JPH05190947A - 半導体レーザの駆動方法 - Google Patents
半導体レーザの駆動方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体レーザの駆動方法に関し、消光比と発
振遅延時間の必要値を確保し、且つ、駆動電流を最小に
するバイアス電流の供給条件を設定する。 【構成】 周囲上限温度をＴ0H、駆動電流Ｉd に依る活
性層での温度上昇をΔＴ（Ｉd ）、信頼性で決まる活性
層上限温度をＴH としＴ0H＋ΔＴ（Ｉd ）＜ＴH なる条
件、消光比を（Ｉb ＋Ｉd −Ｉth（ＴL ））／（Ｉb −
Ｉth（ＴL ））、所望消光比をＲ、バイアス電流を
Ｉb 、駆動電流をＩd 、適用温度範囲の下限温度でのし
きい値電流をＩth（ＴL ）とし（Ｉb ＋Ｉd −Ｉth（Ｔ
L ））／（Ｉb −Ｉth（ＴL ））≧Ｒなる条件、駆動電
流Ｉd 、バイアス電流Ｉb 、適用温度範囲の上限温度で
のしきい値電流Ｉth（ＴH ）、レーザに於けるキャリヤ
寿命τｓで決まる発振遅延時間ｔd が所望の発振遅延時
間ｔ0 以下となる条件の各条件から定めたバイアス電流
Ｉb と駆動電流Ｉd でレーザを駆動する。
振遅延時間の必要値を確保し、且つ、駆動電流を最小に
するバイアス電流の供給条件を設定する。 【構成】 周囲上限温度をＴ0H、駆動電流Ｉd に依る活
性層での温度上昇をΔＴ（Ｉd ）、信頼性で決まる活性
層上限温度をＴH としＴ0H＋ΔＴ（Ｉd ）＜ＴH なる条
件、消光比を（Ｉb ＋Ｉd −Ｉth（ＴL ））／（Ｉb −
Ｉth（ＴL ））、所望消光比をＲ、バイアス電流を
Ｉb 、駆動電流をＩd 、適用温度範囲の下限温度でのし
きい値電流をＩth（ＴL ）とし（Ｉb ＋Ｉd −Ｉth（Ｔ
L ））／（Ｉb −Ｉth（ＴL ））≧Ｒなる条件、駆動電
流Ｉd 、バイアス電流Ｉb 、適用温度範囲の上限温度で
のしきい値電流Ｉth（ＴH ）、レーザに於けるキャリヤ
寿命τｓで決まる発振遅延時間ｔd が所望の発振遅延時
間ｔ0 以下となる条件の各条件から定めたバイアス電流
Ｉb と駆動電流Ｉd でレーザを駆動する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、消光比、発振遅延時間
など半導体レーザの特性を広い温度範囲に亙って良好に
維持するのに好適な半導体レーザの駆動方法に関する。
など半導体レーザの特性を広い温度範囲に亙って良好に
維持するのに好適な半導体レーザの駆動方法に関する。
【０００２】現在、半導体レーザは、光通信の分野、光
ネット・ワークの分野、光インターコネクションの分野
など広い分野で光源として用いられるようになってい
る。そのように適用分野が拡がると、半導体レーザにと
って過酷な環境及び条件の下で動作しなければならない
ことが多くなるので、それに耐えられるようにする必要
があり、それには、半導体レーザ自体の改良もさること
ながら、その駆動方法も改善しなければならない。
ネット・ワークの分野、光インターコネクションの分野
など広い分野で光源として用いられるようになってい
る。そのように適用分野が拡がると、半導体レーザにと
って過酷な環境及び条件の下で動作しなければならない
ことが多くなるので、それに耐えられるようにする必要
があり、それには、半導体レーザ自体の改良もさること
ながら、その駆動方法も改善しなければならない。
【０００３】
【従来の技術】一般に、半導体レーザに於いては、バイ
アス電流としきい値電流との差は動特性に大きな影響を
与える。通常、バイアス電流がしきい値電流に比較して
大きい程、光信号である出力光の消光比は悪化、即ち、
小さくなり、そして、バイアス電流がしきい値電流に比
較して小さい程、電気信号が半導体レーザに入力されて
から光信号が出力されるまでの発振遅延時間は長くな
り、アイパターンの開口率は小さくなる。前記したよう
なことから、バイアス電流は、半導体レーザの動特性を
決定する重要な因子となっている。
アス電流としきい値電流との差は動特性に大きな影響を
与える。通常、バイアス電流がしきい値電流に比較して
大きい程、光信号である出力光の消光比は悪化、即ち、
小さくなり、そして、バイアス電流がしきい値電流に比
較して小さい程、電気信号が半導体レーザに入力されて
から光信号が出力されるまでの発振遅延時間は長くな
り、アイパターンの開口率は小さくなる。前記したよう
なことから、バイアス電流は、半導体レーザの動特性を
決定する重要な因子となっている。
【０００４】ところで、しきい値電流は温度にたいして
強い依存性をもっている。即ち、同じ出力光強度を得る
場合、温度が低ければしきい値電流も低く、逆に、温度
が高くなるとしきい値電流も高くなる。
強い依存性をもっている。即ち、同じ出力光強度を得る
場合、温度が低ければしきい値電流も低く、逆に、温度
が高くなるとしきい値電流も高くなる。
【０００５】そこで、従来は、半導体レーザを変調動作
させる場合、しきい値電流が変動しないように温度を一
定に保つことでバイアス電流を常にしきい値電流の近傍
の値に設定する方法、或いは、温度上昇や経時変化に依
ってしきい値電流が上昇した場合、出力光強度を一定に
維持するようバイアス電流を大きくする方法（ａｕｔｏ
ｍａｔｉｃ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＰＣ）、
或いは、しきい値電流小さい半導体レーザでは、温度変
化に依るしきい値電流の変化も小さいことを利用して、
