JPH01115181A - 半導体レーザの駆動回路 - Google Patents
半導体レーザの駆動回路Info
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- JPH01115181A JPH01115181A JP27287387A JP27287387A JPH01115181A JP H01115181 A JPH01115181 A JP H01115181A JP 27287387 A JP27287387 A JP 27287387A JP 27287387 A JP27287387 A JP 27287387A JP H01115181 A JPH01115181 A JP H01115181A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体レーザを発光駆動する半導体レーザの駆
動回路に関する。
動回路に関する。
光通信システムの送信器などにおいては、半導体レーザ
の駆動回路が用いられる。第４図は従来例の構成を示す
図である。同図において、電流源となる電界効果トラン
ジスタ（ＦＥＴ）１１は半導体レーザＬＤにバイアス電
流を与え、電流源となるＦＥＴ１２は半導体レーザＬＤ
に変調電流を与える。スイッチング用のＦＥＴ１．．２
は半導体レーザＬＤを発光駆動するもので、入力信号Ｓ
ｉｎ’Ｓｌｎによって相補的にオン、オフさせられる。
の駆動回路が用いられる。第４図は従来例の構成を示す
図である。同図において、電流源となる電界効果トラン
ジスタ（ＦＥＴ）１１は半導体レーザＬＤにバイアス電
流を与え、電流源となるＦＥＴ１２は半導体レーザＬＤ
に変調電流を与える。スイッチング用のＦＥＴ１．．２
は半導体レーザＬＤを発光駆動するもので、入力信号Ｓ
ｉｎ’Ｓｌｎによって相補的にオン、オフさせられる。
この入力信号Ｓ、、Ｓ は入力信号ＳＩＮ、ＳＩＮ】
ｎ Ｉｎ を入力するバッファ段２０．３０により生成される。こ
こで、バッファ段２０．３０はそれぞれフォロワ動作を
するＦＥＴ２１，３１と、その負荷として用いられるＦ
ＥＴ２２，３２を有している。
ｎ Ｉｎ を入力するバッファ段２０．３０により生成される。こ
こで、バッファ段２０．３０はそれぞれフォロワ動作を
するＦＥＴ２１，３１と、その負荷として用いられるＦ
ＥＴ２２，３２を有している。
このような回路において、半導体レーザＬＤからの光出
力を光ファイバに結合し、これを０／Ｅ（光／電気）変
換器を介してオシロスコープに与えると、光出力波形を
観測することができる。
力を光ファイバに結合し、これを０／Ｅ（光／電気）変
換器を介してオシロスコープに与えると、光出力波形を
観測することができる。
第５図は第４図の各部における信号波形を示している。
第５図（ａ）のような矩形の入力信号があると、半導体
レーザＬＤの駆動電流も同図（ｂ）のように矩形となり
、これに応じて光出力が得ら −れる。ところが、半導
体レーザＬＤには一般に緩和振動と呼ばれる現象があり
、矩形の信号によって駆動しても光出力には第５図（ｃ
）に示すような振動が現れる。そしてこれは、光通信に
おける通信エラーなどを招く原因となる。
レーザＬＤの駆動電流も同図（ｂ）のように矩形となり
、これに応じて光出力が得ら −れる。ところが、半導
体レーザＬＤには一般に緩和振動と呼ばれる現象があり
、矩形の信号によって駆動しても光出力には第５図（ｃ
）に示すような振動が現れる。そしてこれは、光通信に
おける通信エラーなどを招く原因となる。
そこで、従来から第４図に示すように、半導体レーザＬ
Ｄに例えば抵抗ＲとコンデンサＣかＣＣ らなる高周波バイパス回路を設けることが行なわれる。
Ｄに例えば抵抗ＲとコンデンサＣかＣＣ らなる高周波バイパス回路を設けることが行なわれる。
このようにすれば、入力信号の高周波成分はバイパスさ
れ、従って半導体レーザＬＤの駆動電流もＲ、Ｃの値で
定まる時定数により清らＣＣ かに変化する。このため、半導体レーザＬＤの光出力に
現れる緩和振動を小さくし、例えば光出力を第５図（ｄ
）のようなほぼ矩形の波形とすることができる。
れ、従って半導体レーザＬＤの駆動電流もＲ、Ｃの値で
定まる時定数により清らＣＣ かに変化する。このため、半導体レーザＬＤの光出力に
現れる緩和振動を小さくし、例えば光出力を第５図（ｄ
）のようなほぼ矩形の波形とすることができる。
〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
上記の第４図に示す従来技術によれば、緩和振動の影響
は小さく抑えることができるものの、具体的にどのよう
な特性のバイパス回路とするかを定めることが容易でな
