(57)【要約】【課題】発振状態から非発振状態へ、または非発振状態から発振状態への遷移時間を短縮化して、発振動作／停止の応答性を高めた発振器を構成する。また、レーザダイオードに対する高周波信号の重畳／非重畳の切り替えを短時間に行えるようにして応答性を高めたレーザダイオード駆動用高周波重畳モジュールを構成する。【解決手段】トランジスタＱ１のベースと電源端子ＶＣＣとの間に第１のバイアス抵抗Ｒ１２を接続し、Ｑ１のベースと制御電圧入力端子Ｔｃとの間に第２のバイアス抵抗Ｒ１１を接続する。この制御電圧入力端子ＴｃがグランドＧＮＤに接地された時、Ｑ１のベース電位が所定のしきい値より低くなって発振回路２の発振が停止する。制御電圧入力端子Ｔｃを開放した時、Ｑ１のベース電位が上記しきい値を超えて発振器が発振する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振用能動素子の帰還信号入力端とグランドとの間にキャパシタを含む回路を備えた発振回路において、
前記発振用能動素子の帰還信号入力端と電源入力端との間に第１のバイアス抵抗を接続し、前記帰還信号入力端と制御電圧入力端子との間に第２のバイアス抵抗を接続するとともに、前記制御電圧入力端子が接地されたとき、前記帰還信号入力端のバイアス電位が接地電位より高く、前記発振用能動素子による発振動作が維持されるに要する所定のしきい値より低くなり、且つ、前記制御電圧入力端子が開放されたとき、前記帰還信号入力端のバイアス電位が前記しきい値を超えるように、第１・第２のバイアス抵抗の値を定めたことを特徴とする発振器。
【請求項２】
請求項１に記載の発振器と、レーザダイオードのアノードに接続する駆動信号出力端子と、該駆動信号出力端子と前記発振器の出力部との間に接続したインピーダンス整合回路とを備え、前記発振回路の出力により、前記レーザダイオードに高周波電流を重畳させるレーザダイオード駆動用高周波重畳モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高周波信号を発生する発振器およびそれを備えたレーザダイオード駆動用高周波重畳モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高周波発振回路の種々存在する適用分野の１つにレーザダイオードの駆動回路がある。すなわち、レーザダイオードの温度上昇によるモードホッピングノイズの発生を防止するために、レーザダイオードを駆動する直流電流に高周波電流を重畳してマルチモードで駆動するようにしたレーザダイオードの駆動回路が構成されている。この高周波電流の重畳のために、高周波信号を発生させる発振回路が用いられる（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図８は、特許文献１に示されている回路である。ここで、端子ＬＤＡはレーザダイオードＬＤに対して直流電量を供給する入力端子、ＶＣＣは発振回路２に対する電源端子である。抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３はトランジスタＱ１に対して直流バイアスを与える。この発振回路２は、コルピッツ型発振器を構成していて、Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５およびＬ１，Ｌ３の各素子値によってその発振周波数が定まる。この発振器２の発振出力は、キャパシタＣ６，Ｃ７による整合回路を介してレーザダイオードＬＤに与えられる。ＲＭＳは発振制御用の端子、ＧＮＤはグランド端子である。この発振制御端子ＲＭＳを電源端子ＶＣＣの電位にすると、トランジスタＱ１のベースに所定のバイアス電圧が印加されて発振を開始し、発振制御用端子ＲＭＳを開放すると、トランジスタＱ１のベース電位が略０となって発振停止する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−９３７５８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなレーザダイオードを駆動する回路は、例えばＤＶＤからデータを読み込む時にレーザダイオードに対して高周波信号を重畳させ、データの書き込み時にはその高周波電流の重畳を行わない、といったように、必要に応じて発振回路の発振動作を切り替える必要がある。ところが、図８に示した従来の回路では、制御端子ＲＭＳの開放時（電圧非印加時）には、抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ１のベースの接続ラインがグランド電位に接地されている。そのため、発振開始時に制御端子ＲＭＳを電源端子ＶＣＣの電位（電源電圧）に切り替えた際、トランジスタＱ１のベース電位をグランド電位から所定値まで引き上げることになる。すなわち、キャパシタＣ３，Ｃ４，Ｃ５に対して充電電流が流れ、Ｑ１のベース電位が所定値に対して発振開始するまでに長時間がかかるという問題があった。
