(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードに対してバイアス電流及び変調電流を供給することにより該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出力光をモニタするフォトダイオードと前記フォトダイオードの出力を受ける第１の制御回路とを含むＡＰＣ回路により、前記バイアス電流を、前記光出力の平均が一定となるように決定し、
環境温度をモニタする温度センサと前記温度センサの出力を受ける第２の制御回路により、前記環境温度が所定温度より低い場合には前記環境温度に基づいて前記変調電流を決定し、前記環境温度が前記所定温度より高い場合には、前記ＡＰＣ回路により決定された前記バイアス電流に基づいて前記変調電流を決定する、
ことを特徴とするレーザダイオード駆動方法。
【請求項２】
前記第２の制御回路により、起動時において前記環境温度の時間変化率が所定の閾値を超えている場合には、前記環境温度に基づいて前記変調電流を決定する、
ことを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード駆動方法。
【請求項３】
前記所定温度は、前記レーザダイオードの出力に関する消光比の環境温度に対する変化率が０．１ｄＢ／°Ｃとなる温度である、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のレーザダイオード駆動方法。
【請求項４】
レーザダイオードの出力光をモニタするフォトダイオードと前記フォトダイオードの出力を受ける第１の制御回路とを含み、前記出力光の平均強度が一定となるように前記レーザダイオードに対して供給するバイアス電流を決定するＡＰＣ回路と、
環境温度をモニタする温度センサと、
前記温度センサの出力を受けて、前記環境温度が所定温度より低い場合には、前記環境温度に基づいて前記レーザダイオードに対して供給する変調電流を決定し、前記環境温度が前記所定温度より高い場合には、前記ＡＰＣ回路により決定された前記バイアス電流に基づいて前記変調電流を決定する第２の制御回路とを備え、
前記第２の制御回路は、前記変調電流の設定値を、前記環境温度の値と前記バイアス電流の値の両方に対応して記憶する設定情報格納部を有する、
ことを特徴とする光送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通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方法、光送信器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信に使用される半導体レーザダイオード（以下、「ＬＤ」ともいう）を駆動するための駆動回路の構成としては、下記特許文献１〜４に記載のものが知られている。
【０００３】
特許文献１，４に記載された駆動回路では、ＬＤのパルス駆動電流に対応する値とバイア駆動電流に対応する値を、温度に対してのデータとして記憶し、そのデータを用いてパルス電流とバイアス電流を決定する。また、特許文献２に記載の送信制御回路では、温度センサによって検出された温度に応じてバイアス電流を変化させるだけでなく、ＬＤの光強度をモニタできるフォトダイオード（以下、「ＰＤ」ともいう）を用いてＬＤの変調電流を調整して、光出力と消光比を一定に制御する。
【０００４】
さらに、特許文献３に記載された駆動回路では、温度検出部によって検出された温度に応じて変調電流及びバイアス電流を決定するが、温度検出部からの出力電圧が温度に対して指数関数的に変化するようにすることにより、ＬＤの駆動精度を上げようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１３５８７１号公報
