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JP2744650B2 - 発光素子駆動回路用制御装置 - Google Patents
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JP2744650B2 - 発光素子駆動回路用制御装置 - Google Patents

発光素子駆動回路用制御装置

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JP2744650B2 JP1172275A JP17227589A JP2744650B2 JP 2744650 B2 JP2744650 B2 JP 2744650B2 JP 1172275 A JP1172275 A JP 1172275A JP 17227589 A JP17227589 A JP 17227589A JP 2744650 B2 JP2744650 B2 JP 2744650B2
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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7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図) 作 用(第1図) 実 施 例(第2〜6図) 発明の効果 〔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、 複数の発光素子からなる発光素子アレイと、該発光素
子アレイを構成する各発光素子を駆動するための発光素
子駆動回路と、該発光素アレイを構成する該発光素子に
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、該発光素子アレイ近傍の温
度を検出する温度検出部と、該温度検出部で検出された
該発光素子アレイ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各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7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7図において、101はレーザ
ダイオード(LD)のごとき発光素子で、この発光素子10
1は、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、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Iを発光素子101
へ供給して、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へ供給する光出力一定化フィードバック回
路105が設けられている。なお、この光出力一定化フィ
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101
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103でモ
ニターされ、このモニター結果に基づき、光出力一定フ
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7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は行なわれる。
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7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
う課題がある。
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、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れなければならないという課題
もある。
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、受光素子駆動回路用
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、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、2−1〜2−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、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第2図は本発明の一実施例を示すブロック図で、この
第2図において、11は発光素子アレイで、この発光素子
アレイ11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、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、本実施例は、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11を構
成する発光素子1−i(i=1〜n)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)および温度をパ
ラメータにした各光出力対駆動電流特性は、それぞれ同
じになる。
ここで、上述の発光素子1−iの光出力対駆動電流特
性(I−L特性)は、第4図のようになっている。この
第4図から、発光素子1−iは、バイアス電流IBを越え
ると、発行を開始し、その光出力Pは外部微分量子効率
η(ΔP/ΔI)に依存することがわかる。即ち、発光素
子1−i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−i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−i
の光出力を一定にするためには、IB+IPが一定となるよ
うに制御すればよい。
また、この発光素子1−i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5図のよう
になる。この第5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2図において、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、この発光素子
駆動回路2−i(i=1〜n)の回路構成は従来のもの
とはぼ同様で、例えば第3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−iは、差動接続されたト
ランジスタTr1,Tr2,パルス電流設定用トランジスタTr3,
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Tr1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I−i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′から供給されるとともに、トランジスタTr4には、
バイアス電流設定用制御電圧VB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,Tr4付きの抵
抗R1,R2の値をR1,R2とすると、(VP−VD−VEE)/R1で近
似されるパルス電流IPが設定されるとともに、(VB−VD
−VEE)/R2で近似されるバアイス電流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−iにおける複数点の温度Ti
での閾値電流値Ithi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1つ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′としては、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VB,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、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、発光素子1−iの閾値
電流値Ithi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。す
なわち、制御回路51′では、発光素子1−iの複数点の
温度(T1,T2,T3,・・)による特性を第6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−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いるのであ
る。なお、上記の補間については、簡単な補間法を用い
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−i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−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5
3′は、制御回路51′で得られたパルス電流値から発光
素子1−i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
11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、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11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、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、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VB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、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ほか、上述
の技術を発光素子アレイに適用することもできるので、
回路構成の大幅な簡素化をもたらすことができる利点も
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理ブロック図、 第2図は本発明の一実施例を示すブロック図、 第3図は発光素子駆動回路のブロック図、 第4図は発光素子のI−L特性図、 第5図は温度をパラメータにした発光素子のI−L特性
図、 第6図は発光素子の閾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7図は従来例を示すブロック図である。 図において、 1−iは発光素子、 2−iは発光素子駆動回路、 3′はメモリ回路(記憶部)、 4′は温度センサ(温度検出部)、 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。
フロントページの続き (72)発明者 脇坂 孝明 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−140985(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の発光素子からなる発光素子アレイ
    と、 該発光素子アレイを構成する各発光素子を駆動するため
    の発光素子駆動回路とをそなえ、 該発光素子アレイを構成する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、 該発光素子アレイ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アレイ近傍の温度
    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各発
    光素子駆動回路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。
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