(57)【要約】【目的】 光変調器用の駆動回路に関し、該光変調器に流れる電流のバイパス路の抵抗を半固定化することなく、該抵抗値を流動的に調整して変調電圧を一定にし、光変調を安定化する。【構成】 ｐ型の半導体層とｎ型の半導体層とに挟まれた変調活性層を有し、どちらか一方の半導体層が、同じ導電型を有する半導体レーザダイオードの半導体層と電気的に共通にされる光変調器２３を駆動する回路であって、外部から入力される光変調用信号に基づいて光変調器２３に駆動信号を出力する出力回路１１と、この駆動信号によって光変調器２３に流れる電流のバイパス路の抵抗を光変調用信号に基づいて調整し、該駆動信号の電圧レベルを一定に補償する補償回路１２とを備えている。【選択図】図１
2004295154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一導電型の半導体層と反対導電型の半導体層とに挟まれた変調活性層を有し、どちらか一方の前記半導体層が、同じ導電型を有する半導体レーザダイオードの半導体層と電気的に共通される半導体光学変調器を駆動する回路であって、
外部から入力される光変調用信号に基づいて前記半導体光学変調器に駆動信号を出力する出力回路と、
前記出力回路の駆動信号によって前記半導体光学変調器に流れる電流のバイパス路の抵抗を前記光変調用信号に基づいて調整し、該駆動信号の電圧レベルを一定に補償する補償回路とを備えていることを特徴とする光変調器用の駆動回路。
【請求項２】
前記半導体光学変調器と、一導電型の半導体層と反対導電型の半導体層とに挟まれた活性層を有する半導体レーザダイオードとを共通の基板に集積化した光変調器集積化発光素子の前記半導体光学変調器を駆動することを特徴とする請求項１に記載の光変調器用の駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信用の中継器等に使用される光変調器集積化発光素子〔Modulator-Integrate Distributed-Feedback Laser-Diode：（以下単にＭＩ−ＤＦＢ−レーザダイオードという）〕のような半導体光学変調器を駆動する駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムの長距離伝送及び大容量化の要求に伴い、１００ｋｍ以上，２．５Ｇｂ／ｓの伝送特性が要求され、この要求を満足させるべく、直接変調方式のレーザダイオードや、電界吸収型光変調器とＤＦＢレーザダイオードとを集積化した光変調器集積化発光素子が研究開発され、これに従い当該発光素子を駆動する回路が開発されている。
【０００３】
直接変調方式のレーザダイオードを駆動する駆動回路は、図17（Ａ）に示すように、直接変調に必要な信号（以下変調信号という）を増幅する入力バッファ１Ａと、基準電圧ＶREF 及び変調信号ＳINを入力して変調電圧Ｖｍを出力する差動増幅器１Ｂとを備えている。
【０００４】
差動増幅器１Ｂは図17（Ｂ）に示すように、第１〜第４の電界効果トランジスタＴＮ１〜ＴＮ４を有している。第１の電界効果トランジスタＴＮ１では、そのドレインが接地線ＧNDに接続され、そのゲートに基準電圧ＶREF が供給される。第２の電界効果トランジスタＴＮ２では、そのドレインがレーザダイオード２の一方の電極に接続され、そのソースが第１の電界効果トランジスタＴＮ１のソースに接続され、そのゲートに変調信号ＳINが供給される。第３の電界効果トランジスタＴＮ３では、そのドレインが第１及び第２の電界効果トランジスタＴＮ１及びＴＮ２の各々のソースに接続され、そのソースが電源線ＶＳＳに接続され、そのゲートにバイアス電圧ＶIPが供給される。
【０００５】
第４の電界効果トランジスタＴＮ４では、そのドレインが第２の電界効果トランジスタＴＮ２のドレインに接続され、そのソースが電源線ＶＳＳに接続される。第４の電界効果トランジスタＴＮ４はレーザダイオード２を安定に発光するためのバイアス素子として機能し、そのゲートにはバイアス電圧ＶＩＢが印加されている。このバイアス電圧ＶＩＢは、レーザダイオード２のデバイス回路間電流が素子の製造バラつきにより異なっているので、それを調整するために供給されるものである。なお、直接変調方式のレーザダイオード２では、このデバイス回路間電流を発振閾値電流と呼んでいる。
【０００６】
次に、当該駆動回路１の動作を説明する。まず、図17（Ａ）に示すように変調信号が入力バッファ１Ａにより増幅され、この増幅された変調信号ＳINが差動増幅器１Ｂに出力されると、バイアス電圧ＶＩＰに基づいて動作する差動増幅器１Ｂにより、基準電圧ＶREF と変調信号ＳINとの差の信号に基づく駆動電流がレーザダイオード２に流れる。例えば、変調信号ＳINが「Ｈ」（ハイ）レベルのときに、図17（Ｂ）の第２の電界効果トランジスタＴＮ２がＯＮし、レーザダイオード２に駆動電流が流れる。これにより、レーザダイオード２から外部にレーザ光が出力される。反対にＳINが「Ｌ」（ロー）レベルのときには、トランジスタＴＮ２がＯFFすることから、レーザダイオード２には駆動電流が流れず、レーザ光は発振されない。
【０００７】
ところで、従来例によれば、直接変調方式のレーザダイオード２に比べて消費電力の少ない外部変調方式のＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード３が開発され、このレーザダイオード３を駆動する回路が要求されている。
【０００８】
このＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード３は、Ｍ．鈴木他著の「Monolithic Integration of InGaAsP/InP Distributed Feedback Laser and Electroabsorption Modulator by Vaper   Pase Epitaxy：JOURNAL OF LIGHTWAVE TECNOLOGY. VOL.LT-5, NO.9. SEPTEMBER 1987」に見られ、マルチギガビット光伝送方式として、光変調器とＤＦＢレーザダイオードとを集積した素子である。ＤＦＢレーザダイオードはレーザ光を生成するものであり、光変調器（モジュレータ）はレーザダイオードが生成するレーザ光を吸収又は透過することにより、レーザ光の外部出力を変調するものである。このようなＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード３は、高速、小型、高出力及び低電圧駆動が可能であり、その応用が期待されている。
【０００９】
次に、直接変調方式のレーザダイオード２の駆動回路１をＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード３に適用した場合について説明する。まず、図18（Ａ）に示すように、外付け抵抗ＲＬの一端及びＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード３の光変調器用の電極を、第２の電界効果トランジスタＴＮ２のドレインにそれぞれ接続し、抵抗ＲＬの他端を接地線ＧNDに接続する。レーザダイオード３ＡのＰ側の電極は定電流源４を介して電源線ＶCCに接続し、第３の電界効果トランジスタＴＮ３のソースは−５Ｖ程度の電源線ＶＳＳに接続する。抵抗ＲＬは、光変調器３Ｂを電圧駆動するために接続する。
【００１０】
