FR2677183A1

FR2677183A1 - Dispositif d'alimentation et de commande de laser.

Info

Publication number: FR2677183A1
Application number: FR9106456A
Authority: FR
Inventors: Albouy Pierre
Original assignee: Alcatel CIT SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1991-05-29
Filing date: 1991-05-29
Publication date: 1992-12-04
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: FR2677183B1

Abstract

La présente invention concerne un dispositif d'alimentation et de commande de laser comportant un générateur de courant (A) commandé par un signal d'activation et délivrant un courant laser (I) réglable à un modulateur de sortie (M), ce modulateur (M) recevant d'un circuit de sélection (B) un signal logique correspondant aux données à émettre et transmettant à un laser un signal d'alimentation (LACL), ledit modulateur de sortie (M) comportant un étage différentiel de sortie réalisé principalement par deux transistors de sortie (T5) et (T6) formant paire différentielle polarisée par le courant laser (I) délivré par le générateur de courant (A) et dont les collecteurs envoient sur le laser un signal d'alimentation (LACL), lesdits transistors (T5) et (T6) étant reliés par leurs bases au reste du circuit formant ledit modulateur (M). Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour maintenir la moyenne des deux tensions respectivement appliquées sur les bases desdits transistors (T5) et (T6) à une valeur constante telle qu'elle permette l'alimentation de l'ensemble dudit dispositif par une seule tension positive (+ U) et une seule tension négative (- V).

Description

DISPOSITIF D'ALIMENTATION ET DE COMMANDE DE LASER
La présente invention est relative à un dispositif d'alimentation et de commande de laser, notamment pour liaison par fibre optique entre un abonné et un central de télécommunications.

Un dispositif d'alimentation et de commande de laser de ce type a déjà été décrit par la demanderesse, notamment dans sa demande de brevet FR-2 644 944. Ce dispositif comprend principalement un générateur de courant, un circuit de sélection et un modulateur de sortie. Le modulateur de sortie reçoit du circuit de sélection un signal logique, qui lui délivre les données à émettre, et du circuit d'alimentation un courant d'alimentation. Ce dispositif peut, accessoirement, également comprendre un circuit de recopie des données à émettre.

Cependant, le dispositif proposé dans ce brevet
FR-2 644 944 était alimenté à la fois en + 5 V, - 4,5 V et - 5,8 V. Compte tenu du circuit électrique employé, l'alimentation négative de - 5,8 V était en effet nécessaire, pour assurer aux transistors de l'étage de sortie du courant laser une tension suffisante pour leur éviter la saturation, ceci quelles que soient les conditions d'utilisation et notamment quelle que soit la température.

La présente invention propose pour sa part un dispositif d'alimentation et de commande de laser, dans lequel le modulateur a été modifié pour permettre de n'alimenter ledit dispositif de commande qu'avec les deux tensions + 5 V et - 4,5 V.

La présente invention a donc pour objet un dispositif d'alimentation et de commande de laser comportant un générateur de courant commandé par un signal d'activation et délivrant un courant laser réglable à un modulateur de sortie, ce modulateur recevant d'un circuit de sélection un signal logique correspondant aux données à émettre et transmettant à un laser un signal d'alimentation, ledit modulateur de sortie comportant un étage différentiel de sortie réalisé principalement par deux transistors de sortie formant paire différentielle polarisée par le courant laser délivré par le générateur de courant et dont les collecteurs envoient sur le laser un signal d'alimentation, lesdits transistors étant reliés par leurs bases au reste du circuit formant ledit modulateur.

Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour maintenir la moyenne des deux tensions respectivement appliquées sur les bases desdits transistors à une valeur constante telle qu'elle permette l'alimentation de l'ensemble dudit dispositif par une seule tension positive + U et une seule tension négative - V.

Avantageusement, ce dispositif est alimenté uniquement par des sources de tension ayant pour potentiel + 5 V et - 4,5 V.

La valeur moyenne des deux tensions sur les bases des transistors de la paire différentielle de sortie du modulateur est maintenue préférentiellement à environ - 2,25 V à cause de la technologie utilisée.

