JP5569553B2 - 光源駆動装置および光源駆動方法 - Google Patents

Description

この発明は、供給するバイアス電流を調節して光源の強度制御を行う光源駆動装置および光源駆動方法に関する。

従来、光通信システムにおける光送信装置などの光源には、電気的な入力に応じて光を出力するＬＤ（レーザーダイオード：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）が用いられている。また、ＬＤの出力光をＰＤ（フォトダイオード：Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）によって受光し、ＰＤから出力される電気信号に基づいてＬＤの出力光の強度を一定に制御する自動強度制御（ＡＰＣ：Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）が用いられている。

自動強度制御は、通常、ＰＤから出力される電気信号に基づく強度制御信号と参照電圧とを掛け合わせたバイアス電流をＬＤへ供給することで行う（下記特許文献１〜３参照。）。また、光信号を出力する光源においては、ＰＤから出力される電気信号に基づいてＬＤの出力光の消光比を一定に制御する消光比制御が用いられている。消光比制御は、通常、ＰＤから出力される電気信号に基づく消光比制御信号と参照電圧とを掛け合わせたパルス電流をＬＤへ供給することで行う。

特開平５−３３５６６４号公報 特開平９−３２６５２２号公報 特開平９−２４６６４６号公報

しかしながら、上述した従来の技術においては、ＬＤの温度変動や素子劣化などの経時変動によって、ＬＤの駆動電流に対する強度特性（以下、「微分効率」という）が変化する。したがって、強度制御信号を変化させたときのＬＤの出力光の強度の単位変化量がＬＤの温度変動などに応じて変化する。また、消光比制御信号を変化させたときの信号光の消光比の単位変化量がＬＤの温度に応じて変化する。このため、ＬＤの強度制御および消光比制御を安定して行うことができないという問題がある。以下、この問題について詳細に説明する。

図１１は、ＬＤの駆動電流および出力光の強度の関係を示すグラフである。図１１において、横軸は、ＬＤへ供給される駆動電流［ｍＡ］を示している。縦軸は、ＬＤの出力光の強度Ｐｆ［μＷ］を示している。特性線１１１１、特性線１１１２および特性線１１１３は、ＬＤの温度がそれぞれ−５ｄｅｇＣ、２５ｄｅｇＣおよび８０ｄｅｇＣのときの駆動電流に対する強度Ｐｆの特性を示している。

特性線１１１１〜１１１３に示すように、ＬＤの温度が変化すると、ＬＤの駆動電流に対する強度特性が変化する。太線１１２０は、ＬＤの出力光の所望の平均強度（Ｐａｖｅ）を示している。点線１１３１は、出力光の「０」のとき（消光状態）の所望の強度（Ｐｌｏｗ）を示している。点線１１３２は、出力光の「１」のとき（発光状態）の所望の強度（Ｐｈｉｇｈ）を示している。

ＬＤへ供給される駆動電流には、バイアス電流およびパルス電流がある。バイアス電流は、ＬＤの出力光の平均強度を決める駆動電流である。符号１１４１は、ＬＤの温度が８０ｄｅｇＣのときに、ＬＤの出力光の平均強度を所望の平均強度１１２０にするためのバイアス電流を示している。

パルス電流は、ＬＤの出力光の「０」のときの強度および「１」のときの強度（消光比）を決める駆動電流である。符号１１４２は、ＬＤの温度が８０ｄｅｇＣのときに、出力光の「０」のときの強度および「１」のときの強度をそれぞれ所望の強度１１３１および強度１１３２にするためのパルス電流を示している。

図１２は、平均強度および消光比を一定にするための駆動電流の制御を示すグラフである。図１２において、横軸は、ＬＤの温度［ｄｅｇＣ］を示している。縦軸は、ＬＤへ供給する駆動電流［ｍＡ］を示している。特性線１２１０は、ＬＤの温度と、ＬＤの温度に応じたバイアス電流の制御値との関係を示している。特性線１２２０は、ＬＤの温度と、ＬＤの温度に応じたパルス電流の制御値との関係を示している。特性線１２１０および特性線１２２０に示すように、ＬＤの温度変動に応じて、ＬＤへ供給するバイアス電流およびパルス電流を制御することで、ＬＤの出力光の平均強度および消光比を一定にする。

図１３は、制御信号および出力光の強度の関係を示すグラフである。図１３において、横軸は、制御信号のコードＤＡＣ＿ｃｏｄｅ［ＬＳＢ］を示している。特性線１３１１、特性線１３１２および特性線１３１３は、ＬＤの温度がそれぞれ−５ｄｅｇＣ、２５ｄｅｇＣおよび８０ｄｅｇＣのときの制御信号に対する強度Ｐｆの特性を示している。

制御信号は、ＬＤの出力光を制御するためのデジタル信号である。制御信号には、ＬＤの出力光の平均強度を制御するための強度制御信号と、ＬＤの出力光の消光比を制御するための消光比制御信号と、がある。ＬＤへ供給される駆動電流は、一定の参照電圧に対して制御信号を掛け合わせることで生成される。

図１１に示したように、ＬＤの温度が変化すると、ＬＤの駆動電流に対する強度特性が変化する。したがって、特性線１３１１〜１３１３に示すように、ＬＤの温度が変化すると、制御信号を最小単位（１ＬＳＢ：Ｌｅａｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）だけ変化させたときのＬＤの出力光の強度変化量が変化する。

