JP4501835B2

JP4501835B2 - 発光素子駆動回路及び光送信器

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Publication number: JP4501835B2
Application number: JP2005291458A
Authority: JP
Inventors: 啓二田中; 勝己上坂
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2005-10-04
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2025-10-04
Also published as: JP2007103668A

Description

本発明は、光通信に用いられる発光素子駆動回路及び光送信器に関するものである。

レーザダイオードなどの発光素子の信号光強度および消光比を安定化するために、モニタ用受光素子からの光電流に基づいて駆動電流量を制御する発光素子駆動回路が知られている。例えば、特許文献１に開示された半導体レーザ駆動回路は、ＡＣ結合型のレーザ駆動回路において、モニタフォトダイオードからの光電流の大きさの平均レベルを検出し、レーザダイオードに供給されるバイアス電流の大きさを該平均レベルに応じて制御している。また、この駆動回路は、モニタフォトダイオードからの光電流の大きさの平均レベル及びハイレベル（ピーク値）に応じて、バイアス電流の変調度を制御している。

特開平４−１３９７７９号公報

レーザダイオードなどの発光素子の発光特性および光信号のモニタ用受光素子への結合効率は、個体毎に少しずつ異なる。従って、上記したような発光素子駆動回路においては、モニタ用受光素子からの光電流に基づいて駆動電流量を制御する際に、光電流を電流電圧変換するときの変換利得を発光素子の発光特性および光信号のモニタ用受光素子への結合効率に応じて調整可能であることが望ましい。

しかしながら、電流電圧変換回路として従来より多用されている負帰還型のトランスインピーダンスアンプにおいては、トランスインピーダンスを実現するための抵抗素子と受光素子の内部容量とによってローパスフィルタが構成される。従って、電流電圧変換回路の変換利得（トランスインピーダンス）を変化させると、電流電圧変換回路の高域カットオフ周波数が変動し、電流電圧変換回路出力のピーク、ボトムレベルを検出する際に、検出誤差となってしまう為、好ましくない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、モニタ用受光素子からの光電流を電圧信号に変換する際の変換利得を調整できるとともに、変換利得の調整による周波数特性への影響を低減できる発光素子駆動回路及び光送信器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の発光素子駆動回路は、送信信号に応じた信号光を発光素子に生成させるとともに、信号光を検出する受光素子からの光電流に基づいて信号光を制御する発光素子駆動回路であって、受光素子からの光電流を電圧信号である光量信号に変換する第１の電流電圧変換部と、送信信号に対応する電圧信号である参照信号を生成する参照信号生成部と、送信信号に応じて変調された駆動電流を生成するとともに、光量信号と参照信号との差に応じて駆動電流の電流量を調節し、該駆動電流を発光素子に供給する駆動電流生成部とを備え、第１の電流電圧変換部が第１のコモンベース型トランスインピーダンスアンプ回路を含んでおり、該第１のコモンベース型トランスインピーダンスアンプ回路のトランスインピーダンスが可変であることを特徴とする。

上記した発光素子駆動回路においては、第１の電流電圧変換部が第１のコモンベース型トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）回路を含んでいる。本来、コモンベース型ＴＩＡ回路は負帰還型のＴＩＡ回路と比較してノイズを拾い易いため、発光素子駆動回路には不向きとされていた。しかし、本発明者らは、コモンベース型ＴＩＡ回路のトランスインピーダンス用抵抗素子と受光素子の内部容量とによってローパスフィルタは構成されず、トランスインピーダンスを変化させても閉ループ制御系の周波数特性が殆ど変化しないことを見出した。すなわち、上記した発光素子駆動回路によれば、第１の電流電圧変換部が第１のコモンベース型ＴＩＡ回路を含み、且つトランスインピーダンスが可変であることによって、（モニタ用）受光素子からの光電流を電圧信号（光量信号）に変換する際の変換利得を調整できるとともに、変換利得の調整による周波数特性への影響を低減できる。

また、発光素子駆動回路は、第１のコモンベース型トランスインピーダンスアンプ回路のトランスインピーダンスを変更するための利得制御信号を第１の電流電圧変換部へ提供する利得制御部を備えることを特徴としてもよい。これにより、発光素子の特性のばらつきに応じて第１の電流電圧変換部の変換利得を容易に変更できる。

また、発光素子駆動回路は、参照信号生成部が、送信信号に対応する参照電流を生成する参照電流生成部と、参照電流を参照信号に変換する第２の電流電圧変換部と、参照電流生成部及び第２の電流電圧変換部を結ぶ信号線と定電位線との間に接続された可変容量部とを有し、第２の電流電圧変換部が第２のコモンベース型トランスインピーダンスアンプ回路を含んでおり、該第２のコモンベース型トランスインピーダンスアンプ回路のトランスインピーダンスが可変であることを特徴としてもよい。

このように、参照信号生成部が参照電流生成部及び第２の電流電圧変換部を有し、第２の電流電圧変換部が第１の電流電圧変換部と同様にトランスインピーダンス可変の第２のコモンベース型ＴＩＡ回路を有することにより、第１の電流電圧変換部の利得等の変換特性が温度変化等により変動した場合に、第２の電流電圧変換部の変換特性も同様に変動するので、特性の変動を相殺できる。また、参照電流生成部及び第２の電流電圧変換部を結ぶ信号線と定電位線との間に可変容量部を有することにより、受光素子の内部容量やノイズ除去用の並列コンデンサ容量に起因する光量信号の周波数特性と同様の周波数特性を参照信号にも与えることができ、且つ個々の受光素子の内部容量のばらつきにも容易に対応できる。これらにより、更に精度良く駆動電流量を制御できる。

また、発光素子駆動回路は、可変容量部の容量を変更するための容量制御信号を可変容量部へ提供する容量制御部を備えることを特徴としてもよい。これにより、受光素子の内部容量のばらつきに応じて可変容量部の容量値を容易に変更できる。

また、本発明の光送信器は、送信信号に応じた信号光を出力する光送信器であって、信号光を生成する発光素子と、発光素子からの信号光を検出する受光素子と、送信信号に応じて変調された駆動電流を発光素子へ供給する発光素子駆動回路とを備え、発光素子駆動回路が、受光素子からの光電流を電圧信号である光量信号に変換する電流電圧変換部と、送信信号に対応する電圧信号である参照信号を生成する参照信号生成部と、駆動電流を生成するとともに、光量信号と参照信号との差に応じて駆動電流の電流量を調節し、該駆動電流を発光素子に供給する駆動電流生成部とを有し、電流電圧変換部がコモンベース型トランスインピーダンスアンプ回路を含んでおり、該コモンベース型トランスインピーダンスアンプ回路のトランスインピーダンスが可変であることを特徴とする。この光送信器によれば、電流電圧変換部がコモンベース型ＴＩＡ回路を含み、且つトランスインピーダンスが可変であることによって、（モニタ用）受光素子からの光電流を電圧信号に変換する際の変換利得を調整できるとともに、変換利得の調整による周波数特性への影響を低減できる。

本発明の発光素子駆動回路または光送信器によれば、モニタ用受光素子からの光電流を電圧信号に変換する際の変換利得を調整できるとともに、変換利得の調整による周波数特性への影響を低減できる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る発光素子駆動回路及び光送信器の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の好適な一実施形態である発光素子駆動回路１ａの構成を示すブロック図である。同図に示す発光素子駆動回路１ａは、光モジュール２を駆動するための回路であり、光モジュール２とともに本実施形態に係る光送信器を構成する。なお、光モジュール２は、例えばＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub-Assembly）といった小型のパッケージ構成を有する。光モジュール２は、信号光Ｐを生成するレーザダイオード２１といった発光素子と、レーザダイオード２１からの信号光Ｐ（正確には、レーザダイオード２１の光反射端面からの光）を検出（モニタ）するフォトダイオード２２といったモニタ用の受光素子とを有する。レーザダイオード２１は、外部からの送信信号Ｓｐ，Ｓｎに応じた変調電流Ｉｍｏｄ及びバイアス電流Ｉｂｉａｓを含む駆動電流Ｉｄを発光素子駆動回路１ａから受け、駆動電流Ｉｄに応じたレーザ光である信号光Ｐを生成する。

ここで、図２（ａ）は、レーザダイオード２１の出力特性の一例を示す図である。図２（ａ）において、横軸はレーザダイオード２１を流れる順方向電流（ＬＤ駆動電流）を示し、縦軸はレーザダイオード２１の光出力強度を示している。また、図中のグラフＧ１はレーザダイオード２１の温度が或る値Ｔ_１［℃］のときの出力特性を示しており、グラフＧ２はレーザダイオード２１の温度がＴ_２（＞Ｔ_１）［℃］のときの出力特性を示している。グラフＧ１におけるＩｔｈ_１、及びグラフＧ２におけるＩｔｈ_２は、温度Ｔ_１，Ｔ_２のそれぞれにおけるレーザダイオード２１の閾値電流値を示している。

また、図２（ｂ）は、レーザダイオード２１から出力される信号光Ｐの時間波形の一例を示すグラフであり、ローレベル時の信号光強度ＰＬとハイレベル時の信号光強度ＰＨとを交互に繰り返す波形を示している。また、図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示す信号光Ｐを出力するために必要な駆動電流Ｉｄの時間波形の一例を示すグラフである。図２（ｃ）において、グラフＧ３は温度Ｔ_１［℃］のときに必要な駆動電流Ｉｄの時間波形の一例であり、グラフＧ４は温度Ｔ_２［℃］のときに必要な駆動電流Ｉｄの時間波形の一例である。なお、図２（ｃ）中のＩｂｉａｓ_１は、レーザダイオードにレーザ駆動回路がＡＣ結合される場合のバイアス電流値を示している。また、図２（ｃ）中のＩｂｉａｓ_２は、レーザダイオードにレーザ駆動回路がＤＣ結合される場合のバイアス電流値を示している。駆動電流Ｉｄは、変調電流Ｉｍｏｄがバイアス電流Ｉｂｉａｓ_１（またはＩｂｉａｓ_２）に畳重されて成る。

