JP2005116638A

JP2005116638A - 光送信装置およびその制御方法

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Publication number: JP2005116638A
Application number: JP2003346071A
Authority: JP
Inventors: Junko Matsuo; 順向松尾
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-10-03
Filing date: 2003-10-03
Publication date: 2005-04-28

Abstract

【課題】この発明は、発光素子に与えるバイアス電流の電流値を制御することにより、発光素子の駆動を高速化することを課題とする。
【解決手段】送信信号を入力する入力部と、光を出力する発光素子と、前記送信信号から生成された変調電流を発光素子に与える変調電流駆動部と、発光素子にバイアス電流を与えるバイアス電流駆動部と、前記バイアス電流を与えるタイミングを制御するバイアス信号制御部とを備え、前記バイアス信号制御部は、前記送信信号が立下るタイミングから第１設定時間経過後に、バイアス電流を第１設定値まで増加させ、かつ送信信号が立上るタイミングから第２設定時間経過後に、バイアス電流を第２設定値まで減少させるように制御できるバイアス制御信号を生成し、前記バイアス電流駆動部が、前記バイアス制御信号に対応して変動するバイアス電流を生成することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、光送信装置、特に発光ダイオードを高速駆動するための光送信装置およびその装置の制御方法に関する。

近年、情報の大容量化・通信速度の高速化に伴い、情報の伝送手段として光通信が用いられることが多くなってきた。光通信は現在、通信幹線系に於いて高速の通信手段として用いられているが、一方では、家庭内の情報化に伴い、家庭内機器間通信にも一部取り入れられている。今後は、その高速性・高信頼性を生かした、家庭内や車内等の分野でも、通信及びネットワークの高速化に向けた用途が拡大する事が予測されている。

特に、光通信の持つ耐外乱ノイズ性、或いは、低不要輻射ノイズ性という特徴を有しているので、車両内の機器間通信手段として有力視されており、一部の車両では既に実装化が行われている。

ところで、光通信を行うためには、通信媒体である光ファイバと、光を送受信するための送受信装置とが必要である。送受信装置の光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）或いは半導体レーザ（ＬＤ）が多く用いられている。これら発光素子はドライバＩＣ等によって電流制御駆動されることで、与えられた送信信号に対応した発光駆動がなされ、送信光を生成する。
特に通信速度が１００Ｍｂｐｓ程度以下の通信システムの光源には、安価なＬＥＤが用いられる。
また、ＬＥＤとＬＤとを比べると、一般に使用温度範囲がＬＥＤの方が高温・低温側共に広い。このため、耐環境性の要求されるシステムにおいては、ＬＥＤの方が光源として使用するのに好適である。

しかしながら、一般にＬＥＤの変調応答速度はＬＤよりも遅い。そのために、高速で安価、或いは高速で耐環境性を要求されるような仕様では、ＬＥＤを如何に高速変調駆動を行うかが課題となる。公知技術として、ＬＥＤの高速変調駆動を行うために、変調電流の立上り時にオーバーシュートを与え、立下り時にアンダーシュートを故意に与えられることにより、光出力の立上り、立下り時間を短縮するという方法が提案されている（特許文献１および２参照）。このような電流駆動をピーキング駆動とも呼ぶ。

図５に、従来の光送信装置で発生される光信号波形の説明図を示す。
図５（ｃ）は送信すべき信号の波形（送信信号Ｖｉｎ）を示したものである。
送信信号Ｖｉｎは、時刻ｔｏで立上がり、時刻ｔ₁で立ち下がるものとする。
図５（ｂ）は、送信信号Ｖｉｎを変調して作成したＬＥＤの駆動電流Ｉｆである。
駆動電流Ｉｆは、ＬＥＤのオン時とオフ時にピーキング電流を付加したものであり、送信信号Ｖｉｎの立上り時にオーバーシュートが生じており、立下り時にアンダーシュートが生じている。
図５（ａ）は、駆動電流ＩｆをＬＥＤに与えた場合のＬＥＤから出力される光の出力波形Ｐを示したものであり、縦軸は出力される光の強度（光量）を示している。

図５（ａ）の光出力Ｐによれば、ＬＥＤのオン時には、駆動電流Ｉｆと同じようにオーバーシュートが生じているが、ＬＥＤのオフ時には、駆動電流Ｉｆのようなアンダーシュートは生じていない。

