JPH0376325A - 光送信装置 - 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、レーザダイオードの光出力を安定化する機能
を備えた光送信装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の光送信装置の構成は、第９図の構成図に
示される。図において、ＬＤｌはレーザダイオード、２
はバイアス電流安定化回路ｓＱｔは光検出素子、４は光
検出回路、１７は光伝送媒体である。レーザダイオード
ＬＤ、のバイアス電流はバイアス電流安定化回路２から
供給される。

レーザダイオードＬＤ、の光出力の一部は、光出力の一
部は、光検出素子Ｑ１を備えた光セ々出回路４により光
検出信号とされ、この光検出信号はバイアス電流安定化
回路２で反転増幅されレーザダイオードＬＤ、の光出力
レベルを安定化するための制御信号となる。このｆｔｔ
ｌＪ御信号に差信号レーザダイオードＬＤ、のバイアス
電流が供給される。

従って、バイアス電流安定化回路２では、レーザダイオ
ードＬＤ、の光出力が増大する時にはバイアス電流を減
少し、レーザダイオードＬＤ、の光出力が減少する時に
はバイアス電流を増大するように動作している。

また、バイアス電流安定化回路２内には、例えば第１０
図の回路図に示されるように、入力端子７１、抵抗Ｒ１
、ツェナーダイオードＤ□、出力端子７１からなるバイ
アス電流制限回路が含１れてシカ１レーザダイオードＬ
Ｄ１を過電流から保護している。

この入力端子７１に印加する電圧は、抵抗Ｒ１を介して
出力端子７２にバイアス電流を生成しツェナーダイオー
ドＤ□のツェナー電圧以上になる時は一定のバイアス電
流に制限している。なか、レーザダイオードＬ　Ｄ　Ｉ
の光出力は、光伝送媒体１７を通じて光伝送される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の光送信装置は、１ｆｌａのレーザダイオ
ードを駆動する構成となってかり、第１１図の従来のレ
ーザダイオードの光出力特性図に示すように、光出力Ｐ
が時間ｔと共に低下していき、バイアス電流安定化回路
２によりレーザダイオードＬＤ、のバイアス電流を増大
するように動作し続ける。しかし、電流制限回路によシ
バイアスミ流が一定の設定値に達すると電流制限される
ためにレーザダイオードＬＤ、の光出力は次第に低下し
、１個のレーザダイオードの発光寿命だけでダウンして
しはうという欠点があった。

実際レーザダイオードの発光寿命のバラツキの点から２
個以上のレーザダイオードを並列駆動する回路構成も考
えられるが、この場合でも高々相対的長寿命のレーザダ
イオード１個分の発光寿命に制限されていた。従って、
光出力の低下の際には予備の光送信装置に取り替える等
の作業が伴うが、光伝送の遮断を赦されない光海底ケー
ブル通信の中継装置などの発光寿命の面で問題になって
いた。

本発明の目的は、このような問題を解決し、絶対的に複
数個分相当の発光寿命をもつレーザダイオードを連続的
に駆動できるようにして、長寿命化した光送信装置を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の光送信装置の構成は、ｍ個（ｍは２以上の整数
）のレーザダイオードと、これらｍ１ｔｉ！ｌのレーザ
ダイオードの各光出力の一部を検出するｍ個の光検出回
路と、これらｍ個の光検出回路の各検出信号を受けこれ
らに対応して前記各レーザダイオードの光出力を安定化
するように前記各レーザダイオードのバイアス電流を各
々制御するｍ１ｔａｌのバイアス［流安定化回路と、前
記に番目（ｋは１からｍ−１１での正整数）の光検出回
路の検出信号が所定の基準レベル未満に低下したことを
判定して初めてに＋１番目の前記バイアス電流安定化回
路の電源電圧を印加するように順次に制御するｍ−１＠
のバイアス電流制御手段とを向えることを特徴とする。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。ＬＤ、〜ＬＤｍは第１〜第ｍのレーザダイオード°
、２．７．１３は棺１．第２．第１ｎのバイアス電流安
定化回路、ＱＩ−Ｑｍは第１〜第ｍの光検出素子、４，
１０．１６は第１．第２．第ｍの光検出回路、５．１１
は第１．第２の制御回路、６゜１２は＠１１第２のスイ
ッチ回路、１７．１８．１９は第１．第２．第ｍの光伝
送媒体、２ｏは光結合手段、２１は出力用光伝送媒体で
ある。

