JPH04116879A - 半導体レーザ装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、光通信装置等に好適な半導体レーザ装置に
係り、特に光出力の消光比を安定化させた半導体レーザ
装置に関する。

（従来の技術） 第４図は、従来の半導体レーザ装置の一例を示す回路図
である。

同図において、１はパルス信号が入力される入力端子、
６はレーザ光を発生するレーザダイオド（以下、ＬＤと
称する）、４はＬＤ６を駆動するためのＬＤ駆動トラン
ジスタ、５はＬＤ駆動トランジスタ４の差動対トランジ
スタ、７はＬＤ６の出力光をモニタするためのフォトダ
イオード（以下ＰＤと称する）、８はＰＤ７の出力を増
幅するプリアンプ、１０はプリアンプ８の出力のピーク
または平均値を検出する検出器、］４は検出器１０の出
力を予め設定された参照電圧１５と比較する比較器、１
６はＬＤトランジスタ４と差動対トランジスタ５とで構
成される差動増幅器のパルス電流量調整用トランジスタ
、１７はＬＤ６のバイアス電流を調整するトランジスタ
である。

このように、従来の半導体レーザ装置にあっては、環境
温度の変化に伴うＬＤ出力光の変動を防止するため、Ｌ
Ｄ６の出力光をＰＤ７にて光電変換、プリアンプ８にて
増幅した後、そのピーク値または平均値を検出器１０で
検出し、これが参照値１５と一致するように、比較器１
４及びトランジスタ１７を介してＬＤ６のバイアス電流
に負帰還を掛けるようにしている。

ところで、温度変化に伴いＬＤ出力光が変動する原因は
、主としてＬＤＬきい値電流が変動することにあるが、
ＬＤ素子によっては、微分量子効率が変動することも無
視し難い場合がある。

一般に、ＬＤの微分量子効率は、温度か高くなると小さ
くなり、このときＬＤ出力光は低くなる。

逆に、温度低くなると大きくなり、このときＬＤ出力光
は高くなる。

しかしながら、第４図に示した従来の半導体レーザ装置
にあっては、しきい値電流の変動分のみならず、微分量
子効率の変動分をもＬＤバイアス電流に負帰還されるた
め、温度変化に伴い微分量子効率が大きく変動するＬＤ
素子の場合には、高温側においてバイアス電流が必要以
上に増大し、入力が無信号状態においてもＬＤか発光し
てしまい、その結果、所謂ＬＤの消光比が劣化するとい
う不具合が生ずる。

このような不具合を解決するために、バイアス電流とパ
ルス電流の双方に負帰還を掛けるようにした半導体レー
ザ装置も知られているか、温度に対する微分量子効率の
変動はＬＤ素子毎に異なるため、このような装置にあっ
てはＬＤ素子毎に負帰還量を個別に調整することが必要
となり、調整が非常に繁雑になる。

（発明が解決しようとする課題） 上述の如く、第４図に示される従来の半導体レーザ装置
にあっては、レーザ素子のバイアス電流にのみ負帰還を
掛けるようになっていたため、温度に対する微分量子効
率変動の大きな半導体レーザ素子を用いた場合、高温側
において消光比が著しく劣化するという問題点があった
。

また、バイアス電流とパルス電流との双方に対して負帰
還を掛けるようにした半導体レーザ装置も知られている
が、かかる装置にあってはＬＤ素子毎に負帰還量を個別
に調整することが必要となり、調整が非常に繁雑になる
という問題点があった。

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり
、その目的とするところは、温度変動に拘らず消光比が
一定であり、しかもその調整が容易な半導体レーザ装置
を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は上記の目的を達成するために、半導体レーザ
素子と、入力パルス信号に応答して前記半導体レーザ素
子を駆動する駆動回路と、前記半導体レーザ素子の出力
光をモニタするモニタ素子と、該モニタ素子出力のピー
ク値又は平均値を予め設定された参照値と比較する手段
とを備え、該比較出力を前記半導体レーザ素子のバイア
ス電流に負帰還するようにした半導体レーザ装置におい
て、前記入力パルス信号に対しそのオンレベル期間に限
り所定振幅の高周波信号を重畳する手段と、前記モニタ
素子の出力から前記高周波信号を抽出する手段と、前記
抽出された高周波信号の振幅を検出する手段と、前記検
出された振幅を予め設定された参照値と比較する手段と
を設け、前記比較出力を前記高周波か重畳された入力パ
ルス信号へ負帰還するように構成したことを特徴とする
ものである。

