專利名稱：驅(qū)動表面發(fā)射半導體激光器的方法、光傳輸模塊和手持電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動表面發(fā)射半導體激光器的方法、光傳輸模塊和手持 電子裝置。
背景技術(shù)：
對于在千兆赫或更高頻帶中以高速調(diào)制的光傳輸模塊而言，通常采 用被設(shè)計為具有較小內(nèi)阻的表面發(fā)射半導體激光器(垂直腔表面發(fā)射激
光二極管，此后稱為VCSEL)。 一些單模VCSEL具有大于50歐姆的內(nèi) 阻；例如，幾百或幾千歐姆的內(nèi)阻。但是，這種高電阻的VCSEL具有高 于例如通常被用于驅(qū)動電路或?qū)Ь€的50歐姆的電阻的電阻，并因此導致 阻抗不匹配。
考慮到上述問題，JP-A-5-283791和JP-A-2002-353568公開了一種針 對高速調(diào)制將VCSEL的電阻減小到低于50歐姆的技術(shù)。為了實現(xiàn)具有 高內(nèi)阻的半導體激光器的高速轉(zhuǎn)換，JP-A-2003-101127公開了一種通過提 供與半導體激光器并聯(lián)的電阻減小負載阻抗的技術(shù)。JP-A-2004-273584 公開了一種通過提供插入信號線和VCSEL之間的終端電阻，和與VCSEL 并聯(lián)的電阻使即使具有高內(nèi)阻的VCSEL也可以在高頻下被驅(qū)動，同時反 射損耗在整個帶寬上保持較小的技術(shù)。JP-A-2002-335038公開了一種為 了在高速下驅(qū)動具有幾百歐姆內(nèi)阻的VCSEL而采用電壓驅(qū)動方案的技 術(shù)。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題
對于對電磁噪聲敏感的裝置，如手持裝置而言，己經(jīng)考慮采用其中 VCSEL被用作信號傳輸光源的光傳輸模塊。此處主要的技術(shù)難點在于 VCSEL的功耗的減小。 一種減小功率的方法是降低VCSEL的閾值電流
和減小驅(qū)動電流。但是，通常，如果閾值電流被降低，那么內(nèi)阻將變大，
因而難以在高速下驅(qū)動VCSEL。
本發(fā)明致力于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，并旨在提供一種在高速下 驅(qū)動表面發(fā)射半導體激光器同時減小功耗的方法。
本發(fā)明進一步旨在提供一種適于減小手持裝置或類似裝置的功耗的 光傳輸模塊。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種驅(qū)動表面發(fā)射半導體激光器的方 法，該表面發(fā)射半導體激光器包括產(chǎn)生光的有源區(qū)域、將該有源區(qū)域夾 在中間的諧振器結(jié)構(gòu)和向該有源區(qū)域提供電能的驅(qū)動電極。該表面發(fā)射 半導體激光器具有由施加到所述驅(qū)動電極的電壓和電流限定的內(nèi)阻。該 方法包括向所述驅(qū)動電極施加調(diào)制信號，其中該調(diào)制信號具有由第一電 流值和大于該第一電流值的第二電流值限定的電流幅度。該調(diào)制信號位 于電流增大而內(nèi)阻減小的負斜率區(qū)域中。
通過對所施加的電壓和電流之間的關(guān)系求微分來定義所述內(nèi)阻。所 述第一電流值小于內(nèi)阻的減小趨于飽和的拐點而大于所述表面發(fā)射半導 體激光器的閾值電流。所述第二電流值大于內(nèi)阻的拐點。優(yōu)選地是所述 電流幅度等于或小于2mA而所述調(diào)制信號的頻率等于或大于lGHz，并 且連接輸出所述調(diào)制信號的驅(qū)動電路和所述表面發(fā)射半導體激光器的驅(qū) 動電極的傳輸線的距離等于或小于2mm。此外，相應于所述第一電流值 的第一內(nèi)阻可大于所述傳輸線的電阻，該內(nèi)阻至少是80歐姆。