JPH04286384A - レーザダイオードの出力制御回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザダイオードの光
出力を自動的に調節するレーザダイオードの出力制御回
路に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信等における発光素子として
レーザダイオードが広く用いられている。光通信の場合
、変調電流に直流バイアス電流を重畳してレーザダイオ
ードを駆動している。このレーザダイオードは、温度に
よって光出力が変動するため、その光出力を自動的に調
整する出力制御回路が必要になる。従来の出力制御回路
は、例えば、フォトダイオードによってレーザダイオー
ドの光出力をモニタし、光出力が一定になるように直流
バイアス電流を制御するようになっている。

【０００３】図３は従来の出力制御回路におけるレーザ
ダイオードの駆動電流−光出力特性を示す特性図である
。この図において、横軸は駆動電流ＩＤ　、縦軸はレー
ザダイオードの光出力パワーＰＯＵＴ　を示し、低温（
Ｔ１　）、室温（Ｔ２　）、高温（Ｔ３　）の３種類の
温度に対応する特性を示している。ＩＤＣ１　，ＩＤＣ
２　，ＩＤＣ３　はそれぞれＴ１　，Ｔ２　，Ｔ３　の
ときの直流バイアス電流であり、ＩＡＣ１　，ＩＡＣ２
　，ＩＡＣ３　はそれぞれＴ１　，Ｔ２　，Ｔ３のとき
の変調電流である。通常は、室温において光出力パワー
がＰＯ　になるように直流バイアス電流ＩＤＣ２　、変
調電流ＩＡＣ２を設定すれば、出力制御回路により温度
変化に対応して直流バイアス電流が変化して常に光出力
パワーが一定になる。ただし、従来の方式では、変調電
流は一定であり、ＩＡＣ１　＝ＩＡＣ２　＝ＩＡＣ３　
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、レーザダイ
オードでは、温度によって駆動電流変化に対する光出力
変化の傾きも変化する。図３のＴ＝Ｔ３　に示すように
、高温側で傾きが減少する方向にレーザダイオードの特
性が変化すると、従来の出力制御回路では変調電流は一
定なので、光出力がオフに相当する場合でも直流バイア
ス電流ＩＤＣ３　によりＰＯＵＴ　＝Ｐ１　に相当する
光出力パワーが出力されるという問題があった。また、
低温側で直流バイアス電流ＩＤＣ１　が極端に減少する
と出力制御回路の動作が不安定になるという問題もあっ
た。

【０００５】そこで本発明の目的は、レーザダイオード
の温度特性に影響されることなく安定な光出力を得るこ
とができるようにしたレーザダイオードの出力制御回路
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明のレ
ーザダイオードの出力制御回路は、変調電流に直流バイ
アス電流を重畳した駆動電流によって駆動されるレーザ
ダイオードの出力光を検出するモニタ用光検出器と、こ
のモニタ用光検出器の出力を基準値と比較して誤差信号
を出力する誤差検出手段と、この誤差信号に基づいて直
流バイアス電流を制御する直流バイアス電流制御手段と
、誤差信号に基づいて変調電流を制御する変調電流制御
手段とを備えたものである。

【０００７】このレーザダイオードの出力制御回路では
、モニタ用光検出器によってレーザダイオードの出力光
が検出され、誤差検出手段によってモニタ用光検出器の
出力と基準値を比較して誤差信号が得られる。そして、
この誤差信号に基づいて、直流バイアス電流制御手段に
よって直流バイアス電流が制御されると共に変調電流制
御手段によって変調電流が制御される。

【０００８】請求項２記載の発明のレーザダイオードの
出力制御回路は、請求項１記載の発明において、直流バ
イアス電流制御手段が、誤差信号に応じて直流バイアス
電流を変化させる直流バイアス電流駆動回路と、直流バ
イアス電流の可変範囲を制限する制限手段とを有し、変
調電流制御手段が、変調電流制御電圧に応じて変調電流
を変化させる変調電流駆動回路と、誤差信号を非反転入
力とし第１の基準電圧を反転入力とすると共に誤差信号
が所定値以上のときに出力が飽和する第１の差動増幅器
と、誤差信号を非反転入力とし第１の基準電圧よりも大
きい第２の基準電圧を反転入力とすると共に誤差信号の
増加に伴って出力が第１の差動増幅器の飽和出力を超え
る第２の差動増幅器と、第１の差動増幅器の出力と第２
の差動増幅器の出力のうちの大きい方を変調電流制御電
圧として選択する選択手段とを有するものである。

