JP2006324575A

JP2006324575A - 半導体レーザ素子の駆動方法

Info

Publication number: JP2006324575A
Application number: JP2005147937A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Kawanami; 佳宜河南
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2006-11-30

Abstract

【課題】半導体レーザ素子の閾値電流値の変動に対し、光出力波形の歪みを抑えつつ、消光比を大きくできる半導体レーザ素子の駆動方法を提供する。
【解決手段】本駆動方法は、バイアス電流Ｉｂｉａｓに加えてレーザダイオードＬＤへ供給される変調電流Ｉｍ_１の立ち上がり時刻Ｔ_０に対するレーザダイオードＬＤのレーザ発振タイミングの遅延時間Ｔｄと、バイアス電流Ｉｂｉａｓとの関係を求め、この関係から決定される閾値電流値Ｉｔｈを超えない値に設定されたバイアス電流Ｉｂｉａｓと、変調電流Ｉｍ_１とをレーザダイオードＬＤへ供給して該レーザダイオードＬＤを駆動する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体レーザ素子の駆動方法に関するものである。

半導体レーザ素子を高速で駆動する方法として、定常的なバイアス電流と高周波成分を含む変調電流とを半導体レーザ素子へ供給する方法がある。この方法では、バイアス電流が半導体レーザ素子の閾値電流よりも過大であると消光比が小さくなる。従って、バイアス電流値は閾値電流値の近傍に設定されることが好ましい。

しかし、半導体レーザ素子の閾値電流値は、温度変化によって容易に変動する。図６は、閾値電流値が温度によって変動する様子を示すグラフであり、縦軸に発光量を、横軸に駆動電流量をそれぞれ示している。図６には、常温（２５℃）での発光特性を示すグラフＧ１０１と、高温（８５℃）での発光特性を示すグラフＧ１０２とが示されている。これらのグラフに示されるように、半導体レーザ素子においては、高温（８５℃）での閾値電流Ｉｔｈ_２が常温（２５℃）での閾値電流Ｉｔｈ_１よりも大きくなる傾向がある。

特許文献１には、半導体レーザ素子の閾値電流の変動に応じてバイアス電流を調整する光出力制御回路が開示されている。この回路では、バイアス電流に低周波成分を畳重させてレーザダイオードを駆動している。そして、レーザダイオードの近傍に配置したフォトダイオードから光出力モニタ信号を取得し、モニタ信号に含まれる低周波成分の強度を一定に保つことにより、温度変化による閾値電流の変動に対し、バイアス電流値と閾値電流値との差を一定の値に保持している。すなわち、バイアス電流の値は閾値電流値よりも常に大きい値に保持される。

特開平０６−１６９１２１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された回路には、次の課題が存在する。すなわち、モニタ信号中から低周波成分を抽出するための回路を設ける必要があり、回路規模が大きくなってしまう。低周波回路成分を常に有意の一定の値に保持するということは、Ｌｏレベル時（本来は非発光であるべき状態）にも発光させる必要があり、適切な消光比を確保するためには、Ｈｉレベル（発光時）の発光強度を大きくする必要がある。そして、バイアス電流に低周波成分を畳重させると、半導体レーザ素子に供給される駆動電流のジッタ成分が増加し、光出力波形のジッタも大きくなってしまう。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、半導体レーザ素子の閾値電流値の変動に対し、光出力波形の歪みを抑えつつ、消光比を大きくできる半導体レーザ素子の駆動方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明による半導体レーザ素子の駆動方法は、バイアス電流および変調電流を供給して半導体レーザ素子を駆動する方法であって、変調電流の立ち上がりのタイミングに対する半導体レーザ素子のレーザ発振タイミングの遅延とバイアス電流の電流値との関係を求め、該関係から決定される半導体レーザ素子の閾値電流値を超えない値に設定されたバイアス電流および変調電流を供給して半導体レーザ素子を駆動することを特徴とする。

この半導体レーザ素子の駆動方法では、（実効的な）閾値電流値を超えない値にバイアス電流値を設定している。閾値電流値を超えないようにバイアス電流値を設定すると、変調電流がローレベルのときには駆動電流値が閾値電流値を超えないので、レーザ発振が生じない。従って、消光比をほぼ無限大とすることができる。また、温度変化等によって閾値電流が増大した場合においても、バイアス電流値は常に閾値電流値より小さいので、消光比をほぼ無限大に維持することができる。

