JPH0531111B2 - - Google Patents

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JPH0531111B2
JPH0531111B2 JP61051680A JP5168086A JPH0531111B2 JP H0531111 B2 JPH0531111 B2 JP H0531111B2 JP 61051680 A JP61051680 A JP 61051680A JP 5168086 A JP5168086 A JP 5168086A JP H0531111 B2 JPH0531111 B2 JP H0531111B2
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output
light
light emitting
voltage
semiconductor light
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Japanese (ja)
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Katsuhiko Yamanaka
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被測定の電圧或いは磁界等アナログ
の被測定量に応じて変調された光の強度を測定す
ることにより、被測定量を計測するようにした光
計測装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention measures a measured quantity by measuring the intensity of light modulated according to an analog measured quantity such as a measured voltage or a magnetic field. The present invention relates to an optical measurement device configured to do the following.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は従来のこの種の光計測装置の一例の接
続図である。図において、APCはオート・パワ
ー・コントロール回路、AGCはオート・ゲイ
ン・コントロール回路、FIは光フアイバー、S
は電圧(又は磁界)センサーで、このセンサーは
光フアイバーFIの途中に設けられている。セン
サーSには交流の被測定電圧Vxが加えられる。
光フアイバーFIには光コネクタCN1,CN2が設け
られている。
FIG. 4 is a connection diagram of an example of a conventional optical measuring device of this type. In the figure, APC is an auto power control circuit, AGC is an auto gain control circuit, FI is an optical fiber, and S
is a voltage (or magnetic field) sensor, and this sensor is installed in the middle of the optical fiber FI. An alternating voltage to be measured Vx is applied to the sensor S.
Optical fiber FI is provided with optical connectors CN 1 and CN 2 .

オート・パワー・コントロール回路APCにお
いては、レーザダイオード或いは発光ダイオード
のような半導体受光素子Ldの発光量の一部を後
方モニタ用のフオト・ダイオードPdに照射させ
て光電流Ipを検出抵抗R1に供給し、その電圧降
下R1・Ipと基準電圧ES1とを増幅器A1において比
較して発光素子Ldに流れる電流ILdを増減させ、
Ipが一定になるように制御している。この場合、
発光素子Ldの光出力P1はモニタ用フオト・ダイ
オードPdの光電流Ipに比例するので、光出力P1
は一定値に保たれることになる。この光出力P1
は光コネクタCN1、光フアイバーFI、電圧センサ
ーS、光コネクタCN2を経由してオート・ゲイ
ン・コントロール回路AGCにおけるアバランシ
エ・フオト・ダイオードAPdに入力される。発
光素子Ldの光出力P1は電圧センサーSにおいて
アナログの被測定電圧Vxによつて変調を受け、
その結果Ldからの光は第5図の実線のように変
化する。従つて、APdの入力光P2を測定すれば、
Vxの値を測定することができる。
In the auto power control circuit APC, a part of the light emitted by a semiconductor light receiving element Ld such as a laser diode or a light emitting diode is irradiated onto a photo diode Pd for rear monitoring, and a photocurrent Ip is sent to a detection resistor R1. and compares the voltage drop R 1 ·Ip with the reference voltage ES 1 in the amplifier A 1 to increase or decrease the current ILd flowing through the light emitting element Ld,
Ip is controlled to be constant. in this case,
Since the optical output P 1 of the light emitting element Ld is proportional to the photocurrent Ip of the monitor photo diode Pd, the optical output P 1
will be kept at a constant value. This light output P 1
is input to the avalanche photo diode APd in the auto gain control circuit AGC via the optical connector CN 1 , optical fiber FI, voltage sensor S, and optical connector CN 2 . The light output P1 of the light emitting element Ld is modulated by the analog voltage to be measured Vx in the voltage sensor S,
As a result, the light from Ld changes as shown by the solid line in FIG. Therefore, if we measure the input light P 2 of APd,
The value of Vx can be measured.

