DE2543570C3 - Circuit arrangement for modulating a semiconductor injection laser - Google Patents
Circuit arrangement for modulating a semiconductor injection laserInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schaltungsanordnungen ziLt Modulation eines Halbleiter-Injektionslasers, der mit einer binär codierten Nachricht entsprechenden Stromimpulsen ansteuerbar ist und der im Kollektorkreis eines Transistors liegt, in dessen Basiskreis eine Modulationssignalquelle und in dessen Emitterkreis ein erster Widerstand angeordnet istThe present invention relates to circuit arrangements for modulating a semiconductor injection laser, the corresponding current pulses can be controlled with a binary coded message and the lies in the collector circuit of a transistor, in whose base circuit a modulation signal source and in whose Emitter circuit a first resistor is arranged
Bekanntlich lassen sich Halbleiter-Injektionslaser besonders leicht Ober den Betriebsstrom modulieren. So kann nach Maßgabe einer zu übertragenden, in binär codierter Form vorliegenden Signalfolge ein Halbleiter-Injektionslaser mit entsprechend codierten Stromimpulsen derart angesteuert werden, daß bei Vorliegen eines den Schwellenwert übersteigenden Stromimpulses am Eingang des Halbleiter-Injektionslasers am Ausgang des Injektionslasers ein optisches Signal ausgesandt wird, während beim NichtVorhandensein eines Ansteuerstromimpulses am Ausgang des Lasers auch keine Strahlung abgegeben wird.It is known that semiconductor injection lasers can be modulated particularly easily using the operating current. So can be a semiconductor injection laser according to a signal sequence that is to be transmitted and is present in binary coded form can be controlled with appropriately coded current pulses that if present a current pulse exceeding the threshold value at the input of the semiconductor injection laser on The output of the injection laser emits an optical signal, while in the absence of it a control current pulse at the output of the laser no radiation is emitted.
Bei der digitalen Modulation eines Injektionslasers mit Hilfe von codierten Stromimpulsen wurde jedoch beobachtet, daß die optischen Ausgangsimpulse in Abhängigkeit vom Datenfluß verschieden große Amplituden aufweisen. So ist ein nach einer »0« ( = kein Stromimpuls am Lasereingang) kommendes »1«-Ausgangssignal kleiner, als wenn unmittelbar zuvor durch Anlegen eines Stromimpulses an den Lasereingang eine »1« moduliert wurde.In the case of the digital modulation of an injection laser with the aid of coded current pulses, however, observed that the optical output pulses have different amplitudes depending on the data flow exhibit. After a »0« (= no current pulse at the laser input) there is a »1« output signal smaller than if a current pulse was applied to the laser input immediately beforehand "1" was modulated.
Dieser Effekt, der als »Muster-Effekt« oder »patterneffect« bezeichnet wird, tritt vor allem bei der Modulation eines Halbleiterlasers ohne Vorstrom in Erscheinung. Durch einen Vorstrom in Flußrichtung der Halbleiterlaserdiode, der den Laser bis kurz unterhalb der Laserschwelle anregt, könnte der Muster-Effekt bei der Modulation eines Halbleiterlasers verringert werden. Der Betrieb eines Halbleiterlasers mit einem derartigen Vorstrom ist jedoch im Interesse einer hohen Lebensdauer nicht erwünscht.This effect, which is referred to as the "pattern effect", occurs primarily with the Modulation of a semiconductor laser without bias current in appearance. By a forward current in the direction of flow of the Semiconductor laser diode, which excites the laser to just below the laser threshold, could contribute to the pattern effect the modulation of a semiconductor laser can be reduced. The operation of a semiconductor laser with a However, such a bias current is not desirable in the interests of a long service life.
Die infolge des »Muster-Effektes« auftretenden optischen Ausgangssignale unterschiedlicher Amplitude erweisen sich insbesondere dann als nachteilig, wenn ein derartiger Halbleiter-Injektionslaser als Lichtsender in einem optischen Nachrichtenübertragungssystem eingesetzt werden soll, in dem möglichst konstant bleibende Pegelverhältnisse gefordert werden.The optical output signals of different amplitudes that occur as a result of the "pattern effect" prove to be particularly disadvantageous when such a semiconductor injection laser is used as a light transmitter in an optical communication system is to be used in which as constant as possible permanent level ratios are required.
Zur Vermeidung der nachteiligen Folgen des »Muster-Effekts« bei der Modulation eines Halbleiter-Injektionslasers wurden schon aufwendige Schaltungsanordnungen vorgeschlagen (DE-OS 23 56 096 und DE-OS 24 14 850).To avoid the negative consequences of the "pattern effect" when modulating a semiconductor injection laser Complex circuit arrangements have already been proposed (DE-OS 23 56 096 and DE-OS 24 14 850).
