(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザに対して、変調信号に基づいて、バイアス電流、またはバイアス電流および駆動電流を印加することによって、当該半導体レーザから光信号を出力させる駆動手段と、
上記駆動手段に印加する、バイアス電流値および駆動電流値を制御する出力調整手段と、を備え、
上記出力調整手段は、
上記半導体レーザの駆動温度に基づいて、当該駆動温度に対するバイアス電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する関数となるように、当該バイアス電流値を設定するバイアス電流設定手段と、
上記駆動温度に基づいて、当該駆動温度に対する駆動電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する関数となるように、当該駆動電流値を設定する駆動電流設定手段と、を備え、
上記バイアス電流値の温度特性と上記駆動電流値の温度特性とを、互いに異なる関数とし、
上記出力調整手段のバイアス電流設定手段は、
上記バイアス電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する線形関数となるように、当該バイアス電流値を設定し、
上記半導体レーザは、自身の駆動温度に対するしきい値電流値の温度特性が、縦軸が当該しきい値電流値であり横軸が当該駆動温度であるグラフにおいて下に凸の曲線となり、
上記出力調整手段の駆動電流設定手段は、
上記駆動電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する線形関数となるように、当該駆動電流値を設定し、
上記出力調整手段のバイアス電流設定手段は、
上記バイアス電流値の温度特性Ｉｂ（Ｔ）を、
Ｉｂ（Ｔ）＝ｒｂ・（Ｔ−Ｔｒ）＋Ｉｂ（Ｔｒ）
（但し、Ｔ：駆動温度、Ｔｒ：常温、Ｉｂ（Ｔｒ）：常温Ｔｒにおけるバイアス電流値）
に設定し、
上記バイアス電流値の温度特性の傾きｒｂを、
ｒｂ＝〔Ｉｔｈ（Ｔｈ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）±γ〕／ΔＴ
（但し、Ｉｔｈ（Ｔｈ）：上記半導体レーザの駆動温度範囲内の上限温度Ｔｈにおける半導体レーザのしきい値電流値、Ｉｔｈ（Ｔｌ）：上記半導体レーザの駆動温度範囲内の下限温度Ｔｌにおける半導体レーザのしきい値電流値、ΔＴ：上記半導体レーザの駆動温度範囲、即ち、当該駆動温度範囲内の上限温度Ｔｈ−当該駆動温度範囲内の下限温度Ｔｌ、γ：所定のバイアス電流値。また、Ｉｔｈ（Ｔｈ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）±γ≠０に設定される。）
に設定し、
上記出力調整手段の駆動電流設定手段は、
上記駆動電流値の温度特性を、半導体レーザの電流値をバイアス電流から駆動電流へと上昇させたときの、電流値の変動に対する当該半導体レーザからの出力光のパワーの変動の傾きである、スロープ効率に対して概ね反比例となる関数を近似した近似直線とすることを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
【請求項２】
半導体レーザに対して、変調信号に基づいて、バイアス電流、またはバイアス電流および駆動電流を印加することによって、当該半導体レーザから光信号を出力させる駆動手段と、
上記駆動手段に印加する、バイアス電流値および駆動電流値を制御する出力調整手段と、を備え、
上記出力調整手段は、
上記半導体レーザの駆動温度に基づいて、当該駆動温度に対するバイアス電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する関数となるように、当該バイアス電流値を設定するバイアス電流設定手段と、
上記駆動温度に基づいて、当該駆動温度に対する駆動電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する関数となるように、当該駆動電流値を設定する駆動電流設定手段と、を備え、
上記バイアス電流値の温度特性と上記駆動電流値の温度特性とを、互いに異なる関数とし、
上記出力調整手段のバイアス電流設定手段は、
上記バイアス電流値の温度特性が、少なくとも、上記半導体レーザの駆動温度範囲内の下限温度から当該駆動温度範囲内における所定の温度までの間を線形に変化する第一線形関数と、当該所定の温度から当該駆動温度範囲内の上限温度までの間を線形に変化すると共に、当該第一線形関数とは傾きの異なる第二線形関数と、を含む関数となるように、当該バイアス電流値を設定し、
上記半導体レーザは、自身の駆動温度に対するしきい値電流値の温度特性が、縦軸が当該しきい値電流値であり横軸が当該駆動温度であるグラフにおいて下に凸の曲線となることを特徴とする半導体レーザ駆動装置。
【請求項３】
上記半導体レーザは、上記光信号を受信する受光素子と、当該受光素子が受信した光信号を増幅する受信側集積回路と、を備える光受信装置に対して、当該光信号を、“１”および“０”からなる２値の信号として出力するものであり、
上記出力調整手段は、
上記駆動温度が常温である場合における上記バイアス電流値および駆動電流値を、
上記半導体レーザの駆動温度範囲内において上記半導体レーザからの出力光のパワーが最小となる駆動温度における、上記光信号の“１”の信号を出力する場合における上記半導体レーザからの出力光のパワーと、上記光信号の“０”の信号を出力する場合における上記半導体レーザからの出力光のパワーとの比である、消光比が所定値以上の値である第１の条件と、
上記駆動温度範囲内の所定の領域において、上記バイアス電流値が上記半導体レーザのしきい値電流値以上である第２の条件と、
上記駆動温度範囲内の全域において、上記光受信装置の受光素子における上記光信号の受光量が、上記光受信装置の受信側集積回路の、受光が可能な入射光の最小パワーである最小受光感度以上となる第３の条件と、を満足する値に設定することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ駆動装置。
【請求項４】
上記半導体レーザは、上記光信号を受信する受光素子を備える光受信装置に対して、当該光信号を出力するものであり、
上記出力調整手段の駆動電流設定手段は、
上記駆動電流値の温度特性を、半導体レーザの電流値をバイアス電流から駆動電流へと上昇させたときの、上記受光素子における受光量に対して概ね反比例となる関数を近似した近似直線とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ駆動装置。
【請求項５】
上記出力調整手段のバイアス電流設定手段および駆動電流設定手段は、
上記第１の条件を満足する、上記駆動温度範囲内において上記半導体レーザからの出力光のパワーが最小になる駆動温度Ｔｗにおける、バイアス電流値Ｉｂ（Ｔｗ）および駆動電流値Ｉｍ（Ｔｗ）を、下記数式、
〔Ｉｂ（Ｔｗ）＋Ｉｍ（Ｔｗ）−Ｉｔｈ（Ｔｗ）〕／〔Ｉｂ（Ｔｗ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）〕≧Ｅ
（但し、Ｉｔｈ（Ｔｗ）：Ｔｗにおける上記半導体レーザのしきい値電流値、Ｉｔｈ（Ｔｌ）：上記駆動温度範囲内の下限温度Ｔｌにおける半導体レーザのしきい値電流値、Ｅ：光受信装置による出力光の受信が可能である消光比の最小値）
により決定し、
上記第３の条件を満足する、上記駆動温度範囲内において上記半導体レーザからの出力光のパワーが最小になる駆動温度Ｔｗにおける、バイアス電流値Ｉｂ（Ｔｗ）および駆動電流値Ｉｍ（Ｔｗ）を、下記数式、
Ｉｍ（Ｔｒ）≧−Ｉｂ（Ｔｒ）＋（ｒ２−ｒ１）・（Ｔｗ−Ｔｒ）＋Ｉｔｈ（Ｔｗ）＋（Ｐｍｉｎ／αη）
（但し、Ｔｒ：常温、Ｉｍ（Ｔｒ）：常温Ｔｒにおける駆動電流値、Ｉｂ（Ｔｒ）：常温Ｔｒにおけるバイアス電流値、ｒ２：駆動電流値の温度特性の傾き、ｒ１：バイアス電流値の温度特性の傾き、Ｐｍｉｎ：最小受光感度、α：半導体レーザと光受信装置の受光素子との間の経路における光損失、η：スロープ効率）
により決定し、
上記駆動温度が常温である場合における上記バイアス電流値および駆動電流値を、
上記半導体レーザを内蔵する送信側集積回路の特性により定められる、上記バイアス電流値の上限値および駆動電流値の上限値を決定する第４の条件をさらに満足する値に設定することを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ駆動装置。
【請求項６】
上記出力調整手段は、
上記駆動温度範囲内において上記半導体レーザからの出力光のパワーが最小となる駆動温度を、当該駆動温度範囲内の下限温度或いは上限温度と一致させるように、上記バイアス電流値および駆動電流値を制御することを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ駆動装置。
【請求項７】
上記出力調整手段のバイアス電流設定手段は、
上記半導体レーザの駆動温度範囲内の下限温度と上限温度とにおいて、上記バイアス電流値を上記半導体レーザのしきい値電流値と一致させることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ駆動装置。
【請求項８】
上記出力調整手段のバイアス電流設定手段および駆動電流設定手段は、
上記駆動温度範囲内の下限温度或いは上限温度において、上記バイアス電流値を上記半導体レーザのしきい値電流値と一致させると共に、
常温Ｔｒにおける、バイアス電流値Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流値Ｉｍ（Ｔｒ）を、
Ｉｍ（Ｔｒ）＝−Ｉｂ（Ｔｒ）＋（ｒ２−ｒ１）・（Ｔｗ−Ｔｒ）＋Ｉｔｈ（Ｔｗ）＋（Ｐｍｉｎ／αη）
（但し、ｒ２：駆動電流値の温度特性の傾き、ｒ１：バイアス電流値の温度特性の傾き、Ｔｗ：駆動温度範囲内において半導体レーザからの出力光のパワーが最小になる駆動温度、Ｉｔｈ（Ｔｗ）：Ｔｗにおける上記半導体レーザのしきい値電流値、Ｐｍｉｎ：最小受光感度、α：半導体レーザと光受信装置の受光素子との間の経路における光損失、η：スロープ効率）
かつ、
Ｉｍ（Ｔｒ）＝Ｉｍ（Ｔｗ）−ｒ２（Ｔｗ−Ｔｒ）
（但し、Ｉｍ（Ｔｗ）：Ｔｗにおける駆動電流値）
の関係を満足する値に設定することを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ駆動装置。
【請求項９】
上記出力調整手段のバイアス電流設定手段および駆動電流設定手段は、
上記駆動温度が常温である場合における上記バイアス電流値および駆動電流値を、
上記駆動温度範囲内の全範囲において、上記出力光のパワーの変動幅が所定値以下の値となる第４の条件をさらに満足する値に設定することを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ駆動装置。
【請求項１０】
上記半導体レーザのしきい値電流値の温度特性Ｉｔｈ（Ｔ）が、下記数式（１）によって表されることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ駆動装置。
【数１】
0004341708.tif 000009
（但し、Ｔ：駆動温度、Ｔｒ：常温、Ｉｔｈ（Ｔｒ）：常温Ｔｒにおける上記半導体レーザのしきい値電流値、Ｔ０１：駆動温度に対する半導体レーザの利得スペクトルの変動幅を規定する特性温度、Ｔ０２：駆動温度に対する半導体レーザの最大利得の減少量を規定する特性温度）
【請求項１１】
上記半導体レーザのしきい値電流値の温度特性Ｉｔｈ（Ｔ）が、下記数式（２）によって表されることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ駆動装置。
【数２】
0004341708.tif 000010
（但し、Ｔ：駆動温度、Ｔｃ≦上記半導体レーザの駆動温度範囲内の下限温度Ｔｌ、或いは、当該駆動温度範囲内の上限温度Ｔｈ≦Ｔｃ、Ｉｔｈ（Ｔｃ）：Ｔｃにおける上記半導体レーザのしきい値電流値、Ｔ０１：駆動温度に対する半導体レーザの利得スペクトルの変動幅を規定する特性温度、Ｔ０２：駆動温度に対する半導体レーザの最大利得の減少量を規定する特性温度）
【請求項１２】
上記半導体レーザの駆動温度に対するしきい値電流値の温度特性のばらつきに対して、上記バイアス電流値の温度特性の傾きｒｂの許容範囲が、
〔Ｉｔｈ（Ｔｈ）Ａ−Ｉｔｈ（Ｔｌ）Ａ〕／ΔＴ≧ｒｂ≧〔（Ｉｔｈ（Ｔｈ）Ｃ−Ｉｔｈ（Ｔｌ）Ｃ）／ΔＴ〕−α
（但し、Ｉｔｈ（Ｔｈ）Ａ：Ｉｔｈ（Ｔｈ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）の値が最も大きい半導体レーザのしきい値電流値の温度特性におけるＩｔｈ（Ｔｈ）、Ｉｔｈ（Ｔｌ）Ａ：Ｉｔｈ（Ｔｈ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）の値が最も大きい半導体レーザのしきい値電流値の温度特性におけるＩｔｈ（Ｔｌ）、Ｉｔｈ（Ｔｈ）Ｃ：Ｉｔｈ（Ｔｈ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）の値が最も小さい半導体レーザのしきい値電流値の温度特性におけるＩｔｈ（Ｔｈ）、Ｉｔｈ（Ｔｌ）Ｃ：Ｉｔｈ（Ｔｈ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）の値が最も小さい半導体レーザのしきい値電流値の温度特性におけるＩｔｈ（Ｔｌ）。また、〔（Ｉｔｈ（Ｔｈ）Ｃ−Ｉｔｈ（Ｔｌ）Ｃ）／ΔＴ〕−α≠０に設定される。）
であることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ駆動装置。
【請求項１３】
請求項１、７、１０〜１２のいずれか１項に記載の半導体レーザ駆動装置と、
自身の駆動温度に対するしきい値電流値の温度特性が、縦軸が当該しきい値電流値であり横軸が当該駆動温度であるグラフにおいて下に凸の曲線となり、上記半導体レーザ駆動装置から入力される上記バイアス電流および駆動電流が入力されることで光信号を出力する半導体レーザと、を備える光送信装置。
【請求項１４】
上記半導体レーザ駆動装置の出力調整手段は、
上記バイアス電流値の温度特性を２種類以上有し、
上記半導体レーザのしきい値電流値の温度特性のばらつきに応じて、上記バイアス電流値の温度特性が可変であることを特徴とする請求項１３に記載の光送信装置。
【請求項１５】
請求項３〜６、８、９のいずれか１項に記載の半導体レーザ駆動装置と、
自身の駆動温度に対するしきい値電流値の温度特性が、縦軸が当該しきい値電流値であり横軸が当該駆動温度であるグラフにおいて下に凸の曲線となり、上記半導体レーザ駆動装置から入力される上記バイアス電流および駆動電流が入力されることで光信号を出力する半導体レーザと、を備える光送信装置。
【請求項１６】
上記半導体レーザ駆動装置の出力調整手段は、
上記バイアス電流値の温度特性を２種類以上有し、
上記半導体レーザのしきい値電流値の温度特性のばらつきに応じて、上記バイアス電流値の温度特性が可変であることを特徴とする請求項１５に記載の光送信装置。
【請求項１７】
請求項１３または１４に記載の光送信装置と、
上記光送信装置が出力した上記光信号を受信する光受信装置と、
上記光送信装置と上記光受信装置とを接続することで、上記光送信装置と上記光受信装置との間でデータ通信を行う伝送媒体と、を備える光配線モジュール。
【請求項１８】
請求項１５または１６に記載の光送信装置と、
光信号を受信する受光素子と当該受光素子が受信した光信号を増幅する受信側集積回路とを備え、当該光信号を、“１”および“０”からなる２値の信号として受信する光受信装置と、
上記光送信装置と上記光受信装置とを接続することで、上記光送信装置と上記光受信装置との間でデータ通信を行う伝送媒体と、を備え、
上記光受信装置は、上記光送信装置が出力した上記光信号を上記伝送媒体を介して受信することを特徴とする光配線モジュール。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の光配線モジュールによりデータ通信を行う電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話をはじめとする情報伝達装置内の回路基板間を、光信号の伝送によってデータ通信を行う際、光源として用いられる半導体レーザの駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光通信、光ネットワーク、光インターコネクション等、高速で大容量のデータ通信が可能な光通信網が拡大している。そして、電子機器内の基板間でのデータ通信を光通信網により行う場合は、例えば、下記のような方法により通信を行う。
【０００３】
即ち、電子機器内における複数の基板を、光配線モジュールにより接続する。そして、上記複数の基板間で、上記光配線モジュールを介して、例えば１ＧＨｚの光信号を伝送することによって、基板間でのデータ通信を行っている。
【０００４】
そして近年では、このような方法により光通信網を形成する場合の光源として、面発光半導体レーザを用いる手法が注目されている。
【０００５】
面発光半導体レーザは、通称ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：ヴィクセル）と呼ばれ、半導体ウエハに対して垂直に出射されるレーザ光である。この面発光半導体レーザは、従来使用されてきた端面発光型（半導体ウエハに対して平行に出射されるレーザ光）と比較して、低い消費電力により高い光出力を得られたり、１次元または２次元アレイを容易に作成できることから、多チャネルの光通信網への適用が可能であったりする等、様々な利点を有する。そのため、面発光半導体レーザは、光ファイバ、光ＬＡＮ（local area network）を始め、多チャネルの光インターコネクション、２次元の並列光演算用の光源としても好適な利用が期待されている。
【０００６】
ところで、上述の通り、光通信網は多種多様な分野において適用することが可能であり、様々な条件の下で使用される。そのため、面発光半導体レーザは、いかなる条件下においても、良好に駆動することが求められる。そして、そのためには、面発光半導体レーザそのものの改良も当然必要であるが、それと同時に、面発光半導体レーザを駆動する方法についても充分に考慮しなければならない。
【０００７】
ここで、一般的な面発光半導体レーザの駆動方法について図２１（ａ）および（ｂ）を用いて簡単に説明する。
【０００８】
