JPS5826705B2 - 光送信機 - Google Patents
光送信機Info
- Publication number
- JPS5826705B2 JPS5826705B2 JP50097869A JP9786975A JPS5826705B2 JP S5826705 B2 JPS5826705 B2 JP S5826705B2 JP 50097869 A JP50097869 A JP 50097869A JP 9786975 A JP9786975 A JP 9786975A JP S5826705 B2 JPS5826705 B2 JP S5826705B2
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- JP
- Japan
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- semiconductor laser
- signal
- optical
- electrical signal
- low
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、変調用電気信号を入力とし強度変調光信号
を出力とする半導体レーザを有する光送信機に関する。
を出力とする半導体レーザを有する光送信機に関する。
連続発振が可能な小形、長寿命半導体レーザの開発およ
び低損失広帯域光ファイバの開発に伴ない、光フアイバ
通信方式が将来の伝送方式としてきわめて有望視されて
おり、実用化のための努力が続けられている。
び低損失広帯域光ファイバの開発に伴ない、光フアイバ
通信方式が将来の伝送方式としてきわめて有望視されて
おり、実用化のための努力が続けられている。
とくに、将来の通信需要の増大に応えるべく、大容量の
光伝送方式の開発が望まれている。
光伝送方式の開発が望まれている。
半導体レーザは、小形、軽量、高効率、低消費電力、長
寿命等、数多くの特長を有しており、これら大容量光伝
送方式用光送信機の光源として、きわめて有望視されて
いる。
寿命等、数多くの特長を有しており、これら大容量光伝
送方式用光送信機の光源として、きわめて有望視されて
いる。
さて、半導体レーザを光源として、強度変調された光出
力を得る方法は、外部変調法と直接変調法に大別される
。
力を得る方法は、外部変調法と直接変調法に大別される
。
外部変調法とは、半導体レーザのバイアス電流としては
直流電流のみを流しておき、半導体レーザからの一定出
力の連続波発振電力を、別に設けた光変調器によって変
調する方法で、超高速パルスにも応答する超高速パルス
光変調器を用いることによって、超高速パルス強度変調
信号を得ることができるが、超高速パルス光変調器を必
要とするので、光送信機の小形化、軽量化、効率化、低
消費電力化、そして低価格化の観点から望ましい方法と
はいえない。
直流電流のみを流しておき、半導体レーザからの一定出
力の連続波発振電力を、別に設けた光変調器によって変
調する方法で、超高速パルスにも応答する超高速パルス
光変調器を用いることによって、超高速パルス強度変調
信号を得ることができるが、超高速パルス光変調器を必
要とするので、光送信機の小形化、軽量化、効率化、低
消費電力化、そして低価格化の観点から望ましい方法と
はいえない。
一方、直接変調法とけ、半導体レーザのバイアス電流を
変化させることによって、半導体レーザから、直接、強
度変調光信号を得ることができるので、光送信機の小形
化、軽量化、効率化、低消費電力化、そして低価格化の
観点からきわめて望ましい方法といえるが、半導体レー
ザを超高速変調する場合には、バイアス電流を、半導体
レーザの発振閾値より低い値から発振閾値より高い値に
切換えてから、半導体レーザが発振して光パルスを出力
する迄の時間、すなわち発振遅延時間が有限の大きさを
持つため、パルス変調速度を充分高くとれないという問
題があった。
変化させることによって、半導体レーザから、直接、強
度変調光信号を得ることができるので、光送信機の小形
化、軽量化、効率化、低消費電力化、そして低価格化の
観点からきわめて望ましい方法といえるが、半導体レー
ザを超高速変調する場合には、バイアス電流を、半導体
レーザの発振閾値より低い値から発振閾値より高い値に
切換えてから、半導体レーザが発振して光パルスを出力
する迄の時間、すなわち発振遅延時間が有限の大きさを
持つため、パルス変調速度を充分高くとれないという問
題があった。
この発振遅延時間を、半導体レーザに流すバイアス電流
のうち直流バイアス電流を増加することにより、減少さ
