JPH11145914A - レーザダイオード駆動回路 - Google Patents

レーザダイオード駆動回路

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JPH11145914A
JPH11145914A JP9308492A JP30849297A JPH11145914A JP H11145914 A JPH11145914 A JP H11145914A JP 9308492 A JP9308492 A JP 9308492A JP 30849297 A JP30849297 A JP 30849297A JP H11145914 A JPH11145914 A JP H11145914A
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laser diode
bias
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transistor
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Akira Nagayama
彰 永山
Shinsuke Fukui
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Abstract

(57)【要約】 【課題】バースト信号伝送用のレーザダイオード駆動回
路において、温度制御を必要とせずに、バースト信号の
光出力波形の先頭に生じる波形劣化(オーバーシュー
ト、発光遅延など)を抑制する。 【解決手段】バイアス制御信号でレーザダイオード(L
D)に掛かるバイアスの制御を行うレーザダイオード駆
動回路において、バイアスの制御回路(1)をレーザダ
イオードと並列に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザダイオード駆
動回路に関し、特にバースト信号伝送用の光送信機に用
いられるレーザダイオード駆動回路に関するものであ
る。
【0001】
【従来の技術】図5は、従来からよく知られているレー
ザダイオード駆動回路の一例を示したもので、2つの差
動対トランジスタTr1,Tr2を用い、両者のエミッ
タを共通接続すると共に電流源CSに接続している。ま
た、各ベースはバースト信号DATAが互いに反転され
た形で入力されるようになっており、トランジスタTr
1のコレクタには電源Vccが接続され、トランジスタ
Tr2のコレクタにはレーザダイオードLDを介して電
源Vccが接続されている。このような2つのトランジ
スタを差動対にしているのは、レーザダイオードLDの
駆動を高速化するためである。
【0002】このような従来のレーザダイオード駆動回
路のトランジスタTr2のベースにバースト信号が与え
られた時の波形が図6に示されており、このバースト信
号は同図(a)に示すように、無信号時の非送信領域と
バースト信号を入力する時の送信領域とに分かれてい
る。この内の送信領域におけるバースト信号の先頭部を
拡大した波形が同図(b)に示されている。
【0003】これより分かるように、バースト信号の先
頭(1ビット目)は光出力波形にオーバーシュートや発
光遅延などによる波形劣化が見られる。
【0004】この原因は、レーザダイオードLDの過渡
応答のためである。これを、図7の波形図により具体的
に説明すると、同図(a)に示すバースト信号の1ビッ
ト目の立ち上がりでレーザダイオードLDが無バイアス
(電流0、電圧降下0)の状態から電流が流れることに
よって、同図(b)に示すように点の電圧が電源電圧
VccからレーザダイオードLDがonの電圧VLD(on)
まで降下する。
【0005】これにより、レーザダイオードLDが無バ
イアス状態から同図(c)に示すようにキャリアを注入
して行く時間に起因して発光遅延及び緩和振動によるオ
ーバーシュート(同図(d))が発生する。
【0006】そして、2ビット目以降の動作において
は、レーザダイオードLD側のトランジスタTr2がo
ffの時、レーザダイオードLDの両端間容量CLD及び
トランジスタTr2のコレクタ容量に充電された電圧V
LD(off)(同図(b))によってレーザダイオードLD
がバイアスされ、同図(d)に示すように波形劣化が抑
えられることになる。
【0007】このようなバースト信号の1ビット目の波
形劣化を抑えるために、図8(a)に示すように常にレ
ーザダイオードにバイアスをかける方法(従来例
