JP2735042B2 - 電圧制御型レーザダイオード駆動回路 - Google Patents
電圧制御型レーザダイオード駆動回路Info
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- JP2735042B2 JP2735042B2 JP7193575A JP19357595A JP2735042B2 JP 2735042 B2 JP2735042 B2 JP 2735042B2 JP 7193575 A JP7193575 A JP 7193575A JP 19357595 A JP19357595 A JP 19357595A JP 2735042 B2 JP2735042 B2 JP 2735042B2
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
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- 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
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Description
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザダイオード
駆動回路に関し、特にレーザダイオード駆動電流源のＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御等を外部より制御するレーザダイオード
駆動回路に関する。
駆動回路に関し、特にレーザダイオード駆動電流源のＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御等を外部より制御するレーザダイオード
駆動回路に関する。
【０００１】
【従来の技術】時分割多重方式（ＴＤＭＡ方式）や時間
軸圧縮多重方式（ＴＣＭ方式）などの光加入者システム
においても、バースト信号を送出することを目的とした
光送信回路が用いられる。このような光送信回路では、
一般的に無信号の期間、すなわち無発光時間が長いので
消費電流低減のために、レーザダイオード駆動電流（以
下、「Ｉｏｐ」と記す）を無信号時に遮断することがあ
る。また、光出力パワーの温度変動等を抑えるため、Ｉ
ｏｐの電流値を周囲温度に応じて制御する必要がある。
このように、Ｉｏｐは使用条件や環境条件によってＯＮ
／ＯＦＦ制御や電流値の制御を行う必要がある。
軸圧縮多重方式（ＴＣＭ方式）などの光加入者システム
においても、バースト信号を送出することを目的とした
光送信回路が用いられる。このような光送信回路では、
一般的に無信号の期間、すなわち無発光時間が長いので
消費電流低減のために、レーザダイオード駆動電流（以
下、「Ｉｏｐ」と記す）を無信号時に遮断することがあ
る。また、光出力パワーの温度変動等を抑えるため、Ｉ
ｏｐの電流値を周囲温度に応じて制御する必要がある。
このように、Ｉｏｐは使用条件や環境条件によってＯＮ
／ＯＦＦ制御や電流値の制御を行う必要がある。
【０００２】しかしながら、レーザダイオード駆動回路
として、連続信号用光送信回路など従来のバースト信号
用でない回路をそのまま使用し、上述のＩｏｐの制御を
これらの回路に新たに付加した回路により実現したい場
合がある。例えば、小型化を目的とした光送信器では、
レーザダイオード駆動回路とレーザダイオードを同一の
パッケージ内に実装し、Ｉｏｐ制御回路を別のディジタ
ル回路等と合わせて別ＩＣ化する場合がある。このよう
な構成では、Ｉｏｐを外部から制御することが必要にな
る。
として、連続信号用光送信回路など従来のバースト信号
用でない回路をそのまま使用し、上述のＩｏｐの制御を
これらの回路に新たに付加した回路により実現したい場
合がある。例えば、小型化を目的とした光送信器では、
レーザダイオード駆動回路とレーザダイオードを同一の
パッケージ内に実装し、Ｉｏｐ制御回路を別のディジタ
ル回路等と合わせて別ＩＣ化する場合がある。このよう
な構成では、Ｉｏｐを外部から制御することが必要にな
る。
【０００３】図２を用いて、従来のレーザダイオード駆
