JP2001358400A - レーザーダイオード駆動制御装置 - Google Patents

レーザーダイオード駆動制御装置

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JP2001358400A JP2000178786A JP2000178786A JP2001358400A JP 2001358400 A JP2001358400 A JP 2001358400A JP 2000178786 A JP2000178786 A JP 2000178786A JP 2000178786 A JP2000178786 A JP 2000178786A JP 2001358400 A JP2001358400 A JP 2001358400A
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Norio Mima
紀雄 三摩
Hiroteru Santomi
浩輝 川富
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザーダイオード(LD)の寿命向上を図
る。 【解決手段】 LD2をレーザモードに移行させるため
のバイアス電流を流すと共に、データ信号に応じた変調
電流をバイアス電流に重畳させるドライバ回路1)を有
し、バイアス電流と変調電流とが共に流れるとLD2が
発光するように構成されている。このような構成におい
て、バイアス電流を制御し、変調電流が重畳される前に
レーザーダイオードにバイアス電流が流されないように
すると共に、変調電流が重畳される直前にレーザーダイ
オードにバイアス電流が流れるようにするバイアス制御
回路14を備える。これにより、LD2に流されるバイ
アス電流が間欠的になり、従来の駆動方法よりもLDの
通電電流を低減でき、LDの寿命を延ばすことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバーを用
いた光通信システムに使用されるレーザーダイオード
(以下、LDという)のパルス動作を行うLD駆動制御
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来におけるLD駆動制御装置51の概
略構成を図5に示す。図5に示すように、LD52は、
光信号発生源となるLD本体52aと、このLD本体5
2aの近傍に配置されたピンフォトダイオード(以下、
PDという)52bとによって構成されている。
【0003】LD駆動制御装置51には、LD本体52
aにバイアス電流を流すと共に、このバイアス電流に重
畳するように、外部から入力されるデータ信号に応じて
LD本体52aに変調電流を流すドライバ回路53と、
PD52bの出力(電流)を電圧に変換し、OPアンプ
等で増幅及び加工した信号をドライバ回路53にフィー
ドバックすることで、LD本体52aに供給するバイア
ス電流の大きさを制御するAPC(Auto Powe
r Control)回路54とが備えられている。
【0004】この図に示すように、トランスミッタ(L
D52、ドライバ回路53及びAPC回路54)におい
ては、高速性を重視し、LD52を発光素子として用い
る。このようなトランスミッタでは、一般的に素子の高
速性を生かすため、図6のタイミングチャートに示され
るように、予めLD本体52aにバイアス電流を与えて
おくことで常にLD本体52aをレーザーモードに移行
させた状態にしておき、さらに入力されたデータ信号
(1、0)に合わせて変調電流を重畳させるようにして
いる。加えて、LD本体52aに供給されるバイアス電
流(しきい値電流)は温度依存性が非常に大きいため、
APC回路54がPD52bの出力に基づいてバイアス
電流を制御し、LD本体52aが発する光量が所望の値
となるようにしている。
【0005】従って、LD52にはデータ信号のレベル
(1、0)にかかわらず、LD本体52aの周囲温度で
決まるバイアス電流が常に流される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のLD駆動制
御装置51では、データ信号のレベルにかかわらずLD
52に常にバイアス電流が流されるため、LD52の寿
命低下につながっていた。このため、LD自体52aの
保障寿命(約10000時間(MTTF;累積故障が6
3%となるまでの保障))がシステム全体の保障寿命よ
りも長くなるような場合には良いが、自動車など保障時
間が長いシステムにLD52を使用する場合には適さな
い。また、システム全体の消費電流の増大にもつながっ
ていた。
【0007】本発明は上記点に鑑みて、LDの寿命向上
を図ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1乃至5に記載の発明では、光信号発生源と
