特許 6239551 発光素子駆動装置および発光素子駆動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6239551

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】発光素子駆動装置および発光素子駆動方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/068 20060101AFI20171120BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/068

【請求項の数】10

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-89479(P2015-89479)

(22)【出願日】2015年4月24日

(65)【公開番号】特開2016-207888(P2016-207888A)

(43)【公開日】2016年12月8日

【審査請求日】2016年8月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100142712

【弁理士】

【氏名又は名称】田代 至男

(72)【発明者】

【氏名】山村 隆介

(72)【発明者】

【氏名】大谷 栄介

【審査官】 小濱 健太

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１３６１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０１８５６４３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−１０３３２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００−５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光素子に、第１のタイミングでプリバイアス電圧振幅値に対応した電流の供給を開始し、第２のタイミングでメインバイアス電圧振幅値に対応した電流の供給を開始する電源部と、
前記第１のタイミングから前記第２のタイミングまでの時間をバイアス調整時間としたときに、前記発光素子が発光を開始するまでのタイミングを表す電圧と時間とに関する、前記発光素子のサージ光が許容値を超えないプリバイアス条件を満たす前記プリバイアス電圧振幅値と前記バイアス調整時間との組が記憶され、該組のプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間とに基づいて前記電源部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部に記憶されている前記プリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組は、
前記プリバイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組の複数の中から１つを第１の組と定め、
前記第１の組のバイアス調整時間およびプリバイアス電圧振幅値のいずれか一方を設定分解能だけ小さくした設定において、前記発光素子から許容値を超えるサージ光が測定された場合、前記第１の組のバイアス調整時間を前記設定分解能だけ小さくした設定の場合には前記第１の組のバイアス調整時間を前記設定分解能だけ大きくし、前記第１の組のプリバイアス電圧振幅値を前記設定分解能だけ小さくした設定の場合には前記第１の組のプリバイアス電圧振幅値を前記設定分解能だけ小さくし、かつ、前記プリバイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値と該バイアス調整時間との組を第２の組とする
ことを特徴とする発光素子駆動装置。

【請求項2】

前記電源部は、
前記プリバイアス電圧振幅値に対応した電流を前記発光素子に供給するためのプリバイアス源と、
前記メインバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子に供給するためのメインバイアス源と、
前記第１のタイミングから前記第２のタイミングまでの時間であるバイアス調整時間の長さを制御するためのスイッチと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の発光素子駆動装置。

【請求項3】

前記電源部は、前記メインバイアス源と前記発光素子との間にコンデンサをさらに備え、
前記スイッチは、前記メインバイアス源と前記コンデンサとの間の回路をアースすることにより前記コンデンサに蓄えられた電力を解放して、前記発光素子にメインバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子に供給するよう構成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の発光素子駆動装置。

【請求項4】

前記制御部に記憶されているプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組は、
前記プリバイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組の複数の中から、前記プリバイアス電圧振幅値および前記バイアス調整時間の夫々が設定分解能だけ前記プリバイアス条件から外れた場合であっても前記発光素子のサージ光が許容値を超えないものである、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の発光素子駆動装置。

【請求項5】

前記制御部に記憶されている前記プリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組は、
前記第１の組のバイアス調整時間を前記設定分解能だけ小さくした設定において、前記発光素子から許容値を超えるサージ光が測定された場合、前記第１の組のバイアス調整時間を前記設定分解能だけ大きくし、かつ、前記プリバイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値と該バイアス調整時間との組を第２の組とし、
前記発光素子からサージ光が測定されない、または、許容値を超えない場合、前記第１の組をそのまま第２の組とする、
ことを特徴とする請求項４に記載の発光素子駆動装置。

【請求項6】

前記第２の組のバイアス調整時間が、光出力の繰り返し周期からメインバイアス電圧の印加時間と励起寿命と前記設定分解能の合計を差し引いた時間よりも大きい場合、
前記第２の組の代わりに前記第１の組とする、
ことを特徴とする請求項５に記載の発光素子駆動装置。

【請求項7】

前記制御部に記憶されている前記プリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組は、
前記第２の組のプリバイアス電圧振幅値を前記設定分解能だけ小さくした設定において、前記発光素子から許容値を超えるサージ光が測定された場合、前記第２の組のプリバイアス電圧振幅値を前記設定分解能だけ小さくし、かつ、前記バイアス条件を満たす該プリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組を第３の組とし、
前記発光素子からサージ光が測定されない、または、許容値を超えない場合、前記第２の組をそのまま第３の組としたものである、
ことを特徴とする請求項６に記載の発光素子駆動装置。

【請求項8】

前記第３の組のプリバイアス電圧振幅値が、前記発光素子の順方向電圧値に設定分解能を加えた値を下回った場合、
前記第３の組の代わりに前記第２の組とする、
ことを特徴とする請求項７に記載の発光素子駆動装置。

【請求項9】

発光素子に、第１のタイミングでプリバイアス電圧振幅値に対応した電流の供給を開始し、第２のタイミングでメインバイアス電圧振幅値に対応した電流の供給を開始する電源部と、前記第１のタイミングから前記第２のタイミングまでの時間をバイアス調整時間としたときに、前記発光素子が発光を開始するまでのタイミングを表す電圧と時間とに関する、前記発光素子のサージ光が許容値を超えないプリバイアス条件を満たす前記プリバイアス電圧振幅値と前記バイアス調整時間との組が記憶された制御部とを備えた発光素子駆動装置を用いた発光素子駆動方法であって、
前記制御部に記憶されている前記プリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組に基づいて、前記第１のタイミングでプリバイアス電圧振幅値に対応した電流の供給を開始し、前記第２のタイミングでメインバイアス電圧振幅値に対応した電流の供給を開始するように、前記制御部が前記電源部を制御し、
前記制御部に記憶されている前記プリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組は、
前記プリバイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組の複数の中から１つを第１の組と定め、
前記第１の組のバイアス調整時間およびプリバイアス電圧振幅値のいずれか一方を設定分解能だけ小さくした設定において、前記発光素子から許容値を超えるサージ光が測定された場合、前記第１の組のバイアス調整時間を前記設定分解能だけ小さくした設定の場合には前記第１の組のバイアス調整時間を前記設定分解能だけ大きくし、前記第１の組のプリバイアス電圧振幅値を前記設定分解能だけ小さくした設定の場合には前記第１の組のプリバイアス電圧振幅値を前記設定分解能だけ小さくし、かつ、前記プリバイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値と該バイアス調整時間との組を第２の組とする
ことを特徴とする発光素子駆動方法。

