JPH02137285A - 光電子集積回路 - Google Patents

光電子集積回路

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JPH02137285A
JPH02137285A JP29119588A JP29119588A JPH02137285A JP H02137285 A JPH02137285 A JP H02137285A JP 29119588 A JP29119588 A JP 29119588A JP 29119588 A JP29119588 A JP 29119588A JP H02137285 A JPH02137285 A JP H02137285A
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JP
Japan
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photodiode
semiconductor laser
laser
current
optical output
Prior art date
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JP29119588A
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English (en)
Inventor
Hiraaki Tsujii
辻井 平明
Atsushi Shibata
淳 柴田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体レーザや発光ダイオードなどの発光素
子とこれらの発光素子を駆動するためのバイポーラトラ
ンジスタなどの電子素子を同一の基板上に集積化した光
電子集積回路(OE I C)における、光出力を一定
にするA P C(Automatlc Power 
Control)回路に関する。
従来の技術 第3図は従来のAPC回路を構成する受光回路である。
第3図において、1は半導体レーザ(LD)であり、1
1のトランジスタQ1のベース電位VBと12の抵抗R
Iの大きさで決まるLDバイアス電流llIが流れてい
る。Ia= (Vll−V9i−VgE)/R1である
。但しVEEは電源電圧■BEはQ+のベース・エミッ
タ間電圧である。2はホトダイオード(PD)であり、
LD光出力パヮーPに比例したモニタ電流I+(I+=
βP)が流れる。ここでβはホトダイオードの受光感度
である。4はオペアンプU1であり、その出力電圧は、
Vl。、3−R・”I+となる。5の抵抗R5,6の抵
抗R,,7のオペアンプU2は反転増幅器を構成してお
り、そのゲインは、−R=/Rsである。8の抵抗R3
,9の抵抗R2,10のオペアンプU3も反転増幅器を
構成しており、そのゲインは−R2/R1である。
つぎに上記従来例の動作について説明する。第3図にお
いて温度変動あるいは電源電圧変動等によりLD光出力
パワーPがΔPだけ太き(なると、PDモニター電流I
、がβΔPだけ大きくなり、オペアンプU3の出力電圧
は、R6’β・ΔPだけ下がる。したがってオペアンプ
U2の出力電圧は、Re・β・ΔP ”RJ/Reだけ
上がる。したがってオペアンプU1の出力電圧はR6・
β・ΔP@Ra/R6”R2/R3だけ下がる。トラン
ジスタQ1のペース電位もR6・β・ΔPφR4/ R
s侮R2/R3だけ下がり、レーザのバイアス電流Il
lはR6−β・ΔP・R4/ Rs・R2/R3/R1
だけ小さくなる。したがってレーザの光出力パワーPは
、R6”β・ΔP・Ra / Rs・R2/R3/R1
・ηだけ小さくなりレーザの光出力パワーPを一定に保
つようなAPC機能を宵する。ここでηはPとI8との
比例係数(レーザの量子効率)である。
発明が解決しようとする課題 本発明が解決しようとする第1の課題は、従来の受光回
路では、光電子集積回路に集積しようとしたばあい受光
素子は種々の制約から耐圧・暗電流特性が十分でなく、
特に温度により暗電流が変動し、その結果APC回路を
用いても光出力が変化していたことである。
また、本発明が解決しようとする第2の課題は、従来の
光電子集積回路においては温度検出用の素子が集積され
ていなかったため外部の検出器では正確に光電子集積回
路の温度がモニタできずに、暗電流の変動が生じていた
ことである。
課題を解決するための手段 本発明は上述のような従来の光電子集積回路に於ける課
題を解決するためになされたもので第1の課題を解決す
るための手段は、基板上に2つのホトダイオードをモノ
リシックに集積し、一方のホトダイオードには、レーカ
の一部が入射しモニタ電流が発生するように配置し、他
方はレーザの光が入力しないように配置する。さらにこ
れら2つのホトダイオードを流れる電流を差動増幅器に
それぞれ入力することを特徴とするものである。
