JP4116095B2 - Drive control data generation method - Google Patents

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Description

技術分野
本発明は、光伝送に利用される光トランスミッタや光伝送モジュールに含まれるレーザダイオードの温度特性を考慮した駆動制御データの生成方法、前記駆動制御データを生成するための評価装置、更にはそのようなデータ生成方法を採用して光トランスミッタを製造する方法に関し、個々のレーザダイオードの温度特性のばらつきを前記駆動制御データに反映させるのに適用して有効な技術に関する。
背景技術
レーザダイオードは、ダブルヘテロ接合を有し、それに流す順方向電流がある電流値以上になるとレーザ発振を開始し、レーザ光を放出する。このレーザ発振開始の電流を閾値電流（Ith）と言う。レーザダイオードに流すべき順方向電流（Id）の大きさは、必要な光出力に応じて決定される。この順方向電流（Id）は、概略的に、Ith+Imodと表すことができる。Imodを変調電流と称し、必要な順方向電流のうち、変調電流をレーザダイオードに流したり流さなかったりすること（変調電流のオン／オフ制御と称する）によって、レーザダイオードの光出力をオン／オフせることができる。レーザダイオードを用いた光通信ではその光出力のオン／オフによって情報伝達を行う。光出力のオン／オフの高速応答性を実現するためには、順方向電流Idのうち、変調電流Imodをパルス状にオン／オフすることが望ましい。
前記レーザダイオードは、順方向電流に対する光出力が温度に依存して変化する、という温度特性を有する。このとき、前記閾値電流と変調電流の温度特性は相互に異なっており、夫々非線形特性である。これに対し、レーザダイオードの駆動電流経路に配置される電流源トランジスタなどは温度に対する電流特性が線形特性とされる。
また、前記レーザダイオードや電流源トランジスタ等の特性には個体差があり、それらを組み立てて光トランスミッタ若しくは光伝送モジュールを構成した場合は更に組み立て誤差による特性のばらつきも生ずる。
したがって、レーザダイオードの駆動電流に関する温度特性は光トランスミッタ若しくは光伝送モジュール毎に無視し得ないばらつきがある。
そのようなばらつきを個々に修正する場合には、各々の特性を実測し、個々に抵抗などを外付けして対処することも可能である。しかしながら、そのような手法では調整に時間がかかり過ぎてしまう。
そこで、本発明者は先の出願（特願平７−３４４８８０号）において、温度をパラメータとするレーザダイオードの駆動データをメモリに格納しておき、温度検出により対応するデータを前記メモリから読出し、読出したデータに基づいてレーザダイオードの駆動回路を制御する光トランスミッタ若しくは光伝送モジュールの構成において、前記駆動データを生成する方法として、光トランスミッタ若しくは光伝送モジュールを恒温漕に入れ、所定範囲で温度を変えながら所望の光出力を得るために必要な閾値電流及び変調電流などを実測し、実測した情報に基づいてレーザダイオードの駆動制御データを生成する方法について提案した。しかしながら、恒温漕によって光トランスミッタ若しくは光伝送モジュールの温度を設定するには比較的時間を要し、前記駆動データの作成効率を向上させるに限界のあることが明らかにされた。
尚、レーザダイオードの温度特性に関するデータをメモリに格納しておき、温度検出により対応するデータを前記メモリから読出し、読出したデータに基づいてレーザダイオードの駆動回路を制御する発明が知られている。例えばそのような発明について記載された文献の例としては、特開平３−３６７７７、特開平２−３０８５８４、特開平４−１５２５８２、特開平６−４５６７２、特開平６−６１５５５、特開平７−３８７０５、特開平７−１１１３５５の各号公報がある。但し、それら公開公報には、メモリに格納すべきデータをどのように作成するかについては記載がない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、温度依存性のあるレーザダイオードの駆動制御データを光トランスミッタ毎に効率的に生成する方法を提供することを目的とする。
本発明の別の目的は、温度依存性のあるレーザダイオードの駆動制御データを光トランスミッタ毎に効率的に生成できる評価装置を提供する事にある。
本発明のその他の目的は、レーザダイオードの駆動制御データを温度に応じてメモリから読出して所定の光出力を得ることができる光トランスミッタの当該駆動制御データが当該トランスミッタの特性に適合する光トランスミッタを製造する方法を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は本明細書の以下の記述から明らかにされるであろう。
発明の開示
本発明に係る光トランスミッタの駆動制御データ作成方法は、レーザダイオードと、前記レーザダイオードに駆動電流を流すドライバと、前記ドライバが流す駆動電流を制御する制御手段と、前記レーザダイオードからの発光出力を先端のコネクタまで伝達する光ファイバーとを有する光トランスミッタにおける、前記コネクタから所定の光出力を得るのに必要な前記駆動電流の温度特性に応じた駆動制御データを生成する方法であり、離散的な複数の温度下での前記レーザダイオードに関する駆動電流の情報から全温度範囲の駆動電流の情報を近似式を用いて計算する第１処理と、特定の温度下でレーザダイオードを駆動して実測した駆動電流の情報と前記近似計算で得られた駆動電流の情報との差分に応じた補正係数を用いて、前記近似計算で得られた駆動電流の情報を補正し、補正された駆動電流の情報から駆動制御データを生成する第２処理とを含む。
レーザダイオードの製造メーカはその性能を指標するために、所定の光出力を得るためのレーザダイオードの駆動電流を複数の温度下で測定して取得したデータを添付する。例えばこれを、離散的な複数の温度下での前記駆動電流の情報として、全温度範囲の駆動電流の情報を近似計算することができる。近似計算された駆動電流の情報は特定の温度下で実測された駆動電流の情報に基づい取得された補正係数を用いて補正される。したがって、全温度範囲で逐一駆動電流を実測することを要せず、効率的に駆動制御データを生成することができる。駆動制御データは、温度をパラメータとする閾値電流に関するデータと変調電流に関するデータとされる。
前記特定の温度下とは、例えば常温下である。したがって、恒温漕を用いて光トランスミッタの温度を規定することも要しない。実測時の温度は例えば光トランスミッタ内の温度センサを用いて測定すればよい。
前記補正係数は、前記近似計算で得られた前記特定の温度における駆動電流の情報に対する前記特定の温度下でレーザダイオードを駆動して実測した駆動電流の情報の割合とすることができる。このとき、前記補正は、前記近似計算で得られた駆動電流の情報を前記補正係数倍する処理とされる。
上記により、光トランスミッタの実使用上最適な、換言すれば光トランスミッタ及びレーザダイオードの特性に即した、駆動制御データを能率的に作成することができる。
前記第２処理で得られた駆動制御データは前記制御手段が保有する電気的に書込み可能な不揮発性記憶手段に書き込まれる。これにより、光トランスミッタは、検出された温度に応ずる駆動制御データを前記不揮発性記憶手段から読出し、読出したデータに基づいてレーザダイオードの駆動回路を制御することになる。
前記データ生成方法を適用した評価装置は、レーザダイオードと、前記レーザダイオードに駆動電流を流すドライバと、前記レーザダイオードの発光出力を先端のコネクタまで伝達する光ファイバーと、前記ドライバが流す駆動電流を制御するマイクロコンピュータとを有する光トランスミッタに対し、前記コネクタから所定の光出力を得るのに必要な前記駆動電流の温度特性に応じた駆動制御データを生成して前記マイクロコンピュータの不揮発性記憶手段に書き込み制御を行う装置であって、前記コネクタと前記マイクロコンピュータとに接続可能なレシーバ回路と、前記マイクロコンピュータに接続可能なホスト装置とを有する。前記ホスト装置は、離散的な複数の温度下での前記レーザダイオードに関する駆動電流の情報から全温度範囲の駆動電流の情報を近似式を用いて計算し、前記レシーバ回路は、前コネクタを介して前記レーザダイオードの発光出力を受けるフォトダイオードを有し、フォトダイオードへの光入力に対応して流れる電流の大きさに応ずる検出信号を前記マイクロコンピュータに出力し、前記マイクロコンピュータは前記レーザダイオードに駆動電流を流し、前記検出信号が所定値になったときの駆動電流の大きさを前記ホスト装置に与え、また、前記ホスト装置は、前記マイクロコンピュータから与えられた駆動電流の大きさと前記近似計算で得られた駆動電流の大きさとの差分に応じた補正係数を用いて、前記近似計算で得られた駆動電流の情報を補正し、補正された駆動電流の情報から駆動制御データを生成し、生成された駆動制御データを前記マイクロコンピュータが保有する不揮発性記憶手段に書き込み制御する。
前記データ生成方法を適用した光トランスミッタの製造方法は、レーザダイオードを含むレーザモジュールと、前記レーザダイオードに駆動電流を流すドライバと、前記ドライバが流す駆動電流を制御するマイクロコンピュータとを回路基板に搭載する処理と、前記レーザダイオードからの発光出力を先端のコネクタまで伝達する光ファイバーを前記レーザモジュールに結合する処理と、前記コネクタから所定の光出力を得るのに必要な前記駆動電流の温度特性に応じた駆動制御データを作成する処理と、作成した駆動制御データを前記マイクロコンピュータの内蔵不揮発性メモリに書き込み制御する処理とを含む。そして、前記駆動制御データを作成する処理は、離散的な複数の温度下での前記レーザダイオードに関する駆動電流の情報から全温度範囲の駆動電流の情報を近似式を用いて計算する第１処理と、特定の温度下でレーザダイオードを駆動して実測した駆動電流の情報と前記近似計算で得られた駆動電流の情報との差分に応じた補正係数を用いて前記近似計算で得られた駆動電流の情報を補正し、補正された駆動電流の情報から駆動制御データを生成する第２処理、とを含む。
【図面の簡単な説明】
第１図は光伝送モジュールの一例ブロック図、
第２図はＬＤの温度特性とそれに関連する消光不良及び発光遅延の説明図、
第３図はある一定の光出力を得る場合に必要な順方向電流Ｉｄが温度に対して非線形的に変化されることを示す説明図、
第４図は光トランスミッタの詳細な一例を示す回路図、
第５図はレーザダイオードの電流経路をオン／オフ制御するトランジスタのスイッチング制御回路の一例回路図、
第６図はＬＤの駆動制御データテーブルの構造を示す説明図、
第７図はＣＰＵによるＬＤ駆動制御の一例フローチャート、
第８図は光トランスミッタの外観図、
第９図は評価装置の一例ブロック図、
第１０図は標準レシーバ回路の回路図、
第１１図はＬＤ駆動情報の数学的な近似式の例を示す説明図、
第１２図はＬＤ駆動情報の数学的な近似計算に用いるＬＤメーカ提供のＬＤ駆動情報の例を示す説明図、
第１３図は数学的な近似計算にて得られたＬＤ駆動情報の補正処理の手順を示す一例フローチャート、
第１４図は近似計算によって得られたＬＤ駆動情報と補正されたＬＤ駆動情報との関係の一例を示す説明図、
第１５図はＬＤの駆動制御データを生成する方法の一例を全体的に示したフローチャートである。
発明を実施するための最良の形態
《光伝送モジュールの構成》
第１図には光伝送モジュールのブロック図が示されている。同図に示される光伝送モジュール１は、光トランスミッタ１Ｔと光レシーバ１Ｒを有する。前記光トランスミッタ１Ｔは、夫々個別に半導体集積回路化されたレーザダイオードモジュール１０、ドライバ回路１１、入力回路１２及びマイクロコンピュータ１７を備える。前記光レシーバ１Ｒは、夫々個別に半導体集積回路化されたピンフォトダイオード１３、プリアンプ１４、メインアンプ１５、及び出力回路１６を備える。
前記レーザダイオードモジュール１０はレーザダイオード（ＬＤとも記す）１００とモニタ用のフォトダイオード（ＰＤとも記す）１０１を有し、レーザダイオード１００の光出力は光出力端子ＯＰＯＵＴに出力される。前記ピンフォトダイオード１３は光入力端子ＯＰＩＮから光信号を受ける。入力回路１２にはデータ入力端子ＤＴＩＮとクロック入力端子ＣＬＩＮに結合され、出力回路１６はデータ出力端子ＤＴＯＵＴとクロック出力端子ＣＬＯＵＴに接続されている。
前記入力回路１２はＤ型フリップフロップで成るような入力バッファ１２０を有する。入力バッファ１２は端子ＣＬＩＮからのクロック信号に同期してデータ入力端子ＤＴＩＮからのデータ信号を順次ラッチし、これによって、クロック入力端子ＣＬＩＮから供給されるクロック信号を用いてデータ入力端子ＤＴＩＮから供給されるデータ信号を波形整形して出力する。
ドライバ回路１１はＬＤドライバ１１０とオートパワーコントロール回路（ＡＰＣ）１１１を有する。ＬＤドライバ１１０は、ＬＤ１００に、その閾値電流に応ずるバイアス電流を流し、入力バッファ１２０から供給されるデータ信号に応じて、ＬＤ１００をオン／オフ制御するための変調電流を選択的にＬＤ１００に流す。
ＰＤ１０１は、ＬＤ１００の発光を光電変換し、ＬＤ１００の光出力に対するモニタ電圧を形成可能とする。ＡＰＣ１１１は、前記ＬＤ１００に対するモニタ電圧に基づいて、発光時にＬＤ１００に流れる順方向電流が、規定の光出力を得るのに必要な電流になるように、補助的な制御を行う。前記閾値電流と変調電流とに対する基本的な制御はマイクロコンピュータ１７が行う。ＡＰＣ１１１による制御は補助的な制御である。ＬＤ１００の光出力は光出力端子ＯＰＯＵＴから光ファイバ等の伝送路に与えられる。
前記ピンフォトダイオード１３は伝送路から光入力端子ＯＰＩＮに供給された光信号を検出して受信信号電流に変換する。この受信信号電流は、プリアンプ１４で電圧信号に変換される。変換された電圧信号はメインアンプ１５に与えられる。メインアンプ１５は、入力された電圧信号をＥＣＬレベルまで増幅する。メインアンプ１５の出力を受ける出力回路１６は、タイミング抽出部１６０、識別部１６１及びフリップフロップのような出力バッファ１６２を有する。タイミング抽出部１６０は入力信号を２系統に分け、一方を遅延させ、これを他方と論理積を採り、例えば１５５．５２ＭＨｚのクロック成分を含むパルスを生成する。このパルスは図示を省略するＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタにより１５５．５２ＭＨｚのクロック成分のみが抽出され、それがリミット増幅されて、クロック信号が生成される。識別部１６１はメインアンプ１５からの入力信号を十分に増幅し、波形の上部と下部をスライスした信号に整形する。出力バッファ１６２は前記スライスされた信号を前記クロック信号を用いて波形整形（パルス幅歪みの抑圧）を行なう。出力バッファ１６２の出力がデータ出力端子ＤＴＯＵＴに与えられ、前記タイミング抽出部１６０で形成されたクロック信号がクロック出力端子ＣＬＯＵＴに与えられる。