いという問題点がある。これは、半導体レーザＬＤの特
性は一義的に定まっていないためであり、この特性や駆
動回路との相性に応じて、試行錯誤により最適な抵抗、
コンデンサを特定しなければならない。
上記の第４図に示す従来技術によれば、緩和振動の影響
は小さく抑えることができるものの、具体的にどのよう
な特性のバイパス回路とするかを定めることが容易でな
いという問題点がある。これは、半導体レーザＬＤの特
性は一義的に定まっていないためであり、この特性や駆
動回路との相性に応じて、試行錯誤により最適な抵抗、
コンデンサを特定しなければならない。
すると、試行錯誤の過程で半田ごての熱や衝撃などによ
り、半導体レーザの特性を劣化したり破壊したりする。
り、半導体レーザの特性を劣化したり破壊したりする。
一方、半導体レーザの特性によっては第５図（ｅ）のよ
うな光出力波形となるものがあり、光通信における通信
エラーなどを招いていた。しかしながら、これに対して
は従来から特に有効な解決法はなかった。
うな光出力波形となるものがあり、光通信における通信
エラーなどを招いていた。しかしながら、これに対して
は従来から特に有効な解決法はなかった。
そこで本発明は、半導体レーザの緩和振動の影響を抑え
ながら、光出力の立ち上りおよび立ち下り特性を改善し
た半導体レーザの駆動回路を提供することを目的とする
。
ながら、光出力の立ち上りおよび立ち下り特性を改善し
た半導体レーザの駆動回路を提供することを目的とする
。
本発明に係る半導体レーザの駆動回路は、所定のバイア
ス電流が与えられた半導体レーザを、この半導体レーザ
に直列接続されたスイッチング用トランジスタにバッフ
ァ段からの駆動信号を印加することにより発光駆動する
半導体レーザの駆動回路において、バッファ段が電流波
形調整端子を有し、この端子からの信号により駆動信号
の立ち上りおよび立ち下り波形が調整されるようにした
ことを特徴とする。
ス電流が与えられた半導体レーザを、この半導体レーザ
に直列接続されたスイッチング用トランジスタにバッフ
ァ段からの駆動信号を印加することにより発光駆動する
半導体レーザの駆動回路において、バッファ段が電流波
形調整端子を有し、この端子からの信号により駆動信号
の立ち上りおよび立ち下り波形が調整されるようにした
ことを特徴とする。
本発明の構成によれば、駆動信号の立ち上りおよび立ち
上り時の波形は、電流波形調整端子からの信号により調
整されることになる。
上り時の波形は、電流波形調整端子からの信号により調
整されることになる。
以下、添付図面の第１図ないし第３図を参照して本発明
のいくつかの実施例を説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。
のいくつかの実施例を説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。
第１図は本発明の第１の実施例の構成と作用の説明図で
ある。同図に示すように、本実施例では、バッファ段２
０．３０を構成するソースフォロワＦＥＴ２１，３１に
対して、その負荷として用いられるＦＥＴ２２，３２の
それぞれのゲートが電流波形調整端子に接続されている
。そして、この電流波形調整端子に与える信号の電圧レ
ベルを適切な値に設定することにより、フォロワ出力の
負荷となっている電流源（ＦＥＴ２２，３２）の電流を
適切な値に設定することができ、従ってフォロワ動作を
するＦＥＴ２１．３１の相互コンダクタンスを調整する
ことができる。
ある。同図に示すように、本実施例では、バッファ段２
０．３０を構成するソースフォロワＦＥＴ２１，３１に
対して、その負荷として用いられるＦＥＴ２２，３２の
それぞれのゲートが電流波形調整端子に接続されている
。そして、この電流波形調整端子に与える信号の電圧レ
ベルを適切な値に設定することにより、フォロワ出力の
負荷となっている電流源（ＦＥＴ２２，３２）の電流を
適切な値に設定することができ、従ってフォロワ動作を
するＦＥＴ２１．３１の相互コンダクタンスを調整する
ことができる。
この回路では、半導体レーザＬＤの近傍にバイパス回路
を設けたりする必要はなく、付加回路は半導体レーザＬ
Ｄと離れた部分に設けられるので、弱い素子である半導
体レーザＬＤの特性等に悪影響を与えることはない。ま
た、電流波形調整端子を設けて外部から調整するので、
図示の回路をモノリシックに集積したときにも容易に適
用できる。
を設けたりする必要はなく、付加回路は半導体レーザＬ
Ｄと離れた部分に設けられるので、弱い素子である半導
体レーザＬＤの特性等に悪影響を与えることはない。ま
た、電流波形調整端子を設けて外部から調整するので、
図示の回路をモノリシックに集積したときにも容易に適
