JP4416194B2 - Optical signal transmission device, optical signal transmission device, and optical signal transmission method - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光信号送信装置、光信号伝送装置および光信号伝送方法に関し、特に、複数の電気信号を光信号に変換し、これらを光ファイバを介して一括して伝送する光信号送信装置、光信号伝送装置および光信号伝送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例を図１を参照して説明する。図１において、１は複数の電気信号を各別に処理する論理回路であるＣＭＯＳ，Ｂｉ−ＣＭＯＳ、バイポーラ、GaAs等の送信側ＬＳＩである。１１は送信側ＬＳＩ１の出力電気信号を増幅するレーザドライバである。１２はレーザダイオード或いはレーザダイオードアレイであり、レーザドライバ１１により増幅された出力電気信号によりドライブされ、この出力電気信号に応じた光信号を発生する。１３は光コネクタであり、３は光ファイバ或いは光ファイバテープを示す。レーザダイオード１２は光コネクタ１３を介して光ファイバ３に光結合しており、発生する光信号は光ファイバ３を介して外部に送信される。
【０００３】
２は光ファイバ３を介して送信された光信号を元の電気信号に変換する論理回路であるＣＭＯＳ、Ｂｉ−ＣＭＯＳ、バイポーラ、GaAs等の受信側ＬＳＩである。ここで、２２はフォトダイオード或いはフォトダイオードアレイであり、２３は受信側の光コネクタである。フォトダイオード２２は光コネクタ２３を介して光ファイバ３に光結合し、光ファイバ３を介して外部から送信された光信号はこのフォートダイオード２２により元の電気信号に対応する電流信号に光電変換される。フォトダイオード２２の出力電流信号は電流電圧変換回路２１に入力され、電圧信号に変換される。２４はコンパレータであり、その一方の入力端子には電流電圧変換回路２１の出力する電圧信号が印加されると共に、他方の入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが印加される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上の通り、送信側ＬＳＩ１から受信側ＬＳＩ２に対して光ファイバを介して信号を伝送する場合、送信側ＬＳＩ１の出力電気信号をレーザドライバ１１に入力し、送信側ＬＳＩ１の出力信号に応じてレーザダイオード１２を駆動する。光コネクタ１３および光ファイバ３を介して伝送された光信号は、受信側の光コネクタ２３を介してフォトダイオード２２により受光され、電流信号パルスを発生する。フォトダイオード２２の発生する電流信号パルスは電流電圧変換回路２１により電圧信号に変換され、コンパレータ２４において基準電圧Ｖｒｅｆと比較されて論理信号として受信側ＬＳＩ２に入力される。
【０００５】
ここで、レーザダイオード１２の駆動電流−発光パワー特性は温度の影響を蒙り易い。即ち、レーザダイオード１２は周囲温度の変動、および自己発熱量の変動により発光パワー強度が変動し、これに起因して伝送信号のタイミング精度を悪化させる。そして、レーザダイオード１２の電流電圧の変動に依ってもタイミング精度は悪化する。
【０００６】
この発明は、レーザダイオード、フォトダイオードを使用する並列光信号伝送装置において、電源ノイズ、ドリフト、温度変動により生ずるタイミングジッタおよびドリフトを抑制する上述の問題を解消した並列光信号伝送装置を提供するものである。
【０００７】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる光信号伝送装置および光信号伝送方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の一つの形態は、伝送すべき電気信号を増幅するレーザドライバと、前記電気信号に基づいて光信号を出力するレーザダイオードとを備えた光信号送信装置であって、前記電気信号における最大電流値の所定の割合の電流値を基準電流として出力する基準電流源と、前記基準電流により駆動されて基準参照光を生成する基準レーザダイオードを備えることを特徴とする光信号送信装置を提供する。
【０００９】
本形態の一つの態様においては、上記光信号送信装置が、複数の前記電気信号を並列に出力する複数の前記レーザドライバを備えている。
【００１０】
本形態の別の態様においては、上記光信号送信装置において、前記レーザダイオードと前記基準レーザダイオードが、レーザダイオードアレイとして構成されている。
【００１１】
本形態の更に別の態様においては、上記光信号送信装置において、前記基準電流源が、前記電気信号における最大電流値のほぼ１／２の電流値を前記基準電流として出力する。
【００１２】
本形態の更に別の態様においては、上記光信号送信装置において、前記基準レーザダイオードが、前記基準参照光を常に出力している。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の形態は、電気信号を光信号に変換して送信する送信部と、前記光信号を伝送する光ファイバと、前記光ファイバにより伝送された前記光信号を受信する受信部とを備えた光信号伝送装置であって、前記送信部が、前記電気信号を増幅するレーザドライバと、前記レーザドライバにより増幅された前記電気信号に基づいて、前記光信号を出力するレーザダイオードと、前記電気信号における最大電流値の所定の割合の電流値を、送信側基準電流として出力する基準電流源と、前記送信側基準電流に基づいて基準参照光を出力する基準レーザダイオードとを有し、前記受信部が、前記光ファイバにより伝送された前記光信号を受光して、対応する電流信号に変換するフォトダイオードと、前記光ファイバにより伝送された前記基準参照光を受光して、対応する受信側基準電流に変換する基準電流用フォトダイオードと、前記電流信号を電圧信号に変換し、前記受信側基準電流を基準電圧に変換する電流電圧変換回路と、前記電圧信号および前記基準電圧を比較するコンパレータとを有することを特徴とする光信号伝送装置を提供する。
【００１４】
本形態の一つの態様においては、上記光信号伝送装置において、前記送信部が、複数の前記電気信号を並列に出力する複数の前記レーザドライバを有している。
【００１５】
本形態の別の態様においては、上記光信号伝送装置において、前記受信部が、複数の前記電圧信号を、並列に前記基準電圧と比較する複数の前記コンパレータを有している。
【００１６】
本形態の更に別の態様においては、上記光信号伝送装置において、前記レーザダイオードと前記基準レーザダイオードが、レーザダイオードアレイとして構成されている。
【００１７】
本形態の更に別の態様においては、上記光信号伝送装置において、前記基準電流源が、前記電気信号における最大電流値のほぼ１／２の電流値を前記基準電流として出力する。
【００１８】
本形態の更に別の態様においては、上記光信号伝送装置において、前記基準レーザダイオードが、前記基準参照光を常に出力している。
【００１９】
本形態の更に別の態様においては、上記光信号伝送装置において、前記送信部が、前記電気信号を出力する送信側ＬＳＩを有し、前記レーザドライバ及び前記基準電流源が、前記送信側ＬＳＩ内に組み込まれている。
【００２０】
本形態の更に別の態様においては、上記光信号伝送装置において、前記受信部が、前記コンパレータの比較結果を元の電気信号に変換する受信側ＬＳＩを有する。
【００２１】
本形態の更に別の態様においては、上記光信号伝送装置において、前記電流電圧変換回路および前記コンパレータが、前記受信側ＬＳＩ内に組み込まれている。
【００２２】
本形態の更に別の態様においては、上記光信号伝送装置において、前記送信部が、前記基準レーザダイオードの出力光の一部を受光して、対応する補償電流に変換して出力する補償フォトダイオードと、前記補償フォトダイオードにより出力された前記補償電流を、補償電圧に変換して出力する補償電流電圧変換回路とを有する発光パワー補償回路を有し、前記発光パワー補償回路が、前記補償電流電圧変換回路により出力された前記補償電圧を、前記レーザドライバおよび前記基準電流源に帰還する。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の形態は、伝送すべき電気信号を増幅するレーザドライバと、前記電気信号における最大電流値の所定の割合の電流値を基準電流として出力する基準電流源と、前記電気信号に基づいて光信号を出力し、前記基準電流に基づいて基準参照光を出力するレーザダイオードと、前記レーザダイオードを、前記レーザドライバ又は前記基準電流源のいずれか一方に選択的に接続させる送信側スイッチとを有することを特徴とする光信号送信装置を提供する。
【００２４】
本形態の一つの態様において、上記光信号送信装置が、複数の前記電気信号を並列に出力する複数の前記レーザドライバを備えている。
