KR20050077789A - 레이저 다이오드의 구동 회로 - Google Patents

레이저 다이오드의 구동 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 다이오드의 구동 회로의 전류 증폭 작용에 나쁜 영향을 주는 일없이, 확실하게 노이즈를 제거할 수 있는 레이저 다이오드의 구동 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다. 전원, 레이저 다이오드, 제1 트랜지스터(FET1)로부터 접지에 이르는 제1 전류 경로(P1)와, 전원, 저항(R), 제2 트랜지스터(FET2)로부터 접지에 이르는 제2 전류 경로(P2)가 마련되고, 상기 FET1, FET2에는 상기 전류 경로(P1, P2)를 흐르는 전류를 각각 제어하기 위한 서로 역상의 입력 신호가 공급되며, 필터 회로(2)는 전원과 레이저 다이오드 및 저항(R)의 공통 접점(a)의 사이에 삽입되어 있다.

Description

레이저 다이오드의 구동 회로{DRIVING CIRCUIT OF LASER DIODE}
본 발명은 반도체 레이저(레이저 다이오드라 함)를 이용한 광송신 장치에 이용되는 레이저 다이오드의 구동 회로에 관한 것이다.
최근, 광통신 속도가 한층 더 고속화되어, 이것에 따라, 레이저 다이오드의 구동 회로에 공급되어 통신을 위해 이용되는 0, 1의 디지털 신호로 이루어지는 펄스 신호의 속도도 고속화되고 있다. 구체적으로는, 펄스 신호에 있어서의 0, 1의 디지털 신호의 비트 간격은 1∼10 나노초 정도로까지 단축되어 있다. 레이저 다이오드의 구동 회로는 이 펄스 신호의 전기 진폭을 레이저 다이오드의 구동 전류의 강약으로 변환한다. 이 레이저 다이오드 구동 회로의 구동 전류에 노이즈가 있어, 광신호 파형이 흐트러지는 경우는, 노이즈 제거를 위한 필터 회로를 전류 경로에 넣을 필요가 있다.
종래, 레이저 다이오드의 구동 전류의 노이즈를 제거하는 경우, 펄스 전류의 진폭을 안정시키는 동시에, 그 신호 성분까지 노이즈로서 제거되지 않도록, 노이즈 제거 필터를 전류 변화가 적은 부분에 삽입하고 있다.
구체적으로는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 펄스 전류를 온/오프하는 트랜지스터(FET1)의 소스 전극과 접지 사이의, 통상 저항이 놓이는 부분에 페라이트 비즈 등의 필터 회로(10)를 삽입하고 있다.
[특허문헌 1] 특허 공개 평6-164038호 공보
그런데, 상기 필터 회로(10)를 트랜지스터(FET1)의 소스 전극과 접지의 사이에 설치한 경우, 도 7에 나타낸 바와 같이, 필터 회로(10)의 저항 성분 때문에, FET1의 소스 전압(V)이 상승하여 게이트 전압과의 전압차가 작아져, 전류 출력(I)의 진폭이 작아진다고 하는 문제가 발생한다. 트랜지스터가 전계 효과형이 아니라 바이폴라형인 경우도 마찬가지이다.
또한, 시판의 레이저 다이오드 구동 IC를 이용하는 경우는 내부 구조가 비공개인 것도 있어, 필터를 장치하는 단자가 어느 것인지 모르는 경우도 있다.
또한, 시판의 레이저 다이오드 구동 IC를 이용하는 경우, 도 8에 나타낸 바와 같이, 레이저 다이오드 구동 IC의 내부에서 접지 단자(b)가 공통화되어 있는 것도 있다. 이 경우, 필터 회로(10)로 노이즈를 제거하려고 해도, 레이저 다이오드 구동 IC의 접지 단자(b)의 임피던스가 낮기 때문에, 레이저 다이오드 구동 IC를 흐르는 노이즈를 제거할 수 없는 경우가 있다.
