(57)【要約】【課題】  簡単な構成でインピーダンス整合をとりつつ、終端電位の変動を抑制することができる半導体レーザー駆動回路を提供する。【解決手段】  半導体レーザー駆動回路は、出力端子に接続された半導体レーザーダイオードに駆動電流を供給することで前記半導体レーザーダイオードを制御する半導体レーザー駆動回路であって、一端が第１電源端子に接続され、他端が前記出力端子に接続され、前記出力端子に電流を供給する定電流源と、一端が前記出力端子に接続され、他端が第２電源端子に接続されたプル型電流回路と、一端が前記第１電源端子に接続され、他端が前記出力端子に接続され、前記出力端子又は前記プル型電流回路の一方に所定の電流を供給するプッシュ型電流回路と、一端が前記プル型電流回路の他端及び前記プッシュ型電流回路の一端に接続され、他端が第２電源端子に接続され、抵抗成分が前記半導体レーザーダイオードの抵抗成分と等しい終端抵抗と、を備える。【選択図】図４
2012243891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力端子に接続された半導体レーザーダイオードに駆動電流を供給することで前記半導体レーザーダイオードを制御する半導体レーザー駆動回路であって、
一端が第１電源端子に接続され、他端が前記出力端子に接続され、前記出力端子に電流を供給する定電流源と、
一端が前記出力端子に接続され、他端が第２電源端子に接続されたプル型電流回路と、
一端が前記第１電源端子に接続され、他端が前記出力端子に接続され、前記出力端子又は前記プル型電流回路の一方に所定の電流を供給するプッシュ型電流回路と、
一端が前記プル型電流回路の他端及び前記プッシュ型電流回路の一端に接続され、他端が前記第２電源端子に接続され、抵抗成分が前記半導体レーザーダイオードの抵抗成分と等しい終端抵抗と、を備える半導体レーザー駆動回路。
【請求項２】
前記プッシュ型電流回路は、
前記出力端子に前記所定の電流を供給する第１のトランジスタと、
前記プル型電流回路に前記所定の電流を供給する第２のトランジスタと、
を備え、
前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタが相補的に動作する請求項１に記載の半導体レーザー駆動回路。
【請求項３】
前記終端抵抗は、一端が前記第１のトランジスタのソース端子に接続され、他端が前記第２のトランジスタのソース端子に接続される抵抗素子と、一端が前記抵抗素子の他端に接続され、他端が前記第２電源端子に接続される容量素子と、を備える請求項１に記載の半導体レーザー駆動回路。
【請求項４】
前記終端抵抗は、第２の抵抗素子及び該第２の抵抗素子に直列接続されたスイッチで構成され前記抵抗素子に並列接続された複数の抵抗回路を有する可変抵抗を備える請求項１に記載の半導体レーザー駆動回路。
【請求項５】
前記プッシュ型電流回路に並列に接続され、前記プッシュ型電流回路が前記所定の電流を供給する供給先が切り替わってから所定時間経過後に、前記所定の電流と逆相の電流を前記プッシュ型電流回路に供給する電流源を備える請求項１に記載の半導体レーザー駆動回路。
【請求項６】
出力端子に接続された半導体レーザーダイオードに駆動電流を供給することで前記半導体レーザーダイオードを制御する半導体レーザー駆動回路であって、
一端が第１電源端子に接続され、他端が前記出力端子に接続され、前記出力端子に電流を供給する定電流源と、
一端が前記第１電源端子に接続され、他端が前記出力端子に接続されたプッシュ型電流回路と、
一端が前記出力端子に接続され、他端が第２電源端子に接続され、前記定電流源又は前記プッシュ型電流回路が供給する電流を引き抜くプル型電流回路と、
一端が前記プル型電流回路の他端及び前記プッシュ型電流回路の一端に接続され、他端が前記第２電源端子に接続され、抵抗成分が前記半導体レーザーダイオードの抵抗成分と等しい終端抵抗と、を備える半導体レーザー駆動回路。
【請求項７】
半導体レーザーダイオードと、
出力端子に接続された前記半導体レーザーダイオードに駆動電流を供給することで前記半導体レーザーダイオードを制御する半導体レーザー駆動回路と、を備え
前記半導体レーザー駆動回路は、
一端が第１電源端子に接続され、他端が前記出力端子に接続され、前記出力端子に電流を供給する定電流源と、
一端が前記出力端子に接続され、他端が第２電源端子に接続されたプル型電流回路と、
一端が前記第１電源端子に接続され、他端が前記出力端子に接続され、前記出力端子又は前記プル型電流回路の一方に所定の電流を供給するプッシュ型電流回路と、
一端が前記プル型電流回路の他端及び前記プッシュ型電流回路の一端に接続され、他端が前記第２電源端子に接続され、抵抗成分が前記半導体レーザーダイオードの抵抗成分と等しい終端抵抗と、を備える半導体レーザー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体レーザー駆動回路及び半導体レーザー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信の高速化が急速に進んでおり、すでにギガｂ／ｓの光通信システムが実用化されている。高速光通信システムの短波長光トランシーバー用の光源として、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）などの半導体レーザーダイオードが用いられている。
【０００３】
半導体レーザーダイオードは、半導体レーザー駆動回路によって制御される。半導体レーザー駆動回路及び半導体レーザーダイオードは、それぞれ別の半導体ＩＣとして製造されるため、半導体レーザーダイオードと半導体レーザー駆動回路とを伝送線路で接続する必要がある。
【０００４】
