(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ状に配列された複数の発光素子と、これら発光素子の発光量を検出するためにアレイ状に配置された前記発光素子と同数のモニタ用受光素子と、これらモニタ用受光素子により検出されるモニタ電流がそれぞれ一定となるように前記発光素子の駆動電流を帰還制御する複数のＡＰＣ回路とを有する光送信器において、前記アレイ状に配列した複数の発光素子のうち両端を含む３箇所の発光素子について前記ＡＰＣ回路の基準電圧をそれぞれ独立に設定する可変基準電圧源と、前記３箇所以外の発光素子については前記可変基準電圧源で設定した３箇所の基準電圧から補間して基準電圧を与える補間手段とを備えたことを特徴とする光送信器。
【請求項２】
前記補間手段は、前記３箇所の設定手段の相互間に配置された分配用抵抗器からなることを特徴とする請求項１記載の光送信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、個々の発光素子の発光量をＡＰＣ回路で制御する光送信器に係り、特に、構成が簡素で調整が容易な光送信器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２に従来の光送信器の回路構成を示す。この光送信器は、アレイ状に一定間隔に並んだ複数の発光素子２０１と、アレイ状に一定間隔に並んだ複数のモニタ用受光素子２０２と、各発光素子２０１の発光量を制御するための基準電圧源２０３と、モニタ電流を駆動電流に帰還制御する差動増幅器２０４と、発光素子２０１を駆動するトランジスタ２０５と、帰還量を設定するための可変抵抗器２０６とを備える。このように、光送信器は、発光素子の駆動電流を帰還制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路が各々構成されたものである。
【０００３】
発光素子２０１は、一定の間隔で並んだ光ファイバまたは光導波路等の光を伝送する媒体（図示せず；以下、光ファイバとする）に臨ませて設置される。このとき、各光ファイバの光出力レベルを均一にするため、各発光素子２０１と各モニタ用受光素子２０２との距離、および各発光素子２０１と各光ファイバとの距離が均一になるように並べられる。
【０００４】
例えば、図３に示した光送信器では、シリコンベンチ３０３上に、モニタ用受光素子３０１と発光素子３０２とテープファイバ３０４とが互いに傾きがないよう整頓して並べられる。テープファイバ３０４は、光ファイバを一定間隔で平行に配置したものである。テープファイバ３０４が光導波路や光コネクタであっても、発光素子３０２との配置関係は同等である。
【０００５】
ＡＰＣ回路の動作を説明する。
【０００６】
電源投入前、トランジスタ２０５のベース電圧および可変抵抗器２０６の両端のレベルはＧＮＤ（接地）電圧である。電源投入直後、差動増幅器２０４の出力レベルはＧＮＤ電圧を維持するため、トランジスタ２０５はＯＦＦ（非導通）状態を保つ。コレクタ電流は流れないため、電流を電圧に変換する可変抵抗器２０６の両端間のレベルもＧＮＤ電圧のままである。
【０００７】
差動増幅器２０４は、可変抵抗器２０６からの端子電圧がＧＮＤ電圧であるため、基準電圧源２０３の設定電圧とのレベル差に応じた出力電圧を発生する。出力電圧のレベルが高くなるとトランジスタ２０５はＯＮ（導通）状態となり、コレクタ電流が流れ始め、発光素子２０１は発光を始める。
【０００８】
モニタ用受光素子２０２には発光素子２０１の発光量に比例した電流が流れ、可変抵抗器２０６の両端にモニタ用受光素子２０２の電流に比例した電圧が発生する。その電圧は差動増幅器２０４の−入力端子に伝えられ、差動増幅器２０４は基準電圧源２０３の設定電圧とのレベル差を出力する。
【０００９】
このような流れを繰り返し、差動増幅器２０４は最終的に基準電圧源２０３の設定電圧と可変抵抗器２０６の両端間の電圧レベルとがほぼ等しくなるように出力電圧を発生するようになる。このため、発光素子２０１の発光量はほぼ一定に保たれる。
【００１０】
発光素子２０１の発光量は、可変抵抗器２０６の両端間に発生する電圧によって決まるため、可変抵抗器２０６の抵抗値を変えることで発光量を調整することができる。
【００１１】
