DE3434217C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorspannungsschaltung für eine Laserdiode, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist.

Wie aus der Zeitschrift "Elektrisches Nachrichtenwesen" Band 52, Nr. 3, 1977, Seiten 241-251 bekannt ist, weist die Emissions­ kennlinie einer Laserdiode einen flachen Bereich langsamen An­ stiegs der Lichtemission mit dem Erregerstrom und einen sich daran anschließenden steilen Bereich schnellen Lichtemissions­ anstiegs auf. Zur schnellen Durchsteuerung einer solchen Laser­ diode vom Dunkelzustand in den Emissionszustand ist es daher aus der DE-OS 27 30 056 bekannt, die Laserdiode mit Hilfe eines Ruhestroms bis kurz vor dem Kennlinienknick vorzuspannen, so daß zum Verschieben des Arbeitspunktes in den steilen Kennlinienast, also zum Einschalten der Diode, nur noch ein relativ kleiner Stromimpuls notwendig ist. Gemäß dieser Literatur­ stelle erfolgt eine laufende Nachregelung sowohl des Vorstromes als auch des Einschaltstromes, um auch bei Streuungen der Schaltungsparameter, bei Alterung und wechselnden Temperatur­ verhältnissen zuverlässige Schaltungspunkte zu haben. Die tatsächlichen Ströme werden dazu mit entsprechenden Bezugs­ strömen verglichen und Abweichungen nachgeregelt. Ferner ist es aus der DE-OS 29 02 789 bekannt, einer Laser­ diode den Vorstrom und den Modulationsstrom jeweils über steuerbare Stromquellen zuzuführen.

Bei Datenübertragungssystemen, bei welchen die Daten in Form von Impulspaketen über eine Faseroptikleitung (FO-Bus) über­ tragen werden, können mehrere Lichtsender und -empfänger an diese Leitung angeschlossen sein. Dann kann sich aber das Restlicht der nichtsendenden Laserdioden, die wegen des er­ wähnten Vorstromes nicht ganz dunkel sind, störend summieren und in den von einer aktiven Laserdiode ausgesendeten Impulsen Rauschanteile entstehen lassen.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Signal/Rausch-Verhalten in Faseroptikleitungs­ systemen durch Verhinderung eines Glimmens der Laserdioden im Ruhezustand zu verbessern und gleichzeitig eine schnelle Durchsteuerung der Dioden in ihren Leuchtzustand sicherzu­ stellen, wie es beim bekannten Vorspannen bis kurz vor den Kennlinienknick der Fall ist.

Die erfindungsgemäße Schaltung sorgt dafür, daß in den Sende­ pausen der Vorstrom der Laserdiode unterbunden wird und nur dann an diese geliefert wird, wenn ihr Sendeimpuls zugeführt werden. Dadurch sind die jeweils nichtsendenden Laserdioden ganz dunkel und emittieren auch kein Restlicht mehr, welches zu den erwähnten Störungen momentan gerade von einer anderen Laserdiode gesendeter Daten führen könnte. Durch die Lieferung des Vorstromes zur Laserdiode, ehe ihr die Sendeimpulse zuge­ führt werden, wird die Diode kurzfristig bis in die Nähe ihres Kennlinienknickes vorgespannt, so daß sie auf die dann ein­ treffenden Sendeimpulse sehr schnell reagiert, anstatt erst langsam von Null oder einem weit unterhalb des Kennlinien­ knickes liegenden Strom durchgesteuert werden müßte.

Die erfindungsgemäße Vorspannungsschaltung läßt sich vorteil­ hafterweise auch so weiter ausgestalten, daß sowohl der Vor­ strom als auch der den Datenimpulsen entsprechende Modulations­ strom in ihrer Größe überwacht und erforderlichenfalls nachge­ regelt werden, so daß kristische Vorspannungs- und Arbeits­ punkte genau eingehalten werden können.

Bei der Erfindung wird eine steuerbare Stromquelle zum Ein- und Ausschalten einer Laserdiode verwendet, die gemäß hohen und niedrigen Logikpegeln eines codierten Datensignals Licht­ impulse auf eine Faseroptik-Datenleitung sendet. Die Diode wird kurz vor Ansteuerung mit den Sendeimpulsen mit einem Vorstrom I _B bis ans Ende ihres flachen Kennlinienteils vor­ gespannt. Während der Sendeimpulse wird sie zusätzlich mit einem Modulationsstrom I _M bis zum erforderlichen Maximal­ strom I _M + I _B angesteuert. Ein Detektor spricht auf das von der Diode emittierte Licht an und erzeugt ein erstes Signal, wenn die Intensität des Diodenlichtes dem gewünschten Vor­ strom I _B entspricht. Der Detektor liefert ein zweites Signal, wenn die Intensität des Diodenlichtes dem Aussteuerungs- oder Maximalpegel I _B + I _M entspricht. Die Detektorsignale werden dazu benutzt, durch Impulse gesteuerte Zähler für die Vorstrom- bzw. Modulationsstromeinstellung dann anzu­ halten, wenn die jeweilige Diodenhelligkeit erreicht ist, um aus den Zählwerten Steuersignale für steuerbare Strom­ quellen für Vorstrom- bzw. Modulationsstrom abzuleiten.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die charakteristische Kennlinie einer Laserdiode und deren Ausgangssignale in Abhängigkeit von gegebenen Eingangssignalen;

Fig. 2 ein verallgemeinertes Block- und Logikdiagramm der Schaltungsanordnung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines schnell arbeiten­ den Schalters zum schnellen Ein- und Ausschalten einer Laserdiode, deren Vorspannung während des Aus-Zustands auf den Wert Null zurückgeführt wird,

Fig. 4 Schwingungsformen der Signale, die an den entsprechend bezeichneten Stellen der Schaltungen gemäß Fig. 2 und Fig. 3 erscheinen;

Fig. 5 ein etwas ausführlicheres Logik- und Blockdiagramm der Steuerschaltungen, die zur Takt- oder Zeitsteuerung bei der Arbeitspunktstabilisierung und auch beim normalen Betrieb der Schaltungsanordnung dienen;

Fig. 6 ein detailliertes Logik- und Blockdiagramm der logischen Folgesteuerschaltung 216 gemäß Fig. 5; und

Fig. 7 ein Blockschaltbild des Gesamtsystems.