図２（ａ）に示すように、レーザダイオード２１の出力特性は、温度変化により大きく変動する。すなわち、レーザダイオード２１の素子温度が高くなると、レーザ発振の閾値電流値が大きくなるとともに、所定の光出力強度を得るためにより大きな駆動電流が必要となる。従って、レーザダイオード２１の素子温度に依らず信号光強度ＰＨ及び消光比（ＰＨ／ＰＬ）を一定に保つためには、図２（ｃ）のグラフＧ３，Ｇ４に示すように、バイアス電流Ｉｂｉａｓ_１（Ｉｂｉａｓ_２）及び変調電流Ｉｍｏｄの大きさを光出力強度に応じて制御する必要がある。そこで、発光素子駆動回路１ａは、フォトダイオード２２からの光電流Ｉｍｏｎに基づいて、信号光Ｐの信号光強度ＰＨ及び消光比（ＰＨ／ＰＬ）を制御する。

再び図１を参照する。本実施形態の発光素子駆動回路１ａは、いわゆるＡＣ結合型のレーザ駆動回路である。発光素子駆動回路１ａは、変調電流生成部３、バイアス電流源４、電流電圧変換部５ａ及び５ｂ、レベルホールド部６ａ及び６ｂ、誤差増幅器１７ａ及び７ｂ、参照電流生成部８、可変容量部９、スイッチ素子１０ａ〜１０ｆ、並びに制御部１６を有する。

変調電流生成部３は、後述するバイアス電流源４と共に本実施形態における駆動電流生成部１９を構成する。駆動電流生成部１９は、送信信号Ｓｎ，Ｓｐに応じて変調された駆動電流Ｉｄをレーザダイオード２１へ供給するための回路部分である。変調電流生成部３は、駆動電流Ｉｄのうち、送信信号Ｓｎ，Ｓｐに応じた変調電流Ｉｍｏｄ_１，Ｉｍｏｄ_２を生成する。具体的には、変調電流生成部３は、送信データを含む差動信号である送信信号Ｓｐ（正相），Ｓｎ（逆相）を外部から入力するための２つの入力端と、送信信号Ｓｎに応じた変調電流Ｉｍｏｄ_１及び送信信号Ｓｐに応じた変調電流Ｉｍｏｄ_２をレーザダイオード２１へ出力するための２つの出力端とを有する。変調電流Ｉｍｏｄ_１を出力するための出力端は、低周波成分をカットするためのコンデンサ（容量素子）１１ａを介して、レーザダイオード２１のアノードと電気的に接続される。また、変調電流Ｉｍｏｄ_２を出力するための出力端は、低周波成分をカットするためのコンデンサ（容量素子）１１ｂを介して、レーザダイオード２１のカソードと電気的に接続される。

また、変調電流生成部３は、後述する誤差増幅器１７ｂからの差信号Ｓｄ＿ｂｔを入力するための入力端を更に有する。変調電流生成部３は、差信号Ｓｄ＿ｂｔの大きさが小さくなるように、変調電流Ｉｍｏｄ_１及びＩｍｏｄ_２の大きさを調節する。

バイアス電流源４は、駆動電流Ｉｄのうち、順方向のバイアス電流Ｉｂｉａｓを生成する。具体的には、バイアス電流源４の一端は、高周波成分をカットするためのインダクタ１２ｂを介してレーザダイオード２１のカソードと電気的に接続されている。また、バイアス電流源４の他端は、ＧＮＤラインといった基準電位線１５と電気的に接続されている。レーザダイオード２１のアノードは、高周波成分をカットするためのインダクタ１２ａを介して、電源電位線１４と電気的に接続されている。電源電位線１４には、電源電圧Ｖｃｃが供給される。また、バイアス電流源４は、後述する誤差増幅器１７ａからの差信号Ｓｄ＿ｐｋを入力するための入力端を更に有する。バイアス電流源４は、差信号Ｓｄ＿ｐｋの大きさが小さくなるように、バイアス電流Ｉｂｉａｓの大きさを調節する。

なお、本実施形態においてはレーザダイオード２１のカソードと基準電位線１５との間にバイアス電流源４が接続されているが、バイアス電流源は、レーザダイオードのアノードと電源電位線１４との間に接続されてもよい。

電流電圧変換部５ａは、本実施形態における第１の電流電圧変換部であり、フォトダイオード２２からの光電流Ｉｍｏｎを電圧信号である光量信号Ｓｍｏｎに変換するための回路である。電流電圧変換部５ａは、後述するように、第１のコモンベース型ＴＩＡ回路を含んで構成されており、更に、このコモンベース型ＴＩＡ回路のトランスインピーダンスが可変となっている。コモンベース型ＴＩＡ回路のトランスインピーダンスは、後述する制御部１６からの利得制御信号ＺＴＳＥＬ１，ＺＴＳＥＬ２に応じて変更される。

ここで、図３は、本実施形態における（ａ）フォトダイオード２２からの光電流Ｉｍｏｎの時間波形の一例、及び（ｂ）光電流Ｉｍｏｎに対応する光量信号Ｓｍｏｎの時間波形の一例を示すグラフである。図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態の電流電圧変換部５ａは、光電流Ｉｍｏｎのローレベルに対応する光量信号Ｓｍｏｎとしてピークレベルを出力し、光電流Ｉｍｏｎのハイレベルに対応する光量信号Ｓｍｏｎとしてボトムレベルを出力する。従って、光電流Ｉｍｏｎと光量信号Ｓｍｏｎとは、互いに逆転しており相補的な時間波形となる。

レベルホールド部６ａは、ピーク検出部６１ａ及びボトム検出部６２ａを有する。ピーク検出部６１ａは、光量信号Ｓｍｏｎのピークレベルを検出するための回路である。ピーク検出部６１ａは、光量信号Ｓｍｏｎのピークレベルを示すピークレベル信号Ｓｐｋを生成し、スイッチ素子１０ａを介して誤差増幅器１７ａへ提供する。また、ボトム検出部６２ａは、光量信号Ｓｍｏｎのボトムレベルを検出するための回路である。ボトム検出部６２ａは、光量信号Ｓｍｏｎのボトムレベルを示すボトムレベル信号Ｓｂｔを生成し、スイッチ素子１０ｂを介して誤差増幅器１７ｂへ提供する。なお、光量信号Ｓｍｏｎのピークレベルは、送信信号Ｓｐ，Ｓｎのローレベル（すなわち、信号光Ｐのローレベル）に対応しており、光量信号Ｓｍｏｎのボトムレベルは、送信信号Ｓｐ，Ｓｎのハイレベル（すなわち、信号光Ｐのハイレベル）に対応している。

誤差増幅器１７ａは、ピーク検出部６１ａからのピークレベル信号Ｓｐｋと、後述するピーク検出部６１ｂからのピークレベル参照電圧Ｖｐｋとの差を増幅し、バイアス電流源４へ提供するための回路である。具体的には、誤差増幅器１７ａはオペアンプを含んで構成され、誤差増幅器１７ａの非反転入力端はピーク検出部６１ａと電気的に接続されており、誤差増幅器１７ａの反転入力端はピーク検出部６１ｂと電気的に接続されている。また、誤差増幅器１７ａの出力端は、スイッチ素子１０ｅを介してバイアス電流源４と電気的に接続されている。誤差増幅器１７ａは、ピークレベル信号Ｓｐｋとピークレベル参照電圧Ｖｐｋとの差を示す差信号Ｓｄ＿ｐｋを生成し、差信号Ｓｄ＿ｐｋをバイアス電流源４へ提供する。

また、誤差増幅器１７ｂは、ボトム検出部６２ａからのボトムレベル信号Ｓｂｔと、後述するボトム検出部６２ｂからのボトムレベル参照電圧Ｖｂｔとの差を増幅し、変調電流生成部３へ提供するための回路である。具体的には、誤差増幅器１７ｂはオペアンプを含んで構成され、誤差増幅器１７ｂの非反転入力端はボトム検出部６２ａと電気的に接続されており、誤差増幅器１７ｂの反転入力端はボトム検出部６２ｂと電気的に接続されている。また、誤差増幅器１７ｂの出力端は、スイッチ素子１０ｆを介して変調電流生成部３と電気的に接続されている。誤差増幅器１７ｂは、ボトムレベル信号Ｓｂｔとボトムレベル参照電圧Ｖｂｔとの差を示す差信号Ｓｄ＿ｂｔを生成し、差信号Ｓｄ＿ｂｔを変調電流生成部３へ提供する。

参照電流生成部８は、後述する可変容量部９及び電流電圧変換部５ｂと共に、本実施形態における参照信号生成部１３を構成する。参照信号生成部１３は、外部からの送信信号Ｓｐ，Ｓｎに対応する電圧信号である参照信号Ｖｒｅｆを生成するための回路である。参照電流生成部８は、送信信号Ｓｐ，Ｓｎに対応する参照電流Ｉｒｅｆを生成する。この参照電流Ｉｒｅｆは、送信信号Ｓｐ，Ｓｎに対応するパルス電流である。すなわち、参照電流Ｉｒｅｆは、送信信号Ｓｐ，Ｓｎと同じデータ成分を含んでおり、送信信号Ｓｐ，Ｓｎの振動に応じた立ち上がりおよび立ち下がりを有する。参照電流生成部８は、例えば、送信信号Ｓｐ，Ｓｎを電圧−電流変換することにより変調成分を生成し、所定のバイアス成分に該変調成分を畳重することにより参照電流Ｉｒｅｆを生成できる。

また、電流電圧変換部５ｂは、本実施形態における第２の電流電圧変換部であり、参照電流生成部８からの参照電流Ｉｒｅｆを電圧信号である参照信号Ｖｒｅｆに変換するための回路である。電流電圧変換部５ｂの機能及び内部構成は、上述した電流電圧変換部５ａと同様である。すなわち、本実施形態の電流電圧変換部５ｂは、第２のコモンベース型ＴＩＡ回路を含んで構成されており、更に、このコモンベース型ＴＩＡ回路のトランスインピーダンスが可変となっている。コモンベース型ＴＩＡ回路のトランスインピーダンスは、後述する制御部１６からの利得制御信号ＺＴＳＥＬ１，ＺＴＳＥＬ２に応じて変更される。また、電流電圧変換部５ｂは、参照電流Ｉｒｅｆのローレベルに対応する参照信号Ｖｒｅｆとしてピークレベルを出力し、参照電流Ｉｒｅｆのハイレベルに対応する参照信号Ｖｒｅｆとしてボトムレベルを出力する。従って、参照電流Ｉｒｅｆと参照信号Ｖｒｅｆとは、互いに逆転しており相補的な時間波形となる。

