JP3283684B2 - 光送信器およびその駆動方法 - Google Patents
光送信器およびその駆動方法Info
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- JP3283684B2 JP3283684B2 JP03336994A JP3336994A JP3283684B2 JP 3283684 B2 JP3283684 B2 JP 3283684B2 JP 03336994 A JP03336994 A JP 03336994A JP 3336994 A JP3336994 A JP 3336994A JP 3283684 B2 JP3283684 B2 JP 3283684B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光インタコネクトや光
加入者系通信システムにおいて、広い温度範囲で動作す
る光送信器に関し、特にその温度変動によるジッタの低
減に好適な光送信器およびその駆動方法に関する。
加入者系通信システムにおいて、広い温度範囲で動作す
る光送信器に関し、特にその温度変動によるジッタの低
減に好適な光送信器およびその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、光インタコネクトや光加入者系通
信システムにおいて、自動光出力制御や自動温度制御無
しで、広い温度範囲にて動作する光送信器の実現が、モ
ジュールの小型化・簡略化・低消費電力化・低コスト化
の観点から切望されている。
信システムにおいて、自動光出力制御や自動温度制御無
しで、広い温度範囲にて動作する光送信器の実現が、モ
ジュールの小型化・簡略化・低消費電力化・低コスト化
の観点から切望されている。
【０００３】そのような広い温度範囲で動作する光送信
器の例として、１９９３年電子情報通信学会春季大会講
演論文集Ｂ−１０４０：「多チャンネル光送信モジュー
ル」がある。
器の例として、１９９３年電子情報通信学会春季大会講
演論文集Ｂ−１０４０：「多チャンネル光送信モジュー
ル」がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、Ｌ
Ｄの駆動条件は、バイアス電流＝しきい電流（２５℃）
としているため、２５℃での発振遅延時間は、０psecで
あるが、この設定で温度を６０℃まで上げた時の発振遅
延時間は、２００psecとなっている。つまり、２５℃か
ら６０℃までの温度変動に伴って、約２００psecのジッ
タが発生している。一方、この送信モジュールの全ch動
作時のジッタ量、すなわち、クロストーク、スキュー、
パターン効果などによるジッタは、入力の位相を同一位
相としたとき最悪で１１０psecである。ゆえに、光出力
波形の全デューティ変動（ジッタ）の３１０psecのう
ち、温度変動による効果が、ジッタ量全体の約２／３を
占めるに至っている。
Ｄの駆動条件は、バイアス電流＝しきい電流（２５℃）
としているため、２５℃での発振遅延時間は、０psecで
あるが、この設定で温度を６０℃まで上げた時の発振遅
延時間は、２００psecとなっている。つまり、２５℃か
ら６０℃までの温度変動に伴って、約２００psecのジッ
タが発生している。一方、この送信モジュールの全ch動
作時のジッタ量、すなわち、クロストーク、スキュー、
パターン効果などによるジッタは、入力の位相を同一位
相としたとき最悪で１１０psecである。ゆえに、光出力
波形の全デューティ変動（ジッタ）の３１０psecのう
