(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイアス電流にパルス電流を重畳した駆動電流を供給して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であって、
前記レーザダイオードの平均光出力パワーをモニタするモニタ部と、
モニタされた平均光出力パワーが一定となるようパルス電流をフィードバック制御するＡＰＣ回路と、
前記レーザダイオードから出力される光信号の消光比を制御する消光比制御部と、
を備え、前記消光比制御部は、
前記ＡＰＣ回路のフィードバックループを遮断してＡＰＣ制御を中断させる中断部と、
ＡＰＣ制御の中断中に、バイアス電流とパルス電流の和を一定に保ちながらそれぞれの値を変化させ、平均光出力パワーの変化が非線形となるときのバイアス電流を探索することにより、前記レーザダイオードのしきい値電流を検出するしきい値電流検出部と、
バイアス電流をしきい値電流近傍に設定するバイアス電流設定部と、
バイアス電流が設定された後、フィードバックループの遮断を解除してＡＰＣ制御を再開させる再開部と、
を備えることを特徴とするレーザダイオード駆動回路。
【請求項２】
通常時には前記ＡＰＣ回路によるＡＰＣ制御が行われ、所定の時間間隔毎に前記消光比制御部による消光比制御が行われ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回路。
【請求項３】
バイアス電流にパルス電流を重畳した駆動電流を供給して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であって、
前記レーザダイオードの平均光出力パワーをモニタするモニタステップと、
モニタされた平均光出力パワーが一定となるようパルス電流をフィードバック制御するＡＰＣ制御ステップと、
前記レーザダイオードから出力される光信号の消光比を制御する消光比制御ステップと、
を備え、前記消光比制御ステップは、
ＡＰＣ制御のフィードバックループを遮断してＡＰＣ制御を中断させる中断ステップと、
ＡＰＣ制御の中断中に、バイアス電流とパルス電流の和を一定に保ちながらそれぞれの値を変化させ、平均光出力パワーの変化が非線形となるときのバイアス電流を探索することにより、前記レーザダイオードのしきい値電流を検出するしきい値電流検出ステップと、
バイアス電流をしきい値電流近傍に設定するバイアス電流設定ステップと、
バイアス電流が設定された後、フィードバックループの遮断を解除してＡＰＣ制御を再開させる再開ステップと、
を備えることを特徴とするレーザダイオード駆動方法。
【請求項４】
通常時には前記ＡＰＣ制御ステップが行われ、所定の時間間隔毎に前記消光比制御ステップが行われることを特徴とする請求項３に記載のレーザダイオード駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイアス電流にパルス電流を重畳した駆動電流を供給して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レーザダイオード駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送システムにおいては、送信データに従ってレーザダイオードの駆動電流を制御して光信号を出力する光送信装置が用いられる。光送信装置においては、レーザダイオードの平均光出力パワーを一定に制御するために、レーザダイオードの後方光をモニタし、駆動電流にフィードバックするＡＰＣ制御（Auto Power Controll）が行われている。
【０００３】
また、光送信装置においては、伝送品質を確保するために、光出力パワーの最大値の最小値に対する比である消光比を安定して維持する必要がある。光受信装置は、受信光信号パワーに対応した電気信号レベルに変換し、信号レベル判定によりデータの“１”，“０”を識別する。従って、消光比が大きい程、誤りなくデータの識別が可能となる。
【０００４】
光送信装置に用いられるレーザダイオードは、よく知られているように、温度変動による特性変動が大きい。図１は、レーザダイオードの駆動電流と光出力パワーの関係の一例を示す。図１において、曲線Ａは温度０℃、曲線Ｂは温度２５℃、曲線Ｃは温度７０℃におけるそれぞれの特性曲線である。
【０００５】
