(57)【要約】【課題】電源の投入時に不要な発光を回避できるレーザ駆動回路が提供される。【解決手段】レーザ駆動回路１１は、レーザダイオード１３と、バイアス電流源１５と、増幅回路１７と、ハイパスフィルタ１９と、スイッチ回路２１とを備える。レーザダイオード１３は一端１３ａ及び他端１３ｂを有する。バイアス電流源１５は、レーザダイオード１３に流すバイアス電流Ｉｂを生成する。増幅回路１７は、バイアス電流源１５に接続され、またバイアス電流源１５を制御する。ハイパスフィルタ１９は出力１９ａ及び入力１９ｂを有し、この入力１９ｂは、増幅回路１７の出力１７ａからの第１の信号Ｓ１を受ける。スイッチ回路２１は、ハイパスフィルタ１９の出力１９ａからの第２の信号Ｓ２に応答して、レーザダイオード１３へのバイアス電流Ｉｂの提供を制御する。増幅回路１７及びレーザダイオード１３は同一の電源Ｖｃｃから給電されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードに流すバイアス電流を生成するバイアス電流源と、
前記バイアス電流源に接続される出力を有し前記バイアス電流源を制御する増幅回路と、
前記増幅回路の前記出力からの第１の信号を受けるハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタの出力からの第２の信号に応答して、前記レーザダイオードへの前記バイアス電流の提供を制御するスイッチ回路と、
を備え、
前記増幅回路及び前記レーザダイオードは同一の電源から給電される、レーザ駆動回路。
【請求項２】
前記スイッチ回路は、一電流端子、他電流端子及び制御端子を有する第１のトランジスタと、前記ハイパスフィルタからの前記第２の信号に応答して前記第１のトランジスタの導通及び非導通を制御する制御回路とを含み、
前記制御回路の出力は前記第１のトランジスタの前記制御端子に接続され、
前記バイアス電流は前記第１のトランジスタの前記一電流端子と前記他電流端子との間に流れる、請求項１に記載されたレーザ駆動回路。
【請求項３】
前記第１の信号は、当該レーザ駆動回路の電源投入の際における前記増幅回路の過渡動作を示す第１の過渡信号成分を含み、
前記ハイパスフィルタからの前記第２の信号は、前記第１の過渡信号成分に応じた第２の過渡信号成分を含み、
前記スイッチ回路は、第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタの一電流端子に接続された負荷回路とを含み、
前記第２のトランジスタは前記第２の過渡信号成分に応答して導通して、前記負荷回路の電流は前記第２のトランジスタの前記一電流端子と前記他電流端子との間に流れ、
前記第２のトランジスタ及び前記負荷回路は、前記第２の過渡信号成分に応答して当該スイッチ回路を非導通にする、請求項１又は請求項２に記載されたレーザ駆動回路。
【請求項４】
前記第１の信号は、当該レーザ駆動回路の電源投入の際における前記増幅回路の過渡動作を示す第１の過渡動作成分に加えて、当該レーザ駆動回路の電源投入の際における過渡動作の後における当該レーザ駆動回路の定常動作を示す第１の定常動作成分を含み、
前記ハイパスフィルタは、前記第１の定常動作成分及び前記第１の過渡動作成分に応じて、それぞれ、第２の定常動作成分及び第２の過渡動作成分を生成し、
前記スイッチ回路は、前記第２の定常動作成分に応答して導通になると共に前記第２の過渡動作成分に応答して非導通になる、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載されたレーザ駆動回路。
【請求項５】
前記ハイパスフィルタは、前記増幅回路の前記出力と前記スイッチ回路の入力との間に接続されたキャパシタと、前記スイッチ回路の入力と基準電位線との間に接続された抵抗素子とを含む、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載されたレーザ駆動回路。
【請求項６】
前記バイアス電流源は、第１の電流端子、第２の電流端子及び制御端子を有する第３のトランジスタを含み、
前記バイアス電流は前記第３のトランジスタの前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間に流れ、
前記制御端子は前記第１の信号を受ける、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載されたレーザ駆動回路。
【請求項７】
前記第３のトランジスタの前記第１及び第２の電流端子のいずれか一方に接続された一端を有する第１の抵抗素子を更に備え、
前記スイッチ回路は、前記第３のトランジスタの前記第１及び第２の電流端子のいずれか他方に接続され、
前記増幅回路は、差動増幅器及び第２の抵抗素子を含み、
前記差動増幅器の出力は、前記第２の抵抗素子を介して、前記第３のトランジスタの前記制御端子に接続され、
前記第３のトランジスタはバイポーラトランジスタであり、
前記差動増幅器は、前記第１の抵抗素子の前記一端からの信号を受ける第１の入力と、制御信号を受ける第２の入力とを含み、
