JPS6190487A - Semiconductor laser drive circuit - Google Patents
Semiconductor laser drive circuitInfo
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- JPS6190487A JPS6190487A JP21305184A JP21305184A JPS6190487A JP S6190487 A JPS6190487 A JP S6190487A JP 21305184 A JP21305184 A JP 21305184A JP 21305184 A JP21305184 A JP 21305184A JP S6190487 A JPS6190487 A JP S6190487A
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光伝送の光源として用いられる半導体レーザ
素子の駆動回路に関する。特に、半導体レーザ素子の光
出力の安定化に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a drive circuit for a semiconductor laser element used as a light source for optical transmission. In particular, it relates to stabilizing the optical output of a semiconductor laser device.
半導体レーザ素子の出力は、周囲温度の変動により、そ
の発振しきい値電流や外部微分量子効率が変化する。The output of a semiconductor laser device changes in its oscillation threshold current and external differential quantum efficiency due to changes in ambient temperature.
第３図は、周囲温度Ｔの変化をパラメタとする半導体レ
ーザ素子の電流対光信号出力特性を示す図である。周囲
温度ＴがＴ１、Ｔｚ 、Ｔｚと上昇することにより、発
振しきい値電流Ｉ７が１？１、ＩＴ２、ＩＴ３と増加し
、さらに、量子効率ηがη３、η２、η３と変化する。FIG. 3 is a diagram showing the current vs. optical signal output characteristics of the semiconductor laser device using a change in the ambient temperature T as a parameter. As the ambient temperature T increases from T1 to Tz to Tz, the oscillation threshold current I7 increases from 1 to 1, from IT2 to IT3, and further, the quantum efficiency η changes from η3 to η2 to η3.
したがって、光信号出力の平均値を所定の光強度Ｐとす
るためには、バイアス電流■、をＩ、い ｘｂｚ、ｒｂ
ｚと変化させる必要がある。また、所定の光出力ピーク
値を得るためには、変調電流■２をＩ、い ｒｐｚ、ｒ
ｐ３と変化させる必要がある。Therefore, in order to set the average value of the optical signal output to a predetermined optical intensity P, the bias current ■, I, xbz, rb
It is necessary to change it to z. In addition, in order to obtain a predetermined optical output peak value, the modulation current ■2 must be I, rpz, r
It is necessary to change it to p3.
半導体レーザ素子を周囲温度の変動が小さい条件で使用
する場合には、外部微分量子効率ｌの変動が少ないので
、バイアス電流の制御だけで光出力ピーク値を一定の値
に保つことができる。しがし、周囲温度が大きく変動す
る使用条件で半導体レーザ素子を使用する場合には、外
部微分量子効率ηの変動が大きく、平均光出力を一定に
保つことはできるが、消光比が劣化してしまう。When the semiconductor laser device is used under conditions where the ambient temperature fluctuates little, the external differential quantum efficiency l fluctuates little, so the optical output peak value can be kept at a constant value simply by controlling the bias current. However, when using a semiconductor laser device under operating conditions where the ambient temperature fluctuates widely, the external differential quantum efficiency η fluctuates greatly, and although the average optical output can be kept constant, the extinction ratio deteriorates. I end up.
第４図は、従来例半導体レーザ駆動回路のブロック構成
図である。この半導体レーザ駆動回路は、特公昭５８−
２４０２８号公報に開示されている。FIG. 4 is a block diagram of a conventional semiconductor laser drive circuit. This semiconductor laser drive circuit is
It is disclosed in Japanese Patent No. 24028.
半導体レーザ素子１の光信号出力は光ファイバ２に入射
されて伝送される。さらに、この光信号出力の一部は受
光素子３に入力される。半導体レーザ素子１のバイアス
電流は、直流電流増幅回路４４により供給される。半導
体レーザ素子１の変調電流は可変変調電流回路４１によ
り供給される。The optical signal output from the semiconductor laser device 1 is input to an optical fiber 2 and transmitted. Further, a part of this optical signal output is input to the light receiving element 3. A bias current for the semiconductor laser device 1 is supplied by a DC current amplification circuit 44 . A modulation current for the semiconductor laser device 1 is supplied by a variable modulation current circuit 41.
信号入力端子４は可変変調電流回路１２に接続される。Signal input terminal 4 is connected to variable modulation current circuit 12 .
