JPH0983055A - 光送信回路 - Google Patents

光送信回路

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JPH0983055A
JPH0983055A JP23955895A JP23955895A JPH0983055A JP H0983055 A JPH0983055 A JP H0983055A JP 23955895 A JP23955895 A JP 23955895A JP 23955895 A JP23955895 A JP 23955895A JP H0983055 A JPH0983055 A JP H0983055A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体レーザの発振波長を一定の波長に安定
して保つことのできる光送信回路を提供する。 【解決手段】 マーク率検出回路25は、半導体レーザ
12の駆動されるマーク率を検出する。温度補正回路2
7は、サーミスタ14で検出された温度と半導体レーザ
12自体の温度との差をマーク率を基に補正する。補正
された温度が基準温度になるように電子冷却素子15に
よる冷却量が調整される。半導体レーザ12とサーミス
タ14との温度差は、その間の熱抵抗により生じその差
の大きさは半導体レーザ12自体の温度の高低に依存す
る。半導体レーザ12の温度は、発光強度が同じであれ
ば単位時間当たりの発光時間の割合であるマーク率によ
る。そこで、サーミスタ14で検出された温度をマーク
率を基に補正し、半導体レーザ12自体の温度を一定に
保ち、波長の安定化を図っている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光信号を送出する
光送信回路に係わり、特に送出する光信号の波長の安定
化を図った光送信回路に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信では、情報を伝送するために用い
る光の波長を高い精度で一定に保つ必要がある。特に、
波長の異なる複数の光信号を波長多重して伝送する場合
には、それぞれの光信号の波長が高い精度で安定してい
なれば、多重化された光を的確に分離することができな
くなる。通常、半導体レーザダイオードによって光信号
を出力しているが、半導体レーザダイオードの発振波長
は、それ自体の温度によって変動してしまう。また、半
導体レーザダイオードは、その発光量が多くなればなる
ほど温度が上昇する。そこで、半導体レーザダイオード
周辺の温度をサーミスタ等の温度センサで測定し、測定
された温度が一定になるようにペルチェ素子などの冷却
装置で半導体レーザダイオードを冷却することが行われ
ている。
【0003】図2は、従来から使用されている冷却装置
を備えた光送信回路の構成の概要を表わしたものであ
る。冷却型発光モジュール101は、光信号を出力する
半導体レーザ102と、発光強度を検出するフォトダイ
オード103と、温度の検出を行うサーミスタ104
と、半導体レーザの冷却を行う電子冷却素子105とか
ら構成される。これらの素子は、図示しないモージュー
ル本体の中に収容されている。モジュール本体の内部は
所定の熱抵抗を有する空気あるいは所定の媒質で充填さ
れている。ここでは、電子冷却素子105としてペルチ
ェ素子を用いている。
【0004】半導体レーザ駆動回路107は、半導体レ
ーザ102を駆動するための駆動電流108を出力する
回路である。半導体レーザ駆動回路107は、入力され
る変調信号109に従って半導体レーザ102の“オ
ン”、“オフ”を制御する。さらに、フォトダイオード
104からの電流信号111のピーク値が一定になるよ
うに、駆動電流108の大きさを制御するようになって
いる。これにより、半導体レーザ102から出力される
光の光強度のピーク値が一定の大きさになる。
【0005】電子冷却素子駆動回路112は、電子冷却
素子105にその駆動電流113を供給する回路であ
る。温度検出回路114はサーミスタ104の内部抵抗
の変化を基に、サーミスタ104の配置された位置での
温度を求めて温度検出信号115を出力する回路であ
る。冷却量調整回路116は、温度検出回路114から
の温度検出信号115の値と所定の基準電圧117とを
比較し、その差に応じて電子冷却素子駆動回路112の
出力する駆動電流113の大きさを変更する回路であ
る。サーミスタ104で検出される温度が所定の温度に
なるように電子冷却素子105による冷却量が冷却量調
整回路116で調整される。
【0006】このように電子冷却素子によって半導体レ
ーザを冷却することによって、半導体レーザの温度の変
