JP6330061B2 - レーザーバースト制御回路及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明はレーザーの分野に関し、特にレーザーバースト制御回路及びその制御方法に関する。

従来のバーストモードレーザードライバ回路では、レーザーをバースト的に稼働させるためには、バーストモードをサポートするレーザー駆動器が必要である。しかし、ＤＦＢレーザー（分布帰還型レーザー、Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｌａｓｅｒ）又はＥＭＬレーザー（電界吸収型変調器レーザー、Ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ Ｌａｓｅｒ）のような１０Ｇ又は１０Ｇより高速のレーザーに対しては、現在連続モードをサポートするレーザー駆動器しか存在しない。１０Ｇ ＰＯＮ（受動光ネットワーク、Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）応用の発展に伴い、１０Ｇ又は１０Ｇより高速のＯＮＵ（光回線終端装置、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）をサポートする製品は、バーストモード作動のＰＯＮシステム応用へのニーズを満たすことが必要となる。

本発明は、上記課題を解決して、レーザーに対するバースト制御を良好に実現するための、レーザーバースト制御の回路及びその制御方法を提供する。

本発明は、以下の技術案を提供する。

ＡＰＣ（平均出力制御）ループにバースト制御回路を加えたレーザーバースト制御回路であって、上記バースト制御回路は、スイッチとダイオードが直列につながれた回路を有し、さらにレーザーと並列につながれ、外部論理によりスイッチのオン／オフを制御し、レーザーのバーストモード制御を実現する、ことを特徴とするレーザーバースト制御回路を提供する。

上記外部論理は、高低論理レベルを入力することにより、スイッチのオン／オフ及び帯域選択回路を制御することが好ましい。

また、上記帯域選択回路は、高低帯域選択回路と遅延回路の２つの機能回路を有することが好ましい。

また、上記高低帯域選択回路は、ファストトラックモードとスロートラックモードの２つのモードを有してもよい。

さらに、上記外部論理は、高低論理レベルを入力することによりスイッチのオン／オフ及び帯域選択回路を制御するとき、高レベルを入力すると、レーザーは光信号を出力せず、同時に、帯域選択回路がファストトラックモードとなり、低レベルを入力すると、レーザーが正常の光信号を出力し、同時に、帯域選択回路がスロートラックモードとなる、ように制御することが好ましい。

また、上記遅延回路の機能は、バースト制御論理の入力を遅延させ、レーザーが作動する前に、ＡＰＣループがファストトラックモードで作動しＡＰＣを迅速に設立し、レーザーが安定的なパワーを出力するようにした後、ＡＰＣがスロートラックモードとなり、レーザーが異なるコードパターンにおいて安定的に作動するように保つことが好ましい。

また、本発明のレーザーバースト制御回路の制御方法は、ＰＯＮシステムの入力論理であるＯＮＵ発光制御論理が高い場合、Ｓｗｉｔｃｈはオフ状態となり、ＯＮＵ発射端であるＯＮＵ光出力は光の信号を発信し、レーザー駆動器が正常に作動しレーザーを発光させるとともに、光の信号が出力される前の２０ｎｓにおいて、帯域選択論理は低レベルで、帯域トラック回路はファストトラックモードとなり、
ＯＮＵ光信号の出力が安定した後、帯域選択論理を高レベルにし、帯域トラック回路はスロー安定トラックモードとなり、レーザーが安定に光信号を出力する状態を保ち、ＰＯＮシステムの入力論理であるＯＮＵ発光制御論理が低くなる時までに、スイッチは閉状態となり、ＯＮＵ発射端であるＯＮＵ光出力はレーザー光信号の出力をオフにし、レーザーとダイオードを並列とし、両端電圧／電流が低下することによりレーザーが光出力せず、帯域トラック回路は次のＯＮＵ光信号が制御論理を高く発信する時まで、ファストトラックモードとなる、ことを特徴とする。

従来技術と比較して、本発明は以下の点で優れている。
１．本発明では、バーストモード機能のレーザー駆動器を必要とせずに、外部開閉回路によりレーザーを迅速にレスポンスさせることができる。特に高速信号に対し、例えば１０ＧＰＯＮの応用に対し、ＰＯＮシステムがＯＮＵに対するバーストモード指標ニーズを満たすことができる。２．低コストで実現が簡単で、ＤＦＢとＥＭＬレーザーのいずれにも使用可能であり、スイッチとフィルタ回路により帯域の切り替えを実現しＡＰＣループの迅速設立と通常作動を保つことができる。