具体的には、特性線１３１３に示すようにＬＤの温度が高い（８０ｄｅｇＣ）ときよりも、特性線１３１１に示すようにＬＤの温度が低い（−５ｄｅｇＣ）ときの方が、制御信号１ＬＳＢあたりの変化量が大きくなる。このため、ＬＤの温度変動に応じて、強度制御信号による強度制御および消光比制御信号による消光比制御の精度が変化して、ＬＤの強度制御および消光比制御を安定して行うことができない。

これに対して、強度制御の精度を高めるために、制御信号と参照電圧とを掛け合わせるアナログ変換器を高分解能のものにすることで、制御信号の単位変化量を小さくすることが考えられる。しかしながら、高分解能のアナログ変換器は高価であるため、装置のコストが増加するという問題がある。

また、消光比制御を行う場合は、温度センサによって取得したＬＤの温度情報からＬＤの微分効率の情報を取得することが考えられる。この場合は、取得したＬＤの微分効率の情報に応じて、出力光の消光比が一定となる消光比制御信号の値を算出する。しかしながら、この場合は、個々のＬＤの微分効率の温度特性の情報をあらかじめ取得しておく必要がある。このため、装置の製造工程が増大し、複雑化するという問題がある。また、温度センサを設ける必要があるため、装置が大型化し、コストが増大するという問題がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、光源の強度制御を安定して行うことができる光源駆動装置および光源駆動方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この光源駆動装置および光源駆動方法は、供給するバイアス電流を調節して光源の強度制御を行う光源駆動装置において、可変自在な参照電圧を出力する電源と、前記光源から出力される光を受光して電気信号に変換する受光手段と、前記受光手段によって変換された電気信号に応じた強度制御信号と、前記電源から出力された参照電圧と、に基づくバイアス電流を前記光源へ供給するバイアス供給手段と、前記光源の前記強度制御信号に対する強度特性に関する情報を取得し、取得した前記強度特性に関する情報に応じて前記参照電圧を制御する電圧制御手段と、一定の消光比制御信号と、前記電圧制御手段によって制御された参照電圧とに基づくパルス電流を前記光源へ供給するパルス供給手段と、を備え、前記光源は、入力されるデータ信号に基づいて、前記パルス供給手段によって供給されるパルス電流に応じた消光比の光信号を出力することを要件とする。

この光源駆動装置および光源駆動方法によれば、光源の強度制御を安定して行うことができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる光源駆動装置の機能的構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態２にかかる光源駆動装置の機能的構成を示すブロック図である。 図３は、図２に示した光源駆動装置の具体的な構成例を示す回路図である。 図４は、パイロット信号および電気信号の波形図である。 図５は、ＭＰＵの強度制御の一例を示すフローチャートである。 図６は、ＭＰＵの電圧制御の一例を示すフローチャートである。 図７は、参照電圧Ｖｒｅｆおよび単位変化量ΔＰｆの関係を示すグラフである。 図８は、ＬＤの温度および参照電圧Ｖｒｅｆの関係を示すグラフである。 図９は、ＬＤの温度および単位変化量ΔＰｆの関係を示すグラフである。 図１０は、強度制御信号およびＬＤの強度の変化量の関係を示すグラフである。 図１１は、ＬＤの駆動電流および出力光の強度の関係を示すグラフである。 図１２は、平均強度および消光比を一定にするための駆動電流の制御を示すグラフである。 図１３は、制御信号および出力光の強度の関係を示すグラフである。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光源駆動装置および光源駆動方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる光源駆動装置の機能的構成を示すブロック図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる光源駆動装置１００は、光源１１０と、分岐部１１１と、受光部１２０と、強度制御部１３０と、可変電源１４０と、バイアス供給部１５０と、重畳部１６０と、抽出部１７０と、電圧制御部１８０と、を備えている。実施の形態１にかかる光源駆動装置１００は、光源１１０を用いて連続光を出力するとともに、出力光の強度制御を行う駆動装置である。

光源１１０は、バイアス供給部１５０から供給されるバイアス電流に応じた強度（平均強度）の光を出力する。ここでは、光源１１０は連続光を出力する。分岐部１１１は、光源１１０から出力された光の一部を分岐して受光部１２０へ出力する。受光部１２０は、分岐部１１１から出力された光を受光して電気信号に変換する。受光部１２０は、変換した電気信号を強度制御部１３０および抽出部１７０へ出力する。

強度制御部１３０は、受光部１２０から出力された電気信号に基づいて、光源１１０の出力光の強度を制御する自動強度制御を行う。具体的には、強度制御部１３０は、受光部１２０から出力された電気信号に応じた強度制御信号を、重畳部１６０を介してバイアス供給部１５０へ出力する。強度制御信号は、受光部１２０から出力された電気信号に応じたデジタル信号である。

強度制御部１３０は、受光部１２０から出力された電気信号の強度が一定になるように強度信号の値を調節することで、光源１１０の出力光の強度を一定に制御する。たとえば、強度制御部１３０は、受光部１２０から出力された電気信号の強度が所望の強度よりも小さい場合にはバイアス供給部１５０へ出力する強度制御信号の値を大きくし、電気信号の強度が所望の強度よりも大きい場合には強度制御信号の値を小さくする。

可変電源１４０は、バイアス電流の基準となる参照電圧をバイアス供給部１５０へ出力する。また、可変電源１４０が出力する参照電圧は可変自在である。可変電源１４０は、電圧制御部１８０の制御により、出力する参照電圧を変化させる。