第１図に示される光トランスミッタ１Ｔは、マイクロコンピュータ１７を備える。このマイクロコンピュータ１７は、特に制限されないが、光レシーバ１Ｒの制御にも利用される。
前記マイクロコンピュータ１７は、特に制限されないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１７０、ＲＡＭ（Random Access Memory）１７１，ＲＯＭ（Read Only Memory）１７２、電気的消去及び書き込み可能な不揮発性記憶装置の一例であるフラッシュメモリ１７３、及び入出力回路（Ｉ／Ｏ）１７４などを有し、それらは内部バス１７５に結合されている。特に制限されないが、ＲＯＭ１７２は定数データ等を保有するマスクＲＯＭであり、ＲＡＭ１７１はＣＰＵ１７０のワーク領域とされ、フラッシュメモリ１７３はＣＰＵ１７０の動作プログラムや制御データ等を書き換え可能に保有する。
マイクロコンピュータ１７は、光伝送モジュール１を全体的に制御する回路である。ＬＤ１００の駆動制御データはフラッシュメモリ１７３に格納される。ＣＰＵ１７０は、ＬＤ１００を駆動して光伝送を行うとき、後述の温度センサ１１２で検出された温度に応ずる駆動制御データをフラッシュメモリ１７３から読出し、読出したデータに基づいてＬＤドライバ１１０によるＬＤ１００の駆動制御を行う。すなわち、ＬＤ１００の温度特性に基づいて作成されたデータテーブル（駆動制御データテーブル）をフラッシュメモリ１７３に用意し、ＣＰＵ１７０は、ＬＤ１００が必要とする光出力や温度等に応じて、当該ＬＤ１００の温度特性に即してその駆動電流を制御する。その他に、マイクロコンピュータ１７は前記プリアンプ１４のゲインを切り換え制御したりする。
前記マイクロコンピュータ１７は、マイクロコンピュータインタフェース端子（マイコンインタフェース端子とも称する）ＭＣＩＦを介して光伝送モジュールの外部と接続可能である。マイコンインタフェース端子ＭＣＩＦは、マイクロコンピュータ１７のモード端子、及び入出力回路の所定のポートに接続される。
マイクロコンピュータ１７は通常モードのほかに例えばブートモードを有する。マイクロコンピュータ１７に通常モードが設定されると、ＣＰＵ１７０はフラッシュメモリ１７３に格納されている動作プログラムを実行する。ブートモードは、フラッシュメモリ１７３をマイクロルコンピュータ１７の外部から書き換え可能にする動作モードである。マイクロコンピュータ１７にブートモードが設定されると、入出力回路１７４はフラッシュメモリ１７３を外部から直接書き換え可能な信号入出力状態にされる。すなわち、ブートモードが設定されると、書き換え用の高電圧、プログラム信号、アドレス及びデータをマイコンインタフェース端子ＭＣＩＦを介して前記フラッシュメモリ１７３との間でやりと可能になる。このブートモードを用いて、フラッシュメモリ１７３に前記駆動データ制御テーブルを書き込んだり、ＣＰＵ１７０の動作プログラムを書き込むことができる。更にフラッシュメモリ１７３の書き換えも可能である。上記ブートモードのような機能は、マイクロコンピュータ１７のユーザプログラムモードでも同様な機能（フラッシュメモリへのデータ書き込み／書き換え）を実行可能とされる。尚、上記ブートモードとユーザプログラムモードを併せて、フラッシュ書き込みモードと言うこととする。
《ＬＤの駆動制御》
前記ＬＤ１００は、それに流れる順方向電流（Id）が閾値電流Ithを超えるとレーザ発振を開始して、レーザ光を放出する。順方向電流Idのうち前記閾値電流Ithを超えた分は変調電流Imod（Id=Ith+Imod）である。ＬＤ１００に対する光出力のオン／オフは、変調電流を流したり流さなかったりすることによって制御する。光出力のオン／オフの高速応答性は、順方向電流Idのうち、変調電流Imodをパルス状にオン／オフする事によって実現される。
前記ＬＤ１００は、所望の光出力を得るための閾値電流や変調電流の大きさが温度に依存して変化する温度特性を有する。この温度特性は非線形特性であり、ドライバ回路１１やマイクロコンピュータ１７などの回路における線形の温度特性とは相異される。例えば第２図の温度T（i）,T（j）,T（k）の場合に例示されるように、所定の光出力Ｐｍを得るために必要な閾値電流Ith（i）,Ith（j）,Ith（k）と変調電流Imod（i）,Imod（j）,Imod（k）とは、個別の温度特性を有する。したがって、ある一定の光出力を得る場合に必要な順方向電流Idは、第３図に例示されるように、温度に対して非線形的に変化される。順方向電流を構成する閾値電流と変調電流は個別の非線型特性を有する。ＬＤドライバを構成する電流源トランジスタなどは第３図に例示される線型の温度特性を有する。
光通信等ではＬＤ１００から所要の発光出力を得なければらない。そこで、ＬＤ１００に流す順方向電流をＬＤ１００の温度特性に追従させるため、ＬＤ１００の実際の発光出力をフォトダイオード（ＰＤ）１０１でモニタし、モニタされた発光出力に応ずる電流が所要の発光出力に応ずる参照電位よりも小さいか大きいかを判定し、小さい場合にはＬＤ１００に流すバイアス電流を定常的に増やして所要の順方向電流を得るように制御を行なうことができる。しかしながら、そのようなフィードバック制御では順方向電流全体としては所要の電流を得ることができるが、そのときの閾値電流と変調電流は最適であるとは限らない。
例えば、第３図において、温度T（j）でＬＤに所要の発光出力を得るために必要な順方向電流がId（j）、このときＬＤの駆動回路によって供給可能にされる駆動電流がIC（j）のとき、その差分の電流がオートパワーコントロール類似の制御によってＬＤのバイアス電流として定常的に加えられる状態を想定する。このとき、前記差分の電流は変調電流としてオン／オフ制御の対象にされない。これにより、変調電流をオフ状態にしたときの電流値が閾値電流よりも大きくなって消光不良を生じたり、変調電流をオフ状態にしたときの電流値が閾値電流よりも小さくなって発光遅延を生じたりする不都合が生ずる。
例えば第２図において、温度T（k）の雰囲気中において、電流源トランジスタに流せるところの変調電流が、このトランジスタ等の温度特性によってI1（I1＜Imod（k））であるとすると、発光出力Pmを得るために、バイアストランジスタにはバイアス電流I2（I2＞Ith（k））が流される。そうすると、ＬＤをオフ状態にするために変調電流I1がゼロにされたとき、ＬＤに流れるバイアス電流は、そのときの温度T（k）におけるＬＤの閾値電流Ith（k）を越え、これによってＬＤは完全に消光されない。また、第２図において、温度T（i）の雰囲気中において、電流源トランジスタに流せるところの変調電流が、当該トランジスタ等の温度特性によってI3（I3＞Ith（i））であるとすると、発光出力Pmを得るためにバイアストランジスタにはバイアス電流I4（I4＜Ith（i））が流される。この状態でＬＤをオフにするために変調電流I3がゼロにされると、ＬＤに流れるバイアス電流は、そのときの温度T（i）におけるＬＤの閾値電流Tth（i）よりも小さくされ、これによって、次にＬＤを点灯するときは、ＬＤに流れようとする変調電流がその閾値電流Ith（i）を越えるまでの遅延時間を待って初めてＬＤが発光される。
本実施例の光伝送モジュール１はそのような発光遅延や消光不良を防止するために、レーザダイオード１００の温度特性とＬＤドライバ１１０等の温度特性との相違を考慮して、ＬＤ１００の駆動電流を制御できるようにしている。先ずその内容について説明する。
第４図には前記光トランスミッタ１Tの詳細な一例が示されている。前記ＬＤドライバ１１０は、ＬＤ１００に流すバイアス電流を決定するトランジスタＴｒ１と、ＬＤ１００をオン／オフ制御するための変調電流を決定するトランジスタＴｒ２を、電流源用のトランジスタとして備える。トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４は変調電流のオン／オフを制御するスイッチング用のトランジスタである。前記トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４はｎｐｎ型のバイポーラトランジスタとされる。
前記トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４は並列接続され、その共通エミッタが前記トランジスタＴｒ２のコレクタに接続され、当該トランジスタＴｒ２のエミッタは抵抗Ｒ２を介して接地電圧GNDに結合されている。前記トランジスタＴｒ３のコレクタにはＬＤ１００のカソードが結合され、当該ＬＤ１００のアノードと前記トランジスタＴｒ４のコレクタは電源電圧Ｖｃｃに共通接続されている。
前記トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４のスイッチング制御回路１１４は、第５図にその詳細な一例が示されるように、トランジスタＴｒ５とＴｒ６の直列回路と、トランジスタＴｒ７とＴｒ８の直列回路とが電源電圧Ｖｃｃと接地電圧ＧＮＤの間に配置されている。トランジスタＴｒ５〜Ｔｒ８はｎｐｎ型バイポーラトランジスタとされる。トランジスタＴｒ６，Ｔｒ８のベースは所定の電圧でバイアスされ、トランジスタＴｒ５，Ｔｒ７の負荷抵抗として機能される。換言すれば、トランジスタＴｒ５とＴｒ６の直列回路と、トランジスタＴｒ７とＴｒ８の直列回路は、それぞれエミッタフォロア回路を構成し、トランジスタＴｒ５のエミッタが前記トランジスタＴｒ３のベースに、トランジスタＴｒ７のエミッタが前記トランジスタＴｒ４のベースに結合されている。
前記トランジスタＴｒ５，Ｔｒ７のベースは差動出力アンプＡＭＰの差動出力が供給され、その入力が反転されると、トランジスタＴｒ３とＴｒ４のベース電位の状態が反転されるようになっている。アンプＡＭＰには前記セレクタ１２１の出力が供給される。
前記トランジスタＴｒ３のベース電位が高レベルにされるとトランジスタＴｒ３は飽和状態に移行され、トランジスタＴｒ４のベースが高レベルにされるとトランジスタＴｒ４は飽和状態に移行される。トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４の飽和状態への移行は相補的に行われ、これにより、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４が相補的にスイッチング動作される。これにより、電流源トランジスタＴｒ２を介してＬＤ１００にパルス状の変調電流が流されることになる。
第４図に示されるように、前記トランジスタＴｒ１はそのコレクタが前記トランジスタＴｒ３のコレクタに結合され、そのエミッタが抵抗Ｒ１を介して接地電圧ＧＮＤに結合されている。このトランジスタＴｒ１はそれに印加されるベース電圧に従ってＬＤ１００に閾値電流に相当するバイアス電流を流す。
前記ＰＤ１０１は抵抗Ｒ３に直列接続されて電源電圧Ｖｃｃと接地電圧ＧＮＤとの間に逆方法接続状態で配置されている。ＰＤ１０１はＬＤ１００から出力される発光出力に応じた電流を流す。
第４図において前記マイクロコンピュータ１７の入出力回路１７４は、ディジタル信号をアナログ信号に変換するディジタル・アナログ変換回路（Ｄ／Ａ）１７６、アナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）１７７、及びその他の入出力回路１７８に分けて示されている。前記Ｄ／Ａ１７６は２個のＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２を有し、Ａ／Ｄ１７７は４個のＡ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ１〜ＡＤＣ４を有する。
Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２は、ＣＰＵ１７０によってアクセスされる固有のレジスタを夫々が有し、対応するレジスタの値をＤ／Ａ変換して、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベースバイアス電圧を出力する。特に制限されないが、前記Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２は、８ビットのディジタル信号を２５６階調でアナログ信号に変換する。
上記により、光出力のオン／オフ制御に従ってトランジスタＴｒ３に流されるべき変調電流は、ＣＰＵ１７０によりＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ２に設定される制御データによって決定される。即ちトランジスタＴｒ２のコンダクタンス制御によって決定される。トランジスタＴｒ２のコンダクタンス制御を変調電流制御と称する。ＬＤ１００に流すべきバイアス電流は、ＣＰＵ１７０によりＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１に設定される制御データによって決定される。即ち、トランジスタＴｒ１のコンダクタンス制御によって決定される。トランジスタＴｒ１のコンダクタンス制御をＬＤのバイアス電流制御と称する。
このように、ＣＰＵ１７０は、Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２に設定するディジタルデータに従って、ＬＤ１００に流すことができる変調電流とバイアス電流を個々に且つ任意に制御することができる。したがって、光伝送モジュール１の使用条件（使用雰囲気条件）に対してＬＤ１００等の温度特性に即したデータをＣＰＵ１７０がＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２に設定することにより、換言すれば、そのときの使用環境温度におけるＬＤ１００の閾値電流に対応するデータをＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１に設定し、必要な光出力をその温度下で得るために前記閾値電流に加えられるべき変調電流に対応されるデータをＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ２に設定することにより、消光誤差や発光遅延無くＬＤ１００を発光駆動することが可能になる。
また、前記Ａ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ１〜ＡＤＣ４は、順次トランジスタＴｒ１のエミッタ電圧、トランジスタＴｒ２のエミッタ電圧、ＰＤ１０１のアノード電圧、温度センサ１１２の出力電圧の入力に割り当てられ、割り当てられた入力電圧に対するＡ／Ｄ変換結果をＣＰＵ１７０によってアクセス可能に保持する夫々に固有のレジスタを有する。特に制限されないが、前記Ａ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ１〜ＡＤＣ４は、１０ビットの変換精度を持っている。
これにより、ＣＰＵ１７０は、トランジスタＴｒ１に流れるバイアス電流、トランジスタＴｒ２に流れる電流、ＰＤ２０１に流れる電流、温度センサ１０の出力を、夫々必要に応じてＡ／Ｄ変換回路１７７を介してモニタすることができる。