半導体レーザー駆動回路から半導体レーザーダイオードに駆動信号を低損失かつ低反射で伝達するためには、半導体レーザー駆動回路と半導体レーザーダイオードとの間でインピーダンス整合をとらなければならない。上述したように、半導体レーザー駆動回路と半導体レーザーダイオードとの間は伝送線路で接続されている。従って、半導体レーザー駆動回路から半導体レーザーダイオードに駆動信号を低損失かつ低反射で伝達するためには、伝送線路と半導体レーザー駆動回路との間でインピーダンス整合をとる必要がある。
【０００５】
インピーダンス整合をとる方法としては、例えば半導体レーザー駆動回路に終端抵抗を設ける方法や、特許文献１に開示されるように、ダンピング抵抗を設ける方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２４３７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１では、新たにダンピング抵抗を設けなければならず、部品点数が増加するという問題がある。また、部品点数が増加することで実装の難易度が高くなるという問題がある。
【０００８】
また、終端抵抗を用いてインピーダンス整合をとる場合、終端電位が変動すると駆動信号のＤＣレベルが変動しジッターが悪化するという問題がある。
【０００９】
本開示は、上述の点を鑑みてなされたものであり、簡単な構成でインピーダンス整合がとりつつ、終端電位の変動を抑制できる半導体レーザー駆動回路及び半導体レーザー装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示に係る半導体レーザー駆動回路は、出力端子に接続された半導体レーザーダイオードに駆動電流を供給することで前記半導体レーザーダイオードを制御する半導体レーザー駆動回路であって、一端が第１電源端子に接続され、他端が前記出力端子に接続され、前記出力端子に電流を供給する定電流源と、一端が前記出力端子に接続され、他端が第２電源端子に接続されたプル型電流回路と、一端が前記第１電源端子に接続され、他端が前記出力端子に接続され、前記出力端子又は前記プル型電流回路の一方に所定の電流を供給するプッシュ型電流回路と、一端が前記プル型電流回路の他端及び前記プッシュ型電流回路の一端に接続され、他端が第２電源端子に接続され、抵抗成分が前記半導体レーザーダイオードの抵抗成分と等しい終端抵抗と、を備える。
【００１１】
本開示に係る半導体レーザー駆動回路は、出力端子に接続された半導体レーザーダイオードに駆動電流を供給することで前記半導体レーザーダイオードを制御する半導体レーザー駆動回路であって、一端が第１電源端子に接続され、他端が前記出力端子に接続され、前記出力端子に電流を供給する定電流源と、一端が前記第１電源端子に接続され、他端が前記出力端子に接続されたプッシュ型電流回路と、一端が前記出力端子に接続され、他端が第２電源端子に接続され、前記定電流源又は前記プッシュ型電流回路が供給する電流を引き抜くプル型電流回路と、一端が前記プル型電流回路の他端及び前記プッシュ型電流回路の一端に接続され、他端が第２電源端子に接続され、抵抗成分が前記半導体レーザーダイオードの抵抗成分と等しい終端抵抗と、を備える。
【００１２】
本開示に係る半導体レーザー装置は、上述した半導体レーザー駆動回路と、半導体レーザーダイオードとを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本開示によれば、簡単な構成でインピーダンス整合をとりつつ、終端電位の変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る半導体レーザー装置を示す図。
【図２】第１実施形態に係る半導体レーザーダイオードを示す図。
【図３】第１実施形態に係る半導体レーザー駆動回路を示す図。
【図４】第１実施形態に係る半導体レーザー駆動回路を示す回路図。
【図５】第１実施形態に係る半導体レーザー駆動回路に流れる電流信号を示す図。
【図６】第１実施形態に係る半導体レーザー駆動回路に流れる電流信号を示す図。
【図７】第１実施形態に係る半導体レーザー駆動回路の電流信号のＤＣレベルを示す図。
【図８】第１実施形態の変形例１に係る半導体レーザー駆動回路を示す図。
【図９】第１実施形態の変形例１に係る半導体レーザー駆動回路に流れる電流信号を示す図。
【図１０】第１実施形態の変形例１に係る半導体レーザー駆動回路に流れる電流信号を示す図。
【図１１】第２実施形態に係る半導体レーザー駆動回路を示す図。
【図１２】第３実施形態に係る半導体レーザー駆動回路を示す図。
【図１３】第３実施形態に係る半導体レーザー駆動回路の動作を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体レーザー装置１を示す図である。半導体レーザー装置１は、半導体レーザーダイオード１２１を有する半導体レーザー回路１２０、及び半導体レーザー回路１２０を駆動する半導体レーザー駆動回路１００を備えている。本実施形態では、半導体レーザー駆動回路１００及び半導体レーザー回路１２０は、それぞれ別の半導体ＩＣに搭載されているものとする。なお、半導体レーザー駆動回路１００及び半導体レーザー回路１２０は、同じ半導体ＩＣに搭載されていてもよい。
【００１６】
半導体レーザー装置１は、半導体レーザー駆動回路１００と半導体レーザー回路１２０とを接続する伝送線路１１１を備えている。伝送線路１１１は、プリント基板１１０上に形成される。伝送線路１１１の特性インピーダンスは５０Ｏｈｍであるとする。
【００１７】
図２（ａ）は、半導体レーザーダイオード１２１の等価回路を示す図である。図２（ａ）に示すように、半導体レーザーダイオード１２１は、ダイオード素子１２２と、ダイオード素子１２２に直列接続された微分抵抗Ｒｓと、ダイオード素子１２２及び微分抵抗Ｒｓに並列接続された内部抵抗Ｒｐ及び内部容量Ｃｐで表現される。具体的には、微分抵抗Ｒｓの一端は、ダイオード素子１２２の一端に接続される。内部抵抗Ｒｐは、一端が微分抵抗Ｒｓの他端に接続され、他端がダイオード素子１２２の他端に接続される。内部容量Ｃｐは、一端が微分抵抗Ｒｓの他端に接続され、他端がダイオード素子１２２の他端に接続される。
