(57)【要約】【課題】  半導体発光素子の駆動電流に基づき、半導体発光素子の光出力を動作温度に応じて制御可能な光出力制御回路及び光出力制御方法を提供する。【解決手段】  本発明の一実施形態に係る光出力制御回路では、発光効率演算部が、所望の発光強度Ｐｔａｒ及び消光比ＥＲ、入力変調信号のマーク率Ｍ、並びに変調電流Ｉｍに基づく演算によって発光効率ＳＥを算出し、閾値生成部が所定の許容発光強度Ｐｍａｘと発光効率ＳＥとの商演算によって閾値を生成する。また、この光出力制御回路では、駆動電流算出部が半導体発光素子の駆動電流Ｉｏｐを算出する。この光出力制御回路は、この駆動電流Ｉｏｐが閾値を超える場合に、半導体発光素子の光出力を停止させる。【選択図】  図１
2006210812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子にバイアス電流Ｉｂを供給するバイアス電流源と、
変調信号を受け、該変調信号に対応して該半導体発光素子に変調電流Ｉｍを供給する変調電流源を有するドライバ部と、
該バイアス電流Ｉｂ及び該変調電流Ｉｍを設定する制御部と、
所望の発光強度Ｐｔａｒ及び消光比ＥＲ、該変調信号のマーク率Ｍ、並びに該変調電流Ｉｍに係る下式（１）に基づき発光効率ＳＥを算出する発光効率演算部と、
【数１】
2006210812.tif 000008
所定の許容発光強度Ｐｍａｘ及び該発光効率ＳＥに基づき、閾値を生成する閾値生成部と、
該バイアス電流Ｉｂ及び該変調電流Ｉｍに基づき、該半導体発光素子の駆動電流Ｉｏｐを算出する駆動電流算出部と、
を備え、
該制御部は、該駆動電流Ｉｏｐが該閾値を超える場合に、該半導体発光素子の光出力を停止させる、
光出力制御回路。
【請求項２】
前記変調信号のマーク率Ｍを求めるマーク率検知部を更に備え、
前記発光効率演算部は、該マーク率Ｍを用いて前記（１）式の演算を実行する、請求項１記載の光出力制御回路。
【請求項３】
前記駆動電流Ｉｏｐと前記閾値とを比較する比較部を更に備え、
該比較部は、前記駆動電流Ｉｏｐが前記閾値を超える場合に、ＨＩＧＨレベルを出力し、
前記制御部は、当該ＨＩＧＨレベルにより、前記半導体発光素子の光出力を停止させる、
請求項１又は２に記載の光出力制御回路。
【請求項４】
半導体発光素子にバイアス電流Ｉｂ及び該変調電流Ｉｍを供給する工程と、
所望の発光強度Ｐｔａｒ及び消光比ＥＲ、該変調信号のマーク率Ｍ、並びに該変調電流Ｉｍに係る下式（１）に基づき発光効率ＳＥを算出する工程と、
【数２】
2006210812.tif 000009
所定の許容発光強度Ｐｍａｘ及び該発光効率ＳＥに基づき、閾値を生成する工程と、
該バイアス電流Ｉｂ及び該変調電流Ｉｍに基づき、該半導体発光素子の駆動電流Ｉｏｐを算出する工程と、
該駆動電流Ｉｏｐが該閾値を超える場合に、該半導体発光素子の光出力を停止させる工程と、
を含む光出力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子の光出力を制御するための光出力制御回路及び光出力制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）といった半導体発光素子が用いられる光通信用光データリンクには、使用者の安全保護の観点から、半導体発光素子の光出力の上限を定める安全基準がある。
【０００３】
