(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードを搭載したレーザダイオード基板と、該レーザダイオードをオン／オフ動作させる電流スイッチ回路を具備するドライバ回路基板とを有するレーザダイオード駆動装置であって、
前記レーザダイオード或いは電流スイッチ回路の何れか一方に電源ラインを併設し、該電源ラインからレーザダイオード及び電流スイッチ回路の双方へ電流供給することを特徴とするレーザダイオード駆動装置。
【請求項２】
レーザダイオードと該レーザダイオードを駆動する電流スイッチ回路の組は、電源ライン上の近接した部位からそれぞれ電流の供給を受けて、レーザダイオードと電流スイッチ回路の組の電源ラインを共通化したことを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード駆動装置。
【請求項３】
電源ラインが、レーザダイオード基板上のレーザダイオードに併設した導体パターンである請求項１又は２記載のレーザダイオード駆動装置。
【請求項４】
電流スイッチ回路への電流供給を、電源ラインのレーザダイオード接続部に近接した部位から電流スイッチ回路に向けて電源ラインを延設すると共に、その先端に接続パッドを配置し、該接続パッドからワイヤボンディング接続して行う請求項３記載のレーザダイオード駆動装置。
【請求項５】
電流スイッチ回路がＥＣＬ回路を具備し、レーザダイオードがオフ状態の時もほぼ一定の電流を消費する請求項１乃至４の何れかに記載のレーザダイオード駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信等に使用されるレーザダイオードの駆動装置に関し、詳しくは駆動装置配線構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットに代表される伝送容量の大きな通信手段の増加に伴い、単位時間あたりの伝送容量を増加させた光通信用モジュールの開発が進展しており、短距離間の光伝送方式（光インターコネクト）としてリボンファイバを使用し、複数のレーザダイオードを並列に配置した並列多チャンネル構造のレーザダイオードを使用した光並列モジュールが送信モジュールとして近年使用され始めている。
【０００３】
従来、その様な用途に使用される送信モジュールは、図４のブロック図に示すような構造、即ち複数のレーザダイオード２４，２４・・を並列に設けたサブマウント基板２５及びそのドライバＩＣ２６からなる並列多チャンネル構造のレーザダイオード駆動装置を有している。
サブマウント基板２５は複数搭載されたレーザダイオード２４の放熱要求と電気的要求を満たすため、セラミック基板が使用され、各レーザダイオード２４への電流供給はそのレーザダイオード２４の列に併設した電源パターン２７により行われ、その両端となる左右基板上に電流供給パッド２７ａ，２７ａを形成し、サブマウント基板２５が搭載されるパッケージの電源ラインからワイヤボンディングによって電流経路が形成されているのが常であった。
【０００４】
一方、ドライバＩＣ２６はレーザダイオード２４，２４・・を駆動する電流スイッチ回路２８，２８・・やバッファ回路２９等を具備し、夫々の回路毎に電流供給パッド３０ａ，３０ｂ，３０ｃ・・を設け、それらパッドをパッケージ側電源ラインにワイヤボンディング接続して電流の供給を受けていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
送信モジュールでは主要部品である複数並設したレーザダイオードとそれを駆動するドライバＩＣの特性が伝送レート向上の大きな要素を占め、伝送レートを向上させようとした場合、上記従来の構成ではサブマウント基板に流れる電流が大きく変動する現象が発生し、レーザダイオード動作の時間遅れや、多チャンネル化した場合はチャンネル間のクロストーク（相互作用）の原因となっていた。特に電気情報信号を光情報信号に変換する送信モジュールの場合、その現象による障害が顕著になものとなっていた。
【０００６】
具体的に示すと、上記図４の電流供給形態の場合のレーザダイオード高速動作時の駆動電流の波形の一例は図５に示すように、またサブマウント基板２５の電源パターン２７の印加電圧波形の一例は図６の特性Ｂに示すようになる。図５はレーザダイオード列を複数個同時駆動させた際の特定部位の１個のレーザ電流波形を示し、Ｐは他部位を逆相駆動した場合、Ｑは他部位を同相駆動させた場合であり、複数個を同時駆動させた場合の動作開始時間の変動を示している。また、図６の特性Ｂは回路動作時のサブマウント基板２５上の電源パターン２７の電圧（Ｖｃｃ）変動を示している。
【０００７】
