(57)【要約】【課題】量産化された電界効果トランジスタの製造プロセスにおいては、ピンチオフ電圧を常に一定にすることは困難である。そのため、製造プロセスのばらつきによりＶｐが０以下になるような電界効果トランジスタが製造されてしまうことがある。この場合は、光出力を零に戻すことが出来なくなり、伝送特性の劣化につながる。本発明は、このような問題を解決するために、光電気変換装置の適用される温度範囲でレーザダイオードがリーク電流によって発光することを防止できるよう、新たな回路形式の光電気変換装置を提供することを目的とする。【解決手段】上記課題を解決するために、本発明の光電気変換装置は、該レーザダイオードに出力段の電界効果トランジスタがバイアス電流を供給するバイアス電流供給回路と、該レーザダイオードに変調電流を供給する変調電流供給回路と、該バイアス電流を分流する抵抗と、を備えることにより解決する。【選択図】  図１
2005032808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードと、
該レーザダイオードに出力段の電界効果トランジスタがバイアス電流を供給するバイアス電流供給回路と、
該レーザダイオードに変調電流を供給する変調電流供給回路と、
該バイアス電流を分流する抵抗と、を備える電気光変換装置。
【請求項２】
前記バイアス電流供給回路の供給する電流を最小となるように制御したときの電流値Ｉｋと、
前記レーザダイオードが発光を開始する閾値の電流値Ｉｔと、
前記レーザダイオードが発光を開始する閾値の電圧値Ｖｔと、に対して、前記抵抗の抵抗値Ｒが、
Ｒ≦Ｖｔ／（Ｉｋ−Ｉｔ）
となる関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の電気光変換装置。
【請求項３】
前記バイアス電流供給回路の供給する電流を最大となるように制御したときの電流値Ｉａと、
前記レーザダイオードが発光を開始する閾値の電流値Ｉｔと、
前記レーザダイオードが発光を開始する閾値の電圧値Ｖｔと、に対して、前記抵抗の抵抗値Ｒが、
Ｒ≧Ｖｔ／（Ｉａ−Ｉｔ）
となる関係を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光変換装置。
【請求項４】
前記抵抗がさらに前記変調電流供給回路からの変調電流も分流する抵抗であって、かつ、
前記レーザダイオードの発光時のインピーダンスＺと、
前記レーザダイオードの発光時の電流値Ｉｏと、
該抵抗の抵抗値Ｒと、に対して、前記変調電流供給回路の変調電流供給能力Ｉｐが、
Ｉｐ≧Ｉｏ（Ｚ＋Ｒ）／Ｒ
となる関係を満たすことを特徴とする請求項１から３に記載のいずれかの電気光変換装置。
【請求項５】
前記バイアス電流供給回路の出力段に少なくとも第一の電界効果トランジスタ及び第二の電界効果トランジスタの２つの電界効果トランジスタを備え、
前記レーザダイオードのカソード端子が該第一の電界効果トランジスタのドレイン端子に接続され、該第一の電界効果トランジスタのソース端子が該第二の電界効果トランジスタのドレイン端子に接続され、
かつ、該第一の電界効果トランジスタのゲート端子に前記レーザダイオードのバイアス電流を遮断制御するバイアス電流遮断回路が接続されていることを特徴とする請求項１から４に記載のいずれかの電気光変換装置。
【請求項６】
レーザダイオードと、
該レーザダイオードにバイアス電流を供給するバイアス電流供給回路と、
該レーザダイオードに変調電流を供給する変調電流供給回路と、を備える電気光変換装置であって、
該バイアス電流供給回路の出力段に少なくとも第一の電界効果トランジスタ及び第二の電界効果トランジスタの２つの電界効果トランジスタを備え、
該レーザダイオードのカソード端子が該第一の電界効果トランジスタのドレイン端子に接続され、該第一の電界効果トランジスタのソース端子が該第二の電界効果トランジスタのドレイン端子に接続され、
かつ、該第一の電界効果トランジスタのゲート端子に該レーザダイオードのバイアス電流を遮断制御するバイアス電流遮断制御回路が接続されている電気光変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気信号によってレーザダイオードを駆動する電気光変換装置に関する。特に、バイアス電流と変調電流を独立に供給することによってディジタル光信号を出力する電気光変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気光変換装置の構成を図１３に示す。図１３において、５１はレーザダイオード、５２は定電流源、５３は駆動回路、５４はインダクタ、５５は抵抗、５６はコンデンサ、５７は抵抗、５８はコンデンサ、５９は抵抗、６０はコンデンサである。
【０００３】
