JPH0157512B2 - - Google Patents
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- JPH0157512B2 JPH0157512B2 JP14483183A JP14483183A JPH0157512B2 JP H0157512 B2 JPH0157512 B2 JP H0157512B2 JP 14483183 A JP14483183 A JP 14483183A JP 14483183 A JP14483183 A JP 14483183A JP H0157512 B2 JPH0157512 B2 JP H0157512B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser diode
- bias current
- circuit
- output
- modulation signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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
- H01S5/06832—Stabilising during amplitude modulation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はレーザダイオードの発光特性の非直
線性に基づく歪の補償を行なうレーザダイオード
駆動回路に関するものである。
線性に基づく歪の補償を行なうレーザダイオード
駆動回路に関するものである。
レーザダイオードは第１図に示すように、所定
の閾値電流を越えるバイアス電流を流すと発振
し、その発光出力電力はバイアス電流と閾値電流
との差にほぼ比例するが、その直線性は十分良好
とは言えず、レーザダイオードを用いたアナログ
直接強度による光伝送では非直線歪が問題とな
る。この歪を改善する方法として、レーザダイオ
ードの発光出力の一部を受光素子で検出し、その
検出信号を増幅してレーザダイオードに負帰還す
ることにより、歪の減少を図る方法が知られてい
る。
の閾値電流を越えるバイアス電流を流すと発振
し、その発光出力電力はバイアス電流と閾値電流
との差にほぼ比例するが、その直線性は十分良好
とは言えず、レーザダイオードを用いたアナログ
直接強度による光伝送では非直線歪が問題とな
る。この歪を改善する方法として、レーザダイオ
ードの発光出力の一部を受光素子で検出し、その
検出信号を増幅してレーザダイオードに負帰還す
ることにより、歪の減少を図る方法が知られてい
る。
第２図は以上の原理に基づく特開昭54―121309
に記載された従来のレーザダイオード駆動回路の
一例である。
に記載された従来のレーザダイオード駆動回路の
一例である。
図において、１はレーザダイオード、２はレー
ザダイオード１の発光出力の一部を光導波路３を
通して受光する受光素子、４及び５はNPN型の
トランジスタで、両者はダーリントン接続されて
おり、トランジスタ４のコレクタは抵抗６を介し
てレーザダイオード１のカソードに接続され、ま
た、トランジスタ５のベースには受光素子２のカ
ソード、抵抗８、及び結合コンデンサ１１の一端
がそれぞれ接続されている。１２は直流電源で、
そのプラス側にはレーザダイオード１のアノー
ド、トランジスタ５のコレクタに接続された抵抗
７、及び抵抗８の他端が、またマイナス側には受
光素子２のアノード、トランジスタ４のエミツ
タ、及び片端が接地端子１４に接続されたコンデ
ンサ１３の片端が接続されている。また、９は変
調信号入力端子、１０は入力抵抗、１５は接地端
子である。
ザダイオード１の発光出力の一部を光導波路３を
通して受光する受光素子、４及び５はNPN型の
トランジスタで、両者はダーリントン接続されて
おり、トランジスタ４のコレクタは抵抗６を介し
てレーザダイオード１のカソードに接続され、ま
た、トランジスタ５のベースには受光素子２のカ
ソード、抵抗８、及び結合コンデンサ１１の一端
がそれぞれ接続されている。１２は直流電源で、
そのプラス側にはレーザダイオード１のアノー
ド、トランジスタ５のコレクタに接続された抵抗
７、及び抵抗８の他端が、またマイナス側には受
光素子２のアノード、トランジスタ４のエミツ
タ、及び片端が接地端子１４に接続されたコンデ
ンサ１３の片端が接続されている。また、９は変
調信号入力端子、１０は入力抵抗、１５は接地端
子である。
次に、第２図に示す従来のレーザダイオード駆
動回路の動作について説明する。
動回路の動作について説明する。
レーザダイオード１はトランジスタ４からその
閾値電流以上のバイアス電流を供給され、変調信
号入力端子９より入力される変調信号に応じた発
光動作をしているものと仮定する。このレーザダ