このように、立ち上がりの時間変動が大きくなり、これが伝送レート向上の阻害要因となっていた。また、この時間変動が発生する際、サブマウント基板２５上の電源パターン２７の印加電圧も大きく変動し、チャンネル間相互作用の原因になっていた。因みに、レーザ電流の時間変動は、例えば伝送スピードが２．５Ｇｂｐｓ以上の高速信号伝送において顕著となり、エラー発生の大きな要因となっていた。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、レーザダイオードを高速動作させた際に発生する駆動電流の立ち上がり時間の変動を小さくすると共に、レーザダイオードを複数搭載して多チャンネル化したものは、各チャンネル間の相互作用を削減して高速信号伝送を安定して行うレーザダイオード駆動装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記電流供給の時間遅れに関して、発明者は、実験により電流供給経路がレーザダイオード部とスイッチ部とで異なっていることで、パッケージ内電流経路やボンディングワイヤ等による伝送路のインピーダンスが同一チャンネルのレーザダイオードと電流供給回路とで異なっていることが原因であることを突き止めた。
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、レーザダイオードを搭載したレーザダイオード基板と、該レーザダイオードをオン／オフ動作させる電流スイッチ回路を具備するドライバ回路基板とを有するレーザダイオード駆動装置であって、前記レーザダイオード或いは電流スイッチ回路の何れか一方に電源ラインを併設し、該電源ラインからレーザダイオード及び電流スイッチ回路の双方へ電流供給することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、レーザダイオードと該レーザダイオードを駆動する電流スイッチ回路の組は、電源ライン上の近接した部位からそれぞれ電流の供給を受けて、レーザダイオードと電流スイッチ回路の組の電源ラインを共通化したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、レーザダイオード基板上のレーザダイオードに併設した導体パターンであることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、電流スイッチ回路への電流供給を、電源ラインのレーザダイオード接続部に近接した部位から電流スイッチ回路に向けて電源ラインを延設すると共に、その先端に接続パッドを配置し、該接続パッドからワイヤボンディング接続して行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかの発明において、電流スイッチ回路がＥＣＬ回路を具備し、レーザダイオードがオフ状態の時もほぼ一定の電流を消費することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るレーザダイオード駆動装置の一例を示すブロック図であり、１は複数のレーザダイオード（以下ＬＤとする。）６，６・・を搭載したサブマウント基板、２はＬＤ６をドライブするドライバＩＣで、ＬＤを駆動する電流スイッチ回路３、バッファ回路４、入力増幅回路５等を有している。
【００１６】
サブマウント基板１はセラミックから成り、複数のＬＤ６，６・・が一列に整列搭載され、その列に隣接して電源ラインである電源パターン８がＬＤ列に平行に基板上に印刷形成され、各ＬＤ６を接続して動作電流を供給している。そして、ＬＤ列の両端部外側となる図示左右２箇所に電流供給パッド９，９を形成して、ボンディングワイヤ１０により電源パターン８をサブマウント基板を搭載したパッケージ内の電源ライン（図示せず）に接続して、左右２ヶ所から電流の供給を受けている。
また、ドライバＩＣ２内のバッファ回路４や入力増幅回路５等は回路毎に電流供給パッド１１ａ，１１ｂを複数設け、夫々ボンディングワイヤ１２ａ，１２ｂによりパッケージ内電源ラインに接続されている。
【００１７】
電流スイッチ回路３は、ＬＤ６を搭載したサブマウント基板１から電流の供給を受けるように形成されている。具体的に説明すると、サブマウント基板１に形成された電源パターン８の各ＬＤ接続部に近接した部位から電流スイッチ回路３に向けて電源パターンを延設して電源パターン全体を櫛歯形状として、その先端に接続パッド１４を形成して、その接続パッド１４と夫々のチャンネルに対応した電流スイッチ回路３の電流供給パッド１５とをワイヤボンディング接続して、サブマウント基板１から電流の供給を受けている。
【００１８】
また、この電流スイッチ回路３は、ＥＣＬ（Ｅｍｉｔｔｅｒ  ＣｏｕｐｌｅｄＬｏｇｉｃ）回路１９で形成され、各チャンネルではＬＤ６のオン／オフ動作に拘わらず常時一定の電流を消費するよう構成されている。そのため、ＬＤ６の状態に拘わらず電源パターンに供給される電流は常時一定となるよう構成されている。
そして、各ＬＤ６と電流スイッチ回路３とは、双方をボンディングワイヤ１７により接続して、ＬＤ動作回路を形成し、電流スイッチ回路３の電源供給用のボンディングワイヤ１６と合わせて、各チャンネル複数本のボンディングワイヤで接続されている。
【００１９】
図２はこの装置のＬＤ駆動電流波形の変動を示す図で、特定部位の１個のレーザダイオードの高速動作時の駆動電流波形の変動を示し、Ｌは他部位を逆相駆動した場合、Ｍは他部位を同相駆動させた場合であり、複数個を同時駆動させた場合の動作開始時間の変動を示している。また、図６の特性Ａはサブマウント基板の電源パターンの電圧変動、即ちＬＤ６の駆動電圧の変動を示し、回路動作時のサブマウント基板１上の電源パターン８の電圧（Ｖｃｃ）変動を示している。
