JPS6025335A - 光出力安定化方式 - Google Patents
光出力安定化方式Info
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- JPS6025335A JPS6025335A JP58133356A JP13335683A JPS6025335A JP S6025335 A JPS6025335 A JP S6025335A JP 58133356 A JP58133356 A JP 58133356A JP 13335683 A JP13335683 A JP 13335683A JP S6025335 A JPS6025335 A JP S6025335A
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- semiconductor laser
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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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
- H01S5/06832—Stabilising during amplitude modulation
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、光出力安定化方式に関し、特にディジタル光
通信の送信部等に用いられる半導体レーザの光出力を安
定化する方式に関するものである。
通信の送信部等に用いられる半導体レーザの光出力を安
定化する方式に関するものである。
ＰＮ接合を形成した半導体結晶に順方向通電を行って発
振させる電流注入型の半導体レーザは、小型で励起が簡
単なレーザとして実用化されてきている。半導体レーザ
を光源とした光フアイバ通信も、実用段階に入ろうとし
ている。
振させる電流注入型の半導体レーザは、小型で励起が簡
単なレーザとして実用化されてきている。半導体レーザ
を光源とした光フアイバ通信も、実用段階に入ろうとし
ている。
ところで、半導体レーザの電流−光ｆｆｌ力特性は素子
により異なり、周囲温度によって変化するのみでなく、
経年変化も存在する。したがって、光通信システムの信
頼性を高めるためＫは、上記のような変化にかかわらず
、光出力を安定化することが必須条件である。さら釦、
光通信システムが起動されたときに１迅速に安定な光出
力を送出できるようにすることも重要であり、これらの
要求に適合する光出力安定化方式の開発が望まれている
Ｏ 従来、光出力安定化方式としては、半導体レーザのバイ
アス電流または信号電流の一方のみを制御する方式およ
び半導体レーザのバイアス電流と信号電流の両方を制御
する方式が提案されている。
により異なり、周囲温度によって変化するのみでなく、
経年変化も存在する。したがって、光通信システムの信
頼性を高めるためＫは、上記のような変化にかかわらず
、光出力を安定化することが必須条件である。さら釦、
光通信システムが起動されたときに１迅速に安定な光出
力を送出できるようにすることも重要であり、これらの
要求に適合する光出力安定化方式の開発が望まれている
Ｏ 従来、光出力安定化方式としては、半導体レーザのバイ
アス電流または信号電流の一方のみを制御する方式およ
び半導体レーザのバイアス電流と信号電流の両方を制御
する方式が提案されている。
しかし、前者では温度変化や経年変化を吸収しきれない
欠点がある。また、後者の方式として、例えば特開昭５
７−１２５５１号公報、および特開昭５５−８３２８０
号公報に記載された方式があるが、前者では素子バラツ
キおよび経年変化を吸収し忙くいという欠点があり、ま
た後者では電流制御動作が不安定になるおそれがあり、
信頼性に欠けるところがあった。
欠点がある。また、後者の方式として、例えば特開昭５
７−１２５５１号公報、および特開昭５５−８３２８０
号公報に記載された方式があるが、前者では素子バラツ
キおよび経年変化を吸収し忙くいという欠点があり、ま
た後者では電流制御動作が不安定になるおそれがあり、
信頼性に欠けるところがあった。
また、従来の制御方式では、半導体レーザの信号電流の
平均値を検出して、それと基準電圧を比較し較正するよ
