JPH05259563A - 半導体レーザ光出力制御回路 - Google Patents

半導体レーザ光出力制御回路

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JPH05259563A
JPH05259563A JP5129392A JP5129392A JPH05259563A JP H05259563 A JPH05259563 A JP H05259563A JP 5129392 A JP5129392 A JP 5129392A JP 5129392 A JP5129392 A JP 5129392A JP H05259563 A JPH05259563 A JP H05259563A
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JP
Japan
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semiconductor laser
resistance
thermistor
resistor
transistor
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JP5129392A
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English (en)
Inventor
Atsushi Murata
淳 村田
Ichiro Yokota
一郎 横田
Satoshi Aoki
聰 青木
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】パルス電流供給回路を交互にオンオフするベ−
スをパルス信号入力端子とし、コレクタに抵抗R1を接
続したトランジスタQ1とベ−スにリファレンス電圧を
印加し、コレクタに半導体レ−ザを接続したトランジス
タQ2とさらに抵抗と半導体レ−ザに交互に流れるパル
ス電流の和がそのエミッタに流れる定電流源トランジス
タQ3とで構成したとき、トランジスタQ3のエミッタ
に、抵抗R4を接続し、抵抗R4の両端電位差を増幅す
るサ−ミスタを帰還抵抗としたオペアンプ増幅回路を設
け、その出力をトランジスタQ3のベ−スに接続した。 【効果】半導体レ−ザ2の温度に係らず、常にバイアス
電流値と発振しきい値との比αが一定で安定な光出力波
形を得ることができる。さらに、光出力安定化回路を簡
略化できる。

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−ザの光出力
を安定化制御するのに用いられる光出力制御回路付き半
導体レ−ザ駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体レ−ザの光出力を制御する
のに用いられる半導体レ−ザの光出力制御回路は、図2
及び特公平1−304792に記載されている図3の回
路により構成されている。図2中VEEは負電源を表す。
Sin端子から入力された半導体レ−ザ2を駆動する変調
用パルス電圧により、トランジスタQ1とそのベ−スに
リファレンス電圧Vref が印加されたトランジスタQ2
が交互にオンオフし、半導体レ−ザ2に出射光強度変調
用パルス電流imが流れる。抵抗R1と半導体レ−ザ2
に流れるパルス電流は、ともにベ−ス電圧がVIb一定の
トランジスタQ3にて構成される定電流源エミッタ端子
に接続された抵抗R4に流れる。
【0003】その電流は、上記imのピ−ク値imppに
等しい直流定電流となる。
【0004】また半導体レ−ザ2には、エミッタに抵抗
R3が接続されたトランジスタQ4より直流バイアス電
流IBが供給される。直流バイアス電流IBは、半導体レ
−ザ2の出射光の一部を受光し、光電流を抵抗R2に流
す受光素子3と抵抗R2の受光素子3側の電位が一定と
なるべく半導体レ−ザ2への直流バイアス電流を制御す
る光出力制御回路4により、半導体レ−ザ2の出射光が
一定となるようトランジスタQ4のベ−ス電圧VBbを制
御し、チョ−クコイル5を介して直流バイアス電流IB
のみが制御される。
【0005】図3の従来例では,光出力制御回路4の出
力を図2と同様、トランジスタQ4のベ−ス電圧VBb
を介して直流バイアス電流IBを制御するル−プと、ト
ランジスタQ3のベ−ス電圧VIbを介し出射光強度変
調用パルス電流imをも制御する2つのル−プにて、光
出力の安定化を図っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記図2における従来
例では、図5に記すように、レ−ザの温度変化により半
導体レ−ザ2の発光効率が変化した場合においても、常
に一定振幅であるimpp2の出射光強度変調用パルス電
流が半導体レ−ザ2に供給される。従って、半導体レ−
ザ2の光出力を一定に保つ制御機能として、半導体レ−
ザ2からの出射光の一部を受光し、電気信号に変換する
受光素子3と、該受光素子3の出力信号から半導体レ−
ザ2への直流バイアス電流を制御する光出力制御回路4
より、直流バイアス電流IB のみが半導体レ−ザ2に供
