(57)【要約】【課題】複数のレーザ素子間の温度特性のばらつきや温度変化に応じて、複数のレーザ素子の個々の光出力を正確に制御することが可能なレーザ制御装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】レーザダイオード（ＬＤ）１１Ａ〜１１Ｄは、第１の電流源１４Ａ〜１４Ｄによりバイアス電流Ｉｂが付与され、更に、変調回路３０と第２の電流源１７Ａ〜１７Ｄによって変調電流Ｉｍが生成され、変調回路３０及び結合器１５Ａ〜１５Ｄを介してバイアス電流Ｉｂに重畳される。第１，第２の電流源を制御するＭＰＵ２３は、バイアス電流及び変調電流に電流変動分ΔＩを試験電流として重畳させ、その際のＬＤ１１Ａ〜１１Ｄ光出力変動量に応じて、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの光出力平均値が一定になるようにＬＤ１１Ａ〜１１Ｄのバイアス電流Ｉｂを制御する。【選択図】図１
2007317800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザ素子と、
前記複数のレーザ素子の光出力をモニタする光検出器と、
データに基づいて前記レーザ素子毎に変調を行う変調回路と、
前記複数のレーザ素子に個別にバイアス電流を付与する第１の駆動源と、
前記変調回路に前記レーザ素子毎に付与する変調電流を生成する第２の駆動源と、
前記バイアス電流及び前記変調電流に駆動電流変動分を試験電流として重畳して前記第１，第２の駆動源を制御し、前記試験電流の重畳に伴って生じる前記光出力の変動量及び前記バイアス電流自身の値に応じて前記バイアス電流を制御する制御部とを備えることを特徴とするレーザ制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記試験電流の重畳に伴って生じる前記光出力の変動量及びバイアス電流に応じた各レーザ素子の平均光出力のモニタ値を上位装置に通知することを特徴とする請求項１に記載のレーザ制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記試験電流による前記光出力の変動量に応じて、各レーザ素子の前記光出力の変調振幅が一定になるように前記変調電流の振幅を制御することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記複数のレーザ素子を個別に時分割により制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ制御装置。
【請求項５】
複数のレーザ素子の光出力を光検出器によりモニタし、前記モニタによる光出力及びデータに基づいて、バイアス電流及び変調電流からなる駆動電流により前記複数のレーザ素子を駆動するレーザ制御方法において、
駆動電流変動分を試験電流として前記駆動電流に重畳して前記複数のレーザ素子を個別に駆動し、
前記複数のレーザ素子の光出力を前記光検出器でモニタし、
各レーザ素子の平均光出力が一定になるように、前記試験電流による前記光出力の変動量及びバイアス電流に応じて前記バイアス電流を制御することを特徴とするレーザ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレーザ素子の光出力を光検出器でモニタすると共に、前記モニタ結果に基づいて、複数のレーザ素子のそれぞれをバイアス電流及び変調電流からなる駆動電流により制御するレーザ制御装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムの光インターフェース等には、発光源としてレーザ素子、例えば、レーザダイオード（ＬＤ）が用いられている。光通信においては、伝送エラー等の発生を低減するため、発光源の光出力を安定化する必要がある。しかし、ＬＤは、発光特性が周囲温度によって変動し易いことが知られている。そこで、一般には、ＬＤの光出力をフォトダイオード（ＰＤ）により検出し、受光出力が一定になるようにＬＤのバイアス電流を制御し、ＬＤの光出力の安定化を図っている。
【０００３】