【００１８】
図２（ｂ）は、半導体レーザーダイオード１２１のＩ−Ｖ特性を示す図である。半導体レーザーダイオード１２１に流れる電流が発振閾値Ｉｔｈ以上となる領域では、Ｉ−Ｖ特性は、傾きがおよそＲｓの直線となり、オームの法則に従う。傾きＲｓが上述した微分抵抗Ｒｓの抵抗値となる。
【００１９】
図３は、半導体レーザー駆動回路１００を示す図である。半導体レーザー駆動回路１００は、一端が第１電源電位（図３ではＶｃｃ）に接続され、他端が出力端子１０５に接続されたプッシュ型電流回路１０１と、一端が出力端子１０５に接続され、他端が第２電源端子（図３ではＧＮＤ）に接続されたプル型電流回路１０２と、一端が第１電源電位に接続され、他端が出力端子１０５に接続された定電流源１０３と、一端が出力端子１０５に接続され、他端が第２電源端子に接続された終端抵抗１０４を備える。
【００２０】
定電流源１０３は、出力端子１０５に電流信号を供給する。プッシュ型電流回路１０１は、図示しない上位レイヤから入力される制御信号に応じて、出力端子１０５又はプル型電流回路１０２のいずれか一方に所定の電流信号を供給する。
【００２１】
図４を用いて、半導体レーザー駆動回路１００の詳細を説明する。プッシュ型電流回路１０１は、第１の電流源１０、第１導電型トランジスタＭ１１，Ｍ１２、及び高耐圧第１導電型トランジスタＭ１３，Ｍ１４を有している。なお、本実施形態では、第１導電型トランジスタをＰＭＯＳトランジスタとして説明する。
【００２２】
第１の電流源１０は、一端がＶｃｃに接続されており、一定の電流ＩｍをＰＭＯＳトランジスタＭ１１，Ｍ１２に供給する。ＰＭＯＳトランジスタＭ１１は、ソース端子が第１の電流源１０の他端に、ドレイン端子が高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のソース端子に接続される。ＰＭＯＳトランジスタＭ１１のゲート端子には、図示しない上位レイヤから制御信号ＤＰが入力される。ＰＭＯＳトランジスタＭ１２は、ソース端子が第１の電流源１０の他端に、ドレイン端子が高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１４のソース端子に接続される。ＰＭＯＳトランジスタＭ１２のゲート端子には、図示しない上位レイヤから制御信号ＸＤＰが入力される。
【００２３】
高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のドレイン端子は、後述する終端抵抗１０４の抵抗素子Ｒ１の一端に接続される。高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１４のドレイン端子は、抵抗素子Ｒ１の他端及び出力端子１０５に接続される。なお、高耐圧ＰＭＯＳ高耐圧トランジスタＭ１３，Ｍ１４は、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１，Ｍ１２や第１の電流源１０を構成するトランジスタなど低耐圧トランジスタを保護するためのトランジスタである。高耐圧ＰＭＯＳ高耐圧トランジスタＭ１３，Ｍ１４のゲート端子には、これらの低耐圧トランジスタに高電圧が印可されないようにするための制御信号ＶＣＡＳＰが入力される。
【００２４】
ＰＭＯＳトランジスタＭ１１及びＰＭＯＳトランジスタＭ１２は相補的に動作する。これにより、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１及びＰＭＯＳトランジスタＭ１２のいずれか一方に第１の電流源１０から電流信号Ｉｍが供給される。各トランジスタの動作の詳細については後述する。
【００２５】
なお、図３で示したプッシュ型電流回路１０１の一端は、第１の電流源１０の一端に相当し、他端は高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１４のドレイン端子に相当する。また、高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のドレイン端子も終端抵抗１０４に接続している。高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のドレイン端子をプッシュ型電流回路１０１の第３の端子と称する。
【００２６】
プル型電流回路１０２は、第２の電流源２０、高耐圧第２導電型トランジスタＭ２１，Ｍ２２、及び第２導電型トランジスタＭ２３，Ｍ２４を有している。なお、本実施形態では、第２導電型トランジスタをＮＭＯＳトランジスタとして説明する。
【００２７】
第２の電流源２０は、一端がＧＮＤに接地されている。第２の電流源２０には、所定の電流Ｉｍが流れる。高耐圧ＮＭＯＳトランジスタＭ２１は、ドレイン端子が第３電源電位（図４ではＶｃｃ’）に接続され、ソース端子がＮＭＯＳトランジスタＭ２３のドレイン端子に接続される。高耐圧ＮＭＯＳトランジスタＭ２２は、ドレイン端子が出力端子１０５及びプッシュ型電流回路１０１の他端に接続され、ソース端子がＮＭＯＳトランジスタＭ２４のドレイン端子に接続される。なお、高耐圧ＮＭＯＳ高耐圧トランジスタＭ２１，Ｍ２２は、ＮＭＯＳトランジスタＭ２３，Ｍ２４や第２の電流源２０を構成するトランジスタなど低耐圧トランジスタを保護するためのトランジスタである。高耐圧ＮＭＯＳトランジスタＭ２１，Ｍ２２のゲート端子には、これらの低耐圧トランジスタに高電圧が印可されないようにするための制御信号ＶＣＡＳＮが入力される。
【００２８】
ＮＭＯＳトランジスタＭ２３、Ｍ２４のソース端子は、第２の電流源２０の他端に接続される。ＮＭＯＳトランジスタＭ２３、Ｍ２４のゲート端子には図示しない上位レイヤから制御信号ＤＮ，ＸＤＮがそれぞれ入力される。ＮＭＯＳトランジスタＭ２３，Ｍ２４は相補的に動作する。これにより、ＮＭＯＳトランジスタＭ２３及びＮＭＯＳトランジスタＭ２４のいずれか一方から第２の電流源２０に電流信号Ｉｍが流れる。各トランジスタの動作の詳細については後述する。
