JPH05327023A - Optical transmission device - Google Patents

Optical transmission device

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JPH05327023A
JPH05327023A JP12309592A JP12309592A JPH05327023A JP H05327023 A JPH05327023 A JP H05327023A JP 12309592 A JP12309592 A JP 12309592A JP 12309592 A JP12309592 A JP 12309592A JP H05327023 A JPH05327023 A JP H05327023A
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JP
Japan
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current
voltage
receiving element
light receiving
light
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Application number
JP12309592A
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Japanese (ja)
Inventor
Norio Kibukawa
典夫 癸生川
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH05327023A publication Critical patent/JPH05327023A/en
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Abstract

PURPOSE:To acquire a device with good APC characteristic without depending on a breakdown voltage of a photosensitive element by supplying bias to be supplied to the photosensitive element by a special purpose voltage supply and by providing a current absorbing circuit between a standard current supply and the photosensitive element. CONSTITUTION:This device is provided with a voltage supply 11 which applies a specified voltage, a light emitting element 3 which emits light by supply of a current, a photosensitive element 6 which generates a current by application of a voltage from the voltage supply 11 and by sensing output light of the light emitting element 3 and a standard current supply 4 which supplies a current To. It is further provided with a current absorbing circuit 12 which absorbs a current IF in proportion to a current IpD generated by the photosensitive element 6 from the current Io supplied from the standard current supply 4 and a current amplifier 5 which supplies a current IBIAS in proportion to a difference IBASE between the current Io from the standard current supply 4 and the current IF diverged by the current absorbing circuit 12 to the light emitting element 3. For example, a proper bias voltage not exceeding a breakdown voltage is supplied to the photosensitive element 6 by the voltage supply 11.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば、発光素子と
してレーザダイオード(以下LDと略す)または発光ダ
イオード(LED)を用い、その背面光を受光素子によ
り監視しAPC(Automatic Power Contorol) 制御を行
う光送信装置において、前記受光素子に供給する逆バイ
アス電圧設定の自由化に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses, for example, a laser diode (hereinafter abbreviated as LD) or a light emitting diode (LED) as a light emitting element, and monitors the back light thereof by a light receiving element to perform APC (Automatic Power Control) control. The present invention relates to liberalization of setting of reverse bias voltage to be supplied to the light receiving element in the optical transmitter.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は例えば昭和56年度電子通信学会
総合全国大会2246「キャリア検出回路付100Mb
/sレーザダイオード光送信器」に示された従来の光送
信装置を示す図であり、図において、1は送信データ入
力端子、2は変調器、3は発光素子としてのLD又はL
ED、4は基準電流源、5は例えば3個のトランジスタ
5a〜5cがダーリントン接続されている電流増幅器、
6は出力光検出用受光素子(PD)、7は電流平滑化用
コンデンサ、8は電源である。図3はLDの駆動電流対
光出力特性を示す図であり、図において21は室温にお
けるP−I特性、22は低温におけるP−I特性、23
は高温におけるP−I特性である。
2. Description of the Related Art FIG. 2 shows, for example, the nationwide conference 2 IEICE 2246 "100Mb with carrier detection circuit".
/ S laser diode optical transmitter "is a diagram illustrating a conventional optical transmitter, in which 1 is a transmission data input terminal, 2 is a modulator, and 3 is an LD or L as a light emitting element.
ED, 4 is a reference current source, 5 is a current amplifier in which, for example, three transistors 5a to 5c are Darlington connected,
Reference numeral 6 is a light receiving element (PD) for detecting output light, 7 is a current smoothing capacitor, and 8 is a power source. FIG. 3 is a diagram showing the drive current vs. optical output characteristics of the LD, in which 21 is the PI characteristic at room temperature, 22 is the PI characteristic at low temperature, and 23.
Is the PI characteristic at high temperature.

【0003】従来の光送信装置の動作について以下で説
明する。送信データ入力端子1に入力された送信データ
より、変調器2は送信データに対応した電流IOPを発生
しLD3に供給する。また送信データは基準電流源4に
も入力され、送信データのマーク率に比例した電流と一
定電流の和をとった電流を和電流IO として電流増幅器
5へ出力する。受光素子6には電流増幅器5内のトラン
ジスタ5a〜5cで生じるベース−エミッタ間電圧の和
(VBEa +VBEb +VBEc )が逆バイアスとして供給さ
れ、LD3の光出力の一部が入力され電流平滑化コンデ
ンサ7によりDC化された受光素子電流IPDが流れる。
8は電源でありここでは一例として負電源の場合につい
て示している。電流増幅器5には基準電流IO と受光素
子電流IPDの差電流IBASEが入力され、これが電流増幅
用トランジスタ5a〜5cにおいて一定倍率βだけ増幅
された後LD3にバイアス電流IBIASとして供給され
る。従って、LD3の光出力が大きくなると、受光素子
6に流れる電流が大きくなり、電流増幅器5の出力電流
が小さくなってLD3の光出力は低下する。LD3の光
出力が低下した場合は上記と逆の理由により、LD3の
光出力は増加する。以上の負帰還動作によりLD3の光
出力は一定値に保たれる。
The operation of the conventional optical transmitter will be described below. The modulator 2 generates a current I OP corresponding to the transmission data from the transmission data input to the transmission data input terminal 1 and supplies the current I OP to the LD 3. The transmission data is also input to the reference current source 4, and the sum of the current proportional to the mark ratio of the transmission data and the constant current is output to the current amplifier 5 as the sum current I O. To the light receiving element 6, the sum of the base-emitter voltages (V BEa + V BEb + V BEc ) generated in the transistors 5a to 5c in the current amplifier 5 is supplied as a reverse bias, and a part of the light output of the LD 3 is input to smooth the current. The light-receiving element current I PD converted into DC by the conversion capacitor 7 flows.
Reference numeral 8 denotes a power source, and here, a case of a negative power source is shown as an example. A difference current I BASE between the reference current I O and the light-receiving element current I PD is input to the current amplifier 5, which is amplified by the constant magnification β in the current amplification transistors 5a to 5c and then supplied to the LD 3 as the bias current I BIAS. It Therefore, when the light output of the LD3 increases, the current flowing through the light receiving element 6 increases, the output current of the current amplifier 5 decreases, and the light output of the LD3 decreases. When the light output of the LD3 decreases, the light output of the LD3 increases for the reason opposite to the above. The optical output of the LD 3 is maintained at a constant value by the above negative feedback operation.

