JPH04320375A - 光駆動型半導体装置 - Google Patents
光駆動型半導体装置Info
- Publication number
- JPH04320375A JPH04320375A JP8711791A JP8711791A JPH04320375A JP H04320375 A JPH04320375 A JP H04320375A JP 8711791 A JP8711791 A JP 8711791A JP 8711791 A JP8711791 A JP 8711791A JP H04320375 A JPH04320375 A JP H04320375A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- light
- light source
- driven semiconductor
- semiconductor device
- Prior art date
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- Pending
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光サイリスタのような
光駆動型半導体素子の駆動のための光源を複数個備えて
、光源の冗長方式を採用した光駆動型半導体装置に関す
る。
光駆動型半導体素子の駆動のための光源を複数個備えて
、光源の冗長方式を採用した光駆動型半導体装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】高電圧の一次側回路と制御回路の絶縁を
容易にするために光サイリスタを用いた光駆動型半導体
装置では、通常光サイリスタをオンさせるための信号を
、発光ダイオードあるいはレーザダイオードなどの光源
の光を光ファイバによって導く。そして、高電圧で作動
させるために光サイリスタを複数個直列接続して使うの
が一般的である。このように複数個直列接続された光サ
イリスタを同時にオン状態にするには、光サイリスタの
点弧ばらつきを凌駕させるだけの相当に大きな光パワー
を必要とし、絶対条件ともなる。
容易にするために光サイリスタを用いた光駆動型半導体
装置では、通常光サイリスタをオンさせるための信号を
、発光ダイオードあるいはレーザダイオードなどの光源
の光を光ファイバによって導く。そして、高電圧で作動
させるために光サイリスタを複数個直列接続して使うの
が一般的である。このように複数個直列接続された光サ
イリスタを同時にオン状態にするには、光サイリスタの
点弧ばらつきを凌駕させるだけの相当に大きな光パワー
を必要とし、絶対条件ともなる。
【０００３】サイリスタは、電力供給の安定化， 信頼
性の確保のため、長期間にわたる寿命が要求される。し
かるに点弧用の光源には長期間にわたって寿命を持つも
のが少ないため、光源を複数個にして常に予備の光源を
待機させておく光源の冗長方式が採用される。図２は例
えば特開昭６１−２０３６７８号公報で公知の光源を２
個とした場合の冗長方式システムの構成を示す。この場
合、２個のレーザダイオードモジュール１１， １２に
は、各々入射側コネクタ２１， ２２を介して例えばコ
ア径１００ μｍの光ファイバ３１， ３２が結合され
、それぞれ図３（ａ） に示す断面を持つ２本のファイ
バ３１， ３２は、出射側コネクタ４１の直前で融着技
術によって１本化されて図３（ｂ）に示すような断面３
３をもつ２芯−１芯ファイバが形成される。出射側コネ
クタ４１は２芯−１芯コネクタ４２を介して入射側コネ
クタ４３と結合し、図３（ｃ） に断面を示す、例えば
コア径２００ μｍの長尺ファイバ５に光を導く。長尺
ファイバ５に導かれた光は出射側コネクタ４４から光サ
イリスタ６へと導かれる。
性の確保のため、長期間にわたる寿命が要求される。し
かるに点弧用の光源には長期間にわたって寿命を持つも
のが少ないため、光源を複数個にして常に予備の光源を
待機させておく光源の冗長方式が採用される。図２は例
えば特開昭６１−２０３６７８号公報で公知の光源を２
個とした場合の冗長方式システムの構成を示す。この場
合、２個のレーザダイオードモジュール１１， １２に
は、各々入射側コネクタ２１， ２２を介して例えばコ
ア径１００ μｍの光ファイバ３１， ３２が結合され
、それぞれ図３（ａ） に示す断面を持つ２本のファイ
バ３１， ３２は、出射側コネクタ４１の直前で融着技
術によって１本化されて図３（ｂ）に示すような断面３
３をもつ２芯−１芯ファイバが形成される。出射側コネ
クタ４１は２芯−１芯コネクタ４２を介して入射側コネ
クタ４３と結合し、図３（ｃ） に断面を示す、例えば
コア径２００ μｍの長尺ファイバ５に光を導く。長尺
ファイバ５に導かれた光は出射側コネクタ４４から光サ
イリスタ６へと導かれる。
【０００４】このような冗長方式システムにおいて、最
初光源１１がシステムを動作させているとする。この光
源１１の光出力が低下してきたら、複数個直列接続され