これらの特性図に示すように、レーザ電流の立ち上がり変動は殆ど発生しないし、駆動電圧の変動も大幅に減少していることがわかる。
【００２０】
このように、電流スイッチ回路３の動作電源ラインとＬＤ列を駆動する電源ラインとを共通化するので、ドライバ回路基板であるドライバＩＣ２内の電源スイッチ回路ブロックと、ＬＤ基板であるサブマウント基板１上に設けたＬＤブロックの線路のインピーダンスを共通化できるし、電源パターン８に流れる電流はＬＤの状態即ちオン／オフの何れのタイミングにおいてもほぼ一定の電流が流れるので、ＬＤ駆動電流の時間遅ればらつきを削減できる。
従って、上述するようにＬＤを複数設けて多チャンネル構造としても、各チャンネルから出力される光信号パルスの時間変動やチャンネル間の相互作用（クロストーク）を削減でき、ＬＤの動作を安定させて伝送帯域の高域、広域化が可能となり、伝送レートの向上を図ることができる。
また、電源パターン８と電流スイッチ回路３を接続するボンディングパッド１４をＬＤ間に、即ち電流スイッチ回路３に近づけて形成したので、接続するボンディングワイヤを短くでき、ワイヤのインピーダンス成分を削減できる。
【００２１】
図３は本発明の他の例を示し、上記実施の形態とはＬＤと電流スイッチ回路への電流供給形態が異なっている。図３では、サブマウント基板１に、ＬＤ６に電流を供給する第１の電源パターン８ａを設ける他、電流スイッチ回路３の列に隣接してドライバＩＣ内にも第２の電源パターン２１を併設し、この第２の電源パターン２１から各電流スイッチ回路に動作電流を供給している。
【００２２】
そして、第１の電源パターン８ａを直接電源に接続せず、第２の電源パターン２１にボンディングワイヤ２２，２２・・により接続すると共に、第２の電源パターン２１の左右端部をパッケージの電源ラインに接続して電流の供給を受けている。
第１の電源パターン８ａと第２の電源パターン２１の接続は、各チャンネルに対応する部位を夫々ワイヤボンディング接続して、電流スイッチ回路３の電流供給点近傍から対応する各ＬＤ６へ駆動電流を供給している。
このように、電流スイッチ回路側に電源パターンを設けて、このパターンから電流スイッチ回路及びＬＤに電流を供給しても良く、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
尚、この場合第１の電源パターン８ａは各ＬＤに渡り連続した帯状に形成しなくても良く、各ＬＤ毎に独立したパターンとしても良い。また、上記実施の形態では電流スイッチ回路をＥＣＬ回路としているが、オン／オフ動作によりチャンネル内の電流変動が小さい回路であれば他の回路形態であっても良い。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、レーザダイオードと電流スイッチ回路の電源ラインのインピーダンスの共通化を図ることができ、レーザダイオード動作を安定させ、伝送レートの向上を図ることが可能である。
【００２５】
請求項２，３の発明によれば、請求項１の効果に加えて、レーザダイオードを複数有する多チャンネル構造であっても、各チャンネル毎の線路インピーダンスの共通化が図れるので、チャンネル間の相互作用の削減が可能である。
【００２６】
請求項４の発明によれば、請求項３の効果に加えて、電源ラインの接続パッドを電流スイッチ回路近くに形成したので、接続するボンディングワイヤを短くできワイヤのインピーダンス成分を削減できる。
【００２７】
請求項５の発明によれば、請求項１乃至４の何れかの効果に加えて、レーザダイオードオフ時の電流スイッチ回路の動作電流をレーザダイオード駆動電流と略同一電流とすることができ、レーザダイオードのオン／オフ動作に伴う電源ラインの電圧変動も無くなる。そのため、線路インピーダンスの共通化と合わせてレーザダイオード駆動電流の時間変動も確実に抑制でき、伝送帯域の高域、広域化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザダイオード駆動装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図１の装置のレーザダイオード駆動電流の変動を示す駆動電流波形図である。
【図３】本発明の他の例を示すレーザダイオード駆動装置のブロック図である。
【図４】従来のレーザダイオード駆動装置のブロック図である。
【図５】図４の装置のレーザダイオード駆動電流の変動を示す駆動電流波形図である。
【図６】サブマウント基板の電源ラインの電圧変動を示す図であり、図中Ａは図１の特性、Ｂは図４の従来の装置の特性である。
【符号の説明】
１・・サブマウント基板、２・・ドライバＩＣ、３・・電流スイッチ回路、６・・ＬＤ（レーザダイオード）、８・・電源パターン、８ａ・・第１の電源パターン、９・・電流供給パッド、１０・・ボンディングワイヤ、１１ａ，１１ｂ・・電流供給パッド、１２ａ，１２ｂ・・ボンディングワイヤ、１４・・ボンディングパッド、１５・・電流供給パッド、１６，１７・・ボンディングワイヤ、１９・・ＥＣＬ回路、２１・・第２の電源パターン。
【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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