A JP 2527602 B2 JP2527602 B2 JP 2527602B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/06835Stabilising during pulse modulation or generation

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体レーザに流れるパルス電流をバイアス電流に比
例させて光出力を一定にする半導体レーザ駆動回路に関
し、 周囲温度が0度〜50度の範囲を外れても、消光比及び
波形の劣化を起こさない半導体レーザ駆動回路の提供を
目的とし、 半導体レーザからの光出力の1部から取り出された光
電力モニタ信号に応じて光電力モニタ信号を所定値とす
るための制御信号を半導体レーザのバイアス電流駆動回
路及びパルス電流駆動回路に帰還する自動出力電力制御
回路を備え、温度変化による閾値電流の変化に直線的に
比例してバイアス電流も変化し、パルス電流はバイアス
電流の変化に比例して変化する特性を有する半導体レー
ザ駆動回路において、 前記制御信号に応じてバイアス電流を発生するバイア
ス電流駆動回路と、閾値電流のもとで一定の光出力のた
めのバイアス電流に付加するパルス電流値からバイアス
電流に比例するパルス電流を引いた電流値を固定パルス
電流として発生する固定電流回路と、 前記制御信号に応じて生成した可変駆動パルス電流
を、固定パルス電流に加えることにより駆動パルス電流
を生成し、バイアス駆動電流とともに半導体レーザに入
力するパルス電流駆動回路とを備えるようにする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体レーザに流れるパルス電流をバイア
ス電流に比例させて光出力を一定にするよう、該半導体
レーザよりの光の一部を受光素子にて取り出し光電力モ
ニタ信号として自動出力電力制御回路に入力し、光電力
モニタ信号を所定値とする制御信号を自動出力電力制御
回路はパルス電流駆動回路及びバイアス電流駆動回路の
制御のため帰還するようにした半導体レーザ駆動回路の
改良に関する。
最近光通信装置も加入者系にも使用されているように
なり、半導体レーザ駆動回路も街中のボックス等に収容
されるようになってきた。この為周囲温度が0度〜50度
の範囲を越えることもあり、この場合でも特性の良いこ
とが望まれている。
〔従来の技術〕
以下従来例の図を用いて説明する。
第6図は従来例の半導体レーザ駆動回路の回路図、第
7図は第6図の場合のバイアス電流対パルス電流特性
図、第4図は1例の半導体レーザのバイアス電流対光出
力特性図等、第5図は第4図の特性に合わせた場合のバ
イアス電流対パルス電流特性図である。
第6図にて、1は半導体レーザ、2は受光素子、3は
自動出力電力制御回路(以下APCと称す)、4は論理回
路7及び作動増幅器よりなるパルス電流駆動回路、5は
バイアス電流駆動回路、Tr1〜Tr4はトランジスタ、R
1′,R2′は抵抗で、(R2′,R1′)は第7図の実線の傾
斜に合うように定めている。−Vは負の電圧、7は、入
力するデイジタル信号の1,0をそのまま作動増幅器のト
ランジスタTr3に入力し、又反転してトランジスタTr2に
入力する論理回路を示す。
第6図の場合は、第7図に示す如く、半導体レーザ1
に流れるパルス電流Ipをバイアス電流Ibに比例させて、
且つ光出力を一定にするよう、半導体レーザ1よりの光
の一部を受光素子2にて取り出し、光電力モニタ信号と
してAPC3に入力し、APC3は光電力モニタ信号を所定値と
するため温度変化に対応する制御信号を出力し、その出
力を、パルス電流駆動回路4のトランジスタTr4のベー
ス及びバイアス電流駆動回路5のトランジスタTr1のベ
ースに与え制御している。
この場合光電力モニタ信号は、周知の如く入力信号の
1及び0で高速に発光と停止とをする半導体レーザの発
光出力の平均値を示す値となっており、この光電力モニ
タ信号はAPC3に入力され、このAPC3では温度上昇によっ
て光電力モニタ信号が低下すれば、これを上昇させる如
き制御電圧を発生し、また温度低下によって光電力モニ
タ信号が高くなればこれを低下させる如き制御電圧を発
生する。
そしてこのAPC3からの制御電圧はバイアス電流を制御
するトランジスタTr1とパルス電流を制御するトランジ
スタTr4のベースに与えられる。そして光電力モニタ信
号を高める如き制御電圧の場合、トランジスタTr1,Tr4
におけるバイアス電流及びパルス電流を増大させ、一方
光電力モニタ信号を低下させる如き制御電圧の場合、バ
イアス電流及びパルス電流を共に低下させるようにトラ
ンジスタTr1,Tr4のそれぞれを制御する。
しかしこの方式では、第7図イに示す周囲温度が0度
〜50度の範囲では、消光比及び波形の劣化はそれ程問題