用できる。
次に、上記第１の実施例の回路の作用を、第２図および
第５図を参照して説明する。なお、バッファ段３０の作
用はバッファ段２０と同様であるので、バッファ段２０
のみについて説明する。
第５図を参照して説明する。なお、バッファ段３０の作
用はバッファ段２０と同様であるので、バッファ段２０
のみについて説明する。
いま、電流波形調整端子のレベルを電源端子（低）と同
一としたとき（従来例と同様にしたとき）、非反転入力
端子ＳＩＮへ第５図（ａ）の入力パルスが与えられ、こ
れによってＦＥＴＩに第５図（ｂ）の駆動パルス■（第
２図（ａ）の点線の波形）が得られたとする。そして、
半導体レーザＬＤから第５図（ｃ）の光出力Ａ（第２図
（ｂ）の点線の波形）が得られたとする。
一としたとき（従来例と同様にしたとき）、非反転入力
端子ＳＩＮへ第５図（ａ）の入力パルスが与えられ、こ
れによってＦＥＴＩに第５図（ｂ）の駆動パルス■（第
２図（ａ）の点線の波形）が得られたとする。そして、
半導体レーザＬＤから第５図（ｃ）の光出力Ａ（第２図
（ｂ）の点線の波形）が得られたとする。
このときには、半導体レーザＬＤの緩和振動は大きく、
良好な光通信等を行なうためには、この波形に現れる振
動成分を取り除かなければならない。そこで、電流波形
調整端子のレベルを低くすると、ＦＥＴ２２による電流
は少なくなり、フォロワ動作をするＦＥＴ２１の相互コ
ンダクタンスｇ は小さくなる。これにより、スイッチ
ング勤■ 作をするＦＥＴＩの駆動速度は遅くなり、駆動パルスＩ
Ａは第２図（ａ）の点線の波形から実線の波形に変る。
良好な光通信等を行なうためには、この波形に現れる振
動成分を取り除かなければならない。そこで、電流波形
調整端子のレベルを低くすると、ＦＥＴ２２による電流
は少なくなり、フォロワ動作をするＦＥＴ２１の相互コ
ンダクタンスｇ は小さくなる。これにより、スイッチ
ング勤■ 作をするＦＥＴＩの駆動速度は遅くなり、駆動パルスＩ
Ａは第２図（ａ）の点線の波形から実線の波形に変る。
すると、半導体レーザＬＤの光出力ＡＡも第２図（ｂ）
の点線の波形から実線の波形に変り、緩和振動が抑えら
れることになる。
の点線の波形から実線の波形に変り、緩和振動が抑えら
れることになる。
これに対して、第５図（ｂ）の駆動パルスエ（第２図（
ｃ）の点線の波形）により第５図（ｅ）の光出力Ｃ（第
２図（ｄ）の点線の波形）が得られたときには、次のよ
うにする。すなわち、電流波形調整端子のレベルを高め
に設定することにより、ＦＥＴ２２による電流を多くす
る。これにより、フォロワ動作をするＦＥＴ２１の相互
コンダクタンスｇ は大きくなるので、スイッチング動
作をするＦＥＴＩの駆動速度は速くなる。すると、駆動
パルスＩＣの波形は第２図（ｃ）の点線の波形から実線
の゛波形に変り、半導体レーザＬＤの光出力ＣＣも第２
図（ｄ）の点線の波形から実線の波形に変る。これによ
って、光出力の立ち上りおよび立ち下り波形の「なまり
」を改善することができる。
ｃ）の点線の波形）により第５図（ｅ）の光出力Ｃ（第
２図（ｄ）の点線の波形）が得られたときには、次のよ
うにする。すなわち、電流波形調整端子のレベルを高め
に設定することにより、ＦＥＴ２２による電流を多くす
る。これにより、フォロワ動作をするＦＥＴ２１の相互
コンダクタンスｇ は大きくなるので、スイッチング動
作をするＦＥＴＩの駆動速度は速くなる。すると、駆動
パルスＩＣの波形は第２図（ｃ）の点線の波形から実線
の゛波形に変り、半導体レーザＬＤの光出力ＣＣも第２
図（ｄ）の点線の波形から実線の波形に変る。これによ
って、光出力の立ち上りおよび立ち下り波形の「なまり
」を改善することができる。
次に、第３図を参照して本発明の第２の実施例を説明す
る。
る。
この実施例では、フォロワ出力の負荷となるＦＥＴ２２
，３２のソースと電源端子（低）の間に、レベルシフト
用のダイオードＤが接続されている。この回路によって
も、ＦＥＴ２２，３２は電流波形調整端子により電流が
制御される可変電流源となる。従って、この電流値−の
調整によりフォロワ動作をするＦＥＴ２１，３１の相互
コンダクタンスｇ を調整し、スイッチング動作をする
■ ＦＥＴ１．２の駆動速度を調整することができる。
，３２のソースと電源端子（低）の間に、レベルシフト
用のダイオードＤが接続されている。この回路によって
も、ＦＥＴ２２，３２は電流波形調整端子により電流が
制御される可変電流源となる。従って、この電流値−の
調整によりフォロワ動作をするＦＥＴ２１，３１の相互
コンダクタンスｇ を調整し、スイッチング動作をする
■ ＦＥＴ１．２の駆動速度を調整することができる。
この第２の実施例によれば、下記のような格別の効果を
