JPH0336777A - 発光素子駆動回路用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［目　次］ 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第９図） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（第１゜ 作　用（第１，２図） 実施例 第１実施例の説明（第３〜７図） 第２実施例の説明、（第８図） 発明の効果 ２図） ［概　要］ 発光素子を駆動するための回路を制御する発光素子駆動
回路用制御装置に関し、 発光素子からのバック光をモニターする受光素子を不要
とし、且つ、光出力のマーク率変動に対するフィードバ
ック系の調整をも不要にすることを目的とし、 発光素子を駆動するための発光素子駆動回路と、該発光
素子における複数点の温度での閾値電流値および外部微
分量子効率値を記憶する記憶部と、発光素子近傍の温度
を検出する温度検出部と、該温度検出部で検出された該
発光素子近傍の温度情報を受けて、該記憶部に記憶され
た情報を基に、該発光素子のバイアス電流値およびパル
ス駆動電流値を決定して、該バイアス電流値およびパル
ス駆動電流値を該発光素子駆動回路へ供給する制御部と
を設けるように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、発光素子を駆動するための回路を制御する発
光素子駆動回路用制御装置に関する。

［従来の技術］ 第９図は従来の発光素子駆動回路用制御装置を示すブロ
ック図であるが、この第９図において、１０１はレーザ
ダイオード（Ｌ　Ｄ）のごとき発光素子で、この発光素
子１０１は１発光素子駆動回路１０２によって駆動され
るようになっている。

ここで１発光素子駆動回路１０２は、符号化されたパル
ス信号（送信信号）に応じた駆動電流工を発光素子１０
１へ供給して１発光素子１０１を駆動するものである。

また、発光素子１０１の光出力をそのバック光からモニ
ターして電気信号に変換する光−電気変換部としての受
光素子１０３と、この受光素子１０３からの光出力を増
幅する増幅部１０４とが設けられており、更にこの受光
素子１０３から増幅部１０４を経由してきた発光素子モ
ニター結果に基づき、発光素子１０１の光出力を一定に
するよう、バイアス電流とパルス電流とを制御するため
の信号を発光素子駆動回路１０２へ供給する先出カ一定
化フィードバック回路１０５が設けられている。なお、
この先出カ一定化フィードバック回路１０５には、マー
ク率変動補償回路が包含されている。

このような構成により、温度変動に伴う発光素子上０１
のバイアス電流および外部微分量子効率の変化を補償す
るために、発光素子１０１での光出力は、受光素子１０
３でモニターされ、このモニター結果に基づき、先出カ
一定化フィードバック回路１０５から、バイアス電流と
パルス電流とを制御するための信号が発光素子駆動回路
１０２へ供給されることにより、光出力が一定化される
ようになっている。

また、上記の発光素子が複数組存在するときは、上記の
第９図に示す構成のものを発光素子の数だけ用意して、
それぞれ独立に制御することが行なわれる。

さらに、発光素子を複数そなえたものとして、発光素子
アレイがあるが、かかる発光素子アレイにおける発光素
子のバイアス電流および外部微分量子効率についての温
度変動に伴う変化を補償するために、各発光素子の光出
力を一定にするためには、上記のごとく、各発光素子に
ついて、上記の第９図に示す構成のものを発光素子の数
だけ用意し、それぞれ独立に制御することが行なわれる
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のようなフィードバック方式では、
パルス電流とバイアス電流を温度変化に応じてどのよう
に配分し変化させるかが課題であり、また光信号出力の
マーク率による平均パワーの変動（マーク率変動：光の
オン状態とオフ状態との平均値比をマーク率という）に
対するフィードバック系の調整が必要になるという問題
点がある。

また、発光素子アレイのように発光素子を複数有するも
のにおいては、フィードバック系を素子の数だけ必要と
するため１回路構成が複雑化するほか、各フィードバッ
ク系について、パルス電流とバイアス電流を温度変化に
応じてどのように配分し変化させるかを考慮しなければ
ならず、更には光信号出力のマーク率による平均パワー
の変動に対するフィードバック系の調整を各フィードバ
ック系について行なわなければならないという問題点が
ある。

