JPS62104329A

JPS62104329A - レ−ザ送信機の制御装置

Info

Publication number: JPS62104329A
Application number: JP61254839A
Authority: JP
Inventors: リチャード　ジョセフ　リスコ; ジョセフ　オーセナック
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1985-10-28
Filing date: 1986-10-28
Publication date: 1987-05-14
Also published as: DE3683349D1; EP0221710B1; US4677632A; EP0221710A2; CA1239192A; EP0221710A3

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】技術分野本発明は、レーザ送信機の制御回路に係り、特に、バイ
アス電流制御回路が変調電流制御回路へ結合された制御
回路に関する。

発明の技術的背景第１図に示す如く、レーザダイオードにつき、出力を電
流に対してプロットすると、異なる周辺温度に対して特
有の特性が得られる。

各特性は、直線部分を有し、これを延長して電流軸と接
したところは、スレシホールド電流として知られる。レ
ーザ送信機が通信に利用される場合、レーザは、典型的
には、スレシホールド電流に近く且つこれよりも少い直
流電流でバイアスされる。変調電流は、バイアス上に重
ねられ、光出力は、論理０と論理１のそれぞれに対応す
る最低光パワーと最高光パワーとの間を振れる。レーザ
スレシホールド電流と特性の傾斜が変わった時でされこ
れらの最低光パワーと最高光パワーが一定に維持される
、ということは重要なことである。

従来技術において、単一ループコントローラと二重ルー
プコントローラとして知られる２つの異った装置が、平
均光パワーを維持するために使用されていた。１の方法
によれば、バイアス電流は制御されている。この場合、
周囲の温度が上昇するに従って、消光比（ｅｘｔｉｎｃ
ｔｉｏｎ　ｒａｔｉｏ　）　　が低下する。この問題は
、そのレーザ特性の傾斜率が対応して減少することを理
由として生じ、このレーザ特性は、温度が増加すると傾
斜率が減少することである。この効果を小さくするため
に、装置の温度は制御されていた。

他の方法によれば、バイアス電流と変調電流は別々に制
御されている。この方法は、フィードバック電流を計測
することにより、バックフェースモニタを経てピーク光
パワーと平均光パワーを決定する。この方法は、ピーク
出力を計測するために、高速バックフェースモニタ回路
と制御回路とを必要とし、それゆえ制御ループは、その
変調速度において動作しなければならない。

発明の概要上記した問題は、本発明により解決されるものであり、
ここにバイアス電流制御回路は、変調電流制御回路へ結
合される。特に、バイアス電流制御回路内のトランジス
タのエミッタにおけるレーザバイアス電流に比例する電
圧信号は、基準電圧信号を変更し、そして、変更された
基準信号は、変調電流制御回路内の電流変換器へ、２つ
の入力電圧の１つとして供給される。電流変換器への他
の入力電圧は、変調制御電流回路からの出力て比例する
フィードバック信号である。この時、変調電流は、レー
ザバイアス電流によって制御される。

本発明の装置は、単一ループコントローラの簡単さと、
二重ループコントローラの利点とを有す。バイアス電流
は増加するに従って。

変調電流が増加される。これにより出力と消光比を一定
に保つ。これは、温度制御回路と高速ピークパワー計測
制御ループとを不要とする。

実施例の説明第２図において、入力リード２１は、論理ｌとＯの信号
をレーザ変調器２０へ伝える。

入力リード２３は、論理レベルが１に維持されている。

変調器２０は、レーザ５０を介して電流を変え、そして
これゆえ、これを介して光出力を制御する。データ信号
のデユーティサイクルは、レーザ変調器２０に生ずるタ
イミングエラーな補償するために、１対の抵抗２２と２
４の内の抵抗２２の値を制御することにより、調整され
ている。

エミッタ結合ロジック（ｇｃＬ）ライン受信器２６は、
リード２１を介して変調器２０へ入力するデータ信号の
バッファとなる。

ＥＣＬライン受信器２６とスイッチングトランジスタ４
３％４５とのレベルシフトは抵抗２８．３０．３６．３
Ｂによってなされる。

直列抵抗２８．３０は、スイッチングトランジスタ４３
．４５への駆動信号の乗った信号（ｒｉｎｇｉｎｇ　）
を最少にする。成端抵抗３６．３８は、ＥＣＬライン受
信器２６の出力信号に対して引下げＣプルダウン）抵抗
として作用する。伝送線パッド３２．３４Ｉ／ｉ、制御
された特有のインピーダンスを有す。

