JPS6142981A - Optoelectronic integrated circuit device - Google Patents
Optoelectronic integrated circuit deviceInfo
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- JPS6142981A JPS6142981A JP59165205A JP16520584A JPS6142981A JP S6142981 A JPS6142981 A JP S6142981A JP 59165205 A JP59165205 A JP 59165205A JP 16520584 A JP16520584 A JP 16520584A JP S6142981 A JPS6142981 A JP S6142981A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光通信・光情報処理装置の光源に用いられる
光電子集積回路素子に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an optoelectronic integrated circuit element used as a light source for optical communications and optical information processing equipment.
従来例の構成とその問題点
半導体レーザは、光通信、光デイスク装置のピックアッ
プ、レーザプリンタの光源等の光情報処理システムのキ
ーデバイスとして非常に重要な地位を確立している。Conventional Structures and Problems Semiconductor lasers have established a very important position as key devices in optical information processing systems such as optical communications, pickups for optical disk drives, and light sources for laser printers.
゛ 半導体レーザをこれらのシステムの光源に用いる
場合、レーザ光出力を一定にして高速変調させる必要が
ある。半導体レーザではその駆動電流を変調してやると
、光出力が容易に変調でき、この点は他のレーザにはな
い大きな特徴である。従って半導体レーザとその駆動用
トランジスタを集積化することは、レーザを高速変調す
る上で極めて有利である。゛ When using a semiconductor laser as a light source in these systems, it is necessary to keep the laser light output constant and modulate it at high speed. In semiconductor lasers, the optical output can be easily modulated by modulating the drive current, which is a major feature not found in other lasers. Therefore, integrating a semiconductor laser and its driving transistor is extremely advantageous for high-speed laser modulation.
ところで半導体レーザでは、伝導帯と荷電子帯間の電子
遷移に伴う発光をレーザ発振に用いているので、レーザ
発振の閾値電流の温度変化が大きく、一定の電流で半導
体レーザを動作させていても温度の変化により光出力は
増減する。第1図に半導体レーザの電流−光出力特性を
示す、温度の上昇とともに閾値は上昇し、一定の光出力
を得るためには動作電流を増さなければならないことが
わかる。By the way, semiconductor lasers use light emission associated with electronic transition between the conduction band and the valence band for laser oscillation, so the threshold current for laser oscillation varies greatly with temperature, even if the semiconductor laser is operated at a constant current. Light output increases or decreases with changes in temperature. FIG. 1 shows the current-optical output characteristics of a semiconductor laser. It can be seen that the threshold value increases as the temperature rises, and that the operating current must be increased in order to obtain a constant optical output.
一定の光出力に制御するには、半導体レーザの温度を一
定にすることが考えられる。第2図に熱電索子によりレ
ーザの温度を一定に保つ方法を示す。ここで、(1)は
半導体レーザ、(2)は温度センサ、(3)は熱電素子
、(4)は放熱器、(5)は温度制御回路、(6)は
レーザ駆動回路である。このように、半導体レーザの温
度を一定にすることは、光出力制御の点だけでなく1発
振波長の安定化、信頼性の向上からも非常に望ましいこ
とである。しかし、熱電素子(3)、温度制御回路(5
)等の付加素子を必要とするので、半導体レーザの小型
軽量であることの利点を十分に生かすことができない。In order to control the optical output to a constant level, it is conceivable to keep the temperature of the semiconductor laser constant. Figure 2 shows a method of keeping the temperature of the laser constant using a thermoelectric cord. Here, (1) is a semiconductor laser, (2) is a temperature sensor, (3) is a thermoelectric element, (4) is a heat sink, (5) is a temperature control circuit, and (6) is
This is a laser drive circuit. In this way, it is highly desirable to keep the temperature of the semiconductor laser constant not only from the viewpoint of optical output control but also from the viewpoint of stabilizing one oscillation wavelength and improving reliability. However, the thermoelectric element (3), temperature control circuit (5)
), etc., making it impossible to take full advantage of the small size and light weight of semiconductor lasers.
従って光ピツクアップ等には不向きと考えられ、特殊な
用途に限られる。Therefore, it is considered unsuitable for optical pickup, etc., and is limited to special uses.