イオード１の発光出力の一部は光導波路３を介し
て受光素子２に伝送、受光される。受光素子２か
らはレーザダイオード１が送出する光出力信号に
比例した受光電流が出力され、その直流成分、変
調信号成分ともに制御信号としてトランジスタ４
及び５からなる電流増幅器に入力される。上記制
御信号により負帰還がかかるために、レーザダイ
オード１の非直線性が補償され変調光出力信号の
波形歪が改善される。
閾値電流以上のバイアス電流を供給され、変調信
号入力端子９より入力される変調信号に応じた発
光動作をしているものと仮定する。このレーザダ
イオード１の発光出力の一部は光導波路３を介し
て受光素子２に伝送、受光される。受光素子２か
らはレーザダイオード１が送出する光出力信号に
比例した受光電流が出力され、その直流成分、変
調信号成分ともに制御信号としてトランジスタ４
及び５からなる電流増幅器に入力される。上記制
御信号により負帰還がかかるために、レーザダイ
オード１の非直線性が補償され変調光出力信号の
波形歪が改善される。
しかし、以上のように構成される従来のレーザ
ダイオード駆動回路においては、変調信号入力側
が結合コンデンサ１１により結合されているため
に、変調信号入力端子９に入力される変調信号に
含まれる直流成分の大きさによつてレーザダイオ
ード１に入力される電流のピーク値が変動し、そ
の結果として、第１図に表わされるレーザダイオ
ード１の閾値電流付近の非直線部分に信号がかか
つて波形歪が発生するという欠点があつた。上記
の欠点はベースバンド映像信号を伝送する場合に
特に問題となる。すなわち、ベースバンド映像信
号のAPL（Average Picture Level）の変化によ
り、正変調方式の場合には同期信号部分が、また
負変調方式の場合には白レベルがそれぞれ波形歪
を受けることになる。第３図はベースバンド映像
信号を負変調方式で伝送した場合のAPL変化に
対する微分利得（DG）及び微分位相（DP）の変
化の実例を示したもので、アは微分位相（DP）
の測定値、イは微分利得（DG）の測定値であ
る。３図をみると、APL30％において、DG、
DPとも大きくなつており、上述の原因による波
形歪が生じていることがわかる。なお、正変調方
式で伝送した場合には、上記のようなDG、DPの
劣化は生じないが、同期信号が歪むために同期が
不安定になり、同期はずれを起こす可能性があ
る。
ダイオード駆動回路においては、変調信号入力側
が結合コンデンサ１１により結合されているため
に、変調信号入力端子９に入力される変調信号に
含まれる直流成分の大きさによつてレーザダイオ
ード１に入力される電流のピーク値が変動し、そ
の結果として、第１図に表わされるレーザダイオ
ード１の閾値電流付近の非直線部分に信号がかか
つて波形歪が発生するという欠点があつた。上記
の欠点はベースバンド映像信号を伝送する場合に
特に問題となる。すなわち、ベースバンド映像信
号のAPL（Average Picture Level）の変化によ
り、正変調方式の場合には同期信号部分が、また
負変調方式の場合には白レベルがそれぞれ波形歪
を受けることになる。第３図はベースバンド映像
信号を負変調方式で伝送した場合のAPL変化に
対する微分利得（DG）及び微分位相（DP）の変
化の実例を示したもので、アは微分位相（DP）
の測定値、イは微分利得（DG）の測定値であ
る。３図をみると、APL30％において、DG、
DPとも大きくなつており、上述の原因による波
形歪が生じていることがわかる。なお、正変調方
式で伝送した場合には、上記のようなDG、DPの
劣化は生じないが、同期信号が歪むために同期が
不安定になり、同期はずれを起こす可能性があ
る。
この発明は上記の欠点を解決するためになされ
たもので、入力変調信号の直流成分の変化に応じ
て上記レーザダイオードの直流バイアス電流を増
滅するバイアス電流制御回路を設けることによ
り、いかなる条件の入力変調信号に対しても波形
歪が生じない抵歪のレーザダイオード駆動回路を
提供することを目的としている。
たもので、入力変調信号の直流成分の変化に応じ
て上記レーザダイオードの直流バイアス電流を増
滅するバイアス電流制御回路を設けることによ
り、いかなる条件の入力変調信号に対しても波形
歪が生じない抵歪のレーザダイオード駆動回路を
提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例について第４図を用
いて説明する。なお、第４図は、変調信号入力端
子９に入力される信号がベースバンド映像信号、
変調方式が負変調である場合の一構成例である。
以下、この場合について説明することにする。
いて説明する。なお、第４図は、変調信号入力端
子９に入力される信号がベースバンド映像信号、
変調方式が負変調である場合の一構成例である。
以下、この場合について説明することにする。