バイアス供給部１５０は、強度制御部１３０から出力された強度制御信号と、可変電源１４０から出力された参照電圧と、に基づくバイアス電流を光源１１０へ供給する。バイアス供給部１５０は、可変電源１４０から出力された参照電圧に、強度制御部１３０から出力された強度制御信号を掛け合わせてバイアス電流を生成し、生成したバイアス電流を光源１１０へ供給する。

重畳部１６０および抽出部１７０は、光源１１０の強度制御信号に対する強度特性に関する情報を取得する。光源１１０の強度制御信号に対する強度特性とは、強度制御部１３０からバイアス供給部１５０へ出力される強度制御信号の単位変化量１ＬＳＢに対して、光源１１０の出力光の強度がどれだけ変化するかを示す特性である。強度特性に関する情報とは、強度特性そのものの情報または強度特性と相関のある情報である。

重畳部１６０は、強度制御部１３０からバイアス供給部１５０へ出力される強度制御信号に対して、強度制御信号とは異なる周波数の信号を重畳する。ここでは、重畳部１６０は、強度制御信号よりも低い周波数ｆ０のパイロット信号を強度制御信号に重畳する。パイロット信号は、たとえば、「０，１，０，１，…」の交番信号である。

抽出部１７０は、受光部１２０から出力された電気信号から周波数ｆ０の成分を抽出する。抽出部１７０によって抽出された電気信号は、強度制御信号に重畳されたパイロット信号の値に応じて、周波数ｆ０で強度が変化する。また、この電気信号の振幅は、光源１１０の強度制御信号に対する強度特性と相関を有する。抽出部１７０は、抽出した電気信号を、光源１１０の強度特性に関する情報として電圧制御部１８０へ出力する。

電圧制御部１８０は、抽出部１７０から出力された光源１１０の強度制御信号に対する強度特性に関する情報に基づいて、可変電源１４０が出力する参照電圧を制御する。具体的には、電圧制御部１８０は、抽出部１７０から出力された電気信号の振幅が一定になるように可変電源１４０の参照電圧を制御する。たとえば、電圧制御部１８０は、抽出部１７０から出力された電気信号の振幅が所望の振幅よりも小さい場合には参照電圧を大きくし、電気信号の振幅が所望の振幅よりも大きい場合には参照電圧を小さくする。

このように、実施の形態１にかかる光源駆動装置１００によれば、光源１１０の強度制御信号に対する強度特性に関する情報を取得して、取得した強度特性に関する情報に基づいて参照電圧を制御することで、光源１１０の強度制御信号に対する強度特性を一定に保つことができる。このため、温度変動などによってバイアス電流に対する強度特性が変化しても、強度制御信号による光源１１０の強度制御を安定して行うことができる。

また、周波数ｆ０のパイロット信号を強度制御信号に重畳して、受光部１２０から出力された電気信号から周波数ｆ０の成分を抽出することで、光源１１０の強度制御信号に対する強度特性に関する情報を取得することができる。このため、光源１１０の温度情報を取得する温度モニタなどを用いることなく光源１１０の強度制御信号に対する強度特性に関する情報を取得することができる。このため、装置の大型化およびコスト増大を抑えつつ光源１１０の強度制御を安定させることができる。

また、抽出部１７０によって抽出された電気信号の振幅が一定になるように可変電源１４０の参照電圧を制御することで、光源１１０の強度制御信号に対する強度特性を一定にすることができる。このため、光源１１０の温度情報を取得したり、取得した情報に基づいて光源１１０の強度制御信号に対する強度特性を算出したりすることなく、簡単な制御によって光源１１０の強度制御を安定させることができる。

（実施の形態２）
図２は、実施の形態２にかかる光源駆動装置の機能的構成を示すブロック図である。図２において、図１に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図２に示すように、実施の形態２にかかる光源駆動装置１００は、実施の形態１にかかる光源駆動装置１００の光源１１０に代えて、信号光源２１０と、消光比制御部２２０と、パルス電流供給部２３０と、を備えている。

実施の形態２にかかる光源駆動装置１００は、信号光源２１０を用いて信号光を出力するとともに、出力光の強度制御および消光比制御を行う駆動装置である。可変電源１４０は、バイアス供給部１５０およびパルス電流供給部２３０へ参照電圧を出力する。可変電源１４０がパルス電流供給部２３０へ出力する参照電圧は、可変電源１４０がバイアス供給部１５０へ出力する参照電圧と共通の電圧である。

信号光源２１０は、外部から入力されたデータ信号に応じた光信号を出力する。たとえば、信号光源２１０は、入力されたデータ信号に基づいて光信号のＯＮ／ＯＦＦ（「１」／「０」）を切り替える。また、信号光源２１０は、パルス電流供給部２３０から供給されたパルス電流に応じた消光比の光信号を出力する。

消光比制御部２２０は、信号光源２１０が出力する光信号の消光比を制御する消光比制御を行う。具体的には、消光比制御部２２０は、消光比制御信号をパルス電流供給部２３０へ出力する。消光比制御信号は、信号光源２１０が出力する光信号の消光比を制御するためのデジタル信号である。消光比制御部２２０は、温度変化などによる信号光源２１０の制御信号に対する強度特性の変化にかかわらず、固定の消光比制御信号を出力する。

パルス電流供給部２３０は、消光比制御部２２０から出力された消光比制御信号と、可変電源１４０から出力された参照電圧と、に基づくパルス電流を信号光源２１０へ供給する。具体的には、パルス電流供給部２３０は、可変電源１４０から出力された参照電圧に対して、消光比制御部２２０から出力された消光比制御信号を掛け合わせてパルス電流を生成し、生成したパルス電流を信号光源２１０へ供給する。