従来の電気光変換装置は、レーザダイオードの高速動作の際にリンギングを低減するために、インピーダンス不整合を補正する抵抗５５、５７、５９やコンデンサ５６、５８、６０を駆動回路５３とレーザダイオード５１との間に接続していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
近年は、一層の高速伝送の要求に伴い、電気光変換装置の出力段に電界効果トランジスを採用する例が多くなってきた。一方、高速動作の電気光変換装置に対して低価格化の要求も高まってきた。低価格化のためには、電気光変換装置の回路素子の特性ばらつきに対する許容度の高い回路設計が必要になる。
【０００５】
レーザダイオードの特性を図１４に示す。図１４左下の図（１）において、横軸は信号強度、縦軸は時間を表す。図１４左上の図（２）において、横軸はレーザダイオードに流す印加電流、縦軸はレーザダイオードの光出力を表す。図１４右上の図（３）において、横軸は時間、縦軸はレーザダイオードの光出力を表す。変調する信号（図１４（１））に応じた印加電流をレーザダイオードに流すと（図１４（２））、印加電流に応じた光出力信号（図１４（３））が得られる。図１４（２）において、レーザダイオードを発光させるためには、レーザダイオードに順方向に電流を流す。つまり、図１４（２）に示すように、レーザダイオードは閾値を持っているため、閾値程度の直流のバイアス電流を流し、バイアス電流に重畳して、変調する信号に応じた印加電流を流すことによって、光出力信号を得る。レーザダイオードが発光を開始する閾値電流をＩｔ、そのときのレーザダイオードの両端電圧をＶｔとする。
【０００６】
このような動作を実現するために、電気光変換装置は、レーザダイオードにバイアス電流を供給するバイアス電流供給回路と、レーザダイオードに変調電流を供給する変調電流供給回路とを備える。図１３では、定電流源５２がバイアス電流供給回路に、駆動回路５３が変調電流供給回路に相当する。従来の電気光変換装置においては、レーザダイオード５１に定電流源５２がバイアス電流を供給し、駆動回路５３が変調電流を供給することで、レーザダイオード５１より光出力を得ることができる。
【０００７】
ここで、レーザダイオードは、温度が下がると閾値電流が小さくなる特性を持っており、低温での閾値電流は１０ｍＡ以下となることが多い。従って、バイアス電流供給回路は、供給する電流の最小値を１０ｍＡ以下に制御できる必要がある。
【０００８】
さらに、レーザハザードを防止する等の理由からレーザダイオードを緊急停止する制御も必要となる。光出力を規定値以下にするためには、バイアス電流供給回路は、供給する電流の最小値を１０ｍＡ以下に制御できる必要がある。
【０００９】
レーザダイオードは、温度が上がると、逆に、閾値電流が大きくなる特性を持っている。特に、１０Ｇｂｐｓを超えるような高速の光通信に使用されるレーザダイオードでは閾値電流が１００ｍＡを超えることがある。従って、バイアス電流供給回路は、供給する電流の最大値を１００ｍＡ以上まで制御できる必要がある。
【００１０】
図１１に電界効果トランジスタに所定のドレイン・ソース間電圧を印加した場合のゲート・ソース間電圧値Ｖｇｓとドレイン電流値Ｉｄの関係を示す。電界効果トランジスタのピンチオフ電圧値Ｖｐが０以上であれば、所定のドレイン・ソース間電圧を印加すると、ゲート・ソース間電圧値Ｖｇｓ＝０のときに、ドレイン電流Ｉｄ＝０とすることができるが、ピンチオフ電圧値Ｖｐが０以下の場合、ゲート・ソース間電圧値Ｖｇｓ＝０であっても、ドレイン電流値Ｉｄ＝０とすることができず、リーク電流が流れてしまう。図１２に印加電流値Ｉｄと光出力値Ｌの関係を示す。図１２に示すように、レーザダイオードが発光を開始する閾値電流値Ｉｔよりもリーク電流値Ｉｋが大きくなると、レーザダイオードの光出力が零とはならなくなる。
【００１１】
量産化された電界効果トランジスタの製造プロセスにおいては、ピンチオフ電圧を常に一定にすることは困難である。そのため、製造プロセスのばらつきによりピンチオフ電圧値Ｖｐが０以下になるような電界効果トランジスタが製造されてしまうことがある。電界効果トランジスタに流れる電流値は、ゲート幅に比例するため、大きなゲート幅を有する電界効果トランジスタは、オン時には大電流を流しうるが、リーク電流もそれに伴って大きくなる。特に、低温時に、リーク電流をレーザダイオードが発光を開始する閾値の電流値Ｉｔ以下とできない電界効果トランジスタが製造されることがある。この場合は、光出力を零に戻すことが出来なくなり、伝送特性の劣化につながる。
【００１２】
