JPH0626259B2 - 光伝送装置 - Google Patents

光伝送装置

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JPH0626259B2
JPH0626259B2 JP59086455A JP8645584A JPH0626259B2 JP H0626259 B2 JPH0626259 B2 JP H0626259B2 JP 59086455 A JP59086455 A JP 59086455A JP 8645584 A JP8645584 A JP 8645584A JP H0626259 B2 JPH0626259 B2 JP H0626259B2
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temperature
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semiconductor laser
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noise
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芳樹 西野
克行 藤戸
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50Transmitters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/06817Noise reduction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体レーザモジュールの温度を制御すること
で伝送光中のノイズレベルをある基準値以下の低ノイズ
状態におさえ、品質の良い安定な光伝送を可能にする光
伝送装置を提供するものである。
従来例の構成とその問題点 従来例の構成を第1図に示す。温度検出器100により
半導体レーザ101の温度を検出し、温度制御部102
で吸熱発熱器103への電流を制御して半導体レーザ1
01の温度を一定にしている。ここで、吸熱発熱器とは
電流に応じて吸熱または発熱を行なう装置である。また
出力制御部104は半導体レーザ101の後方出力光を
光検出器105で検出し伝送路106への平均光出力が
一定となるように半導体レーザ101のバイアス電流1
07を制御している。なお半導体レーザ101は信号1
08により直接強度変調する。以上のような構成で半導
体レーザ101の伝送路106への光出力を一定にする
とともに半導体レーザ101の温度を最良して低ノイズ
状態で使用し、品質の良い、かつ安定な光伝送を実現し
ようとしている。
しかし半導体レーザ101の経時あるいは経年変化によ
り最良温度の変化する可能性があり、従来例の構成では
これに対する補償はされていないので経時、経年変化に
伴ない、伝送品質が劣化する恐れがある。
発明の目的 本発明はこのような従来の欠点を除去するものであり、
斜め研磨コネクタを用いたシングルモードファイバから
なる光伝送路において、半導体レーザモジュールの温度
を制御することで、ノイズレベルをある基準値以下の低
ノイズ状態にし、かつ経時経年変化によるノイズレベル
の変化にも対処でき、品質の良い、安定な伝送を可能に
する光伝送装置を提供するものである。
発明の構成 本発明は斜め研磨コネクタを用いて半導体レーザへの反
射光を低減したシングルモードファイバからなる光伝送
系と、半導体レーザからの出力光の一部を取り出すため
の機構部とこの出力光中のノイズレベルを検出するため
の検出器とこのノイズレベルを基に出力電流を制御する
制御部とこの出力電流により半導体レーザの温度を変化
させる吸熱発熱器とからなり、半導体レーザモジュール
の温度を制御することで伝送光中のノイズレベルをある
基準値以下の低ノイズ状態にすると同時に、経時経年変
化によりノイズレベルが変動しても、ノイズレベルがあ
る基準値以下の低ノイズ状態になるように半導体レーザ
モジュールの温度を制御し、品質の良い、安定な光伝送
を可能にする光伝送装置を提供するものである。
実施例の説明 グレーデッドインデックスファイバあるいはステップイ
ンデックスファイバからなる光伝送系の場合、モーダル
ノイズの影響で、またシングルモードファイバでも、結
合部に従来からの垂直コネクタを用いた場合、反射ノイ
ズが生じて、短距離ファイバ伝送後のノイズレベルと長
