JPH03144424A - Optical monostable multivibrator - Google Patents

Optical monostable multivibrator

Info

Publication number
JPH03144424A
JPH03144424A JP28184289A JP28184289A JPH03144424A JP H03144424 A JPH03144424 A JP H03144424A JP 28184289 A JP28184289 A JP 28184289A JP 28184289 A JP28184289 A JP 28184289A JP H03144424 A JPH03144424 A JP H03144424A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
semiconductor laser
load
bistable semiconductor
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28184289A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Mutsukawa
六川 裕幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP28184289A priority Critical patent/JPH03144424A/en
Priority to US07/484,052 priority patent/US5165077A/en
Priority to CA002011048A priority patent/CA2011048C/en
Priority to DE69011708T priority patent/DE69011708T2/en
Priority to EP90103882A priority patent/EP0385430B1/en
Publication of JPH03144424A publication Critical patent/JPH03144424A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To apply the optical monostable multivibrator to applications such as the generation of a slow light clock or the expansion of the duty factor of a light pulse, etc., by feeding back a response signal for a photoelectric current in a load circuit to a current bias, and setting a bistable semiconductor laser at an on-state by inputting an input light pulse at an off-state. CONSTITUTION:When the bistable semiconductor laser 1 starts laser oscillation, a photodiode 3 receives part of the beam of the laser and the photoelectric current is generated, and the photoelectric current flows in the load circuit 5. When the photoelectric current flows in the load circuit 5, the response signal for the photoelectric current is fed back to the current bias of the bistable semiconductor laser 1. The bistable semiconductor laser 1 comes off a bistable region, and the bistable semiconductor laser 1 set at the on-state by the input of the input light pulse is reset to the off-state. Therefore, the light pulse with desired pulse width can be obtained corresponding to the response signal from the load circuit 5. Thereby, it is possible to obtain the optical monostable multivibrator used in the application such as the one to generate the slow light clock or the one to expand the duty factor of the light pulse, etc.

Description

【発明の詳細な説明】 目    次 概要 産業上の利用分野 従来の技術         (第11図)発明が解決
しようとする課題 課題を解決するための手段  (第1図)作   用 実 施 例  ゛   (第2図〜第1O図)発明の効
果 牟i    要 光信号列から抽出された光フレームをもとに低速な光ク
ロックを生成する用途や光パルスのデユーティ比拡大の
用途等に用いられる光単安定マルチバイブレータに関し
、 このような新規な光単安定マルチバイブレータの提供を
目的とし、 双安定半導体レーザに入力光パルスが入力したときに該
入力光パルスのパルス幅よりも大きいパルス幅を有する
出力光パルスが上記双安定半導体レーザから出力する光
単安定マルチバイブレータであって、双安定半導体レー
ザと、該双安定半導体レーザがオン状態及びオフ状態か
らなる2つの安定な状態をとり得るように上記双安定半
導体レーザに電流バイアスを与える可変電圧源又は可変
電流源と、上記双安定半導体レーザの出力光の一部を受
光するフォトダイオードと、該フォトダイオードに逆バ
イアスを与える電圧源と、上記フォトダイオードに生じ
た光電流が流れる負荷回路とを備え、該負荷回路におけ
る上記光電流に対する応答信号を上記電流バイアスに帰
還して、入力光パルスの入力によりオン状態となった上
記双安定半導体レーザをオフ状態にするようにして横絞
する。
[Detailed Description of the Invention] Table of Contents Overview Industrial Application Fields Prior Art (Fig. 11) Means for Solving Problems to be Solved by the Invention (Fig. 1) Functional Examples ゛ (Fig. Figures 2 to 1O) Effects of the invention Optical monostable device used for generating a low-speed optical clock based on an optical frame extracted from a required optical signal train, increasing the duty ratio of optical pulses, etc. Regarding multivibrators, the purpose of providing such a novel optical monostable multivibrator is to provide an output optical pulse having a pulse width larger than the pulse width of the input optical pulse when an input optical pulse is input to a bistable semiconductor laser. is an optical monostable multivibrator outputted from the bistable semiconductor laser, the bistable semiconductor laser having two stable states including an on state and an off state; a variable voltage source or a variable current source that applies a current bias to the semiconductor laser; a photodiode that receives a portion of the output light of the bistable semiconductor laser; a voltage source that applies a reverse bias to the photodiode; and a load circuit through which the generated photocurrent flows, and a response signal to the photocurrent in the load circuit is fed back to the current bias to turn off the bistable semiconductor laser that was turned on by inputting the input optical pulse. Squeeze horizontally as shown.

産業上の利用分野 本発明は、光信号列から抽出された光フレームをもとに
低速な光クロックを生成する用途や光パルスのデユーテ
ィ比拡大の用途等に用いられる光単安定マルチバイブレ
ータに関する。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to an optical monostable multivibrator used for generating a low-speed optical clock based on an optical frame extracted from an optical signal train, increasing the duty ratio of optical pulses, and the like.

光通信用ネットワークの展開と伝送路の大容量化・高速
化に伴い、光信号を電気信号に変換することなく光信号
の状態で信号の処理を行う光信号処理技術が注目されて
いる。そのうちで時間軸上で多重化された光信号をデー
タのフレーム或いはクロックに同期させて処理を行う同
期型光信号処理技術は、実用性の高い技術として各所で
研究がなされている。この種の同期型光信号処理におい
ては、時間軸上で多重化された光信号列からフレーム信
号或いはクロック信号を抽出してこれを信号処理部に供
給する必要がある。
BACKGROUND OF THE INVENTION With the development of optical communication networks and the increase in capacity and speed of transmission lines, optical signal processing technology that processes optical signals in their optical state without converting them into electrical signals is attracting attention. Among these, synchronous optical signal processing technology, in which optical signals multiplexed on the time axis are processed in synchronization with data frames or clocks, is being researched in various places as a highly practical technology. In this type of synchronous optical signal processing, it is necessary to extract a frame signal or a clock signal from an optical signal sequence multiplexed on the time axis and supply it to a signal processing section.

