JP2011254105A - 光伝送システム、光伝送モジュール、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】VCSELである発光素子と、該発光素子に電流を供給する駆動回路と、周囲の温度に応じた信号が自律的に出力される信号回路とを備え、上記電流は、上記信号によって、発光素子の温度特性に対応するように調整される。また、上記VCSELは、温度に対して閾値電流が単調増加するように共振器長が設定されている。
【選択図】図1
Description
る。半導体発光素子は電気信号を光信号に変換し、光ファイバ等に出力する。この半導体
発光素子は一般に温度特性を有する。例えば、レーザーダイオードの駆動電流−出力特性
(I−P特性)には温度依存性があり、閾値電流やI―P特性の傾き(SE)は温度によ
って変化する。したがって、レーザーダイオードの光出力を一定に制御するためには、温
度に応じて駆動電流を調整する必要がある。
。すなわち、特許文献1記載の光送信器は、レーザーダイオードと、レーザーダイオード
を駆動する駆動回路と、モニタフォトダイオード(PD)、演算処理回路、記憶部、およ
び光出力モニタ信号生成部を含むフィードバック回路と、温度センサとを備える。なお、
記憶部はレーザーダイオードおよび駆動回路並びにモニタPDに関する温度特性情報を格
納し、光出力モニタ信号生成部は、モニタPDからの出力信号に基づき光出力モニタ信号
を生成する。
成部からの光出力モニタ信号および温度センサからの温度モニタ信号を受けて記憶部内の
温度特性情報を読み取り、駆動電流(変調電流Imodおよび閾値電流Ith)の各値を
制御する制御信号を生成する。そして、この制御信号を受けた駆動回路において、レーザ
ーダイオードの光出力が一定(目標値)となるように駆動電流が調整される。
部、および光出力モニタ信号生成部を含むフィードバック回路が必要であるため、光送信
器が大型化してしまう。加えて、このフィードバック回路での消費電力も問題となる。こ
れらの問題は、小型・低消費電力が求められるモバイル装置(例えば、携帯電話)用のデ
ータ伝送モジュールでより顕著なものとなる。
伝送モジュールを提供する点にある。
を供給する駆動回路と、周囲の温度に応じた信号が自律的に出力される信号回路とを備え
、上記信号は、上記電流を、上記発光素子の温度特性に対応するように調整することを特
徴とする。
応した値にできるため、余分なマージン分を減らし、低消費電力化を実現できる。また、
本信号回路は自律的に上記信号を出力するため、フィードバック回路や演算処理回路ある
いは記憶回路が不要となり、さらなる低消費電力化とモジュールの小型化を図ることがで
きる。
発光素子であり、上記電流が、変調電流およびバイアス電流の少なくとも一方を含んでい
ることを特徴とする。こうすれば、小型・低消費電力の光伝送システムを実現できる。
いても良い。この場合、上記信号が、上記変調電流およびバイアス電流それぞれを、発光
素子の温度特性に対応するように調整することが好ましい。こうすれば、発光素子に供給
する変調電流およびバイアス電流それぞれを発光素子の温度特性に適応したものにできる
ため、余分なマージン分をさらに減らし、一層の低消費電力化を実現できる。
ーザ)を用いることができる。この場合、上記VCSELは、温度に対して閾値電流が単調増加するように共振器長が設定されていることが好ましい。
子とを備えることを特徴とする。
流を供給する駆動回路と、光データ受信用の受光素子と、周囲の温度に応じた信号が自律
的に出力される信号回路とを備え、上記信号は、上記電流を、発光素子の温度特性および
受光素子の温度特性に対応するように調整することを特徴とする。
び受光素子に適応した値にできるため、余分なマージン分を減らし、低消費電力化を実現
できる。また、本信号回路は自律的に上記信号を出力するため、フィードバック回路や演
