JP2010267859A - Laser diode drive controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレーザダイオードに供給する駆動電流を制御するためのレーザダイオード駆動制御装置に関する。 The present invention relates to a laser diode drive control device for controlling a drive current supplied to a laser diode.
LD(レーザダイオード)に供給する電流量を調整し、光出力を一定に保持するためのAPC(APC:Automatic Power Control)回路の一例が特許文献1に開示されている。このAPC回路は、LDの周囲温度に応じてバイアス電流及び変調電流を調整し、LDの光出力及び消光比を一定に制御する。また、このAPC回路は、モニタ用フォトダイオードの出力に基づいてLDの経時劣化を検出し、バイアス電流を調整する。
An example of an APC (APC: Automatic Power Control) circuit for adjusting the amount of current supplied to an LD (laser diode) and keeping the optical output constant is disclosed in
しかしながら、LDは、高温時に閾値電流が上昇し、光出力が大きく低下するという温度特性を有している。このようにLDに流れる電流がLDの温度上昇を招く。LDの温度上昇が続ければ、LDの光出力もそれに応じて低下する。APC回路は、光出力の低下を防止するためにLDの光出力の低下に応じて更に大きなバイアス電流をLDに供給しなければならず、よって光出力及び消光比の安定化が困難となる。そこで本発明の目的は、安定な光出力及び消光比を実現できるレーザダイオード駆動制御装置を提供することである。 However, the LD has a temperature characteristic in which the threshold current increases at a high temperature and the light output greatly decreases. Thus, the current flowing through the LD causes the temperature of the LD to rise. If the temperature rise of the LD continues, the optical output of the LD will decrease accordingly. The APC circuit must supply a larger bias current to the LD in accordance with the decrease in the light output of the LD in order to prevent the light output from decreasing, and thus it becomes difficult to stabilize the light output and the extinction ratio. Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser diode drive control device capable of realizing a stable light output and extinction ratio.
本発明のレーザダイオード駆動制御装置は、レーザダイオードと、前記レーザダイオードの温度を検出し、この検出結果を出力する温度検出部と、前記検出結果に基づいて、前記レーザダイオードの出力光の目標光強度と該目標光強度のもとで前記出力光の消光差を維持するための目標消光比とを取得し、この取得した目標光強度と目標消光比とに基づいて前記レーザダイオードに供給するバイアス電流及び変調電流を制御するための制御信号を出力する制御部と、前記制御信号に応じて、前記バイアス電流及び前記変調電流を前記レーザダイオードに供給するレーザ駆動部と、を備え、前記制御部は、前記検出結果と前記制御信号の示す前記バイアス電流の値の一方又は両方がそれぞれの所定基準値を超えたと判定した場合に前記目標光強度と前記目標消光比とを取得する、ことを特徴とする。従って、レーザダイオードの温度とバイアス電流とがそれぞれの所定の基準値を超えると、レーザダイオードの出力光の光強度が新たな目標光強度となるようにバイアス電流が制御され、更に、レーザダイオードの出力光の消光比が、この目標光強度のもとで消光差を維持するための新たな目標消光比となるように変調電流が制御されるので、目標光強度を比較的小さな値に設定すればバイアス電流に起因するレーザダイオードの温度上昇が緩和され、更に、消光差が維持されるので信号の劣化が抑制できる。 The laser diode drive control device of the present invention includes a laser diode, a temperature detection unit that detects the temperature of the laser diode, and outputs the detection result, and a target light of the output light of the laser diode based on the detection result A bias that supplies an intensity and a target extinction ratio for maintaining the extinction difference of the output light based on the target light intensity and supplies the laser diode based on the acquired target light intensity and the target extinction ratio A control unit that outputs a control signal for controlling a current and a modulation current; and a laser driving unit that supplies the bias current and the modulation current to the laser diode according to the control signal, the control unit Is determined when one or both of the detection result and the value of the bias current indicated by the control signal exceed a predetermined reference value. Acquires said target extinction ratio, wherein the. Therefore, when the temperature and bias current of the laser diode exceed the respective predetermined reference values, the bias current is controlled so that the light intensity of the output light of the laser diode becomes a new target light intensity. Since the modulation current is controlled so that the extinction ratio of the output light becomes a new target extinction ratio for maintaining the extinction difference under this target light intensity, the target light intensity should be set to a relatively small value. For example, the temperature rise of the laser diode due to the bias current is alleviated, and furthermore, the extinction difference is maintained, so that signal deterioration can be suppressed.
