JP2531109B2 - レ―ザダイオ―ド駆動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザダイオードの発光
および非発光を制御するためのレーザダイオード駆動回
路に係わり、詳細には駆動電流のリンギングを減少させ
たレーザダイオード駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】リンギングとは、回路に電流を流し始め
た直後や電流を切った直後に、電流あるいは電圧がすぐ
に定常状態にはならずに、振動しながらしだいに定常状
態に移行する現象をいう。例えばレーザダイオード駆動
回路でこのようなリンギングが発生すると、出力波形に
悪影響を与えることになる。レーザダイオード駆動回路
についてこれを説明する。

【０００３】図２は、従来提案されたレーザダイオード
駆動回路の回路構成を表わしたものである。このレーザ
ダイオード駆動回路は、アノードが接地されたレーザダ
イオード１１と、コレクタがこのレーザダイオード１１
のカソードに接続された２つのトランジスタ１２、１３
と、コレクタが５００Ωの抵抗１４を介してレーザダイ
オード１１のアノードに接続された２つのトランジスタ
１５、１６とを備えている。これら４つのトランジスタ
１２、１３、１５、１６のエミッタは共にトランジスタ
１７のコレクタに接続されている。このトランジスタ１
７のエミッタは、２０Ωの抵抗１８を介して−５．２Ｖ
の定電圧源１９に接続されており、また、ベースはパル
ス電流制御端子２０に接続されている。これにより、ト
ランジスタ１７のコレクタには、パルス電流制御端子２
０の電位で決まる大きさの定電流が流れるようになって
いる。

【０００４】また、このレーザダイオード駆動回路の入
力段には、データ信号入力端子２１から入力されたデー
タ信号２２をクロック入力端子２３から入力されたクロ
ック信号２４によってリタイミングし、波形を整形して
相補信号とともに出力するＤ型フリップフロップ２６が
設けられている。Ｄ型フリップフロップ２６から出力さ
れるリタイミング済みデータ信号２７はトランジスタ１
５、１６のベースに共通して入力され、また、その相補
信号２８はトランジスタ１２、１３のベースに共通して
入力されて、これらをスイッチングするようになってい
る。

【０００５】Ｄ型フリップフロップ２６は、クロック信
号２４が立ち上がるときのみ、データ信号２２を読み込
んで出力レベルを変化させる。その際、リタイミング済
みデータ信号２７は入力されたデータ信号２２と同じレ
ベルになり、相補信号２８はこれと逆のレベルになる。
例えば、クロック信号２４が立ち上がるときデータ信号
２２がＨ（ハイ）レベルであったとすると、リタイミン
グ済みデータ信号２７はＨレベルとなり、また、その相
補信号２８はＬ（ロー）レベルとなる。

【０００６】リタイミング済みデータ信号２７がＬレベ
ルのとき、両トランジスタ１２、１３はオン状態にな
る。このとき、順方向の駆動電流がレーザダイオード１
１に流れてこれが発光する。逆にリタイミング済みデー
タ信号２７がＨレベルのときには、両トランジスタ１
２、１３はオフ状態になり、レーザダイオード１１は発
光しない。

【０００７】一方、両トランジスタ１５、１６は、リタ
イミング済みデータ信号２７がＬレベルのときオフ状態
になり、Ｈレベルのときにはオン状態になる。従って、
レーザダイオード１１に電流が流れていないときには、
抵抗１４側に電流が流れる。このように、抵抗１４およ
び２つのトランジスタ１５、１６は、トランジスタ１２
および１３がオフ状態のときに定電流ｉ_P が流れるため
の迂回路になっている。

【０００８】ところで、電流ｉ_P は、パルス電流制御端
子２０の電位を変化させることによって調節することが
できる。すなわちトランジスタ１７のベースと接続され
たパルス電流制御端子２０の電位を高くすると、このト
ランジスタ１７のコレクタ・エミッタ間を流れる電流ｉ
_P が大きくなる。反対に、パルス電流制御端子２０の電
位を低くすると電流ｉ_P が小さくなる。なお、実際には
電流ｉ_P 以外に通常、バイアス電流と呼ばれる直流電流
を流して発光遅延時間を小さくしているが、この図２で
は説明を簡単に行うためにその回路部分を省略してい
る。

