(57)【要約】【課題】  レーザシステムの状態を判定する。【解決手段】  レーザ１０と、レーザの電流路中のスイッチ１１０と、スイッチの制御端子へ制御信号（ＭＥＡＳ＿ＩＢＩＡＳ＿１）を出力するコントローラであって、前記スイッチを開成して前記電流路内の電流の流れを遮断することのできる前記コントローラ４３を備えたレーザシステム１００と、それに関連した方法を提供する。【選択図】        図１
2011009787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザシステムの状態を判定するためのレーザシステム用の方法であって、
レーザの温度に対応する温度信号を生成するステップと、
前記レーザへの電流の現在値を決定するステップと、
少なくとも前記温度信号に基づいて前記電流の初期値を決定するステップと、
前記状態を表わす前記電流の変化を決定するステップと
を含んでなる方法。
【請求項２】
前記レーザシステムへの電源電圧に対応する電源電圧信号を生成するステップをさらに
含み、前記電流の初期値を決定するステップはさらに前記電源電圧信号に基づくものであ
る、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電流の変化をホストへ出力するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも温度信号の複数の値について電流の複数の初期値間の関係を記憶するメモリ
と、
前記温度信号と、少なくとも該温度信号に基づく前記メモリからの前記電流の初期値と
、電流の現在値とを受信するよう結合され、前記電流の変化を決定するようプログラムさ
れたコントローラと
を備えたレーザシステム。
【請求項５】
前記メモリは、前記温度信号の前記複数の値についての電流の前記初期値と、電源電圧信
号の第２の複数の値との間の関係を記憶し、前記コントローラは、前記メモリからの少な
くとも前記温度信号と前記電流の前記現在値と前記電源電圧信号とに基づく前記電流の前
記初期値を受信するものである、請求項４に記載のレーザシステム。
【請求項６】
レーザへの電流値を計測するためのレーザシステム用の方法であって、
前記レーザを通る電流路を完成し、前記電流が前記レーザを通って流れるようにするス
テップと、
前記レーザシステムへの電源電流の第１の値を計測するステップと、
前記レーザを通る前記電流路を遮断し、前記電流が前記レーザに流れないようにするス
テップと、
前記レーザシステムへの前記電源電流の第２の値を計測するステップと、
前記電源電流の前記第２の値と前記第１の値との間の差分を決定するステップであって
、該差分が前記電流値となるものであるステップと
を含んでなる方法。
【請求項７】
前記電流路を完成させるステップは、電流源と給電路を結合するスイッチを閉じて前記
電流源が前記レーザへ前記電流を供給するようにするステップをさらに含む請求項６に記
載の方法。
【請求項８】
前記電流路を遮断したときに、第２の電流源をオンさせ、第２の給電路から第２の電流
を引き込むステップをさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
（１）光検出器と（２）前記レーザに被変調電流を供給する第２の電流源とをオフする
ステップをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
レーザと、
前記レーザの電流路にあるスイッチと、
前記スイッチの制御端子へ制御信号を出力するコントローラであって、前記スイッチを
開いて前記電流路の電流の流れを遮断することのできるコントローラと
を備えたレーザシステム。
【請求項１１】
前記レーザに結合した第１の端子と前記スイッチにより給電路に結合した第２の端子を
有する電流源をさらに備え、該電流源が前記レーザへ電流を供給するものである、請求項
１０に記載のレーザシステム。
【請求項１２】
第２の電流源を第２の給電路に結合する第２のスイッチをさらに備え、該第２のスイッ
チが前記制御信号を受信する制御端子を有し、前記第２の電流源が前記第２の給電路から
第２の電流を引き込む、請求項１１に記載のレーザシステム。
【請求項１３】
光検出器と、
アナログ／ディジタル変換器と、
前記光検出器と前記アナログ／ディジタル変換器とを結合する第２のスイッチであって
、前記コントローラが前記第２のスイッチの第２の制御端子へ第２の制御信号を出力し、
前記コントローラが前記第２のスイッチを開いて前記光検出器から第２の電流が前記アナ
ログ／ディジタル変換器へ流れるのを阻止することができるものである第２のスイッチと
をさらに備えた請求項１１に記載のレーザシステム。
【請求項１４】
送信電力を計測するためのレーザシステム用の方法であって、該レーザシステムがレー
ザ送信器と一体化コントローラを備えており、
レーザへ印加されるバイアス電流の第１の大きさを設定する第１の制御信号を生成する
ステップと、
前記レーザへ印加される変調電流の第２の大きさを設定する第２の制御信号を生成する
ステップと、
ドライバをして前記変調電流を生成せしめる第３の制御信号を生成するステップであっ
て、前記レーザが前記バイアス電流と前記変調電流に応答して第１の送信電力を生成する
ものであるステップと、
前記第１の送信電力を光学的に検出するステップと、
検出された前記第１の送信電力に対応する第１の電力信号を生成するステップと、
前記ドライバをして前記変調電流の生成を停止させる第４の制御信号を生成するステッ
プであって、前記レーザが前記変調電流の不在に応答して第２の送信電力を生成するもの
であるステップと、
前記第２の送信電力を光学的に検出するステップと、
検出された前記第２の送信電力に対応する第２の電力信号を生成するステップと
を含んでなる方法。
【請求項１５】
前記第１の電力信号と前記第２の電力信号に基づき、それぞれ前記第１の送信電力と前
記第２の送信電力を決定するステップをさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の送信電力と前記第２の送信電力との間の差分を、送信された光変調振幅とし
て決定するステップをさらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１と第２の送信電力の間の比を前記第１と第２の大きさにおける前記レーザの消
光比として決定するステップをさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ドライバに前記被変調電流の半分を生成させる第５の制御信号を生成するステップ
であって、前記レーザが前記半分の変調電流に応答して平均送信電力を生成するものであ
るステップと、
前記レーザの前記平均送信電力を光学的に検出するステップと、
検出した前記平均送信電力に対応する第３の電力信号を生成するステップと、
前記第３の電力信号に基づいて前記平均送信電力を決定するステップと
をさらに含んでなる請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記レーザシステムがレーザ受信器をさらに備え、
前記レーザ送信器の変調された受光出力を光学的に検出するステップで、既知の損失を
有する較正ファイバにより前記レーザ送信器を前記レーザ受信器に結合するものであるス
テップと、
検出した前記変調された受光電力に対応する第３の電力信号を生成するステップと、
前記第３の電力信号に対応する受信された光変調振幅を決定するステップであって、該
受信された光変調振幅が前記送信された光変調振幅から前記較正ファイバによる既知の損
失を減算したものとなるステップと
をさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記レーザ送信器の平均受光電力を光学的に検出するステップであって、既知の損失を
もった較正ファイバが前記レーザ送信器を前記レーザ受信器へ結合されているものである
ステップと、
検出した前記平均受光電力に対応する第３の電力信号を生成するステップと、