Gemäß dem in der DE-OS 23 56 096 enthaltenen Vorschlag wird der Modulationssignalquelle eine Diskriminatoreinrichtung nachgeschaltet und wird un-According to the proposal contained in DE-OS 23 56 096, the modulation signal source is a Discriminator device connected downstream and is un-
ter Verwendung des Ausgangssignals dieser Diskriminatoreinrichtung mit Hufe einer Impulswellenform-Modulationseinricbtung die Breite und/oder Amplitude des Modulationsimpalses verändert In der DE-OS 2414 850 wird vorgeschlagen, in Abhängigkeit von der Aufeinanderfolge von Modulatiqnsimpulsen einen Kombinationsimpuls zu erzeugen und den Halbleiterlaser mit einem dem Modulationsimpuls fiberlagerten Kombinationsimpuls zu beaufschlagen.using the output signal of this discriminator device with a pulse waveform modulation device the width and / or amplitude of the modulation pulse changed In the DE-OS 2414 850 is suggested depending on the Sequence of Modulatiqnsimpulsen to generate a combination pulse and the semiconductor laser to apply a combination pulse superimposed on the modulation pulse.
Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, Schaltungsanordnungen der eingangs genannten Art anzugeben, welche es gestatten, die nachteiligen Folgen des »Muster-Effektes« mit wesentlich weniger Aufwand und damit kostengünstiger zu vermeiden.The invention is based on the object of specifying circuit arrangements of the type mentioned above, which allow the adverse consequences of the "pattern effect" with significantly less effort and therefore cheaper to avoid.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Emitterkreis des Transistors eine ÄC-Kombination vorgesehen ist, welche aus einer Reihenschaltung des ersten Widerstandes und eines zweiten Widerstandes, dem eine Kapazität parallel geschähet ist, besteht, wobei die sich aus dem Produkt des ersten Widerstandes und der Kapazität ergebende Zeitkonstante kleiner gewählt ist als die sich aus dem Produkt des zweiten Widerstandes und der Kapazität ergebende Zeitkonstante. According to the invention, this object is achieved in that an AC combination is provided in the emitter circuit of the transistor is provided, which consists of a series connection of the first resistor and a second resistor, which has a parallel capacity, where the time constant resulting from the product of the first resistance and the capacitance is smaller is chosen as the time constant resulting from the product of the second resistance and the capacitance.
Ebenfalls wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Modulationssignalquelle mit der Basis des ersten Transistors und eines zweiten Transistors verbunden ist, daß ein im Emitterkreis des zweiten Transistors liegender zweiter Widerstand und eine mit diesem Widerstand verbundenen ÄC-Kombination im Emitterkreis des ersten Transistors vorgesehen ist, welche aus einer Reihenschaltung des ersten Widerstandes und eines dritten Widerstandes, dem eine erste Kapazität parallel gescialtet ist, besteht, und wobei die sich aus dem Produkt des ersten Widerstan- r> des und der ersten Kapazität ergebende Zeitkonstante kleiner gewählt ist, als die sich aus dem Produkt des dritten Widerstandes und der ersten Kapazität ergebende Zeitkonstante, daß zwischen dem im Emitterkreis des zweiten Transistors liegenden zweiten Widerstand und der ÄC-Kombination ein Abgriff vorgesehen ist, der mit dem Basiskreis eines dritten Transistors verbunden ist, daß im Basiskreis des dritten Transistors eine Speicherschaltdiode vorgesehen ist, die derart gepolt ist, daß sie bei negativer Eingangsspannung über den zweiten Transistor aufgeladen wird und bei einem positiven Eingangsimpuls über die RC- Kombination und den ersten Transistor entladen wird und daß der Speicherschaltdiode eine zweite Kapazität parallel geschaltet ist, die einen Kurzschluß für den positiven « Impuls bildet, der beim Umschalten der Speicherschaltdiode in den Sperrzustand durch die Induktivität in Verbindung mit der Sperrschichtkapazität in der Speicherschaltdiode erzeugt wird.This object is also achieved according to the invention in that the modulation signal source is connected to the base of the first transistor and a second transistor, that a second resistor in the emitter circuit of the second transistor and a C combination connected to this resistor is provided in the emitter circuit of the first transistor , which consists of a series connection of the first resistor and a third resistor to which a first capacitance is connected in parallel, and wherein the time constant resulting from the product of the first resistance and the first capacitance is selected to be smaller than that Time constant resulting from the product of the third resistance and the first capacitance, that between the second resistor located in the emitter circuit of the second transistor and the ÄC combination, a tap is provided which is connected to the base circuit of a third transistor, that in the base circuit of the third transistor one memory switching diode is provided, which is polarized such that it is charged with a negative input voltage via the second transistor and is discharged with a positive input pulse via the RC combination and the first transistor and that the memory switching diode is connected in parallel with a second capacitance that has a short circuit for the positive «pulse that is generated when the memory switching diode is switched to the blocking state by the inductance in connection with the junction capacitance in the memory switching diode.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß ein einer logischen »Null« folgender, einer logischen »Eins« entsprechender Stromimpuls am Eingang des Halbleiter-Injektionslasers zu einem ebenso großen optischen Signal am Ausgang des Halbleiter-Injektionslasers führt, als wenn der einer logischen »Eins« entsprechen- t>o de Stromimpuls auf ei" en vorhergehenden einer weiteren logischen »Eins« entsprechenden Stromimpuls folgt.The invention achieves that a logical "one" following a logical "zero" corresponding current pulse at the input of the semiconductor injection laser to an equally large optical The signal at the output of the semiconductor injection laser leads as if it corresponds to a logical "one" - t> o The current pulse on a preceding current pulse corresponding to a further logical "one" follows.
