JP2006081116A - Optical transmitter - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、光通信で使用される光送信器に関する。 The present invention relates to an optical transmitter used in optical communication.
一般に、光データリンクは、発光素子または受光素子をパッケージに格納し、これを更に大きなパッケージに電子回路ともども格納した構造を有することが多い。多チャンネル光通信では、多チャンネル光データリンクが使用される。代表的な多チャンネル光リンクは、下記の特許文献1および2に開示されている。
In general, an optical data link often has a structure in which a light emitting element or a light receiving element is stored in a package, and this is stored together with an electronic circuit in a larger package. In multi-channel optical communication, a multi-channel optical data link is used. Typical multi-channel optical links are disclosed in
多チャンネル光データリンクでは、(1)消費電力、および(2)発光素子や受光素子を格納するパッケージのピン数の削減が大きな課題となる。特許文献1および2の光データリンクでは、電源電圧をV0、平均レーザダイオード電流をILD、チャネル数をNとすると、最低でもN×V0×ILDの消費電力が必要となる。
In a multi-channel optical data link, (1) power consumption and (2) reduction of the number of pins of a package storing a light emitting element and a light receiving element are major issues. In the optical data links of
光データリンクの消費電力を削減するための技術は下記の特許文献3に開示されている。特許文献3に開示される光データリンクは、レーザダイオードを有する光送信器である。この光送信器は、差動方式でレーザダイオードを駆動する。差動型電流スイッチのレーザダイオードに直接接続されない側(逆相側)の出力をレーザダイオードのバイアス電流の一部として利用することにより、消費電力が削減される。
特許文献3の光送信器の構成を利用して多チャンネルの光送信器を作製した場合を考える。光信号のチャネル数をN、信号レベルがハイのもとでのILDをIH、ローのもとでのILDをIL、電源電圧をV0、駆動段(レーザダイオードを含む)で消費される電力をP0とする。また、最終段のレーザダイオードは、高速動作のため、差動方式で駆動するものとする。この場合、P0=N×V0×IHであり、これは一般的な駆動方法における消費電力P0=N×V0×(IH+IL)よりも低い。 Consider a case where a multi-channel optical transmitter is manufactured using the configuration of the optical transmitter of Patent Document 3. The number of optical signal channels is N, I LD is I H when the signal level is high, I LD is I L when the signal level is low, the power supply voltage is V 0 , and the drive stage (including the laser diode) the power consumed to P 0. The last stage laser diode is driven by a differential method for high-speed operation. In this case, P 0 = N × V 0 × I H , which is lower than the power consumption P 0 = N × V 0 × (I H + I L ) in a general driving method.
しかし、通常、ILはIHの1〜2割程度である。したがって、消費電力の削減量はあまり大きくない。また、ILはレーザダイオードの閾値電流に応じて決まるが、最近の動向としてレーザダイオードの閾値電流は小さくなっている。したがって、消費電力の削減効果は益々小さくなる傾向にある。 However, I L is usually about 10 to 20% of I H. Therefore, the amount of power consumption reduction is not so large. In addition, IL is determined according to the threshold current of the laser diode, but as a recent trend, the threshold current of the laser diode is small. Therefore, the effect of reducing power consumption tends to become smaller.
そこで、本発明は、消費電力の低い光送信器を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optical transmitter with low power consumption.
本発明に係る光送信器は、第1〜第N(Nは2以上の整数)の入力データをそれぞれ受け取る第1〜第Nのデータ入力端子と、互いに直列に接続され、第1〜第Nの入力データを示す光信号をそれぞれ発する第1〜第Nのレーザダイオードと、第1〜第Nのレーザダイオードに直列に接続された直流電流源と、前記第1〜第Nのレーザダイオードおよび前記第1〜第Nのデータ入力端子の間に電気的に接続された第1〜第Nのコンデンサと、第1および第2入力端子ならびに出力端子を各々が有し、第1および第2入力端子で受け取った信号を加算して和信号を出力端子に生成する第1〜第N−1の合波器とを備えている。第1〜第Nのレーザダイオードの各々は、互いに反対の極性を有する第1および第2電極を有している。第K(Kは1以上N−1以下の整数)のレーザダイオードの第1電極は、第K+1のレーザダイオードの第2電極に電気的に接続されている。第Nのレーザダイオードの第1電極は、直流電流源に電気的に接続されている。第1の合波器の第1および第2入力端子は、それぞれ第1および第2のデータ入力端子に電気的に接続されている。第1の合波器は、第1および第2の入力データを示す信号を第1および第2入力端子においてそれぞれ受け取り、それらの信号を加算した第1の和信号を出力端子に生成する。第J(Jは2以上N−1以下の整数)の合波器の第1入力端子は、第J−1の合波器によって生成された和信号および第Jの入力データを示す信号を第1および第2入力端子においてそれぞれ受け取り、それらの信号を加算した第Jの和信号を出力端子に生成する。第1のレーザダイオードの第1電極は、第1のコンデンサを介して第1のデータ入力端子に電気的に接続されている。第M(Mは2以上N以下の整数)のレーザダイオードの第1電極は、第Mのコンデンサを介して第M−1の合波器の出力端子に電気的に接続されている。 An optical transmitter according to the present invention is connected in series to first to Nth data input terminals that receive first to Nth (N is an integer of 2 or more) input data, respectively. The first to Nth laser diodes that emit optical signals indicating the input data, a direct current source connected in series to the first to Nth laser diodes, the first to Nth laser diodes, and Each of the first to Nth capacitors electrically connected between the first to Nth data input terminals, the first and second input terminals, and the output terminal each have first and second input terminals. And the first to (N-1) -th multiplexers that generate the sum signal at the output terminal. Each of the first to Nth laser diodes has first and second electrodes having opposite polarities. The first electrode of the Kth (K is an integer between 1 and N−1) laser diodes is electrically connected to the second electrode of the (K + 1) th laser diode. The first electrode of the Nth laser diode is electrically connected to a direct current source. The first and second input terminals of the first multiplexer are electrically connected to the first and second data input terminals, respectively. The first multiplexer receives signals indicating the first and second input data at the first and second input terminals, respectively, and generates a first sum signal obtained by adding the signals at the output terminal. The first input terminal of the J-th multiplexer (where J is an integer not less than 2 and not more than N−1) receives the sum signal generated by the J-th multiplexer and the signal indicating the J-th input data. A Jth sum signal obtained by receiving the signals at the first and second input terminals and adding the signals is generated at the output terminal. The first electrode of the first laser diode is electrically connected to the first data input terminal via the first capacitor. The first electrode of the Mth (M is an integer of 2 to N) laser diodes is electrically connected to the output terminal of the M-1th multiplexer via the Mth capacitor.
