JPH10173290A - 光送信回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化、低価格および量産化に適し、かつ、
高速なバースト信号の伝送をも可能とすることのできる
光送信回路を提供する。 【解決手段】 入力信号を光信号に変換して出力するレ
ーザダイオードＬＤと、このレーザダイオードＬＤの光
出力を受光して監視信号を出力するホトダイオードＰＤ
と、前記レーザダイオードＬＤに所定のバイアス電流を
供給するバイアス電流供給手段と、前記レーザダイオー
ドＬＤの温度特性を補償する温度補償手段と、前記ホト
ダイオードＰＤの監視信号のピーク値と参照電圧とを比
較し、ピーク値が参照電圧に達したときにバイアス電流
供給手段が供給するバイアス電流を調整する調整手段と
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば光通信装
置等に用いられる光送信回路に関し、特に高速バースト
伝送に適した光送信回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信回線等を介した信号の伝送に
光信号が用いられており、例えば、光通信装置において
は、コンピュータ、電話等の各種機器から入力される電
気信号を光送信回路で光信号に変換して、光回線へ送出
するようにしていた。

【０００３】図２に、従来の光送信回路の第１の例にお
ける概略の構成を示すブロック図を、図３に、図２に示
す光送信回路のレーザダイオードにおける駆動電流対光
出力特性を示す。

【０００４】一般的に、発光素子（光電変換素子）であ
るレーザダイオードＬＤは、図４の駆動電流対光出力温
度特性に示すように、電流対光出力特性に大きな温度依
存特性を有している。

【０００５】従って、光送信回路の設置環境温度の変化
に対して、光出力電力を安定化させるため、レーザダイ
オードＬＤの後方光（光出力電力）を同一のＬＤモジュ
ール部１５内に内蔵されるホトダイオードＰＤでモニタ
している。そして、このモニタした光出力電力に応じ
て、レーザダイオードＬＤの駆動電流を自動的に可変す
るために、Ｉ／Ｖ変換回路（電流／電圧変換回路）２０
５、オペアンプ部（差動増幅部）２０７及び参照電圧源
回路部２０８により構成される負帰還回路が設けられ
る。このような回路方式は、光出力電力を安定化するこ
とから、ＡＰＣ（Automatic Power Control ）回路と呼
ばれている。

【０００６】図５に、従来の光送信回路の第２の例にお
ける概略の構成を示すブロック図を、図６に、図５に示
す光送信回路のレーザダイオードにおける駆動電流対光
出力特性を示す。

【０００７】この第２の例では、第１の従来例と比較し
て、バイアス電流Ｉｂに対して負帰還を行ない、パルス
変調電流Ｉｐに関しては負帰還ループから独立させ、レ
ーザダイオードＬＤの微分量子効率の温度特性に追従す
る温度補償回路としての変調電流温度補償回路部５０２
を有する構成となっている。この変調電流温度補償回路
部５０２により、光送信波形のＯＮ／ＯＦＦ比（以下、
消光比と呼ぶ）が十分に得られるように、各レーザダイ
オード素子の電流対光出力温度特性に変調電流Ｉｐの温
度変化係数が調整される。

【０００８】レーザダイオードＬＤは、一般的にレーザ
ダイオードＬＤの発振閾値電流Ｉｔｈをまたがる変調電
流で駆動した場合、光出力波形立上がり部に発光遅延が
発生するため、より高速な光伝送の場合には第１の従来
例は使用できず、通常は第２の従来例が採用される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、伝送す
べき信号の形態が間欠的に生じる場合、いわゆるバース
ト信号の場合には、上述した第１の従来例、第２の従来
例ともに負帰還回路の安定度の点から、ループ時定数を
大きく設定する必要がある。そのため、図７に示すよう
に、その時定数の期間、安定した光出力波形が得られな
いという問題があった。

