JPS6230433A - レ−ザダイオ−ドバイアス電流制御方式 - Google Patents

レ−ザダイオ−ドバイアス電流制御方式

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Publication number
JPS6230433A
JPS6230433A JP60168580A JP16858085A JPS6230433A JP S6230433 A JPS6230433 A JP S6230433A JP 60168580 A JP60168580 A JP 60168580A JP 16858085 A JP16858085 A JP 16858085A JP S6230433 A JPS6230433 A JP S6230433A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
duty
signal
bias current
laser diode
Prior art date
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Pending
Application number
JP60168580A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukihiro Ozeki
幸宏 尾関
Kenichi Sato
憲一 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication of JPS6230433A publication Critical patent/JPS6230433A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50Transmitters

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】 (産業上の利用分野) 本発明はレーザダイオードバイアス電流制御方式に関し
、更に詳細にはレーザダイオード(以下、LDと略す)
の駆動回路におけるLD直流バイアス電流(以下、ib
と略す)の制御方式に関する。
(従来の技術) LDの利得、すなわち誘導放出の割合は、温度が高いほ
ど一定注入電流(または注入キャリア密度)に対して小
さくなる。一方、損失の温度依存性は小さいので、閾値
電流密度は温度上昇とともに増加する。このようにLD
の出力特性は温度変動に伴って変化する。よって、LD
を用いた高速光通信を行なうためにはibの制御を行な
う必要があるが、従来のibの制御方式を以下図面に基
づいて説明する。
第9図は従来のLDバイアス電流制御回路を示す回路図
である。同図において、91はLD、92は受光素子(
以下、PDと略す) 、93.94は定電流源、95は
LDD動回路、96は増幅器、97はコンデンサ、98
は差動増幅器である。ここで、LDD動回路95はトラ
ンジスタの差動対で構成する。LD91のアノードは接
地されると共にPD92のカソードに接続され、t、D
91のカソードは定電流源94の出力側とLDD動回路
95の中のトランジスタのコレクタに各々接続している
。PD92のアノードは増幅器96及びコンデンサ97
が並列接続して構成する積分器の入力側の接続している
。そして、前記積分器の出力側は差動増幅器98の反転
入力部に接続しており、差動増幅器98の非反転入力部
には基準電圧V refが印加される。次に、差動増幅
器98に出力は定電流源94に供給される。また、LD
D動回路95には定電流源93から一定値パルス電流i
pが供給される。
次に、上記従来例の動作を説明する。
先ず、定電流源94からの所定値のibのもとで、囃面
的に立ち上がるパルス電流i、が定電流源93からLD
D動回路95を介してLD91に加えられる。すると、
LD91は両方の反射面から光ファイバに結合される主
ビームとPD92に検出されるモニタービームとを放出
する。PD92により検出された出力電圧は増幅器96
及びコンデンサ97より構成する積分器を介して平均化
されて差動増幅器98によって基準電圧V refと比
較される。そして、その比較の差が絶えず0になるよう
に定電流源94からのibが制御される。しかし、上記
構成ではパルス電流ibが一定となっているためにバイ