第４図において、１〜１５は第２図と同じもの
である。１６はレーザダイオード１の直流バイア
ス電流を変調信号入力端子９から入力される変調
信号の直流成分の変化に応じて増減させるバイア
ス電流制御回路であり、これは、クランプ回路１
７、積分回路１８、差動増幅器１９、ピークホー
ルド回路２０、差動増幅回路２１、リミツタ回路
２２、スイツチ２３とから構成されている。ま
た、２５は反転増幅器である。
である。１６はレーザダイオード１の直流バイア
ス電流を変調信号入力端子９から入力される変調
信号の直流成分の変化に応じて増減させるバイア
ス電流制御回路であり、これは、クランプ回路１
７、積分回路１８、差動増幅器１９、ピークホー
ルド回路２０、差動増幅回路２１、リミツタ回路
２２、スイツチ２３とから構成されている。ま
た、２５は反転増幅器である。
次に、動作を説明する。負帰還による歪補償の
機能に関しては第２図の場合と全く同一であるの
で省略し、ここではバイアス電流制御による波形
歪の改善機能についてのみとする。
機能に関しては第２図の場合と全く同一であるの
で省略し、ここではバイアス電流制御による波形
歪の改善機能についてのみとする。
変調信号入力端子９に入力されたベースバンド
映像信号はクランプ回路１７に導かれてペデスタ
ルレベルを直流固定された後、反転増幅器２５及
び積分回路１８に出力される。反転増幅器２５に
入力された信号はここで反転され、負変調信号と
して入力抵抗１０に出力される。一方、積分回路
１８に入力された信号は、所定の時定数で積分さ
れた後、反転増幅器１９で反転増幅されてピーク
ホールド回路２０に出力される。ここで負のピー
ク値が検出・固定されて差動増幅器２１の正入力
端子に出力され、上記ピーク電圧と基準電圧入力
端子２４に入力される所定の基準電圧との差がリ
ミツタ回路２２に出力される。差動増幅器２１の
出力電圧はこのリミツタ回路で振幅制限された
後、レーザダイオードのバイアス電流制御信号と
してスイツチ２３に入力される。スイツチ２３は
トランジスタ５のベースに片端が接続された抵抗
８の他端をリミツタ回路出力端子及び接地端子と
に切換えて接続することにより、バイアス電流制
御機能をON・OFFする。以下、リミツタ回路出
力端子側をON、接地端子側をOFFとよぶことに
する。スイツチ２３がOFFの場合は第２図に示
す従来のレーザダイオード駆動回路と全く同一の
回路動作となる。一方、スイツチ２３がONの場
合には、変調信号入力端子９に入力されるベース
バンド映像信号のAPLが小さい時にレーザダイ
オード１に流れるバイアス電流を大きくし、逆に
APLが大きい時に上記バイアス電流を小さくす
るようなバイアス電流制御信号電圧がリミツタ回
路から抵抗８を介してトランジスタ５のベースに
出力される。
映像信号はクランプ回路１７に導かれてペデスタ
ルレベルを直流固定された後、反転増幅器２５及
び積分回路１８に出力される。反転増幅器２５に
入力された信号はここで反転され、負変調信号と
して入力抵抗１０に出力される。一方、積分回路
１８に入力された信号は、所定の時定数で積分さ
れた後、反転増幅器１９で反転増幅されてピーク
ホールド回路２０に出力される。ここで負のピー
ク値が検出・固定されて差動増幅器２１の正入力
端子に出力され、上記ピーク電圧と基準電圧入力
端子２４に入力される所定の基準電圧との差がリ
ミツタ回路２２に出力される。差動増幅器２１の
出力電圧はこのリミツタ回路で振幅制限された
後、レーザダイオードのバイアス電流制御信号と
してスイツチ２３に入力される。スイツチ２３は
トランジスタ５のベースに片端が接続された抵抗
８の他端をリミツタ回路出力端子及び接地端子と
に切換えて接続することにより、バイアス電流制
御機能をON・OFFする。以下、リミツタ回路出
力端子側をON、接地端子側をOFFとよぶことに
する。スイツチ２３がOFFの場合は第２図に示
す従来のレーザダイオード駆動回路と全く同一の
回路動作となる。一方、スイツチ２３がONの場
合には、変調信号入力端子９に入力されるベース
バンド映像信号のAPLが小さい時にレーザダイ
オード１に流れるバイアス電流を大きくし、逆に
APLが大きい時に上記バイアス電流を小さくす
るようなバイアス電流制御信号電圧がリミツタ回
路から抵抗８を介してトランジスタ５のベースに
出力される。
以上のようにレーザダイオード１のバイアス電
流を制御することにより、APLが小さい時にも
レーザダイオード１の閾値電流付近の非直線部分
に信号がかからなくなり、その結果として、第３
図に一例を示したようなAPL30％における微
分利得DG及び、微分位相DPの劣化を防止するこ
とができる。なお、リミツタ回路２２では、上記
ベースバンド映像信号のAPLが大きい場合に、
上記レーザダイオード１のバイアス電流を小さく
しすぎないように差動増幅器２１の出力電圧振幅