本発明は、このような状況下において創案されたもので
、発光素子からのバック光をモニターする受光素子を不
要とし、且つ、光出力のマーク率変動に対するフィード
バック系の調整をも不要にした、発光素子駆動回路用制
御装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 第１図は請求項１に対応する本発明の原理ブロック図で
ある。

この第１図において、１は発光素子、２は発光素子１を
駆動するための発光素子駆動回路である。

また、３は発光素子１における複数点の温度での閾値電
流値および外部微分量子効率値を記憶する記憶部、４は
発光素子１近傍の温度を検出する温度検出部である。

さらに、５は制御部で、この制御部５は、温度検出部４
で検出された発光素子１近傍の温度情報を受けて、記憶
部３に記憶された情報を基に、発光素子１のバイアス電
流値およびパルス駆動電流値を決定して、バイアス電流
値およびパルス駆動電流値を発光素子駆動回路２へ供給
するものである。

第２図は請求項２に対応する本発明の原理ブロック図で
ある。

この第２図において、１１は複数（ｎ）の発光素子１−
１〜１−ｎからなる発光素子アレイ、２−ｌ〜２−ｎは
発光素子アレイ１１を構成する各発光素子１−ｉ（ｉ＝
１〜ｎ）を駆動するための発光素子駆動回路である。

３′は発光素子アレイ１１を構成する発光素子１−ｉに
おける複数点の温度での閾値電流値および外部微分量子
効率値を記憶する記憶部、４′は発光素子アレイ１１近
傍の温度を検出する温度検出部である。

また、５′は、温度検出部４′で検出された発光素子ア
レイ１１近傍の温度情報を受けて、記憶部３′に記憶さ
れた情報を基に、発光素子１−ｉのバイアス電流値およ
びパルス駆動電流値を決定して、バイアス電流値および
パルス駆動電流値を各発光素子駆動回路２−ｉへ供給す
る制御部である。

［作　用］ 上述の構成により、本発明の請求項１記載の発光素子駆
動回路用制御装置では、第１図に示すごとく、その制御
部５が、温度検出部４で検出された発光素子１近傍の温
度情報を受けて、記憶部３に記憶された情報を基に１発
光素子１のバイアス電流値およびパルス駆動電流値を決
定して、バイアス電流値およびパルス駆動電流値を発光
素子駆動回路２へ供給する。

また、本発明の請求項２記載の発光素子駆動回路用制御
装置では、第２図に示すごとく、その制御部５′が、温
度検出部４′で検出された発光素子アレイ１１近傍の温
度情報を受けて、記憶部３′に記憶された情報を基に、
発光素子１−ｉのバイアス電流値およびパルス駆動電流
値を決定して、バイアス電流値およびパルス駆動電流値
を各発光素子駆動回路２−ｉへ供給する。

［実施例］ 以下１図面を参照して本発明の詳細な説明する。

（ａ）第１実施例の説明 第３図は本発明の第１実施例を示すブロック図で、この
第３図において、１はレーザダイオードのごとき発光素
子で、この発光素子１は送信信号ラインからの送信信号
情報を光信号に変換して送信するものである。即ち、本
実施例は、光送信器に関する。

なお、この発光素子ｌの光出力対駆動電流特性（Ｉ−Ｌ
特性）は、第５図のようになっている。

この第５図から、発光素子１は、バイアス電流ＩＢを越
えると、発光を開始し、その光出力Ｐは外部微分量子効
率η（ΔＰ／Δ工）に依存することがわかる。即ち、発
光素子ｌに、バイアス電流ＩＢを与えておき、パルス電
流ＩＰの信号を入力すると、発光素子１は、この入力信
号に応じて発光するのである。従って、発光素子１の光
出力を一定にするためには、ＩＢ＋ＩＰか−・定となる
ように制御すればよい。