この安全基準に準拠するための光出力制御回路として、下記特許文献１には、半導体発光素子の光出力強度をモニタするモニタフォトダイオード（以下、モニタＰＤという）のモニタ電流から光出力強度を見積もる光出力制御回路、半導体発光素子の駆動電流から光出力強度を見積もる光出力制御回路、及び、モニタ電流及び駆動電流から光出力強度を見積もる光出力制御回路が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２８９１７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の光出力制御回路は、モニタＰＤが故障した場合に、光出力の制御を行うことができない。したがって、安全基準に準拠するという高い信頼性が要求される光出力制御回路に、モニタＰＤの出力を利用することは適切でない。
【０００５】
また、半導体発光素子の駆動電流と光出力との関係は、半導体発光素子の動作温度に依存する。すなわち、半導体発光素子の光出力は、駆動電流が同じであっても、動作温度によって変化する。したがって、上述した光出力制御回路は、無温調の光データリンクに採用することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、半導体発光素子の駆動電流に基づき、半導体発光素子の光出力を動作温度に応じて制御可能な光出力制御回路及び光出力制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る光出力制御回路は、バイアス電流源と、ドライバ部と、制御部と、発光効率演算部と、閾値生成部と、駆動電流算出部とを備える。バイアス電流源は、半導体発光素子にバイアス電流Ｉｂを供給する。ドライバ部は、入力変調信号を受け、この入力変調信号に対応して半導体発光素子に変調電流Ｉｍを供給する変調電流源を有する。制御部は、バイアス電流Ｉｂ及び変調電流Ｉｍを設定する。発光効率演算部は、所望の発光強度Ｐｔａｒ及び消光比ＥＲ、入力変調信号のマーク率Ｍ、並びに変調電流Ｉｍに係る下式（１）に基づき発光効率ＳＥを算出する。
【数１】
2006210812.tif 000003
閾値生成部は、所定の許容発光強度Ｐｍａｘと上記発光効率ＳＥとの商演算によって、閾値を生成する。駆動電流算出部は、バイアス電流Ｉｂ及び変調電流Ｉｍに基づき、半導体発光素子の駆動電流Ｉｏｐを算出する。制御部は、この駆動電流Ｉｏｐが上記閾値を超える場合に、半導体発光素子の光出力を停止させる。
【０００８】
本発明の別の一側面に係る光出力制御方法は、半導体発光素子にバイアス電流Ｉｂを供給し、入力変調信号に対応して半導体発光素子に変調電流Ｉｍを供給する工程と、所望の発光強度Ｐｔａｒ及び消光比ＥＲ、入力変調信号のマーク率Ｍ、並びに変調電流Ｉｍに係る下式（１）に基づき発光効率ＳＥを算出する工程と、
【数２】
2006210812.tif 000004
所定の許容発光強度Ｐｍａｘと該発光効率ＳＥとの商演算によって閾値を生成する工程と、バイアス電流Ｉｂ及び変調電流Ｉｍに基づき半導体発光素子の駆動電流Ｉｏｐを算出する工程と、この駆動電流Ｉｏｐが上記閾値を超える場合に半導体発光素子の光出力を停止させる工程とを含む。
【０００９】
発光効率ＳＥは、半導体発光素子の駆動電流をＩｏｐとし、光出力強度をＰｏとした場合に、半導体発光素子の動作温度におけるＩｏｐ−Ｐｏ特性の傾きに相当する。したがって、所定の許容発光強度Ｐｍａｘと発光効率ＳＥとの商演算に基づく閾値は、その動作温度における許容発光強度Ｐｍａｘに対応の許容駆動電流Ｉｍａｘに相当する。この光出力制御回路では、所定の許容発光強度Ｐｍａｘ、所望の発光強度Ｐｔａｒ、所望の消光比ＥＲを予め与えておくことによって自動的に閾値が生成され、当該閾値とモニタした駆動電流との比較によって、半導体発光素子の光出力が停止される。したがって、この光出力制御回路は、モニタした駆動電流のみから、安全基準に準拠するための光出力制御を動作温度に応じて達成することができる。