【０００９】このレーザダイオードの出力制御回路では
、直流バイアス電流駆動回路によって誤差信号に応じて
直流バイアス電流が変化されると共に、制限手段によっ
て直流バイアス電流の可変範囲が制限される。また、そ
れぞれ誤差信号を非反転入力とし互いに異なる基準電圧
を反転入力とする第１および第２の差動増幅器の各出力
のうちの大きい方が選択手段によって選択されて変調電
流制御電圧として変調電流駆動回路に与えられ、この変
調電流駆動回路は、変調電流制御電圧に応じて変調電流
を変化させる。誤差信号の増加に伴って第２の差動増幅
器の出力が第１の差動増幅器の飽和出力を越えると変調
電流制御電圧が増加し、また、誤差信号の減少に伴って
第１の差動増幅器が線形領域に入ると変調電流制御電圧
が減少する。なお、第１および第２の作動増幅器の各出
力が等しいときは、この等しい出力が変調電流制御電圧
となる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１および図２は本発明の一実施例に係る
。

【００１１】図１は本実施例のレーザダイオードの出力
制御回路を示す回路図である。この出力制御回路は、レ
ーザダイオード１１の変調電流を制御する変調電流駆動
回路１２と、レーザダイオード１１の直流バイアス電流
を制御する直流バイアス電流駆動回路１３とを備えてい
る。レーザダイオード１１は、アノードに電源電圧ＶＣ
Ｃが印加され、カソードが変調電流駆動回路１２および
直流バイアス電流駆動回路１３に接続され、変調電流に
直流バイアス電流を重畳した駆動電流によって駆動され
るようになっている。

【００１２】変調電流駆動回路１２はＮＰＮ型の３つの
トランジスタＴＲ１，ＴＲ２　，ＴＲ３　を有し、変調
信号入力端子１５がトランジスタＴＲ１　のベースに接
続されていると共にインバータ１６を介してトランジス
タＴＲ２　のベースに接続されている。トランジスタＴ
Ｒ１　のコレクタには電源電圧ＶＣＣが印加され、トラ
ンジスタＴＲ２　のコレクタはレーザダイオード１１に
接続されている。また、トランジスタＴＲ３　は、コレ
クタがトランジスタＴＲ１　，ＴＲ２　のエミッタに接
続され、エミッタが抵抗器Ｒ１　を介して接地され、ベ
ースは後述する選択回路１７に接続されている。

【００１３】直流バイアス電流駆動回路１３はＮＰＮ型
のトランジスタＴＲ４　を有し、このトランジスタＴＲ
４　のコレクタはレーザダイオード１１に接続され、エ
ミッタは抵抗器Ｒ２　を介して接地され、ベースは後述
する電圧制限回路１８等に接続されている。

【００１４】また、出力制御回路は、レーザダイオード
１１の出力光を検出するＰＩＮフォトダイオード１４を
備えている。このＰＩＮフォトダイオード１４は、カソ
ードに電源電圧ＶＣＣが印加され、アノードが可変抵抗
器ＲＶ１　を介して接地されていると共に、抵抗器Ｒ３
を介して誤差増幅器２０の反転入力端に接続されている
。この誤差増幅器２０は、非反転入力端に基準電圧Ｖｒ
が印加され、反転入力端と出力端とが抵抗器Ｒ４　を介
して接続されている。この誤差増幅器２０の出力端は、
第１の差動増幅器２１および第２の差動増幅器２２の各
非反転入力端に接続されていると共に、抵抗器Ｒ５　を
介して、直流バイアス電流駆動回路１３のトランジスタ
ＴＲ４　のベース、電圧制限回路１８および抵抗器Ｒ６
　の一端に接続されている。抵抗器Ｒ６　の他端は接地
されている。

【００１５】電圧制限回路１８は、ＮＰＮ型のトランジ
スタＴＲ５　とＰＮＰ型のトランジスタＴＲ６　とを有
している。トランジスタＴＲ５　は、コレクタに電源電
圧ＶＣＣが印加され、ベースが所定の電圧ＶＬ　を入力
する入力端子２４に接続され、エミッタがトランジスタ
ＴＲ６　のエミッタに接続されている。トランジスタＴ
Ｒ６　のコレクタは接地されている。また、電圧制限回
路１８は、直列に接続された抵抗器Ｒ７　，Ｒ８　およ
び可変抵抗器ＲＶ３　を有し、抵抗器Ｒ７　の抵抗器Ｒ
８　とは反対側の端子には電源電圧ＶＣＣが印加され、
可変抵抗器ＲＶ３　の抵抗器Ｒ８　とは反対側の端子は
接地されている。また、抵抗器Ｒ８　と可変抵抗器ＲＶ
３　の間がトランジスタＴＲ６　のベースに接続されて
いる。

