(57)【要約】      （修正有）【課題】ＬＤを差動駆動する光トランシーバの変調電流の設定値の設定を容易化する。【解決手段】ＬＤの制御方法は、バイアス電流をＡＰＣ回路５により規定し、所定の消光比を与える変調電流を、一次式；ＩＭ＝α×ＩＢ＋β…（１）、［ＩＢはバイアス電流の設定値、α、βは係数］で規定し、係数α、βを、下記式；α＝ｃ×Ｍ１／ａ…（２）、β＝ＩＭＤ１−α×ＩＢ０…（３）、ａ＝（Ｍ１−Ｍ２）×（ｃ×ＩＢ０−ＩＴＨ）／（ＩＭＤ１−ＩＭＤ２）…（４）、ＭＮ＝２×（ＥＲＮ−１）／（ＥＲＮ＋１）…（５）で設定する［ＩＢ０は、常温下で規定の平均光出力を与えるバイアス電流の設定値、ＥＲＮは、変調電流を設定値ＩＭＤＮで駆動した時の消光比（Ｎ＝１，２）、ＩＴＨは、常温下におけるＬＤの閾値電流値、ｃは定数。］。【選択図】図１
2013222799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光トランシーバに搭載された半導体レーザのアノード及びカソードに、差動回路から互いに相補的な差動信号をそれぞれ入力するとともに前記半導体レーザにバイアス電流を与えることによって、当該半導体レーザを駆動する方法であって、
所定の平均光出力を与えるように前記バイアス電流をＡＰＣ手段により規定し、前記ＡＰＣ手段による前記バイアス電流の規定下で、所定の消光比を与える前記差動回路で生成される変調電流を、一次式（１）；
ＩＭ＝α×ＩＢ＋β      …（１）
［上記式中、ＩＭは変調電流の設定値、ＩＢはバイアス電流の設定値、α、βは係数を示す］
で規定し、
上記一次式（１）における係数を、下記式（２）〜（５）；
α＝ｃ×Ｍ１／ａ      …（２）
β＝ＩＭＤ１−α×ＩＢ０      …（３）
ａ＝（Ｍ１−Ｍ２）×（ｃ×ＩＢ０−ＩＴＨ）／（ＩＭＤ１−ＩＭＤ２）…（４）
ＭＮ＝２×（ＥＲＮ−１）／（ＥＲＮ＋１）      …（５）
で設定する、
［ただし、ＩＢ０は、所定の環境温度下で前記光トランシーバにおいて規定の平均光出力を与える前記バイアス電流の設定値であり、
ＥＲＮは、バイアス電流の設定値ＩＢ０が該環境温度下で与えられた状態で、前記差動回路の前記変調電流の設定値を２つの値ＩＭＤＮで駆動した時に観測されるそれぞれの消光比であり（Ｎ＝１，２）、
ＩＴＨは、前記環境温度下における前記半導体レーザの閾値電流値であり、
ｃは所定の定数である］
ことを特徴とする半導体レーザの制御方法。
【請求項２】
前記閾値電流値ＩＴＨは、前記半導体レーザを前記光トランシーバに搭載する前に測定される、
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項３】
前記バイアス電流及び前記変調電流は、いずれもＤ／Ａコンバータを介してデジタル的に制御され、前記設定値ＩＢ，ＩＭは、それぞれ、前記バイアス電流及び前記変調電流を規定する前記Ｄ／Ａコンバータの設定値である、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項４】
半導体レーザと、該半導体レーザのアノード及びカソードに対して互いに相補的な差動信号をそれぞれ入力する差動回路と、前記半導体レーザにバイアス電流を与えるバイアス電流源とを有する発光部を備える光トランシーバの製造方法であって、
前記半導体レーザを前記光トランシーバに搭載する前に、少なくとも所定の環境温度下での前記半導体レーザの閾値電流値ＩＴＨ０を測定し、
前記半導体レーザを前記光トランシーバに搭載した後に、前記所定の環境温度下の前記光トランシーバにおいて、規定の平均光出力を与える前記バイアス電流源の設定値ＩＢ０、及び所定の消光比ＥＲ１を与える前記差動回路で生成する変調電流の設定値ＩＭＤ１を測定し、
前記所定の環境温度下での前記光トランシーバにおいて、前記設定値ＩＭＤ１とは異なる設定値ＩＭＤ２を前記差動回路に与えた状態で消光比ＥＲ２を測定し、
所定の消光比を与える前記変調電流の設定値と前記バイアス電流源の設定値との関係を、下記一次式（１）；
ＩＭ＝α×ＩＢ＋β      …（１）
［上記式中、ＩＭは変調電流の設定値、ＩＢはバイアス電流源の設定値を示す］
で規定したときの係数α，βを、下記式（２）〜（５）；
α＝ｃ×Ｍ１／ａ      …（２）
β＝ＩＭＤ１−α×ＩＢ０      …（３）
ａ＝（Ｍ１−Ｍ２）×（ｃ×ＩＢ０−ＩＴＨ０）／（ＩＭＤ１−ＩＭＤ２）…（４）
ＭＮ＝２×（ＥＲＮ−１）／（ＥＲＮ＋１）      …（５）
［上記式中、ｃは所定の定数であり、Ｎは、１又は２の整数である］
を用いて求め、該係数α，βを前記光トランシーバ内に保持する、
