JPH07231304A - 光送信回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低い消費電力でしかもレーザダイオードなど
の変換効率が変化した場合でも光変調度も安定的に補償
する。 【構成】 発振源１から信号は帯域通過フィルタ２で基
準信号だけを整合抵抗器５を介してレーザダイオード４
に与える共にバイアス電流に重畳させて与える。フォト
ダイオード６はレーザダイオード４からのモニタ光を受
けて、モニタ電流から検出器１４、帯域通過フィルタ１
５で基準信号対応する信号成分を抽出する。この信号成
分を整流器１６と積分器１７で平滑・積分して、直流信
号とさせる。電圧／電流変換増幅器１８で電流信号へ変
換して基準電圧を基準電圧発生器１２で変更し、差分入
力９ｂに与え、他方の直流信号検出器７からのモニタ信
号を差分入力９ｂに与える。この差分値から制御回路１
０を通じてバイアス回路１１の出力バイアス電流を変更
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えば、光通信などで
使用される光送信回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信用の半導体デバイスが各メ
ーカから発表されている。例えば、富士通（株）製品の
ＦＬＤ１３０Ｆ３ＡＣＨ−ＡＬ（ＤＦＢレーザダイオー
ド（アナログ用））が既に発表されている。このレーザ
ダイオードのデータシートＤＳ０２−１２２０７−２に
仕様が示されている。このデータシートには、このレー
ザダイオード用の自動光出力制御（ＡＰＣ）回路や自動
温度制御（ＡＴＣ）回路などが示されている。

【０００３】このＡＰＣ回路では、レーザダイオードの
光出力に比例した光が光出力端の裏面から発光出力され
るようにされている。この光出力をモニタ用のホトダイ
オードで検出し、モニタ光に比例した電流を検出用の抵
抗器に流し検出電位を得る。この検出電位は基準電位と
比較され基準電位より小さい場合はレーザダイオードの
バイアス電流を増加させ、大きい場合はバイアス電流を
減少させるものである。そして、上述の動作を検出電位
と基準電位とがほぼ同一になるように繰り返すものであ
る。従って、基準電位に比例した電流がモニタ用ホトダ
イオードに流れるので、基準電位を制御することによっ
て光出力が制御されるものである。

【０００４】また、ＡＴＣ回路はレーザダイオードと、
温度が同一になる場所にペルチェ素子に代表される冷却
素子と、サーミスタに代表される温度検出素子を配置す
る。そして、各々は電気的に絶縁され配置される。サー
ミスタは温度に反比例して抵抗値が変化するので、サー
ミスタに定電流を流すと、温度が高くなればサーミスタ
の電位は減少し、温度が低くなればサーミスタの電位は
増加する。従って、サーミスタの電位が基準電位より減
少した場合、ペルチェ素子を冷却するように制御し、増
加した場合、ペルチェ素子を加熱するように制御するこ
とで基準電位を制御し、温度の制御が可能となる。

【０００５】そして、レーザダイオードが発振するとき
の電流値を閾値という。発振中の光パワーＰと、バイア
ス電流Ｉｂから閾値電流値Ｉｔｈを引いた電流値の比を
変換効率という。 変換効率＝Ｐ／（Ｉｂ−Ｉｔｈ） （Ｗ／Ａ） 尚、Ｐはレーザダイオードから出力される光出力パワー
である。

【０００６】この閾値と、変換効率は、温度や経時によ
って変化し、温度による変化をＡＴＣで制御し、経時に
よる変化をＡＰＣで制御し、一定の光出力のパワーを得
ていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、更に、光送信
回路における光変調度は、一般にはバイアス光と、信号
光の比であるので、光変調度を決定すると、回線の最大
チャネル数を決定することができる。例えば、従来のＡ
ＴＣ回路や、ＡＰＣ回路などでは、温度変化や経時変化
などでレーザの変換効率が劣化すると、ＡＰＣによって
バイアス光の補償はされるが、信号光は変換効率が変わ
った分変化する。従って、従来の仕組みでは、変換効率
が劣化した場合に、光変調度が変化し、更に経時変化で
も最大チャネル数が変化してしまうという問題があっ
た。

【０００８】また、更にＡＴＣ回路は、電流を温度に変
換して、温度を上げさせたり、下げさせたりの制御をす
るために、非常に消費電力が大きくなるという問題があ
った。このような問題は、光送信回路を気温の変化が大
きい場所に設置する場合、例えば、光送信回路が室外に
設置されるような場合には、特に気温差が大きくなるた
めＡＴＣ動作による消費電力が大きくなる。