【００１０】
なお、式（１）は、一般式であり、マーク率Ｍとして、例えば、５０％といった値が予め設定されていてもよい。この場合には、下式（２）によって発光効率ＳＥが演算される。
【数３】
2006210812.tif 000005
【００１１】
また、本発明の光出力制御回路は、入力変調信号のマーク率Ｍを求めるマーク率検知部を更に備え、発光効率演算部は、このマーク率Ｍを用いて（１）式の演算を実行することが好適である。
【００１２】
また、本発明の光出力制御回路は、上記駆動電流Ｉｏｐと上記閾値とを比較する比較部を更に備え、この比較部は、駆動電流Ｉｏｐが閾値を超える場合に、ＨＩＧＨレベルを出力し、制御部は、当該ＨＩＧＨレベルにより、半導体発光素子の光出力を停止させてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体発光素子の駆動電流に基づき、半導体発光素子の光出力を動作温度に応じて制御可能な光出力制御回路及び光出力制御方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、信号及び電流それぞれと共に併記する記号は、それぞれのレベルとしても用いることとする。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態にかかる光出力制御回路の構成を示す図である。図１に示す光出力制御回路１０は、ドライバ部１２、バイアス電流源１４、半導体発光素子１６、半導体受光素子１８、マーク率検知部２０、消光比制御部２２、制御部（ＡＰＣ）２４、駆動電流算出部２６、発光効率演算部２８、閾値生成部３０、記憶部３２、比較部３４、及び、ＯＲロジック部３６を備える。
【００１６】
ドライバ部１２は、入力変調信号に基づき半導体発光素子１６に変調電流Ｉｍを供給して、半導体発光素子１６を強度変調する。このドライバ部１２は、アンプ４０、差動対を構成する第１のトランジスタＴｒ１及び第２のトランジスタＴｒ２、並びに変調電流源３８を有する。
【００１７】
アンプ４０は、差動出力端子を有している。アンプ４０は、入力端子４２から入力される差動変調信号を増幅し、増幅した差動変調信号を差動出力端子から出力する。
【００１８】
アンプ４０の差動出力端子はそれぞれ、第１のトランジスタＴｒ１の制御端子（ゲート）及び第２のトランジスタＴｒ２の制御端子（ゲート）に接続されている。アンプ４０の差動出力端子から出力された差動変調信号は、第１のトランジスタＴｒ１及び第２のトランジスタＴｒ２の制御端子に出力される。
【００１９】
第１のトランジスタＴｒ１の第１の端子（ドレイン）は、半導体発光素子１６のカソードに接続されている。半導体発光素子１６のアノードは、第１の電源線４４ａに接続されている。一方、第２のトランジスタＴｒ２の第１の端子（ドレイン）は、第１の電源線４４ａに接続されている。
【００２０】
第１のトランジスタＴｒ１の第２の端子（ソース）及び第２のトランジスタＴｒ２の第２の端子（ソース）は、共通ノード４１に接続されている。
【００２１】
変調電流源３８は、第３のトランジスタＴｒ３を有している。第３のトランジスタＴｒ３の第１の端子（ドレイン）は、共通ノード４１に接続されている。第３のトランジスタＴｒ３の第２の端子（ソース）は、第２の電源線４４ｂに接続されている。また、第３のトランジスタＴｒ３の制御端子（ゲート）は、制御部２４の出力端子２４ｏａに接続されている。第３のトランジスタＴｒ３は、制御端子に受けた変調電流制御信号Ｖｍによって、変調電流Ｉｍのピーク値を設定する。
