JP2008028504A - Optical communication system and optical transmission module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信によって情報を伝送する光送信モジュールおよび当該光送信モジュールを用いた光通信システムに関する。 The present invention relates to an optical transmission module that transmits information by optical communication and an optical communication system using the optical transmission module.
光通信システムでは、一般的に、高い信頼性が要求される。したがって、デバイスの故障等に起因する通信障害に対して十分な冗長性を持たせることが必要である。通信障害の一因となるデバイスの故障としては、光送信モジュールの光源である半導体レーザ等の発光素子の故障が挙げられる。何故ならば、一般的に、半導体レーザ等の発光素子は他のデバイスに比べて寿命が短く、発光素子が故障すると、光通信システムが完全に停止状態に陥ってしまうからである。 In an optical communication system, generally high reliability is required. Therefore, it is necessary to provide sufficient redundancy for communication failures caused by device failures and the like. A failure of a device that contributes to a communication failure includes a failure of a light emitting element such as a semiconductor laser that is a light source of an optical transmission module. This is because, in general, a light emitting element such as a semiconductor laser has a shorter life than other devices, and if the light emitting element fails, the optical communication system is completely stopped.
発光素子が故障した異常状態においても情報伝送の信頼性を確保するために、従来は、通常状態においては、2つの情報信号を2つの半導体レーザによって個々の光信号として送出し、2つの半導体レーザの一方が故障した異常状態においては、2つの情報信号を変調し、正常な1つの半導体レーザを使用して光信号として送出するようにしていた(例えば、特許文献1参照)。 In order to ensure the reliability of information transmission even in an abnormal state in which the light emitting element has failed, conventionally, in the normal state, two information signals are transmitted as individual optical signals by two semiconductor lasers. In an abnormal state in which one of the two has failed, two information signals are modulated and transmitted as an optical signal using one normal semiconductor laser (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記従来技術では、2つの半導体レーザの一方が故障したときに、2つの情報信号を変調するようにしており、異常時用に専用の変調回路を設ける必要があるために、光送信モジュールの回路構成が複雑になるとともに、コスト高になるという課題がある。さらに、2つの情報信号を変調して送信することで、受信側ではそれを復調する必要があるために、専用の復調回路を設けることに伴って光受信モジュールに対して回路構成の複雑化、コストアップを強いることになる。 However, in the above prior art, when one of the two semiconductor lasers fails, the two information signals are modulated, and it is necessary to provide a dedicated modulation circuit for an abnormal time. There is a problem that the circuit configuration becomes complicated and the cost becomes high. Further, by modulating and transmitting the two information signals, it is necessary to demodulate them on the receiving side, so that the circuit configuration is complicated for the optical receiving module along with the provision of a dedicated demodulation circuit, This will increase costs.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、発光素子が故障した異常状態において、専用の変調回路を用いなくても情報伝送の信頼性を確保できる光送信モジュールおよび当該光送信モジュールを用いた光通信システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide light that can ensure the reliability of information transmission without using a dedicated modulation circuit in an abnormal state in which a light emitting element has failed. An object is to provide a transmission module and an optical communication system using the optical transmission module.
上記目的を達成するために、本発明による光送信モジュールは、定電流源と、前記定電流源に対して第1電極が共通に接続された複数の発光素子と、入力信号に応じた駆動信号を前記複数の発光素子の第2電極に供給する駆動回路と備える構成となっている。この光送信モジュールは、光伝送路および光受信モジュールと共に光通信システムを構成する。 In order to achieve the above object, an optical transmission module according to the present invention includes a constant current source, a plurality of light emitting elements having a first electrode connected in common to the constant current source, and a drive signal corresponding to an input signal. Is provided with a drive circuit for supplying the second electrode to the second electrodes of the plurality of light emitting elements. This optical transmission module constitutes an optical communication system together with the optical transmission path and the optical reception module.