【請求項10】

前記第１の組のバイアス調整時間および前記プリバイアス電圧振幅のいずれか一方を設定分解能だけ小さくした設定において、前記発光素子からサージ光が測定されない、または、許容値を超えない場合、前記第１の組をそのまま第２の組とする
ことを特徴とする請求項９に記載の発光素子駆動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光素子駆動装置および発光素子駆動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

発光素子が発光を開始する際には、サージ光と呼ばれる強い光が出力されることがある。この現象は、発光素子の発光領域におけるキャリア密度および光子密度が急激に増加することによって引き起こされる。

【0003】

サージ光は安定状態の出力光に比べて非常に強力となることがあり、発光素子を利用する装置等の破損を引き起こすこともあり、たとえ装置等の破損を引き起こす程のサージ光でなくても、定量的正確さを損なっているという点で好ましくない。

【0004】

そこで、発光素子を発光させるための電圧（メインバイアス電圧という）を印加する前に、メインバイアス電圧よりも低い電圧（プリバイアス電圧という）を印加しておくことで、キャリア密度および格子密度の急激な増加を抑制し、サージ光の発生を抑制する試みがなされている（例えば特許文献１〜３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許第８７４３４５５号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第２０１４／０１８５６４３号明細書

【特許文献3】米国特許出願公開第２０１４／０２１９２９９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、プリバイアス電圧が発光素子の発光条件より大きい場合、メインバイアス電圧の印加時に比べれば光強度は小さいものの、本来消光している時間にプリバイアス電圧の印加によって発光素子が発光してしまう（これをオフセット光という）。例えばＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）等の構成によって種光源からの光出力を大きく増幅する構成の場合や、Ｄｕｔｙ比が小さい条件で発光素子を駆動する場合、プリバイアス電圧の印加によって発生する光出力により消光比（オフ時とオン時との光出力の比をいう）が悪化してしまう。

【0007】

また、プリバイアス電圧が発光条件より小さい場合であっても、サージ光が抑制され、かつ、プリバイアス電圧の印加によって発光素子が発光しないという条件は限られており、プリバイアス電圧の発光条件のみを基準にしても安定した光出力を得るのは困難である。

【0008】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、高い消光比とサージ光の除去とを実現した光出力を得ることができる発光素子駆動装置および発光素子駆動方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る発光素子駆動装置は、発光素子に、第１のタイミングでプリバイアス電圧振幅値に対応した電流の供給を開始し、第２のタイミングでメインバイアス電圧振幅値に対応した電流の供給を開始する電源部と、前記第１のタイミングから前記第２のタイミングまでの時間をバイアス調整時間としたときに、前記発光素子が発光を開始するまでのタイミングを表す電圧と時間とに関するプリバイアス条件を満たす前記プリバイアス電圧振幅値と前記バイアス調整時間との組が記憶され、該組のプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間とに基づいて前記電源部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

【0010】

また、本発明の一態様に係る発光素子駆動装置は、前記電源部は、前記プリバイアス電圧振幅値に対応した電流を前記発光素子に供給するためのプリバイアス源と、前記メインバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子に供給するためのメインバイアス源と、前記第１のタイミングから前記第２のタイミングまでの時間であるバイアス調整時間の長さを制御するためのスイッチと、を備えることを特徴とする。

【0011】

また、本発明の一態様に係る発光素子駆動装置は、前記電源部は、前記メインバイアス源と前記発光素子との間にコンデンサをさらに備え、前記スイッチは、前記メインバイアス源と前記コンデンサとの間の回路をアースすることにより前記コンデンサに蓄えられた電力を解放して、前記発光素子にメインバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子に供給するよう構成されていることを特徴とする。

【0012】

また、本発明の一態様に係る発光素子駆動装置は、前記制御部に記憶されているプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組は、前記プリバイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組の複数の中から、前記プリバイアス電圧振幅値および前記バイアス調整時間の夫々が設定分解能だけ前記プリバイアス条件から外れた場合であっても前記発光素子のサージ光が許容値を超えないものであることを特徴とする。

【0013】

また、本発明の一態様に係る発光素子駆動装置は、前記制御部に記憶されている前記プリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組は、前記プリバイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組の複数の中から１つを第１の組と定め、前記第１の組のバイアス調整時間を前記設定分解能だけ小さくした設定において、前記発光素子から許容値を超えるサージ光が測定された場合、前記第１の組のバイアス調整時間を前記設定分解能だけ大きくし、かつ、前記プリバイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値と該バイアス調整時間との組を第２の組とし、前記発光素子からサージ光が測定されない、または、許容値を超えない場合、前記第１の組をそのまま第２の組としたものであることを特徴とする。

【0014】

また、本発明の一態様に係る発光素子駆動装置は、前記第２の組のバイアス調整時間が、光出力の繰り返し周期からメインバイアス電圧の印加時間と励起寿命と前記設定分解能の合計を差し引いた時間よりも大きい場合、前記第２の組の代わりに前記第１の組とすることを特徴とする。

【0015】

また、本発明の一態様に係る発光素子駆動装置は、前記制御部に記憶されている前記プリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組は、前記第２の組のプリバイアス電圧振幅値を前記設定分解能だけ小さくした設定において、前記発光素子から許容値を超えるサージ光が測定された場合、前記第２の組のプリバイアス電圧振幅値を前記設定分解能だけ小さくし、かつ、前記バイアス条件を満たす該プリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組を第３の組とし、前記発光素子からサージ光が測定されない、または、許容値を超えない場合、前記第２の組をそのまま第３の組としたものである、ことを特徴とする。

【0016】

また、本発明の一態様に係る発光素子駆動装置は、前記第３の組のプリバイアス電圧振幅値が、前記発光素子の順方向電圧値に設定分解能を加えた値を下回った場合、前記第３の組の代わりに前記第２の組とすることを特徴とする。

