JP2794970B2 - 光送信方式 - Google Patents

光送信方式

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JP2794970B2 JP3057421A JP5742191A JP2794970B2 JP 2794970 B2 JP2794970 B2 JP 2794970B2 JP 3057421 A JP3057421 A JP 3057421A JP 5742191 A JP5742191 A JP 5742191A JP 2794970 B2 JP2794970 B2 JP 2794970B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信方式に係わり、
特にデーター信号波のレベル変動等に依存しない光出力
波形を得るための光送信方式に関する。
【0002】今日の通信用光ファイバーの伝送帯域は極
めて広帯域なものが実現しており、光通信方式における
帯域制限あるいは波形劣化の要因は主としてレーザーダ
イオード駆動回路を含む電気系によるものである。
【0003】超高速レーザーダイオード駆動回路におい
ては、他の超高速デジタル回路と同様にアナログ的動作
に近づくために、データー信号のレベル変動、使用素子
のばらつき等による出力波形への影響が大きい。このた
め、データー信号波のレベル変動のような外的要因に対
処した自動調整手段を内蔵する光送信回路を実現する必
要がある。
【0004】
【従来の技術】超高速光通信回路においては、光出力波
形は入力信号波形に大きく依存するため、入力信号レベ
ルがECL、TTL等のロジックレベルで規定されてい
る場合でも、入力信号振幅、直流レベルの変動に対して
充分な変動耐力を取ることは難しい。このため、従来
は、図10のようにインターフェース回路30としてF
/F回路等を設けて、クロック入力端子32からのクロ
ックを用いて、信号入力端子31からの入力振幅変動に
依存しない信号を作り、後段で光出力波形を整形する方
式がとられていた。
【0005】この場合において、図4に示すようなレー
ザーダイオード(LD)の量子効率の温度依存性、即ち
電流対光出力特性の温度特性、に起因して加わる光出力
波形のピーク値の変動に関しては、光出力が一定値とな
るようにLD駆動回路の定電流源を温度によって変化さ
せるような補償を行うことにより除去している。しか
し、LD駆動回路2の前段に位置する回路(例えば図1
0のインターフェース回路等)の素子のばらつき等に起
因する出力波形の立上り部および立下り部の波形の不均
一については、個々の完成品の温度特性をみて、動作余
裕が最大となる一点にリファレンス電圧を固定するとい
った微妙な調整を実施することにより対処していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】今日、光モジュールに
は、ロジック回路としてのインターフェースで、かつク
ロックを入力しない方式が要求されている。そのため、
従来の如くF/F回路等を設けて、クロックを用いて、
信号入力端子31からの入力振幅変動に依存しない信号
を作る一種の波形再生を行うことが出来なくなった。そ
のため、上述の如く、入力信号振幅、直流レベルの変動
に対して充分な変動耐力を取ることは難しく、これらの
変動はそのまま光出力波形の変動となって現れ、上述の
個々の完成品の温度特性をみて、動作余裕が最大となる
一点にリファレンス電圧を固定するといった微妙な調整
を実施することによっては対処しきれないという問題が
在った。
【0007】本発明は、入力信号の中心値電圧に対応し
て、レーザーダイオード駆動回路のリファレンス電圧レ
ベルを、自動的に変化させることにより、入力信号のレ
ベルの変動に対して最適な光出力波形を得る方式を提供
する事を目的とする。
【0008】特に、入力信号のマーク率が変化する場合
には、入力信号の平均値電圧が変動するので、入力信号
の中心値電圧を得るために、入力信号のマーク率に依る
補正を加える方式を提供する事を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理構成
図である。図中、1はレーザーダイオードで、電気信号
を一定波長の光の信号に変換するもの、2はLD駆動回
路で、レーザーダイオードを電気信号で駆動するもの、
3は入力信号分岐手段で、入力信号を複数の出力に分岐
するもの、4はリファレンス電圧発生手段で、入力信号
の平均値から、LD出力波形の変動を予知して、該変動
を軽減するようなリファレンス電圧を発生し、LD駆動
回路のリファレンス電圧入力端子に供給するものであ
る。
【0010】
【作用】LDの光出力の電流依存性は図4に示す如く温