奏する。
奏する。
第１に、ダイオードＤによって０．６ボルト程度のレベ
ルシフトがなされるので、電流波形調整端子のレベル設
定のために別途の電源を設ける必要がなくなる。すなわ
ち、ＦＥＴ２２．３２のソースレベルを電源端子（低）
のレベルに対して０．６ボルトだけ高くできるので、電
流波形調整端子のレベルは電源端子（高）と電源端子（
低）の間を抵抗分割することにより得ることができる。
ルシフトがなされるので、電流波形調整端子のレベル設
定のために別途の電源を設ける必要がなくなる。すなわ
ち、ＦＥＴ２２．３２のソースレベルを電源端子（低）
のレベルに対して０．６ボルトだけ高くできるので、電
流波形調整端子のレベルは電源端子（高）と電源端子（
低）の間を抵抗分割することにより得ることができる。
第２に、回路を構成するＦＥＴを、ノーマリオン型のＤ
−ＦＥＴで構成することが容易になる。
−ＦＥＴで構成することが容易になる。
すなわち、Ｄ−ＦＥＴではソースとドレインが同レベル
でもオンになっており、従ってダイオードＤが設けられ
ていないとＤ−ＦＥＴを用いたときに電流値を十分に絞
れなくなる。そこで、ダイオードＤでレベルシフトさせ
ると、別途の電源を設けないときにも電流波形調整端子
をＦＥＴ２２゜３２のソースに対して０．６ボルトだけ
低くできるので、電流値を絞ってフォロワ動作をするＤ
−ＦＥＴの相互コンダクタンスｇ を小さくし、緩和振
動を抑えることができる。
でもオンになっており、従ってダイオードＤが設けられ
ていないとＤ−ＦＥＴを用いたときに電流値を十分に絞
れなくなる。そこで、ダイオードＤでレベルシフトさせ
ると、別途の電源を設けないときにも電流波形調整端子
をＦＥＴ２２゜３２のソースに対して０．６ボルトだけ
低くできるので、電流値を絞ってフォロワ動作をするＤ
−ＦＥＴの相互コンダクタンスｇ を小さくし、緩和振
動を抑えることができる。
このようにすることによりＤ−ＦＥＴを用いると、素子
を小さくして寄生容量を小さくでき、従って高速動作に
適している。また、Ｄ−ＦＥＴはノーマリオフ型のＥ−
ＦＥＴに比べて温度依存性が小さいので、この点でも第
３図の回路は優れている。
を小さくして寄生容量を小さくでき、従って高速動作に
適している。また、Ｄ−ＦＥＴはノーマリオフ型のＥ−
ＦＥＴに比べて温度依存性が小さいので、この点でも第
３図の回路は優れている。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
変形が可能である。
変形が可能である。
例えば、電流波形調整端子のレベルを設定する回路につ
いては、高周波電流が流れることはないので、高周波特
性の劣った安価な素子や、可変抵抗を用いることが可能
である。また、フォロワ動作をするバッファ段２０．３
０にレベルシフト機能を持たせるため、ダイオードなど
を接続してもよい。さらに、バッファ段の前に波形整流
回路や振幅増幅回路を接続してもよい。
いては、高周波電流が流れることはないので、高周波特
性の劣った安価な素子や、可変抵抗を用いることが可能
である。また、フォロワ動作をするバッファ段２０．３
０にレベルシフト機能を持たせるため、ダイオードなど
を接続してもよい。さらに、バッファ段の前に波形整流
回路や振幅増幅回路を接続してもよい。
さらにまた、回路を構成するトランジスタはＦＥＴに限
らず、バイポーラトランジスタなどであってもよい。こ
の場合には、負荷となるトランジスタのベース電流を調
整して電流源の電流値を可変にすることにより、フォロ
ワ動作するトランジスタのエミッタ接地電流増幅率ｈｒ
８を調整し、従ってスイッチング動作をするトランジス
タの駆動速度を調整することができる。
らず、バイポーラトランジスタなどであってもよい。こ
の場合には、負荷となるトランジスタのベース電流を調
整して電流源の電流値を可変にすることにより、フォロ
ワ動作するトランジスタのエミッタ接地電流増幅率ｈｒ
８を調整し、従ってスイッチング動作をするトランジス
タの駆動速度を調整することができる。
本発明によれば、駆動信号の立ち上りおよび立ち上り時
の波形は、電圧波形調整端子からの信号により調整され
ることになる。従って、半導体レーザの緩和振動の影響
を抑えながら、光出力の立ち上りおよび立ち下り特性が
改善できるという効果を奏する。
の波形は、電圧波形調整端子からの信号により調整され
ることになる。従って、半導体レーザの緩和振動の影響
を抑えながら、光出力の立ち上りおよび立ち下り特性が
改善できるという効果を奏する。
第１図は本発明の第１の実施例に係る半導体レーザの駆
動回路の回路図、第２図は第１図の回路の動作を示す波
形図、第３図は第２の実施例に係る半導体レーザの駆動