【特許文献２】特開２００５−１９５４６号公報
【特許文献３】特開２００８−２７０２８７号公報
【特許文献４】特開２００２−２３７６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＬＤの光出力や消光比を一定にすべく、ＬＤに供給する変調電流やバイアス電流が温度に基づいて設定データを利用しながら制御されている場合、高温時では膨大な設定データを必要とするか、もしくは光出力や消光比に関する誤差が大きくなる傾向にあった。何故ならば、ＬＤの閾値電流は温度に対して指数関数的に上昇するので、光出力や消光比を一定にするために設定される温度に対応した変調電流やバイアス電流の設定データは、高温時において安定した制御を実現するには、温度ステップを細かくしたデータが必要になるからである。
【０００７】
一方、低温時は温度に対応した駆動電流の変化は緩やかであるので、電流値のステップを細かくしなければ温度に対応した変化に追随できない場合がある。言い換えると、高温時には細かなステップの温度データが、低温時には細かなステップの電流値データが必要とされる。結果として、制御回路で設定される設定データのビット数を多くしなければならないため、コストアップを招いていた。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、低温から高温までの範囲での安定したレーザダイオードの駆動制御を低コストで実現することが可能なレーザダイオード駆動方法及び光送信器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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明のレーザダイオード駆動方法は、レーザダイオードに対してバイアス電流及び変調電流を供給することにより該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出力光をモニタするフォトダイオードとフォトダイオードの出力を受ける第１の制御回路とを含むＡＰＣ回路により、バイアス電流を、光出力の平均が一定となるように決定し、環境温度をモニタする温度センサと温度センサの出力を受ける第２の制御回路により、環境温度が所定温度より低い場合には環境温度に基づいて変調電流を決定し、環境温度が所定温度より高い場合には、ＡＰＣ回路により決定されたバイアス電流に基づいて変調電流を決定する。
【００１０】
或いは、本発明の光送信器は、レーザダイオードの出力光をモニタするフォトダイオードとフォトダイオードの出力を受ける第１の制御回路とを含み、出力光の平均強度が一定となるようにレーザダイオードに対して供給するバイアス電流を決定するＡＰＣ回路と、環境温度をモニタする温度センサと、温度センサの出力を受けて、環境温度が所定温度より低い場合には、環境温度に基づいてレーザダイオードに対して供給する変調電流を決定し、環境温度が所定温度より高い場合には、ＡＰＣ回路により決定されたバイアス電流に基づいて変調電流を決定する第２の制御回路とを備え、第２の制御回路は、変調電流の設定値を、環境温度の値とバイアス電流の値の両方に対応して記憶する設定情報格納部を有する。
【００１１】
このようなレーザダイオード駆動方法及び光送信器によれば、フォトダイオード及びＡＰＣ回路により、光出力が一定になるようにＬＤのバイアス電流が制御され、第２の制御回路によって、環境温度が低い場合には環境温度に対応して設定された変調電流の設定値を用いて変調電流が制御され、環境温度が高い場合にはバイアス電流値に対応して設定された変調電流の設定値を用いて変調電流が制御される。これにより、温度に対して変調電流の設定値が指数関数的に上昇する場合に、変調電流の設定値を設定する間隔を必要以上に細かくすることなく、光出力を所望の特性になるように安定して制御することができる。その結果、安定したレーザダイオードの駆動制御を低コストで実現することができる。