しかし、伝送方式、用途等によっては、バイアス電流の制御のみではＬＤの光出力を安定にできない場合がある。そこで、バイアス電流の調整に加え、変調電流振幅を調整できるようにした変調回路が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、多チャンネルの光伝送に用いられる発光源には、複数のＬＤを集積化して構成されたレーザアレイ装置が用いられる。この場合、ＬＤ毎に光出力を制御しようとすると、回路構成が複雑になる。
【０００５】
そこで、レーザアレイ装置における構成の簡略化を図ったものとして、例えば、特許文献２に示されるレーザアレイ装置がある。このレーザアレイ装置は、複数のレーザユニットの内の１つを基準レーザユニットと定め、この基準レーザユニットについてのみ駆動電流のフィードバック制御を行うようにし、他の半導体レーザユニットについては、基準半導体レーザユニットの駆動電流の制御に追従した制御を行うようにして、構成の簡略化を図っている。
【特許文献１】特開平６−８５３６３号公報（［０００８］〜［００１３］）
【特許文献２】特許第３１３０５７１号（［００１２］〜［００１９］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２の構成では、複数のレーザユニットの内、基準にしたレーザユニットの光出力のみをモニタして制御を行っているため、レーザユニット間で温度特性のばらつきが大きい場合、他のレーザユニットを正確に制御することが難しくなる。
【０００７】
従って、本発明の目的は、複数のレーザ素子間の温度特性のばらつきや温度変化に応じて、複数のレーザ素子の個々の光出力を正確に制御することが可能なレーザ制御装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、複数のレーザ素子と、複数のレーザ素子の光出力をモニタする光検出器と、データに基づいて前記レーザ素子毎に変調を行う変調回路と、前記複数のレーザ素子に個別にバイアス電流を付与する第１の駆動源と、前記変調回路に前記レーザ素子毎に付与する変調電流を生成する第２の駆動源と、前記バイアス電流及び前記変調電流に駆動電流変動分を試験電流として重畳して前記第１，第２の駆動源を制御し、前記試験電流の重畳に伴って生じる前記光出力の変動量及び前記バイアス電流自身の値に応じて前記バイアス電流を制御する制御部とを備えることを特徴とするレーザ制御装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は、上記目的を達成するため、複数のレーザ素子の光出力を光検出器によりモニタし、前記モニタによる光出力及びデータに基づいて、バイアス電流及び変調電流からなる駆動電流により前記複数のレーザ素子を駆動するレーザ制御方法において、駆動電流変動分を試験電流として前記駆動電流に重畳して前記複数のレーザ素子を個別に駆動し、前記複数のレーザ素子の光出力を前記光検出器でモニタし、平均光出力が一定になるように、前記試験電流による前記光出力の変動量に応じて前記バイアス電流を制御することを特徴とするレーザ制御方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレーザ制御装置及びその制御方法によれば、複数のレーザ素子間の温度特性のばらつきや温度変化に応じて、複数のレーザ素子の個々の光出力を正確に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［第１の実施の形態］
（レーザ制御装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ制御装置を示す。このレーザ制御装置１は、一端が電源Ｖｃｃに接続されたレーザ素子としての複数のＬＤ１１Ａ〜１１Ｄからなる多チャンネル型の半導体レーザアレイ１２と、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの光出力を一括してモニタする光検出器としてのＰＤ（フォトダイオード）１３と、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの低電位端とグランド間に接続された第１の電流源（第１の駆動源）１４Ａ〜１４Ｄと、第１の電流源１４Ａ〜１４ＤとＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの間の各ライン内に設けられた結合器１５Ａ〜１５Ｄと、データＤ１〜Ｄ４により変調を行って変調出力を結合器１５Ａ〜１５Ｄへ印加する変調器１６Ａ〜１６Ｄと、変調器１６Ａ〜１６Ｄとグランド間に接続された第２の電流源（第２の駆動源）１７Ａ〜１７Ｄと、ＰＤ１３の他端（低電位端）とグランド間に接続された抵抗１８と、抵抗１８に並列接続されたコンデンサ１９と、コンデンサ１９の高電位端に接続されたコンデンサ２０と、コンデンサ２０からの信号を増幅する増幅器２１と、増幅器２１からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２２と、Ａ／Ｄ変換器２２からの出力信号に基づいて動作する制御部としてのＭＰＵ（Micro Processor Unit）２３と、ＭＰＵ２３から出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換して第１の電流源１４Ａ〜１４Ｄへ出力する第１のＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器２４Ａ〜２４Ｄと、ＭＰＵ２３から出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換して第２の電流源１７Ａ〜１７Ｄへ出力する第２のＤ／Ａ変換器２５Ａ〜２５Ｄとを備えて構成されている。
【００１２】
ＰＤ１３は、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄのいずれかに光出力が有るときに、出力電流を生じ、抵抗１８に受光量に応じた電圧降下を生じさせるように接続されている。
【００１３】
結合器１５Ａ〜１５Ｄは、第１の電流源１４Ａ〜１４Ｄによって流されるバイアス電流Ｉｂ１〜Ｉｂ４と変調器１６Ａ〜１６Ｄを流れる変調電流Ｉｍ１〜Ｉｍ４をＡＣ（交流）結合またはＤＣ（直流結合）により重畳する回路構成を有する。
【００１４】
変調器１６Ａ〜１６Ｄは、変調回路３０を構成しており、それぞれは、例えば、ＮＰＮトランジスタからなり、それぞれはベースに入力されたデータＤ１〜Ｄ４の論理「０」，「１」に応じてスイッチング動作をする。このトランジスタは、コレクタが結合器１５Ａ〜１５Ｄに接続され、エミッタが第２の電流源１７Ａ〜１７Ｄに接続されている。
【００１５】
第１の電流源１４Ａ〜１４Ｄは、バイアス電流Ｉｂ１〜Ｉｂ４をＬＤ１１Ａ〜１１Ｄに流し、第２の電流源１７Ａ〜１７Ｄは変調電流Ｉｍ１〜Ｉｍ４を変調器１６Ａ〜１６Ｄに流すように構成されている。
【００１６】
コンデンサ１９は、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの平均光出力Ｐａｖｅの総和を検出するために、抵抗１８の出力電圧を平滑化するもので、その時定数は、データ信号の周期より十分に長くしなければならないが、同時に試験電流の周期より十分に短くする必要がある。また、コンデンサ２０は、試験電流によって引き起こされるＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの平均光出力Ｐａｖｅの総和の変動を抽出するためのもので、その時定数は、試験電流の周期より十分に長くする必要がある。
【００１７】
ＭＰＵ２３は、例えば、図示しないＣＰＵ等のほか、メモリ２３ａを備え、メモリ２３ａに格納されたプログラムに従って動作するように構成されている。
【００１８】
ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄは、１つのユニットにして半導体レーザアレイ１２が構成されており、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄを個々に駆動することにより、多チャンネルの光出力信号を生成することができる。
【００１９】
