JPH04343284A - Semiconductor laser device - Google Patents
Semiconductor laser deviceInfo
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ装置に関し
特に大容量長距離伝送の光通信用の発光源として使用す
る半導体レーザ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a semiconductor laser device used as a light emitting source for optical communications for large-capacity, long-distance transmission.
【0002】0002
【従来の技術】従来の半導体レーザ装置の回路構成を図
4を用いて説明する。アノード側を半導体レーザ装置の
金属製ケース1に接地された半導体レーザ4に、バイア
ス回路5及び信号入力回路7が接続された構成となって
いる。バイアス回路5はインダクタンス10としてチッ
プコイル又はチップインダクタが使用され、さらに接続
のためのボンディングワイヤーやアルミナ基板等にパタ
ーニングされた回路から構成されている。信号入力回路
7はインピーダンス整合のための抵抗3及びマイクロス
トリップラインやボンディングワイヤー等の接続のため
の回路から構成されている。2. Description of the Related Art The circuit configuration of a conventional semiconductor laser device will be explained with reference to FIG. A bias circuit 5 and a signal input circuit 7 are connected to a semiconductor laser 4 whose anode side is grounded to a metal case 1 of the semiconductor laser device. The bias circuit 5 uses a chip coil or a chip inductor as an inductance 10, and further includes a bonding wire for connection and a circuit patterned on an alumina substrate or the like. The signal input circuit 7 includes a resistor 3 for impedance matching and a circuit for connecting a microstrip line, bonding wire, etc.
【0003】半導体レーザ4は、バイアス入力端子6よ
りインダクタ10を含むバイアス回路5を経て直流バイ
アスされる。一方、信号は、信号入力端子8よりインピ
ーダンスマッチング抵抗3を含む信号入力回路7を経て
直流バイアス電流に重畳されて半導体レーザ4に印加さ
れる構造となっている。The semiconductor laser 4 is DC biased from a bias input terminal 6 through a bias circuit 5 including an inductor 10 . On the other hand, the structure is such that the signal is applied from the signal input terminal 8 to the semiconductor laser 4 via the signal input circuit 7 including the impedance matching resistor 3, superimposed on the DC bias current.
【0004】0004
【発明が解決しようとする課題】一般に、この種の半導
体レーザ装置を高速光デジタル通信に適用する場合、高
周波信号に対し極めて安定な光出力波形が得られること
が重要である。光出力波形劣化の要因は大別すると、半
導体レーザ,半導体レーザモジュール、駆動回路の3つ
の周波数特性に起因する。それぞれの要因に対して対策
が構じられているが、現状では、半導体レーザモジュー
ル自身の周波数特性が最も装置の性能を制限している。In general, when this type of semiconductor laser device is applied to high-speed optical digital communications, it is important that an extremely stable optical output waveform can be obtained for high-frequency signals. Roughly speaking, the causes of optical output waveform deterioration are caused by three frequency characteristics of the semiconductor laser, the semiconductor laser module, and the drive circuit. Countermeasures have been taken for each of these factors, but currently, the frequency characteristics of the semiconductor laser module itself are the most limiting factor in the performance of the device.
【0005】半導体レーザモジュールは、半導体レーザ
の他に半導体レーザの光出力光をモニターする受光素子
や、温度制御のためのペルチェ素子、及び温度検知のた
めのサーミスタ、さらには半導体レーザの光出力を光フ
ァイバを使用して外部へ取りだすためのレンズを含む光
学結合系を有した複雑な構造となっており、高周波特性
のみを優先した構造設計が困難である。In addition to the semiconductor laser, the semiconductor laser module includes a light receiving element for monitoring the optical output light of the semiconductor laser, a Peltier element for temperature control, a thermistor for temperature detection, and furthermore, a light receiving element for monitoring the optical output light of the semiconductor laser, and a thermistor for temperature detection. It has a complex structure with an optical coupling system including a lens for taking out the optical fiber to the outside, making it difficult to design a structure that prioritizes only high frequency characteristics.