図３は、図２に示した光源駆動装置の具体的な構成例を示す回路図である。図３に示すように、図２に示した光源駆動装置１００は、たとえば、スイッチ部３１０と、ＬＤ３２１と、ＭＰＤ３２２と、ローパスフィルタ３３０と、デジタル変換器３４０と、ＭＰＵ３５０と、可変電源３６０と、アナログ変換器３７０と、バイアス電流駆動部３８１と、パルス電流駆動部３８２と、を備えている。

スイッチ部３１０およびＬＤ３２１は、図２に示した信号光源２１０の機能を実現している。スイッチ部３１０は、スイッチ３１１およびスイッチ３１２を備えている。スイッチ３１１およびスイッチ３１２には、パルス電流駆動部３８２から出力されたパルス電流が入力される。また、スイッチ３１１およびスイッチ３１２にはそれぞれデータ信号および反転データ信号（Ｄａｔａ）が入力される。

スイッチ３１１へ入力されるデータ信号が「１」のときはスイッチ３１１からパルス電流が出力され（経路３１１ａ）、データ信号が「０」のときはスイッチ３１２からパルス電流が出力される（経路３１２ａ）。経路３１１ａには抵抗３１１ｂおよびコンデンサ３１１ｃが接続されている。経路３１２ａには抵抗３１２ｂおよびコンデンサ３１２ｃが接続されている。コンデンサ３１１ｃおよびコンデンサ３１２ｃは、パルス電流の直流成分（低周波成分）を除去するハイパスフィルタである。

ＬＤ３２１は、スイッチ部３１０の経路３１１ａからパルス電流が出力された場合は、バイアス電流駆動部３８１から供給されるバイアス電流にパルス電流を加算した強度の光を出力する（発光状態）。一方、ＬＤ３２１は、スイッチ部３１０の経路３１２ａからパルス電流が出力された場合は、バイアス電流駆動部３８１から供給されるバイアス電流にパルス電流を減算した強度の光を出力する（消光状態）。

ＭＰＤ３２２（Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）は、図２に示した受光部１２０の機能を実現している。ＭＰＤ３２２は、点線で示すように、ＬＤ３２１とともにモジュール化され、ＬＤ３２１のバックパワーモニタとして設けられている。ＭＰＤ３２２は、ＬＤ３２１の出力光を受光して電気信号に変換する。ＭＰＤ３２２は、変換した電気信号をローパスフィルタ３３０へ出力する。ＭＰＤ３２２からローパスフィルタ３３０へ電気信号を出力する経路には抵抗３２３を介して接地部３２４が接続されている。

ローパスフィルタ３３０は、図２に示した抽出部１７０の機能を実現している。ローパスフィルタ３３０は、ＭＰＤ３２２から出力された電気信号の、周波数ｆ０以下の成分の電気信号３３１のみを通過させてデジタル変換器３４０へ出力する。デジタル変換器３４０（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）は、ローパスフィルタ３３０から出力された電気信号３３１をデジタル変換してＭＰＵ３５０へ出力する。

ＭＰＵ３５０（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）は、図２に示した強度制御部１３０の機能を実現している。ＭＰＵ３５０は、デジタル変換器３４０から出力された電気信号３３１の平均値を取得する。ＭＰＵ３５０は、取得した電気信号３３１の平均値に応じた強度制御信号をアナログ変換器３７０へ出力する。ＭＰＵ３５０は、取得する電気信号３３１の平均値が一定になるように強度制御信号の値を調節する。

また、ＭＰＵ３５０は、図２に示した消光比制御部２２０の機能を実現している。ＭＰＵ３５０は、消光比制御信号をアナログ変換器３７０へ出力する。ＭＰＵ３５０がアナログ変換器３７０へ出力する消光比制御信号に応じて、ＬＤ３２１へ入力されるパルス電流の強度が変化する。ここでは、ＭＰＵ３５０は、アナログ変換器３７０へ出力する消光比制御信号を一定の値に保つ。

また、ＭＰＵ３５０は、図２に示した重畳部１６０の機能を実現している。ＭＰＵ３５０は、周波数ｆ０のパイロット信号３５１を生成する。ＭＰＵ３５０は、生成したパイロット信号３５１をアナログ変換器３７０へ出力する強度制御信号に重畳する。ＭＰＵ３５０によるパイロット信号３５１の生成はソフトウエア的に行うことができるため、発振器などの部品を別途設ける必要はない。

また、ＭＰＵ３５０は、図２に示した電圧制御部１８０の機能を実現している。ＭＰＵ３５０は、デジタル変換器３４０から出力された電気信号３３１の振幅を取得する。ＭＰＵ３５０は、取得する電気信号３３１の振幅が一定になるように可変電源３６０が出力する参照電圧を制御する。可変電源３６０は、図２に示した可変電源１４０と同様の構成である。可変電源３６０は、参照電圧をアナログ変換器３７０へ出力する。また、可変電源３６０は、ＭＰＵ３５０の制御によって、出力する参照電圧を変化させる。

アナログ変換器３７０（ＤＡＣ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）およびバイアス電流駆動部３８１は、図２に示したバイアス供給部１５０の機能を実現している。バイアス電流駆動部３８１には接地部３８３が接続されている。アナログ変換器３７０は、可変電源３６０から出力された参照電圧に対して、ＭＰＵ３５０から出力された強度制御信号を掛け合わせることで強度制御信号をアナログ変換する。

