專利名稱：半導(dǎo)體激光器光輸出穩(wěn)定電路及光發(fā)送模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器的光輸出穩(wěn)定電路和光發(fā)送模塊，尤其涉及不用珀耳帖元件等來(lái)對(duì)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行溫度穩(wěn)定的情況下即可使激光器輸出光的消光比達(dá)到穩(wěn)定的電路，例如使用于組裝在光纖傳輸裝置內(nèi)的采用半導(dǎo)體激光器的光發(fā)送器內(nèi)。
背景技術(shù)：
為了使半導(dǎo)體激光器的輸出光的消光比穩(wěn)定，有時(shí)也利用珀耳帖(ペルチエ)元件等來(lái)對(duì)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行溫度穩(wěn)定處理，但為了降低消耗功率和成本，有時(shí)也不進(jìn)行溫度穩(wěn)定處理。
這樣在不進(jìn)行溫度穩(wěn)定的情況下，為了對(duì)半導(dǎo)體激光器的偏置電流、驅(qū)動(dòng)脈沖電流進(jìn)行最佳控制所采用的過去的光輸出穩(wěn)定電路，如下所述，溫度補(bǔ)償特性欠佳。
圖6表示利用過去的光輸出穩(wěn)定電路的光發(fā)送模塊的結(jié)構(gòu)。
在該光發(fā)送模塊中，1是半導(dǎo)體激光器模塊，2是模擬加法電路，3是可調(diào)增益放大器，4是激光器驅(qū)動(dòng)電路，5是導(dǎo)頻發(fā)生器，6是第1標(biāo)準(zhǔn)電壓源，16是耦合電容，7是導(dǎo)頻信號(hào)放大器，8是導(dǎo)頻信號(hào)檢波器，9是第1誤差放大器，10是第2誤差放大器。在上述半導(dǎo)體激光器模塊1中組裝了半導(dǎo)體激光器(LD)12和檢測(cè)該LD12的光輸出功率的光電二極管(PD)11。14是標(biāo)準(zhǔn)電壓調(diào)整用電阻元件，15是光輸出功率設(shè)定用電位器。
圖7表示半導(dǎo)體激光器的一般驅(qū)動(dòng)電流與發(fā)光輸出功率(I-L)特性的溫度變化特性，橫坐標(biāo)表示驅(qū)動(dòng)電流(Current)；縱坐標(biāo)表示光輸出功率(Optical power)。
在圖7中，閾值電流是半導(dǎo)體激光器開始發(fā)光的閾值電流，斜率是光輸出功率變化量ΔP與驅(qū)動(dòng)電流的單位變化量ΔI，即I-L特性斜率ΔP/ΔI。
以下參照?qǐng)D7，詳細(xì)說明圖6所示的模塊的動(dòng)作。
導(dǎo)頻發(fā)生器5生成1KHz左右的脈沖信號(hào)，使該脈沖信號(hào)例如通過低頻濾波器而發(fā)生正弦波的導(dǎo)頻信號(hào)(導(dǎo)頻信號(hào))。該導(dǎo)頻信號(hào)在模擬加法電路2中重疊到直流電壓上，該模擬加法電路2的輸出中所包含的導(dǎo)頻信號(hào)由可調(diào)增益放大器3進(jìn)行調(diào)幅后加到激光器驅(qū)動(dòng)電路4內(nèi)。
激光器驅(qū)動(dòng)電路4利用可調(diào)增益放大器3的輸出來(lái)對(duì)從差動(dòng)輸入端子DATA+，DATA-中輸入的高速脈沖信號(hào)進(jìn)行調(diào)幅，疊加了該導(dǎo)頻信號(hào)的高速脈沖電流和直流偏置電流加到LD12上。
這樣，LD12輸出疊加了導(dǎo)頻信號(hào)成分的光信號(hào)。該光輸出信號(hào)由監(jiān)視器用PD11進(jìn)行檢測(cè)，該檢測(cè)輸出中所包含的微小導(dǎo)頻信號(hào)成分經(jīng)過耦合電容16由導(dǎo)頻信號(hào)放大器7有選擇地進(jìn)行放大，然后，由導(dǎo)頻信號(hào)檢波器8來(lái)取得與導(dǎo)頻信號(hào)振幅成正比的直流電壓信號(hào)。
第1誤差放大器9，由上述導(dǎo)頻信號(hào)檢波器8取得的直流電壓和從第1標(biāo)準(zhǔn)電壓源6經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)電壓調(diào)整用電阻元件14而取得的第1標(biāo)準(zhǔn)電壓的差電壓進(jìn)行放大后的輸出電壓，被用來(lái)控制可調(diào)增益放大器3的增益，使上述差電壓達(dá)到零?？烧{(diào)增益放大器3的輸出，通過對(duì)激光器驅(qū)動(dòng)電路4的電流源進(jìn)行控制，來(lái)對(duì)從激光器驅(qū)動(dòng)電路4中輸出的LD12的驅(qū)動(dòng)脈沖電流進(jìn)行控制。
