JPH0364134A - Optical transmission circuit - Google Patents

Optical transmission circuit

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JPH0364134A
JPH0364134A JP1200607A JP20060789A JPH0364134A JP H0364134 A JPH0364134 A JP H0364134A JP 1200607 A JP1200607 A JP 1200607A JP 20060789 A JP20060789 A JP 20060789A JP H0364134 A JPH0364134 A JP H0364134A
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JP
Japan
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circuit
voltage
current
source
driving
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Pending
Application number
JP1200607A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Kawabata
川端 充
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To decrease the deterioration in a drive current waveform, to simplify the circuit constitution and to reduce the cost and size of an entire device by using a control voltage from an automatic power control(APC) circuit and varying the output voltage of a voltage source so as to allow a driving active element to supply a driving current and a DC bias current to a light source. CONSTITUTION:A control voltage is applied from an APC circuit to a voltage source connected to the source terminal of a FET 2 and a control voltage outputted from the APC circuit 7 follows the forward current change of a photodiode 5 monitoring the output light of a laser 3. When a fluctuation occurs in the output light of the laser 3, the voltage of a FET driving voltage source is changed by a control voltage outputted form the APC circuit 7, the source potential of the FET 2 is changed to control a DC bias current to the laser 3 to attain a constant optical output. Thus, it is possible to supply a DC bias current together with a driving current without special addition of a DC bias circuit of a light emitting element. Thus, the deterioration in the driving current waveform is small, the circuit constitution is simplified and the cost and size of the entire device are reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光通信装置における発光素子の駆動回路に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a drive circuit for a light emitting element in an optical communication device.

(従来の技術) 駆動電流を変化させること(直接強度変調方式)により
容易に変調光が得られる半導体レーザと、低損失性・広
帯域性等の優れた特性を持つ光ファイバを用いた光通信
システムは、現在まで主として公衆通信網の幹線系に適
用され、1.6ギガビツト1秒の長距離・大容量システ
ムがすでに実用化されている。(例えば、日経エレクト
ロニクスno、 432に述べられている。) さらに近年では、広帯域通信サービスの提供を目的とし
た光加入者系へも光伝送技術が適用されつつあるが、加
入者系伝送装置の大量普及のためにはr小型化」、「低
コスト化jが重要課題である。
(Prior technology) An optical communication system that uses a semiconductor laser that can easily obtain modulated light by changing the drive current (direct intensity modulation method) and an optical fiber that has excellent characteristics such as low loss and broadband performance. Until now, it has been mainly applied to the trunk lines of public communication networks, and 1.6 gigabit/second long-distance, high-capacity systems have already been put into practical use. (For example, described in Nikkei Electronics no. 432.) Furthermore, in recent years, optical transmission technology has been applied to optical subscriber systems for the purpose of providing broadband communication services, but For mass popularization, miniaturization and cost reduction are important issues.

従来、閾値電流以下にバイアスされた半導体レーザを直
接変調した場合には、閾値電流以上の駆動電流が供給さ
れないとレーザ発振が生じないためにレーザ光の発生に
遅れ時間が生じる。また、高速変調時にはレーザ共振器
内部の屈折率が変化するために、発振波長が変調する波
長チャーピングも生じる。このような現象は受信側での
信号識別能力を低下させるので、発振閾値以上の直流バ
イアス電流をあらかじめレーザに印加することにより、
これらの現象を抑制するバイアス回路が必要となり、装
置全体のサイズやコストが増大する傾向にあった。
Conventionally, when a semiconductor laser biased below a threshold current is directly modulated, a delay time occurs in the generation of laser light because laser oscillation does not occur unless a drive current above the threshold current is supplied. Furthermore, since the refractive index inside the laser resonator changes during high-speed modulation, wavelength chirping, in which the oscillation wavelength is modulated, also occurs. This phenomenon reduces the signal discrimination ability on the receiving side, so by applying a DC bias current higher than the oscillation threshold to the laser in advance,
A bias circuit is required to suppress these phenomena, which tends to increase the size and cost of the entire device.

