JPS5978588A - Drive circuit for light emitting element - Google Patents
Drive circuit for light emitting elementInfo
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- JPS5978588A JPS5978588A JP57188429A JP18842982A JPS5978588A JP S5978588 A JPS5978588 A JP S5978588A JP 57188429 A JP57188429 A JP 57188429A JP 18842982 A JP18842982 A JP 18842982A JP S5978588 A JPS5978588 A JP S5978588A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、闇値電流と微分量子効率が温度により変化す
るような発光素子の出力光を安定化して駆動する発光素
子駆動回路に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to a light emitting element drive circuit that stabilizes and drives output light of a light emitting element whose dark value current and differential quantum efficiency vary with temperature.
従来技術と問題点
従来の一般的な半導体レーザの電流−光出力特性は、第
1図に示すように、温度上昇により闇値電流は+th、
からIth2に増大する。しかし、微分量子効率は殆ど
変化しないものである。その為、パルス電流で駆動する
場合は、パルス電流1pの大きさを一定として、バイア
ス電流を温度に応して閾値電流の近傍のIb+、Jb2
のように制御すれば、光出力のレベル及び消光比はほぼ
一定のものとなる。Prior Art and Problems As shown in Figure 1, the current-light output characteristics of a conventional general semiconductor laser are as follows: As the temperature rises, the dark value current increases to +th,
It increases from Ith2. However, the differential quantum efficiency hardly changes. Therefore, when driving with a pulse current, the magnitude of the pulse current 1p is kept constant, and the bias current is set to Ib+, Jb2 near the threshold current depending on the temperature.
If controlled as follows, the optical output level and extinction ratio will be approximately constant.
このような発光素子の従来の駆動回路は、例えば第2図
に示す構成を有するものであ−った。同図に於て、1は
データ端子りにデータDTが入力され、クロック端子C
Kにクロック信号CLKが入力されるフリップフロップ
、2は電流増幅回路、3は発光素子としての半導体レー
ザ、4は半導体レーザの出力光を検出する為の光検出器
、5はバイアス制御回路、6ばバイアス回路である。半
導体レーザ3には、フリップフロップIによりデータD
Tをクロック信号CLKに同期化させて制御する電流増
幅回路2からのパルス電流が、バイアス回路6からのバ
イアス電流に重畳されて供給されるもので、成るバイア
ス電流、例えば第1図のIb、をバイアス回路6から供
給し、データDTに対応して電流増幅回路2からパルス
電流1pが供給されている場合に、温度が上昇すると、
パルス電流1pを半導体レーザ3に供給しても、その光
出力レヘルが低下する。これを光検出器4で検出し、バ
イアス制御回路5は、フリップフロップ1の出力に対し
て光検出器4の検出出力を識別して、所定の光出力が得
られるように、バイアス回路6からのバイアス電流を例
えば第1図のIb2のように大きくする。それにより光
出力レヘルはほぼ一定に維持される。A conventional driving circuit for such a light emitting element has a configuration shown in FIG. 2, for example. In the same figure, data DT is input to the data terminal 1, and clock terminal C
K is a flip-flop to which a clock signal CLK is input; 2 is a current amplification circuit; 3 is a semiconductor laser as a light emitting element; 4 is a photodetector for detecting the output light of the semiconductor laser; 5 is a bias control circuit; 6 The other example is a bias circuit. Data D is input to the semiconductor laser 3 by a flip-flop I.
The pulse current from the current amplification circuit 2, which controls T in synchronization with the clock signal CLK, is supplied superimposed on the bias current from the bias circuit 6, and the bias current, for example, Ib in FIG. is supplied from the bias circuit 6 and a pulse current 1p is supplied from the current amplification circuit 2 in response to the data DT, and when the temperature rises,
Even if the pulse current 1p is supplied to the semiconductor laser 3, its optical output level decreases. This is detected by the photodetector 4, and the bias control circuit 5 identifies the detection output of the photodetector 4 with respect to the output of the flip-flop 1, and controls the bias circuit 6 so that a predetermined optical output is obtained. The bias current is increased, for example, as Ib2 in FIG. Thereby, the light output level is maintained approximately constant.