此外，相 應于所述第二電流值的VCSEL的光學輸出(取決于整個光鏈路的功率預 算)例如是大于或等于0.4mW。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種光傳輸模塊，該光傳輸模塊包括 具有表面發(fā)射半導體激光器和驅(qū)動該表面發(fā)射半導體激光器的驅(qū)動電路 并通過對所述表面發(fā)射半導體激光器的驅(qū)動來發(fā)送光信號的光發(fā)送裝 置，傳輸從光發(fā)送裝置發(fā)送的光信號的光傳輸介質(zhì)，和接收由該光傳輸 介質(zhì)傳輸?shù)墓庑盘柕墓饨邮昭b置。所述表面發(fā)射半導體激光器包括產(chǎn)生
光的有源區(qū)域、將該有源區(qū)域夾在中間的諧振器結(jié)構(gòu)和向該有源區(qū)域提 供電能的驅(qū)動電極。該表面發(fā)射半導體激光器具有由施加到所述驅(qū)動電 極的電壓和電流限定的內(nèi)阻，該驅(qū)動電路向該驅(qū)動電極施加調(diào)制信號， 該調(diào)制信號具有由第一電流值和大于該第一電流值的第二電流值限定的 電流幅度，并且該調(diào)制信號位于電流增大而內(nèi)阻減小的負斜率區(qū)域中。
優(yōu)選地是驅(qū)動電路向所述表面發(fā)射半導體激光器提供至少為lGHz
的調(diào)制信號，并且該調(diào)制信號的電流幅度等于或小于2mA。還有，優(yōu)選 地是連接所述驅(qū)動電路和所述表面發(fā)射半導體激光器的驅(qū)動電極的傳輸 線的距離等于或小于2mm，并且所述光傳輸介質(zhì)等于或小于大約30cm。 此外，該表面發(fā)射半導體激光器優(yōu)選地是輸出多模激光光束，并且該光 傳輸介質(zhì)是多模光傳輸介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種包括上述光傳輸模塊的手持電子 裝置。優(yōu)選地是該手持電子裝置包括本體部和通過連接部連接到該本體 部的顯示部，所述本體部包括光發(fā)送裝置，所述顯示部包括光接收裝置， 并且光傳輸介質(zhì)穿過該連接部。
本發(fā)明的優(yōu)點
在本發(fā)明中，其中通過使用表面發(fā)射半導體激光器的內(nèi)阻的負斜率 區(qū)域來驅(qū)動所述表面發(fā)射半導體激光器，該負斜率區(qū)域在閾值附近，相 應地調(diào)制期間的平均電流值變?yōu)殚撝蹈浇牡碗娏?，因此能夠?qū)崿F(xiàn)功率 減小。此外，負斜率區(qū)域的使用有利于調(diào)制期間的電流流動，上升沿的 抖動會更少發(fā)生，因此可以實現(xiàn)高速調(diào)制。


將基于下面的附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，其中-圖1A至1C是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的光傳輸模塊的典型結(jié)構(gòu)示例 的示意圖2說明光發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)；
圖3A和3B是示出VCSEL和驅(qū)動電路的實施例的圖； 圖4是示出VCSEL的示意結(jié)構(gòu)的剖視圖5A是示出驅(qū)動電流和驅(qū)動電壓之間的關(guān)系的曲線圖，圖5B是示 出驅(qū)動電流和內(nèi)阻之間的關(guān)系的曲線圖6是說明內(nèi)阻的負斜率區(qū)域的曲線圖； 圖7說明調(diào)制信號的波形；
圖8A示出本發(fā)明實施例的驅(qū)動VCSEL的方法，圖8B示出現(xiàn)有技 術(shù)的驅(qū)動VCSEL的方法；
圖9是比較本發(fā)明實施例和與現(xiàn)有技術(shù)的VCSEL的電流和光輸出之 間的關(guān)系的圖；以及
圖IO說明應用了實施例的光傳輸系統(tǒng)的移動電話的示意結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