前記第３の電力信号に対応する前記平均受光電力を決定するステップであって、前記平
均受光電力が前記平均送信電力から前記較正ファイバによる既知の損失を減算したもので
あるステップと
をさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
複数の制御信号を生成するコントローラと、レーザ送信器とを備えたレーザシステムで
あって、
該レーザ送信器は、
レーザと、
複数の制御信号を受信するバイパス回路であって、（１）第１のレベルの第１のデータ
信号、（２）第２のレベルの第２のデータ信号、（３）第３のレベルの第３のデータ信号
、（４）ホストからの第４のデータ信号を選択的に含む少なくとも一つの出力信号を生成
するものであるバイパス回路と、
前記バイパス回路の前記出力信号を受信するよう結合された制御端子を有する第１のド
ライバであって、前記バイパス回路の前記出力信号に基づいて前記レーザへ変調電流を供
給する第１のドライバと、
前記レーザへバイアス電流を供給する第２のドライバと
を備えたものであるレーザシステム。
【請求項２２】
レーザ受信器をさらに備え、前記レーザ送信器が既知の電力損失をもった較正ファイバ
でもって前記レーザ受信器へ結合されている、請求項２１に記載のレーザシステム。
【請求項２３】
前記レーザ受信器は、アナログ／ディジタル変換回路へアナログ信号を出力する光セン
サを備え、
前記アナログ／ディジタル変換回路は、（１）受信された光変調振幅に対応する信号と
（２）平均受光電力に対応する平均信号とを出力し、
送信された光変調振幅と平均送信電力を記憶するメモリを備えた請求項２２に記載のレ
ーザシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ送信器やレーザ受信器、レーザ送受信器の制御と較正に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ送受信器は、一般に光ネットワーク内でのデータの送受信に用いられる。レーザ
駆動電流や送信電力や受光電力などのパラメータを較正し、レーザ送受信器を確立された
標準へ適合させねばならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
かくして必要とされるのは、レーザ送受信器の較正を改善する方法及び装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によれば、レーザシステムの状態を決定するためのレーザシステム用の
方法は、レーザの温度に対応した温度信号を生成するステップと、レーザへの電流の現在
値を決定するステップと、少なくも前記温度信号から電流の初期値を決定するステップと
、電流内の変化を決定するステップとを含む。この電流変化はレーザシステムの状態を示
すものである。
【０００５】
本発明の一態様によれば、レーザに供給される電流値を計測するためのレーザシステム
用の方法は、レーザを通る電流路を完成させて電流がレーザを通って流れるようにするス
テップと、レーザシステムへの電源電流の第１の値を計測するステップと、電流路を遮断
してレーザに電流が流れないようにするステップと、レーザシステムへの電源電流の第２
の値を計測するステップと、電源電流の第２の値と第１の値の間の差分を決定するステッ
プとを含む。第２の値と第１の値の間の差分が、レーザへ供給される電流値となる。
【０００６】
本発明の一態様によれば、送信電力を計測するためのレーザシステム用の方法は、レー
ザに供給するバイアス電流の第１の大きさを設定する第１の制御信号を生成するステップ
と、レーザに供給する変調電流の第２の大きさを設定する第２の制御信号を生成するステ
ップと、レーザの高送信電力を光学的に検出するステップと、検出した高送信電力に対応
する第１の電力信号を生成するステップと、レーザの低送信電力を光学的に検出するステ
ップと、検出した低送信電力に対応する第２の電力信号を生成するステップとを含む。高
低の電力信号は、現在のバイアス電流及び変調電流におけるレーザの高低の送信電力の値
に関連付けることができる。高低の送信電力の比が、現在のバイアス電流及び変調電流に
おける消光比となる。高低の送信電力間の差分が、現在のバイアス電流及び変調電流にお
ける光変調振幅（optical modulation amplitude: ＯＭＡ）となる。本方法は、レーザ送
信器の平均受光電力を光学的に検出するステップと、検出した平均受光電力に対応する第
３の電力信号を生成するステップと、第３の電力信号に対応する平均受光電力を決定する
ステップとをさらに含み、平均受光電力は平均送信電力から較正ファイバによる既知の損
失を減算したものとなる。
【０００７】
本発明の一態様によれば、受光電力を計測するレーザシステム内のレーザ受信器用の方
法は、バイアス電流と変調電流に応答してレーザシステム内のレーザ送信器の送信された
光変調振幅（ＯＭＡ）を決定するステップと、レーザ送信器の受光ピーク電力を光学的に
検出するステップと、検出した受光ピーク電力に対応する電力信号を生成するステップと
、電力信号に対応する受信されたＯＭＡを決定するステップとを含む。受信されたＯＭＡ
は、レーザ送信器の出力をレーザ受信器の入力端へ結合する較正ファイバによる既知の損
失を送信されたＯＭＡから減算したものである。本方法はさらに、受信されたＯＭＡと電
力信号をメモリへ記憶させるステップを含む。
【０００８】
本発明の一態様によれば、レーザシステム内のディジタル／アナログ変換器或いはアナ
ログ／ディジタル変換器のばらつきを補償するレーザシステム用の方法は、レーザの温度
に対応する温度信号を生成するステップと、少なくとも温度信号に基づき変換器の信号を
調整するステップを含む。
【０００９】
本発明の一態様によれば、レーザ送受信器はコントローラと帯域回路と変調ドライバを
含む。コントローラは、少なくとも一つの制御信号を生成する。帯域回路は、制御信号を
受信する少なくとも一つの制御端子と少なくとも一つのデータ信号を受信する少なくとも
一つの入力端子を有するプログラム可能なローパスフィルタ（ＬＰＦ）である。プログラ
ム可能なＬＰＦは、制御信号に基づきデータ信号を濾波する。変調ドライバは、濾波され
たデータ信号を受信する少なくとも一つの入力端子を有する。変調ドライバは、濾波され
たデータ信号に応答してレーザへ変調電流を供給する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態になるレーザシステムの概略図である。
【図２】一実施形態における図１のレーザシステムのレーザに対し電流Ｉｍｏｄを供給する変調ドライバの回路図である。
【図３】一実施形態における図１のレーザシステムのバイパス回路の回路図である。
【図３Ａ】一実施形態における図１のレーザシステム内のメモリが記憶するテーブルを示す図である。
【図４】一実施形態における図１のレーザシステムの劣化すなわち機能不全を判定する方法のフローチャートである。
【図５】一実施形態における図１のレーザシステム内のレーザへ電流Ｉｂｉａｓを供給する電流源の回路図である。
【図６】一実施形態における図１のレーザシステムにおいて、レーザに対し印加される電流Ｉｂｉａｓを計測する方法のフローチャートである。
【図７】一実施形態における図１のレーザシステムからの送信電力を計測する方法のフローチャートである。
【図８】一実施形態における図１のレーザシステムの受信器（ＲＸ）回路の回路図である。
【図９】一実施形態における図８のＲＸ回路内のアナログ／ディジタル変換（ＡＤ変換）ブロックの回路図である。
【図９Ａ】一実施形態におけるＡＤ変換ブロック内のピーク検出器の回路図である。
【図１０】一実施形態における図１のレーザシステムによる受信電力計測方法のフローチャートである。
【図１１】一実施形態における図１のレーザシステムのＡＤ変換器における変動を補償する方法のフローチャートである。
【図１２】一実施形態における図１のレーザシステムのＡＤ変換器における変動を補償する回路の回路図である。
