JPS6163071A - レ−ザの駆動電流の制御回路 - Google Patents

レ−ザの駆動電流の制御回路

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JPS6163071A
JPS6163071A JP60144067A JP14406785A JPS6163071A JP S6163071 A JPS6163071 A JP S6163071A JP 60144067 A JP60144067 A JP 60144067A JP 14406785 A JP14406785 A JP 14406785A JP S6163071 A JPS6163071 A JP S6163071A
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JP
Japan
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laser
current
modulation
drive current
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JP60144067A
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ランベルトウス・ヨハン・メウレマン
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/06832Stabilising during amplitude modulation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Lasers (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は注入レーザの駆動電流の変調成分を制御する回
路に関するものである。
例えばアイ・イー・イー・イートランザクションズ オ
ン コミユニケーションズ(IEεεTransact
ions on Communications)第C
am−26巻第7号1978年7月第1088〜98頁
から変調電流分を制御して光出力パワーの最大値と最少
値との差を安定化し、バイアス電流分を制御して最少光
出力パワーを安定化することが知られている。
またオランダ国公開特許願第7803125号明細書か
ら変調電流分を制御して最大又は平均光出力パワーを安
定化することも既知である。更に例えば[第4回欧州光
フアイバ通信会議J (the 4thEuropea
n  Conference  on  ロptica
l  FiberComn+unication)、 
 ジェノバ、 1978年9月12日〜151)第43
8〜48頁からバイアス電流分を制御することにより平
均光出力パワーを安定化させることも既知である。
レーザの光出力信号をアナログ変調信号、例えばテレビ
ジョンビデオ信号により変調する際はレーザをレーザ特
性曲線の直線部にセットし、駆動電流を制御してここに
保ち続ける必要がある。
しかし従来の駆動電流の制御回路にはレーザの使用経過
時間が長くなると被変調先出力信号に含まれる非直線歪
みが大きくなるという欠点があった。
本発明の目的はレーザの光出力信号を直線変調する場合
に使用するのに適した制御回路を提供するにある。
本発明によれば注入レーザの駆動電流の変調成分を制御
する回路において前記回路に、レーザの光出力信号から
取り出された信号に含まれる、ほぼ一定振幅の変調電流
分内に含まれる少なくとも2個の信号の相互変調積信号
を検出して制御信号を発生する検出装置と、上記制御信
号を基準信号と比較して誤差信号を形成する装置と、上
記誤差信号に応答してレーザ駆動電流の前記成分の強さ
を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。
図面につき本発明とその利点とを説明する。
光出力パワーPとレーザ内を流れる電流Iとの間の関係
を示すレーザ特性は周囲温度とレーザの使用経過時間と
に依存して変ってくる。第1図には1個のレーザについ
ての3個の特性曲線Kl、に2およびに3が示されてい
るが、この場合周囲温度および/又はレーザの使用経過
時間とはKl、 K2. K3の順に高く及び/又は長
くなっている。動作範囲は電気−光変換が光出力につい
ての成る種の条件を満足するように調整する必要がある