図２１（ａ）は、送信側における面発光半導体レーザの出力光のパワーと電流値との関係を示す図である。
【０００９】
図２１（ａ）に示すとおり、面発光半導体レーザは、しきい値電流を上回ると発振動作を開始する。面発光半導体レーザは発振動作を開始すると、バイアス電流（“０”の信号を出力するために必要な電流値以下の電流）と発振時において光信号の変調動作時に発生する駆動電流（変調電流、“０”の信号を出力するために必要な電流値以上、“１”の信号を出力するために必要な電流値以下の電流）とを用いて直接変調を行う。即ち、バイアス電流と駆動電流とを切り替えることによって、“１”および“０”の２値の信号を生成する。そして、直接変調により生成された上記２値の信号を受信側へ伝送する。
【００１０】
また、図２１（ｂ）は、受信側における面発光半導体レーザの伝送特性を示す図である。
【００１１】
具体的に図２１（ｂ）は、“アイパターン”と呼ばれ、上記２値の信号の立上りおよび立下りの様子を図示している。このアイパターンは、受信側が上記“０”の信号を受信した場合における受信特性と“１”の信号を受信した場合における受信特性とを重ね合わせた図である。図２１（ｂ）のように、アイパターンの開口率が比較的大きい場合、送信側において、電気信号を光信号として出力するまでの時間（発振遅延時間）が短く、受信側で良好な伝送特性が得られていると言える。逆に、発振遅延時間が長くなると、アイパターンの開口率が小さくなる。そしてこれは、受信側での信号品質が乱れていることを意味する。なお、アイパターンの開口率は、アイパターンにおいて、受信側が上記“０”の信号を受信した場合における受信特性および“１”の信号を受信した場合における受信特性を示す２つの波形により、目のように囲まれた部分を意味し、六角形のパターン（アイマスクと呼ばれる）によって、各規格の大まかな仕様が規定される。
【００１２】
面発光半導体レーザにおいては、バイアス電流としきい値電流との関係が、動特性に大きな影響を与える。通常は、バイアス電流がしきい値電流に比べて大きければ大きいほど、光信号である出力光の消光比（ＯＮ状態の出力光のパワーと、ＯＦＦ状態の出力光のパワーとの比）は小さくなり、特性が悪化する。逆に、バイアス電流がしきい値電流に比べて小さければ小さいほど、発振遅延時間が長くなる。つまり、受信側の伝送特性が乱れ、データ通信に不具合が生じる。
【００１３】
加えて、しきい値電流は温度に対する依存性が非常に強く、同じ出力光のパワーが得られる場合であっても、面発光半導体レーザを駆動する温度（駆動温度）によって、しきい値電流は大きく異なる。
【００１４】
以上のことから、面発光半導体レーザを駆動温度の変化に関らず良好に駆動させるためには、バイアス電流としきい値電流と駆動電流との関係を充分適切に設定する必要がある。
【００１５】
ここで、バイアス電流としきい値電流と駆動電流との関係を考慮した駆動方法の公知例を簡単に説明すると、例えば、下記の２つの方法が挙げられる。
【００１６】
１つ目の方法は、特許文献１に開示する発明のように、バイアス電流はＡＰＣ（automatic power control）回路により、電流値一定に保持する。そして、駆動電流の温度特性を複数の線形特性を合成することによって表し、駆動電流自体の特性をｅｘｐ関数により近似する。また、２つ目の方法は、特許文献２に開示する発明のように、バイアス電流および駆動電流の一方または両方を、それぞれ２つの電流源により駆動する。そして、これらの温度特性および電流特性をｅｘｐ関数により近似する。これらの方法により、しきい値電流とスロープ効率（電流値をバイアス電流から駆動電流へと上昇させたときの、電流値の変動に対する出力光のパワーの変動の傾き）とをｅｘｐ関数で表現することが可能となる。そして、それらの電流値を駆動温度に対応して制御することによって、駆動温度の変化に関らず、出力光のパワーが一定になる。
【００１７】
しかしながら、上記の特許文献１・２に開示する発明は、しきい値電流がｅｘｐ関数で近似することができない温度特性を有する場合には適用することができないという問題がある。さらに、しきい値電流の温度特性とスロープ効率の温度特性とが大きく異なる場合においては、出力光のパワーがさらに不安定になってしまうという問題がある。
【００１８】
そこで、このような問題を解決する方法として、特許文献３では、消光比および発振遅延時間について所望の値を確保しつつ、駆動電流を低減させることを目的とした半導体レーザの駆動方法についての発明が開示されている。
【００１９】
特許文献３に開示する発明では、まず下記の条件（Ａ）〜（Ｃ）を設定する。
【００２０】
条件（Ａ）：駆動範囲において、温度を所定値以下に維持する（駆動温度範囲）
条件（Ｂ）：駆動温度範囲の下限において、消光比を一定にする
条件（Ｃ）：駆動温度範囲の上限において、発振遅延時間を一定にする
具体的には、上記条件（Ａ）としてレーザの信頼性等の条件により決定される活性層温度の上限を定める数式、
Ｔｏｈ＋ΔＴ（Ｉｄ）＜ＴＨ
を、上記条件（Ｂ）として駆動温度範囲下限温度における消光比一定の条件を定める数式、
〔Ｉｂ＋Ｉｄ−Ｉｔｈ（ＴＬ）〕／〔Ｉｂ−Ｉｔｈ（ＴＬ）〕≧Ｒ
を、上記条件（Ｃ）として駆動温度範囲上限温度における発振遅延時間一定の条件を定める数式、
Ｔｄ≦Ｔ０
を、それぞれ設定する。
【００２１】
（但し、Ｔｏｈ：周囲温度の上限、ΔＴ（Ｉｄ）：半導体レーザに駆動電流Ｉｄを流すことに起因する活性層の温度上昇、ＴＨ：信頼性等の条件によって決まる活性層の温度が満たすべき上限、Ｒ：所望の消光比、Ｉｂ：バイアス電流、Ｉｄ：駆動電流、Ｉｔｈ（ＴＬ）：適用温度範囲のうちの下限温度におけるしきい値電流、Ｔｄ：発振遅延時間、Ｔ０：所望の発振遅延時間）
そして、バイアス電流および駆動電流の電流値を、これらの条件（Ａ）〜（Ｃ）を全て満足する電流値に固定する。
【００２２】
このような駆動方法により、特許文献３では、消光比および発振遅延時間に関して、光通信網が所望する値を確保しつつ駆動電流を低減させ、かつ出力光のパワーを一定にしている。
【特許文献１】特開平３−１３３１８７号公報（１９９１年６月６日公開）
【特許文献２】特開平１０−２０９５３８号公報（１９９８年８月７日公開）
【特許文献３】特開平５−１９０９４７号公報（１９９３年７月３０日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、特許文献３に開示する技術は、消費電力を低減することが困難であるという問題がある。
【００２４】
即ち、特許文献３では、所望の消光比を確保し、かつ発振遅延時間を充分に低減するために必要な、上記条件（Ａ）〜（Ｃ）によって、バイアス電流および駆動電流の電流値の領域を設定している。そして、駆動電流値およびバイアス電流値をそれぞれ、上記領域内における最小の駆動電流値、および当該駆動電流になる場合におけるバイアス電流値に固定している。
【００２５】
このとき、駆動温度が高温である場合、バイアス電流がしきい値電流よりも下回る。そして、バイアス電流がしきい値電流よりも下回ると、１Ｇｂｐｓオーダーの高速伝送を行う場合に発振遅延が発生し、レーザの駆動自体が不可能になり、伝送ができなくなるという不具合が生じる。
【００２６】
また、この不具合を防止するためには、バイアス電流を大きくする必要があるが、バイアス電流を大きくすると、上述のとおり、消光比が小さくなってしまう。そのため、駆動温度が低温である場合に消光比を確保するために最低限必要な駆動電流は極めて大きくなり、このことによって、消費電力が大幅に増加してしまうという問題が発生する。
【００２７】
ちなみに、このような駆動温度とバイアス電流との間に発生する問題への対策方法としては、ＡＰＣ回路やＡＴＣ（automatic temperature control）回路を付加する方法が考えられる。しかしながら、これらのＡＰＣ回路やＡＴＣ回路は、回路構成が複雑であり、なおかつ回路規模も比較的大きいため、これらの回路を付加した場合、消費電力、コスト、装置全体の規模、の全てが増大する。そのため、携帯電話をはじめとする、一般消費者向けの情報伝達装置への導入には不適である。
【００２８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体レーザの低コスト化、省スペース化、低電力化を可能とし、かつ半導体レーザの駆動においては、全駆動温度範囲に渡って、受信側で良好な伝送特性および光出力が得られる、半導体レーザ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記課題を解決するために、半導体レーザに対して、変調信号に基づいて、バイアス電流、またはバイアス電流および駆動電流を印加することによって、当該半導体レーザから光信号を出力させる駆動手段と、上記駆動手段に印加する、バイアス電流値および駆動電流値を制御する出力調整手段と、を備え、上記出力調整手段は、上記半導体レーザの駆動温度に基づいて、当該駆動温度に対するバイアス電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する関数となるように、当該バイアス電流値を設定するバイアス電流設定手段と、上記駆動温度に基づいて、当該駆動温度に対する駆動電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する関数となるように、当該駆動電流値を設定する駆動電流設定手段と、を備え、上記バイアス電流値の温度特性と上記駆動電流値の温度特性とを、互いに異なる関数とすることを特徴としている。
【００３０】
また、本発明に係る半導体レーザ駆動方法は、上記課題を解決するために、半導体レーザに対して、変調信号に基づいて、バイアス電流、またはバイアス電流および駆動電流を印加することによって、当該半導体レーザから光信号を出力させる駆動ステップと、上記駆動ステップにて印加する、上記バイアス電流値および駆動電流値を制御する出力調整ステップと、を含み、上記出力調整ステップでは、上記半導体レーザの駆動温度に基づいて、当該駆動温度に対するバイアス電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する関数となるように、当該バイアス電流値を設定し、上記駆動温度に基づいて、当該駆動温度に対する駆動電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する関数となるように、当該駆動電流値を設定し、上記バイアス電流値の温度特性と上記駆動電流値の温度特性とを、互いに異なる関数とすることを特徴としている。
【００３１】
上記の構成によれば、半導体レーザ自身の駆動温度（駆動温度）に基づいて、駆動温度に対するバイアス電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する関数となるように、バイアス電流値を設定する。また、上記の構成によれば、駆動温度に基づいて、駆動温度に対する駆動電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する関数となるように、駆動電流値を設定する。
【００３２】
従来の構成の場合、駆動温度が、高温である場合には発振遅延が発生し、低温である場合には消光比が低下することで消費電力が増大していた。
【００３３】
一方、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、駆動温度に対するバイアス電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する線形関数となるように、バイアス電流値を制御する。
【００３４】
そのため、安定した伝送特性により半導体レーザを駆動するために必要最低限のバイアス電流値により、半導体レーザを駆動することができる。つまり、大きなバイアス電流が必要な場合は、バイアス電流値を大きくすることで発振遅延の危険性を低減することができる。また、小さなバイアス電流でも構わない場合は、バイアス電流値を小さくすることで消費電力を削減することができる。
【００３５】
さらに、バイアス電流値の温度特性と駆動電流値の温度特性とは、それぞれ異なる関数となる。以下、この理由について説明する。
【００３６】
従来において使用される端面発光型の半導体レーザでは一般的に、しきい値電流値の温度特性は、スロープ効率の温度特性と同一のパラメータ（半導体レーザの最大利得の温度特性）に基づいて決定されるため、しきい値電流およびスロープ効率の温度特性は、略同一の特性を有すると認められる。従って、端面発光型の半導体レーザにおいては、バイアス電流値の温度特性と駆動電流値の温度特性とを、それぞれ異なる関数とする必要は無かった。
【００３７】
一方、本発明において好適に使用される面発光半導体レーザは、スロープ効率の温度特性としきい値電流値の温度特性とが、互いに異なるパラメータに基づいて決定される。
【００３８】
具体的には、スロープ効率の温度特性は、上記端面発光型の半導体レーザと同様に、面発光半導体レーザの最大利得の温度特性に基づいて決定される。一方、しきい値電流の温度特性は、面発光半導体レーザの最大利得の温度特性および利得スペクトルの温度特性に基づいて決定される。これにより、しきい値電流の温度特性は、縦軸が当該しきい値電流値であり横軸が当該駆動温度であるグラフにおいて下に凸の曲線となる（即ち、しきい値電流の温度特性は極値を有する）場合が多い。
【００３９】
このため、しきい値電流値の温度特性は、スロープ効率の温度特性と異なる温度特性を有する。そして、しきい値電流の温度特性とスロープ効率の温度特性とが異なる場合においては、バイアス電流値および駆動電流値を互いに異なる関数とすることにより、駆動温度の変化に起因する、面発光半導体レーザの出力光のパワーの変動を抑制することが可能となる場合が多い。
【００４０】
以上のことから、バイアス電流の温度特性と駆動電流の温度特性とは、互いに異なる関数とすることが重要である。そして、本発明に係る半導体レーザ駆動装置では、駆動手段と出力調整手段とを用いることにより、バイアス電流値と駆動電流値とをそれぞれ独立に決定することが可能である。即ち、本発明に係る半導体レーザ駆動装置では、駆動手段と出力調整手段とを用いることにより、バイアス電流値と駆動電流値とをそれぞれ異なる関数とすることが可能である。
【００４１】
従って、半導体レーザの低コスト化、省スペース化、低電力化を可能とし、かつ半導体レーザの駆動においては、全駆動温度範囲に渡って、受信側で良好な伝送特性および光出力が得られるという効果を奏する。
【００４２】
また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記出力調整手段のバイアス電流設定手段は、上記バイアス電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する線形関数となるように、当該バイアス電流値を設定することを特徴としてもよい。また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記出力調整手段のバイアス電流設定手段は、上記バイアス電流値の温度特性が、少なくとも、駆動温度範囲内の下限温度から当該駆動温度範囲内における所定の温度までの間を線形に変化する第一線形関数と、当該所定の温度から当該駆動温度範囲内の上限温度までの間を線形に変化すると共に、当該第一線形関数とは傾きの異なる第二線形関数と、を含む関数となるように、当該バイアス電流値を設定することを特徴としてもよい。
【００４３】
上記の構成によれば、バイアス電流設定手段は、バイアス電流値の温度特性を、１の線形関数、或いは、複数の線形関数の組み合わせにより設定することができる。このため、バイアス電流設定手段は、抵抗等を用いた単純な回路によって構成することができ、かつ上記特性は、抵抗の設定値を適宜変更することによって設定することができる。
【００４４】
つまり、本発明に係る半導体レーザ駆動方法においては、ＡＰＣ回路、ＡＴＣ回路等を使用して、バイアス電流値を制御する必要はない。そのため、回路構成の複雑化および回路規模の増大を抑制することができる。従って、本発明に係る半導体レーザ駆動方法は、消費電力、コスト、装置全体の規模、の増大を抑制することができる。
【００４５】
また、バイアス電流値の温度特性が、上記第一線形関数と第二線形関数とを含む関数（即ち、複数の線形関数の組み合わせ）となるように、当該バイアス電流値を設定する場合は、当該複数の線形関数の傾きを適宜設定することにより、さらなる消費電力の削減が可能である。例えば、バイアス電流値の温度特性を、駆動温度範囲内の上限および下限におけるバイアス電流値が所定の線形関数（なお、当該所定の線形関数は、駆動温度範囲全域に渡って線形の関数であるものとする）と同一であると共に、上記第一線形関数の傾きが第二線形関数の傾きよりも小さい第一線形関数および第二線形関数からなる温度特性とすることにより、当該所定の線形関数よりもバイアス電流に起因する消費電力を低減することができる。
【００４６】
また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、自身の駆動温度に対するしきい値電流値の温度特性が、縦軸が当該しきい値電流値であり横軸が当該駆動温度であるグラフにおいて下に凸の曲線となる半導体レーザの駆動装置として好適に使用できる。なお、この半導体レーザの駆動温度に対するしきい値電流値の温度特性の極値は、当該半導体レーザのエピタキシャル構造および共振器長により、任意に設定することが可能である。
【００４７】
また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記出力調整手段の駆動電流設定手段は、上記駆動電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する線形関数となるように、当該駆動電流値を設定することを特徴としている。
【００４８】
駆動電流値を、駆動温度に対して非線形に、さらには、駆動電流値を、駆動温度に関らず任意に変化させる構成としては例えば、ＡＰＣ回路を使用することが挙げられる。しかしながら、この種の回路は上述したとおり、回路構成が複雑であり、かつ回路規模も比較的大きい。そのため、この種の回路を用いた場合は、消費電力、コスト、装置全体の規模、の全てが増大するため、好適ではない。
【００４９】
そこで、駆動電流設定手段は、駆動電流値の温度特性が駆動温度に対して線形の関数になるように、駆動電流値を設定する構成とするのが望ましい。この構成によれば、駆動電流設定手段は、抵抗等を用いた非常に単純な回路により実現が可能となるため、消費電力、コスト、および装置全体の規模の増大を抑制することができる。
