JPH0821747B2 - 光伝送装置 - Google Patents
光伝送装置Info
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- JPH0821747B2 JPH0821747B2 JP9856387A JP9856387A JPH0821747B2 JP H0821747 B2 JPH0821747 B2 JP H0821747B2 JP 9856387 A JP9856387 A JP 9856387A JP 9856387 A JP9856387 A JP 9856387A JP H0821747 B2 JPH0821747 B2 JP H0821747B2
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- JP
- Japan
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- temperature
- feedback circuit
- optical transmission
- transmission device
- circuit
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- 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
-
- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
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- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光伝送装置に関し，特に周囲温度の影響を受
けずに安定に光伝送できるようにするための改良に関す
る。
けずに安定に光伝送できるようにするための改良に関す
る。
［従来の技術］ 従来，この種の光伝送装置では，発光素子から伝送路
である光ファイバに入射される光出力が周囲温度の変化
にかかわりなく一定値に保たれる必要がある。これを実
現する方法としては，例えば光源自身の光出力を検出
し制御する方法や光源自身の温度を常時一定に保つ方
法が採用されている。
である光ファイバに入射される光出力が周囲温度の変化
にかかわりなく一定値に保たれる必要がある。これを実
現する方法としては，例えば光源自身の光出力を検出
し制御する方法や光源自身の温度を常時一定に保つ方
法が採用されている。
以下，光源として半導体レーザを例にして説明する。
の方法は，光ファイバに結合する側とは反対方向の半
導体レーザからの光出力を光検出器で検出し，光ファイ
バへの平均光出力が一定となるように半導体レーザのバ
イアス電流を制御する方法である。この場合には半導体
レーザの電流閾値は温度変動により増減する。
の方法は，光ファイバに結合する側とは反対方向の半
導体レーザからの光出力を光検出器で検出し，光ファイ
バへの平均光出力が一定となるように半導体レーザのバ
イアス電流を制御する方法である。この場合には半導体
レーザの電流閾値は温度変動により増減する。
これに対し，半導体レーザの電流閾値を周囲温度の変
動にかかわりなく一定値に保つのがの方法である。
の方法では，温度センサにより半導体レーザの温度を検
出し，温度の変動がなくなるように吸熱発熱器への電流
を制御して，半導体レーザの温度を一定にしている。こ
こで，吸熱発熱器は一般的にサーモ・エレクトリックク
ーラと呼ばれており，熱電効果の中のペルチェ効果を利
用した素子のことである。
動にかかわりなく一定値に保つのがの方法である。
の方法では，温度センサにより半導体レーザの温度を検
出し，温度の変動がなくなるように吸熱発熱器への電流
を制御して，半導体レーザの温度を一定にしている。こ
こで，吸熱発熱器は一般的にサーモ・エレクトリックク
ーラと呼ばれており，熱電効果の中のペルチェ効果を利
用した素子のことである。
光伝送装置では，以上の様な方法の少なくとも一方を
用いて，品質の良い，且つ安定な光伝送を実現しようと
している。
用いて，品質の良い，且つ安定な光伝送を実現しようと
している。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら，上述した従来の制御方法をそのまま利
用したのでは，光伝送装置の使用可能な周囲温度は限定
され，厳しい環境下での使用には適さない。半導体レー
ザを例にしてみると，使用可能な温度範囲は通常０℃以
上60℃以下である。60℃以上になると，外部微分量子効
率の温度依存性に伴う光出力−ドライブ電流特性の光出
力の飽和傾向が極めて強くなり，また電流閾値の上昇傾
向も速まる。このため，高い光出力が保存できなくな
り，したがって高温時での使用には適さない。
用したのでは，光伝送装置の使用可能な周囲温度は限定