【００２９】
定電流源１０３は、第３の電流源３０と高耐圧第１導電型（ＰＭＯＳ）トランジスタＭ３を備える。第３の電流源３０の一端がＶｃｃに接続され、他端が高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ３のソース端子に接続される。第３の電流源３０は、出力端子１０５に電流信号Ｉｃを供給する。高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ３のドレイン端子は出力端子１０５に接続される。高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ３は、第３の電流源３０を構成するトランジスタなど低耐圧トランジスタを保護するためのトランジスタである。高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ３のゲート端子には、この低耐圧トランジスタに高電圧が印可されないようにするための制御信号ＶＣＡＳＰが入力される。
【００３０】
終端抵抗１０４は、抵抗素子Ｒ１と容量素子Ｃ１とを有する。抵抗素子Ｒ１の一端は、出力端子１０５に接続され、他端は高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のドレイン端子に接続される。容量素子Ｃ１は、一端が抵抗素子Ｒ１の他端に接続され、他端がＧＮＤに接地される。抵抗素子Ｒ１及び容量素子Ｃ１でスナバ型終端抵抗を構成しており、抵抗素子Ｒ１及び容量素子Ｃ１の特性インピーダンスは、半導体レーザー駆動回路１００及び伝送線路１１１のインピーダンスが整合する値に決定される。終端抵抗１０４の抵抗成分は半導体レーザーダイオード１２１の抵抗成分と等しくなるように決定される。具体的には、抵抗素子Ｒ１の抵抗値が、半導体レーザーダイオード１２１の微分抵抗Ｒｓの抵抗値と等しく（Ｒ１＝Ｒｓ）となるようにする。
【００３１】
次に、図５，図６を用いて半導体レーザー駆動回路１００の動作を説明する。本実施形態では、半導体レーザー装置１がデータ”１”を表すＨｉｇｈ信号又はデータ”０”を表すＬｏｗ信号のいずれかの信号を送信する２値の送信器として動作する場合について説明する。
【００３２】
まず、半導体レーザー装置１がデータ”１”を表すＨｉｇｈ信号を半導体レーザー回路１２０から出力する場合について説明する。この場合、半導体レーザー駆動回路１００には、図示しない上位レイヤから、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１及びＮＭＯＳトランジスタＭ２３をオフし、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２及びＮＭＯＳトランジスタＭ２４をオンするよう制御信号が入力される。
【００３３】
図５に、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１及びＮＭＯＳトランジスタＭ２３をオフし、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２及びＮＭＯＳトランジスタＭ２４をオンした場合の電流信号の流れを示す。ＰＭＯＳトランジスタＭ１１がオフ、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２がオンされているため、第１の電流源１０によって供給される電流信号Ｉｍは、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２及び高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１４を経由して、高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１４のドレイン端子と抵抗素子Ｒ１の一端とが接続される接点Ｃに流れる。ＮＭＯＳトランジスタＭ２４がオフされているため、接点Ｃに流れこんだ電流信号Ｉｍは、出力端子１０５に流れる。出力端子１０５には、定電流源１０３の第３の電流源３０から電流信号Ｉｃが供給されている。従って、出力端子１０５から半導体レーザー回路１２０には電流信号Ｉｍ＋Ｉｃが供給される。半導体レーザー回路１２０は、電流信号Ｉｍ＋Ｉｃに応じたＨｉｇｈ信号を出力する。
【００３４】
また、ＮＭＯＳトランジスタＭ２３がオンされ、ＮＭＯＳトランジスタＭ２４がオフされているため、プル型電流回路１０２の第２の電流源２０は、ＮＭＯＳトランジスタＭ２３に電流信号Ｉｍを供給するよう動作する。
【００３５】
ここで、半導体レーザー回路１２０の両端の電位差を考える。半導体レーザー回路１２０の両端の電位差は、図５に示すように電流に依存しない電圧Ｖ０と、微分抵抗Ｒｓの両端にかかる電位差で決定される。微分抵抗Ｒｓには電流信号Ｉｍ＋Ｉｃが流れるため、微分抵抗Ｒｓの両端の電位差は、（Ｉｍ＋Ｉｃ）×Ｒｓとなる。従って、半導体レーザー回路１２０の両端の電位差は、（Ｉｍ＋Ｉｃ）×Ｒｓ＋Ｖ０となる。
【００３６】
図５の出力端子１０５に接続されるノードＡの電位、及び抵抗素子Ｒ１及び容量素子Ｃ１の間のノードＢの電位は、半導体レーザー回路１２０の両端の電位差と等しく、（Ｉｍ＋Ｉｃ）×Ｒｓ＋Ｖ０となる。
【００３７】
次に、半導体レーザー装置１がデータ”０”を表すＬｏｗ信号を半導体レーザー回路１２０から出力する場合について説明する。この場合、半導体レーザー駆動回路１００には、図示しないレイヤからＰＭＯＳトランジスタＭ１１及びＮＭＯＳトランジスタＭ２３をオンし、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２及びＮＭＯＳトランジスタＭ２４をオフするよう制御信号が入力される。
【００３８】