可変容量部９は、参照電流生成部８及び電流電圧変換部５ｂを結ぶ信号線と基準電位線１５といった定電位線との間に接続されている。可変容量部９は、制御部１６からの容量制御信号ＢＷ＿ＡＤ１〜ＢＷ＿ＡＤ３に応じて容量値を変更可能なように構成されている。

可変容量部９は、フォトダイオード２２の内部容量や、クロストークノイズ除去用の並列コンデンサ容量による光量信号Ｓｍｏｎへの影響を、参照信号Ｖｒｅｆにも同様に与えるための回路である。すなわち、発光素子駆動回路１ａにおいては、フォトダイオード２２の並列容量と電流電圧変換部５ａの入力インピーダンスとによって、ローパスフィルタが構成される。従って、光量信号Ｓｍｏｎはこのローパスフィルタによって帯域制限を受けることとなる。なお、このローパスフィルタは、光電流Ｉｍｏｎに畳重したノイズを除去する効果がある。これに対し、参照信号生成部１３においても、参照電流生成部８及び電流電圧変換部５ｂを結ぶ信号線と基準電位線１５との間に可変容量部９を接続し、可変容量部９の容量と電流電圧変換部５ｂの入力インピーダンスとによってローパスフィルタを構成する。これにより、参照信号Ｖｒｅｆにも光量信号Ｓｍｏｎと同様の帯域制限を与えることができる。

レベルホールド部６ｂは、ピーク検出部６１ｂ及びボトム検出部６２ｂを有する。ピーク検出部６１ｂは、参照信号Ｖｒｅｆのピークレベルを検出し、該ピークレベルを示すピークレベル参照電圧Ｖｐｋを、スイッチ素子１０ｃを介して誤差増幅器１７ａへ提供する。また、ボトム検出部６２ｂは、参照信号Ｖｒｅｆのボトムレベルを検出し、該ボトムレベルを示すボトムレベル参照電圧Ｖｂｔを、スイッチ素子１０ｄを介して誤差増幅器１７ｂへ提供する。なお、参照信号Ｖｒｅｆのピークレベルは、送信信号Ｓｐ，Ｓｎのローレベル（すなわち、信号光Ｐのローレベル）に対応しており、参照信号Ｖｒｅｆのボトムレベルは、送信信号Ｓｐ，Ｓｎのハイレベル（すなわち、信号光Ｐのハイレベル）に対応している。

制御部１６は、本実施形態における利得制御部としての機能と、容量制御部としての機能とを併せ持っている。すなわち、制御部１６は、コモンベース型ＴＩＡ回路のトランスインピーダンスを変更するための利得制御信号ＺＴＳＥＬ１，ＺＴＳＥＬ２を電流電圧変換部５ａ及び５ｂへ提供する。また、制御部１６は、可変容量部９の容量を変更するための容量制御信号ＢＷ＿ＡＤ１〜ＢＷ＿ＡＤ３を可変容量部９へ提供する。なお、利得制御信号ＺＴＳＥＬ１，ＺＴＳＥＬ２は、レーザダイオード２１の発光特性の個体ばらつきに応じて設定される。また、容量制御信号ＢＷ＿ＡＤ１〜ＢＷ＿ＡＤ３は、フォトダイオード２２の内部容量の個体ばらつきやノイズ除去用コンデンサの容量に応じて設定される。

また、制御部１６は、各スイッチ素子１０ａ〜１０ｆの導通状態を制御する。制御部１６は、スイッチ素子１０ａ及び１０ｃの制御端子に電気的に接続された出力端を有しており、スイッチ素子１０ａ及び１０ｃの制御端子へスイッチ制御信号ＲＳＴ＿Ｐを送る。また、制御部１６は、スイッチ素子１０ｂ及び１０ｄの制御端子に電気的に接続された出力端を有しており、スイッチ素子１０ｂ及び１０ｄの制御端子へスイッチ制御信号ＲＳＴ＿Ｂを送る。また、制御部１６は、スイッチ素子１０ｅ及び１０ｆの制御端子に電気的に接続された出力端を有しており、スイッチ素子１０ｅ及び１０ｆの制御端子へスイッチ制御信号ＬＤＯＦＦを送る。なお、各スイッチ素子１０ａ〜１０ｆにおいては、制御端子への入力論理が０のときに入力端及び出力端が導通状態となる。また、制御端子への入力論理が１のときに入力端及び出力端が非導通状態となり、出力端は基準電位線１５と短絡する。

図４は、本実施形態の変調電流生成部３の構成の一例を詳細に示す回路図である。図４を参照すると、変調電流生成部３は、一対のトランジスタ３１ａ及び３１ｂと、一対の抵抗素子３２ａ及び３２ｂと、変調電流源３３とを有する。

トランジスタ３１ａのベースは、変調電流生成部３の外部から送信信号Ｓｐ（正相）を入力するための入力端子と電気的に接続されている。トランジスタ３１ｂのベースは、変調電流生成部３の外部から送信信号Ｓｎ（逆相）を入力するための入力端子と電気的に接続されている。トランジスタ３１ａ及び３１ｂ双方のエミッタは、変調電流源３３を介して基準電位線１５と電気的に接続されている。トランジスタ３１ａのコレクタは、抵抗素子３２ａを介して電源電位線１４と電気的に接続されるとともに、レーザダイオード２１（図１参照）のカソードと電気的に接続される。トランジスタ３１ｂのコレクタは、抵抗素子３２ｂを介して電源電位線１４と電気的に接続されるとともに、レーザダイオード２１（図１参照）のアノードと電気的に接続される。変調電流源３３は、誤差増幅器１７ｂ（図１参照）からの差信号Ｓｄ＿ｂｔを入力するための入力端を有しており、差信号Ｓｄ＿ｂｔが小さくなるように電流量を調節する。

図４に示す変調電流生成部３に差動信号である送信信号Ｓｐ（正相），Ｓｎ（逆相）が入力されると、送信信号Ｓｐがトランジスタ３１ａのベースに入力されるとともに、送信信号Ｓｎがトランジスタ３１ｂのベースに入力される。送信信号Ｓｐがトランジスタ３１ａのベースに入力されることにより、レーザダイオード２１には変調電流Ｉｍｏｄ_２が流れる。変調電流Ｉｍｏｄ_２は、変調電流源３３によって電流値が規定され、トランジスタ３１ａを介して流れる。また、送信信号Ｓｎがトランジスタ３１ｂのベースに入力されることにより、変調電流Ｉｍｏｄ_２とは逆相の変調電流Ｉｍｏｄ_１が流れる。変調電流Ｉｍｏｄ_１は、変調電流源３３によって変調電流Ｉｍｏｄ_２と同じ電流量に規定され、トランジスタ３１ｂを介して流れる。

図５は、本実施形態の電流電圧変換部５ａの構成の一例を詳細に示す回路図である。図５を参照すると、電流電圧変換部５ａは、トランジスタ５１及び５２と、定電流源５３及び５４と、可変抵抗部５７とを有する。

トランジスタ５１、定電流源５３、及び可変抵抗部５７は、コモンベース型ＴＩＡ回路を構成する。すなわち、トランジスタ５１のコレクタは、可変抵抗部５７を介して電源電位線１４に電気的に接続されている。また、トランジスタ５１のエミッタは、フォトダイオード２２のカソードに電気的に接続されるとともに、定電流源５３を介して基準電位線１５に電気的に接続されている。また、トランジスタ５１のベースには所定のコモン電圧Ｖ_ＣＢが印加される。この構成により、トランジスタ５１のコレクタには、フォトダイオード２２を流れる光電流Ｉｍｏｎの電流量に比例する電位が現れる。この比例係数（変換利得）は可変抵抗部５７の抵抗値によって定まる。

可変抵抗部５７は、互いに並列に接続されたｎ列（ｎ≧２，本実施形態ではｎ＝３）の抵抗素子５５ａ〜５５ｃと、（ｎ−１）個のトランジスタ５６ｂ及び５６ｃとを有する。トランジスタ５６ｂ及び５６ｃは、それぞれ抵抗素子５５ｂ及び５５ｃに直列に接続されている。トランジスタ５６ｂ及び５６ｃは、スイッチ素子として用いられ、例えばＭＯＳ−ＦＥＴが好適に用いられる。具体的には、抵抗素子５５ｂ，５５ｃの一端が電源電位線１４と電気的に接続され、他端がトランジスタ５６ｂ，５６ｃのソース及びドレインのうち一方の端子と電気的に接続される。トランジスタ５６ｂ，５６ｃのソース及びドレインのうち他方の端子は、トランジスタ５１のコレクタと電気的に接続される。トランジスタ５６ｂ，５６ｃのゲートは制御部１６と電気的に接続されており、制御部１６から利得制御信号ＺＴＳＥＬ１，ＺＴＳＥＬ２を受ける。そして、利得制御信号ＺＴＳＥＬ１，ＺＴＳＥＬ２に応じてトランジスタ５６ｂ，５６ｃのソース−ドレイン間の導通状態／非導通状態が様々に変更されることにより、可変抵抗部５７としての抵抗値が変更される。

トランジスタ５２及び定電流源５４は、エミッタフォロワ回路を構成する。すなわち、上記したコモンベース型ＴＩＡ回路は出力インピーダンスが大きいので、このエミッタフォロワ回路によって電流電圧変換部５ａの出力インピーダンスを低下させる。具体的には、トランジスタ５２のベースはトランジスタ５１のコレクタと電気的に接続されており、トランジスタ５２のコレクタは電源電位線１４と電気的に接続されており、トランジスタ５２のエミッタは定電流源５４を介して基準電位線１５と電気的に接続されている。そして、トランジスタ５２のエミッタにおける電位が、光量信号Ｓｍｏｎとして出力される。

なお、図５に示すように、本実施形態の光モジュール２は、フォトダイオード２２に対して並列に接続されたクロストークノイズ除去用のコンデンサ２３を更に有してもよい。

図６は、本実施形態の参照電流生成部８の構成の一例を示すブロック図である。図６を参照すると、参照電流生成部８は、ローレベル基準電圧生成部８１、バイアス成分生成部８２、ハイレベル基準電圧生成部８３、スイッチ素子８４、及び変調成分生成部８５を有する。