しかし、第3図に示すように、微分量子効率が温度によ
り変化する発光素子に対しては、第2図の駆動回路のよ
うに、バイアス電流を温度に応じて即ち光出力レベルの
検出によって制御するだけでは、所望の光出力及び消光
比を得ることができなくなる。即ち温度上昇により曲線
ta+がら(blに特性が変化し、バイアス電流をIb
、がらIb2に増大させても光出力はAからBに示す波
形となり、光出力レヘルをほぼ一定に維持したとしても
、消光比が小さくなり、伝送誤りが発生ずる原因となる
欠点が生じる。However, as shown in Fig. 3, for a light emitting element whose differential quantum efficiency changes with temperature, the bias current is controlled according to the temperature, that is, by detecting the optical output level, as in the drive circuit shown in Fig. 2. Only by doing so, it becomes impossible to obtain the desired optical output and extinction ratio. That is, as the temperature rises, the characteristics change from the curve ta+(bl), and the bias current changes to Ib
Even if , is increased from Ib2 to Ib2, the optical output has the waveform shown from A to B, and even if the optical output level is maintained almost constant, the extinction ratio becomes small, resulting in a disadvantage that transmission errors occur.
このような温度により微分量子効率が変化する発光素子
としては、例えばV、 S B (V −groove
clSubstrate Buried hetero
structure) レーザの名称の半導体レーザが
知られている。このVSBレーザは、例えば、n−In
P基板にV溝を形成してクラッド層、活性層、クラッド
層を形成し、■溝に活性層が埋込まれた構成を有するも
のであり、闇値電流が極めて小さく、例えば室温で10
〜20mAであり、又波形応答性が良いので、例えば4
00Mb/Sで変調することも容易である等の利点があ
る。このような半導体レーザを第2図に示すような従来
の一般的な駆動回路で駆動した場合には、温度変化によ
り消光比が小さい光出力となる欠点があった。Examples of light emitting elements whose differential quantum efficiency changes depending on temperature include V, SB (V -groove
clSubstrate Buried hetero
Structure) Semiconductor lasers with the name laser are known. This VSB laser is, for example, an n-In
A cladding layer, an active layer, and a cladding layer are formed by forming a V groove in a P substrate, and the active layer is buried in the groove.The dark value current is extremely small, e.g.
~20mA, and has good waveform response, so for example 4
It has advantages such as easy modulation at 00 Mb/S. When such a semiconductor laser is driven by a conventional general drive circuit as shown in FIG. 2, there is a drawback that the extinction ratio becomes small due to temperature changes.
発明の目的
本発明は、温度により微分量子効率が変化するような発
光素子に対しても、光出力レヘル及び消光比をほぼ一定
に維持して駆動し得るようにすることを目的とするもの
である。以下実施例について詳細に説明する。Purpose of the Invention The object of the present invention is to make it possible to drive a light emitting element whose differential quantum efficiency changes depending on temperature while maintaining a substantially constant optical output level and extinction ratio. be. Examples will be described in detail below.
