(57)【要約】【課題】格納すべきデータ量を少なくしても制御の精度を向上させることが可能なレーザダイオード制御装置、制御システム、及び制御方法を提供すること【解決手段】本発明では、レーザダイオード１２に供給するべきバイアス電流と変調電流との関係を示す関数を特定するパラメータを格納部２６に格納しておき、レーザ駆動回路１８を介してバイアス電流と変調電流とを供給してレーザダイオードを発光させ、その発光しているレーザダイオードの光量をモニタ手段２０がモニタする。更に、演算処理部２８が、モニタされたレーザダイオードからの光量と格納部に格納されているパラメータで特定される関数とに基づいてレーザダイオードに供給するバイアス電流と変調電流とを算出する。そして、演算処理部２８で算出されたバイアス電流と変調電流とをレーザ駆動回路を介してレーザダイオードに供給してレーザダイオードを制御する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードの発光を制御するレーザダイオード制御装置であって、
前記レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流との関係を示す関数を特定するパラメータを格納する格納部と、
前記レーザダイオードの光量のモニタ結果を受け取り、前記モニタ結果と前記格納部に格納されているパラメータで特定される関数とに基づいて、前記レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流とを算出する演算処理部と、を備えることを特徴とするレーザダイオード制御装置。
【請求項２】
前記演算処理部が、
前記モニタ結果と目標値との差に応じてバイアス電流及び変調電流のうちの一方を調整し、他方を前記格納部に格納されているパラメータで特定される関数に基づいて算出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制御装置。
【請求項３】
レーザダイオードと、
バイアス電流と変調電流とを供給して前記レーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路と、
前記レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流との関係を示す関数を特定するパラメータを格納する格納部と、
前記レーザダイオードの光量をモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段によりモニタされた前記レーザダイオードの光量と前記格納部に格納されているパラメータで特定される関数とに基づいて、前記レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流とを算出する演算処理部と、
を備え、
前記演算処理部により算出されたバイアス電流と変調電流とを前記レーザ駆動回路を介して前記レーザダイオードに供給することを特徴とするレーザダイオード制御システム。
【請求項４】
レーザダイオードの発光を制御する制御方法であって、
前記レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流との関係を示す関数を特定するパラメータを格納部に格納しておき、前記レーザダイオードの光量のモニタ結果を受け取り、そのモニタ結果と前記格納部に格納されたパラメータで特定される関数とに基づいて、前記レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流とを算出することを特徴とするレーザダイオード制御方法。
【請求項５】
前記レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流とを算出する際に、前記モニタ結果と目標値との差に応じてバイアス電流及び変調電流のうちの一方を調整し、他方を前記格納部に格納されているパラメータで特定される関数に基づいて算出することを特徴とする請求項４記載のレーザダイオード制御方法。
【請求項６】
レーザダイオードの発光を制御する制御方法であって、
前記レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流との関係を示す関数を特定するパラメータを格納部に格納しておき、レーザ駆動回路を介してバイアス電流と変調電流とを供給して前記レーザダイオードを発光させ、その発光している前記レーザダイオードの光量をモニタし、そのモニタされた前記レーザダイオードの光量と前記格納部に格納されているパラメータで特定される関数とに基づいて、前記レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流とを算出し、その算出されたバイアス電流と変調電流とを前記レーザ駆動回路を介して前記レーザダイオードに供給することを特徴とするレーザダイオード制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオード制御装置、制御システム、及び制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザダイオードの光出力パワー及び消光比は温度によって変動するため、光出力パワー及び消光比を一定にするには制御が必要である。