JP2970601B2 - 光変調器ドライバ回路 - Google Patents

光変調器ドライバ回路

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信シ
ステムに用いられる電界吸収型光変調器のドライバ回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光ファイバ通信システムでは伝送
情報の高速かつ高密度化、中継距離の長距離化が必要と
されている。高速伝送を可能にするためには、送信波形
の劣化を抑えることが必要であり、今日ではレーザダイ
オードの直接変調方式に変わり外部変調方式が採用され
ている。このシステムで使用される光変調器として電界
吸収型光変調器(以下EA変調器と略す)がある。この
変調器は、印加電圧に応じてキャリア光を吸収すること
により強度変調された光信号を生成するもので、他の外
部変調器と比べて低電圧駆動が可能で小型化に適してい
る。また、半導体積層技術により製造されるため、発光
源となるレーザダイオードとの一体構成が可能であり、
このことから光送信器の小型化、高性能化に極めて有利
であるといえる。
【0003】図10に、EA変調器を用いた光送信器の
構成例を示す。レーザダイオード等の光源37から生成
されたキャリア光はEA変調器38に入力され、印加電
圧に応じてキャリア光を吸収することにより、強度変調
された光信号42を出力する。この変調器をドライブす
るEA変調器ドライバ回路39は、入力端子40からの
入力信号を受けて、入力信号に対応する変調信号を変調
部入力端子41に供給している。
【0004】図11は上記EA変調器38の入出力特性
と入出力波形の一例を示した図で、一般に光出力パワー
POUT の変化は、印加電圧VEAの変化に対して、12の
曲線で示されるように非線形性を有する。ここで、1ビ
ットのハイレベルとロウレベルの時間比をデューティー
とすると、EA変調器38の入力端子41に供給される
変調信号43のデューティーは50%であっても、EA
変調器38から出力される光信号44のデューティー
は、消光特性が図11の曲線12の様に非線形となるた
めにハイレベルのパルス幅が小さくなり、50%よりも
小さくなる。このため、出力アイパターンの立ち上がり
と立ち下がりのクロスポイントがロウ側に近づいてしま
い、受光側の受信感度を劣化させる。これを解決して、
特性曲線45で示されるようなデューティー50%の光
出力を得るためには、特性曲線46で示されるように、
ドライバ出力信号のデューティーを予め50%よりも大
きくしておくことが必要となる。
【0005】図12には、光信号のデューティーを50
%とするために、予め変調信号のデューティーを任意の
値に設定することができる機能を有する従来のドライバ
回路を示す。この回路では差動回路で構成される変調信
号生成回路47に対して、差動対の一方のFET48に
デジタル入力信号50が入力され、もう一方のFET4
9に参照電位51が入力される。このとき、参照電位5
1を外部から調整可能にすることにより回路の論理しき
い値が変化して、デューティーが所望の値に変換された
信号がポート52に出力され、図11の波形45の様に
デューティー50%でクロスポイントをハイレベルとロ
ウレベルの中点に設定した出力光を得ることが出来る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例では単相入力の差動回路となるため、ゲインが小さ
い。変調器ドライバ全体で所望のゲインを得るためには
多段構成が必要となるため、消費電力が増大してしまう
という課題がある。
【0007】本発明の目的は、ゲインを大きくとれ、消
費電力の増大を抑えたデューティー可変機能を有する変
調器ドライバ回路を得ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の変調器ドライバ回路は、光源からのキャリ
ア光を受けて、印加電圧に応じてキャリア光を吸収する
ことにより、強度変調された光信号を出力する電界吸収
型光変調器のドライバ回路において、互いに論理が正補
の関係にあるデジタル入力信号が供給される第1および
第2の入力ポートを有する差動回路から構成されてお
り、差動回路の差動対を構成する2つの電界効果トラン
ジスタのソース端子に2つの抵抗を挿入し、その抵抗の
少なくとも一方の抵抗値を可変可能とすることにより、
ドライバ回路の出力電気信号のクロスポイントをずらし
た状態で光変調器を駆動することを特徴としている。
【0009】また、本発明の変調器ドライバ回路は、変
調器ドライバ回路のソース端子に挿入された抵抗がデプ