AusführungsbeispielA der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die F i g. 1 bis 4 näher erläutert.Embodiment A of the invention will be described below with reference to FIG. 1 to 4 explained in more detail.
In der Schaltung nai-h Fig. 1 wird ein Halbleiter-Injektionslaser 1 im Kollektorkreis eines Transistors T von Stromimpulsen einer Modulationssignalquelle 2 angesteuert Im Emitterkreis des Transistors Γ ist eine aus Ru Ri und C bestehende ÄC-Kombination angeordnet Ist C entladen, so steigt bei einem, einer logischen »1« entsprechenden -Stromimpuls die Spannung u\ mit der ZeitkonstanteIn the circuit nai-h Fig. 1, a semiconductor injection laser 1 is of current pulses of a modulating signal source 2 is driven in the collector circuit of a transistor T in the emitter circuit of the transistor Γ a consisting of Ru Ri and C AEC combination is arranged C discharged, rises in a current pulse corresponding to a logical "1" generates the voltage u \ with the time constant
T1=T 1 =
R1R2 R1 + R R 1 R 2 R 1 + R
bis zum Impulsende exponentiell an; danach wird C über R2 mit der Zeitkonstante T2 > T1 exponentially up to the end of the pulse; thereafter, C becomes> T 1 via R 2 with the time constant T 2
= C R2 = CR 2
nur geringfügig entladen, so daß C von einem unmittelbar folgenden Impuls weiter als vom vor hergehenden aufgeladen wird, bis sich schließlich ein Gleichgewichtszustand einstelltdischarged only slightly, so that C is further charged by an immediately following pulse than the previous one, until a state of equilibrium is finally established
Für den den Halbleiter-Injektionslaser 1 durchfließenden Modulationsstrom gilt näherungsweiseThe following applies approximately to the modulation current flowing through the semiconductor injection laser 1
ujt) -0,7V - ujt) -0.7V -
In Fig.2a ist der zeitliche Verlauf der von der Modulationssignalquelle 2 abgegebener Signalfolge dargestellt, die nach Maßgabe einer zu übertragenden Nachricht binär codiert istIn Fig.2a the time course of the Modulation signal source 2 output signal sequence shown, which is to be transmitted in accordance with a Message is binary coded
Fi g. 2b zeigt den sich an der Kapazität C bzw. dem Widerstand R2 ergebenden Spannungsverlauf u\(t), während in Fig.2c der zeitliche Verlauf des den Halbleiter-Injektionslaser 1 durchfließenden Modulationsstroms /ft)dargestellt istFi g. FIG. 2b shows the voltage curve u \ (t) resulting across the capacitance C or the resistor R2 , while FIG. 2c shows the time curve of the modulation current / ft) flowing through the semiconductor injection laser 1
Aus F i g. 2c ist ersichtlich, daß der Modulationsstrom bei einer vorangegangenen »0« größer ist als bei einer vorangegangenen »1«. Folgen nach einigen Einsern wieder eine oder mehrere Nullen, so sinkt die Kondensatorspannung u\(t) weiter ab, und die nächste »1« liefert einen größeren Stromimpuls. Mit einer derartigen Vorentzerrung des Modulationsstroms wird erreicht daß eine »1« nach einer »0« zu einem ebenso großen optischen Ausgangssignal führt, als wenn vorher bereits eine »1« moduliert wurde.From Fig. 2c it can be seen that the modulation current is greater with a preceding "0" than with a preceding "1". If one or more zeros follow after a few ones, the capacitor voltage u \ (t) drops further, and the next "1" supplies a larger current pulse. With such a pre-equalization of the modulation current it is achieved that a "1" after a "0" leads to an optical output signal which is just as large as if a "1" had already been modulated before.