JP2007042809A - 発光素子駆動回路および光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 周囲温度が変化しても発光素子からの反射波を十分に低減し、変調電流波形の劣化を防止できる発光素子駆動回路および光モジュールを提供する。
【解決手段】 発光素子駆動回路３は、レーザダイオード２へ変調電流Ｉｍ_１を供給する変調電流供給部４と、レーザダイオード２および変調電流供給部４を結ぶ接続線路８と定電位線Ｖｃｃとの間にインピーダンスを与える反射吸収部５と、周囲温度に応じた温度信号Ｓ_Ｔを生成する温度センサ７とを備える。そして、反射吸収部５は、接続線路と定電位線Ｖｃｃとの間に接続されたダイオード１５と、温度センサ７からの温度信号Ｓ_Ｔの値に基づいてダイオード１５の電流量Ｉを制御することによりダイオード１５のインピーダンスを制御する制御手段（電流源１６、調整部１９、および電流源駆動部２０）とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発光素子駆動回路および光モジュールに関するものである。

レーザダイオードなどの発光素子を駆動するための回路を備える光送信器として、例えば特許文献１に開示されたものがある。図５（ａ）及び（ｂ）は、特許文献１に記載された光送信器の内部回路を示す回路図である。図５（ａ）を参照すると、光送信器１００は、入力バッファ１０１、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１０２〜１０４、発光素子１０５、ＬＤバイアス供給回路１０６、及び反射吸収回路１０７を備える。

入力バッファ１０１は、外部から入力された変調信号を差動信号に変換する。ＦＥＴ１０２は、入力バッファ１０１からの差動信号の一方を受けて、逆相側の変調電流を生成する。ＦＥＴ１０３は、入力バッファ１０１からの差動信号の他方を受けて、正相側の変調電流を生成する。ＦＥＴ１０４は、定電流源として機能し、ＦＥＴ１０２および１０３を流れる電流量の総和を一定に維持する。発光素子１０５は、ＦＥＴ１０３によって生成された変調電流を受けて発光する。ＬＤバイアス供給回路１０６は、発光素子１０５へバイアス電流を供給する。

図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した反射吸収回路１０７の一例を示す回路図である。発光素子を駆動する回路においては、発光素子を流れる電流量の変動によるインピーダンス変動などに起因して、反射波が生じる。この反射波は、発光素子１０５に接続されたＦＥＴ１０３のドレイン端子に影響を与え、変調電流波形を劣化させる一因となる。反射吸収回路１０７は、このような反射波を低減するために設けられた回路である。図５（ｂ）を参照すると、反射吸収回路１０７は、発光素子１０５とＦＥＴ１０３とを結ぶ接続線路１０８と定電位線Ｖｃｃとの間に直列に接続された抵抗素子１０７ａを有する。

特開２００３−１４３０７８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された回路には、次の課題がある。すなわち、この回路では、発光素子１０５のインピーダンスに応じて反射吸収回路１０７の抵抗素子１０７ａの抵抗値を調整しても、周囲温度の変化によって発光素子１０５のインピーダンスが変動すると、反射波を十分に低減することができず、変調電流波形が劣化してしまう。また、反射吸収回路１０７の抵抗素子１０７ａの抵抗値も周囲温度によって変動するので、変調電流波形が更に劣化してしまう。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、周囲温度が変化しても発光素子からの反射波を十分に低減し、変調電流波形の劣化を防止できる発光素子駆動回路および光モジュール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、本発明による発光素子駆動回路は、発光素子へ変調電流を供給するための発光素子駆動回路であって、発光素子に接続され、発光素子へ変調電流を供給する変調電流供給部と、発光素子および変調電流供給部を結ぶ接続線路と定電位線との間に接続された反射吸収部と、周囲温度に応じた温度信号を生成する測温素子とを備え、反射吸収部が、接続線路と定電位線との間に接続されたインピーダンス可変素子と、測温素子からの温度信号の値に基づいてインピーダンス可変素子のインピーダンスを制御する制御手段とを有することを特徴とする。

上記した発光素子駆動回路では、制御手段が、測温素子からの温度信号に応じてインピーダンス可変素子のインピーダンスを制御している。従って、上記した発光素子駆動回路によれば、周囲温度の変化による発光素子のインピーダンス変動に応じて反射吸収部のインピーダンスを調整できるので、周囲温度が変化しても発光素子からの反射波を十分に低減し、変調電流波形の劣化を防止できる。

