JPH03135123A - 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、バーストモードのデータ転送に対応可能な光
送信回路の新規な構成に関する。

従来の技術 光送信回路は、伝送すべきデータにより変調された電気
信号によって発光素子を駆動することによって、伝送す
べきデータによって変調された光信号を出力するように
構成されている。また、このような光送信回路で使用さ
れる発光素子駆動回路では、出力光信号のレベルや品質
を維持するために、また、オン／オフの応答を早くする
ために、発光素子に印加する電気信号に所定の直流成分
をバイアスとして付加している。従って、このような駆
動回路では、伝送すべきデータが人力されていない無信
号状態においても、バイアス電流によって発光素子が弱
く発光することになる。

しかしながら、複数の端局間でバーストモードのデータ
転送を行うシステム等においては、データ信号の授受に
関与しない端局からは一切の光信号が出力されないこと
が望ましい。このようなバーストモードのデータ転送に
対応した光送信回路としては、昭和６１年度電子通信部
門全国大会講演Ｎα３４０に記載されている光送信器が
挙げられる。

この光送信回路では、信号入力時と無信号状態を識別す
る信号としてデータ信号とは別の送信要求信号が設定さ
れ、データ信号の人力に先立って光送信回路に入力され
るこの送信要求信号に基づいてバイアスの印加を制御し
、無信号時には発光素子が完全に消光するように構成さ
れている。

発明が解決しようとする課題 上述のような従来の光送信回路の構成では、伝送すべき
データ信号の他に送信要求信号を用意してこれを制御す
る必要があるので、データ送信の手続きが複雑になると
いう問題がある。

そこで、本発明は、データ信号以外の送信要求信号を使
用することなく、無信号状態における発光素子の完全消
光を実現できる新規な光送信回路の構成を提供すること
をその目的としている。

課題を解決するための手段 即ち、本発明に従うと、一方のトランジスタに負荷とし
て発光素子が接続された１対のトランジスタを含む差動
増幅回路と、入力信号から生成した差動信号を該１対の
トランジスタの各ベースに印加する差動信号発生回路と
、該発光素子の出力光をモニタして得られた出力光強度
信号を参照信号として該発光素子に所定の特性で変化す
るバイアス電流を印加する補償回路とを備えた発光素子
駆動回路において、更に、該差動増幅回路に対する人力
信号から抵抗分割によって取り出した信号を該補償回路
の参照信号のひとつとし、該入力信号が無信号状態とな
ったときには該バイアス電流を遮断する機能を有するこ
とを特徴とする光送信回路が提供される。

作用 従来の光送信回路では、発光素子に印加するバイアス電
流を、データ信号により変調されたデータ信号電流に重
畳して発光素子に印加していた。

これに対して、本発明に係る光送信回路は、バイアス電
流を、光送信回路とは別の回路の電流源から供給し、入
力されるデータ信号に基づいてこの電流源を制御するこ
とによって、データ人力が無い状態での発光素子の完全
消光を実現している。

即ち、本発明に係る光送信回路においては、データ信号
の入力状態と無人力状態とに応じてバイアスを印加する
こと自体を制御し、無信号状態ではバイアスが完全に遮
断される。また、データ信号の入力状態では、従来の光
送信回路と同様に、バイアスの印加による出力光信号の
制御が行われる。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明するが
、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技
術的範囲を何ら限定するものではない。

実施例 第１図は、本発明に従って構成された光送信回路の具体
的な構成例を示すブロック図である。

同図に一点鎖線で囲んで示すように、この光送信回路は
、発光素子部・動回路へと、この発光素子駆動回路Ａの
補償回路Ｂとから主に構成されている。

発光素子駆動回路Ａは、正相および逆相の入力信号を受
ける波形成形器工Ｃ１と、発光素子であるレーザダイオ
ードＬＤおよび抵抗Ｒ７をそれぞれ負荷としたトランジ
スタＱ１およびＱ２とを含む差動増幅回路と、トランジ
スタＱ１およびＱ２の共通接続されたエミッタと低電圧
電源Ｖ　Ｅ　ｅ　Ｉ　との間に接続された電流源とを備
えており、正相および逆相の１対の入力端子に入力され
た電気信号に対応した変調電流によってレーザダイオー
ドＬＤを発光させるように構成されている。また、この
発光素子駆動回路Ａでは、レーザダイオードＬＤのカソ
ードに、後述する補償回路Ｂが制御するバイアス電流の
電流路が接続されている。

