(57)【要約】【課題】サージ電流からレーザーダイオードを保護する回路を提供する。【解決手段】本発明による保護回路は、レーザーダイオードに所定の電圧を印加すると共に該電圧が一定値以上を超えないように制限する上限電圧制限器１００と、上限電圧制限器に印加される電圧を所定の時定数だけ徐々に上げる電圧低速上昇器２００とを少なくとも含むことを特徴とする。ＡＴＣ(Automatic Temperature Control)を考慮した場合、レーザーダイオードに印加される電圧が一定値以下に下がらないように制限する下限電圧制限器と、該下限電圧制限器に印加される電圧を所定の時定数だけ徐々に下げる電圧低速下降器とをさらに備えることもできる。【選択図】  図２
2004363597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーダイオードに所定の電圧を印加すると共に該電圧が一定値以上を超えないように制限する上限電圧制限器と、
前記上限電圧制限器に提供する電圧を所定の時定数だけ徐々に上げる電圧低速上昇器とを備えてなることを特徴とするレーザーダイオード保護回路。
【請求項２】
上限電圧制限器は、
所定の抵抗を通じて電圧低速上昇器に連結される反転端子及び所定の電圧が印加される非反転端子を有する第１演算増幅器と、
アノードが前記第１演算増幅器の反転端子及びレーザーダイオードの直流バイアス端子に出力を提供するパワートランジスタのベース端子に連結され、カソードが前記第１演算増幅器の出力端子に連結されたダイオードとを備えてなる請求項１に記載のレーザーダイオード保護回路。
【請求項３】
電圧低速上昇器は、上限電圧制限器に提供する電圧が、サージ電流が発生しない程度で徐々に上がるように、時定数を形成する抵抗とコンデンサで構成される請求項１に記載のレーザーダイオード保護回路。
【請求項４】
上限電圧制限器への出力がフィードバックされる反転端子（−）と電圧低速上昇器から出力される電圧を入力とする非反転端子（＋）とを有する第２演算増幅器を用いてなり、前記上限電圧制限器の漏洩電流を遮断するための第１漏洩電流遮断器をさらに備える請求項３に記載のレーザーダイオード保護回路。
【請求項５】
上限電圧制限器と電圧低速上昇器との間に連結され、前記上限電圧制限器の漏洩電流を遮断するための第１漏洩電流遮断器をさらに備える請求項１に記載のレーザーダイオード保護回路。
【請求項６】
レーザーダイオードに所定の電圧を印加すると共に該電圧が一定値以上を超えないように制限する上限電圧制限器と、
前記上限電圧制限器に提供する電圧を所定の時定数だけ徐々に上げる電圧低速上昇器と、
前記レーザーダイオードに印加される電圧が一定値以下に下がらないように制限する下限電圧制限器と、
前記下限電圧制限器に提供する電圧を所定の時定数だけ徐々に下げる電圧低速下降器とを備えてなることを特徴とするレーザーダイオード保護回路。
【請求項７】
上限電圧制限器は、
所定の抵抗を通じて電圧低速上昇器に連結される反転端子及び下限電圧制限器の出力電圧が印加される非反転端子を有する第１演算増幅器と、
アノードが前記第１演算増幅器の反転端子及びレーザーダイオードの熱電クーラー（＋）端子に出力を提供する第１、第２パワートランジスタの各ベース端子に連結され、カソードが前記第１演算増幅器の出力端子に連結された第１ダイオードとを備えてなる請求項６に記載のレーザーダイオード保護回路。
【請求項８】
下限電圧制限器は、
所定の抵抗を通じて電圧低速下降器に連結される反転端子及び所定の電圧が印加される非反転端子を有する第３演算増幅器と、
カソードが前記第３演算増幅器の反転端子及び第１演算増幅器の非反転端子に連結され、アノードが前記第３演算増幅器の出力端子に連結された第２ダイオードとを備えてなる請求項７に記載のレーザーダイオード保護回路。
【請求項９】
下限電圧制限器への出力がフィードバックされる反転端子（−）と電圧低速下降器から出力される電圧を入力とする非反転端子（＋）とを有する第４演算増幅器を用いてなり、前記下限電圧制限器の漏洩電流を遮断するための第２漏洩電流遮断器をさらに備える請求項８に記載のレーザーダイオード保護回路。