前記モニタＰＤ１０１の出力はオートパワーコントロールにも利用可能にされる。すなわち、ＬＤ１００の実際の発光出力に応じてＰＤ１０１に流れる電流によって決定されるそのアノード電圧をモニタし、モニタされた電圧が所要の発光出力に応ずる参照電位Ｖｒｅｆよりも小さいか大きいかをコンパレータ１１３で判定し、その判定結果に応じ、トランジスタＴｒ１を介してＬＤ１００に流すバイアス電流を増減する。１１５は参照電位Ｖｒｅｆを形成するＡＰＣ制御回路であり、ＬＤ１００の実際の発光出力をＰＤ１０１でモニタし、モニタされた発光出力に応ずる電流の平均値とそのときの前記アンプＡＭＰの入力信号に対する平均値（マーク率）とに基づいて参照電位Ｖｒｅｆを初期設定する。特に制限されないが、オートパワーコントロールは、前記Ｄ／Ａ１７６の出力に基づくバイアス電流制御に対して補助的とされる。例えば、Ｄ／Ａ１７６の出力に基づいてバイアス電流制御を行う場合に、所要の発光出力が得られない場合を想定して、前記オートパワーコントロールによるフィードバック制御を重ねて行う。但し、その場合には、オートパワーコントロールによるフィードバック系の制御量（バイアス電流の増減量）は比較的小さくしておくことが望ましい。
ＣＰＵ１７０はＡ／Ｄ１７７を介してＰＤ１０１のアノード電圧をモニタし、ＬＤ１００の実際の光出力とＬＤ１００の目標光出力とを比較し、実際の光出力が目標光出力に対して所定よりも低下した状態などを検出することができる。ＣＰＵ１７１０は、トランジスタＴｒ１のエミッタ電圧をＡ／Ｄ１７７を介してモニタし、モニタした電圧を電流に換算し、換算された電流値とＤ／Ａ１７６を介してトランジスタＴｒ１に流そうとするバイアス電流と比較し、その相違に基づいて、バイアス電流の異常を検出することができる。同様にＣＰＵ１７０は、トランジスタＴｒ２のエミッタ電圧をＡ／Ｄ１７７を介してモニタし、モニタしたエミッタ電圧を電流に換算し、換算した電流とＤ／Ａ１７６を介してトランジスタＴｒ２に流そうとする変調電流とを比較し、その相違に基づいて、変調電流の異常を検出することができる。
ＬＤ１００を駆動するための変調電流制御とバイアス電流制御のためのＬＤ駆動制御データは、目標光出力を得るためにＤＡＣ１，ＤＡＣ２に設定すべきデータを使用環境温度毎に備えたテーブル（駆動制御データテーブル）構造とされて、マイクロコンピュータ１７０のフラッシュメモリ１７３の所定領域に書き込まれている。
第６図には前記駆動制御データテーブルの一例が示される。駆動制御データテーブルは、例えば０．８ｍＷの光出力を得るために必要な閾値電流Ith、変調電流Imod及びＰＤ１０１に流れるべき電流Isに応ずる駆動制御データを、温度をインデックスとして保有する。この例では、同一温度に係るIth、Imod,Isの各データは相互に同一アドレスに配置される。駆動制御データテーブルに割り当てられた最下位アドレスから順次温度を昇順として当該温度の駆動制御データが配置される。したがって、ＣＰＵ１７０は、最低温度から所望温度までの差を求め、これを最下位アドレスからのオフセットとして加算する事により、当該所望温度の駆動制御データをフラッシュメモリ１７３から読み出すことができる。
マイクロコンピュータ１７０は前記ＬＤ１００の駆動制御に際して、光伝送モジュール１が置かれている使用環境温度を温度センサ１１２からＡ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ４を介して取得する。また、光伝送モジュール１が出力すべき発光出力は、それが置かれている通信環境に従って物理的に決定さる性質のものであり、例えば、ＣＰＵ１７０の動作プログラム、又は外部からの指示、或いはディップスイッチのような回路からの信号によってＣＰＵ１７０に通知される。これによってＣＰＵ１７０は、必要な発光出力と、検出した使用環境温度に対応されるところのＬＤ駆動制御データとを、フラッシュメモリ１７３のテーブルから選択する。これにより、ＬＤ１００の実際の温度特性に即した、閾値電流と変調電流がＬＤ１００に与えられ、消光誤差や発光遅延無くＬＤ１００を発光駆動することができる。
《ＣＰＵによるＬＤの駆動制御フロー》
第７図にはＣＰＵ１７０によるＬＤ１００の駆動制御のフローチャートが示される。パワーオンリセットの指示によってＣＰＵ１７０は光伝送モジュール１を初期化し（ＳＴ１）、次いで、シャットダウンが指示されているかの判定を行なう（ＳＴ２）。シャットダウンとは、当該光伝送モジュール１の動作異常などによってＬＤ１００の駆動を強制的に停止させることである。更に言及するならば、シャットダウンはハードウェア上の最優先割り込み処理であり、パワーオンリセット後は、どんな状況にあっても、最優先で実行される機能である。シャットダウンが指示されていない場合には、ＣＰＵ１７０は温度センサ１１２によって光伝送モジュール１の温度を計測し（ＳＴ４）、その温度下で所要の光出力を得るのに必要な変調電流とバイアス電流を得るためのＬＤ駆動制御データをフラッシュメモリ１７３からＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２に設定して、ＬＤ１００を駆動する（ＳＴ５）。そして、オートパワーコントロールを行なうと共に、Ａ／Ｄ変換チャネル１７７を介して光出力や変調電流をモニタする（ＳＴ６）。その結果、光出力が目標値に対して半減したときは、光出力を遮断するアラームが発生される（ＳＴ７）。また、変調電流が目標値に対して２倍以上になったときは、変調電流異常のアラームが発生される（ＳＴ８）。また、マイクロコンピュータ１７に含まれる図示しないタイマ等を利用して定期的に温度センサ１１２によって光伝送モジュール１の温度を計測し、バイアス電流がその温度に対応されるバイアス電流と相違される場合にのみ、変調電流とバイアス電流を得るためのＬＤ駆動制御データを新たにＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２に設定する（ＳＴ９）。
前記ステップＳＴ２でシャットダウン処理が指示されると、変調電流及びバイアス電流が０に設定される（ＳＴ２０）。この後、ＰＤ１００を介して、光出力が減少したか（ＳＴ２１）、その後に、モニタ電流が所定値以下にされたか（ＳＴ２１）を判定する。光出力が減少し、或いはモニタ電流が所定値以下にされたことを検出すると、シャットダウンのアラーム表示が行なわれる（ＳＴ２３）。これに対して、光出力が減少せず、或いはモニタ電流が所定値異常にされた場合には、何らかの異常が発生しているとみなし、アラーム表示を切ってステップＳＴ２の処理に戻される。
《駆動制御データの生成》
第ｈには前記光トランスミッタ１Ｔの外観が示される。光トランスミッタ１Ｔは、特に制限されないが光レシーバ１Ｒとは別体で構成されている。第８図において２０は光トランスミッタ１Ｔの回路基板であり、この回路基板２０に第１図に示されるレーザモジュール１０などが実装されている。レザーモジュール１０のＬＤ１００の光放射部分は、光ファイバー２１に連結され、光ファイバー２１の先端には光コネクタ２２が設けられている。部品として完成された光トランスミッタ１Ｔは図ｈに示されるよう光ケーブル２１が既に結合されている。ＬＤ１００と光ファイバー２１との結合状態は光ファイバー２１へ光の伝達率に影響を及ぼす。したがって、完成された光トランスミッタ１Ｔには光ファイバー２１が結合され、ＬＤ１００と光ファイバー２１との結合状態が最適化されている。
第ｊには前記光トランスミッタ１Ｔの前記駆動制御データを生成するための評価装置のブロック図が示されている。この評価装置は、前記光トランスミッタ１Ｔに対し、前記コネクタ２２から所定の光出力を得るのに必要な前記駆動電流の温度特性に応じた駆動制御データを生成して前記マイクロコンピュータ１７のフラッシュメモリ１７３に書き込み制御を行う装置である。評価装置は、標準レシーバ回路３０、アダプタボード３１及びホスト装置３２を有する。
前記標準レシーバ回路３０は、第１０図に例示されるように、光ファイバー２１を介して前記ＬＤ１００から供給される光出力を受けて光電変換を行うフォトダイオード３００と当該フォトダイオードの３００のアノードに直列接続された負荷抵抗素子３０１とが電源電圧Ｖｃｃと接地電圧ＧＮＤとの間に配置され、フォトダイオード３００のアノードの電圧を信号Ｓ（OPout）として出力する。電圧信号Ｓ（OPout）はマイクロコンピュータ１７の入出力回路１７４に供給される。例えば、電圧信号Ｓ（OPout）は、Ａ／Ｄ１７７のＡＤ変換チャネルＡＤＣ１〜ＡＤＣ４の中からその時空いているＡＤ変換チャネルを利用してＡ／Ｄ変換される。
前記トランスミッタ１Ｔから前記標準レシーバ回路３０への光入力の範囲の最大値を例えば２ｍＷと規定し、この最大光入力においてアノードの電圧が例えば５Ｖとなるように前記負荷抵抗素子３０１の値を決定しておく。フォトダイオード３００の光電変換特性は線型であり、光入力が１ｍＷであれば電圧信号Ｓ（OPout）は２．５Ｖになる。
第９図においてＳ（T）はサーミスタ１１２からの温度検出信号、Ｓ（Is）はＰＤ１０１による光電変換電圧信号Ｓ（Is）である。Ｓ（Imod）はＬＤ１００の変調電流Imodを決定する電流源トランジスタＴｒ２のベースバイアス信号、Ｓ（Ith）はＬＤ１００の閾値電流Ithを決定する電流源トランジスタＴｒ１のベースバイアス信号である。
前記アダプタボード３１は、一方においてマイコンインタフェース端子ＭＣＩＦを介してマイクロコンピュータ１７に結合され、他方において例えばＲＳ２３２Ｃのようなシリアルインタフェースを介してホスト装置３２にインタフェースされる。アダプタボード３１は、特に制限されないが、ホスト装置３２からの指示に従ってマイクロコンピュータ１７にリセット信号を供給し、ホスト装置３２からの指示に従ってマイクロコンピュータ１７に前記ブートモードを設定し、ブートモードが設定されたマイクロコンピュータ１７のフラッシュメモリ１７３に対する消去及び書き込みのための電圧制御やタイミング制御を行う。その他に、マイクロコンピュータ１７の入出力回路１７４によるデータのパラレル入出力データと、ホスト装置３２によるシリアル入出力データとの間のパラレル・シリアル変換などを行う。入出力回路１７４のシリアルインタフェース機能を用いる場合にはそのようなパラレル・シリアル変換機能は必要ない。
前記ホスト装置３２は、離散的な複数の温度下での前記レーザダイオード１００に関する駆動電流のデータ（レーザダイオードの性能を指標するためにＬＤメーカが提供するデータ）から全温度範囲の駆動電流のデータを近似式を用いて計算する。前記標準レシーバ回路３０は、前コネクタ２２を介して前記レーザダイオード１００の発光出力を受けるフォトダイオード３００に流れる電流の大きさに応ずる電圧信号Ｓ（OPout）を前記マイクロコンピュータ１７に出力する。前記マイクロコンピュータ１７は前記レーザダイオード１００にＳ（Ith），Ｓ（Imod）によって駆動電流を流し、前記検出信号Ｓ（OPout）が所定値になったときの駆動電流の大きさのデータを前記ホスト装置３２に与える。前記ホスト装置３２は、前記マイクロコンピュータ１７から与えられた駆動電流の大きさと前記近似計算で得られた駆動電流の大きさとの差分に応じた補正係数を用いて、前記近似計算で得られた駆動電流を補正し、補正された駆動電流から正規の駆動制御データを生成し、マイクロコンピュータ１７に前記ブートモードを設定して前記生成された正規の駆動制御データを前記マイクロコンピュータ１７のフラッシュメモリ１７３に書き込み制御する。要するに、ＬＤメーカから提供された２〜３の温度点でのＬＤ駆動情報（閾値電流Ith、変調電流Imod及びPD出力電流Is）から、数学的な近似によって所望する動作温度の全範囲のＬＤ駆動情報を作成し、この後、常温下で実際にトランスミッタ１Ｔを動作させ、その時のＬＤ駆動情報を取得する。取得された実際の駆動情報と近似式によって得られた駆動情報とを同一の温度点に関して比較し、その差分に基づいて、近似式によって得られた全温度範囲の駆動情報を補正し、駆動制御データを得る。
次に駆動制御データの生成手法について更に詳述する。駆動制御データの生成に利用されるプログラムは、特に制限されないが、ＬＤ特性収集プログラム及びＰＣインタフェースプログラムである。ＬＤ特性収集プログラムは、マイクロコンピュータ１７によって実行され、ＬＤ１００の常温時の特性を収集するプログラムである。ＰＣインタフェースプログラムは、ホスト装置３２が実行するプログラムであり、ＬＤ駆動情報の近似計算と補正演算、マイクロコンピュータとのインタフェース制御及びフラッシュメモリに対する消去書込み制御のためのプログラムである。フラッシュメモリに格納された駆動制御データを用いてＬＤを駆動するためのソフトウェアはＬＤ制御プログラムであり、例えば第７図で説明した動作を制御する。
第１１図には前記ＰＣインタフェースプログラムで実現されるＬＤ駆動情報の近似計算方法の一例が示される。近似計算の手法は、例えば３次元近似、ｅｘｐ近似、及び経験的近似の３種類とされる。
近似計算ではＬＤメーカから提供された２〜３の温度点でのＬＤ駆動情報（閾値電流Ith、変調電流Imod及びPD出力電流Is）を利用する。例えば第１２図に示される情報が与えられる。この情報は、例えばコネクタからの光出力Pfが１．３ｍＷの場合であり、ＬＤメーカの固有のテスト装置で測定された結果である。
３次元近似ではｙ＝Ａｘ3＋Ｂを近似式とし、第１２図の２５℃と８５℃の２点のデータを代入してＡ，Ｂの値を決定する。３次元近似は例えば閾値電流や変調電流の温度特性の数学的な近似に用いる。例えば変調電流の近似に用いる場合、ｙは変調電流、ｘは温度である。閾値電流の近似に用いる場合、ｙは閾値電流、ｘは温度である。係数Ａ、Ｂは、例えば
Ａ＝（ixm−ixh）/（trm3−trh3）、
Ｂ＝ixm＋{（ixh−ixm）/（trm3−trh3）}×trm3、
と置くことができる。ixmは常温時（例えば２５℃）のIth，Imodであり、ixhは高温時（例えば８５℃）のIth，Imodであり、trmは常温度（例えば２５℃）であり、trhは高温度（例えば８５℃）である。例えば第１２図の情報を用いて閾値電流の特性を近似するには、ixm＝6.19、ixh＝21.89、trm＝25、trh＝85を代入して近似計算を行えばよい。上記３次元近似式は、例えば第３図におけるＬＤのＩｄ特性を近似できるように決定されている。
ｅｘｐ近似ではｙ＝Ａ exp（Ｂ x）を近似式とし、第１２図の２５℃と８５℃の２点のデータを代入してＡ，Ｂの値を決定する。ｅｘｐ近似は例えば変調電流や閾値電流の温度特性の数学的近似に用いる。ｙは変調電流、ｘは温度とされる。係数Ａ、Ｂは、例えば
Ａ＝y1/exp［｛x1/（X1−X2）｝log（y1/y2）］、
Ｂ＝exp［｛1/（X1−X2）｝log（y1/y2）］、
と置くことができる。y1は常温時（例えば２５℃）のIth，Imod、y2は高温時（例えば８５℃）のIth，Imod、x1は常温度（例えば２５℃）、x2は高温度（例えば８５℃）である。例えば第１２図の情報を用いて変調電流の特性を近似するには、y1＝13.08、y2＝33.5、x1＝25、x2＝85を代入して近似計算を行えばよい。上記ｅｘｐ近似式は、例えば第３図におけるＬＤのＩｄ特性を近似できるように決定されている。
