JPH033527A - 消光比補償回路 - 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、消光比補償回路に関する。より詳細には、本
発明は、発光素子駆動回路において、より安定した出力
特性を実現するために有効な消光比補償回路の新規な構
成に関するものであり、光通信システム等の光送信器に
有利に利用することができる。

従来の技術 光通信等に使用する光送信器では、駆動回路において送
信すべきデータに対応して変調した駆動電流をレーザダ
イオード等の発光素子に供給して光信号によるデータ送
信を実現している。受信側では、この変調された光信号
を復調してデータの再生を行うが、ここで受信側の感度
に深く影響する特性として光信号の消光比がある。即ち
、消光比とは、２値信号のそれぞれに対応した２種の光
強度の比をいい、受信側で２種の強度からなる光信号を
有効に検出するためには、送信側で出力する光信号の消
光比が安定していることが極めて重要である。

第２図は、従来の発光素子駆動回路の典型的な構成例を
示す図である。

同図に示すように、この駆動回路は、人力増幅器ＩＣＩ
と、１対のトランジスタＱ１およびＱ２とから主に構成
されている。増幅器ＩＣＩの非反転入力および反転入力
は、それぞれデータ人力ＳＤおよび反転データ人力ＳＤ
に接続されており、一方、非反転出力はトランジスタＱ
１のベースに、反転出力はトランジスタＱ２のベースに
それぞれ接続されている。トランジスタＱ１のコレクタ
とグラウンドとの間にレーザダイオードＬＤが接続され
ている。また、トランジスタＱ１及びＱ２のエミッタは
共通接続され、発光素子駆動用電流源を構成するトラン
ジスタＱ３と抵抗Ｒ４とを介して負電源電圧に接続され
ている。このトランジスタＱ３のベースには、抵抗Ｒ２
及びＲ３との分圧回路により固定バイアスがかけられて
いる。

更に、この回路では、レーザダイオードＬＤの光出力の
一部を受けるフォトダイオードＰＤが設けちれ、そのフ
ォトダイオードＦＤは、非反転入力に基準電圧Ｒｅｆ、
１を受けるオペアンプＩＣ２と抵抗Ｒ５とを介して、自
動出力制御回路ＡＰＣに接続されている。自動出力制御
回路ＡＰＣは、トランジスタＱ１のコレクタとレーザダ
イオードＬＤの接続点に接続され、トランジスタＱ１と
レーザダイオードＬＤとを流れる主駆ｔｌｌｌ電流に対
して補償用の補助電流路すなわちバイアス電流路を形成
している。

上述した構成の発光素子駆動回路は、ディジタル電気信
号を人力される非反転入力端子ＳＤおよび反転入力端子
ＳＤの内の非反転入力端子ＳＤがハイレベルの場合、ト
ランジスタＱ１が導通してレーザダイオードＬＤを駆動
し、反転入力端子百方がハイレベルの場合、トランジス
タＱ２が導通する一方トランジスタＱ１が非導通状態と
なり、レーデダイオードＬＤが消光する。かくして、非
反転入力端子ＳＤおよび反転入力端子ＳＤに印加される
デジタル電気信号のレベルに応じて、電流源を構成する
トランジスタＱ３により規制されてレーザダイオードＬ
Ｄに供給される駆動電流が変調され、レーザダイオード
ＬＤが間歇的に駆動される。

更に、自動出力制御回路ＡＰＣは、フォトダイオードＦ
ＤによりレーザダイオードＬＤの光出力を検出して、バ
イアス電流路の導通抵抗を制御する。即ち、レーザダイ
オードＬＤの光出力が不足している場合はレーザダイオ
ードＬＤを流れる電流を増大させ、レーザダイオードＬ
Ｄの光出力が過大な場合にはレーザダイオードＬＤを流
れる電流を減少させるように、フィードバック制御によ
り光出力の平均値を常に一定に保つ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発光素子駆動回路では、実際にはレ
ーザダイオードＬＤに供給するバイアス電流を変化させ
ることにより、レーデダイオードＬＤの平均光出力を一
定に保つように構成されている。バイアス電流による制
御は、発光時も消光時も電流を同じ量増大したり減少し
たりするものであり、従って、レーザダイオードＬＤの
光出力が発光時も消光時も同じ光量増大したり減少した
りして、平均光出力を一定に維持するものである。

