JP4677858B2 - Light emitting element driving circuit and optical transmitter - Google Patents

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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。   The present invention relates to a light emitting element driving circuit and an optical transmitter used for optical communication.

発光素子の信号光強度および消光比を安定化するための、ピーク検出型の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結合用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出力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出力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。   A peak detection type light emitting element driving circuit for stabilizing the signal light intensity and the extinction ratio of the light emitting element is known. For example, a semiconductor laser driving circuit disclosed in Patent Document 1 detects the average level of the output current from a monitor photodiode in an AC coupling laser driving circuit, and detects the bias current supplied to the laser diode. The size is controlled according to the average level. This drive circuit controls the modulation degree of the bias current according to the average level and high level (peak value) of the output current from the monitor photodiode.

また、従来のDC結合用の発光素子駆動回路においては、受光素子(モニタ用フォトダイオード)からの出力電流のローレベル(ボトム値)を検出し、バイアス電流の大きさを該ローレベルに応じて制御する。また、モニタフォトダイオードからの出力電流のハイレベル(ピーク値)を検出し、変調電流の大きさを該ハイレベルに応じて制御する。   Further, in the conventional light emitting element driving circuit for DC coupling, the low level (bottom value) of the output current from the light receiving element (monitoring photodiode) is detected, and the magnitude of the bias current is determined according to the low level. Control. Further, the high level (peak value) of the output current from the monitor photodiode is detected, and the magnitude of the modulation current is controlled according to the high level.

特開平4−139779号公報JP-A-4-13979

本発明者らは、AC結合及びDC結合のいずれであっても、発光素子の信号光強度及び消光比を安定化できるピーク検出型の発光素子駆動回路について検討している。ここで、DC結合用のピーク検出型発光素子駆動回路をAC結合に用いた場合の問題点について説明する。   The present inventors have studied a peak detection type light emitting element driving circuit capable of stabilizing the signal light intensity and the extinction ratio of the light emitting element in any of AC coupling and DC coupling. Here, a problem when the peak detection type light emitting element driving circuit for DC coupling is used for AC coupling will be described.

図12は、(a)DC結合用の発光素子駆動回路と(b)AC結合用の発光素子駆動回路とにおける、バイアス電流Ibias及び変調電流Imodと、ハイレベル側の信号光強度PH及びローレベル側の信号光強度PLとの相関を示す図である。   FIG. 12 shows the bias current Ibias and the modulation current Imod, the signal light intensity PH on the high level, and the low level in (a) the light emitting element driving circuit for DC coupling and (b) the light emitting element driving circuit for AC coupling. It is a figure which shows the correlation with the signal light intensity PL of the side.

DC結合型のレーザ駆動回路において(図12(a))、バイアス電流Ibiasの大きさを変化させると、ローレベル側の信号光強度PLとともにハイレベル側の信号光強度PHも変化する。これに対し、変調電流Imodの大きさを変化させても、ハイレベル側の信号光強度PHが変化するだけでローレベル側の信号光強度PLは変化しない。従って、上述したようにローレベル側の信号光強度PLに応じてバイアス電流Ibiasの大きさを制御し、ハイレベル側の信号光強度PHに応じて変調電流Imodの大きさを制御すれば、信号光強度PL及びバイアス電流Ibiasを独立して安定化できるので、信号光強度PLが安定化した後に信号光強度PH(変調電流Imod)も安定化できる。   In the DC-coupled laser drive circuit (FIG. 12A), when the magnitude of the bias current Ibias is changed, the signal light intensity PH on the high level side is changed along with the signal light intensity PL on the low level side. On the other hand, even if the magnitude of the modulation current Imod is changed, only the signal light intensity PH on the high level side changes, and the signal light intensity PL on the low level side does not change. Therefore, as described above, if the magnitude of the bias current Ibias is controlled according to the low-level signal light intensity PL and the magnitude of the modulation current Imod is controlled according to the high-level signal light intensity PH, the signal Since the light intensity PL and the bias current Ibias can be stabilized independently, the signal light intensity PH (modulation current Imod) can also be stabilized after the signal light intensity PL is stabilized.

しかしながら、AC結合型のレーザ駆動回路においては(図12(b))、変調電流Imod(+),Imod(−)の大きさを変化させると、信号光強度PL及びPHの双方が変化してしまう。従って、バイアス電流Ibiasに基づいてローレベル側の信号光強度PLを独立して安定化できず、変調電流Imodに基づいてハイレベル側の信号光強度PHも独立して安定化できないことから、信号光強度及び消光比を安定に制御できないおそれがある。   However, in the AC coupled laser driving circuit (FIG. 12B), when the magnitudes of the modulation currents Imod (+) and Imod (−) are changed, both the signal light intensities PL and PH change. End up. Therefore, the signal light intensity PL on the low level side cannot be stabilized independently based on the bias current Ibias, and the signal light intensity PH on the high level side cannot be stabilized independently based on the modulation current Imod. There is a possibility that the light intensity and the extinction ratio cannot be controlled stably.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、AC結合及びDC結合のいずれであっても、信号光強度及び消光比を安定に制御できるピーク検出型の発光素子駆動回路、及び光送信器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a peak detection type light-emitting element driving circuit capable of stably controlling the signal light intensity and the extinction ratio in any of AC coupling and DC coupling, and optical transmission. The purpose is to provide a vessel.

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、バイアス電流を発光素子に供給するバイアス部と、送信信号に応じた変調電流を発光素子に供給する変調部と、受光素子からの光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換部と、信号光のローレベルに対応する電圧信号の第1のレベルを検出する第1のレベル検出部と、信号光のハイレベルに対応する電圧信号の第2のレベルを検出する第2のレベル検出部とを備え、バイアス部が、第1のレベルと第1の参照レベルとの差に応じてバイアス電流の電流量を調節し、変調部が、第2のレベルと第2の参照レベルとの差に応じて変調電流の電流量を調節し、バイアス部がバイアス電流の供給を開始してから所定時間経過後に、変調部が変調電流の供給を開始することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the light emitting element driving circuit according to the present invention causes the light emitting element to generate signal light corresponding to the transmission signal, and controls the signal light based on the photocurrent from the light receiving element that detects the signal light. A light emitting element driving circuit, a bias unit for supplying a bias current to a light emitting element, a modulating unit for supplying a modulation current corresponding to a transmission signal to a light emitting element, and a current for converting a photocurrent from the light receiving element into a voltage signal A voltage conversion unit; a first level detection unit that detects a first level of the voltage signal corresponding to the low level of the signal light; and a second level that detects a second level of the voltage signal corresponding to the high level of the signal light. 2 level detection units, the bias unit adjusts the amount of bias current according to the difference between the first level and the first reference level, and the modulation unit includes the second level and the second level. Change depending on the difference from the reference level Adjusting the amount of current, the bias portion after a lapse of a predetermined time from the start of the supply of the bias current, the modulation unit is characterized by starting the supply of the modulation current.

信号光のローレベルに対応する第1のレベルに応じてバイアス部がバイアス電流の電流量を調節し、信号光のハイレベルに対応する第2のレベルに応じて変調部が変調電流の電流量を調節するだけでは、[発明が解決しようとする課題]の欄で述べたように、DC結合の場合には信号光強度及び消光比を安定に制御できるが、AC結合の場合にはこれらを安定に制御できないおそれがある。これに対し、上記した発光素子駆動回路においては、バイアス部がバイアス電流の供給を開始してから所定時間経過後に、変調部が変調電流の供給を開始している。すなわち、バイアス部がバイアス電流の供給を開始してからの所定時間、変調電流が供給されなければ、変調電流の変化に起因するローレベルの変化も生じない。従って、この間にローレベルを独立して制御し安定化できるので、ローレベルが安定した後(すなわち所定時間経過後)、変調部が変調電流の供給を開始することにより、ハイレベルも安定化できる。このように、上記した発光素子駆動回路によれば、DC結合時だけでなく、AC結合時であっても信号光強度及び消光比を安定に制御できる。   The bias unit adjusts the current amount of the bias current according to the first level corresponding to the low level of the signal light, and the modulation unit adjusts the current amount of the modulation current according to the second level corresponding to the high level of the signal light. As described in the section “Problems to be Solved by the Invention”, the signal light intensity and the extinction ratio can be stably controlled in the case of DC coupling. There is a possibility that it cannot be controlled stably. In contrast, in the above-described light emitting element driving circuit, the modulation unit starts supplying the modulation current after a predetermined time has elapsed since the bias unit started supplying the bias current. That is, if the modulation current is not supplied for a predetermined time after the bias unit starts supplying the bias current, a low level change due to the change in the modulation current does not occur. Therefore, since the low level can be controlled and stabilized independently during this period, the high level can also be stabilized by the modulation unit starting to supply the modulation current after the low level is stabilized (that is, after a predetermined time has elapsed). . Thus, according to the above-described light emitting element driving circuit, the signal light intensity and the extinction ratio can be stably controlled not only during DC coupling but also during AC coupling.