ローレベル基準電圧生成部８１は、参照電流Ｉｒｅｆのローレベルの大きさを示す基準電圧Ｖｒｅｆｌを生成するための回路である。この基準電圧Ｖｒｅｆｌの大きさは、予め適切な値に設定される。バイアス成分生成部８２は、ローレベル基準電圧生成部８１からの基準電圧Ｖｒｅｆｌを電流に変換し、参照電流Ｉｒｅｆのローレベル（バイアス成分）を示す電流Ｉｒｅｆｌとして出力する。

ハイレベル基準電圧生成部８３は、参照電流Ｉｒｅｆのハイレベル（変調成分のピーク値）の大きさを示す基準電圧Ｖｒｅｆｈを生成するための回路である。この基準電圧Ｖｒｅｆｈの大きさは、基準電圧Ｖｒｅｆｌと同様に予め適切な値に設定される。変調成分生成部８５は、ハイレベル基準電圧生成部８３からの基準電圧Ｖｒｅｆｈを電流に変換するとともに、この電流を送信信号Ｓｐ，Ｓｎによって変調する。変調成分生成部８５は、こうして生成した電流Ｉｒｅｆｈを参照電流Ｉｒｅｆの変調成分として出力する。電流Ｉｒｅｆｈ及び電流Ｉｒｅｆｌは互いに畳重され、参照電流Ｉｒｅｆとして参照電流生成部８から電流電圧変換部５ｂ（図１参照）へ提供される。

ハイレベル基準電圧生成部８３はスイッチ素子８４の入力端と接続されており、変調成分生成部８５はスイッチ素子８４の出力端と接続されている。スイッチ素子８４の制御端子は制御部１６と接続されており、制御部１６からスイッチ制御信号ＲＳＴ＿Ｂを受ける。スイッチ素子８４においては、制御端子への入力論理が０のときに入力端及び出力端が導通状態となる。また、制御端子への入力論理が１のときに入力端及び出力端が非導通状態となり、出力端は基準電位線１５と短絡する。この構成により、スイッチ制御信号ＲＳＴ＿Ｂの論理が１のときには、参照電流Ｉｒｅｆの変調成分（電流Ｉｒｅｆｈ）が生成されず、バイアス成分（電流Ｉｒｅｆｌ）のみが参照電流Ｉｒｅｆとして参照電流生成部８から出力される。また、スイッチ制御信号ＲＳＴ＿Ｂの論理が０のときには、参照電流Ｉｒｅｆの変調成分（電流Ｉｒｅｆｈ）が生成され、バイアス成分（電流Ｉｒｅｆｌ）と共に参照電流Ｉｒｅｆとして参照電流生成部８から出力される。

図７は、本実施形態の可変容量部９の構成の一例を詳細に示す回路図である。なお、図７には、上述した変調成分生成部８５の構成の一例、及び電流電圧変換部５ｂの構成の一例もまた詳細に示されている。このうち、電流電圧変換部５ｂの構成については、既述した電流電圧変換部５ａの構成と同様なので説明を省略する。

図７を参照すると、可変容量部９は、互いに並列に接続されたｍ列（ｍ≧２，本実施形態ではｍ＝３）のコンデンサ（容量素子）９１ａ〜９１ｃと、コンデンサ９１ａ〜９１ｃにそれぞれ直列に接続されたｎ個のトランジスタ９２ａ〜９２ｃとを有する。トランジスタ９２ａ〜９２ｃは、スイッチ素子として用いられ、例えばＭＯＳ−ＦＥＴが好適に用いられる。具体的には、コンデンサ９１ａ〜９１ｃの一端は、バイアス成分生成部８２及び変調成分生成部８５と電流電圧変換部５ｂとを結ぶ信号線１８に電気的に接続される。また、コンデンサ９１ａ〜９１ｃの他端は、それぞれトランジスタ９２ａ〜９２ｃのソース及びドレインのうち一方の端子に電気的に接続される。トランジスタ９２ａ〜９２ｃのソース及びドレインのうち他方の端子は、基準電位線１５といった定電位線に電気的に接続される。トランジスタ９２ａ〜９２ｃのゲートは制御部１６に接続されており、制御部１６からそれぞれ容量制御信号ＢＷ＿ＡＤ１〜ＢＷ＿ＡＤ３を受ける。そして、容量制御信号ＢＷ＿ＡＤ１〜ＢＷ＿ＡＤ３に応じてトランジスタ９２ａ〜９２ｃのソース−ドレイン間の導通状態／非導通状態が様々に変更されることにより、可変容量部９としての容量値が変更される。

変調成分生成部８５は、例えば図７に示すように、トランジスタ８６と、一対のトランジスタ８７ａ及び８７ｂと、定電流源８８とを含んで構成される。トランジスタ８７ａのベースには送信信号Ｓｐが入力され、トランジスタ８７ｂのベースには送信信号Ｓｎが入力される。トランジスタ８７ａ及び８７ｂ双方のエミッタは、定電流源８８を介して基準電位線１５と電気的に接続されている。トランジスタ８７ａのコレクタは、トランジスタ８６のエミッタと電気的にカスコード接続されている。トランジスタ８７ｂのコレクタは、信号線１８を介して電流電圧変換部５ｂと電気的に接続されている。この信号線１８には、バイアス成分生成部８２も接続されている。定電流源８８は、ハイレベル基準電圧生成部８３からの基準電圧Ｖｒｅｆｈを入力するための入力端を有しており、基準電圧Ｖｒｅｆｈに応じて電流量を規定する。また、トランジスタ８６のコレクタは電源電位線１４と電気的に接続されており、トランジスタ８６のベースには所定のコモン電圧Ｖ_ＣＢが印加されている。トランジスタ８６は、電流電圧変換部５ｂのトランジスタ５１に対応して（一対として）設けられる。

以上の構成を有する発光素子駆動回路１ａの動作について、図８〜図１０を参照しながら説明する。図８（ａ）〜（ｅ）のそれぞれは、ローレベル基準電圧生成部８１（図６参照）における基準電圧Ｖｒｅｆｌ（図８（ａ））、ハイレベル基準電圧生成部８３（図６参照）における基準電圧Ｖｒｅｆｈ（図８（ｂ））、参照信号Ｖｒｅｆ（図８（ｃ））、ピークレベル参照電圧Ｖｐｋ（図８（ｄ））、及びボトムレベル参照電圧Ｖｂｔ（図８（ｅ））の時間波形の一例を示すグラフである。また、図９（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、制御部１６から出力されるスイッチ制御信号ＬＤＯＦＦ（図９（ａ））、スイッチ制御信号ＲＳＴ＿Ｂ（図９（ｂ））、及びスイッチ制御信号ＲＳＴ＿Ｐ（図９（ｃ））の時間波形の一例を示すグラフである。また、図１０（ａ）〜（ｄ）のそれぞれは、光量信号Ｓｍｏｎ（図１０（ａ））、ピークレベル信号Ｓｐｋ（図１０（ｂ））、ボトムレベル信号Ｓｂｔ（図１０（ｃ））、及び駆動電流Ｉｄ（図１０（ｄ））の時間波形の一例を示すグラフである。

まず、ローレベル基準電圧生成部８１からの基準電圧Ｖｒｅｆｌが時刻ｔ_１において立ち上がる（図８（ａ））。このとき、制御部１６からのスイッチ制御信号ＲＳＴ＿Ｂは論理１となっており（図９（ｂ））、スイッチ素子８４（図６）は非接続状態なので、参照電流Ｉｒｅｆとしてバイアス成分（Ｉｒｅｆｌ）のみが参照電流生成部８から出力される。従って、参照信号生成部１３からは、参照信号Ｖｒｅｆとして図８（ｃ）に示すようにバイアス成分Ｖｒｅｆｂのみが出力される。なお、本実施形態では、電流電圧変換部５ｂにおいて参照電流Ｉｒｅｆと参照信号Ｖｒｅｆとが互いに逆転して相補的な時間波形となるので、実際の参照信号Ｖｒｅｆは電源電圧Ｖｃｃからバイアス分（Ｖｒｅｆｂ）だけ低下した電圧値となる。

また、この段階では、参照信号Ｖｒｅｆに変調成分が含まれていないため、ピークレベル参照電圧Ｖｐｋ及びボトムレベル参照電圧Ｖｂｔは、参照信号Ｖｒｅｆのバイアス成分Ｖｒｅｆｂと同じレベルに収束する（図８（ｄ），図８（ｅ））。

続いて、時刻ｔ_２において制御部１６からのスイッチ制御信号ＬＤＯＦＦ及びＲＳＴ＿Ｐが論理０に切り替えられる（図９（ａ），図９（ｂ））。すなわち、スイッチ素子１０ａ，１０ｃ，１０ｅ，及び１０ｆ（図１参照）が接続状態となる。これにより、ピークレベル参照電圧Ｖｐｋが誤差増幅器１７ａへ入力され、誤差増幅器１７ａからの差信号Ｓｄ＿ｐｋがバイアス電流源４へ入力されることとなり、バイアス電流Ｉｂｉａｓに関する閉ループ回路が形成される。そして、バイアス電流源４により、バイアス電流Ｉｂｉａｓの供給が開始され、差信号Ｓｄ＿ｐｋが小さくなるように（すなわち、ピークレベル信号Ｓｐｋの大きさがピークレベル参照電圧Ｖｐｋに近づくように）バイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値が調節されるので、バイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値が参照電流Ｉｒｅｆの大きさ（Ｉｒｅｆｌ）に近づく（図１０（ｂ），図１０（ｄ））。

続いて、時刻ｔ_２から所定時間経過後の時刻ｔ_３において、制御部１６からのスイッチ制御信号ＲＳＴ＿Ｂが論理０に切り替えられる（図９（ｃ））。すなわち、スイッチ素子１０ｂ及び１０ｄ（図１）並びに８４（図６）が接続状態となる。