根據(jù)按上述方法檢測(cè)出的導(dǎo)頻信號(hào)振幅的大小，測(cè)量出圖7所示的I-L特性的斜率，根據(jù)該測(cè)量結(jié)果，對(duì)可調(diào)增益放大器3的增益進(jìn)行控制，以便在高溫工作時(shí)對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)振幅的減小量進(jìn)行補(bǔ)償，這樣進(jìn)行控制使驅(qū)動(dòng)脈沖電流增大。
并且，第2誤差放大器10，對(duì)監(jiān)視器用PD11的檢測(cè)輸出的直流電平經(jīng)過光輸出功率設(shè)定用電位器15而進(jìn)行輸入的電壓和第2標(biāo)準(zhǔn)電壓的差電壓進(jìn)行放大，然后輸出的電壓對(duì)激光器驅(qū)動(dòng)電路4進(jìn)行控制，使LD12的光輸出強(qiáng)度達(dá)到一定(恒定)，對(duì)由此輸出的LD12的直流偏置電流進(jìn)行控制。
圖8是說明在圖6的光輸出穩(wěn)定電路中利用導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)對(duì)半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)脈沖電流進(jìn)行控制的原理的圖。
從圖8中可以看出，LD12的驅(qū)動(dòng)電流(注入電流)與發(fā)光輸出(I-L)特性，隨工作溫度不同而使ΔP/ΔI發(fā)生變化，監(jiān)視器用PD11的檢測(cè)電流中所包含的導(dǎo)頻信號(hào)的振幅發(fā)生變化。
圖9是表示實(shí)際的半導(dǎo)體激光器在高溫工作時(shí)I-L特性飽和的情況的特性圖。
室溫(25℃)的I-L特性是圖9中左側(cè)所示的曲線，高溫(70℃)時(shí)的I-L特性是圖9中右側(cè)所示的曲線，斜率(ΔP/ΔI)減小。也就是說，在高溫工作時(shí)為了獲得和室溫時(shí)相同的光輸出，必須加更大的驅(qū)動(dòng)電流。
另一方面，在圖6中的激光器驅(qū)動(dòng)電路4中，相當(dāng)于圖7所示的LD12的閾值電流的直流疊加到驅(qū)動(dòng)脈沖電流上而形成的電流用來(lái)驅(qū)動(dòng)LD12。該LD12的閾值電流也具有溫度特性，在高溫時(shí)增大。
在圖6所示的光輸出穩(wěn)定電路中，對(duì)由監(jiān)視器用PD11檢測(cè)出的LD12的輸出功率在第2誤差放大器10中與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，對(duì)加在LD12上的直流偏置電流進(jìn)行控制，使輸出功率達(dá)到一定值。
在圖7和圖8中，使閾值電流以上的I-L特性的斜率，即閾值電流以上的LD12的ΔP/ΔI不隨流入到LD12內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電流而變化，而是保持一定，但是，實(shí)際上，如圖9所示，尤其在高溫工作時(shí)，出現(xiàn)高電流時(shí)ΔP/ΔI飽和的趨勢(shì)，高電流時(shí)ΔP/ΔI產(chǎn)生下降。
所以，圖6中所示的光輸出穩(wěn)定電路中的監(jiān)視器用PD11在高溫工作時(shí)，檢測(cè)出較小的導(dǎo)頻振幅，所以，高溫工作時(shí)控制脈沖電流使其增大到必要值以上。
這樣，出現(xiàn)的問題是在高溫側(cè)，消光比增大到必要值以上，LD12的發(fā)光線寬增大，造成分散補(bǔ)償特性惡化(用光纖把從LD12獲得的光信號(hào)實(shí)際傳輸數(shù)十km時(shí)所產(chǎn)生的接收靈敏度降低)。
并且，圖6中所示的光輸出穩(wěn)定電路中的導(dǎo)頻信號(hào)檢波器7，如能僅檢測(cè)出導(dǎo)頻的振幅，就沒有問題，但實(shí)際上高速調(diào)制信號(hào)成分漏入量很小，有時(shí)產(chǎn)生誤動(dòng)作。為防止該漏入所引起的誤動(dòng)作，必須把疊加到光輸出信號(hào)上的導(dǎo)頻信號(hào)成分的振幅增大到一定程度(約10％)以上，導(dǎo)致發(fā)射光的S/N惡化，接收靈敏度降低。
而且，在專利文獻(xiàn)1中公開了這樣一種半導(dǎo)體激光器光輸出穩(wěn)定電路，它為了調(diào)整半導(dǎo)體激光器的光輸出信號(hào)的低電平，對(duì)偏置電流源進(jìn)行控制；為了調(diào)整光輸出信號(hào)的高電平，對(duì)脈沖電流源進(jìn)行控制。