従来の技術 従来の信号処理技術においては、光信号のフレームやク
ロックを用いずに、電気信号によって処理を行っている
ため、光信号の形でフレームやクロックを抽出する具体
的な例は存在しない。また、光伝送路上に置かれた伝送
処理ノード内で同期処理を行う場合にも、このような信
号の処理は全て電気信号の処理によっていた。この電気
信号による信号処理の一般的な概念図を第11図に示す
Conventional technology In conventional signal processing technology, processing is performed using electrical signals without using optical signal frames or clocks, so there is no specific example of extracting frames or clocks in the form of optical signals. . Further, even when synchronization processing is performed within a transmission processing node placed on an optical transmission path, all such signal processing is performed by processing electrical signals. A general conceptual diagram of signal processing using this electrical signal is shown in FIG.

光伝送路(入力部)101から入力した光信号列102
は、−旦光/電気変換回路103において電気信号に変
換され、電気信号処理部104において信号のフレーム
やクロックが抽出される。伝送処理ノードにおいて光加
入者等の光端末への信号分岐処理を行う場合には、信号
を光端末へ送り出すための低速のクロックを作り出すた
めに、さらに処理を行った後、このクロックと信号とを
電気/光変換回路105において再び光信号に変換して
から、光伝送路(出力部〉 106に出力する。
Optical signal train 102 input from optical transmission line (input section) 101
is converted into an electrical signal in the optical/electrical conversion circuit 103, and the signal frame and clock are extracted in the electrical signal processing section 104. When a transmission processing node performs signal branching processing to an optical terminal such as an optical subscriber, after further processing is performed to create a low-speed clock for sending the signal to the optical terminal, this clock and the signal are combined. is converted into an optical signal again in the electrical/optical conversion circuit 105 and then output to the optical transmission line (output section) 106.

発明が解決しようとする課題 従って、例えば光枠線系の超高速の光信号を取り扱い、
多チャンネルの光端末に接続すべく分岐/挿入処理を実
現するためには、第11図に示したような電気信号の処
理では超高速・多チャンネルの光/電気変換部及び電気
信号処理部が必要になり、扱う信号の大容量化に対して
、多チャンネル化の場合に処理装置が大規模化し若しく
は複雑化するという問題があり、或いは処理速度の点で
問題が生じる。
Problems to be Solved by the Invention Therefore, for example, it is possible to handle ultra-high-speed optical signals such as optical frame lines,
In order to realize drop/add processing for connection to multi-channel optical terminals, an ultra-high-speed, multi-channel optical/electrical conversion section and an electrical signal processing section are required for electrical signal processing as shown in Figure 11. In response to an increase in the capacity of signals that are required and handled, there is a problem in that the processing device becomes larger or more complex in the case of multi-channel processing, or a problem arises in terms of processing speed.

そこで、本発明は、光信号列から抽出された光フレーム
をもとに低速な光クロックを生成する用途や光パルスの
デユーティ比拡大の用途等に用いられる新規な光単安定
マルチバイブレータの提供を目的としている。
Therefore, the present invention aims to provide a novel optical monostable multivibrator that can be used in applications such as generating a low-speed optical clock based on an optical frame extracted from an optical signal train and expanding the duty ratio of optical pulses. The purpose is

課題を解決するための手段 第1図は本発明の原理ブロック図である。この光単安定
マルチバイブレータは、双安定半導体レーザに入力光パ
ルスが入力したときに該入力光パルスのパルス幅よりも
大きいパルス幅を有する出力光パルスが上記双安定半導
体レーザから出力するようにしたものである。
Means for Solving the Problems FIG. 1 is a block diagram of the principle of the present invention. In this optical monostable multivibrator, when an input optical pulse is input to the bistable semiconductor laser, an output optical pulse having a pulse width larger than the pulse width of the input optical pulse is outputted from the bistable semiconductor laser. It is something.

1は双安定半導体レーザである。2は可変電圧源又は可
変電流源であり、双安定半導体レーザ1がオン状態及び
オフ状態からなる2つの安定な状態をとり得るように双
安定半導体レーザ1に電流バイアスを与える。3は双安
定半導体レーザ1の出力光の一部を受光するフォトダイ
オードである。
1 is a bistable semiconductor laser. Reference numeral 2 denotes a variable voltage source or variable current source, which applies a current bias to the bistable semiconductor laser 1 so that the bistable semiconductor laser 1 can take two stable states consisting of an on state and an off state. 3 is a photodiode that receives part of the output light of the bistable semiconductor laser 1.

4はフォトダイオード3に逆バイアスを与える電圧源で
ある。5はフォトダイオード3に生じた光電流が流れる
負荷回路である。
4 is a voltage source that applies a reverse bias to the photodiode 3. 5 is a load circuit through which the photocurrent generated in the photodiode 3 flows.

そして、負荷回路5における上記光電流に対する応答信
号を上記電流バイアスに帰還して、入力光パルスの入力
によりオン状態となった双安定半導体レーザ1をオフ状
態にするものである。
A response signal to the photocurrent in the load circuit 5 is fed back to the current bias to turn off the bistable semiconductor laser 1 which has been turned on by inputting the input optical pulse.

作   用 双安定半導体レーデ1は、可変電圧源又は可変源流源2
によってオン状態及びオフ状態からなる2つの安定な状
態をとり得るようにされている。
Function: The bistable semiconductor radar 1 has a variable voltage source or a variable current source 2.
It is possible to take two stable states consisting of an on state and an off state.

オフ状態にリセットされた双安定半導体レーザ1に光フ
レーム等の光パルスが入力すると、双安定半導体レーザ
1はオン状態になり、レーザ発振を開始する。双安定半
導体レーザ1がレーザ発振を開始すると、フォトダイオ
ード3はその光の一部を受光して、フォトダイオード3
には光電流が生じ、この光電流は負荷回路5を流れる。
When a light pulse such as an optical frame is input to the bistable semiconductor laser 1 which has been reset to the off state, the bistable semiconductor laser 1 is turned on and starts laser oscillation. When the bistable semiconductor laser 1 starts laser oscillation, the photodiode 3 receives a part of the light, and the photodiode 3
A photocurrent is generated, and this photocurrent flows through the load circuit 5.