Im folgenden werden die in Fig. 4 dargestellten Schwin­ gungen mit 4 A, 4 B usw. bezeichnet.

In Fig. 1 entspricht die Ordinate der Inten­ sität des emittierten Laserlichtes und die Abszisse der Amplitude des der Laserdiode zugeführten Er­ regungsstroms. Bei dem Ursprungspunkt 112 der Kennlinie 100 wird durch den Erregungsstrom Null Laserlicht der Größe Null erzeugt. Auf einem flach ansteigenden Teil 114 ist die Steigung der Kurve (dL/dI) relativ gering, während die Steigung auf dem steilen Teil 110 relativ groß ist. Die flachen und steilen Teile 114, 110 der Kurve 100 werden durch einen Knick 116 getrennt.

Im Betrieb einer Laserdiode soll der modulierte Teil des die Information enthaltenden Signals zwischen dem Knick 116 und dem durch den Punkt 118 der Kennlinie 100 repräsentierten Zustand vollständiger Einschaltung auftreten, welcher durch Erregung der Laserdiode mit einem Vorstrom I _B plus einem modulierenden Strom I _M erreicht wird.

Wie wieter unten noch erläutert wird, wird der in Fig. 1 ersichtliche modulierende Strom I _M der Laserdiode durch einen Schalter 156 (Fig. 3) zugeführt. In Abhängigkeit von einem einer Eingangsleitung 180 (Fig. 3) zugeführten zweipegeligen Datenimpulspaket leitet oder sperrt der Schalter 156 für den Strom I _M zu der Laserdiode über ein ODER-Glied 176. Der Signalteil 120 gemäß Fig. 1 repräsentiert das modulierte Signal, d. h. den Strom I _M , der der Laserdiode 162 über den Schalter 156 zugeführt wird. Wenn also I _M so gewählt wird, daß die Laserdiode 162 bis zum Betriebspunkt 118 auf der Kurve 100 gemäß Fig. 1 erregt wird, liegt der Modulationshub zwischen dem Knie 116 und dem Punkt 118 der Kurve 100.

In Fig. 1 liegt der Teil 110 der Kennlinie 100 zwischen den beiden vertikalen unterbrochenen Linie 106 und 108. Damit die Laserdiode im Teil 110 arbeitet, wird zuerst ein Vorstrom I _B benötigt, der den Betrieb der Laserdiode auf den Knick 116 einstellt, so daß ein modulierender Strom die Diode in ihrem steilen Teil 110 arbeiten läßt. Ein an die Laserdiode angelegter modu­ lierender Strom gemäß dem Signalteil 120 mit einer Spitzen­ amplitude entsprechend dem Strom I _M wird dann ein Aus­ gangslichtsignal 122 hervorrufen.

Der konstante Vorstrom I _B erzeugt ein Restlaserlicht, das auf der Faseroptikleitung er­ scheint und dessen gewünschtes Lichtsignal stört.

Bei der hier beschriebenen Schaltungsanordnung wird der Laserdiode ein Vorstrom I _B nur un­ mittelbar vor und während eines Datenimpulspaketes zugeführt. Zu allen anderen Zeiten hat der Vorstrom I _B den Wert Null, so daß auch das emittierte Ausgangs­ licht der Laserdiode Null ist, wie es dem Ursprungspunkt 112 in Fig. 1 entspricht, und verhindert wird, daß irgendwelches Restlicht auf dem FO-Bus erscheinen kann.

Da es auch erwünscht ist, die Spitzenamplitude des modulierten Ausgangssignals 122 der Laserdiode bei einem im wesentlichen konstanten Wert zu halten, soll auch der Spitzenwert des Modulationsstroms I _M von Zeit zu Zeit während des Stabilisierungszyklus geändert werden. Wenn bei­ spielsweise die Steilheit des Teils 110 der Kurve größer werden sollte, so soll der Wert von I _M verringert werden, damit das modulierte Ausgangssignal 122 auf einer kon­ stanten Spitzenamplitude gehalten wird.

Fig. 2 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm des Logik­ systems, das für den periodischen Stabilisierungszyklus er­ forderlich ist, bei dem sowohl der Vorstrom I _B als auch der Modulationsstrom I _M erneuert, d. h. aufge­ frischt werden und dann für eine gewisse Zeit benutzt werden, bis der nächste Stabilisierungszyklus kommt.

Wie der Stabilisierungszyklus zustandekommt, sei nun anhand der Anordnung gemäß Fig. 2 betrachtet. Über eine Leitung 150 wird von einer geeigneten Quelle wie z. B. einer zen­ tralen Überwachungseinheit in Form einer CPU (nicht dar­ gestellt) ein Stabilisierungssignal der Steuer­ schaltung 152 zugeführt. Die Steuerschaltung 152 ist genauer in Fig. 5 dargestellt und wird weiter unten er­ läutert. Zur Erläuterung von Fig. 2 sei jedoch angenommen, daß die Steuerschaltung aufgrund des Stabilisie­ rungssignals sequentiell Steuersignale erzeugt, die zunächst die Laserdiode 162 vom Zustand der Lichtemission der Größe Null allmählich zunehmend erregt, bis ein ge­ wünschter Vorstrom I _B erzeugt wird, der die Laserdiode veranlaßt, bei dem Knick 116 der Kennlinie 100 der Fig. 1 zu arbeiten. Genauer gesagt wird aufgrund des Sta­ bilisierungssignals zuerst eine programmierbare Stromquelle 186 eingeschaltet, die einen allmählich ansteigenden Strom erzeugt, welcher durch eine torgesteuerte Vor­ spannungsquelle, bei der es sich um einen Schalter 188 handelt, zu der Laserdiode 162 geschleust wird. Es ist zu beachten, daß die torgesteuerte Vor­ spannungsquelle, d. h. der Schalter 188 durch ein Signal von der Steuerschaltung 152 über eine Leitung 194 und ein ODER-Glied 192 zur selben Zeit in den Leit­ zustand gesteuert wird, bei dem die programmierbare Stromquelle 186 eingeschaltet wird.

