DE2730056A1

DE2730056A1 - Regler fuer einen lichtsender

Info

Publication number: DE2730056A1
Application number: DE19772730056
Authority: DE
Inventors: Stortford Bishops; Richard John Catchpole; Richard Edward Epworth
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1977-07-02
Filing date: 1977-07-02
Publication date: 1979-01-18

Description

Regler fUr einen Lichtsender
Die Erfindung bezieht sich auf einen Regler für einen Lichtsender mit einer Laserdiode, dem von einem optischen Detektor ein Teil des ausgestrahlten Lichtes als Maß fur den Istwert zugeführt wird.
Für schnelle optische Verbindungsstrecken ist der GaAs Laser im Dauerstrichbetrieb eine ausgezeichnete Lichtquelle, da er unterhalb einer bestimmten Schwelle gemäß seiner Charakteristik nur eine sehr geringe spontane Emission aufweist. Die Modulation dieser Laser geschieht derart, daß die Laserdiode durch einen Strom bis zur Emissionsschwelle vorgespannt wird und dann der Modulationsstrom zugeführt wird. Die Emissionsschwelle ist aber von der Temperatur und dem Alter der Laserdiode abhängig und verschiedene Laserdioden weisen untereinander unterschiedlich hohe Schwellen auf. Bei einer festen Einstellung der Schwelle bewirkt ein Absinken der tatshiichen Schwelle der Laserdiode eine Einschaltverzögerung und eine Erhöhung kann sogar zur Zerstörung des Lasers führen.
Der ideale Laser sollte ein normalisiertes optisches Ausgangssignal für einen standardisierten elektrischen Eingangspegel liefern,unabhSngig von der Temperatur, dem Alter und der jeweiligen Laserdiode. Dies kann mit einer optischen Rückführung erreicht werden. Dabei ist es so, daß ein Teil des ausgesendeten Lichtes abgezweigt und mit einem vorgegebenen Wert verglichen werden muß, um ein Signal zum Nachstellen der elektrischen Lingangswerte des Lasers zu erhalten.Die LichtentnsQime kann sowohl vom ausgesendeten Lichtstrahl als auch vom rückwärtigen Teil des Lasers, der hierzu an dieser Stelle dann ein Fenster aufweisen muß, entnommen werden.
E8 ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Regler für einen Lichtsender mit einer Laserdiode anzugeben, der die Ausgangsleistung und die Emissionsschwelle der Laserdiode immer auf einen optimalen Wert hält. Die T,6-sung dieser Aufgabe geschieht mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln. Ausgestaltungen und Weiterbildungen können den Unteransprüchen entnommen werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen von Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführung einen Reglers; Fig. 2 eine zweite Ausführungsform und Fig. 3 eine dritte Ausführungsform.
In Fig. 1 ist eine Fotodiode 1 vorhanden, die einen Teil des von einer nicht dargestellten Laserdiode in einem Laser ausgesendeten Licht empfflngt und deren elektrisches Ausgangssignal einen breitbandigen Gleichstromverstärker 2 steuert. An den Ausgang des Gleichstromverstärkeres sind zwei entgegengesetzt gepolte Dioden 3 und 6 parallel angeschlossen. Die Dioden 3 und 6 werden über Widerstände 4 durch eine Gleichspannung +V von einem Vorstrom durchflossen. Die Diode 3 sreist einen Lade- kondensator 5, so daß ein Signal Pl entsteht, das dem Pegel der maximalen Modulation entspricht, entsprechend einer logischen Eins (Wenn die Modulation so durchgeführt wird, daß die logische Eins der maximalen und die logische Null der minimalen Modulation an der l'missionsschwelle entspricht). Die Diode 6 speist einen Ladekondensator 7, so daß ein Signal Po entsteht, das dem Pegel der minimalen Modulation entspricht. In einem Differenzverstärker 9 wird das Signal ro vom Signal P1 subtrahiert, indem die Signale auf den invertierenden bzw. nichtinventierenden Eingang gelegt werden. Das Signal am Ausgang des Differenzverstarkers 9 stellt dann das der Modulationstiefe der Laserdiode entsprechende Signal PM dar. Das Signal PM wird an einen Eingang eines Komparators 10 und ein Modulationsrefernzsignal FM (ref) - das der gewünschten Modulationstiefe entspricht -, wird an einen anderen Eingang des Komparators 10 angelegt.