參考附圖，現(xiàn)在來描述執(zhí)行本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
圖1A至1C是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的光傳輸模塊的典型結(jié)構(gòu)示例 的示意圖。如圖1A所示，光傳輸模塊10被配置為包括發(fā)送光信號的光 發(fā)送裝置20、傳輸該發(fā)送的光信號的光傳輸介質(zhì)30和接收該傳輸?shù)墓庑?號的光接收裝置40。
光發(fā)送裝置20能夠?qū)㈦娦盘栟D(zhuǎn)換為光信號，并被配置為包括VCSEL 50和驅(qū)動VCSEL 50的驅(qū)動電路60。 VCSEL 50發(fā)射具有與光信號的傳 輸距離相應的波長的激光光束。在傳輸距離較短的情況下，例如可以輸 出波長為850nm的激光光束。該激光光束既可以是單模也可以是多模。 但是，對于相對較短的傳輸距離，需要采用多模激光光束。
光傳輸介質(zhì)30由光波導或光纖等制成。在從VCSEL50輸出多模激 光光束的情況下，可以采用多模POF (塑料光纖)或多模光波導。如果 對POF的撓性有要求，則需要采用多模POF。
光接收裝置40能夠?qū)鬏數(shù)墓庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號，并被配置為包括 接收光信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號的光電二極管70，和放大該轉(zhuǎn)換的電信 號的放大器80。作為光電二極管70的替代，可以采用具有放大功能的光 電晶體管。
圖1B中示出的光傳輸模塊10A是并行傳輸光信號的光-電復合導線的例子。在這種情況下，光發(fā)送和接收裝置90A包括用于發(fā)送光信號的
VCSEL 50和驅(qū)動電路60，還包括用于接收光信號的光電二極管70和放 大器80。同樣地，光發(fā)送和接收裝置90B包括VCSEL 50和驅(qū)動電路60, 以及光電二極管70和放大器80。在這種情況下，光傳輸介質(zhì)30為雙向
光傳輸提供傳輸線。
圖1C說明光發(fā)送裝置20的另一個結(jié)構(gòu)示例。光發(fā)送裝置20A可包 括收集從VCSEL 50輸出的激光光束的光學系統(tǒng)22，如透鏡或反射鏡。 為說明的目的來提供上述圖1A至1C中示出的光發(fā)送裝置、光傳輸介質(zhì) 和光接收裝置的結(jié)構(gòu)，它不是要使本發(fā)明局限在這些實施例中。
在上述光傳輸模塊中，VCSEL50可以是具有單一光源的單斑類型的 VCSEL，或者是具有多光源的多斑類型的VCSEL。如果釆用單斑類型的 VCSEL，從單一光源發(fā)射的光信號被串行傳輸。相反地，如果采用多斑 類型的VCSEL陣列，從多個光源發(fā)射的光信號被并行傳輸。在以不同波 長驅(qū)動VCSEL陣列中的每一個的情況下，光傳輸介質(zhì)30可以實現(xiàn)光信 號的多重傳輸。
圖2說明光發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)。驅(qū)動電路60包括接收數(shù)據(jù)信號的接口 (I/F)部100，根據(jù)在I/F部100接收的數(shù)字數(shù)據(jù)信號向VCSEL 50提供 驅(qū)動電流的驅(qū)動部IIO，和基于控制信號等控制驅(qū)動部110的控制部120。 如果VCSEL的驅(qū)動條件根據(jù)環(huán)境溫度而改變，那么控制部120可以包括 檢測溫度的傳感器和限定在各溫度下的驅(qū)動條件的存儲器。需要在光模 塊中提供這些元件；或者，可以在光模塊外部提供這些元件并將這些條 件作為控制信號。此外，控制部120可以控制使得VCSEL的光輸出保持 恒定。在這種情況下，控制部120監(jiān)視來自檢測VCSEL50的光輸出的傳 感器的輸出信號。