発明の実施例
第4図は本発明の実施例の要部ブロック図であり、11
はデータ端子りにデータDTが入力され、クロック端子
CKにクロック信号CLKが入力されるフリップフロッ
プ、12は増幅率が制御される電流増幅回路、13は発
光素子としての半導体レーザ、14は半導体レーザの光
出力を検出する光検出器、15はバイアス制御回路、1
6はバイアス回路、17は平均値検出回路、18はピー
ク検出回路、19は可変減衰器、2oばパルス電流制御
回路である。バイアス回路16からのバイアス電流に、
電流増幅回路12からのデータに従ったパルス電流が重
畳されて半導体レーザ13に供給され、半導体レーザ1
3の光を光検出器14により検出する。光検出器14の
検出出力は、平均値検出回路17とピーク検出回路18
とに加えられ、ピーク検出回路18の出力が可変減衰器
19とバイアス制御回路15とに加えられる。バイアス
制御回路15はピーク検出回路18で検出されたピーク
値が一定になるように、バイアス回路16を制御し、バ
イアス回路16から半導体レーザ13にバイアス電流を
供給する。Embodiment of the invention FIG. 4 is a block diagram of main parts of an embodiment of the invention, and 11
12 is a current amplification circuit whose amplification factor is controlled; 13 is a semiconductor laser as a light emitting element; 14 is a semiconductor laser; 15 is a bias control circuit; 1 is a photodetector for detecting the optical output of
6 is a bias circuit, 17 is an average value detection circuit, 18 is a peak detection circuit, 19 is a variable attenuator, and 2o is a pulse current control circuit. To the bias current from the bias circuit 16,
A pulse current according to data from the current amplification circuit 12 is superimposed and supplied to the semiconductor laser 13.
The light of No. 3 is detected by the photodetector 14. The detection output of the photodetector 14 is transmitted to an average value detection circuit 17 and a peak detection circuit 18.
The output of the peak detection circuit 18 is applied to the variable attenuator 19 and the bias control circuit 15. The bias control circuit 15 controls the bias circuit 16 so that the peak value detected by the peak detection circuit 18 is constant, and supplies a bias current to the semiconductor laser 13 from the bias circuit 16.
パルス電流制御回路20は、可変減衰器19を介したピ
ーク値と平均値検出回路17で検出した平均値とを入力
され、(ピーク値)/(平均値)≦に1か否かを識別し
、その条件のときに、電流増幅回路12を制御してパル
ス電流値を大きくなるようにするものである。即ち可変
減衰器19によりピーク検出回路18で検出されたピー
ク値を1/に1とし、パルス電流制御回路20で平均値
検出回路17で検出した平均値と比較し、その平均値の
方が小さくなるように、電流増幅回路12を制御する。The pulse current control circuit 20 receives the peak value via the variable attenuator 19 and the average value detected by the average value detection circuit 17, and identifies whether (peak value)/(average value)≦1. , the current amplification circuit 12 is controlled to increase the pulse current value under these conditions. That is, the peak value detected by the peak detection circuit 18 is set to 1/1 by the variable attenuator 19, and the pulse current control circuit 20 compares it with the average value detected by the average value detection circuit 17, and the average value is smaller. The current amplification circuit 12 is controlled so that
それにより電流増幅回路12からのパルス電流値が大き
くなり、消光比はほぼ一定に維持される。As a result, the pulse current value from the current amplifier circuit 12 increases, and the extinction ratio is maintained substantially constant.
第5図は動作説明図であり、温度T1のときの電流−光
出力特性が曲線aで示される場合、バイアス電流はIB
、、パルス電流はIP、とすることにより所望の光出力
が得られるとすると、温度上昇により温度1゛2となっ
て曲線すの特性となったとき、曲線aと曲線すとの微分
量子効率の差が少ない場合は、バイアス電流をIP2
(IBI<l82)とし、パルス電流はIP2−IP
、とすることにより所望の光出力が得られる。即ちパル
ス電流制御回路20に於ては、ピーク値と平均値との比
が所定の関係にあることにより、電流増幅回路12から
のパルス電流はそのままの状態とし、バイアス制御回路
15はバイアス電流IB、ではピーク値が低下するので
、IP2に増加させるように制御することになる。FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation. When the current-light output characteristic at temperature T1 is shown by curve a, the bias current is IB
,, Assuming that the desired optical output can be obtained by setting the pulse current to IP, when the temperature rises to 1゛2 and the characteristic curves, the differential quantum efficiency of curve a and curve If the difference is small, change the bias current to IP2
(IBI<l82), and the pulse current is IP2-IP
, the desired light output can be obtained. That is, in the pulse current control circuit 20, since the ratio between the peak value and the average value is in a predetermined relationship, the pulse current from the current amplifier circuit 12 remains unchanged, and the bias control circuit 15 maintains the bias current IB. , the peak value decreases, so control is performed to increase it to IP2.