ことを特徴とする光トランシーバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザの制御方法、及び半導体レーザを搭載した光トランシーバの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光通信において使用される光トランシーバに搭載される半導体レーザ（以下、「ＬＤ」という。）の駆動方式は大きく二種類の方式が知られている。一つは、ＬＤの一方の電極に単層の信号を与えて駆動する方式であり、他の一つは、ＬＤのアノードとカソードの両方に位相がπだけ異なる差動信号を与える方法である。前者の場合には、カソードから電流を引き出して変調する方式と、アノードに電圧信号を与えて変調する方式がある。一方、後者の方法では、差動回路の相補的な出力間にＬＤを接続する（下記特許文献１参照）。
【０００３】
図７には、下記特許文献１に記載された差動駆動回路を示している。同図に示すように、トランジスタ９０５ａ，９０５ｂ、電流源９０７、負荷抵抗９０６ａ，９０６ｂが差動回路を構成し、ＬＤはこの差動回路の出力（トランジスタ９０５ａ，９０５ｂのコレクタ）間にキャパシタ９０９ａ，９０９ｂを介して接続されている。また、ＬＤのアノード及びカソードには、それぞれ、インダクタ９１１ａ，９１１ｂを介して電流源９１２で決定される定常電流が供給される。仮に２つのトランジスタ９０５ａ，９０５ｂが完全にオン／オフ動作を実現する場合を考えると、トランジスタ９０５ａがオフ、トランジスタ９０５ｂがオンの場合には、ノード９０８ａが高電位、ノード９０８ｂが低電位となる。このとき、ＬＤには、電流源９１２で決定される定常電流に加えて、ノード９０８ａからノード９０８ｂに向かって余剰電流が流れる。この余剰電流は、トランジスタ９０５ｂを介して電流源９０７に吸収される。従って、抵抗９０６ｂでの電圧降下は電流源９０７の電流がすべて流れることによる電圧降下よりも小さくなる。一方、トランジスタ９０５ａがオン、トランジスタ９０５ｂがオフの場合には、ノード９０８ｂはノード９０８ａより高電位になるため、ＬＤへの余剰電流が生じない。しかしながら、インダクタ９１１ａを介してトランジスタ９０５ａに流れ込む浪費電流が生じる。この浪費電流と抵抗９０６ａを流れる電流の和が電流源９０７の電流に一致する。すなわち、抵抗９０６ａを流れる電流の値が、電流源９０７の電流が全て流れる場合（差動回路について無負荷状態）に比較して小さくなる。このように、差動駆動回路では、余剰電流の有無によりＬＤを変調することになる。すなわち、余剰電流がいわゆる変調電流となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０９９８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この変調電流の値を回路定数のみで決定することは容易ではない。変調電流は、ＬＤ、及びトランジスタ９０５ｂを流れて電流源９０７に吸収される電流である一方で、電流源９０７には、抵抗９０６ｂを流れる負荷電流も吸収される。両者の電流値を決定するのは、抵抗９０６ｂの抵抗値と、ＬＤの動作インピーダンスが主であるが、ＬＤの動作インピーダンスは個体ばらつきが大きい。
【０００６】
また、図７の差動駆動回路は、ＬＤの温度特性、特に、そのバイアス電流（電流源９１２による電流）と変調電流（電流源９０７による電流）を補償するためには、二つの電流源９０７，９１２の設定を調整する必要がある。しかし、そもそも変調電流自身を設定するのは容易でないことに加え、ＬＤの温度特性（温度依存性）まで含めて調整するのは非常に困難である。
【０００７】
従来は、複数の温度（例えば、低温−４０°Ｃ、室温２５°Ｃ、及び高温８５°Ｃの三温度）で、それぞれ、変調電流と消光比（ＬＤの発光出力のオン／オフ比）の関係を求め、その時の変調電流値を記憶しておくことで、実使用に供していた。このように環境温度を変えてＬＤ特性を取得するのには煩雑な手順が必要になる。特に、光トランシーバの市場で要求されているのは、ＬＤをパッケージに組み込んだ状態での特性ではなく、このパッケージ入りのＬＤを実際の機器（トランシーバ等）に組み込んだ状態での特性である。この場合、温度を変化させての測定はさらに煩雑となる。特に、光トランシーバの製造時には、温度を変化させた後のＬＤの温度が安定化するまでの待ち時間が必要となるため、製造コストが上昇する傾向にあった。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、ＬＤを差動駆動する光トランシーバの変調電流の設定値の設定、特に該トランシーバの温度特性の取得を容易化することが可能な半導体レーザの制御方法及び光トランシーバの製造方法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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の一側面に係る半導体レーザの制御方法は、光トランシーバに搭載された半導体レーザのアノード及びカソードに、差動回路から互いに相補的な差動信号をそれぞれ入力するとともに半導体レーザにバイアス電流を与えることによって、当該半導体レーザを駆動する方法であって、所定の平均光出力を与えるようにバイアス電流をＡＰＣ手段により規定し、ＡＰＣ手段によるバイアス電流の規定下で、所定の消光比を与える差動回路で生成される変調電流を、一次式（１）；