ところで、この構成の装置においては光コネク
タCN1,CN2の再現性の悪さ、フアイバーFIが受
ける機械的歪み、あるいは電圧センサーSの光学
的不安定さ等により、APdへの入力光P2は第5
図の点線で示すごとく一定の比率で変動する。こ
の変動は次のようにしてオート・ゲイン・コント
ロール回路AGCにおいて補償される。
By the way, in a device with this configuration, the input light P 2 to APd is Fifth
As shown by the dotted line in the figure, it fluctuates at a constant rate. This variation is compensated for in the auto gain control circuit AGC as follows.

即ち、APdへの入力光P2はこのAPdにより電
流Iaに変調されて検出抵抗R2に電圧降下R2・Ia
を生じさせる。この電圧降下はローパス・フイル
タLPFを通してその直流成分(R2・Iaの平均値
R2・)と基準電圧ES2とが比較され、その差の
電圧は増幅器A2で増幅される。その増幅出力は
APdのカソードに印加されてAPdの増倍率Mを
変化させ、R2・がES2とほぼ等しくなるように
フイードバツク制御が働く。このように、光コネ
クタCN1,CN2等で光量が変動してもAPdの増倍
率Mを変化させることによつて、R2・は一定
の値に制御される。
In other words, the input light P 2 to APd is modulated by this APd into a current Ia, and a voltage drop R 2・Ia occurs across the detection resistor R 2 .
cause This voltage drop passes through the low-pass filter LPF and its DC component (the average value of R 2 Ia
R2 .) and the reference voltage ES2 are compared, and the difference voltage is amplified by the amplifier A2 . Its amplified output is
Feedback control is applied to the cathode of APd to change the multiplication factor M of APd so that R 2 · becomes approximately equal to ES 2 . In this way, even if the amount of light changes at the optical connectors CN 1 , CN 2 , etc., R 2 · can be controlled to a constant value by changing the multiplication factor M of APd.

一方、R2・Iaの直流成分R2・はコンデンサ
Ccによつてカツトされ、増幅器A3で増幅されて
出力電圧Voutとして出力端子OUTより取出され
る。電圧センサーSは第5図のグラフにおける
Vx=0の付近では (ΔP22)∝Vx …(1) (∵ΔP2はP2の変化分、2はP2の直流成分) となつている。
On the other hand, the DC component R 2 of R 2 Ia is a capacitor
Cc, amplified by amplifier A3 , and taken out from output terminal OUT as output voltage Vout. The voltage sensor S is
In the vicinity of Vx=0, (ΔP 2 / 2 )∝Vx (1) (∵ΔP 2 is the change in P 2 , 2 is the DC component of P 2 ).

上記第(1)式は次のことを意味している。即ち、
電圧センサーSに入力された光パワーが一定の場
合、被測定電圧Vxの値が例えば0Vから0.1Vに変
化したとき、電圧センサーSの光出力のパワーが
例えば1mWから1.1mWに増加したとすると、P2
の変化分ΔP2は0.1mWということになる。同様
に、被測定電圧Vxが0Vから0.2Vに変化したと
き、電圧センサーSの光出力のパワーが例えば
1mWから1.2mWに増加したとすると、P2の変化
分ΔP2は0.2mWとなる。つまり、第5図のVx=
0の付近ではほぼ直線と見做せるので、ΔP2の変
化は被測定電圧Vxに比例することになる。
The above formula (1) means the following. That is,
If the optical power input to the voltage sensor S is constant, and the value of the voltage to be measured Vx changes from, for example, 0V to 0.1V, the power of the optical output of the voltage sensor S increases from, for example, 1mW to 1.1mW. , P2
The change in ΔP 2 is 0.1 mW. Similarly, when the voltage to be measured Vx changes from 0V to 0.2V, the power of the optical output of the voltage sensor S changes, for example.
If the power increases from 1 mW to 1.2 mW, the change in P 2 ΔP 2 will be 0.2 mW. In other words, Vx in Figure 5 =
Since it can be regarded as almost a straight line near 0, the change in ΔP 2 is proportional to the voltage to be measured Vx.

