JPH0380635A - 光通信方式 - 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］ 半導体レーザを光源とする光送信部と光伝送路と光受信
部とから構成される光通信システムにおいての光通信方
式に関し、 高速の光通信を行うときにあって、良好なアイパターン
が得られるようにするとともに、受信部が消光比の大き
な光パルスを受光できるようにすることを目的とし、 光伝送路の光受信部側の終端に、伝送されて（る光パル
スの２値レベルの間に光量値を有して、この光量値より
も大きなパワーの光入力があるときには大きなパワーを
もつ光出力を出力し、この光量値よりも小さなパワーの
光入力があるときには小さなパワーをもつ光出力を出力
するという特性を有するとともに、この光出力の２つの
パワーの比が光入力の２値レベルの比よりも大きなもの
となる特性を有する光閾値素子を配設し、光受信部が、
この光閾値素子の光出力を受光して対応ずる電気信号に
変換するよう構成する。

〔産業上の利用分野） 本発明は、半導体レーザを光源とする光送信部と光伝送
路と光受信部とから構成される光通信システムにおいて
の光通信方式に関し、特に、高速の光通信を行うときに
あって、良好なアイパターンが得られるようにするとと
もに、受信部が消光比の大きな光パルスを受光できるよ
うにする光通信方式に関するものである。

情報社会の高度化に伴って、データ通信の分野では、よ
り高速の通信を実現していくことが望まれている。これ
から、光ファイバを伝送路とする光通信システムにあっ
ても、光通信の通信速度を高めていくための新たな手段
を講していく必要がでてきている。

〔従来の技術］ 光通信システムでは、光送信部に半導体レーザを用いる
構成が採られるのが一般的である。この半導体レーザは
、第５図に示すように、印加される駆動電流の大きさが
闇値電流ｒｔｂよりも小さいときにはレーザ発振しない
で、闇値電流■いよりも大きくなってからレーザ発振す
るという特性がある。そして、この特性から、駆動電流
を闇値電流■い以下の電流値から闇値電流■い以上の電
流値に上げても、直ちにレーザ発振せずにレーザ光出力
に遅れがでるという特性をもつことになる。

これから、高速の光通信を実現していくためには、闇値
電流■いより大きな電流値をもつバイアス電流■、に変
調電流■１を重畳していくという構成をとる駆動電流を
用いて、２値化レベルの光パルスを生成していくという
方法が採られることになる。そして、このような駆動電
流を用いても、バイアス電流１ｂと変調電流■３との差
が大きいと、レーザ発振が追従できなくなることで駆動
電流のデユーティ比と同しデユーティ比のレーザ出力が
得られなくなるという特性があることを考慮して、更に
高速の光通信を実行するときには、バイアス電流Ｉ、と
変調電流１．との差をより小さなものに設定していくよ
うにすることで、駆動電流のデユーティ比と同しデユー
ティ比のレーザ出力が得られるようにしていた。

すなわち、従来では、高速の光通信を実行するときには
、良好なアイパターン（ＰＣＭ信号をクロック信号周期
で重ね合わせてみる方法で、中央に形成されるアイ開口
が大きいほど１１０の判定が正確なものになる）を得ら
れるように、バイアス電流ｌ、及び変調電流■、の１ｉ
流値を決定していくよう処理していたのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来技術では、高速の光通信になればな
るほど、光信号の所要のアイパターンを得るために光信
号の消光比が悪くなってしまうことから、光パルスのＨ
ｌレベルとＬＯレベルとの差が小さくなることで、光受
信部側における光受信信号の最小受信レベルが劣化して
しまうという問題点がでてくることになるとともに、伝
送距離が長くとれなくなるという問題点がでてくること
になる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、高
速の光通信を行うときにあって、良好なアイパターンが
得られるようにするとともに、受信部が消光比の大きな
光パルスを受光できるようにする新たな光通信方式の提
供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理ｔｔ或図である。

図中、１は光送信部であって、半導体レーザによりｆｌ
戒されて駆動電流に応ずる２値レベルの光パルスを出力
するもの、２は光伝送路であって、光ファイバにより構
成されて光送信部１の発生する光パルスを伝送するもの
、３は光受信部であって、アバランシェフォトダイオー
ド等により構成されて受信する光パルスを対応ずる電気
信号に変換するもの、４は光伝送路２の光受信部３側の
終端に配設される光閾値素子であって、入力されてくる
光パルスの２値レベルの間に光閾値を有して、この光閾
値よりも大きなパワーの光入力があるときには大きなパ
ワーをもつ光出力を出力し、この光閾値よりも小さなパ
ワーの光入力があるときには小さなパワーをもつ光出力
を出力するという特性を有するとともに、この光出力の
２つのパワーの比が光入力の２値レベルの比よりも大き
なものとなる特性を有するもの、５は光伝達手段であっ
て、光閾値素子４の光出力を光受信部３に伝達するもの
である。