負荷回路5に光電流が流れると、光電流に対する応答信
号が双安定半導体レーザ1の電流バイアスに帰還されて
、双安定半導体レーザ1は双安定領域から外れ、入力光
パルスの入力によりオン状態となっている双安定半導体
レーザ1は、オフ状態にリセットされる。よって、負荷
回路5の応答信号に応じて所望のパルス幅の光パルスを
得ることができ、入力光パルスをトリガとする光単安定
マルチバイブレータが提供される。
When a photocurrent flows through the load circuit 5, a response signal to the photocurrent is fed back to the current bias of the bistable semiconductor laser 1, and the bistable semiconductor laser 1 moves out of the bistable region and is turned on by the input optical pulse. The bistable semiconductor laser 1 that is in the OFF state is reset to the OFF state. Therefore, an optical pulse with a desired pulse width can be obtained according to the response signal of the load circuit 5, and an optical monostable multivibrator that is triggered by the input optical pulse is provided.

本発明の望ましい実施態様によれば、負荷回路5は光電
流が流れる負荷抵抗及び負荷容量を備えており、負荷抵
抗及び負荷容量の値によって出力光パルスのパルス幅を
決定するようにしている。
According to a preferred embodiment of the present invention, the load circuit 5 includes a load resistance and a load capacitance through which a photocurrent flows, and the pulse width of the output optical pulse is determined by the values of the load resistance and load capacitance.

また、本発明の望ましい他の実施態様によれば、負荷回
路5は光電流が流れる第1の負荷抵抗を備えており、且
つ、第1の負荷抵抗の両端電圧をトランジスタにより増
幅するようにしている。
According to another preferred embodiment of the present invention, the load circuit 5 includes a first load resistor through which a photocurrent flows, and the voltage across the first load resistor is amplified by a transistor. There is.

実  施  例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。Example Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第2図は本発明の望ましい実施例を示す光単安定マルチ
バイブレータの回路図、第3図はその構成要素である双
安定半導体レーザの構成図、第4図は双安定性の説明図
である。
Fig. 2 is a circuit diagram of an optical monostable multivibrator showing a preferred embodiment of the present invention, Fig. 3 is a block diagram of a bistable semiconductor laser which is a component thereof, and Fig. 4 is an explanatory diagram of bistable property. .

まず、第3図及び第4図により双安定半導体レーザ11
の構成及び動作を説明する。双安定半導体レーザ11は
、第3図に示すように、活性層22の長手方向く光軸方
向〉に分割された電極23゜24を有しており、これら
の電極の背面側には共通の接地電極25が形成されてい
る。電極23゜24に供給する電流バイアスI、、1.
を適当値に設定しておくことにより、光入力PINの変
化又は電流バイアス11 若しくはI2 の変化に対し
て光出力P。U、がヒステリシスを伴って変化し、双安
定性が生じる。
First, as shown in FIGS. 3 and 4, the bistable semiconductor laser 11
The configuration and operation of this will be explained. As shown in FIG. 3, the bistable semiconductor laser 11 has electrodes 23 and 24 divided in the longitudinal direction of the active layer 22 and the optical axis direction, and a common electrode on the back side of these electrodes. A ground electrode 25 is formed. Current bias I supplied to electrodes 23 and 24, 1.
By setting P to an appropriate value, the optical output P changes in response to a change in the optical input PIN or a change in the current bias 11 or I2. U changes with hysteresis, resulting in bistability.

第4図はこの双安定性を説明するための図であって、縦
軸は光出力P。UT 1横軸は一方の電流バイアスI2
 が適当値で一定のときの他方の電流バイアス11 を
示している。わずかに自然発光しているオフ状態31で
電流バイアスL を徐々に増加させていくと、セットし
きい値1108 にてオン状態(レーザ発光状態)32
に立ち上がり、−旦オン状態32になると、リセットし
きい値工、。、P(< I+o* )よりも小さな電流
バイアスとなるまでオン状態が維持される。つまり、 rlOFF< I+ < I+ow なる電流バイアス11  においては、双安定半導体レ
ーザ11は、光出力が小さいオフ状態31と光出力が大
きいオン状態32とをそれぞれ安定にとり得る性質を有
している。光出力の上記ヒステリシス特性は電流バイア
ス(注入電流)に対してのものであるが、双安定領域に
電流バイアスを固定しておくと、光メモリ動作が可能で
ある。即ち、第4図において、双安定領域(1+o□〜
I+ox )に電流バイアスhを固定して、オフ状態に
ある双安定半導体レーデに外部から充分強い光パルスを
注入すると、この光パルスによってオフ状態31からオ
ン状!332になり、上記光パルスが途絶えても、電流
バイアスIt がI l0FFよりも小さくなるまでオ
ン状態32がそのまま維持され、光入力に対するメモリ
動作を行うことができる。尚、以下の説明では、双安定
半導体レーザがオフ状態31にあるときには、その自然
発光光出力を無視して光出力が零であるとして説明をす
すめる。
FIG. 4 is a diagram for explaining this bistability, and the vertical axis is the optical output P. UT 1 horizontal axis is one current bias I2
The other current bias 11 is shown when is constant at an appropriate value. When the current bias L is gradually increased in the OFF state 31 where light is slightly emitted spontaneously, the ON state (laser emission state) 32 is reached at the set threshold value 1108.
The threshold voltage resets once it reaches the ON state 32. , P(<I+o*). That is, in the current bias 11 such that rlOFF<I+<I+ow, the bistable semiconductor laser 11 has a property that it can stably take an off state 31 where the optical output is small and an on state 32 where the optical output is large. The above hysteresis characteristic of the optical output is with respect to the current bias (injected current), but if the current bias is fixed in the bistable region, optical memory operation is possible. That is, in FIG. 4, the bistable region (1+o□~
When the current bias h is fixed to I+ox) and a sufficiently strong optical pulse is injected from the outside into the bistable semiconductor radar in the OFF state, this optical pulse changes it from the OFF state 31 to the ON state! 332 and the optical pulse is interrupted, the on state 32 is maintained as it is until the current bias It becomes smaller than Il0FF, and a memory operation for optical input can be performed. In the following explanation, when the bistable semiconductor laser is in the off state 31, the spontaneous emission light output is ignored and the light output is zero.

