JPS6376492A - レ−ザダイオ−ド駆動回路 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、レーザダイオードの光出力を一定の値に制
御するレーザダイオード駆動回路に関する。

（従来の技術） 一般に、レーザダイオード駆動回路は、レーザダイオー
ドの光出力を一定の値に制御して光出力の安定化を図る
Ａ　Ｐ　Ｃ（Ａ　ｕｔｏｍａｔｉｃ　　Ｐ　ｏｗｅｒＣ
ｏｎｔｒｏｌ）回路として構成される。

このような従来のレーザダイオード駆動回路としては、
例えばレーザダイオードデータブックに記載されて公知
となっているものがある。

このレーザダイオード駆動回路は、被駆動レーザダイオ
ードに、その光出力をモニターするためのフォトダイオ
ードが並設されている。

そして、まず第１のオペアンプを備えたバイアス電圧設
定回路により、適宜電圧値に設定された順方向電圧が被
駆動レーザダイオードのアノードに加えられる。

一方、フォトダイオードには第２のオペアンプを備えた
光起電流検出回路が接続されている。

光起電流検出回路の出力端子は、第３のオペアンプを備
えた演算回路の一方の入力端子に接続され、演算回路の
他方の入力端子には所定の基準電圧が設定されている。

演算回路の出力端子は、被駆動レーザダイオードの順方
向電流回路に接続された駆動トランジスタのベースに接
続されている。

そして演算回路で、フォトダイオードでモニターされた
光起電流に比例した電圧と基準電圧とが比較され、その
比較出力により駆動トランジスタが導通制御されて、被
駆動レーザダイオードの光出力が基準電圧に対応した一
定の値に制御される。

（発明が解決しようとする問題点） ところでレーザダイオードは、光情報処理や光通信等の
光源として多用されるので、これを駆動する駆動回路は
高速動作性を有し、且つコスト低減を図れるものが求め
られる。

しかしながら上記のレーザダイオード駆動回路は、第１
〜第３の３個のオペアンプが備えられ、かなり複雑な回
路構成であるのでコスト高につき、また上記３個のオペ
アンプのうち、第２、第３の２個のオペアンプは、光出
力のフィードバックループ内に配設されているので、光
出力が変化したとき、これを一定の値に安定させるまで
の応答時間が比較的長くなって高速動作性に欠けるとい
う問題点があった。

この発明は、上記事情に基づいてなされたもので、比較
的簡単な回路構成で光出力を一定の値に安定に制御する
ことができるとともに高速動作を実現することのできる
レーザダイオード駆動回路を提供することを目的とする
。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は上記問題点を解決するために、被駆動レーザ
ダイオードの光出力に比例する光起電流を発生する光電
変換手段と、所定の基準電流が設定された基準電流源と
、該基準電流源の基準電流および前記光電変換手段で発
生した光起電流を入力し、該基準電流と光起電流との差
電流に比例する出力電流を前記被駆動レーザダイオード
の順方向電流として供給する電流増幅器とを有すること
を要旨とする。

（作用） モニター用の光電変換手段１被駆動レーザダイオードの
光出力に比例する光起電流が発生する。

この光起電流と所定値に設定された基準電流との差電流
が電流増幅器で増幅され、その差電流に比例した電流が
被駆動レーザダイオードの順方向電流として供給される
。

而して被駆動レーザダイオードの光出力は、基準電流に
応じた一定の値に制御される。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図の（Ａ）、（Ｂ）は、この発明の第
１実施例を示す図である。

第１因は回路図、第２図の（Ａ）は被駆動レーザダイオ
ードの順方向電流と光出力との関係を示す特性図、第２
図の（Ｂ）は被駆動レーザダイオードの光出力とフォト
ダイオード（光電変疾手０段）の光起電流との関係を示
す特性図である。

まず構成を説明すると、第１図中、ＬＤは被駆動レーザ
ダイオード、ＰＤはそのモニター用のフォトダイオード
（光電変換手段）で、被駆動レーザダイオードＬＤのア
ノードとフォトダイオードＰＤのカソードとが共通接続
され、その共通接続点が（＋）電源線路１に接続されて
いる。