【請求項１０】
上限電圧制限器への出力がフィードバックされる反転端子（−）と電圧低速上昇器から出力される電圧を入力とする非反転端子（＋）とを有する第２演算増幅器を用いてなり、前記上限電圧制限器の漏洩電流を遮断するための第１漏洩電流遮断器をさらに備える請求項７に記載のレーザーダイオード保護回路。
【請求項１１】
電圧低速上昇器は、上限電圧制限器に提供する電圧が、サージ電流が発生しない程度で徐々に上がるように、時定数を形成する抵抗とコンデンサで構成される請求項６に記載のレーザーダイオード保護回路。
【請求項１２】
上限電圧制限器と電圧低速上昇器との間に連結され、前記上限電圧制限器の漏洩電流を遮断するための第１漏洩電流遮断器をさらに備える請求項６に記載のレーザーダイオード保護回路。
【請求項１３】
電圧低速下降器は、下限電圧制限器に提供する電圧が、サージ電流が発生しない程度で徐々に下がるように、時定数を形成する抵抗とコンデンサで構成される請求項６に記載のレーザーダイオード保護回路。
【請求項１４】
下限電圧制限器と電圧低速下降器との間に連結され、前記下限電圧制限器の漏洩電流を遮断するための第２漏洩電流遮断器をさらに備える請求項６に記載のレーザーダイオード保護回路。
【請求項１５】
電圧が予め設定された限界値に到達しないうちは上昇を制限せず、電圧が前記限界値まで高くなるとそれ以上の上昇を制限することにより、電圧を選択的に変換する第１過程と、
予め設定された時定数に応じて前記第１過程で選択的に変換される電圧の急上昇を抑制する第２過程と、
前記第１過程で選択的に変換された電圧をレーザーダイオードに印加する第３過程とを含むことを特徴とするレーザーダイオード保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザーダイオード（Laser Diode：以下“ＬＤ”という）保護回路に係り、特に、サージ電流（surge current）からレーザーダイオードを保護する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＭ−ＤＦＢ ＬＤ（Directly Modulated Distributed FeedBack Laser Diode）とＥＭ−ＤＦＢ ＬＤ（Electro−absorption Modulated Distributed FeedBack Laser Diode）は順方向最大許容電流を有する。この順方向最大許容電流を超過する場合、ＬＤに致命的な損傷が発生する。
【０００３】
ＬＤは外部温度変化などによる出力（光電力）の変化を防止するために通常ＡＰＣ（Automatic Power Control）又はＡＴＣ（Automatic Temperature Control）回路を使用する。しかし、初期電源の印加後にＡＰＣが安定するまで予想できないサージ電流が流れることもあり得るが、これを防止する保護回路がなければ、ＬＤは致命的損傷を受ける。そこで、一定電圧以上の電圧を防止する電圧制限器（voltage limiter）を使用しているが、これでは初期電源の印加時にサージ電流に対してチップを保護できないため、依然として改善する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は初期のサージ電流からレーザーダイオードを保護する回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明の保護回路は、レーザーダイオードに所定の電圧を印加すると共に該電圧が一定値以上を超えないように制限する上限電圧制限器と、この上限電圧制限器に提供する電圧を所定の時定数だけ徐々に上げる電圧低速上昇器とを備えてなることを特徴とする。上限電圧制限器は、所定の抵抗を通じて電圧低速上昇器に連結される反転端子及び所定の電圧が印加される非反転端子を有する第１演算増幅器と、アノードが第１演算増幅器の反転端子及びレーザーダイオードの直流バイアス端子に出力を提供するパワートランジスタのベース端子に連結され、カソードが第１演算増幅器の出力端子に連結されたダイオードとを備えた構成とすることができる。電圧低速上昇器は、上限電圧制限器に提供する電圧が、サージ電流が発生しない程度で徐々に上がるように、時定数を形成する抵抗とコンデンサで構成するとよい。