【０００６】
発振動作の短時間の断続が必要な場合に、その応答性がレーザダイオードを用いたシステム全体の応答性に影響を与える。すなわち、発振回路の立ち上がりが遅いと、ＤＶＤのデータの読み込みや書き込みに要する時間が長くなるという好ましくない状態となる。
【０００７】
上述の例は、レーザダイオード駆動用の回路に適用した発振器について述べたが、発振動作／停止の良好な応答性が要求される用途において、このことは同様に生じる問題である。
【０００８】
この発明の目的は、発振状態から非発振状態へ、または非発振状態から発振状態への遷移時間を短縮化して、発振動作／停止の応答性を高めた発振器を提供することにある。
【０００９】
この発明の他の目的は、上記応答性の高い発振器を用いてレーザダイオードに対する高周波信号の重畳／非重畳の切り替えを短時間に行えるようにして応答性を高めたレーザダイオード駆動用高周波重畳モジュールを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の発振器は、発振用能動素子の帰還信号入力端とグランドとの間にキャパシタを含む回路を備えた発振回路において、発振用能動素子の帰還信号入力端と電源入力端との間に第１のバイアス抵抗を接続し、帰還信号入力端と制御電圧入力端子との間に第２のバイアス抵抗を接続するとともに、制御電圧入力端子が接地されたとき、帰還信号入力端のバイアス電位が接地電位より高く、発振用能動素子による発振動作が維持されるに要する所定のしきい値より低くなり、且つ、制御電圧入力端子が開放されたとき、帰還信号入力端のバイアス電位が前記しきい値を超えるように、第１・第２のバイアス抵抗の値を定めたことを特徴としている。
【００１１】
このように、非発振状態のとき制御電圧入力端子が接地電位より高く、且つ、発振動作しない電位に保たれていて、制御電圧入力端子が開放されたときに、帰還信号入力端（トランジスタのベース）のバイアス電位が速やかに所定のしきい値を超えるようになるので、非発振状態から発振状態への遷移時間が短縮化される。また、制御電圧入力端子をグランドに接地したときに、発振用能動素子の帰還信号入力端の電位が速やかにしきい値を下回ることになるので、発振状態から非発振状態への遷移時間も短縮化される。
【００１２】
また、この発明のレーザダイオード駆動用高周波重畳モジュールは、上記構成の発振器と、レーザダイオードのアノードに接続する駆動信号出力端子と、該駆動信号出力端子と前記発振器の出力部との間に接続したインピーダンス整合回路とを備え、前記発振回路の出力により、前記レーザダイオードに高周波電流を重畳させることを特徴としている。このように、発振動作／停止の応答性の高い発振器を用いたことにより、レーザダイオードに対する高周波信号の重畳／非重畳の切り替えを短時間に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係るレーザダイオード駆動用高周波重畳モジュールの構成を図１に示す。図中１で示す部分がレーザダイオードＬＤに対する高周波重畳モジュールである。ＬＤＡは電源端子、ＧＮＤはグランド端子であり、キャパシタＣ８とインダクタＬ２からなるノイズ除去フィルタ回路４を電源端子ＬＤＡとレーザダイオードＬＤとの間に設けている。Ｔｄａはレーザダイオードのアーノード端子、Ｔｄｃはレーザダイオードのカソード端子である。また、Ｔｏは高周波重畳モジュール１側の駆動信号出力端子、Ｔｇはそのグランド端子である。この高周波重畳モジュール１は、その端子Ｔｏ，Ｔｇをレーザダイオード側の端子Ｔｄａ，Ｔｄｃにそれぞれ接続することによって用いる。仮に、高周波重畳モジュール１を接続しなければ、レーザダイオードＬＤは電源端子ＬＤＡから供給される直流電流だけで駆動されることになる。
【００１４】
ＶＣＣは高周波重畳モジュール１２の電源端子、ＧＮＤはグランド端子である。発振回路２のトランジスタＱ１のコレクタ−ベース間に接続した抵抗Ｒ１と、トランジスタＱ１のエミッタ−グランド間に接続した抵抗Ｒ３とによって、トランジスタＱ１に対する直流バイアス回路を構成している。Ｑ１のベース−グランド間には、キャパシタＣ３およびインダクタＬ１からなる直列回路と、キャパシタＣ４，Ｃ５の直列回路を接続している。そして、Ｃ４，Ｃ５の接続点をＱ１のエミッタに接続して、Ｃ４の両端電圧をＱ１のベース−エミッタ間に供給するように回路を構成している。このようにして、コルピッツ型発振回路を構成している。
【００１５】
