(57)【要約】【課題】ノイズやオーバーシュートの影響を抑えて駆動電流の振幅を精度よく制御できるレーザダイオード駆動回路を提供する。【解決手段】レーザダイオード駆動回路１ａは、フォトダイオード２２からの光電流Ｉｍｏｎを電圧信号である光量信号Ｓｍｏｎに変換する電流電圧変換部４と、容量素子４４を通過した光量信号Ｓｍｏｎと閾値電圧Ｖ０との大小関係に応じた信号Ｓａを出力する識別部８と、信号Ｓａを平均化する平均化部９と、駆動電流Ｉｄを増減させるための制御信号Ｓｃを平均化部９からの出力信号に基づいて生成する振幅制御部１０と、制御信号Ｓｃに応じた駆動電流Ｉｄをレーザダイオード２１へ供給する駆動電流生成部３とを備える。制御信号Ｓｃは、平均化部９からの出力信号と第２の閾値電圧Ｖ１との大小関係に応じて定められた増減方向に、所定の時間関数をもって増減される。【選択図】  図１
2008066320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号に応じた駆動電流をレーザダイオードへ供給して信号光を生成し、前記信号光を検出するフォトダイオードからの光量信号に基づいて前記駆動電流を制御するレーザダイオード駆動回路であって、
前記光量信号と第１の閾値電圧とを比較して第１の信号を出力する第１の識別部と、
前記第１の信号を平均化する平均化部と、
前記駆動電流を増減させるための制御信号を前記平均化部の出力に基づいて出力する振幅制御部と、
前記制御信号に基づいて前記駆動電流を前記レーザダイオードへ供給する駆動電流生成部と
を備え、
前記振幅制御部は所定の時間関数をもって前記制御信号を増減し、前記増減の方向は前記平均化部の出力と第２の閾値電圧とを比較して決定され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】
前記第２の閾値電圧は前記送信信号のマーク率に依存して変化す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】
前記振幅制御部は第２の識別部と信号増減部とを含み、
前記第２の識別部は、前記平均化部の出力と前記第２の閾値電圧との比較に基づく第２の信号を出力し、
前記信号増減部は前記第２の信号を受け、所定の時間に所定の量だけ前記制御信号を前記第２の信号により定められる方向に増減することを特徴とする、請求項１または２に記載のレーザダイオード駆動回路。
【請求項４】
前記信号増減部は、加算器、減算器、及び遅延部を含み、
前記加算器は、前記第２の信号と前記遅延部の出力とを加算し、
前記減算器は、前記加算器の出力を所定値だけ減少し、
前記遅延部は、前記減算器の出力を遅延させ、
前記振幅制御部は、前記減算器の出力を前記制御信号として出力す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回路。
【請求項５】
前記振幅制御部は、減算器、加算器、及び遅延部を含み、
前記減算器は、前記平均化部の出力から前記第２の閾値電圧を減算し、
前記加算器は、前記減算器の出力と前記遅延部の出力とを加算し、
前記遅延部は、前記加算器の出力を遅延させ、
前記振幅制御部は、前記加算器の出力を前記制御信号として出力することを特徴とする、請求項１または２に記載のレーザダイオード駆動回路。
【請求項６】
前記レーザダイオード駆動回路は、さらに前記光量信号を電流／電圧変換する変換部を備え、
前記第１の閾値電圧を、前記変換部の変換利得、及び前記光量信号の平均値のうち少なくとも一方に基づいて制御する制御部を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザダイオード駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザダイオード駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザダイオードから出力される信号光の強度および消光比を安定化するために、モニタ用フォトダイオードからの光電流に基づいて駆動電流量を制御するレーザダイオード駆動回路が知られている。例えば、特許文献１〜４に開示された回路は、モニタ用フォトダイオードからの光電流を電流／電圧変換して電圧信号を生成したのち、ピークホールド回路によって該電圧信号のピークレベルを検出し、該ピークレベルが所定値になるように駆動電流（変調電流）の振幅を制御している。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２６９８９７号公報
【特許文献２】特開２０００−３３２３４４号公報
【特許文献３】特開平６−１６４０４９号公報