【０００６】
このレーザーダイオード保護回路はさらに、上限電圧制限器と電圧低速上昇器との間に連結され、上限電圧制限器の漏洩電流を遮断するための第１漏洩電流遮断器を備えることができる。具体的には第１漏洩電流遮断器は、上限電圧制限器への出力がフィードバックされる反転端子（−）と電圧低速上昇器から出力される電圧を入力とする非反転端子（＋）とを有する第２演算増幅器を用いてなり、上限電圧制限器の漏洩電流を遮断するものとする。
【０００７】
本発明ではこの他に、レーザーダイオードに所定の電圧を印加すると共に該電圧が一定値以上を超えないように制限する上限電圧制限器と、この上限電圧制限器に提供する電圧を所定の時定数だけ徐々に上げる電圧低速上昇器と、レーザーダイオードに印加される電圧が一定値以下に下がらないように制限する下限電圧制限器と、この下限電圧制限器に提供する電圧を所定の時定数だけ徐々に下げる電圧低速下降器とを備えてなることを特徴としたレーザーダイオード保護回路提供する。この場合の上限電圧制限器は、所定の抵抗を通じて電圧低速上昇器に連結される反転端子及び下限電圧制限器の出力電圧が印加される非反転端子を有する第１演算増幅器と、アノードが第１演算増幅器の反転端子及びレーザーダイオードの熱電クーラー（＋）端子に出力を提供する第１、第２パワートランジスタの各ベース端子に連結され、カソードが第１演算増幅器の出力端子に連結された第１ダイオードとを備えてなるものとすることができる。また、下限電圧制限器は、所定の抵抗を通じて電圧低速下降器に連結される反転端子及び所定の電圧が印加される非反転端子を有する第３演算増幅器と、カソードが第３演算増幅器の反転端子及び第１演算増幅器の非反転端子に連結され、アノードが第３演算増幅器の出力端子に連結された第２ダイオードとを備えてなるものとすることができる。
【０００８】
上限電圧制限器と電圧低速上昇器との間には、上限電圧制限器の漏洩電流を遮断するための第１漏洩電流遮断器を、また、下限電圧制限器と電圧低速下降器との間には、下限電圧制限器の漏洩電流を遮断するための第２漏洩電流遮断器を備えることができる。具体的には、第１漏洩電流遮断器は、上限電圧制限器への出力がフィードバックされる反転端子（−）と電圧低速上昇器から出力される電圧を入力とする非反転端子（＋）とを有する第２演算増幅器を用いてなり、上限電圧制限器の漏洩電流を遮断するものとする。また、第２漏洩電流遮断器は、下限電圧制限器への出力がフィードバックされる反転端子（−）と電圧低速下降器から出力される電圧を入力とする非反転端子（＋）とを有する第４演算増幅器を用いてなり、下限電圧制限器の漏洩電流を遮断するものとする。
【０００９】
電圧低速上昇器は、上限電圧制限器に提供する電圧が、サージ電流が発生しない程度で徐々に上がるように、時定数を形成する抵抗とコンデンサで構成することができ、また、電圧低速下降器は、下限電圧制限器に提供する電圧が、サージ電流が発生しない程度で徐々に下がるように、時定数を形成する抵抗とコンデンサで構成することができる。
【００１０】
