JP3751955B2

JP3751955B2 - 半導体レーザ駆動回路及び光通信器

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Publication number: JP3751955B2
Application number: JP2003151390A
Authority: JP
Inventors: 下敏樹瀬
Original assignee: Toshiba Corp
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Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2006-03-08
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ駆動回路及びこれを用いた光通信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に、半導体レーザ駆動回路を用いて半導体レーザを駆動する光送信器の従来の構成を示す。
【０００３】
ここで、半導体レーザ駆動回路１０３は、ドライバ段ＤＳ、差動出力部１０２、駆動電流制御部１０１を有している。光送信器は、この半導体レーザ駆動回路１０３に加えて、終端抵抗ＴＲ、ＲＣフィルタ回路ＲＣＦ、レーザダイオードＬＤ１、チョークコイルＣＣ１、電流源ＣＳ１をさらに備えている。
【０００４】
差動入力信号ＩＮ＋、ＩＮ−がドライバ段ＤＳに入力され、差動出力部１０２のバイポーラトランジスタＱ１１１及びＱ１１２のベースに入力される。差動出力部１０２において、トランジスタＱ１１３のベースに駆動電流制御部１０１からバイアス電流が供給されて差動出力部１０２が動作する。これにより、トランジスタＱ１１１、Ｑ１１２のベースに入力された差動入力信号に応じた差動出力信号ＯＵＴ＋、ＯＵＴ−がコレクタから取り出される。
【０００５】
電流駆動されるレーザダイオードＬＤ１は単相入力であり、半導体レーザ駆動回路１０２から出力された差動出力信号のうち、一方の信号ＯＵＴ−によって駆動される。他方の信号ＯＵＴ＋は、半導体レーザ駆動回路１０３外部に接続された終端抵抗ＴＲによって終端される。
【０００６】
尚、差動入力信号ＩＮ＋、ＩＮ−と、レーザダイオードＬＤ１を駆動する信号ＯＵＴ−との間の極性について述べると、入力信号ＩＮ＋がハイレベルの時駆動信号ＯＵＴ−がローレベルとなるが、ローレベルの時に駆動電流が流れる。そこで、出力信号のうち信号ＯＵＴ＋ではなく信号ＯＵＴ−をレーザダイオードＬＤ１の駆動用に用いている。
【０００７】
ところで、高周波系伝送線路は通常インピーダンスが５０Ωで統一されており、この値で整合をとる必要がある。しかし、レーザダイオードＬＤ１のオン抵抗は数Ω程度と低いため、直列に抵抗Ｒｄを挿入するのが一般的である。抵抗Ｒｄを設けていないと、インピーダンスの不整合によって反射波が生じ、駆動信号の波形が劣化することになる。
【０００８】
しかし、抵抗Ｒｄを設けただけでは、レーザダイオードＬＤ１やボンディングワイヤ等に存在する寄生インダクタンスや寄生容量を起因とするオーバシュート、アンダーシュートおよびリンギングを抑制することができない。
【０００９】
そこで、半導体レーザ駆動回路１０３とレーザダイオードＬＤ１との間に、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１２１を含むＲＣフィルタ回路ＲＣＦを挿入して波形劣化を抑制している。その際に、当然のことながら、ＲＣフィルタ回路ＲＣＦのパラメータ最適化が必要となる。
【００１０】
ＲＣフィルタ回路ＲＣＦの設計を誤ると、波形整形の効果が得られないか、あるいは波形劣化の抑制が強すぎてエッジが急峻でなくなり、波形の立ち上がりｔｒ及び立ち下がりｔｆに関する仕様を満たさない等の事態に陥ることがある。
【００１１】
尚、このような波形劣化の問題は、レーザダイオードとして非冷却のレーザダイオードを用いる場合により顕著となる。その理由を、以下に述べる。
