JP2009070879A - Laser diode drive circuit and drive method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信に用いられる光送信回路に係り、特に光信号送信用のレーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動回路および駆動方法に関するものである。 The present invention relates to an optical transmission circuit used for optical communication, and more particularly to a laser diode driving circuit and a driving method for driving a laser diode for optical signal transmission.
LD(レーザダイオード)を用いて光信号を送信する光送信回路では、LDの駆動電流を制御することにより、周囲温度に影響されることなく光出力を安定化させるLD駆動回路が用いられている。 In an optical transmission circuit that transmits an optical signal using an LD (laser diode), an LD driving circuit that stabilizes the optical output without being affected by the ambient temperature by controlling the driving current of the LD is used. .
関連するLD駆動回路を図6を参照して説明する。LD101aは、後述のように駆動電流の供給を受けて発光する。
温度センサ108は、メモリ109に接続されており、周囲温度を感知し、感知した周囲温度をメモリ109のアドレスとして出力する。
A related LD driving circuit will be described with reference to FIG. The LD 101a emits light upon receiving a drive current as will be described later.
The
メモリ109は、温度に対応したアドレスに、その温度におけるバイアス電流制御回路103及び変調電流制御回路102への制御信号の情報を保持している。そして、メモリ109は、温度センサ108から指定されたアドレスに記録されている制御信号をバイアス電流制御回路103及び変調電流制御回路102に出力する。
The
バイアス電流制御回路103は、メモリ109からの制御信号に応じたバイアス電流をLD101aに供給する。変調電流制御回路102は、メモリ109からの制御信号に応じた変調電流をLD101aに供給する。
モニタPD(フォトダイオード)101bは、LD101aの光出力パワーに応じたモニタ電流を出力する。I/V変換回路104は、モニタ電流を電圧に変換して出力し、平均値検出回路105は、I/V変換回路104の出力の平均電圧を検出する。
The bias
The monitor PD (photodiode) 101b outputs a monitor current corresponding to the optical output power of the
そして、比較増幅器106は、平均値検出回路105によって検出された平均電圧と基準電圧源107の基準電圧とを比較し、平均電圧が基準電圧と一致するようにバイアス電流制御回路103を通じてバイアス電流を制御する。こうして、LD101aの光出力が一定になるように制御することができる。以上のようなLD駆動回路については例えば特許文献1に開示されている。
Then, the
しかしながら、図6に示した関連するLD駆動回路においては、以下のような課題があった。
第1の課題は、送信器として使用する温度範囲内の各温度にて光出力が一定となるようなバイアス電流及び変調電流をあらかじめ測定し、制御信号の情報をメモリ109に記録しておく必要があるため、送信器の調整が容易でないということである。
第2の課題は、LD101aの劣化に対して補償されるのがバイアス電流のみであり、すなわち光出力の劣化のみを補償するものであるため、消光比の補償ができないということである。
However, the related LD driving circuit shown in FIG. 6 has the following problems.
The first problem is that it is necessary to measure in advance the bias current and modulation current so that the light output becomes constant at each temperature within the temperature range used as the transmitter, and record the control signal information in the
The second problem is that only the bias current is compensated for the degradation of the
光出力の劣化の補償だけでなく、消光比の劣化も補償できるようにしたLD駆動回路としては、特許文献2に開示されたものが知られている。図7は特許文献2に開示されたLD駆動回路の構成を示すブロック図である。 As an LD drive circuit that can compensate not only for optical output degradation but also extinction ratio degradation, the one disclosed in Patent Document 2 is known. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the LD driving circuit disclosed in Patent Document 2. In FIG.
このLD駆動回路は、温度センサ200と、A/D変換器201,202と、D/A変換器203〜205と、電流制御回路206〜208と、メモリ209と、プリアンプ210と、ピーク検出器211と、反転増幅器212と、ローパスフィルタ213と、スイッチ214と、LD215とモニタPD216とから構成されるLDモジュール217と、トランジスタ218,219とから構成されている。
The LD driving circuit includes a
温度センサ200は、周囲温度に対応して電圧を発生し、温度信号としてA/D変換器201に出力する。A/D変換器201は、この温度信号をアナログ−ディジタル変換して、アドレスとしてメモリ209に出力する。
The
メモリ209の周囲温度に対応したアドレスには、変調電流とバイアス電流、および劣化前のモニタPD電流に対応するデータが記憶されている。変調電流とバイアス電流の値は、周囲温度の変動に対して光出力と消光比が一定になるように定められている。メモリ209は、対応するアドレスに記憶されたディジタルデータをD/A変換器203及びD/A変換器204に出力する。
The address corresponding to the ambient temperature of the
D/A変換器203及びD/A変換器204に出力されるデータはそれぞれ変調電流とバイアス電流のデータである。D/A変換器203及びD/A変換器204は、データをディジタル−アナログ変換し、それぞれ電流制御回路206及び電流制御回路207に出力する。
Data output to the D /
電流制御回路206は、D/A変換器203からのアナログ信号を用いてトランジスタ218、219に共通な定電流Iacを調整し、電流制御回路207は、D/A変換器204からのアナログ信号を用いて定電流Idcを調整する。
モニタPD216の受光電流は、プリアンプ210によって電圧信号に変換される。ピーク検出器211は、プリアンプ210から出力される電圧信号のピーク電圧を検出して、その検出した電圧をA/D変換器202および反転増幅器212の反転入力端子に出力する。
The
The light receiving current of the
A/D変換器202は、ピーク検出器211の出力電圧をアナログ−ディジタル変換し、スイッチ214を介してデータとしてメモリ209へ出力する。メモリ209ではこのデータを温度センサ200で検出された温度に対応したアドレスに記憶する。このデータはレーザダイオードの劣化による光出力を補償する際の基準電圧となる。
The A /
メモリ209は、基準電圧のデータをスイッチ214を介してD/A変換器205に出力し、D/A変換器205はこのデータをディジタル−アナログ変換して反転増幅器212の非反転入力に出力する。
The
反転増幅器212は、D/A変換器205から非反転入力端子に出力された電圧を基準電圧として、D/A変換器205から出力された電圧を基準電圧として、ピーク検出器211から反転入力端子に出力された電圧を反転増幅しLPF213に出力する。
The inverting
LPF213は、反転増幅された電圧値を平滑化して、電流制御回路208に出力する。電流制御回路208は、周囲温度ごとに経時劣化によって生じるモニタPD電流の減少分に対応して定電流Iapc1,Iapc2を調整する。定電流Iapc1はLD215に直接流れるバイアス電流、定電流Iapc2は入力信号によって制御される変調電流となる。
The LPF 213 smoothes the inverted and amplified voltage value and outputs it to the
特許文献2に開示されたLD駆動回路によれば、光出力の劣化の補償だけでなく、消光比の劣化も補償することができる。
しかしながら、特許文献2に開示されたLD駆動回路においても、特許文献1と同様に、使用する周囲温度範囲内の各温度において光出力及び消光比が一定となるようなバイアス電流及び変調電流をあらかじめ測定し、この各温度におけるバイアス電流及び変調電流のデータをメモリに記録しておく必要があり、LD駆動回路の調整が難しいという問題点があった。
According to the LD drive circuit disclosed in Patent Document 2, not only the deterioration of the optical output but also the deterioration of the extinction ratio can be compensated.