【０００９】図３は、図２に示した本実施例のレーザダ
イオード駆動回路においてレーザダイオードを流れる電
流を表わしたものである。これは、図２で示したレーザ
ダイオード１１に代えてシミュレート用の抵抗器を接続
し、その端子電圧、すなわち抵抗器に流れる電流（パル
ス電流）ｉ_P を観察したものである。この第３図で横軸
は時間の経過を表わし、縦軸はレーザダイオード１１の
電流値を表わしている。これらの図では縦軸同士および
横軸同士は共に同一スケールとなっている。同図（ａ）
から同図（ｂ）、同図（ｃ）、そして同図（ｄ）となる
に従って電流ｉ _P が大きくなっている。例えば同図
（ａ）で、論理信号のＨレベルとＬレベルの電流値の差
Ｉ_a は数ｍＡであり、同図（ｄ）では、電流値の差Ｉ_d
は５０ｍＡ程度である。同図（ｂ）および（ｃ）ではそ
れらの中間の値をとるようになっている。

【００１０】これら図３に示した各波形には、電流がオ
ンまたはオフした直後にリンギングの発生が認められ
る。しかも、リンギングは電流ｉ_P が小さくなるほど相
対的に大きなものとなる傾向を示している。例えば、同
図（ｄ）のリンギング３１は論理振幅の１０％程度であ
るのに対して、同図（ａ）のリンギング３２は論理振幅
の５０％近くにも及んでいる。

【００１１】その理由は次のように考えられる。図２に
示した従来の回路ではレーザダイオード１１の駆動電流
をスイッチングするのに、トランジスタを２系統使用し
ている。一般に、スイッチングに何個のトランジスタを
用いるかは、そのスイッチ部分に流そうとする電流の最
大値で決まる。トランジスタには寄生容量があり、この
寄生容量がリンギングの原因となっている。従って、電
流容量的に必要な個数を越えるトランジスタを用いる
と、相対的にリンギングが大きくなることになる。例え
ば図３（ａ）に示した例の場合には、電流ｉ_P が小さい
のでトランジスタ１２かトランジスタ１３のどちらか一
方を用いてスイッチングを行えば十分であるにもかかわ
らず、２つのトランジスタ１２、１３でスイッチングを
行っているため、相対的にリンギングが大きくなってし
まっている。

【００１２】レーザダイオードの発光を安定化させるに
は、このようなリンギングをできるだけ小さく抑える必
要がある。特開昭６３−２９０４１９には、ピーク値検
出回路と波形補正回路と直流増幅回路とを備え、光出力
波形のピーキングやリンギングを自動的に抑圧できるよ
うにしたレーザダイオード駆動回路が開示されている。
このレーザダイオード駆動回路では、レーザダイオード
の出力光をモニタし、そのピーク値を直流増幅回路で比
較増幅する。さらに、その出力情報に基づき、抵抗器と
バリキャップ等からなる波形補正回路によって、ピーキ
ングやリンギングが小さくなるように帰還をかけてい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のレー
ザダイオード駆動回路では、波形補正回路等によりリン
ギングを減少させているものはあったが、駆動電流が小
さいときにもリンギングを相対的に十分低いレベルに抑
えることのできるものは存在しない。

【００１４】そこで本発明の目的は、駆動電流に応じて
リンギングをできるだけ押さえることのできるレーザダ
イオード駆動回路を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、レーザダイオードと、このレーザダイオードの一端
に並列に接続されこれに流れる電流のオン・オフ制御を
行うための複数のスイッチング手段と、レーザダイオー
ドに流すべき電流の大きさに応じてこれらのスイッチン
グ手段の動作する数を変えるスイッチング個数制御手段
とをレーザダイオード駆動回路に具備させる。

【００１６】すなわち請求項１記載の発明では、レーザ
ダイオードに流す電流の値が大きくなるに応じてこのレ
ーザダイオードのオン・オフ制御を行うためのスイッチ
ング手段の動作する個数を段階的に増加させるようにし
てスイッチング手段の寄生容量をできるだけ少なくしリ
ンギングを相対的に低いレベルに抑えるようにしてい
る。

