JP2866271B2 - 半導体レーザの安定化装置 - Google Patents
半導体レーザの安定化装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速デジタル光通信に
用いられる半導体レーザの安定化装置に関するものであ
る。
用いられる半導体レーザの安定化装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザを利用するデジタル光通信
は益々高速化の傾向にある。一方半導体レーザとしての
半導体レーザダイオードは特性上、光出力電力が温度変
化に対して不安定である為、安定化による変調速度の向
上が求められる。図３は例えば特開平４−１５００８１
号公報に示された半導体レーザダイオードを用いた従来
の半導体レーザの駆動回路を示す図である。
は益々高速化の傾向にある。一方半導体レーザとしての
半導体レーザダイオードは特性上、光出力電力が温度変
化に対して不安定である為、安定化による変調速度の向
上が求められる。図３は例えば特開平４−１５００８１
号公報に示された半導体レーザダイオードを用いた従来
の半導体レーザの駆動回路を示す図である。
【０００３】図３において、デュアルゲートタイプ電界
効果トランジスタ１９はドレイ電極Ｄ、ソース電極Ｓ、
２個のゲート電極Ｇ１、Ｇ２を有し、ドレイン電極Ｄに
は半導体レーザダイオード３が接続されている。ソース
電極Ｓには抵抗１４を介して電源端子ＶＳが接続され、
ソース電極Ｓと抵抗１４との接続点とアースＥ間にコン
デンサ１２、定電圧ダイオード１３が並列に接続されて
基準電位を保つ為の定電圧回路を形成している。
効果トランジスタ１９はドレイ電極Ｄ、ソース電極Ｓ、
２個のゲート電極Ｇ１、Ｇ２を有し、ドレイン電極Ｄに
は半導体レーザダイオード３が接続されている。ソース
電極Ｓには抵抗１４を介して電源端子ＶＳが接続され、
ソース電極Ｓと抵抗１４との接続点とアースＥ間にコン
デンサ１２、定電圧ダイオード１３が並列に接続されて
基準電位を保つ為の定電圧回路を形成している。
【０００４】上記デュアルゲートタイプ電界効果トラン
ジスタ１９の２個のゲート電極のうち一方のゲート電極
Ｇ１には、主信号駆動源７が接続されていて、半導体レ
ーザダイオード３をオンさせるための高周波の主信号が
印加されている。他方のゲート電極Ｇ２には、直流バイ
アス制御回路２１が接続されていて、ゲート電圧を制御
している。この直流バイアス制御回路２１には電流電圧
変換回路１８が接続され、この電流電圧変換回路１８に
は電源端子ＶＲとの間に半導体レーザダイオード３の光
出力をモニタするフォトダイオード４が接続されてい
る。
ジスタ１９の２個のゲート電極のうち一方のゲート電極
Ｇ１には、主信号駆動源７が接続されていて、半導体レ
ーザダイオード３をオンさせるための高周波の主信号が
印加されている。他方のゲート電極Ｇ２には、直流バイ
アス制御回路２１が接続されていて、ゲート電圧を制御
している。この直流バイアス制御回路２１には電流電圧
変換回路１８が接続され、この電流電圧変換回路１８に
は電源端子ＶＲとの間に半導体レーザダイオード３の光
出力をモニタするフォトダイオード４が接続されてい
る。
【０００５】次に、上記構成における半導体レーザの駆
動回路の動作を説明する。いま、デュアルゲートタイプ
電界効果トランジスタ１９のゲート電極Ｇ１に、主信号
駆動源７より高周波パルス信号が入力されると、デュア
ルゲートタイプ電界効果トランジスタ１９のソース電極
Ｓとドレイン電極Ｄはパルス信号に応じてオン／オフの
スイッチング動作をする。
動回路の動作を説明する。いま、デュアルゲートタイプ
電界効果トランジスタ１９のゲート電極Ｇ１に、主信号
駆動源７より高周波パルス信号が入力されると、デュア
ルゲートタイプ電界効果トランジスタ１９のソース電極
Ｓとドレイン電極Ｄはパルス信号に応じてオン／オフの
スイッチング動作をする。
【０００６】この場合、ソース電極Ｓの電位は定電圧ダ