上記構成の光送信モジュールまたは当該光送信モジュールを用いた光通信システムにおいて、第1電極が定電流源に共通に接続された複数の発光素子に対し、その第2電極に駆動回路が駆動信号を供給することで、複数の発光素子に流れる総電流量は常に定電流源の電流量となる。そして、複数の発光素子の総光量は定電流源の電流量で決まる。ここで、複数の発光素子のうちの例えば1つが故障し、OFF状態になった場合に、この故障した発光素子に流れる筈の電流が他の発光素子に流れる。したがって、複数の発光素子のうちの例えば1つが故障しても、他の発光素子が故障前の光量(複数の発光素子の総光量)で発光し続ける。すなわち、複数の発光素子のうちの1つでも正常であれば、この正常な発光素子が、全てが正常なときと同等の光量にて光信号を出力することになる。 In the optical transmission module having the above-described configuration or an optical communication system using the optical transmission module, a drive circuit sends a drive signal to a second electrode of a plurality of light emitting elements commonly connected to a constant current source. By supplying, the total amount of current flowing through the plurality of light emitting elements is always the amount of current of the constant current source. The total light amount of the plurality of light emitting elements is determined by the current amount of the constant current source. Here, when, for example, one of the plurality of light emitting elements fails and is turned off, the soot current flowing through the failed light emitting element flows to the other light emitting elements. Therefore, even if, for example, one of the plurality of light emitting elements fails, the other light emitting elements continue to emit light with the light amount before the failure (total light amount of the plurality of light emitting elements). That is, if at least one of the plurality of light emitting elements is normal, this normal light emitting element outputs an optical signal with the same amount of light as when all are normal.
本発明によれば、複数の発光素子のうちの1つでも正常であれば、この正常な発光素子が、全てが正常なときと同等の光量にて光信号を出力することになるために、発光素子が故障した異常状態において、専用の変調回路を用いなくても情報伝送の信頼性を確保できる。 According to the present invention, if even one of the plurality of light emitting elements is normal, the normal light emitting element outputs an optical signal with the same amount of light as when all are normal. In an abnormal state where the light emitting element has failed, the reliability of information transmission can be ensured without using a dedicated modulation circuit.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る光通信システムの概略構成図である。図1に示すように、本実施形態に係る光通信システムは、入力される電気信号を光信号に変換して出力する光送信モジュール10と、当該光送信モジュール10が出力した光信号を伝送する光ファイバ等からなる光伝送路20と、当該光伝送路20によって伝送された光信号を受光して電気信号に変換する光受信モジュール30とを有する構成となっている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical communication system according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the optical communication system according to the present embodiment transmits an
光送信モジュール10は、複数の発光素子、例えば2つの発光素子11,12を含む発光部13と、入力される電気信号、例えばパルス信号に応じて発光素子11,12を発光駆動する駆動回路14とを有する構成となっている。発光素子11,12としては、半導体レーザ(LD;Laser Diode)や発光ダイオード(LED;Light Emitting Diode)などが用いられる。本実施形態では、光送信モジュール10における発光部13の具体的な構成を特徴としている。その詳細については後述する。
The
光受光モジュール30は、光伝送路20によって伝送された光信号を受光し、その光量に応じた電気信号に変換する受光素子31と、当該受光素子31から出力される電気信号に対して波形整形等の信号処理を施して例えばパルス信号として出力する受信回路32とを有する構成となっている。受光素子31としては、フォトトランジスタやフォトダイオードなどの光電変換素子が用いられる。
The light receiving module 30 receives a light signal transmitted through the light transmission path 20 and converts the light signal into an electric signal corresponding to the light amount, and waveform shaping for the electric signal output from the
