FR3086810A1 - Circuit de commande d'une diode laser - Google Patents

Circuit de commande d'une diode laser Download PDF

Info

Publication number
FR3086810A1
FR3086810A1 FR1859035A FR1859035A FR3086810A1 FR 3086810 A1 FR3086810 A1 FR 3086810A1 FR 1859035 A FR1859035 A FR 1859035A FR 1859035 A FR1859035 A FR 1859035A FR 3086810 A1 FR3086810 A1 FR 3086810A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
circuit
switch
laser diode
capacitor
pulses
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR1859035A
Other languages
English (en)
Inventor
Samuel Rigault
Nicolas Moeneclaey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STMicroelectronics Grenoble 2 SAS
Original Assignee
STMicroelectronics Grenoble 2 SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by STMicroelectronics Grenoble 2 SAS filed Critical STMicroelectronics Grenoble 2 SAS
Priority to FR1859035A priority Critical patent/FR3086810A1/fr
Priority to US16/577,103 priority patent/US11211770B2/en
Publication of FR3086810A1 publication Critical patent/FR3086810A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0428—Electrical excitation ; Circuits therefor for applying pulses to the laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/0607—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

La présente description concerne un circuit de commande (10) d'une diode laser (D) comprenant une pompe de charge à capacité commutée.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Circuit de commande d'une diode laser
Domaine technique [0001] La présente description concerne de façon générale les circuits électroniques, et plus particulièrement les circuits de commande d'un dispositif électronique. La présente description s'applique plus particulièrement à un circuit de commande d'une diode laser.
Technique antérieure [0002] Une diode laser est un composant optoélectronique émettant une lumière monochromatique. Les diodes laser sont par exemple utilisées pour transporter des signaux contenant des informations sur de longues distances.
[0003] Pour faire fonctionner une diode laser, il est nécessaire de lui envoyer des impulsions de courant régulières Pour cela, une diode laser est généralement accompagnée d'un circuit de commande fournissant ces impulsions.
[0004] Il serait souhaitable de pouvoir améliorer au moins en partie certains aspects des circuits de commande d'une diode laser connus.
Résumé de l'invention [0005] Un mode de réalisation prévoit un circuit de commande d'une diode laser comprenant une pompe de charge à capacité commutée.
[0006] Selon un mode de réalisation, la pompe de charge est adapté à émettre des impulsions de courant à une fréquence comprise entre 10 et 800 MHz.
[0007] Selon un mode de réalisation, la pompe de charge comprend au moins un condensateur.
B16971- 17-GR2-0582 [0008] Selon un mode de réalisation, ledit au moins un condensateur a une capacité comprise entre 10 et 500 pF.
[0009] Selon un mode de réalisation, la pompe de charge comprend en outre un circuit de commutation adaptée à déclencher la charge et la décharge du condensateur.
[0010] Selon un mode de réalisation, le circuit de commutation comprend un premier commutateur reliant une première électrode du condensateur à une borne recevant un potentiel d'alimentation.
[0011] Selon un mode de réalisation, le circuit de commutation comprend en outre un circuit inverseur comprenant une borne de sortie reliée à une deuxième électrode du condensateur.
[0012] Selon un mode de réalisation, le circuit de commutation est commandé par un train d'impulsions.
[0013] Selon un mode de réalisation, les impulsions ont un rapport cyclique compris entre 5 et 40 %.
[0014] Selon un mode de réalisation, le circuit de commutation comprend en outre un deuxième commutateur d'équilibrage des charges de la diode laser.
[0015] Selon un mode de réalisation, le deuxième commutateur a une première borne reliée à la cathode de la diode laser, et comprend une deuxième borne recevant le potentiel d'alimentation.
est est
Selon un mode de d'un transistor MOS
Selon un mode de réalisation le deuxième commutateur de type N.
réalisation le deuxième commutateur commandé par ledit train d'impulsions.
Selon un mode de réalisation, le deuxième commutateur est d'un transistor MOS de type P.
B16971- 17-GR2-0582 [0019] Selon un mode de réalisation, le deuxième commutateur est commandé par l'inverse dudit train d'impulsions.
Brève description des dessins [0020] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
[0021] [Fig. 1] la figure 1 représente un mode de réalisation
d ' un circuit de commande d'une diode laser r
0022] [Fig. • 2] la figure 2 représente un autre mode de
réalisation d ' un circuit de commande d'une diode laser ; et
0023] [Fig. • 3] la figure 3 représente une variante de
réalisation du circuit de la figure 2.
Description des modes de réalisation [0024] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
[0025] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés.
[0026] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés ou couplés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
B16971- 17-GR2-0582 [0027]
Sauf précision contraire, les expressions environ, approximativement, sensiblement, et de l'ordre de signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
[0028]
La figure 1 représente un mode de réalisation d'un circuit de commande 10 d'une diode laser D. La diode laser D comprend une anode A et une cathode K.
[0029] Le circuit de commande 10 est un circuit de type pompe de charge à capacité commutée. Ainsi, le circuit 10 comprend : un condensateur 12 ;
un circuit décaleur de niveau (LS) 13 ;
un circuit inverseur 14 ;
un commutateur 16 ; et un commutateur 18.
[0030] Le condensateur 12 comprend une première électrode reliée, par exemple connectée, à un noeud B, et une deuxième électrode reliée, par exemple connectée, à un noeud C. L'anode A de la diode laser D est reliée, de préférence connectée, au noeud B. Le condensateur 12 a une capacité par exemple comprise entre 10 et 800 pF, par exemple de l'ordre de quelques centaines de pF. A titre de variante, le condensateur 12 peut être remplacé par plusieurs condensateurs en parallèle [0031] Le circuit décaleur de niveau 13 est un circuit fournissant un signal Sdec décalé par rapport à un signal S. Le signal S est un signal portant un train d'impulsions variant entre un potentiel de référence GND, par exemple la masse, et un potentiel positif d'alimentation Vdd. Les impulsions ont un rapport cyclique compris entre 5 et 40 %, et ont une fréquence comprise entre 10 et 800 MHz. Le signal Sdec varie entre un état bas égal au potentiel d'alimentation Vdd et un état haut égal au moins au double 2*Vdd du potentiel d'alimentation Vdd.