また、発光素子駆動回路は、第1及び第2のレベル検出部それぞれが、電圧信号の第1及び第2のレベルそれぞれを保持するための容量素子と、互いに直列に接続され、容量素子に対して並列に接続された抵抗素子及びスイッチ素子とを有し、変調部が変調電流の供給を開始した後に、スイッチ素子が非導通状態に切り替わることを特徴としてもよい。これにより、信号光強度及び消光比が安定に制御された後に第1及び第2のレベル検出部における時定数をより大きく変更し、ノイズ等に対して信号光強度及び消光比を更に安定化できる。   In the light emitting element driving circuit, each of the first and second level detection units is connected in series with a capacitive element for holding the first and second levels of the voltage signal. The switching element may be switched to a non-conductive state after the modulation unit starts to supply the modulation current. Thereby, after the signal light intensity and the extinction ratio are stably controlled, the time constants in the first and second level detection units can be changed more greatly, and the signal light intensity and the extinction ratio can be further stabilized against noise and the like. .

また、発光素子駆動回路は、送信信号に対応する参照信号を生成する参照信号生成部と、信号光のローレベルに対応する参照信号の第1のレベルを検出し、該第1のレベルを第1の参照レベルとして出力する第1の参照レベル生成部と、信号光のハイレベルに対応する参照信号の第2のレベルを検出し、該第2のレベルを第2の参照レベルとして出力する第2の参照レベル生成部とを更に備えることを特徴としてもよい。これにより、発光素子への駆動電流の変化に応じて第1及び第2の参照レベルを変化させることができるので、信号光強度及び消光比をより精度よく制御できる。   The light emitting element driving circuit detects a reference signal generation unit that generates a reference signal corresponding to the transmission signal, a first level of the reference signal corresponding to the low level of the signal light, and sets the first level to the first level. A first reference level generation unit that outputs the first reference level, and a second level of the reference signal corresponding to the high level of the signal light, and outputs the second level as the second reference level. And a second reference level generation unit. As a result, the first and second reference levels can be changed in accordance with changes in the drive current to the light emitting element, so that the signal light intensity and the extinction ratio can be controlled more accurately.

また、本発明による光送信器は、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、送信信号に応じた変調電流、及びバイアス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、バイアス電流を生成するバイアス部と、変調電流を生成する変調部と、受光素子からの光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換部と、信号光のローレベルに対応する電圧信号の第1のレベルを検出する第1のレベル検出部と、信号光のハイレベルに対応する電圧信号の第2のレベルを検出する第2のレベル検出部とを有し、バイアス部が、第1のレベルと第1の参照レベルとの差に応じてバイアス電流の電流量を調節し、変調部が、第2のレベルと第2の参照レベルとの差に応じて変調電流の電流量を調節し、バイアス部がバイアス電流の供給を開始してから所定時間経過後に、変調部が変調電流の供給を開始することを特徴とする。この光送信器においては、バイアス部がバイアス電流の供給を開始してから所定時間経過後に、変調部が変調電流の供給を開始している。従って、上記した発光素子駆動回路と同様に、DC結合時だけでなく、AC結合時であっても信号光強度及び消光比を安定に制御できる。   An optical transmitter according to the present invention is an optical transmitter that outputs signal light according to a transmission signal, a light emitting element that generates signal light, a light receiving element that detects signal light from the light emitting element, and a transmission A light emitting element driving circuit that supplies a modulation current corresponding to a signal and a bias current to the light emitting element, the light emitting element driving circuit including a bias unit that generates a bias current, a modulation unit that generates a modulation current, and a light receiving element A current-voltage converter for converting the photocurrent from the light into a voltage signal, a first level detector for detecting a first level of the voltage signal corresponding to the low level of the signal light, and a high level of the signal light A second level detection unit that detects a second level of the voltage signal, and the bias unit adjusts a current amount of the bias current according to a difference between the first level and the first reference level, The modulation unit has a second level and a second level. Adjusting the current amount of the modulation current in accordance with the difference between the reference level, the bias portion after a lapse of a predetermined time from the start of the supply of the bias current, the modulation unit is characterized by starting the supply of the modulation current. In this optical transmitter, the modulation unit starts supplying modulation current after a predetermined time has elapsed since the bias unit started supplying bias current. Therefore, similarly to the above-described light emitting element driving circuit, the signal light intensity and the extinction ratio can be stably controlled not only during DC coupling but also during AC coupling.

本発明の発光素子駆動回路または光送信器によれば、AC結合及びDC結合のいずれであっても、信号光強度及び消光比を安定に制御できる。   According to the light emitting element driving circuit or the optical transmitter of the present invention, the signal light intensity and the extinction ratio can be stably controlled regardless of whether the coupling is AC coupling or DC coupling.

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。   Hereinafter, preferred embodiments of a light emitting element driving circuit and an optical transmitter according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

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1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1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1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。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a light emitting element driving circuit 1 which is a preferred embodiment of the present invention. A light-emitting element driving circuit 1 shown in the figure is a circuit for driving the optical module 2 and constitutes the optical transmitter according to the present embodiment together with the optical module 2. The optical module 2 has a small package configuration such as TOSA (Transmitter Optical Sub-Assembly). The optical module 2 detects (monitors) a light emitting element such as a laser diode 21 that generates the signal light P and the signal light P from the laser diode 21 (more precisely, light from the light reflection end face of the laser diode 21). And a light receiving element such as a diode 22. The laser diode 21 receives the drive current Id including the modulation current Imod and the bias current Ibias according to the transmission signals Sp and Sn from the outside from the light emitting element drive circuit 1, and the signal light P that is the laser light according to the drive current Id. Is generated.

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[℃]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(>T)[℃]のときの出力特性を示している。グラフG1におけるIth、及びグラフG2におけるIthは、温度T,T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。 Here, FIG. 2A is a diagram illustrating an example of output characteristics of the laser diode 21. 2A, the horizontal axis indicates the forward current (LD drive current) flowing through the laser diode 21, and the vertical axis indicates the light output intensity of the laser diode 21. FIG. Further, the graph G1 in the figure shows the output characteristics when the temperature of the laser diode 21 is a certain value T 1 [° C.], and the graph G2 shows the temperature of the laser diode 21 at T 2 (> T 1 ) [° C. ] Shows the output characteristics. Ith 1 in the graph G1 and Ith 2 in the graph G2 indicate the threshold current values of the laser diode 21 at the temperatures T 1 and T 2 , respectively.

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[℃]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[℃]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(またはIbias)に畳重されて成る。 FIG. 2B is a graph showing an example of a time waveform of the signal light P output from the laser diode 21. The signal light intensity PL at the low level and the signal light intensity PH at the high level are alternately displayed. The waveform that repeats is shown. FIG. 2C is a graph showing an example of a time waveform of the drive current Id necessary for outputting the signal light P shown in FIG. In FIG. 2C, a graph G3 is an example of a time waveform of the drive current Id required at the temperature T 1 [° C.], and a graph G4 shows the drive current Id required at the temperature T 2 [° C.]. It is an example of a time waveform. Note that Ibias 1 in FIG. 2C indicates a bias current value when the laser driving circuit is AC-coupled to the laser diode. In addition, Ibias 2 in FIG. 2C indicates a bias current value when the laser drive circuit is DC coupled to the laser diode. The drive current Id is formed by convolution of the modulation current Imod with the bias current Ibias 1 (or Ibias 2 ).

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(Ibias)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1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。 As shown in FIG. 2A, the output characteristics of the laser diode 21 vary greatly with changes in temperature. That is, as the element temperature of the laser diode 21 increases, the laser oscillation threshold current value increases, and a larger drive current is required to obtain a predetermined light output intensity. Therefore, in order to keep the signal light intensity PH and the extinction ratio (PH / PL) constant regardless of the element temperature of the laser diode 21, as shown in graphs G3 and G4 in FIG. 2C, the bias current Ibias 1 (Ibias 2) and it is necessary to control in accordance with the magnitude of the modulation current Imod in the light output intensity. Therefore, the light emitting element driving circuit 1 controls the signal light intensity PH and the extinction ratio (PH / PL) of the signal light P based on the photocurrent Imon from the photodiode 22.

本実施形態の発光素子駆動回路1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1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7a及び7b、参照電流生成部8、制御部9、並びにスイッチ素子10a〜10fを有する。   The light emitting element driving circuit 1 of the present embodiment is a so-called AC coupled laser driving circuit. The light emitting element driving circuit 1 includes a modulation current generator 3, a bias current source 4, current-voltage converters 5a and 5b, level hold units 6a and 6b, error amplifiers 7a and 7b, a reference current generator 8, a controller 9, and The switch elements 10a to 10f are included.

