(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードの動特性を示す発振遅延時間の最大値を算出する工程と、
算出された前記発振遅延時間の最大値に応じて、静特性であるしきい値電流値と動作電流値との比率の最大値を算出する工程と、
選別対象のレーザダイオードにつき演算された当該比率があらかじめ設定した範囲にあるか否かに基づいてレーザダイオードを選別する工程と
を有するレーザダイオードの選別方法。
【請求項２】
レーザダイオードの動特性を示す発振遅延時間の最大値を算出する工程は、光送信機のパルスマスク規格により許容される発振遅延時間の最大値を算出することを特徴とする請求項１記載のレーザダイオードの選別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザダイオードの選別方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は光通信に用いる従来のレーザダイオードの駆動方法を示す回路図であり、図において、１１はレーザダイオード、１２はレーザダイオード１１に駆動電流を流すアンプ、１３はレーザダイオードのモニターダイオード、１４はＡＰＣ回路（自動電力制御回路）である。アンプ１２には、デジタル信号のデータとクロック信号が入力されている。
【０００３】
次に動作について説明する。
レーザダイオードは温度によって入出力特性が変化するので、一定の光出力の得るためには、環境温度の変化に応じた制御が必要である。このため、レーザダイオード１１からの光出力をモニターダイオード１３によって検出している。モニターダイオード１３は光信号を電気信号に変換するフォトダイオードで構成されている。したがって、モニターダイオード１３の検出信号をＡＰＣ回路１４にフィードバックして、ＡＰＣ回路１４によってアンプ１２の出力であるレーザダイオード１１の駆動電流を制御することにより、レーザダイオード１１から一定の光出力を得る構成になっている。
【０００４】
ところが、一般に半導体レーザダイオードでは、キャリア密度が反転分布に達してからレーザ発振が開始するが、電流注入によるキャリアは自然放出でも消費されるため、駆動電流に対する光出力が遅れてしまう。
また、ＡＰＣ回路１４を用いた場合には、フィードバック回路によるループ遅延によって、レーザダイオード１１の光出力の安定化が遅れることになる。
【０００５】
例えば、図６に示すように、レーザダイオード１１の入力電流／光出力の特性に対してデータを入力した場合には、そのデータに応じた変調光出力が得られる。この場合には、応答速度を少しでも速くするために、データがオフの場合でもしきい値電流が流れるように直流バイアスをかけている。光通信の普及に伴って、レーザダイオードを用いた製品のコストダウンが要求されている。そこで、光通信の高速化の要求に応じるとともに、ＡＰＣ回路及びモニターダイオードの削減により、製品のコストダウンを図るべく、ＡＰＣ回路を用いないＡＰＣフリーの駆動回路が提案され、その実用化が進められている。
【０００６】
ＡＰＣフリーの駆動回路によって光出力の安定化時間は向上するが、フィードバック回路がないことでレーザダイオードの特性が極めて重要なファクターになる。このため使用するレーザダイオードの特性の選別を厳密に行うことが必要になる。
図７〜図１０は、光通信に用いるレーザダイオードの静特性を示し、従来の選別方法における基準を示すものである。図７は、光出力値が２ｍＷのときの温度に対するしきい値の数値を表し、図８はその特性曲線を示している。図７における標準値を示す図８の点線で示す特性を中心として、最小値から最大値までが使用可能な特性を表している。
図９は、光出力値が２ｍＷのときの温度に対する変調電流値を表し、図１０はその特性曲線を示している。図１０の点線で示す特性を中心として、最小値から最大値までが使用可能な特性を表している。
【０００７】
しかしながら、図７〜図１０に示す特性は個体としてのレーザダイオードの特定の光出力に対する絶対値であり、実際のＡＰＣフリーの製品で使用した場合、動作点がずれる可能性がある。したがって、実際のシステムに使用したときに、そのシステムの規格を満足するためには、個体としてのレーザダイオードの選別基準を厳しくしなければならない。このため、実際には使用の可能性があるレーザダイオードでも、安全を期するために不合格にすることが多く、製品のコストダウンの要求に対して応えることができない。すなわち、ＡＰＣフリーの駆動回路を用いたために、あらたな課題が発生したことになる。
