JP3887026B2 - 光伝送装置及びレーザダイオードの駆動方法 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、レーザダイオードを有する光伝送装置、更にはレーザダイオードの駆動方法に係り、詳しくは、経年変化によるレーザダイオードの特性劣化に対してもレーザダイオードの駆動電流を最適化する技術に関するものであり、例えばディジタル光通信システムに適用して有効な技術に関するものである。
背景技術
レーザダイオードは駆動電流が発振閾値電流（単に閾値電流と称する）を越えると発光し、発光強度は、閾値電流を越えた分の変調電流に比例する。レーザダイオードの発光動作の応答速度を高速化するために、前記閾値電流若しくはその近傍の電流をバイアス電流として常時流しておき、データ信号に対応されるパルス電流として前記変調電流を、そのバイアス電流に重畳して流すことにより、光パルスを生成することができる。
光通信を安定に行なうには、発光時の光強度が一定であることが必要である。このとき、レーザダイオードの発光特性は温度に大きく依存する。すなわち、閾値電流は温度が高くなるに従って大きくされ、また、所定の発光強度を得るために必要な変調電流も温度が高くなるに従って大きくされる。また、レーザダイオードの発光特性は経年変化により劣化し、使用期間が長くなるに従って、閾値電流が大きくなり、所定の発光強度を得るために必要な変調電流も大きくなる。しかも、温度や経年変化に応じた上記特性変化は閾値電流と変調電流との間で相違する。
そのような特性変化に対し、レーザダイオードに対設されたフォトダイオードの電流からレーザダイオードの発光強度の平均レベルを検出し、この検出レベルの低下相当分だけバイアス電流を増加させることで、一定の発光強度を得ることができるようにしたオートパワーコントロール技術が従来採用されている。この技術について記載された文献の例としては特開平８−２０４２６８号公報がある。
しかしながら、上記従来技術では、バイアス電流だけを変化させ、変調電流については制御していない。このため、バイアス電流が閾値電流を越えれば、消光不良を生じ、逆にバイアス電流が閾値電流に比べて小さ過ぎれば消光遅延を生じる。要するに上記従来技術は、温度変化や経年変化によるレーザダイオードの閾値電流及び一定発光強度を得るための変調電流の変化に対して、バイアス電流と変調電流の総和だけを制御するに過ぎない。
一方、温度に応じた閾値電流と一定の発光強度を得るための変調電流との変化の双方に着目して、レーザダイオードの駆動電流を制御する技術が特開平６−６１５５５号公報に記載されている。すなわち、レーザダイオードの各動作温度毎に最適なバイアス電流と変調電流との比率を規定した電流比制御データをＲＯＭなどに用意し、レーザダイオードの動作温度の検出結果に従って電流比制御データをＲＯＭから読み出し、オートパワーコントロールされたレーザダイオードの駆動電流を参照し、この駆動電流に対して、前記電流比制御データに従って、バイアス電流と変調電流とを決定するものである。
しかしながら、上記従来技術は経年変化によるレーザダイオードの特性劣化については考慮されていない。本発明者の検討によれば、オートパワーコントロールによる駆動電流の増分が、周囲温度の変化によるものか、或いはレーザダイオードの経年変化による特性劣化によるものかを区別しなければ、バイアス電流及び変調電流の双方を最適化するのは難しいことが明らかにされた。
更にレーザダイオードの劣化に付随して出力光の波長も変動する。これは、レーザダイオードが劣化して必要な光出力を得るための駆動電流が増大することにより、レーザダイオードの活性層の温度が上昇し、出力波長が長波長側にシフトするために生ずる。活性層の温度を下げれば光出力波長は短波長側にシフトする。このような波長の変動は、例えば波長多重伝送を行なうシステムにおいて伝送信号の認識誤りを生じさせる。
本発明の目的は、光による情報伝送の信頼性を向上させることができる光伝送装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、周囲温度の変化及び経年変化によるレーザダイオードの特性劣化に対して消光不良及び発光遅延を最小限に抑えて光出力を一定に維持することができる光伝送装置を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、周囲温度の変化及び経年変化によるレーザダイオードの特性劣化に対して消光不良及び発光遅延を最小限に抑えてレーザダイオードを駆動する方法を提供することにある。
本発明のその他の目的は、発光出力波長の変化を緩和することができる光伝送装置を提供することにある。
発明の開示
本発明に係る光伝送装置は、レーザダイオードと、前記レーザダイオードにバイアス電流と当該バイアス電流に重畳される変調電流とを駆動電流として供給する電流供給回路と、前記レーザダイオードの発光強度が一定になるように前記駆動電流の不足を補う自動光出力制御回路と、前記レーザダイオードの周囲温度を検出する温度検出回路と、所定の発光強度を得るのに必要な変調電流とバイアス電流とを決定するための駆動制御データが所定の温度毎に格納される記憶手段と、前記温度検出回路で検出された温度に対応する駆動制御データを前記記憶手段から取得し、取得した駆動制御データに基づいて前記電流供給回路からレーザダイオードに供給すべき駆動電流を制御し、また、前記自動光出力制御回路によって発光強度一定にされたレーザダイオードに実際に供給される駆動電流を計測すると共に、計測された駆動電流とその時の検出温度に応ずる駆動制御データによって決まる駆動電流との差分が許容範囲を越えるか否かを検出し、許容範囲を越えたとき、前記駆動電流の差分をバイアス電流と変調電流の夫々の増分として規定するように前記記憶手段上の当該温度に係る駆動制御データを更新する制御手段とを含む。
前記駆動電流の増分の許容範囲とは、例えば、ある温度における駆動制御データによって形成される駆動電流に対して、自動光出力制御が行なわれたとき、消光不良や発光遅延が実質的に問題にならない範囲であり、例えばその数％程度の電流として規定することができる。
上記手段によれば、検出温度に対応した駆動制御データを用いてレーザダイオードの駆動電流を制御する。レーザダイオードの劣化判定に当たって、更にレーザダイオード周囲の温度を計測し、新たに計測された温度に応ずる駆動制御データによって規定される駆動電流と自動光出力制御によって形成されている実際の駆動電流との差分が許容値を越えているか否かを判定し、越えている場合に、レーザダイオードの劣化が進行していると判定する。したがって、自動光出力制御による駆動電流の増加が、レーザダイオードの劣化によるものか、周囲温度の変化によるものかは、確実に区別される。レーザダイオードの劣化判定に用いた前記駆動電流の差分に基づいて、当該温度に対応する駆動制御データを更新する。駆動制御データが更新された後は、当該更新された駆動制御データを用いてレーザダイオードの駆動電流を制御する。これにより、周囲温度の変化及び経年変化によるレーザダイオードの特性劣化の双方に対して、消光不良及び発光遅延を最小限に抑えて光出力を一定に維持することができる。
一旦駆動制御データが更新されると、当該温度下での駆動電流は更新された駆動制御データで決まるバイアス電流及び変調電流とされる。その後のレーザダイオードの劣化検出は、当該更新された駆動制御データで決定される駆動電流と自動光出力制御による駆動電流との差分が許容値を越えているか否かを判定することによって行なう。このように、レーザダイオードの劣化の進行が検出されると、先に格納されていた駆動制御データは、新たに取得された補正量を規定する情報を含む駆動制御データに更新され、その後は、更新された補正駆動制御データによってレーザダイオードの駆動電流が決定される。
前記駆動制御データは、バイアス電流と変調電流とを所定の温度毎に初期的に決定するための初期データと、後から初期データに追加される補正データとから構成することができる。このとき、前記補正データは、前記駆動電流の差分をバイアス電流と変調電流との夫々の増分として規定するためのデータとすることができる。更に詳しくは、前記制御手段は、前記駆動電流の差分データと、当該駆動電流の差分を１よりも小さな定率倍して得られた値をバイアス電流の増分データとして前記補正データに含めることができる。このとき制御手段は、前記初期データと補正データとからレーザダイオードの駆動電流を決定する場合、初期データに含まれる初期的なバイアス電流データと補正データに含まれるバイアス電流の増分データとの和によってバイアス電流を決定し、前記補正データに夫々含まれる駆動電流の差分データとバイアス電流の増分データとの差に前記初期データに含まれる初期的な変調電流データを加算して変調電流を決定することができる。
レーザダイオードの温度上昇に伴う波長変化を緩和するには、前記レーザダイオードを選択的に冷却可能な冷却素子を更に設け、前記制御手段は、初期駆動制御データによって規定される駆動電流又は補正駆動制御データと前記初期駆動制御データとによって規定される駆動電流に対して前記計測された駆動電流の差分が所定値に達する毎に、前記冷却素子にてレーザダイオードの周辺温度を所定温度づつ低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る光伝送装置の一例を光トランシーバを中心に示すブロック図である。
第２図はインタフェースボードとして構成される光伝送装置の全体を概略的に示すブロック図である。
第３図は光トランシーバの詳細な一例を示す回路図である。
第４図はダイオードに変調電流をパルス状に流すためのスイッチング制御回路の一例を示す回路図である。
第５図は駆動制御データテーブルの一例を示す説明図である。
第６図はＬＤの駆動電流と発光強度との関係を示す説明図である。
第７図はＬＤの温度特性を示す説明図である。
第８図は一定の温度環境下におけるＬＤの駆動電流Idに対する発光強度Pfの劣化寿命関係を示す説明図である。
第９図は駆動制御データテーブルを用いたＬＤの駆動制御と補正駆動制御データの生成手順を示すフローチャートである。
第１０図はオートパワーコントロールによる駆動電流の増分δIdとバイアス電流の増分δIbとの関係を例示した説明図である。
第１１図はＬＤの駆動制御の遷移をＬＤの特性劣化の進行に従って示したフローチャートである。
第１２図は冷却処理の詳細な一例を示すフローチャートである。
発明を実施するための最良の形態
《光伝送装置》
第１図には光伝送装置の一実施例が光トランシーバを中心に示されている。同図に示される光伝送装置１には、光トランシーバ１Ｔと光レシーバ１Ｒが代表的に示されている。前記光トランシーバ１Ｔは、特に制限されないが、夫々個別に半導体集積回路化されたレーザダイオードモジュール１０、ドライバ回路１１、入力回路１２及びマイクロコンピュータ１７を備える。前記光レシーバ１Ｒは、夫々個別に半導体集積回路化されたピンフォトダイオード１３、プリアンプ１４、メインアンプ１５、及び出力回路１６を備える。
前記レーザダイオードモジュール１０はレーザダイオード（ＬＤとも記す）１００とモニタ用のフォトダイオード（ＰＤとも記す）１０１を有し、レーザダイオード１００の光出力は光出力端子ＯＰＯＵＴに出力される。前記ピンフォトダイオード１３は光入力端子ＯＰＩＮから光信号を受ける。入力回路１２にはデータ入力端子ＤＴＩＮとクロック入力端子ＣＬＩＮに結合され、出力回路１６はデータ出力端子ＤＴＯＵＴとクロック出力端子ＣＬＯＵＴに接続されている。
前記入力回路１２はバッファメモリ１２０とＤ型フリップフロップ（Ｆ／Ｆ）等の入力バッファ１２１を有する。バッファメモリ１２０は端子ＣＬＩＮからのクロック信号に同期してデータ入力端子ＤＴＩＮからのデータ信号を順次格納する。バッファメモリ１２０に格納されたデータは、クロック入力端子ＣＬＩＮから供給されるクロック信号に同期して入力バッファ１２１に与えられ、波形整形されてドライバ回路１１に供給される。
ドライバ回路１１はＬＤドライバ１１０とオートパワーコントロール回路（ＡＰＣ）１１１を有する。ＬＤドライバ１１０は、ＬＤ１００に、その閾値電流に応ずるバイアス電流を流し、入力バッファ１２０から供給されるデータ信号に応じて、ＬＤ１００をオン／オフ制御するための変調電流を選択的にＬＤ１００に流す。
ＰＤ１０１は、ＬＤ１００が出力する光を光電変換し、ＬＤ１００の発光強度に応ずる電流を形成する。ＡＰＣ１１１は、前記ＰＤ１０１に流れる電流に基づいて、ＬＤ１００の発光強度が一定になるように、ＬＤ１００に流す駆動電流を補助的に制御する。前記バイアス電流と変調電流とに対する基本的な制御はマイクロコンピュータ１７がＬＤドライバ１１０に対して行なう。その詳細については後述する。前記ＬＤ１００の光出力は光出力端子ＯＰＯＵＴから光ファイバ等の伝送路に与えられる。
