JP3085274B2 - 光送信器 - Google Patents

光送信器

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JP3085274B2 JP10008042A JP804298A JP3085274B2 JP 3085274 B2 JP3085274 B2 JP 3085274B2 JP 10008042 A JP10008042 A JP 10008042A JP 804298 A JP804298 A JP 804298A JP 3085274 B2 JP3085274 B2 JP 3085274B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザーを使っ
た光送信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、レーザーを使った光送信器に
は、レーザー出力の温度変動や経時劣化による閾（しき
い）値電流と微分量子効率の変化を補償する補償回路が
用いられている。例えば、特開平５−９０６７３号公報
に示されるように、レーザーの背面光をフォトダイオー
ドで受光して電流に変換し、その電流値を電圧に変換し
た平均値検出によりバイアス電流を制御する制御ループ
およびピーク値検出によって変調電流を制御する制御ル
ープを有する自動出力調整回路（AUTOMATIC POWER CO
NTROL、以下ＡＰＣと略称する）がある。
【０００３】図７は、従来のレーザーの温度変動、経時
劣化による閾値電流、微分量子効率の変化を補償する機
能を持った光送信器回路の一例を示すブロック図であ
る。この図において、入力端子１から入力された電気信
号は、駆動回路４３に入力され、この駆動回路４３とバ
イアス回路４２とによりレーザー４を駆動する。このレ
ーザー４の出力の一部ははフォトダイオード５によりモ
ニタされて電流に変換され、その電流は電流／電圧変換
回路４５により電圧に変換される。
【０００４】前記バイアス回路４２は、第１の平均値検
出器４７により得られた前記電流／電圧変換回路４５の
出力電圧の平均値と、第２の平均値検出器４８により出
力された入力信号の平均値とを増幅器４９によって比較
増幅した出力によって制御される。また、ピーク値検出
器４６により前記電流／電圧変換回路４５のピーク値を
検出し、それによって駆動回路４３を制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが上述の方法で
は、レーザーの温度変動、経時劣化による特性変化を補
償するため、レーザーの背面光をモニタする電流を電圧
に変換し、それをピーク検出しなければならず、光送信
器の変調速度が制限されていた。その理由は、レーザー
の背面光をモニタするフォトダイオードの周波数特性の
制限により、ピーク検出することができないためであ
る。
【０００６】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、レーザーのモニタ電流を電圧変換し、その電圧の
平均値を検出することにより、高い変調速度でレーザー
を駆動する場合でも、レーザーの閾値電流、微分量子効
率の温度変化、経時劣化を補償し、光パワーが一定で、
パルス幅歪のない光出力を得ることができる光送信器の
回路を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、電気信号を光信号に変換するレーザーと、前記レー
ザーの光出力レベルを所定値に保つためのバイアスを与
えるバイアス回路と、前記電気信号のマーク率を検出す
るマーク率検出回路と、前記電気信号とパルス電流制御
回路の出力とによって前記レーザーを駆動するパルス電
流駆動回路と、フォトダイオードによる前記光信号出力
のモニタ電流を電圧に変換する電流／電圧変換回路と、
該電流／電圧変換回路出力の平均値を出力する平均値検
出回路と、前記平均値検出回路出力と前記マーク率検出
回路出力とが入力され前記バイアス回路を制御する信号
を出力するバイアス制御回路と、前記平均値検出回路出
力と前記マーク率検出回路出力とが入力され前記パルス
電流制御回路の制御入力信号を生成する演算回路とから
なる自動出力制御機能を有する光送信器を提供する。
【０００８】また請求項２に記載の発明は、前記演算回
路が、前記平均値検出回路出力値を前記マーク率検出回
路出力値によって除算した値を出力することを特徴とす