【００２２】
バイアス電流源１４は、第４のトランジスタＴｒ４を有する。第４のトランジスタＴｒ４の第１の端子（ドレイン）は、高周波を遮断するためのインダクタ４６を介して半導体発光素子１６のカソードに接続されている。第４のトランジスタＴｒ４の第２の端子（ソース）は、第２の電源線４４ｂに接続されている。また、第４のトランジスタＴｒ４の制御端子（ゲート）は、制御部２４の出力端子２４ｏｂに接続されている。第４のトランジスタＴｒ４は、制御端子に受けたバイアス電流制御信号Ｖｂによって、バイアス電流Ｉｂを設定する。バイアス電流源１４は、インダクタ４６によって、変調電流による影響を受けることなく、安定なバイアス電流を半導体発光素子１６に供給できる。
【００２３】
半導体受光素子１８のカソードは第１の電源線４４ａに接続され、半導体受光素子１８のアノードは制御部２４の入力端子２４ｉｂに接続されている。半導体受光素子１８は、半導体発光素子１６から出射される光の一部を受け、この光の強度に応じた電流Ｉｍｐｄを出力する。半導体受光素子１８には、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）が用いられる。なお、半導体発光素子１６から出射される光の他の一部は、光ファイバ４８に出力される。
【００２４】
マーク率検知部２０は、入力端子２０ｉに入力変調信号を受ける。マーク率検知部２０は、入力変調信号を監視することによって変調信号のマーク率Ｍを求める。マーク率検知部２０は、出力端子２０ｏから、このマーク率Ｍを制御部２４及び発光効率演算部２８に出力する。
【００２５】
消光比制御部２２は、半導体発光素子１６の光出力の消光比を半導体発光素子１６の温度に応じて制御する。ここで、半導体発光素子１６の光出力の温度依存性について説明する。
【００２６】
図２は、半導体発光素子１６の駆動電流Ｉｏｐ−光出力強度Ｐｏ特性を示す図である。図２では、Ｔｌｄが発光素子の動作温度、Ｐｈが光出力の最大値、Ｐｔａｒが要請される光出力、Ｐｌが光出力の最小値、Ｉｔｈが閾値電流、Ｉｍ４及びＩｍ６がそれぞれＴｌｄ＝４０℃及びＴｌｄ＝６０℃の場合の変調電流、Ｉｂ４及びＩｂ６がそれぞれＴｌｄ＝４０℃及びＴｌｄ＝６０℃の場合のバイアス電流を示している。なお、消光比ＥＲはＥＲ＝Ｐｈ／Ｐｌで求められる。
【００２７】
光データリンクでは、光出力Ｐｔａｒと消光比ＥＲが一定であることが要請される。しかし、発光素子の温度Ｔｌｄが変化すると、半導体発光素子１６のＩｏｐ−Ｐｏ特性は変化する。発光素子の温度Ｔｌｄが変化しても、所望の光出力Ｐｔａｒ及び消光比ＥＲを得るには、変調電流Ｉｍとバイアス電流Ｉｂを、温度に応じて調整する必要がある。
【００２８】
具体的には、図２に示すように、Ｔｌｄ＝４０℃及びＴｌｄ＝６０℃の双方において、Ｐｔａｒ及びＥＲが一定の光出力Ｐｏ１を得るには、Ｔｌｄ＝４０℃では駆動電流をＩｏｐ４、Ｔｌｄ＝６０℃では駆動電流をＩｏｐ６のように変える必要がある。すなわち、変調電流とバイアス電流との比率を、Ｔｌｄ＝４０℃ではＩｍ４／Ｉｂ４、Ｔｌｄ＝６０℃ではＩｍ６／Ｉｂ６に変える必要がある。
【００２９】
そのために、消光比制御部２２は、半導体発光素子１６の温度に応じたＩｍ／Ｉｂ比率を制御部２４に出力することによって、消光比を制御する。本実施の形態では、消光比制御部２２は、発光素子の温度の代わりに環境温度毎のＩｍ／Ｉｂ比率のデータを記憶している。このＩｍ／Ｉｂ比率は、その環境温度のときに、半導体発光素子１６が所望の発光強度Ｐｔａｒ及び所望の消光比ＥＲとなるように予め設定された変調電流Ｉｍとバイアス電流Ｉｂの比率である。消光比制御部２２は、例えばサーミスタといった感温素子によって監視された温度信号Ｔａを入力端子２２ｉに受け、この温度信号Ｔａに対応するＩｍ／Ｉｂの比率を出力端子２２ｏから制御部２４に出力する。