イオード１３と抵抗１４により固定されており、入力パ
ルス信号に応じたデュアルゲートタイプ電界効果トラン
ジスタ１９のスイッチングによってパルス電流が半導体
レーザダイオード３に得られ、このパルス電流が半導体
レーザダイオード３を変調する。
イオード１３と抵抗１４により固定されており、入力パ
ルス信号に応じたデュアルゲートタイプ電界効果トラン
ジスタ１９のスイッチングによってパルス電流が半導体
レーザダイオード３に得られ、このパルス電流が半導体
レーザダイオード３を変調する。
【０００７】また、こうして半導体ダイオード３から得
られた光出力電力は、フォトダイオード４によりモニタ
され、このフォトダイオード４からの光電流は電流電圧
変換回路１８で電圧に変換される。直流バイアス制御回
路２１では、電流電圧変換回路１８の出力である変換電
圧の変動に応じて、ゲート電極Ｇ２に供給印加する直流
バイアス電圧を制御して、半導体レーザダイオード３の
光出力電力の安定化を図る。
られた光出力電力は、フォトダイオード４によりモニタ
され、このフォトダイオード４からの光電流は電流電圧
変換回路１８で電圧に変換される。直流バイアス制御回
路２１では、電流電圧変換回路１８の出力である変換電
圧の変動に応じて、ゲート電極Ｇ２に供給印加する直流
バイアス電圧を制御して、半導体レーザダイオード３の
光出力電力の安定化を図る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザの
駆動回路は以上のように構成されているので、半導体レ
ーザとしてデュアルゲートタイプ電界効果トランジスタ
を利用し、この電界効果トランジスタにおいて半導体レ
ーザダイオードを変調する部分と、半導体レーザダイオ
ードの光出力電力を安定化する部分が併用されている。
駆動回路は以上のように構成されているので、半導体レ
ーザとしてデュアルゲートタイプ電界効果トランジスタ
を利用し、この電界効果トランジスタにおいて半導体レ
ーザダイオードを変調する部分と、半導体レーザダイオ
ードの光出力電力を安定化する部分が併用されている。
【０００９】しかし、デュアルゲートタイプ電界効果ト
ランジスタは、ゲート電極一致タイプの電界効果トラン
ジスタに比べて品種が極めて少なく、素子の形状も限定
されている為、変調速度の高速化等の改良において電界
効果トランジスタ素子を交換する際に、所望のものを得
ることが困難であるという問題点があった。
ランジスタは、ゲート電極一致タイプの電界効果トラン
ジスタに比べて品種が極めて少なく、素子の形状も限定
されている為、変調速度の高速化等の改良において電界
効果トランジスタ素子を交換する際に、所望のものを得
ることが困難であるという問題点があった。
【００１０】また、従来の半導体レーザの駆動回路は電
源端子ＶR ，ＶS が半導体レーザダイオード側とフォト
ダイオード側と別になっている為、単電源に比べて用意
する機材が倍必要で効率が悪く、しかも電源印加時に接
続間違えの原因にもなるという問題点があった。
源端子ＶR ，ＶS が半導体レーザダイオード側とフォト
ダイオード側と別になっている為、単電源に比べて用意
する機材が倍必要で効率が悪く、しかも電源印加時に接
続間違えの原因にもなるという問題点があった。
【００１１】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、電界効果トランジスタ素子は汎
用性のあるものが適用可能とし、電源は単一化して回路
規模が大形化、複雑化せず、取り扱いを容易にした半導
体レーザの安定化装置を得ることを目的とする。
ためになされたもので、電界効果トランジスタ素子は汎
用性のあるものが適用可能とし、電源は単一化して回路
規模が大形化、複雑化せず、取り扱いを容易にした半導
体レーザの安定化装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る半
導体レーザの安定化装置は、高周波駆動するデジタルＩ
