(57)【要約】【課題】光出力断の解除時の過大な駆動電流の発生を抑制することができる半導体レーザ駆動装置を提供する。【解決手段】半導体レーザ駆動装置は、参照電圧の値から入力電圧の値を差し引いた差分電圧の値が正の値である場合は、半導体レーザ２の駆動電流を増大させ、差分電圧の値が負の値である場合は、半導体レーザ２の駆動電流を減少させる駆動電流制御部（６、８）と、供給された電流を電圧に変換し、該変換電圧を前記入力電圧として駆動電流制御部に供給する抵抗７ａと、半導体レーザ２からの光の一部を受光し、該受光量に応じた大きさの電流を抵抗７ａに供給するフォトダイオード５と、半導体レーザ２が光出力断の状態において、所定の大きさの電流を抵抗７ａに供給するための電流パスを形成し、光出力断の解除時に、該電流パスを遮断する瞬時発光回避回路９と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照電圧の値から入力電圧の値を差し引いた差分電圧の値が正の値である場合は、半導体レーザの駆動電流を増大させ、前記差分電圧の値が負の値である場合は、前記半導体レーザの駆動電流を減少させる駆動電流制御部と、
供給された電流を電圧に変換し、該変換電圧を前記入力電圧として前記駆動電流制御部に供給する電流電圧変換回路と、
前記半導体レーザからの光の一部を受光し、該受光量に応じた大きさの電流を前記電流電圧変換回路に供給するフォトダイオードと、
前記半導体レーザが光出力断の状態において、所定の大きさの電流を前記電流電圧変換回路に供給するための電流パスを形成し、前記光出力断の解除時に、該電流パスを遮断する瞬時発光回避回路と、を有し、
前記電流パスを流れる電流を前記電流電圧変換回路により変換した電圧は、前記光出力断の解除時において、前記参照電圧より高く、前記電流パスの遮断後、該電圧が、時間の経過と共に減少する、半導体レーザ駆動装置。
【請求項２】
前記フォトダイオードの一端が電源供給ラインに接続され、前記フォトダイオードの他端が、前記電流電圧変換回路の電流供給側の端子に接続され、
前記瞬時発光回避回路は、前記電源供給ラインを前記電流電圧変換回路の電流供給側の端子に接続して前記電流パスを形成するスイッチ回路を備える、請求項１に記載の半導体レーザ駆動装置。
【請求項３】
半導体レーザと、
前記半導体レーザの駆動電流を制御する、請求項１または２に記載の半導体レーザ駆動装置と、を有する、光モジュール。
【請求項４】
半導体レーザと、
前記半導体レーザの駆動電流を制御する、請求項１または２に記載の半導体レーザ駆動装置と、
前記半導体レーザからの出力光を変調する光変調部と、を有する、光送信装置。
【請求項５】
参照電圧の値から入力電圧の値を差し引いた差分電圧の値が正の値である場合は、半導体レーザの駆動電流を増大させ、前記差分電圧の値が負の値である場合は、前記半導体レーザの駆動電流を減少させる駆動電流制御部と、供給された電流を電圧に変換し、該変換電圧を前記入力電圧として前記駆動電流制御部に供給する電流電圧変換回路と、前記半導体レーザからの光の一部を受光し、該受光量に応じた大きさの電流を前記電流電圧変換回路に供給するフォトダイオードと、を備えた回路を用いて、前記半導体レーザの駆動電流を制御する方法であって、
前記半導体レーザが光出力断の状態において、所定の大きさの電流を前記電流電圧変換回路に供給するための電流パスを形成し、前記光出力断の解除時に、前記電流パスを遮断するステップと、
前記電流パスを流れる電流を前記駆動電流制御部により変換した電圧を、前記光出力断の解除時において、前記参照電圧より高く設定し、前記電流パスの遮断後、該電圧を、時間の経過と共に減少させるステップと、を含む、半導体レーザ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信装置や光ピックアップ装置等の光源として用いられている半導体レーザ（レーザダイオード）の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザの出力特性は、周囲温度の変化や構成部材の経時変化により変化する。このため、光送信装置では、通常、半導体レーザの出力を一定に維持するために、ＡＰＣ（Automatic Power Control）回路を備える半導体レーザ駆動装置が用いられている。
【０００３】
特許文献１には、ＡＰＣ回路を備えるレーザダイオード（ＬＤ）駆動装置が開示されている。このＬＤ駆動装置は、駆動電流の大きさに応じて光出力レベルが変化するＬＤと、このＬＤの駆動電流を制御するＡＰＣ回路とを備える。
【０００４】
ＡＰＣ回路は、ＬＤの出力光の一部または背面光を受光するフォトダイオード（ＰＤ）と、このＰＤの出力電流を電圧に変換した値（平均値）と参照電圧値との差分が小さくなるように、ＬＤの駆動電流を制御する制御回路を有する。このＡＰＣ回路により、ＬＤの出力光パワーを一定に維持する。
【０００５】
ところで、光送信装置においては、外部制御装置から光出力断を示す制御信号を受信した場合に、ＬＤの光出力を断つための制御が行われる。この制御により、ＡＰＣ回路による駆動電流の制御は停止する。ここで、予め定められた条件とは、例えば、送信データの供給が断たれ、送信データの「１」および「０」の出現比率であるマーク率が所定の値以下になるような動作条件である。