動を抑え、その発振波長を安定化させている。
【0007】特開昭58−43589号公報には、冷却
型発光モージュル内を真空状態にし、モジュール本体内
の熱抵抗を小さくした光送信回路が開示されている。冷
却を行うと、空気中の水分が霜や水滴となって半導体レ
ーザの表面に付着する。また、大気の温度の影響を半導
体レーザが受けやすく波長の変動が起こりやすい。そこ
で、モジュール本体内を真空にすることで、半導体レー
ザに水滴が付着することを防止するとともに、半導体レ
ーザが大気の温度の影響を受け難いようにしている。
【0008】特開平3−88381号公報には、冷却型
発光モジュール内に熱良導性の媒質を充填した光送信回
路が開示されている。熱良導性の媒質を充填することに
より、モジュール本体内部の温度分布を均等化してい
る。これにより、冷却素子の“オン”、“オフ”により
急激に半導体レーザの温度が変化してしまうことを防止
している。
【0009】特開平1−98282号公報には、半導体
レーザに流れる電流の変動分を検出し、実際の半導体レ
ーザの温度と検出された温度との差を補正するようにし
た光送信装置が開示されている。サーミスタなどの温度
センサと半導体レーザとの間には熱抵抗が存在するの
で、たとえば、半導体レーザに流れる電流量が増加して
温度が上昇しても、サーミスタの温度はすぐには変わら
ない。このため、サーミスタの温度だけを基に冷却量を
調整しても、半導体レーザを一定の温度に保つことがで
きない。そこで、この回路では、電流の変動量を監視
し、半導体レーザに流れる電流量に変化が生じたとき、
その変化量に応じてサーミスタで検出された温度を補正
するようになっている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】半導体レーザとサーミ
スタとの間に存在する熱抵抗を低減させても、その値が
“0”にはならないので、サーミスタによって半導体レ
ーザの正確な温度を検出することはできない。したがっ
て、サーミスタによって検出された温度だけを基に冷却
量の調整を行っても、半導体レーザの温度を一定にする
ことができず、発振波長の安定化を十分に図ることがで
きない。
【0011】また、特開平1−98282号公報では、
電流の変動量に応じてサーミスタで検出した温度を補正
しているので、電流量が変化した場合における温度のず
れを打ち消すことができる。しかしながら、電流量に変
動が無く一定であっても、半導体レーザとサーミスタと
の間には温度差が生じる。しかも、少ない電流量で駆動
される場合と、多い電流量で一定に駆動される場合とで
は、サーミスタで検出された温度と半導体レーザの温度
との温度差の大きさが異なる。したがって、電流の変動
量に応じてサーミスタの温度を補正しても、電流量が一
定になった状態での温度差を補正することができない。
このため、半導体レーザの発振波長を常に一定の波長で
安定化させることができないという問題がある。
【0012】そこで本発明の目的は、半導体レーザの発
振波長を一定の波長に安定して保つことのできる光送信
回路を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、入力される電気信号に応じて発光する発光手段と、
この発光手段の近傍に配置された温度検出手段と、発光
手段を冷却する冷却手段と、発光手段の単位時間当たり
の消費電力を検知する消費電力検知手段と、この消費電
力検知手段によって検知された単位時間当たりの消費電
力を基に温度検出手段で検出される温度と発光手段の温
度との温度差を求める温度差検出手段と、この温度差検
出手段によって求めた温度差で温度検出の検出した温度
を補正した温度が基準の温度になるように冷却手段の冷
却量を調整する冷却量調整手段とを光送信回路に具備さ
せている。
【0014】すなわち請求項1記載の発明では、発光手
段の単位時間当たりの消費電力を検出し、これを基に温
度検出手段で検出された温度を補正している。消費電力
が多い状態と少ない状態では、温度検出手段で検出され
た温度と発光手段の実際の温度との差が異なる。この温
度差の大きさを単位時間当たりの消費電力から換算して
求め補正している。これにより、発光手段の温度を一定
に保つことができ波長の安定化を図ることができる。
【0015】請求項2記載の発明では、入力される電気
信号に応じて発光する発光手段と、この発光手段の近傍
に配置された温度検出手段と、発光手段を冷却する冷却
手段と、発光手段が単位時間のうちで発光している時間
の割合を表わすマーク率を検出するマーク率検出手段
と、このマーク率検出手段によって検出されたマーク率
を基に温度検出手段で検出される温度と発光手段の温度
との温度差を求める温度差検出手段と、この温度差検出