通常、レーザダイオードはバイアス電流と変調電流とがレーザ駆動回路を介して供給されて発光する。そして、そのバイアス電流と変調電流とによりレーザダイオードの光出力パワー及び消光比が決まる。従って、光出力パワー及び消光比を一定にするには、バイアス電流と変調電流とを制御すれば良い。このような制御は、Ａｕｔｏ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ（以下、「ＡＰＣ制御」）として知られている。
【０００３】
レーザダイオードの光出力パワー及び消光比を一定にするバイアス電流と変調電流との組み合わせはレーザダイオードに固有である。従って、ＡＰＣ制御では、まず、使用したいレーザダイオードの光出力パワー及び消光比を一定にするバイアス電流及び変調電流を種々の温度で測定し、それらの組み合わせをテーブルとして不揮発性メモリに格納しておく。そして、レーザダイオードの光量を受光素子でモニタし、モニタされたレーザダイオードの光量が目標値よりずれている場合には、そのずれが小さくなるように不揮発性メモリに格納されているテーブルの値を適宜読み出してレーザダイオードに供給することで制御するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の制御手法では、レーザダイオードの光出力パワー及び消光比を一定にするバイアス電流と変調電流との組み合わせをテーブルとして不揮発性メモリに格納しているために、そのテーブルの大きさに応じたメモリ容量を要する。また、レーザダイオードの光出力パワー及び消光比を一定にするための制御の精度を向上させるには、バイアス電流と変調電流との組み合わせを多くとり、テーブルを大きくすれば良い。しかし、上述したようにテーブルが大きくなればメモリ容量が大きくなる。即ち、レーザダイオードの制御の精度を向上させるために、バイアス電流と変調電流との組み合わせを多くとればとるほどより多くのメモリ容量が必要になるという問題点がある。
【０００５】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、格納すべきデータ量を少なくしても制御の精度を向上させることが可能なレーザダイオード制御装置、制御システム、及び制御方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るレーザダイオード制御装置は、レーザダイオードの発光を制御するレーザダイオード制御装置であって、レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流との関係を示す関数を特定するパラメータを格納する格納部と、レーザダイオードの光量のモニタ結果を受け取り、そのモニタ結果と格納部に格納されているパラメータで特定される関数とに基づいて、レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流とを算出する演算処理部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この場合、格納部に格納されるのは、レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流との関係を示す関数を特定するパラメータである。そのため、格納部には、そのパラメータを格納するメモリ容量があれば良い。
【０００８】
また、レーザダイオードの光量のモニタ結果と格納部に格納されているパラメータで特定される関数とに基づいて、レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流とが算出される。このように関数を利用してレーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流とを算出するため、バイアス電流及び変調電流のうちの一方を細かく調整して他方を算出することによりレーザダイオードの発光の制御の精度を向上させることができる。この場合にも、格納部に格納するのは関数を特定するパラメータのままであるため、レーザダイオードの発光の制御の精度を向上させるために格納部のメモリ容量を増加させる必要がない。
【０００９】
上記の演算処理部が、上述したモニタ結果と目標値との差に応じてバイアス電流及び変調電流のうちの一方を調整し、他方を格納部に格納されているパラメータで特定される関数に基づいて算出することも望ましい。この場合、モニタ結果と目標値との差に応じてバイアス電流及び変調電流のうちの一方を調整するため、目標値との差にかかわらず一定の値で調整を行う場合よりも早く目標値に近づけることが可能である。
【００１０】
