JPH07170234A - 光送信モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構成で発光素子の光出力をモニターす
るとともに、発光素子の発光を停止させることが可能な
光送信モジュールを提供する。 【構成】 レーザーダイオードＬＤから出力された光
は、フォトダイオードＰＤで検出される。この検出した
光強度をもとに、フォトダイオードＰＤ、電流電圧変換
回路２、反転回路３で構成されるＡＰＣ回路は、レーザ
ーダイオードＬＤに供給する電流をコントロールして発
光出力強度を安定化させている。フォトダイオードＰＤ
のカソードには端子ＬＭ（＋），ＬＭ（−）が設けられ
ており、これらの端子ＬＭ（＋），ＬＭ（−）にディス
エーブル信号を入力することにより、レーザーダイオー
ドＬＤの発光を停止させることができると同時に、これ
らの端子ＬＭ（＋），ＬＭ（−）から光出力をモニター
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、簡易な構成で光出力を
制御可能な光送信モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】光送信モジュールは、情報として外部か
ら入力された電気信号を半導体レーザの発光強度の変化
に変換する装置であり、光ファイバー通信においては、
この半導体レーザで発生した光を光送信モジュールに連
結したファイバ内を伝送させることにより、情報の伝送
を行っている。そして、光半導体レーザの光出力は、周
囲の温度あるいは半導体レーザのチップの温度の変化等
により容易に変動することが知られている。そこで、従
来からこのような半導体レーザを備えた光送信モジュー
ルは、温度変動が生じても一定の光出力が得られるよう
に、半導体レーザの光出力を光送信モジュール内のモニ
ター用フォトダイオードで検出して、半導体レーザの駆
動電流にフィードバックを行っている。

【０００３】また、かかる光送信モジュールは、定期的
な保守点検や臨時の検査のために光出力のモニターを行
う必要があり、モニター用フォトダイオードで光出力を
検査していた。また、このような保守点検等の際や、半
導体レーザが異常な発光を示したり、内部の駆動系やフ
ィードバック系が異常な動作を行っていると考えられる
場合には、半導体レーザの発光を停止させる必要があ
り、ディスエーブル信号（外部入力信号）を半導体レー
ザの駆動回路に与えて半導体レーザ光出力の停止を行っ
ていた。このような光送信モジュールの構成を図２を用
いて説明する。

【０００４】図２は、かかる従来からの光送信モジュー
ルの構成を示したブロック図である。まず、データ信号
を駆動回路１０１に入力すると、データ信号の入力に同
期して駆動回路１０１がスイッチング動作を行い、駆動
回路１０１に接続された電源から所定の駆動電流が発光
素子（発光ダイオード）１００に供給されて発光素子１
００が発光する。そして、この発光はデータ信号の入力
に同期しているので、データ信号である電気信号は発光
素子１００の発光強度の変化に変換されたことになる。
よって、この光は光ファイバー通信用の光信号出力とし
て光送信モジュールの外部に連結された光ファイバーに
入力される。

【０００５】また、この光の一部は、光送信モジュール
の内部に組み込まれたモニタ用受光素子１０４で検出さ
れる。モニター用受光素子１０４で検出された光出力
は、発光素子バイアス電流制御回路１０３に入力され
る。発光素子バイアス電流制御回路１０３は、この受光
素子１０４で検出した光出力に基づいて駆動回路１０１
を制御して、上記発光素子１００を流れる電流を一定化
し、出力の安定化を図る回路である。そして、保守点検
等の際には、受光素子１０４を流れる電流や受光素子に
接続された抵抗の電圧降下を測定することにより、発光
素子１００の出力をモニター信号として受光素子１０４
からモニターしていた。

