JP2011160257A - 光送信回路および光通信システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】例えば、レーザダイオードLD1と、LD1の温度や光出力パワーを検出し、制御信号S_CLToを出力する温度・光検出回路ブロックPTDET_BKと、LD1を駆動するレーザドライバ回路LDV1aと、その前段に位置するプリドライバ回路PDV1aとを備える。PDV1aは、可変増幅回路VAMPpと、その出力に結合する可変オフセット回路VOFを備え、このVOFによるオフセット量がS_CLToに応じて制御される。このVOFによるオフセット量によって、LD1における光出力パワーの非線形特性を補償する。
【選択図】図3
Description
図1は、本発明の実施の形態1による光通信システムにおいて、その概略構成の一例を示すブロック図である。図1に示す光通信システムSYSは、例えば、ディジタル信号処理回路LOG_TX,LOG_RXと、フィードフォワードイコライザ回路FFEと、クロックデータリカバリ回路CDRと、送信回路ブロックTX_BKと、受信回路ブロックRX_BKと、光伝送ケーブル(光ファイバ等)OF_TX,OF_RXを含んで構成される。
前述した実施の形態1では、可変オフセット回路VOFによるオフセット電圧の調整によって高温時等における光出力パワーの非線形特性を補償したが、本実施の形態2では、これとは異なる方式を用いて同様の補償を行う。図8は、本発明の実施の形態2による光送信回路において、光出力パワーの非線形特性を補償するための動作概念を示す図である。図5でも述べたように、高温時等で非線形領域を用いる場合には、バイアス電流Ibに対する放電電流(Iac2)が充電電流(Iac1)と比較して不足するため、光出力パワーを縦軸としたアイパターンのクロス点は中心からプラス側にシフトする(図8の高温特性)。
前述した実施の形態1,2では、高温時等における光出力パワーの非線形特性を送信回路ブロック内で補償したが、本実施の形態3では、この補償を受信回路ブロックを利用して行う。図11は、本発明の実施の形態3による光通信システムにおいて、その主要部の構成例を示すブロック図である。図11には、光信号を送信する送信回路ブロックTX_BK3と、この光信号を受信する受信回路ブロックRX_BK3およびその後段に接続されたクロックデータリカバリ回路CDRが示されている。TX_BK3は、例えば、図3(a)等と同様のレーザダイオードLD1、レーザドライバ回路LDV1a、およびプリドライバ回路PDV1aを備える。
本実施の形態4では、実施の形態1〜3で述べたような各種補償を行わずに通信速度の高速化を実現する方式について説明する。図13は、本発明の実施の形態4による光通信システムにおいて、その動作内容の一例を表す概念図である。前述した実施の形態1〜3では、非線形領域を使用することに伴う歪みを補償することによって波形品質を向上させ、高速化を図った。しかしながら、図13に示すように、非線形領域を使用するもののその光出力パワー(レーザダイオードLDの駆動電流)の振幅(または消光比)を小さくすれば、実質的に線形領域を使用できることになる。
本実施の形態5では、実施の形態4で述べた図14とは異なる構成を用いて図13の通信方式を実現する。図15は、本発明の実施の形態5による光通信システムにおいて、その主要部の構成例を示す回路ブロック図である。図15に示す光通信システムは、図14の光通信システムと比較して、送信回路ブロックの構成は同一であるが、受信回路ブロックの構成が異なっている。すなわち、ここでは、ある光通信デバイスDEV1に含まれる送信回路ブロックTX_BK4と、別の光通信デバイスDEV3に含まれる受信回路ブロックRX_BK5およびクロックデータリカバリ回路CDRが示され、TX_BK4が光伝送ケーブルOFを介して送信した光信号をRX_BK5が受信する例が示されている。
LOG ディジタル信号処理回路
TX_BK 送信回路ブロック
RX_BK 受信回路ブロック
