KR0144327B1 - 레이저 다이오드의 직류바이어스 회로 - Google Patents

레이저 다이오드의 직류바이어스 회로

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KR0144327B1
KR0144327B1 KR1019930028625A KR930028625A KR0144327B1 KR 0144327 B1 KR0144327 B1 KR 0144327B1 KR 1019930028625 A KR1019930028625 A KR 1019930028625A KR 930028625 A KR930028625 A KR 930028625A KR 0144327 B1 KR0144327 B1 KR 0144327B1
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Abstract

본 발명은 레이저 다이오드의 직류 바이어스 전류 안정화 회로에 관한 것으로, 특히 주변온도의 변동시에도 직류 바이어스 전류가 변동하지 않도록 하여 레이저 다이오드의 광출력 제어를 용이하게 할 수 있도록 한 직류 바이어스 회로를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 목적은 레이저 다이오드의 출력트랜지스터의 온도의 변화에 따른 이미터- 베이스 간 전압변화량을 비교하여 적정전압을 유지하는 열적보상수단과, 상기 출력트랜지스터의 클렉터 전류에 의해 강하된 전압을 기준전압과 비교 정류하여 제어전압을 출력하는 과전압 보상수단과, 상기 열적 보상수단, 과전압 보상수단 및 빔출력부의 광량변화에 따른 빔출력을 보상하는 광량보상수단의 보상신호를 입력받아 각 수단의 보상전압을 기준전압과 개별적 및 가산하여 상기 트랜지스터 제어신호를 출력하는 반전수단으로 구성하므로서 달성할 수 있다.