【００５０】
また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記出力調整手段のバイアス電流設定手段は、上記バイアス電流値の温度特性Ｉｂ（Ｔ）を、Ｉｂ（Ｔ）＝ｒｂ・（Ｔ−Ｔｒ）＋Ｉｂ（Ｔｒ）に設定し、上記バイアス電流値の温度特性の傾きｒｂを、ｒｂ＝〔Ｉｔｈ（Ｔｈ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）±γ〕／ΔＴに設定することを特徴としている。但し、Ｔは駆動温度であり、Ｔｒは常温であり、Ｉｂ（Ｔｒ）は常温Ｔｒにおけるバイアス電流であり、Ｉｔｈ（Ｔｈ）は駆動温度範囲内の上限温度Ｔｈにおける上記半導体レーザのしきい値電流値であり、Ｉｔｈ（Ｔｌ）は駆動温度範囲内の下限温度Ｔｌにおける上記半導体レーザのしきい値電流値であり、ΔＴは駆動温度範囲（即ち、Ｔｈ−Ｔｌ）であり、γは所定のバイアス電流値であり、かつ、Ｉｔｈ（Ｔｈ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）±γ≠０に設定される。
【００５１】
上記の構成によれば、本発明に係る半導体レーザ駆動装置の出力調整手段は、バイアス電流設定手段により、バイアス電流値の温度特性Ｉｂ（Ｔ）およびバイアス電流値の温度特性の傾きｒｂを、上記数式を満足する値に設定する。これにより、バイアス電流値は、駆動温度範囲の上限および下限において、発振遅延に起因するデータ通信の不具合が発生しない程度の大きさになる。面発光半導体レーザは、しきい値電流値の温度特性が極値を有する場合が多い。そのため、駆動温度範囲内においてしきい値電流が最大になる温度は、駆動温度範囲内の上限温度Ｔｈ、或いは駆動温度範囲内の下限温度Ｔｌとなる。そのため、本発明に係る半導体レーザ駆動装置の出力調整手段は、バイアス電流設定手段により、バイアス電流値の温度特性Ｉｂ（Ｔ）およびバイアス電流値の温度特性の傾きｒｂを、上記数式を満足する値に設定する。これによって、駆動温度範囲の全範囲において、発振遅延に起因するデータ通信の不具合が発生する危険性を低減することができると共に、半導体レーザ駆動時における消費電力を削減することができる。
【００５２】
また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記出力調整手段の駆動電流設定手段は、上記駆動電流値の温度特性を、半導体レーザの電流値をバイアス電流から駆動電流へと上昇させたときの、電流値の変動に対する当該半導体レーザからの出力光のパワーの変動の傾きであるスロープ効率に対して概ね反比例となる関数或いは当該関数を近似した近似直線とすることを特徴としている。また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記半導体レーザは、上記光信号を受信する受光素子を備える光受信装置に対して、当該光信号を出力するものであり、上記出力調整手段の駆動電流設定手段は、上記駆動電流値の温度特性を、半導体レーザの電流値をバイアス電流から駆動電流へと上昇させたときの、上記受光素子における受光量に対して概ね反比例となる関数或いは当該関数を近似した近似直線とすることを特徴としている。
【００５３】
上記の構成によれば、上記バイアス電流値の温度特性Ｉｂ（Ｔ）が上記の条件を満足する場合、駆動電流値の温度特性が上記の関数或いは当該関数を近似した近似直線により示される特性を有することにより、半導体レーザの出力光のパワーの変動を抑制することができる。
【００５４】
また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記半導体レーザは、上記光信号を受信する受光素子と当該受光素子が受信した光信号を増幅する受信側集積回路とを備える光受信装置に対して、当該光信号を、“１”および“０”からなる２値の信号として出力するものであり、上記出力調整手段は、上記駆動温度が常温である場合における上記バイアス電流値および駆動電流値を、駆動温度範囲内において上記半導体レーザからの出力光のパワーが最小となる駆動温度における、上記“１”の信号を出力する場合における出力光のパワーと、上記“０”の信号を出力する場合における出力光のパワーとの比である消光比が所定値以上の値である第１の条件と、上記駆動温度範囲内の所定の領域において、上記バイアス電流値が上記半導体レーザのしきい値電流値以上である第２の条件と、上記駆動温度範囲内の全域において、上記光受信装置の受光素子における上記光信号の受光量が、上記光受信装置の受信側集積回路の、受光が可能な入射光の最小パワーである最小受光感度以上となる第３の条件と、を満足する値に設定することを特徴としている。
【００５５】
上記の構成によれば、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、光信号を受信する受光素子と当該受光素子が受信した光信号を増幅する受信側集積回路とを備える光受信装置に対して、当該光信号を、“１”および“０”からなる２値の信号として出力する半導体レーザに設けられる。また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置の出力調整装置は、上記の第１〜第３の条件を定め、バイアス電流値および駆動電流値を、当該第１〜第３の条件を満足する値に設定する。
【００５６】
従来の構成の場合は、バイアス電流値よび駆動電流値を、全駆動温度範囲に渡って消光比が所定値以上となる値に設定していた。そのため、しきい値電流の温度特性が極値を有する場合、出力光のパワーが大きな常温付近においては、バイアス電流値および／または駆動電流値が無駄に大きくなり、それによって、消費電力が増大してしまうという問題があった。
【００５７】
一方、本発明に係る半導体レーザ駆動装置の出力調整手段は、出力光のパワーが最小となる駆動温度で、光受信装置による出力光の受信が可能なだけの消光比を確保すべく、バイアス電流値および駆動電流値を設定している。出力光のパワーが最小になる駆動温度において、光受信装置による出力光の受信が可能なだけの消光比を確保しておけば、自ずと駆動温度範囲の全範囲に渡って、出力光の受信が可能なだけの消光比を確保できる。上記消光比が小さくなると、光受信装置の受信側集積回路は、最小受信感度が劣化するため、パワーの弱い光を適切に受信することができなくなるが、本発明に係る半導体レーザ駆動装置では、半導体レーザの出力光のパワーが最小となる温度において、光受信装置において受光が可能な程度の消光比を確保するため、光受信装置は、たとえパワーの弱い光であっても適切に受信することができる。
【００５８】
従って、半導体レーザの低コスト化、省スペース化、低電力化を可能とし、かつ半導体レーザの駆動においては、全駆動温度範囲に渡って、受信側で良好な伝送特性および光出力が得られるという効果を奏する。さらに、消光比が比較的大きな常温付近において、バイアス電流値および駆動電流値をさらに小さくすることが可能であり、それによって、消費電力をさらに削減することができるという効果を奏する。
【００５９】
また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記出力調整手段のバイアス電流設定手段および駆動電流設定手段は、上記第１の条件を満足する、上記駆動温度範囲内において上記半導体レーザからの出力光のパワーが最小になる駆動温度Ｔｗにおけるバイアス電流値Ｉｂ（Ｔｗ）および駆動電流値Ｉｍ（Ｔｗ）を、下記数式〔Ｉｂ（Ｔｗ）＋Ｉｍ（Ｔｗ）−Ｉｔｈ（Ｔｗ）〕／〔Ｉｂ（Ｔｗ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）〕≧Ｅにより決定し、上記第３の条件を満足する、上記駆動温度範囲内において上記半導体レーザからの出力光のパワーが最小になる駆動温度Ｔｗにおけるバイアス電流値Ｉｂ（Ｔｗ）および駆動電流値Ｉｍ（Ｔｗ）を、下記数式Ｉｍ（Ｔｒ）≧−Ｉｂ（Ｔｒ）＋（ｒ２−ｒ１）・（Ｔｗ−Ｔｒ）＋Ｉｔｈ（Ｔｗ）＋（Ｐｍｉｎ／αη）により決定し、上記駆動温度が常温である場合における上記バイアス電流値および駆動電流値を、上記半導体レーザを内蔵する送信側集積回路の特性により定められる、上記バイアス電流値の上限値および駆動電流値の上限値を決定する第４の条件をさらに満足する値に設定することを特徴としている。但し、Ｉｔｈ（Ｔｗ）はＴｗにおける半導体レーザのしきい値電流値であり、Ｅは光受信装置による出力光の受信が可能である消光比の最小値であり、ｒ２は、駆動電流値の温度特性の傾きであり、ｒ１はバイアス電流値の温度特性の傾きであり、Ｐｍｉｎは最小受光感度であり、αは半導体レーザと光受信装置の受光素子との間の経路における光損失であり、ηはスロープ効率である。
【００６０】
上記の構成によれば、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、出力調整装置のバイアス電流設定手段および駆動電流設定手段により、第１および第３の条件を満足する、駆動温度範囲内において出力光のパワーが最小になる駆動温度Ｔｗにおけるバイアス電流値Ｉｂ（Ｔｗ）および駆動電流値Ｉｍ（Ｔｗ）を上記数式を満足する値に設定する。駆動温度範囲内において消光比が最小になる駆動温度Ｔｗにおいて、光受信装置による出力光の受信を可能にしておくことにより、当該出力光のパワーが、光受信装置において出力光の受信が可能な範囲（ダイナミックレンジ）を全駆動温度範囲以上の範囲に維持する。これによって、駆動温度範囲の全範囲に渡って、消光比の低下に起因するデータ通信の不具合が生じることなく、半導体レーザを駆動させることができる。
【００６１】
また、半導体レーザを内蔵する送信側集積回路には、当該送信側集積回路が出力可能な、バイアス電流値および駆動電流値の上限値が存在する。この上記送信側集積回路により決定されるバイアス電流値および駆動電流値の上限値を、第４の条件として設定条件に加えることにより、駆動温度が常温である場合におけるバイアス電流値の設定値を、より適切に設定することができる。
【００６２】
また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記出力調整手段は、上記駆動温度範囲内において上記半導体レーザからの出力光のパワーが最小となる駆動温度を、当該駆動温度範囲内の下限温度或いは上限温度と一致させるように、上記バイアス電流値および駆動電流値を制御することを特徴としている。
【００６３】
しきい値電流値の温度特性が常温付近に極値を有する場合、消光比が一定（例えば所定の消光比Ｅ）となる駆動電流値の温度特性は、常温付近を極大値とする上に凸の曲線で表される。これにより、駆動温度範囲内における上限温度或いは下限温度に近づくにつれて、出力光のパワーは低下する。このことから、しきい値電流値の温度特性が常温付近に極値を有する場合、出力光のパワーが最小になる駆動温度は常に、駆動温度範囲内の上限温度および下限温度Ｔｌのいずれかとなる。即ち、駆動温度範囲内の上限温度および下限温度のうち、当該温度における出力光のパワーがより小さくなる温度において、光受信装置による出力光の受信が可能である消光比Ｅを確保すればよい。なお、消光比が最小となる常温付近においては、出力光のパワーが最大となるため、光受信装置による出力光の受信に支障をきたすことはない。
【００６４】
また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記出力調整手段のバイアス電流設定手段は、駆動温度範囲内の下限温度と上限温度とにおいて、上記バイアス電流値を上記半導体レーザのしきい値電流値と一致させることを特徴としている。
【００６５】
上記の構成によれば、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、出力調整手段のバイアス電流設定手段により、駆動温度範囲内の下限温度において、しきい値電流値とバイアス電流値とを一致させると共に、駆動温度範囲内の上限温度において、しきい値電流値とバイアス電流値とを一致させる。即ち、駆動温度範囲内の下限温度および上限温度において、しきい値電流値の温度特性を示す曲線とバイアス電流値の温度特性を示す直線とを交差させる。なお、このときのバイアス電流の傾きが、発振遅延や消光比の低下に起因するデータ通信の不具合が発生することなく、電力消費を最も低減することができるバイアス電流の傾きとなる。
【００６６】
また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記出力調整手段のバイアス電流設定手段および駆動電流設定手段は、上記駆動温度範囲内の下限温度或いは上限温度において、上記バイアス電流値を上記半導体レーザのしきい値電流値と一致させると共に、常温における、上記バイアス電流値および駆動電流値を、Ｉｍ（Ｔｒ）＝−Ｉｂ（Ｔｒ）＋（ｒ２−ｒ１）・（Ｔｗ−Ｔｒ）＋Ｉｔｈ（Ｔｗ）＋（Ｐｍｉｎ／αη）かつ、Ｉｍ（Ｔｒ）＝Ｉｍ（Ｔｗ）−ｒ２（Ｔｗ−Ｔｒ）の関係を満足する値に設定することを特徴としている。
【００６７】
上記の構成によれば、出力調整手段のバイアス電流設定手段および駆動電流設定手段により、常温における、上記バイアス電流値および駆動電流値を、上記の関係を満足する電流値に設定する。なお、このときのバイアス電流値および駆動電流値の設定値は、発振遅延や消光比の低下に起因するデータ通信の不具合が発生することなく、電力消費を最も低減することができるバイアス電流値および駆動電流値の設定値となる。
【００６８】
また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記出力調整手段のバイアス電流設定手段および駆動電流設定手段は、上記駆動温度が常温である場合における上記バイアス電流値および駆動電流値を、常温における消光比Ｅｒが所定値以上の値となる第４の条件をさらに満足する値に設定することを特徴としている。但し、常温における消光比Ｅｒは、Ｅｒ＜Ｅの関係を有する。
【００６９】
半導体レーザが短共振器構造を有するタイプである場合は、消光比が一定（例えば所定の消光比Ｅ）となる駆動電流の温度特性は、上に凸の曲線で表される。特にしきい値電流値の温度特性の極値が常温付近に存在する場合においては、常温付近における消光比は、他の温度における消光比に比べて、比較的小さな値となっている。そこで、第４の条件として、常温付近における消光比を、所定の消光比Ｅｒ以上の値に設定することにより、駆動温度の変化に起因する消光比の変化を低減することができる。これにより、全駆動温度範囲に渡って、消光比の値が安定する。従って、受信側で非常に安定した伝送特性および光出力が得られる。
【００７０】
また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記出力調整手段のバイアス電流設定手段および駆動電流設定手段は、上記駆動温度が常温である場合における上記バイアス電流値および駆動電流値を、上記駆動温度範囲内の全範囲において、上記出力光のパワーの変動幅が所定値以下の値となる第４の条件をさらに満足する値に設定することを特徴としている。
【００７１】
上記の構成によれば、第４の条件として、駆動温度範囲の全範囲において、出力光のパワーの変動幅が所定値以下の値になる、という条件を定める。そして、駆動温度が常温である場合における上記バイアス電流および駆動電流の電流値を、第１〜第４の条件を満足する値に設定する。これによって、駆動温度範囲内における出力変動を低減することができる。従って、出力光のパワーを、全駆動温度範囲に渡って、光配線モジュールが所望する出力変動の範囲内に抑えることができるため、受信側で非常に安定した伝送特性および光出力が得られる。
【００７２】
また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記半導体レーザのしきい値電流値の温度特性Ｉｔｈ（Ｔ）が、下記数式（１）によって表されることを特徴としている。但し、Ｉｔｈ（Ｔｒ）は常温における半導体レーザのしきい値電流値であり、Ｔ０１は駆動温度に対する半導体レーザの利得スペクトルの変動幅を規定する特性温度であり、Ｔ０２は駆動温度に対する半導体レーザの最大利得の減少量を規定する特性温度である。
【００７３】
【数１】
0004341708.tif 000002
【００７４】
上記の構成によれば、半導体レーザのしきい値電流値の温度特性は、上記数式（１）によって表される。上記数式（１）に基づきしきい値電流値の温度特性を導出することで、当該しきい値電流値の温度特性は、常温Ｔｒ付近を極小値とする下に凸の曲線となる。なお、半導体レーザが短共振器構造を有するタイプの半導体レーザである場合、しきい値電流値の温度特性は極値を有している場合が多く、その極小値は、エピタキシャル構造および共振器長により、任意に設定することが可能である。
【００７５】
また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記半導体レーザのしきい値電流値の温度特性Ｉｔｈ（Ｔ）が、下記数式（２）によって表されることを特徴としている。但し、Ｔｃは、Ｔｃ≦駆動温度範囲内における下限温度Ｔｌ、或いは駆動温度範囲内における上限温度Ｔｈ≦Ｔｃの関係を有するものとする。
【００７６】
【数２】
0004341708.tif 000003
【００７７】
上記の構成によれば、しきい値電流値の温度特性が極値になる際の駆動温度は、必ずしも駆動温度範囲内であるとは限らない。例えば、上記数式（２）に示す数式では、しきい値電流値の温度特性が極値をとる際の駆動温度は、駆動温度範囲以下の温度に設定される。このとき、しきい値電流値の温度特性は、駆動温度範囲以下の温度を極小値とする下に凸の曲線となる。そして、しきい値電流値の温度特性の曲線は、駆動温度範囲内において単調増加であり、かつ駆動温度範囲内において直線に近いカーブになる。すると、バイアス電流を上記カーブにより近接させることが可能になる。
【００７８】
