JPH04253386A - 光出力波形自動調整回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光出力波形自動調整回
路に関する。より詳細には、本発明は、光通信システム
等で使用されるレーザダイオードを光源とした光信号出
力装置において、出力光信号の品質を維持するために使
用される新規な構成の光出力波形自動調整回路に関する
。

【０００２】

【従来の技術】光通信等に使用する光送信器では、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に供給することにより、送信す
べきデータに対応した光信号を発生している。

【０００３】図５は、レーザダイオード駆動回路の基本
的な構成を示す図である。

【０００４】同図に示すように、このレーザダイオード
駆動回路は、入力信号ＳＤに対応した互いに相補的な信
号をベースに印加される１対のトランジスタＱ１　およ
びＱ２　から主に構成されている。トランジスタＱ１　
およびＱ２　のコレクタは、それぞれレーザダイオード
ＬＤまたは抵抗Ｒ９　を介して電圧源Ｖｃｃに接続され
ており、トランジスタＱ１　およびＱ２　のエミッタは
共通に接地されている。

【０００５】更に、この回路は、トランジスタＱ１　の
コレクタとレーザダイオードＬＤとの接続点に接続され
たバイアス電流源Ｂを備えており、レーザダイオードＬ
Ｄはバイアス電流を供給されつつ駆動される。

【０００６】以上のように構成されたレーザダイオード
駆動回路では、入力信号ＳＤがハイレベルのときにトラ
ンジスタＱ１　が導通して、レーザダイオードＬＤに駆
動電流が流れる。また、入力信号ＳＤがローレベルの場
合は、トランジスタＱ２　が導通する一方トランジスタ
Ｑ１　は非導通状態となり、レーザダイオードＬＤは消
光する。

【０００７】上述のような発光素子駆動回路において、
上記バイアス電流源Ｂとして、フォトダイオードにより
レーザダイオードＬＤの光出力を検出し、バイパス電流
路の電流量をフィードバック制御することにより光出力
の安定化を図る光出力自動制御回路が提案されている。

【０００８】図６は、上述のような光出力自動制御回路
として使用することができる回路であって、「光ファイ
バ通信光学」（ジャード・カイザー著　　山下栄吉訳、
産業図書）の第　１１６頁に記載されている回路の構成
を示す図である。

【０００９】同図に示すように、この回路は、レーザダ
イオードＬＤの後面から放出されるレーザ光をモニタす
るフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤの発
生する直流電圧を正相入力に受ける差動増幅器ＩＣ１０
と、差動増幅器ＩＣ１０の出力をベースに印加されるト
ランジスタＱ４　とから主に構成されており、トランジ
スタＱ４　のコレクタが、レーザダイオードＬＤの電流
路に接続されている。また、差動増幅器ＩＣ１０の逆相
入力には送信光信号の元になった入力信号ＳＤが入力さ
れている。

【００１０】以上のように構成された光出力自動制御回
路は、送信すべき再生信号と異なる変動が出力光信号に
生じた場合に、この変動を打ち消すように、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。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザダイ
オード駆動回路においては、出力光信号の消光比および
波形歪を適正にするために、使用するレーザダイオード
ＬＤの閾値に応じてひとつひとつバイアス電流の供給量
を調整する必要がある。また、前述のような光出力自動
制御回路を備えたレーザダイオード駆動回路もこの点で
は例外ではなく、バイアス電流の調整は不可避であった
。このため、レーザダイオード駆動回路は生産性が低く
、価格も高くならざるを得なかった。

【００１２】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決し、バイアス電流を個別に調整することなく、適
切なバイアス電流が自動的に供給されるような、新規な
光出力波形自動調整回路を提供することをその目的とし
ている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明に従うと、
レーザダイオード駆動回路により駆動されて光信号を発
生するレーザダイオードの出力光信号の波形歪が少なく
なるような電流量のバイアス電流を、前記レーザダイオ
ード駆動回路をバイパスして、該レーザダイオードに供
給する光出力波形自動調整回路であって、前記バイアス
電流の電流量を制御するバイアス電流源トランジスタと
、前記レーザダイオードの出力を受けてモニタ電流を出
力するフォトダイオードと、前記モニタ電流の平均値に
対応した電圧信号を抽出する積分器と、前記モニタ電流
のピーク値に対応した電圧信号を抽出するピークホール
ド回路と、前記ピークホールド回路の出力値の１／２が
前記積分器の出力値と一致するように、前記バイアス電
流源トランジスタのベースに印加する制御電圧を発生す
る制御回路とを備えることを特徴とする光出力波形自動
調整回路が提供される。

【００１４】

【作用】本発明に係る光出力波形自動調整回路は、レー
ザダイオードの出力光信号をフォトダイオードによって
モニタし、フォトダイオードの出力するモニタ電流のピ
ーク値と平均値とを抽出して、これに基づいてレーザダ
イオードに供給するバイアス電流量を制御するように構
成されている。