【０００６】
また、光出力断を解除する際は、光出力断解除信号が外部制御装置から光送信装置へ供給され、ＡＰＣ回路による駆動電流の制御が再開される。これにより、ＬＤの出力光パワーを一定に維持する。
【０００７】
しかし、光出力断解除時において、ＡＰＣ回路の過渡応答のために、過大な駆動電流がＬＤに流れ、それによりＬＤの動作不良が発生する場合がある。具体的に説明すると、光出力断の期間において、ＰＤの出力電流のＩＶ変換値は、ほぼグランドレベルとなるため、光出力断解除時は、制御回路は、グランドレベルとなったＩＶ変換値が参照電圧の値に近づくように、ＬＤの駆動電流を増大させる。グランドレベルと参照電圧の差分値に応じた駆動電流の制御量は、ＡＰＣ回路における駆動電流の最大制御量に相当する。ＡＰＣ回路の過渡応答のために、この最大制御量での、制御回路による駆動電流の増大制御が、ある期間にわたって維持されてしまい、その結果、ＬＤに過大な駆動電流が流れる。
【０００８】
特許文献１には、上記の過大な駆動電流がＬＤに流れる問題を解決することが可能なＬＤ駆動装置を搭載した光送信器が記載されている。この光送信器では、過大出力防止回路がＡＰＣ回路に設けられている。
【０００９】
過大出力防止回路は、ｎチャンネルＭＯＳトランジスタと第１および第２のｐチャンネルトランジスタからなる。ｎチャンネルＭＯＳトランジスタにおいて、ソースは接地され、ドレインは抵抗を介して電源電圧供給ラインに接続されるとともに、第１および第２のｐチャンネルトランジスタの各ゲートに接続されている。ｎチャンネルＭＯＳトランジスタのゲートには、光出力断制御信号が供給されている。
【００１０】
第１のｐチャンネルトランジスタのソースには、電源電圧が２つの抵抗により分圧された電圧が供給されている。第１のｐチャンネルトランジスタのドレインは、制御回路の一方の入力ライン（平均電圧が供給される側）に接続されている。第２のｐチャンネルトランジスタのソースは、電源電圧供給ラインに接続されている。第２のｐチャンネルトランジスタのドレインは、制御回路の他方の入力ライン（参照電圧が供給される側）に接続されている。
【００１１】
過大出力防止回路によれば、光出力断の期間において、電源電圧を分圧した電圧Ｖ１が、第１のｐチャンネルトランジスタを介して制御回路の一方の入力ラインに供給され、電源電圧が、参照電圧Ｖ２として、第２のｐチャンネルトランジスタを介して制御回路の他方の入力ラインに供給される。この場合、光出力断の解除時は、供給電圧Ｖ１（＜Ｖ２）と参照電圧Ｖ２との差分に応じた駆動電流の制御が行われる。この供給電圧Ｖ１と参照電圧Ｖ２の差分に基づく制御量は、前述のＡＰＣ回路におけるグランドレベルと参照電圧との差分に基づく制御量に比べて小さい。したがって、ＡＰＣ回路の過渡応答のために、供給電圧Ｖ１と参照電圧Ｖ２の差分に基づく駆動電流の増大制御が、ある期間にわたって維持された状態において、制御量が小さい分、ＬＤに過大な駆動電流が流れることを抑制することができる。
【特許文献１】特開平１１−３１３０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述の過大出力防止回路を備えたＬＤ駆動装置においては、以下のような問題がある。
【００１３】
光出力断の期間において、過大出力防止回路は、電源電圧を分圧した電圧（供給電圧Ｖ１）を制御回路の一方の入力ラインに供給し、電源電圧（参照電圧Ｖ２）を制御回路の他方の入力ラインに供給するが、これら電圧の関係は、Ｖ１＜Ｖ２である。したがって、解除時において、ＡＰＣ回路は、ＬＤの駆動電流を増大させる制御を行う。この駆動電流の増大制御は、解除時の過渡応答の期間にわたって行われるので、過渡応答の期間（ＡＰＣ回路を構成する各回路の時定数）の長さによっては、ＬＤに過大な駆動電流が流れる場合がある。
【００１４】
また、ＬＤに過大な駆動電流が流れることを確実に防止するためには、差分電圧値（Ｖ１−Ｖ２）に応じた駆動電流の増大を考慮して、ＡＰＣ回路を構成する各回路の時定数を適切に決定する必要がある。このような制約は、ＡＰＣ回路を設計する上での自由度を低下させる。
【００１５】
また、過大出力防止回路として、供給電圧Ｖ１および参照電圧Ｖ２をそれぞれ制御するための回路を設ける必要があるため、ＡＰＣ回路の規模が大きくなり、また、装置コストも増大する。
【００１６】
本発明の目的は、上記の課題を解決することができる、半導体レーザ駆動装置、方法、光モジュールおよび光送信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明の半導体レーザ駆動装置は、
参照電圧の値から入力電圧の値を差し引いた差分電圧の値が正の値である場合は、半導体レーザの駆動電流を増大させ、前記差分電圧の値が負の値である場合は、前記半導体レーザの駆動電流を減少させる駆動電流制御部と、
供給された電流を電圧に変換し、該変換電圧を前記入力電圧として前記駆動電流制御部に供給する電流電圧変換回路と、
前記半導体レーザからの光の一部を受光し、該受光量に応じた大きさの電流を前記電流電圧変換回路に供給するフォトダイオードと、
前記半導体レーザが光出力断の状態において、所定の大きさの電流を前記電流電圧変換回路に供給するための電流パスを形成し、前記光出力断の解除時に、該電流パスを遮断する瞬時発光回避回路と、を有し、