并且，在非專利文獻(xiàn)1中公開了這樣一種雙環(huán)式控制，它根據(jù)從半導(dǎo)體激光器模塊中直接取得的測(cè)量值，對(duì)半導(dǎo)體激光器的偏置電流和調(diào)制電流兩者進(jìn)行控制。
特開平6-169125號(hào)公報(bào)[非專利文獻(xiàn)1]Brian Russell和另1名“在光通信用激光二極管驅(qū)動(dòng)器中采用雙環(huán)式控制”，Design Wave Magajine、美國(guó)、Analog Devices公司、2001年8月、P、154-159。
發(fā)明要解決的問題如上所述，過去的半導(dǎo)體激光器的光輸出穩(wěn)定電路，存在的問題是在半導(dǎo)體激光器高溫時(shí)，由于I-L特性的飽和，有過剩脈沖驅(qū)動(dòng)電流通過，高溫時(shí)消光比增大到必要值以上。
并且，過去的半導(dǎo)體激光器的光輸出穩(wěn)定電路中的導(dǎo)頻信號(hào)檢波器，存在的問題是必須把導(dǎo)頻成分的振幅增大到一定程度以上，導(dǎo)致發(fā)射光的S/N惡化，接收靈敏度降低。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明正是為解決上述問題而提出的，其目的在于提供這樣一種半導(dǎo)體激光器的光輸出穩(wěn)定電路和光發(fā)送模塊，它即使不進(jìn)行半導(dǎo)體激光器的溫度穩(wěn)定，也能在很寬的周圍溫度范圍內(nèi)使消光比大致保持為一定值，有助于光發(fā)送器的小型化和高性能化。
并且，本發(fā)明的另一目的在于提供這樣一種半導(dǎo)體激光器的光輸出穩(wěn)定電路和光發(fā)送模塊，它能減小疊加在光輸出信號(hào)上的導(dǎo)頻信號(hào)的振幅，有助于提高發(fā)射光的S/N比，提高接收靈敏度。
本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器的光輸出穩(wěn)定電路，其特征在于具有導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器，用于發(fā)生為疊加到半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)脈沖電流上用的低頻導(dǎo)頻信號(hào)；導(dǎo)頻信號(hào)振幅調(diào)整電路，用于調(diào)整由上述導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器發(fā)生的導(dǎo)頻信號(hào)的振幅；激光器驅(qū)動(dòng)電路，用于利用上述導(dǎo)頻信號(hào)振幅調(diào)整電路的輸出信號(hào)來(lái)對(duì)上述半導(dǎo)體激光器的脈沖驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行調(diào)制，利用調(diào)制后的脈沖驅(qū)動(dòng)電流來(lái)對(duì)上述半導(dǎo)體激光器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；導(dǎo)頻信號(hào)檢測(cè)電路，從接收上述半導(dǎo)體激光器輸出光的監(jiān)視器用的光檢測(cè)元件的檢測(cè)電流中檢測(cè)出導(dǎo)頻信號(hào)的振幅；第1誤差放大器，用于對(duì)上述導(dǎo)頻信號(hào)檢測(cè)電路所檢測(cè)出的第1檢測(cè)電壓和第1標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，生成第1差信號(hào)，根據(jù)上述第1差信號(hào)來(lái)控制上述導(dǎo)頻信號(hào)振幅調(diào)整電路，使上述導(dǎo)頻信號(hào)檢測(cè)電路所檢測(cè)的導(dǎo)頻信號(hào)振幅達(dá)到一定；以及標(biāo)準(zhǔn)電壓溫度補(bǔ)償電路，用于通過對(duì)第1誤差放大器的標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償，來(lái)減小高溫工作時(shí)的上述半導(dǎo)體激光器的輸出光的消光比變動(dòng)。
