JPH0273682A - レーザダイオード駆動方法及び装置 - Google Patents
レーザダイオード駆動方法及び装置Info
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- JPH0273682A JPH0273682A JP63225045A JP22504588A JPH0273682A JP H0273682 A JPH0273682 A JP H0273682A JP 63225045 A JP63225045 A JP 63225045A JP 22504588 A JP22504588 A JP 22504588A JP H0273682 A JPH0273682 A JP H0273682A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
- H01S5/06835—Stabilising during pulse modulation or generation
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
- H01S5/06216—Pulse modulation or generation
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、デジタル光通信装置等におけるレーデダイオ
ードの駆動方法および装置に関するものである。
ードの駆動方法および装置に関するものである。
従来の技術
レーザダイオードを光源とするデジタル光通信装置にお
けるレーザダイオードの駆動に関しては、レーザダイオ
ードのしきい特性などのために、デジタルデータに対応
したパルス電流にバイアス電流を加えてレーザダイオー
ドの駆動電流としなければならない。レーザダイオード
の駆動電流に関しては、レーザダイオードの特性、特に
、しきい値電流が温度変化などによって大きく変動する
ために、特にバイアス電流を常に適当な大きさに設定し
ておく必要がある。このような制御は、しばしば自動出
力制御（ＡＰＣ）と呼ばれている。ここでは、バイアス
電流、あるいはバイアス電流とパルス電流の大きさの制
御を自動出力制御という。
けるレーザダイオードの駆動に関しては、レーザダイオ
ードのしきい特性などのために、デジタルデータに対応
したパルス電流にバイアス電流を加えてレーザダイオー
ドの駆動電流としなければならない。レーザダイオード
の駆動電流に関しては、レーザダイオードの特性、特に
、しきい値電流が温度変化などによって大きく変動する
ために、特にバイアス電流を常に適当な大きさに設定し
ておく必要がある。このような制御は、しばしば自動出
力制御（ＡＰＣ）と呼ばれている。ここでは、バイアス
電流、あるいはバイアス電流とパルス電流の大きさの制
御を自動出力制御という。
光ＬＡＮ等に用いられる光通信装置においては、しばし
ば間欠信号（バースト信号）に対するすみやかな応答が
要求される。例えば、無信号状態から突然−組のデータ
が送られてきて、そしてまた無信号状態に戻るといった
ような使われ方をされたり、通常は、常に信号が流れて
いるにしても、ネットワークの立ち上げ時や変更時に、
突然送られて来るデータにすみやかに反応することを要
求されることがある。自動出力制御が必要とされるレー
ザダイオードを用いた光通信装置においては、自動出力
制御の間欠信号に対する応答特性が問題となる。
ば間欠信号（バースト信号）に対するすみやかな応答が
要求される。例えば、無信号状態から突然−組のデータ
が送られてきて、そしてまた無信号状態に戻るといった
ような使われ方をされたり、通常は、常に信号が流れて
いるにしても、ネットワークの立ち上げ時や変更時に、
突然送られて来るデータにすみやかに反応することを要
求されることがある。自動出力制御が必要とされるレー
ザダイオードを用いた光通信装置においては、自動出力
制御の間欠信号に対する応答特性が問題となる。
従来の自動出力制御では、レーザダイオードの光出力の
一部（以下、モニタ光という）を受光するためのフォト
ダイオード（以下、モニタフォトダイオードという）に
よって検出される出力光強度の平均値（時間平均）、あ
るいは尖頭値によってバイアス電流を制御する方式、あ
るいは出力光強度の平均値と振幅とによってバイアス電
流と共にパルス電流の大きさを制御する方式が主なもの
であった。次に、これら従来の方式のうち代表的なもの
である、出力光強度の平均値によってバイアス電流を制
御する方式について、添付図面の第３図から第５図を参
照して説明する。
一部（以下、モニタ光という）を受光するためのフォト
ダイオード（以下、モニタフォトダイオードという）に
よって検出される出力光強度の平均値（時間平均）、あ
るいは尖頭値によってバイアス電流を制御する方式、あ
るいは出力光強度の平均値と振幅とによってバイアス電
流と共にパルス電流の大きさを制御する方式が主なもの
であった。次に、これら従来の方式のうち代表的なもの
