(57)【要約】【課題】レーザダイオードからのある特定の光電力について、バイアス電流を素速く且つ正確に決定する。【解決手段】レーザダイオードを制御する一方法は、該レーザダイオードの平均光出力電力を測定し、該平均光出力電力を、ターゲット範囲内における所望の平均光出力電力と比較する。その平均光出力電力が、該ターゲット範囲内に無い場合には、スロープ効率が、２つの異なるバイアス条件における２つの光出力電力を測定することによって決定される。その２つの光出力電力の各々は、選択された最低光出力電力よりも大きく、このことが、各測定値がレーザダイオード曲線のスロープ効率部分内において生じることを保証する。レーザダイオードのための新らたなバイアス電流が、ターゲット範囲内における新たな平均光出力電力を生成するために、測定されたスロープ効率に基づいて計算される。【選択図】図４
2007081398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低バイアス電流（Ｉ０）における低光出力電力（データ０）と高バイアス電流（Ｉ０＋ＩＭＯＤ）における高光出力電力（データ１）との平均である、レーザダイオードの平均光出力電力を測定し、
前記平均光出力電力をある平均光出力電力ターゲット範囲と比較して、該平均光出力電力が該ターゲット範囲内に無い場合には、
第１のバイアス電流における第１の光出力電力を測定し、
第２のバイアス電流における第２の光出力電力を測定し、
前記第１の光出力電力、前記第１のバイアス電流、前記第２の光出力電力、及び前記第２のバイアス電流から、スロープ効率を計算し、
新たなバイアス電流（Ｉ０’）を計算し、及び、
前記平均光出力電力ターゲット範囲内において新たな平均光出力電力を生成するために、前記新たなバイアス電流において前記レーザダイオードをバイアスする
ことを含み、
前記第１の光出力電力と前記第２の光出力電力との各々は、最小光出力電力（ＰＭＩＮ）よりも大きいことからなる、前記レーザダイオードを制御する方法。
【請求項２】
前記新たなバイアス電流は、新たな低バイアス電流であることからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
より低い新たな平均光出力電力を提供するために、前記低バイアス電流は、最小の低バイアス電流よりも大きく、前記新たな低バイアス電流は、前記低バイアス電流よりも小さいことからなる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
より高い新たな平均光出力電力を生成するために、前記低バイアス電流は、最大の低バイアス電流（Ｉ０＿ＭＡＸ）よりも小さく、前記新たな低バイアス電流は、前記低バイアス電流よりも大きいことからなる、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記新たなバイアス電流は、新たな高バイアス電流であることからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
より高い平均光出力電力を生成するために、前記低バイアス電流は、最大の低バイアス電流であり、前記新たな高バイアス電流は、前記高バイアス電流よりも大きいことからなる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
より低い平均光出力電力を生成するために、前記低バイアス電流は、最小の低バイアス電流であり、前記新たな高バイアス電流は、前記高バイアス電流よりも小さいことからなる、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記平均光出力電力ターゲット範囲内において新たな平均光出力電力を生成するために、前記新たなバイアス電流において前記レーザダイオードをバイアスする前記ステップの後に、
所望のスロープ効率に対して前記レーザダイオードのスロープ効率を比較して、該スロープ効率が、該所望のスロープ効率よりも大きい場合には、前記高バイアス電流を低減する
ステップを更に含むことからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記平均光出力電力ターゲット範囲内において新たな平均光出力電力を生成するために、前記新たなバイアス電流において前記レーザダイオードをバイアスする前記ステップの後に、
所望のスロープ効率に対して前記レーザダイオードのスロープ効率を比較して、該スロープ効率が、該所望のスロープ効率よりも大きくない場合には、前記低バイアス電流を調整する
ステップを更に含むことからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記新たなバイアス電流は、前記高バイアス電流よりも大きい新たな高バイアス電流であり、前記低バイアス電流は、最小の低バイアス電流よりも大きく、前記低バイアス電流を調整する前記ステップは、前記低バイアス電流を低減することを含むことからなる、請求項９に記載の方法。
【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に関し、特にレーザダイオードを監視及び制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバー通信システム（「ＯＦＣＳ：optical fiber communication system」）は、光ファイバー上において情報を伝送するために変調された光を使用する。電気的な伝送とは異なり、光学的な伝送は、電磁気ノイズ及び干渉の影響を受けづらく、非常に広い帯域幅を提供する。レーザダイオードのような光放射デバイスが、ＯＦＣＳ上において伝達される光パルスを生成するために用いられている。適合可能なレーザダイオードの例は、分散型フィードバック（「ＤＦＢ：distributed feedback」）レーザ、ファブリ・ペロー（「ＦＰ（Fabry-Perot）」）レーザ、及び面発光レーザ（「ＶＣＳＥＬ：vertical-cavity surface-emitting laser」）を含む。