【００２５】
また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の形態は、電気信号を光信号に変換して送信する送信部と、前記光信号を伝送する光ファイバと、前記光ファイバにより伝送された前記光信号を受信する受信部とを備えた光信号伝送装置であって、前記送信部が、前記電気信号を増幅するレーザドライバと、前記電気信号における最大電流値の所定の割合の電流値を、送信側基準電流として出力する基準電流源と、前記レーザドライバにより増幅された前記電気信号に基づいて前記光信号を出力し、前記送信側基準電流に基づいて基準参照光を出力するレーザダイオードと、前記レーザダイオードを、前記レーザドライバ又は前記基準電流源のいずれか一方に選択的に接続させる送信側スイッチとを有し、前記受信部が、前記光ファイバにより伝送された前記光信号を受光して対応する電流信号に変換し、前記基準参照光を受光して対応する受信側基準電流に変換するフォトダイオードと、前記電流信号を電圧信号に変換し、前記受信側基準電流を基準電圧に変換する電流電圧変換回路と、前記電圧信号および前記基準電圧を比較するコンパレータとを有することを特徴とする光信号伝送装置を提供する。
【００２６】
本形態の一つの態様においては、上記光信号伝送装置において、前記送信部が、複数の前記電気信号を並列に出力する複数の前記レーザドライバを備えている。
【００２７】
本形態の別の態様においては、上記光信号伝送装置において、前記受信部が、複数の前記電圧信号を、並列に前記基準電圧と比較する複数の前記コンパレータを有している。
【００２８】
本形態の更に別の態様においては、上記光信号伝送装置において、前記受信部が、前記コンパレータに前記基準電圧を印加する基準電圧出力回路を有する。
【００２９】
本形態の更に別の態様においては、上記光信号伝送装置において、前記受信部が、前記電流電圧変換回路が前記基準電圧を出力するときに、前記基準電圧を前記基準電圧出力回路に入力させる受信側スイッチを有する。
【００３０】
本形態の更に別の態様においては、上記光信号伝送装置において、前記送信側スイッチが、周期的に前記基準電流源に切り換えられる。
【００３１】
本形態の更に別の態様においては、上記光信号伝送装置において、前記送信側スイッチが前記基準電流源に切り換えられる周期は、その周期の間で前記レーザダイオードの発光パワー強度の変動が大きくならないように定められる。
【００３２】
また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の形態は、電気信号を光信号に変換して送信する送信部から、前記光信号を伝送する光ファイバを介して、前記光ファイバにより伝送された前記光信号を受信する受信部に前記光信号を伝送する方法であって、前記送信部で、前記電気信号を出力する段階と、周期的に、前記電気信号における最大電流値の所定の割合の電流値を送信側基準電流として出力する段階と、前記電気信号に基づいて前記光信号を前記光ファイバに出力し、前記送信側基準電流に基づいて基準参照光を前記光ファイバに出力する段階と、前記受信部で、前記光ファイバにより伝送された前記光信号を受光して対応する電流信号に変換し、前記光ファイバにより伝送された前記基準参照光を受光して対応する受信側基準電流に変換する段階と、前記電流信号を電圧信号に変換し、前記受信側基準電流を基準電圧に変換する段階と、前記電圧信号および前記基準電圧を比較する段階を有することを特徴とする光信号伝送方法を提供する。
【００３３】
本形態の一つの態様においては、上記光信号伝送方法において、前記電気信号を出力する段階が、複数の前記電気信号を並列に出力する。
【００３４】
また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の形態は、電気信号を光信号に変換して送信する送信部から、前記光信号を伝送する光ファイバを介して、前記光ファイバにより伝送された前記光信号を受信する受信部に前記光信号を伝送する方法であって、前記送信部で、前記電気信号を出力する段階と、周期的に、前記電気信号における最大電流値の所定の割合の電流値よりも大きい正電流と、前記電気信号における最大電流値の所定の割合の電流値よりも小さい負電流を出力する段階と、前記電気信号に基づいて前記光信号を前記光ファイバに出力し、前記正電流に基づいて正参照光を前記光ファイバに出力し、前記負電流に基づいて負参照光を前記光ファイバに出力する段階と、前記受信部で、前記光ファイバにより伝送された前記光信号を受光して対応する電流信号に変換し、前記光ファイバにより伝送された前記正参照光を受光して対応する正電流に変換し、前記光ファイバにより伝送された前記負参照光を受光して対応する負電流に変換する段階と、前記光信号に対応する前記電流信号を電圧信号に変換する段階と、前記正電流信号と前記負電流信号に基づいて、基準電圧を生成する段階と、前記電圧信号および前記基準電圧を比較する段階を有することを特徴とする光信号伝送方法を提供する。
【００３５】
本形態の一つの態様においては、前記電気信号を出力する段階が、複数の前記電気信号を並列に出力する。
【００３６】
また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の形態は、電気信号を光信号に変換して送信する送信部と、前記光信号を伝送する光ファイバと、前記光ファイバにより伝送された前記光信号を受信する受信部とを備えた光信号伝送装置であって、前記送信部が、前記電気信号を増幅するレーザドライバと、前記レーザドライバの少なくとも１つに、２値の出力のそれぞれを所定のデューティ比で出力する２値信号源と、前記電気信号に基づいて前記光信号を出力し、前記２値の出力のぞれぞれに基づいて、２値参照光を出力するレーザダイオードとを有し、前記受信部が、前記光ファイバにより伝送された前記光信号を受光して対応する電流信号に変換し、前記２値参照光を受光して対応する２値参照電流に変換するフォトダイオードと、前記電流信号を電圧信号に変換し、前記２値参照電流を２値参照電圧に変換する電流電圧変換回路と、前記２値参照電圧及び前記デューティ比に基づいて、基準電圧を出力する平滑化回路と、前記電圧信号および前記基準電圧を比較するコンパレータとを有することを特徴とする光信号伝送装置を提供する。
【００３７】
本形態の一つの態様においては、前記送信部が、複数の前記電気信号を出力する複数の前記レーザドライバを備えている。
【００３８】
本形態の別の態様においては、前記受信部が、複数の前記電圧信号を、並列に前記基準電圧と比較する複数の前記コンパレータを有している。
【００３９】
本形態の更に別の態様においては、前記２値信号源が、クロック信号源である。
【００４０】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００４２】
この発明の実施の形態を図２を参照して説明する。図２において、図１における参照符号と共通する参照符号は互いに同一の部材を示すものとする。
【００４３】
光ファイバに光信号を送信するための構成を送信部と呼び、光ファイバから光信号を受信するための構成を受信部と呼ぶ。図２において、送信部には、送信側ＬＳＩ１、基準電流源４、レーザドライバ１１、レーザダイオード１２、及び光コネクタ１３が含まれる。また、受信部には、光コネクタ２３、フォトダイオード２２、電流電圧変換回路２１、コンパレータ２４、及び受信側ＬＳＩ２が含まれる。
【００４４】
図２においても、図１におけると同様に、送信側ＬＳＩ１の出力電気信号をレーザドライバ１１に入力し、送信側ＬＳＩ１の出力信号に応じてレーザダイオード１２を駆動する。光コネクタ１３および光ファイバ３を介して伝送された光信号は、受信側の光コネクタ２３を介してフォトダイオード２２により受光され、電流信号パルスを発生する。フォトダイオード２２の発生する電流信号パルスは電流電圧変換回路２１により電流電圧変換され、コンパレータ２４において基準電圧Ｖｒｅｆと比較されて論理信号として受信側ＬＳＩ２に入力される。
【００４５】
この実施例においては、定電流を出力する基準電流源４を送信側に具備し、レーザドライバ１１の駆動電流の或る所定の割合の電流、例えば１／２の電流を直流基準電流として基準電流源４から出力し、これにより1個の基準レーザダイオード１２１を常に発光させておく。基準レーザダイオード１２１の発生する光を基準参照光信号とする。この基準参照光信号も、他の光信号を伝送する伝送路と同一の伝送路によって伝送される。即ち、基準レーザダイオード１２１として他の光信号を伝送する場合のレーザダイオード１２と同一のレーザダイオードを同様に設置して使用し、光コネクタ１３、光ファイバ３、受信側の光コネクタ２３、フォトダイオード２２、電流電圧変換回路２１も全て他の光信号を伝送する場合と同一のものを使用して伝送する。そして、電流電圧変換回路２１により変換された直流基準電流に対応する電圧信号を受信側の全コンパレータ２４の基準電圧Ｖｒｅｆとして印加する。