また、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、上記半導体レーザの駆動温度に対するしきい値電流値の温度特性のばらつきに対して、上記バイアス電流値の温度特性の傾きｒｂの許容範囲が、〔Ｉｔｈ（Ｔｈ）Ａ−Ｉｔｈ（Ｔｌ）Ａ〕／ΔＴ≧ｒｂ≧〔（Ｉｔｈ（Ｔｈ）Ｃ−Ｉｔｈ（Ｔｌ）Ｃ）／ΔＴ〕−αであることを特徴としている。但し、Ｉｔｈ（Ｔｈ）ＡはＩｔｈ（Ｔｈ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）の値が最も大きい半導体レーザのしきい値電流値の温度特性におけるＩｔｈ（Ｔｈ）であり、Ｉｔｈ（Ｔｌ）ＡはＩｔｈ（Ｔｈ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）の値が最も大きい半導体レーザのしきい値電流値の温度特性におけるＩｔｈ（Ｔｌ）であり、Ｉｔｈ（Ｔｈ）ＣはＩｔｈ（Ｔｈ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）の値が最も小さい半導体レーザのしきい値電流値の温度特性におけるＩｔｈ（Ｔｈ）であり、Ｉｔｈ（Ｔｌ）ＣはＩｔｈ（Ｔｈ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）の値が最も小さい半導体レーザのしきい値電流値の温度特性におけるＩｔｈ（Ｔｌ）である。また、〔（Ｉｔｈ（Ｔｈ）Ｃ−Ｉｔｈ（Ｔｌ）Ｃ）／ΔＴ〕−α≠０）に設定される。
【００７９】
バイアス電流値の温度特性の傾きｒｂは、小さい値になりすぎると、駆動温度範囲内における下限温度において消光比が悪化し消費電力が増大してしまう。逆に大きな値になりすぎると、バイアス電流が駆動温度範囲内における下限温度においてしきい値電流を大きく下回ってしまい、発振遅延により光受信装置側の伝送特性が乱れ、データ通信に不具合が生じる。そこで、上記バイアス電流の傾きｒｂの許容範囲を上記のとおり設けることによって、発振遅延に起因するデータ通信の不具合が生じることなく、消費電力をさらに低減させることができる。
【００８０】
また、本発明に係る光送信装置は、上記いずれかの半導体レーザ駆動装置と、自身の駆動温度に対するしきい値電流値の温度特性が下に凸の曲線となり、上記半導体レーザ駆動装置から入力される上記バイアス電流および駆動電流が入力されることで光信号を出力する半導体レーザと、を備える。こうした光送信装置においては、上記半導体レーザ駆動装置の出力調整手段は、上記バイアス電流値の温度特性を２種類以上有し、上記半導体レーザのしきい値電流値の温度特性のばらつきに応じて、上記バイアス電流値の温度特性が可変であるのが望ましい。
【００８１】
また、本発明に係る光配線モジュールは、上記光送信装置と、上記光送信装置が出力した上記光信号を受信する光受信装置と、上記光送信装置と上記光受信装置とを接続することで、上記光送信装置と上記光受信装置との間でデータ通信を行う光導波路とを備える構成である。なお、光受信装置は、受信素子および受信側集積回路を備えていても当然よい。
【００８２】
さらに、当該光配線モジュールは、データ通信を行うため、電子機器に備えられてもよい。
【００８３】
これによって、半導体レーザの低コスト化、省スペース化、低電力化を可能とし、かつ半導体レーザの駆動においては、全駆動温度範囲に渡って、受信側で良好な伝送特性および光出力が得られるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００８４】
以上のとおり、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、半導体レーザに対して、変調信号に基づいて、バイアス電流、またはバイアス電流および駆動電流を印加することによって、当該半導体レーザから光信号を出力させる駆動手段と、上記駆動手段に印加する、バイアス電流値および駆動電流値を制御する出力調整手段と、を備え、上記出力調整手段は、上記半導体レーザの駆動温度に基づいて、当該駆動温度に対するバイアス電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する関数となるように、当該バイアス電流値を設定するバイアス電流設定手段と、上記駆動温度に基づいて、当該駆動温度に対する駆動電流値の温度特性が、０以外の傾きを有する関数となるように、当該駆動電流値を設定する駆動電流設定手段と、を備え、上記バイアス電流値の温度特性と上記駆動電流値の温度特性とを、互いに異なる関数とする構成である。
【００８５】
従って、半導体レーザの低コスト化、省スペース化、低電力化を可能とし、かつ半導体レーザの駆動においては、全駆動温度範囲に渡って、受信側で良好な伝送特性および光出力が得られるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８６】
本発明の実施の形態について図１〜図２０に基づいて説明すると以下の通りである。なお、説明の便宜上、すでに図面を用いて説明した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記してその説明を省略する。
〔実施の形態１〕
図２には、光配線モジュールの概略図を示している。
【００８７】
図２に示す光配線モジュール１は、光送信装置２、光受信装置３、および高い屈曲性を有する光導波路（伝送媒体）４とを備える構成であり、例えば携帯電話においては、液晶ドライバ回路基板と信号処理回路基板とを接続している。
【００８８】
光送信装置２は、面発光半導体レーザ駆動回路（集積回路、駆動手段）と面発光半導体レーザ（半導体レーザ）とを備える構成である。なお、本実施の形態および後述する実施の形態では、光送信装置２は、半導体レーザとして、面発光半導体レーザを備えるものとする。但し、光送信装置２が備える半導体レーザは、面発光半導体レーザに限定されるものではない。即ち、光送信装置２が備える半導体レーザは例えば、上述した端面発光型の半導体レーザであってもよい。
【００８９】
光受信装置３は、受光素子と受光ＩＣとを備える構成である。なお、受光素子として用いられる素子としては、フォトダイオード（Photo Diode）、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサー等が挙げられる。
【００９０】
光導波路４としては例えば、屈折率の大きいコアおよび当該コアの周囲に接して設けられる屈折率の小さいクラッドにより形成され、コアに入射した光信号を当該コアとクラッドとの境界で全反射を繰り返しながら、光信号を伝搬するものが用いられる。しかしながら、光配線モジュール１に適用される光導波路４の構成は上記構成に限らず、従来周知の光導波路を使用することができる。
【００９１】
次に、図２に示す光配線モジュール１の動作について簡単に説明する。
【００９２】
光送信装置２は、面発光半導体レーザからのレーザ光を、面発光半導体レーザ駆動回路により直接変調することで、“１”および“０”の２値の信号として出力する。
【００９３】
光送信装置２から出力された上記２値の信号は、光導波路４を介して光受信装置３に入力される。
【００９４】
光受信装置３は、上記２値の信号を受光素子にて受信し、受光ＩＣにて当該２値の信号を増幅する。
【００９５】
図２の光配線モジュール１において、その光源に面発光半導体レーザを用いる場合、面発光半導体レーザの駆動において重要なことは、駆動温度の変化に関らず伝送特性が良好であることである。そして、駆動温度の変化に関らず伝送特性を良好とするためには、面発光半導体レーザの全駆動温度範囲に渡って、光受信装置３側が所望する伝送特性を満足すべく、光送信装置２を駆動させることが重要であると言える。ここでは、光送信装置２を上記のとおり駆動させるために重要な、バイアス電流および駆動電流の決定方法について説明する。
【００９６】
まず、本発明に係る半導体レーザ駆動方法を実施するために必要な回路構成について述べる。
【００９７】
図３は、本発明に係る半導体レーザ駆動装置を備える、光送信装置の回路構成を示す図である。
【００９８】
図３に示す光送信装置２ａは、電源２１と光送信装置本体２２とを備える構成である。また、光送信装置本体２２は、出力調整回路（出力調整手段）２３、ドライバ回路（駆動手段）２４、および発光素子（半導体レーザ）２５を備える構成である。
【００９９】
なお、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、出力調整回路２３およびドライバ回路２４を備える構成である。
【０１００】
電源２１は、出力調整回路２３およびドライバ回路２４に電圧Ｖｃｃを供給することにより、出力調整回路２３およびドライバ回路２４を駆動するための電圧源である。
【０１０１】
出力調整回路２３は、電源２１により駆動し、ドライバ回路２４が出力するバイアス電流および駆動電流の電流値を、光送信装置２ａ自身の駆動温度（駆動温度）の変化に応じて変化させるものである。
【０１０２】
この出力調整回路２３としては例えば、バイアス電流設定部（バイアス電流設定手段）２３２と駆動電流設定部（駆動電流設定手段）２３３とを有する駆動制御部２３１を備える構成が考えられる。
【０１０３】
そして、出力調整回路２３の動作原理は、例えば、下記の動作原理が考えられる。
【０１０４】
即ち、駆動温度に応じた制御電圧がバイアス電流設定部２３２に印加された場合、バイアス電流設定部２３２は、当該制御電圧を基に、所望のバイアス電流の温度特性を示す信号Ｖｂを生成し、当該信号Ｖｂをドライバ回路２４に出力する。駆動電流設定部２３３についても同様に、上記制御電圧が印加された駆動電流設定部２３３は、当該制御電圧を基に、所望の駆動電流の温度特性を示す信号Ｖｍを生成し、当該信号Ｖｍをドライバ回路２４に出力する。
【０１０５】
なお、バイアス電流設定部２３２および駆動電流設定部２３３の、制御電圧に対する信号Ｖｂ（またはＶｍ）の特性は、駆動温度範囲、しきい値電流の温度特性、常温におけるバイアス電流および駆動電流の設定値等により、任意に決定することができる。さらに、上記のバイアス電流設定部２３２および駆動電流設定部２３３は、抵抗等を用いた単純な回路によって構成することができ、かつ上記特性は、抵抗の設定値を適宜変更することによって設定することができる。
【０１０６】
なお、バイアス電流および駆動電流の電流値の詳細な設定方法については後述する。
【０１０７】
ドライバ回路２４は、電源２１により駆動し、発光素子２５にバイアス電流および駆動電流を出力する。ドライバ回路２４には、上記出力信号ＶｂおよびＶｍと、変調信号信号源（図示しない）からの変調信号Ｍｓ−およびＭｓ＋と、が入力される。ドライバ回路２４は、出力信号Ｖｂを基にバイアス電流Ｉｂを生成し、出力信号Ｖｍを基に駆動電流Ｉｍを生成する。そして、上記変調信号Ｍｓ−およびＭｓ＋によって、バイアス電流Ｉｂと駆動電流Ｉｍとを切り替えることで直接変調を行い、“１”および“０”の２値の信号を生成し、当該２値の信号を発光素子２５に出力する。
【０１０８】
発光素子２５は、ドライバ回路２４からの上記２値の信号に応じて発光することで光信号を出力するものであり、当該光信号を光受信装置３に伝送することによって、光受信装置３との間でデータ通信を行う。なお、この発光素子２５は、しきい値電流の温度特性に極値を有する場合が多い（但し、面発光半導体レーザの使用条件によっては、しきい値電流は極値を有さない特性を呈する場合もある）。本実施の形態および後述する実施の形態では、発光素子２５がしきい値電流の温度特性に極値を有するものとして説明を行うが、発光素子２５は、必ずしもしきい値電流の温度特性に極値を有する必要はない。
【０１０９】
なお、この光送信装置２ａについては、後述する実施の形態においても、同様に使用することができる。そして、出力調整回路２３を、各実施の形態に応じた構成にするには、上述のとおり、バイアス電流設定部２３２および駆動電流設定部２３３の、制御電圧に対する出力信号Ｖｂおよび／またはＶｍの特性を適宜、各実施の形態に対応するバイアス電流および駆動電流の電流値が得られる特性に設定すればよい。
【０１１０】
次に、本発明に係る半導体レーザ駆動装置を用いた半導体レーザ駆動方法を実現するための、バイアス電流および駆動電流の温度特性の詳細な設定方法について述べる。
【０１１１】
図１は、本発明に係る半導体レーザ駆動方法を示す図である。なお、本発明において使用している駆動温度範囲は全て、−３０℃〜８５℃であるものとして説明を行う。
【０１１２】
図１に示す本発明に係る半導体レーザ駆動方法は、下記の条件（１）〜（５）を満足している（ただし、本発明に係る半導体レーザ駆動方法では、下記の条件（１）・（２）・（４）については、必ずしも満足する必要はない）。
【０１１３】
条件（１）：駆動温度に対するしきい値電流の温度特性（しきい値電流の温度特性）が極値を有する
条件（２）：駆動温度に対するバイアス電流の温度特性（バイアス電流の温度特性）は、０以外の傾きを有する関数（望ましくは、線形関数）となる
条件（３）：バイアス電流の温度特性と駆動温度に対する駆動電流の温度特性（駆動電流の温度特性）とは、互いに異なる傾きを有する
条件（４）：駆動電流の温度特性は、スロープ効率に対して概ね反比例となる関数、またはその近似直線である
条件（５）：バイアス電流の温度特性は、しきい値電流の温度特性に順ずる関数である
まず条件（１）については具体的に、しきい値電流の近似値として、しきい値電流Ｉｔｈの温度特性Ｉｔｈ（Ｔ）を、下記数式（３）を満足する値に設定している。
【０１１４】
【数３】
0004341708.tif 000004
【０１１５】
（但し、Ｔｒ：常温（例えば、２５℃）、Ｉｔｈ（Ｔｒ）：常温におけるしきい値電流の電流値、Ｔ０１：特性温度（駆動温度に対する半導体レーザの利得スペクトルの変動幅を規定するパラメータ）、Ｔ０２：特性温度（駆動温度に対する半導体レーザの最大利得の減少量を規定するパラメータ））
なお、上述のとおり、面発光半導体レーザ（即ち、発光素子２５）は、しきい値電流の温度特性に極値を有している場合が多く、当該極値は、当該面発光半導体レーザのエピタキシャル構造および共振器長により、任意に設定することが可能である。
【０１１６】
上記数式（３）により、しきい値電流の温度特性は、図４に示すとおり、常温付近を極小値とする下に凸の曲線となり、これにより、駆動温度範囲の高温側および低温側のいずれにおいても、しきい値電流の電流値は比較的高くなる。
【０１１７】
またこのとき、スロープ効率の温度特性は、図５に示すとおり、ｅｘｐ関数によって表すことができる。ちなみに、このスロープ効率の温度特性は、上述した端面発光型の半導体レーザと略同一の特性を有する。
【０１１８】
しきい値電流が大きくなると、しきい値電流が小さい場合に比べ、特定のバイアス電流および駆動電流にて得られる面発光半導体レーザの出力光のパワーは小さくなる。そしてこのとき、面発光半導体レーザによるデータ通信を正確に実行するためには、面発光半導体レーザの出力光のパワーが低下した場合においても、当該パワーがダイナミックレンジ内に収まっている必要がある。そのため、上記パワーの出力変動は、所定値（例えば、３ｄＢ）以下の値に抑制されなければならない。
【０１１９】
以上のことから、上記パワーの出力変動を考慮した上で、バイアス電流および駆動電流の温度特性を、低消費電力でありながらも正常な通信を実行することができる程度の大きさに決定する必要がある。
【０１２０】
なお、ここで注意すべき点としては、上記条件（２）に示すとおり、バイアス電流の温度特性は、駆動温度に対して電流値を変化する（即ち、バイアス電流の温度特性は、０以外の傾きを有する関数である）、望ましくは、バイアス電流および駆動電流の温度特性は、駆動温度に対して線形の関数になるということが挙げられる。なお、本発明に係る半導体レーザ駆動方法においては、出力調整回路２３を用いて、バイアス電流および駆動電流の電流値を、温度変化に対して線形に変化させている。
【０１２１】
一方、バイアス電流および駆動電流の電流値を、温度変化に対して非線形に、即ちバイアス電流および駆動電流の電流値を温度変化に関らず任意に変化させる構成としては例えば、ＡＰＣ回路を使用することが挙げられる。しかしながら、上述のとおり、ＡＰＣ回路は回路構成が複雑であり、かつ回路規模も比較的大きい。そのため、ＡＰＣ回路を用いた場合は、消費電力、コスト、装置全体の規模、の全てが増大するため、好適ではない。
【０１２２】
従って、ここではバイアス電流および駆動電流を、出力調整回路２３を用いて制御し、バイアス電流および駆動電流の温度特性は、駆動温度に対して線形の関数になるものとしている。
【０１２３】
但し、バイアス電流および駆動電流の温度特性は、必ずしも線形関数で表す必要はなく、０以外の傾きを有する関数（即ち、定電流ではない）であれば、特に限定されるものではない。なお、ＡＰＣ回路等を使用することなく、バイアス電流および駆動電流の温度特性を「０以外の傾きを有する関数」とする方法としては例えば、後述するとおり、互いに異なる傾きを有する複数の線形関数を組み合わる方法が挙げられる。
【０１２４】
また、バイアス電流の温度特性と駆動電流の温度特性とは、上記条件（３）に示すとおり、これらは互いに異なる傾きを有する直線であることが望ましい。
【０１２５】
従来において使用される端面発光型の半導体レーザは一般的に、しきい値電流の温度特性は極値を有さない。この場合、しきい値電流およびスロープ効率の温度特性は、互いに同一のパラメータ（ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔ０２）に比例する関数となる、半導体レーザの最大利得の温度特性）に基づいて決定されるため、しきい値電流およびスロープ効率の温度特性は、略同一の特性を有すると認められる。従って、バイアス電流の温度特性と駆動電流の温度特性とを、それぞれ異なる傾きとする必要は無い。
【０１２６】
一方、面発光半導体レーザは、スロープ効率の温度特性としきい値電流の温度特性とが、互いに異なるパラメータに基づいて決定される。
【０１２７】
具体的には、スロープ効率の温度特性は、面発光半導体レーザの最大利得の温度特性に基づいて決定される。そのため、スロープ効率の温度特性は、上述の端面発光型の半導体レーザと同一の特性を有する。一方、しきい値電流の温度特性は、面発光半導体レーザの最大利得の温度特性および利得スペクトルの温度特性に基づいて決定される。そのため、しきい値電流の温度特性は極値を有する（上記条件（１））特性となる場合が多い。
【０１２８】
以上のことから、しきい値電流の温度特性とスロープ効率の温度特性とは、互いに異なる特性を有することとなる場合が多い。そしてここで、バイアス電流および駆動電流の温度特性を、後に説明する上記条件（４）・（５）を満足させる特性とするためには、バイアス電流および駆動電流を互いに異なる傾きを有する直線とする必要がある場合が多い。従って、上記条件（３）に示すとおり、バイアス電流の温度特性と駆動電流の温度特性とは、互いに異なる傾きを有する直線であることが望ましい。
【０１２９】