また、本発明は、レーザダイオード制御システムにも係る。本発明に係るレーザダイオード制御システムは、レーザダイオードと、バイアス電流と変調電流とを供給してレーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路と、レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流との関係を示す関数を特定するパラメータを格納する格納部と、レーザダイオードの光量をモニタするモニタ手段と、モニタ手段によりモニタされたレーザダイオードの光量と格納部に格納されているパラメータで特定される関数とに基づいてレーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流とを算出する演算処理部と、を備える。
【００１１】
このレーザダイオード制御システムでは、上述した演算処理部により算出されたバイアス電流と変調電流とをレーザ駆動回路を介してレーザダイオードに供給してレーザダイオードの発光を制御する。
【００１２】
更に、本発明は、レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流との関係を示す関数を特定するパラメータを格納部に格納しておき、レーザダイオードの光量のモニタ結果を受け取り、そのモニタ結果と格納部に格納されたパラメータで特定される関数とに基づいて、レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流とを算出することを特徴とするレーザダイオード制御方法にも係る。
【００１３】
この方法では、予め格納部に格納しているバイアス電流と変調電流との組み合わせからレーザダイオードに供給するべき組み合わせを抽出するのではなく、供給するべきバイアス電流と変調電流とを、バイアス電流と変調電流との関係を示す関数を利用して算出するため、格納部に必要なメモリ容量はその関数を特定するパラメータを格納するのに要する容量があれば良い。
【００１４】
上記のレーザダイオード制御方法において、レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流とを算出する際に、モニタ結果と目標値との差に応じてバイアス電流及び変調電流のうちの一方を調整し、他方を格納部に格納されているパラメータで特定される関数に基づいて算出することは望ましい。モニタ結果と目標値との差に応じて調整が行われるため短時間で目標値への収束が可能となる。
【００１５】
更にまた、本発明は、以下のような特徴を有するレーザダイオード制御方法にも係る。
【００１６】
即ち、本発明に係るレーザダイオード制御方法は、レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流との関係を示す関数を特定するパラメータを格納部に格納しておき、レーザ駆動回路を介してバイアス電流と変調電流とを供給してレーザダイオードを発光させ、その発光しているレーザダイオードの光量をモニタし、そのモニタされたレーザダイオードの光量と格納部に格納されているパラメータで特定される関数とに基づいて、レーザダイオードに供給するべきバイアス電流と変調電流とを算出し、その算出されたバイアス電流及び変調電流をレーザ駆動回路を介してレーザダイオードに供給することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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。
【００１８】
図１は、本実施形態に係るレーザダイオード制御システム１０の概略構成図である。レーザダイオード制御システム１０は、レーザモジュール１２とレーザ制御装置１４とから構成される。
【００１９】
レーザモジュール１２は、レーザダイオード（以下、「ＬＤ」とする）１６、ＬＤ１６を駆動するレーザ駆動回路１８、及びＬＤ１６の光量をモニタするモニタ手段２０とを有する。
【００２０】
ＬＤ１６は、レーザ駆動回路１８を介して供給電流Ｉが供給されて発光する。そして、その光量はモニタ手段２０によりモニタされ、そのモニタ結果はＬＤ１６の光量に相当する光電流値ＩＰＤとして出力されるようになっている。モニタ手段２０としては、例えば、フォトダイオード等が考えられる。
【００２１】
図２は、ＬＤ１６への供給電流ＩとＬＤ１６の光出力パワーＰとの関係であるＩ−Ｌ特性及びその温度依存性の傾向を示すものである。図２において、横軸は電流Ｉを示し、縦軸はＬＤ１６の光出力パワーＰを示す。Ｉ−Ｌ特性が示すように、供給電流Ｉが閾値電流ＩＴＨを越えるとＬＤ１６は発光するようになっている。ＬＤ１６が、光出力パワーがＰ１である光及び光出力パワーがＰ２である光のうちの一方を出力する場合を考える。尚、図２に示すように光出力パワーＰ１はＰ２よりも大きいものとする。ＬＤ１６の光出力パワーがＰ２である場合にＬＤ１６に供給する電流が、閾値電流ＩＴＨにマージンを加えたバイアス電流ＩＢである。ＬＤ１６の光出力パワーがＰ１である場合にＬＤ１６に供給する電流は、バイアス電流ＩＢに変調電流ＩＭを加えた電流である。また、Ｐ１とＰ２との差をΔＰとすれば、消光比は、１０×ｌｏｇ１０（ΔＰ／Ｐ２）である。尚、図２の曲線ＴＭは常温でのＩ―Ｌ特性線、曲線ＴＬは低温でのＩ−Ｌ特性線、曲線ＴＨは高温でのＩ−Ｌ特性線を夫々示すものである。