給される。よって、各々の温度における直流バイアス電
流値IB と半導体レ−ザ2の発振しきい値Ith の比α
は、0℃のとき IB4/Ith1、25℃のときIB2/Ith
2、65℃のときIB5/Ith3となりαの値が温度により
変化する。従って、図2の従来技術を採用した半導体レ
−ザ2の光出力波形は、αの変化に起因する温度依存性
を持つ。特に、図5中65℃の場合のように発光効率が
低下した時、IB5>Ith3 となり半導体レ−ザ2の光出
力波形の消光比が劣化する。
【0007】また、図3の実施例では、理想的には上記
α値は温度により変化しない。すなわち、図4に記す直
流バイアス電流値IB と半導体レ−ザ2の発振しきい値
Ithの比は、半導体レ−ザ2の発光効率が低下する65
℃のときでも、出射光強度変調用パルス電流振幅がim
pp3と25℃のときのimpp2より大きくなるよう制御
されるため、25℃のときのα値IB2/Ith2 に等しい
IB3/Ith3 が得られる。しかし、図3の光出力制御回
路4は、その構成が複雑であり、前記直流バイアス電流
制御ル−プと出射光強度変調用パルス電流振幅制御ル−
プとを同時に機能させる両ル−プの時定数の設定は、極
めて困難である。
【0008】本発明は、直流バイアス電流制御ル−プの
みで簡潔に図4に記したよう、温度に対し上記α値が一
定の安定した光送信波形が得られる半導体レ−ザ出力制
御装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的は、光出力制御
回路4を中心とした制御ル−プを半導体レ−ザ2の直流
バイアス電流のみを制御する1ル−プとし、さらに図
2,3中の抵抗R1と半導体レ−ザ2に流れるパルス信
号の和が流れる図2,3中の抵抗R4の両端電位差を増
幅するサ−ミスタを帰還抵抗としたオペアンプ増幅回路
を設け、その出力をトランジスタQ3のベ−スに接続
し、高温時には出射光強度変調用パルス電流振幅を大き
くし、低温時には出射光強度変調用パルス電流振幅を小
さくすることによりより達成できる。
【0010】
【作用】以下本発明の作用につき図1,4を用いて説明
する。
【0011】図1の半導体レ−ザ2の発光効率ηは、周
囲温度等により半導体レ−ザ2の温度が上昇すると低下
し、逆に下降すると増大する。このとき、サ−ミスタ1
の温度も半導体レ−ザ2と同じく上昇,下降し、その抵
抗値は、温度上昇時には小さく、温度下降時には大きく
なる。図1は、上記オペアンプ増幅回路として、抵抗R
4の両端とオペアンプ6の反転,非反転両入力端子間に
各々抵抗R5を、非反転入力端子と出力端子間に帰還抵
抗としてサ−ミスタ1を、反転入力端子と接地間に同じ
くサ−ミスタ1を接続した差動増幅回路を設けた回路構
成例である。
【0012】トランジスタQ3のエミッタ、ベ−ス間電
圧をVBEとすると、抵抗R4に流れる半導体レ−ザ2の
出射光強度変調用パルス電流振幅値imppと、トランジ
スタQ3のベ−ス電位をVIbとの関係は、次式数1で表
わせる。
【0013】
【数1】VIb−VBE−VEE =R4×impp またVIbは、上記差動増幅回路の動作原理より、サ−ミ
スタ1のサ−ミスタ抵抗値をRfとして、数2式で表わ
せる。
【0014】
【数2】VIb=−R4×Rf/R5×impp 数1,数2式よりVIbを消去して次式数3を得る。
【0015】
【数3】 impp=−(VBE+VEE)/(R4×(1+Rf/R5)) 数3式より、imppすなわち出射光強度変調用パルス電
流振幅値は、サ−ミスタ1の抵抗値Rf の増加に伴い小
さくなり、減少に伴い大きくなる。従って、図4に記し
たように、半導体レ−ザ2の発光効率ηが低下する高温
時例えば65℃のときは、出射光強度変調用パルス電流
振幅値imppが半導体レ−ザ2の温度が25℃のときの
その値impp2より大きなimpp3となり、逆に半導体
レ−ザ2の発光効率ηが増大する低温時例えば0℃のと
きは、出射光強度変調用パルス電流振幅値imppが半導
体レ−ザ2の温度が25℃のときのその値impp2より
小さなimpp1となる。
【0016】さらに、半導体レ−ザ2の光出力が、一定
となるよう受光素子3,抵抗R2,光出力制御回路4に
より構成されたバイアス電流制御ル−プにより、上記半
導体レ−ザ2の発振しきい値電流の変化分を補正するよ
うにバイアス電流が制御される。このとき、サ−ミスタ
1のサ−ミスタ定数値を半導体レ−ザ2の発光効率ηの
変化分が完全に補正できる値に設定することにより、各
温度におけるバイアス電流値IBと半導体レ−ザ2の発
振しきい値Ithの比αにおいては、IB1/Ith1=IB2
/Ith2=IB3/Ith3が成立し、半導体レ−ザ2の光出
力波形は、温度上昇による消光比劣化もなく、安定した
光送信波形が得られる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1,3,6により
説明する。半導体レ−ザ2の発光効率ηが、0℃のとき
η=0.25mW/mA、25℃のときη=0.2mW/mA、
65℃のときη=0.15mW/mA と変化するとき、このηの
変化分を出射光強度変調用パルス電流振幅値にて完全に
補正するためには、25℃における電流振幅値impp2
