JP2000151011A - Digital optical signal transmitter - Google Patents
Digital optical signal transmitterInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光波長多重伝送シ
ステムに利用されるデジタル光信号送信機に関し、特
に、送信光信号の出力と波長を同時に安定化させること
ができるデジタル光信号送信機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital optical signal transmitter used in an optical wavelength division multiplexing transmission system, and more particularly to a digital optical signal transmitter capable of simultaneously stabilizing the output and wavelength of a transmission optical signal. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、光波長多重伝送システムに利用さ
れるデジタル光信号送信機の構成としては、図５に示す
様なものが知られている。すなわち、図５において、こ
のデジタル光信号送信機は、デジタル信号発生回路１
と、上記デジタル信号発生回路１に接続されたデジタル
変調回路３と、上記デジタル変調回路３に接続されたレ
ーザーダイオードモジュール５と、上記レーザーダイオ
ードモジュール５に配設されたサーミスタ７と、上記レ
ーザーダイオードモジュール５に配設された温度制御素
子９と、上記サーミスタ７と温度制御素子９との間に接
続された温度制御回路１１と、上記レーザーダイオード
モジュール５およびデジタル変調回路３に接続されたラ
インモニター１３と、上記ラインモニター１３に接続さ
れたバンドパス光フィルタ１５とを有しており、上記バ
ンドパス光フィルタ１５の出力側は伝送路１７に接続さ
れている。次に、このデジタル光信号送信機の動作を説
明すると、上記デジタル信号発生回路１よりのデジタル
信号が上記デジタル変調回路３に入力され変調されて上
記レーザーダイオードモジュール５に入力されると、上
記レーザーダイオードモジュール５の光出力のレベル
は、上記ラインモニター１３により検出され上記デジタ
ル変調回路３にフィードバックされて一定に保たれる。
それと共に、上記サーミスタ７で検出されたレーザーダ
イオードモジュール５の温度に従って上記温度制御回路
１１が上記温度制御素子９を制御して上記レーザーダイ
オードモジュール５の温度を一定にすることにより上記
レーザーダイオードモジュール５よりの光出力の波長を
安定させる様になっている。なお、上記バンドパス光フ
ィルタ１５は波長多重光信号のチャンネル間クロストー
クを低減するためのものである。また、他の従来例とし
ては、図６に示す様なデジタル光信号送信機が知られて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, as a configuration of a digital optical signal transmitter used in an optical wavelength division multiplexing transmission system, a configuration as shown in FIG. 5 is known. That is, in FIG. 5, the digital optical signal transmitter includes a digital signal generation circuit 1
A digital modulation circuit 3 connected to the digital signal generation circuit 1, a laser diode module 5 connected to the digital modulation circuit 3, a thermistor 7 disposed in the laser diode module 5, and a laser diode A temperature control element 9 disposed in the module 5, a temperature control circuit 11 connected between the thermistor 7 and the temperature control element 9, and a line monitor connected to the laser diode module 5 and the digital modulation circuit 3 13 and a bandpass optical filter 15 connected to the line monitor 13, and the output side of the bandpass optical filter 15 is connected to a transmission line 17. Next, the operation of the digital optical signal transmitter will be described. When a digital signal from the digital signal generating circuit 1 is input to the digital modulation circuit 3 and modulated and input to the laser diode module 5, the laser The light output level of the diode module 5 is detected by the line monitor 13 and fed back to the digital modulation circuit 3 to be kept constant.
At the same time, the temperature control circuit 11 controls the temperature control element 9 in accordance with the temperature of the laser diode module 5 detected by the thermistor 7 so as to keep the temperature of the laser diode module 5 constant. The wavelength of the light output is stabilized. The bandpass optical filter 15 is for reducing crosstalk between channels of a wavelength multiplexed optical signal. As another conventional example, a digital optical signal transmitter as shown in FIG. 6 is known.
【０００３】すなわち、図６において、このデジタル光
信号送信機は、デジタル信号発生回路１と、上記デジタ
ル信号発生回路１に接続されたＬＤドライブ回路１９
と、上記ＬＤドライブ回路１９に接続されたレーザーダ
イオードモジュール５と、上記レーザーダイオードモジ
ュール５に配設されたサーミスタ７と、上記レーザーダ
イオードモジュール５に配設されたペルチェ素子２１
と、上記サーミスタ７とペルチェ素子２１との間に接続
されたペルチェドライブ回路２３と、上記レーザーダイ
オードモジュール５およびＬＤドライブ回路１９に接続
されたラインモニター１３とを有しており、上記ライン
モニター１３の出力側は伝送路１７に接続されている。
次に、このデジタル光信号送信機の動作を説明すると、
上記デジタル信号発生回路１よりのデジタル信号が上記
ＬＤドライブ回路１９に入力され、上記ＬＤドライブ回
路１９よりの駆動信号が上記レーザーダイオードモジュ
ール５に入力されると、上記レーザーダイオードモジュ
ール５の光出力のレベルは、上記ラインモニター１３に
より検出されＬＤドライブ回路１９にフィードバックさ
れて一定に保たれる。それと共に、上記サーミスタ７で
検出されたレーザーダイオードモジュール５の温度に従
って上記ペルチェドライブ回路２３が上記ペルチェ素子
２１を制御して上記レーザーダイオードモジュール５の
温度を一定にすることにより上記レーザーダイオードモ
ジュール５よりの光出力の波長を安定させる様になって
いる。That is, in FIG. 6, this digital optical signal transmitter includes a digital signal generation circuit 1 and an LD drive circuit 19 connected to the digital signal generation circuit 1.
A laser diode module 5 connected to the LD drive circuit 19; a thermistor 7 provided in the laser diode module 5; and a Peltier device 21 provided in the laser diode module 5.
