DE3045511C2

DE3045511C2 - Verfahren zum Regeln des Ausgangssignals eines Halbleiterlasers und Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE3045511C2
Application number: DE19803045511
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing.(grad.) 7153 Weissach im Tal Krull; Horst Dipl.-Ing. 7150 Backnang Wernz; Theodor Dipl.-Ing. Wiesmann
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1980-12-03
Filing date: 1980-12-03
Publication date: 1984-04-26
Also published as: DE3045511A1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Regeln des Ausgangssignals eines Halbleiterlasers, der von einem elektrischen Eingangssignal angesteuert wird, das aus Impulsfolgen mit nicht definierten zeitlichen Abständen besteht.

Aufgrund von Temperatureinflüssen und Alterung ändert ein Halbleiterlaser sein Ausgangssignal. Das heißt es ändert sich die Laserkennlinie, welche die Abhängigkeit der optischen Leistung P_opt vom Laserstrom / darstellt (vgl. Fig. 1), bezüglich ihres Schwellstroms Is und ihrer Steigung. Dabei bewirkt vor allem eine Temperaturerhöhung eine Verschiebung des Schwellstroms zu höheren Werten hin, wie die strichlierte Kennlinie in F i g. 1 zeigt, und durch Alterung verändert sich insbesondere die Kennliniensteigung, wie die strichpunktierte Kennlinie in F i g. 1 verdeutlicht.

Um Auswirkungen von Kennlinienänderungen auf das Ausgangssignal des Halbleiterlasers zu vermeiden, ist eine Regelung des Laserstroms notwendig.

Aus der GB-PS 15 63 944 ist eine Laserregelung bekannt, wobei die Verstärkung des Eingangssignals in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen dem Spitzenwert des vom optischen Laserausgangssignal abgeleiteten elektrischen Signals und einem Sollwert geregelt wird. Die Ermittlung des Spitzenwertes erfolgt mittels einer Diode und einer daran geschalteten Kapazität

Bei dem bisher bekannten Regeiverfahren geht man davon aus, daß für die Regelung des Laserausgangssignals eine ständige Information über den Betriebszustand des Lasers vorliegt. Diese ständige Information ist nicht gegeben bei Burstbetrieb, d. h. bei einem Betrieb des Lasers mit Impulsfolgen nicht definierter zeitlicher Abstände. Zum Beispiel beim Einsatz von optischen Systemen in Datenbussen, auf denen die Datenübertragung nach dem Zeitmultiplexverfahren erfolgt, werden die Halbleiterlaser von Impulsfolgen angesteuert, die größere zeitliche Abstände für die Übertragung anderer Impulsfolgen mit anderer Information aufweisen. Nun ist es aber erforderlich, daß sofort beim Beginn einer Impulsfolge das Ausgangssignal des Halbleiterlasers trotz Kennlinienveränderungen den gewünschten Wert aufweist Das würde aber eine sehr schnelle Regelung erfordern, die noch während des ersten Impulses einer Impulsfolge in den eingeschwungenen Zustand versetzt wird. Vor allem bei einer hohen Bitrate ist eine solch schnelle Regelung kaum zu realisieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regeln des Ausgangssignals eines Halbleiterlasers, der von einem elektrischen Eingangssignal angesteuert wird, das aus Impulsfolgen mit nicht definierten zeitlichen Abständen besteht, anzugeben, bei dem es möglich ist, bei Betrieb mit Impulsfolgen konstanter Amplitude mit geringem Schaltungsaufwand sofort zu Beginn einer auftretenden Impulsfolge eine Regelgröße bereitzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verstärkung des elektrischen Eingangssignals in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen dem Spitzenwert des vom optischen Ausgangssignal des Halbleiterlasers abgeleiteten elektrischen Signals und einem Sollwert geregelt wird, wobei für die Regelung des Laserausgangssignals bei einer am Eingang augenblicklich auftretenden Impulsfolge der abgespeicherte Spitzenwert des aufgrund einer vorhergehenden Impulsfolge am Ausgang des Halbleiterlasers aufgetretenen Signals herangezogen wird. Zweckmäßigerweise wird dabei der Spitzenwert des Laserausgangssignals digitalisiert abgespeichert.

Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Halbleiterlaser ein Regelverstärker vorgeschaltet ist, den in seiner Verstärkung das Ausgangssignal eines Differenzverstärkers regelt, an dessen einem Eingang ein Signal mit einem Sollwert liegt und an dessen anderem Eingang ein Speicher angeschlossen ist, der über einen Spitzenwertgleichrichter mit einem das optische Ausgangssignal des Halbleiterlasers in ein elektrisches Signal umwandelnden opto-elektrischen Wandler verbunden ist. Eine zweckmäßige Ausführung des Spitzenwertgleichrichters ist dadurch gegeben, daß eine Diode im Längsweg und eine Kapazität im Querzweig des Signalwegs zwischen dem opto-elektrisehen Wandler und dem Speicher angeordnet ist.