【特許文献４】特開平９−２８３８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光電流に基づく電圧信号のピークレベルを検出する際、本来の光電流に基づく電気信号とは無関係のノイズ成分が電圧信号に重畳していると、ピークホールド回路は、ノイズ成分を含んだピークレベルを保持してしまう。また、光電流に基づく電圧信号においては、連続するローレベルの後にハイレベルが立ち上がる際に、通常のハイレベルより高いレベルまで瞬間的に電圧値が上昇する現象（オーバーシュート）が生じることがある。このような現象が生じると、ピークホールド回路は、この瞬時値的な電圧値を通常のピークレベルとして保持してしまう。従って、ピークレベルを検出して駆動電流の振幅を制御する回路では、本来のピークレベルに基づいて駆動電流の振幅を精度よく制御することが難しい。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、ノイズやオーバーシュートによる影響を抑えて駆動電流の振幅を精度よく制御できるレーザダイオード駆動回路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】
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回路は、送信信号に応じた駆動電流をレーザダイオードへ供給して信号光を生成し、信号光を検出するフォトダイオードからの光量信号に基づいて駆動電流を制御するレーザダイオード駆動回路であって、光量信号と第１の閾値電圧とを比較して第１の信号を出力する第１の識別部と、第１の信号を平均化する平均化部と、駆動電流を増減させるための制御信号を平均化部の出力に基づいて出力する振幅制御部と、制御信号に基づいて駆動電流をレーザダイオードへ供給する駆動電流生成部とを備え、振幅制御部は所定の時間関数をもって制御信号を増減し、増減の方向は平均化部の出力と第２の閾値電圧とを比較して決定されることを特徴とする。
【０００７】
上記レーザダイオード駆動回路においては、光量信号と第１の閾値電圧とを比較した第１の信号が、第１の識別部から出力される。いま、理解を容易にするため、光量信号が第１の閾値電圧よりも大きい場合に第１の信号として電圧値１［Ｖ］が出力され、光量信号が第１の閾値電圧よりも小さい場合に第１の信号として電圧値０［Ｖ］が出力されるとする。第１の信号は平均化部によって平均化されるので、例えば送信信号のマーク率が１／２の場合、光量信号が第１の閾値電圧よりも大きい状態が続くと第１の信号の平均値は０．５［Ｖ］となり、光量信号が第１の閾値電圧よりも小さい状態が続くと第１の信号の平均値は０［Ｖ］となる。なお、実際には、光量信号はノイズ等によって細かく変動するので、第１の信号の平均値は電圧範囲０〜０．５［Ｖ］の間の値となる。
【０００８】
そして、振幅制御部において、制御信号の増減方向が、平均化部の出力と第２の閾値電圧との比較により決定される。例えば、第２の閾値電圧の大きさを０．２５［Ｖ］とすると、第１の信号の平均値が０．２５［Ｖ］を超えている場合には、駆動電流の振幅が減少するように制御信号の増減方向が定められる。逆に、第１の信号の平均値が０．２５［Ｖ］より小さい場合には、駆動電流の振幅が増加するように制御信号の増減方向が定められる。こうして定められた増減方向に従って、所定の時間関数をもって制御信号が増減される。
【０００９】
このように、上記したレーザダイオード駆動回路においては、光量信号と第１の閾値電圧との比較を示す第１の信号の平均値（すなわち、光量信号が第１の閾値電圧を超える時間の割合）に基づいて制御信号の増減方向が定められており、この制御信号によって駆動電流の振幅が制御される。従って、このレーザダイオード駆動回路によれば、光量信号にノイズやオーバーシュートが含まれていてもその影響は極めて軽微であり、駆動電流の振幅を精度よく制御できる。
【００１０】
また、レーザダイオード駆動回路は、第２の閾値電圧が送信信号のマーク率に依存して変化することを特徴としてもよい。
【００１１】
また、レーザダイオード駆動回路は、振幅制御部が第２の識別部と信号増減部とを含み、第２の識別部は、平均化部の出力と第２の閾値電圧との比較に基づく第２の信号を出力し、信号増減部は第２の信号を受け、所定の時間に所定の量だけ制御信号を第２の信号により定められる方向に増減することを特徴としてもよい。これにより、上記した振幅制御部を好適に実現できる。
【００１２】
また、レーザダイオード駆動回路は、信号増減部は、加算器、減算器、及び遅延部を含み、加算器は、第２の信号と遅延部の出力とを加算し、減算器は、加算器の出力を所定値だけ減少し、遅延部は、減算器の出力を遅延させ、振幅制御部は、減算器の出力を制御信号として出力することを特徴としてもよい。
【００１３】
このレーザダイオード駆動回路においては、加算器に第２の信号が入力される。すなわち、第１の信号の平均値が第２の閾値電圧を超えている（つまり、光量信号値が大きい）場合、加算器には第２の信号の一方の値が入力される。いま、駆動電流の振幅が目標振幅よりも大きく、減算器の出力（すなわち駆動電流生成部への制御信号）が例えば１００［ｍＶ］であるとすると、加算器の出力は、第２の信号の一方の値（例えば２［ｍＶ］とする）が加算されて１０２［ｍＶ］となる。そして、減算器において、例えば一定電圧１［ｍＶ］を減算すると、減算器からの出力信号は１０１［ｍＶ］となる。以降、光量信号値が過大である限りこの動作を繰り返すので、減算器の出力は、遅延部における遅延時間経過毎に１［ｍＶ］ずつ増加することとなる。振幅制御部においては、この減算器の出力の増加に従い駆動電流の振幅が減少するように、制御信号が生成される。