一方、補償回路Ｂは、図中に点線で囲んで示すように、
回路ブロックａ　−ｄによって構成されている。

回路ブロックａは、抵抗Ｒ３およびＲ４から構成されて
いる。ここで、抵抗Ｒ３は、一端をＩＣ３０反転出力に
接続されており、抵抗Ｒ４は、−端を電圧源’ｂ、Ｅ２
に接続されている。また、抵抗Ｒ３およびＲ４の共通接
続端は、後述するオペアンプＩＣ２の非反転入力に接続
されている。即ち、発光素子駆動回路の波形成形器ＩＣ
Ｉの反転出力信号を抵抗分割により一部取り出し、オペ
アンプＩＣ２の非反転入力に印加するように構成されて
いる。

回路ブロックｂは、アノードを電圧電源Ｖ　Ｉ！　！　
＋に接続されたフォトダイオードＰＤにより構成されて
おり、レーザダイオードＬＤの出力した光信号の一部を
受光して、受光した信号に対応する電流信号を後述する
ＩＣ２の反転入力に入力するように構成されている。

また、回路ブロックＣは、オペアンプＩＣ２と抵抗Ｒ５
とから構成されている。オペアンプＩＣ２の非反転入力
は、回路ブロックａに接続されている。また、オペアン
プＩＣ２の反転入力は、回路ブロックｂのフォトダイオ
ードＰＤのカソードを接続されると共に抵抗Ｒ５を介し
て出力に接続されており、ボルテージフォロワ回路を構
成している。

更ｊご、回路ブロックｄは、抵抗Ｒ１およびＲ２とコン
デンサＣとオペアンプＩＣ３とから構成されている。こ
こで、オペアンプＩＣ３の反転入力は、抵抗Ｒ１を介し
て回路ブロックＣの出力、即ち、オペアンプＩＣ２の出
力に接続されると共に、オペアンプＩＣ３自身の出力と
互いに並列なコンデンサＣおよび抵抗Ｒ２を介して接続
されており反転増幅回路を構成している。オペアンプＩ
Ｃ３の非反転入力は、後述する参照電圧Ｖ３が印加され
ている。また、この回路ブロックｄの出力は、レーザダ
イオードＬＤのカソードにゴレクタを接続され、抵抗Ｒ
６を介して電圧源ＶＥｅ２にエミッタを接続されたトラ
ンジスタＱ３のベースに接続されている。

尚、上述のような本実施例に係る光送信回路は、発光素
子駆動回路Ａの電源電圧ＶＥＲ＋を参照して電圧Ｖ　Ｅ
　Ｅ　’２を発生する定電圧発生回路を備えている。

以上のように構成された光送信回路において、特に補償
回路Ｂの動作は以下のようなものである。

まず、この光送信回路に入力信号が入力されている状態
での補償回路Ｂの動作について説明する。

尚、この回路で使用するフォトダイオードＰＤの感度η
は既知であるものとする。

発光素子ＬＤの出力する光信号の一部は、モニター用フ
ォトダイオードＰＤに人力されて電気信号に変換され、
オペアンプＩＣ２の反転入力に印加される。

ここ、で、レーザダイオードＬＤの出力を−Ｐとすると
、オペアンプＩＣ２の反転入力に印加される電圧Ｖ０は
以下の式（ａ）のように表せる。

Ｖ０＝−（η・Ｐ−Ｖ！Ｅｌ）・・・（ａ）回路ブロッ
クＣは前述したようにボルテージフォロワ回路を構成し
ており、回路ブロックＣの出力電圧Ｖ２は、電圧Ｖ。と
絶対値が等しくなる。

