JPS6118377B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光送信器に関するもので、その目的と
するところは半導体レーザ（以下、LDと称す。）
の縦モードマルチ化することにより歪みの少ない
アナログ伝送ができる光送信器を提供することに
ある。

LDを用いたアナログ信号の光フアイバ伝送に
際し、受信波形の歪みは大きな問題であつた。

この歪みは、LDと光フアイバ間の結合状態や
コネクタでのフアイバの軸ずれ、および光フアイ
バの材料分散・構造分散などに起因すると考えら
れている。この歪みを抑える対策として近年集束
型光フアイバには、LDを縦マルチモードの状態
で使用すると良いということが明らかになつた。

また本来は縦シングルモードのLDでも高周波
を重畳した信号で駆動すれば、マルチ化できるこ
とも明らかになつた。

高周波重畳の一つの方法として、パルス振幅変
調法（以下、PAMと称す。）の利用が考えられ
る。しかし、単にPAMを行なうだけならば、標
本化パルスの周波数は、伝送したい信号のもつ最
高周波数の２倍以上あればよいが、LDのマルチ
化を図るためには、少なくとも100MHz以上であ
ることが望ましい。

従来のPAMの方法としては、例えば信号を所
定時間幅をもつパルスで駆動されるアナログスイ
ツチを通してPAM信号を得る方法とか、高周波
パルスを信号に重畳した後、ダイオードを使つて
スライスしPAM信号をつくる方法などもある。

しかし、100MHz以上でアナログスイツチを動
作させ歪みのないPAM信号をつくるには、高度
の技術が必要である。またダイオードを使つた場
合、ダイオード自体の容量による高域劣化といつ
たことも考慮しなければならず回路構成は極めて
複雑となる。

また、特開昭51−144251号に示されるように
LD特有の駆動電流対出力光特性を利用してPAM
を行なう方法もある。これは、標本化パルスを信
号に加算し、この重畳信号をLDの駆動部で電流
信号に変換しLDに加えるのであるが、この時標
本化パルスの大きさをLDの閾値電流Ｉ_th付近に
なるように設定する。この時の電流信号波形は第
１図ｂに示すようになり、同図ａに示す駆動電流
対出力光特性により、同図ｃのようなPAM光波
形が得られる。しかし、この方法もLDのマルチ
化のために標本化パルス周波数100MHzとするLD
の駆動部の所要帯域は、ベースバンドのビデオ信
号を伝送する場合、ビデオ信号帯域のDC〜4MHz
と、標本化パルス周波数の100MHzを含む100MHz
以上の広いものとなる。

また、仮に、この駆動部の帯域が劣化すると
LDの駆動電流波形はビデオ信号と標本化パルス
の基本成分の単に加算されただけのものとなり、
出力光波形は、第１図ｃに斜線で示したようにな
る。この鈍つた出力光波形を伝送し受光素子によ
り電気信号に変換し、LPFを使つて受信信号波形
から平均値検出し、再生しても再生されたビデオ
信号は歪んだものとなる。

歪みを少なくするには、駆動部で、標本化パル
スを重畳した信号が、鈍ることのないようにしな
くてはならない。従つて、駆動部の所要帯域は、
標本化パルス周波数の高調波も含む広いものとな
る。例えば、標本化パルス周波数の第５次高調波
までを考えると、DC〜500MHzまでの帯域が必要
となる。

本発明は上記従来の欠点を除去するものであ
る。

本発明の一実施例を第２図に示す。入力端子１
に加えられたアナログ信号（図に波形の一部を示
す）は、入力端子２からの搬送波（図に波形の一
部を示す）を振幅変調部３において振幅変調す
る。振幅変調された信号Ｉ_sは、LD６の駆動部４
に送られ変調信号電流に変換される。また、バイ
アス用電源５からは、LD６の閾値電流Ｉ_thとほ
ぼ等しい電流Ｉ_bが駆動部４に供給されている。
この変調信号電流とバイアス電流Ｉ_bを合わせた
駆動電流Ｉ_d（図に波形の一部を示す）を駆動部
４からLD６に供給し出力光を得る。