ここで、レーザダイオードと、これと対になるモニター
用のフォトダイオードにおいて、そのレーザダイオード
およびフォトダイオードが１個のパッケージ中に内蔵さ
れ、パッケージからレーザダイオードのアノードおよび
フォトダイオードのカソードを共通接続した端子と、レ
ーザダイオードのカソード端子と、フォトダイオードの
７ノード端子との合計３本の端子ビンが外部に取出され
た形式のものがあり、このような形式のものが光デイス
ク装置等に多用されている。

この実施例は、そのような形式の１対のレーザダイオー
ドとフォトダイオードとが適用されている。

２は差動電流増幅器で、オペアンプで構成されており、
その電流増幅率はβに設定されている。

モして差動電流増幅器２の反転入力端子（−）にフォト
ダイオードＰＤのアノードが接続されている。

３は基準電流源で、基準電流ｍ３には被駆動レーザダイ
オードＬＤの光出力ＰＯを決めるＭ準となる所定の基準
電流１ｒｅｆが設定されている。

基準電流源３は、差動電流増幅器２の非反転入力端子（
＋）に接続されている。

（＋）電源線路１と差動電流増幅器２の出力端子との間
に被駆動レーザダイオードＬＤの順方向電流回路が接続
されている。

次に第２図の（Ａ）、（Ｂ）を用いて作用を説明する。

被駆動レーザダイオードＬＤは、第２図の（Ａ）に示す
ように、順方向電流Ｉｆが閾値電流１ｔｆｉに達すると
レーザ発振して光出力Ｐｏが発生し、以後光出力ＰＯは
順方向電流■ｆに比例して増大する。したが−って光出
力ＰＯは次のように近似される。

ＰＯ−０（Ｉｆ＜１ｔｈ） Ｐｏ−ａ（Ｉｆ−１ｔｈ）　　　（Ｉｆ＞１ｔｈ）・・
・（１） ここにａは被駆動レーザダイオードＬＤの電流−光変換
の比例係数である。

一方、フォトダイオードＰＤで発生する光起電流ｉｓは
、被駆動レーザダイオードＬＤの光出力ｐｏに比例し、
次式で近似される。

ｌ５−ｂ−ＰＯ・・・（２） ここにｂはフォトダイオードＰＤの光−電流変換の比例
係数である。

差動電流増幅器２は、その非反転入力端子（＋）に基準
電流（ｒｅｆが入力し、反転入力端子（−）にはフォト
ダイオードＰＤで発生した光起電流■Ｓが入力して、こ
の両者の差電流がβ倍に増幅され、その出力線路には次
式で示されるような出力電流ＩＯが生じる。

１ｏ−１ｆ−β（ｌ　ｒ　ｅ　ｆ　−１ｓ　）　　　・
（３）差動電流増幅器２の出力電流■０は、被駆動レー
ザダイオードＬＤの順方向電流Ｉｆとして供給される。

ここで、上記（１）〜（３）の各式から次式が得られる
。

ＰＯ−ａ［（β・Ｉｒｅｆ−Ｉｔｈ）］／（１＋ａｂβ
）　　　・・・（４） オペアンプで構成される差動電流増幅器２の電流増幅率
βは、十分に大きいので、（４）式は次式のように簡略
化される。

Ｐｏ　−１ｒ　ｅ　ｆ／ｂ　　　　　　　　　　−（５
）したがって被駆動レーザダイオードＬＤの光出力ＰＯ
は、基準電流１ｒｅｆに比例し、基準電流）ｒｅｆに応
じた一定の値に制御される。

次に第３図には、この発明の第２実施例を示す。

この実施例は、差動電流増幅器４を、２個のｎｐｎ形ト
ランジスリスｌｌ、Ｑ１０からなるカレントミラー回路
５と、ｎｐｎ形の出力トランジスタＱ２１とで構成した
ものである。