。これは例えば光出力をPlとP2との間に納めるには
特性曲線に1の場合は電流を111と121との間にと
り、特性曲線に3の場合は+ 13と123との間にセ
ットすべきことを意味する。それ故特性が変化した場合
は動作レンジの調整をやり直すことが必要となる。
主たる変化はしきい値電流[thの値と、特性曲線の直
線部(シ)の勾配と、自然放出の領域と直線領域との間
にある遷移領域を形成する遷移部(S)の曲線とにある
このレーザをアナログ変調信号で変調すると、レーザ特
性曲線が直線でない部分で非線形歪みを生ずる。そして
特性の変化によりしきい値電流Ithでめ彎曲がなだら
かになると非直線歪みが大きくなる。
第2図はライン同期信号と音声搬送波とを含むテレビジ
ョンビデオ信号でレーザを変調するところを示す。図示
したようにバイアス電流Ibにビデオ信号[Vが加わっ
ている。バイアス電流1bは温度又はレーザの使用経過
時間の増大に応じてしきい値電流1thが大きくなる時
ライン同期パルスのピークがレーザの動作レンジを特性
曲線の彎曲部Sに持ち込むように調整する。こうすると
ビデオ信号の非直線歪みが生ずる。
このような変調の場合平均光出力パワーの方はバイアス
電流1bを制御することにより既知の態様で安定化させ
ることができる。この場合バイアス電流1bはしきい値
電流1thの増大に適合させる。
しかししきい値電流1thが大きくなると遷移部Sの範
囲が広くなり、このため非直線歪みが大きくなる。
光出力パワーの変調の直線性についての成る種の要求を
恒常的に満足させるためには、ほぼ一定の振幅を有する
変調信号内に含まれている2個の信号の相互変調積信号
を検出し、そこから制御信号を取り出し、この制御信号
を用いて非直線歪みが許容できる限界内に納まるように
レーザの調整を適合させる。
レーザの変調信号が搬送波の周波数又は振幅をテレビジ
ョン信号で変調させである複数個の周波数積み重ね(f
 requency−stacked)信号である場合
は変調の線形性を十分確保することが大事である。
この場合変調信号に低周波の補助信号を加えてその相互
変調の目安とすることができる。
■ 第3図は低周波補助信号を用いる制御回路を示し、ここ
ではレーザーの変調電流は非直線歪みが生起した時それ
に応じて制御される。
夫々の基本周波数が例えばI KHzと2 KHzとで
ある2個の二進信号el (t)及びe2(t)  (
第4図)。
が補助信号である。これらの二進信号el (t)及び
e2 (t) は信号発生器13て発生し、信号加算装
置14で信号入力端子I5に印加された情報信号に加え
合わされる。
この情報信号と補助信号との和は可変利得増幅器16に
入り、出力端子から変調電流Ivを出力する。
この変調電流Ivに信号加算回路17でバイアス電流1
.を加算し、和の電流をレーザ°Iに印加する。
1言号el (t)及びe2(t)の半値振幅和を第4
図に示す。第5図はどのようにしてレーザの光出力信号
が変調電流分Ivにより変調されるかを示す。
なお変調電流分Ivは情報信号と信号el(t)及びe
2 (t)  との和から成る。この図によればレーザ
特性曲線の曲線BSでは直線部りに比較して光出力信号
の包絡線の非対称なひずみが生じている。
レーザ特性曲線の遷移部Sでこれらの補助信号el(t
)  と62 (t)  との相互変調が生ずる。この
相互変調信0の相当の部分は積e3(t)  =el(
t)・e2 (t)(第4図)に比例する成分から成る
。この相互変調成分は可変利得増幅器16の利得を制御
して被変調出力信号に含まれる非線形歪みが許容限界内
に納まるようにするのに利用することができる。
この目的で光感応検出器5の出力信号をI KHzに同
調させである帯域通過フィルタ18に印加する。
次に種変調器(prodnct modnlatorH
9で帯域通過フィルタ18の出力信号に信号e3 (t
)を乗算する。
その結集積度調器19の出力端子には値がレーザの光出
力信号内の成分el (t)・e2 (t> の値に比
例するDC成分が現われる。
この種変調器19の出力信号を演算増幅器200反転入
力端子に印加する。この演算増幅器20の非反転入力端
子にはレーザ出力の許容し得る非直線歪みの目安となる
基準電圧Vr@r 3を印加する。演算増幅器20の出
力端子からは種変調器19の出力信号と基準電圧v71
3との差から得られる誤差信号が現われる。この誤差信
号で可変利得増幅器16の利得を制御し、光出力信号に
含まれる非直線歪みを所定の限界内に納める。
光感応検出器5の出力信号に含まれる相互変調成分eH