本発明によれば、さらに、電圧が予め設定された限界値に到達しないうちは上昇を制限せず、電圧が前記限界値まで高くなるとそれ以上の上昇を制限することにより、電圧を選択的に変換する第１過程と、予め設定された時定数に応じて第１過程で選択的に変換される電圧の急上昇を抑制する第２過程と、第１過程で選択的に変換された電圧をレーザーダイオードに印加する第３過程とを含むことを特徴とするレーザーダイオード保護方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高コストのＤＭ−ＤＦＢ／ＥＭ−ＤＦＢ ＬＤのサージ電流による損傷を防止することができる。さらに、帰還回路で発生する初期安定化時の主要部品損傷を防止することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に参照して詳細に説明する。図面中、同一の構成要素及び部分には、可能な限り同一の符号及び番号を共通使用するものとする。下記説明において、本発明の要旨のみを明瞭するために公知の機能又は構成に対する詳細な説明は省略する。さらに、本発明は下記の特定実施例に限られるものでなく、各種の変形が本発明の技術分野における通常の知識を持つ者により可能なのは明らかである。
【００１３】
図１は本発明が適用される通常のレーザーダイオードの構成を示した図である。図示の例は米国のTriQuint社の“Ｄ２５２６”である。
【００１４】
図２は本発明の第１実施例によるレーザーダイオード保護回路の構成を示した図である。図示の構成はＡＰＣのみを考慮したものである。
【００１５】
上限電圧制限器１００は出力電圧（Ｖout）が一定値以上を超えない。この上限電圧制限器１００は第１パワートランジスタＴＲ１のベース端子に連結され、エミッタ端子は図１のＬＤのピン３に連結される。該ピン３は直流バイアス端子である。このような上限電圧制限器１００は第１演算増幅器Ｕ１、抵抗Ｒ１及び第１ダイオードＤ１で構成される。
【００１６】
電圧低速上昇器２００は電源（Ｖcc）が印加されると、所定の時定数だけ上限電圧制限器１００に印加される電圧を徐々に上げる役割をする。その時定数は抵抗Ｒ２とコンデンサＣ５により形成される。抵抗Ｒ２に連結された他の抵抗Ｒ５は分圧用である。
【００１７】
上限電圧制限器１００と電圧低速上昇器２００との間には第１漏洩電流（leakage current）遮断器２５０が連結される。この第１漏洩電流遮断器２５０は出力がフィードバックされる反転端子（−）と電圧低速上昇器２００に連結される非反転端子（＋）とを有する第２演算増幅器Ｕ２を有する。
【００１８】
上記の第１及び第２演算増幅器Ｕ１，Ｕ２としてはFAIRCHILD社の“ＬＦ３４７”（Quad Operational Amplifier；ＪＦＥＴ）を使用することができる。
【００１９】
制限電圧（Ｖlimit）が出力電圧（Ｖout）より大きいか、同じとき、上限電圧制限器１００の第１ダイオードＤ１がターンオンされる。この際、上限電圧制限器１００がバッファ機能を行うことにより、入力電圧（Vin）（第１演算増幅器Ｕ１の非反転端子（＋）に印加される電圧）と出力電圧（Ｖout）が等しくなる。逆に、制限電圧（Ｖlimit）が入力電圧（Ｖin）より小さいとき、第１ダイオードＤ１がターンオフされる。このときは電流の方向が変換されてバッファの機能を行わず、漏洩電流が流れるようになる。このときの出力電圧（Ｖout）は制限電圧（Ｖlimit）から漏洩電流により抵抗Ｒ１にかかる電圧（ｉleakage ×Ｒ１）を引き算した電圧となる。言い換えれば、出力電圧（Ｖout）が制限電圧（Ｖlimit）より低くなる。これを防止するためには第１漏洩電流遮断器２５０が必要である。
【００２０】
図３は本発明の第２実施例によるレーザーダイオード保護回路の構成を示した図である。
【００２１】
図３は、図２の構成に、下限電圧制限器３００、電圧低速下降器４００及び第２漏洩電流遮断器４５０をさらに加えた構成を有する。但し、上限電圧制限器１００は第１及び第２パワートランジスタＴＲ１，ＴＲ２のベース端子に連結され、これら第１パワートランジスタＴＲ１のエミッタ端子と第２パワートランジスタＴＲ２のコレクタ端子は図１のＬＤのピン６に連結される。このピン６は熱電（thermoelectric）クーラー（＋）端子である。
【００２２】
このように下限電圧を制限する構成はＡＴＣ（Automatic Temperature Control）のためのものである。