（作用） 入力パルス信号に対して所定振幅の高周波が重畳された
状態において、半導体レーザ素子の微分量子効率が変動
すると、当該素子の出力光におけるパルス信号の振幅変
動と高周波信号の振幅変動とは互いに比例関係をもって
表れる。

従って、検出された振幅を予め設定された参照値と比較
し、その比較出力を前記高周波が重畳された入力パルス
信号へ負帰還すれば、環境温度の変化に拘らず、出力光
におけるパルス信号の振幅を常に一定に保持することが
できる。

一方、所定振幅の高周波信号は入力パルス信号のオンレ
ベル期間に限り重畳されているため、バイアス電流に関
しては、温度によるしきい値電流の変動のみで負帰還が
掛かることとなり、高温側てあっても微分量子効率の変
動分によりバイアス電流の増加がなく、消光比の劣化を
来たすこともない。

また、温度による微分量子効率の変動が個々のレーザ素
子で異なっていたとしても、初期設定のみですべての素
子に対して微分量子効率の変動による消光比の劣化を補
償することができる。

（実施例） 第１図は、本発明に係る半導体レーザ装置の一実施例を
示す回路図である。

なお、同図において、前記第４図の従来例と同一構成部
分については同符号を付して説明は省略する。

この実施例装置の特徴は、入力パルス信号に対しそのオ
ンレベル期間に限り所定振幅の高周波信号を重畳する手
段と、前記モニタ素子の出力から前記高周波信号を抽出
する手段と、前記抽出された高周波信号の振幅を検出す
る手段と、前記検出された振幅を予め設定された参照値
と比較する手段とを設け、前記比較出力を前記高周波が
重畳された入力パルス信号へ負帰還するように構成した
ことにある。

すなわち、入力端子１からＬＤ駆動トランジスタ４へ至
る信号経路には、入力パルス信号に対して高周波を重畳
するための加算器３が挿入されており、この加算器３に
は一定振幅の高周波を出力する高周波発振器２がゲート
回路２８を介して接続されている。この高周波信号の周
波数は入力パルス信号のビットレートの約１０倍以上取
れば、受信側では受信器のコサインロールオフ又はガウ
ス特性によりカットされ、受信機の識別器への影響はな
い。

そして、ゲート回路２８は入力パルス信号の／Ｘイ期間
（すなわちＬＤ６が発光するオン期間）に限り開いて高
周波信号を通過させるようになっている。

その結果、入力パルス信号に対しそのオンレベル期間に
限り所定振幅の高周波信号が重畳されることとなる。

一方、ＰＤ７の出力を増幅するプリアンプ８の出力側に
は帯域通過フィルタ（以下、ＢＰＦと称する）９が接続
されており、このＢＰＦ９によりプリアンプ８の出力中
から前述の高周波信号が抽出されることとなる。

この抽出された高周波信号はピーク検出回路１１へと送
られ、ここで当該高周波信号の振幅に対応した電圧に変
換され、この振幅対応電圧は反転増幅器で構成された比
較器１４へと送られ、予め設定された参照電圧１３と比
較される。この参照電圧１３の値は、最適レーザ光強度
として予め設定されたものである。

次いで、この比較器１２の出力は差動増幅器（４，５で
構成される）の利得調整用トランジスタ１６のベースへ
と送られ、これにより高周波が重畳された入力パルス信
号に対して負帰還が掛けられることとなる。

以上の構成によれば、パルス電流に関しては、レーザ出
力光における高周波信号の振幅に対応して負帰還がかか
ることとなる一方、バイアス電流に関しては、温度によ
るしきい値電流の変動に対応してのみ負帰還がかかるこ
ととなり、このため環境温度変化に拘らずレーザ出力光
の振幅を一定に保つとともに、温度が上昇した場合にお
ける消光比の劣化を回避することができる。