【００３０】
制御部２４は、入力端子２４ｉａにマーク率Ｍを受け、入力端子２４ｉｂに電流Ｉｍｐｄを受ける。また、制御部２４は、入力端子２４ｉｃにＩｍ／Ｉｂ比率を受け、入力端子２４ｉｄにＰＤ電流制御目標値Ｉｔｐｄを受ける。制御部２４は、当該マーク率Ｍ及びＩｍ／Ｉｂ比率において、電流ＩｍｐｄがＰＤ電流制御目標値Ｉｔｐｄに等しくなるよう、変調電流制御信号Ｖｍ及びバイアス電流制御信号Ｖｂを生成する。制御部２４は、出力端子２４ｏａから変調電流制御信号Ｖｍを出力し、出力端子２４ｏｂからバイアス電流制御信号Ｖｂを出力する。制御部２４は、この変調電流制御信号Ｖｍ及びバイアス電流制御信号Ｖｂによって変調電流Ｉｍ及びバイアス電流Ｉｂを設定し、半導体発光素子１６に負帰還制御を施す。
【００３１】
なお、ＰＤ電流制御目標値Ｉｔｐｄは、半導体発光素子１６の光出力が所望の発光強度Ｐｔａｒ及び消光比ＥＲとなるように、予め設定された電流Ｉｍｐｄの目標値である。ＰＤ電流制御目標値Ｉｔｐｄは、例えば、出荷前に、半導体発光素子１６の光出力が所望の発光強度Ｐｔａｒ及び消光比ＥＲとなるときの電流Ｉｍｐｄに設定され、記憶素子に記憶されている。
【００３２】
以下、光出力制御回路１０における過発光制御に関する構成を説明する。バイアス電流源１４は、バイアス電流モニタ部５０を更に有する。このバイアス電流モニタ部５０は、バイアス電流Ｉｂに応じた第１の信号Ｖｉｂｍを駆動電流算出部２６に出力する。バイアス電流モニタ部５０は、例えば、第４のトランジスタＴｒ４と同特性のトランジスタ、及び抵抗で構成される。この場合に、バイアス電流モニタ部５０は、バイアス電流Ｉｂのミラー電流を電流−電圧変換することによって第１の信号Ｖｉｂｍを生成する。
【００３３】
変調電流源３８は、変調電流モニタ部５２を更に有する。この変調電流モニタ部５２は、変調電流Ｉｍに応じた第２の信号Ｖｉｍｍを駆動電流算出部２６及び発光効率演算部２８に出力する。変調電流モニタ部５２は、例えば、第３のトランジスタＴｒ３と同特性のトランジスタ、及び抵抗で構成される。
【００３４】
駆動電流算出部２６は、入力端子２６ｉｂに第１の信号Ｖｉｂｍを受け、入力端子２６ｉａに第２の信号Ｖｉｍｍを受ける。駆動電流算出部２６は、第１の信号Ｖｉｂｍ及び第２の信号Ｖｉｍｍに基づき、半導体発光素子１６の駆動電流Ｉｏｐ、及び、この電流に応じた第３の信号Ｖｏｐを算出する。駆動電流算出部２６は、出力端子２６ｏａから駆動電流Ｉｏｐを出力し、出力端子２６ｏｂから第３の信号Ｖｏｐを出力する。
【００３５】
駆動電流算出部２６は、例えば、変調電流モニタ部５２の電流−電圧変換に相当する演算の逆演算を行うことによって、変調電流Ｉｍを算出する。変調電流モニタ部５２が、Ｖｉｍｍ＝Ｉｍ×ａ（ａは定数。図１の回路ではａは変調電流モニタ部５２の抵抗値による変換利得）の演算相当の電流−電圧変換を行っていれば、駆動電流算出部２６は、Ｉｍ＝Ｖｉｍｍ／ａの演算によって変調電流Ｉｍを求める。同様に、駆動電流算出部２６は、バイアス電流Ｉｂを求める。駆動電流Ｉｏｐは、変調電流Ｉｍとバイアス電流Ｉｂを加算することによって求められる。駆動電流算出部２６は、電流−電圧変換によって、この駆動電流Ｉｏｐから第３の信号Ｖｏｐを算出する。
【００３６】