However, also in the LD driving circuit disclosed in Patent Document 2, as in Patent Document 1, a bias current and a modulation current are set in advance so that the light output and the extinction ratio are constant at each temperature within the ambient temperature range to be used. It was necessary to measure and record the bias current and modulation current data at each temperature in the memory, and there was a problem that adjustment of the LD drive circuit was difficult.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、各周囲温度で実際の光出力及び消光比の調整を実施することなく、周囲温度が変化しても所望の光出力及び消光比を容易に維持することができるレーザダイオード駆動回路および駆動方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and without adjusting the actual light output and extinction ratio at each ambient temperature, the desired light output and extinction ratio can be obtained even if the ambient temperature changes. It is an object to provide a laser diode driving circuit and a driving method that can be easily maintained.
本発明は、バイアス電流と伝送信号パターンに応じてレーザダイオードを発光させる変調電流とを重畳した電流で前記レーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動回路において、周囲温度を検知する温度センサと、各周囲温度における前記レーザダイオードの閾値及びスロープ効率のデータを予め記憶し、前記温度センサが検知した周囲温度に対応する閾値及びスロープ効率の値を出力する第1の記憶手段と、この第1の記憶手段から出力された閾値及びスロープ効率の値と、設定された光出力及び設定された消光比の値とを用いて、前記レーザダイオードのバイアス電流及び変調電流を決定し、前記レーザダイオードを駆動する第1の電流制御手段とを備えるものである。 The present invention provides a temperature sensor for detecting an ambient temperature in a laser diode driving circuit that drives the laser diode with a current in which a bias current and a modulation current that causes the laser diode to emit light according to a transmission signal pattern are superimposed, and each ambient temperature First storage means for preliminarily storing threshold value and slope efficiency data of the laser diode and outputting a threshold value and slope efficiency value corresponding to the ambient temperature detected by the temperature sensor; and from the first storage means A bias current and a modulation current of the laser diode are determined using the output threshold value and the slope efficiency value, the set light output value and the set extinction ratio value, and a first driving the laser diode is performed. Current control means.
また、本発明のレーザダイオード駆動回路の1構成例は、さらに、前記レーザダイオードの光出力を検知するモニタフォトダイオードと、所望の光出力及び消光比を設定した初期設定時点での前記モニタフォトダイオードの出力の平均値である第1の基準値と前記初期設定時点でのモニタフォトダイオードの出力の最大値である第2の基準値とを予め記憶し、これらの基準値を出力する第2の記憶手段と、前記第1の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の平均値との差分が最小になるように前記バイアス電流を補償すると共に、前記第2の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の最大値との差分が最小になるように前記変調電流を補償する第2の電流制御手段とを備えるものである。 Further, one configuration example of the laser diode driving circuit according to the present invention further includes a monitor photodiode for detecting a light output of the laser diode, and the monitor photodiode at an initial setting time when a desired light output and extinction ratio are set. A first reference value that is an average value of the outputs of the first and a second reference value that is a maximum value of the output of the monitor photodiode at the time of the initial setting are stored in advance, and a second reference value is output. The bias current is compensated so as to minimize the difference between the storage means, the first reference value, and the average value of the current output of the monitor photodiode, and the second reference value and the monitor photodiode And a second current control means for compensating the modulation current so that a difference from the maximum value of the current output is minimized.
また、本発明のレーザダイオード駆動回路の1構成例において、前記第1の電流制御手段は、前記レーザダイオードのバイアス電流及び変調電流を算出し、算出したバイアス電流の値になるように第1の制御信号を出力すると共に、算出した変調電流の値になるように第2の制御信号を出力する演算手段と、前記第1の制御信号に応じたバイアス電流を前記レーザダイオードに供給する第1の電流源と、前記第2の制御信号に応じた変調電流を前記レーザダイオードに供給する第2の電流源とからなるものである。 In one configuration example of the laser diode driving circuit according to the present invention, the first current control unit calculates a bias current and a modulation current of the laser diode, and sets the first bias current to the calculated bias current value. A calculation means for outputting a control signal and outputting a second control signal so as to have a calculated modulation current value, and a first current for supplying a bias current corresponding to the first control signal to the laser diode It comprises a current source and a second current source for supplying a modulation current corresponding to the second control signal to the laser diode.