【0017】

また、本発明の一態様に係る発光素子駆動方法は、発光素子に、第１のタイミングでプリバイアス電圧振幅値に対応した電流の供給を開始し、第２のタイミングでメインバイアス電圧振幅値に対応した電流の供給を開始する電源部と、前記第１のタイミングから前記第２のタイミングまでの時間をバイアス調整時間としたときに、前記発光素子が発光を開始するまでのタイミングを表す電圧と時間とに関するプリバイアス条件を満たす前記プリバイアス電圧振幅値と前記バイアス調整時間との組が記憶された制御部とを備えた発光素子駆動装置を用いた発光素子駆動方法であって、前記制御部に記憶されている前記プリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組に基づいて、前記第１のタイミングでプリバイアス電圧振幅値に対応した電流の供給を開始し、前記第２のタイミングでメインバイアス電圧振幅値に対応した電流の供給を開始するように、前記制御部が前記電源部を制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る発光素子駆動装置および発光素子駆動方法は、高い消光比とサージ光の除去とを実現した光出力を得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、第１実施形態に係る発光素子駆動装置の概略構成を示す図である。

【図2】図２は、プリバイアス電圧と電流との時間応答の関係のグラフを示す図である。

【図3】図３は、プリバイアス電圧とそのプリバイアス電圧で発光素子が発光を開始する時間との関係を示す図である。

【図4】図４は、発光素子のアノード・カソード間に印加される電圧の時間波形を模式的に表す図である。

【図5】図５は、サージ光発生時の光出力波形を示す図である。

【図6】図６は、タイミングが不適当な場合の光出力波形を示す図である。

【図7】図７は、タイミングが不適当な場合の光出力波形を示す図である。

【図8】図８は、サージ光除去時の光出力波形を示す図である。

【図9】図９は、プリバイアス条件に対する誤差が許容される範囲を示す図である。

【図10】図１０は、発光素子のアノード・カソード間に印加される電圧とキャリア密度との時間波形の関係を模式的に示した図である。

【図11】図１１は、最適なプリバイアス電圧振幅値およびバイアス調整時間を探索する方法を示す図である。

【図12】図１２は、最適なプリバイアス電圧振幅値およびバイアス調整時間を探索するアルゴリズムを示すフローチャートである。

【図13】図１３は、第２実施形態に係る発光素子駆動装置の概略構成を示す図である。

【図14】図１４は、プリバイアス電圧とそのプリバイアス電圧で発光素子が発光を開始する時間との関係を示す図である。

【図15】図１５は、発光素子のアノード・カソード間に印加される電圧の時間波形を模式的に表す図である。

【図16】図１６は、第３実施形態に係る発光素子駆動装置の概略構成を示す図である。

【図17】図１７は、発光素子のアノード・カソード間に印加される電圧の時間波形を模式的に表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る発光素子駆動装置および発光素子駆動方法について詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。

【0021】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る発光素子駆動装置１００の概略構成を示す図である。図１に示されるように、発光素子駆動装置１００は、電源部１１０と制御部１２０とを備えている。発光素子駆動装置は、例えばＬＤ（Laser Diode）等の発光素子１０１に適切なタイミングで電流を供給し、発光素子１０１を発光させる装置である。

【0022】

電源部１１０は、プリバイアス電圧振幅値とメインバイアス電圧振幅値との２つの電圧振幅値に対応した電流を発光素子１０１に供給するための機器である。制御部１２０は、第１のタイミングでプリバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子１０１に供給することを開始し、第２のタイミングでメインバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子１０１に供給することを開始するように電源部１１０を制御するための機器である。

【0023】

図１に示されるように、電源部１１０は、プリバイアス源１１１とメインバイアス源１１２とスイッチ１１３とを備えている。

【0024】

プリバイアス源１１１は、プリバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子１０１に供給するための電源であり、メインバイアス源１１２は、メインバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子１０１に供給するための電源である。

【0025】

スイッチ１１３は、バイアス調整時間を制御するためのものであり、例えば電界効果トランジスタによって構成されている。すなわち、プリバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子１０１に供給するタイミングを第１のタイミングとし、メインバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子１０１に供給するタイミングを第２のタイミングとしたときに、スイッチ１１３は、第１のタイミングから第２のタイミングまでの時間であるバイアス調整時間の長さを制御するために構成されている。

【0026】

図１に示されるように、メインバイアス源１１２は、スイッチ１１３を介して発光素子１０１に接続されている。したがって、スイッチ１１３の開閉によってメインバイアス源１１２から発光素子１０１への電流の供給を制御することが可能である。当該構成により、スイッチ１１３は、第２のタイミングで回路をオンにしてメインバイアス源１１２から発光素子１０１へ電流を供給することにより、バイアス調整時間を制御する。

【0027】

制御部１２０は、電源部１１０のプリバイアス源１１１とメインバイアス源１１２とスイッチ１１３とを制御するための制御機器である。制御部１２０は、プリバイアス源１１１およびメインバイアス源１１２の起動および停止を制御し、かつ、スイッチ１１３の開閉を制御する。なお、プリバイアス源１１１の起動タイミングが第１のタイミングに対応し、スイッチ１１３をオン状態に制御するタイミングが第２のタイミングに対応している。本構成によれば、プリバイアス電圧振幅値に対応した電流が発光素子１０１に供給される時間がスイッチ１１３の開閉によって制御されるので、矩形波に近い波形の電流が発光素子１０１に供給される。

【0028】

制御部１２０は、記憶手段１２１を備えており、記憶手段１２１には、プリバイアス電圧振幅値、メインバイアス電圧振幅値、第１のタイミング、および第２のタイミング等、制御部１２０が電源部１１０の制御に用いる設定パラメータが記憶されている。記憶手段１２１は、書換え可能な記憶装置を用いて構成されることが好ましく、必要に応じて制御部１２０の外部から設定パラメータを書き換え可能に構成されていることが好ましい。

【0029】

なお、図１に示されるように、インダクタ１１４をプリバイアス源１１１と発光素子１０１との間に追加配置する構成としてもよく、抵抗器１０２を発光素子１０１とグランドとの間に追加配置する構成としてもよい。