にならないが、この温度範囲を越えると消光比又は波形
の劣化を起こす。
そしてこの第7図の実線は、上記の如くトランジスタ
Tr1,Tr4に接続されている抵抗R2′,R1′でのR2′/R1′
によって決められており、温度0℃、25℃,50℃におけ
るバイアス電流Ibとパルス電流Ipとの関係を示してい
る。
しかし半導体レーザは温度に関係して閾値電流が変化
し、またバイアス電流は閾値電流の変化に直線的に比例
して変化し、パルス電流はこのバイアス電流の変化に比
例して変化するのであるが、バイアス電流の変化とパル
ス電流の変化との関係としての第7図の実線に示す傾向
は、実際の半導体レーザでのバイアス電流とパルス電流
の関係より急傾斜となっており、温度が0℃以下では、
パルス電流の減少が多すぎて、一方50℃以上ではパルス
電流の増大が多すぎる。このため0℃〜50℃の範囲外で
消光比及び波形の劣化を起こすことになる。
このことを第4図に基づいてさらに説明する。
第4図は半導体レーザのバイアス電流対光出力特性
と、温度上昇に対応する閾値電流の増加と、閾値電流の
変化に直線的に比例するバイアス電流の変化と、さらに
異なる温度として0℃,25℃,50℃における閾値電流の約
0.8であるバイアス電流において一定の光出力で発光す
るために必要なパルス電流の値を示すものであり、温度
が上昇するにつれて閾値電流(発光を開始する電流)は
増加し、またバイアス電流対光出力特性の傾斜は寝てく
る。
即ち第4図において、バイアス電流対光出力特性にお
いて、各温度での特性の屈曲点がその温度での半導体レ
ーザの閾値電流であって、0℃,25℃,50℃に対応する閾
値電流が変化することを示している。そして各温度にお
けるバイアス電流は半導体レーザの発光直前の値に決め
られるので、バイアス電流は閾値電流値近傍となるが、
バイアス電流を閾値電流値に正確に一致するようにする
と、半導体レーザの実際の使用環境下では温度変化等に
応じて発光すべき時に発光せず、発光すべきときでない
ときに発光するという消光比劣化を招くおそれがあるの
で、バイアス電流は閾値電流に対し0.8〜1.0の範囲で設
定されるようにする。
今閾値電流に対しバイアス電流を0.8とし、かかる温
度変化に対し光出力を一定とする時のバイアス電流対パ
ルス電流の関係を第4図下部に示しているが、これによ
れば、第5図に示すようにパルス電流は一定値のパルス
電流Ipoとバイアス電流に比例されたパルス電流の和と
なる。かかる特性を第7図の特性に重ねると点線の如き
傾斜となっている。
これより明らかな如く、第6図の回路でのR2′/R1′
より求められたバイアス流Ibとパルス電流Ipとの関係
は、バイアス電流の増加に対しパルス電流は実際より大
きく増加し、またバイアス電流の減少は実際より大きく
なっていることになる。
このため特に0℃〜50℃の範囲以外では、特に0℃以
下ではパルス電流の減少が大きくなり消光比が劣化し、
一方50℃以上ではパルス電流が実際より大きく増大し、
波形の劣化となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上説明の如く、従来例の半導体レーザ駆動回路では
周囲温度が0度〜50度の範囲を外れると消光比又は波形
の劣化を起こす問題点がある。
本発明は、周囲温度が0度〜50度の範囲を外れても、
消光比比べ波形の劣化を起こさない半導体レーザ駆動回
路の提供を目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は本発明により第1図の原理図に示す如く、
半導体レーザからの光出力の1部から取り出された光電
力モニタ信号に応じて光電力モニタ信号を所定値とする
ための制御信号を半導体レーザのバイアス電流駆動回路
及びパルス電流駆動回路に帰還する自動出力電力制御回
路を備え、温度変化による閾値電流の変化に直線的に比
例してバイアス電流も変化し、パルス電流はバイパス電
流の変化に比例して変化する特性を有する半導体レーザ
駆動回路において、 前記制御信号に応じてバイアス電流を発生するバイア
ス電流駆動回路と、閾値電流のもとで一定の光出力のた
めのバイアス電流に付加するパルス電流値からバイアス
電流に比例するパルス電流を引いた電流値を固定パルス
電流として発生する固定電流回路と、 前記制御信号に応じて生成した可変駆動パルス電流
を、固定パルス電流に加えることにより駆動パルス電流
を生成し、バイアス駆動電流とともに半導体レーザに入
力するパルス電流駆動回路とを備えてなることを特徴と
する半導体レーザ駆動回路によって達成される。
〔作用〕
本発明によれば、第5図に示す温度変化に対する光出
力を一定にするバイアス電流対パルス電流特性に合致す
るように、一定のパルス電流を流す固定電流回路6を設
ける。
この一定のパルス電流は、第5図の如くある閾値電流
のもとで一定の光出力のためのバイアス電流に付加する