なお、光送信装置２ａでは、出力調整回路２３およびドライバ回路２４を用いて、バイアス電流の電流値と駆動電流の電流値とをそれぞれ独立に決定している。
【０１３０】
従って、駆動電流とバイアス電流とは、一方の電流値の変化にとらわれず、他方の電流値を任意に変化させることができる。但し、バイアス電流の温度特性を後述のように決定した結果、バイアス電流の温度特性を、駆動電流の温度特性と同一の傾きを有する関数として設定する必要がある場合は、互いに同じ傾きを有する直線であっても構わない。
【０１３１】
そして、上記パワーの出力変動を考慮すると、駆動電流の温度特性は、上記条件（４）に示すとおり、スロープ効率に対して概ね反比例となる関数または当該関数を近似した近似直線であることが望ましい。言い換えれば、駆動電流の温度特性は、電流値をバイアス電流から駆動電流へと上昇させたときの、受光素子２５における受光量に対して概ね反比例となる関数または当該関数を近似した近似直線であることが望ましい。
【０１３２】
また、バイアス電流の温度特性は、上記条件（５）に示すとおり、しきい値電流の温度特性に順ずる関数とする。具体的には、例えば、バイアス電流Ｉｂの温度特性Ｉｂ（Ｔ）を、
Ｉｂ（Ｔ）＝ｒｂ・（Ｔ−Ｔｒ）＋Ｉｂ（Ｔｒ）
（但し、Ｔ：面発光半導体レーザの駆動温度（以下、「駆動温度」と称する）、Ｔｒ：常温、Ｉｂ（Ｔｒ）：Ｔｒにおけるバイアス電流）
を満足する値に設定する。
【０１３３】
また、バイアス電流Ｉｂ（Ｔ）の傾きである傾きｒｂを、
ｒｂ＝〔Ｉｔｈ（Ｔｈ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）〕／ΔＴ
（但し、Ｔｈ：駆動温度範囲内における上限温度（即ち、８５℃）、Ｔｌ：駆動温度範囲内における下限温度（即ち、−３０℃）、Ｉｔｈ（Ｔｈ）：Ｔｈにおけるしきい値電流、Ｉｔｈ（Ｔｌ）：Ｔｌにおけるしきい値電流、ΔＴ：駆動温度領域（Ｔｈ−Ｔｌ）。また、ｒｂは０以外の定数とする）
に設定する。
【０１３４】
バイアス電流がしきい値電流よりも大きく下回ってしまう場合、長時間の発振遅延が生じ、データ通信に問題が発生する。１Ｇｂｐｓオーダーの高速伝送を行う場合、こうした発振遅延はほぼ完全に抑制される必要がある。そのため、本発明に係る半導体レーザ駆動方法では、全駆動温度範囲に渡って、常にバイアス電流をしきい値電流に追随させ、かつバイアス電流を、上述の条件に設定する。
【０１３５】
駆動電流の温度特性を上記条件（４）を満足する特性に設定すると共に、バイアス電流の温度特性を上記条件（５）を満足する特性に設定することにより、駆動温度の変化に起因する、面発光半導体レーザの出力光のパワーの変動を抑制することができる。
【０１３６】
ここで、上記条件（４）・（５）を満足させることにより得られる作用効果について詳細に説明する。ここでは、駆動温度Ｔが特定の駆動温度Ｔ＋ΔＴ１にまで上昇した場合における、面発光半導体レーザの出力光のパワーＰ（Ｔ＋ΔＴ１）を用いて、上記作用効果についての説明を行う。
【０１３７】
まず、面発光半導体レーザの出力光のパワーＰは、
Ｐ＝η（Ｉｍ＋Ｉｂ−Ｉｔｈ）
（但し、η：スロープ効率）
により求められる。
【０１３８】
ここで、上記条件（４）により、駆動電流Ｉｍの温度特性が、スロープ効率に対して概ね反比例となる関数、またはその近似直線で示される場合、駆動温度Ｔ＋ΔＴ１における駆動電流Ｉｍ（Ｔ＋ΔＴ１）は、Ｉｍ・ｅｘｐ（−ΔＴ１／Ｔ０２）にほぼ等しいとみなすことができる。
【０１３９】
また、駆動温度Ｔ＋ΔＴにおける、面発光半導体レーザの出力光のパワーＰ（Ｔ＋ΔＴ１）は、
Ｐ（Ｔ＋ΔＴ１）＝η・ｅｘｐ（ΔＴ１／Ｔ０２）｛Ｉｍ・ｅｘｐ（−ΔＴ１／Ｔ０２）＋（Ｉｂ＋Δ１Ｉｂ）−（Ｉｔｈ＋Δ１Ｉｔｈ）｝＝η・Ｉｍ＋η・ｅｘｐ（ΔＴ１／Ｔ０２）｛（Ｉｂ−Ｉｔｈ）＋（Δ１Ｉｂ−Δ１Ｉｔｈ）｝
（但し、Δ１Ｉｂ：駆動温度がＴからＴ＋ΔＴ１まで増加した場合における、バイアス電流の増加量、Δ１Ｉｔｈ駆動温度がＴからＴ＋ΔＴ１まで増加した場合における、しきい値電流の増加量）
により求められる。即ち、駆動温度がＴからＴ＋ΔＴ１まで増加した場合における、面発光半導体レーザの出力光のパワーの変動量は、
η・ｅｘｐ（ΔＴ１／Ｔ０２）｛（Ｉｂ−Ｉｔｈ）＋（ΔＩｂ１−ΔＩｔｈ１）｝
となる。
【０１４０】
ここで、上記条件（５）によれば、バイアス電流Ｉｂは、全駆動温度範囲に渡って、しきい値電流Ｉｔｈに追随する値となっている。即ち、バイアス電流Ｉｂは、しきい値電流Ｉｔｈとほぼ等しいと言える。
【０１４１】
これにより、しきい値電流Ｉｔｈ、バイアス電流Ｉｂ、および駆動電流Ｉｍは、
Ｉｍ＞＞Ｉｂ−Ｉｔｈ
の関係を有し、かつ駆動温度がＴからＴ＋ΔＴ１まで増加した場合における、バイアス電流の増加量ΔＩｂ１およびしきい値電流の増加量ΔＩｔｈ１は、ほぼ等しくなる。
【０１４２】
従って、上記駆動温度がＴからＴ＋ΔＴ１まで増加した場合における、面発光半導体レーザの出力光のパワーの変動量をほぼ０にすることができる。これにより、駆動温度の変化に起因する、面発光半導体レーザの出力光のパワーの変動を抑制することができる。
【０１４３】
従来の技術においては、上記条件（１）のとおり、しきい値電流の温度特性が極値を有する場合において、バイアス電流を固定値として、半導体レーザを駆動してきた。そのため、バイアス電流が小さいと、駆動温度が高温であるときに発振遅延が生じ、バイアス電流が大きいと、低温であるときの消費電力が大幅に増加していた。
【０１４４】
一方、本発明に係る半導体レーザ駆動方法は、バイアス電流を線形関数として、半導体レーザを駆動することができる。そのため、駆動温度が低温であるときは小さなバイアス電流となり、駆動温度が高温であるときは大きなバイアス電流となるので、余分な消費電力を削減すると共に、発振遅延はほぼ完全に抑制することができる。
【０１４５】
これによって、しきい値電流が極値を有する面発光半導体レーザの出力変動を低消費電力に抑えられる。そして、安価、省スペース、低電力化が可能になり、かつ全駆動温度範囲に渡って、受信側で良好な伝送特性および光出力が得られる半導体レーザの駆動を実現することができる。
【０１４６】
なお、本実施の形態において、しきい値電流とバイアス電流との交点、即ち、しきい値電流の電流値とバイアス電流の電流値とが等しくなる温度は、駆動温度範囲内における上限温度Ｔｈおよび駆動温度範囲内における下限温度Ｔｌとなっている。
【０１４７】
しかしながら、しきい値電流の電流値とバイアス電流の電流値が等しくなる温度は、下記の理由により、必ずしもＴｈおよびＴｌになるとは限らない。
【０１４８】
即ち、しきい値電流の電流値とバイアス電流の電流値とが等しくなる場合とは、Ｉｔｈ（Ｔ）とＩｂ（Ｔ）とが等しくなる場合である。言い換えれば、しきい値電流の電流値とバイアス電流の電流値とが等しくなる場合とは、下記の２次方程式を満足する場合である。
【０１４９】
上記数式（３）の右辺＝ｒｂ・（Ｔ−Ｔｒ）＋Ｉｂ（Ｔｒ）
なおこの場合、Ｔの解Ｔａは２次の関数であることから、２つの解を有する。ここで、上記２つの解を、Ｔａ１およびＴａ２（但し、互いに異なる解を有するものとし、かつＴａ１＜Ｔａ２）とする。
【０１５０】
上述のとおり、発振遅延が発生する危険性を低減するためには、全駆動温度範囲に渡って、バイアス電流をしきい値電流以上の電流値にしておく必要がある。そしてこの条件は、しきい値電流の電流値とバイアス電流の電流値とが等しくなる、低い方の温度Ｔａ１および高い方の温度Ｔａ２を、Ｔａ１≦ＴｌかつＴａ２≧Ｔｈの関係を有するものとすることで満足することができる。
【０１５１】
但し、ここで注意すべき点として、Ｔａ１やＴａ２が変化すると、バイアス電流の温度特性を示す直線の傾きｒｂが変化する、ということが挙げられる。
【０１５２】
この傾きｒｂは、多少変化するくらいであれば、発振遅延に起因するデータ通信の不具合および消光比の低下に起因する消費電力の増加を充分に抑制することができる。しかしながら傾きｒｂは、大きく変化してしまうと、Ｔｌにおけるバイアス電流Ｉｂ（Ｔｌ）および／またはＴｈにおけるバイアス電流Ｉｂ（Ｔｈ）が、上記発振遅延や消光比の低下を抑制できない程度にまで大きく変化してしまう虞がある。
【０１５３】
そのため、Ｔａ１は、Ｔａ１≦Ｔｌの関係を有するものであれば、どのようなＴａ１が設定されてもよいが、Ｔａ１＝Ｔｌの関係を有することが望ましいと言える。また、Ｔａ２は、Ｔａ２≧Ｔｈの関係を有するものであればどのようなＴａ２が設定されてもよいが、Ｔａ２＝Ｔｈの関係を有することが望ましいと言える。
【０１５４】
また、後述する実施の形態においても同様に、しきい値電流の電流値とバイアス電流の電流値が等しくなる温度は、ＴｈおよびＴｌとなっている。
【０１５５】
しかしながら、後述する実施の形態においても同様に、しきい値電流の電流値とバイアス電流の電流値とが等しくなる温度Ｔａ１およびＴａ２は、Ｔａ１≦ＴｌかつＴａ２≧Ｔｈの関係を有する温度であれば構わないが、Ｔａ１＝ＴｌかつＴａ２＝Ｔｈの関係を有することが望ましい。
〔実施の形態２〕
図６は、本発明の別の実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法を示す図である。なお、図６に示す実施の形態は、上述した図１に示す半導体レーザ駆動方法と同様に、上記条件（１）〜（５）を満足する。
【０１５６】
図１に示す半導体レーザ駆動方法では、上記条件（１）にて定めるしきい値電流の温度特性の極値が、常温付近に設定されていた。そして、しきい値電流の温度特性は、図４に示すとおり、常温付近を極小値とする下に凸の曲線となり、駆動温度範囲の高温側および低温側のいずれにおいても、しきい値電流の電流値は比較的高くなっていた。そのため、常温付近において、しきい値電流の温度特性を示す曲線と、バイアス電流の温度特性を示す直線と、を充分に近接させることが困難であるため、レーザ出力光強度の変動を抑制することは決して容易ではなかった。
【０１５７】
一方、図６に示す半導体レーザ駆動方法においては、しきい値電流の温度特性を、上記数式（３）をやや変形した、下記数式（４）を満足する値に設定している。
【０１５８】
【数４】
0004341708.tif 000005
【０１５９】
（但し、Ｔｃ：しきい値電流が極小値となる温度（但し、Ｔｃ≦Ｔｌ）、Ｉｔｈ（Ｔｃ）：ＴｃにおけるＩｔｈ）
これにより、しきい値電流の温度特性は、Ｔｌ以下の温度を極小値とする下に凸の曲線となる。そして、しきい値電流の温度特性の曲線は、駆動温度範囲内において概ね単調増加であり、かつ駆動温度範囲内において直線に近いカーブになっている。
【０１６０】
ここで、上記条件（２）に示すとおり、バイアス電流の温度特性が、駆動温度に対して線形の関数である場合を考える。この場合、上記条件（５）に従い、バイアス電流Ｉｂ、バイアス電流Ｉｂの傾きである傾きｒｂをそれぞれ、
Ｉｂ（Ｔ）＝ｒｂ・（Ｔ−Ｔｒ）＋Ｉｂ（Ｔｒ）
および、
ｒｂ＝〔Ｉｔｈ（Ｔｈ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）〕／ΔＴ
に設定する。すると、しきい値電流の温度特性の曲線は、駆動温度範囲内において直線に近いカーブとなる。そのため、バイアス電流の温度特性の直線は、しきい値電流の温度特性の曲線と、全駆動温度範囲に渡って近接する。
【０１６１】
これにより、しきい値電流が極値を有する面発光半導体レーザの出力変動をより低消費電力に抑えられる。そして、安価、省スペース、低電力化が可能になり、かつ全駆動温度範囲に渡って、受信側で良好な伝送特性および光出力が得られる半導体レーザの駆動を実現することができる。
【０１６２】
さらに、本実施の形態では、しきい値電流の温度特性を示す曲線と、バイアス電流の温度特性を示す直線と、をより近接させることが可能である。そのため、消光比を全駆動温度範囲に渡って高くすることができ、さらなる消費電力の削減が可能になる。
【０１６３】
なお、本実施の形態では、しきい値電流の温度特性の極値を、Ｔｌ以下の温度に設定している。しかしながら、しきい値電流の温度特性の極値を設定する温度についてはこれに限らず、例えば、Ｔｈ以上の温度に設定されていても構わない。即ち、本実施の形態において、しきい値電流の温度特性の極値は、駆動温度範囲外に設定されていれば、どのような値であっても構わない。
〔実施の形態３〕
本発明の別の実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法について、図７および図８を用いて説明する。
【０１６４】
上述した実施の形態では、しきい値電流が極値を有する場合において、主に発振遅延時間に着目し、バイアス電流および駆動電流の温度特性を決定してきた。即ち、上記条件（１）〜（５）を定め、これらの条件を全て満足するバイアス電流および駆動電流の温度特性を決定することによって、発振遅延に起因するデータ通信の不具合を生じることなく、データ通信時における消費電力を低減してきた。
【０１６５】
本実施の形態では、しきい値電流が極値を有する場合において、主に消光比に着目し、バイアス電流や駆動電流の温度特性を決定する方法について説明する。
【０１６６】
本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法を実行するために必要な、光送信装置の回路構成は、上述の光送信装置２ａと同じで構わない。そして、光送信装置２ａの回路構成は、図３に示す回路構成であればよい。なお、本実施の形態においては、バイアス電流の温度特性の直線の傾きをｒ１、駆動電流の温度特性の直線の傾きをｒ２とする。
【０１６７】
次に、本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法を実現するための、バイアス電流および駆動電流の温度特性の設定方法について述べる。
【０１６８】
図７は、本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法を示す図である。なお、図７に示すしきい値電流の温度特性は図１と同様に、常温付近を極小値とする下に凸の曲線となり、駆動温度範囲の高温側および低温側のいずれにおいても、しきい値電流の電流値は比較的高くなる。
【０１６９】
図７に示す本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法は、バイアス電流および駆動電流の上限を定める条件（イ）、駆動温度範囲内において半導体レーザの出力光強度が最小になる駆動温度において、消光比が一定以上の値であることを定める条件（ロ）、駆動温度範囲の全域においてバイアス電流がしきい値電流以上の電流値となることを定める条件（ハ）、および駆動温度範囲の全域において、光受信装置３の受光素子の受光量が、光受信装置３の受光ＩＣの最小受光感度（光受信装置３において受光が可能な入射光の最小パワー）以上となることを定める条件（ニ）を満足するバイアス電流および駆動電流により、半導体レーザを駆動する。
【０１７０】
ここで、上記条件（イ）〜（ニ）により決定される、駆動温度が常温である場合の、バイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）の温度特性の設定方法について説明する。
【０１７１】
まず、上記条件（イ）について説明する。
【０１７２】
上記条件（イ）は、面発光半導体レーザを内蔵させるＩＣの特性により定められる条件である。そのため、使用するＩＣの特性に応じて任意に設定することが可能である。
【０１７３】
図８は、本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法における、バイアス電流と駆動電流との関係を示す図である。図８では駆動温度が常温である場合の、駆動電流の上限値をＩｍｍａｘ、バイアス電流の上限値をＩｂｍａｘとしている。従って、上記条件（イ）は、図８において、駆動電流が上限値Ｉｍｍａｘ以下、かつバイアス電流が上限値Ｉｂｍａｘ以下となる領域である。
【０１７４】
次に、上記条件（ロ）について説明する。
【０１７５】
上述のとおり、しきい値電流が大きくなると、しきい値電流が小さい場合に比べ、所定のバイアス電流および駆動電流にて得られる面発光半導体レーザの出力光のパワーは小さくなる。そしてこのとき、面発光半導体レーザによるデータ通信を正確に実行するためには、面発光半導体レーザの出力光のパワーが低下した場合においても、当該パワーが、光受信装置３のダイナミックレンジ内に収まっている必要がある。
【０１７６】
ここで、ダイナミックレンジの広さと消光比との関係について考える。
【０１７７】
しきい値電流Ｉｔｈ、バイアス電流Ｉｂ、駆動電流Ｉｍである場合、消光比は、（Ｉｍ＋Ｉｂ−Ｉｔｈ）／（Ｉｂ−Ｉｔｈ）となる。当該数式で表される消光比が小さくなるということは、駆動電流Ｉｍとバイアス電流Ｉｂとの差が小さくなることを意味する。即ち、消光比が小さくなった場合、面発光半導体レーザが出力する光信号は、“１”の信号の振幅と“０” の信号の振幅との差が小さくなる。
【０１７８】
一方、上記光信号の雑音のレベルは、上記“１”の信号の振幅と“０” の信号の振幅との差の変動には依存しない。そのため、上記“１”の信号の振幅と“０” の信号の振幅との差の変動により、上記光信号の信号対雑音比（ＳＮ比）は小さくなる。光受信装置３の受光ＩＣの最小受光感度は当該光信号のＳＮ比により決定され、ＳＮ比の減少と共に当該最小受光感度は小さくなるため、上記ＳＮ比の減少は、ダイナミックレンジの狭小化を意味する。
【０１７９】
以上のことから、光受信装置３による出力光の受信を正常に実行するためには、出力光のパワーが低い場合において、高い消光比を維持しなければならない。
【０１８０】
ここで、駆動温度範囲内において面発光半導体レーザの出力光強度が最小になる駆動温度Ｔｗにおいて、光受信装置３による出力光の受信が可能となる程度の出力光のパワーが得られない場合、当然駆動温度がＴｗであるときは、光受信装置３による出力光の受信が不能となる。そして後は、消光比が小さくなればなるほど、面発光半導体レーザの出力光強度が低い部分から順番に受信不能となる。
【０１８１】
以上のことから、上記ダイナミックレンジの広さは消光比に依存すると言える。即ち、消光比が上昇すると、ダイナミックレンジは広くなり、消光比が低下すると、ダイナミックレンジは狭くなる。
【０１８２】
従って、Ｔｗにおいて、光受信装置３による出力光の受信が可能なだけの消光比が得られる程度に、バイアス電流および駆動電流の電流値を調節する。これによって、全駆動温度範囲に渡って、消光比の低下に起因するデータ通信の不具合が生じることなく、面発光半導体レーザを駆動させることができる。なお、Ｔｗの詳細な説明については後述する。
