JPH09283825A - 発光回路 - Google Patents

発光回路

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JPH09283825A
JPH09283825A JP8096931A JP9693196A JPH09283825A JP H09283825 A JPH09283825 A JP H09283825A JP 8096931 A JP8096931 A JP 8096931A JP 9693196 A JP9693196 A JP 9693196A JP H09283825 A JPH09283825 A JP H09283825A
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JP
Japan
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semiconductor laser
output light
light
anode
cathode
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JP8096931A
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English (en)
Inventor
Akira Shibano
朗 柴野
Seiji Matsuda
成司 松田
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Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非線形歪みが少なく、かつ高い周波数でも安
定して動作するアナログ光通信用の発光回路を実現す
る。 【解決手段】 半導体レーザ1の出力光の一部をアバラ
ンシェフォトダイオード10へ入力し、そのアバランシ
ェフォトダイオード10の出力高周波成分を負帰還用抵
抗器11へ流すことにより半導体レーザ1駆動電流に負
帰還をかけ、半導体レーザ1による電気光変換の線形性
を向上される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用の発光回
路に係わり、とくにアナログ光通信の通信装置に適した
発光回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図9は、光ファイバ伝送路を用いてアナ
ログ信号を伝送するときの従来の発光回路の構成例を示
すブロック図である。同図に於て、半導体レーザ駆動回
路5は、半導体レーザ1の出力光強度が伝送信号源4か
らの伝送信号の振幅に比例するように半導体レーザ1を
駆動する。図10は、半導体レーザ1の特性例を示して
おり、駆動回路5からの駆動電流は(直流バイアス)+
(伝送信号)として半導体レーザ1に供給される。
【0003】光ファイバ結合系3は、半導体レーザ1か
らのレーザ出力光を信号伝送用の光ファイバ7へ入力
し、一部をモニタ用のフォトダイオード2へ入力する。
このような光の結合系については、例えば伊藤良一、中
村道治共編「半導体レーザ・基礎と応用」、培風館PP.2
74〜277に示されている。自動出力制御回路6は、フォ
トダイオード2の出力電流の平均値をモニタし、これに
よって半導体レーザ駆動回路5を制御し、直流バイアス
分を増減することによって、温度その他の条件によって
出力光が変化しないようにする。
【0004】上記した従来技術では、半導体レーザの出
力光のレベル変動を防止することはできるが、半導体レ
ーザの雑音、半導体レーザの電気一光変換過程で生じる
非線形効果による非線形歪みなどの発生を抑えることは
できない。これらは、CATV等のアナログ光ファイバ
伝送系では、伝送品質に直接影響することから、特に問
題となる。図11は、この問題を解決するための従来の
発光回路の例を示すもので、図9の回路に、さらに光出
力に応じて帰還増幅器9を介して伝送信号の増幅器8に
負帰還をかけるように構成している。このような負帰還
を用いることで、電気−光変換系の非線形効果による歪
みの発生を抑圧することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した負帰還による