せることができるので、直流バイアス電流を発振閾値付
近に設定して、超高速パルス変調を行なうこともあるが
、半導体レーザの発振閾値が、周囲温度によって変化し
たりあるいは半導体レーザ自体の経年変化によって変化
した場合には、直流バイアス電流値が発振閾値よりも相
対的に大きくなりすぎて、変調パルス電流が零の場合の
光信号出力が大幅に増加するため強度変調光信号の消光
比（強度変調度）の低下をもたらしたり、あるいは直流
バイアス電流値が発振閾値よりも相対的に小さくなりす
ぎて、発振遅延時間が増大したり、光信号波形が乱れた
りして、このような光送信機を用いた光通信システムの
性能をいちじるしく低下するという欠点があった。
のうち直流バイアス電流を増加することにより、減少さ
せることができるので、直流バイアス電流を発振閾値付
近に設定して、超高速パルス変調を行なうこともあるが
、半導体レーザの発振閾値が、周囲温度によって変化し
たりあるいは半導体レーザ自体の経年変化によって変化
した場合には、直流バイアス電流値が発振閾値よりも相
対的に大きくなりすぎて、変調パルス電流が零の場合の
光信号出力が大幅に増加するため強度変調光信号の消光
比（強度変調度）の低下をもたらしたり、あるいは直流
バイアス電流値が発振閾値よりも相対的に小さくなりす
ぎて、発振遅延時間が増大したり、光信号波形が乱れた
りして、このような光送信機を用いた光通信システムの
性能をいちじるしく低下するという欠点があった。
したがって、現実には直流バイアス電流値を発振閾値よ
り充分低く設定しており、超高速パルス変調を実現する
ことは、実際上困難であった。
り充分低く設定しており、超高速パルス変調を実現する
ことは、実際上困難であった。
したがって、この発明の目的は、半導体レーザを光源と
し、かつ超高速パルス強度変調光信号を安定に得ること
のできる、小形、軽量、高効率、低消費電力、低価格の
光送信機を得ることであり、この発明によれば、変調用
電気信号を入力とし強度変調光信号を出力とする半導体
レーザを有する光送信機において、強度変調光信号を検
波して得られる監視用電気信号の低周波成分と前記変調
用電気信号の低周波成分との振幅の差が一定になるよう
に、前記半導体レーザの電流バイアス電流を制御する機
能を有することを特徴とする、上記の目的を達成した光
送信機を得ることができる。
し、かつ超高速パルス強度変調光信号を安定に得ること
のできる、小形、軽量、高効率、低消費電力、低価格の
光送信機を得ることであり、この発明によれば、変調用
電気信号を入力とし強度変調光信号を出力とする半導体
レーザを有する光送信機において、強度変調光信号を検
波して得られる監視用電気信号の低周波成分と前記変調
用電気信号の低周波成分との振幅の差が一定になるよう
に、前記半導体レーザの電流バイアス電流を制御する機
能を有することを特徴とする、上記の目的を達成した光
送信機を得ることができる。
以下、この発明について、図面を用いて詳細に説明する
。
。
第１図は、この発明による光送信機の第１の実施例を示
すブロック図で、変調用信号入力端子１に加えられた変
調用電気信号は分配回路２を介して駆動回路３に加えら
れ、ここで変調電流となり、直流電源４からの直流バイ
アス電流に重畳されて、半導体レーザ５に加えられる。
すブロック図で、変調用信号入力端子１に加えられた変
調用電気信号は分配回路２を介して駆動回路３に加えら
れ、ここで変調電流となり、直流電源４からの直流バイ
アス電流に重畳されて、半導体レーザ５に加えられる。
半導体レーザ５からの強度変調光信号の大部分は光取出
回路６を介して出力端子γに結合されるが、その一部が
光取出回路６を介して取出され、光検波器８によって監
視用電気信号になる。
回路６を介して出力端子γに結合されるが、その一部が
光取出回路６を介して取出され、光検波器８によって監
視用電気信号になる。
分配回路２によって分配された変調用電気信号は遅延回
路９および第１の低域通過濾波器１０を介して、差動増
幅器１１の第１の端子に加えられ、光検波器８によって
得られた監視用電気信号は第２の低域通過濾波器１２を
介して、差動増幅器１１の第２の端子に加えられる。
路９および第１の低域通過濾波器１０を介して、差動増
幅器１１の第１の端子に加えられ、光検波器８によって
得られた監視用電気信号は第２の低域通過濾波器１２を
介して、差動増幅器１１の第２の端子に加えられる。
差動増幅器１１の出力である制御用電気信号が直流電源
４に加えられ、直流電源４は制御用電気信号が基準値に
なるように、すなわちあらかじめ設定された一定値に等
しくなるように、半導体レーザ５に加えられる直流バイ
アス電流の大きさを変化する。