なるレーザーダイオード(2)をレーザモードに移行さ
せるためのバイアス電流を流すと共に、レーザダイオー
ドの発光情報を示すデータ信号に応じた変調電流をバイ
アス電流に重畳させるドライバ回路(11)を有し、バ
イアス電流と変調電流とが共に流れるとレーザーダイオ
ードが発光するように構成されたレーザーダイオード駆
動制御装置において、バイアス電流を制御し、変調電流
が重畳される前にレーザーダイオードにバイアス電流が
流されないようにすると共に、変調電流が重畳される直
前にレーザーダイオードにバイアス電流が流れるように
するバイアス制御回路(14)を備えていることを特徴
としている。
【0009】このように、バイアス制御回路によって、
変調電流が重畳される前にレーザーダイオードにバイア
ス電流が流されないようにすると共に、変調電流が重畳
される直前にレーザーダイオードにバイアス電流が流れ
るようにすることで、レーザーダイオードに流されるバ
イアス電流が間欠的になり、従来の駆動方法に対してレ
ーザーダイオードの通電電流を低減し寿命を延ばす効果
が得られる。
【0010】例えば、請求項3に示すように、ピンフォ
トダイオード(2b)の検出結果に基づいてドライバ回
路に対して制御信号を出力し、レーザダイオードの発光
レベルを一定に保つようにバイアス電流を制御する発光
量制御回路(12)が備えられている場合、この発光量
制御回路からドライバ回路に制御信号を入力するか否か
を切替えるバイアス切替スイッチ(13)を備えるよう
にすればよい。つまり、バイアス電流を流さない場合に
はバイアス切替スイッチをオフさせ、バイアス電流を流
す場合にはバイアス切替スイッチをオンさせるようにす
る。
【0011】この場合、例えば、請求項4に示すよう
に、バイアス切替スイッチがオフされたときに、発光量
制御回路の出力を固定するフィードバック固定抵抗(1
5)を備えることになる。
【0012】具体的には、請求項5に示すように、バイ
アス制御回路は、データ信号及び該データ信号と同期す
るデータ同期クロック信号を入力として、データ信号が
立ち上がる直前にバイアス切替スイッチをオンし、デー
タ信号が立ち下がるときにはバイアス切替スイッチをオ
フにする制御信号を生成する。
【0013】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
【0014】
【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1に、本発明
の一実施形態を適用したLD駆動制御装置1のブロック
構成を示す。以下、図1に基づいてLD駆動制御装置1
の構成を説明する。
【0015】LD2は、光通信に用いられ、光ファイバ
3に接続されて、光ファイバ3からの電気信号を光に変
換するいわゆるE/O(電気→光変換)を行う。
【0016】LD2は光信号発生源であり、LD本体2
aと、このLD本体2aの近傍に配置され、LD本体2
aの光出力レベルを検出するPD2bとによって構成さ
れている。
【0017】LD2の駆動はLD駆動制御装置1によっ
て行われる。LD駆動制御装置1には、LD本体2aに
流すバイアス電流と、このバイアス電流に重畳させる変
調電流とを制御するドライバ回路11が備えられてい
る。これらバイアス電流と変調電流とがLD2の駆動電
流に相当する。変調電流は、LD2を発光させるか否か
の発光情報を示すデータに応じてバイアス電流に重畳さ
れ、バイアス電流及び変調電流が共にLD2に流された
ときに、LD2が発光するようになっている。
【0018】また、LD駆動制御装置1には、PD2b
の出力(電流)を電圧に変換し、OPアンプ等で増幅及
び加工した信号をドライバ回路11にフィードバックす
ることで、LD本体2aに供給するバイアス電流の大き
さを制御するAPC回路12が備えられている。このA
PC回路12が発光量制御回路に相当する。
【0019】さらに、本実施形態におけるLD駆動制御
装置1には、APC回路12からのフィードバック信号
のオン、オフ切替えを行うバイアス切替スイッチ13
と、外部から入力されるデータ及びデータ同期クロック
に基づいてバイアス切替スイッチ13の制御信号となる
バイアス制御信号を出力するバイアス制御回路14とが
備えられている。
【0020】このように構成されたLD駆動制御装置1
における作動について、図2に示すタイミングチャート
に基づいて説明する。
【0021】上述したように、バイアス制御回路14に
は、ドライバ回路11と同じデータ信号が入力されると
共に、データ同期クロック信号が入力される。このデー
タ同期クロック信号としては、通常トランスミッタ前段
に備えられた送信回路(例えば、DataとStrob
eの排他的論理和)で生成される信号が用いられる。
【0022】これらデータ及びデータ同期クロックに基
づいて、バイアス制御回路14ではロジック回路の組み