【００１０】こういったバースト信号伝送に対する、従
来の対策光送信回路例として、図８に示す回路構成の光
送信回路がある。

【００１１】この図８に示す光送信回路は、上記従来例
で説明したＡＰＣ回路を用いることなく、レーザダイオ
ードＬＤを駆動する方法であり、バイアス電流Ｉｂ、変
調電流Ｉｐの各々に対して温度補償回路（変調電流温度
補償回路部８０２，８０５）を設けたものである。しか
しながら、レーザダイオードＬＤの微分量子効率の温度
係数とレーザダイオードＬＤの発振閾値電流の温度係数
とは、おのおの独立したパラメータであり、かつ、レー
ザダイオードＬＤの微分量子効率の温度係数と比較し
て、レーザダイオードＬＤの発振閾値電流の温度係数が
大きく、そのバラツキも大きいことから、特に、バイア
ス電流Ｉｂの温度補償回路の構成の規模が大きくかつ複
雑となり、また、調整箇所も多くなりかつ繁雑になると
いう問題があり、ＩＣ化が困難なのは勿論のこと、光送
信回路の小型化、低価格、量産化に対して課題があっ
た。

【００１２】本発明は、以上の点を考慮してなされたも
のであり、小型化、低価格及び量産化に適し、かつ、バ
ースト信号の適切な伝送をも可能とすることのできる光
送信回路を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明においては、光送信回路を、以下の各構成要
素によって構成した。

【００１４】すなわち、入力信号を光信号に変換して出
力するレーザダイオードと、このレーザダイオードの光
出力を受光して監視信号を出力するホトダイオードと、
前記レーザダイオードに所定のバイアス電流を供給する
バイアス電流供給手段と、前記レーザダイオードの温度
特性を補償する温度補償手段と、前記ホトダイオードの
監視信号のピーク値と参照電圧とを比較し、ピーク値が
参照電圧に達したときにバイアス電流供給手段が供給す
るバイアス電流を調整する調整手段とを有することとし
た。

【００１５】この構成により、調整手段による負帰還回
路でバイアス電流供給手段のバイアス電流が調整され、
温度補償手段によりレーザダイオードの温度特性が補償
され、光出力波形の安定化が図られる。例えば、高速な
バースト信号を伝送する際であっても、光出力波形の安
定化が図られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による光送信回路の
実施形態を図面を参照しながら詳述する。ここで、図１
は、この実施形態の構成を示すブロック図である。

【００１７】図１において、この実施形態の光送信回路
１も、図５に示した従来回路での構成要素、すなわち、
大きくは、ＡＰＣ方式レーザダイオード駆動回路部（Ａ
ＰＣ方式ＬＤ駆動回路部）１３及びレーザダイオードモ
ジュール部（ＬＤモジュール部）１５を有すると共に、
このＡＰＣ方式レーザダイオード駆動回路部１３は、レ
ーザダイオード駆動回路部（ＬＤ駆動回路部）１０１、
温度補償手段としての変調電流温度補償回路部１０２、
加算部１０３、バイアス電流供給手段としてのレーザダ
イオードバイアス電流供給回路部（ＬＤバイアス電流供
給回路部）１０４、バイアス電流の調整手段を構成する
オペアンプ部１０７及び参照電圧源回路部１０８を有す
る。

【００１８】これに加えて、この実施形態の光送信回路
１は、Ｄフリップフロップ回路１１と、ＡＰＣ方式レー
ザダイオード駆動回路部１３内に設けられたプリアンプ
部１０５及びピーク検出回路部１０６を有する。

【００１９】以下、詳細に説明すると、この実施形態の
光送信回路１は、入力端子として、データ入力端子１１
１及びクロック入力端子１１２を備え、これら入力端子
を介してデータ信号とクロック信号とがそれぞれＤフリ
ップフロップ回路１１に入力される。このＤフリップフ
ロップ回路１１で１クロックだけ遅延された（ラッチさ
えた）データ信号は、接続されるレーザダイオード駆動
回路部１３のレーザダイオード駆動回路部１０１に入力
され、さらに加算部１０３で後述するレーザダイオード
バイアス電流供給回路部１０４から供給されるレーザダ
イオードバイアス電流が加算されて、レーザダイオード
モジュール部１５に供給され、レーザダイオードＬＤを
駆動する。