室温で２〔ｍＡ〕〜６〔ｍＡ〕程度の小さいしきい値電
流の半導体レーザを用いることでバイアス電流なしで室
温から高温まで動作させる方法などが利用されてきた。
させる場合、しきい値電流が変動しないように温度を一
定に保つことでバイアス電流を常にしきい値電流の近傍
の値に設定する方法、或いは、温度上昇や経時変化に依
ってしきい値電流が上昇した場合、出力光強度を一定に
維持するようバイアス電流を大きくする方法（ａｕｔｏ
ｍａｔｉｃ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＰＣ）、
或いは、しきい値電流小さい半導体レーザでは、温度変
化に依るしきい値電流の変化も小さいことを利用して、
室温で２〔ｍＡ〕〜６〔ｍＡ〕程度の小さいしきい値電
流の半導体レーザを用いることでバイアス電流なしで室
温から高温まで動作させる方法などが利用されてきた。
【０００６】然しながら、温度制御を行うことも、或い
は、バイアス電流を制御することも不可能である場合も
存在する。例えば、温度制御回路自体やバイアス電流制
御回路自体も熱源の一つであることから、機器の構成
上、その熱が嫌われる場合があり、また、機器の用途
上、コスト上昇を避けなければならない場合もあり、更
にまた、バイアス電流なしで駆動する場合は駆動回路が
簡単化される旨の利点はあるが、バイアス電流を利用す
る場合と比較し、同じ発振遅延時間を得るには、駆動電
流を大きくしなければならないので、それに起因する発
熱の増加などの問題がある。
は、バイアス電流を制御することも不可能である場合も
存在する。例えば、温度制御回路自体やバイアス電流制
御回路自体も熱源の一つであることから、機器の構成
上、その熱が嫌われる場合があり、また、機器の用途
上、コスト上昇を避けなければならない場合もあり、更
にまた、バイアス電流なしで駆動する場合は駆動回路が
簡単化される旨の利点はあるが、バイアス電流を利用す
る場合と比較し、同じ発振遅延時間を得るには、駆動電
流を大きくしなければならないので、それに起因する発
熱の増加などの問題がある。
【０００７】このような条件の下に於ける動特性を把握
する為、図３並びに図４を用いて説明する。
する為、図３並びに図４を用いて説明する。
【０００８】図３は半導体レーザの電流Ｉと出力光強度
Ｌとの関係を表す線図であり、横軸に電流を、また、縦
軸に出力光強度をそれぞれ採ってある。図に於いて、Ｔ
は適用温度、ＴL は適用温度範囲の下限、ＴH は適用温
度範囲の上限、ＰL はＴ＝ＴL に於ける特性線、ＰH は
Ｔ＝ＴH に於ける特性線、Ｉth（ＴL ）はＴ＝ＴL に於
けるしきい値電流、Ｉth（ＴH ）はＴ＝ＴH に於けるし
きい値電流、Ｉb はバイアス電流、Ｉd は駆動電流をそ
れぞれ示している。
Ｌとの関係を表す線図であり、横軸に電流を、また、縦
軸に出力光強度をそれぞれ採ってある。図に於いて、Ｔ
は適用温度、ＴL は適用温度範囲の下限、ＴH は適用温
度範囲の上限、ＰL はＴ＝ＴL に於ける特性線、ＰH は
Ｔ＝ＴH に於ける特性線、Ｉth（ＴL ）はＴ＝ＴL に於
けるしきい値電流、Ｉth（ＴH ）はＴ＝ＴH に於けるし
きい値電流、Ｉb はバイアス電流、Ｉd は駆動電流をそ
れぞれ示している。
【０００９】ここで、消光比及び発振遅延時間につい
て、広い温度範囲で良好な値を得る為にＴ＝ＴL に於け
るしきい値電流Ｉth（ＴL ）とＴ＝ＴH に於けるしきい
値電流Ｉth（ＴH ）との間にバイアス電流Ｉb を設定す
る条件で半導体レーザを駆動した場合のアイパターンは
図４に見られる通りである。
て、広い温度範囲で良好な値を得る為にＴ＝ＴL に於け
るしきい値電流Ｉth（ＴL ）とＴ＝ＴH に於けるしきい
値電流Ｉth（ＴH ）との間にバイアス電流Ｉb を設定す
る条件で半導体レーザを駆動した場合のアイパターンは
図４に見られる通りである。
【００１０】図４は半導体レーザの出力光に依るアイパ
ターンを説明する為の出力光の立ち上がり及び立ち下が
りを表す線図であり、横軸に時間を、そして、縦軸に出
力光強度をそれぞれ採ってあり、図３に於いて用いた記
号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つもの
とし、また、（Ａ）はＴ＝ＴL に於けるアイパターン
を、そして（Ｂ）はＴ＝ＴH に於けるアイパターンをそ
れぞれ説明するものである。図に於いて、Ｐ0 は信号が
“０”のレベルであるときの出力光強度、Ｐ1 は信号が
“１”のレベルであるときの出力光強度、ｔd は発振遅
延時間をそれぞれ示している。
ターンを説明する為の出力光の立ち上がり及び立ち下が
りを表す線図であり、横軸に時間を、そして、縦軸に出
力光強度をそれぞれ採ってあり、図３に於いて用いた記
号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つもの
とし、また、（Ａ）はＴ＝ＴL に於けるアイパターン
を、そして（Ｂ）はＴ＝ＴH に於けるアイパターンをそ
れぞれ説明するものである。図に於いて、Ｐ0 は信号が
“０”のレベルであるときの出力光強度、Ｐ1 は信号が
“１”のレベルであるときの出力光強度、ｔd は発振遅
延時間をそれぞれ示している。
【００１１】さて、Ｔ＝ＴL では、バイアス電流Ｉb の
レベルがしきい値電流ＩthL のレベルよりも上にあるの
で発振遅延時間は短いが、消光比Ｐ1 ／Ｐ0 はＴ＝ＴH
の場合と比較して小さくなる。また、Ｔ＝ＴH では、バ
