JP2006019393A - Nonlinearity detecting method of il characteristics, extinction ratio controlling method, modulation amplitude control method and nonlinearity sensing device of il characteristics, extinction ratio control device, modulation amplitude control device, integrated circuit, transmitting device, and communications system - Google Patents

Nonlinearity detecting method of il characteristics, extinction ratio controlling method, modulation amplitude control method and nonlinearity sensing device of il characteristics, extinction ratio control device, modulation amplitude control device, integrated circuit, transmitting device, and communications system Download PDF

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Kazumasa Gomyo
一聖 後明
Hiroaki Asano
弘明 浅野
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Matsushita Electric Ind Co Ltd
松下電器産業株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonlinearity detecting method and device of IL characteristics of a laser diode capable of detecting the nonlinearity of IL characteristics at the time of real operation. <P>SOLUTION: Under transmission of the light signal emitted from a laser diode, the nonlinearity of IL characteristics of the laser diode which becomes nonlinear at the time of exceeding a threshold is detected in such a way that the bias current of the laser diode, the average optical output after changing modulation current, the bias current and the average optical output before changing modulation current may be compared with each other, and thus the above nonlinearity of IL characteristics is detected. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、レーザダイオード(LD)のIL特性の非線形性を検出するIL特性の非線形性検出方法、消光比制御方法、変調振幅制御方法、及びレーザダイオードのIL特性の非線形性検出装置、消光比制御装置、変調振幅制御装置、集積回路、送信装置、並びに通信システムに関するものである。   The present invention relates to an IL characteristic non-linearity detection method, an extinction ratio control method, a modulation amplitude control method, a laser diode IL characteristic non-linearity detection apparatus, an extinction ratio, and a method for detecting non-linearity of an IL characteristic of a laser diode (LD). The present invention relates to a control device, a modulation amplitude control device, an integrated circuit, a transmission device, and a communication system.
従来、レーザダイオードの消光比(=Imax/Imin,但し、Imin;最小出力光強度、Imax;最大出力光強度)や平均出力パワーを一定に制御する方法として、例えば特許文献1に記載されているものが知られている。
即ち、これは、例えば図5に示す送信装置100において、CW発振ではなく間欠(バースト)的にレーザ光を発生するレーザダイオード101に対して、バースト単位で変調電流をわずかに変化させ、それぞれのバースト信号に対する、光平均出力パワーを、モニタフォトダイオード107を介して光平均パワー測定部102で測定する。そして、差分検出部103で変調電流をわずかに変化させることで生じる光平均パワーの差分値ΔPを検出し、この光平均パワーの差分値ΔPとΔPref設定部104で設定される基準差分値ΔPrefの比較を比較部105で行う。その結果から、変調電流制御部106が、基準変調電流Imodを制御することで、光変調振幅制御を行う。なお、この送信装置100には、環境温度の変化によるレーザダイオード101のIL特性(電流-光出力特性)の変化(レーザダイオードのIL特性は、図7に一例を示すように、環境温度が高温になるほど線形性が崩れて非線形になりやすいといった、現象が知られている)に対応した設定を行うために、環境温度を検知するサーミスタ121及びコントローラ122も設置されている。
また、図5に示すIL特性の非線形性検出機能及び光変調振幅制御機能を備えた送信装置100において、例えば図6に示すように、バイアス電流制御回路110を加えることにより、消光比制御も行うことが可能である。
特開2004−56150号公報
Conventionally, as a method for controlling the extinction ratio (= Imax / Imin, where Imin is the minimum output light intensity, Imax is the maximum output light intensity) and the average output power of the laser diode, for example, Patent Document 1 describes. Things are known.
That is, for example, in the transmission device 100 shown in FIG. 5, the modulation current is slightly changed in units of bursts with respect to the laser diode 101 that generates laser light intermittently (burst) instead of CW oscillation. The optical average output power for the burst signal is measured by the optical average power measurement unit 102 via the monitor photodiode 107. Then, the difference detection unit 103 detects the difference value ΔP of the average optical power generated by slightly changing the modulation current, and the difference value ΔP of the average optical power and the reference difference value ΔPref set by the ΔPref setting unit 104 are detected. The comparison is performed by the comparison unit 105. From the result, the modulation current control unit 106 controls the reference modulation current Imod, thereby performing optical modulation amplitude control. Note that the transmitter 100 includes a change in the IL characteristic (current-light output characteristic) of the laser diode 101 due to a change in the environmental temperature (the IL characteristic of the laser diode is high, as shown in FIG. 7 as an example). The thermistor 121 and the controller 122 for detecting the environmental temperature are also installed in order to make a setting corresponding to the phenomenon that the linearity tends to collapse and becomes non-linear.
Further, in the transmission apparatus 100 having the IL characteristic nonlinearity detection function and the light modulation amplitude control function shown in FIG. 5, the extinction ratio control is also performed by adding a bias current control circuit 110, for example, as shown in FIG. It is possible.