【０００６】また、受光素子１０４で検出した光出力に
異常が認められる場合や、上記の理由等のある場合に
は、発光素子１００の発光を停止させるため、ディスエ
ーブル信号をディスエーブル信号制御回路１０２に入力
して駆動回路１０１のスイッチング動作をオフして発光
素子１００の発光を停止させていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにして光送信モジュールでこれの光出力を制御する
と、発光素子１００の発光を停止させるためには発光素
子１００の発光を停止させるディスエーブル信号制御回
路１０２が必要であった。当然のことながら、このよう
なディスエーブル信号制御回路１０２を光送信モジュー
ル内に設けることとすると、係る装置は複雑化せざるを
得ない。さらに、保守点検等の際には、発光素子１００
の発光出力をモニターしたり、ディスエーブル信号を入
力して発光を停止させたりするので、２端子にこれらの
動作を行う測定・制御装置を接続しなければならず、非
常に作業が面倒であると同時に、誤って目的外の端子に
これらの装置を接続したとすると、かかる送信モジュー
ルや測定・制御装置が破壊される場合があった。

【０００８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、簡易な構成で発光素子の光出力をモニタ
ーするとともに、発光素子の発光を停止させることが可
能な光送信モジュールを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の問題を解決するた
め、本発明に係る光送信モジュールは、（ａ）データ信
号の入力により発光素子の発光を変調する駆動回路と、
（ｂ）発光素子から出力される光の強度を検出する受光
素子と、（ｃ）受光素子からの検出信号レベルが、所定
の基準レベルに対して増加すると発光素子に供給する電
流を減少させ、一方、所定の基準レベルに対して減少す
ると発光素子に供給する電流を増加させる逐次帰還制御
によって、発光素子から出力される光の強度の変動を抑
制する帰還制御回路と、（ｄ）受光素子と帰還制御回路
との接続点に設けられ、実質的に開放状態では受光素子
の検出信号が現われると共に、帰還制御回路に対して基
準レベルよりも高く且つ発光素子の発光を停止させ得る
高レベルの外部入力信号を印加するためのディスエーブ
ルモニター端子とを具備することとした。

【００１０】

【作用】かかる光送信モジュールによれば、まず、駆動
回路にデータ信号を入力して発光素子の発光を変調し、
電気信号を光信号に変換する。この際、光信号は光送信
モジュールの外部に取り出されるとともに、その光強度
の一部は受光素子で検出される。通常、かかる光送信モ
ジュールを用いて光通信を行う場合、帰還制御回路で
は、受光素子で検出した検出信号レベルを所定の基準レ
ベルと比較して、発光出力の強度変化を補償するように
発光素子に電流を供給する。また、保守点検の際等に発
光素子の光出力を測定したい場合は、ディスエーブルモ
ニター端子から光出力をモニターする。そして、発光素
子の発光を停止する必要が生じた場合には、このディス
エーブルモニター端子から基準レベルよりも高レベルの
外部入力信号を帰還制御回路に入力して、発光素子に供
給する電流を発光素子の閾値電流以下にする。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。なお、同一要素には同一符号を用い重複す
る説明は省略する。

【００１２】図１（ａ）は、本発明の一実施例に係る光
送信モジュールの光出力制御方法を説明するための回路
説明図である。まず、駆動回路５には、信号データー入
力用の端子が２つ設けられており、これら２端子に信号
データとこれの反転信号データが入力される。この駆動
回路５としては、例えば、同図（ｂ）に示すように、ｎ
ｐｎトランジスタＱ１，Ｑ２の共通エミッタに電流源Ｉ
Ｓが接続された差動アンプが挙げられる。なお、ｎｐｎ
トランジスタＱ２のコレクタは抵抗ｒ₁ を介してレーザ
ーダイオードＬＤのアノードとの共通電源に接続されて
いる。そして、信号データおよび反転信号データは、こ
の差動アンプを構成するｎｐｎトランジスタＱ１，Ｑ２
のベースにそれぞれ入力されて差動増幅される。すなわ
ち、信号データがハイレベルの際には、反転信号データ
はローレベルとなるので、これらの信号の差動出力がレ
ーザーダイオードＬＤに流れる。また、信号データがロ
ーレベルの際には、反転信号データはハイレベルとなる
ので、抵抗ｒ₁ には電流が流れるがレーザーダイオード
ＬＤには駆動電流はほとんど供給されない。なお、バイ
アス電流は、レーザーダイオードＬＤのカソードに接続
されたＦＥＴ（Ｍ１）から供給されている。このように
して、レーザーダイオードＬＤは信号データに同期して
発光が変調される。レーザダイオードＬＤから出力され
た光は、この光送信モジュールの外部に連結された光フ
ァイバに入射して光信号として取り出される。