変調電流生成部3は、本実施形態における変調部であり、送信信号Sn,Spに応じた変調電流Imod,Imodをレーザダイオード21に供給するための回路である。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及び送信信号Spに応じた変調電流Imod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のアノードに接続される。また、変調電流Imod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のカソードに接続される。 The modulation current generation unit 3 is a modulation unit in this embodiment, and is a circuit for supplying modulation currents Imod 1 and Imod 2 corresponding to the transmission signals Sn and Sp to the laser diode 21. Specifically, the modulation current generator 3 includes two input terminals for inputting transmission signals Sp (positive phase) and Sn (negative phase), which are differential signals including transmission data, from the outside, and the transmission signal Sn. and two output terminals for outputting to the laser diode 21 modulated current Imod 2 in accordance with the modulation current Imod 1 and the transmission signal Sp corresponding to. The output terminal for outputting the modulation current Imod 1 is connected to the anode of the laser diode 21 via a capacitor (capacitance element) 11a for cutting low frequency components. The output terminal for outputting the modulation current Imod 2 is connected to the cathode of the laser diode 21 via a capacitor (capacitance element) 11b for cutting low frequency components.

また、変調電流生成部3は、後述する誤差増幅器7b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(すなわち、後述するボトムレベル信号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及びImodの大きさを調節する。 The modulation current generator 3 further has an input terminal for inputting a difference signal Sd_bt from an error amplifier 7b described later. The modulation current generator 3 adjusts the modulation currents Imod 1 and Imod 2 so that the magnitude of the difference signal Sd_bt becomes small (that is, the magnitude of the bottom level signal Sbt described later approaches the bottom level reference voltage Vbt). Adjust the size.

バイアス電流源4は、本実施形態におけるバイアス部であり、順方向のバイアス電流Ibiasをレーザダイオード21へ供給するための回路である。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7a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(すなわち、後述するピークレベル信号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の大きさを調節する。   The bias current source 4 is a bias unit in this embodiment, and is a circuit for supplying a forward bias current Ibias to the laser diode 21. Specifically, one end of the bias current source 4 is connected to the cathode of the laser diode 21 via an inductor 12b for cutting high frequency components. The other end of the bias current source 4 is connected to a reference potential line 15 such as a GND line. The anode of the laser diode 21 is connected to the power supply potential line 14 via an inductor 12a for cutting high frequency components. A power supply voltage Vcc is supplied to the power supply potential line 14. The bias current source 4 further has an input terminal for inputting a difference signal Sd_pk from an error amplifier 7a described later. The bias current source 4 adjusts the magnitude of the bias current Ibias so that the magnitude of the difference signal Sd_pk becomes small (that is, the magnitude of a peak level signal Spk described later approaches the peak level reference voltage Vpk). .

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。また、発光素子駆動回路1をレーザダイオード21にDC結合する場合には、例えば、レーザダイオード21のアノードを変調電流生成部3に接続せず、電源電位線14に直接接続するとよい。   In the present embodiment, the bias current source 4 is connected between the cathode of the laser diode 21 and the reference potential line 15, but the bias current source is connected between the anode of the laser diode and the power supply potential line 14. It may be connected. Further, when the light emitting element driving circuit 1 is DC coupled to the laser diode 21, for example, the anode of the laser diode 21 may be directly connected to the power supply potential line 14 without being connected to the modulation current generating unit 3.

電流電圧変換部5aは、フォトダイオード22からの光電流Imonを電圧信号Smonに変換するための回路である。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に対応する電圧信号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電圧信号Smonとしてピークレベル(第1のレベル)を出力し、光電流Imonのハイレベルに対応する電圧信号Smonとしてボトムレベル(第2のレベル)を出力する。従って、光電流Imonと電圧信号Smonとは、互いに逆転しており相補的な時間波形となる。   The current-voltage conversion unit 5a is a circuit for converting the photocurrent Imon from the photodiode 22 into a voltage signal Smon. Here, FIG. 3 is a graph showing an example of a time waveform of the photocurrent Imon from the photodiode 22 and an example of a time waveform of the voltage signal Smon corresponding to the photocurrent Imon in this embodiment. is there. As shown in FIGS. 3A and 3B, the current-voltage converter 5a of the present embodiment outputs a peak level (first level) as a voltage signal Smon corresponding to the low level of the photocurrent Imon, A bottom level (second level) is output as a voltage signal Smon corresponding to the high level of the photocurrent Imon. Therefore, the photocurrent Imon and the voltage signal Smon are reversed from each other and have complementary time waveforms.

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、本実施形態における第1のレベル検出部であり、信号光Pのローレベルに対応する電圧信号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、電圧信号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7aへ提供する。また、ボトム検出部62aは、本実施形態における第2のレベル検出部であり、信号光Pのハイレベルに対応する電圧信号Smonのボトム値(第2のレベル)を検出するための回路である。ボトム検出部62aは、電圧信号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7bへ提供する。   The level hold unit 6a includes a peak detection unit 61a and a bottom detection unit 62a. The peak detector 61a is a first level detector in the present embodiment, and is a circuit for detecting the peak level of the voltage signal Smon corresponding to the low level of the signal light P. The peak detector 61a generates a peak level signal Spk indicating the peak level of the voltage signal Smon, and provides it to the error amplifier 7a via the switch element 10a. The bottom detector 62a is a second level detector in the present embodiment, and is a circuit for detecting the bottom value (second level) of the voltage signal Smon corresponding to the high level of the signal light P. . The bottom detection unit 62a generates a bottom level signal Sbt indicating the bottom level of the voltage signal Smon, and provides the bottom level signal Sbt to the error amplifier 7b via the switch element 10b.

誤差増幅器7a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(第1の参照レベル)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7aはオペアンプを含んで構成され、誤差増幅器7aの非反転入力端はピーク検出部61aに接続されており、誤差増幅器7aの反転入力端はピーク検出部61bに接続されている。また、誤差増幅器7aの出力端は、スイッチ素子10eを介してバイアス電流源4に接続されている。誤差増幅器7a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。   The error amplifier 7a amplifies the difference between the peak level signal Spk from the peak detection unit 61a and a peak level reference voltage Vpk (first reference level) from the peak detection unit 61b described later, and provides it to the bias current source 4 It is a circuit for doing. Specifically, the error amplifier 7a includes an operational amplifier, the non-inverting input terminal of the error amplifier 7a is connected to the peak detection unit 61a, and the inverting input terminal of the error amplifier 7a is connected to the peak detection unit 61b. ing. The output terminal of the error amplifier 7a is connected to the bias current source 4 through the switch element 10e. The error amplifier 7 a generates a difference signal Sd_pk indicating a difference between the peak level signal Spk and the peak level reference voltage Vpk, and provides the difference signal Sd_pk to the bias current source 4.

また、誤差増幅器7b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(第2の参照レベル)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7bはオペアンプを含んで構成され、誤差増幅器7bの非反転入力端はボトム検出部62aに接続されており、誤差増幅器7bの反転入力端はボトム検出部62bに接続されている。また、誤差増幅器7bの出力端は、スイッチ素子10fを介して変調電流生成部3に接続されている。誤差増幅器7b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。   Further, the error amplifier 7b amplifies a difference between a bottom level signal Sbt from the bottom detection unit 62a and a bottom level reference voltage Vbt (second reference level) from a bottom detection unit 62b described later, and generates a modulation current generation unit. 3 is a circuit for providing the data to 3. Specifically, the error amplifier 7b includes an operational amplifier, the non-inverting input terminal of the error amplifier 7b is connected to the bottom detection unit 62a, and the inverting input terminal of the error amplifier 7b is connected to the bottom detection unit 62b. ing. The output terminal of the error amplifier 7b is connected to the modulation current generator 3 through the switch element 10f. The error amplifier 7 b generates a difference signal Sd_bt that indicates a difference between the bottom level signal Sbt and the bottom level reference voltage Vbt, and provides the difference signal Sd_bt to the modulation current generator 3.

参照電流生成部8は、後述する電流電圧変換部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。参照電流生成部8は、外部からの送信信号Sp,Snに対応する参照電流Irefを生成するための回路である。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、光電流Imonの調整目標値となる参照電流Irefを生成できる。   The reference current generator 8 constitutes the reference signal generator 13 in the present embodiment together with a current-voltage converter 5b described later. The reference current generator 8 is a circuit for generating a reference current Iref corresponding to the transmission signals Sp and Sn from the outside. This reference current Iref is a pulse current corresponding to the transmission signals Sp and Sn. That is, the reference current Iref includes the same data component as the transmission signals Sp and Sn, and has a rise and a fall corresponding to the vibration of the transmission signals Sp and Sn. For example, the reference current generator 8 generates a modulation component by performing voltage-current conversion on the transmission signals Sp and Sn, and superimposes the modulation component on a predetermined bias component, thereby adjusting the target value of the photocurrent Imon. A reference current Iref can be generated.

また、電流電圧変換部5bは、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、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(第1の参照レベル)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(第2の参照レベル)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。   The current-voltage converter 5b is a circuit for converting the reference current Iref from the reference current generator 8 into a reference signal Vref that is a voltage signal. The function and internal configuration of the current-voltage converter 5b are the same as those of the current-voltage converter 5a described above. That is, the current-voltage converter 5b of the present embodiment outputs a peak level (first reference level) as the reference signal Vref corresponding to the low level of the reference current Iref, and the reference signal corresponding to the high level of the reference current Iref. The bottom level (second reference level) is output as Vref. Therefore, the reference current Iref and the reference signal Vref are reversed from each other and have a complementary time waveform.

