JPH0485888A - 半導体レーザ駆動回路 - 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、半導体レーザ駆動回路に関する。より詳細に
は、本発明は、送信すべき信号で半導体レーザの出力を
変調して光信号を発生する回路において、より高品質な
光信号を出力するための新規な構成に関し、光通信シス
テムの光送信器等に適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。

第４図は、従来のレーザダイオード駆動回路の一般的な
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、互いに相補的な入
力信号Ｓおよび百を、増幅器ＩＣＩを介してベースに印
加される１対のトランジスタＱ１および０□から主に構
成されている。トランジスタＱ１　のコレクタはレーザ
ダイオードＬＤを介して、トランジスタＱ２のコレクタ
は抵抗Ｒ２を介して、それぞれ高電圧側に接続されてお
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、トランジスタＱ３および抵抗Ｒ５を介して低電
圧側に接続されている。このトランジスタＱ３は、その
ベースが抵抗Ｒ３およびＲ４とからなる分圧回路により
固定バイアスされ、レーザダイオード駆動用電流源を構
成する。また、トランジスタＱ１　のコレクタとレーデ
ダイオードＬＤとの間の接続点には、エミッタを抵抗Ｒ
６を介して低電圧側に接続されたトランジスタＱ、のコ
レクタが接続されている。トランジスタＱ、のベースに
は、レーザダイオードＬＤの出力光信号をモニタするフ
ォトダイオードＰＤを備えた光出力補償回路Ａが接続さ
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および宮のうち、非反転入力信号Ｓがハイ
レベルの場合にトランジスタＱ１が導通してレーザダイ
オードＬＤが駆動され、反転入力信号丁がハイレベルの
場合にトランジスタＱ２が導通する一方トランジスタＱ
１　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Ｓおよび宮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Ｑ３により規定された駆動電流がレーザダイオードＬ
Ｄを間歇的に駆動する。ここで、トランジスタＱ３およ
びＱ４のベースに印加する電圧によって、それぞれレー
ザダイオードＬＤの駆動電流とレーザダイオードＬＤに
対するバイアス電流とを制御することができる。

第５図は、上述のような駆動回路によって動作するレー
ザダイオードＬＤの電流−光出力特性を示す図である。

同図に示すように、レーザダイオードＬＤのスレショル
ド電流■いには温度特性があり、一般に周囲温度の上昇
と共にスレショルド電流Ｉ　ｔｈも上昇するので、その
ままでは出力光信号が劣化してしまう。そこで、第４図
に示した回路では、レーザダイオードＬＤの出力光信号
をフォトダイオードＰＤによってモニタし、トランジス
タＱ４のベースに印加する電圧を変化させることによっ
てレーザダイオードＬＤに印加するバイアス電流を制御
し、出力光信号のレベルが一定に保たれるように構成さ
れている。

発明が解決しようとする課題 上述のような従来の半導体レーザ駆動回路においては、
差動回路を構成するトランジスタのコレクタとレーザダ
イオードのカソードとが直接接続される構成となってい
るので、出力光信号の状態が遷移する度に、出力光信号
波形にリンギングが生じるという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、出
力光信号のリンギングを有効に抑制することができる、
半導体レーザ駆動回路の新規な構成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、それぞれ電流路と該電流路を制
御する制御端子とを含む第１および第２のトランジスタ
を備え、該第１のトランジスタの電流路の一端に負荷と
してレーザダイオードが接続され、且つ該第１のトラン
ジスタの電流路の他端と、それに対応する該第２のトラ
ンジスタの電流路の一端とが共通に電流源に接続され、
該１対のトランジスタの各制御端子に互いに相補的な信
号が印加されるように構成された半導体レーザ駆動回路
にふいて、該レーザダイオードのカソードと該第１のト
ランジスタの電流路の一端との間に直列に挿入された抵
抗と、該抵抗と該レーザダイオードのカソードとの間の
接続点に一端を接続され他端を低電圧側に接続されたバ
イアス電流供給手段とを備えることを特徴とする半導体
レーザ駆動回路が提供される。

尚、上記本発明に係る半導体レーザ駆動回路は、エミッ
タとコレクタとの間を電流路としベースを制御端子とし
たバイポーラトランジスタによっても、また、ドレイン
とソースとの間を電流路としゲートを制御端子とした電
界効果トランジスタによっても、何れも構成することが
できる。また、バイポーラトランジスタを使用する場合
、そのトランジスタは、ｎｐｎ型であっても、ｐｎｐ型
であってもよい。一方、電界効果トランジスタを使用す
る場合は、そのトランジスタは、ｎ型であってもｐ型で
あってもよい。

作用 本発明に係る半導体レーザ駆動回路は、レーザダイオー
ドのカソードと、このレーザダイオードに流れる電流を
制御するトランジスタとの間に、リンギングを抑制する
ための抵抗素子を挿入されていることを第１の特徴とし
ている。