=40mAの場合、0℃のときはimpp1=32mA,
65℃のときはimpp3=53.3mAとすれば良い。
いまトランジスタQ3をシリコントランジスタとしてV
BE=0.7V、VEEをECL電源として−5.2V、R
4を従来実績値である10Ωとすると、数3式より、上
記の図6に示した出射光強度変調用パルス電流振幅値を
得るサ−ミスタ1のサ−ミスタ抵抗値は、0℃のとき1
3.06×R5(Ω)、25℃のとき10.25×R5
(Ω)、65℃のとき7.44×R5(Ω)となる。但
し,R5は正の実数とする。
【0018】この条件を満たすサ−ミスタ1のサ−ミス
タ定数は、約800である。本実施例によれば、温度変
化による半導体レ−ザ2の発光効率の変化は、出射光強
度変調用パルス電流振幅値により完全に補正でき、かつ
発振しきい値電流の変化は、受光素子3,抵抗R2,光
出力制御回路4により構成されたバイアス電流制御ル−
プによるバイアス電流の制御により補正できる。
【0019】従って、半導体レ−ザ2の温度に係らず、
常にバイアス電流値と発振しきい値との比αが一定で安
定な光出力波形を得ることができる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、半導体レ−ザ2の温度
に係らず、常にバイアス電流値と発振しきい値との比α
が一定で安定な光出力波形を得ることができる。
【0021】さらに、光出力制御ル−プをバイアス電流
制御ル−プのみとしたため、光出力安定化回路を簡略化
できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を表す半導体レ−ザ光出力制御
回路図である。
【図2】従来技術例の半導体レ−ザ光出力制御回路図で
ある。
【図3】従来技術例の半導体レ−ザ光出力制御回路図で
ある。
【図4】本発明の実施例の半導体レ−ザの発振しきい値
とバイアス電流と変調信号振幅電流の関係を表す図であ
る。
【図5】図2における従来例の半導体レ−ザの発振しき
い値とバイアス電流と変調信号振幅電流の関係を表す図
である。
【図6】本発明の実施例の変調信号振幅電流値とサ−ミ
スタ抵抗の値の関係を表す図である。
【符号の説明】 1…サ−ミスタ、 2…半導体レ−ザ、 3…受光素
子、4…光出力制御回路、 5…チョ−クコイル、 6
…オペアンプ、Q1,Q2,Q3,Q4…トランジス
タ、 R1,R2,R3,R4…抵抗。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体レ−ザと、該半導体レ−ザに光強度
    変調パルス電流を供給するパルス電流供給回路と、該半
    導体レ−ザからの出射光の一部を受光し、電気信号に変
    換する受光素子と、該受光素子の出力信号から該半導体
    レ−ザへの直流バイアス電流を制御する光出力制御回路
    とから成る半導体レ−ザ光出力制御回路において、 上記パルス電流供給回路を交互にオンオフする、ベ−ス
    をパルス信号入力端子とし、コレクタに抵抗R1を接続
    したトランジスタQ1と、ベ−スにリファレンス電圧を
    印加し、コレクタに該半導体レ−ザを接続したトランジ
    スタQ2と、さらに該抵抗R1と該半導体レ−ザに交互
    に流れる上記パルス電流の和がそのエミッタに流れる定
    電流源トランジスタQ3とで構成したとき、トランジス
    タQ3のエミッタに、抵抗R4を接続し、該抵抗R4の
    両端電位差を増幅するサ−ミスタを帰還抵抗としたオペ
    アンプ増幅回路を設け、その出力をトランジスタQ3の
    ベ−スに接続したことを特徴とする半導体レ−ザ光出力
    制御回路。
JP5129392A 1992-03-10 1992-03-10 半導体レーザ光出力制御回路 Pending JPH05259563A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08316560A (ja) * 1995-05-22 1996-11-29 Nec Telecom Syst Ltd レーザダイオード駆動回路
WO1998038557A1 (en) * 1997-02-27 1998-09-03 Aktiebolaget Electrolux A temperature control circuit
US6977949B2 (en) 2002-09-20 2005-12-20 Alps Electric Co., Ltd. Control circuit for constantly setting optical output of semiconductor laser
JP2007158022A (ja) * 2005-12-05 2007-06-21 Canon Inc 半導体レーザ駆動回路
JP2007300429A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Omron Corp 発光素子回路、光伝送システム、光伝送モジュール、電子機器

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