【００１２】
ここで、第２の制御回路により、起動時において環境温度の時間変化率が所定の閾値を超えている場合には、環境温度に基づいて変調電流を決定することが好ましい。この場合、駆動回路の起動時で環境温度が安定していない場合においては、強制的に環境温度に応じた変調電流の設定値の決定が行われるので、変調電流の初動時の変動が抑えられ光出力のリンギングを防止することができる。
【００１３】
また、所定温度は、レーザダイオードの出力に関する消光比の環境温度に対する変化率が０．１ｄＢ／°Ｃとなる温度であることも好ましい。こうすれば、変調電流を所望の消光比を満たすように安定して制御することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のレーザダイオード駆動方法によれば、低温から高温までの範囲での安定したレーザダイオードの駆動制御を低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の好適な一実施形態にかかる光送信器の構成を示す回路図である。
【図２】図１のテーブル格納部に格納されたＬＵＴのデータ構成を示す図である。
【図３】図１のＬＤのＩ−Ｌ特性を示す図である。
【図４】図２のＬＵＴに設定する変調電流の設定値の特性を示すグラフである。
【図５】図１の光送信器１を用いたＬＤ駆動方法を示すフローチャートである。
【図６】図１の光送信器１における環境温度のモニタ値の時間変化を示すグラフである。
【図７】図１の光送信器１による光出力の時間変化を示すグラフである。
【図８】図１の光送信器１における高温環境下での消光比の時間変化を、比較例と比較して示すグラフである。
【図９】比較例における光出力の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る光送信器及びそれを用いたレーザダイオード駆動方法の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は同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明の好適な一実施形態にかかる光送信器１の構成を示す回路図である。同図に示す光送信器１は、光通信において用いられ、データ信号に応じた光信号を生成するための装置であり、光トランシーバの一部を構成するものである。
【００１８】
光トランシーバは、電気／光の変換部分を光サブアセンブリにして搭載し、その光トランシーバはホスト装置に対して活線挿抜（pluggable）できる（プラガブル光トランシーバ）。詳細には、光トランシーバは、主に３つの構成で成り立っている。１つは、光送信サブアセンブリ（ＴＯＳＡ：Transmitter Optical Sub Assembly）と呼ばれるＬＤとこのＬＤからの発光強度をモニタする光モニタ用ＰＤをパッケージ封止したものと、光受信サブアセンブリ（ＲＯＳＡ：Receiver Optical Sub Assembly）と呼ばれるＰＤとトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）をパッケージ封止したものと、これらを制御する制御回路等を搭載する基板とで構成されている。この光トランシーバはＭＳＡ（Multi-Source Agreement）と呼ばれる業界で独自に定めた標準規格によってその形状、電気規格等が定められている。ＭＳＡの一つにＳＦＰ（Small Form-factor Pluggable）と呼ばれる標準があり、この標準に基づく光トランシーバはその外径が全体的に小さく規定されている。
【００１９】