前記電流パスを流れる電流を前記電流電圧変換回路により変換した電圧は、前記光出力断の解除時において、前記参照電圧より高く、前記電流パスの遮断後、該電圧が、時間の経過と共に減少することを特徴とする。
【００１８】
本発明の光モジュールは、
半導体レーザと、
前記半導体レーザの駆動電流を制御する上記の半導体レーザ駆動装置と、を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の光送信装置は、
半導体レーザと、
前記半導体レーザの駆動電流を制御する、請求項１または２に記載の半導体レーザ駆動装置と、
前記半導体レーザからの出力光を変調する光変調部と、を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明の半導体レーザ駆動方法は、
参照電圧の値から入力電圧の値を差し引いた差分電圧の値が正の値である場合は、半導体レーザの駆動電流を増大させ、前記差分電圧の値が負の値である場合は、前記半導体レーザの駆動電流を減少させる駆動電流制御部と、供給された電流を電圧に変換し、該変換電圧を前記入力電圧として前記駆動電流制御部に供給する電流電圧変換回路と、前記半導体レーザからの光の一部を受光し、該受光量に応じた大きさの電流を前記電流電圧変換回路に供給するフォトダイオードと、を備えた回路を用いて、前記半導体レーザの駆動電流を制御する方法であって、
前記半導体レーザが光出力断の状態において、所定の大きさの電流を前記電流電圧変換回路に供給するための電流パスを形成し、前記光出力断の解除時に、前記電流パスを遮断するステップと、
前記電流パスを流れる電流を前記駆動電流制御部により変換した電圧を、前記光出力断の解除時において、前記参照電圧より高く設定し、前記電流パスの遮断後、該電圧を、時間の経過と共に減少させるステップと、を含む、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、光出力断解除時において、参照電圧より高い電圧が駆動電流制御部に供給されるので、駆動電流制御部は、半導体レーザの駆動電流を減少させる制御を行う。また、光出力断解除の後は、供給電圧は時間の経過とともに徐々に低下し、その後、参照電圧の値を下回る。供給電圧が参照電圧の値を下回ると、供給電圧と参照電圧の差分電圧の値は負の値となるため、駆動電流制御は、半導体レーザの駆動電流を増大させる制御を行う。この電流増大制御において、電圧の差分値は、０の値から徐々に増大するため、駆動電流も、０の値から徐々に増大することになる。したがって、光出力断解除時に、半導体レーザに過大な駆動電流が流れることはない。
【００２２】
また、特許文献１に記載のもののような、差分電圧値に応じた駆動電流の増大を考慮して、ＡＰＣ回路を構成する各回路の時定数を適切に決定する、といったことを行う必要はないので、ＡＰＣ回路を設計する上での自由度が向上する。
【００２３】
さらに、瞬時発光回避回路は、例えば、電源電圧供給ラインを電流電圧変換回路の電流供給側の端子に接続して電流パスを形成する簡単なスイッチ回路より構成することができる。このスイッチ回路は、１個の半導体スイッチ素子と、いくつかの抵抗素子とで実現することができるので、特許文献１に記載のものに比べて、ＡＰＣ回路の規模を小さくすることができ、装置コストも削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態である半導体レーザ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図１に示す半導体レーザ駆動装置は、半導体レーザ２を駆動するための駆動装置であって、ＡＰＣ回路３および瞬時発光回避回路９を備える。半導体レーザ２は、レーザダイオード（ＬＤ）に代表される半導体素子であって、駆動電流の大きさに応じて出力光の強度が変化する。ＡＰＣ回路３は、フォトダイオード（ＰＤ）５、トランジスタ６、抵抗７ａ、７ｂおよび制御回路８からなる。トランジスタ６および制御回路８により、駆動電流制御部が構成される。
【００２７】
トランジスタ６は、半導体レーザ２に供給される駆動電流を制御するための駆動用トランジスタである。トランジスタ６として、ＰＮＰ型トランジスタやＮＰＮ型トランジスタを用いることができる。例えば、トランジスタ６をＮＰＮ型トランジスタより構成した場合、第１の端子（エミッタ）は、抵抗７ｂを介して接地ラインに接続され、第２の端子（コレクタ）は、半導体レーザ２の一方の端子に接続される。第３の端子（ベース）には、制御回路８からの制御用電流が供給される。このように構成されたトランジスタ６では、ベースとエミッタの間に流れる電流を制御することで、コレクタとエミッタの間に流れる電流（電流Ｉ１に対応する）を制御することができる。ベースとエミッタの間に流れる電流は、制御回路８によって制御される。
【００２８】
ＰＤ５は、半導体レーザ２とともに光送信器１内に設けられ、半導体レーザ２の出力光の一部または背面光を受光する。ＰＤ５の一端（アノード）は、電源電圧１０ａが供給される電源ラインに接続され、他端（カソード）は抵抗７ａを介して接地されている。背面光は、レーザ光が出射される端面（発光端面）とは反対の側に位置する端面から出射される光である。抵抗７ａは、電流を電圧に変換するためのＩＶ変換用抵抗である。