図2は、光送信モジュール10における発光部13の構成の一例を示す回路図であり、図中、図1と同等部分には同一符号を付して示している。
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of the configuration of the light emitting unit 13 in the
本例に係る光送信モジュール10においては、発光素子11,12として、例えば半導体レーザ131,132を用いている。これら半導体レーザ131,132の第1電極である例えばカソード電極は、定電流源133の一端に接続されている。定電流源133の他端は接地されている。半導体レーザ131,132の第2電極である例えばアノード電極は抵抗素子134,135の各一端にそれぞれ接続されている。
In the
抵抗素子134,135の各他端はノードNに共通に接続されている。ノードNは、図1に示す駆動回路14の出力端に接続されている。これにより、駆動回路14は、入力信号に応じた駆動信号を、ノードNを介して半導体レーザ131,132のアノード電極に共通に供給する。
The other ends of the
上記構成の発光部13において、半導体レーザ131,132として同等の特性のものを用い、抵抗素子134,135の各抵抗値がほぼ等しいものとすると、定電流源133に流れる電流を2I0とするとき、半導体レーザ131,132にはそれぞれI0なる電流I1,I2が流れる。
In the light emitting unit 13 having the above configuration, when
ここで、図3に示すように、半導体レーザ131,132が共にON(発光状態)にあるとき、即ち半導体レーザ131,132にそれぞれ電流I1,I2(=I0)が流れているときの半導体レーザ131,132の各光量をP1とし、半導体レーザ131,132の一方がOFF(非発光状態)にあるとき、即ち半導体レーザ131,132の他方に約2I0の電流が流れているときの当該他方の半導体レーザ131/132の光量をP2とする。
Here, as shown in FIG. 3, when both the
そして、半導体レーザ131,132として閾値の小さいものを選ぶと、図4に示すように、電流−光出力(光量)の特性のばらつきが小さいために、
P2≒2P1
とみなすことができる。これにより、半導体レーザ131,132の一方が故障し、他方の半導体レーザ131/132のみが発光状態にあるとき、P2の光量が発生するが、総光量は半導体レーザ131,132が共にON状態にあるときの光量2P1とほとんど変わらないために、システムがダウンすることなく、光通信を継続できる。
When a semiconductor laser having a small threshold is selected as the
P2 ≒ 2P1
Can be considered. As a result, when one of the
上述したように、定電流源133に対して例えば2つの半導体レーザ131,132のカソード電極を共通に接続し、そのアノード電極に対して駆動回路14から入力信号に応じた駆動信号を共通に供給する構成を採ることにより、2つの半導体レーザ131,132に流れる総電流量は常に定電流源133の電流量2I0となり、2つの半導体レーザ131,132の総光量は定電流源133の電流量2I0で決まる。
As described above, for example, the cathode electrodes of the two
したがって、2つの半導体レーザ131,132の一方が故障し、OFF状態になった場合に、この故障した一方の半導体レーザ131/132に流れる筈の電流が他の半導体レーザ132/131に流れるために、2つの半導体レーザ131,132の一方が故障した場合であっても、他方の半導体レーザが故障前の光量2P1とほぼ同等の光量P2で発光し続ける。
Therefore, when one of the two
すなわち、複数の発光素子のうちの1つでも正常な状態にあれば、この正常な発光素子が、全ての発光素子が正常なときと同等の光量にて光信号を出力することになるために、発光素子が故障した異常状態が生じた場合であっても、システムが停止状態に陥ることがなく、また従来技術のように専用の変調回路を用いなくても、情報伝送の信頼性を確保できる。 That is, if at least one of the plurality of light emitting elements is in a normal state, this normal light emitting element outputs an optical signal with the same amount of light as when all the light emitting elements are normal. Even if an abnormal state occurs when the light emitting device fails, the system does not go into a stopped state, and the reliability of information transmission is ensured without using a dedicated modulation circuit as in the prior art. it can.
また、発光素子が故障した際の情報伝送の信頼性を確保ための対応は光送信モジュール10のみで行われ、しかも、発光素子が故障した異常状態での光信号の光量として、全ての発光素子が正常なときの通常状態とほぼ同等の光量を確保できることから、光受信モジュール30では異常状態でも通常状態と同じように受信処理を行うことができるために、光受信モジュール30に対して回路構成の複雑化やコストアップを強いることもない。
Further, the countermeasure for ensuring the reliability of information transmission when the light emitting element fails is performed only by the
[第2実施形態]
図5は、本発明の第2実施形態に係る光通信システムの概略構成図であり、図中、図1と同等部分には同一符号を付して示している。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an optical communication system according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same parts as those in FIG.
