JPS6028420B2

JPS6028420B2 - 半導体レ−ザ切換方式

Info

Publication number: JPS6028420B2
Application number: JP52004924A
Authority: JP
Inventors: 喜市山下; 紘一太田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-01-21
Filing date: 1977-01-21
Publication date: 1985-07-04
Also published as: JPS5390801A

Description

【発明の詳細な説明】ｍ発明の利用分野本発明は、半導体レーザ２個を有する光送信器に関し、
特に半導体レーザの切換方式に関する。

‘２｝従来技術半導体レーザは光通信用の光源として
有望な素子である。

近年、この素子の寿命が大幅に延びたが、光通信網の耐
用年数（約２江王）に比べれば一桁程度低く、信頼性確
保の点で大きな問題となっている。そこで、従来は第１
図に示す如く、現用、予備の２ルートを設置し、いずれ
か一方が回線断になった場合他方のルートに切換えて信
頼性確保に努めている。同図で、端子より入力された電
気信号は分配器２によって送信器３及び４に供給される
。送信器３及び４では電気−光変換され、その光出力は
伝送路５及び６に送出される。伝送路からの光信号は受
信器７及び８により光一電気変換され回線切換器９によ
っていずれか一方を選択される。この信号は端子１０に
出力される。この従釆例では、送信器２台を必要とする
。これは装置規模が大きく、また価格も高くなる欠点が
ある。また、半導体レーザはホットスタンバイされるの
が一般的であるが、この場合には半導体レーザの寿命が
単体の場合と同じであり、この点に関する信頼性向上は
期待できない。｛３１発明の目的本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので
、小型、低価格な送信器を実現するための高速の半導体
レーザ切換方式を提供することを目的とする。

【４１発明の総括説明本発明は、変流切襖信号を発生する過程で、２個の半導
体レーザ光出力の監視出力レベルと光出力の規定標準レ
ベルとを別々に比較した信号により光出力の状態を監視
することを特徴としておりこの比較信号の論理演算信号
により電流切換えを行なう。

また、監視出力を唯一つ使う場合には電源投入時の電流
の状態を決める起動回路を用いる必要があるが、この場
合には起動回路出力と監視出力との論理和により電流切
換えを行なう。ｔ５｝実施例以下、本発明を実施例を
参照して詳細に説明する。

第２図は本発明の実施例を示すブロック図である。２１
は電気信号入力端子、２２は半導体レーザ駆動回路、２
３は切換器、２４，２５は半導体しーザ、２６は光結合
器、２７，２８は監視回路、２９は判別器、３０は光世
力端子である。

この系の動作を詳述すると、まず端子２１より入力され
た電気信号を駆動回路２２にて電圧−電流変換する。こ
の電流信号は判別器２９の出力によって制御される切換
器２３を介して半導体レーザ２４或いは２５のいずれか
一方に流れるが、この判別は次の動作によりなされる。
但し、この時監視回路２７の出力は半導体レーザ光出力
が規定レベル以上の場合には論理レベル“０”を、以下
の場合には“１”を送出するものとする。これから、最
初に半導体レーザ２４がＯＮ、２５力ミＯＦＦ状態にあ
ったとすれば監視回路２７の出力は“０”、２８の出力
は“１”となっている。この状態で、半導体レーザ２４
が劣化し、その世力が規定レベル以下となったとすれば
監視回路２７の出力は“１”となり、２８の出力と同一
論理レベルとなる。然し、まだこの場合、電流は半導体
レーザ２４に流れているので、切換信号を発生させて電
流を切換える必要がある。電流が切換えると半導体レー
ザ２４がＯＦＦ、２５力のＮ状態になるため監視回路２
７の出力は“１”、２８の出力は“０”になるがこの場
合には切換信号は発生させないものとする。下表はこの
動作を論理レベル表示したもので監視回路２７、２８の
出力が同符号の場合にのみ切換信号を発生するが、半導
体レーザ２４および２５が同時にＯＮすることはありえ
ないので“０”の同符号は存在しない。

半導体レーザ２４及び２５が同時に劣化した場合には“
１”の同符号となるが、同符号になった瞬間のみに切襖
信号を発するので、いずれか一方に電流は固定されハン
ティング現象は生じない。尚、“１”の同符号の状態を
送信器異常信号に使うこともできる。但し、亀流切換時
間は送信器異常信号発生時間より十分短いものとする。
以上の動作は半導体レーザ２５が最初に○Ｎした場合も
同じである。上表の論理演算は排他論理和によって表わ
される。

