(57)【要約】【課題】環境温度や、レーザ素子の変調電流が変化した場合であっても、光出力波形の劣化を好適に低減可能なレーザ駆動回路を提供する。【解決手段】レーザダイオード２を駆動するための変調電流を、トランジスタ３，４を差動パルス信号に基づいてスイッチングすることにより生成するレーザ駆動回路であって、環境温度、変調電流及びレーザダイオード２の累積動作時間の少なくとも一つと、トランジスタ３，４のスイッチング時間を設定するための可変容量素子９ｃ，９ｄの容量値と、を対応付けたデータをあらかじめ記憶し、環境温度、変調電流及びレーザダイオード２の累積動作時間の少なくとも一つの測定値に基づいて、上記記憶したデータを参照して、測定値に応じた可変容量素子９ｃ，９ｄの容量値を設定することにより、トランジスタ３，４のスイッチング時間を制御する制御部８を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードを駆動するための変調電流を、トランジスタをデータ信号に基づいてスイッチングすることにより生成するレーザ駆動回路であって、
環境温度、前記変調電流及び前記レーザダイオードの累積動作時間の少なくとも一つと、前記変調電流の立上がり特性を決める前記トランジスタのスイッチング時間を設定するための回路パラメータと、を対応付けたデータをあらかじめ記憶しておく記憶手段と、
前記環境温度、前記変調電流及び前記累積動作時間の少なくとも一つの測定値を測定し、前記測定値に基づいて前記記憶手段を読み出して、前記測定値に応じた前記回路パラメータを設定することにより、前記トランジスタのスイッチング時間を制御する制御手段と、を備える、
ことを特徴とするレーザ駆動回路。
【請求項２】
前記回路パラメータは、コンデンサの容量値であり、
前記制御手段は、前記トランジスタのベースと前記データ信号の供給源との間に直列に挿入された抵抗に対して並列に設けられたコンデンサの容量値を、前記測定値に応じて可変制御することにより、前記トランジスタのスイッチング時間を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信の分野において用いられる半導体レーザの駆動回路としては、特許文献１及び特許文献２に記載された回路（レーザドライバ）が知られている。特許文献１に記載されたレーザドライバは、差動パルス信号によりスイッチングされるトランジスタによって、レーザ素子の発光を駆動するレーザドライバであり、トランジスタのベースに直列に接続された抵抗と、この抵抗に並列に接続された容量素子と、を備えている。そして、このレーザドライバは、上記のように抵抗及び容量素子を備えることによって、光出力波形の劣化を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３５８９１号公報
【特許文献２】特開２００５−３０２８９５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、レーザ素子の特性は、環境温度の変化や、レーザ素子の変調電流の変化に伴って変化するので、抵抗及び容量素子の組み合わせだけでは、光出力波形の劣化を十分に低減することができない、という問題がある。そこで、本発明は、環境温度や、レーザ素子の変調電流が変化した場合であっても、光出力波形の劣化を好適に低減可能なレーザ駆動回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のレーザ駆動回路は、レーザダイオードを駆動するための変調電流を、トランジスタをデータ信号に基づいてスイッチングすることにより生成するレーザ駆動回路であって、環境温度、変調電流及びレーザダイオードの累積動作時間の少なくとも一つと、変調電流の立上がり特性を決めるトランジスタのスイッチング時間を設定するための回路パラメータと、を対応付けたデータをあらかじめ記憶しておく記憶手段と、環境温度、変調電流及び累積動作時間の少なくとも一つの測定値を測定し、測定値に基づいて記憶手段を読み出して、測定値に応じた回路パラメータを設定することにより、トランジスタのスイッチング時間を制御する制御手段と、を備える、ことを特徴とする。
【０００６】