トランジスタＱ１のエミッタと駆動信号出力端子Ｔｏとの間には直列にキャパシタＣ６を接続し、駆動信号出力端子Ｔｏとグランドとの間に並列にキャパシタＣ７を接続している。このキャパシタＣ６，Ｃ７によって、高周波重畳モジュール１とレーザダイオードＬＤとのインピーダンス整合回路３を構成している。上記コルピッツ型発振回路の発振周波数は、キャパシタＣ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７およびインダクタＬ１の各素子値によって定まる。
【００１６】
発振信号は、トランジスタＱ１のエミッタとグランドとの間に挿入した抵抗Ｒ３の両端から、すなわちＱ１のエミッタから取り出すように構成している。このようにして、発振信号をレーザダイオードＬＤへ与える。
【００１７】
Ｔｃは、制御電圧入力端子である。この制御電圧入力端子Ｔｃの入力電圧によって発振制御を行う。この例では説明上、制御電圧入力端子Ｔｃとグランド端子ＧＮＤとの間にスイッチＳＷを設けて、このスイッチＳＷのオンオフによって発振動作／停止状態を切り替えるように回路を表している。スイッチＳＷが開放状態の時、トランジスタＱ１のベース電位は抵抗Ｒ１２，Ｒ３の分圧比と電源端子ＶＣＣに印加される電源電圧とによって定まる。ここで、電源電圧をＶｃｃ、スイッチＳＷがオフ状態（制御電圧入力端子Ｔｃが開放状態）のときのＱ１のベース電位をＶｂ１とすると、
Ｖｂ１＝Ｖｃｃ・Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ１２）
となる。
【００１８】
スイッチＳＷがオン状態（制御電圧入力端子Ｔｃがグランド電位状態）のときのＱ１のベース電位をＶｂ２とすると、
Ｖｂ２＝Ｖｃｃ・｛Ｒ３・Ｒ１１／（Ｒ３＋Ｒ１１）｝／｛Ｒ１２＋Ｒ３・Ｒ１１／（Ｒ３＋Ｒ１１）｝
となる。
【００１９】
但し、いずれもトランジスタＱ１のベース−エミッタ間降下電圧を無視している。ここで、トランジスタＱ１のベース電位を変化させた時、発振回路の発振状態／非発振状態のしきい値をＶｔｈとすると、
Ｖｂ２＜Ｖｔｈ＜Ｖｂ１
の関係となるようにする。すなわち、Ｑ１のベース電位がＶｂ１の時、発振状態を維持し、Ｖｂ２の時、発振動作が停止するように、バイアス用の抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ３の素子値を定める。Ｒ３を一定とするなら、Ｒ１１，Ｒ１２の値を定める。
【００２０】
図２は、図１に示したスイッチＳＷのオン・オフに伴うＱ１のベース電位の変化の例を示している。図中Ａで示すように、時刻ｔ０でスイッチＳＷをオフすると、Ｑ１のベース電位はＶｂ２から所定時定数の指数関数曲線に従って上昇し、ｔ０ａでＱ１のベース電位がしきい値Ｖｄｈを超えて発振を開始する。また、その後、時刻ｔ１でスイッチＳＷをオンすると、図１に示したキャパシタＣ３，Ｃ４の充電電荷は抵抗Ｒ１１およびスイッチＳＷを介してグランド側に放電し、またキャパシタＣ５は抵抗Ｒ３を介して放電されるので、トランジスタＱ１のベース電位は低下する。時刻ｔ１ａでしきい値Ｖｔｈを下回ると、発振動作が停止する。
【００２１】
図２の曲線Ｂは、図８に示した従来の発振回路で、「ＳＷオフ」を「制御端子ＲＭＳに対する電源電圧の印加」、「ＳＷオン」  を「制御端子ＲＭＳの開放」、にそれぞれ対応させたときの、トランジスタＱ１のベース電位の変化を示している。このように、制御端子ＲＭＳに電源電圧を印加した際、Ｑ１のベース電位は０ｖから上昇するので、しきい値Ｖｔｈを超える時刻ｔ０ｂはｔ０ａより遅れる。また、時刻ｔ１で制御端子ＲＭＳを開放すると、その状態でＱ１のベースにつながっているキャパシタを含む充放電回路の放電時定数は大きいので、Ｑ１のベース電位はゆるやかに低下し、しきい値Ｖｔｈを下回る時刻ｔ１ｂはｔ１ａより遅れる。
【００２２】
このように、図１に示した回路によれば、従来の回路に比べて発振動作／停止の応答性を高めることができる。
【００２３】
なお、図１の例では、トランジスタＱ１のベースーグランド間に抵抗が存在しないが、ベースーグランド間にバイアス抵抗を設けてもよい。そのバイアス抵抗をＲａとすると、上述したように、Ｖｂ２＜Ｖｔｈ＜Ｖｂ１となるように、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ３，Ｒａの各素子値を定めればよい。但し、Ｒ３，Ｒａを一定とするなら、Ｒ１１，Ｒ１２の値を定めればよい。
【００２４】
図３は第２の実施形態に係るレーザダイオード駆動用高周波重畳モジュールの構成を示す回路図である。この例では、トランジスタＱ１のエミッタとグランドとの間に抵抗Ｒ３とインダクタＬ６とによる直列回路を挿入している。このインダクタＬ６を設けたことにより、高周波信号に対するインピーダンスを高めて、発振出力を高めることができる。
【００２５】
