JP2929992B2 - 光送信回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザダイオ
ード等の発光素子を用いて光信号を送信する光送信回路
に係わり、例えば加入者系光伝送装置で使用されるバー
スト光信号送信器のようにバースト光信号を送信する場
合にもその送信レベルを安定して保持することのできる
ようにした光送信回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に光通信システムでは、送信側の装
置が光信号の送信レベルをなるべく一定に保持するよう
にしてこれを送出し、受信側の装置側で光信号の受信レ
ベルが定められた許容範囲内に入るようにしている。こ
のため、連続的に光信号を送出する光通信システムで
は、これらの信号の送信レベルが一定になるための制御
を通常行っている。

【０００３】図２は、従来のこのような光送信回路の一
例を示したものである。この光送信回路は、半導体レー
ザダイオード（ＬＤ）等の半導体発光素子１１を駆動す
るためのパルス駆動回路１２を備えている。図示しない
回路から出力される送信対象となる送信信号１３はパル
ス駆動回路１２に入力される。半導体発光素子１１は送
信信号１３の信号レベルに応じたパルス状のレーザ光
（光信号）を出力する。半導体発光素子１１の出力する
光信号の一部は、これに隣接して配置されたフォトダイ
オード等の光検出素子１５によってモニタされるように
なっている。光検出素子１５の検出出力１６は前置増幅
回路１７に入力され、光検出素子１５を流れる電流に応
じた電圧に変換される。前置増幅回路１７の出力する電
圧信号１８は比較器１９に入力され、予め用意された所
定の基準レベルと比較される。制御部２１はこの比較結
果２２を入力し、電圧信号１８の信号レベルが一定な値
となるような制御信号２４をパルス駆動回路１２に与え
てフィードバック制御を行わせる。これにより、半導体
発光素子１１から出力される光信号の送信レベルが一定
に保たれることになる。

【０００４】この図２では連続的に出力される光信号を
扱ったが、このような光送信回路では、バースト光信号
に対しても同様に送信レベルを一定に保持する必要があ
る。ここでバースト光信号とは、ある一定期間に限って
伝送されるバースト状の光信号である。図２に示すよう
な光送信回路ではフィードバック制御を行っているの
で、実際に半導体発光素子１１の出力した光信号をモニ
タして新たに光信号の送信レベルの制御を行うことにな
る。このため、光信号の送信レベルが所望の値に安定す
るまでの時間がかかることになり、突発的に発生するバ
ースト光信号の送信レベルを適正に設定することができ
ない。そこで、バースト光信号に対応できる光送信回路
が提案されている。

【０００５】図３は、バースト光信号に対して送信レベ
ルを一定にすることのできる従来の光送信回路を示した
ものである。図２と同一部分には同一の符号を付してお
り、これらの説明を適宜省略する。発光素子に半導体発
光素子１１を使用した場合にその出力が変動する最大の
要因は、半導体発光素子１１の周囲温度である。そこで
図３に示した光送信回路では、半導体発光素子１１の近
傍に温度センサ３１を配置している。温度センサ３１の
温度情報３２は演算回路３３に入力され、半導体発光素
子１１を最適に駆動するための駆動電流の演算が行われ
る。

【０００６】図４は、半導体発光素子の光出力レベルを
一定に保つ条件での周囲温度Ｔと駆動電流Ｉの関係を表
わしたものである。周囲温度Ｔが上昇すると、これに応
じて駆動電流Ｉが増加するので、これを相殺させるよう
な制御信号３５をパルス駆動回路１２に与えれば、半導
体発光素子１１の周囲温度の変化に対して光信号の出力
レベルを一定にすることができるようになる。このため
に、演算回路３３は温度情報３２の示す温度変化にかか
わらず光信号の出力レベルが一定となるような特性を再
現させるＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）テーブルを
用意しているか、このような特性を再現するための演算
式を用意している。したがって、演算回路３３は温度情
報３２に応じた制御信号３５をパルス駆動回路１２に送
出するようになっているので、バースト光信号の送信レ
ベルを温度に応じて設定できることになる。

【０００７】特開昭６３−２２９８８１号公報では、半
導体発光素子の周囲温度を検出して半導体発光素子のバ
イアス電源の制御を行うことでバイアス電流による送信
レベルの安定化を図る技術を開示している。この特開昭
６３−２２９８８１号公報の技術では、バースト光信号
の一部を検出してモニタし、これに応じてバイアス電流
の増加速度を２種類のうちのいずれかに設定するように
している。周囲温度が変化することでバイアス電流の設
定値が違うような場合には、これにより、バイアス電流
が所望の値に落ち着くまでの時間を温度にかかわらず一
定にすることができる。

