JPH0337871B2 - - Google Patents

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JPH0337871B2
JPH0337871B2 JP21656985A JP21656985A JPH0337871B2 JP H0337871 B2 JPH0337871 B2 JP H0337871B2 JP 21656985 A JP21656985 A JP 21656985A JP 21656985 A JP21656985 A JP 21656985A JP H0337871 B2 JPH0337871 B2 JP H0337871B2
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low
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JP21656985A
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JPS6276690A (ja
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Taro Shibagaki
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/06835Stabilising during pulse modulation or generation

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  • 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、半導体レーザの光出力を安定化さ
せる光出力安定化装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
半導体レーザの発振しきい値、微分量子化効率
は、温度により大きく変化する。このため、半導
体レーザから一定の光出力パルスを得るために
は、バイアス電流Ibおよび駆動パルスの振幅Ipを
半導体レーザの温度に応じて最適に制御する必要
がある。
これに対応すべく、半導体レーザ(LD)から
の光出力をモニタ用フオトダイオード(PD)で
受光して、その受光量に応じてLDのバイアス電
流Ib若しくは駆動パルスの振幅値Ipを制御する光
出力安定化装置が種々開発されている。
高速のモニタ用PDを必要としない光出力安定
化装置としては、例えばPDで受光した光パルス
の平均値によつてバイアス電流Ibを制御するもの
が知られている。この装置は、第5図に示すよう
に、例えば温度T1ではバイアス電流をIb1ave
に制御し、温度T2ではバイアス電流をIb2ave
に制御するものである。
しかしながら、この装置は駆動パルスの振幅値
Ipを温度に応じて制御していないので、パルス振
幅Ipを温度T2で最適になるように選択すると
(第5図I)、温度T1では駆動パルスの“0”レ
ベルが発振しきい値Ith1を大幅に下回り、第5
図に示すように発光遅延が大きくなつてしま
う。このため、光パルスが細つてしまい、パルス
伝送の信頼性が低下してしまう。この発光遅延量
は“0”レベルのパルス電流値としきい値との関
係で定まるため、上記の問題はパルス伝送速度が
速くなる程著しく、高速パルス伝送では大きな問
題となる。
また、反対に温度T1でパルス振幅値を決定す
ると(第5図)、温度T2では第5図に示す
ように、駆動パルスが“0”レベルでも光出力は
零とはならず、消光比劣化が発生し、受信S/N
の劣化を招くという問題があつた。
そこで、バイアス電流Ibの制御とともに駆動パ
ルスの振幅値Ipを制御する装置も提案されてい
る。
第6図に示すものは、光出力のピーク値を一定
の比率でバイアス電流Ibとパルス振幅Ipとに分配
する方式である。すなわち、LD11からの光出
力をモニタ用PD12で受光して、前置増幅器1
3で増幅しクランプ回路14でクランプした後、
そのピーク値をピーク検出回路15で検出する。
そして、分配回路16において、上記ピーク値に
所定の係数を掛けてIb,Ipを求め、Ibを可変バイ
アス電流源17へ、またIpをパルス電流振幅調整
器18にそれぞれ分配するものである。
この装置は、半導体レーザの特性劣化がなけれ
ば、Ip,Ibを最適に制御できるが、素子の劣化等
により、Ip,Ibの比率が変化してしまうと、もは
や制御不能となる欠点があつた。
また、第7図に示すものは、光出力が“1”レ
ベルのときのピーク値を検出する上側ピーク検出
器21と、光出力が“0”レベルのときのピーク
