JPS62217687A - レ−ザダイオ−ド駆動装置 - 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】 〔概　要〕 パルス入力信号および光出力安定化ループの制御出力を
重畳した信号をレーザダイオードを駆動する単一のトラ
ンジスタの制御入力とすることにより、単一のトランジ
スタでパルス電流およびバイアス電流の供給を可能にし
たレーザダイオード駆動装置。

〔産業上の利用分野〕

本発明はレーザダイオード駆動装置に関する。

本発明のレーザダイオード駆動装置は、例えば光通信シ
ステムにおいて電気光変換素子として用いられるレーザ
ダイオードにパルス電流およびバイアス電流を供給する
ために用いられる。

従来の技術〕 レーザダイオードは、一般に知られているよう、その順
方向電流対光出力特性（１−Ｌ特性）おいて成るしきい
値を有しており、しきい値以二の順方向電流を流さない
と、レーザ光を発しな１゜このためレーザダイオードを
パルス変調する烏合、高速応答の面から、レーザダイオ
ードに印ＩＩ＋する駆動電流をパルス電流としきい値に
相当する直流バイアス電流との２種類の電流に分けて制
御することが行われている。

第９図はかかる従来形のレーザダイオード駆動装置を示
すブロック図である。図中、２はレーザモジュールであ
って、レーザダイオード（ＬＤ）２１とアバランシェホ
トダイオード（ＡＰＤ）２２とからなるもの、３はパル
ス人力信号の低域周波数成分を抽出する低域フィルタ、
５はホトダイオード２２の検出出力信号の低域周波数成
分を抽出する低域フィルタ、４は低域フィルタ３と５と
の出力電圧を比較してその差分値をＡＰＣ制御出力電圧
Ｖ　ａｐｃとして出力する比較器、６は入力されたパル
ス人力信号のパルス振幅を比較器４のＡＰＣ制御出力゛
電圧Ｖ　ｍｐｃに応じて調整してレーザダイオード２１
に供給するパルス電流用ドライブ回路、７は比較器４の
ＡＰＣ制御出力電圧Ｖ　ａｐｃに応じて直流バイアス電
流Ｉ、の値を調整してレーザダイオード２１に供給する
バイアス電流用ドライブ回路である。なおパルス電流用
ドライブ回路６とバイアス電流用ドライブ回路７はバイ
ポーラトランジスタあるいはＦＢ’ｒ（電界効果トラン
ジスタ）で７７４成される。

このレーザダイオード駆動装置は、レーザダイオード２
１の出力光をホトダイオード２２で検出してその値に応
じてパルス電流用ドライブ回路６およびバイアス電流用
ドライブ回路７の出力電流ｆｂ＋■２をフィードバック
制御し、それによりその光出力平均値が一定となるよう
にＡＰＣ制御（＾ｕｔｏ−ｍａｔｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃ
ｏｎｔｒｏｌ）を行っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のレーザダイオード駆動装置は、直流バイアス電流
１、とパルス電流１、とをそれぞれ別のドライブ回路に
よってレーザダイオード２１に供給しているので、部品
点数が増加するという問題点が・ある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理ブロック図である。図中、１０３
はレーザダイオードとホトダイオードとからなるレーザ
モジュール、１０２はレーザダイオードにパルス電流お
よび直流バイアス電流を供給する印、−のトランジスタ
からなるドライブ回路、１０４はレーザダイオード出力
光を安定化させる制御を行うための光出力安定化ループ
、１０１は光出力安定化ループ１０４のＡＰＣ１制御出
力とパルス入力信号とを重畳するだめの加算回路である
。

〔作　用〕

加算回路１０１でパルス入力信号とＡＰＣ制御信号とを
重畳してドライブ回路１０２のトランジスタの制御人力
とする。これにより単一のトランジスタでレーザダイオ
ードの光出力安定化制御を行いつつレーザダイオードに
パルス電流と直流バイアス電流との双方を供給すること
が可能となる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の一実施例としてのレーザダイオード駆
動装置を示す図である。この第２図のレーザダイオード
駆動装置は、レーザダイオードが第３図に示すようなＩ
−Ｌ特性を有する場合、すなわち温度変化に対してしき
い値ｔｈｌ　、　ｔｈ２．　ｔｈ３が変化するが微分量
子効率（ｄＬ／ｄｌ）は変化しない場合に用いられるも
のである。