前記ピンフォトダイオード１３は伝送路から光入力端子ＯＰＩＮに供給された光信号を検出して受信信号電流に変換する。この受信信号電流は、プリアンプ１４で電圧信号に変換される。変換された電圧信号はメインアンプ１５に与えられる。メインアンプ１５は、入力された電圧信号をＥＣＬレベルまで増幅する。メインアンプ１５の出力を受ける出力回路１６は、タイミング抽出部１６０、識別部１６１及びフリップフロップのような出力バッファ１６２を有する。タイミング抽出部１６０は入力信号を２系統に分け、一方を遅延させ、これを他方と論理積を採り、例えば１５５．５２ＭＨｚのクロック成分を含むパルスを生成する。このパルスは図示を省略するＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタにより１５５．５２ＭＨｚのクロック成分のみが抽出され、それがリミット増幅されて、クロック信号が生成される。識別部１６１はメインアンプ１５からの入力信号を十分に増幅し、波形の上部と下部をスライスした信号に整形する。出力バッファ１６２は前記スライスされた信号を前記クロック信号を用いて波形整形（パルス幅歪みの抑圧）を行なう。出力バッファ１６２の出力がデータ出力端子ＤＴＯＵＴに与えられ、前記タイミング抽出部１６０で形成されたクロック信号がクロック出力端子ＣＬＯＵＴに与えられる。
第１図に示される光トランシーバ１Ｔは、マイクロコンピュータ１７を備える。このマイクロコンピュータ１７は、特に制限されないが、光レシーバ１Ｒの制御にも利用される。
前記マイクロコンピュータ１７は、特に制限されないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）１７０、ＲＡＭ（Random Access Memory：ランダムアクセスメモリ）１７１，ＲＯＭ（Read Only Memory：リードオンリメモリ）１７２、電気的消去及び書き込み可能な不揮発性記憶装置の一例であるフラッシュメモリ１７３、及び入出力回路（Ｉ／Ｏ）１７４などを有し、それらは内部バス１７５に結合されている。特に制限されないが、ＲＯＭ１７２は定数データ等を保有するマスクＲＯＭであり、ＲＡＭ１１７１はＣＰＵ１７０のワーク領域とされ、フラッシュメモリ１７３はＣＰＵ１７０の動作プログラムや駆動制御データ等を書き換え可能に保有する。
マイクロコンピュータ１７は、光伝送装置１を全体的に制御する回路である。ＬＤ１００の駆動制御データはフラッシュメモリ１７３に格納される。ＣＰＵ１７０は、ＬＤ１００を駆動して光伝送を行うとき、後述の温度センサ１１２で検出された温度に応ずる駆動制御データをフラッシュメモリ１７３から読出し、読出したデータに基づいてＬＤドライバ１１０によるＬＤ１００の駆動制御を行う。すなわち、ＬＤ１００の温度特性に基づいて作成されたデータテーブル（駆動制御データテーブル）をフラッシュメモリ１７３に用意し、ＣＰＵ１７０は、ＬＤ１００が必要とする光出力や温度等に応じて、当該ＬＤ１００の温度特性に即してその駆動電流を制御する。駆動電流の制御内容については後述する。その他に、マイクロコンピュータ１７は前記プリアンプ１４のゲインを切り換え制御したりする。
前記マイクロコンピュータ１７は、マイクロコンピュータインタフェース端子（マイコンインタフェース端子とも称する）ＭＣＩＦを介して光伝送装置内の図示を省略するプロトコルコントローラなどに接続され、送受信制御の指示などが与えられる。マイコンインタフェース端子ＭＣＩＦは、マイクロコンピュータ１７のモード端子、及び入出力回路の所定のポートに接続される。
マイクロコンピュータ１７はユーザプログラムモードのほかに例えばブートモードを有する。マイクロコンピュータ１７にユーザプログラムモードが設定されると、ＣＰＵ１７０はフラッシュメモリ１７３に格納されている動作プログラムを実行する。ブートモードは、フラッシュメモリ１７３をマイクロコンピュータ１７の外部から直接書き換え可能にする動作モードである。マイクロコンピュータ１７にブートモードが設定されると、入出力回路１７４はフラッシュメモリ１７３を外部から直接書き換え可能な信号入出力状態にされる。すなわち、ブートモードが設定されると、書き換え用の高電圧、プログラム信号、アドレス及びデータをマイコンインタフェース端子ＭＣＩＦを介して前記フラッシュメモリ１７３との間でやりと可能になる。このブートモードを用いて、フラッシュメモリ１７３に前記駆動制御データを初期的に書き込んだり、ＣＰＵ１７０の動作プログラムを書き込むことができる。更にフラッシュメモリ１７３の書き換えも可能である。フラッシュメモリ１７３へのデータ書き込み／書き換えは、マイクロコンピュータ１７のユーザプログラムモードでも可能にされ、ＣＰＵ１７０の制御により、フラッシュメモリ１７３に書き込まれている駆動制御データを書き換えることができる。
第２図には光伝送装置の全体的なブロック図が示される。同図に示される光伝送装置は、特に制限されないが、ＡＴＭ交換機等を構成する多数のインタフェースボードの内の１枚のインタフェースボードを構成する。前記光トランシーバ１Ｔ及び光レシーバ１Ｒは光ファイバにより光幹線網に接続される。光トランシーバ１Ｔ及び光レシーバ１Ｒの後段には、ＳＵＮＩ（Serial User Network Interface）３が設けられており、ＳＵＮＩ３における光トランシーバ１Ｔとの接続部ではデータのシリアル・パラレル変換を行い、ＳＵＮＩ３における光レシーバ１Ｒとの接続部ではデータのパラレル・シリアル変換を行う。プロトコルコントローラ４は、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode：非同期通信モード）をサポートする場合、データセルの組み立て／分解やデータセルの多重／分離を行なう。送信信号は、パラレル入力回路６及び送信バッファ５を介してプロトコルコントローラ４に与えられる。受信信号は、プロトコルコントローラ４から受信バッファ７を介してパラレル出力回路８に与えられる。パラレル入力回路６及びパラレル出力回路８は例えば図示を省略するインタフェースケーブルなどを介して別の交換機に接続される。
《光トランシーバ》
第３図には前記光トランシーバ１Ｔの詳細な一例が示されている。前記ＬＤドライバ１１０は、ＬＤ１００に流すバイアス電流を決定するトランジスタＴｒ１と、ＬＤ１００に供給する変調電流を決定するトランジスタＴｒ２とを、電流源トランジスタとして備える。トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４はＬＤ１００に流す変調電流のオン／オフを制御するためのスイッチング用のトランジスタである。前記トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４はｎｐｎ型のバイポーラトランジスタとされる。
前記トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４は並列接続され、その共通エミッタが前記トランジスタＴｒ２のコレクタに接続され、当該トランジスタＴｒ２のエミッタは抵抗Ｒ２を介して接地電圧ＧＮＤに結合されている。前記トランジスタＴｒ３のコレクタにはＬＤ１００のカソードが結合され、当該ＬＤ１００のアノードと前記トランジスタＴｒ４のコレクタは電源電圧Ｖｃｃに共通接続されている。
前記トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４のスイッチング制御回路１１４は、第４図にその詳細な一例が示されるように、トランジスタＴｒ５とＴｒ６の直列回路と、トランジスタＴｒ７とＴｒ８の直列回路とが電源電圧Ｖｃｃと接地電圧ＧＮＤの間に配置されている。トランジスタＴｒ５〜Ｔｒ８はｎｐｎ型バイポーラトランジスタとされる。トランジスタＴｒ６，Ｔｒ８のベースは所定の電圧でバイアスされ、トランジスタＴｒ５，Ｔｒ７の負荷抵抗として機能される。換言すれば、トランジスタＴｒ５とＴｒ６の直列回路と、トランジスタＴｒ７とＴｒ８の直列回路は、それぞれエミッタフォロア回路を構成し、トランジスタＴｒ５のエミッタが前記トランジスタＴｒ３のベースに、トランジスタＴｒ７のエミッタが前記トランジスタＴｒ４のベースに結合されている。
前記トランジスタＴｒ５，Ｔｒ７のベースは差動出力アンプＡＭＰの差動出力が供給され、その入力が反転されると、トランジスタＴｒ３とＴｒ４のベース電位の状態が反転されるようになっている。アンプＡＭＰには前記セレクタ１２１の出力が供給される。
前記トランジスタＴｒ３のベース電位が高レベルにされるとトランジスタＴｒ３は飽和状態に移行され、トランジスタＴｒ４のベースが高レベルにされるとトランジスタＴｒ４は飽和状態に移行される。トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４の飽和状態への移行は相補的に行われ、これにより、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４が相補的にスイッチング動作されることにより、電流源トランジスタＴｒ２を介してＬＤ１００にパルス状の変調電流が流されることになる。
第３図に示されるように、前記トランジスタＴｒ１はそのコレクタが前記トランジスタＴｒ３のコレクタに結合され、そのエミッタが抵抗Ｒ１を介して接地電圧ＧＮＤに結合されている。このトランジスタＴｒ１はそれに印加されるベース電圧に従ってＬＤ１００に閾値電流に相当するバイアス電流を流す。
前記ＰＤ１０１は抵抗Ｒ３に直列接続されて電源電圧Ｖｃｃと接地電圧ＧＮＤとの間に逆方法接続状態で配置されている。ＰＤ１０１はＬＤ１００から出力される発光強度に応じた電流を流す。
第３図において前記マイクロコンピュータ１７の入出力回路１７４は、ディジタル信号をアナログ信号に変換するディジタル・アナログ変換回路（Ｄ／Ａ）１７６、アナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）１７７、タイマ１７９及びその他の入出力回路１７８に分けて示されている。前記Ｄ／Ａ１７６は３個のＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ３を有し、Ａ／Ｄ１７７は４個のＡ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ１〜ＡＤＣ４を有する。
Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ３は、ＣＰＵ７によってアクセスされる固有のレジスタを有し、後述する冷却用ドライバ２０１の駆動信号を出力する。Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２は、ＣＰＵ１７０によってアクセスされる固有のレジスタを夫々が有し、対応するレジスタの値をＤ／Ａ変換して、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベースバイアス電圧を出力する。特に制限されないが、前記Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２，ＤＡＣ３は、８ビットのディジタル信号を２５６階調でアナログ信号に変換する。
上記により、光出力のオン／オフ制御に従ってトランジスタＴｒ３に流されるべき変調電流は、ＣＰＵ１７０によりＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ２に設定される駆動制御データによって決定される。ＬＤ１００に流すべきバイアス電流は、ＣＰＵ１７０によりＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１に設定される駆動制御データによって決定される。
このように、ＣＰＵ１７０は、Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２に設定する駆動制御データに従って、ＬＤ１００に流すことができる変調電流とバイアス電流を個々に且つ任意に制御することができる。したがって、光伝送モジュール１の使用条件（使用雰囲気温度）に対してＬＤ１００等の温度特性に即したデータをＣＰＵ１７０がＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２に設定することにより、換言すれば、そのときの使用環境温度におけるＬＤ１００の閾値電流相当のバイアス電流に対応するデータをＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１に設定し、必要な発光強度をその温度下で得るために前記バイアス電流に加えられるべき変調電流に対応されるデータをＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ２に設定することにより、消光誤差や発光遅延無くＬＤ１００を発光駆動することが可能になる。
また、前記Ａ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ１〜ＡＤＣ４は、順次トランジスタＴｒ１のエミッタ電圧、トランジスタＴｒ２のエミッタ電圧、ＰＤ１０１のアノード電圧、温度センサ１１２の出力電圧の入力に割り当てられ、割り当てられた入力電圧に対するＡ／Ｄ変換結果をＣＰＵ１７０によってアクセス可能に保持する夫々に固有のレジスタを有する。特に制限されないが、前記Ａ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ１〜ＡＤＣ４は、１０ビットの変換精度を持っている。