(2))がある。この場合には、同図(b)に示すよう
にバイアス電流が常時流れるので、同図(c)に示すよ
うに非送信領域で消光比が劣化し、図9(a)及び
(b)にも示すように無信号時のバイアス発光によって
光受信機のデータ出力から雑音が出力されてしまうとい
う問題がある。
【0008】このような問題を解決するために、別の従
来例(3)として図10に示すような回路がある(例え
ば特開平4−346526号公報)。
【0009】すなわち、この従来例では、レーザダイオ
ードLDとトランジスタTr2のコレクタとの接続点
にバイアス回路10を接続し、このバイアス回路10に
バイアス制御信号を与えるものである。
【0010】すなわち、トランジスタTr2のベースに
図11(a)に示すバースト信号が入力される時、その
1ビット目より前にレーザダイオードLDにバイアス
(同図(e))が掛かるように同図(b)に示す如く所
定の時間tDだけ前もって電圧VLD(off)分のバイアス電
圧を与える(同図(b)参照)。
【0011】これにより、点の電流波形は同図(c)
に示すようにレーザダイオードLDに所定の時間tD
けバイアスが掛かった状態となり、その光出力波形は、
同図(d)に示すように1ビット目の波形から劣化しな
い状態となる。
【0012】この結果、無信号時の非送信領域とバース
ト信号入力時の送信領域とは図12(a)及び(b)に
示すようにバイアス制御信号がレベル“H”の時のみバ
ースト信号が送信され、それ以外の非送信領域において
は図9(a)とは異なりバイアス発光が無くなる。
【0013】なお、この場合のバースト送信信号及びバ
イアス制御信号を与える装置としては、図13(a)に
示すように、両方の信号を光送信機30に与えてバース
ト送信信号(光)を発生させるか、同図(b)に示すよ
うに、バースト送信信号(電気信号)の予め分かってい
るガードタイムに合わせてバースト送信信号を発生する
ものがある。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来例(3)の場合には、直流電流でレーザダイオ
ードにバイアスを掛けているので、レーザダイオードの
閾値の温度変化に合わせてバイアス電流を制御しなけれ
ば発光遅れによるパターン効果を防止するという効果が
充分に得られないことになる。つまり直流バイアス電流
を温度制御するための回路が必要になるという課題があ
った。
【0015】従って本発明は、バースト信号伝送用のレ
ーザダイオード駆動回路において、温度制御を必要とせ
ずに、バースト信号の光出力波形の先頭に生じる波形劣
化(オーバーシュート、発光遅延など)を抑制すること
を目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るレーザダイオード駆動回路は、レーザ
ダイオードの両端間にバイアス回路を接続し、このバイ
アス回路が、該バースト信号の1ビット目の入力より一
定時間前に発生されるバイアス制御信号を受けた時、該
レーザダイオードの両端間にバイアス電圧を印加するこ
とを特徴としている。
【0017】すなわち、本発明においては図1に原理的
に示すように、バイアス回路1をレーザダイオードの両
端間に接続し、このバイアス回路1に対するバイアス制
御信号をバースト信号の1ビットが入力される一定時間
前に与えてバイアス回路1を起動する。
【0018】これにより、レーザダイオードLDには、
従来例(3)と同様に図11(e)に示すバイアス制御
信号がバースト信号の1ビット目から一定時間前からo
nになるので、バイアス回路1は、レーザダイオードL
Dに同図(b)に示すバイアスを与え、1ビット目での
光出力波形は同図(d)に示すように劣化が発生しなく
なる。
【0019】この場合、レーザダイオードLDには直流
電流でバイアスを掛けていないので、この直流バイアス
電流を温度制御するための回路が不要になる。
【0020】なお、上記の一定時間は、該バースト信号
の入力前に設定されているガードタイムにおいて該レー
ザダイオードが発光しても問題のない時間であればよ
い。
【0021】また、上記のバースト信号の1ビット目を
入力をしてから該バイアス制御信号を発生するバイアス
制御信号発生回路と、該バースト信号を該一定時間だけ
遅らせて入力させる遅延回路とを設けることができる。
【0022】さらに、上記のレーザダイオードは、差動
対を構成する2つのトランジスタの一方のコレクタに接
続されており、両トランジスタの各ベークに該バースト
信号が互いに極性が反転した形で入力されたものとする
