JPH11121844A - レーザダイオード駆動回路 - Google Patents

レーザダイオード駆動回路

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JPH11121844A
JPH11121844A JP27830797A JP27830797A JPH11121844A JP H11121844 A JPH11121844 A JP H11121844A JP 27830797 A JP27830797 A JP 27830797A JP 27830797 A JP27830797 A JP 27830797A JP H11121844 A JPH11121844 A JP H11121844A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 送信データがパルス幅変動回路を通過するこ
とで、レーザダイオードの発振遅れ時間の影響を小さく
すること。 【解決手段】 送信データのパルス幅を変動させるパル
ス幅変動回路2と、レーザダイオード5をパルス変調す
るパルス変調回路3と、直流バイアス電流を印加するバ
イアス回路4とを有する。さらに、前記レーザダイオー
ド5の出力をモニタするモニタ用フォトダイオード11
と、その出力を増幅する増幅回路10と、前記レーザダ
イオード5のパルス変調出力のデューティ比を測定する
デューティ比測定回路9と、可変パルス幅変動回路12
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを伝送
媒体とする光通信システムの中の光送信器等に用いられ
るレーザダイオード駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図8は、従来のレーザダイオード駆動回
路のブロック図を示している。図9は電流−光出力特性
図を示している。レーザダイオード駆動回路1は、パル
ス変調回路3と、バイアス回路4と、レーザダイオード
5とを備えている。
【0003】図8及び図9に示すように、パルス変調回
路3によってパルス変調を行う場合は、直流バイアス電
流Ibを印加し、さらに信号成分としてパルス変調電流
Ipを重畳させ直接変調する方式が一般的に行われてい
る。
【0004】レーザダイオードはパルス変調電流が印加
されてから発振するまでに一定の時間を要する。図10
に示すように、これは一般に発振遅れ時間と呼ばれる。
具体的には、入力信号が“1”→“0”に変化する場合
(t dLDHL)に比べ、“0”→“1”に変化する
方(t dLDLH)が長い。
【0005】t dLDLH>t dLDHL の関係が成り立つ。上述の関係は直流バイアス電流が小
さいほど顕著になる。
【0006】発振遅れ時間の影響を押さえる方法とし
て、図9に示したように、しきい値電流Ith以上の直
流バイアス電流Ibを印加する方法がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】第1の問題点は、従来
技術において発振遅れ時間により、光出力波形のジッタ
が増加しアイパターンが劣化することである。特に数1
00MHz以上の高速パルス変調時にはこの影響が大き
い。この結果、ビット誤り率(BER)が悪化しデータ
通信の信頼性が低下する。
【0008】第2の問題点として、第1の問題点を回避
するために直流バイアス電流を増加させることにより信
号“0”を送信時でもレーザ光が出力され消光比が小さ
くなるため、第1の問題点と同様にビット誤り率(BE
R)が悪化するということである。消光比とは2値信号
に対応した光出力強度の比である。
【0009】第3の問題点は、直流バイアス電流Ibを
増加させることにより、光出力強度が増加しレーザダイ
オード5の寿命が短くなるということである。一般にレ
ーザダイオード5の寿命は光出力強度の2乗から4乗に
反比例することが知られている。
【0010】本発明の課題は、前記のような問題点を解
決するもので、送信データをバルス幅変動回路に入力し
レーザダイオードの発振遅れ時間の影響を相殺すること
により、良好なアイパターンを得ることによって、デー
タ通信の信頼性を向上させることができるレーザダイオ
ード駆動回路を提供することにある。