本実施形態に係る光通信システムでは、発光素子が故障した際に、光送信モジュール10′自身が故障した発光素子を自動的に特定できる構成を採っている。具体的には、光送信モジュール10′は、例えば2つの発光素子11,12を含む発光部13および駆動回路14に加えて、2つの発光素子11,12の各発光光量を検出する検出部15,16と、これら検出部15,16の検出結果を基に発光光量が所定の光量以下の発光素子を識別表示する表示部17とを備えている。発光素子11,12としては、例えば第1実施形態の場合と同様に、半導体レーザ131,132が用いられる(図2参照)。
The optical communication system according to the present embodiment employs a configuration in which when the light emitting element fails, the
検出部15,16は、例えば、半導体レーザ131,132の各アノード端の電圧をモニターし、当該アノード端の電圧を所定の基準電圧と比較する差動アンプによって構成され、半導体レーザ131,132の各アノード端の電圧が基準電圧以上になったときに半導体レーザ131,132に故障が発生したと判断する。
The
なお、検出部15,16としては、差動アンプを用いた構成のものに限られるものではなく、例えば、半導体レーザ131,132の各光出力を検出するフォトダイオードなどの光電変換素子を用い、当該光電変換素子の出力が所定の基準電圧以下になったときに半導体レーザ131,132に故障が発生したと判断する構成のものを用いることも可能である。
The
表示部17は、半導体レーザ131,132にそれぞれ対応して設けられた発光ダイオードなどの表示素子によって構成され、検出部15,16の何れかが、半導体レーザ131,132の何れかに故障が発生したことを検出したときに、対応する表示素子が点灯することにより、故障が発生した半導体レーザ131/132をユーザ(保守員)に告知する。
The
上述したように、半導体レーザ131/132が故障した際に、システムを停止状態に陥らせることなく、情報伝送の信頼性を確保できるようにした光送信モジュール10′において、故障した半導体レーザ131/132を自動的に特定し、それを告知できるようにしたことにより、半導体レーザ131/132の故障発生を確実にユーザ(保守員)に告知することができる。
As described above, when the
これにより、ユーザ(保守員)は、故障した半導体レーザ131/132の交換作業に迅速に着手でき、また一方の半導体レーザ131/132の故障によって他方の半導体レーザ132/131にほぼ2倍程度の電流が流れることに伴う負担から当該他方の半導体レーザ132/131を迅速に開放できるとともに、大電流が流れることに伴う寿命低下を最小限に抑えることができる。
As a result, the user (maintenance staff) can quickly start replacing the failed
また、故障した半導体レーザ131/132の交換作業に当たって、システムを停止させる必要がある場合に、半導体レーザ131,132の何れかが故障したかをユーザ(保守員)に告知できることにより、ユーザ(保守員)は交換すべきデバイスを直ぐに特定でき、交換作業を迅速に終えることができるために、システムの停止時間を最小限に抑えることができる。
In addition, when it is necessary to stop the system when replacing the failed
[変形例]
なお、上記各実施形態においては、半導体レーザ131/132が故障し、OFF状態になった場合を前提として説明したが、本発明は、半導体レーザ131/132の特性が劣化し、光量が低下した場合にも対応できる。
[Modification]
In each of the above embodiments, the description has been given on the assumption that the
すなわち、一方の半導体レーザ131/132の特性が劣化し、流れる電流I1/I2が少なくなって当該一方の半導体レーザ131/132の光量が低下した場合には、その低下した分の電流が他方の半導体レーザ132/131に流れ、当該他方の半導体レーザ132/131が、一方の半導体レーザ131/132の特性劣化前の光量2P1とほぼ同等の光量P2で発光し続けることになる。その結果、半導体レーザ131/132の特性が劣化した場合であっても、情報伝送の信頼性を確保できる。
That is, when the characteristic of one
図6に、半導体レーザ131/132の駆動電流と光出力の関係を示す。半導体レーザ131/132の特性劣化の一つとして、光出力変動量を駆動電流変動量で除した微分効率の値が小さくなることが知られている。このような事象の場合、一般に、半導体レーザ131/132のそれぞれの駆動電流には変化は見られず半導体レーザ131/132の光出力のみ低下する劣化が挙げられる。
FIG. 6 shows the relationship between the drive current of the
このような場合においても、半導体レーザ131/132に流れる電流を一定電流とすることで、半導体レーザから出力される光信号を遠方にて受信する回路において一般的に用意されている平均受光量計測アナログ信号を用いて情報伝送の異常を検出するシステムがある。本発明の方式を適用することにより、半導体レーザの駆動電流が1個の場合に比べ半分程度となるため、半導体レーザの劣化速度が遅くなり、前記異常発生から修復までのユーザー(保守員)の修復作業時間に余裕が発生しより確実な対策手段を講じることができ、情報伝送システムの信頼性を上げることができる。又この場合半導体レーザ131/132の発光光量をモニターすることでどちらの半導体レーザ131/132が劣化しているか判断することが可能で的確な情報伝送システムの復旧が図れる。
Even in such a case, an average received light amount measurement generally prepared in a circuit that receives an optical signal output from the semiconductor laser at a distance by setting the current flowing through the