【0004】ここでデジタル信号を伝送する際の光信号
のピーク値に着目すると、LD3の光出力のピーク値P
OUT は次式にて表される。
Focusing on the peak value of the optical signal when transmitting the digital signal, the peak value P of the optical output of the LD 3 is given.
OUT is expressed by the following equation.

【0005】[0005]

【数1】 [Equation 1]

【0006】但し、However,

【0007】[0007]

【数2】 [Equation 2]

【0008】[0008]

【数3】 [Equation 3]

【0009】数式中IBIASはLD3バイアス電流(電流
増幅器5の出力電流)、IOPは変調電流(変調器2出力
電流)、ITHはLD3閾値電流、βは電流増幅器5の増
幅率、IPDは受光素子6電流、IO は基準電流、mはデ
ィジタル信号のマーク率(0≦m≦1)、Lは光出力と
受光素子6電流変換効率、AはLD3の電流・光変換効
率、Dはパルス占有率である。
In the formula, I BIAS is the LD3 bias current (output current of the current amplifier 5), I OP is the modulation current (modulator 2 output current), I TH is the LD3 threshold current, β is the amplification factor of the current amplifier 5, I PD is the light receiving element 6 current, I O is the reference current, m is the digital signal mark ratio (0 ≦ m ≦ 1), L is the light output and the light receiving element 6 current conversion efficiency, A is the LD3 current / light conversion efficiency, D is a pulse occupation rate.

【0010】数1〜数3よりPOUT は次式の様に表され
る。
From Expressions 1 to 3, P OUT is expressed by the following equation.

【0011】[0011]

【数4】 [Equation 4]

【0012】数4において、マーク率mが変化しても光
出力POUT が一定であるためには、マーク率に応じて基
準電流IO を制御する必要がある。そこでPOUT =K
(一定)とおくと、
In the equation (4), it is necessary to control the reference current I O according to the mark rate so that the light output P OUT is constant even if the mark rate m changes. So P OUT = K
If you put (constant),

【0013】[0013]

【数5】 [Equation 5]

【0014】但しHowever,

【0015】[0015]

【数6】 [Equation 6]

【0016】[0016]

【数7】 [Equation 7]

【0017】となる。基準電流源4は数5に示したよう
に、一定電流IO1とマーク率に比例した電流mIO2の和
電流IO を電流増幅器5に供給し、LD3の光出力はマ
ーク率によらず一定となる。
[0017] As shown in Equation 5, the reference current source 4 supplies the constant current I O1 and the sum current I O of the current mI O2 proportional to the mark ratio to the current amplifier 5, and the optical output of the LD 3 is constant regardless of the mark ratio. Becomes

【0018】次に温度が変動した場合の光送信装置の動
作について考える。図3はLDの駆動電流対光出力特性
を示す図である。温度に対して変動するパラメータをL
D閾値電流ITHのみとすると、数4より
Next, the operation of the optical transmitter when the temperature changes will be considered. FIG. 3 is a diagram showing the drive current vs. optical output characteristics of the LD. The parameter that fluctuates with temperature is L
If only D threshold current I TH

【0019】[0019]

【数8】 [Equation 8]

【0020】となる。数8において、1.3μm帯ファ
ブリ・ペロー型LDでの値を考えると、 A=0.11[W/A] L=0.14[A/W] dITH/dt=3.3×10-4[A/℃] 程度の値となる。温度範囲を−30℃〜85℃、T=2
5℃での光出力1mWの場合考える。各マーク率での光
出力変動を1dB以下とするには、数8より、
[0020] Considering the value in the 1.3 μm band Fabry-Perot LD in the formula 8, A = 0.11 [W / A] L = 0.14 [A / W] dI TH /dt=3.3×10 The value is about -4 [A / ° C]. Temperature range -30 ℃ ~ 85 ℃, T = 2
Consider the case of an optical output of 1 mW at 5 ° C. To reduce the optical output fluctuation at each mark ratio to 1 dB or less, from Equation 8,

【0021】[0021]

【数9】 [Equation 9]

【0022】となり、この結果β≧17737となる。
(ただしマーク率の最小値は1/8とした。)前述のよ
うに、電流増幅器5の電流増幅率βとしては非常に大き
い値が要求される。ダーリントン接続されたトランジス
タ5a〜5cの電流増幅率をそれぞれβa 、βb 、βc
とすると、電流増幅率βは、
As a result, β ≧ 17737.
(However, the minimum value of the mark ratio is 1/8.) As described above, a very large value is required as the current amplification factor β of the current amplifier 5. The current amplification factors of the transistors 5a to 5c connected in Darlington are β a , β b , and β c , respectively.
Then, the current amplification factor β is

【0023】[0023]

【数10】 [Equation 10]