驅(qū)動部110可以是典型的電流驅(qū)動電路、電壓驅(qū)動電路，或其復合 電路。在驅(qū)動部110是電流驅(qū)動電路的情況下，將根據(jù)接收的數(shù)據(jù)信號 的低電平或高電平的調(diào)制信號通過傳輸線130提供給VCSEL 50。驅(qū)動 VCSEL的調(diào)制信號的頻率可以根據(jù)傳輸速度或信號處理能力來合適地確 定。本發(fā)明實施例的光傳輸模塊能夠在等于或高于lGHz的高頻下驅(qū)動VCSEL 50。
圖3A和3B是示出VCSEL和驅(qū)動電路的實施例的圖。如圖3A所 示，將構(gòu)成VCSEL 50的半導體元件50A和構(gòu)成驅(qū)動電路60的半導體元 件60A安裝在電路板140上，通過焊接導線130A將半導體元件60A的 輸出電極連接到半導體元件50A的驅(qū)動電極上。
圖3B是另一個實施例。將用樹脂或陶瓷各自分別封裝半導體元件 50A和半導體元件60A的半導體封裝件50B和60B安裝在電路板140上。 例如，可以安裝半導體封裝件50B和60B使得形成在其表面上的凸起電 極倒裝地(flip-chip)安裝或面朝下安裝在電路板140的導線模130B中。 焊接導線130A或?qū)Ь€模130B用作從驅(qū)動電路60到VCSEL 50的傳輸線 130。
圖4示出用于實施例的VCSEL的結(jié)構(gòu)示例，該圖以截面示出了 VCSEL 50的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，在形成有n側(cè)下電極層210的GaAs襯 底200上，半導體薄膜按照n型下半導體多層反射鏡212、有源區(qū)域214、 p型AlAs層216、 p型上半導體多層反射鏡218的順序被沉積。在上半導 體多層反射鏡218的最上層中，形成由p型GaAs構(gòu)成的接觸層220。從 上半導體多層反射鏡218到一部分下半導體多層反射鏡212，形成圓柱形 臺式晶體管202。臺式晶體管202在高溫蒸汽下進行熱處理，并在臺式晶 體管202中AlAs層216的周圍形成氧化區(qū)域228，由此在AlAs層216 中形成光限制區(qū)域，其也用作電流限制層。
臺式晶體管202的底部、側(cè)表面和一部分頂部被中間層絕緣膜222 覆蓋。在臺式晶體管202的頂部，在中間層絕緣膜222中形成接觸孔， 并自其上部開始，p側(cè)電極層224與接觸層220歐姆接觸。在p側(cè)電極層 224的中心部分，形成用于發(fā)射激光光束的圓形開口 226。
n型下半導體多層反射鏡212可以通過例如AU,Ga?！笰s和 Al。3Ga。,As的交替疊加的多個周期來形成，其中各層的厚度是X74m (這 里X是激光的波長，m是介質(zhì)的折射系數(shù))。有源區(qū)域214可以由例如無 摻雜的下Ala5Ga。.5AS隔離層、無摻雜的量子阱有源層和無摻雜的上 Al。.5Ga。.5AS隔離層制成。p型上半導體多層反射鏡218可以通過例如
Al?！稧a。,As和Al。,3Ga。,As的交替疊加的多個周期來形成，其中各層的厚 度是介質(zhì)中波長的1/4。在上半導體多層反射鏡218的最低層中，包含低 電阻p型AlAs層216。在上半導體多層反射鏡218的最上層上，疊加有 例如具有l(wèi)xl019cm—3載流子濃度的p型GaAs接觸層220 。p側(cè)電極層224 可以由例如Au制成，而n側(cè)電極層210可以由例如Au/Ge制成。中間 層絕緣膜222可以由例如SiNx制成。圖4中示出的VCSEL 50能夠輸出 具有大約850nm波長的多模激光光束。