方法では、歪抑圧効果を十分とるには大きな帰還利得が
必要である。このためには大きな利得をもつ負帰還用増
幅器9を用いるが、このために負帰還ループの遅延時間
が増大し、伝送信号が高い周波数になるほど位相回転量
が増大して系が不安定になり易い。従って従来の方法で
は十分な歪抑圧ができないという問題があった。
【0006】本発明の目的は、電気−光変換過程での非
線形性による歪を十分低減でき、かつ高い周波数帯域ま
で安定に動作するようにしたアナログ光通信用の発光回
路を提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、半導体レーザと、該半導体レーザの
カソードにその一端が接続され、その他端と前記半導体
レーザのアノードとの間に駆動信号が印加されるように
接続された負帰還用抵抗器と、前記半導体レーザの出力
光を2分割してその一方の出力光を光ファイバへ導く光
分割手段と、該手段のもう一方の出力光を入力とすると
ころの、高周波チョークコイルを介して直流バイアス電
流が印加されたアバランシェフォトダイオードと、該ア
バランシェフォトダイオードのアノードと前記半導体レ
ーザのカソード間に挿入されたコンデンサと、から成る
発光回路を開示する。
【0008】上記の目的を達成するために、本発明では
さらに、半導体レーザと、該半導体レーザのカソードに
その一端が接続され、その他端と前記半導体レーザのア
ノードとの間に駆動信号が印刷されるように接続された
負帰還用抵抗器と、前記半導体レーザの一つの端面から
の出力光を光ファイバへ導く光結合手段と、前記半導体
レーザのもう一つの端面からの出力光を入力とするとこ
ろの、高周波チョークコイルを介して直流バイアス電流
が印加されたアバランシェフォトダイオードと、該アバ
ランシェフォトダイオードのアノードと前記半導体レー
ザのカソード間に挿入されたコンデンサと、から成る発
光回路を開示する。
【0009】上記の目的を達成するために、本発明では
さらに、半導体レーザと、該半導体レーザのカソードに
その一端が接続され、その他端と前記半導体レーザのア
ノードとの間に駆動信号が印刷されるように接続された
負帰還用抵抗器と、前記半導体レーザの出力光を3分割
してその1つの出力光を光ファイバへ導く光分割手段
と、該手段の他の1つの出力光を入力とするところの、
高周波チョークコイルを介して直流バイアス電流が印加
されたアバランシェフォトダイオードと、該アバランシ
ェフォトダイオードのアノードと前記半導体レーザのカ
ソード間に挿入されたコンデンサと、前記光分割手段の
さらに他の1つの出力光を入力とするところのフォトダ
イオードと、該フォトダイオードの出力電流に応じて前
記半導体レーザの出力光レベルが一定となるように制御
する自動制御手段と、から成る発光回路を開示する。
【0010】上記の目的を達成するために、本発明では
さらに、半導体レーザと、該半導体レーザのカソードに
その一端が接続され、その他端と前記半導体レーザのア
ノードとの間に駆動信号が印刷されるように接続された
負帰還用抵抗器と、前記半導体レーザの一つの端面から
の出力光を2分割してその一方の出力光を光ファイバへ
導く光分割手段と、該手段のもう一方の出力光を入力と
するところのフォトダイオードと、該フォトダイオード
の出力電流に応じて前記半導体レーザの出力光レベルが
一定となるように制御する自動制御手段と、該手段のも
う一方の出力光を入力とするところの、高周波チョーク
コイルを介して直流バイアス電流が印加されたアバラン
シェフォトダイオードと、該アバランシェフォトダイオ
ードのアノードと前記半導体レーザのカソード間に挿入
されたコンデンサと、から成る発光回路を開示する。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図1(a)は、本発明になる発光回路の第1の構
成例を示すものである。同図に於て、半導体レーザ駆動
回路5により駆動された半導体レーザ1からの出力光
は、図9の従来構成と同様に光ファイバ結合系3経由で
光ファイバ7へ供給されるが、その一部はアバランシェ
フォトダイオード10へ入力される。アバランシェフォ
トダイオード10は、逆バイアス電源14により高周波
チョークコイル13を介して逆バイアス電圧が印加さ
れ、これによって入射光により発生した光電子を増倍す