イアス電流Ｉb のレベルがしきい値電流ＩthH のレベル
よりも下にあるので、消光比Ｐ1 ／Ｐ0 は大きくなる
が、発振遅延時間ｔd はＴ＝ＴL の場合に比較して大き
くなってアイパターンの開口率は小さくなる。
レベルがしきい値電流ＩthL のレベルよりも上にあるの
で発振遅延時間は短いが、消光比Ｐ1 ／Ｐ0 はＴ＝ＴH
の場合と比較して小さくなる。また、Ｔ＝ＴH では、バ
イアス電流Ｉb のレベルがしきい値電流ＩthH のレベル
よりも下にあるので、消光比Ｐ1 ／Ｐ0 は大きくなる
が、発振遅延時間ｔd はＴ＝ＴL の場合に比較して大き
くなってアイパターンの開口率は小さくなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】例えば、光インターコ
ネクションなどのように、複数の半導体レーザが狭い領
域に密接して存在するような状態、或いは、半導体レー
ザと駆動回路とが近接して存在するような状態に於いて
は、半導体レーザ自体の発熱、或いは、駆動回路などの
発熱が半導体レーザに与える影響が大きくなる。
ネクションなどのように、複数の半導体レーザが狭い領
域に密接して存在するような状態、或いは、半導体レー
ザと駆動回路とが近接して存在するような状態に於いて
は、半導体レーザ自体の発熱、或いは、駆動回路などの
発熱が半導体レーザに与える影響が大きくなる。
【００１３】従って、消光比を大きくしたり、或いは、
発振遅延時間を短くする為、半導体レーザの駆動電流を
安易に大きくすることは許されなくなり、若し、駆動電
流を大きくすると、この電流に依る発熱が大きくなっ
て、半導体レーザのしきい値電流が上昇して諸特性を悪
化させてしまう問題が生じてしまう。
発振遅延時間を短くする為、半導体レーザの駆動電流を
安易に大きくすることは許されなくなり、若し、駆動電
流を大きくすると、この電流に依る発熱が大きくなっ
て、半導体レーザのしきい値電流が上昇して諸特性を悪
化させてしまう問題が生じてしまう。
【００１４】本発明は、半導体レーザを駆動するに際
し、消光比、並びに、発振遅延時間に関し、システムが
必要とする値を確保しながら、駆動電流を最小にするこ
とができるようなバイアス電流の供給条件を設定できる
ようにする。
し、消光比、並びに、発振遅延時間に関し、システムが
必要とする値を確保しながら、駆動電流を最小にするこ
とができるようなバイアス電流の供給条件を設定できる
ようにする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理を説
明する為の駆動電流とバイアス電流との関係を表す線図
であり、縦軸に駆動電流を、そして、横軸にバイアス電
流をそれぞれ採ってあり、図３及び図４に於いて用いた
記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つも
のとする。
明する為の駆動電流とバイアス電流との関係を表す線図
であり、縦軸に駆動電流を、そして、横軸にバイアス電
流をそれぞれ採ってあり、図３及び図４に於いて用いた
記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つも
のとする。
【００１６】図に於いて、Ｌ１はＴ＝ＴL に於けるＰ1
／Ｐ0 一定のライン、Ｌ２はＴ＝Ｔ H に於けるｔd 一定
のライン、ＩB はシステムが要求する消光比及び発振遅
延時間を満たし且つ駆動電流を最小にすることができる
バイアス電流をそれぞれ示している。
／Ｐ0 一定のライン、Ｌ２はＴ＝Ｔ H に於けるｔd 一定
のライン、ＩB はシステムが要求する消光比及び発振遅
延時間を満たし且つ駆動電流を最小にすることができる
バイアス電流をそれぞれ示している。
【００１７】ここで、駆動回路を動作させない状態に於
ける半導体レーザの周囲温度の変化をＴ0L〜Ｔ0Hとし、
駆動回路を動作させて半導体レーザに駆動電流Ｉd を流
したことに依る活性層の温度上昇をΔＴ（Ｉd ）とす
る。
ける半導体レーザの周囲温度の変化をＴ0L〜Ｔ0Hとし、
駆動回路を動作させて半導体レーザに駆動電流Ｉd を流
したことに依る活性層の温度上昇をΔＴ（Ｉd ）とす
る。
【００１８】一般に、ΔＴはＩd に対して単調に増大す
るので、半導体レーザに於ける活性層の温度範囲はＴ0L
＋ΔＴ（Ｉd ）〜Ｔ0H＋ΔＴ（Ｉd ）となる。また、信
頼性などの条件から、半導体レーザに於ける活性層の温
度がＴL 〜ＴH の範囲内になければならないとすると、
該温度範囲、特に、上限の温度が該温度範囲内に入る為
には、 Ｔ0H＋ΔＴ（Ｉd ）＜ＴH ・・・・条件 であることが必要であり、これが駆動電流Ｉd の上限を
決定する。
るので、半導体レーザに於ける活性層の温度範囲はＴ0L
＋ΔＴ（Ｉd ）〜Ｔ0H＋ΔＴ（Ｉd ）となる。また、信
頼性などの条件から、半導体レーザに於ける活性層の温
度がＴL 〜ＴH の範囲内になければならないとすると、
該温度範囲、特に、上限の温度が該温度範囲内に入る為
には、 Ｔ0H＋ΔＴ（Ｉd ）＜ＴH ・・・・条件 であることが必要であり、これが駆動電流Ｉd の上限を
決定する。
【００１９】また、システムを構成するのに必要である
消光比をＲ、発振遅延時間をｔ0 とすると、通常、消光
比は適用温度範囲のうち、最低の温度Ｔ＝ＴL で最悪の
値となり、また、発振遅延時間は最高の温度Ｔ＝ＴH で
最悪の値となる。
消光比をＲ、発振遅延時間をｔ0 とすると、通常、消光