され，厳しい環境下での使用には適さない。半導体レー
ザを例にしてみると，使用可能な温度範囲は通常０℃以
上60℃以下である。60℃以上になると，外部微分量子効
率の温度依存性に伴う光出力−ドライブ電流特性の光出
力の飽和傾向が極めて強くなり，また電流閾値の上昇傾
向も速まる。このため，高い光出力が保存できなくな
り，したがって高温時での使用には適さない。
他方,0℃以下では，露点以下のため半導体レーザ素子
レベルでの光出力のキンク判定が難しくなるという問題
があり，キンクを生じた場合に光出力がその近傍で不安
定となる。
レベルでの光出力のキンク判定が難しくなるという問題
があり，キンクを生じた場合に光出力がその近傍で不安
定となる。
吸熱発熱器を使用する場合には，周囲温度と半導体レ
ーザ自身の温度差としては40〜45℃までが可能であり，
半導体レーザ自身の温度を25℃とすれば65〜70℃の周囲
温度が上限と言えよう。また吸熱発熱器の使用に伴う1A
前後の電流源確保や消費電力の大きさも光伝送装置とし
ては問題であり，極力消費電力を小さくする必要があ
る。
ーザ自身の温度差としては40〜45℃までが可能であり，
半導体レーザ自身の温度を25℃とすれば65〜70℃の周囲
温度が上限と言えよう。また吸熱発熱器の使用に伴う1A
前後の電流源確保や消費電力の大きさも光伝送装置とし
ては問題であり，極力消費電力を小さくする必要があ
る。
本発明の目的はこのような従来の欠点を除去するもの
であり，厳しい環境下でも十分安定に光伝送できる光伝
送装置を提供することにある。
であり，厳しい環境下でも十分安定に光伝送できる光伝
送装置を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、半導体発光素子と、該半導体発光素
子からの出力光の一部を検出し出力光の安定化を図る第
１の帰還回路と、前記半導体発光素子の温度を温度セン
サで検出し吸熱発熱器により温度制御する第２の帰還回
路とを含む光伝送装置であって、前記温度センサで検出
した温度があらかじめ定められた指定温度範囲内である
か否かを判別する回路を備え、該判別回路は、前記温度
センサで検出した温度が前記指定温度範囲外になると前
記第２の帰還回路を作動させることを特徴とする光伝送
装置が得られる。
子からの出力光の一部を検出し出力光の安定化を図る第
１の帰還回路と、前記半導体発光素子の温度を温度セン
サで検出し吸熱発熱器により温度制御する第２の帰還回
路とを含む光伝送装置であって、前記温度センサで検出
した温度があらかじめ定められた指定温度範囲内である
か否かを判別する回路を備え、該判別回路は、前記温度
センサで検出した温度が前記指定温度範囲外になると前
記第２の帰還回路を作動させることを特徴とする光伝送
装置が得られる。
本発明によればまた、半導体発光素子と、該半導体発
光素子からの出力光の一部を検出し出力光の安定化を図
る第１の帰還回路と、前記半導体発光素子の温度を温度
センサで検出し吸熱発熱器により温度制御する第２の帰
還回路とを含む光伝送装置であって、前記温度センサで
検出した温度があらかじめ定められた指定温度範囲内で
あるか否かを判別する回路を備え、該判別回路は、前記
温度センサで検出した温度が前記指定温度範囲内にある
時前記第２の帰還回路のみを作動させ、前記指定温度範
囲外になると前記第１の帰還回路をも作動させることを
特徴とする光伝送装置が得られる。
光素子からの出力光の一部を検出し出力光の安定化を図
る第１の帰還回路と、前記半導体発光素子の温度を温度
センサで検出し吸熱発熱器により温度制御する第２の帰
還回路とを含む光伝送装置であって、前記温度センサで
検出した温度があらかじめ定められた指定温度範囲内で
あるか否かを判別する回路を備え、該判別回路は、前記
温度センサで検出した温度が前記指定温度範囲内にある
時前記第２の帰還回路のみを作動させ、前記指定温度範
囲外になると前記第１の帰還回路をも作動させることを
特徴とする光伝送装置が得られる。
［実施例］ 次に，本発明について図面を参照して説明する。第１
図は本発明の一実施例の光伝送装置の構成図を，第２図
は温度センサであるサーミスタの抵抗値の温度依存性を
示す図である。
図は本発明の一実施例の光伝送装置の構成図を，第２図
は温度センサであるサーミスタの抵抗値の温度依存性を
示す図である。
半導体レーザ10からの前方光出力11は結合回路12によ
り光ファイバ13へ入射する。光モジュール14は光出力の
安定化のため２つの制御手段を備えている。１つは，半
導体レーザ10からの後方光出力15を光検出器16で検出
し，半導体レーザ10からの光出力が周囲温度Taに左右さ
れることなく一定値を保つように第１の帰還回路17で光
出力制御をするものである。半導体レーザ10の電流閾値
IthはIth∝exp（Ta/To）で表わされ，周囲温度Taの変化
で変動するため，第１の帰還回路17では一定の光出力が