前記制御信号は、ＡＰＣ制御のための信号である、請求項６に記載されたレーザ駆動回路。
【請求項８】
前記レーザダイオードの一端及び他端にそれぞれ接続された第１及び第２の出力を有する変調回路を更に備える、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載されたレーザ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、レーザ光出力安定化に関する技術が記載されている。特許文献２には、サージといった過大電流から半導体レーザを保護することに関する技術が記載されている。特許文献３には、半導体レーザの駆動回路におけるバイアス電流の制御信号の平滑化に関する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２０９８８２号公報
【特許文献２】特開昭５９−１４５５８７号公報
【特許文献３】特開昭５９−８９４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光通信のための半導体レーザを駆動する駆動回路にはバイアス回路が含まれており、バイアス回路は半導体レーザにバイアス電流を供給する。バイアス電流は制御信号により制御される。制御信号を増幅するために、バイアス回路は増幅器を含む。ある種の増幅器は、バイアス回路のための電源電圧が増幅器の動作保証範囲以下である時に、制御信号電圧がゼロであるときでもゼロでない電圧を増幅器の出力端子に発生させる。バイアス回路では、電源投入から使用状態への移行する期間に、ゼロでない電圧に応答して電流源が動作する。この期間には半導体レーザにも電源電圧が印加されているので、電流源の動作は、半導体レーザにバイアス電流を供給して発光を引き起こす。光通信システムにおいては、このような電源の立ち上がり時の不要な発光を回避することが求められる。
【０００５】
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、電源の投入時に不要な発光を回避できるレーザ駆動回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るレーザ駆動回路は、（ａ）レーザダイオードに流すバイアス電流を生成するバイアス電流源と、（ｂ）前記バイアス電流源に接続される出力を有し前記バイアス電流源を制御する増幅回路と、（ｃ）前記増幅回路の前記出力からの第１の信号を受けるハイパスフィルタと、（ｄ）前記ハイパスフィルタの出力からの第２の信号に応答して、前記レーザダイオードへの前記バイアス電流の提供を制御するスイッチ回路とを備える。前記増幅回路及び前記レーザダイオードは同一の電源から給電されることを特徴とする。
【０００７】
このレーザ駆動回路によれば、増幅回路及びレーザダイオードは同一の電源から給電されるので、増幅回路の出力からの第１の信号は、電源の投入の際におけるレーザ駆動回路の過渡動作に起因する信号成分を含むことがある。第１の信号が増幅回路の過渡動作に起因する高周波成分を含むとき、ハイパスフィルタの出力からの第２の信号は、過渡動作に応答した成分を含む。スイッチ回路はレーザダイオードへのバイアス電流の提供を制御する。スイッチ回路はハイパスフィルタの出力からの第２の信号に応答して動作するので、スイッチ回路は過渡動作に応答して動作することになり、バイアス電流をレーザダイオードに供給しない。
【０００８】
本発明に係るレーザ駆動回路では、前記スイッチ回路は、一電流端子、他電流端子及び制御端子を有する第１のトランジスタと、前記ハイパスフィルタからの前記第２の信号に応答して前記第１のトランジスタの導通及び非導通を制御する制御回路とを含み、前記制御回路の出力は前記第１のトランジスタの前記制御端子に接続され、前記バイアス電流は前記第１のトランジスタの前記一電流端子と前記他電流端子との間に流れることを特徴とする。
【０００９】
このレーザ駆動回路によれば、スイッチ回路は第１のトランジスタの一電流端子と他電流端子との間にバイアス電流を流す。この第１のトランジスタの導通及び非導通は、ハイパスフィルタからの第２の信号に応答する制御回路によって制御される。ハイパスフィルタのフィルタ特性及び制御回路の増幅特性によって、スイッチ回路の動作を調整できる。
【００１０】
本発明に係るレーザ駆動回路では、前記第１の信号は、当該レーザ駆動回路の電源投入の際における前記増幅回路の過渡動作を示す第１の過渡信号成分を含み、前記ハイパスフィルタからの前記第２の信号は、前記第１の過渡信号成分に応じた第２の過渡信号成分を含み、前記スイッチ回路は、第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタの一電流端子に接続された負荷回路とを含み、前記第２のトランジスタは前記第２の過渡信号成分に応答して導通して、前記負荷回路の電流は前記第２のトランジスタの前記一電流端子と前記他電流端子との間に流れ、前記第２のトランジスタ及び前記負荷回路は、前記第２の過渡信号成分に応答して当該スイッチ回路を非導通にすることを特徴とする。