手段によって求めた温度差で温度検出手段の検出した温
度を補正した温度が基準の温度になるように冷却手段の
冷却量を調整する冷却量調整手段とを光送信回路に具備
させている。
【0016】すなわち請求項2記載の発明では、発光手
段が単位時間のうちで発光している時間の割合であるマ
ーク率を検出し、このマーク率の大小により、温度検知
手段と発光手段との温度差を求めている。単位時間内に
おける発光時間が長くなれば、それ応じて発光手段の温
度が高くなるので、マーク率によって、発光手段とサー
ミスタとの温度差が求めまる。マーク率は、発光手段を
駆動する電気信号から求めても良いし、発光手段の出力
する光をフォトダイオードなどで受光し、その出力電流
から求めても良い。
【0017】請求項3記載の発明では、入力される電気
信号に応じて発光する発光手段と、この発光手段の近傍
に配置された温度検出手段と、発光手段を冷却する冷却
手段と、発光手段が単位時間のうちで発光している時間
の割合を表わすマーク率を発光手段に入力される電気信
号を基に検出するマーク率検出手段と、このマーク率検
出手段によって検出されたマーク率を基に温度検出手段
で検出される温度と発光手段の温度との温度差を求める
温度差検出手段と、この温度差検出手段によって求めた
温度差で温度検出手段の検出した温度を補正した温度が
基準の温度になるように冷却手段の冷却量を調整する冷
却量調整手段とを光送信回路に具備させている。
【0018】すなわち請求項3記載の発明では、発光手
段が単位時間のうちで発光している時間の割合であるマ
ーク率を、発光手段に入力される電気信号を基に検出し
ている。
【0019】請求項4記載の発明では、入力される電気
信号の大きさに応じた光強度の光を発光する発光手段
と、この発光手段に電気信号を供給する電気信号供給手
段と、発光手段から出力される光の光強度を検出する光
強度検出手段と、この光強度検出手段によって検出され
た光強度のピーク値が所定の値になるように電気信号供
給手段の出力する電気信号の大きさを変更する電気信号
変更手段と、発光手段の近傍に配置された温度検出手段
と、発光手段を冷却する冷却手段と、発光手段が単位時
間のうちで発光している時間の割合を表わすマーク率を
電気信号を基に検出するマーク率検出手段と、このマー
ク率検出手段によって検出されたマーク率を基に温度検
出手段で検出される温度と発光手段の温度との温度差を
求める温度差検出手段と、この温度差検出手段によって
求めた温度差で温度検出手段の検出した温度を補正した
温度が基準の温度になるように冷却手段の冷却量を調整
する冷却量調整手段とを光送信回路に具備させている。
【0020】すなわち請求項4記載の発明では、発光手
段の出力する光の強度をモニタし、そのピーク値が所定
値になるように発光手段に入力される電気信号の大きさ
を調整している。また、発光手段が単位時間のうちで発
光している時間の割合であるマーク率をこの電気信号か
ら検出し、発光手段と温度検出手段との間の温度差を補
正している。これにより、発光手段から出力される光の
強度を一定に保ちながら、その発振波長の安定化を図る
ことができる。
【0021】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施の形態に
おける光送信回路の構成の概要を表わしたものである。
冷却型発光モジュール11は、光信号を出力する半導体
レーザ12と、発光強度を検出するフォトダイオード1
3と、温度の検出を行うサーミスタ14と、半導体レー
ザの冷却を行う電子冷却素子15とから構成される。こ
れらの素子は、図示しないモージュール本体内に収めら
れている。モジュール本体の内部は、所定の熱抵抗を有
する空気あるいは所定の媒質が充填されている。
【0022】フォトダイオード13は、半導体レーザ1
2の出力する光の一部を受光し、その光強度に応じた大
きさの電流信号16を出力する回路素子である。サーミ
スタ14は、その温度によって内部抵抗の変化する回路
素子である。温度を検出できれば、サーミスタ以外の温
度センサを用いてもよい。また、電子冷却素子15とし
て、ここでは、ペルチェ素子を使用している。
【0023】半導体レーザ駆動回路17は、半導体レー
ザ12を駆動するための駆動電流18を出力する回路で
ある。半導体レーザ駆動回路17は、入力される変調信
号19に従って半導体レーザの“オン”、“オフ”を制
御する。また半導体レーザ駆動回路17は、フォトダイ
オード13からの電流信号16のピーク値を検出する図
示しないピーク検出回路と、検出したピーク値を所定の
基準値と比較するこれまた図示されない比較回路とを備
えている。そして、ピーク値が基準値と一致するよう
に、駆動電流18の大きさを変更するようになってい
