JPH07111355A - 光送信器 - Google Patents

光送信器

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JPH07111355A
JPH07111355A JP5257037A JP25703793A JPH07111355A JP H07111355 A JPH07111355 A JP H07111355A JP 5257037 A JP5257037 A JP 5257037A JP 25703793 A JP25703793 A JP 25703793A JP H07111355 A JPH07111355 A JP H07111355A
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JP
Japan
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laser diode
output
laser
temperature
photodiode
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Pending
Application number
JP5257037A
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English (en)
Inventor
Kunio Honda
邦雄 本田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザダイオードの周囲温度の変動に対して
変動の無い光出力及び消光比を得る。 【構成】 レーザダイオード5の光出力とフォトダイオ
ード6で受ける背面光出力の間の温度に対する差を予め
演算器10,12により設定しておき、温度を感温素子
7により検出し、温度に対する光出力を補償するように
構成したもので一定の光出力及び精度の高い消光比を持
った光送信器を得ようとするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバを伝送路
とする光通信の光送信器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は例えば特許公報平2−44420
号に示された従来の光送信器を示す構成図であり、図に
おいて、1はパルスまたはアナログ信号の入力端子、2
は入力端子1に接続された変調器、3はレーザドライバ
に直流バイアスを供給するバイアス回路、4はレーザダ
イオードを駆動するレーザドライバ、5はレーザドライ
バ4により駆動され発光するレーザダイオード、6はレ
ーザダイオード5の背面光の一部を受光し光を電流に変
換するフォトダイオード、9はフォトダイオード6にバ
イアスを加えるバイアス電源、11はフォトダイオード
6の出力電流を平均化した電圧に変換する積分回路であ
る。
【0003】次に入力信号としてパルスが印加された場
合の動作について説明する。バイアス回路3の出力はパ
ルスに対応した電流と積分回路11の出力に対応したバ
イアス電流との合成電流となる。定式化すると、 I0 =I02+I01 ・・・・・・・(1) I0 :加算合成電流 I01:パルスに対応した電流 I02:バイアス電流 m:パルス信号のマーク率 となる。
【0004】次にレーザダイオード5の背面光の一部が
フォトダイオード6に入射し、それに比例した電流がフ
ォトダイオード6を流れる。定式化すると、 IPD=m・D・L・Pout ・・・・・・(2) IPD :フォトダイオード電流 D :パルス占有率 L :光出力とフォトダイオード電流変換効率 Pout :光出力電力 となる。
【0005】フォトダイオード6の出力電流は積分回路
11で平均化された電圧に変換される。この平均化電圧
とバイアス回路3の基準電圧との差がレーザドライバ4
で電流増幅されレーザダイオード5を駆動する。定式化
すると、 IB =β(I0 −IPD) ・・・・・・(3) IB :レーザダイオード出力電流 β :レーザダイオード増幅率 となる。
【0006】レーザダイオードの電流光変換特性は図2
(a)に示すとおりである。従って、光出力電力値P
out は Pout =A(IB +IOP−Ith) ・・・(4) A :レーザダイオード電流光変換効率 IOP:変調器出力電流 Ith:レーザダイオードしきい値電流 式(2)から式(4)より次式が導かれる。 Pout ={A・β・I0 +A(IOP−Ith)}/(1+A・β・m・D・L) ・・・(5)
【0007】これは、レーザダイオード3しきい値電流
が変動しても、バイアス電流Ib が光出力電力Pout
一定にするように追従することを示す。初めにIthをI
b と等しくなるように設定すればIthが変動してもP
out 一定でかつ IB =Ith ・・・・・・・・・(6) を満足することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の光送信器は以上
