JP2000049422A - 電圧源による前置補償器の温度安定化方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度変動からの保護として、光変調器用前置
補償器の前置補償器ダイオードの動作点を安定化する方
法を提供する。 【解決手段】 動作点を調節するために、前置補償器ダ
イオードに温度に依存する電圧が供給され、基準ダイオ
ードに一定電流が供給されるように、基準ダイオードが
前置補償器ダイオードに熱的に結合され、それによって
前置補償器で歪まされた信号が基準ダイオードに供給さ
れることがないこと、および前置補償器ダイオードに基
準ダイオードに比例する電圧が供給されることを特徴と
する。本発明の１つの利点は、簡単な方法で優れた温度
安定性を達成することができることである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度変動からの保
護として、光変調器用前置補償器の前置補償器ダイオー
ドの動作点を安定化する方法であって、動作点を調整す
るために、前置補償器ダイオードに温度に依存する電圧
が供給される方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】信号に影響を与える回路網のダイオード
の動作点を調節するために、一方では電圧を印加するこ
とが、また他方では電流を印加することが知られてい
る。ＵＳ−Ａ−５１６１０４４の図１５には、光源から
出る光を変調する外部光変調器の出力信号を線形化する
ダイオード回路網が示されている。ここでは、ダイオー
ドは電圧源と接続されている。これは半導体ダイオード
なので、その電流電圧特性は温度に依存している。した
がって、ダイオードに供給されている電圧は一定なの
で、何らの特別な処置がなければ、温度変化をうけてダ
イオードの動作点は変化する。また、温度テーブルに従
ってコンピュータで前置補償器ダイオードの電圧を誘導
することが知られている。それでは、温度センサ、アナ
ログ／ディジタル変換器、およびディジタル／アナログ
変換器が必要である。しかし、これはかなり大きな仕事
量になる。

【０００３】さらに、電流印加の構成は、ＵＳ−Ａ−５
２１０６３３の図２から知られている。この構成では、
ダイオードの直流電圧は、高周波信号であることもあ
る、ダイオードを通過する信号のレベル変動に依存して
変化する。この知られている構成では、ダイオード回路
網が光変調器の出力信号を線形化する前置補償器で構成
される時に、高周波信号の振幅のただ１つの値に対して
だけ、動作点を最適に調節することができる。この知ら
れている構成では、特性曲線を最適に線形化するため
に、振幅に従って電流源を誘導することが必要である。

【０００４】本発明は、動作点を調節するために、電圧
を供給される前置補償器ダイオードの温度依存性を簡単
な手段で低減するという課題に基づいている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、基準ダイオードが前置補償器ダイオードに熱的に
結合されること、基準ダイオードに一定電流が供給さ
れ、それによって基準ダイオードに前置補償器によって
歪まされた信号が供給されることがないこと、および前
置補償器ダイオードに基準ダイオードの電圧に比例する
電圧が供給されることによって解決される。

【０００６】また、本発明は、前置補償器の前置補償器
ダイオードの動作点を安定化する装置、および外部光変
調器の前置補償器を含む。

【０００７】本発明の１つの利点は、簡単な方法で、優
れた温度安定性が達成されることにある。基準ダイオー
ドに電流を供給することは、その電流が温度に依存しな
いことを意味している。基準ダイオードも経年変化する
から、前置補償器ダイオードの経年変化は問題ではな
い。温度変化の下で動作点の変化に関係するダイオード
の特性が、前置補償器ダイオードに類似しているが必ず
しも一致していないダイオードを、基準ダイオードとし
て使用することで十分であろう。しかし、前置補償器ダ
イオードと同じタイプのダイオードを基準ダイオードと
して選ぶことが、特に有益であり容易である。高周波が
基準ダイオードに供給されないので、基準ダイオードの
動作点、したがってここではその電圧は温度によっての
み変化する。

【０００８】もう１つの利点は、前置補償器ダイオード
が、基準ダイオードに供給される電流からデカップリン
グされることである。増幅器または好ましくは演算増幅
器が、この目的のために使用できる。他の利点は、基準
ダイオードの電圧損失が、演算増幅器によって前置補償
器ダイオードに供給されることである。ここでは、制御
装置が特に好ましく与えられる。

