JP2000183448A - レーザーダイオードのドライブ回路 - Google Patents

レーザーダイオードのドライブ回路

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JP2000183448A
JP2000183448A JP10356386A JP35638698A JP2000183448A JP 2000183448 A JP2000183448 A JP 2000183448A JP 10356386 A JP10356386 A JP 10356386A JP 35638698 A JP35638698 A JP 35638698A JP 2000183448 A JP2000183448 A JP 2000183448A
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JP
Japan
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laser diode
transistors
drive circuit
circuit
transistor
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JP10356386A
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English (en)
Inventor
Fumio Matsumura
文雄 松村
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エミッタ接地回路にしたトランジスタでレー
ザーダイオードをドライブするのでは、高周波パルスで
ドライブをすると消光比が悪くなる。また、外部からの
サージでレーザーダイオードを破壊させる恐れがある。 【解決手段】 一対のトランジスタ10A、10Bは、
エミッタに抵抗11A、11Bを接続したコレクタ接地
回路に構成し、両エミッタ間にレーザーダイオードを接
続し、トランジスタ14A、14B、16A、16Bに
よってベースが互いに逆位相でオン・オフドライブされ
ることでレーザーダイオードを発光・消光させる。抵抗
11A、11Bによりレーザーダイオードをサージ破壊
から保護する。光出力制御回路13は、レーザーダイオ
ードの光出力を検出し、この光出力が一定になる方向に
トランジスタ10A、10Bのコレクタ電圧を自動制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信伝送システ
ムにおける光送信回路に係り、特に入力パルス信号に応
じた光パルス出力を発生するためのレーザーダイオード
のドライブ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信回路用のレーザーダイオードドラ
イブ回路としては、図2に示すように、NPN型トラン
ジスタ1を用いてエミッタ接地回路を構成し、このトラ
ンジスタ1のコレクタとエミッタ間に並列にレーザーダ
イオード2を接続したものがある。
【0003】このドライブ回路は、トランジスタ1のベ
ースに入力パルス信号を印加し、このパルス信号でトラ
ンジスタ1のベースをアース電位にする期間ではトラン
ジスタ1が遮断状態(オフ状態)になり、電源(+V)
からコレクタ抵抗3を介してレーザーダイオード2にド
ライブ電流が流れ、レーザーダイオード2を発光させ
る。逆に、入力パルス信号がトランジスタ1のベースに
プラス電圧を印加する期間ではトランジスタ1は導通状
態(オン状態)になり、レーザーダイオード2の電流が
遮断されるため、レーザーダイオード2は消光する。
【0004】他のレーザーダイオードドライブ回路とし
ては、図3に示すように、レーザーダイオード2を抵抗
3と直列に挿入してトランジスタ1のコレクタに接続し
たものがある。このドライブ回路は、図2の場合とは逆
位相の入力パルス信号をトランジスタ1に印加すること
により、図2と同様の光出力をレーザーダイオード2に
得ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】(第1の課題)従来の
ドライブ回路において、トランジスタ1は、導通状態に
おいてもコレクタ・エミッタ間にオン電圧が発生する。
このため、図2の構成ではレーザーダイオード2に流れ
る電流を完全に零にはできず、レーザーダイオード2の
消光期間に残留光が発生することがある。この場合、レ
ーザーダイオード2ではその発光期間と消光期間での両
光出力の比(以下、消光比と呼ぶ)が低下してしまう。
【0006】同様に、図3の構成ではトランジスタ1の