また、本発明のレーザダイオード駆動回路の1構成例において、前記第2の電流制御手段は、前記モニタフォトダイオードの出力の平均値を検出する平均値検出手段と、前記モニタフォトダイオードの出力の最大値を検出する最大値検出手段と、前記第1の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の平均値との差分が最小になるように第3の制御信号を出力する第1の比較増幅手段と、前記第2の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の最大値との差分が最小になるように第4の制御信号を出力する第2の比較増幅手段と、前記第3の制御信号に応じたバイアス電流を前記レーザダイオードに供給する第3の電流源と、前記第4の制御信号に応じた変調電流を前記レーザダイオードに供給する第4の電流源とからなるものである。 In one configuration example of the laser diode driving circuit according to the present invention, the second current control means includes an average value detecting means for detecting an average value of the output of the monitor photodiode, and a maximum output of the monitor photodiode. Maximum value detecting means for detecting a value, and first comparative amplification for outputting a third control signal so that a difference between the first reference value and an average value of the current output of the monitor photodiode is minimized. Means, a second comparison amplification means for outputting a fourth control signal so that a difference between the second reference value and a maximum value of the current output of the monitor photodiode is minimized, and the third comparison amplification means A third current source for supplying a bias current corresponding to the control signal to the laser diode; and a fourth current source for supplying a modulation current corresponding to the fourth control signal to the laser diode. Than is.
また、本発明は、バイアス電流と伝送信号パターンに応じてレーザダイオードを発光させる変調電流とを重畳した電流で前記レーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動方法において、周囲温度を検知する温度検知手順と、各周囲温度における前記レーザダイオードの閾値及びスロープ効率のデータを予め記憶する第1の記憶手段から、前記温度検知手順で検知した周囲温度に対応する閾値及びスロープ効率の値を取得し、この取得した値と、設定された光出力及び設定された消光比の値とを用いて、前記レーザダイオードのバイアス電流及び変調電流を決定し、前記レーザダイオードを駆動する第1の電流制御手順とを備えるものである。 Further, the present invention provides a temperature detection procedure for detecting an ambient temperature in a laser diode driving method for driving the laser diode with a current superimposed with a bias current and a modulation current for causing the laser diode to emit light according to a transmission signal pattern, The threshold value and the slope efficiency value corresponding to the ambient temperature detected in the temperature detection procedure are obtained from the first storage means for preliminarily storing the threshold value and slope efficiency data of the laser diode at each ambient temperature. A first current control procedure for determining a bias current and a modulation current of the laser diode using the value, a set light output and a set extinction ratio value, and driving the laser diode It is.
また、本発明のレーザダイオード駆動方法の1構成例は、さらに、前記レーザダイオードの光出力をモニタフォトダイオードで検知する光出力検知手順と、所望の光出力及び消光比を設定した初期設定時点での前記モニタフォトダイオードの出力の平均値である第1の基準値と前記初期設定時点でのモニタフォトダイオードの出力の最大値である第2の基準値とを予め記憶する第2の記憶手段から、これらの基準値を取得し、前記第1の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の平均値との差分が最小になるように前記バイアス電流を補償すると共に、前記第2の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の最大値との差分が最小になるように前記変調電流を補償する第2の電流制御手順とを備えるものである。 In addition, one configuration example of the laser diode driving method of the present invention further includes a light output detection procedure for detecting the light output of the laser diode with a monitor photodiode, and an initial setting time point when a desired light output and extinction ratio are set. A first reference value that is an average value of the output of the monitor photodiode and a second reference value that is a maximum value of the output of the monitor photodiode at the time of the initial setting; , Obtaining these reference values, compensating the bias current so that the difference between the first reference value and the average value of the current output of the monitor photodiode is minimized, and the second reference value And a second current control procedure for compensating the modulation current so that the difference between the current value of the monitor photodiode and the maximum value of the current output of the monitor photodiode is minimized.
本発明によれば、各周囲温度におけるレーザダイオードの閾値及びスロープ効率のデータを第1の記憶手段に予め保持しておくことにより、各周囲温度で実際の光出力及び消光比の調整を実施することなく、所望の設定光出力及び設定消光比の値を与えるのみで、周囲温度の変化に対してレーザダイオードのバイアス電流及び変調電流を容易に決定し、光出力及び消光比をフィードフォワード制御することができ、レーザダイオードの光出力及び消光比を一定に設定することができる。したがって、本発明によれば、従来のレーザダイオード駆動回路のように、使用する周囲温度範囲内の各温度において光出力および消光比が一定となるようなバイアス電流および変調電流をあらかじめ測定する必要がなくなる。 According to the present invention, the threshold value and slope efficiency data of the laser diode at each ambient temperature are stored in the first storage means in advance, thereby adjusting the actual light output and extinction ratio at each ambient temperature. Without giving a desired set light output and set extinction ratio, the laser diode bias current and modulation current can be easily determined with respect to changes in ambient temperature, and the light output and extinction ratio are feedforward controlled. The light output and extinction ratio of the laser diode can be set constant. Therefore, according to the present invention, as in the conventional laser diode driving circuit, it is necessary to measure in advance the bias current and the modulation current so that the light output and the extinction ratio are constant at each temperature within the ambient temperature range to be used. Disappear.
