JP4257579B2

JP4257579B2 - Optical transmitter and optical communication network system

Info

Publication number: JP4257579B2
Application number: JP2003179980A
Authority: JP
Inventors: 伸治辻
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2023-06-24
Also published as: JP2005020192A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオードなどのレーザ発振素子を用いた光送信装置及び光通信ネットワークシステムに関するものである。この光送信装置は、親局と光分岐局との間を幹線光ファイバで接続し、光分岐局と複数の子局との間をそれぞれ支線光ファイバで接続したＰＯＮ（ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）システムなどに好適に利用される。本発明の光通信ネットワークシステムは、前記ＰＯＮシステムに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
親局と複数の子局との間を、光データ通信ネットワークを使って双方向通信するシステムにおいて、親局と各子局との間を、それぞれ１本の光ファイバで放射状に結ぶネットワーク構成が実用化されている(Point to Point)。このネットワーク構成では、システム、機器構成は簡単になるが、１つの子局が１本の光ファイバを占有するので（子局数がＮあれば、通しの光ファイバがＮ本必要）、システムの低価格化を図るのが困難である。
【０００３】
そこで、１本の光ファイバを、複数の子局で共有するＰＯＮ(Passive Optical Network; Point to Multi Point)システム（ＰＤＳ(Passive Double Star)ともいう）が提案されている。このＰＯＮシステムは、親局と受動型光合分波器（スターカプラー）を備える光分岐局との間を幹線光ファイバで接続し、光分岐局と複数の子局との間をそれぞれ複数の支線光ファイバで接続したものである。
このＰＯＮシステムでは、親局から子局へは、光信号が放送形態で配信され、光信号に含まれているあて先情報に合致する子局がこの光信号を取り込む。子局からの上りのパケットは、何らかの交通整理をしないと衝突するので、各子局は、親局の指定する時分割スロットを用いて、上り光信号を送信している。
【０００４】
一方、近年、光通信速度が一段と高速化され、これに伴い、光送信装置に供給され光通信のために用いられる、０，１のディジタル信号からなる電気信号（バースト信号という）も高速化されている。具体的には、バースト信号における０，１のディジタル信号のビット周期は０．８ナノ秒程度にまで短縮されている。光送信装置は、このバースト信号の電気振幅を、レーザダイオードの駆動電流の強弱に変換する。レーザダイオードの出力光は、この駆動電流で強度変調され、光ファイバに入射され、この光ファイバを伝搬する。
【０００５】
図５は、従来の光送信装置の要部回路図であり、差動増幅回路の一方にレーザダイオードＬＤが接続され、他方に抵抗Ｒが負荷として接続されている。レーザダイオードＬＤをオンオフするバースト信号ＩＮが差動増幅回路の一方のＦＥＴスイッチに供給され、バースト信号ＩＮの反転が差動増幅回路の他方のＦＥＴスイッチに供給される。そしてレーザダイオードＬＤを駆動する電流Ｉ2を供給する電流源が、両差動増幅回路に共通に接続されている。さらに、レーザダイオードＬＤのバイアス電流Ｉ1を供給する電流源が、ＦＥＴスイッチを介して差動増幅回路の一方に接続されている。このＦＥＴスイッチには、常時オンとなるバイアス信号BIASが与えられている。
【０００６】
バイアス電流Ｉ1をレーザダイオードＬＤに常時供給するのは、レーザダイオードＬＤに常時電流を流すことにより、レーザダイオードＬＤのオンオフ追従速度を速めるためである。
ところが、この図５の回路であれば、バイアス電流Ｉ1をレーザダイオードＬＤに常時流れるために、バースト信号が“０”の時間でも微弱ながら光出力されてしまい、ＰＯＮシステムの子局に、この光送信装置を採用すると、他の子局の光信号送信の妨害となってしまう。
【０００７】
そこで、親局から指定された時分割スロット以外では、バイアス電流Ｉ1を完全にオフにするために、図６に示すような光送信装置が用いられる。