図１には、温度２５℃のしきい値電流Ｉｔｈが示されている。レーザダイオードは、通常、しきい値電流Ｉｔｈでレーザ発振を開始し、しきい値電流Ｉｔｈよりも大きい電流領域においては、電流の増大に従って光出力パワーが線形に増加する特性を有している。また、しきい値電流Ｉｔｈよりも小さい電流領域では、電流の値に拘わらずレーザダイオードが殆ど発光しないため、しきい値電流Ｉｔｈ近傍では非線形の特性を有する。
【０００６】
レーザダイオードの駆動回路は、レーザダイオードの発光遅延等を防止するために、バイアス電流Ｉｂをレーザダイオードのしきい値電流Ｉｔｈ近傍に設定し、パルス電流Ｉｐをバイアス電流Ｉｂに重畳してレーザダイオードに供給する構成が一般的である。図１には、温度２５℃のときに設定されるバイアス電流Ｉｂおよびパルス電流Ｉｐが図示されている。レーザダイオードにバイアス電流Ｉｂを供給したときの光出力パワーが最小光出力パワーＰｍｉｎ、バイアス電流Ｉｂにパルス電流Ｉｐを重畳して供給したときの光出力パワーが最大光出力パワーＰｍａｘ、最小光出力パワーＰｍｉｎと最大光出力パワーＰｍａｘの平均が平均光出力パワーＰａｖｅとなる。また、光信号の消光比は、Ｐｍａｘ／Ｐｍｉｎで規定される。
【０００７】
図１に示すように、レーザダイオードのしきい値電流Ｉｔｈは、温度が上昇する程上昇するので、バイアス電流Ｉｂとパルス電流Ｉｐの値を温度が上昇しても変更しないと、消光比が著しく劣化し、安定な光信号伝送ができなくなる。
【０００８】
そこで、レーザダイオードのしきい値電流の温度特性を予め測定してメモリ等に格納しておき、レーザダイオードの検出温度に対応するしきい値電流をメモリから読み出して、バイアス電流またはパルス電流を変更する技術が知られている。
【０００９】
また、伝送データに従ったレーザダイオードのパルス電流に、このパルス信号に比較して低周波数のパイロット・トーン信号に従った電流を重畳して供給し、レーザダイオードの光出力をフォトダイオードにより検出し、その中のパイロット・トーン信号成分を抽出して、レーザダイオードのバイアス電流およびパルス電流の制御部にフィードバックして、温度変動や経年変化を抑圧し、比較的低周波数のフィードバック制御構成により、消光比を一定に維持する技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−９４２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、レーザダイオードの温度特性を予め測定しておき、温度変動に対応してバイアス電流またはパルス電流を変更する従来の技術の場合、レーザダイオードの温度特性を予め測定してメモリに格納する必要があるが、総てのレーザダイオードに対する温度特性の測定は煩雑であり、光送信装置のコストアップとなる可能性がある。この作業工数を削減するために、レーザダイオードの製造過程の同一ロットまたは同一型番は、同一特性と見做して、代表のレーザダイオードの特性を測定してメモリに格納することが考えられるが、実際には、レーザダイオードの温度特性はばらつきが多いものであるから、所望の消光比を維持するできない可能性がある。またこの従来の技術では、レーザダイオードの経年変化に対しては対応することができない。
【００１２】
また、特許文献１に記載されたようなパイロット・トーン信号を重畳する技術の場合、複雑な制御回路が必要となるだけでなく、パイロット・トーン信号により主信号のノイズが増加する可能性がある。
【００１３】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記のような問題を回避しつつ、レーザダイオードの平均光出力パワーを一定に保ち且つ所望の消光比を維持することのできるレーザダイオード駆動回路およびレーザダイオード駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のレーザダイオード駆動回路は、バイアス電流にパルス電流を重畳した駆動電流を供給して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であって、レーザダイオードの平均光出力パワーをモニタするモニタ部と、モニタされた平均光出力パワーが一定となるようパルス電流をフィードバック制御するＡＰＣ回路と、レーザダイオードから出力される光信号の消光比を制御する消光比制御部とを備える。該消光比制御部は、ＡＰＣ回路のフィードバックループを遮断してＡＰＣ制御を中断させる中断部と、ＡＰＣ制御の中断中に、バイアス電流とパルス電流の和を一定に保ちながらそれぞれの値を変化させたときの平均光出力パワーの変化の仕方に基づいて、レーザダイオードのしきい値電流を検出するしきい値電流検出部と、バイアス電流をしきい値電流近傍に設定するバイアス電流設定部と、バイアス電流が設定された後、フィードバックループの遮断を解除してＡＰＣ制御を再開させる再開部とを備える。