本発明のレーザ駆動回路によれば、環境温度やレーザダイオードの累積動作時間や変調電流の測定値に応じた回路パラメータを設定可能であるので、測定値に応じてトランジスタのスイッチング時間を制御可能である。したがって、環境温度やレーザダイオードの累積動作時間や変調電流の測定値が変化した場合であっても、測定値の変化に応じてトランジスタのスイッチング時間を制御して、光出力波形の劣化を好適に低減することができる。
【０００７】
本発明のレーザ駆動回路においては、回路パラメータは、コンデンサの容量値であり、制御手段は、トランジスタのベースとデータ信号の供給源との間に直列に挿入された抵抗に対して並列に設けられたコンデンサの容量値を、測定値に応じて可変制御することにより、トランジスタのスイッチング時間を制御する、構成でも良い。この場合、環境温度や変調電流の測定値に応じて、コンデンサの容量値を可変制御可能である。このため、環境温度や変調電流の測定値が変化した場合であっても、測定値の変化に応じてトランジスタのスイッチング時間を容易に制御することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、環境温度や、レーザ素子の変調電流が変化した場合であっても、光出力波形の劣化を好適に低減可能なレーザ駆動回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係るレーザダイオード駆動回路の回路図である。
【図２】図１の可変容量素子の詳細を表す回路図である。
【図３】図１の可変容量素子を可変制御するための図表である。
【図４】光出力波形を表す模式図である。
【図５】第２実施形態に係るレーザダイオード駆動回路の回路図である。
【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。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザダイオード駆動回路の回路図である。レーザダイオード駆動回路１は、変調電流に応じて光信号を生成するレーザダイオード２と、差動対を成すトランジスタ３，４と、レーザダイオード２に対して一定の電流を供給するバイアス電流源５と、レーザダイオード２に対して変調電流を供給する変調電流源６と、外部からの差動パルス信号（データ信号）を増幅して出力する差動増幅器７と、後述するスイッチング時間可変回路９を制御する制御部（記憶手段、制御手段）８と、制御部８からの制御を受けてトランジスタ３，４のスイッチング時間を設定するスイッチング時間可変回路９と、環境温度を測定する温度測定部（制御手段）１０と、外部から差動パルス信号が入力される入力端子１１ａ，１１ｂと、を有している。
【００１２】
レーザダイオード２のカソードは、トランジスタ３のコレクタに接続されると共に、バイアス電流源５を介して接地されている。トランジスタ３，４のエミッタは、共通に接続されて変調電流源６を介してそれぞれ接地され、トランジスタ３のコレクタはレーザダイオード２を介してバイアスされ、トランジスタ４のコレクタは直接バイアスされている。また、トランジスタ３，４のベースは、スイッチング時間可変回路９及び差動増幅器７を介して入力端子１１ａ，１１ｂにそれぞれ接続されている。
【００１３】
差動増幅器７は、外部から入力端子１１ａ，１１ｂを介して供給される差動パルス信号の入力を受け、この差動パルス信号を増幅し、増幅後の差動パルス信号をスイッチング時間可変回路９を介してトランジスタ３，４の各ベースにそれぞれ出力する。入力される差動パルス信号は、互いに相補的な電圧信号であるＤａｔａ１，Ｄａｔａ２である。トランジスタ３，４は、増幅された差動パルス信号に基づいて、導通状態と遮断状態とを順次切り替える（スイッチングする）。トランジスタ３の導通状態（トランジスタ４の遮断状態）においては、バイアス電流源５からの定電流Ｉｂに加えて、変調電流源６からの変調電流Ｉｍがレーザダイオード２に供給される。これにより、レーザダイオード２から、差動パルス信号Ｄａｔａ１，Ｄａｔａ２に応じた光信号が生成される。
【００１４】
