JPH04246932A - 半導体レーザ送信器 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ送信器に
関する。より詳細には、本発明は、発光素子として半導
体レーザを備えた光送信器の新規な構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信等に使用する光送信器では、送信
すべきデータに対応して変調した駆動電流を半導体レー
ザに供給する半導体レーザ送信器により送信すべきデー
タに対応した光信号を発生している。

【０００３】このような半導体レーザ送信器で使用され
る半導体レーザは温度特性を有し、動作温度の変化に応
じて光出力が変化することが知られている。また、その
稼働時間に応じて経時的に特性が劣化し、同じ光出力を
得るために必要な駆動電流量が徐々に増加することが知
られている。そこで、半導体レーザを用いた光送信器で
は、自身の光出力をモニタして出力信号レベルを安定化
させる自動出力制御回路を設けることが一般的である。

【０００４】しかしながら、半導体レーザ送信器の寿命
が依然として半導体レーザ素子の寿命に依存しているこ
とには変わりなく、換言すれば、機能の低下した半導体
レーザ送信器は、半導体レーザ素子を交換する等の保守
を行うことによって長期にわたって使用することが可能
になる。

【０００５】そこで、自動出力制御回路を備えた半導体
レーザ送信器では、半導体レーザに供給する電流をモニ
タして、駆動電流量が所定の閾値を越えると何らかの警
報信号を発生する回路を設けることが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構成の半導体レーザ送信器では、半導体レーザが
事実上寿命に達した臨界的な状態で初めて警報信号が発
生するので、警報信号が発生したときには、半導体レー
ザ送信器の使用状態の如何にかかわりなくレーザ送信器
の動作を停止して半導体レーザ素子を交換する必要があ
る。

【０００７】また、警報信号発生後に余裕を残すために
、警報信号を発生する時期を早くすることもできるが、
この場合は、半導体レーザ素子の交換時期が早められる
ことになり半導体レーザ素子の消費が増加する。

【０００８】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決し、半導体レーザ送信器における半導体レーザ素
子の劣化状態を段階的に検知することができる新規な構
成の半導体レーザ送信器を提供することをその目的とし
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に従うと、半導体
レーザと、入力信号に対応して変調された電流を前記半
導体レーザに供給する駆動回路と、前記半導体レーザの
出力する光信号の一部をモニタして光信号出力が一定に
なるように、半導体レーザに供給するバイアス電流を制
御する自動出力制御回路とを備えた半導体レーザ送信器
において、前記バイアス電流の供給量を検出する検出回
路と、前記検知回路の出力が所定の第１閾値を越えたと
きに警報信号を発生する第１警報信号発生回路と、前記
検知回路の出力が前記第１閾値と異なる所定の第２閾値
所定の閾値を越えたときに警報信号を発生する第２警報
信号発生回路とを備えることを特徴とする半導体レーザ
送信器が提供される。

【００１０】

【作用】本発明に係る半導体レーザ送信器は、半導体レ
ーザの劣化状態の複数の段階において、その異なる段階
を互いに区別できる警報信号を発生するように構成され
ていることをその主要な特徴としている。

【００１１】即ち、半導体レーザは稼働時間の蓄積と共
にその電気／光変換特性が劣化し、一定の光信号出力を
得るために必要な駆動電流量が増加する。従って、自動
出力制御回路を備えた半導体レーザ送信器において、半
導体レーザに供給されるバイアス電流の増加を監視する
ことにより、半導体レーザの劣化状態を検知することが
できる。

【００１２】但し、従来の半導体レーザ送信器では、予
め決められた特定のバイアス電流量を検知したときにの
み警報信号を発生する。従って、警報信号が発生した時
点では、既に半導体レーザ素子の寿命が目前に迫ってお
り、装置の稼働を停止して半導体レーザ素子を交換する
ことを余儀なくされる。

【００１３】これに対して、本発明に係る半導体レーザ
送信器では、予め設定した何段階かのバイアス電流の増
加に対応して警報信号を発生するので、半導体レーザ素
子の劣化状態を計って、最終的な半導体レーザ素子の交
換時期を予測することができる。従って、半導体レーザ
送信器の稼働を計画的に行うことができると共に、各半
導体レーザ素子を寿命いっぱいまで使用することができ
る。

【００１４】以下、実施例を挙げ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。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明に従う半導体レーザ送信器の
基本的な構成を示すブロック図である。

【００１６】同図に示すように、この半導体レーザ送信
器は、半導体レーザＬＤとフォトダイオードＰＤと半導
体レーザ駆動回路１と自動出力制御回路２と警報信号発
生回路５とから主に構成されている。