【００１１】
このレーザ駆動回路によれば、スイッチ回路は、第２のトランジスタ及び負荷回路を含み、負荷回路は、第２のトランジスタの一電流端子に接続される。この回路接続により、第２のトランジスタ及び負荷回路は、第２の過渡信号成分に応答して当該スイッチ回路を非導通にすることができる。
【００１２】
本発明に係るレーザ駆動回路では、前記第１の信号は、当該レーザ駆動回路の電源投入の際における前記増幅回路の過渡動作における第１の過渡動作成分に加えて、当該レーザ駆動回路の電源投入の際における過渡動作の後における当該レーザ駆動回路の定常動作における第１の定常動作成分を含み、前記第１の定常動作成分は、該第１の過渡動作成分の後に位置し、前記ハイパスフィルタは、前記第１の定常動作成分及び前記第１の過渡動作成分に応じて、それぞれ、第２の定常動作成分及び第２の過渡動作成分を生成し、前記スイッチ回路は、前記第２の定常動作成分に応答して導通になると共に前記第２の過渡動作成分に応答して非導通になる。
【００１３】
このレーザ駆動回路によれば、第１の信号は、当該レーザ駆動回路の電源投入の際における増幅回路の過渡動作を示す過渡動作成分と、当該レーザ駆動回路の定常動作を示す第１の定常動作成分とを含む。ハイパスフィルタは、定常動作及び過渡動作における高周波成分の差に応じて、第１の定常動作成分及び第１の過渡動作成分から、それぞれ、第２の定常動作成分及び第２の過渡動作成分を生成する。スイッチ回路は、第２の定常動作成分に応答して導通になると共に第２の過渡動作成分に応答して非導通になる。例えば、第２の過渡動作成分の最大信号振幅の絶対値は第２の定常動作成分の最大信号振幅の絶対値より大きい。
【００１４】
本発明に係るレーザ駆動回路では、前記ハイパスフィルタは、前記増幅回路の前記出力と前記スイッチ回路の入力との間に接続されたキャパシタと、前記スイッチ回路の前記入力と基準電位線との間に接続された抵抗素子とを含むことを特徴とする。このレーザ駆動回路によれば、簡素の回路構成により、ハイパスフィルタが提供される。
【００１５】
本発明に係るレーザ駆動回路では、前記バイアス電流源は、第１の電流端子、第２の電流端子及び制御端子を有する第３のトランジスタを含み、前記バイアス電流は前記第３のトランジスタの前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間に流れ、前記制御端子は前記第１の信号を受けることを特徴とする。
【００１６】
このレーザ駆動回路によれば、バイアス電流源では、第３のトランジスタの制御端子に、ある程度の大きさの過渡信号成分が供給されるとき、第３のトランジスタはバイアス電流を供給可能になる。しかしながら、スイッチ回路の動作により、レーザダイオードを発光させるようなバイアス電流は実質的に流れない。
【００１７】
本発明に係るレーザ駆動回路は、前記第３のトランジスタの前記第１及び第２の電流端子のいずれか一方に接続された一端を有する第１の抵抗素子を更に備えることができる。前記スイッチ回路は、前記第３のトランジスタの前記第１及び第２の電流端子のいずれか他方に接続され、前記第３のトランジスタはバイポーラトランジスタであり、前記増幅回路は、差動増幅器及び第２の抵抗素子を含み、前記差動増幅器の出力は、前記第２の抵抗素子を介して、前記第３のトランジスタの前記制御端子に接続され、前記差動増幅器は、前記第１の抵抗素子の前記一端からの信号を受ける第１の入力と、制御信号を受ける第２の入力とを含み、前記制御信号は、ＡＰＣ制御のための信号であることを特徴とする。
【００１８】
このレーザ駆動回路によれば、レーザ駆動回路の電源投入の際における動作において、差動増幅器の出力に生成される不所望の過渡的成分は、第３のトランジスタが導通するとき、第２の抵抗素子及び第１の抵抗素子の抵抗比に応じて分圧される。この分圧値が、第３のトランジスタの制御端子に印加されると共にハイパスフィルタにも提供される。
【００１９】
本発明に係るレーザ駆動回路は、前記レーザダイオードの一端及び他端にそれぞれ接続された第１及び第２の出力を有する変調回路を更に備えることを特徴とする。このレーザ駆動回路によれば、変調回路はレーザダイオードの一端及び他端に接続されるので、変調回路の接続及び動作を妨げない。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、電源の投入時に不要な発光を回避できるレーザ駆動回路が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施の形態に係るレーザ駆動回路のブロック構成及び回路構成を示す図面である。
【図２】図２は、スイッチ回路及びハイパスフィルタ回路を含まないレーザ駆動回路の回路、及びこのレーザ駆動回路における過渡的状態における電圧・電流の変化を示す図面である。
【図３】図３は、スイッチ回路及びハイパスフィルタ回路を含むレーザ駆動回路の回路、及びこのレーザ駆動回路における過渡的状態における電圧・電流の変化を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