また、本発明では、初期設定時点でのモニタフォトダイオードの出力の平均値である第1の基準値と初期設定時点でのモニタフォトダイオードの出力の最大値である第2の基準値とを第2の記憶手段に予め保持しておき、これらの値をフィードバック制御の基準値として用いることで、レーザダイオードの劣化による光出力及び消光比の初期設定時からの劣化を補償することができる。また、本発明では、モニタフォトダイオードの出力の平均値を光出力のフィードバック制御に用い、モニタフォトダイオードの出力の最大値を消光比のフィードバック制御に用いることで、従来のレーザダイオード駆動回路に比べて、より精度の高いレーザダイオードの駆動を実現することができる。 In the present invention, the first reference value that is the average value of the output of the monitor photodiode at the time of initial setting and the second reference value that is the maximum value of the output of the monitor photodiode at the time of initial setting are the first reference value. By storing these values in advance in the second storage means and using these values as reference values for feedback control, it is possible to compensate for deterioration from the initial setting of the light output and extinction ratio due to deterioration of the laser diode. In the present invention, the average value of the output of the monitor photodiode is used for feedback control of the light output, and the maximum value of the output of the monitor photodiode is used for feedback control of the extinction ratio. Thus, it is possible to realize driving of the laser diode with higher accuracy.
また、本発明では、第1の電流制御手段を、演算手段と第1の電流源と第2の電流源とから構成することにより、周囲温度に応じた光出力及び消光比のフィードフォワード制御を実現することができる。 Further, in the present invention, the first current control means includes the calculation means, the first current source, and the second current source, so that the feedforward control of the light output and the extinction ratio according to the ambient temperature is performed. Can be realized.
また、本発明では、第2の電流制御手段を、平均値検出手段と最大値検出手段と第1の比較増幅手段と第2の比較増幅手段と第3の電流源と第4の電流源とから構成することにより、レーザダイオードの劣化に応じた光出力及び消光比のフィードバック制御を実現することができる。 In the present invention, the second current control means includes an average value detection means, a maximum value detection means, a first comparison amplification means, a second comparison amplification means, a third current source, and a fourth current source. Thus, feedback control of the light output and the extinction ratio according to the deterioration of the laser diode can be realized.
[第1実施例]
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1実施例に係るLD駆動回路の構成を示すブロック図である。
本実施例のLD駆動回路は、LD1aと、トランジスタ2a,2bと、温度センサ14と、第1の記憶部20と、第1の電流制御部21とを備えている。
[First embodiment]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an LD driving circuit according to a first embodiment of the present invention.
The LD driving circuit of this embodiment includes an LD 1a,
第1の電流制御部21は、トランジスタ2a,2bに共通の電流Iacを供給する。ここで、入力信号DATA+がハイレベルで、DATA+と相補な入力信号DATA−がローレベルのときはトランジスタ2aがオン、トランジスタ2bがオフとなり、電流IacがLD1aに流れ、入力信号DATA+がローレベルで、入力信号DATA−がハイレベルのときはトランジスタ2bがオン、トランジスタ2aがオフとなって電流IacはLD1aに流れない。すなわち、電流Iacは、伝送信号パターンに応じた変調電流としてLD1aを駆動する。
The first
また、第1の電流制御部21は、LD1aを流れるバイアス電流Idcを供給する。このバイアス電流Idcは、例えばLD1aの閾値電流付近になるように設定される。
The first
温度センサ14は、周囲温度を検知し、検知した温度に応じた電圧値を出力する。
第1の記憶部20には、各周囲温度におけるLD1aの閾値Ith及びスロープ効率ηのデータが予め格納されている。図2はLD1aの電流−光出力特性の1例を示す図である。図2に示すように、閾値Ithは、LD1aがレーザ発振を開始する駆動電流値であり、スロープ効率ηは、LD1aの単位駆動電流当たりの光出力の増加分である。第1の記憶部20は、温度センサ14が検知した周囲温度に対応する閾値Ith及びスロープ効率ηのデータを出力する。
The
The
第1の電流制御部21は、第1の記憶部20から出力された閾値Ith及びスロープ効率ηの値と、外部から設定される設定光出力及び設定消光比の値とを用いて、LD1aのバイアス電流Idc及び変調電流Iacを算出し、この算出した値になるようにLD1aに供給するバイアス電流Idc及び変調電流Iacを制御する。
The first
目的とする設定平均光出力をPo、設定消光比をReとし、変調光出力のLレベルをP1、変調光出力のHレベルをP2とすると、設定平均光出力Po、設定消光比Reは次式のように表すことができる。
Po=(P1+P2)/2 ・・・(1)
Re=P2/P1 ・・・(2)
Assuming that the target set average light output is Po, the set extinction ratio is Re, the L level of the modulated light output is P1, and the H level of the modulated light output is P2, the set average light output Po and the set extinction ratio Re are It can be expressed as
Po = (P1 + P2) / 2 (1)
Re = P2 / P1 (2)
このとき、変調光出力のLレベルP1、HレベルP2は、閾値Ith、スロープ効率η、バイアス電流Idc及び変調電流Iacを用いて次式のように表される。
P1=η×(Idc−Ith) ・・・(3)
P2=η×(Idc−Ith+Iac) ・・・(4)
式(1)〜式(4)から次式が得られる。
Po=η×(Idc−Ith+Iac/2) ・・・(5)
Re=1+Iac/(Idc−Ith) ・・・(6)
At this time, the L level P1 and the H level P2 of the modulated light output are expressed as follows using the threshold Ith, the slope efficiency η, the bias current Idc, and the modulation current Iac.
P1 = η × (Idc−Ith) (3)
P2 = η × (Idc−Ith + Iac) (4)
From the equations (1) to (4), the following equation is obtained.
