JPS6152996B2 - - Google Patents
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- JPS6152996B2 JPS6152996B2 JP14256879A JP14256879A JPS6152996B2 JP S6152996 B2 JPS6152996 B2 JP S6152996B2 JP 14256879 A JP14256879 A JP 14256879A JP 14256879 A JP14256879 A JP 14256879A JP S6152996 B2 JPS6152996 B2 JP S6152996B2
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- photodiode
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- laser diode
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
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- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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
化するバイアス回路に関するものである。
化するバイアス回路に関するものである。
レーザダイオードの発光出力を安定化するため
にはレーザダイオードの発光出力を検出してレー
ザダイオードの直流バイアス電流を負帰還制御す
ればよい。第１図はこの発明の基本的な動作原理
を説明するための接続図であつて、１はレーザダ
イオード、２はホトダイオード、３，４はそれぞ
れトランジスタでダーリントン接続されている。
５，６，７，８はそれぞれ固定抵抗、９，１０は
それぞれコンデンサ、１１は直流電源、１２は変
調信号の入力端子、１３はモニタ電圧波形出力端
子、１４は接地端子、１５は光導波路である。
にはレーザダイオードの発光出力を検出してレー
ザダイオードの直流バイアス電流を負帰還制御す
ればよい。第１図はこの発明の基本的な動作原理
を説明するための接続図であつて、１はレーザダ
イオード、２はホトダイオード、３，４はそれぞ
れトランジスタでダーリントン接続されている。
５，６，７，８はそれぞれ固定抵抗、９，１０は
それぞれコンデンサ、１１は直流電源、１２は変
調信号の入力端子、１３はモニタ電圧波形出力端
子、１４は接地端子、１５は光導波路である。
レーザダイオード１の発光出力の一部が光導波
路１５によりホトダイオード２に導かれるので、
抵抗８とホトダイオード２の直列回路に流れる電
流ＩPはレーザダイオード１の発光出力に開連し
て定められ固定抵抗８の抵抗値をR8とすればコ
ンデンサ９を介しモニタ電圧波形出力端子１３に
出力される電圧はR8IPから直流分を除いたものと
なり、レーザダイオード１の発光出力をモニタす
ることができる。
路１５によりホトダイオード２に導かれるので、
抵抗８とホトダイオード２の直列回路に流れる電
流ＩPはレーザダイオード１の発光出力に開連し
て定められ固定抵抗８の抵抗値をR8とすればコ
ンデンサ９を介しモニタ電圧波形出力端子１３に
出力される電圧はR8IPから直流分を除いたものと
なり、レーザダイオード１の発光出力をモニタす
ることができる。
一方、ホトダイオード２を流れる電流ＩPはコ
ンデンサ１０で平滑化されてトランジスタ４に与
えられ、トランジスタ３，４からなる電流増幅器
を用いてレーザダイオード１の直流バイアス電流
を負帰環制御し、レーザダイオード１の発光出力
を安定化する。
ンデンサ１０で平滑化されてトランジスタ４に与
えられ、トランジスタ３，４からなる電流増幅器
を用いてレーザダイオード１の直流バイアス電流
を負帰環制御し、レーザダイオード１の発光出力
を安定化する。
以上のように第１図の回路によつてレーザダイ
オード１の発光出力を安定化するという目的は達
成できるのであるが、このままではモニタ電圧の
波形が歪むという欠点がある。すなわち第１図の
回路ではホトダイオード２の逆バイアス電圧はト
ランジスタ３，４のベース・エミツタ間飽和電圧
分であつて、この値は一般に小さいため、ホトダ
イオード２は大きな接合容量を持つことになる。
この接合容量をCdとすると抵抗８を流れる電流
