JPS5942476B2 - レ−ザダイオ−ドのバイアス回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、レーザダイオードの発光出力を安定化する
レーザダイオードのバイアス回路に関するものである。

レーザダイオードは一般にスレシヨルド電流を越える電
流を流すと発振（発光）を生ずるが、スレシヨルド電流
の値が温度によりかなり大きく変動するので、単にバイ
アス電流の値を一定にするようなバイアス回路を用いた
のでは、温度変化により発光出力が大きく変動する。

これを防ぐ方法として、レーザダイオードの発光出力の
一部をホトダイオード等で検出し、検出電圧を基準電圧
と比較して誤差電圧を直流増幅してレーザダイオードの
バイアス電流に負帰還させる方法が、レーザダイオード
のＡＰＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏ
ｌ）回路として従来から知られている。しかし従来のＡ
ＰＣ回路は高利得の直流増幅器（演算増幅器）を必要と
し、バイアス回路が若干複雑高価になる欠点、および演
算増幅器用の電源として複数個の電圧値の電源を必要と
し、レーザダイオードを破壊しないよう電源をオンオフ
する際その順序に気を付けねばならないという欠点を有
する。この発明は上記のような欠点を解消するためにな
されたものであり、単一電源の簡単安価な構成で、レー
ザダイオードの発光出力を安定化するレーザダイオード
のバイアス回路を提供するものである。

以下図面を用いてこの発明を詳細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図であり、
１はレーザダイオード、２はレーザダイオード１の発光
出力の一部を光導波路９を通して受光するホトダイオー
ド、３はＮＰＮトランジスタで、そのコレクタは抵抗４
を介してレーザダイオード１のカソードに接続され、ま
たそのベースにはホトダイオード２のカソードおよび抵
抗５、コンデンサ６の一端がそれぞれ接続されている。
７は直流電源で、そのプラス側にはレーザダイオード１
のアノードおよび抵抗５の他端が、またマイナス側には
ホトダイオード２のアノード、トランジスタ３のエミッ
タおよびコンデンサ６の他端がそれぞれ接続されている
。

８はレーザダイオード１のカソード側に設けられた変調
信号の入力端子である。

次に、このような回路構成により、レーザダイオード１
の発光出力が安定化される理由を以下に説明する。

レーザダイオード１の直流バイアス電流（これはトラン
ジスタ３のコレクタ電流に等しい）をＩＬとすると、Ｌ
がレーザダイオード１の発光スレシヨルド電流１ＴＨよ
り大きい場合レーザダイオード１は発光し、その発光出
力ＰＬはで表わされる。

この発光出力ＰＬの一部αＰＬ（αく１）を、光導波路
９を通してホトダイオード２に導くと、ホトダイオード
２には次式で表わされる電流Ｐが流れる。直流電源７の
供給電圧をＥＢｌ抵抗器５の抵抗値をＲ１トランジスタ
３のエミツタ接地直流電流増幅率をβ、ベース・エミツ
タ間電圧をＶｂｅで表わすと、次式が成立つ。

「 式（１）〜（３）から、ＩＰ，ＰＬ，ＩＬを求めると次
式のようになる。

したがつて とすれば となつて、ＩｐおよびＰＬはＴＨぉょびβが温度変化に
より変動してもほぼ一定値に安定化されることがわかる
。

コンデンサ６はＩｐの中の交流成分を除去する役割と、
電源をスイツチオンした時にＶｂｅを０Ｖから徐々に上
昇させ、トランジスタ３とレーザダイオード１に過大な
過渡電流が流れるのを防ぐ役割を持つ。抵抗器４は、ト
ランジスタ３を変調入力端子８から隔離する役割と、レ
ーザダイオード１またはホトダイオード２の故障時にト
ランジスタ３のコレクタ電流を制限する役割を持つ。典
型的数値例として、 ▲νυ の時、（７）式を満足させるためには とする必要がある。

