JPH06216855A

JPH06216855A - 光送信装置

Info

Publication number: JPH06216855A
Application number: JP5004141A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Nanbara; 智彦南原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-01-13
Filing date: 1993-01-13
Publication date: 1994-08-05

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザダイオード劣化アラームのしきい値の
設定を容易にすると共に、設定精度を高くできる光送信
装置を得る。【構成】同一ウェハ・隣接チップで構成した第２のレ
ーザダイオード１４を用いて、別な光−電気負帰還回路
を作り、第２のレーザダイオード１４に流れるバイアス
電流を第２の抵抗１９で電圧信号に変換し、第２の誤差
増幅回路で増幅して比較回路１２のしきい値電圧として
供給する。【効果】バイアス電流の温度特性が容易に再現される
ため、レーザダイオード劣化アラームのしきい値設定精
度が高くなり、調整時間が短くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電気信号を光信号に
変換し、光ファイバに結合して伝送する光送信装置に係
り、特にレーザ劣化アラーム回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、例えば１９９２年電子通信学会
総合全国大会春季大会Ｂ−９７７”ＬＤ電流アラーム回
路の一検討”宇佐美他に示された従来の光送信装置の構
成図である。図において、１は第１のレーザダイオー
ド、２はこの第１のレーザダイオード１に電流信号を供
給するレーザ駆動回路、３は信号入力端子、４は上記第
１のレーザダイオード１の光信号を受けて電流信号に変
換する第１のフォトダイオード、５はこのフォトダイオ
ード４の電流信号を平滑化する第１のコンデンサ、６は
この第１のコンデンサ５で平滑化された電流と等しい値
を有する第１の電流源、７は上記第１のレーザダイオー
ド１にバイアス電流を供給する第１の電流増幅回路、８
は上記第１のレーザダイオード１のバイアス電流をモニ
タするための第１の抵抗、９はこの第１の抵抗の両端の
電圧を入力とし、これを増幅する第１の誤差増幅回路、
１０は上記第１のレーザダイオード１のバイアス電流の
温度特性を模擬するためのサーミスタ、１１はこのサー
ミスタ１０と直列に組み合わさせてしきい値電圧を作り
出すための分圧抵抗、１２はこの分圧抵抗１１と上記サ
ーミスタ１０の分圧によって得られる電圧と上記第１の
誤差増幅回路９の出力電圧を入力端に供給する比較回
路、１３はこの比較回路１２の出力を取り出すアラーム
出力端子である。

【０００３】次に動作について説明する。第１のレーザ
ダイオード１の駆動電流と光出力レベルの関係は、図５
に示すように各温度でそれぞれ異なるレーザ発振のしき
い値を有している。信号入力端子３に供給された信号
は、レーザ駆動回路２によって増幅され、電流信号に変
換されて第１のレーザダイオード１を駆動する。第１の
レーザダイオード１の光出力は、光ファイバに結合して
伝送されると同時に、第１のフォトダイオード４で受光
され電流信号に変換される。この電流信号は、この第１
のフォトダイオード４と並列に接続された第１のコンデ
ンサ５で平滑化される。この平滑化された電流と第１の
電流源６の電流値の差分が高い利得を有する第１の電流
増幅回路７によって増幅され、第１のレーザダイオード
１にバイアス電流を供給する。温度変動等の要因で第１
のレーザダイオード１の光出力レベルが低下した場合に
は、コンデンサ５で平滑化された第１のフォトダイオー
ド４の電流値が下がり、第１の電流増幅回路７の入力電
流が増加するため、第１のレーザダイオード１のバイア
ス電流が増加して光出力レベルを上げようとするフィー
ドバック制御が動作する。

【０００４】このような回路は、光−電気負帰還回路、
またはＡＰＣ（自動光出力レベル制御）回路と呼ばれて
いる。また、レーザダイオードの劣化を検知する代表的
な手法にレーザダイオードのバイアス電流の増加を見る
方法があり、バイアス電流が初期値に対して２〜３倍の
値に達したときにレーザダイオードが劣化したと判断
し、アラームを出力するように回路を構成している。バ
イアス電流は、温度によって非線形に変化するため、こ
れに応じた電圧をサーミスタ１０と分圧抵抗１１の分圧
によって作り出している。バイアス電流のモニタは、第
１のレーザダイオード１のカソードと第１の電流増幅回
路７の間に接続した第１の抵抗８の両端電圧を第１の誤
差増幅回路９で増幅した電圧で検知している。第１の抵
抗の抵抗値をＲｍ［Ω］、バイアス電流をＩ_B ［ｍＡ］
とすると、増幅度Ｇ［倍］の第１の誤差増幅回路９の出
力電圧Ｖｍ［Ｖ］は次式で与えられる。