【０００３】
ＯＦＣＳ内において使用される光放射デバイスが、選択された光電力（光パワー）を有するパルスを生成することが一般的には望ましい。あまりにもかすんだ（又は薄暗い）パルスは、その光ファイバ結合の対向する端部において、光検出器によって確実には受け取られない可能性があり、あまりにも明る過ぎるパルスは、人間のオペレータに対して目に害を及ぼす可能性がある。レーザダイオードからの光出力（すなわち、パルス光電力）は、バイアス電流の関数（又は作用）であり、バイアス電流を増加させることか又は低減させることは、光出力を増加させるか又は低減させる。しかしながら、異なるレーザダイオードは、同一のバイアス電流の場合に異なる光強度を生成することとなる。換言すると、生成される光は、部品ごとに変動する。
【０００４】
ビニング（binning）が、閾値電流及びスロープ効率のようなダイオード部品の動作特性に従って、該ダイオード部品を分離することに用いられている。レーザダイオードは、ある特定の用途に適合可能であるようにバイアス電流を設定するための外部制御を提供する回路内において使用される。このアプローチは、所望のバイアス電流に設定するために余分なパッド（又は減衰抵抗ネットワーク：pad）を必要とし、どのビン（bin）に各ダイ（チップ）が、ソートされるかを決定するための試験が１つずつ行われることを必要とする。
【０００５】
経年変化（エージング）と温度とが、所望の光電力を達成するために必要とされるバイアス電流に影響を及ぼす可能性がある。ある特定用途においてバイアス電流を設定するために使用される制御ビットが、経年変化か又は温度の影響によって生じる光電力における変化に打ち勝つためには、不十分である可能性がある。クローズドループ（closed-loop）システムは、経年変化及び／又は温度における変化によって生じるレーザダイオード動作特性における変化を補償するために発展してきた。
【０００６】
クローズドループシステムは、一般には、フィードバックシステムであり、該システムは、レーザダイオード動作特性における変化を検出し、評価し、及び補償する。このことは、レーザダイオードが所望のバイアスポイントにおいて動作することが可能であることを保証することができる。多くの様々な方法体系が、クローズドループ監視システムの設計及び実現において用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
あるクローズドループシステムは、バイアス電流対電力曲線（バイアス電流に対する電力の曲線）の２つの異なるバイアス電流レベルにおける出力光電力を読み出すことによってレーザダイオードのスロープ効率を計算する。光電力の読み出しは両方とも、最低出力光電力よりも上の電力レベルにおいて行われ、該電力レベルは、閾値電流よりも上のバイアス電流において生じるものである。しかしながら、このことは、スロープ効率が、全ての時間及び温度にわたって一定のままであることを仮定している。該スロープ効率は、全ての時間及び温度にわたって一定ではない。
【０００８】
別のクローズドループシステムは、バイアス電流の範囲全体にわたって光電力を測定することによってスロープ効率を計算し、次いで、測定された閾値電流に基づいて段階的に設定するやり方でターゲットのバイアス電流を設定する。しかしながら、このアプローチは、特に、光電力がターゲット範囲の外側にずれた（ドリフトした）場合には、時間が長くかかる可能性がある。光電力がたとえターゲット範囲内にあったとしても、閾値電流の正確な値を決定することは、非常に困難であり、いくつかの測定値を得る可能性がある。従って、レーザダイオードからのある特定の光電力について、バイアス電流を素速く且つ正確に決定するための改善された技法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
レーザダイオードを制御するための一方法は、該レーザダイオードの平均光出力電力を測定し、該平均光出力電力を、ターゲット範囲内における所望の平均光出力電力と比較する。その平均光出力電力が、ターゲット範囲内に無い場合には、スロープ効率が、２つの異なるバイアス条件における２つの光出力電力を測定することによって決定される。その２つの光出力電力の各々は、選択された最小光出力電力よりも大きく、このことが、各測定値がレーザダイオード曲線のスロープ効率部分内において生じることを保証する。ターゲット範囲内における新たな平均光出力電力を生成するために、レーザダイオードのための新らたなバイアス電流が、測定されたスロープ効率に基づいて計算される。
【発明の効果】
【００１０】
レーザダイオードからのある特定の光電力について、バイアス電流を素速く且つ正確に決定することができる。
【実施例】
【００１１】
Ｉ．例示的なダイオード特性
図１は、１つの例示的なレーザダイオードについての、バイアス電流に対する平均光出力電力（「ＰＡＶＥ」）のグラフ１００を示す。ＰＡＶＥは、レーザダイオードが１−０−１−０−１・・・のデータストリームを伝送している時の（典型的にはｍＷで表される）平均出力電力である。データ０（ＬＯＷ）条件は、レーザダイオードが低バイアス電流Ｉ０においてバイアスされる場合であり、データ１（ＨＩＧＨ）条件は、該レーザダイオードが高バイアス電流Ｉ０＋ＩＭＯＤにおいてバイアスされる場合である。ＰＡＶＥは、データ１における出力電力レベルとデータ０における出力電力レベルとの平均である。固定されたＩＭＯＤの場合、ＰＡＶＥは、閾値電流（「ＩＴＨ」）１０１に到達されるまで、バイアス電流の増加と共にわずかに増加し、到達された後は、ＰＡＶＥは、バイアス電流の増加と共により急激に増加する。ＰＡＶＥと、ＰＡＶＥ＿ＭＩＮよりも上のバイアス電流との間の関係は、スロープ効率（「ＳＥ：slope efficiency」）と呼ばれる。
【００１２】
