JP2000269897A - 光送信器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の光送信器では発光素子であるレーザー
ダイオードの電流対光出力特性の変化によって光デジタ
ル信号の０レベルに対する１レベルの比、すなわち消光
比が劣化してしまうという問題があった。 【解決手段】 消光比の変動を受光素子であるフォトダ
イオードに接続された入力レベルによって利得の変化す
るプリアンプの出力振幅変動により検出し、これに応じ
てレーザーダイオードに与えられるバイアス電流を制御
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバーを伝送
路とする光通信用光送信器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の光送信器の構成を示すブロ
ック図である。図６において１はＤＡＴＡ入力端子、２
はレーザードライバ、３は発光素子であるレーザーダイ
オード、４はバイアス電流源である。

【０００３】次に動作について説明する。ＤＡＴＡ入力
端子１に入力されたデジタル信号はレーザードライバ２
により電流に変換され変調電流Ｉｍｏｄとして出力され
る。レーザーダイオード３は一般に図７に示されるよう
にある閾値電流値Ｉｔｈ１から急激に光出力が立上がる
電流対光特性を持っている。通常バイアス電流源４より
レーザーダイオード３に供給されるバイアス電流Ｉｂは
この閾値電流値Ｉｔｈ１にほぼ等しく設定されているの
で、図７に示されるようにレーザーダイオード３より出
力されるデジタル光信号の０レベルに対する１レベルの
比、すなわち消光比は充分に大きく良好な波形となって
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般にレーザーダイオ
ードは周囲温度で電流対光特性が変動することが知られ
ているが、従来の光送信器は上述のように構成されてい
るので、例えば周囲温度が上昇しレーザーダイオード３
の閾値電流が図７においてＩｔｈ２に変化したとき、出
力されるデジタル光信号の０レベルが増加し１レベルと
の比が減少する、すなわち消光比が悪化するという問題
点があった。またこのような問題を解消するために光出
力パワー検知用のフォトダイオードを用いた光出力安定
化回路により光出力を安定にし、周囲温度に応じてレー
ザーダイオード３のバイアス電流Ｉｂと変調電流Ｉｍｏ
ｄを補償する方法等が取られているが、消光比の劣化を
直接に検出していないため、消光比制御の精度が悪かっ
た。

【０００５】本発明はこのような問題点を解決するもの
であり、レーザーダイオードの電流対光出力特性が変化
しても消光比を精度良く制御することのできる光送信器
を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明による光送信
器では、消光比の変動をフォトダイオードに接続されフ
ォトダイオードを流れる電流量により電流電圧変換倍率
の異なるプリアンプの出力振幅変動によって検出し、こ
れに応じてバイアス電流を制御する。

【０００７】第２の発明による光送信器では、フォトダ
イオードを流れる電流の平均値を一定にするようにバイ
アス電流を制御し、消光比の変動をフォトダイオードに
接続されフォトダイオードを流れる電流量により電流電
圧変換倍率の異なるプリアンプの出力振幅変動によって
検出し、これに応じて変調電流を制御する。

【０００８】第３の発明による光送信器では、フォトダ
イオードを流れる電流の平均値を一定にするようにバイ
アス電流を制御し、消光比の変動をフォトダイオードに
接続されフォトダイオードを流れる電流量により電流電
圧変換倍率の異なるプリアンプの出力振幅変動によって
検出し、この検出出力とフォトダイオードを流れる電流
の平均値との比が一定になるように変調電流を制御す
る。

【０００９】第４の発明による光送信器では、フォトダ
イオードを流れる電流の平均値を一定にするようにバイ
アス電流を制御し、消光比の変動をフォトダイオードに
接続されフォトダイオードを流れる電流量により電流電
圧変換倍率の異なるプリアンプの出力振幅変動によって
検出し、これに応じて変調電流を制御する。更に光出力
パワーに応じてプリアンプの電流電圧変換倍率変化点を
調節し、広い光出力レベル調整に対応できるようにす
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示すブロック図であり、図において１は
ＤＡＴＡ入力端子、２はレーザードライバ、３は発光素
子であるレーザーダイオード、４はバイアス電流源、５
は受光素子であるフォトダイオード、６はプリアンプ、
７はピーク検波器、８はバイアス電流コントローラであ
る。