【0024】となる。一般にnpnトランジスタの電流
増幅率は30以上が得られるので、結局電流増幅器5の
電流増幅率βは27000以上が得られる。従ってトラ
ンジスタ5a〜5cが導通状態になれば、電流増幅器5
は十分大きい電流増幅率が得られ、良好なAPC(Autom
atic Power Contorol)特性が得られる。
It becomes Generally, since the current amplification factor of the npn transistor is 30 or more, the current amplification factor β of the current amplifier 5 is 27,000 or more. Therefore, if the transistors 5a to 5c become conductive, the current amplifier 5
Has a sufficiently large current amplification factor, and has a good APC (Autom
atic Power Control) characteristic is obtained.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】従来の光送信装置にお
けるAPC回路は以上のように構成されていたので、受
光素子の逆バイアス電圧が電流増幅器で生じるベース−
エミッタ間電圧(従来例の場合VBEa +VBEb
BEc )により供給されていたため、受光素子のブレイ
クダウン電圧がそれ以下の場合、PDの暗電流が急増し
良好なAPC特性が得られなくなると共に受光素子が破
損する場合があるという問題があった。特に種々の仕様
の受光素子が存在しており、光送信装置の条件にあわせ
てブレイクダウン電圧の異なる受光素子を用いることが
考えられ、従来の構成では、一種類の受光素子しか用い
ることができないという問題があった。
Since the APC circuit in the conventional optical transmitter is configured as described above, the reverse bias voltage of the light receiving element is generated at the base of the current amplifier.
Voltage between emitters (V BEa + V BEb +
Since it is supplied by V BEc ), when the breakdown voltage of the light receiving element is lower than that, there is a problem that the dark current of PD abruptly increases, good APC characteristics cannot be obtained, and the light receiving element may be damaged. .. In particular, there are light receiving elements of various specifications, and it is possible to use light receiving elements with different breakdown voltages according to the conditions of the optical transmitter. With the conventional configuration, only one type of light receiving element can be used. There was a problem.

【0026】この発明は上記ののような問題点を解消す
るためになされたものであり、受光素子のブレークダウ
ン電圧によらず、良好なAPC特性を持つ光送信装置を
得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain an optical transmitter having good APC characteristics regardless of the breakdown voltage of the light receiving element. ..

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】この発明による光送信装
置は、受光素子に供給するバイアスを専用の電圧源にて
供給し、かつ基準電流源と受光素子間に電流分岐回路を
有したものであり、以下の要素を有するものである。 (a)所定の電圧を印加する電圧源、(b)電流の供給
により発光する発光素子、(c)上記電圧源から電圧を
印加され、上記発光素子の出力光を受光することにより
電流を生成する受光素子、(d)電流を供給する基準電
流源、(e)上記受光素子により生成された電流に比例
した電流を上記基準電流源から供給される電流から吸収
する電流吸収回路、(f)上記基準電流源からの電流と
上記電流吸収回路により分岐された電流との差に比例し
た電流を上記発光素子に供給する電流増幅回路。
An optical transmitter according to the present invention is such that a bias voltage supplied to a light receiving element is supplied by a dedicated voltage source, and a current branch circuit is provided between a reference current source and the light receiving element. Yes, it has the following elements. (A) A voltage source for applying a predetermined voltage, (b) a light-emitting element that emits light by supplying a current, (c) a voltage is applied from the voltage source, and light output from the light-emitting element is received to generate a current. A light-receiving element, (d) a reference current source for supplying a current, (e) a current absorption circuit for absorbing a current proportional to the current generated by the light-receiving element from a current supplied from the reference current source, (f) A current amplifier circuit for supplying a current proportional to a difference between a current from the reference current source and a current branched by the current absorption circuit to the light emitting element.

【0028】[0028]

【作用】この発明における光送信装置は、受光素子のア
ノードまたはカソードに専用の電圧源を用い受光素子に
供給するので、仕様の異なる受光素子を用いてもバイア
ス電圧をブレークダウン電圧以下で最適化することがで
きる。また、電流吸収回路により、受光素子電流IPD
比例した電流IF を基準電流源の出力電流IO から吸い
込むようにし、基準電流源4の出力電流IO と電流吸収
回路の出力電流IF の差電流をIBASEとして電流増幅器
5に供給しこれを増幅率βで増幅した後LD3にバイア
ス電流IBIASとして供給する事で従来の回路と同等に良
好なAPC特性が得られる。
In the optical transmitter according to the present invention, a dedicated voltage source is used for the anode or cathode of the light receiving element to supply it to the light receiving element. Therefore, even if the light receiving elements having different specifications are used, the bias voltage is optimized below the breakdown voltage. can do. Further, the current absorbing circuit, the light-receiving element current I PD current I F which is proportional to as draw from the output current I O of the reference current source, the output current of the output current I O and the current absorbing circuit of the reference current source 4 I F The difference current of 1 is supplied to the current amplifier 5 as I BASE , amplified by the amplification factor β, and then supplied to the LD 3 as the bias current I BIAS , whereby a good APC characteristic equivalent to that of the conventional circuit can be obtained.

【0029】[0029]

【実施例】【Example】

実施例1.以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1において、11は受光素子にバイアス電圧を
供給する電圧源、12は電流増幅回路であり、12aは
抵抗値R1 を有する抵抗、12bはオペアンプ、12c
は抵抗値R2 を有する抵抗、12dはnpnトランジス
タを示している。他は従来例と同様である。
Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 11 is a voltage source for supplying a bias voltage to the light receiving element, 12 is a current amplifier circuit, 12a is a resistor having a resistance value R 1 , 12b is an operational amplifier, 12c.
Indicates a resistor having a resistance value R 2 , and 12d indicates an npn transistor. Others are the same as the conventional example.