である、出力光強度の平均値によってバイアス電流を制
御する方式について、添付図面の第３図から第５図を参
照して説明する。
第３図は、出力光強度の平均値によってバイアス電流を
制御する型の従来の自動出力制御回路の一例を示す概略
回路図である。この第３図に示されるように、モニタフ
ォトダイオード１は、レーザダイオード１１の光出力の
うちのモニタ光を受光することにより、レーザダイオー
ド１１°の出力光強度を光電流として検出することがで
きる。モニタフォトダイオード１で検出されたレーザダ
イオード１１の出力光強度は、プリアンプ２で増幅され
、積分回路３によって出力光強度の平均値を与える電圧
に変換される。一方、データ入力端子４に与えられるデ
ジタル人力データは、レベルシフト回路５及び積分回路
６によりデータのマーク率（デコーティーサイクルとい
ってもよい）を与える電圧となる。差動増幅器７により
、積分回路３の出力である出力光強度の平均値を与える
電圧が、積分回路６の出力である、データのマーク率を
与える電圧と比較され、その出力が積分回路８を経由し
てバイアス電流供給回路９を駆動する。
制御する型の従来の自動出力制御回路の一例を示す概略
回路図である。この第３図に示されるように、モニタフ
ォトダイオード１は、レーザダイオード１１の光出力の
うちのモニタ光を受光することにより、レーザダイオー
ド１１°の出力光強度を光電流として検出することがで
きる。モニタフォトダイオード１で検出されたレーザダ
イオード１１の出力光強度は、プリアンプ２で増幅され
、積分回路３によって出力光強度の平均値を与える電圧
に変換される。一方、データ入力端子４に与えられるデ
ジタル人力データは、レベルシフト回路５及び積分回路
６によりデータのマーク率（デコーティーサイクルとい
ってもよい）を与える電圧となる。差動増幅器７により
、積分回路３の出力である出力光強度の平均値を与える
電圧が、積分回路６の出力である、データのマーク率を
与える電圧と比較され、その出力が積分回路８を経由し
てバイアス電流供給回路９を駆動する。
バイアス電流供給回路９によって供給されたバイアス電
流は、データ入力端子４に与えられるデジタル入力デー
タによって駆動されるパルス電流供給回路１０によって
供給される電流パルスと合流して、レーザダイオード１
１を駆動する。
流は、データ入力端子４に与えられるデジタル入力デー
タによって駆動されるパルス電流供給回路１０によって
供給される電流パルスと合流して、レーザダイオード１
１を駆動する。
この従来の自動出力制御回路がマーク率の不規則に変化
するデータや間欠信号に対しても良好に動作するように
するためには、積分回路３の時定数と積分回路６の時定
数とをほぼ同一にし、また積分回路８の時定数をそれら
より大きくすることが一つのよい方法である。また、レ
ベルシフト回路５のレベルシフト量の適切な設定も、間
欠信号に対する良好な応答を得るためには重要である。
するデータや間欠信号に対しても良好に動作するように
するためには、積分回路３の時定数と積分回路６の時定
数とをほぼ同一にし、また積分回路８の時定数をそれら
より大きくすることが一つのよい方法である。また、レ
ベルシフト回路５のレベルシフト量の適切な設定も、間
欠信号に対する良好な応答を得るためには重要である。
発明が解決しようとする課題
次に、第３図に関して前述したような従来の自動出力制
御回路の問題点について、特に、第４図および第５図を
参照して説明する。第４図は、素子温度をパラメータと
したレーザダイオードの−船釣な駆動電流−出力光強度
特性を中心にして示し、併せて、駆動電流の波形を下に
、出力光の波形を右に示したグラフ図である。この第４
図において、特性曲線Ｕは、低温、特性曲Ｉ！ｖは、常
温、特性曲線Ｗは、高温での特性を示している。第３図
の自動出力制御回路は、常温で良好な動作をするように
調整されているものとする。常温では、レーザダイオー
ド１１は、特性曲線Ｖで表される特性を示し、送信時に
は、バイアス電流Ｉ６、′とパルス電流■２の和である
駆動電流■、により駆動されている。その時の出力光強
度は％ Ｌ Ｖで示されているように適当な振幅と適当
な消光比（出力光強度の谷レベルの尖頭値に対する割合
）を持っている。Ｌｖの時間平均値は、ｐ 、ｖ、であ
る。無信号時には、パルス電流１ｐは、０である。レベ
ルシフト回路５のレベルシフト量を調整することにより
、無信号時の出力光強度Ｐ、。０を適当に選び、無信号
時のバイアス電流ｒ ｂｙが送信時のバイアス電流Ｉ
ｂｖ’ とほぼ同一になるようにすれば、信号の有無に
関わらずバイアス電流は一定の値をとるから、間欠信号
に対しても常に良好な出力光強度を得ることができる。
御回路の問題点について、特に、第４図および第５図を
参照して説明する。第４図は、素子温度をパラメータと
したレーザダイオードの−船釣な駆動電流−出力光強度
特性を中心にして示し、併せて、駆動電流の波形を下に
、出力光の波形を右に示したグラフ図である。この第４
図において、特性曲線Ｕは、低温、特性曲Ｉ！ｖは、常
