(57)【要約】【課題】ベース電流によってトランジスタが壊れることを防止したレーザダイオード駆動回路を提供する。【解決手段】本発明に係るレーザダイオード駆動回路２０は、レーザダイオードを駆動させるための第１の入力信号を受けるベース、第１の出力に接続されるコレクタ、及びエミッタを有する第１のトランジスタ２３と、第１の入力信号に対する相補信号である第２の入力信号を受けるベース、第２の出力に接続されるコレクタ、及びエミッタを有する第２のトランジスタ２４と、一端が第１のトランジスタ２３のエミッタに接続された第１のダイオード２６と、一端が第２のトランジスタ２４のエミッタに接続された第２のダイオード２７と、第１のダイオード２３の他端及び第２のダイオード２４の他端に接続された電流源２５と、を備える。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードを駆動させるための第１の入力信号を受けるベース、第１の出力に接続されるコレクタ、及びエミッタを有する第１のトランジスタと、
前記第１の入力信号に対する相補信号である第２の入力信号を受けるベース、第２の出力に接続されるコレクタ、及びエミッタを有する第２のトランジスタと、
一端が前記第１のトランジスタのエミッタに接続された抵抗性インピーダンスを有する第１の電子素子と、
一端が前記第２のトランジスタのエミッタに接続された抵抗性インピーダンスを有する第２の電子素子と、
前記第１の電子素子の他端及び前記第２の電子素子の他端に接続された電流源と、
を備え、
前記第１の電子素子及び前記第２の電子素子は、１のダイオード又は直列に接続された複数のダイオードから構成されることを特徴とするレーザダイオード駆動回路。
【請求項２】
レーザダイオードを駆動させるための第１の入力信号を受けるベース、第１の出力に接続されるコレクタ、及びエミッタを有する第１のトランジスタと、
前記第１の入力信号に対する相補信号である第２の入力信号を受けるベース、第２の出力に接続されるコレクタ、及びエミッタを有する第２のトランジスタと、
一端が前記第１のトランジスタのエミッタに接続された抵抗性インピーダンスを有する第１の電子素子と、
一端が前記第２のトランジスタのエミッタに接続された抵抗性インピーダンスを有する第２の電子素子と、
前記第１の電子素子の他端及び前記第２の電子素子の他端に接続された電流源と、
を備え、
前記第１の電子素子及び前記第２の電子素子は、１の抵抗器又は直列に接続された複数の抵抗器から構成されることを特徴とするレーザダイオード駆動回路。
【請求項３】
一端が前記第２のトランジスタのコレクタに接続されると共に他端が前記第２の出力に接続された負荷素子をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザダイオード駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオードを駆動させるレーザダイオード駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に、従来のレーザダイオード駆動回路５０の一例を示す。レーザダイオード駆動回路５０は、一対のバイポーラトランジスタ（以下、「トランジスタ」という）２３，２４によって構成される差動回路を有し、それぞれのトランジスタ２３，２４のエミッタが定電流源２５に接続されている。第１のトランジスタ２３のコレクタが第１の出力Ｏｕｔ１に接続され、第１の出力Ｏｕｔ１がレーザダイオード１０のカソードに接続される。このレーザダイオード駆動回路５０は、それぞれのトランジスタのベースに相補信号である第１の信号と第２の信号とが入力されることによって、第１のトランジスタ２３及び第２のトランジスタ２４に流れる電流を制御し、これによりレーザダイオード１０を駆動する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記レーザダイオード駆動回路５０では、レーザダイオードを変調動作させるためにスイッチングするときに電流が流れるトランジスタが２３，２４入れ替わるが、この際に電流が流れ出す側のトランジスタ２３，２４のベース−エミッタ間電圧が大きく変化する。これにより、そのトランジスタ２３，２４に過度のベース電流が流れ込み、トランジスタ２３，２４が壊れる恐れがあった。
【０００４】
そこで、本発明は上記課題を解決し、ベース電流によってトランジスタが壊れることを防止したレーザダイオード駆動回路を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るレーザダイオード駆動回路は、レーザダイオードを駆動させるための第１の入力信号を受けるベース、第１の出力に接続されるコレクタ、及びエミッタを有する第１のトランジスタと、第１の入力信号に対する相補信号である第２の入力信号を受けるベース、第２の出力に接続されるコレクタ、及びエミッタを有する第２のトランジスタと、一端が第１のトランジスタのエミッタに接続された抵抗性インピーダンスを有する第１の電子素子と、一端が第２のトランジスタのエミッタに接続された抵抗性インピーダンスを有する第２の電子素子と、第１の電子素子の他端及び第２の電子素子の他端に接続された電流源と、を備え、第１の電子素子及び第２の電子素子は、１のダイオード又は直列に接続された複数のダイオードから構成されることを特徴とする。