Po = η × (Idc−Ith + Iac / 2) (5)
Re = 1 + Iac / (Idc−Ith) (6)
式(5)、式(6)に対して、第1の記憶部20から出力された閾値Ith及びスロープ効率ηの値と、外部から設定される設定光出力Po及び設定消光比Reの値を代入することにより、バイアス電流Idc及び変調電流Iacを算出することができる。
For the expressions (5) and (6), the values of the threshold value Ith and the slope efficiency η output from the
以上のように、本実施例では、各周囲温度におけるLD1aの閾値Ith及びスロープ効率ηのデータを第1の記憶部20に予め保持しておくことにより、各温度で実際の光出力及び消光比の調整を実施することなく、所望の設定光出力及び設定消光比の値を与えるのみで、周囲温度の変化に対してLD1aのバイアス電流Idc及び変調電流Iacを容易に決定し、光出力及び消光比をフィードフォワード制御することができ、LD1aの光出力及び消光比を一定に設定することができる。
As described above, in this embodiment, the data of the threshold value Ith and the slope efficiency η of the LD 1a at each ambient temperature are stored in the
[第2実施例]
次に、本発明の第2実施例について説明する。図3は本発明の第2実施例に係るLD駆動回路の構成を示すブロック図であり、図1と同一の構成には同一の符号を付してある。
本実施例のLD駆動回路は、LDモジュール1と、トランジスタ2a,2bと、I/V変換回路7と、温度センサ14と、第1の記憶部20と、第1の電流制御部21と、第2の記憶部22と、第2の電流制御部23とを備えている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the LD driving circuit according to the second embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
The LD driving circuit of this embodiment includes an LD module 1,
図3において、LDモジュール1は、LD1aとモニタPD1bとから構成される。モニタPD1bは、LD1aの光出力に応じたモニタ電流を出力する。
温度センサ14、第1の記憶部20及び第1の電流制御部21については第1実施例と同じなので、説明は省略する。
In FIG. 3, the LD module 1 includes an LD 1a and a
Since the
I/V変換回路7は、モニタPD1bからのモニタ電流を電圧(モニタ電圧)に変換して出力する。
第2の記憶部22には、所望の光出力及び消光比を設定した初期設定時点でのモニタ電圧の平均値(第1の基準値)の情報、初期設定時点でのモニタ電圧の最大値(第2の基準値)の情報が予め格納されている。第2の記憶部22は、これらの情報を第2の電流制御部23に出力する。
The I / V conversion circuit 7 converts the monitor current from the
The
第2の電流制御部23は、第1の基準値とI/V変換回路7からのモニタ電圧の平均値との差分が最小になるようにLD1aのバイアス電流Idcを補償すると共に、第2の基準値とI/V変換回路7からのモニタ電圧の最大値との差分が最小になるようにLD1aの変調電流Iacを補償する。
The second
こうして、本実施例では、第1実施例と同様の効果を得ることができる。また、本実施例では、初期設定時点でのモニタ電圧の平均値(第1の基準値)と最大値(第2の基準値)の情報を第2の記憶部22に予め保持しておき、これらの値をフィードバック制御の基準値として用いることで、LD1aの劣化による光出力及び消光比の初期設定時からの劣化を補償することができる。また、本実施例では、モニタ電圧の平均値を光出力のフィードバック制御に用い、モニタ電圧の最大値を消光比のフィードバック制御に用いることで、特許文献2に開示されたLD駆動回路に比べて、より精度の高いLD1aの駆動を実現することができる。
Thus, in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In the present embodiment, information on the average value (first reference value) and the maximum value (second reference value) of the monitor voltage at the time of initial setting is stored in advance in the
[第3実施例]
次に、本発明の第3実施例について詳細に説明する。本実施例は、上記の第2実施例をより具体的に説明するものである。図4は本発明の第3実施例に係るLD駆動回路の構成を示すブロック図であり、図3と同一の構成には同一の符号を付してある。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail. This embodiment will more specifically describe the second embodiment described above. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the LD drive circuit according to the third embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.
本実施例のLD駆動回路は、LDモジュール1と、トランジスタ2a,2bと、電流源3〜6と、I/V変換回路7と、平均値検出回路8と、最大値検出回路9と、LPF(Low Pass Filter)10,11と、比較増幅器12,13と、温度センサ14と、A/D変換器15と、メモリ16と、マイクロプロセッサ17と、D/A変換器18a,18b,18c,18dとを備えている。
The LD driving circuit of this embodiment includes an LD module 1,
電流源6と平均値検出回路8とLPF10と比較増幅器12とは、光出力劣化補償回路を構成している。
電流源5と最大値検出回路9とLPF11と比較増幅器13とは、消光比劣化補償回路を構成している。
The
The current source 5, the maximum
そして、メモリ16は、第2実施例の第1の記憶部20と第2の記憶部22を構成している。
演算手段であるマイクロプロセッサ17とD/A変換器18c,18dと電流源3,4とは、第1実施例、第2実施例の第1の電流制御部21を構成している。
D/A変換器18a,18bと平均値検出回路8と最大値検出回路9とLPF10,11と比較増幅器12,13と電流源5,6とは、第2実施例の第2の電流制御部23を構成している。
The
The
The D /
電流源3は、トランジスタ2a,2bに共通の電流Iacを供給する。第2実施例と同様に、電流Iacは、伝送信号パターンに応じた変調電流としてLD1aを駆動する。
一方、電流源4は、LD1aを流れるバイアス電流Idcを供給する。
The
On the other hand, the current source 4 supplies a bias current Idc flowing through the LD 1a.