る。この増培により生じた電流の高周波成分は、コンデ
ンサ12を介して、半導体レーザ1と直列接続された帰
還用抵抗器11に流れ、半導体レーザ1の出力光に対し
て負帰還作用を生じる。
【0012】図1(b)は、上記図1(a)の等価回路
であり、V1は伝送信号、R1は帰還用抵抗器11の抵抗
値、R2は半導体レーザ1の近似的内部抵抗である。ま
たηは、スロープ効率、即ち域値以上で電流増加に対す
る光出力増加の割合を示す係数と、アバランシェフォト
ダイオード10の光電気変換効率と、半導体レーザ1の
出力光の内のアバランシェフォトダイオードへ入射する
光の割合との3つの量の積で定まる無次元量である。こ
の図1(b)の等価回路から、半導体レーザ1に流れる
電流I1を計算すると、
【数1】I1=V1/(R1+R2)/(1+β) β=η・(R1/(R1+R2)) が容易に求められる。従って帰還率は(数1)のβとな
るから、とくにアバランシェフォトダイオード10の光
電気変換効率を大きくとることによって十分な負帰還の
利得が実現でき、歪みの抑圧に効果がある。しかも、従
来技術のように問題となるような遅延を生じる素子を含
んでいないので、高い周波数に於いても安定な光出力を
得ることができる。
【0013】図2は、本発明の発光回路の第2の構成例
を示すもので、図1(a)の帰還用抵抗器11と高周波
チョークコイル13とを入れ替えたものである。アバラ
ンシェフォトダイオード10の逆電圧が帰還用抵抗器1
1を通して印加され、半導体レーザ1の駆動電流のうち
直流バイアス分が高周波チョークコイルを流れるが、交
流等価回路は図1(b)と同じであり、ほぼ同様に動作
する。
【0014】図3は、本発明発光回路の第3の構成例を
示すものである。一般的に、半導体レーザの発光部はそ
の両端にいずれからも光出力を取り出すことができる。
そこで、その一端面を光ファイバ結合出力とし、他方を
光出力モニタ用アバランシェフォトダイオード10に直
接結合することによって第一の構成例(図1(a))と
同様の機能をもつ回路を実現したものである。半導体レ
ーザ出力光の分割方法としては、光をいったん光ファイ
バに結合してから、1×2スターカプラで分割すること
も可能であるが、この場合は光学的な遅延が生じ、高い
周波数で位相が回転して動作が不安定となることがあり
得る。しかしこの図3の構成によれば、帰還系の光学的
な遅延をも最小にすることができるため、より高い周波
数まで安定な動作が可能となる。
【0015】図4は、本発明発光回路の第4の構成例を
示すもので、前記図3の構成に於いて、帰還用抵抗器1
1と高周波チョークコイル13とを入れ替えた構成とな
っている。これは、図1(a)と図2の構成の関係と同
様であって、この場合も図3と同様な効果が得られる。
【0016】図5は、本発明発光回路の第5の構成例を
示すもので、図1(a)の第1の構成例に、平均光出力
モニタフォトダイオード2及び自動出力制御回路6を追
加し、モニタ用フォトダイオード2にもレーザ光出力を
結合したものである。図1(a)の構成では、温度その
他の影響による平均光出力の変動が、従来例(図11)
に比べて大きくなる可能性がある。しかし図5の構成に
よると、温度その他の影響による平均光出力の変動が、
上記従来例と同程度に抑えられ、かつ図1(a)の構成
で得られる改善効果はほぼそのまま維持される。
【0017】図6は、本発明になる発光回路の第6の構
成例を示すもので、図5に於いて、帰還用抵抗器11と
高周波チョークコイル13とを入れ替えたものである。
これも図1(a)と図2の構成例の関係と同じく、図5
の場合とほぼ同様に動作する。
【0018】図7は、本発明になる発光回路の第7の構
成例を示すもので、半導体レーザの発光部の一端面を光
ファイバ結合出力、及び平均出力モニタ用フォトダイオ
ード2への結合出力とし、他端面を光出力モニタ用アバ
ランシェフォトダイオード10に直接結合することによ
り図5と同様な構成を実現したものである。本構成例に
よれば、帰還系の光学的な遅延をも最小にすることがで
きるため、より高い周波数まで安定な動作が可能とな
り、温度その他の影響による平均光出力の変動も、従来
例と同程度に抑えられる。
【0019】図8は、本発明になる発光回路の第8の構
成例を示したもので、図7にて帰還用抵抗器11と高周
波チョークコイル12を入れ替えたもので、同様な効果