本発明のレーザダイオード駆動制御装置は、前記レーザダイオードの所定の複数の温度のそれぞれに対し予め設定された複数の光強度を示す温度・光強度対応データと、該複数の光強度のそれぞれに対し予め設定された複数の消光比を示す光強度・消光比対応データとを格納する記憶装置を更に備え、前記制御部は、前記温度・光強度対応データに基づいて前記検出結果の示す温度に対応する光強度を前記目標光強度として取得し、該目標光強度として取得した光強度に対応する消光比を前記光強度・消光比対応データに基づいて前記目標消光比として取得するのが好ましい。このように、温度・光強度対応データを用いることによって、目標光強度を容易且つ短時間に取得できる。 The laser diode drive control device of the present invention provides temperature / light intensity correspondence data indicating a plurality of preset light intensities for each of a plurality of predetermined temperatures of the laser diode, and each of the plurality of light intensities. It further includes a storage device for storing light intensity / extinction ratio correspondence data indicating a plurality of preset extinction ratios, and the control unit corresponds to the temperature indicated by the detection result based on the temperature / light intensity correspondence data. Preferably, the light intensity to be obtained is acquired as the target light intensity, and the extinction ratio corresponding to the light intensity acquired as the target light intensity is acquired as the target extinction ratio based on the light intensity / extinction ratio correspondence data. Thus, the target light intensity can be acquired easily and in a short time by using the temperature / light intensity correspondence data.
本発明のレーザダイオード駆動制御装置は、前記レーザダイオードの出力光をモニタし、このモニタ結果を出力する出力光モニタ部を更に備え、前記制御部は、前記検出結果と前記バイアス電流の両方がそれぞれの前記基準値を超えていないと判定した場合に、前記モニタ結果に基づいて、前記レーザダイオードの出力光の光強度及び消光比をそれぞれの所定の設定値に維持するためのAPC制御を行うのが好ましい。このように、検出結果とバイアス電流とがそれぞれの所定の基準値を超えない場合にAPC制御が行われるので、APC制御を行いつつも、信号劣化を伴うことなくレーザダイオードの温度上昇を抑制できる。 The laser diode drive control device according to the present invention further includes an output light monitoring unit that monitors the output light of the laser diode and outputs the monitoring result, and the control unit has both the detection result and the bias current respectively. APC control is performed to maintain the light intensity and extinction ratio of the output light of the laser diode at respective predetermined set values based on the monitoring result when it is determined that the reference value is not exceeded. Is preferred. As described above, since the APC control is performed when the detection result and the bias current do not exceed the respective predetermined reference values, the temperature increase of the laser diode can be suppressed without causing signal degradation while performing the APC control. .
本発明によれば、安定な光出力及び消光比を実現できるレーザダイオード駆動制御装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the laser diode drive control apparatus which can implement | achieve stable light output and extinction ratio can be provided.
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図1は、実施形態に係るレーザダイオード駆動制御装置1の構成を示す図である。レーザダイオード駆動制御装置1は、LD2、モニタPD3(出力光モニタ部)、温度センサ4(温度検出部)、制御部5及びLD駆動回路6(レーザ駆動部)を備えている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, if possible, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a laser diode
LD2は、LD駆動回路6から供給されるバイアス電流及び変調電流に応じて発光する。モニタPD3は、フォトダイオード等の光検出素子を有しており、LD2の出力光をモニタする。モニタPD3は、このモニタ結果を示すモニタ信号を制御部5に出力する。温度センサ4は、温度センサ4の近傍の温度を検出するサーミスタ等の温度検出素子を有する。温度センサ4は、LD2に密着して配置されているので、温度センサ4によって検出される温度はLD2の温度と略同一である。
The