しかしながら、例えばレーザダイオードＬＤの周囲温度
が上昇した場合にはレーザダイオードＬＤの微分効率η
が劣化するので、レーザダイオードＬＤの消光比が劣化
する。これに対して、バイアス電流を調整しても、発光
時も消光時も駆動電流は同じように量増減するので、レ
ーザダイオードＬＤの消光比の劣化に対して有効な補償
にはならない。尚、ここで、消光比とは、光信号のハイ
レベルに対応する光出力をＰＨとし、ローレベルに対応
する光出力をＰＬ　としたときに、１０　ｌｏｇ（ＰＨ
／ＰＬ）　　と表される値である。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
し、温度変化等に対してレーザダイオードの消光比を有
効に補償することのできる機能を有する新規な回路を提
供することにある。

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対のトランジスタからなる差
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ように構成された
差動信号発生回路と、前記差動増幅回路を流れる電流を
制御する定電流回路とを備えた光送信回路において発光
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
、該受光素子の出力から信号振幅のピークレベルを抽出
する抽出器と、該抽出器の出力を反転する反転増幅器と
を備え、該反転増幅器の出力を、前記発光素子駆動回路
の電流源を制御するトランジスタのベースに印加するこ
とによって該発光素子に印加される信号振幅電流を制御
し、前記発光素子の出力する光信号の消光比が一定に保
たれるように構成したことを特徴とする発光素子駆動回
路が提供される。

作用 本発明に従う消光比補償回路は、信号振幅電流を制御す
ることによって、レーザダイオードの消光比を有効に補
償することができるように構成されていることを特徴と
している。

バイアス電流を変化させる場合には、発光時も消光時も
駆動電流を同じ量増減して、レーザダイオードＬＤの光
出力を発光時も消光時も同じ光量増減して、平均光出力
を一定に維持する。即ち、バイアス電流を変化させた場
合は、発光時の駆動電流と消光時の駆動電流との差が変
化しない。従って、微分効率ηの変化による消光比の変
動を有効に補償することができなかった。

これに対して、本発明に係る補償回路は、信号振幅電流
を変化させることによって、レーザダイオードＬＤを流
れる電流を、発光時と消光時とで同じ割合増減する。す
なわち、発光時の駆動電流と消光時の駆動電流との差が
変化する。従って、信号振幅電流を増大させる場合は、
発光時の駆動電流と消光時の駆動電流との差が増大して
消光比が増大する。一方、信号振幅電流を減少させる場
合は、発光時の駆動電流と消光時の駆動電流との差が減
少して消光比が低下する。

このようにして、本発明に係るレーザダイオード駆動回
路では、信号振幅電流を制御手段として利用することに
よって発光素子の消光比を補償し、より実質的な特性の
安定化を実現している。

以下に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、本発明に従う消光比補償回路を備えた発光素
子駆動回路の構成例を示す回路図である。

この回路は、第２図に示した従来の光素子駆動回路に、
更に、図中で一点鎖線に囲まれた回路を主に付加したも
のである。

即ち、光素子であるレーデダイオードＬＤと、駆動信号
を受ける人力増幅器ＩＣＩと、トランジスタＱ１、Ｑ２
とを含む駆動回路と、駆動回路を流れる駆動電流すなわ
ち信号振幅電流を制御するトランジスタＱ３と、レーザ
ダイオードＬＤの出力をモニタしてバイパス電流を制御
するＡＰＣ回路の構成は、第２図に示した従来の発光素
子駆動回路と実質的に同じである。

一方、−点鎖線で囲まれた消光比補償回路Ａは、やはり
レーザダイオードＬＤの出力をモニタし、これに対応し
て後述する特定の処理を実行することによってトランジ
スタＱ３を介してレーザダイオードＬＤの信号振幅電流
を制御するように構成されている。

即ち、第１図に示すように、消光比補償回路の初段ａは
、グラウンドと負電源電圧との間に直列に接続された１
対の抵抗Ｒ３、Ｒ４と、やはりグラウンドと負電源電圧
との間に直列に接続されたトランジスタＱ４および抵抗
Ｒ６と、抵抗Ｒ６に並列に接続したコンデンサＣ２とか
ら構成されるピークホールド回路であり、増幅器ＩＣ２
とコンデンサＣ１を介して接続されている。。

この回路の次段すは、初段ａの出力に非反転入力が接続
され、反転入力が抵抗Ｒ８を介して出力に接続されると
共に、抵抗Ｒ７を介して負電源に接続された増幅器ＩＣ
３により構成された非反転増幅器で構成されている。

更に、この回路の終段Ｃは、作動増幅器ＩＣ４の出力と
反転入力とを、互いに並列なコンデンサＣ３および抵抗
ＲＩＯより接続して構成された反転積分回路であり、反
転入力は抵抗Ｒ９を介して前段に接続され、その出力は
、発光素子駆動回路のトランジスタＱ３に接続されてい
る。