図６に、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１及びＮＭＯＳトランジスタＭ２３をオンし、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２及びＮＭＯＳトランジスタＭ２４をオフした場合の電流信号の流れを示す。ＰＭＯＳトランジスタＭ１１がオン、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２がオフされているため、第１の電流源１０によって供給される電流信号Ｉｍは、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１、抵抗素子Ｒ１を経由して接点Ｃに流れる。ＮＭＯＳトランジスタＭ２４がオンされているため、接点Ｃに流れこんだ電流信号Ｉｍは、ＮＭＯＳトランジスタＭ２２を経由して第２の電流源２０に流れる。出力端子１０５には、定電流源１０３の第３の電流源３０から電流信号Ｉｃが供給されている。従って、出力端子１０５から半導体レーザー回路１２０には電流信号Ｉｃが供給される。半導体レーザー回路１２０は、電流信号Ｉｃに応じたＬｏｗ信号を出力する。
【００３９】
ここで、半導体レーザー回路１２０の両端の電位差を考える。半導体レーザー回路１２０には電流信号Ｉｃが供給されるため、半導体レーザー回路１２０の両端の電位差は、Ｉｃ×Ｒｓ＋Ｖ０となる。ノードＡの電位は、半導体レーザー回路１２０の両端の電位差と等しく、Ｉｃ×Ｒｓ＋Ｖ０となる。
【００４０】
次に、ノードＢの電位を考える。抵抗素子Ｒ１には電流信号Ｉｍが流れるため、抵抗素子Ｒ１の両端の電位差はＲ１×Ｉｍとなる。従って、ノードＢの電位は、（Ｉｃ×Ｒｓ＋Ｖ０）＋（Ｒ１×Ｉｍ）となる。ここで、Ｒ１＝Ｒｓとすると、ノードＢの電位は、（Ｉｃ×Ｒｓ＋Ｖ０）＋（Ｒｓ×Ｉｍ）＝（Ｉｍ＋Ｉｃ）×Ｒｓ＋Ｖ０となる。
【００４１】
このように、終端抵抗１０４の抵抗素子Ｒ１の抵抗値を半導体レーザーダイオード１２１の微分抵抗Ｒｓの抵抗値とほぼ等しい値とすることで、半導体レーザー装置１がＨｉｇｈ信号を出力する場合とＬｏｗ信号を出力する場合でも、終端抵抗１０４の終端電位（ノードＢの電位）を略一定に保つことができる。
【００４２】
図７を用いて、終端電位と電流信号のＤＣレベルの関係について説明する。半導体レーザー装置１がデータ”１”を示すＨｉｇｈ信号を出力する場合、半導体レーザー駆動回路１００は、ＤＣレベルが高い電流信号Ｉｍ＋Ｉｃを生成する。一方、半導体レーザー装置１がデータ”０”を示すＬｏｗ信号を出力する場合、半導体レーザー駆動回路１００は、ＤＣレベルが低い電流信号Ｉｃを生成する。
【００４３】
図７（ａ）は、終端電位が大きく変動した場合の電流信号のＤＣレベルの変化を示す図である。終端電位が大きく変動した場合、電流信号のＤＣレベルも大きく変動する。これにより、ジッターが悪化してしまい、半導体レーザー装置１の出力信号波形がゆがむ原因となる。図７（ｂ）は、本実施形態のように、終端電位を略一定に保った場合の電流信号のＤＣレベルの変化を示す図である。本実施形態では、終端電位を略一定に保つことで、電流信号のＤＣレベルの変化を抑制することができ、ジッターを改善することができる。これにより、半導体レーザー装置１の出力信号波形のゆがみを低減することができる。
【００４４】
以上のように、本実施形態に係る半導体レーザー装置１の半導体レーザー駆動回路１００では、Ｈｉｇｈ信号を出力する場合にプッシュ型電流回路１０１が出力端子１０５に電流信号Ｉｍを供給し、Ｌｏｗ信号を出力する場合にプッシュ型電流回路１０１がプル型電流回路１０２に電流信号Ｉｍを供給する。これにより、終端抵抗１０４の終端電位を略一定に保つことができる。このように半導体レーザー駆動回路１００は、終端抵抗１０４という簡易な構成でインピーダンス整合をとりつつ、終端電位を略一定に保つことでＤＣレベルの変化を抑制し、ジッターを改善することができる。
【００４５】
なお、終端抵抗１０４の抵抗素子Ｒ１が半導体レーザーダイオード１２１の微分抵抗Ｒｓの抵抗値と等しい抵抗値を有すると説明したが、抵抗素子Ｒ１の抵抗値は、微分抵抗Ｒｓと必ずしも一致している必要はなく５パーセント程度の差があってもよい。抵抗素子Ｒ１の抵抗値と微分抵抗Ｒｓとが近い値になるほど、終端電位の変動が小さくなりＤＣレベルの変化を抑制しジッターを改善することができる。
【００４６】
（変形例１）
次に図８を用いて本実施形態に係る半導体レーザー駆動回路１００の変形例１を説明する。本変形例に係る半導体レーザー駆動回路１００Ａは、高耐圧ＮＭＯＳトランジスタＭ２１のドレイン端子が抵抗素子Ｒ１の他端に接続されている点で半導体レーザー駆動回路１００と異なる。本実施形態の半導体レーザー駆動回路１００と同じ構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００４７】
プッシュ型電流回路１０１Ａの高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のドレイン端子は、ＧＮＤに接地される。また、プル型電流回路１０２Ａの高耐圧ＮＭＯＳトランジスタＭ２１のドレイン端子は、終端抵抗１０４の抵抗素子Ｒ１の他端に接続される。
【００４８】
次に、図９，図１０を用いて半導体レーザー駆動回路１００Ａの動作を説明する。まず、半導体レーザー装置１がデータ”１”を表すＨｉｇｈ信号を半導体レーザー回路１２０から出力する場合について説明する。この場合、半導体レーザー駆動回路１００Ａには、図示しない上位レイヤから、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１及びＮＭＯＳトランジスタＭ２３をオフし、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２及びＮＭＯＳトランジスタＭ２４をオンするよう制御信号が入力される。
【００４９】