リッション型電界効果トランジスタであり、両トランジ
スタのゲート部分のコントロール電圧を、外部から個々
に設定することを特徴としている。
【0010】さらに、本発明の変調器ドライバ回路は、
光源からのキャリア光を受けて印加電圧に応じてキャリ
ア光を吸収することにより、強度変調された光信号を出
力する電界吸収型光変調器のドライバ回路であり、互い
に論理が正補の関係にあるデジタル入力信号が供給され
る第1および第2の入力ポートを有する差動回路から構
成されており、差動回路の差動対を構成する2つのバイ
ポーラトランジスタのエミッタ端子に2つの抵抗を挿入
し、その抵抗の少なくとも一方の抵抗値を可変可能とす
ることにより、ドライバ回路の出力電気信号のクロスポ
イントをずらした状態で光変調器を駆動することを特徴
としている。
【0011】そして、変調器ドライバ回路の抵抗値又は
コントロール電圧の設定に際して、上記光変調器からの
光信号のデューティーが、上記デジタル入力信号のデュ
ーティに一致するように設定することを特徴としてい
る。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を用いて
説明する。
【0013】図1は本発明の変調器ドライバ回路の第1
実施例の構成を示す回路図である。図2は第1実施例の
内部動作波形を示す図、図3は第1実施例の出力動作波
形を示す図である。
【0014】図1に示すように、変調器ドライバ回路の
1段目の差動対を構成するFET1、2には互いに反転
信号となるデジタル信号が入力される。FET1のソー
ス側3には、可変抵抗4が挿入され、FET2のソース
側5には抵抗6が挿入されている。1段目の差動対の出
力ポート7、8は2段目の差動対に入力され、出力ポー
ト9からEA変調器10への変調信号が出力される。こ
のとき、可変抵抗4と抵抗6の値が等しい場合は、図2
(A)の波形のように出力ポート7の波形(a)と出力
ポート8の波形(b)とで出力電圧レベルが等しく、こ
の波形を次段の差動対に入力すると、ポート9のドライ
バ出力は図3(A)の波形(c)の様にデューティーが
50%になり、アイパターンのクロスポイントが中心に
なる。
【0015】一方、可変抵抗4の抵抗値を変化させ、抵
抗6の値より小さく設定すると、図2(B)の波形の様
に、1段目の出力ポート7の波形(a)と、出力ポート
8の波形(b)とで出力電圧レベルが異なる波形が得ら
れる。この波形を次段の差動対に入力すると、ポート9
のドライバ出力はデューティー比が50%より大きくな
り、図3(B)の様にアイパターン(c)のクロスポイ
ントをハイ側にずれた状態に調整出来る。
【0016】本発明は、従ってこの機能を利用して、E
A光変調器の消光特性の非線形性によって、光出力ポー
トの光波形11のクロスポイントをハイレベルとロウレ
ベルの中間に設定することにする。
【0017】以上のことから、本実施例では光送信器の
光信号のデューティーのシフトによる受信感度の劣化等
を抑えることが出来るようになる。また、本実施例では
デューティー変化を両相入力の差動回路で実現出来るた
めに、従来の約2倍の電圧ゲインが得られるため、回路
段数が低減出来るので低消費電力化が可能となる。
【0018】なお、可変抵抗の挿入位置はFET2のソ
ース側5の場合でも、あるいはFET1、2のそれぞれ
のソース側4、6に両方に挿入しても可能である。
【0019】以上の動作では、光信号のデューティーが
50%になるように設計されている場合、即ち、出力ア
イパターンのクロスポイントがハイレベルとロウレベル
の中間に位置するような場合を想定して述べたが、本発
明のドライバ回路では、可変抵抗6の抵抗値を変化させ
ることによって、ドライバ回路の出力信号のクロスポイ
ントを50%以外の所望の値に変換することも出来るた
め、光出力のデューティーを50%以外に設定すること
も可能である。
【0020】図4は本発明の変調器ドライバ回路の第2
実施例の構成を示す回路図である。図5は第2実施例の
内部動作波形を示す図、図6は第2実施例の出力動作波
形を示す図である。
【0021】この変調器ドライバ回路は、第1実施例と
同様差動構成となっており、1段目の差動対を構成する
FET13、14には論理の正補が異なるデジタル信号
が入力される。本実施例における変調器ドライバ回路で
は、FET13、14のソース側15、16にデプリッ
ション型電界効果トランジスタ17、18を挿入し、両
トランジスタのゲート部分19、20のコントロール電
圧は外部から別々に設定する構成となっている。
【0022】次に本実施例変調器ドライバ回路の動作に
ついてを図5および図6を用いながら説明する。コント
ロール電圧19、20の値を等しく設定した場合は、図