第1のレーザダイオードの第1電極が第1のデータ入力端子に接続されているため、第1のレーザダイオードの光出力は、第1の入力データに応じて変調される。これにより、第1のレーザダイオードは、第1の入力データを示す光信号を発する。第Mのレーザダイオードの第1電極は、第M−1の合波器の出力端子に接続されており、第2電極は第M−1のレーザダイオードの第1電極に接続されている。第M−1のレーザダイオードの第1電極は、第M−2の合波器の出力端子(Mが3以上のとき)または第1のデータ入力端子(Mが2のとき)に接続されている。第Kの合波器は、第1〜第K+1の入力データを示す信号を加算した和信号を出力端子に生成する。したがって、第Mのレーザダイオードの第1電極には、第1〜第Mの入力データを示す信号を加算した和信号が供給され、第2電極には、第1〜第M−1の入力データを示す信号を加算した和信号が供給される。このため、第Mのレーザダイオードは、これら二つの和信号の差、すなわち第Mの入力データを示す信号に応じて変調される。この結果、第Mのレーザダイオードは、第Mの入力データを示す光信号を発する。直流電流源が第1〜第Nのレーザダイオードに直列接続されているため、これらのレーザダイオードに直流電流源から共通のバイアス電流が供給される。このため、各レーザダイオードに別個の電流源を用いてバイアス電流を供給する光送信器と比較して、消費電力が大幅に削減される。 Since the first electrode of the first laser diode is connected to the first data input terminal, the optical output of the first laser diode is modulated according to the first input data. Accordingly, the first laser diode emits an optical signal indicating the first input data. The first electrode of the Mth laser diode is connected to the output terminal of the M-1th multiplexer, and the second electrode is connected to the first electrode of the M-1th laser diode. The first electrode of the M-1th laser diode is connected to the output terminal (when M is 3 or more) or the first data input terminal (when M is 2) of the M-2th multiplexer. Yes. The Kth multiplexer generates a sum signal obtained by adding signals indicating the first to (K + 1) th input data at the output terminal. Therefore, a sum signal obtained by adding signals indicating the first to Mth input data is supplied to the first electrode of the Mth laser diode, and the first to M−1th input data is supplied to the second electrode. A sum signal obtained by adding signals indicating the above is supplied. For this reason, the Mth laser diode is modulated in accordance with a difference between these two sum signals, that is, a signal indicating the Mth input data. As a result, the Mth laser diode emits an optical signal indicating the Mth input data. Since the direct current source is connected in series to the first to Nth laser diodes, a common bias current is supplied to the laser diodes from the direct current source. For this reason, power consumption is greatly reduced compared to an optical transmitter that supplies a bias current using a separate current source for each laser diode.
光送信器は、第1〜第Nの駆動回路をさらに備えていてもよい。これらの駆動回路は、第1〜第Nのレーザダイオードを駆動するための駆動信号を生成してもよい。 The optical transmitter may further include first to Nth drive circuits. These drive circuits may generate drive signals for driving the first to Nth laser diodes.
一つの態様では、第1の駆動回路は、第1のデータ入力端子に電気的に接続された入力端子と、第1のコンデンサを介して第1のレーザダイオードの第1電極に電気的に接続された出力端子とを有し、第1の入力データを示す第1の駆動信号をその出力端子に生成する。第Mの駆動回路は、第M−1の合波器の出力端子に電気的に接続された入力端子と、第Mのコンデンサを介して第Mのレーザダイオードの第1電極に電気的に接続された出力端子とを有し、第M−1の合波器によって生成された和信号に対応する第Mの駆動信号をその出力端子に生成する。第1のレーザダイオードの光出力は、第1の入力データを示す第1の駆動信号に応じて変調される。これにより、第1のレーザダイオードは、第1の入力データを示す光信号を発する。第Mの駆動回路によって生成される第Mの駆動信号は、第1〜第Mの入力データを示す信号の和信号である。第Mのレーザダイオードの第1電極には第Mの駆動信号が供給され、第2電極には第M−1の駆動信号が供給される。このため、第Mのレーザダイオードは、これら二つの駆動信号の差、すなわち第Mの入力データを示す信号に応じて変調される。この結果、第Mのレーザダイオードは、第Mの入力データを示す光信号を発する。 In one aspect, the first driving circuit is electrically connected to the input terminal electrically connected to the first data input terminal and to the first electrode of the first laser diode via the first capacitor. A first drive signal indicating first input data is generated at the output terminal. The Mth driving circuit is electrically connected to the input terminal electrically connected to the output terminal of the M-1th multiplexer and to the first electrode of the Mth laser diode via the Mth capacitor. The M-th drive signal corresponding to the sum signal generated by the M-1th multiplexer is generated at the output terminal. The optical output of the first laser diode is modulated in accordance with a first drive signal indicating first input data. Accordingly, the first laser diode emits an optical signal indicating the first input data. The Mth drive signal generated by the Mth drive circuit is a sum signal of signals indicating the first to Mth input data. The Mth drive signal is supplied to the first electrode of the Mth laser diode, and the (M-1) th drive signal is supplied to the second electrode. For this reason, the Mth laser diode is modulated according to the difference between these two drive signals, that is, the signal indicating the Mth input data. As a result, the Mth laser diode emits an optical signal indicating the Mth input data.