る。これにより、半導体レーザ12から出力される光の
光強度のピーク値が一定の大きさになる。
【0024】電子冷却素子駆動回路21は、電子冷却素
子15にその駆動電流22を供給する回路である。温度
検出回路23はサーミスタの内部抵抗の変化を基に、サ
ーミスタ14の配置された位置での温度を求め、温度検
出信号24を出力する回路である。マーク率検出回路2
5には、半導体レーザ駆動回路を介して変調信号19が
入力されている。変調信号19は、半導体レーザ12を
“オン”にするとき“1”の値に、半導体レーザ12を
“オフ”するとき“0”の値になるディジタル信号であ
る。マーク率検出回路25は、変調信号19が単位時間
のうちに“1”の状態になる時間を計測し、単位時間に
占める割合を表わしたマーク率検出信号26を出力する
ようになっている。
【0025】温度補正回路27には、温度検出信号24
とマーク率検出信号26が入力されている。温度補正回
路27は、マーク率検出信号26の値を基に、温度検出
信号24の値を補正する回路である。温度補正回路27
は、補正後の温度を表わした補正温度信号28を出力す
る。冷却量調整回路29は、温度補正回路27からの補
正温度信号28の値と基準電圧31とを比較し、その差
に応じて電子冷却素子駆動回路21の出力する駆動電流
22の大きさを変更する回路である。
【0026】マーク率が大きい場合は、半導体レーザ1
2が単位時間内に多くの消費電力を消費していることを
示している。逆に、マーク率が小さい場合は、半導体レ
ーザ12が単位時間内に消費する電力が少ないことを示
している。消費電力が多ければ、それだけ、半導体レー
ザ12の発熱量が多いので、温度が上昇する。ところ
で、半導体レーザ12と、サーミスタ14との間には所
定の熱抵抗が存在するので、半導体レーザ12の温度
と、サーミスタ14の検出する温度との間に温度差が生
じる。
【0027】半導体レーザ12が、一定のマーク率であ
る程度の時間、駆動された後であっても、概ね次式で示
すような関係で温度差が生じる。 TD=α(TL−H) (1) ここで、TDは、半導体レーザとサーミスタとの間の温
度差を、TLは、半導体レーザの温度を、Hは、所定の
基準温度をそれぞれ示している。また、αは、定数であ
る。このように、サーミスタと半導体レーザとの温度差
の大きさは、半導体レーザ自体の温度に依存している。
半導体レーザの温度が高い状態にあるのか、あるいは低
い状態にあるのかは、その発熱量によるので、マーク率
を基にある程度、半導体レーザの推定することができ
る。
【0028】そこで、マーク率が大きい場合には、半導
体レーザの温度が比較的高く、サーミスタと半導体レー
ザとの間の温度差が大きいと判別し、逆にマーク率が小
さい場合には、半導体レーザの温度が比較的低く、サー
ミスタとの温度差が少ないと判別する。温度補正回路2
7は、マーク率検出信号26の値を基に所定の関数、あ
るいは予め登録した対応表によって温度差を求め、サー
ミスタ14で検出した温度を補正する。冷却量調整回路
29は、補正後の温度が一定の基準温度になるように、
電子冷却素子駆動回路21に冷却量を調整する信号を与
える。
【0029】このように、サーミスタで検出された温度
をマーク率を基に補正したので、半導体レーザ自体の温
度をほぼ一定に保つことができ、安定した波長で発振さ
せることができる。
【0030】以上説明した実施の形態では、マーク率に
よって、温度の補正を行ったが、半導体レーザで単位時
間当たりに消費される電力を求め、これを基に温度の補
正を行ってもよい。単位時間当たりの消費電力を検出す
れば、光の強度をアナログ的に変調したような場合で
も、適切に温度の補正を行うことができる。
【0031】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、発光手段
の単位時間当たりの消費電力を検出し、これを基に温度
検出手段で検出された温度を補正してたので、適切な冷
却量が得られ、発光手段の温度を一定に保つことができ
る。その結果、発光手段の出力する光の波長の安定化を
図ることができる。
【0032】また請求項2記載の発明によれば、発光手
段が単位時間のうちで発光している時間の割合であるマ
ーク率を検出し、これを基にして温度検知手段と発光手
段との温度差を補正した。マーク率で温度の補正を行う
ことにより、発光手段の温度を容易に一定にでき、出力
される光の波長の安定化を図ることができる。
【0033】さらに請求項3記載の発明によれば、発光
手段が単位時間のうちで発光している時間の割合である
マーク率を、発光手段に入力される電気信号を基に検出
したので、容易にマーク率を検出することができる。