のように構成されているので、図8に示すレーザダイオ
ード5の電流光変換特性が図3(a)に示すIth以下の
電流に対し傾きを持つように変動すると、図3(b)に
示すレーザダイオード5入力電流波形に対し図3(c)
に示すレーザダイオード5光出力波形のようにIth以下
のバイアス電流Ib に対し一定値以上の光出力が存在し
消光比が劣化するという問題及び光出力はレーザダイオ
ード5の背面光を受光するフォトダイオード6の出力電
流により制御されるので使用全温度範囲に渡って一定光
出力が得られないという問題があった。
【0009】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものでレーザダイオードの温度に対する背
面光を含む出力光の電流光電特性の変動及びフォトダイ
オードの光電電流特性の変動を補償し、一定光出力を得
ることを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる光送信
器はレーザダイオード背面光をフォトダイオードにより
検出するとともにレーザダイオードの温度を感温素子に
より検出し、レーザダイオードの光出力の温度変動を補
償するためフォトダイオードの電流を積分する積分器
と、感温素子の抵抗値変化を演算する第1の演算器及び
積分器と第1の演算器出力を入力として演算する第2の
演算器によりレーザダイオードのバイアス電流を制御す
るものである。また第2の演算器の出力電圧と入力信号
のパルスまたはアナログ信号を入力として第3の演算器
を用いて変調器の入力信号として加え変調電流を制御す
るものである。さらに、レーザダイオードの光出力とフ
ォトダイオードの電流出力の温度に対する補正関数を個
々のレーザモジュールに対応して記憶するROMを用い
てバイアス電流と変調電流を制御するようにしたもので
ある。
【0011】
【作用】この発明における光送信器はフォトダイオード
により検出するレーザダイオードの背面光が全温度範囲
に渡って光出力と一致しないのでレーザダイオードの温
度を感温素子により検出し演算器により光出力と背面光
の差を補正することにより消光比の良い一定光出力を得
る。
【0012】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1において、7はレーザダイオード5の温度を
検出する感温素子、8はレーザダイオード5とフォトダ
イオード6及び感温素子7を同一ステム上に配置したレ
ーザモジュール、10は感温素子7を入力抵抗として温
度を演算する第1の演算器、12は積分回路11の出力
電圧と第1の演算器10の出力電圧を入力とし加算する
第2の加算器である。
【0013】図2(a)は図1のレーザダイオード5の
0℃,25℃,70℃の各温度における電流光電変換特
性を示す図、図2(b)は図1のレーザダイオード5の
バイアス電流Ib と入力パルスの変調電流I0bを示す
図、図2(c)はレーザダイオード5の25℃における
光出力波形を示す図である。
【0014】図3は図2に示すレーザダイオード5の2
5℃と70℃におけるスレシホールド電流部分の詳細を
示した電流光電変換特性、バイアス電流Ib と入力パル
スの変調電流I0b及び光出力波形を示す図である。
【0015】図4の傾きDは光出力と背面光光電変換特
性の温度変動を示す(トラッキングエラーという)線、
傾きEは第2の演算器12の補償線、傾きFは補償後の
トラッキングエラーを示す。
【0016】次に動作について説明する。図2,3に示
すようにレーザダイオード5は温度が上昇するとレーザ
発光するためのしきい値電流Ithが増加することと電流
光電変換特性の傾きが緩やかになる特性を持つ。この結
果消光比の悪い変動した光出力になる。従来技術例で説
明したように通常フォトダイオード6でレーザダイオー
ド5の背面光の1部を受光し電流信号に変換し光出力が
一定になるようにバイアス電流を制御する方法をとり光
出力を一定に保持する。図4傾きDに示すようにフォト
ダイオード6はレーザダイオード5の光出力を直接受光
していないので、温度変動に対し出力光と背面光間に差
がでるのが通常であり、また、受光するフォトダイオー
ドの光電変換特性にも温度変動がある。従って25℃を
基準にしたフォトダイオード電流に対する実光出力の温
度変動をトラッキングエラーといいレーザモジュール8
の特性を示すものである。
【0017】レーザダイオード5の温度変動を感温素子
7で検出する。この感温素子7は温度変動を抵抗値の変
化として検出し第1の演算器10の入力抵抗として演算
される。フォトダイオード6の光電電流は積分回路11
で平均化された電圧に変換される。第2の演算器12は
第1の演算器の温度に対応した出力電圧と積分回路11
の光出力に対応した出力電圧を入力として加算演算す
る。この第2の演算器12の演算出力は図4傾きDの逆
特性となる傾きEを持つ。この演算出力でバイアス回路
3のバイアス電流を制御し温度変動に対し図4傾きFに
