專利名稱：用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)將高頻電流疊加到DC電流上而用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的激光二極管驅(qū)動(dòng)電路中，以其中將高頻電流疊加到驅(qū)動(dòng)DC電流上的多重模式(multiple mode)來(lái)驅(qū)動(dòng)激光二極管，從而防止由激光二極管溫度的升高而導(dǎo)致的模式跳變?cè)肼暤漠a(chǎn)生。為了將高頻電流疊加到DC電流上，使用例如日本未審專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2002-251763和No.10-256630以及PCT
公開(kāi)日本再公開(kāi)No.98/01856中所公開(kāi)的產(chǎn)生高頻信號(hào)的振蕩電路。
圖7是日本未審專利申請(qǐng)公開(kāi)No.10-256630中公開(kāi)的傳統(tǒng)激光二極管驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。在該電路中，通過(guò)輸入端子LDD將DC電流提供給激光二極管LD。由電容器C7和C8以及電感器L4和L5構(gòu)成的低通濾波器置于端子LDD和激光二極管LD之間。圖7中所示的電路的余下部分是用于疊加用于驅(qū)動(dòng)激光二極管LD的高頻電流的振蕩電路部分。該振蕩電路部分通過(guò)電源輸入端子VCC提供電源。電阻器R1到R4將預(yù)定DC偏壓施加給晶體管Q1。該振蕩電路部分是考畢茲振蕩器(Colpittsoscillator)，其振蕩頻率由電容器C1、C2、C4、C5和C9以及電感器L1和L2的值確定。此外，電容器C4和C5充當(dāng)在激光二極管LD和振蕩電路部分之間的阻抗匹配電路部分。
圖8示出了日本未審專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2002-251763的實(shí)施例中公開(kāi)的電路的主要部分。圖8中，電阻器R1到R3將預(yù)定DC偏壓施加給晶體管Q1。該振蕩電路部分也是考畢茲振蕩器，其振蕩頻率由電容器C1、C2和C3以及電感器L1和L2的值來(lái)確定。電感器L3表示負(fù)載阻抗，并從晶體管Q1的集電極取出用于激光二極管LD的振蕩輸出。
重新參考圖7，典型的電路需要兩個(gè)電源一個(gè)用于將DC電流提供給激光二極管LD，而另一個(gè)用于振蕩電路部分，該振蕩電路部分產(chǎn)生要疊加到DC電流上的高頻電流。電源數(shù)越少，電路就越可取。同樣，外部端子數(shù)越少，電路對(duì)于模塊緊湊設(shè)計(jì)就越可取，特別是在振蕩電路部分是在與用于激光二極管的模塊不同的模塊上實(shí)現(xiàn)的情況下，即，在振蕩電路部分作為一個(gè)單獨(dú)的模塊實(shí)現(xiàn)而與激光二極管協(xié)同使用的情況下。
圖8中所示的電路實(shí)現(xiàn)了上述目的，該電路中，振蕩電路部分的高頻信號(hào)輸出端子還充當(dāng)電源輸入端子。
不幸地，由于圖8中的電路需要將還充當(dāng)振蕩電路部分的輸出端子的電源輸入端子直接連接到激光二極管上，以通過(guò)DC電流，從而防止將電容器串聯(lián)地設(shè)置于振蕩電路部分的輸出部分內(nèi)，因此圖8中所示的電路與圖7中的電路不同的是不能具有阻抗匹配電路部分。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，其具有還充當(dāng)電源輸入端子的高頻信號(hào)輸出端子以及包括串聯(lián)電容器和并聯(lián)電容器的阻抗匹配電路。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，高頻疊加模塊通過(guò)給激光二極管提供包括有DC電流和疊加到DC電流上的高頻電流的驅(qū)動(dòng)電流來(lái)驅(qū)動(dòng)激光二極管。該高頻疊加模塊包括振蕩電路和阻抗匹配電路。振蕩電路包括振蕩觸發(fā)元件和高頻截止電感器。阻抗匹配電路包括串聯(lián)連接在振蕩觸發(fā)元件的輸出端和驅(qū)動(dòng)激光二極管的信號(hào)輸出的端子之間的電容器；和并聯(lián)連接在驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子和地之間的另一個(gè)電容器。高頻截止電感器連接在驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子和振蕩觸發(fā)元件的源端子之間，因此使驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子充當(dāng)電源輸入端子。
由于具有這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，該振蕩電路只需要一個(gè)電源和少數(shù)幾個(gè)端子，因此有助于高頻疊加模塊非常緊湊的設(shè)計(jì)。因此，使用者可以容易地將該緊湊模塊應(yīng)用到電路中。此外，置于振蕩電路和激光二極管之間的阻抗匹配電路減小了電流消耗，并抑制了輻射。