【０００９】以上のようなことから、レーザダイオード
の変換効率が変化した場合に、光変調度も変化してしま
うという問題を解決し得る仕組みの提供が要請されてい
る。更に、ＡＴＣ回路などの動作で光送信回路の消費電
力が大きくなるという問題を解決し得る仕組みの提供が
要請されていた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明の光送
信回路は、発光器へ変調用信号を与えるための変調用信
号入力端子と、発光器にバイアス信号を与えるバイアス
手段と、発光器の一方からの光信号を電気信号に変換す
るモニタ手段と、このモニタ手段の電気信号を用いて上
記バイアス手段を制御する制御手段とを備えた光送信回
路において、次のような構成で解決するものである。

【００１１】即ち、光変調特性を補償するための基準と
なる基準信号を発光器に与えるための基準信号入力端子
を備え、この基準信号入力端子から上記変調信号と異な
る基準信号を印加する。又は、変調信号と異なる基準信
号を発生し上記発光器に与える基準信号発生手段を備え
る。この変調信号については、デジタル（パルス）的な
信号でも、アナログ的なものでもよい。また、基準信号
は、例えば、変調信号と相関がない、又は変調信号の中
心周波数の高調波、２次歪、３次歪うねり等の影響を受
けないことが好ましく、従って、光変調のときにこれら
の歪等が発生しないように直線性のある光変調を行うこ
とが好ましい。更に、変調信号に影響を与えないように
ある程度間隔がとられた基準信号であることが好まし
い。

【００１２】そして、更に、モニタ手段の電気信号から
基準信号に対応する信号成分だけを抽出する基準信号成
分抽出手段を備える。そして、制御手段は、この抽出さ
れた信号成分の変化からバイアス手段に対するバイアス
増減のための制御信号を決めるための基準値を制御し、
この基準値と上記モニタ手段の電気信号とから上記制御
信号を決定するものである。このような構成で、光変調
の特性を補償するものである。

【００１３】

【作用】この発明によれば、基準信号は発光器に与えら
れると共に、バイアス信号と変調信号も同時に発光器に
与えられる。尚、基準信号は変調信号に影響を与えない
程度に異なる関係にあるので、直線性のある光変調によ
って得られる発光スペクトルにおいても影響を与えるも
のではない。基準信号に対応する光スペクトルと変調信
号に対する光スペクトルとが発光器の発光出力として得
られる。そして、発光器の一方の発光出力、例えば、発
光器が表面と裏面から光信号を出力の内の一方の光出力
をモニタ手段で受けて、そして、受けた光信号を電気信
号にして出力するものである。

【００１４】そして、この電気信号には、基準信号に対
応する成分と変調信号に対応する成分とが含まれている
ので、基準信号成分抽出手段でこの基準信号に対応する
成分だけを取り出す。そして、この抽出された信号成分
は元の基準信号のレベルと比較すると、発光器が設置さ
れている環境条件が光変調特性に与える影響によってレ
ベル変動するので、このレベル変動を検出する。そし
て、この変動に応じて発光器に対するバイアス信号を補
正して光変調特性を安定的に補償するために、基準値を
変更制御する。そして、制御手段はモニタ手段からの電
気信号（基準信号及び変調信号のそれぞれに対応する成
分を含んでいる。）と変更された基準値との比較判断に
よってバイアス手段へのバイアス信号の増減の制御信号
を生成し、バイアス手段に与えるものである。

【００１５】これによって、発光器の温度変化や、経時
変化などによって電気信号から光信号への変換効率が変
動しても、光変調度特性（バイアス光信号と変調光信号
との比）を安定的に補償することが可能となる。

【００１６】

【実施例】次にこの発明の好適な一実施例を図面を用い
て説明する。そこで、従来の課題を解決する仕組みとし
て、光変調度の検出手段を設け、その検出手段による検
出情報を用いて発光器としての例えば、レーザダイオー
ドのバイアス電流を制御し、光変調度が変化しないよう
に構成するものでる。

【００１７】そこで、更にＡＰＣ回路において、基準信
号を発生する手段と、その信号をレーザダイオードのバ
イアスに重畳する手段と、モニタ用フォトダイオードの
出力からその信号だけを検出する手段と、その信号を平
滑し、積分する手段と、積分した信号をＡＰＣ回路の出
力バイアスを決める基準電位に重畳する手段などの構成
で実現するものである。

【００１８】『光送信回路の構成』： 図１はこの一
実施例の光送信回路の機能ブロック図である。この図１
において、光送信回路は、主に発振源１と、帯域通過フ
ィルタ２と、伝送信号入力回路３と、ＡＰＣ回路１３
と、検出器１４と、帯域通過フィルタ１５と、整流器１
６と、積分器１７と、電圧／電流変換増幅器１８とから
構成されている。