うな平均値検出方式等を用いていたので、光出力の最小
値を所望の値に設定することが難かしく、かつ消光比（
最大光出力／最小光出力）が変化してしまい、光出力波
形の劣化を招くおそれがあった。さらに、バイアスが低
い状態で大きな信号電流を印加することＫより、半導体
レーザを破損する危険があり、またバイアスが低い状態
でレーザを駆動すると、発光遅れが大きくなり、光出力
波形が劣化することがあった。
平均値を検出して、それと基準電圧を比較し較正するよ
うな平均値検出方式等を用いていたので、光出力の最小
値を所望の値に設定することが難かしく、かつ消光比（
最大光出力／最小光出力）が変化してしまい、光出力波
形の劣化を招くおそれがあった。さらに、バイアスが低
い状態で大きな信号電流を印加することＫより、半導体
レーザを破損する危険があり、またバイアスが低い状態
でレーザを駆動すると、発光遅れが大きくなり、光出力
波形が劣化することがあった。
本発明の目的は、このような従来の欠点を改善し、半導
体レーザの素子バラツキ、温度変化、経年変化Ｋかかわ
らず、安定な光出力を得ることができる光出力制御方式
を提供することにある。
体レーザの素子バラツキ、温度変化、経年変化Ｋかかわ
らず、安定な光出力を得ることができる光出力制御方式
を提供することにある。
（光重すＪのイ既要）
上記の目的を達成するために、本発明の光？、１５力安
定化方式は、バイアス電流ｊ流に信号′電流をｊＸ ｉ
ｆして半導体レーザを駆動する半導体レーザの駆動回路
において、上記半導体レーザの光出力の一部を検出し、
検出された光出力の最小値により、ト記バイアス電流を
フィードバック制御４゛るとともに、検出された光出力
の最大値により上記信号電流をフィードパンク制御する
ことに特徴がある。
定化方式は、バイアス電流ｊ流に信号′電流をｊＸ ｉ
ｆして半導体レーザを駆動する半導体レーザの駆動回路
において、上記半導体レーザの光出力の一部を検出し、
検出された光出力の最小値により、ト記バイアス電流を
フィードバック制御４゛るとともに、検出された光出力
の最大値により上記信号電流をフィードパンク制御する
ことに特徴がある。
以下、本発明の実施例を、図面により説明する。
第１図は、本発明の一実施剥を示す光出力制御回路の構
成図であり、第２図は第１図の半導体レーザの入力ｍＭ
ξ対光出力特性を示す曲線図である。
成図であり、第２図は第１図の半導体レーザの入力ｍＭ
ξ対光出力特性を示す曲線図である。
第１図において、１は半導体レーザ駆動回路、２は半導
体レーザ、３は受光器、４は受信回路、５．６はそれぞ
れバイアス電流と信号電流を制御する制御回路、ａは入
力（３号、ｂは光出力、Ｃ１αはそれぞれ基準電圧であ
る。駆動回路１におけるＴｒｉ 、 Ｔｒ２は半導体レ
ーザ２２を駆動するトランジスタ対であり、各ベースに
入力信号ａと基準電圧ｖｒｅｆｆがそれぞれ印加される
。したがって、半導体レーザ２は、トランジスタ対Ｔｒ
ｌ 、 Ｔｒ２により入力信号ａと同じ形のパルス状の
信号電流が供給され、またトランジスタＴｒ３により直
流バイアス電流が供給されて発振し、光信号すを出力す
る。
体レーザ、３は受光器、４は受信回路、５．６はそれぞ
れバイアス電流と信号電流を制御する制御回路、ａは入
力（３号、ｂは光出力、Ｃ１αはそれぞれ基準電圧であ
る。駆動回路１におけるＴｒｉ 、 Ｔｒ２は半導体レ
ーザ２２を駆動するトランジスタ対であり、各ベースに
入力信号ａと基準電圧ｖｒｅｆｆがそれぞれ印加される
。したがって、半導体レーザ２は、トランジスタ対Ｔｒ
ｌ 、 Ｔｒ２により入力信号ａと同じ形のパルス状の
信号電流が供給され、またトランジスタＴｒ３により直
流バイアス電流が供給されて発振し、光信号すを出力す
る。
半導体レーザ２は、第２図に示すようンま入力端子対先
出力特性を備えＣいるため、直流バイアス電流１１ が
光出力の最小値Ｐ０ を決定し、直流バイアス電流と信
号電流を加えた値（ｉ、 ＋ Ｉ２）が光出力の最大値
Ｐ２ を決定する。
出力特性を備えＣいるため、直流バイアス電流１１ が
光出力の最小値Ｐ０ を決定し、直流バイアス電流と信
号電流を加えた値（ｉ、 ＋ Ｉ２）が光出力の最大値
Ｐ２ を決定する。
半導体レーザ２からの光信号すのうち一部が受光器３に
入力されて、磁気信号に変換され、受信回路ヰを経て光
出力の最小値Ｐ工、最大値Ｐ２ に対応する電圧として
、制御回路５，６に与えられる。