次に、光コネクタCN1,CN2などの接続が完全
ではなく、第5図の実線から点線の様に全体に
APdへの入力光P2が減光したような場合、被測
定電圧Vxが0Vのとき、例えばP2が70%に減少し
たとすると、Vxが0.1VのときP2も同じ70%に減
少するので、(ΔP2/P2)の値は変化しない。従
つて、(1)式は(ΔP22)の値が常に被測定電圧
Vxの値のみによつて決り、その関係は上記のよ
うに第5図のVx=0付近では比例関係になると
いうことを意味している。
Next, the connection of optical connectors CN 1 , CN 2 , etc. is not complete, and the connection is not complete as shown from the solid line to the dotted line in Figure 5.
If the input light P 2 to APd is reduced, for example, if P 2 decreases to 70% when the measured voltage Vx is 0V, then when Vx is 0.1V, P 2 also decreases to the same 70%. Therefore, the value of (ΔP 2 /P 2 ) does not change. Therefore, in equation (1), the value of (ΔP 2 / 2 ) is always the measured voltage.
This means that it is determined only by the value of Vx, and the relationship becomes a proportional relationship near Vx=0 in FIG. 5, as described above.

一方、APdの光電流IaはこのAPdの入力光P2
に比例するので、 (ΔIa/)=(ΔP22) …(2) (ΔIaはIaの変化分) である。VoutはR2・ΔIaを増幅器A3において増
幅したものであるから、 Vout∝R2・ΔIa …(3) (1),(2),(3)式より Vout∝R2・・(ΔP22) ∝R2・・Vx …(4) となる。上述のようにR2・は光量が変化して
も常に一定であるので、(4)式で示される出力電圧
Voutは光量変動の影響を受けず、被測定電圧Vx
に比例したものとなる。
On the other hand, the photocurrent Ia of APd is the input light P 2 of this APd
Since it is proportional to, (ΔIa/)=(ΔP 2 / 2 )...(2) (ΔIa is the change in Ia). Since Vout is R 2 · ΔIa amplified by amplifier A 3 , Vout∝R 2 · ΔIa ... (3) From equations (1), (2), and (3), Vout∝R 2 · (ΔP 2 / 2 ) ∝R 2 ...Vx...(4). As mentioned above, R 2 is always constant even if the light intensity changes, so the output voltage shown by equation (4)
Vout is not affected by light intensity fluctuations, and the measured voltage Vx
It will be proportional to.

この様な構成の光計測装置は前記のように公知
のものであるが、光フアイバーによるアナログ情
報の伝達手段として上述のように2重の制御回
路、つまりAPC回路とAGC回路をその構成要素
として持つていた。その必然性は発光素子Ldの
事情によるものである。即ち、発光素子Ldとし
て最大電流及び最大発光出力が規定されており、
最大発光出力以内の出力で発光させていても寿命
を考慮して出力を極力小さくすることが望まれ
る。しかし、レーザ・ダイオード自信のノイズを
含む系全体のノイズに比べ、信号の大きさを極力
大きな値にするためには極力大きな光出力で発光
させることが望まれる。その為、レーザ・ダイオ
ードLdの出力は最適な一定の値に制御するのが
自然であつた。一方、半導体発光素子Ldが発光
ダイオードの場合にはそもそも光出力の値が小さ
く、また発光面積もレーザ・ダイオードに比べて
大きいので、光フアイバーの細いコアのなかには
発光出力のうちの極く僅かな量しか入射しない。
その為、発光ダイオード自信のノイズは小さい
が、系全体のS/N比を良くする為に発光出力は
極力大きな一定の値である必要があつた。
The optical measurement device having such a configuration is known as described above, but as a means of transmitting analog information using optical fiber, it uses a dual control circuit, that is, an APC circuit and an AGC circuit, as its constituent elements. I had it. This necessity is due to the circumstances of the light emitting element Ld. That is, the maximum current and maximum light emission output are specified for the light emitting element Ld,
Even if the light is emitted at an output within the maximum light output, it is desirable to reduce the output as much as possible in consideration of the lifetime. However, in order to make the signal as large as possible compared to the noise of the entire system including the noise of the laser diode itself, it is desirable to emit light with as large an optical output as possible. Therefore, it was natural to control the output of the laser diode Ld to an optimal constant value. On the other hand, if the semiconductor light emitting device Ld is a light emitting diode, the light output value is small to begin with, and the light emitting area is also larger than that of a laser diode. only a certain amount is incident.
Therefore, although the noise of the light emitting diode itself is small, in order to improve the S/N ratio of the entire system, the light emitting output needs to be as large as possible and at a constant value.