在用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊中，振蕩電路的一部分可以由陶瓷多層襯底內(nèi)的導(dǎo)電圖案和構(gòu)成振蕩電路的至少一部分的元件組成，并且阻抗匹配電路安裝在陶瓷多層襯底上。
這種結(jié)構(gòu)有助于振蕩電路和/或阻抗匹配電路的調(diào)整。例如，當(dāng)高頻疊加模塊要與具有不同特性的激光二極管協(xié)同使用時(shí)，并且可以照原樣使用陶瓷多層襯底，并且可以只改變安裝在陶瓷多層襯底上的振蕩電路和/或阻抗匹配電路中的相關(guān)的元件，從而顯示出該振蕩電路可以靈活應(yīng)用于具有不同特性的激光二極管。
從接下來(lái)參考附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中將使本發(fā)明的其它特征、元件、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)變得更明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊的電路圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊的電路圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊的電路圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊的電路圖；圖5是高頻疊加模塊的截面圖；圖6A到6N是圖5中所示的陶瓷多層襯底中各層的平面圖；圖7是傳統(tǒng)的激光二極管驅(qū)動(dòng)電路的電路圖；和圖8是另一種傳統(tǒng)的激光二極管驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例用于驅(qū)動(dòng)激光二極管LD的高頻疊加模塊1的電路圖。圖1中，包括有電容器C8和電感器L5的噪聲抑制濾波器電路4置于電源端子VLD和激光二極管LD之間。激光二極管LD具有陽(yáng)極端子Tda和連接到接地端GND的陰極端子Tdc。高頻疊加模塊1具有用于輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的端子To和接地端Tg。為了操作高頻疊加模塊1，將端子To和Tg分別連接到端子Tda和Tdc上。如果沒(méi)有連接高頻疊加模塊1，則僅通過(guò)由電源端子VLD提供的DC電流來(lái)驅(qū)動(dòng)激光二極管LD。
高頻疊加模塊1經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子To接收電源，并經(jīng)過(guò)同一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端To將高頻信號(hào)輸出到激光二極管LD。連接在晶體管Q1的基極和集電極之間的電阻器R1和連接在晶體管Q1的發(fā)射極和地之間的電阻器R3一起構(gòu)成了用于晶體管Q1的DC偏壓電路部分。在晶體管Q1的基極和地之間連接有包括電容器C1和電感器L1的串聯(lián)電路部分以及電容器C2和C11的串聯(lián)電路部分。電容器C2和C11之間的節(jié)點(diǎn)連接到晶體管Q1的發(fā)射極上，以將電容器C2兩端的電壓施加到晶體管Q1的基極和發(fā)射極之間。通過(guò)電容器C10將晶體管Q1的集電極射頻接地(RF-ground)。更具體地，針對(duì)高頻信號(hào)，晶體管Q1的集電極基本上零阻抗地連接到地。如上所述就構(gòu)成了考畢茲(Colpitts)振蕩電路。
電容器C4串聯(lián)在晶體管Q1的發(fā)射極和驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子To之間，電容器C5并聯(lián)在驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子To和地之間。電容器C4和C5構(gòu)成了高頻疊加模塊1和激光二極管LD之間的阻抗匹配電路3。考畢茲振蕩電路的振蕩頻率由電容器C1、C2、C4、C5和C11以及電感器L1的值確定。
電感器L3連接在驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子To和晶體管Q1的集電極之間。該電感器L3用作扼流圈，使得將電源電壓從驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子To提供給振蕩電路2，而阻止了振蕩信號(hào)返回到晶體管Q1的集電極。
在置于晶體管Q1的發(fā)射極和地之間的電阻器R3上，即，從晶體管Q1的發(fā)射極取出振蕩信號(hào)。
在這種方式中，還將用于激光二極管LD的驅(qū)動(dòng)電壓提供給振蕩電路2，并將振蕩信號(hào)發(fā)送到激光二極管LD。