本發(fā)明的光發(fā)送模塊，其特征在于具有半導(dǎo)體器件，在本發(fā)明的光輸出穩(wěn)定電路中，至少對(duì)上述導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器、導(dǎo)頻信號(hào)振幅調(diào)整電路、激光器驅(qū)動(dòng)電路和導(dǎo)頻信號(hào)檢測(cè)電路制成了集成電路；半導(dǎo)體激光器模塊，其設(shè)置在上述半導(dǎo)體器件的外部，其中組裝有由上述光輸出穩(wěn)定電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體激光器、和接收上述半導(dǎo)體激光器的輸出光的監(jiān)視器用的光檢測(cè)元件；以及標(biāo)準(zhǔn)電壓溫度補(bǔ)償部件，它被連接安裝在上述半導(dǎo)體器件的外面。


圖1是表示采用本發(fā)明第1實(shí)施方式的光輸出穩(wěn)定電路的光發(fā)送模塊的結(jié)構(gòu)說明圖。
圖2是表示采用本發(fā)明第2實(shí)施方式的光輸出穩(wěn)定電路的光發(fā)送模塊的結(jié)構(gòu)說明圖。
圖3是表示圖2中的同步型導(dǎo)頻信號(hào)檢波電路的動(dòng)作例的波形圖。
圖4是表示采用本發(fā)明第4實(shí)施方式的光輸出穩(wěn)定電路的光發(fā)送模塊的結(jié)構(gòu)說明圖。
圖5是表示圖4中的模擬開關(guān)和低通濾波器的動(dòng)作例的波形圖。
圖6是表示采用過去的光輸出穩(wěn)定電路的光發(fā)送模塊的結(jié)構(gòu)說明圖。
圖7是表示半導(dǎo)體激光器的一般驅(qū)動(dòng)電流與發(fā)光輸出特性的溫度依存性的圖。
圖8是說明在圖6的光輸出穩(wěn)定電路中利用導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)對(duì)半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)脈沖電流進(jìn)行控制的原理圖。
圖9是表示實(shí)際的半導(dǎo)體激光器在高溫工作時(shí)I-L特性飽和的情況的特性圖。
發(fā)明的實(shí)施方式以下參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是表示采用本發(fā)明第1實(shí)施方式的光輸出穩(wěn)定電路的光發(fā)送模塊的結(jié)構(gòu)說明圖。
圖1所示的光發(fā)送模塊，與圖6所示的光發(fā)送模塊相比，不同之處是附加了對(duì)第1誤差放大器9的標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償(溫度越高使標(biāo)準(zhǔn)電壓越低)的溫度補(bǔ)償電路13，從而減小了高溫工作時(shí)激光器輸出光的消光比變動(dòng)，其他相同，所以標(biāo)注了和圖6相同的符號(hào)。
在該模塊中，半導(dǎo)體激光器模塊1，其中組裝了LD12以及用于檢測(cè)該LD12的光輸出功率的監(jiān)視用光電元件(例如光電二極管PD)11。
在上述光輸出穩(wěn)定電路中，2是模擬加法電路，3是可調(diào)增益放大器，4是激光器驅(qū)動(dòng)電路，5是導(dǎo)頻發(fā)生器，6是第1標(biāo)準(zhǔn)電壓源，16是耦合電容(例如MOS電容器)、7是導(dǎo)頻信號(hào)放大器，8是導(dǎo)頻信號(hào)檢波器，9是第1誤差放大器，10是第2誤差放大器。
導(dǎo)頻發(fā)生器5生成低頻(例如約1KHz)的脈沖信號(hào)，使該脈沖信號(hào)例如通過低通濾波器，發(fā)生正弦波的導(dǎo)頻信號(hào)(調(diào)頻立體聲播送信號(hào))。該導(dǎo)頻信號(hào)在模擬加法電路2內(nèi)疊加到直流電壓上，該模擬加法電路2的輸出中所包含的導(dǎo)頻信號(hào)由可調(diào)增益放大器3進(jìn)行調(diào)幅后加到激光器驅(qū)動(dòng)電路4內(nèi)。
激光器驅(qū)動(dòng)電路4的構(gòu)成部分有例如在發(fā)射極之間連接在一起的構(gòu)成差動(dòng)輸入對(duì)的NPN晶體管Q1、Q2、連接在上述差動(dòng)輸入對(duì)晶體管Q1、Q2的發(fā)射極公用連接節(jié)點(diǎn)和接地節(jié)點(diǎn)之間的電流源Iv、連接在上述差動(dòng)輸入對(duì)晶體管Q1、Q2的一邊的晶體管的集電極和電源節(jié)點(diǎn)之間的負(fù)荷電阻元件R、連接在上述差動(dòng)輸入對(duì)晶體管Q、Q2的另一邊的晶體管的集電極和接地節(jié)點(diǎn)之間的扼流線圈L、以及偏壓控制用的NPN晶體管Q3，在上述另一邊的晶體管的集電極和電源節(jié)點(diǎn)之間連接了上述LD12。
并且，高速脈沖信號(hào)從差動(dòng)輸入端子DATA+、DATA-輸入到上述差動(dòng)輸入對(duì)晶體管Q1、Q2的基極上，上述電流源Iv的電流由上述可調(diào)增益放大器3的輸出進(jìn)行控制，上述第2誤差放大器10的輸出加到上述偏壓控制用的NPN晶體管Q3的基極上。