カレントミラー回路５における２個のトランジスタＱＩ
Ｉ、Ｑ１２のエミッタおよび出力トランジスタＱ２１の
エミッタは、低電位線路６に接続されている。

出力トランジスタＱ２１は、そのエミッタ接地電流増幅
率β１が十分大なるものが用いられている。

カレントミラー回路５の電流伝達比をγとすれば、出力
トランジスタＱ２　ｔのコレクタ電流、云い換えれば差
動電流増幅回路４の出力電流■ｏは、次式で表わされる
。

Ｉｏ−Ｉｆ−β＋　　・（Ｉｒｅｆ−７・Ｉｓ）・・・
（６） 上記（６）式と、前記（１）、（２）の各式から前記第
１実施例の場合と同様に、次式が導かれる。

Ｐｏ−１ｒｅｆ／　（７−ｂ）　　　　　　−（７）し
たがって、被駆動レーザダイオードＬＤの光出力Ｐｏは
、基準電流１ｒｅｆに比例し、基準電流１ｒｅｆに応じ
た一定の値に制御される。

なお、カレントミラー回路５の電流伝達比がγ−１であ
れば、上記（７）式は、前記（５）式と一致する。

第４図には、この発明の第３実施例を示す。

この実施例は、差動電流増幅器７を、カレントミラー回
路８および出力トランジスタで構成した点は、前記第２
実施例のものと同様であるが、カレントミラー回路８お
よび出力トランジスタの各構成を変形したものである。

即ち、カレントミラー回路８は、３個のトランリスタＱ
ＩＩ、Ｑ１０、Ｑ１０でＷ　ｉ　１ｓｏｎ　　Ｓ　０Ｕ
ｒＣ＋３と呼ばれる回路で構成し、前記第２実施例のも
のに対して電流伝達比の一層の精度向上を図ったもので
ある。

また、出力トランジスタは、２個のｎｐｎ形トランジス
リス２１　、Ｑ２２のダーリントン接続として、電流増
幅率を一層増大させ、前記（５）式が一層精度よく成立
するようにしたものである。

第５図には、この発明の第４実施例を示す。

この実施例は、上記第３実施例（第４図）のものに対し
て、差動電流増幅器９を構成するカレントミラー回路１
０のみを変形させたものである。

即ち、カレントミラー回路１０は、４個のｎｐｎ形トラ
ンジスリスｎｓＱ１３、Ｑｌ１％ＱＩ４で構成され、こ
のうち対向する２個のトランジスタＱＩ３と０１４とが
ベース、コレクタ間においてクロス結合されている。

第４実施例におけるカレントミラー回路１０は、前記第
３実施例におけるカレントミラー回路８と同様に電流伝
達比の精度向上が図られる。

なお上記の第２実施例〜第４実施例の回路を構成する各
トランジスタは、全てｎｐｎ形のものが用いられている
ので、容易にＩＣ化を図ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の構成によれば、所定値
に設定された基準電流およびモニター用の光電変換手段
で発生した光起電流を入力し、両人力の差電流に比例す
る出力電流を被駆動レーザダイオードの順方向電流とし
て供給する電流増幅器で被駆動レーザダイオードの光出
力が一定の値に制御される。而して光出力制御用のフィ
ードバックループが比較的簡単に構成されて応答遅れが
極めて少なくなり、高速動作性が得られるとともに、コ
スト低減を図ることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るレーザダイオード駆動回路の第
１実施例を示す回路図、第２図は同上実施例に使用され
る被駆動レーザダイオードの順方向電流と光出力との関
係等を示す特性図、第３図はこの発明の第２実施例を示
す回路図、第４図はこの発明の第３実施例を示す回路図
、第５図はこの発明の第４実施例を示す回路図である。 ２．４．７．９：差動電流増幅器、 ３：基準電流源、 ＬＤ：被駆動レーザダイオード、 ＰＤ：フォトダイオード（光電変換手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被駆動レーザダイオードの光出力に比例する光起電流を
   発生する光電変換手段と、 所定の基準電流が設定された基準電流源と、該基準電流
   源の基準電流および前記光電変換手段で発生した光起電
   流を入力し、該基準電流と光起電流との差電流に比例す
   る出力電流を前記被駆動レーザダイオードの順方向電流
   として供給する電流増幅器とを有することを特徴とする
   レーザダイオード駆動回路。