受光素子３の出力はピーク値検出回路４２に接続される
。ピーク値検出回路４２の出力は分岐され、比較回路４
３の一方の入力端子および比較回路４５の一方の入力端
子に接続される。比較回路４３の他方の入力端子は基準
電流入力端子５に接続される。比較回路４３の出力端子
は、直流電流増幅回路４４の入力端子に接続される。比
較回路４５の他方の入力端子は基準電流入力端子６に接
続される。比較回路４５の出力端子は比較回路４６の一
方の入力端子に接続される。比較回路４６の他方の入力
端子はパイロット信号発生回路４８に接続される。比較
回路４６の出力端子は比較回路４７を介して可変変調電
流回路４１に接続される。パイロット信号発生回路４８
はコンデンサを介して半導体素子１に接続される。基準
電流入力端子５には、半導体レーザ素子１のバイアス電
流を制御するための基準電流が入力される。基準電流入
力端子６には、半導体レーザ素子１の変調電流を制御す
るための基準電流が入力される。The output of the light receiving element 3 is connected to a peak value detection circuit 42. The output of the peak value detection circuit 42 is branched and sent to the comparison circuit 4.
3 and one input terminal of the comparison circuit 45. The other input terminal of the comparison circuit 43 is connected to the reference current input terminal 5. The output terminal of comparison circuit 43 is connected to the input terminal of DC current amplification circuit 44 . The other input terminal of the comparison circuit 45 is connected to the reference current input terminal 6. The output terminal of comparison circuit 45 is connected to one input terminal of comparison circuit 46. The other input terminal of comparison circuit 46 is connected to pilot signal generation circuit 48 . The output terminal of the comparison circuit 46 is connected to the variable modulation current circuit 41 via the comparison circuit 47. Pilot signal generation circuit 48
is connected to the semiconductor element 1 via a capacitor. A reference current for controlling the bias current of the semiconductor laser device 1 is input to the reference current input terminal 5 . A reference current for controlling the modulation current of the semiconductor laser device 1 is input to the reference current input terminal 6 .
この半導体レーザ駆動回路は、パイロット信号発生回路
４８の出力信号の振幅レヘルを制御情報として、周囲温
度変動によるバイアス電流および変調電流の変動を修正
する。すなわち、比較回路４３および直流電流増幅回路
４４がバイアス電流を制御し、比較回路４５、比較回路
４６、直流電流増幅回路４７および可変変調電流回路が
変調電流を制御する。This semiconductor laser drive circuit uses the amplitude level of the output signal of the pilot signal generation circuit 48 as control information to correct variations in bias current and modulation current due to ambient temperature variations. That is, the comparison circuit 43 and the DC current amplifier circuit 44 control the bias current, and the comparison circuit 45, the comparison circuit 46, the DC current amplifier circuit 47, and the variable modulation current circuit control the modulation current.
しかし、従来例半導体レーザ駆動回路では、周囲温度に
対してパイロット信号の振幅レベルが変動し、このため
、バイアス電流および変調電流が正しく調整されない欠
点があった。However, in the conventional semiconductor laser drive circuit, the amplitude level of the pilot signal fluctuates with respect to the ambient temperature, and as a result, the bias current and modulation current cannot be adjusted correctly.
また、変調信号のマーク率が変動した場合には、周囲温
度が変動しなくてもバイアス電流が変動したものとして
誤動作をする欠点があった。すなわち、マーク率が低く
なると、バイアス電流が減少したものとして、バイアス
電流を増加させ、マーク率が高くなると、バイアス電流
を減少させてしまう。したがって、マーク率の変動が大
きい伝送路符号を用いる場合には、このような半導体レ
ーザ駆動回路を使用できない。Furthermore, if the mark rate of the modulation signal fluctuates, there is a drawback that the bias current may malfunction even if the ambient temperature does not fluctuate, assuming that the bias current has fluctuated. That is, when the mark rate becomes low, the bias current is increased, assuming that the bias current is decreased, and when the mark rate becomes high, the bias current is decreased. Therefore, such a semiconductor laser drive circuit cannot be used when using a transmission line code with a large variation in mark rate.
本発明は、以上の問題点を解決し、周囲温度の変化に対
して安定に半導体レーザ素子を動作させ、また変調信号
のマーク率に対しても安定に半導体レーザ素子を動作さ
せることができる半導体レーザ駆動回路を提供すること
を目的とする。The present invention solves the above problems and makes it possible to operate a semiconductor laser device stably against changes in ambient temperature and also against mark rates of modulation signals. The purpose is to provide a laser drive circuit.