【０００８】特開昭６０−１４８１８２号公報では、半
導体発光素子のバースト状の光信号の一部を半導体光検
出素子で検出するようにしている。そして、これを参照
信号と比較して、比較結果に応じて半導体発光素子のバ
イアス電流を制御する。この際に、バースト信号の各パ
ルスごとに、参照信号と光検出信号との差に対応したレ
ベルの３角波状の誤差信号を発生させ、この誤差信号に
対応したパルス幅のパルス信号でバイアス電流を制御す
るようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように半導体発光
素子の温度変化があってもバースト光信号に対して半導
体発光素子の出力する信号レベルを安定化させるための
提案が各種行われている。しかしながら、最初に示した
特開昭６３−２２９８８１号公報に記載された提案で
は、バイアス電流が所望の値に落ち着くまでの時間を温
度にかかわらず一定にするようにしている。したがっ
て、半導体発光素子の経年変化のように温度以外の要因
で光信号の出力レベルが変動したときには、この変動に
は対応することができないという問題がある。また、次
の特開昭６０−１４８１８２号公報では、フィードバッ
ク制御のみを行っているので、先に図３で説明したと同
様に制御に時間がかかり、バースト光信号の制御には向
かないという問題がある。特開平４−１５００８２号公
報でも、同様である。

【００１０】そこで本発明の目的は、単に発光素子の温
度変化に対する補正だけでなく、発光素子の経時的な変
化等の他の要因に対しても信号レベルの補正を行うこと
のできる光送信回路を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、（イ）光信号を出力するための発光素子と、（ロ）
電気信号からなる送信信号を入力してこの発光素子をこ
れに応じて発光させる発光素子駆動手段と、（ハ）発光
素子の周辺温度を検出する温度センサと、（ニ）発光素
子の出力光の一部を検出する光検出素子と、（ホ）この
光検出素子の検出レベルと送信信号との関係から発光素
子の発光レベルの強弱を判別する発光レベル判別手段
と、（ヘ）温度センサの検出した温度に応じて発光素子
の発光特性を補正するように発光素子駆動手段の駆動を
制御する第１の駆動制御手段と、（ト）発光レベル判別
手段が判別したレベルが適正な値となるように発光素子
駆動手段の駆動を制御する第２の駆動制御手段とを光送
信回路に具備させる。

【００１２】すなわち請求項１記載の発明では、発光素
子の周辺温度に応じて第１の駆動制御手段によりその発
光特性を補正するようにして、バースト光信号に対処で
きるようにすると共に、光検出素子の検出レベルと送信
信号との関係から発光素子の発光レベルの強弱を判別
し、第２の駆動制御手段によって発光素子の発光レベル
を適正に維持するようにした。これにより、発光素子の
温度変化に対する補正だけでなく、発光素子の経時的な
変化等の他の要因に対しても信号レベルの補正を行うこ
とが可能になる。

【００１３】請求項２記載の発明では、（イ）光信号を
出力するための発光素子と、（ロ）２値の電気信号から
なる送信信号を入力してこの発光素子をこれに応じてパ
ルス状に発光させる発光素子パルス駆動手段と、（ハ）
発光素子の周辺温度を検出する温度センサと、（ニ）発
光素子の出力光の一部を検出する光検出素子と、（ホ）
この光検出素子の発光時の検出レベルを送信信号に対応
する所定の基準レベルと比較して発光レベルの強弱を判
別する発光レベル判別手段と、（へ）温度センサの検出
した温度にかかわらず発光素子を一定の発光レベルに保
持させるための駆動電流を演算する演算手段と、（ト）
発光レベル判別手段が判別したレベルが適正な値となる
ように発光素子パルス駆動手段の駆動を制御する第２の
駆動制御手段と、（チ）この第２の駆動制御手段の出力
する制御のための信号を基にして発光素子パルス駆動手
段の駆動を制御する発光素子パルス駆動手段駆動制御手
段とを光送信回路に具備させる。

【００１４】すなわち請求項２記載の発明では、送信信
号が２値の場合を扱っている。この場合には、発光素子
が発光したときの出力光の一部を光検出素子が検出し、
これを送信信号が発光に相当する信号（例えばＨ（ハ
イ）レベルの信号）のときの所定の基準レベルと比較し
て発光レベルが許容範囲よりも低くなったとか、高くな
ったとかの判別を行う。そして、例えば経時的な変化で
発光レベルが許容範囲よりも低下したような場合には、
第２の駆動制御手段を用いて発光レベル判別手段が判別
したレベルが適正な値となるように発光素子パルス駆動
手段の駆動を制御する。第１の駆動制御手段は温度セン
サの検出した温度に応じて発光素子の発光特性を補正す
るように発光素子パルス駆動手段の駆動を制御するの
で、これと併せて信号レベルの補正が迅速かつ適正に行
われることになる。