【0030】この実施例は、光送信装置のAPC回路に
おいて、受光素子に供給するバイアス電圧をブレークダ
ウン電圧以下になるよう自由に設定できるように専用の
電圧源を用いた。またその際、APCループが切れるた
め電流吸収回路を用いて受光素子電流IPDに比例した電
流IF をAPCの基準電流源から吸い込む構成にしたも
のである。
In this embodiment, in the APC circuit of the optical transmitter, a dedicated voltage source is used so that the bias voltage supplied to the light receiving element can be freely set to be equal to or lower than the breakdown voltage. Also this time, in which a configuration for drawing a current I F which is proportional to the light receiving element current I PD with a current absorbing circuit for the APC loop is broken from the reference current source APC.

【0031】次に動作について説明する。11は受光素
子6にバイアス電圧を供給する専用の電圧源である。こ
の図では受光素子のカソード側に接続されているがアノ
ード側でも可能である。この専用の電圧源11により受
光素子6にブレークダウン電圧以下の適切なバイアス電
圧を供給する。LD3が発光すると受光素子6には受光
素子電流IPDが流れる。電流吸収回路12ではこのIPD
に比例した電流IF (=G×IPD、Gは実数)を基準電
流源4の出力電流IO から吸い込む様構成されている。
以下一例として示した電流吸収回路12について説明す
る。IPDは抵抗値R1 を有する抵抗12aに流れ電圧V
1 (=IPD×R1 )を生じる。V1 はボルテージフォロ
ワとして使用されるオペアンプ12bで定電圧化され、
抵抗値R2 を有する抵抗12cに同様に電圧V1 を生じ
させる。12dは電流供給用のnpnトランジスタであ
る。この時抵抗R2 に流れる電流IF はR1 とR2 の比
を1/G(R2 /R1 =1/G)とすれば以下の式で表
される。
Next, the operation will be described. Reference numeral 11 is a dedicated voltage source for supplying a bias voltage to the light receiving element 6. In this figure, it is connected to the cathode side of the light receiving element, but it may be connected to the anode side. The dedicated voltage source 11 supplies an appropriate bias voltage equal to or lower than the breakdown voltage to the light receiving element 6. When the LD 3 emits light, the light receiving element current I PD flows through the light receiving element 6. In the current absorption circuit 12, this I PD
A current I F (= G × I PD , where G is a real number) proportional to is drawn from the output current I O of the reference current source 4.
The current absorption circuit 12 shown as an example will be described below. I PD flows through the resistor 12a having the resistance value R 1 and the voltage V
1 (= I PD × R 1 ) is generated. V 1 is converted to a constant voltage by an operational amplifier 12b used as a voltage follower,
Similarly, the voltage V 1 is generated in the resistor 12c having the resistance value R 2 . Reference numeral 12d is an npn transistor for supplying current. At this time, the current I F flowing through the resistor R 2 is expressed by the following equation, if the ratio of R 1 and R 2 is 1 / G (R 2 / R 1 = 1 / G).

【0032】[0032]

【数11】 [Equation 11]

【0033】このIF が定電流として基準電流源4から
の出力電流IO を吸い取り、IO とIF の差電流IBASE
が電流増幅器5に入力されることになる。電流増幅器5
ではIBASEを増幅率βで増幅した後LD3にバイアス電
流IBIASとして供給する構成となっている。これより数
2、数3はそれぞれ以下に書き直す事ができる。
This I F absorbs the output current I O from the reference current source 4 as a constant current, and the difference current I BASE between I O and I F
Will be input to the current amplifier 5. Current amplifier 5
In this configuration, I BASE is amplified by the amplification factor β and then supplied to the LD 3 as the bias current I BIAS . From this, Equations 2 and 3 can be rewritten as follows.

【0034】[0034]

【数12】 [Equation 12]

【0035】[0035]

【数13】 [Equation 13]

【0036】数1、数12、数13より光出力POUT
以下となる。
From equations 1, 12 and 13, the optical output P OUT is as follows.

【0037】[0037]

【数14】 [Equation 14]

【0038】マーク率が変化した時にもLD3の光出力
OUT を一定とするには数5〜数7で表されるように、
基準電流源4の出力IO を一定電流IO1とマーク率に比
例した電流IO2の和をとった和電流とすればよい。
In order to keep the optical output P OUT of the LD 3 constant even when the mark ratio changes, as shown by the equations 5 to 7,
The output I O of the reference current source 4 may be the sum of the constant current I O1 and the current I O2 proportional to the mark ratio.

【0039】また温度変動時の光送信装置の動作を考え
ると、数8は以下のように書き直す事ができる。
Considering the operation of the optical transmitter when the temperature changes, the equation 8 can be rewritten as follows.

【0040】[0040]

【数15】 [Equation 15]

【0041】これより従来例と同様温度変動時にも光出
力は一定に保たれる事がわかる。また数15よりβ(電
流増幅器増幅率)やL(光出力と受光素子電流変換効
率)が小さい場合電流増幅回路12のゲインGの値を大
きくすればAPC特性が維持できるというメリットも有
する。
From this, it can be seen that the light output is kept constant even when the temperature changes, as in the conventional example. Further, when β (current amplifier amplification factor) and L (light output and light receiving element current conversion efficiency) are smaller than those in Expression 15, there is an advantage that the APC characteristic can be maintained by increasing the value of the gain G of the current amplification circuit 12.