このとき、参照電流生成部８において、参照電流Ｉｒｅｆとしてはバイアス成分（Ｉｒｅｆｌ）だけでなく変調成分（Ｉｒｅｆｈ）も畳重されて出力される。従って、参照信号生成部１３からは、参照信号Ｖｒｅｆとして図８（ｃ）に示すようにバイアス成分Ｖｒｅｆｂに加えて変調成分Ｖｒｅｆｍが出力される。すなわち、参照信号Ｖｒｅｆのボトムレベルを示すボトムレベル参照電圧Ｖｂｔは、図８（ｅ）に示すように変調成分Ｖｒｅｆｍのピーク値とバイアス成分Ｖｒｅｆｂとの和となる。

また、ボトムレベル参照電圧Ｖｂｔが誤差増幅器１７ｂへ入力され、誤差増幅器１７ｂからの差信号Ｓｄ＿ｂｔが変調電流生成部３へ入力されることとなり、変調電流Ｉｍｏｄに関する閉ループ回路が形成される。そして、変調電流生成部３により、変調電流Ｉｍｏｄの供給が開始され、差信号Ｓｄ＿ｂｔが小さくなるように（すなわち、ボトムレベル信号Ｓｂｔの大きさがボトムレベル参照電圧Ｖｂｔに近づくように）変調電流Ｉｍｏｄの電流値が調節される。これにより、バイアス電流Ｉｂｉａｓと変調電流Ｉｍｏｄとを合わせた駆動電流Ｉｄの大きさは、参照電流Ｉｒｅｆの大きさに応じて制御されることとなる（図１０（ｄ））。

本実施形態の発光素子駆動回路１ａが有する効果について説明する。図１１（ａ）及び（ｂ）は、発光素子駆動回路１ａの効果を説明するための図である。図１１（ａ）は、発光素子駆動回路１ａの電流電圧変換部５ａを示す回路図である。また、図１１（ｂ）は、比較例として、負帰還型のＴＩＡ回路を有する電流電圧変換回路の構成の一例を示す回路図である。なお、図１１（ａ）及び（ｂ）の回路図中に示す容量成分Ｃｉｎは、フォトダイオード２２と並列に設けられるノイズ除去用コンデンサ２３（図５参照）の容量と、フォトダイオード２２が有する寄生容量といった内部容量との合成容量を示している。

ここで、図１１（ｂ）に示した負帰還型のＴＩＡ回路を有する電流電圧変換回路７について説明する。電流電圧変換回路７は、トランジスタ７１及び７２、抵抗素子７３ａ〜７３ｃ、及び可変抵抗部７４を有する。トランジスタ７１のコレクタは抵抗素子７３ａを介して電源電位線１４に接続されており、エミッタは基準電位線１５に接続されている。トランジスタ７１のベースは、フォトダイオード２２のカソードに接続されるとともに、可変抵抗部７４を介してトランジスタ７２のエミッタに接続されている。また、トランジスタ７２のコレクタは抵抗素子７３ｂを介して電源電位線１４に接続されており、ベースはトランジスタ７１のコレクタに接続されており、エミッタは抵抗素子７３ｃを介して基準電位線１５に接続されている。

電流電圧変換回路７においては、フォトダイオード２２を流れる光電流Ｉｍｏｎが可変抵抗部７４を通過することによって、光電流Ｉｍｏｎの電流量に比例するベース電流がトランジスタ７１のベースから流れ出すことによって、ベースにはベース電流に対して逆位相の電位Ｖｂが現れる。そして、この電位Ｖｂとは逆位相の電位がトランジスタ７１のコレクタに現れ、更にトランジスタ７２のコレクタ側に電位Ｖｂと同位相の電位が現れ、エミッタ側には電位Ｖｂと逆位相の電位が現れる。このトランジスタ７２の電位Ｖｂと逆位相のエミッタ電位が可変抵抗部７４を介して、負帰還されることで、負帰還型のトランスイピーダンスアンプとして動作する。トランジスタ７２のコレクタ電位は、光量信号Ｓｍｏｎとして取り出される。なお、この電流電圧変換回路７の比例係数（変換利得）は、可変抵抗部７４の抵抗値によって定まる。

図１１（ａ）に示す本実施形態の電流電圧変換部５ａは、既述したようにコモンベース型であり、入力インピーダンスＺｉｎ及びトランスインピーダンスＺＴは、それぞれ以下の数式（１），（２）で表される。また、入力インピーダンスＺｉｎ及び容量成分Ｃｉｎによるカットオフ周波数ｆｃは、以下の数式（３）で表される。なお、数式（１）〜（３）において、ｇ_ｍはトランジスタ５１の相互コンダクタンスであり、ＲＴＩＡは可変抵抗部５７の抵抗値である。

上式（１）に示されるように、本実施形態の電流電圧変換部５ａにおいて、入力インピーダンスＺｉｎはトランジスタ５１の相互コンダクタンスｇ_ｍにのみ依存しており、トランジスタ５１に流れるエミッタ電流に応じて定まる。従って、カットオフ周波数ｆｃは、上式（３）に示されるように容量成分Ｃｉｎ及び相互コンダクタンスｇ_ｍにのみ依存することとなる。また、上式（２）に示されるように、電流電圧変換部５ａのトランスインピーダンスＺＴは、可変抵抗部５７の抵抗値ＲＴＩＡのみによって定まる。従って、トランスインピーダンスＺＴを変更するために可変抵抗部５７の抵抗値ＲＴＩＡを変更したとしても、カットオフ周波数ｆｃは殆ど変化しない。逆に、カットオフ周波数ｆｃを変更するために容量成分Ｃｉｎを変更したとしても、トランスインピーダンスＺＴは殆ど変化しない。

これに対し、図１１（ｂ）に示した負帰還型のＴＩＡ回路を有する電流電圧変換回路７において、入力インピーダンスＺｉｎ及びトランスインピーダンスＺＴは、それぞれ以下の数式（４），（５）で表される。また、入力インピーダンスＺｉｎ及び容量成分Ｃｉｎによるカットオフ周波数ｆｃは、以下の数式（６）で表される。なお、数式（４）〜（６）において、Ａｏは開ループゲインであり、ＲＴＩＡは可変抵抗部７４の抵抗値である。

上式（４）に示されるように、負帰還型のＴＩＡ回路を有する電流電圧変換回路７において、入力インピーダンスＺｉｎは開ループゲインＡｏに依存している。また、上式（５）に示されるように、電流電圧変換回路７のトランスインピーダンスＺＴは、可変抵抗部７４の抵抗値ＲＴＩＡと開ループゲインＡｏに依存する。従って、カットオフ周波数ｆｃは、上式（６）に示されるように容量成分Ｃｉｎ及びトランスインピーダンスＺＴに依存することとなる。このため、トランスインピーダンスＺＴを変更するために可変抵抗部７４の抵抗値ＲＴＩＡを変更すると、カットオフ周波数ｆｃも変化してしまう。

本来、コモンベース型ＴＩＡ回路（図１１（ａ））は負帰還型のＴＩＡ回路（図１１（ｂ））と比較してノイズを拾い易いため、発光素子駆動回路には不向きとされていた。しかし、以上に説明したように、本発明者らは、コモンベース型ＴＩＡ回路のトランスインピーダンス用抵抗素子（可変抵抗部５７）と容量成分Ｃｉｎ（フォトダイオード２２の内部容量及び並列コンデンサ２３の容量）とによってローパスフィルタは構成されず、トランスインピーダンスＺＴを変化させても高域カットオフ周波数ｆｃが殆ど変化しない事から、レベルホールド部６におけるレベル検出精度はトランスインピーダンスＺＴに依存しなくなり、精度よく信号光強度と消光比を制御できることを見出した。

すなわち、本実施形態に係る発光素子駆動回路１ａ及び光送信器によれば、電流電圧変換部５ａがコモンベース型ＴＩＡ回路を含み、且つトランスインピーダンスＺＴ（可変抵抗部５７）が可変であることによって、フォトダイオード２２からの光電流Ｉｍｏｎを光量信号Ｓｍｏｎに変換する際の変換利得を調整できるとともに、変換利得の調整による周波数特性（カットオフ周波数ｆｃ）への影響を低減できる。また、これによって、個々のレーザダイオード２１の特性に応じて変換利得を調整する際の帯域補正が容易になり、帯域幅を一定に保つことができる。

また、本実施形態のように、発光素子駆動回路１ａは、コモンベース型ＴＩＡ回路のトランスインピーダンスＺＴを変更するための利得制御信号ＺＴＳＥＬ１，ＺＴＳＥＬ２を電流電圧変換部５ａ及び５ｂへ提供するための利得制御部（制御部１６）を備えることが好ましい。これにより、レーザダイオード２１の特性のばらつきに応じて電流電圧変換部５ａの変換利得を容易に変更できる。

また、本実施形態のように、参照信号生成部１３が参照電流生成部８及び電流電圧変換部５ｂを有し、電流電圧変換部５ｂが電流電圧変換部５ａと同様にトランスインピーダンス可変のコモンベース型ＴＩＡ回路を有することにより、電流電圧変換部５ａの利得等の変換特性が温度変化等により変動した場合に、電流電圧変換部５ｂの変換特性も同様に変動するので、特性の変動を相殺できる。また、参照電流生成部８及び電流電圧変換部５ｂを結ぶ信号線１８と基準電位線１５との間に可変容量部９を有することにより、フォトダイオード２２の内部容量に起因する光量信号Ｓｍｏｎの周波数特性と同様の周波数特性を参照信号Ｖｒｅｆに与えることができ、且つ個々のフォトダイオード２２の内部容量のばらつきにも容易に対応できる。従って、本実施形態の発光素子駆動回路１ａによれば、更に精度良く駆動電流Ｉｄの電流量を制御できる。

また、本実施形態のように、発光素子駆動回路１ａは、可変容量部９の容量を変更するための容量制御信号ＢＷ＿ＡＤ１〜ＢＷ＿ＡＤ３を可変容量部９へ提供するための容量制御部（制御部１６）を備えることが好ましい。これにより、フォトダイオード２２の内部容量のばらつきに応じて可変容量部９の容量値を容易に変更できる。

（第２の実施の形態）
図１２は、本発明の他の好適な一実施形態である発光素子駆動回路１ｂの構成を示すブロック図である。同図に示す発光素子駆動回路１ｂは、光モジュール２を駆動するための回路であり、光モジュール２とともに本実施形態に係る光送信器を構成する。なお、本実施形態の光モジュール２の構成は、上記第１実施形態と同様なので詳細な説明を省略する。