また、この半導体レーザ素子の駆動方法では、レーザ発振タイミングの遅延とバイアス電流値との関係を求め、この関係から決定される閾値電流値を超えない値にバイアス電流値を設定している。バイアス電流値が閾値電流値よりも小さいほどレーザ発振タイミングに遅れが生じるので、この駆動方法により、閾値電流値を超えない値にバイアス電流値を容易に設定できる。従って、特許文献１に記載された技術のように、バイアス電流値を設定するためにバイアス電流に低周波成分を畳重させる必要がなく、ジッタ等の光出力波形の歪みを抑えることができる。また、半導体レーザ素子の常温での閾値電流値やその温度変化の度合いには個体差があるが、個々に閾値電流特性を調べると手間がかかる。上記駆動方法によれば、半導体レーザ素子の個々の閾値電流特性が未知であっても、駆動回路に実装した状態で実効的な閾値電流値を知ることができ、閾値電流値を超えない値にバイアス電流値を簡易に設定できる。

また、本発明による半導体レーザ素子の駆動方法は、バイアス電流および変調電流を供給して半導体レーザ素子を駆動する方法であって、バイアス電流及び変調電流が供給された半導体レーザ素子からの光出力波形のアイパターンにおけるクロスポイントの値とバイアス電流の電流値との関係を求め、該関係から決定される半導体レーザ素子の閾値電流値を超えない値に設定されたバイアス電流及び変調電流を半導体レーザ素子へ供給して半導体レーザ素子を駆動することを特徴とする。

この半導体レーザ素子の駆動方法では、（実効的な）閾値電流値を超えない値にバイアス電流値を設定している。従って、既述したように、消光比をほぼ無限大とすることができるとともに、温度変化等によって閾値電流が増大した場合においても消光比をほぼ無限大に維持することができる。

また、この半導体レーザ素子の駆動方法では、光出力波形のアイパターン（アイダイアグラムとも呼ばれる）におけるクロスポイントとバイアス電流の電流値との関係を求め、この関係から決定される閾値電流値を超えない値にバイアス電流値を設定している。既述したようにバイアス電流値が閾値電流値よりも小さいほどレーザ発振タイミングに遅れが生じるが、このレーザ発振タイミングの遅れは光出力波形のアイパターンにおけるクロスポイントを調べることによって容易に解析できる。従って、この駆動方法により閾値電流値を超えない値にバイアス電流値を容易に設定できるので、バイアス電流値を設定するためにバイアス電流に低周波成分を畳重させる必要がなく、ジッタ等の光出力波形の歪みを抑えることができる。また、この駆動方法により、半導体レーザ素子の個々の閾値電流特性が未知であっても、駆動回路に実装した状態で実効的な閾値電流値を知ることができ、閾値電流値を超えない値にバイアス電流値を簡易に設定できる。

また、半導体レーザ素子の駆動方法は、バイアス電流値が半導体レーザ素子の閾値電流値の０．８倍よりも大きくなるようにバイアス電流値を設定することを特徴としてもよい。これにより、光出力波形の歪みをさらに抑制できる。

本発明による半導体レーザ素子の駆動方法によれば、半導体レーザ素子の閾値電流値の変動に対し、光出力波形の歪みを抑えつつ、消光比を大きくできる。

以下、添付図面を参照しながら本発明による半導体レーザ素子の駆動方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る半導体レーザ素子の駆動方法に好適に用いられるレーザ駆動回路の一例を示す回路図である。図１に示すレーザ駆動回路１は、レーザダイオードＬＤといった半導体レーザ素子を高速で駆動するための回路である。図１を参照すると、レーザ駆動回路１は、レーザダイオードＬＤへバイアス電流Ｉｂｉａｓを供給するバイアス電流生成部２と、レーザダイオードＬＤへ変調電流Ｉｍ_１を供給する変調電流生成部３と、レーザダイオードＬＤを駆動するための電源を供給する電源電位端５とを有する。レーザダイオードＬＤのアノードは、電源電位端５と電気的に接続されている。