温、特性曲線Ｗは、高温での特性を示している。第３図
の自動出力制御回路は、常温で良好な動作をするように
調整されているものとする。常温では、レーザダイオー
ド１１は、特性曲線Ｖで表される特性を示し、送信時に
は、バイアス電流Ｉ６、′とパルス電流■２の和である
駆動電流■、により駆動されている。その時の出力光強
度は％ Ｌ Ｖで示されているように適当な振幅と適当
な消光比（出力光強度の谷レベルの尖頭値に対する割合
）を持っている。Ｌｖの時間平均値は、ｐ 、ｖ、であ
る。無信号時には、パルス電流１ｐは、０である。レベ
ルシフト回路５のレベルシフト量を調整することにより
、無信号時の出力光強度Ｐ、。０を適当に選び、無信号
時のバイアス電流ｒ ｂｙが送信時のバイアス電流Ｉ
ｂｖ’ とほぼ同一になるようにすれば、信号の有無に
関わらずバイアス電流は一定の値をとるから、間欠信号
に対しても常に良好な出力光強度を得ることができる。
このような常温時におけるデジタル人力信号に応答した
レーザダイオードの出力光強度の変化例を第５図（８）
に示している。
レーザダイオードの出力光強度の変化例を第５図（８）
に示している。
しかし、まず、温度が上昇しレーザダイオードの特性曲
線がＷになり、微分量子効率が下がった場合について考
えてみると、第３図の従来の回路は、出力光強度の時間
平均をＰ ａｖａに保ち、また、パルス電流Ｉ、は変化
しない。従って、第４図において、レーずダイオード１
１の駆動電流は、■、となり、送信時の出力光強度はり
、となる。図かられかるように、Ｌｗの消光比は、Ｌｖ
のそれに比べて著しく悪化している（大きくなっている
）。
線がＷになり、微分量子効率が下がった場合について考
えてみると、第３図の従来の回路は、出力光強度の時間
平均をＰ ａｖａに保ち、また、パルス電流Ｉ、は変化
しない。従って、第４図において、レーずダイオード１
１の駆動電流は、■、となり、送信時の出力光強度はり
、となる。図かられかるように、Ｌｗの消光比は、Ｌｖ
のそれに比べて著しく悪化している（大きくなっている
）。
また、無信号時の出力光強度Ｐ、。、は一定なので、図
かられかるように、送信時のバイアス電流１ ｈｗは、
無信号時のバイアス電流１ ｂｙに比べて大きくなる。
かられかるように、送信時のバイアス電流１ ｈｗは、
無信号時のバイアス電流１ ｂｙに比べて大きくなる。
従って、間欠信号に対しては、一定の出力光強度レベル
になるまでに、バイアス電流の大きさが無信号時のＩ
ｂｗから送信時のＩ ｂｗ’ になるまでに、ある時間
を必要としている。このような高温時におけるデジタル
入力信号に応答したレーザダイオードの出力光強度の変
化例を第５図（Ａ）に示している。
になるまでに、バイアス電流の大きさが無信号時のＩ
ｂｗから送信時のＩ ｂｗ’ になるまでに、ある時間
を必要としている。このような高温時におけるデジタル
入力信号に応答したレーザダイオードの出力光強度の変
化例を第５図（Ａ）に示している。
次に、温度が降下し、レーザダイオード１１の特性曲線
がＵになり、微分量子効率が上がった場合について考え
る。前述の場合と同様に、第４図において、レーザダイ
オード１１の駆動電流は、！、となり、送信時の出力光
強度は、Ｌ。となる。
がＵになり、微分量子効率が上がった場合について考え
る。前述の場合と同様に、第４図において、レーザダイ
オード１１の駆動電流は、！、となり、送信時の出力光
強度は、Ｌ。となる。
図かられかるように、Ｌ４の消光比はＬｖのそれに比べ
て小さいが、それは送信時のバイアス電流が適当な値（
しきい値近傍）よりも小さいからである。また、無信号
時の出力光強度Ｐ Ｌｏｗは一定なので、図かられかる
ように、送信時のバイアス電流Ｉ ｂｕ’ は、無信号
時のバイアス電流■、に比べて小さくなる。従って、間
欠信号に対しては、やはり、一定の出力光強度レベルに
なるまでに、バイアス電流の大きさが無信号時の■、。
て小さいが、それは送信時のバイアス電流が適当な値（
しきい値近傍）よりも小さいからである。また、無信号
時の出力光強度Ｐ Ｌｏｗは一定なので、図かられかる
ように、送信時のバイアス電流Ｉ ｂｕ’ は、無信号
時のバイアス電流■、に比べて小さくなる。従って、間
欠信号に対しては、やはり、一定の出力光強度レベルに
なるまでに、バイアス電流の大きさが無信号時の■、。
から送信時のＩ ｂｕ’ になるまでに、ある時間を必
要としている。このような低温時におけるデジタル人力
信号に応答したレーザダイオードの出力光強度の変化例
を第５図（Ｃ）に示している。
要としている。このような低温時におけるデジタル人力
信号に応答したレーザダイオードの出力光強度の変化例
を第５図（Ｃ）に示している。
以上のように、出力光強度の平均値によってバイアス電
流を制御する第３図の従来の自動出力制御回路は、温度
変化等の原因によるレーザダイオードの微分量子効率の
変化などに起因する出力光強度の振幅の変化によって、
消光比の悪化または過小バイアス状態をきたすのみなら
ず、第３図の従来の自動出力制御回路を有する光送信機
