(57)【要約】    【課題】  電力消費を低減しつつ、伝送品質の向上を図ること。    【解決手段】  レーザ素子に所定の駆動電流を供給して当該レーザ素子を発光させるレーザ素子の駆動方法であって、上記レーザ素子を発光させるべきタイミングとなった時点から時間ｔ１が経過するまでの間に上記駆動電流よりも小さい予備的電流（ｉth）を上記レーザ素子へ供給する第１過程と、上記時間ｔ１が経過した時点から時間ｔ２が経過するまでの間、上記駆動電流（ｉd）を上記レーザ素子へ供給する第２過程と、を含み、上記予備的電流又は上記駆動電流を供給する期間以外には上記レーザ素子に対して実質的に電流を与えないようにする、レーザ素子の駆動方法である。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ素子に所定の駆動電流を供給して当該レーザ素子を発光させるレーザ素子の駆動方法であって、
前記駆動電流を前記レーザ素子に対して供給する直前に前記駆動電流よりも小さい予備的電流を供給し、前記予備的電流又は前記駆動電流を供給する期間以外は前記レーザ素子に対して実質的に電流を供給しないようにする、レーザ素子の駆動方法。
【請求項２】
レーザ素子に所定の駆動電流を供給して当該レーザ素子を発光させるレーザ素子の駆動方法であって、
前記レーザ素子を発光させるべきタイミングとなった時点から時間ｔ１が経過するまでの間に前記駆動電流よりも小さい予備的電流を前記レーザ素子へ供給する第１過程と、
前記時間ｔ１が経過した時点から時間ｔ２が経過するまでの間、前記駆動電流を前記レーザ素子へ供給する第２過程と、
を含み、前記予備的電流又は前記駆動電流を供給する期間以外には前記レーザ素子に対して実質的に電流を与えないようにする、レーザ素子の駆動方法。
【請求項３】
前記予備的電流は、前記レーザ素子のしきい値電流と略等しい大きさである、請求項２に記載のレーザ素子の駆動方法。
【請求項４】
前記第２過程は、ディジタル情報が重畳されたパルス信号の立ち上がり及び立ち下がりのタイミングを前記レーザ素子を発光させるべきタイミングとする、請求項２に記載のレーザ素子の駆動方法。
【請求項５】
レーザ素子に所定の駆動電流を供給して当該レーザ素子を発光させるための駆動回路であって、
ディジタル情報が重畳されたパルス信号が入力され、当該パルス信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジをそれぞれ検出し、所定の検出信号を生成するエッジ検出器と、
前記エッジ検出器から前記検出信号が出力され、少なくとも時間ｔ１が経過するまでの間は第１のタイミング信号を出力し、前記エッジ検出器から前記検出信号が出力されてから前記時間ｔ１が経過した後に時間ｔ２が経過するまでの間は第２のタイミング信号を出力するタイミング生成器と、
前記タイミング生成器から前記第１のタイミング信号が出力されている間は前記駆動電流よりも小さい予備的電流を前記レーザ素子に対して供給し、前記タイミング生成器から前記第２のタイミング信号が出力されている間は前記駆動電流を前記レーザ素子に対して供給し、前記第１又は第２のタイミング信号が出力されていないときは前記レーザ素子に電流が供給されない状態にする電流制御回路と、
を備える、レーザ素子の駆動回路。
【請求項６】
前記タイミング生成器は、前記検出信号が出力されてから前記時間ｔ１及び前記時間ｔ２の合計時間が経過するまでの間に前記第１のタイミング信号を出力しており、
前記電流制御回路は、前記第１のタイミング信号が出力されている間は前記予備的電流を前記レーザ素子に対して供給し、前記第２のタイミング信号が出力されている間は更に追加電流を発生させ、当該追加電流と前記予備的電流との合成電流を前記駆動電流として前記レーザ素子に対して供給する、請求項５に記載のレーザ素子の駆動回路。
【請求項７】
前記予備的電流は、前記レーザ素子のしきい値電流と略等しい大きさである、請求項５に記載のレーザ素子の駆動回路。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかに記載のレーザ素子の駆動回路を備える光モジュール。
【請求項９】