【００１９】そして、ＡＰＣ回路１３は、主にレーザダ
イオード４と、整合抵抗回路５と、モニタ用フォトダイ
オード６と、直流信号検出器７と、電源部８と、差分検
出器９と、制御回路１０と、バイアス回路１１とから構
成されている。尚、レーザダイオード４の出力光は光フ
ァイバ伝送路２０に与えられ、受信回路２１に与えるよ
うに構成されている。

【００２０】（発振源１の構成）： 図１の発振源１
は発振器１ａと整合抵抗器１ｂとが直列接続で構成され
ている。発振器１ａで発振された高周波信号は基準信号
として整合抵抗１ａを通じて出力され、帯域通過フィル
タ２のインダクタンス２ａに与えられる。この基準信号
はレーザダイオード４の温度変化や経時変化による変換
効率の変動、閾値の変化などによる光変調度の変動を検
出し、安定的に補償するための基準となる信号である。
上記発振器１ａとしては、例えば、水晶発振器を使用す
ることができる。

【００２１】尚、この高周波信号（基準信号）の波形
は、図２に示すように示すことができる。この図２にお
いて、縦軸は電圧であり、横軸は時間である。そして、
高周波信号（基準信号）は正弦波信号として表されてい
る。そして、この発振源１は光変調度を一定に保つため
の基準となるものである。

【００２２】そして、この発振器１ａの発振周波数は、
伝送信号入力回路３における発振周波数に影響を与えな
い程度に異なる周波数で発振させ、信号検出に必要なレ
ベルを設定することが好ましい。更に、ＡＰＣ回路１３
の動作周波数である直流成分に近い周波数であることが
好ましい。

【００２３】（帯域通過フィルタ２の構成）： 図１
の帯域通過フィルタ２は、インダクタンス２ａとコンデ
ンサ２ｂとが直列接続されて構成されている。そして、
発振源１の整合抵抗１ａからの高周波信号はインダクタ
ンス２ａに与えられ、コンデンサ２ｂとの作用で不要成
分を除去し、発振器１ａの発振周波数信号だけを帯域通
過させ、帯域通過信号を出力し、ＡＰＣ回路１３の交流
信号入力端子１３ａに与える。

【００２４】更に、この図１の帯域通過フィルタ２は、
バアイス回路１１の出力であるバイアス電流が交流信号
入力端子１３ａを介して発振源１に流れ込まないないよ
うにする役目も果たしている。

【００２５】従って、レーザダオード４への信号伝達に
損失が起こらないように、伝送信号の周波数で整合抵抗
器５の成分だけが見えるように（優位にあるように）、
発振器１ａの発振周波数以外では十分に高抵抗になるよ
うにインダクタンス２ａ、コンデンサ２ｂの値を設定す
ることが好ましい。

【００２６】また、この帯域通過フィルタ２は、帯域信
号を通過させる機能を有するものであれば良く、このた
め抵抗器やコンデンサや誘電体等によって構成されるこ
とでもよい。

【００２７】（交流信号入力端子１３ａ、伝送信号入力
端子１３ｂ）： 図１のＡＰＣ回路１３の交流信号入
力端子１３ａは、整合抵抗回路５と、伝送信号入力端子
１３ｂと、バイアス回路１１の出力に接続されている。
そして、この交流信号入力端子１３ａには帯域通過フィ
ルタ２から帯域通過信号が与えられる。

【００２８】そして、バイアス回路１１の出力からはバ
イアス電流（直流電流）が出力され、交流信号入力端子
１３ａと整合抵抗回路５に与えられる。このバイアスさ
れているときの信号波形は、図３に示すように表され
る。この図３において、縦軸は電流、横軸は時間を表し
ている。バイアス電流ｉａ（直流電流）に正弦波（高周
波信号）が重畳した信号で整合抵抗回路５に与えられ
る。

【００２９】そして、伝送信号入力端子１３ｂには、伝
送信号入力回路３からの伝送用信号が与えられる、更に
バイアス電流も加えられて、交流信号入力端子１３ａを
介して整合抵抗器５を通じてレーザダイオード４に与え
られる。

【００３０】（伝送信号入力回路３の構成）： 図１
の伝送信号入力回路３は、発振器３ａと、抵抗器３ｂ
と、インダクタンス３ｃと、コンデンサ３ｄとから構成
されている。そして、発振器３ａの発振周波数は発振源
１の発振周波数とは異なる発振周波数である。そして、
この発振器３ａの発振信号は伝送用信号として、整合用
の抵抗器３ｂと、帯域通過用のインダクタンス３ｃとコ
ンデンサ３ｄとを通じて伝送用信号をＡＰＣ回路１３の
伝送信号入力端子１３ｂに与える。尚、上記発振器３ａ
としては、例えば、水晶発振器を使用することができ
る。

【００３１】また、帯域通過用のインダクタンス３ｃや
コンデンサ３ｄの部分は、上述の帯域通過フィルタ２の
構成と同様に抵抗器やコンデンサや誘電体等で構成され
ることでもよい。