半導体発光素子Ldの発光出力を以上の理由で
一定に制御してしまうと、前記の様に光コネクタ
CN1,CN2や光フアイバーFI或いは電圧センサー
S等による光量の変化分だけ光出力P2は変化し
てしまう。これを補償するために第4図装置にお
いてはアバランシエ・フオト・ダイオードAPd
を含むAGC回路を用いる必要があり、その為全
体構成が複雑になる問題点があつた。なお、第4
図の回路においてはAPC回路があるので、系の
動作中に光コネクタCN1,CN2が外れてしまつた
ような場合にも半導体発光素子Ldは一定の光量
を発光し続けるので破損の心配がない特徴があ
る。
If the light emitting output of the semiconductor light emitting device Ld is controlled constant for the above reasons, the optical connector
The optical output P 2 changes by the amount of change in the amount of light caused by CN 1 and CN 2 , the optical fiber FI, the voltage sensor S, and the like. To compensate for this, an avalanche photo diode APd is used in the device shown in Figure 4.
It was necessary to use an AGC circuit including an AGC circuit, which caused the problem that the overall configuration became complicated. In addition, the fourth
The circuit shown in the figure has an APC circuit, so even if optical connectors CN 1 and CN 2 become disconnected while the system is operating, the semiconductor light emitting device Ld will continue to emit a constant amount of light, so there is no risk of damage. There are some features that don't exist.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明は上記のような問題点を解決するために
なされたもので、APC回路における後方モニタ
用のフオト・ダイオードPd或いは光の変動によ
る感度変動を補償するためのAGC回路における
アバランシエ・フオト・ダイオードAPd等を必
要としない全体構成が簡略化された光計測装置を
提供することを目的としたものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes a photo diode Pd for rear monitoring in an APC circuit or an avalanche photo diode Pd in an AGC circuit to compensate for sensitivity fluctuations due to fluctuations in light. The purpose of this invention is to provide an optical measurement device with a simplified overall configuration that does not require APd or the like.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は上記の目的を達成するために、半導体
発光素子の発光出力を光フアイバーを通してアナ
ログの被測定量に応じて変調を受ける光変調素子
に入力すると共に、この光変調素子の被変調出力
光を光フアイバーを介して半導体受光素子に入力
し、この半導体受光素子の出力電流を検出する検
出抵抗による電圧降下をローパス・フイルターを
介して基準電圧と比較してその差の出力を前記半
導体受光素子に与えることにより、前記電圧降下
が一定値になるように制御するようにしたオー
ト・パワー・コントロール回路を具備し、前記電
圧降下を直流成分カツト用のローパス・フイルタ
ーを介して出力として取出すように構成したもの
である。以下、実施例について説明する。
In order to achieve the above object, the present invention inputs the light emission output of a semiconductor light emitting element through an optical fiber to an optical modulation element that undergoes modulation according to an analog measured quantity, and the modulated output light of this optical modulation element is input to the semiconductor photodetector through an optical fiber, the voltage drop caused by the detection resistor that detects the output current of the semiconductor photodetector is compared with a reference voltage via a low-pass filter, and the output of the difference is outputted to the semiconductor photodetector. The automatic power control circuit is equipped with an auto power control circuit that controls the voltage drop to a constant value by applying the voltage drop to It is composed of Examples will be described below.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明に係わる光計測装置の一実施例
の回路図である。図において、Ldはレーザ・ダ
イオード或いは発光ダイオードのような半導体発
光素子、Aは増幅器である。発光素子Ldのカソ
ードは抵抗素子R3を介して増幅器Aの出力端に
接続されている。Dはフオト・ダイオードのよう
な受光素子である。ここで、第4図の回路で使用
したアバランシエ・フオトダイオードAPdは、
周知のようにその逆バイアス時における降伏電圧
(破壊電圧に相当し、これをVbrとする)に近い
電圧を印加した状態で光を入力させ、電子の雪崩
(アバランシエ)を起こさせて光電子を倍増させ、
大きな出力電流を得るものである。このときの光
電子を倍増する倍増率Mを例えばM=50で使用す
るには、アバランシエ・フオトダイオードAPd
にその降伏電圧Vbrの約0.93倍の逆バイアスを加
えて使用する。このVbrはは普通100V〜200Vで、
このような高電圧を例えばVbrの約0.93倍という
微妙な制御をするには複雑な回路と高度の技術を
必要とする。また、Vbr自体も温度により変動す
るので、それを避ける対策も必要とする。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of an optical measuring device according to the present invention. In the figure, Ld is a semiconductor light emitting device such as a laser diode or a light emitting diode, and A is an amplifier. The cathode of the light emitting element Ld is connected to the output terminal of the amplifier A via the resistive element R3 . D is a light receiving element such as a photo diode. Here, the avalanche photodiode APd used in the circuit of Figure 4 is:
As is well known, light is input while applying a voltage close to the breakdown voltage (corresponding to the breakdown voltage, which is referred to as Vbr) at the time of reverse bias, causing an avalanche of electrons and doubling the photoelectrons. let me,
This provides a large output current. In order to use the multiplication factor M for doubling the photoelectrons at this time, for example, M = 50, an avalanche photodiode APd
and apply a reverse bias of about 0.93 times its breakdown voltage Vbr. This Vbr is normally 100V to 200V,
Delicate control of such a high voltage, for example about 0.93 times Vbr, requires complex circuitry and advanced technology. Furthermore, since Vbr itself fluctuates depending on the temperature, measures to avoid this are also required.

