JP3226624B2 - レーザダイオード駆動回路及び光伝送装置 - Google Patents

レーザダイオード駆動回路及び光伝送装置

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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、短距離光リンクや加入
者系光通信システム等に用いられる光伝送装置に関し、
特に自動光出力制御を必要としない光伝送装置の構成に
関する。
【0002】
【従来の技術】自動光出力制御、すなわち、「レーザダ
イオードの光出力をモニターして、バイアス電流や変調
電流にフィードバックをかけて、温度変動などに起因す
るしきい電流の変化によらずにレーザダイオードから一
定の光出力を得る制御方式」を採用すると、回路構成が
複雑になるという問題がある。
【0003】そこで近年、零バイアス、あるいは、固定
バイアスによるレーザダイオードの駆動が注目されてい
る。
【0004】文献1:1992年電子情報通信学会技術
報告(光通信システム),OCS92−30,p31に
おいて、レーザダイオードの零バイアス駆動と固定レベ
ル識別受信方式によるアンフォーマット光信号伝送が記
載されている。
【0005】一方、文献2:1992年電子情報通信学
会春季大会講演論文集,B−1008に、レーザダイオ
ードの固定バイアス駆動実験が記載されている。
【0006】上記の文献2では、バイアス電流Ibを使
用温度範囲の高温時のレーザダイオードしきい電流値I
thと等しくなる(Ib=Ith(高温))ように設定
している。 マーク率がほぼ1/2のNRZ信号を受信
するときには、一般に平均受光パワーのレベルで”0”
と”1”を識別するので、温度上昇に伴ってしきい電流
値が上昇し、高温時のレーザダイオード光出力が低下し
てしまうのを避けているのである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、文献2のよ
うに、固定バイアス電流を使用温度範囲の高温時のレー
ザダイオードしきい電流値となるように設定した状態だ
と、固定バイアス電流が使用温度範囲の低温時のレーザ
ダイオードしきい電流値よりも大きくなる(Ib>It
h(低温))ため、レーザダイオードへの電気入力信号
がオフの時の光出力レベル(消光レベル)が上昇し、文
献1記載の固定レベル識別受信方式のアンフォーマット
データ光伝送を行う場合の妨げとなる。
【0008】つまり、受信側の固定識別レベルを高く設
定しなくてはならず、受信側で”1”と識別するために
必要な、レーザダイオードからの最小光パワーが増大し
てしまうのである。
【0009】また、図2のレーザダイオードの発光遅延
時間の測定例に示すように、レーザダイオードの零バイ
アス駆動を行うと、バイアス電流を印加した場合に比べ
て、発光遅延時間が大きくなってしまう。
【0010】本発明の目的は、レーザダイオードの発光
遅延時間を小さくするとともに、固定レベル識別受信方
式のアンフォーマット光信号伝送を可能にすることであ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的は、レーザダイ
オードのしきい電流値を超えない固定バイアス電流を印
加する手段を有するレーザダイオード駆動回路で該レー
ザダイオードを駆動することにより達成される。
【0012】
【作用】レーザダイオードのしきい電流値を超えない固
定バイアス電流を印加することにより、レーザダイオー
ドの発光遅延時間を小さくできる。
【0013】また、消光レベルを低くすることができる
ので、固定レベル識別受信方式の採用が可能であり、光
受信回路を簡素化できる。
【0014】さらに、自動光出力制御を行う場合に比べ
て光送信回路が簡素化される。
【0015】
【実施例】図1は、本発明による光伝送装置の一実施例
である。
【0016】電気入力信号1が、カレントスイッチ2を
通して、レーザダイオード3に印加される。さらにバイ
アス回路4により、レーザダイオードのしきい電流値I
thを超えない固定バイアス電流Ibが、レーザダイオ
ード3に印加される。回路の作製には、Siバイポーラ
ICプロセスを用いた。
【0017】レーザダイオード駆動回路5のバイアス電
流は、電源電圧変動10%、製造プロセスばらつきによ
る抵抗値ばらつき20%の条件下で、20度から80度
の温度範囲において、1.64mAから2.75mAの
範囲に収った。
【0018】一方、レーザダイオード3については、特
性温度が55度で、25度におけるしきい電流値が3.