また、発光素子駆動回路は、反射吸収部が、インピーダンス可変素子としてのダイオードと、ダイオードに電流を供給する電流源とを更に有し、ダイオードの端子の一つがコンデンサを介して接続線路と接続されており、制御手段が、電流源の電流量を制御することによりダイオードのインピーダンスを制御することを特徴としてもよい。これにより、反射吸収部のインピーダンス可変素子を簡易に構成できるとともに、該インピーダンス可変素子のインピーダンスを容易に制御できる。ダイオードのほうに変調電流の直流成分が流れ込まないようにするため、ダイオードの端子と接続線路の間は、コンデンサ、またはコンデンサと抵抗を直列にしたものを入れることが望ましい。

また、この場合、ダイオードと接続線路の間にはハイパスフィルタが挿入された構成になるため、変調電流のレベルが遷移する時にダイオード端子に初期パルスが発生するが、このパルスのパルス幅が、変調電流の信号周期よりも短くすることにより、変調電流のレベルの遷移が立ち上がるときと下がるときで、反射吸収部のインピーダンスを変えることができる。

また、本発明による光モジュールは、発光素子と、発光素子に接続され、発光素子へ変調電流を供給する変調電流供給部と、発光素子と変調電流供給部とを結ぶ接続線路と定電位線との間に接続された反射吸収部と、周囲温度に応じた温度信号を生成する測温素子とを備え、反射吸収部が、接続線路と定電位線との間に接続されたインピーダンス可変素子と、測温素子からの温度信号の値に基づいてインピーダンス可変素子のインピーダンスを制御する制御手段とを有することを特徴とする。

上記した光モジュールでは、制御手段が、測温素子からの温度信号に応じてインピーダンス可変素子のインピーダンスを制御している。従って、上記した光モジュールによれば、周囲温度が変化しても発光素子からの反射波を十分に低減し、変調電流波形の劣化を防止できる。

本発明による発光素子駆動回路および光モジュールによれば、周囲温度が変化しても発光素子からの反射波を十分に低減し、変調電流波形の劣化を防止できる。

以下、添付図面を参照しながら本発明による発光素子駆動回路および光モジュール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。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明による発光素子駆動回路および光モジュールの第１実施形態の構成を示す回路図である。本実施形態の光モジュール１は、レーザダイオード２といった発光素子と、レーザダイオード２を高速で駆動するための発光素子駆動回路３とを備える。レーザダイオード２のアノードは、電源電位に保持された定電位線Ｖｃｃに電気的に接続されている。発光素子駆動回路３は、レーザダイオード２へ変調電流Ｉｍ_１を供給する変調電流供給部４と、レーザダイオード２からの反射波を低減する反射吸収部５と、レーザダイオード２へバイアス電流Ｉｂｉａｓを供給するバイアス供給部６と、レーザダイオード２および発光素子駆動回路３の周囲温度に応じた温度信号を生成する温度センサ７とを有する。

変調電流供給部４は、バッファ１１、一対のＦＥＴ１２及び１３、並びにＦＥＴ１４を有する。ＦＥＴ１２及び１３双方のソースは、ＦＥＴ１４のドレインに電気的に接続されている。ＦＥＴ１２のドレインは、定電位線Ｖｃｃに電気的に接続されている。ＦＥＴ１３のドレインは、反射吸収部５を介してレーザダイオード２のカソードに電気的に接続されている。ＦＥＴ１４のソースは、接地電位に保持された定電位線ＧＮＤに電気的に接続されている。

また、バッファ１１は、差動入力端１１ａ、正相出力端１１ｂ、及び逆相出力端１１ｃを有する。ＦＥＴ１２のベースは、バッファ１１の正相出力端１１ｂに電気的に接続されている。トランジスタ１３のベースは、バッファ１１の逆相出力端１１ｃに電気的に接続されている。バッファ１１の差動入力端１１ａは、発光素子駆動回路３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。

変調電流供給部４において、バッファ１１の差動入力端１１ａ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_２がＦＥＴ１２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_１がトランジスタ１３のベースに入力される。ＦＥＴ１２および１３はベース電圧が低いほどドレイン−ソース間の電流値が大きくなる方式のＦＥＴであり、逆相信号Ｓｍ_１がＦＥＴ１３のベースに入力されることにより、レーザダイオード２には正相の変調電流Ｉｍ_１が流れる。変調電流Ｉｍ_１は、ＦＥＴ１４によってその電流値が規定され、反射吸収部５を介して流れる。また、正相信号Ｓｍ_２がＦＥＴ１２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の電流量は、ＦＥＴ１４によって変調電流Ｉｍ_１と同じ電流量に規定される。