第２図は、本発明に係る装置の動作原理を説明するため
のグラフである。

同図において、符号１８はＬＤの電流（Ｉ）−光（Ｐ）
特性を示すグラフであり、また直線１９゜２０はそれぞ
れ温度による変化前、変化後の微分量子効率を示してい
る。なお、簡単のため、しきい値電流の変動は省略しで
ある。

微分量子効率が直線１９で示される状態の場合、符号２
３で示される駆動電流に対して符号２１に示される光出
力が得られる。

これに対して、温度変化により微分量子効率が直線２０
で示される状態となると、符号２３で示される駆動電流
であっても、光出力は符号２２で示されるように小さな
値となる。

この場合、符号２１で示される光出力を得るためには、
符号２４て示されるように、駆動電流を増加させれば良
いことがわかる。

そこで、第１図に示されるように、重畳された高周波信
号の振幅をＢＰＦ９及び検出器１１で検出するとともに
、これが参照電圧１３と一致するように比較器１２及び
トランジスタ１６を介してパルス電流を制御することに
より、微分量子効率の劣化をパルス電流で補償すること
ができるのである。

次に、第３図は本発明に係る半導体レーザ装置の他の実
施例を示す回路図である。なお、同図において、前記第
１図の実施例と同一構成部分については同符号を付して
説明は省略する。

この実施例の特徴は、入力パルス信号のマーク率を検出
するマーク率検出器を設け、該マーク率検出器の出力に
より前記２つの参照値１３．１５のをそれぞれ補正した
ことにある。

すなわち、入力端子１に入力されるパルス信号は、マー
ク率検出器２５に供給される。マーク率検出器２５の出
力電圧は、入力パルス信号のマーク率が低下するにつれ
て上昇するように設定されている。

このマーク率検出器２５の出力電圧は、加算器２６．２
７を介して、参照電圧１３．１５へと重畳されるように
なっている。

以上の構成によれば、特に検出器１０．１１として平均
値回路が用いられた場合、入力パルス信号のマーク率に
応じて参照電圧２６．２７は適宜に補正されることとな
り、常に最適な参照電圧を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、この発明によれば、温度
変動に拘らず消光比が一定であり、しかもその調整が容
易な半導体レーザ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る半導体レーザ装置の一実施例を
示す回路図、第２図は本発明に係る装置の動作原理を説
明するためのグラフ、第３図は本発明に係る半導体レー
ザ装置の他の実施例を示す回路図、第４図は従来の半導
体レーザ装置の一例を示す回路図である。 １・・・入力端子、２・・・高周波信号発振器、３・・
・加算器、４・・・ＬＤ駆動トランジスタ、５・・・４
の差動対トランジスタ、６・・・レーザダイオード、７
・・・フォトダイオード、８・・・プリアンンブ、９・
・・帯域通過フィルタ、１０・・・ピーク値又は平均値
検出器、１１・・・ピーク値検出器、１２・・・比較器
、１３・・・参照電圧、１４・・・比較器、１５・・・
参照電圧、１６・・・パルス電流量制御トランジスタ、
１７・・・バイアス電流量制御トランジスタ、２８・・
・ゲート回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザ素子と、入力パルス信号に応答して
   前記半導体レーザ素子を駆動する駆動回路と、前記半導
   体レーザ素子の出力光をモニタするモニタ素子と、該モ
   ニタ素子出力のピーク値又は平均値を予め設定された参
   照値と比較する手段とを備え、該比較出力を前記半導体
   レーザ素子のバイアス電流に負帰還するようにした半導
   体レーザ装置において、 前記入力パルス信号に対しそのオンレベル期間に限り所
   定振幅の高周波信号を重畳する手段と、前記モニタ素子
   の出力から前記高周波信号を抽出する手段と、 前記抽出された高周波信号の振幅を検出する手段と、 前記検出された振幅を予め設定された参照値と比較する
   手段と を設け、前記比較出力を前記高周波が重畳された入力パ
   ルス信号へ負帰還するように構成したことを特徴とする
   半導体レーザ装置。
2. （２）入力パルス信号のマーク率を検出するマーク率検
   出器を設け、該マーク率検出器の出力により前記２つの
   参照値の少なくともいずれかを補正することを特徴とす
   る請求項（１）記載の半導体レーザ装置。