これにより、ＣＰＵ１７０は、トランジスタＴｒ１に流れるバイアス電流、トランジスタＴｒ２に流れる変調電流、ＰＤ２０１に流れる電流、温度センサ１０の出力を、夫々必要に応じてＡ／Ｄ変換回路１７７を介してモニタすることができる。それら情報をＣＰＵ１７０がモニタする動作は、特に制限されないが、前記タイマ１７９からのタイマ割込みをＣＰＵ１７０が受け取る度に行なうことができる。
前記モニタＰＤ１０１の出力はオートパワーコントロール（自動光出力制御）にも利用可能にされる。第１図に示されるＡＰＣ１１１は例えば第３図に示されるコンパレータ１１３及びＡＰＣ制御回路１１５によって構成される。すなわち、コンパレータ１１３は、ＬＤ１００の実際の発光強度に応じてＰＤ１０１に流れる電流に応じたアノード電圧を入力し、入力した電圧が所要の発光強度に応ずる参照電位Ｖｒｅｆよりも小さいか否かを判定し、その判定結果に応じた信号をＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１の出力信号に重畳してトランジスタＴｒ１のベース電極に供給し、トランジスタＴｒ１を介してＬＤ１００に流すバイアス電流を増減する。ＡＰＣ制御回路１１５は参照電位Ｖｒｅｆを形成する回路であり、ＬＤ１００の発光強度に応じてＰＤ１０１に流れる電流の平均値とそのときの前記アンプＡＭＰの入力信号に対する平均値（マーク率）とに基づいて参照電位Ｖｒｅｆを形成する。特に制限されないが、オートパワーコントロールは、前記Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１の出力に基づくバイアス電流制御に対して補助的とされる。すなわち、Ｄ／Ａ１７６の出力に基づくバイアス電流及び変調電流では追従させることのできない誤差を補う。
前記ＣＰＵ１７０はＡ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ３を介してＰＤ１０１のアノード電圧をモニタし、ＬＤ１００の実際の発光強度を認識し、実際の発光強度が目標発光強度に対して低下した状態などを検出することができる。ＣＰＵ１７０は、トランジスタＴｒ１のエミッタ電圧をＡ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ１を介してモニタし、モニタした電圧を電流に換算し、換算された電流値とＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１を介してトランジスタＴｒ１に流そうとするバイアス電流とを比較し、その相違に基づいて、バイアス電流の異常を検出することができる。同様にＣＰＵ１７０は、トランジスタＴｒ２のエミッタ電圧をＡ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ２を介してモニタし、モニタしたエミッタ電圧を電流に換算し、換算した電流とＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ２を介してトランジスタＴｒ２に流そうとする変調電流とを比較し、その相違に基づいて、変調電流の異常を検出することができる。
また、ＣＰＵ１７１０は、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のエミッタ電圧をＡ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ１、ＡＤＣ２を介してモニタし、モニタした電圧を電流に換算することにより、実際にＬＤ１００に流れる駆動電流（バイアス電流と変調電流の合計）を計測する事ができる。この計測電流には、オートパワーコントロールによるバイアス電流の増分も含まれる。したがて、ＣＰＵ１７０は、そのように計測された駆動電流と、Ｄ／Ａ変換チャンネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２を介してトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２に供給しようとする駆動電流との差分を把握することができる。
《ＬＤの駆動制御データ》
前記ＬＤ１００に供給すべき変調電流とバイアス電流とを決定するための駆動制御データは、駆動制御データテーブルに格納されている。この駆動制御データテーブルは、所定の目標光出力を得るためにＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２に設定すべきデータを使用環境温度毎に備え、マイクロコンピュータ１７０のフラッシュメモリ１７３に形成される。
第５図には前記駆動制御データテーブルＴＢＬの一例が示される。駆動制御データテーブルＴＢＬは、初期データ領域Ｅiniと補正データ領域Ｅcorとを有し、各領域Ｅini，Ｅcorは温度毎に対応されている。
初期データ領域ＥiniにはＬＤ１００の初期の温度特性に応じた初期データが格納される。初期データは目的とする発光強度を得るためのバイアス電流及び変調電流を温度毎に決定するためのデータであり、例えば０．８ｍＷのような一定の発光強度を得るために必要な初期バイアス電流Ib(0)のデータ、初期変調電流Imod(0)のデータ及びそれらの合計電流（駆動電流）Id(0)のデータを、所定の温度毎に保有する。
前記ＬＤ１００の駆動電流(Id)と発光強度(P0)との関係は例えば第６図に示される。同図には、代表的に示された温度Ｔｉ，Ｔｊ，Ｔｋにおける、バイアス電流Ib(Ti),Ib(Tj),Ib(Tk)と、閾値電流Ith(Ti),Ith(Tj),Ith(Tk)と、変調電流Imod(Ti)，Imod(Tj)，Imod(Tk)とが示されている。前記バイアス電流は、例えば閾値電流の大凡９０％の電流に設定される。第６図より明らかなように、一定発光強度を得ようとするとき、温度が高くなれば、それに従って閾値電流及び変調電流の双方を大きくしなければなない。一方、第７図にはＬＤ１００の温度特性が示される。同図から明らかなように、温度(T)に対して閾値電流Ith及び駆動電流Idは非線形特性を示すため、バイアス電流Ib及び変調電流Imodも同様に、温度(T)に対して非線形に制御する必要がある。特に、温度が高くなるに従って閾値電流Ithは急激に増大するため、バイアス電流Ibを温度に対して単に線形的に変化させる制御手法では、バイアス電流を最適に設定することは困難である。すなわち、オートパワーコントロールを行なっている場合は、温度が変動すると、光強度が一定になるようにＬＤ１００の駆動電流が増減するが、閾値電流Ithの変動に対してバイアス電流の設定が追従できず、同様に変調電流Imodも最適値に設定できない。前記光トランシーバ１Ｔにおいては、初期のＬＤ１００の閾値電流Ith及び駆動電流Idに係る温度特性に即した最適なバイアス電流Ib(0)及び変調電流Imod(0)のデータを所定の温度毎に前記初期データ領域Ｅiniに格納しておく。したがって、ＬＤ１００の各温度に対応する初期バイアス電流Ib(0)及び初期変調電流Imod(0)のデータを用いてＬＤ１００を駆動すれば、発光遅延及び消光不良を実質的に解消することができる。
第５図に示される前記補正データ領域Ｅcorには、初期データによって規定されるバイアス電流及び変調電流に重畳される電流を規定する補正データとして差分バイアス電流δIbのデータ、差分駆動電流δIdのデータを有する。補正データ領域Ｅcorに格納される駆動電流Id(t)のデータは、前記初期的なバイアス電流Ib(0)のデータ及び変調電流Imod(0)のデータで規定される駆動電流Id(0)に、差分駆動電流δIdのデータで規定される電流を重畳した電流を意味するデータである。尚、第５図に示された駆動制御データは、便宜上ｍA単位のデータとして図示されているが、実際には、そのような電流値を規定する温度毎のディジタルデータとされる。
第８図には一定の温度環境下におけるＬＤ１００の駆動電流Idに対する発光強度Pfの寿命劣化前後の関係が示されている。第８図において（０）はＬＤ１００の初期的なId-Pf特性の一例を示し、（ｔ）は所定期間経過後におけるＬＤ１００のId-Pf特性の一例を示す。（ｔ）で示される特性は、経年変化によって劣化した特性であり、同一発光強度を得るにはバイアス電流も変調電流も増大させなければならない。経年変化によって特性が（０）から（ｔ）の状態に劣化したとき、同一発光強度を得るには、（０）で示される特性に対して全体の駆動電流をδIdを増やさなければならない。（０）で示される初期的な特性に対する駆動電流は前記初期データによって決定することができ、特性が劣化したとき、ＣＰＵ１７０は、バイアス電流をδIb増やし、変調電流をδId−δIb増やすようにＬＤ１００の駆動電流制御を行なう。ＬＤの特性劣化によるバイアス電流や変調電流の増分を決定するデータが、前記差分電流δIb,δIdのデータである。例えば、ＬＤ１００の温度が７３℃のとき、第５図に示される温度７３℃のデータを用いて、特性劣化したＬＤ１００を駆動する場合、Ib(0)＋δIbの値によってバイアス電流を決定し、Imod(0)＋δId−δIbの値によって変調電流を決定する。
第５図に示される初期データ領域Ｅiniには、目的とする発光強度に対応される所定温度毎の電流Ib(0)，Imod(0)，Id(0)のデータが初期的に格納される。それら電流Ib(0)，Imod(0)，Id(0)のデータは、例えば、前記マイコンインタフェースＭＣＩＦを介して外部からダウンロードされ、ダウンロードされたデータをＣＰＵ１７０による制御でフラッシュメモリ１７３に書込むことができる。或いは、マイクロコンピュータの製造工程において、ブートプログラムモードで書込むことも可能である。
第５図に示される補正データ領域Ｅcorは当初、“０”のような値に初期化されており、ＬＤ１００の劣化の度合いに応じて、ＣＰＵ１７０が補正駆動制御データを演算して格納する。一旦格納された補正駆動制御データはＬＤの劣化が進行する毎に更新される。
《ＬＤの駆動制御》
前記駆動制御データテーブルを用いたＬＤ１００の駆動制御と補正駆動制御データの生成手順を第９図に基づいて説明する。
パワーオンリセット（Ｓ１）の後、ＣＰＵ１７０は、後述の冷却処理を経て、温度検出を行なう（Ｓ２）。温度検出は前記Ａ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ４を介して温度センサ１１２による検出データを取得することによって行なわれる。そして、ＣＰＵ１７０は、前記検出温度に対応する初期駆動制御データと補正駆動制御データとを駆動制御データテーブルＴＢＬから読み込む（Ｓ３）。読み込まれるデータは、前記初期バイアス電流Ib(0)のデータ、初期変調電流Imod(0)のデータ、それらを合計した駆動電流Id(0)のデータ、差分バイアス電流δIbのデータ、差分駆動電流δIdのデータ、駆動電流Id(t)のデータとされる。読み込んだデータに基づいてＣＰＵ１７０は、Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１にIb(0)＋δIbのデータを設定し、トランジスタＴｒ１を介してＬＤ１００に供給するバイアス電流制御を行なう（Ｓ４）。また、ＣＰＵ１７０は、Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ２にImod(0)＋δId−δIbのデータを設定し、トランジスタＴｒ２を介してＬＤ１００に供給する変調電流制御を行なう（Ｓ５）。駆動制御データテーブルＴＢＬの補正データ領域Ｅcorは全ビット”０”のような所定の初期化コードで満たされているから、光伝送制御装置１の使い初めの時点では、δId＝０、δIb＝０にされている。バイアス電流制御及び変調電流制御が開始されると共にＡＰＣ１１１によるオートパワーコントロールが働くことにより、発光強度一定の制御が行われる。
所定インターバルを経過すると、タイマ割り込みなどにより、ＣＰＵ１７０は、前述と同様に温度検出を行ない（Ｓ６）、検出温度に対応する欄のId(0)とId(t)のデータを読み込む。Id(t)＝０であれば、Id(0)をその検出温度に対応する駆動電流として認識し、Id(t)≠０であれば、Id(t)をその時の検出温度に対する駆動電流として認識する（Ｓ７）。このように認識された駆動電流（単に規定駆動電流Idreguとも称する）は、ステップＳ２とは異なる温度検出ステップＳ６で検出された温度に基づくものであるから、雰囲気温度が変わっていれば、前記ステップＳ４，Ｓ５で設定された駆動電流とは相違することもある。
次いでＣＰＵ１７０は、前記ステップＳ４，Ｓ５による駆動電流制御下でオートパワーコントロールされて実際にＬＤ１００に供給されている駆動電流を、Ａ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ１，ＡＤＣ２を介してトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のエミッタ電圧値を取得することによって計測する（Ｓ８）。このようにして計測された実際の駆動電流を単にモニタ駆動電流Idmoniと称する。