【0030】

次に、スイッチ１１３がオフ状態において、プリバイアス源１１１が発光素子１０１に印加するプリバイアス電圧Ｖ_ｔとその際に発光素子１０１に流れる電流Ｉ_ｔとの時間応答の関係について説明する。電流Ｉ_ｔは、プリバイアス電圧Ｖ_ｔの時間変化に対して、回路や発光素子であるＬＤ等によって決まる時定数τ_ＬＤを有する時間変化となる。そのため、プリバイアス電圧Ｖ_ｔがステップ応答したと仮定した場合、電流Ｉ_ｔは時間ｔに対して下記式（１）で表すことができる。

【0031】

【数1】

【0032】

また、発光素子１０１に注入された電流量により発光素子１０１の光出力が得られるが、その光出力はキャリア密度Ｎと光子密度Ｓで決まる。この関係は、下記式（２）および式（３）に示されるレート方程式に従うことが知られている。

【0033】

【数2】

【0034】

ここで、Ｇ（Ｎ）は誘導放出係数、τ_Ｎはキャリア寿命時間、τ_Ｐは光子寿命時間、ｋは自然放出光係数、Ｊは注入電流密度、ｅはキャリアの電荷、ｄは活性層の厚さである。レーザ利得が現れるキャリア密度Ｎ_ｇ以下のキャリア密度の範囲では、式（２）および式（３）の誘導放出項Ｇ（Ｎ）Ｓは零である。一方、レーザ利得が現れるキャリア密度Ｎ_ｇを超えると式（３）に誘導放出項Ｇ（Ｎ）Ｓが発生し、光子量が急激に増大することでレーザ発振に至る。

【0035】

上記議論により、キャリア密度の増加量は、式（２）より注入電密度Ｊによって決まり、さらに注入電密度Ｊは式（１）の発光素子１０１に流れる電流Ｉ_ｔにより決まるので、レーザ発振が開始するタイミングは、発光素子１０１に流れる電流Ｉ_ｔがある電流値Ｉ_ｘに達するタイミングと相関する。

【0036】

ここで、発光素子１０１に供給される電流Ｉ_ｔの時間応答は図２に示されるような波形となる。図２は、プリバイアス電圧Ｖ_ｔと電流Ｉ_ｔとの時間応答の関係のグラフを示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示される電圧Ｖ_１が印加された場合の時間応答を示し、図２（ｄ）は、図２（ｃ）に示される電圧Ｖ_２が印加された場合の時間応答を示している。

【0037】

図２に示されるように、発光素子１０１に供給される電流Ｉ_ｔがある電流値Ｉ_ｘに達するまでの時間は、プリバイアス電圧Ｖ_ｔの大きさによって変わることが解る。プリバイアス電圧がＶ_１の場合は時間Ｔ_１であり、プリバイアス電圧がＶ_２の場合は時間Ｔ_２である。一般に、プリバイアス電圧の関係がＶ_１＜Ｖ_２となる場合、ある電流値Ｉ_ｘに達するまでの時間はＴ_１＞Ｔ_２となる。

【0038】

このことから、プリバイアス源１１１が発光素子１０１にプリバイアス電圧Ｖ_ｔを印加してから発光素子１０１が発光を開始する時間Ｔ_Ｘは、プリバイアス電圧Ｖ_ｔによって定まることが解る。ここで、発光素子１０１が発光を開始するとは、式（２）および式（３）において誘導放出項Ｇ（Ｎ）Ｓが発生するキャリア密度Ｎ_ｇに達することをいう。図３は、プリバイアス電圧Ｖ_ｔとそのプリバイアス電圧Ｖ_ｔで発光素子１０１が発光を開始する時間Ｔ_Ｘとの関係を示す図である。

【0039】

図３に示されるように、プリバイアス電圧Ｖ_ｔとそのプリバイアス電圧Ｖ_ｔで発光素子１０１が発光を開始する時間Ｔ_Ｘとの関係をグラフ化すると、時間Ｔ_Ｘに関して単調減少の曲線Ｌ_１になる。

【0040】

スイッチ１１３は、この発光素子１０１が発光を開始する時間Ｔ_Ｘのタイミングでメインバイアス電圧を印加させる。すなわち、所与のプリバイアス電圧Ｖ_ｔにおいて発光素子１０１が発光を開始する時間Ｔ_Ｘをバイアス調整時間とし、メインバイアス電圧を発光素子１０１に印加することを開始する。

【0041】

図３に加えて、図４を参照しながらより具体的に説明する。図４は、発光素子１０１のアノード・カソード間に印加される電圧の時間波形を模式的に表す図である。

【0042】

本実施形態では、発光素子１０１が発光を開始することを表す条件を満たすプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組が設定パラメータとして用いられている。以下、この発光素子１０１が発光を開始することを表すプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との間の条件をプリバイアス条件と云う。

【0043】

ここで、プリバイアス条件は、例えば図３に示されるような曲線Ｌ_１によって表現される。つまり、ある発光素子のプリバイアス条件が図３の曲線Ｌ_１によって表現される場合、プリバイアス電圧Ｖ_３とバイアス調整時間Ｔ_３とがプリバイアス条件を満たすことになる。

【0044】

そして、制御部１２０は、このプリバイアス電圧Ｖ_３とバイアス調整時間Ｔ_３との組を用いて、図４に示されるような時間波形の電圧を発光素子１０１のアノード・カソード間に印加するように電源部１１０を制御する。図４には、プリバイアス電圧の時間波形Ｐ_１が実線で、メインバイアス電圧の時間波形Ｐ_２が破線で記載されている。具体的には、制御部１２０は、プリバイアス源１１１によってプリバイアス電圧Ｖ_３を発光素子１０１に印加し、そのタイミング（第１のタイミング）からバイアス調整時間Ｔ_３の経過後（第２のタイミング）、スイッチ１１３をオン状態に変更して、メインバイアス源１１２によってメインバイアス電圧を発光素子１０１に印加するように電源部１１０を制御する。

【0045】

メインバイアス源１１２がメインバイアス電圧を発光素子１０１に印加する時間Ｔ_ｐ１は、所望の光出力のパルス幅に応じて、スイッチ１１３の開閉を制御することで調整する。なお、プリバイアス源１１１が印加するプリバイアス電圧は、第２のタイミングから時間Ｔ_ｐ１以内に停止されればよい。