【００１５】即ち、レーザダイオードモジュールに内蔵
されたフォトダイオード等を利用して、レーザダイオー
ドの光出力信号の一部をフォトダイオードに入射させる
ことにより、フォトダイオードからは、出力光信号に呼
応したモニタ電流が出力される。このモニタ電流のピー
ク値は光出力のピーク値に比例する。また、モニタ電流
の平均値は光出力信号の平均光出力と比例する。

【００１６】一方、レーザダイオード駆動回路は、その
回路におけるレーザダイオードのバイアス電流を増減さ
せることにより、レーザダイオードの平均光出力を変化
させることができる。従って、モニタ電流の平均値と、
モニタ電流のピーク値の１／２とが一致するように、レ
ーザダイオードに供給するバイアス電流を帰還制御する
ことにより、光出力信号の波形歪が少なくなるようなバ
イアス電流を自動的に供給することができる。

【００１７】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。

【００１８】

【実施例】図１は、本発明に従う光出力波形自動調整回
路を備えたレーザダイオード駆動回路の具体的な構成例
を示す図である。

【００１９】同図に示すように、このレーザダイオード
駆動回路は、エミッタを共通接続された１対のトランジ
スタＱ１　およびＱ２　と抵抗Ｒ９　およびレーザダイ
オードＬＤとによって構成されたレーザダイオード駆動
回路Ａと、レーザダイオード駆動回路Ａに対して供給す
るバイアス電流を制御するトランジスタＱ３　を含む光
出力波形自動調整回路Ｃを備えている。

【００２０】光出力波形自動調整回路Ｃは、モニタ用の
フォトダイオードＰＤ、反転増幅器ｍ、分圧器ｎ、ピー
クホールド回路ｐ、比較器ｑ、ボルテージフォロワ回路
ｒおよびバイアス電流制御トランジスタＱ３　から主に
構成されており、その出力は、発光素子駆動回路Ａにお
けるレーザダイオードＬＤとトランジスタＱ１　との接
続点に接続されている。

【００２１】フォトダイオードＰＤは、レーザダイオー
ドＬＤの出力する光信号の一部を受けてモニタ電流を出
力する。

【００２２】反転増幅器ｍは、この回路で取り扱う信号
の伝送速度に対して充分に広い帯域を有する演算増幅器
ＩＣ１　と、演算増幅器ＩＣ１　の出力と入力とを短絡
する抵抗Ｒｆ　とにより構成されており、フォトダイオ
ードＰＤが出力するモニタ電流の信号波形に反転して対
応した電圧信号を出力する。

【００２３】分圧器ｎは、直列に接続された１対の抵抗
Ｒ１　により構成されており、一端を電圧源Ｖｃｃに、
一端を回路ｍの出力に接続されている。ここで接続され
ている抵抗Ｒ１　は互いに等しい抵抗値を有しており、
従って、この分圧器ｎは、入力された信号電圧の１／２
の電圧の信号を出力する。

【００２４】ピークホールド回路ｐは、出力と逆相入力
とを短絡された増幅器ＩＣ２　と、電圧源Ｖｃｃと接地
との間に直列に接続された抵抗Ｒ２　およびキャパシタ
ンスＣ１　とから構成されており、差動増幅器ＩＣ２　
の出力は抵抗Ｒ２　とキャパシタンスＣ１　との接続点
に接続されている。また、差動増幅器ＩＣ２　の正相入
力には分圧器ｎの出力が接続されている。更に、その出
力は、後述する比較器ｑの正相入力に接続されている。

【００２５】一方、出力と逆相入力とを短絡された差動
増幅器ＩＣ４　により構成されたボルテージフォロア回
路ｒは、フォトダイオードＰＤと抵抗Ｒ６　との間に発
生する光出力平均値に相当する電圧を増幅し、抵抗Ｒ３
　を介することにより適切なレベルで後述する比較器ｑ
の逆相入力に入力する。

【００２６】比較器ｑは、その出力と逆相入力とをキャ
パシタンスＣ２　および抵抗Ｒ４　によって短絡された
増幅器ＩＣ３　により構成されており、その正相入力と
逆相入力とに入力された入力信号レベルの差に対応する
電圧信号を出力する。比較器ｑの出力は、レーザダイオ
ード駆動回路Ａに供給するバイアス電流を制御するトラ
ンジスタＱ３　のベースに印加されている。

【００２７】以上のように構成された光出力波形自動調
整回路は、以下のように動作する。尚、図２は、図１に
示した回路の動作を説明するための信号波形図である。

【００２８】図２（ａ）　に示すように、フォトダイオ
ードＰＤは、受光した出力光信号の信号波形に対応した
モニタ電流を出力する。このモニタ電流を入力された反
転増幅器ｍは、図２（ｂ）　に示すように、モニタ電流
を反転した信号波形を出力する。続いて、分圧器ｎは、
図２（ｃ）　に示すように、入力された逆相モニタ信号
の信号振幅を１／２にする。更に、ピークホールドｐは
、図２（ｃ）　に併せて示すように、逆相モニタ信号の
１／２の信号のピークを抽出し、それを比較器ｑの正相
入力に入力する。