これは、駆動電流Ｉｆはアンダーシュートにより逆バイアス的に流れるが、光出力Ｐの逆バイアス時の光量は０であるので、この時の光出力波形は、立下り時に光量が０に近づくにつれて、駆動電流Ｉｆの立下りに追従せずに、光量０に向かって緩やかに光量が低下するからである。このため、従来のＬＥＤ駆動方法では、光出力の立下り時においてはピーキングの効果が十分に現れていなかった。

図６に、光出力Ｐの立上り・立下り時間についての説明図を示す。図６は変調駆動された光信号の出力波形Ｐを示している。送信信号がＨＩレベル時の光量をＨＩレベル時光量Ｈｏ、送信信号がＬＯレベルの時の光量をＬＯレベル時光量Ｌｏとして破線で示してある。
一般に、ＨＩレベル時光量ＨｏとＬＯレベル時光量Ｌｏに光量差を１００％として、ＬＯレベル時光量Ｌｏを基準として、光量差の１０％及び９０％の光量を設定し、立上り時にこの光量間を立上る時間を立上り時間ｔｒ、立下り時にこの光量間を立下る時間を立下り時間ｔｆという。
従来の図５（ａ）では、立下り時に光量が０に近づくにつれて、光出力Ｐが駆動電流Ｉｆに追従していないので、１０％の光量にまで立下がる時間が長くかかることになる。この立下り時間が長いということは、より高速な伝送を行うときに問題となる。なお、１０％及び９０％という設定レベルは、一般的によく用いられるレベルであるが、波形を評価する場合において、別のレベルを設定して立上り・立下り時間を評価することもよく行われる。

また、立下り時にピーキング効果を得るために、次のようなバイアス電流を付加することが行われている。
図７に、従来において、駆動電流Ｉｆにバイアス電流（Ｉｂｉａｓ）を付加した場合の光信号波形の説明図を示す。
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図５に示した光出力Ｐ、駆動電流Ｉｆ、送信信号Ｖｉｎを示している。
図７（ｄ）は変調電流Ｉｍｏｄであり、図７（ｅ）は、値がＩｂｉａｓ１の直流電流であるデバイス電流Ｉｂｉａｓを示している。
ここでは、図７（ｄ）の変調電流Ｉｍｏｄに、図７（ｅ）のデバイス電流Ｉｂｉａｓを加えたものが、図７（ｂ）に示す駆動電流Ｉｆである。
また、図７（ｄ）の変調電流Ｉｍｏｄと図５（ｂ）の駆動電流Ｉｆの波形は同一とする。

このような駆動電流ＩｆをＬＥＤに与えた場合、図７（ａ）に示すように、光波形Ｐは、ＬＯレベル時光量Ｌｏは、デバイス電流Ｉｂｉａｓのためにいくらか大きな値を示しているので、立下り時において、ＬＯレベル時光量Ｌｏに対してアンダーシュートが発生する。
したがって、立下り時にＬＯレベル時光量Ｌｏ付近においても、光波形Ｐは、駆動電流Ｉｆの立下りに追従して変化する。すなわち、図５の立下り時間をｔｆ１、図７の立下り時間をｔｆ２とすると、ｔｆ１＞ｔｆ２という関係が成立し、図７のようにバイアス電流を付加した場合は、図５の場合よりも立下り時間ｔｆを短縮することができる。

しかしながら、単に一定値Ｉｂｉａｓ１のバイアス電流Ｉｂｉａｓを与えただけでは、光出力ＰのＨＩレベル光量Ｈｏが必要以上に大きくなってしまい、様々な悪影響を及ぼす。例えば、受信側において過大な光量を受光することになるので、受光素子の出力がクリップすることにより受光信号が歪み、通信不良が発生する。
また、光出力が大きくなるので、送信系の消費電力が増大すると共に、発熱量が増大して通信の信頼性の低下を引き起こす場合もある。

このような通信の信頼性低下を回避するためには、変調電流ＩｍｏｄのＬＥＤのＯＮ時レベルを低減することも考えられる。しかし、ＯＮ時レベルの低減の為には、変調電流Ｉｍｏｄを駆動するドライバの電流ゲインを下げる必要があるが、電流ゲインの低下は、ピーキング量の低下をもたらす。
したがって、ピーキング量が低下するので、光出力波形Ｐの立上り時間と立下り時間を短縮することができないことになる。