【００１５】

【００１６】ここで第１の駆動制御手段は、温度センサ
の検出した温度にかかわらず発光素子を一定の発光レベ
ルに保持させるための駆動電流を演算する演算手段と、
第２の駆動制御手段の出力する制御のための信号を基に
して発光素子パルス駆動手段の駆動を制御する発光素子
パルス駆動手段駆動制御手段を備えることを特徴として
いる。すなわち請求項２記載の発明では、第１および第
２の駆動制御手段が一体化しうることを示している。

【００１７】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
光送信回路で第２の駆動制御手段の出力する制御のため
の信号は、演算手段の演算パラメータであることを特徴
としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】

【００１９】

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

【００２０】図１は本発明の一実施例における光送信回
路の回路構成を表わしたものである。この図１に示した
光送信回路では、送信信号４１がパルス駆動回路４２
と、制御回路４３の双方に入力されるようになってい
る。パルス駆動回路４２は半導体発光素子４４のカソー
ド側に接続されている。半導体発光素子４４のアノード
は所定の電源ライン４５に接続されており、送信信号４
１に応じて半導体発光素子４４に駆動電流が流れ、レー
ザ光等の発光が行われるようになっている。半導体発光
素子４４の近傍には、発光の一部をモニタ用として受光
するためのフォトダイオードからなる光検出素子４６
と、周囲温度検出のための温度センサ４７とが配置され
ている。光検出素子４６のカソードは所定の電源ライン
４８に接続されており、アノード側には半導体発光素子
４４の出力する光信号のレベルに応じた電流が流れるよ
うになっている。この電流を表わした電流信号４９は前
置増幅回路５１に入力され、電流−電圧変換が行われ
る。変換後の電圧信号５２は比較器５３に入力され、予
め定められた所定の基準電圧と比較される。この比較結
果情報５４は制御回路４３に入力されるようになってい
る。

【００２１】制御回路４３には、前記したように送信信
号４１も入力されている。制御回路４３はフィードバッ
ク制御を行うための比較結果情報５４と送信信号４１を
用いて演算回路５６に供給するためのパラメータ信号５
７を作成する。演算回路５６は、温度センサ４７の出力
する温度情報５８とこのパラメータ信号５７を用いて、
パルス駆動回路４２を制御するための制御信号５９を作
成することになる。これを更に具体的に説明する。

【００２２】比較器５３は、送信信号４１の信号レベル
が所定のレベルのときに、前置増幅回路５１によって変
換された後の電圧信号が前記した基準電圧を越えたとす
る比較結果を出すことを前提としてこの基準電圧の設定
を行っている。したがって、例えば半導体発光素子４４
の経時変化によってその出力する信号レベルが低下して
くると、この基準電圧を越えるはずの変換後の電圧信号
５２がある時点でこれを越えなくなるといった事態を発
生させる。制御回路４３は、送信信号４１の信号レベル
を入力しているので、このような現象を検出することが
できる。制御回路４３はこのような現象を検出すると、
演算回路５６に対して半導体発光素子４４が現在よりも
わずかに強い光で発光するように制御信号５９の内容を
変化させる。パルス駆動回路４２はこれを基にして、半
導体発光素子４４の発光レベルを現在よりもわずかに増
加させる。このようにして、比較器５３の比較結果情報
５４が送信信号４１の信号の変化に対応するようになる
まで、制御回路４３は演算回路５６に対して半導体発光
素子４４の発光を強める方向でフィードバック制御を行
うことになる。

【００２３】制御回路４３のこのような制御動作は、例
えばＣＰＵ（中央処理装置）と所定のプログラムを格納
したリード・オンリ・メモリおよび作業用のランダム・
アクセス・メモリを使用して簡単に実現することができ
る。すなわち、例えば送信信号４１が２値の信号であれ
ば、送信信号４１がＨ（ハイ）レベルとなっている時点
を所定時間遅延させて、これを比較器５３の同じく２値
の比較結果情報５４と論理レベルを比較する。そして、
これが一致すればパラメータ信号５７を現状維持の内容
とする。これに対して、送信信号４１がＨレベルのとき
に比較結果情報５４がＬ（ロー）レベルのときには、パ
ラメータ信号５７をパルス駆動回路４２が半導体発光素
子４４の発光を強くさせる方向で変化させることにな
る。

【００２４】以上は、半導体発光素子４４が劣化すると
きの制御を前提として説明したが、送信信号４１がＬレ
ベルのときに比較結果情報５４がＨレベルとなるような
エラーが発生すれば、制御回路４３は演算回路５６に対
して半導体発光素子４４の発光を弱める方向でフィード
バック制御を行うことも可能である。このようにして、
温度センサ４７を使用した演算回路５６の演算制御に加
味してフィードバック制御機構を備えることで、バース
ト光信号に対する十分な応答性を持つと共に、送信信号
４１に対応させて半導体発光素子４４の発光を適正なレ
ベルに保持するようにした光送信回路を実現することが
できる。