バイアス電流生成部２は、レーザダイオードＬＤのカソードと電気的に接続されており、バイアス電流源９ｂ及びインダクタ１０を含んで構成されている。インダクタ１０の一端はレーザダイオードＬＤのカソードと電気的に接続されており、インダクタ１０の他端はバイアス電流源９ｂの一端に電気的に接続されている。バイアス電流源９ｂの他端は、ＧＮＤラインといった基準電位線６と電気的に接続されている。バイアス電流源９ｂは、定常的なバイアス電流Ｉｂｉａｓを生成する。この構成により、レーザダイオードＬＤにバイアス電流Ｉｂｉａｓが供給される。また、インダクタ１０は、後述する変調電流生成部３によって供給される高周波の変調電流Ｉｍ_１がバイアス電流生成部２へ流入することを防ぐ。

本実施形態のバイアス電流源９ｂは、バイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値がレーザダイオードＬＤの閾値電流値Ｉｔｈを超えない所定の値となるように調整されている。バイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値は、閾値電流値Ｉｔｈに近い値、具体的には閾値電流値Ｉｔｈの０．８倍よりも大きい値であることが好ましい。

変調電流生成部３は、バッファ７、一対のトランジスタ８ａ及び８ｂ、変調電流源９ａ、並びに抵抗１１ａ及び１１ｂを有する。トランジスタ８ａ及び８ｂ双方のエミッタは、変調電流源９ａと電気的に接続されている。トランジスタ８ａのコレクタ端子は、抵抗１１ａを介して電源電位端５と電気的に接続されるとともに、レーザダイオードＬＤのカソードと電気的に接続されている。トランジスタ８ｂのコレクタ端子は、抵抗１１ｂを介して電源電位端５と電気的に接続されるとともに、レーザダイオードＬＤのアノードと電気的に接続されている。なお、トランジスタ８ａのコレクタ端子とレーザダイオードＬＤのカソードとの間には、インピーダンス整合のための抵抗１１ｃが接続されている。同様に、トランジスタ８ｂのコレクタ端子とレーザダイオードＬＤのアノードとの間には、インピーダンス整合のための抵抗１１ｄが接続されている。

また、バッファ７は、差動入力端７ａ、正相出力端７ｂ、及び逆相出力端７ｃを有する。トランジスタ８ａのベースは、バッファ７の正相出力端７ｂと電気的に接続されている。トランジスタ８ｂのベースは、バッファ７の逆相出力端７ｃと電気的に接続されている。バッファ７の差動入力端７ａは、レーザ駆動回路１の外部に設けられる図示しない信号生成回路と電気的に接続される。

変調電流生成部３において、バッファ７の差動入力端７ａに高周波信号が入力されると、この高周波信号と同相の正相信号Ｓｍ_１がトランジスタ８ａのベースに入力されるとともに、この高周波信号とは逆相である逆相信号Ｓｍ_２がトランジスタ８ｂのベースに入力される。正相信号Ｓｍ_１がトランジスタ８ａのベースに入力されることにより、レーザダイオードＬＤには変調電流Ｉｍ_１が流れる。変調電流Ｉｍ_１は、変調電流源９ａによって電流値が規定され、抵抗１１ｃ及びトランジスタ８ａを介して流れる。また、逆相信号Ｓｍ_２がトランジスタ８ｂのベースに入力されることにより、変調電流Ｉｍ_１とは逆相の変調電流Ｉｍ_２が流れる。変調電流Ｉｍ_２は、変調電流源９ａによって変調電流Ｉｍ_１と同じ電流量に規定され、抵抗１１ｄ及びトランジスタ８ｂを介して流れる。

なお、変調電流Ｉｍ_１及びＩｍ_２の電流値は、高周波信号がＨｉレベルのときの変調電流Ｉｍ_１の電流値にバイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値を加えた値がレーザダイオードＬＤの閾値電流値Ｉｔｈよりも大きくなるように設定される。

こうして、定常的なバイアス電流Ｉｂｉａｓと高周波の変調電流Ｉｍ_１とを合わせた駆動電流（Ｉｂｉａｓ＋Ｉｍ_１）がレーザダイオードＬＤへ供給されることにより、レーザダイオードＬＤから光出力信号が出力される。

続いて、本実施形態に係る半導体レーザ素子の駆動方法について説明する。本駆動方法においては、まずバイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値をレーザダイオードＬＤの閾値電流値Ｉｔｈを超えない所定の値となるように設定し（バイアス設定ステップ）、その後、このバイアス電流Ｉｂｉａｓと変調電流Ｉｍ_１とをレーザダイオードＬＤへ供給することによりレーザダイオードＬＤを駆動する（レーザ駆動ステップ）。