第2図において、16.17は双安定半導体レ−fil
がオン状態及びオフ状態からなる2つの安定な状態をと
り得るように、つまり双安定領域となるように双安定半
導体レーザ1に電流バイアスを与える可変電圧源又は可
変電流源である。双安定半導体レーザ11に対しては、
その活性層の両端面側について光学的な結合が可能であ
るから、その一方からの出力光をフォトダイオード12
に入射させるようにしておく。フォトダイオード12に
は通常とおり電圧#18により逆バイアスが与えられて
おり、これによりフォトダイオード12に光が入射した
ときにこのフォトダイオード12には光電流が生じる。
In Figure 2, 16.17 is a bistable semiconductor laser film.
The bistable semiconductor laser 1 is a variable voltage source or a variable current source that applies a current bias to the bistable semiconductor laser 1 so that it can assume two stable states consisting of an on state and an off state, that is, it is in a bistable region. For the bistable semiconductor laser 11,
Since optical coupling is possible on both end surfaces of the active layer, the output light from one side can be transmitted to the photodiode 12.
Let it be incident on . The photodiode 12 is normally reverse biased by a voltage #18, so that when light is incident on the photodiode 12, a photocurrent is generated in the photodiode 12.

フォトダイオード12に生じた光電流iP は負荷抵抗
(抵抗値はR)13及び負荷容量(容量値はC〉 14
からなる負荷回路を流れる。この負荷回路における上記
光電流に対する応答信号、即ち負荷抵抗13及び負荷容
量14の両端間の電圧信号(高周波信号〉は、コンデン
サ15を介して双安定半導体レーザ11の電流バイアス
に加えられる。ここでコンデンサ15を用いて負荷回路
と双安定半導体レーザを接続しているのは、フォトダイ
オード12に対するバイアスによるDC成分によって双
安定半導体レーザの動作点が変動することを防止するた
めである。
The photocurrent iP generated in the photodiode 12 is connected to the load resistance (resistance value is R) 13 and the load capacitance (capacitance value is C> 14)
flows through a load circuit consisting of A response signal to the photocurrent in this load circuit, that is, a voltage signal (high frequency signal) across the load resistor 13 and load capacitor 14 is added to the current bias of the bistable semiconductor laser 11 via the capacitor 15. The reason why the load circuit and the bistable semiconductor laser are connected using the capacitor 15 is to prevent the operating point of the bistable semiconductor laser from changing due to a DC component due to the bias applied to the photodiode 12.

第5図はフォトダイオード12に光電流ip が生じて
いるときの等価回路図であり、第6図は第2図の回路の
各部の波形図である。波形図において、(a)は入力光
波形、(b)は双安定半導体レーザ11の光出力波形、
(C)はフォトダイオード12に生じた光電流の波形、
(イ)はフォトダイオード12と負荷回路との接続点(
A点)の電位波形、(e)は負荷回路の応答信号が加え
られた双安定半導体レーザ11の電流バイアスの波形で
ある。
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram when a photocurrent ip is generated in the photodiode 12, and FIG. 6 is a waveform diagram of each part of the circuit of FIG. 2. In the waveform diagram, (a) shows the input optical waveform, (b) shows the optical output waveform of the bistable semiconductor laser 11,
(C) is the waveform of the photocurrent generated in the photodiode 12;
(a) is the connection point between the photodiode 12 and the load circuit (
(e) is the waveform of the current bias of the bistable semiconductor laser 11 to which the response signal of the load circuit is added.

双安定半導体レーザ11に外部から光パワーがPINの
入力光パルスが入力すると、双安定半導体レーザ11は
オフ状態からオン状態に遷移し、レーザ発振を開始する
。この光がフォトダイオード12に入射すると、フォト
ダイオード12には光電流i、が流れはじめる。この光
電流ipの応答時間は、負荷抵抗13の抵抗値R及び負
荷容量14の容量値Cで定まる時定数RCに比べて充分
小さくなるような領域にあるので、フォトダイオード1
2に流れる光電流については、第6図(C)に示すよう
にステップ関数的なもので近似的に表すことに本質的な
矛盾は生じない。この場合光電流IPが生じているフォ
トダイオード12は定電流源とみなすことができるので
、フォトダイオード12と負荷抵抗13及び負荷容量1
4とを接続した回路の等価回路図は第5図に示すように
なる。同図において41は定電流源であり、この定電流
源41は次式であられされるステップ電流i  (t)
を流す。
When an input optical pulse having an optical power of PIN is input to the bistable semiconductor laser 11 from the outside, the bistable semiconductor laser 11 changes from the off state to the on state and starts laser oscillation. When this light enters the photodiode 12, a photocurrent i begins to flow through the photodiode 12. The response time of this photocurrent ip is in a region where it is sufficiently smaller than the time constant RC determined by the resistance value R of the load resistor 13 and the capacitance value C of the load capacitor 14.
As for the photocurrent flowing in 2, there is no essential contradiction in approximately representing it as a step function as shown in FIG. 6(C). In this case, the photodiode 12 generating the photocurrent IP can be regarded as a constant current source, so the photodiode 12, load resistance 13, and load capacitance 1
An equivalent circuit diagram of a circuit in which 4 and 4 are connected is shown in FIG. In the figure, 41 is a constant current source, and this constant current source 41 has a step current i (t) given by the following equation.
flow.