光ダイオードが、光学フィードバックループ内において、光検出器として典型的には使用される。このような光ダイオードは、漏れ電流（「暗」電流）を有する。ＰＡＶＥ＿ＭＩＮを上まわるＳＥを測定することは、光ダイオードがレーザダイオードからの光を測定しており、光ダイオード自体の漏れ電流だけを測定しているでわけではないことを保証する。換言すると、ＰＡＶＥ＿ＭＩＮよりも上で検出された電力は、ＳＥを計算するために有効である。変調されている間におけるレーザダイオードの（データ１状態とデータ０状態との間の）平均電力レベルを測定することは、静止状態（又は定常状態）におけるレーザダイオードを測定することよりも、より望ましい。何故ならば、平均電力が、データ０状態における出力電力よりも高いからである。更には、平均電力を測定するために変調がオフに切り換えられる必要がない。これにより、アプリケーションが実行されている間に、ＰＡＶＥを監視することが可能となる。変調は、静止状態におけるデータ０電力を測定するためにオフに切り換えられることとなる。このことは、アプリケーションを中断することとなる。
【００１３】
ＨＩＧＨデータ状態が、ＬＯＷデータ状態と容易に区別されることが望ましい。一般には、ＩＭＯＤと共に出力電力において急激な増加を提供するために、Ｉ０は、ＩＴＨを上まわる。ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴ＿ＭＡＸとＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴ＿ＭＩＮとの間のターゲット範囲内において平均出力電力を維持することが望ましい。典型的なアプリケーションは、所望のターゲット平均出力電力ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴを有している。経年変化か又は高められた温度などによってＳＥが降下する場合には、ＰＡＶＥは、降下することとなる。何故ならば、Ｉ０（ＬＯＷデータ状態）における電力と、Ｉ０＋ＩＭＯＤ（ＨＩＧＨデータ状態）における電力との両方が低下することとなり、ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴ＿ＭＩＮよりも下に降下する可能性があるからである。更には、ＨＩＧＨデータ状態とＬＯＷデータ状態との間の出力電力における差分が低減し、このことが、データの受信をより困難にさせる可能性がある。
【００１４】
同様に、ＩＴＨは、典型的には、経年変化と温度とによって増加する。ＩＴＨは、光通信システムの、典型的な動作温度範囲内において５０％ほども変化する可能性がある。ＩＴＨが、低バイアス電流Ｉ０を越えて増加する場合には、ＰＡＶＥは低下することとなる。何故ならば、ＩＴＨを下まわる電力−電流グラフ１００が、比較的浅い傾きを有し、ＨＩＧＨ電力出力とＬＯＷ電力出力との間の差がより少なくなることとなるからである。ＩＴＨとＳＥとの両方における変化が原因となってレーザダイオードが駆動されるやり方を調整することが望ましい。
【００１５】
平均光電力に対するターゲット範囲は、製品アプリケーションに依存する。いつかのアプリケーションにおいて、レーザダイオードは、平均電力と消光比（「ＥＲ：extinction ratio」）に従って指定される。ある特定の実施形態において、レーザダイオードは、media-oriented system transport（「ＭＯＳＴ」）規格に従って指定される。ターゲット範囲は、経年変化か又は温度に起因して出力電力が変動した時でさえ、レーザダイオードによって提供された出力電力がアプリケーションに適合可能であることを保証する。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態による、温度か、経年変化のドリフトか、又はプロセス変動に起因したバイアス電流の調整を示す、１つの例示的なレーザダイオードについての、バイアス電流に対する光出力電力のグラフ２００、２０２を示す。レーザダイオードの実行行程の作成中において、いくつかレーザダイオードは、他のものとは異なる電力−電流グラフを有する。あるアプリケーションにおいて、一方のレーザダイオードのための適切なバイアスポイント（Ｉ０及びＩ０＋ＩＭＯＤ）は、他方のレーザダイオードのための適切なバイアスポイントとは異なるものとなる。
【００１７】
第１のグラフ２００は、レーザダイオードの、初期の電力−電流特性を示し、第２のグラフ２０２は、経年変化の後か又は高められた温度におけるレーザダイオードの、後続する電力−電流特性を示す。閾値電流は、第１の電流ＩＴＨからより高い電流ＩＴＨ’へと移動している。新たな閾値電流ＩＴＨ’は、元の低バイアス電流Ｉ０よりも大きい。この条件は、非常に望ましくない。データ０をその元の出力電力レベルにおいて維持するために、低バイアス電流Ｉ０が、Ｉ０’に増加させられる。
【００１８】
Ｉ０’に対する適正値を決定するための１つのやり方は、Ｉ０とＩ０’との間の差分（Ｉ０）を計算することによる。この計算により、ターゲット範囲内におけるＰＡＶＥが提供されることとなる。このことは、レーザダイオードの現在のＳＥを最初に決定することによって行われる。２つの有効電流レベルにおける光出力電力を測定することによってＳＥが決定される。有効電流レベルは、ＰＡＶＥ＿ＭＩＮよりも大きなＰＡＶＥを生成する電流レベルである（図１を参照）。電源が投入されると、レーザ出力電力が零である時には、有効レーザ出力電力が、ＰＡＶＥ＿ＭＩＮよりも大きな平均電力が検出されるまで所定のステップにおいてバイアス電流を増加させることによって見出される。困難で且つ時間を浪費する可能性がある従来の技法においてなされているようにＩＴＨの正確な値を決定することは重要では無く、ＩＴＨの近くの複数のデータポイントを取らない。何故ならば、ＰＭＩＮは、いずれの条件においても（例えば、いずれの温度においても）ＩＴＨにおいて生じることとなる光出力電力を良好に上まわるからである。従って、両ポイントが、レーザダイオード出力曲線のＳＥ部分内にあることを保証する。ＰＭＩＮの適切な値は、光学システム内における関連付けられた光ダイオード（光検出器）の指定された漏れ電流の量に依存する。一般的には、ＰＭＩＮの選択された値は、レーザダイオードと光ダイオードとの間において信頼できるデータ伝送を提供するために十分な検出器電流を生成する。