本発明の回路モジュールの一例を示す設計図である。 ＥＭＬバーストモード制御回路の一例を示す設計図である。 ＤＦＢバーストモード制御回路の一例を示す設計図である。 帯域選択回路の一例を示す設計図である。 時間順序を制御する一例を示す論理図である。

以下、具体的な実施形態により、本発明をさらに詳しく説明する。なお、これらの説明において、本発明の技術的範囲が以下の実施例に限定されるわけではなく、本発明の構成を実現し得る技術は、いずれも本発明の技術的範囲に属する。

本発明では、図１に示されるようなレーザーバースト制御回路を提供する。ここで、自動パワー制御回路のＡＰＣループにバースト制御論理路が加えられ、スイッチとダイオードとが直列につながれ、さらにレーザーと並列につながれ、外部システムバースト論理によってスイッチのオン／オフを制御することで、連続モードのレーザー駆動器がバーストモードで作動可能となる。バースト制御は、さらに高低論理レベルを入力することによりスイッチのオン／オフ及び帯域選択回路を制御する。このとき、高レベルを入力すると、レーザーの出力がなく、同時に、帯域選択回路がファストトラックモードとなる。低レベルを入力すると、レーザーは正常の光信号を出力し、同時に、帯域選択回路はスロートラックモードとなり、ＡＰＣループが安定的に作動する状態を維持する。

図２は、ＥＭＬレーザーの使用によりバースト制御回路設計を実現する例を示すものである。図２に示されたレーザーバースト制御回路において、当該部分は、スイッチとダイオードが直列につながれ、さらにレーザーと並列につながれ、外部論理によってスイッチのオン／オフを制御し、レーザーのバーストモード制御を実現する。

さらに、バースト制御は、ＰＯＮシステムが入力した高低論理レベルによりスイッチと帯域選択回路を制御する。ここで、ＴＴＬ（論理ゲート回路ｒａｎｓｉｓｔｏｒ−ＴｒａｎｓｉｓｔｏｒＬｏｇｉｃ）高レベルは２．４〜３．３Ｖで、低レベルは０〜０．８Ｖである。当該入力制御論理はシステムの入力であり、システムは、ニーズに応じて高低レベルを入力し０ＮＵを発光するか否かを制御する。

高レベルを入力するとき、ＥＭＬレーザーは出力せず、同時に、帯域選択回路がファストトラックモードとなる。低レベルを入力するとき、レーザーが正常の光信号を出力し、同時に、帯域選択回路がスロートラックモードとなり、ＡＰＣループが安定的に作動するように維持される。

図３は、本発明のＤＦＢレーザーを利用した具体的な回路設計図の一例である。

レーザーバースト制御部分回路において、当該部分は、スイッチ又は電界効果トランジスタによりダイオードと直列につながれ、さらにＤＦＢレーザーと並列となるように設計されており、外部論理によりスイッチのオン及びオフを制御し、ＤＦＢレーザーのバーストモードの制御を実現する。

バースト制御は、高低論理レベルを入力することによりスイッチと帯域選択回路を制御する。ここで、ＴＴＬ（論理ゲート回路ｒａｎｓｉｓｔｏｒ−ＴｒａｎｓｉｓｔｏｒＬｏｇｉｃ）高レベルは２．４〜３．３Ｖで、低レベルは０〜０．８Ｖである。高レベルを入力するとき、ＤＦＢレーザーは出力せず、同時に、帯域選択回路がファストトラックモードとなる。低レベルを入力するとき、ＤＦＢレーザーが正常の光信号を出力し、同時に、帯域選択回路がスロートラックモードとなり、ＡＰＣループが安定的に作動するように維持される。

図４は、本発明の実施例１及び２における帯域選択回路の回路設計拡大図である。帯域選択回路は二つの機能ブロックを有する。一つは高低帯域であり、ファストトラックモードとスロートラックモードを含む。もう一つは遅延回路であり、遅延回路の機能は、入力したバースト制御論理を２０ｎｓ遅延させ、レーザーが作動する前の２０ｎｓにおいて、ＡＰＣループがファストトラックモードで作動、即ちＡＰＣが迅速に設立され、レーザーが安定的にパワーを出力するようにした後、ＡＰＣがスロートラックモードとなり、レーザーが異なるコードパターンにおいて安定的に作動するよう維持する。

ここで、抵抗Ｒｌ、Ｒ２と電気容量Ｃ１は、選択可能な帯域パラメータであり、Ｒｌ、ｓｗｉｔｃｈ−ｂａｎｄとＣ１は、ファストトラック回路を構成する。Ｒ２とＣ１は、スロートラック回路を構成する。ＲＣの定数Ｒ＊Ｃの数値が大きいほど、トラック速度は遅くなる。ＲＣの定数の数値が小さいほど、トラック速度は速くなる。