JP 2004-56150 A
前述した特許文献1には、変調振幅を制御する方法として、基準差分値ΔPrefを環境温度に応じて変化させることが記載されている。ところが、この特許文献1に記載のものにあっては、環境温度により、IL特性(電流-光出力特性)の非線形性が顕著になり、基準差分値ΔPrefを変更する必要があるが、IL特性の非線形性を検出する手段が開示されていない。   Patent Document 1 described above describes changing the reference difference value ΔPref in accordance with the environmental temperature as a method of controlling the modulation amplitude. However, in the device described in Patent Document 1, the non-linearity of the IL characteristic (current-light output characteristic) becomes significant depending on the environmental temperature, and the reference difference value ΔPref needs to be changed. No means for detecting the non-linearity of is disclosed.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、実運用時であってもIL特性の非線形性を検出することができるレーザダイオードのIL特性の非線形性検出方法およびこれを用いた消光比制御方法、変調振幅制御方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、IL特性の非線形性検出方法を用いた消光比制御装置、変調振幅制御装置、これらのいずれかの装置を備えた集積回路、この集積回路を設けた送信装置、並びにこの送信装置を備えた通信システムを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a method for detecting non-linearity of IL characteristics of a laser diode capable of detecting non-linearity of IL characteristics even during actual operation, and extinction ratio control using the same. It is an object to provide a method and a modulation amplitude control method.
Furthermore, the present invention relates to an extinction ratio control device, a modulation amplitude control device using an IL characteristic nonlinearity detection method, an integrated circuit including any one of these devices, a transmission device provided with this integrated circuit, and this transmission An object is to provide a communication system including the apparatus.
本発明のIL特性の非線形性検出方法は、レーザダイオードから出射する光信号の平均光出力に基づき前記レーザダイオードのIL特性の前記非線形性を検出する構成となっている。
これにより、IL特性の非線形性を実運用時に検出することができる。また、光平均出力を測定することで、IL特性の非線形性を検出しているため、例えば、LDの光平均出力を監視するためにモニタフォトダイオードを使用する場合、モニタフォトダイオードのキャパシタンスによる速度の制限を抑えることができる。
The IL characteristic nonlinearity detection method of the present invention is configured to detect the nonlinearity of the IL characteristic of the laser diode based on the average optical output of the optical signal emitted from the laser diode.
Thereby, the nonlinearity of the IL characteristic can be detected during actual operation. Further, since the nonlinearity of the IL characteristic is detected by measuring the optical average output, for example, when a monitor photodiode is used to monitor the optical average output of the LD, the speed due to the capacitance of the monitor photodiode Can limit the limit.
また、本発明のIL特性の非線形性検出方法は、前記レーザダイオードのバイアス電流及び変調電流を変化させた後の平均光出力と、前記バイアス電流及び前記変調電流を変化させる前の平均光出力とを比較して、前記IL特性の前記非線形性を検出する構成となっている。
これにより、変調電流、バイアス電流を変化させることで、IL特性の非線形性を検出する手段を提供することができるので、実運用中であっても、IL特性の非線形性が検出可能であり、この検出した結果により、レーザダイオードの制御パラメータを変更することも可能となる。このため、レーザダイオードの初期調整を大幅に削減することができる。
In addition, the IL characteristic nonlinearity detection method of the present invention includes an average optical output after changing the bias current and modulation current of the laser diode, and an average optical output before changing the bias current and modulation current. And the nonlinearity of the IL characteristic is detected.
Thereby, by changing the modulation current and the bias current, it is possible to provide a means for detecting the nonlinearity of the IL characteristic, so that the nonlinearity of the IL characteristic can be detected even during actual operation. Based on the detection result, the control parameter of the laser diode can be changed. For this reason, the initial adjustment of the laser diode can be greatly reduced.
また、本発明のIL特性の非線形性検出方法は、前記バイアス電流を増加させるとともに前記変調電流を減少させることにより、前記バイアス電流及び前記変調電流を変化させる構成となっている。   In addition, the IL characteristic nonlinearity detection method of the present invention is configured to change the bias current and the modulation current by increasing the bias current and decreasing the modulation current.
また、本発明のIL特性の非線形性検出方法は、前記バイアス電流を減少させるとともに前記変調電流を増加させることにより、前記バイアス電流及び前記変調電流の変化させる構成となっている。   The IL characteristic nonlinearity detection method of the present invention is configured to change the bias current and the modulation current by decreasing the bias current and increasing the modulation current.
また、本発明のIL特性の非線形性検出方法は、前記変調電流の減少量又は増加量が、前記バイアス電流の増加量又は減少量のk倍(但し、kは2を含む実数)である構成となっている。
これにより、一般的に、通信では送信データのマーク率は50%となっているため、変調電流Imの減少(増加)量を、バイアス電流Ibの増加(減少)量の2倍とすることで、光平均出力を変化させることなく、IL特性の非線形性を検出することができる。
Also, in the IL characteristic nonlinearity detection method of the present invention, the modulation current decrease or increase is k times the bias current increase or decrease (where k is a real number including 2). It has become.