【図１３】一実施形態における図１のレーザシステムのＤＡ変換器における変動を補償する方法のフローチャートである。
【図１４】一実施形態における図１のレーザシステムのＤＡ変換器における変動を補償する回路の回路図である。
【図１５】二つの実施形態の一方における図１のレーザシステムの利得増幅器の回路図である。
【図１６】二つの実施形態の他方における図１のレーザシステムの利得増幅器の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態におけるレーザシステム１００（例えば、レーザ送受信器
）を示す。レーザ１０（例えば、レーザダイオード）のアノードは、電源電圧Ｖｃｃ＿ｔ
ｘと電源電流Ｉｄｄ＿ｔｘを供給する給電路１１に接続してある。レーザダイオード１０
のカソードはノード１２において電流源１４に接続してあり、これがレーザダイオード１
０から一定電流Ｉｂｉａｓを吸い込む。コントローラ１６は、電流源１４に対し制御信号
ＩＢＩＡＳを出力することで電流Ｉｂｉａｓの大きさを設定する。制御信号ＩＢＩＡＳは
、アナログ信号又は複数ビットを有するディジタル信号とすることができる。
【００１２】
レーザダイオード１０のカソードはまた、ノード１２にて変調ドライバ１８に接続して
あり、これがレーザダイオード１０から変調電流Ｉｍｏｄを吸い込む。図２は、変調ドラ
イバ１８の一実施形態を示す。バイポーラトランジスタ２０，２２は、それらのエミッタ
端子をノード２４に連結してある。電流源２６は、ノード２４から電流Ｉｍｏｄを吸い込
む。トランジスタ２０は、そのコレクタ端子を給電路１１に接続してあって電流を受け取
る。トランジスタ２２は、そのコレクタ端子をノード１２においてレーザダイオード１０
のカソードへ接続してある。トランジスタ２０，２２は差動対を形成しており、これがレ
ーザダイオード１０からの電流Ｉｍｏｄを選択的に電流源２６へ吸い込ませる。コントロ
ーラ１６は、電流源２６へ制御信号ＩＭＯＤを出力することで電流Ｉｍｏｄの大きさを設
定する。制御信号ＩＭＯＤは、アナログ信号又は複数ビットを有するディジタル信号とす
ることができる。レーザダイオード１０に印加する駆動電流は、Ｉｂｉａｓ或いは電流Ｉ
ｂｉａｓとＩｍｏｄの合計のどちらかである。レーザダイオード１０に印加する平均駆動
電流（以下、「電流Ｉａｖｇ」と呼ぶ）は、Ｉｂｉａｓ＋（Ｉｍｏｄ／２）である。
【００１３】
増幅器２８（図１）が、レーザダイオード１０の送信対象であるデータ信号ＩＮ＿Ｐと
その相補信号ＩＮ＿Ｎを受信する。これに応答して、増幅器２８は増幅信号ＩＮ＿Ｐ’と
ＩＮ＿Ｎ’をバイパス回路３０へ出力する。図３は、バイパス回路３０の一実施形態を示
す。初期設定（デフォールト設定）により、バイパス回路３０はＩＮ＿Ｐ’，ＩＮ＿Ｎ’
を制御信号ＴＮ＿Ｐ”，ＩＮ＿Ｎ”として変調ドライバ１８のトランジスタ２０，２２（
図２）へ出力する。バイパス回路３０の目的と動作は、本発明の一態様において後述する
。
【００１４】
ミラー３２（図１）は、レーザダイオード１０からの光信号の一部を光検出器３４（例
えば、フォトダイオード）へ反射し、光信号の一部をこの光信号を別の構成要素へ搬送す
るファイバ３６へ送信する。フォトダイオード３４が、給電路１１とＩｍｏｎ用ＡＤ変換
器（アナログ／ディジタル変換器またはADC）３８の間に接続してある。フォトダイオー
ド３４は、ＩｍｏｎＡＤ変換器３８へアナログ信号Ｉｍｏｎを出力する。アナログ信号Ｉ
ｍｏｎは、フォトダイオード３４が受光する被反射電力に比例する。被反射電力は、ファ
イバ３６が受光する送信電力とレーザダイオード１０の全出力電力とに比例する。Ｉｍｏ
ｎＡＤ変換器３８は、ディジタル信号ＩＭＯＮをコントローラ１６へ出力する。
【００１５】
Ｉｒｅｆ信号源４０が、コントローラ１６へ基準信号ＩＲＥＦを出力する。基準信号Ｉ
ＲＥＦは、ディジタル又はアナログのどちらでもよい。コントローラ１６は通常、信号Ｉ
ＲＥＦとＩＭＯＮを比較し、閉帰還ループ内でレーザダイオード１０を制御する。
【００１６】
温度センサ４２は、コントローラ４３へ信号ＴＥＭＰを出力する。信号ＴＥＭＰは、デ
ィジタル又はアナログのいずれでもよい。信号ＴＥＭＰは、レーザダイオード１０の温度
に比例する。
【００１７】
Ｖｃｃ用ＡＤ変換器４４が電源線路１１に接続してあり、コントローラ４３へ出力ディ
ジタル信号ＶＣＣ＿ＴＸを出力する。信号ＶＣＣ＿ＴＸは、レーザダイオード１０に供給
される電源電圧Ｖｃｃ＿ｔｘに比例する。
【００１８】
メモリ４６（図１と図３Ａ）が、レーザシステム１００較正用パラメータをコントロー
ラ４３へ出力する。メモリ４６は、ＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去可能なプログラム可能読
み出し専用メモリ）などのプログラム可能な不揮発性メモリでよい。コントローラ４３は
、バスＤＩＧ＿ＩＯ上のホストと、またバスＤＩＧＩＴＡＬ＿ＩＯ上のコントローラ１６
と通信する。ホストは、外部プロセッサかコンピュータか試験装置とすることができる。
【００１９】
信号ＩＲＥＦとＩＭＯＮの間の差分に基づき、コントローラ１６は電流Ｉａｖｇを調整
することができ、それによってレーザダイオード１０が一定範囲の温度と電源電圧に亙っ
て一定の出力を生成する。レーザダイオード１０が劣化すると、コントローラ１６は一定
の出力を維持すべく通常電流Ｉｖａｇを増大させる。任意の所与の温度についての電流Ｉ
ａｖｇの現在値と初期値間の差分は、レーザダイオード１０の劣化すなわち機能不全を指
示しよう。
【００２０】
本発明の一態様によれば、レーザダイオード１０の劣化または機能不全を示すべく、電
流Ｉａｖｇの現在値と初期値間の差分を割り出す。図４は、一実施形態における電流Ｉｖ
ａｇ内の変化を割り出すコントローラ４３により実装した方法７０のフローチャートであ
る。
【００２１】
ステップ７２において、一定範囲の温度と電源電圧に関する電流Ｉｖａｇの初期値を、
メモリ４６内のテーブル４８（図３Ａ）に記憶させる。初期値は実験を通じて決定され、
レーザシステム１００を最初に製造したときに、異なる温度と電源電圧に亙って一定の出
力を生成する。テーブル４８に代え、電流Ｉｖａｇの初期値を異なる温度と電源電圧に関
連付ける関数を実験データから推定してメモリ４６に記憶させることができる。一般に、
電流Ｉａｖｇは電源電圧よりも温度により依存する。
【００２２】
ステップ７４において、コントローラ４３は温度センサ４２から信号ＴＥＭＰを読み取
ることでレーザダイオード１０の現在温度を決定する。
【００２３】
ステップ７６において、コントローラ４３はＶｃｃＡＤ変換器４４から信号ＶＣＣ＿Ｔ
Ｘを読み取ることでレーザシステム１００に対する現在の電源電圧Ｖｃｃ＿ｔｘを割り出
す。
【００２４】
ステップ７８において、コントローラ４３は現在の温度と電源電圧における電流Ｉａｖ
ｇの初期値を決定する。コントローラ４３は、電流Ｉａｖｇの初期値をテーブル４８から
参照または検索(look up)することができる。あるいは、コントローラ４３は実験データ
から推定した関数を用いて現在の温度と電源電圧における電流Ｉａｖｇの初期値を算出す
ることができる。
【００２５】
ステップ８０において、コントローラ４３は電流Ｉａｖｇの現在値を決定する。コント
ローラ４３は、コントローラ１６から制御信号ＩＢＩＡＳ及びＩＭＯＤの値から電流Ｉａ
ｖｇの現在値を受信する。前記した如く、電流Ｉａｖｇは電流Ｉｂｉａｓ＋Ｉｍｏｄ／２
に等しい。かくして、制御信号ＩＢＩＡＳとＩＭＯＤは電流Ｉａｖｇの値に関連付けるこ
とができる。
【００２６】
ステップ８２において、コントローラ４３は電流Ｉａｖｇの変化を割り出す。コントロ
ーラ４３は、電流Ｉａｖｇの現在値と初期値との間の差分を計算することができる。ある
いは、コントローラ４３は電流Ｉａｖｇの現在値と初期値との比を計算することができる
。
【００２７】
ステップ８４において、コントローラ４３はバスＤＩＧ＿ＩＯ上のホストに対し差分又
は比を出力する。
【００２８】
ステップ８６において、ホストは差分又は比を用いてレーザダイオード１０の状態を割