【００１４】
逆に、駆動電流の振幅が目標振幅よりも小さく、光量信号値が過小になると、第１の信号の平均値は第２の閾値電圧よりも小さくなり、加算器には第２の信号の他方の値（例えば０［ｍＶ］とする）が入力される。この場合、減算器の出力は、遅延部における遅延時間経過毎に一定値（例えば１［ｍＶ］）ずつ減算され続け、次第に減少することとなる。振幅制御部においては、この減算器の出力の減少に従い駆動電流の振幅が増加するように、制御信号が生成される。このように、上記したレーザダイオード駆動回路によれば、駆動電流の振幅を増減させるための制御信号を、駆動電流の振幅が目標振幅に近づくよう所定の時間関数をもって好適に増減できる。
【００１５】
なお、ここでいう減算器とは、上述のような一定電圧を減算する回路や、或いは所定の減衰率で入力信号を減衰して出力する回路などが含まれる。
【００１６】
また、レーザダイオード駆動回路は、振幅制御部が、減算器、加算器、及び遅延部を含み、減算器が、平均化部の出力から第２の閾値電圧を減算し、加算器が、減算器の出力と遅延部の出力とを加算し、遅延部が、加算器の出力を遅延させ、振幅制御部が、加算器の出力を制御信号として出力することを特徴としてもよい。
【００１７】
このレーザダイオード駆動回路においては、減算器に、第１の信号の平均値と、第２の閾値電圧とが入力される。すなわち、第１の信号の平均値が第２の閾値電圧を超えている（つまり、光量信号値が大きい）場合、加算器には正の電圧値が入力される。この場合、加算器の出力は、遅延部における遅延時間により定まる所定の時間関数に従って時間経過とともに増加することとなる。振幅制御部においては、この加算器の出力の増加に従い駆動電流の振幅が減少するように、制御信号が生成される。
【００１８】
逆に、駆動電流の振幅が目標振幅よりも小さく、光量信号値が過小になると、第１の信号の平均値は第２の閾値電圧よりも小さくなり、加算器には負の電圧値が入力される。この場合、加算器の出力は、遅延部により定まる所定の時間関数に従って時間経過とともに減少することとなる。振幅制御部においては、この加算器の出力の減少に従い駆動電流の振幅が増加するように、制御信号が生成される。このように、上記したレーザダイオード駆動回路によれば、駆動電流の振幅を増減させるための制御信号を、駆動電流の振幅が目標振幅に近づくよう所定の時間関数でもって好適に増減できる。
【００１９】
また、レーザダイオード駆動回路は、さらに光量信号を電流／電圧変換する変換部を備え、第１の閾値電圧を、変換部の変換利得、及び光量信号の平均値のうち少なくとも一方に基づいて制御する制御部を備えることを特徴としてもよい。これにより、変換部の利得が変動するような場合や、或る信号光強度に対応する光量信号の大きさが変動するような場合においても、これらの変動に対応して第１の閾値電圧を適切な大きさに制御できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のレーザダイオード駆動回路によれば、ノイズやオーバーシュートの影響を抑えて駆動電流の振幅を精度よく制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るレーザダイオード駆動回路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。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明によるレーザダイオード駆動回路（以下ＬＤ駆動回路とする）の第１実施形態として、ＬＤ駆動回路１ａの構成を示すブロック図である。ＬＤ駆動回路１ａは、光モジュール２を駆動するための回路である。光モジュール２は、信号光Ｐを生成するレーザダイオード（以下ＬＤとする）２１と、この信号光Ｐを検出（モニタ）するフォトダイオード（以下ＰＤとする）２２とを有する。ＬＤ２１は、外部からの送信信号ＴＸに応じた変調電流Ｉｍｏｄと定常的なバイアス電流Ｉｂｉａｓとを含む駆動電流ＩｄをＬＤ駆動回路１ａから受け、駆動電流Ｉｄに応じたレーザ光である信号光Ｐを生成する。
【００２３】
ＬＤ２１の出力特性は、温度により大きく変動する。すなわち、ＬＤ２１の素子温度が高くなると、レーザ発振の閾値電流値が大きくなり、そのスロープ効率も小さくなるため、所定の光出力を得るためにはより大きな駆動電流が必要となる。従って、温度に依らず信号光強度及び消光比を一定に保つためには、バイアス電流Ｉｂｉａｓ及び変調電流Ｉｍｏｄを温度に応じて制御する必要がある。そこで、ＬＤ駆動回路１ａは、送信信号ＴＸに応じた駆動電流ＩｄをＬＤ２１へ供給し、その時の光出力をＰＤ２２で検知し、ＰＤ２２の出力Ｉｍｏｎに基づいて、駆動電流Ｉｄ（すなわち、バイアス電流Ｉｂｉａｓ及び変調電流Ｉｍｏｄ）を制御することで、ＬＤ２１が有する温度特性を補償する必要がある。