第２図において、パルス入力信号はＬＤドライブ回路１
ａのパルス入力端子に導かれるとともに低域フィルタ３
を介して比較器４に導かれる。

Ｌ　Ｄドライブ回路１ａから出力される出力電流は、レ
ーザモジュール２のレーザダイオード２１に専かれる。

レーザモジュール２はレーザダイオード２１と光出力安
定化制御のためにそのレーザダイオード２１の出力光を
検出するアバランシェホトダイオード２２とからなる。

ホトダイオード２２の検出出力は低域フィルタ５を介し
て比較器４に導かれる。

比較器４は低域フィルタ３と５の出力電圧を比較し、そ
の差分に相当する電圧をＡＰＣ制御出力電圧Ｖ　ａｐｅ
としてＬＤドライブ回路１ａのへＰＣ制御入力端子に送
出する。

ＬＤドライブ回路１ａにおいて、パルス入力信号はキャ
パシタ１１を介してバイポーラ形ｎｐｎトランジスタ１
３のベースに導かれる。トランジスタ１３のコレクタは
レーザダイオード２１に接続され、一方、エミッタは抵
抗器１４を介して定電圧電源−Ｖに接続される。比較器
４からのＡＰＣ制御出力電圧Ｖ　ａｐｅは加算器１５お
よびダイオード１２を介してトランジスタ１３のベース
に導かれる。加算器１５ではオフセット電圧Ｖｏｆがへ
ＰＣ制御出力電圧に加算される。ダイオード１２はパル
ス入力信号の直流レベル変動を抑えるためのゼロレベル
側クランプ用のダイオードである。

この第２図の装置によれば、ホトダイオード２′乞低域
フイルタ３および５、比較器４等士構成される光出力安
定化（ＡＰＣ）ループの制御出力電圧Ｖａｐｃを加算器
１５を介してトランジスタ１３のベースに印加し、パル
ス入力信号Ｓｐと重畳することができる。この光安定化
ループの作用により、第３図に示すように周囲温度変化
によってしきい値電流がｔｈｌ、　ｔｈ２．　ｔｈ３等
に変化した場合にも、レーザダイオード２１に供給され
る直流バイアス電流はその温度変化に応じて各温度のし
きい値電流にほぼ近い値に調整される。

なお、個々のレーザダイオードにおけるＩ−Ｌ特性のバ
ラツキを吸収するには、入力信号ｓｐのパルス振幅、あ
るいは加算器１５を介してトランジスタ１３のベースに
印加されるオフセント電圧Ｖｏｆの大きさを調整する。

本発明の実施にあたっては種々の変更態様が可能である
。第４図はかかる本発明のレーザダイオード駆動装置の
他の実施例を示す図である。この第４図装置は、第５図
に示されるように、レーザダイオードが、周囲温度変化
に対してしきい値電流だけでなく微分量子効率もともに
変化するＩ〜Ｌ特性を持っている場合に使用される。

第４図装置の構成は第２図装置とほぼ同じであり、図中
、同じ構成要素には同じ参照番号が付されている。唯一
の相違点はＬＤドライブ回路１ｂおけるドライブ用トラ
ンジスタ１６がバイポーラ形トランジスタ１３の代わり
に電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１６となっている点
である。

この第４図のレーザダイオード駆動装置の動作を以下に
説明する。第５図の特性図からも明らかなように、微分
量子効率が温度とともに変化する場合、レーザダイオー
ドの各温度における光出力を一定にするためには、しき
い値電流に相応する直流バイアス電流のみならず、パル
ス電流の値も温度変化に応じて変化させる必要がある。

すなわち温度が高くなるに従って直流バイアス電流値の
みならずパルス電流の大きさも大きくする必要がある。

一方、ＦＩＥＴ１６１のドレインソース間電流Ｉ　（Ｄ
Ｓ）対ゲートソース間電圧Ｖ　（ＧＳ）特性は、第６図
に示されるような２次関数で近似されるものとなってお
り、従ってゲートソース間電圧Ｖ　（ＧＳ）を変化させ
るとレーザダイオードに供給されるパルス電流およびバ
イアス電流の両方が変化される。

すなわち、例えば第６図に示されるように、ＦＥＴ１６
のゲートソース間電圧Ｖ　（ＧＳ）としてパルスＰｌを
印加した場合、ＦＥ’、Ｔ１６からレーザダイオード２
１に供給されるバイアス電流はＩｂｌ、パルス電流はＩ
ｐｌとなる。一方、パルスＰ２を印加した場合はそれぞ
れ［ｂ２、Ｉｐ２となり、パルス電流とバイアス電流は
ともに大きくなる。