【００２０】このとき、レーザダイオード駆動回路部１
０１から出力される変調電流Ｉｐは、変調電流温度補償
回路部１０２により光送信波形の十分な消光比が得られ
るように温度変化係数が調整される。このレーザダイオ
ードＬＤの出力光は、データ出力端子１２１を介して光
回線等に出力されると共に、その後方光が光モニタ用の
ホトダイオードＰＤで受光され、監視信号（電流信号）
としてプリアンプ部１０５に出力される。

【００２１】このプリアンプ部１０５は、モニタ用ホト
ダイオードＰＤからの受光電流Ｉｍを増幅すると共に電
圧変換するトランスインピーダンス型前置増幅部であ
る。プリアンプ部１０５から出力された監視信号（電圧
信号）は、ピーク検出回路部１０６でピークが検出さ
れ、そのピーク値がオペアンプ部１０７に供給される。
オペアンプ部１０７では、この監視信号のピーク値と参
照電圧源回路部１０８から供給される参照電圧（ピーク
検出レベルＶref ）とが比較される。そして、監視信号
のピーク値が参照電圧を越えたときには、その越えた量
に応じて、レーザダイオードバイアス電流供給回路部１
０４から供給されるバイアス電流を調整することで、監
視信号のピーク値が参照電圧を越えないように負帰還を
かける。

【００２２】このレーザダイオードバイアス電流供給回
路部１０４から供給されるバイアス電流としては、レー
ザダイオードＬＤの点灯（ＯＮ）に係る閾値を僅かに上
回る電流値に設定される。なお、このときのレーザダイ
オードＬＤの発光量は、モニタ用ホトダイオードＰＤで
安定して検出し得る程度の極く僅かな光量であれば良
く、そのため、通常はレーザダイオードＬＤが発光する
閾値電流に近い電流値が設定されるが、これに限定され
るものではないことは言うまでもない。

【００２３】次に、図１０を参照して、上述した図１に
示す構成を有する実施形態の光送信回路１の動作を説明
する。

【００２４】まず、入力データが“０”のときの動作に
ついて説明する。入力データが“０”であることから、
レーザダイオードバイアス電流供給回路部１０４からの
バイアス電流のみが、加算部１０３を介してそのままレ
ーザダイオードＬＤに供給される。このバイアス電流
は、レーザダイオードＬＤの閾値電流付近であり、レー
ザダイオードＬＤはわずかに発光する。このわずかな発
光を受光したモニタ用ホトダイオードＰＤは、受光電流
Ｉｍを監視信号としてプリアンプ部１０５に出力する。
以下、プリアンプ部１０５でパルス電圧変換され、その
ピークレベルがピーク検出回路部１０６で検出され、こ
のピークレベルがピーク検出レベルＶrefを越えたとき
に、オペアンプ部１０７の出力によってＡＰＣ回路の負
帰還を作動させ、光信号出力が“０”のときの出力電力
の安定化を計る。

【００２５】次に、入力データが“１”のときの動作に
ついて説明する。入力データが“１”であることから、
レーザダイオード駆動回路部１０１からのパルス変調電
流Ｉｐが加算部１０３に供給される。この加算部１０３
でレーザダイオードバイアス電流供給回路部１０４から
供給されるレーザダイオードバイアス電流が加算され
て、レーザダイオードＬＤが駆動される。すなわち、入
力データが“１”のときにはレーザダイオード駆動回路
部１０１からのパルス変調電流Ｉｐが、負帰還ループか
ら独立してレーザダイオードＬＤに供給されることか
ら、レーザダイオードＬＤの微分量子効率の温度特性に
追従する温度補償回路が形成される。

【００２６】このような構成とするとことで、ループ時
定数は十分に大きく設定でき、かつ光信号出力が“０”
のときの出力電力が常に安定化される。すなわち、バー
スト期間以外の、光信号出力が常時“０”で非バースト
期間でも出力電力が安定化され、バースト期間に復帰し
たときにも出力電力が安定化される。

【００２７】なお、レーザダイオードバイアス電流供給
回路部１０４は、負帰還動作により得られたバイアス電
流が過度に小さくなったような異常が発生した場合に
は、レーザダイオードバイアス電流警報出力端子１１３
を介して、送信データの発生源（図示せず）にその異常
発生を通知する機能を有している。