光送信器１は、上記のＴＯＳＡと制御回路基板によって構成され、同図に示すように、光信号を生成するＬＤ３と、ＬＤ３の出力光をモニタするＰＤ５と、ＰＤ５のアノードに接続されてＰＤ５のモニタ出力を受ける抵抗素子７と、ＰＤ５のモニタ出力を受けてＬＤ３にバイアス電流を供給してＬＤ３を駆動する第１の制御回路９と、光送信器１のケース内基板上で環境温度をモニタする温度センサ１１と、ＬＤ３のカソードに接続されてＬＤ３に外部からのデータ信号に応じた変調電流を供給してＬＤ３を駆動するＬＤ駆動回路１３と、温度センサ１１及び第１の制御回路９のモニタ出力を受けて、ＬＤ駆動回路１３を制御する第２の制御回路１５とを備えている。このＰＤ５と抵抗素子７と第１の制御回路９によってＡＰＣ（Auto Power Control）回路が構成されている。
【００２０】
このような回路構成において、ＬＤ３の光出力に応じてＰＤ５によってモニタ電流Ｉｐｄが生成され、このモニタ電流Ｉｐｄは抵抗素子７によって電圧Ｖｐｄに変換された後に第１の制御回路９に入力される。第１の制御回路９は、差動増幅器１７と、差動増幅器１９及びトランジスタ２１を含む電流源回路２３と、抵抗素子２５とを有している。差動増幅器１７の非反転入力には第２の制御回路１５から所定電圧Ｖ１が入力され、反転入力にはモニタ電圧Ｖｐｄが入力される。差動増幅器１９の非反転入力には差動増幅器１７の出力が接続され、差動増幅器１９の出力は、トランジスタ２１のベースに接続されている。さらに、トランジスタ２１のコレクタはインダクタを介してＬＤ３のカソードに接続され、トランジスタ２１のエミッタは差動増幅器１９の反転入力に接続される。
【００２１】
このような構成の第１の制御回路９により、モニタ電圧Ｖｐｄが所定電圧Ｖ１に近づくように電流源回路２３からＬＤ３に供給されるバイアス電流Ｉｂｉａｓが調整されることになる。すなわち、ＬＤ３の光出力の平均が所定電圧Ｖ１に対応して一定となるように、バイアス電流Ｉｂｉａｓが決定される。これは、ＬＤの経年変化による特性変動のみならず、ＬＤの温度特性を補償する作用も有する（一般に、ＬＤの温度依存性、その閾値電流及びスロープ効率の温度依存性は、トランジスタ等の電子デバイスの温度依存性に比較して桁違いに大きい）。また、抵抗素子２５は、トランジスタ２１のエミッタとグラウンドの間に接続され、バイアス電流Ｉｂｉａｓに対応した電圧Ｖ２を発生させる。
【００２２】
第２の制御回路１５は、ＣＰＵ等の演算回路を含んで構成され、ＡＤ（アナログ−デジタル）コンバータ２７，２９、ＤＡ（デジタル−アナログ）コンバータ３１，３３、及びテーブル格納部（設定情報格納部）３５をさらに含んでいる。ＡＤコンバータ２７は、電圧Ｖ２をデジタル値に変換し、ＡＤコンバータ２９は、温度センサ１１によって検出された環境温度Ｔをデジタル値に変換する。また、ＤＡコンバータ３１は、第２の制御回路１５に設定されたデジタル値に基づいて定電圧Ｖ１を発生させて差動増幅器１７に出力し、ＤＡコンバータ３３は、第２の制御回路１５によって決定された変調電流Ｉｍｏｄの設定値を、アナログ信号（電圧信号）に変換してＬＤ駆動回路１３に出力することにより、ＬＤ駆動回路１３からＬＤ３に供給される変調電流Ｉｍｏｄの振幅を調整する。
【００２３】
ここで、第２の制御回路１５は、温度センサ１１によってモニタされた環境温度Ｔ、又は電圧Ｖ２によって検出されるバイアス電流Ｉｂｉａｓのモニタ値に基づいて、テーブル格納部３５に記憶されたテーブル（ＬＵＴ：Look Up Table）を参照することにより、変調電流Ｉｍｏｄの振幅を決定する。図２には、テーブル格納部３５に格納されたＬＵＴのデータ構成の一例を示している。同図に示すように、ＬＵＴには、２種類のテーブルＴＡ１，ＴＡ２が記憶されており、テーブルＴＡ１には、環境温度値Ｔ０，Ｔ１，…，Ｔｍのそれぞれに対応して変調電流値Ｉｍｏｄ０，Ｉｍｏｄ１，…Ｉｍｏｄｍが記憶されており、テーブルＴＡ２には、バイアス電流値Ｉｂｉａｓ０，Ｉｂｉａｓ１，…Ｉｂｉａｓｎのそれぞれに対応して変調電流値Ｉｍｏｄｍ＋１，Ｉｍｏｄｍ＋２，…Ｉｍｏｄｍ＋ｎ＋１が記憶されている。第２の制御回路１５は、環境温度Ｔと所定の閾値Ｔαとの比較結果に応じて、変調電流を設定する際に参照するＬＵＴを切り替える。
