JP2687465B2 - レーザダイオードを用いた電気―光変換回路 - Google Patents
レーザダイオードを用いた電気―光変換回路Info
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- JP2687465B2 JP2687465B2 JP19547888A JP19547888A JP2687465B2 JP 2687465 B2 JP2687465 B2 JP 2687465B2 JP 19547888 A JP19547888 A JP 19547888A JP 19547888 A JP19547888 A JP 19547888A JP 2687465 B2 JP2687465 B2 JP 2687465B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
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- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光源としてレーザダイオードを使用した電気
−光変換回路、さらに詳しく云えば、レーザダイオード
の駆動電流を温度変動に対応させて増減させることによ
りレーザダイオードの安定した光出力を得る電気−光変
換回路に関する。
−光変換回路、さらに詳しく云えば、レーザダイオード
の駆動電流を温度変動に対応させて増減させることによ
りレーザダイオードの安定した光出力を得る電気−光変
換回路に関する。
（従来の技術） レーザダイオード（LD）は、温度依存性が大きいこと
から上記電気−光変換回路にはレーザダイオード駆動回
路のほかに各温度で常に光出力が一定になるように駆動
電流を調整する自動出力制御回路が設けられている。
から上記電気−光変換回路にはレーザダイオード駆動回
路のほかに各温度で常に光出力が一定になるように駆動
電流を調整する自動出力制御回路が設けられている。
第２図はLDの温度特性を示すグラフである。
図において、10および11は温度がT0およびT1（T0＜
T1）の場合の光出力パワー対駆動電流特性をそれぞれ示
している。この特性から明らかなように温度が上つた場
合には光出力パワーも減少するので同じ光出力パワーを
保つためには駆動電流を余分に流す必要がある。この駆
動電流は通常、直流バイアス電流IDCと変調電流IMとの
和であり、自動出力制御回路はIDCの大きさを変えるこ
とにより光出力パワーを一定にするようにしている。
T1）の場合の光出力パワー対駆動電流特性をそれぞれ示
している。この特性から明らかなように温度が上つた場
合には光出力パワーも減少するので同じ光出力パワーを
保つためには駆動電流を余分に流す必要がある。この駆
動電流は通常、直流バイアス電流IDCと変調電流IMとの
和であり、自動出力制御回路はIDCの大きさを変えるこ
とにより光出力パワーを一定にするようにしている。
このIDCの値は光出力波形の応答を速くするために第
３図に示すように閾値電流ITHの付近に設定される場合
が多い。
３図に示すように閾値電流ITHの付近に設定される場合
が多い。
また、駆動電流は第４図に示すように直流バイアスを
用いないで変調電流IMだけのものがあり、この1Mの振幅
を変えることにより光出力を一定にするものがある。
用いないで変調電流IMだけのものがあり、この1Mの振幅
を変えることにより光出力を一定にするものがある。
（発明が解決しようとする課題） 前者の直流バイアス電流IDCを変える方式は閾値電流I
THの値が非常に小さい場合、あるいは低温で使用する場
合にはIDCが大幅に減少し自動出力制御回路の可変領域
が狭くなることから光出力制御動作が不安定になるとい
う問題があつた。
THの値が非常に小さい場合、あるいは低温で使用する場
合にはIDCが大幅に減少し自動出力制御回路の可変領域
が狭くなることから光出力制御動作が不安定になるとい
う問題があつた。
また、後者の変調電流IMを変える方式では応答速度が
遅くなることから信号周波数が低い領域では使用できる
が、高周波信号領域には適さないという欠点があつた。
遅くなることから信号周波数が低い領域では使用できる
が、高周波信号領域には適さないという欠点があつた。
本発明の目的は上記欠点を解決するもので、全温度範
囲で安定したレーザダイオードの光出力を得ることがで
きる電気−光変換回路を提供することにある。
囲で安定したレーザダイオードの光出力を得ることがで
きる電気−光変換回路を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために本発明による電気−光変換
回路は直流バイアス電流に変調電流を加えた駆動電流に
よりレーザダイオードを発光させるレーザダイオード駆
動回路と、前記レーザダイオードの発光出力にしたがつ
て前記駆動電流を変動させることにより前記発光出力を
一定になるように制御する自動出力制御回路とから構成
される電気−光変換回路において、前記自動出力制御回
路は、前記光出力を受けたPINダイオード出力と基準電
圧を比較する比較器と、前記比較器出力が所定値以上の
ときは前記比較器出力の減少にしたがつて前記直流バイ
アス電流を減少させ、前記比較器出力が所定値以下にな
