JPH0334384A - 半導体レーザの光出力安定化装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体レーザの光出力安定化装置に関し、特
に光出力検出のモニタ方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、幹線系を中心に高速２長距離の光通信システムが
構築されつつあり、それに伴い、より高速、長距離の光
通信を０指した研究・開発が活発に行われている。この
ような高速・長距離の光通信システムにおいては、光源
となる半導体レーザに安定な動的単一軸モード発振の得
られるＤＦＢレーザを用い、伝送後の高い受信感度を得
るために光出力のピーク値を制御し、さらに光出力のピ
ーク値制御に必要なモニタ光として半導体レーザの後方
光出力を利用していた。

第３図に従来の光出力安定化装置の構成国を示す。バイ
アス電流供給回路３６とパルス電流駆動回路３８によっ
て直接変調された半導体レーザ３１の光出力の一部は、
モニタ用フォトダイオード３２で電気信号に変換された
のち増幅器３３をへてモニタ出力とし比較器３４に至る
。比較器３４では半導体レーザ３１の光出力を補償する
基準電圧との比較が行われるが、光出力のピーク値制御
を行うためにはパルス電流駆動回路３８からのパルス電
流のマーク率変動に対する補償が必要となる。

第４図（ａ）に光変調特性を示し、第４図〈ｂ）にマー
ク率変動に対する平均光出力と光出力のピーク値の変動
を記した概念図を示す。バイアス電流及びパルス変調振
幅が同じ場合マーク率変動に対し光出力のピーク値は変
動しないが平均光出力は変動する。このため光出力を補
償する基準電圧はマーク率に比例して変動することが必
要となり、第３図においてパルス電流駆動回路３８から
のマーク率変動が増幅器３７を通して基準電圧に重畳し
比較器３４に至る。このようにして比較器３４ではモニ
タ出力と、マーク率変動に比例して変動する基準電圧と
の比較を行い、この比較器の出力で半導体レーザ３１の
バイアス電流を負帰還制御し光出力のピーク値制御を行
っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の光出力安定化装置では、光出力を損うこ
となくモニタ光を得るために半導体レーザの後方光出力
を利用しているので、半導体レーザの前方光出力と後方
光出力の比例関係を必要とする。このことを再び第４図
を用いて詳細に説明する。光出力安定化装置のモニタ用
フォトダイオードにはレンズによる集光を必要とせず、
かつ安価に入手できる受光径の大きなフォトダイオード
を用いるが、受光径が大きいために数十Ｍ　ｂ　／　ｓ
以上の変調光には応答することができず、平均化された
光出力しかモニタ出力として取りだせない。このため前
方光出力と後方光出力との比例関係が崩れていると、例
えばマーク率が１／２から３７４へと変動した場合、前
方光出力のピーク値は変動せず平均光出力は１．５倍と
なるが、後方光出力は１．５倍とはならなくなる。一方
でマーク率変動に伴って基準電圧は１．５倍となってい
るからモニタ出力との間に差異を生じ、前方光出力のピ
ーク値はまったく変動していないのにバイアス電流を変
動させ前方光出力のピーク値を変動させてしまう、とこ
ろで半導体レーザとして用いるＤＦＢレーザは、素子内
のグレーティングが均一でないことや端面反射率が前方
面と後方面で異なる等の原因により、注入電流の変動に
伴い、前方先出力と後方光出力との比が変動することが
ある。このために従来の半導体レーザの光出力安定化装
置は前方光出力のピーク値の制御が十分でなく、伝送後
の受信感度の劣化を招くという欠点を有していた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体レーザの光出力安定化装置は、半導体レ
ーザと、直流バイアス電流にパルス電流が重畳された前
記半導体レーザを直接変調する駆動電流を出力する駆動
回路と、前記半導体レーザの光出力の一部を受光してそ
の出力を検知するアバランシフォトダイオードと、前記
