JPH03106133A - 光送信回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数のアナログ電気信号を入力してレーザダイ
オードを用いることにより光信号に変換して光伝送路へ
送出する光送信回路に関し、特にレーザダイオードの光
出力をほぼ一定に保つようにした光送信回路に関する。

〔従来の技術〕

従来の光送信回路のブロック図を第６図に示す。

第６図で、入力端１〜３には所要信号レベルの複数のア
ナログ電気信号が入力され各々緩衝増幅器１１〜１３を
経て混合された後コンデンサ５を介してレーザダイオー
ド６の一端に印加される。

一方、バイアス電流駆動回路７で発生するバイアス電流
はレーザダイオード６の一端に供給される。レーザダイ
オード６の光出力は、光伝送路８へ送出されると共にそ
の一部の光出力はソーラセルなどの光検出素子４０で検
出され、光検出回路４１で反転増幅されて制御信号とな
る。この制御信号はバイアス電流駆動回路７のバイアス
電流な制御することによりレーザダイオード６の光出力
をほぼ一定に保っている。

このバイアス電流駆動回路７の具体例を示す回路図は第
７図に示すように入力抵抗４２、ツエナーダイオード４
３、コンデンサ４４、ダーリントン接続したトランジス
タ４５．４６および負荷抵抗４７からなる。入力される
制御信号は入力抵抗４２を介してダーリントン接続した
トランジスタ４５のベースに印加されており、この両ト
ランジスタ４５．４６のエッミタ側の負荷の抵抗４７を
介して電源電圧■。０が供給されることで、トランジス
タ４６のコレクタ側からレーザダイオード６のバイアス
電流を発生させる。なお、ツェナーダイオード４３はツ
ェナ電圧以上になるとバイアス電流を制限値工，に制限
する。従って、過電流のバイアス電流を防止してレーザ
ダイオード６の破壊を防止する。また、コンデンサ４４
は高周波成分のバイパス用である。

レーザダイオード６の光出力Ｐを温度変動に対してほぼ
一定に保つためには、温度Ｔの高低に応じてバイアス電
流工を増減する必要がある。第８図は温度Ｔに対するバ
イアス電流■と光出力Ｐとの関係を示す特性図である。

バイアス電流Ｉの制限値工，に対応した温度ＴＬ以下の
温度が所要温度範囲に設定される。この所要温度範囲で
、例えば温度がＴ１（低）からＴ２（高）へ上昇する際
、光出力Ｐをほぼ一定のＰ１に保つためにバイアス電流
工はＩ＋（小）からＩ２（大）へ増大する。なお、温度
ＴＬ以上になるとバイアス電流が２Ｌ（−定値）に制限
されるので光出力Ｐは低下し始める。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、レーザダイオード６を用いる従来の光
送信回路は所要温度範囲で光出力Ｐをほぼ一定に保つよ
うなＡＬＣ（Ａｕｔｏ　Ｌｅｖｅｌ　Ｃｏｎｔｒｏｉ）
機能を持たせている。

しかしながら、レーザダイオード６は混合されたアナロ
グ電気信号の入力レベル１２に対する光信号の出力レベ
ルｐすなわち光変調感度ｇ（ミｐ／ｉ．）が温度変動に
伴って変化する。第９図は、従来の電気信号／光信号変
換の関係を示すためのレーザダイオード６の光出力Ｐの
特性図である。

温度Ｔ．（低）のとき、バイアス電流■は工．で光出力
Ｐ１が得られ、混合されたアナログ電気信号は入力レベ
ルｉＢで変調すると光信号の出力レベルｐ，が得られる
。一方、温度Ｔ２（高）のとき、バイアス電流工は■２
で光出力Ｐ１が得られ、混合されたアナログ電気信号は
入力レベルｉＥで変調すると光信号の出力レベルｐ２（
ｐｚ＜ｐ＋）だけしか得られない。つまり、光出力の平
均電力は所要温度範囲で一定であっても、光信号の出力
レベルは温度上昇と共に劣化してしまうという欠点があ
る。従って、とりわけアナログ光通信では光伝送路を経
由した複数の光受信回路は必ず各々にＡＧＣ（Ａｕｔｏ
　Ｇａｉｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路を備えなければなら
ない必要性が生じた。

