JPH0511672B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0511672B2 JPH0511672B2 JP62204205A JP20420587A JPH0511672B2 JP H0511672 B2 JPH0511672 B2 JP H0511672B2 JP 62204205 A JP62204205 A JP 62204205A JP 20420587 A JP20420587 A JP 20420587A JP H0511672 B2 JPH0511672 B2 JP H0511672B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- state
- emission state
- input data
- light emitting
- Prior art date
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
- H01S5/06213—Amplitude modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0427—Electrical excitation ; Circuits therefor for applying modulation to the laser
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
入力データに対応して半導体レーザを変調駆動
する半導体レーザ変調制御方式に関し、 消光比を大きく保ちながら、高速データによる
安定な変調を可能とすることを目的とし、 入力データに従つて半導体レーザに駆動電流を
供給する駆動回路を備え、入力データの“１”、
“０”に従つて前記半導体レーザを、高発光状態
と非発光状態又は低発光状態に変調する方式に於
いて、前記半導体レーザの前記非発光状態又は低
発光状態のデユーテイを100％未満とし、該非発
光状態又は低発光状態の変調状態から前記入力デ
ータの１タイムスロツト内で前記高発光状態に戻
るように駆動制御するように構成する。
する半導体レーザ変調制御方式に関し、 消光比を大きく保ちながら、高速データによる
安定な変調を可能とすることを目的とし、 入力データに従つて半導体レーザに駆動電流を
供給する駆動回路を備え、入力データの“１”、
“０”に従つて前記半導体レーザを、高発光状態
と非発光状態又は低発光状態に変調する方式に於
いて、前記半導体レーザの前記非発光状態又は低
発光状態のデユーテイを100％未満とし、該非発
光状態又は低発光状態の変調状態から前記入力デ
ータの１タイムスロツト内で前記高発光状態に戻
るように駆動制御するように構成する。
本発明は、入力データに対応して半導体レーザ
を変調駆動する半導体レーザ変調制御方式に関す
るものである。
を変調駆動する半導体レーザ変調制御方式に関す
るものである。
デイジタル光通信方式に於いては、現在半導体
レーザの駆動電流を入力データに従つて制御する
直接変調方式が採用されている。又低損失の単一
モード光フアイバが開発され、高速データの伝送
が可能となるに伴つて、半導体レーザを安定に高
速変調駆動することが要望されている。
レーザの駆動電流を入力データに従つて制御する
直接変調方式が採用されている。又低損失の単一
モード光フアイバが開発され、高速データの伝送
が可能となるに伴つて、半導体レーザを安定に高
速変調駆動することが要望されている。
〔従来の技術〕
従来の半導体レーザの直接変調方式は、半導体
レーザに、レーザ発光を開始する閾値電流近傍の
電流をバイアス電流として供給し、非発光状態又
は低発光状態としておき、入力データが、例えば
“１”の時に、高発光状態となるように駆動電流
をバイアス電流に重畳して供給するものである。
従つて、入力データが“１”の時に高発光状態、
“０”の時に非発光状態又は低発光状態となる強
度変調が行われ、光信号は光フアイバによつて受
信側へ伝送される。
レーザに、レーザ発光を開始する閾値電流近傍の
電流をバイアス電流として供給し、非発光状態又
は低発光状態としておき、入力データが、例えば
“１”の時に、高発光状態となるように駆動電流
をバイアス電流に重畳して供給するものである。
従つて、入力データが“１”の時に高発光状態、
“０”の時に非発光状態又は低発光状態となる強
度変調が行われ、光信号は光フアイバによつて受
信側へ伝送される。
第５図は従来例の動作説明図であり、入力デー
タの“１”を高発光状態、“０”を非発光状態と
した場合で、RZ（Return to Zero）符号を用い
た場合である。同図のａは入力データが“10011”
の場合、ｂは“11011”の場合、ｃは“11111”の
場合をそれぞれ示す。なお、“０”の後の“１”
の光信号波形の差は、半導体レーザに於ける残留
キヤリアの差による緩和振動のパターン効果を示
すものである。
タの“１”を高発光状態、“０”を非発光状態と