バイアス供給部６は、レーザダイオード２のカソードと定電位線ＧＮＤとの間に接続されている。バイアス供給部６は、定常的なバイアス電流Ｉｂｉａｓを生成し、レーザダイオード２にバイアス電流Ｉｂｉａｓを供給する。そして、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２へ供給されることにより、レーザダイオード２から光出力信号が出力される。

温度センサ７は、レーザダイオード２及び発光素子駆動回路３の周囲温度に応じた温度信号を生成するための測温素子である。温度センサ７は、例えばサーミスタやダイオード等によって構成される。温度センサ７は、後述する反射吸収部５に接続されており、生成した温度信号を反射吸収部５へ提供する。

反射吸収部５は、レーザダイオード２からの反射波を吸収するために、レーザダイオード２と変調電流供給部４とを結ぶ接続線路と定電位線Ｖｃｃとの間に接続され、インピーダンスを与える回路部分である。ここで、図２は、本実施形態の反射吸収部５の内部構成を示す回路図である。図２を参照すると、反射吸収部５は、ダイオード１５、電流源１６、抵抗素子１７ａおよび１７ｂ、容量素子１８、調整部１９、並びに電流源駆動部２０を有する。

抵抗素子１７ａの一端は、レーザダイオード２のカソードとＦＥＴ１３のドレインとを結ぶ接続線路８に容量素子（コンデンサ）１８を介して接続されている。また、抵抗素子１７ａの他端は、ダイオード１５を介して定電位線Ｖｃｃに接続されている。この構成により、抵抗素子１７ａは、接続線路８と定電位線Ｖｃｃとの間にインピーダンスを与える。また、容量素子１８は、接続線路８と抵抗素子１７ａとの間に接続されている。このように、抵抗素子１７ａ及び容量素子１８が接続線路８と定電位線Ｖｃｃとの間に接続されることによって、ローパスフィルタが構成されるので、反射波が問題となる高周波帯域における波高を効果的に抑えるとともに、変調電流Ｉｍ_１の周波数帯域における波高の減衰量を小さくできる。なお、本実施形態では容量素子１８が接続線路８と抵抗素子１７ａとの間に接続されているが、接続線路８と容量素子１８との間に抵抗素子１７ａが接続された構成でもよい。

抵抗素子１７ｂは、レーザダイオード２のカソードとＦＥＴ１３のドレインとの間に接続されており、ダンピング抵抗として機能する。通常、レーザダイオード等の発光素子は、緩和振動特性を有する。従って、発光素子を高周波で駆動する際、電流波形の立ち上がり時においてオーバーシュートおよびアンダーシュートを伴うことがある。これに対し、本実施形態のようにレーザダイオード２のカソードとＦＥＴ１３のドレインとの間にダンピング抵抗（抵抗素子１７ｂ）を設けることによって、ＦＥＴ１３の負荷が高まり、緩和振動を低減できる。

ダイオード１５は、本実施形態におけるインピーダンス可変素子である。ダイオード１５は、接続線路８と定電位線Ｖｃｃとの間（本実施形態では、抵抗素子１７ａと定電位線Ｖｃｃとの間）に接続される。具体的には、ダイオード１５のアノードは、定電位線Ｖｃｃに接続されている。また、ダイオード１５のカソードは、抵抗素子１７ａに接続されている。なお、接続線路８と容量素子１８との間に抵抗素子１７ａが接続される場合には、ダイオード１５のカソードは、容量素子１８を介して接続線路８に接続されるとよい。

反射吸収部５は、電流源１６を更に有する。また、調整部１９および電流源駆動部２０は、本実施形態における制御手段を構成する。すなわち、調整部１９および電流源駆動部２０は、温度センサ７からの温度信号Ｓ_Ｔの値に基づいて、ダイオード１５のインピーダンス値を制御する。

電流源１６は、ダイオード１５のカソードと定電位線ＧＮＤとの間に接続されている。電流源１６は、ダイオード１５に電流を供給するための回路部分であり、ダイオード１５を流れる電流量Iを規定する。一般的に、理想的なダイオードのインピーダンスＲｏは、（Ｒｏ＝ｋＴ／ｅＩ：ｋはボルツマン定数、Ｔは素子温度（絶対温度）、ｅは電気素量、Ｉは電流量）として表すことができる。従って、ダイオードのインピーダンスＲｏは、電流量Ｉの増加にともない減少する傾向がある。本実施形態の反射吸収部５においては、ダイオード１５を流れる電流量Ｉを電流源１６が規定することにより、インピーダンスＲｏが任意の値に設定される。電流源１６の電流量Ｉは、電流源駆動部２０によって制御される。なお、実際のダイオードのインピーダンスＲｏには上記数式以外に容量や寄生抵抗なども寄与するが、電流量Ｉの増加に伴ってインピーダンスＲｏが減少する傾向は同じである。