【００２９】
制御回路８は、第１及び第２の入力端子を備え、これら第１及び第２の入力端子に供給される電圧の差分に応じて、トランジスタ６のベースとエミッタの間に流れる電流を制御する。第１の入力端子は、反転入力端子であり、ＰＤ５の他端と抵抗７ａとを接続するラインに接続されている。第２の入力端子（非反転入力端子）には、参照電圧ＶRefが供給される。
【００３０】
制御回路８は、第２の入力端子に供給された参照電圧ＶRefの値から第１の入力端子に供給された電圧の値を差し引いた差分電圧の値に応じて、トランジスタ６のベースとエミッタの間に流れる電流を制御する。差分電圧が正の値の場合は、制御回路８は、トランジスタ６のベースとエミッタの間に流れる電流を減少させる。これにより、半導体レーザ２の駆動電流（電流Ｉ１）が減少する。反対に、差分電圧が負の値の場合は、制御回路８は、トランジスタ６のベースとエミッタの間に流れる電流を増大させる。これにより、半導体レーザ２の駆動電流（電流Ｉ１）が増大する。
【００３１】
制御回路８は、光出力断処理回路４から供給される出力断信号に従って、トランジスタ６への電流供給を停止する。この電流停止により、半導体レーザ２は出力断の状態になる。
【００３２】
光出力断処理回路４は、動作条件が予め定められた条件に一致した場合や、外部装置から光出力断を示す制御信号を受信した場合に、出力断信号を制御回路８に供給するとともに、電流パスを形成するための制御信号を瞬時発光回避回路９に供給する。また、光出力断の状態から復帰する際は、光出力断処理回路４は、出力断解除信号を制御回路８に供給するとともに、電流パスを遮断するための制御信号を瞬時発光回避回路９に供給する。光出力断処理回路４は、外部装置に設けられても良く、また、半導体レーザ駆動装置内に設けられてもよい。
【００３３】
瞬時発光回避回路９は、ＰＤ５のアノードとカソードの間を接続するバイパス用の電流パスの形成および遮断を行うためのスイッチ回路を備え、光出力断処理回路４からの制御信号によりスイッチ回路のオンオフが制御される。
【００３４】
例えば、光出力断時に、ロウレベルの制御信号が瞬時発光回避回路９に供給され、スイッチ回路がオン状態となる。スイッチ回路がオン状態となると、電源電圧１０ａが供給されるラインが、そのスイッチ回路を介して、ＰＤ５のアノードと抵抗７ａを接続するライン（このラインは制御回路８の第１の入力端子に接続されている）に接続される。このようにしてスイッチ回路を通じたバイパス用の電流パスが形成される。一方、光出力断解除時は、ハイレベルの制御信号が瞬時発光回避回路９に供給され、スイッチ回路がオフ状態となる。これにより電流パスが遮断される。
【００３５】
なお、スイッチ回路による電流パスの形成および遮断の動作は、スイッチ回路の過渡応答の影響を受ける。すなわち、スイッチ回路を流れる電流Ｉ３は、ロウレベルの制御信号が瞬時発光回避回路９に供給された時点から時間の経過とともに徐々に増大し、その後、一定の電流量に到達する。スイッチ回路を流れる電流が一定の電流量に到達した状態において、電流パスが完全に形成された状態となる。また、電流Ｉ３が一定の電流量に到達した状態において、ハイレベルの制御信号が瞬時発光回避回路９に供給された場合は、その時点から時間の経過とともに、電流Ｉ３の電流量が徐々に減少する。そして、電流Ｉ３がゼロになった状態で、電流パスが完全に遮断された状態となる。
【００３６】
電流パスが形成された場合は、その電流パスを流れる電流Ｉ３を抵抗７ａによりＩＶ変換して得られるＩＶ変換値が、制御回路８の第１の入力端子に供給される。電流パスが完全に形成された状態において、電流Ｉ３のＩＶ変換値が、参照電圧ＶRefの値より大きくなるように、抵抗７ａの抵抗値が設定されている。このため、光出力断解除時においては、参照電圧ＶRefの値より大きな電圧が、制御回路８の第１の入力端子に供給される。
【００３７】
次に、本実施形態の半導体レーザ駆動装置の動作について説明する。
【００３８】
まず、電流パスを遮断するための制御信号が光出力断処理回路４から瞬時発光回避回路９に供給されており、スイッチ回路を通じて形成される電流パスが完全な遮断状態となっている場合の、ＡＰＣ回路３の動作を説明する。
【００３９】
ＡＰＣ回路３では、半導体レーザ２からの光がＰＤ５にて受光され、その受光レベルに応じた大きさの電流Ｉ２が、ＰＤ５から抵抗７ａに向かって流れる。そして、電流Ｉ２を抵抗７ａによりＩＶ変換して得られる電流電圧変換値が、制御回路８の第１の入力端子に供給される。
【００４０】
制御回路８は、第２の入力端子に供給された参照電圧ＶRefの値から第１の入力端子に供給された電圧値を差し引いた差分電圧の値に応じて、トランジスタ６のベースとエミッタの間に流れる電流を制御する。差分電圧が負の値の場合は、制御回路８は、トランジスタ６のベースとエミッタの間に流れる電流を増大させる。反対に、差分電圧が正の値の場合は、制御回路８は、トランジスタ６のベースとエミッタの間に流れる電流を減少させる。このような制御により、半導体レーザ２の出力を一定のレベルで維持する。
【００４１】