比は適用温度範囲のうち、最低の温度Ｔ＝ＴL で最悪の
値となり、また、発振遅延時間は最高の温度Ｔ＝ＴH で
最悪の値となる。
【００２０】このようなことから、ＴL ＜Ｔ＜ＴH に於
いて、消光比をＲ、そして、発振遅延時間をｔ0 とする
のに必要である駆動電流Ｉd の値は、消光比Ｒに関して
はＴ＝ＴL なる条件で、そして、発振遅延時間ｔ0 に関
してはＴ＝ＴH なる条件でそれぞれ考えれば良い。
いて、消光比をＲ、そして、発振遅延時間をｔ0 とする
のに必要である駆動電流Ｉd の値は、消光比Ｒに関して
はＴ＝ＴL なる条件で、そして、発振遅延時間ｔ0 に関
してはＴ＝ＴH なる条件でそれぞれ考えれば良い。
【００２１】従って、消光比がＲ以上とするのに必要な
駆動電流Ｉd は、バイアス電流Ｉb がＩth（ＴL ）のと
きに０となり、そして、バイアス電流Ｉb を大きくする
ほど大きくする必要があり、また、発振遅延時間をｔ0
以下とするのに必要な駆動電流Ｉd は、バイアス電流Ｉ
b がＩth（ＴH ）のときに０となり、そして、バイアス
電流Ｉb を小さくするほど大きくする必要がある。
駆動電流Ｉd は、バイアス電流Ｉb がＩth（ＴL ）のと
きに０となり、そして、バイアス電流Ｉb を大きくする
ほど大きくする必要があり、また、発振遅延時間をｔ0
以下とするのに必要な駆動電流Ｉd は、バイアス電流Ｉ
b がＩth（ＴH ）のときに０となり、そして、バイアス
電流Ｉb を小さくするほど大きくする必要がある。
【００２２】図１に於いては、消光比がＲ以上となるの
に必要な駆動電流Ｉd の条件と、発振遅延時間がｔ0 と
なるのに必要な駆動電流Ｉd の条件と、半導体レーザに
於ける活性層の温度がＴH 以下となる条件である条件
とが表されている。
に必要な駆動電流Ｉd の条件と、発振遅延時間がｔ0 と
なるのに必要な駆動電流Ｉd の条件と、半導体レーザに
於ける活性層の温度がＴH 以下となる条件である条件
とが表されている。
【００２３】即ち、図１に於いてハッチングを施した領
域が、該三つの条件を満足させる領域であって、この領
域が求める電流値を表している。特に、この中で、駆動
電流が最小となるバイアス電流ＩB は、活性層の温度を
最も低く維持することが可能である為、半導体レーザの
信頼性、即ち、寿命を考慮した場合、最も好ましいバイ
アス条件であると考えられる。
域が、該三つの条件を満足させる領域であって、この領
域が求める電流値を表している。特に、この中で、駆動
電流が最小となるバイアス電流ＩB は、活性層の温度を
最も低く維持することが可能である為、半導体レーザの
信頼性、即ち、寿命を考慮した場合、最も好ましいバイ
アス条件であると考えられる。
【００２４】前記したところから、本発明に依る半導体
レーザの駆動方法に於いては、 （１）温度制御を行うことなく且つバイアス電流を固定
して半導体レーザを駆動するに際し、 Ｔ0H＋ΔＴ（Ｉd ）＜ＴH Ｔ0H：周囲温度の上限 ΔＴ（Ｉd ）：半導体レーザに駆動電流Ｉd を流すこと
に起因する活性層の温度上昇 ＴH ：信頼性などの条件に依って決まる活性層の温度が
満たすべき上限 なる第一の条件、 （Ｉb ＋Ｉd −Ｉth（ＴL ））／（Ｉb −Ｉth（ＴL ））≧Ｒ （Ｉb ＋Ｉd −Ｉth（ＴL ））／（Ｉb −Ｉth（ＴL ））：消光比 Ｒ：所望の消光比 Ｉb ：バイアス電流 Ｉd ：駆動電流 Ｉth（ＴL ）：適用温度範囲のうちの下限温度に於ける
しきい値電流 なる第二の条件、駆動電流Ｉd 及びバイアス電流Ｉb 及
び適用温度範囲のうちの上限温度に於けるしきい値電流
Ｉth（ＴH ）及び半導体レーザに於けるキャリヤ寿命τ
ｓで決まる発振遅延時間ｔd が所望の発振遅延時間ｔ0
以下となることなる第三の条件、の三つの条件からバイ
アス電流Ｉb 及び駆動電流Ｉd の使用可能範囲で定めた
バイアス条件で半導体レーザを駆動することを特徴とす
るか、或いは、
レーザの駆動方法に於いては、 （１）温度制御を行うことなく且つバイアス電流を固定
して半導体レーザを駆動するに際し、 Ｔ0H＋ΔＴ（Ｉd ）＜ＴH Ｔ0H：周囲温度の上限 ΔＴ（Ｉd ）：半導体レーザに駆動電流Ｉd を流すこと
に起因する活性層の温度上昇 ＴH ：信頼性などの条件に依って決まる活性層の温度が
満たすべき上限 なる第一の条件、 （Ｉb ＋Ｉd −Ｉth（ＴL ））／（Ｉb −Ｉth（ＴL ））≧Ｒ （Ｉb ＋Ｉd −Ｉth（ＴL ））／（Ｉb −Ｉth（ＴL ））：消光比 Ｒ：所望の消光比 Ｉb ：バイアス電流 Ｉd ：駆動電流 Ｉth（ＴL ）：適用温度範囲のうちの下限温度に於ける
しきい値電流 なる第二の条件、駆動電流Ｉd 及びバイアス電流Ｉb 及
び適用温度範囲のうちの上限温度に於けるしきい値電流
Ｉth（ＴH ）及び半導体レーザに於けるキャリヤ寿命τ
ｓで決まる発振遅延時間ｔd が所望の発振遅延時間ｔ0
以下となることなる第三の条件、の三つの条件からバイ
アス電流Ｉb 及び駆動電流Ｉd の使用可能範囲で定めた
バイアス条件で半導体レーザを駆動することを特徴とす
るか、或いは、
【００２５】（２）前記（１）に於いて、バイアス電流
Ｉb 及び駆動電流Ｉd の使用可能範囲に於いて、駆動電
流が最小となるバイアス電流を設定したバイアス条件で
半導体レーザを駆動することを特徴とする。
Ｉb 及び駆動電流Ｉd の使用可能範囲に於いて、駆動電
流が最小となるバイアス電流を設定したバイアス条件で
半導体レーザを駆動することを特徴とする。
【００２６】