また、この発光素子ｌの温度をパラメータにした光出力
対駆動電流特性（Ｉ−Ｌ特性）は、第６図のようになる
。この第６図から、温度Ｔが変わると、Ｉ−Ｌ特性、即
ち閾値電流Ｉｔｈおよび外部微分量子効率ηが変わるこ
とがわかる。従って、温度が変動すると、発光開始時期
や発光度合も変化するのである。

第３図において、２は発光素子１を駆動するため発光素
子駆動回路であるが、この発光素子駆動回路２の回路構
成は従来のものとほぼ同様で、例えば第４図に示すよう
な回路構成となっている。

即ち、発光素子駆動回路２は、差動接続されたトランジ
スタＴｒｌ、Ｔｒ２．パルス電流設定用トランジスタＴ
ｒ３．バイアス電流設定用トランジスタＴｒ４をそなえ
ており、トランジスタＴｒｉには、送信信号が入力され
るようになっていて、トランジスタＴｒ２には、参照電
圧Ｖｒｅｆが入力されるとともに、出力端に発光素子ｌ
が接続されている。

また、トランジスタＴｒ３には、パルス電流設定用制御
電圧Ｖｐが後述の制御部５におけるパルス電流制御回路
５３から供給されるされるとともに、トランジスタＴｒ
４には、バイアス電流設定用制御電圧Ｖｅが同じく後述
の制御部５のバイアス電流制御回路５２から供給される
ようになっており、これによりトランジスタＴｒ３．Ｔ
ｒ４付きの抵抗Ｒ１，Ｒ２の値をＲ１，Ｒ２とすると、
（Ｖｐ−Ｖｏ−Ｖ＋：Ｅ）／Ｒ１ｔ’近似されるパルス
電流■、が設定されるとともニ、　（Ｖａ−Ｖｏ−Ｖ＋
：Ｅ）／Ｒ２ｔ？近似されるバイアス電流ＩＢが設定さ
れる。なお、ＶＤはトランジスタのベース・エミッタ間
のドロップ電圧である。

また、３は発光素子１における複数点の温度Ｔｉでの閾
値電流値Ｉ　ｔｈｉおよび外部微分量子効率値ηｉを記
憶するメモリ回路（記憶部）であり、このメモリ回路３
では、例えば温度情報をアドレスとして、閾値電流値お
よび外部微分量子効率値を記憶している。

さらに、４は発光素子ｌ近傍の温度を検出する温度セン
サ（温度検出部）であり、この温度センサ４としては１
例えばサーミスタ等が使用される。

５は制御部であるが、この制御部５は、温度センサ４で
検出された発光素子１近傍の温度情報を受けて、メモリ
回路３に記憶された情報を基に、発光素子１のバイアス
電流値設定用制御電圧ｖＢおよびパルス駆動電流値設定
用制御電圧ＶＰを決定して、これらの制御電圧ＶＢ＋　
ｖｐを発光素子駆動回路２へ供給するものである。

このために、制御部５は、制御回路５１．バイアス電流
制御回路５２．パルス電流制御回路５３を有している。

ここで、制御回路５１は、温度センサ４で検出された発
光素子１近傍の温度情報を受けて、メモリ回路３に記憶
された情報を基に、発光素子１の閾値電流値Ｉ　ｔｈｉ
および外部微分量子効率値ηｉを推定し、更にはこれら
の推定結果から発光素子ｌのバイアス電流値およびパル
ス駆動電流値を決定するものである。すなわち、制御回
路５１では、発光素チエの複数点の温度（Ｔｘ、Ｔｚ−
Ｔｚ、・・）による特性を第７図に点線で示すように補
間して、温度センサ４で検出された温度Ｔに対する閾値
電流Ｉｔｈおよび外部微分量子効率値ηを推定して、こ
れらの推定結果から発光素子１のバイアス電流値および
パルス駆動電流値を決定しているのである。なお、上記
の補間については、ＷＭ単な補間法を用いても、実用上
十分な特性を得ることが確認されており、更には、発光
素子１の特性の温度モニター点数を増やせば、更に精度
の向上をはかることができる。