伝送特性の劣化を防ぐために、リーク電流の小さい電界効果トランジスタを選別することも可能であるが、製造歩留まりが悪化するため低コスト化の要求に応えることができなくなる。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−１１１１１８号公報  （第（３）頁〜第（４）頁、第１図）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題を解決するために、電気光変換装置の適用される温度範囲でレーザダイオードがリーク電流によって発光することを防止できるよう、新たな回路形式の電気光変換装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明では、製造プロセスのばらつきによりピンチオフ電圧値Ｖｐが０以下になるような電界効果トランジスタであっても、リーク電流をレーザダイオードに流さないような抵抗を付加することにより、また、リーク電流を抑圧する電界効果トランジスタの回路形式により解決する。
【００１６】
具体的には、本願第一発明は、レーザダイオードと、該レーザダイオードに出力段の電界効果トランジスタがバイアス電流を供給するバイアス電流供給回路と、該レーザダイオードに変調電流を供給する変調電流供給回路と、該バイアス電流を分流する抵抗と、を備える電気光変換装置である。
【００１７】
本願第一発明には、前記バイアス電流供給回路の供給する電流を最小となるように制御したときの電流値Ｉｋと、前記レーザダイオードが発光を開始する閾値の電流値Ｉｔと、前記レーザダイオードが発光を開始する閾値の電圧値Ｖｔと、に対して、前記抵抗の抵抗値Ｒが、Ｒ≦Ｖｔ／（Ｉｋ−Ｉｔ）となる関係を満たす電気光変換装置も含まれてもよい。
【００１８】
本願第一発明には、前記バイアス電流供給回路の供給する電流を最大となるように制御したときの電流値Ｉａと、前記レーザダイオードが発光を開始する閾値の電流値Ｉｔと、前記レーザダイオードが発光を開始する閾値の電圧値Ｖｔと、に対して、前記抵抗の抵抗値Ｒが、Ｒ≧Ｖｔ／（Ｉａ−Ｉｔ）となる関係を満たす電気光変換装置も含まれてもよい。
【００１９】
本願第一発明には、前記抵抗がさらに前記変調電流供給回路からの変調電流も分流する抵抗であって、かつ、前記レーザダイオードの発光時のインピーダンスＺと、前記レーザダイオードの発光時の電流値Ｉｏと、該抵抗の抵抗値Ｒと、に対して、前記変調電流供給回路の変調電流供給能力Ｉｐが、Ｉｐ≧Ｉｏ（Ｚ＋Ｒ）／Ｒとなる関係を満たす電気光変換装置が含まれてもよい。
【００２０】
本願第一発明には、前記バイアス電流供給回路の出力段に少なくとも第一の電界効果トランジスタ及び第二の電界効果トランジスタの２つの電界効果トランジスタを備え、前記レーザダイオードのカソード端子が該第一の電界効果トランジスタのドレイン端子に接続され、該第一の電界効果トランジスタのソース端子が該第二の電界効果トランジスタのドレイン端子に接続され、かつ、該第一の電界効果トランジスタのゲート端子に前記レーザダイオードのバイアス電流を遮断制御するバイアス電流遮断回路が接続されている電気光変換装置も含まれてもよい。
【００２１】
本願第二発明は、レーザダイオードと、該レーザダイオードにバイアス電流を供給するバイアス電流供給回路と、該レーザダイオードに変調電流を供給する変調電流供給回路と、を備える電気光変換装置であって、該バイアス電流供給回路の出力段に少なくとも第一の電界効果トランジスタ及び第二の電界効果トランジスタの２つの電界効果トランジスタを備え、該レーザダイオードのカソード端子が該第一の電界効果トランジスタのドレイン端子に接続され、該第一の電界効果トランジスタのソース端子が該第二の電界効果トランジスタのドレイン端子に接続され、かつ、該第一の電界効果トランジスタのゲート端子に該レーザダイオードのバイアス電流を遮断制御するバイアス電流遮断制御回路が接続されている電気光変換装置である。
なお、これらの各構成は、可能な限り組み合わせることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態について、図１を参照して説明する。図１は本願発明の電気光変換装置の回路構成を示す。図１において、１０は電気光変換装置、１２はレーザダイオード、１４は抵抗、１６はインダクタ、２１はバイアス電流供給回路、２３は変調電流供給回路、３１は電源供給端子、３３は電源供給端子、２１１は電界効果トランジスタである。
【００２３】
電源供給端子３１は高電位側の電源に、電源供給端子３３は低電位側の電源に接続される。電源供給端子３１に正電圧を印加し、電源供給端子３３を接地する構成としてもよい。また、反対に、電源供給端子３１を接地し、電源供給端子３３に負電圧を印加する構成としてもよい。一方の電源供給端子を接地することにより、単一電源で電気光変換装置を動作させることができる。
【００２４】