温度センサ14は、周囲温度を検知し、検知した周囲温度に応じた電圧値をA/D変換器15に出力する。
A/D変換器15は、温度センサ14から出力される電圧値をデジタル値に変換し、このデジタル値をアドレスとしてメモリ16に出力する。
The
The A /
メモリ16には、各周囲温度に対応したアドレスに、その周囲温度におけるLD1aの閾値Ith及びスロープ効率ηのデータが格納されている。メモリ16は、A/D変換器15から出力されたアドレスに記録されている閾値Ith及びスロープ効率ηのデータをマイクロプロセッサ17に出力する。
The
マイクロプロセッサ17は、メモリ16から出力された閾値Ith及びスロープ効率ηの値と、外部から設定される設定光出力及び設定消光比の値とを用いて、LD1aのバイアス電流Idc及び変調電流Iacを算出し、変調電流Iacを制御する制御信号を電流源3に出力すると共に、バイアス電流Idcを制御する制御信号を電流源4に出力して、電流源3,4を温度に対してフィードフォワード制御する。このマイクロプロセッサ17は、図示しないCPUと記憶装置とからなり、CPUは記憶装置に格納されたプログラムに従って処理を実行する。
The
D/A変換器18cは、マイクロプロセッサ17からの電流源4に対する制御信号をアナログ信号に変換して、このアナログ信号を電流源4に出力する。D/A変換器18cからのアナログ信号により決定された電流源4の電流Idcは、バイアス電流としてLD1aを駆動する。
The D /
D/A変換器18dは、マイクロプロセッサ17からの電流源3に対する制御信号をアナログ信号に変換して、このアナログ信号を電流源3に出力する。D/A変換器18dからのアナログ信号により決定された電流源3の電流Iacは、前記のとおり伝送信号パターンに応じた変調電流としてLD1aを駆動する。
The D /
I/V変換回路7は、モニタPD1bからのモニタ電流を電圧(モニタ電圧)に変換して出力する。
平均値検出回路8は、I/V変換回路7から出力されるモニタ電圧の平均電圧を検出して比較増幅器12に出力する。
The I / V conversion circuit 7 converts the monitor current from the
The average
メモリ16には、所望の光出力及び消光比を設定した初期設定時点でのモニタ電圧の平均値の情報が予め格納されている。この平均値の情報は、D/A変換器18aによりアナログ信号に変換され、光出力のフィードバック制御の基準電圧として比較増幅器12に出力される。
The
比較増幅器12は、D/A変換器18aから出力される基準電圧と平均値検出回路8から出力される平均電圧との差分を増幅し、この差分電圧をLPF(Low Pass Filter)10に出力する。
LPF10は、比較増幅器12からの出力電圧を平滑化して電流源6に光出力フィードバック制御用の信号として出力する。LPF10からの制御信号により決定された電流源6の電流は、光出力の初期値からの変動分を補償するようにLD1aのバイアス電流を補償する。
The
The
最大値検出回路9は、I/V変換回路7から出力されるモニタ電圧の最大電圧を検出して比較増幅器13に出力する。
メモリ16には、所望の光出力及び消光比を設定した初期設定時点でのモニタ電圧の最大値の情報が予め格納されている。この最大値の情報は、D/A変換器18bによりアナログ信号に変換され、消光比のフィードバック制御の基準電圧として比較増幅器13に出力される。
The maximum
The
比較増幅器13は、D/A変換器18bから出力される基準電圧と最大値検出回路9から出力される最大電圧との差分を増幅し、この差分電圧をLPF11に出力する。
LPF11は、比較増幅器13からの出力電圧を平滑化して電流源5に消光比フィードバック制御用の信号として出力する。LPF11からの制御信号により決定された電流源5の電流は、消光比の初期値からの変動分を補償するようにLD1aの変調電流を補償する。
The
The
以上詳細に本実施例の構成を述べたが、図4のI/V変換回路7、平均値検出回路8、最大値検出回路9及び比較増幅器12,13は、当業者にとってよく知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成の説明は省略する。
Although the configuration of this embodiment has been described in detail above, the I / V conversion circuit 7, the average
次に、本実施例のLD駆動回路の動作について説明する。まず、周囲温度に対する光出力及び消光比のフィードフォワード制御について説明する。
温度センサ14は、周囲温度に応じた電圧値を出力し、A/D変換器15は、この電圧値をデジタル値に変換して、アドレスとしてメモリ16に出力する。
Next, the operation of the LD drive circuit of this embodiment will be described. First, feedforward control of light output and extinction ratio with respect to ambient temperature will be described.
The
メモリ16は、A/D変換器15から指定されたアドレスに格納されている閾値Ith及びスロープ効率ηのデータをマイクロプロセッサ17に出力する。
マイクロプロセッサ17は、閾値Ith及びスロープ効率ηの値と設定光出力及び設定消光比の値とを用いて、LD1aのバイアス電流Idc及び変調電流Iacを算出し、算出した変調電流Iacの値になるようにD/A変換器18dに制御信号を出力すると共に、算出したバイアス電流Idcの値になるようにD/A変換器18cに制御信号を出力する。
The
The
D/A変換器18d,18cは、それぞれマイクロプロセッサ17からの制御信号をアナログ信号に変換して電流源3,4に出力する。こうして、変調電流Iac及びバイアス電流IdcでLD1aを駆動することにより、所望の光出力、消光比を得ることができる。
The D /
次に、LD1aの劣化に対する光出力及び消光比のフィードバック制御について説明する。モニタPD1bは、LD1aの光出力に応じたモニタ電流を出力する。I/V変換回路7は、このモニタ電流をモニタ電圧に変換して出力する。
平均値検出回路8は、モニタ電圧の平均電圧を検出し、最大値検出回路9は、モニタ電圧の最大電圧を検出する。
Next, feedback control of the light output and the extinction ratio for the deterioration of the LD 1a will be described. The monitor PD1b outputs a monitor current corresponding to the optical output of the LD1a. The I / V conversion circuit 7 converts this monitor current into a monitor voltage and outputs it.