距離ファイバ伝送後のノイズレベルとは、互いに無相関
である。しかし、結合部に斜め研磨コネクタを用いて半
導体レーザへの反射光を低減したシングルモードファイ
バからなる光伝送系では短距離ファイバ伝送後のノイズ
レベルと長距離ファイバ伝送後のノイズレベルとの間に
強い相関があり、また伝送光中のノイズレベルは半導体
レーザモジュールの温度に依存する。それ故、短距離フ
ァイバ伝送光の一部を取り出し、そのノイズレベルを検
出し、それが小さくなるように半導体レーザモジュール
の温度を制御すれば長距離ファイバに伝送後のノイズレ
ベルも下がり、従って品質のよい伝送ができる。
以下、第2図を用いて本発明の一実施例の光伝送装置の
説明を行なう。光伝送系201は、半導体レーザモジュ
ール202に接合され、分岐器203により光伝送系2
01の伝送光の一部を取り出し、受光器204でこの光
信号を電気信号に変換し、増幅器205,帯域フィルタ
206,検波器207を通してノイズレベルの検出を行
なう。
なお、検波器207には平均化の機能も備わっていてノ
イズレベルに対応する時間的に一定な信号が出力され
る。このノイズレベルがある基準値以下の低ノイズ状態
になるように、制御部208により吸熱発熱器209の
電流を変え、半導体レーザ202の温度を制御する。
また出力制御部212はモジュール202内の半導体レ
ーザの後方出力光を光検出器211で検出し伝送路への
平均光出力が一定となるように半導体レーザのバイアス
電流を制御しており、さらに半導体レーザは信号213
により直接強度変調される。
第3図は制御部208の構成の実施例である。制御部2
08は検波器207からのノイズレベルに対応する信号
をもとに半導体レーザモジュール202の温度を制御し
てノイズレベルをある基準値以下におさえ品質のよい伝
送を可能によると同時に、半導体レーザの経時経年変化
によりノイズ特性が変化しても、それに応じて、温度を
制御して、やはりノイズレベルがある基準以下にして、
長期間にわたる安定な品質の良い伝送を可能にするため
のものである。また温度を変えても、ノイズレベルがあ
る基準値以下にならなければ表示を行なわせるようにす
る。このようにすることで、表示が行なわれていなけれ
ば、品質の良い伝送で行なわれていることがわかり、ま
た表示が行なわれていれば伝送の品質が悪く装置の点検
が必要であるということがわかる。
理想的には、ノイズレベルが最小になるように半導体レ
ーザモジュールの温度を制御できればよいが、経時経年
変化によりその温度が変化するかもしれないので定期的
に温度をふらせてノイズレベルが最小になる温度を捜す
必要がある。その間、ノイズレベルの大きい点を通り、
伝送品質が悪くなってしまう可能性があるので、このよ
うな方法を実際の伝送装置に使うことはできない。
それ故に、前述のように品質を保証するノイズレベルの
基準値を設け、ノイズレベルをその値以下にする。その
ために、ノイズレベルを検出しながら半導体レーザモー
ジュール202の温度をある温度から徐々に下げる。ノ
イズレベルがある基準値以下になる温度が見つかれば、
その温度で固定してもよいが半導体レーザモジュール2
02の経時経年変化でノイズ特性が変化して、この温度
でのノイズレベルが基準値以上になるかもしれない。そ
の場合、ノイズレベルが下がる方向に温度を変化させる
必要がある。そのためには温度をわずかだけ、上げるか
または下げるかして、ノイズレベルの変化を検出して、
ノイズレベルが下がる方向に、温度を変化させればよ
い。この操作は、ノイズレベルが極小になる点に半導体
レーザモジュール202の温度を設定するものである。
ノイズレベルが基準値以上になった時点でこの操作を行
なうと極小点であっても、基準値以上になるかもしれな
い。これ故、ノイズレベルが基準値以上であれば、温度
を下げるようにして、ノイズレベルが基準値以下になれ
ば前述の操作を行ない、ノイズレベルを基準値以下の極
小にする。半導体レーザモジュール202の経時経年変
化によりノイズレベルの極小点が変化しても、前述のよ
うな操作を行なえば、常に、ノイズレベルが基準値以下
の極小になる温度に設定される。
以上が制御部208の動作の概略である。つぎに制御部
208の構成の説明を行なう。検波器207からのノイ
ズレベルを示す信号30は、第1の比較器301により
第1の基準レベル発生器300で決められるノイズレベ
ルの基準値と比較される。ノイズレベルがこの基準値よ
りも大きい場合、第1の演算器302を通して、カウン
タ309をダウンカウントさせ、この出力をD/A変換