回路の回路図、第４図は従来例の回路図、第５図はその
動作を示す波形図である。 ２０．３０・・・バッファ段、ＦＥＴＩ、２・・・スイ
ッチング用トランジスタ、ＦＥＴ２１，３１・・・フォ
ロワ動作するトランジスタ、ＦＥＴ２２，３２・・・フ
ォロワ出力の負荷となるトランジスタ、ＬＤ・・・半導
体レーザ、Ｄ・・・レベルシフト用ダイオード。 特許出願人 住友電気工業株式会社 代理人弁理士 長谷用 芳 樹従来例の波形 第５図 光出力ＡＡ 実施例の波形 第２図 手続辛市正書 昭和６３年６月―
動回路の回路図、第２図は第１図の回路の動作を示す波
形図、第３図は第２の実施例に係る半導体レーザの駆動
回路の回路図、第４図は従来例の回路図、第５図はその
動作を示す波形図である。 ２０．３０・・・バッファ段、ＦＥＴＩ、２・・・スイ
ッチング用トランジスタ、ＦＥＴ２１，３１・・・フォ
ロワ動作するトランジスタ、ＦＥＴ２２，３２・・・フ
ォロワ出力の負荷となるトランジスタ、ＬＤ・・・半導
体レーザ、Ｄ・・・レベルシフト用ダイオード。 特許出願人 住友電気工業株式会社 代理人弁理士 長谷用 芳 樹従来例の波形 第５図 光出力ＡＡ 実施例の波形 第２図 手続辛市正書 昭和６３年６月―
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、所定のバイアス電流が与えられた半導体レーザを、
この半導体レーザに直列接続されたスイッチング用トラ
ンジスタにバッファ段からの駆動信号を印加することに
より発光駆動する半導体レーザの駆動回路において、 前記バッファ段が電流波形調整端子を有し、この端子か
らの信号レベルにより前記駆動信号の立ち上りおよび立
ち下り波形が調整されることを特徴とする半導体レーザ
の駆動回路。 ２、前記バッファ段が負荷としての電流源を有するエミ
ッタフォロワまたはソースフォロワ回路であり、前記電
流源の電流値が前記電流波形調整端子からの信号レベル
により調整されることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の半導体レーザの駆動回路。 ３、前記電流源がレベルシフト用ダイオードを介して電
源に接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載の半導体レーザの駆動回路。 ４、前記スイッチング用トランジスタと前記バッファ段
が、モノリミックに集積されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の半導体レーザの駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27287387A JPH01115181A (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | 半導体レーザの駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27287387A JPH01115181A (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | 半導体レーザの駆動回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01115181A true JPH01115181A (ja) | 1989-05-08 |
Family
ID=17519952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27287387A Pending JPH01115181A (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | 半導体レーザの駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01115181A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6072816A (en) * | 1997-02-13 | 2000-06-06 | Nec Corporation | Laser-diode drive circuit |
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-
1987
- 1987-10-28 JP JP27287387A patent/JPH01115181A/ja active Pending
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