ここで、図２は、レーザダイオードＬＤに駆動電流（Ｉｂｉａｓ＋Ｉｍ_１）を供給したときのレーザダイオードＬＤの応答（発光）特性を示すグラフである。図２（ａ）は、駆動電流の時間波形を示すグラフであり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に対応するレーザダイオードＬＤの発光量の時間波形を示すグラフである。

図２（ａ）のグラフＧ３に示すように、バイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値がレーザダイオードＬＤの閾値電流値Ｉｔｈと等しい、または閾値電流値Ｉｔｈよりも大きい場合には、図２（ｂ）のグラフＧ５に示すように、変調電流Ｉｍ_１がＬｏレベルからＨｉレベルへ立ち上がった瞬間（時刻Ｔ_０）にレーザダイオードＬＤからの発光量が立ち上がり、駆動電流（Ｉｂｉａｓ＋Ｉｍ_１）に比例した発光量Ｐ_０に収束する。これに対し、図２（ａ）のグラフＧ４に示すように、バイアス電流Ｉｂｉａｓが閾値電流値Ｉｔｈよりも小さい場合には、図２（ｂ）のグラフＧ６に示すように、変調電流Ｉｍ_１がＬｏレベルからＨｉレベルへ立ち上がる時刻Ｔ_０から遅延時間Ｔｄ後にレーザダイオードＬＤからの発光量が立ち上がり、発光量Ｐ_０に収束する。ここで、時刻Ｔｄは変調電流Ｉｍ_１の増加によりＩｂｉａｓ＋Ｉｍ_１がＩｔｈに等しくなるまでの時間に第一義的に相当する。

このように、バイアス電流Ｉｂｉａｓが閾値電流値Ｉｔｈよりも小さい場合には、変調電流Ｉｍ_１の立ち上がりタイミング（時刻Ｔ_０）から遅れてレーザダイオードＬＤが発光する。また、このときの遅延時間Ｔｄは、バイアス電流Ｉｂｉａｓと閾値電流値Ｉｔｈとの差が拡大するほど大きくなる。本実施形態ではこの現象を利用する。まず、レーザダイオードＬＤへの変調電流Ｉｍ_１の立ち上がりタイミング（時刻Ｔ_０）に対するレーザ発振タイミングの遅延時間Ｔｄと、バイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値との関係を求める。次に、この関係から導かれる（実効的な）閾値電流値Ｉｔｈを超えない所定の値にバイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値を決定する。

図３は、バイアス電流Ｉｂｉａｓの値とレーザ発振タイミングの遅延時間Ｔｄとの関係の一例を示すグラフである。なお、図３に示す関係グラフを作成する際に用いたレーザダイオードＬＤは、キャリア寿命Ｔｎ＝１［ｎｓ］、閾値電流値Ｉｔｈ＝９［ｍＡ］であった。そして、このレーザダイオードＬＤへの駆動電流（Ｉｂｉａｓ＋Ｉｍ_１）を３０［ｍＡ］（Ｈｉレベル時）とし、バイアス電流Ｉｂｉａｓを変化させながら計測を行った。

図３を参照すると、閾値電流値である９［ｍＡ］よりもバイアス電流Ｉｂｉａｓが大きい場合にはレーザ発振タイミングの遅延は発生していないが（遅延時間Ｔｄ＝０）、バイアス電流Ｉｂｉａｓが閾値電流値よりも小さくなると、バイアス電流値Ｉｂｉａｓと閾値電流値との差にほぼ比例して遅延時間Ｔｄが増大していることがわかる。従って、例えば閾値電流値の０．９倍（図３の場合には約８［ｍＡ］）にバイアス電流Ｉｂｉａｓの値を設定したい場合、このレーザダイオードでは遅延時間Ｔｄが約０．０５［ｎｓ］となるようにバイアス電流Ｉｂｉａｓの大きさを調整すれば良い。なお、この約０．０５［ｎｓ］という遅延時間は、例えば通信速度が１５５．５２［Ｍｂｐｓ］の場合（例えば通信速度規格がＯＣ−３／ＳＴＭ−１の場合）には、０．００８ＵＩ（すなわちデータ幅６．４５［ｎｓ］の０．８％）に相当する。従って、バイアス電流Ｉｂｉａｓの値を閾値電流値よりも小さく設定することによる波形歪みやパターンジッタは殆ど無視できるレベルである。

