(57)【要約】【課題】安定な出力光及び消光比を実現できるレーザダイオード駆動制御装置を提供すること。【解決手段】ＬＤ２の温度を検出し検出結果を出力する温度センサ４と、検出結果に基づいてＬＤ２の出力光の目標光強度Ｐａｖｅ（２）とこのＰａｖｅ（２）のもとで出力光のＯＭＡを維持するための目標消光比Ｅｒ（２）とを取得し、こＰａｖｅ（２）とＥｒ（２）とに基づいてバイアス電流及び変調電流を制御するための制御信号を出力する制御部５と、この制御信号に応じて、バイアス電流及び変調電流をＬＤ２に供給するＬＤ駆動回路６とを備え、制御部５は、温度センサ４の検出結果とバイアス電流の一方又は両方がそれぞれの所定の基準値を超えたと判定した場合にＰａｖｅ（２）とＥｒ（２）とを取得する。【選択図】図２
2010267859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードと、
前記レーザダイオードの温度を検出し、この検出結果を出力する温度検出部と、
前記検出結果に基づいて、前記レーザダイオードの出力光の目標光強度と該目標光強度のもとで前記出力光の消光差を維持するための目標消光比とを取得し、この取得した目標光強度と目標消光比とに基づいて前記レーザダイオードに供給するバイアス電流及び変調電流を制御するための制御信号を出力する制御部と、
前記制御信号に応じて、前記バイアス電流及び前記変調電流を前記レーザダイオードに供給するレーザ駆動部と、
を備え、
前記制御部は、前記検出結果と前記制御信号の示す前記バイアス電流の値の一方又は両方がそれぞれの所定基準値を超えたと判定した場合に前記目標光強度と前記目標消光比とを取得する、ことを特徴とするレーザダイオード駆動制御装置。
【請求項２】
前記レーザダイオードの所定の複数の温度のそれぞれに対し予め設定された複数の光強度を示す温度・光強度対応データと、該複数の光強度のそれぞれに対し予め設定された複数の消光比を示す光強度・消光比対応データとを格納する記憶装置を更に備え、
前記制御部は、前記温度・光強度対応データに基づいて前記検出結果の示す温度に対応する光強度を前記目標光強度として取得し、該目標光強度として取得した光強度に対応する消光比を前記光強度・消光比対応データに基づいて前記目標消光比として取得する、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード駆動制御装置。
【請求項３】
前記レーザダイオードの出力光をモニタし、このモニタ結果を出力する出力光モニタ部を更に備え、
前記制御部は、前記検出結果と前記バイアス電流の両方がそれぞれの前記基準値を超えていないと判定した場合に、前記モニタ結果に基づいて、前記レーザダイオードの出力光の光強度及び消光比をそれぞれの所定の設定値に維持するためのＡＰＣ制御を行う、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザダイオード駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザダイオードに供給する駆動電流を制御するためのレーザダイオード駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＤ（レーザダイオード）に供給する電流量を調整し、光出力を一定に保持するためのＡＰＣ（ＡＰＣ：Automatic Power Control）回路の一例が特許文献１に開示されている。このＡＰＣ回路は、ＬＤの周囲温度に応じてバイアス電流及び変調電流を調整し、ＬＤの光出力及び消光比を一定に制御する。また、このＡＰＣ回路は、モニタ用フォトダイオードの出力に基づいてＬＤの経時劣化を検出し、バイアス電流を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１３５８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＬＤは、高温時に閾値電流が上昇し、光出力が大きく低下するという温度特性を有している。このようにＬＤに流れる電流がＬＤの温度上昇を招く。ＬＤの温度上昇が続ければ、ＬＤの光出力もそれに応じて低下する。ＡＰＣ回路は、光出力の低下を防止するためにＬＤの光出力の低下に応じて更に大きなバイアス電流をＬＤに供給しなければならず、よって光出力及び消光比の安定化が困難となる。