【００２４】
詳細には、第２の制御回路１５は、ＬＵＴを参照し、ＤＡコンバータ３３に設定すべきデジタル値（バイアス電流値）を、現在のバイアス電流Ｉｂｉａｓ又は環境温度Ｔの値を基に読み取る。そして、ＤＡコンバータ３３から設定されたデジタル値に対応する制御電圧が出力されて変調電流が制御されることで、変調電流とバイアス電流及びＬＤ３のＩ−Ｌ特性（電流−光強度特性）で決まる消光比を一定にする。その一方で、ＬＤ３の光出力Ｐｏｕｔは、バイアス電流Ｉｂｉａｓ及び変調電流Ｉｍｏｄで決定される（Ｐｏｕｔ＝Ｉｂｉａｓ＋Ｉｍｏｄ／２）が、その大きさはＡＰＣ回路により一義的に決定されるため、環境温度やＬＤの経年変化に依存することなく一定に制御される。これに対して、消光比は変調電流とバイアス電流及びＬＤ３のＩ−Ｌ特性の関係に依存するが（消光比Ｒ＝（Ｉｂｉａｓ＋Ｉｍｏｄ−Ｉｔｈ）／（Ｉｂ−Ｉｔｈ）、Ｉｔｈ：閾値電流）、これらの関係に伴う消光比を一定にするような変調電流ＩｍｏｄのＬＵＴを構成することで、消光比が一定に制御される。
【００２５】
既に述べたように、上記の光送信器１において光出力と消光比を一定にするには、図３に示すようなＬＤのＩ−Ｌ特性を考慮する必要がある。すなわち、温度が上昇するに従って、バイアス電流Ｉｂｉａｓ、変調電流Ｉｍｏｄを共に増加させる必要がある。その結果、ＬＵＴに設定する変調電流Ｉｍｏｄの設定値を、環境温度、バイアス電流のそれぞれから決めた場合、図４（ａ）及び（ｂ）のような特性を有するように設定する必要がある。なお、図４（ａ）及び（ｂ）に示すプロット点は、環境温度を一定間隔で変化させた場合の設定値を示している。
【００２６】
図４（ａ）に実線で示すように、環境温度に対する変調電流の設定値は指数関数的に増加し、約６０°Ｃ以上になると温度変化に対する傾きが大きくなるので、環境温度のモニタ結果に対して所望の値の変調電流を設定しようとする場合には、細かな温度精度やステップ幅の細かな温度データを有するＬＵＴが必要になる。
【００２７】
これに対して、図４（ｂ）に実線で示すように、変調電流とバイアス電流がほぼ単調増加の関係であり、低温時には、温度に対して変調電流の変化量が小さいことによりバイアス電流も温度に対して変化量が小さい。変調電流の制御の精度を劣化させないことを考えると、低温時にバイアス電流のモニタ結果に対して所望の値の変調電流を設定しようとする場合には、ステップ幅の細かいバイアス電流データを有するＬＵＴが必要となるのと、バイアス電流の微少の変化量をモニタする必要がある。その結果、ＡＤコンバータの高い分解能、すなわち、大きなビット数が必要となる。さらに、消光比を十分に大きくしようとする場合には、バイアス電流は閾値電流に近い値となり、一方でＬＤの閾値電流は低温時には１ｍＡ以下になることもあり得る。その結果、バイアス電流のモニタ用に使用されるＡＤコンバータはダイナミックレンジ化又は０Ｖ付近のデジタル変換の精度が要求される。デジタル処理では、±１ビットの量子化誤差が必然的に起こる。ＡＤコンバータに入力する信号が小さい場合、言い換えると、フルスケール付近ではなく値が零に近い領域の場合、この量子化誤差の影響がその値の逆数で拡大する。
【００２８】