【００１５】
上記のレーザダイオード駆動回路においては、通常時にはＡＰＣ回路によるＡＰＣ制御が行われ、所定の時間間隔毎に消光比制御部による消光比制御が行われてもよい。
【００１６】
しきい値電流検出部は、バイアス電流とパルス電流の和を一定に保ちながらそれぞれの値を変化させ、平均光出力パワーの変化が非線形となるときのバイアス電流を探索することにより、レーザダイオードのしきい値電流を検出してもよい。
【００１７】
本発明の別の態様は、レーザダイオード駆動方法である。この方法は、バイアス電流にパルス電流を重畳した駆動電流を供給して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であって、レーザダイオードの平均光出力パワーをモニタするモニタステップと、モニタされた平均光出力パワーが一定となるようパルス電流をフィードバック制御するＡＰＣ制御ステップと、レーザダイオードから出力される光信号の消光比を制御する消光比制御ステップとを備える。該消光比制御ステップは、ＡＰＣ制御のフィードバックループを遮断してＡＰＣ制御を中断させる中断ステップと、ＡＰＣ制御の中断中に、バイアス電流とパルス電流の和を一定に保ちながらそれぞれの値を変化させたときの平均光出力パワーの変化の仕方に基づいて、レーザダイオードのしきい値電流を検出するしきい値電流検出ステップと、バイアス電流をしきい値電流近傍に設定するバイアス電流設定ステップと、バイアス電流が設定された後、フィードバックループの遮断を解除してＡＰＣ制御を再開させる再開ステップとを備える。
【００１８】
上記のレーザダイオード駆動方法においては、通常時にはＡＰＣ制御ステップが行われ、所定の時間間隔毎に消光比制御ステップが行われてもよい。
【００１９】
しきい値電流検出ステップは、バイアス電流とパルス電流の和を一定に保ちながらそれぞれの値を変化させ、平均光出力パワーの変化が非線形となるときのバイアス電流を探索することにより、レーザダイオードのしきい値電流を検出するステップを有してもよい。
【００２０】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を装置、方法、システム、プログラム、プログラムを格納した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、上記のような問題を回避しつつ、レーザダイオードの平均光出力パワーを一定に保ち且つ所望の消光比を維持することのできるレーザダイオード駆動回路およびレーザダイオード駆動方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】レーザダイオードの駆動電流と光出力パワーの関係の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路の構成を示す図である。
【図３】温度変化による消光比の変化について説明するための図である。
【図４】温度低下の場合の消光比制御を説明するための図である。
【図５】温度低下の場合の消光比制御を説明するための図である。
【図６】温度上昇の場合の消光比制御を説明するための図である。
【図７】温度上昇の場合の消光比制御を説明するための図である。
【図８】本実施形態に係るバイアスＩｂ設定制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する
【００２４】
図２は、本発明の実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１００の構成を示す図である。図２に示すように、レーザダイオード駆動回路１００は、レーザダイオード１０と、フォトダイオード１２と、電流電圧変換用抵抗１４と、オペアンプ１６と、基準電圧源１８と、フィードバックループ制御回路２０と、消光比制御部２２と、パルス電流用定電流源３０と、バイアス電流用定電流源３２と、変調回路３４とを備える。