第2図に従来の大容量伝送系光通信システムにおける光
通信回路の一例を示す。以下、第2図および第2図中の
FET特性の一例を示す第3図を用いて、従来例の動作
説明を行なう。
FIG. 2 shows an example of an optical communication circuit in a conventional large-capacity transmission optical communication system. Hereinafter, the operation of the conventional example will be explained using FIG. 2 and FIG. 3 showing an example of the FET characteristics in FIG. 2.

第2図において、入力端1に人力されたパルス信号はレ
ベルシフトダイオードD2により所望のゲート電位にシ
フト(第3図301)される。ここで、半導体レーザ3
は第4図に示すような特性を持つものとする。−船釣に
このようなレーザの使用に当たっては、発振閾値電流■
L)、(例えば20mA)以上のオフセット電流を供給
しなければならない。しかし、仮にこのオフセント電流
を供給せずに、ピーク電流値11(例えば30mA)の
駆動電流(第3図302)のみをレーザ3に印加すると
、発光遅れ時間や波長チャーピングの影響により受信側
での信号識別能力が低下する。従って、レーザ3の接地
点からFET2に流れるレーザ駆動電流(第3図302
)に対して、さらに直流バイアス回路4、直流バイアス
用電流源Ibを用いて少なくともIth以上の直流バイ
アス電流を供給することが不可欠であった。また、ギガ
ビット以上の高速パルスを用いて従来の光送信回路を駆
動する場合には、この直流バイアス回路の持つ寄生素子
(キャパシタC、インダクタンスL)により駆動電流波
形の劣化が生じる恐れもあった。
In FIG. 2, a pulse signal input to input terminal 1 is shifted to a desired gate potential by level shift diode D2 (301 in FIG. 3). Here, the semiconductor laser 3
is assumed to have the characteristics as shown in FIG. - When using such a laser for boat fishing, the oscillation threshold current ■
L), (for example, 20 mA) or more offset current must be supplied. However, if only a driving current (302 in Fig. 3) with a peak current value of 11 (for example, 30 mA) is applied to the laser 3 without supplying this offset current, the receiving side will not be able to receive the signal due to the effects of light emission delay time and wavelength chirping. signal discrimination ability is reduced. Therefore, the laser drive current flowing from the ground point of the laser 3 to the FET 2 (302 in FIG. 3)
), it is essential to further supply a DC bias current of at least Ith or more using the DC bias circuit 4 and the DC bias current source Ib. Furthermore, when a conventional optical transmission circuit is driven using a high-speed pulse of gigabit or higher, there is a risk that the drive current waveform may deteriorate due to the parasitic elements (capacitor C, inductance L) of this DC bias circuit.

なお、レーザ3のような発光素子は周囲温度等が変化す
ると光出力が変動するという不安定な特性を持つが、モ
ニター用フォトダイオード5を用いて、光出力を監視し
、直流バイアス電流を制御することにより光出力が一定
値になるように帰還制御を行なうオート・パワー・コン
トロール(APC)回路7、および発光素子の温度を一
定に保つオート・サーモ・コントロール(ATC)回路
8を光送信回路に付加することにより、光出力の安定化
が可能である。(例えば、前田光治監修「新版光ファイ
バ通信J(電気通信技術ニュース社)に、述べられてい
る。)(発明が解決しようとする課題) 半導体レーザを直接強度変調する光送信回路は、駆動電
流回路および変調出力光の発光遅れ時間や波長チャーピ
ング量を減少させるために必要な直流バイアス電流の回
路により構成されている。よって、従来の光送信回路で
は、前記直流バイアス回路を付加することにより回路構
成が複雑になり、さらに装置全体のコストやサイズが増
大する等の欠点があった。
Note that a light emitting element such as the laser 3 has an unstable characteristic in that the optical output fluctuates when the ambient temperature etc. change, but the optical output can be monitored using the monitoring photodiode 5 and the DC bias current can be controlled. The optical transmitter circuit includes an auto power control (APC) circuit 7 that performs feedback control so that the optical output remains at a constant value, and an auto thermo control (ATC) circuit 8 that maintains the temperature of the light emitting element at a constant value. By adding this to , it is possible to stabilize the optical output. (For example, it is stated in "New Edition Optical Fiber Communication J (Telecommunications Technology News Company)" supervised by Mitsuji Maeda.) (Problem to be solved by the invention) An optical transmission circuit that directly modulates the intensity of a semiconductor laser is circuit and a DC bias current circuit necessary to reduce the light emission delay time and wavelength chirping amount of the modulated output light.Therefore, in conventional optical transmitter circuits, by adding the DC bias circuit, This has disadvantages such as a complicated circuit configuration and an increase in the cost and size of the entire device.