【0042】以上のように、この実施例は、発光素子
と、前記発光素子の出力光の一部を受光する受光素子
と、基準電流源と、前記受光素子に流れる受光素子電流
と前記基準電流源の電流の差に比例した電流を前記発光
素子に供給する電流増幅器とを備えた光送信装置におい
て、前記受光素子にバイアスを与える電圧源と、前記受
光素子に流れる受光素子電流を検知してそれに比例した
電流を前記基準電流源から吸い込む電流増幅回路とを備
えた事を特徴とする。
As described above, in this embodiment, the light emitting element, the light receiving element for receiving a part of the output light of the light emitting element, the reference current source, the light receiving element current flowing in the light receiving element, and the reference current. In a light transmitting device including a current amplifier that supplies a current proportional to a difference in current of a light source to the light emitting element, a voltage source for biasing the light receiving element and a light receiving element current flowing in the light receiving element are detected. And a current amplifier circuit that draws a current proportional to it from the reference current source.

【0043】そして、この実施例によれば電圧源11に
より受光素子6にブレークダウン電圧に応じて適切なバ
イアス電圧を供給し、電流増幅回路12にて受光素子電
流IPDに比例した電流IF を吸い込み、基準電流源4の
出力電流IO との差電流を電流増幅器5のIBASEとして
出力するよう構成することにより、受光素子のブレーク
ダウン電圧が低い場合でも良好なAPC動作を確保でき
ると共に、電流増幅器のゲインβや光出力と受光素子電
流変換効率Lが小さい時にも電流吸収回路12の増幅率
Gを上げることで良好なAPC動作を得る事ができる。
According to this embodiment, the voltage source 11 supplies an appropriate bias voltage to the light receiving element 6 according to the breakdown voltage, and the current amplifying circuit 12 supplies a current I F proportional to the light receiving element current I PD. Is absorbed and the difference current from the output current I O of the reference current source 4 is output as I BASE of the current amplifier 5, so that good APC operation can be secured even when the breakdown voltage of the light receiving element is low. Even when the gain β of the current amplifier and the light output and the current conversion efficiency L of the light receiving element are small, a good APC operation can be obtained by increasing the amplification factor G of the current absorption circuit 12.

【0044】実施例2.上記実施例1においては、電流
吸収回路12をボルテージフォロワとして使用されるオ
ペアンプ12bを用いて構成する場合を示したが、電流
吸収回路12は受光素子電流IPDに比例した電流IF
基準電流源4の出力電流IO から吸い込む機能をもつも
のであればどのような構成であってもよい。
Example 2. Although the case where the current absorption circuit 12 is configured by using the operational amplifier 12b used as a voltage follower has been described in the first embodiment, the current absorption circuit 12 uses the current I F proportional to the light receiving element current I PD as the reference current. Any configuration may be used as long as it has a function of absorbing the output current I O of the source 4.

【0045】実施例3.上記実施例1においては、電圧
源11は単に受光素子6にバイアス電圧を供給するもの
として説明したが、電圧源内部に切り替え回路を有して
複数の電圧を発生できるようにし、受光素子6の仕様に
あわせた電圧を選択的に供給するようにしてもよい。
Example 3. In the first embodiment described above, the voltage source 11 is described as simply supplying a bias voltage to the light receiving element 6, but a switching circuit is provided inside the voltage source so that a plurality of voltages can be generated and the voltage of the light receiving element 6 can be increased. You may make it selectively supply the voltage according to a specification.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、受光
素子のブレークダウン電圧によらず、良好なAPC特性
を持つ光送信装置を得ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an optical transmitter having good APC characteristics regardless of the breakdown voltage of the light receiving element.

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

【図1】この発明の一実施例による光送信装置を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing an optical transmitter according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の光送信装置を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a conventional optical transmitter.

【図3】LDの駆動電流対光出力特性を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a drive current vs. optical output characteristic of an LD.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 送信データ入力端子 2 変調器 3 発光素子としてのLD又はLED 4 基準電流源 5 電流増幅器 5a npnトランジスタ 5b npnトランジスタ 5c npnトランジスタ 6 受光素子 7 コンデンサ 8 電源 11 受光素子へバイアス電圧を供給する電圧源 12 電流吸収回路 12a 抵抗値R1 を有する抵抗 12b オペアンプ 12c 抵抗値R2 を有する抵抗 12d npnトランジスタ 21 LDの室温におけるP−I特性 22 LDの低温におけるP−I特性 23 LDの高温におけるP−I特性1 transmission data input terminal 2 modulator 3 LD or LED as light emitting element 4 reference current source 5 current amplifier 5a npn transistor 5b npn transistor 5c npn transistor 6 light receiving element 7 capacitor 8 power supply 11 voltage source for supplying bias voltage to light receiving element at high temperature of 12 current sinking circuit 12a resistance P-I characteristic 23 at low temperature of P-I characteristic 22 LD at room temperature of the resistor 12d npn transistor 21 LD having a resistance 12b operational amplifier 12c resistance R 2 with R 1 LD P- I characteristic

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年9月29日[Submission date] September 29, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項1[Name of item to be corrected] Claim 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0001[Correction target item name] 0001

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば、発光素子と
してレーザダイオード(以下LDと略す)または発光ダ
イオード(LED)を用い、その背面光を受光素子によ
り監視しAPC(Automatic Power Contorol) 制御を行
う光送信装置において、前記受光素子に供給するバイア
電圧設定の自由化に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses, for example, a laser diode (hereinafter abbreviated as LD) or a light emitting diode (LED) as a light emitting element, and monitors the back light thereof by a light receiving element to perform APC (Automatic Power Control) control. In the optical transmitter, the vias supplied to the light receiving element are used.
This relates to the liberalization of voltage setting.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0003[Name of item to be corrected] 0003

