JPH1174623A - 高速デジタル通信用の高速無バイアス半導体レーザダイオード駆動回路 - Google Patents

高速デジタル通信用の高速無バイアス半導体レーザダイオード駆動回路

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JPH1174623A
JPH1174623A JP10170434A JP17043498A JPH1174623A JP H1174623 A JPH1174623 A JP H1174623A JP 10170434 A JP10170434 A JP 10170434A JP 17043498 A JP17043498 A JP 17043498A JP H1174623 A JPH1174623 A JP H1174623A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光出力のテールを低減、あるいは実質的に完
全に除去するテール除去器を備えるレーダダイオード駆
動回路を提供する。 【解決手段】 レーザダイオードが駆動されなくなった
後にもレーザダイオードから光出力が起こることによっ
て生ずるテールの持続時間が、テール除去器を備えるレ
ーダダイオード駆動回路によって低減、あるいは実質的
に完全に除去される。より詳細には、本発明によるレー
ザダイオード駆動回路は、パケットの通信が終了したと
きに起動されるエネルギー排路を含む。本発明の一つの
実施例においては、レーザダイオードの端子が短絡さ
れ、これによってエネルギー排路が形成される。本発明
のもう一つの実施例においては、レーザダイオードに逆
バイアスが掛けられ、こうして提供される電荷とレーザ
ダイオード内に蓄積された電荷が結合される。一つの実
施例においてはテール放出が実質的に完全に除去され
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、光通信、より詳細
には、光通信リンク内で用いられる半導体レーザダイオ
ードを駆動するための回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の高速受動光網(H−PON)にお
いては、DC光信号は、顧客構内の光網ユニット(ON
U)から登り方向に中央局に配置された光回線端局装置
(OLT)に送ることは許されなかった。これには、顧
客ONUの所の半導体レーザダイオードがバイアス無し
に動作することを要求される。
【0003】半導体レーザダイオードを従来の方法にて
バイアス無しに動作した場合、駆動信号がターンオフし
ても、光出力が直ちにターンオフしないという問題が発
生する。つまり、光出力にテールが観察される。このよ
うな状況が図1に示される。
【0004】テール放出は、1)レーザダイオード内に
レーザダイオードが駆動されている最中に電荷が蓄積さ
れること、および2)駆動電流が除去された後のレーザ
ダイオード内での電荷の再結合プロセスが遅いという事
実に起因する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】通常は、テールは、1
00nsに渡る。ただし、高速受動光網(H−PON)
においては、(この光網は複数の顧客構内の光網ユニッ
ト(ONU)がデータを指定されたタイムスロットを用
いて順番に送信する時間分割システムであるが)、複数
の異なる顧客構内ONUからの信号パケットが、しばし
ば、互いにテールの長さと比べてかなり接近して配列さ
れるために、からまってしまうことがある。これは、あ
る特定の顧客構内ONUからのパケットが、その特定の
顧客構内ONUのタイムスロットの直前のタイムスロッ
トを用いて送信を行なった別の顧客構内ONUによって
生成されたテールによる影響を受けることを意味する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の出願者は、テー
ル長(持続時間)を低減、あるいはこれを実質的に除去
することが重要であることに気付いた。本発明の原理に
よると、これが、テール除去器を備えるレーザダイオー
ド駆動回路によって達成される。より詳細には、本発明
によるレーザダイオード駆動回路は、パケット通信が終
了したときに起動されるエネルギー排路を含む。本発明
の一つの実施例においては、レーザダイオードの端子を
短絡することで、このエネルギー排路が実現される。本
発明のもう一つの実施例においては、レーザダイオード
に逆バイアスが掛けられ、レーザダイオード内に蓄積さ
れた電荷が、こうして供給される電荷と結合される。一
つの好ましい実施例においてはテール放出が実質的に完
全に除去される。
【0007】
【発明の実施の形態】図2は、レーザダイオード(L
D)205を、バイアス無しに駆動するための単純な従
来の技術による構成を示す。n−MOSトランジスタ2
01がスイッチとして動作する。ゲート203への信号
が高値となると、n−MOSトランジスタ201は導通
状態となり、電流がレーザダイオード205に流れ、レ
ーザ光線の放出を引き起こす。その後、ゲート203へ
の信号(S)が低値となり、n−MOSトランジスタ2
01がターンオフしたとき、レーザダイオード205内
に蓄積されたエネルギーは排路を失う。このために、こ
うして蓄積されたエネルギーが、レーザダイオード内部
でゆっくりと放電する。従来の技術のテールの問題は、
この低速な放電に起因する。
【0008】この問題を解消するために、図3に示す回
路では、本発明によるエネルギー排路が追加される。図
3の回路の下側には、図2の回路が示される。図3の回
路には、図2の回路に加えて、p−MOSトランジスタ