添付図面を参照しながら、本発明のレーザ駆動回路に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２３】
図１は、本実施の形態に係るレーザ駆動回路のブロック構成及び回路構成を示す図面である。このレーザ駆動回路１１は、例えば光通信のための装置に適用可能である。
【００２４】
レーザ駆動回路１１は、レーザダイオード１３と、バイアス電流源１５と、増幅回路１７と、ハイパスフィルタ１９と、スイッチ回路２１とを備える。レーザダイオード１３は、一端１３ａ及び他端１３ｂを有する。本実施例では、一端１３ａ及び他端１３ｂは、それぞれアノード及びカソードであり、例えば、アノードが電源Ｖｃｃに接続され、カソードがスイッチ回路２１に接続される。バイアス電流源１５は、レーザダイオード１３に流すバイアス電流Ｉｂを生成する。増幅回路１７は、バイアス電流源１５に接続され、またバイアス電流源１５を制御する。ハイパスフィルタ１９は出力１９ａ及び入力１９ｂを有し、この入力１９ｂは、増幅回路１７の出力１７ａからの第１の信号Ｓ１を受ける。スイッチ回路２１は、ハイパスフィルタ１９の出力１９ａからの第２の信号Ｓ２に応答して、レーザダイオード１３へのバイアス電流Ｉｂの提供を制御する。増幅回路１７及びレーザダイオード１３は同一の電源Ｖｃｃから給電されている。これ故に、レーザ駆動回路１１の電源投入の際には、増幅回路１７及びレーザダイオード１３への電源線の電位の変化は、ほぼ同じである。また、本実施例では、スイッチ回路２１（必要なときは、ハイパスフィルタ１９）も電源Ｖｃｃから給電されている。
【００２５】
このレーザ駆動回路１１によれば、増幅回路１７及びレーザダイオード１３は同一の電源Ｖｃｃから給電されるので、増幅回路１７の出力１７ａからの第１の信号Ｓ１は、電源Ｖｃｃの投入の際におけるレーザ駆動回路１１の過渡動作に起因する信号成分を含むことがある。例えば電源Ｖｃｃが増幅回路１７の動作保証電圧未満であるとき、増幅回路１７が、望まれない出力値を生成するかもしれない。第１の信号Ｓ１が増幅回路１７の過渡動作に起因する高周波成分を含むとき、ハイパスフィルタ１９の出力１９ａからの第２の信号Ｓ２は、過渡動作に応答した成分を含む。スイッチ回路２１はレーザダイオード１３へのバイアス電流Ｉｂの提供を制御する。スイッチ回路２１はハイパスフィルタ１９の出力１９ａからの第２の信号Ｓ２に応答して動作するので、過渡動作に応答して成分に応答してスイッチ回路２１は、バイアス電流Ｉｂをレーザダイオード１３に供給しない。
【００２６】
レーザ駆動回路１１では、バイアス電流源１５の制御信号の増幅のために設けられた増幅器１７には、その構成に依って、レーザ駆動回路１１に印加される電源Ｖｃｃの電圧が増幅回路１７の動作保証範囲より小さい時に、増幅回路１７の入力１７ｂ上の電圧に応答して或いはこの電圧に無関係に、増幅回路１７の出力１７ａに、ゼロではない信号成分を過渡的に発生するものがある。このとき、バイアス電流源１５においては、レーザ駆動回路１１の電源Ｖｃｃを投入からレーザ駆動回路１１の定常状態へ移行する過渡的動作の期間に、バイアス電流源１５内のトランジスタの制御端子に、増幅回路１７の出力１７ａからの非ゼロ電圧が印加される。これと同時に、レーザダイオードにも電源Ｖｃｃの電圧が印加されている。
【００２７】
これまでのレーザ駆動回路では、バイアス回路がバイアス電流を流すとき、このバイアス電流がレーザダイオードに流れる。これによって、バイアス電流の供給によりレーザダイオードに発光が引き起こされる。光送受信システムにおいては、このような電源投入時の不要な発光を回避することが求められる。
【００２８】
不要な発光を回避するために、本実施の形態に係るレーザ駆動回路１１は、バイアス電流源に印加される過渡的な電圧変位を取り出す第１の回路と、この第１の回路により取り出された電圧レベルに応じてレーザダイオードへのバイアス電流の供給を制御する第２の回路とが用いる。このレーザ駆動回路１１によって、増幅回路１７の特性にかかわらずに、電源投入時に増幅回路１７の出力に過渡的に発生した電圧変動に応答して、バイアス電流源１５からレーザダイオード１３への電流経路を遮断できる。これによって、過渡的な発光を回避することが可能なレーザ駆動回路が提供される。
【００２９】
レーザ駆動回路１１では、スイッチ回路２１は、第１のトランジスタＴｒ１と、制御回路２３を含む。このトランジスタＴｒ１（例えばバイポーラトランジスタ）は、一電流端子（例えばコレクタＴｒｃ１）、他電流端子（例えばエミッタＴｒｅ１）及び制御端子（例えばベースＴｒｂ１）を有する。制御回路２３は、ハイパスフィルタ１９からの第２の信号Ｓ２を入力２３ｂに受けて、これに応答してトランジスタＴｒ１の導通及び非導通を制御する。制御回路２３の出力２３ａはトランジスタＴｒ１の制御端子Ｔｒｂ１に接続され、バイアス電流ＩｂはトランジスタＴｒ１の一電流端子Ｔｒｅ１と他電流端子Ｔｒｃ１との間に流れる。
【００３０】