第３図ａはLD６の出力光の強さと駆動電流Ｉ_d
の関係を説明したものである。同図ｂはｔで示さ
れた矢印方向の時間経過による駆動電流Ｉ_dの変
化を示している。同図ｃは、この駆動電流Ｉ_dを
LD６に供給した時得られる出力光波形を示した
ものである。変調信号電流に閾値電流Ｉ_thとほぼ
等しいバイアス電流Ｉ_bを加えると、同図ｂのよ
うな駆動電流Ｉ_d部となり、搬送波の周波数によ
りサンプリングされた出力光波形（同図ｃ）が得
られる。

この様に、高周波でオン・オフをくり返すと本
来シングルヨードのLD６でもマルチモードとな
る。これは、一般にLD６に閾値電流Ｉ_thをこす
駆動電流Ｉ_dを瞬時に加えると、LD６はマルチモ
ードで発振を始め、しだいに本来のシングルモー
ドに移行してゆく現象を利用したものである。こ
のシングルモードへ移行するまでの時間は、数＋
nsec以下である。従つて搬送波の周波数を数百
ＭHz以上にしておけば、マルチモードに保てる。
また、本発明では、電気的に高周波でオン・オフ
される信号をつくる方法に比べてLDの光出力の
駆動電流に対する閾値特性を利用しているため、
非常に簡単な構成で必要とするLDの駆動が可能
となる。

次に、本発明では、振幅変調を行なつているた
め、LD駆動部４の所要帯域は従来例に較べて狭
くてよい。DC〜4MHzのビデオ信号を伝送する場
合、搬送波を100MHzとすると、振幅変調を行な
つた後の周波数スペクトルは第４図に示すように
なる。従つて、駆動部４の所要帯域は96〜104M
Hzとわずか8MHz程でよい。これは、従来例の実
に10分の１以下である。

さらに、本発明では第３図ｃに示すようにLD
出力光波形には、搬送波と信号の周波数成分を含
んでいる。よつて、伝送路の帯域が数十ＭHzと低
い場合でも信号帯域は支障なく伝送できるため帯
域の狭い安価な光フアイバが使え、伝送距離も長
くとれる。一方、光受信器に関しても、帯域は
4MHzまでで十分であるから、受光素子も安価な
PINダイオードを使用でき、当然回路構成も簡単
なものでよく、光送信器・光フアイバ・光受信器
を含むシステム全体を考えると大幅なコストダウ
ンとなる。

以上説明したように本発明によれば次のような
効果を有する。

(1) アナログ信号で高周波の振幅変調を行ない、
その変調信号によりLDを駆動しLDの縦モード
をマルチ化しているため伝送波形の歪みを抑え
ることができる。

(2) 光送信器のLDの駆動部の所要帯域は、従来
例に較べてはるかに狭くてよい。

(3) LDの閾値電流付近でLDを駆動しているた
め、LD自体の容量変化が少なく高周波変調に
適する。

(4) LD特有の駆動電流対出力光特性を利用して
いるため、回路構成が簡素となる。

(5) 伝送路の帯域は低域まででもよく、伝送距離
が長くとれる。

この結果、本発明によれば、光送受信器および
光フアイバを含むシステム全体のコストを、大き
く下げることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の動作原理図、第２図は本発明
の一実施例における光送信器のブロツク図、第３
図は本発明の動作原理図、第４図は本発明におけ
る駆動部の所要帯域を示す図である。 １……アナログ信号入力端子、２……搬送波入
力端子、３……振幅変調部、４……駆動部、５…
…バイアス電流発生部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ベースバンドのアナログ信号を半導体レーザ
   を用いて伝送する光送信器において、前記アナロ
   グ信号により搬送波を振幅変調する変調部と、前
   記半導体レーザ用のバイアス電流発生部と、前記
   変調信号を電流に変換し前記バイアス電流と加え
   合わせた駆動電流により前記半導体レーザを駆動
   する駆動部とから成り、前記バイアス電流をほぼ
   前記半導体レーザの閾値電流に等しくしたことを
   特徴とする光送信器。