更に温度が上昇して温度T3となり、特性曲線がCとな
ったとすると、バイアス制御回路15はバイアス電流を
IP3に増大するように制御することになる。その場合
パルス電流を点線で示すよ・うに1p3=+p2とする
と、点線で示す光出力となり、その消光比が低下する。If the temperature further rises to temperature T3 and the characteristic curve becomes C, the bias control circuit 15 will control the bias current to increase to IP3. In that case, if the pulse current is set to 1p3=+p2 as shown by the dotted line, the optical output will be as shown by the dotted line, and its extinction ratio will decrease.
即ちピーク値が一定であっても平均値が増加して消光比
が低下する。そこでパルス電流制御回路20は、電流増
幅回路12を制御して、パルス電流をIP4に増加させ
る。その場合ピーク値が一定になるようにバイアス電流
の制御が行われるので、バイアス電流はI B 4
(< I B 3 )となる。従って光出力は所定のピ
ーク値と平均値とを維持したものとなる。That is, even if the peak value is constant, the average value increases and the extinction ratio decreases. Therefore, the pulse current control circuit 20 controls the current amplifier circuit 12 to increase the pulse current to IP4. In that case, the bias current is controlled so that the peak value is constant, so the bias current is I B 4
(< I B 3 ). Therefore, the optical output maintains a predetermined peak value and average value.
換言すれば、(ピーク値)/(平均値) > k−iと
なるように制御することにより、光出力のピーク値を一
定にすると共に、消光比を一定にすることができること
になる。In other words, by controlling so that (peak value)/(average value) > ki, it is possible to keep the peak value of the optical output constant and to keep the extinction ratio constant.
又光出力の平均値と最低値との比を検出して電流増幅回
路12を制御するようにすることもできる。即ち第5図
に於て、曲線Cの特性の温度T3となったとき、点線で
示すパルス電流で半導体レーザ13を駆動すると、光出
力は点線で示すようになり、光出力の最低値は増加する
から、その最低値を検出し、又先出力の平均値を検出し
、パルス電流制御回路20に於て、(平均値)/(最低
値)〉k2の条件を満足するように、電流増幅回路12
を制御すれば良いことになる。第4図の構成に於ては、
符号17を最低値検出回路とし、符号18を平均値検出
回路として、それらの検出出力をパルス電流制御回路2
0で比較し、その比較結果により電流増幅回路12を制
御することになる。なお最低値検出回路は、光検出器1
4の検出出力を反転し、その反転された信号のピーク値
を検出する構成により実現することができる。It is also possible to control the current amplification circuit 12 by detecting the ratio between the average value and the minimum value of the optical output. That is, in FIG. 5, when the temperature T3 of the characteristic curve C is reached, when the semiconductor laser 13 is driven with a pulse current shown by the dotted line, the optical output becomes as shown by the dotted line, and the minimum value of the optical output increases. Therefore, the minimum value is detected, the average value of the previous output is detected, and the pulse current control circuit 20 amplifies the current so that the condition of (average value)/(minimum value)>k2 is satisfied. circuit 12
It would be a good idea to control it. In the configuration shown in Figure 4,
Reference numeral 17 is a minimum value detection circuit, reference numeral 18 is an average value detection circuit, and their detection outputs are sent to the pulse current control circuit 2.
0 is compared, and the current amplification circuit 12 is controlled based on the comparison result. Note that the lowest value detection circuit is the photodetector 1
This can be realized by a configuration in which the detection output of No. 4 is inverted and the peak value of the inverted signal is detected.
