JPH0244789A - レーザダイオード駆動制御方式 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 レーザダイオード駆動制御方式に関し、新たに制御線を
設けずに光伝送路上の光中継器の光出力レベルを制御す
ることが出来るようにすることを目的とし、 給電線路より電力が供給され、入力信号に応じてパルス
電流をバイアス電流に重畳してレーザダイオードを駆動
する光中継器に於いて、該給電線路を流れる給電電流の
大きさを検出する電流検出器と、該電流検出器で検出さ
れた給電電流の大きさから該パルス電流の大きさを設定
することによって、レーザダイオードにて出力する光信
号のレベルを設定し、レーザダイオードを駆動するレー
ザダイオード駆動回路を設け、該給電電流を変化させる
ことによってレーザダイオードの光出力レベルを適応的
に変えられるように構成した。

〔産業上の利用分野〕

本発明はレーザダイオード駆動制御方式に関し、特に電
力を給電線路より供給される光中継器のし一ザダイオー
ド駆動制御方式に関する。

光海底ケーブル伝送方式に於いて、各々が自らの電源を
持たない光中継器を動作させる場合は、陸上に設けられ
た端局から給電線路を設け、光中継器に電力を供給して
いる。このような給電方式を採用するシステムに於いて
光中継器は、障害が発生した場合に故障した部分を簡単
に修理または取り替えることが難かしい場所に設置され
るものである。

また、レーザダイオードは一般に、光出力レベルが大き
い程寿命が短くなる。

従って、このような特性を持つレーザダイオードを用い
た光中継器を、長期間安定させて動作させることが望ま
れている。

〔従来の技術〕

従来の光中継器の送信部を第４図に示す。

第４図に於いて、レーザダイオード１０からの２つの光
信号は、一方は光伝送路へ出力されるとともに、他方は
モニタ用の受光器１１へ出力される。

受光器１１では、入力した光信号の光出力レベルに応じ
た電圧ａを発生させバイアス回路１２に出力している。

バイアス回路１２では受光器からの出力電圧ａを設定電
圧と比較することによって、レーザダイオード１０へ供
給されるバイアス電流すを、レーザダイオードの閾値電
流に合わせるように調整している。このレーザダイオー
ドの閾値電流は、レーザダイオードが発光するか発光し
ないかの境界の電流値である。この閾値電流を常時レー
ザダイオード１０に加えておくことにより、駆動電流Ｃ
が入力さた時に駆動電流Ｃの大きさに対応した光出力レ
ベルが得られるようになる。よって、光出力レベルの制
御が簡易にできるようになる。

また、入力信号Ｓは駆動回路１３によって、所望の一定
値に設定されているレベルの光信号がレーザダイオード
１０から得られるような駆動電流Ｃに変換され、レーザ
ダイオード１０へ供給される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように、従来の光中継器の送信部では一定の値に
設定された光出力レベルでしか出力できない。また、必
要最低限の光出力レベルで光信号を、長期間にわたって
送出した場合、光伝送路等の劣化によるエラー発生率が
上がるため、この光出力レベルは予め必要最低限のレベ
ルよりも若干高めに設定されている。

よって、レーザダイオードの光出力レベルが、最低限必
要である光出力レベルよりも高くなっているため、必要
最低限の光出力レベルで光信号を送信したときよりもレ
ーザダイオードの寿命が短くなってしまうという問題が
ある。

レーザダイオードの光出力レベルを必要最低限に抑えれ
ば、レーザダイオードの寿命を伸ばすことができるが、
上述の経時的なエラー発生率の上昇の問題からレーザダ
イオードの光出力レベルを必要最低限の値に設定するこ
とは好ましくない。

一方、中継器のエラー発生率を中継器内部で検出し、光
出力レベルを適宜必要最低限の値に調整することも考え
られるが、光中継器の構成を複雑にすることで障害の発
生要素を増加させてしまう。

