JPH08162700A - 半導体レーザの駆動回路 - Google Patents

半導体レーザの駆動回路

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JPH08162700A
JPH08162700A JP6305879A JP30587994A JPH08162700A JP H08162700 A JPH08162700 A JP H08162700A JP 6305879 A JP6305879 A JP 6305879A JP 30587994 A JP30587994 A JP 30587994A JP H08162700 A JPH08162700 A JP H08162700A
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JP
Japan
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current
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temperature
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JP6305879A
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English (en)
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Masaaki Furukawa
雅昭 古川
Akihisa Azumaguchi
晃久 東口
Masaharu Hata
雅晴 畑
Kiichi Yamashita
喜市 山下
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】安定した光出力制御が可能なLD駆動回路を得
ること。 【構成】半導体レ−ザの温度依存性に追従させた電流を
供給する電流源と光出力に応じて電流を変化させる電流
源の両方の電流を足し合わせLDの駆動電流とする。 【効果】上記構成要素の両電流源電流を足し合わせる事
により、APC回路を用いた電流源の電流変動量を小さ
くし、APC誤差に起因する光出力変動を小さく抑え
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−ザの駆動方式
に関し、特に光通信分野における光源としての半導体レ
−ザの駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】発光素子として用いられるLDは図4に
示すように電流光変換効率の温度依存性が大きい。ま
た、LDの製造上のバラツキから生じる電流光変換効率
のバラツキもある。従って一定の光出力を得る為には電
流光変換効率の温度依存性やバラツキを補償する為の電
流源を備える必要がある。その実施例として図5に従来
例(特開昭62−202622号公報)を示す。
【0003】10,11から入力される正極、逆極性信
号によりトランジスタ8,9から成る電流スイッチを駆
動する。温度センサ−25で温度を検出し35の回路を
用いて変調電流源45の出力を変化させ、LDのスロ−
プ効率の温度依存性に追従させた変調電流を上記電流ス
イッチを介してLDに供給する。一方、LDの光出力の
一部を5のモニタ用フォトダイオ−ド(モニタPD)に
て検出し、光出力が一定になるよう6のオ−トマチック
パワ−コントロ−ル回路(APC回路)を用いてバイア
ス電流源73の出力を制御し、LDの閾値電流の温度依
存性を補償する。また、LDの製造上のバラツキから生
じる閾値電流やスロ−プ効率のバラツキもバイアス電流
で補償している。その際の閾値電流、バイアス電流、変
調電流の関係を図6に示す。バイアス電流と閾値電流は
同じ電流量にするのが望ましいが、LDの製造上のバラ
ツキから生じる閾値電流やスロ−プ効率のバラツキによ
って消光比劣化を起こさないよう、閾値電流分よりバイ
アス電流分を小さく設定している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】LDを一定の光出力で
駆動するには、閾値電流やスロ−プ効率の温度依存性を
補償しなければならない。また、LDには図7に示すよ
うに4種類のバラツキがあるが、一定の光出力を得る為
にはこれらも補償する必要がある。
【0005】従来技術ではスロ−プ効率の温度依存性を
温度を検出し電流を変化させる電流源(温度特性補償機
能を備えた電流源)で補償し、閾値電流の温度依存性と
図7に示した4種類のバラツキをAPC回路を用いた電
流源で補償している。その為、APC回路を用いた電流
源には広い電流範囲が要求され、光出力の制御動作が不
充分になりがちであった。この電流範囲を狭くし、安定
した光出力制御が可能なLD駆動回路を提供する事が本
発明の課題である。
【0006】
【課題を解決するための手段】温度特性補償機能を備え
た電流源でスロ−プ効率の温度依存性の他に閾値電流の
温度依存性にも追従させた電流を供給する。そしてLD
の駆動電流の内、LDの製造過程から生じるバラツキ分
のみをAPC回路を用いた電流源で補償する。つまり、
APC回路を用いた電流源で供給する電流の変動量は、
従来例と比較した場合閾値電流の温度依存性の分だけ小
さくなる。
【0007】電流の供給手段としては下記の3種類の何
れの方法でも同様の効果が得られる。図1に示すように
無バイアス変調方式で、閾値電流の温度依存性とスロ−
プ効率の温度依存性を足し合わせた順方向電流の温度依
存性を補償する為に温度特性補償機能を備えた電流源を
用意し、バラツキ分を補償する為にAPC回路を用いた
電流源を用意し、両電流源電流を足し合わせLDの駆動
電流とする。図2に示すようにバイアス変調方式で、閾