【０００９】本発明の他の特徴および利点は、本発明の
本質的な詳細を示す図面に基づいた本発明の実施形態に
ついての下記の説明、および特許請求の範囲に示され
る。個々の特徴は、単独で、または必要な任意の組合せ
で本発明の実施形態で実施することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１において、前置補償器回路１
の信号経路は、接続２（入力）と接続３（出力）との間
に配置されている。これらの接続２と接続３の意味は、
交換することもできる。一方の接続２と他方の接続３
は、各々オーム抵抗Ｒｐを介してアースに接続され、接
続２と接続３は、互いに抵抗Ｒｓで接続されている。信
号の高周波成分は、接続２から接続３に流れ、また、そ
れぞれがコンデンサＣとダイオードＤ（半導体ダイオー
ド）との直列接続で形成される２つの並列分岐を介して
も流れる。ここで、２つの分岐のダイオードは反対の極
性を有し、コンデンサＣは直接互いに接続されている。
演算増幅器ＯＰ１の出力は、コンデンサＣと上側分岐の
接続されたダイオードＤのアノードとの間の接続点４
に、抵抗Ｒ１を介して接続されている。接続点４は、抵
抗Ｒ２を介して演算増幅器ＯＰ１の反転入力にも接続さ
れている。演算増幅器ＯＰ１の非反転入力は、基準ダイ
オードＤｒのアノードに接続され、基準ダイオードＤｒ
のカソードはアースされている。基準ダイオードＤｒの
アノードには、その構成が動作しているときに、接続６
を介して一定ダイオード電流ＩＤが供給されている。接
続２と接続３の間の信号経路の高周波を演算増幅器ＯＰ
１から分離しておくために、演算増幅器ＯＰ１につなが
るいくつかのリード線が、図示のようにコンデンサでア
ースおよび互いに接続されている。

【００１１】上側のダイオードＤと反対の極性を有する
図１の下側のダイオードＤに属する信号経路の部分が、
同じ様に演算増幅器ＯＰ２と基準ダイオードＤｒ’とに
接続されている。何故ならば、演算増幅器ＯＰ２の出力
は、対応する抵抗Ｒ１’を介して下側分岐のダイオード
Ｄのカソードとつながる接続点５に接続されるので、こ
の演算増幅器ＯＰ２が、負の出力電圧を供給しなければ
ならないからである。これが、下側分岐の基準ダイオー
ドＤｒ’が、上側分岐の基準ダイオードＤｒに対して反
対極性を有する理由であり、基準ダイオードＤｒ’に
は、接続７を介して負極性の一定ダイオード電流が供給
されている。

【００１２】演算増幅器ＯＰ１とＯＰ２の図示の回路で
は、これらの演算増幅器が、１の値の電圧増幅を行い、
またこれらの演算増幅器が、それぞれの場合に接続点４
と接続点５の電圧を、それぞれ対応する基準ダイオード
ＤｒとＤｒ’に存在する電圧に制御するようになされ
る。その結果、抵抗Ｒ１、Ｒ１’が存在しているにもか
かわらず、直流電流動作点について、接続点４と５への
電圧供給が行われることになる。

【００１３】図２の構成は、その機能が図１の構成に非
常に類似しているので、差異だけを述べる。差異は、こ
の場合はただ１つの基準ダイオードだけがあるというこ
とだけであるが、ここでも基準ダイオードには一定電流
が供給されている。基準ダイオードＤｒの立ち下がり電
圧は、切換点１０に存在し、ここからリード線１２を介
して、演算増幅器ＯＰ１の非反転入力に直接に供給され
る。その限りでは、図１の構成と差異がない。しかし、
接続点１０の電圧は、また、演算増幅器ＯＰ３によりよ
く知られている方法で形成されるインバータで極性を反
転され、図２の下側分岐の演算増幅器ＯＰ２の非反転入
力に供給される。このようにして、インバータＯＰ３
は、別様の同一条件下で演算増幅器ＯＰ２に、図１の演
算増幅器ＯＰ２の場合と全く同じ大きさで同じ電位の電
圧を供給する。