そこで本発明の目的は、安定な光出力及び消光比を実現できるレーザダイオード駆動制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のレーザダイオード駆動制御装置は、レーザダイオードと、前記レーザダイオードの温度を検出し、この検出結果を出力する温度検出部と、前記検出結果に基づいて、前記レーザダイオードの出力光の目標光強度と該目標光強度のもとで前記出力光の消光差を維持するための目標消光比とを取得し、この取得した目標光強度と目標消光比とに基づいて前記レーザダイオードに供給するバイアス電流及び変調電流を制御するための制御信号を出力する制御部と、前記制御信号に応じて、前記バイアス電流及び前記変調電流を前記レーザダイオードに供給するレーザ駆動部と、を備え、前記制御部は、前記検出結果と前記制御信号の示す前記バイアス電流の値の一方又は両方がそれぞれの所定基準値を超えたと判定した場合に前記目標光強度と前記目標消光比とを取得する、ことを特徴とする。従って、レーザダイオードの温度とバイアス電流とがそれぞれの所定の基準値を超えると、レーザダイオードの出力光の光強度が新たな目標光強度となるようにバイアス電流が制御され、更に、レーザダイオードの出力光の消光比が、この目標光強度のもとで消光差を維持するための新たな目標消光比となるように変調電流が制御されるので、目標光強度を比較的小さな値に設定すればバイアス電流に起因するレーザダイオードの温度上昇が緩和され、更に、消光差が維持されるので信号の劣化が抑制できる。
【０００６】
本発明のレーザダイオード駆動制御装置は、前記レーザダイオードの所定の複数の温度のそれぞれに対し予め設定された複数の光強度を示す温度・光強度対応データと、該複数の光強度のそれぞれに対し予め設定された複数の消光比を示す光強度・消光比対応データとを格納する記憶装置を更に備え、前記制御部は、前記温度・光強度対応データに基づいて前記検出結果の示す温度に対応する光強度を前記目標光強度として取得し、該目標光強度として取得した光強度に対応する消光比を前記光強度・消光比対応データに基づいて前記目標消光比として取得するのが好ましい。このように、温度・光強度対応データを用いることによって、目標光強度を容易且つ短時間に取得できる。
【０００７】
本発明のレーザダイオード駆動制御装置は、前記レーザダイオードの出力光をモニタし、このモニタ結果を出力する出力光モニタ部を更に備え、前記制御部は、前記検出結果と前記バイアス電流の両方がそれぞれの前記基準値を超えていないと判定した場合に、前記モニタ結果に基づいて、前記レーザダイオードの出力光の光強度及び消光比をそれぞれの所定の設定値に維持するためのＡＰＣ制御を行うのが好ましい。このように、検出結果とバイアス電流とがそれぞれの所定の基準値を超えない場合にＡＰＣ制御が行われるので、ＡＰＣ制御を行いつつも、信号劣化を伴うことなくレーザダイオードの温度上昇を抑制できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、安定な光出力及び消光比を実現できるレーザダイオード駆動制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るレーザダイオード駆動制御装置の構成を示す図である。
【図２】実施形態に係るレーザダイオード駆動制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】ＬＤの温度と、ＬＤの光強度との関係を例示する図である。
【図４】ＬＤの光強度と、消光差を維持するためのＬＤの消光比との関係を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１は、実施形態に係るレーザダイオード駆動制御装置１の構成を示す図である。レーザダイオード駆動制御装置１は、ＬＤ２、モニタＰＤ３（出力光モニタ部）、温度センサ４（温度検出部）、制御部５及びＬＤ駆動回路６（レーザ駆動部）を備えている。
【００１１】
ＬＤ２は、ＬＤ駆動回路６から供給されるバイアス電流及び変調電流に応じて発光する。モニタＰＤ３は、フォトダイオード等の光検出素子を有しており、ＬＤ２の出力光をモニタする。モニタＰＤ３は、このモニタ結果を示すモニタ信号を制御部５に出力する。温度センサ４は、温度センサ４の近傍の温度を検出するサーミスタ等の温度検出素子を有する。温度センサ４は、ＬＤ２に密着して配置されているので、温度センサ４によって検出される温度はＬＤ２の温度と略同一である。
【００１２】