図４は、第３の実施形態に係るレーザダイオード駆動用高周波重畳モジュールの構成を示す回路図である。この例では、トランジスタＱ１のエミッタとグランドとの間にインダクタＬ６とキャパシタＣ１２による並列回路と、抵抗Ｒ３との直列回路を挿入している。この構成により、インダクタＬ６とキャパシタＣ１２による並列共振周波数でのインピーダンスを高める。この並列共振周波数を発振周波数に合わせることによって、発振出力をより高めることができる。
【００２６】
図５は、第４の実施形態に係るレーザダイオード駆動用高周波重畳モジュールの構成を示す回路図である。この例では、トランジスタＱ１のベースとグランドとの間に抵抗Ｒ１３を接続している。この構成により、電源電圧変動に対するトランジスタＱ１のベースバイアス電圧の変化が小さくなり、発振出力の安定化が図れる。
【００２７】
図６・図７は図１に示したレーザダイオード駆動用高周波重畳モジュールの構造を示す図である。図６はその断面図であり、各種導電性パターンを形成したセラミック層を多層に積層したセラミック多層基板１０を用いている。このセラミック多層基板１０の内部には、導電性パターン１１やビアホール１２を備えている。また、図における下部には端子電極１３を設けている。セラミック多層基板１０の上面には表面実装部品１４を表面実装している。さらに、セラミック多層基板１０には、その側部および上面を被うように金属ケース１５を被せて全体をシールドしている。
【００２８】
図７は、図６に示したセラミック多層基板の各層の構造を示す平面図である。図７において（１）〜（１３）で示す各層は下側から見た図であり、（１）が最下層、（１３）が最上層に相当する。また、（１３）の層は、チップ部品の実装面のパターンを示している。（１４）はその実装面に各種チップ部品を実装した状態を上から見た図である。
【００２９】
図７の（１）に示す各端子の名称のうち、Ｇはグランド端子である。（２）の層にはほぼ全面にグランド電極ＧＮＤを形成している。（３），（４）で示す層には、インダクタＬ１として作用させる線路を形成している。（６）〜（１１）で示す層には、キャパシタＣ６，Ｃ４，Ｃ５として作用させる電極およびグランド電極をそれぞれ形成している。セラミック多層基板の上面には、（１４）に示すように、キャパシタＣ３，Ｃ７、抵抗Ｒ３，Ｒ１１，Ｒ１２、およびトランジスタＱ１の各チップ部品を搭載実装している。これらの図中の記号は図１に示した各回路素子の記号に対応している。また、キャパシタの記号に付したａ，ｂはキャパシタの２つの電極の一方側および他方側を示している。
【００３０】
このようにしてセラミック多層基板内に各種キャパシタおよびインダクタを構成し、その他のトランジスタを含む個別部品をその上面に搭載することによって、全体に小型のレーザダイオード駆動用高周波重畳モジュールを構成できる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明によれば、非発振状態から発振状態への遷移時間および発振状態から非発振状態への遷移時間がそれぞれ短縮化され、発振動作／停止の応答性が高まる。
【００３２】
また、この発明によれば、レーザダイオードに対する高周波信号の重畳／非重畳の切り替えを短時間に行うことができ、レーザダイオードを用いたシステム全体の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るレーザダイオード駆動用高周波重畳モジュールの構成を示す回路図
【図２】同レーザダイオード駆動用高周波重畳モジュールの発振回路におけるスイッチＳＷのオン・オフに伴うＱ１のベース電位の変化の例を示す図
【図３】第２の実施形態に係るレーザダイオード駆動用高周波重畳モジュールの構成を示す回路図
【図４】第３の実施形態に係るレーザダイオード駆動用高周波重畳モジュールの構成を示す回路図
【図５】第４の実施形態に係るレーザダイオード駆動用高周波重畳モジュールの構成を示す回路図
【図６】レーザダイオード駆動用高周波重畳モジュールの構造を示す断面図
【図７】図６におけるセラミック多層基板の各層の構造を示す平面図
【図８】従来のレーザダイオード駆動回路の例を示す図
【符号の説明】
１−レーザダイオード駆動用高周波重畳モジュール
２−発振回路
３−インピーダンス整合回路
４−ノイズ除去フィルタ回路
１０−セラミック多層基板
１１−導電性パターン
１２−ビアホール
１３−端子電極
１４−表面実装部品
１５−金属ケース
Ｔｄａ−レーザダイオードのアノード端子
Ｔｄｃ−レーザダイオードのカソード端子
Ｔｏ−駆動信号出力端子
Ｔｇ−グランド端子
Ｑ１−トランジスタ（能動素子）
ＬＤＡ−レーザダイオード駆動電源端子
ＧＮＤ−グランド端子
ＶＣＣ−高周波重畳モジュール電源端子
Ｔｃ−制御電圧入力端子
【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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