以上のように、従来の光送信器は、個々の発光素子２０１の発光量調整の手段が各々設けられており、基準電圧源２０３、ＡＰＣ回路、可変抵抗器２０６の数が発光素子２０１と同数である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図３のように、アレイ状の複数の発光素子３０２及びモニタ用受光素子３０１を整列配置で実装する際、シリコンベンチ３０３等の基板に記されたマーク（図示せず）を位置合わせに用いる。このときマーク位置ズレ、搭載位置ズレ等の位置ズレが起きると、発光素子３０２とモニタ用受光素子３０１との光結合に差が生じる。発光素子３０２とテープファイバ３０４との位置合わせも同様にマークを利用するが、位置ズレが起きると光結合に差が生じ、各光ファイバへの入射光にレベル差が生じる。図４は、アレイ状の複数の発光素子３０２及びモニタ用受光素子３０１がそれぞれシリコンベンチ３０３に対して傾斜するような位置ズレが起きた状態を示している。
【００１３】
複数の発光素子を用いる光送信器では、各光ファイバからの出射光の量をほぼ同じレベルにする必要がある。このため、従来の光送信器では各発光素子の発光量をそれぞれ調整しなければならず、発光素子が多いほど発光量の調整に時間がかかるという問題がある。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、構成が簡素で調整が容易な光送信器を提供することにある。
【００１５】
【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は、アレイ状に配列された複数の発光素子と、これら発光素子の発光量を検出するためにアレイ状に配置された前記発光素子と同数のモニタ用受光素子と、これらモニタ用受光素子により検出されるモニタ電流がそれぞれ一定となるように前記発光素子の駆動電流を帰還制御する複数のＡＰＣ回路とを有する光送信器において、前記アレイ状に配列した複数の発光素子のうち両端を含む３箇所の発光素子について前記ＡＰＣ回路の基準電圧をそれぞれ独立に設定する可変基準電圧源と、前記３箇所以外の発光素子については前記可変基準電圧源で設定した３箇所の基準電圧から補間して基準電圧を与える補間手段とを備えたものである。
【００１６】
前記補間手段は、前記３箇所の設定手段の相互間に配置された分配用抵抗器からなってもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
図１に示されるように、本発明に係る光送信器は、アレイ状に一定間隔に並んだ複数の発光素子１０１と、アレイ状に一定間隔に並んだ複数のモニタ用受光素子１０５と、両端及び中央に配置された３個の発光素子１０１のための基準電圧を設定する可変基準電圧源（設定手段）１０２と、これら可変基準電圧源１０２の相互間に配置された分配用抵抗器（補間手段）１０７と、モニタ電流を駆動電流に帰還制御する差動増幅器１０３と、発光素子１０１を駆動するトランジスタ１０４と、モニタ電流を電圧に変換するための変換用抵抗器１０６とを備える。可変基準電圧源１０２の出力電圧は差動増幅器１０３の＋入力端子に接続されており、各差動増幅器１０３の＋入力端子間に分配用抵抗器１０７が設けられている。差動増幅器１０３の−入力端子とＧＮＤとの間に、変換用抵抗器１０６が設けられている。従って、可変基準電圧源１０２が直接接続されていない差動増幅器１０３の＋入力端子には、両側の可変基準電圧源１０２の出力電圧をそれぞれの分配用抵抗器１０７で分圧した電圧が印加されることになる。
【００１９】
ここで、本発明の原理を説明する。
【００２０】
アレイ状に配列した発光素子を使用する光送信器は、一定間隔に複数の光ファイバが配列されたテープ光ファイバ（テープファイバ）を使用する。テープファイバは、各光ファイバをそれぞれ接続（光結合）する発光素子に対向させたときに各発光素子と光ファイバとの距離が一定となるよう加工処理される。発光素子が一直線に並んでいるので、光ファイバの端面が一直線に揃うよう加工処理される。光導波路を使用する場合でも、この点は同様である。
【００２１】
このため実装するときに位置ズレが発生した場合、発光素子と光ファイバとの距離は、配列の一方の端からもう一方の端にかけて、一定間隔で増加または減少する（図４参照）。
【００２２】
モニタ用受光素子においても、各素子の光入力面が同一平面に並ぶよう形成されているので、実装するときに位置ズレが発生した場合、発光素子とモニタ用受光素子との距離は、配列の一方の端からもう一方の端にかけて、一定間隔で増加または減少する。
【００２３】
光結合の大きさは、光源と受光側との距離のほぼ２乗で増加または減少するので、距離が直線的に増加または減少している場合、光ファイバからの出射光の光量分布は２次曲線で近似できる。
【００２４】
