JPH0238026B2 - - Google Patents

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JPH0238026B2
JPH0238026B2 JP59120441A JP12044184A JPH0238026B2 JP H0238026 B2 JPH0238026 B2 JP H0238026B2 JP 59120441 A JP59120441 A JP 59120441A JP 12044184 A JP12044184 A JP 12044184A JP H0238026 B2 JPH0238026 B2 JP H0238026B2
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JP
Japan
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laser diode
circuit
modulation
output
signal
Prior art date
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JP59120441A
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Japanese (ja)
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JPS60264130A (en
Inventor
Kunio Tejima
Kiwamu Matsushita
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50Transmitters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/04Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0427Electrical excitation ; Circuits therefor for applying modulation to the laser

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Optical Communication System (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、トランジスタ等によるレーザダイ
オード駆動回路、特にレーザダイオードの発光特
性の非直線性に基づく歪の発生の低減に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a laser diode drive circuit using a transistor or the like, and particularly to a reduction in the occurrence of distortion due to nonlinearity of the light emission characteristics of the laser diode.

〔従来技術〕[Prior art]

レーザダイオードは、第1図静特性図に示すよ
うに、所定の閾値電流を越えるバイアス電流を流
すと発振し、その発光出力電力はバイアス電流と
閾値電流との差に比例する。しかしその直線性は
十分良好とは言えず、レーザダイオードを用いた
アナログ光強度変調による光伝送では、非直線歪
が問題となつている。この歪を改善する方法とし
て、レーザダイオードの発光出力の一部を受光素
子で検出し、その信号を増幅してレーザダイオー
ドに負帰還することにより、歪の低減を図る方法
が従来から行なわれている。
As shown in the static characteristic diagram of FIG. 1, a laser diode oscillates when a bias current exceeding a predetermined threshold current is applied thereto, and its light emitting output power is proportional to the difference between the bias current and the threshold current. However, its linearity cannot be said to be sufficiently good, and nonlinear distortion is a problem in optical transmission by analog light intensity modulation using a laser diode. As a method to improve this distortion, a conventional method has been used to reduce distortion by detecting a part of the laser diode's light emission output with a light receiving element, amplifying the signal, and feeding it negative feedback to the laser diode. There is.

第2図は従来のレーザダイオード駆動回路の一
例を示す結線図である。図において1はレーザダ
イオード、2はこのレーザダイオード等に電源を
供給する直流電源、3,4はレーザダイオード1
を駆動するためダーリントン接続されたNPN形
トランジスタ、5は抵抗6コンデンサ7を通じて
上記トランジスタ3のベースに変調入力を加える
ための変調入力端子、8は上記レーザダイオード
の発光出力の一部を光導波路9を通して受光する
受光素子である。
FIG. 2 is a wiring diagram showing an example of a conventional laser diode drive circuit. In the figure, 1 is a laser diode, 2 is a DC power supply that supplies power to this laser diode, etc., and 3 and 4 are laser diode 1.
5 is a modulation input terminal for applying a modulation input to the base of the transistor 3 through a resistor 6 and a capacitor 7; 8 is a modulation input terminal for applying a modulation input to the base of the transistor 3 through a resistor 6; This is a light-receiving element that receives light through the

上記のように構成されたレーザダイオード駆動
回路においては、レーザダイオード1はトランジ
スタ4からその閾値電流以上のバイアス電流を供
給され、変調入力端子5から入力される変調信号
に応じた発光動作をする。レーザダイオード1の
発光出力の一部は、光導波路9を介して受光素子
8に伝送受光される。
In the laser diode drive circuit configured as described above, the laser diode 1 is supplied with a bias current equal to or higher than its threshold current from the transistor 4, and performs a light emitting operation according to a modulation signal input from the modulation input terminal 5. A part of the light emission output of the laser diode 1 is transmitted to and received by the light receiving element 8 via the optical waveguide 9.

受光素子8からはレーザダイオード1が送出す
る光出力信号に比例した受光電流が出力され、そ
の直流成分、変調信号成分ともに制御信号として
トランジスタ3,4からなる電流増幅器に入力さ
れる。上記制御信号により負帰還がかゝるため
に、レーザダイオード1の非直線性が補償され、
光出力信号の変調波形歪が改善される。
The light receiving element 8 outputs a light receiving current proportional to the optical output signal sent out by the laser diode 1, and both its DC component and modulation signal component are input as control signals to a current amplifier made up of transistors 3 and 4. Since the control signal causes negative feedback, the nonlinearity of the laser diode 1 is compensated,
Modulation waveform distortion of the optical output signal is improved.

しかるに従来のレーザダイオード駆動回路にお
いては、変調入力端子5からの変調信号入力はコ
ンデンサ7により結合されているため、変調信号
入力に含まれる直流成分の大きさによつてレーザ
ダイオード1に入力される電流のピーク値が変動
し、その結果レーザダイオード変調領域が変動し
第1図に示されるレーザダイオードの閾値附近の
非直線部分に信号がかかつて波形歪が発生すると
いう欠点があつた。
However, in the conventional laser diode drive circuit, since the modulation signal input from the modulation input terminal 5 is coupled by the capacitor 7, the magnitude of the DC component included in the modulation signal input is input to the laser diode 1. The peak value of the current fluctuates, and as a result, the modulation region of the laser diode fluctuates, causing the signal to become distorted in the non-linear portion near the threshold of the laser diode shown in FIG. 1, resulting in waveform distortion.

上記欠点はベースバンド映像信号を伝送する場
合に特に問題となる。すなわちベースバンド映像
信号のAPL(Average Prcture Level)の変化に
より、正変調方式の場合には同期レベルが、また
負変調方式の場合には白レベルがそれぞれ波形歪
を受ける。
The above drawbacks are particularly problematic when transmitting baseband video signals. That is, due to changes in APL (Average Prcture Level) of the baseband video signal, the synchronization level in the case of a positive modulation method and the white level in the case of a negative modulation method are subjected to waveform distortion.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は上記従来回路の欠点を除去するため
になされたもので、変調信号入力の直流分を再
生、差動増幅器により、信号、バイアスを共にレ
ーザ駆動部とDC結合することにより、変調入力
信号の状態に拘らず一定の低波形歪の得られるレ
ーザダイオード駆動回路を提供することを目的と
するものである。
This invention was made to eliminate the drawbacks of the conventional circuits described above, and it reproduces the DC component of the modulated signal input, and uses a differential amplifier to DC-couple both the signal and the bias to the laser driver, thereby generating the modulated input signal. It is an object of the present invention to provide a laser diode drive circuit that can obtain constant low waveform distortion regardless of the state of the laser diode.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第3図は、この発明の一実施例を示す結線図で
あり1〜6,8〜9は第2図の同一符号と同一又
は相当部分を示すものである。図において20は
クランプ回路、21は差動増幅器、22はバイア
ス設定端子である。
FIG. 3 is a wiring diagram showing one embodiment of the present invention, and 1 to 6 and 8 to 9 indicate the same or corresponding parts as the same reference numerals in FIG. 2. In the figure, 20 is a clamp circuit, 21 is a differential amplifier, and 22 is a bias setting terminal.

上記のように構成されたレーザダイオード駆動
回路は変調入力端子5に入力され信号がベースバ
ンド映像信号で変調方式が負変調である場合であ
る。
In the laser diode drive circuit configured as described above, the signal input to the modulation input terminal 5 is a baseband video signal and the modulation method is negative modulation.

第3図の実施例においても負帰還による歪補償
の機能に関しては第2図の回路と同様であるので
その説明を省略し、ここではDC直結による波形
歪の改善機能についてのみ説明する。
In the embodiment shown in FIG. 3, the function of distortion compensation by negative feedback is the same as that of the circuit shown in FIG. 2, so a description thereof will be omitted, and only the waveform distortion improvement function by direct DC connection will be described here.

変調入力端子5に入力されたベースバンド映像
信号はクランプ回路20により、ペデスタルレベ
ルを直流固定された後差動増幅器21の反転入力
端子に接続され、負変調信号として抵抗6に出力
されレーザダイオード1に供給される。
The baseband video signal input to the modulation input terminal 5 has its pedestal level fixed to DC by the clamp circuit 20, and is then connected to the inverting input terminal of the differential amplifier 21, and outputted to the resistor 6 as a negative modulation signal, and then the laser diode 1 is supplied to

一方レーザダイオード1を駆動する直流バイア
ス電流はバイアス設定端子22の電圧を設定する
ことにより、差動増幅器21の正相入力端子を制
御し、変調信号と重畳された直流バイアス電圧を
抵抗6に印加しダーリントン接続のトランジスタ
3,4を駆動しレーザダイオード1の直流発光レ
ベルを設定する。第4図は第3図の駆動回路の各
部の波形図であり第4図aはクランプ回路20に
よりペデスタルレベルを0Vにクランプした状態
のクランプ回路20の変調信号波形、第4図bは
差動増幅器21により反転し、かつ直流バイアス
が重畳された変調信号波形、第4図cは変調光出
力波形である。
On the other hand, the DC bias current that drives the laser diode 1 controls the positive phase input terminal of the differential amplifier 21 by setting the voltage of the bias setting terminal 22, and applies the DC bias voltage superimposed on the modulation signal to the resistor 6. Then, the Darlington-connected transistors 3 and 4 are driven to set the DC light emission level of the laser diode 1. FIG. 4 is a waveform diagram of each part of the drive circuit in FIG. 3. FIG. The modulated signal waveform inverted by the amplifier 21 and superimposed with a DC bias, FIG. 4c, is the modulated optical output waveform.

上記のレーザダイオード駆動回路では、ベース
バンド映像信号がAPLの変動によらずレーザダ
イオード1の駆動電流−発光出力特性(I−Pカ
ーブ)の一定範囲(第4図cのd〜cの範囲)で
動作することになり、低歪のレーザダイオード駆
動回路が実現できる。
In the above laser diode drive circuit, the baseband video signal is within a constant range of the drive current-emission output characteristic (I-P curve) of the laser diode 1 (range d to c in Figure 4c) regardless of APL fluctuations. As a result, a low distortion laser diode drive circuit can be realized.

なお上記実施例では変調入力信号がベースバン
ド映像信号、変調方式が負変調の場合につき説明
したが、正変調方式でも差動増幅器21の入力信
号を正相に変更すれば同様の効果が得られる。又
変調入力信号がデイジタル信号等の場合でも、ク
ランプ回路20をパルスクランプ回路に変換する
ことにより、パルスのデユーテイ、マーク率によ
らずパルスピーク光を一定に制御する負帰還形レ
ーザダイオード駆動回路が得られる。
In the above embodiment, the modulation input signal is a baseband video signal and the modulation method is negative modulation. However, the same effect can be obtained even with a positive modulation method by changing the input signal of the differential amplifier 21 to the positive phase. . Furthermore, even if the modulation input signal is a digital signal, by converting the clamp circuit 20 into a pulse clamp circuit, a negative feedback laser diode drive circuit that controls the pulse peak light constant regardless of the pulse duty or mark rate can be created. can get.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は以上説明したとおり、クランプ回路
と差動増幅器のバイアス設定端子を設けることに
より、レーザダイオードの駆動レベルを高速にか
つ一定に保ち低歪波のレーザダイオード出力を得
られるという効果がある。
As described above, the present invention has the advantage that by providing a clamp circuit and a bias setting terminal for a differential amplifier, the drive level of the laser diode can be kept constant at high speed and a laser diode output with low distortion waves can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はレーザダイオードの静特性、第2図は
従来のレーザダイオード駆動回路の一例を示す結
線図、第3図はこの発明の一実施例を示す結線
図、第4図は第3図のレーザダイオード駆動回路
の各部波形図である。 図において1はレーザダイオード、3,4は
NPN形トランジスタ、5は変調入力端子、6は
抵抗、7はコンデンサ、8は受光素子、9は光導
波路、20はクランプ回路、21は差動増幅器、
22はバイアス設定端子である。尚、各図中同一
符号は同一又は相当部分を示す。
Fig. 1 shows the static characteristics of a laser diode, Fig. 2 is a wiring diagram showing an example of a conventional laser diode drive circuit, Fig. 3 is a wiring diagram showing an example of the present invention, and Fig. 4 is the same as that shown in Fig. 3. FIG. 3 is a waveform diagram of each part of the laser diode drive circuit. In the figure, 1 is a laser diode, 3 and 4 are
NPN type transistor, 5 is a modulation input terminal, 6 is a resistor, 7 is a capacitor, 8 is a light receiving element, 9 is an optical waveguide, 20 is a clamp circuit, 21 is a differential amplifier,
22 is a bias setting terminal. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 レーザダイオードの直流バイアス及び変調信
号電流を最終段のトランジクタのコレクタから供
給するための複数段のトランジスタからなるダー
リントン回路と、上記レーザダイオードの出力の
一部を光導波路を通じて受光しその出力を検出す
るフオトダイオードと、このフオトダイオードの
出力を上記ダーリントン回路の初段のトランジス
タベースの変調信号入力端に負帰還接続する負帰
還回路とを備えたレーザダイオード駆動回路にお
いて、上記変調信号入力の直流レベルを固定する
直流レベル固定回路と、この直流レベル固定回路
の出力に可変直流レベルを重畳する直流結合回路
とを備えたことを特徴とするレーザダイオード駆
動回路。
1 A Darlington circuit consisting of multiple stages of transistors for supplying the DC bias and modulation signal current of the laser diode from the collector of the final stage transistor, and a part of the output of the laser diode is received through an optical waveguide and its output is detected. In a laser diode drive circuit, the laser diode driving circuit is equipped with a photodiode that outputs a photodiode, and a negative feedback circuit that connects the output of the photodiode in negative feedback to the modulation signal input terminal of the first stage transistor base of the Darlington circuit. 1. A laser diode drive circuit comprising: a DC level fixing circuit that fixes a DC level; and a DC coupling circuit that superimposes a variable DC level on the output of the DC level fixing circuit.
JP59120441A 1984-06-12 1984-06-12 Laser diode drive circuit Granted JPS60264130A (en)

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JP3456987B2 (en) * 2001-12-07 2003-10-14 松下電器産業株式会社 Optical transmitter

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