A Peltier drive circuit 23 connected between the thermistor 7 and the Peltier element 21; and a line monitor 13 connected to the laser diode module 5 and the LD drive circuit 19. Is connected to the transmission line 17.
Next, the operation of this digital optical signal transmitter will be described.
When a digital signal from the digital signal generation circuit 1 is input to the LD drive circuit 19 and a drive signal from the LD drive circuit 19 is input to the laser diode module 5, the optical output of the laser diode module 5 is changed. The level is detected by the line monitor 13 and fed back to the LD drive circuit 19 to be kept constant. At the same time, the Peltier drive circuit 23 controls the Peltier element 21 in accordance with the temperature of the laser diode module 5 detected by the thermistor 7 to make the temperature of the laser diode module 5 constant, thereby allowing the laser diode module 5 to perform the control. The wavelength of the light output is stabilized.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ここで、上記図５およ
び図６に示した従来のデジタル光信号送信機において
は、送信されるデジタル信号のデューティ比が変わり上
記レーザーダイオードモジュール５内のレーザーダイオ
ード素子を駆動する平均注入電流が変動すると、上記レ
ーザーダイオード素子の内部の温度も変動し、上記レー
ザーダイオード素子の発振波長が素子内部温度に比例し
て変動することになる。しかしながら、上記図５および
図６に示した従来のデジタル光信号送信機においては、
デジタル光信号のデューティ比が変わると、上記レーザ
ーダイオード素子の表面または該素子に近接したヒート
シンクにおいて制御温度が検出されるため、上記レーザ
ーダイオード素子の内部温度を正確に検出することが不
可能であった。このため、上記レーザーダイオード素子
の平均ドライブ電流が変化したとき該レーザーダイオー
ド素子の内部温度変化を完全に安定化できず、発振波長
が不安定になる危険性があった。近年波長多重の波長間
隔は０．８ｎｍまで接近しており、発振波長の変化は送
信エラーの原因となる危険性が高い。本発明は、上記事
情に鑑みてなされたものであり、波長モニター回路を付
加しラインモニター回路の出力との比を取り温度制御素
子にフィードバックを行うことによりレーザーダイオー
ドモジュールの発振波長を一定に安定化することができ
るデジタル光信号送信機を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、レーザーダイオードモジュールの
光出力を光パワーと光の波長を検出できるふたつのハー
フミラーを内蔵した光導波路回路に入力し、上記ハーフ
ミラーの出力を検出することにより、伝送路への光出力
の安定化のみならず出力光の波長の安定化も実現できる
小型かつ薄型のデジタル光信号送信機を提供することで
ある。Here, in the conventional digital optical signal transmitter shown in FIGS. 5 and 6, the duty ratio of the transmitted digital signal changes and the laser diode in the laser diode module 5 is changed. When the average injection current for driving the element changes, the temperature inside the laser diode element also changes, and the oscillation wavelength of the laser diode element changes in proportion to the element internal temperature. However, in the conventional digital optical signal transmitter shown in FIGS. 5 and 6,
When the duty ratio of the digital optical signal changes, the control temperature is detected on the surface of the laser diode element or on the heat sink close to the element, so that it is impossible to accurately detect the internal temperature of the laser diode element. Was. Therefore, when the average drive current of the laser diode element changes, the internal temperature change of the laser diode element cannot be completely stabilized, and there is a risk that the oscillation wavelength becomes unstable. In recent years, the wavelength interval of wavelength multiplexing is approaching 0.8 nm, and there is a high risk that a change in the oscillation wavelength will cause a transmission error. The present invention has been made in view of the above circumstances, and a wavelength monitor circuit is added to stabilize the oscillation wavelength of a laser diode module to a constant value by taking a ratio with an output of a line monitor circuit and feeding back to a temperature control element. It is an object of the present invention to provide a digital optical signal transmitter that can be converted to a digital signal.
Another object of the present invention is to transmit an optical output of a laser diode module to an optical waveguide circuit having two built-in half mirrors capable of detecting the optical power and the wavelength of light, and detecting the output of the half mirror. An object of the present invention is to provide a small and thin digital optical signal transmitter capable of realizing not only stabilization of optical output to a path but also stabilization of wavelength of output light.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、レーザーダイオード駆動回路からの駆動
信号により駆動されたレーザーダイオードから出射され
るデジタル光信号を伝送路へ出力するデジタル光信号送
信機において、上記レーザーダイオード駆動回路にフィ
ードバックするために上記レーザーダイオードよりの光
信号の光出力を検出する光出力検出手段と、上記レーザ
ーダイオードよりの光信号の波長を検出するための波長
検出手段と、上記光出力検出手段の検出結果と上記波長
検出手段の検出結果との比に基づいて上記レーザーダイ
オードの温度制御を行う温度制御手段とを具備すること
を特徴とする。本発明の他の特徴は、上記温度制御手段
が、上記２つの検出結果の強度比を検出し、その検出値
から現在の上記レーザーダイオードの光出力の波長を検
出し、本来設定された光出力の波長との差がある場合、
その差がなくなる様に上記レーザーダイオードの温度制
御を行うことである。本発明の他の特徴は、レーザーダ
イオード駆動回路からの駆動信号により駆動されたレー
ザーダイオードから出射されるデジタル光信号を伝送路
へ出力するデジタル光信号送信機において、基板上に直
線光導波路と、該直線光導波路上に２つの非対称Ｙ分岐
回路を設け、上記Ｙ分岐回路の交差部に溝加工を施し、
上記交差部の１つに分岐特性に波長依存性の無いハーフ
ミラーを、もう１つの交差部に分岐特性に波長依存性の
あるハーフミラーを配置した光導波路カプラの上記直線
光導波路の入力部に上記レーザーダイオードを接続し、
上記フォトダイオードモジュールの出力と上記光電気変
換回路の出力との比に基づいて上記レーザーダイオード