此外，包括有串聯(lián)電容器C4和并聯(lián)電容器C5的阻抗匹配電路3置于晶體管Q1的發(fā)射極和驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端To之間，用于在振蕩電路2和激光二極管LD之間進(jìn)行阻抗匹配。該阻抗匹配減小了電流消耗和輻射。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例用于驅(qū)動(dòng)激光二極管LD的高頻疊加模塊1的電路圖。在第二優(yōu)選實(shí)施例中，包括電阻器R3和電感器L6的串聯(lián)電路部分置于晶體管Q1的發(fā)射極和地之間。該電感器L6增加了用于高頻信號(hào)的阻抗，從而提高了振蕩輸出。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例用于驅(qū)動(dòng)激光二極管LD的高頻疊加模塊1的電路圖。在第三優(yōu)選實(shí)施例中，包括并聯(lián)電路部分(電感器L6和電容器C12)和電阻器R3的串聯(lián)電路部分置于晶體管Q1的發(fā)射極和地之間。該結(jié)構(gòu)用電感器L6和電容器C12增加了用于并聯(lián)諧振頻率的阻抗。通過(guò)將該并聯(lián)諧振頻率匹配到振蕩頻率，可以增加振蕩輸出。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例用于驅(qū)動(dòng)激光二極管LD的高頻疊加模塊1的電路圖。在第四優(yōu)選實(shí)施例中，電阻器R2置于晶體管Q1的基極和地之間。該結(jié)構(gòu)減小了相對(duì)于電源電壓波動(dòng)的基極偏壓的波動(dòng)，從而穩(wěn)定了振蕩輸出。
圖5和6A到6N示出了用于驅(qū)動(dòng)圖1中所示的激光二極管LD的高頻疊加模塊1的結(jié)構(gòu)。圖5是圖1中的高頻疊加模塊1的截面圖。如圖所示，高頻疊加模塊1包括陶瓷多層襯底10，該陶瓷多層襯底10由具有各種導(dǎo)電圖案11的多個(gè)疊層的陶瓷層形成。陶瓷多層襯底10除了導(dǎo)電圖案11以外還在其內(nèi)具有通孔12。高頻疊加模塊1還包括在其底部的端電極13。陶瓷多層襯底10具有在其上表面的表面安裝元件14。用覆蓋住陶瓷多層襯底10的側(cè)面和上表面的金屬蓋1 5將振蕩電路2(圖1中所示)屏蔽。
圖6A到6N是圖5中所示的陶瓷多層襯底10的各層的平面圖。圖6A到6M示出了從下面看到的各層。圖6A示出了最下面的層，圖6M示出了最上面的層。圖6M中的層示出了在安裝表面用于片狀元件(chipcomponent)的圖案。圖6N是包括有片狀元件的安裝表面的俯視圖。
圖6A示出了接地端子G和自由端子NC。接地電極GND占用了圖6B中的層整個(gè)表面的大部分。限定了電感器L1的線形成在圖6C和6D中的層上。限定了電容器C4、C5、C2和C11的電極以及接地電極置于圖6F到6K中的層上。如圖6N所示，如電容器C1和C10、電阻器R1和R3、電感器L3和晶體管Q1的片狀元件安裝在陶瓷多層襯底10的上表面上。圖6A到6N中的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)于圖1中電路元件的各個(gè)附圖標(biāo)記。圖6A到6N中，兩個(gè)電容標(biāo)記的不同僅在于下標(biāo)a或b，如C4a和C4b的電容器附圖標(biāo)記分別代表同一個(gè)電容器的一個(gè)電極和另一個(gè)電極。
如上所述，將電容器和電感器置于陶瓷多層襯底內(nèi)，而包括有晶體管的其它元件都安裝在陶瓷多層襯底的頂部，從而有助于用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊的緊湊設(shè)計(jì)。
本發(fā)明并不局限于上述的每個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在權(quán)利要求所述的范圍內(nèi)各種修改都是可能的。通過(guò)將每個(gè)不同優(yōu)選實(shí)施例中所公開(kāi)的技術(shù)特征進(jìn)行適當(dāng)?shù)亟M合而得到的實(shí)施例也包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)向激光二極管提供包括有DC電流和疊加到該DC電流上的高頻電流的驅(qū)動(dòng)電流，驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，所述模塊包括振蕩電路，該振蕩電路包括振蕩觸發(fā)元件；和連接在驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子和振蕩觸發(fā)元件的源端子之間的高頻截止電感器，其中通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子輸出用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的信號(hào)，并且該驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子充當(dāng)振蕩電路的電源輸入端子；以及阻抗匹配電路，該