【００１９】
測定されたＳＥに従って低バイアス電流における所望の変化を迅速に計算することが、ターゲット範囲内においてＰＡＶＥを維持するようレーザダイオードを設定する（図１参照）。このアプローチは、従来の漸増段階方法による調整と比較してＩ０の調整の速度を増加させ、段階方法によって調整されたレーザダイオードのように生じる可能性のある出力電力における変動を回避して、定常状態へと落ち着かせる。
【００２０】
しかしながら、データ０電流をＩ０’へと単に増加させることは、依然として、経年変化／温度によってＳＥが低下した場合に平均光出力電力の低下を生じさせる結果となる。更なる実施形態において、ＩＭＯＤはまた、選択された値（例えば、ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴ）か又はターゲット範囲内においてＰＡＶＥを生成するために調整される。ある特定の実施形態において、ＩＭＯＤは、Ｉ０’が最大指定値Ｉ０＿ＭＡＸとなる場合の状況において調整される（図３を参照）。Ｉ０があまりにも大きい場合には、レーザダイオードの耐用年数が低減される。同様に、大きなＩ０は、ノイズの発生を増加させ、レーザダイオードの消光比を低減させる。従って、Ｉ０をＩ０＿ＭＡＸよりも下に保持することが望ましい。
【００２１】
図３は、本発明の一実施形態による、温度か、プロセスか、又は経年変化のドリフトに起因した変調電流の調整を示す、１つの例示的なレーザダイオードについての、バイアス電流に対する光出力電力のグラフを示す。第１のグラフ３００は、レーザダイオードの、初期の電力−電流特性を示し、第２のグラフ３０２は、経年変化の後か又は高められた温度におけるレーザダイオードの、後続する電力−電流特性を示す。ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴが、Ｉ０とＩＭＯＤとの両方を調整することによって維持される。
【００２２】
図２に関連して上記に説明したように、Ｉ０が増加させられる。しかしながら、元のデータ０出力電力を維持するためにＩ０を十分に増加させることが、Ｉ０＿ＭＡＸを越えることとなる。従って、Ｉ０＿ＭＡＸ（データ０’）における出力電力は、元のデータ０出力電力よりも低い。更には、元のＩＭＯＤがＩ０＿ＭＡＸに加えられた時には、出力電力３０４は、ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴよりもわずかだけ高くなる。新たなデータ１出力電力レベル３０４とデータ０’出力電力との平均は、ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴよりもずっと低い平均電力を結果として生じる。
【００２３】
ＩＭＯＤを調整することによって、所望のＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴを提供している間、Ｉ０＿ＭＡＸにおいてか又はＩ０＿ＭＡＸを下まわるようにＩ０が維持されることが可能となる。値ＩＭＯＤが計算され、元のＩＭＯＤ値に加えられて、結果としてＩＭＯＤ＿ＮＥＷが生じる。ＩＭＯＤ＿ＮＥＷは、新たなＨＩＧＨ出力電力レベル（データ１’）を生成する。ＨＩＧＨ出力電力レベル（データ１’）が、データ０’出力電力レベルに加えられた時には、所望のＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴが提供される。
【００２４】
図４は、本発明の一実施形態による、レーザダイオードを制御する１つの例示的な方法４００のフローチャートである。ＰＡＶＥが、光ダイオードのような光検出器によって測定され、（例えば、トランスインピーダンス増幅器を用いて）電圧へと変換されて、ディジタル化される（ステップ４０２）。ＰＡＶＥが、ＰＡＶＥ＿ＭＩＮよりも低いか又はＰＡＶＥ＿ＭＩＮ（図１参照）に等しい場合（分岐４０４）には、Ｉ０が量（「Ｘ」）だけ増加させられ（ステップ４０６）、その方法（ステップ）は、スタート地点に戻る。Ｘの値は、レーザダイオードの特定の用途（アプリケーション）に依存し、一般的には、（例えば、非常に多くインクリメントさせることによる電流の増加によって）目に対する安全性か又はタイミング規格に違反することにならない、適度に最適な値を提供するために選択される。ある特定の実施形態において、Ｘは、約１．３ｍＡである。ＰＡＶＥが、ＰＡＶＥ＿ＭＩＮよりも低くない時には（分岐４０８）、ＰＡＶＥは、それがターゲット範囲内にあるかどうかを見るようにチェックされる。ターゲット範囲からの変動は、補償動作を実行するようにディジタルコントローラを促す。
【００２５】
ＰＡＶＥが、ターゲット範囲内にある場合には（分岐４１０）、計算された所望のＳＥ（「ＳＥＣＯＭ」）よりも測定されたＳＥが大きいかどうかを判定することによって、ＥＲはオプションでチェックされる。測定されたＳＥが、ＳＥＣＯＭよりも大きい場合には（分岐４１３）、ＩＭＯＤが選択された値によって低減されて（ステップ４１５）、ＳＥが再び測定される。ＳＥＣＯＭは、ＳＥとＥＲとＩＭＯＤとの間の特性に基づいて、指定された範囲内におけるＥＲを生成するための既知のＳＥである。ある特定の実施形態において、ＩＭＯＤにおける低減は、（測定された）ＳＥと、（指定された）ＥＲと、ＩＭＯＤとの間の関係に従って計算される。従って、所望のＥＲを生成するためにＩＭＯＤが計算される。
【００２６】
測定されたＳＥが所望のＳＥＣＯＭよりも大きくなかった場合には（分岐４１９）、ＩＭＯＤが初期のＩＭＯＤよりも大きいかどうかを判定するためにＩＭＯＤがチェックされる。ＩＭＯＤが、初期のＩＭＯＤよりも大きい場合（分岐４２１）、且つ、Ｉ０が最小値にある場合（分岐４２３）には、障害条件が生じる（ステップ４２５）。何故ならば、バイアス電流を、更に低減させることができないからである。Ｉ０が最小値でない場合には（分岐４２７）、Ｉ０は選択された量を低減させられて（ステップ４２９）、そのプロセスはスタートに戻る。所望の選択された低減（又は低減値）を決定するための一例は、図５Ａに関連して後述される。