Während der in der Quelle 186 erzeugte Strom allmählich ansteigt, fällt das von der Laserdiode 162 emittierte Licht auf eine zur Überwachung dienende Fotodiode 164, die darauf ansprechend ein elektrisches Signal erzeugt, das dann über die Leitung 166, einen Rückkopplungsver­ stärker 172 und eine Leitung 174 zu der Steuerschaltung 152 zurückgeführt wird. Die Steuerschaltung 152 enthält Vergleichskreise (nur in Fig. 5 und 6 dargestellt), welche das von der Foto­ diode 164 zurückgeführte elektrische Signal mit einer Referenzspannung (vgl. Fig. 5 und 6) verglichen wird.

Wenn das durch den Rückkopplungsverstärker 172 zurückge­ führte elektrische Signal gleich der Referenzspannung ist, zeigt dies an, daß der Laser bei dem Knick 116 seiner Kennlinie 100 (Fig. 1) arbeitet, wie sie aus anfänglichen Kalibrierungskurven des speziel­ len Lasers und im System verwendeter Fotodioden bestimmt worden ist. Hierauf ansprechend wird die Steuerschaltung 152 das Ansteigen des in der programmier­ baren Stromquelle 186 erzeugten Stromes beenden und diesen Strom bei dem dann herrschenden Wert "Statisieren", d. h. konstant machen. Die torgesteuerte Vorspannungsquelle in Form des Schalters 188 wird jedoch weiterhin den Vor­ strom I _B von der Stromquelle 186 zur Laserdiode 162 leiten.

An dieser Stelle im Stabilisierungszyklus ist der Vor­ strom I _B eingestellt; nun ist es Zeit zur Ein­ stellung des Modulationsstroms I _M . Letzteres erfolgt unter Verwendung der programmierbaren Stromquelle 154 und des schnellen Modulatorschalters 156. Dazu schaltet die Steuerschaltung 152 die Stromquelle 154 ein und steuert über die Leitung 178 und das ODER-Glied 176 den Schalter 156 in den Leitzustand und beginnt dann, einen in der programmierbaren Stromquelle 154 erzeugten Strom vom Wert Null aus zu erhöhen. Da weiter­ hin der Strom I _B der Laserdiode 162 zugeführt wird, wird das von der Diode 162 emittierte Licht weiterhin anstei­ gen, so daß das von der Fotodiode 164 erzeugte Signal ebenfalls weiter wächst. Das von der Fotodiode 164 erzeugte zusammengesetzte Signal besteht nun aus einem elektrischen Signal, welches aufgrund des Lichtes erzeugt wird, das die Laserdiode 162 aufgrund von I _B und von I _M liefert. Dieses elektrische Signal wird durch den Rück­ kopplungsverstärker 172 zur Steuerschaltung 152 zurückgeführt.

Ein zweiter logischer Vergleichskreis in der Steuerschaltung 152 vergleicht dieses zusammengesetzte elektri­ sche Signal mit einer zweiten Referenzspannung und läßt bei Gleichheit innerhalb gewisser Toleranzen den Strom I _M in der Stromquelle 154, nicht weiter ansteigen, sondern bei seinem dann herrschenden Wert konstant bleiben. Der Modulations­ strom I _M ist gemäß der Darstellung in Fig. 1 dem Vor­ strom I _B überlagert.

Nachdem die Werte von I _B und I _M bestimmt worden sind, wird der Stabilisierungszyklus beendet, und das System kehrt zum normalen Betriebszustand zurück. Während des normalen Betriebes werden die Werte von I _B und I _M in den program­ mierbaren Stromquellen 186 bzw. 154 festgehalten. Die beiden Schalter 188 und 156 bleiben jedoch gesperrt bis ein Datenimpulspaket auftritt, so daß weder I _B noch I _M bis zu diesem Datenimpulspaket der Laserdiode 162 zugeführt werden. In anderen Worten, die Laserdiode ist bei Abwesenheit des Datenimpulssignals während des normalen Betriebes voll­ ständig "aus"; sie befindet sich praktisch bei dem Be­ triebspunkt 112 in Fig. 1. Wenn ein Datenimpulspaket auftritt, wird hingegen ein der Vorspannung dienendes Torsteuer­ signal (Schwingung 4 C) unmittelbar vor diesem Datenimpuls­ paket über die Leitung 196 durch das ODER-Glied 192 zum Schalter 188 geleitet, damit der Strom I _B (Schwindung 4 D) von der Stromquelle 186 zur Laserdiode 162 fließen kann. Die Laserdiode 162 arbeitet also nun bei dem Knie 116 ihrer Kennlinie gemäß Fig. 1. Das Datenimpulssignal (Schwingung 4 A) folgt unmittelbar anschließend und wird über die Leitung 180 (Fig. 2) durch das ODER-Glied 176 und den schnellen Schalter 156 zur Laserdiode 162 geleitet, wie durch die Schwingung 4 B dargestellt ist.

Während der durch die Pegel 119 in Fig. 1 repräsentierten hochpegeligen Teile der Daten ist der Schalter 156 leitend, damit der in der Stromquelle 154 erzeugte Strom I _M der Laserdiode 162 zugeführt werden kann. Während der niedri­ gen Teile der Daten gemäß den Pegeln 117 in Fig. 1 ist der Schalter 156 dagegen für den Strom I _M von der Quelle 154 zur Laserdiode 162 gesperrt. Am Ausgang der Laserdiode 162 erscheint das Lasersignal 122 (Fig. 1), das dem FO-Bus (in Fig. 1 nicht dargestellt) zugeführt wird.