また、ギガビット以上の高速パルスを用いて従来の光送
信回路を駆動する場合には、この直流バイアス回路持つ
寄生素子により駆動電流波形の劣化が生じる恐れもあっ
た。
Furthermore, when a conventional optical transmission circuit is driven using high-speed pulses of gigabit or higher, there is a risk that the drive current waveform will deteriorate due to parasitic elements in the DC bias circuit.

本発明の目的は、このような従来の欠点を除去して、駆
動電流波形の劣化が小さく、回路構成が簡単で装置全体
のコストやサイズを縮小でき、幹線光伝送系のみならず
加入者光伝送系へも適用可能な光送信回路を提供するこ
とである。
An object of the present invention is to eliminate such conventional drawbacks, reduce deterioration of the drive current waveform, simplify the circuit configuration, and reduce the cost and size of the entire device. An object of the present invention is to provide an optical transmission circuit that can also be applied to transmission systems.

(課題を解決するための手段) 光源と、この光源出力を変調する手段を有する光送信回
路において、前記光源に駆動電流を供給する駆動用能動
素子と、入カバルス信号を前記駆動用能動素子の線形動
作領域内の所望のレベルにシフトし前記駆動用能動素子
に印加するレベルシフト回路と、前記光源の出力光の一
部をモニタするモニタ用フォトダイオードと、前記フォ
トダイオードの光モニタ電流を入力とし前記駆動用能動
素子の電圧源に対して制御電圧を発生するオート・パワ
ー・コントロール(APC)回路とで構成され、前記A
PC回路から出力される制御電圧を用いて前記電圧源の
出力電圧を変化させることにより、前記駆動用能動素子
が前記光源に駆動電流と直流バイアス電流を供給するこ
とを特徴としている。
(Means for Solving the Problems) In an optical transmission circuit having a light source and means for modulating the output of the light source, a driving active element supplies a driving current to the light source, and an input pulse signal is transmitted to the driving active element. A level shift circuit that shifts the voltage to a desired level within a linear operating region and applies it to the driving active element, a monitoring photodiode that monitors a portion of the output light of the light source, and a light monitor current of the photodiode that is input. and an auto power control (APC) circuit that generates a control voltage for the voltage source of the driving active element, and the A
The driving active element supplies a driving current and a DC bias current to the light source by changing the output voltage of the voltage source using a control voltage output from a PC circuit.

(作用) 本発明においては、発光素子に駆動電流を供給するため
の能動素子として、発振閾値電流と必要駆動電流の和以
上の電流供給能力を有するものを使用している。さらに
、その能動素子の電源電圧を発振閾値以上の“0″信号
電流が供給されるように設定する。
(Function) In the present invention, as an active element for supplying a drive current to a light emitting element, one having a current supply capability greater than the sum of an oscillation threshold current and a necessary drive current is used. Further, the power supply voltage of the active element is set so that a "0" signal current equal to or higher than the oscillation threshold is supplied.