度上昇と共に傾斜が緩くなる、即ち量子効率が低下す
る。一方図5に示す差動対回路においては、電源が定電
流源の場合には、負荷(RL1、RL2)に流れる電流(I
1 、I2 )の最大値は定電流源の電流値(IO )に制限
される。このため差動対回路をLD駆動回路として用い
る場合は、定電流源の電流値(IO )を温度で制御する
ことにより、LDの量子効率(η)の温度変動に対応し
ている。差動対回路の利得が低い場合には、図6に示す
如く負荷に流れる電流の切り替わる電圧の幅Va が大き
くなる。Va の範囲内では電流はほぼ線形に変化する事
になる。そのため、図7に示すように、レファレンス電
圧VREF が入力信号の中心電圧からずれた場合、負荷に
流れる電流の最大値の変化はないが、負荷電流の変化領
域ではアナログ的に変化する為時間領域で見た波形は大
きく変化する。即ち出力のデューティデシオの変化、立
上り、立下りのジッタの変化、立上り時間(tr )、立
下り時間(tf )の変化が生じる可能性がある。LD駆
動回路では光出力波形がアナログ的であるため、tr
f やジッタ量などを総合的に調整する必要がある。高
速回路ではVREFの余裕が非常に小さくなっている。そ
のため、差動対回路では入力波形の変化にともない、V
REF を追従させる必要がある。
【0011】通常入力波形のデューティレシオが変化せ
ず、振幅および直流電圧が変化する場合が多い。そこで
本発明では、入力波形の振幅および直流成分に追従する
RE F を発生させる事で問題の解決を図っている。
【0012】図2は、入力信号のマーク率が2分の1に
保証される場合の実施例を示す。入力信号のマーク率が
一定の場合、入力信号の平均直流電圧の変化は、入力信
号のデューティレシオの変化及び直流レベルの変化に対
応する。すなわち、入力信号の平均電圧を検出し、その
変化に対応してリファレンス電圧を変化させることによ
り、最適な光出力波形を得ることができる。
【0013】図3に入力信号のマーク率が変化する場合
の実施例を示す。通常の通信で用いられるデーターがN
RZ符号の場合、マーク率は信号の立上りから立下り迄
の経過時間の和の一定周期に対する比として得られる。
そこで入力信号の平均電圧とマーク率を検出し、マーク
率補償を行うことで、マーク率が変化する場合において
も、入力信号のデューティレシオの変化及び直流レベル
の変化に対応した最適なリファレンス電圧を与えること
ができる。
【0014】
【実施例】本発明では、図1の如く信号入力端子31よ
りのデーター信号を入力信号分岐手段3で分岐し、一方
をLD駆動回路2へ送り、他方をリファレンス電圧発生
手段4へ送り、適当なリファレンス電圧をLD駆動回路
2のリファレンス電圧端子21へ送る。
【0015】分岐手段3は、入力信号をLD駆動回路2
とリファレンス電圧端子21に分岐すると共に、信号源
とLD駆動回路等の回路との電気的干渉を防止するため
に設けるものである。
【0016】LD駆動回路2は主信号入力端子22とリ
ファレンス電圧入力端子21を差動入力とする差動対回
路で、リファレンス電圧入力端子21の電圧を調整する
事によりLD駆動電流を調整する。LD駆動回路2につ
いて以下に説明を加える。
【0017】図8はLD駆動回路の構成例であり、図9
はLDの駆動波形と光出力エンベロープの例である。T
r1とTr2とは差動対を形成し、Tr3およびTr4はそれぞ
れパルス電流の電流源およびバイアス電流の電流源を構
成する。即ち、端子22からの入力信号(VS ) に依る
レーザー光出力(PD )は、その最大振幅(ピーク)
(PO )が端子23の設定電圧で(VO )、最低振幅
(PB )が端子24の設定電圧(VB )で、中心値(P
R)が端子21のリファレンス電圧(VREF )でそれぞ
れ決定される。レーザー光出力(PD )の値PO B
R に対応するレーザーダイオード電流(ID )の値はそ
れぞれIO B R である。端子23の設定電圧はLD
量子効率の温度特性を補償するために温度情報を含む電
圧であり、端子24の設定電圧は、周囲温度が変化して
もLDのスレッシュホールド電流付近にバイアスが設定
されるように温度情報を含めた電圧である。端子21の
リファレンス電圧は、以下に示すように、入力信号のマ
ーク率が一定の場合及び入力信号のマーク率が一定でな
い場合について異なる方式によって印加される。
【0018】図2は入力信号のマーク率が一定の場合に
使用する方式で、リファレンス電圧発生手段として平均
値検出回路と電圧調整手段より構成される。この場合
は、平均値電圧と中心値電圧が一致するため、平均値検
出回路出力が入力信号の中心値電圧に比例した電圧とし
て得られる。図中、42は平均値検出回路で、入力信号
の平均値電圧を検出し、41は演算増幅器で、該平均値