【００３２】（レーザダイオード４、整合抵抗器５）：
そして、レーザダイオード４は整合抵抗器５からの
バイアス電流（直流電流）が与えられると、この電流に
比例した光で発光し、全面から出射された光は光ファイ
バ２０に入射され受信回路２１に伝送される。更に、レ
ーザダイオード４の裏面から出射された光はモニタ光と
して光結合でモニタ用フォトダイオード６に与えられ
る。

【００３３】例えば、図４〜図６は、レーザダイオード
４に与えられたバイアス電流によって出力される光出力
のパワーＰと入力電流の関係を示している。更に、図７
はレーザダイオード４の光出力を受けたモニタ用フォト
ダイオード６の電流出力を受けた検出器１４の検出電圧
と時間との関係を表している。

【００３４】（モニタ用フォトダイオード６）： 図
１のモニタ用フォトダイオード６のカソード側は検出器
１４へ接続され、アノード側は直流信号検出器７に接続
されている。このような構成によって、モニタ電流を検
出するものである。

【００３５】（直流信号検出器７）： 図１の直流信
号検出器７は、抵抗器７ａとコンデンサ７ｂとから構成
され、フィルタを形成している。そして、モニタ用フォ
トダイオード６で発生されたモニタ電流を直流信号に近
い成分だけを検出し、しかも電圧信号に変換して、検出
信号を差分検出器９の入力９ａに与える。

【００３６】（基準電圧発生器１２）： 図１の基準
電圧発生器１２は、主に電流源１２ａと、抵抗器１２ｂ
とから構成されている。そして、電圧／電流変換増幅器
１８からの信号を与えられ、更に、電源９からの所定電
圧が与えられ、基準電圧信号を生成して差分検出器９の
入力９ｂに与えている。

【００３７】（差分検出器９）： 図１の差分検出器
９は、入力９ａに直流信号検出器７から検出信号を与え
られ、更に、入力９ｂには基準電圧発生器１２から基準
電圧信号が与えられ、両信号の差分を生成する。この差
分は直流信号検出器７からの検出信号の電圧が、基準電
圧信号よりも大きい場合は正の差分信号であり、また、
逆に検出信号の電圧が、基準電圧信号よりも小さい場合
は負の差分信号である。このような差分信号は制御回路
１０に与えられる。

【００３８】（制御回路１０、バイアス回路１１）：
図１の制御回路１０は差分検出器９からの差分信号が
与えられると、正の差分信号の場合には、制御回路１０
の出力としてバイアス回路１１のバイアス電流を減少さ
せるための制御を行い、負の差分信号の場合には、制御
回路１０の出力として、バイアス回路１１のバイアス電
流を増加させるための制御を行うものである。

【００３９】このため、バイアス回路１１は、電源８か
らの所定電圧信号を基準端子１１ａに受け、この所定電
圧信号を用いて、直流のバイアス電流を生成すると共
に、制御回路１０からの差分信号によって出力バイアス
電流を制御するように構成されている。従って、このよ
うにして、直流信号検出器７の検出信号の電圧と、基準
電圧発生器１２の基準電圧信号との差がなくなるまで制
御回路１０は、バイアス電流の制御を行う。

【００４０】従って、この基準電圧信号によって出力光
が制御され、この基準電圧信号に比例した光が、レーザ
ダイオード４から出力される。

【００４１】（検出器１４、帯域通過フィルタ１５）：
図１の抵抗器だけで構成されており、モニタ用フォ
トダイオード６で発生したモニタ電流を与えられるが、
この信号には、発振器１ａの発振信号の他、バイアス信
号や、伝送信号や、送信回路への電力投入時の過渡応答
などの成分が含まれている。このため、検出器１４に接
続されている帯域通過フィルタ１５で不要成分を除去
し、発振器１ａの発振信号だけを通過させるように構成
されている。このようにして帯域通過フィルタ１５によ
る不要波除去で得られる信号の波形を図８に示してい
る。この図８の縦軸は電圧で、横軸は時間である。信号
の波形は正弦波を表している。

【００４２】このため、帯域通過フィルタ１５は、イン
ダクタンス１５ａと、コンデンサ１５ｂとが直列接続さ
れて構成されている。このような構成で発振器１ａの出
力信号増減を検出するものである。この帯域通過フィル
タ１５の出力信号は整流器１６に与えられる。

【００４３】この帯域通過フィルタ１５は、上述の帯域
通過フィルタ２などと同様に抵抗器やコンデンサや誘電
体等で構成されることであってもよい。

【００４４】（整流器１６）： 図１の整流器１６は
帯域通過フィルタ１５からの正弦波の最大波高値を検出
し、雑音の影響を軽減するために、平均値で検出するも
のとする。そして、正弦波は正負に点対象となるため、
そのまま積分すると０になるため、半波又は全波整流し
て、整流信号を積分器１７に与える。