た光サイリスタの点弧ばらつきを凌駕させるだけの光パ
ワーが不足し、各光サイリスタを同時にオン状態にでき
ず、点弧し難い光サイリスタの電圧が跳ね上がる。その
電圧の跳ね上がりを検出して待機している光源１２へ切
替え、システムダウンを防止するのが光源冗長の目的で
ある。
初光源１１がシステムを動作させているとする。この光
源１１の光出力が低下してきたら、複数個直列接続され
た光サイリスタの点弧ばらつきを凌駕させるだけの光パ
ワーが不足し、各光サイリスタを同時にオン状態にでき
ず、点弧し難い光サイリスタの電圧が跳ね上がる。その
電圧の跳ね上がりを検出して待機している光源１２へ切
替え、システムダウンを防止するのが光源冗長の目的で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし冗長方式システ
ムでは、光源１１， １２と光サイリスタ６との間に数
回の結合点を有するため、各々の結合点で損失が発生し
、受光素子が受ける光量は、最終的に初期光量の３０％
にも低下してしまう。その中で特に大きな損失の発生す
る点は、２本の光源側ファイバ３１， ３２が出射側コ
ネクタ４１の直前で融着される点と２芯−１芯コネクタ
４２と長尺ファイバ入射側コネクタ４３との間の結合点
であり、その結合損失は２．５ｄＢ（有効分５６％）
にもなっており、総合的には５ｄＢ （３０％） にも
なってしまう。この光量低下は複数個直列接続された光
サイリスタの点弧ばらつきを凌駕できずに、ターンオン
時の電圧跳ね上がりを招き、しいては受光素子の電圧破
壊に到らしめてしまい、最終的には装置がシステムダウ
ンする危険性を含む欠点を有している。
ムでは、光源１１， １２と光サイリスタ６との間に数
回の結合点を有するため、各々の結合点で損失が発生し
、受光素子が受ける光量は、最終的に初期光量の３０％
にも低下してしまう。その中で特に大きな損失の発生す
る点は、２本の光源側ファイバ３１， ３２が出射側コ
ネクタ４１の直前で融着される点と２芯−１芯コネクタ
４２と長尺ファイバ入射側コネクタ４３との間の結合点
であり、その結合損失は２．５ｄＢ（有効分５６％）
にもなっており、総合的には５ｄＢ （３０％） にも
なってしまう。この光量低下は複数個直列接続された光
サイリスタの点弧ばらつきを凌駕できずに、ターンオン
時の電圧跳ね上がりを招き、しいては受光素子の電圧破
壊に到らしめてしまい、最終的には装置がシステムダウ
ンする危険性を含む欠点を有している。
【０００６】本発明の目的は、上記の欠点を除き、冗長
光伝送システムを採用した場合の光源から受光素子に至
る間の光量低下を防止した光駆動型半導体装置を提供す
ることを目的とする。
光伝送システムを採用した場合の光源から受光素子に至
る間の光量低下を防止した光駆動型半導体装置を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、１個の光駆動型半導体素子を駆動する
ために複数個の光源を備える冗長方式を採用した光駆動
型半導体装置において、光源と半導体素子との間の光伝
送径路が中間で結合されない１本の光ファイバよりなる
ものとする。また、光駆動型半導体素子の受光部に対向
して各光ファイバに共通に結合されるコネクタを備えた
ことが有効である。そして、光源としてレーザダイオー
ド、光駆動型半導体素子として光サイリスタを用いるこ
とができる。また、光源としてのレーザダイオードと光
ファイバに結合されるコネクタとの間にロッドレンズが
介在することも有効である。
めに、本発明は、１個の光駆動型半導体素子を駆動する
ために複数個の光源を備える冗長方式を採用した光駆動
型半導体装置において、光源と半導体素子との間の光伝
送径路が中間で結合されない１本の光ファイバよりなる
ものとする。また、光駆動型半導体素子の受光部に対向
して各光ファイバに共通に結合されるコネクタを備えた
ことが有効である。そして、光源としてレーザダイオー
ド、光駆動型半導体素子として光サイリスタを用いるこ
とができる。また、光源としてのレーザダイオードと光
ファイバに結合されるコネクタとの間にロッドレンズが
介在することも有効である。
【０００８】
【作用】各光源と光駆動型半導体素子の間の伝送径路に
は１本の光ファイバのみが存在し、中間に結合点がない
ため、ファイバ端末部以外における結合損失がなくなり
、大きな光パワーが確保できる。
は１本の光ファイバのみが存在し、中間に結合点がない
ため、ファイバ端末部以外における結合損失がなくなり
、大きな光パワーが確保できる。
【０００９】
【実施例】以下、図２と共通の部分に同一の符号を付し
た図を引用して本発明の実施例について述べる。
た図を引用して本発明の実施例について述べる。
【００１０】図１は本発明の一実施例における冗長型光
伝送システム全体を示し、２個のレーザダイオード （
ＬＤ） モジュール１１， １２にはそれぞれ入射側コ
ネクタ２１， ２２を介して数十ｍ程度の長尺光ファイ
バ７１， ７２が結合され、両光ファイバ７１， ７２