307と、プルアップ抵抗309が追加されている。
【0009】図3の回路において、p−MOSトランジ
スタ307のゲート311は、通常は、プルアップ抵抗
309によって高値にセットされる。このために、p−
MOSトランジスタ307は、オフ状態となっている。
前述と同様に、レーザダイオード205は、ゲート信号
Sが高値となり、n−MOSトランジスタ201がター
ンオンしたときに起動される。パケット通信が終了する
と、例えば、高速受動光網(H−PON)システム内に
既に存在する送信パケット信号の変化に応答して、“L
OW”パルスが、p−MOSトランジスタ307のゲー
ト311に加えられる。このパルスを受けると、p−M
OSトランジスタ307は、導通状態、つまり、オン状
態となり、同時に、n−MOSトランジスタ201は、
オフ状態となる。このために、レーザダイオード205
の端子が、互いに短絡され、レーザダイオードに対する
エネルギー排路が形成される。この方法では、長所とし
て、レーザ放出テールの長さが短縮される。
【0010】図4は、本発明のもう一つの実施例を示
す。この実施例は、要素が追加される分コストは高くな
るが、エネルギー排出プロセスはさらに加速される。よ
り詳細には、図3に示される回路に、さらに、ダイオー
ド421、423、並びに、コンデンサ425が追加さ
れる。ダイオード421、423は、高電流整流ダイオ
ードである。信号S1が高値のときは、電流は、ダイオ
ード421、423を通り、レーザダイオード(LD)
205を経て、n−MOSトランジスタ201へと流れ
る。ポイントAにおける電位は、Vo −2Vthである。
ここで、Vthは、ダイオード421、423の順方向閾
値である。通常、Vthは、Si整流ダイオードにおいて
は約0.7Vである。この電位Vo −2Vthが、コンデ
ンサ425内に蓄積される。その後、パケット信号S1
が終了すると、n−MOSトランジスタ201はターン
オフされ、p−MOSトランジスタ307がゲート31
1の所の信号S2を低値にすることによってターンオン
される。このために、レーザダイオード205が、2V
thだけ後方にバイアスされ、コンデンサ425および電
圧源Vo から逆電流が供給される。このようにして、レ
ーザダイオード205は完全に遮断され、この内部の能
動電荷は、コンデンサ425によって供給される電荷と
再結合されるために迅速に除去される。長所として、こ
の回路は、テール放出を、実質的に完全に除去する。
【0011】上では、レーザダイオードの所に逆バイア
スを発生させるために、2つのダイオードを用いて電圧
降下が達成された。ただし、これは、単に一例を示すた
めのものであり、この電圧降下を達成するために、他の
様々な技法を用いることも可能であり、例えば、これに
限定されるものではないが、抵抗、ツェナーダイオード
等を用いることも可能である。当業者においては理解で
きるように、電圧降下を達成するための要素としては、
好ましくは、与えられたレーザダイオードの動作特性お
よび電源電圧に対して、最大の電圧降下を達成でき、し
かもレーザダイオードが能動状態のときの電流消費が最
小となるものを選択する。
【0012】n−MOSトランジスタとp−MOSトラ
ンジスタの使用も、単に一例として示したに過ぎない。
当業者においては理解できるように、用いられるトラン
ジスタのタイプを変更することも可能である。さらに、
本発明を実施するためには、必ずしも反対のタイプのト
ランジスタを用いる必要はなく、本発明は同一タイプの
トランジスタを用いて実施することも可能である。
【0013】参考のために、信号値の読取りに対して閾
値技術が用いられるために、1から0への各遷移におい
て生成されるテールは、光網ユニット(ONU)が単一
である場合は、これらテールの電力は、用いられるレー
ザダイオードにもよるが、典型的には、レーザダイオー
ドの出力電力の10%を超えることはないために容易に
無視できる。ただし、実際には多数のONUが存在し、
ONUのタイプによってレーザダイオードの出力電力が
大幅に異なる。例えば、あるレーザダイオードの出力電
力が、別のレーザダイオードの出力電力の1000倍に
達し、大きな出力電力を生成するレーザダイオードのテ
ールが、小さな出力電力を生成する次のONUのレーザ
ダイオードからの信号を遙かに超える場合がある。換言
すれば、本発明を用いない場合は、あるONUのレーザ
ダイオードによって生成されたテールが、次のONUの
レーザダイオードによって生成された信号と比べて非常
に大きな場合は、伝送エラーが発生することとなる。実
際、小さな信号が大きなテールによって完全に隠される
(“buried”)ことがある。
【0014】上述の説明は単に本発明の原理を解説する
ものである。ここでは明示されなかったが本発明の原理
を具現する様々な構成を考案することが可能であり、こ
れら構成も本発明の精神および範囲に含まれるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体レーザダイオードをバイアス無しに従来
の方法を用いて動作した場合に発生するテールの一例を
示す図である。これは、駆動信号がターンオフされて
も、光出力が直ちにターンオフされないために発生す
る。
【図2】レーザダイオードをバイアス無しに駆動するた
めの単純な従来の構成を示す図である。
【図3】本発明の原理によるエネルギー排路を持つレー
ザダイオードを駆動するための一例としての構成を示す
図である。
【図4】本発明のもう一つの実施例を示す図である。こ
の実施例では、要素が追加される分コトスは高くなる
が、レーザダイオードのエネルギー排出プロセスはさら
に加速される。
【符号の説明】
