JPH05218544A - 一体型光送・受信回路 - Google Patents

一体型光送・受信回路

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JPH05218544A
JPH05218544A JP2095892A JP2095892A JPH05218544A JP H05218544 A JPH05218544 A JP H05218544A JP 2095892 A JP2095892 A JP 2095892A JP 2095892 A JP2095892 A JP 2095892A JP H05218544 A JPH05218544 A JP H05218544A
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JP
Japan
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semiconductor laser
transistor
signal
transmission
reception
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JP2095892A
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English (en)
Inventor
Setsuo Misaizu
摂夫 美齊津
Hirokazu Osada
浩和 長田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体レーザを発光素子および受光素子として
共用する一体型光送・受信回路に関し、半導体レーザの
バイアス電流の切替えにリレー等を必要としない一体型
光送・受信回路を提供することを目的とする。 【構成】送・受信切り換え部4に、切り換え入力信号に
応じて交互にオンまたはオフとなるトランジスタ1,2
を設けて、送信状態で一方のトランジスタ1をオンにし
て、半導体レーザ3に順方向にバイアスを与え、受信状
態で他方のトランジスタ2をオンにして、半導体レーザ
3に逆方向にバイアスを与える。そして半導体レーザ駆
動部5で、順方向にバイアスされた半導体レーザ3に対
する駆動電流を、送信入力信号に応じて変化させて光出
力信号を発生させ、プリアンプ部6で、逆方向にバイア
スされた半導体レーザ3が、光入力信号を受けたことに
よって発生した電気信号を増幅して、受信出力信号を発
生することで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ(LD)
を発光素子および受光素子として使用する一体化された
光送・受信回路に関し、特にバイアス電流の切替えにリ
レー等を必要としない一体型光送・受信回路に関するも
のである。
【0002】広帯域ISDNの進展に伴って、光ファイ
バを介して伝送される光信号に対する、送信器および受
信器の小型化,低コスト化が推進されている。このうち
光送信器に用いる発光素子としては半導体レーザが、光
受信器に用いる受光素子としては各種のフォトダイオー
ドが既に広く使用されている。
【0003】しかしながら、半導体レーザを電気−光変
換を行なう発光素子としてだけでなく、双方向素子とし
て、光−電気変換を行なう受光素子としても利用するこ
とができれば好都合であるので、このような一体化した
光送・受信回路が要望されている。
【0004】
【従来の技術】図5は、従来の光送信器のLD駆動回路
と光受信器のプリアンプとを示したものであって、
(a)はLD駆動回路を示し、(b)はプリアンプを示
している。図5(a)において、11は発光素子である
半導体レーザ(LD)を示し、12,13は、駆動用ト
ランジスタ(Tr1,Tr2 )を示している。また図5
(b)において、15は受光素子であるフォトダイオー
ド(PD)を示し、16,17は増幅用トランジスタ、
18,19はトランジスタ16,17にエミッタバイア
スを与えるダイオード(D1,2 )を示している。
【0005】図5(a)の回路においては、電流源Ib
を経て半導体レーザ11にバイアス電流を供給し、差動
対をなす両トランジスタ12,13のベース間に信号入
力を与えて、電流源Ipo の電流を両トランジスタに分
配することによって、半導体レーザ11の駆動電流を変
化させて、光出力を変化させるようにしている。
【0006】図5(b)の回路においては、フォトダイ
オード15によって入力光信号を電流信号に変換して、
トランジスタ16を経て増幅して得られたコレクタ側の
電圧を、さらにトランジスタ17によって増幅して、信