【００４５】この整流信号（全波整流信号）の波形を図
９に示している。この図９の縦軸は電圧を表し、横軸は
時間を表している。

【００４６】（積分器１７）： 図１の積分器１７
は、整流信号（全波整流信号）を積分して、図１０に示
すような特性で積分信号を出力し、次の電圧／電流変換
増幅器１８に与える。この図１０は、縦軸は電圧を表
し、横軸は時間を表している。この積分電圧は、指数関
数的に増加し、ある時間後に一定電圧に近付く。

【００４７】（電圧／電流変換増幅器１８）： 図１の
電圧／電流変換増幅器１８は、積分値と波高値との差分
の補正を行い、最大の波高値の平均値を直流レベルで出
力する。そして、ここで波高値に比例した電圧信号が電
流信号に変換され、基準電圧発生器１２に与えられる。
この電流信号の特性を図１１に示している。この図１１
において、縦軸は電流値を表し、横軸は時間を表してい
る。この図１１に示すように、電流信号は指数関数的に
増加し、ある時間後に一定電流値に近付くものである。

【００４８】（基準電圧発生器１２）： 図１の基準
電圧発生器１２は、電圧／電流変換増幅器１８からの電
流信号は基準電圧を発生する抵抗器に注入され、電位を
発生する。ここで発生された電位はＡＰＣ回路の光出力
の量を決める基準電位に重畳され、その増減分で光出力
を変化させるものである。

【００４９】従って、発振源１及び帯域通過フィルタ２
からなる標準信号源の伝達関数の設定によって、レーザ
ダイオード４の光出力の量を変化することができる。こ
の発振源１及び帯域通過フィルタ２の伝達関数の設定
は、回路上で設定する受動素子である抵抗器、コンデン
サ及びインダクタンスの値の設定で行われる。そして、
この値の偏差は一般の部品においては、数％以下が好ま
しい。

【００５０】更に、モニタ用フォトダイオード６の特性
変動も数％以下が好ましい。そして、レーザダイオード
４の閾値や変換効率は、温度や経年変化、特に温度変化
で数十％程度変動するものと考えられる。

【００５１】そこで、レーザダイオード４の閾値や変換
効率の変動があった場合にどのように光変調度を安定的
に補償するかを以下で説明する。

【００５２】（図４による閾値変動に対する光出力補償
動作説明）： 先ず図４を用いて動作を説明する。こ
の図４Ａ〜図４Ｃはレーザダイオード４の特性が変動し
た場合の動作を説明するものである。この図４Ａは縦軸
に光パワーを表しており、横軸は電流を表している。そ
して、Ｉｔｈはレーザダイオードの閾値電流を表してい
る。そして、温度変動によって、３通りの閾値Ｉｔｈに
よる光出力の特性を直線ｃ１〜ｃ３で表している。そし
て、各特性直線ｃ１〜ｃ３は、時間的に一定で入力され
た電流ｉに対してそれぞれ一定の出力が得られているこ
とを表している。

【００５３】そして、図４Ｂは、レーザダイオード４に
対する電流ｉの時間的変化を表している。そして、同じ
電流値の正弦波で変化している入力電流特性ｃ４〜ｃ６
は、それぞれ一定に入力された直流電流（バイアス電
流）に重畳される。

【００５４】そして、図４Ｃは縦軸に光パワーを表し、
横軸に時間ｔを表している。そして、入力交流信号のレ
ベルが一定の場合、変換効率が一定となるので、出力交
流信号のレベルも一定の値となることを表している。従
って、閾値が変動した場合は、ＡＰＣ回路１３によって
レーザダイオード４からの光出力を一定にするような動
作を実現することができる。つまり、発振源１からの発
振信号（標準信号）による光出力は一定であるので、こ
の発振信号（標準信号）の検出によって得られる、基準
電圧発生器１２で生成する基準電圧信号を増減する信号
を一定（安定的）にさせることができる。

【００５５】即ち、以上のような動作によってレーザダ
イオード４の閾値の変動によって、レーザダイオード４
に対するＩｂ−Ｉｔｈの電流の増減変化は起こり難いと
考えられる。

【００５６】次に図５、図６は変換効率が変化した場合
の入力直流電流、入力交流電流と、出力直流電流、出力
交流電流との関係を表している。

【００５７】（図５による変換効率の変化に対する光出
力補償動作説明）： 図５はＡＰＣ回路１３だけの動
作を説明するための説明図である。そして、図５Ａは縦
軸は光パワーＰを表し、横軸は入力電流ｉを表す。図５
Ａには３つの変換効率が特性ｄ１〜ｄ３が表されてい
る。図５Ｂは入力電流ｉの変化を表している。図５Ｃは
上記３つの変換効率のときに入力電流ｉに対する光パワ
ーの変化を表している。