Es ist zu beachten, daß die Fotodiode 164 (Fig. 2) während der normalen Betriebsweise insofern aus der Schaltungs­ anordnung ausgeschlossen ist, als die Steuer­ schaltung 152 irgendwelche Ausgangssignale vom Rück­ kopplungsverstärker 172 ignoriert. Auch die Steuerschaltung 152 selbst ist während des normalen Betriebes von dem System getrennt. Nur die Strom­ quellen 154 und 186, die Schalter 156 und 188 sowie die ODER-Glieder 176 und 192 werden bei dem normalen Betrieb benutzt.

Zur Regelung der Temperatur der Laserdiode 162 ist eine Logikanordnung mit einem thermoelektrischen Modul 197, einem Thermistor 198 und einer bidirektionalen logischen Temperatursteuerschaltung 199 vorgesehen, die in an sich bekannter Weise arbeiten.

Fig. 3 zeigt die schematische und logische Anordnung des schnellen Modulator-Schalters 156 und der ebenfalls mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden torgesteuerten Vor­ spannungsquelle in Form des gesteuerten Schalters 188 gemäß Fig. 2. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, wird der Schalter 188 im wesentlichen durch Transistoren 204 und 206 mit zusammengeschalteten Emittern gebildet und der Schalter 156 durch eine ähnliche Anordnung mit zwei Transistoren 200 und 202 mit gekoppelten Emittern.

Zunächst sei der Schalter 188 betrachtet. Wenn entweder der zur Vorspannung dienende Einschaltimpuls (Schwin­ gung 4 C) auf der Leitung 196 oder das Stabilisierungs-Vor­ spannsignal über die Leitung 194 (Fig. 2) von der Steuerschaltung 152 durch das ODER-Glied 192 und den Inverter 220 an die Basis des Transistors 206 gelegt wird, so wird der Transistor 206 gesperrt. Ande­ rerseits gelangt das nicht invertierte Ausgangssignal vom ODER-Glied 192 direkt zur Basis des Transistors 204, der sehr schnell stark leitend wird, wozu auch das Sperren des Transistors 206 wesentlich beiträgt. Der Strom durch den stark leitenden Transistor 204 wird durch den Wert des Stromes I _B von der programmierbaren Stromquelle 186 (Fig. 2) bestimmt. Der Strom I _B fließt auch durch die Laserdiode 162, die deshalb Laserlicht erzeugt. Die Intensität des Laserlichts an diesem Punkt hängt von dem Betrag des durch den Transistor 204 fließenden Vorstromes I _B ab. Wie erläutert wurde, wird der Wert von I _B während des Stabilisierungszyklus bestimmt und dieser Strom später durch den Schalter 188 unmittelbar vor Empfang eines Datenimpulses, der über die Leitung 180 zum schnellen Modulator-Schalter 156 gelangt, zugeführt.

Es ist zu beachten, daß der Vorspannungs-Einschalt­ impuls, der über die Leitung 196 dem einen Eingang des ODER-Gliedes 192 zugeführt wird (Schwingung 4 C), um ein kurzes Zeitintervall dem Anlegen von Daten an die Ein­ gangsleitung 180 vorausgehen muß. Denn der Schalter 188 muß geschlossen werden, bevor der Vorstrom I _B von der Quelle 186 zur Laserdiode 162 hindurchgelangen kann, und außer­ dem muß I _B dem Datenimpulssignal vorangehen.

Der Modulator-Schalter 156 arbeitet allgemein in der gleichen Weise wie der Schalter 188. Der den Emittern der Transistoren 200 und 202 zugeführte Modulationsstrom I _M wird fast ganz durch den Transistor 202 fließen, wenn die hohen Teile eines Datenimpulssignals durch das ODER- Glied 176 gelangen und den Transistor 202 aufsteuern, während sie den Transistor 200 sperren. Wenn Daten über die Leitung 180 durch das ODER-Glied 176 und den Inverter 216 zugeführt werden, wird der Transistor 200 während der hohen Teile der Daten gesperrt. Gleichzeitig wird der Transistor 202 in starkem Maße leitend, weil über die Leitung 218 das nicht invertierte Daten-Eingangssignal zur Basis des Transistors 202 gelangt. Der Strom durch den nun stark leitenden Transistor 202 wird durch den Wert des Modulationsstroms I _M bestimmt, der seinerseits in der oben (Fig. 2) erläuterten Weise während der Stabi­ lisierungsperiode bestimmt worden war. Während der niedri­ gen Teile der Eingangsdaten ist der Transistor 202 ge­ sperrt, so daß der aufgrund des Schalters 156 durch die Laserdiode 162 fließende Strom vernachlässigbar ist. Wie schon erläutert wurde, fließt während dieser niedrigen Datenpegel durch die Laserdiode 162 nur der Strom I _B , was durch die Anwesenheit des über die Leitung 196 zugeführten Einschaltimpulses ermöglicht wird.

Die auf den Leitungen 194 und 178 während des Stabilisie­ rungszyklus erscheinenden, den ODER-Gliedern 192 und 176 zuge­ führten Torsteuersignale werden innerhalb der Steuerschaltung 152 (Fig. 2) in einer Weise erzeugt, die nun unter Bezugnahme auf Fig. 5 genauer beschrieben werden soll.

Fig. 5 zeigt die Erfindung etwas genauer als in Fig. 2, insbesondere hinsichtlich der detaillierten Logikanordnung der Stromquellen 154 und 186. Die ODER-Glieder 176 und 192, der Modulator-Schalter 156 und die Vorspannungsquelle in Form des Schalters 188 in Fig. 5 und Fig. 2 entsprechen einander. Dies gilt auch für die logische Anordnung innerhalb des Blockes 165, obwohl die Temperaturregel­ elemente (197, 198 und 199) in Fig. 5 nicht dargestellt sind. Der Rückkopplungsverstärker 172 wurde ebenfalls schon erläutert.