入力されて、磁気信号に変換され、受信回路ヰを経て光
出力の最小値Ｐ工、最大値Ｐ２ に対応する電圧として
、制御回路５，６に与えられる。
受信回路４では電流帰還形増幅１１′！を構成するトラ
ンジスタＴｒ５のコレクタとエミッタから出力される。
ンジスタＴｒ５のコレクタとエミッタから出力される。
これらの出力のうち、トランジスタＴｒ５のコレクタ（
（は、光出力すの正４’ｉ Ｉ７？号が出力されるので
、出力１は圧の最大値は先出力ｂの最大値Ｐ２に対応し
たものとなる。一方、トランジスタＴｒ５のエミッタに
は光出力すの反転信号が出力されるので、出力電圧の最
大値は先出力ｂの最小値Ｐ、に対応したものとなる。
（は、光出力すの正４’ｉ Ｉ７？号が出力されるので
、出力１は圧の最大値は先出力ｂの最大値Ｐ２に対応し
たものとなる。一方、トランジスタＴｒ５のエミッタに
は光出力すの反転信号が出力されるので、出力電圧の最
大値は先出力ｂの最小値Ｐ、に対応したものとなる。
制御回路６，６は、受信回路ヰの出力と基準電圧Ｏ，ａ
を比較し、駆動回路１を帰還制御するものである。ｆＩ
ＩＪ＃回路５と０は、同一構成であるが、バイアス電流
の制御回路δの方の時定数が短く設定されているため、
先ず、バイアス電流が所定の値となるようになっている
。
を比較し、駆動回路１を帰還制御するものである。ｆＩ
ＩＪ＃回路５と０は、同一構成であるが、バイアス電流
の制御回路δの方の時定数が短く設定されているため、
先ず、バイアス電流が所定の値となるようになっている
。
第１図の光出力制御回路においては、半導体レーザ２の
出力の最小値Ｐ□、最大値Ｐ２ を検出して、それぞれ
バイアスＴト流、信号電流を制御するので、所望の消光
比（−最大光出力／最小光出力）を得ることができ、１
２４値電流１発光効率が変化しても光出力を一定に制御
することができる。また、半導体レーザ２の起動時には
、過大信号電流が流れて、回路やレーザが破損すること
があるので、これを防止するため、バイアス７任流が先
に設定されるように制御回路５．６を構成する。
出力の最小値Ｐ□、最大値Ｐ２ を検出して、それぞれ
バイアスＴト流、信号電流を制御するので、所望の消光
比（−最大光出力／最小光出力）を得ることができ、１
２４値電流１発光効率が変化しても光出力を一定に制御
することができる。また、半導体レーザ２の起動時には
、過大信号電流が流れて、回路やレーザが破損すること
があるので、これを防止するため、バイアス７任流が先
に設定されるように制御回路５．６を構成する。
先ず、半導体レーザ２の直流バイアスを制御する制御回
路５の動作を述べる。
路５の動作を述べる。
トランジスタＴｒ５のエミッタから出力される光出力の
最小値Ｐ□ に対応する電圧と、光出力の最小値Ｐ１
の設定値に対応する基準電圧Ｃとを比較する。制御回路
５の出力は、駆動回路１に設けられたトランジスタＴｒ
３のベースに帰還される。トランジスタＴｒ３のベース
電位により、半導体レーザ２の直流バイアス電流が変化
して、光出力の最小値Ｐ１ が初期設定値に等しくなる
ように、直流バイアス電流が制御される。２つの制御回
路δ。
最小値Ｐ□ に対応する電圧と、光出力の最小値Ｐ１
の設定値に対応する基準電圧Ｃとを比較する。制御回路
５の出力は、駆動回路１に設けられたトランジスタＴｒ
３のベースに帰還される。トランジスタＴｒ３のベース
電位により、半導体レーザ２の直流バイアス電流が変化
して、光出力の最小値Ｐ１ が初期設定値に等しくなる
ように、直流バイアス電流が制御される。２つの制御回
路δ。
６０時定数は、それぞれＲ，Ｃ１１Ｒ２Ｃ，で設定され
るが、制御回路５の方が制御回路６よりも時定数が短く
なるようＫ Ｉｔ、Ｃ１を定める。このようにすれば、
直流バイアスｍ流がｆＮ号１ａ流より先に制御されるわ
けである。
るが、制御回路５の方が制御回路６よりも時定数が短く
なるようＫ Ｉｔ、Ｃ１を定める。このようにすれば、
直流バイアスｍ流がｆＮ号１ａ流より先に制御されるわ
けである。
次に１半導体レーザ２の信号電流を制御する制御回路６
の動作を述べる。
の動作を述べる。
トランジスタＴｒ５のコレクタから出力される光出力の
最大値Ｐ２ に対応する電圧ど、光出力の最大値の設定
値に対応する基準電圧ｄとを比較し、駆動回路１に設け
られたトランジスタＴｒ４７７）ベースに帰還をかける
。
最大値Ｐ２ に対応する電圧ど、光出力の最大値の設定
値に対応する基準電圧ｄとを比較し、駆動回路１に設け