光出力を制御する他の方法は、レーザ光出力を検出して
、それを駆動電流に帰還することにより一定の光出力に
することである。この方法は付加素子も少なくて済み、
一般に広く用いられている。Another way to control the light output is to sense the laser light output and feed it back into the drive current to provide a constant light output. This method requires fewer additional elements,
Generally widely used.
この場合は第3図に示すように、半導体レーザ(7)の
後方端面出力を光検出器(8)で受け、それを○Pアン
プ(9)で増幅してレーザ駆動回路の電流制御回路(1
0)に入力し、駆動電流を制御する。通常は半導体レー
ザのパッケージ内に後方光出力を検出するホト・ダイオ
ードが組み込まれており、この出力を用いる。In this case, as shown in Fig. 3, the rear end facet output of the semiconductor laser (7) is received by the photodetector (8), it is amplified by the ○P amplifier (9), and the current control circuit of the laser drive circuit ( 1
0) to control the drive current. A photodiode that detects the backward light output is usually built into the semiconductor laser package, and this output is used.
半導体レーザとその駆動素子を集積化するに当っては、
上記光出力制御機能も考慮して、光検出素子と自動制御
回路も集積し、更に高機能な0EICの実現を図ること
は不可欠であると思われ、光情報処理機器の小型化に与
えるインパクトは非常に大きいと予想される。When integrating a semiconductor laser and its driving element,
Considering the optical output control function mentioned above, it is considered essential to integrate a photodetector element and an automatic control circuit to realize a more highly functional 0EIC, and the impact it will have on the miniaturization of optical information processing equipment will be expected to be very large.
発明の目的
本発明は、高速変調と自動光出力制御(APC)機能を
有する光電子集積回路素子の実現を目的とするものであ
る。OBJECTS OF THE INVENTION The present invention is directed to the realization of an optoelectronic integrated circuit device having high-speed modulation and automatic optical power control (APC) functionality.
発明の植成
この目的を達成するために、本発明は、半導体レーザ、
光検出器およびそれらを駆動するトランジスタ等の電子
素子を同一基板上にモノリシックに集積化した光電子集
積回路(OEIC)と、前記光検出器からのモニタ電気
出力を増幅し、前記電子素子に帰還して光出力制御を行
なう増幅回路とを同一パッケージ内に設け、外部より変
調電気信号と光出力設定信号のみを加えるようにした構
成にしたもので、周囲温度の変化に対して安定した出力
の変調光信号が得られ、変調機能とAPC機能が得られ
たものである。Implantation of the Invention To achieve this objective, the present invention provides a semiconductor laser,
An optoelectronic integrated circuit (OEIC) monolithically integrates a photodetector and electronic elements such as transistors that drive them on the same substrate, and a monitor electrical output from the photodetector is amplified and fed back to the electronic element. The amplifier circuit that controls the optical output is installed in the same package, and only the modulation electrical signal and optical output setting signal are applied externally.This configuration allows for stable output modulation against changes in ambient temperature. An optical signal is obtained, and a modulation function and an APC function are obtained.
実施例の説明 以下本発明の一実施例について詳しく説明する。Description of examples An embodiment of the present invention will be described in detail below.
まず第4図に、半導体レーザを光出力制御し、高速変調
するために用いられる、個別素子で組んだ回路を示す、
この回路構成では、トランジスタQ、、 Q、のベース
に変調信号を加えることにより、差動形のトランジスタ
をスイッチングし、半導体レーザ光を変調している。温
度変化により半導体レーザLDの閾値が変化して光出力
が変化するのを防ぐために、レーザ光出力をフォト・ダ
イオードPINでモニタし、その出力と設定電圧との差
動増幅を○PアンプAで行い、その出力をレーザの駆動
トランジスタQ2にフィードバックすることにより、平
均光出力が一定になるように自動制御を行なっている0
本発明の第1の実施例では。First, Figure 4 shows a circuit made up of individual elements used to control the optical output of a semiconductor laser and perform high-speed modulation.
In this circuit configuration, a modulation signal is applied to the bases of transistors Q, Q, to switch the differential transistors and modulate the semiconductor laser light. In order to prevent the threshold value of the semiconductor laser LD from changing due to temperature changes and the optical output changing, the laser optical output is monitored by the photo diode PIN, and the differential amplification between the output and the set voltage is amplified by the ○P amplifier A. By feeding back the output to the laser drive transistor Q2, automatic control is performed so that the average optical output is constant.