図９にＰＭＯＳトランジスタＭ１１及びＮＭＯＳトランジスタＭ２３をオフし、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２及びＮＭＯＳトランジスタＭ２４をオンした場合の電流信号の流れを示す。ＰＭＯＳトランジスタＭ１１がオフ、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２がオンされているため、第１の電流源１０によって供給される電流信号Ｉｍは、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２を経由して接点Ｃに流れる。ＮＭＯＳトランジスタＭ２４がオフされ、ＮＭＯＳトランジスタＭ２３がオンされているため、接点Ｃに流れこんだ電流信号Ｉｍは、抵抗素子Ｒ１を介してＮＭＯＳトランジスタＭ２３に流れる。このように、プル型電流回路１０２Ａには、プッシュ型電流回路１０１Ａから電流信号Ｉｍが供給される。
【００５０】
出力端子１０５には、定電流源１０３の第３の電流源３０から電流信号Ｉｃが供給されている。従って、出力端子１０５から半導体レーザー回路１２０には電流信号Ｉｃが供給される。半導体レーザー回路１２０は、電流信号Ｉｃに応じたＨｉｇｈ信号を出力する。
【００５１】
ここで、半導体レーザー回路１２０の両端の電位差は、微分抵抗Ｒｓに電流信号Ｉｃが流れるため、Ｉｃ×Ｒｓ＋Ｖ０となる。ノードＡの電位は、半導体レーザー回路１２０の両端の電位差と等しく、Ｉｃ×Ｒｓ＋Ｖ０となる。次に、ノードＢの電位を考える。抵抗素子Ｒ１には電流信号Ｉｍが流れるため、抵抗素子Ｒ１の両端の電位差はＲ１×Ｉｍとなる。従って、ノードＢの電位は、（Ｉｃ×Ｒｓ＋Ｖ０）−（Ｒ１×Ｉｍ）となる。
【００５２】
次に、半導体レーザー装置１がデータ”０”を表すＬｏｗ信号を半導体レーザー回路１２０から出力する場合について説明する。この場合、半導体レーザー駆動回路１００Ａには、図示しないレイヤからＰＭＯＳトランジスタＭ１１及びＮＭＯＳトランジスタＭ２３をオンし、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２及びＮＭＯＳトランジスタＭ２４をオフするよう制御信号が入力される。
【００５３】
図１０に、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１及びＮＭＯＳトランジスタＭ２３をオンし、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２及びＮＭＯＳトランジスタＭ２４をオフした場合の電流信号の流れを示す。ＰＭＯＳトランジスタＭ１１がオン、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２がオフされているため、第１の電流源１０によって供給される電流信号Ｉｍは、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１を流れる。
【００５４】
また、ＮＭＯＳトランジスタＭ２３がオフされ、ＮＭＯＳトランジスタＭ２４がオンされているため、第２の電流源２０は、ＮＭＯＳトランジスタＭ２４を介して電流信号Ｉｍを引き抜く。ＰＭＯＳトランジスタＭ１４はオフされているため、第２の電流源２０は、定電流源１０３が供給する電流信号Ｉｃの一部を引き抜く。従って、プル型電流回路１０２Ａには、定電流源１０３から電流信号Ｉｍが供給される。
【００５５】
出力端子１０５には、定電流源１０３の第３の電流源３０が供給する電流信号Ｉｃから電流信号Ｉｍを引いた電流信号Ｉｃ−Ｉｍが供給されている。従って、出力端子１０５から半導体レーザー回路１２０には電流信号Ｉｃ−Ｉｍが供給される。半導体レーザー回路１２０は、電流信号Ｉｃ−Ｉｍに応じたＬｏｗ信号を出力する。
【００５６】
ここで、半導体レーザー回路１２０の両端の電位は、微分抵抗Ｒｓに電流信号Ｉｃ−Ｉｍが流れるため、（Ｉｍ−Ｉｃ）×Ｒｓ＋Ｖ０となる。また、ノードＡ及びノードＢの電位は、半導体レーザー回路１２０の両端の電位差と等しく、（Ｉｍ−Ｉｃ）×Ｒｓ＋Ｖ０となる。
【００５７】
上述したように、半導体レーザー装置１がＨｉｇｈ信号を出力する場合の終端電位は、（Ｉｃ×Ｒｓ＋Ｖ０）−（Ｒ１×Ｉｍ）である。ここで、Ｒ１＝Ｒｓとすると、Ｈｉｇｈ信号を出力する場合の終端電位は、（Ｉｃ×Ｒｓ＋Ｖ０）−（Ｒ１×Ｉｍ）＝（Ｉｍ−Ｉｃ）×Ｒｓ＋Ｖ０となり、Ｌｏｗ信号を出力する場合の終端電位と等しくなる。
【００５８】
以上のように、本変形例に係る半導体レーザー駆動回路１００Ａのように、高耐圧ＮＭＯＳトランジスタＭ２１のドレイン端子を抵抗素子Ｒ１の他端に接続しても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、図１１を用いて第２実施形態に係る半導体レーザー駆動回路２００を説明する。本実施形態に係る半導体レーザー駆動回路２００は、終端抵抗２０４が抵抗素子Ｒ１の代わりに可変抵抗４０を備えている点をのぞき第１実施形態と同じである。半導体レーザー駆動回路２００は、半導体レーザー駆動回路１００の代わりに半導体レーザー装置１に搭載される。
【００６０】
図１１に示すように、終端抵抗２０４は、一端が出力端子１０５に接続され、他端が高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のドレイン端子に接続された可変抵抗４０を有する。本実施形態の可変抵抗４０は、複数の（Ｎ個の）抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，・・・ＲＮと、これらＮ個の抵抗素子のうち抵抗素子Ｒ１を除く複数の抵抗素子Ｒ２〜ＲＮに接続された複数のスイッチＳＷ２〜ＳＷＮを有している。具体的には、抵抗素子Ｒｋ及びスイッチＳＷｋ（ｋは２〜Ｎの整数）が直列接続されている。この直列接続された抵抗素子Ｒｋ及びスイッチＳＷｋを抵抗回路と称する。抵抗素子Ｒ１と複数の抵抗回路とが並列接続されている。スイッチＳＷ２〜ＳＷＮのオン・オフを切り替えることで可変抵抗４０の抵抗値を変更することができる。
【００６１】