201 n−MOSトランジスタ 203、311 ゲート 205 レーザダイオード(LD) 307 p−MOSトランジスタ 309 プルアップ抵抗 421、423 ダイオード 425 コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04B 10/06

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザダイオードと共に用いる装
    置であって、この装置が:前記半導体レーザダイオード
    を可制御的に駆動するための半導体レーザダイオード駆
    動回路;および前記半導体レーザダイオード内に過剰に
    蓄積された電荷を、前記半導体レーザダイオードが前記
    半導体レーザダイオード駆動回路によって駆動されてな
    いときに除去するための手段を含むことを特徴とする装
    置。
  2. 【請求項2】 前記半導体レーザダイオード駆動回路が
    第一のMOSトランジスタから成り、前記過剰な電荷を
    除去するための手段が第二のMOSトランジスタから成
    ることを特徴とする請求項1の装置。
  3. 【請求項3】 前記半導体レーザダイオード駆動回路
    が、第一のタイプのMOSトランジスタから成り、前記
    過剰の電荷を除去するための手段が前記第一のタイプと
    反対の第二のタイプのMOSトランジスタから成ること
    を特徴とする請求項1の装置。
  4. 【請求項4】 前記半導体レーザダイオード内に蓄積さ
    れた過剰の電荷を除去するための手段が実質的に前記半
    導体レーザダイオードを短絡することを特徴とする請求
    項1の装置。
  5. 【請求項5】 前記半導体レーザダイオード内に蓄積さ
    れた過剰の電荷を除去するための手段が前記半導体レー
    ザダイオードに逆バイアスを掛けることを特徴とする請
    求項1の装置。
  6. 【請求項6】 前記半導体レーザダイオード内に蓄積さ
    れた過剰の電荷を除去するための手段が前記半導体レー
    ザダイオードに逆バイアスを掛け、さらに、前記半導体
    レーザダイオード内に蓄積された過剰の電荷と再結合す
    るための電荷を供給するための手段を含むことを特徴と
    する請求項1の装置。
  7. 【請求項7】 半導体レーザダイオードと共に用いる装
    置であって、この装置が:前記半導体レーザダイオード
    を可制御的に駆動するための半導体レーザダイオード駆
    動回路;および前記半導体レーザダイオードを、前記半
    導体レーザダイオードが前記半導体レーザダイオード駆
    動回路によって駆動されてないときに、少なくとも一時
    的に短絡させるための手段を含むことを特徴とする装
    置。
  8. 【請求項8】 半導体レーザダイオードと共に用いる装
    置であって、この装置が:前記半導体レーザダイオード
    を可制御的に駆動するための半導体レーザダイオード駆
    動回路;および前記半導体レーザダイオードに、前記半
    導体レーザダイオードが前記半導体レーザダイオード駆
    動回路によって駆動されてないときに、逆バイアスを掛
    けるための手段を含むことを特徴とする装置。
  9. 【請求項9】 前記半導体レーザダイオードに逆バイア
    スを掛けるための手段が前記半導体レーザダイオードに
    結合されたコンデンサを含み、このコンデンサ内に蓄積
    された電荷と前記半導体レーザダイオード内に蓄積され
    た電荷とが結合され、これによって前記半導体レーザダ
    イオードの照射が消滅することを特徴とする請求項8の
    装置。
  10. 【請求項10】 前記半導体レーザダイオードに逆バイ
    アスを掛けるための手段が電圧降下を生成するための手
    段を含むことを特徴とする請求項8の装置。
  11. 【請求項11】 前記電圧降下を生成するための手段が
    ダイオードを含むことを特徴とする請求項10の装置。
  12. 【請求項12】 前記電圧降下を生成するための手段が
    抵抗を含むことを特徴とする請求項10の装置。
  13. 【請求項13】 半導体レーザダイオードを動作するた
    めの方法であって、この方法が:前記半導体レーザダイ
    オードを駆動することにより、光信号として符号化され
    た情報を供給するステップ;および前記半導体レーザダ
    イオードに前記駆動ステップが終了した時点で逆バイア
    スを掛けるステップを含むことを特徴とする方法。
  14. 【請求項14】 前記情報が複数の周期的なグループに
    配列され、さらに、前記逆バイアスを掛けるステップが
    前記周期的な各グループが終了するたびに遂行されるこ
    とを特徴とする請求項13の方法。
  15. 【請求項15】 半導体レーザダイオードを動作するた
    めの方法であって、この方法が:前記半導体レーザダイ
    オードを駆動することにより、光信号として符号化され
    た情報を供給するステップ;および前記半導体レーザダ
    イオードを、前記駆動ステップが終了した時点で、実質
    的に短絡させるステップを含むことを特徴とする方法。
  16. 【請求項16】 前記情報が複数の周期的グループに配
    列され、さらに、前記半導体レーザダイオードを実質的
    に短絡させるステップが、前記周期的な各グループが終
    了するたびに遂行されることを特徴とする請求項15の
    方法。
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