Das. Äusgangssinai des Komparators vorhandene Modulationsfehlersignal wird zurück auf den Modulationsschaltkreis gegeben, um den Modulationsstrom zu erhöhen oder zu erniedrigen, je nachdem wie es erforderlich ist, um den Laser auf seine vorbestimmte Leistung zu halten.
In gleicher Weise wird das Signal Po in einem Komparator 11 mit einem Referenzschwellenwert Po(ref) verglichen. Der Referenzschwellenwert Po(ref) stellt die gewünschte Emissionsschwelle dar an dem die Modulation einsetzt.
Das Schwellenfehlersignal am Ausgang des Komparators 11 wird zurück auf den Laser geführt, um die Vorspannung der Laserdiode auf die Emissionsschwelle einzustellen.
Der Vorteil dieses Regelsystemes ist es, daß relativ langsame Fotodioden und Verstrker benutzt werden können., wenn das binäre Modulationssignal lange Serien von logischen Einsen oder Nullen aufweist.
In Fig. 2 ist dargestellt, daß eine Fotodiode 20 zwei Verstärker 21 und 23 speist. Der Verstärker21 ist ein Wechselspannungsverstärker, dessen Ausgang mit einem Ilüllkurvensc haltkreis 22 verbunden ist. Am Ausgang des Hüllkurvenschaltkreises 22 entsteht das Signal PM, das dann auf den Komparator 10, wie schon beschrieben, gegeben wird. In diesem Falle entspricht das Signal FD dem Wert Spitze-Spitze des optischen Ausgangssignales.
Der Verstärker 23 ist ein Cleichstromverstbrker und sein Ausgangssignal entspricht dem kleinsten Wert des optischen Ausgangssignales. Das Signal PM wird über einen Spannungsteiler aus zwei gleichen Widerständen auf die Hälfte herabgesetzt und einem Differenzverstärker 24 zugeführt. Der andere Eingang des Differenzverstärkers 24 ist mit dem Ausgang des Gleichstromverstärkers 23 verbunden, so daß eine Subtraktion zwischen den an,gelegten Signalen entsteht. Das Ausgangssignal ist das Signal Po, das wie schon beschrieben weiterverarbeitet wird. Ein Erfordernis dieser Ausführungsform ist, daß die Verstärkungsgänge der Verstärker 21 und 23 gleich sein mUssen, damit man genaue Werte für die Signale PM und Po erhält.
Ein drittes AusfUhrungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt.
Eine Fotodiode 30 ist mit einem breitbandigen Gleichstromverstärker 31 verbunden, an dessen Ausgang zwei Schalter S1 und SO angeschlossen sind. Zu den logischen Regeln 1 und 0 entsprechenden Zeiten schließt je ein Schalter und verbindet einen Kondensator 32 bzw. 33 mit dem Ausgang des Verstärkers 31, so daß die logischen Pegel gespeichert werden. Das am Ladekondensator 33 entstehende Signal Po wird wie schon beschrieben weiterverarbeitet.
Außerdem wird das Signal Po vom am Ladekondensator 32 vorhandenen Signal P1 im Differenzverstärker 34 subtrahiert, um das Signal FM zu erzeugen, das dann wie schon beschrieben weiterverarbeitet wird.
Diese Anordnung kann auch bei einer Modulation des Lasers mit einem ternären Signal benutztwerden, wobei dann drei Schalter benötigt werden. In einem Multipegelsystem ist es möglich die Laserschleife wirksam zu linearisieren. Auch können Daten mit einem Gleichstromanteil gesendet werden, obwohl das System dann spezielle Empfänger benötigt.
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen wurde die gleichzeitige Erzeugung der Signale PM und PO beschrieben. Es sei hier angemerkt, daß beim Weglassen des Schaltkreises für das Signal PM das Signal PO eine brauchbare neuerung des Modulators ergibt. Dies ergibt sich daraus, daß bei einer änderung des Lasers, z.B. durch Alterung1 der Schwellenpunkt sich auch verschiebt und bei einer festvorgegebenen Tiefe der Modulation das Signal Po in den nichtlinearen Teil oder gar unter die Schwelle fällt. Wenn das Signal Po immer auf seinem optimalen Wert gehalten wird ist es nicht so schlimm, wenn aufgrund einer festen Modulationstiefe das Signal P1 aus dem linearen Teil des laser auswandert.
In Fig. 3 ist weiterhin eine Logik (nicht dargestellt) clpripn vorhanden, die lange Serien von 1 oder 0 im Dateneingang feststellen kann. Die Logik steuert die Schalter S1 und So, so daß diese nur bei solchen langen Serien geschlossen werden. Dies erlaubt den Einsatz von relativ langsamen Fotodioden und Verstärker im in Fig. 3 dargestellten Ausfhrungsbeispiel.
6 Ansprüche 2 Bl. Zeichnung Leerseite