を制限し、レーザダイオード１の平均光出力電力
の変化幅を小さくしている。
流を制御することにより、APLが小さい時にも
レーザダイオード１の閾値電流付近の非直線部分
に信号がかからなくなり、その結果として、第３
図に一例を示したようなAPL30％における微
分利得DG及び、微分位相DPの劣化を防止するこ
とができる。なお、リミツタ回路２２では、上記
ベースバンド映像信号のAPLが大きい場合に、
上記レーザダイオード１のバイアス電流を小さく
しすぎないように差動増幅器２１の出力電圧振幅
を制限し、レーザダイオード１の平均光出力電力
の変化幅を小さくしている。
第５図はスイツチ２３をONにした場合のバイ
アス電流制御回路の出力電圧特性の一例を示す図
である。第５図において、基準電圧入力端子２４
に入力される基準電圧は、スイツチ２３がONに
て、変調信号入力端子９にAPL＝50％のベース
バンド映像信号を入力した場合のバイアス電流制
御回路１６の出力電圧と、スイツチ２３がOFF
の場合の出力電圧（OV）とが等しくなるように
設定されている。また、リミツタ回路２２は上記
出力電圧を−0.3V以下に下がらないように制限
している。
アス電流制御回路の出力電圧特性の一例を示す図
である。第５図において、基準電圧入力端子２４
に入力される基準電圧は、スイツチ２３がONに
て、変調信号入力端子９にAPL＝50％のベース
バンド映像信号を入力した場合のバイアス電流制
御回路１６の出力電圧と、スイツチ２３がOFF
の場合の出力電圧（OV）とが等しくなるように
設定されている。また、リミツタ回路２２は上記
出力電圧を−0.3V以下に下がらないように制限
している。
第６図は第４図中のバイアス電流制御回路とし
て、第５図で示した出力特性を有する回路を用い
た場合にレーザダイオード１が送出する平均光出
力電力が入力変調信号のAPLにより変化する様
子の一例を示した図である。ここで、入力変調信
号はベースバンド映像信号、変調方式は負変調で
ある。また、第７図は第６図と同一条件にてベー
スバンド映像信号を伝送した場合のAPL変化に
対する微分利得（DG）及び微分位相（DP）の変
化の実例を示したもので、アは微分位相（DP）
の測定値、イは微分利得（DG）の測定値であ
る。第３図と第７図とを比較すると、第７図にお
いては、第３図において見られるようなAPL
30％でのDG、DPの劣化が現われておらず、上述
の原因による波形歪が改善されていることがわか
る。
て、第５図で示した出力特性を有する回路を用い
た場合にレーザダイオード１が送出する平均光出
力電力が入力変調信号のAPLにより変化する様
子の一例を示した図である。ここで、入力変調信
号はベースバンド映像信号、変調方式は負変調で
ある。また、第７図は第６図と同一条件にてベー
スバンド映像信号を伝送した場合のAPL変化に
対する微分利得（DG）及び微分位相（DP）の変
化の実例を示したもので、アは微分位相（DP）
の測定値、イは微分利得（DG）の測定値であ
る。第３図と第７図とを比較すると、第７図にお
いては、第３図において見られるようなAPL
30％でのDG、DPの劣化が現われておらず、上述
の原因による波形歪が改善されていることがわか
る。
なお、上記実施例では入力変調信号がベースバ
ンド映像信号、変調方式が負変調の場合について
説明したが、変調方式が正変調の場合にも第４図
中の反転増幅器１９及び２５を正相増幅器に変え
れば同様の効果が得られる。また、入力変調信号
が一般のアナログ信号である場合にも同様の波形
歪改善効果が得られることは言うまでもない。さ
らに、マルチモードフアイバを用いて信号を伝送
する際には、いわゆるモーダルノイズによる歪劣
化及びＳ／Ｎ劣化を抑圧するために高周波信号を
重畳する場合があるが、このような場合にも以上
述べたと同様の波形歪改善効果が得られる。
ンド映像信号、変調方式が負変調の場合について
説明したが、変調方式が正変調の場合にも第４図
中の反転増幅器１９及び２５を正相増幅器に変え
れば同様の効果が得られる。また、入力変調信号
が一般のアナログ信号である場合にも同様の波形
歪改善効果が得られることは言うまでもない。さ
らに、マルチモードフアイバを用いて信号を伝送
する際には、いわゆるモーダルノイズによる歪劣
化及びＳ／Ｎ劣化を抑圧するために高周波信号を
重畳する場合があるが、このような場合にも以上
述べたと同様の波形歪改善効果が得られる。
以上のように、この発明によれば、バイアス電
流制御回路によりレーザダイオードの直流バイア
ス電流を入力変調信号の直流成分の変化に応じて
制御できるため、レーザダイオードの閾値電流付
近の非直線部分に信号がかかることにより発生す
る波形歪を抑圧できるという効果がある。
流制御回路によりレーザダイオードの直流バイア
ス電流を入力変調信号の直流成分の変化に応じて
制御できるため、レーザダイオードの閾値電流付