ＩＭ＝α×ＩＢ＋β      …（１）
［上記式中、ＩＭは変調電流の設定値、ＩＢはバイアス電流の設定値、α、βは係数を示す］
で規定し、上記一次式（１）における係数を、下記式（２）〜（５）；
α＝ｃ×Ｍ１／ａ      …（２）
β＝ＩＭＤ１−α×ＩＢ０      …（３）
ａ＝（Ｍ１−Ｍ２）×（ｃ×ＩＢ０−ＩＴＨ）／（ＩＭＤ１−ＩＭＤ２）…（４）
ＭＮ＝２×（ＥＲＮ−１）／（ＥＲＮ＋１）      …（５）
で設定する。
［ただし、ＩＢ０は、所定の環境温度下で光トランシーバにおいて規定の平均光出力を与えるバイアス電流の設定値であり、
ＥＲＮは、バイアス電流の設定値ＩＢ０が該環境温度下で与えられた状態で、差動回路の変調電流の設定値を２つの値ＩＭＤＮで駆動した時に観測されるそれぞれの消光比であり（Ｎ＝１，２）、
ＩＴＨは、所定の環境温度下における半導体レーザの閾値電流値であり、
ｃは所定の定数である］
【００１０】
このような半導体レーザの制御方法によれば、ＬＤを差動駆動する際にＡＰＣ手段により規定されたバイアス電流の設定値から変調電流の設定値を一次式（１）を用いて決める際に必要となる係数α、βを、一つの環境温度においてＬＤが搭載された光トランシーバを対象に得られた測定値から設定することができる。すなわち、係数α、βを、一つの環境温度下で測定されたＬＤの閾値電流と、一つの環境温度下で光トランシーバにおいて測定された規定の平均光出力を与えるバイアス電流の設定値と、一つの環境温度下で光トランシーバにおいて測定された２種類の変調電流の設定値と消光比の組み合わせとから設定することができる。これにより、光トランシーバの変調電流の設定値の設定、特に該トランシーバの温度特性の取得を容易化することができ、製造効率を向上させることができる。
【００１１】
上述した半導体レーザの制御方法においては、閾値電流値ＩＴＨは、半導体レーザを光トランシーバに搭載する前に測定される、ことが好適である。こうすれば、係数α、βの設定に必要なＬＤの閾値電流値の取得を容易に実現できる。
【００１２】
また、バイアス電流及び変調電流は、いずれもＤ／Ａコンバータを介してデジタル的に制御され、設定値ＩＢ，ＩＭは、それぞれ、バイアス電流及び変調電流を規定するＤ／Ａコンバータの設定値である、ことも好適である。この場合、上記のようにして係数α、βを決定することで、ＬＤの温度特性に適合したＬＤの差動駆動が実現される。
【００１３】
或いは、本発明の一側面に係る光トランシーバの製造方法は、半導体レーザと、該半導体レーザのアノード及びカソードに対して互いに相補的な差動信号をそれぞれ入力する差動回路と、半導体レーザにバイアス電流を与えるバイアス電流源とを有する発光部を備える光トランシーバの製造方法であって、半導体レーザを光トランシーバに搭載する前に、少なくとも所定の環境温度下での半導体レーザの閾値電流値ＩＴＨ０を測定し、半導体レーザを光トランシーバに搭載した後に、所定の環境温度下の光トランシーバにおいて、規定の平均光出力を与えるバイアス電流源の設定値ＩＢ０、及び所定の消光比ＥＲ１を与える差動回路で生成する変調電流の設定値ＩＭＤ１を測定し、所定の環境温度下での光トランシーバにおいて、設定値ＩＭＤ１とは異なる設定値ＩＭＤ２を差動回路に与えた状態で消光比ＥＲ２を測定し、所定の消光比を与える変調電流の設定値とバイアス電流源の設定値との関係を、下記一次式（１）；
ＩＭ＝α×ＩＢ＋β      …（１）
［上記式中、ＩＭは変調電流の設定値、ＩＢはバイアス電流源の設定値を示す］
で規定したときの係数α，βを、下記式（２）〜（５）；
α＝ｃ×Ｍ１／ａ      …（２）
β＝ＩＭＤ１−α×ＩＢ０      …（３）
ａ＝（Ｍ１−Ｍ２）×（ｃ×ＩＢ０−ＩＴＨ０）／（ＩＭＤ１−ＩＭＤ２）…（４）
ＭＮ＝２×（ＥＲＮ−１）／（ＥＲＮ＋１）      …（５）
［上記式中、ｃは所定の定数である］
を用いて求め、該係数α，βを光トランシーバ内に保持する。
【００１４】
