(57)【要約】【課題】  レーザダイオードの光出力を良好に安定化することの可能なレーザ駆動回路を提供する。【解決手段】  レーザ駆動回路１０は、レーザダイオード５２にバイアス電流を供給するバイアス部１２、入力データ信号Ｄｉｎに応じた変調電流を生成し、バイアス電流に重畳する変調部１４、フォトダイオード５４の出力電流を電圧信号に変換する電流電圧変換部１６、その電圧信号をフィルタリングするローパスフィルタ２２、フィルタリングされた電圧信号の振幅を検出する振幅検出部２４、入力データ信号の振動に対応して振動する参照信号を生成する参照信号生成部２８、および参照信号の振幅を検出する振幅検出部３２を有する。変調部は、二つの振幅検出部によって検出された振幅の差に応じて変調電流の振幅を調節する。【選択図】  図１
2005317666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力データ信号に応じた光出力をレーザダイオードに生成させるとともに、前記光出力を検出するフォトダイオードの出力電流に基づいて前記光出力を制御するレーザ駆動回路であって、
前記レーザダイオードにバイアス電流を供給するバイアス部と、
前記入力データ信号に応じた変調電流を生成し、前記バイアス電流に重畳する変調部と、
前記フォトダイオードの出力電流を電圧信号に変換する第１の電流電圧変換部と、
前記電圧信号をフィルタリングする第１のローパスフィルタと、
前記第１のローパスフィルタによってフィルタリングされた前記電圧信号の振幅を検出する第１の振幅検出部と、
前記入力データ信号に対応する参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記参照信号の振幅を検出する第２の振幅検出部と、
を備え、
前記変調部は、前記第１および第２の振幅検出部によって検出された振幅の差に応じて前記変調電流の振幅を調節する、
レーザ駆動回路。
【請求項２】
前記第１のローパスフィルタは、前記入力データ信号のデータ伝送速度よりも低いカットオフ周波数を有する、請求項１に記載のレーザ駆動回路。
【請求項３】
前記第１のローパスフィルタと実質的に同一の周波数特性を有し、前記参照信号をフィルタリングする第２のローパスフィルタをさらに備え、
前記第２の振幅検出部は、前記第２のローパスフィルタによってフィルタリングされた前記参照信号の振幅を検出する、
請求項１または２に記載のレーザ駆動回路。
【請求項４】
前記入力データ信号のデータ伝送速度に応じて前記第１および第２のローパスフィルタの周波数特性を変更するフィルタ制御部をさらに備える請求項３に記載のレーザ駆動回路。
【請求項５】
前記参照信号生成部は、
前記入力データ信号に対応する参照電流を生成する参照電流生成部と、
前記第１の電流電圧変換部と同一の構造を有する第２の電流電圧変換部と、
を有している、請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ駆動回路。
【請求項６】
前記電圧信号の平均値を検出する第１の平均値検出部をさらに備え、
前記バイアス部は、前記電圧信号の平均値に応じて前記バイアス電流の大きさを調節する、
請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ駆動回路。
【請求項７】
前記参照信号の平均値を検出する第２の平均値検出部をさらに備え、
前記バイアス部は、前記第１および第２の平均値検出部によって検出された平均値の差に応じて前記バイアス電流の大きさを調節する、
請求項６に記載のレーザ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザダイオードを駆動するための電子回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザダイオードの出力光の平均パワーおよび消光比の双方を安定化するピーク検出型レーザ駆動回路が知られている（特許文献１および２を参照）。
【０００３】
特許文献１には、ＡＣ結合型のレーザ駆動回路が公開されている。この駆動回路は、モニタフォトダイオードの出力電流の平均値を検出し、レーザダイオードに供給されるバイアス電流の大きさをその平均値に応じて制御する。また、この駆動装置は、その平均値とレーザダイオードの出力ピーク値とに応じてバイアス電流の変調度を制御する。バイアス電流の制御によってレーザ光の平均パワーが安定化され、変調度の制御によって消光比が安定化される。
【０００４】