又ピーク値と最低値との比を検出して電流増幅回路12
を制御することもできる。この場合は、(ピーク値)/
(最低値)〉k3の条件を満足するように、電流増幅回
路12を制御することになる。即ち第5図に於て、点線
で示すパルス電流で半導体レーザ13を駆動したとき、
点線で示す光出力が得られ、最低値が大きくなるので前
述の条件が満足されなくなり、それを検出して電流増幅
回路12を制御し、パルス電流をIP4のように増大し
、ピーク値が一定になるようにバイアス電流をl84の
ように制御すれば良いことになる。The current amplification circuit 12 also detects the ratio between the peak value and the minimum value.
can also be controlled. In this case, (peak value)/
(Lowest value)> The current amplification circuit 12 is controlled so as to satisfy the condition of k3. That is, in FIG. 5, when the semiconductor laser 13 is driven with a pulse current indicated by a dotted line,
The optical output shown by the dotted line is obtained, and the minimum value becomes large, so the above-mentioned conditions are no longer satisfied, and this is detected and the current amplification circuit 12 is controlled to increase the pulse current like IP4, so that the peak value remains constant. It is only necessary to control the bias current as shown in l84 so that it becomes .
この場合、第4図に於て、符号17を最低値検出回路と
することにより実現することができる。In this case, this can be realized by using the reference numeral 17 as a minimum value detection circuit in FIG.
前述の(ピーク値)/(平均値)〉klの条件と(平均
値)/(最低値)〉k2の条件及び(ピーク値)/(最
低値)〉k3の条件は、消光比を所定以上に維持するこ
とを示すものであり、ノ\イアス電流とパルス電流との
温度に対する制御は、第6図に示すものとなる。曲線1
aはバイアス電流又はパルス電流、曲線1bはパルス電
流又はノ\イアス電流を示し、温度Ta!22上に於て
は、バイアス電流もパルス電流も温度上昇に従って増加
させるように制御されることになる。最初の実施例に於
ては、温度Ta以下ではパルス電流を一定とし、温度上
昇に従ってピーク値が一定となるようにバイアス電流を
制御し、温度Ta以上となると、パルス電流も増加する
ように制御する場合を示しているものである。The aforementioned conditions of (peak value)/(average value)>kl, (average value)/(minimum value)>k2 condition, and (peak value)/(minimum value)>k3 condition are such that the extinction ratio is higher than a predetermined value. The temperature control of the noisy current and the pulse current is as shown in FIG. curve 1
a shows the bias current or pulsed current, curve 1b shows the pulsed current or noisy current, and the temperature Ta! 22, both the bias current and the pulse current are controlled to increase as the temperature rises. In the first embodiment, the pulse current is kept constant below the temperature Ta, the bias current is controlled so that the peak value remains constant as the temperature rises, and when the temperature rises above the temperature Ta, the pulse current is also controlled to increase. This shows the case when
発明の詳細
な説明したように、本発明は、半導体レーザ等の発光素
子が、温度に対して微分量子効率が変化する特性を有す
る場合でも、その発光素子の光出力を検出し、そのピー
ク値と平均値、ピーク値と最低値、平均値と最低値との
比が所定の値となるよ・うに、即ち消光比が一定となる
ように、バイアス電流とパルス電流とを制御するビーク
検出回路17、平均値検出回路18、可変減衰器19、
パルス電流制御回路20等の回路を備えたものであるか
ら、所望の光出力を得ることができる。従って各種の特
性の半導体レーザを安定に駆動することができる利点が
ある。As described in detail, the present invention detects the optical output of a light emitting element such as a semiconductor laser and calculates its peak value even when the light emitting element has a characteristic that the differential quantum efficiency changes with respect to temperature. and a peak detection circuit that controls the bias current and the pulse current so that the ratio between the average value, the peak value and the minimum value, and the average value and the minimum value becomes a predetermined value, that is, the extinction ratio is constant. 17, average value detection circuit 18, variable attenuator 19,
Since it is equipped with circuits such as the pulse current control circuit 20, a desired optical output can be obtained. Therefore, there is an advantage that semiconductor lasers with various characteristics can be stably driven.