スイッチがオフであるとき、Ｒ１とＲ２は並列となり、Ｒ１は１０ｏｈｍで、Ｒ２は２００ｏｈｍで、Ｃ１は０．０１ｕＦであり、ファストトラック回路のＲＣ定数はＲ１＊Ｃ１＝０．１程度である。スイッチがオンであるとき、スロートラック回路のＲＣ定数はＲ２＊Ｃ１＝２であり、両者のトラック速度には２０倍の差がある。ただし、スロートラック回路は、より良好に入力信号を均等にすることができ、発光信号が発光する時、出力光のパワーを安定させることができる。

図５は、本発明の論理制御時間順序の例を示す図である。ＰＯＮシステムの入力論理、即ちＯＮＵ発光制御論理が高いとき、ＯＮＵ発射端、即ちＯＮＵ光出力が光信号を発信する。即ち、図２と図３に示されるように、スイッチがオフになるとき、レーザー駆動器は正常に作動しレーザーを発光させる。同時に光信号が出力する前の２０ｎｓにおいて、帯域選択論理は低レベルである。即ち、図４のＳｗｉｔｃｈＣＴＲ（Ｓｗｉｔｃｈｃｏｎｔｒｏｌ）は、Ｓｗｉｔｃｈ−ｂａｎｄのスイッチをオフにし、図４の帯域トラック回路はファストトラックモードとなる。ＯＮＵ光出力が安定した後、帯域選択論理置を高レベルにし、図４のＳｗｉｔｃｈＣＴＲは、Ｓｗｉｔｃｈ−ｂａｎｄスイッチをオンにし、帯域トラック回路がスロー安定トラックモードとなり、レーザーが安定的に光信号を出力可能となるよう維持する。

ＰＯＮシステムの入力論理、即ちＯＮＵ発光制御論理が低くなる時まで、ＯＮＵ発射端、即ちＯＮＵ光出力はレーザー光信号の出力をオフにし、図２と図３のスイッチをオフにし、レーザーとダイオードが並列となり、両端電圧／電流が低下しレーザーの光出力がなく、帯域トラック回路は、次のＯＮＵ光信号が制御論理を高く発信する時まで、ファストトラックモードとなる。

本発明は、バーストモード機能のレーザー駆動器を必要とせず、レーザー駆動器は常に連続モードで作動するが、外部開閉回路によりレーザーを迅速にレスポンスさせることができる。特に高速信号に対し、例えば１０ＧＰＯＮの応用に対し、バーストモードのレーザー駆動器のチップのサポートがない。これにより、ＰＯＮシステムがＯＮＵに対するバーストモード指標ニーズを満たすことができる。低コストで、実現が簡単であり、ＤＦＢとＥＭＬレーザーのいずれにも使用できる。スイッチとフィルタ回路により帯域の切り替えを実現し、ＡＰＣループが迅速に設立され正常な作動を維持する。

Claims (5)

1. ＡＰＣループにバースト制御回路を加えたレーザーバースト制御回路であって、前記バースト制御回路は、スイッチとダイオードが直列につながれた回路を有し、さらにレーザーと並列であり、外部論理によりスイッチのオン／オフを制御し、レーザーのバーストモード制御を実現し、
   前記外部論理は、高低論理レベルを入力することにより、スイッチのオン／オフ及び帯域選択回路を制御する、ことを特徴とするレーザーバースト制御回路。
2. 前記帯域選択回路は、高低帯域選択回路と遅延回路の２つの機能回路を有する、請求項１に記載のレーザーバースト制御回路。
3. 前記高低帯域選択回路は、ファストトラックモードとスロートラックモードの２つのモードを有する、請求項２に記載のレーザーバースト制御回路。
4. 前記外部論理は、高低論理レベルを入力することによりスイッチのオン／オフ及び帯域選択回路を制御するとき、高レベルを入力すると、レーザーが光信号を出力せず、同時に、帯域選択回路がファストトラックモードとなり、低レベルを入力すると、レーザーが正常の光信号を出力し、同時に、帯域選択回路がスロートラックモードとなることを制御する、請求項１に記載のレーザーバースト制御回路。
5. 前記遅延回路の機能は、バースト制御論理の入力を遅延させ、レーザーが作動する前に、ＡＰＣループがファストトラックモードで作動し、ＡＰＣが迅速に設立され、レーザーが安定的なパワーを出力するようにした後、ＡＰＣがスロートラックモードとなり、レーザーが異なるコードパターンにおいて安定的に作動するよう維持される、請求項２に記載のレーザーバースト制御回路。