また光受信回路では各々にＡＧＣ回路を備えたとしても
、光送信回路側の温度上昇時には相対的に光変調感度の
低い光信号が送信されるので、光伝送路８および光受信
回路では雑音が重畳されるわけでＣ／Ｎ比劣化の改善は
困難になるという欠点があった。しかも複数のアナログ
電気信号が多重化されて光伝送されるので相互の混変調
特性も劣化するという欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、レーザダイオードにより複数のアナログ電気
信号を光信号に変換して光伝送路へ送出する光送信回路
において、レーザダイオードと、レーザダイオードの光
出力の一部をフォトダイオードなどにより検出しピーク
検波して符号反転させた制御信号を取り出す光検出回路
と、制御信号に応じてバイアス電流を発生させるバイア
ス電流駆動回路と、この制御信号に応じて複数のアナロ
グ電気信号の振幅レベルを可変する多入力利得制御増幅
回路と、この多入力利得制御増幅回路とレーザダイオー
ドとを接続するコンデンサとな少なくとも有し、レーザ
ダイオードに供給する複数のアナログ電気信号の混合信
号レベルを前記レーザダイオードにおける電気信号／光
信号変換の光変調感度特性の逆特性に追従させることを
特徴とする構成になっている。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の光送信回路のブロック図を示す。

第１図において入力端１〜３に各々入力された複数のア
ナログ電気信号は多入力利得制御回路４により混合され
、コンデンサ５を介してレーザダイオード６の一端に印
加される。一方、バイアス電流駆動回路７で発生するバ
イアス電流もレーザダイオード６の一端に供給される。

レーザダイオード６の光出力は光伝送路８へ送出される
と共にその一部の光出力はフォトダイオードなどの光検
出素子９で検出され光検出回路１０でピーク検波され反
転増幅された制御信号となる。この制御信号によってバ
イアス電流を制御してレーザダイオード６の高出力をほ
ぼ一定に保つと共に、多入力利得制御増幅回路４の利得
を制御することによってレーザダイオード６の光変調感
度の温度変化に対しても光信号の出力レベルがほぼ一定
に保つ機能を付加している。なお、従来の光送信回路に
おいて同じ構戊要素については本発明においても同じ名
称および符号番号を用いている。

第２図は本発明の構成要素となる多入力利得制御回路４
の具体例を示す回路図である。第２図では緩衝増幅器１
１〜１３，演算増幅器１４．ＦＥＴ１５および抵抗１６
．１７からなる。複数のアナログ電気信号は各々緩衝増
幅器１１〜１３を経て混合される。混合されたアナログ
電気信号は各演算増幅器１４に入力する。一方、前述し
た光検出回路１０の制御信号はＦＥＴ１５のゲー｝　（
Ｇ）へ印加され．ＦＥＴ１５のドレイン（Ｄ）一ソース
（Ｓ）間オン抵抗値を変化させる。このＦＥＴ１５のド
レイン（Ｄ）一ソース（Ｓ）間には抵抗１６が並列接続
されており、ＦＥＴ１５のドレイン（Ｄ）　−ソース（
Ｓ）間オン抵抗と抵抗１６との並列合或抵抗が演算増幅
器１４の入力抵抗Ｒいとなる。また抵抗１７は帰還抵抗
Ｒｔである。そこで演算増幅器Ｆ４の利得ＧはＧ＝　２
　０　！ｌ　ｏｇ（１＋Ｒ＋／Ｒ＋．）［ｄＢ］で与え
られ、混合されたアナログ電気信号は制御信号に基いて
利得制御された混合アナログ電気信号に補正される。よ
ってレーザダイオード６の光変調感度の変動特性を補償
してほぼ一定の光信号の出力レベルが得られるように改
善される。

第３図は、本発明の構或要素となる多入力利得制御増幅
回路４の第２の具体例を示す回路図である。第３図では
第２図と同じ構戊要素については同じ名称および符号番
号を用いている。前述した光検出回路１０の制御信号は
負荷の抵抗１８を介して光アナログカブラｌ９０発光素
子に印加され、光結合された光アナログカプラ１９の受
光素子の抵抗値を可変させる。この光アナログカプラ１
９の受光素子は抵抗１６と並列接続されており、光アナ
ログカプラ１９の受光素子と抵抗１６との並列合或抵抗
が演算増幅器ｌ４の入力抵抗Ｒｌとなる。従って、この
例でも演算増幅器■４の利得ＧはＧ＝　２　Ｏ　ｆｌ　
ｏｇ（１＋Ｒ＋　／Ｒ．−　）［ｄＢ］で与えられ、混
合されたアナログ電気信号は制御信号に基いて利得制御
された混合アナログ電気信号に補正される。

この実施例では混合アナログ電気信号と制御信号とは電
気的アイソレーンヨンが保たれており電位差を合わせな
くてもよいという利点がある。

第４図は本発明の構成要素となるピーク検波光検出回路
の一実施例を示す回路図である。レーザダイオード６か
らの光出力の一部はバイアス電圧ＶＢが印加されたフォ
トダイオードなどの光検出素子２０で再生アナログ電気
信号に変換され、抵抗２１．２２および演算増幅器２３
とにより反転増幅される。また、股間抵抗２４を経てダ
イオード２５．２６および負荷の抵抗２７．２８とによ
りピーク検波される。ピーク検波された再生アナログ電
気信号は抵抗２９．３０および演算増幅器３ｌによりさ
らに増幅されて制御信号となる。この制御信号には直流
或分の他に再生アナログ信号の振幅或分が含まれるため
に応答速度が速い制御を行うことができる。