これに対して、アバランシエ効果を使用しない
第1図の回路で用いられるフオト・ダイオード、
例えばピン・フオト・ダイオードのような受光素
子Dでは、逆バイアスを10V程度の低い、しかも
一定の直流電圧を加えておきさえすれば良いの
で、回路が簡単で容易に使用する事ができるもの
である。このダイオードDのカソードにはバイア
ス用の電源Vbが接続され、アノードは抵抗R2
介して共通電位点に接続されると共に、直流成分
カツト用のコンデンサCcと演算増幅器A3の直列
回路を介して出力端子OUTに接続され、更にロ
ーパス・フイルタLPFを介して増幅器Aの(+)
入力端子に接続されている。増幅器Aの(−)入
力端子には基準電圧ES1が接続されている。Dm
はダイオード、Vmは電源で、ダイオードDmの
カソードは増幅器Aと抵抗素子R3との接続点に
接続されている。FIはフアイバー、Sは電圧セ
ンサー(又は磁界センサー)で、このセンサーは
第4図と同様に光フアイバーFIの途中に設けら
れ、被測定の交流電圧Vxが加えられる。
In contrast, the photo diode used in the circuit of Figure 1, which does not use the avalanche effect,
For example, in the case of a photodetector D such as a pin photo diode, it is only necessary to apply a constant DC voltage with a low reverse bias of about 10V, so the circuit is simple and easy to use. be. The bias power supply Vb is connected to the cathode of this diode D, and the anode is connected to a common potential point through a resistor R2 , and through a series circuit of a DC component cutting capacitor Cc and an operational amplifier A3 . is connected to the output terminal OUT, and further connected to the (+) of amplifier A via a low-pass filter LPF.
connected to the input terminal. A reference voltage ES 1 is connected to the (-) input terminal of the amplifier A. Dm
is a diode, Vm is a power supply, and the cathode of diode Dm is connected to the connection point between amplifier A and resistive element R3 . FI is a fiber, S is a voltage sensor (or magnetic field sensor), and this sensor is provided in the middle of the optical fiber FI as in FIG. 4, and the AC voltage Vx to be measured is applied.

CN1,CN2は光フアイバーFIに設けた光コネク
タである。光フアイバーFIの一端は半導体発光
素子Ldに対向し、他端は半導体受光素子Dに対
向している。この様な構成の装置の動作について
説明すると次のようになる。
CN 1 and CN 2 are optical connectors installed on the optical fiber FI. One end of the optical fiber FI faces the semiconductor light emitting element Ld, and the other end faces the semiconductor light receiving element D. The operation of the device having such a configuration will be explained as follows.