つたときは前記直流バイアス電流を最小値に固定する直
流バイアス電流制御手段と、前記比較器出力が所定値以
上のときは前記変調電流を一定に保持し、前記比較器出
力が所定値以下になつたときは前記比較器出力の減少に
したがつて前記変調電流を減少させる変調電流制御手段
とからなり、温度が下がり前記レーザダイオードの光出
力が増加しようとする前記直流バイアス電流を減少さ
せ、前記直流バイアス電流制御手段により固定される直
流バイアス電流以下の領域では前記直流バイアス電流を
最小値に固定するとともに前記変調電流制御手段により
変調電流を減少させることにより、前記レーザダイオー
ドの光出力を一定に保つように構成してある。
回路は直流バイアス電流に変調電流を加えた駆動電流に
よりレーザダイオードを発光させるレーザダイオード駆
動回路と、前記レーザダイオードの発光出力にしたがつ
て前記駆動電流を変動させることにより前記発光出力を
一定になるように制御する自動出力制御回路とから構成
される電気−光変換回路において、前記自動出力制御回
路は、前記光出力を受けたPINダイオード出力と基準電
圧を比較する比較器と、前記比較器出力が所定値以上の
ときは前記比較器出力の減少にしたがつて前記直流バイ
アス電流を減少させ、前記比較器出力が所定値以下にな
つたときは前記直流バイアス電流を最小値に固定する直
流バイアス電流制御手段と、前記比較器出力が所定値以
上のときは前記変調電流を一定に保持し、前記比較器出
力が所定値以下になつたときは前記比較器出力の減少に
したがつて前記変調電流を減少させる変調電流制御手段
とからなり、温度が下がり前記レーザダイオードの光出
力が増加しようとする前記直流バイアス電流を減少さ
せ、前記直流バイアス電流制御手段により固定される直
流バイアス電流以下の領域では前記直流バイアス電流を
最小値に固定するとともに前記変調電流制御手段により
変調電流を減少させることにより、前記レーザダイオー
ドの光出力を一定に保つように構成してある。
（実 施 例） 以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく説明す
る。
る。
第１図は本発明による電気−光変換回路の一実施例を
示す回路図である。レーザダイオード駆動回路２はレー
ザダイオードRC1,ピンフオトダイオードRC2、変調電流
用トランジスタTR1,2、電流源用トランジスタTR3、直流
バイアス駆動用トランジスタTR4等を含んでいる。
示す回路図である。レーザダイオード駆動回路２はレー
ザダイオードRC1,ピンフオトダイオードRC2、変調電流
用トランジスタTR1,2、電流源用トランジスタTR3、直流
バイアス駆動用トランジスタTR4等を含んでいる。
自動出力制御回路３は直流バイアス電流制御手段４、
変調電流制御手段５および比較器６より構成されてい
る。
変調電流制御手段５および比較器６より構成されてい
る。
直流バイアス電流制御手段４はトランジスタTR5,TR6
および最小直流バイアス電流設定用可変抵抗RV1等を含
んでいる。
および最小直流バイアス電流設定用可変抵抗RV1等を含
んでいる。
変調電流制御手段５は演算増幅器であるIC1および変
調電流設定用可変抵抗RV2等を含んでいる。
調電流設定用可変抵抗RV2等を含んでいる。
比較器６は演算増幅器であるIC2および抵抗Rp等を含
んでいる。
んでいる。
変調信号が端子１より入力すると、変調用トランジス
タTR1,TR2が駆動されてレーザダイオードRC1が発光す
る。
タTR1,TR2が駆動されてレーザダイオードRC1が発光す
る。
変調信号がハイレベル（アースをハイレベルと定義）
のときはトランジスタTR1がオンし、トランジスタTR2が
オフするので、レーザダイオードRC1は発光しない。ロ
ーレベル（マイナス電位）のときはトランジスタTR1が
オフ、トランジスタTR2がオンしてレーザダイオードRC1
が発光する。
のときはトランジスタTR1がオンし、トランジスタTR2が
オフするので、レーザダイオードRC1は発光しない。ロ
ーレベル（マイナス電位）のときはトランジスタTR1が
オフ、トランジスタTR2がオンしてレーザダイオードRC1
が発光する。
レーザダイオードに流れる駆動電流は変調電流用トラ
ンジスタTR3に流れる変調電流I1と直流バイアス駆動用
トランジスタTR4に流れる直流バイアス電流I2との和で
ある。
ンジスタTR3に流れる変調電流I1と直流バイアス駆動用
トランジスタTR4に流れる直流バイアス電流I2との和で
ある。
レーザダイオードRC1より出力された光はピンホトダ
イオードRC2に入射し、ピンホトダイオードRC2には電流
Ipが流れ、抵抗Rpの両端子間に電圧▲′ ｐ▼が発生す
る。
イオードRC2に入射し、ピンホトダイオードRC2には電流
Ipが流れ、抵抗Rpの両端子間に電圧▲′ ｐ▼が発生す
る。
この電圧Ｖ▲′ ｐ▼は抵抗を介して演算増幅器IC2の
反転入力端子に、一方、電源電圧Vccの分圧値Vrは演算
増幅器IC2の正転入力端子に印加され、演算増幅器IC2の
出力には電圧▲′ ｐ▼対応のVpとVrとの差に応じた電圧
値が出力される。
反転入力端子に、一方、電源電圧Vccの分圧値Vrは演算
増幅器IC2の正転入力端子に印加され、演算増幅器IC2の
出力には電圧▲′ ｐ▼対応のVpとVrとの差に応じた電圧