発光素子駆動回路１ｂは、変調電流生成部１０３及びバイアス電流生成部１０４を含んでいる。変調電流生成部１０３及びバイアス電流生成部１０４は、本実施形態における駆動電流生成部１１９を構成する。変調電流生成部１０３は、コンデンサ１０２を介してレーザダイオード２１のカソードと電気的に接続される。バイアス電流生成部１０４は、インダクタ１０１を介してレーザダイオード２１のカソードと電気的に接続される。なお、本実施形態においては、レーザダイオード２１のアノードは、電源電位線１４と電気的に接続される。

バイアス電流生成部１０４は、レーザダイオード２１に供給される駆動電流Ｉｄのバイアス成分である順方向のバイアス電流Ｉｂｉａｓを供給する。バイアス電流生成部１０４は、制御端１０４ａを有する。後述するように、バイアス電流Ｉｂｉａｓの大きさは、制御端１０４ａに提供される差信号Ｓｄ＿ａｖｅに応じて調節される。また、変調電流生成部１０３の入力端１０３ａは、発光素子駆動回路１ｂの信号入力端１１５と電気的に接続されている。信号入力端１１５には、外部の信号発生装置（図示せず）から送信信号Ｓｉｎが供給される。変調電流生成部１０３は、入力端１０３ａを通じて送信信号Ｓｉｎを受け取り、送信信号Ｓｉｎに応じた変調電流Ｉｍｏｄを出力端１０３ｂに生成し、それをバイアス電流Ｉｂｉａｓに重畳する。変調電流Ｉｍｏｄは、レーザダイオード２１に供給される駆動電流Ｉｄの変調成分であり、送信信号Ｓｉｎのデータ伝送速度に等しい周波数を有する。変調電流生成部１０３は、更に制御端１０３ｃを有する。後述するように、変調電流Ｉｍｏｄの振幅は制御端１０３ｃに提供される差信号Ｓｄ＿ａｍｐに応じて調節される。インダクタ１０１は、交流の変調電流Ｉｍｏｄがバイアス電流生成部１０４に流入することを防止し、コンデンサ１０２は、直流のバイアス電流Ｉｂｉａｓが変調電流生成部１０３に流入することを防止する。

フォトダイオード２２のカソードは、フォトダイオード２２に逆方向のバイアス電圧を印加するための電源電位線１４と電気的に接続されている。フォトダイオード２２のアノードは、電流電圧変換部１０５の入力端１０５ａと電気的に接続されている。電流電圧変換部１０５は、本実施形態における第１の電流電圧変換部であり、第１実施形態の電流電圧変換部５ａと同様の回路構成を有する。すなわち、電流電圧変換部１０５は、コモンベース型ＴＩＡ回路（図５参照）を含んでおり、該コモンベース型ＴＩＡ回路のトランスインピーダンスを変更可能に構成されている。電流電圧変換部１０５は、フォトダイオード２２からの光電流Ｉｍｏｎを受け取り、電圧信号である光量信号Ｓｍｏｎに変換する。この光量信号Ｓｍｏｎは電流電圧変換部１０５の出力端１０５ｂに生成される。

また、電流電圧変換部１０５は、制御端１０５ｃを有する。制御端１０５ｃは、制御部１３０と電気的に接続されている。電流電圧変換部１０５のトランスインピーダンスは、制御部１３０から制御端１０５ｃに提供される利得制御信号ＺＴＳＥＬに応じて変更される。

出力端１０５ｂは、平均値検出部１０６の入力端１０６ａと電気的に接続されている。平均値検出部１０６は、電流電圧変換部１０５から光量信号Ｓｍｏｎを受け取り、その光量信号Ｓｍｏｎの平均値を検出する。この平均値は、フォトダイオード２２からの光電流Ｉｍｏｎの平均値と等価であり、したがって、レーザダイオード２１の信号光強度の平均値と等価である。平均値検出部１０６は、検出された平均値に応じた出力電圧をその出力端１０６ｂに生成する。

出力端１０６ｂは、誤差増幅器１０８の非反転入力端１０８ａと電気的に接続されている。したがって、平均値検出部１０６からの出力電圧は非反転入力端１０８ａに提供される。誤差増幅器１０８の反転入力端１０８ｂは、参照電圧生成部１０７と電気的に接続されている。参照電圧生成部１０７は、所定の参照電圧を生成し、反転入力端１０８ｂに提供する。誤差増幅器１０８は、平均値検出部１０６からの出力電圧と参照電圧生成部１０７からの参照電圧との差に応じた電圧信号（差信号Ｓｄ＿ａｖｅ）を出力端１０８ｃに生成する。出力端１０８ｃはバイアス電流生成部１０４の制御端１０４ａに接続されており、差信号Ｓｄ＿ａｖｅはバイアス電流生成部１０４の制御端１０４ａへ提供される。

バイアス電流生成部１０４は、誤差増幅器１０８からの差信号Ｓｄ＿ａｖｅに応じてバイアス電流Ｉｂｉａｓの大きさを調節する。具体的には、バイアス電流生成部１０４は、差信号Ｓｄ＿ａｖｅが安定するようにバイアス電流Ｉｂｉａｓの大きさを負帰還制御する。このように、発光素子駆動回路１ｂは、レーザダイオード２１の信号光強度の平均値に応じてバイアス電流Ｉｂｉａｓを調節し、信号光Ｐの平均強度を安定化する。

電流電圧変換部１０５の出力端１０５ｂは、更に、ローパスフィルタ１０９を介して振幅検出部１１０と電気的に接続されている。ローパスフィルタ１０９は、電流電圧変換部１０５によって生成された光量信号Ｓｍｏｎをフィルタリングし、光量信号Ｓｍｏｎの周波数帯域を制限する。ローパスフィルタ１０９は、所定のカットオフ周波数を有しており、光量信号Ｓｍｏｎにおいてカットオフ周波数より高い周波数を有する成分を主に減衰させる。本実施形態では、ローパスフィルタ１０９は、送信信号Ｓｉｎのデータ伝送速度よりも低いカットオフ周波数を有する。

ローパスフィルタ１０９によってフィルタリングされた光量信号Ｓｍｏｎは、振幅検出部１１０の入力端１１０ａに供給される。振幅検出部１１０は、この光量信号Ｓｍｏｎの振幅を検出する。振幅検出部１１０の出力端１１０ｂには、検出された振幅に応じた出力電圧が生成される。出力端１１０ｂは、誤差増幅器１１１の非反転入力端１１１ａと電気的に接続されている。したがって、振幅検出部１１０からの出力電圧は非反転入力端１１１ａへ提供される。

誤差増幅器１１１の反転入力端１１１ｂは、振幅検出部１１４の出力端１１４ｂと電気的に接続されている。振幅検出部１１４の入力端１１４ａは、ローパスフィルタ１１３を介して参照振幅生成部１１２の出力端１１２ｂと電気的に接続されている。参照振幅生成部１１２の入力端１１２ａは、発光素子駆動回路１ｂの信号入力端１１５と電気的に接続されている。

参照振幅生成部１１２は、信号入力端１１５を通じて送信信号Ｓｉｎを受け取り、参照信号Ｖｒｅｆを出力端１１２ｂに生成する。この参照信号Ｖｒｅｆは、送信信号Ｓｉｎに対応するパルス信号である。すなわち、参照信号Ｖｒｅｆは、送信信号Ｓｉｎの振幅に応じた振幅を有する。また、参照信号Ｖｒｅｆは、送信信号Ｓｉｎの振動に応じた立ち上がりおよび立ち下がりを有する。参照信号Ｖｒｅｆは、送信信号Ｓｉｎと同じデータを示す。参照振幅生成部１１２は、例えば、送信信号Ｓｉｎを増幅することにより参照信号Ｖｒｅｆを生成してもよい。

ローパスフィルタ１１３は、ローパスフィルタ１０９と実質的に同一の周波数特性およびカットオフ周波数を有する。ローパスフィルタ１１３は、参照信号Ｖｒｅｆをフィルタリングし、参照信号Ｖｒｅｆの周波数帯域を制限する。ローパスフィルタ１１３は、参照信号Ｖｒｅｆにおいてカットオフ周波数より高い周波数を有する成分を主に減衰させる。ローパスフィルタ１１３によってフィルタリングされた参照信号Ｖｒｅｆは、振幅検出部１１４の入力端１１４ａに提供される。振幅検出部１１４は、この参照信号Ｖｒｅｆの振幅を検出する。振幅検出部１１４の出力端１１４ｂには、検出された振幅に応じた出力電圧が生成される。この結果、振幅検出部１１４の出力電圧が誤差増幅器１１１の反転入力端１１１ｂに提供される。

誤差増幅器１１１は、振幅検出部１１０及び１１４の出力電圧の差に応じた電圧信号（差信号Ｓｄ＿ａｍｐ）を出力端１１１ｃに生成する。出力端１１１ｃは変調電流生成部１０３の制御端１０３ｃと電気的に接続されており、差信号Ｓｄ＿ａｍｐは変調電流生成部１０３の制御端１０３ｃに提供される。

変調電流生成部１０３は、差信号Ｓｄ＿ａｍｐに応じて変調電流Ｉｍｏｄの振幅を調節する。具体的には、変調電流生成部１０３は、差信号Ｓｄ＿ａｍｐが安定するように変調電流Ｉｍｏｄの振幅を負帰還制御する。このように、発光素子駆動回路１ｂは、レーザダイオード２１の信号光強度の振幅に応じて変調電流Ｉｍｏｄの振幅を調節し、信号光Ｐの消光比を安定化する。これにより、レーザダイオード２１の個体ばらつきや温度変動に起因するレーザダイオード２１の不安定な動作を防止できる。

本実施形態に係る発光素子駆動回路１ｂ及び光送信器によれば、電流電圧変換部１０５がコモンベース型ＴＩＡ回路を含み、且つトランスインピーダンスが可変であることによって、第１実施形態の発光素子駆動回路１ａと同様に、フォトダイオード２２からの光電流Ｉｍｏｎを光量信号Ｓｍｏｎに変換する際の変換利得を調整できるとともに、変換利得の調整による周波数特性（カットオフ周波数）への影響を低減できる。また、これによって、個々のレーザダイオード２１の特性に応じて変換利得を調整する際の帯域補正が容易になり、帯域幅を一定に保つことができる。