【００１２】
レーザダイオードは温度依存性が強く、高温になると発光効率が低下する。そこで、それを補償するために駆動電流が温度補償された状態で供給される。即ち、温度が上がると駆動電流が大きくなるように制御される。
【００１３】
しかるに、駆動電流が変化し出力振幅が変化すると、オーバシュート、アンダーシュートおよびリンギングによる波形劣化の度合いが変化する場合が多い。
【００１４】
このため、半導体レーザ駆動回路１０３の外部にＲＣフィルタ回路ＲＣＦを設けたとしても、特定の温度においてＲＣフィルタ回路ＲＣＦの特性が最適化されているに過ぎず、それ以外の温度では最適化されず、波形整形の効果が十分でなかったり、あるいは波形劣化の抑制が強すぎて逆に波形が劣化するという問題が生じていた。
【００１５】
従来の半導体レーザ駆動回路を開示する文献として、以下のものが存在する。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００３−７８２００号公報
【特許文献２】
特開平７−１６２２９０号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来は温度が変化した場合にＲＣフィルタ回路ＲＣＦの特性が追従できずに最適化されていない状態となり、駆動電流の出力波形が劣化するという問題があった。
【００１８】
本発明は上記事情に鑑み、駆動電流の波形を劣化させるような高周波成分を除去するＲＣフィルタ回路の特性を温度変化に対しても追従させることができる半導体レーザ駆動回路及びこれを用いた光通信器を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体レーザ駆動回路は、
相補的な入力信号を与えられて差動増幅を行い、第１及び第２の出力端子から相補的な出力を行う差動出力部を含み、
前記第１及び第２の出力端子の間に、スイッチ素子の両端と少なくとも一つの抵抗の両端と少なくとも一つの容量の両端とがそれぞれ直列に接続されたスイッチ付きＲＣフィルタと、
高電位電源端子と前記第１の出力端子との間に直列に接続された２つの抵抗と、
前記２つの抵抗の接続点からの出力を与えられ、所定周波数以上の成分を通過させるハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタを通過した信号を与えられ、直流成分又は低周波成分に変換して出力する検波整流器と、
前記検波整流器の出力を与えられ、この出力が高電位側閾値を超えるとオン信号を出力し、前記検波整流器の出力が低電位側閾値より低下しない限りこのオン信号の出力を継続するヒステリシスコンパレータとを備え、
前記スイッチ素子は、前記ヒステリシスコンパレータから出力された前記オン信号を与えられてオンし、これにより前記スイッチ付きＲＣフィルタが動作状態になることを特徴とする。
【００２０】
また本発明の半導体レーザ駆動回路は、相補的な入力信号を与えられて差動増幅を行い、第１及び第２の出力端子から相補的な出力を行う差動出力部を含み、
前記第１及び第２の出力端子の間に、スイッチ素子の両端と少なくとも一つの抵抗の両端と少なくとも一つの容量の両端とがそれぞれ直列に接続され、相互に並列接続された第１、第２、…、第ｎのスイッチ付きＲＣフィルタと、
高電位電源端子と前記第１の出力端子との間に、それぞれ直列に接続された２つの抵抗を含み、相互に並列接続された第１、第２、…、第ｎの抵抗部と、
前記第１、第２、…、第ｎの抵抗部にそれぞれ含まれる２つの抵抗の接続点からの出力を与えられ、所定周波数以上の成分を通過させる第１、第２、…、第ｎのバンドパスフィルタと、
前記第１、第２、…、第ｎのバンドパスフィルタを通過した信号をそれぞれ与えられ、直流成分又は低周波成分に変換して出力する第１、第２、…、第ｎの検波整流器と、
前記第１、第２、…、第ｎの検波整流器の出力をそれぞれ与えられ、この出力が高電位側閾値を超えるとオン信号を出力し、前記検波整流器の出力が低電位側閾値より低下しない限りこのオン信号の出力を継続する第１、第２、…第ｎのヒステリシスコンパレータとを備え、