【００２５】
レーザダイオード１０は、アノードに電源電圧Ｖｃｃが印加されており、カソードにはバイアス電流Ｉｂを供給するためのバイアス電流用定電流源３２が接続されている。また、レーザダイオード１０のカソードには、パルス電流Ｉｐを供給するためのパルス電流用定電流源３０も接続されており、レーザダイオード１０とパルス電流用定電流源３０の間には、入力されたデータ信号に応じてパルス電流Ｉｐを変調する変調回路３４が設けられている。このようにバイアス電流用定電流源３２およびパルス電流用定電流源３０を用いて、バイアス電流Ｉｂにパルス電流Ｉｐを重畳した駆動電流がレーザダイオード１０に供給される。
【００２６】
フォトダイオード１２は、レーザダイオード１０の平均光出力パワーをモニタする。レーザダイオード１０が発光すると、フォトダイオード１２には光出力に比例したモニタ電流が流れる。このモニタ電流は、電流電圧変換用抵抗１４によりモニタ電圧Ｖｍに変換され、オペアンプ１６に入力される。オペアンプ１６には、基準電圧源１８からの基準電圧Ｖｒｅｆも入力される。オペアンプ１６は、モニタ電圧Ｖｍと基準電圧Ｖｒｅｆを比較し、モニタ電圧Ｖｍ＝基準電圧Ｖｒｅｆとなるように、パルス電流用定電流源３０にフィードバック信号を出力する。パルス電流用定電流源３０は、入力されたフィードバック信号に基づいて、フォトダイオード１２にてモニタされる平均光出力パワーが一定となるようパルス電流Ｉｐをフィードバック制御（ＡＰＣ制御）する。なお、パルス電流のＩｐがフィードバック制御されるとき、バイアス電流用定電流源３２は、バイアス電流Ｉｂを固定値に保持している。オペアンプ１６、基準電圧源１８等は、ＡＰＣ回路を構成している。
【００２７】
オペアンプ１６からパルス電流用定電流源３０へのフィードバックループの間には、フィードバックループ制御回路２０が設けられている。このフィードバックループ制御回路２０は、後述する消光比制御部２２の中断・再開制御部２８からの指示により、オペアンプ１６からパルス電流用定電流源３０へのフィードバックループを遮断する機能を有する。フィードバックループの遮断が解除されている場合、フィードバックループ制御回路２０は、オペアンプ１６からのフィードバック信号をそのままパルス電流用定電流源３０に出力する。フィードバックループ制御回路２０によりフィードバックループが遮断された場合、パルス電流用定電流源３０は、遮断直前のパルス電流Ｉｐを保持し続ける。
【００２８】
消光比制御部２２は、レーザダイオード１０から出力される光信号の消光比を制御する機能を有する。この消光比制御部２２は、中断・再開制御部２８と、しきい値電流検出部２４と、バイアス電流設定部２６とを備える。
【００２９】
中断・再開制御部２８は、フィードバックループ制御回路２０に対しフィードバックループの遮断およびその解除の指示を出し、ＡＰＣ制御の中断および再開のタイミングを制御する。レーザダイオード駆動回路１００は、通常には上述のＡＰＣ回路によるＡＰＣ制御が行われており、所定の時間間隔毎に中断・再開制御部２８によりＡＰＣ制御が中断され、消光比制御が行われる。この所定の時間間隔は、レーザダイオード駆動回路１００の使用環境等に応じて適宜設定することができる。例えば、温度変動が激しい使用環境の場合には、この時間間隔は例えば１分程度の比較的短い時間に設定することが好ましい。逆に、殆ど温度変化が生じないような使用環境の場合には、この時間間隔は例えば１時間程度の比較的長い時間であってよい。
【００３０】
しきい値電流検出部２４には、フォトダイオード１２によってモニタされた平均光出力パワーを表すモニタ電圧Ｖｍが入力される。しきい値電流検出部２４は、ＡＰＣ制御の中断中に、入力されたモニタ電圧Ｖｍを監視しながら、バイアス電流Ｉｂとパルス電流Ｉｐの和を一定に保ちつつそれぞれの値を変化させる。そして、そのときの平均光出力パワーの変化の仕方に基づいて、レーザダイオード１０のしきい値電流を検出する。
【００３１】
より具体的には、しきい値電流検出部２４は、バイアス電流Ｉｂとパルス電流Ｉｐの和を一定に保ちながらそれぞれの値を変化させ、モニタされた平均光出力パワーの変化が非線形となるときのバイアス電流Ｉｂを探索することにより、レーザダイオード１０のしきい値電流を検出する。
【００３２】
