JPS60148182A - バ−スト光出力安定化駆動方式 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、光ネツトワークシステムにおける光出力安定
化駆動方式に関し、特に半導体発光素子から発生される
バースト光出力安定化駆動方式に関する。

〔発明の技術的背景〕

オフィスオートメーションシステム等の安価な構成方法
として、パーソナルコンピュータ等の端末機器を共通の
バスに並列接続したバス型ネットワークシステム、ある
いは端末機器を樹枝状に接続したスター型ネットワーク
システムが開発されている。

このようなネットワークシステムで扱う信号は。

例えば１０　Ｍ　Ｈｚ以上のデータパルス列が一定期間
のみ伝送されるバースト信号とするのが一般的である。

しかし、このようなネットワークシステムに用いる光伝
送技術では、旧来の同軸ケーブルを用いた伝送技術で生
じなかった問題がバースト信号を伝送する場合に生じて
きている。これは、例えば半導体レーザ（以下、ＬＤと
略記）からなる半導体発光素子の発光効率が温度に非常
に敏感に反応することも１つの要因となっている。

すなわち、半導体発光素子は、パース信号送信中に素子
自身の発熱の影響を受け１例えばＬＤではしきい値電流
の上昇により光出力が低下し、ノく一スト信号送信中の
熱サグ現象を生じる原因となっている。

このような半導体発光素子による熱サグ現象を抑制する
方法として、従来において半導体発光素子の駆動電流を
バースト光出力のフィードバックループによって増減し
、バースト光出力を安定化するアナログ制御方式が提案
されている。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、このようなアナログ制御方式では、半導
体発光素子への駆動電流の増加および減少の２作用を行
うために回路内の光検出素子やトランジスタ等の遅延に
よる発根現象が生じて回路自体が不安定になるという問
題があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記の問題点を解決し、安定に動作し、ピーク
値の一定なバースト光出力が得られるバースト光出力安
定化駆動方式を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、半導体発光素子のバースト光出力の一部を半
導体光検出素子で検出し、この光検出信号と参照信号と
を比較し、その比較結果に応じて半導体発光素子のバイ
アス印加部を制御する際に、バースト光出力を発生させ
るためのノく−スト信号の各パルス毎に前記参照信号と
光検出信号との差に対応したレベルを有する三角波状の
誤差信号を発生させ、この誤差信号に対応したパルス幅
の、Ｎ６ルス信号で前記バイアス電流を制御することに
より、上記目的を達成している。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図であって、
バースト信号入力端子１を有するパルス駆動部２と、送
信要求入力端子３を有するバイアス印加部４とが設けら
れ、例えばＬＤから成る半導体発光素子５にはこのパル
ス駆動部２とバイアス印加部４との出力を型費した信号
が入力される。

また、半導体発光素子５の光出力を検出する例えばＰＩ
Ｎフォトダイオードから成る半導体光検出素子（以下、
ＰＤと略記）６と、バースト光出力を安定化させるため
の参照信号を発生する参照信号発生部７と、ＰＤ６の光
検出信号と参照信号発生部７から発生される参照信号と
の偏差信号を所定の基準レベルと比較し、偏差信号に対
応したパルス幅の制御信号を出力する比較検出部８が設
けられている。比較検出部８から出力される制御信号は
バイアス印加部４に入力され、バイアス印加部４の出力
信号を制御している。

第２図は、バイアス印加部４の要部を拡大して示した図
であり、２つの定電流源４０　、４１および高速差動ス
イッチ４２　、４３とが設けられ、これらの高速差動ス
イッチ４２　、４３の差動動作によりバイアス制御用コ
ンデンサ４４の充放電を制御し、このコンデンサ４４の
充電電圧に応じてＬＤ５へのバイアス電流を制御するよ
うに構成されている。この場合、高速差動スイッチ４２
　、４３はバイアス信号制御用信号Ａおよびバースト信
号制御用信号Ｂによりスイッチングされる。

このような構成に？いて、バースト信号入力端子１から
パルス駆動部２に対し、第３図（ａ）に示すようなバー
スト信号が入力されるが、このバースト信号の入力に際
してはこのバースト信号に先立って送信要求入力端子３
からバイアス印加部４に第３図（ｂ）に示すような送信
要求信号が入力される。