2mAから3.8mAまでの範囲にばらついている場合
に、20度から80度の温度範囲において、レーザダイ
オード3のしきい電流が2.92mAから10.33m
Aの範囲に収まる。
【0019】レーザダイオード3をレーザダイオード駆
動回路5の近くに置いて両者の温度をほぼ等しくするこ
とにより、20度から80度の全温度範囲において、図
2に示すように、レーザダイオード3のしきい電流値ば
らつき、温度変化に伴うしきい電流値変化といったレー
ザダイオード3の特性とは無関係に、レーザダイオード
駆動回路5の側で、実際に、バイアス電流をレーザダイ
オードのしきい電流値より小さく設定できる。
【0020】図1の実施例において、レーザダイオード
駆動回路のバイアス電流値がレーザダイオードのしきい
電流値を超えないために、消光レベルは自然放出光程度
であり約−30dBmである。
【0021】したがって、例えば、本明細書の従来の技
術で引用した文献1に記載の固定レベル識別光受信機を
用いて、アンフォーマット光伝送を行える。
【0022】また、図3(a)の例に示すように、レー
ザダイオードのしきい電流値2.8mAより小さいバイ
アス電流2.0mA印加することにより、発光遅延時間
を零バイアス駆動の場合に比べて約1/7程度にでき
る。
【0023】図3に、レーザダイオードの特性例を示
す。図3(a)は、レーザダイオード駆動電流Idを2
0mAに固定し、温度25度でバイアス電流Ibを変化
させた場合の、発光遅延時間Tdとln((Id−I
b)/(Id−Ith))の関係を示す。25度におけ
るしきい電流値Ithは、2.8mAである。
【0024】Ibが1.0mAよりも大きくなったあた
りから、発光遅延時間の増大率が小さくなっている。こ
のポイントは、図3(b)の静特性グラフ(順方向電圧
及び抵抗のバイアス電流依存性)と見比べると、Ib−
Vプロットのしきい電圧値Vthに対応した電流値付近
であることがわかる。
【0025】したがって、Ib−Vプロットのしきい電
圧値Vthに対応した電流値以上の範囲でバイアス電流
を設定すると、レーザダイオードの温度変化などに伴う
発光遅延時間のばらつきを特に小さくできる。
【0026】図1の実施例では、レーザダイオード駆動
回路の作製にSiバイポーラを選んだが、それ以外のバ
イポーラ系やMOS系やFET系でもよい。
【0027】また、レーザダイオードはp基板上のもの
でも、n基板上のものでもよい。
【0028】しきい電流値より小さく、Vthに対応し
た電流値より大きいバイアス電流を印加する例を記した
が、これは、限定を加えるものではなく、システム要求
次第で、Vthに対応した電流値より小さいバイアス電
流で構わない。
【0029】図1に示した実施例のレーザダイオード駆
動回路を、本明細書記載の文献1のようにモノリシック
アレイ化することもありうる。
【0030】さらに、レーザダイオード駆動回路の固定
バイアス電流に、レーザダイオードの特性とは無関係な
特性、例えば、意図的に温度特性を持たせるたりするこ
ともありうる。
【0031】
【発明の効果】短距離光リンクや加入者系光通信システ
ム等において、レーザダイオードの立上りスキューを低
減し、固定識別レベル受信を行える。
【0032】また、光送受信回路を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光伝送装置の一実施例。
【図2】しきい電流とバイアス電流の関係例。
【図3】レーザダイオードの特性例。
【符号の説明】
1…電気入力信号、2…カレントスイッチ、3…レーザ
ダイオード 4…バイアス回路、5…レーザダイオード駆動回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−27633(JP,A) 特開 昭59−28396(JP,A) 特開 昭58−12447(JP,A) 特開 昭62−45085(JP,A) 特開 平4−142786(JP,A) 特開 平4−283978(JP,A) 電子情報通信学会技術研究報告 Vo l.92,No.124 pp.31−38 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】それを超えるとレーザ発振が生じるしきい
    電流値を有するレーザダイオードと、レーザダイオード
    駆動回路とを有し、前記レーザダイオードを前記駆動回
    路の近くに配置して両者の温度をほぼ等しくしており、 前記駆動回路は (1)駆動電流を前記レーザダイオードに供給するため
    の一の電流スイッチと、 (2)固定バイアス電流(Ib)を前記レーザダイオード
    へ供給するためのものであり、 前記固定バイアス電流(Ib)の値は所定の温度範囲内に
    おける前記しきい電流値よりも小さく、かつ、バイアス
    電流の値を変化させていくことにより本願図3(b)に示す
    静特性グラフ(レーザダイオードの順方向電圧のバイア
    ス電流依存性を示すもの)のIb-Vプロットに示すところ
    の前記レーザダイオードの順方向電圧がしきい電圧値
    (Vth)となるバイアス電流値(Ibth)よりも前記固定バ
    イアス電流(Ib)の値は大きく、かつ、その固定バイアス
    電流(Ib)の値は前記電流値(Ibth)における前記レーザダ
    イオードのターンオン遅延時間よりも小さいターンオン
    遅延時間を与えるものである固定バイアス回路 とを有することを特徴とする光伝送装置。
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