【００１１】次に動作につき説明する。ＤＡＴＡ入力端
子１に入力されたデジタル信号はレーザードライバ２に
より変調電流Ｉｍｏｄに変換され、バイアス電流源４よ
り供給されるバイアス電流Ｉｂとともにレーザーダイオ
ード３を駆動する。レーザーダイオード３より出力され
た光信号の一部はフォトダイオード５に入力されて電流
信号に変換される。この電流信号はプリアンプ６によっ
て電圧信号に変換され、ピーク検波器７で容量性負荷に
より電圧振幅値が保持され電圧振幅値に比例した電圧値
が出力される。前記ピーク検波器７の出力電圧はバイア
ス電流コントローラ８に入力され、バイアス電流コント
ローラ８は入力される電圧が一定になるようにバイアス
電流源４より出力されるバイアス電流Ｉｂの大きさを制
御する。

【００１２】図２は、（ａ）プリアンプ６の入出力特
性、（ｂ）光入力波形、（ｃ）プリアンプ６の電圧出力
波形、を示すものである。ここでは説明のため図２
（ａ）ではフォトダイオード５に入力される光レベルと
フォトダイオード５を流れる電流値が比例していると考
え、プリアンプ６に入力される電流信号の代わりにフォ
トダイオード５に入力される光レベルを横軸にしてい
る。プリアンプ６の電流電圧変換倍率は変化点Ｐｔｈを
境にして光入力の微少な領域では値の大きなＲ１に、光
入力の大きな領域では値の小さなＲ２になるように設定
されている。ここでレーザーダイオード３からフォトダ
イオード５に入力される光信号の０レベルがＰｉ０であ
り、１レベルがＰｉ１であったとき、プリアンプ６の出
力電圧振幅をＶ１とする。次に図２において０レベルの
みＰｉ２に微増したとき、すなわち消光比がわずかに劣
化した場合、プリアンプ６の出力電圧振幅は図２に示す
ようにＶ２となり大幅に減少する。これは上記のような
プリアンプ６の非線型な電流電圧変換特性により信号の
０レベルの変化が１レベルの変化よりも強調されてしま
うためである。一方１レベルは電流電圧変換倍率の小さ
なＲ２の領域にあるため１レベルが変動してもプリアン
プ６出力振幅変動は少ない。よってプリアンプ６の出力
振幅値をピーク検波器７によって検出することにより消
光比の変動を検出することができる。ピーク検波器７の
出力電圧、すなわちバイアス電流コントローラ８への入
力電圧が一定になるように、その電圧値の減少量に応じ
てバイアス電流源４よりレーザーダイオード３に与えら
れるバイアス電流Ｉｂを減らす様バイアス電流コントロ
ーラ８に制御させることにより、消光比の劣化を補償す
ることができる。例えば図７のようにレーザーダイオー
ド３の閾値電流がＩｔｈ１からＩｔｈ２に変動し消光比
が劣化した場合、バイアス電流値Ｉｂも閾値電流変動に
追従させることが可能となる。

【００１３】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２を示すブロック図である。９はフォトダイオード５
に流れる電流の平均値に比例した電圧を出力する電流検
知器であり、出力電圧はバイアス電流コントローラ８に
入力される。１０はピーク検波器７から入力される電圧
が一定になるようレーザードライバ２より出力される変
調電流Ｉｍｏｄを制御する変調電流コントローラであ
る。実施の形態１では消光比補償は可能であるが、光出
力パワーは制御されていない。一方、実施の形態２で
は、電流検知器９より出力される電圧が一定になるよう
に、電圧値が減少した場合にはバイアス電流源４より出
力されるバイアス電流Ｉｂを増やし、電圧値が増加した
場合にはバイアス電流を減らす様バイアス電流コントロ
ーラ８に制御させることにより、レーザードライバ３よ
り出力される光出力パワーを一定にしている。また、ピ
ーク検波器７から変調電流コントローラ１０に入力され
る電圧が減少したとき、レーザードライバ２より出力さ
れる変調電流Ｉｍｏｄを増しピーク検波器７の出力振幅
を一定にする様、変調電流コントローラ１０に制御させ
ることで、実施の形態１と同様に消光比の劣化も防ぐこ
とができる。