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、本実施形態における第1の参照レベル生成部である。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を生成する。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)に対応する。ピーク検出部61bは、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7aへ提供する。   The level hold unit 6b includes a peak detection unit 61b and a bottom detection unit 62b. The peak detector 61b is a first reference level generator in the present embodiment. The peak detector 61b detects the peak level of the reference signal Vref and generates a peak level reference voltage Vpk indicating the peak level. Note that the peak level of the reference signal Vref corresponds to the low level of the transmission signals Sp and Sn (that is, the low level of the signal light P). The peak detector 61b provides the peak level reference voltage Vpk to the error amplifier 7a via the switch element 10c.

また、ボトム検出部62bは、本実施形態における第2の参照レベル生成部である。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を生成する。なお、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)に対応する。ボトム検出部62bは、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7bへ提供する。   Moreover, the bottom detection part 62b is a 2nd reference level production | generation part in this embodiment. The bottom detector 62b detects the bottom level of the reference signal Vref and generates a bottom level reference voltage Vbt indicating the bottom level. Note that the bottom level of the reference signal Vref corresponds to the high level of the transmission signals Sp and Sn (that is, the high level of the signal light P). The bottom detector 62b provides the bottom level reference voltage Vbt to the error amplifier 7b via the switch element 10d.

制御部9は、各スイッチ素子10a〜10fの導通状態を制御するための回路である。制御部9は、スイッチ素子10a及び10cの制御端子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9は、スイッチ素子10b及び10dの制御端子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9は、スイッチ素子10e及び10fの制御端子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。   The control unit 9 is a circuit for controlling the conduction state of the switch elements 10a to 10f. The control unit 9 has an output terminal connected to the control terminals of the switch elements 10a and 10c, and sends a switch control signal RST_P to the control terminals of the switch elements 10a and 10c. The control unit 9 has an output terminal connected to the control terminals of the switch elements 10b and 10d, and sends a switch control signal RST_B to the control terminals of the switch elements 10b and 10d. The control unit 9 has an output terminal connected to the control terminals of the switch elements 10e and 10f, and sends a switch control signal LDOFF to the control terminals of the switch elements 10e and 10f. In each of the switch elements 10a to 10f, when the input logic to the control terminal is 0, the input end and the output end are in a conductive state. When the input logic to the control terminal is 1, the input terminal and the output terminal are in a non-conductive state, and the output terminal is short-circuited with the reference potential line 15.

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。   FIG. 4 is a circuit diagram showing in detail an example of the configuration of the modulation current generator 3 of the present embodiment. Referring to FIG. 4, the modulation current generator 3 includes a pair of transistors 31a and 31b, a pair of resistance elements 32a and 32b, and a modulation current source 33.

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のコレクタ端子は、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のコレクタ端子は、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7b(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(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)電流量を調節する。   The base of the transistor 31a is electrically connected to an input terminal for inputting the transmission signal Sp (positive phase) from the outside of the modulation current generator 3. The base of the transistor 31b is electrically connected to an input terminal for inputting the transmission signal Sn (reverse phase) from the outside of the modulation current generator 3. The emitters of both the transistors 31 a and 31 b are electrically connected to the reference potential line 15 via the modulation current source 33. The collector terminal of the transistor 31a is electrically connected to the power supply potential line 14 through the resistance element 32a and is also electrically connected to the cathode of the laser diode 21 (see FIG. 1). The collector terminal of the transistor 31b is electrically connected to the power supply potential line 14 via the resistance element 32b, and is also electrically connected to the anode of the laser diode 21 (see FIG. 1). The modulation current source 33 has an input terminal for inputting the difference signal Sd_bt from the error amplifier 7b (see FIG. 1), so that the difference signal Sd_bt becomes small (that is, the magnitude of the bottom level signal Sbt). The amount of current is adjusted so that the voltage approaches the bottom level reference voltage Vbt.

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が流れる。変調電流Imod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とは逆相の変調電流Imodが流れる。変調電流Imodは、変調電流源33によって変調電流Imod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。 When the transmission signals Sp (positive phase) and Sn (reverse phase) that are differential signals are input to the modulation current generator 3 illustrated in FIG. 4, the transmission signal Sp is input to the base of the transistor 31a and the transmission signal Sn is input to the base of the transistor 31b. When the transmission signal Sp is input to the base of the transistor 31a, the modulation current Imod 2 flows through the laser diode 21. The modulation current Imod 2 has a current value defined by the modulation current source 33 and flows through the transistor 31a. Further, by transmitting signal Sn is input to the base of the transistor 31b, it flows modulation current Imod 1 reverse phase to the modulation current Imod 2. The modulation current Imod 1 is regulated by the modulation current source 33 to have the same amount of current as the modulation current Imod 2 and flows through the transistor 31b.

図5は、本実施形態のピーク検出部61a,61b及びボトム検出部62a,62bの構成の一例を示す回路図である。図5を参照すると、ピーク検出部61a,61bは、電圧信号Smon、参照信号Vrefのピークレベルを保持するためのコンデンサ(容量素子)63を有する。コンデンサ63は、信号ライン66と基準電位線15との間に接続されている。そして、信号ライン66には電圧信号Smon(参照信号Vref)による電流がダイオードやトランジスタなどの整流素子によって供給され、コンデンサ63に電荷が蓄積されることにより、信号ライン66の電位が電圧信号Smon(参照信号Vref)のピークレベルに保持される。ピーク検出部61a(61b)は、こうして保持された信号ライン66の電位をピークレベル信号Spk(ピークレベル参照電圧Vpk)として誤差増幅器7aへ出力する。   FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the peak detectors 61a and 61b and the bottom detectors 62a and 62b of the present embodiment. Referring to FIG. 5, the peak detectors 61 a and 61 b include a capacitor (capacitance element) 63 for holding the peak level of the voltage signal Smon and the reference signal Vref. The capacitor 63 is connected between the signal line 66 and the reference potential line 15. Then, a current based on the voltage signal Smon (reference signal Vref) is supplied to the signal line 66 by a rectifying element such as a diode or a transistor, and electric charges are accumulated in the capacitor 63, whereby the potential of the signal line 66 becomes the voltage signal Smon ( The peak level of the reference signal Vref) is maintained. The peak detector 61a (61b) outputs the potential of the signal line 66 thus held to the error amplifier 7a as a peak level signal Spk (peak level reference voltage Vpk).

また、ピーク検出部61a,61bは、抵抗素子64及びトランジスタ65を更に有する。トランジスタ65は、本実施形態におけるスイッチ素子であり、例えばMOS−FETを用いることができる。抵抗素子64及びトランジスタ65は、ピーク検出部61a,61bの時定数を調整するために設けられ、コンデンサ63に対して並列に接続されている。具体的には、抵抗素子64及びトランジスタ65は、信号ライン66と基準電位線15との間に、互いに直列に接続されている。例えば、抵抗素子64の一端が信号ライン66に接続され、他端がトランジスタ65のソース及びドレインのうち一方に接続される。トランジスタ65のソース及びドレインのうち他方は、基準電位線15に接続される。トランジスタ65のゲートは制御部9に接続されており、制御部9から制御信号TCNTを受ける。   The peak detectors 61a and 61b further include a resistance element 64 and a transistor 65. The transistor 65 is a switch element in the present embodiment, and for example, a MOS-FET can be used. The resistance element 64 and the transistor 65 are provided for adjusting the time constants of the peak detectors 61 a and 61 b and are connected in parallel to the capacitor 63. Specifically, the resistance element 64 and the transistor 65 are connected in series between the signal line 66 and the reference potential line 15. For example, one end of the resistance element 64 is connected to the signal line 66 and the other end is connected to one of the source and drain of the transistor 65. The other of the source and the drain of the transistor 65 is connected to the reference potential line 15. The gate of the transistor 65 is connected to the control unit 9 and receives a control signal TCNT from the control unit 9.

制御信号TCNTによってトランジスタ65のソース及びドレインが導通状態になると、コンデンサ63に蓄積された電荷が抵抗素子64を通って基準電位線15へ流れることにより、コンデンサ63の放電がより早く行われる。逆に、トランジスタ65のソース及びドレインが非導通状態になると、コンデンサ63の放電に要する時間が長くなる。このように、トランジスタ65の接続状態を切り替えることにより、コンデンサ63の放電時間(すなわち、ピーク検出部61a,61bの時定数)を変更することができる。   When the source and drain of the transistor 65 are turned on by the control signal TCNT, the charge accumulated in the capacitor 63 flows to the reference potential line 15 through the resistance element 64, so that the capacitor 63 is discharged earlier. Conversely, when the source and drain of the transistor 65 are turned off, the time required for discharging the capacitor 63 becomes longer. Thus, by switching the connection state of the transistor 65, the discharge time of the capacitor 63 (that is, the time constant of the peak detection units 61a and 61b) can be changed.