前記第１、第２、…、第ｎのスイッチ付きＲＣフィルタに含まれるそれぞれの前記スイッチ素子は、対応する前記第１、第２、…、第ｎのヒステリシスコンパレータから出力された前記オン信号を与えられてオンし、これにより対応する前記第１、第２、…、第ｎのスイッチ付きＲＣフィルタが動作状態になることを特徴とする。
【００２１】
ここで、前記ハイパスフィルタ又は前記バンドパスフィルタは、無損失受動素子で形成され、かつ入力インピーダンスより出力インピーダンスの方が高く、かつ前記第１、第２の出力端子から出力される信号の基底周波数をＡ（ｂ／ｓ）とした場合、低域側遮断周波数がＡ／２（Ｈｚ）より高い周波数であってもよい。
【００２２】
同様に、前記第１、第２、…、第ｎのバンドパスフィルタは、無損失受動素子で形成され、かつ入力インピーダンスより出力インピーダンスの方が高く、かつ前記第１、第２の出力端子から出力される信号の基底周波数をＡ（ｂ／ｓ）とした場合、低域側遮断周波数がＡ／２（Ｈｚ）より高い周波数であってもよい。
【００２３】
前記検波整流器は、容量負荷を含むエミッタフォロワ回路を有することもできる。同様に、前記第１、第２、…、第ｎの検波整流器は、容量負荷を含むエミッタフォロワ回路を有することもできる。
【００２４】
本発明の光通信器は、上記いずれかの半導体レーザ駆動回路と、前記半導体レーザ駆動回路の前記第１又は第２の出力端子から出力された信号を供給されるレーザダイオードとを備えることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
（１）第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ駆動回路の構成を図１に示す。
【００２７】
また本実施の形態による光通信器は、図５に示された光通信器に含まれる半導体レーザ駆動回路１０３を図１に示された半導体レーザ駆動回路と置き換えたものに相当する。
【００２８】
本実施の形態による半導体レーザ駆動回路は、ドライバ段ＤＳ、駆動電流制御部１０１、差動出力部１を備えており、図５に示された半導体レーザ駆動回路１０３と比較して差動出力部１の構成が相違する。
【００２９】
本実施の形態に含まれる差動出力部１は、ドライバ段ＤＳの一方の差動出力端子にベースが接続されたトランジスタＱ１０１のコレクタと電源電圧ＶCC端子との間に抵抗Ｒ３、Ｒ１とが直列に接続され、他方の差動出力端子にベースが接続されたトランジスタＱ１０２のコレクタと電源電圧ＶCC端子との間に抵抗Ｒ２が接続されている。
【００３０】
トランジスタＱ１０１、Ｑ１０２のコレクタには差動出力部１の差動出力端子ＯＵＴ−、ＯＵＴ＋が接続されており、この差動出力端子ＯＵＴ−、ＯＵＴ＋の間に、抵抗Ｒ４、容量Ｃ１、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＮ１のドレイン及びソース、容量Ｃ２、抵抗Ｒ５が直列に接続され、スイッチ付きＲＣフィルタを構成している。
【００３１】
ここで、トランジスタＮ１のゲートには、抵抗Ｒ７を介して電源電圧ＶCC端子が接続されている。また、トランジスタＮ１のソースには、後述するヒステリシスコンパレータＨＣの出力端子が抵抗Ｒ６を介して接続されている。よって、トランジスタＮ１から成るスイッチのオン／オフは、ヒステリシスコンパレータＨＣの出力により決定され、ローレベルが出力されたときオンしてＲＣフィルタが動作し、ハイレベルが出力されたときオフしてＲＣフィルタが動作しない状態となる。
【００３２】
ここで、抵抗Ｒ６及びＲ７は、高周波信号を遮断するために必要な抵抗値を有する抵抗である。抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５はどちらか一方、また容量Ｃ１と容量Ｃ２もどちらか一方が存在すればＲＣフィルタとしての機能が得られるが、差動出力信号の対称性を保つために対で設けられていることが望ましい。