Les moyens de maintien comportent notamment un premier transistor dont la base est polarisée par l'intermédiaire de résistances, à une tension qui définit la valeur moyenne des deux tensions respectivement appliquées aux bases des transistors formant paire différentielle de sortie dudit modulateur, ainsi qu'un deuxième transistor sur la base duquel est appliquée une tension de référence - V. La tension sur le premier desdits transistors est comparée à la tension de référence - V appliquée sur la base du deuxième de ces deux transistors, la différence étant amplifiée et faisant évoluer la tension au collecteur d'un transistor dont l'émetteur est relié au collecteur du deuxième desdits transistors.Le collecteur de ce transistor est relié à la base de transistors reliés en collecteur commun à une tension + U et dont les émetteurs sont reliés, l'évolution des tensions au niveau desdits émetteurs se répercutant, par un sous-circuit notamment de transistors montés en diodes, sur les émetteurs de deux transistors reliés, par l'intermédiaire de résistances, aux bases des transistors formant paire différentielle de sortie.

La description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels
- la Figure 1 est une représentation schématique par blocs d'un dispositif d'alimentation et de commande de laser conforme à l'invention ;
- la Figure 2 est une autre représentation schématique partielle d'un dispositif d'alimentation et de commande de laser de l'art antérieur
- la Figure 3 représente un mode de réalisation d'un modulateur utilisable dans le dispositif de la Figure 1.

En se référant plus particulièrement à la Figure 1, on voit qu'un dispositif d'alimentation et de commande de laser conforme à l'invention comprend principalement un générateur de courant
A, commandé par un signal d'activation ACT et délivrant par un fil d'alimentation 1 un courant laser I, réglable, à un modulateur de sortie M, ce modulateur M recevant d'un circuit de sélection B, par une liaison différentielle 2, un signal logique correspondant aux données à émettre. Ce modulateur M est relié en sortie au laser L auquel il transmet, par une liaison 3, un signal d'alimentation.

Le circuit de sélection B reçoit des données LBD et LDD de respectivement deux sources de données (non représentées). I1 comprend un multiplexeur MULT sur lequel sont envoyées ces données et qui est relié à une interface de commande INT permettant la sélection de celle des données LBD ou LDD des deux sources à valider.

Sur la Figure 2, ont été représentés schématiquement et de façon incomplète, le modulateur M1 du dispositif décrit dans le brevet de la demanderesse FR-2 644 944, ainsi que certains des éléments des circuits d'alimentation Al et de sélection B1 qui lui sont associés.Ce modulateur M1 comprend en particulier deux transistors T1 et T2, dont les émetteurs sont reliés au fil 10 parcouru par le courant I délivré par le générateur de courant Al. Leurs bases sont reliées respectivement par l'intermédiaire de résistances R1 et R2 aux émetteurs de transistors T3 et T4, qui reçoivent eux-mêmes, au niveau de leurs bases, des signaux différentiels envoyés sur ce modulateur M1 par le circuit de sélection B1 (par l'intermédiaire des fils 20) et qui correspondent aux données LBD1 ou LDD1 reçues par ce circuit de sélection B1. Le transistor T2 délivre, au niveau de son collecteur en série avec une résistance R4, le signal LACL1 d'alimentation du laser (non illustré) associé à ce dispositif.

Le collecteur du transistor T1 est relié à la terre par l'intermédiaire d'une résistance R3.

Le signal logique qui provient du circuit de sélection B1 peut avoir une amplitude alternative et une composante continue variable (variation des températures ou des autres conditions d'utilisation). Ce signal qui transite par les fils 20 impose aux bornes des transistors T1 et T2 des tensions qui varient encore davantage, puisque les tensions entre les bornes baseémetteur des transistors T3 et T4 vont elles aussi subir des variations.

Or, le laser associé à ce dispositif présente à ces bornes une tension qui peut aller juqu'à 1,8 V. Egalement, il peut y avoir des chutes de tensions dans la résistance R4 disposée en sortie du collecteur du transistor T2, ainsi que dans les liaisons entre le modulateur M et le laser. De ce fait, il est possible que le potentiel au niveau du collecteur du transistor
T2 prenne des valeurs allant jusqu'à - 2 V.

Pour éviter que ce transistor T2 ne se sature, ce qui l'empêcherait de fonctionner à une vitesse élevée, le dispositif décrit dans ce brevet FR-2 644 944 était tel que la tension au niveau de la base de ce transistor T2 ne s'élevait jamais audessus de - 2 V, la jonction collecteur-base devant rester en inverse.

