JPS592392B2 - 光通信用レ−ザ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は光出力安定化機構を備えた光通信用レーザ装
置に関するものである。

半導体レーザは、しきい値電流以上に電流を供給すると
発振し、通常は直流バイアス電流に信号電流を重畳した
変調電流で、駆動する。

上記しきい値電流は、温度依存性が大きいため、変調電
流を一定にしておくと周囲温度の変化によつて、出射さ
れる光電力が変動する。

また、長時間使用するにつれ徐々に劣化が進み光出力電
力が減少する。

このため、半導体レーザを光源として用いる光通信用レ
ーザ装置では信号伝送を安定に行う上から、送信光電力
を一定に保つ光出力安定化（以下ＡＰＣと略す）機構に
よつて光出力を制御することが不可欠であり、通常は、
回路構成が簡単で制御が容易なバイアス電流制御方式が
用いられている。

第１図は半導体レーザに対する保護機能を有する従来の
ＡＰＣ回路を備えた光通信用レーザ装置の構成を示すブ
ロック図である。

第１図において、半導体レーザ１には直流バイアス回路
２からのバイアス電流に、駆動回路３からの信号電流を
重量した変調電流が印加され、半導体レーザ１からは、
前後両方向へ信号光が出射される。

いま、前方向へ出射される信号光４を伝送用に、後方向
へ出射される信号光５を制御用としてそれぞれ用いると
する。

このとき後方向へ出射される信号光５を受光素子６で受
光し、増幅器Ｔを通して出射光電力に比例した信号を得
る。

この検出信号と、出射光電力を設定する基準信号発生回
路８からの基準信号とを比較回路９を用いて比較し、そ
の比較信号に比例させて直流バイアス回路２のバイアス
電流を増減させ、前方向へ出射する信号光４の光電力を
一定に制御する。このとき、比較回路９と、直流バイア
ス回路２との間に、ツェナーダイオードと抵抗とで構成
した電流制限回路１０を接続し、半導体レーザ１に最大
定格値以上の過電流が流れるのを防止している。

しかし、上記のような構成をもつ従来の光通信用レーザ
装置では、周囲温度が半導体レーザの許容動作温度範囲
を越えて上昇した場合、直流バイアス電流がその最大定
格値以下であると、バイアス電流はさらに増加し、半導
体レーザは熱的な損傷によつて劣化が急速に進み、半導
体レーザが破壊するという重大な欠点があつた。

この発明はこれらの欠点を除去するため、直流バイアス
回路の入力側に温度検出回路および差動増幅回路２段と
ツエナーダイオードとで構成した電流制限回路を接続す
５ることにより、周囲温度が設定動作温度を越えると自
動的に直流バイアス電流がカツト・オフ状態になるよう
にしたものであるＯ第２図は、この発明による光通信用
レーザ装置の一実施例を示したものである。

第２図において、１〜１０は、第１図と同じであり、半
導体レーザ１からは、前後両方向へ、信号光が出射する
が、このうち、後方向への出射信号光５の光電力を検出
し、その検出信号を用いて直流バイアス回路２を動作さ
せバイアス電流を増減し、前方向への出射信号光４の光
電力が一定になるように制御している。

このとき、比較回路９からの比較信号を、ツエナーダイ
オードと抵抗とで構成した電流制限回路１０に通し、バ
イアス電流がその最大定格イ直を越えないように制限し
ている。

一方、サーミスタや熱電対などを温度センサとして用い
た温度検出回路１１からの検出信号と許容動作温度値を
設定するための基準信号発生回路１２からの設定信号と
を差動増幅回路１３に入力する。

この差動増幅回路１３からの出力信号を、差動増幅回路
１３の出力端子と電源１４との間に接続したツエナーダ
イオード１５を通し、次段の差動増幅回路１６に入力す
る。オペアンプ１６からの出力信号と、上記電流制限回
路１０からの信号とを演算回路１７に入力し、その出力
信号を用いて直流バイアス回路２を動作させる装置構成
になつている。

このような装置構成をもつ、この発明による光通信用レ
ーザ装置において、上記温度検出回路１１からの検出信
号電圧をＥｔｌ基準信号発生回路１２からの設定信号電
圧をＥｒｌツエナーダイオード１５のツエナ一電圧をＥ
Ｚｌ電源１４の電源電圧をＥＺｌオフセツト電圧発生回
路１８からのオフセツト電圧をＥｚとすると、差動増幅
回路１６からの出力信号電圧ＥＯは第（１）式で与えら
れる。