経験的近似は、例えば光通信ハンドブック（株式会社 朝倉書店1982年9月1日発行）の第163頁〜第164頁に記載の内容を適用するものであり、閾値電流や変調電流の温度特性における変曲点を考慮したものであり、Jth＝Jth0×exp（Tj/T0）を近似式とする。経験的近似は例えば変調電流や閾値電流の温度特性の数学的近似に用いる。この経験的近似の場合には変曲点の温度を決定しておくことが必要であり、変曲点tc℃で与えられる温度よりもＬＤの温度が低い場合には
Jth＝Jth0×exp｛（t-25）/e｝、
変曲点tc℃で与えられる温度よりもＬＤの温度が高い場合には
Jth＝Jth0×exp｛（t-25）/（f-g×t）｝、
とすることができる。上記経験的近似式において、温度ｔのときの近似値がJthになる。上式において、Jth0は常温時のIth，Imodである。e，f，g，h，tcは使用するＬＤでサンプリングして決定される係数であり、例えば、e＝66、f＝84.6，g=0.428，tc=40とされる。
ＰＤ１０１のモニタ電流に関しては近似式を用いる必要はない。一般的にフォトダイオードの光電変換特性の温度依存性はきわめて少ないから、第１２図に例示されるような3点のデータのポイント間を平均化して所望の全温度範囲におけるＰＤモニタ電流を得る事で充分である。変調電流と閾値電流の近似にどの近似計算を採用するかは種々の組み合わせが可能であり、例えば変調電流の近似にexp近似式を用い、閾値電流の近似に経験的近似式を用いる。どの近似式を用いるかはＰＣインタフェースプログラム上で予め決定しておく。或いは選択可能にしてもよい。
第１３図には前記近似式で計算された結果を補正する手法の一例が示される。上記近似計算によって例えば1℃置きにＬＤの駆動制御データの仮のテーブルを作成する。その後、常温下で実際にトランスミッタ１Ｔを動作させ、その時のＬＤ駆動情報を取得する（ＳＴ３０）。実測された変調電流をIm’、閾値電流をIb’、ＰＤモニタ電圧をSL0’、実測時の温度（サーミスタ１１２により取得）をＴとする。
前記仮のデータテーブルのデータから、温度Ｔにおけるデータを取得する（ＳＴ３１）。このとき取得された変調電流をIm、閾値電流をIb、ＰＤモニタ電圧をSL0とする。
次に、補正率を求める（ＳＴ３２）。補正率は以下の通りとされる。
変調電流の補正率ＫIM＝Im’/Im
閾値電流の補正率ＫIB＝Ib’/Ib
ＰＤモニタ電圧の補正率ＫSL0＝SL0’/SL0
そして、前記補正率をＫIM，ＫIB，ＫSL0を近似計算された変調電流、閾値電流及びＰＤモニタ電圧の全ての温度範囲の駆動制御データに乗算して、補正された駆動制御データのテーブルを作成する（ＳＴ３３）。補正された駆動制御データは近似計算で得られた駆動制御データに対して第１４図に例示されるような状態とされる。作成された駆動制御データテーブルはフラッシュメモリ１７３に書き込まれる。
第１５図にはＬＤの駆動制御データを生成する方法の全体的な手順が示される。第１５図はホスト装置（ＰＣ）３２とマイクロコンピュータ１７の処理を分けて図示してある。
先ず、ホスト装置３２で前記ＰＣインタフェースプログラムを起動する（ＳＴ４０）。このときブートプログラムモードを指定し、ライトコマンド（Ｗコマンド）をホスト装置３２に与える（ＳＴ４１）。ライトコマンドが与えられたホスト装置３２は、マイクロコンピュータ１７にブートモードを指定し、アダプタボード３１を介してマイクロコンピュータ１７のフラッシュメモリ１７３に対する書込みを可能とする。書き込み対象プログラムは前記ＬＤ特性収集プログラムである。ホスト装置３２は、フラッシュメモリ１７３に対する書き込みデータとして前記ＬＤ特性収集プログラムをアダプタボード３１に供給する。これによって、フラッシュメモリ１７３にはＬＤ特性収集プログラムが書き込まれる（ＳＴ４２）。マイクロコンピュータ１７はフラッシュメモリ１７３に格納されたＬＤ特性収集プログラムを動作プログラムとして動作可能にされる。そして、マイクロコンピュータ１７はリセットされ（ＳＴ４３）、ＬＤ特性収集プログラムによる特性情報収集動作の開始を待つ。
ホスト装置３２では、ＬＤ特性収集プログラムの書き込み動作の終了後、前記ＰＣインタフェースプログラムが再起動される（ＳＴ４４）。今度はユーザプログラムモードが設定され、ホスト装置３２にパラメータコマンド（Ｐコマンド）が与えられると（ＳＴ４５）、ホスト装置３２は、第１２図に例示されるような数点の温度における閾値電流、変調電流及びＰＤモニタ電流の入力（ホスト装置のキーボードなどからの入力）を受け付けてワーク領域に保持する（ＳＴ４６）。更にホスト装置３２はマイクロコンピュータ１７に所望の光出力などの設定値を供給する（ＳＴ４７）。そして、ホスト装置３２は、前記数点の温度における閾値電流、変調電流及びＰＤモニタ電流の情報を前記数学的な近似式に代入して、所望とする全温範囲における閾値電流及び変調電流の近似計算を行う。更に前記平均演算によってＰＤモニタ電圧を計算する。それら計算結果に基づいて、所望とする全温度範囲で閾値電流、変調電流及びＰＤモニタ電圧に関する仮の駆動制御データテーブルを生成する（ＳＴ４８）。
次にホスト装置３２は収集コマンド（Ｓコマンド）を受け付ける（ＳＴ４９）。収集コマンドを受け付けたホスト装置３２は、マイクロコンピュータ１７にデータ収集の指示を与える（ＳＴ５０）。
これによってマイクロコンピュータ１７は、ＬＤ特性収集プログラムに従って、閾値電流、変調電流、ＰＤモニタ電圧（光出力モニタ値）及び周囲温度の情報を収集する（ＳＴ５１）。
すなわち、閾値電流を収集する場合、マイクロコンピュータ１７は、第４図のトランジスタＴｒ１に流す電流を徐々に増加させるようにＤＡＣ１に閾値電流制御データを設定していく。これに並行してマイクロコンピュータ１７は前記標準レシーバ回路３０から供給される電圧信号Ｓ（OPout）を監視する。この電圧信号Ｓ（OPout）が“０”を超えたとき、ＤＡＣ１に設定した閾値電流制御データと、温度センサ１１２で検出した温度データを保存する。保存された閾値電流制御データから、そのときの閾値電流を換算することができる。
変調電流を収集する場合、マイクロコンピュータ１７は、前記閾値電流制御データを収集したときのトランジスタＴｒ１の状態をそのままにして、第４図のトランジスタＴｒ２に流す電流を徐々に増加させるようにＤＡＣ２に変調電流制御データを設定していく。このとき、入出力回路１７４からＬＤドライバ１１０にデータを供給してトランジスタＴｒ３をオン動作させておく。これに並行してマイクロコンピュータ１７は前記標準レシーバ回路３０から供給される電圧信号Ｓ（OPout）を監視する。この電圧信号Ｓ（OPout）が前記パラメータ設定された光出力の設定値に到達したとき、ＤＡＣ２に設定した変調電流制御データと、温度センサ１１２で検出した温度データを保存する。保存された変調電流制御データから、そのときの変調電流を換算することができる。なお、前記標準レシーバ回路３１は、光入力が２ｍＷのとき、５Ｖの電圧信号を出力する。したがって、前記パラメータ設定された光出力の設定値が２ｍＷならば、マイクロコンピュータ１７は、電圧信号Ｓ（OPout）が５Ｖになったことを検出することにより、トランスミッタ１Ｔが所望の光出力状態になったことを認識できる。また、前記パラメータ設定された光出力の設定値が１ｍＷならば、電圧信号Ｓ（OPout）が２．５Ｖになったとき、トランスミッタ１Ｔが所望の光出力状態になったことをマイクロコンピュータ１７で検出できる。
ＰＤモニタ電圧は、変調電流の計測時に所望の光出力状態になったとき、併せて、ＰＤモニタ電圧の値を取得すればよい。
以上のようにマイクロコンピュータが閾値電流、変調電流、ＰＤモニタ電圧（光出力モニタ値）及び周囲温度のデータを収集すると、それらデータがホスト装置３２に転送される（ＳＴ５２）。ホスト装置３２は、転送されたデータに従って前記補正係数を決定し（ＳＴ５３）、補正係数に従って前述のように前記仮の制御データテーブルの内容を補正し（ＳＴ５４）、補正された駆動制御データテーブルの内容をファイルに格納する（ＳＴ５５）。
その後、終了コマンド（Ｑコマンド）が入力されると（ＳＴ５６）、前記ＰＣインタフェースプログラムが再起動される（ＳＴ５７）。このときブートプログラムモードを指定し、ライトコマンド（Ｗコマンド）をホスト装置３２に与える（ＳＴ５８）。ライトコマンドが与えられたホスト装置は、マイクロコンピュータ１７にブートモードを指定し、アダプタボード３１を介してマイクロコンピュータ１７のフラッシュメモリ１７３に対する書込みを可能とする。この時の書き込み対象プログラムは前記ＬＤ制御プログラムである。前記駆動制御データテーブルのファイルはＬＤ制御プログラムに付随される。ホスト装置３２は、フラッシュメモリ１７３に対する書き込みデータとして前記ＬＤ制御プログラム及び前記駆動制御データテーブルのファイルデータをアダプタボード３１に供給する。これによって、当該プログラムとデータがフラッシュメモリに書き込まれる（ＳＴ５９）。書き込み完了後、ＰＣインタフェースプログラムの実行が終了される。上記一連の処理を経ることにより、マイクロコンピュータ１７はフラッシュメモリ１７３に格納されたＬＤ制御プログラムに従ってＬＤ１００を駆動することができ、その時の閾値電流や変調電流は、フラッシュメモリに書き込まれた駆動制御データテーブルのデータによって決定される（ＳＴ６０）。
第１５図で説明したＬＤの駆動制御データの生成処理は、トランスミッタ１Ｔの製造工程の一部とされる。光トランスミッタ１Ｔの製造工程の全体を概略的に説明する。
先ず、レーザダイオード１００を含むレーザモジュール１０と、前記レーザダイオード１００に駆動電流を流すドライバ１１０と、前記ドライバ１１０が流す駆動電流を制御するマイクロコンピュータ１７とを回路基板に搭載する。そして、前記レーザダイオード１００の光出力端子ＯＰＯＵＴに光ファイバ２１を結合し、その先端にコネクタ２２を設ける。その後は、前述の通り、前記コネクタ２２から所定の光出力を得るのに必要な前記駆動電流の温度特性に応じた駆動制御データを作成し、作成した駆動制御データを前記マイクロコンピュータ１７の内蔵フラッシュメモリ１７３に書き込み制御する。
以上詳細に説明した実施例によれば以下の作用効果を得ることができる。
上記説明した光トランスミッタの駆動制御データを生成する方法は、ＬＤメーカから提供された２〜３の温度点でのＬＤ駆動情報（閾値電流Ith、変調電流Imod及びPD出力電流Is）から、数学的な近似によって所望する動作温度の全範囲のＬＤ駆動情報を作成し、この後、常温下で実際にトランスミッタ１Ｔを動作させ、その時のＬＤ駆動情報を取得する。取得された実際の駆動情報と近似式によって得られた駆動情報とを同一の温度点に関して比較し、その差分に基づいて、近似式によって得られた全温度範囲の駆動情報を補正し、駆動制御データを得る。前記近似計算されたデータは特定の温度下で実測された駆動電流に基づい取得された補正係数を用いて補正される。したがって、全温度範囲で逐一駆動電流を実測することを要せず、効率的に駆動制御データを生成することができる。
前記特定の温度下とは、例えば常温下である。したがって、恒温漕を用いて光トランスミッタの温度を規定することも要しない。実測時の温度は例えば光トランスミッタ内の温度センサを用いて測定すればよい。上記により、光トランスミッタの実使用上最適な、換言すれば光トランスミッタ及びレーザダイオードの特性に即した、駆動制御データを能率的に作成することができる。
前記データ生成方法を適用した評価装置によれば、温度依存性のあるレーザダイオード１００の駆動制御データを光トランスミッタ毎に効率的に生成できる
前記データ生成方法を適用した光トランスミッタの製造方法によれば、レーザダイオードの駆動制御データを温度に応じてメモリから読出して所定の光出力を得ることができる光トランスミッタの当該駆動制御データを当該トランスミッタの特性に適合させた光トランスミッタの製造を容易化することができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、光トランスミッタと光レシーバは共通の回路基板に実装してもよい。また、光ファイバーは光トランシーバと光レシーバに共通利用する事も可能である。その場合には、送信信号周波数と受信信号周波数とを相異させて電気的に分離可能にしたり、或いは送信信号と受信信号とを光学的に分離するためのスプリッターを設ければよい。
また、ＰＤにおける光電変換の温度特性は微々たるものであるから、上記の例では標準レシーバに含まれるＰＤの温度特性については特に考慮していない。これでも実効的には問題ないが、厳密を期する場合には、標準レシーバのＰＤの温度を計測し、標準レシーバから得られる電圧信号を補正するようにしてもよい。
また、前記オートパワーコントロールは省略可能である。また、フラッシュメモリに対する書き込み制御はマイクロコンピュータ内臓ＣＰＵで行うことも可能である。その場合、書き込み制御プログラムはマイクロコンピュータが保有できる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明は光信号を伝黄信号に変換する光トランスミッタや光伝送モジュールの駆動制御データの生成、更にはそれら光トランスミッタや光伝送モジュールの製造に摘要することができる。前記光トランスミッタや光伝送モジュールは、電話やＩＳＤＮの加入者系に光ファイバーを導入したＰＤＳ（Passive Double Star）等の光伝送システムに適用される。Technical field
The present invention relates to a method for generating drive control data in consideration of the temperature characteristics of an optical transmitter used for optical transmission and a laser diode included in an optical transmission module, an evaluation apparatus for generating the drive control data, and such The present invention relates to a method of manufacturing an optical transmitter by adopting a simple data generation method, and relates to a technique effective when applied to reflect variation in temperature characteristics of individual laser diodes in the drive control data.