Compte tenu des variations de tensions des fils 20 reliant le dispositif de sélection B1 au modulateur M1, variations cumulées avec les variations des tensions base-émetteur des transistors T3 et T4, il était nécessaire de choisir, pour ces fils 20 reliant B1 à M1, une tension moyenne centrée basse, qui permettait de s'assurer que la tension de la base du transistor
T2 restait en dessous de - 2 V lorsque les tensions baseémetteur des transistors T3 et T4 étaient faibles (c'est-à-dire de l'ordre d'environ 0,6 V, et permettait de tenir compte de l'évolution de cette tension pour des valeurs des tensions baseémetteur des transistors T3 et T4 fortes (c'est-à-dire de l'ordre d'environ 0,9 V). Ainsi, les potentiels des émetteurs T1 et T2 évoluaient à des valeurs comprises entre - 2,6 V et - 3,9 V.

Or, cette seconde valeur extrême des tensions au niveau des émetteurs des transistors T1 et T2 n'aurait pas permis le fonctionnement du circuits d'alimentation Al, et notamment des miroirs de courant MI du circuit de réglage de ce circuit d'alimentation Al, sous une tension de - 4,5 V. Ceci explique l'utilisation d'une tension - V1 de - 5,8 V pour l'alimentation de ce circuit d'alimentation Al.

L'invention propose pour sa part un modulateur M d'un type différent permettant de pallier cet inconvénient et, notamment, permettant l'alimentation de l'ensemble du dispositif d'alimentation et de commande du laser par des sources de tensions de + 5 V et - 4,5 V.

Ce modulateur M, représenté plus particulièrement sur la
Figure 3, comporte également deux transistors T5 et T6 montés en paire différentielle, dont les émetteurs sont reliés au fil 1 parcouru par le courant I délivré par le circuit d'alimentation
A. Les collecteurs de ces transistors T5 et T6 sont reliés respectivement au laser L (Figure 1) et à la masse par l'intermédiaire, respectivement, d'une résistance R5 et R6, et délivrent au laser L un courant d'alimentation LACL. Les bases de ces transistors T5 et T6 sont reliées par des résistances R7 et R8 à la base d'un transistor T9, que lesdites résistances polarisent à la valeur moyenne des deux tensions appliquées respectivement aux bases des transistors T5 et T6.L'émetteur de ce transistor T9 est relié à l'émetteur d'un transistor T10, ces deux émetteurs étant reliés par une même résistance R9 à une source de tension à un potentiel - V (- 4,5 V). La base du transistor T10 est polarisée à une tension fixe par le pont de résistances, R10 reliée à - V, et R11 reliée à la masse. Cette tension de base est filtrée à la masse par le condensateur C1 et au - V par le condensateur C2. Le collecteur du transistor T10 est relié à l'émetteur d'un transistor T11, dont la base est reliée à la masse. La base de ce transistor T11 est reliée à la base d'un transistor T12 dont l'émetteur est lui-même relié au collecteur du transistor T9.Les bases des transistors T9 et T10 sont elles-mêmes reliées chacune à la base et au collecteur d'un transistor T13 ou T14 (monté chacun en diode), les émetteurs de ces transistors T13 et T14 étant reliés respectivement aux collecteurs desdits transistors T14 et T13. Les collecteurs des transistors T11 et T12 sont reliés chacun aux collecteurs de deux transistors PNP (au lieu de NPN pour tous les autres transistors du circuit) référencés respectivement T15, T16 et
T17, T18, dont les bases sont reliées entre elles et dont les émetteurs sont reliés respectivement, par l'intermédiaire de résistances R12 à R15, à une source de tension à un potentiel +
U (+ 5 V). Les bases de transistors T15 et T16 sont également reliées aux collecteurs desdits transistors T15 et T16.Les collecteurs des transistors T17 et T18 associés au transistor
T12 sont reliés par des condensateurs de compensation C3 et C4 à la base du transistor T9. Ces collecteurs sont également reliés aux bases des transistors T19 et T20 montés en collecteur commun, mis au potentiel + U et dont les émetteurs sont reliés ensemble à deux résistances R16 et R17 ayant une borne commune et dont l'autre borne est reliée respectivement au collecteur d'un transistor T21 ou T22. Ces deux transistors T21 et T22 sont montés en paire différentielle. Leurs bases reçoivent chacune un des deux fils 2 reliant le modulateur M au circuit de sélection
B (Figure 1) et envoyant à ce modulateur M le signal logique différentiel sélectionné.