Ｃの負荷として半導体レーザダイオードと電界効果トラ
ンジスタのドレインまたはソース電極を直列に接続した
変調回路と、上記半導体レーザダイオードの光出力をモ
ニタするフォトダイオードと並列にコンデンサを接続す
るとともに該並列接続の一端を前記電界効果トランジス
タのゲート電極に直接、また抵抗を介して電源端子に接
続し該並列接続の他端をアースに接続した電流制御回路
を備えたものである。
導体レーザの安定化装置は、高周波駆動するデジタルＩ
Ｃの負荷として半導体レーザダイオードと電界効果トラ
ンジスタのドレインまたはソース電極を直列に接続した
変調回路と、上記半導体レーザダイオードの光出力をモ
ニタするフォトダイオードと並列にコンデンサを接続す
るとともに該並列接続の一端を前記電界効果トランジス
タのゲート電極に直接、また抵抗を介して電源端子に接
続し該並列接続の他端をアースに接続した電流制御回路
を備えたものである。
【００１３】請求項２の発明に係る半導体レーザの安定
化装置は、電界効果トランジスタのゲート電極と電流制
御回路との接続路に直流増幅回路を設けたものである。
化装置は、電界効果トランジスタのゲート電極と電流制
御回路との接続路に直流増幅回路を設けたものである。
【００１４】請求項３の発明に係る半導体レーザの安定
化装置は、デジタルＩＣに供給する電源を電流制御回路
電源に併用するものである。
化装置は、デジタルＩＣに供給する電源を電流制御回路
電源に併用するものである。
【００１５】
【作用】請求項１の発明においては、デジタルＩＣの出
力により直接半導体レーザダイオードを高周波駆動して
変調している為に、デジタルＩＣの高速性そのものが変
調速度として動作する。また光出力をモニタした電流制
御回路の出力を電界効果トランジスタのゲート電極に印
加して直流バイアス電圧を変化させ、半導体レーザダイ
オードに流す電流を制御して光出力電力の安定化を図
る。すなわちゲート電圧の変化は電界効果トランジスタ
のドレイン電極とソース電極間の抵抗値の変化となり、
その抵抗値によって半導体レーザダイオードに流れる電
流が光出力電力を一定に保つように変化することによ
り、汎用性のある電界効果トランジスタ素子を適用可能
である。
力により直接半導体レーザダイオードを高周波駆動して
変調している為に、デジタルＩＣの高速性そのものが変
調速度として動作する。また光出力をモニタした電流制
御回路の出力を電界効果トランジスタのゲート電極に印
加して直流バイアス電圧を変化させ、半導体レーザダイ
オードに流す電流を制御して光出力電力の安定化を図
る。すなわちゲート電圧の変化は電界効果トランジスタ
のドレイン電極とソース電極間の抵抗値の変化となり、
その抵抗値によって半導体レーザダイオードに流れる電
流が光出力電力を一定に保つように変化することによ
り、汎用性のある電界効果トランジスタ素子を適用可能
である。
【００１６】また請求項２の発明においては、電流制御
回路の出力を直流増幅回路で直流増幅してゲート電極に
印加することによって、変化電圧を大きくし、光出力電
力の安定度を向上する。
回路の出力を直流増幅回路で直流増幅してゲート電極に
印加することによって、変化電圧を大きくし、光出力電
力の安定度を向上する。
【００１７】請求項３の発明においては、デジタルＩＣ
に供給する電源を電流制御回路電源に併用できるように
したことにより、電源を単一化して回路規模を小形化、
簡略化できる。この場合、デジタルＩＣとしてＴＴＬ等
を使用可能にすることにより、一般的な電圧の＋５Ｖで
動作する。
に供給する電源を電流制御回路電源に併用できるように
したことにより、電源を単一化して回路規模を小形化、
簡略化できる。この場合、デジタルＩＣとしてＴＴＬ等
を使用可能にすることにより、一般的な電圧の＋５Ｖで
動作する。
【００１８】
【実施例】実施例１．以下、この発明の実施例１を図１
に示す回路図について説明する。図１において、デジタ
ルＩＣ１はドレイン電源端子ＶＤＤに電源端子＋Ｖを、
ソース電源端子ＶＳＳにアースＥを、入力端子ＩＮに主