（作用〕 本発明では、光送信部ｌから光パルスが送信されてくる
と、光閾値素子４は、この光パルスに対して闇値処理を
施すことで、下式で表される送信されてくる光パルスの
消光比Ｅを、 Ｅ＝１０ｊ！ｏｇ 但Ｌ、ａ：送信光パルスのＬ○レレベ ｂ：送信光パルスのＨｌレベル 下式で表される消光比Ｅ”の光パルスに変換する処理を
実行する。

ｂ’ Ｅ　’　　＝　１０　ｌ　ｏｇ ａ゛ 但シ、ａ’　：変換光パルスのＬ○レレベｂ”、ｉ換光
パルスのＨｌレベル この消光比Ｅと消光比Ｅ゛との間には、光閾値素子４の
特性に従って、 ａ’　　　　　　ａ という関係が成立するので、光閾値素子４により変換さ
れた光パルスの消光比Ｅ°は、光送信部ｌにより発生さ
れる光パルスの消光比Ｅより、も大きなものになる。

そして、光受信部３は、光伝達手段５を介して入力され
てくるこの大きな消光比Ｅ゛の光パルスを対応ずる電気
信号に変換していくことで、光送信部１から送信されて
くる光パルスに対応ずる電気信号を生成するよう処理す
る。

このように、本発明を用いることで、半導体レーザによ
り発生される光送信部１の光パルスについては、その消
光比Ｅを小さなものに設定できることで、半導体レーザ
の駆動電流に追従できる光パルスを発生させて良好なア
イパターンが得られるようになるとともに、光受信部３
に入力される光パルスについては、その消光比Ｅ°が大
きなものに変換されることで、光受信部３側における光
受信信号の最小受信レベルの劣化を防げるようになる。

そして、これにより、光伝送路２の伝送距離も長くとれ
るようになるのである。

〔実施例〕

以下、実施例に従って本発明の詳細な説明する。

第１図でも説明したように、本発明では、入力されてく
る光パルスの２値レベルの間に光閾値を有して、この光
閾値よりも大きなパワーの光入力があるときには大きな
パワーをもつ光出力を出力し、この光閾値よりも小さな
パワーの光入力があるときには小さなパワーをもつ光出
力を出力するという特性を有するとともに、この光出力
の２つのパワーの比が光入力の２値レベルの比よりも大
きなものとなる特性を有する光閾値素子４を光受信部３
の直前に配設して、この光閾値素子４に従って光送信部
１から送信されてくる光パルスの消光比を大きなものに
変換して光受信部３に人力するようｔｌｔＥするもので
ある。

このような特性を有する光閾値素子４としては、例えば
半導体レーザにより構成される光双安定レーザがある。

この光双安定レーザは、第２図（ａ）に示すように、固
定されたバイアス電流で駆動されているときにあって、
光入力Ｐ、、、があると、第２図（ｂ）に示すように、
この光入力Ｐ、ｏが小さいときには極めて弱い光出力Ｐ
　ｏｕｔを出力するよう動作するとともに、この光入力
Ｐ、ｏが大きいときには極めて強い光出力Ｐ。ｕｔを出
力するよう動作するものである。この光双安定レーザは
、この闇値動作にあたってヒステリシス特性を示すこと
から、現在、光メモリ素子としての応用が広く検討され
ている。

第３図に、この光双安定レーザを用いた光閾値素子４の
モジュール構造４０の一実施例を図示する。図中、２ａ
は第１図で説明した光伝送路２に相当する光ファイバ、
４ａは光双安定レーザ、５ａは第１図で説明した光伝達
手段５を構成する光ファイバ、４１は動作条件の安定の
ためにモジュール構造４０内を一定の温度に制御するた
めの温度コントロール回路、４２．４３はロッドレンズ
、４４．４５は無反射コートを施しである研磨ガラス板
である。