Description

레이저 다이오드의 직류바이어스 회로
제 1 도는 종래 직류 바이어스 회로도.
제 2 도는 본 발명 직류 바이어스 회로도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 빔 출력부 2 : 광량 보상부
4,7 : 반전부 5 : 열적 보상부
6 : 과전압 보상부
본 발명은 레이저 다이오드의 직류 바이어스 전류 안정화 회로에 관한 것으로, 특히 주 변온의 변동시에도 직류 바이어스 전류가 변동하지 않도록 하여 레이저 다이오드의 광출력 제어를 용이하게 할 수 있도록 한 직류 바이어스 회로를 제공하기 위한 것이다.
첨부한 도면 제 1 도는 레이저 다이오드의 출력을 제어하기 위한 종래 직류 바이어스 회로도로서, 인가전원(vcc)에 의하여 레이저빔을 방출하는 레이저 다이오드(laser diode)와, 상기 레이저 다이오드(LD)의 출력전류를 도통 및 차단하는 트랜지스터(Q1)로 이루어진 빔출 력부(1)와, 상기 빔출력부의 트랜지스터의 도통에 따라 콜렉터 전류에 의한 전압을 제 2 기 준전압(Vref2)과 비교하여 결정된 갑을 출력하는 과전압 제어부(3)와, 상기 빔출력부의 레이 저 다이오드로부터 방사된 빔을 받아 전기적 신호로 변환하여 주는 광다이오드(Photo Diode)와, 상기 광다이오드로부터 변환되어 출력된 전기신호로부터 상기 레이저다이오드의 광출력을 제어하는 광출력제어부(2a)로 이루어진 광량 보상부(2)와, 상기 광량 보상부의 제어신호를 인가받아 제 1 기준전압(Vref1)과의 비교에 의하여 출력을 반전하는 반전부 (4)로 구성된다.
이와 같이 구성된 종래 직류 바이어스 회로의 동작을 제 1 도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 레이저(LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)란 복사선의 유도방출에 의한 빛의 증폭을 말하며, 레이저 다이오드란 상기 레이저의 동작을 N형의 반도체(예를 들어 n형 갈륨비소(GaAs))에 p형의 반도체를 결합하여 구성한 다이오드에 의하여 동작시키는 소자를 의미한다.
이와 같은 레이저 다이오드(LD)의 출력은 외부온도변화에 따라 변화되므로 일정한 출력을 유지시켜 주기 위해서는 온도변화에 따른 보정이 이루어져야 한다.
먼저, 인가된 전압(Vcc)에 의하여 상기 빔출력부(1)의 레이저 다이오드는 레이저 빔을 목적하는 곳에 방사하게 되는데, 이때 상기 레이저 다이오드를 통하여 출력되는 전류는 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 가해지는 신호에 따라 도통 및 차단된다.
이와 같은 레이저 빔 방사에서 빔 출력의 변화는 두가지 경로를 통하여 감지된다.
그 한가지 경로는 레이저 다이오드의 광량이 변화하는 경우인데, 이때 레이저빔의 출력이 떨어져 광량이 변화하게 되면 상기 약해진 광량을 입력받아 전기적 신호로 변환하는 광다이오드(PD)로부터 변환된 전기적 신호를 입력받은 광출력제어부(2a)는 레이저 빔 출력감소를 감지하여 전압을 저하시켜 반전부(4)의 제 1 오피앰프(4a)로 출력한다.
상기 반전부(4)의 제 1 오피앰프(4a)는 반전단자(-)에 입력된 제어전압을 제 1 기준전압(Vref1)과 비교하여 출력전압을 상승시켜 빔출력부(1) 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자에 입력한다.
이에 따라 레이저 다이오드(LD)의 빔 출력은 증가하게 된다.
그런데 , 레이저 다이오드(LD)의 빔출력이 정격출력에 비하여 증가하게 되면, 광다이오드(PD)로부터 전기적 신호를 입력받은 광량보상부(2)는 전압을 증가시켜 반전부(4)로 출력한다.
상기 반전부(4)는 반전단자에 입력된 전압을 제 1 기준전압(Vref1)와 비교하여 감소된 출력전압을 트랜지스터(Q1) 베이스 단자에 입력한다.
이에 따라 레이저 다이오드의 빔 출력은 감소하여 정격출력으로 안정화된다.
한편, 빔출력변화를 전류로서 감지하는 경우에는, 직류 바이어스 전류가 비정상적으로 클 경우로서, 빔출력부(1) 트랜지스터(Q1)의 저항(RE)에 의한 전압을 과전압 보상부(3)의 제 2 오피앰프(3a)에서 감지하여 출력전압을 증가시킨다.
이에 따라 상기 반전부(4)의 제 1 오피앰프(4a)의 출력은 감소하고 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류도 감소하므로 레이저 다이오드를 과도한 직류바이어스 전류로부터 보호하게 된다.
그러나 이와같은 종래의 직류 바이어스 회로는 외부 요인이나 장시간 사용으로 인하여 주변온도가 변동하게 되면, 트랜지스터(Q1)의 온도특성에 따른 콜렉터 전류의 변동이 광출력 제어부의 제어범위를 초과할 경우 미세한 빔출력 조절이 불가능해지는 문제점과, 상기 문제점을 보완하기 위하여 제 2 비교기를 통하여 귀환 이득을 증가시키면, 온도 변동으로 인한 직류 바이어스 전류변동은 줄일 수 있지만, 광출력 제어부의 제어를 상대적으로 적게 받게 되므로 전체 빔 출력이 자동적으로 조절되지 않는다는 문제점이 있었다.
그러므로 본 발명은 주위온도변화에 따른 상기의 문제점을 해결하기 위한 직류 바이어스 회로를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 목적은 레이저 다이오드로부터 출력된 빔에 의한 트랜지스터의 온도 변화에 따른 이이터-베이스 간 전압변화량을 비교하여 적정전압을 유지하는 열적보상수단과, 상기 출력 트랜지스터의 콜렉터 전류에 의해 강하된 전압을 기준전압과 비교 정류하여 제어전압을 출력하는 과전압 보상수단과, 상기 열적 보상수단, 과전압 보상수단 및 빔출력부의 광량변화에 따른 빔출력을 보상하는 광량보상수단의 보상신호를 입력받아 각 수단의 보상 전압을 기준전압과 개별적 및 가산하여 상기 트랜지스터 제어신호를 출력하는 반전수단으로 구성하므로서 달성할 수 있다.