As a result, in general, the mark rate of transmission data is 50% in communication, so the amount of decrease (increase) in modulation current Im is set to twice the amount of increase (decrease) in bias current Ib. The nonlinearity of the IL characteristic can be detected without changing the optical average output.
また、本発明の消光比制御方法は、上記のいずれかの方法を用いてIL特性の非線形性を検出すると、前記レーザダイオード制御用のパラメータを変更してレーザダイオードからの出力光の消光比を制御する構成となっている。
これにより、レーザダイオード制御用のパラメータを変更してレーザダイオードからの出力光の消光比を一定に制御することができる。
The extinction ratio control method of the present invention detects the nonlinearity of the IL characteristic using any of the above methods, and changes the laser diode control parameter to change the extinction ratio of the output light from the laser diode. It is the structure to control.
As a result, the extinction ratio of the output light from the laser diode can be controlled to be constant by changing the parameters for laser diode control.
また、本発明の変調振幅制御方法は、上記のいずれかの方法を用いて検出したIL特性の非線形性を検出すると、前記レーザダイオード制御用のパラメータを変更してレーザダイオードの変調振幅を制御する構成となっている。
これにより、レーザダイオード制御用のパラメータを変更してレーザダイオードからの出力光の変調振幅を一定に制御することができる。
The modulation amplitude control method of the present invention controls the modulation amplitude of the laser diode by changing the laser diode control parameter when detecting non-linearity of the IL characteristic detected using any of the above methods. It has a configuration.
Thus, the modulation amplitude of the output light from the laser diode can be controlled to be constant by changing the laser diode control parameter.
また、本発明のIL特性の非線形性検出装置は、レーザダイオードを駆動中に平均光出力に基づきIL特性の非線形性を検出する手段を有する構成となっている。
これにより、IL特性の非線形性を実運用時に検出することができる。また、光平均出力を測定することで、IL特性の非線形性を検出しているため、例えば、LDの光平均出力を監視するためにモニタフォトダイオードを使用する場合、モニタフォトダイオードのキャパシタンスによる速度の制限を受けない。
In addition, the IL characteristic nonlinearity detection apparatus of the present invention is configured to include means for detecting the nonlinearity of the IL characteristic based on the average light output while driving the laser diode.
Thereby, the nonlinearity of the IL characteristic can be detected during actual operation. Further, since the nonlinearity of the IL characteristic is detected by measuring the optical average output, for example, when a monitor photodiode is used to monitor the optical average output of the LD, the speed due to the capacitance of the monitor photodiode Not subject to restrictions.
また、本発明のIL特性の非線形性検出装置は、上記のレーザダイオードのIL特性の非線形性検出装置において、変調電流の変化量をバイアス電流の変化量に比例させる手段を有する構成となっている。
これにより、変調電流の変化量をバイアス電流の変化量に比例させることで、IL特性の非線形性が検出可能であり、この検出した結果により、実運用中であっても、レーザダイオードの制御パラメータを変更することも可能となる。このため、レーザダイオードの初期調整を大幅に削減することができる。
In addition, an IL characteristic nonlinearity detection apparatus according to the present invention is configured to include means for making the change amount of the modulation current proportional to the change amount of the bias current in the IL characteristic nonlinearity detection apparatus of the laser diode described above. .
This makes it possible to detect the nonlinearity of the IL characteristics by making the change amount of the modulation current proportional to the change amount of the bias current. Based on the detection result, the control parameter of the laser diode can be detected even during actual operation. Can also be changed. For this reason, the initial adjustment of the laser diode can be greatly reduced.
また、本発明のIL特性の非線形性検出装置は、上記のレーザダイオードのIL特性の非線形性検出装置において、前記変調電流の変化量が、前記バイアス電流の変化量の2倍とする手段を有する構成となっている。
これにより、一般的に、通信では送信データのマーク率は50%となっているため、変調電流Imの減少(増加)量を、バイアス電流Ibの増加(減少)量の2倍とすることで、光平均出力を変化させることなく、IL特性の非線形性を検出することができる。
In addition, an IL characteristic nonlinearity detection apparatus of the present invention includes means for setting the amount of change in the modulation current to twice the amount of change in the bias current in the IL characteristic nonlinearity detection device for a laser diode described above. It has a configuration.
As a result, in general, the mark rate of transmission data is 50% in communication, so the amount of decrease (increase) in modulation current Im is set to twice the amount of increase (decrease) in bias current Ib. The nonlinearity of the IL characteristic can be detected without changing the optical average output.
また、本発明の消光比制御装置は、上記のいずれかの非線形性検出装置を用いてIL特性の非線形性を検出すると、前記レーザダイオード制御用のパラメータを変更して消光比を制御する手段を有する構成となっている。
これにより、レーザダイオード制御用のパラメータを変更してレーザダイオードからの出力光の消光比を一定に制御することができる。
Further, the extinction ratio control device according to the present invention comprises means for controlling the extinction ratio by changing the laser diode control parameter when detecting the nonlinearity of the IL characteristic using any one of the above-described nonlinearity detection devices. It is the composition which has.
As a result, the extinction ratio of the output light from the laser diode can be controlled to be constant by changing the parameters for laser diode control.