バイアス電流設定部２６は、しきい値電流検出部２４によりしきい値電流が検出された後、バイアス電流用定電流源３２を制御して、バイアス電流Ｉｂを検出したしきい値電流の近傍に設定する。バイアス電流用定電流源３２によりバイアス電流Ｉｂが制御された後、中断・再開制御部２８は、フィードバックループ制御回路２０に対しフィードバックループ遮断の解除指示を出し、ＡＰＣ制御を再開させる。
【００３３】
次に、本実施形態に係る消光比制御についてより詳細に説明する。図３は、温度変化による消光比の変化について説明するための図である。図３には、レーザダイオード１０の特性曲線４０（破線）および特性曲線４２（実線）が図示されている。ここでは、レーザダイオード１０の温度が低下したことにより、レーザダイオード１０の特性曲線が４０から２０に変化した場合について説明する。図３に示す例においては、消光比制御の開始前であるため、まだＡＰＣ制御のフィードバックループは遮断されていない。
【００３４】
温度低下前において、レーザダイオード１０には、しきい値電流Ｉｔｈ（ｏｌｄ）と等しい値に設定されたバイアス電流Ｉｂ（ｏｌｄ）と、パルス電流Ｉｐ（ｏｌｄ）が供給されていたとする。この場合、バイアス電流Ｉｂのみが供給されるときがレーザダイオード１０の最小光出力パワーＰｍｉｎ（ｏｌｄ）となり、バイアス電流Ｉｂ（ｏｌｄ）にパルス電流Ｉｐ（ｏｌｄ）を重畳した電流が供給されるときがレーザダイオード１０の最大光出力パワーＰｍａｘ（ｏｌｄ）となる。また、フォトダイオード１２によって検出される平均光出力パワーＰａｖｅ（ｏｌｄ）は、Ｐｍａｘ（ｏｌｄ）とＰｍｉｎ（ｏｌｄ）の平均値となる。
【００３５】
レーザダイオード１０の温度低下により、特性曲線が４０から４２に変化し、しきい値電流ＩｔｈがＩｔｈ（ｏｌｄ）からＩｔｈ（ｎｅｗ）に変化した場合、ＡＰＣ制御においてはバイアス電流Ｉｂ（ｏｌｄ）は固定されているため、最小光出力パワーはＰｍｉｎ（ｎｅｗ）に増加し、平均光出力パワーも増加する。そのため、ＡＰＣ制御によりパルス電流がＩｐ（ｎｅｗ）に減少され、最大光出力パワーもＰｍａｘ（ｎｅｗ）に減少する。最小光出力パワーが増加した分だけ最大光出力パワーが減少するため、温度変化後の平均光出力パワーＰａｖｅ（ｎｅｗ）は温度低下前の平均光出力パワーＰａｖｅ（ｏｌｄ）と変わらず、一定に保たれる。しかしながら、消光比に関しては、温度低下前にはＰｍａｘ（ｏｌｄ）／Ｐｍｉｎ（ｏｌｄ）であったのが、温度低下後にはＰｍａｘ（ｎｅｗ）／Ｐｍｉｎ（ｎｅｗ）に低下している。
【００３６】
図４は、温度低下の場合の消光比制御を説明するための図である。中断・再開制御部２８によりＡＰＣ制御が中断されると、しきい値電流検出部２４は、新たなしきい値電流Ｉｔｈ（ｎｅｗ）の探索を開始する。本実施形態において、しきい値電流検出部２４は、平均光出力パワーＰａｖｅを監視しながら、温度低下前のバイアス電流Ｉｂ（ｏｌｄ）を所定量ずつ徐々に減少させていく。このとき、消光比制御を開始したときのバイアス電流Ｉｂ（ｏｌｄ）とパルス電流Ｉｐ（ｎｅｗ）の和は一定に保つようにする。つまり、バイアス電流Ｉｂの減少分だけ、パルス電流Ｉｐを増加させる。
【００３７】
バイアス電流をＩｂ（ｏｌｄ）からＩｂ１に減少させたとき、平均光出力パワーはＰａｖｅ（ｏｌｄ）からＰａｖｅ１へと線形に減少している。また、次にバイアス電流をＩｂ１からＩｂ２へと減少させたときも、平均光出力パワーはＰａｖｅ１からＰａｖｅ２へ略線形に減少している。しかしながら、次にバイアス電流をＩｂ２からＩｂ３へと減少させたとき、平均光出力パワーＰａｖｅ３はＰａｖｅ２から殆ど変化しない。言い換えると、バイアス電流の変化に対し、平均光出力パワーの変化は非線形である。これは、バイアス電流Ｉｂ１とＩｂ２との間に温度低下後のしきい値電流Ｉｔｈ（ｎｅｗ）が存在しているためである。つまり、バイアス電流Ｉｂ２およびＩｂ３は、温度低下後のしきい値電流Ｉｔｈ（ｎｅｗ）より小さい値となっているため、バイアス電流をＩｂ２からＩｂ３に減少させても、最小光出力パワーＰｍｉｎ２とＰｍｉｎ３は略一定である。また、上述のように、バイアス電流Ｉｂ（ｏｌｄ）とパルス電流Ｉｐ（ｎｅｗ）の和は一定に保たれているので、Ｐｍａｘ（ｎｅｗ）は一定である。その結果、バイアス電流をＩｂ２からＩｂ３に減少させても、平均光出力パワーＰａｖｅ２とＰａｖｅ３は殆ど変わらない値となっているのである。
【００３８】