Background art
The laser diode has a double heterojunction, and starts laser oscillation and emits laser light when a forward current flowing through the laser diode exceeds a certain current value. This laser oscillation start current is referred to as a threshold current (Ith). The magnitude of the forward current (Id) to be passed through the laser diode is determined according to the required light output. This forward current (Id) can be schematically represented as Ith + Imod. Imod is referred to as modulation current, and by turning on or off the modulation current from the required forward current to the laser diode (referred to as modulation current on / off control), the optical output of the laser diode is turned on / off. Can be made. In optical communication using a laser diode, information is transmitted by turning on / off the optical output. In order to realize high-speed responsiveness of turning on / off the optical output, it is desirable to turn on / off the modulation current Imod of the forward current Id in a pulse shape.
The laser diode has a temperature characteristic that the light output with respect to the forward current changes depending on the temperature. At this time, the temperature characteristics of the threshold current and the modulation current are different from each other and are nonlinear characteristics. On the other hand, a current source transistor or the like disposed in the drive current path of the laser diode has a linear current characteristic with respect to temperature.
Further, there are individual differences in the characteristics of the laser diode, the current source transistor, etc., and when these are assembled to form an optical transmitter or an optical transmission module, variations in characteristics due to assembly errors also occur.
Therefore, the temperature characteristic regarding the drive current of the laser diode has a variation that cannot be ignored for each optical transmitter or optical transmission module.
When such variations are individually corrected, it is possible to actually measure each characteristic and individually deal with it by attaching a resistor or the like. However, such a method takes too much time for adjustment.
Therefore, in the previous application (Japanese Patent Application No. 7-344880), the present inventor stores laser diode drive data having a temperature as a parameter in a memory, reads out the corresponding data from the memory by temperature detection, In the configuration of the optical transmitter or optical transmission module that controls the laser diode drive circuit based on the read data, as a method for generating the drive data, the optical transmitter or optical transmission module is placed in a constant temperature chamber and the temperature is controlled within a predetermined range. A method has been proposed in which the threshold current and the modulation current necessary for obtaining a desired light output are measured while changing, and the drive control data of the laser diode is generated based on the measured information. However, it has been clarified that it takes a relatively long time to set the temperature of the optical transmitter or the optical transmission module by using a constant temperature bath, and that there is a limit to improving the generation efficiency of the drive data.
It is known that data relating to the temperature characteristics of the laser diode is stored in a memory, the corresponding data is read from the memory by temperature detection, and the laser diode drive circuit is controlled based on the read data. For example, examples of documents describing such an invention include JP-A-3-36777, JP-A-2-3088584, JP-A-4-152582, JP-A-6-45672, JP-A-6-61555, JP-A-7-38705. And JP-A-7-111355. However, these publications do not describe how to create data to be stored in the memory.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for efficiently generating temperature-dependent laser diode drive control data for each optical transmitter.
Another object of the present invention is to provide an evaluation device that can efficiently generate temperature-dependent laser diode drive control data for each optical transmitter.
Another object of the present invention is to provide an optical transmitter in which the drive control data of an optical transmitter that can read out the drive control data of a laser diode from a memory in accordance with temperature and obtain a predetermined optical output conforms to the characteristics of the transmitter. It is to provide a method of manufacturing.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the following description of the present specification.
Disclosure of the invention
An optical transmitter drive control data generation method according to the present invention comprises: a laser diode; a driver for supplying a drive current to the laser diode; a control means for controlling the drive current supplied by the driver; and a light emission output from the laser diode. A method for generating drive control data according to temperature characteristics of the drive current necessary for obtaining a predetermined optical output from the connector in an optical transmitter having an optical fiber that transmits to a connector at the tip, A first process for calculating drive current information for the entire temperature range from information on the drive current for the laser diode under a temperature of the temperature using an approximate expression, and a drive current measured by driving the laser diode at a specific temperature Using the correction coefficient corresponding to the difference between the information on the drive current and the information on the drive current obtained by the approximation calculation, Correcting the information obtained drive current calculation, and a second process of generating a drive control data from the information of the corrected driving current.
In order to indicate the performance of the laser diode manufacturer, data obtained by measuring the drive current of the laser diode to obtain a predetermined light output at a plurality of temperatures is attached. For example, as information on the driving current under a plurality of discrete temperatures, information on driving current in the entire temperature range can be approximately calculated. The approximately calculated drive current information is corrected using a correction coefficient acquired based on the drive current information measured at a specific temperature. Therefore, it is not necessary to measure the drive current one by one in the entire temperature range, and the drive control data can be generated efficiently. The drive control data is data related to a threshold current and data related to a modulation current using temperature as a parameter.
The specific temperature is, for example, normal temperature. Therefore, it is not necessary to regulate the temperature of the optical transmitter using a constant temperature bath. What is necessary is just to measure the temperature at the time of actual measurement using the temperature sensor in an optical transmitter, for example.
The correction coefficient may be a ratio of drive current information measured by driving a laser diode at the specific temperature to drive current information at the specific temperature obtained by the approximate calculation. At this time, the correction is a process of multiplying the drive current information obtained by the approximate calculation by the correction coefficient.
As described above, it is possible to efficiently create drive control data that is optimal in practical use of the optical transmitter, in other words, that is suitable for the characteristics of the optical transmitter and the laser diode.
The drive control data obtained by the second process is written in an electrically writable nonvolatile storage means held by the control means. As a result, the optical transmitter reads drive control data corresponding to the detected temperature from the nonvolatile storage means, and controls the laser diode drive circuit based on the read data.
The evaluation apparatus to which the data generation method is applied controls a laser diode, a driver for supplying a driving current to the laser diode, an optical fiber for transmitting a light emission output of the laser diode to a connector at the tip, and a driving current supplied by the driver. Drive control data corresponding to the temperature characteristics of the drive current necessary for obtaining a predetermined optical output from the connector and writing it to the nonvolatile storage means of the microcomputer An apparatus for performing control, comprising: a receiver circuit connectable to the connector and the microcomputer; and a host device connectable to the microcomputer. The host device calculates drive current information of the entire temperature range from the drive current information regarding the laser diode under a plurality of discrete temperatures using an approximate expression, and the receiver circuit is connected via a front connector. A photodiode that receives the light emission output of the laser diode, and outputs a detection signal corresponding to the magnitude of a current that flows in response to the light input to the photodiode; the microcomputer is driven by the laser diode; A current is passed, and the magnitude of the drive current when the detection signal reaches a predetermined value is given to the host device, and the host device calculates the magnitude of the drive current given from the microcomputer and the approximate calculation. Using a correction coefficient corresponding to the difference between the magnitude of the obtained drive current, the drive current obtained in the approximate calculation is calculated. Correcting the distribution, it generates a driving control data from the information of the corrected driving current, the generated drive control data the microcomputer to the writing control to the non-volatile memory means held.
An optical transmitter manufacturing method to which the data generation method is applied includes a laser module including a laser diode, a driver for supplying a driving current to the laser diode, and a microcomputer for controlling the driving current supplied by the driver on a circuit board. Depending on the temperature characteristics of the drive current required to obtain a predetermined optical output from the connector, and a process of coupling an optical fiber for transmitting the light emission output from the laser diode to the connector at the tip. A process for creating the drive control data, and a process for writing and controlling the created drive control data in the built-in nonvolatile memory of the microcomputer. And the process which produces the said drive control data is the 1st process which calculates the information of the drive current of the whole temperature range from the information of the drive current regarding the said laser diode under discrete multiple temperature using an approximate expression, The drive current obtained by the approximate calculation using a correction coefficient corresponding to the difference between the drive current information measured by driving the laser diode at a specific temperature and the drive current information obtained by the approximate calculation And a second process of generating drive control data from the corrected drive current information.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an example block diagram of an optical transmission module;
FIG. 2 is an explanatory diagram of LD temperature characteristics and related quenching failure and light emission delay.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing that the forward current Id necessary for obtaining a certain light output is changed nonlinearly with respect to temperature.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a detailed example of an optical transmitter,
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a switching control circuit of a transistor for controlling on / off of a current path of a laser diode,
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the structure of an LD drive control data table;
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of LD drive control by the CPU.
Fig. 8 is an external view of the optical transmitter,
FIG. 9 is an example block diagram of an evaluation apparatus,
FIG. 10 is a circuit diagram of a standard receiver circuit,
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a mathematical approximation formula of LD drive information;
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of LD drive information provided by an LD manufacturer used for mathematical approximation calculation of LD drive information;
FIG. 13 is an example flowchart showing a procedure of correction processing of LD drive information obtained by mathematical approximation calculation;
FIG. 14 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between LD drive information obtained by approximate calculation and corrected LD drive information;
FIG. 15 is a flowchart generally showing an example of a method of generating LD drive control data.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<Configuration of optical transmission module>
FIG. 1 shows a block diagram of an optical transmission module. The optical transmission module 1 shown in the figure has an optical transmitter 1T and an optical receiver 1R. The optical transmitter 1T includes a laser diode module 10, a driver circuit 11, an input circuit 12, and a microcomputer 17 that are individually integrated into a semiconductor integrated circuit. The optical receiver 1 </ b> R includes a pin photodiode 13, a preamplifier 14, a main amplifier 15, and an output circuit 16 that are individually integrated into a semiconductor integrated circuit.
The laser diode module 10 includes a laser diode (also referred to as LD) 100 and a monitoring photodiode (also referred to as PD) 101, and the optical output of the laser diode 100 is output to an optical output terminal OPOUT. The pin photodiode 13 receives an optical signal from an optical input terminal OPIN. The input circuit 12 is coupled to the data input terminal DTIN and the clock input terminal CLIN, and the output circuit 16 is connected to the data output terminal DTOUT and the clock output terminal CLOUT.
The input circuit 12 has an input buffer 120 such as a D-type flip-flop. The input buffer 12 sequentially latches the data signal from the data input terminal DTIN in synchronization with the clock signal from the terminal CLIN, and is thereby supplied from the data input terminal DTIN using the clock signal supplied from the clock input terminal CLIN. The data signal to be processed is waveform-shaped and output.
The driver circuit 11 includes an LD driver 110 and an auto power control circuit (APC) 111. The LD driver 110 causes a bias current corresponding to the threshold current to flow through the LD 100, and selectively causes a modulation current for ON / OFF control of the LD 100 to flow through the LD 100 in accordance with a data signal supplied from the input buffer 120.
The PD 101 can photoelectrically convert the light emission of the LD 100 to form a monitor voltage for the light output of the LD 100. Based on the monitor voltage for the LD 100, the APC 111 performs auxiliary control so that the forward current flowing through the LD 100 during light emission becomes a current necessary for obtaining a prescribed light output. The microcomputer 17 performs basic control on the threshold current and the modulation current. Control by the APC 111 is auxiliary control. The optical output of the LD 100 is given from the optical output terminal OPOUT to a transmission line such as an optical fiber.
The pin photodiode 13 detects an optical signal supplied from the transmission line to the optical input terminal OPIN and converts it into a received signal current. This received signal current is converted into a voltage signal by the preamplifier 14. The converted voltage signal is supplied to the main amplifier 15. The main amplifier 15 amplifies the input voltage signal to the ECL level. The output circuit 16 that receives the output of the main amplifier 15 includes a timing extraction unit 160, an identification unit 161, and an output buffer 162 such as a flip-flop. The timing extraction unit 160 divides the input signal into two systems, delays one of them, takes a logical product with the other, and generates a pulse including, for example, a 155.52 MHz clock component. From this pulse, only a 155.52 MHz clock component is extracted by a SAW (Surface Acoustic Wave) filter (not shown), and it is limit amplified to generate a clock signal. The identification unit 161 sufficiently amplifies the input signal from the main amplifier 15 and shapes it into a signal obtained by slicing the upper and lower parts of the waveform. The output buffer 162 performs waveform shaping (suppression of pulse width distortion) on the sliced signal using the clock signal. The output of the output buffer 162 is applied to the data output terminal DTOUT, and the clock signal formed by the timing extraction unit 160 is applied to the clock output terminal CLOUT.
The optical transmitter 1T shown in FIG. 1 includes a microcomputer 17. The microcomputer 17 is not particularly limited, but is also used for controlling the optical receiver 1R.
The microcomputer 17 is an example of a CPU (Central Processing Unit) 170, a RAM (Random Access Memory) 171, a ROM (Read Only Memory) 172, an electrically erasable and writable nonvolatile storage device, although not particularly limited. A flash memory 173, an input / output circuit (I / O) 174, and the like are included, and these are coupled to an internal bus 175. Although not particularly limited, the ROM 172 is a mask ROM that holds constant data and the like, the RAM 171 is a work area of the CPU 170, and the flash memory 173 holds the operation program and control data of the CPU 170 in a rewritable manner.
The microcomputer 17 is a circuit that controls the optical transmission module 1 as a whole. The drive control data for the LD 100 is stored in the flash memory 173. When driving the LD 100 to perform optical transmission, the CPU 170 reads drive control data corresponding to a temperature detected by a temperature sensor 112, which will be described later, from the flash memory 173, and controls the drive of the LD 100 by the LD driver 110 based on the read data. I do. That is, a data table (drive control data table) created based on the temperature characteristics of the LD 100 is prepared in the flash memory 173, and the CPU 170 determines the temperature characteristics of the LD 100 according to the light output, temperature, etc. required by the LD 100. The drive current is controlled in accordance with. In addition, the microcomputer 17 switches and controls the gain of the preamplifier 14.
The microcomputer 17 can be connected to the outside of the optical transmission module via a microcomputer interface terminal (also referred to as a microcomputer interface terminal) MCIF. The microcomputer interface terminal MCIF is connected to a mode terminal of the microcomputer 17 and a predetermined port of the input / output circuit.