また、本発明の変調振幅制御装置は、上記のレーザダイオードのIL特性の非線形性検出装置を用いてIL特性の非線形性を検出すると、前記レーザダイオード制御用のパラメータを修正してレーザダイオードの変調振幅を制御する手段を有する構成となっている。
これにより、レーザダイオード制御用のパラメータを変更してレーザダイオードからの出力光の変調振幅を一定に制御することができる。
The modulation amplitude control apparatus of the present invention detects the nonlinearity of the IL characteristic using the above-described nonlinearity detector of the IL characteristic of the laser diode, and modifies the laser diode control parameter by correcting the laser diode control parameter. It has a configuration having means for controlling the amplitude.
Thus, the modulation amplitude of the output light from the laser diode can be controlled to be constant by changing the laser diode control parameter.
また、本発明の集積回路は、上記のいずれかに記載の機能を有するレーザダイオードのIL特性の非線形性検出装置、消光比制御装置又は変調振幅制御装置のいずれかを搭載する構成となっている。   Further, the integrated circuit of the present invention has a configuration in which any one of the non-linearity detection device, extinction ratio control device, and modulation amplitude control device of the IL characteristic of the laser diode having any of the functions described above is mounted. .
また、本発明の送信装置は、上記のいずれかに記載のIL特性の非線形性検出装置、消光比制御装置又は変調振幅制御装置を備える構成となっている。
これにより、本発明をバースト送信に用いる場合、バースト単位で電流をわずかに変化させることでIL特性の非線形性が検出できるので、伝送中の光信号に悪影響を及ぼすことがない。
Further, a transmission apparatus according to the present invention includes the IL characteristic nonlinearity detection apparatus, the extinction ratio control apparatus, or the modulation amplitude control apparatus described above.
As a result, when the present invention is used for burst transmission, the nonlinearity of the IL characteristic can be detected by slightly changing the current in units of bursts, so that the optical signal being transmitted is not adversely affected.
また、本発明の通信システムは、上記した送信装置を備える構成となっている。
同様に、本発明をバースト送信に用いる場合、バースト単位で電流をわずかに変化させることでIL特性の非線形性が検出できるので、伝送中の光信号に悪影響を及ぼすことがない。
The communication system of the present invention is configured to include the transmission device described above.
Similarly, when the present invention is used for burst transmission, the nonlinearity of the IL characteristic can be detected by slightly changing the current in units of bursts, so that the optical signal being transmitted is not adversely affected.
本発明によれば、変調電流、バイアス電流を変化させることで、IL特性の非線形性を検出する手段を提供することができるので、実運用中であっても、IL特性の非線形性が検出可能であり、この検出した結果により、レーザダイオードの制御パラメータを変更することも可能となる。このため、レーザダイオードの初期調整を大幅に削減することができる。   According to the present invention, it is possible to provide means for detecting the nonlinearity of the IL characteristic by changing the modulation current and the bias current, so that the nonlinearity of the IL characteristic can be detected even during actual operation. Thus, the control parameter of the laser diode can be changed based on the detected result. For this reason, the initial adjustment of the laser diode can be greatly reduced.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る送信装置20を示すブロック図であり、この送信装置20は、図示外の通信システムの送信部を構成しており、レーザダイオード1と、モニタフォトダイオード2と、光平均パワー測定部4と、記憶部5と、比較部6と、制御パラメータ設定部7と、変調電流制御部8と、バイアス電流制御部9と、変調電流源10と、バイアス電流源11と、スイッチ12、13と、各部を制御するコントローラ14と、比較結果記憶部15とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a transmission apparatus 20 according to the first embodiment of the present invention. This transmission apparatus 20 constitutes a transmission unit of a communication system not shown, and includes a laser diode 1 and a monitor. A photodiode 2, an optical average power measurement unit 4, a storage unit 5, a comparison unit 6, a control parameter setting unit 7, a modulation current control unit 8, a bias current control unit 9, a modulation current source 10, A bias current source 11, switches 12 and 13, a controller 14 for controlling each unit, and a comparison result storage unit 15 are provided.
レーザダイオード1は、光出力レベルをモニタフォトダイオード2でモニタする。このレーザダイオード1と前記モニタフォトダイオード2をまとめて光学系を構成したものが、レーザダイオードモジュール3である。
モニタフォトダイオード2からの出力により光平均パワーを測定する光平均パワー測定部4は、測定された値をデータとして記憶する記憶部5と接続されている。また、光平均出力測定部4は、先に記憶した光平均パワーと比較する比較部6とも接続されている。
比較部6は、制御パラメータ設定部7と接続されているとともに、比較部6での比較の結果を格納する比較結果記憶部15と接続されていてもよい。
制御パラメータ設定部7は、IL特性の非線形性を検出すると、レーザダイオード1の制御用パラメータを最適な値に保持する。
変調電流制御部8、バイアス電流制御部9は、制御パラメータ設定部7と接続されており、制御パラメータ設定部7で設定される制御パラメータを用いて変調電流、バイアス電流を制御する。
コントローラ14は、バイアス電流、変調電流をバースト信号送信中に変更しないためのタイミングの制御や、平均光出力パワー測定部4の出力を記憶部5あるいは比較部6に取り込むタイミングの制御等、各部の動作タイミングを制御する。
また、この送信装置20では、信号のデータが“1”の場合に接続状態となり、データが“0”の場合に開放状態となるスイッチ12を有している。また、送信信号が間欠的に発生するバースト信号である場合には、バースト信号出力中に接続状態となるスイッチ13も有する。
The laser diode 1 monitors the light output level with the monitor photodiode 2. A laser diode module 3 is an optical system in which the laser diode 1 and the monitor photodiode 2 are combined.
