DE4042407C2 - Optische Übertragungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer optischen Übertragungsvor­ richtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 37 05 697 A1 ist eine derartige optische Übertragungseinrichtung bekannt, bei der ein Vorstrom für den Laserdioden-Sender erzeugt wird. Um das Grundrauschen zu reduzieren, empfängt die Laserdiode nur den Vorstrom, wenn sie Daten sendet. Weiterhin ist eine Steuerschaltung für eine automatische Nach­ stellung des Vorstroms vorgesehen, die den Vorstrom der Laserdiode nach jeder Datensendung justiert, so daß das Licht, das vom Laserbetrieb beim Erstellen des Vorstroms herrührt, während der toten Zeit emp­ fangen wird.

Manchmal ist es erforderlich, das optische Ausgangs­ signal der optischen Übertragungseinrichtung zu sper­ ren, um zum Zwecke der Wartung einer optischen Über­ tragungseinrichtung die Unterbrechung eines Netzwer­ kes durch Leiten eines anderen optischen Signals durch eine optische Faser zu prüfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine opti­ sche Übertragungsvorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, den Vorspannstrom der Laserdiode zu überwachen und bei Unregelmäßigkeit einen Alarm aus­ zulösen, wobei die Auslösung eines fehlerhaften Alarms bei einer Sperrung des optischen Ausgangssi­ gnals verhindert werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Durch die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung kann der durch die Laserdiode fließende Strom über­ wacht werden, und wenn der Wert dieses Stroms unge­ wöhnlich ist, kann ein Alarm ausgelöst werden. Durch Vorsehen einer Konstantstromquelle wird die Auslösung eines falschen Alarms bei Sperrung des optischen Aus­ gangssignals verhindert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild einer optischen Übertra­ gungsvorrichtung nach einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 das Schaltbild einer optischen Übertra­ gungsvorrichtung nach einem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Diagramm über die Abhängigkeit einer­ seits der zwischen den Anschlüssen einer Laserdiode erzeugten Spannung und anderer­ seits der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode von dem Treiberstrom.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor­ richtung ist in Fig. 1 gezeigt.

Fig. 1 enthält einen Übertragungsdaten-Eingangsan­ schluß 1, über den Übertragungsdaten eingegeben wer­ den, einen Modulator 2, der geeignet ist, zur Modula­ tion eines Stromes in einen binären Strom entspre­ chend den am Eingangsanschluß eingegebenen Übertra­ gungsdaten, eine Laserdiode 3 als lichtemittierendes Element, die gemäß dem vom Modulator 2 ausgegebenen binären Strom Licht emittiert, ein Lichtempfangsele­ ment 4, das geeignet ist zum Empfang eines Teils des von der Laserdiode 3 emittierten Lichts und zur Um­ wandlung des empfangenen optischen Signals in ein elektrisches Signal, eine Bezugsstromquelle 5 zur Ausgabe eines Bezugsstroms, einen Stromverstärker 6 zur Lieferung eines Treibervorspannstroms, der pro­ portional zur Differenz zwischen dem von der Bezugs­ stromquelle 5 bereitgestellten Bezugsstrom und dem durch das Lichtempfangselement 4 erzeugten Signal­ strom ist, und einen parallel zum Lichtempfangsele­ ment 4 geschalteten Kondensator 8.

Gemäß Fig. 1 enthält der Modulator 2 einen Strom­ schalter bildende Transistoren 21 und 22, eine Kon­ stantstromquelle 23 und einen Schalter 24, und er ist geeignet, einen Impulsstrom oder binären Strom in den Kollektor des Transistors 22 in Abhängigkeit von den Eingangsdaten an der Basis des Transistors 21 zu zie­ hen, wodurch die Laserdiode 3 das optische Ausgangs­ signal aufgrund des Impulsstromes mit Hilfe des Vor­ spannstroms des Stromverstärkers 6 erzeugt. Die Be­ zugsstromquelle 5 weist eine steuerbare Konstant­ stromquelle 51 und einen Schalter 52 auf. Die Schal­ ter 24 und 52 werden durch ein Sperrsignal ausge­ schaltet, das zu einem Sperrsteueranschluß 9 geführt wird, um das optische Ausgangssignal der Übertra­ gungsvorrichtung anzuhalten.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 ist weiterhin mit einem Überwachungsschaltkreis 10 für die Überwachung des Vorspannstroms ausgerüstet. Der Überwachungsschalt­ kreis 10 enthält einen Widerstand 101 für den zu überwachenden Strom, der zwischen die Kathode der Laserdiode 3 und den Ausgangsstufentransistor des Stromverstärkers 6 geschaltet ist, und einen Puffer­ verstärker mit einer einheitlichen Verstärkung aus den Widerständen 102, 103, 104 und 105 und einem Ope­ rationsverstärker 106. Der Überwachungsschaltkreis 10 erzeugt am Ausgangsanschluß 107 die gleiche Spannung wie diejenige, die zwischen den entgegengesetzten Enden des Widerstandes 101 auftritt, wodurch der durch die Laserdiode 3 und den Stromverstärker 6 fließende Strom überwacht werden kann.