られたトランジスタＴｒ４７７）ベースに帰還をかける
。
光出力の最大値Ｐ２Ｇ上第２図に示すように１半導体レ
ーザ２に流す直流バイアス電流工１ と信号１流工、の
和で決まる。すでに、直流バイアス電流は、制御回路５
により制御されているので、光出力の最大値Ｐ、は、信
号電流Ｉ２ Ｋよって決定されることになる。トランジ
スタＴｒ４のベース電位により信号電流Ｉ２ が変化し
、光出力の最大値Ｐ、が初期設定値に等しくなるように
１信号電流工、が制御される。
ーザ２に流す直流バイアス電流工１ と信号１流工、の
和で決まる。すでに、直流バイアス電流は、制御回路５
により制御されているので、光出力の最大値Ｐ、は、信
号電流Ｉ２ Ｋよって決定されることになる。トランジ
スタＴｒ４のベース電位により信号電流Ｉ２ が変化し
、光出力の最大値Ｐ、が初期設定値に等しくなるように
１信号電流工、が制御される。
したがって、初期設定値に対応する基準電圧０゜ａｔｌ
−調整することにより、所望の消光比を得ることが可能
となる。
−調整することにより、所望の消光比を得ることが可能
となる。
また、直流バイアス電流■１ を先に設定するので、バ
イアスが低い状態で大きな信号電流Ｉ２ を印加するこ
とがなくなり、半導体レーザ２陀破損する心配がない。
イアスが低い状態で大きな信号電流Ｉ２ を印加するこ
とがなくなり、半導体レーザ２陀破損する心配がない。
同じく、バイアスｒ札流工１ が流れている状態で、イ
コ号電流工、が流れるため、発光遅れが小さく、光出力
の波形劣化が小さい。すなわち、第２図において、バイ
アス７任流１１ が低い値の状態で、信号電流■２ を
流しても、１１Ｌ流−光出力特性曲線の傾ｆＲＫ Ｈ１
達しないため、光出力が得られず、バイアス電流工、が
大きくなるまで発光遅れが生じ、それ（跡よって光出力
波形の劣化が起るが、第１１４の回路においては、直流
バイアス電流■、を先ＩＣ設定するので、上記のような
現象は起らず、質のよい光出力波形を得ることができる
。
コ号電流工、が流れるため、発光遅れが小さく、光出力
の波形劣化が小さい。すなわち、第２図において、バイ
アス７任流１１ が低い値の状態で、信号電流■２ を
流しても、１１Ｌ流−光出力特性曲線の傾ｆＲＫ Ｈ１
達しないため、光出力が得られず、バイアス電流工、が
大きくなるまで発光遅れが生じ、それ（跡よって光出力
波形の劣化が起るが、第１１４の回路においては、直流
バイアス電流■、を先ＩＣ設定するので、上記のような
現象は起らず、質のよい光出力波形を得ることができる
。
さらに、半導体レーザ２では、通常、入力電流対先出力
特性にバラツキがあるが、第１図の回路では、光出力に
対して基準電圧を設定しているため、素子バラツキによ
らず忙、安定した光出力を得ることができる。
特性にバラツキがあるが、第１図の回路では、光出力に
対して基準電圧を設定しているため、素子バラツキによ
らず忙、安定した光出力を得ることができる。
さらに、第１図の制御回路では、入力信号のマーグ率を
検出する必要がないため、回路が簡略化される。
検出する必要がないため、回路が簡略化される。
以上説明したように１本発明によれば、半導体レーザの
素子バラツキ、’ｔＷｒｖＰ化Ｋかかわらず、安定した
光出力を得ることができ、かつ長期にゎたる半導体レー
ザの特性変化をも吸収することができる。さらに、半導
体レーザの起動時に起こるおそれがある光出力回路の不
安定動作を除去できるので、信頼性の向上を図ることが
・できる。
素子バラツキ、’ｔＷｒｖＰ化Ｋかかわらず、安定した
光出力を得ることができ、かつ長期にゎたる半導体レー
ザの特性変化をも吸収することができる。さらに、半導
体レーザの起動時に起こるおそれがある光出力回路の不
安定動作を除去できるので、信頼性の向上を図ることが
・できる。
ａＳ１図は本発明の一実施例を示す光出力制御回路の栴
成図、第２図は第１［ｉＭの半導体レーザの入力電流対
光出力特性曲線図である。 ｌ：駆動回路、２：半導体レーザ、３：受光器、４：受
信回路、５，６：制御回路、Ｔｒ１〜Ｔｒ５：トランジ
スタ、＆：入力信号、ｂ：光出力、０．ｄ：基準電圧。
成図、第２図は第１［ｉＭの半導体レーザの入力電流対
光出力特性曲線図である。 ｌ：駆動回路、２：半導体レーザ、３：受光器、４：受
信回路、５，６：制御回路、Ｔｒ１〜Ｔｒ５：トランジ
スタ、＆：入力信号、ｂ：光出力、０．ｄ：基準電圧。
