JPH0336824A - 発光素子駆動回路 - 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、発光素子駆動回路に関する。より詳細には、
本発明は、使用する発光素子の量子微分効率に関わらず
所定のレベルの光信号を発生する新規な発光素子駆動回
路の構成に関する。

従来の技術 光通信システム等において使用される光送信器では、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等の発光素子に供給して、光
信号によるデータ送信を実現している。

第２図は、従来の発光素子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、この発光素子駆動回路は、正相およ
び逆相の一対の人力および出力を備えた人力増幅器ＩＣ
Ｉ’　　と、１対のトランジスタＱｌ’およびＱ２°　
とから主に構成されている。

増幅器ＩＣＩ’　　の正相および逆相入力は、それぞれ
データ人力および反転データ入力に接続されており、一
方、出力はトランジスタＱｌ’　　のベースに、反転出
力はトランジスタＱ２　のベースにそれぞれ接続されて
いる。

トランジスタＱｌ’　　のコレクタと正電源電圧Ｖ　ｃ
　ｃとの間にはレーザダイオードＬＤ’　　が接続され
ており、また、トランジスタＱ２’　　のコレクタと正
電源電圧Ｖ　ＣＣとの間には抵抗Ｒ１’　　が接続され
ている。一方、トランジスタＱｌ’　　およびＱ２“　
のエミッタは共通接続され、抵抗Ｒ２”　を介して負電
源電圧Ｖ、に接続されている。

上述した構成の発光素子駆動回路では、ディジタル電気
信号を入力される正相入力端子および逆相入力端子の内
の正相入力端子がノ＼イレベルの場合はトランジスタＱ
１”　が導通してレーザダイオードＬＤ’　　を駆動し
、逆相入力端子がハイレベルの場合はトランジスタＱ２
°　が導通ずる一方トランジスタＱｌ’　　が非導通状
態となり、レーザダイオードＬＤ″　が消光する。かく
して、正相入力端子および逆相入力端子に印加されるデ
ジタル電気信号のレベルに応じてレーザダイオードＬＤ
　　に供給される駆動電流が変調され、レーザダイオー
ドＬＤ”　は間歇的に・駆動される。

ここで、光送信器を構成する上で考慮すべき重要な発光
素子の特性として、発光素子の量子微分効率が挙げられ
る。

第４図は、発光素子の量子微分効率の概念を説明するた
めの、発光素子駆動回路における光出力と印加電流との
関係を示すグラフである。

第４図に示すように、発光素子駆動回路において所望の
出力光信号レベルＰ″　を得るために必要な駆動電流は
、図中に■あるいは■として示すように、それぞれの発
光素子の独自の特性により異なっている。そこで、各発
光素子における駆動電流−光出力特性を示す直線の傾き
を量子微分効率と呼んでいる。

発明が解決しようとする課題 ところで、前述のような従来の発光素子駆動回路を実際
に作製する場合は、使用する発光素子の量子微分効率に
応じて、第２図中のＲ２’　等に相当する変調電流設定
用の回路素子の定数を選択することによって、所望の出
力レベルの光信号を発生する発光素子駆動回路を実現し
ていた。従って、同じ構成の回路であっても、複数作製
する場合は、回路毎に素子定数を選定する作業が必要で
あり、著しく量産性に欠けるという問題がある。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決して、
使用する発光素子の量子微分効率に関わらず所望のレベ
ルの光信号を発生する新規な発光素子駆動回路を提供す
ることによって、発光素子駆動回路の量産性を改善せん
とするものである。

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
て発光素子が接続された１対のトランジスタを含む差動
増幅回路と、入力信号から生成した差動信号を該１対の
トランジスタの各ベースに印加するように構成された差
動信号発生回路とを備えた発光素子駆動回路において、
前記作動増幅回路と電圧源との間に挿入された電流制御
用トランジスタと、前記発光素子の出力をモニタして電
気信号を出力する受光素子と、該受光素子の出力から前
記発光素子の出力信号レベルに対応した電圧信号を抽出
する抽出器と、該抽出器の出力する電圧信号と所与の参
照電圧とを比較して、それらの差分に反比例した電圧信
号を出力する反転増幅器とを備え、該反転増幅器の出力
を、前記電流制御用トランジスタの制御電極に印加して
前記発光素子に印加される信号振幅電流を制御すること
によって、前記発光素子の量子微分効率に関わらず、該
発光素子の出力信号レベルが一定に保たれるように構成
されていることを特徴とする発光素子駆動回路が提供さ
れる。