Wenn bei der Vorrichtung nach Fig. 1 das optische Ausgangssignal durch das Sperrsignal am Anschluß 9 gesperrt wird, würde die Spannung zwischen den ent­ gegengesetzten Enden des Widerstandes 101 im Überwa­ chungsschaltkreis auf Null und die Spannung zwischen dem Anoden- und Kathodenanschluß der Laserdiode 3 wird ebenfalls Null gehen. Demgemäß wäre die Gleich­ takt-Signal-Eingangsspannung des Pufferverstärkers gleich dem Potential an der Anode der Laserdiode 3, wodurch sie gleich dem Potential einer mit der Anode der Laserdiode 3 verbundenen Leistungsquelle V_CC wä­ re. Unter dieser Bedingung ist die Eingangsspannung des Pufferverstärkers außerhalb des Gleichtakt-Be­ triebsbereiches, und daher könnte der Ausgangsan­ schluß 107 auf das Potential einer mit dem Opera­ tionsverstärker 106 verbundenen Leistungsquelle V_EE fallen. Dies könnte zur Folge haben, daß der Überwa­ chungsschaltkreis nicht ordnungsgemäß arbeitet und einen fehlerhaften Alarm auslöst, wenn das optische Ausgangssignal gesperrt wird. Um dies zu verhindern, ist eine Konstantstromquelle 14 vorgesehen, deren Strom auf einen Wert eingestellt ist, der geringer ist als der Wert, der erforderlich ist, um ein Oszil­ lieren der Laserdiode 3 zu ermöglichen.

Da eine Laserdiode eine solche Abhängigkeit der opti­ schen Ausgangsleistung und der Spannung vom Treiber­ strom wie in Fig. 3 gezeigt aufweist, kann die opti­ sche Ausgangsleistung bei einem Strom oberhalb des Oszillationsschwellenstromwertes, zum Beispiel 10 mA, erhalten werden, während die Spannung zwischen den Anschlüssen der Laserdiode einen normalen Wert, bei­ spielsweise 1 V, durch Zuführung eines kleinen Stroms, zum Beispiel 1 mA, annehmen kann, wie aus Fig. 3 er­ sichtlich ist.

Demgemäß kann durch Wahl eines geeigneten Stroms im Bereich von 1 bis 10 mA erreicht werden, daß die La­ serdiode kein optisches Ausgangssignal liefert, die Spannung zwischen ihren Anschlüssen jedoch einen nor­ malen Wert besitzt.

Wenn daher bei einer Vorrichtung nach Fig. 1 der Wert des Stroms der Konstantstromquelle zum Beispiel auf etwa 1,5 mA eingestellt wird, liefert die Laserdiode 3 kein optisches Ausgangssignal, wenn diese gesperrt ist, und die Spannung zwischen ihren Anschlüssen be­ trägt etwa 1 V, wodurch die Gleichtakt-Eingangsspan­ nung des Überwachungs-Schaltkreises 10 um etwa 1 V gegenüber der Spannung V_CC der Quelle abfällt. Daher wird der Ausgang des Überwachungsschaltkreises nicht auf die Spannung V_EE der anderen Quelle gelegt und ein falscher Alarm wird nicht ausgelöst.

Fig. 2 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel dar, bei dem gegenüber der Vorrichtung nach Fig. 1 ein in Rei­ he mit der Stromquelle 14 gelegter Schalter 15 hin­ zugefügt ist. Der Schalter 15 ist so ausgebildet, daß er durch das dem Anschluß 9 zugeführte Sperrsignal für das optische Ausgangssignal geschlossen wird. Demgemäß ist während des Normalbetriebs die Strom­ quelle 14 von der Laserdiode 3 getrennt, um den Lei­ stungsverbrauch zu reduzieren.