制御部５は、物理的にはＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有している。制御部５は、機能的にはバイアス電流制御部５ａ及び変調電流制御部５ｂを有している。バイアス電流制御部５ａ及び変調電流制御部５ｂは、制御部５のＲＯＭ等の内蔵メモリ（記憶装置であり、以下、単に内蔵メモリという）（又は着脱自在な記録媒体等、以下同様）に格納されたコンピュータプログラム（例えば、ＡＰＣ制御を行うためのコンピュータプログラムや、図２のフローチャートに示す処理を実行するためのコンピュータプログラム等）が制御部５のＣＰＵによって実行されることによって実現される構成とするが、ハードウェアによって実現される構成であってもよい。バイアス電流制御部５ａは、ＬＤ２に供給するバイアス電流の値を制御するためのバイアス電流制御信号を生成し、このバイアス電流制御信号をＬＤ駆動回路６に出力する。変調電流制御部５ｂは、ＬＤ２に供給する変調電流の値を制御するための変調電流制御信号を生成し、この変調電流制御信号をＬＤ駆動回路６に出力する。制御部５のバイアス電流制御部５ａ及び変調電流制御部５ｂは、モニタＰＤ３から送信されるモニタ信号等を用いてＬＤ２に対しＡＰＣ制御を行う。制御部５は、ＡＰＣ制御を行うことによって、ＬＤ２の出力光の光強度（平均光強度（単位はワット）であり、Ｐａｖｅという）を所定の設定値（Ｐａｖｅ（１）という）に維持し、更に、ＬＤ２の出力光の消光比（Ｅｒという）を所定の設定値（Ｅｒ（１）という）に維持する。Ｅｒは、Ｈｉｇｈ状態の光信号Ｐ（Ｈ）とＬｏｗ状態の光信号Ｐ（Ｌ）との比であり、Ｅｒ＝Ｐ（Ｈ）／Ｐ（Ｌ）となっている。また、制御部５は、モニタＰＤ３から送信されるモニタ信号と温度センサ４によって検出される温度（ＬＤ２の温度に対応）とに基づき、バイアス電流制御部５ａ及び変調電流制御部５ｂ等を用いて、図２のフローチャートに示す処理を実行する。
【００１３】
ＬＤ駆動回路６は、制御部５から入力されるバイアス電流制御信号に基づき、ＬＤ２にバイアス電流を供給する。ＬＤ駆動回路６は、制御部５から入力される変調電流制御信号に基づいて外部から入力される送信信号を変調電流に変換し、この変調電流をＬＤ２に供給する。
【００１４】
次に、図２〜図４を参照して、レーザダイオード駆動制御装置１の動作を説明する。レーザダイオード駆動制御装置１の動作を説明するためのフローチャートを図２に示す。まず、制御部５（バイアス電流制御部５ａ及び変調電流制御部５ｂ）は、ＬＤ２に対しＡＰＣ制御を行っているものとする。制御部５は、このＡＰＣ制御を行いつつ、温度センサ４によって検出される温度（ＬＤ２の温度に対応）と、ＬＤ２に供給しているバイアス電流（後述のバイアス電流制御信号の示すバイアス電流の値）とを監視する。そして、制御部５は、温度センサ４によって検出された温度（ＬＤ２の温度）とＬＤ２に供給しているバイアス電流の一方又は両方が予め設定されたそれぞれの基準値（基準温度又は基準電流）を超えたか否かを判定し、超えたと判定した場合に（ステップＳ１）、後述のステップＳ２〜ステップＳ５の処理を行う。
【００１５】
ステップＳ１の後、制御部５は、温度センサ４によって検出された温度（ＬＤ２の温度）に応じて、目標光強度（Ｐａｖｅ（２）という）を取得し、更に、この取得したＰａｖｅ（２）のもとでＬＤ２の出力光の消光差（Optical Modulation Amplitude：ＯＭＡ）を維持するための目標消光比（Ｅｒ（２）という）を取得する（ステップＳ２）。ＯＭＡは、Ｐ（Ｈ）とＰ（Ｌ）との差であり、ＯＭＡ＝Ｐ（Ｈ）−Ｐ（Ｌ）となっている。そして、維持されるＯＭＡの値は、ＡＰＣ制御の実行時の値（ＯＭＡ（１）という）であり、ＯＭＡ（１）＝２×Ｐａｖｅ（１）×（Ｅｒ（１）−１）／（Ｅｒ（１）＋１）となっている。制御部５の内蔵メモリには、ＬＤ２の温度とＰａｖｅ（２）との対応を示す温度・光強度対応データが格納されている。また、この制御部５の内蔵メモリには、Ｐａｖｅ（２）と、このＰａｖｅ（２）のもとでＯＭＡを維持するためのＥｒ（２）との対応を示す光強度・消光比対応データとが格納されている。制御部５は、ステップＳ２において、温度・光強度対応データを参照してＰａｖｅ（２）を取得し、光強度・消光比対応データを参照してＥｒ（２）を取得する。
【００１６】
温度・光強度対応データの内容は図４に示すグラフに対応しており、温度・光強度対応データには、ＬＤ２の所定の複数の温度のそれぞれに対し予め設定されたＬＤ２の出力光の複数の光強度が登録されている。図４に示すグラフは、ＬＤ２の温度と、ＬＤ２の出力光の光強度との対応を示している。図４に示すＬＤ２の光強度は相対値（Ｐａｖｅ（Ｒ）といい、Ｐａｖｅ（Ｒ）＝Ｐａｖｅ（２）／Ｐａｖｅ（１））である。図４に示すように、ＬＤ２の温度が上昇すると、光強度が低下（発光効率が低下）する。
【００１７】