作用 本発明に従う発光素子駆動回路は、発光素子の出力する
光信号を受光素子によってモニタし、この受光素子の出
力する電流信号に基づいて発光素子駆動回路の信号振幅
電流を制御することによって、発光素子駆動回路の量子
微分効率の変化を自動的に補償することができるように
構成されている。

即ち、従来の発光素子駆動回路は、使用する発光素子の
量子微分効率に合わせて回路を溝底する素子の定数を決
定していた。これに対して、本発明に係る発光素子駆動
回路では、具体的に後述するように、予め設定された所
望の光信号出力が得られるように、発光素子の駆動電流
が自動的に調整される。従って、使用する発光素子の量
子微分効率と関係なく回路を作製することができるので
Ｍ産性が高い。

以下に図面を参照し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。

実施例 第１図は、本発明に従う発光素子駆動回路の構成例を示
す回路図である。

この回路は、第２図に示した従来の光素子駆動回路に、
更に、図中で一点鎖線に囲まれた回路Ａを主に付加した
ものである。

即ち、入力信号を受ける入力増幅器ＩＣＩと、発光素子
であるレーザダイオードＬＤおよび抵抗Ｒ１をそれぞれ
負荷としたトランジスタＱｌおよびＱ２とを含む差動増
幅回路と、トランジスタＱｌおよびＱ２の共通接続され
たエミッタと低電圧電源ＶＥＥとの間に接続された抵抗
Ｒ２からなる駆動回路の構成は、第２図に示した従来の
発光素子駆動回路と実質的に同じである。

更に、この回路は、第１図中で一点鎖線により囲まれた
回路Ａを備えている。回路Ａは、レーザダイオードＬＤ
の出力をモニタし、これに対応して後述する特定の処理
を実行することによってトランジスタＱ３を介してレー
ザダイオードＬＤの信号振幅電流を制御するように構成
されている。

第１図に示すように、この回路Ａの初段ａは、カソード
を高電圧電’ｖ％　Ｖ。０に接続されたフォトダイオー
ドＰＤにより構成されており、レーザダイオードＬＤの
出力した光信号の一部を受光して、受光した信号に対応
する電流信号を出力するように、構成されている。

回路Ａの次段すは、ベースを初段ａの出力、即ちフォト
ダイオードＰＤのアノードに接続され、コレクタを高電
圧電源Ｖ　ＣＣに接続され、エミッタを抵抗Ｒ８を介し
て低電圧電’７ＲＶ　Ｅ　Ｈに接続されたトランジスタ
Ｑ４と、抵抗Ｒ５と並列に接続されたコンデンサＣ２と
からなるエミッタフォロワ回路により構成されている。

また、回路Ａの次段Ｃは、正相人力が初没すの出力、即
ち、トランジスタＱ４のエミッタに接続され、逆相人力
が抵抗Ｒ８を介して出力に接続された増幅器ＩＣ２によ
り構成されたボルテージフォロワ回路である。

更に、回路Ａの終段ｄは、差動増幅器ＩＣ３の出力と逆
相人力とを、互いに並列なコンデンサＣ２および抵抗Ｒ
３を介して接続して構成された反転増幅回路である。こ
こで、差動増幅器ＩＣ３の正相人力には、後述する参照
電圧Ｖ　ｒ　ｅ　ｆが印加されており、逆相人力は抵抗
Ｒ４を介して前ｆ９　ｃの増幅器ＩＣ２の出力に接続さ
れている。

この回路ｄの出力は、コレクタをトランジスタＱ１およ
びＱ２の共通接続エミッタに接続され、エミッタを抵抗
Ｒ２に接続されたトランジスタＱ３のベースに印加され
ている。

以上のように構成された本発明に係る発光素子駆動回路
は以下のように動作する。尚、この回路Ａで使用するフ
ォトダイオードＰＤの感度ηは既知であるものとする。

発光素子ＬＤの出力する光信号の一部は、モニター用フ
ォトダイオードＰＤに人力されて電気信号に変換され、
回路すのトランジスタＱ４のベースに印加される。

レーザダイオードＬＤの出力をＰｌ　トランジスタＱ４
の電流増幅率をＡｚａとすると、このトランジスタＱ４
のエミッタ電圧Ｖ１　は以下のように表せる。

Ｖ、＝　　η・Ｐ’Ａ／６　・ＲＥ　　　ＶＥＥ回路回
路前述のようにボルテージフォロワ回路であり、したが
って、回路Ｃの出力電圧Ｖ２は、Ｑ４のエミッタ電圧Ｖ
、と等しくなる。従って、回路ｄのＩＣ３の逆相人力に
入力される信号Ｖ３は以下のようになる。

