JP2009070879A - レーザダイオード駆動回路および駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各温度で光出力及び消光比の調整を実施することなく、所望の光出力及び消光比を維持する。
【解決手段】レーザダイオード駆動回路は、温度センサ１４と、各周囲温度におけるＬＤ１ａの閾値及びスロープ効率を記憶し、周囲温度に対応する閾値及びスロープ効率の値を出力する第１の記憶部２０と、閾値及びスロープ効率と、設定光出力及び設定消光比の値を用いてＬＤ１ａのバイアス電流及び変調電流を決定する第１の電流制御部２１と、初期設定時点でのモニタＰＤ出力の平均値である第１の基準値と最大値である第２の基準値とを記憶する第２の記憶部２２と、第１の基準値とモニタＰＤ１ｂの出力の平均値の差分が最小になるようにバイアス電流を補償し、第２の基準値とモニタＰＤ１ｂの出力の最大値の差分が最小になるように変調電流を補償する第２の電流制御部２３とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光通信に用いられる光送信回路に係り、特に光信号送信用のレーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動回路および駆動方法に関するものである。

ＬＤ（レーザダイオード）を用いて光信号を送信する光送信回路では、ＬＤの駆動電流を制御することにより、周囲温度に影響されることなく光出力を安定化させるＬＤ駆動回路が用いられている。

関連するＬＤ駆動回路を図６を参照して説明する。ＬＤ１０１ａは、後述のように駆動電流の供給を受けて発光する。
温度センサ１０８は、メモリ１０９に接続されており、周囲温度を感知し、感知した周囲温度をメモリ１０９のアドレスとして出力する。

メモリ１０９は、温度に対応したアドレスに、その温度におけるバイアス電流制御回路１０３及び変調電流制御回路１０２への制御信号の情報を保持している。そして、メモリ１０９は、温度センサ１０８から指定されたアドレスに記録されている制御信号をバイアス電流制御回路１０３及び変調電流制御回路１０２に出力する。

バイアス電流制御回路１０３は、メモリ１０９からの制御信号に応じたバイアス電流をＬＤ１０１ａに供給する。変調電流制御回路１０２は、メモリ１０９からの制御信号に応じた変調電流をＬＤ１０１ａに供給する。
モニタＰＤ（フォトダイオード）１０１ｂは、ＬＤ１０１ａの光出力パワーに応じたモニタ電流を出力する。Ｉ／Ｖ変換回路１０４は、モニタ電流を電圧に変換して出力し、平均値検出回路１０５は、Ｉ／Ｖ変換回路１０４の出力の平均電圧を検出する。

そして、比較増幅器１０６は、平均値検出回路１０５によって検出された平均電圧と基準電圧源１０７の基準電圧とを比較し、平均電圧が基準電圧と一致するようにバイアス電流制御回路１０３を通じてバイアス電流を制御する。こうして、ＬＤ１０１ａの光出力が一定になるように制御することができる。以上のようなＬＤ駆動回路については例えば特許文献１に開示されている。

しかしながら、図６に示した関連するＬＤ駆動回路においては、以下のような課題があった。
第１の課題は、送信器として使用する温度範囲内の各温度にて光出力が一定となるようなバイアス電流及び変調電流をあらかじめ測定し、制御信号の情報をメモリ１０９に記録しておく必要があるため、送信器の調整が容易でないということである。
第２の課題は、ＬＤ１０１ａの劣化に対して補償されるのがバイアス電流のみであり、すなわち光出力の劣化のみを補償するものであるため、消光比の補償ができないということである。

光出力の劣化の補償だけでなく、消光比の劣化も補償できるようにしたＬＤ駆動回路としては、特許文献２に開示されたものが知られている。図７は特許文献２に開示されたＬＤ駆動回路の構成を示すブロック図である。

このＬＤ駆動回路は、温度センサ２００と、Ａ／Ｄ変換器２０１，２０２と、Ｄ／Ａ変換器２０３〜２０５と、電流制御回路２０６〜２０８と、メモリ２０９と、プリアンプ２１０と、ピーク検出器２１１と、反転増幅器２１２と、ローパスフィルタ２１３と、スイッチ２１４と、ＬＤ２１５とモニタＰＤ２１６とから構成されるＬＤモジュール２１７と、トランジスタ２１８，２１９とから構成されている。

温度センサ２００は、周囲温度に対応して電圧を発生し、温度信号としてＡ／Ｄ変換器２０１に出力する。Ａ／Ｄ変換器２０１は、この温度信号をアナログ−ディジタル変換して、アドレスとしてメモリ２０９に出力する。