初めに、第１のレーザダイオードＬＤ、のバイアス電流
が第１のバイアス電流安定化回路２より供給され、との
レーザダイオードＬＤ１の光出力の一部は第１の光検出
素子Ｑ１を備えた第１の光検出回路４によシこの光出力
のレベルに対応する第１の検出信号に変換される。

この第１の検出信号は第１のレーザダイオードＬＤ、の
光出力を一定に保つための情報として第１のバイアス電
流安定化回路２ヘフイードバツクされる。同時にこの第
１の検出信号は第１の制御回路５に入力され、一定基準
レベル以下の信号レベルに達すると掲１の制御信号を発
生する。この第１の制御信号は抽１のスイッチ回路６の
スイッチを閉じさせることにより％電源電圧を第２のバ
イアス電池安定化回路７に印加する。

バイアス’ｋＷＭｔが流れて第２のレーザダイオードＬ
　Ｄ　ｔは発光して、その光出力の一部が第２の光検出
素子Ｑ、を偏えた第２の光検出回路１０によう第２の検
出信号に変換され、この第２の検出信号は第２のレーザ
ダイオードＬＤ、の光出力を一定にして保つための情報
として第２のバイアス電流安定化回路７へフィードバッ
クされる。同時にこの第２の検出信号は第２の制御回路
１１に入力され、一定基準レベル以下の信号レベルに達
すると第２の制御信号が発生する。この第２の制御信号
は第２のスイッチ回路１２のスイッチを閉じさせること
により電源電圧は次段のバイアス電流安定化回路へ印加
される。

以下、同様な回路構成による動作を繰す返すことにより
第ｒｎ　（ｍは２以上のｒｉ数）のバイアス返流安定化
回路１３に電源電圧が印加され、第ｍのレーザダイオー
ドＬＤｍまで発光させることができる。従って光出力を
（支）断することなく従来のｍ倍の発光寿命を得る利点
がめる。

な＞１．ＪｍのレーザダイオードＬＤｍの光出力の一部
は第ｍの光検出素子Ｑｍを備えたＭｍの光検出回路１６
によう第ｍの検出信号に変換され、この第ｍの検出信号
は第ｍのレーザダイオードＬＤｍの光出力を一定に保つ
ための情報として第ｍのバイアス電流安定化回路１３へ
フィードバックされる。

一方、第１のレーザダイオードＬＤ！の光出力は、第１
の光伝送媒体１７へ、第２のレーザダイオードＬＤ、の
光出力は第２の光伝送媒体１８へ、第ｍのレーザダイオ
ードＬＤｍの光出力は第ｍの光伝送媒体１９へ入力され
、光結合手段２０を経て出力用光伝送媒体２１へ出力さ
れる。

第２図は第１図の制御回路の例を示す回路図である。図
で、３１は入力端子、ＡＩはコンパレータ、３２は直流
電圧源、Ｔ、はインバータ、３３は出力端子である。入
力端子３１に印加される検出信号は、コンパレータＡ、
により直流電圧源３２の一定の基準電圧と比咬され、大
きい櫂合には「１」レベル小さい場合にはｒＯＪレベル
の信号となるが、次のインバータエ、により反転されて
大きい場合に「０」レベル、小さい櫂７合には「１」レ
ベルの信号が出力端子３３に出力される。