【００２２】
図２から理解されるように、光出力パワー及び消光比を温度によらず一定にするには、温度変化に応じてバイアス電流ＩＢ及び変調電流ＩＭを制御する必要がある。
【００２３】
このようにバイアス電流ＩＢ及び変調電流ＩＭを制御して、温度が変化してもＬＤ１６の光出力パワー及び消光比を一定に保つ制御がＡｕｔｏ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ（以下、「ＡＰＣ制御」という）である。
【００２４】
次に図１を参照してレーザダイオード制御装置１４について説明する。
【００２５】
レーザダイオード制御装置１４は、上述したＡＰＣ制御を行うものであり、Ａ／Ｄコンバータ２２、変数格納部２４、格納部２６、演算処理部２８、及びＤ／Ａコンバータ３０を有している。
【００２６】
Ａ／Ｄコンバータ２２は、モニタ手段２０から出力されたＬＤ１６の光量に相当する光電流値ＩＰＤをＡ／Ｄ変換して出力するものである。
【００２７】
変数格納部２４は、Ａ／Ｄコンバータ２２から出力された光電流値ＩＰＤを一時的に格納するものである。
【００２８】
格納部２６は、バイアス電流ＩＢと変調電流ＩＭとの関係を示す関数ｆを特定するパラメータを格納するものである。パラメータは、関数ｆがｎ次関数の場合には、ｎ＋１個のパラメータＸ１〜Ｘｎ＋１であるが、以下の説明では簡単のためパラメータにはＸの符号を付するものとする。本実施形態では、関数ｆは、ＬＤ１６の光出力パワー及び消光比を一定にするバイアス電流ＩＢと変調電流ＩＭとの関係を示すものであり、変調電流ＩＭをバイアス電流ＩＢの関数、即ち、ＩＭ＝ｆ（ＩＢ）とする。格納部２６は、例えば、不揮発性メモリ等が考えられる。
【００２９】
演算処理部２８は、モニタ手段２０によりモニタされたＬＤ１６の光量と格納部２６に格納されているパラメータＸで特定される関数ｆとに基づいて、ＬＤ１６に供給するべきバイアス電流ＩＢと変調電流ＩＭとを算出するものである。
【００３０】
Ｄ／Ａコンバータ３０は、演算処理部２８により算出されたバイアス電流ＩＢと変調電流ＩＭとをＤ／Ａ変換して出力するものである。Ｄ／Ａコンバータ３０から出力されたバイアス電流ＩＢと変調電流ＩＭとは、レーザ駆動回路１８を介してＬＤ１６に供給される。
【００３１】
以下に、図３を用いてＬＤ１６の発光を制御する手順とともに、ＬＤ１６の発光の制御方法について説明する。尚、以下の説明において、ＬＤ１６を最初に発光させる場合には、ＡＰＣ制御の状態を示すフラグは０にセットされているものとする。
【００３２】
まず、レーザ駆動回路１８を介して或るバイアス電流ＩＢと変調電流ＩＭとをＬＤ１６に供給してＬＤ１６を発光させる（Ｓ１００）。次に、モニタ手段２０が、ＬＤ１６の光量をモニタし、その光量に相当する光電流値ＩＰＤを出力する（Ｓ１０２）。モニタ手段２０から出力された光電流値ＩＰＤは、Ａ／Ｄコンバータ２２でＡ／Ｄ変換されて変数格納部２４に格納される（Ｓ１０４）。
【００３３】
次に、演算処理部２８が、変数格納部２４に格納されている光電流値ＩＰＤを読み込む（Ｓ１０６）。そして、演算処理部２８は、Ｓ１０６で読み込んだＬＤ１６の光量に相当する光電流値ＩＰＤとパラメータＸで特定される関数ｆとに基づいてＬＤ１６に供給するべきバイアス電流ＩＢと変調電流ＩＭとを算出する。以下、演算処理部２８の算出手順について説明する。
【００３４】
まず、ＡＰＣ制御により達成すべきＬＤ１６の光量に相当する光電流値である目標値ＩＰＤ０と、光電流値ＩＰＤとの差の絶対値ＤＩＰＤを算出する（Ｓ１０８）。そして、絶対値ＤＩＰＤがＡＰＣ制御を開始するための基準値である上側閾値ＴＨｕよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１１０）。
【００３５】
ここで、絶対値ＤＩＰＤが上側閾値ＴＨｕよりも大きい場合（Ｓ１１０で「Ｙ」）について説明する。
【００３６】
この場合、フラグを１に変更する（Ｓ１１２）。そして、光電流値ＩＰＤが目標値ＩＰＤ０よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１１４）。光電流値ＩＰＤが目標値ＩＰＤ０よりも大きい場合（Ｓ１１４で「Ｙ」）には、バイアス電流ＩＢをΔＩＢだけ減少させる（Ｓ１１６）。一方、光電流値ＩＰＤが目標値ＩＰＤ０よりも小さい場合（Ｓ１１４で「Ｎ」）には、バイアス電流ＩＢをΔＩＢだけ増加させる（Ｓ１１８）。ここでは、ΔＩＢは固定値であり、正の値であるとする。そして、Ｓ１１６又はＳ１１８で算出されたバイアス電流ＩＢと格納部２６に格納されているパラメータＸで特定される関数ｆとに基づいて、ＬＤ１６に供給するべき変調電流ＩＭを算出する（Ｓ１２０）。
【００３７】
このようにして演算処理部２８で算出されたバイアス電流ＩＢ及び変調電流ＩＭは、Ｄ／Ａコンバータ３０でＤ／Ａ変換され、レーザ駆動回路１８を介してＬＤ１６に供給される（Ｓ１２２）。
【００３８】