オン電圧の存在によりレーザーダイオード2の発光期間
に所期の電流が流れず、その光出力を低下させ、結果的
に消光比を低下させてしまうことがある。
【0007】また、トランジスタ1のコレクタ・エミッ
タ間には浮遊容量が存在する。この浮遊容量は、レーザ
ーダイオード2を高い電流でドライブするために用いる
高出力トランジスタでは比較的大きく、トランジスタ1
のオフ時の立ち上がり時間を遅らせることとなる。この
ため、トランジスタ1の入力パルス信号として高周波パ
ルスを用いても、レーザーダイオード2の光出力にパル
ス状のものが得られず、正弦波状に鈍ったものになり、
結果的に消光比が低下してしまう。
【0008】以上のような現象は、これまでの低周波パ
ルスによる光通信伝送システムでは、消光比に14dB
(デシベル)も取れればなんら問題とならなかったが、
PDSシステム(パッシブ・ダブル・スター・システ
ム)など、高周波パルスを利用するシステムでは消光比
の不足が受信側でパルスの認識率を低下させる問題があ
る。
【0009】例えば、PDSシステムでは、30MHZ
の光パルスで通信を行うが、その消光比として35dB
以上のものが要求され、従来のドライブ回路では消光比
の悪さが隣接した通信回線との相互干渉を発生させ、正
しいデータ伝送ができなくなる。
【0010】本発明の目的は、高周波パルス信号を使っ
た通信伝送にも十分に速い立ち上がり・立ち下がりで、
かつ高い消光比の光パルス出力を得ることができるドラ
イブ回路を提供することにある。
【0011】(第2の課題)従来のドライブ回路におい
て、電源が接続されていない状態では、レーザーダイオ
ード2のアノードとカソード間が電気的にオープン(高
いインピーダンス)状態になり、アースや電源端子など
に外部から高い静電サージ等が印加された場合にレーザ
ーダイオード2がサージ電圧で破壊されてしまうことが
ある。
【0012】本発明の目的は、レーザーダイオードをサ
ージ破壊から確実に保護できるドライブ回路を提供する
ことにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、コレクタ接地回路の一対のトランジスタ
の両エミッタ間にレーザーダイオードを接続し、両トラ
ンジスタを互いに逆位相でドライブする回路構成、さら
にはレーザーダイオードに流れるオン電流をフィードバ
ック補償する光出力制御回路を設けたもので、以下の構
成を特徴とする。
【0014】入力パルス信号に従ってレーザーダイオー
ドをオン・オフドライブし、このレーザーダイオードの
光パルス出力で光通信するためのレーザーダイオードの
ドライブ回路であって、エミッタに抵抗を接続したコレ
クタ接地回路に構成し、両エミッタ間に前記レーザーダ
イオードの両端を接続した一対のトランジスタと、前記
入力パルス信号を増幅し、前記一対のトランジスタのベ
ースを互いに逆位相でオン・オフドライブする一対のパ
ルス増幅回路とを備えたことを特徴とする。
【0015】また、前記レーザーダイオードの光出力を
検出し、この光出力が一定になる方向に前記一対のトラ
ンジスタに印加する電源電圧を自動制御する光出力制御
回路を備えたことを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態を示す
ドライブ回路である。一対のNPN型トランジスタ10
A、10Bは、それぞれエミッタが抵抗11A、11B
を介して接地され、それぞれコレクタが電源側に接続さ
れるコレクタ接地回路(エミッタフォロワ)に構成され
ており、両エミッタ間にはレーザーダイオード12の両
端を接続する。
【0017】更にトランジスタ10A、10Bの両コレ
クタには、光出力制御回路13を介してプラス電源を印
加する。また、両トランジスタ10A、10Bのベース
には、それぞれコレクタ接地回路を構成するトランジス
タ14A、14Bのエミッタを接続する。これらトラン
ジスタ14A、14Bのエミッタとマイナス電源との間
にはそれぞれエミッタ抵抗15A、15Bを挿入接続す
る。
【0018】さらに、両トランジスタ14A、14Bの
ベースには、それぞれエミッタ接地回路を構成するトラ
ンジスタ16A、16Bのコレクタを接続する。これら
トランジスタ16A、16Bのコレクタとプラス電源と
の間にはそれぞれコレクタ抵抗17A、17Bを挿入接
続する。
【0019】以上の構成において、トランジスタ14
A,16Aおよび14B,16Bにて構成される回路
は、入力パルス信号を電圧・電流増幅する一対のパルス
増幅回路として機能する。ここでこの2つのパルス増幅
回路の入力パルス信号として互いに逆位相のパルスを用
いる。すなわち、トランジスタ16A、16Bのベース