スイッチング時間可変回路９は、抵抗９ａ，９ｂ、可変容量素子（コンデンサ）９ｃ，９ｄを有する。抵抗９ａ，９ｂは、差動パルス信号の供給源である入力端子１１ａ，１１ｂと、トランジスタ３，４のベースと、の間にそれぞれ差動増幅器７を介して直列に挿入されている。可変容量素子９ｃ，９ｄは、抵抗９ａ，９ｂに対して、それぞれ並列に接続されている。これら可変容量素子９ｃ，９ｄの容量値（回路パラメータ）が、トランジスタ３，４のスイッチング時間を設定する。図２は、可変容量素子９ｃ（可変容量素子９ｄ）の具体的な構成を示す回路図である。可変容量素子９ｃ（可変容量素子９ｄ）は、図２に示されるように、抵抗９ａ（抵抗９ｂ）に対してそれぞれ並列に接続された容量素子９ｅ，９ｆ，９ｇと、容量素子９ｆ，９ｇにそれぞれ直列に接続されたスイッチ９ｈ，９ｉと、から成る。
【００１５】
制御部８は、図示しないＣＰＵ等の演算回路と、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリと、を含む。制御部８は、メモリ内に図３に示されるような、各パラメータと可変容量素子９ｃ，９ｄの容量値との関係を示すデータをあらかじめ記憶している。具体的には、制御部８は、図３（Ａ）に示すように、あらかじめ環境温度及び変調電流を測定することにより得られた各測定値と、これらの各測定値における可変容量素子９ｃ，９ｄの最適な容量値と、を対応付けたデータを記憶している。さらに、制御部８は、図３（Ｂ）に示すように、あらかじめ変調電流及びレーザダイオード２の累積動作時間を測定することにより得られた各測定値と、これらの各測定値における可変容量素子９ｃ，９ｄの最適な容量値と、を対応付けたデータを記憶している。ここで、可変容量素子９ｃ，９ｄの最適な容量値とは、光出力波形の劣化が最も低減されるトランジスタ３，４のスイッチング時間を定める容量値のことである。これらの最適な容量値は、レーザダイオード２の環境温度や累積動作時間を変化させた時の光出力波形のＴｒ／Ｔｆや、長距離伝送特性に対するレーザダイオード駆動回路１のスイッチング応答時間依存性と、レーザダイオード駆動回路１のトランジスタ３，４のスイッチング時間の変調電流依存性と、を事前に確認して、統計的な手法で最適なトランジスタ３，４のスイッチング時間を事前に定めておくことにより決定することができる。
【００１６】
制御部８は、変調電流を、変調電流源６をモニタすることにより測定する。また、制御部８は、温度測定部１０が測定した環境温度の測定値を示す信号の入力を受ける。そして、制御部８は、変調電流及び環境温度の各測定値に基づいて、あらかじめ記憶している図３（Ａ）に示されるデータを参照することにより、スイッチング時間可変回路９の可変容量素子９ｃ，９ｄの容量値を決定し、決定した容量値に可変容量素子９ｃ，９ｄを可変制御する。具体的には、制御部８は、可変容量素子９ｃ，９ｄのスイッチ９ｈ，９ｉをオン・オフすることにより、可変容量素子９ｃ，９ｄの容量を制御する。これにより、制御部８は、トランジスタ３，４のスイッチング時間を制御する。
【００１７】
図４は、レーザダイオード駆動回路１による、光出力波形の一例を表す模式図である。図４（Ａ）に示される光出力波形は、可変容量素子９ｃ，９ｄの容量値を環境温度が低温（−４０℃〜２５℃）である場合に即した値に固定して測定された場合を示すものである。このため、高温（６５℃，８０℃）の環境温度における光出力波形には劣化が生じ、低温の環境温度における光出力波形においては、高温の環境温度における光出力波形と比べて、劣化が低減される。
【００１８】
図４（Ｂ）に示される光出力波形は、可変容量素子９ｃ，９ｄの容量値を低温に即した値よりも大きい値に固定して測定された場合を示すものである。この容量値の設定は、環境温度が高温である場合に即した設定である。このため、低温の環境温度における光出力波形には劣化が生じ、高温の環境温度における光出力波形においては、低温の環境温度における光出力波形と比べて、劣化が低減される。
【００１９】
図４（Ｃ）に示される光出力波形は、本第１実施形態に示したように、可変容量素子９ｃ，９ｄの容量値を、環境温度が低温の場合においては低温に即した容量値として、環境温度が２５℃を超える温度になった場合においては容量値が適切な値まで大きくなるように可変制御した場合を示すものである。この光出力波形によれば、全ての環境温度の参照値（８０℃、６５℃、２５℃、−４０℃）において、光出力波形の劣化が低減される。
【００２０】