【００２７】
ＩＭＯＤが、初期のＩＭＯＤよりも大きくない場合（分岐４３１）、且つ、Ｉ０がその最大値にある場合（分岐４３３）には、障害条件が生じる（ステップ４３５）。何故ならば、バイアス電流を、更に増加させることができないからである。Ｉ０がその最大値でない場合には（分岐４３７）、Ｉ０は選択された量を増加させられて（ステップ４３９）、そのプロセスはスタートに戻る。所望の選択された増加（又は増加値）を決定するための一例は、図５Ｂに関連して後述される。
【００２８】
ＰＡＶＥが、最大ターゲット値よりも大きい場合には（分岐４２６）、既に最小値ではないことを保証するためにＩ０がチェックされる。Ｉ０が最小値の場合には（分岐４１８）、ＩＭＯＤを調整するための試みがなされる。ＩＭＯＤが低減されることが不可能な場合には（分岐４２４）、障害が発生する（ステップ４２８）。何故ならば、ＰＡＶＥを低減するために、バイアス電流と変調電流との両方を、更に低減させることができないからである。ＩＭＯＤを低減することができる場合には（分岐４２２）、ＩＭＯＤが選択された量を低減させられて（ステップ４３２）、そのプロセスはスタートに戻る。ＩＭＯＤにおける所望の選択された低減（又は低減値）を決定する一例は、図６Ａに関連して後述される。
【００２９】
Ｉ０が最小値でない場合には（分岐４４６）、ＰＡＶＥを低減させるためにＩ０が低減される（ステップ４４８）。ある特定の実施形態において、ダイオード特性の傾きから計算された値（Ｉ０）によってＩ０が低減される。傾きを知ることによって、所与のＩＭＯＤに対する所望のＰＡＶＥを生じることとなるバイアス電流を求めることができる。Ｉ０がＸｍＡよりも大きい場合には（ステップ４０６を参照）、ＸｍＡだけＩ０が低減されて、そのプロセスはスタートに戻り、別様では、Ｉ０がＩ０だけ低減させられて、そのプロセスはスタートに戻る。
【００３０】
ＰＡＶＥが最小ターゲット値よりも低い場合には（分岐４５０）、既に最大値ではないことを保証するためにＩ０がチェックされる。Ｉ０が最大値である場合には（分岐４５２）、ＩＭＯＤを調整するための試みがなされる。ＩＭＯＤを増加させることが不可能な場合には（分岐４５４）、障害が発生する（ステップ４５６）。何故ならば、ＰＡＶＥを増加させるために、バイアス電流と変調電流との両方を、更に増加させることができないからである。ＩＭＯＤを増加させることができる場合には（分岐４５８）、ＩＭＯＤは選択された量を増加させされて（ステップ４６０）、そのプロセスはスタートに戻る。ＩＭＯＤにおける所望の選択された増加（又は増加値）を決定する一例は、図６Ｂに関連して後述される。
【００３１】
Ｉ０が最大値でない場合には（分岐４６２）、ＰＡＶＥを増加させるためにＩ０が増加させられる（ステップ４６４）。ある特定の実施形態において、ダイオード特性の傾きから計算された値（Ｉ０）によってＩ０が増加させられる。傾きを知ることによって、所与のＩＭＯＤに対する所望のＰＡＶＥを生じることとなるバイアス電流を求めることができる。Ｉ０がＸｍＡよりも大きい場合には（ステップ４０６を参照）、ＸｍＡだけＩ０が増加させられて、そのプロセスはスタートに戻り、別様では、Ｉ０がＩ０だけ増加させられて、そのプロセスはスタートに戻る。
【００３２】
図５Ａは、ＥＲを改善するためにバイアス及び変調電流をどのようにして調整するのかを示す、ダイオード特性５００の一部のグラフである。新たなバイアス電流Ｉ０＿ＮＥＷが、曲線の傾きと、（電力とＥＲとの間の既知の関係に従って決定された）ＥＲにおける所望の変化とに従って計算される。レーザダイオードは、初期のバイアス電流Ｉ０と、出力の変調部分中の該バイアス電流に加えられる初期の変調電流ＩＭＯＤとにおいて動作している。初期の平均電力ＰＡＶＥ＿ＩＮＩＴＩＡＬが、Ｉ０＋1/2ＩＭＯＤの電流において生じる。ＥＲが増加する間において本質的に一定レベルにおける平均出力電力を維持するために、バイアス電流はＩ０＿ＮＥＷに低減され、変調電流はＩＭＯＤ＿ＮＥＷに増加させられる。新たな平均出力電力が、Ｉ０＿ＮＥＷ＋1/2ＩＭＯＤ＿ＮＥＷにおいて生じ、ディジタル化エラーに起因してＰＡＶＥ＿ＩＮＩＴＩＡＬと正確には等しくならない可能性がある。例えば、ある特定の実施形態において、変調電流が最小値（例えば、０（零）ｍＡ）から最大値（例えば、約１２ｍＡ）まで、８ステップ（ディジタル値０〜７）における段階が刻まれる。バイアス電流は、最小値（例えば、期待された閾値電流よりも上の電流）から最大値（例えば、バイアス電流と変調電流との合計が安全でない光電力出力を生じる時には、安全に送出が行われる可能性があるバイアス電流よりもすぐ下のバイアス電流）まで、２５６ステップ（ディジタル値０〜２５５）における段階が刻まれる。これらの値は、単なる例示である。他のレーザダイオードは、異なる最小及び最大変調電流値を有する可能性があり、他のコントロールシステムは、より細かいか又はより粗い調整を行う可能性がある。
【００３３】
図５Ｂは、ＥＲを改善するためにバイアス及び変調電流をどのようにして調整するのかを示す、ダイオード特性５１０の一部のグラフである。新たなバイアス電流Ｉ０＿ＮＥＷが、曲線の傾きと、（電力とＥＲとの間の既知の関係に従って決定された）ＥＲにおける所望の変化とに従って計算される。レーザダイオードは、初期のバイアス電流Ｉ０と、出力の変調部分中の該バイアス電流に加えられる初期の変調電流ＩＭＯＤとにおいて動作している。初期の平均電力ＰＡＶＥ＿ＩＮＩＴＩＡＬが、Ｉ０＋1/2ＩＭＯＤの電流において生じる。ＥＲが低減する間において本質的に一定レベルにおける平均出力電力を維持するために、バイアス電流はＩ０＿ＮＥＷに増加させられ、変調電流はＩＭＯＤ＿ＮＥＷに低下させられる。新たな平均出力電力が、Ｉ０＿ＮＥＷ＋1/2ＩＭＯＤ＿ＮＥＷにおいて生じ、ディジタル化エラーに起因してＰＡＶＥ＿ＩＮＩＴＩＡＬと正確には等しくならない可能性がある。例えば、ある特定の実施形態において、変調電流が最小値（例えば、０（零）ｍＡ）から最大値（例えば、約１２ｍＡ）まで、８ステップ（ディジタル値０〜７）における段階が刻まれる。バイアス電流は、最小値（例えば、期待された閾値電流よりも上の電流）から最大値（例えば、バイアス電流と変調電流との合計が安全でない光電力出力を生じる時には、安全に送出が行われる可能性があるバイアス電流よりもすぐ下のバイアス電流）まで、２５６ステップ（ディジタル値０〜２５５）における段階が刻まれる。これらの値は、単なる例示である。他のレーザダイオードは、異なる最小及び最大変調電流値を有する可能性があり、他のコントロールシステムは、より細かいか又はより粗い調整を行う可能性がある。