以上のようにして、図１に示したレーザ駆動回路１のバイアス電流源９ｂにおけるバイアス電流Ｉｂｉａｓの値を設定し、このバイアス電流ＩｂｉａｓをレーザダイオードＬＤへ供給する。続いて、バイアス電流Ｉｂｉａｓを供給しつつ、バッファ７の差動入力端７ａに変調信号を入力することにより、レーザダイオードＬＤに変調電流Ｉｍ_１を供給する。こうして、バイアス電流Ｉｂｉａｓと変調電流Ｉｍ_１とをレーザダイオードＬＤへ供給することによりレーザダイオードＬＤを駆動する。

本実施形態による半導体レーザ素子の駆動方法が有する効果について説明する。本実施形態の駆動方法では、閾値電流値Ｉｔｈを超えない所定の値にバイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値を設定している。閾値電流値Ｉｔｈを超えないようにバイアス電流Ｉｂｉａｓの値を設定すると、変調電流Ｉｍ_１がローレベルのときには駆動電流（Ｉｂｉａｓ＋Ｉｍ_１）の電流値が閾値電流値Ｉｔｈを超えないので、レーザ発振が生じず、レーザダイオードＬＤは殆ど消光状態となる。従って、この駆動方法によれば、レーザダイオードＬＤの消光比（変調電流Ｉｍ_１がＨｉレベルのときの発光量Ｐ_Ｈと、変調電流Ｉｍ_１がＬｏレベルのときの発光量Ｐ_Ｌとの比Ｐ_Ｈ／Ｐ_Ｌ）をほぼ無限大とすることができる。また、この駆動方法によれば、温度変化等によって閾値電流Ｉｔｈが増大した場合においても、バイアス電流Ｉｂｉａｓの値は常に閾値電流値Ｉｔｈより小さいので、レーザダイオードＬＤの消光比をほぼ無限大に維持することができる。

また、本実施形態による半導体レーザ素子の駆動方法では、レーザ発振タイミングの遅延とバイアス電流Ｉｂｉａｓの値との関係を求め、この関係から決定される閾値電流値Ｉｔｈを超えない値にバイアス電流Ｉｂｉａｓの値を設定している。上述したように、バイアス電流Ｉｂｉａｓの値が閾値電流値Ｉｔｈよりも小さいほどレーザ発振タイミングに遅れが生じるが、この駆動方法によれば、閾値電流値Ｉｔｈを超えない値にバイアス電流Ｉｂｉａｓの値を容易に設定できる。従って、バイアス電流値を設定するためにバイアス電流に低周波成分を畳重させる必要がなく、レーザダイオードＬＤからの光出力波形の歪み（ジッタ等）を抑制でき、回路規模も小さくできる。また、常温での閾値電流値Ｉｔｈやその温度変化の度合いには個体差があるが、レーザ発振タイミングの遅延とバイアス電流Ｉｂｉａｓの値との関係に基づいてバイアス電流Ｉｂｉａｓの値を設定することにより、レーザダイオードＬＤの閾値電流特性が未知であっても、駆動回路１に実装された状態で実効的な閾値電流値Ｉｔｈを知ることができるので、閾値電流値Ｉｔｈを超えない値にバイアス電流Ｉｂｉａｓの値を簡易に設定できる。

また、本実施形態のように、バイアス電流を設定する際、バイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値が閾値電流値Ｉｔｈの０．８倍よりも大きくなるようにバイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値を設定することが好ましい。バイアス電流Ｉｂｉａｓの値が閾値電流値Ｉｔｈよりも過小であると、光出力波形に歪みが生じる。本実施形態の駆動方法のように、バイアス電流Ｉｂｉａｓの値と閾値電流値Ｉｔｈとの差を閾値電流値Ｉｔｈの２０％より小さくすることにより、光出力波形の歪みをさらに抑制できる。