そこで、この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、光送信装置において、発光素子に印加するバイアス電流の電流値および印加するタイミングを制御することにより、発光素子から出力される光の立下り時間を短縮化することを課題とする。
特開平５−９０６４２号公報（図１、図２）特開平１１−７４５６７号公報（図１、図３）

この発明は、送信信号を入力する入力部と、光を出力する発光素子と、前記送信信号から生成された変調電流を発光素子に与える変調電流駆動部と、発光素子にバイアス電流を与えるバイアス電流駆動部と、前記バイアス電流を与えるタイミングを制御するバイアス信号制御部とを備え、前記バイアス信号制御部は、前記送信信号が立下るタイミングから第１設定時間経過後に、バイアス電流を第１設定値まで増加させ、かつ送信信号が立上るタイミングから第２設定時間経過後に、バイアス電流を第２設定値まで減少させるように制御できるバイアス制御信号を生成し、前記バイアス電流駆動部が、前記バイアス制御信号に対応して変動するバイアス電流を生成することを特徴とする光送信装置を提供するものである。

また、前記第１設定時間は、前記送信信号がＯＦＦする時間から、前記変調電流によって生じた出力光のアンダーシュートが収束する時間までの間の任意の時間に設定してもよい。
さらに、前記第２設定時間は、前記送信信号がＯＮする時間から、前記変調電流によって生じた出力光のオーバーシュートが収束する時間までの間の任意の時間に設定してもよい。

ここで、前記バイアス電流駆動部が発光素子に与えるバイアス電流の前記第１設定値は、送信信号がＯＦＦの状態において発光素子が少なくとも発光状態となるような値に予め設定してもよい。
また、前記バイアス電流駆動部が発光素子に与えるバイアス電流の前記第１設定値は、発光素子から出力される光のアンダーシュート時の最小光量がほぼゼロとなるような値に予め設定してもよい。また、バイアス電流の前記第２設定値は、ゼロとすることが好ましい。

また、この発明は、送信信号を入力する入力部と、光を出力する発光素子と、変調電流を発光素子に与える変調電流駆動部と、発光素子にバイアス電流を与えるバイアス電流駆動部と、前記バイアス電流を与えるタイミングを制御するバイアス信号制御部とを備え、前記変調電流駆動部が、前記送信信号が立上ると同時にゼロから立上り、オーバーシュートした後、送信信号が立下ると同時に立下り、アンダーシュートした後ゼロに収束する変調電流を生成し、前記バイアス信号制御部は、送信信号が立上るタイミングから第２設定時間経過後に、バイアス電流を第２設定値まで減少させ、かつ前記送信信号が立下るタイミングから第１設定時間経過後に、バイアス電流を第１設定値まで増加させるように制御するバイアス制御信号を生成し、前記バイアス電流駆動部が、前記バイアス制御信号に対応して変動するバイアス電流を生成し、前記変調電流とバイアス電流とを合成し駆動電流として発光素子に与えることを特徴とする光送信装置の制御方法を提供するものである。

この発明によれば、発光素子に、送信信号から生成された変調電流と、送信信号に基づいて制御されたバイアス電流とを与えているので、出力光の立下り時間がより短縮され、発光素子を高速駆動でき、通信を高速化できる。

以下、図に示す実施例に基づいて本発明を詳述する。なお、本発明はこれによって限定されるものではない。
図１に、この発明の光送信装置の一実施例の構成ブロック図を示す。
また、図２に、各構成ブロックに対して入出力される信号の波形の説明図を示す。

入力部１は、図示しないホストコンピュータなどから与えられる通信情報を含むデジタル信号を受けて、その信号の波形整形を行い、図２（ｃ）および図５（ｃ）に示すような送信信号Ｖｉｎを出力する部分である。
変調電流駆動部２は、送信信号Ｖｉｎを受けて、発光素子（ＬＥＤ）４を駆動するための変調電流Ｉｍｏｄを生成する部分である。変調電流Ｉｍｏｄは、図２（ｄ）、図５（ｂ）、図７（ｄ）に示すように、ピーキング電流を含むものである。
図２（ｄ）のような変調電流Ｉｍｏｄは、従来と同様の方法により生成すればよい。