【００１３】また、光送信モジュールには、上記レーザ
ーダイオードＬＤの発光出力強度を安定化させるための
自動光出力制御回路（いわゆる、ａｕｔｏｍａｔｉｃ
ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ＡＰＣ回路）が設けられ
ている。ＡＰＣ回路は、レーザーダイオードＬＤの光出
力を光送信モジュール内に設置されたフォトダイオード
ＰＤで検出し、この光出力を補償する電流をレーザーダ
イオードＬＤに供給してこれの発光を安定化させる回路
である。以下、本実施例のＡＰＣ回路の構成および動作
を説明する。

【００１４】ＡＰＣ回路はカソードにＶ_CCの電位が与え
られたフォトダイオードＰＤと、このアノードに抵抗ｒ
₁₀を介して入力端が接続された電流電圧変換回路２と、
電流電圧変換回路２の出力端に入力端が接続された反転
回路３とより構成される。そして、反転回路３の出力端
には、増幅回路４の入力端が接続されている。そして、
増幅回路４の出力端は、駆動回路５を介してレーザーダ
イオードＬＤに接続されている。

【００１５】このような構成として、フォトダイオード
ＰＤにレーザダイオードＬＤからの発光出力が入射した
とすると、フォトダイオードＰＤで光出力を検出し、Ａ
ＰＣ回路でこれの実効値の変動を検知してレーザダイオ
ードＬＤの発光出力の変動を補償する。すなわち、詳説
すれば以下の通りである。

【００１６】電流電圧変換回路２は、増幅器Ａ₂₀とこれ
の反転入力端子と出力端子との間に並列に接続された抵
抗ｒ₂₀とキャパシタＣ₂₀と非反転入力端子を共通節点と
して接続された分圧用の抵抗ｒ₂₂と抵抗ｒ₂₁とより構成
されており、非反転入力端子には抵抗ｒ₂₂を介してＶ_ee
の電位が、抵抗ｒ₂₁を介してＶ_ccの電位が与えられてい
る。そして、フォトダイオードＰＤから入力された交流
電圧は、抵抗ｒ₂₁と抵抗ｒ₂₂との分圧比で決まる所定の
基準電位をもとに変動成分が積分されて直流電圧に変換
される。

【００１７】反転回路３は、電流電圧変換回路２の出力
端子に抵抗ｒ₃₃を介して反転入力端子が接続された増幅
器Ａ₃₀とこれの反転入力端子と出力端子との間に挿入さ
れた抵抗ｒ₃₀と、非反転入力端子を共通節点として接続
された分圧用の抵抗ｒ₃₂と抵抗ｒ₃₁とより構成されてお
り、非反転入力端子には抵抗ｒ₃₂を介してＶ_eeの電位
が、抵抗ｒ₃₁を介してＶ_ccの電位が与えられている。そ
して、この反転回路３は、インバータとして機能してい
る。

【００１８】増幅回路４は、反転回路３の出力端子に抵
抗ｒ₄₃を介して反転入力端子が接続された増幅器Ａ
₄₀と、これの反転入力端子と出力端子との間に並列に接
続された抵抗ｒ₄₀およびキャパシタＣ₄₀と非反転入力端
子を共通節点として接続された分圧用の抵抗ｒ₄₂と抵抗
ｒ₄₁とから構成されおり、非反転入力端子には抵抗ｒ₄₂
を介してＶ_eeの電位が、抵抗ｒ₄₁を介してＶ_ccの電位が
与えられている。そして、反転回路３を介して電流電圧
変換３から入力された直流電圧と抵抗ｒ₄₁と抵抗ｒ₄₂と
の分圧比で決まる所定の基準電位をもとに駆動回路５を
コントロールしている。