別の態様では、第1の駆動回路は、第1のデータ入力端子に電気的に接続された入力端子と、第1のコンデンサを介して第1のレーザダイオードの第1電極に電気的に接続された出力端子とを有し、第1の入力データを示す第1の駆動信号をその出力端子に生成する。第Mの駆動回路は、第Mのデータ入力端子に電気的に接続された入力端子と、第M−1の合波器の第2入力端子に電気的に接続された出力端子とを有し、第Mの入力データを示す第Mの駆動信号をその出力端子に生成する。第1のレーザダイオードの光出力は、第1の入力データを示す第1の駆動信号に応じて変調される。これにより、第1のレーザダイオードは、第1の入力データを示す光信号を発する。第Mの駆動回路によって生成される第Mの駆動信号は、第Mの入力データを示す。第Mのレーザダイオードの第1電極には第M−1の合波器によって生成された和信号が供給され、第2電極には第M−2の合波器によって生成された和信号(Mが3以上のとき)または第1の駆動回路によって生成された第1の駆動信号(Mが2のとき)が供給される。第M−1の合波器は、第1〜第Mの駆動信号を加算した和信号を生成し、第M−2の合波器は第1〜第M−1の駆動信号を加算した和信号を生成する。このため、第Mのレーザダイオードは、これら二つの和信号の差、すなわち第Mの入力データを示す信号に応じて変調される。この結果、第Mのレーザダイオードは、第Mの入力データを示す光信号を発する。 In another aspect, the first drive circuit is electrically connected to the input terminal electrically connected to the first data input terminal and to the first electrode of the first laser diode via the first capacitor. A first drive signal indicating first input data is generated at the output terminal. The Mth drive circuit has an input terminal electrically connected to the Mth data input terminal and an output terminal electrically connected to the second input terminal of the M-1th multiplexer. The Mth drive signal indicating the Mth input data is generated at the output terminal. The optical output of the first laser diode is modulated in accordance with a first drive signal indicating first input data. Accordingly, the first laser diode emits an optical signal indicating the first input data. The Mth drive signal generated by the Mth drive circuit indicates the Mth input data. The sum signal generated by the M-1th multiplexer is supplied to the first electrode of the Mth laser diode, and the sum signal (MM) generated by the M-2th multiplexer is supplied to the second electrode. Or a first drive signal generated by the first drive circuit (when M is 2). The M-1th multiplexer generates a sum signal obtained by adding the first to Mth drive signals, and the M-2th multiplexer is a sum obtained by adding the first to M-1th drive signals. Generate a signal. For this reason, the Mth laser diode is modulated in accordance with a difference between these two sum signals, that is, a signal indicating the Mth input data. As a result, the Mth laser diode emits an optical signal indicating the Mth input data.
光送信器は、第1〜第N−1のレーザダイオードの第1電極に抵抗またはインダクタを介してそれぞれ電気的に接続された第1〜第N−1の直流電圧源を備えていてもよい。第1〜第N−1の直流電圧源の出力電圧に応じて、第1〜第N−1のレーザダイオードを流れる電流の大きさが変化する。したがって、第1〜第N−1の直流電圧源の出力電圧を適切に調節することにより、第1〜第Nのレーザダイオードの光出力パワーを均一化することができる。 The optical transmitter may include first to (N-1) th DC voltage sources electrically connected to the first electrodes of the first to (N-1) th laser diodes via resistors or inductors, respectively. . The magnitude of the current flowing through the first to (N-1) th laser diodes changes according to the output voltage of the first to (N-1) th DC voltage sources. Therefore, the optical output powers of the first to Nth laser diodes can be made uniform by appropriately adjusting the output voltages of the first to (N-1) th DC voltage sources.
光送信器は、第1〜第N−1のレーザダイオードの第1電極にそれぞれ電気的に接続された第1〜第N−1の直流電流源を備えていてもよい。第1〜第N−1の直流電流源の出力電流に応じて、第1〜第N−1のレーザダイオードを流れる電流の大きさが変化する。したがって、第1〜第N−1の直流電圧源の出力電流を適切に調節することにより、第1〜第Nのレーザダイオードの光出力パワーを均一化することができる。 The optical transmitter may include first to N-1th direct current sources electrically connected to first electrodes of the first to N-1th laser diodes, respectively. The magnitude of the current flowing through the first to (N-1) th laser diodes changes according to the output current of the first to (N-1) th DC current sources. Therefore, the optical output powers of the first to Nth laser diodes can be made uniform by appropriately adjusting the output currents of the first to (N-1) th DC voltage sources.
本発明に係る光送信器は、光送信器としての機能に加えて光受信器としての機能を有する光送受信器であってもよい。 The optical transmitter according to the present invention may be an optical transceiver having a function as an optical receiver in addition to a function as an optical transmitter.