ことができる。
【0023】
【発明の実施の形態】図2は図1に示した本発明に係る
レーザダイオード駆動回路の実施例(1)を示したもの
で、この実施例では、バイアス回路1が、トランジスタ
Tr3と、このトランジスタTr3のエミッタ及びベー
スにそれぞれ図示のように接続されたバイアス抵抗r
1,r2,r3と、トランジスタTr3のコレクタと
点との間に接続された抵抗r4と、この抵抗r4とトラ
ンジスタTr3のコレクタとの接続点と点との間に接
続されたダイオードD1とで構成されており、バイアス
制御信号はバイアス抵抗r3を介してトランジスタTr
3のベースに入力されるようになっている。
【0024】この実施例の動作は図11に示した従来例
(3)の動作原理と実質的に同じである。
【0025】すなわち、バースト信号DATAがトラン
ジスタTr2のベースに入力される一定時間tD前にお
いて、図11(e)に示すバイアス制御信号がバイアス
抵抗r3を介してトランジスタTr3のベースに入力さ
れると、電源VccがダイオードD1を介してトランジ
スタTr3のコレクタに印加されることとなり、このダ
イオードD1の電圧降下によりレーザダイオードLDに
バイアスが掛かることになる。これは、図11(c)に
示す電流波形と同様である。
【0026】そして、バースト信号DATAが入力され
ると、レーザダイオードLDは予めバイアス電流が流れ
ているので、図11(d)に示すように波形劣化しない
正常な光出力波形が得られることになる。
【0027】そして、このような実施例(1)において
はレーザダイオードLDの両端にダイオードD1の電圧
降下がバイアスとして掛けられるので、従来例(3)の
ように閾値の温度変化の大きなレーザダイオード(例え
ば閾値が2mA〜50mAまで変動するようなもの)に対し
ても少ない部品点数でしかも温度による特性変動の補償
を行うための回路が不要となる。
【0028】また、温度による特性変動の大きなレーザ
ダイオードでも使用できることになる。この結果、温度
による特性変動の大きなレーザダイオードが一般的に安
価であることから、小型化及びコストダウンを図ること
ができる。
【0029】図3は本発明に係るレーザダイオード駆動
回路の実施例(2)を示したもので、この実施例ではバ
イアス回路1に対して与えられるバイアス制御信号をバ
ースト信号DATAから発生するためのバイアス制御信
号発生回路2が点とバイアス回路1との間に設けられ
ている。また、点とトランジスタTr1のベースとの
間に遅延回路3が設けられている。
【0030】バイアス制御信号発生回路2は、点にア
ノードが接続されたダイオードD2と、このダイオード
D2のカソード側とアース点との間に並列接続された抵
抗r5及びコンデンサC1と、ダイオードD2のカソー
ドに非反転入力端子が接続され、反転入力端子に基準電
圧Vthを発生する基準電圧源Bが接続されたコンパレー
タCOMPとで構成されている。
【0031】また、遅延回路3は点のバースト信号D
ATAをバイアス制御信号発生回路2及びバイアス回路
1による遅延時間に相当する遅延時間を発生するために
一定段数のバッファを備えたものである。
【0032】このような実施例(2)の動作が図4に示
されており、まずバースト信号DATAが点に入力さ
れると(同図(a))、このバースト信号DATAはダ
イオードD2と抵抗r5,コンデンサC1によって同図
(b)に示すような平滑化された点の電圧波形とな
る。
【0033】そして、この点の電圧波形はコンパレー
タCOMPにおいて基準電圧Vthと比較され、閾値Vth
を越えた電圧の間のみレベル“H”となるバイアス制御
信号が点に発生されてバイアス回路1に与えられるこ
ととなる(同図(c))。
【0034】そして、このバイアス制御信号発生回路2
の遅延時間とバイアス回路1による遅延時間とが遅延回
路3によって与えられるので、図11(a)に示すバー
スト信号が入力される時刻より一定時間tDだけ前にお
いてバイアス制御信号が発生され、この後にバースト信
号DATAは遅延回路3を介してトランジスタTr2の
ベースに与えられることとなる。すなわち、バイアス制
御信号発生回路2は一定時間tDを発生する回路を構成
している。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るダイオ
ード駆動回路によればバイアス制御信号でレーザダイオ
ードに掛かるバイアスの制御を行うレーザダイオード駆
動回路において、バイアスの制御回路をレーザダイオー