ボトム検出部62a,62bは、電圧信号Smon、参照信号Vrefのボトムレベルを保持するためのコンデンサ(容量素子)67を有する。コンデンサ67は、電源電位線14と信号ライン70との間に接続されている。そして、信号ライン70には電圧信号Smon(参照信号Vref)による電流がダイオードやトランジスタなどの整流素子によって供給され、コンデンサ67に電荷が蓄積されることにより、信号ライン70の電位が電圧信号Smon(参照信号Vref)のボトムレベルに保持される。ボトム検出部62a(62b)は、こうして保持された信号ライン70の電位をボトムレベル信号Sbt(ボトムレベル参照電圧Vbt)として誤差増幅器7bへ出力する。   The bottom detection units 62a and 62b include a capacitor (capacitance element) 67 for holding the bottom level of the voltage signal Smon and the reference signal Vref. The capacitor 67 is connected between the power supply potential line 14 and the signal line 70. The signal line 70 is supplied with a current by the voltage signal Smon (reference signal Vref) by a rectifying element such as a diode or a transistor, and the electric charge is accumulated in the capacitor 67, whereby the potential of the signal line 70 is changed to the voltage signal Smon ( The reference signal Vref) is held at the bottom level. The bottom detector 62a (62b) outputs the potential of the signal line 70 thus held to the error amplifier 7b as a bottom level signal Sbt (bottom level reference voltage Vbt).

また、ボトム検出部62a,62bは、抵抗素子68及びトランジスタ69を更に有する。トランジスタ69は、本実施形態におけるスイッチ素子であり、例えばMOS−FETを用いることができる。抵抗素子68及びトランジスタ69は、ボトム検出部62a,62bの時定数を調整するために設けられ、コンデンサ67に対して並列に接続されている。具体的には、抵抗素子68及びトランジスタ69は、電源電位線14と信号ライン70との間に、互いに直列に接続されている。例えば、抵抗素子68の一端が信号ライン70に接続され、他端がトランジスタ69のソース及びドレインのうち一方に接続される。トランジスタ69のソース及びドレインのうち他方は、電源電位線14に接続される。トランジスタ69のゲートは制御部9に接続されており、制御部9から制御信号TCNTを受ける。   The bottom detection units 62a and 62b further include a resistance element 68 and a transistor 69. The transistor 69 is a switch element in the present embodiment, and for example, a MOS-FET can be used. The resistance element 68 and the transistor 69 are provided to adjust the time constants of the bottom detection units 62 a and 62 b and are connected in parallel to the capacitor 67. Specifically, the resistance element 68 and the transistor 69 are connected in series between the power supply potential line 14 and the signal line 70. For example, one end of the resistance element 68 is connected to the signal line 70 and the other end is connected to one of the source and drain of the transistor 69. The other of the source and the drain of the transistor 69 is connected to the power supply potential line 14. The gate of the transistor 69 is connected to the control unit 9 and receives a control signal TCNT from the control unit 9.

制御信号TCNTによってトランジスタ69のソース及びドレインが導通状態になると、コンデンサ67に蓄積された電荷が抵抗素子68を通って電源電位線14へ流れることにより、コンデンサ67の放電がより早く行われる。逆に、トランジスタ69のソース及びドレインが非導通状態になると、コンデンサ67の放電に要する時間が長くなる。このように、トランジスタ69の接続状態を切り替えることにより、コンデンサ67の放電時間(すなわち、ボトム検出部62a,62bの時定数)を変更することができる。   When the source and drain of the transistor 69 are turned on by the control signal TCNT, the charge accumulated in the capacitor 67 flows to the power supply potential line 14 through the resistance element 68, so that the capacitor 67 is discharged earlier. Conversely, when the source and drain of the transistor 69 are turned off, the time required for discharging the capacitor 67 becomes longer. Thus, by switching the connection state of the transistor 69, the discharge time of the capacitor 67 (that is, the time constants of the bottom detection units 62a and 62b) can be changed.

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発生部81、バイアス成分生成部82、ハイレベル基準電圧発生部83、スイッチ素子84、及び変調成分生成部85を有する。   FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the reference current generation unit 8 of the present embodiment. Referring to FIG. 6, the reference current generation unit 8 includes a low level reference voltage generation unit 81, a bias component generation unit 82, a high level reference voltage generation unit 83, a switch element 84, and a modulation component generation unit 85.

ローレベル基準電圧発生部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発生部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。   The low level reference voltage generation unit 81 is a circuit for generating a reference voltage Vrefl indicating a low level magnitude of the reference current Iref. The magnitude of this reference voltage Vrefl is set to an appropriate value in advance. The bias component generation unit 82 converts the reference voltage Vrefl from the low level reference voltage generation unit 81 into a current, and outputs the current as a current Irefl indicating the low level (bias component) of the reference current Iref.

ハイレベル基準電圧発生部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発生部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。   The high level reference voltage generation unit 83 is a circuit for generating a reference voltage Vrefh indicating the magnitude of the high level (the peak value of the modulation component) of the reference current Iref. The magnitude of the reference voltage Vrefh is set to an appropriate value in advance as in the case of the reference voltage Vrefl. The modulation component generation unit 85 converts the reference voltage Vrefh from the high level reference voltage generation unit 83 into a current, and modulates the current with the transmission signals Sp and Sn. The modulation component generator 85 outputs the current Irefh thus generated as a modulation component of the reference current Iref. The current Irefh and the current Irefl are overlapped with each other and provided as the reference current Iref from the reference current generator 8 to the current-voltage converter 5b (see FIG. 1).

ハイレベル基準電圧発生部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9と接続されており、制御部9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。   The high level reference voltage generator 83 is connected to the input terminal of the switch element 84, and the modulation component generator 85 is connected to the output terminal of the switch element 84. The control terminal of the switch element 84 is connected to the control unit 9 and receives a switch control signal RST_B from the control unit 9. In the switch element 84, when the input logic to the control terminal is 0, the input end and the output end are in a conductive state. When the input logic to the control terminal is 1, the input terminal and the output terminal are in a non-conductive state, and the output terminal is short-circuited with the reference potential line 15. With this configuration, when the logic of the switch control signal RST_B is 1, the modulation component (current Irefh) of the reference current Iref is not generated, and only the bias component (current Irefl) is output from the reference current generator 8 as the reference current Iref. The Further, when the logic of the switch control signal RST_B is 0, a modulation component (current Irefh) of the reference current Iref is generated, and is output from the reference current generation unit 8 as the reference current Iref together with the bias component (current Irefl).

以上の構成を有する発光素子駆動回路1の送信開始時の動作について、図7〜図9を参照しながら説明する。図7(a)〜(e)のそれぞれは、ローレベル基準電圧発生部81(図6参照)における基準電圧Vrefl(図7(a))、ハイレベル基準電圧発生部83(図6参照)における基準電圧Vrefh(図7(b))、参照信号Vref(図7(c))、ピークレベル参照電圧Vpk(図7(d))、及びボトムレベル参照電圧Vbt(図7(e))の時間波形の一例を示すグラフである。また、図8(a)〜(d)のそれぞれは、制御部9から出力されるスイッチ制御信号LDOFF(図8(a))、スイッチ制御信号RST_B(図8(b))、スイッチ制御信号RST_P(図8(c))、及び制御信号TCNT(図8(d))の時間波形の一例を示すグラフである。また、図9(a)〜(d)のそれぞれは、電圧信号Smon(図9(a))、ピークレベル信号Spk(図9(b))、ボトムレベル信号Sbt(図9(c))、及び駆動電流Id(図9(d))の時間波形の一例を示すグラフである。   The operation at the start of transmission of the light emitting element driving circuit 1 having the above configuration will be described with reference to FIGS. 7A to 7E respectively show the reference voltage Vrefl (FIG. 7A) in the low level reference voltage generation unit 81 (see FIG. 6) and the high level reference voltage generation unit 83 (see FIG. 6). Time of the reference voltage Vrefh (FIG. 7B), the reference signal Vref (FIG. 7C), the peak level reference voltage Vpk (FIG. 7D), and the bottom level reference voltage Vbt (FIG. 7E) It is a graph which shows an example of a waveform. 8A to 8D are respectively a switch control signal LDOFF output from the control unit 9 (FIG. 8A), a switch control signal RST_B (FIG. 8B), and a switch control signal RST_P. It is a graph which shows an example of the time waveform of (FIG.8 (c)) and control signal TCNT (FIG.8 (d)). Each of FIGS. 9A to 9D includes a voltage signal Smon (FIG. 9A), a peak level signal Spk (FIG. 9B), a bottom level signal Sbt (FIG. 9C), 10 is a graph showing an example of a time waveform of the drive current Id (FIG. 9D).