得られるようにドライブ電流を増減している。ここで,T
oは半導体レーザ10やそのマウント方法に依存する定数
であるが,Taが50℃〜60℃のあたりで変曲点をむかえ，
それ以上の周囲温度で急減する。このことは60℃以上で
大幅なドライブ電流の増加が必要なことを示している。
このため第１の帰還回路17では，上限となる周囲温度T2
を60℃とした。また，半導体レーザ使用上の信頼性面か
らキンクの生じない下限となる周囲温度T1を０℃とし
た。したがって，第１の帰還回路17の有効温度範囲は０
℃から60℃までとなる。ここで,0℃,60℃の上限・下限
値を測定するのが，温度センサとしてのサーミスタ18で
ある。
り光ファイバ13へ入射する。光モジュール14は光出力の
安定化のため２つの制御手段を備えている。１つは，半
導体レーザ10からの後方光出力15を光検出器16で検出
し，半導体レーザ10からの光出力が周囲温度Taに左右さ
れることなく一定値を保つように第１の帰還回路17で光
出力制御をするものである。半導体レーザ10の電流閾値
IthはIth∝exp（Ta/To）で表わされ，周囲温度Taの変化
で変動するため，第１の帰還回路17では一定の光出力が
得られるようにドライブ電流を増減している。ここで,T
oは半導体レーザ10やそのマウント方法に依存する定数
であるが,Taが50℃〜60℃のあたりで変曲点をむかえ，
それ以上の周囲温度で急減する。このことは60℃以上で
大幅なドライブ電流の増加が必要なことを示している。
このため第１の帰還回路17では，上限となる周囲温度T2
を60℃とした。また，半導体レーザ使用上の信頼性面か
らキンクの生じない下限となる周囲温度T1を０℃とし
た。したがって，第１の帰還回路17の有効温度範囲は０
℃から60℃までとなる。ここで,0℃,60℃の上限・下限
値を測定するのが，温度センサとしてのサーミスタ18で
ある。
第２図で示すように，サーミスタ18の抵抗値はわずか
の温度変化に対して敏感に反応する。サーミスタ18は半
導体レーザ10に近接して実装されており，これらを吸熱
発熱器19上に固定している。したがって，吸熱発熱器19
への電流の増減によって半導体レーザ10は加熱されたり
あるいは冷却されたりする。
の温度変化に対して敏感に反応する。サーミスタ18は半
導体レーザ10に近接して実装されており，これらを吸熱
発熱器19上に固定している。したがって，吸熱発熱器19
への電流の増減によって半導体レーザ10は加熱されたり
あるいは冷却されたりする。
判別回路20ではサーミスタ18からの抵抗値の大きさに
よって温度条件を３つにふるいわけて第２の帰還回路21
へその情報をおくる。すなわち，周囲温度Taが下限値T1
＝０℃以下となった場合には，吸熱発熱器19上のサーミ
スタ18の抵抗値を30kΩにするように吸熱発熱器19へ電
流を供給して半導体レーザ10を加熱する。逆に，周囲温
度Taが上限値T2＝60℃以上となった場合には，サーミス
タ18抵抗値が3kΩになるよう吸熱発熱器19へ上記とは逆
方向の電流を供給して半導体レーザ10を冷却する。周囲
温度Taが０から60℃の間にあるときは，吸熱発熱器19へ
の電流供給は全くなく，光出力の安定化を第１の帰還回
路17でのみ行なうことになる。
よって温度条件を３つにふるいわけて第２の帰還回路21
へその情報をおくる。すなわち，周囲温度Taが下限値T1
＝０℃以下となった場合には，吸熱発熱器19上のサーミ
スタ18の抵抗値を30kΩにするように吸熱発熱器19へ電
流を供給して半導体レーザ10を加熱する。逆に，周囲温
度Taが上限値T2＝60℃以上となった場合には，サーミス
タ18抵抗値が3kΩになるよう吸熱発熱器19へ上記とは逆
方向の電流を供給して半導体レーザ10を冷却する。周囲
温度Taが０から60℃の間にあるときは，吸熱発熱器19へ
の電流供給は全くなく，光出力の安定化を第１の帰還回
路17でのみ行なうことになる。
以上のような考えにたつと，例えば−40゜から85℃の
範囲までは使用温度範囲を拡張することが出来，しかも
吸熱発熱器19への電流値の大きさは0.5A前後と従来の約
半分に抑えることができるため消費電力の点からも有利
となる。判別回路20としては，サーミスタ18の抵抗値の
大きさを三段階に分け，どの指令に基づいて温度制御す
べきか判定するものであり,T1,T2に相当する値は適用す
る温度範囲から判断すればよい。温度制御はブリッジ回
路による方法で制御するのが一般的に知られている。
範囲までは使用温度範囲を拡張することが出来，しかも
吸熱発熱器19への電流値の大きさは0.5A前後と従来の約
半分に抑えることができるため消費電力の点からも有利
となる。判別回路20としては，サーミスタ18の抵抗値の
大きさを三段階に分け，どの指令に基づいて温度制御す
べきか判定するものであり,T1,T2に相当する値は適用す
る温度範囲から判断すればよい。温度制御はブリッジ回