変調電流値設定部３は、変調電流の振幅を設定する部分であり、たとえば可変抵抗により構成される。
この可変抵抗の値を予め設定しておくことにより、送信信号Ｖｉｎに対する変調電流の振幅（ゲイン）を設定する。
発光素子４は、図２（ｂ）に示すような駆動電流Ｉｆに基づいて光を出力する電流−光変換素子であり、たとえば、ＬＥＤ、半導体レーザなどを用いることができる。
ただし、価格、耐環境性能などの観点から、ＬＥＤを用いることが好ましい。

バイアス信号制御部５は、送信信号Ｖｉｎを受けて、発光素子４にバイアス電流Ｉｂｉａｓを与えるタイミングを示す信号（図２（ｆ）のバイアス制御信号Ｓｂｉａｓ）を生成する部分である。
バイアス電流駆動部６は、バイアス制御信号Ｓｂｉａｓを受けて、発光素子（ＬＥＤ）４を駆動するためのバイアス電流Ｉｂｉａｓ（図２（ｅ））を生成する部分である。
ここで、バイアス電流Ｉｂｉａｓは、図７（ｅ）に示した従来の場合のように一定値ではなく、バイアス制御信号Ｓｂｉａｓの変化に対応してその出力タイミングが制御され、ＯＮまたはＯＦＦされる。

バイアス電流値設定部７は、バイアス制御信号ＳｂｉａｓがＯＮの時のバイアス電流値を設定する部分であり、たとえば、可変抵抗により構成される。
この可変抵抗の値を調整することにより、バイアス電流Ｉｂｉａｓの振幅（ゲイン）を設定する。
合成器２０は、変調電流Ｉｍｏｄとバイアス電流Ｉｂｉａｓを加算して、駆動電流Ｉｆを生成するものである。

次に、この発明の光送信装置の発光素子の駆動方法について説明する。
図２は、この発明の光送信装置の各信号のタイミングを示しており、横軸は時間、縦軸は各信号の振幅（ゲイン）を示している。
まず、入力部１から出力された送信信号Ｖｉｎが、変調電流駆動部２に入力されると、変調電流駆動部２は、変調電流値設定部７から与えられる振幅設定値を参照して、ピーキング電流を含む変調電流Ｉｍｏｄ（図２（ｄ））を生成する。
また、これと同じタイミングで、送信信号Ｖｉｎがバイアス信号制御部５に入力されると、バイアス信号制御部５は、送信信号Ｖｉｎの変化に対応したバイアス制御信号Ｓｂｉａｓ（図２（ｆ））を生成する。
図２（ｆ）に示すように、バイアス制御信号Ｓｂｉａｓは、通常は一定レベル値を持った信号であるが、送信信号Ｖｉｎの立下り時間ｔｄ１の経過後にＯＦＦされ、また、送信信号Ｖｉｎの立上りから時間ｔｄ２の経過後にＯＮされる。

さらに、バイアス電流駆動部６は、バイアス制御信号Ｓｂｉａｓの変化に対応させて、バイアス電流Ｉｂｉａｓを生成する。
ここで、バイアス電流Ｉｂｉａｓは、図２（ｅ）に示すように、送信信号Ｖｉｎの立下り時間ｔｄ１の経過後にＯＦＦされ、送信信号のＶｉｎの立下りから時間ｔｄ２の経過後にＯＮされる。
バイアス電流Ｉｂｉａｓは、ＯＮの状態では、バイアス電流値設定部７で予め設定された一定の電流値Ｉｂｉａｓ２を持った電流である。

このように生成された変調電流Ｉｍｏｄ（図２（ｄ））と、バイアス電流Ｉｂｉａｓ（図２（ｅ））とが、合成器２０で加算され、図２（ｂ）に示すような駆動電流Ｉｆが生成される。
ここで、図２（ｂ）の駆動電流Ｉｆは、オーバーシュートとアンダーシュートを有し、図７（ｂ）に示した駆動電流Ｉｆとほぼ同じような変化をする電流であるが、図７（ｂ）よりも、パルス電流ピーク値が低くなっているにもかかわらず、オーバーシュートとアンダーシュートが、図７（ｂ）と同じだけ出ている。

図２（ｂ）の駆動電流Ｉｆが発光素子（ＬＥＤ）４に与えられると、ＬＥＤから図２（ａ）に示すような光量変化をする光Ｐが出力される。
ここで、駆動電流Ｉｆは、送信信号ＶｉｎがＯＦＦとなった後でも、アンダーシュートした後立上り、一定のバイアス電流値を持っているので、光波形Ｐも、立下り時に、バイアスによる光量（ＬＯレベル時光量：Ｌｏ）よりも下回るアンダーシュートが発生している。