の温度制御を行うよう構成したことである。According to the present invention, there is provided a digital optical signal for outputting a digital optical signal emitted from a laser diode driven by a driving signal from a laser diode driving circuit to a transmission line. In the transmitter, an optical output detecting means for detecting an optical output of an optical signal from the laser diode for feeding back to the laser diode driving circuit, and a wavelength detecting means for detecting a wavelength of the optical signal from the laser diode And temperature control means for controlling the temperature of the laser diode based on the ratio of the detection result of the light output detection means to the detection result of the wavelength detection means. Another feature of the present invention is that the temperature control means detects the intensity ratio of the two detection results, detects the current wavelength of the light output of the laser diode from the detected value, and sets the originally set light output. If there is a difference with the wavelength of
That is, the temperature of the laser diode is controlled so as to eliminate the difference. Another feature of the present invention is a digital optical signal transmitter that outputs a digital optical signal output from a laser diode driven by a drive signal from a laser diode drive circuit to a transmission line, and a linear optical waveguide on a substrate. Two asymmetric Y branch circuits are provided on the straight optical waveguide, and a groove is formed at an intersection of the Y branch circuits;
A half mirror having no wavelength dependence in the branching characteristic is arranged at one of the intersections, and a half mirror having a wavelength dependence in the branching characteristic is arranged at the other intersection at an input portion of the linear optical waveguide of the optical waveguide coupler. Connect the above laser diode,
The temperature of the laser diode is controlled based on the ratio between the output of the photodiode module and the output of the photoelectric conversion circuit.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施形態
に基づいて説明する。図１は、本発明によるデジタル光
信号送信機の一実施形態を示す構成図である。図１に示
す様に、このデジタル光信号送信機は、デジタル信号発
生回路１と、上記デジタル信号発生回路１に接続された
デジタル変調回路３と、上記デジタル変調回路３に接続
されたレーザーダイオードモジュール５と、上記レーザ
ーダイオードモジュール５に配設された温度制御素子９
と、上記レーザーダイオードモジュール５およびデジタ
ル変調回路３に接続されたラインモニター１３と、上記
ラインモニター１３に接続された波長モニター２５と、
上記波長モニター２５および上記ラインモニター１３に
接続された比較器２７と、上記比較器２７と温度制御素
子９との間に接続された温度制御回路１１と、上記波長
モニター２５に接続されたバンドパス光フィルタ１５と
を有しており、上記バンドパス光フィルタ１５の出力側
は伝送路１７に接続されている。なお、上記波長モニタ
ー２５は、通過波長により分岐比の異なるハーフミラー
およびフォトダイオードを有している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described based on illustrated embodiments. FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a digital optical signal transmitter according to the present invention. As shown in FIG. 1, the digital optical signal transmitter includes a digital signal generation circuit 1, a digital modulation circuit 3 connected to the digital signal generation circuit 1, and a laser diode module connected to the digital modulation circuit 3. 5 and a temperature control element 9 provided in the laser diode module 5
A line monitor 13 connected to the laser diode module 5 and the digital modulation circuit 3, a wavelength monitor 25 connected to the line monitor 13,
A comparator 27 connected to the wavelength monitor 25 and the line monitor 13, a temperature control circuit 11 connected between the comparator 27 and the temperature control element 9, and a bandpass connected to the wavelength monitor 25; And an output side of the band-pass optical filter 15 is connected to a transmission line 17. The wavelength monitor 25 has a half mirror and a photodiode having different branch ratios depending on the passing wavelength.
【０００７】次に、このデジタル光信号送信機の動作を
説明する。まず、上記デジタル信号発生回路１よりのデ
ジタル信号が上記デジタル変調回路３に入力され変調さ
れて上記レーザーダイオードモジュール５に入力される
と、上記レーザーダイオードモジュール５の光出力は、
上記ラインモニター１３において光出力の一部をフォト
ダイオードにより電気変換して光強度がモニターされ
る。上記ラインモニター１３よりのモニター信号は上記
デジタル変調回路３にフィードバックされ上記レーザー
ダイオードモジュール５の光出力が一定に保持される。
次に、上記ラインモニター１３を通過した光信号は通過
波長により分岐比の異なるハーフミラーを持つ上記波長
モニター２５において光の一部がフォトダイオードによ
り電気変換され上記比較器２７に入力される。ここで、
上記比較器２７には上記ラインモニター１３からの出力
も入力され、上記二つの信号の強度比を検出し、その検
出値から現在のレーザーダイオードモジュール５よりの
光出力の波長を検出し、本来設定された光出力の波長と
の差がある場合に上記温度制御回路１１へ制御信号を出
し発振波長を補正する。すなわち、上記温度制御回路１
１は、現在の光出力の波長と本来設定された光出力の波
長との差がなくなる様に上記温度制御素子９を制御して
上記レーザーダイオードモジュール５内のレーザーダイ
オード素子の温度を制御する。Next, the operation of the digital optical signal transmitter will be described. First, when a digital signal from the digital signal generation circuit 1 is input to the digital modulation circuit 3 and modulated and input to the laser diode module 5, the optical output of the laser diode module 5 is:
In the line monitor 13, a part of the light output is electrically converted by a photodiode and the light intensity is monitored. The monitor signal from the line monitor 13 is fed back to the digital modulation circuit 3 to keep the light output of the laser diode module 5 constant.