【0034】また請求項4記載の発明によれば、発光手
段の出力する光の強度をモニタし、そのピーク値が所定
値になるように発光手段に入力される電気信号の大きさ
を調整している。また、発光手段が単位時間のうちで発
光している時間の割合であるマーク率をこの電気信号か
ら検出し、発光手段と温度検出手段との間の温度差を補
正している。これらにより、発光手段から出力される光
の強度を一定に保ちながら、波長の安定化を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における光送信回路の構
成の概要を表わしたブロック図である。
【図2】従来から使用されている冷却装置を備えた光送
信回路の構成の概要を表わしたブロック図である。
【符号の説明】
11 冷却型発光モジュール 12 半導体レーザ 13 フォトダイオード 14 サーミスタ 15 電子冷却素子 17 半導体レーザ駆動回路 21 電子冷却素子駆動回路 23 温度検出回路 25 マーク率検出回路 27 温度補正回路 29 冷却量調整回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力される電気信号に応じて発光する発
    光手段と、 この発光手段の近傍に配置された温度検出手段と、 前記発光手段を冷却する冷却手段と、 前記発光手段の単位時間当たりの消費電力を検知する消
    費電力検知手段と、 この消費電力検知手段によって検知された単位時間当た
    りの消費電力を基に前記温度検出手段で検出される温度
    と前記発光手段の温度との温度差を求める温度差検出手
    段と、 この温度差検出手段によって求めた温度差で前記温度検
    出の検出した温度を補正した温度が基準の温度になるよ
    うに前記冷却手段の冷却量を調整する冷却量調整手段と
    を具備することを特徴とする光送信回路。
  2. 【請求項2】 入力される電気信号に応じて発光する発
    光手段と、 この発光手段の近傍に配置された温度検出手段と、 前記発光手段を冷却する冷却手段と、 前記発光手段が単位時間のうちで発光している時間の割
    合を表わすマーク率を検出するマーク率検出手段と、 このマーク率検出手段によって検出されたマーク率を基
    に前記温度検出手段で検出される温度と前記発光手段の
    温度との温度差を求める温度差検出手段と、 この温度差検出手段によって求めた温度差で前記温度検
    出手段の検出した温度を補正した温度が基準の温度にな
    るように前記冷却手段の冷却量を調整する冷却量調整手
    段とを具備することを特徴とする光送信回路。
  3. 【請求項3】 入力される電気信号に応じて発光する発
    光手段と、 この発光手段の近傍に配置された温度検出手段と、 前記発光手段を冷却する冷却手段と、 前記発光手段が単位時間のうちで発光している時間の割
    合を表わすマーク率を発光手段に入力される前記電気信
    号を基に検出するマーク率検出手段と、 このマーク率検出手段によって検出されたマーク率を基
    に前記温度検出手段で検出される温度と前記発光手段の
    温度との温度差を求める温度差検出手段と、 この温度差検出手段によって求めた温度差で前記温度検
    出手段の検出した温度を補正した温度が基準の温度にな
    るように前記冷却手段の冷却量を調整する冷却量調整手
    段とを具備することを特徴とする光送信回路。
  4. 【請求項4】 入力される電気信号の大きさに応じた光
    強度の光を発光する発光手段と、 この発光手段に前記電気信号を供給する電気信号供給手
    段と、 前記発光手段から出力される光の光強度を検出する光強
    度検出手段と、 この光強度検出手段によって検出された光強度のピーク
    値が所定の値になるように前記電気信号供給手段の出力
    する電気信号の大きさを変更する電気信号変更手段と、 前記発光手段の近傍に配置された温度検出手段と、 前記発光手段を冷却する冷却手段と、 前記発光手段が単位時間のうちで発光している時間の割
    合を表わすマーク率を前記電気信号を基に検出するマー
    ク率検出手段と、 このマーク率検出手段によって検出されたマーク率を基
    に前記温度検出手段で検出される温度と前記発光手段の
    温度との温度差を求める温度差検出手段と、 この温度差検出手段によって求めた温度差で前記温度検
    出手段の検出した温度を補正した温度が基準の温度にな
    るように前記冷却手段の冷却量を調整する冷却量調整手
    段とを具備することを特徴とする光送信回路。
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