這樣，高速脈沖信號(hào)由可調(diào)增益放大器3的輸出中所包含的導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)進(jìn)行調(diào)幅，疊加了該導(dǎo)頻信號(hào)的高速脈沖電流和由上述第2誤差放大器的輸出來(lái)進(jìn)行控制的直流偏置電流加到LD12上。
這樣，LD12用來(lái)輸出疊加了導(dǎo)頻信號(hào)成分的光信號(hào)。該LD12的光輸出信號(hào)由監(jiān)視器PD11進(jìn)行檢測(cè)，該檢測(cè)輸出中所包含的微小導(dǎo)頻信號(hào)成分，經(jīng)過耦合電容16由導(dǎo)頻信號(hào)放大器7有選擇地進(jìn)行放大，然后，由導(dǎo)頻信號(hào)檢波器8來(lái)取得與導(dǎo)頻信號(hào)振幅成正比的直流電壓輸出。
第1誤差放大器9，由上述導(dǎo)頻信號(hào)檢波器8取得的直流電壓和從第1標(biāo)準(zhǔn)電壓源6經(jīng)過溫度補(bǔ)償電路13和標(biāo)準(zhǔn)電壓調(diào)整用電阻元件14而取得的第1標(biāo)準(zhǔn)電壓，這兩者的差電壓進(jìn)行放大后的輸出電壓，被用來(lái)控制可調(diào)增益放大器3的增益，使上述差電壓達(dá)到零?？烧{(diào)增益放大器3的輸出，通過對(duì)激光器驅(qū)動(dòng)電路4的電流源進(jìn)行控制，來(lái)對(duì)從激光器驅(qū)動(dòng)電路4輸出的LD12的驅(qū)動(dòng)脈沖電流進(jìn)行控制。
根據(jù)按上述方法檢測(cè)出的導(dǎo)頻信號(hào)振幅的大小，測(cè)量出圖7所示的I-L特性的斜率ΔP/ΔI，根據(jù)該測(cè)量結(jié)果，對(duì)可調(diào)增益放大器3的增益進(jìn)行控制，以便在高溫工作時(shí)對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)振幅的減小量進(jìn)行補(bǔ)償，這樣進(jìn)行控制，使驅(qū)動(dòng)脈沖電流增大。
并且，第2誤差放大器10，對(duì)監(jiān)視器用PD11的檢測(cè)輸出的直流電平經(jīng)過光輸出功率設(shè)定用電位器15而進(jìn)行輸入的電壓和第2標(biāo)準(zhǔn)電壓的差電壓進(jìn)行放大，然后輸出的電壓被用來(lái)對(duì)激光器驅(qū)動(dòng)電路4進(jìn)行控制，使LD12的光輸出強(qiáng)度達(dá)到一定，并對(duì)輸出的LD12的直流偏置電流進(jìn)行控制。
另一方面，上述溫度補(bǔ)償電路13例如由熱敏電阻130、電阻元件131、132、133構(gòu)成，連接在標(biāo)準(zhǔn)電壓源6標(biāo)準(zhǔn)電壓調(diào)整用電阻元件14之間。也就是說，電阻元件133與標(biāo)準(zhǔn)電壓源6并聯(lián)連接，與其相并聯(lián)地對(duì)熱敏電阻130和電阻元件131進(jìn)行串聯(lián)連接，與該熱敏電阻130相并聯(lián)地連接了電阻元件132。
上述熱敏電阻130隨著周圍溫度的升高，其阻值下降，所以，從標(biāo)準(zhǔn)電壓源6通過溫度補(bǔ)償電路13和標(biāo)準(zhǔn)電壓調(diào)整用電阻元件14而加到誤差放大器9上的標(biāo)準(zhǔn)電壓隨溫度升高而降低。這時(shí)加在誤差放大器9上的標(biāo)準(zhǔn)電壓的溫度系數(shù)，根據(jù)LD12的溫度特性而進(jìn)行校正，為此插入上述電阻元件131、132、133。
所以，溫度補(bǔ)償電路13進(jìn)行工作，在高溫時(shí)使驅(qū)動(dòng)脈沖電流減小(補(bǔ)償)。這樣，在高溫工作時(shí)對(duì)于因LD12的I-L特性飽和而向LD12內(nèi)流入過剩驅(qū)動(dòng)脈沖電流，能夠進(jìn)行控制，所以，能解決激光器輸出光的消光比增大到需要量以上的問題。