また、バイアス電流値設定部７で設定されるバイアス値Ｉｂｉａｓ２の大きさは、アンダーシュートによる光出力Ｐの最小光量値がほぼゼロとなるように、設定することが好ましい。
これは、バイアス値Ｉｂｉａｓ２をあまり大きく設定しすぎると、光出力ＰのＬＯレベル時光量Ｌｏが高くなるので、消光比が悪化するからである。消光比とは、送信信号ＶｉｎがＯＮ時の光量と、送信信号ＶｉｎがＯＦＦ時の光量との比を意味し、通信規格で定められたものである。
すなわち、少なくとも通信規格で定められた消光比を満たすように、バイアス値Ｉｂｉａｓ２を設定する必要がある。

また、アンダーシュートによる光出力Ｐの最小値の光量がゼロでなく正の値となっている場合は、バイアス電流をＩｂｉａｓ２よりも増加させても、立下り時間ｔｆをこれ以上短縮することはできない。
しかも、最小光量値以下の正の直流成分は、消費電力を増加させるもとになるので、光出力Ｐの最小値光量はできるだけゼロに近いことが好ましい。

次に、この発明の特徴であるバイアス電流をＯＮまたはＯＦＦする制御タイミングについて説明する。
すでに、図２（ｅ）に示したように、送信信号Ｖｉｎの立上りから、時間ｔｄ１（第２設定時間）の経過後にバイアス電流ＩｂｉａｓをＯＦＦし、送信信号Ｖｉｎの立下りから、時間ｔｄ２（第１設定時間）の経過後にバイアス電流ＩｂｉａｓをＯＮにする。

（１）バイアス電流ＩｂｉａｓのＯＦＦ制御（送信信号立上り制御）
まず、時間ｔｏで、送信信号Ｖｉｎが立上がると、変調電流駆動部２から図２（ｄ）に示すように、変調電流Ｉｍｏｄが出力される。
このような変調電流Ｉｍｏｄのみを発光素子ＬＥＤ４に与えた場合、一般に電流ＩｍｏｄのＯＦＦからの立上りタイミングと比べて、光出力Ｐの立上りタイミングは若干遅れるという特性を示す。
これは、ＬＥＤ４が光を出力する場合、ダイオードにある程度のキャリアが注入されないと発光が始まらないからである。これを、発振遅延と呼ぶ。

そこで、発振遅延をなくすためには、通常発光しきい値レベルに近い電流をバイアス電流としてＬＥＤ４に与えておくことが行われる。
そして、バイアス電流に変調電流を重畳させると、発振遅延を生じることなく発光させることができる。
したがって、図２（ｄ）の変調電流Ｉｍｏｄが立上るタイミング（時間ｔｏ）では、図２（ｅ）に示すように、ゼロでないバイアス電流ＩｂｉａｓがＬＥＤ４に印加されていることが好ましい。ここで、ゼロでないバイアス電流とは、送信信号がＯＦＦの状態において発光素子が少なくとも発光状態となるような電流値を意味する。

一方、ＨＩレベル時光量Ｈｏを低減させる観点からは、光出力Ｐのオーバーシュートが収束した時点で、バイアス電流Ｉｂｉａｓはゼロとなることが好ましい。
すなわち、バイアス電流ＩｂｉａｓをＯＦＦに制御することが好ましい。
また、バイアス電流ＩｂｉａｓをＯＦＦにするタイミング（第２設定時間）は、送信信号Ｖｉｎが立上がってＯＮした直後、すなわち変調電流Ｉｆが立ち上がった時点から、光出力Ｐのオーバーシュートが収束するまでの間の任意の時間であればよい。

ただし、変調電流Ｉｍｏｄが立上り途中にバイアス電流ＩｂｉａｓをＯＦＦする場合、駆動電流Ｉｆの立ち上がり途中にＩｂｉａｓのＯＦＦによる階段状の歪が生じる可能性があるが、電流波形の立上がり速度がＬＥＤの応答速度よりも十分に早ければ、光波形に歪みの影響は殆ど現れないと考えられる。このようにＩｂｉａｓのＯＦＦタイミングを制御すれば、発振遅延を起こすことがないようにＬＥＤの立上げ制御をすることができる。

