JPH02168746A - 高周波重畳形発光駆動回路 - 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） 本発明は、例えば先送（８装置において半導体レーザを
高周波重畳方式により発光駆動する場合に使用する高周
波重畳形発光駆動回路に関する。

（従来の技術） 映像信号を直接輝度変調してマルチモード光ファイバに
より光伝送すると、伝送路上でモーダルノイズ（モード
雑音）が発生して映像信号のＳ／Ｎ劣化を招く。一方、
ディジタル伝送（パルス伝送）においても、既設の光フ
ァイバを使用することによりマルチモード光ファイバと
シングルモト光ファイバとを接続して光伝送を行なう場
合には、空間的フィルタリングが顕著に起きるため、モ
ーダルノイズか増大して符号誤り率を著しく劣化させる
場合かある。

そこで、従来てはモーダルノイズの発生を低減する駆動
方式として例えば高周波重畳方式を採用している。第５
図はこの種の方式を適用した発光駆動回路の構成の一例
（特願昭５８２４３５７９号）を示すものである。この
回路は、入力パルス信号ａを平滑回路１で平滑したのち
誤差増幅器２に導入するとともに、例えばフォトダイオ
ードからなるモニタ用受光素子′３によりレザダイオー
ド４の光出力レベルをモニタ検出してその検出信号すを
平滑回路５で平滑したのち誤差増幅器２に導入している
。そして、この誤差増幅器２で上記人力パルス信号とモ
ニタ検出信号との電流値の差分を検出し、この差電流Ｃ
をバイアス電流として上記レーザダイオード４に帰還供
給している。すなわち、これによりレーザダイオード４
のしきい値の温度変化に対して平均光出力か一定となる
ようにＡＰＣ（Ａｕ　ｔ　ｏｍａ　ｔ　ｉ　ｃＰｏｗｅ
　ｒ　　Ｃｏｎ　ｔ　ｒｏ　ｌ）動作を行な一〕ティる
。また、発光駆動回路は発振器６および振幅変調器７を
有している。そして、この振幅変調器７により発振器６
の高周波発振出力を」１記入力パルス信号Ｉｓて振幅変
調し、この変調された高周波信号ｄを電流加算器８で前
記バイアス電流Ｃに重畳しく駆動１５４号ｅと１．てレ
ーザダイオード４に供給し了゛いる。Ｌ、たがって、レ
ーザダイオード４からは］二記駆動信号ｅの高周波に応
じて図中ｆに示すよ５な高周波光出力が発生される。こ
のように高周波光信号ｆをレーザダイオード４から発生
させることにより、レーザダイオード４のコヒーレンシ
ーは低ド１１、これにより伝送路上でのモーダルノイズ
の発ノドは低減される。尚、」二記高周波光信号は伝送
路の８）域制限および光受信器の帯域制限を受けるので
、受信後には！［；、均化されて高周波成分を含まない
元のパルス波形となる。

（発明が解決しようとする課題） ところか、このような従来の高周波重畳群発光駆動回路
は、高周波信号を発生し重畳するために発振器６、振幅
変調器７および電流加算器８を必要とする。このため、
構成が複雑となり回路規模か大きくなる欠点があった。

そこで本発明はこの点に着目し、高周波重畳を行なうた
めの発振器や振幅変調器等を不要にし、これにより回路
構成の簡単化および回路規模の小形化を図り得る高周波
重畳群発光駆動回路を提供することを目的とする。

「発明の構成Ｊ （課題を解決するための手段） 本発明は、入力信号に高周波信号を重畳した駆動信号に
より半導体レーザを発光駆動する高周波重畳群発光駆動
回路において、上記人力信号レベルに比例した参照電流
を発生する参照電流発生回路と、上記半導体レーザの光
出力の一部をモニタ検出する受光素子と、上記参照電流
とこの受光素ｒのモニタ電流との差電流を前記半導体レ
ーザに広・：１）域帰還する誤差増幅器とを備え、この
誤差増幅器を」１記半導体レーザの光出力が一部しベル
以」二のときは正帰還動作して高周波自励発振し、かつ
半導体レーザの光出力レベルが一定値未満のときには負
帰還動作するように構成したものである。

（作用） この結果本発明によれば、半導体レーザの光出力レベル
に応じて誤差増幅器自身から高周波駆動信号が発生され
この信号により半導体レーザが発光駆動されることにな
る。このため、高周波発振器や振幅変調器等の高周波駆
動信号を発生ずるための回路は不要となり、これにより
その分回路構成を簡単化しかつ回路規模を小形化するこ
とができる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例における高周波重畳群発光駆
動回路の概略構成図である。尚、同図において前記第５
図と同一部分には同一符号を付し、である。