以上のように構成された本発明に係る消光比補償回路は
、以下のように動作する。

発光素子駆動回路ＬＤの出力する光信号の一部は、モニ
ター用受光素子ＰＤに人力され、ここで電気信号に変換
される。受光素子ＰＤの出力は、高帯域オペアンプＩＣ
２によって増幅された後、消光比補償回路Ａに人力され
る。ここで、高帯域オペアンプＩＣ２の出力と、消光比
補償回路Ａの初段であるピークホールド回路ａの入力と
は、コンデンサＣ１を介して接続されているので、ピー
クホールド回路ａには信号の変動成分のみが入力される
。

ピークホールド回路ａでは、入力された信号振幅によっ
て、トランジスタＱ４がＯＮ１０　Ｆ　Ｆされるように
抵抗Ｒ３およびＲ４の値が設定されており、コンデンサ
Ｃ２および抵抗Ｒ６によって、入力信号の信号振幅のピ
ーク値がこの回路の出力に保持される。

ここで、発光素子ＬＤの信号振幅が大きくなって、モニ
タ用ＰＤの出力する信号振幅も大きくなると、ピークホ
ールド回路の保持するピーク値も高くなり、オペアンプ
ＩＣ３の正相人力電位が上昇して出力が上昇する。この
電圧の変化は、オペアンプＩＣ４、抵抗Ｒ９、ＲＩＯお
よびコンデンサＣ３からなる反転積分回路Ｃを介して、
発光素子駆動回路のトランジスタＱ３に伝達される。積
分回路Ｃは反転型なので、回路Ｃに人力される電圧が上
昇すると出力する電圧は低下する。従って、トランジス
タＱ３のベース電位が下がり、変調電流駆動トランジス
タＱ１、Ｑ２を流れる電流が減少するので、発光素子Ｌ
Ｄによる光出力中の信号成分は減少する。

一方、光出力中の信号成分が減少するとピークホールド
値が減少するので、トランジスタＱ３のベース電位が上
昇しＬＤ変調電流振幅が大きくなり光出力中の信号成分
が大きくなる。

以上のような動作によって、本発明に係る消光比補償回
路は、温度変化による発光素子ＬＤの量子微分効率の変
化に対応して、消光比を常に一定に保つように動作する
。

第３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、発光素子駆動回路３０に入力データ
を供給するパルスパターン発生器３１と、回路３０の出
力光信号をモニタするＯ／Ｅコンバータ３２と、０／Ｅ
コンバータ３２によってモニタされた光信号の強度を視
覚化するオシロスコープ３３とから構成されている。第
１図に示した発光素子駆動回路３０をテストしたところ
、発光素子の温度が変化しても消光比が一定に保たれて
いることを確認することができた。

発明の詳細 な説明したように、本発明に係る回路は、温度変化等に
よるＬＤの消光比の変動を有効に補償する機能を有して
いる。従って、これを使用した光送信器は、出力する光
信号の消光比が安定しているので、受信器側で受信感度
を容易に確保することが可能であり、光通信の分野等で
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、本発明に従うＬＤ駆動回路の具体的な構成例
を示す図であり、 第２図は、従来のＬＤ駆動回路の典型的な構成例を示す
図であり、 第３図は、第１図に示した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。 〔主な参照番号および参照符合〕 ３０・・発光素子駆動回路、 ３１・・パルスパターン発生器、 ３２・・０／Ｅ：＋ンバータ、 ３３・・オシロスコープ、 Ｃ・・コンデンサ、 ＩＣＩ・・ ＩＣ２，３・ ＩＣ４，５・ ＩＣ６・・・ ＩＣ？・・・ ＬＤ・・・・ ＰＤ・・・・ Ｑ１〜４・・ ・レーザダイオード、 ・モニタ用フォトダイオード、 ・トランジスタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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対のトランジスタからなる差動増幅回路と、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
   スに印加するように構成された差動信号発生回路と、前
   記差動増幅回路を流れる電流を制御する定電流回路とを
   備えた光送信回路において 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、該受光素子の出力から信号振幅のピークレベルを
   抽出する抽出器と、該抽出器の出力を反転する反転増幅
   器とを備え、 該反転増幅器の出力を、前記発光素子駆動回路の電流源
   を制御するトランジスタのベースに印加することによっ
   て該発光素子に印加される信号振幅電流を制御し、前記
   発光素子の出力する光信号の消光比が一定に保たれるよ
   うに構成したことを特徴とする発光素子駆動回路。