発光効率演算部２８は、入力端子２８ｉａに第２の信号Ｖｉｍｍを受け、入力端子２８ｉｂに消光比ＥＲを受ける。また、発光効率演算部２８は、入力端子２８ｉｃに所望の発光強度Ｐｔａｒを受け、入力端子２８ｉｄに変調信号のマーク率Ｍを受ける。発光効率演算部２８は、駆動電流算出部２６と同様に、第２の信号Ｖｉｍｍを電流値に換算して得られる変調電流Ｉｍを求める。発光効率演算部２８は、所望の発光強度Ｐｔａｒ及び消光比ＥＲ、変調信号のマーク率Ｍ、並びに、変調電流Ｉｍに基づく上記式（１）の演算を行うことによって、発光効率ＳＥを算出し、出力端子２８ｏａからこの発光効率ＳＥを閾値生成部３０に出力する。なお、変調信号のマーク率Ｍが、５０％である場合には、発光効率演算部２８は、上記式（１）の代わりに上記式（２）によって発光効率ＳＥを算出することができる。
【００３７】
更に、発光効率演算部２８は、所望の発光強度Ｐｔａｒと発光効率ＳＥとの比Ｐｔａｒ／ＳＥを算出し、出力端子２８ｏｂからこのＰｔａｒ／ＳＥを閾値生成部３０に出力する。
【００３８】
この発光効率演算部２８は、例えば、マイクロコントローラといったデバイスを用いた演算回路によって構成される。また、所望の発光強度Ｐｔａｒ及び消光比ＥＲは、記憶部３２に予め記憶されている。
【００３９】
閾値生成部３０は、入力端子３０ｉａに発光効率ＳＥを受け、入力端子３０ｉｂにＰｔａｒ／ＳＥを受ける。また、閾値生成部３０は、入力端子３０ｉｃに許容発光強度Ｐｍａｘを受け、入力端子３０ｉｄに駆動電流Ｉｏｐを受ける。閾値生成部３０は、許容発光強度Ｐｍａｘと発光効率ＳＥとの比によって、閾値信号（閾値）Ｖｍａｘを生成する。具体的に、閾値生成部３０は、駆動電流算出部２６によって算出された駆動電流Ｉｏｐ、記憶部３２に記憶されている許容発光強度Ｐｍａｘ及び所望の発光強度Ｐｔａｒ、発光効率演算部２８によって算出された発光効率ＳＥ及びＰｔａｒ／ＳＥを用い、下式（３）によって許容駆動電流Ｉｍａｘを求め、当該許容駆動電流Ｉｍａｘを電流−電圧変換することによって、閾値信号Ｖｍａｘを算出する。閾値生成部３０は、出力端子３０ｏから閾値信号Ｖｍａｘを比較部３４へ出力する。この閾値生成部３０は、マイクロコントローラを用いた演算回路によって構成される。
【数４】
2006210812.tif 000006
【００４０】
ここで、発光効率ＳＥは、図２に示す半導体発光素子１６のＩｏｐ−Ｐｏ特性の傾きに相当するため、Ｐｔａｒ／ＳＥは、半導体発光素子１６の発光に寄与する電流に相当する。したがって、半導体発光素子１６の閾値電流Ｉｔｈは、駆動電流ＩｏｐからＰｔａｒ／ＳＥを減算することによって求められる。
【００４１】
なお、閾値電流Ｉｔｈが許容駆動電流Ｉｍａｘに対して充分小さい場合には、閾値生成部３０は、上記式（３）に代えて下式（４）によって許容駆動電流Ｉｍａｘを算出してもよい。
【数５】
2006210812.tif 000007
【００４２】
比較部３４は、マイナス入力端子に閾値信号Ｖｍａｘを受け、プラス入力端子に第３の信号Ｖｏｐを受ける。比較部３４は、第３の信号Ｖｏｐと閾値信号Ｖｍａｘの比較に基づき、第４の信号Ｖｃｏｍｐを出力する。本実施の形態では、第３の信号Ｖｏｐが閾値信号Ｖｍａｘを超える場合には、ＨＩＧＨレベルをＯＲロジック部３６に出力する。
【００４３】
ＯＲロジック部３６の一方の入力端子には第４の信号Ｖｃｏｍｐが入力され、ＯＲロジック部３６の他方の入力端子には外部制御端子５４が接続されている。ＯＲロジック部３６は、外部制御端子５４経由で半導体発光素子１６の光出力を停止させるための外部からのシャットダウン信号と、ＶｃｏｍｐとのＯＲ演算を行う。
【００４４】
制御部２４は、入力端子２４ｉｅにＯＲロジック部３６の出力信号を受ける。制御部２４は、ＯＲロジック部３６からの信号がＨＩＧＨレベルの場合には、変調電流制御信号Ｖｍ及びバイアス電流制御信号Ｖｂを接地電位に下げる。これにより、変調電流源３８及びバイアス電流源１４を停止させ、半導体発光素子１６の光出力を停止させる。