ち、温度変動による効果が、ジッタ量全体の約２／３を
占めるに至っている。
【０００５】しかしながら上記従来技術では、この温度
変動によるジッタの低減については、触れられていな
い。
変動によるジッタの低減については、触れられていな
い。
【０００６】本発明の目的は、このような温度変動によ
るジッタを低減し、自動光出力制御や自動温度制御無し
で、広い温度範囲にて動作する光送信器及びその駆動方
法を提供することにある。
るジッタを低減し、自動光出力制御や自動温度制御無し
で、広い温度範囲にて動作する光送信器及びその駆動方
法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、レーザダイ
オードと該レーザダイオードを駆動する回路から構成さ
れる光送信器において、該レーザダイオードのしきい電
流の特性温度Ｔ０と、該レーザダイオードのキャリア寿
命時間の特性温度Ｔ１と、前記レーザダイオード駆動回
路の駆動電流の特性温度Ｔｍの間に、 １／Ｔ０＋１／Ｔ１＝１／Ｔｍ なる関係がほぼ成り立つように、駆動電流に温度依存性
を持たせることにより達成される。
オードと該レーザダイオードを駆動する回路から構成さ
れる光送信器において、該レーザダイオードのしきい電
流の特性温度Ｔ０と、該レーザダイオードのキャリア寿
命時間の特性温度Ｔ１と、前記レーザダイオード駆動回
路の駆動電流の特性温度Ｔｍの間に、 １／Ｔ０＋１／Ｔ１＝１／Ｔｍ なる関係がほぼ成り立つように、駆動電流に温度依存性
を持たせることにより達成される。
【０００８】
【作用】レーザダイオードと該レーザダイオードを駆動
する回路から構成される光送信器において、該レーザダ
イオードのしきい電流の特性温度Ｔ０と、該レーザダイ
オードのキャリア寿命時間の特性温度Ｔ１と、前記レー
ザダイオード駆動回路の駆動電流の特性温度Ｔｍの間
に、 １／Ｔ０＋１／Ｔ１＝１／Ｔｍ なる関係がほぼ成り立つように、駆動電流に温度依存性
を持たせることにより、該レーザダイオードのキャリア
寿命時間ｔｎ、しきい電流Ｉｔｈと前記レーザダイオー
ド駆動回路の駆動電流Ｉｍという３つのパラメータの温
度依存性を持つファクタがほぼ相殺されるため、レーザ
ダイオードの発振遅延時間が温度によらずほぼ一定とな
り、したがって、自動温度制御無しであるにもかかわら
ず、温度変動による光出力波形のジッタをほぼなくすこ
とができる。
する回路から構成される光送信器において、該レーザダ
イオードのしきい電流の特性温度Ｔ０と、該レーザダイ
オードのキャリア寿命時間の特性温度Ｔ１と、前記レー
ザダイオード駆動回路の駆動電流の特性温度Ｔｍの間
に、 １／Ｔ０＋１／Ｔ１＝１／Ｔｍ なる関係がほぼ成り立つように、駆動電流に温度依存性
を持たせることにより、該レーザダイオードのキャリア
寿命時間ｔｎ、しきい電流Ｉｔｈと前記レーザダイオー
ド駆動回路の駆動電流Ｉｍという３つのパラメータの温
度依存性を持つファクタがほぼ相殺されるため、レーザ
ダイオードの発振遅延時間が温度によらずほぼ一定とな
り、したがって、自動温度制御無しであるにもかかわら
ず、温度変動による光出力波形のジッタをほぼなくすこ
とができる。
【０００９】
【実施例】図１に、本発明による光送信器の一実施例を
示す。光送信器１の外部から電気信号２がレーザダイオ
ード駆動回路３へ入力され、この駆動回路３から生成さ
れる駆動電流によってレーザダイオード４が駆動され
る。ここで、レーザダイオードのしきい電流の特性温度
Ｔ０と、レーザダイオードのキャリア寿命時間の特性温
度Ｔ１と、レーザダイオード駆動回路の駆動電流の特性