特許文献２には、別のレーザ駆動回路が公開されている。この駆動回路は、モニタフォトダイオードの出力電流の平均値およびピーク値を検出し、その平均値に応じて駆動パルスのデューティ比を制御するとともに、そのピーク値に応じてパルス電流の大きさを制御する。デューティ比の制御によってレーザ光の平均パワーが安定化され、パルス電流の大きさの制御によって消光比が安定化される。この駆動回路は、入力データおよびダミーの電流電圧変換回路を用いて参照信号を生成する。
【特許文献１】特開平４−１３９７７９号公報
【特許文献２】特開平９−９２９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、フォトダイオードの出力電流の振幅を検出するためには、ある程度広帯域の電流電圧変換回路を使用して、フォトダイオードの出力電流を電圧信号（モニタ信号）に変換し、peak-to-peak値を検出する。しかし、レーザダイオード駆動電流（１０数ｍＡ〜数１０ｍＡ）からフォトダイオード出力電流（数１０μＡ〜数ｍＡ）にクロストークノイズが誘起されるため、モニタ信号のピークを正確に検出することは難しい。このため、レーザダイオードの光出力が不安定になりやすい。
【０００６】
そこで、本発明は、レーザダイオードの光出力を良好に安定化することの可能なレーザ駆動回路の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、入力データ信号に応じた光出力をレーザダイオードに生成させるレーザ駆動回路に関する。このレーザ駆動回路は、光出力を検出するフォトダイオードの出力電流に基づいて光出力を制御する。このレーザ駆動回路は、レーザダイオードにバイアス電流を供給するバイアス部と、入力データ信号に応じた変調電流を生成し、バイアス電流に重畳する変調部と、フォトダイオードの出力電流を電圧信号に変換する第１の電流電圧変換部と、その電圧信号をフィルタリングする第１のローパスフィルタと、第１のローパスフィルタによってフィルタリングされた電圧信号の振幅を検出する第１の振幅検出部と、入力データ信号に対応する参照信号を生成する参照信号生成部と、参照信号の振幅を検出する第２の振幅検出部とを備えている。変調部は、第１および第２の振幅検出部によって検出された振幅の差に応じて変調電流の振幅を調節する。
【０００８】
第１の電流電圧変換部によって生成された電圧信号中のクロストークノイズが第１のローパスフィルタによって低減される。このため、第１の振幅検出部は電圧信号の振幅を正確に検出することができる。この結果、レーザダイオードの光出力の振幅を正確に監視し、その振幅に応じて変調電流の振幅を調節して、光出力の消光比を適切に安定化することができる。
【０００９】
好ましくは、第１のローパスフィルタのカットオフ周波数は入力データ信号のデータ伝送速度よりも低い。レーザダイオードの光出力、フォトダイオードの出力電流および第１の電流電圧変換部によって生成される電圧信号はデータ伝送速度以下の周波数を有する。第１の電流電圧変換部によって生成される電圧信号を、データ伝送速度よりも低いカットオフ周波数を有するローパスフィルタによってフィルタリングすれば、電圧信号中のクロストークノイズを良好に低減することができる。
【００１０】
レーザ駆動回路は、第１のローパスフィルタと実質的に同一の周波数特性を有する第２のローパスフィルタをさらに備えていてもよい。第２のローパスフィルタは、参照信号をフィルタリングする。第２の振幅検出部は、第２のローパスフィルタによってフィルタリングされた参照信号の振幅を検出してもよい。
【００１１】
入力データ信号の周波数は、データ伝送速度とデータパターンに依存する。第１の電流電圧変換部によって生成される電圧信号の周波数は、入力データ信号の周波数に等しい。また、参照信号は、入力データ信号の振動に対応して振動するので、入力データ信号の周波数と等しい周波数を有する。参照信号は、第１のローパスフィルタと同じ周波数特性を有する第２のローパスフィルタによってフィルタリングされる。したがって、参照信号の振幅は、第１のローパスフィルタによってフィルタリングされる電圧信号の振幅と同等の減衰を受ける。このため、第１のローパスフィルタによる電圧信号の振幅の減衰が第２のローパスフィルタによる参照信号の振幅の減衰によって相殺される。その結果、変調電流の振幅の調節とそれによる光出力の安定化において、データ速度依存性およびデータパターン依存性が抑えられる。
【００１２】
レーザ駆動回路は、入力データ信号のデータ伝送速度に応じて第１および第２のローパスフィルタの周波数特性を変更するフィルタ制御部をさらに備えていてもよい。データ伝送速度が変化したときに、第１および第２のローパスフィルタの周波数特性を調整し、クロストークノイズを十分に低減することができる。したがって、レーザ駆動回路は、広範囲のデータ伝送速度のもとで動作できるようになる。