示すトラッキングエラーの無い一定光出力を得るもので
ある。
【0018】実施例2.以下、この発明の他の実施例を
図について説明する。図5において、13は入力端子1
からのパルスと第2の演算器12の出力電圧を入力し演
算結果を変調器2に出力する第3の演算器である。
【0019】次に動作について説明する。第3の演算器
13は第2の演算器12の図4傾きEの演算出力と入力
端子1からのパルスを加算して変調器2を制御する。図
4の高温70℃を例にとると、トラッキングエラーは−
2dBであり、光出力が規定値より2dB小さい第2の
演算器12の出力は傾きEであるので+2dBの出力と
なる。第3の演算器13は入力パルスに+2dBを加算
して変調器2へ出力信号を伝達する。この信号がレーザ
ドライバ4を制御する。レーザドライバ4の電流はレー
ザダイオード5の光出力が2dB高くなるように増加す
る。レーザドライバ4はレーザダイオード5の変調電流
を駆動するので、図3に示すように変調電流I0bパルス
分の大きさが制御され、バイアス電流Ib は制御されな
い。従って、バイアス電流による直流発光分Pout 2は
25℃の値と同じ一定値を保持するので高温時における
消光比の劣下は生じなく消光比の良い一定光出力を得る
ことができる。
【0020】実施例3.以下、この発明の実施例3を図
について説明する。図6において、13は入力端子1か
らのパルスと第2の演算器12の出力電圧を入力し演算
結果をバイアス回路3と変調器2に出力する第3の演算
器である。
【0021】次に動作について説明する。第3の演算器
13は第2の演算器12の図4の傾きEの演算出力と入
力端子1からのパルスを加算して変調器2に対し変調電
流をバイアス回路3に対しバイアス電流をそれぞれ制御
する。図4の高温70℃を例にとると、トラッキングエ
ラーは−2dBであり光出力が規定値より2dB小さい
第2の演算器12の出力は傾きEであるので+2dBの
出力となる。第4の演算器14は入力パルスに+2dB
を加算して変調器2とバイアス回路3へ出力信号を伝達
する。この信号が変調器2とバイアス回路3を通じてレ
ーザドライバ4を制御する。レーザドライバ4の変調電
流とバイアス電流の双方でレーザダイオード5の光出力
が2dB高くなるように各々増加する。消光比について
はバイアス電流の増加分を大きく変調電流の増加分を小
さくとれば悪化の傾向、バイアス電流の増加分を小さく
変調電流の増加分を大きくとれば良くなりある程度に渡
って任意に設定することができる。
【0022】実施例4.以下この発明の他の実施例を図
について説明する。図7において、15は第1の演算器
10の出力電圧をデジタル信号に変換しROM16をア
クセスするA/D変換器、16は前記トラッキングエラ
ーに対する補償関数を記憶するROM、17はこのRO
Mの記憶デジタル出力をアナログ信号に変換し第2の演
算器12へ出力するD/A変換器である。なお、積分回
路11はその出力がバイアス回路3に入力される。
【0023】次に動作について説明する。第1の演算器
10から出力される温度変動の信号はA/D変換器15
によりデジタル信号として変換されROM16をアクセ
スする。ROM16は予め使用するレーザモジュール8
のトラッキングエラーを補償する関数(例えば図4の傾
きE)が記憶されている。アクセスされたROM16は
補償値をデジタル信号で出力する。デジタル信号はD/
A変換器17によりアナログ信号に変換され第2の演算
器12に入力される。ROM16を使用する利点は使用
する個々のレーザモジュール8の特性にバラツキがあっ
てもその使用するレーザモジュール8に対し補償値を設
定することができること及び温度に対する補償値が複雑
であっても対応できる点にある。
【0024】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、レーザ
ダイオードの光出力と背面光出力の間の温度に対する差
を予め演算器またはROMにより設定しておき、温度を
感温素子により検出し、温度に対する光出力を常に補償
するように構成したので光出力及び消光比について精度
の高い送信器が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1による光送信器を示すブロ
ック図である。
【図2】この発明の実施例1,2,3,4によるレーザ
ダイオードの特性を示す図である。
【図3】この発明の実施例1,2,3,4によるレーザ
ダイオードの温度とスレシホールドを示す図である。
【図4】この発明の実施例1,2,3,4によるレーザ
モジュールのトラッキングエラーと補償を示す図であ
る。
【図5】この発明の実施例2による光送信器を示すブロ
ック図である。
【図6】この発明の実施例3による光送信器を示すブロ
ック図である。
【図7】この発明の実施例4による光送信器を示すブロ
ック図である。