バイアス印加部４には、送信要求信号の他に比較検出部
８の出力信号が入力される。この比較検出部８は、バー
スト信号入力時には参照信号発生部７から出力される参
照信号とＰＤ６から出力される光検出信号とを比較し、
両信号の偏差に比例したパルス幅の出力信号を送出する
が、バースト信号入力前の送信要求信号入力時には例え
ば、光検出信号が参照信号より小さく両者の偏差が基準
レベルより大きければ１Ｌｍの出力信号を送出し、光検
出信号が参照信号より大きく両者の偏差が基準レベルよ
り小さければ１Ｈ＃の出力信号を送出する。

一方、参照信号発生部７は、バースト信号が入力される
前の送信要求信号の入力時には、ＬＤ５のしきい値に対
応した第１の参照信号を発生している。また、ＬＤ５は
送信要求信号の入力前には発光していない。

このため、送信要求信号の入力時において光検出信号は
、ＬＤ５のしきい値に対応した第１の参照信号より小さ
くなり、比較検出部８の出力信号は＠Ｌ”となる。

比較検出部８から１Ｌ″の出力信号が出力され、かつ送
信要求信号がバイアス印加部４に入力されることにより
、バイアス印加部４内においては、高速差動スイッチ４
２をオンとするバイアス信号制御用信号人と一方の高速
差動スイッチ４３をオフとするバースト信号制御信号Ｂ
が形成される。これにより、高速差動スイッチ４２はオ
ン、一方の高速差動スイッチ４３はオフとされ、コンデ
ンサ４４に対して充電が行われ、このコンデンサ４４の
充４電圧によってトランジスタ４５が制４Ｈされ、ＬＤ
５にノマイアス電流が印加される。ＬＤ５のバイアス電
流はコンデンサ伺の充’Ｉｔ電圧の上昇に伴って順次増
加スルが、このバイアス電流の増大に伴ってＬＤ５のバ
イアス光も増大する。バイアス光の増大に伴いＰＤ６の
光検出電流はＬＤ５のしきい値に対応した第１の参照信
号より大きくなる。すると、比較検出部８の出力信号は
ＩＩ　Ｌ　ＩＩから＠Ｈ″′ζこ９ノ換わる。これによ
り、コンデンサ４４に対する充電は停止され、ＬＤ５に
対するバイアス電流の増加はこの時点で停止される。こ
の結果、Ｌ　Ｄ　５０．）／−ｅイアスミ流はしきい値
に制御されるＯ ここで、このようなバイアス電流印加時にＬＤ５の熱サ
グ現象が生じ、ＰＤ６の光検出信号が第１の参照信号よ
り小さくなった場合には、比較検出部８の出力信号が再
び＠Ｌ”となってノ々イアス印加部４が動作し、ＬＤ５
のバイアス電流はしきい値に保持される。

このように１１．Ｄ５は送信要求信号の入力によりしき
い値にバイアスされる。その後、バースト信号がパルス
駆動部２を経てＬＤ５に入力されると、ＬＤ５はバース
ト信号に対応して発光する。この場合、バースト信号は
バイアス印加部４からのバイアス信号に重畳してＬＤ５
に印加される。

一方、バースト信号の人力により参照信号発生部７は、
しきい値に対応した第１の参照信号にあわせてバースト
信号によるＬＤ５の熱サグ現象が生じない場合の光出力
に対した第２の参照信号を出力するようになる。

これにより、比較検出部８ではバースト光の検出信号（
！：第２の参照信号との比較が行われるようになり、Ｌ
Ｄ５の熱サグ現象により、バースト光出力が低下してく
ると、ＰＤ６による光検出信号が第２の参照信号より小
さくなるために比較検出部８．０）らは１Ｌ＃の出力信
号が送出されるようになる。この結果、比較検出部８が
再び動作し、ＬＤ５に対するバイアス電流は熱サグ現象
により生じた光出力の減少分に応じて増加される。これ
により、ＬＤ５の熱サグ現象によるバースト光出力の低
ドが防止される。

ここで、比較検出部８から出力する”Ｌ’または＠Ｈ″
の出力信号は、第２の参照信号とバースト光検出信号と
の偏差に比例したパルス幅の信号として出力するように
構成されている。これは、バースト光を一定にするため
の制御をさらに精度よく行うためである。すなわち、バ
ースト光検出信号と第２の参照信号との大小間係を単純
に比較し、第４図（ｂ）　？ご示すような偏差信号を取
出し、この偏差信号の大きさが所定の基準値を越えてい
るか否かにより第４図（Ｃ）に示すようなバイアス制御
係号を作り、このバイアス制御係号によりＬＤ５に印加
するバイアス電流を制御するようにした場合、バースト
光出力が僅かに小さい場合でもかなり大きい場合と同等
のバイアス電流が増加されるものとなり、バースト光出
力はフィードバックループの応答により第４図（ｄ）に
示すように鋸歯状になってしまう。