温度Ｔｍの間に、 １／Ｔ０＋１／Ｔ１＝１／Ｔｍ なる関係がほぼ成り立っている。
示す。光送信器１の外部から電気信号２がレーザダイオ
ード駆動回路３へ入力され、この駆動回路３から生成さ
れる駆動電流によってレーザダイオード４が駆動され
る。ここで、レーザダイオードのしきい電流の特性温度
Ｔ０と、レーザダイオードのキャリア寿命時間の特性温
度Ｔ１と、レーザダイオード駆動回路の駆動電流の特性
温度Ｔｍの間に、 １／Ｔ０＋１／Ｔ１＝１／Ｔｍ なる関係がほぼ成り立っている。
【００１０】このレーザダイオード駆動回路３は、レー
ザダイオード４へバイアス電流Ｉｂを与えることもでき
る。レーザダイオード駆動回路３とレーザダイオード４
は熱的に結合されており、両者の温度はほぼ等しい。
ザダイオード４へバイアス電流Ｉｂを与えることもでき
る。レーザダイオード駆動回路３とレーザダイオード４
は熱的に結合されており、両者の温度はほぼ等しい。
【００１１】ここで、特性温度Ｔ０と特性温度Ｔｍは、
それぞれ（数１)、(数２）で定義されている。Ｔは温度
（℃）、Ｉｔｈ０とＩｍ０は、それぞれ、２５℃におけ
るレーザダイオード４のしきい電流と２５℃におけるレ
ーザダイオード駆動回路３の駆動電流である。
それぞれ（数１)、(数２）で定義されている。Ｔは温度
（℃）、Ｉｔｈ０とＩｍ０は、それぞれ、２５℃におけ
るレーザダイオード４のしきい電流と２５℃におけるレ
ーザダイオード駆動回路３の駆動電流である。
【００１２】
【数１】
【００１３】
【数２】
【００１４】図２に、光送信器に搭載したレーザダイオ
ード４のしきい電流Ｉｔｈとキャリア寿命時間ｔｎの温
度特性例を示す。レーザダイオード４として、ｐ基板上
の歪多重量子井戸レーザダイオードを用いている。図２
のように、（数１）の特性温度Ｔ０は５５Ｋ（ケルビ
ン）、キャリア寿命時間ｔｎの特性温度Ｔ１は−１００
Ｋ（ケルビン）である。ここで、特性温度Ｔ１は（数
３）で定義されている。ｔｎ０は、２５℃におけるレー
ザダイオード４のキャリア寿命時間である。
ード４のしきい電流Ｉｔｈとキャリア寿命時間ｔｎの温
度特性例を示す。レーザダイオード４として、ｐ基板上
の歪多重量子井戸レーザダイオードを用いている。図２
のように、（数１）の特性温度Ｔ０は５５Ｋ（ケルビ
ン）、キャリア寿命時間ｔｎの特性温度Ｔ１は−１００
Ｋ（ケルビン）である。ここで、特性温度Ｔ１は（数
３）で定義されている。ｔｎ０は、２５℃におけるレー
ザダイオード４のキャリア寿命時間である。
【００１５】
【数３】
【００１６】レーザダイオードのキャリア寿命時間の特
性温度Ｔ１は、しきい電流の特性温度Ｔ０のほぼ−２倍
となっている。一方、駆動電流の特性温度Ｔｍは、Ｔ０
の２倍の１１０Ｋとした。
性温度Ｔ１は、しきい電流の特性温度Ｔ０のほぼ−２倍
となっている。一方、駆動電流の特性温度Ｔｍは、Ｔ０
の２倍の１１０Ｋとした。
【００１７】以上が、本発明による光送信器の一構成の
概要である。
概要である。
【００１８】次に、レーザダイオード駆動回路の駆動電
流の特性温度を、レーザダイオードのしきい電流の特性
温度の２倍としている理由を説明する。
流の特性温度を、レーザダイオードのしきい電流の特性
温度の２倍としている理由を説明する。
【００１９】”半導体レーザ［基礎と応用］（伊藤・中
村共編）、培風館、１９８９、ｐｐ．１５４”、などに
記載されているように、レーザダイオードの発振遅延時
間Ｔｄは、レーザダイオードのしきい電流Ｉｔｈ及びキ
ャリア寿命時間ｔｎとレーザダイオードへ与える駆動電