半導体レーザー回路１２０の微分抵抗Ｒｓの抵抗値は製造時にばらつきが生じる。従って、終端抵抗１０４の抵抗素子Ｒ１を、微分抵抗Ｒｓの抵抗値と同じ抵抗値を有する（Ｒ１＝Ｒｓ）ように設計しても、実際には同じにならない場合がある。そこで、本実施形態では、終端抵抗１０４の抵抗素子Ｒ１の代わりに可変抵抗４０を用いることで、微分抵抗Ｒｓの抵抗値の製造ばらつきに応じて可変抵抗４０の抵抗値を決定することができるようにしている。
【００６２】
可変抵抗４０の抵抗値の決定方法は、例えば図示しない計測部が、Ｈｉｇｈ信号を出力する場合とＬｏｗ信号を出力する場合のノードＢの電位をそれぞれ計測し、差が小さくなるようにスイッチＳＷ２〜ＳＷＮを制御する方法がある。具体的には、計測部がスイッチＳＷ２〜ＳＷＮのオン・オフの組み合わせを切り替えながら、半導体レーザー駆動回路２００が電流信号Ｉｍ＋Ｉｃ及び電流信号Ｉｃをそれぞれ生成する。計測部は、半導体レーザー駆動回路２００が電流信号Ｉｍ＋Ｉｃ及び電流信号Ｉｃを生成したときのノードＢの電位をそれぞれ計測する。計測部は、この処理をノードＢの電位が略一定になるスイッチＳＷ２〜ＳＷＮのオン・オフの組み合わせが見つかるまで継続する。可変抵抗４０の抵抗値の決定は、例えば半導体レーザー装置１の起動時や出荷時など決まったタイミングで行われるようにすればよい。
【００６３】
以上のように、本実施形態に係る半導体レーザー駆動回路２００は、第１実施形態と同様の効果が得られるとともに、終端抵抗２０４に可変抵抗４０を用いることで、半導体レーザー回路１２０の微分抵抗Ｒｓの抵抗値がばらついたとしても終端電位を略一定に保つことが可能となる。これにより、半導体レーザー駆動回路２００は、半導体レーザー回路１２０の製造ばらつきによらず、ＤＣレベルの変化を抑制し、ジッターを改善することができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、第１実施形態に示す半導体レーザー駆動回路１００の抵抗素子Ｒ１の代わりに可変抵抗４０を用いたが、変形例１に示す半導体レーザー駆動回路１００Ａの抵抗素子Ｒ１の代わりに可変抵抗４０を用いてもよい。
【００６５】
（第３実施形態）
次に、図１２を用いて第３実施形態に係る半導体レーザー駆動回路３００を説明する。本実施形態に係る半導体レーザー駆動回路３００は、デエンファシス（ｄｅ−ｅｍｐｈａｓｉｓ）回路３０５を有する点をのぞき第１実施形態と同じである。半導体レーザー駆動回路３００は、半導体レーザー駆動回路１００の代わりに半導体レーザー装置１に搭載される。
【００６６】
図１２に示すように、デエンファシス回路３０５は、第１〜第３の端子を有し、第１の端子が第１電源電位（図１２ではＶｃｃ）に接続され、第２、第３の端子がプッシュ型電流回路１０１に接続される。
【００６７】
デエンファシス回路３０５は、一端がＶｃｃに接続され、電流信号Ｉｅを生成する電流源５０と、ＰＭＯＳトランジスタＭ５１，Ｍ５２とを備えている。ＰＭＯＳトランジスタＭ５１は、ソース端子が電流源５０の他端に接続され、ドレイン端子がＰＭＯＳトランジスタＭ１１のドレイン端子に接続される。ＰＭＯＳトランジスタＭ５１のゲート端子には、図示しない上位レイヤから制御信号ＸＤＰＥが入力される。
【００６８】
ＰＭＯＳトランジスタＭ５２は、ソース端子が電流源５０の他端に接続され、ドレイン端子がＰＭＯＳトランジスタＭ１２のドレイン端子に接続される。ＰＭＯＳトランジスタＭ５２のゲート端子には、図示しない上位レイヤから制御信号ＤＰＥが入力される。
【００６９】
電流源５０の一端がデエンファシス回路３０５の第１の端子に相当し、ＰＭＯＳトランジスタＭ５１のドレイン端子が第２の端子に相当する。またＰＭＯＳトランジスタＭ５２のドレイン端子が第３の端子に相当する。
【００７０】
次に、図１３を用いて、本実施形態の半導体レーザー駆動回路３００の動作を説明する。図１３は、各制御信号ＤＰ，ＸＤＰ，ＤＮ，ＸＤＮ，ＤＰＥ，ＸＤＰＥ及び半導体レーザー駆動回路３００が出力する電流信号を示すタイミングチャートである。
【００７１】
図１３に示すように、半導体レーザー装置１がデータ”０”を表すＬｏｗ信号を出力する場合、制御信号ＸＤＰ，ＸＤＮは、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２をオンし、ＮＭＯＳトランジスタＭ２４をオフするＬｏｗ信号となる。制御信号ＤＰ，ＤＮは、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１をオフし、ＮＭＯＳトランジスタＭ２３をオンするＨｉｇｈ信号となる。
【００７２】
また、制御信号ＤＰＥはＬｏｗ信号であり、制御信号ＸＤＰＥはＨｉｇｈ信号である。ＰＭＯＳトランジスタＭ５２がオンし、ＰＭＯＳトランジスタＭ５１がオフになる。これにより、高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１４には、ＰＭＯＳトランジスタＭ５２を介して電流源５０が生成する電流信号Ｉｅが入力される。なお、電流信号Ｉｅは、電流信号Ｉｍとは逆相の信号であり、電流信号Ｉｅの振幅は、電流信号Ｉｍの振幅に比べて小さいものとする。
【００７３】
次に、時刻ｔ１で半導体レーザー装置１が出力するデータを”０”から”１”に切り替えるとする。このとき、制御信号ＸＤＰ，ＸＤＮは、Ｈｉｇｈ信号からＬｏｗ信号に切り替わる。これにより、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２がオンし、ＮＭＯＳトランジスタＭ２４がオフする。制御信号ＤＰ，ＤＮは、Ｌｏｗ信号からＨｉｇｈ信号に切り替わり、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１がオフし、ＮＭＯＳトランジスタＭ２３がオンする。
【００７４】