【0006】半導体レーザは一般的にはアノード側がケ
ースに接地され、カソード側はバイアス回路と信号入力
回路とに接続されている。周波数特性は、上述した回路
及び構造に大きく影響されるが波形劣化の要因を端的に
示せば以下の3点に集約される。Generally, the anode side of a semiconductor laser is grounded to a case, and the cathode side is connected to a bias circuit and a signal input circuit. Although the frequency characteristics are greatly influenced by the circuit and structure described above, the causes of waveform deterioration can be summed up in the following three points.
【0007】(1)半導体レーザ素子のアノード側とケ
ース(GND)間の寄生インダクタンス。(1) Parasitic inductance between the anode side of the semiconductor laser element and the case (GND).
【0008】(2)信号入力回路の寄生インダクタンス
。(2) Parasitic inductance of the signal input circuit.
【0009】(3)入力信号のバイアス回路側への漏れ
。(3) Leakage of input signals to the bias circuit side.
【0010】(1),(2)に対しては、それぞれ接続
線を出来るかぎり短くして寄生インダクタンスを減す等
の工夫がなされている。本発明は、(3)の問題点に関
するものである。従来の半導体レーザ装置では100〜
200mHのインダクタンスを有するバイアス回路によ
って高周波の入力信号のバイアス回路側への漏れを防い
でいるが、防止効果が十分でなく、図5(d)に示すよ
うに小信号応答特性上2〜2.5GH付近に大きなリッ
プルが観測される。For (1) and (2), measures have been taken to reduce parasitic inductance by making the connection lines as short as possible. The present invention relates to problem (3). 100~ for conventional semiconductor laser equipment
Although a bias circuit with an inductance of 200 mH prevents high-frequency input signals from leaking to the bias circuit side, the prevention effect is not sufficient, and as shown in FIG. 5(d), the small signal response characteristics are 2 to 2. A large ripple is observed near 5GH.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、半導体レーザチップのバイアス回路として半導体
レーザチップに直列に抵抗及びインダクタンスさらにケ
ースのバイアス入力端子部においてケースGNDとの間
にキャパシタンスが挿入されている。本構成により前述
した波形劣化の要因である入力信号のバイアス回路側へ
の漏込みを効果的に防止する機能を有したバイアス回路
が実現出来る。[Means for Solving the Problems] In the semiconductor laser device of the present invention, as a bias circuit for the semiconductor laser chip, a resistor and an inductance are connected in series with the semiconductor laser chip, and a capacitance is inserted between the bias input terminal of the case and the case GND. has been done. With this configuration, it is possible to realize a bias circuit having a function of effectively preventing input signals from leaking into the bias circuit side, which is a cause of the waveform deterioration described above.
【0012】0012
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する
。図1〜図3は本発明の実施例を示すものである。半導
体レーザ4は、アノード側を半導体レーザ装置の金属ケ
ース1に接地されており、金属ケースの半導体レーザア
ノード端子(ケースGND端子)と接続されている。
一方半導体レーザのカソード側は、バイアス回路5と信
号入力回路7に接続されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be explained with reference to the drawings. 1 to 3 show embodiments of the present invention. The semiconductor laser 4 has its anode side grounded to the metal case 1 of the semiconductor laser device, and is connected to the semiconductor laser anode terminal (case GND terminal) of the metal case. On the other hand, the cathode side of the semiconductor laser is connected to a bias circuit 5 and a signal input circuit 7.
【0013】半導体レーザに印加される入力信号は、半
導体レーザ装置の金属ケース1に設けられた信号入力端
子8より導入され、入力信号を発する駆動装置にあわせ
て抵抗値が決められたインピーダンスマッチング抵抗3
を含む信号入力回路7を経て直流バイアス電流に重畳さ
れ、半導体レーザに印加される。The input signal applied to the semiconductor laser is introduced through a signal input terminal 8 provided on the metal case 1 of the semiconductor laser device, and is connected to an impedance matching resistor whose resistance value is determined according to the drive device that emits the input signal. 3
The signal is superimposed on a DC bias current through a signal input circuit 7 including a DC bias current, and is applied to a semiconductor laser.
【0014】一方、片側を半導体レーザ装置のケースに
設けられたバイアス入力端子6と接続され、もう片側を
半導体レーザのカソード側と接続されているバイアス回
路は、図1〜図3に示すように、下記の3通りの態様で
構成した。On the other hand, the bias circuit, which has one side connected to the bias input terminal 6 provided in the case of the semiconductor laser device and the other side connected to the cathode side of the semiconductor laser, is constructed as shown in FIGS. 1 to 3. , was constructed in the following three ways.