また、光強度・消光比対応データの内容は、図３に示すグラフに対応しており、光強度・消光比対応データには、ＬＤ２の出力光の複数の光強度（温度・光強度対応データに登録されている複数の光強度）のそれぞれに対し予め設定された複数の消光比が登録されている。図３に示すグラフは、ＬＤ２の出力光の光強度と、それぞれの光強度においてＯＭＡを維持するための消光比との対応を示している。図３に示すＬＤ２の光強度は、図４の場合と同様に、Ｐａｖｅ（Ｒ）となっている。図３に示すグラフは、下記式（３）に対応している。式（３）は、下記式（１）を下記式（２）で割ったもの（式（１）／式（２））となっている。また、図３に示すグラフは、Ｅｒ（１）が略３．１６に設定された式（３）に対応している（すなわち、ＡＰＣ制御における目標消光比が略３．１６に設定された場合となっている）。図３に示すグラフ（式（３））によれば、Ｐａｖｅ（Ｒ）が略０．８の場合にＯＭＡ（１）を維持するために必要なＥｒ（２）は、略４．７０であることがわかる。
【００１８】
【数１】
2010267859.tif 000003
【００１９】
【数２】
2010267859.tif 000004
【００２０】
【数３】
2010267859.tif 000005
【００２１】
図２に戻って説明する。ステップＳ２の後、制御部５は、ステップＳ２において取得したＰａｖｅ（２）に対応するバイアス電流の目標値（Ｉｂ（２）という）を取得する（ステップＳ３）。制御部５の内蔵メモリには、Ｐａｖｅ（２）とＩｂ（２）との対応を示す光強度・バイアス電流対応データが格納されている。光強度・バイアス電流対応データには、所定の複数のＰａｖｅ（２）のそれぞれに対し予め設定された複数のＩｂ（２）が登録されている。制御部５は、ステップＳ３において、光強度・バイアス電流対応データを参照してＩｂ（２）を取得する。なお、制御部５は、モニタＰＤ３からのモニタ信号を用いてフィードバック制御を行うことによって、このモニタ信号の示すＬＤ２の出力光のＰａｖｅがＰａｖｅ（２）となるようにバイアス電流を制御する構成であってもよい。
【００２２】
ステップＳ３の後、制御部５は、ステップＳ２において取得したＥｒ（２）に対応する変調電流の目標値（Ｉｍ（２）という）を取得する（ステップＳ４）。制御部５の内蔵メモリには、Ｅｒ（２）と、Ｉｍ（２）との対応を示す消光比・変調電流対応データが格納されている。消光比・変調電流対応データには、所定の複数のＥｒ（２）のそれぞれに対し予め設定された複数のＩｍ（２）が登録されている。制御部５は、ステップＳ４において、消光比・変調電流対応データを参照してＩｍ（２）を取得する。なお、制御部５は、モニタＰＤ３からのモニタ信号を用いてフィードバック制御を行うことによって、このモニタ信号の示すＬＤ２の出力光の目標消光比がＥｒ（２）となるように変調電流を制御する構成であってもよい。
【００２３】
ステップＳ４の後、バイアス電流制御部５ａは、バイアス電流をＩｂ（２）に設定するバイアス電流制御信号を生成し、この生成したバイアス電流制御信号をＬＤ駆動回路６に出力し、更に、変調電流制御部５ｂは、変調電流をＩｍ（２）に設定する変調電流制御信号を生成し、この生成した変調電流制御信号をＬＤ駆動回路６に出力する（ステップＳ５）。ＬＤ駆動回路６は、ステップＳ５において制御部５から入力されたバイアス電流制御信号及び変調電流制御信号に応じて、Ｉｂ（２）のバイアス電流と、Ｉｍ（２）の変調電流とをＬＤ２に供給する。
【００２４】
以上説明したレーザダイオード駆動制御装置１によれば、ＬＤ２の温度とバイアス電流の一方又は両方がそれぞれの所定の基準値を超えると、ＬＤ２の出力光のＰａｖｅが新たな目標光強度（Ｐａｖｅ（２））となるようにバイアス電流が制御され、更に、ＬＤ２の出力光のＥｒが新たな目標消光比のＥｒ（２）となるように変調電流が制御されるので、Ｐａｖｅ（２）を比較的小さな値に設定すればバイアス電流に起因するＬＤ２の温度上昇が緩和され、更に、ＯＭＡが維持（ＯＭＡ（１）に維持）されるので送信信号の劣化が抑制される。また、温度・光強度対応データを用いることによって、目標光強度であるＰａｖｅ（２）を容易且つ短時間に取得できる。また、温度センサ４によるＬＤ２の温度の検出結果とバイアス電流の両方がそれぞれの所定の基準値を超えない場合にＡＰＣ制御が行われるので、ＡＰＣ制御を行いつつも、信号劣化を伴うことなくＬＤ２の温度上昇を抑制できる。
【００２５】
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【符号の説明】
【００２６】
１…レーザダイオード駆動制御装置、２…ＬＤ、３…モニタＰＤ、４…温度センサ、５…制御部、５ａ…バイアス電流制御部、５ｂ…変調電流制御部、６…ＬＤ駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010267859.tif 000008
【図４】
2010267859.tif 000009