【００４５】
以下、本発明の光出力制御回路１０の動作を説明する。光出力制御回路１０では、ドライバ部１２が入力変調信号に基づき半導体発光素子１６を強度変調することによって、半導体発光素子１６から光が出力される。半導体発光素子１６から出力された光の一部は、半導体受光素子１８によって受光される。
【００４６】
半導体受光素子１８は、受光した光の強度に応じた電流Ｉｍｐｄを生成する。この電流Ｉｍｐｄを受けた制御部２４は、マーク率検知部２０から出力されたマーク率Ｍ及び消光比制御部２２から出力されたＩｍ／Ｉｂ比を示す信号で補正を加えつつ、モニタ電流Ｉｍｐｄが電流制御目標値Ｉｔｐｄと等しくなるよう、変調電流制御信号Ｖｍ及びバイアス電流制御信号Ｖｂを出力する。
【００４７】
この変調電流制御信号Ｖｍに応じて、変調電流源３８が変調電流Ｉｍを設定し、また、バイアス電流制御信号Ｖｂに応じて、バイアス電流源１４がバイアス電流Ｉｂを設定する。このように設定された変調電流及びバイアス電流によって半導体発光素子１６に負帰還制御が施され、光出力の平均値及び消光比ＥＲが一定に保たれる。
【００４８】
また、光出力制御回路１０では、駆動電流算出部２６によって、駆動電流Ｉｏｐに応じた第３の信号Ｖｏｐが生成される。また、発光効率演算部２８において、上記式（１）または式（２）の演算が行われることによって発光効率ＳＥが算出され、閾値生成部３０において、上記式（３）または式（４）の演算が行われることによって閾値信号Ｖｍａｘが生成される。すなわち、この光出力制御回路１０では、許容発光強度Ｐｍａｘ、所望の発光強度Ｐｔａｒ、所望の消光比ＥＲを予め与えておくだけで、自動的に、発光素子の温度に応じた閾値信号Ｖｍａｘが生成される。
【００４９】
半導体発光素子１６が過発光の場合、すなわち、発光出力が許容発光強度Ｐｍａｘを超えた場合には、第３の信号Ｖｏｐが閾値信号Ｖｍａｘより大きくなるので、比較部３４の第４の出力ＶｃｏｍｐはＨＩＧＨレベルとなり、ＯＲロジック部３６の出力はＨＩＧＨレベルとなる。
【００５０】
このＨＩＧＨレベルの信号を受けた制御部２４は、変調電流制御信号Ｖｍ及びバイアス電流制御信号Ｖｂを接地電位に下げることによって、半導体発光素子１６の光出力を停止させる。
【００５１】
なお、光出力制御回路１０は、外部からのシャットダウン信号をＨＩＧＨレベルとすることにより、同様に、半導体発光素子１６の光出力を停止することができる。
【００５２】
このように、光出力制御回路１０は、発光素子の温度に応じで自動的に生成される閾値信号Ｖｍａｘと、モニタ駆動電流に相当する第３の信号Ｖｏｐとの比較によって、半導体発光素子１６の光出力を停止することができる。すなわち、この光出力制御回路１０は、許容発光強度Ｐｍａｘ、発光強度Ｐｔａｒ、消光比ＥＲが予め設定されることによって、モニタした駆動電流値のみから、安全基準に準拠するための光出力制御を発光素子の温度に応じて達成することができる。なお、許容発光強度Ｐｍａｘ、発光強度Ｐｔａｒ、消光比ＥＲを記憶するため記憶部３２は、小容量の記憶素子によって構成することができる。
【００５３】
以下、本発明の実施形態にかかる光出力制御方法について説明する。この光出力制御方法では、まず、半導体発光素子１６にバイアス電流Ｉｂが供給される。バイアス電流Ｉｂは、例えば、バイアス電流源１４によって供給される。
【００５４】
これと同時に、入力変調信号に対応して半導体発光素子１６に変調電流Ｉｍが供給される。変調電流Ｉｍは、例えば、ドライバ部１２及び変調電流源３８によって供給される。