図６では、反転可能なバイアス信号BIASを用いて、親局から指定された時分割スロットでのみＦＥＴスイッチにバイアス信号BIASを与える。親局から指定されない時分割スロットではＦＥＴスイッチに与えるバイアス信号BIASを反転させる。このとき、バイアス電流Ｉ1を供給する電流源がオープンとなるのを防ぐために、他方の回路のＦＥＴスイッチにバイアス信号BIASを与えて常時電流が流れるようにしている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平6-164038号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記図６の回路で、親局から指定されない時分割スロットにおいて、バースト信号の供給回路（図示せず）にノイズが入ってきて、“０”であるはずのバースト信号が瞬間的に“１”になることが予想される。この場合、バイアス信号BIASをオフに反転させているにもかかわらず、光出力されてしまうという問題がある。このため、親局には、各時分割スロットにおいて、該当する子局以外からの光信号が入って、これがノイズとなって通信に悪影響を及ぼす。
【００１０】
そこで、本発明は、親局は常に、各時分割スロットにおいて、該当する子局からノイズの少ないきれいな光信号を受信することができる光送信装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
以下、この項では、発明の構成要素に、発明の実施の形態で説明する対応素子の番号を付すものとする。
本発明の光送信装置は、電源端子につながれたレーザ発振素子ＬＤと、前記レーザ発振素子ＬＤに駆動電流を供給する駆動電流源２２と、前記レーザ発振素子に対して前記駆動電流源と並列に接続され、前記レーザ発振素子ＬＤにバイアス電流を供給するバイアス電流源２１と、前記レーザ発振素子ＬＤと前記バイアス電流源２１とをつなぐ第一の電流路に挿入され、当該加入者装置に割り当てられた時分割スロットに対応するバイアス期間信号に基づいて、当該第一の電流路をオンオフする第一のスイッチング素子ＦＥＴ３と、前記レーザ発振素子と前記駆動電流源とをつなぐ第二の電流路に挿入され、前記上りバースト信号の電気振幅を、前記レーザ発振素子ＬＤの駆動電流の強弱に変換するための変換素子ＦＥＴ２と、前記第二の電流路に挿入され、前記バイアス期間信号に基づいて、当該第二の電流路をオンオフする第二のスイッチング素子ＦＥＴ５とを備え、
前記駆動電流源２２に対して、前記第二の電流路と並列に設けられ、かつ前記電源端子と前記駆動電流源２２とをつなぐ第三の電流路に、前記レーザ発振素子ＬＤ及び前記変換素子ＦＥＴ２を含む部分と相補になる第一の負荷Ｒ３と、前記バイアス期間信号の反転に基づいて当該第三の電流路をオンオフする第三のスイッチング素子ＦＥＴ６とが挿入され、
前記バイアス電流源２１に対して、前記第一の電流路と並列に設けられ、かつ前記電源端子と前記バイアス電流源２１とをつなぐ第四の電流路に、前記レーザ発振素子ＬＤと相補になる第二の負荷Ｒ２と、前記バイアス期間信号の反転に基づいて、当該第四の電流路をオンオフする第四のスイッチング素子ＦＥＴ４とが挿入されているものである。
【００１２】
この構成によれば、バイアス期間中はバイアス期間信号に基づいて、スイッチング素子ＦＥＴ５が導通し、バイアス期間中以外は、スイッチング素子ＦＥＴ５が遮断される。したがって、バイアス期間中以外に瞬間的なバースト信号がノイズなどにより発生しても、第２の電流源２２の電流がレーザ発振素子ＬＤに流れることがなく、レーザ発振素子ＬＤの誤発光が防止される。親局は常に、各時分割スロットにおいて、該当する子局からノイズの少ないきれいな光信号を受信することができる。
【００１３】
前記レーザ発振素子ＬＤと相補になる負荷Ｒ１と、バースト信号の電気振幅の反転信号に基づき動作する第２の変換素子ＦＥＴ１を、前記電源端子と前記第二のスイッチング素子ＦＥＴ５との間に直列に接続したものであれば、バースト信号が０の期間中、前記電流源２２の電流が第２の変換素子ＦＥＴ１を通して負荷Ｒ１に流れるので、電流源２２に常時電流を流しておくことができる。このため、バースト信号の急峻な立ち上がり立下りでも、電流源２２が追従でき、バースト信号の波形が立ち上がり立下り部分でなまることがない。
【００１４】
本発明の光通信ネットワークシステムは、前記光送信装置の発明と実質同一の発明に係るものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、ＰＯＮシステムを示すブロック図である。局舎内のＰＯＮシステム構成部分を親局１といい、加入者宅内のＰＯＮシステム構成部分を子局５という。ＰＯＮシステムは、親局１、複数の子局５、及び光分岐局（リモートノードともいう）３ａ，３ｂを備え、親局１と光分岐局３ａとの間を幹線光ファイバ２で接続し、光分岐局３ａと光分岐局３ｂとの間、光分岐局３ａと子局５との間、及び光分岐局３ｂと子局５との間をそれぞれ支線光ファイバ４で接続している。幹線光ファイバ２と支線光ファイバ４とを総称して「光ファイバ」という。光ファイバはシングルモードファイバを用いている。光分岐局３ａ，３ｂは、それぞれスターカップラーで構成される。