【作用】前記手段を採ることに依り、半導体レーザの消
光比及び発振遅延時間をシステムが必要とする値を維持
しつつ、駆動電流を最小にするバイアス条件を定めるこ
とが可能となり、温度制御やバイアス電流制御を行わず
に、良好な動作をさせることができる。
光比及び発振遅延時間をシステムが必要とする値を維持
しつつ、駆動電流を最小にするバイアス条件を定めるこ
とが可能となり、温度制御やバイアス電流制御を行わず
に、良好な動作をさせることができる。
【００２７】
【実施例】ここでは、半導体レーザ・アレイと駆動回路
とが近接している実施例について説明する。今、駆動回
路を動作させない状態に於ける周囲温度を２５〔℃〕〜
６５〔℃〕とし、信頼性を考慮した場合の半導体レーザ
の活性層に於ける温度の上限を８０〔℃〕とする。
とが近接している実施例について説明する。今、駆動回
路を動作させない状態に於ける周囲温度を２５〔℃〕〜
６５〔℃〕とし、信頼性を考慮した場合の半導体レーザ
の活性層に於ける温度の上限を８０〔℃〕とする。
【００２８】この場合、該活性層の温度上昇は１５
〔℃〕までは許容されることになり、この温度上昇の範
囲内で適用可能な駆動電流は５５〔ｍＡ〕であって、こ
れを条件とする。この値は半導体レーザに流れるバイ
アス電流Ｉb 及び駆動電流Ｉd に依る温度上昇、駆動回
路の発熱に依る半導体レーザの温度上昇、半導体レーザ
・アレイ内の他の半導体レーザに於ける発熱の影響を含
んでいる。
〔℃〕までは許容されることになり、この温度上昇の範
囲内で適用可能な駆動電流は５５〔ｍＡ〕であって、こ
れを条件とする。この値は半導体レーザに流れるバイ
アス電流Ｉb 及び駆動電流Ｉd に依る温度上昇、駆動回
路の発熱に依る半導体レーザの温度上昇、半導体レーザ
・アレイ内の他の半導体レーザに於ける発熱の影響を含
んでいる。
【００２９】適用温度範囲に於いて消光比Ｒを維持する
為の駆動電流Ｉd は、 Ｉd ＝（Ｒ−１）（Ｉb −Ｉth（ＴL ））（但し、Ｒ−１＞０）・・・・条件 で表され、発振遅延時間をｔ0 以下にする為に必要な駆
動電流Ｉd は、 Ｉd ＝（Ｉth（ＴH ）−Ｉb ）・ｅｘｐ（ｔ0 ／τｓ）／〔ｅｘｐ（ｔ0 ／τｓ ）−１〕 ・・・・条件 τｓ：キャリヤの寿命 で表される。但し、τｓはキャリヤ濃度に対して一定と
した。
為の駆動電流Ｉd は、 Ｉd ＝（Ｒ−１）（Ｉb −Ｉth（ＴL ））（但し、Ｒ−１＞０）・・・・条件 で表され、発振遅延時間をｔ0 以下にする為に必要な駆
動電流Ｉd は、 Ｉd ＝（Ｉth（ＴH ）−Ｉb ）・ｅｘｐ（ｔ0 ／τｓ）／〔ｅｘｐ（ｔ0 ／τｓ ）−１〕 ・・・・条件 τｓ：キャリヤの寿命 で表される。但し、τｓはキャリヤ濃度に対して一定と
した。
【００３０】ここで、 ＴL ＝２０〔℃〕 ＴH ＝７０〔℃〕 Ｒ＝１０．０ ｔ0 ＝２００〔ｐｓ〕 τｓ＝２〔ｎｓ〕 とすると、条件の駆動電流Ｉd は、 Ｉd ＝９（Ｉb −５） ・・・・条件 であり、また、条件の駆動電流Ｉd は、 Ｉd ＝１０．５（１３．６−Ｉb ） ・・・・条件 となる。尚、この場合、駆動電流Ｉd 及びバイアス電流
Ｉb 共に単位は〔ｍＡ〕である。
Ｉb 共に単位は〔ｍＡ〕である。
【００３１】図２は前記した条件、、をバイアス
電流Ｉb に対して描いた線図であって、縦軸に駆動電流
Ｉd を、そして、横軸にバイアス電流Ｉb をそれぞれ採
ってあり、図１、図３、図４に於いて用いた記号と同記
号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
図でハッチングを施した領域がＰ1 ／Ｐ0 ＝Ｒを満たす
駆動電流Ｉd の範囲であって、このうち、活性層の温度
が最小となる条件は、駆動電流Ｉd が最小になるバイア
ス電流ＩB ＝９．６〔ｍＡ〕及びその際の駆動電流Ｉd
＝４１．７〔ｍＡ〕となっている。
電流Ｉb に対して描いた線図であって、縦軸に駆動電流
Ｉd を、そして、横軸にバイアス電流Ｉb をそれぞれ採
ってあり、図１、図３、図４に於いて用いた記号と同記
号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
図でハッチングを施した領域がＰ1 ／Ｐ0 ＝Ｒを満たす
駆動電流Ｉd の範囲であって、このうち、活性層の温度
が最小となる条件は、駆動電流Ｉd が最小になるバイア
ス電流ＩB ＝９．６〔ｍＡ〕及びその際の駆動電流Ｉd
＝４１．７〔ｍＡ〕となっている。
【００３２】前記のようにして求めたバイアス条件を設
定し、且つ、最小の駆動電流Ｉd を流して半導体レーザ
を動作させたところ、駆動回路及び駆動電流に依る発熱
を最小に抑えることができ、広い温度範囲で半導体レー
ザを良好に動作させることができた。
定し、且つ、最小の駆動電流Ｉd を流して半導体レーザ
を動作させたところ、駆動回路及び駆動電流に依る発熱
を最小に抑えることができ、広い温度範囲で半導体レー
ザを良好に動作させることができた。
【００３３】
【発明の効果】本発明に依る半導体レーザの駆動方法に
於いては、周囲温度の上限をＴ0H、レーザに駆動電流Ｉ
d を流した際の活性層の温度上昇をΔＴ（Ｉd ）、信頼
性などで決まる活性層の上限温度をＴH としてＴ0H＋Δ
Ｔ（Ｉd ）＜ＴH となる第一の条件、消光比を（Ｉb ＋
Ｉd −Ｉth（ＴL ））／（Ｉb −Ｉth（ＴL ））、所望
の消光比をＲ、バイアス電流をＩb 、駆動電流をＩd 、
適用温度範囲の下限温度でのしきい値電流をＩ
th（ＴL ）として（Ｉb ＋Ｉd −Ｉth（ＴL ））／（Ｉ