1(t)=ip−u(t)     ・ (1)ここで
u (t)はステップ関数を表す。このとき、抵抗R及
び容量Cの両端に発生する電位差V(1)は次のように
表される。
1(t)=ip−u(t)·(1) Here, u(t) represents a step function. At this time, the potential difference V(1) generated across the resistor R and capacitor C is expressed as follows.

v(t)= ip ・R・(1−exp(−t/RC)
 ) u(t)  =12)従って、このような前提の
下に双安定半導体レーザ11が発振を開始し、フォトダ
イオード12に光電流i、が流れ始めると、第2図にお
けるA点の電位は、(2)式に示された関数に従って、
第6図(d)に示すように低下し始める。
v(t)=ip・R・(1-exp(-t/RC)
) u(t) = 12) Therefore, under these assumptions, when the bistable semiconductor laser 11 starts oscillating and the photocurrent i starts flowing through the photodiode 12, the potential at point A in FIG. , according to the function shown in equation (2),
It begins to decrease as shown in FIG. 6(d).

ところで、双安定半導体レーザにおける電流−電圧間の
関係は、一般的な半導体レーザにおける場合と同様に、
第7図に(a)で示すようになる。この電流−電圧特性
曲線において、発振を開始する前のバイアス点かの点に
あったとすると、同図に(′b)で示すような電位の低
下に伴って、電流11 は同図に(C)で示すように低
下する。このときの電圧信号の振幅は、光電流l、及び
負荷抵抗値Rによって決めることができるので、この電
圧振幅を充分大きな値に設定しておくと、電流工、はあ
る時間経過後に発振停止しきい値11OFFよりも小さ
くなる(同図中■点〉。このとき、双安定半導体レーザ
11は発振を停止し、同時にフォトダイオード12に流
れる光電流も零になる(第6図の波形図参照)。これに
伴って、第2図のA点の電位は、(2)式に逆符号を付
した式に従って、初期の値に戻る(第6図及び第7図の
■点〉。しかし、双安定半導体レーザ11はオフ状態に
なったままで、次に入力光パルスが入力するまで発振を
停止している。このようにして、入力光パルスのパルス
幅を、第6図中の■点から■点に至るまでの時間に相当
するパルス幅に拡大して、双安定半導体レーザ11の出
力として取り出すことが可能となる。尚、前述したよう
に双安定半導体レーザ11の光出力は活性層から互いに
反対の2つの向きに出力されているので、そのうちの一
方の光をフォトダイオード12に入射させたとしても、
その反対の方向からパルス幅が拡大された光出力を取り
出すことができる。
By the way, the relationship between current and voltage in a bistable semiconductor laser is as in the case of a general semiconductor laser,
The state is as shown in FIG. 7(a). If this current-voltage characteristic curve is at the bias point before starting oscillation, the current 11 will change to (C) as the potential decreases as shown in ('b) in the figure. ). The amplitude of the voltage signal at this time can be determined by the photocurrent l and the load resistance value R, so if this voltage amplitude is set to a sufficiently large value, the current generator will stop oscillating after a certain period of time. It becomes smaller than the threshold value 11OFF (point ■ in the figure).At this time, the bistable semiconductor laser 11 stops oscillating, and at the same time the photocurrent flowing through the photodiode 12 also becomes zero (see the waveform diagram in Figure 6). Along with this, the potential at point A in Figure 2 returns to its initial value (point ■ in Figures 6 and 7) according to the equation (2) with the opposite sign. The stable semiconductor laser 11 remains in the off state and stops oscillating until the next input optical pulse is input.In this way, the pulse width of the input optical pulse is changed from point ■ to ■■ in FIG. It is possible to expand the pulse width to correspond to the time taken to reach the point and extract it as the output of the bistable semiconductor laser 11.As mentioned above, the optical output of the bistable semiconductor laser 11 is transmitted from the active layer to each other. Since the light is output in two opposite directions, even if one of the lights is made incident on the photodiode 12,
Optical output with an expanded pulse width can be extracted from the opposite direction.

双安定半導体レーザ11が発振を開始してから発振を停
止するまでの時間は、負荷抵抗13の抵抗値R及び負荷
容量14の容量値Cにより定まる時定数RCと、双安定
半導体レーザ11の電圧−電流特性と、電流バイアス条
件とによって定まるが、本質的には上記時定数RCに支
配されるので、一般的には、負荷抵抗及び負荷容量の値
を決定することによって、双安定半導体レーザ11が発
振を開始してから発振を停止するまでの時間、即ち拡大
された光パルスのパルス幅を決定することが可能である
The time from when the bistable semiconductor laser 11 starts oscillating to when it stops oscillating is determined by the time constant RC determined by the resistance value R of the load resistor 13 and the capacitance value C of the load capacitor 14, and the voltage of the bistable semiconductor laser 11. - It is determined by the current characteristics and the current bias conditions, but is essentially controlled by the above time constant RC, so generally, by determining the values of the load resistance and load capacitance, It is possible to determine the time from the start of oscillation to the stop of oscillation, that is, the pulse width of the expanded optical pulse.

このように、本実施例によると、光パルスが入力すると
オン状態になり時定数RCによって定まる時間だけその
状態を維持する光重安定マルチバイブレータとしての動
作を、光信号の状態で実現できることになる。つまり、
電気的な同期制御を行うことなしに、光フレームから低
速な光クロックを生成したり光パルスのデユーティ比を
拡大することができるようになる。
In this way, according to this embodiment, the operation as an optically stable multivibrator that turns on when a light pulse is input and maintains that state for a period of time determined by the time constant RC can be realized in the state of an optical signal. . In other words,
It becomes possible to generate a low-speed optical clock from an optical frame and expand the duty ratio of optical pulses without performing electrical synchronization control.