Die übrigen Elemente der Fig. 5 gehören zu der Steuerschaltung 152. Es handelt sich hierbei um die Takt­ quelle 210, Gatter 212 und 214, Vergleichs­ kreise 220 und 222 sowie Referenzspannungsquellen 226 und 228 für I _B bzw. I _M .

Ein Zähler 230, ein Digital-Analog-Wandler 232 und eine spannungsgesteuerte Stromquelle 234 bilden die program­ mierbare Stromquelle 154 gemäß Fig. 2. In ähnlicher Weise bilden ein Zähler 240, ein Digital-Analog-Wandler 242 und eine spannungsgesteuerte Stromquelle 243 in etwas genaueren Einzelheiten die programmierbare Strom­ quelle 186.

An den in Fig. 5 entsprechend gekennzeichneten Stellen treten die verschiedenen Schwingungen 4 A bis 4 E auf, die in Fig. 4 dargestellt sind. Beispielsweise erscheint die Schwingung 4 A, bei der es sich um die Eingangsdaten handelt, an der Eingangsleitung 180 in Fig. 5.

Die in Fig. 5 dargestellte Folgesteuerschaltung 216 dient zur Takt- oder Zeitsteuerung der beiden Betriebsweisen des Systems, nämlich den Stabilisierungszyklus und die nor­ male Betriebsweise. Die Folgesteuerschaltung 216 wird anhand von Fig. 6 noch genauer beschrieben werden. Zu­ nächst sei nur vorausgesetzt, daß gewisse Zeitsteuer­ signale erzeugt werden.

Im Stabilisierungszyklus wird der I _B -Zähler 240 zunächst durch ein Ausgangssignal von der Folgesteuerschaltung 216 über die Leitung 250 auf Null zurückgesetzt. Un­ mittelbar danach wird das Gatter 214 durch ein Ausgangssignal von der Steuerschaltung 216 über die Leitung 252 erregt, damit das Ausgangssignal des Oszil­ lators 210 durch das Gatter 214 zu dem Zähler 240 gelangt. Der Zähler 240 zählt als Antwort auf das Ausgangssignal vom Oszillator 210 und erzeugt gleichzeitig am Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 242 eine zunehmende Analogspannung, die der spannungsge­ steuerten Stromquelle 243 zugeführt wird, welche ihrer­ seits den Strom I _B erzeugt.

Gleichzeitig mit der Rücksetzung des Zählers 240 auf Null wird die als Schalter 188 dargestellte torge­ steuerte Vorspannungsquelle in Fig. 5 durch ein Signal in den Leitzustand gesteuert, das von der Steuerschaltung 216 über die Ausgangsleitung 254 und das ODER-Glied 192 kommt. Somit wird der in der Stromquelle 243 erzeugte Vor­ strom I _B der Laserdiode 162 zugeführt, die hierauf ansprechend Laserlicht erzeugt, dessen Intensität pro­ portional zur Größe von I _B ist. Wie erläutert wurde, stellt die überwachende Fotodiode 164 einen gewissen Prozentsatz dieses Lichtes fest und liefert ein dement­ sprechendes Signal über den Rückkopplungsverstärker 172 zu den beiden Vergleichskreisen 220 und 222 zurück. Während der Zeit, in der der Wert von I _B bestimmt wird, sorgen Steuermittel in der Folgesteuerschaltung 216 dafür, daß nur das Ausgangssignal des Vergleichskreises 220 durch das System benutzt wird. Wenn das vom Rückkopplungs­ verstärker 172 gelieferte Signal gleich der I _B -Referenz­ spannung der Spannungsquelle 226 ist, liefert der Ver­ gleichskreis 220 ein Ausgangssignal an die Folgesteuer­ schaltung 216, welches angibt, daß das Rückkopplungssignal gleich der Referenzspannung geworden ist und es nun Zeit ist, den Wert des Modulationsstroms I _M festzuhalten. Die Folgesteuerschaltung unterbindet die weitere Erhöhung des I _B -Zählers 240, indem sie über die Leitung 252 ein Steuer­ signal liefert, das das Gatter 214 sperrt, wodurch der dann erreichte Stromwert von I _B im Zähler 240 gespeichert wird.

Nach dem Sperren des Gatter 214 öffnet die Steuerschaltung 216 aufgrund des Ausgangssignals des Vergleichskreises 222 ferner über die Leitung 261 das Gatter 212. Dadurch kann das Ausgangssignal der Taktquelle 210 zum Takteingang des I _M -Zählers 230 ge­ langen, der über die Leitung 263 unmittelbar vorher durch die Steuerschaltung 216 auf Null zurückge­ setzt worden war, wie anhand von Fig. 6 noch genauer be­ schrieben wird.

Gleichzeitig mit der Einschaltung des Gatters 212 und dem Sperren des Gatters 214 sperrt also die Folgesteuer­ schaltung 216 den Ausgang des zu I _B gehörenden Vergleichs­ kreises 220 und aktiviert den zu I _M gehörenden Vergleichs­ kreis 222. Die Schaltung vergleicht somit das Ausgangssignal der Fotodiode 164 und des Rückkopplungsverstärkers 172 mit der I _M -Referenzspannung der Spannungsquelle 228 um den Bereich der Modulationsamplitude des Aus­ gangssignals der Laserdiode 162 einzustellen.

Wenn der Zählwert im I _M -Zähler 230 ansteigt, wird im Digital-Analog-Wandler 232 eine entsprechend ansteigende Analogspannung erzeugt. Diese Analogspannung wird der spannungsgesteuerten Stromquelle 234 zugeführt.

