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JP2003008138A - レーザーダイオード制御装置 - Google Patents

レーザーダイオード制御装置

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JP2003008138A
JP2003008138A JP2001178809A JP2001178809A JP2003008138A JP 2003008138 A JP2003008138 A JP 2003008138A JP 2001178809 A JP2001178809 A JP 2001178809A JP 2001178809 A JP2001178809 A JP 2001178809A JP 2003008138 A JP2003008138 A JP 2003008138A
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JP
Japan
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laser diode
storage means
control device
digital storage
processing unit
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Application number
JP2001178809A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Sakamoto
弘 坂本
Shinji Masuda
愼治 増田
Hiroki Kanesaka
洋起 金坂
Satoru Matsuyama
哲 松山
Makoto Miki
誠 三木
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Fujitsu Ltd
Motorola Solutions Inc
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Motorola Inc
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Publication date
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Priority to US10/167,249 priority patent/US20020190666A1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】レーザーダイオードの個別の特性および経年変
化に対処できる制御回路を提供する。 【解決手段】温度データに基づいてレーザーダイオード
の発光出力を制御するレーザーダイオード制御装置であ
って： レーザーダイオードに接続され、レーザーダイ
オードへ駆動電流を供給する駆動回路（１２）； 個々
のレーザーダイオードの複数の温度条件の下でのそれぞ
れの適切な駆動電流値を予め記憶することが可能なデジ
タル記憶手段（１８）；および デジタル記憶手段に結
合され、温度データとデジタル記憶手段からの適切な駆
動電流値とに基づいて、駆動回路を介して前記レーザー
ダイオードを制御する中央処理装置； から成る制御装
置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般にレーザーダ
イオード制御装置に関し、特に個別レーザーダイオード
の温度特性を考慮したレーザーダイオード制御装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術および解決すべき課題】たとえば電話交換
器などの交換器内におけるデータ通信に使用するレーザ
ー光を発光送信するために、一般にレーザーダイオード
が用いられる。レーザーによるデータ通信では規格OC
1、OC3、OC12などに準拠する光信号が求められる。レー
ザー光のレベルは、強すぎてもあるいは弱すぎても所期
の目的を達成せず、長期間にわたり一定に保つことが要
求される。レーザーダイオードは、周知のように温度特
性が非常に悪く、温度が変化すると発光効率が著しく変
わってしまう。図１に示すように、レーザーダイオード
は一般に、温度が高くなると、発光効率が悪くなるの
で、その分レーザーダイオードの駆動電流Idを増加させ
る必要がある。実際の使用温度範囲内で一定の光出力を
得ようとすると駆動電流を１桁程度変化させる必要があ
る。従来、一定の光出力を得るために、レーザーダイオ
ード駆動装置がアナログ回路と外部調整回路とを備え、
サーミスタでダイオードの温度を検出して、それにより
駆動電流をアナログ的に制御していた。
【０００３】しかし、レーザーダイオードの温度と一定
の光出力を得るための必要駆動電流とが線形な関係にな
っていないので、単純な関数で近似しにくく、正確な制
御をもたらす制御回路の設計が困難であった。また、温
度を検出するサーミスタにも温度特性のバラツキがある
ので、サーミスタの温度特性と制御されるレーザーダイ
オードの温度特性とがうまく合致する組み合わせものし
か使えなかった。レーザーダイオードは製造ばらつきが
大きく、特性の揃ったダイオードを選別しようとする
と、歩留まりが悪く製造コストが著しく高くなってしま
う。
【０００４】さらに、レーザーダイオードには経年変化
もあって、従来の制御回路にはレーザーダイオードの経