本発明半導体レーザ駆動回路は、半導体レーザ素子と、
この半導体レーザ素子に光信号を発生するバイアス電流
を供給する手段と、この半導体レーザ素子に上記光信号
を変調する変調電流を供給する手段と、この半導体レー
ザ素子から送出された光出力の一部を検出して光電気変
換する受光素子とを備え、上記バイアス電流を供給する
手段には、この受光素子の出力電気信号に基づいて、上
記半導体レーザ素子の光信号出力の平均値を一定に保つ
ように上記バイアス電流を制御するバイアス電流制御手
段を含み、上記変調電流を供給する手段には、上記受光
素子の出力電気信号に基づいて、上記半導体レーザ素子
の光信号出力のピーク値を一定に保つように上記変調電
流を制御する変調電流制御手段を含む半導体レーザ駆動
回路において、上記バイアス電流制御手段は、上記受光
素子の出力電気信号の直流成分と上記半導体レーザ素子
に供給する変調電流の直流成分とを比較してこの両成分
の差を一定になるように制御する手段を含み、上記変調
電流制御手段は、上記受光素子の出力電気信号のピーク
値と上記半導体レーザ素子に供給する変調電流のピーク
値とを比較してこの両ピーク値の差が一定になるように
制御する手段を含むことを特徴とする
本発明の半導体レーザ駆動回路は、二重ループ自動光強
度制御回路と呼ぶことができる。The semiconductor laser drive circuit of the present invention includes a semiconductor laser element,
means for supplying a bias current for generating an optical signal to the semiconductor laser element; means for supplying a modulation current for modulating the optical signal to the semiconductor laser element; and a portion of the optical output transmitted from the semiconductor laser element. The means for supplying the bias current includes a light receiving element that detects and photoelectrically converts the light, and the means for supplying the bias current maintains the average value of the optical signal output of the semiconductor laser element constant based on the output electric signal of the light receiving element. The means for supplying the modulation current includes bias current control means for controlling the bias current, and the means for supplying the modulation current is configured to maintain a peak value of the optical signal output of the semiconductor laser element constant based on the output electric signal of the light receiving element. In the semiconductor laser drive circuit including a modulation current control means for controlling the modulation current so that The modulation current control means compares the peak value of the output electric signal of the light receiving element and the modulation current supplied to the semiconductor laser element. The semiconductor laser drive circuit of the present invention, which is characterized in that it includes means for controlling the difference between the two peak values by comparing it with the peak value of I can do it.
本発明半導体レーザ駆動回路は、変調電流のピーク値と
光出力のピーク値とを比較することにより変調電流を制
御し、変調電流の直流成分と光信号出力の直流成分とを
比較することによりバイアス電流を制御する。これによ
り、周囲温度の変動およびマーク率の変動に対しても動
作を安定化することができる。The semiconductor laser drive circuit of the present invention controls the modulation current by comparing the peak value of the modulation current and the peak value of the optical output, and biases the modulation current by comparing the DC component of the modulation current and the DC component of the optical signal output. Control the current. Thereby, the operation can be stabilized even against fluctuations in ambient temperature and fluctuations in mark rate.
第１図は本発明実施例半導体レーザ駆動回路のブロック
構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a semiconductor laser drive circuit according to an embodiment of the present invention.
半導体レーザ素子１の光信号出力は光フプ゛イバ２に入
射されて伝送される。さらに、この光信号
Ｉ出力の一部は受光素子３に入力される。半４体
レーザ素子ｌのバイアス電流は、直流電流増幅回路１８
により供給される。半導体レーザ素子１の変調電流は可
変変調電流回路１２により供給される。The optical signal output from the semiconductor laser device 1 is input to an optical fiber 2 and transmitted. Furthermore, this optical signal
A part of the I output is input to the light receiving element 3. The bias current of the semi-quartet laser element l is supplied to the DC current amplifier circuit 18.
Powered by. A modulation current for the semiconductor laser device 1 is supplied by a variable modulation current circuit 12.
信号入力端子４は分岐回路１１に接続される。分岐回路
１１は可変変調電流回路１２、直流成分検出回路１３お
よびピーク値検出図！１４に接続される。Signal input terminal 4 is connected to branch circuit 11 . The branch circuit 11 includes a variable modulation current circuit 12, a DC component detection circuit 13, and a peak value detection diagram! 14.