まず、ローレベル基準電圧発生部81からの基準電圧Vreflが時刻tにおいて立ち上がる(図7(a))。このとき、制御部9からのスイッチ制御信号RST_Bは論理1となっており(図8(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7(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。 First, rises the reference voltage Vrefl from the low level reference voltage generating unit 81 at time t 1 (FIG. 7 (a)). At this time, the switch control signal RST_B from the control unit 9 is logic 1 (FIG. 8 (b)), and the switch element 84 (FIG. 6) is not connected, so only the bias component (Irefl) is used as the reference current Iref. Is output from the reference current generator 8. Therefore, only the bias component Vrefb is output from the reference signal generator 13 as the reference signal Vref as shown in FIG. In the present embodiment, since the reference current Iref and the reference signal Vref are reversed to form a complementary time waveform in the current-voltage converter 5b, the actual reference signal Vref is biased (Vrefb) from the power supply voltage Vcc. The voltage value is reduced only by this.

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7(d),図7(e))。   At this stage, since the modulation component is not included in the reference signal Vref, the peak level reference voltage Vpk and the bottom level reference voltage Vbt converge to the same level as the bias component Vrefb of the reference signal Vref (FIG. 7 (d). ), FIG. 7 (e)).

続いて、時刻tにおいて制御部9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8(a),図8(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7aへ入力され、誤差増幅器7a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9(b),図9(d))。 Subsequently, the switch control signal LDOFF and RST_P from the control unit 9 at time t 2 is switched to a logic 0 (FIG. 8 (a), the Figure 8 (b)). That is, the switch elements 10a, 10c, 10e, and 10f (see FIG. 1) are connected. As a result, the peak level reference voltage Vpk is input to the error amplifier 7a, and the difference signal Sd_pk from the error amplifier 7a is input to the bias current source 4, thereby forming a closed loop circuit relating to the bias current Ibias. Then, the supply of the bias current Ibias is started by the bias current source 4 so that the difference signal Sd_pk becomes small (that is, the magnitude of the peak level signal Spk approaches the peak level reference voltage Vpk). Since the current value is adjusted, the current value of the bias current Ibias approaches the magnitude (Irefl) of the reference current Iref (FIGS. 9B and 9D).

続いて、時刻tから所定時間経過後の時刻tにおいて、制御部9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8(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。 Subsequently, at time t 3 after a predetermined time has elapsed from time t 2, the switch control signal RST_B from the control unit 9 is switched to a logic 0 (FIG. 8 (c)). That is, the switch elements 10b and 10d (FIG. 1) and 84 (FIG. 6) are connected.

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7(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7(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。   At this time, the reference current generator 8 outputs not only the bias component (Irefl) but also the modulation component (Irefh) as the reference current Iref. Therefore, the reference signal generator 13 outputs the modulation component Vrefm as the reference signal Vref in addition to the bias component Vrefb as shown in FIG. 7C. That is, the bottom level reference voltage Vbt indicating the bottom level of the reference signal Vref is the sum of the peak value of the modulation component Vrefm and the bias component Vrefb as shown in FIG.

また、ボトムレベル参照電圧Vbtが誤差増幅器7bへ入力され、誤差増幅器7b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9(d))。   Further, the bottom level reference voltage Vbt is input to the error amplifier 7b, and the difference signal Sd_bt from the error amplifier 7b is input to the modulation current generation unit 3, so that a closed loop circuit relating to the modulation current Imod is formed. Then, the modulation current generator 3 starts supplying the modulation current Imod so that the difference signal Sd_bt becomes small (that is, the magnitude of the bottom level signal Sbt approaches the bottom level reference voltage Vbt). Current value is adjusted. As a result, the magnitude of the drive current Id obtained by combining the bias current Ibias and the modulation current Imod is controlled according to the magnitude of the reference current Iref (FIG. 9D).

その後、時刻tにおいて、制御部9からの制御信号TCNTが論理0に切り替えられる(図8(d))。すなわち、ピーク検出部61a,61b及びボトム検出部62a,62bのトランジスタ65及び69(図5参照)のドレイン−ソース間が非導通状態となり、ピーク検出部61a,61b及びボトム検出部62a,62bの時定数が大きくなる。 Then, at time t 4, the control signal TCNT from the control unit 9 is switched to a logic 0 (FIG. 8 (d)). That is, the drain-source state of the transistors 65 and 69 (see FIG. 5) of the peak detectors 61a and 61b and the bottom detectors 62a and 62b becomes non-conductive, and the peak detectors 61a and 61b and the bottom detectors 62a and 62b The time constant increases.

以上に説明した本実施形態による発光素子駆動回路1が有する効果について説明する。ここで、図10は、発光素子駆動回路1の制御ブロック線図である。また、図11は、発光素子駆動回路1と同様の回路をレーザダイオード21に対してDC結合した場合の制御ブロック線図である。   The effects of the light emitting element driving circuit 1 according to the present embodiment described above will be described. Here, FIG. 10 is a control block diagram of the light emitting element driving circuit 1. FIG. 11 is a control block diagram when a circuit similar to the light emitting element driving circuit 1 is DC coupled to the laser diode 21.

なお、図10及び図11において、各要素は次の数値を表している。
Ith(T):温度T[℃]におけるレーザダイオード21の閾値電流値[A]
ηLD(T):温度T[℃]におけるレーザダイオード21のスロープ効率[W/A]
ηPD:フォトダイオード22の光電変換効率[A/W]
RTIA:電流電圧変換部5a及び5bにおける利得[V/A]
FP(s):ピーク検出部61a及び61bにおける変換関数[V/V]
FB(s):ボトム検出部62a及び62bにおける変換関数[V/V]
bias(s):誤差増幅器7aにおける利得[V/V]
mod(s):誤差増幅器7bにおける利得[V/V]
Gm:バイアス電流源4及び変調電流源33におけるコンダクタンス[A/V]
GAC:AC結合(コンデンサ11a及び11b)による電流損失
FAC(s):AC結合(コンデンサ11a及び11b)によるフィルタ効果(低周波カット)
IrefL:参照電流Irefのローレベル[A]
IrefH:参照電流Irefのハイレベル[A]
ここで、上記()内のsはjωであり、周波数の関数であることを示す。
10 and 11, each element represents the following numerical value.
Ith (T): threshold current value [A] of the laser diode 21 at the temperature T [° C.]
ηLD (T): slope efficiency [W / A] of the laser diode 21 at a temperature T [° C.]
ηPD: Photoelectric conversion efficiency of photodiode 22 [A / W]
RTIA: Gain [V / A] in the current-voltage converters 5a and 5b
FP (s): Conversion function [V / V] in the peak detectors 61a and 61b
FB (s): Conversion function [V / V] in the bottom detectors 62a and 62b
G bias (s): gain [V / V] in the error amplifier 7a
G mod (s): gain [V / V] in the error amplifier 7b
Gm: Conductance [A / V] in the bias current source 4 and the modulation current source 33
GAC: Current loss FAC (s) due to AC coupling (capacitors 11a and 11b): Filter effect (low frequency cut) due to AC coupling (capacitors 11a and 11b)
IrefL: Low level [A] of the reference current Iref
IrefH: High level of the reference current Iref [A]
Here, s in the above parentheses is jω, indicating that it is a function of frequency.

図10に示す制御ブロック線図において、ローレベル側の信号光強度PLについての伝達関数は以下の式(1)で表される。

Figure 0004677858

また、図10に示す制御ブロック線図において、ハイレベル側の信号光強度PHについての伝達関数は以下の式(2)で表される。
Figure 0004677858
In the control block diagram shown in FIG. 10, the transfer function for the low-level signal light intensity PL is expressed by the following equation (1).
Figure 0004677858

In the control block diagram shown in FIG. 10, the transfer function for the high-level signal light intensity PH is expressed by the following equation (2).
Figure 0004677858

また、図11に示す制御ブロック線図において、ローレベル側の信号光強度PLについての伝達関数は以下の式(3)で表される。

Figure 0004677858

また、図11に示す制御ブロック線図において、ハイレベル側の信号光強度PHについての伝達関数は以下の式(4)で表される。
Figure 0004677858
In the control block diagram shown in FIG. 11, the transfer function for the low-level signal light intensity PL is expressed by the following equation (3).
Figure 0004677858

In the control block diagram shown in FIG. 11, the transfer function for the high-level signal light intensity PH is expressed by the following equation (4).
Figure 0004677858

式(4)における右辺の第2項は、ローレベル側の信号光強度PLの挙動がハイレベル側の信号光強度PHの挙動に影響する(干渉する)ことを示している。すなわち、DC結合型の駆動回路の場合、図11のB部分に示されるように、ローレベル側の信号光強度PLを制御するための閉ループからハイレベル側の信号光強度PHを制御するための閉ループへの干渉が生じる。しかし、式(3)に示されるように、ハイレベル側の信号光強度PHの挙動はローレベル側の信号光強度PLの挙動に影響しない。すなわち、図12(a)に示したように、DC結合型のレーザ駆動回路においては、ローレベル側の信号光強度PLに応じてバイアス電流Ibiasの大きさを制御し、ハイレベル側の信号光強度PHに応じて変調電流Imodの大きさを制御すれば、信号光強度PL及びバイアス電流Ibiasを独立して安定化できるので、信号光強度PLが安定化した後に信号光強度PH(変調電流Imod)も安定化できる。   The second term on the right side in Equation (4) indicates that the behavior of the signal light intensity PL on the low level side affects (interfers) the behavior of the signal light intensity PH on the high level side. That is, in the case of a DC-coupled drive circuit, as shown in part B of FIG. 11, for controlling the signal light intensity PH on the high level side from the closed loop for controlling the signal light intensity PL on the low level side. Interference with the closed loop occurs. However, as shown in Expression (3), the behavior of the signal light intensity PH on the high level side does not affect the behavior of the signal light intensity PL on the low level side. That is, as shown in FIG. 12A, in the DC-coupled laser driving circuit, the magnitude of the bias current Ibias is controlled in accordance with the low-level signal light intensity PL, and the high-level signal light is controlled. If the magnitude of the modulation current Imod is controlled according to the intensity PH, the signal light intensity PL and the bias current Ibias can be stabilized independently. Therefore, after the signal light intensity PL is stabilized, the signal light intensity PH (modulation current Imod) is stabilized. ) Can also be stabilized.