り出す。実験データから、ホストは電流Ｉａｖｇの変化がレーザダイオード１０の交換が
必要とされる時点を割り出すことができる。加えて、電流Ｉａｖｇにおける変化は、その
変化が予想よりも非常に速く増大した場合、レーザダイオード１０或いはレーザシステム
１００の機能不全を示すことができる。
【００２９】
図１に戻ると、レーザシステム１００には電流源１４と別の給電路（例えば、グラウン
ド）の間にスイッチ１１０を含ませることができる。コントローラ４３は、スイッチ１１
０の制御端子へ制御信号ＭＥＡＳ＿ＩＢＩＡＳ＿１を出力する。スイッチ１１０が開成し
ているときは、電流源１４はグラウンドへの電流路をもたず、かくして「オフ」している
。電流源１４をオフしたときは、レーザダイオード１０は給電路１１から一切電流を引き
込まず、なぜならグラウンドへの電流路が断たれているからである。変調電流Ｉｍｏｄは
遮断され他の全ての構成要素が定常状態にあるものと仮定すると、電流源１４をオンした
ときとオフしたときのレーザシステム１００への電流Ｉｄｄ＿ｔｘにおける差分を計測す
ることで電流Ｉｂｉａｓを割り出すことができる。電流Ｉｂｉａｓの計測を正確なものと
するため、レーザダイオード１０が給電路１１から電流を引き込むと否とに関係なく電流
源１４は給電路１１から同量の電流を引き込まねばならない。
【００３０】
図５は、電流源１４の一実施形態を示す。ＤＡ変換器（アナログ／ディジタル変換器）
１３０はコントローラ４３から制御信号ＩＢＩＡＳを受信し、電圧−電流（Ｖ／Ｉ）変換
器１３１へ電圧信号を出力する。Ｖ／Ｉ変換器１３１は、レジスタ１３４により設定され
た被増幅電圧信号をＮＭＯＳトランジスタ１３６のゲートへ出力する演算増幅器１３２を
含む。トランジスタ１３６は、給電路１１へ吊り上げたＰＭＯＳトランジスタ１３８，１
４０が形成する電流ミラー１３７から第１の基準電流を吸い込む。電流ミラー１３７は、
第１の基準電流を反映し、グラウンドへ吊り下げたバイポーラトランジスタ１４４，１４
６が形成する電流ミラー１４２に対し第２の基準電流を供給する。電流ミラー１４２は、
第２の基準電流を反映し、ノード１２においてレーザダイオード１０から電流Ｉｂｉａｓ
を吸い込む。スイッチ１１０（例えば、ＮＭＯＳトランジスタ）は、トランジスタ１４６
のエミッタ端子とグラウンドの間に結合してある。トランジスタ１１０をオフすると、電
流ミラー１４２はレーザダイオード１０から電流Ｉｂｉａｓを吸い込まなくなる。整合（
マッチング）を図る目的で、恒久的に導通状態にあるＮＭＯＳトランジスタ１４８もまた
トランジスタ１４４のエミッタ端子とグラウンドの間に結合してある。
【００３１】
電流源１４が給電路１１から定電流を引き込むのを確かなものとするため、ＰＭＯＳト
ランジスタ１５０が給電路１１と電流源１５２の間に結合してある。コントローラ４３は
、トランジスタ１５０のゲートへ制御信号ＭＥＡＳ＿ＩＢＩＡＳ＿１を出力する。電流源
１５２は、トランジスタ１１０がトランジスタ１４６のエミッタ端子をグラウンドから切
り離したときに給電路１１から電流Ｉｂｉａｓ／Ｂを吸い込む。電流Ｉｂｉａｓ／Ｂは、
バイポーラトランジスタ１４６がその導通時に引き込むベース漏洩電流である。かくして
、電流源１４はレーザダイオード１０が給電路１１から電流を引き込むか否かによらず、
給電路１１から同量の電流を引き込む。
【００３２】
図１を再び参照すると、レーザシステム１００にはフォトダイオード３４とＩｍｏｎＡ
Ｄ変換器３８を結合するスイッチ１７０を含ませることができる。コントローラ４３は、
スイッチ１７０の制御端子へ制御信号ＭＥＡＳ＿ＩＢＩＡＳ＿２を出力する。スイッチ１
７０が開成しているときは、フォトダイオード３４は給電路１１から一切電流を引き込ま
ず、かくして「オフ」になっている。
【００３３】
本発明の一態様によれば、電流源１４はオン或いはオフされ、レーザシステム１００へ
の電源電流Ｉｄｄ＿ｔｘを計測して電流Ｉｂｉａｓの値を測定することができるようにな
っている。図６は、一実施形態において、電流Ｉｂｉａｓを計測するコントローラ４３に
より実装した方法１９０のフローチャートである。方法１９０では、外部の信号源計測ユ
ニット（ＳＭＵ）１７２（図１）が給電路１１に接続してあってレーザシステム１００へ
電力を供給する。
【００３４】
ステップ１９２において、コントローラ４３は変調ドライバ１８を定常状態に設定し、
それによって給電路１１から定電流を引き込む。コントローラ４３は、バイパス回路３０
（後述）を用いて変調ドライバ１８を絶えずオンオフさせるよう設定するとともにコント
ローラ１６をして制御信号ＩＭＯＤをその最低値に設定させることができる。コントロー
ラ４３はまた、スイッチ１７０（図１）を開成することでフォトダイオード３４をオフに
することができる。
【００３５】
ステップ１９４において、コントローラ４３はスイッチ１１０（図１）を閉成して電流
源１４をオンとし、そこでコントローラ１６に指示して制御信号ＩＢＩＡＳを設定し、レ
ーザダイオード１０へ電流Ｉｂｉａｓを供給させる。
【００３６】
ステップ１９６において、ＳＭＵ１７２はレーザシステム１００への第１の値の供給電
流Ｉｄｄ＿ｔｘを計測する。
【００３７】
ステップ１９８において、コントローラ４３はスイッチ１１０を開成して電流源１４を
オフとし、それによってレーザダイオード１０は給電路１１から一切電流を吸い込まなく
なる。加えて、コントローラ４３がトランジスタ１５０（図５）を閉成し、それによって
電流源１４が給電路１１から同量の電流を引き込む。
【００３８】
ステップ２００にて、ＳＭＵ１７２は第２の値の電源電流Ｉｄｄ＿ｔｘを計測する。
【００３９】
ステップ２０２において、電源電流Ｉｄｄ＿ｔｘの第１と第２の値の間の差分を割り出
す。この差分が、レーザダイオード１０に供給される電流Ｉｂｉａｓの値となる。
【００４０】
図１と図３に戻ってこれらを参照するに、レーザシステム１００には以下の真理値表に
従い、信号ＳＥＴ，ＣＬＲ，ＩＮ＿ＡＶＧにより制御されるバイパス回路３０を含ませる
ことができる。
【００４１】
【表１】
2011009787.tif 000003
【００４２】
信号ＳＥＴ，ＣＬＲ，ＩＮ＿ＡＶＧのうちの任意の一つがハイであるときは、ノアゲー
ト３２がトランジスタ３４，３６を非導通とし、入力信号ＩＮ＿Ｐ’，ＩＮ＿Ｎ’を出力
信号ＩＮ＿Ｐ”，ＩＮ＿Ｎ”から切り離す。
【００４３】
信号ＳＥＴだけがハイであるときは、トランジスタ３８が増幅器３９の非反転端子を給
電路１１へ結合し、その一方でトランジスタ４０が増幅器３９の反転端子をグラウンドへ
結合する。これにより、増幅器３９にハイ信号ＩＮ＿Ｐ”とロー信号ＩＮ＿Ｎ”を出力さ
せる。コントローラ４３が信号ＳＥＴをハイとし、変調ドライバ１８をしてレーザダイオ
ード１０へ絶えず電源電流Ｉｍｏｄを供給させる。これを用い、論理ＨＩＧＨを表わす送
信電力Ｐ１を計測することができる。
【００４４】
信号ＣＬＲだけがハイであるときは、トランジスタ４２は増幅器３９の非反転端子をグ
ラウンドへ結合し、その一方でトランジスタ４４が増幅器３９の反転端子を給電路１１へ
結合する。これにより、増幅器３９はロー信号ＩＮ＿Ｐ”とハイ信号ＩＮ＿Ｎ”を出力す
る。コントローラ４３は制御信号ＣＬＲをハイとし、変調ドライバ１８がレーザダイオー
ド１０へ電流Ｉｍｏｄを供給するのを停止させる。これを用い、論理ＬＯＷを表わす送信
電力Ｐ０を計測することができる。
【００４５】
信号ＩＮ＿ＡＶＧだけがハイであるときは、トランジスタ４６が増幅器３９の入力端子
を互いに短絡させ、その一方でトランジスタ４８が増幅器３９の出力端子を互いに短絡さ
せる。これにより、増幅器３９は同電圧値を有する出力信号ＩＮ＿Ｐ’とＴＮ＿Ｎ’を出
力する。コントローラ４３は制御信号ＴＮ＿ＡＶＧをハイとし、変調ドライバ１９がレー
ザダイオード１０に対し電流Ｉｍｏｄの半分を絶えず供給するようにさせる。これを用い
、平均送信電力Ｐａｖｇ＿ｔｘを計測することができる。
【００４６】
本発明の一態様によれば、電流Ｉｍｏｄがレーザダイオード１０へ選択的に供給され、