The optical average power measurement unit 4 that measures the optical average power based on the output from the monitor photodiode 2 is connected to a storage unit 5 that stores the measured value as data. The optical average output measurement unit 4 is also connected to a comparison unit 6 that compares the optical average power stored previously.
The comparison unit 6 may be connected to the control parameter setting unit 7 and may be connected to a comparison result storage unit 15 that stores a result of comparison in the comparison unit 6.
When the control parameter setting unit 7 detects the nonlinearity of the IL characteristic, the control parameter setting unit 7 holds the control parameter of the laser diode 1 at an optimum value.
The modulation current control unit 8 and the bias current control unit 9 are connected to the control parameter setting unit 7 and control the modulation current and the bias current using the control parameters set by the control parameter setting unit 7.
The controller 14 controls the timing so as not to change the bias current and modulation current during transmission of the burst signal, and controls the timing at which the output of the average optical output power measurement unit 4 is taken into the storage unit 5 or the comparison unit 6. Control the operation timing.
In addition, the transmission device 20 includes a switch 12 that is connected when the signal data is “1” and opened when the signal data is “0”. In addition, when the transmission signal is a burst signal generated intermittently, it also has a switch 13 that is in a connected state during the burst signal output.
次に、この送信装置の光変調振幅制御機能部分の動作について、図1と図2を用いて説明する。なお、ここでは、送信する信号がバースト送信信号であり、送信する信号のマーク率を50%と想定した場合について述べる。この条件の場合、閾値以上でのIL特性が線形であると仮定するとバイアス電流をΔI増加(減少)させ、変調電流を2ΔI減少(増加)させると光平均出力は変化しないという特徴がある。そこで、本実施形態では、上記した条件に基づき説明を行う。   Next, the operation of the optical modulation amplitude control function part of this transmission apparatus will be described with reference to FIGS. Here, a case where the signal to be transmitted is a burst transmission signal and the mark rate of the signal to be transmitted is assumed to be 50% will be described. Under this condition, assuming that the IL characteristic above the threshold is linear, there is a feature that the optical average output does not change when the bias current is increased (decreased) by ΔI and the modulation current is decreased (increased) by 2ΔI. Therefore, in the present embodiment, description will be made based on the above-described conditions.
まず、第1ステップS21において、変調電流をIm、バイアス電流をIbの状態でバースト#1を送信する。この時、光平均出力測定部4はモニタフォトダイオード2からの出力により、第2ステップS22において、バースト#1送信時の光平均パワーP1を測定し、P1を記憶部5に保存する。その後、第3ステップS23において、変調電流制御部8は、変調電流Imを予め決められた量(2×ΔI)だけ減少させるとともに、バイアス電流制御部9は、バイアス電流Ibを予め決められた量(ΔI)だけ増加させた状態で、バースト#2送信を送信する。第4ステップS24では、バースト#2送信時に、光平均出力測定部4がモニタフォトダイオード2からの出力により、バースト#2送信時の光平均パワーP2を測定する。   First, in the first step S21, burst # 1 is transmitted with the modulation current Im and the bias current Ib. At this time, the optical average output measuring unit 4 measures the optical average power P1 at the time of burst # 1 transmission in the second step S22 based on the output from the monitor photodiode 2, and stores P1 in the storage unit 5. Thereafter, in the third step S23, the modulation current control unit 8 decreases the modulation current Im by a predetermined amount (2 × ΔI), and the bias current control unit 9 reduces the bias current Ib by a predetermined amount. In a state where (ΔI) is increased, burst # 2 transmission is transmitted. In the fourth step S24, the optical average output measuring unit 4 measures the optical average power P2 at the time of burst # 2 transmission by the output from the monitor photodiode 2 at the time of burst # 2 transmission.
第5ステップS25において、比較部6において、保存しておいたP1と測定したP2の光平均パワーを比較する。この比較の結果により、第6ステップS26において、制御パラメータの変更が必要であるか否かを判断する。そして、制御パラメータの変更が必要であれば、第7ステップS27において、制御パラメータを変更し、変更が不要である場合には制御パラメータの変更は行わない。その後、通常の制御動作へ移行する。
なお、ここで述べた前回の比較結果の初期値は、初期調整時に設定した値、もしくは0である。また、制御パラメータの変更が不要である場合に制御パラメータは変更しないと述べたが、同じ値に変更すると解釈しても良い。そして、ここではバースト信号送信時について述べているが、連続信号であっても同様の手法でIL特性の非線形性を検出することが容易に理解できる。
In the fifth step S25, the comparison unit 6 compares the stored optical average power of P1 with the measured P2. Based on the result of this comparison, in the sixth step S26, it is determined whether or not the control parameter needs to be changed. If the control parameter needs to be changed, the control parameter is changed in the seventh step S27. If the change is unnecessary, the control parameter is not changed. After that, the normal control operation is performed.