【００１３】
参照信号生成部は、入力データ信号に対応する参照電流を生成する参照電流生成部と、第１の電流電圧変換部と同一の構造を有する第２の電流電圧変換部を有していてもよい。第２の電流電圧変換部が第１の電流電圧変換部と同じ特性の変動を示すので、両者の特性変動が相殺される。これにより、第１の電流電圧変換回路の特性の変動が補正される。この結果、光出力がより良好に安定化される。
【００１４】
レーザ駆動回路は、第１の電流電圧変換部によって生成される電圧信号の平均値を検出する第１の平均値検出部をさらに備えていてもよい。バイアス部は、その電圧信号の平均値に応じてバイアス電流の大きさを調節してもよい。光出力の平均パワーはバイアス電流の大きさに応じて変化する。したがって、フォトダイオードの出力電流に応じた電圧信号の平均値に応じてバイアス電流の大きさを調節することにより、光出力の平均値を安定化することができる。
【００１５】
レーザ駆動回路は、参照信号の平均値を検出する第２の平均値検出部をさらに備えていてもよい。バイアス部は、第１および第２の平均値検出部によって検出された平均値の差に応じてバイアス電流の大きさを調節してもよい。この場合、入力データ信号のデューティ比の変動を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のレーザ駆動回路は、ローパスフィルタを用いてクロストークノイズを低減することにより、レーザダイオードの光出力を良好に安定化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下では、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
（第１実施形態）図１は、本実施形態に係るＡＣ結合型レーザ駆動回路の構成図である。このレーザ駆動回路１０はレーザモジュール５０を駆動するための回路である。レーザモジュール５０は、レーザダイオード（以下、「ＬＤ」と表記）５２およびフォトダイオード（以下、「ＰＤ」と表記）５４を有する。レーザ駆動回路１０はＬＤ５２に駆動電流を供給してＬＤ５２に光出力を生成させる。この駆動電流は、レーザ駆動回路１０への入力データ信号Ｄｉｎに応じて変調されている。したがって、ＬＤ５２の光出力は、入力データ信号Ｄｉｎと同じデータを表す信号光である。ＰＤ５４はＬＤ５２の光出力を検出する受光素子である。ＰＤ５４は、ＬＤ５２の光出力を受光し、その光出力に応じた出力電流を生成する。
【００１９】
レーザ駆動回路１０は、バイアス電流発生回路１２および変調電流発生回路１４を含んでいる。レーザ駆動回路１０は、その動作時に、レーザモジュール５０に電気的に接続される。ＬＤ５２のアノードには、ＬＤ５２に順方向のバイアス電圧を印加する正の電源電圧Ｖｃｃが接続されている。ＬＤ５２のカソードには、インダクタ１１を介してバイアス電流発生回路１２が接続されるとともに、コンデンサ１３を介して変調電流発生回路１４が接続される。
【００２０】
バイアス電流発生回路１２は、ＬＤ５２に順方向のバイアス電流を供給する。バイアス電流発生回路１２は制御端子１２ｃを有する。後述するように、バイアス電流の大きさは、制御端子１２ｃに印加される電圧に応じて調節される。変調電流発生回路１４の入力端子１４ａは、レーザ駆動回路１０のデータ入力端子１０ａに接続されている。データ入力端子１０ａには、外部の信号発生装置（図示せず）から入力データ信号Ｄｉｎが供給される。変調電流発生回路１４は、入力端子１４ａを通じて入力データ信号Ｄｉｎを受け取り、入力データ信号Ｄｉｎに応じた変調電流を出力端子１４ｂに生成し、それをバイアス電流に重畳する。変調電流は、入力データ信号Ｄｉｎのデータ伝送速度に等しい周波数を有する。こうして、バイアス電流は、データ伝送速度に等しい変調周波数で変調される。変調電流発生回路１４はさらに制御端子１４ｃを有する。後述するように、変調電流の振幅は制御端子１４ｃに印加される電圧に応じて調節される。インダクタ１１は、交流の変調電流がバイアス電流発生回路１２に流入することを防止し、コンデンサ１３は、直流のバイアス電流が変調電流発生回路１４に流入することを防止する。
【００２１】
図２は、ＬＤ５２の出力特性を示す図である。図２において、横軸はＬＤ５２を流れる順方向電流（以下、「ＬＤ電流」と表記）を示し、縦軸はＬＤ５２の光出力パワーを示している。また、ＩｔｈはＬＤ５２のしきい電流を示している。図２の下側には、ＬＤ電流の一例の波形が、右側には、そのＬＤ電流に応じてＬＤ５２から発する光出力の波形が描かれている。ＬＤ電流は、バイアス電流発生回路１２によって生成されたバイアス電流に、変調電流発生回路１４によって生成された変調電流が重畳されたものである。