制御部5は、物理的にはCPU、ROM及びRAM等を有している。制御部5は、機能的にはバイアス電流制御部5a及び変調電流制御部5bを有している。バイアス電流制御部5a及び変調電流制御部5bは、制御部5のROM等の内蔵メモリ(記憶装置であり、以下、単に内蔵メモリという)(又は着脱自在な記録媒体等、以下同様)に格納されたコンピュータプログラム(例えば、APC制御を行うためのコンピュータプログラムや、図2のフローチャートに示す処理を実行するためのコンピュータプログラム等)が制御部5のCPUによって実行されることによって実現される構成とするが、ハードウェアによって実現される構成であってもよい。バイアス電流制御部5aは、LD2に供給するバイアス電流の値を制御するためのバイアス電流制御信号を生成し、このバイアス電流制御信号をLD駆動回路6に出力する。変調電流制御部5bは、LD2に供給する変調電流の値を制御するための変調電流制御信号を生成し、この変調電流制御信号をLD駆動回路6に出力する。制御部5のバイアス電流制御部5a及び変調電流制御部5bは、モニタPD3から送信されるモニタ信号等を用いてLD2に対しAPC制御を行う。制御部5は、APC制御を行うことによって、LD2の出力光の光強度(平均光強度(単位はワット)であり、Paveという)を所定の設定値(Pave(1)という)に維持し、更に、LD2の出力光の消光比(Erという)を所定の設定値(Er(1)という)に維持する。Erは、High状態の光信号P(H)とLow状態の光信号P(L)との比であり、Er=P(H)/P(L)となっている。また、制御部5は、モニタPD3から送信されるモニタ信号と温度センサ4によって検出される温度(LD2の温度に対応)とに基づき、バイアス電流制御部5a及び変調電流制御部5b等を用いて、図2のフローチャートに示す処理を実行する。
The control unit 5 physically includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The control unit 5 functionally includes a bias
LD駆動回路6は、制御部5から入力されるバイアス電流制御信号に基づき、LD2にバイアス電流を供給する。LD駆動回路6は、制御部5から入力される変調電流制御信号に基づいて外部から入力される送信信号を変調電流に変換し、この変調電流をLD2に供給する。
The
次に、図2〜図4を参照して、レーザダイオード駆動制御装置1の動作を説明する。レーザダイオード駆動制御装置1の動作を説明するためのフローチャートを図2に示す。まず、制御部5(バイアス電流制御部5a及び変調電流制御部5b)は、LD2に対しAPC制御を行っているものとする。制御部5は、このAPC制御を行いつつ、温度センサ4によって検出される温度(LD2の温度に対応)と、LD2に供給しているバイアス電流(後述のバイアス電流制御信号の示すバイアス電流の値)とを監視する。そして、制御部5は、温度センサ4によって検出された温度(LD2の温度)とLD2に供給しているバイアス電流の一方又は両方が予め設定されたそれぞれの基準値(基準温度又は基準電流)を超えたか否かを判定し、超えたと判定した場合に(ステップS1)、後述のステップS2〜ステップS5の処理を行う。
Next, the operation of the laser diode
ステップS1の後、制御部5は、温度センサ4によって検出された温度(LD2の温度)に応じて、目標光強度(Pave(2)という)を取得し、更に、この取得したPave(2)のもとでLD2の出力光の消光差(Optical Modulation Amplitude:OMA)を維持するための目標消光比(Er(2)という)を取得する(ステップS2)。OMAは、P(H)とP(L)との差であり、OMA=P(H)−P(L)となっている。そして、維持されるOMAの値は、APC制御の実行時の値(OMA(1)という)であり、OMA(1)=2×Pave(1)×(Er(1)−1)/(Er(1)+1)となっている。制御部5の内蔵メモリには、LD2の温度とPave(2)との対応を示す温度・光強度対応データが格納されている。また、この制御部5の内蔵メモリには、Pave(2)と、このPave(2)のもとでOMAを維持するためのEr(2)との対応を示す光強度・消光比対応データとが格納されている。制御部5は、ステップS2において、温度・光強度対応データを参照してPave(2)を取得し、光強度・消光比対応データを参照してEr(2)を取得する。
After step S1, the control unit 5 acquires the target light intensity (referred to as Pave (2)) according to the temperature detected by the temperature sensor 4 (the temperature of the LD2), and further acquires the acquired Pave (2). The target extinction ratio (referred to as Er (2)) for maintaining the extinction difference (Optical Modulation Amplitude: OMA) of the output light of the
温度・光強度対応データの内容は図4に示すグラフに対応しており、温度・光強度対応データには、LD2の所定の複数の温度のそれぞれに対し予め設定されたLD2の出力光の複数の光強度が登録されている。図4に示すグラフは、LD2の温度と、LD2の出力光の光強度との対応を示している。図4に示すLD2の光強度は相対値(Pave(R)といい、Pave(R)=Pave(2)/Pave(1))である。図4に示すように、LD2の温度が上昇すると、光強度が低下(発光効率が低下)する。
The contents of the temperature / light intensity correspondence data correspond to the graph shown in FIG. 4, and the temperature / light intensity correspondence data includes a plurality of LD2 output lights set in advance for each of a plurality of predetermined temperatures of the LD2. The light intensity is registered. The graph shown in FIG. 4 shows the correspondence between the temperature of the
また、光強度・消光比対応データの内容は、図3に示すグラフに対応しており、光強度・消光比対応データには、LD2の出力光の複数の光強度(温度・光強度対応データに登録されている複数の光強度)のそれぞれに対し予め設定された複数の消光比が登録されている。図3に示すグラフは、LD2の出力光の光強度と、それぞれの光強度においてOMAを維持するための消光比との対応を示している。図3に示すLD2の光強度は、図4の場合と同様に、Pave(R)となっている。図3に示すグラフは、下記式(3)に対応している。式(3)は、下記式(1)を下記式(2)で割ったもの(式(1)/式(2))となっている。また、図3に示すグラフは、Er(1)が略3.16に設定された式(3)に対応している(すなわち、APC制御における目標消光比が略3.16に設定された場合となっている)。図3に示すグラフ(式(3))によれば、Pave(R)が略0.8の場合にOMA(1)を維持するために必要なEr(2)は、略4.70であることがわかる。
The contents of the light intensity / extinction ratio correspondence data correspond to the graph shown in FIG. 3. The light intensity / extinction ratio correspondence data includes a plurality of light intensities (temperature / light intensity correspondence data) of the output light of the LD2. A plurality of extinction ratios set in advance for each of the plurality of light intensities registered in (1). The graph shown in FIG. 3 shows the correspondence between the light intensity of the output light of the