また、本実施形態に係る発光素子駆動回路１ｂにおいては、電流電圧変換部１０５と振幅検出部１１０との間にローパスフィルタ１０９が設置されている。このローパスフィルタ１０９が電流電圧変換部１０５の出力電圧信号（光量信号Ｓｍｏｎ）の帯域を制限するので、駆動電流Ｉｄに起因する光量信号Ｓｍｏｎ中のクロストークノイズを低減する。したがって、振幅検出部１１０は、光量信号Ｓｍｏｎの振幅を正確に検出することができる。この結果、レーザダイオード２１の信号光強度の振幅を正確に監視し、その振幅に応じて変調電流Ｉｍｏｄの振幅を調節して、信号光Ｐの消光比を適切に安定化できる。

（第１の変形例）
図１３は、上記第２実施形態の変形例に係る発光素子駆動回路の構成を示すブロック図である。この発光素子駆動回路１ｃは、図１２に示した発光素子駆動回路１ｂの構成要素に加え、フィルタ制御部１１６を含んでいる。以下では、本変形例の発光素子駆動回路１ｃと上記第２実施形態の発光素子駆動回路１ｂとの相違点について説明する。

本変形例では、ローパスフィルタ１０９及び１１３のカットオフ周波数が可変となっている。フィルタ制御部１１６は、ローパスフィルタ１０９及び１１３のカットオフ周波数を制御する。ローパスフィルタ１０９及び１１３はそれぞれ制御端１０９ｃ及び１１３ｃを有しており、制御端１０９ｃ及び１１３ｃは、フィルタ制御部１１６の出力端１１６ｂと電気的に接続されている。フィルタ制御部１１６は、出力端１１６ｂからローパスフィルタ１０９及び１１３へ制御信号を送出し、それらのカットオフ周波数を設定する。フィルタ制御部１１６の入力端１１６ａには、外部の回路から送信信号Ｓｉｎのデータ伝送速度情報Ｄｔｒが送られる。

フィルタ制御部１１６は、データ伝送速度情報Ｄｔｒに応じて、ローパスフィルタ１０９及び１１３のカットオフ周波数をデータ伝送速度よりも低くなるように制御する。また、フィルタ制御部１１６は、ローパスフィルタ１０９及び１１３のカットオフ周波数を同じ値に設定する。この結果、送信信号Ｓｉｎのデータ伝送速度が変化しても、ローパスフィルタ１０９及び１１３のカットオフ周波数がデータ伝送速度を超えることはない。従って、データ伝送速度にかかわらずクロストークノイズを低減し、信号光Ｐの消光比を良好に安定化することができる。また、データ伝送速度に応じてカットオフ周波数を最適化することが可能となる。これにより、発光素子駆動回路１ｃは、広範囲のデータ伝送速度のもとで動作することができる。

（第２の変形例）
図１４は、上記第２実施形態の他の変形例に係る発光素子駆動回路の構成を示すブロック図である。本変形例の発光素子駆動回路１ｄは、発光素子駆動回路１ｂにおける参照振幅生成部１１２に代えて、参照電流生成部１２１、電流電圧変換部１２２、及び可変容量部１２３を備える。参照電流生成部１２１、電流電圧変換部１２２、及び可変容量部１２３は、本実施形態における参照信号生成部を構成しており、相互に電気的に接続されている。

参照電流生成部１２１は、発光素子駆動回路１ｄの信号入力端１１５と電気的に接続された入力端１２１ａを有する。参照電流生成部１２１は、信号入力端１１５を通じて送信信号Ｓｉｎを受け取り、送信信号Ｓｉｎに応じた参照電流を出力端１２１ｂに生成する。この参照電流は、送信信号Ｓｉｎに対応するパルス信号である。すなわち、参照電流は、送信信号Ｓｉｎの振幅に応じた振幅を有する。また、参照電流は、送信信号Ｓｉｎの振動に応じた立ち上がりおよび立ち下がりを有する。参照電流は、送信信号Ｓｉｎと同じデータを示す。

参照電流生成部１２１の出力端１２１ｂは、電流電圧変換部１２２の入力端１２２ａと電気的に接続されている。電流電圧変換部１２２は、本実施形態における第２の電流電圧変換部であり、電流電圧変換部１０５と同様の回路構成を有する。すなわち、電流電圧変換部１２２は、コモンベース型ＴＩＡ回路（図５参照）を含んでおり、該コモンベース型ＴＩＡ回路のトランスインピーダンスを変更可能に構成されている。電流電圧変換部１２２は、参照電流生成部１２１によって生成された参照電流を受け取り、電圧信号である参照信号Ｖｒｅｆに変換する。参照信号Ｖｒｅｆは、電流電圧変換部１２２の出力端１２２ｂに生成される。

また、電流電圧変換部１２２は、制御端１２２ｃを有する。制御端１２２ｃは、制御部１３０の出力端１３０ａと電気的に接続されている。電流電圧変換部１２２のトランスインピーダンスは、制御部１３０の出力端１３０ａから制御端１２２ｃに提供される利得制御信号ＺＴＳＥＬに応じて変更される。

電流電圧変換部１２２の出力端１２２ｂは、ローパスフィルタ１１３と電気的に接続されている。ローパスフィルタ１１３は、電流電圧変換部１２２から参照信号Ｖｒｅｆを受け取り、それをフィルタリングする。その後、振幅検出部１１４が参照信号Ｖｒｅｆの振幅を検出し、その振幅に応じた出力電圧を生成する。この出力電圧は誤差増幅器１１１の反転入力端１１１ｂに提供される。誤差増幅器１１１は、振幅検出部１１０及び１１４の出力電圧の差に応じた差信号Ｓｄ＿ａｍｐを出力端１１１ｃに生成する。変調電流生成部１０３における変調電流Ｉｍｏｄの振幅は誤差増幅器１１１からの差信号Ｓｄ＿ａｍｐに応じて負帰還制御され、それにより信号光Ｐの消光比が安定化される。

参照電流生成部１２１及び電流電圧変換部１２２を結ぶ信号線と基準電位線１５との間には、可変容量部１２３が接続されている。すなわち、可変容量部１２３の一端は、参照電流生成部１２１の出力端１２１ｂと電流電圧変換部１２２の入力端１２２ａとを結ぶ信号線と電気的に接続されている。可変容量部１２３の他端は、基準電位線１５と電気的に接続されている。可変容量部１２３は、フォトダイオード２２の静電容量が電流電圧変換部１０５の動作に及ぼす影響を補正するために設けられている。

また、可変容量部１２３は、制御部１３０の出力端１３０ｂと電気的に接続されており、制御部１３０の出力端１３０ｂから出力される容量制御信号ＢＷ＿ＡＤに応じて容量値を変更可能なように構成されている。例えば、可変容量部１２３は、図７に示した第１実施形態の可変容量部９と同様の構成を有するとよい。

発光素子駆動回路１ｄは、平均値検出部１１７を更に備える。平均値検出部１１７は、平均値検出部１０６と同じ構成を有することが好ましい。平均値検出部１１７の入力端１１７ａはローパスフィルタ１１３と電気的に接続されており、出力端１１７ｂは誤差増幅器１０８の反転入力端１０８ｂと電気的に接続されている。誤差増幅器１０８は、平均値検出部１０６及び１１７からの出力電圧の差に応じた差信号Ｓｄ＿ａｖｅを出力端１０８ｃに生成する。バイアス電流生成部１０４は、この差信号Ｓｄ＿ａｖｅに応じてバイアス電流Ｉｂｉａｓの大きさを負帰還制御する。これにより、信号光Ｐの平均光強度が安定化される。

本変形例の発光素子駆動回路１ｄによれば、第２実施形態の発光素子駆動回路１ｂの効果に加え、更に以下の効果を得ることができる。すなわち、本変形例の発光素子駆動回路１ｄのように、参照信号生成部が参照電流生成部１２１及び電流電圧変換部１２２を有し、電流電圧変換部１２２が電流電圧変換部１０５と同様にトランスインピーダンス可変のコモンベース型ＴＩＡ回路を有することにより、電流電圧変換部１０５の利得等の変換特性が温度変化等により変動した場合に、電流電圧変換部１２２の変換特性も同様に変動するので、特性の変動を相殺できる。また、参照電流生成部１２１及び電流電圧変換部１２２を結ぶ信号線と基準電位線１５との間に可変容量部１２３を有することにより、フォトダイオード２２の内部容量に起因する光量信号Ｓｍｏｎの周波数特性と同様の周波数特性を参照信号Ｖｒｅｆに与えることができ、且つ個々のフォトダイオード２２の内部容量のばらつきにも容易に対応できる。従って、本変形例の発光素子駆動回路１ｄによれば、更に精度良く駆動電流Ｉｄの電流量を制御できる。

また、本変形例のように、発光素子駆動回路１ｄは、可変容量部１２３の容量を変更するための容量制御信号ＢＷ＿ＡＤを可変容量部１２３へ提供するための容量制御部（制御部１３０）を備えることが好ましい。これにより、フォトダイオード２２の内部容量のばらつきに応じて可変容量部１２３の容量値を容易に変更できる。

（第３の変形例）
図１５は、上記第２実施形態の他の変形例に係る発光素子駆動回路の構成を示すブロック図である。本変形例の発光素子駆動回路１ｅは、第２変形例における電流電圧変換部及びローパスフィルタを単一の回路部分で置き換えた構造を有する。すなわち、発光素子駆動回路１ｅは、図１４における電流電圧変換部１０５及びローパスフィルタ１０９をフィルタ機能付き電流電圧変換部１２４に、電流電圧変換部１２２及びローパスフィルタ１１３をフィルタ機能付き電流電圧変換部１２５にそれぞれ置き換えた構造を有する。

これらのフィルタ機能付き電流電圧変換部１２４及び１２５は同一の回路構造を有しており、したがって実質的に同一の動作特性を有する。また、フィルタ機能付き電流電圧変換部１２４及び１２５は、コモンベース型ＴＩＡ回路を含んでおり、該コモンベース型ＴＩＡ回路のトランスインピーダンスを変更可能に構成されている。フィルタ機能付き電流電圧変換部１２４の入力端１２４ａは、フォトダイオード２２のアノードと電気的に接続されており、出力端１２４ｂは、平均値検出部１０６の入力端１０６ａ及び振幅検出部１１０の入力端１１０ａと電気的に接続されている。また、フィルタ機能付き電流電圧変換部１２５の入力端１２５ａは、参照電流生成部１２１の出力端１２１ｂと電気的に接続されており、出力端１２５ｂは、平均値検出部１１７の入力端１１７ａ及び振幅検出部１１４の入力端１１４ａと電気的に接続されている。