t)・e2 (t)を検出し易くするため第1に検出器
出力信号の成分el (t)及びe2(t)を信号発生
器13からの信号el (j)及びe2(t) により
キャンセルするのが望ましいこともある。
第3図に従って非直線歪みに応じて変調電流を制御した
効果をバイアス電流■、としきい値電流rthとの比の
関数として第6図に示した。この第6図はバイアス電流
I、がしきい値電流Ithに対して小さくなる時信号強
度が若干犠牲になるとはいえ(曲線A)、第2高調波歪
みが制御回路のお陰で低く保たれる(曲線C)ことを示
す。制御回路がない場合は第2高調波歪みが相当に大き
くなる(曲線B)。
レーザ1のバイアス電流I、を既知の態様で制御して平
均光出力パワーを一定に保つうにすることができる。こ
の時バイアス電流1’bは温度及び/又はレーザの使用
経過時間が増してしきい値電流1t)+が大きくなるの
に追従させる。この目的で第3図の回路内の光感応検出
器5の出力信号を低域フィルタ21に通し、電流源出力
端子を有する演算増幅器22の反転入力端子に印加する
。演算増幅器22の非反転入力端子には所望の平均光出
力の目安となる基準電圧Vr!r4を印加する。この2
つの信号の差信号から演算増幅器22のバイアス電流I
、を導き出し、このバイアス電流I、を信号加算回路1
7で変調電流1vに印加する。
第4図に示す信号el (t)及びe2 (t)以外の
信号を補助信号の相互変調の測定に基づく制御回路で補
助信号として用いることもできる。原理的には正弦波補
助信号を用いることもできるが、集積回路では正弦波信
号を発生させるよりも二進信号を発生させる方が簡単で
ある。
補助信号eHt)及びe2(t)が次の性質を有するこ
とが望ましい。
(el(t) +e2(t) )  ・el(t) ・
e2(t)dt=o (i)el (t) ・e2 (
t) dt=0           (2)(el(
t) ・e2(t) )  ・el(t) ・e2(t
)dt=0 (3)上式で積分は一方又は他方の補助信
号の奇数の周期に亘ってとる。性質(1)により相互変
調成分eHt)・e2 (t)の検出が簡単になる。性
質(2)により種変調器19が搬送波の漏洩によりoc
酸成分生ずるのが防がれる。性質(3)により種変調器
19での相関にょって相互変調1言号を検出できるよう
になる。
【図面の簡単な説明】
第1図はレーザの特性曲線の図、 第2図は光出力信号を変調するところを示す説明図、 第3図は本発明を具体化した制御回路のブロック図、 第4図は第3図の制御回路内に生ずる各種信号の波形図
、 第5図は第3図の制御回路を用いる時の光出力信号の変
調を示す説明図、 第6図は非直線歪みが制御回路によりどのように小さく
なるかを示した説明図である。 13・・・二進信号発生器 14、17・・・信号加算装置 15・・・情報信号入力端子 16− 可変利得増幅器

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、注入レーザの駆動電流の変調成分を制御する回路に
    おいて、前記回路に、レーザの光出力信号から取り出さ
    れた信号に含まれる、ほぼ一定振幅の変調電流分内に含
    まれる少なくとも2個の信号の相互変調積信号を検出し
    て制御信号を発生する検出装置と、上記制御信号を基準
    信号と比較して誤差信号を形成する装置と、上記誤差信
    号に応答してレーザ駆動電流の前記成分の強さを制御す
    る制御装置とを設けたことを特徴とするレーザの駆動電
    流の制御回路。 2、2個の二進補助信号を変調電流分に挿入する装置を
    設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のレ
    ーザの駆動電流の制御回路。 3、前記検出装置に光出力信号から導かれた信号に二進
    補助信号の積を乗算する装置を設けたことを特徴とする
    特許請求の範囲第2項記載のレーザの駆動電流の制御回
    路。
JP60144067A 1979-10-18 1985-07-02 レ−ザの駆動電流の制御回路 Pending JPS6163071A (ja)

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NL7907683 1979-10-18

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