なお、受光した光出力の一部からレーザダイオード６の
バイアス電流を制御する制御信号と多入力利得制御増幅
回路４の利得を制御する制御信号とを各々分離して出力
するように光検出回路を構成できることは言うまでもな
い。またフォトダイオードの代りに７バランシェフォト
ダイオードも用いることもできる。

第５図は利得制御された混合アナログ電気信号／光信号
変換の関係を示すためのレーザダイオード６の光出力Ｐ
の特性図である。利得制御された混合アナｐグ電気信号
は、例えば温度Ｔ２（高）の場合のレベル１８２′が温
度Ｔ．（低）の場合のレベルｉｉ＋′　よりも増大補正
されており温度上昇で光変調感度が劣化しても光信号の
出力レベルＰ２′Ｐ１′はほぼ等しくすることができる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の光送信回路はレーザダイオ
ード６に供給する混合アナログ電気信号の信号レベルを
レーザダイオード６における電気信号／光信号の光変調
感度特性の逆特性に追従するようにしたことにより光信
号の出力レベルをほぼ一定に保つことができるという効
果がある。すなわち、光送信側で光変調度を安定化でき
ることになり、光伝送路８を経た光受信側ではより安定
した電気信号のＣ／Ｎ比を得ることができる利点がある
。

例えば、Ｉ　ｎ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓダブルへテロ接合形レ
ーザダイオード（発行波長１３１０ｎｍ）の代表データ
の場合、光出力Ｐ　ｏ　＝　４　ｍ　Ｗの一定出力を得
るのに温度Ｔ１−５℃でバイアス電流Ｌ＝２７ｍＡ，温
度Ｔ．＝７　０℃でバイアスイ電流Ｉ２＝５３ｍＡを要
し、温度Ｔ１＝５℃のとき光変調感度ｇ　＋　＝　０．
　３　４　（ｍＷ／　ｍ　Ａ）　．温度Ｔ２−７０℃の
とき光変調感度ｇ　２＝　０．　２　４　　（ｍＷ／　
ｍ　Ａ）である。この場合電流レベルでのＣ／Ｎ比は約
３ｄＢの劣化分を改善補償できる効果がある。また、同
時にネガティブフィードバックにより波形歪も補正され
、複数のアナログ電気信号の混変調歪特性も改善される
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光送信回路のブロック図、第２図は本
発明の構或要素となる多入力利得制御増幅回路の具体例
を示す回路図、第３図は本発明の構或要素となる多入力
利得制御増幅回路の第２の具体例を示す回路図、第４図
は本発明の構或要素となるピーク検波光検出回路の一実
施例を示す回路図、第５図は利得制御された混合アナロ
グ電気信号／光信号変換の関係を示すためのレーザダイ
オードの光出力Ｐの特性図、第６図は従来の光送信回路
のブロック図、第７図はバイアス電流駆動回路の具体例
を示す回路図、第８図は温度Ｔに対するバイアス電流工
と光出力Ｐとの関係を示す特性図、第９図は従来の電気
信号／光信号変換の関係を示すためのレーザダイオード
６の光出力Ｐの特性図である。 １，２．３・・・・・・入力端、４・・・・・・多入力
利得制御増幅回路、５，４４・・・・・・コンデンサ、
６・・・・・・レーザダイオード、７・・・・・・バイ
アス電流駆動回路、８・・・・・・光伝送路、９・・・
・・・フォトダイオードなどの光検出素子、１０，４１
・・・・・・光検出回路、１１，１２．１３・・・・・
・緩衝増幅器、１４，２３．３１・・・・・・演算増幅
器、１５・・・・・・ＦＥＴ，１６，１７，１８，，２
１，２２，２４，２７，２８，２９，３０，４２，４７
ｉ・・・・・抵抗、１９・・・・・・光アナログカプラ
、２０・・・・・・フォトダイオードなどの光検出素子
、２５，２６・・・・・・ダイオード、４０・・・・・
・ソーラセルなどの光検出素子、４３・・・・・・ツェ
ナーダイオード、４５，４６・・・・・・トランジスタ
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザダイオードと、前記レーザダイオードの光出力の
   一部をフォトダイオードなどにより検出しピーク検波し
   て符号反転させた制御信号を取り出す光検出回路と、前
   記制御信号に応じてバイアス電流を発生させるバイアス
   電流駆動回路と、前記制御信号に応じて前記複数のアナ
   ログ電気信号の混合振幅レベルを前記レーザダイオード
   における電気信号／光信号変換の光変調感度特性の逆特
   性に追従して変化させる多入力利得制御増幅回路と、該
   多入力利得制御増幅回路と前記レーザダイオードとを接
   続するコンデンサとを少くとも有することを特徴とする
   光送信回路。