このレーザ駆動回路１１によれば、このトランジスタＴｒ１の導通及び非導通は、ハイパスフィルタ１９からの第２の信号Ｓ２に応答する制御回路２３によって制御される。ハイパスフィルタ１９のフィルタ特性及び制御回路２３の増幅特性によって、スイッチ回路２１の動作を調整できる。一方で、定常動作において、スイッチ回路２１ではトランジスタＴｒ１の一電流端子Ｔｒｃ１と他電流端子Ｔｒｅ１との間にバイアス電流Ｉｂが流れる。
【００３１】
レーザ駆動回路１１では、第１の信号Ｓ１は、当該レーザ駆動回路１１の電源投入の際における増幅回路１７の過渡動作を示す第１の過渡信号成分を含む。信号Ｓ１における第１の過渡信号成分は、図１の（ｂ）部に示される時間軸のｔ１からｔ２の期間に増幅回路１７によって生成される。また、信号Ｓ１における第１の定常信号成分は、図１の（ｂ）部に示される時間軸のｔ２以降（時刻ｔ３を含む期間）に、定常状態（動作保証電圧の範囲で動作する状態）の増幅回路１７によって生成され、また時間軸上において第１の過渡信号成分の後に位置する。ハイパスフィルタ１９は第１の過渡信号成分に応答した第２の過渡信号成分を生成する。これ故に、ハイパスフィルタ１９からの第２の信号Ｓ２は、第１の過渡信号成分に応じた第２の過渡信号成分を含む。信号Ｓ２における第２の過渡信号成分は、図１の（ｂ）部に示される時間軸のｔ１からｔ２の期間にハイパスフィルタ１９によって生成される。また、信号Ｓ２における第２の定常信号成分は、図１の（ｂ）部に示される時間軸のｔ２以降（時刻ｔ３）を含む期間にハイパスフィルタ１９によって生成され、また時間軸上において第２の過渡信号成分の後に位置する。
【００３２】
スイッチ回路２１の制御回路２３は、第２のトランジスタＴｒ２と、負荷回路２５を含む。制御回路２３の動作下限電圧は、増幅回路１７の動作保証電圧未満である。このトランジスタ（例えばバイポーラトランジスタ）Ｔｒ２は、一電流端子（例えばコレクタＴｒｃ２）、他電流端子（例えばエミッタＴｒｅ２）及び制御端子（例えばベースＴｒｂ２）を有する。本実施例では、負荷回路２５は抵抗Ｒ４を含むことができる。トランジスタＴｒ２は第２の過渡信号成分に応答して導通して、負荷回路２５の電流Ｉ４はトランジスタＴｒ２の一電流端子Ｔｒｃ２と他電流端子Ｔｒｅ２との間に流れる。トランジスタＴｒ２及び負荷回路２５は、第２の過渡信号成分に応答して当該スイッチ回路２１のトランジスタＴｒ１を非導通にする。
【００３３】
このレーザ駆動回路１１によれば、スイッチ回路２１（例えば制御回路２３）は、トランジスタＴｒ２及び負荷回路２５を含み、負荷回路２５は、トランジスタＴｒ２の一電流端子Ｔｒｃ２に接続される。この回路接続により、トランジスタＴｒ２及び負荷回路２５は、簡素な回路で構成され、これ故に、その動作下限電圧は、増幅回路１７の動作保証電圧より低い。制御回路２３は、第２の過渡信号成分に応答して当該スイッチ回路２１を非導通にすることができる。
【００３４】
また、このレーザ駆動回路１１によれば、トランジスタＴｒ２及び負荷回路２５の回路接続により、トランジスタＴｒ２及び負荷回路２５は、第２の過渡信号成分の後に現れる定常信号成分に応答して当該スイッチ回路２１を導通にすることができる。
【００３５】
レーザ駆動回路１１では、ハイパスフィルタ１９は、増幅回路１７の出力１７ａとスイッチ回路２１の入力２１ｂとの間に接続されたフィルタキャパシタＣ１と、スイッチ２１回路の入力２１ｂと基準電位線ＧＮＤとの間に接続された抵抗素子Ｒ３とを含む。これによれば、簡素の回路構成により、ハイパスフィルタ１９が提供される。また、ハイパスフィルタ１９の動作下限電圧は、増幅回路１７の動作保証電圧より低い。
【００３６】
ハイパスフィルタ１９のフィルタ特性は、スイッチ回路２１が第２の定常動作成分に応答して導通になると共に第２の過渡動作成分に応答して非導通になるような所定のカットオフ周波数を有するフィルタ特性を有する。ハイパスフィルタ１９における遮断周波数特性の決定は、個々の実際の回路や電源等に依存する。既に説明したように、第１の信号Ｓ１は、当該レーザ駆動回路１１の電源投入の際における増幅回路１７の過渡動作を示す過渡動作成分に加えて、当該レーザ駆動回路１１の電源投入の際における過渡動作の後における当該レーザ駆動回路の定常動作を示す第１の定常動作成分を含む。ハイパスフィルタ１９は、第１の定常動作成分及び第１の過渡動作成分に応じて、それぞれ、第２の定常動作成分及び第２の過渡動作成分を生成する。定常動作中では、第１の定常動作成分に含まれる高周波成分とカットオフ周波数との関係から、第２の定常動作成分は、ゼロ又はほとんどゼロである値を示す。第２の定常動作成分がゼロでない期間もあるけれども、その値は、第２の過渡動作成分に比べて非常に小さい。
【００３７】
このレーザ駆動回路１１によれば、第１の信号Ｓ１は、当該レーザ駆動回路１１の電源投入の際における増幅回路１７の過渡動作を示す第１の過渡動作成分と、当該レーザ駆動回路１１の電源投入の際における過渡動作の後における当該レーザ駆動回路の定常動作を示す第１の定常動作成分とを含む。ハイパスフィルタ１９は、定常動作及び過渡動作における高周波成分の差に応じて、第１の定常動作成分及び第１の過渡動作成分から、それぞれ、第２の定常動作成分及び第２の過渡動作成分を生成する。スイッチ回路２１は、第２の定常動作成分に応答して導通になると共に第２の過渡動作成分に応答して非導通になる。例えば、第２の過渡動作成分の最大信号振幅の絶対値は第２の定常動作成分の最大信号振幅の絶対値より大きい。