In a first embodiment of the invention.
第4図の点線で囲んだ半導体レーザ、フォト・ダイオー
ドと電子回路の部分を集積化しその光電子集積回路(O
EIC:)のチップとOFアンプAの部分を集積化した
チップを同一パッケージ内に含むレーザ光源について述
べる。次に第2の実施例として、第4図に示す回路を全
て同一基板上にモノリシックに集積したO’EICにつ
いて述べる。The semiconductor laser, photodiode, and electronic circuit parts surrounded by dotted lines in Figure 4 are integrated into an optoelectronic integrated circuit (O
A laser light source that includes a chip in which an EIC (EIC) chip and an OF amplifier A part are integrated in the same package will be described. Next, as a second embodiment, an O'EIC in which all the circuits shown in FIG. 4 are monolithically integrated on the same substrate will be described.
第5図に、第1の実施例による○Pアンプチップと○E
ICチップの回路構成および両者の配線を示す。oPア
ンプチップの反転入力端子IN−に0EICチツプのモ
ニタ出力電圧を加え、非反転入力端子INやに外付けの
抵抗P□により分割した設定電圧を加える。○Pアンプ
チップより出力される制御信号は0EICチツプのトラ
ンジスタロ工のベースに入力され、レーザ駆動電流が制
御される。一方、変調信号は0EICチツプのトランジ
スタQ3.Q、のベースに加えられ・る。信号レベルは
TTLレベルであり、変調された光出力のピーク値の設
定は、外付けの抵抗P2により、トランジスタQ、のベ
ース電圧を変えることにより行なわれる。以上の○Pア
ンプチップと0EICチツプを同一パッケージ内に組み
込んだ様子を第6図に示す6第6図はキャップ(12)
の一部を破断した斜視図である。0EICチツプ(13
)は透明窓(11)を通してレーザ光が取り出せるよう
に配置されてボンディングされる。0EICチツプ(1
3)とOPアンプチップ(14)は熱伝導率が良く、電
気絶縁体であるSiC等の基板(15) (16)上に
ボンディングされており、配線パターンを通して外部リ
ード線(17)と接続される。 (18)はヒートシン
ク、(19)はステム本体である。Figure 5 shows the ○P amplifier chip and ○E according to the first embodiment.
The circuit configuration of the IC chip and the wiring between the two are shown. The monitor output voltage of the 0EIC chip is applied to the inverting input terminal IN- of the oP amplifier chip, and the set voltage divided by an external resistor P□ is applied to the non-inverting input terminal IN. The control signal output from the ○P amplifier chip is input to the base of the transistor circuit of the 0EIC chip, and the laser drive current is controlled. On the other hand, the modulation signal is transmitted by transistor Q3 of the 0EIC chip. It is added to the base of Q. The signal level is a TTL level, and the peak value of the modulated optical output is set by changing the base voltage of the transistor Q using an external resistor P2. Figure 6 shows how the above ○P amplifier chip and 0EIC chip are assembled in the same package.6 Figure 6 shows the cap (12).
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view. 0EIC chip (13
) are arranged and bonded so that laser light can be extracted through the transparent window (11). 0EIC chip (1
3) and the OP amplifier chip (14) are bonded onto a substrate (15) (16) made of SiC, etc., which has good thermal conductivity and is an electrical insulator, and is connected to an external lead wire (17) through a wiring pattern. Ru. (18) is a heat sink, and (19) is a stem body.
次に、本発明の第2の実施例においては、第5図に示す
○Pアンプ回路と0EIC回路を同一の基板上にモノリ
シックに集積する。この場合、パッケージ内に組み込ん
だ様子は、第6図と類似しており、チップは(13)で
示すもの1個となる。Next, in a second embodiment of the present invention, the OP amplifier circuit and the OEIC circuit shown in FIG. 5 are monolithically integrated on the same substrate. In this case, the manner in which it is assembled into the package is similar to that shown in FIG. 6, and there is only one chip, indicated by (13).