B16971- 17-GR2-0582 [0032] Le circuit inverseur 14 comprend deux commutateurs 14A et 14B, par exemple des transistors MOS. Le commutateur 14A est par exemple un transistor MOS de type N, et le commutateur 14B est par exemple un transistor MOS de type P. Les commutateurs 14A et 14B sont reliés, par exemple connectés, en série. Plus particulièrement :
la source du commutateur 14A est reliée, de préférence connectée, à une borne recevant le potentiel de référence GND, de préférence la masse ;
le drain du commutateur 14A est relié, de préférence connecté, au noeud C ;
la source du commutateur 14B est reliée, de préférence connectée, à une borne recevant le potentiel d'alimentation Vdd ; et le drain du commutateur 14B est relié, de préférence connecté, au noeud C.
[0033] Les commutateurs 14A et 14B sont commandés par le signal S.
[0034] Le commutateur 16 est par exemple un transistor MOS de type N. La source du commutateur 16 est reliée, par exemple connectée, au noeud B. Le drain du commutateur 16 est relié, par exemple connecté, à la borne recevant le potentiel d'alimentation Vdd. Le commutateur 16 est commandé par le signal Sdec.
[0035] Le commutateur 18 est par exemple un transistor MOS de type N. La source du commutateur 18 est reliée, par exemple connectée, a une borne recevant le potentiel de référence GND. Le drain du commutateur 18 est relié, par exemple connecté, à la cathode K de la diode laser D. La grille du commutateur 18 est reliée, par exemple connectée, au noeud C. Le noeud C étant relié à la sortie de l'inverseur 14, le commutateur 18 est commandé par l'inverse du signal S.
B16971- 17-GR2-0582 [0036] Le circuit 13, l'inverseur 14 et les commutateurs 16 et 18 forment un circuit de commutation du circuit de commande 10 .
[0037] Le fonctionnement du circuit de commande comprend deux phases. Pendant une première phase, le condensateur 12 se charge, et pendant une deuxième phase, le condensateur 12 se décharge dans la diode laser D. Ces deux phases s'alternent périodiquement à la fréquence des signaux S et Sdec.
[0038] Le condensateur 12 se charge lorsque les signaux S et Sdec sont à un état haut, c'est-à-dire lorsque le signal S est égal au potentiel d'alimentation Vdd, et lorsque le signal Sdec est égal au double du potentiel d'alimentation Vdd. La capacité du condensateur 12 est adaptée pour que son temps de charge soit inférieur à la durée d'une impulsion du train d'impulsions des signaux S et Sdec. Dans cette configuration : le commutateur 16 est passant, et donc le potentiel au noeud B est égal au potentiel d'alimentation Vdd ;
le commutateur 14A est passant et le commutateur 14B est
bloqué. Ainsi, le noeud C reçoit le potentiel de référence
GND ; et
le commutateur 18 reçoit sur sa grille le potentiel de
référence GND et est donc bloqué.
[0039] Le condensateur 12 se décharge lorsque les signaux S et Sdec sont à un état bas, c'est-à-dire lorsque le signal S est égal au potentiel de référence GND, et lorsque le signal Sdec est égal au potentiel d'alimentation Vdd. Dans cette configuration :
le commutateur 16 est bloqué ;
le commutateur 14A est bloqué et le commutateur 14B est passant. Ainsi, le noeud C reçoit le potentiel d'alimentation Vdd ; et le commutateur 18 est passant.
B16971- 17-GR2-0582 [0040]
Le potentiel à l'anode A de la diode laser D est alors égal au double (2*Vdd) du potentiel d'alimentation Vdd.
[0041]
Un avantage de ce mode de réalisation est qu'il permet d'envoyer des impulsions de courant à l'anode A de la diode laser D régulièrement, et plus particulièrement à des fréquences comprises entre 10 et 800 MHz.
[0042]
La figure 2 représente un mode de réalisation d'un circuit de commande 20 de la diode laser D. Le circuit de commande 20 comprend les mêmes éléments que le circuit de commande 10 décrit en relation avec la figure 1, et ces éléments ne seront pas décrits à nouveau.
[0043]
Le circuit de commande 20 comprend, en plus des composants décrits en relation avec la figure 1, un commutateur 22 d'équilibrage de charge.
[0044]
Le commutateur 22 est, par exemple, un transistor MOS de type N. La source du commutateur 22 est reliée, de préférence connectée, à la cathode K de la diode laser D. Le drain du commutateur 22 est relié, de préférence connecté, à une borne recevant le potentiel d'alimentation Vdd. Le commutateur 22 est commandé par le signal Sdec.
[0045] Le fonctionnement du circuit de commande 20 est le suivant.
[0046]
Pendant une phase de charge du condensateur 12, le commutateur 22 est passant. Ainsi, l'anode A et la cathode K de la diode laser D reçoivent le potentiel d'alimentation Vdd.
[0047]
L'ajout du commutateur 22 n'a pas d'influence sur la phase de décharge du condensateur 12, car il est dans ce cas bloqué.
[0048]
Un avantage de ce mode de réalisation est qu'il permet d'équilibrer les charges présentes dans la diode laser D pendant la charge du condensateur 12. Plus particulièrement, cela permet une décharge complète de la diode laser D. En
B16971- 17-GR2-0582 effet, sans le commutateur 22, dans certains cas, la diode laser D risque de ne pas se décharger complètement. Décharger la diode laser D complètement a, en outre, pour effet de couper l'émission optique de la diode laser D plus rapidement.
[0049] Un autre avantage de ce mode de réalisation est que l'ajout d'un commutateur supplémentaire peut permettre d'atténuer des oscillations parasites causées par l'inductance des conducteurs reliant le condensateur 12 et la diode laser D. En effet, le commutateur 22 augmente la résistivité du circuit de commande, ce qui atténue les oscillations parasites.
[0050] La figure 3 représente un mode de réalisation d'un circuit de commande 30 de la diode laser D. Le circuit de commande 30 est une variante du circuit de commande 20 décrit en relation avec la figure 2 dans lequel le commutateur 22 est remplacé par un transistor MOS 32 de type P.
[0051] Dans ce cas, le commutateur 32 est commandé par un signal inverse au signal S, par exemple la grille du commutateur 32 est reliée, de préférence connectée, au noeud C [0052] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. L'homme de l'art comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaîtront à l'homme de l'art.
[0053] Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données cidessus .