【0011】本発明の他の課題は、直流バイアス電流を
抑え、レーザダイオードの光出力強度を小さくすること
によりレーザダイオードの寿命を長期化することができ
るレーザダイオード駆動回路を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、直流バ
イアス電流にパルス変調電流を重畳させる方式のレーザ
ダイオード駆動回路において、送信データのパルス幅を
変動させるパルス幅変動回路と、レーザダイオードをパ
ルス変調するパルス変調回路と、直流バイアス電流を印
加するバイアス回路とを有することを特徴とするレーザ
ダイオード駆動回路が得られる。
【0013】また、本発明によれば、直流バイアス電流
にパルス変調電流を重畳させる方式のレーザダイオード
駆動回路において、レーザダイオードをパルス変調する
パルス変調回路と、直流バイアス電流を印加するバイア
ス回路と、前記レーザダイオードのパルス変調出力のデ
ューティ比を測定するデューティ比測定回路と、パルス
幅変動値を変化させられる可変パルス幅変動回路とを有
し、前記レーザダイオードの発信遅れ時間をモニタして
前記パルス幅変動値を制御することを特徴とするレーザ
ダイオード駆動回路が得られる。
【0014】さらに、本発明んよれば、前記レーザダイ
オードの出力をモニタするモニタ用フォトダイオード
と、該モニタ用フォトダイオードの出力を増幅する増幅
回路とを有することを特徴とするレーザダイオード駆動
回路が得られる。
【0015】
【作用】差動送信データ(TD+/TD−)はパルス幅
変動回路に入力される。パルス幅変動回路では、送信デ
ータの“1”のパルス幅を長くし、“0”のパルス幅を
短くする。パルス幅変動回路を通過した送信データは、
パルス変調回路に入力され直接パルス変調されレーザ発
振する。このため、パルス幅変動回路によるパルス幅変
動とレーザ発振遅れ時間によるパルス幅変動が相殺さ
れ、発振遅れ時間によるアイパターンの劣化を防ぐこと
ができる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明のレーザダイオード駆動回
路の実施の形態について図面を参照して説明する。図1
は本発明のレーザダイオード駆動回路の第1の実施の形
態を示すブロック図である。
【0017】図1において、1はレーザダイオード駆動
回路であり、構成要素として送信データのパルス幅を変
動させるパルス幅変動回路2と、送信データのパルス変
調を行うパルス変調回路3と、レーザダイオード5に直
流バイアス電流Ibを印加するバイアス回路4とを有す
る。レーザダイオード駆動回路1によりレーザダイオー
ド5をパルス変調する。
【0018】差動送信データ(TD+/TD−)はパル
ス幅変動回路2に入力される。パルス幅変動回路2では
送信データの“1”のパルス幅を長くし、“0”のパル
ス幅を短くする。変動させる時間はレーザダイオード5
の発振遅れ時間を考慮し決定する。一般にレーザダイオ
ード5の発振遅れ時間は次式で表され、直流バイアス電
流Ibが0Aの場合発振遅れ時間は数nsである。
【0019】 τd=τsIn(Ip−Ib/Ip−Ith) 上式でτdは発振遅れ時間、τsは注入キャリアのライ
フタイムで2.5ns、Ipはパルス変調電流、Ibは
直流バイアス電流、Ithはしきい値電流を表す。
【0020】パルス幅変動回路2を通過した送信データ
は、パルス変調回路3に入力され、レーザダイオード5
にパルス変調電流Ipを印加し、レーザダイオード5は
レーザ発振する。この結果、パルス幅変動回路2は送信
データの“1”のパルス幅を長くし、発振遅れ時間は
“1”のパルス幅を短くするため、パルス幅変動回路2
と発振遅れ時間各々のパルス幅変動が相殺され、良好な
アイパターンを得ることができる。
【0021】パルス幅変動回路の具体例として図2に反
転回路を用いた場合の構成図を示す。反転回路A6と反
転回路B7はそれぞれ遅延時間の異なる2種類の反転回
路である。反転回路はトランジスタのゲート幅を調整す
ることにより遅延時間(tdINV)を制御できる。反
転回路A6の遅延時間は入力信号の“0”→“1”に変
化する時間(td INV6LH)に対し“1”→
“0”に変化する時間(td INV6HL)を遅くす
る。
【0022】td INV6LH<td INV6HL 逆に反転回路B7の遅延時間は、入力信号が“0”→