図１において、電源供給端子３１と電源供給端子３３との間に、レーザダイオード１２と、レーザダイオード１２に並列に接続された抵抗１４と、レーザダイオード１２に直列に接続されたインダクタ１６と、インダクタ１６に直列に接続されたバイアス電流供給回路２１と、が配置されている。変調電流供給回路２３は、レーザダイオード１２と直接接続されるようにレーザダイオード１２に直列に配置されている。
【００２５】
バイアス電流供給回路２１は、出力段に電界効果トランジスタ２１１を備え、その電界効果トランジスタ２１１が、レーザダイオード１２にバイアス電流を供給する。変調電流供給回路２３は、レーザダイオード１２に変調電流を供給する。インダクタ１６は、変調電流供給回路２３からの変調電流がバイアス電流供給回路２１に流れるのを防止する。バイアス電流供給回路２１は直流信号を出力するため、バイアス電流供給回路２１からは直流的にはインダクタ１６が短絡して見える。変調電流供給回路２３から見たバイアス電流供給回路２１の出力段が高周波で高いインピーダンスであれば、インダクタ１６は特に必要ではない。抵抗１４は、バイアス電流供給回路２１が供給するバイアス電流を分流する。
【００２６】
変調電流供給回路２３からの変調電流が抵抗１４で分流されないように、抵抗１４に替えて、抵抗と抵抗に直列接続するインダクタとを配置してもよい。
【００２７】
ここで、製造プロセスのばらつき等の理由により、バイアス電流供給回路の出力段の電界効果トランジスタのピンチオフ電圧値Ｖｐが０以下となり、ゲート・ソース間電圧値Ｖｇｓ＝０であっても、ドレイン電流値Ｉｄ＝０とすることができず、リーク電流が流れてしまうことがある。本実施の形態では、バイアス電流供給回路からリーク電流が流れてしまう場合について考察する。ここで、リーク電流値Ｉｋは、バイアス電流供給回路の供給する電流を最小となるように制御したときの最小電流値に当たる。図１に示すように、抵抗１４がレーザダイオード１２に流れるリーク電流を分流するため、リーク電流によってレーザダイオードが発光してしまうことを軽減する。
【００２８】
レーザダイオードがリーク電流によって発光することを防止できる抵抗値の上限について検討する。リーク電流値をＩｋ、抵抗１４の抵抗値をＲ、レーザダイオードが発光を開始する閾値の電流値をＩｔとすると、Ｉｋ≦Ｉｔの場合、リーク電流値Ｉｋによってレーザダイオードに流れる電流値Ｉｆは、
Ｉｆ≦Ｉｋ      （１）
のため、
Ｉｆ≦Ｉｔ      （２）
となり、レーザダイオードに流れる電流値Ｉｆは、レーザダイオードが発光を開始する閾値電流値Ｉｔよりも小さくなるため、レーザダイオード１２がバイアス供給回路からのリーク電流によって発光することを防止できることになる。
【００２９】
次に、Ｉｋ＞Ｉｔの場合に、レーザダイオードに流れる電流値Ｉｆを求める。バイアス電流供給回路からのリーク電流値をＩｋ、抵抗を流れる電流値をＩｒとすると、
Ｉｆ＝Ｉｋ−Ｉｒ    （３）
となる。また、このときのレーザダイオードの両端電圧値をＶｆとすると、
Ｖｆ＝Ｉｒ・Ｒ    （４）
となる。
【００３０】
レーザダイオードが発光を開始する閾値電流値をＩｔ、このときのレーザダイオードが発光を開始する閾値電圧値をＶｔとすると、レーザダイオードに流れる電流値Ｉｆは、レーザダイオードが発光を開始する閾値電流値Ｉｔ以下であり、レーザダイオードの両端電圧値Ｖｆは、レーザダイオードが発光を開始する閾値電圧値Ｖｔ以下であれば、レーザダイオード１２がバイアス供給回路からのリーク電流によって発光することを防止できることになる。従って、
Ｉｔ≧Ｉｆ    （５）
Ｖｔ≧Ｖｆ    （６）
が条件となる。（３）式、（４）式、（５）式、（６）式より、
Ｉｔ≧Ｉｋ−Ｉｒ    （７）
Ｖｔ≧Ｉｒ・Ｒ      （８）
が得られる。各値は正のため、（７）式、（８）式より、
Ｉｒ≧Ｉｋ−Ｉｔ    （９）
Ｖｔ／Ｒ≧Ｉｒ      （１０）
となる。（９）式、（１０）式より、
Ｖｔ／Ｒ≧Ｉｋ−Ｉｔ    （１１）
【００３１】
従って、レーザダイオードがバイアス供給回路からのリーク電流によって発光しないような抵抗値Ｒの条件は、
Ｒ≦Ｖｔ／（Ｉｋ−Ｉｔ）    （１２）
が得られる。
【００３２】
図１０は、本発明の電気光変換装置のバイアス電流供給回路が供給する印加電流値Ｉｄに対する光出力値Ｌの関係の例を示したものである。破線は従来技術の例である。従来技術であれば、印加電流値Ｉｄが、レーザダイオードが発光を開始する閾値電流値Ｉｔを超えたときに、レーザダイオードは発光する。即ち、バイアス電流供給回路の供給する電流を最小となるように制御したときの電流値であるリーク電流が、レーザダイオードが発光を開始する閾値電流値Ｉｔを超えると、レーザダイオードは発光してしまう。
【００３３】
本発明によれば、バイアス電流供給回路のリーク電流値Ｉｋが、電流値Ｉｔ’を超えないとレーザダイオードが発光しない。このことから、レーザダイオードが発光を開始する閾値電流値Ｉｔを超えても、レーザダイオードがリーク電流によって発光することを防止することができることが分かる。これは、あたかもレーザダイオードが発光する閾値電流値を新たな閾値電流値Ｉｔ’とするのと等価である。
