JPS6378585A - レ−ザダイオ−ド駆動回路 - Google Patents

レ−ザダイオ−ド駆動回路

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JPS6378585A
JPS6378585A JP22215286A JP22215286A JPS6378585A JP S6378585 A JPS6378585 A JP S6378585A JP 22215286 A JP22215286 A JP 22215286A JP 22215286 A JP22215286 A JP 22215286A JP S6378585 A JPS6378585 A JP S6378585A
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laser diode
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Pending
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JP22215286A
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English (en)
Inventor
Katsumi Nagano
克己 長野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS6378585A publication Critical patent/JPS6378585A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/06832Stabilising during amplitude modulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

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】 [発明の目的コ (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
APC(Δutomatic  l〕owerCont
rol)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、被層わル−ザダイA
−−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
えた演樟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@のオペアンプが協えられ、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2g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
ダイオードに順方向電流を供給するバイアス用電流源と
、前記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、前記光電変換手段で発生する光起
電流と前記基準電流源の基準電流との差電流を反転増幅
し、該反転増幅出力で前記バイアス用電流源から被駆動
レーザダイオードへ供給される順方向電流を制御する増
幅器とを有することを要旨とする。
(作用) バイアス用電流源から供給される順方向電流で被駆動レ
ーザダイオードから光出力が発生する。
モニター用の光電変換手段で、その光出力に比例した光
起電流が発生する。
この光起電流と所定性に設定された基準電流との差電流
が増幅器で反転増幅され、この反転増幅出力で光起電流
と基準電流とが等しくなるように、バイアス用電流源か
ら被駆動レーザダイオードへ供給される順方向電流が制
御される。
而して被駆動レ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図は回路図、第2図の(A)は被駆動レーザダイオ
ードの順方向電)12と光出力との関係を示す特性図、
第2図の([3>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(光電変換手段)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L Dの
アノードとフォトダイオードPDのカソードとは共通接
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
アノード端子との合計3木の端子ビンが外部に取出され
た形式のものがある。
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。
(+)電源線路1と被駆動レー1アダイオ゛−ドLDの
アノードおよびフォトダイオードPDのカソードの共通
接続点との間には、被駆動レーザダイオードLDに順方
向電流ifを供給するためのバイアス用電流源2が接続
されている。
被駆動レーザダイオードLDのカソードは接地されてい
る。
3は基準電流源で、基Q−電流源3には被駆動レーザダ
イオードLDの光出力poを決める基準となる所定の基
準電流Jrefが設定されている。′基準電流源3は、
フォトダイオードPDのアノードと低電位線路4との間
に接続され、その接続点が反転増幅用の増幅器5の入力
端子に接続されている。増幅器5の電流増幅率はβに設
定されている。
増幅器5の出力端子は、バイアス用電流源2と被駆動レ
ーデダイオードLDのアノードとの接続点に接続されて
いる。
なお、増幅器5の反転増幅出力による順方向電流If制
御のため帰還ループが形成されるので、発振防止のため
には、増幅器5の入・出力間に図示省略のコンデンサが
接続される。
次に第2図の(/\)、(13>を用いて作用を説明す
る。
被駆動レーザダイオードL Dは、第2図の(Δ)に示
すように、バイアス用電流源2から供給される。順方向
電流Ifが閾値電流1.thに達するとレーザ発渠して
光出力POが発生し、以後光出力POは順方向電流If
に比例して増大づる。したがって光出力Poは次のよう
に近似される。
Po=O(If<1th) Po=a(If−[th)   (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。
■5=b−PO・・・(2) ここにbはフオトダイオ−−ドPDの光−電流変換の比
例係数である。
反転増幅用の増幅器5には、フォトダイオードPDで発
生した光起電流ISと基Q電流1refとの差電流が入
力し、この差電流が0倍に反転増幅されて、その出力線
路には次式で示されるような出力電流1oが生じる。
10=β(Is−1ref)      −(3)フォ
トダイオードPDの光起電流ISは、被駆動レーザダイ
オードLDの順方向電流ifに比べて十分小さいので、