そこで、第２の制御回路１５では、２種類のＬＵＴの特徴を活かすために、変調電流Ｉｍｏｄの制御プロトコルを温度分岐点Ｔαで分けることで、低温側は比較的環境温度に対して変化の少ないテーブルＴＡ１を使用し、高温側はバイアス電流Ｉｂｉａｓと変調電流Ｉｍｏｄが線形関係にあるようなテーブルＴＡ２を使用する。この温度分岐点Ｔαは、図４（ａ）に示すような特性に従って変調電流を決定した後にＬＤの駆動電流を固定した際の温度変化に対する消光比の変化割合が、０．１［ｄＢ／°Ｃ］になるような環境温度が設定される。これは、光トランシーバの発光特性に関する仕様により、消光比の変化は０．１ｄＢ以下に抑えることが定められていることによる。例えば、標準的なＬＤの駆動方法においては、約５０°Ｃを基準にした前後１０°Ｃの幅、すなわち、約４０°Ｃ〜約６０°Ｃの範囲で温度分岐点Ｔαが設定されることが好ましい。第２の制御回路１５は、温度センサ１１によって検出された環境温度Ｔが温度分岐点Ｔαより低い場合には、環境温度Ｔに基づいてテーブルＴＡ１を参照して変調電流値Ｉｍｏｄを決定し、環境温度Ｔが温度分岐点Ｔαより高い場合には、バイアス電流Ｉｂｉａｓの値に基づいてテーブルＴＡ２を参照して変調電流値Ｉｍｏｄを決定する。
【００２９】
また、第２の制御回路１５では、光送信器１の初期起動時は、強制的に全温度範囲をカバーするテーブルＴＡ１を参照することにより、環境温度Ｔに基づいて変調電流値Ｉｍｏｄを決定するように動作させる。具体的には、初期起動時に環境温度Ｔの時間変化率が所定の閾値βを超えている間は、テーブルＴＡ１を参照して変調電流Ｉｍｏｄを制御するようにする。この閾値βとしては、起動直後の３０秒における６°Ｃの温度変化を基準とするように、β≒６°Ｃ／３０秒≒１２［°Ｃ／分］に設定することが好適である。これは、起動後３０秒くらいの間はＬＤの状態が急激に変わっており、テーブルＴＡ１からテーブルＴＡ２への切り替え時に変調電流の設定に大きな変化を生じさせないようにするためである。
【００３０】
次に、図５を参照しながら、光送信器１を用いたＬＤ駆動方法について説明する。図５は、光送信器１におけるＬＤ駆動方法を示すフローチャートである。
【００３１】
まず、光送信器１の電源が投入されてから光出力を解除（Disable解除）するまでは、次の初期動作を行う。最初に、ＤＡコンバータ３１（ＤＡＣ１）にデジタル値を設定して定電圧Ｖ１を発生させる（ステップＳ０１）。次に、ＡＤコンバータ２９（ＡＤＣ２）により環境温度Ｔｃが読み取られ（ステップＳ０２）、第２の制御回路１５により、この環境温度Ｔｃを基にテーブルＴＡ１が参照されて、ＤＡコンバータ３３（ＤＡ２）に変調電流Ｉｍｏｄの設定値が設定される（ステップＳ０３）。
【００３２】
その後、光出力が解除（Disable解除）されると、ＬＤ３からの発光が開始される（ステップＳ０４）。さらに、前回読み取った環境温度Ｔｃが変数Ｔｃ’に置き換えられる（ステップＳ０５）。次に、ＡＤコンバータ２９（ＡＤＣ２）により現在の環境温度Ｔｃが読み取られる（ステップＳ０６）。そして、第２の制御回路１５により、環境温度の時間変化ΔＴ＝Ｔｃ−Ｔｃ’が所定閾値βを超えているか否かが判定される（ステップＳ０７）。
【００３３】
判定の結果、環境温度の時間変化ΔＴが所定閾値βを超えていると判定された場合には（ステップＳ０７；ΔＴ＞β）、第２の制御回路１５により、現在の環境温度Ｔｃを基にテーブルＴＡ１が参照されて、読み出された変調電流Ｉｍｏｄの値がＤＡコンバータ３３に設定されて変調電流Ｉｍｏｄが制御される（ステップＳ０８）。
【００３４】
一方、環境温度の時間変化ΔＴが所定閾値β以下であると判定された場合には（ステップＳ０７；ΔＴ≦β）、さらに、第２の制御回路１５により現在の環境温度Ｔｃと所定温度Ｔαとが比較される（ステップＳ０９）。その結果、現在の環境温度Ｔｃが所定温度Ｔα未満であると判定された場合には（ステップＳ０９；Ｔｃ＜Ｔα）、第２の制御回路１５により、現在の環境温度Ｔｃを基にテーブルＴＡ１から読み出された変調電流Ｉｍｏｄの値が、ＤＡコンバータ３３に設定される（ステップＳ０８）。