第３図は第１図のスイッチ回路の一例を示す回路図であ
シ、４１は制御入力端子、Ｉ２はインバータ、Ｑｌｌは
Ｐ形ＭＯＳトランジスタ、ＱｓｔはＮ形ＭＯ８）ランジ
スタ、４２は出力端子、４３は出力端子、４３は電源端
子である。制御入力端子４１に印加される制御回路の出
力信号は、インバータＩ２を経たＰ形ＭＯＳトラ／ジス
タＱｏのゲートおよびＮ形ＭＯＳトランジスタＱ＋ｔの
ゲートに印加される。制御回路の出力信号が「０」レベ
ルの場合は、Ｎ形ＭＯ８）う／ジスタＱ＋ｔＴｈよびＰ
形ＭＯ８）ランジスタＱ、１共にオフ状態であシ、出力
端子４２には電源電圧は供給されない。制御回路の出力
信号が「１」レベルになると、Ｎ形ＭＯＳトランジスタ
Ｑ＋ｔシよびＰ形ＭＯ８Ｉ−ランジスタＱ１．共にオン
状態となって出力端子４２には電源電圧が供給される。

なか、第１図にかける第１から第ｍ１での光検出回路４
．１０，１６＞よび第１から第ｍｔでのバイアス電流安
定化回路２，７．１３は、従来の光検出回路４および従
来のバイアス電流安定化回路２と同一の回路構成である
。

第４図（ａ）は第１図の光結合手段２０の一例の縦断面
図、第４図（ｂ）　、　（ｃ）は第４図（ａ）のＡ−Ａ
’、Ｂ−Ｂ’に対応する横断面図で、ｍ＝４の場合を示
す。図において、第１光フアイバのクラッド５１中の第
１光フアイバのコア５２と、ｌ＠２光７アイパのり２ク
ド５３中の第２光フアイバのコア５４と、第３光７アイ
パのクラッド５５中の第３光フアイバのコア５６と、第
４光フアイバのクラッド５７中の第４光フアイバのコア
５８とが、出力用光ファイバのクラッド５９中の出力用
光ファイバのコア６０に対画する形状で低損失で光結合
するようにスプライス接続されている。第７光フアイバ
、第２光フアイバ、第３光フアイバ、第４光フアイバお
よび出力用光７アイパの光学的開口数（Ｎｕｍｅ　−ｒ
ｉＣａｌ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ）とコア径を各々ＮＡ、、
ｄ、：ＮＡ３．ｃｉｔ：ＮＡｚ、ｄｔ：ＮＡ３．ｄａ；
ＮＡ４゜ｄｏ：ＮＡｏ　、ｄｏで表わすと、ａｏ＞ｄｔ
、ｄｔ。

ｄ、、ｄ４　であるか、 ＮＡＧ＞ＮＡＩ　−ＮＡｔ　−ＮＡｓ　、　ＮＡ４であ
るが、または、ｄｏ＞ｄｏ　−ｄｔ　−ｄｓ　、　ｄｏ
　　であり、かっＮＡＧ＞ＮＡＩ　、　ＮＡｔ　、　Ｎ
Ａ３　、　ＮＡ４である間係を満たすことによシ、第１
光フアイバの光出力、第２光フアイバの出力、第３光フ
アイバの出力および第４光フアイバの出力は出力用光７
アイパヘ取シ入れることができる。

第５図は第１図の光結合手段２０の他の例の縦断面図で
あり、レンズ状収束媒体６１を介して第１光フアイバ６
２と第２光フアイバ６３と第３光フアイバ６４とを出力
用光ファイバ６５へ光結合することもできる。

なか、第４図から第５図に示される光結合手段を用いず
に、第１の光伝送媒体１７、第２の光伝送媒体１８．シ
よび第ｍの光伝送媒体１９をそのｉｔ並列出力用光伝送
媒体として構成することも可能である。