【００２４】
本実施形態のＬＤ駆動回路１ａは、駆動電流生成部３、電流電圧変換部４、光電流検出部５、制御部６、識別部８、平均化部９及び１９、振幅制御部１０、並びに容量素子４４を備える。
【００２５】
駆動電流生成部３は、送信信号ＴＸに応じてその一部が変調された駆動電流Ｉｄをレーザダイオード２１へ供給する回路である。駆動電流生成部３は、バイアス電流源３１及び変調電流源３２を有する。バイアス電流源３１は、バイアス電流Ｉｂｉａｓを生成する。バイアス電流源３１は、後述する光電流検出部５からの信号Ｓｉを受け、この信号Ｓｉが所定値に近づくようにバイアス電流Ｉｂｉａｓを調整する。
【００２６】
変調電流源３２は、送信信号ＴＸに応じた変調電流Ｉｍｏｄを生成する。変調電流源３２は、ＬＤ駆動回路１の外部から送信信号ＴＸを受け、かつ、後述する振幅制御部１０から制御信号Ｓｃを受け、この制御信号Ｓｃにより決定された大きさで、送信信号ＴＸにより変調された電流ＩｍｏｄをＬＤ２１に供給する。
【００２７】
電流電圧変換部４は、ＰＤ２２からの光電流Ｉｍｏｎを電圧信号である光量信号Ｓｍｏｎに変換する。電流電圧変換部４は、ＰＤ２２のアノードに接続しＰＤ２２から光電流Ｉｍｏｎを受ける。一方、変換された信号Ｓｍｏｎはカプリングコンデンサ４４を介して交流的に識別部８に出力され、また、平均化回路１９にもこの信号Ｓｍｏｎは直流的に出力される。電流電圧変換部４と識別部８の間に挿入されているカプリングコンデンサ４４は、光量信号Ｓｍｏｎに含まれる直流成分（バイアス成分）を除去し、交流成分（変調成分）のみを抽出し、これを識別部８に提供するためのものである。
【００２８】
光電流検出部５は、光電流Ｉｍｏｎの平均的な大きさを示す信号Ｓｉを生成する。光電流検出部５は、例えば、ＰＤ２２のカソードと電源４３との間に接続された抵抗素子と、ＰＤ２２のカソードと接地４１との間に接続された容量素子とを有し、光電流Ｉｍｏｎにより抵抗素子の両端に誘起される電位降下を検出することにより信号Ｓｉを出力する。この出力信号Ｓｉは、後述する制御部６及び前述のバイアス電流源３１に送出される。
【００２９】
平均化部１９は、電流電圧変換部４から出力された光量信号Ｓｍｏｎの平均値Ｓｒを生成する。平均化部１９は、例えば抵抗素子及び容量素子からなるフィルタ回路とすることができる。平均化部１９は、入力された光量信号Ｓｍｏｎの平均値を検出し、該平均値信号Ｓｒを制御部６へ提供する。
【００３０】
制御部６は、識別部８に入力される閾値電圧（目標電圧）Ｖ０を電流電圧変換部４の変換利得に基づいて制御する。制御部６は、光電流Ｉｍｏｎの平均値Ｓｉと、光電流Ｉｍｏｎに対応する光量信号Ｓｍｏｎの平均値Ｓｒとから電流電圧変換部４の変換利得を検出する。制御部６は、こうして検出した変換利得に応じてＶ０を識別部８に出力する。
【００３１】
識別部８は、本実施形態における第１の識別部であり、光量信号Ｓｍｏｎと閾値電圧Ｖ０との比較信号（第１の信号）Ｓａを生成する。識別部８の同相入力には容量素子４４を介して電流電圧変換部４から信号Ｓｍｏｎが入力され、逆相入力には制御部６から閾値電圧Ｖ０が入力される。識別部８は、光量信号Ｓｍｏｎが閾値電圧Ｖ０を超えた場合に、信号Ｓａとして所定電圧（例えば１［Ｖ］）を出力し、閾値電圧Ｖ０よりも小さい場合に、信号Ｓａとして別の所定電圧（例えば０［Ｖ］）を出力する。平均化部９は、識別部８から出力された信号Ｓａを平均化し、これを信号Ｓａｖｅとして出力する。平均化部９は、例えば抵抗素子及び容量素子からなるフィルタ回路とすることができる。
【００３２】
振幅制御部１０は、駆動電流Ｉｄ、特にその変調電流を増減させるための制御信号Ｓｃを、信号Ｓａｖｅに基づいて生成する。振幅制御部１０は、信号Ｓａｖｅと第２の閾値電圧Ｖ１とを比較して制御信号Ｓｃの増減方向を定め、該増減方向に従って制御信号Ｓｃを所定の時間関数に従って増減させる。以下、振幅制御部１０の構成を具体的に説明する。
【００３３】
振幅制御部１０は、第２の識別部１１、分圧部１２、及び信号増減部１３を有する。識別部１１は、信号Ｓａｖｅをその同相入力に、第２の閾値電圧Ｖ１をその逆相入力に受け、両者を比較し信号Ｓｂ１（第２の信号）を出力する。この閾値電圧Ｖ１は、ＬＤ駆動回路１ａの外部から提供されてもよく、或いは内部に設けられた定電圧回路から提供してもよい。
【００３４】
識別部１１は、信号Ｓａｖｅが第２の閾値電圧Ｖ１を超えた場合に、所定電圧（例えば１［Ｖ］）を出力し、また、信号Ｓａｖｅが第２の閾値電圧Ｖ１よりも小さい場合に、別の所定電圧（例えば０［Ｖ］）を出力する。
【００３５】
分圧部１２は、識別部１１から出力された信号Ｓｂ１を分圧する回路であり、例えば抵抗素子を用いた分圧回路とすることができる。分圧部１２は、信号Ｓｂ１の電圧レベルを、例えば１／５００（すなわち、信号Ｓｂ１が１［Ｖ］のときの出力が０．００２［Ｖ］）に分圧する。あるいは、この分圧部１２は、信号Ｓｂ１の電圧レベルを変更できる、例えば利得が１より小さい増幅回路とすることもできる。
【００３６】
