JPH07183598A - インピーダンス整合回路 - Google Patents

インピーダンス整合回路

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JPH07183598A
JPH07183598A JP5324399A JP32439993A JPH07183598A JP H07183598 A JPH07183598 A JP H07183598A JP 5324399 A JP5324399 A JP 5324399A JP 32439993 A JP32439993 A JP 32439993A JP H07183598 A JPH07183598 A JP H07183598A
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JP
Japan
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resistor
circuit
laser element
capacitor
impedance matching
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Pending
Application number
JP5324399A
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English (en)
Inventor
Toru Ito
徹 伊藤
Takashi Yamaguchi
尊士 山口
Akira Sasaki
亮 佐々木
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 実装による浮遊容量によって生じるインピー
ダンスの周波数振幅特性を改善すること。 【構成】 交流電源10の信号入力端子にコンデンサC
1が接続され、またコンデンサC1と抵抗R1が直列接
続され、この抵抗R1がレーザ素子LDの入力端子に接
続される。抵抗R1とレーザ素子LDの入力端子との間
には、インダクタンスL1の一方の端子が接続される。
インダクタンスL1の他方の端子はインダクタンスL2
を介して直流電源20に接続される。抵抗R2の一方の
端子は、コンデンサC1と抵抗R1との間に接続され、
抵抗R2の他方の端子はコンデンサC2を介して基準電
位に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インピーダンス整合回
路に関し、特に、光送信モジュールなどに使用されるレ
ーザ素子の駆動バイアス回路を備えた交流信号のインピ
ーダンス整合回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の従来のインピーダンス整合回路
は、一般的には、図5ないし図7に示した回路構成で表
される。尚、図6に図5の回路の等価回路を、また図8
に図7の回路の等価回路を、それぞれ示した。
【0003】図5のインピーダンス整合回路(従来例
1)では、レーザ素子(レーザダイオード)LD、抵抗
R1、コンデンサC1、並びに交流電源10が直列に接
続されている。そして、コンデンサC1と抵抗R1との
間をT型に分岐し、この分岐点にインダクタンスL1と
L2を介して直流電源20が接続されている。このイン
ピーダンス整合回路では、直流電源20からレーザ素子
LD側にインダクタンスL2、L1、抵抗R1を介して
直流バイアス電流を供給する。この直流電流成分は、コ
ンデンサC1で遮断されるため、全てレーザ素子LDに
流れることになる。また信号成分は、交流電源10から
コンデンサC1、抵抗R1を介してレーザ素子LDに供
給される。ここで、インダクタンスL1、L2は信号周
波数に対して高インピーダンスになる値に選定されてお
り、このため信号成分は殆ど全てがレーザ素子LDに流
れるようになる。
【0004】また図7のインピーダンス整合回路(従来
例2)では、レーザ素子LD、抵抗R1、コンデンサC
1、並びに交流電源10が直列に接続されている。そし
て、抵抗R1とレーザ素子LDとの間をT型に分岐し、
この分岐点にインダクタンスL1、L2を介して直流電
源20を接続している。このインピーダンス整合回路で
は、直流電源20からインダクタンスL2、L1を介し
てレーザ素子LDに直流バイアス電流を供給する。この
直流電流成分は、コンデンサC1で遮断されるため、全
てレーザ素子LDに流れることになる。また信号成分
は、交流電源10からコンデンサC1、抵抗R1を介し
てレーザ素子LDに供給される。ここで、インダクタン
スL1、L2は信号周波数に対して高インピーダンスに