【００１７】半導体レーザ駆動回路１は、外部から入力
された入力信号に対応して変調された駆動電流を半導体
レーザＬＤに供給する機能を有している。フォトダイオ
ードＰＤは半導体レーザＬＤの出力光信号の一部を受光
してモニタ信号を出力する。自動出力制御回路２は、こ
のモニタ信号に基づいて、半導体レーザＬＤの出力光信
号レベルが一定になるように、半導体レーザ駆動回路１
にバイアス電流を供給する。

【００１８】警報信号発生回路５は、電流／電圧変換回
路３とアナログ／ディジタル変換回路４とから主に構成
されている。電流／電圧変換回路３は、自動出力制御回
路２が半導体レーザ駆動回路１に供給するバイアス電流
の電流量を監視して、それに対応した電圧信号を出力す
る。アナログ／ディジタル変換回路４は、電流／電圧変
換回路３から供給される電圧信号から、予め設定された
複数の閾値に応じて段階的な警報信号を出力する。

【００１９】半導体レーザＬＤは、稼働時間の蓄積と共
にその電気／光変換特性が劣化し、同じ駆動電流を供給
された場合の光信号出力が低下する。図１に示した半導
体レーザ駆動回路は、自動出力制御回路２を備えている
ので、実際には光信号出力は一定しているが、その光信
号出力を維持するために必要な駆動電流は増加する。即
ち、半導体レーザ送信器では、稼働時間の経過と共に、
自動出力制御回路２から半導体レーザ駆動回路１に供給
されるバイアス電流が増加することになる。

【００２０】図１に示した半導体レーザ送信器では、電
流電圧変換回路３によって、バイアス電流の電流量を電
圧信号に変換した後、この電圧信号をアナログ／ディジ
タル変換機４に入力することにより、バイアス電流の増
加量を段階的に報知することができる。

【００２１】ここで、アナログ／ディジタル変換機４の
閾値を、例えば、半導体レーザＬＤの劣化が顕著になり
寿命の到来が予測できるある特定の段階と、半導体レー
ザＬＤの寿命が目前に迫り、速やかに半導体レーザＬＤ
を交換しなければならない段階との２つの段階に警報信
号を出力するように設定しておくことにより、半導体レ
ーザＬＤの交換時期を予測しながら半導体レーザ送信器
を稼働させることができる。

【００２２】図２は、本発明に係る半導体レーザ駆動回
路の、より具体的な構成例を示す図である。

【００２３】同図に示すように、この半導体レーザ送信
器は、半導体レーザＬＤに駆動電流を供給する半導体レ
ーザ駆動回路ａと、半導体レーザＬＤの光信号出力を安
定化するための自動出力制御回路ｂと、半導体レーザＬ
Ｄの劣化を報知する警報信号発生回路ｃとから主に構成
されている。

【００２４】半導体レーザ駆動回路ａは、エミッタを共
通に接続された１対のトランジスタＱ１　およびＱ２　
と、トランジスタＱ１　に負荷として接続された半導体
レーザＬＤとによって構成されている。トランジスタＱ
１　およびＱ２　の各ベースには、互いに相補的な入力
信号が印加されている。

【００２５】自動出力制御回路ｂは、半導体レーザＬＤ
の出力する光信号の一部を受光するフォトダイオードＰ
Ｄと、抵抗Ｒ１　およびＲ２　と共に反転増幅器を構成
するオペアンプＩＣ１　と、抵抗Ｒ３　、Ｒ４　、容量
Ｃおよび可変抵抗器ＶＲと共に積分器を構成するオペア
ンプＩＣ２　と、インダクタンスＬを介してコレクタを
半導体レーザＬＤの電流路に接続されたトランジスタＱ
３　とから構成されている。

【００２６】オペアンプＩＣ１　は、フォトダイオード
ＰＤの出力するモニタ電流を逆相入力に受け、正相入力
を抵抗Ｒ２　を介して接地され、逆相入力と出力とを抵
抗Ｒ１　により短絡されている。また、オペアンプＩＣ
２　は、抵抗Ｒ３　を介して逆相入力をオペアンプＩＣ
１　の出力に接続されており、可変抵抗ＶＲを介して正
相入力を接地されており、更に、抵抗Ｒ４　および容量
Ｃにより逆相入力と出力とを短絡されている。トランジ
スタＱ３　は、抵抗Ｒ５　を介してオペアンプＩＣ２　
の出力をベースに受け、エミッタに抵抗Ｒ６　を接続さ
れている。

【００２７】更に、警報信号発生回路ｃは、各正相入力
をオペアンプＩＣ２の出力に接続された３つの比較器Ｉ
Ｃ３　〜ＩＣ５　を備えている。各比較器ＩＣ３　〜Ｉ
Ｃ５　の逆相入力には、それぞれ互いに異なる閾値電圧
Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ３が供給されている。