信号増減部１３は、識別部１１から（分圧部１２を介して）信号Ｓｂ２を受け、この信号Ｓｂ２に応じた増減方向に、所定の時間関数に従って制御信号Ｓｃを増減する。ここで、所定の時間関数とは、例えば時間に比例してその出力が増減する関数や、或いは時間経過に応じて対数的にその出力が増減するような関数などが含まれる。すなわち、信号増減部１３においては、その入力信号Ｓｂ２は制御信号Ｓｃの増減方向の判断にのみ用いられ、制御信号Ｓｃの増減の割合は、光量信号Ｓｍｏｎの大きさ（すなわち、ＬＤ２１のハイレベル光量）と目標値との乖離量に拘わらず時間にのみ依存する。
【００３７】
具体的に説明すると、信号増減部１３は、加算器１３１、減算器１３２、及び遅延部１３３を含む。加算器１３１の一方の入力は分圧部１２の出力Ｓｂ２を受け、また、他方の入力は遅延部１３３の出力（遅延信号Ｓｄ１）を受ける。加算器１３１は、これら信号Ｓｂ２と遅延信号Ｓｄ１とを加算した信号Ｓａｄ１を生成する。
【００３８】
減算器１３２は、加算信号Ｓａｄ１を一定値Ｖ２だけ減少させる。減算器１３２の出力は、変調電流源３２に接続されており、また、遅延部１３３にも接続されている。一定値Ｖ２は、信号Ｓｂ２がとりうる二つの電圧レベルの間の電圧レベルに設定される。例えば、信号Ｓｂ２の電圧レベルが２［ｍＶ］及び０［ｍＶ］である場合、一定値Ｖ２は１［ｍＶ］とすることができる。
【００３９】
なお、減算器１３２が信号Ｓａｄ１を減少させる方式としては、一定値Ｖ２を減算する方式の他、信号Ｓａｄ１を一定の減衰率で減衰させる方式などを適用できる。減算器１３２から出力された信号は、変調電流Ｉｍｏｄを増減させるための制御信号Ｓｃとして変調電流源３２へ提供される。変調電流源３２は、制御信号Ｓｃに逆比例する変調電流ＩｍｏｄをＬＤ２１へ供給する。
【００４０】
遅延部１３３は、減算器１３２から出力Ｓｃを受け、これを遅延させ、遅延信号Ｓｄ１として加算器１３１へ提供する。遅延部１３３の具体的な回路としては、所定の時定数を有するローパスフィルタとすることができる。この時定数は、遅延部１３３を除いた他の回路（平均化部９を含む）の遅延時間を合計した値よりも長くすることが好ましい。また、遅延部１３３は、減算器１３２の出力信号に一定のタイムラグを与える回路とすることもできる。
【００４１】
なお、分圧部１２及び信号増減部１３と同様の機能は、デジタルプロセッサ及びＤＡコンバータでも実現することができる。この場合、デジタルプロセッサの入力を識別部１１に接続し、デジタルプロセッサの出力を、ＤＡコンバータを介して変調電流源３２に接続する。そして、デジタルプロセッサは、制御信号Ｓｃを、識別部１１からの信号Ｓｂ１に応じた増減方向に所定の時間関数に基づいて増減する。
【００４２】
続いて、ＬＤ駆動回路１ａの機能について説明する。なお、以下の説明において、送信信号ＴＸがハイレベルの時の光強度ＰＨに対応する光量信号ＳｍｏｎをＶＨとし、送信信号ＴＸがローレベルの時の光強度ＰＬに対応する光量信号ＳｍｏｎをＶＬとする。
【００４３】
ＬＤ駆動回路１ａでは、バイアス電流Ｉｂｉａｓは、光電流検出部５の出力Ｓｉに基づいて制御される。この出力Ｓｉは光電流Ｉｍｏｎの平均値を示しているので、送信信号ＴＸのマーク率が１／２の場合、光量信号Ｓｍｏｎの平均値（ＶＨ＋ＶＬ）／２が一定となるようにバイアス電流Ｉｂｉａｓが制御される。つまり、変調電流Ｉｍｏｄがどのように制御されようとも（光量信号Ｓｍｏｎの振幅がどのように変化しても）、光量信号Ｓｍｏｎの平均値（ＶＨ＋ＶＬ）／２は所定の目標値に固定される。
【００４４】
説明を容易にするため、識別部８に入力される閾値電圧Ｖ０を、光量信号Ｓｍｏｎの目標振幅Ｓ０と等しくする。また光量信号Ｓｍｏｎが閾値電圧Ｖ０（＝Ｓ０）を超えたときに識別部８の出力Ｓａを１Ｖとし、閾値電圧Ｖ０（＝Ｓ０）に満たないときの識別部８の出力Ｓａを０Ｖとする。同様に、識別部１１に入力される信号Ｓａｖｅが閾値電圧Ｖ１を超えたときに識別部１１の出力信号Ｓｂ１を１Ｖとし、閾値電圧Ｖ１を超えないときの識別部１１の出力Ｓｂ１を０Ｖとする。また、図２に示すように、光量信号Ｓｍｏｎのマーク率（すなわち、送信信号ＴＸのマーク率）が１／２で、且つ光量信号Ｓｍｏｎの立ち上がり及び立ち下がりにはオーバーシュート／アンダーシュートが生じていない場合を仮定する。さらに、制御信号Ｓｃの電圧範囲を０〜１［Ｖ］とし、変調電流Ｉｍｏｄは制御信号Ｓｃに逆比例するものとする。
【００４５】
信号光Ｐの目標値に対応する制御信号Ｓｃを７００［ｍＶ］、閾値電圧Ｖ１を０．２５［Ｖ］、一定値Ｖ２を１［ｍＶ］とし、制御信号Ｓｃの初期状態を１００［ｍＶ］とする。遅延部１３３での遅れ時間をｔｄとし、分圧部１２は、入力した信号Ｓｂ１を１／５００にすると仮定する（１［Ｖ］入力なら２［ｍＶ］を出力）。すなわち、分圧部１２からは信号Ｓｂ２として０［ｍＶ］か２［ｍＶ］が出力されることとなる。
【００４６】