受光素子３の出力は分岐され、その一方は直流成分検出
回路１５に入力される。直流成分検出回路１５は比較回
路１６の一方の入力端子に接続される。The output of the light receiving element 3 is branched, and one of the branches is input to the DC component detection circuit 15 . The DC component detection circuit 15 is connected to one input terminal of the comparison circuit 16.
比較回路１６の他方の入力端子には直流成分検出回路１
５が接続される。比較回路１６の出力端子は比較回路１
７の一方の入力端子に接続される。比較回路１７の他方
の入力端子には基準電流入力端子５が接続される。比較
回路１７の出力端子は直流電流増幅回路１８の入力端子
に接続される。The other input terminal of the comparison circuit 16 is connected to the DC component detection circuit 1.
5 is connected. The output terminal of the comparison circuit 16 is the output terminal of the comparison circuit 1
It is connected to one input terminal of 7. The reference current input terminal 5 is connected to the other input terminal of the comparison circuit 17. The output terminal of comparison circuit 17 is connected to the input terminal of DC current amplification circuit 18 .
受光素子３の分岐された出力の他方は、ピーク値検出回
路１９に入力される。ピーク値検出回路１９は比較回路
２０の一方の入力端子に接続される。比較回路２０の他
方の入力端子にはピーク値検出回路１４が接続される。The other of the branched outputs of the light receiving element 3 is input to the peak value detection circuit 19. The peak value detection circuit 19 is connected to one input terminal of the comparison circuit 20. A peak value detection circuit 14 is connected to the other input terminal of the comparison circuit 20.
比較回路２０の出力端子は比較回路２１の一方の入力端
子に接続される。比較回路２１の他方の入力端子には基
準電流入力端子に接続される。比較回路２１の出力端子
は直流電流増幅回路２２に接続される。直流電流増幅回
路２２の出力は可変変調電流回路Ｉ２に接続される。An output terminal of comparison circuit 20 is connected to one input terminal of comparison circuit 21 . The other input terminal of the comparison circuit 21 is connected to a reference current input terminal. An output terminal of the comparator circuit 21 is connected to a DC current amplification circuit 22 . The output of the DC current amplifier circuit 22 is connected to the variable modulation current circuit I2.
第２図は、直流電流増幅回路１８．２２の一例を示す回
路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the DC current amplification circuit 18.22.
トランジスタＴ、のベース端子は抵抗Ｒ＋を介して接地
される。トランジスタＴ、のコレクタ端子は接地され、
エミッタ端子はトランジスタＴ２のベース端子に接続さ
れる。トランジスタＴ２のコレクタ端子は抵抗Ｒ０に接
続される。トランジスタＴ２のエミッタ端子には抵抗Ｒ
Ｅを介して電源電圧Ｖ１が供給される。トランジスタＴ
、のベース端子に入力された信号電流は、この直流電流
増幅回路により増幅され、トランジスタＴ２のエミッタ
電流として出力される。この直流電流増幅回路の電流増
幅率は抵抗比ＲＩ／ＲＥにより定まる。The base terminal of transistor T is grounded via resistor R+. The collector terminal of transistor T is grounded,
The emitter terminal is connected to the base terminal of transistor T2. The collector terminal of transistor T2 is connected to resistor R0. A resistor R is connected to the emitter terminal of the transistor T2.
Power supply voltage V1 is supplied via E. transistor T
A signal current input to the base terminal of , is amplified by this DC current amplification circuit and output as an emitter current of transistor T2. The current amplification factor of this DC current amplifier circuit is determined by the resistance ratio RI/RE.
本実施例半導体レーザ駆動回路によるバイアス電流の制
御について説明すると、半導体レーザ素子１の光信号出
力は受光素子３により光電気変換され、その直流成分が
直流成分検出回路１５により検出される。これに対して
、信号入力端子４から入力された変調信号の直流成分は
、直流成分検出回路１３により検出される。二つの直流
成分検出回路１３．１５の特性は同じであり、これらの
出力を比較器１６で比較することにより、変調信号のマ
ーク率等に影響されずに平均光信号出力を検出すること
ができる。さらに、比較回路１７が、比較器１６の出力
と基準電流入力端子５に入力された電流とを比較し、平
均光信号出力の変動を検出する。比較器１７の出力は、
直流電流増幅回路１８により増幅され、半導体レーザ素
子１の光信号出力の平均値を一定に保つようなバイアス
電流を供給する。To explain the control of bias current by the semiconductor laser drive circuit of this embodiment, the optical signal output of the semiconductor laser element 1 is photoelectrically converted by the light receiving element 3, and its DC component is detected by the DC component detection circuit 15. On the other hand, the DC component of the modulated signal input from the signal input terminal 4 is detected by the DC component detection circuit 13. The characteristics of the two DC component detection circuits 13 and 15 are the same, and by comparing their outputs with the comparator 16, it is possible to detect the average optical signal output without being affected by the mark rate of the modulation signal, etc. . Further, a comparison circuit 17 compares the output of the comparator 16 and the current input to the reference current input terminal 5, and detects fluctuations in the average optical signal output. The output of the comparator 17 is
A bias current is supplied that is amplified by the DC current amplification circuit 18 and keeps the average value of the optical signal output of the semiconductor laser device 1 constant.