次に、光出力断時および光出力断解除時の動作について説明する。図２は、図１に示した半導体レーザ駆動装置における光出力断時および光出力断解除時の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。図２において、出力断／解除信号は、光出力断処理回路４から制御回路８に供給される信号（出力断信号および出力断解除信号）である。光出力（駆動電流）は、半導体レーザ２の駆動電流Ｉ１である。ＩＶ変換値は、制御回路の第１の入力端子に供給される電圧値である。制御電圧は、光出力断処理回路４から瞬時発光回避回路９に供給される制御信号（制御電圧）である。
【００４２】
図２に示す例では、時刻Ｔ１に光出力断となり、その後、時刻Ｔ２に光出力断解除となる。なお、ここでは、瞬時発光回避回路９のスイッチ回路は、アクティブローのスイッチ回路とする。
【００４３】
時刻Ｔ１において、光出力断処理回路４が、出力断信号を制御回路８に供給するとともに、瞬時発光回避回路９への制御信号をハイレベルからロウレベルへ遷移させる。出力断信号を受信した制御回路８は、トランジスタ６への電流供給を停止する。この電流停止により、半導体レーザ２は出力断の状態になる。半導体レーザ２が出力断の状態になると、ＰＤ５から抵抗７ａに向かって流れる電流Ｉ２が０になり、その結果、ＩＶ変換値がグランドレベルになる。
【００４４】
ＩＶ変換値がグランドレベルになった後、瞬時発光回避回路９への制御電圧のハイレベルからロウレベルへの遷移が完了する。制御電圧がロウレベルになった時点（時刻ｔ１）において、瞬時発光回避回路９のスイッチ回路がオン状態となり、このスイッチ回路を流れる電流Ｉ３が、時間の経過とともに増大し、時刻ｔ２において、一定の電流量に達する。
【００４５】
時刻ｔ２以降、時刻Ｔ２までの期間において、一定の電流量に達した電流Ｉ３を抵抗７ａによりＩＶ変換して得られＩＶ変換値が、制御回路８の第１の入力端子に供給されるが、制御回路８は、トランジスタ６への電流供給を停止した状態にある。このため、半導体レーザ２は、出力断の状態を維持する。
【００４６】
時刻Ｔ２において、光出力断処理回路４が、出力断解除信号を制御回路８に供給するとともに、瞬時発光回避回路９への制御信号をロウレベルからハイレベルへ遷移させる。出力断解除信号を受信した制御回路８は、駆動電流制御を開始する。これと同時に、瞬時発光回避回路９のスイッチ回路がオフ状態となり、このスイッチ回路を流れる電流Ｉ３が、時間の経過とともに減少する。この結果、電流Ｉ３を抵抗７ａによりＩＶ変換して得られるＩＶ変換値も、時刻Ｔ２から時間の経過とともに減少し、時刻ｔ３において、参照電圧ＶRefの値に達する。
【００４７】
時刻Ｔ２から時刻ｔ３までの期間は、電流Ｉ３のＩＶ変換値は、参照電圧ＶRefの値以上であるので、制御回路８の第１および第２の入力端子に供給される電圧の差分値は正の値となる。よって、制御回路８は、トランジスタ６のベースとエミッタの間に流れる電流を減少させる。この制御は、駆動電流を減少させる制御であるため、半導体レーザ２はオフ状態を維持する。
【００４８】
時刻ｔ３の後、電流Ｉ３のＩＶ変換値は、参照電圧ＶRefの値を下回る。このため、時刻ｔ３の後は、制御回路８の第１および第２の入力端子に供給される電圧の差分値は負の値となる。よって、制御回路８は、トランジスタ６のベースとエミッタの間に流れる電流を増大させるための制御を行う。この制御は、駆動電流を増大する制御であるため、半導体レーザ２の出力は時間の経過とともに増大する。
【００４９】
ただし、時刻ｔ３において、ＩＶ変換値は、参照電圧ＶRefの値と一致しており、時刻ｔ３の後は、ＩＶ変換値は、その参照電圧ＶRefの値から徐々に減少する。このため、時刻ｔ３以降における電圧の差分値は、０の値から徐々に増大することになり、駆動電流も、０の値から徐々に増大することになる。したがって、半導体レーザ２に過大な駆動電流が流れることはない。
【００５０】
駆動電流が増大すると、半導体レーザ２の出力レベルが増大し、それに伴って、ＰＤ５から抵抗７ａに向かって流れる電流Ｉ２も増大する。電流Ｉ３が時刻ｔ３から徐々に減少する一方、電流Ｉ２は、時刻ｔ３から徐々に増大する。そして、時刻ｔ４において、電流Ｉ２が電流Ｉ３の値を上回る。したがって、時刻ｔ４以降は、電流Ｉ２のＩＶ変換値が、制御回路８の第１の入力端子に供給されることになる。
【００５１】
時刻ｔ４において、制御回路８の第１および第２の入力端子に供給される電圧の差分値は負の値であるので、制御回路８は、トランジスタ６のベースとエミッタの間に流れる電流を増大させるための制御を継続する。この制御により、半導体レーザ２の出力は時間の経過とともに増大する。その後、制御回路８は、電流Ｉ２のＩＶ変換値が、参照電圧ＶRefの値に近づくように電流制御を行う。
【００５２】
上述した本実施形態の半導体レーザ駆動装置によれば、光出力断の期間は、瞬時発光回避回路９により電流パスが形成され、制御回路８の第１の入力端子には、その電流パスを通じて供給される電流Ｉ３をＩＶ変換した電圧が供給される。そして、光出力断解除時において、制御回路８の第１の入力端子には、電流Ｉ３をＩＶ変換した電圧として、参照電圧ＶRefの値より大きな電圧が供給される。このため、光出力断解除時において、制御回路８は、半導体レーザ２の駆動電流Ｉ１を減少させる制御を行う。
