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JP2620776B2 - Laser diode stabilization circuit - Google Patents

Laser diode stabilization circuit

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Publication number
JP2620776B2
JP2620776B2 JP2338789A JP33878990A JP2620776B2 JP 2620776 B2 JP2620776 B2 JP 2620776B2 JP 2338789 A JP2338789 A JP 2338789A JP 33878990 A JP33878990 A JP 33878990A JP 2620776 B2 JP2620776 B2 JP 2620776B2
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JP
Japan
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signal
laser diode
peak value
output
demodulator
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JP2338789A
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Japanese (ja)
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JPH04206980A (en
Inventor
敏夫 堀
Original Assignee
インターニックス株式会社
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ通信や光ディスクなどの装置に用い
られ、光出力の安定性と光電変換されたパルス出力の安
定性を同時に有し、かつ高速動作可能なレーザ・ダイオ
ードの安定化回路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention is used for devices such as laser communication and optical disks, and has both the stability of optical output and the stability of pulse output obtained by photoelectric conversion, and The present invention relates to a laser diode stabilization circuit capable of operating at high speed.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より、レーザ・ダイオードの電流−光出力特性
は、ブレーク・ポイントに近付くにつれてしきい電流値
が品質規格上、ある範囲でバラツイテしまい、しかもそ
の特性曲線の傾きも温度依存性が大ききので、レーザ・
ダイオードの光出力及び光電変換されたパルス出力の振
幅が安定しにくいという問題があった。
Conventionally, the current-optical output characteristics of a laser diode are such that the threshold current value fluctuates within a certain range in accordance with the quality standard as the break point is approached, and the slope of the characteristic curve has a large temperature dependence. laser·
There has been a problem that the light output of the diode and the amplitude of the photoelectrically converted pulse output are difficult to stabilize.

この為、レーザ・ダイオードの実用化においては、光
出力安定化の為の安定化回路を設けることによりこれら
の補償を行って使用しなければならない。
For this reason, in practical use of a laser diode, it is necessary to compensate for these by providing a stabilizing circuit for stabilizing the light output before use.

しかして、レーザ・ダイオードの安定化回路にあって
は、例えば特公昭59−22425号公報に記載されているよ
うに、レーザ・ダイオードの光出力に比例した光信号を
受けて電気信号に変換した光電変換出力のピーク値とボ
トム値を検出するべく、第7図に示したように、サンプ
ル・ホールド回路SHb,SHpを用いることが知られてい
る。
Thus, in a laser diode stabilization circuit, for example, as described in Japanese Patent Publication No. 59-22525, an optical signal proportional to the optical output of the laser diode is received and converted into an electric signal. in order to detect the peak value and the bottom value of the photoelectric conversion output, as shown in FIG. 7, the sample-and-hold circuit SH b, it is used SH p are known.

すなわち、この種のレーザ・ダイオードの安定化回路
は、最小発光時に動作する光出力制御ループSHb,Ab,CCb
と最大発光時に動作する光出力制御ループSHp,Ap,CCp
有するため、レーザ・ダイオードの減光比を一定にする
ことができ、光出力の安定化と光電変換されたパルス出
力の振幅の安定化を同時に図ることができるように構成
されている。
That is, this type of laser diode stabilization circuit has a light output control loop SH b , A b , CC b
And the light output control loop SH p , A p , and CC p that operate at the time of maximum light emission, the extinction ratio of the laser diode can be kept constant, stabilizing the light output and the pulse output photoelectrically converted. The configuration is such that the amplitude can be stabilized at the same time.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところで、現在市販、実用化されている高速サンプル
・ホールド回路は、応答速度の速いものでもその応答速
度は150nS前後が限界である為、これよりも高精度・高
速応答が必要な、レーザ通信等の分野では例えば5nS前
後の応答速度が要求されるため、上記のような従来のレ
ーザ・ダイオードの安定化回路は使用することができな
いという問題点があった。
By the way, high-speed sample-and-hold circuits currently on the market and in practical use have a high response speed, but the response speed is limited to around 150 nS. In this field, for example, a response speed of about 5 nS is required, so that the conventional laser diode stabilization circuit as described above cannot be used.