請求項８に記載の光モジュールを備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いた情報通信を行うための装置等に用いられるレーザ素子を駆動する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パソコンや携帯電話等の小型の携帯機器に光通信モジュールを搭載することが検討されている。これらの携帯機器に光通信モジュールを搭載する場合には、レーザ素子等の光素子を駆動するために必要な消費電力をなるべく小さくすることが求められる。このような要求に応えるべく、特開平８−２３３１０号公報（特許文献１）や特開２００４−１５３４４２号公報（特許文献２）などの文献には、レーザ素子の駆動に要する電力を低減するために、レーザ素子を発光させる時間（パルス幅）を短くし、ある発光パルスから次の発光パルスまでの間隔の長短によって情報を表現して光信号を伝送する方式が提案されている。
【０００３】
上述した従来方法によると、レーザ素子にまったく電流を与えない状態から急激に駆動電流を供給して光パルスを発生させるので、レーザ素子の発光タイミング（立ち上がりタイミング）がランダムに乱れやすい。このような発光タイミングの乱れは信号伝送においてジッタを増加させ、伝送品質を低下させるという不都合を生じさせる。これに対して、レーザ素子を発光させない時にもレーザ素子のしきい値電流程度の大きさの駆動電流を常に供給しておく方法も考えられるが、この場合には定常的に電力が消費されるため、電力消費をあまり低減できなくなり好ましくない。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２３３１０号公報
【特許文献２】特開２００４−１５３４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、電力消費を低減しつつ、伝送品質の向上を図ることを可能とする技術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】
【０００６】
第１の態様の本発明は、レーザ素子に所定の駆動電流を供給して当該レーザ素子を発光させるレーザ素子の駆動方法であって、上記駆動電流を上記レーザ素子に対して供給する直前に上記駆動電流よりも小さい予備的電流を供給し、上記予備的電流又は上記駆動電流を供給する期間以外は上記レーザ素子に対して実質的に電流を供給しないようにする、レーザ素子の駆動方法である。
【０００７】
第２の態様の本発明は、レーザ素子に所定の駆動電流を供給して当該レーザ素子を発光させるレーザ素子の駆動方法であって、上記レーザ素子を発光させるべきタイミングとなった時点から時間ｔ１が経過するまでの間に上記駆動電流よりも小さい予備的電流を上記レーザ素子へ供給する第１過程と、上記時間ｔ１が経過した時点から時間ｔ２が経過するまでの間、上記駆動電流を上記レーザ素子へ供給する第２過程と、を含み、上記予備的電流又は上記駆動電流を供給する期間以外には上記レーザ素子に対して実質的に電流を与えないようにする、レーザ素子の駆動方法である。
【０００８】
これらの本発明にかかる駆動方法によれば、レーザ素子を発光させるための駆動電流を供給する直前に予備的電流を供給することによりレーザ素子の発光タイミングの乱れが抑制されるので、ジッタの発生を回避することができる。また、この予備的電流はレーザ素子を発光させるときだけに供給し、それ以外の期間には供給しないので、定常的な電力消費が発生することもない。したがって、レーザ素子を駆動する際において、電力消費の低減と伝送品質の向上とを両立することが可能となる。
【０００９】
上述した予備的電流は、上記レーザ素子のしきい値電流と略等しい大きさであることが好ましい。
【００１０】
これにより、発光タイミングをより安定させることができる。
【００１１】
また、上述した第２過程は、ディジタル情報が重畳されたパルス信号の立ち上がり及び立ち下がりのタイミングを上記レーザ素子を発光させるべきタイミングとすることが好ましい。
【００１２】
これにより、パルス信号の変化点でのみレーザ素子を発光させるので、電力消費を更に抑制することが可能となる。
【００１３】