図2に戻って説明する。ステップS2の後、制御部5は、ステップS2において取得したPave(2)に対応するバイアス電流の目標値(Ib(2)という)を取得する(ステップS3)。制御部5の内蔵メモリには、Pave(2)とIb(2)との対応を示す光強度・バイアス電流対応データが格納されている。光強度・バイアス電流対応データには、所定の複数のPave(2)のそれぞれに対し予め設定された複数のIb(2)が登録されている。制御部5は、ステップS3において、光強度・バイアス電流対応データを参照してIb(2)を取得する。なお、制御部5は、モニタPD3からのモニタ信号を用いてフィードバック制御を行うことによって、このモニタ信号の示すLD2の出力光のPaveがPave(2)となるようにバイアス電流を制御する構成であってもよい。 Returning to FIG. After step S2, the control unit 5 acquires a target value (referred to as Ib (2)) of the bias current corresponding to Pave (2) acquired in step S2 (step S3). The built-in memory of the control unit 5 stores light intensity / bias current correspondence data indicating correspondence between Pave (2) and Ib (2). In the light intensity / bias current correspondence data, a plurality of Ib (2) set in advance for each of a plurality of predetermined Pave (2) is registered. In step S3, the control unit 5 refers to the light intensity / bias current correspondence data and obtains Ib (2). The controller 5 is configured to control the bias current so that the Pave of the output light of the LD2 indicated by the monitor signal becomes Pave (2) by performing feedback control using the monitor signal from the monitor PD3. There may be.
ステップS3の後、制御部5は、ステップS2において取得したEr(2)に対応する変調電流の目標値(Im(2)という)を取得する(ステップS4)。制御部5の内蔵メモリには、Er(2)と、Im(2)との対応を示す消光比・変調電流対応データが格納されている。消光比・変調電流対応データには、所定の複数のEr(2)のそれぞれに対し予め設定された複数のIm(2)が登録されている。制御部5は、ステップS4において、消光比・変調電流対応データを参照してIm(2)を取得する。なお、制御部5は、モニタPD3からのモニタ信号を用いてフィードバック制御を行うことによって、このモニタ信号の示すLD2の出力光の目標消光比がEr(2)となるように変調電流を制御する構成であってもよい。
After step S3, the control unit 5 acquires a target value (referred to as Im (2)) of the modulation current corresponding to Er (2) acquired in step S2 (step S4). The built-in memory of the control unit 5 stores extinction ratio / modulation current correspondence data indicating the correspondence between Er (2) and Im (2). In the extinction ratio / modulation current correspondence data, a plurality of Im (2) set in advance for each of a plurality of predetermined Er (2) are registered. In step S4, the control unit 5 refers to the extinction ratio / modulation current correspondence data and acquires Im (2). The control unit 5 controls the modulation current so that the target extinction ratio of the output light of the
ステップS4の後、バイアス電流制御部5aは、バイアス電流をIb(2)に設定するバイアス電流制御信号を生成し、この生成したバイアス電流制御信号をLD駆動回路6に出力し、更に、変調電流制御部5bは、変調電流をIm(2)に設定する変調電流制御信号を生成し、この生成した変調電流制御信号をLD駆動回路6に出力する(ステップS5)。LD駆動回路6は、ステップS5において制御部5から入力されたバイアス電流制御信号及び変調電流制御信号に応じて、Ib(2)のバイアス電流と、Im(2)の変調電流とをLD2に供給する。
After step S4, the bias
以上説明したレーザダイオード駆動制御装置1によれば、LD2の温度とバイアス電流の一方又は両方がそれぞれの所定の基準値を超えると、LD2の出力光のPaveが新たな目標光強度(Pave(2))となるようにバイアス電流が制御され、更に、LD2の出力光のErが新たな目標消光比のEr(2)となるように変調電流が制御されるので、Pave(2)を比較的小さな値に設定すればバイアス電流に起因するLD2の温度上昇が緩和され、更に、OMAが維持(OMA(1)に維持)されるので送信信号の劣化が抑制される。また、温度・光強度対応データを用いることによって、目標光強度であるPave(2)を容易且つ短時間に取得できる。また、温度センサ4によるLD2の温度の検出結果とバイアス電流の両方がそれぞれの所定の基準値を超えない場合にAPC制御が行われるので、APC制御を行いつつも、信号劣化を伴うことなくLD2の温度上昇を抑制できる。
According to the laser diode
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。 While the principles of the invention have been illustrated and described in the preferred embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that the invention can be modified in arrangement and detail without departing from such principles. The present invention is not limited to the specific configuration disclosed in the present embodiment. We therefore claim all modifications and changes that come within the scope and spirit of the following claims.