【００１６】
親局１から子局５への下り光信号及び子局５から親局１への上り光信号は、それぞれパケットで構成される。
親局１は、上位のネットワーク（インターネットなど）から送られてくるパケットを受けて、光ファイバを通して子局５に送り出し、子局５から送られてきたパケットを受信し、上位のネットワークに送り出す機能を持っている。
親局１は、幹線光ファイバ２との接続端となる光伝送路終端装置ＯＬＴ(Optical Line Terminals)、レイヤ２スイッチ、及び上位のネットワークの接続端となるブロードバンドアクセスルータ等を備えている。
【００１７】
子局５は、宅内に設置されるパーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータのブロードバンド光信号を光ネットワークに送受する光加入者線終端装置ＯＮＵ(Optical Network Unit)等を備えている。
前記ＰＯＮシステムの動作を簡単に説明すると、上位のネットワークから親局１に入ってくる下りパケットは、親局１においてレイヤ２スイッチで所定の処理が行われる。そして、光伝送路終端装置ＯＬＴを通して光ファイバに送信される。光ファイバに送信された光信号は、光分岐局３ａ，３ｂで分岐され、光分岐局３ａ，３ｂにつながる子局５に送信されるが、送信先アドレスの合致した子局５がその光信号を取り込み、パケットを復号解読する。
【００１８】
一方、子局５から送信される上りパケットは、光分岐局３ａ，３ｂを経由して親局１に送信される。親局１では、レイヤ２スイッチで所定の処理が行われた後、ここからブロードバンドアクセスルータを介して上位のネットワークに送信される。
子局５から送信される上りパケットは、互いに時間的に競合しないようにする必要がある。そのために、親局１から子局５にパケットを送信するときに、親局１が各子局５に対して上り時間スロット（以下単に「スロット」という）を割り当てる。スロットを割り当てられた子局５は、その割り当てられたスロットに上りパケットを送出する。したがって、子局５間の上りパケットの競合は回避される。なお、親局１と子局５との間で時計を共有している必要があるが、この時計の時刻合わせは、パケットの通信を行うときに、時刻情報をパケットの中に含ませることによって行うことができる。
【００１９】
図２は、本発明の光送信装置１０を示す回路図である。この光送信装置１０は、以下、子局５の光加入者線終端装置ＯＮＵに用いられるものを想定するが、この光送信装置１０を親局１の光伝送路終端装置ＯＬＴに用いてもよい。
以下に説明するＦＥＴは、ＧａＡｓ半導体層上に形成されるｎチャンネル型ショットキ電界効果トランジスタで構成されているものであるが、本発明はこれに限られるものではなく、シリコン基板などの上に形成されるＭＯＳＦＥＴなどで構成されていてもよい。
【００２０】
光送信装置１０は、レーザダイオードＬＤと、２つのＦＥＴ１，２から構成される差動増幅回路Ａと、２つのＦＥＴ３，４から構成される差動増幅回路Ｂとを備えている。
差動増幅回路Ａは、レーザダイオードＬＤに駆動電流Ｉ2を流すための電流源２２を有し、ＦＥＴ２のゲートに０，１のディジタル信号からなるバースト信号ＩＮを印加することにより、レーザダイオードＬＤをオンオフする。一方、対となるＦＥＴ１のゲートには、バースト信号の反転−ＩＮが印加されている。これは、レーザダイオードＬＤのオフ時にも電流源２２に電流を流すためである。
【００２１】
差動増幅回路Ｂは、レーザダイオードＬＤに電流源２１からバイアス電流Ｉ１を設定するための回路である。バイアス電流を流す期間中、ＦＥＴ３のゲートに、バイアス期間を示す電圧（バイアス期間信号）ＢＩＡＳが印加される。これにより、電流源２１からＦＥＴ３を通して、レーザダイオードＬＤにバイアス電流Ｉ１が流れる。対となるＦＥＴ４のゲートには、バイアス期間信号の反転−ＢＩＡＳが印加されている。これは、バイアス電流を流さない期間中も電流源２１に電流を流すためである。
【００２２】
本実施形態では、差動増幅回路Ａにおいて、電流源２２と直列に、ＦＥＴ５が挿入されている。このＦＥＴ５のゲートには、バイアス期間信号ＢＩＡＳが印加される。また、電流源２２にＦＥＴ５の相補となるＦＥＴ６が接続され、このＦＥＴ６のゲートに、バイアス期間信号の反転−ＢＩＡＳが印加される。これにより、バイアス期間信号が０の期間は、電流源２２からＦＥＴ６に電流が流れ、電流源２２の常時電流が流れるようになる。
【００２３】
［従来の技術］の項で述べたように、各子局５は、親局１の指定する時分割スロットを用いて、上り光信号を送信しているので、子局５は、自ら光信号を送信するスロットの期間を知っている。そこで、前記バイアス電流を流す期間をこのスロットの期間に一致させると、光信号を送信するスロットの期間だけバースト信号に基づいて光発振を行うことができる。