【００２５】なお、演算回路５６は、パラメータ信号５
７と温度情報５８を用いて制御信号５９の内容を逐次変
化させるような回路内容の装置であってもよいし、制御
回路４３が比較結果情報５４の内容に応じてパラメータ
信号５７を変化させうるものであれば、このパラメータ
信号５７と温度情報５８を用いて一度に最適な制御信号
５９を読み出すようなテーブルを有する記憶素子であっ
てもよい。このようなＲＯＭ等によるテーブルを使用し
た場合には、アナログ信号で処理が行われている場合で
も、テーブルにアクセスしたりこれを読み出すためにア
ナログ−ディジタル変換回路が必要である。

【００２６】ただし、パラメータ信号５７をディジタル
信号として処理するようにすれば、光送信回路の半導体
発光素子４４の出力レベルが安定したときにパラメータ
信号５７をそのときの値に保持する操作が容易になる。
また、次の起動時に温度情報５８と組み合わせて、直前
に最適であったパラメータ信号５７を記憶素子から読み
出して再度使用することが可能になる。この意味で、記
憶素子が不揮発性メモリであれば、光送信回路を含む装
置の電源が一度断になった後であっても、前回使用した
パラメータ信号５７を使用して半導体発光素子４４の出
力レベルの制御が可能になる。

【００２７】以上説明した実施例では発光素子および光
検出素子を半導体によって構成したが、これらの種類は
特に限定されるものではない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１〜請求項３
記載の発明によれば、発光素子の周辺温度に応じて第１
の駆動制御手段によりその発光特性を補正するようにし
て、バースト光信号に対処できるようにすると共に、光
検出素子の検出レベルと送信信号との関係から発光素子
の発光レベルの強弱を判別し、第２の駆動制御手段によ
って発光素子の発光レベルを適正に維持するようにした
ので、発光素子の温度変化に対する補正だけでなく、発
光素子の経時的な変化等の他の要因に対しても信号レベ
ルの補正を迅速かつ確実に行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における光送信回路の回路構
成を表わしたブロック図である。

【図２】従来の光送信回路の一例を示したブロック図で
ある。

【図３】バースト光信号に対して送信レベルを一定にす
ることのできる従来の光送信回路を示したブロック図で
ある。

【図４】半導体発光素子の周囲温度Ｔと駆動電流Ｉの関
係の一例を表わした特性図である。

【符号の説明】

４１ 送信信号 ４２ パルス駆動回路 ４３ 制御回路 ４４ 半導体発光素子 ４６ 光検出素子 ４７ 温度センサ ５１ 前置増幅回路 ５３ 比較器 ５６ 演算回路 ５７ パラメータ信号 ５９ 制御信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/28

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光信号を出力するための発光素子と、 電気信号からなる送信信号を入力してこの発光素子をこ
   れに応じて発光させる発光素子駆動手段と、 前記発光素子の周辺温度を検出する温度センサと、 前記発光素子の出力光の一部を検出する光検出素子と、 この光検出素子の検出レベルと前記送信信号との関係か
   ら前記発光素子の発光レベルの強弱を判別する発光レベ
   ル判別手段と、 前記温度センサの検出した温度に応じて前記発光素子の
   発光特性を補正するように前記発光素子駆動手段の駆動
   を制御する第１の駆動制御手段と、 前記発光レベル判別手段が判別したレベルが適正な値と
   なるように前記発光素子駆動手段の駆動を制御する第２
   の駆動制御手段とを具備することを特徴とする光送信回
   路。
2. 【請求項２】 光信号を出力するための発光素子と、 ２値の電気信号からなる送信信号を入力してこの発光素
   子をこれに応じてパルス状に発光させる発光素子パルス
   駆動手段と、 前記発光素子の周辺温度を検出する温度センサと、 前記発光素子の出力光の一部を検出する光検出素子と、 この光検出素子の発光時の検出レベルを前記送信信号に
   対応する所定の基準レベルと比較して発光レベルの強弱
   を判別する発光レベル判別手段と、 前記温度センサの検出した温度にかかわらず前記発光素
   子を一定の発光レベルに保持させるための駆動電流を演
   算する演算手段と、 前記発光レベル判別手段が判別したレベルが適正な値と
   なるように前記発光素子パルス駆動手段の駆動を制御す
   る第２の駆動制御手段と、 この第２の駆動制御手段の出力する制御のための信号を
   基にして前記発光素子パルス駆動手段の駆動を制御する
   発光素子パルス駆動手段駆動制御手段 とを具備すること
   を特徴とする光送信回路。
3. 【請求項３】 前記第２の駆動制御手段の出力する制御
   のための信号は、前記演算手段の演算パラメータである
   ことを特徴とする請求項２記載の光送信回路 。