メモリ２０９の周囲温度に対応したアドレスには、変調電流とバイアス電流、および劣化前のモニタＰＤ電流に対応するデータが記憶されている。変調電流とバイアス電流の値は、周囲温度の変動に対して光出力と消光比が一定になるように定められている。メモリ２０９は、対応するアドレスに記憶されたディジタルデータをＤ／Ａ変換器２０３及びＤ／Ａ変換器２０４に出力する。

Ｄ／Ａ変換器２０３及びＤ／Ａ変換器２０４に出力されるデータはそれぞれ変調電流とバイアス電流のデータである。Ｄ／Ａ変換器２０３及びＤ／Ａ変換器２０４は、データをディジタル−アナログ変換し、それぞれ電流制御回路２０６及び電流制御回路２０７に出力する。

電流制御回路２０６は、Ｄ／Ａ変換器２０３からのアナログ信号を用いてトランジスタ２１８、２１９に共通な定電流Ｉａｃを調整し、電流制御回路２０７は、Ｄ／Ａ変換器２０４からのアナログ信号を用いて定電流Ｉｄｃを調整する。
モニタＰＤ２１６の受光電流は、プリアンプ２１０によって電圧信号に変換される。ピーク検出器２１１は、プリアンプ２１０から出力される電圧信号のピーク電圧を検出して、その検出した電圧をＡ／Ｄ変換器２０２および反転増幅器２１２の反転入力端子に出力する。

Ａ／Ｄ変換器２０２は、ピーク検出器２１１の出力電圧をアナログ−ディジタル変換し、スイッチ２１４を介してデータとしてメモリ２０９へ出力する。メモリ２０９ではこのデータを温度センサ２００で検出された温度に対応したアドレスに記憶する。このデータはレーザダイオードの劣化による光出力を補償する際の基準電圧となる。

メモリ２０９は、基準電圧のデータをスイッチ２１４を介してＤ／Ａ変換器２０５に出力し、Ｄ／Ａ変換器２０５はこのデータをディジタル−アナログ変換して反転増幅器２１２の非反転入力に出力する。

反転増幅器２１２は、Ｄ／Ａ変換器２０５から非反転入力端子に出力された電圧を基準電圧として、Ｄ／Ａ変換器２０５から出力された電圧を基準電圧として、ピーク検出器２１１から反転入力端子に出力された電圧を反転増幅しＬＰＦ２１３に出力する。

ＬＰＦ２１３は、反転増幅された電圧値を平滑化して、電流制御回路２０８に出力する。電流制御回路２０８は、周囲温度ごとに経時劣化によって生じるモニタＰＤ電流の減少分に対応して定電流Ｉａｐｃ１，Ｉａｐｃ２を調整する。定電流Ｉａｐｃ１はＬＤ２１５に直接流れるバイアス電流、定電流Ｉａｐｃ２は入力信号によって制御される変調電流となる。

特開２００５−３２３４０号公報 特開平１１−１３５８７１号公報

特許文献２に開示されたＬＤ駆動回路によれば、光出力の劣化の補償だけでなく、消光比の劣化も補償することができる。
しかしながら、特許文献２に開示されたＬＤ駆動回路においても、特許文献１と同様に、使用する周囲温度範囲内の各温度において光出力及び消光比が一定となるようなバイアス電流及び変調電流をあらかじめ測定し、この各温度におけるバイアス電流及び変調電流のデータをメモリに記録しておく必要があり、ＬＤ駆動回路の調整が難しいという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、各周囲温度で実際の光出力及び消光比の調整を実施することなく、周囲温度が変化しても所望の光出力及び消光比を容易に維持することができるレーザダイオード駆動回路および駆動方法を提供することを目的とする。

本発明は、バイアス電流と伝送信号パターンに応じてレーザダイオードを発光させる変調電流とを重畳した電流で前記レーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動回路において、周囲温度を検知する温度センサと、各周囲温度における前記レーザダイオードの閾値及びスロープ効率のデータを予め記憶し、前記温度センサが検知した周囲温度に対応する閾値及びスロープ効率の値を出力する第１の記憶手段と、この第１の記憶手段から出力された閾値及びスロープ効率の値と、設定された光出力及び設定された消光比の値とを用いて、前記レーザダイオードのバイアス電流及び変調電流を決定し、前記レーザダイオードを駆動する第１の電流制御手段とを備えるものである。

また、本発明のレーザダイオード駆動回路の１構成例は、さらに、前記レーザダイオードの光出力を検知するモニタフォトダイオードと、所望の光出力及び消光比を設定した初期設定時点での前記モニタフォトダイオードの出力の平均値である第１の基準値と前記初期設定時点でのモニタフォトダイオードの出力の最大値である第２の基準値とを予め記憶し、これらの基準値を出力する第２の記憶手段と、前記第１の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の平均値との差分が最小になるように前記バイアス電流を補償すると共に、前記第２の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の最大値との差分が最小になるように前記変調電流を補償する第２の電流制御手段とを備えるものである。