【００３３】
このようなスイッチ付きＲＣフィルタは、以下に説明する高周波信号検出回路からの出力信号（ヒステリシスコンパレータＨＣからの出力）によってオン／オフが切り替えられる。この高周波信号検出回路は、ハイパスフィルタＨＰＦ、検波整流器ＤＰＲ、ヒステリシスコンパレータＨＣを備えている。
【００３４】
差動出力部１の負荷抵抗として、一方の差動出力端子ＯＵＴ−側は抵抗Ｒ１とＲ３とが直列接続で設けられ、他方の出力端子ＯＵＴ＋側は抵抗Ｒ２が設けられている。
【００３５】
抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３との抵抗値の合計は、抵抗Ｒ２に等しく、かつ抵抗Ｒ３は抵抗Ｒ１＋抵抗Ｒ３に対して十分に小さい値、例えば１／１０程度に設定されている。
【００３６】
例えば抵抗Ｒ２を５０Ω程度とすると、抵抗Ｒ３は５Ω程度となる。よって、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ１との接続点における電圧振幅は、半導体レーザ駆動回路の出力信号ＯＵＴ−の出力振幅の１／１０程度となる。
【００３７】
この抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ１との接続点から取り出された信号は、ハイパスフィルタＨＰＦに入力される。ハイパスフィルタＨＰＦは、ハイパスフィルタとしての周波数特性を有するだけでなく、低抵抗のＲ３をより高いインピーダンスに変換するように、無損失受動素子で構成された無損失整合回路として機能するように設計されることが望ましい。これにより、ハイパスフィルタＨＰＦは電圧増幅機能を有することとなる。また、このハイパスフィルタＨＰＦは、出力インピーダンスが入力インピーダンスよりも高く設定される。さらに、レーザダイオードＬＤ１に供給すべき信号の基底周波数をＡ（ｂ／ｓ）とした場合、ハイパスフィルタＨＰＦの低域側の遮断周波数は、Ａ／２（Ｈｚ）より高いことが必要である。
【００３８】
ハイパスフィルタＨＰＦの後段には、入力インピーダンスの高い検波整流回路ＤＰＲが設けられている。ハイパスフィルタＨＰＦが電圧増幅機能を有することで、その次段に接続された検波整流回路ＤＰＲを機能させるに十分な電圧振幅を生成する。
【００３９】
検波整流器の構成は、例えば図１に示されたように、ハイパスフィルタＨＰＦの出力をベースに与えられるＮＰＮトランジスタＱ４と抵抗Ｒ８とで構成されたエミッタフォロワ回路と、トランジスタＱ４のエミッタと接地端子との間に接続された負荷容量Ｃ３と、抵抗Ｒ９と容量Ｃ４とで構成された積分回路とを備えている。
【００４０】
この検波整流器ＤＰＲの出力信号は、次段に設けられたヒステリシスコンパレータの反転入力端子に入力され、その出力がスイッチ付きＲＣフィルタ回路に含まれるトランジスタＮ１のオン／オフを制御する制御信号となっている。
【００４１】
ここで、ヒステリシスコンパレータＨＣの高電位側の閾値電圧をＶth_Ｈ、低電位側閾値電圧をＶth_Lとした時、スイッチ付きＲＣフィルタにより除去すべき高周波成分が存在しない時のヒステリシスコンパレータＨＣの入力信号電位は、閾値電圧Ｖth_ＨとＶth_Lとの間になるように設定されている。
【００４２】
高周波成分が存在しない場合は、ヒステリシスコンパレータＨＣからはハイレベルが出力されており、高周波成分が発生して検波整流器ＤＰＲに含まれる積分回路により直流成分又は低周波成分に変換され、このレベルが閾値電圧Ｖth_Ｈを一旦超えると、ヒステリシスコンパレータＨＣからはローレベルが出力される。そして、直流成分又は低周波成分のレベルがＶth_Ｌより低く下がらない限り、ローレベルの出力を維持する。
【００４３】
即ち、一旦高周波成分の存在を検知してヒステリシスコンパレータＨＣからローレベルが出力されてスイッチ付きＲＣフィルタＨＰＦが動作状態になると、殆どの場合ヒステリシスコンパレータＨＣはそのままローレベルの出力を維持してＲＣフィルタＨＰＦが動作状態を維持することになる。