【００２２】
レーザ駆動回路１０は、ＰＤ５４の出力電流に基づいてＬＤ５２の光出力を制御するための回路をさらに含んでいる。以下では、これらの回路について説明する。
【００２３】
ＰＤ５４のカソードには、ＰＤ５４に逆方向のバイアス電圧を印加する正の電源電圧Ｖｃｃが接続されている。ＰＤ５４のアノードには、電流電圧変換回路１６の入力端子１６ａが接続されている。電流電圧変換回路１６は、ＰＤ５４の出力電流を受け取り、電圧信号（以下、「モニタ信号」と表記）に変換する。このモニタ信号は電流電圧変換回路１６の出力端子１６ｂに生成される。
【００２４】
出力端子１６ｂには、平均値検出回路１８の入力端子１８ａが接続されている。平均値検出回路１８は、電流電圧変換回路１６からモニタ信号を受け取り、そのモニタ信号の平均値を検出する。この平均値は、ＰＤ５４の出力電流の平均値と等価であり、したがって、ＬＤ５２の光出力パワーの平均値と等価である。平均値検出回路１８は、検出された平均値に応じた出力電圧をその出力端子１８ｂに生成する。
【００２５】
出力端子１８ｂは差動増幅器２０の第１の入力端子２０ａに接続されている。したがって、平均値検出回路１８の出力電圧は第１の入力端子２０ａに印加される。差動増幅器２０の第２の入力端子２０ｂには、参照電圧発生回路１９が接続されている。参照電圧発生回路１９は、固定された参照電圧を生成し、第２の入力端子２０ｂに印加する。
【００２６】
差動増幅器２０は、平均値検出回路１８の出力電圧と参照電圧との差に応じた出力電圧を出力端子２０ｃに生成する。出力端子２０ｃはバイアス電流発生回路１２の制御端子１２ｃに接続されている。したがって、差動増幅器２０の出力電圧はバイアス電流発生回路１２の制御端子１２ｃに印加される。
【００２７】
バイアス電流発生回路１２は、差動増幅器２０の出力電圧に応じてバイアス電流の大きさを調節する。具体的には、差動増幅器２０の出力電圧が安定するようにバイアス電流の大きさを負帰還制御する。このように、レーザ駆動回路１０は、ＬＤ５２の光出力パワーの平均値に応じてバイアス電流を調節し、光出力の平均パワーを安定化する。
【００２８】
電流電圧変換回路１６の出力端子１６ｂには、第１のローパスフィルタ２２を介して振幅検出回路２４も接続されている。ローパスフィルタ２２は、電流電圧変換回路１６によって生成されたモニタ信号をフィルタリングし、モニタ信号の周波数帯域を制限する。ローパスフィルタ２２は、所定のカットオフ周波数を有しており、モニタ信号においてカットオフ周波数より高い周波数を有する成分を主に減衰させる。本実施形態では、ローパスフィルタ２２は、入力データ信号Ｄｉｎのデータ伝送速度よりも低いカットオフ周波数を有する。
【００２９】
ローパスフィルタ２２によってフィルタリングされたモニタ信号は、第１の振幅検出回路２４の入力端子２４ａに供給される。振幅検出回路２４は、このモニタ信号の振幅を検出する。振幅検出回路２４の出力端子２４ｂには、検出された振幅に応じた出力電圧が生成される。出力端子２４ｂは差動増幅器２６の第１の入力端子２６ａに接続されている。したがって、振幅検出回路２４の出力電圧は第１の入力端子２６ａに印加される。
【００３０】
差動増幅器２６の第２の入力端子２６ｂには、第２の振幅検出回路３２の出力端子３２ｂが接続されている。振幅検出回路３２の入力端子３２ａは、第２のローパスフィルタ３０を介して参照振幅発生回路２８の出力端子２８ｂに接続されている。参照振幅発生回路２８の入力端子２８ａは、レーザ駆動回路１０のデータ入力端子１０ａに接続されている。
【００３１】
参照振幅発生回路２８は、データ入力端子１０ａを通じて入力データ信号Ｄｉｎを受け取り、参照電圧信号を出力端子２８ｂに生成する。この参照電圧信号は、入力データ信号Ｄｉｎに対応するパルス信号である。すなわち、参照電圧信号は、入力データ信号Ｄｉｎの振幅に応じた振幅を有する。また、参照電圧信号は、入力データ信号Ｄｉｎの振動に応じた立ち上がりおよび立ち下がりを有する。参照電圧信号は、入力データ信号Ｄｉｎと同じデータを示す。参照振幅発生回路２８は、例えば、入力データ信号Ｄｉｎを増幅することにより参照電圧信号を生成してもよい。
【００３２】
ローパスフィルタ３０は、ローパスフィルタ２２と実質的に同一の周波数特性およびカットオフ周波数を有している。ローパスフィルタ３０は、参照電圧信号をフィルタリングし、参照電圧信号の周波数帯域を制限する。ローパスフィルタ３０は、参照電圧信号においてカットオフ周波数より高い周波数を有する成分を主に減衰させる。
【００３３】