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0003】従来の光送信装置の動作について以下で説
明する。送信データ入力端子1に入力された送信データ
より、変調器2は送信データに対応した電流IOPを発生
しLD3に供給する。また送信データは基準電流源4に
も入力され、送信データのマーク率に比例した電流と一
定電流の和をとった電流を和電流IO として電流増幅器
5へ出力する。受光素子6には電流増幅器5内のトラン
ジスタ5a〜5cで生じるベース−エミッタ間電圧の和
(VBEa +VBEb +VBEc )がバイアスとして供給さ
れ、LD3の光出力の一部が入力され電流平滑化コンデ
ンサ7によりDC化された受光素子電流IPDが流れる。
8は電源でありここでは一例として負電源の場合につい
て示している。電流増幅器5には基準電流IO と受光素
子電流IPDの差電流IBASEが入力され、これが電流増幅
用トランジスタ5a〜5cにおいて一定倍率βだけ増幅
された後LD3にバイアス電流IBIASとして供給され
る。従って、LD3の光出力が大きくなると、受光素子
6に流れる電流が大きくなり、電流増幅器5の出力電流
が小さくなってLD3の光出力は低下する。LD3の光
出力が低下した場合は上記と逆の理由により、LD3の
光出力は増加する。以上の負帰還動作によりLD3の光
出力は一定値に保たれる。
The operation of the conventional optical transmitter will be described below. The modulator 2 generates a current I OP corresponding to the transmission data from the transmission data input to the transmission data input terminal 1 and supplies the current I OP to the LD 3. The transmission data is also input to the reference current source 4, and the sum of the current proportional to the mark ratio of the transmission data and the constant current is output to the current amplifier 5 as the sum current I O. The light receiving element 6 is supplied with the sum of the base-emitter voltages (V BEa + V BEb + V BEc ) generated in the transistors 5a to 5c in the current amplifier 5 as a bias , and a part of the light output of the LD 3 is input to smooth the current. The light receiving element current I PD converted into DC by the capacitor 7 flows.
Reference numeral 8 denotes a power source, and here, a case of a negative power source is shown as an example. A difference current I BASE between the reference current I O and the light-receiving element current I PD is input to the current amplifier 5, which is amplified by the constant magnification β in the current amplification transistors 5a to 5c and then supplied to the LD 3 as the bias current I BIAS. It Therefore, when the light output of the LD3 increases, the current flowing through the light receiving element 6 increases, the output current of the current amplifier 5 decreases, and the light output of the LD3 decreases. When the light output of the LD3 decreases, the light output of the LD3 increases for the opposite reason. The optical output of the LD 3 is maintained at a constant value by the above negative feedback operation.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0020[Correction target item name] 0020

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0020】となる。数8において、1.3μm帯ファ
ブリ・ペロー型LDでの値を考えると、 A=0.11[W/A] L=0.14[A/W] dITH/dt=3.3×10-4[A/℃] 程度の値となる。温度範囲を−30℃〜85℃、T=2
5℃での光出力1mWの場合を考える。各マーク率での
光出力変動を1dB以下とするには、数8より、
[0020] Considering the value in the 1.3 μm band Fabry-Perot LD in the formula 8, A = 0.11 [W / A] L = 0.14 [A / W] dI TH /dt=3.3×10 The value is about -4 [A / ° C]. Temperature range -30 ℃ ~ 85 ℃, T = 2
Consider the case of an optical output of 1 mW at 5 ° C. To reduce the optical output fluctuation at each mark ratio to 1 dB or less, from Equation 8,

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0023[Name of item to be corrected] 0023

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0023】[0023]

【数10】 [Equation 10]

【手続補正6】[Procedure Amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0025[Name of item to be corrected] 0025

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】従来の光送信装置にお
けるAPC回路は以上のように構成されていたので、受
光素子のバイアス電圧が電流増幅器で生じるベース−エ
ミッタ間電圧(従来例の場合VBEa +VBEb +VBEc
により供給されていたため、受光素子のブレイクダウン
電圧がそれ以下の場合、PDの暗電流が急増し良好なA
PC特性が得られなくなると共に受光素子が破損する場
合があるという問題があった。特に種々の仕様の受光素
子が存在しており、光送信装置の条件にあわせてブレイ
クダウン電圧の異なる受光素子を用いることが考えら
れ、従来の構成では、一種類の受光素子しか用いること
ができないという問題があった。
Since the APC circuit in the conventional optical transmitter is constructed as described above, the bias voltage of the light receiving element is the base-emitter voltage generated in the current amplifier (V BEa in the conventional example ). + V BEb + V BEc )
When the breakdown voltage of the light receiving element is lower than that, the dark current of the PD rapidly increases and the A
There is a problem that the PC characteristics may not be obtained and the light receiving element may be damaged. In particular, there are light receiving elements of various specifications, and it is possible to use light receiving elements with different breakdown voltages according to the conditions of the optical transmitter. With the conventional configuration, only one type of light receiving element can be used. There was a problem.

【手続補正7】[Procedure Amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0026[Correction target item name] 0026

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0026】この発明は上記ののような問題点を解消す
るためになされたものであり、受光素子のブレイクダウ
電圧によらず、良好なAPC特性を持つ光送信装置を
得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the break down of the light receiving element is performed.
It is an object of the present invention to obtain an optical transmission device having good APC characteristics regardless of the input voltage.