ここで、図18（Ａ）に示すような駆動回路の動作を説明する。レーザダイオード３Ａが発振している状態で、まず、変調信号ＳINが「Ｈ」レベルとなる場合には、第２の電界効果トランジスタＴＮ２がＯＮし、抵抗ＲＬに電流Ｉが流れる。このとき変調電圧Ｖｍは−３Ｖ程度となり、これが逆バイアス電圧として光変調器３Ｂに供給される。このとき、光変調器３Ｂにはデバイス回路間電流Ｉmod が流れる。また、負荷抵抗ＲＬを流れる電流Ｉは、第２の電界効果トランジスタＴＮ２を通って、第３の電界効果トランジスタＴＮ３に流れ込み、デバイス回路間電流Ｉmod は第４の電界効果トランジスタＴＮ４に流れ込む。これにより、レーザダイオード３Ａ内から放射されたレーザ光は光変調器３Ｂ内で電界吸収され、外部への出力光が遮断される。
【００１１】
反対に、変調信号ＳINが「Ｌ」（ロー）レベルとなると、第２の電界効果トランジスタＴＮ２がＯFFし、抵抗ＲＬの電流Ｉは零となる。このとき変調電圧Ｖｍも０Ｖとなり、レーザダイオード３Ａにデバイス回路間電流Ｉmod が第４の電界効果トランジスタＴＮ４に流れ込む。このときには、光変調器３Ｂには逆バイアス電圧が印加されないので、レーザダイオード３Ａ内で発生されたレーザ光は光変調器３Ｂで電界吸収されずに透過し、それが外部に出力される。
【非特許文献１】JOURNAL OF LIGHTWAVE TECNOLOGY. VOL.LT-5, NO.9. SEPTEMBER 1987
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図17（Ｂ）のレーザダイオード２と図18（Ａ）のＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード３とのデバイス回路間電流Ｉmod は図18（Ｂ）に示すように異なっている。図18（Ｂ）において、縦軸はデバイス回路間電流Ｉmod 、横軸は変調信号ＳINをそれぞれ示している。破線は差動増幅器１Ｂの変調信号ＳINの変化に対するレーザダイオード２のデバイス回路間電流Ｉmod を示しており、実線は信号ＳINの変化に対するＭＩ−ＤＦＢ−レーザダイオード３のデバイス回路間電流Ｉmod をそれぞれ示している。
【００１３】
これによれば、直接変調方式のレーザダイオード２のデバイス回路間電流は信号ＳINの変化によらず一定であるのに対して、外部変調方式のＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード３では、変調信号ＳINが「Ｈ」レベルのときのデバイス回路間電流Ｉmod と、変調信号ＳINが「Ｌ」レベルのときのデバイス回路間電流Ｉmod とが異なっている。この現象は、本発明者らによって確認され、レーザダイオード３Ａを駆動する定電流源４から光変調器３ＢへのＤＣ電流の廻り込みと考えられている。
【００１４】
このようにレーザダイオード２の駆動回路をＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード３にそのまま適用し、第４の電界効果トランジスタＴＮ４のゲートをバイアス電圧ＶＩＢにより固定的にバイアスする方法では、変調信号ＳIN＝「Ｈ」又は「Ｌ」レベルに対応したデバイス回路間電流Ｉmod の調整が不完全となってしまい、変調電圧（駆動信号Ｖｍ）が変動することにより、出力波形にノイズが含まれたり、レーザ光が不安定になるという問題がある。
【００１５】
本発明は、かかる従来例の問題点に鑑み創作されたものであり、光変調器に流れる電流のバイパス路の抵抗を固定化することなく、該抵抗値を流動的に調整して変調電圧を一定にし、光変調を安定化することが可能となる光変調器用の駆動回路の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
図１は、本発明に係る光変調器用の駆動回路の原理図を示している。本発明の第１の駆動回路は、一導電型の半導体層と反対導電型の半導体層とに挟まれた変調活性層を有し、どちらか一方の前記半導体層が、同じ導電型を有する半導体レーザダイオードの半導体層と電気的に共通される半導体光学変調器を駆動する回路であって、図１に示すように外部から入力される光変調用信号に基づいて前記半導体光学変調器に駆動信号を出力する出力回路と、前記出力回路の駆動信号によって前記半導体光学変調器に流れる電流のバイパス路の抵抗を前記光変調用信号に基づいて調整し、該駆動信号の電圧レベルを一定に補償する補償回路とを備えていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第１の駆動回路において、好ましくは、前記出力回路が光変調用信号と基準電圧とを入力して駆動信号を生成し、該駆動信号を前記半導体光学変調器に出力する差動増幅器を構成していることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第１の駆動回路において、好ましくは、前記補償回路が光変調用信号と基準電圧とを入力し、該光変調用信号に応じて前記半導体光学変調器に流れる電流をバイパスし、前記出力回路からの駆動信号を調整する差動補償回路を構成していることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第１の駆動回路において、好ましくは、前記出力回路及び補償回路が化合物半導体集積回路から構成されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第１の駆動回路において、好ましくは、前記出力回路が一端を第１の電源線に接続した負荷素子と、ドレインを前記第１の電源線に接続した第１のトランジスタと、ドレインを前記負荷素子の他端及び半導体光学変調器の一端にそれぞれ接続し、ソースを前記第１のトランジスタのソースに接続した第２のトランジスタと、ドレインを前記第１及び第２のトランジスタの各々のソースに接続し、ソースを第２の電源線にそれぞれ接続した第３のトランジスタとを有し、前記補償回路は、ゲートを前記第２のトランジスタのゲートに接続し、ドレインを前記第２のトランジスタのドレインにそれぞれ接続した第４のトランジスタと、一端を前記第１の電源線に接続した回路調整素子と、ドレインを前記回路調整素子の他端に接続し、ソースを前記第４のトランジスタのソースにそれぞれ接続した第５のトランジスタと、ドレインを前記第４及び第５のトランジスタの各々のソースに接続し、ソースを第２の電源線にそれぞれ接続した第６のトランジスタとを有していることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第１の駆動回路において、好ましくは、前記第１及び第５のトランジスタの各々のゲートに、光変調用の基準電圧を供給し、前記第２及び第４のトランジスタの各々のゲートに、光変調用信号を供給し、前記第３及び第６のトランジスタの各々のゲートに、回路の動作電流を決めるバイアス電圧をそれぞれ供給していることを特徴とする。
【００２２】
本発明の第１の駆動回路において、好ましくは、前記第５のトランジスタのゲート幅が第４のトランジスタのゲート幅よりも狭くされていることを特徴とする。
【００２３】
本発明の第１の駆動回路は、好ましくは、前記半導体光学変調器と、一導電型の半導体層と反対導電型の半導体層とに挟まれた活性層を有する半導体レーザダイオードとを共通の基板に集積化した光変調器集積化発光素子の前記半導体光学変調器を駆動することを特徴とする。
【００２４】
本発明の電気信号−光変換装置は、レーザ光を発生する半導体レーザダイオードと、前記半導体レーザダイオードの出力光を変調する半導体光学変調器と、前記半導体光学変調器に変調電圧を出力する駆動回路とを備え、前記駆動回路が本発明の第１の光変調用の駆動回路から成ることを特徴とし、上記目的を達成する。
【００２５】