【００１７】請求項２記載の発明では、レーザダイオー
ドと、このレーザダイオードのカソード側にそれぞれコ
レクタを接続された複数のデータ用スイッチングトラン
ジスタと、これら複数のデータ用スイッチングトランジ
スタのエミッタに接続された定電流源と、レーザダイオ
ードのアノード側にコレクタを接続されエミッタを前記
複数のデータ用スイッチングトランジスタのエミッタに
接続した電流迂回用スイッチングトランジスタと、レー
ザダイオードに流すべき電流の大きさに応じて前記複数
のデータ用スイッチングトランジスタの動作する数を変
えるスイッチング個数制御手段とをレーザダイオード駆
動回路に具備させる。

【００１８】すなわち請求項２記載の発明では、レーザ
ダイオードに流す電流の値が大きくなるに応じてこのレ
ーザダイオードのオン・オフ制御を行うための複数のデ
ータ用スイッチングトランジスタの動作する個数を段階
的に増加させるようにしてデータ用スイッチングトラン
ジスタの寄生容量をできるだけ少なくしリンギングを相
対的に低いレベルに抑えるようにしている。

【００１９】請求項３記載の発明では、レーザダイオー
ドをオン・オフさせるデータ信号を電流迂回用スイッチ
ングトランジスタのベースに与え、このデータ信号と論
理を反転させた相補信号を前記複数のデータ用スイッチ
ングトランジスタに与えるデータ入力部を用い、定電流
駆動を行うようにしている。

【００２０】

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

【００２１】図１は、本発明の一実施例におけるレーザ
ダイオード駆動回路の回路構成を表わしたものである。
図２と同一部分には同じ符号を付しており、それらの説
明を適宜省略する。本実施例のレーザダイオード駆動回
路では、トランジスタ１２、１３のベース入力信号を生
成する部分が図２に示した従来のレーザダイオード駆動
回路と異なっている。すなわち、Ｄ型フリップフロップ
２６から出力される相補信号２８は分岐回路４１に入力
されて２つに分岐され、これらの一方はトランジスタ１
２のベースに、また他方はトランジスタ１３のベースに
それぞれ入力されている。

【００２２】また、トランジスタ１３のベースはトラン
ジスタ４２のコレクタにも接続されている。このトラン
ジスタ４２は、トランジスタ４３、４ｋΩの抵抗４４お
よび１００Ωの抵抗４５とともに、トランジスタ１３を
強制的にオフ状態に設定するための回路を構成してい
る。トランジスタ４２のベースは、トランジスタ４３の
コレクタおよび抵抗４４の一端に接続され、抵抗４４の
他端は接地されている。従って、トランジスタ４３のコ
レクタの電位によってトランジスタ４２がスイッチング
されるようになっている。また、トランジスタ４３のベ
ースはパルス電流制御端子２０に接続されているので、
このパルス電流制御端子２０の電位によってトランジス
タ４３がオンまたはオフにスイッチングされるようにな
っている。抵抗４５の一端はトランジスタ４３のエミッ
タと接続され、その他端はトランジスタ４２のエミッタ
ならびに抵抗１８の一端と共に−５．２Ｖの定電圧源１
９に接続されている。

【００２３】以上のような構成のレーザダイオード駆動
回路について、まず、パルス電流制御端子２０の電位が
高いとき、すなわちレーザダイオード１１を流れる電流
が大きいときの動作について説明する。この場合、トラ
ンジスタ４３は、そのベース電位が十分高くなるのでオ
ン状態になる。すると抵抗４４に電流が流れて、トラン
ジスタ４２のベース電位が下がり、このトランジスタ４
２はオフ状態となる。従って、このときのトランジスタ
１２、１３およびレーザダイオード１１の振る舞いは、
図２に示した従来のレーザダイオード駆動回路と同じで
ある。

【００２４】次に、パルス電流制御端子２０の電位が低
いとき、すなわちレーザダイオード１１を流れる電流が
小さいときの動作について説明する。このような場合、
トランジスタ４３は、そのベース電位が低いのでオフ状
態になる。するとトランジスタ４２のベース電位が上が
り、トランジスタ４２はオン状態となる。さらに、トラ
ンジスタ４２がオン状態になるとトランジスタ１３のベ
ース電位がさがり、トランジスタ１３は常にオフ状態と
なる。これに対して、トランジスタ１２はパルス電流制
御端子２０の電位とは関係なく相補信号２８に応じてス
イッチングされる。従って、このときはトランジスタ１
２のみでレーザダイオード１１に流れる電流がスイッチ
ングされることになる。