算処理回路あるいは記憶回路が不要となり、さらなる低消費電力化とモジュールの小型化
を図ることができる。
と、光伝送路と、光データ受信用の受光素子を含む第2の光モジュールとを備え、上記光
伝送路の一方の端部に上記第1の光モジュールが設けられ、該光伝送路の他方の端部に上
記第2の光モジュールが設けられていることを特徴とする。この場合、上記光伝送路は、
光導波路であっても良く、この光導波路はポリマー導波路であっても良い。また、上記光
導波路は、フレキシブル性を有していても良い。
が、発光素子に供給する電流を、発光素子の温度特性に適応した値に調整するため、余分
なマージン分を減らし、低消費電力化を実現することができる。また、本信号回路は上記
信号を自律的に出力するため、さらなる低消費電力化とモジュールの小型化を図ることが
できる。
発明の光伝送モジュールの一構成例を示すブロック図である。同図に示すように、光伝送
モジュール1は、送信部2、光導波路8、および受信部5を備える。送信部2は、例えば
VCSELを用いた(送信用の)発光素子4と、出力調整回路11(信号回路)と、ドラ
イバ回路3(駆動回路)とを備える。また、受信部5は、PD等の(受信用の)受光素子
6と、アンプ回路7とを備える。
伝送路)8は、例えばポリマー導波路であり、フレキシブル性を有することが好ましい。
なお、本光伝送モジュール1は、例えば、携帯電話のCPU基板およびLCD基板間のデ
ータ伝送用に好適に用いられる。
いては、ドライバ回路3に、CPU等から送られる変調信号(Ms−・Ms+)と、出力
調整回路11から出力された信号とが入力される。ここで、出力調整回路11は、外部(
発光素子からのフィードバック回路や演算処理回路等)の制御を受けることなく自律的に
、周囲の温度に応じた信号を出力する。ドライバ回路3は、変調電流Imodとバイアス
電流Ibiasとを生成し、これらの総和を駆動電流Idとして発光素子4に供給する。
力調整回路11は、第1の信号生成回路と、第2の信号生成回路とを備え、ドライバ回路
3は、変調電流供給回路3aと、バイアス電流供給回路3bとを備える。
電流供給回路3aは、この第1の信号MCASを受けて温度に応じた変調電流Imodを
生成し、これを発光素子4に供給する。すなわち、第1の信号MCASは、変調電流供給
回路3aが生成する変調電流Imodを直接調整する。
、バイアス電流供給回路3bは、この第2の信号BCASを受けて温度に応じたバイアス
電流Ibiasを生成し、これを発光素子4に供給する。すなわち、第2の信号BCAS
は、変調電流供給回路3bが生成する変調電流Ibiasを直接調整する。
例である。
ーラトランジスタTR30〜32とを備える。トランジスタTR30は、そのコレクタが
抵抗R20を介してVccに接続され、そのエミッタが抵抗R22を介してトランジスタ
TR32のコレクタに接続される。このトランジスタTR30のベースには変調信号Ms
+が与えられる。また、トランジスタTR31は、そのコレクタが抵抗R21を介してV
ccに接続され、そのエミッタが抵抗R23を介してトランジスタTR32のコレクタに
接続される。このトランジスタTR31のベースには変調信号Ms−が与えられる。また
、トランジスタTR32のエミッタには抵抗R24を介してGNDが接続され、トランジ
スタTR32のベースには第1の信号MCASが与えられる。上記構成によれば、トラン
ジスタTR30およびTR31が変調信号を電流変換し、この電流を、トランジスタTR
32が第1の信号(MCAS)に基づいて増幅する。これにより、トランジスタR30の
コレクタおよび抵抗R20間のノードあるいはトランジスタR31のコレクタおよび抵抗
R21間のノードから変調電流Imodが取り出される。
型のバイポーラトランジスタTR33とを備える。トランジスタTR33は、そのコレク
タが抵抗R25を介してVccに接続され、そのエミッタが抵抗R26を介してGNDが
接続される。トランジスタTR33のベースには第2の信号BCASが与えられる。上記