これにより伝送または送信されたＯＭＡ（光変調振幅）と消光比と送信電力Ｐ１，Ｐ０，
Ｐａｖｇ＿ｔｘを計測することができる。図７は、一実施形態におけるこれらの特性を計
測するコントローラ４３により実装した方法２３０のフローチャートである。
【００４７】
ステップ２３２において、信号ＩＭＯＮの値に対応する送信電力をメモリ４６内のテー
ブル５０（図３Ａ）に記憶させる。送信電力は、信号ＩＭＯＮの対応する値に関し光学計
器を用いて実験的に計測される。テーブル５０に代え、信号ＩＭＯＮの値を送信電力に関
連付ける関数を実験的データから推定し、メモリ４６に記憶させることができる。
【００４８】
ステップ２３４において、コントローラ４３はレーザシステム１００が電源オンしてい
ることを検出する。あるいは、コントローラ４３はホストから要求を受け、送信されたＯ
ＭＡと消光比と送信電力Ｐ１，Ｐ０，Ｐａｖｇ＿ｔｘのうちのいずれか一つを計測する。
【００４９】
ステップ２３５において、コントローラ４３がコントローラ１６に指示し、較正プロセ
ス用に電流ＩｂｉａｓとＩｍｏｄの初期値を設定させる。
【００５０】
ステップ２３６において、定電流ＩｂｉａｓとＩｍｏｄがレーザダイオード１０に印加
され送信電力Ｐ１を生成する。そうするため、コントローラ４３は信号ＳＥＴをハイとし
、それによって変調ドライバ１８がレーザダイオード１０へ定電流Ｉｍｏｄを供給する。
【００５１】
ステップ２３８において、定電流ＩｂｉａｓとＩｍｏｄに応答してコントローラ４３が
信号ＩＭＯＮ（以下、「信号ＩＥＭＯＮ（ＨＩＧＨ）」と呼ぶ）の値を読み取る。
【００５２】
ステップ２４０において、レーザダイオード１０へ定電流Ｉｂｉａｓが印加され、送信
電力Ｐ０を生成する。そうするため、コントローラ４３は信号ＣＬＲをハイとするととも
に信号ＳＥＴをローとし、それによって変調ドライバ１８はレーザダイオード１０へ変調
電流を供給しなくなる。
【００５３】
ステップ２４２において、コントローラ４３は定電流Ｉｂｉａｓに応答して信号ＩＭＯ
Ｎ（以下、「信号ＩＭＯＮ（ＬＯＷ）」と呼ぶ）の値を読み取る。
【００５４】
ステップ２４３において、電流Ｉｍｏｄの半分がレーザダイオード１０に印加され、送
信電力Ｐａｖｇ＿ｔｘを生成する。そうするため、コントローラ４３は信号ＩＮ＿ＡＶＧ
をハイとするとともに信号ＣＬＲをローとし、それによって変調ドライバ１８がレーザダ
イオード１０へ電流Ｉｍｏｄの半分を供給する。
【００５５】
ステップ２４４において、コントローラ４３は電流Ｉｂｉａｓと電流Ｉｍｏｄの半分に
応答して信号ＩＭＯＮ（以下、「信号ＩＭＯＮ（ＡＶＧ）」と呼ぶ）の値を読み取る。
【００５６】
ステップ２４６において、コントローラ４３は信号ＩＭＯＮ（ＨＩＧＨ），ＩＭＯＮ（
ＬＯＷ），ＩＭＯＮ（ＡＶＧ）を現在の駆動電流における送信電力Ｐ１，Ｐ０，Ｐａｖｇ
＿ｔｘへ関連付ける。コントローラ４３は、信号ＩＭＯＮ（ＨＩＧＨ），ＩＭＯＮ（ＬＯ
Ｗ），ＩＭＯＮ（ＡＶＧ）の値に基づき、送信電力Ｐ１，Ｐ０，Ｐａｖｇ＿ｔｘの値をテ
ーブル５０内から参照または検索(look up)することができる。あるいは、コントローラ
４３は実験データから推定した関数を用いて送信電力Ｐ１，Ｐ０，Ｐａｖｇ＿ｔｘを算出
することができる。
【００５７】
ステップ２４７において、コントローラ４３は電力Ｐ０に対する電力Ｐ１の比を決定す
る。この比は、現在の駆動電流における送信電力の消光比となる。
【００５８】
ステップ２４８において、コントローラ４３は送信電力Ｐ１とＰ０の間の差分を決定す
る。この差分が、現在の駆動電流におけるレーザダイオード１０の送信されたＯＭＡとな
る。
【００５９】
ステップ２４９において、コントローラ４３は送信ＯＭＡと送信電力Ｐ１，Ｐ０，Ｐａ
ｖｇ＿ｔｘと現在の電流ＩｂｉａｓとＩｍｏｄに関する消光比をメモリ４６内のテーブル
５１（図３Ａ）に記憶する。コントローラ４３はまた、送信ＯＭＡと消光比と送信電力Ｐ
１，Ｐ０，Ｐａｖｇ＿ｔｘをバスＤＩＧ＿ＩＯ上のホストへ出力することができる。
【００６０】
ステップ２５０において、コントローラ４３はコントローラ１６に指示し、Ｉｂｉａｓ
及び／又は電流Ｉｍｏｄを変更させる。ステップ２５０にはステップ２３６が続き、一定
範囲の電流ＩｂｉａｓとＩｍｏｄに関する送信電力が割り出されるまでこの方法２３０は
反復される。その後、動作時に、ホスト或いはコントローラ４３がコントローラ１６に指
示し、所望の送信電力を生み出す電流ＩｂｉａｓとＩｍｏｄの値を使用させることができ
る。
【００６１】
図１に戻ると、レーザシステム１００にはファイバ２７２から受光した光信号をデコー
ドするＲＸ回路２７０を含ませることができる。光検出器２７４（例えば、フォトダイオ
ード）は、ＲＸ回路２７０へ光信号の光出力に比例するアナログ電流信号ＩＮ１を出力す
る。ＲＸ回路２７０は電流信号ＩＮ１を電圧データ信号ＯＵＴ＿Ｐとその相補出力ＯＵＴ
＿Ｎへ変換する。ＲＸ回路２７０はまた、コントローラ４３へ信号ＩＰＩＮＡＶＧとＲＸ
＿ＯＭＡを出力する。信号ＩＰＩＮＡＶＧは、光信号の平均光電力に比例する。信号ＲＸ
＿ＯＭＡは、光信号の受信されたＯＭＡに比例する。
【００６２】
図８は、ＲＸ回路２７０の一実施形態を示す。抵抗器２９０とコンデンサ２９２が、フ
ォトダイオード２７４へ濾波電圧Ｖｂｉａｓを供給するＲＣフィルタを形成している。フ
ォトダイオード２７４は、電流−電圧変換型増幅器（ＴＩＡ）２９４の非反転端子へ信号
ＩＮ１を出力する。ＴＩＡ２９４は、基準としてのグラウンドへ結合した反転端子を有す
る。
【００６３】
ＴＩＡ２９４は、電流信号ＩＮ１を電圧信号ＯＵＴ＿Ｐ’とそれと相補的なＯＵＴ＿Ｎ
’へ変換する。ＴＩＡ  ２９４は、増幅器２９６とＡＤ変換ブロック２９７へ信号ＯＵＴ
＿Ｐ’，ＯＵＴ＿Ｎ’を出力する。増幅器２９６は、増幅信号ＯＵＴ＿Ｐとそれと相補的
なＯＵＴ＿Ｎをホストへ出力する。付加利得段２９８を用い、信号ＯＵＴ＿Ｐ，ＯＵＴ＿
Ｎをさらに増幅することができる。
【００６４】
ＴＩＡ２９４は、直流のキャンセレーション電流を増幅器２９４の非反転端子に帰還す
る直流キャンセレーション回路２９９を含む。直流キャンセレーション電流は、フォトダ
イオード２７４が受光する光信号の平均光出力に比例する。直流キャンセレーション回路
２９９はまた、直流キャンセレーション電流を反映し(mirror)それをＡＤ変換器ブロック
２９７へ信号Ｉｎ＿ＤＣとして出力する電流ミラーを含む。
【００６５】
図９は、ＡＤ変換器ブロック２９７の一実施形態を示す。ＡＤ変換器ブロック２９７に
は、信号ＯＵＴ＿Ｐ’とＯＵＴ＿Ｎ’を受信するよう結合したピーク検出器３２０が含ま
れる。ピーク検出器３２０は、光信号の受信ＯＭＡに比例する信号ＯＵＴ＿Ｐ’とＯＵＴ
＿Ｎ’のピークレベルに比例するアナログ信号Ｖｐｅａｋを出力する。ピーク検出器３２
０はまた、信号ＯＵＴ＿Ｐ’とＯＵＴ＿Ｎ’から導出される基準信号Ｖｐｅａｋｒｅｆを
出力する。
【００６６】
ＯＭＡ用ＡＤ変換器３２４は、信号Ｖｐｅａｋをディジタル信号ＲＸ＿ＯＭＡへと変換
する。ＯＭＡＡＤ変換器３２４は、基準信号として信号Ｖｐｅａｋｒｅｆを受信する。電
流信号Ｉｎ＿ＤＣは、抵抗器３２６を介して平均ＡＤ変換器３２８への入力電圧信号を生
成するよう強制される。平均ＡＤ変換器３２８は、入力電圧信号をディジタル信号ＩＰＩ
ＮＡＶＧへ変換する。平均ＡＤ変換器３２８は、グラウンドに結合した基準端子を有する
。
【００６７】
図９Ａは、ピーク検出器３２０の一実施形態を示す。ピーク検出器３２０は、保持コン
デンサ３３２へ信号ＯＵＴ＿Ｐ’，ＯＵＴ＿Ｎ’を選択的に通過させる差動対３３０を含
む。保持コンデンサ３３２は、差動対３３０から最高電圧出力を捕捉するが、それはベー
スエミッタ接合電圧降下一つ分だけレベルシフトさせた信号ＯＵＴ＿Ｐ’，ＯＵＴ＿Ｎ’
のピーク電圧である。ピーク電圧は、信号Ｖｐｅａｋとして供給される。
【００６８】
ＯＵＴ＿Ｐ’，ＯＵＴ＿Ｎ’を搬送する線路間に分圧器３３４が結合してある。分圧器
３３４は、保持コンデンサ３３６に対するそれらの電圧平均を出力する。保持コンデンサ