【００３５】
一方で、現在の環境温度Ｔｃが所定温度Ｔα以上であると判定された場合には（ステップＳ０９；Ｔｃ≧Ｔα）、まず、ＡＤコンバータ２７により現在のバイアス電流Ｉｂｉａｓのモニタ値が読み取られる（ステップＳ１０）。そして、第２の制御回路１５により、現在のバイアス電流Ｉｂｉａｓを基にテーブルＴＡ２から読み出された変調電流Ｉｍｏｄの値が、ＤＡコンバータ３３に設定される（ステップＳ１１）。その後、処理がステップＳ０５に戻されて変調電流Ｉｍｏｄの調整が繰り返される。なお、ステップＳ０４で光出力が解除された後は、ＰＤ５と抵抗素子７と第１の制御回路９によるＡＰＣ制御も実行されている。
【００３６】
以上説明した光送信器１及びＬＤ駆動方法においては、ＰＤ５、抵抗素子７、及び第１の制御回路９により、平均光出力が一定になるようにＬＤ３のバイアス電流Ｉｂｉａｓが制御される。それと同時に、光出力の消光比を制御するためにＬＤの温度が検出される。その際、ＬＤの現在温度を検知するには、サーミスタ等の温度モニタ素子をＴＯＳＡ内部に配置する必要があるが、この配置形態は信号／電力を入出力するためのピン数が増加し、ＴＯＳＡサイズを大きくしなければ対応できないことを意味する。ＳＦＰ等の仕様によりその外形が定められた筐体内でＴＯＳＡ径を大きくすることは実質的に不可能である。一つの解決として、ＴＯＳＡ内ではなく制御回路等を搭載する基板上に温度モニタ素子を配置することでＬＤの周辺温度（環境温度）をＬＤ温度とみなす方法が知られている。そして、この外部温度センサにより測定された値をベースにＣＰＵによりＬＤの温度制御を行う。一般には、測定温度に対応するバイアス電流、あるいは変調電流を規定するＬＵＴをＣＰＵ内外のメモリに保持し、このＬＵＴに従ってＬＤ駆動電流を制御する。しかし、この従来の方法では、ＬＤの閾値電流は温度に対して指数関数的に上昇するので、光出力や消光比を一定にするためには、高温時の温度モニタ精度を上げるか、温度ステップ幅を小さくする必要がある。
【００３７】
また、ＬＤの周辺温度のモニタ結果でＬＤの駆動電流を調整する場合には、電源立上時から安定するまでに時間がかかる。ＬＤのＩ−Ｌ特性は自身の温度に依存して定まる。自身の温度は、周辺温度を基準として（環境を熱溜りとして）温度制御することになる。その際、環境〜ＬＤまでの熱抵抗、熱容量により、温度制御するための回路をアクティブにしてからＬＤ温度が所定値で一定となるまでには、これら環境条件（熱抵抗、熱容量）の影響を受けるだけでなく、環境温度そのものによってもＬＤ温度が安定化するまでの時間が左右される。ここでいう「環境温度そのもの」とは、目標温度との温度差、及び、この温度差に基づく熱抵抗、熱容量の温度依存性を意味する。従来のＬＤ制御回路においては、このように種々ばらつく要因に対して一の回路（一の応答特性を有する制御回路）により制御していた。そのため、ＬＤ温度とモニタ温度の２つの温度が安定化するまでは、目標とする光出力や消光比とのすれが生じやすくなっていた。この点は、温度センサがＴＯＳＡ内かＴＯＳＡ外かを問わずに起こりうる現象である。温度センサがＴＯＳＡ外に置かれた場合には、特に双方の温度が安定化するまでの時間について大きなラグが生じる。
【００３８】
そこで、本実施形態では、第２の制御回路１５によって、光送信器１内の環境温度Ｔが低い場合には環境温度Ｔに対応して設定された変調電流Ｉｍｏｄの設定値を用いて変調電流Ｉｍｏｄが制御され、環境温度Ｔが高い場合にはバイアス電流値Ｉｂｉａｓに対応して設定された変調電流Ｉｍｏｄの設定値を用いて変調電流Ｉｍｏｄが制御される。これにより、温度Ｔに対して変調電流Ｉｍｏｄの設定値が指数関数的に上昇する場合に、変調電流Ｉｍｏｄの設定値を設定する間隔を必要以上に細かくすることなく、かつ、変調電流Ｉｍｏｄの設定値のビット数を増大させることなく、光出力を所望の特性になるように安定して制御することができる。