【００１４】図３の構成についても、図１の構成と比較
した差異だけを述べる。差異は、接続２と接続３との間
のどの分岐にもただ１つのダイオードＤではなくて、代
わりにいくつかのダイオード（各場合に同じ数のダイオ
ード）があることである。例えば、図１のダイオードＤ
の電圧とこれらのダイオードの各々の電圧を同じにする
ために、演算増幅器ＯＰ１に対応する演算増幅器ＯＰ４
は、分岐のダイオードの数に対応してＮ倍だけ高い電圧
を供給しなければならない。これは、演算増幅器ＯＰ４
の反転入力の分圧器によって達成される。この反転入力
は、一方では大きさＲ０のオーム抵抗Ｒ３を介してアー
スと接続され、他方で、大きさ（Ｎ−１）・Ｒ０のオー
ム抵抗Ｒ２が反転入力を接続点１４と接続している。接
続点１４の位置は、ダイオードの上側分岐にあり、図１
の接続点４に対応する。図３の構成の下側分岐は、対応
した方法で配線されている。１つだけの前置補償器ダイ
オードで必要な歪み特性曲線が生成されない場合には、
例えば、直列に接続されたいくつかの前置補償器ダイオ
ードが用いられる。ここで再び、接続点１４と１５を与
える演算増幅器ＯＰ４とＯＰ５とが、制御回路を形成す
るが、その電圧増幅率は１から外れている。

【００１５】図１と図３とにそれぞれに従う構成の２つ
の基準ダイオード、および図２に従う構成のただ１つの
基準ダイオードは、接続２と接続３との間のダイオード
Ｄと熱的に密接に結合して構成されているので、それら
は実質的に同じ温度であり、したがって、前置補償器ダ
イオードＤの温度依存性を十分に補償する。例えば、前
置補償器ダイオードＤの温度が上昇し、従って基準ダイ
オード、すなわちそれぞれ基準ダイオードＤｒとＤｒ’
との温度が上昇すれば、その時、内部抵抗Ｕ／Ｉが減少
する。即ち、基準ダイオードの電圧が減少する。この基
準ダイオードの電圧減少によって、前置補償器ダイオー
ドに存在する電圧も確実に減少する。しかし、このこと
は、前置補償器ダイオードの直流抵抗が対応して小さく
なるために、想定された温度変化の前と基本的に同じ電
流がダイオードを流れる結果となる。このようにして、
ダイオードの動作点は実質的に維持される。

【００１６】全ての構成において、抵抗Ｒ１は、対応す
る演算増幅器を、接続２と接続３との間の信号経路上
で、高周波信号からデカップリングする役目をする。図
示された回路構成で使用される抵抗は、インダクタンス
と容量が極めて小さい。好ましくは、いわゆるＳＭＤ
（表面実装デバイス）抵抗を使用すべきである。したが
って、回路は別に何らの問題なしに、例えば約８６０Ｍ
Ｈｚの周波数まで動作できる。

【００１７】図４に示される構成において、光源Ｌが変
調されていない光を放射し、その光が光ファイバを介し
て外部光変調器Ｍの入力に供給され、変調された光とし
て変調器を出る。変調信号が、図１による構成１（ま
た、他の図示の構成）の接続２と接続３との間の信号経
路を介して、変調器Ｍの変調入力に供給される。また、
構成１と変調器Ｍとの間の信号経路に増幅器を挿入する
こともできる。

【００１８】この例では、外部変調器は、ニオブ酸リチ
ウム（ＬｉＮｂＯ_３）に基づいた光学素子を含む知られ
ている位相変調器の構成を有する。このタイプの変調器
の出力信号は、本質的に入力信号のコサイン２乗関数で
ある。したがって、入力信号が線形増加を受ける場合に
は、変調器の出力信号は正弦曲線になる。本発明による
前置補償器回路は、正弦曲線の反転点に対して対称であ
る最初の半周期を線形化する役目を有する。まず、前置
補償器によって変調信号が変えられるが、この変更は、
引き続き変調信号が変調器に供給されると、先行歪みが
与えられていない変調信号（＝高周波信号）に関して線
形な所要の変調された光信号を生成するようなものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】逆方向に並列接続された２つの前置補償器ダイ
オードと２つの基準ダイオードとを共に有する光変調器
の前置補償器回路を示す図である。