３３６は、ベースエミッタ接合電圧降下一つ分だけレベルシフトさせた分圧器３３４から
の最高電圧出力を捕捉し、これを基準信号Ｖｐｅａｋｒｅｆとして供給する。
【００６９】
本発明の一態様によれば、既知の損失を有する較正ファイバを用いてレーザシステム１
００の出力端と入力端を結合し、受信されたＯＭＡと平均受光電力Ｐａｖ＿ｒｘを計測す
る。図１０は、一実施形態における受信ＯＭＡと受光電力Ｐａｖｇ＿ｒｘを計測するコン
トローラ４３により実装した方法３６０のフローチャートである。
【００７０】
ステップ３６２において、コントローラ４３は所与の電流値Ｉｂｉａｓ，Ｉｍｏｄにつ
いて送信ＯＭＡと平均送信電力Ｐａｖｇ＿ｔｘを割り出す。コントローラ４３は、前記方
法２３０（図７）を用いて送信ＯＭＡと送信電力Ｐａｖｇ＿ｔｘを割り出すことができる
。
【００７１】
ステップ３６４において、較正ファイバをレーザシステム１００の出力端と入力端の間
に接続し、平衡パターンを備える被変調信号ＩＮ＿Ｐ，ＩＮ＿Ｎが外部或いは内部のいず
れかに供給される。かくして、ファイバ３６，２７２（図１）は同一の較正ファイバの一
部となる。レーザシステム１００は、そこで自動較正モードに置かれる。
【００７２】
ステップ３６６において、コントローラ４３はＯＭＡＡＤ変換器３２４  （図９）から
信号ＲＸ＿ＯＭＡの値を読み取る。
【００７３】
ステップ３６８において、コントローラ４３は受信ＯＭＡを割り出す。受信ＯＭＡは、
割り出された送信ＯＭＡから較正ファイバによる既知の損失を減算したものに等しい。
【００７４】
ステップ３７０において、コントローラ４３は信号ＲＸ＿ＯＭＡの値と受信ＯＭＡの対
応値をメモリ４６内のテーブル５２（図３Ａ）に記憶する。
【００７５】
ステップ３７２において、コントローラ４３は平均ＡＤ変換器３２８（図９）から信号
ＩＮＰＩＮＡＶＧの値を読み取る。
【００７６】
ステップ３７４にて、コントローラ４３は平均受光電力Ｐａｖｇ＿ｒｘを割り出す。電
力Ｐａｖｇ＿ｒｘは、平均送信電力Ｐａｖｇ＿ｔｘから較正ファイバを介する既知の損失
を減算したものに等しい。
【００７７】
ステップ３７６において、コントローラ４３は信号ＩＮＰＩＮＡＶＧの値と電力Ｐａｖ
ｇ＿ｒｘの対応する値をメモリ４６内のテーブル５３（図３Ａ）に記憶する。
【００７８】
ステップ３７８において、コントローラ４３はコントローラ１６へ指示して電流Ｉｂｉ
ａｓの値及び／又は電流Ｉｍｏｄの値を変化（例えば、増大）させる。ステップ３７８に
はステップ３６２が続き、この方法３６０は受信ＯＭＡと電力Ｐａｖｇ＿ｒｘの計測値を
較正すべく一定範囲の電流ＩｂｉａｓとＩｍｏｄについて反復される。
【００７９】
本発明の一態様によれば、ＡＤ変換器（ADC)の温度と供給電圧への依存性が補償される
。補償することのできるＡＤ変換器には、システム１００内にＩｍｏｎ用ＡＤ変換器３８
（図１）、ＯＭＡ用ＡＤ変換器３２４（図９）、平均ＡＤ変換器３２８（図９）及び他の
ＡＤ変換器を含めることができる。図１１は一実施形態において、温度と電源電圧へのＡ
Ｄ変換器の依存を補償するコントローラにより実装した方法４００のフローチャートであ
る。本方法４００はまた、それらを一緒に較正したときにＡＤ変換器入力を生成する装置
源（例えば、センサ）の依存性を補償することができる。
【００８０】
ステップ４０２において、一定範囲の温度及び／又は電源電圧に関して実際のＡＤ変換
器出力に対応する補償されたＡＤ変換器出力を、メモリ４６内のテーブル５４（図３Ａ）
に記憶する。補償されたＡＤ変換器出力は、ＡＤ変換器へ既知のアナログ入力値を提供し
て、一定範囲の温度及び／又は電源電圧について実際のＡＤ変換器出力を記録することで
較正される。例えば、既知の電力値をもった光信号をフォトダイオード２７４へ供給する
ことができる。ＡＤ変換器３２４の実際のＡＤ変換器出力が、一定範囲の温度及び／又は
電源電圧について記録される。これらの値は、既知の電力を表わす補償されたＡＤ変換器
出力と共にテーブル５４内に記憶される。このプロセスはそこで、他の既知の電力値につ
いて繰り返して実施される。テーブル５４に代え、一定範囲の温度及び／又は電源電圧に
ついて補償されたＡＤ変換器出力を実際のＡＤ変換器出力へ関連付ける関数を実験データ
から推定し、メモリ４６に記憶させることができる。
【００８１】
ステップ４０４において、コントローラは現在の温度を読み取る。
【００８２】
ステップ４０６において、コントローラは現在の供給電圧を読み取る。
【００８３】
ステップ４０８において、コントローラは実際のＡＤ変換器出力を読み取る。
【００８４】
ステップ４１０において、コントローラは現在の温度及び／又は電源電圧における実際
のＡＤ変換器出力を補償されたＡＤ変換器出力に関連付ける。コントローラは、実際のＡ
Ｄ変換器出力と現在温度と現在の電源電圧とに基づき補償されたＡＤ変換器出力をテーブ
ル５４中から参照または検索(look up)することができる。あるいは、コントローラは実
験データから推定した関数を用いて補償されたＡＤ変換器出力を算出することができる。
補償されたＡＤ変換器出力はそこで、レーザシステム１００を動作させるべく任意のコン
トローラによって用いられる。
【００８５】
図１２は、一実施形態において、温度と電源電圧へのＡＤ変換器の依存性を補償する回
路４２９を示す。回路４２９は、レーザシステム１００内の任意のＡＤ変換器と共に用い
ることができる。センサ４３０は、アナログ電圧信号をプログラム可能な電圧オフセット
回路４３２（例えば、Ｒ２Ｒ回路）へ出力する。Ｒ２Ｒ回路４３２は、電圧信号をプログ
ラム可能な増幅器４３４へ出力する。Ｒ２Ｒ回路４３２は、特定の電圧オフセットをその
出力信号へ付加するようコントローラによりプログラムすることができる。プログラム可
能な増幅器４３４は、増幅電圧信号をＡＤ変換器４３６へ出力する。プログラム可能な増
幅器４３４は、特定の利得（ゲイン）をもってその出力信号を増幅するようコントローラ
によりプログラムすることができる。
【００８６】
電圧オフセット及び利得（ゲイン）は、ＡＤ変換器４３６の温度及び電源電圧依存性の
補償に用いられる。電圧オフセットと利得の値は、センサ４３０へ既知の入力値を提供し
て、一定範囲の温度と電源電圧について電圧オフセットと利得を調整することで較正する
ことができ、それによってＡＤ変換器出力は同一入力に対して一貫性を有するようになる
。全ての値が、メモリ４６内のテーブル５６（図３Ａ）に保存される。本プロセスは、そ
こで他の既知の入力値について繰り返して実施する。テーブル５６に代え、一つの関数を
実験データから推定してメモリ４６に記憶させることができる。動作時に、コントローラ
は温度と電源電圧の値を読み取ることになる。温度と電源電圧に従い、コントローラはＲ
２Ｒ回路４３２と増幅器４３４へそれぞれ適当な電圧オフセットと利得を提供する。
【００８７】
本発明の一態様によれば、温度と電源電圧へのＤＡ変換器（DAC)の依存性が補償される
。補償することのできるＤＡ変換器には、ＤＡ変換器１３０（図５）、変調ドライバ１８
の電流源２６（図２）のＤＡ変換器（図示せず）及びレーザシステム１００内の他のＤＡ
変換器が含まれる。図１３は、一実施形態において温度と電源電圧へのＤＡ変換器の依存
性を補償するコントローラにより実装した方法４６０のフローチャートである。方法４６
０はまた、それらを一緒に較正したときにＤＡ変換器出力を受信する装置（例えば、Ｖ／
Ｉコンバータ）の依存を補償することができる。
【００８８】
ステップ４６２において、一定範囲の温度と電源電圧についてのＤＡ変換器入力と対応
するＤＡ変換器出力をメモリ４６内のテーブル５８に記憶する。ＤＡ変換器入力は、一定
範囲の温度と電源電圧について対応するＤＡ変換出力を計測することで較正することがで
きる。これらの温度と電源電圧に関するＤＡ変換器入力と対応するＤＡ変換器出力を、保
存する。上記のステップはそこで、他のＤＡ変換器入力について繰り返す。テーブル５８
に代え、実験データから関数を推定し、メモリ４６に記憶させることができる。
【００８９】
ステップ４６４において、コントローラが現在の温度を読み取る。