그래서, 본 발명은 레이저 다이오드의 구동 회로의 전류 증폭 작용에 나쁜 영향을 주는 일없이, 확실하게 노이즈를 제거할 수 있고, 그것에 의해, 품질이 높은 광신호를 전송할 수 있는 레이저 다이오드의 구동 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 레이저 다이오드의 구동 회로는 전원, 레이저 다이오드, 트랜지스터로부터 접지에 이르는 전류 경로가 마련되고, 해당 트랜지스터에는 상기 전류 경로를 흐르는 전류를 제어하기 위한 입력 신호가 공급되며, 상기 필터 회로는 전원과 레이저 다이오드의 사이에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
이 구성에 의하면, 전원과 레이저 다이오드의 사이에 필터 회로를 삽입하고 있기 때문에, 필터 회로의 임피던스가 증폭 작용에 주는 영향이 적어, 전류 출력의 진폭의 변동을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 레이저 다이오드의 구동 회로는 전원, 레이저 다이오드, 제1 트랜지스터로부터 접지에 이르는 제1 전류 경로와, 전원, 저항, 제2 트랜지스터로부터 접지에 이르는 제2 전류 경로가 마련되고, 상기 제1 및 제2 트랜지스터에는 상기 제1 및 제2 전류 경로를 흐르는 전류를 각각 제어하기 위한 서로 역상의 입력 신호가 공급되며, 상기 필터 회로는 전원과 레이저 다이오드 및 저항의 공통 접점의 사이에 삽입되어 있는 것이다.
이 구성에 의하면, 상기 제1 및 제2 전류 경로를 흐르는 전류의 합은 입력 신호의 상태에 관계없이 일정하며, 전원과 레이저 다이오드 및 저항의 공통 접점의 사이에 필터 회로를 삽입하고 있기 때문에, 필터 회로에 흐르는 전류도 일정해진다. 따라서, 필터 회로의 임피던스가 증폭 작용에 주는 영향이 적어, 노이즈를 확실하게 제거할 수 있는 동시에, 전류 출력의 진폭의 변동을 방지할 수 있다.
또한, 상기 레이저 다이오드를 흐르는 바이어스 전류를 제어하기 위한 제3 전류 경로와, 상기 제3 전류 경로를 흐르는 바이어스 전류의 증감을 보상하기 위한 제4 전류 경로가 마련되어 있는 회로 구성이면, 상기 제3 및 제4 전류 경로를 흐르는 전류의 합도 일정해져, 필터 회로에 흐르는 전류가 변동하는 일은 없다. 따라서, 필터 회로의 임피던스가 증폭 작용에 주는 영향이 적어, 전류 출력의 진폭의 변동을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 레이저 다이오드(이하 「LD」라고 함)의 구동 회로(1)를 나타내는 회로도이다.
LD의 구동 회로(1)는 2개의 트랜지스터(FET1, FET2)로 이루어지는 증폭 회로, 펄스 변조의 진폭을 제어하기 위한 제3 트랜지스터(FET3), LD의 바이어스 전류를 설정하기 위한 제4 트랜지스터(FET4), 증폭 회로의 부하에 각각 삽입된 저항(R과 LD), 및 상기 저항(R과 LD)과 공통으로 접속된 필터 회로(2)를 구비하고 있다.
전원, LD, 제1 트랜지스터(FET1)로부터 접지에 이르는 경로(P1)를 제1 전류 경로(P1)라고 하고, 전원, 저항(R), 제2 트랜지스터(FET2)로부터 접지에 이르는 전류 경로를 제2 전류 경로(P2)라고 한다.
증폭 회로를 구성하는 2개의 FET1, FET2의 게이트에는 신호 회로(도시하지 않음)로부터 LD를 고속으로 온/오프하기 위한 버스트 신호가 입력된다. 이 버스트 신호는 FET1의 게이트에 인가되는 신호와 FET2의 게이트에 인가되는 신호의 2개로 구성되고, 이들 2개의 신호는 서로 역위상으로 공급되는 것이다. 또한, 변조 진폭 제어용의 FET3의 게이트에는 펄스 전류 제어 신호가 입력되고, 바이어스 설정용의 FET4의 게이트에는 바이어스 설정 신호가 입력된다.