ＣＰＵ１７０は、計測されたモニタ駆動電流Idmoniが前記規定駆動電流Idreguに対して許容範囲Ｘを越えて増大したか否かを判定する（Ｓ９）。前記許容範囲Ｘは、例えばその時の温度における規定駆動電流Idreguに対して、オートパワーコントロールによるバイアス電流の増分による消光不良や発光遅延が実質的に問題にならない範囲であり、例えば規定駆動電流Ireguの数％程度の電流である。すなわち、モニタ駆動電流Idmoniが前記規定駆動電流Idreguに対して許容範囲Ｘを越えているか否かを、ＬＤ１００に無視し得ない特性劣化を生じているか否かの判定指標とする。
許容範囲Ｘを越えていなければ、ステップＳ６で検出された温度に関し、ＬＤ１００には無視し得ない特性劣化が生じていないとみなし、前記ステップＳ２の処理に戻され、再度温度検出を経て、対応する温度の駆動制御データにてＬＤ１００の駆動電流制御が更新される。
前記許容範囲Ｘを越えていることが検出されると、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ６で検出された温度に関し、ＬＤ１００には無視し得ない特性劣化が生じているとみなし、ステップＳ１０の処理を行なう。先ず、前記ステップＳ８で取得したモニタ駆動電流Idmoniのデータを、特性劣化後の駆動電流Id(t)のデータとし、モニタ駆動電流Idmoniと規定駆動電流Idreguとの差分データを補正用の差分駆動電流δIdのデータとし、また、δId・αの演算によって補正用の差分バイアス電流δIbのデータを取得する。そして、ＣＰＵ１７０は、前記特性劣化後の駆動電流Id(t)のデータ、補正用の差分駆動電流δIdのデータ、補正用の差分バイアス電流δIbのデータを、ステップＳ６で検出された温度に対応される欄の補正データ領域Ｅcorに書込む。これにより、ステップＳ６で検出された温度の欄の補正データ領域Ｅcorには、ＬＤ１００に生じている無視し得ない特性劣化に応ずる補正データが設定される。
その後、前記ステップＳ２の処理に戻され、再度温度検出を経て、対応する温度の駆動制御データにてＬＤ１００の駆動電流制御が更新される。
ここで、ステップＳ１０における前記δIb＝δId・αの演算式は、実験データより近似的に決定した一例であり、特性劣化後のＬＤ１００の閾値電流を越えず、また、発光遅延が大きくなり過ぎず、しかも発光波形に不所望な変形を生じない範囲でαの値を決定すればよく、例えば、α＝０．８とすることができる。すなわち、レーザダイオードの特性が劣化していくとき、オートパワーコントロールによる駆動電流の増分δIdと、バイアス電流の増分δIbとの関係につき、本発明者が検討したところ、実験により、第１０図に示される傾向を得ることができた。これに基づいて、前記計測された駆動電流の増分δIdを１よりも小さな定数α倍し、これによって得られた値をバイアス電流の増分δIbとし、前記計測された駆動電流の増分δIdと前記バイアス電流の増分δIbとの差を変調電流の増分とすれば、レーザダイオードの劣化の進行に応じて、一定発光強度を得るための駆動電流の増加分が漸次増大するという傾向によく適合することが明らかにされた。したがって、駆動電流の増分の許容範囲を前述の数％程度の電流値とし、前述のように、レーザダイオードの劣化の進行度合に応じて補正データを更新するという手法が採用されている場合には、補正データの演算が極めて簡単になり、しかも実用に耐え得る精度を保証することができる。
第１１図にはＬＤの特性劣化を考慮した上記駆動制御内容をＬＤの劣化の進行に即して示してある。第１１図は表示形式を簡単にするためにＬＤ１００の温度は一定の温度に着目したものとされる。光伝送装置の稼動当初はＬＤの実質的な特性劣化はないから、ＬＤ１００は実質的に初期バイアス電流Ib(0)のデータ及び初期変調電流Imod(0)のデータによって駆動される（Ｔ１）。そして前記Idmoni−Idregu＞Xによって、顕在化されたＬＤ１００の劣化が検出されると（Ｔ２）、前述のようにして駆動電流Id(t)、差分電流δId、差分バイアス電流δIbに関する補正データが駆動制御データテーブルＴＢＬの対応する温度欄に登録される（Ｔ３）。補正データが登録された温度下でのＬＤ１００は、Ib(0)＋δIbによってバイアス電流制御され、Imod(0)＋δId−δIbで変調電流制御される（Ｔ４）。更にＬＤの劣化が進行すると、前記Idmoni−Idregu＞XによりＬＤ１００の劣化が検出される（Ｔ５）。このときのIdreguは、Ｔ４における駆動電流制御と同様に、補正データを考慮して決定される。したがって、次のＴ６で求められる、駆動電流Id(t)、差分電流δId、差分バイアス電流δIbに関する補正データは、それまでに用いられている補正データを考慮して決定される。このようにして求められた駆動電流Id(t)、差分電流δId、差分バイアス電流δIbに関する新たな補正データは駆動制御データテーブルＴＢＬの対応する温度欄に登録され、補正データが更新される（Ｔ６）。以下、ＬＤ１００の劣化が特定の限界値に達するまでＴ４〜Ｔ６が繰り返され、その度に、補正データが更新されていく。尚、ＬＤ１００の劣化の限界値は、バイアス電流がIb(0)のデータで決まる電流値の２倍になっととき、といように定義でき、その状態は、Ａ／Ｄ変換チャンネルＡＤＣ１を介してサンプリングしたバイアス電流のデータとIb(0)のデータとを比較することによって簡単に把握することができる。
特性劣化を考慮したＬＤ１００の駆動制御手法によれば、検出温度に対応した駆動制御データを用いてＬＤ１００の駆動電流を制御する。ＬＤ１００の劣化判定に当たって、更にＬＤ１００周囲の温度を計測し、新たに計測された温度に応ずる駆動制御データによって規定される駆動電流とオートパワーコントロールによって形成されている実際の駆動電流との差分δIdが許容値を越えているか否かを判定し、越えている場合に、ＬＤ１００の劣化が進行していると判定する。したがって、オートパワーコントロールによる駆動電流の増加が、ＬＤ１００の劣化によるものか、周囲温度の変化によるものかは、確実に区別される。ＬＤ１００の劣化判定に用いた前記駆動電流の差分δIdに基づいて、当該温度に対応する駆動制御データを更新する。駆動制御データが更新された後は、当該更新された駆動制御データを用いてＬＤ１００の駆動電流を制御する。これにより、周囲温度の変化及び経年変化によるＬＤ１００の特性劣化の双方に対して、消光不良及び発光遅延を最小限に抑えて光出力を一定に維持することができる。
《波長変動の緩和》
ＬＤ１００の駆動電流は特性劣化が進行するにしたがって増大される。駆動電流の増大は温度上昇を引き起こす。レーザダイオードにおいて、１℃の温度変化に対する波長変動は通常０．０７ｎｍであること、バイアス電流が３０ｍＡ増加する毎に波長が０．１ｎｍ程度変動することが知られている。波長多重伝送や高速光伝送においては、波長変動を厳しく制御することが要求される。この要求を満足するために、第３図の光伝送装置には、ペルチェ素子などの冷却素子２００と、冷却用ドライバ２０１と、冷却用ドライバ２０１に駆動データを供給するＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ３とを付加することができる。
波長変動を緩和するための構成が付加される場合、ＣＰＵ１７０は第９図に示される冷却処理を行なう。冷却処理の詳細な一例は第１２図に示される。冷却処理においては、前記ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ８と同様の、温度検出処理（Ｓ１１）、規定駆動電流Idreguの認識処理（Ｓ１２）及びモニタ駆動電流Idmoniの取得処理（Ｓ１３）が行なわれる。そして規定駆動電流Idreguとモニタ駆動電流Idmoniとの差分が所定値Ｙを越えたか否かの判定が行なわれる（Ｓ１４）。ここで、０．１ｎｍ以上の波長変動を緩和したいとするなら、０．１ｎｍの波長変動は駆動電流の増分が３０ｍＡ程度で生じ、それはＬＤ１００の約１．４℃の温度上昇に対応されるから、前記値Ｙは、例えば１５ｍＡ又は３０ｍＡ等を意味する値とすることができる。ステップＳ１４の判定結果が値Ｙを越えている場合には、ＬＤ１００の温度を所定温度低下させるための冷却用駆動データをＤ／Ａ変換チャンネルＤＡＣ３を介して冷却用ドライバ２０１にロードして冷却素子２００を動作させる。例えば値Ｙが１５ｍＡに相当する値ならば、ＬＤ１００の温度を０．７℃低下させ、値Ｙが３０ｍＡに相当する値ならば、ＬＤ１００の温度を１．４℃低下させる制御を行なう。
ＬＤ１００の特性劣化による駆動電流の増大に対し、冷却による波長変動の緩和と、駆動制御データの補正処理とは、相互に独立的に行なわれる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づいて具体的に説明したが本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
例えば、光伝送装置１が出力すべき発光出力は、それが置かれている通信環境に従って物理的に決定さる性質のものであり、例えば、ＣＰＵ１７０の動作プログラム、又は外部からの指示、或いはディップスイッチのような回路からの信号によってＣＰＵ１７０に通知することができる。駆動制御データテーブルが保持する駆動制御データが対応する発光強度と、指示された発光強度とが相違する場合、駆動制御データテーブルの駆動データを、双方のデータの比率に応じた比率倍して用いることができる。
初期駆動制御データは、光トランシーバ１Ｔを実際に動作させ、実際にレーザダイオードに流れる電流の計測結果に基づいて生成することができる。このような生成手法を用いれば、レーザダイオードの温度特性とＬＤドライバのトランジスタの温度特性の相違が考慮された初期駆動制御データを得ることができる。
また、光伝送装置は第２図で説明したインタフェースボードの態様に限定されない。例えば、光トランシーバをケーシングに内蔵した光トランシーバモジュール若しくは光伝送モジュールとしての形態も採り得る。また、ＬＤの駆動データ設定処理（第９図のＳ２〜Ｓ５）と、ＬＤの特性劣化に応じたデータ補正処理（第９図のＳ６〜Ｓ１０）と、冷却処理との順番は第９図に限定されない。
産業上の利用可能性
本発明は、電話やＩＳＤＮの加入者系に光ファイバーを導入したＰＤＳ（Passive Double Star）等の光伝送システム、更にはＡＴＭ−ＬＡＮ（Asynchronous Transfer Mode - Local Area Network）等に広く適用することができる。
本発明は、レーザダイオードを有する光伝送装置、更にはレーザダイオードの駆動方法に係り、詳しくは、経年変化によるレーザダイオードの特性劣化に対してもレーザダイオードの駆動電流を最適化する技術に関するものであり、例えばディジタル光通信システムに適用して有効な技術に関するものである。
背景技術
レーザダイオードは駆動電流が発振閾値電流（単に閾値電流と称する）を越えると発光し、発光強度は、閾値電流を越えた分の変調電流に比例する。レーザダイオードの発光動作の応答速度を高速化するために、前記閾値電流若しくはその近傍の電流をバイアス電流として常時流しておき、データ信号に対応されるパルス電流として前記変調電流を、そのバイアス電流に重畳して流すことにより、光パルスを生成することができる。
光通信を安定に行なうには、発光時の光強度が一定であることが必要である。このとき、レーザダイオードの発光特性は温度に大きく依存する。すなわち、閾値電流は温度が高くなるに従って大きくされ、また、所定の発光強度を得るために必要な変調電流も温度が高くなるに従って大きくされる。また、レーザダイオードの発光特性は経年変化により劣化し、使用期間が長くなるに従って、閾値電流が大きくなり、所定の発光強度を得るために必要な変調電流も大きくなる。しかも、温度や経年変化に応じた上記特性変化は閾値電流と変調電流との間で相違する。
そのような特性変化に対し、レーザダイオードに対設されたフォトダイオードの電流からレーザダイオードの発光強度の平均レベルを検出し、この検出レベルの低下相当分だけバイアス電流を増加させることで、一定の発光強度を得ることができるようにしたオートパワーコントロール技術が従来採用されている。この技術について記載された文献の例としては特開平８−２０４２６８号公報がある。
しかしながら、上記従来技術では、バイアス電流だけを変化させ、変調電流については制御していない。このため、バイアス電流が閾値電流を越えれば、消光不良を生じ、逆にバイアス電流が閾値電流に比べて小さ過ぎれば消光遅延を生じる。要するに上記従来技術は、温度変化や経年変化によるレーザダイオードの閾値電流及び一定発光強度を得るための変調電流の変化に対して、バイアス電流と変調電流の総和だけを制御するに過ぎない。
一方、温度に応じた閾値電流と一定の発光強度を得るための変調電流との変化の双方に着目して、レーザダイオードの駆動電流を制御する技術が特開平６−６１５５５号公報に記載されている。すなわち、レーザダイオードの各動作温度毎に最適なバイアス電流と変調電流との比率を規定した電流比制御データをＲＯＭなどに用意し、レーザダイオードの動作温度の検出結果に従って電流比制御データをＲＯＭから読み出し、オートパワーコントロールされたレーザダイオードの駆動電流を参照し、この駆動電流に対して、前記電流比制御データに従って、バイアス電流と変調電流とを決定するものである。