器310に通す。この信号は、温度制御器311の温度
設定のための信号となり、温度検出器210からの信号
31と一致するように温度制御器311は吸熱発熱器2
09への電流32を制御する。今の場合、カウンタ30
9はダウンカウントしているので、半導体レーザモジュ
ール202の温度は下がっている。
検波器207からのノイズレベルを示す信号30のもう
一方は、A/D変換器305によりディジタル信号に変
換され、クロック発生器308からのクロックにより、
第1のメモリ306,第2のメモリ307へ順次送られ
記憶される。第1,第2のメモリ306,307の内容
は第2の比較器304でディジタル的に大小比較されノ
イズレベルが上昇したのか、それとも下降したのかを示
す信号となる。
A/D変換器305,第1,第2のメモリ306,30
7、第2の比較器304で処理された信号は、ノイズレ
ベルがある基準値よりも大きい場合、カウンタ309を
アップまたはダウンカウントさせるための制御信号とは
ならないが、小さい場合にはじめて制御信号となる。
つまり、カウンタ309がダウンカウントしていると
き、すなわち温度が下がっているときノイズレベルが下
がれば、それをA/D変換器305,第1,第2のメモ
リ306,307、比較器304で検出して、第1,第
2の演算器302,303で信号処理し、カウンタ30
9をさらにダウンカウントさせ温度を下げてノイズレベ
ルを下げる。逆にノイズレベルが上がればカウンタ30
9をアップカウントさせ、温度を上げるようにして、や
はりノイズレベルを下げる。またカウンタ309がアッ
プカウントしているとき、すなわち温度が上がっている
とき、ノイズレベルが下がれはカウンタ309をアップ
カウントさせ温度を上げてノイズレベルを下げ、逆にノ
イズレベルが上がればカウンタ309をダウンカウント
させ、温度を下げて、ノイズレベルを下げる。
こうして、ノイズレベルがある基準値以下となる温度範
囲が見つかれば、その範囲内でノイズレベルが極小にな
るように半導体レーザモジュール202の温度が設定さ
れる。
また半導体レーザモジュールの経時経年変化により、ノ
イズ特性が変化してノイズレベルが極小になる温度が変
化しても、それがある基準値以下であれば、制御部20
8が前述のような動作を行なうため、それに追従して温
度が変化して常に低ノイズ状態に保たれる。
温度制御器311の設定温度はカウンタ309の出力に
よって決まり、設定温度の変化の速さはクロック発生器
308からのクロックの速さによって決まる。クロック
が速すぎると、設定温度も速く変化するため、半導体レ
ーザモジュール202の温度をこれに追従させることが
できない。従って、クロック発生器308からのクロッ
クは十分遅くする必要がある。
また、第1,第2のメモリ306,307もクロック発
生器308からのクロックにより、順次ノイズレベルが
記憶されるが、これを用いてノイズレベルが上昇したか
下降したかを検出するので、カウンタ309へのクロッ
クよりも、さらに遅いクロックが必要である。
ここまではノイズレベルがある基準値以下となるような
温度があった場合であるが、もしなければ、第1の比較
器301からの信号によりカウンタ309はダウンカウ
ントを続け、半導体レーザモジュール202の温度は、
第2の基準レベル発生器312で決まる下限温度T
で下がり続ける。この温度に達すると第3の比較器31
3により表示器314に表示を行なわせると同時にクロ
ック発生器308を停止させて、温度が下限温度T
下になるのを防ぐ。
また最初の時点でノイズレベルがある基準値以下でしか
も温度が高くなるほどノイズレベルが下がるのであれ
ば、前述のように半導体レーザモジュール202の温度
は上がり続ける。基準レベル発生器315は、この上限
温度Tを決めている。この上限温度Tに達すると、
第4の比較器316が働き、やはり、クロック発生器3
08を停止させて、温度が上限温度T以上になるのを
防ぐ。
第4図に動作説明図を示す。横軸は温度,縦軸はノイズ
レベルであり、Tは上限温度、Tは下限温度、N
はノイズレベルの基準値である。この図を用いて本実施
例の動作をまとめる。まず最初半導体レーザモジュール
202の温度がTで、ノイズ特性が図中実線400で
あったとする。この場合、ノイズレベルが、基準値N
よりも大きいので、前述のようにカウンタ309はダウ
ンカウントして、温度は下がる。温度がTより下がれ
ばノイズレベルは基準値Nより小さくなるので、第2
の比較器の出力信号(ノイズレベルが上昇したか下降し
たかを示す信号)とカウンタ309の入力信号(アップ