【００５８】そして、この図５から同じ光出力を得るた
めには、変換効率が高い場合は、入力電流が少なくてす
み、変換効率が低い場合は入力電流が多く必要となる。
従って、ＡＰＣ回路１３の動作では、直流光出力は一定
であるが、交流出力は、交流入力電流のレベルが一定で
あるので変換効率が高いほうが、交流光出力のレベルが
高く、変換効率が低いほど交流光出力のレベルが低くな
る。従って、変換効率が高いほど光変調度は高く、変換
効率が低いほど光変調度は低くなることを表している。

【００５９】（図６による変換効率の変化に対する光出
力補償動作説明）： 図６の特性図は図１の全体回路
構成による動作説明図である。そして、図６Ａの縦軸は
光パワーを表し、横軸は入力電流ｉを表している。そし
て、図６Ａの特性ｅ１〜ｅ３は変換効率の違いを表して
いる。そして、図６Ｂは入力電流ｉの時間的な変化を表
している。そして、図６Ｃは、各変換効率における入力
電流ｉに対する光パワーＰを表している。

【００６０】そして、ＡＰＣ回路１３の基準電位（電
圧）９ｂを高くし、変換効率が低い場合は、光交流信号
のレベルが低いので、ＡＰＣ回路１３の基準電位（電
圧）９ｂを低くするものである。また、交流信号出力の
レベルが設定値よりも倍になった場合、ＡＰＣ回路１３
の基準電圧９ｂを倍にさせる。また交流信号出力のレベ
ルが設定値よりも半分になった場合には、ＡＰＣ回路１
３の基準電圧９ｂを半分になるように制御するものであ
る。従って、このように制御することができるので、光
変調度を一定に補償させることができる。

【００６１】尚、上述の設定値とは、例えば、外気温２
５℃で、入力標準信号源の信号レベルを０ｄＢｍ（１ｍ
Ｗ）程度とし、その交流電流値の波高値を例えば１０％
程度とした場合のレーザダイオード４のバイアス電流値
である。

【００６２】（差分検出・制御・バイアス部）： 図
１２は一実施例の差分検出・制御・バイアス部の構成図
である。これは、図１の差分検出回路９と制御回路１０
とバイアス回路１１とをまとめて簡単な回路構成で実現
したものである。そして、この差分検出・制御・バイア
ス部は、主に差分検出を行うためのオペアンプ１２１
と、バイアスを行うための電源１２９と、制御を行うた
めのトランジスタ１２７、インダクタンス１２５、コン
デンサ１２６、抵抗器１２３などから構成されている。

【００６３】そして、オペアンプ１２１の（−）極入力
には一方の差分入力端子を介してコンデンサ１２２が１
０μＦで接続されている。更に、（＋）極入力には他方
の差分入力端子から抵抗器１３０と１．５ｍＡの直流電
流源１２４が接続されている。そして、オペアンプ１２
１の出力は、１００Ωの抵抗器１２３を通じてトランジ
スタ１２７のベースに与えられている。このトランジス
タ１２７のエミッタには５Ｖの電源１２９と５Ωの直列
抵抗器１２８が接続されてバイアスされている。この５
Ｖの電位は抵抗器１３０を通じてオペアンプ１２１の
（＋）極にも印加されている。

【００６４】更に、このトランジスタ１２７のコレクタ
は１０ｍＨのインダクタンス１２５を通じて出力端子に
接続され、同時にコレクタには１０μＦのコンデンサ１
２６も接続されている。そして、オペアンプ１２１は、
２つの差分入力の信号の差を求め、この差分出力でトラ
ンジスタ１２７を駆動して必要なバイアス電流を生成
し、バイス出力端子へ出力するものである。

【００６５】（積分器１７）： 図１３は、一実施例
の積分器１７の構成図である。この積分器１７は、抵抗
器１３１とコンデンサ１３２とから構成され、この抵抗
器１３１の抵抗値と、コンデンサ１３２の容量との比に
よって入力信号に対する積分作用をもたらすものであ
る。

【００６６】（電圧／電流変換増幅器１８）： 図１
４は、一実施例の電圧／電流変換増幅器１８の構成図で
ある。この図１８において、電圧／電流変換増幅器１８
は主にトランジスタ１４３、１４５によるカーレントミ
ラー回路と、入力電圧信号を受けるトランジスタ１４２
と電源１４７などからなる。そして、入力端子に電圧信
号がトランジスタ１４２のベースに与えられると、コレ
クタにカーレントミラー回路のトタンジスタ１４３、１
４５のベースから電流を引き込む。このときの電流は抵
抗器１４４、１４６などによって制限される。そして、
入力電圧信号に対応した電流をトランジスタ１４５のコ
レクタから取り出して出力するものである。