The microcomputer 17 has, for example, a boot mode in addition to the normal mode. When the normal mode is set in the microcomputer 17, the CPU 170 executes an operation program stored in the flash memory 173. The boot mode is an operation mode in which the flash memory 173 can be rewritten from outside the micro computer 17. When the boot mode is set in the microcomputer 17, the input / output circuit 174 enters a signal input / output state in which the flash memory 173 can be directly rewritten from the outside. That is, when the boot mode is set, a high voltage for rewriting, a program signal, an address, and data can be exchanged with the flash memory 173 via the microcomputer interface terminal MCIF. Using this boot mode, the drive data control table can be written in the flash memory 173, and the operation program of the CPU 170 can be written. Further, the flash memory 173 can be rewritten. Functions such as the boot mode can be executed in the user program mode of the microcomputer 17 (similar data writing / rewriting to the flash memory). The boot mode and the user program mode are collectively referred to as a flash write mode.
<LD drive control>
When the forward current (Id) flowing through the LD 100 exceeds the threshold current Ith, the LD 100 starts laser oscillation and emits laser light. A portion of the forward current Id that exceeds the threshold current Ith is a modulation current Imod (Id = Ith + Imod). On / off of the light output to the LD 100 is controlled by flowing a modulation current or not. The high-speed responsiveness of turning on / off the optical output is realized by turning on / off the modulation current Imod in a pulse shape in the forward current Id.
The LD 100 has temperature characteristics in which the threshold current and the modulation current for obtaining a desired light output vary depending on the temperature. This temperature characteristic is a non-linear characteristic and is different from a linear temperature characteristic in a circuit such as the driver circuit 11 or the microcomputer 17. For example, as illustrated in the case of the temperatures T (i), T (j), and T (k) in FIG. 2, the threshold currents Ith (i) and Ith (j ), Ith (k) and modulation currents Imod (i), Imod (j), Imod (k) have individual temperature characteristics. Therefore, the forward current Id necessary for obtaining a certain light output is changed nonlinearly with respect to temperature, as illustrated in FIG. The threshold current and the modulation current constituting the forward current have individual nonlinear characteristics. The current source transistor constituting the LD driver has the linear temperature characteristic illustrated in FIG.
In optical communication or the like, a required light emission output must be obtained from the LD 100. Therefore, in order to cause the forward current flowing through the LD 100 to follow the temperature characteristics of the LD 100, the actual light emission output of the LD 100 is monitored by the photodiode (PD) 101, and the current corresponding to the monitored light emission output corresponds to the required light emission output. It is determined whether the potential is smaller or larger than the reference potential. If the potential is smaller, the bias current flowing through the LD 100 can be steadily increased to obtain a required forward current. However, in such feedback control, a required current can be obtained as the entire forward current, but the threshold current and the modulation current at that time are not necessarily optimal.
For example, in FIG. 3, the forward current required to obtain the required light emission output to the LD at the temperature T (j) is Id (j), and the drive current that can be supplied by the LD drive circuit at this time is IC In the case of (j), a state is assumed in which the difference current is constantly added as a bias current of the LD by control similar to auto power control. At this time, the difference current is not subjected to on / off control as a modulation current. As a result, the current value when the modulation current is turned off is larger than the threshold current, resulting in quenching failure, or the current value when the modulation current is turned off is smaller than the threshold current, resulting in a light emission delay. Inconvenience that occurs.
For example, in FIG. 2, if the modulation current that can be passed through the current source transistor in the atmosphere of temperature T (k) is I1 (I1 <Imod (k)) due to the temperature characteristics of this transistor, etc., the light emission output In order to obtain Pm, a bias current I2 (I2> Ith (k)) is passed through the bias transistor. Then, when the modulation current I1 is made zero in order to turn off the LD, the bias current flowing through the LD exceeds the LD threshold current Ith (k) at the current temperature T (k), thereby causing the LD Is not completely quenched. In FIG. 2, if the modulation current that can be passed through the current source transistor in the atmosphere of temperature T (i) is I3 (I3> Ith (i)) due to the temperature characteristics of the transistor, etc., light emission In order to obtain the output Pm, a bias current I4 (I4 <Ith (i)) is passed through the bias transistor. When the modulation current I3 is set to zero to turn off the LD in this state, the bias current flowing through the LD is made smaller than the threshold current Tth (i) of the LD at the temperature T (i) at that time. Thus, when the LD is turned on next time, the LD is emitted only after waiting for a delay time until the modulation current about to flow through the LD exceeds the threshold current Ith (i).
The optical transmission module 1 of the present embodiment considers the difference between the temperature characteristic of the laser diode 100 and the temperature characteristic of the LD driver 110 and the like in order to prevent such light emission delay and quenching failure. I can control it. First, the contents will be described.
FIG. 4 shows a detailed example of the optical transmitter 1T. The LD driver 110 includes a transistor Tr1 for determining a bias current to be passed through the LD 100 and a transistor Tr2 for determining a modulation current for controlling on / off of the LD 100 as current source transistors. Transistors Tr3 and Tr4 are switching transistors for controlling on / off of the modulation current. The transistors Tr1 to Tr4 are npn bipolar transistors.
The transistors Tr3 and Tr4 are connected in parallel, the common emitter is connected to the collector of the transistor Tr2, and the emitter of the transistor Tr2 is coupled to the ground voltage GND through the resistor R2. The collector of the transistor Tr3 is coupled to the cathode of the LD100, and the anode of the LD100 and the collector of the transistor Tr4 are commonly connected to the power supply voltage Vcc.
The switching control circuit 114 of the transistors Tr3 and Tr4 has a series circuit of transistors Tr5 and Tr6 and a series circuit of transistors Tr7 and Tr8, as shown in FIG. It is arranged between GND. Transistors Tr5 to Tr8 are npn-type bipolar transistors. The bases of the transistors Tr6 and Tr8 are biased with a predetermined voltage and function as load resistors for the transistors Tr5 and Tr7. In other words, the series circuit of the transistors Tr5 and Tr6 and the series circuit of the transistors Tr7 and Tr8 constitute an emitter follower circuit, respectively. The emitter of the transistor Tr5 is the base of the transistor Tr3, and the emitter of the transistor Tr7 is the transistor Tr4. Is coupled to the base of
The bases of the transistors Tr5 and Tr7 are supplied with the differential output of the differential output amplifier AMP. When the input is inverted, the states of the base potentials of the transistors Tr3 and Tr4 are inverted. The output of the selector 121 is supplied to the amplifier AMP.
When the base potential of the transistor Tr3 is set to a high level, the transistor Tr3 is shifted to a saturated state, and when the base of the transistor Tr4 is set to a high level, the transistor Tr4 is shifted to a saturated state. The transition of the transistors Tr3 and Tr4 to the saturation state is performed in a complementary manner, whereby the transistors Tr3 and Tr4 are complementarily switched. As a result, a pulsed modulation current is caused to flow through the LD 100 via the current source transistor Tr2.
As shown in FIG. 4, the collector of the transistor Tr1 is coupled to the collector of the transistor Tr3, and the emitter thereof is coupled to the ground voltage GND through the resistor R1. The transistor Tr1 applies a bias current corresponding to the threshold current to the LD 100 according to the base voltage applied thereto.
The PD 101 is connected in series with the resistor R3 and disposed in a reverse connection state between the power supply voltage Vcc and the ground voltage GND. The PD 101 passes a current corresponding to the light emission output output from the LD 100.
In FIG. 4, an input / output circuit 174 of the microcomputer 17 includes a digital / analog conversion circuit (D / A) 176 for converting a digital signal into an analog signal, and an analog / digital conversion circuit (A / A) for converting the analog signal into a digital signal. / D) 177 and other input / output circuits 178. The D / A 176 has two D / A conversion channels DAC1 and DAC2, and the A / D 177 has four A / D conversion channels ADC1 to ADC4.
Each of the D / A conversion channels DAC1 and DAC2 has a unique register accessed by the CPU 170, D / A converts the value of the corresponding register, and outputs the base bias voltage of the transistors Tr1 and Tr2. Although not particularly limited, the D / A conversion channels DAC1 and DAC2 convert an 8-bit digital signal into an analog signal with 256 gradations.
As described above, the modulation current to be supplied to the transistor Tr3 according to the on / off control of the optical output is determined by the control data set by the CPU 170 to the D / A conversion channel DAC2. That is, it is determined by the conductance control of the transistor Tr2. The conductance control of the transistor Tr2 is referred to as modulation current control. The bias current to be passed through the LD 100 is determined by control data set by the CPU 170 to the D / A conversion channel DAC1. That is, it is determined by the conductance control of the transistor Tr1. The conductance control of the transistor Tr1 is referred to as LD bias current control.
As described above, the CPU 170 can individually and arbitrarily control the modulation current and the bias current that can be supplied to the LD 100 in accordance with the digital data set in the D / A conversion channels DAC1 and DAC2. Therefore, when the CPU 170 sets data corresponding to the temperature characteristics of the LD 100 or the like in the D / A conversion channels DAC1 and DAC2 with respect to the use condition (use atmosphere condition) of the optical transmission module 1, in other words, at that time Data corresponding to the threshold current of the LD 100 at the use environment temperature is set in the D / A conversion channel DAC1, and data corresponding to the modulation current to be added to the threshold current is obtained in order to obtain a necessary light output at the temperature. By setting the D / A conversion channel DAC2, the LD 100 can be driven to emit light without extinction error or light emission delay.
The A / D conversion channels ADC1 to ADC4 are sequentially assigned to the input of the emitter voltage of the transistor Tr1, the emitter voltage of the transistor Tr2, the anode voltage of the PD 101, and the output voltage of the temperature sensor 112. Each has a register unique to hold the / D conversion result accessible by the CPU 170. Although not particularly limited, the A / D conversion channels ADC1 to ADC4 have a conversion accuracy of 10 bits.
Thus, the CPU 170 can monitor the bias current flowing through the transistor Tr1, the current flowing through the transistor Tr2, the current flowing through the PD 201, and the output of the temperature sensor 10 via the A / D conversion circuit 177 as necessary. .
The output of the monitor PD 101 can also be used for auto power control. That is, the anode voltage determined by the current flowing through the PD 101 according to the actual light emission output of the LD 100 is monitored, and the comparator 113 determines whether the monitored voltage is smaller or larger than the reference potential Vref corresponding to the required light emission output. The bias current flowing through the LD 100 via the transistor Tr1 is increased or decreased according to the determination result. Reference numeral 115 denotes an APC control circuit that forms a reference potential Vref. The actual light emission output of the LD 100 is monitored by the PD 101, and the average value of the current corresponding to the monitored light emission output and the average value for the input signal of the amplifier AMP at that time The reference potential Vref is initially set based on the (mark rate). Although not particularly limited, the auto power control is auxiliary to the bias current control based on the output of the D / A 176. For example, when bias current control is performed based on the output of D / A 176, assuming that a required light emission output cannot be obtained, feedback control by auto power control is repeated. However, in that case, it is desirable to keep the control amount of the feedback system (the increase / decrease amount of the bias current) by the auto power control relatively small.
The CPU 170 monitors the anode voltage of the PD 101 via the A / D 177, compares the actual light output of the LD 100 with the target light output of the LD 100, and the actual light output is lower than a predetermined value with respect to the target light output. Etc. can be detected. The CPU 1710 monitors the emitter voltage of the transistor Tr1 through the A / D 177, converts the monitored voltage into a current, and compares the converted current value with the bias current to be passed through the transistor Tr1 through the D / A 176. Based on the difference, an abnormality in the bias current can be detected. Similarly, the CPU 170 monitors the emitter voltage of the transistor Tr2 via the A / D 177, converts the monitored emitter voltage into a current, and converts the converted current and the modulation current to be supplied to the transistor Tr2 via the D / A 176. And an abnormality in the modulation current can be detected based on the difference.
The LD drive control data for modulation current control and bias current control for driving the LD 100 is a table (drive control data) including data to be set in the DAC 1 and DAC 2 for each use environment temperature in order to obtain a target light output. Table) structure, and is written in a predetermined area of the flash memory 173 of the microcomputer 170.
FIG. 6 shows an example of the drive control data table. The drive control data table holds drive control data corresponding to the threshold current Ith, the modulation current Imod, and the current Is to be passed through the PD 101 necessary for obtaining a light output of, for example, 0.8 mW, using temperature as an index. In this example, Ith, Imod and Is data related to the same temperature are arranged at the same address. The drive control data for the temperature is arranged in ascending order from the lowest address assigned to the drive control data table. Therefore, the CPU 170 can read the drive control data of the desired temperature from the flash memory 173 by calculating the difference from the lowest temperature to the desired temperature and adding this as an offset from the lowest address.
The microcomputer 170 acquires the operating environment temperature in which the optical transmission module 1 is placed from the temperature sensor 112 via the A / D conversion channel ADC4 when controlling the driving of the LD100. The light output to be output by the optical transmission module 1 is of a nature that is physically determined according to the communication environment in which it is placed. For example, an operation program for the CPU 170, an instruction from the outside, or a DIP switch The CPU 170 is notified by a signal from such a circuit. As a result, the CPU 170 selects a necessary light emission output and LD drive control data corresponding to the detected use environment temperature from the table of the flash memory 173. As a result, a threshold current and a modulation current according to the actual temperature characteristics of the LD 100 are given to the LD 100, and the LD 100 can be driven to emit light without any quenching error or light emission delay.
<< Flow of LD drive control by CPU >>
FIG. 7 shows a flowchart of the drive control of the LD 100 by the CPU 170. In response to the power-on reset instruction, the CPU 170 initializes the optical transmission module 1 (ST1), and then determines whether shutdown is instructed (ST2). The shutdown is to forcibly stop the driving of the LD 100 due to an abnormal operation of the optical transmission module 1 or the like. In addition, shutdown is the highest priority interrupt processing on the hardware, and is a function that is executed with the highest priority after any power-on reset in any situation. When the shutdown is not instructed, the CPU 170 measures the temperature of the optical transmission module 1 by the temperature sensor 112 (ST4), and obtains a modulation current and a bias current necessary for obtaining a required optical output at that temperature. LD drive control data is set in the D / A conversion channels DAC1 and DAC2 from the flash memory 173, and the LD100 is driven (ST5). Then, auto power control is performed, and the optical output and modulation current are monitored via the A / D conversion channel 177 (ST6). As a result, when the light output is halved with respect to the target value, an alarm for interrupting the light output is generated (ST7). Further, when the modulation current becomes more than twice the target value, an alarm for abnormal modulation current is generated (ST8). Further, when the temperature of the optical transmission module 1 is periodically measured by the temperature sensor 112 using a timer (not shown) included in the microcomputer 17 and the bias current is different from the bias current corresponding to the temperature. Only, LD drive control data for obtaining the modulation current and the bias current is newly set in the D / A conversion channels DAC1 and DAC2 (ST9).