【００５５】
バイアス電流Ｉｂ及び変調電流Ｉｍは、半導体発光素子１６の光出力及び消光比ＥＲが一定になるように設定される。バイアス電流Ｉｂ及び変調電流Ｉｍは、例えば、制御部２４を用いた負帰還制御によって設定される。
【００５６】
次いで、バイアス電流Ｉｂ及び変調電流Ｉｍに基づき、半導体発光素子１６の駆動電流Ｉｏｐが算出される。駆動電流Ｉｏｐは、例えば、駆動電流算出部２６によって算出される。
【００５７】
次いで、所望の発光強度Ｐｔａｒ及び消光比ＥＲ、変調信号のマーク率Ｍ、並びに変調電流Ｉｍに係る上式（１）又は（２）に基づき、半導体発光素子１６の発光効率ＳＥが算出される。発光効率ＳＥは、例えば、発光効率演算部２８によって算出される。
【００５８】
次いで、許容発光強度Ｐｍａｘと発光効率ＳＥとの比によって、閾値Ｖｍａｘが生成される。閾値Ｖｍａｘは、例えば、閾値生成部３０によって、上式（３）又は（４）に基づき生成される。
【００５９】
そして、駆動電流Ｉｏｐが閾値Ｖｍａｘを超える場合に、半導体発光素子１６の光出力が停止される。半導体発光素子１６の光出力停止は、例えば、制御部２４、比較部３４、及び、ＯＲロジック部３６が用いられて、バイアス電流Ｉｂ及び変調電流Ｉｍの供給が停止されることによって達成される。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形態様を構成することができる。例えば、光出力制御回路１０において、ドライバ部１２と半導体発光素子１６とが抵抗を介して接続されてもよい。
【００６１】
また、上述した実施の形態では、ドライバ部１２が半導体発光素子１６をＤＣ駆動する構成を例示したが、ドライバ部１２が半導体発光素子１６をＡＣ駆動する構成であってもよい。図３は、半導体発光素子１６をＡＣ駆動する場合の光出力制御回路１０ａを示す図である。図３に示す光出力制御回路１０ａでは、コンデンサ５６を介して、ドライバ部１２と半導体発光素子１６とが接続されている。したがって、変調電流源３８のＤＣ電流が半導体発光素子１６に供給されなくなるので、駆動電流算出部２６は、バイアス電流源１４から第１の信号Ｖｉｂｍのみを受け、当該第１の信号Ｖｉｂｍに基づき、駆動電流Ｉｏｐの電流値（Ｉｏｐ＝Ｉｂ）、及び、この電流値に応じたレベルの第３の信号Ｖｏｐを算出する。光出力制御回路１０ａのその他の構成及び動作は、光出力制御回路１０と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態にかかる光出力制御回路の構成を示す図である。
【図２】半導体発光素子の駆動電流Ｉｏｐ−光出力強度Ｐｏ特性を示す図である。
【図３】半導体発光素子をＡＣ駆動する場合の光出力制御回路を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０…光出力制御回路、１２…ドライバ部、１４…バイアス電流源、１６…半導体発光素子、１８…半導体受光素子、２０…マーク率検知部、２２…消光比制御部、２４…制御部、２６…駆動電流算出部、２８…発光効率演算部、３０…閾値生成部、３２…記憶部、３４…比較部、３６…ＯＲロジック部、３８…変調電流源、４０…アンプ、４２…入力端子、４６…インダクタ、４８…光ファイバ、５０…バイアス電流モニタ部、５２…変調電流モニタ部、５４…外部制御端子、５６…コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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