アナログ変換器３７０は、アナログ変換した強度制御信号をバイアス電流駆動部３８１へ出力する。バイアス電流駆動部３８１は、アナログ変換器３７０から出力された強度制御信号の電圧を電流に変換する。バイアス電流駆動部３８１は、変換した強度制御信号をバイアス電流としてＬＤ３２１へ出力する。

アナログ変換器３７０およびパルス電流駆動部３８２は、図２に示したパルス電流供給部２３０の機能を実現している。パルス電流駆動部３８２には接地部３８４が接続されている。アナログ変換器３７０は、可変電源３６０から出力された参照電圧に対して、ＭＰＵ３５０から出力された消光比制御信号を掛け合わせることで消光比制御信号をアナログ変換する。

アナログ変換器３７０は、アナログ変換した消光比制御信号をパルス電流駆動部３８２へ出力する。パルス電流駆動部３８２は、アナログ変換器３７０から出力された消光比制御信号の電圧を電流に変換する。パルス電流駆動部３８２は、変換した強度制御信号をパルス電流としてスイッチ部３１０へ出力する。

図４は、パイロット信号および電気信号の波形図である。図４において、点線４１０はＭＰＵ３５０が出力する強度制御信号の値を示している。図４に示すように、ＭＰＵ３５０が強度制御信号に重畳するパイロット信号３５１は、強度制御信号の値から１ＬＳＢ増加させた値と、強度制御信号の値から１ＬＳＢ減少させた値とを繰り返す。このため、パイロット信号３５１の振幅は２ＬＳＢになる。

デジタル変換器３４０から出力された電気信号３３１の振幅は、強度制御信号を１ＬＳＢ変化させたときのＬＤ３２１の出力光の強度Ｐｆの変化量ΔＰｆに、パイロット信号３５１の振幅を掛け合わせた振幅になる。このため、電気信号３３１の振幅は、ΔＰｆ×２ＬＳＢとなり、ＬＤ３２１の強度制御信号に対する強度特性（単位変化量ΔＰｆ×１ＬＳＢ＝ΔＰｆ）と相関を有する。

ここで、ＭＰＵ３５０による電圧制御について説明する。ＬＤ３２１の微分効率（バイアス電流に対する強度特性）をη［μＷ／ｍＡ］、バイアス電流駆動部３８１の電圧−電流変換係数をＡ［ｍＡ／ｍＶ］、アナログ変換器３７０から出力されるバイアス電流の電圧をＶｄａｃ１［ｍＶ］、可変電源３６０が出力する参照電圧をＶｒｅｆ［ｍＶ］、ＭＰＵ３５０が出力する強度制御信号のコード（８ビット）をＤＡＣ＿ｃｏｄｅ１［ＬＳＢ］とすると、ＬＤ３２１の出力光の強度Ｐｆ［μＷ］は下記（１）式で示すことができる。

Ｐｆ＝η×Ａ×Ｖｄａｃ１
＝η×Ａ×Ｖｒｅｆ×ＤＡＣ＿ｃｏｄｅ１／（２^８−１） …（１）

微分効率ηは温度変動などによって変化する。これに対して、ＭＰＵ３５０は、η×Ｖｒｅｆが一定となるように可変電源３６０の参照電圧Ｖｒｅｆを制御する。具体的には、ＭＰＵ３５０は、デジタル変換器３４０から出力された電気信号３３１の振幅を取得する。電気信号３３１の振幅はη×Ｖｒｅｆと相関を有する。このため、ＭＰＵ３５０は、電気信号３３１の振幅が一定になるように可変電源３６０が出力する参照電圧を制御する。

つぎに、ＭＰＵ３５０による消光比制御について説明する。ＬＤ３２１から出力される光信号の「１」の強度をＰｈｉｇｈ［μＷ］、光信号の「０」の強度をＰｌｏｗ［μＷ］、パルス電流駆動部３８２の電圧−電流変換係数をＢ［ｍＡ／ｍＶ］、アナログ変換器３７０から出力されるパルス電流の電圧をＶｄａｃ２［ｍＶ］、ＭＰＵ３５０が出力する消光比制御信号のコード（８ビット）をＤＡＣ＿ｃｏｄｅ２［ＬＳＢ］とすると、ＬＤ３２１へ出力されるパルス電流Ｉｐ［ｍＡ］は下記（２）式で示すことができる。

Ｉｐ＝（Ｐｈｉｇｈ−Ｐｌｏｗ）／η
＝Ｂ×Ｖｄａｃ２
＝Ｂ×Ｖｒｅｆ×ＤＡＣ＿ｃｏｄｅ２／（２^８−１） …（２）

上記（２）式を変換すると下記（３）式になる。

なお、ここでは、ＭＰＵ３５０が、取得した振幅ΔＰｆ×２ＬＳＢに基づいて単位変化量ΔＰｆ×１ＬＳＢ＝ΔＰｆを算出する場合について説明したが、ＭＰＵ３５０は、単位変化量ΔＰｆを算出せずに、取得した振幅ΔＰｆ×２ＬＳＢが一定になるように可変電源３６０が出力する参照電圧を制御してもよい。この制御により、上記（３）式のη×Ｖｒｅｆが一定に保たれることから、ηが変化しても固定値のＤＡＣ＿ｃｏｄｅ２での消光比一定制御が可能となる。