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS
    1. Circuit de commande (10, 20, 30) d'une diode laser (D) comprenant une pompe de charge à capacité commutée.
  2. 2. Circuit selon la revendication 1, dans lequel la pompe de charge est adaptée à émettre des impulsions de courant à une fréquence comprise entre 10 et 800 MHz.
  3. 3. Circuit selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la pompe de charge comprend au moins un condensateur (12).
  4. 4. Circuit selon la revendication 3, dans lequel ledit au moins un condensateur (12) a une capacité comprise entre 10 et 800 pF.
  5. 5. Circuit selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la pompe de charge comprend en outre un circuit de commutation adapté à déclencher la charge et la décharge du condensateur (12).
  6. 6. Circuit selon la revendication 5, dans lequel le circuit de commutation comprend un premier commutateur (16) reliant une première électrode (B) du condensateur (12) à une borne recevant un potentiel d'alimentation (Vdd).
  7. 7. Circuit selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le circuit de commutation comprend en outre un circuit inverseur (14) comprenant une borne de sortie reliée à une deuxième électrode (C) du condensateur (12).
  8. 8. Circuit selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel le circuit de commutation est commandé par un train d'impulsions.
  9. 9. Circuit selon la revendication 8, dans lequel les impulsions ont un rapport cyclique compris entre 5 et 40 %.
  10. 10. Circuit selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, dans lequel le circuit de commutation comprend en outre un deuxième commutateur (22, 32) d'équilibrage des charges de la diode laser (D).
  11. 11. Circuit selon la revendication 10, dans lequel le deuxième commutateur (22, 32) a une première borne reliée à la cathode (K) de la diode laser (D) , et
    B16971- 17-GR2-0582 comprend une deuxième borne recevant le potentiel d'alimentation (Vdd).
  12. 12. Circuit selon la revendication 10 ou 11, dans lequel le deuxième commutateur (22) est d'un transistor MOS de type N.
  13. 13. Circuit selon la revendication 12 dans son rattachement à la revendication 8 ou 9, dans lequel le deuxième commutateur (22) est commandé par ledit train d'impulsions.
  14. 14. Circuit selon la revendication 10 ou 11, dans lequel le deuxième commutateur (32) est d'un transistor MOS de type P.
  15. 15. Circuit selon la revendication 14 dans son rattachement à la revendication 8 ou 9, dans lequel le deuxième commutateur (32) est commandé par l'inverse dudit train d'impulsions.
FR1859035A 2018-09-28 2018-09-28 Circuit de commande d'une diode laser Pending FR3086810A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1859035A FR3086810A1 (fr) 2018-09-28 2018-09-28 Circuit de commande d'une diode laser
US16/577,103 US11211770B2 (en) 2018-09-28 2019-09-20 Control circuit for a laser diode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1859035A FR3086810A1 (fr) 2018-09-28 2018-09-28 Circuit de commande d'une diode laser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3086810A1 true FR3086810A1 (fr) 2020-04-03