PDV プリドライバ回路
LDV レーザドライバ回路
LD レーザダイオード
OF 光伝送ケーブル
FFE フィードフォワードイコライザ回路
CDR クロックデータリカバリ回路
IS 電流源
DRV ドライバ回路
VAMP 可変増幅回路
VOF 可変オフセット回路
S_CTL 制御信号
PTDET_BK 温度・光検出回路ブロック
AMP 増幅回路
VDRV 可変ドライバ回路
R 抵抗
NI,PI 入力ノード
NO,PO 出力ノード
MN NMOSトランジスタ
MP PMOSトランジスタ
EA エラーアンプ回路
PD フォトダイオード
LPF ロウパスフィルタ
TBL 変換テーブル
TSEN 温度センサ
VDLY 可変遅延回路
ADD 加算回路
PAMP ポストアンプ回路
FBCTL 帰還制御回路
EYM アイパターンモニタ回路
BERDET ビットエラーレート検出回路
FF フリップフロップ回路
CLKGEN クロック生成回路
JDG 判定回路
FBGEN 帰還信号生成回路
TDET_BK 温度検出回路ブロック
DCDET 直流成分検出回路
Claims (12)
- 高光出力パワーと低光出力パワーの間を遷移しながら発光するレーザダイオードと、
前記レーザダイオードにバイアス電流を供給するバイアス電流源と、
前記バイアス電流に第1駆動電流を加算することで前記レーザダイオードを前記高光出力パワーで発光させ、前記バイアス電流から第2駆動電流を減算することで前記レーザダイオードを前記低光出力パワーで発光させるドライバ回路と、
前記レーザダイオードの温度を検出する温度検出回路を含み、前記温度検出回路の検出結果と前記バイアス電流の大きさに基づいて値が変動する第1制御信号を出力する検出回路ブロックと、
前記第1駆動電流の大きさと前記第2駆動電流の大きさとの差分を前記第1制御信号の値に応じて設定する第1補償手段とを有することを特徴とする光送信回路。 - 請求項1記載の光送信回路において、
更に、出力ノードが前記ドライバ回路の入力ノードに接続された第1プリドライバ回路を備え、
前記第1補償手段は、前記第1プリドライバ回路の出力信号に前記第1制御信号に応じた量のオフセットを付加することで実現されることを特徴とする光送信回路。 - 請求項2記載の光送信回路において、
前記検出回路ブロックは、更に、前記レーザダイオードからの光出力パワーの平均的な大きさを検出する光検出回路を備え、前記光検出回路の検出値と予め定めた設定値との差分に応じて値が変動する第2制御信号を出力し、
前記光送信回路は、更に、前記バイアス電流源からの前記バイアス電流の大きさを前記第2制御信号の値に応じて設定する第2補償手段を有することを特徴とする光送信回路。 - 請求項3記載の光送信回路において、
前記検出回路ブロックは、前記温度検出回路の検出結果に基づいて値が変動する第3制御信号を出力し、
前記光送信回路は、更に、前記ドライバ回路の利得または前記第1プリドライバ回路の利得を前記第3制御信号の値に応じて設定する第3補償手段を有することを特徴とする光送信回路。 - 請求項1記載の光送信回路において、
更に、出力ノードが前記ドライバ回路の入力ノードに接続された第2プリドライバ回路を備え、
前記第1補償手段は、前記第2プリドライバ回路を波形等化回路で構成し、この波形等化に伴う各種制御パラメータを前記第1制御信号に応じて設定することで実現されることを特徴とする光送信回路。 - 請求項5記載の光送信回路において、
前記検出回路ブロックは、更に、前記レーザダイオードからの光出力パワーの平均的な大きさを検出する光検出回路を備え、前記光検出回路の検出値と予め定めた設定値との差分に応じて値が変動する第2制御信号を出力し、
前記光送信回路は、更に、前記バイアス電流源からの前記バイアス電流の大きさを前記第2制御信号の値に応じて設定する第2補償手段を有することを特徴とする光送信回路。 - 請求項6記載の光送信回路において、
前記検出回路ブロックは、前記温度検出回路の検出結果に基づいて値が変動する第3制御信号を出力し、