年変化を正確に考慮した制御をすることは非常に困難だ
った。
【０００５】そこで本発明は、レーザーダイオードの個
別の特性および経年変化に対処できる制御回路を提供す
ることを目的としている。特に、レーザーダイオード制
御回路にフラッシュメモリ等の記憶手段を搭載して、レ
ーザーダイオードの個別の特性を書き込むことにより、
幅広い特性のレーザーダイオードが使用可能になる。
【０００６】
【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図２は、本発明の一実施例であるレーザー
ダイオード制御回路のブロック図である。レーザーダイ
オードモジュール１０が、レーザーダイオードLDとフォ
トダイオードPDから構成されている。レーザーダイオー
ドモジュール１０（レーザーダイオードLDとフォトダイ
オードPD）には電源電圧 Vdd が供給されている。レー
ザーダイオード１０は、駆動回路であるLDドライバー１
２により駆動され、バイアス電流Ibとパルス電流Ipによ
って制御される。バイアス電流Ibとは、レーザーダイオ
ードLDに与える電流をゼロから増加していき発光が開始
する直前の電流値を言う。パルス電流Ipは、伝送すべき
デジタルデータのハイ、ローの区別に用いる電流であ
る。
【０００７】LDドライバー１２は、CPU１４により制御
される。CPU１４は、温度センサー１６からの温度デー
タと、電源電圧モニター２２からの電源電圧 Vddの関す
るデータと、テーブル１８からの電流データとを受信し
て、それらに基づきLDドライバー１２を制御する。温度
センサー１６は、例えばオンチップCMOS基板上にできる
寄生バイポーラトランジスタのVbe電圧を利用すること
ができる。この場合、対温度電圧変化は、約−２mV/℃
である。電源電圧 Vddが変化したときに、それを補償す
るようにLDダイオード電流を制御することができる。レ
ーザーダイオード１０から発光される光出力は、フォト
ダイオードPDによりモニターされ、モニター出力がフィ
ードバック電流モニター回路２０を介してCPU１４に送
信され、処理される。
【０００８】テーブル１８としては、不揮発性のメモリ
またはプログラマブルなメモリを使うことができ、レー
ザーダイオードごとに違ったデータを書き込める。例え
ば、フラッシュメモリ、EPROM, E2PROMなどがある。テ
ーブル１８には、図３に示すようなデータが記憶されて
いる。レーザーダイオードLDを動作させ、温度、モニタ
ー電流値などの情報を処理して、各状況下での最適なバ
イアス電流値・パルス電流値を記憶しておく。例えば、
温度２５度のときに所望の光出力を意味する適切なモニ
ター出力1.0mAを得るために、パルス電流10.0mA、バイ
アス電流15.0mAが推奨されている。CPU１４は、このテ
ーブル１８のデータに基づきLDドライバー１２、従って
レーザーダイオードLDを制御する。
【０００９】任意の個別レーザーダイオードLDの特性を
調べテーブル１８に適切なデータを予め書き込むことに
より、その個別ダイオードを適切に制御することが可能
となる。
【００１０】書き込む手法として、シリアルインターフ
ェイス２４を使用することができる。これにより少ない
ピン数の接続で外部からテーブル１８への適切な駆動電
流値の書き込み、中央処理装置の情報の読み出しおよび
制御プログラム自身の書き換えをすることができる。シ
リアルインターフェイス２４は、SCI / SPI / I2C とい
ったものが一般的に考えられる。またこのインターフェ
イスを使用して、制御プログラム自身の書き換え、CPU
１４の情報の読み出しも可能になる。
【００１１】レーザーダイオードLDの制御の仕方とし
て、フィードフォワード制御方式とフィードバック制御
方式とがある。
【００１２】フィードフォワード制御方式は、図３に示
すような温度テーブルに基づいて、ある温度に対して予
め決められた電流を流す方式である。温度を検出できれ
ば、そのときに必要な駆動電流がメモリから得られる。
このようにすれば、関数で表しにくい温度特性を各レ
ーザーダイオードごとに容易に記憶可能である。図４に
示すように、温度が上昇するにつれ、バイアス電流、パ
ルス電流の両方を増加させるのが望ましい。
【００１３】フィードバック制御方式は、経年変化によ
りレーザーダイオードの発光効率が悪くなったときに、
それを補償するように制御する方式である。フォトダイ
オードPDは、レーザーダイオードLDからの光を受光し
て、光の強さに関係したモニター電流Imを流す。CPU１
４が、フィードバック電流モニター２０によりモニター
電流Imを監視して目標の電流値が出てくるように、レー
ザーダイオードLDを制御する。モニターダイオード自体
の経年変化は有意的ではない。
【００１４】劣化特性が異なるダイオードに対して、異
なる制御をすることが可能である、例えば、図５に示す
ような３種類の制御方式がある。レーザーダイオードが
劣化するにつれ、パルス電流値のみを増加させていく方
式、バイアス電流値のみを増加させていく方式、および
Ip/Ibの比を一定に保ちつつバイアス電流値・パルス電
流値の両方を増加させる方式がある。Ip/Ibの比は、CPU
において計算しても良いし、予め求めた比の値をテーブ
ルに記憶させても良い。
【００１５】
【実施例の効果】本発明の実施例は、上述のとおり構成
されているので、任意の発光特性（非線形特性を含む）
のレーザーダイオードを制御することができ、また任意
の経年変化特性のレーザーダイオードを制御することが
できる。従って、幅広いレーザーダイオードを自由に用
いることができ、製造コストを低く押さえることが可能