値電流の温度依存性を補償する為に温度特性補償機能を
備えた電流源を用意し、バラツキ分を補償する為にAP
C回路を用いた電流源を用意し、両電流源電流を足し合
わせバイアス電流として供給する。スロ−プ効率の温度
依存性を補償する為に温度特性補償機能を備えた電流源
で変調電流を供給する。図3に示すようにバイアス変調
方式で、スロ−プ効率の温度依存性を補償する為に温度
特性補償機能を備えた電流源を用意し、バラツキ分を補
償する為にAPC回路を用いた電流源を用意し、両電流
源電流を足し合わせ変調電流として供給する。閾値電流
の温度依存性を補償する為に温度特性補償機能を備えた
電流源でバイアス電流を供給する。
【0008】
【作用】APC回路を用いた電流源のゲインが一定の場
合、APC回路に帰還される信号とリファレンスとの差
であるAPC誤差は出力電流の変動量に比例する。LD
を駆動する場合には、APC誤差は光出力変動として現
われる。従ってAPC誤差を小さく抑える事が出来れば
光出力変動も小さく抑える事が出来る。つまり、APC
回路を用いた電流源の出力電流の変動量を小さく抑える
事が出来れば光出力変動も小さく抑える事が出来る。
【0009】上記課題を解決するための手段を用いる事
により、APC回路を用いた電流源で供給する電流の変
動量を小さくする事が出来、その結果APC誤差に起因
する光出力変動を小さく抑える事が出来る。また、従来
と同じ光出力変動量を許容する場合はAPC回路の低ゲ
イン化を図る事が出来、APC回路の高安定化を達成出
来る。
【0010】
【実施例】図1に本発明の一実施例を示す。本実施例は
LD1と、LD1の温度を検出する温度センサ−2と、
温度センサ−2の出力に応じて変調電流源4を制御する
回路3と、LD1の光出力の一部を検出するモニタPD
5と、モニタPD5の出力に応じて変調電流源7を制御
するAPC回路6と、トランジスタ8,9から成る電流
スイッチで構成される。端子10,11から入力される
信号電圧により電流スイッチを駆動し、LD1を変調す
る。
【0011】図4に示したように一定の光出力を得る為
に必要な電流値は温度によって変化する。そこでLDの
閾値電流の温度依存性とスロ−プ効率の温度依存性を足
しあわせた順方向電流の温度依存性に追従するよう、温
度特性補償機能を備えた電流源2,3,4を設定する。
温度検出部分の構成を図8に示す。トランジスタのベ−
ス・エミッタ間電圧の温度依存性、もしくはトランジス
タのベ−ス・エミッタ間電圧の温度依存性のエミッタ電
流依存性を利用して温度を検出している。LDの電流光
変換効率は温度に対して指数関数に従うことが経験的に
知られているので、この温度検出部分を2段または3段
と重ねる事により温特回路を用いた電流源で供給する電
流の温度特性を2次または3次曲線にし、指数関数に近
似する。さらに温度検出部分の温度はLDモジュ−ルの
ケ−ス温度とは一定の温度差を持つと仮定し、LDの温
度特性に合わせる。
【0012】以上、温度特性補償機能を備えた電流源を
用いて一定の光出力を得る事が出来るわけであるが、L
Dには製造バラツキがある為、一定の光出力を得る為の
順方向電流はLD毎に異なる。従って、製造バラツキを
補償する為にはLD一個ずつについて、温度特性補償機
能を備えた電流源の調整を行わねばならないし、LDの
温度特性も一個ずつ厳密に調べる必要がある。また、温
度特性補償機能を備えた電流源のみではLDの経年劣化
に対応する事が出来ない。そこでAPC回路を用いた変
調電流源5,6,7で、製造バラツキ分を補償し、尚且
つLDの経年劣化にも対応する。APC回路を用いた電
流源の構成を図9に示す。LDの光出力の一部をモニタ
PDと抵抗、容量を用いて平均値検出し、電圧レベルに
変換する。一方、デ−タ信号を平均値検出したマ−ク率
をリファレンスとする。光出力を電圧レベルに変換した
ものとリファレンスを比較してLDの光出力が一定にな
るよう電流を制御する。
【0013】電流源4,7の電流配分の一例を図10に
示す。電流光変換効率の最も良いLDの順方向電流を超
えない範囲で、順方向電流の温度依存性の平均値と一定
の電流差を持たせた電流を温度特性補償機能を備えた電
流源で供給する。そして残りの電流をAPC回路を用い
た電流源で供給する。LDの駆動電流の供給方法を以上
の通りにする事により、APC回路を用いた電流源で供
給する電流の変動量は製造バラツキのみに因り、LDの
電流光変換効率の温度依存性に因らなくなる。その結
果、APC回路を用いた電流源で供給する電流の変動量
を小さくする事が出来、APC誤差に起因する光出力変
動を小さく出来る。また、光出力変動量を従来と同じだ
け許容するならば、APC回路を用いた電流源のゲイン
を小さく出来る。
【0014】図2に本発明の請求項3の一実施例を示
す。本実施例はLD1と、LD1の温度を検出する温度
センサ−21,22と、温度センサ−21の出力に応じ
て変調電流源41を制御する回路31と、温度センサ−
22の出力に応じてバイアス電流源42を制御する回路
32と、LD1の光出力の一部を検出するモニタPD5
と、モニタPD5の出力に応じて変調電流源71を制御
するAPC回路6と、トランジスタ8,9から成る電流
スイッチで構成される。端子10,11から入力される
信号電圧により電流スイッチを駆動し、LD1を変調す
る。
【0015】温度特性補償機能を備えたバイアス電流源
22,32,42を、LDの閾値電流の温度依存性に追
従するよう設定する。また、温度特性補償機能を備えた
バイアス電流源21,31,41を、LDのスロ−プ効
率の温度依存性に追従するよう設定する。さらに、AP
C回路を用いた変調電流源5,6,71で、製造バラツ
キ分を補償し、尚且つLDの経年劣化にも対応する。得
られる効果は、図1に示した実施例での効果と同様であ
る。
【0016】図3に本発明の請求項4の一実施例を示