【０００５】

【数１】

【０００６】バイアス電流が初期値のｍ倍になった時
に、アラームを出力するように設定したと仮定すると、
サーミスタ１０と分圧抵抗１１の分圧によって作り出さ
れる電圧Ｖｔｈ［Ｖ］は次式で与えられる。

【０００７】

【数２】

【０００８】図６にＶｍ［Ｖ］，Ｖｔｈ［Ｖ］の温度特
性を示す。この２つの電圧は比較回路１２の入力端に入
力される。第１のレーザダイオード１のバイアス電流が
増加し、これが初期値のｍ倍以上になった時に、Ｖｍ
［Ｖ］がＶｔｈ［Ｖ］を越えて比較回路１２の出力が反
転する。アラーム出力は比較回路１２の出力に接続され
たアラーム出力端子１３から取り出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の光送信装置は以
上のように構成されているので、サーミスタと抵抗の組
合せだけで個々に異なるレーザダイオードのバイアス電
流の温度変動特性を模擬しなければならず、バイアス電
流アラームのしきい値設定に時間がかかっていた。ま
た、光送信装置の電源投入直後は、レーザダイオードの
温度とサーミスタ取付部の温度の違いにより、バイアス
電流アラームが誤動するという課題があった。

【００１０】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたものであり、レーザダイオードのバイアス
電流アラームのしきい値を精度よく簡単に設定でき、電
源投入直後でも安定した動作を実現できるバイアス電流
アラームを有する光送信装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光送信装
置は、同一ウェハ・隣接チップに第２のレーザダイオー
ドを作り、これに流れるバイアス電流を第２の抵抗で検
知し、これを比較回路のしきい値電圧として供給するよ
うにしたものである。

【００１２】また、この発明に係る光送信装置は、同一
ウェハ・隣接チップに第２のレーザダイオードを作り、
第１のフォトダイオードで光出力を検知して光−電気負
帰還回路を構成する。第２のレーザダイオードに流れる
バイアス電流を第２の抵抗で検知し、これを比較回路の
しきい値電圧として供給するようにしたものである。

【００１３】また、この発明に係る光送信装置は、同一
ウェハ・隣接チップに第２のレーザダイオードを作り、
第１のフォトダイオードで光出力を検知して光−電気負
帰還回路を構成し、第１のレーザダイオードと第２のレ
ーザダイオードの２つのバイアス電流を合わせて第３の
抵抗で検知し、この値から第１のレーザダイオードのバ
イアス電流を検知する第１の抵抗の両端電圧を増幅した
値を引いた電圧を比較回路のしきい値電圧として供給す
るようにしたものである。

【００１４】さらにこの発明に係る光送信装置は、同一
ウェハ・隣接チップに第２のレーザダイオードを作り、
第１のフォトダイオードで光出力を検知して光−電気負
帰還回路を構成し、第２のレーザダイオードのバイアス
電流を第２の抵抗で検知し、これを比較回路のしきい値
電圧として供給すると共に、第１のレーザダイオードと
第２のレーザダイオードのバイアス電流を合わせて第３
の抵抗で検知し、これをモニタ電圧として比較回路の入
力に供給するようにしたものである。

【００１５】

【作用】この発明における光送信装置は、第２のレーザ
ダイオードが第１のレーザダイオードとほぼ同じ特性を
有しているため、バイアス電流の初期値を温度特性を含
めて容易に再現することが可能になり、比較回路の安定
な基準電圧として作用する。

【００１６】

【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、１〜１３は上記従来装
置と全く同一のものである。１４は第１のレーザダイオ
ード１と同一ウェハ・隣接チップで作られた第２のレー
ザダイオード、１５はこの第２のレーザダイオード１４
の光信号を受けて電流信号に変換する第２のフォトダイ
オード、１６はこの第２のフォトダイオード１５の電流
信号を平滑化する第２のコンデンサ、１７はこの第２の
コンデンサ１６で平滑化された電流と等しい値を有する
第２の電流源、１８は上記第２のレーザダイオード１４
にバイアス電流を供給する第２の電流増幅回路、１９は
上記第２のレーザダイオード１４のバイアス電流をモニ
タするための第２の抵抗、２０はこの第２の抵抗の両端
電圧を入力とし、これを増幅する第２の誤差増幅回路で
ある。