また端局でエラー発生率を検出し、中継器の先出力レベ
ルを調整することも考えられるが、中継器への制御線路
を新たに設けなければならない。

従って、本発明では新たに制御線を設けずに、端局から
光中継器の光出力レベルを最適の値に調整することが出
来るようにすることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の原理図を第１図に示す。

第１図に於いて、まず電流検出器Ｉにて給電線路を流れ
る給電電流１ａの大きさに対応した電圧値Ｖａを検出し
、バイアス回路２およびレーザダイオード駆動回路３へ
供給する。レーザダイオード駆動回路３では、入力され
た電圧値ＶａＯ値に対応した光出力レベルを設定し、入
力信号Ｓに応じ、この設定された光出力レベルに対応し
た振幅のパルス電流１ｃをレーザダイオード５に出力し
ている。

受光器４ではレーザダイオード５からのモニタ用光信号
出力を受け、光信号の大きさに対応する電圧を発生させ
、光出力電圧ｖｂとしてバイアス回路２に出力している
。

レーザダイオード５では、バイアス回路２からのバイア
ス電流Ｉｂに重畳されたパルス電流Ｉｃによって光信号
を発生させ出力する。

バイアス回路２では、電流検出器１からの電圧値Ｖａと
光出力レベルの大きさを示す光出力電圧■ｂを比較する
ことによってレーザダイオードのバイアス電流Ｉｂの大
きさを設定し、バイアス電流Ｉｂをレーザダイオードの
しきい値に設定しレーザダイオード５に出力している。

〔作用〕

給電線路を流れる給電電流１ａの大きさを電流検出器１
にて検出し、検出された電圧値ｖｂでレーザダイオード
駆動回路３を制御している。従って、レーザダイオード
駆動回路３に入力信号Ｓが入力されたときに、パルス電
流１ｃの大きさを調整して、給電線路を流れる給電電流
１ａの大きさに対応させた光出力レベルの光信号を出力
している。このとき、すでに閾値電流を示すバイアス電
流Ｉｂが供給されているレーザダイオードにさらにパル
ス電流Ｉｃを印加する事によってパルス電流の大きさに
対応した光出力レベルの光信号が出力されるようになっ
ている。

従って、給電線路を流れる給電電流Ｉａの大きさを変え
ることによって、光信号の光出力レベルを定めるパルス
電流１ｃの大きさを自由に設定することが可能となる。

また、上記のようにバイアス回路２、受光器４、レーザ
ダイオード５より構成される部分では、バイアス電流Ｉ
ｂの値をレーザダイオードの閾値電流に常に設定（オー
ト・パワー・コントロール）うている。このオート・パ
ワー・コントロールの動作は、レーザダイオード５の光
出力レベルを検出し、光出力レベルに対応した電圧ｖｂ
を発生させ、該光出力レベルに対応した電圧ｖｂと一定
電圧との差を検出し、バイアス電流１ｂを設定するもの
である。よって、上記のように光出力レベルを変化させ
た場合には、光出力レベルに対応した電圧ｖｂが変化し
てしまうため、バイアス電流１ｂの値がレーザダイオー
ドの閾値電流からはずれてしまう。

よって、給電電流Ｉａの変化により光出力レベルを変化
させた時に、レーザダイオード駆動回路３と同様にバイ
アス回路２でも給電電流Ｉａの変化に応じた電圧値を作
成し、この電圧値と光出力レベルに対応した電圧ｖｂと
の差をバイアス回路２にて検出することによりバイアス
電流Ｉｂを駆動パルスＩｃの変化にもかかわらず、レー
ザダイオードの閾値電流に常に設定することが可能とな
る。