第６図は本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図
である。図では、第１の光検出回路４の第１の検出信号
は第１の制御回路５ａへ入力され、一定基準レベル以下
の信号レベルに達すると第１の制御信号（ＯＮ制御）を
生じ、第２のスイッチ回路１２ａのスイッチを閉じさせ
る。従って、第１の実施例と同様に第２のレーザダイオ
ードＬ　Ｄ　ｔの発光によって第２の検出信号が第２の
制御回路１１ａに入力される。この第２の検出信号が一
定基準レベル以上の信号レベルに達すると第２の制御信
号（ＯＦＦ制御）を生じ、第１のスイッチ回路６ａのス
イッチを開けさせて第１のバイアス電流安定化回路２へ
の電源電圧供給を停止させる。

以下、同様な回路構成による動作を繰返すことにより１
第ｍ　（ｍは２以上の整数）のスイッチ回路１５のスイ
ッチを閉じさせて第ｍのバイアス電流安定化回路１３に
電源電圧が供給される。従って第ｍのレーザダイオード
ＬＤｍの発光によって第ｍの検出信号が第ｍの制御回路
１４に入力される。この第ｍの制御信号（ＯＦＦ制御）
が生じて前段のスイッチ回路のスイッチを開けさせて前
段のバイアス電流安定化回路への電源電圧供給を停止さ
せる。

この実施例では、不必要なレーザダイオードの発光を停
止しているために、出力光レベルが安定であること、お
よび消費電力を節約できるという利点がある。

第７図は第６図の制御回路の一例を示す回路図である。

入力端子３１に印加される検出信号は、ｉｌのコンパレ
ータＡ、にょう第１の直流電圧源３２の一定の基準電圧
ｖ１と比較されて大きい場合には「ｌ」レベル、小さい
場合には「０」レベルの信号となるが、次のインバータ
Ｉ、によシ反転されて、大きい場合にｒＯＪレベル、小
さい場合に「ｌ」レベルの信号がＯＮ制御の出力信号と
して出力端子３３に出力される。同様にして、入力端子
３１に印加される検出信号は第２のコンパレータＡ３に
よう第２の直流電圧源３４の一定の基準電圧■、と比較
され、大きい場合には「１」レベル、小さい場合には「
０」レベルの信号がＯＦＦ制御の出力信号として出力端
子３５に出力される。

なか、一定の基準電圧をＶ、＝Ｖ、と設定する場合は、
ＯＦＦ制御の出力信号は、インバータＩ２の入力から取
出すように接続した出力端子３５を設けるだけで、第２
のコンパレータＡ、と第２の直流電圧源３４は不要とな
る。

第８図は第６図のスイッチ回路の一例を示す回路図であ
る。ＯＮ制御信号が入力端子４４に、ＯＦＦ制御信号が
入力端子４５に入力され排他的論理和ゲート４６により
排他的論理和がとられる。

この排他的論理和の出力信号は、インバータ■２を経た
Ｐ形ＭＯ８）ランジスタＱｕのゲートおよびＮ形ＭＯ８
）ランジスタＱ＋ｚのゲートに印加される。この排他的
論理和の出力信号が「０」レベルの場合は、Ｎ形ＭＯ８
）ランジスタＱｕ＞よびＰ形ＭＯＳトランジスタＱ　１
１共にオフ状態であう、出力端子４２にろ電源電圧が供
給されない。排他的論理和の出力信号が「１」レベルに
なると、Ｎ形ＭＯＳトランジスタＱ１！しよびＰ形ＭＯ
ＳトランジスタＱｎ共にオン状態となって出力端子４２
には電源電圧が供給される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の光送信装置は複数ｍ個のレ
ーザダイオードを順次に発光させる回路構成を有してい
るために、レーザダイオードの発光寿命にバラツキがあ
る場合でも、各レーザダイオードの平均発光寿命のｍ倍
の長期発光寿命をもつことができる効果がある。