本発明の原理的な駆動回路によれば、外部から入力された光変調用信号に基づいて出力回路から半導体光学変調器に駆動信号が出力されると、この駆動信号によって半導体光学変調器に電流が流れる。この電流は、光変調用信号がデジタル信号の場合であって、この信号が「Ｈ」（ハイ）レベルのときと、「Ｌ」（ロー）レベルのときでは異なっていることが本発明者らによって確認された。しかし、光変調用信号が「Ｈ」レベルのときに半導体光学変調器に流れる電流のみならず、該信号が「Ｌ」レベルのときに半導体光学変調器に流れる電流をも補償回路に引き込むように、この電流のバイパス路の抵抗が調整される。
【００２６】
これにより、出力回路の出力電位、すなわち、半導体光学変調器の駆動信号の電圧レベルが補償回路によって一定になるように調整されるため、駆動信号の電圧レベルが一定に補償されることとなる。
【００２７】
次に、本発明の第１の駆動回路の動作を説明する。図１において、第１のバイアス電圧ＶIPに基づいて動作する出力回路１１において、基準電圧ＶREF と光変調用信号ＳINの電圧との差信号が増幅され、その結果、図２（Ａ）に示すような負荷素子ＲＬの両端に駆動信号（変調電圧Ｖｍ）が発生し、それが半導体光学変調器２３に供給される。この際に、第２のバイアス電圧ＶIBに基づいて動作する補償回路１２において、基準電圧ＶREF と光変調用信号ＳINの電圧とに応じて、半導体光学変調器２３に流れる電流がバイパスされ、出力回路１１からの駆動信号Ｖｍが調整される。
【００２８】
この結果、光変調用信号ＳINが「Ｈ」レベルのときの半導体光学変調器２３のデバイス回路間電流Ｉmod と、信号ＳINが「Ｌ」レベルのときのデバイス回路間電流Ｉmod とが異なっても、この信号ＳINに基づいて補償回路１２により、駆動信号Ｖｍの変動が抑えられ、出力波形にノイズを含くむことなく、安定した駆動信号Ｖｍを半導体光学変調器２３の光変調器に供給することができる。
【００２９】
すなわち、信号ＳINが「Ｈ」レベルとなると、まず、図２（Ａ）に示すような第２のトランジスタＴ２がＯＮし、抵抗ＲＬに電流Ｉが流れる。このとき、負荷素子ＲＬの両端に駆動信号Ｖｍが発生し、半導体光学変調器２３にデバイス回路間電流Ｉmod が流れる。電流Ｉは、第２のトランジスタＴ２を通って、第３のトランジスタＴ３に流れ込み、デバイス回路間電流Ｉmod は図２（Ｂ）に示すような第４のトランジスタＴ４に流れ込む。これにより、半導体光学変調器２３内を通過するレーザ光は電界吸収され、光が外部に出力されずに遮断される。
【００３０】
反対に、光変調用信号ＳINが「Ｌ」レベルとなると、第２のトランジスタＴ２がＯFFし、第４のトランジスタＴ４がＯFFし、抵抗ＲＬには電流Ｉが流れない。このとき、駆動信号Ｖｍは０Ｖとなる。また、半導体光学変調器２３にデバイス回路間電流Ｉmod が流れるが、この電流Ｉmod は、トランジスタＴ４に流れ込む。これは、第４のトランジスタＴ４がトランジスタＴ５に比べてディプレッション化されていることにより、光変調用信号ＳINが「Ｌ」レベルでも、デバイス回路間電流Ｉmod がトランジスタＴ４に引き込まれるためである。この結果、半導体光学変調器２３内を通過するレーザ光は電界吸収されないため、レーザ光が透過し、それが外部に出力される。
【００３１】
このように光変調用信号ＳINの「Ｈ」レベル又は「Ｌ」レベルに対応して第４のトランジスタＴ４により、半導体光学変調器２３のデバイス回路間電流Ｉmodが流動的にバイパスされることから、変調電圧（駆動信号Ｖｍ）の変動が抑えられ、出力波形にノイズを含むことなく、安定した変調電圧が半導体光学変調器２３の光変調器に供給される。この結果、半導体光学変調器２３によってレーザ光を安定させることができる。
【００３２】
これにより、１００ｋｍ以上，２．５Ｇｂ／ｓの伝送特性が期待される光変調器集積化発光素子に最適な駆動回路が提供され、長距離伝送・大容量の光通信システムの信頼性の向上に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、図を参照しながら本発明の実施例について説明をする。図1〜16は、本発明の実施例に係る駆動回路の説明図である。
（１）第１の実施例
図１に示したような駆動回路が適用される光変調器集積化発光素子（以下ＭＩ−ＤＦＢレーザダイオードという）１３は図３に示すように、同一のｎ−ＩｎＰ基板２１にＤＦＢレーザ発光素子２２及び光変調器２３を集積化して設けられ、ＤＦＢレーザ発光素子２２上にはレーザ電極22Ａを有し、光変調器２３上には光変調用電極23Ａを有している。
【００３４】
ＤＦＢレーザ発光素子２２は、波長１．５５μｍのレーザ光を発生するものであり、ｎ−ＩｎＰ基板２１にｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層21Ａ、ＩｎＧａＰ活性層（変調活性層）21Ｂ、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰクラッド層21Ｄ及びｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層21Ｅが積層されて構成されている。
【００３５】
当該発光素子２２の端面には、へき開面あるいは高反射コーティング膜（High-Reflective Coating）20Ａを有している。当該素子２２上に設けられたレーザ電極22Ａは、レーザ光発生用の電流を供給するものである。電極22Ａは定電流源（ＤＣ電流源）１４に接続して使用する。
【００３６】
光変調器２３はレーザ光を変調するものであり、同一のｎ−ＩｎＰ基板２１において、レーザ発光素子２２に光学的に接続されて設けられる。光変調器２３は、ｎ−ＩｎＰ基板２１にｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層21Ａ、ＩｎＧａＰ吸収層21Ｃ、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰクラッド層21Ｄ及びｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層21Ｅが積層されて構成されている。活性層21Ｂや吸収層21Ｃの両側には、高抵抗埋め込み層21Ｆを有している。
【００３７】
当該素子２３の端面には、低反射コーティング膜（Anti-Reflective Coating）20Ｂを有している。当該素子２３上に設けられた光変調用電極23Ａは、レーザ変調用信号（変調信号）を供給するものである。本発明の実施例では、図５で説明するような駆動電圧Ｖｍを電極23Ａに供給して使用される。
【００３８】
このようなＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３は、図４（Ａ）に示すようにＤＦＢレーザ発光素子２２及び光変調器２３を接続した等価回路又は図５に示すような等価回路によって記述することにする。
【００３９】
ＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３を変調駆動する場合には、図４（Ｂ）に示すように、駆動回路（以下レーザドライバという）１５に外付け抵抗ＲＬを接続し、ＤＦＢレーザ発光素子２２に、レーザ光発生用のＤＣ電流源１４を接続して変調回路を構成する。また、このようなダイオード１３では、駆動回路から出力される信号の「Ｈ」（ハイ）レベル又は「Ｌ」（ロー）レベルによって光変調器２３に流れる電流値が異なっている。そこで、本発明では光変調器２３に流れる電流値（デバイス回路間電流）を入力信号の「Ｈ」又は「Ｌ」レベルによって一定にするような駆動回路を構成する。
【００４０】
レーザドライバ１５は図５に示すように、光変調用の駆動信号Ｖｍを生成し、該駆動信号ＶｍをＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３の光変調器２３に出力する差動増幅器１１と、この光変調器２３に流れる電流に応じて差動増幅器１１からの駆動信号Ｖｍを調整する差動補償回路１２とを備えている。