【0015】(1)20Ωの抵抗2のみで構成(図1)
(2)半導体レーザに直列に20Ωの抵抗2、20nH
のインダクタ10、バイアス入力端子6を接続し、バイ
アス入力端子6とケースグランド(GND)との間に1
00pFのキャパシタンス11を接続した構成(図2)
(3)半導体レーザと直列に、20Ωの第1の抵抗12
、20nHのインダクタンス10、10Ωの第2の抵抗
器13を設け、バイアス入力端子6とケースGNDとの
間に100pFのキャパシタンスを設けた構成(図3)
前述した波形劣化の要因の1つである入力信号のバイア
ス回路への漏れに対する防止効果は図1,図2,図3の
順に高くなっている。(1) Consists of only 20Ω resistor 2 (Figure 1)
(2) 20Ω resistor 2, 20nH in series with the semiconductor laser
The inductor 10 and bias input terminal 6 are connected, and the inductor 10 is connected between the bias input terminal 6 and the case ground (GND).
Configuration with 00pF capacitance 11 connected (Figure 2)
(3) A first resistor 12 of 20Ω in series with the semiconductor laser.
, an inductance of 20nH, a second resistor 13 of 10Ω, and a capacitance of 100pF between the bias input terminal 6 and the case GND (Figure 3).This is one of the causes of waveform deterioration mentioned above. The effect of preventing leakage of input signals to the bias circuit increases in the order of FIGS. 1, 2, and 3.
【0016】入力信号のバイアス回路側への漏れに対し
て効果的に防止する機能を有するバイアス回路構成は、
半導体レーザに対して直列に半導体レーザ側から10Ω
の第2の抵抗、0〜50nHのインダクタンス、20Ω
の第1の抵抗の順に接続され、バイアス入力端子部にお
いてグランドとの間に0〜200pFのキャパシタンス
2が接続された構成となっており、図1の実施例は第2
の抵抗が0Ω、インダクタンスが0nH、キャパシタン
スが0pFの場合であり、図2の実施例は第2の抵抗が
0Ωの特殊な場合である。図1〜図3の半導体レーザ装
置の各小信号特性をそれぞれ図5(a),(b),(c
)に示す。The bias circuit configuration has a function of effectively preventing leakage of input signals to the bias circuit side.
10Ω from the semiconductor laser side in series with the semiconductor laser
second resistor, 0-50nH inductance, 20Ω
The configuration is such that a capacitance 2 of 0 to 200 pF is connected between the bias input terminal and the ground in the order of the first resistor.
The second resistance is 0Ω, the inductance is 0nH, and the capacitance is 0pF. The embodiment of FIG. 2 is a special case in which the second resistance is 0Ω. The small signal characteristics of the semiconductor laser devices shown in FIGS. 1 to 3 are shown in FIGS. 5(a), (b), and (c), respectively.
).
【0017】[0017]
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体レー
ザ装置は、半導体レーザのバイアス回路として半導体レ
ーザに直列に第1の抵抗、インダクタンス、第2の抵抗
を接続し、さらにケースのバイアス入力端子部において
ケースGNDとの間にキャパシタンスが接続された構成
となっている。本構成において前述した波形劣化の要因
の1つである入力信号のバイアス回路側への漏れを効果
的に防止するために、第1の抵抗を20Ω、第2の抵抗
を10Ω、インダクタンスを0〜50nH、キャパシタ
ンスを0〜200pFと設定することにより、2.5G
b/s以上の光デジタル通信に対応可能な半導体レーザ
装置を実現出来る。As explained above, in the semiconductor laser device of the present invention, a first resistor, an inductance, and a second resistor are connected in series to the semiconductor laser as a bias circuit for the semiconductor laser, and a bias input terminal of the case is connected to the semiconductor laser in series. A capacitance is connected between the case GND and the case GND. In this configuration, in order to effectively prevent input signal leakage to the bias circuit side, which is one of the causes of waveform deterioration mentioned above, the first resistor is 20Ω, the second resistor is 10Ω, and the inductance is 0 to 0. 50nH, 2.5G by setting the capacitance between 0 and 200pF.