“1”に変化する時間(td INV7LH)に対し
“1”→“0”に変化する時間(td INV7HL)
を速くする。
【0023】td INV7HL<td INV7LH よって送信データは反転回路A6を通過すると“0”の
パルス幅が長くなり、反転回路B7を通過すると“1”
のパルス幅が長くなる。この様子を図3に示す。
【0024】図2に示す様にパルス幅変動回路では送信
データ+(TD+)を反転回路A6に入力し、その出力
をパルス変調回路3内の差動入力バッファ8の−入力に
入力し、送信データ−(TD−)を反転回路B7に入力
しその出力を差動入力バッファ8の+入力に入力する。
これによりレーザ発振遅れ時間の影響が無くなり良好な
アイパターンを得ることができる。
【0025】図4は本発明の電流−光出力特性図であ
る。信号“1”送信時の光出力をP11、“0”送信時
の光出力をP01、平均光出力はPave1とする。ま
た消光比Erは信号“1”送信時と“0”送信時の光出
力の比でありEr1=P11/P01で求められる。
【0026】上述のように発振遅れ時間の影響を受けな
いため直流バイアス電流Ib1はしきい値電流Ith以
下にでき、光出力P01小さくできる。同様に図9に示
した従来の電流−光出力特性図についても光出力をP1
2、P22、Pave2、消光比をEr2で表すと、図
4と比較して消光比Erは小さくなり、平均光出力Pa
veは大きくなる。すなわち、Er1>Er2、Pav
e1<Pave2の関係が成り立つ。この結果従来技術
に対しデータ通信の信頼性は向上し、レーザダイオード
の寿命が長くなる。
【0027】次に、本発明の第2の実施の形態について
説明する。図5は第2の実施の形態を示すブロック図で
ある。第2の実施の形態においては、第1の実施の形態
の構成要素でパルス幅変動回路2に替わり可変パルス幅
変動回路12を有している。さらにレーザダイオード5
のパルス変調出力をモニタするモニタ用フォトダイオー
ド11と、モニタ用フォトダイオード11の出力を増幅
する増幅回路10と、パルス変調出力のデューティ比を
測定するデューティ比測定回路9とを有する。
【0028】レーザダイオード5の発振遅れ時間は直流
バイアス電流、パルス変調電流、レーザダイオード5の
違い等により異なる。この発振遅れ時間を測定し最適な
パルス幅変動の値を設定するために、通常動作を始める
前にデューティ比50%の繰り返し信号を送信データと
して入力する。可変パルス幅変調回路12の初期状態は
変動をゼロにしておく。送信データTDはパルス変調さ
れレーザ発振する。
【0029】モニタ用フォトダイオード11はパルス変
調されたレーザダイオード5の出力を電気信号に変換す
る。モニタ用フォトダイオード11の出力は非常に小さ
いため増幅回路10で増幅されデューティ比測定回路9
に入力される。デューティ比測定回路9に入力される信
号は発振遅れ時間の影響により信号“1”のパルス幅が
短くなりデューティ比が変動する。
【0030】デューティ比測定回路9でデューティ比を
測定し50%以下であれば可変パルス幅変動回路12に
制御信号を出力し、“1”のパルス幅を長くする。デュ
ーティ比が50%になるまで以上の動作を繰り返し可変
パルス幅変動回路12のパルス変動値を設定する。
【0031】図6は、可変パルス幅変動回路内の反転回
路のブロック図を示している。図7は、可変パルス幅変
動回路12のブロック図を示している。可変パルス幅変
動回路12は、図6に示す反転回路ブロックA13と反
転回路ブロックB14と選択回路15から構成される。
反転回路ブロックA13は前段に立ち下がり遅延時間の
速い反転回路A6を、後段に立ち上がり遅延時間の速い
反転回路B7を配置し信号“1”のパルス幅を長くす
る。逆に反転回路ブロックB14は前段に反転回路B7
を、後段に反転回路A6を配置し信号“0”のパルス幅
を長くする。
【0032】可変パルス幅変動回路12はデューティ比
測定回路9の制御信号によって、これら反転回路ブロッ
クA13、反転回路ブロックB14の通過する段数を選
択回路15で通変化させることにより、実際のレーザダ
イオードの発振遅れ時間に合ったパルス幅変動値を設定
することができる。
【0033】
【発明の効果】以上、実施の形態によって説明したよう