本発明に係る光送信器は、複数のレーザダイオードに共通の直流電流源からバイアス電流が供給されるので、低い消費電力で動作することができる。 Since the optical transmitter according to the present invention is supplied with a bias current from a direct current source common to a plurality of laser diodes, it can operate with low power consumption.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
第1実施形態
図1は、本実施形態の光送信器の構成図である。この光送信器100は、二つのレーザダイオード(以下、「LD」と表記する)151および152を有する2チャンネルの送信器である。これらのLDは単一のパッケージ18に格納され、互いに直列に接続されている。これらのLDは多連チップであってもよい。LD151のカソード171は、基準電位としてのグランド電位に接続されている。LD151のアノード161はLD152のカソード172に接続されている。LD152のアノード162は、直流電流源25に接続されている。LD151および152ならびに直流電流源25には、正電源Vccから直流電圧が印加される。直流電流源25は、LD151および152に直列に接続されており、したがってLD151および152に共通のバイアス電流を供給する。
First Embodiment FIG. 1 is a configuration diagram of an optical transmitter according to the present embodiment. The
LD151のアノード161とLD152のカソード172との間には、コンデンサ501を介して駆動回路401の出力端子421が電気的に接続されている。直流電流源25とLD152のアノード162との間には、コンデンサ502を介して駆動回路402の出力端子422が電気的に接続されている。これらの駆動回路401および402は、それぞれLD151および152の駆動信号を生成する。駆動回路401および402については、後で詳細に説明する。
Between LD 15 1 of the anode 16 1 and LD 15 2 of the cathode 17 2, the output terminal 42 1 of the driving circuit 40 1 via the capacitor 50 1 is electrically connected. Between the anode 16 and second direct
光送信器100は、二つのデータ入力端子101および102を有する。これらのデータ入力端子は、外部の信号発生器から入力データD1およびD2をそれぞれ受け取る。本実施形態では、入力データD1およびD2は2値のディジタル電圧信号V1およびV2として供給される。光送信器100は、信号V1およびV2の受信に応答して、入力データD1およびD2を示す光信号をLD151および152にそれぞれ生成させる。
The
データ入力端子101には、合波器20の第1の入力端子21が接続されている。合波器20の第2の入力端子22は、データ入力端子102に接続されている。合波器20は、入力データ信号V1およびV2をそれぞれ入力端子21および22において受信し、これらの入力データ信号を加算して、和信号Vaを出力端子23に生成する。この和信号Vaは、3値のディジタル信号である。すなわち、本実施形態では、合波器20は3値化回路である。
To the data input terminal 10 1 has a
データ入力端子101には遅延回路30の入力端子31も接続されている。遅延回路30は、合波器20における遅延と実質的に等しい遅延を入力データ信号V1に与える。これにより、合波器20における信号遅延が補償される。
The data input terminal 10 1 is also connected an
遅延回路30の出力端子32には、駆動回路401の入力端子411が接続されている。駆動回路401は、入力データD1を示す駆動信号を生成する回路であり、例えば電圧増幅器やバッファである。駆動回路401は、遅延回路30によって遅延させられた入力データ信号V1を入力端子411において受信する。駆動回路401は、入力データ信号V1に対応する駆動電圧信号Vd1を自身の出力端子421に生成する。駆動電圧信号Vd1は、コンデンサ501を介してLD151のアノードおよびLD152のカソードに供給される。
The
合波器20の出力端子23は、駆動回路402の入力端子412に接続されている。駆動回路402は、入力データD1およびD2の和を示す駆動信号を生成する回路であり、例えばリニア電圧増幅器やバッファである。駆動回路402は、合波器20によって生成された和信号Vaに対応する駆動電圧信号Vd2を自身の出力端子422に生成する。駆動電圧信号Vd2は、コンデンサ502を介してLD152のアノードに供給される。
図2は、入力データ信号V1およびV2、駆動電圧信号Vd1およびVd2、ならびにLD151の光出力P1およびLD152の光出力P2の波形を示す図である。図2において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧または光パワーを示している。駆動電圧信号Vd1は入力データ信号V1に対応し、入力データ信号V1と同じデータ、すなわち入力データD1を示す。一方、駆動電圧信号Vd2は、入力データ信号V1およびV2を加算して得られる和信号に対応する。駆動電圧信号Vd2は、2値の入力データD1およびD2を桁上げすることなく加算して得られる3値データを示す。 Figure 2 is a diagram showing an input data signal V 1 and V 2, the drive voltage signal Vd 1 and Vd 2, and LD 15 1 of the optical output P 1 and LD 15 2 of waveform of the optical output P 2. In FIG. 2, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates voltage or optical power. Drive voltage signal Vd 1 corresponds to the input data signal V 1, the same data as the input data signal V 1, ie the input data D 1. On the other hand, the drive voltage signal Vd 2 corresponds to a sum signal obtained by adding the input data signals V 1 and V 2 . The drive voltage signal Vd 2 indicates ternary data obtained by adding the binary input data D 1 and D 2 without carrying them.
上述のように、LD151のアノードは駆動回路401の出力端子に接続され、LD151のカソードは接地されている。このため、LD151のアノードおよびカソードの電位差は、アノードに印加される駆動電圧信号Vd1に等しい。したがって、LD151の光出力は駆動電圧信号Vd1に応じて変調される。駆動電圧信号Vd1は、入力データ信号V1に対応しており、入力データD1を示す。したがって、LD151は入力データD1を示す光信号を発する。 As described above, LD 15 1 of the anode is connected to the output terminal of the drive circuit 40 1, LD 15 1 of the cathode is grounded. Thus, LD 15 1 of the anode and cathode potential is equal to the drive voltage signal Vd 1 applied to the anode. Therefore, the light output of the LD 15 1 is modulated according to the drive voltage signal Vd 1. Drive voltage signal Vd 1 corresponds to the input data signal V 1, showing the input data D 1. Thus, LD 15 1 emits a light signal indicating the input data D 1.
一方、LD152のアノード162は駆動回路402の出力端子422に、カソード172は駆動回路401の出力端子421にそれぞれ接続されている。このため、LD152のアノードおよびカソードの電位差は、アノードに印加される駆動電圧信号Vd2からカソードに印加される駆動電圧信号Vd1を減算することにより得られる電圧信号(Vd2−Vd1)である。したがって、LD152の光出力は電圧信号(Vd2−Vd1)に応じて変調される。上述のように、駆動電圧信号Vd1は入力データ信号V1に対応し、駆動電圧信号Vd2は入力データ信号V1とV2との和信号Vaに対応する。このため、電圧信号Vd2−Vd1は、Va−V1、すなわち入力データ信号V2に対応しており、入力データD2を示す。この結果、LD152は入力データD2を示す光信号を発する。 On the other hand, the anode 16 2 LD 15 2 to the output terminal 42 2 of the drive circuit 40 2, the cathode 17 2 is connected to the output terminal 42 1 of the driving circuit 40 1. Thus, LD 15 2 of the anode and cathode potential difference is a voltage signal obtained by subtracting the driving voltage signal Vd1 from the drive voltage signal Vd 2 applied to the anode is applied to the cathode (Vd 2 -Vd 1) is there. Therefore, the light output of the LD 15 2 is modulated in accordance with a voltage signal (Vd 2 -Vd 1). As described above, the drive voltage signal Vd1 corresponds to the input data signal V 1, the drive voltage signal Vd 2 corresponds to the sum signal Va of the input data signal V 1 and V 2. Therefore, the voltage signal Vd 2 -Vd 1 corresponds to Va-V 1 , that is, the input data signal V 2 , and indicates the input data D 2 . As a result, LD 15 2 emits an optical signal indicating the input data D 2.