【手続補正8】[Procedure Amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0027[Name of item to be corrected] 0027

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】この発明による光送信装
置は、受光素子に供給するバイアスを専用の電圧源にて
供給し、かつ基準電流源と受光素子間に電流吸収回路
有したものであり、以下の要素を有するものである。 (a)所定の電圧を印加する電圧源、(b)電流の供給
により発光する発光素子、(c)上記電圧源から電圧を
印加され、上記発光素子の出力光の一部を受光すること
により電流を生成する受光素子、(d)電流を供給する
基準電流源、(e)上記受光素子により生成された電流
に比例した電流を上記基準電流源から供給される電流か
ら吸収する電流吸収回路、(f)上記基準電流源からの
電流と上記電流吸収回路により分岐された電流との差に
比例した電流を上記発光素子に供給する電流増幅器。
An optical transmitter according to the present invention is such that a bias supplied to a light receiving element is supplied by a dedicated voltage source and a current absorption circuit is provided between a reference current source and the light receiving element. Yes, it has the following elements. (A) a voltage source for applying a predetermined voltage, (b) a light emitting element that emits light by supplying a current, (c) a voltage is applied from the voltage source, and a part of the output light of the light emitting element is received. A light receiving element for generating a current, (d) a reference current source for supplying a current, (e) a current absorption circuit for absorbing a current proportional to the current generated by the light receiving element from the current supplied from the reference current source, (F) A current amplifier that supplies a current proportional to the difference between the current from the reference current source and the current branched by the current absorption circuit to the light emitting element .

【手続補正9】[Procedure Amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0028[Correction target item name] 0028

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0028】[0028]

【作用】この発明における光送信装置は、受光素子のア
ノードまたはカソードに専用の電圧源を用い受光素子に
供給するので、仕様の異なる受光素子を用いてもバイア
ス電圧をブレイクダウン電圧以下で最適化することがで
きる。また、電流吸収回路により、受光素子電流IPD
比例した電流IF を基準電流源の出力電流IO から吸い
込むようにし、基準電流源4の出力電流IO と電流吸収
回路の出力電流IF の差電流をIBASEとして電流増幅器
5に供給しこれを増幅率βで増幅した後LD3にバイア
ス電流IBIASとして供給する事で従来の回路と同等に良
好なAPC特性が得られる。
In the optical transmitter according to the present invention, a dedicated voltage source is used for the anode or the cathode of the light receiving element to supply it to the light receiving element. Therefore, even if the light receiving elements having different specifications are used, the bias voltage is optimized below the breakdown voltage. can do. Further, the current absorbing circuit, the light-receiving element current I PD current I F which is proportional to as draw from the output current I O of the reference current source, the output current of the output current I O and the current absorbing circuit of the reference current source 4 I F The difference current of 1 is supplied to the current amplifier 5 as I BASE , amplified by the amplification factor β, and then supplied to the LD 3 as the bias current I BIAS , whereby a good APC characteristic equivalent to that of the conventional circuit can be obtained.

【手続補正10】[Procedure Amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0029[Name of item to be corrected] 0029

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0029】[0029]

【実施例】 実施例1.以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1において、11は受光素子にバイアス電圧を
供給する電圧源、12は電流吸収回路であり、12aは
抵抗値R1 を有する抵抗、12bはオペアンプ、12c
は抵抗値R2 を有する抵抗、12dはnpnトランジス
タを示している。他は従来例と同様である。
EXAMPLES Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 11 is a voltage source for supplying a bias voltage to the light receiving element, 12 is a current absorption circuit , 12a is a resistor having a resistance value R 1 , 12b is an operational amplifier, 12c.
Indicates a resistor having a resistance value R 2 , and 12d indicates an npn transistor. Others are the same as the conventional example.

【手続補正11】[Procedure Amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0030[Name of item to be corrected] 0030

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0030】この実施例は、光送信装置のAPC回路に
おいて、受光素子に供給するバイアス電圧をブレイクダ
ウン電圧以下になるよう自由に設定できるように専用の
電圧源を用いた。またその際、APCループが切れるた
め電流吸収回路を用いて受光素子電流IPDに比例した電
流IF をAPCの基準電流源から吸い込む構成にしたも
のである。
In this embodiment, in the APC circuit of the optical transmitter, the bias voltage supplied to the light receiving element is broken.
A dedicated voltage source was used so that the voltage could be set below the threshold voltage. Also this time, in which a configuration for drawing a current I F which is proportional to the light receiving element current I PD with a current absorbing circuit for the APC loop is broken from the reference current source APC.

【手続補正12】[Procedure Amendment 12]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0031[Correction target item name] 0031

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0031】次に動作について説明する。11は受光素
子6にバイアス電圧を供給する専用の電圧源である。こ
の図では受光素子のカソード側に接続されているがアノ
ード側でも可能である。この専用の電圧源11により受
光素子6にブレイクダウン電圧以下の適切なバイアス電
圧を供給する。LD3が発光すると受光素子6には受光
素子電流IPDが流れる。電流吸収回路12ではこのIPD
に比例した電流IF (=G×IPD、Gは実数)を基準電
流源4の出力電流IO から吸い込む様構成されている。
以下一例として示した電流吸収回路12について説明す
る。IPDは抵抗値R1 を有する抵抗12aに流れ電圧V
1 (=IPD×R1 )を生じる。V1 はボルテージフォロ
ワとして使用されるオペアンプ12bで定電圧化され、
抵抗値R2 を有する抵抗12cに同様に電圧V1 を生じ
させる。12dは電流供給用のnpnトランジスタであ
る。この時抵抗R2 に流れる電流IF はR1 とR2 の比
を1/G(R2 /R1 =1/G)とすれば以下の式で表
される。
Next, the operation will be described. Reference numeral 11 is a dedicated voltage source for supplying a bias voltage to the light receiving element 6. In this figure, it is connected to the cathode side of the light receiving element, but it may be connected to the anode side. The dedicated voltage source 11 supplies the light receiving element 6 with an appropriate bias voltage equal to or lower than the breakdown voltage. When the LD 3 emits light, the light receiving element current I PD flows through the light receiving element 6. In the current absorption circuit 12, this I PD
A current I F (= G × I PD , G is a real number) proportional to is drawn from the output current I O of the reference current source 4.
The current absorption circuit 12 shown as an example will be described below. I PD flows through the resistor 12a having the resistance value R 1 and the voltage V
1 (= I PD × R 1 ) is generated. V 1 is converted to a constant voltage by an operational amplifier 12b used as a voltage follower,
Similarly, the voltage V 1 is generated in the resistor 12c having the resistance value R 2 . Reference numeral 12d is an npn transistor for supplying current. At this time, the current I F flowing through the resistor R 2 is expressed by the following equation, where the ratio of R 1 and R 2 is 1 / G (R 2 / R 1 = 1 / G).