Wenn im Falle der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 und 2 der Stromwert der Stromquelle 14 ausreichend niedrig eingestellt wird, wobei berücksichtigt ist, daß der Oszillationsschwellenstromwert der Laserdiode 3 bei einer niedrigen Temperatur reduziert wird, wird das Löschungsverhältnis niemals verschlechtert, wobei das Löschungsverhältnis durch das Verhältnis P_on/P_off definiert ist und P_on der optischen Ausgangsleistung einer logischen 1 und P_off der optischen Ausgangslei­ stung einer logischen 0 in den übertragenen Daten entsprechen. Wenn parallel zur Laserdiode 3 ein Wi­ derstand geschaltet ist, ist es notwendig, den Strom­ wert der Stromquelle 14 auf einen ziemlich hohen Wert einzustellen, aber der Strom kann in Verbindung mit einer Verschlechterung des Löschungsverhältnisses auf einen geeigneten Wert eingestellt werden.

Obwohl in den beschriebenen Ausführungsbeispielen ein Stromverstärker vom Darlington-Typ verwendet wurde, ist es natürlich möglich, eine Kombination aus einem Spannungsverstärker und einem Spannungs/Strom-Wandler einzusetzen.

Es ist auch möglich, daß der Schalter 52 (Fig. 1 und 2) für die Sperrung des optischen Ausgangssignals in Reihe mit dem Widerstand 101 des Überwachungsschalt­ kreises 10 geschaltet ist, um die gleiche Ope­ ration durchzuführen.

Nach den zwei Ausführungsbeispielen liefert der Über­ wachungsschaltkreis durch Schaltung der Konstant­ stromquelle in Reihe mit der Laserdiode kein Alarmsi­ gnal, wenn das optische Ausgangssignal gesperrt wird.

Claims (6)

1. Optische Übertragungsvorrichtung mit einem lichtemit­ tierenden Element (3) zur Ausgabe eines optischen Ausgangssignals zur Übertragung von Daten, einem Strommodulator (2) zur Lieferung eines modulierten binären Stroms zum lichtemittierenden Element in Ab­ hängigkeit von eingegebenen binären Daten und einer Einrichtung zur Erzeugung eines Vorspannstromes, die einen fotoelektrischen Wandler zum Empfang eines Teils des optischen Ausgangssignals des lichtemittie­ renden Elements und zur Ausgabe eines dem empfangenen optischen Signal entsprechenden Stroms, und einen Stromverstärker umfaßt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß ein Anschluß zur Eingabe eines Sperrsignals vorgese­ hen ist, durch das der Modulator (2) die Lieferung des binären Stroms unterbricht,
• - daß eine Überwa­ chungseinrichtung zur Überwachung des Vorspannstroms mit einem Widerstand im Pfad des Vorspannstroms von der Einrichtung zur Erzeugung eines Vorspannstroms bis zum lichtemittierenden Element und ein Pufferver­ stärker, der die gleiche Spannung wie die zwischen den Enden des Widerstands auftretende ausgibt, vor­ gesehen sind,
• - und daß eine parallel zum Weg des Vor­ spannstroms geschaltete Stromquelle (14) vorgesehen ist, die einen konstanten Strom durch das lichtemit­ tierende Element (3) erzeugt, dessen Wert geringer ist als der Oszillationsschwellenstromwert des licht­ emittierenden Elements (3), wodurch das lichtemit­ tierende Element (3) seine Normalspannung zwischen Anode und Kathode selbst dann erzeugt, wenn das Sperrsignal der Einrichtung (4, 5, 6) zur Erzeugung des Vorspannstroms zugeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stromquelle eine Konstant­ stromquelle (14) und eine Einrichtung (15) zur Unterbrechung des Konstantstroms, wenn das Sperrsignal nicht zugeführt wird, umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung zur Unterbrechung des Konstantstroms einen in Reihe mit der Kon­ stantstromquelle (14) liegenden Schalter (15) aufweist, der bei Zuführung des Sperrsignals geschlossen wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Vorspannstroms einen fotoelektrischen Wandler (4) zum Empfang eines Teils des optischen Aus­ gangssignals des lichtemittierenden Elements (3) und zur Ausgabe eines Stroms gemäß dem empfange­ nen optischen Ausgangssignal, eine Bezugsstrom­ quelle (5) zur Abgabe eines sich aus einem kon­ stanten Strom und dem dem Impulstastverhältnis der übertragenen Daten proportionalen Strom zu­ sammensetzenden Bezugsstroms, und einen Strom­ verstärker (6) zur Verstärkung des Differenz­ stroms aus dem Ausgangsstrom des fotoelektri­ schen Wandlers (4) und dem Bezugsstrom und zur Ausgabe des verstärkten Stroms als Vorspannstrom für das lichtemittierende Element (3) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wert des Konstantstroms im Bereich von 1 mA bis 10 mA liegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß parallel zum lichtemittierenden Element (3) eine Widerstandsschaltung angeordnet ist.