【０００８】
そこで、レーザダイオードの静特性でなく、実際の使用条件に近い動特性によって選別を行うことが考えられる。
図１１は、レーザダイオードを含めてシステムの動特性を測定する試験システムであり、図において、２１はレーザダイオードに入力する擬似ランダムパターンの信号を発生する信号発生器、２２は被試験システム、２３はオシロスコープ、２４はレーザダイオードを組み込んだ光送信機、２５は光ケーブル、２６はフォトダイオード等を組み込んだ光受信機である。
【０００９】
次に、この試験システムの動作について説明する。
信号発生器２１からの擬似ランダムパターンの信号は、光送信機２４に供給されて、光ケーブル２５を介して光信号が光受信機２６に伝送される。オシロスコープ２３は、光受信機２６によって光信号から電気信号に変換された出力信号を供給されるとともに、信号発生器２１から水平掃引用のトリガ信号を受ける。その結果、図１２の３１に示すようなアイパターンと呼ばれる信号の歪み等を測定する動特性のデータが得られる。図１２に示すようにアイパターン３１が良否判定形状３２の外側にあれば被試験システム２２は合格である。
【００１０】
このような測定はレーザダイオードの動特性を検査するのに極めて有効であるが、試験システムが高価である上、レーザダイオードの単体の価格に対して試験コストが高くなるので、レーザダイオードの選別には適用できない。このため、現状では、図７〜図１０に示したレーザダイオードの静特性を基にレーザダイオードの選別がなされている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーザダイオードの選別方法は以上のように構成されているので、レーザダイオードの選別基準を厳しくしなければならず、歩留まりが悪いという課題があった。
【００１２】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、安いコストで選別するレーザダイオードの歩留まりの向上が可能なレーザダイオードの選別方法を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレーザダイオードの選別方法は、特定の環境温度を含む所定の温度範囲においてあらかじめ指定した標準のレーザダイオードを駆動して所定の光出力値が得られるように制御し、所定の光出力値が得られた際の特定の環境温度における特定の駆動電流値及び所定の温度範囲内における他の複数の温度における複数の駆動電流値を測定し、特定の駆動電流値と複数の駆動電流値との各々の比率を算出する工程と、比率に基づいてレーザダイオード駆動回路を設計する工程と、算出された比率に基づいて設計されたレーザダイオード駆動回路によって駆動されるレーザダイオードを選別する工程とを有するものである。
【００１４】
この発明に係るレーザダイオードの選別方法において、比率に基づいて設計されたレーザダイオード駆動回路によって駆動されるレーザダイオードを選別する工程は、比率を基準とする所定範囲を選別条件とするものである。
【００１５】
この発明に係るレーザダイオードの選別方法において、比率に基づいてレーザダイオード駆動回路によって駆動されるレーザダイオードを選別する工程は、特定の環境温度を含む所定の温度範囲において選別対象のレーザダイオードを駆動して所定の光出力値が得られるように制御した際の駆動電流値によって行われるものである。
【００１６】
この発明に係るレーザダイオードの選別方法は、レーザダイオードの動特性を示す発振遅延時間の最大値を算出する工程と、算出された発振遅延時間の最大値に応じて、静特性であるしきい値電流値と動作電流値との比率の最大値を算出する工程と、選別対象のレーザダイオードにつき演算された比率があらかじめ設定した範囲にあるか否かに基づいてレーザダイオードを選別する工程とを有するものである。
【００１７】
この発明に係るレーザダイオードの選別方法において、レーザダイオードの動特性を示す発振遅延時間の最大値を算出する工程は、光送信機のパルスマスク規格により許容される発振遅延時間の最大値を算出するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
参考例１.