【００４１】
差動増幅器１１は図１に示した出力回路の一例であり、トランジスタＴＮ１〜ＴＮ３から構成され、基準電圧ＶREF と変調信号ＳINとの差信号を増幅して駆動信号Ｖｍを生成し、ＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３に駆動信号Ｖｍを出力する。差動増幅器１１の動作電流は、バイアス電圧ＶIPに基づいて決める。
【００４２】
トランジスタＴＮ１は図２（Ａ）の第１のトランジスタＴ１の一例であり、ｎ型の電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタＴＮ１のドレインは接地線ＧNDに接続され、そのゲートは基準電圧源に接続され、そのゲートに基準電圧ＶREF が供給されている。トランジスタＴＮ１のソースはトランジスタＴＮ２のソースと、トランジスタＴＮ３のドレインにそれぞれ接続されている。
【００４３】
トランジスタＴＮ２は図２（Ａ）の第２のトランジスタＴ２の一例であり、ｎ型の電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタＴＮ２のドレインは外付け抵抗ＲＬの一端に接続され、そのゲートは光変調用の信号源に接続され、そのゲートに変調信号ＳINが供給される。
【００４４】
トランジスタＴＮ３は図２（Ａ）の第３のトランジスタＴ３の一例であり、ｎ型の電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタＴＮ３のソースは電源線ＶSSに接続され、そのゲートはバイアス電圧ＶＩＰの供給源に接続されている。これらのトランジスタＴＮ１〜ＴＮ３をＧａＡｓＭＥＳトランジスタ等の化合物半導体から構成しても良い。
【００４５】
外付け抵抗ＲＬは負荷素子の一例であり、ＭＩ−ＤＦＢ−レーザダイオード１３の光変調器２３を電圧駆動する素子である。本発明の実施例では外付け抵抗ＲＬをレーザドライバ１５を構成するＩＣの外部端子に接続して使用している。抵抗値は５０Ω程度とし、光変調器２３に対してインピーダンス整合を採っている。
【００４６】
差動補償回路１２は、図１に示した補償回路の一例であり、トランジスタＴＮ４〜ＴＮ６及び抵抗Ｒ０から構成され、基準電圧ＶREF と変調信号ＳINとを入力し、ＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３の光変調器２３に流れるデバイス回路間電流Ｉmod に応じて差動増幅器１１からの駆動信号Ｖｍを調整する。差動補償回路１２の動作電流はバイアス電圧ＶIBに基づいて決める。
【００４７】
抵抗Ｒ０は回路調整素子の一例であり、外付け抵抗ＲＬとバランスを採るために接続されている。抵抗Ｒ０は抵抗ＲＬと同様に外付けされ、その一端が接地線ＧNDに接続されている。
【００４８】
トランジスタＴＮ４は図２（Ｂ）の第４のトランジスタＴ４の一例であり、ｎ型の電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタＴＮ４のドレインは抵抗ＲＬの一端に接続され、そのゲートはトランジスタＴ１のゲートに接続され、そのゲートに変調信号ＳINが供給される。トランジスタＴＮ４のソースはトランジスタＴＮ５のソースと、トランジスタＴＮ６のドレインにそれぞれ接続されている。
【００４９】
トランジスタＴＮ５は図２（Ｂ）の第５のトランジスタＴ５の一例であり、ｎ型の電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタＴＮ５のドレインは抵抗Ｒ０の他端に接続され、そのゲートは基準電圧源に接続され、そのゲートに基準電圧ＶREF が供給されている。
【００５０】
トランジスタＴＮ６は図２（Ｂ）の第６のトランジスタＴ６の一例であり、ｎ型の電界効果トランジスタから構成されている。トランジスタＴＮ６のソースは電源線ＶSSに接続され、そのゲートはバイアス電圧ＶＩＢの供給源に接続されている。これらのトランジスタＴＮ４〜ＴＮ６をＧａＡｓＭＥＳトランジスタ等の化合物半導体から構成しても良い。トランジスタＴＮ５のゲート幅は、トランジスタＴＮ４のゲート幅よりも縮小される。例えば、ＴＮ４：ＴＮ５＝１０：１に設計されている。これにより、トランジスタＴＮ４はディプレッション型の特性を有するようになり、ＴＮ４のコンダクタスがＴＮ５のコンダクタンスに比べて大きくなる。トランジスタＴＮ５のゲートには基準電圧ＶREF が供給され、トランジスタＴＮ５のゲートには変調信号ＳINがそれぞれ供給されている。
【００５１】
次に、図６〜図９を参照しながら第１の実施例に係るレーザドライバの動作を説明する。図６において、まず、電源線ＶSSを−５Ｖ程度に設定し、変調電圧（駆動信号）Ｖｍが−３Ｖとなるように、トランジスタＴＮ３のバイアス電圧ＶIP及びトランジスタＴＮ６のバイアス電圧ＶIBを調整し、基準電圧ＶREF を設定する。本発明の実施例では抵抗ＲＬ及びＲ0 に流れる電流Ｉを６０ｍＡに設定している。
【００５２】
このようなレーザドライバで、レーザダイオード２２が発振している状態で、変調信号ＳINが「Ｈ」レベルとなると、図６に示すように、トランジスタＴＮ２がＯＮし、抵抗ＲＬに電流Ｉ＝６０ｍＡが流れる。このとき、負荷素子ＲＬの両端に駆動信号Ｖｍ＝−３Ｖが発生する。これが逆バイアス電圧として光変調器２３に供給される。また、光変調器２３にデバイス回路間電流Ｉmod １＝約１０ｍＡ程度が流れる。この電流Ｉ＝６０ｍＡは、トランジスタＴＮ２を通って、トランジスタＴＮ３に流れ込み、デバイス回路間電流Ｉmod １＝約１０ｍＡはトランジスタＴＮ４に流れ込む。これにより、レーザダイオード２２内から放射されたレーザ光は光変調器２３内で電界吸収され、外部への出力光が遮断される。
【００５３】
反対に、図７に示すように、変調信号ＳINが「Ｌ」（ロー）レベルとなると、トランジスタＴＮ２がＯFFし、抵抗ＲＬの電流Ｉは零となる。また、トランジスタＴＮ４が不完全ＯFFし、抵抗ＲＬには電流Ｉが流れない。このとき、駆動信号Ｖｍはほぼ０Ｖとなり、レーザダイオード２２にデバイス回路間電流Ｉmod ２が約２０ｍＡが流れるが、この電流Ｉmod ２はトランジスタＴＮ４がトランジスタＴＮ５に比べてディプレッション化したことにより、変調信号ＳINが「Ｌ」レベルでも、デバイス回路間電流Ｉmod ２を引き込む。このときには、光変調器２３には逆バイアス電圧が印加されないので、レーザダイオード２２内で発生されたレーザ光は光変調器２３で電界吸収されずに透過し、それが外部に出力される。
【００５４】
また、図８に示すように、変調信号ＳINが「Ｈ」→「Ｌ」レベルに遷移すると、トランジスタＴＮ２がＯＮ→ＯFFし、抵抗ＲＬに流れる電流Ｉは６０ｍＡからほぼ０ｍＡに変化する。このとき、負荷素子ＲＬの両端の駆動信号Ｖｍは−３から０Ｖに変化する。また、光変調器２３のデバイス回路間電流は、Ｉmod １からＩmod ２に変化する。このＩmod １からＩmod ２への変化分は、トランジスタＴＮ４により引き込まれ、レーザ出力がＯFFからＯＮに推移する。
【００５５】
さらに、図９に示すように、変調信号ＳINが「Ｌ」から「Ｈ」レベルに遷移すると、トランジスタＴＮ２がＯFFからＯＮし、抵抗ＲＬに流れる電流Ｉは０ｍＡからほぼ６０ｍＡに変化する。このとき、負荷素子ＲＬの両端の駆動信号Ｖｍは０Ｖから−３Ｖに変化する。また、光変調器２３のデバイス回路間電流は、Ｉmod ２からＩmod １に変化する。このＩmod ２からＩmod １への変化分は、トランジスタＴＮ４により引き込まれ、レーザ出力はＯＮからＯFFに推移する。