図２は、レーザダイオードの駆動電流−発光出力特性を示す。本実施の形態で用いたＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの１つの特性を示したのが図２であり、変調電流Ｉｍが閾値Ｉｔｈ以下の領域（自然発光域）の光出力は自然放出光のみで非常に小さいが、閾値Ｉｔｈを超える領域（誘導放出域）では変調電流Ｉｍと光出力Ｐが直線的になる特性を有している。この誘導放出域の傾き、すなわち、光出力Ｐと変調電流Ｉｍの微小変化量の比は、微分効率ηと呼ばれている。更に、変調電流Ｉｍを増加させると、微分効率ηが小さくなる現象、すなわち微分効率ηの飽和が生じる。
【００２０】
ＬＤの光出力の強弱により光信号を伝送する場合、信号波形が歪んで伝送特性を悪化させる現象を生じさせないためには、微分効率ηが一定になる領域を使用する必要がある。したがって、閾値Ｉｔｈより小さい電流、及び微分効率ηが飽和するような大きな電流でＬＤを駆動することは望ましくない。
【００２１】
また、周囲温度の変化によって微分効率η及び閾値Ｉｔｈの値が変動する。従って、温度ＴからＴ’に変動すると、一定の平均光出力Ｐａｖｅを得るには、バイアス電流ＩｂをＩ’ｂに変更する制御が必要になる。
【００２２】
（レーザ制御装置の動作）
図３及び図４は、ＭＰＵによる処理を示すフローチャートである。図３は全体の処理を示し、図４は図３の各ＬＤの駆動制御の詳細を示す。図１〜図４を参照して、以下にレーザ制御装置１の動作を説明する。ここでは、信号の論理「０」，「１」に対応する光出力をそれぞれＰ０，Ｐ１とし、それぞれの駆動電流をＩ０，Ｉ１とする。また、駆動電流Ｉ０，Ｉ１の近傍の微分効率を、η０，η１とする。
【００２３】
図３に示すように、ＭＰＵ２３は、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの全てを予め定めたＩｂ１〜Ｉｂ４およびＩｍ１〜Ｉｍ４の初期値により駆動する（Ｓ２０１）。その後、ＬＤ１１Ａ、ＬＤ１１Ｂ、ＬＤ１１Ｃ、ＬＤ１１Ｄ、ＬＤ１１Ａ、・・・の順に繰り返し駆動制御が実行される（Ｓ２０２〜２０５）。
【００２４】
ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄは、ＭＣＵ２３によって、所定のバイアス電流Ｉｂ１〜Ｉｂ４及び所定の変調電流Ｉｍ１〜Ｉｍ４が流れるように第１，第２の電流源１４Ａ〜１４Ｄ，１７Ａ〜１７Ｄが制御されると共に変調器１６Ａ〜１６ＤにデータＤ１〜Ｄ４が入力されると、データＤ１〜Ｄ４の論理「０」，「１」に応じた光出力Ｐ０，Ｐ１からなるレーザ光を発光する。
【００２５】
ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄが図２の閾値Ｉｔｈを超える領域（誘導放出域）で駆動されているとき、駆動電流Ｉ０，Ｉ１とバイアス電流Ｉｂ、変調電流Ｉｍの関係は次式のようになる。なお、Ｉｂ及びＩｍは、以下においては、特に断らない限り、バイアス電流Ｉｂ１〜Ｉｂ４及び変調電流Ｉｍ１〜Ｉｍ４の内の１つを示している。
【００２６】
バイアス電流Ｉｂと変調電流Ｉｍが、結合器１５Ａ〜１５ＤによってＡＣ結合されている場合、下記（１ａ）式になる。
Ｉ０＝Ｉｂ−Ｉｍ／２、  Ｉ１＝Ｉｂ＋Ｉｍ／２      ・・・（１ａ）
また、ＩｂとＩｍが結合器１５Ａ〜１５ＤによってＤＣ結合されている場合、下記（１ｂ）式になる。
Ｉ０＝Ｉｂ、  Ｉ１＝Ｉｂ＋Ｉｍ                    ・・・（１ｂ）
【００２７】
バイアス電流Ｉｂ１〜Ｉｂ４及び変調電流Ｉｍ１〜Ｉｍ４を定めれば、駆動電流Ｉ０，Ｉ１は、上記（１ａ）または（１ｂ）から一意に定まる。したがって、ＭＰＵ２３によってバイアス電流Ｉｂ１〜Ｉｂ４及び変調電流Ｉｍ１〜Ｉｍ４が適切な値になるように設定すれば、所定の光出力Ｐ０及びＰ１を得ることができる。
【００２８】
ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの光出力Ｐは、ＰＤ１３によってモニタされている。ＰＤ１３は、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの光出力Ｐの総和に比例した光電流を出力する。この光電流は、抵抗１８によって電圧値に変換される。抵抗１８に生じた電圧は、コンデンサ１９によって光出力の変調成分が除去され、４つのＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの平均光出力Ｐａｖｅの和が検出される。