動回路およびＩｏｐ制御回路の動作を説明する。図中、
ＤＡＴＡ ＩＮ（＋）、ＤＡＴＡ ＩＮ（−）はそれぞ
れ信号パルスおよび反転信号パルスの入力端子、Ｖｃｃ
は電源を示す。Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は差動増幅回路を構成
するトランジスタであり、トランジスタＱ１、Ｑ２は入
力信号パルスによってスイッチング動作をし、トランジ
スタＱ３は差動対のエミッタ電流を供給する。トランジ
スタＱ１のコレクタと電源Ｖｃｃ間には発光素子である
レーザダイオードが接続され、差動対のエミッタ電流に
よってレーザダイオード駆動電流（Ｉｏｐ）を制御す
る。トランジスタＱ３とＱ４は互いにカレントミラー回
路を構成している。破線部で囲われた１に示す部分は、
ここでいうレーザダイオード駆動回路を示している。
動回路およびＩｏｐ制御回路の動作を説明する。図中、
ＤＡＴＡ ＩＮ（＋）、ＤＡＴＡ ＩＮ（−）はそれぞ
れ信号パルスおよび反転信号パルスの入力端子、Ｖｃｃ
は電源を示す。Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は差動増幅回路を構成
するトランジスタであり、トランジスタＱ１、Ｑ２は入
力信号パルスによってスイッチング動作をし、トランジ
スタＱ３は差動対のエミッタ電流を供給する。トランジ
スタＱ１のコレクタと電源Ｖｃｃ間には発光素子である
レーザダイオードが接続され、差動対のエミッタ電流に
よってレーザダイオード駆動電流（Ｉｏｐ）を制御す
る。トランジスタＱ３とＱ４は互いにカレントミラー回
路を構成している。破線部で囲われた１に示す部分は、
ここでいうレーザダイオード駆動回路を示している。
【０００４】ＤＡＴＡ ＩＮ（＋）、ＤＡＴＡ ＩＮ
（−）より入力される信号パルス、反転信号パルスは、
差動対トランジスタＱ１、Ｑ２のベースに印加され、Ｑ
１、Ｑ２はスイッチング動作し、レーザダイオードおよ
びＱ２のコレクタ抵抗Ｒ３には入力信号に応じたパルス
電流が供給される。パルス電流振幅はトランジスタＱ３
のエミッタ電流、すなわちトランジスタＱ４のエミッタ
電流により決定される。
（−）より入力される信号パルス、反転信号パルスは、
差動対トランジスタＱ１、Ｑ２のベースに印加され、Ｑ
１、Ｑ２はスイッチング動作し、レーザダイオードおよ
びＱ２のコレクタ抵抗Ｒ３には入力信号に応じたパルス
電流が供給される。パルス電流振幅はトランジスタＱ３
のエミッタ電流、すなわちトランジスタＱ４のエミッタ
電流により決定される。
【０００５】一方、トランジスタＱ４のコレクタおよび
ベースは外部に接続されるトランジスタＱ５のコレクタ
と接続されており、Ｑ５のコレクタ電流によってＱ４の
エミッタ電流が制御される。Ｑ５とＱ６はＰＮＰトラン
ジスタで互いにカレントミラー回路を構成する。定電流
源２は制御端子３によってその電流値が制御され、トラ
ンジスタＱ５、Ｑ６の電流値が決定される。
ベースは外部に接続されるトランジスタＱ５のコレクタ
と接続されており、Ｑ５のコレクタ電流によってＱ４の
エミッタ電流が制御される。Ｑ５とＱ６はＰＮＰトラン
ジスタで互いにカレントミラー回路を構成する。定電流
源２は制御端子３によってその電流値が制御され、トラ
ンジスタＱ５、Ｑ６の電流値が決定される。
【０００６】このように、従来のレーザダイオード駆動
回路は、外部のトランジスタＱ５、Ｑ６および定電流源
２によって構成されるＩｏｐ制御回路を用いて、電流信
号によりレーザダイオードの駆動電流値制御やレーザダ
イオードの発振のオン／オフ制御を行っている。
回路は、外部のトランジスタＱ５、Ｑ６および定電流源
２によって構成されるＩｏｐ制御回路を用いて、電流信
号によりレーザダイオードの駆動電流値制御やレーザダ
イオードの発振のオン／オフ制御を行っている。
【０００７】この動作を図３を用いて説明する。（ａ）
は制御端子３の信号波形を示しており、ハイ状態の時に
Ｉｏｐをオン、ロー状態の時にオフされる。（ｂ）はＤ
ＡＴＡ ＩＮ（＋）端子の信号波形でバースト信号列を
示している。（ｃ）はＩｏｐの電流波形を示しており、
図からわかるようにオフからオンの状態遷移する際に、
リンギングを生じている。これは、トランジスタＱ５の