の間欠信号に対する応答特性の例を示した第５図（Ａ）
および（Ｃ）からも明らかなように、間欠信号に対する
応答特性も悪化する。このような問題を緩和するために
は、パルス電流の振幅に対して温度補償を行う（温度が
上がれば、パルス電流の振幅を大きくする）、あるいは
レーザダイオードの温度を一定にする、等の方法がある
が、レーザダイオードの経時変化を補償することは困難
である。また広い温度範囲にわたって正確な温度補償を
することは必ずしも容易ではないし、レーザダイオード
の温度を一定にするために必要な熱電素子や、その制御
回路の費用は無視できない。
流を制御する第３図の従来の自動出力制御回路は、温度
変化等の原因によるレーザダイオードの微分量子効率の
変化などに起因する出力光強度の振幅の変化によって、
消光比の悪化または過小バイアス状態をきたすのみなら
ず、第３図の従来の自動出力制御回路を有する光送信機
の間欠信号に対する応答特性の例を示した第５図（Ａ）
および（Ｃ）からも明らかなように、間欠信号に対する
応答特性も悪化する。このような問題を緩和するために
は、パルス電流の振幅に対して温度補償を行う（温度が
上がれば、パルス電流の振幅を大きくする）、あるいは
レーザダイオードの温度を一定にする、等の方法がある
が、レーザダイオードの経時変化を補償することは困難
である。また広い温度範囲にわたって正確な温度補償を
することは必ずしも容易ではないし、レーザダイオード
の温度を一定にするために必要な熱電素子や、その制御
回路の費用は無視できない。
なお、出力光強度の平均値によってバイアス電流を制御
する型の従来の自動出力制御回路についてその問題点を
詳述したのであるが、その他の形式の従来の自動出力制
御回路についても、比較的に小規模の回路で、間欠信号
に対して良好な応答特性を安定に得ることは難しく、ま
た調整が難しい等の問題もあった。
する型の従来の自動出力制御回路についてその問題点を
詳述したのであるが、その他の形式の従来の自動出力制
御回路についても、比較的に小規模の回路で、間欠信号
に対して良好な応答特性を安定に得ることは難しく、ま
た調整が難しい等の問題もあった。
本発明の目的は、前述したような従来の技術の問題点を
解消しうるようなレーザダイオード駆動方法および装置
を提供することである。
解消しうるようなレーザダイオード駆動方法および装置
を提供することである。
課題を解決するだめの手段
本発明の１つの特徴によれば、デジタル入力信号に対応
したパルス電流にバイアス電流を加えた駆動電流にてレ
ーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動方法に
おいて、前記レーザダイオードの出力光強度を検出し、
該検出される出力光強度の谷レベルが無信号時の前記レ
ーザダイオードの出力光強度に実質的に一致゛するよう
に、前記バイアス電流を制御することにより、前述の従
来の問題点を解消することができる。
したパルス電流にバイアス電流を加えた駆動電流にてレ
ーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動方法に
おいて、前記レーザダイオードの出力光強度を検出し、
該検出される出力光強度の谷レベルが無信号時の前記レ
ーザダイオードの出力光強度に実質的に一致゛するよう
に、前記バイアス電流を制御することにより、前述の従
来の問題点を解消することができる。
また、本発明の別の特徴によれば、デジタル人力信号に
対応したパルス電流にバイアス電流を加えた駆動電流に
てレーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動装
置において、前記レーザダイオードの出力光強度を検出
してその出力光強度に応じた出力光強度信号を発生する
出力光強度信号発生手段と、前記レーザダイオードへ前
記パルス電流を供給するためのパルス電流供給手段と、
前記レーザダイオードへ前記バイアス電流を供給するバ
イアス電流供給手段と、無信号時の前記レーザダイオー
ドの出力光強度に相当する無信号時出力光強度信号を与
える無信号時出力光強度信号発生手段と、前記出力光強
度信号発生手段からの前記出力光強度信号を受けてその
谷レベルを検出し谷レベル信号を発生する谷レベル信号
発生手段と、前記無信号時出力光強度発生手段からの無
信号時出力光強度信号と前記谷レベル信号発生手段から
の谷レベル信号とを比較してその差に応じてその差がな
くなる方向に前記バイアス電流供給手段によって供給さ
れるバイアス電流を制御する制御手段とを備えるように
すること・により、前述の従来の問題点を解消すること
ができる。
対応したパルス電流にバイアス電流を加えた駆動電流に
てレーザダイオードを駆動するレーザダイオード駆動装
置において、前記レーザダイオードの出力光強度を検出
してその出力光強度に応じた出力光強度信号を発生する
出力光強度信号発生手段と、前記レーザダイオードへ前
記パルス電流を供給するためのパルス電流供給手段と、