Next, the optical signal passing through the line monitor 13 is partially converted into light by a photodiode in the wavelength monitor 25 having a half mirror having a different branch ratio depending on the passing wavelength, and is input to the comparator 27. here,
The output from the line monitor 13 is also input to the comparator 27, the intensity ratio of the two signals is detected, the wavelength of the current light output from the laser diode module 5 is detected from the detected value, and the original setting is performed. If there is a difference from the wavelength of the output light, a control signal is sent to the temperature control circuit 11 to correct the oscillation wavelength. That is, the temperature control circuit 1
1 controls the temperature control element 9 so as to eliminate the difference between the current light output wavelength and the originally set light output wavelength, thereby controlling the temperature of the laser diode element in the laser diode module 5.
【０００８】そして、上記波長モニター２５の透過光が
上記バンドパス光フィルタ１５により波形成形されて上
記伝送路１７へ出力される。 上記ラインモニター１３
に用いられるハーフミラーとしては、波長依存性と偏波
依存性の小さい分岐比１００対１程度のものが用いられ
るが、偏波保存光ファイバで部品を接続すれば偏波依存
性の影響は低減可能である。また、上記波長モニター２
５に用いられるハーフミラーとしては、偏波依存性が小
さく波長に応じて分岐比が８０対１から１００対１に直
線的に変化するような特性が好ましい。上記偏波依存性
については接続光ファイバに偏波保存光ファイバを用い
ることにより影響を低減できる。また、上記温度制御素
子９としては冷却・加熱の両方で温度制御可能なペルチ
ェ素子が利用可能であり、レーザーダイオードモジュー
ルに内蔵する方法とレーザーモジュールに外付けする方
法および両者を併用する方法が利用できる。以上説明し
たように、本発明によるデジタル光信号送信機の第１実
施形態は、デジタル変調信号により変調されたレーザー
ダイオードモジュールの光出力の一部を、直列に接続さ
れたラインモニター用の分岐特性に波長依存性のないハ
ーフミラーと、波長モニター用の分岐特性に波長依存性
のあるハーフミラーにより検出し、上記２個のハーフミ
ラーの透過出力をバンドパス光フィルタを介して伝送路
に出力すると共に、上記ラインモニターの検出出力によ
り上記レーザーダイオード光出力のレベルを安定化し、
かつ上記ラインモニターの検出出力と上記波長モニター
の検出出力の比よりレーザーダイオード素子の温度制御
を行いレーザーダイオードモジュールの発振波長を安定
化する様にしたので、光出力を安定化すると同時に発振
波長を高精度に一定に維持せしめることができる。Then, the transmitted light of the wavelength monitor 25 is shaped into a waveform by the bandpass optical filter 15 and output to the transmission line 17. Line monitor 13
As the half mirror used in the above, a branching ratio of about 100 to 1 having small wavelength dependency and polarization dependency is used, but if components are connected by a polarization maintaining optical fiber, the influence of the polarization dependency is reduced. It is possible. In addition, the wavelength monitor 2
The half mirror used in 5 preferably has such characteristics that the polarization dependence is small and the branching ratio changes linearly from 80: 1 to 100: 1 according to the wavelength. The influence of the polarization dependence can be reduced by using a polarization maintaining optical fiber as the connection optical fiber. As the temperature control element 9, a Peltier element capable of controlling the temperature by both cooling and heating can be used, and a method of incorporating the laser diode module, a method of externally attaching the laser module, and a method of using both are used. it can. As described above, in the first embodiment of the digital optical signal transmitter according to the present invention, a part of the optical output of the laser diode module modulated by the digital modulation signal is connected to a branch characteristic for a line monitor connected in series. And a half mirror having no wavelength dependency and a half mirror having a wavelength dependent branch characteristic for wavelength monitoring, and the transmission output of the two half mirrors is output to a transmission line via a band-pass optical filter. In addition, the level of the laser diode light output is stabilized by the detection output of the line monitor,
In addition, the temperature of the laser diode element is controlled based on the ratio of the detection output of the line monitor to the detection output of the wavelength monitor to stabilize the oscillation wavelength of the laser diode module. It can be maintained at a high precision and constant.
【０００９】次に、図２〜図４を参照して本発明による
デジタル光信号送信機の第２実施形態について説明す
る。図２は、本発明によるデジタル光信号送信機の第２
実施形態の構成図である。図２に示す様に、このデジタ
ル光信号送信機は、デジタル信号発生回路１と、上記デ
ジタル信号発生回路１に接続されたレーザーダイオード
（ＬＤ）ドライブ回路１９と、上記ＬＤドライブ回路１
９に接続されたレーザーダイオードモジュール５と、上
記レーザーダイオードモジュール５に配設されたペルチ
ェ素子２１と、上記レーザーダイオードモジュール５に
接続された光導波路カプラ２９と、上記光導波路カプラ
２９に接続された第１および第２のフォトダイオードモ
ジュール（ＰＤ）３１、３３と、上記第１および第２の
フォトダイオードモジュール３１、３３のそれぞれに接
続された第１および第２の光−電気変換回路３５、３７
と、上記第１および第２の光−電気変換回路３５、３７
および上記ＬＤドライブ回路１９に接続されたフォトダ
イオード（ＰＤ）出力比較回路３９と、上記ＰＤ出力比
較回路３９とペルチェ素子２１との間に接続されたペル
チェドライブ回路２３とを有しており、光導波路カプラ
２９の出力側は伝送路１７に接続されている。Next, a second embodiment of the digital optical signal transmitter according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a second embodiment of the digital optical signal transmitter according to the present invention.
It is a lineblock diagram of an embodiment. As shown in FIG. 2, the digital optical signal transmitter includes a digital signal generation circuit 1, a laser diode (LD) drive circuit 19 connected to the digital signal generation circuit 1, and the LD drive circuit 1
9 connected to the laser diode module 5, the Peltier element 21 disposed in the laser diode module 5, the optical waveguide coupler 29 connected to the laser diode module 5, and the optical waveguide coupler 29 connected to the optical waveguide coupler 29. First and second photodiode modules (PD) 31, 33, and first and second photoelectric conversion circuits 35, 37 connected to the first and second photodiode modules 31, 33, respectively.