【０００６】
このように第１のトランジスタ及び第２のトランジスタのそれぞれのエミッタに抵抗性インピーダンスを有する電子素子を接続することにより、ベース−エミッタ間の電圧差を低減させ、過度のベース電流の流入を抑制し、トランジスタが壊れることを防止することができる。抵抗性インピーダンスを有する電子素子は、１のダイオード又は直列に接続された複数のダイオードによって構成することができる。レーザダイオードを駆動するための電流はレーザダイオードの種類によってばらつきがあるが、抵抗性インピーダンスを有する電子素子としてダイオードを用いることにより、電流量によらずベース−エミッタ間の電圧を一定の割合で低下させることができる。
【０００７】
また、本発明に係るレーザダイオード駆動回路は、レーザダイオードを駆動させるための第１の入力信号を受けるベース、第１の出力に接続されるコレクタ、及びエミッタを有する第１のトランジスタと、第１の入力信号に対する相補信号である第２の入力信号を受けるベース、第２の出力に接続されるコレクタ、及びエミッタを有する第２のトランジスタと、一端が第１のトランジスタのエミッタに接続された抵抗性インピーダンスを有する第１の電子素子と、一端が第２のトランジスタのエミッタに接続された抵抗性インピーダンスを有する第２の電子素子と、第１の電子素子の他端及び第２の電子素子の他端に接続された電流源と、を備え、第１の電子素子及び第２の電子素子は、１の抵抗器又は直列に接続された複数の抵抗器から構成されることを特徴とする。
【０００８】
このように第１のトランジスタ及び第２のトランジスタのそれぞれのエミッタに抵抗性インピーダンスを有する電子素子を接続することにより、ベース−エミッタ間の電圧差を低減させ、過度のベース電流の流入を抑制し、トランジスタの破壊を防止することができる。抵抗性インピーダンスを有する電子素子は、１の抵抗器又は直列に接続された複数の抵抗器によって構成することができる。
【０００９】
上記レーザダイオード駆動回路において、一端が第２のトランジスタのコレクタに接続されると共に他端が第２の出力に接続された負荷素子をさらに備えることを特徴としても良い。
【００１０】
第１の出力に接続されるレーザダイオードに対応する負荷素子を、第２のトランジスタのコレクタと第２の出力との間に配置することにより、第１のトランジスタ側の回路と第２のトランジスタ側の回路を対称にすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明に係るレーザダイオード駆動回路の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
図１は、実施形態に係るレーザ装置１の構成を示す図である。レーザ装置１は、レーザダイオード１０と、レーザダイオード１０を載置したヒートシンク１５と、レーザダイオード１０を駆動するためのレーザダイオード駆動回路２０が集積されたＩＣ１４と、を有する。ＩＣ１４及びヒートシンク１５は、キャリア１６上に載置されている。レーザダイオード１０とＩＣ１４とはワイヤ１１によって接続されており、また、レーザダイオード１０は定電圧源Ｖｃｃにワイヤ１１によって接続されている。
【００１３】
図２は、図１に示すレーザ装置１の回路構成を示す図である。図２に示されるように、レーザダイオード駆動回路２０は、増幅回路２２と、第１のトランジスタ２３及び第２のトランジスタ２４からなる一対のトランジスタと、第１のダイオード２６と、第２のダイオード２７と、を備えており、入力信号生成回路６０に外部接続されている。
【００１４】
入力信号生成回路６０は、第１の信号を出力する第１の出力端子６０１と、第１の信号の相補信号である第２の信号を出力する第２の出力端子６０２とを有する。そして、入力信号生成回路６０は、レーザダイオード１０を変調動作させるための第１の信号及び第２の信号を生成し、第１の出力端子６０１及び第２の出力端子６０２のそれぞれから出力する機能を有する。
【００１５】
増幅回路２２は、第１の入力端子２２１、第２の入力端子２２２、第１の出力端子２２３、第２の出力端子２２４を有し、第１の入力端子２２１は、入力信号生成回路６０の第１の出力端子６０１と接続され、第２の入力端子２２２は、入力信号生成回路６０の第２の出力端子６０２と接続されている。増幅回路２２は、第１の入力端子２２１及び第２の入力端子２２２に入力された信号を増幅し、それぞれ第１の出力端子２２３及び第２の出力端子２２４から出力する機能を有する。