【００５６】
このようにして、本発明の第１の実施例に係るレーザドライバによれば、図６〜図９に示したように、光変調器２３からレーザドライバに流れ出る電流は変調信号ＳINが「Ｈ」レベルのときにＩmod １であり、変調信号ＳINが「Ｌ」レベルのときにＩmod ２であるが、Ｉmod １とＩmod ２とが異なっても、上記のレーザドライバによれば、第４のトランジスタＴ４によって駆動電圧Ｖｍが一定になるように調整される。
【００５７】
これは、次の理由による。図７に示したように変調信号ＳINが「Ｌ」レベルのときには、トランジスタＴＮ２がＯFFするので、抵抗ＲＬには電流Ｉがほとんど流れなくなる。これと同時に、トランジスタＴＮ４がＯFFするが、トランジスタＴＮ４のサイズをトランジスタＴＮ５のサイズよりも大きくしているので、トランジスタＴＮ４が完全にＯFFにならずに、そのオフ抵抗がオン抵抗に比べて上昇する。トランジスタＴＮ４のオフ抵抗は、光変調器２３からの電流Ｉmod ２（約２０ｍＡ）を流す程度の値になる。これにより、トランジスタＴＮ４はトランジスタＴＮ５がトランジスタＴＮ６に流しきれなくなった電流に等しい電流Ｉmod２を光変調器２３から引き込む。変調信号ＳIN＝「Ｌ」レベル時の差動増幅器１１の出力点の電位は、ダイオード２２の内部抵抗（順方向）とトランジスタＴＮ４の抵抗とを合成した抵抗の分割比によってほぼ決まるので、変調電圧（駆動信号）Ｖｍは、ほぼ０Ｖとなる。
【００５８】
なお、変調信号ＳIN＝「Ｈ」レベル時の差動増幅器１１の出力点の電位は、ＲＬ×Ｉ、すなわち、負荷抵抗ＲＬとトランジスタＴＮ２のオン抵抗との比によってほぼ決まる。また、光変調器２３からの電流Ｉmod １（約１０ｍＡ）はトランジスタＴＮ４のオン動作によって、トランジスタＴＮ６に流れる。
【００５９】
このように差動増幅器１１の駆動信号によって光変調器２３から流れ出る電流のバイパス路の抵抗を変調用信号ＳINに基づいて差動補償回路１２のトランジスタＴＮ４により駆動電圧が一定になるように調整しているので、変調電圧（駆動電圧Ｖｍ）の変動が抑えられ、光変調器２３の変調動作が安定する。
【００６０】
これにより、１００ｋｍ以上，２．５Ｇｂ／ｓの伝送特性を期待するＭＩ−ＤＦＢ−レーザダイオードに最適な駆動回路が提供され、長距離伝送・大容量の光通信システムの信頼性の向上に寄与する。
【００６１】
（２）第１の参考例
第１の参考例に係るレーザドライバは第１の実施例の出力回路を工夫したものである。第２のレーザドライバは図10に示すように、差動増幅器２４及びソースフォロア回路２５とを備えている。
【００６２】
図10において、差動増幅器（Source Coupled Field Effect Transistor Logic回路：以下ＳＣＦＬ回路という）２４は図11に示すようなＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３の光変調用の第１の制御信号ＣＬと、この制御信号ＣＬを反転した第２の制御信号ＣＬ〔バー〕に応じて差信号をソースフォロア回路２５に出力する。
【００６３】
ＳＣＦＬ回路２４は、一端を電源線ＧＮＤに接続したレベルシフタＤ１と、各々の一端をレベルシフタＤ１の他端にそれぞれ接続した負荷抵抗Ｒ１、Ｒ２と、ドレインを負荷抵抗Ｒ１の他端に接続したトランジスタＴ１と、ドレインを負荷抵抗Ｒ２の他端に接続したトランジスタＴ２と、ドレインをトランジスタＴ１、Ｔ２の各々のソースに接続し、ソースを電源線ＶＳＳにそれぞれ接続したトランジスタＴ３とを有している。
【００６４】
トランジスタＴ１，Ｔ２はエンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳトランジスタ（Metal Semiconductor）から構成され、トランジスタＴ３はディプレッション型のＧａＡｓＭＥＳトランジスタからそれぞれ構成されている。トランジスタＴ３は定電流源を構成し、レベルシフタＤ１はショットキーダイオードにより構成されている。電源線ＧＮＤは電圧０Ｖを供給する線であり、電源線ＶＳＳは例えば、−５．２Ｖを供給する線である。
【００６５】
トランジスタＴ１のゲートには、制御信号ＣＬを供給し、トランジスタＴ２のゲートには制御信号ＣＬ〔バー〕を供給し、トランジスタＴ３のゲートには、回路の動作電流を決めるバイアス電圧Ｖｃｓがそれぞれ供給されている。
【００６６】
ソースフォロア回路２５はＳＣＦＬ回路２４からの差信号に応じて駆動信号Ｖｍを生成し、該駆動信号ＶｍをＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３に出力する。駆動信号Ｖｍは出力端子２６から出力される。
【００６７】
ソースフォロア回路２５はドレインを電源線ＧＮＤに接続し、ゲートをトランジスタＴ２のドレインにそれぞれ接続したトランジスタＴ４と、一端をトランジスタＴ４のソースに接続したレベルシフタＤ２と、ドレインをレベルシフタＤ２の他端及びＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３の一端に接続し、ゲートを電源線ＶＳＳにそれぞれ接続したトランジスタＴ５とを有している。
【００６８】
トランジスタＴ４はエンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳトランジスタから構成され、トランジスタＴ５はディプレッション型のＧａＡｓＭＥＳトランジスタからそれぞれ構成されている。トランジスタＴ５は定電流源を構成している。レベルシフタＤ２はショットキーダイオードにより構成されている。
【００６９】
このような第２のレーザドライバを化合物半導体基板に集積化したＩＣ２８に、図11に示すような負荷抵抗ＲＬ、ＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３、ＤＣ電流源１４及びＡＰＣ（オート・パワー・コントロール）回路２７を接続して当該レーザダイオード１３を変調駆動する。これにより、電気信号−光変換装置が構成される。
【００７０】
図11において、ＤＣ電流源１４はレーザダイオード１３のレーザ発光素子２２にＤＣ電流を供給するものである。ＡＰＣ回路２７は光出力の異常等を示すデータに基づいてＤＣ電流源１４の出力制御をするものである。
【００７１】
次に、図11を参照しながら第２のレーザドライバの動作を説明する。制御信号ＣＬが「Ｈ」レベルで、制御信号ＣＬバーが「Ｌ」レベルの場合には、トランジスタＴ１がＯＮし、トランジスタＴ２がＯFFし、このトランジスタＴ２のドレインが「Ｈ」レベルとなる。
【００７２】
この場合に、主として電源線ＧＮＤからトランジスタＴ４及びダイオードＤ２を介してトランジスタＴ５に電流が流れるので、０ＶからトランジスタＴ４のドレイン・ソース間電圧ＶDCと、レベルシフタＤ２の順方向電圧ＶF とを差し引いた０Ｖに近い駆動信号Ｖｍが「Ｈ」レベルの電圧として出力端子２６から得られる。
【００７３】
これに対して、制御信号ＣＬが「Ｌ」レベル、制御信号ＣＬバーが「Ｈ」レベルの場合には、トランジスタＴ１がＯFFし、トランジスタＴ２がＯＮし、このトランジスタＴ２のドレインが「Ｌ」レベルとなる。
【００７４】
この場合に、主として負荷抵抗ＲＬ及び光変調器２３からトランジスタＴ５に電流が流れることにより、出力端子２６の「Ｌ」レベルの電圧が決定される。第１の参考例では、−３Ｖ程度の駆動信号Ｖｍが「Ｌ」レベルの電圧として出力端子２６から得られる。
【００７５】
このようにして第１の参考例に係るレーザドライバによれば、出力端子２６から「Ｈ」レベルの電圧として０Ｖに近い電圧と、「Ｌ」レベルの電圧として−３Ｖ程度が得られるので、ＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３の光変調器２３を十分に駆動することができ、光出力制御を精度良く行うことができる。