調整部１９は、レーザダイオード２及び発光素子駆動回路３の周囲温度に応じて、ダイオード１５を流れる電流量Ｉを調整するための回路部分である。上述した抵抗素子１７ａ及び１７ｂ並びにレーザダイオード２のインピーダンスや、容量素子１８のキャパシタンスは、レーザダイオード２及び発光素子駆動回路３の周囲温度に応じて変動する。調整部１９は、ダイオード１５のインピーダンスＲｏを周囲温度に基づいて変化させることにより、接続線路８と定電位線Ｖｃｃとの間のインピーダンスを補正する。

具体的には、調整部１９は、温度センサ７に接続されており、温度センサ７から温度信号Ｓ_Ｔを受け取る。調整部１９は、温度信号Ｓ_Ｔに基づいて、電流源１６の電流量Ｉを制御するための制御信号Ｓｃを電流源駆動部２０へ提供する。なお、調整部１９における入力（温度信号Ｓ_Ｔ）と出力（制御信号Ｓｃ）との関係（補正関数）は、例えば周囲温度の変化によるインピーダンス変化及びキャパシタンス変化を予め測定しておき、その測定結果に基づいて求めることができる。調整部１９は、補正関数を実現する非線形回路によって構成されてもよく、或いは、補正関数を記憶したメモリによって構成されてもよい。非線形回路によって構成する場合、ダイオードやトランジスタの非線形性を利用することにより、容易に構成できる。

ここで、本実施形態の光モジュール１および発光素子駆動回路３が有する効果について、従来技術と対比して説明する。

図５に示した従来の回路においては、周囲温度の変化によって反射吸収回路１０７内部のキャパシタンス、インダクタンス、および抵抗値が変動することがある。また、周囲温度の変化によって、ＦＥＴ１０３の出力インピーダンスや発光素子１０５のインピーダンスも変化する。特に、発光素子１０５がレーザダイオードである場合には、発光強度を一定に保つために、レーザダイオードの温度変化に応じて駆動電流量を増減することが行われている。レーザダイオードのインピーダンス値は、温度変化のほかに駆動電流量の変化によっても大きく変動する。例えば、駆動電流量が閾値電流値の近傍であるときのインピーダンスが３０Ωであっても、駆動電流量が閾値電流値より５０ｍＡ程度高くなると、５〜１０Ω程度まで変動してしまう。

このように、図５に示した従来の回路では、或る温度で最適な反射吸収特性をもつように反射吸収回路１０７を設計しても、反射吸収回路１０７を構成する各素子の特性、発光素子１０５を駆動するＦＥＴ１０３の出力インピーダンス、または発光素子１０５自体のインピーダンスが温度変化により変動すると、インピーダンスの不整合（ミスマッチング）が生じてしまう。そして、この不整合に起因する反射波がＦＥＴ１０３の変調電流波形に影響を及ぼし、発光素子１０５の光出力波形を劣化させる原因となる。特に、ローレベルの光出力波形においては、インピーダンスの大きさが駆動電流量に対して相対的に高くなり、インピーダンスの変化の割合も相対的に大きくなるので、光出力波形が劣化し易く、ジッタを生じやすい。

上記した従来の回路の問題点に対し、本実施形態の光モジュール１および発光素子駆動回路３においては、制御手段（電流源１６、調整部１９、および電流源駆動部２０）が、温度センサ７からの温度信号Ｓ_Ｔに応じて電流量Ｉを制御することにより、ダイオード１５のインピーダンスを制御している。ダイオード１５は接続線路８と定電位線Ｖｃｃとの間に接続されているので、ダイオード１５のインピーダンスが変化すると、反射吸収部５の反射吸収特性が変化する。従って、本実施形態の発光素子駆動回路３によれば、周囲温度の変化による抵抗素子１７ａ及び１７ｂのインピーダンスの変動、容量素子１８のキャパシタンスの変動、ＦＥＴ１３の出力インピーダンスの変動、並びにレーザダイオード２のインピーダンスの変動に応じて、反射吸収部５の反射吸収特性を調整できるので、周囲温度が変化してもレーザダイオード２からの反射波を十分に低減し、変調電流波形の劣化を防止できる。これにより、広い温度範囲で良好な光出力波形を得ることが可能となる。