상기 필터 회로(2)는 LD 구동 전류 신호에 중첩되는 노이즈를 제거하기 위해서 설치되는 회로이며, 전원과 저항(R과 LD)의 사이에 공통으로 접속되어 있는 것이 특징이다.
도 2는 LD의 구동 전류(I)와 시간(t)의 관계를 나타내는 그래프이다. LD 구동 전류(I)의 진폭의 폭을 IW로, 바이어스 전류치를 IB로 나타내고 있다. 진폭의 폭(IW)은 상기 펄스 전류 제어 신호의 크기에 따라서 결정되고, 바이어스 전류치(IB)는 상기 바이어스 설정 신호의 크기에 따라서 결정된다.
버스트 신호는 도 3의 「신호 입력」에 나타낸 바와 같이 매우 짧은 주기(예컨대 1∼10 나노초)로 1, 0을 반복하는 신호이다. LD의 구동 회로(1)는 버스트 신호에 기초로 하여 LD를 구동하기 위한 구동 전류(I)를 발생시킨다. LD의 출력광은 이 구동 전류 신호로 강도 변조된다. 강도 변조된 빛은 전송용 광파이버(도시하지 않음)에 입사되어, 이 광파이버를 전파한다.
도 4는 필터 회로(2)의 구체적 구성을 나타내는 회로도이다. 이 필터 회로(2)는 저항(R과 LD)과의 공통 접점(a)과 전원의 사이에 직렬로 삽입된 페라이트 비즈로 이루어지는 인덕터(L)와, 상기 공통 접점(a)과 접지의 사이에 직렬로 접속된 저항(R1)과 콘덴서(C1)로 구성된다.
이 필터 회로(2)를 저항(R과 LD)과의 공통 접점(a)과 전원의 사이에 설치한 것의 효과를 설명한다.
도 1에 있어서의 FET1과 FET2를 흐르는 전류량의 합계는 일정해지기 때문에, 필터 회로(2)를 저항(R과 LD)과의 공통 접점(a)과 전원의 사이에 설치함으로써, 필터 회로(2)에 흐르는 전류를 입력 신호의 변동에 관계없이 일정하게 할 수 있다. 따라서, 필터 회로(2)에 의한 전압 강하도 일정해져, 공통 접점(a)의 전위의 변동을 방지할 수 있다. 따라서, FET1의 소스 전압의 변동이 없어, 부하 전류량을 결정하는 게이트-소스간 전압도 안정된 값을 유지할 수 있다. 이 때문에, 전류 이득의 변동, 증폭 특성의 불안정이라는 종래의 결점을 없앨 수 있다.
도 5는 바이어스 전류를 입력에 따라서 전환할 수 있는 LD의 구동 회로(1')를 나타내는 회로도이다. 이 회로는, 예를 들면 PON(Passive Optical Network) 시스템 택측 단말(Optical Network Unit)용 LD의 구동 회로로서 사용된다.
이 회로는 LD에 흘리는 바이어스 전류를 제어하기 위한 제5 트랜지스터(FET5)를 LD의 캐소드측에 설치하고 있다. 바이어스 전류의 제어는 FET5의 게이트 전압을 제어함으로써 행한다.
또한, LD의 바이어스 전류의 증감을 보상하기 위한 보상 회로를 저항(R')과 제6 트랜지스터(FET6)로 구성하고 있다. FET5로부터 접지에 이르는 경로를 제3 전류 경로(P3)라고 하고, FET6으로부터 접지에 이르는 전류 경로를 제4 전류 경로(P4)라고 한다.