図１（１）は、この発明の参考例１におけるレーザダイオードの選別方法に用いる駆動回路であり、図において、１は標準とする指定のレーザダイオード、２はレーザダイオード１を駆動するアンプ、３は温度補償回路である。アンプ２にはデータ信号ＤＡＴＡ及びクロック信号ＣＬＫが入力される。図に示すように、温度補償回路３は１つのサーミスタＴＨ及び２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる受動回路で構成されている。図１（２）は、この温度補償回路３の特性を示す図である。なお、この駆動回路は、直流バイアスをかけない無バイアス駆動である。
【００１９】
摂氏２５度（特定の環境温度）を含むマイナス４０度から８５度の範囲（所定の温度範囲）において、あらかじめ指定した標準のレーザダイオードを駆動して所定の光出力値が得られるように制御し、所定の光出力値が得られた際の２５度における駆動電流値（特定の駆動電流値）及びマイナス４０度から８５度の範囲内における例えば、マイナス４０度、０度、７０度、８５度（他の複数の温度）における複数の駆動電流値を測定し、２５度における駆動電流値とその複数の駆動電流値との各々の比率を算出する。この比率が図１（２）において示した係数Δ（Ｔ）である。図１（１）のレーザダイオード駆動回路は、この該比率に基づいて設計する。すなわち、この算出した比率すなわち係数Δ（Ｔ）に基づいて、図１（１）のレーザダイオード駆動回路の温度補償回路３の条件を決定する。
【００２０】
すなわち、温度補償回路３は、環境温度Ｔを摂氏２５度に設定して、レーザダイオード１から所定の光出力Ｐ（２５）を出力させ、環境温度Ｔを変化させて（この場合には、マイナス４０度、０度、７０度、及び８５度）、２５度の場合と同一の光出力Ｐ（２５）が得られるように、サーミスタＴＨ、抵抗Ｒ１、Ｒ２の特性が設計されている。すなわち、２５度の場合の駆動電流をＩｄ（２５）とすると、各環境温度Ｔにおける駆動電流Ｉｄ（Ｔ）は、図１（２）に示すように、Ｉｄ（２５）に各環境温度Ｔにおける係数Δ（Ｔ）であるｋ１〜ｋ４を乗じた値となる。図２は、各環境温度Ｔにおいて、Δ（Ｔ）×Ｉｄ（２５）だけ動作電流を流したときのレーザダイオード１の光出力を示している。
【００２１】
環境温度が２５度の場合に使用可能なレーザダイオードの動作電流の下限ｉ１をＩｏｐ（２５）、同じく２５度の場合に動作電流の上限ｉ２をα×Ｉｏｐ（２５）とする。αの値は、例えば図１１の試験システムによるアイパターンによって求めてもよい。次に、図１（２）に示したように、環境温度がＴの場合には、使用可能なレーザダイオードの動作電流の下限ｉ３はΔ（Ｔ）×Ｉｏｐ（２５）となり、動作電流の上限ｉ４はΔ（Ｔ）×α×Ｉｏｐ（２５）となる。Ｔを使用する環境温度にしたがって変化させれば、図３に示すように、レーザダイオード選別の条件が得られる。したがって、選別対象のレーザダイオードに対して、標準のレーザダイオードと同じ光出力が得られるように駆動して、各環境温度Ｔにおける駆動電流を求め、その駆動電流値が図３の範囲内にあれば使用可能と判断し、範囲外であれば使用不可と判断する。
【００２２】
以上のように、この参考例１によれば、安いコストで選別するレーザダイオードの歩留まりの向上が可能になるという効果がある。また、比率に基づいてレーザダイオード駆動回路を設計し、比率に基づいて設計されたレーザダイオード駆動回路によって駆動されるレーザダイオードを選別するので、レーザダイオード駆動回路の条件を考慮した状態で選別することになり、駆動回路との不整合が生じないという効果がある。
【００２３】
また、比率に基づいてレーザダイオード駆動回路によって駆動されるレーザダイオードを選別するときは、特定の環境温度を含む所定の温度範囲において、選別対象のレーザダイオードを駆動して、所定の光出力値が得られるように制御した際の駆動電流値によって行われるので、実際の駆動条件のシュミレーションを行うことになり、選別の信頼性が高くなるという効果がある。
【００２４】
実施の形態１.