【００２８】上述してきた構成により、この実施形態
は、入力データが“０”のとき負帰還を作動させ、入力
データが“１”のとき温度補償手段による温度補償のみ
を行なうことから、より高速なバースト信号を伝送する
際の光出力波形の安定化が図られるとともに、調整箇所
も少なく、さらには回路のＩＣ化も容易であるという特
徴を有する光送信回路を実現できる。

【００２９】なお、本発明は、バースト状の入力データ
が与えられる光送信回路に適用して好適なものである
が、通信開始時から終了時の間で入力データが連続的に
与えられる光送信回路にも当然に適用できるものであ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明の光送信回路によ
れば、バイアス電流供給手段のバイアス電流を調整する
調整手段による負帰還回路を有し、かつ温度補償手段に
よりレーザダイオードの温度特性を補償するようにした
ので、より高速なバースト信号を伝送する際の光出力波
形の安定化が図られるとともに、調整箇所も少なく、小
型化、低価格および量産化に適し、さらには回路のＩＣ
化も容易であるという特徴を有する光送信回路を実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の概略の構成を示すブロック図
である。

【図２】従来の光送信回路の第１の例における概略の構
成を示すブロック図である。

【図３】図２に示す光送信回路のレーザダイオードにお
ける駆動電流対光出力特性を示す図である。

【図４】図２に示す光送信回路のレーザダイオードにお
ける駆動電流対光出力温度特性を示す図である。

【図５】従来の光送信回路の第２の例における概略の構
成を示すブロック図である。

【図６】図５に示す光送信回路のレーザダイオードにお
ける駆動電流対光出力特性を示す図である。

【図７】従来の第１、第２の例の光送信回路におけるバ
ースト伝送に対する波形応答を示す図である。

【図８】従来のバースト信号伝送用の光送信回路の概略
構成を示すブロック図である。

【図９】図１に示す光送信回路のレーザダイオードにお
ける駆動電流対光出力特性を示す図である。

【図１０】図１に示す光送信回路の動作を説明するため
のタイミングチャートである。

【符号の説明】

１…光送信回路、１１…フリップフロップ回路、１３…
ＡＰＣ方式レーザダイオード駆動回路部、１５…レーザ
ダイオードモジュール部、１０１…レーザダイオード駆
動回路部、１０２…変調電流温度補償回路部、１０３…
加算部、１０４…レーザダイオードバイアス電流供給回
路部、１０５…プリアンプ部、１０６…ピーク検出回路
部、１０７…オペアンプ部、１０８…参照電圧源回路
部、１１１…データ入力端子、１１２…クロック入力端
子、１１３…レーザダイオードバイアス電流警報出力端
子、１２１…データ出力端子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/06 10/152 10/142

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力電気信号を光信号に変換して出力す
   るレーザダイオードと、 このレーザダイオードの光出力を受光して監視信号を出
   力するホトダイオードと、 前記レーザダイオードに所定のバイアス電流を供給する
   バイアス電流供給手段と、 前記レーザダイオードの温度特性を補償する温度補償手
   段と、 前記ホトダイオードの監視信号のピーク値と参照電圧と
   を比較し、ピーク値が参照電圧に達したときにバイアス
   電流供給手段が供給するバイアス電流を調整する調整手
   段とを有することを特徴とする光送信回路。
2. 【請求項２】 前記調整手段は、入力されるデータ信号
   が“０”のときに、レーザダイオードをわずかに発光さ
   せる値にバイアス電流を調整し、前記温度補償手段は、
   入力されるデータ信号が“１”のときに、レーザダイオ
   ードの温度特性を補償することを特徴とする請求項１に
   記載の光送信回路。
3. 【請求項３】 前記バイアス電流供給手段が供給するバ
   イアス電流値が当該レーザダイオードの閾値電流値の近
   傍であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光送
   信回路。
4. 【請求項４】 前記ホトダイオードから出力された監視
   信号を増幅して前記調整手段に与える増幅手段を有する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光送
   信回路。