が得られる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、半導体レーザの電気一
光変換過程で生じる非線形効果による非線形歪みが減少
し、かつ、高い周波数まで安定に動作するため、歪み、
雑音の少ない高性能のアナログ光ファイバ伝送系の構築
が可能になるという効果がある。さらに、従来と同様の
平均光出力にもとづく自動制御を併用することで、温度
その他の外部環境の影響が減少するため、さらに信頼性
の高いアナログ光ファイバ伝送系の構築が可能になると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明発光回路の第1の構成例を示す図であ
る。
【図2】本発明発光回路の第2の構成例を示す図であ
る。
【図3】本発明発光回路の第3の構成例を示す図であ
る。
【図4】本発明発光回路の第4の構成例を示す図であ
る。
【図5】本発明発光回路の第5の構成例を示す図であ
る。
【図6】本発明発光回路の第6の構成例を示す図であ
る。
【図7】本発明発光回路の第7の構成例を示す図であ
る。
【図8】本発明発光回路の第8の構成例を示す図であ
る。
【図9】従来の発光回路の例を示す図である。
【図10】半導体レーザの出力特性の説明図である。
【図11】従来の発光回路の別の例を示す図である。
【符号の説明】
1 半導体レーザ 2 フォトダイオード 5 半導体レーザ駆動回路 6 自動出力制御回路 7 光ファイバ 10 アバランシェフォトダイオード 11 負帰還用抵抗器 12 コンデンサ 13 高周波チョークコイル

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザと、 該半導体レーザのカソードにその一端が接続され、その
    他端と前記半導体レーザのアノードとの間に駆動信号が
    印加されるように接続された負帰還用抵抗器と、 前記半導体レーザの出力光を2分割してその一方の出力
    光を光ファイバへ導く光分割手段と、 該手段のもう一方の出力光を入力とするところの、高周
    波チョークコイルを介して直流バイアス電流が印加され
    たアバランシェフォトダイオードと、 該アバランシェフォトダイオードのアノードと前記半導
    体レーザのカソード間に挿入されたコンデンサと、 から成る発光回路。
  2. 【請求項2】 半導体レーザと、 該半導体レーザのカソードにその一端が接続され、その
    他端と前記半導体レーザのアノードとの間に駆動信号が
    印加されるように接続された高周波チョークコイルと、 前記半導体レーザの出力光を2分割してその一方の出力
    光を光ファイバへ導く光分割手段と、 該手段のもう一方の出力光を入力とするところの、負帰
    還用抵抗器を介して直流バイアス電流が印加されたアバ
    ランシェフォトダイオードと、 該アバランシェフォトダイオードのアノードと前記半導
    体レーザのカソード間に挿入されたコンデンサと、 から成る発光回路。
  3. 【請求項3】 半導体レーザと、 該半導体レーザのカソードにその一端が接続され、その
    他端と前記半導体レーザのアノードとの間に駆動信号が
    印刷されるように接続された負帰還用抵抗器と、 前記半導体レーザの一つの端面からの出力光を光ファイ
    バへ導く光結合手段と、 前記半導体レーザのもう一つの端面からの出力光を入力
    とするところの、高周波チョークコイルを介して直流バ
    イアス電流が印加されたアバランシェフォトダイオード
    と、 該アバランシェフォトダイオードのアノードと前記半導
    体レーザのカソード間に挿入されたコンデンサと、 から成る発光回路。
  4. 【請求項4】 半導体レーザと、 該半導体レーザのカソードにその一端が接続され、その
    他端と前記半導体レーザのアノードとの間に駆動信号が
    印刷されるように接続された高周波チョークコイルと、 前記半導体レーザの一つの端面からの出力光を光ファイ
    バへ導く光結合手段と、 前記半導体レーザのもう一つの端面からの出力光を入力
    とするところの、負帰還用抵抗器を介して直流バイアス
    電流が印加されたアバランシェフォトダイオードと、 該アバランシェフォトダイオードのアノードと前記半導