しかしながら、上記従来技術は経年変化によるレーザダイオードの特性劣化については考慮されていない。本発明者の検討によれば、オートパワーコントロールによる駆動電流の増分が、周囲温度の変化によるものか、或いはレーザダイオードの経年変化による特性劣化によるものかを区別しなければ、バイアス電流及び変調電流の双方を最適化するのは難しいことが明らかにされた。
更にレーザダイオードの劣化に付随して出力光の波長も変動する。これは、レーザダイオードが劣化して必要な光出力を得るための駆動電流が増大することにより、レーザダイオードの活性層の温度が上昇し、出力波長が長波長側にシフトするために生ずる。活性層の温度を下げれば光出力波長は短波長側にシフトする。このような波長の変動は、例えば波長多重伝送を行なうシステムにおいて伝送信号の認識誤りを生じさせる。
本発明の目的は、光による情報伝送の信頼性を向上させることができる光伝送装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、周囲温度の変化及び経年変化によるレーザダイオードの特性劣化に対して消光不良及び発光遅延を最小限に抑えて光出力を一定に維持することができる光伝送装置を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、周囲温度の変化及び経年変化によるレーザダイオードの特性劣化に対して消光不良及び発光遅延を最小限に抑えてレーザダイオードを駆動する方法を提供することにある。
本発明のその他の目的は、発光出力波長の変化を緩和することができる光伝送装置を提供することにある。
発明の開示
本発明に係る光伝送装置は、レーザダイオードと、前記レーザダイオードにバイアス電流と当該バイアス電流に重畳される変調電流とを駆動電流として供給する電流供給回路と、前記レーザダイオードの発光強度が一定になるように前記駆動電流の不足を補う自動光出力制御回路と、前記レーザダイオードの周囲温度を検出する温度検出回路と、所定の発光強度を得るのに必要な変調電流とバイアス電流とを決定するための駆動制御データが所定の温度毎に格納される記憶手段と、前記温度検出回路で検出された温度に対応する駆動制御データを前記記憶手段から取得し、取得した駆動制御データに基づいて前記電流供給回路からレーザダイオードに供給すべき駆動電流を制御し、また、前記自動光出力制御回路によって発光強度一定にされたレーザダイオードに実際に供給される駆動電流を計測すると共に、計測された駆動電流とその時の検出温度に応ずる駆動制御データによって決まる駆動電流との差分が許容範囲を越えるか否かを検出し、許容範囲を越えたとき、前記駆動電流の差分をバイアス電流と変調電流の夫々の増分として規定するように前記記憶手段上の当該温度に係る駆動制御データを更新する制御手段とを含む。
前記駆動電流の増分の許容範囲とは、例えば、ある温度における駆動制御データによって形成される駆動電流に対して、自動光出力制御が行なわれたとき、消光不良や発光遅延が実質的に問題にならない範囲であり、例えばその数％程度の電流として規定することができる。
上記手段によれば、検出温度に対応した駆動制御データを用いてレーザダイオードの駆動電流を制御する。レーザダイオードの劣化判定に当たって、更にレーザダイオード周囲の温度を計測し、新たに計測された温度に応ずる駆動制御データによって規定される駆動電流と自動光出力制御によって形成されている実際の駆動電流との差分が許容値を越えているか否かを判定し、越えている場合に、レーザダイオードの劣化が進行していると判定する。したがって、自動光出力制御による駆動電流の増加が、レーザダイオードの劣化によるものか、周囲温度の変化によるものかは、確実に区別される。レーザダイオードの劣化判定に用いた前記駆動電流の差分に基づいて、当該温度に対応する駆動制御データを更新する。駆動制御データが更新された後は、当該更新された駆動制御データを用いてレーザダイオードの駆動電流を制御する。これにより、周囲温度の変化及び経年変化によるレーザダイオードの特性劣化の双方に対して、消光不良及び発光遅延を最小限に抑えて光出力を一定に維持することができる。
一旦駆動制御データが更新されると、当該温度下での駆動電流は更新された駆動制御データで決まるバイアス電流及び変調電流とされる。その後のレーザダイオードの劣化検出は、当該更新された駆動制御データで決定される駆動電流と自動光出力制御による駆動電流との差分が許容値を越えているか否かを判定することによって行なう。このように、レーザダイオードの劣化の進行が検出されると、先に格納されていた駆動制御データは、新たに取得された補正量を規定する情報を含む駆動制御データに更新され、その後は、更新された補正駆動制御データによってレーザダイオードの駆動電流が決定される。
前記駆動制御データは、バイアス電流と変調電流とを所定の温度毎に初期的に決定するための初期データと、後から初期データに追加される補正データとから構成することができる。このとき、前記補正データは、前記駆動電流の差分をバイアス電流と変調電流との夫々の増分として規定するためのデータとすることができる。更に詳しくは、前記制御手段は、前記駆動電流の差分データと、当該駆動電流の差分を１よりも小さな定率倍して得られた値をバイアス電流の増分データとして前記補正データに含めることができる。このとき制御手段は、前記初期データと補正データとからレーザダイオードの駆動電流を決定する場合、初期データに含まれる初期的なバイアス電流データと補正データに含まれるバイアス電流の増分データとの和によってバイアス電流を決定し、前記補正データに夫々含まれる駆動電流の差分データとバイアス電流の増分データとの差に前記初期データに含まれる初期的な変調電流データを加算して変調電流を決定することができる。
レーザダイオードの温度上昇に伴う波長変化を緩和するには、前記レーザダイオードを選択的に冷却可能な冷却素子を更に設け、前記制御手段は、初期駆動制御データによって規定される駆動電流又は補正駆動制御データと前記初期駆動制御データとによって規定される駆動電流に対して前記計測された駆動電流の差分が所定値に達する毎に、前記冷却素子にてレーザダイオードの周辺温度を所定温度づつ低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る光伝送装置の一例を光トランシーバを中心に示すブロック図である。
第２図はインタフェースボードとして構成される光伝送装置の全体を概略的に示すブロック図である。
第３図は光トランシーバの詳細な一例を示す回路図である。
第４図はダイオードに変調電流をパルス状に流すためのスイッチング制御回路の一例を示す回路図である。
第５図は駆動制御データテーブルの一例を示す説明図である。
第６図はＬＤの駆動電流と発光強度との関係を示す説明図である。
第７図はＬＤの温度特性を示す説明図である。
第８図は一定の温度環境下におけるＬＤの駆動電流Idに対する発光強度Pfの劣化寿命関係を示す説明図である。
第９図は駆動制御データテーブルを用いたＬＤの駆動制御と補正駆動制御データの生成手順を示すフローチャートである。
第１０図はオートパワーコントロールによる駆動電流の増分δIdとバイアス電流の増分δIbとの関係を例示した説明図である。
第１１図はＬＤの駆動制御の遷移をＬＤの特性劣化の進行に従って示したフローチャートである。
第１２図は冷却処理の詳細な一例を示すフローチャートである。
発明を実施するための最良の形態
《光伝送装置》
第１図には光伝送装置の一実施例が光トランシーバを中心に示されている。同図に示される光伝送装置１には、光トランシーバ１Ｔと光レシーバ１Ｒが代表的に示されている。前記光トランシーバ１Ｔは、特に制限されないが、夫々個別に半導体集積回路化されたレーザダイオードモジュール１０、ドライバ回路１１、入力回路１２及びマイクロコンピュータ１７を備える。前記光レシーバ１Ｒは、夫々個別に半導体集積回路化されたピンフォトダイオード１３、プリアンプ１４、メインアンプ１５、及び出力回路１６を備える。
前記レーザダイオードモジュール１０はレーザダイオード（ＬＤとも記す）１００とモニタ用のフォトダイオード（ＰＤとも記す）１０１を有し、レーザダイオード１００の光出力は光出力端子ＯＰＯＵＴに出力される。前記ピンフォトダイオード１３は光入力端子ＯＰＩＮから光信号を受ける。入力回路１２にはデータ入力端子ＤＴＩＮとクロック入力端子ＣＬＩＮに結合され、出力回路１６はデータ出力端子ＤＴＯＵＴとクロック出力端子ＣＬＯＵＴに接続されている。
前記入力回路１２はバッファメモリ１２０とＤ型フリップフロップ（Ｆ／Ｆ）等の入力バッファ１２１を有する。バッファメモリ１２０は端子ＣＬＩＮからのクロック信号に同期してデータ入力端子ＤＴＩＮからのデータ信号を順次格納する。バッファメモリ１２０に格納されたデータは、クロック入力端子ＣＬＩＮから供給されるクロック信号に同期して入力バッファ１２１に与えられ、波形整形されてドライバ回路１１に供給される。
ドライバ回路１１はＬＤドライバ１１０とオートパワーコントロール回路（ＡＰＣ）１１１を有する。ＬＤドライバ１１０は、ＬＤ１００に、その閾値電流に応ずるバイアス電流を流し、入力バッファ１２０から供給されるデータ信号に応じて、ＬＤ１００をオン／オフ制御するための変調電流を選択的にＬＤ１００に流す。
ＰＤ１０１は、ＬＤ１００が出力する光を光電変換し、ＬＤ１００の発光強度に応ずる電流を形成する。ＡＰＣ１１１は、前記ＰＤ１０１に流れる電流に基づいて、ＬＤ１００の発光強度が一定になるように、ＬＤ１００に流す駆動電流を補助的に制御する。前記バイアス電流と変調電流とに対する基本的な制御はマイクロコンピュータ１７がＬＤドライバ１１０に対して行なう。その詳細については後述する。前記ＬＤ１００の光出力は光出力端子ＯＰＯＵＴから光ファイバ等の伝送路に与えられる。
前記ピンフォトダイオード１３は伝送路から光入力端子ＯＰＩＮに供給された光信号を検出して受信信号電流に変換する。この受信信号電流は、プリアンプ１４で電圧信号に変換される。変換された電圧信号はメインアンプ１５に与えられる。メインアンプ１５は、入力された電圧信号をＥＣＬレベルまで増幅する。メインアンプ１５の出力を受ける出力回路１６は、タイミング抽出部１６０、識別部１６１及びフリップフロップのような出力バッファ１６２を有する。タイミング抽出部１６０は入力信号を２系統に分け、一方を遅延させ、これを他方と論理積を採り、例えば１５５．５２ＭＨｚのクロック成分を含むパルスを生成する。このパルスは図示を省略するＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタにより１５５．５２ＭＨｚのクロック成分のみが抽出され、それがリミット増幅されて、クロック信号が生成される。識別部１６１はメインアンプ１５からの入力信号を十分に増幅し、波形の上部と下部をスライスした信号に整形する。出力バッファ１６２は前記スライスされた信号を前記クロック信号を用いて波形整形（パルス幅歪みの抑圧）を行なう。出力バッファ１６２の出力がデータ出力端子ＤＴＯＵＴに与えられ、前記タイミング抽出部１６０で形成されたクロック信号がクロック出力端子ＣＬＯＵＴに与えられる。
第１図に示される光トランシーバ１Ｔは、マイクロコンピュータ１７を備える。このマイクロコンピュータ１７は、特に制限されないが、光レシーバ１Ｒの制御にも利用される。
前記マイクロコンピュータ１７は、特に制限されないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）１７０、ＲＡＭ（Random Access Memory：ランダムアクセスメモリ）１７１，ＲＯＭ（Read Only Memory：リードオンリメモリ）１７２、電気的消去及び書き込み可能な不揮発性記憶装置の一例であるフラッシュメモリ１７３、及び入出力回路（Ｉ／Ｏ）１７４などを有し、それらは内部バス１７５に結合されている。特に制限されないが、ＲＯＭ１７２は定数データ等を保有するマスクＲＯＭであり、ＲＡＭ１１７１はＣＰＵ１７０のワーク領域とされ、フラッシュメモリ１７３はＣＰＵ１７０の動作プログラムや駆動制御データ等を書き換え可能に保有する。
マイクロコンピュータ１７は、光伝送装置１を全体的に制御する回路である。ＬＤ１００の駆動制御データはフラッシュメモリ１７３に格納される。ＣＰＵ１７０は、ＬＤ１００を駆動して光伝送を行うとき、後述の温度センサ１１２で検出された温度に応ずる駆動制御データをフラッシュメモリ１７３から読出し、読出したデータに基づいてＬＤドライバ１１０によるＬＤ１００の駆動制御を行う。すなわち、ＬＤ１００の温度特性に基づいて作成されたデータテーブル（駆動制御データテーブル）をフラッシュメモリ１７３に用意し、ＣＰＵ１７０は、ＬＤ１００が必要とする光出力や温度等に応じて、当該ＬＤ１００の温度特性に即してその駆動電流を制御する。駆動電流の制御内容については後述する。その他に、マイクロコンピュータ１７は前記プリアンプ１４のゲインを切り換え制御したりする。
前記マイクロコンピュータ１７は、マイクロコンピュータインタフェース端子（マイコンインタフェース端子とも称する）ＭＣＩＦを介して光伝送装置内の図示を省略するプロトコルコントローラなどに接続され、送受信制御の指示などが与えられる。マイコンインタフェース端子ＭＣＩＦは、マイクロコンピュータ１７のモード端子、及び入出力回路の所定のポートに接続される。