【手続補正13】[Procedure Amendment 13]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0041[Correction target item name] 0041

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0041】これより従来例と同様温度変動時にも光出
力は一定に保たれる事がわかる。また数15よりβ(電
流増幅器増幅率)やL(光出力と受光素子電流変換効
率)が小さい場合電流吸収回路12のゲインGの値を大
きくすればAPC特性が維持できるというメリットも有
する。
From this, it can be seen that the light output is kept constant even when the temperature changes, as in the conventional example. Further, when β (current amplifier amplification factor) and L (light output and light receiving element current conversion efficiency) are smaller than those in Expression 15, there is an advantage that the APC characteristic can be maintained by increasing the value of the gain G of the current absorption circuit 12.

【手続補正14】[Procedure Amendment 14]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0042[Correction target item name] 0042

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0042】以上のように、この実施例は、発光素子
と、前記発光素子の出力光の一部を受光する受光素子
と、基準電流源と、前記受光素子に流れる受光素子電流
と前記基準電流源の電流の差に比例した電流を前記発光
素子に供給する電流増幅器とを備えた光送信装置におい
て、前記受光素子にバイアスを与える電圧源と、前記受
光素子に流れる受光素子電流を検知してそれに比例した
電流を前記基準電流源から吸い込む電流吸収回路とを備
えた事を特徴とする。
As described above, in this embodiment, the light emitting element, the light receiving element for receiving a part of the output light of the light emitting element, the reference current source, the light receiving element current flowing in the light receiving element, and the reference current. In a light transmitting device including a current amplifier that supplies a current proportional to a difference in current of a light source to the light emitting element, a voltage source for biasing the light receiving element and a light receiving element current flowing in the light receiving element are detected. And a current absorption circuit that absorbs a current proportional to it from the reference current source.

【手続補正15】[Procedure Amendment 15]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0043[Correction target item name] 0043

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0043】そして、この実施例によれば電圧源11に
より受光素子6にブレイクダウン電圧に応じて適切なバ
イアス電圧を供給し、電流吸収回路12にて受光素子電
流IPDに比例した電流IF を吸い込み、基準電流源4の
出力電流IO との差電流を電流増幅器5のIBASEとして
出力するよう構成することにより、受光素子のブレイク
ダウン電圧が低い場合でも良好なAPC動作を確保でき
ると共に、電流増幅器のゲインβや光出力と受光素子電
流変換効率Lが小さい時にも電流吸収回路12の増幅率
Gを上げることで良好なAPC動作を得る事ができる。
According to this embodiment, the voltage source 11 supplies an appropriate bias voltage to the light receiving element 6 according to the breakdown voltage, and the current absorbing circuit 12 supplies a current I F proportional to the light receiving element current I PD. the suction by the difference current between the output current I O of the reference current source 4 configured to output as I BASE current amplifiers 5, break the light-receiving element
Good APC operation can be ensured even when the down voltage is low, and good APC operation can be achieved by increasing the amplification factor G of the current absorption circuit 12 even when the gain β of the current amplifier and the light output and light receiving element current conversion efficiency L are small. Can be obtained.

【手続補正16】[Procedure 16]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0046[Correction target item name] 0046

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0046】[0046]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、受光
素子のブレイクダウン電圧によらず、良好なAPC特性
を持つ光送信装置を得ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an optical transmitter having good APC characteristics regardless of the breakdown voltage of the light receiving element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 以下の要素を有する光送信装置 (a)所定の電圧を印加する電圧源、(b)電流の供給
により発光する発光素子、(c)上記電圧源から電圧を
印加され、上記発光素子の出力光を受光することにより
電流を生成する受光素子、(d)電流を供給する基準電
流源、(e)上記受光素子により生成された電流に比例
した電流を上記基準電流源から供給される電流から吸収
する電流吸収回路、(f)上記基準電流源からの電流と
上記電流吸収回路により分岐された電流との差に比例し
た電流を上記発光素子に供給する電流増幅回路。
1. An optical transmitter having the following elements: (a) a voltage source for applying a predetermined voltage, (b) a light emitting element that emits light by supplying a current, (c) a voltage applied from the voltage source, and A light receiving element that generates a current by receiving the output light of the light emitting element, (d) a reference current source that supplies a current, and (e) a current that is proportional to the current generated by the light receiving element is supplied from the reference current source. A current absorbing circuit that absorbs the generated current, (f) a current amplifying circuit that supplies a current proportional to the difference between the current from the reference current source and the current branched by the current absorbing circuit to the light emitting element.
JP12309592A 1992-05-15 1992-05-15 Optical transmission device Pending JPH05327023A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014154327A (en) * 2013-02-07 2014-08-25 Rohm Co Ltd Control circuit for light-emitting device, light-emitting device using the same, and electronic apparatus

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