図３は、バースト信号（ａ）とバイアス期間信号（ｂ）との関係を示す波形図である。これらの信号はいずれも送信バースト信号を発生する回路（図示せず）から与えられるものである。バースト信号は、０，１のディジタル信号からなり、値１のときにオンとなるのがバースト信号ＩＮ、値０のときにオンとなるのがバースト信号−ＩＮである。バイアス期間信号は、バースト信号が立ち上がっている期間中、値１をとり、バースト信号のない期間中、値０をとる。バイアス期間信号が１になる時刻は、バースト信号の立ち上がり時刻よりも、時間Ｔ1だけ早くなっている。時間Ｔ1は、１０〜２０ナノ秒程度又はそれ以内に設定される。
【００２４】
以上の光送信装置１０の回路構成により、レーザダイオードＬＤには、バイアス期間信号ＢＩＡＳが値１をとり、かつ、バースト信号ＩＮが値１をとる期間に、電流が流れてレーザ発振する。バイアス期間信号ＢＩＡＳが値０をとっている期間は、ＦＥＴ５がオフになるので、バースト信号ＩＮがノイズ等の影響で瞬間的に値１をとっても、レーザダイオードＬＤに電流が流れない。したがって、親局１から指定された時分割スロット以外の期間中、当該子局から光が漏れることはない。したがって、親局１は、各時分割スロットにおいて、該当する子局からノイズの少ないきれいな光信号を受信することができる。
【００２５】
図４は、本発明の他の実施形態に係る光送信装置１０′を示す回路図である。この光送信装置１０′は、図２の光送信装置１０と比べて、ＦＥＴ１の負荷抵抗Ｒ１と、ＦＥＴ４の負荷抵抗Ｒ２とがサーミスタで構成されているところが異なっているだけである。これらのサーミスタは、温度が高くなれば抵抗値が小さくなるという特性をもっている。
レーザダイオードＬＤは、一定の光出力を得るには、温度が高いほど駆動電流Ｉを大きくしなければならないという特性を持っている。そこで電流源２２の電流Ｉ2を、温度の関数として、温度が高いほど電流Ｉ2が大きくなるように、温度が低いほど電流Ｉ2が小さくなるように調整している。
【００２６】
ところがサーミスタを使用せずに固定抵抗を使用すると、バースト信号ＩＮが値１をとる期間にレーザダイオードＬＤによる電圧降下と、バースト信号ＩＮが値０をとる期間に固定抵抗を流れる電流による電圧降下のバランスが崩れてしまう。電圧のバランスが崩れると、バースト信号の急峻な立ち上がり立下りで、電流源２２が追従できず、バースト信号の波形が立ち上がり立下り部分でなまってしまう。そこで、ＦＥＴ１の負荷抵抗Ｒ１にサーミスタを使用して、電流のバランスを維持しようとしたのである。
【００２７】
ＦＥＴ４の負荷抵抗Ｒ２をサーミスタで構成したのも、バイアス期間信号の変化に電流源２１が追従できるようにしたためである。
なお、この図４の光送信装置１０′において、サーミスタに代えて、レーザダイオードＬＤと同じ電流電圧特性を持つダイオードを用いても、同じ効果が得られる。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＰＯＮシステムを示すブロック図である。
【図２】本発明の光送信装置１０を示す要部回路図である。
【図３】バースト信号（ａ）とバイアス期間信号（ｂ）との関係を示す波形図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る光送信装置１０′を示す要部回路図である。
【図５】従来の光送信装置の要部回路図である。
【図６】従来の光送信装置の要部回路図である。
【符号の説明】
１親局
２幹線光ファイバ
３ａ，３ｂ光分岐局
４支線光ファイバ
５子局
１０光送信装置
１０′光送信装置
２１電流源
２２電流源
Ａ差動増幅回路
Ｂ差動増幅回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical transmission device and an optical communication network system using a laser oscillation element such as a laser diode. This optical transmission apparatus is connected to a PON (Passive Optical Network) system in which a master station and an optical branch station are connected by a trunk optical fiber, and an optical branch station and a plurality of slave stations are connected by branch optical fibers. It is preferably used. The optical communication network system of the present invention relates to the PON system.