双安定半導体レーザ11に帰還させる電圧信号の大きさ
は、光電流l、と負荷抵抗値Rの積で定まるが、光電流
i、が小さくて充分な電圧信号を得ることが困難である
場合には、第8図に示すような回路構成とする。この例
では、フォトダイオード12に生じた光電流が第1の負
荷抵抗51を流れるようにし、光電流が第1の負荷抵抗
51に流れたことにより第1の負荷抵抗51の両端間に
生じた電圧をトランジスタ(電界効果トランジスタ)5
2により増幅するようにしている。電圧信号はトランジ
スタ52のゲート(G)に入力され、トランジスタ52
のドレイン(D>にはバイアス電圧−V、が印加されて
いる。このトランジスタ52を備えた負荷回路の出力信
号(応答信号)はトランジスタ52のソース(S)から
取り出され、これを第2図に示した回路における場合と
同様にして図示しないコンデンサを介して双安定半導体
レーザの電流バイアスに帰還するようにしている。
The magnitude of the voltage signal fed back to the bistable semiconductor laser 11 is determined by the product of the photocurrent l and the load resistance value R, but when the photocurrent i is small and it is difficult to obtain a sufficient voltage signal, The circuit configuration is as shown in FIG. In this example, the photocurrent generated in the photodiode 12 is made to flow through the first load resistor 51, and as the photocurrent flows through the first load resistor 51, a photocurrent generated between both ends of the first load resistor 51 is generated. Transistor (field effect transistor) 5
2 is used to amplify the signal. The voltage signal is input to the gate (G) of the transistor 52, and the voltage signal is input to the gate (G) of the transistor 52.
A bias voltage -V is applied to the drain (D>) of the transistor 52.The output signal (response signal) of the load circuit including this transistor 52 is taken out from the source (S) of the transistor 52, and is shown in FIG. In the same way as in the circuit shown in 1, the current bias of the bistable semiconductor laser is fed back through a capacitor (not shown).

トランジスタ52のソース(S)と接地との間には第2
の負荷抵抗(抵抗値はR)53と負荷容量(容量値はC
) 54が接続されている。この構成による場合、第2
の負荷抵抗53及び負荷容量54の値によって出力光パ
ルスのパルス幅を決定することができる。また、双安定
半導体レーザの電流バイアスに帰還させる応答信号の振
幅は、増幅されたソース電流と第2の負荷抵抗Rの積に
相当するので、フォトダイオード12に生じた光電流1
、が小さいときでも充分大きな応答信号の振幅を得るこ
とができる。この場合、光電流の増幅を行わずに負荷抵
抗の値を大きくすることによって応答信号の振幅を増大
させた場合と比較すると、高速特性の劣化を防止するこ
とが可能であるという効果もある。即ち、負荷抵抗の値
を増大させるとこれに伴ってRCで表される時定数も増
大して、作り出すことができるパルス幅が大きなものに
限定されるが、光電流についての増幅を行った場合には
、所定の応答信号振幅を得るための負荷抵抗の値は小さ
くて良いので、作り出すことができるパルス幅が大きな
ものに限定されない。
A second transistor is connected between the source (S) of the transistor 52 and the ground.
Load resistance (resistance value is R) 53 and load capacitance (capacitance value is C)
) 54 are connected. In this configuration, the second
The pulse width of the output optical pulse can be determined by the values of the load resistance 53 and load capacitance 54. Furthermore, since the amplitude of the response signal fed back to the current bias of the bistable semiconductor laser corresponds to the product of the amplified source current and the second load resistance R, the photocurrent 1 generated in the photodiode 12
Even when , is small, a sufficiently large amplitude of the response signal can be obtained. In this case, compared to the case where the amplitude of the response signal is increased by increasing the value of the load resistance without amplifying the photocurrent, it is possible to prevent deterioration of the high-speed characteristics. In other words, when the value of the load resistance is increased, the time constant represented by RC also increases, and the pulse width that can be created is limited to a large one. However, when amplifying the photocurrent In order to obtain a predetermined response signal amplitude, the value of the load resistance may be small, so the pulse width that can be produced is not limited to a large one.

第9図は本発明の実施応用例図であって、光伝送横用光
分岐/挿入ノード装置における光直接分岐装置に本発明
を適用した場合が示されている。
FIG. 9 is a diagram showing an example of an embodiment of the present invention, in which the present invention is applied to an optical direct branching device in an optical drop/add node device for horizontal optical transmission.

61は本発明の光単安定マルチバイブレータを用いて構
成される光クロツク発生回路であり、この回路に光フレ
ームパルスが入力されると、そのパルス幅が拡大されて
低速の光クロックが出力される。62.65は光カプラ
であり、光伝送路69を伝送されてくる光データのパワ
ーを2つに分配する。63は光フレーム抽出回路であり
、光クロツク発生回路61に対して信号発生のもととな
る光フレームを、先データから抽出するものである。
61 is an optical clock generation circuit constructed using the optical monostable multivibrator of the present invention, and when an optical frame pulse is input to this circuit, the pulse width is expanded and a low-speed optical clock is output. . Optical couplers 62 and 65 divide the power of optical data transmitted through the optical transmission line 69 into two. Reference numeral 63 denotes an optical frame extraction circuit, which extracts an optical frame from which a signal is generated for the optical clock generation circuit 61 from previous data.

光伝送路69を伝送されてきた光データ列は、光カプラ
62で一部が光フレーム抽出回路63に入力され、光フ
レームが抽出される。この光フレームは、光タイミング
調整回路64で光伝送路69上の所望のデータのビット
に合わせてタイミングを調整された後、光クロツク発生
回路61に送られる。光クロツク発生回路61では、タ
イミングが調整された光フレームに基づいて低速な光ク
ロックが作られる。このようにして生成された光フレー
ム及び光クロックは、それぞれ光しきい値素子66及び
光双安定素子67へと送られる。
A part of the optical data string transmitted through the optical transmission line 69 is input to an optical frame extraction circuit 63 by the optical coupler 62, and an optical frame is extracted. This optical frame is sent to the optical clock generation circuit 61 after its timing is adjusted in accordance with the desired data bits on the optical transmission line 69 by the optical timing adjustment circuit 64. The optical clock generation circuit 61 generates a low-speed optical clock based on the optical frame whose timing has been adjusted. The optical frame and optical clock thus generated are sent to an optical threshold element 66 and an optical bistable element 67, respectively.