また、本発明のレーザダイオード駆動回路の１構成例において、前記第１の電流制御手段は、前記レーザダイオードのバイアス電流及び変調電流を算出し、算出したバイアス電流の値になるように第１の制御信号を出力すると共に、算出した変調電流の値になるように第２の制御信号を出力する演算手段と、前記第１の制御信号に応じたバイアス電流を前記レーザダイオードに供給する第１の電流源と、前記第２の制御信号に応じた変調電流を前記レーザダイオードに供給する第２の電流源とからなるものである。

また、本発明のレーザダイオード駆動回路の１構成例において、前記第２の電流制御手段は、前記モニタフォトダイオードの出力の平均値を検出する平均値検出手段と、前記モニタフォトダイオードの出力の最大値を検出する最大値検出手段と、前記第１の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の平均値との差分が最小になるように第３の制御信号を出力する第１の比較増幅手段と、前記第２の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の最大値との差分が最小になるように第４の制御信号を出力する第２の比較増幅手段と、前記第３の制御信号に応じたバイアス電流を前記レーザダイオードに供給する第３の電流源と、前記第４の制御信号に応じた変調電流を前記レーザダイオードに供給する第４の電流源とからなるものである。

また、本発明は、バイアス電流と伝送信号パターンに応じてレーザダイオードを発光させる変調電流とを重畳した電流で前記レーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動方法において、周囲温度を検知する温度検知手順と、各周囲温度における前記レーザダイオードの閾値及びスロープ効率のデータを予め記憶する第１の記憶手段から、前記温度検知手順で検知した周囲温度に対応する閾値及びスロープ効率の値を取得し、この取得した値と、設定された光出力及び設定された消光比の値とを用いて、前記レーザダイオードのバイアス電流及び変調電流を決定し、前記レーザダイオードを駆動する第１の電流制御手順とを備えるものである。

また、本発明のレーザダイオード駆動方法の１構成例は、さらに、前記レーザダイオードの光出力をモニタフォトダイオードで検知する光出力検知手順と、所望の光出力及び消光比を設定した初期設定時点での前記モニタフォトダイオードの出力の平均値である第１の基準値と前記初期設定時点でのモニタフォトダイオードの出力の最大値である第２の基準値とを予め記憶する第２の記憶手段から、これらの基準値を取得し、前記第１の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の平均値との差分が最小になるように前記バイアス電流を補償すると共に、前記第２の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の最大値との差分が最小になるように前記変調電流を補償する第２の電流制御手順とを備えるものである。

本発明によれば、各周囲温度におけるレーザダイオードの閾値及びスロープ効率のデータを第１の記憶手段に予め保持しておくことにより、各周囲温度で実際の光出力及び消光比の調整を実施することなく、所望の設定光出力及び設定消光比の値を与えるのみで、周囲温度の変化に対してレーザダイオードのバイアス電流及び変調電流を容易に決定し、光出力及び消光比をフィードフォワード制御することができ、レーザダイオードの光出力及び消光比を一定に設定することができる。したがって、本発明によれば、従来のレーザダイオード駆動回路のように、使用する周囲温度範囲内の各温度において光出力および消光比が一定となるようなバイアス電流および変調電流をあらかじめ測定する必要がなくなる。

また、本発明では、初期設定時点でのモニタフォトダイオードの出力の平均値である第１の基準値と初期設定時点でのモニタフォトダイオードの出力の最大値である第２の基準値とを第２の記憶手段に予め保持しておき、これらの値をフィードバック制御の基準値として用いることで、レーザダイオードの劣化による光出力及び消光比の初期設定時からの劣化を補償することができる。また、本発明では、モニタフォトダイオードの出力の平均値を光出力のフィードバック制御に用い、モニタフォトダイオードの出力の最大値を消光比のフィードバック制御に用いることで、従来のレーザダイオード駆動回路に比べて、より精度の高いレーザダイオードの駆動を実現することができる。

また、本発明では、第１の電流制御手段を、演算手段と第１の電流源と第２の電流源とから構成することにより、周囲温度に応じた光出力及び消光比のフィードフォワード制御を実現することができる。

また、本発明では、第２の電流制御手段を、平均値検出手段と最大値検出手段と第１の比較増幅手段と第２の比較増幅手段と第３の電流源と第４の電流源とから構成することにより、レーザダイオードの劣化に応じた光出力及び消光比のフィードバック制御を実現することができる。