しかしながら、式(1)及び(2)における右辺の第2項は、互いの閉ループの干渉を表している。すなわち、AC結合型の駆動回路の場合、図10のA部分に示されるように、ローレベル側の信号光強度PLを制御するための閉ループと、ハイレベル側の信号光強度PHを制御するための閉ループとが互いに干渉し合っている。これは、図12(b)に示したように、AC結合型のレーザ駆動回路においては、変調電流Imod(+),Imod(−)の大きさを変化させると信号光強度PL及びPHの双方が変化してしまうことを示している。従って、このままでは、信号光強度PH及びPLをそれぞれ独立して安定化できないこととなり、信号光強度及び消光比(PH/PL)を安定に制御できないおそれがあることがわかる。   However, the second term on the right-hand side in equations (1) and (2) represents the mutual closed-loop interference. That is, in the case of an AC-coupled drive circuit, as shown in part A of FIG. 10, a closed loop for controlling the signal light intensity PL on the low level side and a signal light intensity PH on the high level side are controlled. And the closed loop of each other interfere with each other. As shown in FIG. 12B, in the AC-coupled laser driving circuit, when the modulation currents Imod (+) and Imod (−) are changed, both the signal light intensities PL and PH are changed. Indicates that will change. Accordingly, it can be seen that the signal light intensity PH and PL cannot be stabilized independently as they are, and the signal light intensity and the extinction ratio (PH / PL) may not be stably controlled.

この問題点を解決するために、本実施形態の発光素子駆動回路1においては、制御部9によって各閉ループの動作開始タイミングが制御されており、バイアス電流源4がバイアス電流Ibiasの供給を開始してから所定時間経過後に、変調電流生成部3が変調電流Imodの供給を開始している。バイアス電流源4がバイアス電流Ibiasの供給を開始してからの所定時間、変調電流Imodが供給されなければ信号光強度PH側の閉ループが機能しないので、信号光強度PL側の閉ループは干渉を受けない。従って、この間に信号光強度PLを独立して制御し安定化できる。そして、信号光強度PLが安定した後(すなわち所定時間経過後)、変調電流生成部3が変調電流Imodの供給を開始することにより、式(2)の第2項はPLが時間的に安定することで定数項となり、PLに依存することなく、信号光強度PHも安定化できる。このように、本実施形態の発光素子駆動回路1によれば、DC結合時だけでなく、AC結合時であっても信号光強度PH及び消光比(PH/PL)を安定に制御できる。   In order to solve this problem, in the light emitting element driving circuit 1 of the present embodiment, the operation start timing of each closed loop is controlled by the control unit 9, and the bias current source 4 starts supplying the bias current Ibias. After a predetermined time has elapsed, the modulation current generator 3 starts supplying the modulation current Imod. Since the closed loop on the signal light intensity PH side does not function unless the modulation current Imod is supplied for a predetermined time after the bias current source 4 starts supplying the bias current Ibias, the closed loop on the signal light intensity PL side receives interference. Absent. Therefore, the signal light intensity PL can be independently controlled and stabilized during this period. Then, after the signal light intensity PL is stabilized (that is, after a predetermined time has elapsed), the modulation current generator 3 starts supplying the modulation current Imod. By doing so, it becomes a constant term, and the signal light intensity PH can be stabilized without depending on PL. As described above, according to the light emitting element driving circuit 1 of the present embodiment, the signal light intensity PH and the extinction ratio (PH / PL) can be stably controlled not only during DC coupling but also during AC coupling.

このような発光素子駆動回路1の効果は、次のような場合に特に顕著となる。すなわち、図5に示したピーク検出部61a及び61bのコンデンサ63が動作開始時に放電動作となり、ボトム検出部62a及び62bのコンデンサ67が動作開始時に充電動作となる場合である。このような場合、放電動作は充電動作に比べて動作速度が遅いため、ピーク検出部61a及び61bを含むバイアス電流Ibias制御用の閉ループ回路の安定化に時間がかかる。そして、この閉ループ回路に上記した干渉が生じると、この閉ループ回路の安定化に要する時間が更に長くなってしまう。これに対し、本実施形態の発光素子駆動回路1によれば、ピーク検出部61a及び61bを含む閉ループ回路を先に安定化させるので、閉ループ同士の相互干渉を回避してより早く且つ確実に安定化できる。   Such an effect of the light emitting element driving circuit 1 is particularly remarkable in the following case. That is, the capacitor 63 of the peak detectors 61a and 61b shown in FIG. 5 performs a discharging operation when the operation starts, and the capacitor 67 of the bottom detectors 62a and 62b performs a charging operation when the operation starts. In such a case, since the discharge operation is slower than the charge operation, it takes time to stabilize the closed loop circuit for controlling the bias current Ibias including the peak detection units 61a and 61b. If the above-described interference occurs in the closed loop circuit, the time required for stabilization of the closed loop circuit is further increased. On the other hand, according to the light emitting element driving circuit 1 of the present embodiment, the closed loop circuit including the peak detectors 61a and 61b is stabilized first, so that mutual interference between the closed loops can be avoided and the stabilization can be performed quickly and reliably. Can be

また、図5に示したように、ピーク検出部61aは、電圧信号Smonのピークレベルを保持するためのコンデンサ63と、互いに直列に接続され、コンデンサ63に対して並列に接続された抵抗素子64及びトランジスタ65とを有し、変調電流生成部3が変調電流Imodの供給を開始した後に、トランジスタ65を非導通状態に切り替えることが好ましい。また、ボトム検出部62aも同様に、電圧信号Smonのボトムレベルを保持するためのコンデンサ67と、互いに直列に接続され、コンデンサ67に対して並列に接続された抵抗素子68及びトランジスタ69とを有し、変調電流生成部3が変調電流Imodの供給を開始した後に、トランジスタ69を非導通状態に切り替えることが好ましい。これらにより、信号光強度及び消光比が安定に制御された後にピーク検出部61a及びボトム検出部62aにおける時定数をより大きく変更し、ノイズ等に対して信号光強度及び消光比を更に安定化できる。   As shown in FIG. 5, the peak detector 61 a includes a capacitor 63 for maintaining the peak level of the voltage signal Smon, and a resistor element 64 that is connected in series with each other and connected in parallel to the capacitor 63. It is preferable that the transistor 65 is switched to a non-conductive state after the modulation current generator 3 starts to supply the modulation current Imod. Similarly, the bottom detection unit 62 a includes a capacitor 67 for maintaining the bottom level of the voltage signal Smon, and a resistance element 68 and a transistor 69 that are connected in series with each other and connected in parallel to the capacitor 67. Then, after the modulation current generator 3 starts supplying the modulation current Imod, the transistor 69 is preferably switched to a non-conductive state. Thus, after the signal light intensity and the extinction ratio are stably controlled, the time constants in the peak detection unit 61a and the bottom detection unit 62a can be changed more greatly, and the signal light intensity and the extinction ratio can be further stabilized against noise and the like. .

また、本実施形態のように、発光素子駆動回路1は、送信信号Sp,Snに対応する参照信号Vrefを生成する参照信号生成部13と、参照信号Vrefのレベル検出を行うピーク検出部61b及びボトム検出部62bと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への駆動電流Idの変化に応じてピークレベル参照電圧Vpk及びボトムレベル参照電圧Vbtを変化させることができるので、信号光強度及び消光比をより精度よく制御できる。   Further, as in the present embodiment, the light emitting element driving circuit 1 includes a reference signal generation unit 13 that generates the reference signal Vref corresponding to the transmission signals Sp and Sn, a peak detection unit 61b that detects the level of the reference signal Vref, and It is preferable to include a bottom detection unit 62b. As a result, the peak level reference voltage Vpk and the bottom level reference voltage Vbt can be changed according to the change in the drive current Id to the laser diode 21, so that the signal light intensity and the extinction ratio can be controlled with higher accuracy.