また、半導体レーザ131,132の発光光量をモニターし、その発光光量の変動に応じて半導体レーザ131,132に流れる電流I1,I2を制御することによって半導体レーザ131,132の光出力を常に安定にするAPC(Automatic Power Control;自動出力制御と組み合わせることにより、温度変化や経年変化による半導体レーザの電流−光出力特性の変動にも対応できるようにすることができる。
Further, the light output of the
10,10′…光送信モジュール、11,12…発光素子、13…発光部、14…駆動回路、15,16…検出部、17…表示部、20…光伝送路、30…光受信モジュール、31…受光素子、32…受光回路、131,132…半導体レーザ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記定電流源に対して第1電極が共通に接続された複数の発光素子と、
入力信号に応じた駆動信号を前記複数の発光素子の第2電極に供給する駆動回路と
を備えることを特徴とする光送信モジュール。 A constant current source;
A plurality of light emitting elements having a first electrode commonly connected to the constant current source;
An optical transmission module comprising: a drive circuit that supplies a drive signal corresponding to an input signal to the second electrodes of the plurality of light emitting elements.
前記検出手段の検出結果を基に発光光量が所定の光量以下の発光素子を識別表示する表示手段とをさらに備える
ことを特徴とする請求項1記載の光送信モジュール。 Detecting means for detecting each light emission amount of the plurality of light emitting elements;
The optical transmission module according to claim 1, further comprising display means for identifying and displaying a light emitting element having a light emission amount equal to or less than a predetermined light quantity based on a detection result of the detection means.
前記検出手段の検出結果を基に前記複数の発光素子の各発光光量を制御する制御手段とをさらに備える
ことを特徴とする請求項1記載の光送信モジュール。 Detecting means for detecting each light emission amount of the plurality of light emitting elements;
The optical transmission module according to claim 1, further comprising: a control unit that controls the amount of light emitted by each of the plurality of light emitting elements based on a detection result of the detection unit.
前記光送信モジュールから出力される光信号を伝送する光伝送路と、
前記光伝送路によって伝送された光信号を受光して電気信号に変換する光受光モジュールとを備えた光通信システムであって、
前記光送信モジュールは、
定電流源と、
前記定電流源に対して第1電極が共通に接続された複数の発光素子と、
入力信号に応じた駆動信号を前記複数の発光素子の第2電極に供給する駆動回路とを有する
ことを特徴とする光通信システム。
An optical transmission module;
An optical transmission line for transmitting an optical signal output from the optical transmission module;
An optical communication system comprising a light receiving module that receives an optical signal transmitted through the optical transmission path and converts it into an electrical signal,
The optical transmission module includes:
A constant current source;
A plurality of light emitting elements having a first electrode commonly connected to the constant current source;
An optical communication system, comprising: a drive circuit that supplies a drive signal corresponding to an input signal to the second electrodes of the plurality of light emitting elements.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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---|---|---|---|---|
US10230473B2 (en) | 2016-06-20 | 2019-03-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical transmitters including photonic integrated circuit |
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- 2006-07-19 JP JP2006196495A patent/JP2008028504A/en active Pending
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