また、現用のレーザダイオードの光出力が突然新宅レベ
ル以下に劣化したような場合には自動的に予備のレーザ
ダイオードを駆動して光出力を円滑に持続することがで
きる。従って、本発明を長寿命を要求される光海底ケー
ブル通信の中継装置などに適用すればｌ持に有効であう
１回線連断率を飛開的に軽減することができる。

さらに、レーザダイオードの発光寿命のバラツキを＠減
するには２個以上のレーザダイオードを並列駆動するよ
うな構成を付加することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のブロック図、第２図、
第３図は第１図の制御回路釦よびスイッチ回路の例を示
す回路図、第４図（ａ）〜（ｃ）は第１図の光結合手段
例１の縦断面図およびその横瞼面区、第５図は第１図の
光結合手段例２の縦断面図、第６図は本発明の第２の実
施例の構成を示すブロック図、第７図は第６図の制御回
路の一例を示す回路図、第８図は第６図のスイッチ回路
の一例を示す回路図、第９図は従来のこの種の光送信装
置の一例のブロック図、第１０図はバイアス電流制御回
路の一例の回路図、第１１図は従来のレーザダイオード
の光出力特性図である。 ２．７．１３・・・−・・バイアス電流安定化回路、４
，１０゜１６　・・−・−光検出回路、５，５ａ、１１
，１１ａｅ１４・・−−−−制御回路、６，６ａ、１２
，１２ａ、１５・・・・・・スイッチ回路、１７，１８
．１９・・・・・・光伝送媒体、２０・・・・・・光結
合手段、２１・・・・・・出力用光伝送媒体、３１，４
４゜４５．７１・・・・・・入力端子、３２．３４・・
・・・・直流電圧源、３３．３５，４２，７２・・・・
・・出力端子、４１・・・・・・制御入力端子、４３・
・・・・・電源端子、４６・・・・・・排他的論理和ゲ
ート、５１，５３，５５．５７・・・・・・光７アイノ
（のクラッド、５２，５４，５６．５８・・・・・・光
ファイバのコア５９・・・・・・出力光ファイバのクラ
ッド、６０・・・・・・出力光ファイバのコア、６１・
・・・・・レンズ状収束媒体、６２．６３，６４・・・
・・・光ファイバ、６５・・・・・・出力光ファイバ、
Ａｔ　、ＡｈＡｓ　・・・・・・コンノくレータ、Ｄｌ
ｌ・・・・・・ツェナーダイオード、１１ｔＩ！”・・
・・・イン／＜　−＋り、ＬＤ＊〜ＬＤｍ・・・・・・
レーザダイオードｓＱｔ〜Ｑｍ・・・・・・光検出素子
、Ｑｕ・・・・・・ＰＭＯ８）う／ジスタ、Ｑ□１・・
・・・ＮＭＯ８）う／ジスタ、Ｒ１・・・・・・抵抗。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ｍ個（ｍは２以上の整数）のレーザダイオードと
   、これをｍ個のレーザダイオードの各光出力の一部を検
   出するｍ個の光検出回路と、これらｍ個の光検出回路の
   各検出信号を受けこれらに対応して前記各レーザダイオ
   ードの光出力を安定化するように前記各レーザダイオー
   ドのバイアス電流を各々制御するｍ個のバイアス電流安
   定化回路と、前記ｋ番目（ｋは１からｍ−１までの正整
   数）の光検出回路の検出信号が所定の基準レベル未満に
   低下したことを判定して初めてｋ＋１番目の前記バイア
   ス電流安定化回路の電源電圧を印加するように順次に制
   御するｍ−１個のバイアス電流制御手段とを備えること
   を特徴とする光送信装置。
2. （２）ｋ＋１番目の光検出回路の検出信号が所定の基準
   レベル以上に到達したことを判定して初めてｋ番目のバ
   イアス電流安定化回路の電源電圧を遮断するように順次
   に制御するｍ−１個の第２のバイアス電流制御手段が付
   加されたものである請求項（１）記載の光送信装置。