JPS62206910A

JPS62206910A - 反転型の光増幅器

Info

Publication number: JPS62206910A
Application number: JP61048920A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Nagano; 克己長野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-03-06
Filing date: 1986-03-06
Publication date: 1987-09-11

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、光入力に反比例する光出力を発生する反転型
の光増幅器に関する。

（従来の技術）従来、電気信号では、入力に反比例する出力を発生する
ものとしては電気的な反転型の増幅器がある。しかし、
光信号では、光入力に反比例する光出力を発生する反転
型の光増幅器はなく、その開発が強く要望されていた。

（発明が解決しようとする問題点）光信号を電気信号に変換し、さらに光信号に変換すれば
光入力、光出力の光増幅器を構成することもできる。し
かし、この変換方式では、増幅の作用は電気的に行なわ
れている。

そこで本発明は、電気回路の介入を出来る限り少なくし
、光信号の増幅作用を光信号を使用して行なわせること
によって、きわめて簡単な回路構成で実現できる反転型
の光増幅器を提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の反転型の光増幅器は、入力光が印加されそれを
光起電流に変換する光電変換素子、光出力を発生する電
光変換素子、上記光電変換素子の光起電流に反比例する
電流で上記電光変換素子を駆動する駆動手段によって構
成されている。

（作用）光電変換素子は入力光を受けて光起電流に変換する。駆
動手段は、この光起電流に反比例する電流で電光変換素
子を駆動する。これにより、電光変換素子は入力光に反
比例する光出力を発生する。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明に係る反転型の光増幅器の原理図を示す
ものである。すなわち、入力光をＰ＋、基準入力光をＰ
ＲＥＦとし、その入力光Ｐｇ。

ＰＲＥ　ｖを２つのフォトダイオード（光電変換素子）
ＰＯ２、ＰＤｌが光起電流ＩＰ２．Ｉｐｔにそれぞれ変
換する。増幅器Ａは、上記光起電流Ｉｐ＋とＩＦ２との
差を増幅し、レーザダイオードく電光変換素子）ＬＤの
順方向電流）Ｆを供給する。これにより、レーザダイオ
ードＬＤは光出力Ｐｏを発生する。

ここで、レーザダイオードＬＤの特性を第２図のように
表わす。この場合、光出力Ｐａは次のように近似できる
。

Ｐｏ　＝Ｏ（ＩＦ　＜　ＩＴ　Ｈ）　−”１１）Ｐｏ−
ａ　（Ｉｐ−ＩＴ１４　）（ＩＰ＞ＩＴＨ）・・・・・・（２＋ただし、ＩＴＨはレーザダイオードＬＤの同値電流、ａ
は比例係数を表わす。

また、フォトダイオードＰＤｔ　、ＰＯ２の特性を第３
図のように表わす。この場合、光起電流Ｉｐｉ　、ＩＦ
２は次式で近似できる。

Ｉｐｌ　＝ｂＰ＊Ｅｐ　　　　　　　　　・・・・・・
（３）ＩＦ２−ｂ　（ＰＩ　＋ｋＰｏ　）　　　　　＝
１４）ただし、ｂはフォトダイオードＰＣＩ　、ＰＯ２
の変換係数を表わす。フォトダイオードＰＤ２には、レ
ーザダイオードＬＤからの出力光ＰＯに比例する光ｋＰ
ｏが帰還されている。ここで、実用的にはに≧０である
。

増幅器Ａの電流増幅率をβで表わすと、レーザダイオー
ドＬＤの順方向電流ＩＰは１Ｆ−β＜ＩＰＩ　−ＩＦ２　）　　　　　・・・・・
・（５）となる。

１！流増幅率βが大きく、（ＩＦ＞ＩＴＨ）となり、レ
ーザダイオードＬＤが発振している場合の光出力Ｐｏを
（１）〜（５）式から求める。

Ｐｏ＝ａ（ｔ）β（ＰＲＥ　Ｆ　−ＰＩ　−ｋＰｏ　）
−Ｉｒｏ）電流増幅率βが充分に大きい場合には（０式は簡略化で
きる。

Ｐａ　＝　１　／　ｋ　（ＰＲＥ　Ｐ　−ＰＩ　）　　
　−”＝（７）出力光Ｐｏは２つの入力光の差（ＰＲＥ
Ｆ−Ｐｔ）に比例し、増幅率は帰還する光の逆数（１／
ｋ）であることがわかる。