号出力を得るようになっている。
【0007】図5に示された従来の光送信器のLD駆動
回路と、光受信器のプリアンプとにおいて、半導体レー
ザ11とフォトダイオード15とを、同一素子によって
共通に実現しようとする場合には、半導体レーザを発光
素子と受光素子とに兼用することが考えられるが、発光
素子として使用する場合と、受光素子として使用する場
合とでは、半導体レーザに与えるべきバイアス電流の向
きを逆にしなければならないため、リレーを用いて接続
を切り換える方式が考えられる。
【0008】図6は、リレーを用いたLD駆動回路とプ
リアンプとのバイアス切り換え回路を示したものであっ
て、21はLD駆動回路、22はプリアンプを示し、2
3は半導体レーザ(LD)、24,25は切り換えスイ
ッチである
【0009】図6に示された回路においては、スイッチ
24,25を切り換えることによって、半導体レーザ2
3がLD駆動回路21に接続される場合と、半導体レー
ザ23がプリアンプ22に接続される場合とで、半導体
レーザ23に電源VCCから供給されるバイアス電流の向
きを逆にすることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バイア
ス電流の向きを切り換えるために、機械的リレーを使用
する方法では、切り換えのために例えば数十msecの時間
を必要とし、高速切り換え信号に適用する場合、問題を
生じることになる。これに対して、アナログスイッチ等
の半導体スイッチ素子を使用する方法も考えられるが、
半導体レーザに流れる電流が比較的大きく、最大100
mA程度になるため、アナログスイッチ等を使用すること
は不可能である。
【0011】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであって、以下の条件を満足する機
能を有する、LD駆動回路およびプリアンプと、これら
の切り換え回路とを実現することを目的としている。 (1)半導体レーザとフォトダイオードとの接続を瞬時
に切り換えることができる機能を持つ。 (2)100mAの電流に耐えることができる。 (3)+5Vの単一電源で動作できる。
【0012】
【課題を解決するための手段】図1は、本発明の原理的
構成を示したものである。本発明は、切り換え入力信号
に応じて交互にオンまたはオフとなるトランジスタ1,
2を備え、送信状態で一方のトランジスタ1がオンにな
ることによって、半導体レーザ3に順方向にバイアスを
与え、受信状態で他方のトランジスタ2がオンになるこ
とによって、半導体レーザ3に逆方向にバイアスを与え
る送・受信切り換え部4と、順方向にバイアスされた半
導体レーザ3に対する駆動電流を送信入力信号に応じて
変化させて光出力信号を発生させる半導体レーザ駆動部
5と、逆方向にバイアスされた半導体レーザ3が光入力
信号を受けることによって発生した電気信号を増幅して
受信出力信号を発生するプリアンプ部6とを備えたもの
である。
【0013】本発明は、この場合に、送・受信切り換え
部4が、差動対からなるトランジスタ7,8を備え、送
・受信切り換え信号に応じて、一方のトランジスタ7の
オフによって一方のトランジスタ1がオンとなり、他方
のトランジスタ8のオフによって他方のトランジスタ2
がオンとなるものである。
【0014】さらに本発明はこの場合に、プリアンプ部
6が、エミッタを定電流源に接続された差動対からなる
トランジスタ9,10を備え、半導体レーザ3の光入力
信号を検出した信号を一方のトランジスタ9の入力に接
続されることによって、受信出力信号を発生するもので
ある。
【0015】
【作用】送・受信切り換え部4においては、トランジス
タ1,2が、送・受信の切り換え入力信号VS に応じて
交互にオンまたはオフとなることによって、送信状態で
は、一方のトランジスタ1がオンになって、半導体レー
ザ3に順方向にバイアスを与え、受信状態では、他方の
トランジスタ2がオンになって、半導体レーザ3に逆方
向にバイアスを与える。
【0016】従って送信状態では、半導体レーザ駆動部
5が、順方向にバイアスされた半導体レーザ3に対する
駆動電流を送信入力信号Vi に応じて変化させて、光出
力信号を発生させる。一方、受信状態では、プリアンプ
部6が、逆方向にバイアスされた半導体レーザ3に光入
力信号が与えられることによって発生した電気信号を増
幅して、受信出力信号VO を発生する。
【0017】このように、本発明によれば、同一の半導
体レーザを、光送信器における発光素子と、光受信器に
おける受光素子とに共用して、高速信号に対応して動作
させることができる。
【0018】送・受信切り換え部4がこのような動作を
行なうことができるためには、差動対からなるトランジ