LD151のアノード161およびLD152のカソード172には、出力補正回路60も電気的に接続されている。出力補正回路60は、LD151および152を格納するパッケージ18の外側に配置されている。出力補正回路60は、アノード161およびカソード172にインダクタ61を介して接続された可変電圧源62を有する。可変電圧源62は、可変の直流電圧を生成する。出力補正回路60は、この直流電圧に応じた出力電圧をLD151のアノード161およびLD152のカソード172に印加する。
The LD 15 1 of the anode 16 1 and LD 15 2 of the cathode 17 2, the
出力補正回路60は、その出力電圧に応じてLD151およびLD152の光出力パワーを変更し、それによりLD151および152の光出力パワーを均一化する。出力補正回路60の出力電圧は、LD151およびLD152の順方向電圧を互いに逆方向に変化させる。すなわち、出力補正回路60が出力電圧が正のときは、LD151の順方向電圧が増加し、LD152の順方向電圧が減少する。また、出力補正回路60が出力電圧が負のときは、LD151の順方向電圧が減少し、LD152の順方向電圧は増加する。LDの光出力パワーは順方向電圧に応じて増減するので、出力補正回路60の出力電圧を適切に設定すれば、LD151およびLD152の光出力パワーを均一化することができる。なお、LD151および152を十分に駆動できるのであれば、インダクタ61に代えて抵抗器を設置してもよい。
図示しないが、光送信器100には、LD151および152の光出力をそれぞれ検出する第1および第2のフォトダイオードも設置されている。直流電流源25の出力電流の大きさは、これらのフォトダイオードの出力に応じて調整される。これにより、LD151および152の光出力パワーが安定化される。出力補正回路60の出力電圧も、これらのフォトダイオードの出力に応じて調整される。その結果、LD151および152の光出力パワーが均一化される。さらに、駆動電圧信号Vd1およびVd2の振幅を、これらのフォトダイオードの出力に応じて調整してもよい。LD151および152の消光比は、それぞれ駆動電圧信号Vd1およびVd2の振幅に応じて決まる。したがって、これらの振幅をフォトダイオードの出力に応じて調整すれば、消光比を安定化することができる。
Although not shown, the
以下では、本実施形態の利点を説明する。光送信器100では、単一の直流電流源25によって二つのLD151および152に共通のバイアス電流が供給される。このため、各LDに対して個別に直流電流源を有する光送信器に比べて、駆動に必要な電流がほぼ半減する。したがって、光送信器100は消費電力を大幅に削減することができる。また、光送信器100には、LDを格納するパッケージ18に必要なリードピンの数が増えないという利点もある。
Below, the advantage of this embodiment is demonstrated. In the
なお、一般に、光送信器に供される電源電圧は3.3Vまたは5Vであり、光通信で用いられるLDの順方向電圧は1.2〜1.5Vである。しかし、LDの温度特性やプロセスバラツキを考慮すると、LDに印加する電圧を設計上は1.5〜1.8Vとする必要がある。したがって、光送信器に格納されるLDの個数は2個が好ましい。光送信器のチャンネル数がより多い場合は、LDを2個ずつグルーピングし、各LDグループに本実施形態の回路を接続してもよい。 In general, the power supply voltage supplied to the optical transmitter is 3.3 V or 5 V, and the forward voltage of the LD used in the optical communication is 1.2 to 1.5 V. However, in consideration of temperature characteristics and process variations of the LD, the voltage applied to the LD needs to be 1.5 to 1.8 V in design. Therefore, the number of LDs stored in the optical transmitter is preferably two. When the number of channels of the optical transmitter is larger, two LDs may be grouped, and the circuit of this embodiment may be connected to each LD group.
第2実施形態
図3は、第2の実施形態に係る光送信器の構成図である。本実施形態の光送信器200は、上述の光送信器100をより多数のチャンネルを有するように改修したものである。すなわち、光送信器200は、N個(nは3以上の整数)のLD151〜15Nを有するNチャンネルの送信器である。これらのLDは互いに直列に接続されており、一つのLDチェーンを形成している。このLDチェーンでは、隣接する二つのLDのうち一方のアノードが他方のカソードに接続されている。すなわち、第K(Kは1以上N−1以下の整数)のレーザダイオード15Kのアノードは、第K+1のレーザダイオード15K+1のカソードに電気的に接続されている。LDチェーンの一端に位置するLD151のカソードは、基準電位としてのグランド電位に接続されている。LDチェーンの他端に位置するLD15Nのアノードは直流電流源25に接続されている。LD151〜15Nならびに直流電流源25には、正電源Vccから電圧が印加される。直流電流源25は、LD151〜15Nに直列に接続されており、したがってLD151〜15Nに共通のバイアス電流を供給する。
Second Embodiment FIG. 3 is a configuration diagram of an optical transmitter according to a second embodiment. The
LD15KのアノードとLD15k+1のカソードとの間には、コンデンサ50Kを介して駆動回路40Kの出力端子が接続されている。また、LD15Nのアノードと直流電流源25との間には、コンデンサ50Nを介して駆動回路40Nの出力端子が接続されている。
The output terminal of the drive circuit 40 K is connected between the anode of the LD 15 K and the cathode of the LD 15 k + 1 via the capacitor 50 K. Further, the output terminal of the drive circuit 40 N is connected between the anode of the LD 15 N and the direct
光送信器200は、N個のデータ入力端子101〜10Nを有する。これらのデータ入力端子は、外部の信号発生器から入力データD1〜DNをそれぞれ受け取る。入力データD1〜DNは2値のディジタル電圧信号V1〜VNとして供給される。光送信器200は、信号V1〜VNの受信に応答して、入力データD1〜DNを示す光信号をLD151〜15Nにそれぞれ生成させる。