増幅器Aの出力により半導体発光素子Ldには
抵抗R3を介して電流ILdが流れ、その電流ILdに
応じた発光素子Ldの発光出力P1は光コネクタ
CN1、フアイバーFI、電圧センサーS、光コネク
タCN2を経由して受光素子Dに入力される。
A current ILd flows through the semiconductor light emitting device Ld via the resistor R3 due to the output of the amplifier A, and the light emitting output P1 of the light emitting device Ld corresponding to the current ILd is output to the optical connector.
The signal is input to the light receiving element D via CN 1 , fiber FI, voltage sensor S, and optical connector CN 2 .

第4図で説明した如く発光素子Ldの光出力P1
は電圧センサーSにおいて交流の被測定電圧Vx
によつて変調を受け、その結果Ldからの光は第
5図の実線のように変化する。従つて、受光素子
Dの入力光P2を測定すればVxの値を測定するこ
とができる。
As explained in Fig. 4, the light output P 1 of the light emitting element Ld
is the AC measured voltage Vx at the voltage sensor S
As a result, the light from Ld changes as shown by the solid line in FIG. Therefore, by measuring the input light P2 of the light receiving element D, the value of Vx can be measured.

受光素子Dへの入力光P2はこの素子Dにおい
て光電流Iaに変換され、検出用抵抗R2に電圧降
下R2・Iaを生じさせる。この電圧降下はローパ
ス・フイルターLPFに加えられ、その直流分が
取出される。この直流成分は増幅器Aに加えられ
て基準電圧ES1と比較され、発光素子Ldに流れる
電流ILdを増、減させ、その結果検出抵抗R2に生
じる電圧降下R2・Iaの平均値が一定になるよう
に制御される。この電圧降下R2・I2はコンデンサ
Ccに加えられてその直流成分がカツトされ、交
流分が増幅器Aで増幅されて出力端子OUTより
Voutとして取出される。
Input light P 2 to the light-receiving element D is converted into a photocurrent Ia in this element D, causing a voltage drop R 2 ·Ia in the detection resistor R 2 . This voltage drop is applied to a low pass filter LPF, and its DC component is extracted. This DC component is applied to the amplifier A and compared with the reference voltage ES1 , increasing or decreasing the current ILd flowing through the light emitting element Ld, and as a result, the average value of the voltage drop R2 ·Ia generated across the detection resistor R2 remains constant. controlled so that This voltage drop R 2・I 2 is the capacitor
Cc, its DC component is cut, and the AC component is amplified by amplifier A and sent from the output terminal OUT.
Extracted as Vout.

このような構成の本発明においては、光コネク
タCN1,CN2、電圧センサーS、或いは光フアイ
バーFIのいずれかが変化し、第5図の点線のよ
うに光の減衰があつたとしても、受光素子Dの入
力光に比例する光電流Iaの検出抵抗R2の電圧降
下R2・Iaの平均値R2・が一定になるように系
は制御しているので、第4図の従来例の場合と全
く同様に(1)〜(4)式が成立する。その結果、光コネ
クタCN1,CN2の結合度、電圧センサーS或いは
光フアイバーFIの減衰量の変化の影響を受けず
にVxを正確に測定することが出来る。
In the present invention having such a configuration, even if any of the optical connectors CN 1 , CN 2 , the voltage sensor S, or the optical fiber FI changes and the light is attenuated as shown by the dotted line in FIG. The system is controlled so that the voltage drop across the detection resistor R2 of the photocurrent Ia, which is proportional to the input light of the photodetector D, is constant.The conventional example shown in Fig . 4 Equations (1) to (4) hold exactly as in the case of . As a result, Vx can be accurately measured without being affected by changes in the degree of coupling between the optical connectors CN 1 and CN 2 or the attenuation of the voltage sensor S or the optical fiber FI.