構成によれば、Vccからの電流を、トランジスタTR33が第2の信号BCASに基づ
いて増幅する。これにより、抵抗R25およびトランジスタR33のコレクタ間のノード
からバイアス電流Ibiasが取り出される。
発光素子4の温度特性に対応するように自動制御(調整)し、温度に応じた第2の信号B
CASが、バイアス電流Ibiasを、送信用発光素子4の温度特性に対応するように自
動制御(調整)する。
hは、温度に対し、−30(℃)付近に軸をもつ下に凸の二次曲線に沿って変化し(図1
4・図15参照)、その電流−出力(I−P)特性の傾きSEは、温度に対してリニアに
減少する(図14・図16参照)。このような発光素子4の温度特性に対応するように、
本実施の形態では、変調電流Imodの振幅が、温度に対してリニアに増加する温度特性
を有し(図10参照)、バイアス電流Ibiasが、温度に対して−30℃付近を軸とす
る下に凸の二次曲線に沿って変化する(すなわち、実使用温度範囲おいて逓増する)温度
特性を有している(図11参照)。例えば、0<T2<T3の場合、図12(a)(b)
に示すように、T3における変調電流Imodの振幅はT2における変調電流Imodの
振幅より大きく、T3におけるバイアス電流IbiasもT2におけるバイアス電流Ib
iasより大きくなっている。
うに直接調整しうる第1の信号MCASを自律的に出力する。このため、第1の信号生成
回路11aは、例えば図3のように構成される。すなわち、第1の信号生成回路11aは
、電源VccとGNDとの間に抵抗RnicrおよびRcuが直列に接続された構成であ
り、抵抗RnicrおよびRcu間のノードから、出力(Vout)として第1の信号M
CASが取り出される。この抵抗RnicrおよびRcuは温度特性を有し、各抵抗(R
cu・Rnicr)の抵抗値は温度によって図5のように変化し、これによって、Vou
t(第1の信号MCAS)は、温度に対して直線的(単調に)に増加する(図6参照)。
るように直接調整しうる第2の信号BCASを自律的に出力する。このため、第2の信号
生成回路11bは、例えば図4のように構成される。すなわち、第2の信号生成回路11
bは、トランジスタTr、抵抗Rc、抵抗Re、抵抗R1〜R2、およびオペアンプ(A
MP)を備える。トランジスタTrは、そのコレクタが抵抗Rcを介してノードn1に接
続され、そのエミッタが抵抗Reを介してノードn3に接続され、そのベースがノードn
2に接続されている。ノードn1はVccに接続され、ノードn1・n2間には抵抗R1
が配され、ノードn2・n3間には抵抗R2が配される。さらに、ノードn1およびトラ
ンジスタTrのエミッタが、負帰還がなされたオペアンプの各入力に接続され、オペアン
プの出力(Vout)として第2の信号BCASが取り出される。なお、ノードn3およ
びトランジスタTrのコレクタを、負帰還がなされたオペアンプの各入力に接続しても良
い。
りであるが、トランジスタTrは温度特性を有しており、抵抗Rcを流れる電流Icは温
度によって図7のように変化する。これによって、Vout(第2の信号BCAS)は、
図8に示すように、温度に対して、−30℃付近を軸とする下に凸の二次曲線に沿って変
化する(すなわち、実使用温度範囲においては逓増する)。
よび変調電流Imodを発光素子4の温度特性に適応したものにできるため、余分なマー
ジン分が減り、低消費電力化を実現できる。また、PDを含むフィードバック回路や演算
処理回路あるいは記憶回路が不要であるため、さらなる低消費電力化とモジュールの小型
化を図ることができる。
わち、バイアス電流についてはフィードバック調整を行う。同図に示すように、送信部2
は、出力調整回路11と、ドライバ回路3と、フィードバック回路40とを備える。出力
調整回路11は第1の信号生成回路11aを備え、ドライバ回路3は変調電流供給回路3