る請求項１に記載の光送信器を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実
施の形態による光送信器の構成を示すブロック図であ
る。この図において、光送信器は、入力信号１によって
動作するパルス電流駆動回路２、およびバイアス回路３
によりレーザー４を駆動し光出力に変換される。前記レ
ーザー４の光出力の背面光は、フォトダイオード５によ
りモニタされて光出力に応じた電流となり、電流／電圧
変換回路６により電圧に変換された後、平均値検出回路
７に入力されて平均値電圧２１を生成する。
【００１０】この平均値検出回路７の出力は、前記入力
信号１の平均値を検出するマーク率検出回路８の出力２
２を基準電圧とするバイアス制御回路９に入力され、こ
のバイアス制御回路９の出力によって前記バイアス回路
３が制御される。また、前記平均値検出回路７の出力２
１と前記マーク率検出回路８の出力２２とに応じた電圧
値を算出して出力する演算回路１０の出力をＶref１１
を基準電圧とするパルス電流制御回路１２に入力するこ
とにより前記パルス電流駆動回路２を制御する。
【００１１】レーザーを駆動するパルス電流の制御ルー
プの演算回路１０では、電気信号のマーク率を検出する
マーク率検出回路８の出力と光出力の平均値から、光出
力のピーク値を演算回路１０により算出する。これをＶ
ref１１を参照電圧とするパルス電流制御回路１２に入
力し、パルス電流を駆動する。また、バイアスの制御は
平均値検出回路７とマーク率検出回路８の出力によって
なされる。これにより、レーザーの特性変化によらず光
パワーが一定で、パルス幅歪のない光出力が得られる。
【００１２】図２は、本発明の一実施の形態による演算
回路１０の構成を示すブロック図である。この図におい
て、平均値検出回路出力２１とマーク率検出回路出力２
２とをそれぞれ第１のＡ／Ｄコンバータ２３と第２のＡ
／Ｄコンバータ２４に入力してＡ／Ｄ変換され、それぞ
れの出力ＸおよびＹが除算回路２５に入力される。この
除算回路２５の出力ＺをＤ／Ａコンバータ２６に入力さ
れ、得られた除算出力は前記パルス電流制御回路１２に
入力される。
【００１３】次に、本発明の回路の動作について、図を
参照して説明する。図１において、レーザー４はパルス
電流駆動回路２、およびバイアス回路３によって駆動さ
れ、入力信号１を光信号に変換する。この光信号の出力
をフォトダイオード５により電流に変換し、さらに電流
／電圧変換回路６により電圧に変換され、この電圧は平
均値検出回路７によって平均化される。
【００１４】図３は、図１における入力電気信号、電流
／電圧変換回路６の出力および平均値検出回路７の出力
のタイムチャートの一例である。この図において、
（Ａ）入力電気信号がレーザー４によって光出力に変換
され、その光出力はフォトダイオード５により電流に変
換され、電流／電圧変換回路６によって電圧に変換され
ることにより、（Ｂ）電流／電圧変換回路出力に示す波
形となる。
【００１５】波形の立ち上がり速度が遅くなっているの
は、レーザーの背面光を電流に変換するフォトダイオー
ドの周波数特性の帯域制限があるため、光出力のピーク
値を検出することができないためである。（Ｃ）光出力
平均値は平均値検出回路７の出力であり、前記（Ｂ）電
流／電圧変換回路出力の平均値を出力する。
【００１６】図４は、マーク率１／２の場合とマーク率
１／４の場合の前記演算回路１０の動作について説明す
るための図である。この図において、（Ａ）光出力平均
値検出によって光出力の平均値を検出すると、（Ｂ）マ
ーク率検出によって、検出される入力信号のマーク率が
１／２の場合と検出される入力信号のマーク率が１／４
の場合とに応じて、（Ｃ）光出力制御には、光出力のピ
ーク値が光出力平均値の２倍、４倍となる電圧が出力さ
れ、パルス電流制御回路１２に入力される。
【００１７】図１において、演算回路１０の出力は光出
力のピーク値に相当し、これをＶref１１を基準電圧と
するパルス電流制御回路１２に入力することによって、
このパルス電流駆動回路１２を制御する。このパルス電
流駆動回路１２のＶref１１の値は既定値であり、演算
回路１０の出力は一定値に保たれるため、マーク率が変
動した場合でも、光出力は一定に制御され、平均値検出
回路７の出力は光出力のピーク値との比がマーク率検出
回路８のマーク率と一致するように制御される。
【００１８】図５は、レーザーの駆動電流と光出力特性