なる値に選定されており、このため信号成分は殆ど全て
がレーザ素子LDに流れるようになる。
【0005】ここで、図5の従来例1の場合は、抵抗R
1を介して直流電流を供給する構成であるため、低電圧
の直流電源でレーザ素子LDを駆動する場合において
は、抵抗R1における電圧降下が原因でレーザ素子LD
を高バイアスで駆動させることができない。つまり低電
圧・高バイアス駆動ができず、低電圧でのレーザ高出力
駆動ができないという欠点がある。この欠点は、図7の
従来例2のように抵抗R1を介さずにレーザ素子LDを
駆動する構成とし、またレーザ素子LDに極力高電圧を
かけて駆動することで防止できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の各インピーダンス整合回路では、抵抗R1とレ
ーザ素子LDとの間の実装に起因する浮遊容量により周
波数振幅特性が影響を受けやすい。即ち、上記のインピ
ーダンス整合回路では、図6、8に示した等価回路のよ
うに、レーザ素子LDを構成するレーザモジュール内の
ワイヤーの配線によるインダクタンス成分と浮遊容量に
よりインダクタンスL3とコンデンサC3が直列接続さ
れる状態となる。そしてこのため、これらの共振周波数
である1/2π√(LC)Hzに図9においてグラフB
で示したようなピーキングが発生し、この結果、インピ
ーダンスの周波数特性が高域で偏差が生じる影響をうけ
てしまうという問題がある。
【0007】このような実装による浮遊容量(C3)を
低減し、偏差の少ない周波数振幅特性を得るためには、
抵抗R1やインダクタンスL1の端子部分以外を実装基
板から浮かした状態とし、即ち抵抗R1、インダクタン
スL1をレーザモジュールの信号入力端子まで3次元的
に実装して、実装基板で発生する容量成分を低減する方
法が考えられる。ところがこの場合、実装空間の増大に
より小型化が困難となり、また空中実装が必要であるの
で製造時の作業性が悪いという不都合が生じ、採用が困
難である。
【0008】本発明の目的は、上記の浮遊容量により発
生するインピーダンスの周波数に依存する変動が補償で
きて周波数振幅特性が優れ、また低電圧でのレーザ高出
力駆動が可能である、インピーダンス整合回路を提供す
ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1発明は、抵抗とレー
ザ素子を直列に接続して前記レーザ素子に交流バイアス
電流を供給する交流バイアス回路を備えたインピーダン
ス整合回路において、前記抵抗とレーザ素子との直列接
続回路に、抵抗とコンデンサを直列に接続した回路を並
列接続するようにした。
【0010】第2発明は、抵抗とレーザ素子を直列に接
続して前記レーザ素子に交流バイアス電流を供給する交
流バイアス回路と、前記レーザ素子にインダクタンスを
介して直流バイアス電流を供給する直流バイアス回路と
を備えたインピーダンス整合回路において、前記インダ
クタンスを2分割し、前記2分割点と前記抵抗の交流信
号源側との間を、抵抗で接続するようにした。
【0011】
【作用】第1発明のように抵抗とコンデンサを直列に接
続した回路を並列接続したり、あるいは第2発明のよう
に抵抗を接続することで、浮遊容量によるインピーダン
スの変化を低減させて、これにより実装に起因する高域
での周波数特性のずれが補正されて、周波数振幅特性の
優れたインピーダンス整合回路が提供できる。
【0012】
【実施例】以下の本発明の実施例を説明する。
【0013】(実施例1)図1に実施例1のインピーダ
ンス整合回路を示した。この回路は、図7に示した従来
例2の回路において、コンデンサC1と抵抗R1との間
に、抵抗R2とコンデンサC2を直列に接続した回路を
接続したものである。
【0014】つまり、実施例1のインピーダンス整合回
路では、交流電源10の信号入力端子にコンデンサC1
が接続され、またコンデンサC1と抵抗R1が直列接続
され、この抵抗R1がレーザ素子LDの入力端子に接続
されている。抵抗R1とレーザ素子LDの入力端子との
間には、インダクタンスL1の一方の端子が接続されて
いる。インダクタンスL1の他方の端子はインダクタン
スL2を介して直流電源20に接続されている。また抵
抗R2の一方の端子は、コンデンサC1と抵抗R1との
間に接続されており、抵抗R2の他方の端子はコンデン
サC2を介して基準電位に接続されている。このように
構成される実施例1の回路における回路定数は一例を挙
げれて、R1=43Ω、C1=0.1μF、L1=1μ
H、L2=10μHである。
【0015】図2に、実施例1の等価回路を示した。即
ち、実施例1のインピーダンス整合回路においては、実