このように、第１実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１によれば、環境温度や変調電流の測定値に応じて可変容量素子９ｃ，９ｄの容量を設定可能であるので、測定値に応じてトランジスタのスイッチング時間を制御可能である。したがって、環境温度や変調電流の測定値が変化した場合であっても、測定値の変化に応じてトランジスタのスイッチング時間を制御して、光出力波形の劣化を好適に低減することができる。
【００２１】
なお、第１実施形態においては、環境温度及び変調電流の値に基づいて可変容量素子９ｃ，９ｄの容量値を可変制御する構成としたが、これに限らない。例えば、制御部８は、図示しないタイマーから入力されるレーザダイオード２の累積動作時間の測定値と、変調電流の測定値と、に基づいて、あらかじめ記憶している図３（Ｂ）に示されるデータを参照し、可変容量素子９ｃ，９ｄの容量値を、各測定値に応じた値に可変制御する構成とすることもできる。また、制御部８は、環境温度、変調電流及びレーザダイオード２の累積動作時間をあらかじめ測定することにより得られる各測定値のうちの少なくとも一つの測定値と、この測定値における可変容量素子９ｃ，９ｄの最適な容量値と、を対応付けた所定のデータを記憶することができる。この場合、制御部８は、変調電流源６をモニタすることにより測定される変調電流の測定値、温度測定部１０から入力される環境温度の測定値及びタイマーから入力されるレーザダイオード２の累積動作時間の測定値のうちの少なくとも一つの測定値に基づいて、上記所定のデータを参照することにより、スイッチング時間可変回路９の可変容量素子９ｃ，９ｄの容量値を決定し、決定した容量値に可変容量素子９ｃ，９ｄを可変制御する。
【００２２】
（第２実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の他の第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係るレーザダイオード駆動回路の回路図である。図５に示すように、レーザダイオード駆動回路１ａは、第１実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１と比べて、温度測定部１０を有さない点が相違している。レーザダイオード駆動回路１ａの他の構成は、第１実施形態のレーザダイオード駆動回路１と同様である。
【００２３】
制御部８は、変調電流の測定値と、この測定値における可変容量素子９ｃ，９ｄの最適な容量値と、を対応付けたデータをあらかじめ記憶している。そして、制御部８は、変調電流源６の変調電流を測定し、この測定値に基づいて、上記のあらかじめ記憶しているデータを参照し、可変容量素子９ｃ，９ｄの容量値を、この測定値に応じた値に可変制御する。
【００２４】
第２実施形態においては、制御部８は、変調電流によってのみ、可変容量素子９ｃ，９ｄの容量値を可変制御する。これは、光データリンクは、ＳＤＨやＳＯＮＥＴなどの標準規格によって光出力や消光比等が定められており、半導体レーザの閾値や発光効率の変化に対応する工夫が施されているものが多く、温度と変調電流の関係が独立に変化する場合は少ないので、変調電流によってのみ、可変容量素子９ｃ，９ｄの容量値を可変制御すれば十分である場合があるためである。
【００２５】
以上説明したように、第２実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１によれば、変調電流の測定値に応じて可変容量素子９ｃ，９ｄの容量を設定可能であるので、測定値に応じてトランジスタのスイッチング時間を制御可能である。したがって、変調電流の測定値が変化した場合であっても、測定値の変化に応じてトランジスタのスイッチング時間を制御して、光出力波形の劣化を好適に低減することができる。
【符号の説明】
【００２６】
レーザダイオード駆動回路１、レーザダイオード２、トランジスタ３、トランジスタ４、制御部（記憶手段、制御手段）８、スイッチング時間可変回路９、温度測定部１０、抵抗９ａ、抵抗９ｂ、可変容量素子（コンデンサ）９ｃ、可変容量素子（コンデンサ）９ｄ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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