【００１７】上記のように構成された光送信装置の動作
について説明する。同一ウェハ・隣接チップで第２のレ
ーザダイオード１４を作ると、その発振しきい値は第１
のレーザダイオードとほぼ等しいものが得られる。第２
のフォトダイオード１５、第２の電流増幅回路１８を用
いて、図１に示すように別な光−電気負帰還回路を構成
しているので、第１のレーザダイオード１と等しいバイ
アス電流が、第２のレーザダイオード１４でも得られる
ように第２の電流源１７の電流値を設定する。この状態
で、周囲温度が変動しても、第１のレーザダイオード
１、第２のレーザダイオード１４それぞれで一定の光出
力を得るように負帰還ループが動作するため、広い温度
範囲にわたって等しいバイアス電流値を再現することが
できる。第２の誤差増幅回路２０は第２のレーザダイオ
ード１４のバイアス電流をモニタする第２の抵抗１９の
両端電圧を増幅し、比較回路１２のしきい値電圧を供給
する回路構成になっている。従ってレーザダイオードの
劣化をバイアス電流値が初期値のｍ倍になった時にアラ
ームを発出するように設定する場合には、第２の抵抗の
抵抗値を第１の抵抗値のｍ倍に設定しておけばよいこと
になる。バイアス電流値の非線形な温度変動特性をサー
ミスタ１０と分圧抵抗１１の組合せで模擬するよりは、
はるかに精度が上がる。また、比較回路１２のしきい値
電圧の持続性については、第２のレーザダイオードに直
接係わっているが、第２のレーザダイオードはバイアス
電流で直流駆動しているだけで、パルス駆動電流を重畳
していないため、第１のレーザダイオードの寿命よりは
るかに長く問題とはならない。

【００１８】実施例２．図２はこの発明の他の実施例を
示す図である。図２に示す実施例２では、第１のレーザ
ダイオード１と第２のレーザダイオード１４の光出力を
第１のフォトダイオード４１個で共通にモニタする方
式を示している。第１のフォトダイオード４は第１のコ
ンデンサ５の働きにより平均光信号をモニタしている
が、主に第１のレーザダイオード１の光出力をモニタし
ていることになる。これは、第１のレーザダイオード１
がレーザ駆動回路２により、信号電流分を重畳して駆動
されており、第２のレーザダイオード１４より１０ｄＢ
以上光出力レベルが高いことによる。第１のレーザダイ
オード１の光出力が所望の値になるように第１の電流源
６の電流値を設定すると、第１の電流増幅回路７の共通
の負荷として接続された第１のレーザダイオード１と第
２のレーザダイオード１４には等しいバイアス電流が駆
動されることになる。従って、図１に示した発明例と同
様に第２の抵抗１９の抵抗値を選ぶことによって、レー
ザ劣化アラームの発出しきい値を簡単にかつ、精度よく
設定することが可能になる。

【００１９】実施例３．図３はこの発明のさらに他の実
施例を示す図であり、図３に示す実施例３において、２
１は前記第１のレーザダイオード１と前記第２のレーザ
ダイオード１４の両方のバイアス電流をモニタするため
の第３の抵抗、２２は前記第１の誤差増幅回路の出力電
圧を増幅する第３の誤差増幅回路、２３はこの第３の誤
差増幅回路２２の出力と、第２の誤差増幅回路２０の出
力の差を増幅し、その出力を前記比較回路１２の入力端
に供給する第４の誤差増幅回路である。

【００２０】この図３に示す実施例３では、第３の抵抗
２１を第１のレーザダイオード１と第２のレーザダイオ
ード１４のカソードと第１の電流増幅回路７の出力端の
間に接続することによって、２つのレーザダイオードの
バイアス電流を合わせてモニタしているので、第１のレ
ーザダイオードのバイアス電流を第３の誤差増幅回路２
２、第４の誤差増幅回路２３を用いて差し引いた後、比
較回路１２の入力に供給している。図１に示した実施例
１と同様に、バイアス電流が初期値のｍ倍になった時
に、レーザダイオード劣化アラームが発出するようにセ
ットする場合には、第３の抵抗２１の抵抗値を第１の抵
抗８の抵抗値のｍ倍に、第３の誤差増幅回路２２の増幅
度をｍ倍、第４の誤差増幅回路２３の増幅度を１倍に設
定すればよい。