Claims (1)
- （１）バイアス電流に信号電流を重畳して半導体レーザ
を駆動する半導体レーザの駆動回路において、上記半導
体レーザの光出力の一部を検出し、検出された光出力の
最小値により上記バイアス電流をフィードバック制御す
るとともに、検出された光出力の最大値により上記信号
電流をフィードバック制御することを特徴とする光出力
安定化方式。 ■前記フィードバック制御は、先ずバイアス電流に対し
て行われた後、信号電流に対して行われるようｆｒ、ｙ
イードバック系の時定数を設定することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の光出力安定化方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58133356A JPS6025335A (ja) | 1983-07-21 | 1983-07-21 | 光出力安定化方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58133356A JPS6025335A (ja) | 1983-07-21 | 1983-07-21 | 光出力安定化方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6025335A true JPS6025335A (ja) | 1985-02-08 |
Family
ID=15102800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58133356A Pending JPS6025335A (ja) | 1983-07-21 | 1983-07-21 | 光出力安定化方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6025335A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS627233A (ja) * | 1985-07-04 | 1987-01-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レ−ザ駆動回路 |
| JPS62104329A (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-14 | アメリカン テレフオン アンド テレグラフ カムパニ− | レ−ザ送信機の制御装置 |
| EP0380078A2 (en) * | 1989-01-25 | 1990-08-01 | Omron Corporation | Photoelectric switch |
| EP0408897A2 (de) * | 1989-07-20 | 1991-01-23 | KRONE Aktiengesellschaft | Optischer Sender für elektrische Datensignale |
| JPH04251015A (ja) * | 1990-08-27 | 1992-09-07 | Frisco Findus Ag | コンベア |
| US5224112A (en) * | 1991-01-31 | 1993-06-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor laser device driving circuit |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56100487A (en) * | 1979-12-27 | 1981-08-12 | Western Electric Co | Output stabilizing circuit for injection laser |
| JPS57164589A (en) * | 1981-04-03 | 1982-10-09 | Hitachi Ltd | Light output stabilizing method |
-
1983
- 1983-07-21 JP JP58133356A patent/JPS6025335A/ja active Pending
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