［第１実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施例に係るＬＤ駆動回路の構成を示すブロック図である。
本実施例のＬＤ駆動回路は、ＬＤ１ａと、トランジスタ２ａ，２ｂと、温度センサ１４と、第１の記憶部２０と、第１の電流制御部２１とを備えている。

第１の電流制御部２１は、トランジスタ２ａ，２ｂに共通の電流Ｉａｃを供給する。ここで、入力信号ＤＡＴＡ＋がハイレベルで、ＤＡＴＡ＋と相補な入力信号ＤＡＴＡ−がローレベルのときはトランジスタ２ａがオン、トランジスタ２ｂがオフとなり、電流ＩａｃがＬＤ１ａに流れ、入力信号ＤＡＴＡ＋がローレベルで、入力信号ＤＡＴＡ−がハイレベルのときはトランジスタ２ｂがオン、トランジスタ２ａがオフとなって電流ＩａｃはＬＤ１ａに流れない。すなわち、電流Ｉａｃは、伝送信号パターンに応じた変調電流としてＬＤ１ａを駆動する。

また、第１の電流制御部２１は、ＬＤ１ａを流れるバイアス電流Ｉｄｃを供給する。このバイアス電流Ｉｄｃは、例えばＬＤ１ａの閾値電流付近になるように設定される。

温度センサ１４は、周囲温度を検知し、検知した温度に応じた電圧値を出力する。
第１の記憶部２０には、各周囲温度におけるＬＤ１ａの閾値Ｉｔｈ及びスロープ効率ηのデータが予め格納されている。図２はＬＤ１ａの電流−光出力特性の１例を示す図である。図２に示すように、閾値Ｉｔｈは、ＬＤ１ａがレーザ発振を開始する駆動電流値であり、スロープ効率ηは、ＬＤ１ａの単位駆動電流当たりの光出力の増加分である。第１の記憶部２０は、温度センサ１４が検知した周囲温度に対応する閾値Ｉｔｈ及びスロープ効率ηのデータを出力する。

第１の電流制御部２１は、第１の記憶部２０から出力された閾値Ｉｔｈ及びスロープ効率ηの値と、外部から設定される設定光出力及び設定消光比の値とを用いて、ＬＤ１ａのバイアス電流Ｉｄｃ及び変調電流Ｉａｃを算出し、この算出した値になるようにＬＤ１ａに供給するバイアス電流Ｉｄｃ及び変調電流Ｉａｃを制御する。

目的とする設定平均光出力をＰｏ、設定消光比をＲｅとし、変調光出力のＬレベルをＰ１、変調光出力のＨレベルをＰ２とすると、設定平均光出力Ｐｏ、設定消光比Ｒｅは次式のように表すことができる。
Ｐｏ＝（Ｐ１＋Ｐ２）／２ ・・・（１）
Ｒｅ＝Ｐ２／Ｐ１ ・・・（２）

このとき、変調光出力のＬレベルＰ１、ＨレベルＰ２は、閾値Ｉｔｈ、スロープ効率η、バイアス電流Ｉｄｃ及び変調電流Ｉａｃを用いて次式のように表される。
Ｐ１＝η×（Ｉｄｃ−Ｉｔｈ） ・・・（３）
Ｐ２＝η×（Ｉｄｃ−Ｉｔｈ＋Ｉａｃ） ・・・（４）
式（１）〜式（４）から次式が得られる。
Ｐｏ＝η×（Ｉｄｃ−Ｉｔｈ＋Ｉａｃ／２） ・・・（５）
Ｒｅ＝１＋Ｉａｃ／（Ｉｄｃ−Ｉｔｈ） ・・・（６）

式（５）、式（６）に対して、第１の記憶部２０から出力された閾値Ｉｔｈ及びスロープ効率ηの値と、外部から設定される設定光出力Ｐｏ及び設定消光比Ｒｅの値を代入することにより、バイアス電流Ｉｄｃ及び変調電流Ｉａｃを算出することができる。

以上のように、本実施例では、各周囲温度におけるＬＤ１ａの閾値Ｉｔｈ及びスロープ効率ηのデータを第１の記憶部２０に予め保持しておくことにより、各温度で実際の光出力及び消光比の調整を実施することなく、所望の設定光出力及び設定消光比の値を与えるのみで、周囲温度の変化に対してＬＤ１ａのバイアス電流Ｉｄｃ及び変調電流Ｉａｃを容易に決定し、光出力及び消光比をフィードフォワード制御することができ、ＬＤ１ａの光出力及び消光比を一定に設定することができる。