圖5A是示出VCSEL的驅(qū)動電流(橫軸mA)和驅(qū)動電壓(豎軸 V)之間的關(guān)系的曲線圖。圖5B是示出VCSEL的驅(qū)動電流(橫軸mA) 和內(nèi)阻(豎軸Q)之間的關(guān)系的曲線圖。在正向驅(qū)動電壓和驅(qū)動電流被 施加到VCSEL的p側(cè)電極層224和n側(cè)電極層210的情況下，如圖5A 所示，當驅(qū)動電流增大到某值Ic時，近似與其成比例地，驅(qū)動電壓也增 大到某值Vc。但是，如果驅(qū)動電流超過某值Ic，那么驅(qū)動電壓的變化逐 漸變得更小，并趨向于飽和。
圖5B示出驅(qū)動電流和驅(qū)動電壓之間的關(guān)系的微分。在本說明書中， 圖5B中所示的電阻被定義為VCSEL的內(nèi)阻。從圖5B明顯看出，當驅(qū) 動電流較小時，VCSEL的內(nèi)阻非常高，并且隨著驅(qū)動電流增加，內(nèi)阻減 小。當驅(qū)動電流超過拐點K時，內(nèi)阻的減小逐漸變得更小，并趨向于飽 和；其中拐點K是內(nèi)阻從急劇減小變?yōu)轱柡偷膮^(qū)域中的一個點。如圖5B 所示，當在電阻值飽和的區(qū)域附近作出兩條漸近線時，拐點K被定義為 其頂點是漸進線的交點的等分線與內(nèi)阻曲線彼此相交的點。
現(xiàn)在來描述驅(qū)動VCSEL的方法。本發(fā)明實施例的光傳輸模塊的特征 在于采用具有通常大約是80歐姆到250歐姆內(nèi)阻的VCSEL并以通常在 負斜率區(qū)中的微小的電流幅度來調(diào)制驅(qū)動該VCSEL使調(diào)制信號的電流 范圍在電流增大而VCSEL內(nèi)阻減小的負斜率區(qū)域中。圖6是說明負斜率 區(qū)域的曲線圖。負斜率區(qū)域是VCSEL內(nèi)阻的電流依賴性具有負斜率的電 流區(qū)域，并且此時負斜率區(qū)域的范圍被表示為電流值"i。更優(yōu)選地，該 負斜率區(qū)域在顯著地呈現(xiàn)電流依賴性的電流值I"的范圍內(nèi)并等于或小 于在其附近與初期的負斜率相靠近的電流值I,的兩倍。圖7是驅(qū)動VCSEL時的調(diào)制信號的波形。調(diào)制信號具有由低電平電 流值I,和高電平電流值lH限定的電流幅度I"在本發(fā)明的實施例中，低 電平電流值It和高電平電流值Iw被設(shè)定在如圖6所示的負斜率區(qū)域中。
該設(shè)定由驅(qū)動電路60的控制部120執(zhí)行，并且驅(qū)動電路60通過傳輸線 130向VCSEL 50提供如圖7所示的調(diào)制信號。
圖8A示出本發(fā)明實施例的驅(qū)動VCSEL的方法，圖8B說明現(xiàn)有技 術(shù)的驅(qū)動VCSEL的方法。在這些圖中，除驅(qū)動電流和內(nèi)阻之間的關(guān)系外， 還示出了驅(qū)動電流和光輸出之間的關(guān)系?，F(xiàn)在將比較該實施例的VCSEL 的特性和現(xiàn)有技術(shù)的VCSEL的這些特性。可以發(fā)現(xiàn)該實施例的VCSEL 的閾值電流Im被設(shè)定為比現(xiàn)有技術(shù)更小。此外，在該實施例的VCSEL 中，相對于驅(qū)動電流的光輸出的斜率(傾斜率)高于現(xiàn)有技術(shù)的VCSEL 的斜率。可以通過合適地改變結(jié)構(gòu)(如VCSEL的電流限制層216的孔徑) 來選擇期望的閾值和傾斜率。期望傾斜率例如等于或大于0.5W/A。
如上所述，該實施例的調(diào)制信號被設(shè)定在內(nèi)阻的負斜率區(qū)域中，如 圖8A所示。優(yōu)選地是，低電平電流值I,和高電平電流值"之間的電流 幅度If的范圍等于或小于2mA，并且低電平電流值1￡小于內(nèi)阻的拐點K 處的電流值If。低電平電流值I,可以略微大于閾值電流U。其目的在 于當高速驅(qū)動VCSEL時提高響應度，并且該點處的光輸出非常小。高電 平電流值L大于拐點K處的電流值"，優(yōu)選地是，小于圖6所示的電流 值I"。低電平電流值I處的內(nèi)阻等于或大于大約80歐姆。
另一方面，在現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動VCSEL的方法中，調(diào)制信號不被設(shè)定 在內(nèi)阻的負斜率區(qū)域中，如圖8B所示。即，調(diào)制信號的低電平電流值I