【００３４】
図６Ａは、バイアス電流が最大値の時に、ターゲット平均電力を達成するために変調電流を調整することの一実施形態を示す、ダイオード特性６００の一部のグラフである。ある特定の実施形態において、変調電流は、段階的に設定するやり方において調整される。各ステップは、予め選択された量によって、変調電流を増加させるか又は低減させる。いくつかの実施形態において、各ステップは、同じ量であり、代替として、いくつかのステップは、他のステップよりも大きいか又は小さい量である。
【００３５】
バイアス電流Ｉ０は、ある特定のダイオード及び用途において最大許容可能値である。ターゲット平均電力レベルＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴを達成するために、電流電力ＰＡＶＥがあまりにも低い時には、変調電流を増加させることによって、平均電力が増加させられる。初期の変調電流は、初期の選択レベルにある。例えば、変調電流の８ステップの調整を提供するシステムにおいて、該変調電流は、４番目の調整ステップ（すなわちｎ＝３、ここでｎは０〜７の間の値である）に従ったレベルに設定される。変調電流は、ｎを４か又はそれよりも大きく増加させることによって増加させられ、ｎを２か又はそれよりも小さく低減させることによって低減させられる。いくつかの実施形態において、変調電流の調整は、比較的粗い。このような場合には、ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴに最も近い平均出力電力を生成する値にｎを設定することが望ましい。
【００３６】
ダイオード特性の線形部分において、平均出力電力が、変調電流の２分の１を加えたバイアス電流において生じる。この範囲におけるダイオード特性の傾きを知ることによって、所与のバイアス電流Ｉ０においてＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴを生成することとなる変調電流の計算が可能となり、それはこの例では最大値におけるものである。しかしながら、（バイアス電流と比較して）比較的粗いステップにおいて変調電流が調整されるため、変調電流を増加させることは（すなわちｎの値を増加させることは）、通常、ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴにおける結果とは正確にはならない。ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴに最も近い平均電力レベルの結果を生じるｎの値を選択することが望ましい。
【００３７】
Ｉ０がその最大値にあり（例えば２５５）、且つ、ＩＭＯＤがその最大値ではない場合（例えばｎが７よりも小さい場合）には、ＩＭＯＤを増加させることによって、すなわち、ｎを増加させることによって、平均電力出力を増加させることができる。ｎ＝６の場合には、ｎを７にのみ増加させることができる。しかしながら、ｎが６よりも小さい場合には、ｎを少なくとも２つのステップにおいて増加させることができる。ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴを生成することとなる変調電流が、計算され（Ｉ０＋1/2ＩＭＯＤ＿ＴＡＲＧＥＴにおいてＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴが生じる）、最も近い平均電力出力を生成するｎの値が決定される。換言すると、ＩＭＯＤ＿ＴＡＲＧＥＴに最も近い変調電流を生成するｎの値が計算される。より大きな値Ｘへとｎが増加される場合のイベントにおいて、1/2ＩＭＯＤ＿Ｘが1/2ＩＭＯＤ＿（Ｘ−１）と比較されて、どの値が1/2ＩＭＯＤ＿ＴＡＲＧＥＴに最も近い変調電流を生成するかを見る。この例において、Ｘ−１は、より望ましい変調電流を生成し、ＰＡＶＥ＿（Ｘ―１）は、ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴよりもわずかに小さい。代替の例において（図示せず）、ＩＭＯＤ＿Ｘは、より望ましい変調電流である。
【００３８】
図６Ｂは、バイアス電流が最小値の時に、ターゲット平均電力を達成するために変調電流を調整することの一実施形態を示す、ダイオード特性６１０の一部のグラフである。ある特定の実施形態において、変調電流は、段階的に設定するやり方において調整される。各ステップは、予め選択された量によって、変調電流を増加させるか又は低減させる。いくつかの実施形態において、各ステップは、同じ量であり、代替として、いくつかのステップは、他のステップよりも大きいか又は小さい量である。
【００３９】
バイアス電流Ｉ０は、ある特定のダイオード及び用途において最小許容可能値である。ターゲット平均電力レベルＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴを達成するために、電流電力ＰＡＶＥがあまりにも高い時には、変調電流を低減させることによって、平均電力が低減させられる。初期の変調電流は、初期の選択レベルにある。例えば、変調電流の８ステップの調整を提供するシステムにおいて、該変調電流は、４番目の調整ステップ（すなわちｎ＝３、ここでｎは０〜７の間の値である）に従ったレベルに設定される。変調電流は、ｎを４か又はそれよりも大きく増加させることによって増加させられ、ｎを２か又はそれよりも小さく低減させることによって低減させられる。いくつかの実施形態において、変調電流の調整は、比較的粗い。このような場合には、ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴに最も近い平均出力電力を生成する値にｎを設定することが望ましい。