図５は、ＭＰＵの強度制御の一例を示すフローチャートである。図５に示すように、ＭＰＵ３５０は、まず、デジタル変換器３４０から出力される電気信号３３１の平均値の目標値を設定する（ステップＳ５０１）。電気信号３３１の平均値の目標値は、ＬＤ３２１の出力光の強度の目標値に応じて設定する。つぎに、デジタル変換器３４０から出力される電気信号３３１の平均値を取得する（ステップＳ５０２）。

つぎに、ステップＳ５０２によって取得された電気信号３３１の平均値が、ステップＳ５０１によって設定された目標値と一致しているか否かを判断する（ステップＳ５０３）。平均値が目標値と一致している場合（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）はステップＳ５０７へ進む。平均値が目標値と一致していない場合（ステップＳ５０３：Ｎｏ）は、ステップＳ５０２によって取得された電気信号３３１の平均値が、ステップＳ５０１によって設定された目標値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ５０４）。

ステップＳ５０４において、平均値が目標値よりも大きい場合（ステップＳ５０４：Ｙｅｓ）は、アナログ変換器３７０へ出力する強度制御信号ＤＡＣ＿ｃｏｄｅ１を減少させて（ステップＳ５０５）、ステップＳ５０７に進む。平均値が目標値よりも小さい場合（ステップＳ５０４：Ｎｏ）は、アナログ変換器３７０へ出力する強度制御信号ＤＡＣ＿ｃｏｄｅ１を増加させて（ステップＳ５０６）、ステップＳ５０７に進む。

つぎに、所定の終了条件を満たしているか否かを判断する（ステップＳ５０７）。終了条件を満たしていない場合（ステップＳ５０７：Ｎｏ）はステップＳ５０２に戻る。終了条件を満たしている場合（ステップＳ５０７：Ｙｅｓ）は、一連の強度制御を終了する。以上のステップＳ５０２〜Ｓ５０７によって、ＬＤ３２１の出力光の強度を、ステップＳ５０１によって設定した目標値に応じた一定の強度に制御することができる。

図６は、ＭＰＵの電圧制御の一例を示すフローチャートである。図６に示すように、ＭＰＵ３５０は、まず、デジタル変換器３４０から出力される電気信号３３１の振幅の目標値を設定する（ステップＳ６０１）。電気信号３３１の振幅の目標値は、ＬＤ３２１の強度制御信号に対する強度特性の目標値に応じて設定する。つぎに、デジタル変換器３４０から出力される電気信号３３１の振幅を取得する（ステップＳ６０２）。

つぎに、ステップＳ６０２によって取得された電気信号３３１の振幅が、ステップＳ６０１によって設定された目標値と一致しているか否かを判断する（ステップＳ６０３）。振幅が目標値と一致している場合（ステップＳ６０３：Ｙｅｓ）はステップＳ６０７へ進む。振幅が目標値と一致していない場合（ステップＳ６０３：Ｎｏ）は、ステップＳ６０２によって取得された電気信号３３１の振幅が、ステップＳ６０１によって設定された目標値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ６０４）。

ステップＳ６０４において、振幅が目標値よりも大きい場合（ステップＳ６０４：Ｙｅｓ）は、可変電源３６０の参照電圧Ｖｒｅｆを減少させて（ステップＳ６０５）、ステップＳ６０７に進む。振幅が目標値よりも大きくない場合（ステップＳ６０４：Ｎｏ）は、参照電圧Ｖｒｅｆを増加させて（ステップＳ６０６）、ステップＳ６０７に進む。つぎに、所定の終了条件を満たしているか否かを判断する（ステップＳ６０７）。

ステップＳ６０７において、終了条件を満たしていない場合（ステップＳ６０７：Ｎｏ）はステップＳ６０２に戻る。終了条件を満たしている場合（ステップＳ６０７：Ｙｅｓ）は、一連の電圧制御を終了する。以上のステップＳ６０２〜Ｓ６０７によって、ＬＤ３２１の強度制御信号に対する強度特性を、ステップＳ６０１によって設定した目標値に応じた一定の強度特性に制御することができる。

図７は、参照電圧Ｖｒｅｆおよび単位変化量ΔＰｆの関係を示すグラフである。図７において、横軸は、可変電源３６０の参照電圧Ｖｒｅｆ［ｍＶ］を示している。縦軸は、ＬＤ３２１の強度制御信号に対する強度の単位変化量ΔＰｆ［μＷ／ＬＳＢ］を示している。特性線７１１、特性線７１２および特性線７１３は、ＬＤ３２１の温度がそれぞれ−５ｄｅｇＣ、２５ｄｅｇＣおよび８０ｄｅｇＣのときの参照電圧Ｖｒｅｆに対する単位変化量ΔＰｆの特性を示している。点線７２０は、所望の単位変化量ΔＰｆである。

図７に示すように、ＬＤ３２１の温度がそれぞれ−５ｄｅｇＣ、２５ｄｅｇＣおよび８０ｄｅｇＣと変化すると、参照電圧Ｖｒｅｆに対する単位変化量ΔＰｆの特性が特性線７１１、特性線７１２および特性線７１３に示すように変化する。ＭＰＵ３５０は、単位変化量ΔＰｆが常に点線７２０に示す値になるように参照電圧Ｖｒｅｆを制御する（符号７１１ａ，７１２ａ，７１３ａ）。なお、ＭＰＵ３５０は、参照電圧Ｖｒｅｆの制御を電気信号３３１の振幅に基づいて行うため、ＬＤ３２１の温度の情報を取得する必要はない。