和高電平電流值L是在內(nèi)阻的雙曲線近似飽和的區(qū)域中，換句話說，低 電平電流值11和高電平電流值L處之間的內(nèi)阻差沒有被充分地觀察到。 此外，使VCSEL的傾斜率變得更小，低電平電流值I,和高電平電流值 b之間的電流幅度If比本實施例的電流幅度L更大，大約是5mA。
根據(jù)該實施例的驅(qū)動方法，通過采用具有高于50歐姆，或典型為等 于或大于80歐姆內(nèi)阻的VCSEL來代替現(xiàn)有技術(shù)中的用于高速驅(qū)動所需 的具有等于或小于50歐姆內(nèi)阻的VCSEL，可以實現(xiàn)具有低閾值和高傾
斜率的VCSEL，并可以用低電流驅(qū)動該VCSEL。在現(xiàn)有技術(shù)中，當用內(nèi) 阻飽和的區(qū)域中的大幅度電流驅(qū)動這種VCSEL時，已經(jīng)很難在高速下驅(qū) 動該VCSEL。但是，在本發(fā)明的實施例中，因為用較小幅度執(zhí)行內(nèi)阻負 斜率區(qū)域中的電流驅(qū)動，因此可以實現(xiàn)高速驅(qū)動。
當從低電平電流值^向高電平電流值L調(diào)制信號時，內(nèi)阻值隨電流
的增加而減小，因此與斜率為零的飽和區(qū)域相比電流更容易流過，并且 上升沿的抖動更少發(fā)生，這使得能夠進行高速調(diào)制。另一方面，當從高 電平電流值"向低電平電流值I,調(diào)制信號時，發(fā)出光的高電平附近的內(nèi)
阻相對較低，因此可以在相對高速下執(zhí)行光調(diào)制。此外，電流值的調(diào)制 范圍被限制在負斜率區(qū)域的微小區(qū)域中，因此即使當內(nèi)阻較高時仍然可 以執(zhí)行高速調(diào)制。期望在高電平電流值"下的內(nèi)阻和低電平電流值11下 的內(nèi)阻之間存在等于或大于20%的差。
圖9說明本發(fā)明實施例的VCSEL和現(xiàn)有技術(shù)的VCSEL的特征，更 詳細地，橫軸表示驅(qū)動電流而豎軸表示光輸出。如上所述，當該實施例 的VCSEL的調(diào)制信號被設(shè)定在負斜率區(qū)域中時，負斜率區(qū)域存在于包括 閾值電流U的區(qū)域中，因此調(diào)制期間的平均電流值也是閾值電流I 附 近的低電流，這使得功率減小。
該實施例的VCSEL的閾值電流Im小于現(xiàn)有技術(shù)的閾值電流U。， 因此可以從這方面來實現(xiàn)功率減小。此外，如果僅僅降低電流幅度范圍， 相反會減小光發(fā)射量；但是通過增大傾斜率，可以對這種減小進行補償。 在圖9中，用PH和P,表示調(diào)制期間的光輸出，增大該實施例的VCSEL
的傾斜率使得光輸出成為與現(xiàn)有技術(shù)的VCSEL相同。采用這種結(jié)構(gòu)，即
使當執(zhí)行低功率驅(qū)動時，也可以獲得足夠光量的光信號。
通常，當VCSEL的內(nèi)阻等于或大于80歐姆時，要考慮阻抗不匹配 或寄生電容的影響；但是，通過使從驅(qū)動電路60到VCSEL50的光發(fā)射 點之間的距離(傳輸線130)等于或小于2mm可以最小化這種不利影響。 圖10說明應用了本發(fā)明實施例的光傳輸系統(tǒng)的移動電話的示意結(jié) 構(gòu)。移動電話300包括表面上設(shè)置有操作按鈕等的本體部310，和通過鉸 鏈可旋轉(zhuǎn)地安裝到本體部310的顯示部320。在移動電話300中，安裝了
如圖1B所示的光傳輸模塊。在本體部310中，設(shè)置有光發(fā)送和接收裝置 330A，并在顯示部320中，設(shè)置有光發(fā)送和接收裝置330B。光發(fā)送和接 收裝置330A和330B通過易彎曲的光纖340連接。光發(fā)送和接收裝置 330A向光發(fā)送和接收裝置330B發(fā)送要顯示在顯示部320上的圖像數(shù)據(jù) 等。另一方面，光發(fā)送和接收裝置330B向光發(fā)送和接收裝置330A發(fā)送