また、フィルタ機能付き電流電圧変換部１２４及び１２５は、それぞれ制御端１２４ｃ及び１２５ｃを有する。制御端１２４ｃ及び１２５ｃは、制御部１３０の出力端１３０ａと電気的に接続されている。フィルタ機能付き電流電圧変換部１２４及び１２５のトランスインピーダンスは、制御部１３０の出力端１３０ａから制御端１２４ｃ及び１２５ｃに提供される利得制御信号ＺＴＳＥＬに応じて変更される。

フィルタ機能付き電流電圧変換部１２４及び１２５の動作は、第２変形例における電流電圧変換部及びローパスフィルタの動作と同様である。したがって、本変形例の発光素子駆動回路１ｅは、第２変形例の発光素子駆動回路１ｄと同様の効果を有する。

（第４の変形例）
図１６は、上記第２実施形態の他の変形例に係る発光素子駆動回路の構成を示すブロック図である。本変形例の発光素子駆動回路１ｆは、差動型のＡＣ結合型発光素子駆動回路である。すなわち、発光素子駆動回路１ｆは、第２実施形態の変調電流生成部１０３（図１２）に代えて、差動型の変調電流生成部１２６を備える。変調電流生成部１２６は、二つの出力端１２６ｂおよび１２６ｄを有する。出力端１２６ｂおよび１２６ｄの一方からは、送信信号Ｓｉｎと同相の変調電流Ｉｍｏｄ_１が出力され、他方からは送信信号Ｓｉｎと逆相の変調電流Ｉｍｏｄ_２が出力される。

また、本変形例においては、レーザダイオード２１のアノードは、インダクタ１０１ａを介して電源電位線１４と電気的に接続されるとともに、コンデンサ１０２ａを介して変調電流生成部１２６の出力端１２６ｂと電気的に接続される。レーザダイオード２１のカソードは、インダクタ１０１ｂを介してバイアス電流生成部１０４と電気的に接続されるとともに、コンデンサ１０２ｂを介して変調電流生成部１２６の出力端１２６ｃと電気的に接続される。そして、二つの出力端１２６ｂ及び１２６ｃのそれぞれから出力される変調電流Ｉｍｏｄ_１及びＩｍｏｄ_２の差がバイアス電流Ｉｂｉａｓに重畳され、駆動電流Ｉｄとしてレーザダイオード２１に供給される。この結果、レーザダイオード２１は送信信号Ｓｉｎに応じた信号光Ｐを生成する。また、変調電流生成部１２６は、更に制御端１２６ｃを有する。変調電流Ｉｍｏｄ_１及びＩｍｏｄ_２の振幅は、制御端１２６ｃに提供される差信号Ｓｄ＿ａｍｐに応じて調節される。

発光素子駆動回路１ｆは、第２実施形態の発光素子駆動回路１ｂと同様の回路構造を用いてフォトダイオード２２からの光電流Ｉｍｏｎを処理し、信号光Ｐの光強度を制御する。従って、発光素子駆動回路１ｆは、発光素子駆動回路１ｂと同様の効果を有する。このように、本発明は差動型の発光素子駆動回路にも適用することができ、その場合にも非差動型の発光素子駆動回路と同様の効果が得られる。

本発明による発光素子駆動回路及び光送信器は、上記した各実施形態及び各変形例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、図１の実施例では差動型のＡＣ結合回路の発光素子駆動回路について説明しているが、本発明による発光素子駆動回路を、片相のＡＣ結合回路としても良いし、ＤＣ結合型としてもよい。また図１６の実施例は図１２の実施例を差動型のＡＣ結合回路に変形したものであるが、図１３〜図１５の実施例に示される発光素子駆動回路を差動型に変形してもよい。

図１は、本発明に係る発光素子駆動回路の第１実施形態の構成を示すブロック図である。図２（ａ）は、レーザダイオードの出力特性の一例を示す図である。図２（ｂ）は、レーザダイオードから出力される信号光の時間波形の一例を示すグラフである。図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示す信号光を出力するために必要な駆動電流の時間波形の一例を示すグラフである。図３は、第１実施形態における（ａ）フォトダイオードからの光電流の時間波形の一例、及び（ｂ）光電流に対応する光量信号の時間波形の一例を示すグラフである。図４は、第１実施形態の変調電流生成部の構成の一例を詳細に示す回路図である。図５は、第１実施形態の電流電圧変換部の構成の一例を詳細に示す回路図である。図６は、第１実施形態の参照電流生成部の構成の一例を示すブロック図である。図７は、第１実施形態の可変容量部の構成の一例を詳細に示す回路図である。図８は、（ａ）ローレベル基準電圧生成部における基準電圧Ｖｒｅｆｌ、（ｂ）ハイレベル基準電圧生成部における基準電圧Ｖｒｅｆｈ、（ｃ）参照信号Ｖｒｅｆ、（ｄ）ピークレベル参照電圧Ｖｐｋ、及び（ｅ）ボトムレベル参照電圧Ｖｂｔの時間波形の一例を示すグラフである。図９は、（ａ）制御部から出力されるスイッチ制御信号ＬＤＯＦＦ、（ｂ）スイッチ制御信号ＲＳＴ＿Ｂ、及び（ｃ）スイッチ制御信号ＲＳＴ＿Ｐの時間波形の一例を示すグラフである。図１０は、（ａ）光量信号Ｓｍｏｎ、（ｂ）ピークレベル信号Ｓｐｋ、（ｃ）ボトムレベル信号Ｓｂｔ、及び（ｄ）駆動電流Ｉｄの時間波形の一例を示すグラフである。図１１（ａ）は、第１実施形態の発光素子駆動回路の電流電圧変換部を示す回路図である。図１１（ｂ）は、比較例として、負帰還型のＴＩＡ回路を有する電流電圧変換回路の構成の一例を示す回路図である。図１２は、本発明に係る発光素子駆動回路の第２実施形態の構成を示すブロック図である。図１３は、第１の変形例に係る発光素子駆動回路の構成を示すブロック図である。図１４は、第２の変形例に係る発光素子駆動回路の構成を示すブロック図である。図１５は、第３の変形例に係る発光素子駆動回路の構成を示すブロック図である。図１６は、第４の変形例に係る発光素子駆動回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ａ〜１ｆ…発光素子駆動回路、２…光モジュール、３…変調電流生成部、４…バイアス電流源、５ａ，５ｂ…電流電圧変換部、６ａ，６ｂ…レベルホールド部、８…参照電流生成部、９…可変容量部、１３…参照信号生成部、１６…制御部、１９…駆動電流生成部、２１…レーザダイオード、２２…フォトダイオード、ＢＷ＿ＡＤ１〜ＢＷ＿ＡＤ３…容量制御信号、Ｉｂｉａｓ…バイアス電流、Ｉｍｏｄ_１，Ｉｍｏｄ_２…変調電流、Ｉｍｏｎ…光電流、Ｐ…信号光、ＲＳＴ＿Ｂ，ＲＳＴ＿Ｐ…スイッチ制御信号、Ｓｍｏｎ…光量信号、Ｓｐ，Ｓｎ…送信信号、Ｖｒｅｆ…参照信号、ＺＴＳＥＬ１，ＺＴＳＥＬ２…利得制御信号。

Claims

送信信号に応じた信号光を発光素子に生成させるとともに、前記信号光を検出する受光素子からの光電流に基づいて前記信号光を制御する発光素子駆動回路であって、
前記受光素子からの前記光電流を電圧信号である光量信号に変換する第１の電流電圧変換部と、
前記送信信号に対応する電圧信号である参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記送信信号に応じて変調された駆動電流を生成するとともに、前記光量信号と前記参照信号との差に応じて前記駆動電流の電流量を調節し、該駆動電流を前記発光素子に供給する駆動電流生成部と
を備え、
前記第１の電流電圧変換部が第１のコモンベース型トランスインピーダンスアンプ回路を含んでおり、該第１のコモンベース型トランスインピーダンスアンプ回路のトランスインピーダンスが可変であることを特徴とする、発光素子駆動回路。
前記第１のコモンベース型トランスインピーダンスアンプ回路の前記トランスインピーダンスを変更するための利得制御信号を前記第１の電流電圧変換部へ提供する利得制御部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子駆動回路。
前記参照信号生成部が、
前記送信信号に対応する参照電流を生成する参照電流生成部と、
前記参照電流を前記参照信号に変換する第２の電流電圧変換部と、
前記参照電流生成部及び前記第２の電流電圧変換部を結ぶ信号線と定電位線との間に接続された可変容量部と
を有し、
前記第２の電流電圧変換部が第２のコモンベース型トランスインピーダンスアンプ回路を含んでおり、該第２のコモンベース型トランスインピーダンスアンプ回路のトランスインピーダンスが可変であることを特徴とする、請求項１または２に記載の発光素子駆動回路。
前記可変容量部の容量を変更するための容量制御信号を前記可変容量部へ提供する容量制御部を備えることを特徴とする、請求項３に記載の発光素子駆動回路。
送信信号に応じた信号光を出力する光送信器であって、
前記信号光を生成する発光素子と、
前記発光素子からの前記信号光を検出する受光素子と、
前記送信信号に応じて変調された駆動電流を前記発光素子へ供給する発光素子駆動回路と
を備え、
前記発光素子駆動回路が、
前記受光素子からの光電流を電圧信号である光量信号に変換する電流電圧変換部と、
前記送信信号に対応する電圧信号である参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記駆動電流を生成するとともに、前記光量信号と前記参照信号との差に応じて前記駆動電流の電流量を調節し、該駆動電流を前記発光素子に供給する駆動電流生成部と
を有し、
前記電流電圧変換部がコモンベース型トランスインピーダンスアンプ回路を含んでおり、該コモンベース型トランスインピーダンスアンプ回路のトランスインピーダンスが可変であることを特徴とする、光送信器。