前記レーザダイオードへ前記バイアス電流を供給するバ
イアス電流供給手段と、無信号時の前記レーザダイオー
ドの出力光強度に相当する無信号時出力光強度信号を与
える無信号時出力光強度信号発生手段と、前記出力光強
度信号発生手段からの前記出力光強度信号を受けてその
谷レベルを検出し谷レベル信号を発生する谷レベル信号
発生手段と、前記無信号時出力光強度発生手段からの無
信号時出力光強度信号と前記谷レベル信号発生手段から
の谷レベル信号とを比較してその差に応じてその差がな
くなる方向に前記バイアス電流供給手段によって供給さ
れるバイアス電流を制御する制御手段とを備えるように
すること・により、前述の従来の問題点を解消すること
ができる。
実施例
次に、添付図面の第１図および第２図に基づいて、本発
明の実施例について本発明をより詳細に説明する。
明の実施例について本発明をより詳細に説明する。
先ず、本発明の具体的実施例について説明する前に、本
発明の原理について第２図を参照して説明する。第２図
は、レーザダイオードの出力光強度の時間変化を示して
いる。第２図において、ｂ点より左、及びｅ点より右は
、無信号時である。
発明の原理について第２図を参照して説明する。第２図
は、レーザダイオードの出力光強度の時間変化を示して
いる。第２図において、ｂ点より左、及びｅ点より右は
、無信号時である。
（１０１００１０１１）のデータがｂ点で始まり、ｅ点
で終了している。ただし、“１”は、出力光強度が高い
ことを、“０”は、出力光強度が低いことを示す。レー
ザダイオードのバイアス電流の設定値を、そのしきい値
近傍に固定した場合を考える。ここでは、温度変化等は
考えない。ｂ点より左の無信号時には、出力光強度は低
いレベルで一定の値を保つ。Ｃ点やｄ点の′″０”のデ
ータのときは、出力光強度は低いが、レーザダイオード
や駆動回路の応答特性のために、必ずしも無信号時と同
じレベルにはならない。本発明の原理は、出力光強度か
ら第２図のＣ点やｄ点に対応する谷レベルを検出するこ
と、そして、検出される谷レベルが、バイアス電流の設
定値を固定した場合に、第２図のａ点のような無信号時
に検出される無信号時レベルとほぼ同一となるように、
モニタフォトダイオードのプリアンプや谷レベル検出回
路などの周波数特性やオーバーシュートあるいはアンダ
ーシュート特性を設定すること、そして、そのように設
定された回路によって検出されたレベルを「補正された
谷レベル」と呼ぶものとし、その「補正された谷レベル
」を一定にするようにレーザダイオードのバイアス電流
を制御することにある。このようなレーザダイオードの
駆動原理によれば、前述したような間欠信号によっても
、バイアス電流がほとんど影響を受けることがないので
、間欠信号に対して良好な応答を得ることができるので
ある。
で終了している。ただし、“１”は、出力光強度が高い
ことを、“０”は、出力光強度が低いことを示す。レー
ザダイオードのバイアス電流の設定値を、そのしきい値
近傍に固定した場合を考える。ここでは、温度変化等は
考えない。ｂ点より左の無信号時には、出力光強度は低
いレベルで一定の値を保つ。Ｃ点やｄ点の′″０”のデ
ータのときは、出力光強度は低いが、レーザダイオード
や駆動回路の応答特性のために、必ずしも無信号時と同
じレベルにはならない。本発明の原理は、出力光強度か
ら第２図のＣ点やｄ点に対応する谷レベルを検出するこ
と、そして、検出される谷レベルが、バイアス電流の設
定値を固定した場合に、第２図のａ点のような無信号時
に検出される無信号時レベルとほぼ同一となるように、
モニタフォトダイオードのプリアンプや谷レベル検出回
路などの周波数特性やオーバーシュートあるいはアンダ
ーシュート特性を設定すること、そして、そのように設
定された回路によって検出されたレベルを「補正された
谷レベル」と呼ぶものとし、その「補正された谷レベル
」を一定にするようにレーザダイオードのバイアス電流
を制御することにある。このようなレーザダイオードの
駆動原理によれば、前述したような間欠信号によっても
、バイアス電流がほとんど影響を受けることがないので
、間欠信号に対して良好な応答を得ることができるので
ある。
また、出力光強度の平均値によってバイアス電流を制御
する従来の自動出力制御では、前述したように、温度変
化などによってレーザダイオードの微分量子効率が変化
したことなどに起因する出力光強度の振幅の変化によっ
て、消光比が劣化したり、あるいは過小バイアスとなっ
たりするが、本発明の駆動原理によれば、谷レベル、従
って、バイアス電流は、出力光強度の振幅には原理的に
は依存しないので、このような問題がないばかりか、出
力光の振幅の温度補償も要求される精度が低いので容易
となる。
する従来の自動出力制御では、前述したように、温度変
化などによってレーザダイオードの微分量子効率が変化
したことなどに起因する出力光強度の振幅の変化によっ
て、消光比が劣化したり、あるいは過小バイアスとなっ
たりするが、本発明の駆動原理によれば、谷レベル、従