この場合ｔ定常状態では上述の如く“０”の同符号は存
在しないが、電源起動時には起り得る状態である。従っ
て、これも切換信号として使っても誤動作は生じないこ
とは容易にわかる。それ故、電源起動時に状態が定まら
ないことはない。この論理演算を実現できるのは排他論
理和回路であるが、これの出力は電流が切換わる時間内
にのみ発生するので、切換え後の状態を保持できない。
このため、状態保持信号を発生するのに排他論理和回路
出力をトリガとするＴ型フリツプフロップはパルスが入
力する毎に前の状態を反転するので、安定な状態保持信
号を得ることができる。これらの動作は判別器２９にて
行なわれるので判別器は排他論理和回路とＴ型フリップ
フロップで構成される。尚、半導体レーザ２４及び２５
の出力は結合器２６を介して光世力端子３０から取出さ
れる。第３図に本発明の他の実施例を示す。

第３図は第２図において監視回路２７の出力のみによっ
て電流を切換えようとするものであるが、この場合最初
に半導体レーザ２４に電流を流す。然し、この方式では
電源起動時に半導体レーザ２４に電流が流れるとは限ら
ないので、起動回路４１が必要となる。この起動回路は
積分回路及び閥値回路により実現でき、監視回路２７の
出力との論理積をとることにより起動パルスを作ること
ができる。即ち、電源投入時に監視回路２７の出力が“
１”の時、積分回路出力が閥値回路の関値より低い場合
は“０”であるから論理積は“０”となり起動回路４１
は切換信号を発しないが、ある時間がたち積分回路出力
が闇値以上になると閥値回路出力は“１”になるため論
理積は“１”となり起動回路４１は切換信号を発する。
従って電流は半導体レーザ２４に流れることになる。こ
の時、監視回路２７の出力は“０”になるが、第２図と
同じ論理動作をするものとすれば切換信号は生じない。
次に半導体レーザ２４が劣化すれば、論理積は“１”と
なるから亀流切換が行なわれ、半導体レーザ２４がＯＦ
Ｆ、２５がＯＮとなる。最初に監視回路２７の出力が“
０”の場合には論理積は“０”であり、電流は半導体レ
ーザ２４に流れることは容易にわかる。

尚、第２図において、監視回路出力を光出力が規定レベ
ル以上で“１”、判定レベル以下で“０”とし、又、こ
の時排他論理和信号‘１０”で電流を切換えてもよいこ
とは容易にわかる。

第３図の方式も同様で電流切換は論理積信号の“０”に
よって行なってもよい。第４図は本発明の他の実施例を
示すプ。

ック図である。この系の動作を詳述すると、まず端子５
１より入力された電気信号は駆動回路５２にて電圧−電
流変換され、この電流は切換器５３を介して半導体レー
ザ５４，５５のいずれか一方に流れるが、‐この判別は
次の動作によりなされる。第５‐図は蚤流切携動作の過
程を示すタイムチャートである。監視回路５６，５７の
出力は半導体レーザ光をピーク値あるいは平均値検出し
た直流信号であり、これを第５図のｂ及びｄに示す。‐
説明をし易くするために最初半導体レーザ５４が導通、
５５が遮断しているものとする。従って、第５図ｂが監
視回路５６の出力、ｄが監視回路５７の出力に相当する
。さて、半導体レーザ５４が劣化し光出力が減少してく
ると、監視回路２６の出力は第５図ｂの如く減少するが
、この出力の減少が半導体レーザ光出力の規定値（図に
破線で示す）以下となる場合には異常信号を出す必要が
ある。