[0002]
[Prior art]
In a system for bidirectional communication between a master station and a plurality of slave stations using an optical data communication network, there is a network configuration in which the master station and each slave station are radially connected by a single optical fiber. It has been put into practical use (Point to Point). In this network configuration, the system and equipment configuration are simplified, but one slave station occupies one optical fiber (if the number of slave stations is N, N optical fibers are required). It is difficult to reduce the price.
[0003]
Therefore, a PON (Passive Optical Network) system (also referred to as PDS (Passive Double Star)) in which one optical fiber is shared by a plurality of slave stations has been proposed. In this PON system, a master optical fiber is connected between a master station and an optical branching station including a passive optical multiplexer / demultiplexer (star coupler), and a plurality of branch lines are connected between the optical branching station and a plurality of slave stations. They are connected by optical fiber.
In this PON system, an optical signal is distributed in broadcast form from a master station to a slave station, and a slave station that matches the destination information included in the optical signal captures this optical signal. Since the upstream packet from the slave station collides without any traffic control, each slave station transmits an upstream optical signal using a time division slot designated by the master station.
[0004]
On the other hand, in recent years, the optical communication speed has been further increased, and accordingly, an electric signal (referred to as a burst signal) composed of 0 and 1 digital signals supplied to the optical transmission device and used for optical communication has also been increased. ing. Specifically, the bit period of the 0 and 1 digital signals in the burst signal is shortened to about 0.8 nanoseconds. The optical transmitter converts the electric amplitude of the burst signal into the intensity of the drive current of the laser diode. The output light of the laser diode is intensity-modulated by this drive current, enters the optical fiber, and propagates through this optical fiber.
[0005]
FIG. 5 is a circuit diagram of a main part of a conventional optical transmitter, in which a laser diode LD is connected to one of the differential amplifier circuits, and a resistor R is connected to the other as a load. A burst signal IN for turning on / off the laser diode LD is supplied to one FET switch of the differential amplifier circuit, and an inversion of the burst signal IN is supplied to the other FET switch of the differential amplifier circuit. A current source for supplying a current I2 for driving the laser diode LD is commonly connected to both the differential amplifier circuits. Further, a current source that supplies a bias current I1 of the laser diode LD is connected to one of the differential amplifier circuits via an FET switch. This FET switch is supplied with a bias signal BIAS that is always on.
[0006]
The reason why the bias current I1 is constantly supplied to the laser diode LD is to increase the on-off tracking speed of the laser diode LD by constantly supplying the current to the laser diode LD.
However, in the case of the circuit of FIG. 5, since the bias current I1 always flows to the laser diode LD, the burst signal is weakly output even during the time “0”, and this light is transmitted to the slave station of the PON system. If the transmission device is employed, the optical signal transmission of other slave stations will be disturbed.
[0007]
Therefore, an optical transmitter as shown in FIG. 6 is used to completely turn off the bias current I1 except for the time division slot designated by the master station.
In FIG. 6, the bias signal BIAS is given to the FET switch only in the time division slot designated by the master station using the invertible bias signal BIAS. In a time division slot not designated by the master station, the bias signal BIAS applied to the FET switch is inverted. At this time, in order to prevent the current source supplying the bias current I1 from being opened, the bias signal BIAS is applied to the FET switch of the other circuit so that the current always flows.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-164038
[Problems to be solved by the invention]
In the circuit of FIG. 6, in a time division slot not designated by the master station, noise enters the burst signal supply circuit (not shown), and the burst signal that should be “0” is instantaneously “1”. It is expected to become. In this case, there is a problem that light is output even though the bias signal BIAS is inverted off. For this reason, the optical signal from other than the corresponding slave station enters the master station in each time division slot, which becomes noise and adversely affects communication.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical transmission apparatus in which a master station can always receive a clean optical signal with little noise from a corresponding slave station in each time division slot.
[0011]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
Hereinafter, in this section, the elements of the invention are given the numbers of corresponding elements described in the embodiments of the invention.