The average
比較増幅器12は、メモリ16からD/A変換器18aを介して出力される基準電圧と平均値検出回路8から出力される平均電圧との差分を増幅してLPF10に出力し、LPF10は、比較増幅器12の出力を平滑化した制御信号を電流源6に出力する。こうして、平均電圧の基準値とモニタPD1bからの光出力に応じた平均電圧との差が最小になるように電流源6がバイアス電流Idcの不足分を補償することで、LD1aの劣化による光出力の初期設定時からの劣化を補償することができる。
The
また、比較増幅器13は、メモリ16からD/A変換器18bを介して出力される基準電圧と最大値検出回路9から出力される最大電圧との差分を増幅してLPF11に出力し、LPF11は、比較増幅器13の出力を平滑化した制御信号を電流源5に出力する。こうして、最大電圧の基準値とモニタPD1bからの光出力に応じた最大電圧との差が最小になるように電流源5が変調電流Iacの不足分を補償することで、LD1aの劣化による消光比の初期設定時からの劣化を補償することができる。
The
以上のように、本実施例では、各周囲温度におけるLD1aの閾値Ith及びスロープ効率ηのデータをメモリ16に予め保持しておくことにより、各温度で実際の光出力及び消光比の調整を実施することなく、所望の設定光出力及び設定消光比の値を与えるのみで、周囲温度の変化に対してLD1aのバイアス電流Idc及び変調電流Iacを容易に決定し、光出力及び消光比をフィードフォワード制御することができ、LD1aの光出力及び消光比を一定に設定することができる。
As described above, in this embodiment, the data of the threshold value Ith and slope efficiency η of the LD 1a at each ambient temperature is stored in the
また、本実施例では、初期設定時点でのモニタ電圧の平均値(第1の基準値)と最大値(第2の基準値)の情報をメモリ16に予め保持しておき、これらの値をフィードバック制御の基準値として用いることで、LD1aの劣化による光出力及び消光比の初期設定時からの劣化を補償することができる。
以上のようにして、本実施例においても、第2実施例と同様の効果を得ることができる。
Further, in this embodiment, information on the average value (first reference value) and the maximum value (second reference value) of the monitor voltage at the time of initial setting is stored in advance in the
As described above, also in this embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.
[第4実施例]
次に、本発明の第4実施例について説明する。図5は本発明の第4実施例に係るLD駆動回路の構成を示すブロック図であり、図4と同一の構成には同一の符号を付してある。
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of an LD drive circuit according to the fourth embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
第2、第3実施例では、設定光出力及び設定消光比の情報を外部から与えるようにしたが、本実施例では、設定光出力及び設定消光比の情報を予めメモリ16aに格納しておき、これらの情報をメモリ16aからマイクロプロセッサ17に渡すようにしている。
In the second and third embodiments, information on the set light output and the set extinction ratio is given from the outside. However, in this embodiment, the information on the set light output and the set extinction ratio is stored in the
設定光出力及び設定消光比の情報が格納されている点を除いて、メモリ16aの構成及び動作は第3実施例のメモリ16と同じである。また、その他の構成は第3実施例と全く同じなので、説明は省略する。
こうして、本実施例においても、第2実施例と同様の効果を得ることができる。
The configuration and operation of the
Thus, also in this embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.
本発明は、光送信回路等に使用されるレーザダイオード駆動回路に適用することができる。 The present invention can be applied to a laser diode driving circuit used in an optical transmission circuit or the like.
1…LDモジュール、1a…LD、1b…モニタPD、2a,2b…トランジスタ、3〜6…電流源、7…I/V変換回路、8…平均値検出回路、9…最大値検出回路、10,11…LPF、12,13…比較増幅器、14…温度センサ、15…A/D変換器、16,16a…メモリ、17…マイクロプロセッサ、18a,18b,18c,18d…D/A変換器、20…第1の記憶部、21…第1の電流制御部、22…第2の記憶部、23…第2の電流制御部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... LD module, 1a ... LD, 1b ... Monitor PD, 2a, 2b ... Transistor, 3-6 ... Current source, 7 ... I / V conversion circuit, 8 ... Average value detection circuit, 9 ... Maximum value detection circuit, 10 11 ... LPF, 12, 13 ... comparative amplifier, 14 ... temperature sensor, 15 ... A / D converter, 16, 16a ... memory, 17 ... microprocessor, 18a, 18b, 18c, 18d ... D / A converter, DESCRIPTION OF
Claims (6)
周囲温度を検知する温度センサと、
各周囲温度における前記レーザダイオードの閾値及びスロープ効率のデータを予め記憶し、前記温度センサが検知した周囲温度に対応する閾値及びスロープ効率の値を出力する第1の記憶手段と、
この第1の記憶手段から出力された閾値及びスロープ効率の値と、設定された光出力及び設定された消光比の値とを用いて、前記レーザダイオードのバイアス電流及び変調電流を決定し、前記レーザダイオードを駆動する第1の電流制御手段とを備えることを特徴とするレーザダイオード駆動回路。 In a laser diode driving circuit that drives the laser diode with a current superimposed with a bias current and a modulation current that causes the laser diode to emit light according to a transmission signal pattern,
A temperature sensor that detects the ambient temperature;
First storage means for preliminarily storing threshold values and slope efficiency data of the laser diode at each ambient temperature, and outputting threshold and slope efficiency values corresponding to the ambient temperature detected by the temperature sensor;
Using the threshold value and slope efficiency value output from the first storage means, the set light output and the set extinction ratio value, determine the bias current and modulation current of the laser diode, And a first current control means for driving the laser diode.