ＬＤ２１の出力光のハイレベル、ローレベルがそれぞれ目標値になっている時に、識別部８に入力される光量信号ＳｍｏｎのハイレベルをＶＨ０とする。光量信号ＳｍｏｎのハイレベルＶＨが閾値電圧Ｖ０より大きい場合、すなわち、送信信号ＴＸがハイレベルのときに識別部８の出力Ｓａは１［Ｖ］となる。送信信号ＴＸのマーク率が１／２なので、平均化部９からの出力信号Ｓａｖｅは０．５［Ｖ］となる。閾値電圧Ｖ１は０．２５［Ｖ］なので、識別部１１の出力Ｓｂ１は１［Ｖ］となり、分圧部１２によって分圧された信号Ｓｂ２は２［ｍＶ］となる。制御信号Ｓｃの初期状態が１００［ｍＶ］なので、加算器１３１の出力（加算信号Ｓａｄ１）は１０２［ｍＶ］となるが、減算器１３２によって一定電圧Ｖ２（１［ｍＶ］）だけ減算されるので、制御信号Ｓｃは１０１［ｍＶ］となる。時間ｔｄ経過後にこの制御信号Ｓｃが遅延部１３３を介して加算器１３１に帰還され、加算器１３１の出力は１０１＋２＝１０３［ｍＶ］に増加し、制御信号Ｓｃは減算器１３２において１［ｍＶ］の減算処理を受け１０２［ｍＶ］に変化する。
【００４７】
上述の仮定において、信号光Ｐの目標振幅に対応する制御信号Ｓｃの電圧レベルを７００［ｍＶ］としたので、制御信号Ｓｃが１０１［ｍＶ］ではまだ信号光Ｐの振幅が大きく、光量信号Ｓｍｏｎのハイレベルが閾値電圧Ｖ０より大きい状態が続く。従って、制御信号Ｓｃは、時間ｔｄ毎に１［ｍＶ］ずつ、緩やかに上昇し続ける。このとき、変調電流Ｉｍｏｄは、制御信号Ｓｃに逆比例して減少し続ける。
【００４８】
そして、制御信号Ｓｃが目標レベルである７００［ｍＶ］を超えて７０１［ｍＶ］になると、光量信号Ｓｍｏｎのハイレベルが閾値電圧Ｖ０よりも小さくなるので、識別部８の出力Ｓａは０［Ｖ］となる。従って、平均化部９からの出力信号Ｓａｖｅも０［Ｖ］となり、識別部１１の出力Ｓｂ１も０［Ｖ］となるので、時間ｔｄ後においても加算器１３１の出力Ｓａｄ１は増加せず、減算器１３２により制御信号Ｓｃは７００［ｍＶ］、６９９［ｍＶ］と減少する。このとき、変調電流Ｉｍｏｄは、制御信号Ｓｃに逆比例して増加する。
【００４９】
このように、信号増減部１３においては、識別部１１の出力Ｓｂ１に応じた増減方向に制御信号Ｓｃが増減される。そして、制御信号Ｓｃは、目標値（上の例では７００［ｍＶ］）を境に一増減単位（加算器の出力−Ｖ２）上下する。なお、制御信号Ｓｃの初期状態が目標値より大きい場合（例えば９００［ｍＶ］）であっても、制御信号Ｓｃは目標値（７００［ｍＶ］）に達するまで減少し続け、その後、目標値（上の例では７００［ｍＶ］）を境に一増減単位だけ上下する。
【００５０】
図３（ａ），（ｂ）は、制御信号Ｓｃが目標値Ｖｃ１に収束する様子を概念的に示すグラフである。図３（ａ）は、制御信号Ｓｃの初期状態が目標値より小さい場合を示しており、図５（ｂ）は、制御信号Ｓｃの初期状態が目標値より大きい場合を示している。図３（ａ），（ｂ）に示すように、制御信号Ｓｃは時間ｔに依存する所定の時間関数に基づいて増減する。そして、制御信号Ｓｃは、目標値Ｖｃ１（上述の例では７００［ｍＶ］）と比較して極めて狭い範囲ΔＶ（上述の例では±１［ｍＶ］）に収束する。なお、この時間関数の傾きは、分圧部１２の出力Ｓｂ２、減算器１３２における一定値Ｖ２、及び遅延部１３３における遅延時間ｔｄによって定まる。
【００５１】
なお、実際には、ハイレベルの信号光強度は一定ではなく、或る程度揺らいでいる。また、光量信号Ｓｍｏｎの各ビットの立ち上がり及び立ち下がりも有限な時間を必要とし、さらに、オーバーシュートやアンダーシュートを伴う場合もあるので、制御信号Ｓｃの変化は目標値Ｖｃ１付近ではより複雑な系を反映するものとなるが、目標値Ｖｃ１付近で安定することに変わりはない。また、これらの影響を回避するためには閾値電圧Ｖ０と光量信号Ｓｍｏｎの目標振幅Ｓ０とにギャップを設けるとよい。
【００５２】
振幅制御部１０を設けず、平均化部９の出力信号Ｓａｖｅをそのまま制御信号Ｓｃとして用いた従来の場合と比較する。この場合、ある瞬間に駆動電流Ｉｄが小さければ、次の瞬間には駆動電流Ｉｄが最大になり、その次の瞬間には駆動電流Ｉｄがゼロになるといった帰還回路に特有の発振現象を生ずることとなり、目標振幅に収束させることができない。これに対し、本実施形態のＬＤ駆動回路１ａは、振幅制御部１０を備えることによって、制御信号Ｓｃを目標値付近へ安定に収束させ、駆動電流Ｉｄを目標値に近づけることができる。また、従来のピーク検出方式と比較してノイズの影響が軽微であり、閾値電圧Ｖ０，Ｖ１等を調整することによりこれらの影響を織り込むことも可能である。
【００５３】
従来のピーク検出方式においては、電流電圧変換によって得られた光量信号に関し、或る時間内で最も高い電圧値を保持する方式を採用する。従って、光量信号にノイズが重畳されると、そのノイズの影響を含んだピークレベルを保持してしまう。これにより、検出されたピークレベルは、本来のピークレベルに対して大きな誤差を含むこととなる。
【００５４】