【００４０】
ダイオード特性の線形部分において、平均出力電力が、変調電流の２分の１を加えたバイアス電流において生じる。この範囲におけるダイオード特性の傾きを知ることによって、所与のバイアス電流Ｉ０においてＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴを生成することとなる変調電流の計算が可能となり、それはこの例では最小値におけるものである。しかしながら、（バイアス電流と比較して）比較的粗いステップにおいて変調電流が調整されるため、変調電流を低減させることは（すなわちｎの値を低減させることは）、通常、ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴにおける結果とは正確にはならない。ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴに最も近い平均電力レベルの結果を生じるｎの値を選択することが望ましい。
【００４１】
Ｉ０がその最小値にあり（例えば０）、且つ、ＩＭＯＤがその最小値ではない場合（例えばｎが０よりも大きい場合）には、ＩＭＯＤを低減させることによって、すなわち、ｎを低減させることによって、平均電力出力を低減させることができる。ｎ＝１の場合には、ｎを０にのみ低減させることができる。しかしながら、ｎが１よりも大きい場合には、ｎを少なくとも２つのステップにおいて低減させることができる。ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴを生成することとなる変調電流が、計算され（Ｉ０＋1/2ＩＭＯＤ＿ＴＡＲＧＥＴにおいてＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴが生じる）、最も近い平均電力出力を生成するｎの値が決定される。換言すると、ＩＭＯＤ＿ＴＡＲＧＥＴに最も近い変調電流を生成するｎの値が計算される。より小さな値Ｘへとｎが低減される場合のイベントにおいて、1/2ＩＭＯＤ＿Ｘが1/2ＩＭＯＤ＿（Ｘ＋１）と比較されて、どの値が1/2ＩＭＯＤ＿ＴＡＲＧＥＴに最も近い変調電流を生成するかを見る。この例において、Ｘ＋１は、より望ましい変調電流を生成し、ＰＡＶＥ＿（Ｘ＋１）は、ＰＡＶＥ＿ＴＡＲＧＥＴよりもわずかに大きい。代替の例において（図示せず）、ＩＭＯＤ＿Ｘは、より望ましい変調電流である。
【００４２】
図７は、本発明の一実施形態による、レーザダイオードシステム７００の配線図である。レーザダイオード７０２は、レーザドライバチップ７０６の一部分である制御可能な電流源７０４からレーザダイオード７０２に提供された電流に従って前面７０３から光を放射する。レーザドライバチップ７０６はまた、ディジタルコントローラ７０８を含む。光ダイオードのような光検出器７１０は、該レーザダイオードによって放射された光電力レベルに比例した検出器信号７１２を生成する。この実施形態において、レーザダイオード７０２は、後面７０５から光を「漏らす（リークする）」。後面７０５からの光の量は、前面７０３から放射される光に比例するが、強度がずっと低い。ある特定の実施形態において、光検出器は、電流をセンス抵抗器７１４に通過させることによって、電圧に変換される電流を生成する。センス抵抗器は、別の実施形態においては、レーザドライバチップ内に集積されない。代替として、トランスインピーダンス増幅器が、抵抗器の代りに、光検出器電流を電圧に変換するために使用される。
【００４３】
検出器信号は、アナログ−ディジタル変換器（「ＡＤＣ」）７１５によってディジタル化される。ディジタルコントローラは、本発明の一実施形態による方法を実行するディジタル論理回路である。代替として、本発明の一実施形態による方法は、レーザドライバチップ内に集積されていないマイクロコントローラによって実施される。レーザドライバチップは、レーザダイオードとレーザドライバチップとの両方を動作させるための電力を提供するバイアス線７１６上において電力を受け、且つ、制御線７１８上において制御信号を受ける。該制御信号は、レーザダイオードがデータ１条件内か又はデータ０条件内にあるべきかどうかを示す。
【００４４】
本発明の好適実施形態が詳細に説明されてきたが、これらの実施形態に対する修正及び改変が、添付の特許請求の範囲内に記載されたような本発明の範囲を逸脱することなく当業者によって行われることができることは明らかなはずである。
【００４５】
本発明の一実施態様を以下に示す。
（実施態様１）
低バイアス電流における低光出力電力と高バイアス電流における高光出力電力との平均である、レーザダイオードの平均光出力電力を測定し、
前記平均光出力電力をある平均光出力電力ターゲット範囲と比較して、該平均光出力電力が該ターゲット範囲内に無い場合には、
第１のバイアス電流における第１の光出力電力を測定し、
第２のバイアス電流における第２の光出力電力を測定し、
前記第１の光出力電力、前記第１のバイアス電流、前記第２の光出力電力、及び前記第２のバイアス電流から、スロープ効率を計算し、
新たなバイアス電流を計算し、及び、
前記平均光出力電力ターゲット範囲内において新たな平均光出力電力を生成するために、前記新たなバイアス電流において前記レーザダイオードをバイアスする
ことを含み、
前記第１の光出力電力と前記第２の光出力電力との各々は、最小光出力電力よりも大きいことからなる、前記レーザダイオードを制御する方法。
（実施態様２）
前記新たなバイアス電流は、新たな低バイアス電流であることからなる、実施態様１に記載の方法。
（実施態様３）
より低い新たな平均光出力電力を提供するために、前記低バイアス電流は、最小の低バイアス電流よりも大きく、前記新たな低バイアス電流は、前記低バイアス電流よりも小さいことからなる、実施態様２に記載の方法。
（実施態様４）
