JP2000252925A - 光送信装置 - Google Patents

光送信装置

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JP2000252925A
JP2000252925A JP11051206A JP5120699A JP2000252925A JP 2000252925 A JP2000252925 A JP 2000252925A JP 11051206 A JP11051206 A JP 11051206A JP 5120699 A JP5120699 A JP 5120699A JP 2000252925 A JP2000252925 A JP 2000252925A
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JP
Japan
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optical
signal
output
circuit
capacitor
Prior art date
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JP11051206A
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English (en)
Inventor
Takeshi Tokura
武 戸倉
Shinichi Nikaido
伸一 二階堂
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低歪みの光信号を安定して送信可能とした光
送信装置を提供する。 【解決手段】 レーザダイオードLD1の光出力を帰還
する光(帰還)入力は、コンデンサC1によりスルーレ
ートが低下したオペアンプOP1によって増幅される
と、そのアンプ出力でのリンギングの発生が抑制され
る。そしてフィードバック系のバランスを改善するコン
デンサC2によって光出力に生じていたオーバーシュー
トが抑制される。また駆動信号をローパスフィルタLP
F1に通過させて変形させロジックIC2の論理反転の
タイミングを前後させることで光出力のパルス幅に生じ
た歪みを調整して最適化することが可能となる。従っ
て、低歪みの光信号を安定して送信することが可能とな
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、レーザダイオード
等を使用した光送信装置に関し、特に、低歪みの光信号
を安定して送信可能とした光送信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザダイオードからの出力光を検出し
て、レーザダイオードへの供給電流を自動調整すること
により光出力を安定化することが可能な光送信装置が従
来から数々知られている。
【0003】図5に示す従来の光送信装置は、レーザダ
イオード駆動系において、入力された信号(信号入力)
をロジックバッファIC103を介して信号オン/オフ
用トランジスタTr101に供給し、信号オン/オフ用
トランジスタTr101でスイッチングしてレーザダイ
オードLDを直接変調することで、レーザ光を出力す
る。
【0004】さらに、フィードバックループ系におい
て、ピークホールド方式APC(Automatic Power Cont
rol)回路105を用いて、レーザダイオードLDの光
出力の一部をモニタPDで検出し、モニタPD(Photod
iode)からの受光信号をアンプ107で増幅する。次
に、アンプ107で増幅された受光信号のピーク電圧値
をピークホールド回路109内のコンデンサ111に保
持する。ここで、オペアンプOP101は、基準電圧値
VREF と保持されたピーク電圧値との差分をフィードバ
ック電圧値として出力する。次に、このフィードバック
電圧値をバイアス電流制御用トランジスタTr102の
ベースに加えてレーザダイオードLDに供給する電流を
制御することで、レーザダイオードLDに流す電流を自
動調整してレーザ光出力を安定化するという利点を有す
るものである。なお、抵抗R101は、レーザダイオー
ドLDに供給される電流を制限するための電流制限抵抗
である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
光送信装置はバイアス電流制御用トランジスタのベース
に入力される信号を制御して、レーザ光出力を安定化す
るものであった。
【0006】しかしながら、上記説明した図5の光送信
装置やその他の従来の光送信装置にあっては、レーザダ
