JPH0399484A - 半導体レーザ駆動回路 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光通信装置や光情報処理装置などに使用され
る半導体レーザ駆動回路に関し、さらに詳しくは、外部
から入力される変調信号に応じて半導体レーザの光出力
の大きさを変調すると共に、外部より間欠的に発せられ
る制御指令でもって半導体レーザの光出力の大きさの制
御を行う機能を備えた半導体レーザ駆動回路に関するも
のである。

［従来の技術］ 周知のように、外部から入力される変調信号に対応した
光出力で半導体レーザを駆動させる半導体レーザ駆動回
路においては、外部からの制御指令で間欠的に半導体レ
ーザの光出力の大きさを制御することが行われている。

従来、この種の半導体レーザ駆動回路は、第４図のブロ
ック図に示すように、制御回路ｌ゛と加算回路２、変換
駆動回路３、半導体レーザ４、そして半導体レーザ４の
光出力レベルの大小判定を行う光出力判定回路５から構
成されている。

制御回路１′は、半導体レーザ４の温度によって変わる
しきい値電流の相当する制御信号を発生して加算回路２
に出力する。また、制御回路１°は、外部から間欠的に
制御指令信号が人力されると、半導体レーザ４の光出力
の大きさを制御する、第５図に示すような階段状の制御
信号を加算回路２に出力する。加算回路２は、外部から
入力される変調信号と制御回路１゛からの制御信号を加
算して変換駆動回路３に出力する。

変換駆動回路３は、加算回路２からの加算信号を半導体
レーザ駆動電流に変換して半導体レーザ４を駆動させる
。光出力判定回路５は、半導体レーザ４の光出力が所定
の大きさより大きいか小さいかを判定して、その判定情
報を制御回路１゛に出力する。

制御回路１゛に外部から制御指令信号が入力されると同
時に、変調信号はその取り得る値の最大値にセットされ
、制御回路ｌ“は、制御指令を受けた時点から所定の駆
動電流制御範囲の最小値から階段状の制御信号を出力し
て、次の制御動作を開始する。ここで、第５図に示すよ
うに、半導体レーザ４の間欠的に制御される光出力の大
きさの設定レベルをＰｏとし、この制御で設定される駆
動電流の最大設定電流をＩｍａｘｓ最小設定電流をＩ　
ｗｉｎとして所定の制御範囲を設定し、この制御範囲を
ｎ等分で階段状に増加する制御信号Ａを制御回路ｌ゛で
発生させろ。制御信号Ａが最小設定電流Ｉ　ｌｌ１ｉｎ
より（１＋ａｘ−Ｉｎｉｎ）／ｎだけ増加した制御信号
ａ１に相当する駆動電流で半導体レーザ４を駆動させ、
このときの光出力の大きさが設定レベルＰｏ以下か否か
を光出力判定回路５で判定させる。その判定結果が設定
レベルＰｏ以下であると制御回路１の制御動作が続行さ
れ、次の制御信号ａｔによる光出力判定が行われる。こ
のような、制御信号への増加毎に光出力判定が繰り返し
行われて、ｍ番目（ただし、ｍはｎ以下の整数）の制御
信号ａ、のときに光出力レベルが所定の設定レベルＰｏ
以上に達すると、制御回路ｌ゛の制御動作が終了する。

以後、制御回路ｌ゛は次の制御指令が入力されるまで上
記制御信号＆、を出力して半導体レーザ４の駆動を制御
する。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記半導体レーザ駆動回路のように、半導体
レーザ４の光出力の大きさの制御を階段状の制御信号Ａ
で行うようにしたものは、制御信号Ａが所定の制御範囲
の最小設定電流■鴨ｉｎから段階的に増加して、ｍ番目
の制御信号ａ、で半導体レーザ４の光出力が所定の設定
レベルＰｏに達して制御動作が終了するまでに、ｍ回の
電流設定とｍ回の光出力レベルの判定が必要で、１回の
制御時間が長くなる不都合があった。また、この制御は
、所定の制御範囲を１／ｎの分解能で行うようにしてい
るが、この回数ｎを増やして分解能を高め、制御の精度
を高める程、１回の制御動作の時間が長くなり、光出力
制御の高精度化を難しくしていた。さらに、上記制御は
１回の制御に必要な時間が制御毎に変動し、且つその時
間差が大きくなるという不都合があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、半導体レーザの光出力の大きさの制
御を高精度、短時間で行い得る半導体レーザ駆動回路を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するため、外部より間欠的に人
力される制御指令でもって半導体レーザの光出力の大き
さを制御するための制御信号を出力する制御回路と、外
部より入力される変調信号に前記制御回路の制御信号を
加算する加算回路と、該加算回路で加算された信号を駆
動電流に変換して半導体レーザを駆動させる変換駆動回
路と、半導体レーザの光出力が所定レベル以上か否かを
判定してその判定結果を前記制御回路に出力する光出力
判定回路とを備え、前記制御回路は、外部から制御指令
を受けると、所定の電流制御範囲を前記光出力判定回路
からの判定情報に基づいて所定回数だけ二分本探索法に
て探索して制御信号を決定することを特徴とするしので
ある。