また、本実施形態のように、反射吸収部５はインピーダンス可変素子としてダイオード１５を有することが好ましい。これにより、インピーダンス可変素子を簡易に構成できる。そして、この場合、制御手段（電流源１６、調整部１９、および電流源駆動部２０）が、ダイオード１５の電流量Ｉを制御することによりダイオード１５のインピーダンスを制御することが好ましい。これにより、ダイオード１５のインピーダンスを容易に制御できる。

なお、図２において、容量素子１８及びダイオード１５は、ハイパスフィルタを構成している。そのため、容量素子１８の容量が充分大きければダイオード１５のカソード端子に発生する電気波形はレーザダイオード２に印加する電流波形と変わらないが、容量素子１８の容量が小さい場合、ダイオード１５のカソード端子にはインパルス応答である初期パルス電気信号が発生する。この初期パルスのパルス時間幅が、レーザダイオード２に印加される信号の周期よりも短い場合には、反射吸収部５のレーザダイオード２側から見たインピーダンスが信号の立ち上がりと立ち下がりとで異なる値となる。

これは、レーザダイオード２に印加される駆動電流がレベル遷移を開始するタイミングにおいては、ダイオード１５に印加される電圧が信号の立ち上がりと立ち下がり時とで等しくなっているためである。電流信号が立ち上がる場合にはダイオード１５の両端電位差を大きくするパルスが発生し、電流信号が立ち下がる場合にはダイオード１５の両端電位差を小さくするパルスが発生する。ダイオード１５のインピーダンスは両端電位差が大きいほど小さくなるため、立ち上がりと立ち下がりとで異なるインピーダンスとなる。なお、電流信号の立ち下がり時のインピーダンスが大きすぎる場合にはダイオード１５または電流源１６と並列に抵抗を入れることが望ましい。

なお、容量素子１８の容量を充分小さくした場合、図２の場合には立ち上がり時のインピーダンスが低く、立ち下がり時のインピーダンスが高くなるが、逆にしたい場合には、ダイオード１５と電流源１６とを入れ換えて、定電位線ＧＮＤ側にダイオード１５を、定電位線Ｖｃｃ側に電流源１６を配置すればよい。

（第２の実施の形態）
図３は、本発明による発光素子駆動回路の第２実施形態の構成の一部を示す回路図である。本実施形態の発光素子駆動回路３ａと上記第１実施形態の発光素子駆動回路３との相違点は、反射吸収部５１の内部構成である。なお、本実施形態の発光素子駆動回路３ａにおける反射吸収部５１以外の構成については、上記第１実施形態の発光素子駆動回路３の構成と同様なので詳細な説明を省略する。

本実施形態の反射吸収部５１は、レーザダイオード２からの反射波を吸収するために、レーザダイオード２とＦＥＴ１３とを結ぶ接続線路８と定電位線Ｖｃｃとの間にインピーダンスを与える。反射吸収部５１は、ダイオード１５、抵抗素子１７ａおよび１７ｂ、容量素子１８、調整部１９、電流源駆動部２１、並びに電流源２２を有する。これらのうち、ダイオード１５、抵抗素子１７ａおよび１７ｂ、容量素子１８、並びに調整部１９の構成および作用は、第１実施形態と同様である。

本実施形態の電流源２２は、トランジスタ２２ａを含んで構成されている。トランジスタ２２ａのコレクタはダイオード１５のカソードに接続されており、トランジスタ２２ａのエミッタは定電位線ＧＮＤに接続されている。

また、電流源駆動部２１は、トランジスタ２１ａおよびインピーダンス可変素子２１ｂを含んで構成されている。トランジスタ２１ａは、トランジスタ２２ａと一対となってカレントミラー回路を構成している。すなわち、トランジスタ２１ａのコレクタは、インピーダンス可変素子２１ｂを介して定電位線Ｖｃｃに接続されている。トランジスタ２１ａのベースは、トランジスタ２１ａのコレクタに短絡されるとともに、トランジスタ２２ａのベースに接続されている。トランジスタ２１ａのエミッタは、定電位線ＧＮＤに接続されている。

インピーダンス可変素子２１ｂは、定電位線Ｖｃｃとトランジスタ２１ａのコレクタおよびベースとの間に接続されており、トランジスタ２１ａに流れる電流量を規定する。すなわち、インピーダンス可変素子２１ｂのインピーダンスが大きくなるほどトランジスタ２１ａの電流量が小さくなり、トランジスタ２２ａおよびダイオード１５を流れる電流量Ｉも小さくなる。また、インピーダンス可変素子２１ｂのインピーダンスが小さくなるほどトランジスタ２１ａの電流量が大きくなり、トランジスタ２２ａおよびダイオード１５を流れる電流量Ｉも大きくなる。