合わせ等により、データ信号が0から1に変化する直前
にバイアス切替スイッチ13をオンにし、データ信号が
1から0に変化するときにはバイアス切替スイッチ13
をオフにするバイアス制御信号を生成する。もちろんバ
イアス制御回路14での遅れは少なく、LD2の変調タ
イミングと同期しているものとする。
【0023】そして、このバイアス制御信号によってバ
イアス切替スイッチ13がオン、オフされると、データ
が1になる直前にLD2にバイアス電流が流され、デー
タが1の期間は従来と同様にAPC回路12が作動し、
LD2の光量が一定になる。
【0024】また、データが0の時にはAPC回路12
の出力がドライバ回路11に反映されず、フィードバッ
ク固定抵抗15によりドライバ回路11へのフィードバ
ック電圧が固定されるため、LD2にバイアス電流が流
れないようにできる。なお、図1ではフィードバック電
圧をGNDに固定しているが、固定レベルはドライバ回
路の制御仕様に合わせればよい。
【0025】図3に、上記のような動作を行うバイアス
制御回路14の一例を示す。さらに、図3に示したバイ
アス制御回路14の各部におけるタイミングチャートを
図4に示し、これらの図に基づいてバイアス制御回路1
4の構成及び動作説明を行う。
【0026】上述したように、バイアス制御回路14に
は、ドライバ回路11と同じデータ信号dataが入力
されると共に、データ同期クロック信号clockが入
力される。このデータ同期クロック信号clockとし
ては、通常トランスミッタ前段の送信回路から(例、D
ataとStrobeの排他的論理和で)生成される信
号が用いられる。
【0027】データ信号dataは各1ショットマルチ
バイブレータ21、22のリセット信号として用いら
れ、データ同期クロック信号clockは各1ショット
マルチバイブレータ21、22のトリガー信号として用
いられる。
【0028】データ信号dataが0(Lowレベル)
の場合、インバータ回路23を介し、各1ショットマル
チバイブレータ21、22にリセット信号として1(H
iレベル)が入力される。
【0029】この場合において、データ同期クロック信
号clockは、遇数個備えられたインバータ回路によ
るディレイ回路24によって所定時間遅らされる。この
遅らされた信号dclkが1ショットマルチバイブレー
タ21のトリガー信号となり、信号dclkがさらにイ
ンバータ回路25によって反転された信号が1ショット
マルチバイブレータ22のトリガー信号となる。
【0030】そして、各1ショットマルチバイブレータ
21、22は、トリガー信号として1(Hiレベル)が
入力されると、反転出力として所定時間0(Lowレベ
ル)を出力するようになっている。このため、1ショッ
トマルチバイブレータ21の反転出力out1は、信号
dclkの立ち上がりに同期して、所定時間0(Low
レベル)となり、1ショットマルチバイブレータ22の
反転出力out2は、信号dclkの反転信号の立ち上
がりに同期して、所定時間0(Lowレベル)となる。
【0031】このため、データ同期クロック信号clo
ckの切替わりタイミングの直前にアンド回路27の出
力Vapc1が1(Hiレベル)となる。このアンド回
路27の出力Vapc1がバイアス切替スイッチ13の
オン、オフ信号となり、アンド回路27の出力Vapc
1が0の際にはバイアス切替スイッチ13がオフ状態と
され、アンド回路27の出力Vacp1が1の際にはバ
イアス切替スイッチ13がオン状態とされる。
【0032】一方、データ信号dataが1(Hiレベ
ル)の場合、インバータ回路23を介し、各1ショット
マルチバイブレータ21、22にリセット信号として0
(Lowレベル)が入力される。このため、各1ショッ
トマルチバイブレータ21、22がリセットされ、各1
ショットマルチバイブレータ21、22の反転出力ou
t1、out2が1(Hiレベル)となる。
【0033】このとき、データ同期クロック信号clo
ckの切替わりタイミングの直前にアンド回路27の出
力が1(Hiレベル)となるようにしているため、デー
タ信号dataが0から1に切替わる直前に、バイアス
切替スイッチ13がオン状態とされることになる。
【0034】従って、データ信号dataが0から1に
切替わる直前、つまりLD2を発光させるべく変調電流
を重畳させるときの直前に、バイアス切替スイッチ13
がオンし、それまでの間にバイアス切替スイッチ13が
オフする期間が形成されるようにできる。このため、L
D2を発光させるタイミングにおいてはバイアス電流が
流されるようにしつつ、LD2を発光させないタイミン
グにおいてはバイアス電流が流れなくなる期間を設ける
ことができる。
【0035】以上説明したように、本実施形態に示すL
D駆動制御装置1を用いることにより、LD2に流すバ
イアス電流が間欠的になり、従来の駆動方法と比べてL