スタ7,8を設けて、送・受信の切り換え入力信号VS
に応じて、一方のトランジスタ7のオフによって一方の
トランジスタ1がオンとなり、他方のトランジスタ8の
オフによって他方のトランジスタ2がオンとなるように
すればよい。
【0019】またこの場合、光入力信号による半導体レ
ーザ3の出力信号を増幅するため、プリアンプ部6に、
エミッタを定電流源に接続された差動対からなるトラン
ジスタ9,10を有している。従って、送信状態で、半
導体レーザ3を順方向にバイアスした場合でも、入力側
のトランジスタ9に過大な電流が流れて、破壊する恐れ
がない。
【0020】
【実施例】図2は、本発明の一実施例を示したものであ
って、30は半導体レーザ(LD)を示し、31はバイ
アス切り換え回路、32はLD駆動回路、33はプリア
ンプである。バイアス切り換え回路31において、31
1,312は差動対を形成するトランジスタ(Tr1,
2 )、313,314はそれぞれトランジスタ31
1,312のコレクタ負荷抵抗(R1,2 )、315,
316は電流のスイッチングを行なうトランジスタ(T
3,Tr4 )、317は定電流源(I1 )、318は定
電圧源(V1 )である。
【0021】LD駆動回路32において、321,32
2は差動対を形成するトランジスタ(Tr5,Tr6 )、
323,324は定電流源(Ib,Ip)、325は定
電圧源(V2 )である。また、プリアンプ33におい
て、331,332は差動対を形成するトランジスタ
(Tr7,Tr8 )、333は増幅器を構成するトランジ
スタ(Tr9 )、334,335は定電流源(I
2,3 )、336はトランジスタ331のコレクタ負荷
抵抗(R3 )、337は帰還抵抗(RF )、338はレ
ベルシフト用のダイオード(D1 )、339は定電圧源
(V3 )である。
【0022】バイアス切り換え回路31においては、送
・受信の切り換え入力信号VS によって、半導体レーザ
30のバイアス状態を切り換える。すなわち、VS >V
1 のときは、トランジスタ311がオン,トランジスタ
312がオフとなり、これによってトランジスタ315
がオン,トランジスタ316がオフになるので、半導体
レーザ30は逆方向にバイアスされて、受光素子として
動作し、プリアンプ33は半導体レーザ30の出力電気
信号を増幅する。
【0023】一方、VS <V1 のときは、トランジスタ
312がオン,トランジスタ311がオフとなり、これ
によってトランジスタ316がオン,トランジスタ31
5がオフになるので、半導体レーザ30は順方向にバイ
アスされて、発光素子として動作し、LD駆動回路32
からの電流信号を光信号に変換して出力する。
【0024】LD駆動回路32においては、トランジス
タ316がオンの状態では、図5(a)の回路と同様に
なり、発光素子としての半導体レーザ30に、定電流源
325を経てバイアス電流を与えるとともに、送信入力
信号Vi と定電圧源325の電圧V2 との大小に応じ
て、トランジスタ321の導通状態が変化して、半導体
レーザ30の発生光の大きさを変化させ、またはオン,
オフさせる。
【0025】プリアンプ33においては、トランジスタ
315がオンの状態で、受光素子としての半導体レーザ
30の出力信号を、定電流源334に接続されたトラン
ジスタ331,332からなる差動対で増幅し、負荷抵
抗336を介してトランジスタ331のコレクタに発生
した出力電圧を、エミッタフォロアを構成するトランジ
スタ333で増幅して、受信出力信号VO を発生する。
この際、トランジスタ332は定電圧源338によっ
て、一定電圧V3 をバイアスとして与えられるととも
に、ダイオード338は定電流源335によって一定電
流を与えられることによって、トランジスタ333のエ
ミッタ電圧を定める。
【0026】図2の回路においては、プリアンプ33
は、エミッタを定電流源334に接続されたトランジス
タ331,332からなる差動対によって、半導体レー
ザ30の出力信号を増幅する。従って、半導体レーザ3
0を順方向にバイアスした場合でも、トランジスタ33
1,332のエミッタ電流の和は、定電流源334の電
流I2 を超えないため、トランジスタ331に過大電流
が流れることはなく、これによって、半導体レーザ30
の順方向バイアス時における、トランジスタ331の破
壊を防止している。このような機能を有するため、図2
に示されるような比較的簡単な切り換え回路によって、
半導体レーザの接続と、バイアス電流の方向との切り換
えとを行なうことができる。
【0027】図3は、図2の実施例の光受信器としての
動作時における等価回路を示したものであって、図2に