【００９０】
ステップ４６６において、コントローラが現在の電源電圧を読み取る。
【００９１】
ステップ４６８において、コントローラが所望のＤＡ変換器出力を割り出す。
【００９２】
ステップ４７０において、コントローラはＤＡ変換器入力に対し現在の温度及び電源電
圧における所望のＤＡ変換器出力を関連付ける。コントローラは、ＤＡ変換器入力をテー
ブル５８から参照あるいは検索(look up)することができる。あるいは、コントローラは
実験データから推定した関数を用いてＤＡ変換器入力を算出することができる。
【００９３】
ステップ４７２において、コントローラはＤＡ変換器へＤＡ変換器入力を供給する。
【００９４】
図１４は、一実施形態において温度及び電源電圧へのＤＡ変換器の依存を補償する回路
４８９を示す。ＤＡ変換器４９０は、プログラム可能なオフセット回路４９２（例えばＲ
２Ｒ回路）へアナログ電圧信号を出力する。Ｒ２Ｒ回路４９２は、増幅器４９４へ電圧信
号を出力する。Ｒ２Ｒ回路４９２は、特定の電圧オフセットをその出力信号へ付加すべく
コントローラによりプログラムすることができる。増幅器４９４は、装置４９６（例えば
Ｖ／Ｉコンバータ）へ増幅電圧信号を出力する。増幅器４９４は、特定の利得をもってそ
の出力信号を増幅するコントローラによりプログラムすることができる。
【００９５】
電圧オフセット及び利得（ゲイン）は、ＤＡ変換器の温度及び電源電圧への依存性の補
償に用いられる。電圧オフセットと利得の値は、ＤＡ変換器４９０へ入力を供給して一定
範囲の温度と電源電圧について電圧オフセットと利得を調整し、それによって装置４９６
の出力が同一入力に対し一貫性をもつようにすることで較正することができる。このプロ
セスはそこで、他のＤＡ変換器入力について反復する。全ての値は、メモリ４６内のテー
ブル６０（図３Ａ）に保存される。テーブル６０に代え、関数を実験データから推定し、
メモリ４６に記憶させることができる。動作時、コントローラは温度と電源電圧を読み取
ることになる。温度と電源電圧に従い、コントローラはＲ２Ｒ回路４９２と増幅器４９４
へ適当な電圧オフセット及び利得を供給しよう。
【００９６】
図１を再び見ると、レーザシステム１００にはデータ信号ＩＮ＿Ｐ，ＩＮ＿Ｎの帯域を
調整するローパスフィルタ付きの増幅器２８を含ませることができる。コントローラ４３
は、増幅器２８へ制御信号ＢＷを出力してローパスフィルタの周波数応答を設定する。制
御信号ＢＷは、複数ビットのディジタル信号とすることができる。制御信号ＢＷは、メモ
リ４６に記憶させる。ホストは、メモリ４６に書き込んで制御信号１３Ｗの値を変更し、
部品間と温度に関してレーザシステム１００の変動を補償する。
【００９７】
図１５は、プログラム可能なローパスフィルタ付きの増幅器２８の一実施形態を示す。
データ信号ＩＮ＿Ｐ，ＩＮ＿Ｎは、それぞれトランジスタ５２２，５２４によりレベルシ
フトさせる。データ信号ＩＮ＿Ｐ，ＩＮ＿Ｎはそこで、それぞれＲＣフィルタ５２６，５
２８により濾波する。ＲＣフィルタ５２６の容量値は、ＮＭＯＳトランジスタＭ４〜Ｍ７
により並列結合されるコンデンサＣ０〜Ｃ３の数を変えることで調整することができる。
同様に、ＲＣフィルタ５２８の容量値は、ＮＭＯＳトランジスタＭ０〜Ｍ３を並列結合さ
せることのできるコンデンサＣ４〜Ｃ７の数を変えることで調整することができる。ＮＭ
ＯＳトランジスタＭＯ〜Ｍ７は、コントローラ４３からの制御信号ＢＷ０〜ＢＷ３（一括
して「制御信号ＢＷ」と呼ぶ）により制御される。ＲＣフィルタ５２６，５２８からの出
力は、濾波データ信号を選択的に出力する差動対５３０へ送られ、この濾波データ信号が
そこでそれぞれトランジスタ５３２，５３４によって再度レベルシフトさせられる。
【００９８】
図１６は、立ち上がり／立ち下がり時間及びパルス幅調整回路網を備える増幅器２８の
別の実施形態を示す。データ信号ＩＮ＿ＮとＩＮ＿Ｐは、バイポーラトランジスタ５５２
，５５４が形成する差動対５５０により選択的に通過させられる。データ信号はそこで、
データ信号ＯＵＴ＿Ｐ，ＯＵＴ＿Ｎとしてバイポーラトランジスタ５５６，５５８により
レベルシフトさせられる。
【００９９】
抵抗器５６０，５６２が、それぞれトランジスタ５５６，５５８に印加するベース電圧
を設定する。ＮＭＯＳトランジスタ５６４，５６６をオンし、コンデンサ５６８，５７０
を抵抗器５６０へ結合させることができる。これにより抵抗器５６０に対し追加容量が加
わり、信号ＯＵＴ＿Ｐの立ち上がり時間と立ち下がり時間を引き延ばす。同様に、ＮＭＯ
Ｓトランジスタ５７２，５７４を導通させ、コンデンサ５７６，５７８を抵抗器５６２に
結合させることができる。これにより、信号ＯＵＴ＿Ｐ，ＯＵＴ＿Ｎの立ち上がり時間と
立ち下がり時間が引き延ばされる。トランジスタ５６４，５６６，５７２，５７４は、制
御信号ｔｒｆ１，ｔｒｆ０（図１では「制御信号ＴＲＦ」として一括図示）によりオンさ
せられる。
【０１００】
トランジスタ５５２，５５４のエミッタ端子からの電流は、電流源５８３により抵抗器
５８０，５８２を介して吸い込まれる。差動対５５０のトランジスタ５５２，５５４の入
力閾値は、トランジスタ５５２，５５４のエミッタ端子に結合した追加の電流源５８４，
５８６をオンすることで変えることができる。これによりトランジスタ５５２，５５４は
早晩導通し、それによって信号ＯＵＴ＿Ｐ，ＯＵＴ＿Ｎのパルス幅は変更される。トラン
ジスタ５８８，５９０は、制御信号ｐｗ１，ｐｗ０（図１では「制御信号ＰＷ」として一
括図示）に応答してそれぞれ電流源５８４，５８６をオンする。
【０１０１】
制御信号ＴＲ，ＰＷは、メモリ４６に記憶させることができる。ホストはメモリ４６に
書き込んで制御信号ＴＲ，ＰＷの値を変更し、部品間と時間と温度についてレーザシステ
ム１００の変動を補償する。
【０１０２】
当業者には理解される如く、図１５と図１６の増幅器２８の実施形態は単一の増幅器２
８に合成し、帯域や立ち上がり時間や立ち下がり時間やパルス幅の調整をもたらすことが
できる。
【０１０３】
レーザシステム１００にはまた、受信データ信号ＯＵＴ＿Ｐ’，ＯＵＴ＿Ｎ’の帯域と
立ち上がり時間と立ち下がり時間とパルス幅を調整する回路網を含む増幅器２９６（図８
）を含めることができる。増幅器２９６は、前記した増幅器２８と同様に構成することが
できる。
【０１０４】
開示した実施形態の特徴の様々な他の適合及び組み合わせは、本発明範囲内にある。例
えば、ドライバからレーザに対し交流結合させた変調ドライバは、一つのコンデンサを介
して片端接地しようが二つのコンデンサを介して差動としようが、幾つかのシステムに用
いることができる。特別な回路を用いることなく駆動電流を論理０と論理１の値に設定す
る同じ技法は通用せず、何故なら直流信号Ｉｍｏｄがコンデンサにより阻止されることに
なるからである。交流結合ドライバの場合、前述した先の回路は依然として前述した如く
ＩＭＯＮ（ＡＶＧ）とＰａｖｇ＿ｔｘの捕捉に有効である。ＩＭＯＮ（ＬＯＷ）とＩＭＯ
Ｎ（ＨＩＧＨ）を計測し、Ｐ０，Ｐ１，ＴＸ＿ＯＭＡへ関連付けるため、交流結合ドライ
バとして同一変調電流を供給するのに追加の駆動回路を設ける必要があるが、Ｉｂｉａｓ
電流源１４に直流結合される電流を付加するよう接続する必要がある。通常動作にあって
は、この回路は非作動とされよう。多くの実施形態が、特許請求の範囲により包含される
。
【符号の説明】
【０１０５】
１０  レーザ
１１  給電路
１２  ノード
１３，１４  電流源
１６  コントローラ
１８  変調ドライバ
２０，２２  バイポーラトランジスタ
２４  ノード
２６  電流源
２８  増幅器（帯域回路）
３０  バイパス回路
３２  ミラー
３４  フォトダイオード
３６  ファイバ
３８  ＡＤ変換器、アナログ／ディジタル変換器（信号変換器）（ADC)
４０  Ｉｒｅｆ信号源
４２  温度センサ
４３  コントローラ
４４  Ｖｃｃ用ＡＤ変換器
４６  メモリ
４８，５０，５３  テーブル
１００  レーザシステム
１１０  スイッチ
１３０  ＤＡ変換器（信号変換器）（DAC)