The
第1実施形態と同様に、データ入力端子101には、合波器201の第1の入力端子が接続されている。合波器201の第2の入力端子は、データ入力端子102に接続されている。合波器201は、入力データ信号V1およびV2を加算して、和信号Va1(=V1+V2)を自身の出力端子に生成する。合波器201の出力端子は、合波器202の第1の入力端子に接続されている。合波器202の第2の入力端子は、データ入力端子103に接続されている。したがって、合波器202は、和信号Va1および入力データ信号V3を加算して、和信号Va2(=V1+V2+V3)を自身の出力端子に生成する。他の合波器についても同様である。
Like the first embodiment, the data input terminal 10 1 has a first input terminal of the
このような合波器の接続を一般的に表現すると、次のようになる。すなわち、合波器20Kの第1の入力端子は合波器20K−1の出力端子(K≧2のとき)または第1データ入力端子101(K=1のとき)に接続され、第2の入力端子はデータ入力端子10K+1に接続されている。合波器20Kは、入力データ信号V1〜VK+1を加算した信号、すなわち和信号VaK(=V1+V2+…+VK+1)を自身の出力端子に生成する。和信号VaKは、(K+1)値のディジタル信号である。このように、本実施形態では、合波器201〜20N−1は多値化回路である。
The connection of such a multiplexer is generally expressed as follows. That is, the first input terminal of the
データ入力端子101には遅延回路301の入力端子も接続されている。遅延回路301は、合波器201における遅延と実質的に等しい遅延を入力データ信号V1に与える。これにより、合波器201における信号遅延が補償される。
The data input terminal 10 1 is also connected the input terminal of the
遅延回路301の出力端子には、第1実施形態と同様に、駆動回路401の入力端子が接続されている。駆動回路401は、入力データ信号V1に対応する駆動電圧信号Vd1を生成し、コンデンサ501を介してLD151のアノードおよびLD152のカソードに供給する。駆動電圧信号Vd1は、入力データ信号V1と同じデータ、すなわち入力データD1を示す。
The output terminal of the
合波器201〜20N−2の出力端子は、それぞれ遅延回路302〜30N―1の入力端子に接続されている。遅延回路30J(Jは2以上N−1以下の整数)は、合波器20Jにおける遅延と実質的に等しい遅延を、合波器20J−1によって生成された和信号VaJ−1に与える。これにより、合波器20Jにおける信号遅延が補償される。
The output terminals of the
遅延回路30Jの出力端子には、駆動回路40Jの入力端子が接続されている。駆動回路40Jは、遅延回路30Jによって遅延させられた和信号VaJ−1(=V1+V2+…+VJ)を入力端子を通じて受信し、和信号VaJ−1に対応する駆動電圧信号VdJを自身の出力端子に生成する。この駆動電圧信号VdJは、コンデンサ50Jを介してLD15Jのアノードに供給される。駆動電圧信号VdJは、2値の入力データD1〜DJを桁上げすることなく加算して得られる多値データ(J値データ)を示す。
The input terminal of the drive circuit 40 J is connected to the output terminal of the
合波器20N−1の出力端子は、遅延回路を介することなく駆動回路40Nの入力端子に接続されている。駆動回路40Nは、合波器20N−1によって生成された和信号VaN−1(=V1+V2+…+VN)を入力端子を通じて受信し、和信号VaN−1に対応する駆動電圧信号VdNを自身の出力端子に生成する。この駆動電圧信号VdNは、コンデンサ50Nを介してLD15Nのアノードに供給される。駆動電圧信号VdNは、2値の入力データD1〜DNを桁上げすることなく加算して得られる多値データ(N値データ)を示す。
The output terminal of the
第1実施形態と同様に、LD151の光出力は駆動電圧信号Vd1に応じて変調され、したがって、LD151は入力データD1を示す光信号を発する。また、LD15M(Mは2以上N以下の整数)のアノードおよびカソードの電位差は、アノードに印加される駆動電圧信号VdMからカソードに印加される駆動電圧信号VdM−1を減算することにより得られる電圧信号(VdM−VdM−1)である。したがって、LD15Mの光出力は電圧信号(VdM−VdM−1)に応じて変調される。上述のように、駆動電圧信号VdMは和信号VaM−1(=V1+V2+…+VM)に対応し、駆動電圧信号VdM−1は和信号VaM−2(=V1+V2+…+VM−1)に対応する。このため、電圧信号VdM−VdM−1は入力データ信号VMに対応しており、入力データDMを示す。この結果、LD15Mは入力データDMを示す光信号を発する。 Like the first embodiment, the light output of the LD 15 1 is modulated according to the drive voltage signal Vd 1, therefore, LD 15 1 emits a light signal indicating the input data D 1. The potential difference between the anode and the cathode of LD15 M (M is an integer of 2 or more and N or less) is obtained by subtracting the drive voltage signal Vd M−1 applied to the cathode from the drive voltage signal Vd M applied to the anode. is obtained voltage signal (Vd M -Vd M-1) . Therefore, the light output of the LD 15 M is modulated according to the voltage signal (Vd M -Vd M-1) . As described above, the drive voltage signal Vd M corresponds to the sum signal Va M-1 (= V 1 + V 2 +... + V M ), and the drive voltage signal Vd M-1 is the sum signal Va M-2 (= V 1 + V 2 +... + V M-1 ). Therefore, the voltage signal Vd M -Vd M-1 corresponds to the input data signal V M, representing the input data D M. As a result, the LD 15 M emits an optical signal indicating the input data D M.