【0046】

ここで、図５〜図８を参照しながら、第１のタイミングから第２のタイミングまでの時間であるバイアス調整時間が、プリバイアス条件から外れた場合の光出力について説明する。

【0047】

図５は、サージ光発生時の光出力波形を示す図であり、図６および図７は、タイミングが不適当な場合の光出力波形を示す図であり、図８は、サージ光除去時の光出力波形を示す図である。図５〜図８は、発光素子から出力される光出力波形をサンプリングオシロースコープにより測定したものである。

【0048】

図５に示される光出力波形は、プリバイアス電圧を印加せずに、メインバイアス電圧のみを印加して発光素子１０１を駆動した場合の光出力波形を示している。メインバイアス電圧のみを印加して発光素子１０１を駆動した場合、図５に示されるように、非常に大きなサージ光Ｚ_１が発生する。これは、メインバイアス電圧のみを印加する場合、キャリア密度および光子密度が急激に増大してしまうからである。

【0049】

図６に示される光出力波形は、プリバイアス電圧を印加するものの、プリバイアス電圧振幅値が低過ぎる、またはバイアス調整時間が短過ぎる場合の光出力波形を示している。つまり、図６に示される光出力波形は、プリバイアス条件が図３の曲線Ｌ_１によって表現される場合、曲線Ｌ_１の左下の領域に対応したプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組で発光素子を駆動した場合の光出力波形を示している。

【0050】

この場合、プリバイアス電圧の印加によって式（３）のＧ（Ｎ）Ｓ項が発生する前にメインバイアス電圧を印加することになり、メインバイアス電圧を印加した瞬間に光子密度の増加量が大きくなり、プリバイアス電圧を印加しないよりは発光強度が小さいもののサージ光Ｚ_２が発生する。図６に示さるようなサージ光Ｚ_２であっても、得られた光出力を増幅する場合、サージ光Ｚ_２によって増幅部が破壊される可能性や特性を悪化させる恐れがある。

【0051】

なお、プリバイアス電圧振幅値およびバイアス調整時間の組み合わせが図３に示される曲線Ｌ_１から左下へ遠ざかるほど、メインバイアス電圧を印加した時の光子密度の増加量が大きくなるため、サージ光の発光強度も大きくなる。

【0052】

一方、図７に示される光出力波形は、プリバイアス電圧を印加するものの、プリバイアス電圧が高過ぎる、またはバイアス調整時間が長過ぎる場合の光出力波形を示している。つまり、図７に示される光出力波形は、プリバイアス条件が図３の曲線Ｌ_１によって表現される場合、曲線Ｌ_１の右上の領域に対応したプリバイアス電圧とバイアス調整時間との組で発光素子を駆動した場合の光出力波形を示している。

【0053】

この場合、プリバイアス電圧の印加によって式（３）のＧ（Ｎ）Ｓ項が発生してしまい、メインバイアス電圧を印加する前にオフセット光Ｚ_３が発光されてしまう。図７に示されるような低いオフセット光Ｚ_３であっても、得られた光出力を増幅し、パルス幅に対しパルス間隔が長い場合、発光時のパルス幅が相対的に短いので平均出力が小さくなる一方、オフセット光Ｚ３によって消光時の平均出力が上がってしまうので、消光比が大きく悪化することになる。

【0054】

なお、プリバイアス電圧およびバイアス調整時間の組み合わせが図３に示される曲線Ｌ_１から右上へ遠ざかるほど、プリバイアス電圧の印加によって式（３）のＧ（Ｎ）Ｓ項が発生してからメインバイアス電圧が与えられるまでの時間が長くなるため、消光比も悪化することになる。

【0055】

図８に示される光出力波形は、プリバイアス電圧とバイアス調整時間との組み合わせがプリバイアス条件を満たしている場合の光出力波形を示している。プリバイアス電圧とバイアス調整時間との組み合わせがプリバイアス条件を満たしている場合とは、プリバイアス条件が図３の曲線Ｌ_１によって表現される場合、曲線Ｌ_１上のプリバイアス電圧とバイアス調整時間との組み合わせであることである。

【0056】

この場合、プリバイアス電圧の印加によって式（３）のＧ（Ｎ）Ｓ項が発生する瞬間にメインバイアス電圧が印加されるので、図８に示されるように、サージ光の発生もオフセット光も発生しない。

【0057】

以上の理由により、本実施形態では、プリバイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組が設定パラメータとして用いられている。

【0058】

以上の構成の発光素子駆動装置１００は、発光素子１０１が発光を開始することを表すプリバイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組が制御部１２０に記憶されており、そのプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組を用いて、電源部１１０が発光素子１０１に電流を供給するので、高い消光比とサージ光の除去とを実現した光出力を得ることができる。

【0059】

ところで、先述の式（２）および式（３）から解るように、注入電流量Ｊの時間変化が小さいほどキャリア密度および光子密度の変化が小さくなることから、プリバイアス電圧振幅値が小さく、バイアス調整時間が長いときほど、誤差等の要因でプリバイアス条件からプリバイアス電圧振幅値またはバイアス調整時間が外れた場合においてもキャリア密度、光子密度に急激な変化が起こり難い。

【0060】

図９は、プリバイアス条件に対する誤差が許容される範囲を示す図である。図９は、曲線Ｌ_１によって表現されるプリバイアス条件に対する許容される誤差の範囲を破線Ｌ_２に囲まれる領域によって模式的に示している。図９に示されるように、プリバイアス条件に対する許容される誤差の範囲は、プリバイアス電圧振幅値が小さく、バイアス調整時間が長いときほど、広くなっている。

【0061】

一方、バイアス調整時間も際限なく長くできるわけではなく、また、プリバイアス電圧振幅値も際限なく小さくできるわけではない。バイアス調整時間は、バイアス調整時間の最大値Ｔ_４よりも短くすることが好ましく、プリバイアス電圧振幅値は、プリバイアス電圧振幅値の最小値Ｖ_４よりも高くすることが好ましい。

【0062】

図１０を参照しながら、バイアス調整時間の最大値Ｔ_４の定義を説明する。図１０は、発光素子のアノード・カソード間に印加される電圧とキャリア密度との時間波形の関係を模式的に示した図である。図１０には、破線で示された電圧の時間波形と実線で示されたキャリア密度の時間波形とが模式的に記載されている。