The optical transmission device of the present invention includes a laser oscillation element LD connected to a power supply terminal, a drive current source 22 for supplying a drive current to the laser oscillation element LD, and the laser oscillation element in parallel with the drive current source. A bias current source 21 connected to supply a bias current to the laser oscillation element LD, and inserted into a first current path connecting the laser oscillation element LD and the bias current source 21, and assigned to the subscriber unit. was based on the bias period signal corresponding to the divided slot time, the first switching element FET3 that turns on and off the first current path, into the second current path connecting the said laser oscillator and the drive current source It is the electrical amplitude of the uplink burst signal, a conversion element FET2 for converting the intensity of the drive current of the laser oscillation element LD, the second current Is inserted, based on the bias period signal, and a second switching element FET5 for turning on and off the second current path,
The laser oscillation element LD and the conversion element are connected to the drive current source 22 in a third current path that is provided in parallel with the second current path and connects the power supply terminal and the drive current source 22. a first load R3 to be complementary to the portion including the child FET2, a third switching element FET6 is inserted for turning on and off the third current path based on inversion of the bias period signal,
A fourth current path that is provided in parallel to the first current path with respect to the bias current source 21 and connects the power supply terminal and the bias current source 21 is complementary to the laser oscillation element LD. a second load R2, on the basis of the inversion of the bias period signal, in which a fourth switching element FET4 for turning on and off the fourth current path is inserted.
[0012]
According to this configuration, the switching element FET5 is turned on based on the bias period signal during the bias period, and the switching element FET5 is cut off except during the bias period. Therefore, even if an instantaneous burst signal is generated due to noise or the like other than during the bias period, the current of the second current source 22 does not flow to the laser oscillation element LD, and erroneous emission of the laser oscillation element LD is prevented. The The master station can always receive a clean optical signal with less noise from the corresponding slave station in each time division slot.
[0013]
Load R1 to be complementary to the laser oscillation element LD, a second conversion element FET1 that operates based on the inverted signal of the electrical amplitude of the burst signal, in series between the power supply terminal and the second switching element FET5 If connected, the current of the current source 22 flows to the load R1 through the second conversion element FET1 during the period when the burst signal is 0, so that the current can be constantly supplied to the current source 22. For this reason, the current source 22 can follow even when the burst signal has a sharp rise and fall, and the waveform of the burst signal does not become blurred at the rise and fall portion.
[0014]
The optical communication network system according to the present invention is substantially the same as the invention of the optical transmitter.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a PON system. The PON system component in the station building is referred to as a master station 1, and the PON system component in the subscriber's house is referred to as a slave station 5. The PON system includes a master station 1, a plurality of slave stations 5, and optical branch stations (also referred to as remote nodes) 3a and 3b. The master station 1 and the optical branch station 3a are connected by a trunk optical fiber 2. The branch optical fiber 4 connects the optical branch station 3a and the optical branch station 3b, the optical branch station 3a and the slave station 5, and the optical branch station 3b and the slave station 5 respectively. The trunk optical fiber 2 and the branch optical fiber 4 are collectively referred to as “optical fiber”. A single mode fiber is used as the optical fiber. Each of the optical branching stations 3a and 3b is composed of a star coupler.
[0016]
The downstream optical signal from the master station 1 to the slave station 5 and the upstream optical signal from the slave station 5 to the master station 1 are each composed of packets.
The master station 1 receives a packet sent from a host network (such as the Internet), sends it to the slave station 5 through an optical fiber, receives a packet sent from the slave station 5, and sends it to the host network have.
The master station 1 includes an optical transmission line termination device OLT (Optical Line Terminals) serving as a connection end to the trunk optical fiber 2, a layer 2 switch, a broadband access router serving as a connection end of a higher-level network, and the like.
[0017]
The slave station 5 includes a personal computer installed in the house, an optical subscriber line terminating device ONU (Optical Network Unit) that transmits and receives broadband optical signals of the personal computer to the optical network, and the like.
Briefly describing the operation of the PON system, a downstream packet that enters the master station 1 from a higher-level network is subjected to predetermined processing by the layer 2 switch in the master station 1. Then, it is transmitted to the optical fiber through the optical transmission line termination device OLT. The optical signal transmitted to the optical fiber is branched by the optical branching stations 3a and 3b and transmitted to the slave station 5 connected to the optical branching stations 3a and 3b. And decrypt the packet.
[0018]
On the other hand, the upstream packet transmitted from the slave station 5 is transmitted to the master station 1 via the optical branching stations 3a and 3b. In the master station 1, after predetermined processing is performed by the layer 2 switch, it is transmitted from here to the upper network via the broadband access router.
It is necessary to prevent uplink packets transmitted from the slave stations 5 from competing with each other in time. Therefore, when transmitting a packet from the master station 1 to the slave station 5, the master station 1 assigns an uplink time slot (hereinafter simply referred to as “slot”) to each slave station 5. The slave station 5 to which the slot is assigned transmits an uplink packet to the assigned slot. Therefore, contention for upstream packets between the slave stations 5 is avoided. Note that the clock must be shared between the master station 1 and the slave station 5, but the time adjustment of this clock is performed by including time information in the packet when performing packet communication. It can be carried out.
