JPH11205248A - 光送信器 - Google Patents
光送信器Info
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- JPH11205248A JPH11205248A JP10008042A JP804298A JPH11205248A JP H11205248 A JPH11205248 A JP H11205248A JP 10008042 A JP10008042 A JP 10008042A JP 804298 A JP804298 A JP 804298A JP H11205248 A JPH11205248 A JP H11205248A
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- Japan
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- laser
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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
- H01S5/068—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
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/501—Structural aspects
- H04B10/503—Laser transmitters
- H04B10/504—Laser transmitters using direct modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/564—Power control
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 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およ
び経時劣化を補償し、光出力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。 【解決手段】 自動出力制御機能を有する光送信器にお
いて、レーザー4のモニタ電流を電圧に変換した後、そ
の平均値を検出してマーク率検出回路8の出力と比較す
るバイアス制御回路9によってバイアス回路3を制御
し、演算回路10によって前記平均値をマーク率検出回
路8の出力によって除算し、その値をパルス電流制御回
路12において基準電圧Vref11と比較増幅し、そ
の増幅出力によってパルス電流駆動回路2をコントロー
ルする。
も、レーザーの閾値電流、微分量子効率の温度変化およ
び経時劣化を補償し、光出力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。 【解決手段】 自動出力制御機能を有する光送信器にお
いて、レーザー4のモニタ電流を電圧に変換した後、そ
の平均値を検出してマーク率検出回路8の出力と比較す
るバイアス制御回路9によってバイアス回路3を制御
し、演算回路10によって前記平均値をマーク率検出回
路8の出力によって除算し、その値をパルス電流制御回
路12において基準電圧Vref11と比較増幅し、そ
の増幅出力によってパルス電流駆動回路2をコントロー
ルする。
Description
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
/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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
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
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
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
ク図
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.6 識別記号 FI H01S 3/133 H04B 10/152 10/142
Claims (2)
- 【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 - 【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
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10008042A JP3085274B2 (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | 光送信器 |
US09/231,648 US6192060B1 (en) | 1998-01-19 | 1999-01-15 | Optical transmitter |
EP99100367A EP0930678B1 (en) | 1998-01-19 | 1999-01-15 | Optical transmitter |
DE69920540T DE69920540T2 (de) | 1998-01-19 | 1999-01-15 | Optischer Sender |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10008042A JP3085274B2 (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | 光送信器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11205248A true JPH11205248A (ja) | 1999-07-30 |
JP3085274B2 JP3085274B2 (ja) | 2000-09-04 |
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