b −Ｉth（ＴL ））≧Ｒとなる第二の条件、駆動電流Ｉ
d 、バイアス電流Ｉb 、適用温度範囲の上限温度でのし
きい値電流Ｉth（ＴH ）、半導体レーザに於けるキャリ
ヤ寿命τｓで決まる発振遅延時間ｔd が所望の発振遅延
時間ｔ0 以下となる第三の条件の各条件から定めたバイ
アス電流Ｉb と駆動電流Ｉd でレーザを駆動する。
於いては、周囲温度の上限をＴ0H、レーザに駆動電流Ｉ
d を流した際の活性層の温度上昇をΔＴ（Ｉd ）、信頼
性などで決まる活性層の上限温度をＴH としてＴ0H＋Δ
Ｔ（Ｉd ）＜ＴH となる第一の条件、消光比を（Ｉb ＋
Ｉd −Ｉth（ＴL ））／（Ｉb −Ｉth（ＴL ））、所望
の消光比をＲ、バイアス電流をＩb 、駆動電流をＩd 、
適用温度範囲の下限温度でのしきい値電流をＩ
th（ＴL ）として（Ｉb ＋Ｉd −Ｉth（ＴL ））／（Ｉ
b −Ｉth（ＴL ））≧Ｒとなる第二の条件、駆動電流Ｉ
d 、バイアス電流Ｉb 、適用温度範囲の上限温度でのし
きい値電流Ｉth（ＴH ）、半導体レーザに於けるキャリ
ヤ寿命τｓで決まる発振遅延時間ｔd が所望の発振遅延
時間ｔ0 以下となる第三の条件の各条件から定めたバイ
アス電流Ｉb と駆動電流Ｉd でレーザを駆動する。
【００３４】前記構成を採ることに依り、半導体レーザ
の消光比及び発振遅延時間をシステムが必要とする値を
維持しつつ、駆動電流を最小にするバイアス条件を定め
ることが可能となり、温度制御やバイアス電流制御を行
わずに、良好な動作をさせることができる。
の消光比及び発振遅延時間をシステムが必要とする値を
維持しつつ、駆動電流を最小にするバイアス条件を定め
ることが可能となり、温度制御やバイアス電流制御を行
わずに、良好な動作をさせることができる。
【図１】本発明の原理を説明する為の駆動電流とバイア
ス電流との関係を表す線図である。
ス電流との関係を表す線図である。
【図２】条件、、をバイアス電流Ｉb に対して描
いた線図である。
いた線図である。
【図３】半導体レーザに於ける電流と出力光強度との関
係を表す線図である。
係を表す線図である。
【図４】アイパターンを説明する為の出力光の立ち上が
り及び立ち下がりを表す線図である。
り及び立ち下がりを表す線図である。
Ｔ 適用温度 ＴL 適用温度範囲の下限 ＴH 適用温度範囲の上限 ＰL Ｔ＝ＴL とした場合の特性線 ＰH Ｔ＝ＴH とした場合の特性線 Ｉth（ＴL ） Ｔ＝ＴL に於けるしきい値電流 Ｉth（ＴH ） Ｔ＝ＴH に於けるしきい値電流 Ｉb バイアス電流 Ｉd 駆動電流 Ｐ0 信号が“０”のレベルであるときの出力光強度 Ｐ1 信号が“１”のレベルであるときの出力光強度 ｔd 発振遅延時間 Ｌ１ Ｔ＝ＴL に於けるＰ1 ／Ｐ0 一定のライン Ｌ２ Ｔ＝ＴH に於けるｔd 一定のライン ＩB システムが要求する消光比及び発振遅延時間を満
たし且つ駆動電流を最小にすることができるバイアス電
流
たし且つ駆動電流を最小にすることができるバイアス電
流
Claims (2)
- 【請求項１】温度制御を行うことなく且つバイアス電流
を固定して半導体レーザを駆動するに際し、 Ｔ0H＋ΔＴ（Ｉd ）＜ＴH Ｔ0H：周囲温度の上限 ΔＴ（Ｉd ）：半導体レーザに駆動電流Ｉd を流すこと
に起因する活性層の温度上昇 ＴH ：信頼性などの条件に依って決まる活性層の温度が
満たすべき上限なる第一の条件、 （Ｉb ＋Ｉd −Ｉth（ＴL ））／（Ｉb −Ｉth（ＴL ））≧Ｒ （Ｉb ＋Ｉd −Ｉth（ＴL ））／（Ｉb −Ｉth（ＴL ））：消光比 Ｒ：所望の消光比 Ｉb ：バイアス電流 Ｉd ：駆動電流 Ｉth（ＴL ）：適用温度範囲のうちの下限温度に於ける
しきい値電流なる第二の条件、 駆動電流Ｉd 及びバイアス電流Ｉb 及び適用温度範囲の
うちの上限温度に於けるしきい値電流Ｉth（ＴH ）及び
半導体レーザに於けるキャリヤ寿命τｓで決まる発振遅
延時間ｔd が所望の発振遅延時間ｔ0 以下となることな
る第三の条件、 の三つの条件からバイアス電流Ｉb 及び駆動電流Ｉd の
使用可能範囲で定めたバイアス条件で半導体レーザを駆
動することを特徴とする半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項２】バイアス電流Ｉb 及び駆動電流Ｉd の使用
可能範囲に於いて、駆動電流が最小となるバイアス電流
を設定したバイアス条件で半導体レーザを駆動すること
を特徴とする請求項１記載の半導体レーザの駆動方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4002793A JPH05190947A (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 半導体レーザの駆動方法 |
| DE69304352T DE69304352T2 (de) | 1992-01-10 | 1993-01-08 | Stromversorgungsgerät für eine Halbleiterlichtquelle mit optimierter Einstellung für den Betrieb einer Laserdiode |
| EP93100200A EP0551121B1 (en) | 1992-01-10 | 1993-01-08 | Semiconductor light source system having an optimized setting for driving a laser diode |