ローパスフィルタ３０によってフィルタリングされた参照電圧信号は、第２の振幅検出回路３２の入力端子３２ａに供給される。振幅検出回路３２は、この参照電圧信号の振幅を検出する。振幅検出回路３２の出力端子３２ｂには、検出された振幅に応じた出力電圧が生成される。この結果、振幅検出回路３２の出力電圧が差動増幅器２６の第２の入力端子２６ｂに印加される。
【００３４】
差動増幅器２６は、振幅検出回路２４および３２の出力電圧の差に応じた出力電圧を出力端子２６ｃに生成する。出力端子２６ｃは変調電流発生回路１４の制御端子１４ｃに接続されている。したがって、差動増幅器２６の出力電圧は変調電流発生回路１４の制御端子１４ｃに印加される。
【００３５】
変調電流発生回路１４は、差動増幅器２６の出力電圧に応じて変調電流の振幅を調節する。具体的には、差動増幅器２６の出力電圧が安定するように変調電流の振幅を負帰還制御する。このように、レーザ駆動回路１０は、ＬＤ５２の光出力パワーの振幅に応じて変調電流の振幅を調節し、光出力の消光比を安定化する。これにより、ＬＤ５２の個体ばらつきや温度変動に起因するＬＤ５２の不安定な動作を防止することができる。
【００３６】
以下では、本実施形態の特徴を説明する。一般に、ＬＤの出力光の平均パワーおよび消光比の両方を安定化させることを目的としたピーク検出型の駆動回路は、モニタＰＤ電流のピークの検出を可能とするため、ある程度広帯域の電流電圧変換回路を使用する。しかし、電流電圧変換回路の帯域が広すぎると、ＬＤ駆動電流（１０数ｍＡ〜数１０ｍＡ）からモニタＰＤ電流（数１０μＡ〜数ｍＡ）に誘起されるクロストークノイズの影響により、正常なピーク値を検出できなくなる。このクロストークノイズは、モニタ信号よりも高周波の成分としてモニタＰＤ電流中に含まれる。
【００３７】
本実施形態では、電流電圧変換回路１６と振幅検出回路２４の間にローパスフィルタ２２が設置されている。このローパスフィルタ２２が電流電圧変換回路１６の出力電圧信号（モニタ信号）の帯域を制限し、モニタ信号中のクロストークノイズを低減する。したがって、振幅検出回路２４はモニタ信号のピークおよび振幅を正確に検出することができる。この結果、ＬＤ５２の光出力の振幅を正確に監視し、その振幅に応じて変調電流の振幅を調節して、光出力の消光比を適切に安定化することができる。
【００３８】
クロストークノイズの低減効果は、図７（ａ）および（ｂ）を比較すると、より明らかになる。図７（ａ）および（ｂ）は、モニタＰＤの出力電流に応じたモニタ信号のアイパターンを示している。このアイパターンは、電流電圧変換回路を用いてモニタＰＤ電流を電圧信号（モニタ信号）に変換し、そのモニタ信号を用いて作成したものである。これらの図において、横軸は時間を示し、縦軸はモニタ電圧信号の大きさを示している。ＬＤから発する光出力のデータ伝送速度は２．５Ｇｂ／ｓである。
【００３９】
図７（ａ）は、電流電圧変換回路の帯域を制限しないときに得られるアイパターンを示している。この図に示されるように、帯域を制限しないと、モニタ信号に重畳したクロストークノイズのために、モニタ信号のピークおよび振幅を判別することが困難になる。図７（ｂ）は、電流電圧変換回路の帯域をローパスフィルタを用いて制限したときに得られるアイパターンを示している。このローパスフィルタは、データ伝送速度よりも低い２ＧＨｚのカットオフ周波数を有する。ローパスフィルタによってモニタ信号に含まれるクロストークノイズが低減されるので、モニタ信号のピークおよび振幅を正確に検出することができる。このように、データ伝送速度よりも低いカットオフ周波数を有するローパスフィルタ２２を用いてモニタ信号をフィルタリングすれば、クロストークノイズを十分に低減することができる。
【００４０】
ローパスフィルタ２２のカットオフ周波数をさらに低くすれば、より多くのクロストークノイズを除去できる。しかし、その一方で、モニタ信号の振幅の減衰量も大きくなる。カットオフ周波数がモニタ信号の周波数に対して相対的に低いほど、振幅の減衰量は大きい。モニタ信号の周波数は、データ伝送速度に依存する。したがって、データ伝送速度に応じてモニタ信号の検出ピーク値および検出振幅値が変動し、その結果、ＬＤ５２の光出力の消光比が不安定となる可能性がある。
【００４１】
さらに、モニタ信号の周波数は、データ伝送速度だけでなくデータパターンにも依存する。したがって、モニタ信号の検出振幅値がデータパターンに応じて変動し、それによって消光比が不安定となる可能性もある。ここで、光出力のデータパターンは、光出力におけるビットの配列パターンを意味する。これは、入力データ信号Ｄｉｎのデータパターンと同じである。
【００４２】