（２）バイアス電流ＩｂｉａｓのＯＮ制御（送信信号立下り制御）
時間ｔ₁で、送信信号Ｖｉｎが立下がると、変調電流駆動部２は、図２（ｄ）に示すように変調電流Ｉｍｏｄを立下げる。
このとき、変調電流Ｉｍｏｄのアンダーシュートに追従して、光出力Ｐに送信信号ＶｉｎのＯＦＦ時のＬＯレベル時光量に対してアンダーシュートを生じさせることにより、光出力波形の立下り時間ｔｆ３を短縮化させる。

すなわち、立下り時間ｔｆ３を短くするためには、少なくとも、光出力Ｐがアンダーシュートを終えた時点では、バイアス電流ＩｂｉａｓをＯＮしておくことが好ましい。
また、バイアス電流ＩｂｉａｓをＯＮするタイミング（第１設定時間）は、変調電流Ｉｆが立下がってＯＦＦした直後、すなわち送信信号Ｖｉｎが立下ってほぼゼロになった直後から、光出力Ｐのアンダーシュートが収束する間のいずれかであればよい。

ただし、変調電流Ｉｍｏｄが立下り途中にバイアス電流ＩｂｉａｓをＯＮにする場合、駆動電流Ｉｆの立下がり途中にＩｂｉａｓのＯＮによる階段状の歪みが生じる可能性があるが、電流波形の立上り速度がＬＥＤの応答速度よりも十分に早ければ、光波形に歪みの影響は殆ど現れないと考えられる。このように、ＩｂｉａｓのＯＮのタイミングを制御すれば、光出力の立下りの時に、送信信号ＶｉｎのＯＦＦ時のＬＯレベル時光量に対してアンダーシュートを発生させることができ、立下がり時間ｔｆ３の短縮ができる。

たとえば、従来の場合の光出力波形Ｐでは、図５（ａ）、図７（ａ）において、立下り時間ｔｆ１、ｔｆ２は、それぞれ８ｎｓｅｃ、６ｎｓｅｃ程度であるのに対し、この発明の図２（ａ）の場合では、光出力Ｐの立下り時間ｔｆ３は５．５ｎｓｅｃ程度となり、従来よりも数％程度短縮することができる。ただし、これらの立下り時間の数値は、使用するＬＥＤの仕様、ピーキング電流、バイアス電流などによって変化するので、一義的なものではない。

次に、バイアス信号制御部５の構成およびバイアス制御信号Ｓｂｉａｓの生成方法の一実施例について、説明する。
図３に、バイアス信号制御部５の一実施例の内部構成ブロック図を示す。
図４に、バイアス信号制御部５の内部信号のタイミングチャートを示す。

バイアス信号制御部５は、大分類すると、ディレイ生成部と、クロック生成部と、信号出力部とからなるが、図３において、立上りディレイ生成部８、立下りディレイ生成部９およびディレイ量設定部１０がディレイ生成部を構成し、２つのＤフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）１１、１２と論理素子（１４、１５、１６）とがクロック生成部を構成し、１つのＤフリップフロップ１３が信号出力部を構成する。
バイアス信号制御部５は、送信信号Ｖｉｎを入力とし、バイアス制御信号Ｓｂｉａｓを出力とする。

図３において、送信信号Ｖｉｎを、立上りディレイ生成部８と立下りディレイ部９に入力する。
ディレイ生成部（８、９）は、入力信号である送信信号Ｖｉｎを一定時間だけ遅延させた信号を生成するものである。
たとえば、立上りディレイ生成部８は、図４（ｃ）に示すように、送信信号Ｖｉｎの立上り時間ｔ₁から時間ｔｄ１だけ遅延した信号Ｖｔｄ１を出力し、立下りディレイ生成部９は、図４（ｄ）に示すように、立上り時間ｔ₁から時間ｔｄ２だけ遅延した信号Ｖｔｄ２を出力する。
ここで遅延時間（ｔｄ１、ｔｄ２）は、各ディレイ生成部（８、９）の内部で固定値として設定しておいてもよく、また、ロータリースイッチやジャンパピンなどのディレイ量設定部１０を設けて、ディレイ生成部（８、９）の内部の遅延素子を制御するようにしてもよい。