【００２９】一方、ボルテージフォロワ回路ｒは、フォ
トダイオードＰＤと抵抗Ｒ６　との接続点に、その入力
を接続されている。従って、ボルテージフォロワ回路ｒ
には、フォトダイオードＰＤの発生する光出力平均値の
変化に対応した電圧信号が印加される。ボルテージフォ
ロワ回路ｒの出力は、抵抗Ｒ３　により調整された適当
なレベルで比較器ｑの逆相入力に入力される。

【００３０】比較器ｑは、その正相入力に、反転モニタ
信号のピークの１／２のレベルを入力されている。また
、その逆相入力には、モニタ信号の平均値に対応するレ
ベルが入力されている。そして、両者の差分に対応して
それを打ち消すような制御信号を出力する。即ち、出力
平均値と１／２ピークとが常に一致するようなバイアス
電流が供給されるように、トランジスタＱ３　のベース
に印加する電圧を変化する。

【００３１】図３は、上述のようにして調整されたバイ
アス電流を供給されるレーザダイオード駆動回路Ａの動
作を説明する図である。

【００３２】同図に示すように、光出力波形自動調整回
路から供給されるバイアス電流は、光信号出力のピーク
値の１／２と出力平均値とが一致するようなバイアス電
流であり、このとき、バイアス電流はレーザダイオード
ＬＤの閾値と一致する。従って、レーザダイオードＬＤ
から出力される光信号は波形歪が極限まで低減されてお
り、消光比を充分に確保することができる。

【００３３】図４は、上述のように構成された本発明に
係る光出力波形自動調整回路を備えた光送信回路の動作
を確認するためのシステムの構成を示す図である。

【００３４】図４（ａ）　に示すように、このシステム
は、信号発生装置４０により発生された電気信号を本発
明に係る光送信回路４２に供給するように構成されてい
る。また、この光送信回路４２の発生した光信号は、光
ファイバ４３を介して光／電気信号変換器４４に入力さ
れ、光／電気信号変換器４４の出力する電気信号の信号
波形および信号レベルは、オシロスコープ４５によって
監視することができる。

【００３５】図１に示した構成を有する発光素子駆動回
路および光出力波形自動調整回路を作製して、図４（ａ
）　に示すようなシステムによってその動作を観察した
ところ、図４（ｂ）　に示すような信号波形が観測され
た。即ち、この出力信号波形から、レーザダイオード駆
動回路には適切なバイアス電流が供給されており、出力
される光信号波形に波形歪が生じていないことが確認さ
れた。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光出
力波形自動調整回路は、出力する光信号に波形歪が生じ
ないような適切なバイアス電流を、レーザダイオード駆
動回路に自動的に供給することができる。従って、この
回路を使用することにより、レーザダイオード駆動回路
毎に供給するバイアス電流を調整する必要がなくなり、
光送信器等の製造コストを著しく低減することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光出力波形自動調整回路を含むレ
ーザダイオード駆動回路の具体的な構成例を示す回路図
である。

【図２】図１に示した回路の部分的な動作を説明するた
めの波形図である。

【図３】図１に示した回路の動作を説明するためのグラ
フである。

【図４】図１に示した回路の動作を確認するために使用
したシステムの構成例を示す図である。

【図５】レーザダイオード駆動回路の基本的な構成を示
す図である。

【図６】図５に示すレーザダイオード駆動回路に接続す
ることができる光出力補償回路の構成例を示す図である
。

【符号の説明】

Ｃ１　、Ｃ２　　　　　コンデンサ、 ＩＣ１　〜ＩＣ４　、ＩＣ１０　　　　オペアンプ、Ｌ
Ｄ　　　　レーザダイオード、 ＰＤ　　　　フォトダイオード、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザダイオード駆動回路により駆動され
   て光信号を発生するレーザダイオードの出力光信号の波
   形歪が少なくなるような電流量のバイアス電流を、前記
   レーザダイオード駆動回路をバイパスして、該レーザダ
   イオードに供給する光出力波形自動調整回路であって、
   前記バイアス電流の電流量を制御するバイアス電流源ト
   ランジスタと、前記レーザダイオードの出力を受けてモ
   ニタ電流を出力するフォトダイオードと、前記モニタ電
   流の平均値に対応した電圧信号を抽出する積分器と、前
   記モニタ電流のピーク値に対応した電圧信号を抽出する
   ピークホールド回路と、前記ピークホールド回路の出力
   値の１／２が前記積分器の出力値と一致するように、前
   記バイアス電流源トランジスタのベースに印加する制御
   電圧を発生する制御回路とを備えることを特徴とする光
   出力波形自動調整回路。