アス電流ibに対する依存度が高くなり、温度変動によ
るLD91に対するi。
がLD発振間値電流ithから大幅に小さくなる。よっ
(LD91の発振遅延時間が大きくなるので、電流信号
パルス幅内で発進している時間が短くなりLD91の平
均光出力の光波形が劣化してしまう。したがって、第9
図に示す回路構成の装置は高速光通信に適さない。
この問題点を解決するものとしてrlEEE TRAN
SACTIONS ON (:OMMUNI(:ATI
ONS、Vol、GOM−26,No、7.JLILY
 1978 P10B8〜1098Jに開示されている
制御装置がある。第1θ図は上記文献に開示された制御
装置を示す回路図である。同図において、101はLD
駆駆動路路102は保護回路、103は低ドリフトDC
アンプ、104は広帯域アンプ、105,106,10
7,108゜109は差動増幅器、110は増幅器であ
る。ここで、低ドリフトDCアンプ103の出力電圧は
POの出力の時間的平均値Pavに比例し、広帯域アン
プ104の出力電圧はPDの出力のAC部分に比例した
ものである。また、広帯域アンプ104の出力電圧はシ
ョットキーダイオードSD、′ELびコンデンサC0か
らなる最大値検出器による最大値Pmaxと、ショット
キーダイオードSD2及びC4からなる最小値検出器に
よる最小値Pm1nとに分けされる。さらに、差動増幅
器105.106の基準電圧Vref+、 Vref2
は各々SD、、SD2によって決定される。よって、差
動増幅器Lυ5,106の出力電圧は各々Pmax−P
av、Pav−Pminに比例する。したがって、差動
増幅器108の出力電圧はPmax−Pminとなる。
次に、差動増幅器107は低ドリフトDCアンプ103
と差動増幅器106の各出力電圧を互いに比較し、その
出力はPm1nに比例するものである。そして、この出
力に基づいて差動増幅器109はLDD動回路101か
らのLD直流バイアス電流■。を制御している。次に、
増幅器110は差動増幅器108の出力に基づいてLD
D動回路101からパルス電流■6を制御している。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記構成の装置では回路構成が複雑であ
るとともにバイアス電流を制御するための調整方法も複
雑となっている。
本発明はこれらの問題点を解決するためのもので、簡単
な回路構成によってLDの温度変動に対して簡単な調整
方法でバイアス電流を制御し、高速光通信に最適なレー
ザダイオードバイアス電流制御方式を提供することを目
的とする。
(問題点を解決するための手段 ) 本発明は前記問題点を解決するために送信データを含む
パルス電流とレーザダイオードの発振を制御するバイア
ス電流とからなるレーザダイオード駆動電流をレーザダ
イオードに供給して光通信を行なう光通信装置において
、前記パルス電流のデユーティ比を算出する第一の算出
手段と、前記パルス電流のデユーディ比を大きくするデ
ユーティ増大手段と、該デユーティ増大手段によりデユ
ーティ比が大きくなった前記パルス電流をレーザダイオ
ードに供給する手段と、レーザダイオードからの光出力
をフォトダイオードを介して電気信号に変換し、該電気
信号のデユーティ比を算出する第二の算出手段と、前記
第一及び第二の算出手段により算出された各デユーティ
比を比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に従っ
て前記バイアス電流を制御する手段とを具備することを
特徴としている。
(作用) 以上のような構成を有する本発明によれば、デユーティ
増大手段によりデユーティ比が大きくなったパルス電流
がバイアス電流とともにLDに供給されてLDが発振す
る。LDからの光出力はPOを介して電気信号に変換さ
れ、かつ得た電気信号のデユーティ比を第二の算出手段
により算出する。また、送信データを含むパルス電流の
デユーティ比は第一の算出手段により算出される。第一
及び第二の算出手段により算出された各デユーティ比は
比較手段により比較される。その比較結果に従って上記
デユーティ比が等しくなるようにバイアス電流は制御さ
れると共にデユーティ比を大きくするための設定量を調
整する。
したがって、本発明は前記問題点を解決できる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