Im folgenden wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der F i g. 2, die eine Schaltung zur Regelung des Laserausgangssignals bei Burstbetrieb zeigt, näher erläutert.

Bei der in der Fig. 2 gezeigten Schaltung wird ein Eingangssignal E, das aus Impulsfolgen mit größeren nicht bekannten zeitlichen Abständen besteht, auf einen Regelverstärker Vl gegeben, der mit seinem Ausgangs-

signal eine Laserdiode LD ansteuert, die das elektrische Signal in ein optisches umwandelt und in einem Lichtwellenleiter LWL einer optischen Übertragungsstrecke einspeist.

Um nun Auswirkungen auf das Laseniusgangssignal aufgrund von Kennlinienänderungen zu verhindern, ist eine Regelschaltung vorgesehen. Diese Regelschaltung soll in der Lage sein, eine Regelgröße zu erzeugen, die sofort zu Beginn einer auftretenden Impulsfolge vorliegt Dazu wird über eine Fotodiode FD das optische Ausgangssignal der Laserdiode LD in ein proportionales elektrisches Signal umgewandelt

Ein Spitzenwertgleichrichter SG, der aus einer Diode im Längszweig und einer Kapazität im Querzweig besteht, erfaßt den Spitzenwert einer Impulsfolge am Ausgang der Fotodiode und legt ihn in einem Speicher SP ab. Wenn lange Speicherzeiten erforderlich sind bei großen Impulsfolge-Abständen, wird ein Digitalspeicher eingesetzt, dem ein Analog-Digital-Umsetzer vorgeschaltet ist Der Speicherinhalt wird mittels eines Differenzverstärkers V2 mit einem vorgegebenen Sollwert S1 verglichen. Bei einer Abweichung zwischen den beiden Signalen erscheint am Ausgang des

Differenzverstärkers ein Signal, das die Verstärkung des Regelverstärkers V1 und damit den Modulationsstrom für den Halbleiterlaser nachregelt

Erscheint also am Eingang der Schaltung eine Impulsfolge, so liegt auch g'eichzeitig schon eine Regelgröße für den Regelverstärker vor, die aus dem Vergleich des Sollwertes S i mit dem Spitzenwert der vorhergehenden Impulsfolge resultiert

Durch das soeben beschriebene Verfahren wird nur der Modulationsstrom für den Halbleiterlaser geregelt Beim Betrieb mit sehr hohen Pulsraten wird vom Laser eine hohe Modulationsgeschwindigkeit gefordert Daher ist es unerläßlich, den Laser noch mit einem Vorstrom zu speisen, der im Bereich des Schwellstroms liegt Eine Vorstromregelung VR ist zusätzlich in das Schaltbild der Fig.2 eingezeichnet Dabei wird am Ausgang der Fotodiode FD ein Signal abgegriffen und über ein /?C-Glied am Eingang eines Differenzverstärkers V3 zugeführt Dieses Signal wird mit einem Sollwert S 2 verglichen. Das Differenzsignal am Ausgang des Differenzverstärkers steuert dann eine den Vorstrom Io liefernde Stromquelle.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Regeln des Ausgangssignals eines Halbleiterlasers, der von einem elektrischen Eingangssignal angesteuert wird, das aus Impulsfolgen mit nicht definierten zeitlichen Abständen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des elektrischen Eingangssignals (E) in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen dem Spitzenwert des vom optischen Ausgangssignal des Halbleiterlasers (LD) abgeleiteten elektrischen Signals und einem Sollwert (S 1) geregelt wird, wobei für die Regelung des Laserausgangssigncls bei einer am Eingang augenblicklich auftretenden Impulsfolge der abgespeicherte Spitzenwert des aufgrund einer vorhergehenden Impulsfolge am Ausgang des Halbleiterlasers aufgetretenen Signals herangezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwert des Laserausgangssignals digitalisiert abgespeichert wird.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Halbleiterlaser (LD) ein Regelverstärker (V 1) vorgeschaltet ist, den in seiner Verstärkung das Ausgangssignal eines Differenzverstärkers (V 2) regelt, an dessen einem Eingang ein Signal mit einem Sollwert (Sl) liegt unJ an dessen anderem Eingang ein Speicher (SP) angeschlossen ist, der über einen Spitzenwertgleichrichter (SG) mit einem das optische Ausgangssignal des Halbleiterlasers in ein elektrisches Signal umwandelnden opto-elektrischen Wandler (FD) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwertgleichrichter (SG) aus einer Diode im Längszweig und einer Kapazität im Querzweig des Signalweges zwischen dem opto-elektrischen Wandler (FD) und dem Speicher besteht.