信号駆動源７を接続し、出力端子ＯＵＴに半導体レーザ
ダイオード３と電界効果トランジスタ２のドレイン電極
Ｄ及びソース電極ＳをアースＥに直列に接続して変調回
路を構成している。
に示す回路図について説明する。図１において、デジタ
ルＩＣ１はドレイン電源端子ＶＤＤに電源端子＋Ｖを、
ソース電源端子ＶＳＳにアースＥを、入力端子ＩＮに主
信号駆動源７を接続し、出力端子ＯＵＴに半導体レーザ
ダイオード３と電界効果トランジスタ２のドレイン電極
Ｄ及びソース電極ＳをアースＥに直列に接続して変調回
路を構成している。
【００１９】そして、電界効果トランジスタ２のゲート
電極ＧとアースＥ間にはコンデンサ６と半導体レーザダ
イオード３の光出力をモニタするフォトダイオード４と
が並列に接続されるとともにゲート電極Ｇは抵抗５を介
して電源端子＋Ｖに接続して電流制御回路を構成してい
る。この結果、電源端子＋ＶとアースＥ間に接続される
電源（図示せず）はデジタルＩＣと電流制御回路に併合
される。
電極ＧとアースＥ間にはコンデンサ６と半導体レーザダ
イオード３の光出力をモニタするフォトダイオード４と
が並列に接続されるとともにゲート電極Ｇは抵抗５を介
して電源端子＋Ｖに接続して電流制御回路を構成してい
る。この結果、電源端子＋ＶとアースＥ間に接続される
電源（図示せず）はデジタルＩＣと電流制御回路に併合
される。
【００２０】以下、上記構成の実施例１の動作を説明す
る。いま、デジタルＩＣ１の入力端子ＩＮに主信号駆動
源７より高周波パルス信号が印加されると、半導体レー
ザダイオード３に流す電流ｉ１は、電源端子＋Ｖすなわ
ちデジタルＩＣ１のドレイン電源端子ＶＤＤからデジタ
ルＩＣ１内部の入力パルスに応じてオン／オフするスイ
ッチ回路（図示せず）を通り、デジタルＩＣ１の出力端
子ＯＵＴに流れる。
る。いま、デジタルＩＣ１の入力端子ＩＮに主信号駆動
源７より高周波パルス信号が印加されると、半導体レー
ザダイオード３に流す電流ｉ１は、電源端子＋Ｖすなわ
ちデジタルＩＣ１のドレイン電源端子ＶＤＤからデジタ
ルＩＣ１内部の入力パルスに応じてオン／オフするスイ
ッチ回路（図示せず）を通り、デジタルＩＣ１の出力端
子ＯＵＴに流れる。
【００２１】この電流ｉ１は半導体レーザダイオード３
から電界効果トランジスタ２のドレイン電極Ｄに入り、
ソース電極ＳからアースＥに流れる。また、この電流ｉ
１はデジタルＩＣ１の内部のスイッチ回路で入力信号に
応じて断続される為、その断続電流所謂パルス電流で半
導体レーザダイオード３からの光出力を制御する。
から電界効果トランジスタ２のドレイン電極Ｄに入り、
ソース電極ＳからアースＥに流れる。また、この電流ｉ
１はデジタルＩＣ１の内部のスイッチ回路で入力信号に
応じて断続される為、その断続電流所謂パルス電流で半
導体レーザダイオード３からの光出力を制御する。
【００２２】こうして得られた光出力電力はフォトダイ
オード４によりモニタされ、このフォトダイオード４か
ら光出力電力に比例したモニタ電流ｉ２が出力される。
オード４によりモニタされ、このフォトダイオード４か
ら光出力電力に比例したモニタ電流ｉ２が出力される。
【００２３】このモニタ電流ｉ２はパルス状の電流であ
る為、抵抗５とコンデンサ６の時定数回路によって直流
電流ＩＢに平滑される。この直流電流ＩＢが抵抗５を流
れることによって電流・電圧変換され、電界効果トラン
ジスタ２のゲート電極ＧとアースＥ間に直流バイアス電
圧ＶＢが発生する。この直流バイアス電圧ＶＢは、電界
効果トランジスタ２のドレイン電極Ｄとソース電極Ｓ間
の内部抵抗を変化させて、パルス電流ｉ１の量を制御す
る。
る為、抵抗５とコンデンサ６の時定数回路によって直流
電流ＩＢに平滑される。この直流電流ＩＢが抵抗５を流
れることによって電流・電圧変換され、電界効果トラン
ジスタ２のゲート電極ＧとアースＥ間に直流バイアス電
圧ＶＢが発生する。この直流バイアス電圧ＶＢは、電界
効果トランジスタ２のドレイン電極Ｄとソース電極Ｓ間