【００４６】
上述した通り、送信側において、レーザダイオード１２は周囲温度の変動および自己発熱量の変動により発光パワー強度が変動し、これに起因して伝送信号のタイミング精度を悪化させ、そして、タイミング精度はレーザダイオード１２の電流電圧の変動に依っても悪化するものであった。ところが、この実施例においては、光信号を伝送するレーザダイオード１２と同一のレーザダイオードを同様に設置してこれを基準レーザダイオード１２１として使用しているので、基準レーザダイオード１２１は光信号を伝送するレーザダイオード１２と殆ど同一の周囲温度の変動および自己発熱量の変動の影響を蒙るに到る。即ち、受信側の全コンパレータ２４における一方の入力端子に印加される電圧信号と他方の入力端子に印加される基準電圧Ｖｒｅｆは、互いに同一の周囲温度の変動および自己発熱量の変動の影響を蒙るに到る。レーザダイオード１２の電流電圧が変動した場合も、同様に、受信側の全コンパレータ２４における一方の入力端子に印加される電圧信号と他方の入力端子に印加される基準電圧Ｖｒｅｆは、互いに同一の電源電圧の変動の影響を蒙るに到る。従って、コンパレータ２４の両入力端子に入力される両入力には同一の変動分が含まれているところから、レーザダイオード１２の周囲温度の変動および自己発熱量の変動、およびレーザダイオード１２の電源電圧の変動に起因して伝送信号の光強度が変動しても、その変動成分は差し引き相殺され、タイミング精度の悪化を防止することができる。
【００４７】
ここで、第２の実施例を説明するに、並列光信号伝送装置において、複数のレーザダイオード１２をレーザダイオードアレイにより構成する。レーザダイオード１２をアレイにより構成した場合、素のレーザダイオード同志は熱結合が相互に密な状態にある。素のレーザダイオード同志の熱結合が相互に密な状態にあるということは、素のレーザダイオードの自己発熱は相互に伝導し合って相殺する関係にあることを意味しており、従って、レーザダイオードの自己発熱の変動に起因する特性の変動も相殺されることになる。以上の通り、複数のレーザダイオード１２をレーザダイオードアレイにより構成すると、レーザダイオードの自己発熱の変動に起因する特性の変動に関して有利である。
【００４８】
図３を参照して第３の実施例を説明する。
【００４９】
図３においては、レーザドライバ１１および基準電流源４は複数の電気信号を各別に処理する論理回路である送信側ＬＳＩ内に他の論理回路と共に一体に組み込まれている。そして、電流電圧変換回路２２およびコンパレータ２４は送信された光信号を元の電気信号に変換する論理回路である受信側ＬＳＩ２内に他の論理回路と共に一体に組み込まれている。
【００５０】
以上の通りに、レーザドライバ１１および基準電流源４を送信側ＬＳＩ１内に他の論理回路と共に一体に組み込むことにより、複数のレーザダイオード同志は熱結合が相互に密な状態になる。従って、図３の実施例は、第１の実施例と第２の実施例の効果を併せて奏するに到る。そして、フォトダイオード２２を受信側ＬＳＩ２内に他の論理回路と共に一体に組み込むことにより、外付け回路の無い高密度の実装をすることができる。また、他の論理回路とレーザドライバ１１および基準電流源４が送信側ＬＳＩ１に設けられ、信号の受信が受信側ＬＳＩ２のチップ内においてなされるので、信号伝送による消費電力を大幅に削減することができると共に、回路動作を高速化することができる。
【００５１】
図４を参照して第４の実施例を説明する。第４の実施例においては、レーザダイオード１２の発光パワーの絶対値を安定化する発光パワー補償回路５を具備する。この発光パワー補償回路５は基準電流源４により駆動されて発光する基準レーザダイオード１２１の出力光の一部を受光する補償フォトダイオード５１と、補償フォトダイオード５１の出力電流信号を電圧信号に変換する補償電流電圧変換回路５２より成り、補償電流電圧変換回路５２の出力は各レーザドライバ１１および基準電流源４に帰還され、これらの出力電流を一定に制御することによりレーザダイオード１２の発光パワーの絶対値を安定化する。
【００５２】
以上の発光パワー補償回路５を併用することにより、レーザダイオード１２の駆動電流−発光パワー特性は一層安定化する。
【００５３】
図５を参照して第５の実施例を説明する。第５の実施例においては、光信号の伝送に用いる光ファイバ３によって、基準参照光信号が周期的に伝送される。図示されるとおり、送信側ＬＳＩ１には、スイッチ６１が設けられ、受信側ＬＳＩ２には、スイッチ６４と基準電圧出力回路６５とが設けられる。
【００５４】
送信側ＬＳＩ１において、スイッチ６１は、レーザダイオード６３を、レーザドライバ６２又は基準電流源４のいずれかに、選択的に接続することができる。レーザドライバ６２及びレーザダイオード６３は、本実施例の理解を容易にするために、他のレーザドライバ１１及びレーザダイオード１２と符号を異にしているが、他のレーザドライバ１１及びレーザダイオード１２と同様の構成を有してよい。
【００５５】
上述したとおり、レーザダイオードの発光パワー強度は、周囲温度の変動および自己発熱量の変動により変動する。この発光パワー強度の変動は、伝送信号のタイミング精度を悪化させる。従って、基準参照光信号を伝送する周期は、その周期の間でレーザダイオード１２の発光パワー強度の変動が大きくならないように定められる必要がある。例えば、スイッチ６１は、数秒に一回の周期で基準電流源４に接続し、基準参照光信号が、数秒に一回、光ファイバ３によって伝送される。基準参照光信号は、状況に応じて、より長い周期又はより短い周期で伝送されてもよい。スイッチ６１がレーザドライバ６２に接続しているときには、レーザダイオード６３は、他のレーザダイオード１２と同様に、光信号を出力する。受信側ＬＳＩ２において、レーザダイオード６３により出力された光信号又は基準参照光信号は、電流電圧変換回路２１に入力される。
【００５６】
スイッチ６４は、スイッチ６１に同期して、基準電圧出力回路６５を選択する。すなわち、スイッチ６１が所定の周期で基準電流源４側に切り換えられて、レーザダイオード６３が基準参照光信号を出力するとき、スイッチ６４は、基準電圧出力回路６５側に切り換えられる。基準電圧出力回路６５は、図９及び１０に関連して後述するが、少なくとも最初の基準参照光信号が伝送されてから次の基準参照光信号が伝送されるまでの所定の周期の間、基準参照光信号に対応する基準電圧Ｖｒｅｆの値を保持する。基準電圧出力回路６５は、所定の周期の間、基準電圧Ｖｒｅｆをコンパレータ２４の入力に出力する。基準電圧出力回路６５において、次の基準参照光信号に対応する基準電圧Ｖｒｅｆ値が、所定の周期で更新される。
【００５７】
図６を参照して第６の実施例を説明する。第６の実施例においては、図５における基準電流源４及びスイッチ６１が省略され、レーザドライバ６２が、送信側ＬＳＩ１の制御部（図示せず）により制御されて、電気信号および直流基準電流を出力する。直流基準電流が出力される周期、すなわち基準参照光信号が伝送される周期は、その周期の間でレーザダイオード１２の発光パワー強度の変動が大きくならないように定められる必要がある。図５に示された第５の実施例と比較すると、第６の実施例は、基準電流源４及びスイッチ６１を取り除くことができるので、回路構成が簡単となる。
【００５８】
図７を参照して第７の実施例を説明する。第７の実施例においては、それぞれの光ファイバ３に対して、基準電流源４、スイッチ６１、６４、基準電圧出力回路６５が設けられる。説明を簡単にするために、図７では、一本の光ファイバ３に関する構成のみが示されている。直流基準電流が出力される周期、すなわち基準参照光信号が伝送される周期は、その周期の間でレーザダイオード１２の発光パワー強度の変動が大きくならないように定められる。それぞれの光ファイバに対して図５に示された構成が設けられることによって、それぞれのレーザダイオード１２の発光パワー強度の変動を、それぞれの光ファイバ３に関して修正することが可能となる。
【００５９】
また、第８の実施例においては、図７に示された基準電流源４及びスイッチ６１が省略され、レーザドライバ６２が、送信側ＬＳＩ１の制御部（図示せず）により制御されて、電気信号および直流基準電流を出力する。レーザドライバ６２は、直流基準電流を周期的に出力することができ、その周期は、その周期の間で、レーザダイオード６３の発光パワー強度が熱により大きく変動しないように定められる。
【００６０】
また、第９の実施例においては、図６に示された構成において、レーザドライバ６２が、基準電流値を基準として、それよりも大きい正電流およびそれよりも小さい負電流を周期的に出力する。この周期は、その周期の間で、レーザダイオード６３の発光パワー強度が熱により大きく変動しないように定められる。正電流値と基準電流値の差の絶対値と、負電流値と基準電流値の差の絶対値は等しいのが好ましい。レーザダイオード６３は、正電流に基づいて正参照光信号を光ファイバ３に出力し、負電流に基づいて負参照光信号を光ファイバ３に出力する。
【００６１】