電圧に比例した電圧に所定のレベルシフトを施してリフ
ァレンス電圧を出力する。
【0019】図3は入力信号のマーク率が一定でない場
合に使用する方式で、マーク率検出回路を追加した構成
ある。この場合は、平均値電圧と中心値電圧が一致しな
いので、平均値電圧にマーク率による補正を加えて中心
値電圧を発生させる方式である。
【0020】NRZ信号の平均電圧は中心電圧の2倍に
マーク率を掛けて得られる。従ってマーク率が変化する
場合、中心電圧を知るには平均値電圧とマーク率を検出
し、それらの積を回路的に実現すればよい。平均値電圧
の検出は前記の通りである。マーク率の検出は、信号の
立上りから立下り迄の経過時間の和の一定周期に対する
比として得られる。これを図中に示す立上り検出回路4
3、立下り検出回路43、およびマーク率検出回路45
で行う。平均値検出回路42の出力とマーク率との積を
平均値マーク率補償回路46で得られる。平均値検出回
路はアナログ変調器で実現可能である。平均値検出回路
の出力の扱いについては上記図2の場合と同じである。
【0021】以上により、入力信号のレベルの変動があ
っても、ほぼ一定の光出力波形を得ることができる。
【0022】
【発明の効果】入力信号の中心値電圧からレーザーダイ
オード駆動回路のリファレンス電圧を作り、入力信号の
変動に自動的に追随する波形補償を行うことにより、入
力信号振幅、直流レベルの変動に対して充分な変動耐力
を有し、今日要求されているロジック回路としてのイン
ターフェースで、かつクロックを入力しない方式の光モ
ジュールが実現し、超高速光通信の発展に極めて有益で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成を説明するための、基本構成
図である。
【図2】平均値検出回路を使用した構成例である。
【図3】マーク率検出回路を使用した構成例である。
【図4】レーザーダイオードの温度特性の例である。
【図5】レーザー駆動回路の原理構成図である。
【図6】レーザー駆動回路の静特性の例である。
【図7】リファレンス電圧の波形への影響の例である。
【図8】レーザー駆動回路の構成例である。
【図9】レーザー駆動波形と光出力エンベロープの例で
ある。
【図10】従来の構成例である。
【符号の説明】
1 レーザーダイオード(LD) 2 LD駆動回路 3 入力信号分岐手段 4 リファレンス電圧発生回路 21 リファレンス電圧入力端子 22 主信号入力端子 23 LD量子効率温度特性補償電圧入力端子 24 LDスレッシュホールド電流温度特性補償電圧入
力端子 30 インターフェース回路 31 信号入力端子 32 クロック入力端子 41 演算増幅器 42 平均値検出回路 43 立上り検出回路 44 立下り検出回路 45 マーク率検出回路 46 平均値マーク率補償回路 201、202、203、204 トランジスタ 411 調整電圧入力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04B 10/28 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/133 H04B 9/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】データー信号により変調されたレーザーダ
    イオード光出力波形リファレンス電圧で調整するレー
    ザーダイオード駆動回路を有する光送信方式において、 該データー信号から抽出した平均値によりリファレンス
    電圧を発生させるリファレンス電圧発生手段(4)を設
    け、 該リファレンス電圧発生手段は、 該データー信号を分岐する入力信号分岐手段(3)と、 該分岐手段で分岐された該データー信号から抽出した平
    均値を検出する平均値検出回路と、 該分岐手段で分岐された該データー信号から抽出した該
    データー信号の立ち上がりを検出する立ち上がり検出回
    路と、 該分岐手段で分岐された該データー信号から抽出した該
    データー信号の立ち下がりを検出する立ち下がり検出回
    路と、 該立ち上がり検出回路と該立ち下がり検出回路の出力に
    より該データ入力信号のマーク率を検出するマーク率検
    出回路と、 該マーク率検出回路の出力により該平均値検出路の平
    均値の値を補正する平均値マーク率補償回路を設け、 レーザーダイオード光出力波形をデーター信号の変動に
    依らず一定範囲の波形に保てるようにリファレンス電圧
    を自動的に調整することを特徴とする光送信方式。
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