第３の態様の本発明は、レーザ素子に所定の駆動電流を供給して当該レーザ素子を発光させるための駆動回路であって、ディジタル情報が重畳されたパルス信号が入力され、当該パルス信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジをそれぞれ検出し、所定の検出信号を生成するエッジ検出器と、上記エッジ検出器から上記検出信号が出力され、少なくとも時間ｔ１が経過するまでの間は第１のタイミング信号を出力し、上記エッジ検出器から上記検出信号が出力されてから上記時間ｔ１が経過した後に時間ｔ２が経過するまでの間は第２のタイミング信号を出力するタイミング生成器と、上記タイミング生成器から上記第１のタイミング信号が出力されている間は上記駆動電流よりも小さい予備的電流を上記レーザ素子に対して供給し、上記タイミング生成器から上記第２のタイミング信号が出力されている間は上記駆動電流を上記レーザ素子に対して供給し、上記第１又は第２のタイミング信号が出力されていないときは上記レーザ素子に電流が供給されない状態にする電流制御回路と、を備えるレーザ素子の駆動回路である。
【００１４】
本発明にかかる駆動回路によれば、レーザ素子を発光させるための駆動電流を供給する直前に予備的電流を供給することによりレーザ素子の発光タイミングの乱れが抑制されるので、ジッタの発生を回避することができる。また、この予備的電流はレーザ素子を発光させるときだけに供給し、それ以外の期間には供給しないので、定常的な電力消費が発生することもない。したがって、レーザ素子を駆動する際において、電力消費の低減と伝送品質の向上とを両立することが可能となる。
【００１５】
好ましくは、上記タイミング生成器は、上記検出信号が出力されてから上記時間ｔ１及び上記時間ｔ２の合計時間が経過するまでの間に上記第１のタイミング信号を出力しており、上記電流制御回路は、上記第１のタイミング信号が出力されている間は上記予備的電流を上記レーザ素子に対して供給し、上記第２のタイミング信号が出力されている間は更に追加電流を発生させ、当該追加電流と上記予備的電流との合成電流を上記駆動電流として上記レーザ素子に対して供給する。
【００１６】
これにより、予備的電流及び駆動電流を容易に発生させることが可能となる。
【００１７】
また、上述した予備的電流は、上記レーザ素子のしきい値電流と略等しい大きさであることが好ましい。
【００１８】
これにより、発光タイミングをより安定させることができる。
【００１９】
第４の態様の本発明は、上述したレーザ素子の駆動回路を備えて構成される光モジュールである。このような本発明にかかる光モジュールは、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、いわゆるＰＤＡ（携帯型情報端末装置）など各種の電子機器に搭載し、光を伝送媒体として外部装置等との間の情報通信を行うために用いることが可能である。
【００２０】
これにより、消費電力が少なく、かつ通信品質に優れた通信デバイスを構成することが可能となる。
【００２１】
第５の態様の本発明は、上述した光モジュールを備える電子機器である。ここで「電子機器」とは、電気回路等を用いて一定の機能を実現する機器一般をいい、その構成には特に限定がないが、例えば、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（携帯型情報端末）、電子手帳など各種機器が挙げられる。
【００２２】
本発明にかかる光モジュールを用いることにより、電子機器の低消費電力化及び通信品質の向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の態様について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、一実施形態のレーザ素子駆動回路の構成を説明する回路図である。図１に示すレーザ素子駆動回路１は、レーザ素子２に所定の駆動電流を供給して当該レーザ素子２を発光させるためのものであり、エッジ検出器１２、タイミング生成器１４、トランジスタ１６、１８、ダイオード２０、コイル２２、キャパシタ２４、を含んで構成されている。ここで、レーザ素子２は、例えば端面出射型あるいは面出射型の半導体レーザなど、所定の駆動電流を与えることによって発光する素子である。本例のレーザ素子駆動回路１では、レーザ素子２は、一方電極が電源（ＶＣＣ）側に接続され、他方電極が各トランジスタ１６、１８を含んでなる電流制御回路と接続されている。