【００６７】（整流器１６）： 図１５は、一実施例
の整流器１６の構成図である。この整流器１６は、全波
整流を行うものであって、主にオペアンプ回路１５１、
１５２などから構成されている。そして、前段の回路は
反転型のダイオード回路と同じで、正入力のときにはダ
イオード１６０が導通し、出力電圧ｅＯは、 ｅＯ（ｅＩＮ≧０）＝−（−ｅＩＮ・Ｒ５／Ｒ４＋ｅＩ
Ｎ・Ｒ５／Ｒ３） で表され、＋ｅＩＮが得られる。

【００６８】尚、Ｒ５は１０ｋΩの抵抗器１５８であ
り、Ｒ４は５ｋΩの抵抗器１５９であり、Ｒ３は１０ｋ
Ωの抵抗器１５６である。

【００６９】更に、負入力のときには、ダイオード１６
０がオフ動作であるので、前段回路の出力ｅＱは０Ｖと
なり、出力電圧ｅＯは、 ｅＯ（ｅＩＮ≦０）＝−（−ｅＩＮ）＝＋ｅＩＮ となる。従って、全波整流出力ｅＯが得られることとな
る。

【００７０】（一実施例の効果）： 以上の一実施例
の光送信回路によれば、発振源１から発生する基準信号
による光出力のレベルが、基準値（設定値）からずれた
場合、そのずれを基準電圧発生器１２、差分検出器９、
制御回路１０などで検出し、バイアス回路１１によって
レーザダイオード４に与えるバイアス電流を補正するこ
とで、従来の方法では不可能であった経時変化や温度変
化などで変換効率の変化や閾値変化があったとしも光変
調度を自動的に調整して、安定的に補償することができ
る。

【００７１】また、従来のようなＡＴＣ回路を必要とし
ないので回路規模の縮小化が可能となる。更に消費電力
の削減も可能となる。

【００７２】このような光送信回路は、テレビジョン信
号、例えば、ＣＡＴＶ信号などのアログ信号の光伝送
や、画像、音声、静止画などのマルチメディア光伝送に
も適用して効果的であると考えられる。

【００７３】（他の実施例）： （１）尚、以上の一
実施例において、伝送信号（変調信号）はアナログ信号
でも、デジタル信号でもよい。また、レーザダイオード
４は、特に限定するものではなく、分布帰還型（ＤＦ
Ｂ）でも、量子井戸型（ＭＱＷ）などでもよい。また、
発光ダイオードなどであってもよい。更に、モニタ用フ
ォトダイオード６についても、特に限定するものではな
く、ＰＩＮフォトダイオードでも、ＡＰＤ（アバランシ
ェフォトダイオード）などであってもよい。

【００７４】（２）また、レーザダイオード４の出力光
は、光導波路として、光ファイバケーブルだけでなく、
他に光カプラや、光コネクタや、光スイッチや、空間な
どであってもよい。これらの光導波路に光出力するため
の光結合部を光送信回路に備えることが好ましい。

【００７５】（３）更に、レーザダイオード４とモニタ
用フォトダイオード６とはモニタ光の受光損失を損なわ
ないようにするために同一モジュール内に構成すること
が好ましい。これによって、小形化にも寄与することが
できる。

【００７６】（４）更にまた、発振源１や帯域通過フィ
ルタ２やＡＰＣ回路１３や検出器１４や帯域通過フィル
タ１５や整流器１６や積分器１７や電圧／電流変換増幅
器１８などの電気回路を同一半導体集積回路上などに構
成することで回路の小型化を図ることができる。また、
消費電力の削減にも寄与することができる。この場合に
例えばフィルタを抵抗器やコンデンサや誘電体やデジタ
ルフィルタなどで構成することによって集積化が容易に
なる。

【００７７】（５）また、図１の上記発振器１ａは、上
述の水晶発振器の他、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）
や、このＶＣＸＯとＰＬＬ回路とで発振器を構成するこ
ともできる。更に、セシウム（Ｃｓ）原子発振器や、ル
ビジウム（Ｒｂ）原子発振器を使用するものであっても
よい。このような発振器を使用することで、発振周波数
の精度が良くなり、回路の小形化にも寄与することがで
きる。