フォトダイオード２２が、正参照光信号を受光して対応する正電流信号に変換し、負参照光信号を受光して対応する負電流信号に変換する。それから、電流電圧変換回路２１が、正電流信号を対応する正電圧信号に変換し、負電流信号を対応する負電圧信号に変換する。それから、基準電圧出力回路６５が、正電圧信号および負電圧信号に基づいて、基準電圧Ｖｒｅｆを出力する。正電流値と基準電流値の差の絶対値と、負電流値と基準電流値の差の絶対値とが等しいときには、基準電圧出力回路６５は、正電圧信号と負電圧信号の平均値を、基準電圧Ｖｒｅｆとする。それから、これまでの実施例と同様に、基準電圧Ｖｒｅｆと電圧信号とが比較される。
【００６２】
図８を参照して第１０の実施例を説明する。第１０の実施例においては、レーザドライバ６２にクロック７０が接続されており、基準電圧Ｖｒｅｆを生成する手段として、平滑化回路８０が受信側ＬＳＩ２に設けられている。並列光信号を伝送する場合、互いの信号の同期をとるために、クロック信号をデータ（光信号）と共に伝送する方式がある。本実施例では、このクロック信号を利用して、基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。以下に、本実施例の動作について説明する。
【００６３】
レーザドライバ６２は、データ信号である電気信号と、クロック信号を増幅して、レーザダイオード６３に出力する。レーザダイオード６３は、電気信号に基づいて光信号を出力し、クロック信号に基づいて、クロック信号の２値の出力のそれぞれに対応する２値参照光信号を出力する。この光信号および２値参照光信号は、光ファイバ３を介してフォトダイオード２２に伝送される。フォトダイオード２２は、光信号を受光して対応する電流信号に変換し、２値参照光信号を受光して対応する２値参照電流信号に変換する。
【００６４】
２値参照電流信号は、電流電圧変換回路２１で２値参照電圧信号に変換された後、平滑化回路８０に入力される。平滑化回路８０は、２値参照電圧信号の値を時間平均して、時間平均した値を基準電圧Ｖｒｅｆとする。２値参照電圧信号の時間平均をとる周期は、その周期の間で、レーザダイオード６３の発光パワー強度が熱により大きく変動しないように定められる。本実施例では、一定の周期をもったクロック信号を用いて基準電圧Ｖｒｅｆを生成しているが、２値の出力のそれぞれを所定のデューティ比で出力する２値信号を用いて、基準電圧Ｖｒｅｆを生成することも可能である。一方、電流信号は、電流電圧変換回路２１で電圧信号に変換された後、これまでの実施例と同様に、コンパレータ２４に入力されて、基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。
【００６５】
これまで説明してきた実施例において、更に精度を高めるために、主に製造偏差により生じるレーザダイオード１２及びフォトダイオード２２の特性ばらつきを調整することが望ましい。例えば、レーザダイオード１２及びフォトダイオード２２の特性を測定し、測定結果に応じて、レーザダイオード１２の駆動電流又は受信側のゲインを、それぞれのレーザダイオード１２及びフォトダイオード２２の出力が一様となるように調整する。この特性ばらつきに基づく調整値は、例えばＥＥＰＲＯＭ又は制御回路におけるメモリ等に書き込んで、保持することができる。
【００６６】
図９は、基準電圧Ｖｒｅｆを記憶して出力する基準電圧出力回路６３の一例を示す。この基準電圧出力回路６３は、Ａ／Ｄコンバータ７１、メモリ７２、及びＤ／Ａコンバータ７３を有する。電流電圧変換回路２１で変換された基準電圧Ｖｒｅｆは、Ａ／Ｄコンバータ７１でディジタル信号に変換され、メモリ７２に記憶される。記憶された基準電圧Ｖｒｅｆ値は、Ｄ／Ａコンバータ７３でアナログ信号に変換される。アナログ信号に変換された基準電圧Ｖｒｅｆは、次の基準参照光信号が伝送されるまで、コンパレータ２４に伝送される。
【００６７】
図１０は、伝送された基準電圧Ｖｒｅｆを記憶して出力する基準電圧出力回路６３の別の例を示す。この基準電圧出力回路６３は、コンデンサ８１、及び差動アンプ８２を有するアナログメモリである。まずスイッチ６４が閉じて、基準電圧Ｖｒｅｆが伝送される。電荷がコンデンサ８１に蓄積されると、スイッチ６４が開き、基準電圧Ｖｒｅｆが差動アンプ８２からコンパレータ２４に出力される。
【００６８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６９】
【発明の効果】
以上の通りであって、この発明に依れば、レーザドライバの駆動電流の或る所定の割合に匹敵する電流値を直流基準電流として出力する基準電流源および直流基準電流により駆動されて基準参照光信号を発光する基準レーザダイオードを送信側に具備し、電流電圧変換回路により変換された直流基準電流に対応する電圧信号を基準電圧として印加されるコンパレータを具備することにより、レーザダイオードの周囲温度の変動および自己発熱量の変動、およびレーザダイオードの電源電圧の変動に起因して伝送信号の光強度が変動しても、その変動成分は差し引き相殺され、タイミング精度の悪化を防止する並列光信号伝送装置を提供することができる。
【００７０】
そして、並列光信号伝送装置において、レーザダイオードをレーザダイオードアレイにより構成することにより、レーザダイオードの自己発熱の変動に起因する特性の変動は相殺されることになり、レーザダイオードの自己発熱の変動に起因する特性の変動に関して有利である。
【００７１】
また、並列光信号伝送装置において、レーザドライバおよび基準電流源を送信側ＬＳＩ内に他の論理回路と共に一体に組み、そして、電流電圧変換回路およびコンパレータを受信側ＬＳＩ内に他の論理回路と共に一体に組むことにより外付け回路の無い高密度の実装をし、信号伝送による消費電力を大幅に削減することができると共に回路動作を高速化することができる。
【００７２】
更に、並列光信号伝送装置において、発光パワー補償回路を併用することにより、レーザダイオードの駆動電流−発光パワー特性は一層安定する。
【００７３】
また、並列光信号伝送装置において、光信号の伝送に用いる光ファイバの一本を介して、基準参照光信号が周期的に伝送されることによって、光ファイバを有効に利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例の並列光信号伝送装置を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例における光信号伝送装置を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例における光信号伝送装置を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施例における光信号伝送装置を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施例における光信号伝送装置を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施例における光信号伝送装置を示す図である。
【図７】本発明の第７の実施例における光信号伝送装置を示す図である。
【図８】本発明の第１０の実施例における光信号伝送装置を示す図である。
【図９】基準電圧出力回路６５の一例を示す図である。
【図１０】基準電圧出力回路６５の別の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 送信側ＬＳＩ
２ 受信側ＬＳＩ
３ 光ファイバ
４ 基準電流源
５ 発光パワー補償回路
１１、６２ レーザドライバ
１２、６３ レーザダイオード
１２１ 基準レーザダイオード
１３ 光コネクタ
２１ 電流電圧変換回路
２２ フォトダイオード
２３ 光コネクタ
２４ コンパレータ
５１ 補償フォトダイオード
５２ 補償電流電圧変換回路
６１、６４ スイッチ
６５ 基準電圧出力回路
７０ クロック
Ｖｒｅｆ 基準電圧[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical signal transmission device, an optical signal transmission device, and an optical signal transmission method, and in particular, an optical signal transmission device that converts a plurality of electrical signals into optical signals and transmits them collectively through an optical fiber, The present invention relates to an optical signal transmission device and an optical signal transmission method.