【００５３】
また、光出力断解除の後は、電流Ｉ３のＩＶ変換値は、時間の経過とともに徐々に低下し、参照電圧ＶRefの値を下回る。電流Ｉ３のＩＶ変換値が参照電圧ＶRefの値を下回ると、制御回路８の第１および第２の入力端子に供給される電圧の差分値は負の値となるため、制御回路８は、半導体レーザ２の駆動電流Ｉ１を増大させる制御を行う。この電流増大制御において、電圧の差分値は、０の値から徐々に増大するため、駆動電流Ｉ１も、０の値から徐々に増大することになる。したがって、光出力断解除時に、半導体レーザ２に過大な駆動電流が流れることはない。
【００５４】
また、本実施形態の半導体レーザ駆動装置によれば、瞬時発光回避回路９は、電源電圧を供給するラインを、Ｉ−Ｖ変換用の抵抗７ａと制御回路８の第１の入力端子とを接続するラインに接続するためのスイッチ回路より構成されている。このようなスイッチ回路は、１個の半導体スイッチ素子と、いくつかの抵抗素子とで実現することができるので、特許文献１に記載のものに比べて、ＡＰＣ回路の規模を小さくすることができ、装置コストも削減することができる。
【００５５】
また、特許文献１に記載のもののような、差分電圧値に応じた駆動電流の増大を考慮して、ＡＰＣ回路を構成する各回路の時定数を適切に決定する、といったことを行う必要はないので、ＡＰＣ回路を設計する上での自由度が向上する。
【００５６】
上述した本実施形態の半導体レーザ駆動装置は、本発明の一例であって、その構成は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。例えば、制御回路は、アナログ回路であっても、デジタル回路であってもよい。いずれの場合も、上述した半導体レーザ駆動装置の動作と同様な動作が行われる。
【００５７】
また、制御回路をデジタル回路で構成する場合においては、以下のような効果も奏する。
【００５８】
デジタル制御では、ＩＶ変換値（アナログ）をアナログデジタル変換（ＡＤ変換）し、その値をマイクロコンピュータが読み取る。マイクロコンピュータは、読み取った値が基準値に近づくように、半導体レーザの駆動電流を制御する。この駆動電流の制御が安定状態になるまでの不定状態（リセット時）において、設定電圧の反転動作やバタツキといった不安定な動作が行われる。この不安定な動作において、例えば、設定電圧の反転時に、過大な駆動電流が流れて瞬時発光が生じる場合がある。また、電源起動時においても、瞬時発光が生じる場合がある。マイクロコンピュータによるデジタル制御における応答速度は、一般に、数十μｓｅｃから数百μｓｅｃであり、この応答速度では、そのような瞬時発光を回避するためのデジタル制御を行うことは困難である。
【００５９】
本実施形態の半導体レーザ駆動装置に、上記のマイクロコンピュータによるデジタル制御を適用した場合においても、図２に示したような制御動作が可能である。すなわち、設定電圧の反転時や電源起動時において、瞬時発光回避回路９により電流パスを形成し、マイクロコンピュータが、その電流パスを流れる電流Ｉ３のＩＶ変換値を読み取って、そのＩＶ変換値が参照電圧の値に近づくように、半導体レーザの駆動電流を制御する。この動作においても、図２に示した制御動作により、過大電流の発生を抑制することができる。この場合の過大電流に対する抑制動作は、マイクロコンピュータの応答速度に依存しない。
【００６０】
（他の実施形態）
図３は、本発明の他の実施形態である半導体レーザ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【００６１】
図３に示す半導体レーザ駆動装置は、光トランシーバの光送信器の駆動装置であって、その主要部は、図１に示した構成と基本的に同じである。
【００６２】
本他の実施形態の半導体レーザ駆動装置では、図１に示した制御回路８として、作動増幅回路８０が用いられる。作動増幅回路８０は、第１の入力端子（反転入力端子）と第２の入力端子（非反転入力端子）と、これら入力端子に供給された電圧の差分を出力する出力端子とを備える。第１の入力端子は、抵抗Ｒ３の一端に接続されるとともに、抵抗Ｒ５を介して出力端子に接続されている。抵抗Ｒ３の他端は、ＰＤ５の他端（カソード）と抵抗７ａの一端とを接続するラインに接続されている。
【００６３】
瞬時発光回避回路９は、スイッチング用ＭＯＳＦＥＴ９０より構成される。スイッチング用ＭＯＳＦＥＴ９０は、光出力断の期間において、電源電圧を供給するラインを、Ｉ−Ｖ変換用の抵抗７ａと抵抗Ｒ３（作動増幅回路８０の第１の入力端子）とを接続するラインに接続に接続して、バイパス用の電流パスを形成する。ここでは、スイッチング用ＭＯＳＦＥＴ９０として、ドレインとソースの間にダイオードが挿入されたソース接地型のＰチャンネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。
【００６４】
ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ９０のゲート端子は、抵抗Ｒ１の一端と抵抗Ｒ２の一端とを接続するラインに接続されている。抵抗Ｒ１の他端は、電源電圧を供給するラインおよびＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ９０のドレインにそれぞれ接続されている。ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ９０のソースは、抵抗７ａの一端と抵抗Ｒ３の他端とを接続するラインに接続されている。閾値電圧より低い電圧がゲート端子に供給された場合は、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ９０はオン状態となり、反対に、閾値電圧より高い電圧がゲート端子に供給された場合には、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ９０はオフ状態となる。
【００６５】
ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ９０のオンオフにより、バイパス用の電流パスの形成および遮断が行われる。前述の図１の構成で説明したスイッチ回路による電流パスの形成および遮断の動作と同様、この電流パスの形成および遮断の動作も、瞬時発光回避回路９の過渡応答の影響を受ける。
【００６６】
電流パスが形成された場合は、その電流パスを流れる電流Ｉ３を抵抗７ａによりＩＶ変換して得られる電圧が、作動増幅回路８０の第１の入力端子に供給される。電流パスが完全に形成された状態において、第１の入力端子に供給される電流Ｉ３のＩＶ変換値が、参照電圧ＶRefの値より大きくなるように、抵抗７ａおよび抵抗Ｒ３の各抵抗値が設定されている。このため、光出力断解除時においては、参照電圧ＶRefの値より大きな電圧が、作動増幅回路８０の第１の入力端子に供給される。
【００６７】
図１に示した光出力断処理回路４からの制御信号が、抵抗Ｒ２の他端に供給される。光出力断の際は、光出力断処理回路４は、電流パスを形成するための制御信号としてロウレベル信号を出力する。光出力断解除の際は、光出力断処理回路４は、電流パスを遮断するための制御信号としてハイレベル信号を出力する。ロウレベル信号が供給された場合に、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ９０のゲート端子には、その閾値より低い電圧値が供給される。ハイレベル信号が供給された場合、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ９０のゲート端子には、その閾値以上の電圧値が供給される。
【００６８】
なお、図３には示していないが、作動増幅回路８０の出力ラインには、例えばＭＯＳＦＥＴよりなるスイッチ回路が設けられている。このスイッチ回路は、光出力断処理回路４からの光出力断信号および出力断解除信号に応じてオンオフ動作する。光出力断信号が供給された場合は、スイッチ回路はオフ状態となる。反対に、出力断解除信号が供給された場合は、スイッチ回路はオン状態となる。通常動作時は、スイッチ回路はオン状態とされる。このスイッチ回路に対応する機能を、作動増幅回路８０に持たせても良い。
【００６９】
次に、本他の実施形態の半導体レーザ駆動装置の動作について説明する。
【００７０】
本他の実施形態の半導体レーザ駆動装置における、光出力断時および光出力断解除時の動作も、図２に示した動作と基本的に同じである。以下、図２および図３を参照して動作を説明する。
【００７１】
時刻Ｔ１において、光出力断処理回路４が、作動増幅回路８０の出力ラインに設けられたスイッチ回路をオフ状態とするとともに、瞬時発光回避回路９への制御信号をハイレベルからロウレベルへ遷移させる。スイッチ回路をオフ状態とすることで、半導体レーザの光出力レベルが０になり、電流Ｉ２が流れなくなる。その結果、ＩＶ変換値がグランドレベルになる。
【００７２】
ＩＶ変換値がグランドレベルになった後、瞬時発光回避回路９への制御電圧のハイレベルからロウレベルへの遷移が完了する。制御電圧がロウレベルになった時点（時刻ｔ１）において、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ９０が、オフ状態からオン状態に遷移する。
【００７３】
ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ９０がオン状態になると、このＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ９０を流れる電流Ｉ３が、時間の経過とともに増大し、時刻ｔ２において、一定の電流量に達する。
【００７４】
時刻ｔ２以降、時刻Ｔ２までの期間において、一定の電流量に達した電流Ｉ３を抵抗７ａによりＩＶ変換して得られＩＶ変換値が、作動増幅回路８０の第１の入力端子に供給されるが、作動増幅回路８０からトランジスタ６への電流供給が停止されている。このため、半導体レーザ２は、出力断の状態を維持する。
【００７５】
時刻Ｔ２において、光出力断処理回路４が、作動増幅回路８０の出力ラインに設けられたスイッチ回路をオン状態とするとともに、瞬時発光回避回路９への制御信号をロウレベルからハイレベルへ遷移させる。スイッチ回路をオン状態とすることで、作動増幅回路８０による電流制御が開始される。この電流制御の開始と同時に、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ９０がオフ状態となり、このＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ９０を流れる電流Ｉ３が、時間の経過とともに減少する。この結果、電流Ｉ３を抵抗７ａによりＩＶ変換して得られるＩＶ変換値も、時刻Ｔ２から時間の経過とともに減少し、時刻ｔ３において、参照電圧ＶRefの値に達する。