제 2 도는 본 발명 직류 바이어스 회로도로서, 레이저 다이오드(LD), 트랜지스터(Q1), 저항(RE) 및 콘덴서(C1)로 구성된 빔출력부(1)의 레이저 다이오드(LD)로부터 출력된 광량을 입력받아 전기적 신호로 변환하여 빔출력을 제어하는 광량 보상부(2)와, 상기 빔출력부(1)내의 트랜지스터(Q1) 온도변화에 따른 전압특성과 동일 혹은 유사한 다이오드(D1이나 D1+ D2)를 사용하여 빔출력을 제어하는 열적보상부(5)와, 상기 빔출력부(1)의 트랜지스터(Q1) 출력전류에 의한 과전압을 검출하여 빔출력을 제어하는 과전압보상부(6)와, 상기 광량보상부(2), 열적보상부(5), 과전압 보상부(6)의 보상전압을 기준전압과 개별적 및 가산하여 상기 트랜지스터(Q1) 제어신호를 출력하는 반전부(7)로 구성한다.
이와 같이 구성한 본 발명 직류바이어스 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 빔출력부(1) 레이저 다이오드(LD)의 광출력이 감소하면 광량보상부(2)의 광다이오드(PD)는 감소된 광량에 따라 감소된 전기적 신호를 광출력제어부(2a)로 출력한다.
따라서 상기 광출력 제어부(2a)는 감소된 신호를 저항(R1)을 통하여 반전부(7) 제 1 오피앰프(7a)의 반전단자(-)에 인가한다.
상기 제 1 오피앰프(7a)는 이 경우 인버터로서 동작하여 증가된 출력전압을 빔출력부(1)의 트랜지스터(Q1)베이스 단자에 입력함에 따라 레이저 다이오드의 빔출력은 증가하게 된다.
이와달리, 레이저 다이오드의 광출력이 증가하게 되면, 광다이오드(PD)와 광출력제어부(2a)를 통한 출력은 증가하고, 상기 제 1 오피앰프(7a)의 출력은 감소한다.
한편, 빔출력부(1) 트랜지스터(Q1)의 온도변동으로 빔출력이 변화하게 되면 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스-이미터 간 전압변화량을 하나의 다이오드(D1)나 두 개의 다이오드(D1과 D2)를 상요하여 검출한다.
상기 다이오드를 통하여 검출된 전압은 제 2 오피 앰프(5a)의 반전단자로 입력되어 제 2 기준전압(Vref2)과 비교되고, 상기 비교에 의하여 출력된 조절 전압을 저항(R2)을 통하여 반전부(7) 제 1 오피앰프(7a) 반전단자(-)로 입력한다.
이에따라 상기 반전부(7) 제 1 오피앰프(7a)의 반전동작에 의하여 직류 바이어스 전류를 일정하게 유지한다.
또한, 전기적 과전압에 의한 제어는 저항(RE)을 통하여 제 3 기준전압(Vref3)에 의하여 설정된 전압 이상의 전압이 과전압 보상부(6) 제 3 오피앰프(6a) 비반전단자(+)에 입력되면, 제 3 기준전압과의 비교에 의해 제 3 오피앰프(6a)의 출력은 하이(high)상태가 되어 다이오드(D3)와 저항(R3)을 통하여 반전부(7)의 제 1 오피앰프(7a)에 인가된다.
상기 반전부(7) 제 1 오피앰프의 반전동작으로 인해 출력전압은 감소하므로, 설정된 값이상의 직류 바이어스 전류가 레이저 다이오드를 통하여 흐르는 것을 방지하고, 직류 바이어스 전류가 설정된 값 이하인 정상동작 상태에서는 다이오드(D3)로 인하여 고임피던스(high Impedance) 상태가 되므로 레이저 다이오드의 직류 바이어스 조절에 영향을 주지 않는다.
이와 같이 상기 광량보상부, 열적보상부, 과전압보상부의 조절신호는 각각의 저항(R1∼R3)을 통하여 반전부 제 1 오피앰프 입력단에 모이고 상기 오피앰프는 각 입력값들을 합산하는 가산기로 작용하거나, 각 조절신호가 독립적으로 동작할 수 있게 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 정확한 온도보상으로 광출력을 일정하고 안정되게 해 주므로써, 광통신장비의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 레이저 빔의 출력하는 빔출력부의 트랜지스터 온도변화에 따른 빔 출력변화를 보상하는 열적보상수단과, 상기 열적보상수단과는 독립적으로 상기 트랜지스터의 콜렉터 전류에 의한 전압과 기준전압을 비교하여 과전압을 보상하는 과전압보상수단과, 상기 열적보상수단, 과전압 보상수단 및 빔출력부의 광량 변화에 따른 빔출력을 보상하는 광량보상수단의 보상신호를 입력받아 각 수단의 보상전압을 기준전압과 개별적 및 가산하여 상기 트랜지스터 제어신호를 출력하는 반전수단으로 구성함을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 직류 바이어스 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 열적보상수단은 빔출력부의 온도변화에 따라 출력 트랜지스터의 변하된 베이스-이미터 값 전압과 동일한 변화전압을 검출하는 하나 이상의 다이오드와, 상기 하나 이상의 다이오드 검출전압과 기준전압을 비교하여 온도변화에 따른 보상전압을 출력하는 비교기로 구성함을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 직류 바이어스 회로.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220091745A (ko) 2020-12-24 2022-07-01 (주)신정개발 호스 핸들러

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