【００７６】
なお、負荷抵抗Ｒ２の値を変えたり、あるいは、この抵抗Ｒ２をディプレッション型のＧａＡｓＭＥＳトランジスタに変えたり、あるいは、ショットキー・ダイオードＤ２を削除することで、出力端子２６から得られる「Ｈ」レベルの電圧をより０Ｖに近づけることができる。
【００７７】
また、抵抗Ｒ２をＧａＡｓＭＥＳトランジスタに変え、このトランジスタに外部からゲート電圧を与えるようにすると、トランジスタのＯＮ抵抗値が可変補償され、出力端子２６に得られる「Ｈ」レベルの電圧を外部から制御することができる。
【００７８】
（３）第２の参考例
第２の参考例に係るレーザドライバは第１の実施例の出力回路を工夫したものである。第３のレーザドライバは図12に示すように、差動増幅器２９と、第１及び第２のソースフォロア回路３０、３１と、プッシュプル回路３２とを備えている。
【００７９】
差動増幅器（以下ＳＣＦＬ回路という）２９は図13に示すようなＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３の光変調用の第１の制御信号ＣＬと、この制御信号ＣＬを反転した第２の制御信号ＣＬ〔バー〕に応じて第１の差信号Ｓ１をソースフォロア回路３０に出力し、第２の差信号Ｓ２をソースフォロア回路３１にそれぞれ出力する。ＳＣＦＬ回路２９は第２のレーザドライバのＳＣＦＬ回路２４と構成が同じであるため、その説明を省略する。
【００８０】
ソースフォロア回路３０は、ＳＣＦＬ回路２９からの第１の差信号Ｓ１に応じて非反転出力信号Ｖ０をプッシュプル回路３２に出力する。ソースフォロア回路３０は、ドレインを電源線ＧＮＤに接続し、ゲートをトランジスタＴ１のドレインにそれぞれ接続したトランジスタＴ４と、一端をトランジスタＴ４のソースに接続したレベルシフタＤ２と、ドレインをレベルシフタＤ２の他端に接続し、ゲートを電源線ＶＳＳに接続したトランジスタＴ５とを有している。レベルシフタＤ２はカスケード接続されたショットキーダイオードＤ21〜Ｄ24から構成されている。
【００８１】
ソースフォロア回路３１は、ＳＣＦＬ回路２９からの第２の差信号Ｓ２に応じて反転出力信号Ｖ０〔バー〕をプッシュプル回路３２に出力する。ソースフォロア回路３１は、ドレインを電源線ＧＮＤに接続し、ゲートをトランジスタＴ２のドレインにそれぞれ接続したトランジスタＴ６と、一端をトランジスタＴ６のソースに接続したレベルシフタＤ３と、ドレインをレベルシフタＤ３の他端に接続し、ゲートを電源線ＶＳＳに接続したトランジスタＴ７とを有している。
【００８２】
プッシュプル回路３２は、ソースフォロア回路３０からの非反転出力信号Ｖ０及びソースフォロア回路３１からの反転出力信号Ｖ０〔バー〕に応じて駆動信号Ｖｍを生成し、該駆動信号ＶｍをＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３に出力する。駆動信号Ｖｍは出力端子３３から得られる。
【００８３】
プッシュプル回路３２は、ドレインを電源線ＧＮＤに接続し、ゲートをトランジスタＴ６のソースにそれぞれ接続したトランジスタＴ８と、一端をトランジスタＴ８のソースに接続したレベルシフタＤ４と、ドレインをレベルシフタＤ４の他端及びＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３の一端に接続し、ゲートをトランジスタＴ５のドレインにそれぞれ接続したトランジスタＴ９とを有している。
【００８４】
また、トランジスタＴ４、Ｔ６、Ｔ８及びＴ９はエンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳトランジスタから構成され、トランジスタＴ５及びＴ７はディプレッション型のＧａＡｓＭＥＳトランジスタからそれぞれ構成されている。
【００８５】
トランジスタＴ５及びＴ７は定電流源を構成し、トランジスタＴ８はトランジスタＴ６のソース電圧によりＯＮ／ＯFFが制御されるプルアップ素子を構成し、トランジスタＴ９はダイオードＤ５のカソード電圧によりＯＮ／ＯFFが制御されるプルダウン素子を構成している。各々のレベルシフタＤ１〜Ｄ４はショットキーダイオードにより構成されている。電源線ＧＮＤは電圧０Ｖを供給する線であり、電源線ＶＳＳは例えば、−５．２Ｖを供給する線である。
【００８６】
このような第３のレーザドライバを化合物半導体基板に集積化したＩＣ３４に、図13に示すような負荷抵抗ＲＬ、ＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３、ＤＣ電流源１４及びＡＰＣ（オート・パワー・コントロール）回路２７を接続して当該レーザダイオード１３を変調駆動する。これにより、電気信号−光変換装置が構成できる。図13において、ＤＣ電流源１４及びＡＰＣ回路２７の機能は、先に説明をしているので省略する。
【００８７】
次に、図13を参照しながら第３のレーザドライバの動作を説明する。制御信号ＣＬが「Ｈ」レベルで、制御信号ＣＬ〔バー〕が「Ｌ」レベルの場合に、トランジスタＴ１がＯＮし、トランジスタＴ２がＯFFし、トランジスタＴ１のドレインが「Ｌ」レベルとなり、トランジスタＴ２のドレインが「Ｈ」レベルとなる。
【００８８】
この結果、レベルシフタＤ２のダイオードＤ24のカソードが「Ｌ」レベルで、トランジスタＴ６のソースが「Ｈ」レベルとなり、トランジスタＴ８がＯＮし、トランジスタＴ９がＯFFする。従って、この場合には、トランジスタＴ９のリーク電流を考慮すると、出力端子３３に「Ｈ」レベルの駆動信号Ｖｍとして０Ｖを得ることができないが、ほぼ、０Ｖを得ることができる。
【００８９】
これに対して、制御信号ＣＬが「Ｌ」レベルで、制御信号ＣＬ〔バー〕が「Ｈ」レベルの場合には、トランジスタＴ１がＯFFし、トランジスタＴ２がＯＮし、トランジスタＴ１のドレインが「Ｈ」レベルとなり、トランジスタＴ２のドレインが「Ｌ」レベルとなる。
【００９０】
この結果、ダイオードＤ24のカソード「Ｈ」レベルで、トランジスタＴ６のソースが「Ｌ」レベルとなり、トランジスタＴ８がＯFFし、トランジスタＴ９がＯＮする。この場合には、出力端子３３に「Ｌ」レベルの駆動信号Ｖｍとして、例えば、−３Ｖを得ることができる。
【００９１】
このようにして第２の参考例に係るレーザドライバによれば、出力端子３３に「Ｈ」レベルの駆動信号Ｖｍとして、ほぼ０Ｖ、「Ｌ」レベルの電圧として、−３Ｖが得られるので、第１の参考例以上にＭＩレーザダイオード１３の光変調器２３を十分に駆動することができ、光出力制御を精度良く行うことができる。
【００９２】
なお、抵抗Ｒ２をＧａＡｓＭＥＳトランジスタに変え、このトランジスタに外部からゲート電圧を与えるようにする場合には、出力端子３３に得られる「Ｈ」レベルの電圧を外部から制御することができる。
【００９３】
また、ショットキー・ダイオードＤ21〜Ｄ24をＧａＡｓＭＥＳトランジスタに変え、このトランジスタに外部からゲート電圧を与えるようにすると、トランジスタのＯＮ抵抗値が可変補償され、出力端子３３に得られる「Ｌ」レベルの電圧を外部から制御することができる。
【００９４】
（４）第３の参考例
第３の参考例に係るレーザドライバは第１の実施例の出力回路を工夫したものである。第４のレーザドライバは図14に示すように、第１及び第２のソースフォロア回路３５、３６と、第１及び第２の差動増幅器（以下ＳＣＦＬ回路という）３７、３８と、プッシュプル回路３９とを備えている。
【００９５】