【００１９】このような構成として、レーザダイオード
ＬＤの光出力の実効値が増加した場合には、フォトダイ
オードＰＤの抵抗値が減少し、電流電圧変換回路２の反
転入力端子の電位が上昇して電流電圧変換回路２に入力
される平均電圧が上昇して出力端子の電位が降下する。
同様にして、反転回路３に入力される電圧が降下し、こ
れの出力端に接続された増幅回路４に入力される電圧が
上昇する。これにより、増幅回路４の出力端子の電位が
降下し、例えば、同図（ｂ）のＦＥＴ（Ｍ１）によりレ
ーザダイオードＬＤを流れる電流が減少する。すなわ
ち、レーザダイオードＬＤの光出力の実効値が増加した
場合には、ＡＰＣ回路はこの光出力を減少させる方向に
駆動する。

【００２０】また、レーザダイオードＬＤの光出力の実
効値が減少した場合には、フォトダイオードＰＤの抵抗
値が増加し、電流電圧変換回路２の反転入力端子の電位
が降下して、電流電圧変換回路２に入力される平均電圧
が減少して出力端子の電位が上昇する。同様にして、反
転回路３に入力される電圧が上昇し、これの出力端に接
続された増幅回路４に入力される電圧が減少する。これ
により、増幅回路４の出力端子の電位が上昇し、例え
ば、同図（ｂ）のＦＥＴ（Ｍ１）の働きによりレーザダ
イオードＬＤを流れる電流が増加する。すなわち、レー
ザダイオードＬＤの光出力の実効値が減少した場合に
は、ＡＰＣ回路はこの発光出力を増加させる方向に駆動
する。このように、ＡＰＣ回路はレーザダイオードＬＤ
の光出力の強度の補償回路として機能して、逐次帰還制
御を行うことにより、温度の変動等による発光のばらつ
きを抑制する。

【００２１】通常は、上記のようにして発光しているレ
ーザーダイオードＬＤも保守点検の際には光出力をモニ
ターしなくてはならないし、また、光送信モジュール内
のユニットが故障した場合などは、レーザーダイオード
ＬＤの発光を停止させなくてはならない。このため、本
実施例では光出力をモニターしたり、レーザーダイオー
ドＬＤの発光を停止させたりする共通の端子（ディスエ
ーブルモニター端子）を備えている。すなわち、この端
子の構成および使用法は以下の通りである。

【００２２】まず、フォトダイオードＰＤのアノードに
は抵抗ｒ₁₀が接続されている。この抵抗ｒ₁₀の両端に
は、それぞれ抵抗ｒ₁₁とｒ₁₂が接続されており、この抵
抗ｒ₁₁とｒ₁₂の開放端をそれぞれ端子ＬＭ（＋）と端子
ＬＭ（−）とする。そして、端子ＬＭ（＋）と端子ＬＭ
（−）にはモニター用のＣＰＵ等が接続されて抵抗ｒ
_１０両端の電圧変化をモニターし、フォトダイオードＰ
Ｄで検出した光出力をモニターする。

【００２３】さらに、これらの端子ＬＭ（＋）、ＬＭ
（−）は、このようにして光出力のモニターに利用でき
るばかりでなく、レーザーダイオードＬＤの発光を停止
する際にも有用である。すなわち、光送信モジュール内
のユニット等が故障してレーザダイオードＬＤの光出力
を停止させたい場合には、この端子ＬＭ（＋）または端
子ＬＭ（−）にディスエーブル信号（外部入力信号）が
入力される。ディスエーブル信号は、レーザダイオード
ＬＤ光出力停止用の信号であり、略Ｖ_ｃｃの電位をこれ
らの端子に与える電圧信号である。ディスエーブル信号
がこれらの端子ＬＭ（＋）、ＬＭ（−）に入力された場
合、フォトダイオードＰＤのアノードには、略Ｖ_ccの電
位が与えられることになるので、電流電圧変換回路２の
反転入力端子の電位が上昇する。これにより、電流電圧
変換回路２に入力される平均電圧が上昇して出力端子の
電位が下降する。同様にして、反転回路３に入力される
電圧が下降し、これの出力端に接続された増幅回路４に
入力される電圧が上昇する。これにより、増幅回路４の
出力端子の電位が下降してＶ_eeとなり、同図（ｂ）のＦ
ＥＴ（Ｍ１）がオフ状態となるためレーザダイオードＬ
Ｄを流れるバイアス電流がゼロになる。このとき、ＤＡ
ＴＡに“Ｌ”レベルの信号を入力しておくことにより、
レーザダイオードＬＤの発光が完全に停止する。