【０１８３】
以上のことを踏まえ、Ｔｗにおいて、光受信装置３による出力光の受信が可能である消光比Ｅの設定範囲を、
〔Ｉｂ（Ｔｗ）＋Ｉｍ（Ｔｗ）−Ｉｔｈ（Ｔｗ）〕／〔Ｉｂ（Ｔｗ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）〕≧Ｅ
（但し、Ｔｗ：駆動温度範囲内において面発光半導体レーザの出力光強度が最小になる駆動温度、Ｉｂ（Ｔｗ）：Ｔｗにおけるバイアス電流、Ｉｍ（Ｔｗ）：Ｔｗにおける駆動電流、Ｉｔｈ（Ｔｗ）：Ｔｗにおけるしきい値電流、Ｅ：消光比の所定値）
により求める。
【０１８４】
上記消光比Ｅの設定範囲を示す数式を満足する領域を、Ｔｗにおけるバイアス電流Ｉｂ（Ｔｗ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｗ）で表現すると、図８の線分Ｗ上、または線分Ｗよりも上の領域となる。なお、この線分Ｗは、消光比Ｅが定数となることから、必ず直線で表すことができる。
【０１８５】
さらに、バイアス電流の温度特性は傾きｒ１の直線で表されることから、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）は、上記線分Ｗよりも、ｒ１（Ｔｒ−Ｔｗ）だけ、バイアス電流が変化する方向へとシフトする。即ち、上記消光比Ｅの設定範囲を示す数式を満足する消光比Ｅの領域を、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）で表現すると、図８の線分Ｗをｒ１（Ｔｒ−Ｔｗ）だけバイアス電流が変化する方向へとシフトした、図８の線分Ｘ上、または線分Ｘよりも上の領域となる。そして、この図８の線分Ｘ上、または線分Ｘよりも上の領域が、上記条件（ロ）を満足する領域に該当する。
【０１８６】
次に、上記条件（ハ）について説明する。
【０１８７】
上述のとおり、１Ｇｂｐｓオーダーの高速伝送を行う場合、発振遅延はほぼ完全に抑制される必要がある。そのため、バイアス電流および駆動電流は、全駆動温度範囲に渡って、発振遅延に起因するデータ通信の不具合が生じることのない程度の値に設定する必要がある。
【０１８８】
ここで、バイアス電流Ｉｂが常にしきい値電流Ｉｔｈを下回らないための条件は、
Ｉｂ（Ｔｒ）≧Ｉｔｈ（Ｔｗ）−ｒ１（Ｔｗ−Ｔｒ）
で表される。
【０１８９】
即ち、バイアス電流の温度特性が傾きｒ１の直線で表されることから、Ｔｗにおいて最低限必要なバイアス電流の電流値は、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）を用いて、上記の数式のとおり表すことができる。
【０１９０】
そして、上記バイアス電流Ｉｂが常にしきい値電流Ｉｔｈを下回らないための条件を示す数式を満足する領域を、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）で表現すると、図８の線分Ｙ上、または線分Ｙよりも右の領域（バイアス電流が大きくなる領域）となる。そして、この線分Ｙ上、または線分Ｙよりも右の領域が、上記条件（ハ）を満足する領域に該当する。
【０１９１】
最後に、上記条件（ニ）について説明する。
【０１９２】
駆動温度範囲の全域において、光受信装置３の受光素子の受光量が、光受信装置３の受光ＩＣの最小受光感度以上となるための条件は、
αＰ≧Ｐｍｉｎ
（但し、α：光送信装置２ａの発光素子２５と光受信装置３の受光素子との間の経路における光損失、Ｐｍｉｎ：最小受光感度）
となる。
【０１９３】
また上述した実施の形態で用いた、面発光半導体レーザの出力光のパワーＰと、スロープ効率ηとの関係式（Ｐ＝η（Ｉｍ＋Ｉｂ−Ｉｔｈ））を上記の数式に適用すると、
αη（Ｉｂ＋Ｉｍ−Ｉｔｈ）≧Ｐｍｉｎ
となる。そして、この数式から、駆動温度範囲内において面発光半導体レーザの出力光強度が最小になる駆動温度Ｔｗにおける駆動電流Ｉｍ（Ｔｗ）の条件は、
Ｉｍ（Ｔｗ）≧−Ｉｂ（Ｔｗ）＋Ｉｔｈ（Ｔｗ）＋（Ｐｍｉｎ／αη）
により求められる。
【０１９４】
ここで、バイアス電流の温度特性は傾きｒ１の直線で、駆動電流の温度特性は傾きｒ２の直線で表されることから、駆動温度が常温である場合におけるバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動温度が常温である場合における駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）の電流値はそれぞれ、
Ｉｂ（Ｔｒ）＝Ｉｂ（Ｔｗ）＋ｒ１（Ｔｗ−Ｔｒ）
Ｉｍ（Ｔｒ）＝Ｉｍ（Ｔｗ）＋ｒ２（Ｔｗ−Ｔｒ）
で表される。そして、これらの数式を上記Ｔｗにおける駆動電流Ｉｍ（Ｔｗ）の条件を示す数式に代入することにより、駆動温度が常温である場合における駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）の条件は、
Ｉｍ（Ｔｒ）≧−Ｉｂ（Ｔｒ）＋（ｒ２−ｒ１）・（Ｔｗ−Ｔｒ）＋Ｉｔｈ（Ｔｗ）＋（Ｐｍｉｎ／αη）
となることが分かる。
【０１９５】
そして、上記駆動温度範囲の全域において、光受信装置３の受光素子の受光量が、光受信装置３の受光ＩＣの最小受光感度以上となるための条件を示す数式を満足する領域を、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）で表現すると、図８の線分Ｚ上、または線分Ｚよりも上の領域となる。そして、この線分Ｚ上、または線分Ｚよりも上の領域が、上記条件（ニ）を満足する領域に該当する。
【０１９６】
結果として、図８の上限値Ｉｍｍａｘ、線分Ｘ、線分Ｙ、および線分Ｚで囲まれた領域１００が、上記条件（イ）〜（ニ）を満足する、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）の電流値の範囲となる。そして、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）を領域１００内に設定する。これによって、本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法を実現することができる。
【０１９７】
ここで駆動温度範囲内において消光比が最小になる駆動温度Ｔｗについて説明する。
【０１９８】
上述のとおり、面発光半導体レーザの場合、しきい値電流の温度特性は極値を有している場合が多い。またこの場合、面発光半導体レーザのしきい値電流の温度特性は、常温付近を極小値とする下に凸の曲線となり、駆動温度範囲の高温側および低温側のいずれにおいても、しきい値電流の電流値は比較的高くなる。
【０１９９】
面発光半導体レーザがこうしたしきい値電流およびバイアス電流の温度特性を有する場合、上記消光比Ｅの設定範囲を示す数式に従って消光比が所定値Ｅとなる駆動電流の温度特性を導出すると、当該消光比が所定値Ｅとなる駆動電流の温度特性は、常温付近を極大値とする上に凸の曲線で表される。これは言いかえれば、駆動電流の温度特性が、駆動温度に対して線形の関数となる場合、消光比の温度特性は、常温付近を極小値とする下に凸の曲線となり、上限温度Ｔｈ或いは下限温度Ｔｌに近づくにつれて消光比は上昇するということである。
【０２００】
このことから、しきい値電流の温度特性が極値を有する場合、面発光半導体レーザの出力光強度が最小になる駆動温度Ｔｗは常に、上限温度Ｔｈ或いは下限温度Ｔｌのいずれかになる。即ち、上限温度Ｔｈおよび下限温度Ｔｌのうち、当該温度における面発光半導体レーザの出力光強度がより小さくなる温度をＴｗとすればよい。
【０２０１】
上記消光比Ｅの設定範囲を示す数式を用い、例えば、図７に示すしきい値電流、バイアス電流、および駆動電流の温度特性から、消光比が所定値Ｅとなる駆動電流の温度特性を求めたものが、図７に示す曲線Ｅ（Ｔ）である。図７の場合、消光比が最小になる駆動温度Ｔｗは、駆動温度範囲内の下限温度Ｔｌとなる。
【０２０２】
従って、Ｔｌにおいて、光受信装置３による出力光の受信が可能なだけの消光比が得るため、バイアス電流および駆動電流の電流値を上述したとおりに調節することにより、本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法を実現することができる。
【０２０３】
なお、図７において、常温付近における消光比は、上記消光比の所定値Ｅを下回る。しかしながら、この場合は、面発光半導体レーザの出力光強度が十分に大きいため、光受信装置３による出力光の受信に支障をきたすことはない。
【０２０４】
これによって、しきい値電流が極値を有する面発光半導体レーザの出力変動をより低消費電力に抑えられる。そして、安価、省スペース、低電力化が可能になり、かつ全駆動温度範囲に渡って、受信側で良好な伝送特性および光出力が得られる半導体レーザ駆動方法を実現することができる。
【０２０５】
さらに、本実施の形態の場合においては、下記のような効果を奏する。
【０２０６】
即ち、従来における半導体レーザ駆動方法では、全駆動温度範囲に渡って消光比を所定の値以上に設定していた。そのため、しきい値電流の温度特性が極値を有する面発光半導体レーザの場合、面発光半導体レーザの出力光強度が比較的大きな常温付近においては、バイアス電流や駆動電流の電流値が無駄に大きくなり、それによって、消費電力が増大してしまうという問題があった。
【０２０７】
一方、本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法では、面発光半導体レーザの出力光強度が最小になる駆動温度で、光受信装置３による出力光の受信が可能なだけの消光比を確保すべく、バイアス電流および駆動電流の電流値を設定している。これによって、面発光半導体レーザの出力光強度が比較的大きな常温付近において、バイアス電流および駆動電流をさらに小さくすることが可能であり、消費電力をさらに削減することができる。
【０２０８】
なお、本実施の形態は、上述した実施の形態と同様に、しきい値電流の温度特性の極値が、駆動温度範囲内に設定される場合を例として説明している。しかしながら、しきい値電流の温度特性の極値は必ずしも駆動温度範囲内に設定される必要はない。即ち、本実施の形態において、しきい値電流の温度特性の極値は、上述した図６に示す実施の形態と同様に、駆動温度範囲外の温度に設定されていても構わない。
【０２０９】
さらに、後述する実施の形態についても同様に、しきい値電流の温度特性の極値は、駆動温度範囲内の温度であっても構わないし、駆動温度範囲外の温度に設定されていても構わない。
〔実施の形態４〕
本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法について、図９および図１０を用いて説明する。
【０２１０】
本実施の形態では、上述した実施の形態の条件（イ）〜（ニ）に加え、Ｔｌにおけるバイアス電流Ｉｂ（Ｔｌ）とＴｌにおけるしきい値電流Ｉｔｈ（Ｔｌ）とが一致し、かつＴｈにおけるバイアス電流Ｉｂ（Ｔｈ）とＴｈにおけるしきい値電流Ｉｔｈ（Ｔｈ）とが一致する条件（ホ）を設定している。
【０２１１】
ここで、上記条件（ホ）について説明する。
【０２１２】
上記条件（ホ）を満足するためには、バイアス電流の傾きｒ１を、
ｒ１＝〔Ｉｔｈ（Ｔｈ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）〕／（Ｔｈ−Ｔｌ）
に設定すればよい。
【０２１３】
そして、バイアス電流の傾きｒ１を上記のとおり決定した場合、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）は、
Ｉｂ（Ｔｒ）＝〔Ｉｔｈ（Ｔｌ）−（Ｉｔｈ（Ｔｈ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ））・（Ｔｌ−Ｔｒ）〕／（Ｔｈ−Ｔｒ）
で表される。
【０２１４】
図９は、本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法における、バイアス電流と駆動電流との関係を示す図である。この図９は、図８の上記条件（イ）によって定められるバイアス電流の上限値Ｉｂｍａｘおよび駆動電流の上限値Ｉｍｍａｘ、上記条件（ロ）によって定められる線分Ｗおよび線分Ｘ、上記条件（ニ）によって定められる線分Ｚに加えて、上記条件（ホ）によって定められる線分Ｙ´を図示しているものである。
【０２１５】
図９において、上記条件（ホ）を満足する領域は、言うまでも無く線分Ｙ´上である。
【０２１６】
よって、線分Ｙ´とＩｍｍａｘとの交点Ｙ´１および線分Ｙ´と線分Ｚとの交点Ｙ´２により決定される線分１０１の線上が、上記条件（イ）〜（ホ）を満足する、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）の電流値の範囲となる。そして、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）を線分１０１上に設定する。これによって、本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法を実現することができる。
【０２１７】
こうして導出される、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）により、面発光半導体レーザを駆動した場合における、バイアス電流Ｉｂおよびしきい値電流Ｉｔｈの温度特性を図１０に示す。
【０２１８】
図１０からも分かるとおり、バイアス電流Ｉｂの温度特性を示す直線としきい値電流Ｉｔｈの温度特性を示す直線とは、ＴｌおよびＴｈにおいて一致している。
【０２１９】
駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）を上記のとおりに設定することで、バイアス電流による電力消費をさらに低減することができる。
【０２２０】
なお、本実施の形態は、上述した図６に示す実施の形態と組み合わせてもよい。即ち、本実施の形態は、しきい値電流の極値が駆動温度範囲外に設定されていてもよい。
〔実施の形態５〕
本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法について、図１１を用いて説明する。
【０２２１】
ここでは、図７に示した、上述した実施の形態で定めた領域１００の中でも、最も消費電力を削減することができる、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）の電流値の設定方法について述べる。
【０２２２】
図７における領域１００は、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）が当該領域内のいずれの部分に設定される場合であっても、発振遅延を発生させず、かつ消費電力を削減することが可能である、ということを表す領域である。
【０２２３】
そのため、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）の電流値は、共に領域１００内に収まるような値であれば、どのような値であっても構わない。
【０２２４】
そこで、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）の電流値を、線分Ｙ上、即ち、下記数式を満足する値に設定する。
【０２２５】
Ｉｂ（Ｔｒ）＝Ｉｔｈ（Ｔｗ）−ｒ１（Ｔｗ−Ｔｒ）
またこのとき、駆動温度が常温である場合の駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）の電流値は線分Ｙと線分Ｚとの交点、即ち、下記数式を満足する値に設定する。
【０２２６】
Ｉｍ（Ｔｒ）＝−Ｉｂ（Ｔｒ）＋（ｒ２−ｒ１）・（Ｔｗ−Ｔｒ）＋Ｉｔｈ（Ｔｗ）＋（Ｐｍｉｎ／αη）
かつ、
Ｉｍ（Ｔｒ）＝Ｉｍ（Ｔｗ）−ｒ２（Ｔｗ−Ｔｒ）
上記３つの数式を基に定められた、領域１００における、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）の電流値の最小値を図示した図が図１１である。図１１における点１００ａが、領域１００の中でも、最も消費電力を削減することができる、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）の電流値を示している。
【０２２７】
なお、本実施の形態は、上述した図６に示す実施の形態と組み合わせてもよい。即ち、本実施の形態は、しきい値電流の極値が駆動温度範囲外に設定されていてもよい。
【０２２８】
また、ここまで説明してきた実施の形態において、消費電力を最も低減させることができる実施例は、本実施の形態と上述した図６に示す実施の形態とを組み合わせた実施例である。即ち、実施の形態１〜５において、消費電力を最も低減させることができる実施例は、本実施の形態５において、しきい値電流の温度特性の極値が、上述した実施の形態２に示すとおり、駆動温度範囲外の温度に設定される実施例である。
〔実施の形態６〕
本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法について、図１２および図１３を用いて説明する。
【０２２９】
本実施の形態では、上述した実施の形態の条件（イ）〜（ニ）に加え、常温において、消光比が所定値以下の値であることを定める条件（ヘ）を設定している。
【０２３０】
ここで、上記条件（ヘ）について説明する。
【０２３１】
常温Ｔｒにおける、所定の消光比Ｅｒの設定範囲は、
〔Ｉｂ（Ｔｒ）＋Ｉｍ（Ｔｒ）−Ｉｔｈ（Ｔｒ）〕／〔Ｉｂ（Ｔｒ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）〕≧Ｅｒ
により求められる。
【０２３２】
なお、所定の消光比Ｅｒの数値の設定方法は、常温における消光比をどの程度の値以上必要であるかに鑑み、適宜決定することが可能であるが、具体的な値として、消光比Ｅｒは、２〜４ｄＢの範囲に設定することが望ましい。
【０２３３】
常温において、消光比が所定値以下の値であることを定める条件を示す数式を満足する領域を、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）で表現すると、図１２の線分Ｘ´上、または線分Ｘ´よりも上の領域となる。そして、この線分Ｘ´上、または線分Ｘ´よりも上の領域が、上記条件（ヘ）を満足する領域に該当する。なお、この線分Ｘ´は、消光比Ｅｒが定数であることから、必ず直線で表すことができ、かつ線分Ｘ´は、線分Ｘと平行になる。
【０２３４】