【００２９】
更に、コンデンサ２０により、レーザ駆動電流の変動分ΔＩによって引き起こされる平均光出力Ｐａｖｅの変動を抽出する。コンデンサ２０からの平均光出力Ｐａｖｅは、増幅器２１によって増幅され、光モニタ信号（光出力変動量）Ｐｍｏｎとして出力される。光モニタ信号Ｐｍｏｎは、Ａ／Ｄ変換器２２によってデジタル信号に変換され、ＭＰＵ２３へ入力される。
【００３０】
（微分効率の算出）
ＭＰＵ２３は、第１の電流源１４Ａ〜１４Ｄ及び第２の電流源１７Ａ〜１７Ｄを制御し、バイアス電流Ｉｂ１〜Ｉｂ４及び変調電流Ｉｍ１〜Ｉｍ４に試験電流を重畳する。以下、バイアス電流Ｉｂと変調電流ＩｍがＡＣ結合されている場合について述べる。まず、バイアス電流Ｉｂ１〜Ｉｂ４に振幅△Ｉの試験電流を重畳する（図４のＳ３０１）。この場合、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄ毎に個別に駆動電流Ｉ０，Ｉ１のそれぞれに試験電流（ΔＩ）を重畳する。
【００３１】
増幅器２１から出力される光モニタ信号Ｐｍｏｎは、平均光出力Ｐａｖｅの変動量であるから、このとき、駆動電流Ｉ０，Ｉ１の近傍の光出力変動の平均が検出される。ＭＰＵ２３は、このときの光モニタ信号Ｐｍｏｎを変数△Ｐｂとしてメモリ２３ａに保存する（Ｓ３０２）。この変数△Ｐｂは次式で表される。
【００３２】
△Ｐｂ＝｛（η１＋η０）／２｝・△Ｉ              ・・・・（２）
ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄが図２に示す微分効率ηが一定の領域で駆動されていれば、微分効率η１とη０は一致するので、上記（２）式から、変数△Ｐｂは微分効率ηに関する量であることが分かる。
【００３３】
次に、ＭＰＵ２３は、変調電流Ｉｍ１〜Ｉｍ４に振幅△Ｉの試験電流を重畳する（Ｓ３０３）。このとき、上記（１ａ）式より、駆動電流Ｉ０に（−△Ｉ／２）、駆動電流Ｉ１に（＋△Ｉ／２）が重畳される。ＭＰＵ２３は、このときの光モニタ信号Ｐｍｏｎを変数△Ｐｍ（微分効率ηの飽和度）としてメモリ２３ａに保存する（Ｓ３０４）。変数△Ｐｍは次式で表される。
△Ｐｍ＝｛（η１−η０）／２｝・△Ｉ            ・・・・（３）
ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄが微分効率ηが一定の領域で駆動されていれば、η１＝η０であるので、上記（３）式から、変数△Ｐｍは殆ど零である。ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄが微分効率ηの飽和領域で駆動されていれば、η１＜η０になるので、変数△Ｐｍは微分効率ηの飽和度を示す指標になる。
【００３４】
次に、ＭＰＵ２３は、微分効率η０に関する量（変数Ｈ０）を次式により計算する。
Ｈ０＝△Ｐｂ−△Ｐｍ（＝η０・△Ｉ）      ・・・・（４）
駆動電流Ｉ０が閾値Ｉｔｈ以下であれば、η０、すなわち変数Ｈ０は殆ど零である。したがって、変数Ｈ０は、駆動電流Ｉ０が閾値Ｉｔｈ以下かどうかを示す指標になる。
【００３５】
（ＤＣ結合における変数の算出）
ここで、ＩｂとＩｍがＤＣ結合されている場合の変数△Ｐｍ及びＨ０の算出方法を説明する。なお、△Ｐｂは、上述したＡＣ結合の場合と同じ方法で算出できる。
バイアス電流Ｉｂに（＋△Ｉ）を重畳し、同時に、変調電流Ｉｍに（−△Ｉ）を重畳すると、上記（１ｂ）式より、駆動電流Ｉ０には振幅△Ｉが重畳される。一方、駆動電流Ｉ１は、バイアス電流Ｉｂと変調電流Ｉｍに重畳した試験電流が互いに打ち消しあうので、何も重畳されないことになる。したがって、このとき検出される光モニタ信号Ｐｍｏｎはη０×△Ｉとなり、数式４より、変数Ｈ０となる。
【００３６】
変調電流Ｉｍに振幅△Ｉを重畳すると、上記（１ｂ）式より、駆動電流Ｉ１のみに振幅△Ｉが重畳されるので、検出される光モニタ信号Ｐｍｏｎは（η１×△Ｉ）となる。したがって、（η１×△Ｉ）と変数Ｈ０（＝η０×△Ｉ）との差の半分が、上記（３）式より、変数△Ｐｍになる。
【００３７】
（ＬＤの制御）