図５もまた、温度低下の場合の消光比制御を説明するための図である。図５は、バイアス電流を変化させた制御回数と平均光出力パワーの関係を示す。消光比制御開始前にＰａｖｅ（ｏｌｄ）であった平均光出力パワーＰａｖｅは、１回目の制御においてＰａｖｅ１に減少し、２回目の制御においてＰａｖｅ２に減少する。しかしながら、３回目の制御においては、図４で説明したように平均光出力パワーＰａｖｅ３は、Ｐａｖｅ２と略同じ値である。従って、しきい値電流検出部２４は、バイアス電流Ｉｂを減少させても平均光出力パワーＰａｖｅが減少しなくなったことを検出することで、言い換えると、バイアス電流Ｉｂの変化に対し、平均光出力パワーＰａｖｅの変化が非線形となるポイントを検出することで、１回目の制御におけるバイアス電流Ｉｂ１と２回目の制御におけるバイアス電流Ｉｂ２との間に温度低下後の新たなしきい値電流Ｉｔｈ（ｎｅｗ）が存在すると検出することができる。
【００３９】
しきい値電流検出部２４により温度低下後のしきい値Ｉｔｈ（ｎｅｗ）が検出された後、バイアス電流設定部２６は、バイアス電流用定電流源３２を制御して、Ｉｔｈ（ｎｅｗ）の近傍に新たなバイアス電流Ｉｂ（ｎｅｗ）を設定する。例えば、バイアス電流用定電流源３２は、新たなバイアス電流Ｉｂ（ｎｅｗ）を平均光出力パワーＰａｖｅが一定になり始めたときのバイアス電流Ｉｂ２に設定することができる。このようにして、温度低下後のバイアス電流Ｉｂ（ｎｅｗ）を、温度低下後のＩｔｈ（ｎｅｗ）の近傍に設定することができる。
【００４０】
その後、レーザダイオード１０の駆動電流をＩｂ（ｎｅｗ）＋Ｉｐ（ｎｅｗ）とした状態で、中断・再開制御部２８からフィードバックループ制御回路２０にフィードバックループ遮断の解除を指示し、ＡＰＣ制御を再開させると、ＡＰＣ制御によりレーザダイオード１０の平均光出力パワーＰａｖｅが消光比制御部実行前と同じになるように最適なパルス電流Ｉｐが設定される。以上のような消光比制御により、温度低下後の新たなバイアス電流Ｉｂ（ｎｅｗ）を新たなＩｔｈ（ｎｅｗ）の近傍に設定できるので、レーザダイオード１０の温度が低下した場合であっても、消光比の変動を抑制できる。
【００４１】
次に、レーザダイオード１０の温度が上昇した場合の動作について説明する。図６は、温度上昇の場合の消光比制御を説明するための図である。図６には、温度上昇後の温度特性４４が図示されている。
【００４２】
図６の例においては、レーザダイオード１０の温度が上昇しているため、しきい値電流はＩｔｈ（ｏｌｄ）からＩｔｈ（ｎｅｗ）に上昇している。従って、温度変化前のしきい値電流Ｉｔｈ（ｏｌｄ）と同じ値に設定されていたバイアス電流Ｉｂ（ｏｌｄ）は、温度上昇後のしきい値電流Ｉｔｈ（ｎｅｗ）よりも小さい値となっている。
【００４３】
中断・再開制御部２８によりＡＰＣ制御が中断されると、しきい値電流検出部２４は、新たなしきい値電流Ｉｔｈ（ｎｅｗ）の探索を開始する。ここでも、しきい値電流検出部２４は、平均光出力パワーＰａｖｅを監視しながら、温度上昇前のバイアス電流Ｉｂ（ｏｌｄ）を所定量ずつ徐々に減少させていく。このとき、消光比制御を開始したときのバイアス電流Ｉｂ（ｏｌｄ）とパルス電流Ｉｐ（ｎｅｗ）の和は一定に保つようにする。
【００４４】
バイアス電流をＩｂ（ｏｌｄ）からＩｂ１に減少させたとき、平均光出力パワーは殆ど変化しない（Ｐｍｉｎ（ｏｌｄ）≒Ｐｍｉｎ１）。言い換えると、バイアス電流の変化に対し、平均光出力パワーの変化は非線形である。これは、図６に示すように、温度変化前のバイアス電流Ｉｂ（ｏｌｄ）が温度上昇後のしきい値電流Ｉｔｈ（ｎｅｗ）よりも小さいため、バイアス電流をＩｂ１に減少させても最小光出力パワーＰｍｉｎ１はＰｍｉｎ（ｏｌｄ）から殆ど変わらず、一方でバイアス電流Ｉｂ（ｏｌｄ）とパルス電流Ｉｐ（ｎｅｗ）の和は一定に保たれているため、Ｐｍａｘ（ｎｅｗ）は一定であるからである。
【００４５】
このようにバイアス電流の変化に対し平均光出力パワーが殆ど変化しないことが分かった場合、しきい値電流検出部２４は、バイアス電流をＩｂ（ｏｌｄ）から所定量ずつ徐々に増加させる制御に切り替える。図６に示すように、バイアス電流をＩｂ（ｏｌｄ）からＩｂ２に増加させたとき、平均光出力パワーはＰａｖｅ（ｏｌｄ）からＰａｖｅ２へと略線形に増加している。また、次にバイアス電流をＩｂ２からＩｂ３に増加させたとき、平均光出力パワーはＰａｖｅ２からＰａｖｅ３へと線形に増加している。
【００４６】