【００４４】
以上のような構成を備えた本実施の形態による半導体レーザ駆動回路の動作について説明する。
【００４５】
出力端子ＯＵＴ−には、図５に示されたようなレーザダイオードＬＤ１及びその周辺回路が接続される。このため、それらの回路が有する寄生インダクタンスや寄生容量によって、ＯＵＴ−端子から供給される出力信号の電圧波形にオーバーシュート、アンダーシュート、リンギングが発生する。
【００４６】
このような波形に劣化が生じると、周波数軸上のスペクトル成分として、基底周波数（伝送レイトをＡbpsとした時のＡ／２Ｈｚ）よりも高い周波数成分が現れる。本実施の形態では、このような高周波成分を検波整流器ＤＰＲが検出すると、ヒステリシスコンパレータＨＣからローレベルが出力されてＲＣフィルタＨＰＦが動作状態になり、高周波成分が抑制される。
【００４７】
このように動作させるために、上述のように、インピーダンス変換器を兼ねたハイパスフィルタＨＰＦ、ハイインピーダンス入力の検波整流器ＤＰＲ、ヒステリシスコンパレータＨＣを備える高周波信号検出回路が設けられている。ハイパスフィルタＨＰＦがインピーダンス変換器を兼ねているので、微小電圧振幅を大振幅信号に電圧増幅することができる。
【００４８】
また、上述したように高周波信号検出回路への入力信号を、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ１との接続点から取り出している。抵抗Ｒ３は抵抗Ｒ１より十分に小さいため、抵抗Ｒ３の両端に発生する電圧降下分は小さく、高周波信号検出回路が付加されたことによる波形劣化を無視し得るほど小さくすることができる。
【００４９】
出力端子ＯＵＴ−に波形劣化をもたらすような高周波成分が発生していない間は、検波整流器ＤＰＲに含まれる積分器から出力される直流成分又は低周波成分のレベルが低く、ヒステリシスコンパレータＨＣからはハイレベルの信号が出力され、ＮＭＯＳトランジスタＮ１はオフ状態を維持する。出力端子ＯＵＴ−、ＯＵＴ＋の間に設けられたスイッチ付きＲＣフィルタは非動作状態にあり、不必要にＲＣフィルタが作用することがなく波形を劣化させることがない。
【００５０】
そして、一旦出力端子ＯＵＴ−に波形劣化をもたらす高周波成分が発生すると、検波整流器ＤＰＲに含まれる積分器から出力される直流成分又は低周波成分のレベルが高くなり、ヒステリシスコンパレータＨＣの高電位側閾値Ｖth_Hを超えると、ローレベルの信号が出力されて、ＮＭＯＳトランジスタＮ１がオンする。これにより、出力端子ＯＵＴ−、ＯＵＴ＋の間に設けられたスイッチ付きＲＣフィルタが機能して高周波成分を除去するように作用し、波形劣化が抑制される。
【００５１】
一旦ＮＭＯＳトランジスタＮ１がオンしてＲＣフィルタが動作すると、上述したように検波整流器ＤＰＲからの直流成分又は低周波成分のレベルがヒステリシスコンパレータＨＣの低電位側閾値電圧Ｖth_Lより小さくならない限り、動作状態を維持する。
【００５２】
従って、ＲＣフィルタが一旦動作状態になりその波形劣化抑制によって高周波成分が低下し、検波整流器から出力された直流成分又は低周波成分のレベルが低下しても、ヒステリシスコンパレータの低電位側閾値Ｖth_Lより低下しない限り、その出力電位はローレベルを維持し、ＲＣフィルタは動作し続けることになる。よって、ＲＣフィルタが動作、非動作状態を頻繁に繰り返して波形を劣化させるおそれがない。
【００５３】
図２に、図５に示された従来の半導体レーザ駆動回路１０３における駆動電流の波形をシミュレーションした結果を線Ｌ１に示し、図１に示された上記実施の形態による半導体レーザ駆動回路における駆動電流の波形をシミュレーションした結果を線Ｌ２にそれぞれ対比して示す。
【００５４】
ここで、線Ｌ１、Ｌ２はいずれも、半導体レーザ駆動回路の出力端子ＯＵＴ−に、図５に示されたレーザダイオードＬＤ１及びそれに付随するＲＣフィルタＲＣＦ等の周辺回路を接続した時に、出力端子ＯＵＴ−端子に流れ込む電流、即ち駆動電流の時間軸上の波形を示すものである。