【００２８】以上のように構成された半導体レーザ送信
器は、以下のように動作する。

【００２９】１対の相補的な入力信号は、それぞれ半導
体レーザ駆動回路ａのトランジスタＱ１　およびＱ２　
のベースに印加される。従って、トランジスタＱ１　の
ベースに印加されている入力信号が　”Ｈ”　レベルの
とき、トランジスタＱ１　が導通して半導体レーザＬＤ
に駆動電流が流れる。一方、トランジスタＱ１　のベー
スに印加されている入力信号が　”Ｌ”　レベルのとき
、トランジスタＱ１　は非導通状態となり半導体レーザ
ＬＤに供給されていた駆動電流は遮断され、半導体レー
ザＬＤは消光する。

【００３０】半導体レーザＬＤから出力された光信号の
一部は、フォトダイオードＰＤに受光され、フォトダイ
オードＰＤはモニタ電流を出力する。モニタ電流は、反
転増幅器により逆相の電圧信号として出力され、積分器
を介してトランジスタＱ３　のベースに印加される。従
って、半導体レーザＬＤの光信号出力が上昇すると、ト
ランジスタＱ３　のベースに印加される電圧は減少し、
半導体レーザ駆動回路ａに供給されるバイアス電流が減
少する。逆に、半導体レーザＬＤの光信号出力が低下す
ると、トランジスタＱ３　のベースに印加される電圧は
増加し、半導体レーザ駆動回路ａに供給されるバイアス
電流も増加する。従って、半導体レーザＬＤの光信号出
力は、一定に保持される。

【００３１】更に、積分器を構成するオペアンプＩＣ２
　の出力は、警報信号発生回路ｃにも供給される。即ち
、この警報信号発生回路ｃの構成を図１に示した半導体
レーザ送信器の基本構成に対応させると、この半導体レ
ーザ送信器では、自動出力制御回路ｂを電流／電圧変換
回路３としても使用しており、比較器ＩＣ３　〜ＩＣ５
　をアナログ／ディジタル変換回路４として使用してい
る。

【００３２】前述のように、比較器ＩＣ３　〜ＩＣ５　
は、互いに異なる閾値電圧Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ３を参照し
ており、半導体レーザＬＤの劣化に呼応して増加するバ
イアス電流の互いに異なる段階において警報信号を発生
する。

【００３３】尚、本実施例に係る回路は、半導体レーザ
の互いに異なる３段階の劣化状態において警報信号を発
生するように構成されているが、これを、２段階または
４段階以上の段階で警報信号を発生するように構成する
ことができることは勿論であり、各半導体レーザ送信器
の用途に応じて、適宜選択すべきである。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体レーザ送信器は、半導体レーザの経時的な劣化に対し
て段階的に警報を発生する機能を有する。従って、半導
体レーザ送信器の定期的な保守が可能になり、半導体レ
ーザの劣化状態と送信器としての使用状況とを対応させ
て光通信システムの合理的な管理が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体レーザ送信器の基本的な構
成を示す図である。

【図２】図１に示した回路の、より具体的な構成例を示
す図である。

【符号の説明】

１、ａ　　　　半導体レーザ駆動回路、２、ｂ　　　　
自動出力制御回路、 ３　　　　電流／電圧変換回路、 ４　　　　アナログ／ディジタル変換回路、５、ｃ　　
　　警報信号発生回路、 Ｃ　　　　容量、 ＩＣ１　、ＩＣ２　　　　　オペアンプ、ＩＣ３　〜Ｉ
Ｃ５　　　　　比較器、 Ｌ　　　　インダクタンス、 Ｑ１　〜Ｑ３　　　　　トランジスタ、Ｒ１　〜Ｒ６　
　　　　抵抗、 ＶＲ　　　　可変抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザと、入力信号に対応して変調
   された電流を前記半導体レーザに供給する駆動回路と、
   前記半導体レーザの出力する光信号の一部をモニタして
   光信号出力が一定になるように、半導体レーザに供給す
   るバイアス電流を制御する自動出力制御回路とを備えた
   半導体レーザ送信器において、前記バイアス電流の供給
   量を検出する検出回路と、前記検知回路の出力が所定の
   第１閾値を越えたときに警報信号を発生する第１警報信
   号発生回路と、前記検知回路の出力が前記第１閾値と異
   なる所定の第２閾値所定の閾値を越えたときに警報信号
   を発生する第２警報信号発生回路とを備えることを特徴
   とする半導体レーザ送信器。