す。本実施例はLD1と、LD1の温度を検出する温度
センサ−23,24と、温度センサ−23の出力に応じ
てバイアス電流源43を制御する回路33と、温度セン
サ−24の出力に応じて変調電流源44を制御する回路
34と、LD1の光出力の一部を検出するモニタPD5
と、モニタPD5の出力に応じてバイアス電流源72を
制御するAPC回路6と、トランジスタ8,9から成る
電流スイッチで構成される。端子10,11から入力さ
れる信号電圧により電流スイッチを駆動し、LD1を変
調する。
【0017】温度特性補償機能を備えた変調電流源2
4,34,44を、LDのスロ−プ効率の温度依存性に
追従するよう設定する。また、温度特性補償機能を備え
たバイアス電流源23,33,43を、LDの閾値電流
の温度依存性に追従するよう設定する。さらに、APC
回路を用いたバイアス電流源5,6,72で、製造バラ
ツキ分を補償し、尚且つLDの経年劣化にも対応する。
得られる効果は、図1に示した実施例での効果と同様で
ある。
【0018】
【発明の効果】本発明を用い、APC回路を用いた電流
源で供給する電流の変動量を小さくする事により、AP
C誤差に起因する光出力変動を小さく抑える事が出来
る、もしくはAPC回路を用いた電流源の低ゲイン化が
可能になり回路の高安定化を実現出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項2の一実施例である。
【図2】本発明の請求項3の一実施例である。
【図3】本発明の請求項4の一実施例である。
【図4】LDの電流光変換効率の概念図である。
【図5】従来例の一実施例である。
【図6】閾値電流、バイアス電流、変調電流の関係を示
す図である。
【図7】LDの製造過程で生じるバラツキを表した概念
図である。
【図8】温度検出部分の回路構成を示す。
【図9】APC回路を用いた電流源の構成を示す。
【図10】本発明の請求項2の一実施例における電流配
分を示した図である。
【符号の説明】
1 半導体レ−ザ 2 温度センサ− 3 温度センサ−2の出力に応じて電流源4を制御する
回路 4 変調電流源1 5 モニタPD 6 APC回路 7 変調電流源2 8 トランジスタ 9 トランジスタ 10 信号電圧入力端子 11 信号電圧入力端子 21 温度センサ− 22 温度センサ− 23 温度センサ− 24 温度センサ− 25 温度センサ− 31 温度センサ−21の出力に応じて電流源41を制
御する回路 32 温度センサ−22の出力に応じて電流源42を制
御する回路 33 温度センサ−23の出力に応じて電流源43を制
御する回路 34 温度センサ−24の出力に応じて電流源44を制
御する回路 35 温度センサ−24の出力に応じて電流源45を制
御する回路 41 変調電流源 42 バイアス電流源 43 バイアス電流源 44 変調電流源 45 変調電流源 71 変調電流源 72 バイアス電流源 73 バイアス電流源
───────────────────────────────────────────────────── 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 10/04 10/06 (72)発明者 山下 喜市 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株 式会社日立製作所中央研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体レ−ザ(LD)の電流光変換効率の
    温度依存性に追従させた電流源とLDの光出力を検知し
    電流を変化させる電流源を用い、該両電流源電流を足し
    合わせLDの駆動電流、またはLDの駆動電流の一部と
    する回路を備える事を特徴とする半導体レ−ザの駆動回
    路。
  2. 【請求項2】無バイアス変調方式のLDの駆動回路にお
    いて、上記請求項1の該両電流源電流を足しあわせLD
    の駆動電流とする回路を備える事を特徴とする半導体レ
    −ザの駆動回路。
  3. 【請求項3】バイアス電流と変調電流を与えるLDの駆
    動回路において、上記請求項1の該両電流源電流を足し
    あわせLDの変調電流とする回路を備える事を特徴とす
    る半導体レ−ザの駆動回路。
  4. 【請求項4】バイアス電流と変調電流を与えるLDの駆
    動回路において、上記請求項1の該両電流源電流を足し
    あわせLDのバイアス電流とする回路を備える事を特徴
    とする半導体レ−ザの駆動回路。
  5. 【請求項5】上記請求項1、2、3、4の何れかの半導
    体レ−ザの駆動回路を備える光伝送モジュール
JP6305879A 1994-12-09 1994-12-09 半導体レーザの駆動回路 Pending JPH08162700A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9319146B2 (en) 2012-03-22 2016-04-19 Mitsubishi Electric Corporation Optical transmitter
JP2019021652A (ja) * 2017-07-11 2019-02-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 光源装置および画像表示装置

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US9319146B2 (en) 2012-03-22 2016-04-19 Mitsubishi Electric Corporation Optical transmitter
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