マイクロコンピュータ１７はユーザプログラムモードのほかに例えばブートモードを有する。マイクロコンピュータ１７にユーザプログラムモードが設定されると、ＣＰＵ１７０はフラッシュメモリ１７３に格納されている動作プログラムを実行する。ブートモードは、フラッシュメモリ１７３をマイクロコンピュータ１７の外部から直接書き換え可能にする動作モードである。マイクロコンピュータ１７にブートモードが設定されると、入出力回路１７４はフラッシュメモリ１７３を外部から直接書き換え可能な信号入出力状態にされる。すなわち、ブートモードが設定されると、書き換え用の高電圧、プログラム信号、アドレス及びデータをマイコンインタフェース端子ＭＣＩＦを介して前記フラッシュメモリ１７３との間でやりと可能になる。このブートモードを用いて、フラッシュメモリ１７３に前記駆動制御データを初期的に書き込んだり、ＣＰＵ１７０の動作プログラムを書き込むことができる。更にフラッシュメモリ１７３の書き換えも可能である。フラッシュメモリ１７３へのデータ書き込み／書き換えは、マイクロコンピュータ１７のユーザプログラムモードでも可能にされ、ＣＰＵ１７０の制御により、フラッシュメモリ１７３に書き込まれている駆動制御データを書き換えることができる。
第２図には光伝送装置の全体的なブロック図が示される。同図に示される光伝送装置は、特に制限されないが、ＡＴＭ交換機等を構成する多数のインタフェースボードの内の１枚のインタフェースボードを構成する。前記光トランシーバ１Ｔ及び光レシーバ１Ｒは光ファイバにより光幹線網に接続される。光トランシーバ１Ｔ及び光レシーバ１Ｒの後段には、ＳＵＮＩ（Serial User Network Interface）３が設けられており、ＳＵＮＩ３における光トランシーバ１Ｔとの接続部ではデータのシリアル・パラレル変換を行い、ＳＵＮＩ３における光レシーバ１Ｒとの接続部ではデータのパラレル・シリアル変換を行う。プロトコルコントローラ４は、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode：非同期通信モード）をサポートする場合、データセルの組み立て／分解やデータセルの多重／分離を行なう。送信信号は、パラレル入力回路６及び送信バッファ５を介してプロトコルコントローラ４に与えられる。受信信号は、プロトコルコントローラ４から受信バッファ７を介してパラレル出力回路８に与えられる。パラレル入力回路６及びパラレル出力回路８は例えば図示を省略するインタフェースケーブルなどを介して別の交換機に接続される。
《光トランシーバ》
第３図には前記光トランシーバ１Ｔの詳細な一例が示されている。前記ＬＤドライバ１１０は、ＬＤ１００に流すバイアス電流を決定するトランジスタＴｒ１と、ＬＤ１００に供給する変調電流を決定するトランジスタＴｒ２とを、電流源トランジスタとして備える。トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４はＬＤ１００に流す変調電流のオン／オフを制御するためのスイッチング用のトランジスタである。前記トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４はｎｐｎ型のバイポーラトランジスタとされる。
前記トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４は並列接続され、その共通エミッタが前記トランジスタＴｒ２のコレクタに接続され、当該トランジスタＴｒ２のエミッタは抵抗Ｒ２を介して接地電圧ＧＮＤに結合されている。前記トランジスタＴｒ３のコレクタにはＬＤ１００のカソードが結合され、当該ＬＤ１００のアノードと前記トランジスタＴｒ４のコレクタは電源電圧Ｖｃｃに共通接続されている。
前記トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４のスイッチング制御回路１１４は、第４図にその詳細な一例が示されるように、トランジスタＴｒ５とＴｒ６の直列回路と、トランジスタＴｒ７とＴｒ８の直列回路とが電源電圧Ｖｃｃと接地電圧ＧＮＤの間に配置されている。トランジスタＴｒ５〜Ｔｒ８はｎｐｎ型バイポーラトランジスタとされる。トランジスタＴｒ６，Ｔｒ８のベースは所定の電圧でバイアスされ、トランジスタＴｒ５，Ｔｒ７の負荷抵抗として機能される。換言すれば、トランジスタＴｒ５とＴｒ６の直列回路と、トランジスタＴｒ７とＴｒ８の直列回路は、それぞれエミッタフォロア回路を構成し、トランジスタＴｒ５のエミッタが前記トランジスタＴｒ３のベースに、トランジスタＴｒ７のエミッタが前記トランジスタＴｒ４のベースに結合されている。
前記トランジスタＴｒ５，Ｔｒ７のベースは差動出力アンプＡＭＰの差動出力が供給され、その入力が反転されると、トランジスタＴｒ３とＴｒ４のベース電位の状態が反転されるようになっている。アンプＡＭＰには前記セレクタ１２１の出力が供給される。
前記トランジスタＴｒ３のベース電位が高レベルにされるとトランジスタＴｒ３は飽和状態に移行され、トランジスタＴｒ４のベースが高レベルにされるとトランジスタＴｒ４は飽和状態に移行される。トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４の飽和状態への移行は相補的に行われ、これにより、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４が相補的にスイッチング動作されることにより、電流源トランジスタＴｒ２を介してＬＤ１００にパルス状の変調電流が流されることになる。
第３図に示されるように、前記トランジスタＴｒ１はそのコレクタが前記トランジスタＴｒ３のコレクタに結合され、そのエミッタが抵抗Ｒ１を介して接地電圧ＧＮＤに結合されている。このトランジスタＴｒ１はそれに印加されるベース電圧に従ってＬＤ１００に閾値電流に相当するバイアス電流を流す。
前記ＰＤ１０１は抵抗Ｒ３に直列接続されて電源電圧Ｖｃｃと接地電圧ＧＮＤとの間に逆方法接続状態で配置されている。ＰＤ１０１はＬＤ１００から出力される発光強度に応じた電流を流す。
第３図において前記マイクロコンピュータ１７の入出力回路１７４は、ディジタル信号をアナログ信号に変換するディジタル・アナログ変換回路（Ｄ／Ａ）１７６、アナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）１７７、タイマ１７９及びその他の入出力回路１７８に分けて示されている。前記Ｄ／Ａ１７６は３個のＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ３を有し、Ａ／Ｄ１７７は４個のＡ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ１〜ＡＤＣ４を有する。
Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ３は、ＣＰＵ７によってアクセスされる固有のレジスタを有し、後述する冷却用ドライバ２０１の駆動信号を出力する。Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２は、ＣＰＵ１７０によってアクセスされる固有のレジスタを夫々が有し、対応するレジスタの値をＤ／Ａ変換して、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベースバイアス電圧を出力する。特に制限されないが、前記Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２，ＤＡＣ３は、８ビットのディジタル信号を２５６階調でアナログ信号に変換する。
上記により、光出力のオン／オフ制御に従ってトランジスタＴｒ３に流されるべき変調電流は、ＣＰＵ１７０によりＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ２に設定される駆動制御データによって決定される。ＬＤ１００に流すべきバイアス電流は、ＣＰＵ１７０によりＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１に設定される駆動制御データによって決定される。
このように、ＣＰＵ１７０は、Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２に設定する駆動制御データに従って、ＬＤ１００に流すことができる変調電流とバイアス電流を個々に且つ任意に制御することができる。したがって、光伝送モジュール１の使用条件（使用雰囲気温度）に対してＬＤ１００等の温度特性に即したデータをＣＰＵ１７０がＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２に設定することにより、換言すれば、そのときの使用環境温度におけるＬＤ１００の閾値電流相当のバイアス電流に対応するデータをＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１に設定し、必要な発光強度をその温度下で得るために前記バイアス電流に加えられるべき変調電流に対応されるデータをＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ２に設定することにより、消光誤差や発光遅延無くＬＤ１００を発光駆動することが可能になる。
また、前記Ａ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ１〜ＡＤＣ４は、順次トランジスタＴｒ１のエミッタ電圧、トランジスタＴｒ２のエミッタ電圧、ＰＤ１０１のアノード電圧、温度センサ１１２の出力電圧の入力に割り当てられ、割り当てられた入力電圧に対するＡ／Ｄ変換結果をＣＰＵ１７０によってアクセス可能に保持する夫々に固有のレジスタを有する。特に制限されないが、前記Ａ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ１〜ＡＤＣ４は、１０ビットの変換精度を持っている。
これにより、ＣＰＵ１７０は、トランジスタＴｒ１に流れるバイアス電流、トランジスタＴｒ２に流れる変調電流、ＰＤ２０１に流れる電流、温度センサ１０の出力を、夫々必要に応じてＡ／Ｄ変換回路１７７を介してモニタすることができる。それら情報をＣＰＵ１７０がモニタする動作は、特に制限されないが、前記タイマ１７９からのタイマ割込みをＣＰＵ１７０が受け取る度に行なうことができる。
前記モニタＰＤ１０１の出力はオートパワーコントロール（自動光出力制御）にも利用可能にされる。第１図に示されるＡＰＣ１１１は例えば第３図に示されるコンパレータ１１３及びＡＰＣ制御回路１１５によって構成される。すなわち、コンパレータ１１３は、ＬＤ１００の実際の発光強度に応じてＰＤ１０１に流れる電流に応じたアノード電圧を入力し、入力した電圧が所要の発光強度に応ずる参照電位Ｖｒｅｆよりも小さいか否かを判定し、その判定結果に応じた信号をＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１の出力信号に重畳してトランジスタＴｒ１のベース電極に供給し、トランジスタＴｒ１を介してＬＤ１００に流すバイアス電流を増減する。ＡＰＣ制御回路１１５は参照電位Ｖｒｅｆを形成する回路であり、ＬＤ１００の発光強度に応じてＰＤ１０１に流れる電流の平均値とそのときの前記アンプＡＭＰの入力信号に対する平均値（マーク率）とに基づいて参照電位Ｖｒｅｆを形成する。特に制限されないが、オートパワーコントロールは、前記Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１の出力に基づくバイアス電流制御に対して補助的とされる。すなわち、Ｄ／Ａ１７６の出力に基づくバイアス電流及び変調電流では追従させることのできない誤差を補う。
前記ＣＰＵ１７０はＡ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ３を介してＰＤ１０１のアノード電圧をモニタし、ＬＤ１００の実際の発光強度を認識し、実際の発光強度が目標発光強度に対して低下した状態などを検出することができる。ＣＰＵ１７０は、トランジスタＴｒ１のエミッタ電圧をＡ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ１を介してモニタし、モニタした電圧を電流に換算し、換算された電流値とＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１を介してトランジスタＴｒ１に流そうとするバイアス電流とを比較し、その相違に基づいて、バイアス電流の異常を検出することができる。同様にＣＰＵ１７０は、トランジスタＴｒ２のエミッタ電圧をＡ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ２を介してモニタし、モニタしたエミッタ電圧を電流に換算し、換算した電流とＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ２を介してトランジスタＴｒ２に流そうとする変調電流とを比較し、その相違に基づいて、変調電流の異常を検出することができる。