1…レーザダイオード駆動制御装置、2…LD、3…モニタPD、4…温度センサ、5…制御部、5a…バイアス電流制御部、5b…変調電流制御部、6…LD駆動回路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記レーザダイオードの温度を検出し、この検出結果を出力する温度検出部と、
前記検出結果に基づいて、前記レーザダイオードの出力光の目標光強度と該目標光強度のもとで前記出力光の消光差を維持するための目標消光比とを取得し、この取得した目標光強度と目標消光比とに基づいて前記レーザダイオードに供給するバイアス電流及び変調電流を制御するための制御信号を出力する制御部と、
前記制御信号に応じて、前記バイアス電流及び前記変調電流を前記レーザダイオードに供給するレーザ駆動部と、
を備え、
前記制御部は、前記検出結果と前記制御信号の示す前記バイアス電流の値の一方又は両方がそれぞれの所定基準値を超えたと判定した場合に前記目標光強度と前記目標消光比とを取得する、ことを特徴とするレーザダイオード駆動制御装置。 A laser diode;
A temperature detector that detects the temperature of the laser diode and outputs the detection result;
Based on the detection result, a target light intensity of the output light of the laser diode and a target extinction ratio for maintaining the extinction difference of the output light based on the target light intensity are acquired, and the acquired target light A control unit for outputting a control signal for controlling a bias current and a modulation current supplied to the laser diode based on the intensity and a target extinction ratio;
A laser driver for supplying the bias current and the modulation current to the laser diode in response to the control signal;
With
The control unit obtains the target light intensity and the target extinction ratio when it is determined that one or both of the detection result and the value of the bias current indicated by the control signal have exceeded respective predetermined reference values. And a laser diode drive control device.
前記制御部は、前記温度・光強度対応データに基づいて前記検出結果の示す温度に対応する光強度を前記目標光強度として取得し、該目標光強度として取得した光強度に対応する消光比を前記光強度・消光比対応データに基づいて前記目標消光比として取得する、ことを特徴とする請求項1に記載のレーザダイオード駆動制御装置。 The temperature / light intensity correspondence data indicating a plurality of preset light intensities for each of a plurality of predetermined temperatures of the laser diode, and a plurality of extinction ratios preset for each of the plurality of light intensities It further comprises a storage device for storing data corresponding to the light intensity / extinction ratio,
The control unit acquires the light intensity corresponding to the temperature indicated by the detection result as the target light intensity based on the temperature / light intensity correspondence data, and sets the extinction ratio corresponding to the acquired light intensity as the target light intensity. The laser diode drive control device according to claim 1, wherein the target extinction ratio is acquired based on the light intensity / extinction ratio correspondence data.
前記制御部は、前記検出結果と前記バイアス電流の両方がそれぞれの前記基準値を超えていないと判定した場合に、前記モニタ結果に基づいて、前記レーザダイオードの出力光の光強度及び消光比をそれぞれの所定の設定値に維持するためのAPC制御を行う、ことを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザダイオード駆動制御装置。 An output light monitor unit for monitoring the output light of the laser diode and outputting the monitoring result;
When it is determined that both the detection result and the bias current do not exceed the respective reference values, the control unit determines the light intensity and the extinction ratio of the output light of the laser diode based on the monitoring result. The laser diode drive control device according to claim 1, wherein APC control for maintaining each predetermined set value is performed.
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