インピーダンス可変素子２１ｂは、インピーダンスを制御されるための制御入力を有する。インピーダンス可変素子２１ｂの制御入力は調整部１９と電気的に接続されており、調整部１９は、制御信号Ｓｃをインピーダンス可変素子２１ｂの制御入力へ提供する。なお、インピーダンス可変素子２１ｂとしては、制御信号Ｓｃがアナログ信号である場合には、例えばＦＥＴが好適に用いられる。また、制御信号Ｓｃがディジタル信号である場合には、例えばデジタルポテンショメータが好適に用いられる。調整部１９は、レーザダイオード２及び発光素子駆動回路３の周囲温度を示す温度信号Ｓ_Ｔに基づいて、制御信号Ｓｃを生成する。

反射吸収部の電流源および電流源駆動部は、本実施形態のようにカレントミラー回路を用いた構成であってもよい。これにより、ダイオード１５を流れる電流量Ｉを好適に制御し、反射吸収部５１の反射吸収特性を容易に調整できる。なお、図３に示した構成は、本発明の電流源および電流駆動部に適用可能なカレントミラー回路の一例であり、他に様々な構成のカレントミラー回路を適用できる。

（第３の実施の形態）
図４は、本発明による発光素子駆動回路の第３実施形態の構成の一部を示す回路図である。本実施形態の発光素子駆動回路３ｂと第１実施形態の発光素子駆動回路３との相違点は、反射吸収部５２の構成である。なお、本実施形態の発光素子駆動回路３ｂにおける反射吸収部５２以外の構成については、上記第１実施形態の発光素子駆動回路３の構成と同様なので詳細な説明を省略する。また、反射吸収部５２が有する抵抗素子１７ａおよび１７ｂ並びに容量素子１８（いずれも図２参照）については、図示を省略している。

図４を参照すると、本実施形態の反射吸収部５２は、調整部３０、電流源駆動部４０、および電流源４３を有する。このうち、電流源４３は、トランジスタ４４を含んで構成されている。トランジスタ４４のコレクタはダイオード１５のカソードに接続されており、トランジスタ４４のエミッタは抵抗素子４２を介して定電位線ＧＮＤに接続されている。

電流源駆動部４０は、オペアンプ４１および抵抗素子４２を含んで構成されている。オペアンプ４１の非反転入力端４１ａは、調整部３０に接続されている。反転入力端４１ｂは、トランジスタ４４のエミッタに接続されるとともに、抵抗素子４２を介して定電位線ＧＮＤに接続されている。出力端４１ｃは、トランジスタ４４のベースに接続されている。この構成において、ダイオード１５に流れる電流量Ｉは、トランジスタ４４のインピーダンス変化に応じて変化する。トランジスタ４４のインピーダンスは、オペアンプ４１の出力電圧によって制御される。オペアンプ４１は、抵抗素子４２における電圧降下分（すなわちトランジスタ４４のエミッタ電位）が制御信号Ｓｃの電圧値と等しくなるように負帰還制御を行う。これにより、ダイオード１５を流れる電流量Ｉが制御される。

調整部３０は、アナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）３１、記憶素子（メモリ）３２、スイッチ３３、およびディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）３４を有する。ＡＤＣ３１は、温度センサ７からのアナログ信号である温度信号Ｓ_Ｔをディジタルデータである温度データＤ_ＳＴに変換するための回路である。なお、本実施形態においては、温度センサ７の一端は、ＡＤＣ３１の入力端に接続されるとともに、抵抗素子２３を介して定電位線Ｖｃｃに接続されている。また、温度センサ７の他端は、定電位線ＧＮＤに接続されている。この構成において、周囲温度の変化に応じて温度センサ７の抵抗値が変化すると、温度センサ７と抵抗素子２３との間の抵抗分圧値が変化する。ＡＤＣ３１は、この抵抗分圧値を温度信号Ｓ_Ｔとして取り込む。

ＤＡＣ３４は、ディジタルデータである制御データＤ_ＳＣをアナログ信号である制御信号Ｓ_Ｃに変換するための回路である。ＤＡＣ３４の出力端はオペアンプ４１の非反転入力端４１ａに接続されており、ＤＡＣ３４は、非反転入力端４１ａへ制御信号Ｓ_Ｃを提供する。