４に加えられ、直流電源４は制御用電気信号が基準値に
なるように、すなわちあらかじめ設定された一定値に等
しくなるように、半導体レーザ５に加えられる直流バイ
アス電流の大きさを変化する。
第２図は、この発明による光送信機の第２の実施例を示
すブロック図で、半導体レーザ２５の一方の放射ビーム
に出力端子１を結合させ、他方の放射ビームに光取出回
路２６を結合させている。
すブロック図で、半導体レーザ２５の一方の放射ビーム
に出力端子１を結合させ、他方の放射ビームに光取出回
路２６を結合させている。
他の部分は第１の実施例の場合と同様である。
この場合、光取出回路２６を介することなく、光検波器
８を、半導体レーザ２５の他方のビームに結合させるこ
ともできる。
８を、半導体レーザ２５の他方のビームに結合させるこ
ともできる。
これらの実施例において、遅延回路１０は差動増幅器１
１の２つの端子に入る電気信号の間の遅延時間差を補償
して、２つの電気信号が同位相になるように設けられて
いる。
１の２つの端子に入る電気信号の間の遅延時間差を補償
して、２つの電気信号が同位相になるように設けられて
いる。
また、変調用信号入力端子１から差動増幅器１１の第１
の端子までの伝達函数と、変調用信号入力端子１から差
動増幅器１１の第２の端子までの伝達函数が少なくとも
低周波領域（但し直流を除く）で一致するように、第１
および第２の低域通過濾波器の周波数特性を決定する必
要がある。
の端子までの伝達函数と、変調用信号入力端子１から差
動増幅器１１の第２の端子までの伝達函数が少なくとも
低周波領域（但し直流を除く）で一致するように、第１
および第２の低域通過濾波器の周波数特性を決定する必
要がある。
したがって、光検波器１の応答速度が変調用電気信号の
変化速度に比べて充分小さい場合には、第２の低域通過
Ｆ波器１２を省くこともできる。
変化速度に比べて充分小さい場合には、第２の低域通過
Ｆ波器１２を省くこともできる。
さらに、分配回路２に遅延回路９に送られる変調用電気
信号の波形を変形する機能（たとえば、パルスの占有率
を小さくする機能）をもたすことにより、第１の低域通
過濾波器の横取を簡単にしたり、あるいは、直流バイア
ス電流制御の精度を上げたりすることもできる。
信号の波形を変形する機能（たとえば、パルスの占有率
を小さくする機能）をもたすことにより、第１の低域通
過濾波器の横取を簡単にしたり、あるいは、直流バイア
ス電流制御の精度を上げたりすることもできる。
第３図は、この発明による光送信機の実施例の主要部の
信号波形を示す波形図で、ａは変調用信号入力端子１に
加えられる変調用電気信号、ｂは半導体レーザ５あるい
は２５に駆動回路３によって加えられるバイアス電流、
Ｃは半導体レーザ５あるいは２５の強度変調光信号、ｄ
は光検波器８の出力すなわち監視用電気信号、ｅは第２
の低域通過濾波器１２の出力したがって差動増幅器１１
の第２の端子への入力電気信号、ｆは遅延回路９の出力
したがって第１の低域通過濾波器１０の入力電気信号、
ｇは第１の低域通過濾波器１０の出力したがって差動増
幅器１１の第１の端子への入力電気信号、ｈは差動増幅
器１１の出力したがって直流電源４への入力すなわち制
御用電気信号である。
信号波形を示す波形図で、ａは変調用信号入力端子１に
加えられる変調用電気信号、ｂは半導体レーザ５あるい
は２５に駆動回路３によって加えられるバイアス電流、
Ｃは半導体レーザ５あるいは２５の強度変調光信号、ｄ
は光検波器８の出力すなわち監視用電気信号、ｅは第２
の低域通過濾波器１２の出力したがって差動増幅器１１
の第２の端子への入力電気信号、ｆは遅延回路９の出力
したがって第１の低域通過濾波器１０の入力電気信号、
ｇは第１の低域通過濾波器１０の出力したがって差動増
幅器１１の第１の端子への入力電気信号、ｈは差動増幅
器１１の出力したがって直流電源４への入力すなわち制
御用電気信号である。
以上、この発明による光送信機を実施例について詳細に
説明したが、この発明による光送信機においては、半導
体゛レーザのレーザ発振光のみならず自然放出光も利用
することができるので、半導体レーザへの直流バイアス
電流の値を、発振閾値以上、発振閾値付近、あるいは発
振閾値以下のどこにでも設定することができる。
説明したが、この発明による光送信機においては、半導
体゛レーザのレーザ発振光のみならず自然放出光も利用
することができるので、半導体レーザへの直流バイアス
電流の値を、発振閾値以上、発振閾値付近、あるいは発
振閾値以下のどこにでも設定することができる。
そして、半導体レーザの発振閾値が変化しても、半導体
レーザへの直流バイアス電流の値をこの変化に追随させ