図４は、この発明の実施の形態１におけるレーザダイオードの選別方法を示す図であり、図において、Ｉｏｐ１，Ｉｏｐ２は動作電流、Ｉｔｈ１，Ｉｔｈ２はしきい値電流である。この実施の形態１においては、レーザダイオードの動特性を示す発振遅延時間Ｔｄの最大値を算出して、その算出された発振遅延時間Ｔｄに応じて、選別対象のレーザダイオードの静特性を示すしきい値電流値Ｉｔｈと動作電流値Ｉｏｐとの比率に置き換える演算を行う。
【００２５】
Ｔｄ及びＩｔｈとＩｏｐとの比率は、下記の数１による。
【数１】
0004024462.tif 000002
ここで、τｎはキャリア寿命である。これにより、下記の数２が得られる。
【数２】
0004024462.tif 000003
すなわち、Ｉｔｈ／Ｉｏｐという比率の概念の導入により、Ｉｏｐが大きい場合はＩｔｈも大きいことが許される。したがって、静特性という絶対値での規定では、図４のハッチングで示す領域Ａのしきい値電流をもつレーザダイオードは、不良品として除外されていたが、実際にはこのようなレーザダイオードもパルスマスク規格を満たすので、この実施の形態１におけるレーザダイオードの選別方法では、良品として製品化される。
【００２６】
以上のように、この実施の形態１によれば、レーザダイオードの動特性を示す発振遅延時間Ｔｄの最大値を算出して、算出された発振遅延時間Ｔｄの最大値に応じて、選別対象のレーザダイオードの静特性であるしきい値電流値Ｉｔｈと動作電流値Ｉｏｐとの比率Ｉｔｈ／Ｉｏｐを演算し、その比率Ｉｔｈ／Ｉｏｐがあらかじめ設定した範囲にあるか否かに基づいて、レーザダイオードを選別するので、絶対値の規格で選別した場合に比較して、歩留まりが向上するという効果がある。
【００２７】
また、レーザダイオードの動特性を示す発振遅延時間Ｔｄの最大値を算出する場合には、光送信機のパルスマスク規格により許容される発振遅延時間の最大値を算出し、静特性（ＤＣ特性）であるＩｔｈ／Ｉｏｐから動特性（ＡＣ特性）を考慮するので、高価な試験システムで選別したのと同様の正確な選別結果が得られるという効果がある。
【００３１】
【発明の効果】
この発明によれば、レーザダイオードの選別方法を、レーザダイオードの動特性を示す発振遅延時間の最大値を算出する工程と、算出された発振遅延時間の最大値に応じて、静特性であるしきい値電流値と動作電流値との比率の最大値を算出する工程と、選別対象のレーザダイオードにつき演算された比率があらかじめ設定した範囲にあるか否かに基づいてレーザダイオードを選別する工程とを有するように構成したので、絶対値の規格で選別した場合に比較して、歩留まりが向上するという効果がある。
【００３２】
この発明によれば、レーザダイオードの選別方法において、レーザダイオードの動特性を示す発振遅延時間の最大値を算出する工程は、光送信機のパルスマスク規格により許容される発振遅延時間の最大値を算出し、静特性（ＤＣ特性）であるＩｔｈ／Ｉｏｐから動特性（ＡＣ特性）を考慮するようにしたので、高価な試験システムで選別したのと同様の正確な選別結果が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （１）はこの発明の参考例１におけるレーザダイオードの選別方法に使用する駆動回路、（２）は駆動回路の温度補償回路の特性を示す図である。
【図２】  この発明の参考例１における各環境温度におけるレーザダイオードの光出力を示す図である。
【図３】  この発明の参考例１におけるレーザダイオード選別の条件を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態１におけるレーザダイオードの選別方法を示す図である。
【図５】  従来のレーザダイオードの駆動回路を示す図である。
【図６】  一般的なレーザダイオードの入力電流対光出力の特性を示す図である。
【図７】  従来のレーザダイオードの選別方法に用いるしきい値の静特性のデータを示す図である。
【図８】  図７の特性をグラフ化した図である。
【図９】  従来のレーザダイオードの選別方法に用いる変調電流の静特性のデータを示す図である。
【図１０】  図９の特性をグラフ化した図である。
【図１１】  レーザダイオードを含むシステムの動特性を測定する試験システムを示す図である。
【図１２】  図１１の試験システムで試験されたアイパターンの図である。
【図１】
0004024462.tif 000004
【図２】
0004024462.tif 000005
【図３】
0004024462.tif 000006
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0004024462.tif 000014
【図１２】
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