| US08/780,934 US5987044A (en) | 1992-01-10 | 1996-10-11 | Semiconductor light source system having an optimized setting for driving a laser diode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4002793A JPH05190947A (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 半導体レーザの駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190947A true JPH05190947A (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=11539250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4002793A Withdrawn JPH05190947A (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 半導体レーザの駆動方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5987044A (ja) |
| EP (1) | EP0551121B1 (ja) |
| JP (1) | JPH05190947A (ja) |
| DE (1) | DE69304352T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6195370B1 (en) | 1997-09-16 | 2001-02-27 | Hitachi, Ltd. | Optical transmission device and method for driving laser diode |
| JP2006324575A (ja) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ素子の駆動方法 |
| WO2009022651A1 (ja) | 2007-08-13 | 2009-02-19 | Omron Corporation | 半導体レーザ駆動装置、半導体レーザ駆動方法、光送信装置、光配線モジュール、および電子機器 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6122302A (en) * | 1997-12-10 | 2000-09-19 | Harmonic Inc. | Automatic compensation of CNR and OMI in a laser transmitter |
| US20070175150A1 (en) * | 2000-04-12 | 2007-08-02 | Price Raymond R | Wall system |
| WO2002037622A2 (en) | 2000-11-06 | 2002-05-10 | Vitesse Semiconductor Corporation | Method of controlling the turn off characteristics of a vcsel diode |
| US6816529B2 (en) * | 2001-03-30 | 2004-11-09 | Santur Corporation | High speed modulation of arrayed lasers |
| US6922278B2 (en) * | 2001-03-30 | 2005-07-26 | Santur Corporation | Switched laser array modulation with integral electroabsorption modulator |
| DE60311434T2 (de) * | 2002-02-25 | 2007-08-30 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Temperaturregelung für eine laserdiode in einem plattenlaufwerk |
| US7869477B2 (en) * | 2002-12-18 | 2011-01-11 | Lighttime, Llc | System and method for developing high output power nanosecond range pulses from continuous wave semiconductor laser systems |
| US20040131094A1 (en) * | 2002-12-18 | 2004-07-08 | Reza Miremadi | Method of controlling the extinction ratio of a laser |
| US20040190580A1 (en) * | 2003-03-04 | 2004-09-30 | Bardia Pezeshki | High-yield high-precision distributed feedback laser based on an array |