［第２実施例］
次に、本発明の第２実施例について説明する。図３は本発明の第２実施例に係るＬＤ駆動回路の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。
本実施例のＬＤ駆動回路は、ＬＤモジュール１と、トランジスタ２ａ，２ｂと、Ｉ／Ｖ変換回路７と、温度センサ１４と、第１の記憶部２０と、第１の電流制御部２１と、第２の記憶部２２と、第２の電流制御部２３とを備えている。

図３において、ＬＤモジュール１は、ＬＤ１ａとモニタＰＤ１ｂとから構成される。モニタＰＤ１ｂは、ＬＤ１ａの光出力に応じたモニタ電流を出力する。
温度センサ１４、第１の記憶部２０及び第１の電流制御部２１については第１実施例と同じなので、説明は省略する。

Ｉ／Ｖ変換回路７は、モニタＰＤ１ｂからのモニタ電流を電圧（モニタ電圧）に変換して出力する。
第２の記憶部２２には、所望の光出力及び消光比を設定した初期設定時点でのモニタ電圧の平均値（第１の基準値）の情報、初期設定時点でのモニタ電圧の最大値（第２の基準値）の情報が予め格納されている。第２の記憶部２２は、これらの情報を第２の電流制御部２３に出力する。

第２の電流制御部２３は、第１の基準値とＩ／Ｖ変換回路７からのモニタ電圧の平均値との差分が最小になるようにＬＤ１ａのバイアス電流Ｉｄｃを補償すると共に、第２の基準値とＩ／Ｖ変換回路７からのモニタ電圧の最大値との差分が最小になるようにＬＤ１ａの変調電流Ｉａｃを補償する。

こうして、本実施例では、第１実施例と同様の効果を得ることができる。また、本実施例では、初期設定時点でのモニタ電圧の平均値（第１の基準値）と最大値（第２の基準値）の情報を第２の記憶部２２に予め保持しておき、これらの値をフィードバック制御の基準値として用いることで、ＬＤ１ａの劣化による光出力及び消光比の初期設定時からの劣化を補償することができる。また、本実施例では、モニタ電圧の平均値を光出力のフィードバック制御に用い、モニタ電圧の最大値を消光比のフィードバック制御に用いることで、特許文献２に開示されたＬＤ駆動回路に比べて、より精度の高いＬＤ１ａの駆動を実現することができる。

［第３実施例］
次に、本発明の第３実施例について詳細に説明する。本実施例は、上記の第２実施例をより具体的に説明するものである。図４は本発明の第３実施例に係るＬＤ駆動回路の構成を示すブロック図であり、図３と同一の構成には同一の符号を付してある。

本実施例のＬＤ駆動回路は、ＬＤモジュール１と、トランジスタ２ａ，２ｂと、電流源３〜６と、Ｉ／Ｖ変換回路７と、平均値検出回路８と、最大値検出回路９と、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１０，１１と、比較増幅器１２，１３と、温度センサ１４と、Ａ／Ｄ変換器１５と、メモリ１６と、マイクロプロセッサ１７と、Ｄ／Ａ変換器１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄとを備えている。

電流源６と平均値検出回路８とＬＰＦ１０と比較増幅器１２とは、光出力劣化補償回路を構成している。
電流源５と最大値検出回路９とＬＰＦ１１と比較増幅器１３とは、消光比劣化補償回路を構成している。

そして、メモリ１６は、第２実施例の第１の記憶部２０と第２の記憶部２２を構成している。
演算手段であるマイクロプロセッサ１７とＤ／Ａ変換器１８ｃ，１８ｄと電流源３，４とは、第１実施例、第２実施例の第１の電流制御部２１を構成している。
Ｄ／Ａ変換器１８ａ，１８ｂと平均値検出回路８と最大値検出回路９とＬＰＦ１０，１１と比較増幅器１２，１３と電流源５，６とは、第２実施例の第２の電流制御部２３を構成している。

電流源３は、トランジスタ２ａ，２ｂに共通の電流Ｉａｃを供給する。第２実施例と同様に、電流Ｉａｃは、伝送信号パターンに応じた変調電流としてＬＤ１ａを駆動する。
一方、電流源４は、ＬＤ１ａを流れるバイアス電流Ｉｄｃを供給する。

温度センサ１４は、周囲温度を検知し、検知した周囲温度に応じた電圧値をＡ／Ｄ変換器１５に出力する。
Ａ／Ｄ変換器１５は、温度センサ１４から出力される電圧値をデジタル値に変換し、このデジタル値をアドレスとしてメモリ１６に出力する。

メモリ１６には、各周囲温度に対応したアドレスに、その周囲温度におけるＬＤ１ａの閾値Ｉｔｈ及びスロープ効率ηのデータが格納されている。メモリ１６は、Ａ／Ｄ変換器１５から出力されたアドレスに記録されている閾値Ｉｔｈ及びスロープ効率ηのデータをマイクロプロセッサ１７に出力する。