[0019]
FIG. 2 is a circuit diagram showing the optical transmission apparatus 10 of the present invention. The optical transmission device 10 is assumed to be used for the optical subscriber line termination device ONU of the slave station 5 hereinafter, but the optical transmission device 10 may be used for the optical transmission line termination device OLT of the master station 1. .
The FET described below is composed of an n-channel Schottky field effect transistor formed on a GaAs semiconductor layer, but the present invention is not limited to this and is formed on a silicon substrate or the like. It may be composed of a MOSFET or the like.
[0020]
The optical transmission device 10 includes a laser diode LD, a differential amplifier circuit A composed of two FETs 1 and 2, and a differential amplifier circuit B composed of two FETs 3 and 4.
The differential amplifier circuit A has a current source 22 for flowing a drive current I2 to the laser diode LD, and applies a burst signal IN consisting of 0 and 1 digital signals to the gate of the FET 2, thereby making the laser diode LD Turn on and off. On the other hand, the inversion of the burst signal -IN is applied to the gate of the paired FET1. This is because a current flows through the current source 22 even when the laser diode LD is turned off.
[0021]
The differential amplifier circuit B is a circuit for setting a bias current I1 from the current source 21 to the laser diode LD. During the period in which the bias current flows, a voltage (bias period signal) BIAS indicating the bias period is applied to the gate of the FET 3. As a result, the bias current I1 flows from the current source 21 through the FET 3 to the laser diode LD. Bias period signal inversion-BIAS is applied to the gate of the paired FET 4. This is because a current is supplied to the current source 21 even during a period in which no bias current is supplied.
[0022]
In the present embodiment, in the differential amplifier circuit A, the FET 5 is inserted in series with the current source 22. A bias period signal BIAS is applied to the gate of the FET 5. Further, the FET 6 that is complementary to the FET 5 is connected to the current source 22, and the bias period signal inversion-BIAS is applied to the gate of the FET 6. As a result, during the period when the bias period signal is 0, a current flows from the current source 22 to the FET 6, and a constant current of the current source 22 flows.
[0023]
As described in the section of “Prior Art”, each slave station 5 transmits an upstream optical signal using a time division slot designated by the master station 1, so that the slave station 5 itself transmits an optical signal. Know the duration of the slot to send. Therefore, if the period during which the bias current flows is matched with the slot period, optical oscillation can be performed based on the burst signal only during the slot period during which the optical signal is transmitted.
FIG. 3 is a waveform diagram showing the relationship between the burst signal (a) and the bias period signal (b). These signals are all supplied from a circuit (not shown) that generates a transmission burst signal. The burst signal is composed of 0 and 1 digital signals. When the value is 1, the burst signal IN is turned on, and when the value is 0, the burst signal -IN is turned on. The bias period signal takes a value of 1 during the period when the burst signal rises, and takes a value of 0 during a period when there is no burst signal. The time when the bias period signal becomes 1 is earlier than the rise time of the burst signal by time T1. The time T1 is set to about 10 to 20 nanoseconds or less.
[0024]
With the circuit configuration of the optical transmitter 10 described above, laser current oscillates in the laser diode LD during the period in which the bias period signal BIAS has a value 1 and the burst signal IN has the value 1. During the period in which the bias period signal BIAS takes the value 0, the FET 5 is turned off, so that no current flows through the laser diode LD even if the burst signal IN takes the value 1 instantaneously due to the influence of noise or the like. Therefore, light does not leak from the slave station during a period other than the time division slot designated by the master station 1. Therefore, the master station 1 can receive a clean optical signal with little noise from the corresponding slave station in each time division slot.
[0025]
FIG. 4 is a circuit diagram showing an optical transmitter 10 'according to another embodiment of the present invention. This optical transmission device 10 'differs from the optical transmission device 10 of FIG. 2 only in that the load resistance R1 of the FET 1 and the load resistance R2 of the FET 4 are composed of thermistors. These thermistors have the characteristic that the resistance value decreases as the temperature increases.
The laser diode LD has a characteristic that, in order to obtain a constant light output, the drive current I must be increased as the temperature increases. Therefore, the current I2 of the current source 22 is adjusted as a function of temperature so that the current I2 increases as the temperature increases, and the current I2 decreases as the temperature decreases.
[0026]
However, if a fixed resistor is used without using a thermistor, a voltage drop due to the laser diode LD during a period when the burst signal IN takes a value of 1, and a voltage drop due to a current flowing through the fixed resistor during a period when the burst signal IN takes a value of 0. The balance will be lost. When the voltage balance is lost, the current source 22 cannot follow the steep rise and fall of the burst signal, and the waveform of the burst signal is lost at the rise and fall portion. Therefore, an attempt was made to maintain a current balance by using a thermistor for the load resistance R1 of the FET1.