aとバイアス電流供給回路3cとを備える。第1の信号生成回路11aは温度に応じた第
1の信号MCASを自律的に出力し、変調電流供給回路3aは、この第1の信号MCAS
を受けて温度に応じた変調電流Imodを生成し、これを発光素子4に供給する。バイア
ス電流供給回路3cは、フィードバック回路40からの信号を受けて発光素子40の出力
に応じたバイアス電流Ibiasを生成し、これを発光素子4に供給する。すなわち、第
1の信号MCASは、変調電流Imodを直接調整する。
わち、出力調整回路11に温度センサ(図示せず)を設ける。同図に示すように、出力調
整回路11は、温度センサを有する第1の信号生成回路11xと、温度センサを有する第
2の信号生成回路11yとを備え、ドライバ回路3は、変調電流供給回路3dと、バイア
ス電流供給回路3eとを備える。第1の信号生成回路11xは温度に応じて第1の信号M
TASを自律的に出力し、変調電流供給回路3dは、この第1の信号MTASを受けて温
度に応じた変調電流Imodを生成し、これを発光素子4に供給する。すなわち、第1の
信号MTASは、変調電流Imodを直接調整する。
第2の信号生成回路11yは温度に応じて第2の信号BTASを自律的に出力し、変調電
流供給回路3eは、この第2の信号BTASを受けて温度に応じたバイアス電流Ibia
sを生成し、これを発光素子4に供給する。すなわち、第2の信号BTASは、バイアス
電流Ibiasを直接調整する。
わち、出力調整回路11から出力される信号を共通とする。同図に示すように、出力調整
回路11は、信号生成回路11zを備え、ドライバ回路3は、変調電流供給回路3fと、
バイアス電流供給回路3gとを備える。信号生成回路11zは温度に応じて(共通の)信
号CASを自律的に出力し、変調電流供給回路3fは、この信号CASを受けて温度に応
じた変調電流Imodを生成し、これを発光素子4に供給する。また、変調電流供給回路
3eも、上記(共通)信号CASを受けて温度に応じたバイアス電流Ibiasを生成し
、これを発光素子4に供給する。すなわち、信号CASは、変調電流Imodおよびバイ
アス電流Ibiasを直接調整する。
わち、発光素子4のみならず受信部の受光素子の温度特性(例えば、フォトダイオードの
変換効率の温度特性)も考慮して出力調整回路11を構成する。同図に示すように、出力
調整回路11は、第1の信号生成回路11Pと、第2の信号生成回路11Qとを備え、ド
ライバ回路3は、変調電流供給回路3aと、バイアス電流供給回路3bとを備える。第1
の信号生成回路11Pは、温度に応じて、受光素子の温度特性も考慮した第1の信号MG
ASを自律的に出力し、変調電流供給回路3aは、この第1の信号MGASを受けて温度
に応じた変調電流Imodを生成し、これを発光素子4に供給する。すなわち、第1の信
号MGASは、変調電流Imodを直接調整する。
号BGASを自律的に出力し、バイアス電流供給回路3bは、この第2の信号BGASを
受けて温度に応じたバイアス電流Ibiasを生成し、これを発光素子4に供給する。す
なわち、第2の信号BGASは、バイアス電流Ibiasを直接調整する。
こうすれば、変調電流Imodおよびバイアス電流Ibiasは、受光素子の温度特性も
考慮されたものとでき、光伝送モジュールの一層の省電力化が実現できる。
うに共振器長(共振器長=有効p−DBR長+活性層の厚み+有効n−DBR長、図21
参照)を設定しておくことが好ましい。
けておくことが好ましい。例えば、両者の間隔を10mm以内とする。また、送信部の発
光素子には、レーザダイオード(LD)、有機ELあるいはLED等を用いても構わない
。
例を示している。すなわち、図23(a)は本光伝送モジュールを内蔵した折り畳み式携
帯電話の外観を示す斜視図である。図23(b)は、図23(a)に示した折り畳み式携
帯電話における、本光伝送モジュールが適用されている部分のブロック図である。この図