LD15KのアノードおよびLD15K+1のカソードには、出力補正回路60Kも接続されている。出力補正回路60Kは、LD151〜15Nを格納するパッケージ18の外側に配置されている。出力補正回路60Kは、LD15KのアノードおよびLD15K+1のカソード間にインダクタ61Kを介して接続された可変電圧源62Kを有する。可変電圧源62Kは、可変の直流電圧を生成する。出力補正回路60Kは、この直流電圧に応じた出力電圧をLD15KのアノードおよびLD15K+1のカソードに印加する。
The cathode anode and the LD 15 K + 1 of the LD 15 K, the
第1実施形態における出力補正回路60と同様に、出力補正回路60Kは、その出力電圧に応じてLD15KおよびLD15K+1の光出力パワーを変更する。したがって、出力補正回路601〜60N−1の出力電圧を適切に設定すれば、LD151〜LD15Nの光出力パワーを均一化することができる。なお、LD151〜LD15Nを十分に駆動できるのであれば、インダクタ611〜61N−1に代えて抵抗器を設置してもよい。
Similar to the
図示しないが、光送信器100には、LD151〜15Nの光出力をそれぞれ検出する第1〜第Nのフォトダイオードも設置されている。直流電流源25の出力電流の大きさおよび出力補正回路601〜60N−1の出力電圧は、これらのフォトダイオードの出力に応じて調整される。その結果、LD151〜15Nの光出力パワーが安定化および均一化される。さらに、駆動電圧信号Vd1〜VdNの振幅をこれらのフォトダイオードの出力に応じて調整すれば、消光比を安定化することもできる。
Although not shown, the
本実施形態の光送信器200は、第1実施形態と同様の利点を有する。すなわち、光送信器200では、単一の直流電流源25によって全てのLD151〜15nに共通のバイアス電流が供給される。このため、各LDに対して個別に直流電流源を有する光送信器に比べて、駆動に必要な電流がほぼN分の1に減少する。したがって、光送信器200は消費電力を大幅に削減することができる。
The
第3実施形態
図4は、第3の実施形態に係る光送信器の構成図である。この光送信器300は、合波器201〜20N−1が駆動回路402〜40Nの入力側ではなく出力側に配置されている点で第2実施形態の光送信器200と相違する。他の構成は第2実施形態と同様なので、重複する説明を省略する。
Third Embodiment FIG. 4 is a configuration diagram of an optical transmitter according to a third embodiment. This optical transmitter 300 is different from the
入力データ信号V1〜VN−1は、遅延回路301〜30N−1によって遅延された後、駆動回路401〜40N−1に受信される。遅延回路301〜30N−1は、合波器201〜20N−1での信号遅延を補償する。一方、入力データ信号VNは、遅延回路を介することなく駆動回路40Nに受信される。駆動回路401〜40Nは、入力データ信号V1〜VNに対応した駆動電圧信号Vd1〜VdNを各々の出力端子に生成する。これらの駆動電圧信号Vd1〜VdNは、それぞれ入力データD1〜DNを示す。なお、本実施形態では、直流電流源25から遠い駆動回路ほど大きな駆動力を持つことが好ましい。
The input data signal V 1 ~V N-1 is delayed by the delay circuit 30 1 ~30 N-1, is received by the driving circuit 40 1 ~40 N-1. The
駆動回路401によって生成された駆動電圧信号Vd1は、コンデンサ501を介してLD151のアノードおよびLD152のカソードに供給される。駆動電圧信号Vd1は、入力データ信号V1と同じデータ、すなわち入力データD1を示す。このため、LD151の光出力は駆動電圧信号Vd1に応じて変調され、その結果、LD151は入力データD1を示す光信号を発する。 Drive voltage signal generated by the driving circuit 40 1 Vd 1 is supplied to the cathode of the LD 15 1 of the anode and LD 15 2 via a capacitor 50 1. The drive voltage signal Vd 1 indicates the same data as the input data signal V 1 , that is, the input data D 1 . Therefore, the light output of the LD 15 1 is modulated according to the drive voltage signal Vd 1, as a result, LD 15 1 emits a light signal indicating the input data D 1.
合波器20K(Kは1以上N−1以下の整数)の第1の入力端子は合波器20K−1の出力端子(K≧2のとき)または駆動回路401の出力端子(K=1のとき)に接続され、第2の入力端子は駆動回路40K+1の出力端子に接続されている。合波器20Kは、駆動電圧信号Vd1〜VdK+1を加算した信号、すなわち和信号VaK(=Vd1+Vd2+…+VdK+1)を自身の出力端子に生成する。和信号VaKは、コンデンサ50K+1を介してLD15K+1のアノードおよびLD15K+2のカソードに供給される。この結果、LD15M(Mは2以上N以下の整数)のアノードには電圧信号Vd1+Vd2+…+VdMが印加され、カソードには電圧信号Vd1+Vd2+…+VdM−1が印加されることになる。したがって、LD15Mのアノードおよびカソードの電位差は駆動電圧信号VdMである。駆動電圧信号VdMは入力データ信号VMに対応しており、入力データDMを示す。このため、LD15Mは入力データDMを示す光信号を発する。
Multiplexer 20 K (K is 1 or more N-1 an integer) of the first input terminal (in case of K ≧ 2) multiplexer 20 K-1 output terminals, or the drive circuit 40 first output terminal ( (When K = 1), the second input terminal is connected to the output terminal of the drive circuit 40K + 1 . The
本実施形態でも、上記の実施形態と同様に、単一の直流電流源25によって全てのLD151〜15Nに共通のバイアス電流が供給される。したがって、光送信器300も消費電力を大幅に削減することができる。また、第2実施形態では駆動回路が3値以上の信号に対応している必要があるのに対し、本実施形態では駆動回路が2値信号に対応していれば十分である。
Also in this embodiment, a common bias current is supplied to all the LDs 15 1 to 15 N by a single DC
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。 The present invention has been described in detail based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.
例えば、本発明の光送信器は、光送信器としての機能に加えて光受信器としての機能も有する光送受信器であってもよい。 For example, the optical transmitter of the present invention may be an optical transceiver having a function as an optical receiver in addition to a function as an optical transmitter.