パルス電流の平均出力に応じて前記アバランシフォトダ
イオードの増倍率を変化させる増倍率制御手段と、前記
アバランシフォトダイオードの出力電圧と基準電圧を比
較する比較器と、前記比較器の出力によって前記駆動回
路のバイアス電流を負帰還制御する負帰還制御回路とを
備え、パルス電流のマーク率変動に対する前記半導体レ
ーザの光出力のピーク値の変動を抑止する、あるいは、
半導体レーザと、直流バイアス電流にパルス電流が重畳
された前記半導体レーザを直接変調する駆動電流を出力
する駆動回路と、前記半導体レーザの光出力の一部を受
光してその出力を検知するＰＩＮフォトダイオードと、
前記ＰＩＮフォトダイオードの出力を増幅するための増
幅器と、前記パルス電流の平均出力に応じて前記増幅器
の増幅率を変化させる増幅率制御手段と、前記増幅器の
出力電圧と基準電圧を比較する比較器と、前記比較器の
出力によって前記駆動回路のバイアス電流を負帰還制御
する負帰還制御回路とを備え、パルス電流のマーク率変
動に対する前記半導体レーザの光出力のピーク値の変動
を抑止するという特徴点を有する。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す半導体レーザの光
出力安定化装置の構成図である。バイアス電流供給回路
１６とパルス電流駆動回路１８によって直接変調された
半導体レーザ１１の光出力の一部はモニタ用アバランシ
フォトダイオード１２で電気信号に変換されたのち、増
幅器１３をへてモニタ出力として比較器１４に至る。一
方、パルス電流駆動回路１８のマーク率変動は増幅器１
７を通してフォトダイオード用バイアス電圧供給回路１
１１に至り、マーク率変動に比例してバイアス電圧を変
動させる。本実施例においては、モニタ用フォトダイオ
ードにアバランシフォトダイオードを用いているために
、マーク率が変動しても見かけ上モニタ出力が変動しな
いよう、アバランシフォトダイオードの増倍率すなわち
、バイアス電圧を制御することが可能である。このモニ
タ出力を一定に保つ制御方法についてくわしく説明する
。光出力のピーク値を補償する基準電圧は、通常マーク
率１／２の場合を基準として用いている０例えばパルス
電流駆動回路１８のマーク率が１／２から３／４へ変動
したとすると、前出の通り前方平均光出力は１．５倍と
なるが前・後方光出力の比例関係の崩れのために後方平
均光出力及びモニタ出力は必ずしも１．５倍とはならず
、例えば１．２倍となる。従ってモニタ出力を一定にす
るには、マーク率３／４のときのモニタ出力がマーク率
１／２のときのモニタ出力と等しくなるようにモニタ用
アバランシフォトダイオード１２の増倍率を小さく、例
えば増倍率がマーク率１／２のとき１／１．２となるよ
うフォトダイオード用バイアス電圧を下げるという制御
を行えばよい。このようにしてパルス電流駆動回路のマ
ーク率変動に左右されることなく、かつ半導体レーザの
前・後方光出力の比例関係を必要とせずに常にマーク率
１／２の時のモニタ出力を得ることが可能になり、マー
ク率１／２の時を基準とした基準電圧との比較によって
半導体レーザの経時変化及び温度による変化のみを制御
する構成の半導体レーザの光出力安定化装置を得ること
ができる。本実施例においては、簡便のため及び慣例に
従い、マーク率１／２の時を特に基準として用いたが、
基準電圧の基準となるマーク率及びモニタ出力を制御す
る基準のマーク率が１／２でない場合も本実施例の本質
に背くものではない。

第２図は本発明の第２の実施例を示す半導体レーザの光
出力安定化装置の構成図である。バイアス電流供給回路
２６とパルス電流駆動回路２８によって直接変調された
半導体レーザ２１の光出力の一部はモニタ用ＰＩＮフォ
トダイオード２２で電気信号に変換されたのち、増幅器
２３をへてモニタ出力として比較器２４に至る。一方、
パルス電流駆動回路２８のマーク率変動は増幅器２７を
通して電気信号の増幅器２３に至り、マーク率変動に比
例して電気信号の増幅率を変動させる。本実施例におい
ては、モニタ用フォトダイオードにＰＩＮフォトダイオ
ードを用いているために第１の実施例で示したようにフ