由成像相機等拍攝的圖像數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地是，VCSEL發(fā)射具有850nm波長的多模激光光束，并且從驅(qū) 動電路60到VCSEL的傳輸線130等于或小于2mm。光纖340采用POF， 其長度等于或小于30cm。光發(fā)送和接收裝置330A和330B的驅(qū)動電路 60在等于或大于lGHz的高頻下驅(qū)動VCSEL。
在移動電話等中，安裝了接收和發(fā)送無線信號的微波傳輸帶天線， 該天線產(chǎn)生的電磁噪聲會對電子信號產(chǎn)生不利的影響。在本發(fā)明的實施 例中，通過傳輸光源是VCSEL的光信號，可以最小化來自天線的電磁噪 聲等的影響。
本發(fā)明的光傳輸模塊不僅可以非常有效地用于上述移動電話，還可 以用于如PDA (個人數(shù)字助理)、膝上型電腦或筆記本個人計算機或游戲 操縱臺等電子裝置。本發(fā)明的光傳輸模塊不僅可以用于電子裝置內(nèi)的信 號傳輸，還可以被用于電子裝置和其他外部電子裝置之間的信號傳輸。
雖然已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但本發(fā)明并不局限于 這些具體的優(yōu)選實施方式，在不脫離此處闡述的本發(fā)明的范圍的情況下 可以進行各種變形和變更。
權(quán)利要求
1、一種驅(qū)動表面發(fā)射半導體激光器的方法，該表面發(fā)射半導體激光器包括產(chǎn)生光的有源區(qū)域、將該有源區(qū)域夾在中間的諧振器結(jié)構(gòu)和向該有源區(qū)域提供電力的驅(qū)動電極，該表面發(fā)射半導體激光器具有由施加到所述驅(qū)動電極的電壓和電流定義的內(nèi)阻，該方法包括向所述驅(qū)動電極施加調(diào)制信號，該調(diào)制信號具有由第一電流值和大于該第一電流值的第二電流值限定的電流幅度，所述調(diào)制信號位于電流增大而內(nèi)阻減小的負斜率區(qū)域中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動方法，其中通過對所述施加的電壓和電流 之間的關(guān)系求微分來定義該內(nèi)阻。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動方法，其中所述第一電流值小于所述內(nèi)阻 的減小趨于飽和的拐點。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3的驅(qū)動方法，其中所述第一電流值大于所述表面 發(fā)射半導體激光器的閾值電流。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動方法，其中所述第二電流值大于所述內(nèi)阻 的拐點。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動方法，其中所述電流幅度等于或小于2mA。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6的驅(qū)動方法，其中所述調(diào)制信號的頻率等于或大 于lGHz。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7的驅(qū)動方法，其中對輸出所述調(diào)制信號的驅(qū) 動電路與所述表面發(fā)射半導體激光器的驅(qū)動電極進行連接的傳輸線的距 離等于或小于2mm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8的驅(qū)動方法，其中相應于所述第一電流值的第一 內(nèi)阻大于所述傳輸線的電阻。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動方法，其中所述內(nèi)阻至少是80歐姆。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動方法，其中所述第一電流值處的內(nèi)阻值 與所述第二電流值處的內(nèi)阻值之間的差等于或大于20%。