前記制御回路は、外部より発せられる制御指令により制
御動作を開始するもので、まず所定の制御範囲を三等分
した制御信号を出力し、その時の半導体レーザの光出力
が所定の大きさか否かの判定情報でもって、制御範囲の
三等分された大きい方、又は小さい方の制御を決め、次
に決められたｌ／２の制御範囲を三等分した制御信号を
出力してその時の光出力のレベル範囲を行い、このよう
な二分木探索を所定回数だけ繰り返し行って、最後の探
索で得られた制御範囲の中間値を所望の制御信号として
決定する。

［作用］ 本発明の半導体レーザ駆動回路によれば、制御指令に基
づいて行う制御回路の分解能を２″とすると、１回の制
御動作で行われる電流設定と光出力のレベル判定はｎ回
で済み、制御動作時間か大幅に短縮され、また分解能を
高め、高精度に制御するようにしても、その制御動作時
間の増分は少なく、高精度化を容易にする。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を、第１図〜第３図
を参照して説明する。

第１図は本発明の実施例にかかる半導体レーザ駆動回路
を示すブロック図で、同図において第４図と同−又は相
当部分については同一参照符号を付して説明は省略する
。

変換駆動回路３は加算回路２からの出力記号をアナログ
信号するＤ／Ａ変換回路６と、変換されたアナログ信号
の入力に応じて半導体レーザ４を駆動する電流駆動回路
７で構成される。

また半導体レーザ４の光出力は、半導体レーザ４に光結
合されたホトダイオード８で検出され、増幅回路９で増
幅されて光出力判定回路５に送出される。

上記実施例においては、次の制御回路ｌを特徴とする。

制御回路ｌは半導体レーザ４のしきい値電流に相当する
制御信号を発生し、これを外部より入力される変調信号
と加算して半導体レーザ４を駆動すると共に、制御回路
１は外部から間欠的に発せられる制御指令が入力される
と、後述する二分本探索でもって半導体レーザ４の光出
力の大きさを制御する制御信号を出力する。この制御回
路ｌの光出力制御動作を第２図及び第３図を参照して説
明する。

第２図及び第３図は制御回路ｌが４回の探索動作を行う
具体例を示す。すなわち、外部より間欠的に発せられる
制御指令が制御回路ｌに入力されると同時に、図示しな
い手段により変調信号は例えばその変調最大値にセット
されて、制御回路ｌは所定の駆動電流制御範囲（以下、
探索範囲と称する）を例えば４回器分本探索する。この
始めの所定の探索範囲Ｗｌは、例えば最小設定電流１　
ｗｉｎと最大設定電流Ｉ　ｍａｘの間で、制御回路ｌは
制御指令の入力でまず探索範囲Ｗｌを三等分した１回目
の制御信号す、を出力する。この制御信号ｂｌは最大変
調信号と加算されて変換駆動回路３に送出され、半導体
レーザ４を電流駆動させる。半導体レーザ４の先出力が
ホトダイオード８で光電変換された情報が光出力判定回
路５に送出されて、半導体レーザ４の光出力が所定の設
定レベルＰｏよりも大きいか否かが判定され、その判定
結果が制御回路ｌに入力される。判定結果は光出力レベ
ルが設定レベルＰｏより小さい場合は、制御回路Ｉの行
う次の探索範囲が始めの探索範囲Ｗｌの中間点より大き
い側の半分とされ、逆に光出力レベルが設定レベルＰｏ
より大きいと判定されると、次の探索範囲は初めの探索
範囲Ｗ１の中間点より小さい側の半分である。第２図及
び第３図は、１回目の二分本探索で光出力レベルが設定
レベルＰｏより小さい判定を受けたため、２回目の二分
木探索は初めの探索範囲Ｗ１の中間点より大きい側の探
索範囲Ｗ、で行われる場合を示す。

制御回路１の２回目の二分木探索では、探索範囲Ｗ、を
三等分した制御信号ｂｔが出力される。そして、この制
御信号す、に対応した半導体レーザ４の光出力のレベル
判定が行われ、その判定結果に基づいて探索範囲Ｗ、を
三等分したいずれかの探索範囲が決定されて、３回目の
二分本探索が開始される。第２図及び第３図は、２回目
の二分本探索で光出力レベルが設定レベルＰｏより大き
い判定を受けたため、３回目の二分本探索は２回目の探
索範囲Ｗ、の中間点より小さい側の探索範囲Ｗ３で行わ
れる場合を示す。３回目の二分木探索で制御回路ｌは３
回目の探索範囲Ｗ３を三等分した制御信号ｂ３を出力し
、このときの半導体レーザ４の光出力のレベル判定結果
に基づいて、４回目の探索範囲が決定される。３回目の
二分本探索で光出力レベルが設定レベルＰｏより例えば
小さいと判定されると、３回目の探索範囲Ｗ３の中間点
より大きい側が４回目の探索範囲Ｗ４と決定され、４回
目の二分木探索で制御回路ｌは探索範囲Ｗ４を三等分し
た制御信号ｂ４を出力する。