また、バイアス電流制御回路５２は、制御回路５１で得
られたバイアス電流値から発光素子１のバイアス電流値
設定用制御電圧ＶＢを作って、これを発光素子駆動回路
２へ供給するもので、パルス電流制御回路５３は、制御
回路５１で得られたパルス電流値から発光素子１のパル
ス電流値設定用制御電圧ＶＰを作って、これを発光素子
駆動回路２へ供給するものである。

上述の構成により、温度センサ４で発光素子１近傍の温
度Ｔが検出され、この検出結果が制御部５へ入力される
。そして、この制御部５では、温度センサ４で検出され
た発光素子ｌ近傍の温度情報を受けて、メモリ回路３に
記憶された情報を基に１発光素子１のバイアス電流値設
定用制御電圧ＶＢおよびパルス駆動電流値設定用制御電
圧Ｖｐを決定して、これらの制御電圧ＶＢ＋　ｖｐを発
光素子駆動回路２へ供給する。これにより、発光素子１
近傍の温度に応じて最適なバイアス電流値およびパルス
駆動電流値が設定される。

このようにして、発光素子ｌからのバック光をモニター
する受光素子が不要になり、且つ、光出力のマーク率変
動に対するフィードバック系の調整をも不要にすること
ができるのである６（ｂ）第２実施例の説明 第８図は本発明の第２実施例を示すブロック図で、この
第８図において、１工は発光素子アレイで、この発光素
子アレイエは、製造過程で一体に作られる一群の発光素
子１−１〜１−ｎをｎ（複数）個有している。なお１発
光素子１−１〜１−ｎとしては、レーザダイオードが用
いられる。

ここで、発光素子１−１〜１−ｎはｎ本の送信信号ライ
ンからの送信信号情報を光信号に変換して送信するもの
である。即ち、この本実施゛例も、光送信器に関するも
のである。

また、製造技術の進歩により、発光素子アレイを構成す
る発光素子は相互に同等の特性を有することがわかって
いるので、各発光素子１−ｉの光出力対駆動電流特性（
Ｉ−Ｌ特性；第５図参照）および温度をパラメータにし
た各先出力対駆動電流特性（第６図参照）は、それぞれ
同じになる。

２−１〜２−ｎは発光素子１−ｉを駆動するため発光素
子駆動回路であるが、各発光素子駆動回路２−ｉの回路
構成も従来のものとほぼ同様で。

例えば第４図に示すような回路構成となっている。

また、３′は発光素子１−ｉにおける複数点の温度Ｔｉ
での閾値電流値Ｉ　ｔｈｉおよび外部微分量子効率値η
ｉを記憶するメモリ回路（記憶部〉であるが、このメモ
リ回路３′では、温度対閾値電流値・外部微分量子効率
値のデータをｌっの発光素子分だけ有している。これは
、発光素子アレイ１１では、その各発光素子１−ｉが全
て同じ特性を有しているから、代表した１つの発光素子
分だけで十分であるからである。

さらに、４′は発光素子アレイ１１近傍の温度を検出す
る温度センサ（温度検出部）であり、この温度センサ４
′としても、例えばサーミスタ等が使用される。

５′は制御部であるが、この制御部５′は、温度センサ
４′で検出された発光素子アレイ１１近傍の温度情報を
受けて、メモリ回路３′に記憶された情報を基に、各発
光素子１−　ｉに共通のバイアス電流値設定用制御電圧
ｖＢおよびパルス駆動電流値設定用制御電圧ＶＰを決定
して、これらの制御電圧ＶＢｙ　ｖｐを各発光素子駆動
回路２−ｉへ供給するものである。

