JPS6384181A - 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　ｕｔｏｍａＮｃ　　Ｐ　ｏｗｅｒＣｏ
ｎｔｒｏｌ）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と前記光電変換手段で発生し
た光起電流とが等しくなるように前記被駆動レーザダイ
オードの順方向電流を制御する単一のトランジスタと等
価な複合トランジスタを備えた駆動手段とを有すること
を要旨とする。

（作用） モニター用の光電変換手段で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。

単一のトランジスタと等価な複合トランジスタを備えた
駆動手段で、上記の光起電流と所定値に設定された基準
電流とが等しくなるように被駆動レーザダイオードの順
方向電流が制御される。

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
ア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は駆動手段で、２個のｐｎｐトランジスタＱτ、Ｑ２
をダーリントン接続して、単一のトランジスタと等価と
した複合トランジスタで構成されている。

複合トランジスタの全体の電流増幅率は、各トランジス
タＱ１、Ｑ２のエミッタ接地電流増幅率をそれぞれβ１
、β２としたとき、この両電流増幅率β１、β２の積と
なって極めて大きくなる。

駆動手段２は、被駆動レーザダイオードＬＤのカソード
と低電位線路３との間に接続されている。

４は基準電流源で、基準電流源４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Ｉ’
Ｑ−電流１ｒｅｆが設定されている。

基準電流源４は、フォトダイオードＰＤのアノードと低
電位線路３との間に接続され、その接続点が駆動手段２
におけるトランジスタＱ１のベース（駆動手段２の入力
端子）に接続されている。

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ｒｔｈに達するとレ
ーザ発成して光出力Ｐｏが発生し、以後光出力Ｐｏは順
方向電流ｉｆに比例して増大する。したがって光出力Ｐ
Ｏは次のように近似される。

ｐｏ−〇　　　　　　　　　（ｔｔ’＜ｒｔｈ＞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。

駆動手段２におけるトランジスタＱＩのベースには、基
準電流ＩｒｅｆとフォトダイオードＰＤで発生した光起
電流ｔｓとの差電流が入力し、この差電流が、β１　・
β２倍に増幅されて、その出力線路、即ちトランジスタ
Ｑ２のエミッタ線路に次式で示されるような出力電流■
０が生じる。

１ｏ＝Ｉｆ＝β・β２　　・（Ｉｒｅｆ−ｕｓ）・・・
（３） この出力電流Ｉｏが、被駆動レーザダイオードＬＤの順
方向電流Ｉｆとなる。

ここで、上記（１）〜（３）の各式から次式が得られる
。

ｐｏ＝ａ　（β１　・β２　　・Ｉｒｅｆ−１ｔｈ）／
（１＋ａｂβ１　・β２） ・・・（４） 前記のように複合トランジスタで構成される駆動手段２
の電流増幅率β１　・β２は極めて大きいので、（４）
式は次式のように簡略化される。

Ｐｏ＝Ｉｒｅｆ／ｂ　　　　　　　　　　”・（５）而
して、被駆動レーザダイオードＬＤおよびフォトダイオ
ードＰ０間の光学系等で構成されるフィードバック系を
介して、フォトダイオードＰＤで発生した光起電流１ｓ
が、基準電流Ｉｒｅｆと等しくなるように、被駆動レー
ザダイオードＬＤの順方向電流Ｉｆが制御され、被駆動
レーザダイオードＬＤの光出力ＰＯは、基準電流■ｒｅ
ｆ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、駆動手段５が、ｐｎｐトランジスタＱ１
とｎｐｎトランジスタＱ３を接続したコンプリメンタリ
形の複合トランジスタで構成されている。

ｐｎｐトランジスタＱ１とｎｐｎトランジスタＱ３から
なるコンプリメンタリ形の複合トランジスタは、等価的
にｐｎｐ形のトランジスタとなる。

被駆動レーザダイオードＬＤの順方向電流１ｆは、ｎｐ
ｎトランジスタＱ３のコレクタがら供給される。

この実施例においても、複合トランジスタの電流増幅率
は、各トランジスタＱ＋　、Ｑ３の積となって前記（３
）式、ひいては（５）式が成立する。

第４図には、この発明の第３実施例を示す。

この実施例は、複合トランジスタをｐｎｐトランジスタ
Ｑ１とｎｐｎトランジスタＱ３とで構成した点は、前記
第２実施例（第３図）のものと同様であるが、ｐｎｐト
ランジスタＱ１のエミッタが、直接正電源１ａに接続さ
れている。

この実施例では、必要な電源電圧ＶＣＣは、次式で表わ
される。

Ｖ　ｃ　ｃ　＞　Ｖ　ｆ　十Ｖ　、ｃ　ｅ　ｓ　ａ　ｔ
　　　　　　−（ｓ）ここにＶｆは被駆動レーザダイオ
ードＬＤの順方向電圧、ｙｃｅｓａｔはｐｎｐｔ−ラン
ジスタＱ３のコレクタ・エミッタ飽和電圧である。

（６）式から、電源電圧Ｖｃｃは、 Ｖｃｃ≧３Ｖ（Ｖｆ　　２Ｖ、ＶＣｅＳａｔ　　１■と
して〉で動作可能であり、低電圧動作の駆動回路とする
ことができる。このような低電圧動作状態でフォトダイ
オードＰＤの逆バイアス電圧は、ｐｎｐトランジスタＱ
１のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅで設定されるので十
分に動作可能である。

第５図には、この発明の第４実施例を示す。

この実施例は、駆動回路中に電流制限用抵抗等を接続し
て保護対策を講じたものである。

まず、被駆動レーザダイオードＬＤの順方向電流回路に
、当該被駆動レーデダイオードＬＤを保護するための過
電流制限用抵抗Ｒ１が接続されている。

過電流制限用抵抗Ｒ１は、第５図では、トランジスタＱ
２のエミッタ側に接続されているが、コレクタ側に接続
することもできる。

また駆動手段７の回路内に、各トランジスタ保護用の抵
抗が接続されている。

即ち、抵抗Ｒ２は、トランジスタＱ１のコレクタ・エミ
ッタ間のバイアス電流設定用の抵抗、抵抗Ｒ３は、ダー
リントン接続の両トランジスタＱ１、Ｑ２のベース電流
制限用の抵抗である。

さらに、順方向電流Ｉｆ副制御ため、フィードバックル
ープが形成されるので、その発振防止用のコンデンサＣ
１は、駆動手段７における入力側トランジスタＱ＋のベ
ースと接地間に接続される。

なお発振防止用のコンデンサは、前記第３実施例（第４
図）におけるｐｎｐｔ−ランジスタＱ３のベース・コレ
クタ間に接続してもよい。

［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、単一の
トランジスタと等価な複合トランジスタを備えた駆動手
段で、所定値に設定された基準電流と光電変換手段で発
生した光起電流とが等しくなるように被駆動レーザダイ
オードの順方向電流が制御されて、その光出力が一定の
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。 ２．５．６．７：駆動手段、 ４：基準電流源、 しＤ：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）、Ｑｌ　、Ｑ
２、Ｑ３：駆動手段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
   源の基準電流と前記光電変換手段で発生した光起電流と
   が等しくなるように前記被駆動レーザダイオードの順方
   向電流を制御する単一のトランジスタと等価な複合トラ
   ンジスタを備えた駆動手段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。