圖1所示的光發(fā)送模塊，其是將半導(dǎo)體器件，用于將光輸出穩(wěn)定電路的大部分(至少是上述導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器、導(dǎo)頻信號(hào)振幅調(diào)整電路、激光器驅(qū)動(dòng)電路和導(dǎo)頻信號(hào)檢測(cè)電路)做成集成電路；半導(dǎo)體激光器模塊1，其設(shè)置在上述半導(dǎo)體器件的外部，其中組裝有由上述光輸出穩(wěn)定電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體激光器12和接收上述半導(dǎo)體激光器的輸出光的監(jiān)視器用的光檢測(cè)元件11；以及標(biāo)準(zhǔn)電壓溫度補(bǔ)償部件，(熱敏電阻130、電阻元件131、132等)它被連接安裝在上述半導(dǎo)體器件的外面；等多個(gè)零件例如組裝在光纖傳輸裝置內(nèi)。在此情況下，與過去的光發(fā)送模塊相比，新附加的標(biāo)準(zhǔn)電壓溫度補(bǔ)償電路元件連接在半導(dǎo)體器件的外部即可，能制成廉價(jià)的光發(fā)送模塊。
圖2是表示采用本發(fā)明第2實(shí)施方式的光輸出穩(wěn)定電路的光發(fā)送模塊的結(jié)構(gòu)說明圖。
圖2所示的光發(fā)送模塊與圖1所示的光發(fā)送模塊相比，不同之處是利用同步型導(dǎo)頻信號(hào)檢波電路8a作為導(dǎo)頻信號(hào)檢波器8，其他相同。
上述同步型導(dǎo)頻信號(hào)檢波電路8a能利用全波整流器以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中包括；利用與導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器5供給的導(dǎo)頻信號(hào)相同步的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)互補(bǔ)地進(jìn)行通/斷動(dòng)作的一對(duì)模擬開關(guān)71、72，以及使該模擬開關(guān)71、72的一個(gè)輸入進(jìn)行倒相的倒相放大器73。
圖3表示圖2中的同步型導(dǎo)頻信號(hào)檢波電路的動(dòng)作波形。
利用與導(dǎo)頻信號(hào)同步的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的同步檢波電路，其作用是有選擇地僅對(duì)特定頻率的導(dǎo)頻信號(hào)的信號(hào)振幅進(jìn)行檢測(cè)。所以，僅檢測(cè)出監(jiān)視器PD11的輸出信號(hào)中所包含的導(dǎo)頻信號(hào)成分，因此，能防止監(jiān)視器用PD11的輸出信號(hào)中所包含的傳輸信號(hào)成分造成的誤動(dòng)作。這樣，能減小疊加在光輸出信號(hào)上的導(dǎo)頻信號(hào)成分的振幅，有助于提高發(fā)射光S/N比，改善接收靈敏度。
與此相比，在上述第1實(shí)施方式中，使用通常的非同步檢波器作為導(dǎo)頻信號(hào)檢波器8的情況下，也能檢測(cè)出監(jiān)視器用PD11的輸出信號(hào)中所包含的導(dǎo)頻信號(hào)以外的頻率成分，可能產(chǎn)生誤動(dòng)作。
在第3實(shí)施方式中說明上述第1實(shí)施方式和第2實(shí)施方式的光輸出穩(wěn)定電路的導(dǎo)頻信號(hào)的激光器驅(qū)動(dòng)脈沖電流的控制裝置的變更例。
圖4表示采用涉及本發(fā)明第3實(shí)施方式的光輸出穩(wěn)定電路的光發(fā)送模塊的構(gòu)成。
圖4所示的光發(fā)送模塊，與圖1所示的光發(fā)送模塊相比，取代模擬加法電路2和可調(diào)增益放大器3的組合，采用了這樣一種激光器驅(qū)動(dòng)脈沖電流控制電路80，即其中包括輸入第1誤差放大器9的輸出信號(hào)，利用與從上述導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器5供給的導(dǎo)頻信號(hào)同步的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)進(jìn)行通/斷動(dòng)作的模擬開關(guān)81、以及輸入該模擬開關(guān)81的輸出信號(hào)的低通濾波器(LPF)82。
圖5是表示圖4中的模擬開關(guān)和低通濾波器82的動(dòng)作波形的一實(shí)施例。
若利用與導(dǎo)頻信號(hào)同步的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)進(jìn)行通/斷驅(qū)動(dòng)的模擬開關(guān)81內(nèi)所輸入的直流電壓(第1誤差放大器9的輸出電壓)為V0，則從模擬開關(guān)81輸出振幅V0的脈沖信號(hào)，從輸入該脈沖信號(hào)的LPF82中輸出在直流電壓(V0/2)上疊加了微小振幅Vp的導(dǎo)頻信號(hào)的信號(hào)。在此情況下，導(dǎo)頻信號(hào)的振幅Vp由LPF82的截止頻率決定，與模擬開關(guān)81的輸入電壓V0成正比。