イオードの光出力、光出力に対するモニタPDの電流
値、レーザダイオードおよびモニタPDの応答速度や端
子間容量などの、回路特性のばらつきや継年変化により
光出力にオーバーシュート(主要な遷移に後続してその
ままの向きに振れる形で生じるひずみ)や、リンギング
(減衰的な歪み)が生じることがある。これを回避する
には、従来では、回路特性のばらつきや変化が許容可能
な高価なレーザダイオードを使用しなければならなかっ
た。
【0007】そこで、この発明は上記従来の課題に鑑み
なされたもので、その目的としては、低歪みの光信号を
安定して送信可能とした光送信装置を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光送信装置
は、電源と発光素子とに直列接続されたスイッチング素
子が、前記発光素子の光出力を検出して増幅回路にて負
帰還増幅した信号により駆動され、かつパルス列生成回
路で生成された信号によりタイミング制御される光送信
装置であって、前記増幅回路の入出力端子間に容量性素
子を接続したことを特徴とする。
【0009】上記構成としたことにより、増幅回路のス
ルーレート(立上がり、あるいは立下がり時の応答速
度)が容量性素子により低下するため、光出力を検出し
て得られた検出信号でのリンギングが増幅されずに低歪
みの光信号出力を得ることが可能となる。
【0010】本発明に係る光送信装置は、電源と発光素
子とに直列接続されたスイッチング素子が、前記発光素
子の光出力を検出して増幅回路にて負帰還増幅した信号
により駆動され、かつパルス列生成回路で生成された信
号によりタイミング制御される光送信装置であって、前
記増幅回路の出力端子と前記スイッチング素子とを容量
性素子を介して接続したことを特徴とする。
【0011】上記構成としたことにより、負帰還増幅系
全体としてのバランスが容量性素子により改善されるた
め、特に光信号出力におけるオーバーシュートが低減さ
れる。
【0012】本発明に係る光送信装置は、電源と発光素
子とに直列接続されたスイッチング素子が、前記発光素
子の光出力を検出して増幅回路にて負帰還増幅した信号
により駆動され、かつパルス列生成回路で生成された信
号によりタイミング制御される光送信装置であって、前
記パルス列生成回路で生成された信号を変形させる高周
波遮断回路を有することを特徴とする。
【0013】上記構成としたことにより、パルス列生成
回路を構成する論理回路の論理反転のタイミングを前後
させることができるため、生成される信号のパルス幅の
調整が可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光送信装置の
実施の形態を図1ないし図4を参照して説明する。
【0015】(第1の実施の形態)図1は、第1の実施
の形態としての光送信装置の構成図である。
【0016】光送信装置1は、レーザダイオードLD1
と、モニタPDと、オペアンプOP1と、ロジックバッ
ファIC3およびIC4と、スイッチングダイオードD
1と、バイアス電流制御用トランジスタTr1を主な構
成要素とし、これら要素は回路定数を定めるための抵抗
およびコンデンサによって電気的に接続されている。
【0017】レーザダイオードLD1は、従来同様、供
給される電流量に応じてレーザ光を出力する発光素子で
あり、電流制限抵抗R5が直列に接続される。モニタP
Dは、レーザダイオードLD1のレーザ光出力の一部
(光入力)を検出するための受光ダイオードであり、受
光信号および直列抵抗R1により電圧値V1が決定され
る。
【0018】駆動信号が入力されるIC1から、トラン
ジスタTr1のベースにかけて設けられた回路は、ダイ
オードD1をスイッチングさせることによりトランジス
タTr1のベース電流供給を制御して、光出力のオンオ
フのタイミングを制御するものである。特に、この実施
の形態では、2段に構成されたロジックバッファ(IC
1およびIC2)の間に抵抗およびコンデンサからなる
ローパスフィルタLPF1が挿入され、駆動信号の立上
がりおよび立下がりタイミングを変化させて光出力のパ
ルス幅歪みを可変調整できるようになっている。
【0019】一方、モニタPD側から、トランジスタT
r1のベースにかけて構成された回路は、光出力を入力
帰還して光の振幅を一定制御する振幅制御回路であり、
高速(スルーレート:数百〜数千V/μsec)のオペ
アンプOP1は抵抗R2,R3で決定される所定の増幅
率αで電圧値V1と基準電圧値(VREF )と差分を差動
増幅するアンプである。このアンプの出力(出力電圧値
V2)が、抵抗R4を介してトランジスタTr1に入力
され、トランジスタTr1がこの信号をA級(リニア)