これに対し、本実施形態のＬＤ駆動回路１ａにおいては、光量信号Ｓｍｏｎと閾値電圧Ｖ０との比較結果である信号Ｓａを平均化部９により平均化しているので、光量信号Ｓｍｏｎが閾値電圧Ｖ０を超えた時間の割合を測定していることになる。そして、その測定結果（すなわち平均化部９からの出力信号Ｓａｖｅ）に基づいて駆動電流Ｉｄを制御しているので、ノイズによって瞬間的に光量信号Ｓｍｏｎが大きくなったとしても、平均化部９において平均化することにより、その影響を極めて小さくできる。図４は、光量信号に生じるノイズ波形の典型例を示す図である。図４に示すように、ローレベルが連続した後にハイレベルに変化する場合、光量信号Ｓｍｏｎの立ち上がりにオーバーシュートが生じる。しかし、その直後、アンダーシュートが続く（図中の区間Ａ）傾向があり、光量信号Ｓｍｏｎを時間的に平均化すればその影響を相殺できる。従って、本実施形態のＬＤ駆動回路１ａによれば、光量信号Ｓｍｏｎにノイズが含まれていてもその影響は極めて軽微であり、駆動電流Ｉｄを精度よく制御できる。
【００５５】
なお、従来のピーク検出方式においては、或るタイミングでの信号光Ｐの振幅の大きさを検出し、以後の振幅をその検出結果に基づいて帰還制御する方式が採用されているが、本実施形態のＬＤ駆動回路１ａは、（１）信号光Ｐの大きさを制御するための制御信号Ｓｃが、遅延部１３３により定められた周期で振動し続ける点（図３（ａ），（ｂ）参照）、および（２）ＰＤ２２から得られた光電流Ｉｍｏｎを、現在の信号光Ｐの振幅と目標振幅との大小関係を識別して振幅の増減方向を決定する為のみに用い、その増減の度合いは所定の時間関数に基づいている点、において従来のピーク検出方式とは異なる。
【００５６】
なお、本実施形態の制御部６は、電流電圧変換部４の利得に応じて閾値電圧Ｖ０の大きさを変化させているが、光電流Ｉｍｏｎの平均値に応じて閾値電圧Ｖ０を変化させてもよく、電流電圧変換部４の利得及び光電流Ｉｍｏｎの平均値の双方に応じて閾値電圧Ｖ０を変化させてもよい。
【００５７】
また、本実施形態のように、ＬＤ駆動回路は、電流電圧変換部４と識別部８との間に直列に接続された容量素子４４を備えることが好ましい。これにより、光量信号Ｓｍｏｎの交流成分のみを利用して駆動電流Ｉｄを制御できるので、例えば電流電圧変換部４において発生するオフセットを回避することができる。
【００５８】
（変形例）
図５は、上記第１実施形態の変形例として、ＡＣ結合型の駆動電流生成部３０の構成を示す回路図である。上記したＬＤ駆動回路１ａは、図１に示した駆動電流生成部３に代えて、この駆動電流生成部３０を備えても良い。
【００５９】
駆動電流生成部３０は、送信信号ＴＸに応じて変調された駆動電流ＩｄをＬＤ２１へ供給する。本変形例の駆動電流生成部３０は、バイアス電流源３１及び変調信号生成部３３を有する。このうち、バイアス電流源３１の構成については、上記第１実施形態と同様である。
【００６０】
変調信号生成部３３は、駆動電流Ｉｄのうち、送信信号ＴＸに応じた変調信号Ｖｍｏｄを生成する。具体的には、変調信号生成部３３は、送信信号ＴＸを外部から、制御信号Ｓｃを振幅制御部１０（図１参照）から入力し、変調信号Ｖｍｏｄを、容量素子３４を介してＬＤ２１に出力する。この構成により、変調信号生成部３３の出力からは、送信信号ＴＸに応じた変調電流Ｉｍｏｄが流れる。変調信号生成部３３は、変調信号Ｖｍｏｄの大きさを、制御信号Ｓｃに応じた大きさに調節する。
【００６１】
（第２の実施の形態）
図６は、本発明によるＬＤ駆動回路の第２実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態のＬＤ駆動回路１ｂは、駆動電流生成部３、電流電圧変換部４、光電流検出部５、制御部６、識別部８、平均化部９及び１９、振幅制御部１４、並びに容量素子４４を備える。これらのうち、振幅制御部１４を除く他の回路部分の構成については、上記第１実施形態と同様なので詳細な説明を省略する。
【００６２】
振幅制御部１４は、減算器１５、分圧部１６、加算器１７、及び遅延部１８を有する。減算器１５は、平均化部９の出力Ｓａｖｅから閾値電圧Ｖ１を減算して減算信号Ｓｕ１を生成する。分圧部１６は、減算信号Ｓｕ１を、例えば１／２５に分圧し、減算信号Ｓｕ２として出力する。なお、この分圧部１６は、減算信号Ｓｕ１を分圧できる回路であれば他の回路（例えば利得が１より小さい増幅回路）に置き換えてもよい。加算器１７の一方の入力は、分圧部１６からの減算信号Ｓｕ２を、他の入力は遅延部１８の出力（遅延信号Ｓｄ２）を入力する。加算器１７は、この減算信号Ｓｕ２と遅延信号Ｓｄ２とを加算した信号Ｓａｄ２を制御信号Ｓｃ１として変調電流源３２へ提供する。変調電流源３２は、制御信号Ｓｃ１に逆比例する変調電流ＩｍｏｄをＬＤ２１へ供給する。遅延部１８は、加算信号Ｓａｄ２を遅延させて遅延信号Ｓｄ２を生成し、これを加算器１７へ提供する。遅延部１８の内部構成は、上記第１実施形態の遅延部１３３の内部構成と同様とすることができる。
【００６３】
本実施形態のＬＤ駆動回路１ｂにおいては、減算器１５が、平均化信号Ｓａｖｅから閾値電圧Ｖ１を減算している。駆動電流Ｉｄが目標値よりも大きく、信号Ｓａｖｅが閾値電圧Ｖ１を超えている場合、加算器１７には減算信号Ｓｕ２として正の電圧値が入力される。従って、加算信号Ｓａｄ２は、遅延部１８により定まる所定の時間関数に従って増加する。信号Ｓａｄ２は制御信号Ｓｃ１として駆動電流生成部３へ提供され、駆動電流Ｉｄは、制御信号Ｓｃ１に逆比例して減少する。