おけると同じものを同じ番号で示している。図示のよう
に、トランジスタ315がオンの状態において、半導体
レーザ30に加えられる逆方向のバイアス電圧は、VCC
−(トランジスタ315のダイオードとしての電圧降
下)(約0.7V)であって、電源電圧にほぼ等しいた
め、このような切り換えを行なっても、電源電圧を変更
する必要がない。
【0028】図4は、図2の実施例の光送信器としての
動作時における等価回路を示したものであって、図2に
おけると同じものを同じ番号で示している。この場合
も、トランジスタ316がオンの状態において、半導体
レーザ30に加えられる順方向のバイアス電圧は、VCC
−(トランジスタ316のダイオードとしての電圧降
下)(約0.7V)であって、電源電圧にほぼ等しいた
め、このような切り換えを行なっても、電源電圧を変更
する必要がない。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、同
一の半導体レーザを、光送信器における発光素子および
光受信器における受光素子として使用することができ
る。この際、半導体回路によって瞬時に送・受信の切り
換えを行なうので、高速切り換え信号に対応できるとと
もに、単一電源で動作可能であり、回路構成が簡単であ
る。従って本発明によれば、光送信器および光受信器の
小型化,低コスト化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理的構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施例を示す図である。
【図3】図2の実施例の光受信器としての動作時におけ
る等価回路を示す図である。
【図4】図2の実施例の光送信器としての動作時におけ
る等価回路を示す図である。
【図5】従来の光送信器のLD駆動回路と光受信器のプ
リアンプとを示す図である。
【図6】リレーを用いたLD駆動回路とプリアンプとの
バイアス切り換え回路を示す図である。
【符号の説明】
1,2 トランジスタ 3 半導体レーザ 4 送・受信切り換え部 5 半導体レーザ駆動部 6 プリアンプ部 7,8,9,10 トランジスタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 切り換え入力信号に応じて交互にオンま
    たはオフとなるトランジスタ(1,2)を備え、送信状
    態で一方のトランジスタ(1)がオンになることによっ
    て、半導体レーザ(3)に順方向にバイアスを与え、受
    信状態で他方のトランジスタ(2)がオンになることに
    よって、該半導体レーザ(3)に逆方向にバイアスを与
    える送・受信切り換え部(4)と、 前記順方向にバイアスされた半導体レーザ(3)に対す
    る駆動電流を送信入力信号に応じて変化させて光出力信
    号を発生させる半導体レーザ駆動部(5)と、 前記逆方向にバイアスされた半導体レーザ(3)が光入
    力信号を受けることによって発生した電気信号を増幅し
    て受信出力信号を発生するプリアンプ部(6)とを備え
    たことを特徴とする一体型光送・受信回路。
  2. 【請求項2】 前記送・受信切り換え部(4)が、差動
    対からなるトランジスタ(7,8)を備え、前記送・受
    信切り換え信号に応じて、該一方のトランジスタ(7)
    のオフによって前記一方のトランジスタ(1)がオンと
    なり、該他方のトランジスタ(8)のオフによって前記
    他方のトランジスタ(2)がオンとなることを特徴とす
    る請求項1に記載の一体型光送・受信回路。
  3. 【請求項3】 前記プリアンプ部(6)が、エミッタを
    定電流源に接続された差動対からなるトランジスタ
    (9,10)を備え、前記半導体レーザ(3)の光入力
    信号を検出した信号を一方のトランジスタ(9)の入力
    に接続されることによって、前記受信出力信号を発生す
    ることを特徴とする請求項1または2に記載の一体型光
    送・受信回路。
JP2095892A 1992-02-06 1992-02-06 一体型光送・受信回路 Withdrawn JPH05218544A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007138774A1 (ja) * 2006-05-31 2007-12-06 Panasonic Corporation 半導体光源装置及び発光素子駆動回路
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Effective date: 19990518