【００２３】
下限電圧制限器３００は出力電圧（Ｖout2）が一定電圧以下に下がることを防止する。このような下限電圧制限器３００は、抵抗Ｒ６と、第２漏洩電流遮断器４５０を通じて電圧低速下降器４００に連結される反転端子（−）及び電源が印加される非反転端子（＋）を有する第３演算増幅器Ｕ３と、カソードが第３演算増幅器Ｕ３の反転端子（−）と第１演算増幅器Ｕ１の非反転端子（＋）に連結され、アノードが第３演算増幅器Ｕ３の出力端子に連結された第２ダイオードＤ２とで構成される。
【００２４】
電圧低速下降器４００は下限電圧制限器３００に印加される電圧が、初期サージ電流が発生しない程度で、徐々に下がるように時定数を形成する抵抗Ｒ３とコンデンサＣ６で構成される。下限電圧制限器３００と電圧低速下降器４００との間には、下限電圧制限器３００の漏洩電流を遮断するための第２漏洩電流遮断器４５０が連結される。第２漏洩電流遮断器４５０は、下限電圧制限器３００に提供される出力がフィードバックされる反転端子（−）と電圧低速下降器４００に連結される非反転端子（＋）とを有する第４演算増幅器４５０を用いて下限電圧制限器３００の漏洩電流を遮断する。
【００２５】
第３及び第４演算増幅器Ｕ３，Ｕ４としてもFAIRCHILD社の“ＬＦ３４７”を使用することができる。
【００２６】
制限電圧（Ｖlimit2）が出力電圧（Ｖout2）より小さいとき、下限電圧制限器３００の第２ダイオードＤ２がターンオンされる。この際、下限電圧制限器３００がバッファの機能を行うことにより、入力電圧（Ｖin）（第３演算増幅器Ｕ３の非反転端子（＋）に印加される電圧）と出力電圧（Ｖout2）が等しくなる。逆に、制限電圧（Ｖlimit2）が入力電圧（Ｖin）より大きいか、同じとき、第２ダイオードＤ２はターンオフされる。このときは電流の方向が変換されてバッファの機能を行わず、漏洩電流が流れるようになる。このときの出力電圧（Ｖout2）は制限電圧（Ｖlimit2）から漏洩電流により抵抗Ｒ６にかかる電圧（ｉleakage ×Ｒ６）を引き算した電圧となる。言い換えれば、出力電圧（Ｖout2）が制限電圧（Ｖlimit2）より低くなる。これを防止するために第２漏洩電流遮断器４５０が必要である。
【００２７】
図４は本発明の第１又は第２実施例で時間変化に応じて上限及び下限制限電圧が変化する状態を示したグラフである。
【００２８】
図示したように、時間の経過とともに上限制限電圧と下限制限電圧は徐々に増加又は減少する。上限制限電圧は抵抗Ｒ２とコンデンサＣ５による時定数だけ徐々に増加し、下限制限電圧は抵抗Ｒ３とコンデンサＣ６による時定数だけ徐々に減少する。これにより、初期電源の印加時にＬＤにサージ電流が流れることを防止することができる。
【００２９】
以上、本発明の詳細について具体的な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が可能なのは明らかである。従って、本発明の範囲は、上記実施形態に限られるものでなく、特許請求の範囲のみならず、その範囲と均等なものにより定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明が適用される通常のレーザーダイオードの構成を示した図。
【図２】本発明の第１実施例によるレーザーダイオード保護回路の構成を示した図。
【図３】本発明の第２実施例によるレーザーダイオード保護回路の構成を示した図。
【図４】本発明の第１又は第２実施例で時間変化に応じて上限及び下限制限電圧の変化状態を示したグラフ。
【符号の説明】
【００３１】
１００  上限電圧制限器
２００  電圧低速上昇器
２５０  漏洩電流遮断器
３００  加減電圧制限器
４００  電圧低速下降器
４５０  漏洩電流遮断器
【図１】
2004363597.tif 000003
【図２】
2004363597.tif 000004
【図３】
2004363597.tif 000005
【図４】
2004363597.tif 000006