【００１６】また、第１の差動増幅器２１の反転入力端
は抵抗Ｒ１１を介して接地されていると共に、抵抗Ｒ１
２を介して出力端に接続されている。また、第２の差動
増幅器２２の反転入力端は抵抗Ｒ１３を介して抵抗器Ｒ
７　と抵抗器Ｒ８　の間に接続されていると共に、抵抗
Ｒ１４を介して出力端に接続されている。差動増幅器２
１，２２の各出力端は選択回路７に接続されている。こ
こで、第２の差動増幅器２２の反転入力端に印加される
基準電圧は、第１の差動増幅器２１の反転入力端に印加
される基準電圧（０Ｖ）よりも大きく、また、第１の作
動増幅器２１は誤差増幅器２０の出力が所定値以上のと
きに出力が飽和し、第２の差動増幅器２２の出力は、誤
差増幅器２０の出力の増加に伴って第１の差動増幅器２
１の飽和出力を超えるようになっている。

【００１７】選択回路１７は、第１の差動増幅器２１の
出力端にアノードが接続されたダイオードＲＣ１　と、
第２の差動増幅器２２の出力端にアノードが接続された
ダイオードＲＣ２　とを有している。これらのダイオー
ドＲＣ１　，ＲＣ２　の各カソードは抵抗器Ｒ１５を介
して可変抵抗器ＲＶ２　の一端に接続されている。また
、この可変抵抗器ＲＶ２　の一端は変調電流駆動回路１
２のトランジスタＴＲ３のベースに接続され、他端は接
地されている。 従って、差動増幅器２１，２２の各出力のうちの大きい
方が選択されて変調電流制御電圧として変調電流駆動回
路１２に与えられる。

【００１８】次に本実施例の動作について説明する。レ
ーザダイオード１１は変調電流駆動回路１２および直流
バイアス電流駆動回路１３によって駆動される。このレ
ーザダイオード１１の出力光はＰＩＮフォトダイオード
１４によって検出される。このＰＩＮフォトダイオード
１４のモニタ電流を変換した電圧が、誤差増幅器２０に
よって基準電圧Ｖｒと比較され、この誤差増幅器２０の
出力が抵抗器Ｒ５　を介して、直流バイアス制御電圧と
して直流バイアス電流駆動回路１３に与えられる。そし
て、この直流バイアス電流駆動回路１３によって、直流
バイアス制御電圧に基づいて直流バイアス電流が制御さ
れる。

【００１９】また、誤差増幅器２０の出力は差動増幅器
２１，２２の各非反転入力端に印加される。選択回路１
７によって、差動増幅器２１，２２の各出力の大きい方
が選択されて、抵抗Ｒ１５を介して変調電流制御電圧と
して変調電流駆動回路１２に与えられる。そして、この
変調電流駆動回路１２によって、変調電流制御電圧に基
づいて変調電流が制御される。

【００２０】このようにして、ＰＩＮフォトダイオード
１４のモニタ電流を変換した電圧が基準電圧Ｖｒに等し
くなるように変調電流と直流バイアス電流が制御される
。

【００２１】ここで、電圧制限回路１８について説明す
る。この電圧制限回路１８のトランジスタＴＲ５　，Ｔ
Ｒ６　のベース・エミッタ間電圧をＶＢＥとすると、直
流バイアス電流駆動回路１３のトランジスタＴＲ４　の
ベース電圧ＶＢ４は、次式（数１）によって表わされる
範囲に制限される。これによって、直流バイアス電流の
可変範囲が制限される。

【００２２】

【数１】ＶＬ　−ＶＢＥ≦ＶＢ４≦ＶＨ　＋ＶＢＥただ
し、ＶＨ　はトランジスタＴＲ６　のベース電圧である
。

【００２３】図２は本実施例のレーザダイオードの出力
制御回路におけるレーザダイオードの駆動電流−光出力
特性を示す特性図である。この図において、横軸は駆動
電流ＩＤ　、縦軸はレーザダイオードの光出力パワーＰ
ＯＵＴ　を示し、低温（Ｔ１　）、室温（Ｔ２　）、高
温（Ｔ３　）の３種類の温度に対応する特性を示してい
る。 ＩＤＣ１　，ＩＤＣ２　，ＩＤＣ３　はそれぞれＴ１　
，Ｔ２　，Ｔ３　のときの直流バイアス電流であり、Ｉ
ＡＣ１　，ＩＡＣ２　，ＩＡＣ３　はそれぞれＴ１　，
Ｔ２　，Ｔ３　のときの変調電流である。また、この図
では、直流バイアス電流の最大値をＩＤＣ３　、最小値
をＩＤＣ１　に設定している。