FET6의 게이트에 인가되는 게이트 전압은 FET5의 게이트 전압과 바로 역위상이 되게 된다. 따라서, LD를 흐르는 전류량과, 저항(R')을 흐르는 전류량의 합계는 일정해져, 필터 회로(2)를 흐르는 전류는 일정값 그대로 유지된다. 이 결과, 도 1의 LD의 구동 회로와 같이, FET1의 소스 전압의 변동이 없어, 전류 이득의 변동을 방지할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시예를 설명했지만, 본 발명의 실시는 상기한 예에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 전원의 플러스극과 마이너스극을 반대로 하고, LD의 극성을 반대로 하여 접속하는 것은 가능하다. 또한, 필터 회로(2)는 도 4에 나타낸 LCR로 이루어지는 역L형 회로에 한정되지 않고, 일반적으로 이용되는 필터 회로를 채용할 수 있다. 또한, 지금까지 사용한 트랜지스터는 전환 스위치로서 기능했지만, 반도체 소자의 동작점을 적절히 설정함으로써, 아날로그적으로 저항이 변화되는 가변 저항으로서 동작시키더라도 좋다. 그 외 본 발명의 범위내에서 여러 가지의 변경을 하는 것이 가능하다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 입력 신호가 고속으로 변화되더라도 레이저 다이오드의 구동 회로의 전류 출력에의 영향이 적어, 노이즈의 제거를 확실하게 달성할 수 있다고 하는 우수한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 레이저 다이오드의 구동 회로를 나타내는 회로도.
도 2는 레이저 다이오드의 구동 전류(I)의 파형을 나타내는 그래프.
도 3은 버스트 신호 파형을 나타내는 그래프.
도 4는 필터 회로(2)의 구체적 구성예를 나타내는 회로도.
도 5는 바이어스 전류 가변의 레이저 다이오드의 구동 회로를 나타내는 회로도.
도 6은 종래의 레이저 다이오드의 구동 회로를 나타내는 회로도.
도 7은 필터 회로(10)에 의한 전압 강하를 설명하기 위한 주요부 회로도.
도 8은 레이저 다이오드의 구동 IC에 필터 회로를 적용한 경우의 주요부 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 1': LD의 구동 회로
2, 10: 필터 회로
P1: 제1 전류 경로
P2: 제2 전류 경로
P3: 제3 전류 경로
P4: 제4 전류 경로
a: 공통 접점
b: 공통 단자

Claims (3)

  1. 레이저 다이오드를 구동하는 출력 전류 신호에 혼입되는 노이즈를 제거하기 위한 필터 회로가 마련되어 있는 레이저 다이오드의 구동 회로에 있어서,
    전원, 레이저 다이오드, 트랜지스터로부터 접지에 이르는 전류 경로가 마련되고, 해당 트랜지스터에는 상기 전류 경로를 흐르는 전류를 제어하기 위한 입력 신호가 공급되며, 상기 필터 회로는 전원과 레이저 다이오드의 사이에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 구동 회로.
  2. 레이저 다이오드를 구동하는 출력 전류 신호에 혼입되는 노이즈를 제거하기 위한 필터 회로가 마련되어 있는 레이저 다이오드의 구동 회로에 있어서,
    전원, 레이저 다이오드, 제1 트랜지스터로부터 접지에 이르는 제1 전류 경로와,
    전원, 저항, 제2 트랜지스터로부터 접지에 이르는 제2 전류 경로가 마련되고,
    상기 제1 및 제2 트랜지스터에는 상기 제1 및 제2 전류 경로를 흐르는 전류를 각각 제어하기 위한 서로 역상의 입력 신호가 공급되며,
    상기 필터 회로는 전원과 레이저 다이오드 및 저항의 공통 접점의 사이에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 구동 회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 레이저 다이오드를 흐르는 바이어스 전류를 제어하기 위한 제3 전류 경로와,
    상기 제3 전류 경로를 흐르는 바이어스 전류의 증감을 보상하기 위한 제4 전류 경로가 마련되고,
    상기 제3 전류 경로는 레이저 다이오드 및 트랜지스터의 접속점과, 접지의 사이에 마련되며,
    상기 제4 전류 경로는 저항 및 트랜지스터의 접속점과 접지의 사이에 마련되어 있는 것인 레이저 다이오드의 구동 회로.
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