Claims

AnsprUche 1. Regler fUr einen Lichtsender mit einer Laserdiode, dem von einem optischen Detektor ein Teil des ausgestrahlten Lichtes als Maß filr den Istwert zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Ausgangssignal des Detektors (1, 2; 20, 21, 23; 30, 31) ein erstes der Schwellenleistung der Laserdiode entsprechendes Signal (o) abgeleitet wird, das mit einem Referenzschwellenwert (Po(ref)) zur Erzeugung eines Schwellenfehlersignales verglichen wird, daß aus dem Ausgangssignal des Detektors ein zweites der Modulationstiefe der Laserdiode entsprechendes Signal (PM) abgeleitet wird, das mit einem Modulationsreferenzsignal (PM(ref)) zur Erzeugung eines Modulationsfehlersignalsverglichen wird, und daß die Fehlersignale unabhängig voneinander zur Regelung der Schwellenleistung bzw. der Modulationsleistung an den I,ichtsender angelegt werden.
2. Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor aus einer Fotodiode (1, 20, 30) und einem nachgeschalteten breitbandigen, CleichstromverstSrker (2, 31) besteht.
3. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Detektors (1, 2) über entgegengesetzt gepolte und durch eine angelegte Gleichspannung (+V) vorgespannte Dioden (3. 6)Ladekondensatoren (5. 7) an- geschlossen sind, daßVLadekondensatoren (5, 7) jeweiln mit einem Eingang eines Differenzverstrkers (9) zuni Erzeugen des der Modulationstiefe entsprechenden Signales (PEl) verbunden sind, und daß die Spannung an einem Ladekondensator (7) das der Schwellenleistung entsprechenden Signal (Po) ist.
4. Regler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladekondensatoren (32, 33) über getrennte Schalter (S1, So) an den Ausgang des Detektors (30, 31) angeschlossen sind.
5. Regler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Logik zum Erkennen von Serien von logischen 1 oder 0 im die Laserdiode modulierenden Signal und zum Anschalten der Ladekondensatoren bei derartigen Serien vorhanden ist.
6. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor aus einer Fotodiode (20) und einem nachgeschalteten ersten Wechselspannungsverstärker (21) und einem zweiten GleichspannungsverstUrker (23) besteht, daß zum Erzeugen des der Modulationstiefe entsprechenden Signales (PM) ein llüllkurvenschaltkreis (22) an den Ausgang des Wechselspannungsverstärkers (21) angeschlossen ist und daß zum Erzeugen des der Schwellenleistung entsprechenden Signales (P) ein Differenzverstärker (24), dessen Eingänge mit dem Ausgang des Gleichspannungsverstärkers (23) bzw. mit dem Ausgang des Heilkurvenschaltkreises (22) zusammengeschaltet sind, vorhanden ist.