【００７８】

【発明の効果】以上述べた様にこの発明の光送信回路
は、基準信号を発光器に与えるための基準信号入力端子
を備え、この基準信号入力端子から上記変調信号と異な
る基準信号を印加する、又は基準信号発生手段を備え、
モニタ手段の電気信号から基準信号に対応する信号成分
だけを抽出する基準信号成分抽出手段を備えて、制御手
段が、抽出された信号成分の変化からバイアス手段に対
するバイアス増減のための制御信号を決めるための基準
値を制御し、この基準値とモニタ手段の電気信号とから
制御信号を決定するように構成したので、発光器の温度
変化や、経時変化などによって電気信号から光信号への
変換効率が変動しても、光変調度特性（バイアス光信号
と変調光信号との比）を安定的に補償することが可能と
なる。更に、従来に比べ消費電力の削減も図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の光送信回路の構成図であ
る。

【図２】一実施例の特性図（その１）である。

【図３】一実施例の特性図（その２）である。

【図４】一実施例の特性図（その３）である。

【図５】一実施例の特性図（その４）である。

【図６】一実施例の特性図（その５）である。

【図７】一実施例の特性図（その６）である。

【図８】一実施例の特性図（その７）である。

【図９】一実施例の特性図（その８）である。

【図１０】一実施例の特性図（その９）である。

【図１１】一実施例の特性図（その１０）である。

【図１２】一実施例の差分検出・制御・バイアス部の構
成図である。

【図１３】一実施例の積分器の構成図である。

【図１４】一実施例の電圧／電流変換増幅器の構成図で
ある。

【図１５】一実施例の整流器の構成図である。

【符号の説明】

１…発振源、２、１５…帯域通過フィルタ、３…伝送信
号入力回路、４…レーザダイオード、５…整合抵抗器、
６…モニタ用フォトダイオード、７…直流信号検出器、
８…電源、９…差分検出器、１０…制御回路、１１…バ
イアス回路、１２…基準電圧発生回路、１３…ＡＰＣ回
路、１４…検出器、１６…整流器、１７…積分器、１８
…電圧／電流変換増幅器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/06 10/14

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光器へ変調用信号を与えるための変調
   用信号入力端子と、発光器にバイアス信号を与えるバイ
   アス手段と、発光器の一方からの光信号を電気信号に変
   換するモニタ手段と、このモニタ手段の電気信号を用い
   て上記バイアス手段を制御する制御手段とを備えた光送
   信回路において、 基準信号を発光器に与えるための基準信号入力端子を備
   え、この基準信号入力端子から上記変調信号と異なる基
   準信号を印加し、 上記モニタ手段の電気信号から上記基準信号に対応する
   信号成分だけを抽出する基準信号成分抽出手段を備え、 上記制御手段は、この抽出された信号成分の変化から上
   記バイアス手段に対するバイアス増減のための制御信号
   を決めるための基準値を制御し、この基準値と上記モニ
   タ手段の電気信号とから上記制御信号を決定する構成と
   したことを特徴とする光送信回路。
2. 【請求項２】 発光器へ変調用信号を与えるための変調
   用信号入力端子と、発光器にバイアス信号を与えるバイ
   アス手段と、発光器の一方からの光信号を電気信号に変
   換するモニタ手段と、このモニタ手段の電気信号を用い
   て上記バイアス手段を制御する制御手段とを備えた光送
   信回路において、 上記変調信号と異なる基準信号を発生し上記発光器に与
   える基準信号発生手段と、 上記モニタ手段の電気信号から上記基準信号に対応する
   信号成分だけを抽出する基準信号成分抽出手段とを備
   え、 上記制御手段は、この抽出された信号成分の変化から上
   記バイアス手段に対するバイアス増減のための制御信号
   を決めるための基準値を制御し、この基準値と上記モニ
   タ手段の電気信号とから上記制御信号を決定する構成と
   したことを特徴とする光送信回路。
3. 【請求項３】 上記制御手段は、発光器による電気信号
   から光信号への変換効率が高いと判断される場合は、上
   記基準値を高く制御し、変換効率が低いと判断される場
   合には、上記基準値を低く制御させることを特徴とした
   請求項１又は２に記載の光送信回路。
4. 【請求項４】 上記発光器の他方の光出力を光導波路に
   光結合させるための光結合部が備えられていることを特
   徴とした請求項１〜３のいずれかに記載の光送信回路。
5. 【請求項５】 上記変調用信号入力端子と上記基準信号
   入力端子と上記基準信号成分抽出手段と上記制御手段と
   上記バイアス手段とが同一集積回路上に構成され、 上記発光器とモニタ手段とが同一モジュールに構成され
   ていることを特徴とした請求項１、３又は４のいずれか
   に記載の光送信回路。
6. 【請求項６】 上記変調用信号入力端子と基準信号発生
   手段と上記基準信号成分抽出手段と上記制御手段と上記
   バイアス手段とが同一集積回路上に構成され、 上記発光器とモニタ手段とが同一モジュールに構成され
   ていることを特徴とした請求項２、３又は４のいずれか
   に記載の光送信回路。