結果として、図１２にて示される駆動電流の上限値Ｉｍｍａｘ、線分Ｘ、線分Ｙ、線分Ｚおよび線分Ｘ´で囲まれた領域１０２が、上記条件（イ）〜（ニ）、（ヘ）を満足する、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）の電流値の範囲となる。そして、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）を領域１０２内に設定する。これによって、本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法を実現することができる。
【０２３５】
なお、図１２の領域１０２の中でも、最も消費電力を削減することができる、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）の電流値については、上述した実施の形態と同様の考え方により導出することができる。
【０２３６】
即ち、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）の電流値を、線分Ｙ上、即ち、Ｉｂ（Ｔｒ）＝Ｉｔｈ（Ｔｗ）−ｒ１（Ｔｗ−Ｔｒ）に設定し、駆動温度が常温である場合の駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）の電流値を、線分Ｙと線分Ｚとの交点、即ち、
Ｉｍ（Ｔｒ）＝−Ｉｂ（Ｔｒ）＋（ｒ２−ｒ１）・（Ｔｗ−Ｔｒ）＋Ｉｔｈ（Ｔｗ）＋（Ｐｍｉｎ／αη）
かつ、
Ｉｍ（Ｔｒ）＝Ｉｍ（Ｔｗ）−ｒ２（Ｔｗ−Ｔｒ）
を満足する値に設定する。
【０２３７】
そして、図１２における点１０２ａが、領域１０２の中でも、最も消費電力を削減することが可能な、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）の電流値を示している。
【０２３８】
なお、以上の条件により求められた、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）により、面発光半導体レーザを駆動した場合における、しきい値電流Ｉｔｈおよびバイアス電流Ｉｂの温度特性を図１３に示す。
【０２３９】
図１３に示すとおり、本実施の形態の場合、消光比の温度特性は曲線Ｄ（Ｔ）となるが、この図からも、常温で駆動する場合において、消光比がＥ以上かつＥｒ以下となることは明らかである。
【０２４０】
従って、常温付近における消光比を、所定の消光比Ｅｒ以下の値に設定することにより、駆動温度の変化に起因する消光比の変化を低減することができる。即ち、全駆動温度範囲に渡って、消光比の値が安定する。従って、受信側で非常に安定した伝送特性および光出力が得られる。
〔実施の形態７〕
本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法について、図１４を用いて説明する。
【０２４１】
本実施の形態では、上述した実施の形態の条件（イ）〜（ニ）に加え、全駆動温度範囲において、出力光のパワーの変動幅が所定値以下の値であることを定める条件（ト）を設定している。
【０２４２】
ここで、上記条件（ト）について説明する。
【０２４３】
全駆動温度範囲における、出力光のパワーの変動幅の下限をｍ１、上限をｍ２とすると、出力光のパワーの変動幅は、下記数式により求められる。
【０２４４】
ｍ１＜Ｐｍ（Ｔ）＋Ｐｂ（Ｔ）＜ｍ２
（但し、Ｐｍ（Ｔ）：駆動温度Ｔにおける駆動電流による出力光の強度、Ｐｂ（Ｔ）：駆動温度Ｔにおけるバイアス電流による出力光の強度）
より具体的には、上記数式は、下記数式に変形することができる。
【０２４５】
ｍ１＜〔Ｉｍ（Ｔｒ）＋２Ｉｂ（Ｔｒ）−（Ｉｔｈ（Ｔｌ）＋Ｉｔｈ（Ｔｒ））Ｖｃｃ＜ｍ２
（但し、Ｉｂ（Ｔ）：駆動温度Ｔにおけるバイアス電流、Ｉｍ（Ｔ）：駆動温度Ｔにおける駆動電流、Ｉｔｈ（Ｔ）：駆動温度Ｔにおけるしきい値電流、Ｖｃｃ：電源２１の電圧値）
即ち、Ｔｌ＜Ｔ＜Ｔｈとなる全ての駆動温度Ｔにおいて、上記出力光のパワーの変動幅を定める数式を満足することによって、全駆動温度範囲に渡って、出力光のパワーの変動幅を所定値以下の値にすることができる。
【０２４６】
なお、出力光のパワーの変動幅の下限ｍ１および上限ｍ２の設定方法は、全駆動温度範囲における出力光のパワーの変動幅をどの程度の値にまで抑制するのかに鑑み、適宜決定することが可能であるが、具体的な値として、出力光のパワーの変動幅の下限ｍ１および上限ｍ２は、その差が３〜４ｄＢの範囲に設定することが望ましい。
【０２４７】
以上の条件により求められた、駆動温度が常温である場合のバイアス電流Ｉｂ（Ｔｒ）および駆動電流Ｉｍ（Ｔｒ）により、面発光半導体レーザを駆動した場合における、しきい値電流Ｉｔｈ、バイアス電流Ｉｂ、および駆動電流Ｉｍの温度特性を図１４に示す。
【０２４８】
図１４に示すとおり、出力光のパワーの変動幅は、全駆動温度範囲内において、ｍ１以上ｍ２以下となっている。
【０２４９】
これによって、全駆動温度範囲に渡って、駆動温度に起因する出力変動を一定値以下に抑えることができる。即ち、出力光のパワーを、全駆動温度範囲に渡って、光配線モジュールが所望する出力変動の範囲内に抑えることができるため、受信側で非常に安定した伝送特性および光出力が得られる。
〔実施の形態８〕
上述した実施の形態では、しきい値電流、バイアス電流、そして駆動電流の温度特性の設定方法を工夫することによって、発振遅延や消光比の低下に起因するデータ通信の不具合を発生させること無く、消費電力を低減することができる、半導体レーザ駆動方法について説明してきた。
【０２５０】
ここで注意すべき点として、面発光半導体レーザのしきい値電流の温度特性は、Ｔｙｐ特性によってばらつきが生じる。そしてそれに伴い、上述した実施の形態の方法によりバイアス電流の温度特性を設定した場合においても同様に、その特性は上記ばらつきに左右される。
【０２５１】
そこで、本実施の形態では、しきい値電流の温度特性のばらつきを考慮した上で、バイアス電流の温度特性を設定する方法について、図１５〜１７を用いて説明する。
【０２５２】
図１５は、しきい値電流の温度特性がばらついたときの、バイアス電流の温度特性の設定方法を示す図である。
【０２５３】
図１５では、Ｔｙｐ特性によってしきい値電流がばらつき、Ｉｔｈ１、Ｉｔｈ２、そしてＩｔｈ３という３つの温度特性を呈している。また、Ｔｈにおけるしきい値電流Ｉｔｈ（Ｔｈ）と、Ｔｌにおけるしきい値電流Ｉｔｈ（Ｔｌ）との差ｓｔｈについては、
ｓｔｈ（Ｉｔｈ３）＞ｓｔｈ（Ｉｔｈ２）＞ｓｔｈ（Ｉｔｈ１）
（但し、ｓｔｈ（Ｉｔｈ３）：Ｉｔｈ３におけるｓｔｈ、ｓｔｈ（Ｉｔｈ２）：Ｉｔｈ２におけるｓｔｈ、ｓｔｈ（Ｉｔｈ１）：Ｉｔｈ１におけるｓｔｈ）
という関係を有する。
【０２５４】
また、これに伴いバイアス電流は、Ｉｂ１、Ｉｂ２、そしてＩｂ３という３つの温度特性を有するパターンが考えられる。また、Ｔｈにおけるバイアス電流Ｉｂ（Ｔｈ）と、Ｔｌにおけるバイアス電流Ｉｂ（Ｔｌ）との差ｓｂについては、
ｓｂ（Ｉｂ３）＞ｓｂ（Ｉｂ２）＞ｓｂ（Ｉｂ１）
（但し、ｓｂ（Ｉｂ３）：Ｉｂ３におけるｓｂ、ｓｂ（Ｉｂ２）：Ｉｂ２におけるｓｂ、ｓｂ（Ｉｂ１）：Ｉｂ１におけるｓｂ）
という関係を有する。
【０２５５】
また、このことから、バイアス電流の傾きｒｂについても同様に、
ｒｂ（Ｉｂ３）＞ｒｂ（Ｉｂ２）＞ｒｂ（Ｉｂ１）
（但し、ｒｂ（Ｉｂ３）：Ｉｂ３におけるｒｂ、ｒｂ（Ｉｂ２）：Ｉｂ２におけるｒｂ、ｒｂ（Ｉｂ１）：Ｉｂ１におけるｒｂ）
という関係を有する。
【０２５６】
ここで、Ｉｔｈ３のように、ｓｔｈが大きい場合、バイアス電流として、ｒｂが大きいＩｂ３を、Ｉｔｈ２のように、ｓｔｈが普通である場合、バイアス電流として、ｒｂが普通であるＩｂ３を、Ｉｔｈ１のように、ｓｔｈが小さい場合、バイアス電流として、ｒｂが小さいＩｂ１を設定するのが望ましい。このとおり、バイアス電流の温度特性を、駆動温度範囲内の上限温度でのしきい値電流と駆動温度範囲内の下限温度でのしきい値電流との差、およびバイアス電流の温度特性の傾きを互いに対応させて設定することで、しきい値電流の温度特性がばらついた場合においても、バイアス電流を適切に設定することができる。
【０２５７】
続いて、上述した図１に示す実施の形態において、しきい値電流の温度特性のばらつきを考慮した上で、バイアス電流の温度特性を設定する方法について、図１６および図１７を用いて説明する。なお、ここでは、上記バイアス電流の温度特性を設定する方法として、バイアス電流Ｉｂの傾きの許容範囲、即ち、傾きｒｂの許容範囲について述べる。
【０２５８】
傾きｒｂは、大きな値になりすぎると、Ｔｌにおいて消光比が悪化し消費電力が増大してしまう。逆に小さい値になりすぎると、バイアス電流ＩｂがＴｈにおいてしきい値電流Ｉｔｈを大きく下回ってしまい、発振遅延により光受信装置側の伝送特性が乱れ、データ通信に不具合が生じる。そのためここでは、最終的に面発光半導体レーザを搭載した光配線モジュールの伝送速度帯において、当該光配線モジュールの使用が可能なだけの性能を維持し、かつ消費電力を充分に低下することが可能である傾きｒｂを考える。
【０２５９】
まず、傾きｒｂが最大となる場合について考える。
【０２６０】
図１６は、図１に示すしきい値電流の温度特性がばらついた場合において、傾きｒｂが最大になる場合のバイアス電流Ｉｂの温度特性を示す図である。なお、曲線Ａ〜Ｃはいずれも、Ｔｙｐ特性によってばらついた、しきい値電流の温度特性を示す曲線である。
【０２６１】
傾きｒｂが最大になる場合とは即ち、しきい値電流の温度特性の内、Ｉｔｈ（Ｔｈ）とＩｔｈ（Ｔｌ）との差、即ちｓｔｈが最大になる温度特性を有する場合である。そして、このような温度特性を示す曲線Ａの、Ｉｔｈ（Ｔｌ）を示す点ａ１と、Ｉｔｈ（Ｔｈ）を示す点ａ２と、を結んだ直線が、傾きｒｂが最大になるバイアス電流Ｉｂの温度特性である。
【０２６２】
つまり、傾きｒｂが最大になる場合、傾きｒｂは、
ｒｂ∝（Ｉｔｈ（Ｔｈ）Ａ−Ｉｔｈ（Ｔｌ）Ａ）／ΔＴ
（但し、Ｉｔｈ（Ｔｈ）Ａ：図１７の曲線ＡにおけるＩｔｈ（Ｔｈ）、Ｉｔｈ（Ｔｌ）Ａ：図１７の曲線ＡにおけるＩｔｈ（Ｔｌ））
で表すことができる。
【０２６３】
続いて、傾きｒｂが最小になる場合について考える。
【０２６４】
図１７は、図１に示すしきい値電流の温度特性がばらついた場合において、傾きｒｂが最小になる場合のバイアス電流Ｉｂの温度特性を示す図である。
【０２６５】
傾きｒｂが最小になる場合とは即ち、しきい値電流の温度特性のうち、ｓｔｈが最小になる温度特性を有する場合である。そして、このような温度特性を示す曲線Ｃの、Ｉｔｈ（Ｔｌ）を示す点ｃ１と、Ｉｔｈ（Ｔｈ）を示す点ｃ２と、を結んだ直線を、バイアス電流Ｉｂの温度特性としてももちろん構わない。
【０２６６】
しかしながら、この場合はさらに、多少の発振遅延を無視してバイアス電流をしきい値電流よりも下回らせても構わない。即ち、Ｔｈにおいて、発振遅延に起因するデータ通信の不具合が生じない最小のバイアス電流の電流値を設定することによって、消費電力をさらに低減させることが可能である。
【０２６７】
バイアス電流Ｉｂがしきい値電流Ｉｔｈを下回った際の発振遅延時間ＴＤは下記数式（５）で表すことができる。
【０２６８】
【数５】
0004341708.tif 000006
【０２６９】
ここで、発振遅延時間ＴＤは、システムからの要求により決定される既知の定数であるため、上記数式（７）から、バイアス時の定常キャリア密度Ｎ０およびしきい値キャリア密度Ｎｔｈが求められる。
【０２７０】
そして、下記数式（８）および（９）より、発振遅延がＴＤだけ発生した場合における電流の降下度合いΔＩを求めることができる。
【０２７１】
【数６】
0004341708.tif 000007
【０２７２】
【数７】
0004341708.tif 000008
【０２７３】
（但し、Ｎ０：バイアス時の定常キャリア密度、Ｎｔｈ：しきい値キャリア密度、Ｊ：駆動時の電流密度、Ｎ：キャリア密度、τｓ：キャリア再結合時間、τｓ（Ｎ）：キャリア密度Ｎにおける再結合時間、τｓ（Ｎｔｈ）：しきい値でのキャリア再結合時間、Ｊｔｈ：しきい値電流密度、Ｊ０：バイアス時の電流密度）
即ち、上記数式（５）で求められたしきい値キャリア密度Ｎｔｈおよび上記数式（６）により、しきい値電流密度Ｊ０が求められる。また、上記数式（５）で求められたバイアス時の定常キャリア密度Ｎ０および上記数式（７）により、バイアス時の電流密度Ｊ０が求められる。
【０２７４】
ここで、バイアス電流はバイアス電流密度Ｊ０と活性層面積の積で表されるが、活性層面積は既知であるため、バイアス電流密度Ｊ０からバイアス電流を求めることが可能となる。同様に、しきい値電流はしきい値電流密度Ｊｔｈと活性層面積の積で表されるが、活性層面積は既知であるため、しきい値電流密度Ｊｔｈからしきい値電流を求めることが可能となる。
【０２７５】
そして、上記の方法により求められたバイアス電流としきい値電流との差が、ΔＩとなる。
【０２７６】
つまり、Ｔｈにおけるバイアス電流の電流値が、Ｉｔｈ（Ｔｈ）−ΔＩ以上であれば、当該バイアス電流ＩｂがＴｈにおけるしきい値電流Ｉｔｈ（Ｔｈ）を下回っても、発振遅延に起因するデータ通信の不具合が生じない。
【０２７７】
そこで、点ｃ１と、ＴｈにおいてＩｂ＝Ｉｔｈ（Ｔｈ）−ΔＩなる点ｃ３とを結んだ直線を、傾きｒｂが最小になるバイアス電流Ｉｂの温度特性とする。これによって、発振遅延に起因するデータ通信の不具合が生じることなく、消費電力をさらに低減させることができる。
【０２７８】
つまり、傾きｒｂが最小になる場合、傾きｒｂは、
ｒｂ∝〔（Ｉｔｈ（Ｔｈ）Ｃ−ΔＩ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）Ｃ〕／ΔＴ
（但し、Ｉｔｈ（Ｔｈ）Ｃ：図１７の曲線ＣにおけるＩｔｈ（Ｔｈ）、Ｉｔｈ（Ｔｌ）Ｃ：図１７の曲線ＣにおけるＩｔｈ（Ｔｌ））
で表すことができる。
【０２７９】
なおここでは、図１に示す実施の形態において、しきい値電流の温度特性のばらつきを考慮した上で、バイアス電流の温度特性を設定する方法について説明してきたが、これに限らず、図６に示す実施の形態においても、傾きｒｂの許容範囲の設定は、上記数式、ｒｂ∝（Ｉｔｈ（Ｔｈ）Ａ−Ｉｔｈ（Ｔｌ）Ａ）／ΔＴおよび、上記数式、ｒｂ∝〔（Ｉｔｈ（Ｔｈ）Ｃ−ΔＩ）−Ｉｔｈ（Ｔｌ）Ｃ〕を用いて表すことができる。
〔実施の形態９〕
本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法について、図１９・図２０を用いて説明する。
【０２８０】
上述した実施の形態においては、バイアス電流の温度特性が線形関数であるものとして、本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法の説明を行ってきた。しかしながら、上記バイアス電流の温度特性は、上述したとおり、線形関数に限定されるものではない。
【０２８１】
即ち、上述した実施の形態において、バイアス電流の温度特性を線形関数とする目的は、消費電力、コスト、装置全体の規模の増大の要因となる回路（ＡＰＣ回路、ＡＴＣ回路等）の使用を避けることである。そのため、これらの回路を使用しない構成でさえあれば、バイアス電流の温度特性は線形関数以外の関数であっても構わない。
【０２８２】
そして、上記構成としては例えば、図１９（ａ）に示す構成が考えられる。
【０２８３】
図１９（ａ）は、本実施の形態に係る半導体レーザ駆動装置を備える、光送信装置の回路構成を示す図である。
【０２８４】
図１９（ａ）に示す光送信装置２ｂは、電源２１と光送信装置本体５２とを備える構成である。また、光送信装置本体５２は、出力調整回路５３ａ、ドライバ回路２４、および発光素子２５を備える構成である。
【０２８５】
なお、本発明に係る半導体レーザ駆動装置は、出力調整回路５３ａおよびドライバ回路２４を備える構成である。
【０２８６】
出力調整回路５３ａは、電源２１により駆動し、ドライバ回路２４が出力するバイアス電流および駆動電流の電流値を、光送信装置２ｂ自身の駆動温度（駆動温度）の変化に応じて変化させるものである。この出力調整回路５３ａは、低温時バイアス電流設定部５３２ａと高温時バイアス電流設定部５３２ｂとを有するバイアス電流設定部５３２、および駆動電流設定部２３３を有する駆動制御部５３１ａを備える。
【０２８７】
なお、駆動制御部５３１ａの駆動電流設定部２３３の動作原理は、出力調整回路２３と同一で構わない。
【０２８８】
一方、駆動制御部５３１ａのバイアス電流設定部５３２は、所望のバイアス電流の温度特性を示す信号Ｖｂを生成し、当該信号Ｖｂをドライバ回路２４に出力する点については、バイアス電流設定部２３２と同一の動作原理を有する。
【０２８９】
但し、バイアス電流設定部５３２は、バイアス電流の温度特性が互いに異なる低温時バイアス電流設定部５３２ａおよび高温時バイアス電流設定部５３２ｂにより、駆動温度に応じて当該温度特性を切り替えるという点が、バイアス電流設定部２３２と異なる。
【０２９０】
即ち、低温時バイアス電流設定部５３２ａおよび高温時バイアス電流設定部５３２ｂは、互いに異なる温度特性に基づいてバイアス電流を設定する。そして、バイアス電流設定部５３２は、駆動温度が所定の温度未満である場合、低温時バイアス電流設定部５３２ａによりバイアス電流の電流値を設定し、駆動温度が当該所定の温度以上である場合、高温時バイアス電流設定部５３２ｂによりバイアス電流の電流値を設定する。
【０２９１】
なお、低温時バイアス電流設定部５３２ａおよび高温時バイアス電流設定部５３２ｂは共に、駆動温度に対するバイアス電流の温度特性が線形関数となり、かつ、低温時バイアス電流設定部５３２ａの温度特性を示す線形関数（以下、「第一線形関数」と称する）と高温時バイアス電流設定部５３２ｂの温度特性を示す線形関数（以下、「第二線形関数」と称する）とは、互いに傾きが異なる。また、第一線形関数と第二線形関数とが互いに傾きが異なるとなるのであれば、当該２つの線形関数のいずれか一方は、傾きが０、即ち、定電流であっても構わない。
【０２９２】
また、駆動温度に応じて低温時バイアス電流設定部５３２ａと高温時バイアス電流設定部５３２ｂとを切り替えるための構成としては例えば、下記の構成が考えられる。
【０２９３】
即ち、バイアス電流設定部５３２における、低温時バイアス電流設定部５３２ａおよび高温時バイアス電流設定部５３２ｂの前段にトランジスタ（図示しない）を設ける。そして、自身に入力される駆動温度に応じた制御電圧に応じて、該トランジスタの導通／非導通を切り替えることで、低温時バイアス電流設定部５３２ａと高温時バイアス電流設定部５３２ｂとの切り替えを行う構成であればよい。