流Ｉｍ及びバイアス電流Ｉｂを用いて、一般に（数４）
のように表される。
村共編）、培風館、１９８９、ｐｐ．１５４”、などに
記載されているように、レーザダイオードの発振遅延時
間Ｔｄは、レーザダイオードのしきい電流Ｉｔｈ及びキ
ャリア寿命時間ｔｎとレーザダイオードへ与える駆動電
流Ｉｍ及びバイアス電流Ｉｂを用いて、一般に（数４）
のように表される。
【００２０】
【数４】
【００２１】しきい電流が小さいレーザダイオードへあ
らかじめ微小なバイアス電流を与えておいて、そのレー
ザダイオードを駆動する場合、（数５）の関係が成立し
ていれば、（数４）は（数６）のように近似できる。
らかじめ微小なバイアス電流を与えておいて、そのレー
ザダイオードを駆動する場合、（数５）の関係が成立し
ていれば、（数４）は（数６）のように近似できる。
【００２２】
【数５】
【００２３】
【数６】
【００２４】したがって、レーザダイオード駆動回路の
駆動電流の特性温度を、レーザダイオードのしきい電流
の特性温度の２倍にしておくことにより、レーザダイオ
ードのしきい電流の特性温度Ｔ０と、レーザダイオード
のキャリア寿命時間の特性温度Ｔ１と、レーザダイオー
ド駆動回路の駆動電流の特性温度Ｔｍの間に、 １／Ｔ０＋１／Ｔ１＝１／Ｔｍ なる関係がほぼ成り立つ。
駆動電流の特性温度を、レーザダイオードのしきい電流
の特性温度の２倍にしておくことにより、レーザダイオ
ードのしきい電流の特性温度Ｔ０と、レーザダイオード
のキャリア寿命時間の特性温度Ｔ１と、レーザダイオー
ド駆動回路の駆動電流の特性温度Ｔｍの間に、 １／Ｔ０＋１／Ｔ１＝１／Ｔｍ なる関係がほぼ成り立つ。
【００２５】ゆえに、レーザダイオードのキャリア寿命
時間ｔｎ、しきい電流Ｉｔｈとレーザダイオード駆動回
路の駆動電流Ｉｍという３つのパラメータの温度依存性
を持つファクタがほぼ相殺されるため、レーザダイオー
ドの発振遅延時間が温度によらずほぼ一定となり、した
がって、自動温度制御無しであるにもかかわらず、温度
変動による光出力波形のジッタをほぼなくすことができ
るわけである。
時間ｔｎ、しきい電流Ｉｔｈとレーザダイオード駆動回
路の駆動電流Ｉｍという３つのパラメータの温度依存性
を持つファクタがほぼ相殺されるため、レーザダイオー
ドの発振遅延時間が温度によらずほぼ一定となり、した
がって、自動温度制御無しであるにもかかわらず、温度
変動による光出力波形のジッタをほぼなくすことができ
るわけである。
【００２６】図３に、本発明により試作した光送信器の
発振遅延時間の温度特性を黒丸で示す。使用したレーザ
ダイオードのデバイスパラメータは、ｔｎ０＝２.５nse
c、Ｉｔｈ０＝３.０ｍＡ、Ｔ０＝５５Ｋ、Ｔ１＝−１０
０Ｋである。一方、レーザダイオード駆動回路のパラメ
ータは、Ｉｍ０＝３０.０ｍＡ、Ｉｂ＝１.５ｍＡ、Ｔｍ
＝１１０Ｋである。
発振遅延時間の温度特性を黒丸で示す。使用したレーザ
ダイオードのデバイスパラメータは、ｔｎ０＝２.５nse
c、Ｉｔｈ０＝３.０ｍＡ、Ｔ０＝５５Ｋ、Ｔ１＝−１０
０Ｋである。一方、レーザダイオード駆動回路のパラメ
ータは、Ｉｍ０＝３０.０ｍＡ、Ｉｂ＝１.５ｍＡ、Ｔｍ
＝１１０Ｋである。
【００２７】グラフより、０℃から１００℃までの温度
変動に伴う発振遅延時間の温度依存性がほぼキャンセル
され、温度変動によるジッタが、駆動電流Ｉｍ＝３０.
０ｍＡ（固定）である光送信器（図３の白丸を参照）の
場合と比べると、約１／２０に低減されていることが分
かる。
変動に伴う発振遅延時間の温度依存性がほぼキャンセル
され、温度変動によるジッタが、駆動電流Ｉｍ＝３０.