即ち、従来の半導体レーザ駆動回路においては、ディジ
タル信号により変調された急峻なパルス波形の電流をレ
ーザダイオードに直接印加していたので、信号の遷移時
に出力光信号にリンギングが発生することが避けられな
かった。これに対して、本発明に係る半導体レーザ駆動
回路では、レーザダイオードのカソードとこのレーデダ
イオードに流れる電流を制御するトランジスタとの間に
抵抗が挿入されているので、レーザダイオードに印加さ
れるパルス電流の立ち上がり時間および立ち下がり時間
が遅くなる。従って、レーザダイオードからの出力光信
号に生じるリンギングは著しく抑圧される。

また、本発明に係る半導体レーザ駆動回路は、上記のよ
うに付加された抵抗と該レーザダイオードのカソードと
の間に一端を接続され、他端を低電圧側に接続された第
３のトランジスタを含むバイアス電流供給手段を備えて
いることを、第２の特徴としている。

即ち、一般に、レーザダイオードは周囲温度の上昇に比
例してスレショールド値■いが上昇する。

そこで、スレショールド値Ｉ□の上昇に起因する光出力
の変動を補償するために、スレショールド値の上昇に合
わせて増加するようなバイアス電流供給する光出力補償
回路が半導体レーザ駆動回路には設けられている。とこ
ろが、前述のような目的で使用するリンギング抑制抵抗
に、このバイアス電流が流れる構成となった場合、バイ
アス電流の増加と共にリンギング抑制抵抗における電圧
降下が大きくなる。従って、レーザダイオードの駆動電
流が流れるトランジスタの両端間の電圧が降下し、周波
数特性が劣化してしまう。

そこで、本発明に係る半導体レーザ駆動回路においては
、レーザダイオードとトランジスタとの間にバイアス電
流供給回路の一端を接続し、バイアス電流がリンギング
抑制抵抗に流れないように構成されている。従って、周
囲温度の変化にかかわらず良好な出力光信号が得られる
。

以下、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、本発明に係る半導体レーザ駆動回路の具体的
な構成例を示す回路図である。尚、第１図において、第
４図に示した従来の回路と同じ構成要素には同じ参照番
号を付している。

同図に示すように、この半導体レーザ駆動回路は、基本
的には第４図に示した従来の回路と同様に、互いに相補
的な入力信号Ｓおよび百を、増幅器ＩＣＩを介してベー
スに印加される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Ｑ、のコレクタはレーザダイオードＬＤを
介して、トランジスタＱ２のコレクタは抵抗Ｒ２を介し
てそれぞれ高電圧側に接続されており、トランジスタＱ
１　およびＱ２のエミッタは共通接続されて、トランジ
スタＱ３および抵抗Ｒ５を介して低電圧側に接続されて
いる。このトランジスタＱ３は、そのベースが抵抗Ｒ３
およびＲ４とからなる分圧回路により固定バイアスされ
、レーザダイオード駆動用電流源を構成する。また、ト
ランジスタＱ１のコレクタとレーザダイオードＬＤとの
間の接続点には、エミッタを低電圧側に接続されたトラ
ンジスタＱ、のコレクタが接続されている。即ち、トラ
ンジスタＱ３およびＱ４のベースに印加する電圧によっ
てそれぞれレーザダイオードＬＤの駆動電流とレーザダ
イオードＬＤに対するバイアス電流とを制御することが
できるように構成されている。

更に、この回路においては、トランジスタＱ。

のコレクタは、抵抗Ｒ１を介してレーザダイオードＬＤ
のカソードに接続されている。また、光出力補償回路に
よって制御されるトランジスタＱ４のコレクタは、この
抵抗Ｒ１とレーザダイオードＬＤとの間に接続されてい
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、非反転入力信号Ｓがハイ
レベルの場合にトランジスタＱ１が導通してレーザダイ
オードＬＤが駆動され、反転入力信号百がハイレベルの
場合にトランジスタＱ２が導通する一方トランジスタＱ
１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
Ｑ３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、レーザダイオードＬＤの温度特性に起因する出力
光信号の変動は、トランジスタＱ４のベースに接続され
た温度補償回路によりバイアス電流を制御している。

第２図（ａ）および（ｂ）は、第１図および第４図に示
した半導体レーザ駆動回路における、レーザダイオード
に対する入力信号波形と、出力光信号波形とをそれぞれ
比較して示す図である。

第２図（ａ）は、第１図に示した本発明に係る半導体レ
ーザ駆動回路と、第４図に示した従来の半導体レーザ駆
動回路とにおいて、レーザダイオードＬＤに印加される
駆動電流の変動を示す図である。