また、ＣＰＵ１７１０は、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のエミッタ電圧をＡ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ１、ＡＤＣ２を介してモニタし、モニタした電圧を電流に換算することにより、実際にＬＤ１００に流れる駆動電流（バイアス電流と変調電流の合計）を計測する事ができる。この計測電流には、オートパワーコントロールによるバイアス電流の増分も含まれる。したがて、ＣＰＵ１７０は、そのように計測された駆動電流と、Ｄ／Ａ変換チャンネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２を介してトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２に供給しようとする駆動電流との差分を把握することができる。
《ＬＤの駆動制御データ》
前記ＬＤ１００に供給すべき変調電流とバイアス電流とを決定するための駆動制御データは、駆動制御データテーブルに格納されている。この駆動制御データテーブルは、所定の目標光出力を得るためにＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１，ＤＡＣ２に設定すべきデータを使用環境温度毎に備え、マイクロコンピュータ１７０のフラッシュメモリ１７３に形成される。
第５図には前記駆動制御データテーブルＴＢＬの一例が示される。駆動制御データテーブルＴＢＬは、初期データ領域Ｅiniと補正データ領域Ｅcorとを有し、各領域Ｅini，Ｅcorは温度毎に対応されている。
初期データ領域ＥiniにはＬＤ１００の初期の温度特性に応じた初期データが格納される。初期データは目的とする発光強度を得るためのバイアス電流及び変調電流を温度毎に決定するためのデータであり、例えば０．８ｍＷのような一定の発光強度を得るために必要な初期バイアス電流Ib(0)のデータ、初期変調電流Imod(0)のデータ及びそれらの合計電流（駆動電流）Id(0)のデータを、所定の温度毎に保有する。
前記ＬＤ１００の駆動電流(Id)と発光強度(P0)との関係は例えば第６図に示される。同図には、代表的に示された温度Ｔｉ，Ｔｊ，Ｔｋにおける、バイアス電流Ib(Ti),Ib(Tj),Ib(Tk)と、閾値電流Ith(Ti),Ith(Tj),Ith(Tk)と、変調電流Imod(Ti)，Imod(Tj)，Imod(Tk)とが示されている。前記バイアス電流は、例えば閾値電流の大凡９０％の電流に設定される。第６図より明らかなように、一定発光強度を得ようとするとき、温度が高くなれば、それに従って閾値電流及び変調電流の双方を大きくしなければなない。一方、第７図にはＬＤ１００の温度特性が示される。同図から明らかなように、温度(T)に対して閾値電流Ith及び駆動電流Idは非線形特性を示すため、バイアス電流Ib及び変調電流Imodも同様に、温度(T)に対して非線形に制御する必要がある。特に、温度が高くなるに従って閾値電流Ithは急激に増大するため、バイアス電流Ibを温度に対して単に線形的に変化させる制御手法では、バイアス電流を最適に設定することは困難である。すなわち、オートパワーコントロールを行なっている場合は、温度が変動すると、光強度が一定になるようにＬＤ１００の駆動電流が増減するが、閾値電流Ithの変動に対してバイアス電流の設定が追従できず、同様に変調電流Imodも最適値に設定できない。前記光トランシーバ１Ｔにおいては、初期のＬＤ１００の閾値電流Ith及び駆動電流Idに係る温度特性に即した最適なバイアス電流Ib(0)及び変調電流Imod(0)のデータを所定の温度毎に前記初期データ領域Ｅiniに格納しておく。したがって、ＬＤ１００の各温度に対応する初期バイアス電流Ib(0)及び初期変調電流Imod(0)のデータを用いてＬＤ１００を駆動すれば、発光遅延及び消光不良を実質的に解消することができる。
第５図に示される前記補正データ領域Ｅcorには、初期データによって規定されるバイアス電流及び変調電流に重畳される電流を規定する補正データとして差分バイアス電流δIbのデータ、差分駆動電流δIdのデータを有する。補正データ領域Ｅcorに格納される駆動電流Id(t)のデータは、前記初期的なバイアス電流Ib(0)のデータ及び変調電流Imod(0)のデータで規定される駆動電流Id(0)に、差分駆動電流δIdのデータで規定される電流を重畳した電流を意味するデータである。尚、第５図に示された駆動制御データは、便宜上ｍA単位のデータとして図示されているが、実際には、そのような電流値を規定する温度毎のディジタルデータとされる。
第８図には一定の温度環境下におけるＬＤ１００の駆動電流Idに対する発光強度Pfの寿命劣化前後の関係が示されている。第８図において（０）はＬＤ１００の初期的なId-Pf特性の一例を示し、（ｔ）は所定期間経過後におけるＬＤ１００のId-Pf特性の一例を示す。（ｔ）で示される特性は、経年変化によって劣化した特性であり、同一発光強度を得るにはバイアス電流も変調電流も増大させなければならない。経年変化によって特性が（０）から（ｔ）の状態に劣化したとき、同一発光強度を得るには、（０）で示される特性に対して全体の駆動電流をδIdを増やさなければならない。（０）で示される初期的な特性に対する駆動電流は前記初期データによって決定することができ、特性が劣化したとき、ＣＰＵ１７０は、バイアス電流をδIb増やし、変調電流をδId−δIb増やすようにＬＤ１００の駆動電流制御を行なう。ＬＤの特性劣化によるバイアス電流や変調電流の増分を決定するデータが、前記差分電流δIb,δIdのデータである。例えば、ＬＤ１００の温度が７３℃のとき、第５図に示される温度７３℃のデータを用いて、特性劣化したＬＤ１００を駆動する場合、Ib(0)＋δIbの値によってバイアス電流を決定し、Imod(0)＋δId−δIbの値によって変調電流を決定する。
第５図に示される初期データ領域Ｅiniには、目的とする発光強度に対応される所定温度毎の電流Ib(0)，Imod(0)，Id(0)のデータが初期的に格納される。それら電流Ib(0)，Imod(0)，Id(0)のデータは、例えば、前記マイコンインタフェースＭＣＩＦを介して外部からダウンロードされ、ダウンロードされたデータをＣＰＵ１７０による制御でフラッシュメモリ１７３に書込むことができる。或いは、マイクロコンピュータの製造工程において、ブートプログラムモードで書込むことも可能である。
第５図に示される補正データ領域Ｅcorは当初、“０”のような値に初期化されており、ＬＤ１００の劣化の度合いに応じて、ＣＰＵ１７０が補正駆動制御データを演算して格納する。一旦格納された補正駆動制御データはＬＤの劣化が進行する毎に更新される。
《ＬＤの駆動制御》
前記駆動制御データテーブルを用いたＬＤ１００の駆動制御と補正駆動制御データの生成手順を第９図に基づいて説明する。
パワーオンリセット（Ｓ１）の後、ＣＰＵ１７０は、後述の冷却処理を経て、温度検出を行なう（Ｓ２）。温度検出は前記Ａ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ４を介して温度センサ１１２による検出データを取得することによって行なわれる。そして、ＣＰＵ１７０は、前記検出温度に対応する初期駆動制御データと補正駆動制御データとを駆動制御データテーブルＴＢＬから読み込む（Ｓ３）。読み込まれるデータは、前記初期バイアス電流Ib(0)のデータ、初期変調電流Imod(0)のデータ、それらを合計した駆動電流Id(0)のデータ、差分バイアス電流δIbのデータ、差分駆動電流δIdのデータ、駆動電流Id(t)のデータとされる。読み込んだデータに基づいてＣＰＵ１７０は、Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ１にIb(0)＋δIbのデータを設定し、トランジスタＴｒ１を介してＬＤ１００に供給するバイアス電流制御を行なう（Ｓ４）。また、ＣＰＵ１７０は、Ｄ／Ａ変換チャネルＤＡＣ２にImod(0)＋δId−δIbのデータを設定し、トランジスタＴｒ２を介してＬＤ１００に供給する変調電流制御を行なう（Ｓ５）。駆動制御データテーブルＴＢＬの補正データ領域Ｅcorは全ビット”０”のような所定の初期化コードで満たされているから、光伝送制御装置１の使い初めの時点では、δId＝０、δIb＝０にされている。バイアス電流制御及び変調電流制御が開始されると共にＡＰＣ１１１によるオートパワーコントロールが働くことにより、発光強度一定の制御が行われる。
所定インターバルを経過すると、タイマ割り込みなどにより、ＣＰＵ１７０は、前述と同様に温度検出を行ない（Ｓ６）、検出温度に対応する欄のId(0)とId(t)のデータを読み込む。Id(t)＝０であれば、Id(0)をその検出温度に対応する駆動電流として認識し、Id(t)≠０であれば、Id(t)をその時の検出温度に対する駆動電流として認識する（Ｓ７）。このように認識された駆動電流（単に規定駆動電流Idreguとも称する）は、ステップＳ２とは異なる温度検出ステップＳ６で検出された温度に基づくものであるから、雰囲気温度が変わっていれば、前記ステップＳ４，Ｓ５で設定された駆動電流とは相違することもある。
次いでＣＰＵ１７０は、前記ステップＳ４，Ｓ５による駆動電流制御下でオートパワーコントロールされて実際にＬＤ１００に供給されている駆動電流を、Ａ／Ｄ変換チャネルＡＤＣ１，ＡＤＣ２を介してトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のエミッタ電圧値を取得することによって計測する（Ｓ８）。このようにして計測された実際の駆動電流を単にモニタ駆動電流Idmoniと称する。
ＣＰＵ１７０は、計測されたモニタ駆動電流Idmoniが前記規定駆動電流Idreguに対して許容範囲Ｘを越えて増大したか否かを判定する（Ｓ９）。前記許容範囲Ｘは、例えばその時の温度における規定駆動電流Idreguに対して、オートパワーコントロールによるバイアス電流の増分による消光不良や発光遅延が実質的に問題にならない範囲であり、例えば規定駆動電流Ireguの数％程度の電流である。すなわち、モニタ駆動電流Idmoniが前記規定駆動電流Idreguに対して許容範囲Ｘを越えているか否かを、ＬＤ１００に無視し得ない特性劣化を生じているか否かの判定指標とする。
許容範囲Ｘを越えていなければ、ステップＳ６で検出された温度に関し、ＬＤ１００には無視し得ない特性劣化が生じていないとみなし、前記ステップＳ２の処理に戻され、再度温度検出を経て、対応する温度の駆動制御データにてＬＤ１００の駆動電流制御が更新される。
前記許容範囲Ｘを越えていることが検出されると、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ６で検出された温度に関し、ＬＤ１００には無視し得ない特性劣化が生じているとみなし、ステップＳ１０の処理を行なう。先ず、前記ステップＳ８で取得したモニタ駆動電流Idmoniのデータを、特性劣化後の駆動電流Id(t)のデータとし、モニタ駆動電流Idmoniと規定駆動電流Idreguとの差分データを補正用の差分駆動電流δIdのデータとし、また、δId・αの演算によって補正用の差分バイアス電流δIbのデータを取得する。そして、ＣＰＵ１７０は、前記特性劣化後の駆動電流Id(t)のデータ、補正用の差分駆動電流δIdのデータ、補正用の差分バイアス電流δIbのデータを、ステップＳ６で検出された温度に対応される欄の補正データ領域Ｅcorに書込む。これにより、ステップＳ６で検出された温度の欄の補正データ領域Ｅcorには、ＬＤ１００に生じている無視し得ない特性劣化に応ずる補正データが設定される。
その後、前記ステップＳ２の処理に戻され、再度温度検出を経て、対応する温度の駆動制御データにてＬＤ１００の駆動電流制御が更新される。
ここで、ステップＳ１０における前記δIb＝δId・αの演算式は、実験データより近似的に決定した一例であり、特性劣化後のＬＤ１００の閾値電流を越えず、また、発光遅延が大きくなり過ぎず、しかも発光波形に不所望な変形を生じない範囲でαの値を決定すればよく、例えば、α＝０．８とすることができる。すなわち、レーザダイオードの特性が劣化していくとき、オートパワーコントロールによる駆動電流の増分δIdと、バイアス電流の増分δIbとの関係につき、本発明者が検討したところ、実験により、第１０図に示される傾向を得ることができた。これに基づいて、前記計測された駆動電流の増分δIdを１よりも小さな定数α倍し、これによって得られた値をバイアス電流の増分δIbとし、前記計測された駆動電流の増分δIdと前記バイアス電流の増分δIbとの差を変調電流の増分とすれば、レーザダイオードの劣化の進行に応じて、一定発光強度を得るための駆動電流の増加分が漸次増大するという傾向によく適合することが明らかにされた。したがって、駆動電流の増分の許容範囲を前述の数％程度の電流値とし、前述のように、レーザダイオードの劣化の進行度合に応じて補正データを更新するという手法が採用されている場合には、補正データの演算が極めて簡単になり、しかも実用に耐え得る精度を保証することができる。