はほぼτ＝Cd×R8…(1)で定められる時定数で積
分され、端子１３へはこの積分された波形が出力
される。したがつて端子１２から加えられる変調
信号の波形が式(1)で定まる時定数τよりも速かに
変化するときは端子１３の波形は端子１２の波形
と相似のものではなくなる。
オード１の発光出力を安定化するという目的は達
成できるのであるが、このままではモニタ電圧の
波形が歪むという欠点がある。すなわち第１図の
回路ではホトダイオード２の逆バイアス電圧はト
ランジスタ３，４のベース・エミツタ間飽和電圧
分であつて、この値は一般に小さいため、ホトダ
イオード２は大きな接合容量を持つことになる。
この接合容量をCdとすると抵抗８を流れる電流
はほぼτ＝Cd×R8…(1)で定められる時定数で積
分され、端子１３へはこの積分された波形が出力
される。したがつて端子１２から加えられる変調
信号の波形が式(1)で定まる時定数τよりも速かに
変化するときは端子１３の波形は端子１２の波形
と相似のものではなくなる。
そのためこの発明ではホトダイオード２に充分
な逆バイアス電圧がかかるようにホトダイオード
２の直流電流回路内に定電圧ダイオードを挿入し
たものであつて、以下この発明の実施例を図面に
ついて説明する。第２図はこの発明の一実施例を
示す接続図であつて、第１図と同一符号は同一又
は相当部分を示し、１６は定電圧ダイオードであ
る。
な逆バイアス電圧がかかるようにホトダイオード
２の直流電流回路内に定電圧ダイオードを挿入し
たものであつて、以下この発明の実施例を図面に
ついて説明する。第２図はこの発明の一実施例を
示す接続図であつて、第１図と同一符号は同一又
は相当部分を示し、１６は定電圧ダイオードであ
る。
定電圧ダイオード１６には直流電源１１から抵
抗７，トランジスタ３，４のベースエミツタ間抵
抗を通じて接地点１４への電圧が加えられてお
り、定電圧ダイオード１６のツエナー降伏電圧を
ＶZDとすれば定電圧ダイオード１６の両端の電圧
は常にＶZDに保たれることは明らかである。した
がつてホトダイオード２の逆バイアス電圧ＶRは
ＶR＝2VBE＋ＶZD−R8IP…(2)となる。式(2)におい
てＶBEはトランジスタ３，４のベース・エミツタ
間飽和電圧で、両方のトランジスタが同一の飽和
電圧を有するものとする。
抗７，トランジスタ３，４のベースエミツタ間抵
抗を通じて接地点１４への電圧が加えられてお
り、定電圧ダイオード１６のツエナー降伏電圧を
ＶZDとすれば定電圧ダイオード１６の両端の電圧
は常にＶZDに保たれることは明らかである。した
がつてホトダイオード２の逆バイアス電圧ＶRは
ＶR＝2VBE＋ＶZD−R8IP…(2)となる。式(2)におい
てＶBEはトランジスタ３，４のベース・エミツタ
間飽和電圧で、両方のトランジスタが同一の飽和
電圧を有するものとする。
すなわち第２図の回路においてホトトランジス
タ２の逆バイアス電圧ＶRは第１図の回路におけ
るよりＶZDだけ増加したことになる。ＶZDの大き
な定電圧ダイオードを用いることにより、ホトダ
イオード２の逆バイアス電圧ＶRを大きくしその
接合容量Ｃdを小さくし、したがつて時定数τを
小さくし応答速度を速くすることができる。式(2)
においてR8IPは他の項に比し充分に小さいので ＶR＝2VBE＋ＶZD…(3)によつて近似しても実用上
さしつかえない。
タ２の逆バイアス電圧ＶRは第１図の回路におけ
るよりＶZDだけ増加したことになる。ＶZDの大き
な定電圧ダイオードを用いることにより、ホトダ
イオード２の逆バイアス電圧ＶRを大きくしその
接合容量Ｃdを小さくし、したがつて時定数τを
小さくし応答速度を速くすることができる。式(2)
においてR8IPは他の項に比し充分に小さいので ＶR＝2VBE＋ＶZD…(3)によつて近似しても実用上
さしつかえない。
次に出力安定化動作について述べる。レーザダ
イオード１の発光出力Ｐは、発光しきい値電流を
ＩTHとするとＰ＝α（ＩC−ＩTH）…(4)で表すこ
とができる。但しαは発光効率（Ｗ／Ａ）、ＩCは
トランジスタ３のコレクタ電流である。ホトダイ
オード２の出力電流ＩPとＩCとの関係は ＩC＝β４（β３＋１） ・｛（Ｅ−２ＶＢＥ−ＶＺＤ／Ｒ７）−Ip｝…(5
) で表すことができる。但しβ３，β４はそれぞれ
トランジスタ３，４の電流増幅率、R7は固定抵
抗７の抵抗値、Ｅは電源１１の電圧である。
イオード１の発光出力Ｐは、発光しきい値電流を
ＩTHとするとＰ＝α（ＩC−ＩTH）…(4)で表すこ
とができる。但しαは発光効率（Ｗ／Ａ）、ＩCは
トランジスタ３のコレクタ電流である。ホトダイ