図７もまた、温度上昇の場合の消光比制御を説明するための図である。図７は、図５と同様に、バイアス電流を変化させた制御回数と平均光出力パワーの関係を示す。消光比制御開始前にＰａｖｅ（ｏｌｄ）であった平均光出力パワーＰａｖｅは、１回目の制御においてはＰａｖｅ（ｏｌｄ）と同じ平均光出力パワーＰａｖｅ１である。しきい値電流検出部２４は、バイアス電流の変化に対し平均光出力パワーが殆ど変化しないことが分かったので、２回目の制御以降、バイアス電流をＩｂ（ｏｌｄ）から所定量ずつ徐々に増加させる。２回目の制御においては、平均光出力パワーはＰａｖｅ（ｏｌｄ）からＰａｖｅ２に上昇し、さらに３回目の制御においても平均光出力パワーはＰａｖｅ２からＰａｖｅ３に上昇している。従って、しきい値電流検出部２４は、バイアス電流Ｉｂを減少させても平均光出力パワーＰａｖｅが減少しない状態から、バイアス電流Ｉｂを増加させることにより平均光出力パワーＰａｖｅが増加する状態への変化を検出することで、言い換えると、バイアス電流Ｉｂの変化に対し、平均光出力パワーＰａｖｅの変化が非線形となるポイントを検出することで、消光比制御開始前のバイアス電流Ｉｂ（ｏｌｄ）と２回目の制御におけるバイアス電流Ｉｂ２との間に温度上昇後の新たなしきい値電流Ｉｔｈ（ｎｅｗ）が存在すると検出することができる。
【００４７】
しきい値電流検出部２４により温度上昇後のしきい値Ｉｔｈ（ｎｅｗ）が検出された後、バイアス電流設定部２６は、バイアス電流用定電流源３２を制御して、Ｉｔｈ（ｎｅｗ）の近傍に新たなバイアス電流Ｉｂ（ｎｅｗ）を設定する。例えば、バイアス電流用定電流源３２は、新たなバイアス電流Ｉｂ（ｎｅｗ）を平均光出力パワーＰａｖｅが増加し始めたときのバイアス電流Ｉｂ２に設定することができる。このようにして、温度上昇後のバイアス電流Ｉｂ（ｎｅｗ）を、温度上昇後のＩｔｈ（ｎｅｗ）の近傍に設定することができる。
【００４８】
その後、レーザダイオード１０の駆動電流をＩｂ（ｎｅｗ）＋Ｉｐ（ｎｅｗ）とした状態で、中断・再開制御部２８からフィードバックループ制御回路２０にフィードバックループ遮断の解除を指示し、ＡＰＣ制御を再開させると、ＡＰＣ制御によりレーザダイオード１０の平均光出力パワーＰａｖｅが消光比制御部実行前と同じになるように最適なパルス電流Ｉｐが設定される。以上のような消光比制御により、温度上昇後の新たなバイアス電流Ｉｂ（ｎｅｗ）を新たなＩｔｈ（ｎｅｗ）の近傍に設定できるので、レーザダイオード１０の温度が上昇した場合であっても、消光比の変動を抑制できる。
【００４９】
しきい値電流が前回の消光比制御のときから変化していない場合には、しきい値電流検出部２４は、平均光出力パワーの変化が非線形となるポイントを検出できない。このような場合、バイアス電流設定部２６は、前回の消光比制御で設定されたバイアス電流Ｉｂ（ｏｌｄ）を今回の消光比制御のバイアス電流Ｉｂとして設定する。
【００５０】
なお、しきい値電流Ｉｔｈ探索の際のバイアス電流Ｉｂの変化量、平均光出力パワーＰａｖｅが一定となったとみなすＰａｖｅの変化量、平均光出力パワーＰａｖｅが一定となったと判定するバイアス電流Ｉｂの制御回数などは、使用するレーザダイオード１０の特性やレーザダイオード駆動回路１００の使用環境などに応じて実験やシミュレーションなどにより適宜設定できる。
【００５１】
図８は、本実施形態に係るバイアスＩｂ設定制御のフローチャートである。このフローチャートの制御は、中断・再開制御部２８によりＡＰＣ制御のフィードバックループが遮断された後に行われる。
【００５２】
まず、各種パラメータの初期化が行われる（Ｓ１０）。この初期化ステップにおいては、制御開始前の平均光出力パワーＰａｖｅ（ｏｌｄ）が比較用光出力パワーＰｒｅｆとして設定され、制御開始前のバイアス電流Ｉｂ（ｏｌｄ）がＩｂ（０）として設定され、制御回数Ｎが１に設定される。
【００５３】
次に、しきい値電流検出部２４は、バイアス電流Ｉｂとパルス電流Ｉｐの和を一定に保ちながらそれぞれの値を変化させる（Ｓ１２）。具体的には、制御回数Ｎが１つ前のバイアスＩｂ（Ｎ−１）を所定量ΔＩｂだけ減少させ、それを今回のバイアス電流Ｉｂ（Ｎ）とする。また、バイアス電流Ｉｂとパルス電流Ｉｐの和を一定に保つために、パルス電流Ｉｐに所定量ΔＩｂを加えたものを今回のパルス電流Ｉｐとする。
【００５４】