レーザ５０のインピーダンスは、５から１０ナノヘンリ
ーのパッケージインダクタンスと５から１０オームの抵
抗を直列に接続したものに近い。この低いインピーダン
スは、トランジスタ４３に接続されるライン５１のレー
ザ端に反射を引起すであろう。もし、トランジスタ４３
のコレクタが終端されてないならば、第２の反射が、そ
の後送り側で生じるであろう。そしてラインがリング（
ｒｉｎｇ　）　　するだろう。トランジスタ４３のコレ
クタにおいて抵抗４２とコンデンサ４４とを含む成端を
設けることにより、信号（ｒｉｎｇｉｎｇ　）　Ｆｌ、
受信側の直列成端に関連した電圧降下を引起すことなく
抑制される。

オーバーシュート（ｏｖｅｒｓｈｏｏｔ　）　Ｆｉ、ま
た、トランジスタ４３，４５０エミツタの寄生コンデン
サの結果として生ずる。このオーバーシュートを減少す
るために、電流源のコンデンサは、フェライト　ビーズ
（ｂｅａｄ）６２で絶縁され、高い周波数と小さな形状
を有したスイッチングトランジスタ４３．４５が選択さ
れる。さらに、補償抵抗５２と補償コンデンサ５４が、
出力電流の不足を補償するために付加される。

抵抗４６は、両トランジスタ４３と４５における電力消
費がほぼ等しくなることを保証するために、レーザダイ
オード５０の電圧降下をバランスさせるように機能する
。

変調電流は、精密電流源である変調電流制御回路６０に
よって供給される。誘導器６２は、トランジスタ４３．
４５から交流成分を絶縁しており、そして、この成分が
トランジスタ６４に入るのを阻止している。抵抗７０％
１６とコンデンサ７２＃：ｔ％Ｒ，Ｆ、デカップリング
Ｃ減結合）ネットワークを形成しており、そして、また
、電流源のターンオン動作を制御するように機能し、レ
ーザを損傷するであろう過渡変調電流を阻止する。

オペアンプ７Ｂとトランジスタ６４はともに、電流変換
器への電圧を形成する。トランジスタ６４からの出力電
流は、オペアンプ７Ｂへ入力するリード７８の電圧に比
例する。この電圧は、回路１３０からの基準電圧と、バ
イアス電流制御回路９０からのバイアス電流に比例した
電圧とに比例する。変調電流がバイアス電流によって制
御される範囲は、抵抗８２と抵抗８０との比によって限
定される。

前述の基準電圧は、回路１３０から発生する。回路１３
０は、集積回路１４０、抵抗１３４．１３６とコンデン
サ１３２，１３８を含む。基準電圧は、変調電流制御回
路６０とバイアス電流制御回路９０とに供給される。

ダイオード５０からのレーザ出力に比例するエネルギは
バックフェースモニタ回路１２０内におけるフォトダイ
オード１２８によって検出されるであろう。光出力の平
均に比例する電流は、コンデンサ１２６と抵抗１２４．
１２２とを介して流れるであろう。この電流は、フォト
ダイオード１２８と素子１２４．１２２の全体とに流え
る電流に比例した大きさの電圧を発生するであろう。こ
の電圧は、リード１２５にバイアス電流制御回路９ｏの
入力として現われる。

バイアス電流制御回路９ｏは、積分器と、電流変換器へ
の電圧を有している。抵抗１１ｏ１コンデンサ１０８と
アンプ１１２を含むこの積分器は、電圧回路１３０から
の基準電圧と、パックフェースモニタ回路１２０がらの
ライン１２５に流れるパックフェースモニタ電流に比例
する電圧との間の差を積分する。

積分された出力は、その後、トランジスタ９８と８４を
含む、電圧が制御された電流源へ供給される。トランジ
スタ８４のエミッタ電流は、抵抗８６に電圧を発生させ
、この電圧はレーザバイアス電流に直接比例する。