その結果、安定したＬＤの駆動制御を低コストで実現することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、第２の制御回路１５により、起動時において環境温度Ｔｃの時間変化ΔＴが所定の閾値βを超えている場合には、環境温度Ｔｃに基づいてテーブルＴＡ１を参照して変調電流Ｉｍｏｄが決定される。単に環境温度ＴがＴαより高い場合にバイアス電流Ｉｂｉａｓに対応して変調電流Ｉｍｏｄを決定すると、環境温度が高温領域である場合、初動時からテーブルＴＡ２を使用することになる。しかし、初動状態では、光出力はオフ、駆動電流Ｉｂｉａｓ，Ｉｍｏｄは零であり、その後電源オン、あるいはシャットダウンが解除されると、バイアス電流Ｉｂｉａｓに関するＡＰＣが起動し、バイアス電流Ｉｂｉａｓが所望の光出力を達成すべく閾値以上に設定される。周囲温度がＴα以上の場合には、このバイアス電流Ｉｂｉａｓを受けてＣＰＵはテーブルＴＡ２を参照して変調電流Ｉｍｏｄも十分大きな設定を行い、全体とした光出力は安定時よりは大きな出力となってしまう。次に、ＡＰＣにより所望の光出力になるようにバイアス電流Ｉｂｉａｓを減少させ、そのバイアス電流Ｉｂｉａｓを受けて変調電流Ｉｍｏｄも減少させ、所定光強度（ターゲット強度）よりもはるかに小さい出力となる。このような動作を繰り返すことで、光出力は、図９に示すように、リンギングを伴うものとなる。図９において、時間ｔ０が電源投入タイミングを示し、時間ｔ１，ｔ２，ｔ３は変調電流Ｉｍｏｄの調整タイミングを示している。
【００４０】
これに対して、本実施形態の第２の制御回路１５では、初動動作として強制的にテーブルＴＡ１を参照して変調電流Ｉｍｏｄを設定することで、テーブルＴＡ２の初回参照時に予め変調電流Ｉｍｏｄの設定値をターゲット値に近づかせておき、その結果、変調電流Ｉｍｏｄの設定値変動は少なくなり、光出力におけるリンギングを抑えることが可能になる。この場合、第２制御回路１５は、起動時に環境温度Ｔｃの時間変化ΔＴが所定の閾値βを超えている間はテーブルＴＡ１を利用している。光モジュール自身は自己発熱があるため、温度モニタ値は、図６に示すように、電源投入直後に急激に変化する。第２の制御回路１５は、過去の温度モニタ値Ｔｃ’からの温度変化ΔＴを求め、この温度変化ΔＴを所定値βと比較することで、ＬＵＴの切り替えタイミングを判断している。これにより、ＬＵＴの切り替え時にはＬＤの状態に大きな変化は無いので、ほぼ同等な変調電流Ｉｍｏｄの設定値にされる。その結果、図７に示すように、バイアス電流Ｉｂｉａｓ及び変調電流Ｉｍｏｄの初動時の変動が抑えられ光出力のリンギングを抑えることができ、ＡＰＣ回路のループ時定数に従ってスムーズに光出力を立ち上げることができる。
【００４１】
図８は、光送信器１における高温環境下での消光比の時間変化を示したものであり、テーブルＴＡ２を一切使わずに、テーブルＴＡ１の環境温度Ｔのみで行った比較例と本実施形態とを比較したグラフである。比較例では消光比が安定するまでに数分かかるのに対して、本実施形態では電源投入当初から安定していることがわかる。
【符号の説明】
【００４２】
１…光送信器、３…ＬＤ、５…ＰＤ、９…第１の制御回路、１１…温度センサ、１５…第２の制御回路、３５…テーブル格納部（設定情報格納部）、Ｉｂｉａｓ…バイアス電流、Ｉｍｏｄ…変調電流、ＴＡ１，ＴＡ２…ＬＵＴ。
【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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【図９】
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