発明の効果
以上本発明の光集積回路は、半導体レーザ光を高速で変
調する駆動回路と、周囲温度変化によらず光出力レベル
を一定にする自動光出力制御回路を有しており、このよ
うな高機能、コンパクトなレーザ光源は光通信・光情報
処理装置の小型化、高信頼性化等に大なる効果を有する
。Effects of the Invention The optical integrated circuit of the present invention has a drive circuit that modulates semiconductor laser light at high speed and an automatic light output control circuit that keeps the light output level constant regardless of changes in ambient temperature. High-performance, compact laser light sources have great effects on downsizing and increasing reliability of optical communications and optical information processing equipment.
第1図は半導体レーザの電流−光出力特性図、第2図は
半導体レーザの温度を一定に制御する方法を示す一例図
、第3図は半導体レーザの光出力を一定に制御する方法
を示す一例図、第4図はAPCをかけながら半導体レー
ザを変調する回路図。
第5図は本発明の一実施例を示す0EIC回路図。
第6図は0EIC:をパッケージに組み込んだところを
示す図である。
(11)−・・透光窓、(12) −キ’v 7プ、(
13) ・OE ICチップ、(14)・・・oPアン
プチップ、(15)・・・基板、(16)・・・基板、
(17)・・・リード線第1因
0 50 to。
電流(tnA)
第2図
第15因Figure 1 is a current-optical output characteristic diagram of a semiconductor laser, Figure 2 is an example diagram showing a method of controlling the temperature of a semiconductor laser to a constant level, and Figure 3 is a diagram of a method of controlling the optical output of a semiconductor laser to a constant level. An example diagram, FIG. 4, is a circuit diagram for modulating a semiconductor laser while applying APC. FIG. 5 is an 0EIC circuit diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing how 0EIC: is assembled into a package. (11) - Translucent window, (12) -Ki'v 7p, (
13) ・OE IC chip, (14)...oP amplifier chip, (15)...substrate, (16)...substrate,
(17)... Lead wire first factor 0 50 to. Current (tnA) Figure 2 Factor 15
Claims (1)
ランジスタ等の電子素子を同一基板上にモノリシックに
集積化した光電子集積回路(OEIC)と、前記光検出
器からのモニタ電気出力を増幅し、前記電子素子に帰還
して光出力制御を行なう増幅回路とを同一パッケージ内
に設け、外部より変調電気信号と光出力設定信号のみを
加えるようにした光電子集積回路素子。 2、光電子集積回路と増幅回路は同一基板上に集積され
てワンチップで構成されていることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の光電子集積回路素子。[Claims] 1. An optoelectronic integrated circuit (OEIC) in which electronic elements such as a semiconductor laser, a photodetector, and a transistor for driving them are monolithically integrated on the same substrate, and monitor electricity from the photodetector. An opto-electronic integrated circuit element that includes an amplifier circuit that amplifies the output and controls the optical output by feeding it back to the electronic element in the same package, and applies only a modulated electric signal and an optical output setting signal from the outside. 2. The opto-electronic integrated circuit device according to claim 1, wherein the opto-electronic integrated circuit and the amplifier circuit are integrated on the same substrate and constituted as a single chip.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59165205A JPS6142981A (en) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | Optoelectronic integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59165205A JPS6142981A (en) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | Optoelectronic integrated circuit device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6142981A true JPS6142981A (en) | 1986-03-01 |
Family
ID=15807830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59165205A Pending JPS6142981A (en) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | Optoelectronic integrated circuit device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6142981A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02151089A (en) * | 1988-12-01 | 1990-06-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Integrated circuit with built-in APC circuit |
| JPH04155983A (en) * | 1990-10-19 | 1992-05-28 | Matsushita Electron Corp | Semiconductor laser device |
| WO2007023707A1 (en) * | 2005-08-23 | 2007-03-01 | Japan Science And Technology Agency | Bidirectional optical communication method by bifunction organic diode and system therefor |
-
1984
- 1984-08-07 JP JP59165205A patent/JPS6142981A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02151089A (en) * | 1988-12-01 | 1990-06-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Integrated circuit with built-in APC circuit |
| JPH04155983A (en) * | 1990-10-19 | 1992-05-28 | Matsushita Electron Corp | Semiconductor laser device |
| WO2007023707A1 (en) * | 2005-08-23 | 2007-03-01 | Japan Science And Technology Agency | Bidirectional optical communication method by bifunction organic diode and system therefor |
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