遅延信号Ｖｔｄ１は、Ｄフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）１１のＣＬＫ端子に入力する。一方、遅延信号Ｖｔｄ２は、インバータ１４で反転させられ、この反転信号（図４（ｅ）の／Ｖｔｄ２）を、Ｄフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）１２のＣＬＫ端子に入力する。
また、Ｄフリップフロップ１１のＤａｔａ端子には図４（ａ）の送信信号Ｖｉｎを入力し、Ｄフリップフロップ１２のＤａｔａ端子には送信信号Ｖｉｎをインバータ１５で反転した信号（図４（ｂ）の／Ｖｉｎ）を入力する。
さらに、Ｄフリップフロップ１１のＣＬＲ端子には送信信号Ｖｉｎを入力し、Ｄフリップフロップ１２のＣＬＲ端子にはインバータ１５で反転した信号／Ｖｉｎを入力する。

Ｄフリップフロップ１１の出力信号Ｖｔｄ１０は、上記３つの信号（Ｄ、ＣＬＫ、ＣＬＲ）の入力タイミングにより、図４（ｆ）に示すようになる。
すなわち、時間ｔ１の直後において、信号Ｖｔｄ１が立上ったときに入力信号ＶｉｎはＨＩとなっているので、このタイミングで出力Ｖｔｄ１０はＬＯレベルからＨＩレベルに変化する。
また、時間ｔ２において、入力信号ＶｉｎがＬＯに立ち下がると、ＶｉｎがＣＬＲ端子に入力されているので、Ｄフリップフロップ１１はクリアされ、出力Ｖｔｄ１０はＨＩレベルからＬＯレベルに変化する。

一方、Ｄフリップフロップ１２の出力信号Ｖｔｄ２０は、図４（ｇ）に示すようになる。
時間ｔ１において、入力信号／ＶｉｎがＬＯとなりＣＬＲ端子に入力されると、Ｄフリップフロップ１２はクリアされ、出力Ｖｔｄ２０はＬＯレベルとなるが、時間ｔ２の直後において、信号Ｖｔｄ２の立下り（すなわち信号／Ｖｔｄ２の立上り）のときに、入力信号／ＶｉｎはＨＩであるので、出力Ｖｔｄ２０はＬＯレベルからＨＩレベルに変化する。
図４に示すように、Ｄフリップフロップ１１の出力Ｖｔｄ１０は入力信号Ｖｉｎの立上りから時間ｔｄ１だけ遅延した信号であり、Ｄフリップフロップ１２の出力Ｖｔｄ２０は、入力信号Ｖｉｎの立下りから時間ｔｄ２だけ遅延した信号である。

このような２つのＤフリップフロップ１１、１２からの出力信号Ｖｔｄ１０とＶｔｄ２０とは、ＯＲ論理素子１６に入力され、Ｖｔｄ１０とＶｔｄ２０との論理和がとられた信号Ｖｔｄ３（図４（ｈ））が出力される。
ここで、信号Ｖｔｄ３の立上りエッジが、入力信号Ｖｉｎに対する遅延時間を示している。
次に、最終段のＤフリップフロップ１３において、ＣＬＫ端子に信号Ｖｔｄ３が入力され、Ｄａｔａ端子に入力信号Ｖｉｎが入力されると、信号Ｖｔｄ３の立上りエッジでレベルが変化するバイアス制御信号Ｓｂｉａｓ（図４（ｉ））が出力される。

ここで、信号Ｓｂｉａｓは、入力信号Ｖｉｎの立上りよりも時間ｔｄ１だけ遅延した立上りを持ち、入力信号Ｖｉｎの立下りよりも時間ｔｄ２だけ遅延した立下りを持つ信号となる。
このバイアス制御信号Ｓｂｉａｓは、図２（ｆ）に示すものであり、図１に示したバイアス電流駆動部６に与えられ、バイアス電流Ｉｂｉａｓが生成される。
このように、入力された送信信号Ｖｉｎをもとにして、従来と同様の方法によって生成される変調電流Ｉｍｏｄとは別に、この発明の特徴である遅延および振幅制御されたバイアス電流Ｉｂｉａｓが生成される。

以上まとめると、この発明によれば、次のようなことが導き出される。
（１）ＬＥＤを変調駆動させる場合に、ＬＥＤに与えるバイアス電流Ｉｂｉａｓを図２（ｅ）のようにＯＮ、ＯＦＦ制御しているので、いわゆるピーキング駆動の効果が十分に発揮でき、光出力Ｐの立下り時間を、より短縮することができる。したがって通信の高速化が可能となる。
また、光出力Ｐの立上り時においても、発振遅延をなくすことができる。