ソースフォロア回路３５は、ＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３の光変調用の第１の制御信号ＣＬに応じて非反転出力信号Ｓ11及び反転出力信号Ｓ12を生成する。信号Ｓ11はＳＣＦＬ回路３７に出力され、信号Ｓ12はＳＣＦＬ回路３８にそれぞれ出力される。ソースフォロア回路３５は、ドレインを電源線ＧＮＤに接続したトランジスタＴ１と、一端をトランジスタＴ１のソースに接続したレベルシフタＤ１と、ドレインをレベルシフタＤ１の他端に接続し、ゲートを電源線ＶＳＳに接続したトランジスタＴ２とを有している。
【００９６】
トランジスタＴ１はエンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳトランジスタから構成され、トランジスタＴ２はディプレッション型のＧａＡｓＭＥＳトランジスタからそれぞれ構成されている。トランジスタＴ２は定電流源を構成し、レベルシフタＤ１はショットキーダイオードＤ11、Ｄ12により構成されている。電源線ＧＮＤは電圧０Ｖを供給する線であり、電源線ＶＳＳは例えば、−５．２Ｖを供給する線である。トランジスタＴ１のゲートには、制御信号ＣＬが供給される。
【００９７】
ソースフォロア回路３６は、第１の制御信号ＣＬを反転した第２の制御信号ＣＬ〔バー〕に応じて非反転出力信号Ｓ21及び反転出力信号Ｓ22を生成する。信号Ｓ21はＳＣＦＬ回路３７に出力され、信号Ｓ22はＳＣＦＬ回路３８にそれぞれ出力される。ソースフォロア回路３６は、ドレインを電源線ＧＮＤに接続したトランジスタＴ３と、一端をトランジスタＴ３のソースに接続したレベルシフタＤ２と、ドレインをレベルシフタＤ２の他端に接続し、ゲートを電源線ＶＳＳに接続したトランジスタＴ４とを有している。
【００９８】
トランジスタＴ３はエンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳトランジスタから構成され、トランジスタＴ４はディプレッション型のＧａＡｓＭＥＳトランジスタからそれぞれ構成されている。トランジスタＴ４は定電流源を構成し、レベルシフタＤ２はショットキーダイオードＤ21、Ｄ22により構成されている。
【００９９】
ＳＣＦＬ回路３７はソースフォロア回路３５、３６からの各々の非反転出力信号Ｓ11、Ｓ21に応じて出力電圧Ｖ０を生成し、この電圧Ｖ０をプッシュプル回路３７に出力する。ＳＣＦＬ回路３７は、一端を電源線ＧＮＤに接続したレベルシフタＤ３と、各々の一端をレベルシフタＤ３の他端にそれぞれ接続した負荷抵抗Ｒ１、Ｒ２と、ドレインを負荷抵抗Ｒ１の一端に接続し、ゲートをトランジスタＴ１のソースにそれぞれ接続したトランジスタＴ５と、ドレインを負荷抵抗Ｒ２の他端に接続し、ゲートをトランジスタＴ３のソースにそれぞれ接続したトランジスタＴ６と、ドレインをトランジスタＴ５、Ｔ６の各々のソースに接続し、ソースを電源線ＶＳＳにそれぞれ接続したトランジスタＴ７とを有している。
【０１００】
トランジスタＴ５、Ｔ６はエンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳトランジスタから構成され、トランジスタＴ７はディプレッション型のＧａＡｓＭＥＳトランジスタからそれぞれ構成されている。トランジスタＴ７は定電流源を構成し、レベルシフタＤ３はショットキーダイオードにより構成されている。
【０１０１】
トランジスタＴ５のゲートには信号Ｓ11が供給され、トランジスタＴ６のゲートには信号Ｓ21が供給され、トランジスタＴ７のゲートには、回路の動作電流を決めるバイアス電圧ＶCS1 がそれぞれ供給されている。
【０１０２】
ＳＣＦＬ回路３８はソースフォロア回路３５、３６からの各々の反転出力信号Ｓ12、Ｓ22に応じて出力電圧Ｖ０〔バー〕を生成し、この電圧Ｖ０〔バー〕をプッシュプル回路３９に出力する。ＳＣＦＬ回路３８は、一端を電源線ＶＳＳに接続したレベルシフタＤ４と、各々の一端をレベルシフタＤ４の他端にそれぞれ接続した負荷抵抗Ｒ３、Ｒ４と、ソースを負荷抵抗Ｒ３の他端に接続し、ゲートをトランジスタＴ２のドレインにそれぞれ接続したトランジスタＴ８と、ソースを負荷抵抗Ｒ４の他端に接続し、ゲートをトランジスタＴ４のドレインにそれぞれ接続したトランジスタＴ９と、ソースをトランジスタＴ８、Ｔ９の各々のドレインに接続し、ドレインを電源線ＧＮＤに接続したトランジスタＴ10とを有している。
【０１０３】
トランジスタＴ８、Ｔ９はエンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳトランジスタから構成され、トランジスタＴ10はディプレッション型のＧａＡｓＭＥＳトランジスタからそれぞれ構成されている。トランジスタＴ10は定電流源を構成し、レベルシフタＤ４はショットキーダイオードにより構成されている。
【０１０４】
トランジスタＴ８のゲートには信号Ｓ12が供給され、トランジスタＴ９のゲートには信号Ｓ22が供給され、トランジスタＴ10のゲートには、回路の動作電流を決めるバイアス電圧ＶCS2 がそれぞれ供給されている。
【０１０５】
プッシュプル回路３９は、ＳＣＦＬ回路３７、３８からの出力電圧、Ｖ０、Ｖ０〔バー〕に応じて駆動信号Ｖｍを生成し、該駆動信号ＶｍをＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３に出力する。駆動信号Ｖｍは出力端子４０から得られる。
【０１０６】
プッシュプル回路３９は、ドレインを電源線ＧＮＤに接続し、ゲートをトランジスタＴ６のドレインにそれぞれ接続したトランジスタＴ11と、一端をトランジスタＴ11のソースに接続したレベルシフタＤ５と、ドレインをレベルシフタＤ５の他端及びＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３の一端に接続し、ゲートをトランジスタＴ９のソースにそれぞれ接続したトランジスタＴ12とを有している。
【０１０７】
トランジスタＴ11、Ｔ12はエンハンスメント型のＧａＡｓＭＥＳトランジスタから構成され、トランジスタＴ11はトランジスタＴ６のドレイン電圧によりＯＮ／ＯFFが制御されるプルアップ素子を構成し、トランジスタＴ12はトランジスタＴ９のドレイン電圧によりＯＮ／ＯFFが制御されるプルアップ素子を構成している。レベルシフタＤ５はショットキーダイオードにより構成されている。トランジスタＴ11のゲートには電圧Ｖ０が供給され、トランジスタＴ12のゲートには電圧Ｖ０〔バー〕が供給されている。
【０１０８】
このような第４のレーザドライバを化合物半導体基板に集積化したＩＣ４１に、図15に示すような負荷抵抗ＲＬ、ＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３、ＤＣ電流源１４及びＡＰＣ（オート・パワー・コントロール）回路２７を接続して当該レーザダイオード１３を変調駆動する。これにより、電気信号−光変換装置が構成できる。図15において、ＤＣ電流源１４及びＡＰＣ回路２７の機能は、先に説明をしているので省略する。
【０１０９】
次に、図15を参照しながら第４のレーザドライバの動作を説明する。制御信号ＣＬが「Ｈ」レベルで、制御信号ＣＬ〔バー〕が「Ｌ」レベルの場合に、トランジスタＴ１がＯＮし、トランジスタＴ３がＯFFし、トランジスタＴ１のソースが「Ｈ」レベルとなり、トランジスタＴ３のソースが「Ｌ」レベルとなる。
【０１１０】
この結果、トランジスタＴ５がＯＮし、トランジスタＴ６がＯFFし、トランジスタＴ６のドレインが「Ｈ」レベルとなり、トランジスタＴ11がＯＮをする。
【０１１１】
また、トランジスタＴ８がＯＮし、トランジスタＴ９がＯFFし、トランジスタＴ９のソースが「Ｌ」レベルとなり、トランジスタＴ12がＯFFをする。
【０１１２】