〔実施例〕

以下第２図および第３図を参照して、本発明の実施例を
詳細に説明する。第１図の電流検出器１は第２図の抵抗
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，オペアンプ０ＰＡＩより構成される
部分に対応し、第１図のバイアス回路２は第２図のオペ
アンプ０ＰＡ２．　　トランジスタＴｒｌ＋コイルしよ
り構成される部分に対応し、第１図のレーザダイオード
駆動手段３は第２図の抵抗Ｒ５，Ｒ６Ｒ７，Ｒ８，オペ
アンプ０ＰＡ３より構成される光出力レベル設定回路３
１と、抵抗Ｒ９，ＲＩＯ，Ｒ１１，）ランジスタＴｒ４
．　Ｔｒ５から成る定電流回路３２と、トランジスタＴ
ｒ２＋　Ｔｒ３から成るパルス駆動回路３３より構成さ
れる部分に対応し、第１図の受光器４は第２図の抵抗Ｒ
４，フォトダイオードＦＤより構成される部分に対応し
、第１図のレーザダイオード５は第２図のレーザダイオ
ードＬＤに対応している。

第２図に於いて、まず光中絶層駆動用に端局から給電線
路に供給された給電電流Ｉａを電流検出器１内の抵抗Ｒ
１に流すことにより、電圧Ｖｐを発生させ、オペアンプ
０ＰＡＬの一方の端子に入力している。

一方、一定の参照電位Ｖｃもオペアンプ０ＰＡＬの他の
端子に入力されている。この時、給電線路を流れる給電
電流Ｉａから電圧Ｖｐを検出する為の抵抗Ｒ１は給電線
路の損失を考慮し、できるだけ小さい値が好ましい。

オペアンプ０ＰＡＬでは入力された定電圧Ｖｃと電圧値
ＶｐＯ差分電圧を抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との比（Ｒ３／Ｒ
２）で増幅し、設定電圧Ｖａとしバイアス回路２のオペ
アンプ０ＰＡ２と光出力レベル設定回路３のオペアンプ
０ＰＡ３に出力している。

レーザダイオード駆動手段３内の光出力レベル設定回路
３１において、オペアンプ０ＰＡ３は設定電圧Ｖａが抵
抗Ｒ５を介して入力されまた、外部から供給される一定
電圧Ｖｇが抵抗Ｒ８を介して入力されている。この時、
例えばＲ６／Ｒ５＝Ｒ８／Ｒ７と設定されている場合に
オペアンプ０ＰＡ３の出力電圧Ｖｑはような値である。

この出力電圧Ｖｑは光出力レベル設定電圧Ｖｑとして、
定電圧ｖｈとともに定電流回路３２に供給される。

定電流回路３２ではまず光出力レベル設定電圧νｑが抵
抗Ｒ９を介してトランジスタＴｒ４のコレクタとベース
に接続され、定電圧ｖｈが抵抗１０を介してトランジス
タＴｒ４のエミッタに接続される。ここでトランジスタ
が導通状態のときのベース、エミッタ間電圧をＶｂｅと
すると、トランジスタＴｒ４を流れる電流ｒｄは Ｒ９＋Ｒ１０ となる。

このとき、トランジスタＴｒ４とトランジスタＴｒ５の
ベース、エミッタ間の電圧は等しくなるためＲＩＯとＲ
１１に加わる電圧は等しくなる。よって、Ｔ　ｄ　Ｒ１
０＝　Ｉ　ｃ　Ｒ１１となり、トランジスタＴｒ５に流
れる電流（以下パルス電流Ｉｃと称する）は次式で表わ
される。

