JPS60142635A - 半導体レ−ザの駆動回路 - 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】 ３−１）発明が属する技術分野 本発明は光通信装置等に用いらね、周波数変調された半
導体レーザ出力光を得るための半導体レーザの駆動回路
に関する。

覇 ３−２）従来技術の１介 半導体レーザの高性能化、特に単一軸モード発振特性の
改善によって、半導体レーザを用いた光フアイバ通信に
おいても、光波の位相や周波数に信号を乗せて伝送する
コヒーレント通信方式、例えば周波数シフトキーインク
あるいは位相シフ（１） トキーイングによる光ヘテロダイン検波通信方式等の実
現が可能になって来た。特に半導体レーザは注入電流の
大きさを変えることによって発振周波数の直接変調が可
能であるため、周波数シフトキーイング忙よる光ヘテロ
ダイン検波通信方式は構成が簡単で有効な通信方式と考
えられている。

３−３）従来技術の欠点 ところで半導体レーザの発振周波数の変調は主に印加電
流の増減による活性層のキャリア密度の変動が活性層の
実効的な屈折率を変化させるために生じる。しかし同時
に電流印加による活性層の発熱によっても応答の遅い屈
折率の変化が生じるため、周波数変調の立上り時間、立
下り時間が大きくなって積分回路を通したような波形歪
が生じていた。そしてこの波形歪を補償する方法として
、ニス・サイトウ（Ｓ、８ａｉｔｏ）氏らによシ米国の
雑誌アイ・イー・イー・イージャーナルオブクオ７タム
エレクトｏ＝クス（ＩＰＪＪ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＱ
ｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）　第１９巻２
号（１９８３年２月発行）第１８０頁所載の論文［半導
体レーザを用い（２） たＦ８に光ヘテロゲイン検波システムにおけるＳ／Ｎと
誤り率評価Ｊ　（Ｓ／Ｎ　ａｎｄ　ｅｒｒｏｒ　ｒａｔ
ｅ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｆｏｒ　ａｎ　ｏｐｔｉｃａ
ｌ　Ｆ８に−ｈｅｔｅｒｎｄｙｎｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏ
ｎ　ｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒ　１ａｓｅｒｓ　）　の第３頁目に記載されている
装置が提案されていた。この装置は第１図に示すように
パルス駆動電流１１の立上シや立下りを急峻にするため
の高域通過形フィｙり回路２０を介して半導体レーザ１
を駆動する装置である。

ところが本願発明者がより詳細に調べた所、数十Ｍ　ｂ
　／　ｓ以上の高速の光信号伝送において、特に埋込み
へテロ構造の半導体レーザを使う場合、発振周波数の変
調効率が変調周波数に比例して高くなる効率が支配的に
なるため、ちょうど微分回路を通したように周波数変調
波形が歪む現象、即ち従来の報告例とは全く逆の波形歪
が生じるのがより一般的であることが見出された。その
ため第１図に示したような駆動装置ではかえって波形歪
が大きくなるという欠点があった。

３−４）発明の目的 （３） 本発明の目的は、上述のように周波数変調波形が微分回
路を通したような形に歪む現象を解決して、良好な周波
数変調波形を送出するための駆動回路を提供することに
ある。

３−５）発明の構成 本発明の駆動回路は、入力信号を増幅する増幅回路と、
積分回路を有する補正回路とｆ直列に接続した構成とな
っている。

３−６）発明の原理 次に図面を用すて本発明の詳細な説明する。

第２図、第３図は半導体レーザ出力光の周波数変調歪を
説明するための図である。埋込みへテロ構造の半導体レ
ーザに第２図のＡのような微小なパルス変調電流を印加
した場合、半導体レーザの発振周波数は一般的ＫＢのよ
うに歪んだ形に変調されることが分った。受信側でもし
この周波数変調された信号を復調した場合、Ｂと同じ形
の歪んだ復調パルス波形が得られることになる。なお、
従来報告されている周波数変調波形をＣに示すが、この
波形はちょうど電気系の積分回路を通したよ（４） うな形に歪んでおり、Ｂの波形とけ大きく異なっている
ことが分る。

Ｂのように波形が歪む原因は、主に第３図に示すように
半導体レーザの発振周波数の変調効率△ｆｍ（単位印加
電流当りの周波数偏移量）が１０Ｍ　ｂ　／　ｓ〜Ｉ　
Ｇ　ｂ　／　ｓ　の変調周波数帯域では変調周波数Ｒに
比例して大きくなるためである。即ち半導体レーザの周
波数変調特性がこの周波数帯域で高域通過形勢性である
ために変調信号の高い周波数帯域が強調される結果、Ｂ
に示すようなちょうど電気系の微分回路を通した形に周
波数変調波形が歪むわけである。