値を検出する下側ピーク検出器22とを備え、そ
れぞれのピーク値を比較器23,24で比較し
て、上側ピーク値でパルス振幅Ipを制御して、下
側ピーク値でバイアス電流Ibを制御するようにし
たものである。
しかしながら、この装置は、光出力が“0”の
ときは、誤差を検出するのが困難であり、消光比
を高くすることができなかつた。
また、光通信の分野では伝送レートが数百MHz
以上と極めて高速なりつつあり、上記2つの装置
をこれに対応させるためには、モニタ用PDの
高速動作が可能であること、ピーク値を高速に
検出できることの2点が要求される。
モニタ用のPDを、高速動作させるには、PDの
受光径を小さくし、キヤパシタンスを少なくする
ことが必要である。しかし、PDを小さくすると、
LDからの光出力を十分に検出することができず、
受光レベルの低下を招くのみならず、LDから出
射された光の一部しか受けない場合、パルス波形
の歪みも発生する。このため、PDの高速化にも
限界があつた。
また、ピーク点というある特定のポイントを高
速に精度良く検出する技術は高度であるため、現
状では回路規模、コストの点で問題があつた。
このように、従来の光出力安定化装置では、高
速伝送時の光出力安定化が非常に困難であるとい
う問題があつた。
〔発明の目的〕
本発明はこのような問題に基づきなされたもの
であり、高速動作のPDやピークホールド技術を
必要とせずに、温度変動に対する半導体レーザの
光出力を高精度に制御することができ、極めて安
定した光出力を得ることができる光出力安定化装
置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、半導体レーザからの光出力を受光す
るモニタ用光検出器の出力と、入力パルスを上記
モニタ用光検出器と略同程度の伝達特性を有する
低域通過フイルタで帯域制限した信号との差を取
り、この誤差信号の積分値により前記半導体レー
ザのバイアス電流を制御し、前記誤差信号と前記
入力パルスが存在している重みとの積の積分値に
より、駆動パルスのパルス振幅を制御するように
したことを特徴としている。
〔発明の効果〕
本発明によれば、モニタ用光検出器の出力とこ
のモニタ用光検出器と略同程度の伝達特性を備え
た低域通過フイルタを介しての入力パルスとの差
を取つて誤差信号を得、この誤差信号に基づいて
Ib,Ipを制御するようにしているので、モニタ用
光検出器の帯域が多少狭くても、誤差信号には帯
域制限の影響は現れない。したがつて、この発明
によれば、低速動作の光検出器を使用した場合で
も、何等制御性能の低下を招くことがない。
また、本発明では、誤差信号の積分値によつて
バイアス電流Ibとパルス振幅Ipとを制御して、従
来のようにある特定のポイントをサンプリングす
るという必要がないため、回路の複雑化を回避で
き、しかも第1および第2の積分器によつてそれ
ぞれ個別にIb,Ipを検出するようにしているた
め、精度の良い光出力制御が可能である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細を一実施例を参照しながら
説明する。
第1図は、この実施例に係る光出力安定化装置
の構成を示す図である。
パルス電流振幅制御調整器31は入力パルスIp
の振幅Ipを制御して駆動パルスを生成する。また
可変バイアス電流源32は、バイアス電流Ibを制
御する。LD33は、これらバイアス電流と駆動
パルスとを与えられて光を出力する。光出力は、
モニタ用PD34で受光される。モニタ用PD34
の出力は、前置増幅器35で所定レベルまで増幅
された後、減算器36の一方の入力に与えられ
る。一方、入力パルスIPは、増幅器37で所定
レベルにまで増幅され、低域通過フイルタ
(LPF)38で帯域制限され、比較信号として前
記減算器36の他方の入力に与えられる。
LPF38は、モニタ用PD34および前置増幅
器35の伝達特性と略等価に設定されたもので、
比較する2つの信号波形の差異から生じる誤差の
影響を排除するためのものである。また、2つの
信号の位相が丁度合うように、増幅器35,37
の少なくとも一方は調整されている。減算器36
からの誤差信号は、第1の積分器39において積
分され、ここで誤差信号の平均値として検出され
る。そして、この積分値が比較器43において基
準電圧Ref1と比較され、これを超えるときのみ
可変バイアス電流源32の制御入力として帰還さ
れる。一方、減算器36からの誤差信号は、乗算
器40の一方の入力にも与えられている。この乗
算器40の他方の入力には、前記入力パルスIP
を遅延回路41で遅延させた信号が与えられてい
る。遅延回路41は、減算器36からの誤差信号