図８（ａ）〜（ｃ）は、モニタ信号の帯域をローパスフィルタを用いて制限したときの入力データパターン依存性を示している。これらの図において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。図８（ａ）〜（ｃ）は、入力データ信号が「１１００１１００…」、「１１１１００００…」および「１１１１１１１１００００００００…」のデータパターンを有するときに得られるローパスフィルタの出力信号の波形をそれぞれ示している。光出力のデータ伝送速度は２．５Ｇｂ／ｓであり、ローパスフィルタのカットオフ周波数は０．４６７ＧＨｚである。
【００４３】
図８（ａ）〜（ｃ）に示されるように、同一ビットが長く連続するデータパターンを有する光出力ほど、比較的低い周波数のモニタ信号を生成する。モニタ信号の周波数が高いほど、ローパスフィルタによって低減される成分を多く含んでおり、したがって振幅の減衰量が大きい。この結果、同じデータ伝送速度のもとでも、データパターンに応じて異なる振幅が振幅検出回路２４によって検出されてしまう。
【００４４】
本実施形態では、上記のデータ速度依存性およびデータパターン依存性を抑えるために、参照振幅発生回路２８が入力データ信号Ｄｉｎに応じた参照信号を生成し、差動増幅器２６がモニタ信号の検出振幅値を参照信号の検出振幅値と比較する。上述のように、入力データ信号の周波数は、データ伝送速度とデータパターンに依存する。モニタ信号の周波数は、入力データ信号Ｄｉｎの周波数に等しい。また、参照信号は、入力データ信号Ｄｉｎの振動に対応して振動するので、入力データ信号Ｄｉｎの周波数と等しい周波数を有する。参照信号は、ローパスフィルタ２２と同じ周波数特性を有するローパスフィルタ３０によってフィルタリングされる。したがって、参照信号の振幅は、ローパスフィルタ２２によってフィルタリングされる電圧信号の振幅と同等の減衰を受ける。このため、ローパスフィルタ２２による電圧信号の振幅の減衰がローパスフィルタ３３による参照信号の振幅の減衰によって相殺される。その結果、変調電流の振幅の調節とそれによる消光比の制御において、データ速度依存性およびデータパターン依存性を抑えることができる。
【００４５】
（第２実施形態）図３は、第２の実施形態に係るレーザ駆動回路の構成図である。このレーザ駆動回路６０は、レーザ駆動回路１０の構成要素に加えてフィルタ制御回路３４を含んでいる。以下では、レーザ駆動回路６０とレーザ駆動回路１０との相違点を説明する。
【００４６】
本実施形態では、ローパスフィルタ２２および３０のカットオフ周波数が可変となっている。フィルタ制御回路３４は、ローパスフィルタ２２および３０のカットオフ周波数を制御する。ローパスフィルタ２２および３０は、それぞれ制御端子２２ｃおよび３０ｃを有している。フィルタ制御回路３４の出力端子３４ｂはこれらの制御端子２２ｃおよび３０ｃに接続されている。フィルタ制御回路３４は、出力端子３４ｂからローパスフィルタ２２および３０へ制御信号を送出し、それらのカットオフ周波数を設定する。フィルタ制御回路３４の入力端子３４ａには、外部の回路から入力データ信号Ｄｉｎのデータ伝送速度情報Ｄｔｒが送られる。
【００４７】
フィルタ制御回路３４は、伝送速度情報Ｄｔｒに応じて、ローパスフィルタ２２および３０のカットオフ周波数をデータ伝送速度よりも低くなるように制御する。また、フィルタ制御回路３４は、ローパスフィルタ２２および３０のカットオフ周波数を同じ値に設定する。この結果、入力データ信号Ｄｉｎのデータ伝送速度が変化しても、ローパスフィルタ２２および３０のカットオフ周波数がデータ伝送速度を超えることはない。したがって、データ伝送速度にかかわらずクロストークノイズを低減し、光出力の消光比を良好に安定化することができる。また、データ伝送速度に応じてカットオフ周波数を最適化することが可能となる。したがって、レーザ駆動回路６０は、広範囲のデータ伝送速度のもとで動作することができる。
【００４８】
（第３実施形態）図４は、第３の実施形態に係るレーザ駆動回路の構成図である。以下では、このレーザ駆動回路６２と第１実施形態に係るレーザ駆動回路１０との相違点を説明する。
【００４９】
レーザ駆動回路６２は、レーザ駆動回路１０における参照振幅発生回路２８に代えて、参照電流発生回路２９、電流電圧変換回路３６およびコンデンサ４０を有する。これらの構成要素は、相互に電気的に接続されている。
【００５０】