また第2の課題を解決するための手段は、基板上に温度
検出用の素子としてダイオードをモノリシックに集積し
することであり、ダイオードの順方向電圧降下が温度に
より変化することを利用することを特徴とするものであ
る。
作用 上述の第1の手段によれば、2つのホトダイオードの暗
電流が差動増幅器の差動入力に入力する事により、温度
変化によるホトダイオードの暗電流の変化を相殺するこ
とができる。
また上述の第2の手段によれば、温度検出用のダイオー
ドが、モノリシックに集積されていることによりレーザ
と熱的に繋がれているため正確な温度モニタが可能とな
る。さらに第1の手段にょるホトダイオードと第2の手
段による温度検出用のダイオードをレーザと同一積層構
造にすることにより、光電子集積回路の構造を変更する
ことなく製造することができる。
実施例 第1図に本発明の実施例の構成を示すものである。第1
図において、31は半導体レーザ(L D)であり、4
8のトランジスタQ6のベース電位v[Iと49の抵抗
R8の大きさで決まるLDバイアス電流■8が流れてい
る。
I e = (Ve −V8t −VEE) / R1
1である。但しV5εは電源電圧N  V[lEはQl
のベース・エミッタfifli圧である。33は、第1
のホトダイオードPD+であり、レーザの光32の一部
が第1のホトダイオードPD+に入射され、出力パワー
Pに比例したモニタ電流I+(I+=βP:βは重厚感
度)がホトダイオードの暗電流I、に加算されて流れる
。第1のホトダイオードPDIに流れる電流Ipn+は
■ρD、=βP+ IDである。一方第2のホトダイオ
ード34にはレーザの光32は入力されず流れる電流I
 PO2は暗電流Ioだけが流れる。それぞれのIPD
l・Ip112は、39及び40のトランジスタQ、と
Q2により構成される差動増幅器に入力される。35と
36の抵抗R1とR2はトランジスタQ+(39)のベ
ース電位を決定する。37と38の抵抗R4とR5はト
ランジスタQ2(40)のベース電位を決定する。差動
増幅器は、それぞれの入力のうち同相入力を打ち消し合
うので第1のホトダイオードの暗電流と駄2のホトダイ
オードの暗電流Inを相殺することができる。45と5
6の抵抗R3およびR6は、差動増幅器の負荷抵抗であ
り24及び25との端子間にレーザの光出力に比例した
電圧出力のかたちで取り山すことができる。41と42
のトランジスタQ3およびQ4は、43と44の抵抗R
7及びR8とともにカレントミラー回路を構成し差動増
幅器の定電流源として動作する。端子23は、レーザの
駆動信号入力端子であり、端子21及び端子22は、そ
れぞれ電源電圧端子である。
第1図に示した回路即ち破線20で囲まれた回路を同一
基板上に集積することにより破線20内の素子はほぼ同
一温度になる。従って基板内に温度検出用の素子47と
してダイオードTnを作り込んでおくことにより温度検
出用のダイオード47が、モノリシックに集積されてい
ることによりレーザと熱的に繋がれて、正確な温度モニ
タが可能となる。さらに2つのホトダイオードI PD
I・I。
112と温度検出用のダイオードT11をレーザと同・
−積層構造にすることにより、光電子集積回路の構造を
変更する事なく製造することができる次に本発明の光電
子集積回路の概略図を第2図にしめす。第2図(b)は
、第2図(a)のA−A゛而での断面図である。半導体
基板50上にレーザ51と第1のホトダイオード52と
が、エツチングミラーを形成する溝61をはさんで一直
線上に配置されており、ホトダイオードはレーザの一方
の光出力63の一部が入射できる。溝61の第1のホト
ダイオード52側は、ホトダイオードでの反射光がレー
ザに戻るのを防止するため斜めにエツチングされている
。レーザ51の他方の光出力64は外部出力となる。第
2のホトダイオード53と温度検出用のダイオード55
とは、レーザの迷光が入射しないように配置する必要が
ある。
そのため第2のホトダイオード53と温度検出用のダイ
オード55とは、レーザから遠い位置に配置するために
、その間には受光用増幅部57を配置し、さらに遮蔽板
54が形成されている。遮蔽板54は、半導体基板にエ
ツチング溝を形成し、レーザの光に対して不透明な樹脂
あるいは金属をエツチング溝内に充填することにより形
成できる。
ここでレーザ51と第1のホトダイオード52と、第2
のホトダイオード、および温度検出用のダイオード5S
を、第2図(b)に示すように同−pn接合の素子構造
にしておくこと、即ちp型クラッド層65と活性層66
とn型りラッド届67とが積層されたダイオード構造に
しておくことにより本発明の光電子集積回路を製造する
際、あらたな製造プロセスは不用となり、レーザ51を
製造する際、第1のホトダイオード52と第2のホトダ
イオードとおよび温度検出用のダイオード55とを同時
に容易に作り込むことができる。ところで第2図におい
て56は、レーザを駆動する電子回路部分であり、57