ドと並列に接続したので、バースト信号1ビット目の光
出力波形に生じる劣化を抑制することができるととも
に、温度変化の大きなレーザダイオードに対しても少な
い部品点数のバイアス回路を構成することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーザダイオード駆動回路の原理
構成図である。
【図2】本発明に係るレーザダイオード駆動回路の実施
例(1)を示した回路図である。
【図3】本発明に係るレーザダイオードの駆動回路の実
施例(2)を示した回路図である。
【図4】本発明に係るレーザダイオード駆動回路の実施
例(2)のタイムチャート図である。
【図5】従来のレーザダイオード駆動回路例(1)を示
した図である。
【図6】従来のレーザダイオード駆動回路例(1)にお
けるバースト信号光出力波形図である。
【図7】従来のレーザダイオード駆動回路例(1)の動
作波形図である。
【図8】従来のレーザダイオード駆動回路例(2)によ
る動作波形図である。
【図9】従来のレーザダイオード駆動回路例(2)の問
題点を示した波形図である。
【図10】従来のレーザダイオード駆動回路例(3)を
示した回路図である。
【図11】従来のレーザダイオード駆動回路例(3)及
び本発明の動作原理波形図(1)である。
【図12】従来のレーザダイオード駆動回路例(3)及
び本発明の動作原理波形図(2)である。
【図13】装置と光送信機とのインタフェース例を示し
た図である。
【符号の説明】
Tr1,Tr2,Tr3 トランジスタ LD レーザダイオード 1 バイアス回路 r1〜r5 抵抗 D1 ダイオード C1 コンデンサ COMP コンパレータ B 基準電源 CS 電流源 2 バイアス制御信号発生回路 3 遅延回路 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01S 3/103 H04B 10/152 10/142

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バースト信号伝送用のレーザダイオード駆
    動回路において、 該レーザダイオードの両端間にバイアス回路を接続し、
    このバイアス回路が、該バースト信号の1ビット目の入
    力より一定時間前に発生されるバイアス制御信号を受け
    た時、該レーザダイオードの両端間にバイアス電圧を印
    加することを特徴とするレーザダイオード駆動回路。
  2. 【請求項2】請求項1において、 該一定時間が、該バースト信号の入力前に設定されてい
    るガードタイムにおいて該レーザダイオードが発光して
    も問題のない時間であることを特徴としたレーザダイオ
    ード駆動回路。
  3. 【請求項3】請求項1又は2において、 該バースト信号の1ビット目を入力をしてから該バイア
    ス制御信号を発生するバイアス制御信号発生回路と、該
    バースト信号を該一定時間だけ遅らせて入力させる遅延
    回路と、を設けたことを特徴とするレーザダイオード駆
    動回路。
  4. 【請求項4】請求項1乃至3のいずれかにおいて、 該レーザダイオードが、差動対を構成する2つのトラン
    ジスタの一方のコレクタに接続されており、両トランジ
    スタの各ベースに該バースト信号が互いに極性が反転し
    た形で入力されることを特徴としたレーザダイオード駆
    動回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005302895A (ja) * 2004-04-08 2005-10-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体レーザ駆動回路
US8831059B2 (en) 2011-02-07 2014-09-09 Mitsubishi Electric Corporation Laser diode driver circuit
CN108181621A (zh) * 2016-12-08 2018-06-19 北京万集科技股份有限公司 一种双激光驱动电路和扫描式激光雷达测距设备及方法
CN113985537A (zh) * 2021-10-29 2022-01-28 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 一种光模块

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