【００６４】
逆に、駆動電流Ｉｄが目標値よりも小さい場合、信号Ｓａの平均化信号Ｓａｖｅは閾値電圧Ｖ１よりも小さくなり、加算器１７には減算信号Ｓｕ２として負の電圧値が入力される。従って、加算信号Ｓａｄ２は時間とともに減少する。駆動電流Ｉｄは、加算信号Ｓａｄ２（制御信号Ｓｃ１）の減少に逆比例して増加する。
【００６５】
このように、本実施形態のＬＤ駆動回路１ｂにおいては、第１実施形態と同様に、光量信号Ｓｍｏｎと閾値電圧Ｖ０との大小関係を示す信号Ｓａの平均値（信号Ｓａｖｅ）に基づいて、制御信号Ｓｃ１の増減方向が定められる。そして、制御信号Ｓｃ１は、遅延部１８の遅延時間により定まる所定の時間関数に従って増減する。なお、本実施形態の場合、減算器１５の出力Ｓｕ１は平均化信号Ｓａｖｅと閾値電圧Ｖ０との差に依存することになるので、制御信号Ｓｃ１の時間関数は、厳密には図３（ａ），（ｂ）に示したような比例関数ではなく、傾きが変動する関数となる。
【００６６】
以上はマーク率が１／２の場合について説明してきたが、マーク率が１／２と異なる場合も本発明に係るＬＤ駆動回路は同様に構成することができる。但し、閾値電圧Ｖ１をマーク率に基づいて変える必要がある。例えば、マーク率が１／５の信号ならば、識別部８の出力Ｓａはハイレベル（１Ｖ）の割合が１／５、ローレベル（０Ｖ）の割合が４／５であるため、これを平均化したものは０．２Ｖになる。この場合、閾値電圧Ｖ１はその半分の０．１Ｖ程度にしておくことが望ましい。このようにマーク率が異なる送信信号ＴＸに対しては閾値電圧Ｖ１を制御することにより、本発明に係るＬＤ駆動回路は上記と同様の機能を発揮することができる。なお、ダイナミックにマーク率が変化する通信規格の場合には、送信信号ＴＸを平均化する回路を設けて、マーク率をモニタして閾値電圧Ｖ１を制御すればよい。
【００６７】
本発明によるＬＤ駆動回路は、上記した各実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態では、第１の識別部（識別部８）に入力される第１の閾値電圧（閾値電圧Ｖ０）を電流電圧変換部４の利得に応じて制御しているが、電流電圧変換部４の利得の変動が小さい場合には、第１の閾値電圧（閾値電圧Ｖ０）を一定値としてもよい。また、上記各実施形態では、第２の識別部（識別部１１、図１参照）や減算器（減算器１５、図８参照）の後段に分圧部を設けているが、分圧部は、第２の識別部や減算器からの出力信号の電圧レベルに応じて適宜配置することができる。
【００６８】
また、上記各実施形態の振幅制御部は、減算器（減算器１３２、図１）や加算器（加算器１７、図６）の出力を、そのまま制御信号として駆動電流生成部へ提供しているが、振幅制御部は、減算器や加算器の出力に、例えば信号光強度の位相と一致する位相に制御信号を加工してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、本発明によるＬＤ駆動回路の第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、電流電圧変換部から出力される光量信号の波形の一例を示す図である。
【図３】図３（ａ）は、制御信号の電圧レベルの初期状態が或る目標値より小さい場合に、制御信号の電圧レベルが目標値に収束する様子を概念的に示す図である。図３（ｂ）は、制御信号の電圧レベルの初期状態が或る目標値より大きい場合に、制御信号の電圧レベルが目標値に収束する様子を概念的に示す図である。
【図４】図４は、光量信号に生じるオーバーシュート／アンダーシュート波形の典型例を示す図である。
【図５】図５は、第１実施形態の変形例として、ＡＣ結合型の駆動電流生成部の構成を示す回路図である。
【図６】図６は、本発明によるＬＤ駆動回路の第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ａ，１ｂ…ＬＤ駆動回路、２…光モジュール、３…駆動電流生成部、４…電流電圧変換部、５…光電流検出部、６…制御部、８，１１…識別部、９，１９…平均化部、１０…振幅制御部、１２，１６…分圧部、１３…信号増減部、１４…振幅制御部、１５，１３２…減算器、１７，１３１…加算器、１８，１３３…遅延部、２１…ＬＤ、２２…ＰＤ、３０…駆動電流生成部、３１…バイアス電流源、３２…変調電流源、３３…変調信号生成部、３４，４４…容量素子、Ｉｂｉａｓ…バイアス電流、Ｉｄ…駆動電流、Ｉｍｏｄ…変調電流、Ｉｍｏｎ…光電流、Ｐ…信号光、Ｓａｄ１，Ｓａｄ２…加算信号、Ｓｃ，Ｓｃ１…制御信号、Ｓｄ１，Ｓｄ２…遅延信号、Ｓｍｏｎ…光量信号、Ｓｕ１，Ｓｕ２…減算信号、ＴＸ…送信信号、Ｖ０，Ｖ１…閾値電圧。
【図１】
2008066320.tif 000003
【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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