And the first and second optical-electrical conversion circuits 35 and 37
A photodiode (PD) output comparison circuit 39 connected to the LD drive circuit 19; and a Peltier drive circuit 23 connected between the PD output comparison circuit 39 and the Peltier element 21. The output side of the waveguide coupler 29 is connected to the transmission line 17.
【００１０】図３は、上記図２に示した光導波路カプラ
２９の内部構成を示す図である。図３に示す様に、この
光導波路カプラ２９は、３芯光ファイバアレイ４１と単
芯光ファイバアレイ４３との間に光導波路基板４５が配
設されている構成となっている。そして、上記光導波路
基板４５内には、第１および第２の切断溝４７、４９が
設けられており、上記第１および第２の切断溝４７、４
９のそれぞれに第１および第２のハーフミラー５１、５
３が配設されて第１および第２の非対称Ｙ分岐回路５
５、５７を形成している。すなわち、上記ＬＤモジュー
ル５よりの光信号の一部が、上記３芯光ファイバアレイ
４１内の第１の光ファイバ４１ａおよび上記光導波路基
板４５内の第１の直線光導波路４５ａを介して上記第１
および第２のハーフミラー５１、５３を透過して、上記
単芯光ファイバアレイ４３内の光ファイバ４３ａおよび
伝送路１７へ送られる様になっている。そして、上記第
１および第２のハーフミラー５１、５３よりの反射光
は、それぞれ上記光導波路基板４５内の第２および第３
の光導波路４５ｂ、４５ｃおよび上記３芯光ファイバア
レイ４１内の第２および第３の光ファイバ４１ｂ、４１
ｃを介して上記第１および第２のＰＤモジュール３１、
３３へ送られる様になっている。FIG. 3 is a diagram showing the internal configuration of the optical waveguide coupler 29 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the optical waveguide coupler 29 has a configuration in which an optical waveguide substrate 45 is provided between a three-core optical fiber array 41 and a single-core optical fiber array 43. In the optical waveguide substrate 45, first and second cutting grooves 47 and 49 are provided, and the first and second cutting grooves 47 and 49 are provided.
9, first and second half mirrors 51, 5
3 and a first and second asymmetric Y branch circuit 5
5, 57 are formed. That is, a part of the optical signal from the LD module 5 is transmitted through the first optical fiber 41a in the three-core optical fiber array 41 and the first linear optical waveguide 45a in the optical waveguide substrate 45. 1
Then, the light passes through the second half mirrors 51 and 53 and is sent to the optical fiber 43 a in the single-core optical fiber array 43 and the transmission path 17. The reflected light from the first and second half mirrors 51 and 53 is transmitted to the second and third mirrors in the optical waveguide substrate 45, respectively.
And the second and third optical fibers 41b and 41 in the three-core optical fiber array 41.
c through the first and second PD modules 31,
33.
【００１１】次に、このデジタル光信号送信機の動作を
説明する。まず、図２において、上記デジタル信号発生
回路１よりのデジタル信号が上記ＬＤドライブ回路１９
に入力され、上記ＬＤドライブ回路１９よりの駆動信号
が上記レーザーダイオードモジュール５に入力される
と、上記レーザーダイオードモジュール５が駆動し、上
記レーザーダイオードモジュール５の光出力は、上記光
導波路カプラ２９へ送られる。すなわち、図３におい
て、上記光出力は、上記光導波路カプラ２９の第１の光
ファイバ４１ａおよび第１の直線光導波路４５ａに入射
し、分岐特性が波長依存性を持たない第１のハーフミラ
ー５１において光出力の一部が反射され、上記第２の光
導波路４５ｂおよび第２の光ファイバ４１ｂを介して上
記第１のフォトダイオードモジュール３１に出力され
る。上記第１のハーフミラー５１の透過光は、分岐特性
が波長依存性を持つ上記第２のハーフミラー５３におい
て光出力の一部が反射されて、上記第３の光導波路４５
ｃおよび第３の光ファイバ４１ｃを介して上記第２のフ
ォトダイオードモジュール３３に出力される。上記第１
および第２のハーフミラー５１、５３を通過した光は、
上記光ファイバ４３ａを介して上記伝送路１７へ出力さ
れる。次に、図２に示す様に、上記第１のフォトダイオ
ード３１は上記第１の光−電気変換回路３５に接続され
ているので、上記第１のＰＤ３１よりの光はその入射光
強度に比例した直流電圧Ｖ１［Ｖ］に変換され、上記Ｌ
Ｄドライブ回路１９とフォトダイオード出力比較回路３
９に出力される。上記ＬＤドライブ回路１９において
は、上記直流電圧Ｖ１［Ｖ］を回路内部の基準電圧と比
較して上記レーザーダイオードモジュール５の光出力が
一定となるように内部のレーザーダイオード素子の駆動
電流を調整する。上記第２のＰＤモジュール３３は上記
第２の光−電気変換回路３７に接続されているので、上
記第２の光−電気変換回路３７において上記第２のＰＤ
モジュール３３よりの光は直流電圧Ｖ２［Ｖ］に変換後
上記フォトダイオード出力比較回路３９に入力される。
このフォトダイオード出力比較回路３９においては、上
記直流電圧Ｖ１とＶ２の比が計算され、その値が回路内
部の設定基準値と比較され差がある場合には、その差が
なくなる様に上記ペルチェ素子ドライブ回路２３に上記
ペルチェ素子２１への出力電流を調整するように制御信
号が供給される。Next, the operation of the digital optical signal transmitter will be described. First, in FIG. 2, the digital signal from the digital signal generation circuit 1 is applied to the LD drive circuit 19.