【００２４】以上、上記実施例によれば、光送信モジュ
ールの定期点検等の際には、レーザダイオードＬＤの光
出力を端子ＬＭ（＋）および端子ＬＭ（−）からモニタ
ーするとともに、モニターした光出力に異常が観察され
た場合には、直ちにこれらの端子ＬＭ（＋）、ＬＭ
（−）にディスエーブル信号を入力することによりレー
ザダイオードＬＤの光出力を停止させることができる。
しかもこれらの操作は同一の端子ＬＭ（＋）、ＬＭ
（−）から行うことができるので、目的外の端子に誤っ
て測定・検査装置を接続することがない。これにより、
端子の誤認による装置の破壊を防止することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上の通り、本発明に係る光送信モジュ
ールによれば、通常は、発光素子からの光出力の強度を
受光素子で検出し、この検出信号に基づいて帰還制御回
路で発光素子の光出力強度を安定化させることができ
る。そして、保守点検の際には、ディスエーブルモニタ
ー端子から光出力をモニターするとともに、非常時に発
光素子の発光を停止させたい場合には、このディスエー
ブルモニター端子に外部入力信号を入力すればよい。こ
のように、係る光送信モジュールはディスエーブルモニ
ター端子１端子でこれらのモニターおよび発光停止動作
を制御でき、しかも従来のようにディスエーブル信号を
入力する際の特別な制御回路を必要としない。これによ
り、かかる光送信モジュールは少ない素子数で作製する
ことができるので、光送信モジュール自体をコンパクト
にすることができる。

【００２６】また、本発明の端子はディスエーブルモニ
ター端子１端子であって構成が簡易であるので、光送信
モジュールを点検したりする際に点検する装置を誤って
別の端子接続することがない。これにより、端子の誤認
による装置の破壊を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の一実施例に係る光送信モジュー
ルの回路の説明図および（ｂ）これの駆動回路の一例を
示す図である。

【図２】従来の光送信モジュールの光出力制御方法を説
明するためのブロック図である。

【符号の説明】

２…電流電圧変換回路、３…反転回路、４…増幅回路、
５…駆動回路、１０，１０３…バイアス電流制御回路、
ｒ₁ ，ｒ₁₁〜ｒ₄₀…抵抗、Ｃ₂₀〜Ｃ₄₀…キャパシタ、Ｌ
Ｄ…レーザダイオード、ＰＤ…フォトダイオード、Ａ₂₀
〜Ａ₄₀…増幅器、ＩＳ…定電流源、Ｑ１，Ｑ２…ｎｐｎ
トランジスタ、Ｍ１…ＦＥＴ、１００…発光素子、１０
１…発光素子駆動回路、１０２…ディスエーブル制御回
路、１０４…受光素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データ信号の入力により発光素子の発光
   を変調する駆動回路と、 前記発光素子から出力される光の強度を検出する受光素
   子と、 前記受光素子からの検出信号レベルが、所定の基準レベ
   ルに対して増加すると前記発光素子に供給する電流を減
   少させ、一方、所定の基準レベルに対して減少すると前
   記発光素子に供給する電流を増加させる逐次帰還制御に
   よって、前記発光素子から出力される光の強度の変動を
   抑制する帰還制御回路と、 前記受光素子と前記帰還制御回路との接続点に設けら
   れ、実質的に開放状態では前記受光素子の検出信号が現
   われると共に、前記帰還制御回路に対して前記基準レベ
   ルよりも高く且つ前記発光素子の発光を停止させ得る高
   レベルの外部入力信号を印加するためのディスエーブル
   モニター端子と、 を備えたことを特徴とする光送信モジュール。