La tension des bases des transistors T19 et T20 est filtrée au - V par un condensateur C7. La tension de base du transistor
T9 est filtrée au - V par un condensateur C8.

La source de tension au potentiel + U est également reliée, entre les bornes d'une part du collecteur des transistors T19 et
T20 et d'autre part des résistances R12 à R15, à une résistance
R18 dont l'autre borne est reliée aux collecteurs de deux transistors T23 et T24. La base de l'émetteur T23 est reliée, avec l'une des bornes de la résistance R17, au collecteur du transistor T22. La base du transistor T24 est reliée, avec la résistance R16, au collecteur du transistor T21. Ces deux transistors T23 et T24 sont reliés chacun par son émetteur aux collecteurs et à la base respectivement de deux transistors T25 et T26, eux-mêmes reliés par leurs émetteurs à la base et au collecteur de respectivement deux transistors T27 et T28 dont les émetteurs sont reliés par des résistances R19 et R20 respectivement aux bases des transistors T6 et T5.Les transistors T25 à T28 sont par conséquent montés en diodes.

Egalement encore, à ces bases des transistors T6 et T5, est reliée respectivement une borne de résistances R21 et R22 reliées par leur autre borne aux émetteurs de transistors T29 et
T30, dont les bases sont respectivement reliées aux bases des transistors T29 et T28 et dont les collecteurs sont reliés aux bases des transistors T11 et T12.

Les transistors T21 et T22 sont reliés par leur émetteur à un fil de liaison commun qui les relie au collecteur d'un transistor T31. La base de ce transistor T31 est reliée aux bases de deux transistors T32 et T33 dont les émetteurs sont reliés entre eux par des résistances R23 et R24 et dont les collecteurs sont respectivement reliés aux bases des transistors
T6 et T5. L'émetteur de ce transistor T31 est relié par une résistance R25 aux bornes des résistances R23 et R24 de l'autre côté des émetteurs des transistors T32 et T33. La base de ce transistor T31 est reliée à l'émetteur d'un transistor T34 dont le collecteur est à la terre, l'émetteur dudit transistor T34 étant relié par une résistance R26 à la borne de la résistance
R25 qui est de l'autre côté de celle qui est reliée au transistor T31.La base du transistor T34 est reliée aux bornes des résistances R25 et R26 opposées aux transistors T31 et T34 par un condensateur C5. Entre cette capacité C5 et la résistance
R26, se branche à une de ces bornes une résistance R27 dont l'autre borne est reliée à l'émetteur d'un transistor T35. La base de ce transistor T35 est reliée à la base du transistor T31 et à l'émetteur du transistor T34. Son collecteur est relié par l'intermédiaire d'une résistance R28 à une borne d'une capacité
C6 dont l'autre borne est reliée à l'une des bornes de la capacité C5, ainsi qu'avec lesdites capacités, les résistances
R23 à R27, à une source de tension - V. La résistance R28 et la capacité C6 sont reliées par leur borne commune à une résistance
R29 elle-même reliée à la masse.

Le circuit modulateur M qui vient d'être décrit avec référence à la Figure 3, permet l'asservissement de la valeur moyenne des deux tensions sur les bases des transistors T5 et T6 (équivalents des transistors T1 et T2) à une valeur fixe de - 2,25 V. Ainsi, avec une tension alternative en entrée (fils 2) de 400 millivolts, la tension sur les bases des transistors T5 et T6 ne descend pas en dessous de - 2,05 V.

Sur les émetteurs de ces transistors T5 et T6, la tension n'évolue qu'entre - 2,85 V et - 3,15 V. L'alimentation du circuit A avec une tension négative de - 4,5 V devient possible.

Cet asservissement de la valeur moyenne des deux tensions sur les bases des transistors T5 et T6 est réalisé par le circuit qui vient d'être décrit. Les résistances R7 et R8 polarisent la base du transistor T9 à la valeur moyenne des tensions appliquées aux bases des transistors T5 et T6. Cette tension est comparée à la tension de référence appliquée sur la base du transistor T10. La différence est amplifiée et fait évoluer la tension sur le collecteur du transistor T12, puis sur les émetteurs des transistors T19 et T20. Cette évolution de tension se répercute sur les transistors T23 et T24, jusqu'aux émetteurs des transistors T29 et T30.