これにより、光送信装置に発光素子の直流バイアス回路
を特別に付加することなく、駆動電流と共に直流バイア
ス電流をも供給することが可能になる。
This makes it possible to supply a DC bias current as well as a drive current without adding a special DC bias circuit for the light emitting element to the optical transmitter.

(実施例) 第1図は本発明を用いた光送信回路の一実施例である。(Example) FIG. 1 shows an embodiment of an optical transmission circuit using the present invention.

以下では、第1図および第1図中のFET特性の一例を
示す第3図を用いて動作説明を行なう。
The operation will be explained below using FIG. 1 and FIG. 3 showing an example of FET characteristics in FIG. 1.

第1図において、入力端1に入力されたパルス信号はレ
ベルシフトダイオードD1により一定のゲート電位(第
3図303)にシフトされる。このときFET2のソー
ス端に供給される電源電圧V−〇は、駆動電流振幅がF
ET2の線形領域内に存在するよつLax疋される必要
がある。これにより、FET入カイ言号力(“′0”レ
ベルにおいても、一定のオフセット電流をレーザ3に供
給することが可能となる。従って、第1図の光送信回路
を用いれば入力パルス符号が′O”の場合においても、
レーザ3の発振閾値電流■th(例えば20mA)以上
の直流バイアス電流(例えば30mA)がレーザ3に常
時供給される。すなわち、光送信回路として直流バイア
ス回路を特別に付加することなく、直流バイアス電流お
よびピーク電流値■。(例えば60mA)の駆動電流(
第3図304)をレーザ3に対して同時に供給すること
ができる。さらに、レーザ3のような発光素子は周囲温
度等が変化すると光出力が変動するという不安定な特性
を持つ。しがし本発明における光送信回路では、FET
2のソース端に接続された電圧源にAPC回路7から制
御電圧が供給されている。(なお、■AP。はAPC回
路の基準電圧である。)APC回路7より出力される制
御電圧はレーザ3の出力光をモニタするフォトダイオー
ド5の順方向電流変化に追随している。(なお、vPD
はモニタフォトダイオード用電圧源である。〉ここで、
レーザ3の出力光に変動が生じると、APC回路より出
力される制御電圧によりFET駆動用電圧源の電圧が変
化し、FET2のソース電位が変化し、一定の光出力と
なるようにレーザ3への直流バイアス電流を制御するこ
とができる。すなわち、従来と同様に光出力の安定化が
可能である。
In FIG. 1, a pulse signal input to input terminal 1 is shifted to a constant gate potential (303 in FIG. 3) by level shift diode D1. At this time, the power supply voltage V-〇 supplied to the source end of FET2 has a drive current amplitude of F
Lax needs to be within the linear region of ET2. This makes it possible to supply a constant offset current to the laser 3 even at the FET input signal power ('0' level). Therefore, if the optical transmitter circuit shown in Fig. 1 is used, the input pulse code will be Even in the case of 'O',
A DC bias current (for example, 30 mA) greater than the oscillation threshold current (20 mA, for example) of the laser 3 is constantly supplied to the laser 3 . In other words, the DC bias current and peak current value ■ can be easily adjusted without adding a special DC bias circuit as an optical transmission circuit. (e.g. 60mA) drive current (
304) in FIG. 3 can be simultaneously supplied to the laser 3. Furthermore, a light emitting element such as the laser 3 has unstable characteristics in that its optical output fluctuates when the ambient temperature or the like changes. However, in the optical transmission circuit according to the present invention, FET
A control voltage is supplied from an APC circuit 7 to a voltage source connected to the source end of the circuit 2. (Note that ■AP. is the reference voltage of the APC circuit.) The control voltage output from the APC circuit 7 follows the change in the forward current of the photodiode 5 that monitors the output light of the laser 3. (In addition, vPD
is the voltage source for the monitor photodiode. >here,
When a fluctuation occurs in the output light of the laser 3, the voltage of the FET driving voltage source changes due to the control voltage output from the APC circuit, and the source potential of the FET 2 changes, so that the light output from the laser 3 is changed to maintain a constant optical output. DC bias current can be controlled. That is, it is possible to stabilize the optical output as in the conventional case.