路による方法で制御するのが一般的に知られている。
本発明は以上の代表的な実施例の他にいくつかの変形
が考えられる。例えば，前記実施例では半導体発光素子
として半導体レーザを，温度センサとしてサーミスタを
それぞれ用いたが，特に限定されるものではない。した
がって，判別回路20の中で評価に用いた抵抗値の大きさ
についても周囲の温度変化に対応して温度センサから得
られる物理量が何であるかによって適宜変更されうるこ
とは言うまでもない。また，実施例に用いた数値は特定
の場合に適用したものであり，限定されないことは言う
までもない。
が考えられる。例えば，前記実施例では半導体発光素子
として半導体レーザを，温度センサとしてサーミスタを
それぞれ用いたが，特に限定されるものではない。した
がって，判別回路20の中で評価に用いた抵抗値の大きさ
についても周囲の温度変化に対応して温度センサから得
られる物理量が何であるかによって適宜変更されうるこ
とは言うまでもない。また，実施例に用いた数値は特定
の場合に適用したものであり，限定されないことは言う
までもない。
更に，実施例では，例えば周囲温度Taが０〜60℃の範
囲のときに光出力制御用の第１の帰還回路17を使用し，
それ以外の温度のときに第２の帰還回路21を使用した
が，その正反対の方法を用いてもよい。すなわち，第３
図に示すように，例えば周囲温度Taが０〜60℃の範囲の
ときに第２の帰還回路21を用いてある任意の値に半導体
レーザの温度を固定し，その範囲を越えたときに判別回
路20の出力で第１の帰還回路17を動作させて併用する方
法である。この場合には半導体レーザ10の温度は先に固
定した値よりも増減するが，光出力の安定性では特に差
異はない。
囲のときに光出力制御用の第１の帰還回路17を使用し，
それ以外の温度のときに第２の帰還回路21を使用した
が，その正反対の方法を用いてもよい。すなわち，第３
図に示すように，例えば周囲温度Taが０〜60℃の範囲の
ときに第２の帰還回路21を用いてある任意の値に半導体
レーザの温度を固定し，その範囲を越えたときに判別回
路20の出力で第１の帰還回路17を動作させて併用する方
法である。この場合には半導体レーザ10の温度は先に固
定した値よりも増減するが，光出力の安定性では特に差
異はない。
［発明の効果］ 本発明によれば，光出力制御と半導体レーザの温度制
御の組合せを利用することにより従来以上に使用温度範
囲を拡げることができるとともに，吸熱発熱器使用にみ
られる消費電力の増加を半減させることが可能なことが
わかった。また，使用温度範囲が，例えば−40゜から85
℃であったとしても半導体レーザ自体の動作温度範囲は
０゜から60℃の範囲でよいため長寿命化の点でも有利に
なることもわかった。
御の組合せを利用することにより従来以上に使用温度範
囲を拡げることができるとともに，吸熱発熱器使用にみ
られる消費電力の増加を半減させることが可能なことが
わかった。また，使用温度範囲が，例えば−40゜から85
℃であったとしても半導体レーザ自体の動作温度範囲は
０゜から60℃の範囲でよいため長寿命化の点でも有利に
なることもわかった。
第１図は本発明の第１の実施例の光伝送装置の構成図，
第２図は温度センサであるサーミスタの抵抗値の温度依
存性を示する図，第３図は本発明の第２の実施例の構成
図である。 10……半導体レーザ,11……前方光出力,12……結合回
路,13……光ファイバ,14……光モジュール,15……後方
光出力,16……光検出器,17……第１の帰還回路,18……
サーミスタ,19……吸熱発熱器,20……判別回路,21……
第２の帰還回路。
第２図は温度センサであるサーミスタの抵抗値の温度依
存性を示する図，第３図は本発明の第２の実施例の構成
図である。 10……半導体レーザ,11……前方光出力,12……結合回
路,13……光ファイバ,14……光モジュール,15……後方
光出力,16……光検出器,17……第１の帰還回路,18……
サーミスタ,19……吸熱発熱器,20……判別回路,21……
第２の帰還回路。
Claims (2)
- 【請求項１】半導体発光素子と、該半導体発光素子から
の出力光の一部を検出し出力光の安定化を図る第１の帰
還回路と、前記半導体発光素子の温度を温度センサで検
出し吸熱発熱器により温度制御する第２の帰還回路とを
含む光伝送装置であって、前記温度センサで検出した温
度があらかじめ定められた指定温度範囲内であるか否か
を判別する回路を備え、該判別回路は、前記温度センサ
で検出した温度が前記指定温度範囲外になると前記第２
の帰還回路を作動させることを特徴とする光伝送装置。 - 【請求項２】半導体発光素子と、該半導体発光素子から
の出力光の一部を検出し出力光の安定化を図る第１の帰
還回路と、前記半導体発光素子の温度を温度センサで検
出し吸熱発熱器により温度制御する第２の帰還回路とを
含む光伝送装置であって、前記温度センサで検出した温