12、 一種光傳輸模塊，該光傳輸模塊包括包括表面發(fā)射半導體激光器和驅(qū)動該表面發(fā)射半導體激光器的驅(qū)動 電路并通過對該表面發(fā)射半導體激光器的驅(qū)動來發(fā)送光信號的光發(fā)送裝置；傳輸從該光發(fā)送裝置發(fā)送的光信號的光傳輸介質(zhì)；和接收由該光傳輸介質(zhì)傳輸?shù)墓庑盘柕墓饨邮昭b置，所述表面發(fā)射半導體激光器包括產(chǎn)生光的有源區(qū)域、將該有源區(qū)域 夾在中間的諧振器結(jié)構(gòu)和向該有源區(qū)域提供電力的驅(qū)動電極，該表面發(fā) 射半導體激光器具有由施加到所述驅(qū)動電極的電壓和電流定義的內(nèi)阻，所述驅(qū)動電路向所述驅(qū)動電極施加調(diào)制信號，該調(diào)制信號具有由第 一電流值和大于該第一電流值的第二電流值限定的電流幅度，并且所述 調(diào)制信號位于電流增大而內(nèi)阻減小的負斜率區(qū)域中。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12的光傳輸模塊，其中所述驅(qū)動電路向所述表面 發(fā)射半導體激光器提供至少1GHz的調(diào)制信號，并且所述調(diào)制信號的電 流幅度等于或小于2mA。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13的光傳輸模塊，其中連接所述驅(qū)動電路與所述 表面發(fā)射半導體激光器的驅(qū)動電極的傳輸線的距離等于或小于2mm，并 且所述光傳輸介質(zhì)等于或小于30cm。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12到14中任一項的光傳輸模塊，其中所述表面 發(fā)射半導體激光器輸出多模激光光束，并且所述光傳輸介質(zhì)是多模光傳 輸介質(zhì)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12的光傳輸模塊，其中所述內(nèi)阻至少是80歐姆。
17、 一種包括權(quán)利要求12到14和16中任一項所述的光傳輸模塊的 手持電子裝置。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17的手持電子裝置，其中該手持電子裝置包括本 體部和通過連接部連接到該本體部的顯示部，所述本體部包括光發(fā)送裝 置，所述顯示部包括光接收裝置，并且所述光傳輸介質(zhì)通過該連接部。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種驅(qū)動表面發(fā)射半導體激光器的方法，該表面發(fā)射半導體激光器包括產(chǎn)生光的有源區(qū)域、將該有源區(qū)域夾在中間的諧振器結(jié)構(gòu)，和向該有源區(qū)域提供電力的驅(qū)動電極。該表面發(fā)射半導體激光器具有由施加到驅(qū)動電極的電壓和電流定義的內(nèi)阻。該方法包括向驅(qū)動電極施加調(diào)制信號，其中調(diào)制信號具有由第一電流值和大于該第一電流值的第二電流值限定的電流幅度。該調(diào)制信號位于電流增大而內(nèi)阻減小的負斜率區(qū)域中。
文檔編號H04B10/00GK101345394SQ20081009510
公開日2009年1月14日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者上野修, 中山秀生, 坂本朗, 村上朱實, 逆井一宏 申請人:富士施樂株式會社