| US7573928B1 (en) | 2003-09-05 | 2009-08-11 | Santur Corporation | Semiconductor distributed feedback (DFB) laser array with integrated attenuator |
| US20070262294A1 (en) * | 2006-05-15 | 2007-11-15 | X-Rite, Incorporated | Light source including quantum dot material and apparatus including same |
| US8000368B2 (en) * | 2006-07-26 | 2011-08-16 | Santur Corporation | Modulated semiconductor DFB laser array with a MEMS-based RF switch |
| JP6378901B2 (ja) * | 2014-03-06 | 2018-08-22 | オリンパス株式会社 | 光源装置、内視鏡装置及び光源制御方法 |
| US10686291B2 (en) * | 2015-03-19 | 2020-06-16 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting element and semiconductor light emitting element assembly |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS599988A (ja) * | 1982-07-09 | 1984-01-19 | Hitachi Ltd | Ｐｗｍ光変調器 |
| JPS5984591A (ja) * | 1982-11-08 | 1984-05-16 | Fujitsu Ltd | レ−ザダイオ−ドの駆動回路 |
| JPS59171037A (ja) * | 1983-03-18 | 1984-09-27 | Hitachi Ltd | 半導体レーザの駆動方法及び駆動装置 |
| JPS6018982A (ja) * | 1983-07-13 | 1985-01-31 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザ駆動方式 |
| IL86349A (en) * | 1987-05-26 | 1993-04-04 | Hughes Aircraft Co | Temperature stabilization of laser diodes and light emitting diodes |
-
1992
- 1992-01-10 JP JP4002793A patent/JPH05190947A/ja not_active Withdrawn
-
1993
- 1993-01-08 EP EP93100200A patent/EP0551121B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-01-08 DE DE69304352T patent/DE69304352T2/de not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-10-11 US US08/780,934 patent/US5987044A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6195370B1 (en) | 1997-09-16 | 2001-02-27 | Hitachi, Ltd. | Optical transmission device and method for driving laser diode |
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| WO2009022651A1 (ja) | 2007-08-13 | 2009-02-19 | Omron Corporation | 半導体レーザ駆動装置、半導体レーザ駆動方法、光送信装置、光配線モジュール、および電子機器 |
| US8457499B2 (en) | 2007-08-13 | 2013-06-04 | Omron Corporation | Semiconductor laser drive device, semiconductor laser drive method, light transmission device, optical wiring module, and electronic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0551121B1 (en) | 1996-09-04 |
| US5987044A (en) | 1999-11-16 |
| EP0551121A1 (en) | 1993-07-14 |
| DE69304352T2 (de) | 1997-01-23 |
| DE69304352D1 (de) | 1996-10-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990408 |