JPS5825735A - 半導体レ−ザのアナログ変調駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体レーザを、光アナログ通信に利用す
る際に用いられる半導体レーザのアナログ変調駆動回路
に関する。

従来、半導体レーザの出力をアナログ伝送するには、直
接半導体レーザの駆動電流を制御する方法が用いられて
きた。

すなわち、半導体レーザの線形領域を利用するために、
バイアス電流を設定して、変調信号を直接半導体レーザ
駆動電流に加える、という方法である。

第３図は従来の半導体レーザアナログ変調駆動電流１ａ
と、レーザ光出力Ｑａとの関係の１例を示すグラフであ
る。横軸は半導体レーザ駆動電流１ａで、縦軸がレーザ
光出力Ｑａである。

折線ＯＴＳは半導体レーザの電流・出力特性を示す。Ｏ
Ｔ領領域光出力Ｑ−は殆どＯで、Ｔ点がしきい値電流！
【を与える点であり、ＴＳ領域が線形領域である。線形
領域ＴＳで、電流の変化分と出力の変化分とは比例する
。

しきい値電流Ｉｔの１．０〜１．１倍にバイアス電流■
０を設定し、アナログ変調信号による駆動電流Ｉｍをこ
れに加−えた全駆動電流１ａで半導体レーザを駆動する
。

半導体レーザの光出力Ｑａを光、ファイバー等の光伝送
路へ導き、光アナログ信号を伝送する。半導体レーザの
進歩により、線形性は改善されており、有望なアナログ
通信方法を提供することができる。

しかし、レーザ光の可干渉性により、スペックル雑音が
生じ、信号対雑音比が悪化するという現象がある。スペ
ックル雑音は、可干渉性のある光源に固有の雑音で、光
伝送路が振動を受け、或は変形された場合、光伝送路内
での干渉が、振動、変形により変化し、光強度の変化と
なり、低域の雑音となって現われるものである。振動、
変形の他にも、戻り光の成分がレーザ共振器に入ると低
周波雑音を大きく増大させる。

光アナログ通信の場合、このような低周波雑音は、信号
対雑音比を甚しく悪化させる。また、低域の雑音が増加
すると、ビデオ信号の変調を行う場合には、画面のちら
つき、同期のズレ等カ生シる。

これらは、可干渉性のある光源を用いることによって起
る困難であって、発光ダイオードの半うに可干渉性のな
い光源の場合には生じない。

このようなスペックル雑音を抑制するには、２つの可能
性が考えられよう。

ひとつは、マルチモード半導体レーザを光源に用いる、
という事である。スペックル雑音は、同一モードの光の
間での干渉により起るものであり、モードが異なる場合
相互に干渉する事はなく、スペックル雑音の原因になら
ないからである。

しかし、この為には、新たにマルチモード半導体レーザ
を開発しなければならない、という難点がある。

いまひとつの可能性は、光伝送路に半導体レーザの光線
を通す前に、屈折率分布がステップ形である光伝送路を
まず通す方法がありうる。屈折率分布がステップ形の光
伝送路を、半導体レーザ光線が通ると可干渉性は著しく
減少する。しかし、このようにすると、光伝送路の距離
が短かく制限される、という欠点があった。

本発明は、このような難点を解決するもので、半導体レ
ーザは、しきい値電流！を以下ではモードが安定せず、
多モード発振となっており、駆動電流Ｉがしきい値電流
■【を越えた後、遅れてモードが安定し、単一モード発
振をする性質を利用する。

本発明は、アナログ変調信号よりも十分高い周波数ｆｓ
で半導体レーザをスイッチングする事により、多モード
発振させ、光伝送路でのスペックル雑音を抑制する事の
できる半導゛体し−ザのアナログ変調駆動回路を与える
。

以下、実施例を示す図面によって本発明の構成、作用及
び効果を説明する。

第１図は本発明の半導体レーザのアナログ変調駆動回路
図である。

半導体レーザ駆動回路１は、高周波発振回路２からの高
周波と、変調信号３を変調信号増幅回路４で増幅した変
調信号との両方を受けて、半導体レーザ５を駆動する。

半導体レーザ５から生じたレーザ光線は、適当な光伝送
路（図示せず）へ導入される。

高周波発振回路２は、アナログ変調信号３よりも十分高
い周波数で、かつ駆動電流がしきい値Ｉｔを越えてもな
お多モード発振を持続する時間τＯより短い周期を持つ
ことが必要である。アナログ変調信号の周波数ｆａは、
たとえばビデオ信号伝送の場合ＩＱＭＨｚ以下である。