の内部抵抗を変化させて、パルス電流ｉ１の量を制御す
る。
【００２４】いま、安定化状態より光出力電力が大きく
なる場合、いわゆるパルス電流ｉ１が増大した場合には
比例関係にあるモニタ電流ｉ２も増大し、電界効果トラ
ンジスタ２のゲート電極Ｇに印加される直流バイパス電
圧ＶＢが低下する方向になる。
なる場合、いわゆるパルス電流ｉ１が増大した場合には
比例関係にあるモニタ電流ｉ２も増大し、電界効果トラ
ンジスタ２のゲート電極Ｇに印加される直流バイパス電
圧ＶＢが低下する方向になる。
【００２５】このように、直流バイアス電圧ＶＢが低下
すると、電界効果トランジスタ２のドレイン電極Ｄ、ソ
ース電極Ｓ間のオン抵抗が大きくなり、パルス電流ｉ１
の量を減少させ、モニタ電流ｉ２はある一定の状態に保
たれる。すなわち光出力電力とモニタ電流ｉ２の比例関
係により、光出力電力は安定化される。
すると、電界効果トランジスタ２のドレイン電極Ｄ、ソ
ース電極Ｓ間のオン抵抗が大きくなり、パルス電流ｉ１
の量を減少させ、モニタ電流ｉ２はある一定の状態に保
たれる。すなわち光出力電力とモニタ電流ｉ２の比例関
係により、光出力電力は安定化される。
【００２６】実施例２．図２はこの発明の実施例２を示
す回路図であり、実施例１の電界効果トランジスタ２の
ゲート電極Ｇと電流制御回路との接続路に直流増幅回路
８を接続したものである。
す回路図であり、実施例１の電界効果トランジスタ２の
ゲート電極Ｇと電流制御回路との接続路に直流増幅回路
８を接続したものである。
【００２７】このような構成における実施例２の動作を
説明すると、直流バイアス電圧ＶＢは直流増幅回路８で
増幅されて電界効果トランジスタ２のゲート電極Ｇに印
加される。この直流バイアスを電圧ＶＢの印加によっ
て、電界効果トランジスタ２のドレイン電極Ｄとソース
電極Ｓ間の抵抗値が変化し、半導体レーザダイオード３
に流れるパルス電流ｉ１の量を制御する。よって、本実
施例では直流バイアス電圧ＶＢの変化が大きく増幅され
るため、実施例１の場合に比べて光出力電力の安定度を
向上する。
説明すると、直流バイアス電圧ＶＢは直流増幅回路８で
増幅されて電界効果トランジスタ２のゲート電極Ｇに印
加される。この直流バイアスを電圧ＶＢの印加によっ
て、電界効果トランジスタ２のドレイン電極Ｄとソース
電極Ｓ間の抵抗値が変化し、半導体レーザダイオード３
に流れるパルス電流ｉ１の量を制御する。よって、本実
施例では直流バイアス電圧ＶＢの変化が大きく増幅され
るため、実施例１の場合に比べて光出力電力の安定度を
向上する。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、デジタルＩＣの出力により直接に半導体レーザ
ダイオードを高周波駆動して変調している為に、デジタ
ルＩＣの高速性そのものが変調速度として動作する。従
って、高速デジタル通信に適する。また光出力をモニタ
した電流制御回路の出力を電界効果トランジスタのゲー
ト電極に印加して直流バイアス電圧を変化させ、半導体
レーザダイオードに流す電流を制御して光出力電力の安
定化を図る。すなわちゲート電圧の変化は電界効果トラ
ンジスタのドレイン電極とソース電極間の抵抗値の変化
となり、その抵抗値によって半導体レーザダイオードに
流れる電流が光出力電力を一定に保つので、汎用性のあ
る電界効果トランジスタ素子が適用可能となり、回路素
子の規格や形状の選択肢が多くなり多岐仕様に対して設
計が容易になる等の効果がある。
よれば、デジタルＩＣの出力により直接に半導体レーザ
ダイオードを高周波駆動して変調している為に、デジタ
ルＩＣの高速性そのものが変調速度として動作する。従
って、高速デジタル通信に適する。また光出力をモニタ
した電流制御回路の出力を電界効果トランジスタのゲー
ト電極に印加して直流バイアス電圧を変化させ、半導体
レーザダイオードに流す電流を制御して光出力電力の安
定化を図る。すなわちゲート電圧の変化は電界効果トラ
ンジスタのドレイン電極とソース電極間の抵抗値の変化