Unmittelbar vor Anlegen des Taktsignals an den I _M -Zähler 230 war der schnelle Modulations-Schalter 156 durch ein von der Steuerschaltung 216 über die Leitung 260 und das ODER-Glied 176 angelegtes Signal in den kontinuierlichen Leitzustand gesteuert worden. Der Strom I _M am Ausgang des Schalters 156 ist ein Signal, dessen Amplitude den Maximalwert aller Daten bestimmt, die anschließend am Ausgang des Systems, d. h. der Laserdiode 162 gemäß der Schwingung 4 E erscheinen. In anderen Worten wird ein beständiger Wert für I _M eingestellt oder ein Zustand der "kontinuierlichen Schwingung" (CW) geschaffen und dadurch der der Laserdiode 162 zugeführte Spitzenmodu­ lationsstrom eingestellt. Es ist zu beachten, daß der von der spannungsgesteuerten Stromquelle 243 gelieferte Strom I _B der Laserdiode 162 gleichzeitig zugeführt wird.

Fig. 6 zeigt ein detailliertes Diagramm der Folgesteuer­ schaltung 216 aus Fig. 5. Diese enthält in der dargestellten Anordnung Flipflops 280, 281 und 282 sowie ein UND-Glied 279.

Über die Leitung 150 wird ein einen Stabilisierungszyklus einleitender Impuls an die Setz-Eingänge der Flipflops 280 und 281 gelegt, die dadurch gesetzt werden. Derselbe Impuls gelangt an den Rücksetzeingang des Zählers 240, der ihn auf Null zurücksetzt. Der Setz-Ausgang des Flipflops 280 steuert dann über das ODER-Glied 192 den Schalter 188 in den Leitzustand und aktiviert über die Leitung 194 ein dem Rückkopplungsverstärker 172 vorgeschaltetes Gatter 382.

Das Setzen des Flipflops 281 aktiviert das Transmissions­ gatter 214, damit das Ausgangssignal der Taktquelle 210 den I _B -Zähler 240 steuern kann (der soeben durch die Vorderflanke des Stabilisierungsimpulses auf der Leitung 150 auf Null zurückgesetzt worden ist). Während der Zähler 240 seinen Zählwert erhöht, steigt auch das Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers 242 an, das die Größe des in der spannungsgesteuerten Stromquelle 243 erzeugten Stromes steuert, wie schon erläutert wurde. Das Ausgangs­ signal der Stromquelle 243 gelangt durch den Schalter 188 zur Laserdiode 162.

Der von der Monitor-Fotodiode 164 aufgenommene Teile des von der Laserdiode 162 abgestrahlten Lichtes gelangt als elektrisches Signal durch das aufgetastete Transmissionsgatter 382 und den Rückkopplungsverstärker 172 zum Vergleichskreis 220. Das Ausgangssignal des Vergleichskreises 222 ist zu diesem Zeitpunkt nicht wichtig, da es an den einen Eingang des UND-Gliedes 279 angelegt ist, welches aufgrund des anfänglichen Rücksetz­ zustands des Flipflops 282 gesperrt ist.

Wenn der Vorstrom I _B seinen durch den Vergleichs­ kreis 220 und die I _B -Referenzspannung der Quelle 226 be­ stimmten gewünschten Wert erreicht, ändert der Vergleichs­ kreis 220 seinen Zustand, um das Flipflop 282 zu setzen, das Flipflop 281 rückzusetzen und den I _M - Zähler 230 auf Null zurückzustellen. Dies geschieht zur Vorbereitung der Bestimmung des Wertes von I _M . Durch Setzen des Flipflops 282 wird der Schalter 156 über das ODER-Glied 176 in den Leitzustand gesteuert und das Gatter 212 aktiviert, so daß der I _M -Zähler 240 (bei 0) zu zählen beginnt. Durch Rücksetzen des Flipflops 281 wird das Gatter 214 gesperrt, damit der dann erreichte Strom-Zählwert im I _B -Zähler 240 "statisiert", also nicht mehr verändert wird.

Während der Zähler 230 von Null aus zählt, erzeugt er am Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 232 eine analoge Spannung, die der spannungsgesteuerten Stromquelle 234 zugeführt wird. Auf diese Spannung vom Wandler 232 an­ sprechend erzeugt die Stromquelle 234 einen Strom I _M , der durch den Schalter 156 (wenn er leitend ist) der Laserdiode 162 zugeführt wird.

Sobald das Gatter 212 aktiviert wird, was gleichzeitig mit dem Sperren des Gatters 214 erfolgt, wird auch der Vergleichskreis 222 in dem Logiksystem aktiv, da der Zählwert im I _M -Zähler 230 und damit auch der Strom I _M zunimmt. Mit zunehmendem Strom I _M wächst auch das von der Monitor-Fotodiode 164 durch den Rückkopplungsverstärker 172 zurückgeführte Signal, bis es gleich der I _M -Referenzspannung der Quelle 228 ist. Zu dieser Zeit ändert der Ausgang des Vergleichskreises 222 seinen Zustand, wodurch ein Vorderflankensignal durch das UND-Glied 279 (das aufgetastet worden war, als das Flipflop 282 durch das Ausgangssignal des Vergleichs­ kreises 220 gesetzt wurde) die Flipflops 280 und 282 rücksetzt.

Durch Rücksetzen des Flipflops 282 verschwindet das Ein­ schaltsignal für den Schalter 156 von der Leitung 178, so daß der Schalter 156 auf Daten ansprechen kann, wenn wieder der normale Betrieb beginnt. Durch Rücksetzen des Flipflops 280 verschwindet das Einschaltsignal für den Schalter 188 auf der Leitung 194 (über das ODER- Glied 192), so daß der Schalter 188 auf Vorspann­ signale während des normalen Betriebes ansprechen kann.

Der Stabilisierungszyklus ist nun beendet. Das System verbleibt im Zustand für normalen Betrieb und für den Empfang des nächsten Stabilisierungszyklus zu einer späteren Zeit.

Es ist zu beachten, daß der jeweilige Inhalt beider Zäh­ ler 230 und 240 unverändert bleibt, wenn die Flipflops 280 und 282 rückgesetzt werden, so daß die während des Stabilisierungszyklus bestimmten Werte von I _B und I _M der Laserdiode 162 während des normalen Betriebes bis zum nächsten Stabilisierungszyklus zugeführt werden.