この回路は、レーザダイオード４およびモニタ用の受光
素′Ｊ″−３からなる発光モジュールと、入力パルス信
号ａのレベルに比例する参照電流Ｉｊｎを発生する参照
電流発生回路９と、広帯域帰還増幅器からなる誤差増幅
器１０とから構成される。このうち誤差増幅器１０は、
上記参照電流１ｉｎとモニタ用受光索子Ｂにより得られ
たモニタ電流Ｉｍとの差分を求め、その差信号１　ｏｕ
ｔを駆動信号とし′ＣＣレーダイオード４に供給するも
のである。

この誤差増幅器］０は、 Ａ“Ｉ　ｏｕｔ　／　Ｉ　ｉｎ なる電流増幅率を有１．ている。

ところで、いまレーザダイオ−１・４の駆動電流Ｉ　ｏ
ｕｔに対するモニタ電流ｒｍの微分変換効率をηｍとす
ると、駆動電流１０旧およびモニタ電ＭＬｚｎは ｒｏｕｔ　　＝Ａ　　（ｉｎ−Ｉｍ　　）Ｉｍ　＝　η
ｍ　Ｉ　ｏｕｔ　　　　　　　　　　・−（１）と表４
つされる。したかって、１０１１才１ｏｕｔ　＝Ａ−Ｉ
　ｔｎ／（１＋　ｎｍ　Ａ）　　　　＝−（２）となり
、さらにηｍ　Ａ＞］とすれは １ｏｕｔ’＝（１／η川　）Ｉｉ口　　　　　　　　　
　・・−（３）なる式か得られる。

ここで、 コ＋ηｍＡ＞０ であれば、誤差増幅器１０は負帰還動作状態となり、こ
のときの開ループにおける電流増幅率Ｉ　ｏｕｔ　／　
Ｉ　ｉｎの周波数特性は例えば第２図の曲線■になる。

また閉ループでは ２０　ｌｏｇ　（］＋ｎｍ　Ａ） なる帰還量か発生するので、電流増幅率の周波数特性は
第２図の破線に示すようになる。この場合、第２ボール
までは帰還かかからないので回路は負帰還動作状態とな
る。この動作は、第３図に示す１ノーサダイオードの駆
動電流対先出力特性上では、一般に１ノ一ザ発振状態に
ある微分変換効率η１の領域で行なわれる。

これに対し、いま例えば電流増幅率の周波数特性を変化
させて第２図の曲線＠に示す特性に設定し、たとすると
、第２ボールまで帰還がかかるので、位相が１８０度回
軸回転周波数ｆ。において発振が起こる。つまり、誤差
増幅器１０は自励発振動作状態となる。したがって、こ
の状態では誤差増幅器］０からは高周波信号ｅ′が川内
されて駆動信号としてレーザダイオード４に供給される
。このため、レーザダイオード４は第１図中のｆ′のよ
うな高周波光信号を発する。

一方、この状態で参照電流ｌ１ｎＯ値が低下してレーザ
ダイオード４のしきい値以下になるように設定すると、
レーザダイオード４の微分変換効率は第３図に示すη２
になる。このため、電流増幅率の周波数特性は第２図の
■に示すように変化り、、この結果誤差増幅器１０は自
励発振動作を停止する。したがって、このとき誤差増幅
器］０からはバイアス電流のみが出力され、これにより
レーザダイオ−Ｆ’　４は発光動作を停止する。

第４図は第１図に示した駆動回路の具体的な回路構成を
示すものである。すなわち、参照電流発生回路９は、ト
ランジスタＱ１のエミッタを抵抗Ｒ１を介して電源Ｖ２
に接続したもので、トランジスタＱ１のベースに入力パ
ルス信号ａを入力し、かつコレクタ電流を参照電流Ｉｉ
ｎとして誤差増幅器１０に出力している。誤差増幅器］
０は、トランジスタＱ２．Ｑ３．Ｑ４、抵抗Ｒ２，Ｒ３
゜Ｒ＋：および抵抗Ｒ「とコンデンサＣｒとの並列回路
を図示する如く接続して並列帰還形の負帰還増幅器を構
成したもので、参照電流Ｉｉｎとモニタ電流Ｉｌ′Ｎと
の差信号電流をトランジスタＱ２に入力して、抵抗Ｒｆ
により電圧信号に変換し、ている。

ソシて、この電圧信号をトランジスタＱ４およびそのエ
ミッタ抵抗Ｒｔ＝により電流信号に変換し、この電流信
号を駆動電流１　ｏｕｔとしてレーザダイオード４に供
給している。

ところで、この回路において開ループの周波数特性を第
２図に示した曲線＠に設定するには、次のように行なえ
ばよい。すなわち、周波数特性の第１ポールは入力イン
ピーダンスとコンデンサＣＦの容量とにより決り、また
第２ボールはその他の回路またはモニタ用の受光素子３
の応答速度により決まる。したがって、回路の周波数特
性を■から＠に変化させるためには、例えばコンデンサ
Ｃ「の容量を減らして適宜調節すればよい。