このような光トランシーバの製造方法によれば、ＬＤを差動駆動する際にＡＰＣ手段により規定されたバイアス電流の設定値から変調電流の設定値を一次式（１）を用いて決める際に必要となる係数α、βを、一つの環境温度においてＬＤが搭載された光トランシーバを対象に得られた測定値から設定することができる。すなわち、係数α、βを、一つの環境温度下で測定されたＬＤの閾値電流と、一つの環境温度下で光トランシーバにおいて測定された規定の平均光出力を与えるバイアス電流の設定値と、一つの環境温度下で光トランシーバにおいて測定された２種類の変調電流の設定値と消光比の組み合わせとから設定することができる。これにより、光トランシーバの変調電流の設定値の設定、特に該トランシーバの温度特性の取得を容易化することができ、製造効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＬＤを差動駆動する光トランシーバの変調電流の設定値の設定、特に該トランシーバの温度特性の取得を容易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るＬＤの制御方法の対象となる光トランシーバ１の概略構成を示す回路図である。
【図２】図１のＬＤ差動駆動回路４の詳細構成を示す回路図である。
【図３】図１のＬＤ差動駆動回路４の各素子の接続状態を示す図である。
【図４】一般的なＬＤの発光特性の温度依存性を示すグラフである。
【図５】図１の光トランシーバ１において変調電流が設定された場合の変調電流の設定値と実際の変調電流値との関係を示すグラフである。
【図６】三温度で目標値の消光比を与える変調電流設定値とバイアス電流設定値との関係を示すグラフである。
【図７】従来のＬＤ差動駆動回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明によるＬＤの制御方法及び光トランシーバの製造方法の実施の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】
図１は、本発明の実施形態に係るＬＤの制御方法の対象となる光トランシーバ１の概略構成を示す回路図であり、図２は、図１のＬＤ差動駆動回路４の詳細構成を示す回路図である。この光トランシーバ１は、光信号を送受信するための装置であり、光送受信サブアセンブリであるＯＳＡ（Optical Sub Assembly）２、ＬＤ差動駆動回路４、ＡＰＣ回路５、終端抵抗６、及びコントローラ（デジタル回路）７を含んで構成されている。
【００１９】
ＯＳＡ２には、光信号を生成するＬＤ８と、ＬＤ８の発する光信号を受光する受光素子であるＰＤ（Photodiode）９とが搭載されている。ＬＤ８においては、一方の端面からの発光が光データリンクから取り出されてデータ伝送用の光信号として利用され、他方の端面からの発光がＯＳＡ２内でＰＤ９によって受光されて光出力モニタ用として利用される。ＬＤ８のアノード端子には、インダクタ１０ａを介してＯＳＡ２の外部からバイアス電圧Ｖｃｃが印加されている。また、ＰＤ９のアノード端子には、終端抵抗６が接続され、この終端抵抗６によってＰＤ９が生成する光電流Ｉｐｄに応じた電圧降下が生じる。また、ＬＤ８のカソード端子には、ＬＤ８のアノードからカソードに向けてバイアス電流を供給するＡＰＣ（Auto Power Control）回路（ＡＰＣ手段）５が接続されている。さらに、ＬＤ８のアノード及びカソードには、ＬＤ差動駆動回路４が接続されている。これらのＬＤ８、ＬＤ差動駆動回路４、及びＡＰＣ回路５によって光信号を生成する発光部が構成される。なお、ここでは、光送信デバイスと光受信デバイスがアセンブリに一体化された構成を有しているが、光送信サブアセンブリ（ＴＯＳＡ：Transmitter Optical Sub-Assembly）と光受信サブアセンブリ（ＲＯＳＡ：Receiver Optical Sub-Assembly）とが別々のデバイスによって構成されていてもよい。
【００２０】
ＡＰＣ回路５は、インダクタ１０ｂと、トランジスタ１１及び抵抗素子１２からなるバイアス電流源１５と、差動増幅器１３，１４とを有しており、ＬＤ８に供給するバイアス電流Ｉｂｉａｓを制御するＡＰＣループを構成する。このトランジスタ１１のコレクタは、インダクタ１０ｂを介してＬＤ８のカソード端子に接続され、トランジスタ１１のベースは、差動増幅器１３の出力に接続され、トランジスタ１１のエミッタは、抵抗素子１２を介して接地されると共に差動増幅器１３の反転入力及びコントローラ７に接続されている。さらに、差動増幅器１４の非反転入力にはコントローラ７が接続され、差動増幅器１４の反転入力にはＰＤ９のアノード端子が接続され、差動増幅器１４の出力には差動増幅器１３の非反転入力が接続されている。このような構成のＡＰＣ回路５においては、コントローラ７からの規定の平均光出力強度の目標値を示す光出力設定信号と、終端抵抗６の電圧降下によって示される光出力測定信号との差分信号が差動増幅器１４によって出力される。そして、差動増幅器１３及びトランジスタ１１によって、その差分信号を基にＬＤ８の平均光出力が所定の目標値に近づくようにバイアス電流Ｉｂｉａｓが帰還制御（ＡＰＣ制御）によって規定される。