値が出力される。
すなわち、基準電圧Vrより電圧Vpが増加した場合には
演算増幅器IC2はその出力を下げる方向に制御し、減少
した場合には上げる方向に制御する。
演算増幅器IC2はその出力を下げる方向に制御し、減少
した場合には上げる方向に制御する。
トランジスタTR6は演算増幅器IC2の出力によつて駆動
され、例えば演算増幅器IC2の出力が増加すれば、より
オン状態となり、トランジスタTR4に流れる電流を増大
させる。
され、例えば演算増幅器IC2の出力が増加すれば、より
オン状態となり、トランジスタTR4に流れる電流を増大
させる。
トランジスタTR5のベース電圧を供給する可変抵抗RV1
はトランジスタTR4に最小直流バイアス電流を流すよう
に設定される。
はトランジスタTR4に最小直流バイアス電流を流すよう
に設定される。
したがつて、演算増幅器IC2の出力が上記最小直流バ
イアス電流を流すべき所定値以上の場合にはトランジス
タTR6によつて直流バイアス電流が制御されるが、上記
所定値以下の場合はトランジスタTR6はオフ状態とな
り、直流バイアス電流I2はトランジスタTR5によつて最
小値に固定される。
イアス電流を流すべき所定値以上の場合にはトランジス
タTR6によつて直流バイアス電流が制御されるが、上記
所定値以下の場合はトランジスタTR6はオフ状態とな
り、直流バイアス電流I2はトランジスタTR5によつて最
小値に固定される。
一方、演算増幅器IC2の出力は演算増幅器IC1の正転入
力端子にも入力され、演算増幅器IC1で電源電圧−VEEよ
り作られる反転入力端子の電圧と比較される。演算増幅
器IC1の出力には反転および正転入力端子に印加される
電圧差に応じた電圧値が現われ、演算増幅器IC2の出力
は所定値以上のときは飽和電圧となる。
力端子にも入力され、演算増幅器IC1で電源電圧−VEEよ
り作られる反転入力端子の電圧と比較される。演算増幅
器IC1の出力には反転および正転入力端子に印加される
電圧差に応じた電圧値が現われ、演算増幅器IC2の出力
は所定値以上のときは飽和電圧となる。
この飽和電圧で、トランジスタTR3に流れる変調電流I
1が一定値になるように可変抵抗RV2が調整されている。
1が一定値になるように可変抵抗RV2が調整されている。
演算増幅器IC1は演算増幅器IC2の出力が所定値以下で
は演算増幅器IC2の出力が下がる方向であれば、その出
力（Vcont2）も下げるように制御し、変調電流を減少さ
せる。
は演算増幅器IC2の出力が下がる方向であれば、その出
力（Vcont2）も下げるように制御し、変調電流を減少さ
せる。
直流バイアス電流が十分大きい場合には、演算増幅器
IC2のVpとVrとが一定の関係になるように直流バイアス
電流のみが制御される。例えば光出力パワーに比例して
流れるピンホトダイオードRC2の電流Ipが標準パワー時
からΔIpだけ増加した場合、▲′ ｐ▼の値がRpΔIpだけ
増加するがVcont1の電圧は減少し、直流バイアス電流が
減少して光出力を下げる方向に制御される。
IC2のVpとVrとが一定の関係になるように直流バイアス
電流のみが制御される。例えば光出力パワーに比例して
流れるピンホトダイオードRC2の電流Ipが標準パワー時
からΔIpだけ増加した場合、▲′ ｐ▼の値がRpΔIpだけ
増加するがVcont1の電圧は減少し、直流バイアス電流が
減少して光出力を下げる方向に制御される。
その結果、VpとVrとが一定関係になり、レーザダイオ
ードの発光出力パワーは一定値に保持される。
ードの発光出力パワーは一定値に保持される。
ここで温度が下がり光出力パワーが増加してIpが増加
するとそれに伴ないVcont1も減少し、直流バイアス電流
が減少するが、トランジスタTR4のベースにはトランジ
スタTR5と可変抵抗RV1で構成されるクランプ回路が接続
されているので、Vcont1が所定値以下になつた場合には
トランジスタTR4のベース電圧はクランプ電圧以下には
ならない。したがつて、この時点で直流バイアス電流は
一定に抑えられる。
するとそれに伴ないVcont1も減少し、直流バイアス電流
が減少するが、トランジスタTR4のベースにはトランジ
スタTR5と可変抵抗RV1で構成されるクランプ回路が接続
されているので、Vcont1が所定値以下になつた場合には
トランジスタTR4のベース電圧はクランプ電圧以下には
ならない。したがつて、この時点で直流バイアス電流は
一定に抑えられる。
そして、さらにVcont1の電圧が減少し、演算増幅器IC
1の出力が飽和電圧より下がつた場合には、演算増幅器I
C1の制御の下に、今度はVcont2の電圧が減少し始める。
これによりトランジスタTR3のベース電圧が下がるの
で、変調電流の値が減少する。
1の出力が飽和電圧より下がつた場合には、演算増幅器I
C1の制御の下に、今度はVcont2の電圧が減少し始める。
これによりトランジスタTR3のベース電圧が下がるの
で、変調電流の値が減少する。
以上のように温度が大幅に下がつた場合は、駆動電流
として直流バイアス電流は最小値に固定し、変調電流を
減少させ、光出力パワーを一定値に保持する。
として直流バイアス電流は最小値に固定し、変調電流を
減少させ、光出力パワーを一定値に保持する。
（発明の効果） 以上、説明したように本発明による電気−光変換回路