従って、回路ｄのＩＣ３の逆相入力に入力される信号Ｖ
２は下記の式（ｂ）のように表すことができる。

Ｖ２　＝　　７７　・Ｐ　　　ＶＥＥ＋　　　・・・（
ｂ）今、レーザダイオードＬＤの所望の光出力がＰ゛で
あった場合、回路ｄのＩＣ３の正相入力に印加する参照
電圧Ｖ３を下記の式（Ｃ）に示すように設定する。

Ｖｒ＠ｆ＝　　η・Ｐ’　　　ＶＩ！Ｉ！・・・（Ｃ）
ここで、フォトダイオードＰＤが検出したレーザダイオ
ードＬＤの光信号レベルが所望のレベルよりも高かった
場合は、Ｖ３　＜Ｖ２となるので、反転積分回路の出力
は低下する。従って、トランジスタＱ３のベースに印加
される電圧が減少し、駆動回路の差動増幅回路を流れる
発光素子駆動電流も減少し、発光素子の出力光信号レベ
ルはＰ”まで低下する。

また、フォトダイオードＦＤが検出したレーザダイオー
ドＬＤの光信号レベルが所望のレベルよりも低かった場
合は、Ｖ２　＜ｖ３となるので、反転積分回路の出力が
上昇する。従って、トランジスタＱ３のベースに印加さ
れる電圧が増加し、駆動回路の差動増幅回路を流れる発
光素子駆動電流が増加して発光素子の出力光信号レベル
はＰ′　まで上昇する。

このようにして、前述のような補償回路Ｂを備えた光送
信回路では、フォトダイオードＰＤによって出射光をモ
ニタして、レーザダイオードＬＤに印加するバイアス電
流を制御することによって、この光送信回路の光信号振
幅を所望のレベルに維持するように構成されている。

更に、この光送信回路は、人力信号の有無に対応して、
レーザダイオードＬＤに印加するバイアス電流を制御す
る機能も有している。

即ち、波形成形器ＩＣＩの信号入力状態における逆相出
力の直流電圧レベルをＶＡＶとし、正相入力がＬＯＷレ
ベル、逆相人力がＨＩＧＨレベルである時の逆相出力の
直流電圧レベルをＶＩＩとすると、ｖｌＩ＞ＶＡＶなる
関係が成立する。ここで、信号人力状態から無信号状態
になった時のノードＶＩの直流電位の変化をΔＶＩとす
ると、ΔＶ１は下記の式（１）によって表すことができ
る。

なった無信号状態においては、発光素子ＬＤに印加され
るバイアス電流工、は、下記の式（４）のように表すこ
とができる。

また、ノードＶ１の電圧がΔＶＩだけ上昇すると、ノー
ドＶ２の電位もΔＶ、だけ上昇する。従って、ノードＶ
４の電位は、下記の式（２）で示すような電圧ΔＶ、だ
け降下する。

従って、信号入力状態において発光素子ＬＤに印加され
るバイアス電流工、は、トランジスタＱ３のベース／エ
ミッタ間電圧をＶＩＩＥとしたときに、次式（３）のよ
うに表すことができる。

即ち、上記の式（４）において、Ｉｂの値が零または負
となるように回路を設定すれば、トランジスタＱ３がオ
フになり、レーザダイオードＬＤにはバイアス電流が印
加されなくなる。具体的には、この回路に設けられた定
電圧発生回路の出力電圧ｖＩ！。が下記の式（５）を満
たすように設定されているとき、式（４）の値が零また
は負となり、バイアス電流■、を遮断することができる
。

一方、この光送信回路に対する入力信号が無くまた、１
信号状態では人力信号がないので、発光素子駆動回路へ
がレーザダイオードＬＤに印加する変調電流をない。従
って、レーザダイオードには一切電流が流れないので、
完全消光が実現される。