【００１６】
第１のトランジスタ２３は、ベースが増幅回路２２の第１の出力端子２２３に接続され、コレクタが第１の抵抗器２８の一端に接続され、エミッタが第１のダイオード２６のアノードに接続されている。そして、第１のトランジスタ２３のコレクタに接続された第１の抵抗器２８の他端は、レーザダイオード駆動回路２０の第１の出力Ｏｕｔ１とされている。また、第１のダイオード２６のカソードは、定電流源２５に接続されている。第２のトランジスタ２４は、ベースが増幅回路２２の第２の出力端子２２４に接続され、コレクタが第２の抵抗器２９の一端に接続され、エミッタが第２のダイオード２７のアノードに接続されている。そして、第２のトランジスタ２４のコレクタに接続された第２の抵抗器２９の他端には負荷素子である第３のダイオード３０のカソードと接続され、第３のダイオード３０のアノードはレーザダイオード駆動回路２０の第２の出力Ｏｕｔ２とされている。また、第２のダイオード２７のカソードは、第１のダイオード２６のカソードと並列に定電流源２５に接続されている。なお、図２では、レーザダイオード駆動回路２０は一対のトランジスタを有しているが、複数対のトランジスタを並列に配置して増幅回路２２に接続する構成としてもよい。また、第１のダイオード２６（第２のダイオード２７）についても、１つではなく複数のダイオードを直列に接続することとしてもよい。
【００１７】
レーザダイオード１０は、カソードがレーザダイオード駆動回路２０の第１の出力Ｏｕｔ１に接続され、アノードが定電圧源Ｖｃｃに接続される。構造的には、レーザダイオード１０とレーザダイオード駆動回路２０、及びレーザダイオード１０と定電圧源Ｖｃｃはそれぞれ、図１に示されるようにワイヤ１１によって接続される。また、レーザダイオード駆動回路２０の第２の出力Ｏｕｔ２は定電圧源Ｖｃｃに接続される。
【００１８】
次に、第１実施形態に係るレーザダイオード駆動回路２０の効果について説明する。
【００１９】
レーザダイオード駆動回路２０は、第１のトランジスタ２３及び第２のトランジスタ２４のエミッタに、それぞれ第１のダイオード２６及び第２のダイオード２７が接続されているので、ベース−エミッタ間の電圧差が低減される。これにより、スイッチングの際に第１のトランジスタ２３及び第２のトランジスタ２４に過度にベース電流が流れ込むことを抑制し、トランジスタが壊れることを防止できる。図３は、従来のレーザダイオード駆動回路２０と本実施形態のレーザダイオード駆動回路２０によってレーザダイオード１０を駆動したときのベース電流及びレーザ電流のシミュレーション結果を示す図である。なお、レーザ電流とは、レーザダイオード１０を流れる電流である。図３（ａ）は入力信号生成回路６０によって生成された信号の波形を示す図、図３（ｂ）は従来のレーザ装置５によるベース電流の変化を示す図、図３（ｃ）は従来のレーザ装置５によるレーザ電流の変化を示す図、図３（ｄ）は本実施形態に係るレーザ装置１によるベース電流の変化を示す図、図３（ｅ）は本実施形態に係るレーザ装置１によるレーザ電流の変化を示す図である。図３（ｂ）及び図３（ｄ）とを比較すると、トランジスタに流れ込むベース電流が低減されたことが分かる。
【００２０】
また、ベース−エミッタ間の電圧差を低減させるために、抵抗性インピーダンスを有する電子素子としてダイオードを使用しているので、所定の電圧値になると流れる電流量が急激に増大するという図４に示されるようなダイオードの特性によって、レーザダイオード１０を駆動する電流の大きさによらず、ほぼ一定の電圧降下を生じさせることができる。
【００２１】
次に、本発明の第２実施形態に係るレーザダイオード駆動回路４０について説明する。第２実施形態に係るレーザダイオード駆動回路４０は、基本的な構成は第１実施形態に係るレーザダイオード駆動回路２０と同様であるが、第２実施形態に係るレーザダイオード駆動回路４０は、抵抗性インピーダンスを有する電子素子として、第１のダイオード２６及び第２のダイオード２７に代えて、第３の抵抗器３１及び第４の抵抗器３２を用いている点が異なる。図５は、第２実施形態に係るレーザダイオード駆動回路４０の構成を示す図である。
【００２２】
レーザダイオード駆動回路４０においては、第１のトランジスタ２３のエミッタは第３の抵抗器３１の一端に接続され、第２のトランジスタ２４のエミッタは第４の抵抗器３２の一端に接続されている。そして、第３の抵抗器３１及び第４の抵抗器３２のそれぞれの他端は、定電流源２５に接続されている。
【００２３】