参照電流発生回路２９は、レーザ駆動回路６２のデータ入力端子１０ａに接続された入力端子２９ａを有している。参照振幅発生回路２９は、データ入力端子１０ａを通じて入力データ信号Ｄｉｎを受け取り、参照電流信号を出力端子２９ｂに生成する。この参照電流信号は、入力データ信号Ｄｉｎに対応するパルス信号である。すなわち、参照電流信号は、入力データ信号Ｄｉｎの振幅に応じた振幅を有する。また、参照電流信号は、入力データ信号Ｄｉｎの振動に応じた立ち上がりおよび立ち下がりを有する。参照電流信号は、入力データ信号Ｄｉｎと同じデータを示す。参照振幅発生回路２８は、例えば、電圧信号である入力データ信号Ｄｉｎを増幅する増幅器と、増幅した電圧信号を電流信号に変換する電圧電流変換回路を含んでいてもよい。
【００５１】
参照電流発生回路２９の出力端子２９ｂは、電流電圧変換回路３６の入力端子３６ａに接続されている。電流電圧変換回路３６は、ＰＤ５４に接続された電流電圧変換回路１６と同一の回路構造を有しており、したがって実質的に同一の電流電圧変換特性を有する。電流電圧変換回路３６は、参照電流発生回路２９によって生成された参照電流信号を受け取り、電圧信号に変換する。この電圧信号が本実施形態においてモニタ信号と比較される参照信号である。この参照電圧信号は電流電圧変換回路３６の出力端子３６ｂに生成される。
【００５２】
出力端子３６ｂにはローパスフィルタ３０が接続されている。ローパスフィルタ３０は、電流電圧変換回路３６から参照電圧信号を受け取り、それをフィルタリングする。その後、振幅検出回路３２が参照電圧信号の振幅を検出し、その振幅に応じた出力電圧を生成する。この出力電圧は差動増幅器２６の第２の入力端子２６ｂに印加される。差動増幅器２６は、振幅検出回路２４および３２の出力電圧の差に応じた出力電圧を出力端子２６ｃに生成する。変調電流の振幅は差動増幅器２６の出力電圧に応じて負帰還制御され、それにより光出力の消光比が安定化される。
【００５３】
上述のように、本実施形態では、電流電圧変換回路１６と同じ電流電圧変換回路３６を用いて参照電圧信号を生成する。これにより、電流電圧変換回路１６の特性の変動、例えば温度変化に応じた特性の変動を補正することができる。これは、電流電圧変換回路３６が電流電圧変換回路１６と同じ特性の変動を示す結果、両者の特性変動が相殺されるからである。このため、本実施形態によれば、光出力の消光比をより良好に安定化することができる。
【００５４】
参照電流発生回路２９と電流電圧変換回路３６の間には、コンデンサ４０が接続されている。コンデンサ４０の一方の端子は、参照電流発生回路２９の出力端子２９ｂと電流電圧変換回路３６の入力端子３６ａとの間に接続されている。コンデンサ４０の他方の端子は接地されている。コンデンサ４０は、ＰＤ５４の静電容量が電流電圧変換回路１６の動作に及ぼす影響を補正するために設けられている。
【００５５】
なお、コンデンサ４０は必須ではない。コンデンサ４０を用いてＰＤ５４の静電容量による影響を補正する必要があるか否かは、ＰＤ５４の静電容量やレーザ駆動回路６２の回路設計に依存する。
【００５６】
レーザ駆動回路６２は、レーザ駆動回路１０における参照電圧発生回路１９に代えて、平均値検出回路３８を有する。平均値検出回路３８の入力端子３８ａはローパスフィルタ３０に接続されており、出力端子３８ｂは差動増幅器２０の第２の入力端子２０ｂに接続されている。差動増幅器２０は、平均値検出回路１８および３８の出力電圧の差に応じた出力電圧を出力端子２０ｃに生成する。バイアス電流発生回路１２は、この出力電圧に応じてバイアス電流の大きさを負帰還制御する。これにより、光出力の平均パワーが安定化される。
【００５７】
このように、本実施形態では、固定された参照電圧ではなく、入力データ信号Ｄｉｎに応じた参照信号の平均値がモニタ信号の平均値と比較される。これにより、入力データ信号Ｄｉｎのデューティ比の変動を抑えることができる。また、振幅検出回路の入力信号のみならず平均値検出回路の入力信号もローパスフィルタ２２および３０によって帯域制限されている。このような制御方式を採用しても、第１実施形態と同様の利点を得ることができる。
【００５８】
なお、平均値検出回路１８および３８の入力信号をローパスフィルタ２２および３０によってフィルタリングしなくても、光出力の平均パワーを十分に安定化することは可能である。したがって、振幅検出回路２４および３２の直前にローパスフィルタ２２および３０を配置し、平均値検出回路１８および３８にはローパスフィルタ２２および３０を介さずにモニタ信号および参照信号を供給してもよい。
【００５９】
レーザ駆動回路６２は、第２実施形態で説明したフィルタ制御回路３４をさらに含んでいてもよい。この場合、ローパスフィルタ２２および３０は、可変のカットオフ周波数を有する。
【００６０】