ＭＰＵ２３は、以上の様にして算出した変数△Ｐｂ，△Ｐｍ及びＨ０（Ｓ３０５）に基づいてバイアス電流Ｉｂ１〜Ｉｂ４を制御し、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの平均光出力Ｐａｖｅが一定になるようにする。
【００３８】
この制御は、まず、変数△Ｐｍ，Ｈ０に基づいて、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄが微分効率ηが一定の領域で駆動されているかどうかをチェックする（Ｓ３０６、Ｓ３０７）。駆動電流Ｉ１が過大で、η１が微分効率ηの飽和領域にあれば、バイアス電流Ｉｂ１〜Ｉｂ４を所定量だけ減少させる。また、駆動電流Ｉ０が閾値Ｉｔｈ以下であれば、バイアス電流Ｉｂ１〜Ｉｂ４を所定量だけ増加させる。このような制御を繰り返し行うことで、駆動電流Ｉ０，Ｉ１は微分効率ηが一定の領域に入る。ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄが、η０＝η１（＝η）となるような微分効率ηが一定の領域で駆動されている場合、ＭＰＵ２３は、平均光出力Ｐａｖｅを一定にする制御を実行する。この制御について、以下に説明する。
【００３９】
本実施の形態では、１つのＰＤ１３により半導体レーザアレイ１２のＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの光出力を検知しているので、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの個々の平均光出力Ｐａｖｅを直接検出することはできない。そこで、図５に示すようなＬＤの特性を利用して、平均光出力Ｐａｖｅを一定にする制御を実行する。
【００４０】
図５は、レーザダイオードの温度による１／η及びバイアス電流との関係を示し、（ａ）は微分効率ηの逆数と温度との関係を示す特性図、（ｂ）は平均光出力Ｐａｖｅが一定のときのバイアス電流Ｉｂと温度との関係を示す特性図、（ｃ）は（ｂ）におけるバイアス電流Ｉｂと１／ηとの関係を示す特性図である。
【００４１】
図５の（ａ）に示すように、温度上昇に伴って微分効率ηが低下（即ち、１／ηが増加）していることが分かる。そのため、図５の（ｂ）に示すように、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの光出力Ｐを一定にするために、温度上昇に伴ってバイアス電流Ｉｂが上昇していることが分かる。また、図５の（ｃ）に示すように、光出力Ｐが一定であれば、１／ηとバイアス電流Ｉｂとは強い相関があり、温度に依存しない定数Ａ，Ｂを用いて、次式のように一次近似できる。なお、ここでは、Ｉｂ１〜Ｉｂ４の１つについて示している。
【００４２】
Ｉｂ＝−Ａ＋Ｂ／η                        ・・・（５）
上記（５）式から、平均光出力Ｐａｖｅが一定であれば、微分効率η、バイアス電流Ｉｂ及び定数Ａから次の関係が成立する。
η（Ｉｂ＋Ａ）＝Ｂ（＝一定）              ・・・（６）
よって、上記（６）式の左辺が一定になるようにＬＤ１１Ａ〜１１Ｄを制御すれば、平均光出力Ｐａｖｅを一定にすることができる。また、微分効率η（＝η０＝η１）は、上記（２）式から、△Ｐｂ／△Ｉであることが分かる。
【００４３】
以上から、ＭＰＵ２３は、検出した微分効率η、既知のバイアス電流Ｉｂ１〜Ｉｂ４、及び予め定められた定数Ａから上記（６）式の左辺、即ち、η（Ｉｂ＋Ａ）＝（Ｉｂ＋Ａ）・△Ｐｂ／△Ｉ＝Ｂ’を算出する（Ｓ３０５）。
【００４４】
更に、ＭＰＵ２３は、上記ステップＳ３０６で保存した変数△Ｐｍを殆ど零と見做すことができない場合（Ｓ３０６：Ｎｏ）、微分効率η１が飽和していると判断し、バイアス電流Ｉｂ１〜Ｉｂ４を所定量だけ減少させる（Ｓ３０９）。また、変数△Ｐｍが殆ど零と見做せる場合（Ｓ３０６：Ｙｅｓ）、微分効率η１は飽和していないと判断し、ステップＳ３０７へ移行する。ステップＳ３０７では、η０に対応する変数Ｈ０が殆ど０の場合（Ｓ３０７：Ｙｅｓ）、駆動電流が閾値Ｉｔｈ以下であると判断し、バイアス電流Ｉｂ１〜Ｉｂ４を所定量だけ増加させる（Ｓ３１０）。また、変数Ｈ０が殆ど０でない場合（Ｓ３０７：Ｎｏ）、ステップＳ３０８へ移行する。
【００４５】
