JPH0799355A - 光出力補償回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光通信の伝送速度が変化しても光源の平均光
出力を一定に保つことのできる光出力補償回路を提供す
る。 【構成】 ＰＤ１４はＬＤ１１の光出力の一部を受光し
て光電流を生じる。このＰＤ１４には直列にコンデンサ
１５が設けられている。オペアンプＩＣ１はこのコンデ
ンサ１５によってＰＤ１４に生じた光電流の直流成分を
入力して電圧信号に変換すると共に、入力信号の低周波
成分のみを通過させる。オペアンプＩＣ２，ＩＣ３はオ
ペアンプＩＣ１からの電圧信号を増幅して、ＬＤ１１の
平均光出力の変動分を検出する。トランジスタ２３は検
出された変動分に応じてＬＤ１１の駆動電流を制御し、
ＬＤ１１の平均光出力の変動分を打ち消す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザといった
光源の温度変化等による出力変化を安定化させる光出力
補償回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光出力補償回路は光通信
システムにおける光送信機中に用いられており、図４に
示す回路構成のものがある。

【０００３】光送信機の光源にはレーザダイオードＬＤ
が用いられており、このＬＤはトランジスタＱ１のベー
スに入力されるパルス信号に応じて発光する。この光信
号はホトダイオードＰＤに電流信号として検知され、パ
ワー調整用可変抵抗Ｒｘによって電圧信号に変換され
る。この電圧信号は、バッファとしてのトランジスタＱ
２，Ｑ３によってインピーダンス変換され、ダイオード
Ｄ１，コンデンサＣ１および抵抗Ｒ１によって構成され
るピークホールド回路によってそのレベルが保持され
る。このピークホールドレベルはオペアンプＯＰの非反
転端子に入力され、そのレベルはＬＤのオフ時にもＬＤ
のオン時のピークレベルに保持される。また、オペアン
プＯＰの反転端子には抵抗Ｒ２，Ｒ３で設定された参照
レベルが入力されており、オペアンプＯＰは各端子の入
力電位差をなくすように出力レベルを決める。この出力
はコンデンサＣ２によって積分され、積分された電圧レ
ベルによってトランジスタＱ４が駆動され、ＬＤの動作
電流が制御される。ＬＤの平均発光出力はこのような帰
還ループによって安定化されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成をした光出力補償回路では、光通信の伝送速度
が変化すると、ＬＤの平均発光出力も伝送速度と共に変
化するという問題があった。つまり、伝送速度変化によ
ってＬＤの発光周波数が変化すると、光出力補償回路に
入力されるモニタＰＤ電流の周波数も変化する。この周
波数変化はモニタＰＤ電流の交流振幅の変化になって現
れ、この交流振幅変化はモニタＰＤの負荷である可変抵
抗Ｒｘによってリニアに検出される。このため、オペア
ンプＯＰはこの交流振幅変化をＬＤの平均光出力の変化
と同様に入力し、交流振幅変化をなくすようにトランジ
スタＱ４を制御する。このため、ＬＤの平均発光出力
は、オペアンプＯＰ自体の周波数特性とあいまって光通
信の伝送速度変化に応じて変動した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、光源の光出力の一部
を受光して光電流を生じる受光素子と、この光電流を入
力して電圧信号に変換する変換回路と、変換された電圧
信号を増幅して光源の光出力の変動分を検出する変動検
出回路と、検出された変動分に応じて光源の駆動電流を
制御し光源の光出力の変動分を打ち消す駆動制御回路と
を備えた光出力補償回路において、受光素子に直列にコ
ンデンサを設け、このコンデンサおよび受光素子の接続
点を変換回路の入力に接続したことを特徴とするもので
ある。

【０００６】また、変換回路が入力信号の低周波成分の
みを通過させるフィルタ機能を持つことを特徴とするも
のである。

【０００７】

【作用】伝送速度変化によって受光素子に生じる光電流
の周波数特性、つまり光電流の交流成分は、受光素子に
設けられたコンデンサによって除去され、変換回路には
光電流の直流成分が入力される。

【０００８】また、変換回路に低域通過フィルタ機能を
持たすことにより、受光素子に生じる光電流の交流成分
はより効率良く除去される。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の一実施例による光出力補償回
路を示している。この光出力補償回路は光通信における
光送信機に用いられるものである。