When the shutdown process is instructed in step ST2, the modulation current and the bias current are set to 0 (ST20). After this, it is determined whether the light output has decreased via the PD 100 (ST21), and then whether the monitor current has become a predetermined value or less (ST21). When it is detected that the optical output has decreased or the monitor current has fallen below the predetermined value, a shutdown alarm is displayed (ST23). On the other hand, if the light output does not decrease or the monitor current is abnormal by a predetermined value, it is considered that some abnormality has occurred, the alarm display is turned off, and the process returns to step ST2.
<Generation of drive control data>
H shows the appearance of the optical transmitter 1T. The optical transmitter 1T is not particularly limited, but is configured separately from the optical receiver 1R. In FIG. 8, reference numeral 20 denotes a circuit board of the optical transmitter 1T, and the laser module 10 shown in FIG. The light emitting part of the LD 100 of the leather module 10 is connected to an optical fiber 21, and an optical connector 22 is provided at the tip of the optical fiber 21. The optical transmitter 1T completed as a part has the optical cable 21 already coupled as shown in FIG. The coupling state between the LD 100 and the optical fiber 21 affects the light transmission rate to the optical fiber 21. Therefore, the optical transmitter 21 is coupled to the completed optical transmitter 1T, and the coupling state between the LD 100 and the optical fiber 21 is optimized.
A block diagram of an evaluation apparatus for generating the drive control data of the optical transmitter 1T is shown at j. The evaluation apparatus generates drive control data corresponding to the temperature characteristics of the drive current necessary for obtaining a predetermined optical output from the connector 22 to the optical transmitter 1T, and the flash memory 173 of the microcomputer 17 This is a device that controls writing. The evaluation device includes a standard receiver circuit 30, an adapter board 31, and a host device 32.
As illustrated in FIG. 10, the standard receiver circuit 30 receives a light output supplied from the LD 100 via an optical fiber 21 and performs photoelectric conversion in series with an anode of the photodiode 300. The connected load resistance element 301 is arranged between the power supply voltage Vcc and the ground voltage GND, and outputs the anode voltage of the photodiode 300 as a signal S (OPout). The voltage signal S (OPout) is supplied to the input / output circuit 174 of the microcomputer 17. For example, the voltage signal S (OPout) is A / D-converted from among the AD conversion channels ADC1 to ADC4 of the A / D 177 by using an available AD conversion channel.
The maximum value of the range of optical input from the transmitter 1T to the standard receiver circuit 30 is defined as 2 mW, for example, and the value of the load resistance element 301 is determined so that the anode voltage becomes 5 V, for example, at this maximum optical input. Keep it. The photoelectric conversion characteristic of the photodiode 300 is linear. If the optical input is 1 mW, the voltage signal S (OPout) is 2.5V.
In FIG. 9, S (T) is a temperature detection signal from the thermistor 112, and S (Is) is a photoelectric conversion voltage signal S (Is) from the PD 101. S (Imod) is a base bias signal of the current source transistor Tr2 that determines the modulation current Imod of the LD 100, and S (Ith) is a base bias signal of the current source transistor Tr1 that determines the threshold current Ith of the LD 100.
One side of the adapter board 31 is coupled to the microcomputer 17 via the microcomputer interface terminal MCIF, and the other side is interfaced to the host device 32 via a serial interface such as RS232C. The adapter board 31 is not particularly limited, but supplies a reset signal to the microcomputer 17 according to an instruction from the host device 32, sets the boot mode in the microcomputer 17 according to an instruction from the host device 32, and the boot mode is set. Further, voltage control and timing control for erasing and writing to the flash memory 173 of the microcomputer 17 are performed. In addition, parallel / serial conversion between parallel input / output data of the data by the input / output circuit 174 of the microcomputer 17 and serial input / output data by the host device 32 is performed. When the serial interface function of the input / output circuit 174 is used, such a parallel / serial conversion function is not necessary.
The host device 32 generates drive current data in the entire temperature range from drive current data (data provided by the LD manufacturer to indicate the performance of the laser diode) regarding the laser diode 100 under a plurality of discrete temperatures. Is calculated using an approximate expression. The standard receiver circuit 30 outputs to the microcomputer 17 a voltage signal S (OPout) corresponding to the magnitude of the current flowing through the photodiode 300 that receives the light emission output of the laser diode 100 via the front connector 22. The microcomputer 17 causes the drive current to flow through the laser diode 100 by S (Ith) and S (Imod), and the data of the magnitude of the drive current when the detection signal S (OPout) becomes a predetermined value is stored in the host. To device 32. The host device 32 uses the correction coefficient according to the difference between the magnitude of the drive current given from the microcomputer 17 and the magnitude of the drive current obtained by the approximate calculation, and the drive obtained by the approximate calculation. The current is corrected, normal drive control data is generated from the corrected drive current, the boot mode is set in the microcomputer 17, and the generated normal drive control data is stored in the flash memory 173 of the microcomputer 17. Write control. In short, the LD drive information over the entire range of the desired operating temperature is obtained by mathematical approximation from the LD drive information (threshold current Ith, modulation current Imod and PD output current Is) at a few temperature points provided by the LD manufacturer. Information is created, and then the transmitter 1T is actually operated at room temperature to obtain LD drive information at that time. The obtained actual drive information and the drive information obtained by the approximate expression are compared with respect to the same temperature point, and based on the difference, the drive information of the entire temperature range obtained by the approximate expression is corrected, and the drive control is performed. Get the data.
Next, a method for generating drive control data will be described in more detail. The programs used for generating the drive control data are not particularly limited, but are an LD characteristic collection program and a PC interface program. The LD characteristic collection program is a program that is executed by the microcomputer 17 and collects the characteristics of the LD 100 at room temperature. The PC interface program is a program executed by the host device 32, and is a program for approximate calculation and correction calculation of LD drive information, interface control with a microcomputer, and erase / write control for a flash memory. Software for driving the LD using the drive control data stored in the flash memory is an LD control program, and controls, for example, the operation described in FIG.
FIG. 11 shows an example of an approximate calculation method of LD drive information realized by the PC interface program. There are three types of approximation calculation methods, for example, three-dimensional approximation, exp approximation, and empirical approximation.
In the approximate calculation, LD drive information (threshold current Ith, modulation current Imod, and PD output current Is) at two to three temperature points provided by the LD manufacturer is used. For example, the information shown in FIG. 12 is given. This information is, for example, the case where the optical output Pf from the connector is 1.3 mW, and is a result measured by a test device unique to the LD manufacturer.
In three-dimensional approximation, y = Ax Three The value of A and B is determined by substituting the data of two points of 25 ° C. and 85 ° C. in FIG. The three-dimensional approximation is used, for example, for mathematical approximation of the temperature characteristics of the threshold current and the modulation current. For example, when used to approximate the modulation current, y is the modulation current and x is the temperature. When used for approximation of the threshold current, y is the threshold current and x is the temperature. The coefficients A and B are, for example,
A = (ixm−ixh) / (trm Three −trh Three ),
B = ixm + {(ixh−ixm) / (trm Three −trh Three )} × trm Three ,
And can be put. ixm is Ith and Imod at normal temperature (for example, 25 ° C.), ixh is Ith and Imod at high temperature (for example, 85 ° C.), trm is normal temperature (for example, 25 ° C.), and trh is high temperature (for example, 25 ° C.) 85 ° C.). For example, in order to approximate the threshold current characteristic using the information of FIG. 12, approximation calculation may be performed by substituting ixm = 6.19, ixh = 2.89, trm = 25, trh = 85. The three-dimensional approximation formula is determined so as to approximate the Id characteristic of the LD in FIG. 3, for example.
In the exp approximation, y = A exp (B x) is used as an approximation expression, and the values of A and B are determined by substituting data at two points of 25 ° C. and 85 ° C. in FIG. The exp approximation is used, for example, for mathematical approximation of the temperature characteristics of the modulation current and the threshold current. y is a modulation current and x is a temperature. The coefficients A and B are, for example,
A = y1 / exp [{x1 / (X1−X2)} log (y1 / y2)],
B = exp [{1 / (X1-X2)} log (y1 / y2)],
And can be put. y1 is Ith, Imod at normal temperature (for example, 25 ° C.), y2 is Ith, Imod, x1 at high temperature (for example, 85 ° C.), x1 is normal temperature (for example, 25 ° C.), and x2 is high temperature (for example, 85 ° C.). For example, in order to approximate the characteristics of the modulation current using the information shown in FIG. 12, approximation calculation may be performed by substituting y1 = 13.08, y2 = 33.5, x1 = 25, x2 = 85. The exp approximation formula is determined so that, for example, the Id characteristic of the LD in FIG. 3 can be approximated.
Empirical approximation applies, for example, the contents described in pages 163 to 164 of the Optical Communication Handbook (published on September 1, 1982 by Asakura Shoten) in terms of threshold current and modulation current temperature characteristics. The inflection point is taken into consideration, and Jth = Jth0 × exp (Tj / T0) is used as an approximate expression. Empirical approximation is used, for example, for mathematical approximation of temperature characteristics of modulation current and threshold current. In the case of this empirical approximation, it is necessary to determine the temperature of the inflection point, and when the LD temperature is lower than the temperature given at the inflection point tc ° C.
Jth = Jth0 × exp {(t-25) / e},
When the LD temperature is higher than the temperature given at the inflection point tc ℃
Jth = Jth0 × exp {(t-25) / (fg × t)},
It can be. In the above empirical approximation, the approximate value at the temperature t is Jth. In the above equation, Jth0 is Ith and Imod at room temperature. e, f, g, h, and tc are coefficients determined by sampling with the LD to be used. For example, e = 66, f = 84.6, g = 0.428, and tc = 40.
It is not necessary to use an approximate expression for the monitor current of the PD 101. In general, the temperature dependence of the photoelectric conversion characteristics of a photodiode is extremely small. Therefore, the PD monitor current in the entire desired temperature range can be obtained by averaging three data points as illustrated in FIG. Is enough. Various approximations can be used to determine which approximation calculation is used to approximate the modulation current and the threshold current. For example, an exp approximation formula is used to approximate the modulation current, and an empirical approximation formula is used to approximate the threshold current. Which approximate expression is used is determined in advance on the PC interface program. Alternatively, it may be selectable.
FIG. 13 shows an example of a method for correcting the result calculated by the approximate expression. For example, a temporary table of LD drive control data is created at intervals of 1 ° C. by the above approximate calculation. Thereafter, the transmitter 1T is actually operated at room temperature, and the LD drive information at that time is acquired (ST30). Assume that the measured modulation current is Im ′, the threshold current is Ib ′, the PD monitor voltage is SL0 ′, and the temperature at the time of measurement (obtained by the thermistor 112) is T.
Data at the temperature T is acquired from the data in the temporary data table (ST31). The modulation current acquired at this time is Im, the threshold current is Ib, and the PD monitor voltage is SL0.
Next, a correction factor is obtained (ST32). The correction factor is as follows.
Modulation current correction factor K IM = Im '/ Im
Threshold current correction factor K IB = Ib '/ Ib
PD monitor voltage correction factor K SL0 = SL0 '/ SL0
And the correction factor is set to K IM , K IB , K SL0 Is multiplied by the drive control data of all the temperature ranges of the modulation current, the threshold current and the PD monitor voltage, which are approximately calculated, to create a corrected drive control data table (ST33). The corrected drive control data is in a state illustrated in FIG. 14 with respect to the drive control data obtained by the approximate calculation. The created drive control data table is written into the flash memory 173.
FIG. 15 shows an overall procedure of a method for generating drive control data for the LD. FIG. 15 shows the processing of the host device (PC) 32 and the microcomputer 17 separately.
First, the PC interface program is activated on the host device 32 (ST40). At this time, the boot program mode is designated, and a write command (W command) is given to the host device 32 (ST41). The host device 32 to which the write command is given designates a boot mode for the microcomputer 17 and enables writing to the flash memory 173 of the microcomputer 17 via the adapter board 31. The program to be written is the LD characteristic collection program. The host device 32 supplies the LD characteristic collection program as write data to the flash memory 173 to the adapter board 31. As a result, the LD characteristic collection program is written in the flash memory 173 (ST42). The microcomputer 17 can be operated with the LD characteristic collection program stored in the flash memory 173 as an operation program. The microcomputer 17 is reset (ST43) and waits for the start of the characteristic information collection operation by the LD characteristic collection program.
In the host device 32, after the write operation of the LD characteristic collection program is completed, the PC interface program is restarted (ST44). This time, when the user program mode is set and a parameter command (P command) is given to the host device 32 (ST45), the host device 32 may change the threshold current and modulation at several temperatures as illustrated in FIG. The input of current and PD monitor current (input from the keyboard of the host device, etc.) is received and held in the work area (ST46). Further, the host device 32 supplies a set value such as a desired light output to the microcomputer 17 (ST47). Then, the host device 32 substitutes the information on the threshold current, modulation current, and PD monitor current at the several temperatures in the mathematical approximation formula to approximate the threshold current and modulation current in the desired whole temperature range. Perform the calculation. Further, the PD monitor voltage is calculated by the average calculation. Based on the calculation results, a temporary drive control data table relating to the threshold current, the modulation current, and the PD monitor voltage is generated in the entire desired temperature range (ST48).
Next, the host device 32 receives a collection command (S command) (ST49). The host device 32 that has received the collection command gives a data collection instruction to the microcomputer 17 (ST50).
Thereby, the microcomputer 17 collects information on threshold current, modulation current, PD monitor voltage (light output monitor value), and ambient temperature in accordance with the LD characteristic collection program (ST51).
That is, when collecting the threshold current, the microcomputer 17 sets the threshold current control data in the DAC 1 so as to gradually increase the current flowing through the transistor Tr1 in FIG. In parallel with this, the microcomputer 17 monitors the voltage signal S (OPout) supplied from the standard receiver circuit 30. When the voltage signal S (OPout) exceeds “0”, the threshold current control data set in the DAC 1 and the temperature data detected by the temperature sensor 112 are stored. The threshold current at that time can be converted from the stored threshold current control data.
When collecting the modulation current, the microcomputer 17 modulates the DAC 2 so as to gradually increase the current flowing through the transistor Tr2 in FIG. 4 while keeping the state of the transistor Tr1 when the threshold current control data is collected. Set the current control data. At this time, data is supplied from the input / output circuit 174 to the LD driver 110 to turn on the transistor Tr3. In parallel with this, the microcomputer 17 monitors the voltage signal S (OPout) supplied from the standard receiver circuit 30. When the voltage signal S (OPout) reaches the optical output set value set by the parameter, the modulation current control data set in the DAC 2 and the temperature data detected by the temperature sensor 112 are stored. The modulation current at that time can be converted from the stored modulation current control data. The standard receiver circuit 31 outputs a 5V voltage signal when the optical input is 2 mW. Therefore, if the optical output set value set by the parameter is 2 mW, the microcomputer 17 detects that the voltage signal S (OPout) has become 5V, and the transmitter 1T becomes in a desired optical output state. I can recognize that. If the optical output setting value set by the parameter is 1 mW, the microcomputer 17 detects that the transmitter 1T is in a desired optical output state when the voltage signal S (OPout) becomes 2.5V. it can.