の一例を示す図である。この図において、レーザーは閾
値電流以上の駆動電流に対してほぼ比例した光出力が出
るため、上述の制御を行うことにより、パルス電流平均
値とパルス電流ピーク値の比は光出力平均値と光出力ピ
ーク値の比とほぼ一致する。ここでレーザーのバイアス
電流は、閾値電流とほぼ一致するように制御される。
【００１９】図６は、本発明の他の実施形態による図１
の演算回路１０の内部構成を示すブロック図である。こ
の図において、平均値検出回路出力３１とマーク率検出
回路出力３２とを乗算回路３３、オペアンプ３４および
インバータ３５とから構成される除算回路に入力するこ
とにより、パルス電流制御回路への入力信号が決定さ
れ、レーザーを駆動するパルス電流が制御される。以
上、本発明の一実施形態の動作を図面を参照して詳述し
てきたが、本発明はこの実施形態に限られるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっ
ても本発明に含まれる。
【００２０】
【発明の効果】これまでに説明したように、本発明の効
果は、レーザーの高速変調時においても、レーザーの温
度変動、環境変動による閾値電流の変化、微分量子効率
の変化を補償し、一定の光パワーで、パルス幅歪のない
光出力を可能としたことである。その理由は、制御ルー
プの中に変調信号のピーク検出回路を不要としたため、
フォトダイオードの周波数特性の制限を受けないためで
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による光送信器の構成を
示すブロック図
【図２】 図１の演算回路の構成を示すブロック図
【図３】 図１の実施形態の動作を説明するタイムチャ
ート
【図４】 演算回路の動作を説明する図
【図５】 レーザーの駆動電流と光出力特性の一例を示
す図
【図６】 本発明の他の実施形態による演算回路の構成
を示すブロック図
【図７】 従来技術による光送信器の構成を示すブロッ
ク図
【符号の説明】
１ 入力信号 ２ パルス電流駆動回路 ３ バイアス回路 ４ レーザー ５ フォトダイオ−ド ６ 電流／電圧変換回路 ７ 平均値検出回路 ８ マーク率検出回路 ９ バイアス制御回路 １０ 演算回路（除算回路） １１ 基準電圧（Ｖｒｅｆ） １２ パルス電流制御回路 ２１ 平均値検出回路出力 ２２ マーク率検出回路出力 ２３ 第１のＡ／Ｄコンバータ ２４ 第２のＡ／Ｄコンバータ ２５ 除算回路 ２６ Ｄ／Ａコンバータ ３１ 平均値検出回路出力 ３２ マーク率検出回路出力 ３３ 乗算回路 ３４ オペアンプ ３５ インバータ ４２ バイアス回路 ４３ 駆動回路 ４５ 電流／電圧変換回路 ４６ ピーク値検出器 ４７ 第１の平均値検出器 ４８ 第２の平均値検出器 ４９ 増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/142 10/152 10/26 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 10/00 H01S 5/068

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気信号を光信号に変換するレーザー
    と、 前記レーザーの光出力レベルを所定値に保つためのバイ
    アスを与えるバイアス回路と、 前記電気信号のマーク率を検出するマーク率検出回路
    と、 前記電気信号とパルス電流制御回路の出力とによって前
    記レーザーを駆動するパルス電流駆動回路と、 フォトダイオードによる前記光信号出力のモニタ電流を
    電圧に変換する電流／電圧変換回路と、 該電流／電圧変換回路出力の平均値を出力する平均値検
    出回路と、 前記平均値検出回路出力と前記マーク率検出回路出力と
    が入力され前記バイアス回路を制御する信号を出力する
    バイアス制御回路と、 前記平均値検出回路出力と前記マーク率検出回路出力と
    が入力され前記パルス電流制御回路の制御入力信号を生
    成する演算回路とからなる自動出力制御機能を有する光
    送信器
  2. 【請求項２】 前記演算回路は、 前記平均値検出回路出力値を前記マーク率検出回路出力
    値によって除算した値を出力することを特徴とする請求
    項１に記載の光送信器
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