When the drive signal from the LD drive circuit 19 is input to the laser diode module 5, the laser diode module 5 is driven, and the optical output of the laser diode module 5 is transmitted to the optical waveguide coupler 29. Sent. That is, in FIG. 3, the optical output is incident on the first optical fiber 41a and the first linear optical waveguide 45a of the optical waveguide coupler 29, and the first half mirror 51 whose branching characteristic has no wavelength dependence. Is partially reflected and output to the first photodiode module 31 via the second optical waveguide 45b and the second optical fiber 41b. The light transmitted through the first half mirror 51 is partially reflected by the second half mirror 53 having a wavelength-dependent branching characteristic, and is reflected by the third optical waveguide 45.
The light is output to the second photodiode module 33 via the third optical fiber 41c. The first
And the light that has passed through the second half mirrors 51 and 53,
The signal is output to the transmission line 17 via the optical fiber 43a. Next, as shown in FIG. 2, since the first photodiode 31 is connected to the first photoelectric conversion circuit 35, the light from the first PD 31 is proportional to the incident light intensity. Is converted to the DC voltage V1 [V].
D drive circuit 19 and photodiode output comparison circuit 3
9 is output. In the LD drive circuit 19, the DC voltage V1 [V] is compared with a reference voltage in the circuit, and the drive current of the internal laser diode element is adjusted so that the light output of the laser diode module 5 becomes constant. . Since the second PD module 33 is connected to the second optical-electrical conversion circuit 37, the second PD-module 33 is connected to the second PD-electrical conversion circuit 37.
The light from the module 33 is converted into a DC voltage V2 [V] and then input to the photodiode output comparison circuit 39.
In the photodiode output comparison circuit 39, the ratio between the DC voltages V1 and V2 is calculated, and the calculated value is compared with a reference value set inside the circuit. If there is a difference, the Peltier element is removed so that the difference disappears. A control signal is supplied to the drive circuit 23 so as to adjust the output current to the Peltier element 21.
【００１２】上記第１のハーフミラー５１の波長特性の
一例を図４（ａ）に示す。上記第１のハーフミラー５１
の波長特性としては、入射光の波長と偏波によらず一定
の分岐比を持つことが必要であり、その反射率としては
１％から５％程度の値が適切である。また、上記光導波
路カプラ２９とレーザーダイオードモジュール５および
フォトダイオードモジュール３１、３３の間の接続光フ
ァイバに偏波保存光ファイバを用いることにより偏波に
よる影響は低減可能である。また、図４（ｂ）に上記第
２のハーフミラー５３の波長特性の一例を示す。上記第
２のハーフミラー５３の波長特性としては、波長に対し
て分岐比が直線的に変化することと偏波依存性が無いこ
とが必要となる。また、波長に対する分岐比の変化量が
大きい方が波長の検出精度が高くなるが、挿入損失が大
きくなるためレーザーダイオード素子の最大光出力を考
慮して分岐比が設定される。上記光導波路カプラ２９と
レーザーダイオードモジュール５およびフォトダイオー
ドモジュール３１、３３の間の接続光ファイバに偏波保
存光ファイバを用いることにより偏波による影響が低減
可能となる。上記光導波路カプラ２９の基板４５は厚さ
１ｍｍ程度のシリコン基板またはガラス基板の上に埋込
型の石英光導波路を形成する方法および高分子光導波路
を形成する方法等で作ることができる。FIG. 4A shows an example of the wavelength characteristic of the first half mirror 51. The first half mirror 51
Is required to have a constant branching ratio irrespective of the wavelength and polarization of the incident light, and a value of about 1% to 5% is appropriate as the reflectance. In addition, by using a polarization maintaining optical fiber as a connection optical fiber between the optical waveguide coupler 29 and the laser diode module 5 and the photodiode modules 31 and 33, the influence of polarization can be reduced. FIG. 4B shows an example of the wavelength characteristic of the second half mirror 53. As the wavelength characteristics of the second half mirror 53, it is necessary that the branching ratio changes linearly with respect to the wavelength and that there is no polarization dependence. Also, the greater the change amount of the branching ratio with respect to the wavelength, the higher the detection accuracy of the wavelength. However, since the insertion loss increases, the branching ratio is set in consideration of the maximum optical output of the laser diode element. By using a polarization maintaining optical fiber as the connection optical fiber between the optical waveguide coupler 29, the laser diode module 5, and the photodiode modules 31, 33, the influence of the polarization can be reduced. The substrate 45 of the optical waveguide coupler 29 can be formed by a method of forming a buried quartz optical waveguide on a silicon substrate or a glass substrate having a thickness of about 1 mm, a method of forming a polymer optical waveguide, or the like.