この時、Ｒ９，ＲＩＯ，Ｒ１１，Ｖｈ、Ｖｂｅは一定値
トナルタメパルス電流Ｉｃの値を変化させる要素として
はＶｑの値を変化させることのみとなる。

一方、パルス駆動回路３３に於いて、エミッタが互いに
接続されているトランジスタＴｒ２とＴｒ３のエミッタ
にはトランジスタＴｒ５のコレクタが接続され、トラン
ジスタＴｒ２のベースにはＯ又は１の人力信号Ｓが入力
され、コレクタにはレーザダイオード５が接続されてい
る。また、トランジスタＴｒ３のベースには定電圧Ｖｆ
が入力され、コレクタは接地されている。この時、定電
圧Ｖｆは、入力信号の１のレベルより小さく０のレベル
より大きいレベルに設定することにより、入力信号Ｓが
１のときは定電流回路４１で設定されたパルス電流１ｃ
がトランジスタＴｒ２を流れ、入力信号が０のときは定
電流回路４１で設定されたパルス電流Ｉｃがトランジス
タＴｒ３を流れるようにしている。

レーザダイオードＬＤにはバイアス回路により第３図に
示すように常時バイアス電流１ｂが流れており、バイア
ス電流ｒｂは、レーザダイオードＬＤが光を放出する閾
値電流となっている。よって、閾値電流１ｂのみでは、
レーザダイオードＬＤは発光をしない。バイアス電流ｒ
ｂにパルス電流１ｃが重畳された時に、パルス電流Ｉｃ
の大きさに応じた光出力レベルの光信号がレーザダイオ
ードＬＤから光伝送路に送出され、モニタ用受光器４に
出力される。

この時、給電電流Ｉａの値が変化することにより、給電
電流１ａの値に対応した電圧ＶｐＯ値が変わり、さらに
この電圧Ｖｐを（Ｒ３／Ｒ２）の割合で増幅させた設定
電圧Ｖａも変化する。そして第１式に示すように、Ｖａ
に応じて、光出力レベル設定電圧ＶｑＯ値が変化し、更
に第２式に示すように光出力レベル設定電圧Ｖｑの値に
応じてパルス電流ＩｃＯ値が変化する。加えて、パルス
電流の変化に応じて光出力レベルが変わる。よって、給
電電流Ｉａを変化させることにより、光出力レベルを変
えられるようになる。

一方、受光器５ではレーザダイオードの光信号を入力し
、一端が定電圧ｖｂに接続されているフォトダイオード
ＦＤにて光信号の光出力レベルに応じた光出力電流を生
じさせている。この光出力電流を一端が接地された抵抗
Ｒ４にて光出力レベルに応じた電圧に変換し、光出力電
圧ｖｂとしてバイアス回路２のオペアンプ０ＰＡ２に出
力している。

オペアンフ加ＰＡ２は、電流検出器１からの設定電圧Ｖ
ａと光出力電圧ｖｂとの差分電圧Ｖｓを作成してトラン
ジスタＴｒｉのベースに出力している。

トランジスタＴｒｉでは、該差分電圧Ｖｓをベース電圧
とし、外部から供給される一定電圧Ｖｅをエミッタ電圧
としている。この時、トランジスタＴｒｉを常時流れる
レーザダイオードＬＤのバイアス電流Ｉｂの値はベース
電圧Ｖｓとエミッタ電圧Ｖｅの電位差により決定される
。この値を第３図に示すようなレーザダイオードＬＤの
閾値電流の値に設定している。また、コイルＬはバイア
ス回路の高周波における出力インピーダンスを高くする
ことによって、他の回路から悪影響を受けないように、
高周波的に他の回路から分離するためのものである。

よって、光出力電圧ｖｂと設定電圧Ｖａとの差分値を検
出することにより、バイアス電流が閾値電流となってい
るのかを監視し、チエツク（オートパワーコントロール
）を行っているため周辺の温度等の変化によってレーザ
ダイオードの閾値が多少変わった時にでもバイアス回路
に流れるバイアス電流Ｉｂは正確にレーザダイオードの
閾値を示すようになる。