際の回路ではレーザ素子(レーザモジュール)LDの内
部の配線の影響によって、抵抗R1とレーザ素子LDの
間にインダクタンスL3が接続されている。また実装用
の基板へのレーザ素子LDの実装によって、基板パター
ンによって発生する浮遊容量であるコンデンサC3が、
インダクタンスL3と抵抗R1との間に接続された状態
となる。これらインダクタンスL3、コンデンサC3の
値は、実装状態により異なるが、具体的には、L3が
0.5nH〜2nH、C2が1pF〜10pF程度にな
る。
【0016】ここで、図7の従来2のインピーダンス整
合回路において、レーザ素子LDの実装に起因する浮遊
容量のために、図8のようなコンデンサC3が接続され
た状態となり、インダクタンスL3とコンデンサC3の
影響によって高域でインピーダンスがピーキングを発生
する。そしてこのため、インピーダンスの整合がとれな
くなり、これに伴って上述したように周波数振幅特性に
ピーキングが生じてしまう。このピーキングは発生する
周波数は、インピーダンスL3とコンデンサC3の値に
より異なり、これらが共に大きくなるほど低域側に移動
する。そして、図8の回路における直流バイアス部分の
インピーダンスZ1、回路全体のインピーダンスZは、
それぞれ次のようになる。
【0017】 1/Z1=1/[2 π(L1+L2)j]+1/(LD+2 πFL3j)-2 πFC3j …(1) Z=Z1+R1-j/(2πFC1) …(2) 上記の(1)、(2)式を展開し、Zについて解き、ま
たL3=2nH、C3=3pFの場合を例にとって、交
流信号源からみたインピーダンスの周波数特性、並びに
レーザ素子LDの流入電流周波数特性を、図9に示し
た。尚、上記の式においてLDはレーザ素子の動作状態
における抵抗値で、LD=7Ωとした。また比較のた
め、浮遊容量などが存在しない理想的な状態における周
波数特性を、図9のグラフAで示した。これにより、高
域で偏差が大きくなっていることが分かる。尚、図9な
いし後述する図10で、LD流入電流(mA)は、1m
Wの交流信号を入力した場合における流入電流を実効値
で示したものである。
【0018】そしてこの図8の実施例2の回路に図2の
実施例1の回路のように抵抗R2とコンデンサC2を接
続することで、コンデンサC2の容量に応じた周波数の
インピーダンスピーキングを選択的に低下させることが
でき、これにより周波数振幅特性の偏差を低減させるこ
とが可能になる。つまり、図2の回路における直流バイ
アス部分のインピーダンスZ1、これに抵抗R1を加え
たインピーダンスZ2、更に抵抗R2とコンデンサC2
を加えたインピーダンスZ3、並びに回路全体のインピ
ーダンスZは、それぞれ次のようになる。
【0019】 1/Z1=1/(RLD+2 πFL3j)+1/[2πF(L1+L2)j]-2πFC3j … (3) Z2=Z1+R1 … (4) 1/Z3=1/[R2-1/(2 πFC2j)]+1/Z2 … (5) Z=Z3-j/(2 πFC1) … (6) 上記の式(3)〜(6)を展開し、Zについて解き、ま
た回路定数をC2=2pF、R2=10Ω、その他の定
数は上記の式(1)、(2)と同様にして計算すると、
交流信号源からみたインピーダンス周波数特性と、LD
流入電流周波数特性は、図9のグラフCのようになる。
これにより、レーザの周波数振幅特性を高域まで偏差を
低減できるようになる。但し、インダクタンスL3、コ
ンデンサC3の大きさに応じて、抵抗R2、コンデンサ
C2の大きさを最適な値に調整する必要がある。
【0020】(実施例2)次に、上記のようにインピー
ダンスの整合を補正する容量(C2)として、実装用の
基板のパターンと基準電位との間の浮遊容量を利用する
ことで、コンデンサC2の実装を省いた一例である実施
例2を図3に示した。このようにコンデンサC2を省く
ことで、浮遊容量と信号線を抵抗により接続するだけ
で、インピーダンスの不整合を改善できるという利点が
ある。
【0021】この図3の実施例2は、インダクタンスL
1とL2との間の基板パターンと、基準電位との間の浮
遊容量を利用した場合の例であり、このためにコンデン
サC1と抵抗R1との間と、インダクタンスL1とL2
との間を、抵抗R2で接続する構成としている。そして
この場合には、図4に示したように、インダクタンスL
1とL2との間に浮遊容量によるコンデンサC2が接続
された状態となる。
【0022】実施例2の回路において、例えば、浮遊容
量C2が5pFの場合、信号線とそのパターンとを抵抗
R2=10Ωで接続した場合における、交流信号源から
みたインピーダンス周波数特性と、LD流入電流周波数
特性を、図10のグラフAに示した。これにより、実施
例1の場合を示した図9のグラフCとほぼ同じ効果が得