このために、制御部５′は、前述の第１実施例と同様、
制御回路５１′、バイアス電流制御回路５２′、パルス
電流制御回路５３′を有している。

ここで、制御回路５１′は、温度センサ４′で検出され
た発光素子アレイ１工近傍の温度情報を受けて、メモリ
回路３′に記憶された情報を基に、発光素子１−ｉの閾
値電流値Ｉ　ｔｈｉおよび外部微分量子効率値ηｉを推
定し、更にはこれらの推定結果から発光素子１−ｉのバ
イアス電流値およびパルス駆動電流値を決定するもので
ある。なお、発光素子１−ｉの閾値電流値Ｉ　ｔｈｉお
よび外部微分量子効率値ηｉを推定方法は、前記の第工
実施例と同じである。すなわち、制御回路５１′では、
発光素子ｌの複数点の温度（Ｔ工ｊ　Ｔｅｌ　’Ｉ”ｉ
ｓ　　・・）による特性を第７図に点線で示すように補
間して、温度センサ４′で検出された温度Ｔに対する閾
値電流Ｉｔｈおよび外部微分量子効率値ηを推定してい
るのである。

また、バイアス電流制御回路５２′は、制御回路５１′
で得られたバイアス電流値から発光素子１−ｉのバイア
ス電流値設定用制御電圧ＶＢを作って、これを各発光素
子駆動回路２−ｉへ供給するもので、パルス電流制御回
路５３′は、制御回路５１′で得られたパルス電流値か
ら発光素子１−１のパルス電流値設定用制御電圧Ｖｐを
作って。

これを各発光素子駆動回路２−ｉへ供給するものである
。

上述の構成により、温度センサ４′で発光素子アレイ１
１近傍の温度Ｔが検出され、この検出結果が制御部５′
へ入力される。そして、この制御部５′では、温度セン
サ４′で検出された発光素子アレイ１１近傍の温度情報
を受けて、メモリ回路３′に記憶された情報を基に１発
光素子１−ｉのバイアス電流値設定用制御電圧ＶＢおよ
びパルス駆動電流値設定用制御電圧Ｖｐを決定して、こ
れらの制御電圧ＶＢ＋　ｖｐを各発光素子駆動回路２−
ｉへ供給する。これにより、発光素子アレイｌｌ近傍の
温度に応じて各発光素子１−ｉに最適なバイアス電流値
およびパルス駆動電流値が設定される。

このようにして、この第２実施例の場合も、発光素子１
−ｉからのバック光をモニターする受光素子が不要にな
り、且つ、光出力のマーク率変動に対するフィードバッ
ク系の調整をも不要にすることができるほか、各発光素
子１−ｉに共通のバイアス電流値設定用制御電圧ＶＢお
よびパルス駆動電流値設定用制御電圧Ｖｐを用いて、全
ての発光素子１−ｉの光出力を制御できるので、回路全
体の簡易化をもはかれるものである。

なお、上記の第２実施例では、メモリ回路３′に、各発
光素子１−ｉに共通のＩ−Ｌ特性情報を記憶したが、各
発光素子１−ｉごとにＩ−Ｌ特性情報を記憶してもよい
。この場合は、各発光素子駆動回路２−ｉへは、各発光
素子１−ｉに対応するバイアス電流値設定用制御電圧Ｖ
Ｂおよびパルス駆動電流値設定用制御電圧Ｖｐを供給す
る。

［発明の効果］ 以上詳述したように、まず請求項１に記載の本発明の発
光素子駆動回路用制御装置によれば、温度検出部で検出
された発光素子近傍の温度情報と、記憶部に記憶された
情報とを基に、発光素子のバイアス電流値およびパルス
駆動電流値を決定して、バイアス電流値およびパルス駆
動電流値を発光素子駆動回路へ供給することが行なわれ
るので、発光素子からのバック光をモニターする受光素
子を不要にすることができ、且つ、光出力のマーク率変
動に対するフィードバック系の調整をも不要にできる利
点がある。