尚、バイアス電流が零に変化する過渡応答時間は、時定
数［：Ｃ−Ｒ２］に依存するため、コンデンサＣの値を
適当に設定する事により所望の応答時間を実現できる。

第２図は、上述のような本発明に係る回路の動作を確認
するための装置の構成を示す図である。

即ち、この装置は、光送信器２０に対して信号源として
バースト信号発生装置２１を接続すると共に、光ファイ
バ２２を介して光パワーメータ２３を接続して構成した
ものである。

この装置では、バースト信号発生装置２１が出力するバ
ースト信号に対応して光送信回路２０が光信号を出力し
、この光信号を光ファイバ２２を介して光パワーメータ
２３において測定することができる。

このような第２図に示したような装置に、第１図に示し
たような本発明に係る光送信回路を接続して、実際にそ
の動作を確認したところ、無信号時には、レーデダイオ
ードＬＤが完全に消光していることが確Ｓ忍できた。

発明の詳細 な説明したように、本発明に係る光送信回路は、入力さ
れるデータ信号が無信号になると自動的にバイアス電流
を遮断する機能を有している。

従って、この光送信回路では、無信号時には、送信要求
信号等の他の信号を使用することなく、発光素子の完全
消光を実現している。

このような本発明に係る光送信回路は、スターカプラを
使用した光ＬＡＮ等、のようにバーストモードのデータ
転送を行うシステムにおいて有利に使用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って構成された光送信器の具体的
な構成例を示すブロック図であり、第２図は、本発明に
従って構成された光送信器の動作を確認するための装置
の構成例を示すブロック図である。 〔主な参照番号および参照符号〕 ２０・パ・光送信回路、 ２１・・・バースト信号発生装置、 ２２・・・光ファイバ、 ２３・・・光パワーメータ、 ＩＣＩ・・・・・・波形整形器、 ＩＣ２、ＩＣ３・・オペアンプ、 Ｑ１〜Ｑ３・・・・トランジスタ、 Ｒ１−Ｒ７・・・・抵抗、 Ｃ・・・・・・・・コンデンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一方のトランジスタに負荷として発光素子が接続
   された１対のトランジスタを含む差動増幅回路と、入力
   信号から生成した差動信号を該１対のトランジスタの各
   ベースに印加する差動信号発生回路と、該発光素子の出
   力光をモニタして得られた出力光強度信号を参照信号と
   して該発光素子に所定の特性で変化するバイアス電流を
   印加する補償回路とを備えた発光素子駆動回路において
   、更に、該差動増幅回路に対する入力信号から抵抗分割
   によって取り出した信号を該補償回路の参照信号のひと
   つとし、該入力信号が無信号状態となったときには該バ
   イアス電流を遮断する機能を有することを特徴とする光
   送信回路。（２）請求項１に記載の光送信回路であって
   、前記補償回路が、前記発光素子にバイアス電流を供給
   する電流制御用トランジスタと、前記発光素子の出力を
   モニタして電気信号を出力する受光素子と、前記差動信
   号発生回路から入力信号に対応した電圧を取り出す分圧
   回路と、該分圧回路の出力と該受光素子の出力とを入力
   されそれらの差分に対応した電圧信号を抽出する抽出器
   と、該抽出器の出力する電圧信号と所与の参照電圧とを
   比較してそれらの差分に反比例した電圧を該電流制御用
   トランジスタの制御端子に印加する反転増幅器とを備え
   、 前記電流制御用トランジスタは、前記発光素子駆動回路
   の電圧源電圧とは独立した定電圧を発生する定電圧発生
   回路に接続され、入力信号が無信号状態になったときに
   、前記電流制御用トランジスタが完全に遮断状態になる
   ような電圧を該電流制御用トランジスタに供給するよう
   に構成されていることを特徴とする光送信回路。