マイクロプロセッサ１７は、メモリ１６から出力された閾値Ｉｔｈ及びスロープ効率ηの値と、外部から設定される設定光出力及び設定消光比の値とを用いて、ＬＤ１ａのバイアス電流Ｉｄｃ及び変調電流Ｉａｃを算出し、変調電流Ｉａｃを制御する制御信号を電流源３に出力すると共に、バイアス電流Ｉｄｃを制御する制御信号を電流源４に出力して、電流源３，４を温度に対してフィードフォワード制御する。このマイクロプロセッサ１７は、図示しないＣＰＵと記憶装置とからなり、ＣＰＵは記憶装置に格納されたプログラムに従って処理を実行する。

Ｄ／Ａ変換器１８ｃは、マイクロプロセッサ１７からの電流源４に対する制御信号をアナログ信号に変換して、このアナログ信号を電流源４に出力する。Ｄ／Ａ変換器１８ｃからのアナログ信号により決定された電流源４の電流Ｉｄｃは、バイアス電流としてＬＤ１ａを駆動する。

Ｄ／Ａ変換器１８ｄは、マイクロプロセッサ１７からの電流源３に対する制御信号をアナログ信号に変換して、このアナログ信号を電流源３に出力する。Ｄ／Ａ変換器１８ｄからのアナログ信号により決定された電流源３の電流Ｉａｃは、前記のとおり伝送信号パターンに応じた変調電流としてＬＤ１ａを駆動する。

Ｉ／Ｖ変換回路７は、モニタＰＤ１ｂからのモニタ電流を電圧（モニタ電圧）に変換して出力する。
平均値検出回路８は、Ｉ／Ｖ変換回路７から出力されるモニタ電圧の平均電圧を検出して比較増幅器１２に出力する。

メモリ１６には、所望の光出力及び消光比を設定した初期設定時点でのモニタ電圧の平均値の情報が予め格納されている。この平均値の情報は、Ｄ／Ａ変換器１８ａによりアナログ信号に変換され、光出力のフィードバック制御の基準電圧として比較増幅器１２に出力される。

比較増幅器１２は、Ｄ／Ａ変換器１８ａから出力される基準電圧と平均値検出回路８から出力される平均電圧との差分を増幅し、この差分電圧をＬＰＦ（Low Pass Filter）１０に出力する。
ＬＰＦ１０は、比較増幅器１２からの出力電圧を平滑化して電流源６に光出力フィードバック制御用の信号として出力する。ＬＰＦ１０からの制御信号により決定された電流源６の電流は、光出力の初期値からの変動分を補償するようにＬＤ１ａのバイアス電流を補償する。

最大値検出回路９は、Ｉ／Ｖ変換回路７から出力されるモニタ電圧の最大電圧を検出して比較増幅器１３に出力する。
メモリ１６には、所望の光出力及び消光比を設定した初期設定時点でのモニタ電圧の最大値の情報が予め格納されている。この最大値の情報は、Ｄ／Ａ変換器１８ｂによりアナログ信号に変換され、消光比のフィードバック制御の基準電圧として比較増幅器１３に出力される。

比較増幅器１３は、Ｄ／Ａ変換器１８ｂから出力される基準電圧と最大値検出回路９から出力される最大電圧との差分を増幅し、この差分電圧をＬＰＦ１１に出力する。
ＬＰＦ１１は、比較増幅器１３からの出力電圧を平滑化して電流源５に消光比フィードバック制御用の信号として出力する。ＬＰＦ１１からの制御信号により決定された電流源５の電流は、消光比の初期値からの変動分を補償するようにＬＤ１ａの変調電流を補償する。

以上詳細に本実施例の構成を述べたが、図４のＩ／Ｖ変換回路７、平均値検出回路８、最大値検出回路９及び比較増幅器１２，１３は、当業者にとってよく知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成の説明は省略する。

次に、本実施例のＬＤ駆動回路の動作について説明する。まず、周囲温度に対する光出力及び消光比のフィードフォワード制御について説明する。
温度センサ１４は、周囲温度に応じた電圧値を出力し、Ａ／Ｄ変換器１５は、この電圧値をデジタル値に変換して、アドレスとしてメモリ１６に出力する。

メモリ１６は、Ａ／Ｄ変換器１５から指定されたアドレスに格納されている閾値Ｉｔｈ及びスロープ効率ηのデータをマイクロプロセッサ１７に出力する。
マイクロプロセッサ１７は、閾値Ｉｔｈ及びスロープ効率ηの値と設定光出力及び設定消光比の値とを用いて、ＬＤ１ａのバイアス電流Ｉｄｃ及び変調電流Ｉａｃを算出し、算出した変調電流Ｉａｃの値になるようにＤ／Ａ変換器１８ｄに制御信号を出力すると共に、算出したバイアス電流Ｉｄｃの値になるようにＤ／Ａ変換器１８ｃに制御信号を出力する。