【００１０】光送信機の光源であるＬＤ１１はアノード
が電源電圧Ｖ_ccに吊り上げられており、ＬＤ駆動回路１
２によってその動作電流が制御される。つまり、ＬＤ駆
動回路１２はエミッタが共通接続された一対のトランジ
スタ３１，３２からなり、一方のトランジスタ３１のコ
レクタにＬＤ１１が接続されている。また、各エミッタ
は抵抗３３を介して電源電圧Ｖ_eeに吊り下げられてい
る。これらトランジスタ対の各ベースには伝送信号ＴＤ
およびその反転信号が入力され、ＬＤ１１に通電される
電流が切り換えられ、その動作電流が制御される。

【００１１】光出力補償回路１３はＬＤモジュールに内
蔵されたｐｉｎホトダイオード（ＰＤ）１４を備えてお
り、このＰＤ１４にはＬＤ１１の後方からの出射光が与
えられる。このＰＤ１４のカソードは電源電圧Ｖ_cc、ア
ノードは一端が電源電圧Ｖ_eeに接続されたコンデンサ１
５の他端に接続されており、ＰＤ１４には逆バイアスが
加えられている。従って、ＰＤ１４にＬＤ１１からの光
信号が与えられると、ＰＤ１４には入射光に応じた光電
流が生じる。生じた光電流の交流成分はＰＤ１４に直列
接続されたコンデンサ１５によって除去され、オペアン
プＩＣ１の反転入力端子には抽出された光電流の直流成
分が与えられる。オペアンプＩＣ１の反転入力端子およ
び出力端子間には抵抗１６およびコンデンサ１７が接続
されており、オペアンプＩＣ１は、反転端子に入力した
信号を、非反転端子に与えられている電圧Ｖ１を参照し
て電圧信号に変換する。また、オペアンプＩＣ１はこの
電流電圧変換と共に入力信号の低周波数成分のみを通過
させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）としての機能を併せ
持っている。

【００１２】オペアンプ１Ｃ１の出力は、抵抗１８を介
し、反転端子および出力端子間に抵抗１９が接続された
オペアンプＩＣ２の反転端子に与えられる。オペアンプ
ＩＣ２は非反転端子に入力されている電圧Ｖ２を参照し
つつ、反転端子に与えられた電圧信号の論理を反転して
出力する。この出力は抵抗２０を介してオペアンプＩＣ
３の反転端子に与えられる。オペアンプＩＣ３の反転端
子および出力端子間にはコンデンサ２１および抵抗２２
が接続されており、オペアンプＩＣ３は非反転端子に入
力されている電圧Ｖ３を参照しつつ、反転端子に入力さ
れた電圧信号を増幅して出力する。増幅されたこの電圧
信号の大きさはＰＤ１４に生じる光電流の直流成分の変
動分、すなわちＬＤ１１の平均光出力の変動分に比例し
ており、また、増幅された電圧信号の極性はこの直流変
動分の変化と逆になっている。つまり、ＰＤ１４の光電
流に生じる直流変動が正であれば、電圧信号の極性は負
になる。これらオペアンプＩＣ２およびＩＣ３からなる
回路はＬＤ１１の光出力の変動分を検出する変動検出回
路を構成している。

【００１３】オペアンプＩＣ３の出力はＮＰＮトランジ
スタ２３のベースに与えられる。トランジスタ２３のコ
レクタはＬＤ１１のカソード、エミッタは一端が電源電
圧Ｖ_eeに接続された抵抗２４の他端に接続されている。
このトランジスタ２３はベースに入力されるオペアンプ
ＩＣ３の出力により、ＬＤ１１の動作電流をＬＤ１１の
平均光出力が安定化するように制御する。つまり、トラ
ンジスタ２３および抵抗２４は、検出された平均光出力
の変動分に応じてＬＤ１１の駆動電流を制御し、ＬＤ１
ｌの平均光出力の変動分を打ち消す駆動制御回路を構成
している。