られることが分かる。
【0023】尚、図3はインダクタンスL1とL2との
間の基板パターンを利用した例であるが、その他例え
ば、インダクタンスL2の直流電源20側で接続された
基板パターンを用い、この基板パターンと基準電位との
間の浮遊抵抗を利用することもできる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、レーザ素子を低電圧で
高出力駆動できることは勿論、特に高域における周波数
特性の偏差が低減されて広範囲で均一な周波数振幅特性
を備えたインピーダンス整合回路を得ることができる。
具体的には、1mWの交流信号の入力時におけるレーザ
素子LDの流入電流の周波数による偏差が従来は5.2
5mAであったものを1.0mAとでき、約1/5以下
に低減できる。そしてこの結果、光送信モジュールなど
の低電力化、並びに小型化と低コスト化などが図れると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のインピーダンス整合回路を示した回
路図である。
【図2】図1の回路の等価回路を示した回路図である。
【図3】実施例2のインピーダンス整合回路を示した回
路図である。
【図4】図3の回路の等価回路を示した回路図である。
【図5】従来例1のインピーダンス整合回路を示した回
路図である。
【図6】図5の等価回路を示した回路図である。
【図7】従来例2のインピーダンス整合回路を示した回
路図である。
【図8】図7の等価回路を示した回路図である。
【図9】実施例1と従来例2におけるインピーダンスと
レーザ素子の流入電流の周波数特性を示したグラフであ
る。
【図10】実施例2におけるインピーダンスとレーザ素
子の流入電流の周波数特性を示したグラフである。
【符号の説明】
10 交流電源 20 直流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 10/14 10/04 10/06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 抵抗とレーザ素子を直列に接続して前記
    レーザ素子に交流バイアス電流を供給する交流バイアス
    回路を備えたインピーダンス整合回路において、前記抵
    抗とレーザ素子との直列接続回路に、抵抗とコンデンサ
    を直列に接続した回路を並列接続したことを特徴とする
    インピーダンス整合回路。
  2. 【請求項2】 抵抗とレーザ素子を直列に接続して前記
    レーザ素子に交流バイアス電流を供給する交流バイアス
    回路と、前記レーザ素子にインダクタンスを介して直流
    バイアス電流を供給する直流バイアス回路とを備えたイ
    ンピーダンス整合回路において、前記インダクタンスを
    2分割し、前記2分割点と前記抵抗の交流信号源側との
    間を、抵抗で接続したことを特徴とするインピーダンス
    整合回路。
JP5324399A 1993-12-22 1993-12-22 インピーダンス整合回路 Pending JPH07183598A (ja)

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JP5324399A JPH07183598A (ja) 1993-12-22 1993-12-22 インピーダンス整合回路

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JP (1) JPH07183598A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5982793A (en) * 1996-05-20 1999-11-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser module with internal matching circuit
JP2005286305A (ja) * 2004-03-02 2005-10-13 Mitsubishi Electric Corp 光半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5982793A (en) * 1996-05-20 1999-11-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser module with internal matching circuit
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