Fig. 7 zeigt die Anordnung zum Einleiten und Beenden des Vorspannungs-Torsteuersignals, des Datenimpulssignals und des den Stabilisierungszyklus einleitenden Signals, die als Eingangssignale des Systems gemäß Fig. 5 dienen.

Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung ist eigentlich der Sendeteil einer von vielen an der gemeinsamen Faseroptikleitung an­ geschlossenen Stationen. Nicht in Fig. 5, aber in Fig. 7 ist auch der in einer solchen Station befindliche Logik­ teil zum Empfang eines auf der Faseroptikleitung zugeführten Signals dargestellt. Ein solches Signal kann von irgendeiner an die Faseroptikleitung angeschlossenen Station einschließlich einer Überwachungsstation kommen, die das Erscheinen eines Er­ neuerungssignals steuern kann. Auch kann jede Station ihr auf der Faseroptikleitung zugeleitete Befehle empfangen und sie mit geeigneten Decodiereinrichtungen decodieren, bei denen es sich um eine übliche Zentraleinheit (CPU) han­ deln kann. Datenimpulssignale werden aufgrund solcher empfangener Signale oder Befehle erzeugt oder können statt dessen auch von irgendeiner gegebenen Station kom­ men. Diese Datenimpulssignale werden normalerweise als elektrische Signale gebildet und an eine Eingangsleitung wie die Leitung 180 in Fig. 5 angelegt.

Wie oben erläutert wurde, soll ein Vorspannungs- Torsteuersignal unmittelbar vor einem Datenimpulspaket auf­ treten und an eine Leitung wie die Leitung 196 in Fig. 5 angelegt werden. Auch muß periodisch ein Stabilisierungs­ zyklus-Signal erzeugt und an eine Leitung wie die Leitung 150 in Fig. 5 angelegt werden.

Alle diese Signale können durch die in Fig. 7 darge­ stellte Anordnung erzeugt werden. Es sei angenommen, daß von einem Empfänger 300 (der sich in der Station gemäß Fig. 5 befindet) über die Faseroptikleitung 301 ein codierter Befehl empfangen wird. Der Empfänger 300, der entsprechende logische Schaltungen enthält, wandelt diese empfangenen optischen Signale in elektrische Signale um und führt sie einem Decodierer 302 zu. Das Ausgangssignal des Decodierers 302 leitet je nach der Art des empfangenen Be­ fehls entweder die Datenimpulssignale über die Ausgangsleitung 303 und die UND-Glieder 322 oder 324 ein, und zwar zusammen mit einem Vorspannungs-Torsteuersignal durch setzen des Flipflops 317 oder ruft ein Stabilisierungs­ signal über die Leitung 305 hervor.

Wenn ein Datenimpulssignal gesendet werden soll, wird ein Aktivierungssignal über ein Verzögerungsglied 307 und das UND-Glied 324 (wenn es aufgetastet ist) einem Speicher­ kreis 306 für Datenimpulssignale zugeführt. Wenn der Speicherkreis 306 ein vollständiges Datenimpulspaket enthält, leitet er es über das ODER-Glied 320 der Eingangsleitung 180 in Fig. 5 zu. Das Auftasten des UND-Gliedes 324 erfolgt durch ein hochpegeliges Signal, das an das UND-Glied 324 von dem Datenquellen-Logikkreis 308 über die Leitung 323 als Anzeige für ein vervollständigtes Datenimpulspaket angelegt wird.

Wenn von dem als Datenquelle dienenden Logikkreis 308 dem Speicherkreis 306 kein vollständiges Datenimpulssignal geliefert worden ist, ist das Signal auf der Leitung 323 auf niedrigem Pegel, wodurch das UND-Glied 324 gesperrt und das Sperr-UND-Glied 322 aufgetastet wird, welches seinerseits den Logikkreis 314 befähigt, das ein unvoll­ ständiges Datenimpulspaket anzeigende Signal durch das ODER- Glied 320 zu den logischen Schaltungen in Fig. 5 durch­ zulassen, wodurch angezeigt wird, daß die Station der Fig. 5 nicht bereit ist, ein vollständiges Datenimpulspaket zu senden.

Während der Lieferung eines vollständigen Datenimpuls­ signals vom Speicherkreis 306 oder des ein unvollständiges Datenimpulspaket anzeigenden Signals vom Logikkreis 314 durch das ODER-Glied 320 ist durch den Setzzustand des Flipflops 317 die Vorspannungs-Torsteuersignalquelle 316 aktiviert, so daß das richtige unverzögerte Vorspannungs-Torsteuer­ signal zur Leitung 196 gelangt. Das Vorspannungs-Tor­ steuersignal beginnt unmittelbar vor dem Datenimpulspaket (oder dem ein unvollständiges Datenimpulspaket anzeigenden Signal), nämlich um die Verzögerungszeit Δ = T, und es endet unmittelbar danach aufgrund eines Datenimpulsend­ signals, das entweder von der "Datenimpulspaketquellen­ logik", d. h. dem Speicherkreis 306 oder von der "Daten­ impulspaket-Unvollständig-Logik", d. h. dem Logikkreis 314 durch das ODER-Glied 327 zum Rücksetzen des Flipflops 317 kommt.

Von Zeit zu Zeit erhält der Empfänger 300 an der in Fig. 7 dargestellten Station einen Befehl von einer (nicht dar­ gestellten) Überwachungsstation, der anzeigt, daß ein Stabilisierungssignal erforderlich ist. Der Deco­ dierer 302 sendet auf diesem Befehl ansprechend über die Leitung 305 ein Signal an einen Logikkreis 310 zum Er­ zeugen eines einen Stabilisierungszyklus einleitenden Signals, worauf dieser Logikkreis 310 das entsprechende Signal in der oben in Verbindung mit Fig. 5 und Fig. 6 erläuterten Weise erzeugt. Die Logikkreise der Fig. 5 sind in Fig. 7 insgesamt mit 312 bezeichnet.