であり、かつ、発光出力の信頼性を上げることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザーダイオードの温度特性を表すグラフで
ある。
【図２】本発明の一実施例に係る制御回路のブロック図
である。
【図３】本発明の一実施例に係るテーブル内に記憶され
たデータを示す表である。
【図４】本発明の一実施例に係る制御のうちフィードフ
ォワード制御を説明するグラフである。
【図５】本発明の一実施例に係る制御のうち３種類のフ
ィードバック制御を説明するグラフである。
【符号の説明】 １０ レーザーモジュール １２ LDドライバー １４ CPU １６ 温度センサー １８ テーブル ２０ フィードバック電流モニター ２２ 電源電圧モニター ２４ シリアルインターフェイス回路
フロントページの続き (72)発明者 坂本 弘 東京都港区南麻布３丁目20番１号 モトロ ーラ株式会社内 (72)発明者 増田 愼治 大阪府吹田市山手町３丁目26番18号 (72)発明者 金坂 洋起 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 松山 哲 北海道札幌市北区北７条西４丁目３番地１ 富士通東日本ディジタル・テクノロジ株 式会社内 (72)発明者 三木 誠 北海道札幌市北区北７条西４丁目３番地１ 富士通東日本ディジタル・テクノロジ株 式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 BA01 EA15 FA01 FA24 GA02 GA03 GA22 GA23

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 温度データに基づいてレーザーダイオー
    ドの発光出力を制御するレーザーダイオード制御装置で
    あって：前記レーザーダイオードに接続され、前記レー
    ザーダイオードへ駆動電流を供給する駆動回路（１
    ２）；個々のレーザーダイオードの複数の温度条件の下
    でのそれぞれの適切な駆動電流値を予め記憶することが
    可能なデジタル記憶手段（１８）；および前記デジタル
    記憶手段に結合され、温度データと前記デジタル記憶手
    段からの適切な駆動電流値とに基づいて、駆動回路を介
    して前記レーザーダイオードを制御する中央処理装置；
    から成る制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載されたレーザーダイオー
    ド制御装置であって：さらに前記中央処理装置に接続さ
    れたシリアルインターフェイス（２４）から成り；前記
    シリアルインターフェイスを介して、前記デジタル記憶
    手段への適切な駆動電流値の書き込み、前記中央処理装
    置の情報の読み出しおよび制御プログラム自身の書き換
    えのうち少なくとも１つを外部から行なえる、ことを特
    徴とする制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載されたレーザーダイオー
    ド制御装置であって：前記中央処理装置が、バイアス電
    流値およびパルス電流値を制御することより、前記レー
    ザーダイオードを制御する；ことを特徴とする制御装
    置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載されたレーザーダイオー
    ド制御装置であって：当該制御装置と一体のオンチップ
    温度センサーにより温度データが供給される；ことを特
    徴とする制御装置。
  5. 【請求項５】 温度データに基づいてレーザーダイオー
    ドの発光出力を制御するレーザーダイオード制御装置で
    あって：前記レーザーダイオードに接続され、前記レー
    ザーダイオードへ駆動電流を供給する駆動回路（１
    ２）；前記レーザーダイオードに接続され、前記レーザ
    ーダイオードが発光するレーザーの出力をモニターし
    て、モニター出力をもたらすモニター手段（PD）；レー
    ザーダイオードの劣化状況下における適切な駆動電流変
    化を予め記憶することが可能なデジタル記憶手段（１
    ８）；および前記デジタル記憶手段および前記モニター
    手段に結合され、モニター出力と前記デジタル記憶手段
    からの適切な駆動電流変化とに基づき、前記モニター出
    力が目標値に近づくように、駆動回路を介して前記レー
    ザーダイオードを制御する中央処理装置；から成る制御
    装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載されたレーザーダイオー
    ド制御装置であって：さらに前記中央処理装置に接続さ
    れたシリアルインターフェイス（２４）から成り；前記
    シリアルインターフェイスを介して、前記デジタル記憶
    手段への適切な駆動電流値の書き込み、前記中央処理装
    置の情報の読み出しおよび制御プログラム自身の書き換
    えのうち少なくとも１つを外部から行なえる、ことを特
    徴とする制御装置。
  7. 【請求項７】 請求項５に記載されたレーザーダイオー
    ド制御装置であって：前記中央処理装置が、バイアス電
    流値またはパルス電流値を変化させることにより、前記
    レーザーダイオードを制御する；ことを特徴とする制御
    装置。
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