Ｖ３−　η・Ｐ　’　ｈｆａ　’ＲＥ　　　ＶＥＥ今、
レーザダイオードＬＤの所望の光出力がＰ′であった場
合、回路ｄのＩＣ３の正相人力に印加する参照電圧Ｖ　
ｒ　ｅ　ｆを以下のように設定する。

Ｖ　ｒ　＠ｆ−η・”　・Ａ／Ｊ−ＲＥ　　　ＶＥＥこ
こで、フォトダイオードＰＤが検出したレーザダイオー
ドＬＤの光信号レベルが所望のレベルよりも高かった場
合は、Ｖｒｅｔ　＜Ｖ３　となるので、反転積分回路の
出力は低下する。従って、トランジスクＱ３のベースに
印加される電圧が減少し、駆動回路の差動増幅回路を流
れる発光素子駆動電流も減少し、発光素子の出力光信号
レベルはＰ。

まで低下する。

また、フォトダイオードＰＤが検出したレーザ。

ダイオードＬＤの光信号レベルが所望のレベルよりも低
かった場合は、Ｖ３　＜　Ｖ　ｒ　ｅ　ｒ　となるので
、反転積分回路の出力が上昇する。従って、トランジス
タＱ３のベースに印加される電圧が増加し、駆動回路の
差動増幅回路を流れる発光素子駆動電流が増加して発光
素子の出力光信号レベルはＰ′まで上昇する。

以上のような動作によって、本発明に係る発光素子駆動
回路は、発光素子ＬＤの量子微分効率の変化を補正して
、所望レベルの光信号が出力されるように動作する。

第３図は、上述のような本発明に係る回路の動作を確認
するための装置の構成を示す図である。

即ち、この装置は、発光素子駆動回路３０に人力データ
を供給するパルスパターン発生器３１と、回路３０の出
力光信号をモニタする○／Ｅコンバータ３２と、○／Ｅ
コンバータ３２によってモニタされた光信号の強度を視
覚化するオシロスコープ３３とから構成されている。

種々の発光素子を使用して第１図に示した発光素子駆動
回路３０を複数作製し、各々をこの第３図に示した装置
に接続してその出力光信号を評価したところ、本発明に
係る発光素子駆動回路から出力される光１言号の信号振
幅は、発光素子の量子微分効率に関わらず一定している
ことが確認できた。

発明の詳細 な説明したように、本発明に係る発光素子駆動回路は、
発光素子駆動回路の量子微分効率を自動的に補正するこ
とができるように構成されている。従って、製造に際し
て回路毎に、出力光信号レベルを設定する素子の定数を
選定する必要がなく、量産性が高い。

このような本発明による発光素子駆動回路を使用するこ
とによって、光送信器等を量産化することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う発光素子駆動回路の具体的な構
成例を示す図であり、 第２図は、従来の発光素子駆動回路の典型的な構成例を
示す図であり、 第３図は、第１図に示した回路の動作を確認するための
装置の構成を示す図であり、 第４図は、発光素子の量子微分効率の概念を説明するた
めのグラフである。 〔主な参照番号および参照符合二 ３０・・・発光素子駆動回路、 ３１・・・パルスパターン発生器、 ３２・・・０／Ｅコンバーク、 ３３・・・オシロスコープ、 ＬＤ・・レーザダイオード、 ＰＤ・・フォトダイオード

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発光素子が接続された
   １対のトランジスタを含む差動増幅回路と、入力信号か
   ら生成した差動信号を該１対のトランジスタの各ベース
   に印加するように構成された差動信号発生回路とを備え
   た発光素子駆動回路において、 前記作動増幅回路と電圧源との間に挿入された電流制御
   用トランジスタと、前記発光素子の出力をモニタして電
   気信号を出力する受光素子と、該受光素子の出力から前
   記発光素子の出力信号レベルに対応した電圧信号を抽出
   する抽出器と、該抽出器の出力する電圧信号と所与の参
   照電圧とを比較して、それらの差分に反比例した電圧信
   号を出力する反転増幅器とを備え、 該反転増幅器の出力を、前記電流制御用トランジスタの
   制御電極に印加して前記発光素子に印加される信号振幅
   電流を制御することによって、前記発光素子の量子微分
   効率に関わらず、該発光素子の出力信号レベルが一定に
   保たれるように構成されていることを特徴とする発光素
   子駆動回路。