【００２１】
ＬＤ差動駆動回路４は、外部から“1/0”のデータを含む伝送信号が入力され、この伝送信号に対応して“1/0”で変化する変調電流ＩｍｏｄをＬＤ８に供給する。また、ＬＤ差動駆動回路４は、コントローラ７の制御によって変調電流Ｉｍｏｄの振幅を調整可能に構成されている。図２を参照して、ＬＤ差動駆動回路４は、差動対を構成し、それぞれの制御端子（ベース端子）に互いに相補的な伝送信号が入力される２つのトランジスタ４１ａ，４１ｂと、一端にバイアス電圧Ｖｃｃが印加され、他端が２つのトランジスタ４１ａ，４１ｂの電流端子（コレクタ）にそれぞれ接続された負荷抵抗４２ａ，４２ｂと、２つのトランジスタ４１ａ，４１ｂの電流端子（エミッタ）とグラウンドとの間に接続された変調電流源４３とによって構成されている。そして、負荷抵抗４２ａとトランジスタ４１ａとの接続点である出力ノード４４ａは、キャパシタ４５ａを介してＬＤのアノードに接続され、負荷抵抗４２ｂとトランジスタ４１ｂとの接続点である出力ノード４４ｂは、キャパシタ４５ｂを介してＬＤのカソードに接続されている。
【００２２】
図３を参照しながら、このＬＤ差動駆動回路４の動作について説明する。
【００２３】
この回路４は、差動トランジスタ４１ａ，４１ｂを備えるが、これらのトランジスタ対は電流スイッチとして機能する。図３（ａ）には、トランジスタ４１ａがオフ、トランジスタ４１ｂがオンの時のＬＤ差動駆動回路４の各素子の接続状態を示し、図３（ｂ）には、トランジスタ４１ａがオン、トランジスタ４１ｂがオフの時のＬＤ差動駆動回路４の各素子の接続状態を示している。両方の場合でバイアス電源Ｖｃｃからの電流の吐き出し経路は三つあり、そこから吐き出された電流はバイアス電流源１５から変調電流源４３に振り分けられる。バイアス電源Ｖｃｃとグラウンドの間に接続されたＬＤにどのくらいの電流が流れるかで変調の挙動が決定される。ここで、負荷抵抗４２ａ４２ｂを流れる電流をＩ’とする。トランジスタ４１ａ，４１ｂのオン／オフによって出力ノード４４ａ，４４ｂの電位がわずかに変動するが、負荷抵抗４２ａ，４２ｂは終端抵抗の機能を目的とするためにその変動の絶対値が小さく、負荷抵抗４２ａ，４２ｂを流れる電流値も小さい。このことから、電流Ｉ’はトランジスタ４１ａ，４１ｂのオン／オフにかかわらず変動しないものと近似できる。
【００２４】
図３（ａ）の状態では、負荷抵抗４２ａ，４２ｂにはそれぞれ電流Ｉ’が流れるので、バイアス電流源１５の電流をＩＢ、変調電流源４３の電流をＩＭとすると、インダクタ１０ａにはＩＢ＋ＩＭ−２Ｉ’の電流が流れる。ＬＤには、一方の負荷抵抗４２ａからの電流Ｉ’とインダクタ１０ａからの電流との合計値である下記式；
ＩＨ＝ＩＢ＋ＩＭ−２Ｉ’＋Ｉ’＝ＩＢ＋ＩＭ−Ｉ’
で計算される電流が流れる。一方、インダクタ１０ｂには電流ＩＢが流れ、キャパシタ４５ｂには残りの電流ＩＭ−Ｉ’が流れる。キャパシタ４５ｂの電流は負荷抵抗４２ｂからの電流Ｉ’と合算され変調電流ＩＭとなる。
【００２５】
図３（ｂ）の状態では、ＬＤのカソードに関して電流連続の関係を当てはめると、負荷抵抗４２ｂからの電流Ｉ’とＬＤを流れる電流ＩＬとが合算されてバイアス電流ＩＢ＝ＩＬ＋Ｉ’となる。すなわち、ＬＤを流れる電流ＩＬは、下記式；
ＩＬ＝ＩＢ−Ｉ’
により逆算される。
【００２６】
すなわち、図３（ａ）の状態でＬＤを流れる電流が最大値ＩＨとなり、図３（ｂ）の状態でＬＤを流れる電流が最小値ＩＬとなる。ＬＤ差動駆動回路４では、トランジスタ４１ａ，４１ｂのベース端子のそれぞれに互いに相補的な伝送信号が入力されることにより、出力ノード４４ａ，４４ｂのそれぞれからＬＤのアノード及びカソードに互いに相補的な差動信号が入力され、図３（ａ）及び図３（ｂ）の状態が交互に繰り返される。このとき、電流値ＩＬと電流値ＩＨの平均値がＩＢを与えるので、
Ｉ’＝ＩＭ／２
すなわち、
ＩＨ＝ＩＢ＋ＩＭ／２
ＩＬ＝ＩＢ−ＩＭ／２
の関係が導かれる。出力ノード電位が厳密には微妙に異なることを考慮に入れると、電流値ＩＢ，ＩＭの微調整を取る必要があるが、図２に示すＬＤ差動駆動回路４において、電流値ＩＢが発光強度の平均値を、電流値ＩＭが消光比をそれぞれほぼ決定することになる。
【００２７】
図１に戻って、コントローラ７は、１つのＡＤＣ１６、２つのＤＡＣ１７，１８、演算回路１９、及びデータ記憶装置２０を備えている。ＡＤＣ１６は、抵抗素子１２の電圧降下によって示されるバイアス電流のモニタ信号であるバイアス電流測定信号ＡＢを、デジタル信号であるバイアス電流測定値ＤＢに変換して演算回路１９に送る。また、ＤＡＣ１７は、演算回路１９によって規定された変調電流Ｉｍｏｄの振幅の設定値である変調電流設定値Ｄｍｏｄを、アナログ信号である変調電流設定信号Ａｍｏｄに変換してＬＤ駆動回路４に出力する。また、ＤＡＣ１７は、予め設定された平均光出力強度の目標値を示す光出力設定値Ｄｂｉａｓをアナログ信号である光出力設定信号Ａｂｉａｓに変換してＡＰＣ回路５に出力する。