Family

ID=65244032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1859035A Pending FR3086810A1 (fr) 2018-09-28 2018-09-28 Circuit de commande d'une diode laser

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11211770B2 (fr)
FR (1) FR3086810A1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020171467A1 (en) * 2001-05-18 2002-11-21 Worley Eugene Robert Led driver circuit with a boosted voltage output
US20030156439A1 (en) * 2002-02-18 2003-08-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Drive circuit
US20080043792A1 (en) * 2002-11-27 2008-02-21 International Business Machines Corporation High speed data channel including a cmos vcsel driver and a high performance photodetector and cmos photoreceiver

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006351945A (ja) * 2005-06-17 2006-12-28 Ricoh Co Ltd 半導体レーザ駆動回路
FR3040853A1 (fr) * 2015-09-07 2017-03-10 Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas Optical pulse emitter
US10260940B2 (en) * 2016-03-11 2019-04-16 Apple Inc. Light source driving circuitry for electronic devices

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020171467A1 (en) * 2001-05-18 2002-11-21 Worley Eugene Robert Led driver circuit with a boosted voltage output
US20030156439A1 (en) * 2002-02-18 2003-08-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Drive circuit
US20080043792A1 (en) * 2002-11-27 2008-02-21 International Business Machines Corporation High speed data channel including a cmos vcsel driver and a high performance photodetector and cmos photoreceiver

Also Published As

Publication number Publication date
US20200106239A1 (en) 2020-04-02
US11211770B2 (en) 2021-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2752335A1 (fr) Circuit integre incorporant un circuit pour piloter des transistors de puissance montes selon une configuration en demi-pont permettant une oscillation negative excessive du noeud de sortie
CA1265192A (fr) Multiplicateur de tension continue pouvant etre integre a une structure semiconductrice
FR3082070A1 (fr) Circuit electronique d'alimentation
FR3068187B1 (fr) Circuit a pompe de charges negative
FR2576164A1 (fr) Circuit de commutation utilisant une diode rapide et pourvu de moyens d'amortissement des oscillations a l'ouverture
FR3086810A1 (fr) Circuit de commande d'une diode laser
FR2712439A1 (fr) Circuit et procédé de génération d'un signal de sortie retardé.
FR3074976A1 (fr) Batterie a accumulateurs commutes
EP1915821B1 (fr) Dispositif de commande d'un transistor haute tension, en particulier un transistor mos d'un generateur haute tension radio-frequence pour l'allumage commande d'un moteur a combustion interne
EP2781023B1 (fr) Variateur de puissance
FR3113139A1 (fr) Comparateur de tension
FR3079348A1 (fr) Circuit de protection contre les decharges electrostatiques
EP1710913B1 (fr) Source d'alimentation à découpage
EP3836398A1 (fr) Dispositif de commande d'interrupteur
EP4344065A1 (fr) Circuit de commande d'un transistor
FR3035280A1 (fr) Circuit de commande d'un convertisseur dc-dc
FR2795572A1 (fr) Commutateur ultra-rapide a haute frequence de recurrence
EP3726731A1 (fr) Circuit de commande de transistors
FR2630860A1 (fr) Circuit cmos comprenant un multiplicateur de tension/redresseur associe a un transistor de puissance
FR2550899A1 (fr) Montage amplificateur
WO2021044017A1 (fr) Association de transistors
FR3111247A1 (fr) Dispositif de commande d'interrupteur
FR3113140A1 (fr) Convertisseur de tension
EP3651363A1 (fr) Cellule logique adiabatique
FR2830137A1 (fr) Generateur de haute tension incorpore dans un circuit integre

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20200403

RX Complete rejection

Effective date: 20200616