ＭＰＵ２３は、定数ＢとＢ’を比較し、Ｂ’＞Ｂであればバイアス電流Ｉｂ１〜Ｉｂ４を小さくし、また、Ｂ＞Ｂ’であればバイアス電流Ｉｂ１〜Ｉｂ４を大きくする制御を行い、平均光出力Ｐａｖｅを一定にする（Ｓ３０８）。以上の処理をＬＤ１１Ａ〜１１Ｄについて行えば、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの平均光出力Ｐａｖは所定の値に制御される。
【００４６】
なお、定数Ａ，Ｂは、一般にＬＤ毎にばらつくが、ＬＤ毎に測定し、予め定数Ａ，Ｂを設定し、メモリ２３ａに保存しておくことで、平均光出力ＰａｖｅをＬＤ毎に個別に調整できる。また、閾値Ｉｔｈが殆ど零のＬＤ（一般に「無しきい値レーザ」などと呼ばれる）では、定数Ａは殆ど零と見做せるので、ＬＤ毎に定数Ａを与える必要はない。
【００４７】
（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、１個のＰＤ１３により複数のＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの光出力をモニタし、図５に示すようなＬＤの特性を利用することで、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの特性のばらつき及び温度変化に応じてＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの光出力（平均値及び変調振幅）を個別に、しかも正確に制御することができる。
また、ＰＤ１３による光出力モニタの検知結果に基づいて、η０が閾値Ｉｔｈ以下か否か、η１が飽和しているか否かをチェックしてＬＤ１１Ａ〜１１Ｄのバイアス電流Ｉｂを増減するようにしたので、光信号波形が歪まず伝送特性を悪化させることがない。
【００４８】
［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態に係るレーザ制御装置を示す。このレーザ制御装置１は、第１の実施形態において、上記（６）式の左辺、η（Ｉｂ＋Ａ）＝Ｂ’の値から、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれの平均光出力Ｐａｖｅを求めて、平均光出力モニタ値として上位装置２に通知するようにしたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００４９】
図６に示すように、ＭＰＵ２３には、インターフェース回路２６が接続され、このインターフェース回路２６に上位装置２が通信路３を介して接続されている。
【００５０】
図７は、平均光出力Ｐａｖｅを変えたときのη（Ｉｂ＋Ａ）の関係を示す。図７に示される特性は、次式で表される。
Ｐａｖｅ＝η（Ｉｂ−Ｉｔｈ）                        ・・・（７）
上記（７）式は、平均光出力Ｐａｖｅとη（Ｉｂ＋Ａ）は、傾き１の一次式で関係付けられることを示している。したがって、η（Ｉｂ＋Ａ）＝Ｂ’が目標値Ｂのときの光出力平均値を目標値Ｐｔａｒとすれば、平均光出力Ｐａｖｅは、次式で求められる。なお、目標値Ｐｔａｒは、予め設定された値である。
Ｐａｖｅ＝η（Ｉｂ＋Ａ）＋Ｐｔａｒ−Ｂ            ・・・（８）
上記（８）式を用いて、ＭＰＵ２３により平均光出力Ｐａｖｅを算出することができる。
【００５１】
図８は、第２の実施の形態における処理示す。図８における上記ステップＳ３０１〜Ｓ３１０は、第１の実施の形態と同一であるので、ここでは説明を省略する。第１の実施の形態で説明したステップＳ３０８の処理が終了すると、ＭＰＵ２３は、上記（８）式を用いて平均光出力Ｐａｖｅを算出し（Ｓ３２０）、メモリ２３ａの所定のアドレスに値を格納する。上位装置２は、インターフェース回路２６を介してメモリ２３ａの所定のアドレスにアクセスすることで、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの平均光出力Ｐａｖｅの値を読み出すことができる（Ｓ３２１）。
【００５２】