次に、しきい値電流検出部２４は、比較用光出力パワーＰｒｅｆからの平均光出力パワーＰａｖｅの変化が所定値ΔＰ以内であるか否か判定する（Ｓ１４）。比較用光出力パワーＰｒｅｆからの平均光出力パワーＰａｖｅの変化が所定値ΔＰ以内でない場合（Ｓ１４のＮ）、制御回数Ｎをインクリメントし、今回の平均光出力パワーＰａｖｅを比較用光出力パワーＰｒｅｆとして設定し（Ｓ１６）、Ｓ１２に戻る。
【００５５】
一方、比較用光出力パワーＰｒｅｆからの平均光出力パワーＰａｖｅの変化が所定値ΔＰ以内である場合（Ｓ１４のＹ）、しきい値電流検出部２４は、制御回数Ｎが１であるか否か判定する（Ｓ１８）。
【００５６】
制御回数Ｎが１ではない場合（Ｓ１８のＮ）、しきい値電流検出部２４は、今回のバイアス電流Ｉｂ（Ｎ）をバイアス電流設定部２６が設定すべきバイアス電流Ｉｂとして決定する（Ｓ２０）。一方、制御回数Ｎが１の場合（Ｓ１８のＹ）、しきい値電流検出部２４は、バイアス電流Ｉｂを増加させる制御に移行する。
【００５７】
まず、しきい値電流検出部２４は、制御回数Ｎが１つ前のバイアスＩｂ（Ｎ−１）を所定量ΔＩｂだけ増加させ、それを今回のバイアス電流Ｉｂ（Ｎ）とする。また、バイアス電流Ｉｂとパルス電流Ｉｐの和を一定に保つために、パルス電流Ｉｐから所定量ΔＩｂを引いたものを今回のパルス電流Ｉｐとする（Ｓ２２）。
【００５８】
次に、しきい値電流検出部２４は、しきい値電流検出部２４は、比較用光出力パワーＰｒｅｆからの平均光出力パワーＰａｖｅの変化が所定値ΔＰ以上であるか否か判定する（Ｓ２４）。比較用光出力パワーＰｒｅｆからの平均光出力パワーＰａｖｅの変化が所定値ΔＰ以上でない場合（Ｓ２４のＮ）、制御回数Ｎをインクリメントし、今回の平均光出力パワーＰａｖｅを比較用光出力パワーＰｒｅｆとして設定し（Ｓ２６）、Ｓ２２に戻る。
【００５９】
一方、比較用光出力パワーＰｒｅｆからの平均光出力パワーＰａｖｅの変化が所定値ΔＰ以上である場合（Ｓ２４のＹ）、しきい値電流検出部２４は、今回のバイアス電流Ｉｂ（Ｎ）をバイアス電流設定部２６が設定すべきバイアス電流Ｉｂとして決定する（Ｓ２８）。以上のようなフローチャートにより、バイアス電流Ｉｂをしきい値電流Ｉｔｈの近傍に設定できる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１００によれば、温度変化によりレーザダイオード１０のしきい値電流Ｉｔｈが変動した場合であっても、バイアス電流を変動後のしきい値電流Ｉｔｈの近傍に設定できる。これにより、消光比の変動を抑制し、所望の消光比を維持することができる。
【００６１】
また、本実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１００によれば、通常時はＡＰＣ回路によるＡＰＣ制御が行われるので、レーザダイオード１０の平均光出力パワーを一定に保つことができる。なお、消光比制御の際にはＡＰＣ制御が中断されるが、本実施形態に係る消光比制御は比較的短時間で終了するため、ＡＰＣ制御を中断することによる実質的な影響はない。
【００６２】
また、本実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１００によれば、個々のレーザダイオード１０の特性に合わせた消光比制御が可能であるため、個々のレーザダイオード毎にの温度特性を予め測定しておくような作業は不要であり、また、レーザダイオード１０の経年変化にも対応することができる。
【００６３】
また、本実施形態に係るレーザダイオード駆動回路１００によれば、主信号にパイロット・トーン信号を重畳するなどの処理が不要であるため、主信号のノイズが増加することはない。
【００６４】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００６５】
１０  レーザダイオード、  １２  フォトダイオード、  １４  電流電圧変換用抵抗、  １６  オペアンプ、  １８  基準電圧源、  ２０  フィードバックループ制御回路、  ２２  消光比制御部、  ２４  しきい値電流検出部、  ２６  バイアス電流設定部、  ２８  中断・再開制御部、  ３０  パルス電流用定電流源、  ３２  バイアス電流用定電流源、  １００  レーザダイオード駆動回路。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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