はそのまま光サイリスタ６の受光部と結合された出射側
コネクタ４４まで延びている。光ファイバ７１， ７２
は、相当大きな光パワーが要求されることと、耐熱性が
問題になることから、伝送特性の良いステップインデッ
クス型で石英あるいは多成分ガラスからできたファイバ
が使用される。図４（ａ）， （ｂ）は光ファイバ７１
， ７２の配置を示し、入射側コネクタ２１， ２２近
傍では離れていた図（ａ） に示すファイバ７１， ７
２が、出射側コネクタ４４の近傍では図（ｂ） に示す
ように密接している。
伝送システム全体を示し、２個のレーザダイオード （
ＬＤ） モジュール１１， １２にはそれぞれ入射側コ
ネクタ２１， ２２を介して数十ｍ程度の長尺光ファイ
バ７１， ７２が結合され、両光ファイバ７１， ７２
はそのまま光サイリスタ６の受光部と結合された出射側
コネクタ４４まで延びている。光ファイバ７１， ７２
は、相当大きな光パワーが要求されることと、耐熱性が
問題になることから、伝送特性の良いステップインデッ
クス型で石英あるいは多成分ガラスからできたファイバ
が使用される。図４（ａ）， （ｂ）は光ファイバ７１
， ７２の配置を示し、入射側コネクタ２１， ２２近
傍では離れていた図（ａ） に示すファイバ７１， ７
２が、出射側コネクタ４４の近傍では図（ｂ） に示す
ように密接している。
【００１１】光ファイバ７１， ７２の直径は、取扱い
やすいこと、あるいはシステムを構成するため最小曲げ
半径が小さいことを考慮して選定される。この実施例で
はＬＤの発光面長が４００ μｍであるのに対し、光フ
ァイバ７１， ７２のコア径は現在得られる最大寸法の
２００ μｍである。 しかし、図２に示した従来例における１００ μｍのコ
ア径の光ファイバ３１， ３２に比較すれば、格段に光
を入射させやすくなる。さらに図５にＬＤモジュール１
１のＬＤ素子１０， コネクタ２１， 光ファイバ７１
に例を取って示すように光源１０とコネクタ２１の間に
はロッドレンズ８が挿入され、レーザ光をしぼることに
より光ファイバ７１への入射光量を増大させる。図６（
ａ） 〜（ｆ） には各種形状のロッドレンズ８１，
８２， ８３， ８４， ８５， ８６を示し、図から
明らかなように８１は棒状、８２は片面レンズ付き、８
３は両面レンズ付き、８４は円錐形、８５は片面レンズ
付き円錐形、８６は両面レンズ付き円錐形で、ロッドレ
ンズの形状も選定し、光源のＬＤの発光面長との協調を
とることで、使用する光ファイバ７１， ７２の直径を
変えることができる。
やすいこと、あるいはシステムを構成するため最小曲げ
半径が小さいことを考慮して選定される。この実施例で
はＬＤの発光面長が４００ μｍであるのに対し、光フ
ァイバ７１， ７２のコア径は現在得られる最大寸法の
２００ μｍである。 しかし、図２に示した従来例における１００ μｍのコ
ア径の光ファイバ３１， ３２に比較すれば、格段に光
を入射させやすくなる。さらに図５にＬＤモジュール１
１のＬＤ素子１０， コネクタ２１， 光ファイバ７１
に例を取って示すように光源１０とコネクタ２１の間に
はロッドレンズ８が挿入され、レーザ光をしぼることに
より光ファイバ７１への入射光量を増大させる。図６（
ａ） 〜（ｆ） には各種形状のロッドレンズ８１，
８２， ８３， ８４， ８５， ８６を示し、図から
明らかなように８１は棒状、８２は片面レンズ付き、８
３は両面レンズ付き、８４は円錐形、８５は片面レンズ
付き円錐形、８６は両面レンズ付き円錐形で、ロッドレ
ンズの形状も選定し、光源のＬＤの発光面長との協調を
とることで、使用する光ファイバ７１， ７２の直径を
変えることができる。
【００１２】図１に示す実施例と図２に示す従来例と比
較すると、図１の場合は結合部分は光源１１， １２と
ファイバ７１， ７２、ファイバ７１， ７２と光サイ
リスタ６の２個所だけであって、図２の場合の光源１１
， １２と光ファイバ３１， ３２、光ファイバ３１，
３２の光ファイバ３３への融着、光源側ファイバ３３
と長尺ファイバ５、長尺ファイバ５と光サイリスタ６の
４個所に対して半減した。このように光ファイバのコア
径の適正化によるファイバへの入射部分における損失の
減少、結合損失の減少により、システムの伝送損失は１
．５ｄＢ となり、初期光量に対して７０％と従来の２
倍以上の有効光量が得られる。
較すると、図１の場合は結合部分は光源１１， １２と
ファイバ７１， ７２、ファイバ７１， ７２と光サイ
リスタ６の２個所だけであって、図２の場合の光源１１
， １２と光ファイバ３１， ３２、光ファイバ３１，
３２の光ファイバ３３への融着、光源側ファイバ３３
と長尺ファイバ５、長尺ファイバ５と光サイリスタ６の
４個所に対して半減した。このように光ファイバのコア
径の適正化によるファイバへの入射部分における損失の
減少、結合損失の減少により、システムの伝送損失は１
．５ｄＢ となり、初期光量に対して７０％と従来の２