って、バイアス電流は、出力光強度の振幅には原理的に
は依存しないので、このような問題がないばかりか、出
力光の振幅の温度補償も要求される精度が低いので容易
となる。
次に、このような本発明の駆動原理に基づいてレーザダ
イオードを駆動するためのレーザダイオード駆動装置の
本発明の一実施例としての自動出力制御回路について、
第１図を参照して説明する。
イオードを駆動するためのレーザダイオード駆動装置の
本発明の一実施例としての自動出力制御回路について、
第１図を参照して説明する。
第１図は、本発明のレーザダイオード駆動装置を、レー
ザダイオードを光源とするデジタル光通信装置の光送信
部に適用した例を示す概略回路図である。第１図の回路
において、モニタフォトダイオード１０１で検出された
レーザダイオード１１１の出力光強度は、プリアンプ１
０２で増幅され、ダイオード１０３、抵抗１０４および
コンデンサ１０５で構成された谷レベル検出回路１０６
に入る。谷レベル検出回路１０６で検出された「補正さ
れた谷レベル」は、差動増幅器１０７で、無信号時の出
力光強度に対応する谷レベル設定電圧「ｖｒ」と比較さ
れ、その出力が積分回路１０８を経由してバイアス電流
供給回路１０９を駆動する。
ザダイオードを光源とするデジタル光通信装置の光送信
部に適用した例を示す概略回路図である。第１図の回路
において、モニタフォトダイオード１０１で検出された
レーザダイオード１１１の出力光強度は、プリアンプ１
０２で増幅され、ダイオード１０３、抵抗１０４および
コンデンサ１０５で構成された谷レベル検出回路１０６
に入る。谷レベル検出回路１０６で検出された「補正さ
れた谷レベル」は、差動増幅器１０７で、無信号時の出
力光強度に対応する谷レベル設定電圧「ｖｒ」と比較さ
れ、その出力が積分回路１０８を経由してバイアス電流
供給回路１０９を駆動する。
バイアス電流供給回路１０９によって供給されたバイア
ス電流は、データ入力端子１１２に与えられるデジタル
入力信号によって駆動されるパルス電流供給回路１１０
によって供給されるパルス電流と合流して、レーザダイ
オード１１１を駆動する。
ス電流は、データ入力端子１１２に与えられるデジタル
入力信号によって駆動されるパルス電流供給回路１１０
によって供給されるパルス電流と合流して、レーザダイ
オード１１１を駆動する。
すなわち、この実施例では、モニタフォトダイオード１
０１とプリアンプ１０２とは、レーザダイオード１１１
の出力光強度を検出してその出力光強度に応じた出力光
強度信号を発生する出力光強度信号発生手段を構成して
いる。また、パルス電流供給回路１１０は、データ入力
端子１１２に与えられるデジタル入力信号に対応したパ
ルス電流をレーザダイオード１１１へ供給するためのパ
ルス電流供給手段を構成し、バイアス電流供給回路１０
９は、レーザダイオード１１１ヘバイアス電流を供給す
るバイアス電流供給手段を構成している。さらにまた、
谷レベル設定電圧ｒ Ｖ 、Ｊは、無信号時出力光強度
信号発生手段（図示していない）によって与えられる無
信号時のレーザダイオード１１°１の出力光強度に相当
する無信号時出力光強度信号である。谷レベル検出回路
１０６は、モニタフォトダイオード１０１およびプリア
ンプ１０２によって構成される出力光強度信号発生手段
からの出力光強度信号を受けてその谷レベルを検出し谷
レベル信号を発生する谷レベル信号発生手段を構成して
いる。差動増幅器１０７および積分回路１０８は、無信
号時出力光強度発生手段からの無信号時出力光強度信号
「Ｖｒ」と、谷レベル検出回路１０６からの谷レベル信
号とを比較してその差に応じてその差がなくなる方向に
バイアス電流供給回路１０９によって供給されるバイア
ス電流を制御する制御手段を構成している。
０１とプリアンプ１０２とは、レーザダイオード１１１
の出力光強度を検出してその出力光強度に応じた出力光
強度信号を発生する出力光強度信号発生手段を構成して
いる。また、パルス電流供給回路１１０は、データ入力
端子１１２に与えられるデジタル入力信号に対応したパ
ルス電流をレーザダイオード１１１へ供給するためのパ
ルス電流供給手段を構成し、バイアス電流供給回路１０
９は、レーザダイオード１１１ヘバイアス電流を供給す
るバイアス電流供給手段を構成している。さらにまた、
谷レベル設定電圧ｒ Ｖ 、Ｊは、無信号時出力光強度
信号発生手段（図示していない）によって与えられる無
信号時のレーザダイオード１１°１の出力光強度に相当
する無信号時出力光強度信号である。谷レベル検出回路
１０６は、モニタフォトダイオード１０１およびプリア
ンプ１０２によって構成される出力光強度信号発生手段
からの出力光強度信号を受けてその谷レベルを検出し谷
レベル信号を発生する谷レベル信号発生手段を構成して
いる。差動増幅器１０７および積分回路１０８は、無信
号時出力光強度発生手段からの無信号時出力光強度信号
「Ｖｒ」と、谷レベル検出回路１０６からの谷レベル信
号とを比較してその差に応じてその差がなくなる方向に
バイアス電流供給回路１０９によって供給されるバイア