増幅する構成となっている。ここではさらに、抵抗R
3、抵抗R4それぞれにコンデンサ(容量性素子)C
1、C2が並列接続されており、これらコンデンサによ
り後述する光出力の歪み低減が図られている。
【0020】次に、この実施の形態の装置における光送
信動作を各部の波形を参照して説明する。図2は、オペ
アンプOP1の入出力波形であり、同図(a)は、抵抗
R2を介してオペアンプOP1の反転入力端子に入力さ
れる電圧値V1を示す。また、同図(b)、(c)は、
コンデンサC1を設けない場合、設けた場合の出力電圧
値V2をそれぞれ示すものである。以下、本図を参照し
て、リンギングの低減を図った第1の実施の形態を説明
する。
【0021】図2(a)に示すように、モニタPDの寄
生容量や応答遅れ等によって電圧値V1には立上がり直
後に波形の落込みを伴うリンギングが生じている。尚、
点線の波形は基準電圧VREFを示すものである。
【0022】コンデンサC1を設けない場合では、電圧
値V1と電圧値VREFとの差分がオペアンプOP1によ
り増幅率αで増幅されるため、本図(b)に示すよう
に、点線で示す基準電圧VREFを増幅率α倍したものか
ら、電圧値V1をα倍した領域イを差引いた電圧波形V
2が得られ、この出力波形においてもリンギングが生じ
てしまう。このリンギングは、特にモニタPDの端子間
容量と抵抗R1とで決定される時定数やオペアンプOP
1の周辺回路の時定数により変わる傾向がある。このた
め光送信を行った場合に受信側においてビット落ちが生
じ、ビットエラーレートが悪化する可能性がある。
【0023】これに対して、コンデンサC1を設けるこ
とにより、図2(a)に示す波形(V1)が入力された
としても、図2(c)に示すようにオペアンプOP1の
出力電圧値V2はリンギングのない滑らか波形を示す。
即ち、この第1に実施の形態では、コンデンサC1によ
りオペアンプOP1のスルーレート(立上がり、あるい
は立下がり時の応答速度)が低下してリンギングの発生
が抑えられている。その結果として、レーザダイオード
LD1からは低歪みな光出力を得ることが可能となって
いる。尚、コンデンサC1の容量を大きく設定すれば歪
み低減効果を高めることができる。
【0024】図3は、第1の実施の形態における光出力
波形であり、同図(a)、(b)は、それぞれ、コンデ
ンサC2を設けないとき、設けたときのものである。本
図を参照して、以下、光出力のオーバーシュート低減を
図った第1の実施の形態を説明する。尚、既に説明した
コンデンサC1は接続されているものとする。
【0025】本図(a)に示すように、オーバーシュー
トは光出力の立上がり時に一時的に出力が増大するもの
であり、特に光出力を帰還して振幅一定制御を行うフィ
ードバック系の遅延時間が長いときに生じる傾向があ
る。また増幅率αを大きく設定するとオーバーシュート
も大きくなる傾向にあるので、レーザダイオードLD1
が電気的に破壊される可能性を伴う。
【0026】一方、同図(b)に示すように、この実施
の形態では、コンデンサC2を抵抗R4に並列接続する
ことにより、光出力のオーバーシュートのピーク値が低
減される。これは、コンデンサC2が、工学系および電
気系双方からなるフィードバック系の大部分に作用する
ため、その系全体としてのバランスが改善されることに
よるものである。このため、レーザーダイオードLD1
への電気的負担が軽減され破壊に至る可能性も少なくな
る。尚、抵抗R4に対してコンデンサC2を大きくすれ
ばオーバーシュートの抑制効果が大きくなるが、回路の
バランスを考慮して適当な値に設定する必要がある。ま
た、コンデンサC1とC2により、リンギングとオーバ
ーシュートを共に抑制することができる。
【0027】図4は、図1に示した駆動信号の処理過程
を示す図である。IC1からは、理想的にはw1のよう
な矩形波の駆動信号が出力される(パルス幅T1)。こ
の信号は、ローパスフィルタLPF1を通過してw2に
示すように立上がり/立下がりが鈍った波形となる。
【0028】この信号が入力される後段のIC2では、
入力電圧が所定の閾値電圧VHあるいはVLに一致した
タイミングで論理反転が行われるので、その出力w3の
パルス幅T2はパルス幅T1と異なったものとなり、ダ
イオードD1のカソードに供給される。この例のように
T2<T1とすることも可能であり、また、ローパスフ
ィルタLPF1の前後に反転ロジックICを追加して、
逆にパルス幅を長くすることも可能である。
【0029】従って、この実施の形態では、ローパスフ
ィルタLPF1の回路定数を調整することで、光出力の
パルス幅に生じた歪みを調整して最適化することができ
る。尚、ローパスフィルタLPF1の定数を、先に説明