次に、変調電流の制御について説明すると、受光素子３
の出力した電気信号のピーク値は、ピーク値検出回路１
９により検出される。これに対して、信号入力端子４か
ら入力された変調信号のピーク値は、ピーク値検出回路
１４により検出される。二つのピーク値検出回路１４．
１９の特性は同一であり、これらの出力を比較回路２０
で比較することにより、入力信号のピーク値の変動に対
応する光信号出力のピーク値を検出することができる。Next, to explain the control of the modulation current, the light receiving element 3
The peak value of the electrical signal outputted by the peak value detection circuit 1
Detected by 9. On the other hand, the peak value of the modulated signal input from the signal input terminal 4 is detected by the peak value detection circuit 14. Two peak value detection circuits 14.
19 have the same characteristics, and these outputs are sent to the comparison circuit 20.
By comparing the peak value of the optical signal output corresponding to the fluctuation of the peak value of the input signal, it is possible to detect the peak value of the optical signal output.
さらに比較器２１が、比較器２０の出力を基準電流入力
端子５に入力された電流と比較し、光信号出力のピーク
値の変動を検出する。比較器２１の出力は、直流電流増
幅回路２２により増幅され、可変変ｍ電流回路１２に供
給され、半導体レーザ素子ｌの光信号出力のピーク値を
一定に保つことができる。Further, a comparator 21 compares the output of the comparator 20 with the current input to the reference current input terminal 5 to detect fluctuations in the peak value of the optical signal output. The output of the comparator 21 is amplified by the DC current amplifier circuit 22 and supplied to the variable current circuit 12, so that the peak value of the optical signal output of the semiconductor laser element 1 can be kept constant.
このように、半導体レーザ素子１に供給するバイアス電
流と変調電流とを、入力された変調信号と比較しながら
別々に制御しているため、変調信号のピーク値の変化に
よりバイアス電流を変化させるような誤動作を行うこと
がない。In this way, the bias current and modulation current supplied to the semiconductor laser element 1 are controlled separately while being compared with the input modulation signal, so that the bias current can be changed depending on the change in the peak value of the modulation signal. No malfunctions will occur.
以上の動作をさらに定量的に説明する。The above operation will be explained more quantitatively.
直流成分検出回路１５の出力電流をＩｋｌｌとし、直流
成分検出回路１３の出力電流を！、とじ、基準電流入力
端子５に入力される基準電流を１．、、とすると、比較
器１７の出力電流Ｉ４は、
Ｉａ ＃Ａｃ＋ （Ｉｈｏ−１ｈａ Ｌｍ）
−１ｌ）で与えられる。ここで、比較回路１６の電流増
幅率は１であり、比較回路１７の電流増幅率はＡＣｌで
ある。また、電流１ ｈＤ％ ’Ｉ １ｕｌｌおよびｌ
Ｐｍは負である。Let the output current of the DC component detection circuit 15 be Ikll, and the output current of the DC component detection circuit 13! , the reference current input to the reference current input terminal 5 is set to 1. , , the output current I4 of the comparator 17 is Ia #Ac+ (Iho-1ha Lm)
−1l). Here, the current amplification factor of the comparison circuit 16 is 1, and the current amplification factor of the comparison circuit 17 is ACl. Also, the current 1 hD% 'I 1ull and l
Pm is negative.