    体レーザのカソード間に挿入されたコンデンサと、 から成る発光回路。
  5. 【請求項5】 半導体レーザと、 該半導体レーザのカソードにその一端が接続され、その
    他端と前記半導体レーザのアノードとの間に駆動信号が
    印刷されるように接続された負帰還用抵抗器と、 前記半導体レーザの出力光を3分割してその1つの出力
    光を光ファイバへ導く光分割手段と、 該手段の他の1つの出力光を入力とするところの、高周
    波チョークコイルを介して直流バイアス電流が印加され
    たアバランシェフォトダイオードと、 該アバランシェフォトダイオードのアノードと前記半導
    体レーザのカソード間に挿入されたコンデンサと、 前記光分割手段のさらに他の1つの出力光を入力とする
    ところのフォトダイオードと、 該フォトダイオードの出力電流に応じて前記半導体レー
    ザの出力光レベルが一定となるように制御する自動制御
    手段と、 から成る発光回路。
  6. 【請求項6】 半導体レーザと、 該半導体レーザのカソードにその一端が接続され、その
    他端と前記半導体レーザのアノードとの間に駆動信号が
    印刷されるように接続された高周波チョークコイルと、 前記半導体レーザの出力光を3分割してその1つの出力
    光を光ファイバへ導く光分割手段と、 該手段の他の1つの出力光を入力とするところの、負帰
    還用抵抗器を介して直流バイアス電流が印加されたアバ
    ランシェフォトダイオードと、 該アバランシェフォトダイオードのアノードと前記半導
    体レーザのカソード間に挿入されたコンデンサと、 前記光分割手段のさらに他の1つの出力光を入力とする
    ところのフォトダイオードと、 該フォトダイオードの出力電流に応じて前記半導体レー
    ザの出力光レベルが一定となるように制御する自動制御
    手段と、 から成る発光回路。
  7. 【請求項7】 半導体レーザと、 該半導体レーザのカソードにその一端が接続され、その
    他端と前記半導体レーザのアノードとの間に駆動信号が
    印刷されるように接続された負帰還用抵抗器と、 前記半導体レーザの一つの端面からの出力光を2分割し
    てその一方の出力光を光ファイバへ導く光分割手段と、 該手段のもう一方の出力光を入力とするところのフォト
    ダイオードと、 該フォトダイオードの出力電流に応じて前記半導体レー
    ザの出力光レベルが一定となるように制御する自動制御
    手段と、 該手段のもう一方の出力光を入力とするところの、高周
    波チョークコイルを介して直流バイアス電流が印加され
    たアバランシェフォトダイオードと、 該アバランシェフォトダイオードのアノードと前記半導
    体レーザのカソード間に挿入されたコンデンサと、 から成る発光回路。
  8. 【請求項8】 半導体レーザと、 該半導体レーザのカソードにその一端が接続され、その
    他端と前記半導体レーザのアノードとの間に駆動信号が
    印刷されるように接続された高周波チョークコイルと、 前記半導体レーザの一つの端面からの出力光を2分割し
    てその一方の出力光を光ファイバへ導く光分割手段と、 該手段のもう一方の出力光を入力とするところのフォト
    ダイオードと、 該フォトダイオードの出力電流に応じて前記半導体レー
    ザの出力光レベルが一定となるように制御する自動制御
    手段と、 該手段のもう一方の出力光を入力とするところの、負帰
    還用抵抗器を介して直流バイアス電流が印加されたアバ
    ランシェフォトダイオードと、 該アバランシェフォトダイオードのアノードと前記半導
    体レーザのカソード間に挿入されたコンデンサと、 から成る発光回路。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004008594A1 (ja) * 2002-07-12 2004-01-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 光半導体装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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