３−７）発明の効果 本発明ておいては波形の歪が微分波形になることから、
パルス変調電流に予め微分波形を打消すような波形、即
ち積分回路出力波形を補償電流分として加えることによ
シ波形歪を除いて騒る。

その結果良好な周波数変調波形を送出することがてきた
。

３−８）実施例 （５） 次に実施例を用いて本発明をＬυ詳細に説明する。第４
図は本発明の第１の実施例を説明するための回路図、第
５図は同じく各部の電流波形や出力光の周波数変調波形
を示す図である。半導体レーザ１にはチョウクコイル２
を介してバイアス電流（ｉｂ）３を印加するための給電
線４、マツチング抵抗５を介してパルス変調電流（ｉｐ
）６を印加するための第１の同軸ケーブル７、および積
分回路８を介して波形補償電流（ｉｃ）９を印加するた
めの第２の同軸ケーブル１ｏが接続されている。

第１、第２の同軸ケーブル７．１ｏは増幅回路１５に接
続されており、パルス駆動電流１１がそれぞれ供給され
ている。積分回路８け抵抗１２および第１のコンデンサ
１３から成って＾る。

パルス駆動電流１１およびパルス変調電流（ｉＰ）６は
同一波形であり、第５図のＤに示すｔうな２値のパルス
信号である。波形補償ｉｌ流（ｊｃ）９は積分回路８に
よってパルス駆動電流１１の高周波成分を遮断したもの
であシ、第５図Ｅに示すような波形になって匹る。これ
らパルス変調電流（ｉｐ）（６） ６と波形補償電流（ｉｃ）９を合わせた波形は第５図Ｆ
に示す形になる。この結果ｔ＄２図のＢに示したような
波形の歪は補償され、第５図のＧに示すように良好な２
値周波数変調波形の出力光１４が得られた。

第６図は本発明の第２の実施例を説明するための回路図
である。半導体レーザ１にはバイアス電流（ｉｂ）３と
第２のパルス変調電流（ｉｐ’）１６が供給されて論る
。バイアス電流（ｉｂ）３は給電線４とチｌウクコイル
２を介して供給されてｈる。

また第２のパルス変調電流（ｉｐ’）１６　は増幅回路
１５の出力電流（ｉｏ）１７　を積分回路８で波形補償
して得たものである。

なお積分回路８けコンデンサ１３、第１、第２の抵抗１
８．１９から成ってしる。

出力電流（ｉｏ）１７　は第５図りと同様な形の波形に
第一−ルス変調電流（ｉｐ’）１６　けＦと同様な形の
波形になる。従って第２の実施例においても第５図Ｇと
類似の良好な２値周波数変調波形の出力光１４が得られ
た。

（７） 本発明に関しては上記実施例の他にもさまざまな変形が
可能である。実施例では積分回路８を半導体レーザ１の
直前あるいは増幅回路１５と半導体レーザ１の間に設置
した例を示したが、それ以外の場所でも当然良い。例え
ばより正確な積分波形を出す回路や半導体レーザ１の動
作状！！（バイアス電流（ｉｂ）のレベル、温度、変調
波形のデユーティ比）に応じて積分の定数や波形補償電
流（ｉｃ）９のピーク値を適切に調整できる回路等をの 増幅回路１５入力端に設置してもＬい。積分回路８とし
てはコンデンサ１３と抵抗１２の１〜２個で形成された
簡単な例を示したが、第２の同軸ケーブル１０とのイン
ピーダンス整合も取れるようによシ複雑化した構成の回
路、即ち低域ろ波器等で構成しても良い。また波形補償
電流（ｉｃ）９のピーク値を適切に調整するための減衰
器を使用しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回路例を示す図、第２図、第３（８） 図は本発明の詳細な説明するために半導体レーザ出力光
の周波数変調歪、および周波数変調効率の変調周波数特
性を示す図、第４図は本発明の第１の実施例を示す回路
図、第５図は同じく各部の電流波形および周波数変調波
形を示す図、第６図は本発明の第２の実施例を示す回路
図である。 ここで、１・・・半導体レーザ、８・・・積分回路、６
．１６・・・パルス変調電流、９・・・波形補償電流、
１４・・・半導体レーザの出力光、１５・・・増幅回路
である。 代理人弁理士　市原　晋 （９） 第１０ １０１０１１００ １０　１００　１αす Ｒ（Ｉ’ｌｌ＞／：） γ 諺ｌＪ−コ 第５ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力信号を増幅する増幅回路と、積分回路を有する補正
   回路とを直列に接続したことを特徴とする半導体レーザ
   の駆動回路。