Le gain de boucle est élevé, négatif, et présente une marge de gain et de phase suffisante pour assurer la stabilité de l'ensemble. Si, par exemple, les tensions base-émetteur diminuent (entre autres sous l'effet d'une augmentation de température), la tension sur la base du transistor T9 va monter.

Le courant dans le collecteur du transistor T12 augmentera et le potentiel sur les bases des transistors T19 et T20 va baisser.

Cette baisse va se répercuter sur les émetteurs des transistors
T23 et T24, puis à travers les "diodes" T25 et T26 jusque sur les émetteurs des transistors T29 et T30. Ainsi, la valeur moyenne des deux tensions sur les bases des transistors T5 et T6 demeure constante.

Il est important de noter que, bien que le nombre de transistors soit beaucoup plus important dans le modulateur de la Figure 3 que dans le modulateur proposé par la demanderesse dans son brevet FR-2 644 944, la consommation et la dissipation n'en sont pas affectées.

Les tensions d'alimentation - 4,5 V et + 5 V correspondent à la technologie utilisée actuellement par l'homme de l'art. Si la technologie évolue, l'homme de l'art saura adapter les tensions d'alimentation à cette évolution de la technologie. La tension d'asservissement est choisie égale à - 2,25 V pour les transistors de sortie T5 et T6 utilisés dans cet exemple de réalisation. Elle peut être modifiée par l'homme de l'art en fonction de la nature des transistors de sortie.

Les signes de référence, insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et n'en limitent aucunement la portée.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'alimentation et de commande de laser comportant un générateur de courant (A) commandé par un signal d'activation (ACT) et délivrant un courant laser (I) réglable à un modulateur de sortie (M), ce modulateur (M) recevant d'un circuit de sélection (B) un signal logique correspondant aux données à émettre et transmettant à un laser (L) un signal d'alimentation (LACL), ledit modulateur de sortie (M) comportant un étage différentiel de sortie réalisé principalement par deux transistors de sortie (T5) et (T6) formant paire différentielle polarisée par le courant laser (I) délivré par le générateur de courant (A) et dont les collecteurs envoient sur le laser (L) un signal d'alimentation (LACL), lesdits transistors (T5) et (T6) étant reliés par leurs bases au reste du circuit formant ledit modulateur (M), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour maintenir la moyenne des deux tensions respectivement appliquées sur les bases desdits transistors (T5) et (T6) à une valeur constante telle qu'elle permette l'alimentation de l'ensemble dudit dispositif par une seule tension positive (+ U) et une seule tension négative (- V).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est alimenté uniquement par des sources de tension ayant pour potentiel + 5 V et - 4,5 V.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la valeur des deux tensions respectivement appliquées sur les bases des transistors (T5, T6) de la paire différentielle de sortie du modulateur (M) est maintenue constante à environ - 2,25 V.

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de maintien comportent un premier transistor (T9) dont la base est polarisée par l'intermédiaire de résistances (R7, R8) à la valeur moyenne des deux tensions appliquées respectivement aux bases des transistors (T5) et (T6) formant paire différentielle de sortie dudit modulateur (M), ainsi qu'un deuxième transistor (T10) sur la base duquel est appliquée une tension de référence (- V), la tension sur le premier (T9) desdits transistors (T9, T10) étant comparée à la tension de référence (- V) appliquée sur la base du deuxième (T10) de ces deux transistors (T9) et (T10), la différence étant amplifiée et faisant évoluer la tension au collecteur d'un transistor (T12) dont l'émetteur est relié au collecteur du deuxième desdits transistors (T10), le collecteur de ce transistor (T12) étant relié à la base de transistors (T19, T20) reliés en collecteur commun à une tension (+ U), et dont les émetteurs sont reliés, l'évolution des tensions au niveau desdits émetteurs se répercutant, par un sous-circuit notamment de transistors montés en diodes, sur les émetteurs de deux transistors (T29) et (T30) reliés, par l'intermédiaire de résistances (R21) et (R20), aux bases des transistors (T5) et (T6) formant paire différentielle de sortie.