となり、その抵抗値によって半導体レーザダイオードに
流れる電流が光出力電力を一定に保つので、汎用性のあ
る電界効果トランジスタ素子が適用可能となり、回路素
子の規格や形状の選択肢が多くなり多岐仕様に対して設
計が容易になる等の効果がある。
【００２９】請求項２の発明によれば、電流制御回路の
出力を直流増幅回路で直流増幅して電界効果トランジス
タのゲート電極に印加するので、光出力電力の安定度を
向上させることができ、周囲温度の範囲が幅広くなる条
件下で有効である。
出力を直流増幅回路で直流増幅して電界効果トランジス
タのゲート電極に印加するので、光出力電力の安定度を
向上させることができ、周囲温度の範囲が幅広くなる条
件下で有効である。
【００３０】請求項３の発明によれば、デジタルＩＣの
供給する電源を電流制御回路電源にも併用するので、電
源は単一化し、回路構成を小形化、簡略化できる。
供給する電源を電流制御回路電源にも併用するので、電
源は単一化し、回路構成を小形化、簡略化できる。
【図１】この発明の実施例１による半導体レーザダイオ
ードの安定化装置を示す回路図である。
ードの安定化装置を示す回路図である。
【図２】この発明の実施例２による半導体レーザダイオ
ードの安定化装置を示す回路図である。
ードの安定化装置を示す回路図である。
【図３】従来の半導体レーザ駆動回路を示す回路図であ
る。
る。
１ デジタルＩＣ ２ 電界効果トランジスタ ３ 半導体レーザダイオード ４ フォトダイオード ５ 抵抗 ６ コンデンサ ７ 主信号駆動源 ８ 直流増幅回路 １２ コンデンサ １３ 定電圧ダイオード １４ 抵抗 １８ 電流電圧変換回路 １９ デュアルゲートタイプ電界効果トランジスタ ２１ 直流バイアス制御回路
Claims (3)
- 【請求項１】 高周波駆動するデジタルＩＣの出力端子
に半導体レーザダイオードと電界効果トランジスタのド
レイン及びソース電極を直列に接続して構成した変調回
路と、前記半導体レーザダイオードの光出力をモニタす
るフォトダイオードと並列にコンデンサを接続して、こ
の並列接続の一端を前記電界効果トランジスタのゲート
電極に接続するとともに抵抗を介して電源端子に接続し
て構成した電流制御回路を備えたことを特徴とする半導
体レーザの安定化装置。 - 【請求項２】 前記電界効果トランジスタのゲート電極
と前記電流制御回路との接続路に直流増幅回路を接続し
たことを特徴とする請求項（１）記載の半導体レーザの
安定化装置。 - 【請求項３】 前記デジタルＩＣに供給する電源を前記
電流制御回路電源にも併用することを特徴とする請求項
（１）記載の半導体レーザの安定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34422992A JP2866271B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 半導体レーザの安定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34422992A JP2866271B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 半導体レーザの安定化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196796A JPH06196796A (ja) | 1994-07-15 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1992
- 1992-12-24 JP JP34422992A patent/JP2866271B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH06196796A (ja) | 1994-07-15 |
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