図８は、ＬＤの温度および参照電圧Ｖｒｅｆの関係を示すグラフである。図８において、横軸はＬＤ３２１の温度［ｄｅｇＣ］を示している。縦軸は、可変電源３６０の参照電圧Ｖｒｅｆ［ｍＶ］を示している。特性線８１０は、ＬＤ３２１の温度の変化に対する、ＭＰＵ３５０が制御する参照電圧Ｖｒｅｆの制御値の関係を示している。

たとえば、ＬＤ３２１の温度が−５ｄｅｇＣのときは、ＭＰＵ３５０は、参照電圧Ｖｒｅｆをおよそ１５００［ｍＶ］に制御する（符号８１１）。また、ＬＤ３２１の温度が２５ｄｅｇＣのときは、ＭＰＵ３５０は、参照電圧Ｖｒｅｆをおよそ１７００［ｍＶ］に制御する（符号８１２）。また、ＬＤ３２１の温度が８０ｄｅｇＣのときは、ＭＰＵ３５０は、参照電圧Ｖｒｅｆをおよそ２５００［ｍＶ］に制御する（符号８１３）。

図９は、ＬＤの温度および単位変化量ΔＰｆの関係を示すグラフである。図９において、横軸はＬＤ３２１の温度［ｄｅｇＣ］を示している。縦軸は単位変化量ΔＰｆ［μＷ／ＬＳＢ］を示している。特性線９１０は、従来の光源駆動装置における、ＬＤの温度に対する単位変化量ΔＰｆの特性を示している。特性線９１０に示すように、従来の光源駆動装置においては、ＬＤの温度が変化すると単位変化量ΔＰｆも変化する。

特性線９２０は、光源駆動装置１００における、ＬＤ３２１の温度に対する単位変化量ΔＰｆの特性を示している。光源駆動装置１００のＭＰＵ３５０は、単位変化量ΔＰｆが一定になるように参照電圧Ｖｒｅｆを制御する。このため、特性線９２０に示すように、ＬＤ３２１の温度が変化しても単位変化量ΔＰｆは変化しない。

図１０は、強度制御信号およびＬＤの強度の変化量の関係を示すグラフである。図９において、横軸は、ＭＰＵ３５０が出力する制御信号のコードＤＡＣ＿ｃｏｄｅ［ＬＳＢ］を示している。縦軸は、ＬＤ３２１の出力光の強度Ｐｆ［μＷ］を示している。ＭＰＵ３５０が出力する制御信号とは、強度制御信号および消光比制御信号である。

特性線１０１１、特性線１０１２および特性線１０１３は、ＬＤ３２１の温度がそれぞれ−５ｄｅｇＣ、２５ｄｅｇＣおよび８０ｄｅｇＣのときの制御信号に対する強度Ｐｆの特性を示している。太線１０２０は、ＬＤ３２１が出力する光の平均強度（Ｐａｖｅ）を示している。点線１０３１は、光信号の「０」のときの強度（Ｐｌｏｗ）を示している。点線１０３２は、光信号の「１」のときの強度（Ｐｈｉｇｈ）を示している。

特性線１０１１、特性線１０１２および特性線１０１３に示すように、ＬＤ３２１の温度が変化しても、制御信号１ＬＳＢあたりの出力光の強度変化量は変化しない。このため、温度変動などによってＬＤ３２１の駆動電流に対する強度特性が変化しても、制御信号に対する信号光の強度特性を一定に保つことができる。このため、温度変動などによって駆動電流に対する強度特性が変化しても、強度制御信号による強度制御および消光比制御信号による消光比制御を安定して行うことができる。

このように、実施の形態２にかかる光源駆動装置１００によれば、実施の形態１にかかる光源駆動装置１００の効果を奏するとともに、電圧制御部１８０によって制御された参照電圧を用いて信号光源２１０へ供給するパルス電流を生成することで、消光比制御信号に対する信号光の消光比特性を一定に保つことができる。このため、温度変動などによってパルス電流に対する消光比特性が変化しても、消光比制御信号による信号光源２１０の消光比制御を安定して行うことができる。

また、電圧制御部１８０によって制御された参照電圧を用いて信号光源２１０へ供給するパルス電流を生成することで、消光比制御信号の値を固定値にすることができる。このため、温度センサを設けたり、個々の信号光源２１０の微分効率の温度特性の情報をあらかじめ取得したりすることなく、簡単な制御によって信号光源２１０の出力光の消光比を一定にすることができる。

以上説明したように、各実施の形態にかかる光源駆動装置１００によれば、光源の強度制御を安定して行うことができる。また、光源の消光比制御を行う場合も、消光比制御を安定して行うことができる。なお、実施の形態２においては、図１に示した光源１１０をＬＤ３２１によって構成する場合について説明したが、光源１１０にはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの各種光源を適用することが可能である。

上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）供給するバイアス電流を調節して光源の強度制御を行う光源駆動装置において、
可変自在な参照電圧を出力する電源と、
前記光源から出力される光を受光して電気信号に変換する受光手段と、
前記受光手段によって変換された電気信号に応じた強度制御信号と、前記電源から出力された参照電圧と、に基づくバイアス電流を前記光源へ供給するバイアス供給手段と、
前記光源の前記強度制御信号に対する強度特性に関する情報を取得し、取得した前記強度特性に関する情報に応じて前記参照電圧を制御する電圧制御手段と、
を備えることを特徴とする光源駆動装置。