【００５５】
線Ｌ２に示されたように、従来は点Ｐ１においてオーバーシュート、点Ｐ２においてアンダーシュートが発生し、さらにそれぞれにおいてリンギングが発生している。これに対し、上記実施の形態ではこのような現象が大幅に改善され、波形劣化が抑制されていることがわかる。
【００５６】
従って、本実施の形態によれば、温度が変化したような場合であっても、そのときの温度に応じてスイッチ付きＲＣフィルタ回路を動作させ、あるいは動作させないことで、駆動電流の出力波形の劣化を防止することができる。
【００５７】
（２）第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態による半導体レーザ駆動回路の構成を図３に示す。
【００５８】
本実施の形態では、上記第１の実施の形態と比較し、スイッチ付ＲＣフィルタと高周波信号検出回路とがそれぞれ２系統設けられている点で相違する。
【００５９】
高周波成分を検出するための一方の負荷抵抗Ｒ３ａの一端にバンドパスフィルタＢＰＦ１の入力端子が接続され、その出力端子に図１に示された検波整流器ＤＰＲと同様の構成を有する検波整流器ＤＰＲ１の入力端子が接続され、その出力端子がヒステリシスコンパレータＨＣ１の反転入力端子が接続されている。
【００６０】
同様に、高周波成分を検出するための他方の負荷抵抗Ｒ３ｂの一端にバンドパスフィルタＢＰＦ２の入力端子が接続され、その出力端子に検波整流器ＤＰＲ１と同様の構成を有する検波整流器ＤＰＲ２の入力端子が接続され、その出力端子がヒステリシスコンパレータＨＣ２の反転入力端子が接続されている。
【００６１】
出力端子ＯＵＴ−とＯＵＴ＋との間に、抵抗Ｒ４ａ、容量Ｃ１ａ、ＮＭＯＳトランジスタＮ１ａ、容量Ｃ２ａ、抵抗Ｒ５ａが直列に接続されて一方のスイッチ付きＲＣフィルタを構成し、これと並列に抵抗Ｒ４ｂ、容量Ｃ１ｂ、ＮＭＯＳトランジスタＮ１ｂ、容量Ｃ２ｂ、抵抗Ｒ５ｂが直列に接続されて他方のスイッチ付きＲＣフィルタを構成している。
【００６２】
ヒステリシスコンパレータＨＣ１の出力は、抵抗Ｒ６ａを介して一方のスイッチ付きＲＣフィルタのソースに入力され、ヒステリシスコンパレータＨＣ２の出力は、抵抗Ｒ６ｂを介して他方のスイッチ付きＲＣフィルタのソースに入力される。
【００６３】
ここで、高周波成分を検出するために設けられた負荷抵抗Ｒ３ａ、Ｒ３ｂの抵抗値は、抵抗Ｒ２ａ、Ｒ２ｂに対して以下のような関係にある。
（Ｒ３ａ＋Ｒ２ａ）／／（Ｒ３ｂ＋Ｒ２ｂ）＝Ｒ１（１）
但し、記号「／／」は並列接続した時の抵抗値を表すものとする。
【００６４】
例えば、Ｒ３ａ＝Ｒ３ｂ、Ｒ２ａ＝Ｒ２ｂとしてもよい。
【００６５】
また、上記第１の実施の形態と同様に、Ｒ３ａの抵抗値をＲ３ａ＋Ｒ２ａの１／１０程度、Ｒ３ｂの抵抗値をＲ３ｂ＋Ｒ２ｂの１／１０程度の値としてもよい。
【００６６】
ところで、２系統のスイッチ付きＲＣフィルタにおける回路パラメータは、例えば以下のように異なった値に設定されている。
【００６７】
バンドパスフィルタＢＰＦ１の低域側遮断周波数と高域側遮断周波数とをそれぞれf１Ｌ、f１Ｈとし、バンドパスフィルタＢＰＦ２の低域側遮断周波数と高域側遮断周波数とをそれぞれｆ２Ｌ、ｆ２Ｈとする。さらに、ＮＭＯＳトランジスタＮ１ａを含む一方のスイッチ付きＲＣフィルタの遮断周波数をｆａ、ＮＭＯＳトランジスタＮ１ｂを含む他方のスイッチ付きＲＣフィルタの遮断周波数をｆｂとした場合、
ｆａ＝ｆ１Ｌ（２）
ｆｂ＝ｆ２Ｌ（３）
ｆ１Ｈ＝ｆ２Ｌ（４）
となるように設定される。
【００６８】
このように回路パラメータを設定することにより、温度変化が生じたような場合であっても、波形劣化をもたらす高周波成分の周波数に応じて、いずれか一方の最適なスイッチ付きＲＣフィルタが選択されて動作するので、波形劣化の抑制とトレードオフの関係にある波形の立ち上がりに関する規定ｔｒ、立ち下がりに関する規定ｔｆの劣化を、上記第１の実施の形態よりさらに改善することができる。
【００６９】