０ｍＡ（固定）である光送信器（図３の白丸を参照）の
場合と比べると、約１／２０に低減されていることが分
かる。
【００２８】また、その発振遅延時間は約１５０psecで
あるから、許容される発振遅延時間をデータスロット
（データパルス幅）の約２０％と考えると、本発明の光
送信器によって、０℃から１００℃までの広い温度範囲
にわたって、ギガビット級（Ｇｂｉｔ／ｓ）の高速デー
タ伝送ができる。
あるから、許容される発振遅延時間をデータスロット
（データパルス幅）の約２０％と考えると、本発明の光
送信器によって、０℃から１００℃までの広い温度範囲
にわたって、ギガビット級（Ｇｂｉｔ／ｓ）の高速デー
タ伝送ができる。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、レーザダイオードを用
いた光送信器において、自動温度制御無しであるにもか
かわらず、レーザダイオードの発振遅延時間が温度によ
らずほぼ一定となり、温度変動によるジッタをほぼなく
すことができる。
いた光送信器において、自動温度制御無しであるにもか
かわらず、レーザダイオードの発振遅延時間が温度によ
らずほぼ一定となり、温度変動によるジッタをほぼなく
すことができる。
【図１】本発明による光送信器の一実施例。
【図２】光送信器に搭載したレーザダイオードのしきい
電流とキャリア寿命時間の温度依存性例。
電流とキャリア寿命時間の温度依存性例。
【図３】本発明により試作した光送信器の発振遅延時間
の温度特性。
の温度特性。
１…光送信器、２…電気信号、３…レーザダイオード駆
動回路、４…レーザダイオード。
動回路、４…レーザダイオード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/152 10/18 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08 H01S 5/068
Claims (1)
- 【請求項１】レーザダイオードと前記レーザダイオード
を駆動する回路から構成される光送信器において、前記
レーザダイオードのキャリア寿命時間tn、しきい電流It
hおよび前記レーザダイオード駆動回路の駆動電流Imと
の間にtn × Ith / Im＝略一定の関係が成り立ち、 前記レーザダイオードのしきい電流の特性温度T0と、前
記レーザダイオードのキャリア寿命時間T1と、前記レー
ザダイオード駆動回路の駆動電流の特性温度Tmとの間に
1/T0+1/T1=1/Tmの関係が成り立ち、かつ、 前記レーザダイオードのしきい電流IthはIth=Ith0 × e
xp((T-25)/T0)（ここでIth0は25℃における前記レーザ
ダイオードのしきい電流値、Tは前記レーザダイオード
の温度（℃）。但し、レーザダイオード駆動回路とレー
ザダイオードとは熱的に結合されており、両者の温度は
ほぼ等しい。以下同じ。）で表され、 前記レーザダイオード駆動回路の駆動電流ImはIm=Im0
× exp((T-25)/Tm)（ここでIm0は25℃における前記レー
ザダイオード駆動回路の駆動電流値。）で表され、 前記レーザダイオード駆動回路の駆動電流の特性温度Tm
はTm=tn0 × exp((T-25)/T1)（ここでtn0は25℃におけ
る前記レーザダイオードのキャリア寿命時間。）で表さ
れ、 レーザダイオードの発振遅延時間TdはTd≒（tn×Ith）/
Imで表され、 前記Tmの値を前記T0の値の２倍に設定したことを特徴と
する光送信器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03336994A JP3283684B2 (ja) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | 光送信器およびその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03336994A JP3283684B2 (ja) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | 光送信器およびその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07245588A JPH07245588A (ja) | 1995-09-19 |
| JP3283684B2 true JP3283684B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=12384677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03336994A Expired - Fee Related JP3283684B2 (ja) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | 光送信器およびその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3283684B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003163412A (ja) | 2001-11-28 | 2003-06-06 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ装置及び半導体光学装置 |
-
1994
- 1994-03-03 JP JP03336994A patent/JP3283684B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07245588A (ja) | 1995-09-19 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090301 Year of fee payment: 7 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |