JPH03214935A - レーザダイオード駆動回路 - Google Patents

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、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、より安定した出力特性を備え
た新規なレーザダイオード駆動回路の構成に関するもの
であり、光通信システムの光送信器等に利用することが
できる。

従来の技術 光通信等に使用する光送信器では、駆動回路において送
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
イオードに供給して光信号によるデータ送信を実現して
いる。受信側では、この変調された光信号を復調してデ
ータの再生を行うが、ここで受信側の感度に深く影響す
る特性として光信号の消光比がある。即ち、消光比とは
、２値信号のそれぞれに対応した２種の光強度の比をい
い、受信側で２種の強度からなる光信号を有効に検出す
るためには、送信側で出力する光信号の消光比が安定し
ていることが極めて重要である。

第４図は、従来のレーザダイオード駆動回路の典型的な
構成例を示す図である。

同図に示すように、この駆動回路は、互いに相補的な人
力信号Ｓおよび百をベースに引加される１対のトランジ
スタＱｌおよびＱ２から主に構成されている。トランジ
スタＱＩ　およびＱ２のコレクタは、それぞれ抵抗Ｒ，
およびレーザダイオードＬＤを介して電源電圧Ｖｃｃに
接続されており、トランジスタＱ，およびＱ２のエミッ
タは共通接続されて、レーザダイオード駆動用電流源を
構成するトランジスタＱ，および抵抗Ｒ２を介して接地
に接続されている。このトランジスタＱ，のベースには
、抵抗Ｒ，およびＲ，で構成された分圧回路により生成
された所定のバイアス電圧が印加されている。更に、こ
の回路は、トランジスタＱ２のコレクタとレーザダイオ
ードＬＤとの接続点に接続された、レーザダイオードＬ
Ｄの光出力の一部を受けるフォトダイオードＰＤを含む
自動出力制御回路（ＡＰＣ）を備えており、トランジス
タＱ２およびレーザダイオードＬＤを流れる駆動電流を
補償している。

以上のように構成されたレーザダイオード駆動回路では
、入力信号Ｓおよび百のうち、反転入力端子百がハイレ
ベルの場合にトランジスタＱ２が導通してレーザダイオ
ードＬＤを駆動され、非反転入力端子Ｓがハイレベルの
場合にトランジスタＱ１が導通ずる一方トランジスタＱ
２が非導通状態となり、レーザダイオードＬＤは消光す
る。従って、入力ＳＪよび百に印加されるデジタル電気
信号のレベルに応じて、電流源を構成するトランジスタ
Ｑ，により規定された駆動電流がレーザダイオードＬＤ
を間歇的に駆動する。

更に、自動出力制御回路ＡＰＣは、フォトダイオードに
よりレーザダイオードＬＤの光出力を検出し、バイパス
電流路の電流量を制御する。即ち、レーザダイオードＬ
Ｄの光出力が不足している場合はレーザダイオードＬＤ
を流れる電流を増大させ、レーザダイオードＬＤの光出
力が過大な場合にはレーザダイオードＬＤを流れる電流
を減少させるようにフィードバック制御を行い、光出力
の平均値を常に一定に保つように動作する。

上述のような構成のレーザダイオード駆動回路は、レー
ザダイオードＬＤに供給するバイアス電流を変化させる
ことにより、レーザダイオードＬＤの平均光出力を一定
に保つように構成されており、このような制御の下では
、発光時も消光時も電流を同じ量だけ出力が増大したり
減少したりする。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、例えばレーザダイオードＬＤの周囲温度
が上昇した場合にはレーザダイオードＬＤの微分効率η
が劣化するので、レーザダイオードＬＤの消光比が劣化
する。

第５図は、第４図に示したレーザダイオード駆動回路に
おける、出力光信号の振幅の温度特性を示すグラフであ
る。

即ち、低い温度Ｔ＋から高い温度Ｔ，にレーザダイオー
ドの温度が変化した場合、同図に示すように、レーザダ
イオードの微分効率が変化し、同じ変調電流を印加して
も、出力される光信号の信号振幅が変化してしまう。

これに対して、前述のようなＡＰＣ回路によってバイア
ス電流を調整しても、発光時も消光時も駆動電流は同じ
ように増減するので、レーザダイオードＬＤの消光比の
劣化に対して有効な補償にはならない。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、レ
ーザダイオードの温度特性よる微分効率ηの変動に起因
する消光比の劣化に有効に補償し、出力光信号の特性を
より安定させることができる新規な・レーザダイオード
駆動回路を提供することをその目的としている。

課題を解決するための手段 即ち、本発明に従うと、一方のトランジスタに負荷とし
てレーザダイオードが接続され且つエミッタが共通接続
された１対のトランジスタからなり、該ｌ対のトランジ
スタの各ペースに互いに相補的な信号を受ける差動増幅
回路と、該ｌ対のトランジスクの共通接続されたエミッ
タにコレクタが接続され、エミッタが低電圧側に接続さ
れて、前記差動増幅回路を流れる電流を制御する電流源
トランジスタとを備えたレーザダイオード駆動回路にお
いて、該電流源トランジスタのベースが、電源と接地と
の間に直列に接続されたダイオードと定電流源回路との
間の接続点に接続されており、該ダイオードが、該レー
ザダイオードの光出力振幅を一定に保つような温度特性
を有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。

罫亙 本発明に従うレーザダイオード駆動回路は、信号振幅電
流を制御することによって、レーザダイオードの消光比
の変動を有効に補償することができるように構成されて
いることを特徴としている。

即ち、従来のレーザダイオード駆動回路のように、バイ
アス電流を変化させて出力光信号レベルを制御する場合
は、発光時も消光時も駆動電流を同じ量増減して、レー
ザダイオードＬＤの光出力を安定化している。従って、
出力光信号の平均レベルは一定に維持されるが、発光時
の駆動電流と消光時の駆動電流との差が変化しない。従
って、微分効率ηの変化による消光比の変動を有効に補
償することができなかった。

これに対して、本発明に係る補償回路は、レーザダイオ
ードと同じように温度特性を有するダイオードを使用し
た電流源回路を使用し、この電流源回路によって信号振
幅電流を変化させることによって、レーザダイオードＬ
Ｄの消光比の変動を補償できるように構成されている。

即ち、信号振幅電流を増大または減少させることにより
、発光時の駆動電流と消光時の駆動電流との差を増大ま
たは減少せしめ、微分効率の変動に関わらず、出力光信
号の信号振幅を一定に保つことができる。

以下、図面を参照して本発明に係るレーザダイオード駆
動回路について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、本発明に技術的範囲を何ら限定
するものではない。

実施例 第１図は、本発明に従うレーザダイオード駆動回路の具
体的な構成例を示す回路図である。

同図に示すように、この駆動回路は、互いに相補的な人
力信号Ｓおよび百をベースに引加される１対のトランジ
スタＱ１およびＱ２から主に構成されている。トランジ
スタＱ１およびＱ２のコレクタは、それぞれ抵抗Ｒ１お
よびレーザダイオードＬＤを介して電源電圧ＶＣｃに接
続されており、トランジスタＱ１およびＱ２のエミッタ
は共通接続されて、レーザダイオード駆動用電流源を構
成するトランジスタＱ３および抵抗Ｒ２を介して接地に
接続されている。

また、この回路は、トランジスタＱ２のコレクタとレー
ザダイオードＬＤとの接続点に接続された、レーザダイ
オードＬＤの光出力の一部を受けるフォトダイオードＰ
Ｄを含む自動出力制御回路（ＡＰＣ）を備えており、ト
ランジスタＱ２およびレーザダイオードＬＤを流れる駆
動電流を補償している。

一方、トランジスタＱ３のベースは、アノードを電源電
圧Ｖ　ｃｃに接続されたダイオードＤのカソードと、一
端を接地された定電流源■゛の他端とが接続されている
。従って、トランジスタＱ３のベースには、定電流源Ｉ
の生成する定電流１１とダイオードＤの順方向電圧によ
り決定されるバイアス電圧が印加されている。

以上のように構成されたレーザダイオード駆動回路では
、入力信号Ｓおよび百のうち、反転入力端子百がハイレ
ベルの場合にトランジスタＱ２が導通してレーザダイオ
ードＬＤを駆動され、非反転入力端子Ｓがハイレベルの
場合にトランジスタＱ，が導通ずる一方トランジスタＱ
２が非導通状態となり、レーザダイオードＬＤは消光す
る。従って、人力Ｓおよび百に印加されるデジタル電気
信号のレベルに応じて、電流源を構成するトランジスタ
Ｑ，により規定された駆動電流がレーザダイオードＬＤ
を間歇的に駆動する。

また、自動出力制御回路ＡＰＣは、フォトダイオードに
よりレーザダイオードＬＤの光出力を検出し、バイパス
電流路の導通抵抗を制御する。即ち、レーザダイオード
ＬＤの光出力が不足している場合はレーザダイオードＬ
Ｄを流れる電流を増大させ、レーザダイオードＬＤの光
出力が過大な場合にはレーザダイオードＬＤを流れる電
流を減少させるようにフィードバック制御を行い、光出
力の平均値を常に一定に保つように動作する。

第３図は、ダイオードＤの温度特性を示すグラフである
。

即ち、同図に示すように、ダイオードの順方向電圧ＶＦ
と温度との間には、このダイオードを流れる電流が一定
であると考えると、一般に下記の式（１）に示すような
関係がある。

Ｖ，（Ｔυ一（ＶＦ　　Ｔｏ）＝　　ｋ（Ｔ＋　　Ｔｏ
）・・・・（１） Ｔｏ二室温く２５℃》 Ｔ１：ダイオードの温度 ＶＦ　（Ｔｏ）　　：　Ｔｏ　ニオケルタ｛オー｝’（
７）順方向電圧 ＶＦ　（ＴＩ）：　Ｔｌにおけるダイオードの順方向電
圧 ｋ：温度係数（Ｖ／ｔ） シリコンダイオードでｋ＝２ｍＶ／ｔ このように、ダイオードＤは、温度の上昇と共に順方向
電圧が減少する。従って、トランジスタＱ３のベースに
印加される電圧が上昇して、レーザダイオードＬＤに印
加される変調電流１２が増加する。

第２図は、上述のような特性を有するダイオードを使用
して構成された、第１図に示すレーザダイオード駆動回
路の動作を説明するための図である。

即ち、低い温度Ｔ１から高い温度Ｔ２にレーザダイオー
ドの温度が変化した場合、前述のようにレーザダイオー
ドの微分効率が変化する。しかしながら、第１図に示し
た回路においては、前述のように、レーザダイオードＬ
Ｄの微分効率の変化と同時にダイオー！−′Ｄの電圧降
下が減少し、トランジスタＱ，のベースに印加される電
圧が上昇して、レーザダイオードＬＤに印加される変調
電流ｉ，が増加する。従って、レーザダイオードＬＤの
微分効率の変動にも係わらず、出力される光信号の信号
振幅は変化しない。

尚、温度補償用ダイオードＤを、直列に接続した複数の
ダイオード素子によって構成することにより、変調電流
の増加量を適宜調節することができる。

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、ペルチェ効果素子等を使用した複雑な温度調
節回路なしに、温度変動に対して出力光信号の振幅を一
定に保つ機能がある。従って、特に、光通信の分野で、
小型且つ低消費電力なレーザダイオード駆動回路が必要
とされる光送信器に有利に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るレーザダイオード駆動回路の構
成例を示す回路図であり、 第２図は、本発明に係るレーザダイオード駆動回路にお
ける、出力光信号の振幅の温度特性を示すグラフであり
、 第３図は、ダイオードの温度特性を示すグラフであり、 第４図は、従来のレーザダイオード駆動回路の典型的な
構成を示す回路図であり、 第５図は、第４図に示したレーザダイオード駆動回路に
おける、出力光信号の振幅の温度特性を示すグラフであ
る。 〔主な参照符号〕 Ｄ・　・　・　・ダイオード、 ■・・・・電流源、 ＬＤ・・・レーザダイオード、 Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３　・・・・トランジスタ、Ｒ１、Ｒ２
、Ｒ，、Ｒ，・・・抵抗

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一方のトランジスタに負荷としてレーザダイオードが接
   続され且つエミッタが共通接続された１対のトランジス
   タからなり、該１対のトランジスタの各ベースに互いに
   相補的な信号を受ける差動増幅回路と、該１対のトラン
   ジスタの共通接続されたエミッタにコレクタが接続され
   、エミッタが低電圧側に接続されて、前記差動増幅回路
   を流れる電流を制御する電流源トランジスタとを備えた
   レーザダイオード駆動回路において、 該電流源トランジスタのベースが、電源と接地との間に
   直列に接続されたダイオードと定電流源回路との間の接
   続点に接続されており、該ダイオードが、該レーザダイ
   オードの光出力振幅を一定に保つような温度特性を有す
   ることを特徴とするレーザダイオード駆動回路。