上述した実施の形態はいずれも一例であって、本発明を限定するものではなく、様々に変形することが可能である。
【００７０】
例えば、図１に示された上記第１の実施の形態では、スイッチとして動作するＮＭＯＳトランジスタＮ１のオン／オフを制御するために、ヒステリシスコンパレータＨＣの出力端子をトランジスタＮ１のソースに接続し、ヒステリシスコンパレータＨＣからの出力がローレベルのときオンするようにしている。
【００７１】
しかしこれに限らず、図４に示されたように、例えばデプレッション型ＭＯＳトランジスタＮ１１のソースに抵抗Ｒ１２を介して適切なバイアス電位（例えばＶCC）を供給し、トランジスタＮ１１のゲートに抵抗Ｒ１１を介してヒステリシスコンパレータＨＣ１からの出力を制御信号として入力してもよい。
【００７２】
但し、この場合は、ヒステリシスコンパレータＨＣ１の極性を上記第１の実施の形態とは逆に設定する必要がある。即ち、リファレンス電位Ｖrefを反転入力端子に入力し、検波整流器ＤＰＲの出力を正転入力端子に入力する必要がある。
【００７３】
また、上記実施の形態では、差動出力部のトランジスタＱ１０１、Ｑ１０２としてバイポーラトランジスタを用いているが、ＭＥＳＦＥＴ、ＨＥＭＴ、ＭＯＳＦＥＴ等、各種ＦＥＴを用いてもよい。
【００７４】
スイッチ付きＲＣフィルタにおけるスイッチとしてのトランジスタは、ＮＭＯＳトランジスタに限らずＰＭＯＳトランジスタや上記各種ＦＥＴを用いてもよい。但し、その際には高周波成分が検出された時にハイパスフィルタからの出力に応じてＲＣフィルタが動作するような極性に設定する必要がある。
【００７５】
さらに、上記第１の実施の形態において用いているハイパスフィルタＨＰＦの替わりに、高域側遮断周波数が十分に高いバンドパスフィルタを用いてもよい。
【００７６】
また、上記第２の実施の形態では、スイッチ付ＲＣフィルタと高周波信号検出回路とがそれぞれ２系統設けられているが、同様の手法により３系統以上設けてもよい。この場合には、よりきめの細かい波形劣化の抑制が可能となる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体レーザ駆動回路は、第１又は第２の出力端子に接続された二つの抵抗の接続点から信号を取り出し、ハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタを経て高周波成分を抽出し、検波整流器にて直流成分又は低周波成分に変換してヒステリシスコンパレータに入力し、所定値を超えた場合にスイッチをオンさせてスイッチ付きＲＣフィルタを動作させることで波形劣化を抑制するため、高周波成分が含まれていない場合に不必要にＲＣフィルタを動作させて波形の劣化を招く事態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ駆動回路の構成を示す回路図。
【図２】上記第１の実施の形態による半導体レーザ駆動回路から出力される駆動電流と、従来の半導体レーザ駆動回路から出力される駆動電流とを比較したグラフ。
【図３】本発明の第２の実施の形態による半導体レーザ駆動回路の構成を示す回路図。
【図４】上記第１の実施の形態による半導体レーザ駆動回路の変形例を示す回路図。
【図５】従来の半導体レーザ駆動回路を用いた光送信機の構成を示す回路図。
【符号の説明】
１、１１差動出力部
１０１駆動電流制御部
ＤＳドライバ段
Ｒ１〜Ｒ９、Ｒ１１〜Ｒ１２抵抗
Ｃ１〜Ｃ１１容量
Ｑ１０１、Ｑ１０２ＮＰＮバイポーラトランジスタ
Ｎ１ＮＭＯＳトランジスタ
VＣＣ高電位電源電圧
IＮ＋、ＩＮ− 差動入力端子
ＯＵＴ＋、ＯＵＴ− 差動出力端子
ＨＰＦハイパスフィルタ
ＢＰＦ１、ＢＰＦ２バンドパスフィルタ
ＤＰＲ、ＤＰＲ１、ＤＰＲ２検波整流器
ＨＣ、ＨＣ１、ＨＣ２ヒステリシスコンパレータ

Claims

相補的な入力信号を与えられて差動増幅を行い、第１及び第２の出力端子から相補的な出力を行う差動出力部を含む半導体レーザ駆動回路であって、