ス電流を制御する制御手段を構成している。
第１図は、本発明の実施例を原理的にわかりゃすく略示
したものであり、実際に試作した回路では、プリアンプ
１０２に、反転増幅器を用いた。
したものであり、実際に試作した回路では、プリアンプ
１０２に、反転増幅器を用いた。
従って、ダイオード１０３は、第１図とは逆の極性に接
続し、谷レベル検出回路１０６は、尖頭値検出回路とな
っている。また、実際に試作した回路は、正負の２電源
を用いたこともあり、抵抗１０４が正電源ではなく、負
電源に接続されていること等、電源及び接地の関係も第
１図とは異なっている。
続し、谷レベル検出回路１０６は、尖頭値検出回路とな
っている。また、実際に試作した回路は、正負の２電源
を用いたこともあり、抵抗１０４が正電源ではなく、負
電源に接続されていること等、電源及び接地の関係も第
１図とは異なっている。
本実施例では、積分回路１０８を用いることにより、安
定な動作を得ることができた。積分回路１０８は、ハイ
カットフィルターと見ることもできる。ループ利得にも
よるが、フィルターのカットオフ周波数は、谷レベル検
出回路１０６が良好に谷レベル検出回路として働く下限
周波数よりも低い周波数に選ぶのが容易な方法である。
定な動作を得ることができた。積分回路１０８は、ハイ
カットフィルターと見ることもできる。ループ利得にも
よるが、フィルターのカットオフ周波数は、谷レベル検
出回路１０６が良好に谷レベル検出回路として働く下限
周波数よりも低い周波数に選ぶのが容易な方法である。
別の言い方をすれば、積分回路１０８の時定数は、抵抗
１０４およびコンデンサー１０５で構成される時定数に
比べて大きく設定するのが容易な方法である。６４Ｍビ
ット／秒用の試作回路においては、抵抗１０４とコンデ
ンサー１０５によって構成される時定数を約５０μｓと
し、積分回路１０８の時定数を約１ ｍｓとしたところ
、極めて安定且つ良好な動作を示した。積分回路１０８
は、代わりにチョークコイル等を用いることも可能であ
る。
１０４およびコンデンサー１０５で構成される時定数に
比べて大きく設定するのが容易な方法である。６４Ｍビ
ット／秒用の試作回路においては、抵抗１０４とコンデ
ンサー１０５によって構成される時定数を約５０μｓと
し、積分回路１０８の時定数を約１ ｍｓとしたところ
、極めて安定且つ良好な動作を示した。積分回路１０８
は、代わりにチョークコイル等を用いることも可能であ
る。
なお、高温での動作においてモニタフォトダイオード１
０１の暗電流が問題となる可能性があるが、その対策と
してはプリアンプ１０２に、モニタフォトダイオードの
暗電流の補償回路を設ける方法、あるいは谷レベル設定
電圧「Ｖｒ」の供給回路にモニタフォトダイオードの暗
電流による変化の補償回路を設ける方法等をとることが
可能である。
０１の暗電流が問題となる可能性があるが、その対策と
してはプリアンプ１０２に、モニタフォトダイオードの
暗電流の補償回路を設ける方法、あるいは谷レベル設定
電圧「Ｖｒ」の供給回路にモニタフォトダイオードの暗
電流による変化の補償回路を設ける方法等をとることが
可能である。
発明の効果
本発明によれば、間欠信号に対して良好な応答を示すの
みならず、レーザダイオードの微分量子効率の変化や温
度補償の誤差による出力光強度の振幅変化に対しても、
消光比等の出力光の品質の著しく劣化することのない、
光通信装置のためのレーザダイオードを用いた光送信機
を比較的小規模な回路によって得ることができる。
みならず、レーザダイオードの微分量子効率の変化や温
度補償の誤差による出力光強度の振幅変化に対しても、
消光比等の出力光の品質の著しく劣化することのない、
光通信装置のためのレーザダイオードを用いた光送信機
を比較的小規模な回路によって得ることができる。
第１図は、本発明の一実施例としての自動出力制御回路
を示す概略回路図、第２図は、本発明の詳細な説明する
ためのレーザダイオードの出力光強度の時間変化を示す
図、第３図は、従来の自動出力制御回路の一例を示す概
略回路図、第４図は、レーザダイオードの駆動電流−出
力光強度特性をレーザダイオード素子の温度をパラメー
タとして示し、併せて第３図の従来の自動出力制御回路
を用いた光送信機による駆動電流の波形と出力光の波形
を示した図、第５図は、第３図の従来の自動出力制御回
路を用いた光送信機による出力光強度の間欠信号に対す
る応答の例を示す図である。 １０１・・・・モニタフォトダイオード、１０２・・・
・プリアンプ、 １０３・・・・ダイオード、 １０４・・・・抵抗、 １０５・・・・コンデンサ、 ・・・・谷レベル検出回路、 ・・・・差動増幅器、 ・・・・積分回路、 ・・・・バイアス電流供給回路、 ・・・・パルス電流供給回路、 ・・・・レーザダイオード。
を示す概略回路図、第２図は、本発明の詳細な説明する
ためのレーザダイオードの出力光強度の時間変化を示す
図、第３図は、従来の自動出力制御回路の一例を示す概
略回路図、第４図は、レーザダイオードの駆動電流−出