本発明による発光素子駆動回路及び光送信器は、上記した実施形態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、上記実施形態ではAC結合型の発光素子駆動回路を説明しているが、本発明による発光素子駆動回路をDC結合型としてもよい。   The light emitting element driving circuit and the optical transmitter according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, an AC-coupled light-emitting element driving circuit is described, but the light-emitting element driving circuit according to the present invention may be a DC-coupled type.

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の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a light emitting element driving circuit according to a preferred embodiment of the present invention. 図2(a)は、レーザダイオードの出力特性を示す図である。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。FIG. 2A is a diagram showing output characteristics of the laser diode. FIG. 2B is a graph showing an example of the time waveform of the signal light output from the laser diode. FIG. 2C is a graph showing an example of a time waveform of the drive current necessary for outputting the signal light shown in FIG. 図3は(a)は、フォトダイオードからの光電流の時間波形の一例を示すグラフである。図3(b)は、電圧信号の時間波形の一例を示すグラフである。FIG. 3A is a graph showing an example of a time waveform of the photocurrent from the photodiode. FIG. 3B is a graph showing an example of a time waveform of the voltage signal. 図4は、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。FIG. 4 is a circuit diagram showing in detail an example of the configuration of the modulation current generator. 図5は、ピーク検出部及びボトム検出部の構成の一例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram illustrating an example of the configuration of the peak detection unit and the bottom detection unit. 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。FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the reference current generation unit 8 of the present embodiment. 図7は、(a)基準電圧Vrefl、(b)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。FIG. 7 shows an example of time waveforms of (a) reference voltage Vrefl, (b) reference voltage Vrefh, (c) reference signal Vref, (d) peak level reference voltage Vpk, and (e) bottom level reference voltage Vbt. It is a graph. 図8は、(a)スイッチ制御信号LDOFF、(b)スイッチ制御信号RST_B、(c)スイッチ制御信号RST_P、及び(d)制御信号TCNTの時間波形の一例を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing an example of time waveforms of (a) switch control signal LDOFF, (b) switch control signal RST_B, (c) switch control signal RST_P, and (d) control signal TCNT. 図9は、(a)電圧信号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。FIG. 9 is a graph showing an example of time waveforms of (a) voltage signal Smon, (b) peak level signal Spk, (c) bottom level signal Sbt, and (d) drive current Id. 図10は、発光素子駆動回路の制御ブロック線図である。FIG. 10 is a control block diagram of the light emitting element driving circuit. 図11は、発光素子駆動回路と同様の回路をレーザダイオードに対してDC結合した場合の制御ブロック線図である。FIG. 11 is a control block diagram when a circuit similar to the light emitting element driving circuit is DC coupled to the laser diode. 図12は、(a)DC結合用の発光素子駆動回路と(b)AC結合用の発光素子駆動回路とにおける、バイアス電流及び変調電流と、ハイレベル側の信号光強度及びローレベル側の信号光強度との相関を示す図である。FIG. 12 shows the bias current and modulation current, the high-level signal light intensity, and the low-level signal in (a) the DC coupling light-emitting element driving circuit and (b) the AC coupling light-emitting element driving circuit. It is a figure which shows the correlation with light intensity.

符号の説明Explanation of symbols

1…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、7a,7b…誤差増幅器、8…参照電流生成部、9…制御部、10a〜10f…スイッチ素子、11a,11b…コンデンサ、12a,12b…インダクタ、13…参照信号生成部、21…レーザダイオード、22…フォトダイオード、31a,31b…トランジスタ、32a,32b…抵抗素子、33…変調電流源、61a,61b…ピーク検出部、62a,62b…ボトム検出部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light emitting element drive circuit, 2 ... Optical module, 3 ... Modulation current generation part, 4 ... Bias current source, 5a, 5b ... Current-voltage conversion part, 6a, 6b ... Level hold part, 7a, 7b ... Error amplifier, 8 Reference current generator, 9 Control unit, 10a to 10f Switch element, 11a, 11b Capacitor, 12a, 12b Inductor, 13 Reference signal generator, 21 Laser diode, 22 Photodiode, 31a, 31b ... transistor, 32a, 32b ... resistive element, 33 ... modulation current source, 61a, 61b ... peak detector, 62a, 62b ... bottom detector.

Claims (4)

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、
バイアス電流を前記発光素子に供給するバイアス部と、
前記送信信号に応じた変調電流を前記発光素子に供給する変調部と、
前記受光素子からの光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換部と、
前記信号光のローレベルに対応する前記電圧信号の第1のレベルを検出する第1のレベル検出部と、
前記信号光のハイレベルに対応する前記電圧信号の第2のレベルを検出する第2のレベル検出部と
を備え、
前記バイアス部が、前記第1のレベルと第1の参照レベルとの差に応じて前記バイアス電流の電流量を調節し、
前記変調部が、前記第2のレベルと第2の参照レベルとの差に応じて前記変調電流の電流量を調節し、
前記バイアス部が前記バイアス電流の供給を開始してから所定時間経過後に、前記変調部が前記変調電流の供給を開始することを特徴とする、発光素子駆動回路。
A light emitting element driving circuit for generating signal light corresponding to a transmission signal in a light emitting element and controlling the signal light based on a photocurrent from a light receiving element for detecting the signal light;
A bias unit for supplying a bias current to the light emitting element;
A modulator for supplying a modulation current corresponding to the transmission signal to the light emitting element;
A current-voltage converter that converts the photocurrent from the light receiving element into a voltage signal;
A first level detector that detects a first level of the voltage signal corresponding to a low level of the signal light;
A second level detection unit for detecting a second level of the voltage signal corresponding to the high level of the signal light,
The bias unit adjusts a current amount of the bias current according to a difference between the first level and a first reference level;
The modulation unit adjusts a current amount of the modulation current according to a difference between the second level and a second reference level;
The light emitting element driving circuit according to claim 1, wherein the modulation unit starts supplying the modulation current after a predetermined time has elapsed since the bias unit started supplying the bias current.
前記第1及び第2のレベル検出部それぞれが、
前記電圧信号の前記第1及び第2のレベルそれぞれを保持するための容量素子と、
互いに直列に接続され、前記容量素子に対して並列に接続された抵抗素子及びスイッチ素子と
を有し、
前記変調部が前記変調電流の供給を開始した後に、前記スイッチ素子が非導通状態に切り替わ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。
Each of the first and second level detectors is
A capacitive element for holding each of the first and second levels of the voltage signal;
A resistor element and a switch element connected in series with each other and connected in parallel to the capacitor element;
2. The light emitting element drive circuit according to claim 1, wherein the switch element is switched to a non-conductive state after the modulation unit starts supplying the modulation current. 3.
前記送信信号に対応する参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記信号光のローレベルに対応する前記参照信号の第1のレベルを検出し、該第1のレベルを前記第1の参照レベルとして出力する第1の参照レベル生成部と、
前記信号光のハイレベルに対応する前記参照信号の第2のレベルを検出し、該第2のレベルを前記第2の参照レベルとして出力する第2の参照レベル生成部と
を更に備え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。
A reference signal generator for generating a reference signal corresponding to the transmission signal;
A first reference level generation unit that detects a first level of the reference signal corresponding to a low level of the signal light and outputs the first level as the first reference level;
A second reference level generation unit that detects a second level of the reference signal corresponding to a high level of the signal light and outputs the second level as the second reference level; The light emitting element drive circuit according to claim 1 or 2.
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た変調電流、及びバイアス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、
前記バイアス電流を生成するバイアス部と、
前記変調電流を生成する変調部と、
前記受光素子からの光電流を電圧信号に変換する電流電圧変換部と、
前記信号光のローレベルに対応する前記電圧信号の第1のレベルを検出する第1のレベル検出部と、
前記信号光のハイレベルに対応する前記電圧信号の第2のレベルを検出する第2のレベル検出部と
を有し、
前記バイアス部が、前記第1のレベルと第1の参照レベルとの差に応じて前記バイアス電流の電流量を調節し、
前記変調部が、前記第2のレベルと第2の参照レベルとの差に応じて前記変調電流の電流量を調節し、
前記バイアス部が前記バイアス電流の供給を開始してから所定時間経過後に、前記変調部が前記変調電流の供給を開始することを特徴とする、光送信器。
An optical transmitter that outputs signal light according to a transmission signal,
A light emitting element for generating the signal light;
A light receiving element for detecting the signal light from the light emitting element;
A light emitting element driving circuit for supplying a modulation current corresponding to the transmission signal and a bias current to the light emitting element, and
The light emitting element driving circuit comprises:
A bias unit for generating the bias current;
A modulation unit for generating the modulation current;
A current-voltage converter that converts the photocurrent from the light receiving element into a voltage signal;
A first level detector that detects a first level of the voltage signal corresponding to a low level of the signal light;
A second level detection unit for detecting a second level of the voltage signal corresponding to the high level of the signal light,
The bias unit adjusts a current amount of the bias current according to a difference between the first level and a first reference level;
The modulation unit adjusts a current amount of the modulation current according to a difference between the second level and a second reference level;
The optical transmitter, wherein the modulation unit starts supplying the modulation current after a predetermined time has elapsed since the bias unit started supplying the bias current.
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