The PD monitor voltage may be obtained by obtaining the value of the PD monitor voltage when a desired light output state is obtained when the modulation current is measured.
As described above, when the microcomputer collects threshold current, modulation current, PD monitor voltage (light output monitor value) and ambient temperature data, these data are transferred to the host device 32 (ST52). The host device 32 determines the correction coefficient according to the transferred data (ST53), corrects the contents of the temporary control data table as described above according to the correction coefficient (ST54), and sets the corrected drive control data table. The contents are stored in a file (ST55).
Thereafter, when an end command (Q command) is input (ST56), the PC interface program is restarted (ST57). At this time, the boot program mode is designated, and a write command (W command) is given to the host device 32 (ST58). The host device to which the write command is given designates the boot mode to the microcomputer 17 and enables writing to the flash memory 173 of the microcomputer 17 via the adapter board 31. The program to be written at this time is the LD control program. The drive control data table file is attached to the LD control program. The host device 32 supplies the LD control program and the drive control data table file data as write data to the flash memory 173 to the adapter board 31. As a result, the program and data are written to the flash memory (ST59). After the writing is completed, the execution of the PC interface program is terminated. Through the above series of processing, the microcomputer 17 can drive the LD 100 according to the LD control program stored in the flash memory 173, and the threshold current and modulation current at that time are the drive control data written in the flash memory. It is determined by the data in the table (ST60).
The LD drive control data generation process described with reference to FIG. 15 is a part of the manufacturing process of the transmitter 1T. The entire manufacturing process of the optical transmitter 1T will be schematically described.
First, a laser module 10 including a laser diode 100, a driver 110 that passes a drive current through the laser diode 100, and a microcomputer 17 that controls the drive current passed through the driver 110 are mounted on a circuit board. An optical fiber 21 is coupled to the optical output terminal OPOUT of the laser diode 100, and a connector 22 is provided at the tip. After that, as described above, drive control data corresponding to the temperature characteristics of the drive current necessary for obtaining a predetermined optical output from the connector 22 is created, and the created drive control data is stored in the built-in flash of the microcomputer 17. Write control to the memory 173 is performed.
According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
The method for generating the drive control data of the optical transmitter described above is based on the LD drive information (threshold current Ith, modulation current Imod, and PD output current Is) at two to three temperature points provided by the LD manufacturer. The LD drive information for the entire range of the desired operating temperature is created by such approximation, and then the transmitter 1T is actually operated at room temperature, and the LD drive information at that time is acquired. The obtained actual drive information and the drive information obtained by the approximate expression are compared with respect to the same temperature point, and based on the difference, the drive information of the entire temperature range obtained by the approximate expression is corrected, and the drive control is performed. Get the data. The approximate calculated data is corrected by using a correction coefficient acquired based on the drive current measured under a specific temperature. Therefore, it is not necessary to measure the drive current one by one in the entire temperature range, and the drive control data can be generated efficiently.
The specific temperature is, for example, normal temperature. Therefore, it is not necessary to regulate the temperature of the optical transmitter using a constant temperature bath. What is necessary is just to measure the temperature at the time of actual measurement using the temperature sensor in an optical transmitter, for example. As described above, it is possible to efficiently create drive control data that is optimal in practical use of the optical transmitter, in other words, that is suitable for the characteristics of the optical transmitter and the laser diode.
According to the evaluation apparatus to which the data generation method is applied, the drive control data of the laser diode 100 having temperature dependency can be efficiently generated for each optical transmitter.
According to the method of manufacturing an optical transmitter to which the data generation method is applied, the drive control data of the optical transmitter that can read the drive control data of the laser diode from the memory according to the temperature and obtain a predetermined optical output is transmitted to the transmitter. It is possible to facilitate the manufacture of an optical transmitter adapted to the above characteristics.
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.
For example, the optical transmitter and the optical receiver may be mounted on a common circuit board. In addition, the optical fiber can be used in common for the optical transceiver and the optical receiver. In that case, a transmission signal frequency and a reception signal frequency may be made different from each other so as to be electrically separated, or a splitter for optically separating the transmission signal and the reception signal may be provided.
Further, since the temperature characteristics of photoelectric conversion in the PD are insignificant, the temperature characteristics of the PD included in the standard receiver are not particularly considered in the above example. Even if this is effective, there is no problem, but when strictness is required, the temperature of the PD of the standard receiver may be measured to correct the voltage signal obtained from the standard receiver.
The auto power control can be omitted. Further, writing control to the flash memory can be performed by a microcomputer built-in CPU. In that case, the write control program can be held by the microcomputer.
Industrial applicability
As described above, the present invention can be applied to the generation of drive control data for an optical transmitter or an optical transmission module that converts an optical signal into a yellow transmission signal, and the manufacture of the optical transmitter or optical transmission module. The optical transmitter and the optical transmission module are applied to an optical transmission system such as a PDS (Passive Double Star) in which an optical fiber is introduced into a telephone or ISDN subscriber system.

Claims (6)

レーザダイオードと、前記レーザダイオードに駆動電流を流すドライバと、前記ドライバが流す駆動電流を制御する制御手段と、前記レーザダイオードからの発光出力を先端のコネクタまで伝達する光ファイバーとを有する光トランスミッタにおける、前記コネクタから所定の光出力を得るのに必要な前記駆動電流の温度特性に応じた駆動制御データを生成する方法であって、
離散的な複数の温度下での前記レーザダイオードに関する駆動電流の情報から全温度範囲の駆動電流の情報を近似式を用いて計算する第１処理と、
特定の温度下でレーザダイオードを駆動して実測した駆動電流の情報と前記近似計算で得られた駆動電流の情報との差分に応じた補正係数を用いて前記近似計算で得られた駆動電流の情報を補正し、補正された駆動電流の情報から駆動制御データを生成する第２処理と、を含み、
離散的な複数の温度下での前記駆動電流の情報は、第１の温度における第１の閾値電流値及び第１の変調電流値と、第２の温度における第２の閾値電流値及び第２の変調電流値を含み、
前記第１処理は、閾値電流と変調電流とに分けて駆動電流の情報を近似計算する処理であり、
前記第２処理は、特定の温度下でレーザダイオードを駆動して実測した閾値電流の情報と前記近似計算で得られた閾値電流の情報との差分に応じた補正係数を用いて前記近似計算で得られた閾値電流の情報を補正し、前記特定の温度下でレーザダイオードを駆動して実測した変調電流の情報と前記近似計算で得られた変調電流の情報との差分に応じた補正係数を用いて前記近似計算で得られた変調電流の情報を補正し、補正結果に基づいて閾値電流と変調電流に関する駆動制御データ生成する処理であることを特徴とする駆動制御データ生成方法。In an optical transmitter comprising a laser diode, a driver for passing a drive current to the laser diode, a control means for controlling the drive current passed by the driver, and an optical fiber for transmitting a light emission output from the laser diode to a tip connector, A method for generating drive control data corresponding to a temperature characteristic of the drive current necessary for obtaining a predetermined optical output from the connector,
A first process for calculating drive current information for the entire temperature range from the drive current information for the laser diode under a plurality of discrete temperatures using an approximate expression;
The drive current obtained by the approximation calculation using a correction coefficient corresponding to the difference between the drive current information measured by driving the laser diode at a specific temperature and the drive current information obtained by the approximation calculation. A second process for correcting the information and generating drive control data from the corrected drive current information,
The information on the driving current under a plurality of discrete temperatures includes a first threshold current value and a first modulation current value at a first temperature, a second threshold current value at a second temperature, and a second threshold current value. Including the modulation current value of
The first process is a process of approximately calculating drive current information divided into a threshold current and a modulation current,
The second process is performed by the approximate calculation using a correction coefficient according to the difference between the threshold current information measured by driving the laser diode at a specific temperature and the threshold current information obtained by the approximate calculation. Correcting the obtained threshold current information, a correction coefficient according to the difference between the modulation current information measured by driving the laser diode at the specific temperature and the modulation current information obtained by the approximate calculation A drive control data generation method, characterized in that the process is a process of correcting the modulation current information obtained by the approximation calculation and generating drive control data related to the threshold current and the modulation current based on the correction result. 前記第２処理で得られた駆動制御データを前記制御手段が保有する電気的に書込み可能な不揮発性記憶手段に書き込み制御する第３処理を更に含むことを特徴とする請求項１記載の駆動制御データ生成方法。2. The drive control according to claim 1, further comprising a third process for controlling the writing of the drive control data obtained in the second process to an electrically writable nonvolatile storage means held by the control means. Data generation method. 前記特定の温度下とは常温下であることを特徴とする請求項１又は２記載の駆動制御データ生成方法。3. The drive control data generation method according to claim 1, wherein the specific temperature is normal temperature. 前記第２の処理における補正は、前記近似計算で得られた前記特定の温度における駆動電流の情報に対する、前記特定の温度下でレーザダイオードを駆動して実測した駆動電流の情報の割合を、補正係数とし、前記近似計算で得られた駆動電流の情報を前記補正係数倍する処理であることを特徴とする請求項１又は２記載の駆動制御データ生成方法。The correction in the second process is to correct the ratio of the drive current information measured by driving the laser diode at the specific temperature to the drive current information at the specific temperature obtained by the approximate calculation. 3. The drive control data generation method according to claim 1, wherein the process is a process of multiplying the correction coefficient by the information of the drive current obtained by the approximation calculation as a coefficient. 離散的な複数の温度下での前記駆動電流の情報は、レーザダイオードの製造メーカが提供するデータであることを特徴とする請求項１又は２記載の駆動制御データ生成方法。3. The drive control data generation method according to claim 1, wherein the drive current information under a plurality of discrete temperatures is data provided by a laser diode manufacturer. レーザダイオードと、前記レーザダイオードに駆動電流を流すドライバと、前記レーザダイオードの発光出力を先端のコネクタまで伝達する光ファイバーと、前記ドライバが流す駆動電流を制御するマイクロコンピュータとを有する光トランスミッタに対し、前記コネクタから所定の光出力を得るのに必要な前記駆動電流の温度特性に応じた駆動制御データを生成して前記マイクロコンピュータの不揮発性記憶手段に書き込み制御を行う装置であって、
前記コネクタと前記マイクロコンピュータとに接続可能なレシーバ回路と、前記マイクロコンピュータに接続可能なホスト装置とを有し、
前記ホスト装置は、離散的な複数の温度下での前記レーザダイオードに関する駆動電流の情報から全温度範囲の駆動電流の情報を近似式を用いて計算し、
前記レシーバ回路は、前コネクタを介して前記レーザダイオードの発光出力を受けるフォトダイオードを有し、フォトダイオードへの光入力に対応して流れる電流の大きさに応ずる検出信号を前記マイクロコンピュータに出力し、
前記マイクロコンピュータは前記レーザダイオードに駆動電流を流し、前記検出信号が所定値になったときの駆動電流の大きさを前記ホスト装置に与え、
前記ホスト装置は、前記マイクロコンピュータから与えられた駆動電流の大きさと前記近似計算で得られた駆動電流の大きさとの差分に応じた補正係数を用いて、前記近似計算で得られた駆動電流の情報を補正し、補正された駆動電流の情報から駆動制御データを生成し、生成された駆動制御データを前記マイクロコンピュータが保有する不揮発性記憶手段に書き込み制御するものであって、離散的な複数の温度下での前記駆動電流の情報は、第１の温度における第１の閾値電流値及び第１の変調電流値と、第２の温度における第２の閾値電流値及び第２の変調電流値を含み、閾値電流と変調電流とに分けて駆動電流の情報を近似計算し、特定の温度下でレーザダイオードを駆動して実測した閾値電流の情報と前記近似計算で得られた閾値電流の情報との差分に応じた補正係数を用いて前記近似計算で得られた閾値電流の情報を補正し、前記特定の温度下でレーザダイオードを駆動して実測した変調電流の情報と前記近似計算で得られた変調電流の情報との差分に応じた補正係数を用いて前記近似計算で得られた変調電流の情報を補正し、補正結果に基づいて閾値電流と変調電流に関する駆動制御データを生成することを特徴とする評価装置。For an optical transmitter having a laser diode, a driver that sends a drive current to the laser diode, an optical fiber that transmits the light emission output of the laser diode to a tip connector, and a microcomputer that controls the drive current that the driver sends, An apparatus for generating drive control data according to temperature characteristics of the drive current necessary for obtaining a predetermined optical output from the connector and performing write control on the nonvolatile storage means of the microcomputer,
A receiver circuit connectable to the connector and the microcomputer; and a host device connectable to the microcomputer;
The host device calculates the drive current information in the entire temperature range from the drive current information regarding the laser diode under a plurality of discrete temperatures using an approximate expression,
The receiver circuit includes a photodiode that receives a light emission output of the laser diode via a front connector, and outputs a detection signal corresponding to the magnitude of a current flowing corresponding to the light input to the photodiode to the microcomputer. ,
The microcomputer sends a driving current to the laser diode, and gives the magnitude of the driving current when the detection signal becomes a predetermined value to the host device,
The host device uses a correction coefficient corresponding to the difference between the magnitude of the drive current given from the microcomputer and the magnitude of the drive current obtained by the approximate calculation, to calculate the drive current obtained by the approximate calculation. The information is corrected, drive control data is generated from the corrected drive current information, and the generated drive control data is written and controlled in the nonvolatile storage means possessed by the microcomputer. The information on the drive current under the temperature of the first is the first threshold current value and the first modulation current value at the first temperature, and the second threshold current value and the second modulation current value at the second temperature. Approximate calculation of drive current information divided into threshold current and modulation current, and information on threshold current measured by driving the laser diode at a specific temperature and the threshold current obtained by the approximate calculation. The correction current information obtained by the approximation calculation is corrected using a correction coefficient corresponding to the difference between the information and the modulation current information measured by driving the laser diode at the specific temperature and the approximation calculation. Using the correction coefficient according to the difference from the modulation current information obtained in step 1, the modulation current information obtained by the approximation calculation is corrected, and drive control data relating to the threshold current and the modulation current is generated based on the correction result. An evaluation apparatus characterized by:
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