這種動(dòng)作是與上述模擬加法電路2和可調(diào)增益放大器4的組合相同的動(dòng)作，尤其可以不用可調(diào)增益放大器4進(jìn)行，所以有助于減少零件數(shù)量，降低成本。
而且，圖4中的移相器17，為了對(duì)LPF82中導(dǎo)頻信號(hào)相位產(chǎn)生偏差進(jìn)行補(bǔ)償而插入到導(dǎo)頻信號(hào)放大器7和導(dǎo)頻信號(hào)檢波器82之間。
發(fā)明的效果如上所述，若采用本發(fā)明的光輸出穩(wěn)定電路，則能解決半導(dǎo)體激光器高溫時(shí)由于I-L特性飽和而使過剩的驅(qū)動(dòng)脈沖電流流過，使激光器輸出光的消光比增大到必要值以上的問題。
并且，若采用本發(fā)明的光發(fā)送模塊，則即使半導(dǎo)體激光器不進(jìn)行溫度穩(wěn)定，也能在寬的周圍溫度范圍內(nèi)使激光器輸出光的消光比大致上保持一定值，有助于光發(fā)送器的小型化和高性能化。
權(quán)利要求
1.一種光輸出穩(wěn)定電路，其特征在于具有導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器，用于發(fā)生為疊加到半導(dǎo)體激光器脈沖驅(qū)動(dòng)電流上用的低頻導(dǎo)頻信號(hào)；導(dǎo)頻信號(hào)振幅調(diào)整電路，用于調(diào)整由上述導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的導(dǎo)頻信號(hào)的振幅；激光器驅(qū)動(dòng)電路，用于利用上述導(dǎo)頻信號(hào)振幅調(diào)整電路的輸出信號(hào)，來(lái)對(duì)上述半導(dǎo)體激光器的脈沖驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行調(diào)制，由調(diào)制后的脈沖驅(qū)動(dòng)電流來(lái)對(duì)上述半導(dǎo)體激光器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；導(dǎo)頻信號(hào)檢測(cè)電路，從接收上述半導(dǎo)體激光器輸出光的監(jiān)視器用的光檢測(cè)元件的檢測(cè)電流中檢測(cè)出導(dǎo)頻信號(hào)的振幅；第1誤差放大器，用于對(duì)由上述導(dǎo)頻信號(hào)檢測(cè)電路所檢測(cè)出的第1檢測(cè)電壓和第1標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，生成第1差信號(hào)，根據(jù)上述第1差信號(hào)來(lái)控制上述導(dǎo)頻信號(hào)振幅調(diào)整電路，使上述導(dǎo)頻信號(hào)檢測(cè)電路所檢測(cè)的導(dǎo)頻信號(hào)振幅成為一定；以及標(biāo)準(zhǔn)電壓溫度補(bǔ)償電路，用于通過對(duì)上述第1誤差放大器的標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行補(bǔ)償，來(lái)減小高溫工作時(shí)的上述半導(dǎo)體激光器的輸出光的消光比變動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的光輸出穩(wěn)定電路，其特征在于具有輸出光功率檢測(cè)電路，用于從上述光檢測(cè)元件的檢測(cè)電流中檢測(cè)出上述半導(dǎo)體激光器的輸出光功率；以及第2誤差放大器，用于對(duì)上述輸出光功率檢測(cè)電路所檢測(cè)出的第2檢測(cè)電壓和第2標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，生成第2差信號(hào)，根據(jù)上述第2差信號(hào)來(lái)控制上述激光器驅(qū)動(dòng)電路，使上述輸出光功率檢測(cè)電路所檢測(cè)的輸出光功率成為一定，由此來(lái)控制上述半導(dǎo)體激光器的直流偏置電流。
3.如權(quán)利要求1所述的光輸出穩(wěn)定電路，其特征在于上述導(dǎo)頻信號(hào)檢測(cè)電路采用同步檢波電路。
4.如權(quán)利要求3所述的光輸出穩(wěn)定電路，其特征在于上述同步檢波電路由全波整流器構(gòu)成，該全波整流器采用通過與上述導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器所供給的導(dǎo)頻信號(hào)相同步的時(shí)鐘信號(hào)、而互補(bǔ)地進(jìn)行通/斷驅(qū)動(dòng)的一對(duì)模擬開關(guān)。