[0027]
The reason why the load resistor R2 of the FET 4 is formed of a thermistor is that the current source 21 can follow the change of the bias period signal.
In the optical transmitter 10 ′ of FIG. 4, the same effect can be obtained even if a diode having the same current-voltage characteristics as the laser diode LD is used instead of the thermistor.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a PON system.
FIG. 2 is a main part circuit diagram showing an optical transmission apparatus 10 of the present invention.
FIG. 3 is a waveform diagram showing a relationship between a burst signal (a) and a bias period signal (b).
FIG. 4 is a principal circuit diagram showing an optical transmission apparatus 10 ′ according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram of a main part of a conventional optical transmitter.
FIG. 6 is a circuit diagram of a main part of a conventional optical transmission device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Master station 2 Trunk optical fiber 3a, 3b Optical branch station 4 Branch optical fiber 5 Slave station 10 Optical transmitter 10 'Optical transmitter 21 Current source 22 Current source A Differential amplifier circuit B Differential amplifier circuit

Claims

Optical branch station a plurality of subscriber devices and the master station via a connected, upstream by using the divided slot time share a single optical fiber by a plurality of subscribers devices, each subscriber device designated by the master station An optical transmission device used in an optical communication network system for bidirectional communication between the master station and a plurality of subscriber devices by transmitting a burst signal, provided in any of the subscriber devices ,
A laser oscillation element connected to the power supply terminal ;
A drive current source for supplying a drive current to the laser oscillation element;
A bias current source connected in parallel with the drive current source to the laser oscillation element and supplying a bias current to the laser oscillation element;
The first current path is turned on / off based on a bias period signal inserted in a first current path connecting the laser oscillation element and the bias current source and corresponding to a time division slot assigned to the subscriber unit. A first switching element that
A conversion element that is inserted into a second current path that connects the laser oscillation element and the drive current source, and converts the electrical amplitude of the upstream burst signal into the intensity of the drive current of the laser oscillation element;
Is inserted into the second current path, based on the bias period signal, and a second switching element for turning on and off the second current path,
With respect to the drive current source, the a second current path provided in parallel, and a third current path connecting the said drive current source and the power supply terminal, including the laser oscillation element and the conversion element a first load comprising a portion complementary, and a third switching element for turning on and off the third current path based on inversion of the bias period signal is inserted,
A second current path that is provided in parallel with the first current path with respect to the bias current source and that is complementary to the laser oscillation element in a fourth current path that connects the power supply terminal and the bias current source. load and, on the basis of the inversion of the bias period signal, an optical transmission device and a fourth switching element for turning on and off the fourth current path, characterized in that it is inserted.

The laser oscillation is provided in a fifth current path provided in parallel with a part of the second current path that connects the laser oscillation element and the conversion element, and that connects the power supply terminal and the second switching element. 2. The optical transmission apparatus according to claim 1 , wherein a load complementary to the element and a second conversion element that operates based on an inverted signal of an electric amplitude of the burst signal are inserted .

A master station and a plurality of slave stations are connected via an optical branch station, and an optical signal is distributed from the master station to the slave station in a broadcast form. Each slave station uses the time division slot designated by the master station to transmit an upstream burst signal. An optical communication network system for bidirectional communication between the master station and a plurality of slave stations by transmitting
At least one of the slave stations is
A laser oscillation element connected to the power supply terminal ;
A drive current source for supplying a drive current to the laser oscillation element;
A bias current source connected in parallel with the drive current source to the laser oscillation element and supplying a bias current to the laser oscillation element;
The first current path is turned on / off based on a bias period signal inserted in a first current path connecting the laser oscillation element and the bias current source and corresponding to a time division slot assigned to the subscriber unit. A first switching element that
A conversion element that is inserted into a second current path that connects the laser oscillation element and the drive current source, and converts the electrical amplitude of the upstream burst signal into the intensity of the drive current of the laser oscillation element;
Is inserted into the second current path, based on the bias period signal, and a second switching element for turning on and off the second current path,
With respect to the drive current source, the a second current path provided in parallel, and a third current path connecting the said drive current source and the power supply terminal, including the laser oscillation element and the conversion element a first load comprising a portion complementary, and a third switching element for turning on and off the third current path based on inversion of the bias period signal is inserted,
A second current path that is provided in parallel with the first current path with respect to the bias current source and that is complementary to the laser oscillation element in a fourth current path that connects the power supply terminal and the bias current source. load and, based on the inversion of the bias period signal, the fourth fourth optical communication network system characterized by a switching element is inserted for turning on and off a current path.