第２実施形態に係るレーザダイオード駆動回路４０は、第１実施形態に係るレーザダイオード駆動回路２０と同様に、ベース−エミッタ間の電圧差を低減することにより、スイッチングの際に第１のトランジスタ２３及び第２のトランジスタ２４に過度にベース電流が流れ込むことを抑制し、トランジスタが壊れることを防止できる。図６（ａ）は入力信号生成回路６０によって生成された信号の波形を示す図、図６（ｂ）は従来のレーザ装置５によるベース電流の変化を示す図、図６（ｃ）は従来のレーザ装置５によるレーザ電流の変化を示す図、図６（ｄ）は本実施形態に係るレーザ装置２によるベース電流の変化を示す図、図６（ｅ）は本実施形態に係るレーザ装置２によるレーザ電流の変化を示す図である。なお、このシミュレーションは、抵抗値３Ωの第３の抵抗器３１及び第４の抵抗器３２を用いて行ったものである。図６（ｂ）及び図６（ｄ）とを比較すると、トランジスタに流れ込むベース電流が低減されたことが分かる。
【００２４】
最後に、第１実施形態に係るレーザダイオード駆動回路２０と第２実施形態に係るレーザダイオード駆動回路４０とを比較する。ベース−エミッタ間において同程度の電圧降下を生じさせるために、ダイオード及び抵抗器のそれぞれ接続した場合のベース電流とレーザ電流とをシミュレーションした結果を図７に示す。図７（ａ）は入力信号生成回路６０によって生成された信号の波形を示す図、図７（ｂ）は第１実施形態に係るレーザダイオード駆動回路２０によるベース電流の変化を示す図、図７（ｃ）は第１実施形態に係るレーザダイオード駆動回路２０によるレーザ電流の変化を示す図、図７（ｄ）は第２実施形態に係るレーザダイオード駆動回路４０によるベース電流の変化を示す図、図７（ｅ）は第２実施形態に係るレーザダイオード駆動回路４０によるレーザ電流の変化を示す図である。なお、第２実施形態に係るレーザダイオード駆動回路４０では、第１実施形態に係るレーザダイオード駆動回路２０のダイオードと同じ電圧降下を生じさせるため、抵抗値１０Ωの抵抗器を用いた。図７（ｃ）及び図７（ｅ）に示されるように、同程度の電圧降下を生じさせる場合には、ダイオードを用いた場合の方がレーザ電流の立ち上がりが鋭く、変調動作に適していることがわかる。また、第２実施形態において抵抗値の大きい抵抗器を用いた場合には、レーザ電流を完全に切る（０にする）ことができない（図７（ｅ）参照）。これは、抵抗値の大きい抵抗器を用いると、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタのそれぞれのベース−エミッタ間の電圧差が近い値となって、第１のトランジスタと第２のトランジスタの両方に電流が流れてしまうためと考えられる。従って、上記実施形態のように耐圧の小さいバイポーラトランジスタを用いる場合には、大きい電圧降下を生じさせることができるダイオードを用いる第１実施形態の方が、バイポーラトランジスタにかかる負担を低減させることができるので好ましい。
【００２５】
以上、本発明のレーザダイオード駆動回路について実施形態を例として詳細に説明したが、本発明に係るレーザダイオード駆動回路は上記実施形態に限定されるものではない。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタのそれぞれのエミッタに抵抗性インピーダンスを有する電子素子を接続することにより、ベース−エミッタ間の電圧差を低減させ、過度のベース電流の流入を抑制し、ベース電流によってトランジスタが壊れることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るレーザ装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るレーザ装置の回路構成を示す図である。
【図３】ベース電流及びレーザ電流のシミュレーション結果を示す図である。
【図４】ダイオードの特性を示す図である。
【図５】第１実施形態に係るレーザ装置の回路構成を示す図である。
【図６】ベース電流及びレーザ電流のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】ベース電流及びレーザ電流のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】従来のレーザ装置の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１、２…レーザ装置、１０…レーザダイオード、１１…ワイヤ、１４…ＩＣ、１５…ヒートシンク、１６…キャリア、２０…レーザダイオード駆動回路、２２…増幅回路、２３…第１のトランジスタ、２４…第２のトランジスタ、２５…定電流源、２６…第１のダイオード、２７…第２の第−ド、２８…第１の抵抗器、２９…第２の抵抗器、３０…ダイオード、３１…第３の抵抗器、３２…第４の抵抗器、４０、５０…レーザダイオード駆動回路、６０…入力信号生成回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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