て、発振閾値との関係を相対的に一定に保つ機能を有す
るため、半導体レーザは常に安定に動作する。
レーザへの直流バイアス電流の値をこの変化に追随させ
て、発振閾値との関係を相対的に一定に保つ機能を有す
るため、半導体レーザは常に安定に動作する。
したがって、半導体レーザへの直流バイアス電流の値を
、発振遅延時間の短縮、消光比の増大、そして固有緩和
振動現象がある場合には、これの抑圧等を考慮して、こ
の光送信機の総合性能が最大になるように設定すること
ができるし、たとえ変調電流あるいは変調パルス電流値
が一定でも、半導体レーザの尖頭出力はあまり変化しな
いという効果もあり（レーザ発振領域での光出力対バイ
アス電流特性の関係は、発振閾値が変化しても、あまり
変化しないから）、光送信機の尖頭出力変動の抑圧にも
効果がある。
、発振遅延時間の短縮、消光比の増大、そして固有緩和
振動現象がある場合には、これの抑圧等を考慮して、こ
の光送信機の総合性能が最大になるように設定すること
ができるし、たとえ変調電流あるいは変調パルス電流値
が一定でも、半導体レーザの尖頭出力はあまり変化しな
いという効果もあり（レーザ発振領域での光出力対バイ
アス電流特性の関係は、発振閾値が変化しても、あまり
変化しないから）、光送信機の尖頭出力変動の抑圧にも
効果がある。
さらに、光検波器８の出力の尖頭値を用いて半導体レー
ザの変調パルス電流の大きさを制御する機能を付加する
ことにより、光送信機の尖頭出力変動をさらに抑圧する
こともできる。
ザの変調パルス電流の大きさを制御する機能を付加する
ことにより、光送信機の尖頭出力変動をさらに抑圧する
こともできる。
また、差動増幅器１１の出力に監視信号を重畳させるこ
とにより、監視信号の伝送も可能となるし、広帯域アナ
ログ信号伝送用の光送信機にも応用できることも明らか
である。
とにより、監視信号の伝送も可能となるし、広帯域アナ
ログ信号伝送用の光送信機にも応用できることも明らか
である。
この場合には変調の動作点を線形性の良い所に保持する
という効果もある。
という効果もある。
また、この発明では、変調パルス信号のマーク率が変化
したとしても、変調用電気信号の低周波成分と監視用電
気信号の低周波成分とはマーク率の変化に応じて同じよ
うに変化するから、差動増幅器１１の出力レベルは変化
しない。
したとしても、変調用電気信号の低周波成分と監視用電
気信号の低周波成分とはマーク率の変化に応じて同じよ
うに変化するから、差動増幅器１１の出力レベルは変化
しない。
すなわち、通常マーク率の変化は低速であるから、変調
用電気信号の低周波成分にはマーク率の変化情報を含ま
せることが出来るし、また、監視用電気信号の低周波成
分にマーク率の変化情報を含ませることが出来るから、
両成分の振幅の差にはマーク率情報は含まれない。
用電気信号の低周波成分にはマーク率の変化情報を含ま
せることが出来るし、また、監視用電気信号の低周波成
分にマーク率の変化情報を含ませることが出来るから、
両成分の振幅の差にはマーク率情報は含まれない。
つまり、この発明では、変調用電気信号の低周波成分が
（例えは、パルスのマーク率等が）変化しても、半導体
レーザに印加する直流バイアス電流はこの変化に影響さ
れずに常に所定の値（こ設定することが出来るという特
長がある。
（例えは、パルスのマーク率等が）変化しても、半導体
レーザに印加する直流バイアス電流はこの変化に影響さ
れずに常に所定の値（こ設定することが出来るという特
長がある。
一方、この発明による光送信機を実施するために新たに
必要となる部品等はすでに技術の確立したもののみであ
り、この点からも、超高速あるいは、広帯域変調信号の
低周波取分のみを比較増幅するという点は大きな特長と
なっている。
必要となる部品等はすでに技術の確立したもののみであ
り、この点からも、超高速あるいは、広帯域変調信号の
低周波取分のみを比較増幅するという点は大きな特長と
なっている。
すなわち、この発明によれば、超高速パルスあるいは広
帯域アナログ信号によって強度変調された光信号を安定
に送出することのできる、小形、軽量、高効率、低消費
電力でかつ経済性に富む光送信機を得ることができる。
帯域アナログ信号によって強度変調された光信号を安定
に送出することのできる、小形、軽量、高効率、低消費
電力でかつ経済性に富む光送信機を得ることができる。
第１図および第２図は、いずれもこの発明による光送信
機の実施例を示すブロック図で、１；変調用信号入力端
子、２：分配回路、３；駆動回路、４；直流電源、５お
よび２５；半導体レーザ、６および２６；光増出回路、
１；出力端子、８；光検波器、９；遅延回路、１０；第