時刻ｔ１では、制御信号ＤＰＥ，ＸＤＰＥは変化しない。従って、高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１４は、時刻ｔ１以前に電流源５０から電流信号Ｉｅが入力され、時刻ｔ１以降は、電流信号Ｉｅに加え第１の電流源１０から電流信号Ｉｍが入力される。このように、半導体レーザー装置１の出力データが切り替わる前から高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１４に電流信号Ｉｅを入力しておくことで、出力データが切り替わるタイミング（時刻ｔ１）で高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１４に大きな振幅の電流信号を流すことができる。これにより、時刻ｔ１での半導体レーザー駆動回路３００の出力電流である電流信号の振幅を増加させることができ、電流信号にピーキングをかけることができる。
【００７５】
時刻ｔ１から期間ｔｄ経過した時刻ｔ２で半導体レーザー装置１は、ＰＭＯＳトランジスタＭ５１をオンし、ＰＭＯＳトランジスタＭ５２をオフする。具体的には、制御信号ＸＤＰＥがＬｏｗ信号となり、制御信号ＤＰＥがＨｉｇｈ信号となる。これにより、電流信号Ｉｅが高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１３に入力され、高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１４には流れなくなるため、半導体レーザー駆動回路３００から出力される電流信号の大きさが小さくなる。
【００７６】
次に、時刻ｔ３で半導体レーザー装置１が出力するデータを”１”から”０”に切り替えるとする。このとき、制御信号ＸＤＰ，ＸＤＮは、Ｌｏｗ信号からＨｉｇｈ信号に切り替わる。これにより、ＰＭＯＳトランジスタＭ１２がオフし、ＮＭＯＳトランジスタＭ２４がオンする。制御信号ＤＰ，ＤＮは、Ｈｉｇｈ信号からＬｏｗ信号に切り替わり、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１がオンし、ＮＭＯＳトランジスタＭ２３がオフする。
【００７７】
上述したように、時刻ｔ２にＰＭＯＳトランジスタＭ５１をオンし、ＰＭＯＳトランジスタＭ５２をオフすることで、半導体レーザー駆動回路３００から出力される電流信号の大きさが小さくなる。時刻ｔ３で出力データを”１”から”０”に切り替える前後の電流信号の振幅の差Ｉ２は、時刻ｔ２前と時刻ｔ３後の電流振幅の差Ｉ１より小さい。従って、あらかじめ時刻ｔ２で電流信号の振幅を小さくしておくことで、時刻ｔ３以降に所定振幅の電流信号を得るまでの過渡時間を短くすることができる。
【００７８】
一般的に高耐圧トランジスタは、低耐圧トランジスタと比べて利得帯域幅積特性（ｆｔ特性）が悪く、半導体レーザー駆動回路の高速駆動の妨げになっている。そこで、本実施形態のように、デエンファシス回路３０５をプッシュ型電流回路１０１と並列に設け、プッシュ型電流回路１０１が電流信号Ｉｍを供給する供給先が切り替わってから、すなわち出力データが切り替わってから所定時間ｔｄ経過後に、電流信号Ｉｍと逆相の電流をデエンファシス回路３０５がプッシュ型電流回路供給することで、半導体レーザー駆動回路３００から出力される電流信号の大きさを調整することができる。これにより、半導体レーザー駆動回路３００を高速駆動させることができるようになる。
【００７９】
なお、本実施形態では、電流源５０によって電流信号Ｉｅが半導体レーザー駆動回路３００を流れるため、電流信号Ｉｅを考慮して、定電流源１０３が生成する電流信号Ｉｃを調整する必要がある。そこで、本実施形態では、定電流源１０３が生成する電流信号Ｉｃの大きさを電流信号Ｉｅの大きさに応じて所定の量だけ小さくしている。
【００８０】
また、本実施形態では、高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１３，Ｍ１４とデエンファシス回路３０５を接続することで、高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１３，Ｍ１４のソース端子にピーキングをかけている。これは、ＰＭＯＳトランジスタの方が、ＮＭＯＳトランジスタに比べ電流駆動能力が低いためである。高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１３，Ｍ１４の駆動速度が、半導体レーザー駆動回路３００全体の駆動速度に与える影響が大きいため、高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１３，Ｍ１４のソース端子にピーキングをかけることで半導体レーザー駆動回路３００全体の駆動速度を向上させることができる。ただし、高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＭ１３，Ｍ１４と同様に、高耐圧ＮＭＯＳトランジスタＭ２１，Ｍ２２のソース端子にピーキングをかけることは可能である。
【００８１】
本実施形態では、第１実施形態の半導体レーザー駆動回路１００にデエンファシス回路３０５を設ける場合について説明したが、変形例１、第２実施形態の半導体レーザー駆動回路１００Ａ，２００にも同様にデエンファシス回路３０５を設けてもよい。
【００８２】
最後に、上述した各実施形態の説明は本開示の一例であり、本開示は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００８３】
１００  半導体レーザー駆動回路
１０１  プッシュ型電流回路
１０２  プル型電流回路
１０３  定電流源
１０４、２０４  終端抵抗
１１０  プリント基板
１１１  伝送線路
１２０  半導体レーザー回路
１２１  半導体レーザーダイオード
【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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