【００２８】
詳細には、コントローラ７に含まれる演算回路１９は、データ記憶装置２０から読み出した係数値とバイアス電流測定値ＤＢを基に変調電流設定値Ｄｍｏｄを決定し、その値をＤＡＣ１７を経由してＬＤ差動駆動回路４に送ることで変調電流源４３に流す変調電流Ｉｍｏｄを調整する。より具体的には、データ記憶装置２０には、予め２つの係数α，βが保持されており、演算回路１９は、ＡＰＣ回路５によって規定されているバイアス電流の設定値であるバイアス電流測定値ＤＢから係数α，βを用いて、下記一次式（１）；
Ｄｍｏｄ＝α×ＤＢ＋β      …（１）
によって変調電流の設定値Ｄｍｏｄを規定する。このようにすることで、様々な環境温度において、ＬＤの平均光出力が所定の目標値に設定されると同時に、その光出力における消光比も所定の目標値に設定される。
【００２９】
上記構成の光トランシーバ１の光出力制御動作について説明するとともに、本実施形態にかかるＬＤの制御方法について説明する。光トランシーバが起動されて互いに相補的な伝送信号がＬＤ差動駆動回路４に入力されると、ＡＰＣ回路５によってバイアス電流の設定値が規定されてその規定値に応じたバイアス電流ＩｂｉａｓがＬＤに供給される。同時に、ＡＰＣ回路５によるバイアス電流の設定値の規定下で、演算回路１９によって所定の消光比を与えるような変調電流Ｉｍｏｄの設定値が上記一次式（１）で規定されることによって、変調電流ＩｍｏｄがＬＤにバイアス電流Ｉｂｉａｓに重畳して供給される。このとき、上記一次式（１）に含まれる係数α、βは、データ記憶装置２０から読み出すことで設定される。
【００３０】
ここで、図４を参照して、一般的なＬＤの発光特性の温度依存性を表すパラメータについて説明する。
【００３１】
同図に示すように、ＬＤの発光特性は概念的にはいわゆるＩ−Ｌ（電流−発光）特性で与えられ、この特性を決定するのは、ＬＤの閾値電流ＩＴＨとスロープ効率ηの２つのパラメータである。この２つのパラメータは温度特性を有する。また、ＬＤを搭載する光トランシーバにおいて規定されるパラメータとしては、以下の３つのパラメータＰＡＶＥ、ＯＭ、ＥＲが挙げられる。
ＰＡＶＥ＝（ＰＨ＋ＰＬ）／２
ＯＭ＝ＰＨ−ＰＬ
ＥＲ＝ＰＨ／ＰＬ
なお、ＰＨは変調光出力の最大値、ＰＬは変調光出力の最小値を示す。
これらのうち、光トランシーバの市場においては平均光出力強度ＰＡＶＥと消光比ＥＲのパラメータが目標値を満たすことが要求され、各温度Ｔ（Ｌ）、Ｔ（Ｍ）、Ｔ（Ｈ）において要求を満たすようなバイアス電流ＩＢ及び変調電流ＩＭでＬＤを駆動することが要求される。これらのパラメータから、
ＰＨ＝ＯＭ×ＥＲ／（ＥＲ−１）
ＰＬ＝ＯＭ／（ＥＲ−１）
ＰＡＶＥ＝｛ＯＭ×ＥＲ／（ＥＲ−１）＋ＯＭ／（ＥＲ−１）｝／２
＝｛ＯＭ×（ＥＲ＋１）／（ＥＲ−１）｝／２
という関係が成立する。
【００３２】
ある環境温度に着目すると、同図のＩ−Ｌ特性のグラフから、
ＰＡＶＥ＝η×（ＩＢ−ＩＴＨ）
ＯＭ＝η×ＩＭ
が成り立つので、
ＰＡＶＥ＝η×（ＩＢ−ＩＴＨ）＝｛ＯＭ×（ＥＲ＋１）／（ＥＲ−１）｝／２
から、
η×（ＩＢ−ＩＴＨ）＝｛η×ＩＭ×（ＥＲ＋１）／（ＥＲ−１）｝／２
が導かれ、さらに、
ＩＭ＝（ＩＢ−ＩＴＨ）×２×（ＥＲ−１）／（ＥＲ＋１）＝（ＩＢ−ＩＴＨ）×Ｍ
Ｍ＝２×（ＥＲ−１）／（ＥＲ＋１）
が成立する。ここで、Ｍを１つのパラメータとして仮定しており、Ｍ＝ＩＭ／（ＩＢ−ＩＴＨ）＜２である。同図のＩ−Ｌ特性からもわかるように、Ｍは理想的には２に等しい値として与えられる。値ＰＨ（＝ＩＢ＋ＩＭ／２）と値ＰＬ（＝ＩＢ−ＩＭ／２）の中間値（ＩＢ）が平均光出力強度ＰＡＶＥを与えるが、厳密には平均光出力強度ＰＡＶＥはこの値からシフトする。さらに、この値は温度によってもシフトする。
【００３３】
以下、光トランシーバ１の製造時における係数α、βの設定方法を説明するとともに、本実施形態にかかる光トランシーバ１の製造方法について詳述する。
【００３４】
まず、最初に、予めＯＳＡ２のパッケージに組み込まれたＬＤを対象に、光トランシーバ１に搭載する前に、少なくとも常温Ｔ（Ｍ）（例えば、Ｔ（Ｍ）＝２５°Ｃ）の環境温度下で、ＬＤのＩ−Ｌ特性を測定し、この環境温度でのＬＤの閾値電流値ＩＴＨ（Ｔ（Ｍ））のデータを取得する（ステップＳ１）。
【００３５】