コレクタ電流によってオン／オフ制御を行っているた
め、急激な電流変化によって電源Ｖｃｃが不安定にな
り、その影響でＩｏｐの波形も不安定になることに起因
している。
は制御端子３の信号波形を示しており、ハイ状態の時に
Ｉｏｐをオン、ロー状態の時にオフされる。（ｂ）はＤ
ＡＴＡ ＩＮ（＋）端子の信号波形でバースト信号列を
示している。（ｃ）はＩｏｐの電流波形を示しており、
図からわかるようにオフからオンの状態遷移する際に、
リンギングを生じている。これは、トランジスタＱ５の
コレクタ電流によってオン／オフ制御を行っているた
め、急激な電流変化によって電源Ｖｃｃが不安定にな
り、その影響でＩｏｐの波形も不安定になることに起因
している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザダイオー
ド駆動回路では、電流信号によりＩｏｐを外部から制御
する構成が用いられているため、レーザダイオード駆動
回路と制御回路間の入出力インピーダンスが高く、クロ
ック信号の回り込み等によりノイズの影響を受け易いと
いう問題がある。また、Ｉｏｐをオフ状態からオン状態
へ遷移させる際、すでに図３（ｃ）に示して説明したよ
うな光出力波形にリンギングが発生するなどの問題もあ
る。このような問題を回避するためには、外部からのノ
イズの影響を受けないようレーザダイオード駆動回路と
制御回路の記線パターン等の設計にも十分注意する必要
があり、設計自由度にも大きな制約を受けている。
ド駆動回路では、電流信号によりＩｏｐを外部から制御
する構成が用いられているため、レーザダイオード駆動
回路と制御回路間の入出力インピーダンスが高く、クロ
ック信号の回り込み等によりノイズの影響を受け易いと
いう問題がある。また、Ｉｏｐをオフ状態からオン状態
へ遷移させる際、すでに図３（ｃ）に示して説明したよ
うな光出力波形にリンギングが発生するなどの問題もあ
る。このような問題を回避するためには、外部からのノ
イズの影響を受けないようレーザダイオード駆動回路と
制御回路の記線パターン等の設計にも十分注意する必要
があり、設計自由度にも大きな制約を受けている。
【０００９】本発明の電圧制御型レーザダイオード駆動
回路は、従来の電流制御によるレーザダイオード駆動回
路がもつ上記問題を解決し、正確かつ安定したレーザダ
イオードの駆動を実現できるレーザダイオード駆動回路
を提供することを目的とする。
回路は、従来の電流制御によるレーザダイオード駆動回
路がもつ上記問題を解決し、正確かつ安定したレーザダ
イオードの駆動を実現できるレーザダイオード駆動回路
を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述した従来のレーザダ
イオード駆動回路の欠点を解決するために、本発明の電
圧制御型レーザダイオード駆動回路は、Ｉｏｐを制御す
る制御信号が電圧信号によることとしていることを特徴
としている。
イオード駆動回路の欠点を解決するために、本発明の電
圧制御型レーザダイオード駆動回路は、Ｉｏｐを制御す
る制御信号が電圧信号によることとしていることを特徴
としている。
【００１１】具体的な構成として、レーザダイオードに
パルス信号を送出する差動増幅回路と、レーザダイオー
ドへの駆動電流を供給するトランジスタと、演算増幅器
により構成されるレーザダイオード駆動回路を含み、演
算増幅器の出力端子はエミッタフォロワを介してトラン
ジスタのベースに接続されている。一方、トランジスタ
のエミッタは演算増幅器の逆相入力端子に接続されてお
り、演算増幅器の正相入力の電圧を制御する制御端子が
備えられている特徴としている。
パルス信号を送出する差動増幅回路と、レーザダイオー
ドへの駆動電流を供給するトランジスタと、演算増幅器
により構成されるレーザダイオード駆動回路を含み、演
算増幅器の出力端子はエミッタフォロワを介してトラン
ジスタのベースに接続されている。一方、トランジスタ
のエミッタは演算増幅器の逆相入力端子に接続されてお
り、演算増幅器の正相入力の電圧を制御する制御端子が
備えられている特徴としている。
【００１２】上記構成により、レーザダイオード駆動回
路の制御がエミッタフォロワを介して電圧信号で行われ
るので、レーザダイオード駆動回路の外部からでもノイ
ズや配線パターン容量等の影響を受けずに駆動電流のオ
ン／オフ制御などが正確かつ安定に行われる。
路の制御がエミッタフォロワを介して電圧信号で行われ
るので、レーザダイオード駆動回路の外部からでもノイ
ズや配線パターン容量等の影響を受けずに駆動電流のオ
ン／オフ制御などが正確かつ安定に行われる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の光増幅器を図面を
参照して、詳細に説明する。
参照して、詳細に説明する。
【００１４】図１は、本発明の電圧制御型レーザダイオ
ード駆動回路の一実施例を示す回路図である。図２に示
される従来の駆動回路と同様、トランジスタＱ１、Ｑ
２、Ｑ３は差動増幅回路を構成しており、トランジスタ
Ｑ１、Ｑ２は入力パルス信号に応じてスイッチング動作
を行い、トランジスタＱ３はＱ１，Ｑ２のエミッタ電流
を供給する。レーザダイオードの駆動電流（Ｉｏｐ）は
トランジスタＱ３によって制御される。一方、トランジ
スタＱ３のベースは外部のトランジスタＱ７のエミッタ
と接続されている。トランジスタＱ７はエミッタフォロ
ワであり、エミッタ電流値は定電流源５によって決ま
る。オペアンプ６の出力は、トランジスタＱ７のベース
に接続されており、トランジスタＱ７、Ｑ３のエミッタ
をそれぞれ経由して逆相入力に帰還され、ボルテージフ
ォオワを構成している。オペアンプ６の正相入力には制
御端子７が接続されており、入力信号電圧に応じてトラ
ンジスタＱ７のベースにより電圧信号を制御する。
ード駆動回路の一実施例を示す回路図である。図２に示
される従来の駆動回路と同様、トランジスタＱ１、Ｑ
２、Ｑ３は差動増幅回路を構成しており、トランジスタ
Ｑ１、Ｑ２は入力パルス信号に応じてスイッチング動作
を行い、トランジスタＱ３はＱ１，Ｑ２のエミッタ電流
を供給する。レーザダイオードの駆動電流（Ｉｏｐ）は
トランジスタＱ３によって制御される。一方、トランジ
スタＱ３のベースは外部のトランジスタＱ７のエミッタ
と接続されている。トランジスタＱ７はエミッタフォロ
ワであり、エミッタ電流値は定電流源５によって決ま
る。オペアンプ６の出力は、トランジスタＱ７のベース
に接続されており、トランジスタＱ７、Ｑ３のエミッタ
をそれぞれ経由して逆相入力に帰還され、ボルテージフ
ォオワを構成している。オペアンプ６の正相入力には制
御端子７が接続されており、入力信号電圧に応じてトラ
ンジスタＱ７のベースにより電圧信号を制御する。
【００１５】次に、上述の構成からなるレーザダイオー
ド駆動回路の動作について図３を参照して説明する。図
３において、（ａ）、（ｂ）はすでに従来の技術におい
て説明したように、制御端子７の信号波形、およびＤＡ
ＴＡ ＩＮ（＋）端子の信号波形でバースト信号列をそ
れぞれ示している。
ド駆動回路の動作について図３を参照して説明する。図
３において、（ａ）、（ｂ）はすでに従来の技術におい
て説明したように、制御端子７の信号波形、およびＤＡ
ＴＡ ＩＮ（＋）端子の信号波形でバースト信号列をそ
れぞれ示している。
【００１６】（ａ）において、信号がハイの時、オペア
ンプ６すなわちボルテージフォロワを介してトランジス
タＱ７すなわちエミッタフォロワのエミッタ電圧が上昇
し、トランジスタＱ３がオン状態となり、Ｑ３にエミッ
タ電流が流れる。このエミッタ電流によりＩｏｐが流
れ、レーザダイオードは発振状態となる。
ンプ６すなわちボルテージフォロワを介してトランジス
タＱ７すなわちエミッタフォロワのエミッタ電圧が上昇
し、トランジスタＱ３がオン状態となり、Ｑ３にエミッ
タ電流が流れる。このエミッタ電流によりＩｏｐが流
れ、レーザダイオードは発振状態となる。
【００１７】一方、（ａ）において、信号がオフの時、
トランジスタＱ７のエミッタ電圧は減少し、トランジス
タＱ３はオフ状態となる。このときエミッタ電流は”
０”となり、レーザダイオードは無発光状態となる。
トランジスタＱ７のエミッタ電圧は減少し、トランジス
タＱ３はオフ状態となる。このときエミッタ電流は”
０”となり、レーザダイオードは無発光状態となる。
【００１８】（ｃ）は従来のレーザダイオード駆動回路
におけるＩｏｐの電流波形を示しているのに対して、
（ｄ）は本発明の電圧制御型レーザダイオード駆動回路
におけるＩｏｐの電流波形を示している。図からわかる
ように、オフからオンに状態遷移する際もリンギングは
発生していない。これは、オン／オフ制御がエミッタフ
ォロワの出力によって行われるため、トランジスタＱ３
からみたインピーダンスが十分小さく、制御信号パルス
の変化がＶｃｃやＩｏｐに影響を与えないためである。
これにより、レーザダイオードは安定した光信号を出力
する。
におけるＩｏｐの電流波形を示しているのに対して、
（ｄ）は本発明の電圧制御型レーザダイオード駆動回路
におけるＩｏｐの電流波形を示している。図からわかる
ように、オフからオンに状態遷移する際もリンギングは
発生していない。これは、オン／オフ制御がエミッタフ
ォロワの出力によって行われるため、トランジスタＱ３
からみたインピーダンスが十分小さく、制御信号パルス
の変化がＶｃｃやＩｏｐに影響を与えないためである。
これにより、レーザダイオードは安定した光信号を出力
する。
【００１９】なお、レーザダイオードの光出力の温度制
御のように、制御端子７の信号がアナログ的に変化する
場合もトランジスタＱ７のエミッタ電圧はそれに応じて
変化し、トランジスタＱ３のエミッタ電流、すなわちＩ
ｏｐをアナログ的に正確に制御することが可能になる。
御のように、制御端子７の信号がアナログ的に変化する
場合もトランジスタＱ７のエミッタ電圧はそれに応じて
変化し、トランジスタＱ３のエミッタ電流、すなわちＩ
ｏｐをアナログ的に正確に制御することが可能になる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電圧制御
型レーザダイオード駆動回路によれば、レーザダイオー
ドの駆動電流の制御は電圧信号により行われるため、外
付け回路によって外部から制御する場合でも、ノイズや
配線パターン容量の影響がなく、レーザダイオード駆動
電流のオン／オフ制御、レーザダイオード光出力の温度
補償制御等も正確かつ安定に行うことができる。さら
に、電流源を構成するカレントミラー回路が不要となる
ため、従来のレーザダイオード駆動回路にくらべ低消費
電力化にも寄与する。
型レーザダイオード駆動回路によれば、レーザダイオー
ドの駆動電流の制御は電圧信号により行われるため、外
付け回路によって外部から制御する場合でも、ノイズや
配線パターン容量の影響がなく、レーザダイオード駆動
電流のオン／オフ制御、レーザダイオード光出力の温度
補償制御等も正確かつ安定に行うことができる。さら
に、電流源を構成するカレントミラー回路が不要となる
ため、従来のレーザダイオード駆動回路にくらべ低消費
電力化にも寄与する。
【図１】本発明の電圧制御型レーザダイオード駆動回路
の一実施例を示す回路図である。
の一実施例を示す回路図である。
【図２】従来の電圧制御型レーザダイオード駆動回路の
一実施例を示す回路図である。
一実施例を示す回路図である。
【図３】本発明の電圧制御型レーザダイオード駆動回路
の一実施例および従来のレーザダイオード駆動回路のそ
れぞれを用いた場合のレーザダイオード駆動信号の波形
を示す波形図である。
の一実施例および従来のレーザダイオード駆動回路のそ
れぞれを用いた場合のレーザダイオード駆動信号の波形
を示す波形図である。
１ レーザダイオード駆動回路 ２ 定電流源 ３ 制御端子 ４ レーザダイオード駆動回路 ５ 定電流源 ６ オペアンプ ７ 制御端子
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザダイオードにパルス信号を送出す
る差動増幅回路と、前記レーザダイオードへの駆動電流
を供給するトランジスタと、演算増幅器を含む電圧制御
型レーザダイオード駆動回路において、前記演算増幅器の正相入力の電圧を制御する制御端子を
備え、 前記トランジスタのベースが前記演算増幅器の出力端子
にエミッタフォロワを介して接続され、前記トランジス
タのエミッタが前記演算増幅器の逆相入力端子に接続さ
れ ていることを特徴とする電圧制御型レーザダイオード
駆動回路。 - 【請求項２】 バースト信号伝送において、前記制御端
子に、信号送出状態にあるときには前記駆動電流を送出
し、無信号状態にあるときには前記駆動電流を遮断する