【００２５】このように、本実施例のレーザダイオード
駆動回路では駆動電流が大きいときは２つのトランジス
タが共働してスイッチングを行い、駆動電流が小さいと
きは１つのトランジスタ１２のみがスイッチング動作を
行う。従って、駆動電流が小さいときにはトランジスタ
のサイズも小さくなって、これに伴う寄生容量も小さく
なり、その結果、出力波形のリンギングを相対的に小さ
く抑えられることになる。

【００２６】以上説明した本実施例のレーザダイオード
駆動回路では、レーザダイオードを流れる電流のスイッ
チングを行うために２つのトランジスタを並列接続した
が、３つ以上のトランジスタを並列接続してこれらを適
宜選択するようにしてもよい。並列接続してスイッチン
グ動作を行うためのトランジスタの数がこのように多く
なれば、駆動電流の大きさに応じてこれらの選択を行う
数をきめ細かく制御することが可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、レーザダイオードに流す電流のオン・オフ制
御を行う複数のスイッチング手段の動作する個数をレー
ザダイオードに流すべき電流の大きさに応じて変化させ
るようにしたので、電流の大きさが小さいときにはスイ
ッチング手段の規制容量を小さくすることができ、相対
的なリンギングの大きさが常に小さくなるという効果が
ある。

【００２８】また、請求項２記載の発明によれば、レー
ザダイオードに流す電流のオン・オフ制御を行う複数の
データ用スイッチングトランジスタの動作する個数をレ
ーザダイオードに流すべき電流の大きさに応じて変化さ
せるようにしたので、電流の大きさが小さいときにはス
イッチング手段の規制容量を小さくすることができ、相
対的なリンギングの大きさが常に小さくなり、レーザダ
イオードの発光を安定化させることが可能となる。

【００２９】更に請求項３記載の発明によれば、レーザ
ダイオードをオン・オフさせるデータ信号を電流迂回用
スイッチングトランジスタのベースに与え、このデータ
信号と論理を反転させた相補信号を複数のデータ用スイ
ッチングトランジスタに与えるデータ入力部を請求項２
記載の構成に更に追加したので、定電流駆動でリンギン
グの影響を極力小さくし良好なアイパターンのレーザダ
イオード駆動波形を得ることができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるレーザダイオード駆動
回路の回路構成を表わした回路図である。

【図２】従来提案されたレーザダイオード駆動回路の回
路構成を表わした回路図である。

【図３】従来提案されたレーザダイオード駆動回路にお
ける電流波形を表わした波形図である。

【符号の説明】

１１ レーザダイオード １２、１３ トランジスタ（データ用スイッチングトラ
ンジスタ） １４、１８、４４、４５ 抵抗 １５、１６ トランジスタ（電流迂回用スイッチングト
ランジスタ） １７ トランジスタ（定電流駆動用） ２０ パルス電流制御端子 ２６ Ｄ型フリップフロップ ２７ リタイミング済みデータ信号 ２８ 相補信号 ４２、４３ トランジスタ（スイッチング個数制御手
段）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザダイオードと、 このレーザダイオードの一端に並列に接続されこれに流
   れる電流のオン・オフ制御を行うための複数のスイッチ
   ング手段と、 前記レーザダイオードに流すべき電流の大きさに応じて
   これらのスイッチング手段の動作する数を変えるスイッ
   チング個数制御手段とを具備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】 レーザダイオードと、 このレーザダイオードのカソード側にそれぞれコレクタ
   を接続された複数のデータ用スイッチングトランジスタ
   と、 これら複数のデータ用スイッチングトランジスタのエミ
   ッタに接続された定電流源と、 前記レーザダイオードのアノード側にコレクタを接続さ
   れエミッタを前記複数のデータ用スイッチングトランジ
   スタのエミッタに接続した電流迂回用スイッチングトラ
   ンジスタと、 前記レーザダイオードに流すべき電流の大きさに応じて
   前記複数のデータ用スイッチングトランジスタの動作す
   る数を変えるスイッチング個数制御手段とを具備するこ
   とを特徴とするレーザダイオード駆動回路。
3. 【請求項３】 前記レーザダイオードをオン・オフさせ
   るデータ信号を電流迂回用スイッチングトランジスタの
   ベースに与え、このデータ信号と論理を反転させた相補
   信号を前記複数のデータ用スイッチングトランジスタに
   与えるデータ入力部を具備することを特徴とする請求項
   ２記載のレーザダイオード駆動回路。