した場合で、RZ（Return to Zero）符号を用い
た場合である。同図のａは入力データが“10011”
の場合、ｂは“11011”の場合、ｃは“11111”の
場合をそれぞれ示す。なお、“０”の後の“１”
の光信号波形の差は、半導体レーザに於ける残留
キヤリアの差による緩和振動のパターン効果を示
すものである。
受信側では、ホトダイオード等の受光素子によ
り光信号を電気信号に変換し、レベル識別により
データの“１”、“０”を識別して、原データを再
生するものである。
り光信号を電気信号に変換し、レベル識別により
データの“１”、“０”を識別して、原データを再
生するものである。
半導体レーザを数Gb／Ｓ程度以上の高速デー
タで変調する場合、前述のようなパターン効果が
生じる。それに伴つて、緩和振動の大きいところ
でスペクトル変動等を生じて、光フアイバ伝送時
に、光フアイバの波長分散により受信光信号波形
が劣化し、受信識別謝りが増加する。このパター
ン効果は、半導体レーザの残留キヤリアによる影
響であり、“０”が連続して非発光状態の時間が
長くなる従つて残留キヤリアが少なくなり、駆動
電流を供給してレーザ発振を行わせた場合に、緩
和振動が発生する。
タで変調する場合、前述のようなパターン効果が
生じる。それに伴つて、緩和振動の大きいところ
でスペクトル変動等を生じて、光フアイバ伝送時
に、光フアイバの波長分散により受信光信号波形
が劣化し、受信識別謝りが増加する。このパター
ン効果は、半導体レーザの残留キヤリアによる影
響であり、“０”が連続して非発光状態の時間が
長くなる従つて残留キヤリアが少なくなり、駆動
電流を供給してレーザ発振を行わせた場合に、緩
和振動が発生する。
例えば、第５図のａに於いては、２個の“０”
の後に“１”となるから、同図のｂに於ける１個
の“０”の後の“１”よりも残留キヤリアが小さ
くなつて、緩和振動が大きくなり、光信号波形が
歪んだものとなる。又同図ｃに於いては、“１”
の連続であつて、残留キヤリアがそれぞれの駆動
電流供給時に或る値となつているので、駆動振動
が小さい光信号波形となる。
の後に“１”となるから、同図のｂに於ける１個
の“０”の後の“１”よりも残留キヤリアが小さ
くなつて、緩和振動が大きくなり、光信号波形が
歪んだものとなる。又同図ｃに於いては、“１”
の連続であつて、残留キヤリアがそれぞれの駆動
電流供給時に或る値となつているので、駆動振動
が小さい光信号波形となる。
又単一モードの半導体レーザに於いても、緩和
振動が大きい場合には、チヤーピングやモードジ
ヤンプによる発光スペクトルの変動が大きくな
り、光フアイバを伝搬する過程で波長分散を受け
るから、受信光信号波形が著しく劣化し、識別タ
イミングに於けるアイパターンの劣化が生じる。
振動が大きい場合には、チヤーピングやモードジ
ヤンプによる発光スペクトルの変動が大きくな
り、光フアイバを伝搬する過程で波長分散を受け
るから、受信光信号波形が著しく劣化し、識別タ
イミングに於けるアイパターンの劣化が生じる。
又消光比、即ち、高発光状態と非発光状態又は
低発光状態とに於ける光信号レベルの比を大きく
することにより、伝送可能距離を延長できるもの
であるが、その場合、半導体レーザに供給するバ
イアス電流を閾値電流以下程度に設定することに
なる。このようなバイアス電流を小さく設定した
場合は、高速データによる変調時に、発光遅延を
生じると共に、前述の緩和振動が大きくなり、安
定な変調駆動が困難となる欠点がある。従つて、
高速データによる変調時には、バイアス電流を大
きく設定し緩和振動を小さくできるが、それによ
つて消光比が小さくなる欠点が生じる。
低発光状態とに於ける光信号レベルの比を大きく
することにより、伝送可能距離を延長できるもの
であるが、その場合、半導体レーザに供給するバ
イアス電流を閾値電流以下程度に設定することに
なる。このようなバイアス電流を小さく設定した
場合は、高速データによる変調時に、発光遅延を
生じると共に、前述の緩和振動が大きくなり、安
定な変調駆動が困難となる欠点がある。従つて、
高速データによる変調時には、バイアス電流を大
きく設定し緩和振動を小さくできるが、それによ
つて消光比が小さくなる欠点が生じる。
本発明は、消光比を大きく保ちながら、高速デ
ータによる安定な変調を可能とすることを目的と
するものである。
ータによる安定な変調を可能とすることを目的と
するものである。
本発明の半導体レーザ変調制御方式は、緩和振
動が小さく且つ発光スペクトルの変動も小さくな
るように半導体レーザを駆動するものであり、第
１図を参照して説明する。
動が小さく且つ発光スペクトルの変動も小さくな
るように半導体レーザを駆動するものであり、第
１図を参照して説明する。
半導体レーザ１に、入力データに従つて駆動電
流を供給する駆動回路２を備え、前記入力のデー
タの“１”、“０”に従つて半導体レーザ１を、高
発光状態と非発光状態又は低発光状態に変調する
方式に於いて、半導体レーザ１の非発光状態又は
低発光業態のデユーテイを100％未満とし、非発
光状態又は低発光状態の変調状態から入力データ