これは単一トランジスタでは実限困難であるが、ダーリ
ントン接続によりβを増大させることにより実現可能で
ある。すなわち第２図に示すようにトランジスタ３とホ
トダイオード２の間に、第２のトランジスタ１０をダー
リントン接続にして挿入する。このようにすると、第２
図の回路でも式（１）〜式（６）が成立つ。ただし、で
あり、β１，β２はそれぞれトランジスタ３および１０
のエミツタ接地直流電流増幅率、ＶｂＯｌ，Ｖｂｅ２は
トランジスタ３および１０のベース・エミツタ間電圧で
ある。抵抗器１１はトランジスタ１０のコレクタ電流（
すなわちトランジスタ３のベース電流）を最大定格以下
に制限するためのものである。３段以上の多段（ｎ段）
のダーリントン接地を用いる場合も、同様にとおくこと
により式（１）〜式（６）が成立つことは明らかである
。

またトランジスタ３および１０にＰＮＰタイプのものを
用いる場合は、各ダイオード１，６および直流電源７の
極性を第１図、第２図と反対にすることにより、全く同
様に動作する。このようにレーザダイオード１の直流バ
イアス電流を１段またはダーリントン接続された複数段
のＮＰＮ（ＰＮＰ）トランジスタの終段トランジスタ３
のコレクタから供給し、レーザダイオード１の発光出力
の一部を適当な光導波路９を通してホトダイオード２に
導き、ホトダイオード２のカソード（アノード）を、１
段のＮＰＮ（ＰＮＰ）トランジスタ３またはダーリン接
続された複数段のＮＰＮ（ＰＮＰ）トランジスタの初段
トランジスタ１０のベースおよび抵抗器５の一端ならび
にコンデンサ６の一端に接続し、１段またはダーリント
ン接続された複数段ＮＰＮ（ＰＮＰ）トランジスタの終
段トランジスタ３のエミツタおよびホトダイオード２の
アノード（カソード）ならびにコンデンサ６の他端を共
通に接続し、この共通接続点と抵抗器５の他端との間に
直流電源７を接続する構成により、レーザダイオードの
発光出力ＰＬを式（５）のように安定化することができ
る。なお、上記実施例では単一電源で動作させるために
、レーザダイオード１および抵抗器１１への供給電圧を
、抵抗器５への供給電圧と等しくＥＢとしたが、式（３
）は抵抗器５への供給電圧とＰ，ＩＬ間の関係を与える
ものであるから、レーザダイオード１および抵抗器１１
に印加する電圧は必ずしもＥＢと等しくする必要はなく
、別のラフな電源を用いることもできる。以上のように
この発明によれば極めて簡単な回路構成で、レーザダイ
オードの平均発光出力を周囲温度の変動に対して十分安
定化できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第２図
はこの発明のその他の実施例を示す回路構成図である。 図中、１はレーザダイオード、２はホトダイオード、３
および１０はトランジスタ、４，５および１１は抵抗器
、６はコンデンサ、７は直流電源、８は変調信号の入力
端子、９は光導波路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ レーザダイオードの直流バイアス電流を一段または
   ダーリントン接続された複数段ＮＰＮ（ＰＮＰ）トラン
   ジスタの終段コレクタから供給し、前記レーザダイオー
   ドの発光出力の一部を光導波路を通してホトダイオード
   に導き、このホトダイオードのカソード（アノード）を
   前記１段または複数段ＮＰＮ（ＰＮＰ）トランジスタの
   初段のベースおよび抵抗器の一端ならびにコンデンサの
   一端に接続し、前記１段または複数段ＮＰＮ（ＰＮＰ）
   トランジスタの終段エミッタおよび前記ホトダイオード
   のアノード（カソード）ならびに前記コンデンサの他端
   を共通に接続し、この共通接続点と前記抵抗器の他端と
   の間に直流電源を接続したことを特徴とする、レーザダ
   イオードのバイアス回路。