第1図は微分量子効率が温度によっても殆ど変化しない
発光素子の特性説明図、第2図は従来−の駆動回路の要
部ブロック図、第3図は微分量子効率が温度によって変
化する発光素子の特性説明図、第4図は本発明の実施例
の要部ブロック図、第5図は本発明の実施例の動作説明
図、第6図は温度変化によるバイアス電流とパルス電流
との制御特性の説明図である。
11はデータ端子りにデータDTが入力され、クロック
端子CKにクロック信号CLKが入力されるフリップフ
ロップ、12は増幅率が制御される電流増幅回路、13
は発光素子としての半導体レーザ、14は半導体レーザ
の光出力を検出する光検出器、15はバイアス制御回路
、16はバイアス回路、17は平均値検出回路、18は
ピーク検出回路、19は可変減衰器、20はパルス電流
制御回路である。
特許出願人 富士通株式会社
代理人弁理士 玉蟲久五部 外3名
第5図
第6図
工a 、M度Figure 1 is an explanatory diagram of the characteristics of a light emitting element whose differential quantum efficiency hardly changes with temperature. Figure 2 is a block diagram of the main parts of a conventional drive circuit. Figure 3 is a light emitting element whose differential quantum efficiency changes with temperature. FIG. 4 is a block diagram of the main part of the embodiment of the present invention, FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment of the present invention, and FIG. 6 is the control characteristics of bias current and pulse current due to temperature change. FIG. 11 is a flip-flop to which data DT is input to the data terminal and clock signal CLK is input to the clock terminal CK; 12 is a current amplification circuit whose amplification factor is controlled; 13
1 is a semiconductor laser as a light emitting element, 14 is a photodetector that detects the optical output of the semiconductor laser, 15 is a bias control circuit, 16 is a bias circuit, 17 is an average value detection circuit, 18 is a peak detection circuit, and 19 is a variable attenuation. 20 is a pulse current control circuit. Patent applicant Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney Gobe Tamamushi and 3 others Figure 5 Figure 6 Design a, M degree
Claims (1)
光素子にバイアス電流を供給するバイアス回路、該バイ
アス回路を制御するバイアス制御回路、前記発光素子の
光出力を検出する光検出器、該光検出器の検出出力によ
り前記発光素子の光出力の消光比が一定となるように、
前記電流増幅回路及び前記バイアス制御回路を制御して
パルス電流及びバイアス電流を制御する回路を備えたこ
とを特徴とする発光素子駆動回路。A current amplification circuit that supplies a pulse current to the light emitting element, a bias circuit that supplies a bias current to the light emitting element, a bias control circuit that controls the bias circuit, a photodetector that detects the light output of the light emitting element, and the photodetection. so that the extinction ratio of the light output of the light emitting element is constant according to the detection output of the device,
A light emitting element drive circuit comprising a circuit that controls the current amplification circuit and the bias control circuit to control pulse current and bias current.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57188429A JPS5978588A (en) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | Drive circuit for light emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57188429A JPS5978588A (en) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | Drive circuit for light emitting element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5978588A true JPS5978588A (en) | 1984-05-07 |
Family
ID=16223511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57188429A Pending JPS5978588A (en) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | Drive circuit for light emitting element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5978588A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01112789A (en) * | 1987-10-27 | 1989-05-01 | Nec Corp | Light signal transmitter |
JPH03244166A (en) * | 1990-02-22 | 1991-10-30 | Hitachi Ltd | Light-emitting element driving circuit |
JPH03270279A (en) * | 1990-03-20 | 1991-12-02 | Nec Corp | Drive circuit for light emitting diode |
JP2009188338A (en) * | 2008-02-08 | 2009-08-20 | Fujitsu Telecom Networks Ltd | Pulse current control method of laser diode and its operation current control device |
-
1982
- 1982-10-27 JP JP57188429A patent/JPS5978588A/en active Pending
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