光しきい値素子66では、光カプラ65で光伝送路69
から分離された光データ列中の所望のビット (例えば
データ「l」)に光フレームを重畳し、しきい値処理に
よって所望のビットのデータだけを取り出す。また、光
双安定性素子67では、光しきい値素子66で取り出さ
れたデータに低速な光クロックを重畳し、当該データの
デユーティ比を拡大して、このデータを光加入者端末6
8に送る。尚、光フレーム抽出回路63及び光タイミン
グ調整回路64の内部構成については、通常通り構成さ
れる。
The optical threshold element 66 connects the optical transmission line 69 with the optical coupler 65.
An optical frame is superimposed on a desired bit (for example, data "l") in the optical data string separated from the optical data string, and only the data of the desired bit is extracted by threshold processing. In addition, the optical bistable element 67 superimposes a low-speed optical clock on the data extracted by the optical threshold element 66, expands the duty ratio of the data, and transfers this data to the optical subscriber terminal 6.
Send to 8. Note that the internal configurations of the optical frame extraction circuit 63 and the optical timing adjustment circuit 64 are configured as usual.

このように本発明を適用してノード装置を81威した場
合、電気信号による同期処理が不要である。
In this way, when the present invention is applied to operate the node device 81, there is no need for synchronization processing using electrical signals.

その結果、扱う信号が大容量化した場合に、装置が大規
模化或いは複雑化することを防止することができ、また
、大容量化に伴って処理速度が制限を受けることが防止
される。
As a result, when the capacity of the signals to be handled increases, it is possible to prevent the device from becoming larger or more complex, and it is also possible to prevent the processing speed from being limited due to the increase in capacity.

第9図の例では、光単安定マルチバイブレータをノード
装置内の光クロツク発生回路として用いているが、第1
0図に示すように、光単安定マルチバイブレータをデユ
ーティ比拡大回路71として用いるようにしても良い。
In the example shown in Fig. 9, an optical monostable multivibrator is used as an optical clock generation circuit in the node device.
As shown in FIG. 0, an optical monostable multivibrator may be used as the duty ratio expansion circuit 71.

即ち、光しきい値素子66において光フレームによって
抽出された狭いパルス幅の光データを直接デユーティ拡
大回路71に入力し、上記光データのパルス幅(デユー
ティ比〉を拡大して光加入者端末72に送るようにして
も良い。この構成による場合、低速な光クロックは生成
されないので、この構成は、光加入者端末72が低速な
光クロックを必要としていない場合に装置構成を簡略化
する上で有効である。
That is, the optical data with a narrow pulse width extracted by the optical frame in the optical threshold element 66 is directly input to the duty expansion circuit 71, the pulse width (duty ratio) of the optical data is expanded, and the optical data is transmitted to the optical subscriber terminal 72. With this configuration, a low-speed optical clock is not generated, so this configuration is useful for simplifying the device configuration when the optical subscriber terminal 72 does not require a low-speed optical clock. It is valid.