【００３４】
代表的特性例により、本発明の効果を説明する。レーザダイオードが発光を開始する閾値電流値は、温度が低ければその値が小さくなる。例えば、閾値電流値Ｉｔ＝１０ｍＡ、閾値電圧値Ｖｔ＝１．２Ｖとし、バイアス電流供給回路のリーク電流値Ｉｋ＝２０ｍＡのとき、（１２）式より、抵抗値Ｒは１２０Ω以下が条件となる。温度が高くなると、閾値電流値Ｉｔは上昇するため、抵抗値Ｒが１２０Ω以下であれば、レーザダイオードがバイアス電流供給回路のリーク電流によって発光することを防止することができる。
【００３５】
抵抗値Ｒ＝１２０Ωとしても、バイアス電流供給回路のリーク電流値Ｉｋは閾値電流値Ｉｔの２倍、即ち、１００％のマージンを有することができる。換言すれば、電界効果トランジスタの製造プロセスにおける所定のゲート電圧値に対するリーク電流値のばらつきが少なくとも＋１００％の範囲内であれば、許容されるため、従来課題であったバイアス電流供給回路の歩留まりは大きく改善される。
【００３６】
以上、説明したように、バイアス電流供給回路からのバイアス電流を分流する抵抗を接続することにより、バイアス電流供給回路からのリーク電流によりレーザダイオードが発光することを軽減できた。また、バイアス電流供給回路の供給する電流を最小となるように制御すれば、その抵抗の抵抗値を（１２）式を満たすように設定することにより、バイアス電流供給回路からのリーク電流によりレーザダイオードが発光することを防止することができた。
【００３７】
本発明の他の実施の形態を、図２、図３、図４に示す。図２、図３、図４において、１０は電気光変換装置、１２はレーザダイオード、１４は抵抗、１６はインダクタ、１８は抵抗、２１はバイアス電流供給回路、２３は変調電流供給回路、３１は電源供給端子、３３は電源供給端子、２１１は電界効果トランジスタである。
【００３８】
図２、図３、図４において、電源供給端子３１と電源供給端子３３との間に、レーザダイオード１２と、レーザダイオード１２に流れるバイアス電流を分流する抵抗１４と、レーザダイオード１２に直列に接続されたインダクタ１６と、インダクタ１６に直列に接続されたバイアス電流供給回路２１と、が配置されている。図２、図３では、変調電流供給回路２３とレーザダイオード１２との間に抵抗１８が配置されている。
【００３９】
図２において、図１との違いは、変調電流供給回路２３からレーザダイオード１２に変調電流を供給する経路に抵抗１８を設けたことである。バイアス電流供給回路２１から見ると、図２における抵抗１４と抵抗１８とで、図１における抵抗１４と同じ機能を果たす。即ち、抵抗１４は、バイアス電流供給回路２１が供給するバイアス電流を分流する。変調電流供給回路２３からの変調電流が抵抗１４に流れないように、抵抗１４に替えて、抵抗と抵抗に直列接続するインダクタとを配置してもよい。抵抗１８はダンピング抵抗と称して、レーザダイオードの変調電流の時間波形を整える目的で設けられるもので、数十Ω以下のものが比較的多く用いられる
【００４０】
図３において、図１との違いは、変調電流供給回路２３からレーザダイオード１２に変調電流を供給する経路に抵抗１８を設けたことである。バイアス電流供給回路２１から見ると、図３における抵抗１４は、図１における抵抗１４と同じ機能を果たす。即ち、抵抗１４は、バイアス電流供給回路２１が供給するバイアス電流を分流する。変調電流供給回路２３からの変調電流が抵抗１４に流れないように、抵抗１４に替えて、抵抗と抵抗に直列接続するインダクタとを配置してもよい。抵抗１８はダンピング抵抗と称して、レーザダイオードの変調電流の時間波形を整える目的で設けられるもので、数十Ω以下のものが比較的多く用いられる
【００４１】
図４において、図１との違いは、抵抗１４をレーザダイオード１２とインダクタ１６とに対して並列に配置したことである。抵抗１４をこのように配置することにより、変調電流供給回路２３からの変調電流がインダクタ１６で遮断されるため、変調電流が抵抗１４で分流されることを防止することができる。バイアス電流供給回路２１から見ると、図４における抵抗１４は、図１における抵抗１４と同じ機能を果たす。即ち、抵抗１４は、バイアス電流供給回路２１が供給するバイアス電流を分流する。図４において、レーザダイオード１２と変調電流供給回路２３との間にダンピング抵抗を配置してもよい。
【００４２】
なお、これまで説明したダンピング抵抗を、レーザダイオードの出力波形がリンギングを発生することを防止する回路に替えることは当然に可能である。
【００４３】