The initial value of the previous comparison result described here is a value set at the time of initial adjustment or 0. Further, although it has been described that the control parameter is not changed when the change of the control parameter is unnecessary, it may be interpreted that the control parameter is changed to the same value. Although the burst signal transmission is described here, it can be easily understood that the non-linearity of the IL characteristic is detected by the same method even for a continuous signal.
次に、図3、図4に示す一般的なIL特性を用いて、本発明の動作原理、即ちレーザダイオード1におけるIL特性の非線形性の検出方法について説明する。なお、図中のPLはディジタル“0”の光出力、PHはディジタル“1”の光出力を示している。
図3に、閾値以上のIL特性が直線的である場合について示す。このとき、バイアス電流、変調電流の組み合わせが(Ib,Im)の場合と、バイアス電流がΔIだけ変化したときのバイアス電流、変調電流の組み合わせである(Ib+ΔI,Im−2ΔI)の場合の光平均出力は等しい。一方、図4に示すように、閾値以上のIL特性が非線形である場合には、バイアス電流、変調電流の組み合わせが(Ib,Im)の場合と、(Ib+ΔI,Im−2ΔI)の場合での光平均出力が異なる。これについて、数式を用いて定性的に説明する。
Next, using the general IL characteristics shown in FIGS. 3 and 4, the operation principle of the present invention, that is, the method for detecting the nonlinearity of the IL characteristics in the laser diode 1 will be described. In the figure, P L indicates a digital “0” optical output, and P H indicates a digital “1” optical output.
FIG. 3 shows a case where the IL characteristic equal to or greater than the threshold is linear. At this time, the optical average when the combination of the bias current and the modulation current is (Ib, Im) and the combination of the bias current and the modulation current when the bias current is changed by ΔI (Ib + ΔI, Im−2ΔI) The outputs are equal. On the other hand, as shown in FIG. 4, when the IL characteristic equal to or greater than the threshold is nonlinear, the combination of the bias current and the modulation current is (Ib, Im) and (Ib + ΔI, Im−2ΔI). The light average output is different. This will be described qualitatively using mathematical expressions.
初めに、閾値以上のIL特性(これを「Pout」で表す)を、次式
Pout=G(Id−Ith) ・・・(1)
G;閾値以上のIL特性を近似した関数
(但し、Id≧Ith)
で表すことができ、次式のように展開できる。
First, an IL characteristic (this is expressed as “Pout”) equal to or greater than a threshold value is expressed by the following equation:
Pout = G (Id−Ith) (1)
G: Function approximating IL characteristic above threshold
(However, Id ≧ Ith)
And can be expanded as follows:
と表す。
また、Id−Ithをxとおくと、上式は、
It expresses.
If Id-Ith is x, the above formula is
となる。 It becomes.
次に、バイアス電流、変調電流の組み合わせが(Ib,Im)の場合について、光平均出力(これを「Pave」で表す)は次の(2)式から求められる。なお、ここではIb=Ib0−Ith(ただし、Ib0が実際の電流値)である。 Next, in the case where the combination of the bias current and the modulation current is (Ib, Im), the optical average output (represented by “Pave”) is obtained from the following equation (2). Here, Ib = Ib 0 −Ith (where Ib 0 is the actual current value).
より、 Than,
となる。
また、バイアス電流、変調電流の組み合わせが(Ib+ΔI,Im−2ΔI)の場合についても、同様に光平均出力であるPaveは次の(3)式から求められ、
It becomes.
Similarly, when the combination of the bias current and the modulation current is (Ib + ΔI, Im−2ΔI), Pave, which is the optical average output, is similarly obtained from the following equation (3):
となる。
従って、この2つの光平均出力Pave は、(2)、(3)式を用いて一義的に算出できる。また、両者の差である光平均出力差は、(3)式−(2)式で求まる。即ち、この光平均出力差(ΔPave)は、
It becomes.
Therefore, these two light average outputs Pave can be uniquely calculated using the equations (2) and (3). Further, the difference between the optical average outputs, which is the difference between the two, can be obtained by the equations (3)-(2). That is, this light average output difference (ΔPave) is
となる。
ここで、光平均出力差(ΔPave)である(4)式を見ると、全ての項で、IL特性の2次以上の項を示すに関係する因数が、積の形で存在している。したがって、である場合、つまり、閾値以上のIL特性が線形である場合、(4)式は常に0となる。逆に、(4)式が0とならない場合は、であるため、閾値以上のIL特性が非線形であることを意味する。
It becomes.