また、請求項２に記載の発光素子駆動回路用制御装置に
よれば、発光素子アレイについて本発明を適用すること
により、上述の請求項１に記載のものによって得られる
効果ないし利点のほか、回路構成の大幅な簡素化をもた
らすことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明の原理ブロック図。 第３図は本発明の第１実施例を示すブロック図、第４図
は発光素子駆動回路のブロック図、第５図は発光素子の
Ｉ−Ｌ特性図。 第６図は温度をパラメータにした発光素子の■−り特性
図。 第７図は発光素子の闇値電流値および外部微分量子効率
値の推定方法を説明するための図、第８図は本発明の第
２実施例を示すブロック図、第９図は従来例を示すブロ
ック図である。 図において、 １．１−ｉは発光素子、 ２．２−ｉは発光素子駆動回路、 ３．３′はメモリ回路（記憶部）、 ４．４′は温度センサ（温度検出部） ５．５′は制御部、 １１は発光素子アレイ、 ５１は制御回路、 ５２はバイアス電流制御回路、 ５３はパルス電流制御回路である。 ＄７７１：、　日月／ｌ　＃　Ｒフ”ａ　・ｙ　ｑ　ｍ
第１図 １−ｉ−−一屍九素千 １１−−一淳Ｅ九索壬アレイ オ鵠をＦＪＦ４／ｌ犀理フ゛ロツクロ 第２！！Ｉ イーーー発′に一＃千 ５−制御杆 第４４９月の築１賞賛４伊１ｚ示すブｂッグ口第３図 溌逆素壬焉区重力固硝トめブロック辰り第４図 溌九索にのｌ−１４４・１′生巨コ 第５図 温度乞Ｊマラメータ１ニジた発児素壬のＩ−Ｌ伜・１杢
目第６図 ／ｌｉ庄む２去２説明するための圀 第７図 Ａ嘴を幅の冨２貢兜神１１示すブロックの１０２ ０１ ０３ ０４ １０１−一発九素そ ＋０３−一一憂′Ｌ素手 イ芝ｌ調Ｐ１（８１１０７９国 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光素子（１）を駆動するための発光素子駆動回
   路（２）をそなえ、 該発光素子（１）における複数点の温度での閾値電流値
   および外部微分量子効率値を記憶する記憶部（３）と、 該発光素子近傍の温度を検出する温度検出部（４）と、 該温度検出部（４）で検出された該発光素子近傍の温度
   情報を受けて、該記憶部（３）に記憶された情報を基に
   、該発光素子（１）のバイアス電流値およびパルス駆動
   電流値を決定して、該バイアス電流値およびパルス駆動
   電流値を該発光素子駆動回路（２）へ供給する制御部（
   ５）とが設けられたことを特徴とする、発光素子駆動回
   路用制御装置。
2. （２）複数の発光素子（１−ｉ）からなる発光素子アレ
   イ（１１）と、 該発光素子アレイ（１１）を構成する各発光素子（１−
   ｉ）を駆動するための発光素子駆動回路（２−ｉ）とを
   そなえ、 該発光素子アレイ（１１）を構成する該発光素子（１−
   ｉ）における複数点の温度での閾値電流値および外部微
   分量子効率値を記憶する記憶部（３′）と、該発光素子
   アレイ近傍の温度を検出する温度検出部（４′）と、 該温度検出部（４′）で検出された該発光素子アレイ近
   傍の温度情報を受けて、該記憶部（３′）に記憶された
   情報を基に、該発光素子（１−ｉ）のバイアス電流値お
   よびパルス駆動電流値を決定して、該バイアス電流値お
   よびパルス駆動電流値を各発光素子駆動回路（２−ｉ）
   へ供給する制御部とが設けられたことを 特徴とする、発光素子駆動回路用制御装置。