次に、第４図に従って、このように構成される本発明の
動作処理について説明する。ここで、第４図中の（Ａ）
は光双安定レーザ４ａの閾値特性を図式化（説明の便宜
上、ヒステリシス特性については省略しである）して示
したものであり、（Ｂ）は光送信部１の半導体レーザの
レーザ出力特性を図式化して示したものであり、（Ｃ）
は光双安定レーザ４ａの光出力特性を図式化して示した
ものである。

この第４図の（Ｂ）に示すように、光送信部ｌの半導体
レーザは、駆動電流に従って、　ａ”というパワーをも
つ光出力をＬ○レベルとし、”　ｂ　”というパワーを
もつ光出力をＨｌレベルとする光パルスを発生すること
になる。〔従来の技術〕の欄で説明したように、高速な
光通信を良好なアイパターンの下で実行するために、こ
れらの光出力は、閾（ＩＩＦ電流１ｔｋより大きな電流
値をもつバイアス電流■、と変調電流Ｉ、とに従って発
生されるとともに、その消光比Ｅ Ｅ＝１０４！ｏｇ は、可能な限り小さな値に設定されることになる。

光双安定レーザ４ａは、光ファイバ２ａを介してこの（
Ｂ）に示す光パルスを受光すると、（Ａ）に示す闇値特
性に従って（Ｃ）に示すように、人力されるＬＯレベル
“ａ”をａ°”というパワーをもつ光出力に変換すると
ともに、入力されるＨｌレベル“ｂ”をｂ“パというパ
ワーをもつ光出力に変換するよう動作する。このとき、
第２図（ｂ）からも分かるように、光双安定レーザ４ａ
は、 ａ’　　　　　　ａ となるように光パルスの変換動作を実行することになる
ので、光双安定レーザ４ａから出力される光パルスの消
光比Ｅ゛ Ｅ’　　””１０１０ｆｆ１ ｏ゛ は、光送信部Ｉから送信されてくる光パルスの消光比Ｅ
よりも大きなものとなる。

これから、光ファイバ５ａを介してこの消光比Ｅ°をも
つ光パルスを受光する光受信部３は、高い検出精度をも
ってこの光パルスを検出することで、対応ずる電気信号
への変換処理を実行できるようになる。

以上図示実施例について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではない。例えば、光閾値素子４は光双安
定レーザ４ａに限られるものではなく、第４図の（Ａ）
に示す闇値特性をもつものであれば何でもよいのであっ
て、半導体薄膜エタロンや多重量子井戸５ＥＥＤ等の他
の光双安定素子や、その他の光機能素子を用いることが
可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、半導体レーザに
より発生される光送信部の光パルスについては、その消
光比を小さなものに設定できることで、半導体レーザの
駆動電流に追従できる光パルスを発生させて良好なアイ
パターンが得られるようになるとともに、光受信部に入
力される光パルスについては、その消光比が大きなもの
に変換されることで、光受信部側における光受信信号の
最小受信レベルの劣化を防げるようになる。これから、
光通信の高速化が図れるようになるとともに、光伝送路
の伝送距離も長くとれるようになるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理措或図、 第２図は光双安定レーザの説明図、 第３図は光閾値素子のモジュール構造の一実施例、 第４図は本発明の動作処理の説明図、 第５図は半導体レーザのレーザ出力特性の説明図である
。 図中、１は光送信部、２は光伝送路、３は光受信部、４
は光閾値素子、５は光伝達手段である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体レーザにより構成されて、駆動電流に応ずる２値
   レベルの光パルスを発生する光送信部（１）と、該光送
   信部（１）に接続されて、この発生される光パルスを伝
   送する光伝送路（２）と、該光伝送路（２）に接続され
   て、この伝送されてくる光パルスを受光して対応する電
   気信号に変換する光受信部（３）とからなる光通信シス
   テムにおいて、上記光伝送路（２）の上記光受信部（３
   ）側の終端に、伝送されてくる光パルスの２値レベルの
   間に光閾値を有して、該光閾値よりも大きなパワーの光
   入力があるときには大きなパワーをもつ光出力を出力し
   、該光閾値よりも小さなパワーの光入力があるときには
   小さなパワーをもつ光出力を出力するという特性を有す
   るとともに、該光出力の２つのパワーの比が該光入力の
   ２値レベルの比よりも大きなものとなる特性を有する光
   閾値素子（４）を配設し、 上記光受信部（３）が、該光閾値素子（４）の光出力を
   受光して対応する電気信号に変換するよう処理すること
   で、上記光送信部（１）から送信されてくる光パルスに
   対応する電気信号を生成するよう構成されてなることを
   、 特徴とする光通信方式。