また、ピーク値検出回路１９の出力電流を！、。とじ、
ピーク値検出回路１４の出力電流をＩｆｌｌとし、基準
電流入力端子５に入力される基準電流をＩｒｅとすると
、比較器１７の出力電流Ｉ０は、■。” Ａｃｔ （Ｉ
ｔＩＩＩ ｔ＊−１ｒｐ） −・−＋２）で与
えられる。ここで、比較回路２０の電流増幅率は１であ
り、比較回路２１の電流増幅率はＡｃｔである。また、
電流Ｉ０、Ｉｆｌｌおよびｘｒｐは負である。Also, the output current of the peak value detection circuit 19! ,. Binding,
If the output current of the peak value detection circuit 14 is Ifll, and the reference current input to the reference current input terminal 5 is Ire, the output current I0 of the comparator 17 is . ”Act (I
tIII t*-1rp) -・-+2). Here, the current amplification factor of the comparison circuit 20 is 1, and the current amplification factor of the comparison circuit 21 is Act. Also,
Currents I0, Ifll and xrp are negative.
半導体レーザ素子ｌの周囲温度が高くなった場合には、
発振しきい値が上昇し、外部微分量子効率が減少する。If the ambient temperature of the semiconductor laser element l becomes high,
The oscillation threshold increases and the external differential quantum efficiency decreases.
このため、半導体レーザ素子ｌの光出力が弱くなり、電
流１０．１１０が減少するため、第（１）式および第（
２）式により電流１ａ、Ｉ−が減少する。したがって、
周囲温度が増加した場合には、バイアス電流と駆動電流
とを増加させることにより、一定のピーク値光出力を得
ることができる。周囲温度が低下した場合にはこの逆と
なり、バイアス電流と駆動電流とを減少させることが必
要である。このようにバイアス電流および駆動電流を制
御するためには、直流電流増幅回路１８．２２を、入力
信号が減少したときに出力信号が増加するように構成す
る。For this reason, the optical output of the semiconductor laser element l becomes weaker and the current 10.110 decreases, so the equation (1) and the equation (
2) The current 1a, I- decreases according to the equation. therefore,
If the ambient temperature increases, a constant peak light output can be obtained by increasing the bias current and drive current. If the ambient temperature decreases, the opposite is true and it is necessary to reduce the bias current and drive current. To control the bias current and drive current in this manner, the DC current amplifier circuit 18.22 is configured such that the output signal increases when the input signal decreases.
第２図に示した直流電流増幅回路１８．２２のそれぞれ
の出力電流１ｔ’、Ｉｂは、
１．１ 嬌−Ａ、Ｉ。＋Ａ ｏ −（４１
１ｂ ＃−Ａｔ Ｉａ ＋Ａｏ ’−
・（５）と表すことができる。ここで、Ａ＋ 、Ａｔは
抵抗比Ｒ＋ ／ Ｒｔにより定まる電流増幅率であり、
Ａ。The output currents 1t' and Ib of the DC current amplifier circuits 18 and 22 shown in FIG. 2 are as follows: 1.1 -A, I. +A o -(41
1b #-At Ia +Ao'-
・It can be expressed as (5). Here, A+ and At are current amplification factors determined by the resistance ratio R+/Rt,
A.
は直流電流増幅回路１８．２２の電源電圧ｖ１、端子間
電圧およびエミッタ抵抗値により定まる定数である。ま
た可変変調電流回路１２の制御電流Ｉ、′ど出力電流■
、とは比例関係を満たす。is a constant determined by the power supply voltage v1 of the DC current amplifier circuit 18.22, the voltage between the terminals, and the emitter resistance value. Also, the control current I of the variable modulation current circuit 12, the output current ■
, satisfies the proportional relationship.
さらに、半導体レーザ素子１に電流Ｉ （バイアス電流
！、と変調電流■イとの和）が供給されたときの光強度
Ｐ （Ｔ）は、
Ｐ（Ｔ）＃η（Ｔ）（１−Ｉい（Ｔ））Ｐ（Ｔ）＝０
（１＜Ｉい（Ｔ））
で与えられる。ここで、ｖ （Ｔ）は温度Ｔに対する外
部微分量子効率であり、■い（Ｔ）は温度Ｔに対する発
振しきい値電流である。Furthermore, the light intensity P (T) when the current I (the sum of the bias current! and the modulation current ■A) is supplied to the semiconductor laser element 1 is P(T)#η(T)(1-I It is given by (T))P(T)=0 (1<I(T)). Here, v (T) is the external differential quantum efficiency with respect to temperature T, and (T) is the oscillation threshold current with respect to temperature T.