以上のように、二分木探索を繰り返し行う毎に、半導体
レーザ４の光出力レベルが設定レベルＰＯに確実に近付
く。そして、例えば４回目の二分本探索を行い、そのと
きの光出力レベルと設定レベルＰｏとの大小判定結果に
基づき制御回路１は４回目の探索範囲Ｗ４を三等分した
制御信号す、を出力して、制御動作が完了する。

なお、第３図の下段部に示すように、制御信号す、はし
きい値電流にほぼ等しい大きさである。

そしてこの最後の制御信号す、と外部より入力される変
調信号を加算した信号で６って半導体レーザ４の駆動が
行われ、制御回路ｌは次の制御指令が入力されるまで二
分木探索による制御動作は行わない。

なお、制御回路ｌに上記の制御動作をさ仕ろ制御指令の
周期は、半導体レーザ４の温度変化に伴うしきい値電流
の変化に制御信号が十分に追従できるように設定されて
いる。

また、制御回路ｌの二分木探索動作時の探索範囲は１回
の探索動作につき１／２に挟まっていくので、ｎ回の探
索動作を行えば初めの探索範囲Ｗ１の１／２”の範囲ま
で狭められて、２１′の分解能の制御が可能となる。こ
の２″の分解能の制御を行うに必要な時間は、ｎ回の二
分木探索による電流設定、光出力レベル判定に要する時
間だけであり、分解能を高め、精度を高める程に制御動
作時間の短縮効果に優れていることがわかる。さらに、
ｎ回の二分本探索動作を実行した場合、ｎ回目の探索範
囲の中間点に相当する制御信号と最大変調信号を加算し
た信号に対応する半導体レーザ４の光出力の大きさは、
光出力判定回路５の光出力レベル判定基準となる先出力
の大きさに対して、初めの探索範囲ＷＩの１／２”’以
下の誤差である。このように光出力の誤差が探索動作回
数に対して指数関数的に小さくなるので、高精度化を図
っても時間的な問題はない。

本発明は上記実施例に限定されるものでなく種々の変更
が可能である。例えば上記実施例では、制御回路の外部
からの制御指令に基づく制御動作中の変調信号は最大値
にセットしていたが、その変調信号はその中間値や最小
値にセットしてらよく、前記光出力判定回路との組合せ
により任意に決定できる。

［発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように、本発明の半導体
レーザ駆動回路は、半導体レーザの光出力の大きさを制
御する制御信号を所定の駆動電流制御範囲から何回か二
分本探索して決定することにより、１回の制御動作時間
の大幅な短縮化が図れ、しかも、制御動作時間は二分本
探索回数に比例して時間の一定化が図れる。また、精度
の分解能を２ｎから２１１１１１に高めても、二分本探
索回数を１回増やすだけで、時間的な増大はほとんどな
く、従って分解能を高め、高精度化を図ることが容易に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる半導体レーザ駆動回路の実施例
を示すブロック図、第２図は第１図における制御回路の
二分本探索動作を説明するためのグラフ、第３図は第１
図における半導体レーザの光出力と駆動電流の特性、及
び光出力の二分本探索による制御動作を説明するための
グラフである。第４図は従来の一般的な半導体レーザ駆
動回路を示すブロック図、第５図は第４図における制御
回路の制御動作を説明するためのグラフである。 ｌ・・・制御回路、２・・・加算回路、３・・・変換駆
動回路、４・・・半導体レーザ、５・・・光出力判定回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 外部より間欠的に入力される制御指令でもって、半導体
   レーザの光出力の大きさを制御するための制御信号を出
   力する制御回路と、 外部より入力される変調信号に前記制御回路の制御信号
   を加算する加算回路と、 該加算回路で加算された信号を駆動電流に変換して半導
   体レーザを駆動させる変換駆動回路と、 半導体レーザの光出力が所定レベル以上か否かを判定し
   てその判定結果を前記制御回路に出力する光出力判定回
   路とを備え、 前記制御回路は、外部から制御指令を受けると、所定の
   電流制御範囲を前記光出力判定回路からの判定情報に基
   づいて所定回数だけ二分木探索法にて探索して、制御信
   号を決定することを特徴とする半導体レーザ駆動回路。