カウントがダウンカウントか、すなわち、温度を上げた
か下げたかの信号)によって、次にカウンタ309をア
ップカウントさせるかダウンカウントすなわち温度を上
げるか下げるかが決まるが、常にノイズレベルが下がる
方向へ温度が変化するようにしているので、半導体レー
ザモジュール202の温度はTになる。
こうして、半導体レーザモジュール20をある基準値N
以下の低ノイズ状態になる温度Tで動作させること
ができ、品質の良い伝送を可能にする。
また経時経年変化により半導体レーザモジュール202
のノイズ特性が図中点線401のようになった場合で
も、ノイズレベルが基準値Nよりも小さくなる温度範
囲があるので、そこでは前述のような温度の制御が行な
われ、温度T′の低ノイズ状態に設定される。
さらにノイズ特性が変化して図中−点鎖線402のよう
になっとする。この場合、ノイズレベルは基準値N
りも大きいので、温度は下限温度Tまで下がり続け
る。Tに達した時点で表示器314により表示が行な
われると同時にクロック発生器308を停止させ、温度
が下がるのを防ぐ。
こうして、表示器314により表示が行なわれていれ
ば、ノイズレベルは基準値Nよりも大きいということ
だから装置の点検が必要であるということになる。
また最初温度がTで、ノイズ特性が403であったと
すると、ノイズレベルは基準値Nよりも小さく、しか
も、ノイズレベルは温度の上昇とともに下がるので、半
導体レーザモジュール202の温度は上がる。上限温度
に達すると第4の比較器316からの信号によりク
ロック発生器308を停止させ、温度がT以上になる
のを防いでいる。
なお、本実施例では分岐器を用いて伝送光の一部を取り
出しノイズレベルの検出を行なっているが、半導体レー
ザの後方光を用いてもよい。
発明の効果 半導体レーザのノズルは温度依存性をもつので従来例の
ように適切な温度に設定することで、低ノイズ即ち品質
の良い伝送が可能である。しかし、半導体レーザの経時
経年変化などで低ノイズとなる温度が変動した場合、従
来例の構成では、これに対する補償がされていないので
長期間にわたる品質の良い伝送ができるとは限らない。
本発明では、常にノイズレベルを検出しながら、ノイズ
レベルがある基準値以下の低ノズル状態になるように半
導体レーザの温度を制御しているので、経時経年により
半導体レーザのノイズ特性が変化しても、常にノイズレ
ベルはある基準値以下の低ノイズ状態、即ち長期間にわ
たる品質の良い伝送が可能である。
また伝送品質の良否を決めるために従来例ではその都
度、測定器を用いてノイズレベルを検査する必要がある
が、本発明ではノイズレベルは常にある基準値以下の低
ノイズ状態であるため測定器による検査は不要でかつ常
に伝送品質が補償されている。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の光伝送装置の構成図、第2図は本発明
の一実施例の光伝送装置の構成図、第3図は第2図の要
部構成図、第4図は第2図に示す装置の動作説明図であ
る。 201……光伝送系、202……半導体レーザモジュー
ル、203……分岐器、204……受光器、205……
増幅器、206……帯域フイルタ、207……検波器、
208……制御部、209……吸熱発熱器、210……
温度検出器、211……光検出器、212……出力制御
部、213……信号。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】すくなくとも、斜め研磨コネクタを用いた
    シングルモードファイバからなる光伝送路と、半導体レ
    ーザからファイバに入力された光の一部を前記半導体レ
    ーザの近くで取り出すための機構部と、前記機構部より
    取り出された出力光中のノイズレベルを検出するための
    検出器と、前記半導体レーザの温度を変化させる吸熱発
    熱器と、前記ノイズレベルを予め定められた基準値以下
    になるように前記吸熱発熱器を制御する制御部とを具備
    する光伝送装置。
JP59086455A 1984-04-27 1984-04-27 光伝送装置 Expired - Lifetime JPH0626259B2 (ja)

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JPS60229541A JPS60229541A (ja) 1985-11-14
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