また第（１１式および第（２）式における電流１ｈＤお
よびＩｆｌｌは、
Ｉ ｒｅ＝ｋ Ｐ （Ｔ）
で表される。ここで、ｋは受光素子の光電気変換効率で
あり、ｈは変調電流の占有率、すなわちマーク率に依存
する係数である。Furthermore, the currents 1hD and Ifll in Equations (11 and 2) are expressed as I re=k P (T). Here, k is the photoelectric conversion efficiency of the light receiving element, and h is the modulation current This is a coefficient that depends on the occupancy rate, that is, the mark rate.
半導体レーザ素子１の光信号出力のピーク値変動の抑圧
度ξは、
と表すことができる。ここで第（１１式ないし第（７）
式から、
μｍ ：半導体レーザ素子ｌ、受光素子３および直流成
分検出図Ｎ１５による増幅率、すなわち、
μ、＝ｈ−ｋ。The degree of suppression ξ of the peak value fluctuation of the optical signal output of the semiconductor laser device 1 can be expressed as follows. Here, the (11th to (7th))
From the formula, μm: amplification factor according to the semiconductor laser element 1, the light receiving element 3, and the DC component detection diagram N15, that is, μ, = h−k.
βＩ ：直流成分の帰還増幅率、すなわち、β１”Ａ（
１・Ａ１、
β２ ：半導体レーザ素子１、受光素子３およびピーク
値検出回路１５による変調成分の増幅率、すなわち、
μｚ＝に−７１（Ｔ）
β２ ：変調成分の帰還増幅率、すなわち、βｚ＝Ａｃ
ｚ・Ａｔ
である、したがって、
が得られる。第（９）式から、比較回路１７．２１の電
流増幅率Ａ ｃ ｉ ％ Ａ ｃ ｔおよび直流電流増
幅回路１５．１８の電流増幅率Ａ ｔ 、 Ａ ２を増
すにつれて抑圧度ξが大きくなり、周囲温度の変化等に
よる半導体レーザ素子ｌの発振しきい値電流および外部
微分量子効率の変化に対して、光信号出力のピーク値を
一定に保持することができる。βI: Feedback amplification factor of DC component, that is, β1”A(
1・A1, β2: Amplification factor of the modulation component by the semiconductor laser element 1, photodetector 3, and peak value detection circuit 15, i.e., μz=−71(T) β2: Feedback amplification factor of the modulation component, i.e., βz= Ac
z・At, therefore, we obtain. From equation (9), as the current amplification factor A c i % A c t of the comparison circuit 17.21 and the current amplification factor A t , A 2 of the DC current amplification circuit 15.18 are increased, the degree of suppression ξ becomes larger. The peak value of the optical signal output can be held constant against changes in the oscillation threshold current and external differential quantum efficiency of the semiconductor laser element l due to changes in ambient temperature or the like.
以上説明したように、本発明半導体レーザ駆動回路は、
周囲温度による発振しきい値電流の変動および外部微分
量子効率の変化に対して、バイアス電流および変調電流
を適切に調整できる。また、入力された変調信号のマー
ク率や信号強度の変動に影響されずに光信号出力の平均
値およびピーク値を一定に保つことができ、消光比劣化
が生じない効果がある。As explained above, the semiconductor laser drive circuit of the present invention has the following features:
The bias current and modulation current can be adjusted appropriately in response to changes in the oscillation threshold current and external differential quantum efficiency due to ambient temperature. Furthermore, the average value and peak value of the optical signal output can be kept constant without being affected by fluctuations in the mark rate or signal strength of the input modulated signal, and there is an effect that extinction ratio deterioration does not occur.
したがって、本発明半導体レーザ駆動回路は、周囲温度
の変動および信号のマーク率の変化が大きい場合の光デ
イジタル通信に効果がある。Therefore, the semiconductor laser drive circuit of the present invention is effective in optical digital communication when there are large fluctuations in ambient temperature and large changes in signal mark rate.