【0063】

図１０に示されるように、プリバイアス電圧の印加およびメインバイアス電圧の印加によりキャリア密度は上昇している。一方、発光素子のアノード・カソード間に印加される電圧を零にしたとしても、直ちにキャリア密度は零にはならない。したがって、発光素子のアノード・カソード間に印加される電圧を零にしてから次周期の電圧印加までの時間が短いと、キャリア密度が零ではない状態から電圧印加が始まってしまうことになる。キャリア密度が零ではない状態から電圧印加を始めた場合、必要以上にプリバイアス電圧を印加することになり、オフセット光Ｚ_３の発生の原因となる。

【0064】

そこで、バイアス調整時間とメインバイアス電圧の印加時間と励起寿命と設定分解能とを含めた総時間が１周期以下となるようにバイアス調整時間を設定する。すなわち、図１０に示されるように、バイアス調整時間の最大値Ｔ_４とメインバイアス電圧の印加時間Ｔ_ｐ１と励起寿命Ｔ_ｐ２と設定分解能αとを足した時間が光出力の繰り返し周期Ｐ_ｃに一致するように設定する。なお、ここで、メインバイアス電圧の印加時間Ｔ_ｐ１は発光素子の光出力時間から定まる時間であり、励起寿命は、印加電圧が零になってからキャリア密度が零になるまでの時間である。また、バイアス調整時間の設定分解能αは、例えば０．１ｎｓ〜１ｎｓとする。

【0065】

以上のことから、バイアス調整時間の最大値Ｔ_４は、以下のように規定される。

【0066】

バイアス調整時間の最大値Ｔ_４ = 光出力の繰り返し周期Ｐ_ｃ − メインバイアス電圧の印加時間Ｔ_ｐ１ − 励起寿命Ｔ_ｐ２ − 設定分解能α ・・・（４）

【0067】

また、プリバイアス電圧振幅値の最小値Ｖ_４は以下のように定まる。なお、順方向電圧とは、発光素子に順方向の電流を流したとき、発光素子の両端に加わる電圧のことである。また、プリバイアス電圧振幅値の設定分解能βは、例えば１ｍＶ〜１００ｍＶとする。

【0068】

プリバイアス電圧振幅値の最小値Ｖ_４ = 発光素子の順方向電圧値 ＋ 設定分解能β ・・・（５）

【0069】

次に、図１１と図１２を参照しながら、以上説明した条件を満たすプリバイアス電圧振幅値およびバイアス調整時間の中で、最適なプリバイアス電圧振幅値およびバイアス調整時間を探索する方法について説明する。図１１は、最適なプリバイアス電圧振幅値およびバイアス調整時間を探索する方法を示す図であり、図１２は、最適なプリバイアス電圧振幅値およびバイアス調整時間を探索するアルゴリズムを示すフローチャートである。

【0070】

なお、以下の説明では図１に記載の構成も参照するが、以下で説明する最適なプリバイアス電圧振幅値およびバイアス調整時間を探索する方法は、図１に記載の構成に限定されるものではない。また、以下で説明する最適なプリバイアス電圧振幅値およびバイアス調整時間を探索する方法は、制御部１２０における自動処理として実装してもよいが、オペレータ等の手動の調整または設計として実行しても構わない。

【0071】

図１１に示されるように、曲線Ｌ_１で表現されるプリバイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組Ｃ_１を一つ選択する。なお、最初の組Ｃ_１の選択方法に特段の制限はない。

【0072】

その後、図１２に示されるフローチャートに従い最適なプリバイアス電圧振幅値およびバイアス調整時間を探索する。

【0073】

まず、組Ｃ_１におけるバイアス調整時間を設定分解能αだけ小さくする（ステップＳ１）。そして、この設定分解能αだけ小さくした設定で発光素子１０１にプリバイアス電圧およびメインバイアス電圧を印加し、許容値以上のサージ光Ｚ_２が発生するか否かを測定する（ステップＳ２）。

【0074】

サージ光Ｚ_２の発生が確認され、許容値を超える場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、組Ｃ_１のバイアス調整時間を設定分解能αだけ大きくし、かつ、バイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組Ｃ_２を新たに選択する（ステップＳ３）。図１１には、バイアス条件を満たす組Ｃ_１から新たな組Ｃ_２を選択する方法が図示されている。

【0075】

一方、サージ光Ｚ_２の発生が確認されない、または許容値を超えない場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、上記組Ｃ_１をそのまま組Ｃ_２として選択し（ステップＳ４）、ステップＳ７へ進む。

【0076】

次に、ステップＳ３にて選択された組Ｃ_２に関して、バイアス調整時間がバイアス調整時間の最大値Ｔ_４よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ５）。バイアス調整時間がバイアス調整時間の最大値Ｔ_４よりも大きい場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、ステップＳ３にて選択された組Ｃ_２は不適当であるので、元の組Ｃ_１を組Ｃ_２として選択し（ステップＳ６）、ステップＳ７へ進む。

【0077】

一方、バイアス調整時間がバイアス調整時間の最大値Ｔ_４よりも大きくない場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、ステップＳ３で選択した組Ｃ_２をそのまま採用し、ステップＳ７へ進む。

【0078】

次に、組Ｃ_２におけるプリバイアス電圧振幅値を設定分解能βだけ小さくする（ステップＳ７）。そして、この設定で発光素子１０１にプリバイアス電圧およびメインバイアス電圧を印加し、許容値以上のサージ光Ｚ_２が発生するか否かを測定する（ステップＳ８）。

【0079】

サージ光Ｚ_２の発生が確認され、許容値を超える場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、組Ｃ_２のプリバイアス電圧振幅値を設定分解能βだけ小さくした場合のバイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組Ｃ_３を選択する（ステップＳ９）。なお、図１１には、バイアス条件を満たす組Ｃ_２から新たな組Ｃ_３を選択する方法が図示されている。

【0080】

一方、サージ光Ｚ_２の発生が確認されない、または許容値を超えない場合（ステップＳ８；Ｎｏ）、上記組Ｃ_２をそのまま組Ｃ_３として選択し（ステップＳ１０）、ステップＳ１３へ進む。