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung (F i g. 3) wird in den Impulspausen eine Speicherschaltdiode D über eine Induktivität L mit dem Strom / aufgeladen. Die ÄC-Kombination A1, R2 und C liefert mit dem Transistor Γ vom Datenfluß abhängige Stromimpulse zur Entladung der Speicherschaltdiode. Sobald die Speicherschaltdiode in den Sperrzustand schaltet, erzeugt die Induktivität L mit der Sperrschichtkapazität von D einen kurzen negativen Impuls mit einer Amplitude, die zum Entladestrom proportional ist. Der Kondensator C soll für diesen Impuls einen Kurzschluß bilden. Über einen weiteren Vorwiderstand Rz wird der Injektionslaser 1 mit den vorentzerrten Impulsen moduliert. Diese Schaltungsanordnung bietet den Vorteil, daß mit der Speicherschaltdiode D wesentlich kürzere Impulse erzeugt werden können, als es die Schaltzeiten des Transistors Tzuließen. Mit deren kürzeren Impulsen kann der Haltleiter-Injektionslaser 1 wirkungsvoller angesteuert werden.In a further exemplary embodiment of a circuit arrangement (FIG. 3), a storage switching diode D is charged with the current / via an inductance L in the pulse pauses. The C combination A 1 , R 2 and C supplies with the transistor Γ of the data flow dependent current pulses for discharging the memory switching diode. As soon as the storage switching diode switches to the blocking state, the inductance L with the junction capacitance of D generates a short negative pulse with an amplitude that is proportional to the discharge current. The capacitor C should form a short circuit for this pulse. The injection laser 1 is modulated with the pre-equalized pulses via a further series resistor Rz. This circuit arrangement offers the advantage that the memory switching diode D can generate considerably shorter pulses than the switching times of the transistor T allow. The semiconductor injection laser 1 can be controlled more effectively with their shorter pulses.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung (F i g. 4) wird eine Speicherschaltdiode D bei negativer Eingangsspannung über einen weiteren Transistor Ti aufgeladen und bei einem positiven Eingangsimpuls über die zuvor beschriebene ÄC-Schaltung und den Transistor T1 entladen.In a further exemplary embodiment of a circuit arrangement (FIG. 4), a memory switching diode D is charged via a further transistor Ti when the input voltage is negative and discharged via the previously described AC circuit and transistor T 1 when there is a positive input pulse.
Die Speicherschaltdiode D ist so gepolt, daß beim Abreißen des Entladestromes positive Spannungsimpulse entstehen. Diese werden von eimern Transistor T3 in Stromimpulse umgewandelt und dem Injektionslaser zugeführt Durch die Impulsformung mit einer Speicherschaltdiode bleibt die Form der Modulationsimpulse erhalten. Die Impulsamplitude der Modulationsimpulse jedoch wird in Abhängigkeit vom Bitmuster soThe memory switching diode D is polarized in such a way that positive voltage pulses arise when the discharge current is torn off. These are converted into current pulses by buckets of transistor T 3 and fed to the injection laser. The shape of the modulation pulses is retained by the pulse shaping with a memory switching diode. The pulse amplitude of the modulation pulses, however, becomes so depending on the bit pattern gesteuert, daß die optischen Ausgangsimpulse de Injektionslasers konstante Amplitude haben.controlled so that the optical output pulses de injection laser have constant amplitude.
Durch Verwendung eines weiteren Transistors 7 anstelle der Stromquelle / aus Fig.3 wird de Leistungsverbrauch der Schaltungsanordnung redu ziert, da der Ladestrom zur Aufladung der Speicher schaltdiode D im Gegensatz zur Schaltungsanordnunj von F i g. 3 nur während des Ladungsvorgangs fließt.By using a further transistor 7 instead of the current source / from FIG. 3, the power consumption of the circuit arrangement is reduced, since the charging current for charging the memory switching diode D, in contrast to the circuit arrangement of FIG. 3 only flows during the charging process.
Claims (3)
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Publications (3)
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DE2543570A1 DE2543570A1 (en) | 1977-04-07 |
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5309458A (en) * | 1992-03-02 | 1994-05-03 | Ecrm Trust | Method and apparatus for stabilizing laser diode energy output |
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1975
- 1975-09-30 DE DE19752543570 patent/DE2543570C3/en not_active Expired
Also Published As
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