第１１図にはＬＤの特性劣化を考慮した上記駆動制御内容をＬＤの劣化の進行に即して示してある。第１１図は表示形式を簡単にするためにＬＤ１００の温度は一定の温度に着目したものとされる。光伝送装置の稼動当初はＬＤの実質的な特性劣化はないから、ＬＤ１００は実質的に初期バイアス電流Ib(0)のデータ及び初期変調電流Imod(0)のデータによって駆動される（Ｔ１）。そして前記Idmoni−Idregu＞Xによって、顕在化されたＬＤ１００の劣化が検出されると（Ｔ２）、前述のようにして駆動電流Id(t)、差分電流δId、差分バイアス電流δIbに関する補正データが駆動制御データテーブルＴＢＬの対応する温度欄に登録される（Ｔ３）。補正データが登録された温度下でのＬＤ１００は、Ib(0)＋δIbによってバイアス電流制御され、Imod(0)＋δId−δIbで変調電流制御される（Ｔ４）。更にＬＤの劣化が進行すると、前記Idmoni−Idregu＞XによりＬＤ１００の劣化が検出される（Ｔ５）。このときのIdreguは、Ｔ４における駆動電流制御と同様に、補正データを考慮して決定される。したがって、次のＴ６で求められる、駆動電流Id(t)、差分電流δId、差分バイアス電流δIbに関する補正データは、それまでに用いられている補正データを考慮して決定される。このようにして求められた駆動電流Id(t)、差分電流δId、差分バイアス電流δIbに関する新たな補正データは駆動制御データテーブルＴＢＬの対応する温度欄に登録され、補正データが更新される（Ｔ６）。以下、ＬＤ１００の劣化が特定の限界値に達するまでＴ４〜Ｔ６が繰り返され、その度に、補正データが更新されていく。尚、ＬＤ１００の劣化の限界値は、バイアス電流がIb(0)のデータで決まる電流値の２倍になっととき、といように定義でき、その状態は、Ａ／Ｄ変換チャンネルＡＤＣ１を介してサンプリングしたバイアス電流のデータとIb(0)のデータとを比較することによって簡単に把握することができる。
特性劣化を考慮したＬＤ１００の駆動制御手法によれば、検出温度に対応した駆動制御データを用いてＬＤ１００の駆動電流を制御する。ＬＤ１００の劣化判定に当たって、更にＬＤ１００周囲の温度を計測し、新たに計測された温度に応ずる駆動制御データによって規定される駆動電流とオートパワーコントロールによって形成されている実際の駆動電流との差分δIdが許容値を越えているか否かを判定し、越えている場合に、ＬＤ１００の劣化が進行していると判定する。したがって、オートパワーコントロールによる駆動電流の増加が、ＬＤ１００の劣化によるものか、周囲温度の変化によるものかは、確実に区別される。ＬＤ１００の劣化判定に用いた前記駆動電流の差分δIdに基づいて、当該温度に対応する駆動制御データを更新する。駆動制御データが更新された後は、当該更新された駆動制御データを用いてＬＤ１００の駆動電流を制御する。これにより、周囲温度の変化及び経年変化によるＬＤ１００の特性劣化の双方に対して、消光不良及び発光遅延を最小限に抑えて光出力を一定に維持することができる。
《波長変動の緩和》
ＬＤ１００の駆動電流は特性劣化が進行するにしたがって増大される。駆動電流の増大は温度上昇を引き起こす。レーザダイオードにおいて、１℃の温度変化に対する波長変動は通常０．０７ｎｍであること、バイアス電流が３０ｍＡ増加する毎に波長が０．１ｎｍ程度変動することが知られている。波長多重伝送や高速光伝送においては、波長変動を厳しく制御することが要求される。この要求を満足するために、第３図の光伝送装置には、ペルチェ素子などの冷却素子２００と、冷却用ドライバ２０１と、冷却用ドライバ２０１に駆動データを供給するＤ／Ａ変換チャネルＤＡＣ３とを付加することができる。
波長変動を緩和するための構成が付加される場合、ＣＰＵ１７０は第９図に示される冷却処理を行なう。冷却処理の詳細な一例は第１２図に示される。冷却処理においては、前記ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ８と同様の、温度検出処理（Ｓ１１）、規定駆動電流Idreguの認識処理（Ｓ１２）及びモニタ駆動電流Idmoniの取得処理（Ｓ１３）が行なわれる。そして規定駆動電流Idreguとモニタ駆動電流Idmoniとの差分が所定値Ｙを越えたか否かの判定が行なわれる（Ｓ１４）。ここで、０．１ｎｍ以上の波長変動を緩和したいとするなら、０．１ｎｍの波長変動は駆動電流の増分が３０ｍＡ程度で生じ、それはＬＤ１００の約１．４℃の温度上昇に対応されるから、前記値Ｙは、例えば１５ｍＡ又は３０ｍＡ等を意味する値とすることができる。ステップＳ１４の判定結果が値Ｙを越えている場合には、ＬＤ１００の温度を所定温度低下させるための冷却用駆動データをＤ／Ａ変換チャンネルＤＡＣ３を介して冷却用ドライバ２０１にロードして冷却素子２００を動作させる。例えば値Ｙが１５ｍＡに相当する値ならば、ＬＤ１００の温度を０．７℃低下させ、値Ｙが３０ｍＡに相当する値ならば、ＬＤ１００の温度を１．４℃低下させる制御を行なう。
ＬＤ１００の特性劣化による駆動電流の増大に対し、冷却による波長変動の緩和と、駆動制御データの補正処理とは、相互に独立的に行なわれる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づいて具体的に説明したが本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
例えば、光伝送装置１が出力すべき発光出力は、それが置かれている通信環境に従って物理的に決定さる性質のものであり、例えば、ＣＰＵ１７０の動作プログラム、又は外部からの指示、或いはディップスイッチのような回路からの信号によってＣＰＵ１７０に通知することができる。駆動制御データテーブルが保持する駆動制御データが対応する発光強度と、指示された発光強度とが相違する場合、駆動制御データテーブルの駆動データを、双方のデータの比率に応じた比率倍して用いることができる。
初期駆動制御データは、光トランシーバ１Ｔを実際に動作させ、実際にレーザダイオードに流れる電流の計測結果に基づいて生成することができる。このような生成手法を用いれば、レーザダイオードの温度特性とＬＤドライバのトランジスタの温度特性の相違が考慮された初期駆動制御データを得ることができる。
また、光伝送装置は第２図で説明したインタフェースボードの態様に限定されない。例えば、光トランシーバをケーシングに内蔵した光トランシーバモジュール若しくは光伝送モジュールとしての形態も採り得る。また、ＬＤの駆動データ設定処理（第９図のＳ２〜Ｓ５）と、ＬＤの特性劣化に応じたデータ補正処理（第９図のＳ６〜Ｓ１０）と、冷却処理との順番は第９図に限定されない。
産業上の利用可能性
本発明は、電話やＩＳＤＮの加入者系に光ファイバーを導入したＰＤＳ（Passive Double Star）等の光伝送システム、更にはＡＴＭ−ＬＡＮ（Asynchronous Transfer Mode - Local Area Network）等に広く適用することができる。
Claims (8)
- レーザダイオードと、前記レーザダイオードにバイアス電流と当該バイアス電流に重畳される変調電流とを駆動電流として供給する電流供給回路と、前記レーザダイオードの発光強度が一定になるように前記駆動電流の不足を補う自動光出力制御回路と、前記レーザダイオードの周囲温度を検出する温度検出回路と、所定の発光強度を得るのに必要な変調電流とバイアス電流とを決定するための駆動制御データが所定の温度毎に格納される記憶手段と、前記温度検出回路で検出された温度に対応する駆動制御データを前記記憶手段から取得し、取得した駆動制御データに基づいて前記電流供給回路からレーザダイオードに供給すべき駆動電流を制御し、また、前記自動光出力制御回路によって発光強度一定にされたレーザダイオードに実際に供給される駆動電流を計測すると共に、計測された駆動電流とその時の検出温度に応ずる駆動制御データによって決まる駆動電流との差分が許容範囲を越えるか否かを検出し、許容範囲を越えたとき、前記計測された駆動電流を特性劣化後の駆動電流として規定するとともに前記駆動電流の差分をバイアス電流と変調電流の夫々の増分として規定するように前記記憶手段上の当該温度に係る駆動制御データを更新する制御手段と、を含んで成るものであることを特徴とする光伝送装置。
- 前記駆動制御データは、バイアス電流と変調電流とを所定の温度毎に初期的に決定するための初期データと、後から初期データに追加される補正データとから成り、前記補正データは、前記駆動電流の差分をバイアス電流と変調電流との夫々の増分として規定するためのデータであることを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。
- 前記制御手段は、前記駆動電流の差分データと、当該駆動電流の差分を１よりも小さな定率倍して得られた値をバイアス電流の増分データとして前記補正データに含め、前記初期データと補正データとからレーザダイオードの駆動電流を決定するとき、初期データに含まれる初期的なバイアス電流データと補正データに含まれるバイアス電流の増分データとの和によってバイアス電流を決定し、前記補正データに夫々含まれる駆動電流の差分データとバイアス電流の増分データとの差に前記初期データに含まれる初期的な変調電流データを加算して変調電流を決定するものであることを特徴とする請求項２記載の光伝送装置。
- 前記制御手段は中央処理装置とその動作プログラムを格納したプログラムメモリを含み、前記記憶手段は前記中央処理装置によってアクセス可能にされた電気的に書き換え可能は不揮発性半導体記憶装置であることを特徴とする請求項３記載の光伝送装置。
- 前記レーザダイオードを選択的に冷却可能な冷却素子を更に設け、前記制御手段は、駆動制御データによって規定される駆動電流に対して前記駆動電流の差分が所定値に達する毎に、前記冷却素子にてレーザダイオードの周辺温度を所定温度づつ低下させるものであることを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。
- レーザダイオードにバイアス電流と当該バイアス電流に重畳される変調電流とを駆動電流として供給する電流供給回路と、前記レーザダイオードの発光強度が一定になるように前記駆動電流の不足を補う自動光出力制御回路と、前記レーザダイオードの周囲温度を検出する温度検出回路と、所定の発光強度を得るのに必要な変調電流とバイアス電流とを初期的に決定するための初期駆動制御データが所定の温度毎に格納された記憶手段と、レーザダイオードを駆動制御する制御手段とを含む光伝送装置におけるレーザダイオードの駆動方法であって、
前記温度検出回路でレーザダイオードの周囲温度を検出する第１処理と、第１処理で検出された温度に対応する駆動制御データを前記記憶手段から取得する第２処理と、第２処理にて取得した駆動制御データに基づいて前記電流供給回路からレーザダイオードに供給すべき駆動電流を制御する第３処理と、前記自動光出力制御回路によって発光強度一定にされたレーザダイオードに実際に供給される駆動電流を計測する第４処理と、前記温度検出回路でレーザダイオードの周囲温度を検出する第５処理と、第５処理で検出された温度に対応される駆動制御データで決まる駆動電流と前記第４処理で計測された駆動電流との差分が許容範囲を越えるか否かを検出する第６処理と、第６処理で許容範囲の超過を検出したとき前記計測された駆動電流を特性劣化後の駆動電流として規定するとともに前記駆動電流の差分をバイアス電流と変調電流の夫々の増分として規定するように前記記憶手段上の当該温度に係る駆動制御データを更新する第７処理と、前記温度検出回路でレーザダイオードの周囲温度を検出する第８処理と、第８処理で検出された温度に対応する更新された駆動制御データを前記記憶手段から取得する第９処理と、第９処理にて取得した更新された駆動制御データに基づいて前記電流供給回路からレーザダイオードに供給すべき駆動電流を制御する第１０処理とを含むことを特徴とするレーザダイオードの駆動方法。 - 前記駆動制御データは、バイアス電流と変調電流とを所定の温度毎に初期的に決定するための初期データと、前記第７処理にて後から初期データに追加される補正データとから成り、前記補正データは、前記駆動電流の差分をバイアス電流と変調電流との夫々の増分として規定するためのデータであることを特徴とする請求項６記載のレーザダイオードの駆動方法。
- 前記第７処理は、前記駆動電流の差分データと、当該駆動電流の差分を１よりも小さな定率倍して得られた値をバイアス電流の増分データとして前記補正データに含める処理を含み、
前記第１０処理は、初期データに含まれる初期的なバイアス電流データと補正データに含まれるバイアス電流の増分データとの和によってバイアス電流を決定し、前記補正データに夫々含まれる駆動電流の差分データとバイアス電流の増分データとの差に前記初期データに含まれる初期的な変調電流データを加算して変調電流を決定することを特徴とする請求項７記載のレーザダイオードの駆動方法。
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