なお、以上の説明においては使用するFET2とレーザ
3の特性を、それぞれ第3図および第4図のようなもの
としているが、実際にはこれらとまったく同じ特性を持
つ必要はなく、発振閾値電流と必要駆動電流の和以上の
電流供給能力を有するものであればよい。
In the above explanation, the characteristics of the FET 2 and the laser 3 used are as shown in Figures 3 and 4, respectively, but in reality they do not need to have exactly the same characteristics, and the oscillation threshold current It is sufficient if the current supply capacity is greater than the sum of the required drive current and the required drive current.

(発明の効果) 以上述べたとおり、本発明によれば、駆動電流波形の劣
化が小さく、回路構成が簡単で装置全体のコストやサイ
ズを縮小でき、幹線光伝送のみならず加入者光伝送系へ
も適用可能な光送信回路を得ることができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the deterioration of the drive current waveform is small, the circuit configuration is simple, and the cost and size of the entire device can be reduced. It is possible to obtain an optical transmission circuit that can also be applied to.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図は従来の光
送信回路の一例を示す図、第3図および第4図は従来と
本発明の光送信間dの動作を説明するために用いたFE
Tおよび半導体レーザの特性図の一例である。 図において、2・・・FET、3・・・半導体レーザ、
4・、・直流バイアス回路、5・・・モニタ用フォトダ
イオード、6・・・ペルチェ素子、7・・・オート・パ
ワー・コントロール、8・・・オート・サーモ・コント
ロール、R1,R2,R3゜R4・・・抵抗、R1・・
サーミスタ、Dl、D2・・・レベルシフトダイオード
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional optical transmitter circuit, and FIGS. 3 and 4 explain the operation of the optical transmitter d between the conventional and the present invention. FE used to
It is an example of the characteristic diagram of T and a semiconductor laser. In the figure, 2...FET, 3... semiconductor laser,
4... DC bias circuit, 5... Monitor photodiode, 6... Peltier element, 7... Auto power control, 8... Auto thermo control, R1, R2, R3゜R4...Resistance, R1...
Thermistor, Dl, D2...Level shift diode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 光源と、この光源出力光を変調する手段を有する光送信
回路において、前記光源に駆動電流を供給する駆動用能
動素子と、入力パルス信号を前記駆動用能動素子の線形
動作領域内の所望のレベルにシフトし前記駆動用能動素
子に印加するレベルシフト回路と、前記光源の出力光の
一部をモニタするモニタ用フォトダイオードと、前記フ
ォトダイオードの光モニタ電流を入力とし前記駆動用能
動素子の電圧源に対して制御電圧を発生するオート・パ
ワー・コントロール(APC)回路とで構成され、前記
APC回路から出力される制御電圧を用いて前記電圧源
の出力電圧を変化させることにより、前記駆動用能動素
子が前記光源に駆動電流と直流バイアス電流を供給する
ことを特徴とする光送信回路。
An optical transmission circuit having a light source and a means for modulating output light from the light source, a driving active element that supplies a driving current to the light source, and a driving active element that adjusts an input pulse signal to a desired level within a linear operating region of the driving active element. a level shift circuit that shifts the voltage to the driving active element, a monitoring photodiode that monitors a part of the output light of the light source, and a voltage of the driving active element that inputs the light monitoring current of the photodiode. and an auto power control (APC) circuit that generates a control voltage for the drive source, and by changing the output voltage of the voltage source using the control voltage output from the APC circuit, An optical transmission circuit characterized in that an active element supplies a drive current and a DC bias current to the light source.
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