の１タイムスロツト内で高発光状態に戻るように
駆動制御するものである。
流を供給する駆動回路２を備え、前記入力のデー
タの“１”、“０”に従つて半導体レーザ１を、高
発光状態と非発光状態又は低発光状態に変調する
方式に於いて、半導体レーザ１の非発光状態又は
低発光業態のデユーテイを100％未満とし、非発
光状態又は低発光状態の変調状態から入力データ
の１タイムスロツト内で高発光状態に戻るように
駆動制御するものである。
入力データが、例えば、“１”の時に高発光状
態、“０”の時に非発光状態又は低発光状態とし
て、このデユーテイを100％未満とし、非発光状
態又は低発光状態の継続時間を入力データのパタ
ーンに関係なく一定としたもので、第２図のａ〜
ｃに示すように、入力データの“０”の場合に非
発光状態間は低発光状態として、その入力データ
の１タイムスロツト内で高発光状態に戻るように
駆動制御する。従つて、“１”の連結の場合は高
発光状態が連続した光信号となり、“０”連続の
場合は、非発光状態又は低発光状態が、第２図の
ｃに示すように、パルス状に生じる光信号波形と
なる。
態、“０”の時に非発光状態又は低発光状態とし
て、このデユーテイを100％未満とし、非発光状
態又は低発光状態の継続時間を入力データのパタ
ーンに関係なく一定としたもので、第２図のａ〜
ｃに示すように、入力データの“０”の場合に非
発光状態間は低発光状態として、その入力データ
の１タイムスロツト内で高発光状態に戻るように
駆動制御する。従つて、“１”の連結の場合は高
発光状態が連続した光信号となり、“０”連続の
場合は、非発光状態又は低発光状態が、第２図の
ｃに示すように、パルス状に生じる光信号波形と
なる。
非発光状態又は低発光状態の継続時間が常に一
定であるから、半導体レーザ１の残留キヤリアが
データパターンによらず常に大きい或る値とな
り、それによつてバイアス電流を小さく設定して
消光比を大きくしても、緩和振動が小さく且つ発
光スペクトルの変動も小さくなると共、パターン
効果の小さい安定な変調駆動が可能となる。
定であるから、半導体レーザ１の残留キヤリアが
データパターンによらず常に大きい或る値とな
り、それによつてバイアス電流を小さく設定して
消光比を大きくしても、緩和振動が小さく且つ発
光スペクトルの変動も小さくなると共、パターン
効果の小さい安定な変調駆動が可能となる。
以下図面を参照して本発明の実施例について詳
細に説明する。
細に説明する。
第３図は本発明の実施例の要部回路図であり、
電界効果トランジスタ１２とチヨークコイル１３
とオア回路１４とにより、第１図に於ける駆動回
路２が構成され、この駆動回路によつて半導体レ
ーザ１１が駆動される。又Bはバイアス電流、−
VDはソース電圧である。
電界効果トランジスタ１２とチヨークコイル１３
とオア回路１４とにより、第１図に於ける駆動回
路２が構成され、この駆動回路によつて半導体レ
ーザ１１が駆動される。又Bはバイアス電流、−
VDはソース電圧である。
半導体レーザ１１の閾値電流近傍に設定された
バイアス電流がチヨークコイル１３を介して供給
され、このバイアス電流のみが半導体レーザ１１
に供給されている時は、非発光状態又は低発光状
態となる。又入力データａとクロツク信号ｂとが
オア回路１４を介して電界効果トランジスタ１２
のゲートに加えられる信号ｃとなり、それに対応
して、駆動電流ｄがバイアス電流に重畳されて半
導体レーザ１１に供給され、光信号ｅが発生され
る。
バイアス電流がチヨークコイル１３を介して供給
され、このバイアス電流のみが半導体レーザ１１
に供給されている時は、非発光状態又は低発光状
態となる。又入力データａとクロツク信号ｂとが
オア回路１４を介して電界効果トランジスタ１２
のゲートに加えられる信号ｃとなり、それに対応
して、駆動電流ｄがバイアス電流に重畳されて半
導体レーザ１１に供給され、光信号ｅが発生され
る。
第４図は本発明の実施例の動作説明図であり、
ａ〜ｅは第３図の信号ａ〜ｅに対応した一例を示
し、NMZの入力データａが、第４図ａに示すよ
うに、“01011”で、クロツクし号ｂがｂに示すよ
うな位相関係にある場合、オア回路１４の出力信
号ｃは、ｃに示すように、入力データａの“０”
については、クロツクし号ｂの“０”の期間のみ
“０”となり、入力データａの“１”については、
クロツク信号ｂの“１”の期間を含めて“１”と
なる。
ａ〜ｅは第３図の信号ａ〜ｅに対応した一例を示
し、NMZの入力データａが、第４図ａに示すよ
うに、“01011”で、クロツクし号ｂがｂに示すよ
うな位相関係にある場合、オア回路１４の出力信
号ｃは、ｃに示すように、入力データａの“０”
については、クロツクし号ｂの“０”の期間のみ
“０”となり、入力データａの“１”については、
クロツク信号ｂの“１”の期間を含めて“１”と
なる。
この出力信号ｃが電界効果トランジスタ１２の
ゲートに加えられるから、この電界効果トランジ
スタ１２を介して半導体レーザ１１に供給される
駆動電流ｄは、ｄに示すものとなる。即ち、オア
回路１４の出力信号ｃが“０”お時の駆動電流ｄ