【００３８】
レーザ駆動回路１１では第３のトランジスタＴｒ３を含み、トランジスタ（例えばバイポーラトランジスタ）Ｔｒ３は、一電流端子（例えばコレクタＴｒｃ３）、他電流端子（例えばエミッタＴｒｅ３）及び制御端子（例えばベースＴｒｂ３）を有する。定常状態におけるバイアス電流Ｉｂは、トランジスタＴｒ３の電流端子Ｔｒｃ３と電流端子Ｔｒｅ３との間に流れる。制御端子Ｔｒｂ３は第１の信号Ｓ１を受ける。このレーザ駆動回路１１によれば、バイアス電流源１５では、トランジスタＴｒ３の制御端子Ｔｒｂ３に、ある程度の大きさの過渡信号成分が供給されるとき、トランジスタＴｒ３はバイアス電流を供給可能になる。しかしながら、ある程度の大きさの過渡信号成分は、同様に、ハイパスフィルタ１９にも供給される。スイッチ回路２１は、ハイパスフィルタ１９からの第２の信号Ｓ２に応答して非導通になる。これ故に、トランジスタＴｒ３がアクティブであるけれども、レーザダイオード１３にはバイアス電流が供給されない。
【００３９】
レーザ駆動回路１１は抵抗素子Ｒ２を更に備えることができる。抵抗素子Ｒ２は一端及び他端を有する、抵抗素子Ｒ２の一端は、トランジスタＴｒ３の電流端子のいずれか一方（例えばエミッタＴｒｅ３）に接続され、抵抗素子Ｒ２の他端は、例えば基準電位線ＧＮＤに接続される。スイッチ回路２１は、トランジスタＴｒ３の電流端子のいずれか他方（例えばコレクタＴｒｃ３）に接続される。
【００４０】
また、増幅回路１７は、差動増幅器３１及び抵抗素子Ｒ１を含む。差動増幅器３１の出力（例えば非反転出力）３１ａは、抵抗素子Ｒ１を介してトランジスタＴｒ３の制御端子Ｔｒｂ３に接続される。差動増幅器３１は第１の入力（例えば反転入力）３１ｂ及び第２の入力３１ｃ（例えば非反転入力）を含む。第１の入力３１ｂは、抵抗素子Ｒ２の一端３３ａからの信号を受け、第２の入力３１ｃは制御信号Ｓｃｏｎｔを受ける。抵抗素子Ｒ２は、バイアス電流に応じた電位を、トランジスタＴｒ３の一端（例えばエミッタＴｒｅ３）に生成する。制御信号Ｓｃｏｎｔは、例えばＡＰＣ制御のための信号であることができ、ＡＰＣ回路３９から提供される。
【００４１】
このレーザ駆動回路１１によれば、レーザ駆動回路１１の電源投入の際に電源電圧が上昇すると、ある時、トランジスタＴｒ３が導通する。差動増幅器３３に生成される不所望の過渡的成分（電圧値）は、抵抗素子Ｒ１及び抵抗素子Ｒ２の抵抗比に応じて分圧されて、分圧値がトランジスタＴｒ３のベースＴｒｂ３に印加される。この分圧値がハイパスフィルタ１９にも提供される。上記の過渡的成分によりトランジスタＲｒ３が導通する可能性があるときは、スイッチ回路２１を非導通にできる。一実施例では、抵抗素子Ｒ１の抵抗は例えば５００Ωであり、抵抗素子Ｒ２の抵抗は例えば２０Ωである。
【００４２】
レーザ駆動回路１１は変調回路３５を更に備えることができる。変調回路３５の入力３５ｃは、変調信号Ｓｍを受ける。変調回路３５は、変調信号Ｓｍに応答して、レーザダイオード１３の一端１３ａ及び他端１３ｂの少なくともいずれか一方に駆動信号を供給する。本実施例では、変調回路３５は、例えば第１及び第２の出力３５ｂ、３５ｃを有しており、第１及び第２の出力３５ａ、３５ｂは、レーザダイオード１３の一端１３ａ及び他端１３ｂにそれぞれ接続される。変調回路３５は、変調信号Ｓｍを受ける差動増幅器３７を含み、差動増幅器３７の第１及び第２の出力３７ａ、３７ｂは、それぞれ、結合キャパシタ３９ａ、３９ｂを介してレーザダイオード１３の一端１３ａ及び他端１３ｂに接続される。これ故に、レーザ駆動回路１１のスイッチ回路２１は変調回路の接続及び動作を妨げない。また、本実施例では、レーザダイオード１３の一端１３ａと電源線との間にインダクタ３７ａが接続されており、レーザダイオード１３の他端１３ｂと接続回路（本実施例ではスイッチ回路２１の一端子）とのインダクタ３７ｂが接続される。
【００４３】
レーザ駆動回路１１の動作を説明する。この説明において、理解を容易にするために、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３はバイポーラトランジスタからなる。電源が投入されると、電源Ｖｃｃの電位が単調に変化する。電源電位の変化中に、増幅回路１７の出力１７ａに、望まれない変動成分が生成される。この変動成分はトランジスタＴｒ３のベースＴｒｂ３に加わり、この変動成分の電圧値が大きいとき、トランジスタＴｒ３が導通する。差動増幅器３３の出力３３における電圧は、フィルタキャパシタＣ１と抵抗素子Ｒ３からなるハイパスフィルタ１９に供給される。ハイパスフィルタ１９のフィルタされた信号はトランジスタＴｒ２に供給される。フィルタされた信号がトランジスタＴｒ２を導通させる程度に大きいとき、トランジスタＴｒ２が導通してトランジスタＴｒ２のコレクタＴｒｃ２が、スイッチ回路２１のトランジスタＴｒ１を非導通にする程度に低くなる。多くの場合、トランジスタＴｒ３が導通する入力で、トランジスタＴｒ２を導通させることができる。一実施例では、キャパシタＣ１のキャパシタンスは例えば１０μFであり、抵抗素子Ｒ３の抵抗は例えば１００Ωである。