Here, looking at the equation (4) that is the optical average output difference (ΔPave), in all terms, factors related to showing second-order or higher terms of the IL characteristic exist in the form of products. Therefore, in a case where, i.e., when the IL characteristic equal to or greater than the threshold is linear, equation (4) is always zero. On the other hand, when the expression (4) does not become 0, it means that the IL characteristic equal to or greater than the threshold value is non-linear.
さらに、一般的に、閾値以上のIL特性は、3次以上の項が2次以下の項と比較すると無視できるほど小さい値となる。そこで、IL特性であるPoutをf(Id−Ith)=aとすると、次式で表すことができる。   Furthermore, generally, the IL characteristic above the threshold value is so small that a third or higher order term can be ignored when compared with a second or lower order term. Therefore, when Pout which is an IL characteristic is f (Id−Ith) = a, it can be expressed by the following equation.
と近似すると、光平均出力差(Pave)である(4)式は (4), which is the optical average output difference (Pave), is
と整理することができる。
このことから、(2),(3)式で求まる光平均出力の差(Pave)は、非線形性の大きさを示す定数aに比例することがわかる。したがって、非線形性の大きさにより、制御パラメータを変更することが容易である。
And can be organized.
From this, it can be seen that the difference (Pave) in the optical average output obtained by the equations (2) and (3) is proportional to the constant a indicating the magnitude of the nonlinearity. Therefore, it is easy to change the control parameter depending on the magnitude of the nonlinearity.
なお、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。即ち、本実施形態では、バイアス電流と変調電流の変化量の比が1:2である場合について説明を行ったが、バイアス電流と変調電流の変化量の比が1:2の場合以外でも、同様の考えを用い、閾値以上のIL特性の非線形性を検出することが可能である。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above at all, In the range which does not deviate from the summary, it can implement with a various form. That is, in the present embodiment, the case where the ratio between the change amount of the bias current and the modulation current is 1: 2 has been described, but even when the ratio between the change amount of the bias current and the modulation current is 1: 2, Using the same idea, it is possible to detect the nonlinearity of the IL characteristic that is greater than or equal to the threshold value.
本発明のレーザダイオードのIL特性の非線形性検出方法方法は、変調電流、バイアス電流を変化させることで、IL特性の非線形性を検出する手段を提供するように構成されており、実運用中であっても、IL特性の非線形性が検出可能であり、検出した結果により、制御パラメータを変更することも可能なため、初期調整を大幅に削減することができるという効果を有し、レーザダイオードを用いた光通信装置やシステム等の分野に有用である。   The method for detecting the non-linearity of the IL characteristic of the laser diode of the present invention is configured to provide means for detecting the non-linearity of the IL characteristic by changing the modulation current and the bias current. Even in such a case, it is possible to detect the nonlinearity of the IL characteristic, and it is possible to change the control parameter according to the detected result. This is useful in the field of optical communication devices and systems used.
本発明の実施の形態のブロック図Block diagram of an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態のフローチャートFlowchart of an embodiment of the present invention 閾値以上で直線的になるIL特性IL characteristics that become linear above the threshold 閾値以上で非線形性を有するIL特性IL characteristics with nonlinearity above threshold 従来の光変調制御回路を示すブロック図Block diagram showing a conventional optical modulation control circuit 従来の消光比制御回路を示すブロック図Block diagram showing a conventional extinction ratio control circuit レーザダイオードのIL特性の環境温度依存性を示すグラフGraph showing ambient temperature dependence of IL characteristics of laser diode
符号の説明Explanation of symbols
1 レーザダイオード(LD)
2 モニタフォトダイオード
4 光平均パワー測定部
5 記憶部
6 比較部
7 制御パラメータ設定部
8 変調電流制御部
9 バイアス電流制御部
10 変調電流源
11 バイアス電流源
12、13 スイッチ
14 コントローラ(非線形性検出装置、消光比制御装置、変調振幅制御装置)
15 比較結果記憶部
20 送信装置
1 Laser diode (LD)
2 Monitor Photodiode 4 Optical Average Power Measurement Unit 5 Storage Unit 6 Comparison Unit 7 Control Parameter Setting Unit 8 Modulation Current Control Unit 9 Bias Current Control Unit 10 Modulation Current Source 11 Bias Current Source 12, 13 Switch 14 Controller (Nonlinearity Detection Device) , Extinction ratio control device, modulation amplitude control device)
15 Comparison Result Storage Unit 20 Transmitting Device

Claims (15)

  1. レーザダイオードから出射する光信号の平均光出力に基づき前記レーザダイオードのIL特性の前記非線形性を検出するIL特性の非線形性検出方法。   An IL characteristic non-linearity detection method for detecting the non-linearity of the IL characteristic of the laser diode based on an average optical output of an optical signal emitted from the laser diode.
  2. 前記レーザダイオードのバイアス電流及び変調電流を変化させた後の平均光出力と、前記バイアス電流及び前記変調電流を変化させる前の平均光出力とを比較して、前記IL特性の前記非線形性を検出する請求項1に記載のIL特性の非線形性検出方法。   The non-linearity of the IL characteristic is detected by comparing the average light output after changing the bias current and modulation current of the laser diode with the average light output before changing the bias current and modulation current. The method for detecting non-linearity of an IL characteristic according to claim 1.