【0081】

次に、ステップＳ９にて選択された組Ｃ_３に関して、プリバイアス電圧振幅値がプリバイアス電圧振幅値の最小値Ｖ_４よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１１）。プリバイアス電圧振幅値がプリバイアス電圧振幅値の最小値Ｖ_４よりも小さい場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、ステップＳ９にて選択された組Ｃ_３は不適当であるので、元の組Ｃ_２を組Ｃ_３として選択し（ステップＳ１２）、ステップＳ１３へ進む。

【0082】

一方、プリバイアス電圧振幅値がプリバイアス電圧振幅値の最小値Ｖ_４よりも小さくない場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、ステップＳ９で選択した組Ｃ_３をそのまま採用し、ステップＳ１３へ進む。

【0083】

その後、以上のように選択されたプリバイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３に関して、すべてが一致するか否かを判断する（ステップＳ１３）。

【0084】

組Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３のすべてが一致する場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、組Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３におけるプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間とが最適解となっているので、処理を終了する。

【0085】

一方、組Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３に一致しないものがある場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、組Ｃ_３を新たに組Ｃ_１として選択し（ステップＳ１４）、ステップＳ１へ戻り上記フローチャートを再び行う。

【0086】

以上のように規定されたプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組は、誤差等の要因でプリバイアス条件から外れた場合においても安定して高い消光比とサージ光の除去とを実現することができるという性質を有する。

【0087】

（第２実施形態）
図１３は、第２実施形態に係る発光素子駆動装置２００の概略構成を示す図である。図１３に示されるように、発光素子駆動装置２００は、電源部２１０と制御部２２０とを備えている。発光素子駆動装置２００は、例えばＬＤ（Laser Diode）等の発光素子２０１に適切なタイミングで電流を供給し、発光素子２０１を発光させる装置である。

【0088】

電源部２１０は、プリバイアス電圧振幅値とメインバイアス電圧振幅値との２つの電圧振幅値に対応した電流を発光素子２０１に供給するための機器である。制御部２２０は、第１のタイミングでプリバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子２０１に供給することを開始し、第２のタイミングでメインバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子２０１に供給することを開始するように電源部２１０を制御するための機器である。

【0089】

図１３に示されるように、電源部２１０は、プリバイアス源２１１とメインバイアス源２１２とスイッチ２１３とコンデンサ２１４と抵抗器２１５とを備えている。

【0090】

プリバイアス源２１１は、プリバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子２０１に供給するための電源であり、メインバイアス源２１２は、コンデンサ２１４を介して、メインバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子２０１に供給するための電源である。すなわち、メインバイアス源２１２は、抵抗器２１５を通じてコンデンサ２１４に電力を蓄え、コンデンサ２１４に蓄えられた電力を解放することによって、メインバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子２０１に供給する。

【0091】

スイッチ２１３は、バイアス調整時間を制御するための回路である。すなわち、プリバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子２０１に供給するタイミングを第１のタイミングとし、メインバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子２０１に供給するタイミングを第２のタイミングとしたときに、スイッチ２１３は、第１のタイミングから第２のタイミングまでの時間であるバイアス調整時間の長さを制御する。

【0092】

図１３に示されるようにメインバイアス源２１２は、コンデンサ２１４を介して発光素子２０１に接続されている。一方、メインバイアス源２１２およびコンデンサ２１４は、スイッチ２１３を介してアースされている。したがって、スイッチ２１３をオンにすることにより、コンデンサ２１４に蓄えられた電力を解放することができ、発光素子２０１に電流が供給される。なお、コンデンサ２１４から発光素子２０１に供給されるパルス電流の大きさとパルス幅は、メインバイアス源２１２の電圧およびコンデンサ２１４の静電容量によって定まる。

【0093】

制御部２２０は、電源部２１０のプリバイアス源２１１とメインバイアス源２１２とスイッチ２１３とを制御するための制御機器である。制御部２２０は、プリバイアス源２１１およびメインバイアス源２１２の起動および停止を制御し、かつ、スイッチ２１３の開閉を制御する。なお、プリバイアス源２１１の起動タイミングが第１のタイミングに対応し、スイッチ２１３をオン状態に制御するタイミングが第２のタイミングに対応している。本構成によれば、コンデンサ２１４に蓄えられた電力をスイッチ２１３の開閉によって解放するので、パルス幅の短い電流を発光素子２０１に供給することができる。

【0094】

制御部２２０は、記憶手段２２１を備えており、記憶手段２２１には、プリバイアス電圧振幅値、メインバイアス電圧振幅値、第１のタイミング、および第２のタイミング等、制御部２２０が電源部２１０の制御に用いる設定パラメータが記憶されている。記憶手段２２１は、書換え可能な記憶装置を用いて構成されることが好ましく、必要に応じて制御部２２０の外部から設定パラメータを書き換え可能に構成されていることが好ましい。

【0095】

なお、図１３に示される構成において、インダクタ２１７をプリバイアス源２１１と発光素子２０１との間に追加配置する構成としてもよく、抵抗器２０２を発光素子２０１とアースとの間に追加配置する構成としてもよく、コンデンサ２１４と発光素子２０１との間の回路をダイオード２１６を介してアースしてもよい。

【0096】

なお、プリバイアス源２１１が発光素子２０１に印加するプリバイアス電圧Ｖ_ｔとその際に発光素子２０１に流れる電流Ｉ_ｔとの時間応答の関係は、回路や発光素子であるＬＤ等によって決まる時定数τ_ＬＤを有する時間変化となる。そのため、プリバイアス電圧Ｖ_ｔがステップ応答したと仮定した場合、電流Ｉ_ｔは時間ｔに対して下記式（６）で表すことができる。

【0097】

【数3】

【0098】

また、発光素子２０１から得られる光出力は、キャリア密度Ｎと光子密度Ｓで決まり、第１実施形態と同様に、式（２）および式（３）に従う。

【0099】

したがって、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、プリバイアス源２１１が発光素子２０１にプリバイアス電圧を印加してから発光素子２０１が発光を開始する時間Ｔ_Ｘは、プリバイアス電圧Ｖ_ｔによって定まる。図１４は、プリバイアス電圧Ｖ_ｔとそのプリバイアス電圧Ｖ_ｔで発光素子２０１が発光を開始する時間Ｔ_Ｘとの関係を示す図である。