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、より高速な応答性を
持ったレーザ・ダイオードの安定化回路を提供しようと
いうものである。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a laser diode stabilizing circuit having a faster response.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記の目的を達成するために、本発明に係るレーザ・
ダイオードの安定化回路は、入力パルス信号に対応する
レーザ光を発生するレーザ・ダイオード・パルス変調回
路において、レーザ・ダイオードの光出力に比例した光
信号を受けて電気信号に変換する光電変換素子と、光電
変換出力のピーク値とボトム値を検出する為に、光電変
換素子からの信号を増幅した後この増幅信号を2系統の
信号に分割するポスト・アンプ部と、出力側がピーク値
信号とボトム値信号の2系統の出力となるアナログ・ス
イッチを有し、ポスト・アンプ部からの1系統の分割信
号をアナログ・スイッチのリニア入力に入れてピーク値
とボトム値とを検出する復調器部と、ポスト・アンプ部
からの他の1系統の分割信号をAC結合してユニポーラ信
号からバイポーラ信号へ変換しゼロ・クロス信号を発生
させ、さらにそのゼロ・クロス信号をコンパレータに入
力してピーク値およびボトム値を検出するアナログ・ス
イッチの制御タイミング信号であるストローブ信号を生
成するストローブ抽出部と、復調器部から出力されるピ
ーク値信号に対応する最大発光用ドライブ回路およびボ
トム値信号に対応する最小発光用ドライブ回路よりなる
レーザ・ダイオード駆動用ドライブ回路と、を有するこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above object, a laser according to the present invention
The diode stabilization circuit is a laser diode pulse modulation circuit that generates laser light corresponding to the input pulse signal, and a photoelectric conversion element that receives an optical signal proportional to the optical output of the laser diode and converts it into an electric signal. A post-amplifier unit for amplifying a signal from the photoelectric conversion element to detect the peak value and the bottom value of the photoelectric conversion output, and then dividing the amplified signal into two systems of signals; A demodulator unit having an analog switch that outputs two systems of a value signal, and inputting a single system divided signal from a post-amplifier unit to a linear input of the analog switch to detect a peak value and a bottom value; And another one-system divided signal from the post-amplifier section is AC-coupled and converted from a unipolar signal to a bipolar signal to generate a zero-cross signal. A strobe extraction unit that generates a strobe signal that is a control timing signal of an analog switch that inputs a low-cross signal to a comparator and detects a peak value and a bottom value, and corresponds to a peak value signal output from a demodulator unit. A drive circuit for driving a laser diode, comprising a drive circuit for maximum emission and a drive circuit for minimum emission corresponding to the bottom value signal.

前記復調器部における差動アンプにはECLスイッチを
用いるとよい。また、前記光電変換素子には、フォト・
ダイオードを使用するとよいものである。
An ECL switch may be used for the differential amplifier in the demodulator section. Further, the photoelectric conversion element includes a photo
It is better to use a diode.

〔作用〕[Action]

本発明によれば、光電変換出力のピーク値とボトム値
を検出するのに差動アンプを用いた復調器部で最大電
流、最小電流として検出する構成とされているので、光
出力の安定性と光電変換されたパルス出力の安定性とを
有し、かつ従来は用いることができなかった5nS前後の
高速動作を可能とする。
According to the present invention, since the peak value and the bottom value of the photoelectric conversion output are detected as the maximum current and the minimum current in the demodulator using the differential amplifier, the stability of the optical output is improved. And the stability of the pulse output obtained by photoelectric conversion, and enables a high-speed operation of about 5 nS which could not be used conventionally.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、本発明の実施の一例としてかかげた図面をもと
に説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明の概略構成を示すブロック図であり、
例えば第4図に示すように回路構成されている。フォト
・ダイオードPDからの信号を安定化プリ・アンプ部1で
増幅し、次段のポスト・アンプ部2に加える。ポスト・
アンプ部2は安定化プリ・アンプ部1からの信号のピー
ク値に対応するIMAX値の抽出動作指示入力信号であるST
INをストローブ信号抽出回路を介して、次段の復調器部
3への入力条件を満たすような出力信号を準備すると共
に復調器部3のピーク値抽出動作ON/OFFの制御も行う。
そして、ポスト・アンプ部2の出力信号波形は、第6図
に示すようになり、同図のライト時として示したように
ライト・パルスが入ってきた場合は、ライト・パルスが
重畳される波形となる。また、リード時およびイレーズ
時の出力信号波形にはAC成分は含まれない波形となる。
また、復調器部3では入力信号のピーク値と、ボトム値
が分離してそれぞれ出力されるように出力端子が設けら
れており、ポスト・アンプ部2にライト・パルスWPが入
力されていない時はピーク値抽出動作を停止するように
働かせる。次段のIMIN/IMAX保持回路部4では復調器部
3からのボトム/ピーク出力信号をそれぞれ最小電流I
MIN/最大電流IMAXとして変換抽出し、次段のドライブ回
路部5へ加える。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the present invention.
For example, the circuit is configured as shown in FIG. The signal from the photodiode PD is amplified by the stabilizing pre-amplifier 1 and applied to the post-amplifier 2 in the next stage. post·
The amplifier section 2 is an ST operation instruction input signal for extracting an IMAX value corresponding to the peak value of the signal from the stabilized preamplifier section 1.
Through the strobe signal extraction circuit, IN prepares an output signal that satisfies the input condition to the next-stage demodulator unit 3 and also controls ON / OFF of the peak value extraction operation of the demodulator unit 3.
Then, the output signal waveform of the post-amplifier unit 2 is as shown in FIG. 6, and when a write pulse comes in as shown in the write operation of FIG. Becomes The output signal waveforms at the time of reading and erasing do not include the AC component.
Further, the demodulator section 3 is provided with an output terminal so that the peak value and the bottom value of the input signal are output separately from each other, and when the write pulse WP is not input to the post-amplifier section 2. Operates to stop the peak value extraction operation. In the next stage I MIN / I MAX holding circuit 4, the bottom / peak output signal from the demodulator 3 is converted to the minimum current I
Converts extracted as MIN / maximum current I MAX, added to the next stage of the drive circuit section 5.