【図8】従来の光送信器を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 入力端子 2 変調器 3 バイアス回路 4 レーザドライバ 5 レーザダイオード 6 フォトダイオード 7 感温素子 8 レーザモジュール 9 バイアス電源 10 第1の演算器 11 積分回路 12 第2の演算器 13 第3の演算器 15 A/D変換器 16 ROM 17 D/A変換器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光素子のレーザダイオードと、このレ
    ーザダイオードの背面光を受光し、光を電流に変換する
    フォトダイオードと、前記レーザダイオードの近傍に位
    置し、レーザダイオードの温度を検出する感温素子と、
    前記のレーザダイオードとフォトダイオード及び感温素
    子を同一ステム上に配置するレーザモジュールと、前記
    レーザダイオードを駆動するレーザドライバと、このレ
    ーザダイオードにパルスまたはアナログの変調信号を供
    給する変調器と、入力端子からのパルスまたはアナログ
    信号をこのレーザドライバに直流バイアスを供給するバ
    イアス回路と、前記感温素子の抵抗体を入力抵抗とする
    第1の演算器と、前記フォトダイオードの出力電流の平
    均値を電圧に変換する積分回路と、この積分回路の出力
    電圧と前記第1の演算器の出力電圧を加算し、その加算
    した出力電圧を前記バイアス回路の入力端に与える第2
    の演算器とを具備したことを特徴とする光送信器。
  2. 【請求項2】 発光素子のレーザダイオードと、このレ
    ーザダイオードの背面光を受光し、光を電流に変換する
    フォトダイオードと、前記レーザダイオードの近傍に位
    置し、レーザダイオードの温度を検出する感温素子と、
    前記のレーザダイオードとフォトダイオード及び感温素
    子を同一ステム上に配置するレーザモジュールと、前記
    レーザダイオードを駆動するレーザドライバと、このレ
    ーザダイオードにパルスまたはアナログの変調信号を供
    給する変調器と、入力端子からのパルスまたはアナログ
    信号を受けて上記レーザドライバに直流バイアスを供給
    するバイアス回路と、前記感温素子の抵抗体を入力抵抗
    とする第1の演算器と、前記フォトダイオードの出力電
    流の平均値を電圧に変換する積分回路と、この積分回路
    の出力電圧と前記第1の演算器の出力電圧を加算する第
    2の演算器と、上記第2の演算器の出力電圧と上記入力
    端子からのパルスまたはアナログ信号の各々を入力し、
    演算結果を上記変調器に供給する第3の演算器とを備え
    たことを特徴とする光送信器。
  3. 【請求項3】 第3の演算器の出力電圧をバイアス回路
    へ供給するようにしたことを特徴とする請求項2記載の
    光送信器。
  4. 【請求項4】 発光素子のレーザダイオードと、このレ
    ーザダイオードの背面光を受光し、光を電流に変換する
    フォトダイオードと、前記レーザダイオードの近傍に位
    置し、レーザダイオードの温度を検出する感温素子と、
    前記のレーザダイオードとフォトダイオード及び感温素
    子を同一ステム上に配置するレーザモジュールと、前記
    レーザダイオードを駆動するレーザドライバと、このレ
    ーザダイオードにパルスまたはアナログの変調信号を供
    給する変調器と、入力端子からのパルスまたはアナログ
    信号を受けて上記レーザドライバに直流バイアスを供給
    するバイアス回路と、前記感温素子の抵抗体を入力抵抗
    とする第1の演算器と、前記フォトダイオードの出力電
    流の平均値を電圧に変換し、上記バイアス回路に出力す
    る積分回路と、レーザモジュールのレーザダイオード光
    出力とフォトダイオードの電流出力の温度に対する補償
    関数が記憶してあるメモリと、第1の演算器の出力電圧
    をデジタル信号に変換し、上記メモリをアクセスするA
    /D変換器と、上記メモリのデジタル出力をアナログ信
    号に変換するD/A変換器と、このアナログ信号と上記
    入力端子からのパルスまたはアナログ信号を加算し、そ
    の加算結果を上記変調器及びバイアス回路に供給する第
    2の演算器とを具備したことを特徴とする光送信器。
JP5257037A 1993-10-14 1993-10-14 光送信器 Pending JPH07111355A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09162811A (ja) * 1995-12-06 1997-06-20 Hitachi Ltd 半導体装置搭載モジュール、光トランスミッタ、レーザダイオードの特性情報作成方法及び光伝送装置
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