オード２の出力電流ＩPとＩCとの関係は ＩC＝β４（β３＋１） ・｛（Ｅ−２ＶＢＥ−ＶＺＤ／Ｒ７）−Ip｝…(5
) で表すことができる。但しβ３，β４はそれぞれ
トランジスタ３，４の電流増幅率、R7は固定抵
抗７の抵抗値、Ｅは電源１１の電圧である。
また、ＩpとＰの関係は
Ｉp＝η・ａ・Ｐ…(6)となる。ここにηは光導波
路１５を用いたときのレーザダイオード１とホト
ダイオード２の光の結合率、ａはホトダイオード
の受光感度（Ａ／Ｗ）である。式(4)，(5)，(6)より Ｐ＝α｛β４（β３＋１）（Ｅ−２ＶＢＥ−ＶＺＤ）／Ｒ７−ＩＴＨ｝／１＋αβ４（β３＋１）η・ａ …(7) となるがα・β４（β３＋１）η・ａ≫１と設定
すれば Ｐ≒Ｅ−２ＶＢＥ−ＶＺＤ／η・ａ・Ｒ７…(8)となる
。
路１５を用いたときのレーザダイオード１とホト
ダイオード２の光の結合率、ａはホトダイオード
の受光感度（Ａ／Ｗ）である。式(4)，(5)，(6)より Ｐ＝α｛β４（β３＋１）（Ｅ−２ＶＢＥ−ＶＺＤ）／Ｒ７−ＩＴＨ｝／１＋αβ４（β３＋１）η・ａ …(7) となるがα・β４（β３＋１）η・ａ≫１と設定
すれば Ｐ≒Ｅ−２ＶＢＥ−ＶＺＤ／η・ａ・Ｒ７…(8)となる
。
レーザダイオード１の発振しきい値電流ＩTHは
温度変化に対して大きく変化するので、一般に式
(4)から分るように出力光強度は大きな変動を示
す。α・β４（β３＋１）η・ａ≫１とすること
により式(8)にみられるようにＩTHの影響を除去
し、温度変化に対して安定な出力を得ることがで
きる。定電圧ダイオードのツエナー降伏電圧の変
動量は一般に小さく、Ｅを充分大きな値に設定す
ればその影響は小さい。
温度変化に対して大きく変化するので、一般に式
(4)から分るように出力光強度は大きな変動を示
す。α・β４（β３＋１）η・ａ≫１とすること
により式(8)にみられるようにＩTHの影響を除去
し、温度変化に対して安定な出力を得ることがで
きる。定電圧ダイオードのツエナー降伏電圧の変
動量は一般に小さく、Ｅを充分大きな値に設定す
ればその影響は小さい。
また、終段トランジスタ３のベース電流ＩB3は
ＩB3＝Ｉｃ／β３＋１…(9)となり、Ｉcは一般に20mA〜
100mA、市販のトランジスタではβ３＋１は10
〜100である。したがつてＩB3は200μＡ〜10mA
となる。市販の定電圧ダイオードにおいて、この
ような電流値領域で良好な定電圧動作をするもの
は入手容易である。
〜100である。したがつてＩB3は200μＡ〜10mA
となる。市販の定電圧ダイオードにおいて、この
ような電流値領域で良好な定電圧動作をするもの
は入手容易である。
第３図はこの発明の他の実施例を示す接続図で
あつて、第２図と同一符号は同一又は相当部分を
示し、第２図に比し抵抗８がホトダイオード２の
カソード側に接続されている。コンデンサ１０の
容量は充分に大きくしたがつて高い周波数の電圧
はコンデンサ１０によつて短絡されるので第３図
の回路においても抵抗８に流れる電流ＩPの交流
成分の波形を端子１３に得られることは明らかで
ある。
あつて、第２図と同一符号は同一又は相当部分を
示し、第２図に比し抵抗８がホトダイオード２の
カソード側に接続されている。コンデンサ１０の
容量は充分に大きくしたがつて高い周波数の電圧
はコンデンサ１０によつて短絡されるので第３図
の回路においても抵抗８に流れる電流ＩPの交流
成分の波形を端子１３に得られることは明らかで
ある。
第２図及び第３図に示す実施例では便宜上電源
１１のマイナス側を接地電位としているが、交流
的に同電位とみなせる点であればどこを接地電位
としてもよく、たとえば電源１１のプラス側を接
地することもできる。また電流増幅器のトランジ
スタの段数を１段とする場合、３段以上とする場
合、およびNPNトランジスタの代りにPNPトラ
ンジスタを用い、電源およびダイオードの極性を
逆にする場合も、ホトダイオードの直流電流回路
内に定電圧ダイオードを挿入し上記ホトダイオー
ドのアノードカソード間逆バイアス電圧がツエナ
ー降伏電圧により決定されるよう接続すればよ
い。
１１のマイナス側を接地電位としているが、交流
的に同電位とみなせる点であればどこを接地電位
としてもよく、たとえば電源１１のプラス側を接
地することもできる。また電流増幅器のトランジ
スタの段数を１段とする場合、３段以上とする場
合、およびNPNトランジスタの代りにPNPトラ
ンジスタを用い、電源およびダイオードの極性を
逆にする場合も、ホトダイオードの直流電流回路