は第1及び第2のホトダイオードの電流より暗電流を相
殺して、レーザの光出力に応じた出力を出す受光用増幅
部であり、例えば第1図に示す回路が集積されている。
なお62は、分離用の溝である。
発明の効果 本発明は、上述のように構造に於いてはレーザと同−p
n接合の素子構造にしておくことにより本発明の光電子
集積回路を製造する際、あらたな製造プロセスなしで、
温度により暗電流の変動による光出力の変動のないAP
C回路を実現できる。
また、同様にあらたな製造プロセスなしで、温度検出用
の素子が集積され正確に光電子集積回路温度検出が出来
、従って正確な温度制御が可能となり、光出力の安定化
、信頼性の向上がはかれる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1および第2の実施例の光電子集積
回路の回路構成図、第2図(a)は本発明の第1および
第2の実施例の光電子集積回路の概略平面図、および第
2図(b)は、第2図(a)のA−A’面での断面図、
第3図は従来例のAPC回路図である。 1.31.51・・瞭レーザ部、2.33.34、52
、53− Φ・ホトダイオード部、47.55・−φ温
度検出用ダイオード、4.7.10・・・オペアンプ、
11.39.40.41.42.48・Φ・トランジス
タ。 代理人の氏名 弁理士 栗野重孝 はか1多筒 1 図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体レーザと、この半導体レーザの光出力パワ
    ーをモニタするホトダイオードと、前記ホトダイオード
    のモニタ電流I_1を一定倍に増幅しI_2(I_2=
    kI_1;k≧1)を得る増幅回路と、前記I_2が大
    きい程前記半導体レーザに流れるバイアス電流を小さく
    する電流変換部とより構成されるAPC回路の一部また
    は全部を同一基板内に集積し、前記ホトダイオードが2
    つより構成され第1のホトダイオードに前記半導体レー
    ザの光出力の一部が入力され、第2のホトダイオードに
    は入力されないことを特徴とした光電子集積回路。
  2. (2)2つのホトダイオードに流れる電流が差動増幅器
    の差動入力として入力されることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の光電子集積回路。
  3. (3)半導体レーザと、前記半導体レーザを駆動する電
    子回路と、前記半導体レーザの光出力パワーをモニタす
    るホトダイオードと、前記ホトダイオードのモニタ電流
    を増幅する増幅回路が同一基板上に集積され、かつ温度
    検出用のダイオードが前記基板内に熱的に結合されて集
    積されていることを特徴とする光電子集積回路。
  4. (4)半導体レーザと、前記半導体レーザを駆動する電
    子回路と、半導体レーザの光出力パワーをモニタするホ
    トダイオードと、前記ホトダイオードのモニタ電流I_
    1を一定倍に増幅しI_2(I_2=kI_1;k≧1
    )を得る増幅回路と、前記I_2が大きい程半導体レー
    ザに流れるバイアス電流を小さくする電流変換部とより
    構成されるAPC回路の一部または全部を同一基板内に
    集積し、前記ホトダイオードが2つより構成され第1の
    ホトダイオードに前記半導体レーザの光出力の一部が入
    力され、第2のホトダイオードには入力されず、前記2
    つのホトダイオードに流れる電流が差動増幅器の差動入
    力として入力され、さらに温度検出用のダイオードが前
    記基板内に熱的に結合されて集積されていることを特徴
    とする光電子集積回路。
  5. (5)半導体基板上に半導体レーザと第1のホトダイオ
    ードとが、前記ホトダイオードが前記レーザの光出力の
    一部が入射できるようにエッチングミラーを形成する溝
    をはさんで一直線上に配置されており、第2のホトダイ
    オードと温度検出用のダイオードとは、レーザの迷光が
    入射しないように、前記レーザから遠い位置に配置する
    とともに遮蔽板が前記レーザとの間に形成されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の光電子集積
    回路。
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WO1994019867A1 (en) * 1993-02-25 1994-09-01 Imperial College Of Science, Technology & Medicine Opto-electronic transconductors
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