JP2910279B2 - レーザダイオード駆動回路 - Google Patents

レーザダイオード駆動回路

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JP2910279B2
JP2910279B2 JP3050451A JP5045191A JP2910279B2 JP 2910279 B2 JP2910279 B2 JP 2910279B2 JP 3050451 A JP3050451 A JP 3050451A JP 5045191 A JP5045191 A JP 5045191A JP 2910279 B2 JP2910279 B2 JP 2910279B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザダイオード駆動
回路に関する。より詳細には、本発明は、相補的な変調
信号を出力する差動増幅回路と、この差動増幅回路が出
力する変調信号によりレーザダイオードに印加する駆動
電流を制御するスイッチング回路とを備えたレーザダイ
オード駆動回路の新規な構成に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信等に使用する光送信器では、送信
すべきデータに対応して変調した駆動電流をレーザダイ
オードに供給するレーザダイオード駆動回路により送信
すべきデータに対応した光信号を発生している。
【0003】図7は、従来のレーザダイオード駆動回路
の典型的な構成を示す図である。
【0004】同図に示すように、レーザダイオード駆動
回路は、差動増幅回路A1 とスイッチング回路Bとから
主に構成されている。
【0005】差動増幅回路A1 は、その入力に外部から
の入力信号IN、IN* を受け、1対の相補的な出力O
UT* 、OUTを出力する。一方、スイッチング回路B
は、一端にレーザダイオードLDが負荷として接続され
他端を定電流源に接続されたトランジスタQ1 と、一端
が接地され他端がトランジスタQ1 と共通に定電流源に
接続されたトランジスタQ2 とから構成されている。レ
ーザダイオードLDのアノードは接地されている。トラ
ンジスタQ1 の制御端子には差動増幅回路A1 の一方の
出力OUT* が、トランジスタQ2 の制御端子には差動
増幅回路A1 の他方の出力OUTがそれぞれ印加されて
いる。
【0006】以上のように構成された半導体レーザ駆動
回路では、差動増幅回路A1 に対する一方の入力INが
ローレベルに遷移したとき、出力OUT* はハイレベル
に、出力OUTはローレベルになる。このとき、スイッ
チング回路BのトランジスタQ1 が導通してレーザダイ
オードLDに駆動電流が流れる。一方、差動増幅回路A
1 に対する一方の入力INがハイレベルに遷移すると、
出力OUT* はローレベルに、出力OUTはハイレベル
になる。従って、トランジスタQ2 が導通状態となる一
方、トランジスタQ1 は非導通状態となりレーザダイオ
ードLDは消光する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のように構成され
たレーザダイオード駆動回路においてその動作を高速化
するためには、差動増幅回路A1 の出力信号OUT、O
UT* の状態遷移を高速化する必要がある。即ち、差動
増幅回路A1 の出力信号の立ち上がり時間および立ち下
がり時間を短くする必要がある。
【0008】図8は、図7に示したレーザダイオード駆
動回路においてレーザダイオードLDに供給される駆動
電流Iの信号波形と、それに対応してレーザダイオード
LDが出力する光信号Pの信号波形とを示す図である。
【0009】図8(a) に示すように、トランジスタQ1
の導通と同時に駆動電流Iは所定の立ち上がり時間tr
で増加した後ハイレベルで定常状態になる。また、トラ
ンジスタQ1 が非導通状態に遷移すると、駆動電流Iは
所定の立ち下がり時間tf で減少した後ローレベルで定
常状態になる。
【0010】ここで、上述のような駆動電流の変化が適
切な場合は、レーザダイオードLDの光信号出力Pの信
号波形は、駆動電流Iの信号波形とほぼ相似形となる。
しかしながら、駆動電流Iの立ち上がり時間tr が特に
短い場合、図8(b) に示すように、光信号出力Pの立ち
上がり時に、信号波形のエッジに緩和振動と呼ばれる波
形の乱れが生じて出力光信号が不安定になる。このた
め、信号品質を維持しつつレーザダイオード駆動回路を
高速化することは難しかった。
【0011】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決し、出力光信号に緩和振動を生じることなく、動
作速度を向上させることができる新規なレーザダイオー
ド駆動回路の構成を提供することをその目的としてい
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、レーザ
ダイオードと、該レーザダイオードを負荷とする第1ト
ランジスタと該第1トランジスタと一端を共通接続され
た第2トランジスタとを含むスイッチング回路と、該第
1および第2のトランジスタの各制御端子に互いに相補
的な変調信号を印加する差動増幅回路とを具備するレー
ザダイオード駆動回路において、前記レーザダイオード
が発光する際に電圧を印加する側の差動回路出力に一端
を接続され、他端を接地された容量を具備することを特
徴とするレーザダイオード駆動回路が提供される。
【0013】
【作用】本発明に係るレーザダイオード駆動回路は、変
調信号を発生する差動増幅回路の出力信号の立ち上がり
特性と立ち下がり特性とを個別に設定できるように構成
されていることをその主要な特徴としている。
【0014】即ち、従来のレーザダイオード駆動回路で
は、変調信号の立ち上がり特性と立ち下がり特性とは同
時に変化する。従って、動作を高速化した場合には駆動
電流の立ち上がり特性が急峻になることが避けられなか
った。
【0015】これに対して、本発明に係るレーザダイオ
ード駆動回路では、差動増幅回路の1対の出力のうち、
レーザダイオードの発光時に導通するトランジスタの制
御端子に接続された出力に、一端を接地された容量が接
続されている。
【0016】このような差動増幅回路は、レーザダイオ
ードの発光時に対応する変調信号を発生する際には、出
力に接続された容量に充電するために必要な時間に応じ
て、出力する変調信号の立ち上がりが緩慢になる。この
とき、差動増幅回路の他方の出力は、容量の接続された
出力と相補的な信号を出力する。また、レーザダイオー
ドの消光時に対応した変調信号を発生する際には、容量
の接続されていない他方の出力が急速に導通するので、
定電流源により駆動される差動増幅回路の出力する変調
信号の立ち下がりは急峻になる。
【0017】このような動作により、本発明に係るレー
ザダイオード駆動回路では、レーザダイオードの発光時
には立ち上がりが緩慢で、レーザダイオードの消光時に
は立ち下がりの急峻な変調信号によりスイッチング回路
が駆動される。従って、変調信号を高速化した場合に、
出力光信号の立ち上がり時に発生する緩和振動を効果的
に抑圧することができる。換言すれば、駆動信号の立ち
上がり特性を、出力光信号に緩和振動が発生しない範囲
に制限したとしても、信号の立ち上がり特性のみを高速
化することができるので、全体として信号速度を向上さ
せることができる。
【0018】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明するが、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。
【0019】
【実施例】図1は、本発明に従うレーザダイオード駆動
回路の基本的な構成を示すブロック図である。
【0020】同図に示すように、このレーザダイオード
駆動回路は、図7に示した従来のレーザダイオード駆動
回路と同様に、差動増幅回路A1 とスイッチング回路B
とから主に構成されている。ここで、スイッチング回路
Bの構成は、図7に示した従来の回路と全く同じ構成で
ある。一方、差動増幅回路A1 は、その反転出力OUT
* に一端を接地された容量C1 を接続されている点で従
来の回路と構成が異なっている。
【0021】図2は、上述のような本実施例に係るレー
ザダイオード駆動回路において使用できる差動増幅回路
2 のより具体的な構成例を示す図である。
【0022】同図に示すように、この差動増幅回路は、
接地と電圧源との間に形成された、負荷Z1 およびトラ
ンジスタQ3 により形成される第1の電流路と、負荷Z
2 およびトランジスタQ4 により形成される第2の電流
路と、後述する一方の出力OUT* に一端を接続され他
端を接地された容量C1 とから主に構成されている。こ
こで、負荷Z1 およびZ2 の一端は共通に、ダイオード
Dを介して接地に接続されている。また、トランジスタ
3 およびQ4 の一端は、共通に電流源トランジスタQ
5 に接続されている。尚、この差動増幅回路は、各トラ
ンジスタQ3 、Q4 の制御端子を入力とし、トランジス
タQ3 、Q4 と負荷Z1 、Z2 との接続点をそれぞれ出
力OUT* 、OUTとしている。
【0023】図3は、以上のように構成された差動増幅
回路の作用を説明するための概念的な回路図である。
【0024】また、図4は、図3(a) に示した差動増幅
回路に対する入力信号と出力信号との信号波形を示す図
である。
【0025】図3(a) に示すように、差動増幅回路の出
力OUT、OUT* には、実際に回路を構成する配線等
によりそれぞれ寄生容量Cがある。従って、図4(a) お
よび(b) に示すような方形波の入力信号IN、IN*
対して、差動増幅回路が出力する信号の遷移には、寄生
容量Cを充電または放電するために必要な立ち上がり時
間tr および立ち下がり時間tf が必要になる。
【0026】更に、図2に示した回路では、出力OUT
* に容量C1 が接続されている。このため、トランジス
タQ3 が導通状態から非導通状態に遷移した場合、図4
(c) に示すように、寄生容量Cに加えて容量C1 への充
電が完了するために要する時間だけ、出力OUT* の立
ち上がり時間tr は長くなる。従って、図4(d) に示す
ように、出力OUT* と相補的な信号を出力する出力O
UTの立ち下がり時間も長くなる。
【0027】一方、トランジスタQ3 が非導通状態から
導通状態に遷移した場合、同時にトランジスタQ4 が非
導通状態に遷移する。従って、負荷Z1 およびトランジ
スタQ3 により構成された電流路を流れる電流は急速に
減少し、図4(c) に示すように出力OUT* は急速に立
ち下がる。また、出力OUT* と相補的な信号を出力す
る出力OUTも急速に立ち上がる。
【0028】上述のような変調信号を、図3(b) に示す
スイッチング回路のレーザダイオードLDに直接接続さ
れたトランジスタQ1 に印加される変調信号(図4(c)
)についてみると、図3(a) に示した差動増幅回路か
らは、立ち上がり時間tr が長く、立ち下がり時間tf
が短い変調信号が出力される。図5は、このような変調
信号が、図3(b) に示すようなスイッチング回路に印加
された場合の駆動電流Iの信号波形と、この駆動電流I
によりレーザダイオードLDが発生する光信号波形Pと
を示す図である。
【0029】図5(a) に示すように、このスイッチング
回路に供給される駆動電流の信号波形に対応して、この
スイッチング回路においてレーザダイオードLDに供給
される駆動電流の信号波形も、立ち上がり時間tr が立
ち下がり時間tf よりも長くなっている。このような駆
動電流によって駆動されるレーザダイオードLDは、図
5(b) に示すように、信号波形の立ち上がり時のエッジ
に緩和振動を生じることがない。
【0030】図6は、図2に示した差動増幅回路のより
具体的な構成例を示す図である。なお、図6において、
図2と同じ構成要素には、それぞれ同じ参照番号を付し
て説明を省略している。
【0031】図6(a) に示す回路は、図2に示した差動
増幅回路における負荷Z1 、Z2 として、それぞれ抵抗
1 、R2 を使用した場合の装置の構成を示している。
すなわち、この差動増幅回路においては、トランジスタ
3 とダイオードDとの間に抵抗R1 が、また、トラン
ジスタQ4 とダイオードDとの間に抵抗R2 がそれぞれ
接続されている。
【0032】また、図6(b) に示す回路は、図2に示し
た差動増幅回路における負荷Z1 、Z2 として、それぞ
れダイオード群D1 、D2 とトランジスタQ6 、Q7
より構成されたアクティブ負荷が使用されている。即
ち、この回路においては、トランジスタQ3 とダイオー
ドDとの間に、互いに直列に接続された複数のダイオー
ドにより構成されたダイオード群D1 と、このダイオー
ド群D1 の両端に各端子を接続され、制御端子をトラン
ジスタQ3 側に短絡されたトランジスタQ6 とが接続さ
れている。また、トランジスタQ4 とダイオードDとの
間に、互いに直列に接続された複数のダイオードにより
構成されたダイオード群D2 と、このダイオード群D2
の両端に各端子を接続され、制御端子をトランジスタQ
4 側に短絡されたトランジスタQ7 とが接続されてい
る。
【0033】以上のように構成された各差動増幅回路の
動作は、図2に示した回路と全く同等なので、その詳細
な説明は省略する。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るレー
ザダイオード駆動回路は、その独特の構成により、レー
ザダイオードに直接接続されたトランジスタに印加され
る変調信号の立ち上がり時間が、立ち下がり時間よりも
長くなる。従って、回路の動作速度を高くしても、駆動
電流の急峻な立ち上がりに起因する緩和振動の発生が抑
圧される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーザダイオード駆動回路の基本
的な構成を示す図である。
【図2】図1に示した回路に好適に使用できる差動増幅
回路の構成を示す図である。
【図3】図2に示した回路の動作を説明するための図で
ある。
【図4】図3に示した差動増幅回路の動作を説明するた
めの信号波形図である。
【図5】図3に示したスイッチング回路の動作を説明す
るための信号波形図である。
【図6】図2に示した差動増幅回路のより具体的な構成
例を示す図である。
【図7】従来のレーザダイオード駆動回路の典型的な構
成を示す図である。
【図8】図7に示した回路の動作を説明するための信号
波形図である。
【符号の説明】
1 、A2 差動増幅回路、 B スイッチング回路、 C 寄生容量、 C1 容量、 D ダイオード、 D1 、D2 ダイオード群、 LD レーザダイオード、 Q1 〜Q7 トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/18 H01S 3/096 H01S 3/103

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザダイオードと、該レーザダイオード
    を負荷とする第1トランジスタと該第1トランジスタと
    一端を共通接続された第2トランジスタとを含むスイッ
    チング回路と、該第1および第2のトランジスタの各制
    御端子に互いに相補的な変調信号を印加する差動増幅回
    路とを具備するレーザダイオード駆動回路において、前
    記レーザダイオードが発光する際に電圧を印加する側の
    差動回路出力に一端を接続され、他端を接地された容量
    を具備することを特徴とするレーザダイオード駆動回
    路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008112943A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Sumitomo Electric Ind Ltd レーザダイオード駆動回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6903580B2 (en) 2000-07-26 2005-06-07 Nec Corporation Optical transmitting circuit
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