は零となり、“１”の時の駆動電流ｄは、ソース
電圧−VDに対応したものとなる。従つて、半導
体レーザ１１からの光信号ｅは、ｅに示すよう
に、入力データａの“０”に対応した非発光状態
又は低発光状態は常に一定の継続時間で且つ入力
データａの１タイムスロツト内に高発光状態に戻
るように制御されたものとなる。
ゲートに加えられるから、この電界効果トランジ
スタ１２を介して半導体レーザ１１に供給される
駆動電流ｄは、ｄに示すものとなる。即ち、オア
回路１４の出力信号ｃが“０”お時の駆動電流ｄ
は零となり、“１”の時の駆動電流ｄは、ソース
電圧−VDに対応したものとなる。従つて、半導
体レーザ１１からの光信号ｅは、ｅに示すよう
に、入力データａの“０”に対応した非発光状態
又は低発光状態は常に一定の継続時間で且つ入力
データａの１タイムスロツト内に高発光状態に戻
るように制御されたものとなる。
それによつて、半導体レーザ１１の残留キヤリ
アは比較的大きいものとなり、非発光状態又は低
発光状態から高発光状態となるように駆動電流ｄ
を供給した場合の緩和振動を小さくすることがで
きる。又緩和振動が小さいことにより、発光スペ
クトルの変動を小さくすることができるから、光
フアイバにより伝送した場合の波長分散の影響が
小さくなり、波形劣化も小さくなる。
アは比較的大きいものとなり、非発光状態又は低
発光状態から高発光状態となるように駆動電流ｄ
を供給した場合の緩和振動を小さくすることがで
きる。又緩和振動が小さいことにより、発光スペ
クトルの変動を小さくすることができるから、光
フアイバにより伝送した場合の波長分散の影響が
小さくなり、波形劣化も小さくなる。
又前述の実施例に於いて、入力データａとクロ
ツク信号ｂとの立上りタイミングを同一とするこ
とも可能であり、又入力データａの“０”の時に
高発光状態、“１”の時に非発光状態又は低発光
状態となるように変調することも可能であり、こ
の場合に於いても、非発光状態又は低発光状態の
変調状態からの入力データａの１タイムスロツト
内で高発光状態に戻すように制御するものであ
る。又第３図に示す構成以外の論理構成の駆動回
路とすることも勿論可能である。
ツク信号ｂとの立上りタイミングを同一とするこ
とも可能であり、又入力データａの“０”の時に
高発光状態、“１”の時に非発光状態又は低発光
状態となるように変調することも可能であり、こ
の場合に於いても、非発光状態又は低発光状態の
変調状態からの入力データａの１タイムスロツト
内で高発光状態に戻すように制御するものであ
る。又第３図に示す構成以外の論理構成の駆動回
路とすることも勿論可能である。
以上説明したように、本発明は、半導体レーザ
１を入力データに従つて高発光状態と非発光状態
又は低発光状態となるように変調駆動し、非発光
状態又は低発光状態と変調状態から入力データの
１タイムスロツト内で高発光状態に戻るように制
御するもので、非発光状態又は低発光状態が入力
データのパターンに関係なく一定の継続時間とな
り、従つて、緩和振動を小さくして、発光スペク
トルの変動を小さくし、高速データによつて変調
した場合も安定に変調することが可能となる利点
がある。このように高速データで変調しても、発
光スペクトルの変動が小さいから、光フアイバに
よつて伝送しても、波長分散の影響が小さくな
り、受信光波形の劣化が小さくなつて、受信識別
誤りを小さくできる。
１を入力データに従つて高発光状態と非発光状態
又は低発光状態となるように変調駆動し、非発光
状態又は低発光状態と変調状態から入力データの
１タイムスロツト内で高発光状態に戻るように制
御するもので、非発光状態又は低発光状態が入力
データのパターンに関係なく一定の継続時間とな
り、従つて、緩和振動を小さくして、発光スペク
トルの変動を小さくし、高速データによつて変調
した場合も安定に変調することが可能となる利点
がある。このように高速データで変調しても、発
光スペクトルの変動が小さいから、光フアイバに
よつて伝送しても、波長分散の影響が小さくな
り、受信光波形の劣化が小さくなつて、受信識別
誤りを小さくできる。
第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明
の動作原理説明図、第３図は本発明の実施例の要
部回路図、第４図は本発明の動作説明図、第５図
は従来の動作説明図である。 １は半導体レーザ、２は駆動回路、１１は半導
体レーザ、１２は電界効果トランジスタ、１３は
チヨークコイル、１４はオア回路である。
の動作原理説明図、第３図は本発明の実施例の要
部回路図、第４図は本発明の動作説明図、第５図
は従来の動作説明図である。 １は半導体レーザ、２は駆動回路、１１は半導
体レーザ、１２は電界効果トランジスタ、１３は
チヨークコイル、１４はオア回路である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体レーザ１に入力データに従つて駆動電
流を供給する駆動回路２を備え、前記入力のデー
タの“１”、“０”に従つて前記半導体レーザ１