【００２５】
エッジ検出器１２は、ディジタル情報が重畳されたパルス信号が入力され、当該パルス信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジをそれぞれ検出し、所定の検出信号を生成する。エッジ検出器１２によって生成された検出信号はタイミング生成器１４に入力される。
【００２６】
タイミング生成器１４は、エッジ検出器１２から検出信号が出力されると、少なくとも時間ｔ１が経過するまでの間、第１のタイミング信号を出力する。また、タイミング生成器１４は、エッジ検出器１２から検出信号が出力されてから時間ｔ１が経過した後に時間ｔ２が経過するまでの間、第２のタイミング信号を出力する。
【００２７】
トランジスタ１６は、コレクタ端子がレーザ素子２の他方電極と接続され、エミッタ端子がダイオード２０を介して接地（ＧＮＤ）に接続され、ベース端子がタイミング生成器１４と接続されている。トランジスタ１６のベース端子には、タイミング生成器１４によって生成された第１のタイミング信号が入力される。同様に、トランジスタ１８は、コレクタ端子がレーザ素子２の他方電極と接続され、エミッタ端子が接地（ＧＮＤ）に接続され、ベース端子がタイミング生成器１４と接続されている。トランジスタ１８のベース端子には、タイミング生成器１４によって生成された第２のタイミング信号が入力される。
【００２８】
これらのトランジスタ１６、１８を含んで、レーザ素子２に対して供給される電流を制御する電流制御回路が構成されている。具体的には、トランジスタ１６、１８を含んで構成される電流制御回路は、タイミング生成器１４から第１のタイミング信号が出力されている間は駆動電流よりも小さい予備的電流をレーザ素子２に対して供給し、タイミング生成器１４から第２のタイミング信号が出力されている間は駆動電流をレーザ素子２に対して供給し、第１又は第２のタイミング信号のいずれも出力されていないときはレーザ素子２に電流が供給されない状態とする。なお、かかる電流制御の内容については後ほど更に詳述する。
【００２９】
ダイオード２０は、トランジスタ１６のエミッタ端子と接地との間に接続されており、電流調整機能を担う。
【００３０】
コイル２２は、電源とレーザ素子２の一方電極との間に接続されている。キャパシタ２４は、一方の端子がレーザ素子２の一方電極と接続され、他方の端子が接地と接続されている。これらのコイル２２及びキャパシタ２４は、相互に協働し、レーザ素子２に印加される電圧を安定化するローパスフィルタ的な役割を担っている。
【００３１】
本実施形態のレーザ素子駆動回路１はこのような構成を有しており、次にその動作内容について詳細に説明する。
【００３２】
図２は、レーザ素子駆動回路１の動作内容について説明するための波形図である。
【００３３】
図２（Ａ）はディジタル信号が重畳されたパルス信号の一例を示している。本実施形態では、入力信号として図２（Ａ）に示すようなＮＲＺ（non return to zero）信号を例として採り上げる。すなわち、図示のパルス信号は、信号レベルがＨレベルのときをデータ“１”、Ｌレベルのときをデータ“０”にそれぞれ対応付けて符号化されており、“１”が連続したときにも信号レベルが一旦Ｌレベルに戻されることがない。換言すると、本例のパルス信号では、Ｈレベル又はＬレベルの継続時間（クロック数）によってディジタル情報を表現している。なお、図２（Ａ）の波形図の上側に示した数列は、パルス信号の重畳されているディジタル信号の内容（“０”又は“１”）を表している。このようなパルス信号に対して、本実施形態のレーザ素子駆動回路１は、パルス信号の変化点（立ち上がり又は立ち下がり）に対応してレーザ素子２を発光させるように動作する。
【００３４】