次に、絶対値ＤＩＰＤが上側閾値ＴＨｕよりも大きくない、即ち、絶対値ＤＩＰＤが上側閾値ＴＨｕ以下である場合（Ｓ１１０で「Ｎ」）について説明する。
【００３９】
この場合、まず、フラグが１か否かを判定する（Ｓ１２４）。フラグが１の場合（Ｓ１２４で「Ｙ」）には、絶対値ＤＩＰＤがＡＰＣ制御を終了するための基準値である下側閾値ＴＨｌよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１２６）。絶対値ＤＩＰＤが下側閾値ＴＨｌよりも大きい場合（Ｓ１２６で「Ｙ」）には、Ｓ１１４に移行する。絶対値ＤＩＰＤが下側閾値ＴＨｌ以下である場合（Ｓ１２６で「Ｎ」）には、フラグを０に変更し（Ｓ１２８）、Ｓ１２２に移行する。この場合、バイアス電流ＩＢ及び変調電流ＩＭは調整されずにそのままの値がＬＤ１６に供給されることになる。
【００４０】
以上の手順で示したように、バイアス電流ＩＢ及び変調電流ＩＭを調整することによるＬＤ１６の発光の制御は、絶対値ＤＩＰＤが上側閾値ＴＨｕを越えた場合に開始される。そして、絶対値ＤＩＰＤが下側閾値ＴＨｌ以下になり、ＬＤ１６に供給されているバイアス電流ＩＢ及び変調電流ＩＭが維持されるまで上記の手順を実行する。即ち、絶対値ＤＩＰＤが下側閾値ＴＨｌ以下になり、ＬＤ１６に供給されているバイアス電流ＩＢ及び変調電流ＩＭが維持されるようになった場合に、ＡＰＣ制御は終了する。
【００４１】
本実施形態では、上述したように格納部２６には、ＬＤ１６の光出力パワー及び消光比を一定にするバイアス電流ＩＢと変調電流ＩＭとの関係を示す関数ｆを特定するパラメータＸが格納される。そして、演算処理部２８は、格納部２６からそのパラメータＸを読み出してパラメータＸで特定される関数ｆを用いて、ＬＤ１６に供給するべきバイアス電流ＩＢと変調電流ＩＭとを算出する。従って、格納部２６には、関数ｆを特定するためのパラメータＸを格納するのに要する容量があれば良い。
【００４２】
更に、ＬＤ１６の発光の制御の精度を向上させる場合、例えば、従来のように格納部２６にＬＤ１６の光出力パワー及び消光比を一定にするバイアス電流ＩＢ及び変調電流ＩＭの組み合わせをテーブルとして格納するようにしていると、格納すべきバイアス電流ＩＢ及び変調電流ＩＭの組み合わせを増やさなければならない。しかし、本実施形態の場合には、演算処理部２８においてＬＤ１６に供給するべきバイアス電流ＩＢを算出する際にΔＩＢを小さくすることで精度を向上させることができる。即ち、本実施形態では、格納部２６に格納すべきデータ量を大きくすることなくＬＤ１６の制御の精度を向上させることが可能である。
【００４３】
尚、上記実施形態では、ＬＤ１６に供給するべきバイアス電流ＩＢを算出するためのΔＩＢを固定値としたが、例えば、絶対値ＤＩＰＤの大きさに応じて変化する変数としても良い。この場合、絶対値ＤＩＰＤが大きい場合にはΔＩＢを大きくし、絶対値ＤＩＰＤが小さい場合にはΔＩＢを小さくすることにより、ＬＤ１６の光出力パワー及び消光比を早く目標値に収束させることが可能である。
【００４４】
また、上記実施形態では、バイアス電流ＩＢと変調電流ＩＭとの関係を示す関数として、変調電流ＩＭをバイアス電流ＩＢの関数としているが、バイアス電流ＩＢを変調電流ＩＭの関数、即ち、ＩＢ＝ｆ（ＩＭ）としても良い。この場合には、変調電流ＩＭを増減させて調整して、関数ｆ（ＩＭ）を用いてＩＢを算出すればよい。
【００４５】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、バイアス電流と変調電流との関係を示す関数を特定するパラメータが格納部に格納されるため、格納部にはそのパラメータを格納するメモリ容量があれば良い。また、レーザダイオードに供給されるバイアス電流及び変調電流は、レーザダイオードの光量のモニタ結果と格納部に格納されたパラメータにより特定される関数とに基づいて算出される。従って、バイアス電流及び変調電流の一方を調整するための変化分を小さくすることによりレーザダイオードの制御の精度を向上させることができる。この場合、格納部には、上述したようにパラメータを格納するメモリ容量があれば良い。即ち、格納すべきデータ量を少なくしても制御の精度を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るレーザダイオード制御システムの概略構成図である。
【図２】レーザダイオードのＩ−Ｌ特性及び温度依存性を示す図である。
【図３】レーザダイオードの発光の制御に係る手順を説明するためのフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
１０…レーザダイオード制御システム、１２…レーザモジュール、１４…レーザダイオード制御装置、１６…レーザダイオード、１８…レーザ駆動回路、２０…モニタ手段、２２…Ａ／Ｄコンバータ、２４…変数格納部、２６…格納部、２８…演算処理部、３０…Ｄ／Ａコンバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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