バイアス用電流源2からの電流1bは、その殆んどが被
駆動レーザダイオードLD側を流れる。
したがって、これらの電流の間で次式が得られる。
If=Ib−1o−Is Ib−1o           ・・・〈4)ここで
、上記の(2)〜(・0式を、(1)式に代入すると次
式が10られる。
P〇−a (lb+β−1ref−1th)/(1+a
bl)  ・・・(5〉 上記(5)式中、増幅器5の電流19幅率βの値は、他
の係数と比べると十分に大きいので、(5)式は次式の
ように簡略化される。
P o = I r e f / b        
  −<6)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I
ret’に応じた一定の値に制御される。
次いで数値例を示すことにより、前記(6)式が成立す
ることを、ざらに説明する。
被駆動レーザダイオードLDの特性を ith=70mA a=0.6mW/mA b=0.023mA/mW とし、ざらにj[1幅器5の電流増幅率をβ=1000
0とすると、 abβ 138 となって、前記(6)式が十分に成立つことが分る。
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、バイアス用電流源および;J Q電流源
を、それぞれ抵抗で置換え、また反転増幅用の増幅器を
、バイアス用電流源を形成する抵抗とトランジスタで構
成したものである。
まずバイアス用電流源が、抵抗R1で置換えられている
バイアス電流1bは、増幅器の出力電流1o=Oのとき
の被駆動レーザダイオードLDの順方向電流Ifの最大
値を決めるものである。したがってバイアス電流1bの
1直は、被駆動レーザダイオードml)の順方向電流I
fの最大定格以下に設定する必要がある。抵抗R+ の
値は、このような校定基i!!にしたがって規定されて
いる。この場合のバイアス電流1bは次式により得られ
る。
Ib−(Vcc−Vf)/R+      ・<7>こ
こでVccは(+〉電源線路1の電源電圧、Vfは被駆
動レーザダイオードL Dの順方向電圧である。
また、基準電流源が、抵抗R2で置換えられている。
この抵抗R2で設定される基準電流1refは、次式で
与えられる。
I ref−(Vbe−Vee)/R2−(8)ここで
Vbeは次に述べるトランジスタQIのベース・エミッ
タ間電圧、Veeは抵抗R2の一端の電位で、第3図で
は接地電位でありVec=Oである。
さらに反転増幅用の増幅器が、トランジスタQ1とバイ
アス用電源を形成する抵抗R1とで構成されている。
この実施例において、前記(3〉式の電流増幅率βは、
トランジスタQ1のエミッタ接地電流増幅率に相当する
なお、この実施例の構成によれば、第3図に示すように
レーザダイオード駆動回路を単一電源で動作させること
ができる。
第4図には、この発明の第3実施例を示寸。
この実施例は、反転増幅用の増幅器を構成するトランジ
スタを、2個のnpn形トランジスタQ1、Q2のダー
リントン接続としたものである。
この実施例における増幅器の電流増幅率は、各トランジ
スタQ+ 、Q2のエミッタ接地電流増幅率の二乗とな
って極めて大きくなる。
この電流増幅率の増大により、前記(6)式が一層問度
よく成立する。
第5図の(A)〜(F)には、この発明の第4実施例を
示す。
この実施例は、被駆動レーザダイオード10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て
いるという接続態様の制約から解除されて、被駆動レー
ザダイオードLDおよびフォトダイオードPDを回路構
成上任意に接続できる場合の回路構成例をそれぞれ示し
たちのである。
まず第5図の(A)は、被駆動レーザダイオードLDの
カソードとフォトダイオードPDのアノードとが共通接
続されている場合の回路例である。
第5図の(B)は、被層WeJレーザダイオードLDお
よびフォトダイオードPDが、nいに共通接続から解除
されている場合の回路例である。
第5図の(C)は、被駆動レーザダイオードLDおよび
フォトダイオードPDの各アノード同士が共通接続され
ている場合の回路例である。
第5図の(A)、(B)、(C)中、Q+ ’は増幅器
となるpnp形のトランジスタである。
第5図の(A)とくD)、同、(B)と(E)、同、(
C)と(F)の各組合わせの関係は、それぞれ被駆動レ
ーザダイオードLDおよびフォトダイオードPDの接続
態様が互いに逆極性の関係を示すものである。これに従
い、第5図の(D)、(E)、(F)中における増幅器
構成用のトランジスタQ1は、npn形のものが用いら
れている。
なお、第5図の(D)は、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
接続されている点に関しては、前記第1実施例のもの等
と同様である。
[発明の効果1 以上説明したように、この発明の構成によれば、光電変
換手段で発生した光起電流と所定1直に設定された基準
電流との差電流が増幅器で反転増幅され、その反転増幅
出力でバイアス用電流源から被駆動レーザダイオードへ
供給される順方向電流がai(I ’GOされて、被駆
動レーデ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〕イードパ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1q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、:バイアス用電流源、 3:基準電流源、 5:増幅器、 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)、R1:バイ
アス用電流源となる抵抗、 R2:基準電流源となる抵抗、 Q+ 、Q2  :増幅器を構成するトランジスタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 被駆動レーザダイオードに順方向電流を供給するバイア
    ス用電流源と、 前記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、前記光電変
    換手段で発生する光起電流と前記基準電流源の基準電流
    との差電流を反転増幅し、該反転増幅出力で前記バイア
    ス用電流源から被駆動レーザダイオードへ供給される順
    方向電流を制御する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。
JP22215286A 1986-09-22 1986-09-22 レ−ザダイオ−ド駆動回路 Pending JPS6378585A (ja)

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