【図２】図１と同様であるが、ただ１つの基準ダイオー
ドを有し、回路の下側分岐でのの電圧損失がインバータ
によって極性を反転される構成を示す図である。

【図３】ただ１つの前置補償器ダイオードの代わりに、
各並列分岐にいくつかの前置補償器ダイオードが直列接
続されている図１の変形を示す図である。

【図４】前置補償器回路として、本発明による光変調器
とダイオード回路網とを有する構成の主要線路回路図を
示す図である。

【符号の説明】

１ 前置補償器回路 ２、３、４、６、７ 接続 ４、５、１４、１５ 接続点 １０ 切換点 １２ リード線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/152 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｙ 10/142 10/04 10/06 10/28 10/26 10/14

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度変動からの保護として、光変調器用
   前置補償器の前置補償器ダイオードの動作点を安定化す
   る方法であって、動作点を調節するために、前置補償器
   ダイオードに温度に依存する電圧が供給され、 基準ダイオードが前記前置補償器ダイオードに熱的に結
   合されること、前記基準ダイオードに一定電流が供給さ
   れ、それによって前記基準ダイオードに前記前置補償器
   によって歪まされていない信号が供給されること、およ
   び前記前置補償器に前記基準ダイオードの電圧に比例す
   る電圧が供給されることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 温度変動からの保護として、光変調器
   （Ｍ）用の前置補償器（１）の前置補償器ダイオード
   （Ｄ）の動作点を安定化する装置であって、動作点を調
   節するために、動作中に前記前置補償器ダイオード
   （Ｄ）に温度に依存する電圧が供給され、 前記前置補償器ダイオード（Ｄ）に熱的に結合された基
   準ダイオード（Ｄｒ、Ｄｒ’）が備えられること、前記
   基準ダイオード（Ｄｒ、Ｄｒ’）に一定電流が供給さ
   れ、それによって前記基準ダイオード（Ｄｒ、Ｄｒ’）
   に前記前置補償器（１）によって歪まされていない信号
   が供給されること、および前記前置補償器ダイオードに
   前記基準ダイオード（Ｄｒ、Ｄｒ’）の電圧に比例する
   電圧を供給する手段が備えられることを特徴とする装
   置。
3. 【請求項３】 前記前置補償器ダイオード（Ｄ）を、前
   記基準ダイオード（Ｄｒ、Ｄｒ’）に供給された電流か
   らデカップリングするデカップリング手段が備えられる
   ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記デカップリング手段が、増幅器を有
   することを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記デカップリング手段が、制御装置を
   有することを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記増幅器が、前記基準ダイオードに供
   給される電圧と同じ入力電圧を有する電圧増幅器である
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
7. 【請求項７】 歪まされる信号のための信号経路が２つ
   の並列分岐を有し、その各々の分岐がコンデンサ（Ｃ）
   と少なくとも１つの前置補償器（Ｄ）の直列接続を含
   み、それによって一方の分岐の１つまたは複数の前記前
   置補償器ダイオードが、他方の分岐の１つまたは複数の
   前記前置補償器ダイオードに対して反対の極性を有する
   こと、全ての分岐の前記コンデンサ（Ｃ）と前置補償器
   ダイオード（Ｄ）の間の接続点（４、５）が、各場合に
   電圧増幅器として切り換えられる演算増幅器（ＯＰ１、
   ＯＰ２）の出力に結合されること、および前記基準ダイ
   オード（Ｄｒ）の電圧損失が、一方の演算増幅器（ＯＰ
   １）の非反転入力に正極性で供給され、他方の演算増幅
   器（ＯＰ２）の対応する入力に負極性で供給されること
   を特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】 各演算増幅器（ＯＰ１、ＯＰ２）の非反
   転入力が、それぞれ基準ダイオード（Ｄｒ、Ｄｒ’）に
   接続されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 一方の演算増幅器（ＯＰ１）の非反転入
   力が、基準ダイオード（Ｄｒ）と接続されること、およ
   び、この基準ダイオードの電圧が、インバータを介して
   他方の演算増幅器（ＯＰ２）の非反転入力に供給される
   ことを特徴とする請求項７に記載の装置。
10. 【請求項１０】 請求項２から９のいずれか一項に記載
    の装置を特徴とする外部光変調器の前置補償器。