（第４実施形態）図５は、第４の実施形態に係るレーザ駆動回路の構成図である。このレーザ駆動回路６４は、第３実施形態における電流電圧変換回路およびそれに接続されたローパスフィルタを単一の回路で置き換えた構造を有する。すなわち、レーザ駆動回路６４は、図４における電流電圧変換回路１６およびローパスフィルタ２２をフィルタ機能付き電流電圧変換回路４２に、電流電圧変換回路３６およびローパスフィルタ３０をフィルタ機能付き電流電圧変換回路４４にそれぞれ置き換えた構造を有する。なお、本実施形態では、参照電流発生回路２９および電流電圧変換回路３６間のコンデンサ４０が省略されている。しかし、第３実施形態と同様にコンデンサ４０を設置してもよい。
【００６１】
これらのフィルタ機能付き電流電圧変換回路４２および４４は同一の回路構造を有しており、したがって実質的に同一の動作特性を有する。回路４２の入力端子４２ａはＰＤ５４のアノードに接続され、出力端子４２ｂは平均値検出回路１８の入力端子１８ａに接続されている。また、回路４４の入力端子４４ａは参照電流発生回路２９の出力端子２９ｂに接続され、出力端子４４ｂは振幅検出回路３２の入力端子３２ａに接続されている。
【００６２】
フィルタ機能付き電流電圧変換回路４２および４４の動作は、第３実施形態における電流電圧変換回路およびローパスフィルタと同じである。したがって、レーザ駆動回路６４は、第３実施形態のレーザ駆動回路６２と同様の利点を有する。
【００６３】
（第５実施形態）図６は、第５の実施形態に係るレーザ駆動回路の構成図である。本実施形態は、差動型のＡＣ結合型レーザ駆動回路６６に関する。以下では、このレーザ駆動回路６６と第１実施形態のレーザ駆動回路１０との相違点を説明する。
【００６４】
レーザ駆動回路６６では、変調電流発生回路１４が二つの出力端子１４ｄおよび１４ｅを有している。出力端子１４ｄおよび１４ｅの一方からは、入力データ信号Ｄｉｎと同相の変調電流が出力され、他方からは入力データ信号Ｄｉｎと逆相の変調電流が出力される。本実施形態では、ＬＤ５２のアノードはインダクタ４９を介して正の電源電圧Ｖｃｃに接続されている。ＬＤ５２のアノードとインダクタ４９の間には、コンデンサ４７を介して変調電流発生回路１４の第１の出力端子１４ｄが接続されている。ＬＤ５２のカソードはインダクタ１１を介してバイアス電流発生回路１２に接続されている。ＬＤ５２のカソードとインダクタ１１の間には、コンデンサ４８を介して変調電流発生回路１４の第２の出力端子１４ｅが接続されている。二つの出力端子１４ｄおよび１４ｅから出力される変調電流の差がバイアス電流に重畳され、ＬＤ５２に供給される。この結果、ＬＤ５２は入力データ信号Ｄｉｎに応じた光出力を生成する。
【００６５】
レーザ駆動回路６６は、第１実施形態のレーザ駆動回路１０と同様の回路構造を用いてＰＤ５４の出力電流を処理し、光出力を制御する。したがって、レーザ駆動回路６６は、レーザ駆動回路１０と同様の利点を有する。このように、本発明は差動型のレーザ駆動回路にも適用することができ、その場合にも非差動型のレーザ駆動回路と同様の利点が得られる。
【００６６】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００６７】
第５実施形態のレーザ駆動回路は、図１に示されるレーザ駆動回路を差動型に変形したものであるが、このほかに、図３〜図５に示されるレーザ駆動回路を差動型に変形してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１実施形態のレーザ駆動回路の構成図である。
【図２】レーザダイオードの出力特性を示す図である。
【図３】第２実施形態のレーザ駆動回路の構成図である。
【図４】第３実施形態のレーザ駆動回路の構成図である。
【図５】第４実施形態のレーザ駆動回路の構成図である。
【図６】第５実施形態のレーザ駆動回路の構成図である。
【図７】モニタ信号のアイパターンを示す図である。
【図８】フィルタリングされたモニタ信号を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０…レーザ駆動回路、１２…バイアス部としてのバイアス電流発生回路、１４…変調部としての変調電流発生回路、１６…電流電圧変換回路、１８…平均値検出回路、２０および２６…差動増幅器、２２および３０…ローパスフィルタ、２４および３２…振幅検出回路、２８…参照振幅発生回路、５０…レーザモジュール、５２…レーザダイオード、５４…フォトダイオード
【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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【図８】
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