メモリ３２は、温度データＤ_ＳＴの数値に対応する制御データＤ_ＳＣを記憶しておくための回路である。メモリ３２は、ＡＤＣ３１からの温度データＤ_ＳＴに対応する制御データＤ_ＳＣをＤＡＣ３４へ出力する。このとき、ＡＤＣ３１からの温度データＤ_ＳＴの数値と、対応する制御データＤ_ＳＣを記憶するアドレスとを一致させておくとよい。これにより、メモリ３２は、ＡＤＣ３１からの温度データＤ_ＳＴに対して直接的に制御データＤ_ＳＣを抽出できるので、回路構成を簡素にできる。また、メモリ３２としては、電源の供給がなくても記憶内容が保存されるフラッシュメモリを用いることが好ましいが、これに限定されるものではない。

メモリ３２に記憶される温度データＤ_ＳＴと制御データＤ_ＳＣとの関係（補正関数）は、例えば、周囲温度の変化による光出力波形の劣化を制御データＤ_ＳＣにより補正しながら、最適な制御データＤ_ＳＣを見つけることにより構築するとよい。このとき、メモリ３２としてフラッシュメモリを用いる場合には、他のメモリと異なり書き込み回数に制限があるので、温度設定を変化させるたびにメモリ内容を書き換えるのは好ましくない。このような場合、ＡＤＣ５２ａの出力端に接続された外部出力端子５２ａ、およびスイッチ３３を介してＤＡＣ３４の入力端に接続された外部入力端子５２ｂを利用するとよい。すなわち、温度データＤ_ＳＴを外部出力端子５２ａからモニタしつつ、外部入力端子５２ｂへ入力する制御データＤ_ＳＣを変化させて最適な制御データＤ_ＳＣの数値を求める。そして、温度データＤ_ＳＴに対応する最適な制御データＤ_ＳＣを、書き込み端子５２ｃからメモリ３２へ測定後に一括して書き込むとよい。

なお、ワンチップマイコンといったＣＰＵが既に光モジュールに内蔵されている場合には、メモリ３２に代えて、このようなＣＰＵを用いてもよい。その際には、温度データＤ_ＳＴと制御データＤ_ＳＣとの関係（補正関数）をプログラムとして記憶させ、該プログラムに基づいて最適な制御データＤ_ＳＣをＣＰＵに演算させてもよい。メモリ３２を用いた場合、およびＣＰＵを用いた場合のそれぞれにおいて、制御データＤ_ＳＣの抽出（または演算）には１０ｍｓ程度の時間を要することもあるが、周囲温度の変化は通常緩やかであり、問題なく動作できる。従って、ＣＰＵを用いる場合においても、光モジュールに内蔵されるＣＰＵの作業負荷には殆ど影響しない。

反射吸収部の制御手段は、本実施形態のような調整部３０、電流源駆動部４０、および電流源４３によって構成されてもよい。これにより、ダイオード１５を流れる電流量Ｉを温度変化に応じて好適に制御し、反射吸収部５２の反射吸収特性を容易に且つ精度良く調整できる。また、発光素子の温度特性は一般的に個体差が大きいが、本実施形態のように調整部３０がメモリ３２を備えてディジタル処理を行うことにより、個々の光モジュール毎に補正関数を精度よく調整できるので、発光素子からの反射波をより効果的に低減し、変調電流波形の劣化を防止できる。

また、ダイオード、抵抗、或いはデジタルポテンショメータなどを用いて制御手段を構成する場合、これらの素子の電気的特性は温度変化によって変動する。たとえば、理想的なダイオードの場合、電流１ｍＡのときの室温でのインピーダンスは２６Ωであるが、摂氏７７℃では３０Ω、摂氏−３０℃では２１Ωに変化する。従って、温度信号Ｓ_Ｔと制御信号Ｓ_Ｃとの補正関数を開発段階で決定し、該補正関数に基づいて制御手段を設計する場合には、素子特性の温度変化分も考慮して設計する必要がある。他方、本実施形態のように、個々の光モジュール毎に補正関数を測定して反射吸収部５２の反射吸収特性を調整する場合には、素子特性の温度変化分を調整過程において吸収できる。

本発明による発光素子駆動回路および光モジュールは、上記した実施形態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、上記各実施形態では変調電流供給部をＦＥＴによって構成しているが、バイポーラトランジスタによって構成してもよい。また、上記各実施形態では変調電流供給部を差動出力のいわゆるシリーズ駆動回路によって構成しているが、その他の方式の駆動回路（シャント駆動回路やコンプリメンタリ駆動回路など）によって構成してもよい。また、反射吸収部が有する抵抗素子に代えて、コイル（インダクタ）を用いても良い。