  3. 前記バイアス電流を増加させるとともに前記変調電流を減少させることにより、前記バイアス電流及び前記変調電流を変化させる請求項2に記載のIL特性の非線形性検出方法。   The IL characteristic nonlinearity detection method according to claim 2, wherein the bias current and the modulation current are changed by increasing the bias current and decreasing the modulation current.
  4. 前記バイアス電流を減少させるとともに前記変調電流を増加させることにより、前記バイアス電流及び前記変調電流の変化させる請求項2に記載のIL特性の非線形性検出方法。   The IL characteristic nonlinearity detection method according to claim 2, wherein the bias current and the modulation current are changed by decreasing the bias current and increasing the modulation current.
  5. 前記変調電流の減少量又は増加量は、前記バイアス電流の増加量又は減少量のk倍(但し、kは2を含む実数)である請求項3又は請求項4に記載のIL特性の非線形性検出方法。   5. The nonlinearity of the IL characteristic according to claim 3, wherein the decrease amount or increase amount of the modulation current is k times the increase amount or decrease amount of the bias current (where k is a real number including 2). Detection method.
  6. 請求項1から5に記載のいずれかの方法を用いてIL特性の非線形性を検出すると、前記レーザダイオード制御用のパラメータを変更してレーザダイオードからの出力光の消光比を制御するレーザダイオードの消光比制御方法。   When the nonlinearity of the IL characteristic is detected using any one of the methods according to claim 1, a laser diode that controls the extinction ratio of the output light from the laser diode by changing the laser diode control parameter Extinction ratio control method.
  7. 請求項1から5に記載のいずれかの方法を用いて検出したIL特性の非線形性を検出すると、前記レーザダイオード制御用のパラメータを変更してレーザダイオードの変調振幅を制御するレーザダイオードの変調振幅制御方法。   6. When the nonlinearity of the IL characteristic detected using any one of the methods according to claim 1 is detected, the laser diode modulation amplitude is controlled by changing the laser diode control parameter to control the laser diode modulation amplitude. Control method.
  8. レーザダイオードを駆動中に平均光出力に基づきIL特性の非線形性を検出する手段を有するIL特性の非線形性検出装置。   An IL characteristic non-linearity detecting device having means for detecting non-linearity of an IL characteristic based on an average light output during driving of a laser diode.
  9. 請求項8に記載のレーザダイオードのIL特性の非線形性検出装置において、変調電流の変化量をバイアス電流の変化量に比例させる手段を有するIL特性の非線形性検出装置。   9. The non-linearity detection apparatus for an IL characteristic of a laser diode according to claim 8, further comprising means for making the change amount of the modulation current proportional to the change amount of the bias current.
  10. 請求項9に記載のレーザダイオードのIL特性の非線形性検出装置において、前記変調電流の変化量が、前記バイアス電流の変化量の2倍とする手段を有するIL特性の非線形性検出装置。   10. The non-linearity detection apparatus for an IL characteristic of a laser diode according to claim 9, further comprising means for setting the amount of change in the modulation current to be twice the amount of change in the bias current.
  11. 請求項8から請求項10に記載のいずれかの非線形性検出装置を用いてIL特性の非線形性を検出すると、前記レーザダイオード制御用のパラメータを変更して消光比を制御する手段を有する消光比制御装置。   An extinction ratio having means for controlling the extinction ratio by changing the parameter for controlling the laser diode when the non-linearity of the IL characteristic is detected using the non-linearity detection device according to any one of claims 8 to 10. Control device.
  12. 請求項8から請求項10のいずれかに記載のレーザダイオードのIL特性の非線形性検出装置を用いてIL特性の非線形性を検出すると、前記レーザダイオード制御用のパラメータを変更してレーザダイオードの変調振幅を制御する手段を有する変調振幅制御装置。   When detecting the nonlinearity of the IL characteristic using the nonlinearity detecting apparatus for the IL characteristic of the laser diode according to any one of claims 8 to 10, the laser diode control parameter is changed to modulate the laser diode. A modulation amplitude control device having means for controlling amplitude.
  13. 請求項8から請求項12のいずれかに記載の機能を有するレーザダイオードのIL特性の非線形性検出装置、消光比制御装置又は変調振幅制御装置のいずれかを搭載する集積回路。   13. An integrated circuit on which any one of a non-linearity detection device, an extinction ratio control device, and a modulation amplitude control device for an IL characteristic of a laser diode having the function according to claim 8 is mounted.
  14. 請求項8から請求項13のいずれかに記載のIL特性の非線形性検出装置、消光比制御装置又は変調振幅制御装置を備える送信装置。   14. A transmission device comprising the IL characteristic nonlinearity detection device, the extinction ratio control device, or the modulation amplitude control device according to any one of claims 8 to 13.
  15. 請求項14に記載の送信装置を備える通信システム。   A communication system comprising the transmission device according to claim 14.
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