が入力パルスIPよりも僅かに遅れることを考慮
してその分だけ入力パルスIPの位相を遅らせる
ものである。乗算器40の出力は、誤差信号のう
ちパルスの存在する部分のみに重みを持つ関数を
掛算したものと等価であり、入力パルスの“1”
レベルの所の誤差信号が強調された信号を得るこ
とができる。この乗算器40の出力は、第2の積
分器42によつて積分される。この積分値は、比
較器44において基準電圧Ref2と比較され、こ
れを超えるときのみパルス電流振幅調整器31の
制御信号として帰還される。なお、この例では積
分器39の時定数を積分器42の時定数よりも小
さく設定している。
このように構成された光出力安定化装置は、第
2図に示すように、温度がT1の時には、バイア
ス電流がIth1、パルス振幅がIp1の点で安定し、
温度がT2の時には、バイアス電流がIth2、パ
ルス振幅がIp2の点で安定し、結果として同図に
示すようにパルス幅、パルス振幅ともに一定とな
るように光出力を安定化させることができる。
第3図は、第2図に示すI−L特性の温度T1
の状態からT2に変化した直後、安定化へ向かう
過程を示しており、また、第4図は、同温度T2
の状態からT1に変化した直後、安定化へ向かう
過程を示している。
第3図の場合、当初はIbもIpも低く、LD33
の光出力は小さくなる。光出力が小さくなると、
モニタ用PD34の受光量も小さくなるので、前
置増幅器35の出力も図示のように小さくなる。
なお、モニタ用PD34は低速動作のものである
ため、前置増幅器35の出力も鈍つている。ま
た、LPF38の出力も帯域制限されて鈍つてい
る。当初は、これら両信号の差、すなわち減算器
36の出力は大きい。したがつて、第1の積分器
39の出力も当初は比較的急に上昇する。可変バ
イアス電流源32は、この積分値を受けてバイア
ス電流Ibを図中点線で示すように徐々に上昇させ
る。このバイアス電流Ibの増大は、温度T2にお
ける発振しきい値Ith2に達するまで続く。
一方、遅延回路41の出力は、減算器36の出
力と位相が一致しているので、乗算器40の出力
は、減算器36の出力の丁度パルスが存在する部
分を強調した波形となる。この波形は、当初はパ
ルス振幅の大きなパルス波形であり、積分器42
の出力も、当初は比較的急に増加し、徐々にその
増加の程度が少なくなる。なお、第2の積分器4
2の時定数は、第1の積分器39の時定数よりも
大きいので、バイアス電流Ibが先に安定点に達
し、不足分をパルス振幅Ipで補うことになる。こ
のようにして光出力は安定化される。
第4図の場合には、温度が低くなると、発光レ
ベルは上昇し、パルス振幅も上昇するため、光出
力は当初は振幅値もゼロレベルも大きい。したが
つて、この場合には、減算器35の出力がマイナ
スになるので、積分器39の出力は徐々に低下し
てバイアス電流Ibを減少させる。また、積分器4
2の出力も徐々に減少するので、パルス振幅Ipも
減少する。このようにして光出力は安定化され
る。
このように本実施例によれば、高速のモニタ用
PDおよびピークホールド回路を用いることなく、
光出力の安定化を図ることができる なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではない。
たとえば、第1の積分器の時定数を第2の積分
器の時定数よりも大きくし、パルス振幅Ipを先に
制御した後、バイアス電流Ibを制御するようにし
ても良い。このように時定数を異ならせることに
よつて安定点に速やかに収束させることができ
る。
また、上記の第1および第2の積分器は、しや
断周波数を入力パルスに比べて低くした低域通過
フイルタに置換しても同様の動作を得ることがで
きる。2つの積分器を低域通過フイルタに置換し
た場合でも、そのしや断周波数をそれぞれ異なら
せるようにすれば、前述した効果を得ることがで
きる。
このように、本発明は、その要旨を逸脱しない
範囲で種々し変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る光出力安定化
装置の構成を示すブロツク図、第2図は同装置の
駆動パルス波形およびバイアス電流と光出力との
関係を示す図、第3図および第4図は同装置の作
用を説明するための各部波形図、第5図は従来装
置の欠点を説明するための図、第6図および第7
図は従来の光出力安定化装置をそれぞれ示すブロ
ツク図である。 11,33……半導体レーザ、12,34……
モニタ用フオトダイオード、13,35……前置
増幅器、14……クランプ回路、15……ピーク
検出回路、16……分配回路、17,32……可
変バイアス電流源、18,31……パルス電流振
幅調整器、21……上側ピーク検出回路、22…