この場合、高周波発振回路２の発振周波数ｆｓはＩＱＱ
　ＭＨｚ以上でなければならず、２００　ＭＨｚ以上で
あることが望ましい。

一般に、高周波発振周波数ｆｓは ｆｓ　　＞＞　　ｆａ　　　　　　　　　　　　　（１
）ｆｓ　　）　」＝（２） τ０ の不等式を満足する事が必要である。

高周波発振回路２の機能は、このような周波数ｆｓで、
半導体レーザ駆動回路１の駆動電流Ｉａをスイッチング
する事にある。本発明の特徴は、ここにある。

変調信号３を変調信号増幅回路４で増幅し、半導体レー
ザ駆動回路１に与える点は従来例と変らない。また、バ
イアス電流ＩＯを、しきい値電流の僅か上方（例えば１
．０〜１．１　Ｉｔ）に設定し、これに、アナログ変調
信号を′増幅した電流１ｍを加えて、レーザ駆動電流１
ａ Ｉａ　＝　１ｍ　＋、　Ｉｏ　　　　　　　　　　　　
（３）とする点も、従来のものと同じである。

しかし、高周波ｆｓで繰り返しスイッチングするので、
最終的なレーザ駆動電流Ｉｂは、０とＩａの値を交代に
取る。

すなわち、スイッチングの周期Ｔｓは Ｔｓ　＝　−Ｌ−（４） ｆｓ で決定されるが、たとえばΔを、Ｏから１の定数、ｎを
自然数として、レーザ駆動電流Ｉｂはとなる。

Ｉｂ＝Ｏの時、半導体レーザの光出力は０である。

Ｉｂ−Ｉａの時、半導体レーザは線形領域ＴＳの間にあ
るので、これに応じた光出力ｑを生じる。しかし、ΔＴ
ｓは短い時間であるから、半導体レーザの光出力のモー
ドは安定せず゛、多モード発振となっている。多モード
のレーザ光は可干渉性が低い。

したがって、これを光伝送路へ導いた時、光伝送路に変
形、振動等の外乱が加わっても、スペックル雑音は殆ど
生じない。

光出力は、（５）式に対応して、Ｉａに対応した出力Ｑ
−と、出力０とが繰り返し周波数ｆｓで交代する。

半伝送路訊終端、４けた受光器、よ、ユ。よう。光出力
を受けるが、このような繰返しスイッチング波形（０，
Ｑａ）から、連続的なアナログ信号Ｑａを取り出すのは
容易である。

第２図は本発明の駆動回路に於て、駆動電流Ｉｂと、半
導体レーザの光出力Ｑｂとの関係を略示する。

アナログ変調電流Ｉｍは、バイアス電流Ｉｏに加えられ
、レーザ駆動電流１ａとなるが、図に於て、これはＩ、
か、らＩｕの間を変動するとする。

電流１（１，Ｉｕは半導体レーザの線形領域の２点Ｖ。

Ｕに対応する。これに応じ、アナログ光出力の包絡線Ｑ
ａは、Ｉａに対応した連続曲線をＶ、Ｕ間に描く。

ところが、高周波ｆｓによるスイッチング作用があるの
で、（スイッチング）駆動電流Ｉｂは、曲線ｌａを、繰
返し間隔Ｔｓごとに（１−Δ）Ｔｓだけ切除したような
波形になる。これに対応して、レーザ光出力Ｑｂも、Ｑ
ａを、間隔Ｔｓごとに、（１−Δ）　Ｔｓだけ切除した
波形になる。

本発明は、半導体レーザの線形領域を用いて、アナログ
伝送を行う場合、レーザ光出力が多モード発振を維持す
る短い時間を周期Ｔｓとする十分高い周波数で、半導体
レーザ駆動電流をスイッチングする事としたので、レー
ザ光出力は多モードとなり、可干渉性が低いので、スペ
ックル雑音を防ぐ事ができる。

スイッチング周波数ｆｓはＺｏｏ　ＭＨｚ以上でなけれ
−ばならず、特に２００　ＭＨｚ以上であると、多大の
効果がある。ビデオ信号伝送（ｌＱＭＨｚ以下）の場合
。

ｆｓ　＝　２００　ＭＨｚのスイッチングにより、信号
対雑音比が２〜５ｄＢ向上し、ビデオ信号の伝送に十分
な値とする事ができる。

このように有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体レーザのアナログ変調駆動回路
ブロック図。 第２図は本発明に於ける駆動回路の駆動電流と、半導体
レーザの光出力波形を例示する電流・光出力グラフ。 第３図は従来′例に於ける駆動回路の駆動電流と、半導
体レーザの光出力波形を例示する電流・光出力グラフ。 １・・・・・・半導体レーザ駆動回路 ２・・・・・・高周波発振回路 ３・・・・・・変調信号 ４・・・・・・変調信号増幅回路 ５・・・・・・半導体レーザ 発明者　　大遺壮− 福　　１）　　　　晃

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザの線形領域を用いてアナログ伝送を
   行う際に、レーザ光出力が多モード発振を維持する短い
   時間Ｔｓを周期とする変調周波数帯域より十分高い周波
   数ｆ、ｓで、半導体レーザ駆動電流をスイッチングする
   −ことを特徴とする半導体レーザのアナログ変調駆動回
   路。
2. （２）　　スイッチング周波数ｆｓが１００　ＭＨｚ以
   上である特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザのア
   ナログ変調駆動回路。