次に、ＬＤが組み込まれたＯＳＡ２を光トランシーバ１に搭載した後に、常温Ｔ（Ｍ）の環境温度下に光トランシーバ１を置き、光トランシーバ１の動作温度を常温Ｔ（Ｍ）に設定する。この状態で、光トランシーバの仕様で決められている平均光出力強度の目標値が得られるバイアス電流の設定値ＩＢ０を設定する（ステップＳ２）。このとき、ＡＰＣ回路５は動作させずに、光トランシーバ１の光出力強度を測定しながらＤＡＣ１８で設定するバイアス電流の設定値を調整する。なお、厳密に平均光出力強度の目標値に設定する必要はない。
【００３６】
さらに、光トランシーバ１の動作温度を常温Ｔ（Ｍ）に設定した状態で、ＤＡＣ１７に与える変調電流の設定値を、光トランシーバの仕様で決められている消光比の目標値ＥＲ１になるように調整する（ステップＳ３）。このとき、実際の光トランシーバ１の光出力を観測して消光比を測定しながらＤＡＣ１７で設定する変調電流の設定値を調整する。これにより、光出力強度の最大値ＰＨと最小値ＰＬの比が仕様値に設定されるが、この時点で光出力波形及び平均光出力強度は必ずしも目標値には設定されていない。
【００３７】
その後、ＬＤ差動駆動回路４への入力信号（伝送信号）のオフセットを調整して、観測される光出力のクロスポイントを５０％（ＰＨとＰＬの中間値）になるように設定する（ステップＳ４）。これにより、平均光出力強度がＰＡＶＥとなる。これは、入力信号のマーク率が５０％であれば、クロスポイント５０％が平均光出力強度に対応することによる。
【００３８】
さらに、上記ステップＳ２〜Ｓ４を平均光出力強度及び消光比がそれぞれ目標値に一致するまで繰り返す。そして、その結果得られたバイアス電流の設定値ＩＢ０及び変調電流の設定値ＩＭＤ１を、データ記憶装置２０に記憶させる（ステップＳ５）。
【００３９】
従来は、上記ステップＳ１〜Ｓ５の設定手順を最低三温度（低温Ｔ（Ｌ）、常温Ｔ（Ｍ）、及び高温Ｔ（Ｈ））で行って、バイアス電流及び変調電流の設定値の関係を求め、バイアス電流の設定値に対する変調電流の設定値の関係としてＬＵＴ（Look Up Table）を作成して記憶させていた。なお、所定の平均光出力強度を与えるバイアス電流は温度により変化する。また、光トランシーバの動作時には、ＡＰＣを動作させることでバイアス電流が調整され、平均光出力強度が温度によらず一定値に設定される。従来は、この変動するバイアス電流の設定値に対応する変調電流の設定値を、三温度における値から近似曲線を用いて算出して記憶することで、光トランシーバの動作温度に依存しない平均光出力及び消光比を得ていた。
【００４０】
これに対して、本実施形態における光トランシーバ１の製造方法においては、ステップＳ１〜Ｓ５に引き続いて、次のようにバイアス電流及び変調電流の設定値の関係を定めるパラメータを設定する。
【００４１】
すなわち、変調電流のデジタル設定値Ｄｍｏｄと実際ＬＤを流れる変調電流Ｉｍｏｄとの関係を下記式；
Ｉｍｏｄ＝ａ×Ｄｍｏｄ＋ｂ
で仮定する（係数ａ，ｂは定数）。ＤＡＣ（デジタルアナログ変換器）の通常の使用方法によれば設定値と出力電流値は線形の関係になることを利用している。ここで、変調電流と消光比の関係は、図４のＩ−Ｌ特性に示すスロープ効率ηが一定の領域（直線領域）でＬＤを駆動している限り線形の関係で与えられるが、その関係が個々のＬＤについて普遍的なものではなく、むしろランダムに（一貫性なく）ばらついているというのが現状である。そこで、上記係数ａ，ｂを次のようにして得る。
【００４２】
まず、光トランシーバ１の動作温度を常温Ｔ（Ｍ）に設定した状態で、バイアス電流の設定値をステップＳ５で得られたＩＢ０に設定し、変調電流の設定値を目標値の消光比が得られる値ＩＭＤ１とは異なる値ＩＭＤ２に設定する。そして、この時の光トランシーバ１の光出力から消光比ＥＲ２を測定しておく（ステップＳ６）。
【００４３】
このようにして２種類に変調電流が設定された場合の変調電流の設定値と実際の変調電流値との関係は、図５に示すようになる。これらの関係より、係数ａ，ｂは、下記式；
ａ＝（ＩＭ１−ＩＭ２）／（ＩＭＤ１−ＩＭＤ２）
ｂ＝（ＩＭ１×ＩＭＤ２＋ＩＭ２×ＩＭＤ１）／（ＩＭＤ１−ＩＭＤ２）
で計算される。変調電流及びバイアス電流の値は、直接は観測できないが、消光比からバイアス電流の値は間接的に推定することができる。具体的には、変調電流と消光比との関係を規定する式より、変調電流値は、下記式；
ＩＭ１＝（Ｉｂｉａｓ−ＩＴＨ）×Ｍ１
ＩＭ２＝（Ｉｂｉａｓ−ＩＴＨ）×Ｍ２
ただし、
Ｍ１＝２×（ＥＲ１−１）／（ＥＲ１＋１）
Ｍ２＝２×（ＥＲ２−１）／（ＥＲ２＋１）
が成立する。従って、係数ａ，ｂは、下記式；
ａ＝（Ｍ１−Ｍ２）×（Ｉｂｉａｓ−ＩＴＨ）／（ＩＭＤ１−ＩＭＤ２）
ｂ＝（−Ｍ１×ＩＭＤ２＋Ｍ２×ＩＭＤ１）×（Ｉｂｉａｓ−ＩＴＨ）／（ＩＭＤ１−ＩＭＤ２）
また、バイアス電流値Ｉｂｉａｓについては一連の調整工程で意図的な変更を加えておらず、その設定値をＩＢ０で固定している。これらの値の関係は、既知の係数ｃを用いて、
Ｉｂｉａｓ＝ｃ×ＩＢ０
で与えられる。
【００４４】