前記第１及び第２の出力端子の間に、スイッチ素子の両端と少なくとも一つの抵抗の両端と少なくとも一つの容量の両端とがそれぞれ直列に接続されたスイッチ付きＲＣフィルタと、
高電位電源端子と前記第１の出力端子との間に直列に接続された２つの抵抗と、
前記２つの抵抗の接続点からの出力を与えられ、所定周波数以上の成分を通過させるハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタを通過した信号を与えられ、直流成分又は低周波成分に変換して出力する検波整流器と、
前記検波整流器の出力を与えられ、この出力が高電位側閾値を超えるとオン信号を出力し、前記検波整流器の出力が低電位側閾値より低下しない限りこのオン信号の出力を継続するヒステリシスコンパレータと、
を備え、
前記スイッチ素子は、前記ヒステリシスコンパレータから出力された前記オン信号を与えられてオンし、これにより前記スイッチ付きＲＣフィルタが動作状態になることを特徴とする半導体レーザ駆動回路。
相補的な入力信号を与えられて差動増幅を行い、第１及び第２の出力端子から相補的な出力を行う差動出力部を含む半導体レーザ駆動回路であって、
前記第１及び第２の出力端子の間に、スイッチ素子の両端と少なくとも一つの抵抗の両端と少なくとも一つの容量の両端とがそれぞれ直列に接続され、相互に並列接続された第１、第２、…、第ｎ（ｎは２以上の整数）のスイッチ付きＲＣフィルタと、
高電位電源端子と前記第１の出力端子との間に、それぞれ直列に接続された２つの抵抗を含み、相互に並列接続された第１、第２、…、第ｎの抵抗部と、
前記第１、第２、…、第ｎの抵抗部にそれぞれ含まれる２つの抵抗の接続点からの出力を与えられ、所定周波数以上の成分を通過させる第１、第２、…、第ｎのバンドパスフィルタと、
前記第１、第２、…、第ｎのバンドパスフィルタを通過した信号をそれぞれ与えられ、直流成分又は低周波成分に変換して出力する第１、第２、…、第ｎの検波整流器と、
前記第１、第２、…、第ｎの検波整流器の出力をそれぞれ与えられ、この出力が高電位側閾値を超えるとオン信号を出力し、前記検波整流器の出力が低電位側閾値より低下しない限りこのオン信号の出力を継続する第１、第２、…第ｎのヒステリシスコンパレータと、
を備え、
前記第１、第２、…、第ｎのスイッチ付きＲＣフィルタに含まれるそれぞれの前記スイッチ素子は、対応する前記第１、第２、…、第ｎのヒステリシスコンパレータから出力された前記オン信号を与えられてオンし、これにより対応する前記第１、第２、…、第ｎのスイッチ付きＲＣフィルタが動作状態になることを特徴とする半導体レーザ駆動回路。
前記ハイパスフィルタ又は前記バンドパスフィルタは、無損失受動素子で形成され、かつ入力インピーダンスより出力インピーダンスの方が高く、かつ前記第１、第２の出力端子から出力される信号の基底周波数をＡ（ｂ／ｓ）とした場合、低域側遮断周波数がＡ／２（Ｈｚ）より高い周波数であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ駆動回路。
前記第１、第２、…、第ｎのバンドパスフィルタは、無損失受動素子で形成され、かつ入力インピーダンスより出力インピーダンスの方が高く、かつ前記第１、第２の出力端子から出力される信号の基底周波数をＡ（ｂ／ｓ）とした場合、低域側遮断周波数がＡ／２（Ｈｚ）より高い周波数であることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ駆動回路。
前記検波整流器は、容量負荷を含むエミッタフォロワ回路を有することを特徴とする請求項１又は３記載の半導体レーザ駆動回路。
前記第１、第２、…、第ｎの検波整流器は、容量負荷を含むエミッタフォロワ回路を有することを特徴とする請求項２又は４記載の半導体レーザ駆動回路。
請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体レーザ駆動回路と、
前記半導体レーザ駆動回路の前記第１又は第２の出力端子から出力された信号を供給されるレーザダイオードと、
を備えることを特徴とする光通信器。