力光強度特性をレーザダイオード素子の温度をパラメー
タとして示し、併せて第３図の従来の自動出力制御回路
を用いた光送信機による駆動電流の波形と出力光の波形
を示した図、第５図は、第３図の従来の自動出力制御回
路を用いた光送信機による出力光強度の間欠信号に対す
る応答の例を示す図である。 １０１・・・・モニタフォトダイオード、１０２・・・
・プリアンプ、 １０３・・・・ダイオード、 １０４・・・・抵抗、 １０５・・・・コンデンサ、 ・・・・谷レベル検出回路、 ・・・・差動増幅器、 ・・・・積分回路、 ・・・・バイアス電流供給回路、 ・・・・パルス電流供給回路、 ・・・・レーザダイオード。
Claims (2)
- （１）デジタル入力信号に対応したパルス電流にバイア
ス電流を加えた駆動電流にてレーザダイオードを駆動す
るレーザダイオード駆動方法において、前記レーザダイ
オードの出力光強度を検出し、該検出される出力光強度
の谷レベルが無信号時の前記レーザダイオードの出力光
強度に実質的に一致するように、前記バイアス電流を制
御することを特徴とするレーザダイオード駆動方法。 - （２）デジタル入力信号に対応したパルス電流にバイア
ス電流を加えた駆動電流にてレーザダイオードを駆動す
るレーザダイオード駆動装置において、前記レーザダイ
オードの出力光強度を検出してその出力光強度に応じた
出力光強度信号を発生する出力光強度信号発生手段と、
前記レーザダイオードへ前記パルス電流を供給するため
のパルス電流供給手段と、前記レーザダイオードへ前記
バイアス電流を供給するバイアス電流供給手段と、無信
号時の前記レーザダイオードの出力光強度に相当する無
信号時出力光強度信号を与える無信号時出力光強度信号
発生手段と、前記出力光強度信号発生手段からの前記出
力光強度信号を受けてその谷レベルを検出し谷レベル信
号を発生する谷レベル信号発生手段と、前記無信号時出
力光強度発生手段からの無信号時出力光強度信号と前記
谷レベル信号発生手段からの谷レベル信号とを比較して
その差に応じてその差がなくなる方向に前記バイアス電
流供給手段によって供給されるバイアス電流を制御する
制御手段とを備えることを特徴とするレーザダイオード
駆動装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63225045A JPH0273682A (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | レーザダイオード駆動方法及び装置 |
| US07/373,158 US4945541A (en) | 1988-09-08 | 1989-06-28 | Method and apparatus for controlling the bias current of a laser diode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63225045A JPH0273682A (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | レーザダイオード駆動方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0273682A true JPH0273682A (ja) | 1990-03-13 |
Family
ID=16823177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63225045A Pending JPH0273682A (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | レーザダイオード駆動方法及び装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4945541A (ja) |
| JP (1) | JPH0273682A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2004288868A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Fuji Xerox Co Ltd | 発光素子駆動装置 |
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1988
- 1988-09-08 JP JP63225045A patent/JPH0273682A/ja active Pending
-
1989
- 1989-06-28 US US07/373,158 patent/US4945541A/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| US4945541A (en) | 1990-07-31 |
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