また、上記各実施形態ではインピーダンス可変素子（ダイオード１５）が一つのみ設けられた構成が示されているが、反射吸収部はインピーダンス可変素子を複数有しても良い。例えば、反射吸収部が複数のインピーダンス可変素子を有しており、複数のインピーダンス可変素子同士が、接続線路と定電位線との間において互いに並列に接続されていてもよい。これにより、反射吸収部におけるインピーダンス調整精度を高めて、発光素子からの反射波をより効果的に低減できる。

或いは、複数のインピーダンス可変素子同士が、接続線路と定電位線との間において互いに直列に接続されていてもよい。これにより、反射吸収部におけるインピーダンス調整幅をより広くできるので、より広い範囲の周囲温度変化に対応できる。なお、インピーダンス可変素子としてダイオードを用いる場合、ダイオードの電圧降下は１個あたり０．６〜０．８Ｖであるが、光モジュールが３．３Ｖ程度の電源で動作し、かつ電流源の電圧降下が０．５Ｖ程度であれば、ダイオードを２段や３段程度に直列に接続することは可能である。この場合、上記各実施形態のように接続線路とダイオードとの間に容量素子を設けてあれば、直流成分を遮断するので発光素子側の電圧配分への影響を回避できる。

図１は、本発明による発光素子駆動回路および光モジュールの第１実施形態の構成を示す回路図である。 図２は、第１実施形態の反射吸収部の内部構成を示す回路図である。 図３は、本発明による発光素子駆動回路の第２実施形態の構成の一部を示す回路図である。 図４は、本発明による発光素子駆動回路の第３実施形態の構成の一部を示す回路図である。 図５（ａ）及び（ｂ）は、特許文献１に記載された光送信器の内部回路を示す回路図である。

符号の説明

１…光モジュール、２…レーザダイオード、３，３ａ，３ｂ…発光素子駆動回路、４…変調電流供給部、５，５１，５２…反射吸収部、６…バイアス供給部、７…温度センサ、８…接続線路、１１…バッファ、１５…ダイオード、１６，２２，４３…電流源、１９，３０…調整部、２０，２１，４０…電流源駆動部、３１…ＡＤＣ、３２…メモリ、３４…ＤＡＣ、４１…オペアンプ、Ｄ_ＳＣ…制御データ、Ｄ_ＳＴ…温度データ、Ｉｂｉａｓ…バイアス電流、Ｉｍ_１，Ｉｍ_２…変調電流、Ｓｃ…制御信号、Ｓ_Ｔ…温度信号。

Claims (4)

1. 発光素子へ変調電流を供給するための発光素子駆動回路であって、
   前記発光素子に接続され、前記発光素子へ前記変調電流を供給する変調電流供給部と、
   前記発光素子および前記変調電流供給部を結ぶ接続線路と定電位線との間に接続された反射吸収部と、
   周囲温度に応じた温度信号を生成する測温素子と
   を備え、
   前記反射吸収部が、
   前記接続線路と前記定電位線との間に接続されたインピーダンス可変素子と、
   前記測温素子からの前記温度信号の値に基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンスを制御する制御手段と
   を有することを特徴とする、発光素子駆動回路。
2. 前記反射吸収部が、前記インピーダンス可変素子としてのダイオードと、前記ダイオードに電流を供給する電流源とを更に有し、
   前記ダイオードの端子の一つがコンデンサを介して前記接続線路と接続されており、
   前記制御手段が、前記電流源の電流量を制御することにより前記ダイオードのインピーダンスを制御することを特徴とする、請求項１に記載の発光素子駆動回路。
3. 前記変調電流のレベルの遷移時に前記接続線路と接続された前記ダイオードの端子に発生する初期パルス電気信号のパルス幅が、前記変調電流の信号周期よりも短いことを特徴とする、請求項２に記載の発光素子駆動回路。
4. 発光素子と、
   前記発光素子に接続され、前記発光素子へ変調電流を供給する変調電流供給部と、
   前記発光素子と前記変調電流供給部とを結ぶ接続線路と定電位線との間に接続された反射吸収部と、
   周囲温度に応じた温度信号を生成する測温素子と
   を備え、
   前記反射吸収部が、
   前記接続線路と前記定電位線との間に接続されたインピーダンス可変素子と、
   前記測温素子からの前記温度信号の値に基づいて前記インピーダンス可変素子のインピーダンスを制御する制御手段と
   を有することを特徴とする、光モジュール。
   

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