【0100】

図１４に示されるように、プリバイアス電圧Ｖ_ｔとそのプリバイアス電圧Ｖ_ｔで発光素子２０１が発光を開始する時間Ｔ_Ｘとの関係をグラフ化すると、時間Ｔ_Ｘに関して単調増加の曲線Ｌ_３になる。また、図１５は、発光素子２０１のアノード・カソード間に印加される電圧の時間波形を模式的に表す図である。

【0101】

第２実施形態では、プリバイアス条件は、例えば図１４に示されるような曲線Ｌ_３によって表現される。つまり、ある発光素子のプリバイアス条件が図１４の曲線Ｌ_３によって表現される場合、プリバイアス電圧Ｖ_５とバイアス調整時間Ｔ_５とがプリバイアス条件を満たすことになる。

【0102】

そして、制御部２２０は、このプリバイアス電圧Ｖ_５とバイアス調整時間Ｔ_５との組を用いて、図１５に示されるような時間波形の電圧を発光素子２０１のアノード・カソード間に印加するように電源部２１０を制御する。図１５には、プリバイアス電圧の時間波形Ｐ_３が実線で、コンデンサ２１４からのパルス電流によって引き起こされる電圧（メインバイアス電圧）の時間波形Ｐ_４が破線で記載されている。

【0103】

具体的には、制御部２２０は、プリバイアス源２１１によってプリバイアス電圧−Ｖ_５を発光素子２０１に印加し、そのタイミング（第１のタイミング）からバイアス調整時間Ｔ_５の経過後（第２のタイミング）、スイッチ２１３をオン状態に変更して、コンデンサ２１４からのパルス電流によって引き起こされる電圧を発光素子２０１に印加するように電源部２１０を制御する。

【0104】

コンデンサ２１４からのパルス電流によって引き起こされる電圧を発光素子２０１に印加する時間Ｔ_ｐ３は、所望の光出力のパルス幅に応じて、メインバイアス源２１２の電圧またはコンデンサ２１４の静電容量を変更することにより調整する。なお、プリバイアス源２１１が印加するプリバイアス電圧は、第２のタイミングから時間Ｔ_ｐ３以内に停止されればよい。

【0105】

以上の構成の発光素子駆動装置２００も、発光素子２０１が発光を開始することを表すプリバイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組が制御部２２０に記憶されており、そのプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組を用いて、電源部２１０が発光素子２０１に電流を供給するので、高い消光比とサージ光の除去とを実現した光出力を得ることができる。

【0106】

また、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の最適なプリバイアス電圧振幅値およびバイアス調整時間を探索する方法を採用することができる。したがって、そのように最適化されたプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組は、誤差等の要因でプリバイアス条件から外れた場合においても安定して高い消光比とサージ光の除去とを実現することができるという性質を有する。

【0107】

（第３実施形態）
図１６は、第３実施形態に係る発光素子駆動装置３００の概略構成を示す図である。図１６に示されるように、発光素子駆動装置３００は、電源部３１０と制御部３２０とを備えている。発光素子駆動装置３００は、例えばＬＤ（Laser Diode）等の発光素子３０１に適切なタイミングで電流を供給し、発光素子３０１を発光させる装置である。

【0108】

電源部３１０は、プリバイアス電圧振幅値とメインバイアス電圧振幅値との２つの電圧振幅値に対応した電流を発光素子３０１に供給するための機器である。制御部３２０は、記憶手段３２１に記憶された設定パラメータに基づいて、第１のタイミングでプリバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子３０１に供給することを開始し、第２のタイミングでメインバイアス電圧振幅値に対応した電流を発光素子３０１に供給することを開始するように電源部３１０を制御するための機器である。

【0109】

第１実施形態とは異なり、第３実施形態に係る発光素子駆動装置３００は、電源部３１０のみでプリバイアス電圧振幅値とメインバイアス電圧振幅値との２つの電圧振幅値に対応した電流を発光素子３０１に供給する構成である。しかしながら、第３実施形態に係る発光素子駆動装置３００は、多くの点で第１実施形態と同様に作用するので、共通する説明部分を適宜省略する。

【0110】

図１７は、発光素子３０１のアノード・カソード間に印加される電圧の時間波形を模式的に表す図である。第３実施形態に係る発光素子駆動装置３００においても、第１実施形態と同様に、プリバイアス条件を満たすプリバイアス電圧Ｖ_３とバイアス調整時間Ｔ_３との組を用いて、図１７に示されるような時間波形の電圧を発光素子３０１のアノード・カソード間に印加する。図１７には、プリバイアス電圧とメインバイアス電圧との合波の時間波形Ｐ_５が実線で記載されている。

【0111】

図１７に示されるように、電源部３１０は、プリバイアス電圧Ｖ_３を発光素子３０１に印加し、そのタイミング（第１のタイミング）からバイアス調整時間Ｔ_３の経過後（第２のタイミング）、所望のメインバイアス電圧を発光素子３０１に印加する。なお、メインバイアス電圧を発光素子３０１に印加する時間Ｔ_ｐ１は、所望の光出力時間から設定される。

【0112】

以上の構成の発光素子駆動装置３００も、発光素子３０１が発光を開始することを表すプリバイアス条件を満たすプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組が制御部３２０に記憶されており、そのプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組を用いて、電源部３１０が発光素子３０１に電流を供給するので、高い消光比とサージ光の除去とを実現した光出力を得ることができる。

【0113】

また、第３実施形態においても、第１実施形態と同様の最適なプリバイアス電圧振幅値およびバイアス調整時間を探索する方法を採用することができる。したがって、そのように最適化されたプリバイアス電圧振幅値とバイアス調整時間との組は、誤差等の要因でプリバイアス条件から外れた場合においても安定して高い消光比とサージ光の除去とを実現することができるという性質を有する。

【0114】

以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。

【符号の説明】

【0115】

１００，２００，３００ 発光素子駆動装置
１０１，２０１，３０１ 発光素子
１０２，２０２，２１５ 抵抗器
１１０，２１０，３１０ 電源部
１１１，２１１ プリバイアス源
１１２，２１２ メインバイアス源
１１３，２１３ スイッチ
１１４，２１７ インダクタ
１２０，２２０，３２０ 制御部
１２１，２２１，３２１ 記憶手段
２１４ コンデンサ
２１６ ダイオード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】