D2の通電電流を低減し、LD2の寿命を延ばす効果が
得られる。また、LD2を用いたシステム全体の消費電
流の低減を図ることが可能となる。
【0036】なお、図3に示すバイアス制御回路14に
おいては、データ信号dataが0から1に切替わる直
前以外においてもバイアス切替スイッチ13がオンして
しまうタイミングがあるが、短期間であるため影響が少
なく、少なくともデータ信号dataが0から1に切替
わるまでの間にバイアス電流がオフされる期間があれば
本発明の効果を奏することができる。
【0037】(他の実施形態)上記実施形態では、デー
タ及びデータ同期信号に基づいてバイアス切替スイッチ
13の制御信号を生成するバイアス制御回路14を用い
ているが、必ずしもこの方式に拘らず同等の制御信号が
生成できるバイアス制御回路であればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態におけるLD駆動制御装
置1の構成を示す図である。
【図2】図1に示すLD駆動制御装置1の各部における
タイミングチャートを示す図である。
【図3】図1に示すバイアス制御回路の回路構成の一例
を示す図である。
【図4】図3に示すバイアス制御回路の各部におけるタ
イミングチャートを示す図である。
【図5】従来のLD駆動制御装置1の構成を示す図であ
る。
【図6】図5に示すLD駆動制御装置1の各部における
タイミングチャートを示す図である。
【符号の説明】
1…LD駆動制御回路、2…LD、2a…LD本体、2
b…PD、3…光ファイバ、11…ドライバ回路、12
…APC回路、13…バイアス切替スイッチ、14…バ
イアス制御回路、15…フィードバック固定抵抗。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川富 浩輝 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 5F073 BA01 EA28 GA03 GA12 GA24

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光信号発生源となるレーザーダイオード
    (2)をレーザモードに移行させるためのバイアス電流
    を流すと共に、前記レーザダイオードの発光情報を示す
    データ信号に応じた変調電流を前記バイアス電流に重畳
    させるドライバ回路(11)を有し、前記バイアス電流
    と前記変調電流とが共に流れると前記レーザーダイオー
    ドが発光するように構成されたレーザーダイオード駆動
    制御装置において、 前記バイアス電流を制御し、前記変調電流が重畳される
    前に前記レーザーダイオードに前記バイアス電流が流さ
    れないようにすると共に、前記変調電流が重畳される直
    前に前記レーザーダイオードに前記バイアス電流が流れ
    るようにするバイアス制御回路(14)を備えているこ
    とを特徴とするレーザーダイオード駆動制御装置。
  2. 【請求項2】 前記ドライバ回路は、 前記データ信号に基づいて、前記バイアス電流と前記変
    調電流とを独立して制御可能に構成されていることを特
    徴とする請求項1に記載のレーザダイオード駆動制御装
    置。
  3. 【請求項3】 前記レーザーダイオードの発光レベル
    は、前記レーザーダイオードに備えられたピンフォトダ
    イオード(2b)によって検出されるようになってお
    り、 前記ピンフォトダイオードの検出結果に基づいて前記ド
    ライバ回路に対して制御信号を出力し、前記レーザダイ
    オードの発光レベルを一定に保つように前記バイアス電
    流を制御する発光量制御回路(12)と、 前記発光量制御回路から前記ドライバ回路に前記制御信
    号を入力するか否かを切替えるバイアス切替スイッチ
    (13)と、を備えていることを特徴とする請求項1又
    は2に記載のレーザーダイオード駆動制御装置。
  4. 【請求項4】 前記バイアス切替スイッチがオフされた
    ときに、前記発光量制御回路の出力を固定するフィード
    バック固定抵抗(15)を備えていることを特徴とする
    請求項3に記載のレーザーダイオード駆動制御装置。
  5. 【請求項5】 前記バイアス制御回路は、前記データ信
    号及び該データ信号と同期するデータ同期クロック信号
    を入力として、前記データ信号が立ち上がる直前に前記
    バイアス切替スイッチをオンし、前記データ信号が立ち
    下がるときには前記バイアス切替スイッチをオフにする
    制御信号を生成することを特徴とする請求項3又は4に
    記載のレーザダイオード駆動制御装置。
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