本実施の形態である図２、図３、図４の回路構成の電気光変換装置は、先に説明した図１の回路構成の電気光変換装置と同様に、いずれも、バイアス電流供給回路からのバイアス電流を分流する抵抗を備えることにより、バイアス電流供給回路からのリーク電流によりレーザダイオードが発光することを軽減できた。また、その抵抗の抵抗値を（１２）式を満たすように設定することにより、バイアス電流供給回路の供給する電流を最小となるように制御すれば、バイアス電流供給回路からのリーク電流によりレーザダイオードが発光することを防止することができた。
【００４４】
次に、本発明の他の実施の形態を説明する。前述したバイアス電流供給回路からのバイアス電流を分流する抵抗の抵抗値を小さく設定すれば、バイアス電流供給回路からのリーク電流の増加に対応できるようになる。即ち、リーク電流を吸収する効果が高くなる。しかし、抵抗値を必要以上に小さく設定すると、抵抗に分流される電流が増えるため、レーザダイオードに十分なバイアス電流を供給できなくなる。
【００４５】
そこで、図１において、バイアス電流を分流する抵抗１４の抵抗値の下限を設ける必要がある。バイアス電流供給回路の供給するバイアス電流を最大となるように制御したときの電流値をＩａ、抵抗を流れる電流値をＩｒとすると、レーザダイオードに流れる電流値Ｉｆは、
Ｉｆ＝Ｉａ−Ｉｒ    （１３）
となる。また、このときのレーザダイオードの両端電圧値をＶｆとすると、
Ｖｆ＝Ｉｒ・Ｒ    （１４）
となる。
【００４６】
レーザダイオードが発光を開始する閾値電流値をＩｔ、このときのレーザダイオードが発光を開始する閾値電圧値をＶｔとすると、レーザダイオードに流れる電流値Ｉｆが、レーザダイオードが発光を開始する閾値電流値Ｉｔと等しく、レーザダイオードの両端電圧値をＶｆが、レーザダイオードが発光を開始する閾値電圧値Ｖｔと等しければ、レーザダイオード１２が変調電流供給回路からの変調電流によって効率的に発光を開始することができることになる。従って、
Ｉｔ≦Ｉｆ    （１５）
Ｖｔ≦Ｖｆ    （１６）
が条件となる。（１３）式、（１４）式、（１５）式、（１６）式より、
Ｉｔ≦Ｉａ−Ｉｒ    （１７）
Ｖｔ≦Ｉｒ・Ｒ      （１８）
が得られる。各値は正のため、（１７）式、（１８）式より、
Ｉｒ≦Ｉａ−Ｉｔ    （１９）
Ｖｔ／Ｒ≦Ｉｒ      （２０）
となる。（１９）式、（２０）式より、
Ｖｔ／Ｒ≦Ｉａ−Ｉｔ    （２１）
が、得られる。
【００４７】
従って、レーザダイオードがバイアス供給回路からのバイアス電流によって発光を開始することのできる抵抗値Ｒの条件は、
Ｒ≧Ｖｔ／（Ｉａ−Ｉｔ）    （２２）
が得られる。
【００４８】
以上説明したように、バイアス電流供給回路の供給するバイアス電流を最大となるように制御すれば、バイアス電流供給回路からのバイアス電流を分流する抵抗の抵抗値を（２２）式を満たすように設定することにより、バイアス電流供給回路からのバイアス電流によりレーザダイオードが発光を開始する状態にすることができた。これにより、変調電流供給回路からの変調電流により、効率的な発光が可能となる。
【００４９】
代表的特性例により、本発明の効果を説明する。レーザダイオードが発光を開始する閾値電流値は、温度が高ければその値が大きくなる。例えば、閾値電流値Ｉｔ＝１００ｍＡ、閾値電圧値Ｖｔ＝１．２Ｖとし、バイアス電流供給回路の供給する電流を最大となるように制御したときの電流値Ｉａ＝１２０ｍＡのとき、（２２）式より、抵抗値Ｒは６０Ω以上となる。温度が低くなると、閾値電流値Ｉｔは下降するため、抵抗値Ｒが６０Ω以上であれば、レーザダイオードを効率的に発光させることができる。
【００５０】
ここで、抵抗値Ｒを下限の６０Ωに設定すれば、低温で条件の厳しいリーク電流に対しても、条件を緩和することができる。例えば、前述したような低温での閾値電流値Ｉｔ＝１０ｍＡ、閾値電圧値Ｖｔ＝１．２Ｖとすると、（１１）式より、バイアス電流供給回路のリーク電流値Ｉｋ＝３０ｍＡまで許容することができ、より大きな効果が得られる。
【００５１】
以上、説明したように、バイアス電流供給回路からのバイアス電流を分流する抵抗の抵抗値を（２２）式を満たすように設定することにより、バイアス電流供給回路の最大電流供給能力の範囲内で、レーザダイオードを効率的に発光させることができた。
本発明は、図２、図３、図４に示す電気光変換装置にも適用することにより、同様の効果が得られた。
【００５２】
これまで説明してきた図１、図２、図３に示す電気光変換装置では、バイアス電流供給回路２１からのバイアス電流を分流する抵抗１４を接続したため、変調電流供給回路２３からの変調電流も分流されてしまう。一方、図４に示す電気光変換装置おいては、変調電流はインダクタ１６によって遮断されるため、変調電流が分流されるという問題は生じない。また、図１、図２、図３でも、変調電流供給回路２３からの変調電流が抵抗１４に流れないように、抵抗１４に替えて、抵抗と抵抗に直列接続するインダクタとを配置しても、変調電流が分流されるという問題を回避できる。ここでは、図１、図２、図３に示す電気光変換装置で、新たにインダクタを配置することなく、分流される変調電流の減少を補うことのできる変調電流供給回路について考察する。