一方、配列の両端と中央付近との３箇所について発光光量を個別に調整し、その調整した調整量をもとに３箇所以外の箇所の発光光量を調整することで、ほぼ２次曲線の分布を得ることができる。言い換えると、位置ズレによって光量分布が２次曲線的に変化しているとき、その２次曲線を直線に戻すように３箇所の発光光量を調整することで、光ファイバ出射光の光量分布を均一にさせることができる。そこで、本発明では両端を含む３箇所の発光素子について基準電圧をそれぞれ独立に設定し、この３箇所以外の発光素子については３箇所の基準電圧から補間して基準電圧を与える。
【００２５】
アレイ数Ｎが奇数のときは、両端と中央との３箇所において基準電圧を設定し、アレイ数Ｎが偶数のときは、両端と中央に近いいずれかとの３箇所において基準電圧を設定するとよい。図１の光送信器は、アレイ数Ｎが５であり、可変基準電圧源１０２は、両端および中央の発光素子１０１のＡＰＣ回路のための基準電圧源として使用する。その他の発光素子１０１のＡＰＣ回路のための基準電圧は分配用抵抗器１０７を介して与える。分配用抵抗器１０７の各々の抵抗値は、各光ファイバからの出射光の発光量が均一になるように予め決定する。
【００２６】
図１の光送信器の動作を説明する。
【００２７】
まず、可変基準電圧源１０２をＧＮＤ電圧に設定する。光送信器に電源電圧を印加する前は差動増幅器１０３の出力電圧がＧＮＤ電圧であるため、トランジスタ１０４はオフ状態となり、発光素子１０１は発光を行わない。このときモニタ用受光素子１０５にも電流が流れないため、変換用抵抗器１０６の両端間の電圧はＧＮＤ電圧になる。
【００２８】
電源を投入後も可変基準電圧源１０２の電圧はＧＮＤ電圧のままであるため、ＡＰＣ回路は電源投入前と同じ無発光の状態を維持する。
【００２９】
３つの可変基準電圧源１０２のうち一つの可変基準電圧源１０２の電圧を徐々に上昇させると、可変基準電圧源１０２が直接接続されている差動増幅器１０３の出力電圧も徐々に高くなり、その後、トランジスタ１０４がオフ状態になり、コレクタ電流が流れ、発光素子１０１は発光を行う。発光量に比例した電流がモニタ用受光素子１０５に流れ、変換用抵抗器１０６にて電圧に変換され、差動増幅器１０３に入力される。この入力電圧と可変基準電圧源１０２の電圧との差分が差動増幅器１０３から出力される。このような流れを繰り返し、差動増幅器１０３は、最終的に可変基準電圧源１０２と変換用抵抗器１０６の両端間の電圧とがほぼ等しくなるように出力電圧を発生するので、発光素子１０１の発光量は安定した値になる。
【００３０】
調整している可変基準電圧源１０２が直接接続されているＡＰＣ回路に対応する発光素子１０１について、光ファイバからの出射光を観測しながら調整を行う。可変基準電圧源１０２の調整により、当該発光素子１０１の発光量を所望した値にすることができる。続いて、残り２つの可変基準電圧源１０２が直接接続されているＡＰＣ回路に対応する発光素子１０１についても発光量を調整する。
【００３１】
可変基準電圧源１０２が直接接続されていないＡＰＣ回路には、分配用抵抗器１０７を介して所定の比で決まる基準電圧が与えられる。これらのＡＰＣ回路に対応する発光素子１０１は、与えられた基準電圧に比例した電力で発光する。分配用抵抗器１０７によって決定された基準電圧は、前述した原理により結合損失を考慮した基準電圧となっているので、その結果、各光ファイバからほぼ同じ発光量の光が出射されるようになる。
【００３２】
なお、図１の実施形態では、アレイ数Ｎを５とした。また、図３、図４では、アレイ数Ｎを８とした。しかし、本発明は、アレイ数Ｎが任意のものに適用できることは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００３４】
（１）基準電圧の設定箇所が３箇所になるので、全ての基準電圧を個別に設定する場合に比べて、調整に要する時間が短縮される。
【００３５】
（２）設定手段が３箇所にあればよいので、全ての基準電圧を個別に設定する場合に比べて、搭載する部品の個数が削減され、光送信器の小型化、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す光送信器の回路構成図である。
【図２】従来の光送信器の回路構成図である。
【図３】光送信器の各素子の配置（理想的）を示す平面図である。
【図４】光送信器の各素子の配置（位置ズレあり）を示す平面図である。
【符号の説明】
１０１  発光素子
１０２  可変基準電圧源（設定手段）
１０３  差動増幅器
１０４  トランジスタ
１０５  モニタ用受光素子
１０６  変換用抵抗器
１０７  分配用抵抗器（補間手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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