【００２４】室温付近で使用する場合には、誤差増幅器
２０の出力電圧を分圧した電圧ＶＢ４は、数１によって
表わされる範囲に入っている。また、第１の差動増幅器
２１は飽和領域にあって、出力は最大値に固定されてい
る。一方、第２の差動増幅器２２に関しては、反転入力
側の電圧の方が大きいため、出力は最小値に固定されて
いる。従って、ダイオードＲＣ１　，ＲＣ２より構成さ
れる選択回路７の出力電圧は、第１の差動増幅器２１の
出力に依存するため、変調電流は第１の差動増幅器２１
の出力に比例し、可変抵抗器ＲＶ２　の調整後は一定で
ある。よって、室温付近における動作は、従来と同様に
、直流バイアス電流を変化させて自動的に光出力パワー
を一定にするものである。従って、ＩＤＣ２　，ＩＡＣ
２　の値は従来と変わらない。

【００２５】次に、温度が上昇すると、誤差増幅器２０
の出力の増加に比例して第２の差動増幅器２２の出力も
増加し、これが第１の差動増幅器２１の飽和出力電圧を
超えた時点で、変調電流制御電圧が増加し始め、変調電
流が増加し始める。変調電流ＩＡＣ３　が増加すると、
このＩＡＣ３　の増分だけ直流バイアス電流ＩＤＣ３　
が従来より減少する。そして、直流バイアス電流が最大
値ＩＤＣ３　に達すると、変調電流だけで光出力パワー
を制御する動作領域に入る。図２において、ＩＤＣ３　
はレーザダイオード特性のしきい値付近にあるので、信
号がオフのときの光出力パワーはゼロに近い。

【００２６】一方、低温側では、誤差増幅器２０の出力
の減少に伴い直流バイアス電流が減少するが、最小値Ｉ
ＤＣ１　に達すると直流バイアス電流は一定になる。し
かし、誤差増幅器２０の出力は減少し続けるので、この
出力が所定値に達すると第１の差動増幅器２１が飽和領
域から線形領域に入り、この時点で変調電流が減少する
動作領域になる。図２では、信号がオフのときでも、光
が少し出力されるように見えるが、ＩＤＣ１　を十分小
さく設定すれば問題にはならない。

【００２７】このように本実施例では、高温側で変調電
流が増加し、その分直流バイアス電流が減少するので、
信号がオフのときでも相当の光出力パワーが出力される
ことが防止される。また、低温側で変調電流が減少し、
直流バイアス電流の減少が制限されるので、直流バイア
ス電流が極端に減少して出力制御回路の動作が不安定に
なることが防止される。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザダイオードの出力光を検出するモニタ用光検出器の
出力と基準値を比較して得られる誤差信号に基づいて、
直流バイアス電流を制御すると共に、変調電流を制御す
るようにしたので、レーザダイオードの温度特性に影響
されることなく安定な光出力を得ることができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のレーザダイオードの出力制
御回路を示す回路図である。

【図２】図１のレーザダイオードの出力制御回路におけ
るレーザダイオードの駆動電流−光出力特性を示す特性
図である。

【図３】従来のレーザダイオードの出力制御回路におけ
るレーザダイオードの駆動電流−光出力特性を示す特性
図である。

【符号の説明】

１１　　レーザダイオード １２　　変調電流駆動回路 １３　　直流バイアス電流駆動回路 １４　　ＰＩＮフォトダイオード １７　　選択回路 １８　　電圧制限回路 ２０　　誤差増幅器 ２１　　第１の差動増幅器 ２２　　第２の差動増幅器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　変調電流に直流バイアス電流を重畳し
   た駆動電流によって駆動されるレーザダイオードの出力
   光を検出するモニタ用光検出器と、このモニタ用光検出
   器の出力を基準値と比較して誤差信号を出力する誤差検
   出手段と、前記誤差信号に基づいて、前記直流バイアス
   電流を制御する直流バイアス電流制御手段と、前記誤差
   信号に基づいて、前記変調電流を制御する変調電流制御
   手段とを具備することを特徴とするレーザダイオードの
   出力制御回路。
2. 【請求項２】　　前記直流バイアス電流制御手段は、前
   記誤差信号に応じて直流バイアス電流を変化させる直流
   バイアス電流駆動回路と、前記直流バイアス電流の可変
   範囲を制限する制限手段とを有し、前記変調電流制御手
   段は、変調電流制御電圧に応じて変調電流を変化させる
   変調電流駆動回路と、前記誤差信号を非反転入力とし第
   １の基準電圧を反転入力とすると共に前記誤差信号が所
   定値以上のときに出力が飽和する第１の差動増幅器と、
   前記誤差信号を非反転入力とし前記第１の基準電圧より
   も大きい第２の基準電圧を反転入力とすると共に前記誤
   差信号の増加に伴って出力が前記第１の差動増幅器の飽
   和出力を超える第２の差動増幅器と、前記第１の差動増
   幅器の出力と第２の差動増幅器の出力のうちの大きい方
   を前記変調電流制御電圧として選択する選択手段とを有
   することを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード
   の出力制御回路。