5(A)の様に出力ポート21の波形(d)と出力ポー
ト22の波形(e)とで出力電圧レベルが等しく、この
波形を次段の差動対に入力すると、ポート23のドライ
バ出力は図6(f)の様にデューティーが50%にな
り、アイパターンのクロスポイントが中心になる。一
方、ゲート19のコントロール電圧をゲート20のコン
トロール電圧より大きく設定すると、図5(B)の波形
の様に、1段目の差動対の出力ポート21の波形(d)
と、出力ポート22の波形(e)とで出力電圧レベルが
異なる波形が得られる。この波形を次段の差動対に入力
すると、ポート23のドライバ出力はデューティーが5
0%より大きく、図6(B)の波形(f)の様にアイパ
ターンのクロスポイントをハイ側にずれた状態に調整出
来る。従って、第1の実施例と同様、光出力ポート25
の光波形のクロスポイントをハイレベルとロウレベルの
中間に設定出来る。
【0023】以上のことから、本実施例では光送信器の
光信号のデューティーのシフトによる受信感度の劣化等
を抑えることが出来るようになる。また、本実施例では
デューティー変化を両相入力の差動回路で実現出来るた
めに、従来の約2倍の電圧ゲインが得られるため、回路
段数が低減出来るので低消費電力化が可能となる。
【0024】以上の動作では、デューティーが50%に
なるように設計されている場合を想定して述べたが、本
発明の変調器ドライバ回路では、コントロール電圧1
9、20を独立に変化させることによって、ドライバ回
路の出力信号のクロスポイントを50%以外の所望の値
にも変換可能であるため、デューティーが50%以外に
も調整が可能である。
【0025】図7は本発明の変調器ドライバ回路の第3
実施例の構成を示す回路図である。図8は第3実施例の
内部動作波形を示す図、図9は第3実施例の出力動作波
形を示す図である。この変調器ドライバ回路は、第1、
第2の実施例と同様に差動構成となっており、このドラ
イバ回路の差動対は2つのバイポーラトランジスタ2
6、27から構成されている。このバイポーラトランジ
スタのエミッタ側28に可変抵抗30を挿入し、もう一
方のエミッタ29に抵抗31を挿入し、可変抵抗の抵抗
値を変化させることで、両差動対で別々の抵抗値を設定
する。
【0026】次に、本実施例における動作原理を図8お
よび図9を用いて説明する。可変抵抗30と抵抗31の
値が等しい場合は、図8(A)のように出力ポート32
の波形(g)と出力ポート33の波形(h)とで出力電
圧レベルが等しく、この波形を次段の差動対に入力する
と、ポート34のドライバ出力は図9(A)の波形
(i)の様にデューティーが50%になり、アイパター
ンのクロスポイントが中心になる。一方、可変抵抗30
の抵抗値を変化させ、抵抗31の値より小さく設定する
と、図8(B)の様に、1段目の出力ポート32の波形
(g)と、出力ポート33の波形(h)とで出力電圧レ
ベルが異なる波形が得られる。この波形を次段の差動対
に入力すると、ポート34のドライバ出力はデューティ
ー比が50%より大きくなり、図9(B)のアイパター
ン(i)の様にクロスポイントをハイ側にずれた状態に
調整出来る。従ってEA光変調器35の消光特性の非線
形性によって、光出力ポート36の光波形のクロスポイ
ントをハイレベルとロウレベルの中間に設定出来る。
【0027】以上のことから、本実施例では光送信器の
光信号のデューティーのシフトによる受信感度の劣化等
を抑えることが出来るようになる。また、本実施例では
デューティー変化を両相入力の差動回路で実現出来るた
めに、従来の約2倍の電圧ゲインが得られるため、回路
段数が低減出来るので低消費電力化が可能となる。な
お、可変抵抗の挿入位置は、バイポーラトランジスタ2
7のエミッタ側29の場合でも、あるいは、バイポーラ
トランジスタ26、27のそれぞれのエミッタ側に両方
に挿入しても可能である。
【0028】以上の動作では、デューティーが50%に
なるように設計されている場合、即ちクロスポイントが
ハイレベルとロウレベルの中間になることを想定して述
べたが、本発明のドライバ回路では、第1の実施例と同
様にデューティーが50%以外でも対応可能である。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により、ゲ
インを大きくとれ、素子数増加を抑え、消費電力の増加
を抑えたデューティー可変機能を有する変調器ドライバ
回路を実現することが可能になる。
【0030】さらに本発明の変調器ドライバ回路を用い
ることにより、素子数及び消費電力の減少した小型の光
送信器を構成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の変調器ドライバ回路の第1実施例の構