第１図は本発明実施例半導体レーザ駆動回路のブロック
構成図。
第２図は直流電流駆動回路の回路図。
第３図は半導体レーザ素子の電流対光信号出力を示す図
。
第４図は従来例半導体レーザ駆動回路のブロック構成図
。
１・・・半導体レーザ素子、２川光フアイバ、３・・・
受光素子、４・・・信号入力端子、５．６・・・基準電
流入力端子、１１・・・分岐回路、１２・・・可変変調
電流回路、１３・・・直流成分検出回路、１４・・・ピ
ーク値検出回路、１５・・・直流成分検出回路、１６・
・・比較回路、１７・・・比較回路、１８・・・直流電
流増幅回路、１９・・・ピーク値検出回路、２０・・・
比較回路、２１・・・比較回路、２２・・・直流電流増
幅回路、４１・・・可変変調電流回路、４２・・・ピー
ク値検出回路、４３・・・比較回路、４４・・・直流電
流増幅回路、４５．４６・・・比較回路、４７・・・直
流電流増幅回路、４８・・・パイロット信号発生回路。FIG. 1 is a block diagram of a semiconductor laser drive circuit according to an embodiment of the present invention. Figure 2 is a circuit diagram of a DC current drive circuit. FIG. 3 is a diagram showing current versus optical signal output of a semiconductor laser element. FIG. 4 is a block diagram of a conventional semiconductor laser drive circuit. 1... Semiconductor laser element, Nikawa optical fiber, 3...
Light receiving element, 4... Signal input terminal, 5.6... Reference current input terminal, 11... Branch circuit, 12... Variable modulation current circuit, 13... DC component detection circuit, 14...・Peak value detection circuit, 15... DC component detection circuit, 16.
... Comparison circuit, 17... Comparison circuit, 18... DC current amplification circuit, 19... Peak value detection circuit, 20...
Comparison circuit, 21... Comparison circuit, 22... DC current amplifier circuit, 41... Variable modulation current circuit, 42... Peak value detection circuit, 43... Comparison circuit, 44... DC current Amplifier circuit, 45.46... Comparison circuit, 47... DC current amplification circuit, 48... Pilot signal generation circuit.
Claims (1)
を供給する手段と、 この半導体レーザ素子に上記光信号を変調する変調電流
を供給する手段と、 この半導体レーザ素子から送出された光出力の一部を検
出して光電気変換する受光素子と を備え、 上記バイアス電流を供給する手段には、この受光素子の
出力電気信号に基づいて、上記半導体レーザ素子の光信
号出力の平均値を一定に保つように上記バイアス電流を
制御するバイアス電流制御手段を含み、 上記変調電流を供給する手段には、上記受光素子の出力
電気信号に基づいて、上記半導体レーザ素子の光信号出
力のピーク値を一定に保つように上記変調電流を制御す
る変調電流制御手段を含む半導体レーザ駆動回路におい
て、 上記バイアス電流制御手段は、上記受光素子の出力電気
信号の直流成分と上記半導体レーザ素子に供給する変調
電流の直流成分とを比較してこの両成分の差を一定にな
るように制御する手段を含み、 上記変調電流制御手段は、上記受光素子の出力電気信号
のピーク値と上記半導体レーザ素子に供給する変調電流
のピーク値とを比較してこの両ピーク値の差が一定にな
るように制御する手段を含む ことを特徴とする半導体レーザ駆動回路。(1) a semiconductor laser element; a means for supplying a bias current for generating an optical signal to the semiconductor laser element; a means for supplying a modulation current for modulating the optical signal to the semiconductor laser element; The means for supplying the bias current includes a light receiving element that detects a part of the transmitted light output and converts it into electricity, and the means for supplying the bias current is configured to generate an optical signal of the semiconductor laser element based on the output electrical signal of the light receiving element. The means for supplying the modulation current includes bias current control means for controlling the bias current so as to keep the average value of the output constant, and the means for supplying the modulation current controls the light output of the semiconductor laser element based on the output electric signal of the light receiving element. In a semiconductor laser drive circuit including a modulation current control means for controlling the modulation current so as to keep the peak value of the signal output constant, the bias current control means controls the direct current component of the output electric signal of the light receiving element and the semiconductor laser. The modulation current control means compares the DC component of the modulation current supplied to the element with the DC component and controls the difference between the two components to be constant, and the modulation current control means compares the peak value of the output electrical signal of the light receiving element with the 1. A semiconductor laser drive circuit comprising means for comparing a peak value of a modulation current supplied to a semiconductor laser element and controlling the difference between the two peak values to be constant.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21305184A JPS6190487A (en) | 1984-10-11 | 1984-10-11 | Semiconductor laser drive circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21305184A JPS6190487A (en) | 1984-10-11 | 1984-10-11 | Semiconductor laser drive circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6190487A true JPS6190487A (en) | 1986-05-08 |
Family
ID=16632711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21305184A Pending JPS6190487A (en) | 1984-10-11 | 1984-10-11 | Semiconductor laser drive circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6190487A (en) |
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- 1984-10-11 JP JP21305184A patent/JPS6190487A/en active Pending
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