ように制御信号を印加することを特徴とする請求項１記
載の電圧制御型レーザダイオード駆動回路。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7193575A JP2735042B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 電圧制御型レーザダイオード駆動回路 |
| EP96112144A EP0756362B1 (en) | 1995-07-28 | 1996-07-26 | Voltage controlled laser diode drive circuit |
| DE69608932T DE69608932T2 (de) | 1995-07-28 | 1996-07-26 | Spannungsgeregelte Laserdioden-Treiberschaltung |
| US08/688,270 US5736844A (en) | 1995-07-28 | 1996-07-29 | Voltage controlled laser diode drive circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7193575A JP2735042B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 電圧制御型レーザダイオード駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945979A JPH0945979A (ja) | 1997-02-14 |
| JP2735042B2 true JP2735042B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=16310292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7193575A Expired - Lifetime JP2735042B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 電圧制御型レーザダイオード駆動回路 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5736844A (ja) |
| EP (1) | EP0756362B1 (ja) |
| JP (1) | JP2735042B2 (ja) |
| DE (1) | DE69608932T2 (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2962263B2 (ja) * | 1997-02-13 | 1999-10-12 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ駆動回路 |
| JP3636411B2 (ja) * | 1997-03-19 | 2005-04-06 | 富士通株式会社 | レーザーダイオードの駆動回路および駆動方法 |
| JP3315892B2 (ja) * | 1997-04-24 | 2002-08-19 | 沖電気工業株式会社 | レーザーモジュールの制御回路 |
| US5883910A (en) * | 1997-07-03 | 1999-03-16 | Maxim Integrated Products, Inc. | High speed semiconductor laser driver circuits |
| JP3736953B2 (ja) * | 1997-10-20 | 2006-01-18 | 富士通株式会社 | 電界吸収型光変調器の駆動回路及び、これを用いた光送信器 |
| EP0924823A1 (en) * | 1997-12-17 | 1999-06-23 | Hewlett-Packard Company | Driver circuit for a solid state optical emitter device |
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