…下側ピーク検出回路、24,25,43,44
……比較器、36……減算器、37……増幅器、
38……低域通過フイルタ、39……第1の積分
器、40……乗算器、41……遅延回路、42…
…第2の積分器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 振幅値一定の入力パルスから生成される半導
    体レーザの駆動パルスの振幅と、上記半導体レー
    ザのバイアス電流とを制御して光出力の安定化を
    図る光出力安定化装置において、前記半導体レー
    ザからの光出力を受光するモニタ用光検出器と、
    このモニタ用光検出器によりモニタ信号を得る回
    路と略同程度の伝達特性を有し前記入力パルスの
    帯域を制限する低域通過フイルタと、この低域通
    過フイルタの出力と前記光検出器の出力とを略位
    相を合わせて減算する減算器と、この減算器の出
    力を積分する第1の積分器と、前記入力パルスを
    前記減算器の出力タイミングに合わせる手段と、
    この手段で得られた前記入力パルスと前記減算器
    の出力とを乗算する乗算器と、この乗算器の出力
    を積分する第2の積分器と、前記第1の積分器の
    出力に基づいて前記半導体レーザのバイアス電流
    を制御する手段と、前記第2の積分器の出力に基
    づいて前記駆動パルスの振幅を制御する手段とを
    具備したことを特徴とする光出力安定化装置。 2 前記第1の積分器の積分時定数を、前記第2
    の積分器の積分時定数よりも長くしたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の光出力安定化
    装置。 3 前記第1の積分器の積分時定数を、前記第2
    の積分器の積分時定数よりも短くしたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の光出力安定化
    装置。 4 前記第1および第2の積分器の少なくとも一
    方は、しや断周波数を前記入力パルス周波数より
    も十分に低く設定した低域通過フイルタで構成さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の光出力安定化装置。 5 前記第1および第2の積分器は、それぞれ低
    域通過フイルタで構成され、前記第1の積分器を
    構成する低域通過フイルタのしや断周波数を前記
    第2の積分器を構成する低域通過フイルタのしや
    断周波数よりも低域に設定したことを特徴とする
    特許請求の範囲第4項記載の光出力安定化装置。 6 前記第1および第2の積分器は、それぞれ低
    域通過フイルタで構成され、前記第1の積分器を
    構成する低域通過フイルタのしや断周波数を前記
    第2の積分器を構成する低域通過フイルタのしや
    断周波数よりも高域に設定したことを特徴とする
    特許請求の範囲第4項記載の光出力安定化装置。
JP21656985A 1985-09-30 1985-09-30 光出力安定化装置 Granted JPS6276690A (ja)

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JP21656985A JPS6276690A (ja) 1985-09-30 1985-09-30 光出力安定化装置
US06/913,751 US4733398A (en) 1985-09-30 1986-09-30 Apparatus for stabilizing the optical output power of a semiconductor laser
EP86307496A EP0218449B1 (en) 1985-09-30 1986-09-30 Apparatus for stabilizing the optical output power of a semiconductor laser
DE8686307496T DE3684079D1 (de) 1985-09-30 1986-09-30 Einrichtung zur stabilisierung der optischen ausgangsleistung eines halbleiterlasers.

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JPS6276690A JPS6276690A (ja) 1987-04-08
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