（２）送信信号ＶｉｎがＯＮ状態において、図２（ｅ）のようにバイアス電流ＩｂｉａｓをＯＦＦにしているので、ＨＩレベル時光量が低く押さえられる。
したがって、光の受信側において、過大な光量を受光することにより受光出力がクリップすることもなく、受光信号が歪むこともない。
また光送信側において、消費電力を減らすことができるので、光送信装置の発熱量を低下させると共に、通信の信頼性を向上させることができる。

この発明の光送信装置の一実施例の構成ブロック図である。この発明の光出力等の各信号の出力タイミングの説明図である。この発明のバイアス信号制御部の一実施例の内容構成ブロック図である。この発明のバイアス信号制御部のタイミングチャートである。従来の光出力等の信号の出力タイミングの説明図である。従来の光出力波形の立上り時間と立下り時間の説明図である。従来の一定バイアス印加時の光出力等の各信号のタイミングの説明図である。

符号の説明

１入力部
２変調電流駆動部
３変調電流値設定部
４発光素子
５バイアス信号制御部
６バイアス電流駆動部
７バイアス電流値設定部
８立上りディレイ生成部
９立下りディレイ生成部
１０ディレイ量設定部
１１Ｄ−ＦＦ
１２Ｄ−ＦＦ
１３Ｄ−ＦＦ
１４インバータ
１５インバータ
１６ＯＲ論理素子

Claims

送信信号を入力する入力部と、光を出力する発光素子と、前記送信信号から生成された変調電流を発光素子に与える変調電流駆動部と、発光素子にバイアス電流を与えるバイアス電流駆動部と、前記バイアス電流を与えるタイミングを制御するバイアス信号制御部とを備え、
前記バイアス信号制御部は、前記送信信号が立下るタイミングから第１設定時間経過後に、バイアス電流を第１設定値まで増加させ、かつ送信信号が立上るタイミングから第２設定時間経過後に、バイアス電流を第２設定値まで減少させるように制御するバイアス制御信号を生成し、前記バイアス電流駆動部が、前記バイアス制御信号に対応して変動するバイアス電流を生成することを特徴とする光送信装置。
前記第１設定時間が、前記送信信号がＯＦＦする時間から、前記変調電流によって生じた出力光のアンダーシュートが収束する時間までの間の任意の時間に設定されていることを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
前記第２設定時間が、前記送信信号がＯＮする時間から、前記変調電流によって生じた出力光のオーバーシュートが収束する時間までの間の任意の時間に設定されていることを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
前記バイアス電流駆動部が発光素子に与えるバイアス電流の前記第１設定値は、送信信号がＯＦＦの状態において発光素子が少なくとも発光状態となるような値に予め設定されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載されたいずれかの光送信装置。
前記バイアス電流駆動部が発光素子に与えるバイアス電流の前記第１設定値は、発光素子から出力される光のアンダーシュート時の最小光量がほぼゼロとなるような値に予め設定されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載されたいずれかの光送信装置。
前記バイアス電流の第２設定値は、ゼロであることを特徴とする請求項１乃至５に記載されたいずれかの光送信装置。
送信信号を入力する入力部と、光を出力する発光素子と、変調電流を発光素子に与える変調電流駆動部と、発光素子にバイアス電流を与えるバイアス電流駆動部と、前記バイアス電流を与えるタイミングを制御するバイアス信号制御部とを備え、
前記変調電流駆動部が、前記送信信号が立上ると同時にゼロから立上り、オーバーシュートした後、送信信号が立下ると同時に立下り、アンダーシュートした後ゼロに収束する変調電流を生成し、
前記バイアス信号制御部は、送信信号が立上るタイミングから第２設定時間経過後に、バイアス電流を第２設定値まで減少させ、かつ前記送信信号が立下るタイミングから第１設定時間経過後に、バイアス電流を第１設定値まで増加させるように制御するバイアス制御信号を生成し、前記バイアス電流駆動部が、前記バイアス制御信号に対応して変動するバイアス電流を生成し、前記変調電流とバイアス電流とを合成し駆動電流として発光素子に与えることを特徴とする光送信装置の制御方法。