に、本発明のレーザダイオード駆動回路によると、送信
データがパルス幅変動回路を通過することにより、
“1”のパルス幅が長くなり、発振遅れ時間によるパル
ス幅変動と相殺されることから、第1の効果として、レ
ーザダイオードの発振遅れ時間の影響を受けずに良好な
アイパターンを得ることができる。
【0034】第2の効果としては、発振遅れ時間の影響
を受けないため直流バイアス電流を小さくできるため、
消光比が大きくなることによりデータ通信の信頼性が向
上する。
【0035】第3の効果としては、直流バイアス電流を
小さくすることによりレーザダイオードの光出力強度を
小さくできるため、レーザダイオードの寿命が長くな
る。
【0036】第4の効果としては、パルス変調されたレ
ーザダイオードの出力をデューティ比測定回路で測定し
可変パルス幅変動回路でデューティ比が50%となるよ
うパルス幅変動値を設定するため、実際の使用条件に適
したパルス幅変動値を設定することによりより発振遅れ
時間の影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザダイオード駆動回路の第1の実
施の形態における全体構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示したパルス幅変動回路の具体例を示す
ブロック図である。
【図3】本発明の動作を示すタイムチャートである。
【図4】本発明の効果を説明するための電流−光出力特
性図である。
【図5】本発明のレーザダイオード駆動回路の第2の実
施の形態を示すブロック図である。
【図6】図5に示した可変パルス幅変動回路内の反転回
路のブロック図である。
【図7】図5に示した可変パルス幅変動回路のブロック
図である。
【図8】従来技術のレーザダイオード駆動回路を示すブ
ロック図である。
【図9】従来技術の電流−光出力特性図である。
【図10】発振遅れ時間を表す図である。
【符号の説明】
1 レーザダイオード駆動回路 2 パルス幅変動回路 3 パルス変調回路 4 バイアス回路 5 レーザダイオード 6 反転回路A 7 反転回路B 8 差動入力バッファ 9 デューティ比測定回路 10 増幅回路 11 モニタ用フォトダイオード 12 可変パルス幅変動回路 13 反転回路ブロックA 14 反転回路ブロックB 15 選択回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流バイアス電流にパルス変調電流を重
    畳させる方式のレーザダイオード駆動回路において、送
    信データのパルス幅を変動させるパルス幅変動回路と、
    レーザダイオードをパルス変調するパルス変調回路と、
    直流バイアス電流を印加するバイアス回路とを有するこ
    とを特徴とするレーザダイオード駆動回路。
  2. 【請求項2】 直流バイアス電流にパルス変調電流を重
    畳させる方式のレーザダイオード駆動回路において、レ
    ーザダイオードをパルス変調するパルス変調回路と、直
    流バイアス電流を印加するバイアス回路と、前記レーザ
    ダイオードのパルス変調出力のデューティ比を測定する
    デューティ比測定回路と、パルス幅変動値を変化させら
    れる可変パルス幅変動回路とを有し、前記レーザダイオ
    ードの発信遅れ時間をモニタして前記パルス幅変動値を
    制御することを特徴とするレーザダイオード駆動回路。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のレーザダイオード駆動回
    路において、前記レーザダイオードの出力をモニタする
    モニタ用フォトダイオードと、該モニタ用フォトダイオ
    ードの出力を増幅する増幅回路とを有することを特徴と
    するレーザダイオード駆動回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007114119A1 (ja) * 2006-03-31 2007-10-11 Eudyna Devices Inc. レーザダイオード駆動回路、電子回路、レーザダイオード駆動回路の制御方法及びデューティ制御方法
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