本発明によれば、トランジスタ８４のエミッタにおける
電圧は、バイアス電流に比例し、変調電流制御回路６０
へ結合されている。これは、トランジスタ８４からのエ
ミッタリードを、抵抗８０を経てアンプ７８の入力へ結
ぶことによりなされている。

レーザ５０からの出力が増加するに従って、バックフェ
ースモニタ１２．０内におけるフォトダイオード１２８
からの電流は、リード１２５の電圧を増大させる。この
増大により、トランジスタ９８のベース電圧の減少と、
次いでトランジスタ８４のベース電圧の減少とを引起こ
す積分器１１２からの出力電力が減少する。トランジス
タ８４へのベース電圧の減少によシ、トランジスタ８４
のエミッタ電流が減少する。エミッタ電流は、レーザ５
０からのリード１５３に流れるバイアス電流に比例する
。バイアス電流が下がると、光出力が低下する。光出力
の低下は、積分器１２０への入力電圧の低下と、それか
らの出力の上昇とを引起こす。積分器１１２からの出力
が上昇すると、バイアス電流の増加を引起こすトランジ
スタ８４へのベース電圧が増加する。

バイアス電流が増加すると、レーザダイオード５０から
の光出力が比例して増加する。光出力が増加すると、結
局は、バイアス電流が減少する。このサイクルは、くり
返され、光出力を一定に維持する。

バイアス電流は、抵抗８６の電圧降下にょシ計測される
。バイアス電圧の増加により、一定の消光比を維持する
ための変調電流が増加する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、周辺温度が変化したレーザ送信器の出力対電
流の特性を示し、第２図は、バイアス電流制御回路と変
調電流制御回路とを結合した回路を示す。〔主要部分の符号の説明〕２０・・・変調器（レーザ変調器）５０・・・レーザ

Claims

【特許請求の範囲】１、所定の範囲の周辺温度にわたつてレーザ送信機の出
力を制御するレーザ送信機の制御装置において、論理１と０とを入力データとして受けて、前記論理１と０とを、レーザ変調電流のハイまたはローレベルへ変換するための変調器（例えば２０）と；レーザ（例えば５０）からの出力をモニタし、且つ前記出力に比例する電流を発生するバックフェースモニタ（例えば１２０）と；該バックフェースモニタの電流により、前記レーザからのバイアス電流を制御する手段（例えば９０）と；前記変調電流を制御する手段（例えば６０）と；前記バイアス電流制御手段からのバイアス電流に比例する電圧を、前記変調電流制御手段へ結びつけるための手段（例えば８４、８５、８６）とを備えたことを特徴とするレーザ送信機の制御装置。２、特許請求の範囲第１項に記載された制御装置におい
て、バイアス電流を制御するための前記手段（例えば９０）が、前記バックフェースモニタ電流を電圧に変換するための手段（例えば１２２、１２４）と；前記バックフェースモニタの電圧を積分するための手段（例えば１０８、１１０、１１２）と；前記積分されたモニタ電圧を電流に変換する手段とを有し、該手段が、直列に接続された第１のトランジスタ（例えば９８）と第２のトランジスタ（例えば８４）とを含み、前記第２のトランジスタのコレクタは前記レーザ（例えば５０）からのバイアス電流を受け、そして前記第２のトランジスタのエミッタ電流は前記コレクタ電流に比例しており；更に前記手段（例えば９０）が、前記エミッタ電流をエミッタ電圧へ変換するための手段（例えば８６）を有することを特徴とするレーザ送信機の制御装置。３、特許請求の範囲第２項に記載された制御装置におい
て、前記変調電流を制御する手段が、そのコレクタへ前記レーザ変調電流が流れてくる第３のトランジスタ（例えば６４）と；２つの入力信号を有すオペアンプ（例えば７８）とを有し、前記入力信号の一方（例えば７９）は、フィードバック電圧信号であり、この電圧信号は前記第３のトランジスタのエミッタからの変調電流に比例しており、そして他方の入力信号（例えば７７）は前記第２のトランジスタからの前記エミッタ電圧により変更された基準電圧信号であり、前記オペアンプは、前記第３のトランジスタにベース信号を供給することを特徴とするレーザ送信機の制御装置。