度があらかじめ定められた指定温度範囲内であるか否か
を判別する回路を備え、該判別回路は、前記温度センサ
で検出した温度が前記指定温度範囲内にある時前記第２
の帰還回路のみを作動させ、前記指定温度範囲外になる
と前記第１の帰還回路をも作動させることを特徴とする
光伝送装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9856387A JPH0821747B2 (ja) | 1987-04-23 | 1987-04-23 | 光伝送装置 |
| US07/185,023 US4884279A (en) | 1987-04-23 | 1988-04-22 | Optical transmission apparatus |
| CA000564941A CA1284676C (en) | 1987-04-23 | 1988-04-22 | Optical transmission apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9856387A JPH0821747B2 (ja) | 1987-04-23 | 1987-04-23 | 光伝送装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63265480A JPS63265480A (ja) | 1988-11-01 |
| JPH0821747B2 true JPH0821747B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=14223147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9856387A Expired - Lifetime JPH0821747B2 (ja) | 1987-04-23 | 1987-04-23 | 光伝送装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4884279A (ja) |
| JP (1) | JPH0821747B2 (ja) |
| CA (1) | CA1284676C (ja) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2644315B2 (ja) * | 1989-01-23 | 1997-08-25 | ファナック株式会社 | 高周波放電励起レーザ装置 |
| US5018154A (en) * | 1989-09-12 | 1991-05-21 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser drive device |
| US5118964A (en) * | 1990-09-26 | 1992-06-02 | At&T Bell Laboratories | Thermo-electric temperature control arrangement for laser apparatus |
| US5197076A (en) * | 1991-11-15 | 1993-03-23 | Davis James G | Temperature stabilizable laser apparatus |
| US5401465A (en) * | 1992-05-05 | 1995-03-28 | Chiron Corporation | Luminometer with reduced sample crosstalk |
| DE4232764A1 (de) * | 1992-09-25 | 1994-03-31 | Hertz Inst Heinrich | Abstimmbarer Generator für hochfrequente Signale |
| US5604758A (en) * | 1995-09-08 | 1997-02-18 | Xerox Corporation | Microprocessor controlled thermoelectric cooler and laser power controller |
| DE19617552A1 (de) * | 1996-05-02 | 1997-11-06 | Heidelberger Druckmasch Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Temperatur in einer mit Laserlicht arbeitenden Druckplatten-Beschriftungseinheit, insbesondere einer Offset-Druckmaschine |
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