これに対し、例えばバースト信号入力に同期して参照信
号発生部７から発生させる第２の参照信号を積分回路等
を通して積分したり、あるいはＰＤ６に応答周波数が低
いものを用いるなどして、第２の参照イも号とバースト
光検出信号との偏差信号を第３図（Ｃ）に示すように両
者の偏差に比例したレベルを有する三角波状の信号とし
、この偏差信号を所定の基準レベルと比較することによ
り、第３図（ｄ）に示すような偏差に比例したパルス幅
のバイアス制御信号をバースト信号入力の各パルス毎に
形成し、これによりＬＤ１３に対するバイアス電流の増
減を制御するようにすれば、第３図（ｇ）に示すように
一定のバースト光出力が得られるようになる。すなわち
、初めのうちは熱サグ現象によるバースト光の減少に対
する補償を大きくし、第２の参照信号とバースト光出力
信号との偏差が少なくなるに従ってパルス幅の小さな出
力信号を比較検出部８から発生させ、この信号によって
バイアス印加部４のコンデンサＩを充電する。これによ
り、ＬＤ６に印加されるバイアス電流は第３図（ｆ）に
示すように変化するものとなり、バイアス電流のフィー
ドバック制御を行わない場合の第３図（ｅ）に示すよう
なバースト光出力特性を加味すると、結果的に第３　Ｉ
Ｉ　（ｇ）に示すようｔこピーク値が一定のバースト光
出力が得られるようになる。

要約すれば、第２の参照信号とバースト光検出信号との
単なる大小比較によってバイアス電流を規定量だけ増減
するのでなく、第２の参照信号との偏差に比例したレベ
ルの三角波状の偏差信号を形成し、この偏差信号の大き
さに比例した期間だけバイアス信号制御用のコンデンサ
４４を充電し、この充電電圧によってバイアス電流を制
御するものである。

これにより、ピーク値が一定のバースト光出力を得るも
のである。

一方、この実施例においてバイアス印加部４はバイアス
電流を増加させる方向のみ動作する。このため、増減機
能を有する従来の負帰禮ループで問題となっていた発根
現象が生じず、極めて安定的にバイアス電流を制御する
ことができる。

なお、上述の実施例においては半導体レーザを用いた場
合を説明したが、発光ダイオードを用いた場合でも同様
に適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、バース
ト光検出信号と参照信号との偏Ｍｔζ比例した期間だけ
、半導体発光素子に対するバイアス電流を増加方向に制
御するようにしたため、バースト光検出信号と参照信号
との大小比較結果信号によりバイアス電流を制御する場
合に比べて高精度のバイアス電流制御を安定的に行うこ
とができ、ピーク値が一定のバースト光出力を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
バイアス印加部の要部の構成を示す図、第３図は実施例
における各部の出力波形を示す図、第４図は従来方式に
よる問題点を説明するための波形図である。 １・・・バースト信号入力端子、２・・・パルス原動部
、３・・・送信要求信号入力端子、４・・・バイアス印
加部、−５・・・半導体発光素子、６・・・半導体光検
出素子、７・・・参照信号発生部、８・・・比較検出部
、４０　、４１・・・定電流源、４２　、４３・・・高
速差動スイッチ、４４・・・バイアス信号制御用コンデ
ンサ、４５・・・トランジスタ。 第１図 第２図　（ｄ） 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体発光素子のバースト光出力の一部を半導体
   光検出素子で検出し、該光検出信号と参照信号とを比較
   し、前記光検出信号が前記参照信号に比べて小さいとき
   は前記半導体発光素子のバイアス信号を増加させ、かつ
   前記光検出信号が前記参照信号に比べて大きいときは前
   記バイアス信号を一定値に保持することにより前記バー
   スト光出力を安定化するバースト光出力安定化駆動方式
   において、バースト光出力を発生させるためのバースト
   信号の各パルズ毎に、前記参照信号と前記光検出信号と
   の差に対応したレベルを有する三角波状の誤差信号を発
   生させ、この誤差信号に基づき前記バイアス信号を制御
   することを特徴とするバースト光出力安定化駆動方式。
2. （２）参照信号はバースト光出力を発生させるためのバ
   ースト信号ならびにバイアス信号に対応していることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のバースト光出力
   安定化駆動方式。