より高い新たな平均光出力電力を生成するために、前記低バイアス電流は、最大の低バイアス電流よりも小さく、前記新たな低バイアス電流は、前記低バイアス電流よりも大きいことからなる、実施態様２に記載の方法。
（実施態様５）
前記新たなバイアス電流は、新たな高バイアス電流であることからなる、実施態様１に記載の方法。
（実施態様６）
より高い平均光出力電力を生成するために、前記低バイアス電流は、最大の低バイアス電流であり、前記新たな高バイアス電流は、前記高バイアス電流よりも大きいことからなる、実施態様５に記載の方法。
（実施態様７）
より低い平均光出力電力を生成するために、前記低バイアス電流は、最小の低バイアス電流であり、前記新たな高バイアス電流は、前記高バイアス電流よりも小さいことからなる、実施態様５に記載の方法。
（実施態様８）
前記平均光出力電力ターゲット範囲内において新たな平均光出力電力を生成するために、前記新たなバイアス電流において前記レーザダイオードをバイアスする前記ステップの後に、
所望のスロープ効率に対して前記レーザダイオードのスロープ効率を比較して、該スロープ効率が、該所望のスロープ効率よりも大きい場合には、
前記高バイアス電流を低減する
ステップを更に含むことからなる、実施態様１に記載の方法。
（実施態様９）
前記平均光出力電力ターゲット範囲内において新たな平均光出力電力を生成するために、前記新たなバイアス電流において前記レーザダイオードをバイアスする前記ステップの後に、
所望のスロープ効率に対して前記レーザダイオードのスロープ効率を比較して、該スロープ効率が、該所望のスロープ効率よりも大きくない場合には、
前記低バイアス電流を調整する
ステップを更に含むことからなる、実施態様１に記載の方法。
（実施態様１０）
前記新たなバイアス電流は、前記高バイアス電流よりも大きい新たな高バイアス電流であり、前記低バイアス電流は、最小の低バイアス電流よりも大きく、前記低バイアス電流を調整する前記ステップは、前記低バイアス電流を低減することを含むことからなる、実施態様９に記載の方法。
（実施態様１１）
前記新たなバイアス電流は、前記高バイアス電流よりも大きくない新たな高バイアス電流であり、前記低バイアス電流は、最大の低バイアス電流よりも小さく、前記低バイアス電流を調整する前記ステップは、前記低バイアス電流を増加させることを含むことからなる、実施態様９に記載の方法。
（実施態様１２）
低バイアス電流における低光出力電力と高バイアス電流における高光出力電力との平均である、レーザダイオードの平均光出力電力を測定し、
前記平均光出力電力をある平均光出力電力ターゲット範囲と比較して、該平均光出力電力が該ターゲット範囲内にある場合には、
第１のバイアス電流における第１の光出力電力を測定し、
第２のバイアス電流における第２の光出力電力を測定し、
前記第１の光出力電力、前記第１のバイアス電流、前記第２の光出力電力、及び前記第２のバイアス電流から、スロープ効率を計算し、前記平均光出力電力は、ある消光比を有し、及び、
前記平均光出力電力ターゲット範囲内において新たな平均光出力電力を提供するために、前記低バイアス電流と前記バイアス電流とのうちの少なくとも１つを調整する
ことを含み、
前記新たな平均光出力電力は、改善された消光比を有し、
前記第１の光出力電力と前記第２の光出力電力との各々は、最小光出力電力よりも大きいことからなる、前記レーザダイオードを制御する方法。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】１つの例示的なレーザダイオードについての、バイアス電流に対する光出力電力のグラフを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による、温度か、プロセスか、又は経年変化のドリフトに起因したバイアス電流の調整を示す、１つの例示的なレーザダイオードについての、バイアス電流に対する光出力電力のグラフを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による、温度か、プロセスか、又は経年変化のドリフトに起因した変調電流の調整を示す、１つの例示的なレーザダイオードについての、バイアス電流に対する光出力電力のグラフを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による、レーザダイオードを制御する１つの例示的な方法のフローチャートである。
【図５Ａ】ＥＲを改善するためにバイアス及び変調電流をどのようにして調整するかを示す、ダイオード特性の一部のグラフを示す図である。
【図５Ｂ】ＥＲを改善するためにバイアス及び変調電流をどのようにして調整するかを示す、ダイオード特性の一部のグラフを示す図である。
【図６Ａ】バイアス電流が最大値の時に、ターゲット平均電力を達成するために変調電流を調整することの一実施形態を示す、ダイオード特性の一部のグラフを示す図である。
【図６Ｂ】バイアス電流が最小値の時に、ターゲット平均電力を達成するために変調電流を調整することの一実施形態を示す、ダイオード特性の一部のグラフを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による、レーザダイオードシステムの配線図である。
【符号の説明】
【００４７】
データ０  低光出力電力
データ１  高光出力電力
Ｉ０    低バイアス電流
Ｉ０’  新たなバイアス電流
Ｉ０＿ＭＡＸ  最大の低バイアス電流
ＰＭＩＮ  最小光出力電力
【図１】
2007081398.tif 000003
【図２】
2007081398.tif 000004
【図３】
2007081398.tif 000005
【図４】
2007081398.tif 000006
【図５Ａ】
2007081398.tif 000007
【図５Ｂ】
2007081398.tif 000008
【図６Ａ】
2007081398.tif 000009
【図６Ｂ】
2007081398.tif 000010
【図７】
2007081398.tif 000011