【００２１】実施例４．図４はこの発明の実施例４を示
す図であり、図４に示す実施例４では、第３の抵抗２１
を第１のレーザダイオード１と第２のレーザダイオード
１４のカソードと第１の電流増幅回路７の出力端の間に
接続し、第２の抵抗１９を第１のレーザダイオード１の
カソードと第３の抵抗２１との間に接続する構成にして
いる。第３の抵抗２１には、第１のレーザダイオード１
と第２のレーザダイオード１４の両方のバイアス電流が
流れるため、第１の誤差増幅回路９の出力は通常の２倍
の電圧が出力される。そこで、図１に示した実施例と同
様に、バイアス電流が初期値のｍ倍になった時に、レー
ザダイオード劣化アラームが発出するようにセットする
場合には、第２の抵抗１９の抵抗値を第３の抵抗値の２
ｍ倍に、第１の誤差増幅回路９と第２の誤差増幅回路２
０の増幅度を等しくすればよいことになる。

【００２２】実施例５．なお、上記実施例１，２，３，
４では負電源で使用する場合の回路ブロック図を示した
が、正電源で使用する場合にも適用可能である。また、
上記実施例ではバイアス電流のモニタ抵抗をレーザダイ
オードのカソード側に挿入した場合について説明した
が、アノード側に挿入した場合についても同様の効果を
奏する。

【００２３】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、同一ウ
ェハ・隣接チップに第２のレーザダイオードを作り、こ
れに流れるバイアス電流を電圧値に変換し、これがレー
ザダイオード劣化アラームの比較回路のしきい値電圧と
して供給されるように構成したので、簡単な回路構成
で、精度の高いものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施例２を示すブロック図である。