【００１３】上記光導波路基板４５と光ファイバの接続
は光ファイバアレイ４１を形成して光導波路基板４５と
エポキシ系ＵＶ接着剤により固定する技術が確立されて
いる。上記光導波路カプラ２９の外形は光ファイバ部分
を除くと幅２０ｍｍ長さ４０ｍｍ高さ２ｍｍ程度であ
り、１つのプリント基板上にレーザーダイオードモジュ
ール・フォトダイオードモジュールおよび各検出制御回
路と一体化して配置できるため、薄型で小型の光送信モ
ジュールを形成することができる。上記光導波路基板４
５に埋め込まれるハーフミラー５１、５３は、フッ化ポ
リイミドフィルムの上にイオンビームアシスト蒸着法や
イオンプレーティング蒸着法で誘電体多層膜を形成した
もの等が利用できる。上記切断溝４７、４９はダイシン
グソー等を用いた切断加工により実現できる。上記ハー
フミラー５１、５３の上記切断溝４７、４９への固定は
エポキシ系ＵＶ接着剤等により行う。切断溝４７にＵＶ
接着剤が充填されることによって第３の導波路４５ｃは
溝によって寸断されることなく、導波路として所定の機
能を満足することができる。なお、上記レーザーダイオ
ード素子の温度制御素子であるペルチェ素子２１の配置
の仕方としては、レーザーダイオードモジュールに内蔵
する方法とレーザーモジュールに外付けする方法および
両者を併用する方法が考えられる。以上説明したよう
に、本発明によるデジタル光信号送信機の第２実施形態
は、光パワーと光の波長を検出するための２つのハーフ
ミラーを内蔵した直線光導波路上に形成された非対称Ｙ
分岐を持つ光導波路カプラと、該光導波路カプラの入力
部に接続されたレーザーダイオードモジュールと、上記
光導波路カプラの２つの分岐出力に接続された２つのフ
ォトダイオードモジュールと、該フォトダイオードモジ
ュールの検出出力により光出力パワーの安定化および光
の波長の安定化を実現するための制御回路とを有してい
る。従って、光出力を安定化すると同時に発信波長を高
精度に一定に維持できる小型かつ薄型の光導波路光送信
モジュールを実現せしめるという極めて優れた利点を持
つ。As for the connection between the optical waveguide substrate 45 and the optical fiber, a technique of forming an optical fiber array 41 and fixing the optical fiber substrate 45 to the optical waveguide substrate 45 with an epoxy UV adhesive has been established. The outer shape of the optical waveguide coupler 29 is about 20 mm in width, 40 mm in length, and about 2 mm in height, excluding the optical fiber portion, and can be integrated with a laser diode module / photodiode module and each detection control circuit on one printed circuit board. Therefore, a thin and small optical transmission module can be formed. Optical waveguide substrate 4
As the half mirrors 51 and 53 embedded in 5, a dielectric multilayer film formed on a fluorinated polyimide film by an ion beam assisted vapor deposition method or an ion plating vapor deposition method can be used. The cutting grooves 47 and 49 can be realized by cutting using a dicing saw or the like. The fixing of the half mirrors 51 and 53 to the cutting grooves 47 and 49 is performed by an epoxy UV adhesive or the like. UV cut groove 47
The third waveguide 45c can satisfy a predetermined function as a waveguide without being cut by the groove by being filled with the adhesive. In addition, as a method of arranging the Peltier element 21 which is a temperature control element of the laser diode element, a method of incorporating the Peltier element in the laser diode module, a method of externally attaching the laser module, and a method of using both are considered. As described above, the digital optical signal transmitter according to the second embodiment of the present invention includes an asymmetric Y signal formed on a linear optical waveguide including two half mirrors for detecting the optical power and the wavelength of light.
An optical waveguide coupler having a branch, a laser diode module connected to an input of the optical waveguide coupler, two photodiode modules connected to two branch outputs of the optical waveguide coupler, and detection of the photodiode module A control circuit for realizing stabilization of the optical output power and stabilization of the wavelength of light by the output. Therefore, there is an extremely excellent advantage that a small and thin optical waveguide optical transmission module capable of stabilizing an optical output and maintaining a constant emission wavelength with high accuracy is realized.
【００１４】[0014]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、波長モニ
ター回路を付加しラインモニター回路の出力との比を取
り温度制御素子にフィードバックを行うことによりレー
ザーダイオードモジュールの発振波長を一定に安定化す
ることができる。また、レーザーダイオードモジュール
の光出力を光パワーと光の波長を検出できるふたつのハ
ーフミラーを内蔵した光導波路回路に入力し、上記ハー
フミラーの出力を検出することにより、伝送路への光出
力の安定化のみならず出力光の波長の安定化も実現でき
る。As described above, according to the present invention, the oscillation wavelength of the laser diode module is stabilized at a constant value by adding a wavelength monitor circuit, taking the ratio with the output of the line monitor circuit, and feeding it back to the temperature control element. Can be Further, the optical output of the laser diode module is input to an optical waveguide circuit having two built-in half mirrors capable of detecting the optical power and the wavelength of the light, and the output of the half mirror is detected, whereby the optical output to the transmission line is detected. Not only stabilization but also stabilization of the wavelength of output light can be realized.
【図１】本発明によるデジタル光信号送信機の第１の実
施形態を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a digital optical signal transmitter according to the present invention.
【図２】本発明によるデジタル光信号送信機の第２の実
施形態を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the digital optical signal transmitter according to the present invention.
【図３】図２に示した光導波路光送信モジュールの構成
図である。FIG. 3 is a configuration diagram of the optical waveguide optical transmission module shown in FIG. 2;
【図４】(a)(b)は図２に示したハーフミラーの波長特性
の一例を示す図である。FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating an example of a wavelength characteristic of the half mirror illustrated in FIG. 2;
【図５】従来のデジタル光信号送信機の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional digital optical signal transmitter.
【図６】デジタル光信号送信機の他の従来例の構成図で
ある。FIG. 6 is a configuration diagram of another conventional example of a digital optical signal transmitter.