【０２９４】
なお、低温時バイアス電流設定部５３２ａおよび高温時バイアス電流設定部５３２ｂは、抵抗等を用いた単純な回路によって構成することができ、かつ上記特性は、抵抗の設定値を適宜変更することによって設定することができる。
【０２９５】
ここで、低温時バイアス電流設定部５３２ａおよび高温時バイアス電流設定部５３２ｂの電流値の設定方法について述べる。なお、本実施の形態では、低温時バイアス電流設定部５３２ａおよび高温時バイアス電流設定部５３２ｂによる、バイアス電流の温度特性の切り替えを、常温Ｔｒで行うものとするが、当然ながら、当該切り替えを行う温度はこれに限定されるものではない。
【０２９６】
本実施の形態では、図１に示す実施の形態において、Ｔｒにおけるバイアス電流を、所定値Ｉｂ（Ｔｒｏ）だけ低下させるべく、低温時バイアス電流設定部５３２ａおよび高温時バイアス電流設定部５３２ｂの電流値を設定する例について説明する。
【０２９７】
この場合、第一線形関数を、
Ｉｂ（Ｔ）＝ｒｂ・（Ｔ−Ｔｒ）＋〔Ｉｂ（Ｔｒ）−Ｉｂ（Ｔｒｏ）〕
を満足する値に設定すると共に、バイアス電流Ｉｂ（Ｔ）の傾きである傾きｒｂを、
ｒｂ＝〔（Ｉｔｈ（Ｔｒ）−Ｉｔｈ（Ｔｒｏ））−Ｉｔｈ（Ｔｌ）〕／ΔＴ
に設定する。
【０２９８】
またこの場合、第二線形関数を、
Ｉｂ（Ｔ）＝ｒｂ・（Ｔ−Ｔｒ）＋〔Ｉｂ（Ｔｒ）−Ｉｂ（Ｔｒｏ）〕
を満足する値に設定すると共に、バイアス電流Ｉｂ（Ｔ）の傾きである傾きｒｂを、
ｒｂ＝〔Ｉｔｈ（Ｔｈ）−（Ｉｔｈ（Ｔｒ）−Ｉｔｈ（Ｔｒｏ））〕／ΔＴ
に設定する。
【０２９９】
以上の条件により求められた、第一線形関数および第二線形関数により設定された、バイアス電流の温度特性を図１９（ｂ）に示す。図１９（ｂ）に示すとおり、本実施の形態におけるバイアス電流Ｉｂの温度特性Ｉｂ（Ｔｒ−Ｔｒｏ）は、常温Ｔｒにおいて傾きが変化する折れ線状の温度特性となっている。
【０３００】
図１９（ｂ）に示すとおり、本実施の形態におけるバイアス電流Ｉｂの温度特性Ｉｂ（Ｔｒ−Ｔｒｏ）は、図１に示す、駆動温度範囲の全域に渡って温度特性が線形となるバイアス電流の温度特性Ｉｂ（Ｔ）と比較して、常温ｔｒ付近およびその周辺温度におけるバイアス電流が低くなっている。
【０３０１】
従って、半導体レーザの低コスト化、省スペース化、低電力化を可能とし、かつ半導体レーザの駆動においては、全駆動温度範囲に渡って、受信側で良好な伝送特性および光出力が得られる。
【０３０２】
さらに、上記のとおり、バイアス電流の温度特性として複数の線形関数を含む特性を持たせて半導体レーザを駆動することにより、バイアス電流に起因する消費電力をより低減することが可能となり、かつ受信側で非常に安定した伝送特性および光出力が得られる。
【０３０３】
なお、本実施の形態では、バイアス電流の温度特性として２種類の線形関数を含む特性を持たせたが、これに限定されず、バイアス電流の温度特性は、３種類以上の線形関数を含む特性を有するものであってもよい。
【０３０４】
例えば、バイアス電流の温度特性として３種類の線形関数を含む特性を持たせて半導体レーザを駆動する場合、バイアス電流設定部内には、低温時バイアス電流設定部、高温時バイアス電流設定部に加え、常温付近時バイアス電流設定部をさらに設ける。また、これらを切り替える所定の温度は、２点決定する（第一の所定の温度および第二の所定の温度。なお、第一の所定の温度＜第二の所定の温度であるとする）。そして、バイアス電流設定部は、駆動温度が第一の所定の温度未満である場合、低温時バイアス電流設定部によりバイアス電流の電流値を設定し、駆動温度が第一の所定の温度以上かつ第二の所定の温度未満である場合、常温付近時バイアス電流設定部によりバイアス電流の電流値を設定し、駆動温度が第二の所定の温度以上である場合、高温時バイアス電流設定部によりバイアス電流の電流値を設定する。
【０３０５】
また、本実施の形態では、第一線形関数と第二線形関数とを切り替える駆動温度（即ち、本実施の形態では常温Ｔｒ）においては、第一線形関数により求められるバイアス電流値が、第二線形関数により求められるバイアス電流値と等しくなっているが、これに限定されない。即ち、第一線形関数と第二線形関数とを切り替える駆動温度（即ち、上記所定の温度）においては、第一線形関数により求められるバイアス電流値と、第二線形関数により求められるバイアス電流値と、が、互いに異なる値であってもよい。
【０３０６】
また、本実施の形態では、図１に示す実施の形態において、バイアス電流の温度特性を第一線形関数と第二線形関数とで切り替える例について説明したが、これに限定されない。即ち、上記バイアス電流の温度特性の切り替えは、上述した他の実施の形態に適用されても構わない。
【０３０７】
さらに、本実施の形態では、バイアス電流設定部５３２に低温時バイアス電流設定部５３２ａおよび高温時バイアス電流設定部５３２ｂを設け、バイアス電流の温度特性のみを、駆動温度に応じた複数の種類の線形関数で表しているが、これに限定されない。即ち、本実施の形態に係る半導体レーザ駆動方法においては、駆動電流設定部２３３のかわりに、駆動電流の温度特性が互いに異なる線形関数となる低温時駆動電流設定部５３３ａおよび高温時駆動電流設定部５３３ｂを備える駆動電流設定部５３３（低温時駆動電流設定部５３３ａ、高温時駆動電流設定部５３３ｂ、および駆動電流設定部５３３の詳細な説明については後述する）を設け、これらを駆動温度に応じて切り替えることにより、駆動電流の温度特性を、複数の種類の線形関数で表してもよい。また、この場合、低温時駆動電流設定部５３３ａおよび高温時駆動電流設定部５３３ｂは、抵抗等を用いた単純な回路によって構成することができ、かつ上記特性は、抵抗の設定値を適宜変更することによって設定することができる。
【０３０８】
上記の構成によれば、駆動電流に起因する消費電力の削減することができる半導体レーザ駆動装置の実現が可能となる。
【０３０９】
なお、上記構成を有する光送信装置２ｂを、面発光半導体レーザ駆動回路および面発光半導体レーザで実現する場合、その回路構成は例えば、図２０に示す光送信装置２ｃとなる。
【０３１０】
図２０に示す光送信装置２ｃは、電源（ＶＣＳ）５１、バイアス電流設定部（Ｉｂ  Ｓｅｔ）５３２と駆動電流設定部（Ｉｍ  Ｓｅｔ）５３３とを備える駆動制御部５３１ｂを備える出力調整回路５３ｂ、ドライバ回路（ＬＤＤ）５４、面発光半導体レーザ５５、および増幅回路（ＩＮ−Ｂｕｆ）５７を備える構成である。なお、この中で、電源５１、出力調整回路５３ｂ、ドライバ回路５４、および増幅回路５７は共に、同一基板上（送信ＩＣ）に設けられる。また、面発光半導体レーザ５５は、送信ＩＣとは異なる基板上（ＶＣＳＥＬ）に設けられ、光伝送媒体（例えば、光導波路４）５６を介して外部（例えば、光受信装置３）に接続される。
【０３１１】
電源５１は、増幅回路５７および出力調整回路５３ｂに電圧Ｖｃｃを供給することにより、増幅回路５７および出力調整回路５３ｂを駆動するための電圧源である。
【０３１２】
増幅回路５７は、入力端が光送信装置２ｃに接続される、データ通信を行う複数の基板における送信側の基板（図示しない）の外部端子に接続され、出力端がドライバ回路５４に接続される。この増幅回路５７は、電源５１により駆動し、該送信側の基板からの外部入力信号（“１”および“０”からなる２値の電気信号）を増幅し、変調信号Ｍｓ−（“０”の信号を示す変調信号）およびＭｓ＋（“１”の信号を示す変調信号）としてドライバ回路５４に印加する。
【０３１３】
出力調整回路５３ｂは、入力端が電源５１に接続され、出力端のうちの一端がドライバ回路５４に接続され、他端が「Ｒ」に接続される。この出力調整回路５３ｂは、電源５１により駆動し、ドライバ回路５４が出力するバイアス電流および駆動電流の電流値を、光送信装置２ｃ自身の駆動温度の変化に応じて変化させる。
【０３１４】
ここで、出力調整回路５３ｂは、駆動制御部５３１ｂに、低温時バイアス電流設定部５３２ａおよび高温時バイアス電流設定部５３２ｂを備えるバイアス電流設定部５３２と、低温時駆動電流設定部５３３ａおよび高温時駆動電流設定部５３３ｂを備える駆動電流設定部５３３と、を備える。そして、このバイアス電流設定部５３２および駆動電流設定部５３３は、下記の要領でバイアス電流および駆動電流を制御する。
【０３１５】
バイアス電流設定部５３２は、バイアス電流の温度特性が互いに異なる線形関数となる低温時バイアス電流設定部５３２ａおよび高温時バイアス電流設定部５３２ｂにより、駆動温度に応じて当該温度特性を切り替える。即ち、低温時バイアス電流設定部５３２ａおよび高温時バイアス電流設定部５３２ｂは、互いに異なる線形関数となる温度特性に基づいてバイアス電流を設定する。そして、バイアス電流設定部５３２は、駆動温度が所定の温度未満である場合、低温時バイアス電流設定部５３２ａによりバイアス電流の電流値を設定し、駆動温度が当該所定の温度以上である場合、高温時バイアス電流設定部５３２ｂによりバイアス電流の電流値を設定する。
【０３１６】
また、駆動電流設定部５３３は、駆動電流の温度特性が互いに異なる線形関数となる低温時駆動電流設定部５３３ａおよび高温時駆動電流設定部５３３ｂにより、駆動温度に応じて当該温度特性を切り替える。即ち、低温時駆動電流設定部５３３ａおよび高温時駆動電流設定部５３３ｂは、互いに異なる線形関数となる温度特性に基づいて駆動電流を設定する。そして、駆動電流設定部５３３は、駆動温度が所定の温度未満である場合、低温時駆動電流設定部５３３ａにより駆動電流の電流値を設定し、駆動温度が当該所定の温度以上である場合、高温時駆動電流設定部５３３ｂにより駆動電流の電流値を設定する。
【０３１７】
そして、駆動温度に応じた制御電圧がバイアス電流設定部５３２（低温時バイアス電流設定部５３２ａおよび高温時バイアス電流設定部５３２ｂ）に印加された場合、バイアス電流設定部５３２は、当該制御電圧を基に、所望のバイアス電流の温度特性を示す信号Ｖｂを生成し、当該信号Ｖｂをドライバ回路５４に出力する。駆動電流設定部５３３（低温時駆動電流設定部５３３ａおよび高温時駆動電流設定部５３３ｂ）についても同様に、上記制御電圧が印加された駆動電流設定部５３３は、当該制御電圧を基に、所望の駆動電流の温度特性を示す信号Ｖｍを生成し、当該信号Ｖｍをドライバ回路５４に出力する。
【０３１８】
ドライバ回路５４は、一方の入力端が増幅回路５７に接続され、他方の入力端が出力調整回路５３ｂに接続され、出力端が面発光半導体レーザ５５に接続される。このドライバ回路５４は、面発光半導体レーザ５５にバイアス電流および駆動電流を出力する。ドライバ回路５４には、上記出力信号ＶｂおよびＶｍと、上記変調信号Ｍｓ−およびＭｓ＋と、が入力される。ドライバ回路５４は、出力信号Ｖｂを基にバイアス電流Ｉｂを生成し、出力信号Ｖｍを基に駆動電流Ｉｍを生成する。そして、上記変調信号Ｍｓ−およびＭｓ＋によって、バイアス電流Ｉｂと駆動電流Ｉｍとを切り替えることで直接変調を行い、“１”および“０”の２値の信号を生成し、当該２値の信号を面発光半導体レーザ５５に出力する。
【０３１９】
面発光半導体レーザ５５は、ドライバ回路５４からの上記２値の信号に応じて発光することで光信号を出力するものであり、当該光信号を、光伝送媒体５６を介して外部に送信する。
〔実施の形態１０〕
上述した実施の形態で説明した駆動方法により駆動する面発光半導体レーザを光源として備える光配線モジュールにより、データ通信を行う機器の一例を図１８（ａ）〜（ｄ）に示す。なお、上記光配線モジュールの構成は、図２に示す光配線モジュール１と同一の構成で構わない。
【０３２０】
図１８（ａ）は、光配線モジュールにより、データ通信を行う携帯電話の概略図である。また、図１８（ｂ）は、光配線モジュールにより、データ通信を行う携帯電話の内部回路の斜視図である。
【０３２１】
図１８（ａ）に示す携帯電話３０は、信号処理回路基板３１と、表示部３３を備える液晶ドライバ回路基板３２とを、光配線モジュール１により接続している。具体的には、図１８（ｂ）に示すように、光送信装置２と信号処理回路基板３１とを、光受信装置３と液晶ドライバ回路基板３２とを接続し、さらに、光送信装置２と光受信装置３とを高い屈曲性を有する光導波路４によって接続する構成である。
【０３２２】
これによって、携帯電話３０における、信号処理回路基板３１と液晶ドライバ回路基板３２との間でのデータ通信が可能になる。即ち、例えば、信号処理回路基板３１側に格納した情報を、液晶ドライバ回路基板３２側に備えられた表示部３３に表示することが可能になる。
【０３２３】
また、図１８（ｃ）は、光配線モジュール１により、データ通信を行うプリンタの概略図である。そして、図１８（ｄ）は、光配線モジュール１により、データ通信を行うプリンタの内部回路の斜視図である。
【０３２４】
図１８（ｃ）に示すプリンタ４０は、プリンタヘッド４１とプリンタ本体側の基板４３とを、光配線モジュール１により接続している。具体的には、図１８（ｄ）に示すように、光送信装置２とプリンタ本体側の基板４３とを、光受信装置３とプリンタヘッド４１とを接続し、さらに、光送信装置２と光受信装置３とを高い屈曲性を有する光導波路４によって接続する構成である。
【０３２５】
これによって、プリンタ４０における、プリンタヘッド４１とプリンタ本体側の基板４３との間でのデータ通信が可能になる。即ち、例えば図１８（ｃ）において、プリンタ本体側の基板４３側に格納した文字や画像に関する情報をプリンタヘッド４１に送信する。そして、上記情報を受信したプリンタヘッド４１は、当該情報から上記文字や画像を読み出す。これによって、プリンタヘッド４１は、用紙４２に上記文字や画像を印刷することができる。
【０３２６】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０３２７】
本発明の半導体レーザ駆動装置および半導体レーザ駆動方法は、安価、省スペース、低電力化が可能になり、かつ全駆動温度範囲に渡って、受信側で良好な伝送特性および光出力が得られるため、面発光半導体レーザの駆動に利用できるものである。また、面発光半導体レーザを光源として使用する光配線モジュール、さらには当該光配線モジュールを用いた、光通信や光ネットワーク、光インターコネクション等の、高速で大容量のデータ通信が可能な光通信網に利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【０３２８】
【図１】本発明の実施の形態を示すものであり、本発明に係る半導体レーザ駆動方法を示すグラフである。
【図２】光配線モジュールの概略構成を示す図である。
【図３】本発明に係る半導体レーザ駆動装置を備える光送信装置の回路構成を示す図である。
【図４】一般的な面発光半導体レーザの、しきい値電流の温度特性を示すグラフである。
【図５】一般的な面発光半導体レーザの、スロープ効率の温度特性の温度特性を示すグラフである。
【図６】本発明の別の実施の形態を示すものであり、本発明に係る半導体レーザ駆動方法を示すグラフである。
【図７】本発明の別の実施の形態を示すものであり、本発明に係る半導体レーザ駆動方法を示すグラフである。
【図８】図７に示すグラフにおける、常温における、バイアス電流と駆動電流との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の別の実施の形態における、常温における、バイアス電流と駆動電流との関係を示すグラフである。
【図１０】図９に示すバイアス電流および駆動電流に基づき、半導体レーザを駆動させた場合における温度特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の別の実施の形態における、常温における、バイアス電流と駆動電流との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の別の実施の形態における、常温における、バイアス電流と駆動電流との関係を示すグラフである。
【図１３】図１２に示すバイアス電流および駆動電流に基づき、半導体レーザを駆動させた場合における温度特性を示すグラフである。
【図１４】本発明の別の実施の形態を示すものであり、本発明に係る半導体レーザ駆動方法を示すグラフである。
【図１５】図１に示すしきい値電流の温度特性がばらついたときの、バイアス電流の温度特性の設定方法を示す図である。
【図１６】図１に示すしきい値電流の温度特性がばらついた場合において、傾きが最大になる場合のバイアス電流の温度特性を示す図である。
【図１７】図１に示すしきい値電流の温度特性がばらついた場合において、傾きが最小になる場合のバイアス電流の温度特性を示す図である。
【図１８】図１８（ａ）は、光配線モジュールにより、データ通信を行う携帯電話の概略図であり、図１８（ｂ）は、光配線モジュールにより、データ通信を行う携帯電話の内部回路の斜視図であり、図１８（ｃ）は、光配線モジュールにより、データ通信を行うプリンタの概略図であり、図１８（ｄ）は、光配線モジュールにより、データ通信を行うプリンタの内部回路の斜視図である。
【図１９】図１９（ａ）は、本発明に係る半導体レーザ駆動方法を備える光送信装置の別の回路構成を示すブロック図であり、図１９（ｂ）は、本発明の別の実施の形態を示すものであり、本発明に係る半導体レーザ駆動方法を示すグラフである。
【図２０】上記光送信装置を、面発光半導体レーザ駆動回路および面発光半導体レーザとして実現する場合における、回路構成を示すブロック図である。
【図２１】図２１（ａ）は、送信側における面発光半導体レーザの出力光のパワーと電流値との関係を示す図であり、図２１（ｂ）は、受信側における面発光半導体レーザの伝送特性を示す図である。
【符号の説明】
【０３２９】
１  光配線モジュール
２ａ〜２ｃ  光送信装置
３  光受信装置
４  光導波路（伝送媒体）
２２、５２  光送信装置本体
２３、５３ａ、５３ｂ
出力調整回路（出力調整手段）
２４、５４  ドライバ回路（駆動手段）
２５  発光素子（半導体レーザ）
３０  携帯電話（電子機器）
４０  プリンタ（電子機器）
５５  面発光半導体レーザ（半導体レーザ）
５６  光伝送媒体（伝送媒体）
２３２、５３２  バイアス電流設定部（バイアス電流設定手段）
５３２ａ  低温時バイアス電流設定部
５３２ｂ  高温時バイアス電流設定部
２３３、５３３  駆動電流設定部（駆動電流設定手段）
５３３ａ  低温時駆動電流設定部
５３３ｂ  高温時駆動電流設定部
【図１】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２】
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