内に定電圧ダイオードを挿入し上記ホトダイオー
ドのアノードカソード間逆バイアス電圧がツエナ
ー降伏電圧により決定されるよう接続すればよ
い。
以上のように、この発明によれば簡単な回路構
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、かつ高速に変化
する光出力波形を電圧波形として出力することが
できる利点がある。
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、かつ高速に変化
する光出力波形を電圧波形として出力することが
できる利点がある。
第１図はこの発明の基本的な動作原理を説明す
るための接続図、第２図はこの発明の一実施例を
示す接続図、第３図はこの発明の他の実施例を示
す接続図である。 これらの図において１はレーザダイオード、２
はホトダイオード、３，４はそれぞれトランジス
タ、１１は直流電源、１２は変調信号の入力端
子、１３はモニタ電圧波形出力端子、１５は光導
波路、１６は定電圧ダイオードである。なお各図
中同一符号は同一又は相当部分を示すものとす
る。
るための接続図、第２図はこの発明の一実施例を
示す接続図、第３図はこの発明の他の実施例を示
す接続図である。 これらの図において１はレーザダイオード、２
はホトダイオード、３，４はそれぞれトランジス
タ、１１は直流電源、１２は変調信号の入力端
子、１３はモニタ電圧波形出力端子、１５は光導
波路、１６は定電圧ダイオードである。なお各図
中同一符号は同一又は相当部分を示すものとす
る。
Claims (1)
- １ レーザダイオードの発光出力の一部をホトダ
イオードで受光するよう伝送する光導波路、上記
ホトダイオードの出力電流を平滑化した信号によ
り上記レーザダイオードの直流バイアス電流を制
御する負帰還制御回路、上記ホトダイオードの直
流電流回路内に挿入され上記ホトダイオードのア
ノードカソード間逆バイアス電圧がツエナー降伏
電圧により決定されるよう接続された定電圧ダイ
オードを備えたことを特徴とするレーザダイオー
ドのバイアス回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14256879A JPS5666082A (en) | 1979-11-02 | 1979-11-02 | Bias circuit for laser diode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14256879A JPS5666082A (en) | 1979-11-02 | 1979-11-02 | Bias circuit for laser diode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5666082A JPS5666082A (en) | 1981-06-04 |
| JPS6152996B2 true JPS6152996B2 (ja) | 1986-11-15 |
Family
ID=15318345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14256879A Granted JPS5666082A (en) | 1979-11-02 | 1979-11-02 | Bias circuit for laser diode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5666082A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112018005189T5 (de) | 2017-11-02 | 2020-07-02 | Sony Corporation | Halbleiterlaser-Ansteuerschaltung, Halbleiterlaser-Ansteuerschaltungsverfahren, Distanzmesseinrichtung und Elektronikeinrichtung |
-
1979
- 1979-11-02 JP JP14256879A patent/JPS5666082A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5666082A (en) | 1981-06-04 |
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