１…デジタル信号発生回路、 ３…デジタ
ル変調回路、５…レーザーダイオードモジュール、
７…サーミスタ、９…温度制御素子、
１１…温度制御回路、１３…ラインモニター、
１５…バンドパス光フィルタ、１７
…伝送路、１９…レーザーダイオードドライブ回路、
２１…ペルチェ素子、２３…ペルチェ素子ドライブ回
路、 ２５…波長モニター、２７…比較器、
２９…光導波路カプラ、３１、
３３…フォトダイオードモジュール、３５、３７…光−
電気変換回路、３９…フォトダイオード出力比較回路、
４１…３芯光ファイバアレイ、４１ａ〜４１ｃ、４
３ａ…光ファイバ、 ４３…単芯光ファイバアレイ、
４５…光導波路基板、 ４５ａ〜４
５ｃ…光導波路、４７、４９…切断溝、
５１、５３…ハーフミラー、５５、５７…非対称
Ｙ分岐回路、1: Digital signal generation circuit 3: Digital modulation circuit 5, Laser diode module
7: thermistor, 9: temperature control element,
11: temperature control circuit, 13: line monitor,
15 bandpass optical filter, 17
... Transmission line, 19 ... Laser diode drive circuit,
21: Peltier element, 23: Peltier element drive circuit, 25: Wavelength monitor, 27: Comparator,
29 ... Optical waveguide coupler, 31,
33 ... photodiode module, 35, 37 ... light-
Electric conversion circuit, 39 ... photodiode output comparison circuit,
41 ... 3-core optical fiber array, 41a to 41c, 4
3a: optical fiber, 43: single-core optical fiber array,
45 ... optical waveguide substrate, 45a to 4
5c: optical waveguide, 47, 49: cut groove,
51, 53: half mirror, 55, 57: asymmetric Y branch circuit,
Claims (3)
信号により駆動されたレーザーダイオードから出射され
るデジタル光信号を伝送路へ出力するデジタル光信号送
信機であって、上記レーザーダイオード駆動回路にフィ
ードバックするために上記レーザーダイオードよりの光
信号の光出力を検出する光出力検出手段と、上記レーザ
ーダイオードよりの光信号の波長を検出するための波長
検出手段と、上記光出力検出手段の検出結果と上記波長
検出手段の検出結果との比に基づいて上記レーザーダイ
オードの温度制御を行う温度制御手段とを具備すること
を特徴とするデジタル光信号送信機。1. A digital optical signal transmitter for outputting a digital optical signal emitted from a laser diode driven by a drive signal from a laser diode drive circuit to a transmission line, for feeding back the laser light to the laser diode drive circuit. Optical output detection means for detecting the optical output of the optical signal from the laser diode, wavelength detection means for detecting the wavelength of the optical signal from the laser diode, the detection result of the optical output detection means and the wavelength A digital optical signal transmitter, comprising: temperature control means for controlling the temperature of the laser diode based on a ratio of the detection result to the detection result of the detection means.
果の強度比を検出し、その検出値から現在の上記レーザ
ーダイオードの光出力の波長を検出し、本来設定された
光出力の波長との差がある場合、その差がなくなる様に
上記レーザーダイオードの温度制御を行うことを特徴と
する請求項１に記載のデジタル光信号送信機。2. The temperature control means detects the intensity ratio of the two detection results, detects the current wavelength of the light output of the laser diode from the detected value, and determines the wavelength of the light output originally set as the wavelength of the light output. 2. The digital optical signal transmitter according to claim 1, wherein when there is a difference between the two, the temperature of the laser diode is controlled so as to eliminate the difference.
信号により駆動されたレーザーダイオードから出射され
るデジタル光信号を伝送路へ出力するデジタル光信号送
信機であって、基板上に直線光導波路と、該直線光導波
路上に２つの非対称Ｙ分岐回路を設け、上記Ｙ分岐回路
の交差部に溝加工を施し、上記交差部の１つに分岐特性
に波長依存性の無いハーフミラーを、もう１つの交差部
に分岐特性に波長依存性のあるハーフミラーを配置した
光導波路カプラの上記直線光導波路の入力部に上記レー
ザーダイオードを接続し、上記２つの非対称Ｙ分岐の非
対称分岐回路の出力部の各々にフォトダイオードモジュ
ールおよび光電気変換回路を接続し、上記フォトダイオ
ードモジュールの出力と上記光電気変換回路の出力との
比に基づいて上記レーザーダイオードの温度制御を行う
よう構成したことを特徴とするデジタル光信号送信機。3. A digital optical signal transmitter for outputting a digital optical signal emitted from a laser diode driven by a drive signal from a laser diode drive circuit to a transmission line, wherein the linear optical waveguide is provided on a substrate; Two asymmetric Y-branch circuits are provided on a straight optical waveguide, a groove is formed at the intersection of the Y-branch circuit, and a half mirror having no wavelength-dependent branch characteristic is provided at one of the intersections. The laser diode is connected to the input part of the linear optical waveguide of the optical waveguide coupler in which a half mirror having a branch characteristic having a wavelength dependence is arranged in each part, and each of the output parts of the two asymmetric Y-branch asymmetric branch circuits is connected. A photodiode module and a photoelectric conversion circuit are connected, and the laser diode is connected based on a ratio of an output of the photodiode module to an output of the photoelectric conversion circuit. A digital optical signal transmitter configured to perform temperature control of a laser diode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10323865A JP2000151011A (en) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | Digital optical signal transmitter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10323865A JP2000151011A (en) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | Digital optical signal transmitter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000151011A true JP2000151011A (en) | 2000-05-30 |
Family
ID=18159465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10323865A Pending JP2000151011A (en) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | Digital optical signal transmitter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000151011A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6212210B1 (en) * | 1997-10-24 | 2001-04-03 | Hitachi, Ltd. | Control method and apparatus for stabilizing optical wavelength |
| US6229832B1 (en) * | 1997-11-27 | 2001-05-08 | Hitachi, Ltd. | Optical wavelength stability control apparatus, optical transmitter and multiple wavelength transmitter |
| JP2009535071A (en) * | 2006-04-15 | 2009-10-01 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | Device for measuring biomedical data of a subject and method for stimulating a subject using data processed in real time |
-
1998
- 1998-11-13 JP JP10323865A patent/JP2000151011A/en active Pending
Cited By (4)
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| US8301222B2 (en) | 2006-04-15 | 2012-10-30 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Device for measuring biomedical data of a test subject and method for stimulating the test subject using data processed in real time |
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