【００４４】
スイッチ回路２１では、トランジスタＴｒ２のコレクタＴｒｃ２及びトランジスタＴｒ１のベースＴｒｂ１は抵抗Ｒ４を通して電源Ｖｃｃに接続されており、電源Ｖｃｃの投入とともにトランジスタＴｒ１は導通の状態となる。ここで、トランジスタＴｒ３のベースＴｒｂ３上の電圧、つまり増幅回路１７の出力に電圧変動が生じると、ハイパスフィルタによって取り出された変動分の電圧がトランジスタＴｒ２のベースＴｒｂ２に印加される。トランジスタＴｒ２のベースＴｒｂ２への電圧印加によりトランジスタＴｒ２が導通状態となり、トランジスタＴｒ２のコレクタＴｒｃ２とエミッタＴｒｅ２の電位がほぼ等しくなる。その結果、トランジスタＴｒ２のコレクタＴｒｃ２と同電位であるトランジスタＴｒ１のベースＴｒｂ１はトランジスタＴｒ２を介して接地されて、トランジスタＴｒ１が非導通状態となる。
【００４５】
トランジスタＴｒ３のベースＴｒｂ３における電源投入に伴う変動が収束した後に、レーザ駆動回路１１に定常状態の電源電位が印加される。このとき、トランジスタＴｒ３のベースＴｒｂ３の電圧の直流成分はハイパスフィルタによって遮断され、トランジスタＴｒ２のベースＴｒｂ２が抵抗素子Ｒ３を通して接地される。この接地によりトランジスタＴｒ２は非導通の状態となり、トランジスタＴｒ２のコレクタＴｒｃ２とエミッタＴｒｅ２の電位差がＶｃｃと一致する。
レーザ駆動回路１１が定常動作のとき、トランジスタＴｒ１のベースＴｒｂ１には、抵抗素子Ｒ４を介して電源Ｖｃｃが供給される。その結果、トランジスタＴｒ１が導通の状態となり、レーザダイオード１３にバイアス電流Ｉｂを印加することが可能な状態となる。この一連の動作により、トランジスタＴｒ３のベースＴｒｂ３の電圧変動により電流がバイアス電流Ｉｂとしてレーザダイオードに流れることを抑制して、電源投入に伴う過渡状態における発光を回避することができる。
【００４６】
図２の（ａ）部は、スイッチ回路及びハイパスフィルタ回路を含まないレーザ駆動回路の回路を示す図面である。図２の（ｂ）部、（ｃ）部及び（ｄ）部は、図２の（ａ）部に示されたレーザ駆動回路における過渡的状態における電圧・電流の変化を示す図面である。
【００４７】
図２の（ｂ）部に示されるように、電源電圧（Ｖｃｃ）の立ち上がり及び増幅器の出力に、過渡的な成分（破線で表示されたＶａｍｐ）が発生したとき、図２の（ｃ）部に破線で示されるように、トランジスタＴｒのベース電位（Ｖｔｒｂ）は増加した後に減少する。ベース電位ＶｔｒｂがトランジスタＴｒの閾値電圧（例えばＶｂｅ程度の値）を超える期間（Ｔ１）において、トランジスタＴｒのコレクタ―エミッタ間電圧（Ｖｔｒｃ−Ｖｔｒｅ）は、図２の（ｃ）部に示されるように、期間（Ｔ１）に低下して増加する。この電圧（Ｖｔｒｃ−Ｖｔｒｅ）の変化に伴い、図２の（ｄ）部に示されるように、半導体レーザに電流（ＩＬＤ）が流れる。この電流発生により半導体レーザが電源立ち上げ時に過渡的に発光することになる。
【００４８】
図３の（ａ）部は、スイッチ回路及びハイパスフィルタ回路を含むレーザ駆動回路の回路を示す図面である。図３の（ｂ）部、（ｃ）部及び（ｄ）部は、図３の（ａ）部に示されたレーザ駆動回路における過渡的状態における電圧・電流の変化を示す図面である。
【００４９】
このレーザ駆動回路は、半導体レーザと、ベースに電圧を加えることにより半導体レーザにバイアス電流を流すためのトランジスタと、該ベースに出力が接続されバイアス電流量を制御するための信号を増幅する増幅回路と、該ベースに発生する過渡的な電圧変化成分を選択的に通過させるハイパスフィルタと、半導体レーザとトランジスタに対して直列に接続されハイパスフィルタによって通過した出力電圧の増加に応じて開くスイッチ部を備える。
【００５０】
図３の（ｂ）部に示されるように、電源電圧（Ｖｃｃ）の立ち上がり及び増幅器の出力に、図２の（ｂ）部と同様に、過渡的な成分（破線で表示されたＶａｍｐ）が発生したとき、図３の（ｃ）部に破線で示されるように、トランジスタＴｒ３ｂのベース電位Ｖｔｒｂ３は増加し、図２の（ａ）部に示された回路と同様に、期間Ｔ１の間にトランジスタＴｒ３のコレクタ―エミッタ間電圧（Ｖｔｒｃ３−Ｖｔｒｅ３）を低下させる。
【００５１】
しかしながら、トランジスタＴｒ３のベースＶｔｒｂ３の電圧変動に伴って、トランジスタＴｒ１のベースＴｒｂ１の電位が低下し、図３の（ｃ）部に示されるように、トランジスタＴｒ１のコレクタ―エミッタ間電圧（Ｖｔｒｃ１−Ｖｔｒｅ１）が生じる。これによって、半導体レーザのアノード―カソード間電圧の増加が抑制される。具体的には、トランジスタＴｒ３の（Ｖｔｒｃ３−Ｖｔｒｅ３）とトランジスタＴｒ１の（Ｖｔｒｃ１−Ｖｔｒｅ１）の交差部分（図３の（ｃ）部を参照）に、図３の（ｄ）部に示されるように、僅かな電流が発生されるが、スイッチ回路が半導体レーザへの電流の大部分を制限するので、望まれない発光を抑制できる。これ故に、電源立ち上げ時に半導体レーザが過渡的に発光することはない。