なお、第1図の回路において系の動作中に光コ
ネクタCN1,CN2が外れた場合には、受光素子D
の入力光はゼロになるので発光素子Ldが大電流
になるように働き、その結果この発光素子Ldを
破損させる恐がある。本発明ではこのような場合
にも発光素子Ldの寿命を縮めないようにするた
めに光出力P2に対応する電流以上にILdが大きく
ならないような電流制限回路が設けられている。
抵抗素子R3とダイオードDm及び電源Vmからな
る回路がそれである。この回路は発光素子Ldの
出力ILdが大きくなると、その電圧降下R3・ILd
によりダイオードDmに電流が流れるように動作
する。その結果、電流ILdは所定値以上には大き
くならず、発光素子Ldが破壊したり、寿命を縮
める事はなくなる。
In addition, in the circuit shown in Fig. 1, if optical connectors CN 1 and CN 2 are disconnected while the system is operating, the light receiving element D
Since the input light becomes zero, the light emitting element Ld operates to generate a large current, which may damage the light emitting element Ld. In the present invention, in order to prevent the life of the light emitting element Ld from being shortened even in such a case, a current limiting circuit is provided to prevent ILd from becoming larger than the current corresponding to the optical output P2 .
This is a circuit consisting of a resistive element R3 , a diode Dm, and a power supply Vm. In this circuit, when the output ILd of the light emitting element Ld increases, the voltage drop R 3・ILd
This causes current to flow through the diode Dm. As a result, the current ILd does not increase beyond a predetermined value, and the light emitting element Ld will not be destroyed or its life will be shortened.

第2図及び第3図は夫々本発明装置の他の実施
例である。第2図の回路は第1図の回路における
受光素子Dの光電流Iaの検出用抵抗R2に増幅器
A4を組み合わせて光電流Iaを増幅器の出力電圧
として取出したものである。第3図の回路はロー
パス・フイルターLPFと増幅器Aとを一体に組
み合わせたもので、この出力は増幅器A5に加え
られてその出力電流が発光素子Ldに給電される。
このような第2図及び第3図装置は、いずれも基
本的な動作は第1図と全く同じである。
FIGS. 2 and 3 show other embodiments of the apparatus of the present invention, respectively. The circuit shown in Figure 2 uses an amplifier to detect the photocurrent Ia of the photodetector D in the circuit shown in Figure 1.
The photocurrent Ia is obtained by combining A4 as the output voltage of the amplifier. The circuit shown in FIG. 3 is a combination of a low pass filter LPF and an amplifier A, the output of which is applied to the amplifier A5 and its output current is fed to the light emitting element Ld.
The basic operations of the apparatuses shown in FIGS. 2 and 3 are exactly the same as those shown in FIG. 1.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

第4図に示す従来装置においては、前記したよ
うに後方モニタ用ダイオードPdを含むオートパ
ワー・コントロール回路APCにより発光素子Ld
の出力P1を一定値に制御するようにしているた
め、感度変動を及ぼす。そのため、アバランシ
エ・フオト・ダイオードのような特殊なダイオー
ドを含むオート・ゲイン・コントロール回路を用
いてその感度変動を補償するようにしていた。そ
のため、全体構成が複雑になる。これに対して、
本発明においては光フアイバー、光変調素子等を
含む系全体を通つた光量を検出し、その光量が一
定値になるように制御するように構成したので、
従来装置において必須の構成要件としていた後方
モニタ用ダイオードが不要となり、また受光素子
としてゲイン・コントロール機能を持つアバラン
シエ・フオト・ダイオードも不必要となつて受光
素子の選択が自由になる等、全体構成の簡略化さ
れた光計測装置を得ることができる。更に、本発
明においては抵抗素子R3とダイオードDm及び直
流電源Vmよりなる電流制限回路を設けているの
で、コネクタCN1,CN2が外れたような場合には
その電流制限回路の作用により、発光素子Ldに
流れる電流ILdは所定値以上には大きくならず、
発光素子Ldが破壊したり、寿命を縮める事のな
い光計測装置を得ることができる。
In the conventional device shown in Fig. 4, as described above, the light emitting element Ld is controlled by the auto power control circuit APC including the rear monitor diode Pd.
Since the output P 1 of the sensor is controlled to a constant value, sensitivity fluctuations occur. Therefore, an auto gain control circuit containing a special diode such as an avalanche photo diode was used to compensate for the sensitivity variation. Therefore, the overall configuration becomes complicated. On the contrary,
In the present invention, the amount of light passing through the entire system including the optical fiber, the light modulation element, etc. is detected, and the amount of light is controlled to be a constant value.
The overall configuration eliminates the need for a rear monitor diode, which was an essential component in conventional equipment, and also eliminates the need for an avalanche photo diode with a gain control function as a light receiving element, allowing freedom in selecting the light receiving element. A simplified optical measurement device can be obtained. Furthermore, in the present invention, a current limiting circuit consisting of a resistive element R 3 , a diode Dm, and a DC power source Vm is provided, so if the connectors CN 1 and CN 2 become disconnected, the action of the current limiting circuit will The current ILd flowing through the light emitting element Ld does not increase beyond a predetermined value,
It is possible to obtain an optical measurement device in which the light emitting element Ld is not destroyed or its life is not shortened.