【図３】この発明の実施例３を示すブロック図である。

【図４】この発明の実施例４を示すブロック図である。

【図５】レーザダイオードの駆動電流と光出力レベルの
温度特性を説明する図である。

【図６】レーザダイオードのバイアス電流アラームの温
度特性を説明する図である。

【図７】従来の光送信装置を示すブロック図である。

【符号の説明】

１第１のレーザダイオード２レーザ駆動回路３信号入力端子４第１のフォトダイオード５第１のコンデンサ６第１の電流源７第１の電流増幅回路８第１の抵抗９第１の誤差増幅回路１０サーミスタ１１分圧抵抗１２比較回路１３アラーム出力端子１４第２のレーザダイオード１５第２のフォトダイオード１６第２のコンデンサ１７第２の電流源１８第２の電流増幅回路１９第２の抵抗２０第２の誤差増幅回路２１第３の抵抗２２第３の誤差増幅回路２３第４の誤差増幅回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気信号を光信号に変換する第１のレー
ザダイオードと、この第１のレーザダイオードに電気信
号を供給するレーザ駆動回路と、上記第１のレーザダイ
オードの光出力レベルをモニタする第１のフォトダイオ
ードと、この第１のフォトダイオードから出力される電
流信号を平滑化する第１のコンデンサと、この第１のコ
ンデンサの正極側に接続し、これと等しい値の電流を流
しこむ第１の電流源と、この第１の電流源の電流と上記
第１のコンデンサの平滑電流の差分を入力とし、その出
力端を上記第１のレーザダイオードのカソードに接続し
た第１の電流増幅回路と、この第１の電流増幅回路の出
力端と上記第１のレーザダイオードのカソードとの間に
直列に接続された第１の抵抗と、この第１の抵抗の両端
の電圧を入力とする第１の誤差増幅回路と、この第１の
誤差増幅回路の出力端を入力端に接続し、アラーム出力
端子に出力端が接続された比較回路とで構成された光送
信装置において、上記第１のレーザダイオードと同一ウ
ェハに構成した第２のレーザダイオードと、この第２の
レーザダイオードの光出力レベルをモニタする第２のフ
ォトダイオードと、この第２のフォトダイオードから出
力される電流信号を平滑化する第２のコンデンサと、こ
の第２のコンデンサの正極側に接続し、これと等しい値
の電流を流しこむ第２の電流源と、この第２の電流源の
電流と上記第２のコンデンサの平滑電流の差分を入力と
し、その出力端を上記第２のレーザダイオードのカソー
ドに接続した第２の電流増幅回路と、この第２の電流増
幅回路の出力端と上記第２のレーザダイオードとの間に
直列に接続された第２の抵抗と、この第２の抵抗の両端
の電圧を入力とし、その出力を基準電圧として上記比較
回路の入力端に入力する第２の誤差増幅回路とを具備し
たことを特徴とする光送信装置。
【請求項２】電気信号を光信号に変換する第１のレー
ザダイオードと、この第１のレーザダイオードに電気信
号を供給するレーザ駆動回路と、上記第１のレーザダイ
オードの光出力レベルをモニタする第１のフォトダイオ
ードと、この第１のフォトダイオードから出力される電
流信号を平滑化する第１のコンデンサと、この第１のコ
ンデンサの正極側に接続し、これと等しい値の電流を流
しこむ第１の電流源と、この第１の電流源の電流値と上
記第１のコンデンサの平滑電流の差分を入力とし、その
出力端を上記第１のレーザダイオードのカソードに接続
した第１の電流増幅回路と、この第１の電流増幅回路の
出力端と上記レーザダイオードのカソードとの間に直列
に接続された第１の抵抗と、この第１の抵抗の両端の電
圧を入力とする第１の誤差増幅回路と、この第１の誤差
増幅回路の出力端を入力端に接続し、アラーム出力端子
に出力端が接続された比較回路とで構成された光送信装
置において、上記第１のレーザダイオードと同一ウェハ
に構成し、その光出力レベルが上記第１のフォトダイオ
ードでモニタできるように配置した第２のレーザダイオ
ードと、この第２のレーザダイオードと第１の電流増幅
回路の出力端の間に直列に接続された第２の抵抗と、こ
の第２の抵抗の両端の電圧を入力とし、その出力を、基
準電圧として上記比較回路の入力端に入力する第２の誤
差増幅回路とを具備したことを特徴とする光送信装置。
【請求項３】電気信号を光信号に変換する第１のレー
ザダイオードと、この第１のレーザダイオードに電気信
号を供給するレーザ駆動回路と、上記第１のレーザダイ
オードの光出力レベルをモニタする第１のフォトダイオ
ードと、この第１のフォトダイオードから出力される電
流信号を平滑化する第１のコンデンサと、この第１のコ
ンデンサの正極側に接続しこれと等しい値の電流を流し
こむ第１の電流源と、この第１の電流源の電流値と上記
第１のコンデンサの平滑電流の差分を入力とし、出力端
を上記第１のレーザダイオードのカソードに接続した第
１の電流増幅回路と、この第１の電流増幅回路の出力端
と上記レーザダイオードのカソードとの間に直列に接続
された第１の抵抗と、この第１の抵抗の両端の電圧を入
力とする第１の誤差増幅回路と、この第１の誤差増幅回
路の出力端を入力端に接続し、アラーム出力端子に出力
端が接続された比較回路とで構成された光送信装置にお
いて、上記第１のレーザダイオードと同一ウェハに構成
し、その光出力レベルが第１のフォトダイオードでモニ
タできるように配置すると共に、カソードを上記第１の
抵抗の低電位側に接続した第２のレーザダイオードと、
この第２のレーザダイオードと第１の電流増幅回路の出
力端の間に直列に接続された第３の抵抗と、この第３の
抵抗の両端の電圧を入力とし、その出力を、基準電圧と
して上記比較回路の入力端に入力する第２の誤差増幅回
路とを具備したことを特徴とする光送信装置。
【請求項４】電気信号を光信号に変換する第１のレー
ザダイオードと、この第１のレーザダイオードに電気信
号を供給するレーザ駆動回路と、上記第１のレーザダイ
オードの光出力レベルをモニタする第１のフォトダイオ
ードと、この第１のフォトダイオードから出力される電
流信号を平滑化する第１のコンデンサと、この第１のコ
ンデンサの正極側に接続し、これと等しい値の電流を流
しこむ第１の電流源と、この第１の電流源の電流値と上
記第１のコンデンサの平滑電流の差分を入力とし、出力
端を上記第１のレーザダイオードのカソードに接続した
第１の電流増幅回路と、この第１の電流増幅回路の出力
端と上記レーザダイオードのカソードとの間に直列に接
続された第３の抵抗と、この第３の抵抗の両端の電圧を
入力とする第１の誤差増幅回路と、この第１の誤差増幅
回路の出力端を入力端に接続し、アラーム出力端子に出
力端が接続された比較回路とで構成された光送信装置に
おいて、上記第１のレーザダイオードと同一ウェハに構
成し、その光出力レベルが上記第１のフォトダイオード
でモニタできるように配置した第２のレーザダイオード
と、この第２のレーザダイオードのカソードと上記第１
のレーザダイオードの間に直列に接続された第２の抵抗
と、この第２の抵抗の両端の電圧を入力とし、その出力
を基準電圧として、上記比較回路の入力端に入力する第
２の誤差増幅回路とを具備したことを特徴とする光送信
装置。