このとき、周囲温度をＴ１許容動作温度をＴｃとすると
、検出信号電圧Ｅｔと設定信号電圧Ｅｒは、それぞれ第
（２）式、第（３）式で与えられる。

ただしθは定数である。従つて差動増幅回路１６からの
出力信号電圧ＥＯは、第（４）式で与えられることにな
り、信号電圧ＥＯの温度依存性は第３図ａに示すように
なる。

上記差動増幅回路１６の出力信号を演算回路１７を通し
て直流バイアス回路２に入力すると、直流バイアス電流
１Ｂは、第３図ｂに示すように周囲温度Ｔに応じて変化
する。ここで、周囲温度Ｔが許容動作温度Ｔｃより低い
温度範囲における直流バイアス電流をＩＢ（ｍ）とする
と、周囲温度Ｔが許容動作温度Ｔｃを越えるに従つてＢ
（ｍ）θ／Ｅｚの割合で直流バイアス電流が減少し自動
的にカツトオフ状態になり電流制限を行うことができる
。なお、演算回路１７の出力信号は、Ｔ＜Ｔｃの温度範
囲では、半導体レーザの出射光電力の検出信号に比例し
て変化するのに対し、Ｔ≧Ｔｃの温度範囲になると、上
記差動増幅回路１６からの出力信号に比例して変化する
ことになる。

すなわち、この発明による光通信用レーザ装置では、Ｔ
＜Ｔｃの温度範囲で、電流制限回路１０が動作し直流バ
イアス電流を最大定格値以下に抑えるようになり、さら
にＴ≧Ｔｃの温度範囲になると、差動増幅回路２段１３
，１６とツエナーダイオード１５とで構成した回路が動
作し自動的に直流バイアス電流をカツトオフ状態にでき
るため、半導体レーザの熱的な損傷を防企できる利点が
ある。

また、この発明による光通信用レーザ装置では、半導体
レーザの熱的な損傷により信号伝送の機能が停止してし
まうことがないので、直流バイアス電流の制限により半
導体レーザからの出射光電力がその設定値よりも減少し
ても信号伝送系のＳ／Ｎ比が低下するのみであり、この
場合、周囲温度を下げる手段を構することにより、元の
状態へ復帰させることができる利点がある。なお、以上
は、直流バイアス電流に、変調信号としてパルスまたは
アナログ信号電流を重畳して駆動する光通信用レーザ装
置の場合について説明したがこの発明はこれに限らずパ
ルスバイアス電流にパルス信号電流を重畳し駆動する場
合にも適用できることは言うまでもない。

以上のように、この発明に係る光通信用レーザ装置では
、半導体レーザから出射する信号光の一部を検出し、そ
の検出信号を用いて半導体レーザに供給するバイアス電
流を制御し、出射光電力の安定化を行つているが、この
バイアス回路の入力！側に、差動増幅回路２段を縦続接
続し、その前段のオペアンプの出力端子と電源との間の
ツエナーダイオードを接続した回路を設けることにより
、周囲温度が許容動差温度を越えると、バイアス電流が
自動的にカツト・オフ状態になるため、半導体レーザが
熱的に損傷し劣化が急速に進み、破損するのを防止でき
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は出力安定化機構を備えた従来の光通信用レーザ
装置の構成を示すプロツク図、第２図はこの発明による
光通信用レーザ装置の一実施例の構成図、第３図Ａ，ｂ
はこの発明の動作特性を説明するための特性図である。 図中、１は半導体レーザ、２はバイアス回路、３は１駆
動回路、４は前方向へ出射する信号光、５は後方向へ出
射する信号光、６は受光素子、７は増幅器、７は基準信
号発生回路、９は比較回路、１０は電流制限回路、１１
は温度検出回路、１２は基準信号発生回路、１３，１６
は差動増幅回路、１４は電源、１５はツエナーダイオー
ド、１７は演算回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体レーザから出射する信号光の一部を検出する
   とともに、その検出信号を用いて半導体レーザに供給す
   るバイアス電流を制御し、上記半導体レーザから出射す
   る信号光の電力を一定になす光出力安定化機構を備えた
   光通信用レーザ装置において、バイアス電流供給回路に
   、温度検出回路と、ツェナーダイオードと、差動増幅回
   路とで構成した電流制御回路を設け、周囲温度が設定動
   作温度を越えた時には上記半導体レーザに流れるバイア
   ス電流がカット・オフ（Ｃｕｔ−Ｏｆｆ）状態になるよ
   うにしたことを特徴とする光通信用レーザ装置。