このような構成であれば、誤差増幅器１ｏは第２図の曲
線＠に示すような開ループの特性を有することになる。

このため、入力パルス信号が“Ｈ”レベルのときには誤
差増幅器１ｏは正帰還動作状態となって所定の周波数で
自励発振し、この結果高周波信号か駆動信号としてレー
ザダイオード４に供給され、これによりレーザダイオー
ド４がら］　０ は高周波光パルス信号が出力される。これに対し入力パ
ルス信号が“Ｌ”レベルのときには、参照電流ｆｉｎが
減少し、それに伴いレーザダイオード４の駆動電流がし
きい値１１）＋以下に減少するので、レーザグイオート
４を含むループの特性は第２図の曲線■に示すようにな
る。このため、誤差増幅器１０は自励発振を停止し、こ
の結果レーザグイオート４は高周波光出力の発生を停止
１−する。

このように本実施例であれば、入力パルス信号の論理レ
ベルに応して誤差増幅器１０が自励発振のオンオフ動作
を行ない、これによりレーザグイオート４から高周波光
信号か出力されるので、従来必要だった高周波発振器、
振幅変調器および電流加算器を不要にすることができ、
その分回路構成を簡単化しかつ小形にすることができる
。

尚、本実施例の回路では帰還ループに同調回路が入って
いないため発振周波数は多少安定性に欠ける。しかし、
一般に高周波重畳方式によりレザダイオードのコヒーレ
ンシーを低下させるに必要な周波数は約２００ＭＨｚ以
上であればよい。した１］ かって、例えば誤差増幅器１０の自励発振周波数ｆｏを
５００ＭＨｚに設定したとすれば、この発振周波数かた
とえ±１００ＭＨｚ程度変動したとしても、レーザグイ
オートのコヒーレンシーの低減効果にはほとんと影響を
及はさす、実用上は全く影響ない。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば、上記実施例ではディジタル信号により半導体レー
ザを駆動する場合を例にとって説明したか、半導体ルー
プをアナログ信号駆動する場合や直流駆動する場合にも
適用できる。また、先ファイバ通信用だけてはなく、ビ
デオディスク等の光記録媒体のアクセス用光源として適
用してもよい。このような用途に適用すれば、半導体レ
ーザのコヒーレンシーを低減させ、これにより反射光の
影響を低減することができる。その他、具体的な回路構
成や半導体ループおよびモニタ用受光素子の種類、用途
等についても、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変
形して実施できる。

］　２ ［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、入力信号に高周波
信号を重畳した駆動信号により半導体レーザを発光駆動
する高周波重畳形発光駆動回路において、」１記入力信
号レベルに比例した参照電流を発生する参照電流発生回
路と、上記半導体レザの光出力の一部をモニタ検出する
受光素子と、上記参照電流とこの受光素子のモニタ電流
との差電流を前記半導体レーザに広帯域帰還する誤差増
幅器とを備え、この誤差増幅器を上記半導体レザの光出
力が一部レベル以上のときは正帰還動作して高周波自励
発振し、かつ半導体レーザの光出力レベルが一定値未満
のときには負帰還動作するように構成したことによって
、商用波重畳を行なうだめの発振器や振幅変調器等を不
要にすることかでき、これにより回路構成の簡単化およ
び回路規模の小形化を図り得る高周波重畳形発光駆動回
路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における高周波型］　３ 前影発光駆動回路の概略構成を示す回路ブロック図、第
２図は誤差増幅器における′小流増幅率の周波数特性図
、第３図はレーザダイオードの駆動電流に対する光出力
特性の一例を示す図、第４図は第１図に示した回路の具
体的な回路構成例を示した図、第５図は従来の高周波重
畳形発光回路のブロック構成図である。 ３・・・モニタ用の受光素子、４・・・レーザグイオー
ト、９・・・参照電流発生回路、］０・・誤差増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力信号に高周波信号を重畳した駆動信号により半導体
   レーザを発光駆動する高周波重畳形発光駆動回路におい
   て、前記入力信号レベルに比例した参照電流を発生する
   参照電流発生回路と、前記半導体レーザの光出力の一部
   をモニタ検出する受光素子と、前記参照電流とこの受光
   素子のモニタ電流との差電流を前記半導体レーザに広帯
   域帰還する誤差増幅器とを備え、この誤差増幅器は前記
   半導体レーザの光出力が一定レベル以上のときは正帰還
   動作して高周波自励発振し、かつ半導体レーザの光出力
   レベルが一定値未満のときには負帰還動作することを特
   徴とする高周波重畳形発光駆動回路。