（付記２）前記強度制御信号とは異なる周波数の信号を前記強度制御信号に重畳する重畳手段と、
前記受光手段によって変換された電気信号の前記周波数の成分を抽出する抽出手段と、
を備え、
前記電圧制御手段は、前記強度特性に関する情報として、前記抽出手段によって抽出された電気信号の振幅に応じて前記参照電圧を制御することを特徴とする付記１に記載の光源駆動装置。

（付記３）前記電圧制御手段は、前記抽出手段によって抽出された電気信号の振幅が一定になるように前記参照電圧を制御することを特徴とする付記２に記載の光源駆動装置。

（付記４）一定の消光比制御信号と前記参照電圧とに基づくパルス電流を前記光源へ供給するパルス供給手段を備え、
前記光源は、入力されるデータ信号に基づいて、前記パルス供給手段によって供給されるパルス電流に応じた消光比の光信号を出力することを特徴とする付記１に記載の光源駆動装置。

（付記５）前記光源はレーザーダイオードであることを特徴とする付記１に記載の光源駆動装置。

（付記６）バイアス供給手段は、デジタル信号である前記強度制御信号と前記参照電圧とを掛け合わせたバイアス電流を前記光源へ供給することを特徴とする付記１に記載の光源駆動装置。

（付記７）供給するバイアス電流を調節して光源の強度制御を行う光源駆動方法において、
前記光源から出力される光を受光して電気信号に変換する受光工程と、
前記受光工程によって変換された電気信号に応じた強度制御信号と、可変自在な参照電圧と、に基づくバイアス電流を前記光源へ供給するバイアス供給工程と、
前記光源の前記強度制御信号に対する強度特性に関する情報を取得して、取得した前記強度特性に関する情報に応じて前記参照電圧を制御する電圧制御工程と、
を含むことを特徴とする光源駆動方法。

１００ 光源駆動装置
１１０ 光源
１１１ 分岐部
１２０ 受光部
１３０ 強度制御部
１４０，３６０ 可変電源
１５０ バイアス供給部
１６０ 重畳部
１７０ 抽出部
１８０ 電圧制御部
２１０ 信号光源
２２０ 消光比制御部
２３０ パルス電流供給部
３１０ スイッチ部
３１１，３１２ スイッチ
３１１ａ，３１２ａ 経路
３１１ｂ，３１２ｂ，３２３ 抵抗
３１１ｃ，３１２ｃ コンデンサ
３２１ ＬＤ
３２２ ＭＰＤ
３２４，３８３，３８４ 接地部
３３０ ローパスフィルタ
３３１ 電気信号
３４０ デジタル変換器
３５０ ＭＰＵ
３５１ パイロット信号
３７０ アナログ変換器
３８１ バイアス電流駆動部
３８２ パルス電流駆動部

Claims (5)

1. 供給するバイアス電流を調節して光源の強度制御を行う光源駆動装置において、
   可変自在な参照電圧を出力する電源と、
   前記光源から出力される光を受光して電気信号に変換する受光手段と、
   前記受光手段によって変換された電気信号に応じたデジタル信号である強度制御信号と、前記電源から出力された参照電圧と、を掛け合わせたバイアス電流を前記光源へ供給するバイアス供給手段と、
   前記光源の前記強度制御信号に対する強度特性に関する情報を取得し、取得した前記強度特性に関する情報に応じて、前記電源から出力される参照電圧を制御する電圧制御手段と、
   デジタル信号である一定の消光比制御信号と、前記電圧制御手段によって制御された参照電圧と、を掛け合わせたパルス電流を前記光源へ供給するパルス供給手段と、
   を備え、
   前記光源は、入力されるデータ信号に基づいて、前記パルス供給手段によって供給されるパルス電流に応じた消光比の光信号を出力することを特徴とする光源駆動装置。
2. 前記強度制御信号とは異なる周波数の信号を前記強度制御信号に重畳する重畳手段と、
   前記受光手段によって変換された電気信号の前記周波数の成分を抽出する抽出手段と、
   を備え、
   前記電圧制御手段は、前記強度特性に関する情報として、前記抽出手段によって抽出された電気信号の振幅に応じて前記参照電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の光源駆動装置。
3. 前記電圧制御手段は、前記抽出手段によって抽出された電気信号の振幅が一定になるように前記参照電圧を制御することを特徴とする請求項２に記載の光源駆動装置。
4. 前記光源はレーザーダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の光源駆動装置。
5. 供給するバイアス電流を調節して光源の強度制御を行う光源駆動方法において、
   前記光源から出力される光を受光して電気信号に変換する受光工程と、
   前記受光工程によって変換された電気信号に応じたデジタル信号である強度制御信号と、電源から出力された可変自在な参照電圧と、を掛け合わせたバイアス電流を前記光源へ供給するバイアス供給工程と、
   前記光源の前記強度制御信号に対する強度特性に関する情報を取得して、取得した前記強度特性に関する情報に応じて、前記電源から出力される参照電圧を制御する電圧制御工程と、
   デジタル信号である一定の消光比制御信号と、前記電圧制御工程によって制御された参照電圧と、を掛け合わせたパルス電流を前記光源へ供給するパルス供給工程と、
   を含み、
   前記光源は、入力されるデータ信号に基づいて、前記パルス供給工程によって供給されるパルス電流に応じた消光比の光信号を出力することを特徴とする光源駆動方法。

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