【００１４】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３を示すブロック図であり、１１は電流検知器９の出
力電圧とピーク検波器７の出力電圧を比較してレーザー
ドライバ２より出力される変調電流Ｉｍｏｄの値を制御
する消光比コントローラである。実施の形態３では実施
の形態２と同様に電流検知器９の出力電圧が一定になる
ようにバイアス電流Ｉｂをバイアス電流コントローラ８
により制御することで光出力パワーを一定にしている。
また、実施の形態１、２では消光比の劣化分を補償する
だけで消光比の値を設定する機能はなかったが、実施の
形態３ではピーク検波器７の出力電圧と電流検知器９の
出力電圧の比、つまり光出力信号の交流成分と直流成分
の比をある設定された比になるようにレーザードライバ
２から出力される変調電流Ｉｍｏｄを消光比コントロー
ラ１１により制御することで、消光比の劣化を補償する
とともに消光比を正確に設定できるようにした。

【００１５】実施の形態４．図５はこの発明の実施の形
態４を示すブロック図であり、１２は電流検知器９の出
力に応じてバイアス電流源４より出力されるバイアス電
流Ｉｂの値とプリアンプ６の光対電圧変換倍率変化点Ｐ
ｔｈを制御する光出力コントローラである。実施の形態
４では実施の形態２と同様に電流検知器９の出力電圧が
一定になるように光出力コントローラ１２にバイアス電
流Ｉｂを制御させることで光出力パワーを一定にし、ピ
ーク検波器７の出力電圧値が一定になるようにレーザー
ドライバ２より出力される変調電流Ｉｍｏｄを変調電流
コントローラ１０により制御することで消光比の劣化を
補償している。更に実施の形態４では、設定された光出
力パワーに応じてプリアンプ６の電流電圧変換倍率変化
点Ｐｔｈを制御する。例えば、図２において光出力パワ
ーが小さく設定されて入力光デジタル信号の０レベル、
１レベルとも変化点Ｐｔｈより低くなった場合、０レベ
ルと１レベルはともに同じ利得Ｒ１により電圧に変換さ
れるため、プリアンプ６の電流電圧変換特性の非線型効
果が現れず、前述のように消光比劣化を検知することが
できない。そこで、低出力に光出力パワーが設定され
て、電流検知器９の出力電圧が減少し、入力光デジタル
信号の１レベルが変化点Ｐｔｈより小さくなったとき、
１レベルがＰｔｈ以上になるように制御することで、よ
り広いレンジの光出力パワーに対して実施の形態２と同
様に消光比の劣化を補償することが可能となる。

【００１６】

【発明の効果】第１の発明によれば、消光比の変動をフ
ォトダイオードに接続されフォトダイオードを流れる電
流量により電流電圧変換倍率の異なるプリアンプの出力
振動変動により検出し、これに応じてバイアス電流を制
御することで、レーザーダイオードの電流対光出力特性
が変化しても、消光比の劣化を精度良く補償することが
できた。

【００１７】また、第２の発明によれば、フォトダイオ
ードを流れる電流の平均値を一定にするようにバイアス
電流を制御することにより光出力パワーを安定化し、消
光比の変動をフォトダイオードに接続されフォトダイオ
ードを流れる電流量により電流電圧変換倍率の異なるプ
リアンプの出力振幅変動により検出し、これに応じて変
調電流を制御することで、レーザーダイオードの電流対
光出力特性が変化しても、消光比の劣化を精度良く補償
することができた。

【００１８】また、第３の発明によれば、第２の発明と
同じくフォトダイオードを流れる電流の平均値を一定に
するようにバイアス電流を制御することにより、光出力
パワーを安定化し、フォトダイオードに接続されフォト
ダイオードを流れる電流量により電流電圧変換倍率の異
なるプリアンプの出力振幅値とフォトダイオードを流れ
る電流の平均値との比を一定にすることで、消光比の劣
化を精度良く補償するとともに設定し消光比を精度良く
設定することができた。

【００１９】また、第４の発明によれば、第２の発明と
同じくフォトダイオードを流れる電流の平均値を一定に
するようにバイアス電流を制御することにより、光出力
パワーを安定化し、消光比の変動をフォトダイオードに
接続されフォトダイオードを流れる電流量により電流電
圧変換倍率の異なるプリアンプの出力振幅変動によって
検出し、これに応じて変調電流を制御することで、レー
ザーダイオードの電流対光出力特性が変化しても消光比
の劣化を精度良く補償することができた。更に、光出力
パワーに応じてプリアンプの電流電圧変換倍率変化点を
調節することで広い出力パワーの調整幅を得ることがで
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による光送信器の実施の形態１を示
すブロック図である。