入力光Ｐｌが基準入力光ＰＲＥＦの近くで第４因に示す
ように出力光Ｐｏはリニアになる。このときの傾きが（
１／ｋ）で、これが増幅率になる。

この入出力光の伝達特性は反転増幅である。入力光Ｐｓ
が小さくなると、出力光Ｐｏは一定の最大ＩＩ（ＰＯＭ
ＡＸ＞で飽和する。

増幅ＩＡをトランジスタＱにして回路をより具体化した
ものを第５図に示す。この場合のβはトランジスタＱの
エミッタ接地電流増幅率となる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第６因は増幅器ＡとしてオペアンプＯＰを用いた場合を
示す。オペアンプＯＰの反転入力には基準電圧ＶＲＥＦ
が印加される。

第７図はフォトダイオードＰＤＩ　、ＰＯ２とレーザダ
イオードＬＤとを直結し、更に回路を簡単化した場合を
示す。この場合、レーザダイオードＬＤはバイアス電流
源Ｉからのバイアス電流ＩＢの近くで導通制御される。

第８図は複数の入力光Ｐ　１１　＋　Ｐ　Ｉ　２１・・
・の和を出力する回路例である。アナログ増幅器として
みた場合には（７）式がＰｏ　＝　１／ｋ　（ＰＲＥ　ｐ−ΣＰ　Ｉ）　　−−
（８１と代わる。ここで、ΣＰ＋　−Ｐ＋　１＋Ｐ＋　
２＋・・・である。ロジック回路としてみた場合には、
第９図に示すように出力光Ｐｏは入力光の論理和の否定
（ＮＯＲ）である。

Ｐｏ　＝Ｐ＋　１＋Ｐ＋　２　　（−１・Ｊ　　　　−
−（９）以上説明したような構成であれば、きわめて簡
単な回路構成で、光入力に反比例する光出力を発生する
反転型の光増幅器が実現できる。また、光出力の一部を
入力に帰還することにより、安定した反転型の光増幅器
が実現できる。

［発明の効果コ以上詳述したように本発明によれば、電気回路の介入を
出来る限り少なくし、光信号の増幅作用を光信号を使用
して行なわせることによって、きわめて簡単な回路構成
で実現できる反転型の光増幅器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は原理図、第２図はレーザダイオードの特性図、
第３図はフォトダイオードの特性図、第４図は入出力光
の特性図、第５図は具体的回路図、第６−ないし第８図
はそれぞれ本発明の他の実施例を示す回路図、第９図は
第８図の回路をロジック回路としてみた場合の論理図で
ある。Ｐ＋　、　Ｐｘ　ｔ　、　Ｐｇ　２−人力光、ＰＲＥ　
Ｆ・・・・・・基準入力光、ＰＤｌ、ＰＯ２・・・・・
・フォトダイオード（光電変換素子）、Ａ・・・・・・
増幅器、ＬＤ・・・・・・レーザダイオード（電光変換
素子）、Ｑ・・・・・・トランジスタ、ＯＰ・・・・・
・オペアンプ、■・・・・・・バイアス電流源。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　窓前１図ＴＨ第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力光が印加され、それを光起電流に変換する光
電変換素子と；光出力を発生する電光変換素子と；前記光電変換素子の光起電流に反比例する電流で前記電
光変換素子を駆動する駆動手段とを具備し；光出力が入力光に反比例することを特徴とする反転型の
光増幅器。
（２）前記光電変換素子はフォトダイオードである特許
請求の範囲第１項記載の反転型の光増幅器。
（３）前記電光変換素子はレーザダイオードである特許
請求の範囲第１項記載の反転型の光増幅器。
（４）前記駆動手段は増幅器である特許請求の範囲第１
項記載の反転型の光増幅器。