（変形例）
次に、上記実施形態による半導体レーザ素子の駆動方法の一変形例について説明する。本変形例では、上記実施形態とは異なる方法でバイアス電流Ｉｂｉａｓを設定する。なお、本変形例においても、図１に示したレーザ駆動回路１を好適に用いることができる。また、本変形例におけるレーザ駆動ステップの内容は、上記実施形態と同様である。

図４は、レーザダイオードＬＤからの光出力波形のアイパターン（アイダイアグラム）を概略的に示す図である。例えば、変調電流Ｉｍ_１がＬｏレベルからＨｉレベルへ立ち上がる時刻に対してレーザ発振タイミングに遅延がない場合には、光出力波形のアイパターンは図４のパターンＡのようになり、クロスポイントＣＰ_１は５０％に近くなる。しかし、レーザ発振タイミングに遅延がある場合には、相対的にＨｉレベルの時間が短くなるため、光出力波形のアイパターンは図４のパターンＢのようにずれてしまい、クロスポイントＣＰ_２は５０％よりも低下する。そして、この低下幅は、レーザ発振タイミングが遅延するほど、すなわちバイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値が閾値電流値Ｉｔｈよりも小さくなるほど、拡大することとなる。本変形例ではこの現象を利用する。すなわち、レーザダイオードＬＤからの光出力波形のアイパターンにおけるクロスポイントとバイアス電流Ｉｂｉａｓの値との関係を求め、この関係からクロスポイントをモニタすることにより閾値電流値Ｉｔｈを超えない所定の値にバイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値を設定する。

図５は、バイアス電流Ｉｂｉａｓとクロスポイントとの関係を示すグラフである。なお、この関係グラフを求める際には、上述したバイアス電流Ｉｂｉａｓとレーザ発振タイミングの遅延時間との関係（図３）を調べたときのレーザダイオードＬＤと同じものを用いた。そして、このレーザダイオードＬＤへの駆動電流（Ｉｂｉａｓ＋Ｉｍ_１）を３０［ｍＡ］（ハイレベル時）とし、バイアス電流Ｉｂｉａｓを変化させながらクロスポイントを計測した。

図５を参照すると、閾値電流値である９［ｍＡ］よりもバイアス電流Ｉｂｉａｓが小さくなると、バイアス電流値Ｉｂｉａｓと閾値電流値との差にほぼ比例してクロスポイントが減少していることがわかる。従って、例えば閾値電流値の０．９倍（約０．８［ｍＡ］）にバイアス電流Ｉｂｉａｓの値を設定したい場合、このレーザダイオードではクロスポイントが約３０［％］となるようにバイアス電流Ｉｂｉａｓの大きさを調整すれば良い。なお、図５に示すグラフでは、閾値電流値である９［ｍＡ］よりもバイアス電流Ｉｂｉａｓが大きい範囲では、クロスポイントが約３５％で略一定となっている。この範囲では、変調電流Ｉｍ_１の立ち上がりに対応してレーザダイオードＬＤの発光量が瞬時に立ち上がるので、クロスポイントは主に変調電流Ｉｍ_１の波形に依存する。

また、通信速度が比較的遅い場合（例えば１５５［Ｍｂｐｓ］など）、バイアス電流Ｉｂｉａｓの変化量に対するクロスポイントの変化量が小さいため、バイアス電流Ｉｂｉａｓの設定誤差が大きくなるおそれがある。このような場合には、上述のように変調電流Ｉｍ_１の信号周波数を例えば７００Ｍｂｐｓといった大きな値に設定し、バイアス電流の変化に依存してクロスポイントが変化する様な条件下でバイアス電流Ｉｂｉａｓを設定するとよい。これにより、バイアス電流Ｉｂｉａｓを精度よく設定できるとともに、変調電流Ｉｍ_１の信号周波数を低くしたとき（例えば１５５［Ｍｂｐｓ］／Ｆｃ＝１１７［Ｍｈｚ］）にはクロスポイントが５０％近くに上昇するので、遅い通信速度で好適に通信できる。

本変形例による半導体レーザ素子の駆動方法では、上記実施形態と同様に、閾値電流値Ｉｔｈを超えない所定の値にバイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値を設定している。従って、Ｐ_Ｌを実質的にゼロにすることができ、消光比（Ｐ_Ｈ／Ｐ_Ｌ）をほぼ無限大とすることができる。閾値電流の温度依存性については、半導体レーザ素子毎に固体差が認められるが、本方式の駆動方法を採用することにより、温度変化等によって閾値電流Ｉｔｈが増大した場合においても発光の遅延時間からバイアス電流の値を設定しているので、消光比をほぼ無限大に維持することができる。