に示すように、折り畳み式携帯電話140における本体140a側に設けられた制御部1
41と、本体の一端にヒンジ部を軸として回転可能に備えられる蓋(駆動部)140b側
に設けられた外部メモリ142,カメラ部(デジタルカメラ)143,表示部(液晶ディ
スプレイ表示)144とが、それぞれ光伝送モジュール104によって接続されている。
ある。この図に示すように、光伝送モジュール104は、ヒンジ部における支持棒に巻き
つけて屈曲させることによって、本体側に設けられた制御部と、蓋側に設けられた外部メ
モリ142,カメラ部143,表示部144とをそれぞれ接続している。
れた空間で高速、大容量の通信を実現できる。したがって、例えば、折り畳み式液晶表示
装置などの、高速、大容量のデータ通信が必要であって、小型化が求められる機器に特に
好適である。
ヘッドやハードディスク記録再生装置における読み取り部など、駆動部を有する装置に適
用できる。この場合、光伝送モジュールの光導波路(光伝送路)にフレキシブル性を持た
せる。
いる。図22(a)は、印刷装置の外観を示す斜視図である。この図に示すように、印刷
装置150は、用紙152の幅方向に移動しながら用紙152に対して印刷を行うプリン
タヘッド151を備えており、このプリンタヘッド151に光伝送モジュール204の一
端が接続されている。
ック図である。この図に示すように、光伝送モジュール204の一端部(例えば、受信部
5)はプリンタヘッド151に接続されており、他端部(例えば、送信部2)は印刷装置
150における本体側基板に接続されている。なお、この本体側基板には、印刷装置15
0の各部の動作を制御する制御手段などが備えられる。
した場合の、本光伝送モジュールの光伝送路の湾曲状態を示す斜視図である。この図に示
すように、光伝送モジュール204をプリンタヘッド151のような駆動部に適用する場
合、プリンタヘッド151の駆動によってその光伝送路の湾曲状態が変化するとともに、
該光伝送路の各位置が繰り返し湾曲される。
らの駆動部に好適である。また、光伝送モジュール204をこれらの駆動部に適用するこ
とにより、駆動部を用いた高速、大容量通信を実現できる。
。この場合も、光伝送モジュールの光導波路(光伝送路)にフレキシブル性を持たせるこ
とが好ましい。
ク)161、ヘッド(読み取り、書き込み用ヘッド)162、基板導入部163、駆動部
(駆動モータ)164、光伝送モジュール304を備えている。
ある。ヘッド162は、ディスク161上に記録された情報を読み取り、また、ディスク
161上に情報を書き込むものである。なお、ヘッド162は、光伝送モジュール304
を介して基板導入部163に接続されており、ディスク161から読み取った情報を光信
号として基板導入部163に伝搬させ、また、基板導入部163から伝搬された、ディス
ク161に書き込む情報の光信号を受け取る。
ッド162のような駆動部に適用することにより、高速、大容量通信を実現できる。
更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせ
て得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明の一形態に係る発光素子回路は、発光素子と、該発光素子に電流を供給する駆動回路と、周囲の温度に応じた信号が自律的に出力される信号回路とを備え、上記信号は、上記電流を、上記発光素子の温度特性に対応するように調整することを特徴とする。
応した値にできるため、余分なマージン分を減らし、低消費電力化を実現できる。また、
本信号回路は自律的に上記信号を出力するため、フィードバック回路や演算処理回路ある
いは記憶回路が不要となり、さらなる低消費電力化とモジュールの小型化を図ることがで
きる。
こうすれば、信号回路の小型化・省電力化を図ることができる。この回路素子はトランジ
スタであっても良いし、抵抗であっても良い。この場合、上記信号回路を、温度特性の異