成を示す回路図
【図2】本発明の第1実施例の内部動作波形を示す図
【図3】本発明の第1実施例の出力動作波形を示す図
【図4】本発明の変調器ドライバ回路の第2実施例の構
成を示す回路図
【図5】本発明の第2実施例の内部動作波形を示す図
【図6】本発明の第2実施例の出力動作波形を示す図
【図7】本発明の変調器ドライバ回路の第3実施例の構
成を示す回路図
【図8】本発明の第3実施例の内部動作波形を示す図
【図9】本発明の第3実施例の出力動作波形を示す図
【図10】光送信器の従来構成を示すブロック図
【図11】EA変調器の入出力特性と入出力波形の一例
【図12】デューティー可変機能を有する変調器ドライ
バ回路の従来型の構成を示すブロック図
【符号の説明】
1、2 ドライバ回路差動対入力部電界効果トランジス
タ 3 入力側FETソース部 4 可変抵抗 5 入力側FETソース部 6 抵抗 7、8 ドライバ回路1段目出力ポート 9 変調信号出力ポート 10 EA変調器 11 光信号出力 12 EA変調器の消光特性 13、14ドライバ回路差動対入力部電界効果トランジ
スタ 15、16入力側FETソース部 17、18デプリッション型電界効果トランジスタ 19、20コントロール電圧入力端子 21、22ドライバ回路1段目出力ポート 23 変調信号出力ポート 24 EA変調器 25 光信号出力 26、27ドライバ回路差動対入力部バイポーラトラン
ジスタ 28、29入力側バイポーラトランジスタエミッタ部 30 可変抵抗 31 抵抗 32、33ドライバ回路1段目出力ポート 34 変調信号出力ポート 35 EA変調器 36 光信号出力 37 光源 38 電界吸収型光変調器 39 変調器ドライバ 40 変調器ドライバ入力信号 41 変調信号入力端子 42 光信号出力 43 デューティー50%の変調信号波形 44 デューティー50%以下の光信号波形 45 デューティー50%の光信号波形 46 デューティー50%以上の変調信号波形 47 変調信号生成回路 48、49入力部電界効果トランジスタ 50 デジタル信号入力端子 51 参照電位入力端子 52 変調信号

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からのキャリア光を受けて、印加電
    圧に応じてキャリア光を吸収することにより、強度変調
    された光信号を出力する電界吸収型光変調器のドライバ
    回路において、互いに論理が正補の関係にあるデジタル
    入力信号が供給される第1および第2の入力ポートを有
    する差動回路から構成されており、差動回路の差動対を
    構成する2つの電界効果トランジスタのソース端子に2
    つの抵抗を挿入し、その抵抗の少なくとも一方の抵抗値
    を可変可能とすることにより、ドライバ回路の出力電気
    信号のクロスポイントをずらした状態で光変調器を駆動
    することを特徴とする電界吸収型光変調器ドライバ回
    路。
  2. 【請求項2】 上記抵抗値の設定は、上記光変調器から
    の光信号のデューティーが、上記入力信号のデューティ
    ーに一致するように設定されることを特徴とする請求項
    1記載の変調器ドライバ回路。
  3. 【請求項3】 ソース端子に挿入された抵抗がデプリッ
    ション型電界効果トランジスタであり、両トランジスタ
    のゲート部分にコントロール電圧を印加し、外部から個
    々に設定することを特徴とする請求項1記載の変調器ド
    ライバ回路。
  4. 【請求項4】 上記コントロール電圧の設定は、上記光
    変調器からの光信号のデューティーが、上記デジタル入
    力信号のデューティーに一致するように設定されること
    を特徴とする請求項3記載の変調器ドライバ回路。
  5. 【請求項5】 光源からのキャリア光を受けて、印加電
    圧に応じてキャリア光を吸収することにより、強度変調
    された光信号を出力する電界吸収型光変調器のドライバ
    回路において、互いに論理が正補の関係にあるデジタル
    入力信号が供給される第1および第2の入力ポートを有
    する差動回路から構成されており、差動回路の差動対を
    構成する2つのバイポーラトランジスタのエミッタ端子
    に2つの抵抗を挿入し、その抵抗の少なくとも一方の抵
    抗値を可変可能とすることにより、ドライバ回路の出力
    電気信号のクロスポイントをずらした状態で光変調器を
    駆動することを特徴とする電界吸収型光変調器ドライバ
    回路。
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