パルス電流からバイアス電流に比例するパルス電流を引
いた値である。
このように本発明では、半導体レーザの制御のために
自動出力電力制御回路からの制御によってパルス電流駆
動回路と、バイアス電流駆動回路とが制御され、対応す
るパルス駆動電流、バイアス駆動電流が発生するが、パ
ルス駆動電流に対してはさらに固定パルス電流が加わ
り、この加わったパルス駆動電流とバイアス駆動電流と
がさらに相加されて半導体レーザを制御する。
この場合のバイアス電流とパルス電流の関係は第3図
の如くなり、これによって周囲温度が0℃〜50℃の範囲
を外れても消光比及び波形の劣化を起こすことがなくな
る。
〔実施例〕
以下本発明の1実施例に付き図に従って説明する。
第2図は本発明の実施例の回路図、第3図は第2図の
場合のバイアス電流対パルス電流の特性図である。
第2図の回路で、第6図の従来例の回路と異なる点
は、バイアス電流対パルス電流特性を第5図の特性に合
致させる為に、固定電流回路6に設け、パルス電流駆動
回路4及びバイアス電流駆動回路5の抵抗をR1′からR1
に、R2′からR2に変えた点である。
この異なる点を中心に以下説明する。
第3図の実線で示す第5図の特性に合致するように、
固定電流回路6では、トランジスタTr5のエミッタと電
圧−Vとの間に抵抗R3を設け、又電圧−Vを分圧して一
定の電圧をベースに与える為に抵抗R4,R5を設け、抵抗R
3,R4,R5の値を一定パルス電流Ipoが流れるように設定す
る。
即ち一定のパルス電流はある閾値電流のもとで一定光
出力のためのバイアス電流に付加するパルス電流からバ
イアス電流に比例するパルス電流を引いた電流値であ
る。これは第4図において、例えば0℃でのバイアス電
流に対するパルス電流によって半導体レーザは一定の光
出力の発光をするが、この場合のパルス電流から第5図
において0℃でのバイアス電流に対応するパルス電流を
引いた値となる。かかる固定パルス電流がトランジスタ
Tr5を介して流れるように抵抗R3,R4,R5の値が調整され
る。
又パルス電流Ipはバイアス電流Ibに比例し、Ip=(R2
/R1)・Ibであるが、このR2/R1による傾斜を実線で示す
特性に合致するように、パルス電流駆動回路4の抵抗R
1,バイアス電流駆動回路5の抵抗R2の値を定める。
従って、第2図の回路の、バイアス電流対パルス電流
特性は第5図の特性に略合致するので、周囲温度が0度
〜50度の範囲を外れても消光比及び波形の劣化はなくな
る。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明せる如く本発明によれば、周囲温度が
0度〜50度の範囲を外れても消光比及び波形の劣化がな
くなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理ブロック図、 第2図は本発明の実施例の回路図、 第3図は第2図の場合のバイアス電流対パルス電流の特
性図、 第4図は1例の半導体レーザの電流対出力特性図、 第5図は第4図の特性に合わせた場合のバイアス電流対
パルス電流特性図、 第6図は従来例の半導体レーザ駆動回路の回路図、 第7図は第6図の場合のバイアス電流対パルス電流特性
図である。 図において、 1は半導体レーザ、 2は受光素子、 3は自動出力電力制御回路、 4はパルス電流駆動回路、 5はバイアス電流駆動回路、 6は固定電流回路、 7は論理回路、 Tr1〜Tr5はトランジスタ、R1R5,R1′,R2′は抵抗、 −Vは負電圧を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体レーザからの光出力の1部から取り
    出された光電力モニタ信号に応じて光電力モニタ信号を
    所定値とするための制御信号を半導体レーザのバイアス
    電流駆動回路及びパルス電流駆動回路に帰還する自動出
    力電力制御回路を備え、温度変化による閾値電流の変化
    に直線的に比例してバイアス電流も変化し、パルス電流
    はバイパス電流の変化に比例して変化する特性を有する
    半導体レーザ駆動回路において、 前記制御信号に応じてバイアス電流を発生するバイアス
    電流駆動回路と、閾値電流のもとで一定の光出力のため
    のバイアス電流に付加するパルス電流値からバイアス電
    流に比例するパルス電流を引いた電流値を固定パルス電
    流として発生する固定電流回路と、 前記制御信号に応じて生成した可変駆動パルス電流を、
    固定パルス電流に加えることにより駆動パルス電流を生
    成し、バイアス駆動電流とともに半導体レーザに入力す
    るパルス電流駆動回路とを備えてなることを特徴とする
    半導体レーザ駆動回路。
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