上記実施形態では、出力補正回路60がインダクタ61および可変電圧源62から構成されている。この代わりに、隣接するLDの一方のアノードと他方のカソードとの間に電気的に接続された可変電流源を出力補正回路として使用してもよい。この可変電流源は、LDを格納するパッケージの外側に配置される。可変電流源は、可変の直流出力電流を生成する。この出力電流はLDに供給され、それに応じてLDの光出力パワーが変化する。したがって、適切な出力電流を選択すれば、LDの光出力パワーを均一化することができる。
In the above embodiment, the
10…データ入力端子、15…レーザダイオード、20…合波器、25…直流電流源、30…遅延回路、40…駆動回路、50…コンデンサ、60…出力補正回路、100…光送信器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Data input terminal, 15 ... Laser diode, 20 ... Multiplexer, 25 ... DC current source, 30 ... Delay circuit, 40 ... Drive circuit, 50 ... Capacitor, 60 ... Output correction circuit, 100 ... Optical transmitter
Claims (5)
互いに直列に接続され、前記第1〜第Nの入力データを示す光信号をそれぞれ発する第1〜第Nのレーザダイオードと、
前記第1〜第Nのレーザダイオードに直列に接続された直流電流源と、
前記第1〜第Nのレーザダイオードおよび前記第1〜第Nのデータ入力端子の間に電気的に接続された第1〜第Nのコンデンサと、
第1および第2入力端子ならびに出力端子を各々が有し、前記第1および第2入力端子で受け取った信号を加算して和信号を前記出力端子に生成する第1〜第N−1の合波器と
を備え、
前記第1〜第Nのレーザダイオードの各々は、互いに反対の極性を有する第1および第2電極を有しており、
前記第K(Kは1以上N−1以下の整数)のレーザダイオードの第1電極は、前記第K+1のレーザダイオードの第2電極に電気的に接続されており、
前記第Nのレーザダイオードの第1電極は、前記直流電流源に電気的に接続されており、
前記第1の合波器は、前記第1および第2の入力データを示す信号を前記第1および第2入力端子においてそれぞれ受け取り、
前記第J(Jは2以上N−1以下の整数)の合波器は、第J−1の合波器によって生成された和信号および第Jの入力データを示す信号を第1および第2入力端子においてそれぞれ受け取り、
前記第1のレーザダイオードの第1電極は、前記第1のコンデンサを介して前記第1のデータ入力端子に電気的に接続されており、
前記第M(Mは2以上N以下の整数)のレーザダイオードの第1電極は、前記第Mのコンデンサを介して前記第M−1の合波器の出力端子に電気的に接続されている、
光送信器。 First to Nth data input terminals for receiving first to Nth (N is an integer of 2 or more) input data, respectively;
First to Nth laser diodes connected in series and emitting optical signals indicating the first to Nth input data, respectively;
A direct current source connected in series to the first to Nth laser diodes;
First to Nth capacitors electrically connected between the first to Nth laser diodes and the first to Nth data input terminals;
Each of the first and second input terminals and the output terminal has a first to (N-1) th sum to generate a sum signal at the output terminal by adding the signals received at the first and second input terminals. With a waver,
Each of the first to Nth laser diodes has first and second electrodes having opposite polarities,
A first electrode of the Kth laser diode (K is an integer of 1 to N-1) is electrically connected to a second electrode of the K + 1th laser diode;
A first electrode of the Nth laser diode is electrically connected to the direct current source;
The first multiplexer receives signals indicating the first and second input data at the first and second input terminals, respectively.
The J-th multiplexer (where J is an integer not less than 2 and not more than N−1) is a first and second signal indicating the sum signal generated by the J-th multiplexer and the J-th input data. Each received at the input terminal,
A first electrode of the first laser diode is electrically connected to the first data input terminal via the first capacitor;
The first electrode of the Mth laser diode (M is an integer of 2 or more and N or less) is electrically connected to the output terminal of the M-1th multiplexer through the Mth capacitor. ,
Optical transmitter.
前記第1の駆動回路は、前記第1のデータ入力端子に電気的に接続された入力端子と、前記第1のコンデンサを介して前記第1のレーザダイオードの第1電極に電気的に接続された出力端子とを有し、前記第1の入力データを示す第1の駆動信号をその出力端子に生成し、
前記第Mの駆動回路は、前記第M−1の合波器の出力端子に電気的に接続された入力端子と、前記第Mのコンデンサを介して前記第Mのレーザダイオードの第1電極に電気的に接続された出力端子とを有し、前記第M−1の合波器によって生成された和信号に対応する第Mの駆動信号をその出力端子に生成する、
請求項1に記載の光送信器。 The optical transmitter according to claim 1, further comprising first to Nth drive circuits.
The first drive circuit is electrically connected to an input terminal electrically connected to the first data input terminal and to a first electrode of the first laser diode via the first capacitor. A first drive signal indicating the first input data is generated at the output terminal,
The Mth driving circuit is connected to an input terminal electrically connected to an output terminal of the M-1th multiplexer, and to a first electrode of the Mth laser diode via the Mth capacitor. An M-th drive signal corresponding to the sum signal generated by the M-1th multiplexer is generated at the output terminal.
The optical transmitter according to claim 1.
前記第1の駆動回路は、前記第1のデータ入力端子に電気的に接続された入力端子と、前記第1のコンデンサを介して前記第1のレーザダイオードの第1電極に電気的に接続された出力端子とを有し、前記第1の入力データを示す第1の駆動信号をその出力端子に生成し、
前記第Mの駆動回路は、前記第Mのデータ入力端子に電気的に接続された入力端子と、前記第M−1の合波器の第2入力端子に電気的に接続された出力端子とを有し、前記第Mの入力データを示す第Mの駆動信号をその出力端子に生成する、
請求項1に記載の光送信器。 The optical transmitter according to claim 1, further comprising first to Nth drive circuits.
The first drive circuit is electrically connected to an input terminal electrically connected to the first data input terminal and to a first electrode of the first laser diode via the first capacitor. A first drive signal indicating the first input data is generated at the output terminal,
The Mth drive circuit includes an input terminal electrically connected to the Mth data input terminal, and an output terminal electrically connected to a second input terminal of the M-1th multiplexer. An M-th drive signal indicating the M-th input data is generated at an output terminal thereof.
The optical transmitter according to claim 1.
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