【図２】 プリアンプの入力波形と出力波形の関係を示
す図である。

【図３】 この発明による光送信器の実施の形態２を示
すブロック図である。

【図４】 この発明による光送信器の実施の形態３を示
すブロック図である。

【図５】 この発明による光送信器の実施の形態４を示
すブロック図である。

【図６】 従来の光送信器をしめすブロック図である。

【図７】 レーザーダイオードの入力波形と出力波形の
関係を示す図である。

【符号の説明】

１ ＤＡＴＡ入力端子、２ レーザードライバ、３ レ
ーザーダイオード、４バイアス電流源、５ フォトダイ
オード、６ プリアンプ、７ ピーク検波器、８ バイ
アス電流コントローラ、９ 電流検知器、１０ 変調電
流コントローラ、１１ 消光比コントローラ、１２ 光
出力コントローラ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子であるレーザーダイオードと、
   上記レーザーダイオードに変調電流を与えるレーザード
   ライバと、上記レーザーダイオードにバイアス電流を与
   えるバイアス電流源と、上記レーザーダイオードの光出
   力の一部を受光し電流信号に変換するフォトダイオード
   と、上記フォトダイオードの電流信号を電圧信号に変換
   しその電流電圧変換倍率が上記フォトダイオードの電流
   量によって異なるプリアンプと、上記プリアンプ出力信
   号の振幅を検出し、この検出値に応じて上記バイアス電
   流源より出力されるバイアス電流を制御するバイアス電
   流コントローラとを備えたことを特徴とする光送信器。
2. 【請求項２】 発光素子であるレーザーダイオードと、
   上記レーザーダイオードに変調電流を与えるレーザード
   ライバと、上記レーザーダイオードにバイアス電流を与
   えるバイアス電流源と、上記レーザーダイオードの光出
   力の一部を受光し電流信号に変換するフォトダイオード
   と、上記フォトダイオードの電流信号を電圧信号に変換
   しその電流電圧変換倍率が上記フォトダイオードの電流
   量によって異なるプリアンプと、上記プリアンプ出力信
   号の振幅を検出し、この検出値に応じて上記レーザード
   ライバから出力される変調電流を制御する変調電流コン
   トローラと、上記フォトダイオードの電流信号の平均値
   を検出する電流検出器と、上記電流検知器の出力値に応
   じて上記バイアス電流源より出力されるバイアス電流を
   制御するバイアス電流コントローラとを備えたことを特
   徴とする光送信器。
3. 【請求項３】 発光素子であるレーザーダイオードと、
   上記レーザーダイオードに変調電流を与えるレーザード
   ライバと、上記レーザーダイオードにバイアス電流を与
   えるバイアス電流源と、上記レーザーダイオードの光出
   力の一部を受光し電流信号に変換するフォトダイオード
   と、上記フォトダイオードの電流信号を電圧信号に変換
   しその電流電圧変換倍率が上記フォトダイオードの電流
   量によって異なるプリアンプと、上記プリアンプ出力信
   号の振幅を検出するピーク検波器と、上記フォトダイオ
   ードの電流信号の平均値を検出する電流検知器と、上記
   電流検知器の出力値に応じて上記バイアス電流源より出
   力されるバイアス電流を制御するバイアス電流コントロ
   ーラと、上記電流検知器と上記ピーク検波器の出力を比
   較し上記レーザードライバから出力される変調電流を制
   御する消光比コントローラとを備えたことを特徴とする
   光送信器。
4. 【請求項４】 発光素子であるレーザーダイオードと、
   上記レーザーダイオードに変調電流を与えるレーザード
   ライバと、上記レーザーダイオードにバイアス電流を与
   えるバイアス電流源と、上記レーザーダイオードの光出
   力の一部を受光し電流信号に変換するフォトダイオード
   と、上記フォトダイオードの電流信号を電圧信号に変換
   しその電流電圧変換倍率が上記フォトダイオードの電流
   量によって異なるプリアンプと、上記プリアンプ出力信
   号の電圧振幅を検出し、この検出値に応じて上記レーザ
   ードライバから出力される変調電流を制御する変調電流
   コントローラと、上記フォトダイオードの電流信号の平
   均値を検出する電流検知器と、上記電流検知器の出力に
   応じて上記バイアス電流源より出力されるバイアス電流
   と上記プリアンプの電流電圧変換倍率を制御する光出力
   コントローラとを備えたことを特徴とする光送信器。