を、高発光状態と非発光状態又は低発光状態に変
調する方式に於いて、 前記半導体レーザ１の前記非発光状態又は低発
光業態のデユーテイを100％未満とし、該非発光
状態又は低発光状態の変調状態から前記入力デー
タの１タイムスロツト内で前記高発光状態に戻る
ように駆動制御する ことを特徴とする半導体レーザ変調制御方式。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62204205A JPS6448480A (en) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | Semiconductor laser modulation control system |
| NZ225732A NZ225732A (en) | 1987-08-19 | 1988-08-08 | Modulation of semiconductor laser |
| AU20673/88A AU596750B2 (en) | 1987-08-19 | 1988-08-11 | Semiconductor laser modulation control system |
| CA000575060A CA1281075C (en) | 1987-08-19 | 1988-08-18 | Semiconductor laser modulation control system |
| DE8888113501T DE3879318T2 (de) | 1987-08-19 | 1988-08-19 | Halbleiterlaser-modulations-steuersystem. |
| EP88113501A EP0304075B1 (en) | 1987-08-19 | 1988-08-19 | Semiconductor laser modulation control system |
| US07/320,864 US4884278A (en) | 1987-08-19 | 1989-03-06 | Semiconductor laser modulation control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62204205A JPS6448480A (en) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | Semiconductor laser modulation control system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6448480A JPS6448480A (en) | 1989-02-22 |
| JPH0511672B2 true JPH0511672B2 (ja) | 1993-02-16 |
Family
ID=16486574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62204205A Granted JPS6448480A (en) | 1987-08-19 | 1987-08-19 | Semiconductor laser modulation control system |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4884278A (ja) |
| EP (1) | EP0304075B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6448480A (ja) |
| AU (1) | AU596750B2 (ja) |
| CA (1) | CA1281075C (ja) |
| DE (1) | DE3879318T2 (ja) |
| NZ (1) | NZ225732A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2758211B2 (ja) * | 1989-06-19 | 1998-05-28 | 富士通株式会社 | 周波数直接変調ｐｓｋ方式 |
| US4989212A (en) * | 1990-04-09 | 1991-01-29 | Trw, Inc. | Laser diode phase modulation technique |
| JP2707838B2 (ja) * | 1990-12-12 | 1998-02-04 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ駆動回路 |
| JP2707837B2 (ja) * | 1990-12-12 | 1998-02-04 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ駆動回路 |
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