[0002]
[Prior art]
A conventional example will be described with reference to FIG. In FIG. 1,
[0003]
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when a signal is transmitted from the transmission-
[0005]
Here, the drive current-light emission power characteristic of the laser diode 12 is easily affected by temperature. In other words, the laser diode 12 varies in light emission power intensity due to variations in ambient temperature and variations in self-heat generation, thereby deteriorating the timing accuracy of the transmission signal. The timing accuracy also deteriorates depending on the current voltage fluctuation of the laser diode 12.
[0006]
The present invention provides a parallel optical signal transmission apparatus that solves the above-described problems of suppressing timing jitter and drift caused by power supply noise, drift, and temperature fluctuation in a parallel optical signal transmission apparatus using a laser diode and a photodiode. It is.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical signal transmission apparatus and an optical signal transmission method that can solve the above-described problems. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims. The dependent claims define further advantageous specific examples of the present invention.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, an aspect of the present invention is an optical signal transmission device including a laser driver that amplifies an electrical signal to be transmitted and a laser diode that outputs an optical signal based on the electrical signal. A reference current source that outputs a current value of a predetermined ratio of a maximum current value in the electrical signal as a reference current, and a reference laser diode that is driven by the reference current and generates a reference reference light, An optical signal transmission device is provided.
[0009]
In one aspect of this embodiment, the optical signal transmission device includes a plurality of laser drivers that output the plurality of electric signals in parallel.
[0010]
In another aspect of the present embodiment, in the optical signal transmitter, the laser diode and the reference laser diode are configured as a laser diode array.
[0011]
In still another aspect of the present embodiment, in the optical signal transmission device, the reference current source outputs a current value that is approximately a half of the maximum current value in the electrical signal as the reference current.
[0012]
In still another aspect of the present embodiment, in the optical signal transmission device, the reference laser diode always outputs the reference reference light.
[0013]
In order to solve the above problem, another aspect of the present invention is a transmitter that converts an electrical signal into an optical signal and transmits the optical signal, an optical fiber that transmits the optical signal, and the optical fiber. An optical signal transmission device comprising a receiving unit for receiving the optical signal, wherein the transmitting unit amplifies the electrical signal, and based on the electrical signal amplified by the laser driver, A laser diode that outputs an optical signal, a reference current source that outputs a current value of a predetermined ratio of the maximum current value in the electrical signal as a transmission-side reference current, and a reference reference light that is output based on the transmission-side reference current A reference laser diode that receives the optical signal transmitted by the optical fiber and converts it into a corresponding current signal; and A reference current photodiode that receives the reference reference light transmitted by the receiver and converts it into a corresponding reception-side reference current, converts the current signal into a voltage signal, and converts the reception-side reference current into a reference voltage And a comparator for comparing the voltage signal and the reference voltage. An optical signal transmission device is provided.
[0014]
In one aspect of the present embodiment, in the optical signal transmission device, the transmission unit includes a plurality of the laser drivers that output the plurality of electric signals in parallel.
[0015]
In another aspect of the present embodiment, in the optical signal transmission device, the receiving unit includes a plurality of the comparators that compare a plurality of the voltage signals with the reference voltage in parallel.
[0016]
In still another aspect of the present embodiment, in the optical signal transmission device, the laser diode and the reference laser diode are configured as a laser diode array.
[0017]
In still another aspect of the present embodiment, in the optical signal transmission device, the reference current source outputs a current value that is approximately a half of the maximum current value in the electrical signal as the reference current.
[0018]
In still another aspect of the present embodiment, in the optical signal transmission device, the reference laser diode always outputs the reference reference light.
[0019]
In still another aspect of the embodiment, in the optical signal transmission device, the transmission unit includes a transmission-side LSI that outputs the electrical signal, and the laser driver and the reference current source are included in the transmission-side LSI. Built in.
[0020]
In still another aspect of the present embodiment, in the optical signal transmission device, the reception unit includes a reception-side LSI that converts a comparison result of the comparator into an original electrical signal.
[0021]
In still another aspect of the present embodiment, in the optical signal transmission device, the current-voltage conversion circuit and the comparator are incorporated in the reception-side LSI.
[0022]
In still another aspect of the present embodiment, in the optical signal transmission device, the transmitting unit receives a part of the output light of the reference laser diode, converts it into a corresponding compensation current, and outputs the compensated photodiode And a compensation current-voltage conversion circuit that converts the compensation current output from the compensation photodiode into a compensation voltage and outputs the compensation voltage, and the light emission power compensation circuit includes the compensation current voltage. The compensation voltage output by the conversion circuit is fed back to the laser driver and the reference current source.
[0023]
In order to solve the above-described problem, still another embodiment of the present invention provides a laser driver that amplifies an electric signal to be transmitted and outputs a current value of a predetermined ratio of the maximum current value in the electric signal as a reference current. A reference current source, a laser diode that outputs an optical signal based on the electrical signal, and outputs a reference reference light based on the reference current, and the laser diode is either the laser driver or the reference current source There is provided an optical signal transmission device having a transmission side switch to be selectively connected to one side.
[0024]
In one aspect of the present embodiment, the optical signal transmission device includes a plurality of laser drivers that output the plurality of electric signals in parallel.
[0025]
In order to solve the above-described problem, still another embodiment of the present invention provides a transmitter that converts an electrical signal into an optical signal and transmits the optical signal, an optical fiber that transmits the optical signal, and the optical fiber. An optical signal transmission device comprising a receiving unit for receiving the optical signal, wherein the transmitting unit amplifies the electric signal, and a current value of a predetermined ratio of a maximum current value in the electric signal. A reference current source that outputs the reference signal as a transmission-side reference current, a laser diode that outputs the optical signal based on the electrical signal amplified by the laser driver, and outputs a reference reference light based on the transmission-side reference current And a transmission-side switch that selectively connects the laser diode to either the laser driver or the reference current source, and the receiving unit is connected to the optical fiber. Receiving the transmitted optical signal and converting it into a corresponding current signal, receiving the reference reference light and converting it into a corresponding receiving-side reference current, and converting the current signal into a voltage signal, An optical signal transmission device comprising: a current-voltage conversion circuit that converts the reception-side reference current into a reference voltage; and a comparator that compares the voltage signal and the reference voltage.