１３１  Ｖ／Ｉ変換器
１３２  演算増幅器
１３４  レジスタ
１３６  トランジスタ
１３７  電流ミラー
１３８，１４０，１５０  ＰＭＯＳトランジスタ
１４２  電流ミラー
１４４，１４６  バイポーラトランジスタ
１４８  ＮＭＯＳトランジスタ
１５２  電流源
１７０  スイッチ
１７２  信号源計測ユニット（ＳＭＵ）
２７０  ＲＸ回路
２７２  ファイバ
２７４  光検出器、フォトダイオード
２９０  抵抗器
２９２  コンデンサ
２９４  電流−電圧変換型増幅器（ＴＩＡ）
２９６  増幅器
２９７  ＡＤ変換ブロック
２９８  付加利得段（増幅回路）
２９９  直流キャンセレーション回路
３２０  ピーク検出器
３２４  ＯＭＡ用ＡＤ変換器（信号変換器）
３２６  抵抗器
３２８  平均ＡＤ変換器（信号変換器）
３３０  差動対
３３２  保持コンデンサ
３３４  分圧器
４２９  回路
４３０  センサ
４３２  電圧オフセット回路（Ｒ２Ｒ回路）
４３４  増幅器（利得回路）
４３６  ＡＤ変換器（信号変換器）
４８９  回路
４９０  ＤＡ変換器（DAC)
４９２  オフセット回路４９２（Ｒ２Ｒ回路）
４９４  増幅器
４９６  装置（信号変換器）
５２２，５２８，５３２，５３４  トランジスタ
５２６，５２８  ＲＣフィルタ
５３０，５５０  差動対
５５２，５５４，５５６，５５８  バイポーラトランジスタ
５６０，５６２，５８０，５８２  抵抗器
５６４，５６６，５７２，５７４  ＮＭＯＳトランジスタ
５６８，５７０，５７６，５７８  コンデンサ
５８３，５８４，５８６，５９０  電流源
【図１】
2011009787.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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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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【図９Ａ】
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【図１０】
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【図１１】
2011009787.tif 000016
【図１２】
2011009787.tif 000017
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2011009787.tif 000020
【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年10月12日(2010.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信電力を計測するためのレーザシステム用の方法であって、該レーザシステムがレーザ送信器と一体化コントローラを備えており、
レーザダイオードへ印加されるバイアス電流の第１の大きさを設定する第１の制御信号を生成するステップと、
前記レーザダイオードへ印加される変調電流の第２の大きさを設定する第２の制御信号を生成するステップと、
ドライバをして前記変調電流を生成せしめる第３の制御信号を生成するステップであって、前記レーザダイオードが前記バイアス電流と前記変調電流に応答して第１の送信電力を生成するものであるステップと、
前記第１の送信電力を光学的に検出するステップと、
検出された前記第１の送信電力に対応する第１の電力信号を生成するステップと、
前記ドライバをして前記変調電流の生成を停止させる第４の制御信号を生成するステップであって、前記レーザダイオードが前記変調電流の不在に応答して第２の送信電力を生成するものであるステップと、
前記第２の送信電力を光学的に検出するステップと、
検出された前記第２の送信電力に対応する第２の電力信号を生成するステップと
を含んでなる方法。
【請求項２】
前記第１の電力信号と前記第２の電力信号に基づき、それぞれ前記第１の送信電力と前記第２の送信電力を決定するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の送信電力と前記第２の送信電力との間の差分を、送信された光変調振幅として決定するステップをさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１と第２の送信電力の間の比を前記第１と第２の大きさにおける前記レーザダイオードの消光比として決定するステップをさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ドライバに前記被変調電流の半分を生成させる第５の制御信号を生成するステップであって、前記レーザダイオードが前記半分の変調電流に応答して平均送信電力を生成するものであるステップと、
前記レーザダイオードの前記平均送信電力を光学的に検出するステップと、
検出した前記平均送信電力に対応する第３の電力信号を生成するステップと、
前記第３の電力信号に基づいて前記平均送信電力を決定するステップと
をさらに含んでなる請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記レーザシステムがレーザ受信器をさらに備え、
前記レーザ送信器の変調された受光出力を光学的に検出するステップで、既知の損失を有する較正ファイバにより前記レーザ送信器を前記レーザ受信器に結合するものであるステップと、
検出した前記変調された受光電力に対応する第３の電力信号を生成するステップと、
前記第３の電力信号に対応する受信された光変調振幅を決定するステップであって、該受信された光変調振幅が前記送信された光変調振幅から前記較正ファイバによる既知の損失を減算したものとなるステップと
をさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記レーザ送信器の平均受光電力を光学的に検出するステップであって、既知の損失をもった較正ファイバが前記レーザ送信器を前記レーザ受信器へ結合されているものであるステップと、
検出した前記平均受光電力に対応する第３の電力信号を生成するステップと、
前記第３の電力信号に対応する前記平均受光電力を決定するステップであって、前記平均受光電力が前記平均送信電力から前記較正ファイバによる既知の損失を減算したものであるステップと
をさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項８】
複数の制御信号を生成するコントローラと、レーザ送信器とを備えたレーザシステムであって、
該レーザ送信器は、
レーザダイオードと、
複数の制御信号を受信するバイパス回路であって、（１）第１のレベルの第１のデータ信号、（２）第２のレベルの第２のデータ信号、（３）第３のレベルの第３のデータ信号、（４）外部プロセッサからの第４のデータ信号を選択的に含む少なくとも一つの出力信号を生成するものであるバイパス回路と、
前記バイパス回路の前記出力信号を受信するよう結合された制御端子を有する第１のドライバであって、前記バイパス回路の前記出力信号に基づいて前記レーザへ変調電流を供給する第１のドライバと、
前記レーザダイオードへバイアス電流を供給する第２のドライバと
を備えたものであるレーザシステム。
【請求項９】
レーザ受信器をさらに備え、前記レーザ送信器が既知の電力損失をもった較正ファイバでもって前記レーザ受信器へ結合されている、請求項８に記載のレーザシステム。
【請求項１０】
前記レーザ受信器は、アナログ／ディジタル変換回路へアナログ信号を出力する光センサを備え、
前記アナログ／ディジタル変換回路は、（１）受信された光変調振幅に対応する信号と（２）平均受光電力に対応する平均信号とを出力し、
送信された光変調振幅と平均送信電力を記憶するメモリを備えた請求項９に記載のレーザシステム。