ライト信号SINを受けて高速スイッチング回路部6が
レーザ・ダイオードLDがパルス動作をするのに必要な高
速パルスを発生させ、前記ドライブ回路部5へ供給す
る。ドライブ回路部5ではIMIN/IMAX抽出回路部4から
のIMIN信号により最小発光時に動作するドライブ回路5a
と、また同じく/IMAX信号及び高速スイッチング回路部
6からの高速パルス信号により最大発光時に動作するド
ライブ回路5bとで構成され、これらのドライブ出力を元
にレーザ・ダイオードLDの減光比を制御する。
Upon receiving the write signal SIN , the high-speed switching circuit 6 generates a high-speed pulse necessary for the laser diode LD to perform a pulse operation, and supplies the pulse to the drive circuit 5. In the drive circuit section 5, the drive circuit 5a which operates at the time of minimum light emission by the I MIN signal from the I MIN / I MAX extraction circuit section 4
And a drive circuit 5b that operates at the time of maximum light emission by the / I MAX signal and the high-speed pulse signal from the high-speed switching circuit section 6, and controls the extinction ratio of the laser diode LD based on these drive outputs. I do.

ところで、ポスト・アンプ部2の出力信号波形はユニ
ポーラであるため、復調器部3ではA結合回路を用いる
ことによりバイポーラ信号へ変換し、第5図に示すよう
なゼロクロス信号を得、コンパレータに与える電源VR
設定値によってIMAX抽出動作がコントロールされること
となる。
By the way, since the output signal waveform of the post-amplifier unit 2 is unipolar, the demodulator unit 3 converts it into a bipolar signal by using an A-coupling circuit, obtains a zero-cross signal as shown in FIG. 5, and gives it to a comparator. I MAX extraction operation is to be controlled by the set value of the power supply V R.

尚、復調器部3は第2図のように構成した場合、復調
器部のスイッチSW1,SW2をコントロールするコンパレー
タACは電源VRがHighのため“Low"状態となり、スイッチ
のBボジションにオン(ON)している為、IMAX抽出のみ
が動作しないことになる。
In the case the demodulator section 3 as constructed of FIG. 2, the comparator A C which controls the switch SW 1, SW 2 of the demodulator unit power V R becomes "Low" state for the High, the switch B Since the position is ON, only the IMAX extraction does not operate.

又、同じく復調器部3は、コンパレータとスイッチ網
が共存型となるため、コンパレータを省略した型で第3
図のようにECLスイッチAECLを用いて電流スイッチング
動作を行いピーク値及びボトム値を検出するように構成
しても良い。
Similarly, since the comparator and the switch network coexist, the demodulator unit 3 is of a type in which the comparator is omitted.
As shown in the drawing, the current switching operation may be performed using the ECL switch A ECL to detect the peak value and the bottom value.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、本発明はレーザ・ダイオードをドライ
ブするドライブ回路は最小発光時に動作するドライブ回
路と最大発光時に動作するドライブ回路とにより構成さ
れているので、特に5nS前後の高速動作領域においても
レーザ・ダイオードの消光比を一定にできるため光出力
の安定化を図ることができ、したがって光電変換された
パルス出力の振幅の安定化も同時に行うことができる。
As described above, according to the present invention, the drive circuit for driving the laser diode is composed of the drive circuit that operates during the minimum light emission and the drive circuit that operates during the maximum light emission. Since the extinction ratio of the diode can be kept constant, the light output can be stabilized, and therefore, the amplitude of the photoelectrically converted pulse output can be stabilized at the same time.