図２（Ｂ）はエッジ検出器１２によって生成される検出信号の一例を示している。図示のように、エッジ検出器１２によってパルス信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジがそれぞれ検出され、所定の検出信号が生成される。
【００３５】
図２（Ｃ）はレーザ素子２に供給される電流の一例を示している。図示のように本実施形態のレーザ素子駆動回路１は、検出信号（図２（Ｂ）参照）に同期して、レーザ素子２に対して駆動電流を供給する。このとき、図２（Ｃ）に示すようにレーザ素子駆動回路１は、発光に必要な大きさの駆動電流ｉdをレーザ素子２に対して供給する直前に、この駆動電流ｉdよりも小さい予備的電流ｉthを所定期間だけ供給する。また、図２（Ｃ）に示すようにレーザ素子駆動回路１は、予備的電流ｉth又は駆動電流ｉdを供給する期間以外はレーザ素子２に対して実質的に電流を供給しない。
【００３６】
図２（Ｄ）は図２（Ｃ）に示す電流が供給された際のレーザ素子２の発光状態（発光強度）の一例を示している。図２（Ｄ）に示すように、レーザ素子２は、駆動電流ｉdよりも小さい（すなわち発光するには不十分な大きさ）予備的電流ｉthが供給されている期間は発光せず、その後、駆動電流ｉdが供給されるとこれに伴ってレーザ素子２がパルス状に発光する。
【００３７】
図３は、レーザ素子２に供給される電流について更に詳細に説明するための図である。
【００３８】
図３に示すようにレーザ素子駆動回路１は、レーザ素子２を発光させるべきタイミングとなった時点から時間ｔ１が経過するまでの間に、予備的電流ｉthをレーザ素子２へ供給する（第１過程）。ここで、「レーザ素子２を発光させるべきタイミング」は、図２（Ａ）に示したパルス信号の変化点と関連付けて設定されるものであり、本実施形態ではパルス信号の立ち上がり及び立ち下がりのタイミングと同期して設定されている。また、予備的電流ｉthは、レーザ素子２の発光タイミングを安定化するのに必要十分な大きさであればよく、より具体的にはレーザ素子２のしきい値電流と略等しい大きさとすることが望ましい。また、この予備的電流ｉthをレーザ素子２に対して供給する時間ｔ１についても、レーザ素子の発光タイミングを安定化するのに必要十分な長さ（時間幅）に設定される。
【００３９】
また、図３に示すようにレーザ素子駆動回路１は、予備的電流ｉthを供給すべき時間ｔ１が経過した時点から時間ｔ２が経過するまでの間、駆動電流ｉdをレーザ素子２へ供給する（第２過程）。ここで、駆動電流ｉdは、レーザ素子２を光伝送に必要となる（すなわち受信側が光検出可能な）光エネルギーで発光させるのに必要十分な大きさに設定され、必要十分な時間ｔ２の間、レーザ素子２に供給される。
【００４０】
また、図３に示すようにレーザ素子駆動回路１は、予備的電流ｉth又は駆動電流ｉdを供給する期間以外にはレーザ素子２に対して電流を与えないようにする。
【００４１】
図４は、レーザ素子駆動回路１における予備的電流ｉth又は駆動電流ｉdの生成方法について詳細に説明するための図である。
【００４２】
上述したように、エッジ検出器１２から検出信号が出力されると、タイミング生成器１４から第１のタイミング信号が出力され、トランジスタ１６に入力される。上述したように第１のタイミング信号は、少なくとも時間ｔ１の間、出力されればよいが、本実施形態では時間（ｔ１＋ｔ２）の間、出力される。このとき、各トランジスタ１６、１８のうちのトランジスタ１６のみがオンとなり、当該トランジスタ１６を含む電流経路にのみ電流が流れることにより、図４（Ａ）に示すように、レーザ素子２に予備的電流ｉthが供給される。予備的電流ｉthの大きさは、ダイオード２０の順方向降下電圧を適切な値に設定することによって調整される。
【００４３】
時間ｔ１が経過した後には、タイミング生成器１４から第２のタイミング信号が出力され、トランジスタ１８に入力される。上述したように第２のタイミング信号は時間ｔ２の間、出力される。上述したように第１のタイミング信号も引き続き出力されているので、トランジスタ１６、１８のいずれもオンとなる。このとき、トランジスタ１８を含む電流経路には、少なくとも駆動電流と予備的電流との差に相当する大きさの追加電流（ｉd−ｉth）が流れるように設定しておく。これにより、レーザ素子２には各電流経路に流れる電流の和が供給される。すなわち、第２のタイミング信号が出力されている時間ｔ２の間は、レーザ素子２には駆動電流ｉdが供給される。