【００５３】
図１に示す電気光変換装置において、レーザダイオード１２の発光開始時のインピーダンスをＺ、レーザダイオード１２の発光時の電流値をＩｏ、抵抗１４の抵抗値をＲ、抵抗１４に流れる電流値をＩｆとすると、
Ｉｏ・Ｚ＝Ｉｆ・Ｒ      （２３）
となる。変調電流供給回路２３の変調電流供給能力をＩｐとすると、
Ｉｐ≧Ｉｏ＋Ｉｆ        （２４）
となる。（２３）式、（２４）式より、
Ｉｐ≧Ｉｏ・（Ｚ＋Ｒ）／Ｒ    （２５）
が得られる。
【００５４】
このように、変調電流供給回路の変調電流供給能力の最大値を設定することにより、変調電流が抵抗１４に分流されるような場合であっても、変調に必要な変調電流をレーザダイオードに供給することができた。
【００５５】
他の発明の実施の形態を説明する。図５に他の発明の実施の形態である電気光変換装置の構成を示す。図５において、１０は電気光変換装置、１２はレーザダイオード、１６はインダクタ、２１はバイアス電流供給回路、２３は変調電流供給回路、２５はバイアス電流遮断制御回路、３１は電源供給端子、３３は電源供給端子、２１１と２１２は電界効果トランジスタである。
【００５６】
図５において、電源供給端子３１と電源供給端子３３との間に、レーザダイオード１２と、レーザダイオード１２に直列に接続されたインダクタ１６と、インダクタ１６に直列に接続されたバイアス電流供給回路２１と、が配置されている。変調電流供給回路２３は、レーザダイオード１２と直接接続されるようにレーザダイオード１２に直列に配置されている。
【００５７】
図１に示す電気光変換装置との違いは、バイアス電流供給回路２１が、出力段に２つの電界効果トランジスタ２１１と２１２を備え、その電界効果トランジスタ２１１が、レーザダイオード１２にバイアス電流を供給する点である。図５では、さらに、レーザダイオード１２のカソード端子がインダクタ１６を介して電界効果トランジスタ２１１のドレイン端子に接続され、電界効果トランジスタ２１１のソース端子が電界効果トランジスタ２１２のドレイン端子に接続されている。電界効果トランジスタ２１１のゲート端子には、レーザダイオード１２のバイアス電流を遮断制御するバイアス電流遮断制御回路２５が接続されている。
【００５８】
バイアス電流遮断制御回路２５が電界効果トランジスタ２１１のゲート端子に制御電圧を印加して、電界効果トランジスタ２１１を遮断する。電界効果トランジスタ２１１にリーク電流が生じなければ、レーザダイオード１２がリーク電流によって発光することはない。電界効果トランジスタ２１１にリーク電流が生じると、電界効果トランジスタ２１２にもリーク電流が流れ、リーク電流により電界効果トランジスタ２１２のドレイン・ソース間に電位差が発生し、電界効果トランジスタ２１２のドレイン端子の電圧が上昇する。電源供給端子３３の電圧をＶ０、電界効果トランジスタ２１２のドレイン端子の上昇した電圧をＶ１（但し、Ｖ１＞Ｖ０）とし、電界効果トランジスタ２１１のゲート端子に印加される制御電圧を電源供給端子３３の電圧と同じＶ０とすれば、電界効果トランジスタ２１１のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓは負となる。図１１に示すように、ゲート・ソース間電圧を負にすることができるため、Ｖｇｓ＝０の場合よりも、さらにリーク電流を抑圧することができる。
【００５９】
また、本回路構成であれば、電界効果トランジスタ２１１のゲート端子にバイアス電流遮断制御回路２５を接続し、電界効果トランジスタ２１２のゲート端子にバイアス電流調整回路（図示せず）を接続することにより、それぞれ独立に制御・調整することができるため、制御性に優れた電気光変換装置とすることができる。
【００６０】
さらに、２つの電界効果トランジスタを縦続接続した回路構成とすることにより、バイアス電流供給回路２１の出力インピーダンスを高くすることができる。出力インピーダンスの増加により、インダクタ１６のインダクタンス値の低減、さらにはインダクタ１６の省略の可能性もあり、電気光変換装置の簡易化を実現することができる。
【００６１】
以上、説明したように、本発明の電気光変換装置では、２つの電界効果トランジスタを縦続接続し、バイアス電流遮断制御回路から一方の電界効果トランジスタのゲート端子に制御電圧を印加することにより、レーザダイオードに流れるリーク電流を抑圧することができた。また、バイアス電流の遮断制御と調整を独立にできる電気光変換装置とすることができた。
【００６２】