この判別には比較器を用いればよい。第４図で比較器５
８のデータ入力端子に監視回路５６の出力を供給し、ま
た−端子６３より入力された第５図ａで示すクロツク信
号をクロック端子に供給すれば、比較器の出力は監視回
路５６の出力が比較器の基準値以上では“１”、以下で
は“０”となるから、この基準値を光出力の規定値しベ
ルに等しく選べば目的は達成される。第３図において比
較器５８の出力はｃで示されるが監視回路５６の出力が
破線より上の場合は常に比較器出力は“１”であり、破
線以下では“０”となっている。一方、半導体レーザ５
５は電流が流れていないので、その光世力は第５図ｄに
示す如く零である。このため、監視回路５７の出力をデ
ータ入力とし、第５図ａの信号をクロックとする比較器
５９の出力は第３図ｅに示す如くやはり零である。電流
切換えを確実に行ない、また、片方の半導体レーザが劣
化している場合の電源投入時に劣化していない半導体レ
ーザを確実に選択するには比較器５８，５９の出力の排
他論理和をとればよい。例えば、半導体レーザ５４が劣
化しない前では、比較器５８の出力は“１”、５９の出
力は“０”であるから排他論理和信号は“１”であり、
この状態では電流は半導体レーザ５４に流れている、半
導体レーザ５４が劣化し規定値以下に光出力がなれば比
較器５８の出力は“０”になるから排他論理和は“０”
になる。第‐５図ｆはこの排他論理和を示したものであ
る。然し、排他論理和は電流が切換り、半導体レーザ５
５が導通し、半導体レーザ５４が遮断すると第５図ｃ，
ｅ，ｆに示す如く比較器５９の出力が“１”、５８の
出力が“０”となるため、再び“１”になり、亀流切換
後の状態を保持できないから、この為、信号の立上りの
みでトリガされるＴ型フリツプフロップを排他論理和回
路の後段に設ける。こうすれば第５図ｇの如き、露流切
換信号が縛られる。従って、判別器６０は排他論理和回
路並びにＴ型ＦｌｉｐＦｌｏｐにより構成される。次に
、電流切換時の各部の動作について述べる。半導体レー
ザ５４が劣化し規定値以下になると第５図ｇの如き露流
切換信号が発生し、電流は半導体レーザ５５に切換るこ
とは上述した通りである。光出力が規定値以下になって
から電流切換信号が生じるまでの時間は論理ＩＣの遅延
時間を無視すれば遅くても信号の１タイムスロットに抑
えられる。また、露流切換器５３の切襖時間は数船に抑
えられる。従って、露流切換に要する時間は低速の場合
に最悪１タイムスロットに相当する時間であり、極めて
高速の切換えが可能である。尚、この切換時間を短縮す
るには、クロック信号を逓倍すればよい、例えばｎ通倍
の場合には功襖時間は１ノｎに短縮される。電流が半導
体レーザ５５に切換った時は、監視回路５６，５７の出
力は夫々第５図ｂ，ｄで示す如く、回路の時定数により
ゆっくり下降、あるいは上昇し、“０”及び“１”にな
る。この過程で第５図ｂでは常に規定値以下であるから
比較器出力は“０”であるが、第５図ｄでは回路の時定
数で決まるある時間を経過後に規定値しベルを超えるの
でこの時初めて比較器５９の出力ｅは“１”になる。従
って比較器５８、５９出力の間に時間差が生じるから、
第５図ｆの如き排他論理和を生じるが、この場合にはＴ
型フリップフロップは作動せず、状態を保持する。半導
体レーザ５４、５５の光出力は結合器６１により一つに
集められ端子６２より送出される。第６図に本発明の更
に他の実施例を示す。この方式は監視回路が一つであり
、最初は必ず半導体レーザ５４が導適する様にしたもの
であるが亀流切襖信号発生の過程は第５図とほぼ同じで
ある。然し、このままでは電源投入時に半導体レーザ５
４を選択しない場合があるので電源投入時のみ動作する
起動回路７２を設け、この回路出力と比較器５８の出力
との論理和信号により電流切換信号を発生させる。起動
回路は電源ｓｗに運動した積分回路およびその回路出力
によりトリガされる閑適回路により構成できる。この場
合、電源投入時よりある一定時間遅れて関値回路の出力
が“１”より“０”に切換わるものとすれば、電源投入
時に比較器出力が“０”の時には判別器７１は電流を半
導体レーザ５４に強制的に流すから、比較器出力は“１
’’にセットされ正常動作に入る。｛６１まとめ以上、
説明した如く本発明は光出力の規定値と監視出力とを比
較し、その信号の論理演算により電流切換信号を発生さ
せることを特徴としており、非常に高速の電流切換えが
可能である。

また、本発明によれば、同一駆動回路にて２個の半導体
レーザを駆動できる為、小型化、低価格化が可能となる
。更に光出力の安定化に、監視回路出力が兼用できる利
点も有している。尚、半導体レーザの駆動回路を用いて
各々独立に行なってもよいことは容易にわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光伝送装置の実施例を示す接続図、第２
図、第３図、第４図、第６図は本発明の実施例を示す接
続図、第５図は、本発明の一実施例第４図を説明するた
めのタイムチャートである。多７図努之図多３図多ム図多Ｊ図多ク図

Claims

【特許請求の範囲】

１２個の半導体レーザを有する送信器に於いて、該２
個の半導体レーザの夫々の監視出力と前記送信器出力の
規定標準レベルとを比較する手段と、前記２つの比較信
号の論理演算信号により電流切換えを行なう手段とから
成ることを特徴とする半導体レーザ切換方式。