また、本変形例による半導体レーザ素子の駆動方法では、光出力波形のアイパターンにおけるクロスポイントとバイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値との関係を求め、この関係からバイアス電流Ｉｂｉａｓの値を設定している。上記実施形態において説明したように、バイアス電流Ｉｂｉａｓの値が閾値電流値Ｉｔｈよりも小さいほどレーザ発振タイミングに遅れが生じるが、このレーザ発振タイミングの遅れは、光出力波形のアイパターンにおけるクロスポイントを調べることによって容易に解析できる（図４参照）。従って、この駆動方法により、閾値電流値Ｉｔｈを超えない値にバイアス電流Ｉｂｉａｓの値を容易に設定できるので、バイアス電流値を設定するためにバイアス電流に低周波成分を畳重させる必要がなく、レーザダイオードＬＤからの光出力波形の歪み（ジッタ等）を抑制でき、回路規模を小さくできる。また、レーザダイオードＬＤの閾値電流特性が未知であっても、駆動回路１に実装された状態で閾値電流値Ｉｔｈを超えない値にバイアス電流Ｉｂｉａｓの値を簡易に設定できる。

本発明による半導体レーザ素子の駆動方法は、上記した実施形態及び変形例に限られるものではなく、他にも様々な変形が可能である。例えば、本発明による半導体レーザ素子の駆動方法は、上記実施形態で示されたレーザ駆動回路（図１）に限らず、半導体レーザ素子にバイアス電流及び変調電流を供給する回路であれば、様々なレーザ駆動回路に適用できる。

図１は、実施形態に係る半導体レーザ素子の駆動方法に好適に用いられるレーザ駆動回路の一例を示す回路図である。図２は、レーザダイオードＬＤに駆動電流を供給したときのレーザダイオードの応答（発光）特性を示すグラフである。図２（ａ）は、駆動電流の時間波形を示すグラフである。図２（ｂ）は、図２（ａ）に対応するレーザダイオードの発光量の時間波形を示すグラフである。図３は、バイアス電流とレーザ発振タイミングの遅延時間との関係の一例を示すグラフである。図４は、レーザダイオードからの光出力波形のアイパターン（アイダイアグラム）を概略的に示す図である。図５は、バイアス電流とクロスポイントとの関係の一例を示すグラフである。図６は、閾値電流値が温度によって変動する様子を示すグラフである。

符号の説明

１…レーザ駆動回路、２…バイアス電流生成部、３…変調電流生成部、７…バッファ、８ａ，８ｂ…トランジスタ、９ｂ…バイアス電流源、９ａ…変調電流源、１０…インダクタ、ＣＰ_１，ＣＰ_２…クロスポイント、Ｉｍ_１，Ｉｍ_２…変調電流、ＬＤ…レーザダイオード、Ｓｍ_１…正相信号、Ｓｍ_２…逆相信号、Ｔｄ…遅延時間。

Claims

バイアス電流および変調電流を供給して半導体レーザ素子を駆動する方法であって、
前記変調電流の立ち上がりのタイミングに対する前記半導体レーザ素子のレーザ発振タイミングの遅延と前記バイアス電流の電流値との関係を求め、該関係から決定される前記半導体レーザ素子の閾値電流値を超えない値に設定された前記バイアス電流および前記変調電流を供給して前記半導体レーザ素子を駆動することを特徴とする、半導体レーザ素子の駆動方法。
バイアス電流および変調電流を供給して半導体レーザ素子を駆動する方法であって、
前記バイアス電流及び前記変調電流が供給された前記半導体レーザ素子からの光出力波形のアイパターンにおけるクロスポイントの値と前記バイアス電流の電流値との関係を求め、該関係から決定される前記半導体レーザ素子の閾値電流値を超えない値に設定された前記バイアス電流及び前記変調電流を前記半導体レーザ素子へ供給して前記半導体レーザ素子を駆動することを特徴とする、半導体レーザ素子の駆動方法。
前記バイアス電流値が前記半導体レーザ素子の閾値電流値の０．８倍よりも大きくなるように前記バイアス電流値を設定することを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体レーザ素子の駆動方法。