この場合には、トランジスタＴ12のゲート電圧を、第２の参考例に示すトランジスタＴ９のゲート電圧よりも低くすることができるので、このトランジスタＴ12を完全にカットオフさせることができる。
【０１１３】
したがって、この場合には、出力端子４０に「Ｈ」レベルの電圧として０Ｖを得ることができる。
【０１１４】
これに対して、制御信号ＣＬが「Ｌ」レベルで、制御信号ＣＬ〔バー〕が「Ｈ」レベルの場合には、トランジスタＴ１がＯFFし、トランジスタＴ３がＯＮし、トランジスタＴ１のソースが「Ｌ」レベルとなり、トランジスタＴ３のソースが「Ｈ」レベルとなる。
【０１１５】
この結果、トランジスタＴ５がＯFFし、トランジスタＴ６がＯＮし、トランジスタＴ６のドレインが「Ｌ」レベルとなり、トランジスタＴ11がＯFFをする。
【０１１６】
また、トランジスタＴ８がＯFFし、トランジスタＴ９がＯＮし、トランジスタＴ９のソースが「Ｈ」レベルとなり、トランジスタＴ11がＯＮをする。
【０１１７】
この場合には、トランジスタＴ12のゲート電圧を、第２の参考例に示すトランジスタＴ９のゲート電圧よりも高くすることができるので、このトランジスタＴ12のＯＮ状態を参考例２に示すトランジスタＴ９よりも深くすることができる。
【０１１８】
したがって、この場合には、出力端子４０に「Ｌ」レベルの電圧として−３Ｖよりも低い電圧を得ることができる。
【０１１９】
このようにして第３の参考例に係るレーザドライバによれば、出力端子４０に「Ｈ」レベルの電圧として０Ｖ、「Ｌ」レベルの電圧として、−３Ｖよりも低い電圧が得られるので、第２の参考例のレーザドライバ以上にＭＩ−ＤＦＢレーザダイオード１３の光変調器２３を十分に駆動することができ、光出力制御を精度良く行うことができる。
【０１２０】
なお、ショットキー・ダイオードＤ４を削除する場合には、出力端子４０に「Ｌ」レベルの電圧として、より低い電圧が得られる。
【０１２１】
また、ＳＣＦＬ回路３７の負荷抵抗Ｒ２をＧａＡｓＭＥＳトランジスタに変え、このトランジスタに外部からゲート電圧を与えるようにすると、トランジスタのＯＮ抵抗値が可変補償され、出力端子４０に得られる「Ｈ」レベルの電圧を外部から制御することができる。
【０１２２】
同様に、ＳＣＦＬ回路３８の負荷抵抗Ｒ４をＧａＡｓＭＥＳトランジスタに変え、このトランジスタに外部からゲート電圧を与えるようにすると、トランジスタのＯＮ抵抗値が可変補償され、出力端子４０に得られる「Ｌ」レベルの電圧を外部から制御することができる。
【０１２３】
（５）第２の実施例
本発明の実施例及び各参考例では、ＤＦＢレーザ発光素子２２と光変調器２３を初めから共通の基板に集積化した光変調器集積化発光素子を駆動する場合について説明をしたが、図16（Ａ）に示すように、レーザ電極（ｐ側電極）22ＡとＧND電極（ｎ側電極）とを有するＤＦＢレーザ発光素子２２と、光変調用電極（ｐ側電極）23ＡとＧND電極（ｎ側電極）とを有する光変調器２３とを別々に作成し、その後、図16（Ｂ）に示すように、ＤＦＢレーザ発光素子２２と光変調器２３とをｎ−ＩｎＰ基板２１が共通になるように２素子を接合し、ＧND電極（ｎ側電極）を電気的に共通に接続して本発明の実施例及び各参考例に係るレーザ駆動回路によりレーザ光を変調しても良い。なお、レーザ発光素子２２のｐ側電極またはｎ側電極の一方は、同じ極性の光変調器２３の電極と電気的に共通に接続する。
【０１２４】
このような光変調器集積化発光素子の場合でも、レーザ駆動回路の補償回路によって光変調器２３に流れる電流のバイパス路の抵抗が変調信号に基づいて自動調整されるため、該駆動信号の電圧レベルが一定に補償されることとなり、光変調器２３の変調電圧の「Ｈ」レベル及び「Ｌ」レベルが最適化し、レーザ発光素子２２からの出力光が安定化する。
【０１２５】
以上説明したように本発明の光変調器用の駆動回路によれば、半導体光学変調器に流れる電流のバイパス路の抵抗を光変調用信号に基づいて調整する補償回路を備えているため、駆動信号が「Ｈ」（ハイ）レベルの場合と、「Ｌ」（ロー）レベルの場合によって半導体光学変調器に流れる電流が異なっていても、補償回路によって、該駆動信号の電圧レベルが一定に補償されるので、半導体光学変調器の光変調動作が安定になる。
【０１２６】
これにより、１００ｋｍ以上，２．５Ｇｂ／ｓの伝送特性が期待される半導体光学変調器に対して最適な駆動回路が提供され、長距離伝送・大容量の光通信システムの信頼性の向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明に係る光変調器用の駆動回路の原理図である。
【図２】本発明に係る駆動回路の差動増幅器及び差動補償回路の内部回路図である。
【図３】本発明の各実施例に係る駆動回路によって動作される光変調器集積化発光素子の斜視図である。
【図４】本発明の各実施例に係る光変調器集積化発光素子の等価回路図及びその駆動方法を説明する回路図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係る光変調器集積化発光素子の駆動回路の構成図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係る駆動回路の動作（ＳIN＝「Ｈ」レベル時）を説明する等価回路図である。
【図７】本発明の第１の実施例に係る駆動回路の動作（ＳIN＝「Ｌ」レベル時）を説明する等価回路図である。
【図８】本発明の第１の実施例に係る駆動回路の動作（ＳIN＝「Ｈ」→「Ｌ」レベル時）を説明する等価回路図である。
【図９】本発明の第１の実施例に係る駆動回路の動作（ＳIN＝「Ｌ」→「Ｈ」レベル時）を説明する等価回路図である。
【図１０】本発明の第１の参考例に係る光変調器集積化発光素子の駆動回路の構成図である。
【図１１】本発明の第１の参考例に係る駆動回路を集積化したＩＣと光変調器集積化発光素子とを接続した回路図である。
【図１２】本発明の第２の参考例に係る光変調器集積化発光素子の駆動回路の構成図である。
【図１３】本発明の第２の参考例に係る駆動回路を集積化したＩＣと光変調器集積化発光素子とを接続した回路図である。
【図１４】本発明の第３の参考例に係る光変調器集積化発光素子の駆動回路の構成図である。
【図１５】本発明の第３の参考例に係る駆動回路を集積化したＩＣと光変調器集積化発光素子とを接続した回路図である。
【図１６】本発明の第２の実施例に係る光変調器集積化発光素子を駆動する方法の説明図である。
【図１７】従来例に係る直接変調方式のレーザダイオードの駆動回路及びその差動増幅器の構成図である。
【図１８】従来例に係る駆動回路を光変調器集積化発光素子の駆動に応用した構成図及びレーザダイオードと光変調器集積化発光素子とのデバイス回路間電流の比較図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１１…出力回路（差動増幅器）、１２…（補償回路）差動補償回路、１３…光変調器集積化発光素子、１４…ＤＣ電流源、１５…レーザドライバ（レーザ駆動回路）、２２…半導体レーザダイオード（ＤＦＢレーザダイオード）、２３…半導体光学変調器（光変調器）、２４，２９，３７，３８…ＳＣＦＬ回路、２５，３０，３１，３５，３６，…ソースフォロア回路、２７…ＡＰＣ回路、３２，３９…プッシュプル回路、ＲＬ…負荷素子、Ｒ０…回路調整素子、Ｔ１〜Ｔ６…第１〜第６のトランジスタ、ＶREF …基準電圧、ＶＩＢ…第１のバイアス電圧、ＶＩＰ…第２のバイアス電圧、ＳIN…入力信号、Ｖｍ…駆動信号（変調電圧）、Ｉmod …デバイス回路間電流。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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