同図に点線で示すように、従来の半導体レーザ駆動回路
においては、レーザダイオードＬＤに印加される駆動電
流は、極めて急峻なパルス波形となっている。これに対
して、同図に実線で示すように、本発明に従って構成さ
れた半導体レーザ駆動回路においては、抵抗Ｒ１の作用
により駆動電流の立ち上がりおよび立ち下がりが遅くな
っている。

第２図（ｂ）は、第２図（ａ）に示した波形の駆動電流
を印加されたレーザダイオードＬＤが出力する光信号の
信号波形を示している。同図に示すように、従来の駆動
回路により急峻なパルス波形の駆動電流を印加された場
合は、信号の立ち上がり時に大きなリンギングが発生し
ている。これに対して、第１図に示した本発明に係る半
導体レーザ駆動回路の場合は、立ち上がりおよび立ち下
がりの遅い駆動電流を印加されているので、リンギング
は殆ど抑止されている。

尚、抵抗Ｒ１を流れる電流は、トランジスタＱ３によっ
て決定される一定の変調電圧のみであり、トランジスタ
Ｑ、により制御されるバイアス電流は抵抗Ｒ１には流れ
ない。従って、周囲温度の変動によりバイアス電流が変
化した場合も抵抗Ｒ。

における電圧降下は変化せず、抵抗Ｒ１、を挿入したこ
とによる光出力波形のジッタの増大等は生じない。

第３図は、上述のような本発明に係る半導体レーザ駆動
回路の動作を確認するための測定システムの構成例であ
る。

同図に示すように、このシステムは、正相および逆相の
パルス信号を発生するパルス信号発生装置３１と、パル
ス信号発生装置３１０発生する信号に対応して変調され
た光信号を出力する光送信器３２と、光送信器３２の発
生した光信号を一端から注入される光ファイバ３３と、
光ファイバ３３の他端から出射される光信号を電気信号
に変換する光／電気変換器３４と、光／電気変換器３４
の出力する電気信号波形を視覚化するオシロスコープ３
５とから構成されている。尚、光送信器３２は、本発明
に従って構成された半導体レーザ駆動回路によって駆動
されるレーザダイオードＬＤを備えている。

以上のようなシステムにおいて、光送信器３２のレーザ
ダイオードＬＤが出力する光信号波形を、オシロスコー
プ３５で観測したところ、第２図ら）に実線で示したよ
うに、実質的にリンギングが抑止されていることが確認
された。

発明の詳細 な説明したように、本発明に係る半導体レーザ駆動回路
では、出力光信号に寄生するリンギングが有効に抑圧さ
れており、良好なパルス波形の光信号を出力することが
できる。また、このリンギング抑圧効果は、その独自の
構成により、光出力補償回路によるバイアス電流の変化
に影響されることがない。従って、光通信システム中で
、半導体レーザを光源とする光送信機に有利に使用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る半導体レーザ駆動回路の具体的
な構成例を示す図であり、 第２図（ａ）および（ｂ）は、第１図および第３図に示
した半導体レーザ駆動回路にふける、レーザダイオード
に対する人力信号波形と、出力光信号波形とを比較して
示す図であり、 第３図は、第１図に示した半導体レーザ駆動回路の動作
を確認するためのシステムの構成例を示す図であり、 第４図は、従来の半導体レーザ駆動回路の典型的な構成
例を示す図であり、 第５図は、第４図に示した半導体レーザ駆動回路におけ
る光出力補償回路の動作を説明する図である。 〔主な参照番号および参照符号〕 Ａ・・・光出力補償回路、 ＬＤ・・・レーザダイオード、 ＰＤ・・・フォトダイオード、 Ｑｌ、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４　・・・トランジスタ、Ｒ１、
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６・・・抵抗、３１・・・
パルス信号発生装置、 ３２・・・光送信器、 ３３・・・光ファイバ、 ３４・・・光／電気変換器、 ３５・・・オシロスコープ 特許出願人　住友電気工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 それぞれ電流路と該電流路を制御する制御端子とを含む
   第１および第２のトランジスタを備え、該第１のトラン
   ジスタの電流路の一端に負荷としてレーザダイオードが
   接続され、且つ該第１のトランジスタの電流路の他端と
   、それに対応する該第２のトランジスタの電流路の一端
   とが共通に電流源に接続され、該１対のトランジスタの
   各制御端子に互いに相補的な信号が印加されるように構
   成された半導体レーザ駆動回路において、 該レーザダイオードのカソードと該第１のトランジスタ
   の電流路の一端との間に直列に挿入された抵抗と、該抵
   抗と該レーザダイオードのカソードとの間の接続点に一
   端を接続され他端を低電圧側に接続されたバイアス電流
   供給手段とを備えることを特徴とする半導体レーザ駆動
   回路。