Ｄ／Ａ変換器１８ｄ，１８ｃは、それぞれマイクロプロセッサ１７からの制御信号をアナログ信号に変換して電流源３，４に出力する。こうして、変調電流Ｉａｃ及びバイアス電流ＩｄｃでＬＤ１ａを駆動することにより、所望の光出力、消光比を得ることができる。

次に、ＬＤ１ａの劣化に対する光出力及び消光比のフィードバック制御について説明する。モニタＰＤ１ｂは、ＬＤ１ａの光出力に応じたモニタ電流を出力する。Ｉ／Ｖ変換回路７は、このモニタ電流をモニタ電圧に変換して出力する。
平均値検出回路８は、モニタ電圧の平均電圧を検出し、最大値検出回路９は、モニタ電圧の最大電圧を検出する。

比較増幅器１２は、メモリ１６からＤ／Ａ変換器１８ａを介して出力される基準電圧と平均値検出回路８から出力される平均電圧との差分を増幅してＬＰＦ１０に出力し、ＬＰＦ１０は、比較増幅器１２の出力を平滑化した制御信号を電流源６に出力する。こうして、平均電圧の基準値とモニタＰＤ１ｂからの光出力に応じた平均電圧との差が最小になるように電流源６がバイアス電流Ｉｄｃの不足分を補償することで、ＬＤ１ａの劣化による光出力の初期設定時からの劣化を補償することができる。

また、比較増幅器１３は、メモリ１６からＤ／Ａ変換器１８ｂを介して出力される基準電圧と最大値検出回路９から出力される最大電圧との差分を増幅してＬＰＦ１１に出力し、ＬＰＦ１１は、比較増幅器１３の出力を平滑化した制御信号を電流源５に出力する。こうして、最大電圧の基準値とモニタＰＤ１ｂからの光出力に応じた最大電圧との差が最小になるように電流源５が変調電流Ｉａｃの不足分を補償することで、ＬＤ１ａの劣化による消光比の初期設定時からの劣化を補償することができる。

以上のように、本実施例では、各周囲温度におけるＬＤ１ａの閾値Ｉｔｈ及びスロープ効率ηのデータをメモリ１６に予め保持しておくことにより、各温度で実際の光出力及び消光比の調整を実施することなく、所望の設定光出力及び設定消光比の値を与えるのみで、周囲温度の変化に対してＬＤ１ａのバイアス電流Ｉｄｃ及び変調電流Ｉａｃを容易に決定し、光出力及び消光比をフィードフォワード制御することができ、ＬＤ１ａの光出力及び消光比を一定に設定することができる。

また、本実施例では、初期設定時点でのモニタ電圧の平均値（第１の基準値）と最大値（第２の基準値）の情報をメモリ１６に予め保持しておき、これらの値をフィードバック制御の基準値として用いることで、ＬＤ１ａの劣化による光出力及び消光比の初期設定時からの劣化を補償することができる。
以上のようにして、本実施例においても、第２実施例と同様の効果を得ることができる。

［第４実施例］
次に、本発明の第４実施例について説明する。図５は本発明の第４実施例に係るＬＤ駆動回路の構成を示すブロック図であり、図４と同一の構成には同一の符号を付してある。

第２、第３実施例では、設定光出力及び設定消光比の情報を外部から与えるようにしたが、本実施例では、設定光出力及び設定消光比の情報を予めメモリ１６ａに格納しておき、これらの情報をメモリ１６ａからマイクロプロセッサ１７に渡すようにしている。

設定光出力及び設定消光比の情報が格納されている点を除いて、メモリ１６ａの構成及び動作は第３実施例のメモリ１６と同じである。また、その他の構成は第３実施例と全く同じなので、説明は省略する。
こうして、本実施例においても、第２実施例と同様の効果を得ることができる。

本発明は、光送信回路等に使用されるレーザダイオード駆動回路に適用することができる。

本発明の第１実施例に係るＬＤ駆動回路の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施例におけるレーザダイオードの電流−光出力特性の１例を示す図である。 本発明の第２実施例に係るＬＤ駆動回路の構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施例に係るＬＤ駆動回路の構成を示すブロック図である。 本発明の第４実施例に係るＬＤ駆動回路の構成を示すブロック図である。 関連するＬＤ駆動回路の構成を示すブロック図である。 関連する他のＬＤ駆動回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…ＬＤモジュール、１ａ…ＬＤ、１ｂ…モニタＰＤ、２ａ，２ｂ…トランジスタ、３〜６…電流源、７…Ｉ／Ｖ変換回路、８…平均値検出回路、９…最大値検出回路、１０，１１…ＬＰＦ、１２，１３…比較増幅器、１４…温度センサ、１５…Ａ／Ｄ変換器、１６，１６ａ…メモリ、１７…マイクロプロセッサ、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ…Ｄ／Ａ変換器、２０…第１の記憶部、２１…第１の電流制御部、２２…第２の記憶部、２３…第２の電流制御部。