A semiconductor laser device capable of supporting optical digital communication at b/s or higher can be realized.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
【図1】本発明の第1の実施例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図4】従来の半導体レーザ装置を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a conventional semiconductor laser device.
【図5】本発明の小信号応答特性図及び従来の半導体レ
ーザ装置の特性図。FIG. 5 is a small signal response characteristic diagram of the present invention and a characteristic diagram of a conventional semiconductor laser device.
1 半導体レーザ装置の金属ケース2 抵
抗
3 インピーダンスマッチング抵抗4 半
導体レーザ
5 バイアス回路
6 バイアス入力端子
7 信号入力回路
8 信号入力端子
9 半導体レーザアノード端子(ケースGND端
子)10 インダクタンス
11 キャパシタンス
12 第1の抵抗
13 第2の抵抗1 Metal case of semiconductor laser device 2 Resistor 3 Impedance matching resistor 4 Semiconductor laser 5 Bias circuit 6 Bias input terminal 7 Signal input circuit 8 Signal input terminal 9 Semiconductor laser anode terminal (case GND terminal) 10 Inductance 11 Capacitance 12 First resistor 13 Second resistance
Claims (3)
流バイアス電流を印加する直流バイアス回路と、該直流
バイアス電流に重畳させて印加する高周波信号の信号入
力回路とを有する半導体レーザ装置において、前記直流
バイアス回路が抵抗のみによって構成されていることを
特徴とする半導体レーザ装置。1. A semiconductor laser device comprising a semiconductor laser, a DC bias circuit that applies a DC bias current to the semiconductor laser, and a signal input circuit for a high frequency signal that is applied superimposed on the DC bias current. A semiconductor laser device characterized in that a bias circuit is composed only of resistors.
流バイアス電流を印加する直流バイアス回路と、該直流
バイアス電流に重畳させて印加する高周波信号の信号入
力回路とを有する半導体レーザ装置において、前記直流
バイアス回路が、前記半導体レーザチップに対して直列
に抵抗、インダクタンスが接続され半導体レーザ装置容
器のバイアス入力端子部においてグランドとの間にキャ
パシタンスが接続されていることを特徴とする半導体レ
ーザ装置。2. A semiconductor laser device comprising a semiconductor laser, a DC bias circuit that applies a DC bias current to the semiconductor laser, and a signal input circuit for a high frequency signal that is applied superimposed on the DC bias current. A semiconductor laser device, wherein the bias circuit includes a resistor and an inductance connected in series to the semiconductor laser chip, and a capacitance connected to ground at a bias input terminal portion of a semiconductor laser device container.
流バイアス電流を印加する直流バイアス回路と、該直流
バイアス電流に重畳させて印加する高周波信号の信号入
力回路とを有する半導体レーザ装置において、前記直流
バイアス回路が前記半導体レーザに対して直列に第1の
抵抗、インダクタンス、第2の抵抗が順に接続され半導
体レーザ装置容器のバイアス入力端子部においてグラン
ドとの間にキャパシタンスが接続されたことを特徴とす
る半導体レーザ装置。3. A semiconductor laser device comprising a semiconductor laser, a DC bias circuit that applies a DC bias current to the semiconductor laser, and a signal input circuit for a high frequency signal that is applied superimposed on the DC bias current. The bias circuit is characterized in that a first resistor, an inductance, and a second resistor are connected in series with the semiconductor laser, and a capacitance is connected between the bias input terminal portion of the semiconductor laser device container and the ground. Semiconductor laser equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11515391A JPH04343284A (en) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11515391A JPH04343284A (en) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | Semiconductor laser device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04343284A true JPH04343284A (en) | 1992-11-30 |
Family
ID=14655638
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11515391A Pending JPH04343284A (en) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | Semiconductor laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04343284A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008041907A (en) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ld differential drive circuit |
JP2015228396A (en) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | Optical device |
-
1991
- 1991-05-21 JP JP11515391A patent/JPH04343284A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008041907A (en) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ld differential drive circuit |
JP2015228396A (en) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | Optical device |
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