前記光送信回路は、更に、前記ドライバ回路の利得または前記第2プリドライバ回路の利得を前記第3制御信号の値に応じて設定する第3補償手段を有することを特徴とする光送信回路。 - 光信号を送信する送信回路ブロックと、
前記送信回路ブロックから送信された前記光信号を受信する受信回路ブロックとを備え、
前記送信回路ブロックは、
高光出力パワーと低光出力パワーの間を遷移しながら発光するレーザダイオードと、
前記レーザダイオードにバイアス電流を供給するバイアス電流源と、
前記バイアス電流に第1駆動電流を加算することで前記レーザダイオードを前記高光出力パワーで発光させ、前記バイアス電流から第2駆動電流を減算することで前記レーザダイオードを前記低光出力パワーで発光させるドライバ回路と、
出力ノードが前記ドライバ回路の入力ノードに接続されたプリドライバ回路とを備え、
前記受信回路ブロックは、
前記レーザダイオードの光出力パワーに応じた電流信号を出力するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードからの前記電流信号を増幅ならびに電圧信号に変換するアンプ回路と、
前記アンプ回路の後段に配置され、前記アンプ回路を介して伝送された受信信号の信号品質を監視し、その監視結果に応じて値が変動する第1制御信号を出力する検出回路ブロックとを備え、
前記送信回路ブロックは、更に、前記第1駆動電流の大きさと前記第2駆動電流の大きさとの差分を前記第1制御信号の値に応じて設定する第1補償手段を有することを特徴とする光通信システム。 - 請求項8記載の光通信システムにおいて、
前記第1補償手段は、前記プリドライバ回路の出力信号に前記第1制御信号に応じた量のオフセットを付加することで実現されることを特徴とする光通信システム。 - 請求項8記載の光通信システムにおいて、
前記検出回路ブロックは、前記アンプ回路を介して伝送された前記受信信号をそれぞれ異なる複数のクロック位相でラッチし、このラッチ結果によって前記受信信号のアイパターンにおけるアイの大きさを判定し、このアイの大きさが拡大するように前記第1制御信号の値を変動させることを特徴とする光通信システム。 - 第1光信号を送信する送信回路ブロックを含み、
前記送信回路ブロックは、
高光出力パワーと低光出力パワーの間を遷移しながら発光するレーザダイオードと、
前記レーザダイオードにバイアス電流を供給するバイアス電流源と、
前記バイアス電流に第1駆動電流を加算することで前記レーザダイオードを前記高光出力パワーで発光させ、前記バイアス電流から第2駆動電流を減算することで前記レーザダイオードを前記低光出力パワーで発光させるドライバ回路と、
前記レーザダイオードの温度を検出する温度検出回路と備え、
前記バイアス電流源は、前記温度検出回路によって検出された前記レーザダイオードの温度が高くなるほど前記バイアス電流を増大させ、
前記第1駆動電流と前記第2駆動電流の大きさは、前記レーザダイオードの温度に関わらずほぼ一定値に設定されていることを特徴とする光通信システム。 - 請求項11記載の光通信システムにおいて、
さらに、第2光信号を受信する受信回路ブロックを含み、
前記受信回路ブロックは、
前記第2光信号の光出力パワーに応じた電流信号を出力するフォトダイオードと、
補正電流を出力し、前記フォトダイオードから出力される前記電流信号から前記補正電流を減算する補正電流源と、
前記フォトダイオードの前記電流信号から前記補正電流を減算した電流を増幅ならびに電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプ回路と、
前記トランスインピーダンスアンプ回路の出力電圧から直流電圧成分を抽出する直流成分検出回路と、
前記直流成分検出回路の出力電圧が一定値を保つように前記補正電流源から出力される前記補正電流の大きさを制御する補正電流制御回路とを有することを特徴とする光通信システム。
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