[0026]
In one aspect of the present embodiment, in the optical signal transmission device, the transmission unit includes a plurality of the laser drivers that output the plurality of electric signals in parallel.
[0027]
In another aspect of the present embodiment, in the optical signal transmission device, the receiving unit includes a plurality of the comparators that compare a plurality of the voltage signals with the reference voltage in parallel.
[0028]
In still another aspect of the present embodiment, in the optical signal transmission device, the receiving unit includes a reference voltage output circuit that applies the reference voltage to the comparator.
[0029]
In still another aspect of the present embodiment, in the optical signal transmission device, the receiving unit receives the reference voltage to the reference voltage output circuit when the current-voltage conversion circuit outputs the reference voltage. Has a side switch.
[0030]
In still another aspect of the present embodiment, in the optical signal transmission device, the transmission side switch is periodically switched to the reference current source.
[0031]
In still another aspect of the present embodiment, in the optical signal transmission device, the period in which the transmission side switch is switched to the reference current source is such that the fluctuation of the light emission power intensity of the laser diode does not increase between the periods. Determined.
[0032]
In order to solve the above-described problem, still another aspect of the present invention provides a transmission unit that converts an electrical signal into an optical signal and transmits the optical signal via the optical fiber that transmits the optical signal. A method of transmitting the optical signal to a receiving unit that receives the transmitted optical signal, the step of outputting the electrical signal at the transmitting unit, and a predetermined maximum current value in the electrical signal periodically. Outputting a current value of the ratio as a transmission-side reference current, outputting the optical signal to the optical fiber based on the electrical signal, and outputting a reference reference light to the optical fiber based on the transmission-side reference current And receiving the optical signal transmitted by the optical fiber into the corresponding current signal and receiving the reference reference light transmitted by the optical fiber at the receiving unit and corresponding receiving side. Base Converting the current signal into a voltage signal, converting the reception-side reference current into a reference voltage, and comparing the voltage signal and the reference voltage. A signal transmission method is provided.
[0033]
In one aspect of this embodiment, in the optical signal transmission method, the step of outputting the electrical signal outputs a plurality of the electrical signals in parallel.
[0034]
In order to solve the above-described problem, still another aspect of the present invention provides a transmission unit that converts an electrical signal into an optical signal and transmits the optical signal via the optical fiber that transmits the optical signal. A method of transmitting the optical signal to a receiving unit that receives the transmitted optical signal, the step of outputting the electrical signal at the transmitting unit, and a predetermined maximum current value in the electrical signal periodically. Outputting a positive current larger than a current value of a ratio of the current and a negative current smaller than a current value of a predetermined ratio of the maximum current value in the electrical signal; and outputting the optical signal based on the electrical signal to the optical fiber And outputting a positive reference light to the optical fiber based on the positive current, and outputting a negative reference light to the optical fiber based on the negative current, and transmitting the optical fiber at the receiving unit. Before An optical signal is received and converted into a corresponding current signal, the positive reference light transmitted by the optical fiber is received and converted into a corresponding positive current, and the negative reference light transmitted by the optical fiber is received Converting to a corresponding negative current, converting the current signal corresponding to the optical signal to a voltage signal, generating a reference voltage based on the positive current signal and the negative current signal, A method of transmitting an optical signal, comprising comparing the voltage signal and the reference voltage.
[0035]
In one aspect of the present embodiment, the step of outputting the electrical signal outputs a plurality of the electrical signals in parallel.
[0036]
In order to solve the above-described problem, still another embodiment of the present invention provides a transmitter that converts an electrical signal into an optical signal and transmits the optical signal, an optical fiber that transmits the optical signal, and the optical fiber. An optical signal transmission apparatus comprising a receiving unit that receives the optical signal, wherein the transmitting unit outputs a binary output to at least one of the laser driver that amplifies the electrical signal and the laser driver. A binary signal source that outputs each with a predetermined duty ratio, a laser that outputs the optical signal based on the electrical signal, and outputs a binary reference light based on each of the binary outputs A diode, and the receiver receives the optical signal transmitted by the optical fiber and converts it into a corresponding current signal, and receives the binary reference light and converts it into a corresponding binary reference current. With photodiode A current-voltage conversion circuit that converts the current signal into a voltage signal and converts the binary reference current into a binary reference voltage; and a smoothing circuit that outputs a reference voltage based on the binary reference voltage and the duty ratio And a comparator that compares the voltage signal and the reference voltage.
[0037]
In one aspect of the present embodiment, the transmission unit includes a plurality of the laser drivers that output a plurality of the electrical signals.
[0038]
In another aspect of the present embodiment, the receiving unit includes a plurality of the comparators that compare a plurality of the voltage signals with the reference voltage in parallel.
[0039]
In still another aspect of the present embodiment, the binary signal source is a clock signal source.
[0040]
The above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the claimed invention, and all combinations of features described in the embodiments are solutions of the invention. It is not always essential to the means.
[0042]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2, reference numerals common to those in FIG. 1 indicate the same members.
[0043]
A configuration for transmitting an optical signal to an optical fiber is referred to as a transmission unit, and a configuration for receiving an optical signal from the optical fiber is referred to as a reception unit. In FIG. 2, the transmission unit includes a transmission-
[0044]
Also in FIG. 2, as in FIG. 1, the output electrical signal of the
[0045]
In this embodiment, a reference current source 4 that outputs a constant current is provided on the transmission side, and a current of a predetermined ratio of the driving current of the laser driver 11, for example, a current that is 1/2 is a reference current. The light is output from the source 4 so that one reference laser diode 121 always emits light. The light generated by the reference laser diode 121 is used as a reference reference light signal. This reference reference optical signal is also transmitted through the same transmission path as the transmission path for transmitting other optical signals. That is, as the reference laser diode 121, the same laser diode as the laser diode 12 for transmitting other optical signals is similarly installed and used, and the optical connector 13, the optical fiber 3, the optical connector 23 on the receiving side, the photodiode 22. The current-voltage conversion circuit 21 also transmits all the same optical signals as those used when transmitting other optical signals. Then, the voltage signal corresponding to the DC reference current converted by the current-voltage conversion circuit 21 is converted to the reference voltage V of all the comparators 24 on the receiving side. ref Apply as
[0046]
As described above, on the transmission side, the laser diode 12 has a light emission power intensity that fluctuates due to fluctuations in the ambient temperature and fluctuations in the amount of self-heating, thereby deteriorating the timing accuracy of the transmission signal. The deterioration was also caused by fluctuations in the current voltage of the diode 12. However, in this embodiment, the same laser diode as the laser diode 12 that transmits the optical signal is similarly installed and used as the reference laser diode 121. Therefore, the reference laser diode 121 transmits the optical signal. It is affected by the variation of the ambient temperature and the variation of the self-heating amount almost the same as the laser diode 12. That is, the voltage signal applied to one input terminal and the reference voltage V applied to the other input terminal in all comparators 24 on the receiving side. ref Are affected by the same variation in ambient temperature and variation in self-heating value. Similarly, when the current voltage of the laser diode 12 fluctuates, the voltage signal applied to one input terminal and the reference voltage V applied to the other input terminal of all the comparators 24 on the receiving side. ref Are affected by fluctuations in the same power supply voltage. Accordingly, since both inputs inputted to both input terminals of the comparator 24 include the same fluctuation, fluctuations in the ambient temperature of the laser diode 12 and fluctuations in the amount of self-heating, and the power supply voltage of the laser diode 12 Even if the light intensity of the transmission signal fluctuates due to fluctuations in the above, the fluctuation components are subtracted out and timing accuracy can be prevented from deteriorating.