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

第1図乃至第3図は夫々本発明に係わる光計測
装置の実施例の接続図、第4図は従来装置の接続
図、第5図はこの種の光計測装置の出力特性を説
明するための図である。 Ld……半導体発光素子、D……半導体受光素
子、R2……検出抵抗、LPF……ローパス・フイ
ルター、S……電圧センサー、FI……フアイバ
ー、ES1……基準電圧素子、Cc……直流分カツト
用コンデンサ。
1 to 3 are connection diagrams of embodiments of the optical measurement device according to the present invention, FIG. 4 is a connection diagram of a conventional device, and FIG. 5 is for explaining the output characteristics of this type of optical measurement device. This is a diagram. Ld...Semiconductor light emitting element, D...Semiconductor light receiving element, R2 ...Detection resistor, LPF...Low pass filter, S...Voltage sensor, FI...Fiber, ES 1 ...Reference voltage element, Cc... Capacitor for DC cut.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 カソードが抵抗素子R3の一端に接続された
半導体発光素子Ldと、アノードが直流電源の負
側に接続されカソードが前記抵抗素子R3の他端
に接続されたダイオードDmよりなる電流制限回
路を有し、前記半導体発光素子Ldの発光出力を
その途中にコネクタCN1が設けられた光フアイバ
FIを通してアナログの被測定量に応じて変調を
受ける光変調素子Sに入力すると共に、この光変
調素子Sの被変調出力光をコネクタCN2が設けら
れた光フアイバFIを介して半導体受光素子Dに
入力し、この半導体受光素子Dの出力電流を検出
する検出抵抗R2による電圧降下をローパス・フ
イルタLPFを介してその出力端子が前記抵抗素
子R3とダイオードDmの接続点に接続された増幅
器Aにより基準電圧ES1と比較してその差の出力
を前記半導体受光素子Ldに与えることにより、
前記電圧降下が一定値になるように制御するよう
にしたオート・パワー・コントロール回路を具備
し、前記電圧降下を直流成分カツト用のコンデン
サCcを介して出力Vputとして取出すようにした光
計測装置。
1. A current limiting circuit consisting of a semiconductor light emitting element Ld whose cathode is connected to one end of the resistive element R3 , and a diode Dm whose anode is connected to the negative side of the DC power supply and whose cathode is connected to the other end of the resistive element R3 . and connects the light emission output of the semiconductor light emitting device Ld to an optical fiber having a connector CN 1 in the middle.
The light is input to a light modulation element S that undergoes modulation according to the analog measured quantity through the FI, and the modulated output light of the light modulation element S is sent to a semiconductor light receiving element D via an optical fiber FI provided with a connector CN2 . The voltage drop caused by the detection resistor R2 which detects the output current of the semiconductor light receiving element D is passed through a low pass filter LPF to an amplifier A whose output terminal is connected to the connection point of the resistor R3 and the diode Dm. By comparing with the reference voltage ES 1 and giving the output of the difference to the semiconductor light receiving element Ld,
An optical measurement device equipped with an auto power control circuit that controls the voltage drop to a constant value, and extracts the voltage drop as an output Vput via a capacitor Cc for cutting off a DC component. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5834367A (en) * 1981-08-25 1983-02-28 Yokogawa Hokushin Electric Corp Light applied measuring instrument

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5834367A (en) * 1981-08-25 1983-02-28 Yokogawa Hokushin Electric Corp Light applied measuring instrument

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