本回路構成を、前述した電気光変換装置にも適用することができる。図６、図７、図８、図９に示す電気光変換装置は、それぞれ、図１、図２、図３、図４に示す電気光変換装置に前述のバイアス電流供給回路とバイアス電流遮断制御回路の回路構成を適用したものである。即ち、図６、図７、図８、図９において、バイアス電流供給回路２１は、出力段に２つの電界効果トランジスタ２１１と２１２を備え、その電界効果トランジスタ２１１が、レーザダイオード１２にバイアス電流を供給する。バイアス電流遮断制御回路２５は、電界効果トランジスタ２１１のゲート端子に制御電圧を印加して、図５に示す電気光変換装置と同様に、バイアス電流供給回路２１のリーク電流を抑圧する。その結果、図１、図２、図３、図４に示す電気光変換装置のバイアス電流供給回路よりもリーク電流を抑圧することができる。リーク電流の抑圧が不足している場合であっても、バイアス電流を分流する抵抗１４により、リーク電流を分流することができるため、レーザダイオードがリーク電流によって発光することを一層防止することができる。
【００６３】
また、本回路構成であれば、電界効果トランジスタ２１１のゲート端子にバイアス電流遮断制御回路２５を接続し、電界効果トランジスタ２１２のゲート端子にバイアス電流調整回路（図示せず）を接続することにより、それぞれ独立に制御・調整することができるため、制御性に優れた電気光変換装置とすることができる。
【００６４】
さらに、２つの電界効果トランジスタを縦続接続した回路構成とすることにより、バイアス電流供給回路２１の出力インピーダンスを高くすることができる。出力インピーダンスの増加により、インダクタ１６のインダクタンス値の低減、さらにはインダクタ１６の省略の可能性もあり、電気光変換装置の簡易化を実現することができる。
【００６５】
以上、説明したように、本発明の電気光変換装置では、２つの電界効果トランジスタを縦続接続し、バイアス電流遮断制御回路から一方の電界効果トランジスタのゲート端子に制御電圧を印加することにより、レーザダイオードに流れるリーク電流を抑圧し、さらに、バイアス電流を分流する抵抗により、抑圧されたリーク電流を分流することができるため、レーザダイオードがリーク電流によって発光することを一層防止することができた。また、バイアス電流の遮断制御と調整を独立にできる電気光変換装置とすることができた。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば電気光変換装置の適用される温度範囲で、レーザダイオードがリーク電流によって発光することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施形態を示す電気光変換装置の回路構成を説明する図である。
【図２】本願発明の実施形態を示す電気光変換装置の回路構成を説明する図である。
【図３】本願発明の実施形態を示す電気光変換装置の回路構成を説明する図である。
【図４】本願発明の実施形態を示す電気光変換装置の回路構成を説明する図である。
【図５】本願他の発明の実施形態を示す電気光変換装置の回路構成を説明する図である。
【図６】本願他の発明の実施形態を示す電気光変換装置の回路構成を説明する図である。
【図７】本願他の発明の実施形態を示す電気光変換装置の回路構成を説明する図である。
【図８】本願他の発明の実施形態を示す電気光変換装置の回路構成を説明する図である。
【図９】本願他の発明の実施形態を示す電気光変換装置の回路構成を説明する図である。
【図１０】本願発明の電気光変換装置のバイアス電流供給回路が供給する印加電流値Ｉｄに対するレーザダイオードの光出力値Ｌの関係の例を説明する図である。
【図１１】電界効果トランジスタにドレイン・ソース間電圧を印加した場合のゲート・ソース間電圧値Ｖｇｓとドレイン電流Ｉｄの関係を説明する図である。
【図１２】レーザダイオードの印加電流値Ｉｄと光出力Ｌの関係を説明する図である。
【図１３】従来の電気光変換装置の回路構成を説明する図である。
【図１４】レーザダイオードの特性を説明する図である。
【符号の説明】
１０：電気光変換装置
１２：レーザダイオード
１４：抵抗
１６：インダクタ
１８：抵抗
２１：バイアス電流供給回路
２３：変調電流供給回路
２５：バイアス電流遮断制御回路
３１：電源供給端子
３３：電源供給端子
２１１：電界効果トランジスタ
２１２：電界効果トランジスタ
５１：レーザダイオード
５２：定電流源
５３：駆動回路
５４：コイル
５５：抵抗
５６：コンデンサ
５７：抵抗
５８：コンデンサ
５９：抵抗
６０：コンデンサ
【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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