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、光信号列から抽出
された光フレームをもとに低速な光クロックを生成する
用途や光パルスのデユーティ比を拡大する用途等に用い
られる新規な光単安定マルチバイブレータの提供が可能
になるという効果を奏する。よって、この発明は光信号
を電気信号に変換することなく処理することができる全
光処理型の伝送処理ノードの実現に寄与するところが大
きい。
As described in detail, the present invention can be used in applications such as generating a low-speed optical clock based on an optical frame extracted from an optical signal train and expanding the duty ratio of optical pulses. This has the effect of making it possible to provide a novel optical monostable multivibrator. Therefore, the present invention greatly contributes to the realization of an all-optical processing type transmission processing node that can process optical signals without converting them into electrical signals.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の原理ブロック図、 第2図は実施例回路図、 第3図は双安定半導体レーザの構成を示す図、第4図は
双安定性の説明図、 第5図はフォトダイオードに光電流が生じたときの等価
回路図、 第6図は第2図の回路の波形図、 第7図は実施例動作説明図、 第8図は他の実施例回路図、 第9図は本発明の実施応用例図、 第10図は本発明の他の実施応用例図、第11図は従来
技術の説明図である。 1.11・・・双安定半導体レーザ、 2.16.17・・・可変電圧源又は可変電流源、3.
12・・・フォトダイオード、 4.18・・・電圧源、 5・・・負荷回路。
[Brief explanation of the drawings] Fig. 1 is a block diagram of the principle of the present invention, Fig. 2 is an embodiment circuit diagram, Fig. 3 is a diagram showing the configuration of a bistable semiconductor laser, and Fig. 4 is an explanation of bistability. Figure 5 is an equivalent circuit diagram when a photocurrent is generated in the photodiode, Figure 6 is a waveform diagram of the circuit in Figure 2, Figure 7 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment, and Figure 8 is another implementation. FIG. 9 is a diagram showing an example of an embodiment of the present invention; FIG. 10 is a diagram of another embodiment of the present invention; FIG. 11 is an explanatory diagram of a prior art. 1.11... Bistable semiconductor laser, 2.16.17... Variable voltage source or variable current source, 3.
12... Photodiode, 4.18... Voltage source, 5... Load circuit.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)双安定半導体レーザに入力光パルスが入力したと
きに該入力光パルスのパルス幅よりも大きいパルス幅を
有する出力光パルスが上記双安定半導体レーザから出力
する光単安定マルチバイブレータであって、 双安定半導体レーザ(1)と、 該双安定半導体レーザ(1)がオン状態及びオフ状態か
らなる2つの安定な状態をとり得るように上記双安定半
導体レーザ(1)に電流バイアスを与える可変電圧源又
は可変電流源(2)と、 上記双安定半導体レーザ(1)の出力光の一部を受光す
るフォトダイオード(3)と、 該フォトダイオード(3)に逆バイアスを与える電圧源
(4)と、 上記フォトダイオード(3)に生じた光電流が流れる負
荷回路(5)とを備え、 該負荷回路(5)における上記光電流に対する応答信号
を上記電流バイアスに帰還して、入力光パルスの入力に
よりオン状態となった上記双安定半導体レーザ(1)を
オフ状態にすることを特徴とする光単安定マルチバイブ
レータ。
(1) An optical monostable multivibrator in which, when an input optical pulse is input to the bistable semiconductor laser, an output optical pulse having a pulse width larger than the pulse width of the input optical pulse is output from the bistable semiconductor laser, , a bistable semiconductor laser (1), and a variable voltage source that applies a current bias to the bistable semiconductor laser (1) so that the bistable semiconductor laser (1) can take two stable states consisting of an on state and an off state. A voltage source or variable current source (2), a photodiode (3) that receives a portion of the output light of the bistable semiconductor laser (1), and a voltage source (4) that applies a reverse bias to the photodiode (3). ), and a load circuit (5) through which the photocurrent generated in the photodiode (3) flows, and a response signal to the photocurrent in the load circuit (5) is fed back to the current bias to generate an input optical pulse. An optical monostable multivibrator, characterized in that the above-mentioned bistable semiconductor laser (1), which has been turned on, is turned off by an input of the above.
(2)上記負荷回路(5)は上記光電流が流れる負荷抵
抗(13)及び負荷容量(14)を備えており、該負荷
抵抗(13)及び負荷容量(14)の値によって出力光
パルスのパルス幅が決定されることを特徴とする請求項
1に記載の光単安定マルチバイブレータ。
(2) The load circuit (5) is equipped with a load resistance (13) and a load capacitance (14) through which the photocurrent flows, and the output optical pulse is determined by the values of the load resistance (13) and load capacitance (14). Optical monostable multivibrator according to claim 1, characterized in that the pulse width is determined.
(3)上記負荷回路(5)は、上記光電流が流れる第1
の負荷抵抗(51)を備えており、かつ、該第1の負荷
抵抗(51)の両端電圧をトランジスタ(52)により
増幅するものであることを特徴とする請求項1に記載の
光単安定マルチバイブレータ。
(3) The load circuit (5) is a first circuit through which the photocurrent flows.
2. The optical monostable according to claim 1, further comprising: a load resistor (51), and a voltage across the first load resistor (51) is amplified by a transistor (52). Multivibrator.
(4)上記トランジスタ(52)の出力には第2の負荷
抵抗(53)及び負荷容量(54)が接続されており、
該第2の負荷抵抗(53)及び負荷容量(54)の値に
よって出力光パルスのパルス幅が決定されることを特徴
とする請求項3に記載の光単安定マルチバイブレータ。
(4) A second load resistor (53) and a load capacitor (54) are connected to the output of the transistor (52),
4. The optical monostable multivibrator according to claim 3, wherein the pulse width of the output optical pulse is determined by the values of the second load resistance (53) and the load capacitance (54).
(5)上記応答信号の上記電流バイアスへの帰還はコン
デンサ(15)を介してなされることを特徴とする請求
項2乃至4のいずれかに記載の光単安定マルチバイブレ
ータ。
(5) The optical monostable multivibrator according to any one of claims 2 to 4, wherein the feedback of the response signal to the current bias is performed via a capacitor (15).
JP28184289A 1989-02-28 1989-10-31 Optical monostable multivibrator Pending JPH03144424A (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28184289A JPH03144424A (en) 1989-10-31 1989-10-31 Optical monostable multivibrator
US07/484,052 US5165077A (en) 1989-02-28 1990-02-23 Optical drop-and-insert apparatus
CA002011048A CA2011048C (en) 1989-02-28 1990-02-27 Optical drop-and-insert apparatus
DE69011708T DE69011708T2 (en) 1989-02-28 1990-02-28 Optical removal and insertion device.
EP90103882A EP0385430B1 (en) 1989-02-28 1990-02-28 Optical drop-and-insert apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28184289A JPH03144424A (en) 1989-10-31 1989-10-31 Optical monostable multivibrator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03144424A true JPH03144424A (en) 1991-06-19

Family

ID=17644771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28184289A Pending JPH03144424A (en) 1989-02-28 1989-10-31 Optical monostable multivibrator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03144424A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007048905A (en) * 2005-08-09 2007-02-22 Sharp Corp Nonlinear semiconductor optical element drive device
JP2007134490A (en) * 2005-11-10 2007-05-31 Sharp Corp Nonlinear semiconductor module and nonlinear semiconductor optical element driving device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007048905A (en) * 2005-08-09 2007-02-22 Sharp Corp Nonlinear semiconductor optical element drive device
JP4703312B2 (en) * 2005-08-09 2011-06-15 シャープ株式会社 Nonlinear semiconductor optical device driving apparatus
JP2007134490A (en) * 2005-11-10 2007-05-31 Sharp Corp Nonlinear semiconductor module and nonlinear semiconductor optical element driving device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS61201222A (en) Light pulse amplifying and shaping device
US5165077A (en) Optical drop-and-insert apparatus
KR860001637A (en) Frequency conversion circuit
KR970013790A (en) A data decoding circuit, a voltage-controlled oscillation circuit, a data decoding device, and an electronic device
JPH0775330A (en) Semiconductor device
Gruber et al. Electronic circuits for high bit rate digital fiber optic communication systems
JPH03144424A (en) Optical monostable multivibrator
JPH0795723B2 (en) Method and device for controlling modulation current of laser diode
KR880013310A (en) Single sideband modulator
US20050047788A1 (en) Optical pulse demultiplexer
JPH05110142A (en) Light emitting device drive circuit
US4321484A (en) Field effect transistor multivibrator
US5508508A (en) Apparatus for converting optical bipolar signals to optical unipolar signals
JP3496818B2 (en) Optical clock extraction circuit and optical communication system
JP3185431B2 (en) Negative voltage generation circuit
JP3752620B2 (en) Single optical clock pulse generation method and circuit
JP3338355B2 (en) Semiconductor circuit
JPS5992587A (en) Photo amplification circuit
CN1611004A (en) Regenerating amplifier circuit
JP2848933B2 (en) Optical data latch method
SU1656676A1 (en) Three-phase generator
JP3553443B2 (en) Optical signal reproduction device
JP3407861B2 (en) Demultiplexer
KR20020039616A (en) Modulation device of the pulse width of very high-frequency signals
Polster et al. A novel optical integrate and dump receiver for clocking signals