は互いに逆位相でオン・オフドライブされ、トランジス
タ16Aがオンドライブされるときにはトランジスタ1
6Bがオフドライブされてそれぞれパルス信号を電圧増
幅する。逆に、トランジスタ16Aがオフドライブされ
るときにはトランジスタ16Bがオンドライブされてそ
れぞれパルス信号を電圧増幅する。そして、両トランジ
スタ16A、16Bのパルス出力は、それぞれトランジ
スタ14A、14Bで電流増幅され、トランジスタ10
A、10Bのベースドライブを行う。なお、トランジス
タ16A、16Bを互いに逆位相でドライブするための
入力パルス信号の生成は、1つの入力パルス信号を反転
させる論理素子を設けることで容易に実現することがで
きる。
【0020】このように、一対のパルス増幅回路に印加
される互いに逆位相の入力パルス信号によって、トラン
ジスタ10A、10Bが互いに逆位相でオン・オフドラ
イブされる。
【0021】このオン・オフドライブにおいて、トラン
ジスタ10Aがオンのときはトランジスタ10Bがオフ
になり、トランジスタ10Aから抵抗11Aを通って電
流が流れる他に、トランジスタ10Aからレーザーダイ
オード12→抵抗11Bの経路にも電流が流れ、レーザ
ーダイオード12が導通して発光する。このとき、トラ
ンジスタ10A、10Bはエミッタ・カップル動作にな
り、レーザーダイオード12を高速にオンドライブする
ことができる。
【0022】逆に、トランジスタ10Aがオフのとき
は、トランジスタ10Bがオンになり、トランジスタ1
0Bから抵抗11Bを通って電流が流れ、レーザーダイ
オード12には逆バイアス電圧を印加し、レーザーダイ
オード12を阻止状態にして消光させる。このとき、レ
ーザーダイオード12には逆バイアス電圧を印加できる
ことからその完全な消光を得ることができる。しかも、
逆バイアス電圧の印加は、トランジスタ10A、10B
のエミッタ・カップル動作で高速に行われ、レーザーダ
イオード12内の残留電荷を高速に消滅させることがで
き、レーザーダイオード12は高速に阻止状態となる。
【0023】したがって、レーザーダイオード12は、
そのオン・オフドライブを高速で、しかも完全な消光を
得ることができ、PDSシステムなどの高周波光通信の
レーザーダイオードドライブ回路に適用して、十分に速
い立ち上がり・立ち下がりで、かつ高い消光比の光パル
ス出力を得ることができる。
【0024】なお、パルス増幅回路のトランジスタ16
A、16Bのコレクタ・エミッタ間に存在する浮遊容量
がトランジスタ10A、10Bのドライブ信号を鈍らせ
ることが予想されるが、このトランジスタ16A、16
Bには小電流容量・高速動作の素子を使用することがで
き、その浮遊容量も小さくなって高周波パルスの増幅が
でき、レーザーダイオード12の高速ドライブに何ら支
障はない。
【0025】次に、トランジスタ10A、10Bがコレ
クタ接地回路に構成されることから、レーザーダイオー
ド12の両端には抵抗11A、11Bが接続された回路
構成になる。例えば、抵抗11A、11Bの抵抗値が1
00Ωの場合にはレーザーダイオード12の両端は常に
合計200Ωの抵抗で接続される。これにより、ドライ
ブ回路に外部から高圧サージが印加された場合にも抵抗
11A、11Bで低いサージ電圧に制限することがで
き、レーザーダイオード12を高圧サージから確実に保
護することができる。
【0026】次に、光出力制御回路13は、レーザーダ
イオード12の光出力を検出するフォトダイオードやフ
ォトトランジスタ等の光検出器を有し、この光検出信号
をフィードバック信号とし、この信号と基準電圧とを比
較することにより両トランジスタ10A、10Bのコレ
クタに印加する電圧を自動制御する。なお、光出力制御
回路13をアース側に設け、両トランジスタ10A、1
0Bのコレクタに印加する電圧を自動制御する構成でも
よい。
【0027】このような電圧自動制御により、レーザー
ダイオード12の光出力が一定になる方向にトランジス
タ10A、10Bの電源電圧を自動制御することがで
き、レーザーダイオード12の素子毎の発光効率の違い
や同じ素子でも周囲温度変化等による発光出力変化をフ
ィードバック補償してその発光出力を常時一定にするこ
とができる。このことは、レーザーダイオード12の消
光比を常時一定に維持するのに効果的になる。
【0028】なお、本実施形態においては、2電源の回
路構成を示すが、マイナス電源をアース電位にして1電
源構成とすることもできる。また、トランジスタ10
A、10BをNPN型トランジスタとする場合を示す
が、これにPNP型トランジスタを使い、電源を逆にし
た構成で実現できる。この場合、NPN型トランジスタ
に比べて一般に動作速度が遅いため、NPN型トランジ