第２の実施の形態によれば、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれの平均光出力Ｐａｖｅをレーザ制御装置１から上位装置２に通知できるため、例えば、データ送信側の上位装置２からレーザ制御装置１の動作状態をモニタすることが可能になる。その他の効果は第１の実施の形態と同様である。
【００５３】
［第３の実施の形態］
（レーザ制御装置の構成）
本発明の第３の実施形態に係るレーザ制御装置は、第１の実施形態において、平均光出力Ｐａｖｅを一定にする制御に加え、光出力Ｐの光変調振幅Ｐｍも一定に制御するようにしたものであり、その他の処理、動作及び構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５４】
光変調振幅Ｐｍは、図２に示すように、微分効率η及び変調電流Ｉｍに比例する。そこで、本実施の形態では、ＭＰＵ２３により、検出された微分効率η及び既知の変調電流Ｉｍの積（ηＩｍ）が所定の値になるよう変調電流Ｉｍ１〜Ｉｍ４を制御する。
【００５５】
第３の実施の形態によれば、ＭＰＵ２３により平均光出力Ｐａｖｅと光変調振幅Ｐｍの両方を一定に制御することにより、温度変化が生じても、光出力Ｐ０，Ｐ１を一定にすることができる。
【００５６】
なお、第３の実施の形態は、第２の実施の形態をベースにすることもできる。
【００５７】
［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、各実施の形態間の構成要素の組合せは任意に行うことができる。例えば、レーザ素子は、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄの４つとしたが、任意の数にすることができる。
【００５８】
また、上記実施の形態においては、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄを同時に駆動する構成にしたが、ＬＤ１１Ａ〜１１Ｄを１つづつ時分割に駆動する構成にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るレーザ制御装置を示す回路図である。
【図２】レーザダイオードの駆動電流−発光出力特性を示す特性図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るレーザ制御装置の制御を示すフローチャートである。
【図４】図３の１つのＬＤの制御の詳細を示すフローチャートである。
【図５】レーザダイオードの温度による１／η及びバイアス電流との関係を示し、（ａ）は微分効率の逆数と温度との関係を示す特性図、（ｂ）は平均光出力Ｐａｖｅが一定のときのバイアス電流と温度との関係を示す特性図、（ｃ）は（ｂ）におけるバイアス電流と１／ηとの関係を示す特性図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るレーザ制御装置を示す回路図である。
【図７】平均光出力Ｐａｖｅを変えたときのη（Ｉｂ＋Ａ）の関係を示す特性図である。
【図８】第２の実施の形態における処理示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１  レーザ制御装置
２  上位装置
３  通信路
１１Ａ〜１１Ｄ  ＬＤ（レーザダイオード）
１２  半導体レーザアレイ
１３  ＰＤ（フォトダイオード）
１４Ａ〜１４Ｄ  第１の電流源
１５Ａ〜１５Ｄ  結合器
１６Ａ〜１６Ｄ  変調器
１７Ａ〜１７Ｄ  第２の電流源
１８  抵抗
１９，２０  コンデンサ
２１  増幅器
２２  Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器
２３ａ  メモリ
２４Ａ〜２４Ｄ  第１のＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器
２５Ａ〜２５Ｄ  第２のＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器
２６  インターフェース回路
３０  変調回路
【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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