倍以上の有効光量が得られる。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、一つの光駆動型半導体
素子への複数の光源からの光伝送径路としてそれぞれ中
間の結合部のない１本の光ファイバを用いることにより
、結合損失を低減できると共に、ファイバ直径の選定の
幅が広くなって光源よりの光量の有効利用を図ることが
でき、全体の伝送損失が改善される。これにより、例え
ば光サイリスタを複数個直列接続した高電圧制御装置の
長期信頼性の向上に極めて有効である。
素子への複数の光源からの光伝送径路としてそれぞれ中
間の結合部のない１本の光ファイバを用いることにより
、結合損失を低減できると共に、ファイバ直径の選定の
幅が広くなって光源よりの光量の有効利用を図ることが
でき、全体の伝送損失が改善される。これにより、例え
ば光サイリスタを複数個直列接続した高電圧制御装置の
長期信頼性の向上に極めて有効である。
【図１】本発明の一実施例の光駆動型半導体装置の構成
図
図
【図２】従来の光駆動型半導体装置の構成図
【図３】図
２の半導体装置における光伝送系の各部の断面図
２の半導体装置における光伝送系の各部の断面図
【図４】図１の半導体装置における光伝送系の各部の断
面図
面図
【図５】図１の半導体装置の光源部の断面図
【図６】ロ
ッドレンズの各種の形状を示す側面図
ッドレンズの各種の形状を示す側面図
１０ レーザダイオード（ＬＤ）素子１１
ＬＤモジュール １２ ＬＤモジュール ２１ コネクタ ２２ コネクタ ４４ コネクタ ６ 光サイリスタ ７１ 光ファイバ ７２ 光ファイバ ８ ロッドレンズ
ＬＤモジュール １２ ＬＤモジュール ２１ コネクタ ２２ コネクタ ４４ コネクタ ６ 光サイリスタ ７１ 光ファイバ ７２ 光ファイバ ８ ロッドレンズ
Claims (5)
- 【請求項１】１個の光駆動型半導体素子を駆動するため
に複数個の光源を備える冗長方式を採用したものにおい
て、光源と半導体素子の間の光伝送径路が中間で結合さ
れない１本の光ファイバよりなることを特徴とする光駆
動型半導体装置。 - 【請求項２】光駆動型半導体素子の受光部に対向して各
光ファイバに共通に結合されるコネクタを備えた請求項
１記載の光駆動型半導体装置。 - 【請求項３】光源としてレーザダイオードを用いた請求
項１あるいは２記載の光駆動型半導体装置。 - 【請求項４】光源としてのレーザダイオードと光ファイ
バに結合されるコネクタとの間にロッドレンズが介在す
る請求項３記載の光駆動型半導体装置。 - 【請求項５】光駆動型半導体素子として光サイリスタを
用いた請求項１ないし４のいずれかに記載の光駆動型半
導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8711791A JPH04320375A (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | 光駆動型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8711791A JPH04320375A (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | 光駆動型半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04320375A true JPH04320375A (ja) | 1992-11-11 |
Family
ID=13906010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8711791A Pending JPH04320375A (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | 光駆動型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04320375A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5742716A (en) * | 1996-06-14 | 1998-04-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Light trigger thyristor |
-
1991
- 1991-04-19 JP JP8711791A patent/JPH04320375A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5742716A (en) * | 1996-06-14 | 1998-04-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Light trigger thyristor |
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