は、高温領域では直流バイアス電流を調節し、低温領域
では変調電流を調節するように構成されているので、全
温度範囲で安定な光出力を得ることができるという効果
がある。
は、高温領域では直流バイアス電流を調節し、低温領域
では変調電流を調節するように構成されているので、全
温度範囲で安定な光出力を得ることができるという効果
がある。
第１図は本発明による電気−光変換回路の一実施例を示
す回路図、第２図はレーザダイオードの温度特性を示す
グラフ、第３図は一般的な駆動電流と光出力の関係を示
すグラフ、第４図は特殊な場合の駆動電流と光出力の関
係を示すグラフである。 １……変調信号入力端子 ２……レーザダイオード駆動回路 ３……自動出力制御回路 ４……直流バイアス電流制御手段 ５……変調電流制御手段 ６……比較器
す回路図、第２図はレーザダイオードの温度特性を示す
グラフ、第３図は一般的な駆動電流と光出力の関係を示
すグラフ、第４図は特殊な場合の駆動電流と光出力の関
係を示すグラフである。 １……変調信号入力端子 ２……レーザダイオード駆動回路 ３……自動出力制御回路 ４……直流バイアス電流制御手段 ５……変調電流制御手段 ６……比較器
Claims (1)
- 【請求項１】直流バイアス電流に変調電流を加えた駆動
電流によりレーザダイオードを発光させるレーザダイオ
ード駆動回路と、前記レーザダイオードの発光出力にし
たがつて前記駆動電流を変動させることにより前記発光
出力を一定になるように制御する自動出力制御回路とか
ら構成される電気−光変換回路において、前記自動出力
制御回路は、前記光出力を受けたPINダイオード出力と
基準電圧を比較する比較器と、前記比較器出力が所定値
以上のときは前記比較器出力の減少にしたがつて前記直
流バイアス電流を減少させ、前記比較器出力が所定値以
下になつたときは前記直流バイアス電流を最小値に固定
する直流バイアス電流制御手段と、前記比較器出力が所
定値以上のときは前記変調電流を一定に保持し、前記比
較器出力が所定値以下になつたときは前記比較器出力の
減少にしたがつて前記変調電流を減少させる変調電流制
御手段とからなり、温度が下がり前記レーザダイオード
の光出力が増加しようとする前記直流バイアス電流を減
少させ、前記直流バイアス電流制御手段により固定され
る直流バイアス電流以下の領域では前記直流バイアス電
流を最小値に固定するとともに前記変調電流制御手段に
より変調電流を減少させることにより、前記レーザダイ
オードの光出力を一定に保つことを特徴とする電気−光
変換回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19547888A JP2687465B2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | レーザダイオードを用いた電気―光変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19547888A JP2687465B2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | レーザダイオードを用いた電気―光変換回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0244791A JPH0244791A (ja) | 1990-02-14 |
| JP2687465B2 true JP2687465B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=16341755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19547888A Expired - Lifetime JP2687465B2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | レーザダイオードを用いた電気―光変換回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2687465B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010157662A (ja) * | 2009-01-05 | 2010-07-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | レーザダイオード駆動回路及びレーザダイオード駆動方法 |
| IT201800005450A1 (it) * | 2018-05-16 | 2019-11-16 | Dispositivo ottico integrato in un’antenna o disposto sul palo dell’antenna |
-
1988
- 1988-08-05 JP JP19547888A patent/JP2687465B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0244791A (ja) | 1990-02-14 |
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