[0047]
Here, in order to explain the second embodiment, in the parallel optical signal transmission apparatus, the plurality of laser diodes 12 are constituted by a laser diode array. When the laser diodes 12 are constituted by an array, the elementary laser diodes are in a state in which the thermal coupling is close to each other. The fact that the thermal coupling between the elementary laser diodes is in a close state means that the self-heating of the elementary laser diodes is in a mutually conducting and canceling relationship. Variations in characteristics due to fluctuations in self-heating are also canceled out. As described above, when the plurality of laser diodes 12 are constituted by a laser diode array, it is advantageous with respect to fluctuations in characteristics caused by fluctuations in self-heating of the laser diodes.
[0048]
A third embodiment will be described with reference to FIG.
[0049]
In FIG. 3, the laser driver 11 and the reference current source 4 are integrally incorporated together with other logic circuits in a transmission-side LSI that is a logic circuit that processes a plurality of electrical signals separately. The current-voltage conversion circuit 22 and the comparator 24 are integrated together with other logic circuits in the reception-
[0050]
As described above, by integrating the laser driver 11 and the reference current source 4 together with other logic circuits in the transmission-
[0051]
A fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, a light emission power compensation circuit 5 for stabilizing the absolute value of the light emission power of the laser diode 12 is provided. The light emission power compensation circuit 5 is driven by the reference current source 4 and receives a part of the output light of the reference laser diode 121 that emits light, and converts the output current signal of the compensation photodiode 51 into a voltage signal. Compensation current-voltage conversion circuit 52 comprises an output of compensation current-voltage conversion circuit 52 that is fed back to each laser driver 11 and reference current source 4, and the output power of laser diode 12 is controlled by controlling these output currents to be absolute. Stabilize the value.
[0052]
By using the light emission power compensation circuit 5 together, the drive current-light emission power characteristic of the laser diode 12 is further stabilized.
[0053]
A fifth embodiment will be described with reference to FIG. In the fifth embodiment, the reference reference optical signal is periodically transmitted by the optical fiber 3 used for transmitting the optical signal. As illustrated, the transmission-
[0054]
In the transmission-
[0055]
As described above, the light emission power intensity of the laser diode fluctuates due to fluctuations in the ambient temperature and fluctuations in the amount of self-heating. This fluctuation of the light emission power intensity deteriorates the timing accuracy of the transmission signal. Therefore, the period for transmitting the reference reference light signal needs to be determined so that the fluctuation of the light emission power intensity of the laser diode 12 does not increase during the period. For example, the switch 61 is connected to the reference current source 4 at a cycle of once every several seconds, and the reference reference optical signal is transmitted by the optical fiber 3 once every few seconds. The reference reference light signal may be transmitted with a longer period or a shorter period depending on the situation. When the switch 61 is connected to the laser driver 62, the laser diode 63 outputs an optical signal in the same manner as the other laser diodes 12. In the reception-
[0056]
The switch 64 selects the reference
[0057]
A sixth embodiment will be described with reference to FIG. In the sixth embodiment, the reference current source 4 and the switch 61 in FIG. 5 are omitted, and the laser driver 62 is controlled by a control unit (not shown) of the
[0058]
A seventh embodiment will be described with reference to FIG. In the seventh embodiment, a reference current source 4, switches 61 and 64, and a reference
[0059]
Further, in the eighth embodiment, the reference current source 4 and the switch 61 shown in FIG. 7 are omitted, and the laser driver 62 is controlled by a control unit (not shown) of the
[0060]
In the ninth embodiment, in the configuration shown in FIG. 6, the laser driver 62 periodically outputs a positive current larger than that and a negative current smaller than that based on the reference current value. . This period is determined so that the light emission power intensity of the laser diode 63 does not fluctuate greatly due to heat during the period. The absolute value of the difference between the positive current value and the reference current value is preferably equal to the absolute value of the difference between the negative current value and the reference current value. The laser diode 63 outputs a positive reference light signal to the optical fiber 3 based on the positive current, and outputs a negative reference light signal to the optical fiber 3 based on the negative current.
[0061]
The photodiode 22 receives the positive reference light signal and converts it into a corresponding positive current signal, and receives the negative reference light signal and converts it into a corresponding negative current signal. Then, the current-voltage conversion circuit 21 converts the positive current signal into a corresponding positive voltage signal, and converts the negative current signal into a corresponding negative voltage signal. Then, the reference
[0062]
A tenth embodiment will be described with reference to FIG. In the tenth embodiment, a clock 70 is connected to the laser driver 62 and the reference voltage V ref As a means for generating, a smoothing circuit 80 is provided in the reception-
[0063]
The laser driver 62 amplifies the electrical signal, which is a data signal, and the clock signal, and outputs the amplified signal to the laser diode 63. The laser diode 63 outputs an optical signal based on the electrical signal, and outputs a binary reference optical signal corresponding to each of the binary outputs of the clock signal based on the clock signal. The optical signal and the binary reference optical signal are transmitted to the photodiode 22 through the optical fiber 3. The photodiode 22 receives an optical signal and converts it into a corresponding current signal, and receives a binary reference light signal and converts it into a corresponding binary reference current signal.
[0064]
The binary reference current signal is converted into a binary reference voltage signal by the current / voltage conversion circuit 21 and then input to the smoothing circuit 80. The smoothing circuit 80 averages the values of the binary reference voltage signal over time, and uses the time averaged value as the reference voltage V ref And The period for taking the time average of the binary reference voltage signal is determined so that the light emission power intensity of the laser diode 63 does not vary greatly due to heat during the period. In the present embodiment, a reference voltage V using a clock signal having a constant period. ref Is generated using a binary signal that outputs each of the binary outputs at a predetermined duty ratio. ref Can also be generated. On the other hand, the current signal is converted into a voltage signal by the current-voltage conversion circuit 21 and then input to the comparator 24 in the same manner as in the previous embodiments, so that the reference voltage V ref Compared with
[0065]
In the embodiments described so far, it is desirable to adjust the characteristic variations of the laser diode 12 and the photodiode 22 mainly caused by the manufacturing deviation in order to further improve the accuracy. For example, the characteristics of the laser diode 12 and the photodiode 22 are measured, and the drive current of the laser diode 12 or the gain on the receiving side is made uniform according to the measurement result, and the outputs of the laser diode 12 and the photodiode 22 become uniform. Adjust as follows. The adjustment value based on this characteristic variation can be written and held in, for example, an EEPROM or a memory in a control circuit.
[0066]
FIG. 9 shows the reference voltage V ref An example of the reference voltage output circuit 63 that stores and outputs the signal is shown. The reference voltage output circuit 63 includes an A /
[0067]
FIG. 10 shows the transmitted reference voltage V ref Another example of the reference voltage output circuit 63 that stores and outputs the signal is shown. The reference voltage output circuit 63 is an analog memory having a
[0068]
As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a reference current source that outputs, as a DC reference current, a current value comparable to a predetermined ratio of the driving current of the laser driver and a reference reference driven by the DC reference current. A reference laser diode that emits an optical signal is provided on the transmission side, and a comparator that is applied with a voltage signal corresponding to the DC reference current converted by the current-voltage conversion circuit as a reference voltage is provided. Even if the light intensity of the transmission signal fluctuates due to fluctuations in power, fluctuations in the amount of self-heating, and fluctuations in the power supply voltage of the laser diode, the fluctuation components are subtracted out and the parallel optical signal prevents deterioration in timing accuracy A transmission apparatus can be provided.
[0070]
In the parallel optical signal transmission device, by configuring the laser diode with a laser diode array, fluctuations in characteristics caused by fluctuations in the self-heating of the laser diodes are canceled out, and fluctuations in the self-heating of the laser diodes are eliminated. This is advantageous with respect to the resulting variation in properties.