近の非直線部分に信号がかかることにより発生す
る波形歪を抑圧できるという効果がある。
第１図はレーザダイオードの代表的な静特性
図、第２図は従来のレーザダイオード駆動回路の
回路図、第３図は第２図に示すレーザダイオード
駆動回路の歪特性図、第４図はこの発明の一実施
例によるレーザダイオード駆動回路、第５図は第
４図に示すこの発明の一実施例によるバイアス電
流制御回路の出力電圧特性図、第６図は第４図に
示すこの発明の一実施例によるレーザダイオード
駆動回路の平均光出力電力特性図、第７図は第４
図に示すこの発明の一実施例によるレーザダイオ
ード駆動回路の歪特性図である。 図中、１はレーザダイオード、２は受光素子、
３は光導波路、４及び５はトランジスタ、６，
７，８は抵抗、９は変調信号入力端子、１０は入
力抵抗、１１は結合コンデンサ、１２は電源、１
３はコンデンサ、１４及び１５は接地端子、１６
はバイアス電流制御回路、１７はクランプ回路、
１８は積分回路、１９は反転増幅器、２０はピー
クホールド回路、２１は差動増幅回路、２２はリ
ミツタ回路、２３はスイツチ、２４は基準電圧入
力端子、２５は反転増幅器、アは微分位相の測定
値、イは微分利得の測定値である。なお、図中、
同一あるいは相当部分には同一符号を付して示し
てある。
図、第２図は従来のレーザダイオード駆動回路の
回路図、第３図は第２図に示すレーザダイオード
駆動回路の歪特性図、第４図はこの発明の一実施
例によるレーザダイオード駆動回路、第５図は第
４図に示すこの発明の一実施例によるバイアス電
流制御回路の出力電圧特性図、第６図は第４図に
示すこの発明の一実施例によるレーザダイオード
駆動回路の平均光出力電力特性図、第７図は第４
図に示すこの発明の一実施例によるレーザダイオ
ード駆動回路の歪特性図である。 図中、１はレーザダイオード、２は受光素子、
３は光導波路、４及び５はトランジスタ、６，
７，８は抵抗、９は変調信号入力端子、１０は入
力抵抗、１１は結合コンデンサ、１２は電源、１
３はコンデンサ、１４及び１５は接地端子、１６
はバイアス電流制御回路、１７はクランプ回路、
１８は積分回路、１９は反転増幅器、２０はピー
クホールド回路、２１は差動増幅回路、２２はリ
ミツタ回路、２３はスイツチ、２４は基準電圧入
力端子、２５は反転増幅器、アは微分位相の測定
値、イは微分利得の測定値である。なお、図中、
同一あるいは相当部分には同一符号を付して示し
てある。
Claims (1)
- １ レーザダイオードの発光出力の一部を受光素
子に伝送する光導波路、及び上記受光素子の出力
電流により上記レーザダイオードの平均光出力及
び変調光出力を制御する負帰還制御回路とから構
成されるレーザダイオード駆動回路において、入
力変調信号の直流成分の変化に応じて上記レーザ
ダイオードの直流バイアス電流を制御するバイア
ス電流制御回路を備えたことを特徴とするレーザ
ダイオード駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14483183A JPS6037187A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | レ−ザダイオ−ド駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14483183A JPS6037187A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | レ−ザダイオ−ド駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037187A JPS6037187A (ja) | 1985-02-26 |
| JPH0157512B2 true JPH0157512B2 (ja) | 1989-12-06 |
Family
ID=15371451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14483183A Granted JPS6037187A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | レ−ザダイオ−ド駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037187A (ja) |
-
1983
- 1983-08-08 JP JP14483183A patent/JPS6037187A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6037187A (ja) | 1985-02-26 |
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