１の低域通過濾波器、１１；差動増幅器、１２；第２の
低域通過濾波器、である。 第３図は、この発明による光送信機の実施例の主要部の
信号波形を示す波形図で、ａ；変調用電気信号、ｂ；バ
イアス電流、Ｃ：強度変調光信号、ｄ：監視用電気信号
、ｅ；差動増幅器１１の第２の端子への入力電気信号、
ｆ；第１の低域通過ｐ波器１０の入力電気信号、ｇ；着
側増幅器１１の第１の端子への入力電気信号、ｈは制御
用電気信号である。
機の実施例を示すブロック図で、１；変調用信号入力端
子、２：分配回路、３；駆動回路、４；直流電源、５お
よび２５；半導体レーザ、６および２６；光増出回路、
１；出力端子、８；光検波器、９；遅延回路、１０；第
１の低域通過濾波器、１１；差動増幅器、１２；第２の
低域通過濾波器、である。 第３図は、この発明による光送信機の実施例の主要部の
信号波形を示す波形図で、ａ；変調用電気信号、ｂ；バ
イアス電流、Ｃ：強度変調光信号、ｄ：監視用電気信号
、ｅ；差動増幅器１１の第２の端子への入力電気信号、
ｆ；第１の低域通過ｐ波器１０の入力電気信号、ｇ；着
側増幅器１１の第１の端子への入力電気信号、ｈは制御
用電気信号である。
Claims (1)
- １ 変調用電気信号を入力とし強度変調光信号を出力と
する半導体レーザを有する光送信機において、強度変調
光信号を検波して得られる監視用電気信号の低周波成分
と前記変調用電気信号の低周波成分との振幅の差が一定
になるように、前記半導体レーザの直流バイアス電流を
制御する機能を有することを特徴とする光送信機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50097869A JPS5826705B2 (ja) | 1975-08-12 | 1975-08-12 | 光送信機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50097869A JPS5826705B2 (ja) | 1975-08-12 | 1975-08-12 | 光送信機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5221704A JPS5221704A (en) | 1977-02-18 |
| JPS5826705B2 true JPS5826705B2 (ja) | 1983-06-04 |
Family
ID=14203739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50097869A Expired JPS5826705B2 (ja) | 1975-08-12 | 1975-08-12 | 光送信機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5826705B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6047782B2 (ja) * | 1977-02-28 | 1985-10-23 | 株式会社日立製作所 | 発光素子出力安定化回路 |
| JPS5733666Y2 (ja) * | 1977-06-28 | 1982-07-24 | ||
| JPS5632844A (en) * | 1979-08-27 | 1981-04-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light repeater monitoring system |
| JPS5979647A (ja) * | 1982-10-28 | 1984-05-08 | Toshiba Corp | 光変調回路 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4829713U (ja) * | 1971-08-13 | 1973-04-12 | ||
| JPS5413721B2 (ja) * | 1972-12-13 | 1979-06-01 | ||
| JPS4991655A (ja) * | 1973-01-05 | 1974-09-02 |
-
1975
- 1975-08-12 JP JP50097869A patent/JPS5826705B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5221704A (en) | 1977-02-18 |
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