阻抗匹配電路包括串聯(lián)在振蕩觸發(fā)元件的輸出端子和驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子之間的電容器；和并聯(lián)連接在驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子和地之間的電容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，其特征在于，振蕩電路的一部分包括置于陶瓷多層襯底內(nèi)的導(dǎo)電圖案，和構(gòu)成振蕩電路至少一部分的元件，并且阻抗匹配電路安裝在陶瓷多層襯底上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，其特征在于，還包括置于電源輸入端子和激光二極管之間的噪聲抑制濾波器電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，其特征在于，其中噪聲抑制濾波器電路包括電容器和電感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，其特征在于，包括有串聯(lián)電容器和并聯(lián)電容器的阻抗匹配電路設(shè)置成用于在振蕩電路和激光二極管之間進(jìn)行阻抗匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，其特征在于，所述振蕩電路包括晶體管、連接在晶體管的基極和集電極之間的第一電阻器和連接在晶體管的發(fā)射極和地之間的第二電阻器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，其特征在于，包括電容器和電感器的第一串聯(lián)電路和包括至少兩個(gè)電容器的第二串聯(lián)電路連接在晶體管的基極和地之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，其特征在于，其中振蕩電路是考畢茲(Colpitts)振蕩電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，其特征在于，所述串聯(lián)電容器串聯(lián)在晶體管的發(fā)射極和驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，其特征在于，所述并聯(lián)電容器并聯(lián)在驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子和地之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，其特征在于，包括電阻器和電感器的串聯(lián)電路置于晶體管的發(fā)射極和地之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，其特征在于，包括并聯(lián)電路和電阻器的串聯(lián)電路置于晶體管的發(fā)射極和地之間，其中所述并聯(lián)電路具有電感器和電容器。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，其特征在于，電阻器置于晶體管的基極和地之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，其特征在于，陶瓷多層襯底包括多個(gè)在其上設(shè)置有導(dǎo)電圖案的多個(gè)疊層的陶瓷層。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，其特征在于，所述陶瓷多層襯底包括多個(gè)形成在其內(nèi)的通孔。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，其特征在于，還包括設(shè)置成覆蓋住陶瓷多層襯底的側(cè)面的金屬蓋。
全文摘要
一種用于驅(qū)動(dòng)激光二極管的高頻疊加模塊，包括振蕩電路和阻抗匹配電路。阻抗匹配電路包括串聯(lián)連接在晶體管的發(fā)射極和輸出激光二極管驅(qū)動(dòng)信號(hào)的端子之間的電容器；和并聯(lián)連接在驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子和地之間的電容器。振蕩電路包括連接在驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子和晶體管的集電極之間用作扼流圈的電感器，從而使驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端子充當(dāng)振蕩電路的電源輸入端子。
文檔編號(hào)H01S5/042GK1523720SQ20041000194
公開(kāi)日2004年8月25日 申請(qǐng)日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月18日
發(fā)明者佐藤芳郎, 飯?zhí)锖秃? 田村誠(chéng)道, 浩, 道 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所