[0071]
In the parallel optical signal transmission apparatus, the laser driver and the reference current source are integrated with the other logic circuit in the transmission side LSI, and the current-voltage conversion circuit and the comparator are integrated with the other logic circuit in the reception side LSI. As a result, it is possible to achieve high-density mounting without an external circuit, greatly reduce power consumption due to signal transmission, and speed up the circuit operation.
[0072]
Furthermore, in the parallel optical signal transmission device, the driving current-light emission power characteristic of the laser diode is further stabilized by using the light emission power compensation circuit together.
[0073]
Further, in the parallel optical signal transmission device, the optical fiber can be effectively used by periodically transmitting the reference reference optical signal through one optical fiber used for transmitting the optical signal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional parallel optical signal transmission apparatus.
FIG. 2 is a diagram illustrating an optical signal transmission apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an optical signal transmission apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating an optical signal transmission apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an optical signal transmission apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an optical signal transmission apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an optical signal transmission apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an optical signal transmission apparatus according to a tenth embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating an example of a reference
10 is a diagram illustrating another example of the reference
[Explanation of symbols]
1 Transmitting LSI
2 Receiver LSI
3 Optical fiber
4 Reference current source
5 Light emission power compensation circuit
11, 62 Laser driver
12, 63 Laser diode
121 Reference laser diode
13 Optical connector
21 Current-voltage conversion circuit
22 Photodiode
23 Optical connector
24 Comparator
51 Compensated photodiode
52 Compensation current voltage conversion circuit
61, 64 switches
65 Reference voltage output circuit
70 clock
V ref Reference voltage
Claims (12)
前記電気信号における最大電流値の所定の割合の電流値を基準電流として出力する基準電流源と、
前記基準電流により駆動されて基準参照光を生成する基準レーザダイオードと、
前記基準レーザダイオードの出力光の一部を受光して、対応する補償電流に変換して出力する補償フォトダイオードと、前記補償フォトダイオードにより出力された前記補償電流を、補償電圧に変換して出力する補償電流電圧変換回路とを有し、前記補償電流電圧変換回路により出力された前記補償電圧を、前記レーザドライバおよび前記基準電流源に帰還する発光パワー補償回路と
を備える光信号送信装置。An optical signal transmitter comprising: a laser driver that amplifies an electrical signal to be transmitted; and an optical signal laser diode that outputs an optical signal based on the electrical signal,
A reference current source that outputs a current value of a predetermined ratio of the maximum current value in the electrical signal as a reference current;
A reference laser diode driven by the reference current to generate a reference reference light;
A part of the output light of the reference laser diode is received, converted into a corresponding compensation current and output, and the compensation current output by the compensation photodiode is converted into a compensation voltage and output. And an emission power compensation circuit that feeds back the compensation voltage output by the compensation current-voltage conversion circuit to the laser driver and the reference current source.
請求項１に記載の光信号送信装置。The optical signal transmission device according to claim 1, further comprising a plurality of the laser drivers that output the plurality of electric signals in parallel.
請求項１又は２に記載の光信号送信装置。The optical signal transmitter according to claim 1, wherein the optical signal laser diode and the reference laser diode are configured as a laser diode array.
請求項１から３のいずれかに記載の光信号送信装置。4. The optical signal transmission device according to claim 1, wherein the reference current source outputs a current value that is approximately a half of a maximum current value in the electrical signal as the reference current. 5.
請求項１から４のいずれかに記載の光信号送信装置。The optical signal transmission device according to claim 1, wherein the reference laser diode always outputs the reference reference light.
請求項１から５のいずれかに記載の光信号送信装置。6. The optical signal transmission device according to claim 1, further comprising a transmission-side LSI that outputs the electrical signal, wherein the laser driver and the reference current source are incorporated in the transmission-side LSI.
前記受信部が、
前記光ファイバにより伝送された前記光信号を受光して、対応する電流信号に変換する電流信号用フォトダイオードと、
前記光ファイバにより伝送された前記基準参照光を受光して、対応する受信側基準電流に変換する基準電流用フォトダイオードと、
前記電流信号を電圧信号に変換し、前記受信側基準電流を基準電圧に変換する電流電圧変換回路と、
前記電圧信号および前記基準電圧を比較するコンパレータと
を有する光信号伝送装置。7. An optical signal transmission apparatus comprising: the optical signal transmission apparatus according to claim 1; an optical fiber that transmits the optical signal; and a reception unit that receives the optical signal transmitted by the optical fiber. Because
The receiver is
A current signal photodiode that receives the optical signal transmitted by the optical fiber and converts it into a corresponding current signal;
A reference current photodiode that receives the reference light transmitted by the optical fiber and converts the reference light into a corresponding reception-side reference current;
A current-voltage conversion circuit that converts the current signal into a voltage signal and converts the reception-side reference current into a reference voltage;
An optical signal transmission device comprising a comparator for comparing the voltage signal and the reference voltage.
請求項７に記載の光信号伝送装置。The optical signal transmission device according to claim 7, wherein the reception unit includes a plurality of the comparators that compare the plurality of voltage signals with the reference voltage in parallel.
請求項７または８に記載の光信号伝送装置。The optical signal transmission device according to claim 7, wherein the reception unit includes a reception-side LSI that converts a comparison result of the comparator into an original electrical signal.
請求項９に記載の光信号伝送装置。The optical signal transmission device according to claim 9, wherein the current-voltage conversion circuit and the comparator are incorporated in the reception-side LSI.
前記送信部において、
前記電気信号を出力する電気信号出力段階と、
レーザドライバで、前記電気信号を増幅する段階と、
前記電気信号に基づいて、前記光信号を前記光ファイバに出力する段階と、
基準電流源で、前記電気信号における最大電流値の所定の割合の電流値を、送信側基準電流として出力する送信側基準電流出力段階と、
前記送信側基準電流に基づいて基準参照光を生成する段階と、
前記基準参照光を前記光ファイバに出力する段階と、
前記基準参照光の一部を受光して、対応する補償電流に変換して出力する段階と、
出力された前記補償電流を、補償電圧に変換して出力する段階と、
出力された前記補償電圧を、前記レーザドライバおよび前記基準電流源に帰還する段階と
を有し、
前記受信部において、
前記光ファイバにより伝送された前記光信号を受光して、対応する電流信号に変換する段階と、
前記光ファイバにより伝送された前記基準参照光を受光して、対応する受信側基準電流に変換する段階と、
前記電流信号を電圧信号に変換し、前記受信側基準電流を基準電圧に変換する段階と、
前記電圧信号および前記基準電圧を比較する比較段階と
を有する光信号伝送方法。A method of transmitting the optical signal from a transmitting unit that converts an electrical signal into an optical signal and transmitting the optical signal to a receiving unit that receives the optical signal transmitted by the optical fiber via an optical fiber that transmits the optical signal Because
In the transmitter,
An electrical signal output stage for outputting the electrical signal;
Amplifying the electrical signal with a laser driver;
Outputting the optical signal to the optical fiber based on the electrical signal;
A reference current source, a transmission side reference current output stage for outputting a current value of a predetermined ratio of the maximum current value in the electrical signal as a transmission side reference current;
Generating a reference reference light based on the transmission-side reference current;
Outputting the reference reference light to the optical fiber;
Receiving a part of the standard reference light, converting it into a corresponding compensation current and outputting it;
Converting the output compensation current into a compensation voltage and outputting the compensation voltage;
Returning the outputted compensation voltage to the laser driver and the reference current source,
In the receiving unit,
Receiving the optical signal transmitted by the optical fiber and converting it to a corresponding current signal;
Receiving the reference reference light transmitted by the optical fiber and converting it to a corresponding receiving-side reference current;
Converting the current signal into a voltage signal and converting the receiving-side reference current into a reference voltage;
And a comparison step of comparing the voltage signal and the reference voltage.
請求項１１に記載の光信号伝送方法。12. The optical signal transmission method according to claim 11 , wherein in the electrical signal output step, a plurality of the electrical signals are output in parallel.
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