なる複数種のトランジスタを含んで構成し、あるいは温度特性の異なる複数種の抵抗を含
んで構成し、またあるいは温度特性を有するトランジスタと温度特性を有する抵抗を含ん
で構成しても構わない。さらに、上記信号回路を温度センサを含んで構成することも可能
である。
号であっても良いし、温度に対して逓増する電気信号であっても良い。
いても良い。この場合、上記信号が、上記変調電流およびバイアス電流それぞれを、発光
素子の温度特性に対応するように調整することが好ましい。こうすれば、発光素子に供給
する変調電流およびバイアス電流それぞれを発光素子の温度特性に適応したものにできる
ため、余分なマージン分をさらに減らし、一層の低消費電力化を実現できる。
号が自律的に出力される第1の信号回路と、周囲の温度に応じた第2の信号が自律的に出
力される第2の信号回路とからなり、上記第1の信号が、上記変調電流を、発光素子の温
度特性に対応するように調整し、上記第2の信号が、上記バイアス電流を、発光素子の温
度特性に対応するように調整しても良い。こうすれば、発光素子に供給する変調電流およ
びバイアス電流それぞれを発光素子の温度特性に適応したものにできるため、余分なマー
ジン分をさらに減らし、一層の低消費電力化を実現できる。
号が自律的に出力される第1の信号回路からなり、上記第1の信号が、上記変調電流を、
発光素子の温度特性に対応するように調整し、上記バイアス電流は上記発光素子の出力に
基づいてフィードバック調整されても良い。
ーザ)を用いることができる。この場合、上記VCSELは、温度に対して閾値電流が直
線的に増加するように共振器長が設定されていることが好ましい。
び受光素子に適応した値にできるため、余分なマージン分を減らし、低消費電力化を実現
できる。また、本信号回路は自律的に上記信号を出力するため、フィードバック回路や演
算処理回路あるいは記憶回路が不要となり、さらなる低消費電力化とモジュールの小型化
を図ることができる。
リンタ、ハードディスク等の電子機器に好適である。
2 送信部
3 ドライバ回路(駆動回路)
4 発光素子
5 受信部
6 受光素子
11 出力調整回路(信号回路)
11a・11x・11P 第1の信号生成回路(第1の信号回路)
11b・11y・11Q 第2の信号生成回路(第2の信号回路)
11z 信号生成回路
Claims (8)
- VCSELであるデータ送信用の発光素子と、
該発光素子に少なくともバイアス電流を含んだ電流を供給する駆動回路と、
周囲の温度に応じた信号が自律的に出力される信号回路とを備え、
上記信号は、上記電流を、上記発光素子の温度特性に対応するように調整するものであり、
上記VCSELは、温度に対して閾値電流が単調増加するように共振器長が設定されていることを特徴とする光伝送システム。 - 上記VCSELは、温度に対して閾値電流が直線的に増加するように共振器長が設定されていることを特徴とする請求項1に記載の光伝送システム。
- 請求項1または2に記載の光伝送システムと、光データ受信用の受光素子とを備えることを特徴とする光伝送モジュール。
- 請求項1または2に記載の光伝送システムを含む第1の光モジュールと、光伝送路と、光データ受信用の受光素子を含む第2の光モジュールとを備え、
上記光伝送路の一方の端部に上記第1の光モジュールが設けられ、該光伝送路の他方の端部に上記第2の光モジュールが設けられていることを特徴とする光伝送モジュール。 - 上記光伝送路は、光導波路であることを特徴とする請求項4に記載の光伝送モジュール。
- 上記光導波路は、ポリマー導波路であることを特徴とする請求項5に記載の光伝送モジュール。
- 上記光導波路は、フレキシブル性を有することを特徴とする請求項5または6に記載の光伝送モジュール。
- 請求項3から7の何れか一項に記載の光伝送モジュールを備えることを特徴とする電子機器。
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