【００７６】
時刻Ｔ２から時刻ｔ３までの期間は、電流Ｉ３のＩＶ変換値は、参照電圧ＶRefの値以上であるので、作動増幅回路８０の第１および第２の入力端子に供給される電圧の差分値は正の値となる。よって、制御回路８は、トランジスタ６のベースとエミッタの間に流れる電流を減少させる。この制御は、駆動電流を減少させる制御であるため、半導体レーザ２はオフ状態を維持する。
【００７７】
時刻ｔ３の後、電流Ｉ３のＩＶ変換値は、参照電圧ＶRefの値を下回る。このため、時刻ｔ３の後は、作動増幅回路８０の第１および第２の入力端子に供給される電圧の差分値は負の値となる。よって、作動増幅回路８０は、トランジスタ６のベースとエミッタの間に流れる電流を増大させるための制御を行う。この制御は、駆動電流を増大する制御であるため、半導体レーザ２の出力は時間の経過とともに増大する。
【００７８】
ただし、時刻ｔ３において、ＩＶ変換値は、参照電圧ＶRefの値と一致しており、時刻ｔ３の後は、ＩＶ変換値は、その参照電圧ＶRefの値から徐々に減少する。このため、時刻ｔ３以降における電圧の差分値は、０の値から徐々に増大することになり、駆動電流も、０の値から徐々に増大することになる。したがって、半導体レーザ２に過大な駆動電流が流れることはない。
【００７９】
駆動電流が増大すると、半導体レーザ２の出力レベルが増大し、それに伴って、ＰＤ５から抵抗７ａに向かって流れる電流Ｉ２も増大する。電流Ｉ３が時刻ｔ３から徐々に減少する一方、電流Ｉ２は、時刻ｔ３から徐々に増大する。そして、時刻ｔ４において、電流Ｉ２が電流Ｉ３の値を上回る。したがって、時刻ｔ４以降は、電流Ｉ２のＩＶ変換値が、作動増幅回路８０の第１の入力端子に供給されることになる。
【００８０】
時刻ｔ４において、作動増幅回路８０の第１および第２の入力端子に供給される電圧の差分値は負の値であるので、作動増幅回路８０は、トランジスタ６のベースとエミッタの間に流れる電流を増大させるための制御を継続する。この制御により、半導体レーザ２の出力は時間の経過とともに増大する。その後、作動増幅回路８０は、電流Ｉ２のＩＶ変換値が、参照電圧ＶRefの値に近づくように電流制御を行う。
【００８１】
上述のように、本他の実施形態の駆動装置においても、図１に示した半導体レーザ駆動装置と同様に、光出力断解除時において、過大な駆動電流が半導体レーザに流れることを抑制することができる。
【００８２】
また、瞬時発光回避回路９は、１個のＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ９０により構成されるので、回路規模やコストが増大する問題を解消することができる。
【００８３】
本発明の半導体レーザ駆動装置は、ＣＷ（continuous wave）光源の他、電界吸収型半導体レーザ、直接変調型半導体レーザなど、モニタ用のＰＤを用いた電流駆動制御による光出力制御が必要な半導体レーザの駆動装置全般に適用することができる。
【００８４】
また、本発明の半導体レーザ駆動装置を用いて、光トランシーバ（光送信装置）や光ピックアップ装置の光モジュールを構成することもできる。この光モジュールは、図１または図３に示した、光送信器１、ＡＰＣ回路３および瞬時発光回避回路９からなる。
【００８５】
光トランシーバは、電気信号を光信号に変換する電気光変換部と光信号を電気信号に変換する光電気変換部とにより信号処理を行う信号処理機能部を有する。この信号処理機能部は、マイクロコンピュータ、駆動回路、電源回路、温度調整回路などを構成する半導体電気部品や、光送信器、光受信器といった光素子からなる。上記の光モジュールをこの光トランシーバの光送信器として用いることができる。この場合、信号処理機能部では、マイクロコンピュータにより実現される変調処理部が、光モジュールの出力光を、送信すべき信号に基づいて変調する。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施形態である半導体レーザ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す半導体レーザ駆動装置における光出力断時および光出力断解除時の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】本発明の他の実施形態である半導体レーザ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  光送信器
２  半導体レーザ
３  ＡＰＣ回路
４  光出力断処理回路
５  フォトダイオード
６  トランジスタ
７ａ、７ｂ  抵抗
８  制御回路
９  瞬時発光回避回路
【図１】
2009194138.tif 000003
【図２】
2009194138.tif 000004
【図３】
2009194138.tif 000005