ここでレーザダイオードおよびＦＥＴはともにガリウム
砒素で作られているため、レーザダイオードのしきい値
電流および微分量子効率の温度変化特性とＦＥＴのＶ　
（ＧＳ）　−１（ＤＳ）特性は近似している。したがっ
て第４図装置では比較器４からのＡＰＣ制御出力電圧Ｖ
ａｐｃに応じてバイアス電流を変化させることにより、
同時にパルス電流の大きさも、各温度に相応して光出力
を一定にできる値に変化させることができる。

なおこの装置においても入力信号のパルス振幅。

あるいはゲートのオフセット電圧を調整することにより
個々のレーザダイオードの特性のバラツキを吸収できる
ことは前述の第２図装置の場合と同じである。

第７図は本発明のさらに他の実施例を示す図であり、Ｌ
Ｄドライブ回路１ｃの構成を変えである。

すなわちＦＥＴ１６のゲートソース間電圧Ｖ　（ＧＳ）
を変化させるにはゲート電圧を変化させてもソース電圧
を変化させても同じことであるので、第７図回路ではＡ
ＰＣ制御出力電圧Ｖａｐｃに応じて定電源電圧値が変化
する電圧制御回路１７を用いてゲートソース間電圧Ｖ　
（ＧＳ）を調整している。この場合、１”　Ｆ、　Ｔの
ベースにはダイオード１２を介して一定電圧Ｖ　ｃｏｎ
ｓが印加される。

第８図は本発明のさらにまた他の実施例を示す図であり
、ここでもＬＤドライブ回路１ｄの構成が変えられてい
る。この回路では入力信号ｓｐを定電圧ダイオード１８
によるレベルシフトでＦ　Ｅ　’ｌ’１６のゲートに導
いている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、１１−のトランジスタを用いてレーザ
ダイオードにパルス電流とバイアス電流の双方を供給す
ることができ、レーザダイオード駆動装置の部品点数を
削減し回路の簡素化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、第２図は本発明の一
実施例としてのレーザダイオード駆動装置のブロック図
、第３図は第２図装置に用いるレーザダイオードのｔ　
−１，特性を示す図、該４図は本発明の他の実施例のブ
ロック図、第５図は第４図装置に用いるレーザダイオー
ドの［−Ｌ特性を示す図、第６図は第４装Ｒ）Ｆ　Ｅ　
Ｔ　（７）　Ｖ　（ＧＳ）　−Ｅ（ＤＳ）特性を示す図
、第７図および第８図は本発明のさらに他の実施例をそ
れぞれ示す図、第９図は従来のレーザダイオード駆動装
置を示すブロック図である。 ｌａ　〜１ｄ−Ｌ　Ｄドライブ回路 ２・−・レーザモジュール ３．５−・−低域フィルタ ４−・比較器　　　　１１−　キャパシタ１２・−ダイ
オード １３−・・バイポーラ形トランジスタ １４−・抵抗器　　　　１５−・加算器１６−Ｆ　Ｅ　
Ｔ　　　　　２１−　　レーザダイオード２２−・アバ
ランシェホトダイオード １０１−・加算回路　　１０２・・・ドライブ回路１０
３・−・レーザモジュール １０４・・・光安定化ループ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザダイオードにパルス電流およびバイアス電流
   を供給する単一のトランジスタ（１３；１６）を備え、
   パルス入力信号および光出力安定化ループ（３、４、５
   、２２）の制御出力を重畳した信号を該トランジスタ（
   １３；１６）の制御入力とするように構成されたレーザ
   ダイオード駆動装置。 ２、該トランジスタはバイポーラトランジスタ（１３）
   である特許請求の範囲第１項に記載のレーザダイオード
   駆動装置。 ３、該トランジスタはユニポーラトランジスタ（１６）
   である特許請求の範囲第１項に記載のレーザダイオード
   駆動装置。 ４、該トランジスタは電界効果トランジスタ（１６）で
   ある特許請求の範囲第３項に記載のレーザダイオード駆
   動装置。 ５、制御入力はベース電圧入力である特許請求の範囲第
   ２項に記載のレーザダイオード駆動装置。 ６、制御入力はゲート・ソース間電圧である特許請求の
   範囲第４項に記載のレーザダイオード駆動装置。