Claims (8)

1. Vorspannungsschaltung zum Liefern eines regelbaren Stromes für eine Laserdiode beim Senden von Impulspaketen mit in Form hoher und niedriger Logikpegel codierten Daten, bei der die Kennlinie der Laserdiode zwischen Null und einem Knickpunkt (116) einen ersten Bereich (114) langsamen An­ stiegs der Lichtemission mit ihrem Erregerstrom, in dem die Laserdiode beim Auftreten niedriger Datenlogikpegel mit einem Vorstrom (I _B ) betrieben wird, und einen sich an den Knickpunkt anschließenden, bis zu einem Maximalstrom (108) reichenden zweiten Bereich (110) schnellen Lichtanstiegs, in dem die Laserdiode beim Auftreten hoher Datenlogikpegel zu­ sätzlich mit einem Modulationsstrom (I _M ) betrieben wird, aufweist,
mit zwei Stromquellen zum Bereitstellen sowie zwei Schal­ tern zum Zuführen dieses Vorstromes und des Maximalstromes zur Laserdiode,
ferner mit einer datengesteuerten Steuerschaltung zum Ein­ schalten des ersten Schalters für den Vorstrom (Vorstrom­ schalter) und des zweiten Schalters beim Auftreten hoher Datenlogikpegel,
und mit einem zwischen die Laserdiode und die erste Strom­ quelle geschalteten Rückkopplungszweig, der eine Einstell­ schaltung zum Einstellen des Vorstroms in Abhängigkeit von einem im Rückkopplungszweig erzeugten Helligkeitssignal enthält, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Steuerschaltung (Fig. 7, 176, 192) den ersten Schalter (188) erst unmittelbar vor dem Auftreten jedes Impulspaketes einschaltet,
• - daß die Einstellschaltung (214, 240, 242) einen ersten Speicher (240, 242) für einen Vorstrom-Einstellwert ent­ hält,
• - daß der Rückkopplungszweig (221, 216, 154, 156, 186, 188)
• - während eines unmittelbar vor dem Auftreten eines zeitlich ausgewählten Datenimpulspaketes liegenden Stabilisierungs­ zyklus aktiviert wird und
• - eine während des gesamten Stabilisierungszyklus ein Ein­ schaltsignal für den ersten Schalter (188) liefernde erste Schaltsignal-Erzeugungsschaltung (280) sowie eine Rück­ kopplungs-Steuerschaltung (221, 216, 210, 214) enthält, die während des Stabilisierungszyklus in Abhängigkeit vom Rück­ kopplungssignal in den ersten Speicher (240, 242) einen ersten Speicherwert eingibt zur Einstellung des Vorstroms auf den Knickstromwert (106).

2. Vorspannungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerschaltung eine Verzögerungsein­ richtung (307) für Datenimpulssignale und eine durch die unverzögerten Datemimpulssignale einschaltbare Schaltsignal­ quelle (317, 316) für den ersten Schalter (188) enthält, die durch eine bei Datenimpulssignalende aktivierbare Sperr­ schaltung (327) wieder ausschaltbar ist.

3. Vorspannungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schaltsignalquelle ein rücksetzbares Flipflop (317) zur Ansteuerung einer nachgeschalteten Tor­ steuersignalquelle (316) enthält, deren Ausgangssignale dem ersten Schalter (188) als Schaltsignale zuführbar sind.

4. Vorspannungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung eine auf ein decodiertes (in Schaltung 302) Stabilisierungsbefehls­ signal (auf Leitung 305) ansprechende Stabilisierungslogik­ schaltung (310) zur Erzeugung eines den Rückkopplungszweig für den Stabilisierungszyklus aktivierenden Stabilisierungs­ steuersignals (auf Leitung 150) enthält.

5. Vorspannungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rückkopplungszweig weiterhin eine während des Stabilisierungszyklus, jedoch nach Eingabe des ersten Speicherwertes in den ersten Speicher (240, 242) ein Einschaltsignal für den zweiten Schalter (156) liefernde zweite Schaltsignal-Erzeugungsschaltung (176, 282) und eine zweite Einstellschaltung (212, 230, 232) enthält, die nach Eingabe des ersten Speicherwertes in den ersten Speicher (240, 242) den Modulationsstrom (I _M ) ebenfalls in Abhängig­ keit von dem Rückkopplungssignal auf einen solchen Wert einstellt, daß die Summe (I _B + I _M ) aus Vorstrom und Modu­ lationsstrom gleich dem Maximalstrom (108) wird.

6. Vorspannungsschaltung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Speicher (240, 242) einen ersten Zähler (240) mit nachgeschaltetem D/A-Wandler (242) enthält, dessen Ausgangssignal der ersten Stromquelle (243) zur Bestimmung des Vorstromes zugeführt wird, und daß die Rückkopplungssteuerschaltung eine Impulsschaltung (210, 212, 214) enthält, deren Impulse während des Stabilisierungs­ zyklus in diesem Zähler (240) bis zum Erreichen des Vor­ stromeinstellwertes gezählt werden.

7. Vorspannungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweite Einstellschaltung (212, 230, 232) einen zweiten Speicher (230, 232) für den Modulationsstrom- Einstellwert enthält und daß der Rückkopplungszweig beim Einschalten des zweiten Schalters (156) das Rückkopplungs­ signal zur Eingabe des Modulationsstrom-Einstellwertes in den zweiten Speicher liefert.

8. Vorspannungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zweite Speicher (230, 232) einen zwei­ ten Zähler (230) mit nachgeschaltetem D/A-Wandler (232) ent­ hält, dessen Ausgangssignal der zweiten Stromquelle (234) zur Bestimmung des Modulationsstromes zugeführt wird, und daß die Rückkopplungssteuerschaltung eine Impulsschaltung (210, 212, 214) enthält, deren Impulse diesen Zähler bis zum Erreichen des Modulationsstrom-Einstellwertes an­ wachsen läßt.