又、温度により減光比が変動しないため5nS前後の高
速動作を必要とする超高速の光通信システム等のレーザ
・ダイオード駆動回路に利用することができる。
Further, since the extinction ratio does not change with temperature, it can be used for a laser diode drive circuit such as an ultra-high-speed optical communication system that requires a high-speed operation of about 5 nS.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明のブロック図、第2図は第1図の復調器
部の第1の具体的な回路図、第3図は第1図の復調器の
第2の具体的な回路図、第4図は第1図の実施の一例と
して示した具体的な回路図、第5図は第2図の動作説明
図、第6図は第3図,および第4図の動作説明図、第7
図は従来例を示す図である。 LD……レーザ・ダイオード PD……フォト・ダイオード。
1 is a block diagram of the present invention, FIG. 2 is a first specific circuit diagram of the demodulator section of FIG. 1, and FIG. 3 is a second specific circuit diagram of the demodulator of FIG. 4 is a specific circuit diagram shown as an example of the embodiment of FIG. 1, FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 2, FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 3 and FIG. Seventh
The figure shows a conventional example. LD: Laser diode PD: Photo diode.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】入力パルス信号に対応するレーザ光を発生
するレーザ・ダイオードパルス変調回路において、レー
ザ・ダイオードの光出力に比例した光信号を受けて電気
信号に変換する光電変換素子と、光電変換出力のピーク
値とボトム値を検出する為に、光電変換素子からの信号
を増幅した後この増幅信号を2系統の信号に分割するポ
スト・アンプ部と、出力側がピーク値信号とボトム値信
号の2系統の出力となるアナログ・スイッチを有し、ポ
スト・アンプ部からの1系統の分割信号をアナログ・ス
イッチのリニア入力に入れてピーク値とボトム値とを検
出する復調器部と、ポスト・アンプ部からの他の1系統
の分割信号をAC結合してユニポーラ信号からバイポーラ
信号へ変換しゼロ・クロス信号を発生させ、さらにその
ゼロ・クロス信号をコンパレータに入力してピーク値お
よびボトム値を検出するアナログ・スイッチの制御タイ
ミング信号であるストローブ信号を生成するストローブ
抽出部と、復調器部から出力されるピーク値信号に対応
する最大発光用ドライブ回路およびボトム値信号に対応
する最小発光用ドライブ回路よりなるレーザ・ダイオー
ド駆動用ドライブ回路と、を有することを特徴とするレ
ーザ・ダイオードの安定化回路。
1. A laser diode pulse modulation circuit for generating a laser beam corresponding to an input pulse signal, a photoelectric conversion element for receiving an optical signal proportional to the optical output of the laser diode and converting the signal into an electric signal; In order to detect the peak value and the bottom value of the output, a post-amplifier unit that amplifies the signal from the photoelectric conversion element and divides the amplified signal into two systems of signals, and the output side of the peak value signal and the bottom value signal A demodulator section having an analog switch that outputs two systems, and inputting a single system divided signal from a post-amplifier section to a linear input of the analog switch to detect a peak value and a bottom value; Another one-system divided signal from the amplifier unit is AC-coupled and converted from a unipolar signal to a bipolar signal to generate a zero-cross signal. A strobe extraction unit that generates a strobe signal that is a control timing signal of an analog switch that inputs a comparator to detect a peak value and a bottom value, and a drive circuit for maximum light emission corresponding to the peak value signal output from the demodulator unit And a laser diode drive circuit comprising a minimum light emission drive circuit corresponding to the bottom value signal.
【請求項2】復調器部における差動アンプはECLスイッ
チを用いたことを特徴とする請求項1記載のレーザ・ダ
イオードの安定化回路。
2. The laser diode stabilizing circuit according to claim 1, wherein the differential amplifier in the demodulator uses an ECL switch.
【請求項3】光電変換素子がフォト・ダイオードである
ことを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ・ダイオ
ードの安定化回路。
3. The laser diode stabilizing circuit according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element is a photodiode.
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JPS63311782A (en) * 1987-06-12 1988-12-20 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical output controlling circuit
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JPH02151173A (en) * 1988-12-02 1990-06-11 Ricoh Co Ltd Semiconductor laser control circuit

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