これらの関係式を前提にして、ステップＳ６に引き続いて、バイアス電流測定値ＤＢと変調電流の設定値Ｄｍｏｄとの関係を規定する上記一次式（１）における係数α，βを、次のようにして設定する（ステップＳ７）。すなわち、変調電流値Ｉｍｏｄとその設定値Ｄｍｏｄとの関係、及びバイアス電流Ｉｂｉａｓとその設定値ＤＢとの関係を用いると、下記の関係式；
（Ｉｍｏｄ−ｂ）／ａ＝α×Ｉｂｉａｓ／ｃ＋β
Ｉｍｏｄ＝ａαＩｂｉａｓ／ｃ＋ａβ＋ｂ
Ｉｍｏｄ／｛Ｉｂｉａｓ＋（ｃ／ａα）×（ａβ＋ｂ）｝＝ａα／ｃ
が成り立つ。この関係式と、変調電流値Ｉｍｏｄと消光比との関係を規定する式；
Ｉｍｏｄ＝（Ｉｂｉａｓ−ＩＴＨ）×Ｍ
Ｉｍｏｄ／（Ｉｂｉａｓ−ＩＴＨ）＝Ｍ
とを比較し、最初のステップＳ１〜Ｓ５で求めた設定値を代入すると、下記式（２）〜（５）を用いて、係数α、βの値が計算できる。
Ｍ＝ａα／ｃ
α＝ｃＭ１／ａ      …（２）
β＝ＩＭＤ１−α×ＩＢ０      …（３）
ａ＝（Ｍ１−Ｍ２）×（ｃ×ＩＢ０−ＩＴＨ）／（ＩＭＤ１−ＩＭＤ２）      …（４）
ＭＮ＝２×（ＥＲＮ−１）／（ＥＲＮ＋１）  （ただし、Ｎ＝１，２）      …（５）
【００４５】
このようにして得られた係数α、βをデータ記憶装置２０に記憶させる（ステップＳ８）。光トランシーバ１の動作時には、この係数α、βが演算回路１９によって読み出されて、ＡＰＣ回路５によるＡＰＣ制御により自動的に設定されるバイアス電流設定値ＤＢから変調電流設定値Ｄｍｏｄが見積もられる。そして、見積もられた設定値ＤｍｏｄをＬＤ差動駆動回路４の電流源４３に設定されることで、ＬＤからの発光出力の消光比が目標値に維持される。
【００４６】
以上説明したＬＤの制御方法或いは光トランシーバ１の製造方法によれば、ＬＤを差動駆動する際にＡＰＣ回路５により規定されたバイアス電流の設定値から変調電流の設定値を一次式（１）を用いて決める際に必要となる係数α、βを、一つの環境温度（常温Ｔ（Ｍ））においてＬＤが搭載された光トランシーバ１を対象に得られた測定値から設定することができる。すなわち、係数α、βを、一つの環境温度下で測定されたＬＤの閾値電流ＩＴＨと、一つの環境温度下で光トランシーバ１において測定された規定の平均光出力を与えるバイアス電流の設定値ＩＢ０と、一つの環境温度下で光トランシーバ１において測定された２種類の変調電流の設定値ＩＭＤＮ（Ｎ＝１，２）と消光比ＥＲＮの組み合わせとから設定することができる。これにより、光トランシーバ１の変調電流の設定値の設定、特に該光トランシーバ１の温度特性の取得を容易化することができ、製造効率を向上させることができる。
【００４７】
具体的には、光トランシーバ１においてＬＤに供給されるバイアス電流Ｉｂｉａｓは、ＡＰＣ制御によって随時（環境温度に従って）変更される。バイアス電流Ｉｂｉａｓとその量を決めるための設定値ＤＢは比例関係（比例定数ｃ）にある。これに対して、所定の消光比を与える変調電流Ｉｍｏｄの調整に関しては、もし変調電流を規定する電流源（ＬＤ差動駆動回路の電流源）の電流が全て消光比に反映されるのであれば簡便なものになる。しかしながら、差動駆動方式を採用する光トランシーバでは、上記電流源からの電流が全てＬＤに流れるわけではないため、製造時に実際に消光比を観測して変調電流との関係を見極める必要がある。本実施形態によれば、このような変調電流の調整値の設定を簡便化することができ、製造コストが格段に低減化できる。図６には、低温、常温、及び高温の三温度でステップＳ２〜Ｓ５と同様にして、目標値の消光比を与える変調電流設定値とバイアス電流設定値とを測定したときの両者の関係を示すグラフである。このように、両者の関係はほぼ線形の関係に近似され、一次式を用いて光トランシーバ１内のＬＤの温度特性を見積もることで、適切な駆動制御が実現できることがわかる。
【００４８】
また、上述したＬＤの制御方法においては、閾値電流値ＩＴＨはＬＤを光トランシーバ１に搭載する前に測定されるので、係数α、βの設定に必要なＬＤの閾値電流値の取得を容易に実現できる。さらに、ＬＤに与えられるバイアス電流及び変調電流はＤＡＣを介してデジタル的に制御され、それらの設定値ＤＢ，Ｄｍｏｄはそれぞれ、バイアス電流及び変調電流を規定するＤＡＣの設定値である。従って、本実施形態のようにして係数α、βを決定することで、ＬＤの温度特性に適合したＬＤの差動駆動が実現される。
【符号の説明】
【００４９】
１…光トランシーバ、４…ＬＤ差動駆動回路、５…ＡＰＣ回路（ＡＰＣ手段）、８…ＬＤ、１５…バイアス電流源、１９…演算回路、４３…変調電流源。
【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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