したコンデンサC1およびC2の定数とバランス良く組
合わせることが必要である。また、ヒステリシスを特性
を有するシュミットトリガICをロジックICに適用す
ることでもパルス幅歪みを可変調整することができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光送
信装置によれば、増幅回路の入出力端子間に容量性素子
を接続することにより、増幅回路のスルーレートが低下
してリンギングの発生が抑えられ、増幅回路の出力端子
とスイッチング素子とを容量性素子を介して接続するこ
とにより、オーバーシュートが低減され、パルス列生成
回路で生成された信号を変形させる高周波遮断回路を設
けることにより、パルス幅歪みを調整してパルス幅の最
適化が可能となり、従って、低歪みな光信号を安定して
送信することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光送信装置の第1の実施の形態に
おける回路構成図である。
【図2】図1に示した装置におけるオペアンプの入出力
波形であり、図2(a)は入力電圧値V1を示す。また
同図(b)、(c)は、それぞれ、コンデンサC1を設
けないとき、設けたときの出力電圧V2を示すものであ
る。
【図3】図1に示した装置における光出力波形であり、
同図(a)、(b)は、それぞれ、コンデンサC2を設
けないとき、設けたときのものである。
【図4】図1に示した駆動信号の処理過程を示す図であ
る。
【図5】従来の光送信装置の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
1 光送信装置 IC1,IC2 ロジックバッファIC D1 スイッチングダイオード LD1 レーザダイオード OP1 オペアンプ PD モニタPD Tr1 バイアス電流制御用トランジスタ R1〜R5 抵抗 C1,C2 コンデンサ LPF1 ローパスフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── 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) H01S 5/0683 H03K 17/78 Fターム(参考) 5F073 BA02 EA17 EA29 GA04 GA12 5J050 AA15 BB21 CC12 DD04 DD18 EE17 EE24 EE35 FF06 FF10 5K002 AA01 BA13 CA01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源と発光素子とに直列接続されたスイ
    ッチング素子が、前記発光素子の光出力を検出して増幅
    回路にて負帰還増幅した信号により駆動され、かつパル
    ス列生成回路で生成された信号によりタイミング制御さ
    れる光送信装置であって、 前記増幅回路の入出力端子間に容量性素子を接続したこ
    とを特徴とする光送信装置。
  2. 【請求項2】 電源と発光素子とに直列接続されたスイ
    ッチング素子が、前記発光素子の光出力を検出して増幅
    回路にて負帰還増幅した信号により駆動され、かつパル
    ス列生成回路で生成された信号によりタイミング制御さ
    れる光送信装置であって、 前記増幅回路の出力端子と前記スイッチング素子とを容
    量性素子を介して接続したことを特徴とする光送信装
    置。
  3. 【請求項3】 電源と発光素子とに直列接続されたスイ
    ッチング素子が、前記発光素子の光出力を検出して増幅
    回路にて負帰還増幅した信号により駆動され、かつパル
    ス列生成回路で生成された信号によりタイミング制御さ
    れる光送信装置であって、 前記パルス列生成回路で生成された信号を変形させる高
    周波遮断回路を有することを特徴とする光送信装置。
JP11051206A 1999-02-26 1999-02-26 光送信装置 Pending JP2000252925A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019012888A (ja) * 2017-06-29 2019-01-24 アズビル株式会社 光電スイッチ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019012888A (ja) * 2017-06-29 2019-01-24 アズビル株式会社 光電スイッチ

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