この時に、パルス電流Ｉｃの大きさがかわることにより
受光器４にて入力される光信号の光出力レベルが上がっ
た時、受光器４からオペアンプ０ＰＡ２に出力される光
出力電圧ｖｂＯ値が大きくなる。この光出力電圧ｖｂＯ
値が大きくなった時に、該光出力電圧ｖｂと比較される
電圧が変化しなければ、両電圧の電位差が大きくなり、
トランジスタＴｒｉのベース電圧Ｖｓも大きくなってし
まう。よって、オペアンプの入力を光出力電圧ｖｂと設
定電圧Ｖａにするこ吉により、光出力レベルの大きさを
変える時に、その変化量に応じて変化する設定電圧Ｖａ
を用いることにより、光出力電圧ｖｂと設定電圧Ｖａの
電位差を光出力レベルの変化する前と同じくするように
している。

また、上記で説明した定電圧Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｅ、Ｖｆ、
Ｖｇ。

ｖｈ、は給電線路のツェナダイオードＺＤにて発生させ
た定電圧を各々の変換器で一定の値に設定さた値の電圧
である。

〔本発明の効果〕

以上のように本発明によれば、光信号の光出力レベルを
給電線路を流れる給電電流の大きさを変化させることが
できる。よって、端局にてエラーの発生率を検出すれば
、それに応じた光出力レベルをコントロールすることに
より、レーザダイオードにて出力する光出力レベルの信
号を最小限に抑えることが可能となる。従って、レーザ
ダイオードを効率的に使用する事が可能となり、レーザ
ダイオードの寿命も延ばせずことができるようになった
。

また、レーザダイオードの寿命は他のＩｃやＬＳＩの様
な部品よりも寿命が短いため、レーザダイオードの寿命
を延ばす事により実質的に光中継器の寿命を延ばすこと
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の一実施例、 第３図は各部の電流値と光出力レベルの関係図、第４図
は従来の光中継器の送信部、 図に於いて、 １・・・電流検出器　　　　２・・・バイアス回路３・
・・レーザダイオード駆動回路 ４・・・受光器 ５・・・レーザダイオード １０・・・レーザダイオード １１・・・受光器 １２・・・バイアス回路 １３・・・駆動回路 け＋１稈踵 本に唱め原理口 半　１　閉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、給電線路より電力が供給され、入力信号（Ｓ）に応
   じてパルス電流（Ｉｃ）をバイアス電流（Ｉｂ）に重畳
   してレーザダイオードを駆動する光中継器に於いて、 該給電線路を流れる給電電流（Ｉａ）の大きさを検出す
   る電流検出器（１）と、 該電流検出器（１）で検出された給電電流（Ｉａ）の大
   きさから該パルス電流（Ｉｃ）の大きさを設定すること
   によって、レーザダイオード（５）にて出力する光信号
   のレベルを設定し、レーザダイオード（５）を駆動する
   レーザダイオード駆動回路（３）を設け、該給電電流（
   Ｉａ）を変化させることによってレーザダイオード（５
   ）の光出力レベルを適応的に変えられるようにしたこと
   を特徴とするレーザダイオード駆動制御方式。 ２、前記レーザダイオードより出力された光信号を受信
   し、該光信号の光出力レベルを検出することによって、
   光信号の光出力レベルに対応した電圧（Ｖｂ）を発生す
   る受光器（４）と、該光出力レベルに対応した電圧と設
   定電圧とを比較し、比較結果によりレーザダイオードに
   供給されるバイアス電流（Ｉｂ）の値を決定するバイア
   ス回路（２）から成るオートパワーコントロール部を有
   し、前記レーザダイオード（５）の光出力レベルを給電
   電流（Ｉａ）の変化により変化させるに際し、前記電流
   検出器（１）で検出された給電電流（Ｉａ）の大きさに
   応じ該バイアス回路（２）の設定電圧を変化させること
   によって該バイアス電流（Ｉｂ）の値を上記レーザダイ
   オード（５）の光出力レベルの変化にもかかわらず、レ
   ーザダイオードの閾値に保つように制御することを特徴
   とする請求項１記載のレーザダイオード駆動制御方式。