Claims (6)

1. バイアス電流と伝送信号パターンに応じてレーザダイオードを発光させる変調電流とを重畳した電流で前記レーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動回路において、
   周囲温度を検知する温度センサと、
   各周囲温度における前記レーザダイオードの閾値及びスロープ効率のデータを予め記憶し、前記温度センサが検知した周囲温度に対応する閾値及びスロープ効率の値を出力する第１の記憶手段と、
   この第１の記憶手段から出力された閾値及びスロープ効率の値と、設定された光出力及び設定された消光比の値とを用いて、前記レーザダイオードのバイアス電流及び変調電流を決定し、前記レーザダイオードを駆動する第１の電流制御手段とを備えることを特徴とするレーザダイオード駆動回路。
2. 請求項１記載のレーザダイオード駆動回路において、
   さらに、前記レーザダイオードの光出力を検知するモニタフォトダイオードと、
   所望の光出力及び消光比を設定した初期設定時点での前記モニタフォトダイオードの出力の平均値である第１の基準値と前記初期設定時点でのモニタフォトダイオードの出力の最大値である第２の基準値とを予め記憶し、これらの基準値を出力する第２の記憶手段と、
   前記第１の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の平均値との差分が最小になるように前記バイアス電流を補償すると共に、前記第２の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の最大値との差分が最小になるように前記変調電流を補償する第２の電流制御手段とを備えることを特徴とするレーザダイオード駆動回路。
3. 請求項１記載のレーザダイオード駆動回路において、
   前記第１の電流制御手段は、
   前記レーザダイオードのバイアス電流及び変調電流を算出し、算出したバイアス電流の値になるように第１の制御信号を出力すると共に、算出した変調電流の値になるように第２の制御信号を出力する演算手段と、
   前記第１の制御信号に応じたバイアス電流を前記レーザダイオードに供給する第１の電流源と、
   前記第２の制御信号に応じた変調電流を前記レーザダイオードに供給する第２の電流源とからなることを特徴とするレーザダイオード駆動回路。
4. 請求項２記載のレーザダイオード駆動回路において、
   前記第２の電流制御手段は、
   前記モニタフォトダイオードの出力の平均値を検出する平均値検出手段と、
   前記モニタフォトダイオードの出力の最大値を検出する最大値検出手段と、
   前記第１の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の平均値との差分が最小になるように第３の制御信号を出力する第１の比較増幅手段と、
   前記第２の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の最大値との差分が最小になるように第４の制御信号を出力する第２の比較増幅手段と、
   前記第３の制御信号に応じたバイアス電流を前記レーザダイオードに供給する第３の電流源と、
   前記第４の制御信号に応じた変調電流を前記レーザダイオードに供給する第４の電流源とからなることを特徴とするレーザダイオード駆動回路。
5. バイアス電流と伝送信号パターンに応じてレーザダイオードを発光させる変調電流とを重畳した電流で前記レーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動方法において、
   周囲温度を検知する温度検知手順と、
   各周囲温度における前記レーザダイオードの閾値及びスロープ効率のデータを予め記憶する第１の記憶手段から、前記温度検知手順で検知した周囲温度に対応する閾値及びスロープ効率の値を取得し、この取得した値と、設定された光出力及び設定された消光比の値とを用いて、前記レーザダイオードのバイアス電流及び変調電流を決定し、前記レーザダイオードを駆動する第１の電流制御手順とを備えることを特徴とするレーザダイオード駆動方法。
6. 請求項５記載のレーザダイオード駆動方法において、
   さらに、前記レーザダイオードの光出力をモニタフォトダイオードで検知する光出力検知手順と、
   所望の光出力及び消光比を設定した初期設定時点での前記モニタフォトダイオードの出力の平均値である第１の基準値と前記初期設定時点でのモニタフォトダイオードの出力の最大値である第２の基準値とを予め記憶する第２の記憶手段から、これらの基準値を取得し、前記第１の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の平均値との差分が最小になるように前記バイアス電流を補償すると共に、前記第２の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の最大値との差分が最小になるように前記変調電流を補償する第２の電流制御手順とを備えることを特徴とするレーザダイオード駆動方法。

Images