スタを使用するのが好ましい。
【0029】また、本実施形態では、トランジスタ10
A、10Bを互いに逆位相でドライブするパルス増幅回
路として、エミッタ接地回路のトランジスタ16A、1
6Bによる電圧増幅と、コレクタ接地回路のトランジス
タ14A、14Bによる電流増幅を行うものを示すが、
この回路部分を1段又は3段以上のパルス増幅回路とす
るなど、適宜設計変更して同等の作用効果を得ることが
できる。
【0030】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、コレク
タ接地回路構成の一対のトランジスタのエミッタ間にレ
ーザーダイオードを接続し、入力パルスに従って両トラ
ンジスタを互いに逆位相でオン・オフさせる回路構成に
したため、レーザーダイオードを高速にドライブでき、
しかもその遮断時に逆バイアスを加えることができ、高
周波パルス信号を使った光通信にも十分に速い立ち上が
り・立ち下がりで、かつ高い消光比の光パルス出力を得
ることができる。
【0031】また、本発明によれば、レーザーダイオー
ドのアノードとカソード間は、低い抵抗で常時接続され
るため、外部からの静電サージ等に対してレーザーダイ
オードをサージ破壊から確実に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示すレーザーダイオードの
ドライブ回路図。
【図2】従来のレーザーダイオードのドライブ回路図。
【図3】従来のレーザーダイオードのドライブ回路図。
【符号の説明】
10A、10B…トランジスタ 11A、11B…抵抗 12…レーザーダイオード 13…光出力制御回路 14A、14B、16A、16B…トランジスタ 15A、15B、17A、17B…抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/04 10/06 Fターム(参考) 5F073 BA01 EA13 EA14 GA04 GA12 GA24 GA25 GA32 5J092 AA01 AA24 AA26 AA42 AA54 AA66 CA55 CA65 CA85 FA09 FA10 FA15 HA02 HA25 HA44 KA02 KA12 KA47 KA53 MA06 MA11 MA19 MA20 MA21 SA14 TA01 UL07 5K002 AA01 BA13 CA09 DA05 EA03

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力パルス信号に従ってレーザーダイオ
    ードをオン・オフドライブし、このレーザーダイオード
    の光パルス出力で光通信するためのレーザーダイオード
    のドライブ回路であって、 エミッタに抵抗を接続した2つのコレクタ接地回路を構
    成し、両エミッタ間に前記レーザーダイオードの両端を
    接続した一対のトランジスタと、 前記入力パルス信号を増幅し、前記一対のトランジスタ
    のベースを互いに逆位相でオン・オフドライブする一対
    のパルス増幅回路とを備えたことを特徴とするレーザー
    ダイオードのドライブ回路。
  2. 【請求項2】 前記レーザーダイオードの光出力を検出
    し、この光出力が一定になる方向に前記一対のトランジ
    スタに印加する電源電圧を自動制御する光出力制御回路
    を備えたことを特徴とする請求項1に記載のレーザーダ
    イオードのドライブ回路。
JP10356386A 1998-12-15 1998-12-15 レーザーダイオードのドライブ回路 Pending JP2000183448A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1289081A1 (en) * 2001-09-03 2003-03-05 Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) Laser driver circuit and method of driving a laser therewith

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1289081A1 (en) * 2001-09-03 2003-03-05 Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) Laser driver circuit and method of driving a laser therewith
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