5.如權(quán)利要求1所述的光輸出穩(wěn)定電路，其特征在于上述導(dǎo)頻信號(hào)振幅調(diào)整電路具有模擬加法電路，用于把上述導(dǎo)頻信號(hào)疊加到直流電壓上；以及可調(diào)增益放大器，其中輸入上述模擬加法電路的輸出信號(hào)，利用由上述第1誤差放大器的輸出進(jìn)行增益控制的輸出信號(hào)來(lái)對(duì)上述激光器驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行控制，由此來(lái)對(duì)輸出脈沖驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行控制。
6.如權(quán)利要求1所述的光輸出穩(wěn)定電路，其特征在于上述導(dǎo)頻信號(hào)振幅調(diào)整電路具有模擬開關(guān)，用于輸入上述第1誤差放大器的輸出信號(hào)，由與上述導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器所供給的導(dǎo)頻信號(hào)相同步的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)進(jìn)行通/斷；以及低通濾波器，用于輸入從上述模擬開關(guān)中輸出的脈沖信號(hào)，把該脈沖信號(hào)變換成直流電壓和與該電壓成正比的振幅的導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行疊加后的信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的光輸出穩(wěn)定電路，其特征在于上述標(biāo)準(zhǔn)電壓溫度補(bǔ)償電路采用熱敏電阻作為溫度補(bǔ)償部件。
8.一種光發(fā)送模塊，其特征在于具有半導(dǎo)體器件，在權(quán)利要求1～7中的任一項(xiàng)所述的光輸出穩(wěn)定電路中，至少把上述導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器、導(dǎo)頻信號(hào)振幅調(diào)整電路、激光器驅(qū)動(dòng)電路和導(dǎo)頻信號(hào)檢測(cè)電路制成了集成電路；半導(dǎo)體激光器模塊，其設(shè)置在上述半導(dǎo)體器件的外部，其中組裝了由上述光輸出穩(wěn)定電路驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體激光器和接收上述半導(dǎo)體激光器的輸出光的監(jiān)視器用的光檢測(cè)元件；以及標(biāo)準(zhǔn)電壓溫度補(bǔ)償部件，它被連接安裝在上述半導(dǎo)體器件的外面；
9.如權(quán)利要求8所述的光發(fā)送模塊，其特征在于，組裝在光纖傳輸裝置中。
全文摘要
本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器光輸出穩(wěn)定電路及光發(fā)送模塊，其中，半導(dǎo)體激光器高溫時(shí)由I－L特性斜率飽和對(duì)過剩的脈沖驅(qū)動(dòng)電流的流動(dòng)進(jìn)行控制，而且對(duì)激光器輸出光的消光比增大到必要值以上進(jìn)行控制，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)使消光比穩(wěn)定。在對(duì)半導(dǎo)體激光器12的注入電流與光輸出特性的斜率進(jìn)行檢測(cè)，以對(duì)調(diào)制電流進(jìn)行控制的光輸出穩(wěn)定電路中，附加一種標(biāo)準(zhǔn)電壓溫度補(bǔ)償電路13，以便通過對(duì)誤差放大器9的標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償，由此，來(lái)對(duì)高溫工作時(shí)斜率產(chǎn)生飽和進(jìn)行補(bǔ)償，減小高溫工作時(shí)激光器輸出光的消光比變動(dòng)。
文檔編號(hào)H01S5/068GK1499683SQ20031010364
公開日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2003年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月6日
發(fā)明者谷越貞夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