【００１４】このような回路構成において、ＬＤ１１に
デジタル変調がかけられ、ＬＤ１１から図２（ａ）に示
す光出力が生じた場合、光出力補償回路１３中のＰＤ１
４には同図（ｂ）に示す光電流が生じる。なお、同図
（ａ）の横軸は時間［ｓ］、縦軸はＬＤ１１の光出力
［Ｗ］を示し、同図（ｂ）の横軸は時間［ｓ］、縦軸は
ＰＤ１４の光電流を示している。ＰＤ電流の交流振幅Ａ
はＰＤ１４の周波数特性によって決定されるが、一般
に、光通信の伝送速度が上がると減少し、伝送速度が下
がると増加する。従来回路においてはこの伝送速度が変
化してＰＤ電流の交流振幅Ａが変化すると、オペアンプ
の周波数特性とあいまってＬＤの平均光出力Ｏ_AVR が伝
送速度と共に変化した。しかし、本実施例による光出力
補償回路１３によれば、伝送速度が変化してもＬＤ１１
の平均光出力Ｏ_AVR は以下のように変わらない。

【００１５】すなわち、本実施例においては、ＰＤ電流
の交流成分はコンデンサ１５によって除去され、オペア
ンプＩＣ１には、ＬＤ１１の平均光出力に比例するＰＤ
電流の平均値、つまり、ＰＤ電流の直流成分Ｉ_AVR が与
えられる。さらに、オペアンプＩＣ１は低域通過フィル
タ機能を持っているため、ＰＤ電流の交流成分はより効
率良く除去されている。従って、光通信の伝送速度が変
化し、ＰＤ電流の交流振幅Ａが変化しても、オペアンプ
ＩＣ１には周波数成分を持たない直流成分Ｉ_AVR が与え
られるため、オペアンプＩＣが周波数特性を持っていて
も、光出力補償回路１３はＬＤ１１の平均光出力を常に
一定に保つように動作する。すなわち、本実施例による
光出力補償回路１３によれば、光通信の伝送速度に依存
することなく光源の平均光出力を安定化させることが可
能になる。

【００１６】このような本実施例による回路の有効性
は、図３に示す測定系で検証することができる。光送信
機２１は光源をＬＤ１１とし、光出力補償回路は上記本
実施例による回路構成になっている。この光送信機２１
は信号発生器２２からの入力信号に従って光信号を光フ
ァイバ２３へ出射する。光ファイバ２３の他端はパワー
メータ２４に接続されており、光送信機２１の出射する
光信号の強度はこのパワーメータ２４によって測定され
る。このような測定系において、信号発生器２２から光
送信機２１へ与える信号の伝送速度を変化させながら、
パワーメータ２４によってＬＤ１１からの光出力の変動
を測定すると、この光出力に伝送速度依存性がないこと
が検証できる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、伝
送速度変化によって受光素子に生じる光電流の周波数特
性、つまり光電流の交流成分は、受光素子に設けられた
コンデンサによって除去され、変換回路には光電流の直
流成分が入力される。また、変換回路に低域通過フィル
タ機能を持たすことにより、受光素子に生じる光電流の
交流成分はより効率良く除去される。このため、光出力
補償回路は、光通信の伝送速度が変化しても、常に正確
に光源の平均光出力を検出するようになり、光源の平均
光出力は常に一定に保たれるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による光出力補償回路を示す
回路図である。

【図２】本実施例による回路各部の信号波形図である。

【図３】本実施例の有効性を検証するための測定系を示
すブロック図である。

【図４】従来の光出力補償回路を示す回路図である。

【符号の説明】

１１…レーザダイオード（ＬＤ）、１２…ＬＤ駆動回
路、１３…光出力補償回路、１４…ｐｉｎホトダイオー
ド（ＰＤ）、１５…ＰＤ電流の直流成分を抽出するコン
デンサ、１６，１８，１９，２０，２２，２４…抵抗、
１７，２１…コンデンサ、２３…トランジスタ、ＩＣ
１，ＩＣ２，ＩＣ３…オペアンプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源の光出力の一部を受光して光電流を
   生じる受光素子と、この光電流を入力して電圧信号に変
   換する変換回路と、変換された電圧信号を増幅して前記
   光源の光出力の変動分を検出する変動検出回路と、検出
   された変動分に応じて前記光源の駆動電流を制御し前記
   光源の光出力の変動分を打ち消す駆動制御回路とを備え
   た光出力補償回路において、 前記受光素子に直列にコンデンサを設け、このコンデン
   サおよび前記受光素子の接続点を前記変換回路の入力に
   接続したことを特徴とする光出力補償回路。
2. 【請求項２】 前記変換回路は入力信号の低周波成分の
   みを通過させるフィルタ機能を持つことを特徴とする請
   求項１記載の光出力補償回路。