さらに、前記レーザダイオードの光出力を検知するモニタフォトダイオードと、
所望の光出力及び消光比を設定した初期設定時点での前記モニタフォトダイオードの出力の平均値である第1の基準値と前記初期設定時点でのモニタフォトダイオードの出力の最大値である第2の基準値とを予め記憶し、これらの基準値を出力する第2の記憶手段と、
前記第1の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の平均値との差分が最小になるように前記バイアス電流を補償すると共に、前記第2の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の最大値との差分が最小になるように前記変調電流を補償する第2の電流制御手段とを備えることを特徴とするレーザダイオード駆動回路。 The laser diode driving circuit according to claim 1, wherein
Furthermore, a monitor photodiode for detecting the light output of the laser diode;
A first reference value that is an average value of the output of the monitor photodiode at the initial setting time point when the desired light output and extinction ratio are set, and a second value that is the maximum value of the output of the monitor photodiode at the initial setting time point. Second reference means for storing the reference values in advance and outputting these reference values;
The bias current is compensated so that a difference between the first reference value and an average value of the current output of the monitor photodiode is minimized, and the second reference value and the current output of the monitor photodiode are compensated. And a second current control means for compensating the modulation current so that the difference from the maximum value of the laser current becomes minimum.
前記第1の電流制御手段は、
前記レーザダイオードのバイアス電流及び変調電流を算出し、算出したバイアス電流の値になるように第1の制御信号を出力すると共に、算出した変調電流の値になるように第2の制御信号を出力する演算手段と、
前記第1の制御信号に応じたバイアス電流を前記レーザダイオードに供給する第1の電流源と、
前記第2の制御信号に応じた変調電流を前記レーザダイオードに供給する第2の電流源とからなることを特徴とするレーザダイオード駆動回路。 The laser diode driving circuit according to claim 1, wherein
The first current control means includes
The bias current and modulation current of the laser diode are calculated, and a first control signal is output so that the calculated bias current value is obtained, and a second control signal is output so that the calculated modulation current value is obtained. Computing means for
A first current source for supplying a bias current corresponding to the first control signal to the laser diode;
A laser diode driving circuit comprising: a second current source for supplying a modulation current corresponding to the second control signal to the laser diode.
前記第2の電流制御手段は、
前記モニタフォトダイオードの出力の平均値を検出する平均値検出手段と、
前記モニタフォトダイオードの出力の最大値を検出する最大値検出手段と、
前記第1の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の平均値との差分が最小になるように第3の制御信号を出力する第1の比較増幅手段と、
前記第2の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の最大値との差分が最小になるように第4の制御信号を出力する第2の比較増幅手段と、
前記第3の制御信号に応じたバイアス電流を前記レーザダイオードに供給する第3の電流源と、
前記第4の制御信号に応じた変調電流を前記レーザダイオードに供給する第4の電流源とからなることを特徴とするレーザダイオード駆動回路。 The laser diode driving circuit according to claim 2, wherein
The second current control means includes
Average value detecting means for detecting an average value of the output of the monitor photodiode;
Maximum value detecting means for detecting the maximum value of the output of the monitor photodiode;
First comparison amplification means for outputting a third control signal so that a difference between the first reference value and an average value of the current output of the monitor photodiode is minimized;
Second comparison amplification means for outputting a fourth control signal so that a difference between the second reference value and the maximum value of the current output of the monitor photodiode is minimized;
A third current source for supplying a bias current corresponding to the third control signal to the laser diode;
A laser diode driving circuit comprising: a fourth current source for supplying a modulation current corresponding to the fourth control signal to the laser diode.
周囲温度を検知する温度検知手順と、
各周囲温度における前記レーザダイオードの閾値及びスロープ効率のデータを予め記憶する第1の記憶手段から、前記温度検知手順で検知した周囲温度に対応する閾値及びスロープ効率の値を取得し、この取得した値と、設定された光出力及び設定された消光比の値とを用いて、前記レーザダイオードのバイアス電流及び変調電流を決定し、前記レーザダイオードを駆動する第1の電流制御手順とを備えることを特徴とするレーザダイオード駆動方法。 In a laser diode driving method for driving the laser diode with a current superimposed with a bias current and a modulation current for causing the laser diode to emit light according to a transmission signal pattern,
A temperature detection procedure to detect the ambient temperature;
The threshold value and the slope efficiency value corresponding to the ambient temperature detected in the temperature detection procedure are obtained from the first storage means for preliminarily storing the threshold value and slope efficiency data of the laser diode at each ambient temperature. A first current control procedure for determining the bias current and the modulation current of the laser diode using the value, the set light output and the set extinction ratio value, and driving the laser diode; A method for driving a laser diode.
さらに、前記レーザダイオードの光出力をモニタフォトダイオードで検知する光出力検知手順と、
所望の光出力及び消光比を設定した初期設定時点での前記モニタフォトダイオードの出力の平均値である第1の基準値と前記初期設定時点でのモニタフォトダイオードの出力の最大値である第2の基準値とを予め記憶する第2の記憶手段から、これらの基準値を取得し、前記第1の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の平均値との差分が最小になるように前記バイアス電流を補償すると共に、前記第2の基準値と前記モニタフォトダイオードの現在の出力の最大値との差分が最小になるように前記変調電流を補償する第2の電流制御手順とを備えることを特徴とするレーザダイオード駆動方法。 The laser diode driving method according to claim 5, wherein
Furthermore, a light output detection procedure for detecting the light output of the laser diode with a monitor photodiode,
A first reference value that is an average value of the output of the monitor photodiode at the initial setting time point when the desired light output and extinction ratio are set, and a second value that is the maximum value of the output of the monitor photodiode at the initial setting time point. These reference values are acquired from the second storage means for storing the reference values in advance so that the difference between the first reference value and the average value of the current output of the monitor photodiode is minimized. And a second current control procedure for compensating the bias current and compensating the modulation current so that a difference between the second reference value and the maximum value of the current output of the monitor photodiode is minimized. And a laser diode driving method.
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