【００４４】
図５は、レーザ素子駆動回路１における予備的電流ｉth又は駆動電流ｉdの生成方法の他の例について詳細に説明するための図である。
【００４５】
本例では、タイミング生成器１４から第１のタイミング信号が出力される期間が時間ｔ１と設定されている。このとき、トランジスタ１６は第１のタイミング信号が出力される時間ｔ１の間だけオンとなり、その間、レーザ素子２に予備的電流ｉthが供給される（図５（Ａ））。
【００４６】
時間ｔ１が経過した後には、タイミング生成器１４から第２のタイミング信号が出力され、トランジスタ１８がオンとなる。第１のタイミング信号は出力されないのでトランジスタ１６はオフとなり、トランジスタ１６を含む電流経路には電流が流れなくなる。これにより、レーザ素子２にはトランジスタ１８を含む電流経路に流れる電流のみが供給される。このとき、トランジスタ１８を含む電流経路に、駆動電流ｉdに相当する大きさの電流が流れるように設定しておくことにより、第２のタイミング信号が出力されている時間ｔ２の間は、レーザ素子２には駆動電流ｉdが供給される。
【００４７】
図６は、上述したレーザ素子駆動回路１を含む光モジュールの構成例を説明するブロック図である。図６に示す光モジュールは、上述した実施形態にかかるレーザ素子駆動回路１と、このレーザ素子駆動回路１によって駆動されるレーザ素子２と、上位装置（例えば、パーソナルコンピュータ等）とレーザ素子駆動回路１との間で通信データを授受するためのインタフェース（Ｉ／Ｆ）３と、光ファイバ等の光伝送媒体５とレーザ素子２とを光学的に接続するためのソケット４と、を含んで構成されている。
【００４８】
図７は、本実施形態の光モジュール又は当該光モジュールを用いて構成される光通信装置を備える電子機器の一例であるパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。図７に示すノート型（薄型）のパーソナルコンピュータ１００は、キーボード１０１を有する本体部１０２と、表示パネル１０３と、光モジュール１０４とを備えて構成されている。光モジュール１０４は上述した図６に示したような構成を備えており、パーソナルコンピュータ１００の本体部１０２の内部に搭載され、当該パーソナルコンピュータ１００が外部装置との相互間で情報通信を行うために用いられる。
【００４９】
このように本実施形態によれば、レーザ素子２を発光させるための駆動電流ｉdを供給する直前に予備的電流ｉthを供給することにより発光タイミングの乱れが抑制されるので、ジッタの発生を回避することができる。また、この予備的電流ｉthはレーザ素子２を発光させるときだけに供給し、それ以外の期間には供給しないので、定常的な電力消費が発生することもない。したがって、レーザ素子２を駆動する際において、電力消費の低減と伝送品質の向上とを両立することが可能となる。
【００５０】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】一実施形態のレーザ素子駆動回路の構成を説明する回路図である。
【図２】レーザ素子駆動回路の動作内容について説明するための波形図である。
【図３】レーザ素子に供給される電流について更に詳細に説明するための図である。
【図４】予備的電流又は駆動電流の生成方法について詳細に説明するための図である。
【図５】予備的電流又は駆動電流の生成方法の他の例について詳細に説明するための図である。
【図６】光モジュールの構成例を説明するブロック図である。
【図７】電子機器の一例の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…レーザ素子駆動回路、２…レーザ素子、１２…エッジ検出器、１４…タイミング生成器、１６、１８…トランジスタ、２０…ダイオード、２２…コイル、２４…キャパシタ
【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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