ォトダイオード用バイアス電圧供給回路１２１を制御し
てマーク率変動に対するモニタ出力の変動を抑止するこ
とはできないが、パルス電流駆動回路２８のマーク率変
動を電気信号の増幅器２３に重畳して増幅率を変動させ
ることで第１の実施例と同様の制御方法を用いてマーク
率が変動しても見がけ上モニタ出力が一定となるように
制御することが可能である。このようにして本実施例に
おいてもパルス電流駆動回路のマーク率変動に左右され
ることなく、かつ半導体レーザの前・後方光出力の比例
関係を必要とせずに常にマーク率が一定の時のモニタ出
力を得ることが可能となり、基準電圧との比較によって
半導体レーザの経時変化及び温度による変化のみを制御
する構成の半導体レーザの光出力安定化装置を得ること
ができる。

特に本実施例においては、モニタ用フォトダイオードと
してＰＩＮフォトダイオードを用いているために、アバ
ランシェフォトダイオードを用いる第１の実施例より安
価でかつ供給するバイアス電圧が低電圧でよいという利
点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、パルス電流駆動回路のマ
ーク率変動に比例してアバランシフォトダイオードの増
倍率あるいはＰＩＮフォトダイオードの出力を増幅する
増幅器の増幅率を制御することにより、パルス電流駆動
回路のマーク率変動に左右されることなく、かつ半導体
レーザの前・後方光出力の比例関係を必要とせずに光出
力のピーク値の変動を抑止する半導体レーザの光出力安
定化装置を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す光出力安定化装置
の構成図、第２図は本発明の第２の実施例を示す光出力
安定化装置の構成図、第３図は従来の光出力安定化装置
の構成図、第４図（ａ＞は光変調特性を示す図、第４図
（ｂ）はマーク率変動に対する平均光出力とピーク光出
力の変動を記した概念図である。 １１．２１．３１・・・半導体レーザ、１２・・・モニ
タ用アバランシフォトダイオード、２２・・・モニタ用
ＰＴＮフォトダイオード、３２・・・モニタ用フォトダ
イオード、１３，１５．１７，２３，２５゜２７．３３
，３５．３７・・・増幅器、１４，２４゜３４・・・比
較器、１６．２６．３６・・・バイアス電流供給回路、
１８，２８．３８・・・パルス電流駆動回路、１１１，
１２１・・・フォトダイオード用バイアス電圧供給回路
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザと、直流バイアス電流にパルス電流
   が重畳された前記半導体レーザを直接変調する駆動電流
   を出力する駆動回路と、前記半導体レーザの光出力の一
   部を受光してその出力を検知するアバランシフォトダイ
   オードと、前記パルス電流の平均出力に応じて前記アバ
   ランシフォトダイオードの増倍率を変化させる増倍率制
   御手段と、前記アバランシフォトダイオードの出力電圧
   と基準電圧を比較する比較器と、前記比較器の出力によ
   つて前記駆動回路のバイアス電流を負帰還制御する負帰
   還制御回路とを備え、パルス電流のマーク率変動に対す
   る前記半導体レーザの光出力のピーク値の変動を抑止し
   たことを特徴とする半導体レーザの光出力安定化装置。
2. （２）半導体レーザと、直流バイアス電流にパルス電流
   が重畳された前記半導体レーザを直接変調する駆動電流
   を出力する駆動回路と、前記半導体レーザの光出力の一
   部を受光してその出力を検知するＰＩＮフォトダイオー
   ドと、前記ＰＩＮフォトダイオードの出力を増幅するた
   めの増幅器と、前記パルス電流の平均出力に応じて前記
   増幅器の増幅率を変化させる増幅率制御手段と、前記増
   幅器の出力電圧と基準電圧を比較する比較器と、前記比
   較器の出力によって前記駆動回路のバイアス電流を負帰
   還制御する負帰還制御回路とを備え、パルス電流のマー
   ク率変動に対する前記半導体レーザの光出力のピーク値
   の変動を抑止したことを特徴とする半導体レーザの光出
   力安定化装置。