【００５２】
図２の（ａ）部及び図３の（ａ）部に示された２種類のレーザ駆動回路の比較から、本実施の形態に係る回路によれば過渡発光抑制効果が理解される。
【００５３】
ハイパスフィルタの遮断周波数特性についてさらに説明する。ハイパスフィルタの遮断周波数特性は、電源電圧の立ち上がりの際にトランジスタＴｒ３のベースＴｒｂ３に生じるパルスが十分に通過可能である帯域幅を有することが好ましい。パルスの周波数スペクトルは、主要成分として該パルスの幅（時間）の逆数で表される周波数成分以上の周波数成分を含む。過渡的な状態において、トランジスタＴｒ２のベースＴｒｂ２における波形をトランジスタＴｒ３のベースＴｒｂ３の波形に近づけることは、スイッチ回路によるバイアス電流阻止能を高めることができる。一方で、これは、ハイパスフィルタの時定数を増大させることになる。これ故に、ハイパスフィルタの遮断周波数が低すぎると、制御信号の正常な立ち上がりの際に、直流バイアス電流の応答を遅延させることになる。また、ハイパスフィルタの出力からのフィルタされた信号によりトランジスタＴｒ２を動作させるためには、該フィルタされた信号の振幅は、トランジスタＴｒ２のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅ２より大きくなくてはならない。つまり、過渡的な動作期間では、増幅回路の出力値がＶａｍｐを用いて以下のように表される。
Ｖｔｒｂ２＝Ｖａｍｐ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＞Ｖｂｅ２。
抵抗素子Ｒ１は、増幅回路とトランジスタＴｒ１との間のアイソレーションのために接続されており、この値は、増幅器の出力レベルとトランジスタＴｒ３のコレクタＴｒｃ３に流す電流を勘案して決定される。
【００５４】
増幅回路の出力に生成される過渡的な波形の態様、及びレーザ駆動回路に要求される応答速度の仕様によって、ハイパスフィルタに求められるフィルタ特性の規定範囲は異なる。増幅回路の過渡的な波形は、電源電圧の立ち上がり時間と強い相関があり、例えばプラガブルトランシーバでは、電源の立ち上がり時間は、設計に依存するが、例えば数ミリ秒のオーダー（例えば１〜２ミリ秒）であり、増幅回路の出力には主に数１００マイクロ秒程度の時間幅（例えば１００〜２００マイクロ秒）のパルス（例えばＶａｍｐの波形）が生じる。一方、レーザ駆動回路に要求される応答速度は、例えばＭＳＡ規格において、発光が無い状態（電源は投入されており、バイアス電流がゼロである状態）から、発光して定常状態に移行するまでの遷移時間を定める項目（Ｔｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅ  ｎｅｇａｔｅ  ｔｉｍｅ）等において定められ、例えば数ミリ秒のオーダーの応答時間である。
【００５５】
増幅回路やトランジスタの特性に依存するが、ハイパスフィルタの出力電圧がトランジスタＴｒ２を動作させる電圧Ｖｂｅより大きい期間（つまり、トランジスタＴｒ１が非導通でありバイアス電流が流れない期間）が、遷移時間を定める項目（Ｔｘ＿Ｄｉｓａｂｌｅ  ｎｅｇａｔｅ  ｔｉｍｅ）以下であることが設計の一指針となると考えられる。
【００５６】
図１に示されたレーザ駆動回路では、電源Ｖｃｃと基準電位線ＧＮＤとの間に、基準電位線ＧＮＤから順に、バイアス電流源、スイッチ回路及びレーザダイオードを接続しているけれども、これらの順序は実施形態の配列に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、電源の投入時に不要な発光を回避できるレーザ駆動回路が提供される。
【符号の説明】
【００５８】
１１…レーザ駆動回路、１３…レーザダイオード、１５…バイアス電流源、１７…増幅回路、１９…ハイパスフィルタ、２１…スイッチ回路、Ｖｃｃ…電源、Ｉｂ…バイアス電流、Ｓ１…増幅回路からの信号、Ｓ２…ハイパスフィルタからの信号、Ｔｒ１…トランジスタ、Ｔｒｃ１…コレクタ、Ｔｒｅ１…エミッタ、Ｔｒｂ１…ベース、２３…制御回路、Ｔｒ２…トランジスタ、Ｔｒｃ２…コレクタ、Ｔｒｅ２…エミッタ、Ｔｒｂ２…ベース、２５…負荷回路、ＧＮＤ…基準電位線、Ｔｒ３…トランジスタ、Ｔｒｃ３…コレクタ、Ｔｒｅ３…エミッタ、Ｔｒｂ３…ベース、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４…抵抗素子、Ｃ１…フィルタキャパシタ、３１…差動増幅器、３５…変調回路、３７…差動増幅器、３９ａ、３９ｂ…結合キャパシタ。
【図１】
2011222817.tif 000003
【図２】
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【図３】
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