はじめに、LDの駆動電流は前述したようにLDバイア
ス電流ibとパルス電流iPとの和である。この駆動電
流のうちのパルス電流ipの立上り及び立ち下りに対し
てのLDの発光パワーP0には第8図かられかるように
立上り遅延時間で及び立ち下り遅延時間τfが生じる。
同図から明らかなように、その立上り遅延時間ではib
と発振閾値電流tthとの比較つまりibに依存してお
り、かつ立上り遅延時間でか最小になるためにib/i
th≧1となればよい。また、LDの発光パワーPoの
立上り遅延時間では立上りのみに関係し、LDの発光パ
ワーPoの立ち下り遅延時間τfはibと無関係に一定
である。よって、LDの発光パワーPoの遅延時間での
増減はiPとLDの発光パワーPoのパルス占有率(デ
ユーティ比)を比較することによりなされ、ibの制御
にも作用している。
したがフて、本発明はこのような動作原理に基づいてな
されるものであり、以下図面に基づいて本発明の一実施
例を説明する。
第1図は、本発明の一実施例を示す回路図である。同図
において、1はデユーティ増大回路、2はLD駆動回路
、3は光信号検出回路、4.5はデューテで検出回路、
6は差動増幅器、7は定電流源、8はLD、9はPD、
10は入力端子である。入力端子10はデユーティ増大
回路1及びデユーティ検出回路4の各入力部に共通接続
し、デユーティ増大回路1の出力部はLD駆動回路2の
一方の入力部に接続している。LD駆動回路2の他方の
入力部は定電流源7の出力部に接続している。LD駆動
回路2の出力部はLD8のカソードに接続し、LD8の
アノードは接地されると共にPD9のカソードにも接続
している。また、PI)9のアノードは光信号検出回路
3の入力部に接続し、光信号検出回路3の出力部はデク
−ティ検出回路5に接続している。そして、デユーティ
検出回路5の出力部は差動増幅器6の非反転入力部に接
続し、差動増幅器6の反転入力部はデユーティ検出回路
4の出力部に接続しでいる。差動増幅器6の出力部は定
電流源7の制御部に接続し、定電流源7の入力部は電源
VEEに接続している。ここで、デユーティ増大回路1
は例えば第2図に示すように遅延線を用いて構成され、
入力端子10から入力される電気ディジタル信号列のデ
ユーティを時間にして数n5ec増大させる回路である
。また、LD駆動回路2は例えば第3図に示すようにト
ランジスタの差動対として構成される。
同図の端子31は第1図のLD駆動回路2の一方の入力
部に相当してデユーティ増大回路1の出力部に接続し、
端子32は第1図のLD駆動回路2の他方の人力部に相
当して定電流源7の出力部に接続している。さらに、端
子33は第1図のLD駆動回路2の出力部に相当してL
D8のカソードに接続している。
またデユーティ検出回路4.5は例えば第4図に示すよ
うに積分回路により構成される。さらに、光信号検出回
路3はPO2の出力である光電流から電気パルス列を再
生する回路であり、この電気パルス列の振幅は入力端子
10に人力される電気ディジタル信号列の振幅と等しい
。また、本実施例ではPO2に8PINフオトダイオー
ドを用いた。
次に、本実施例の動作を説明する。
はじめに、第1図の各部の信号波形を示す第5図におけ
る信号S。のような電気ディジタル信号列が、入力端子
lOを介してデユーティ増大回路1及びデユーティ検出
回路4に各々供給される。デユーティ増大回路1では前
記電気ディジタル信号列のデユーティを時間としてでえ
増大させて第5図の信号S1のような信号をLD駆動回
路2に供給する。
ここで、第5図の信号S。の1ビツトのマーク時の“H
”の時間をLHl“L”の時間をT −tHとすると 
信号S。はデユーティ増大回路1により“H”。
“L”の時間はデユーティの増大分をτいとするならは
各々tH+τ、、T −t、−τ、、T −t□−τ、
となる。また、デユーティ検出回路4はデユーティ比が
算出し、V+ = K ・t44/ T  LH−(1
)となる電圧を差動増幅器6の非反転入力部に供給する
次に、デユーティ増大回路1の出力信号(、第5図の信
号S、 )はLD駆動回路2により定電流源7からのバ
イアス電流ib分が加えられてLD8に供給される。し
たがって、PO2からの光パワーP0の“H”、“L”
の時間は第5図の信号P0かられかるように各々LH+
τ5−で(ib)+τf+T  tH−τ、+τ(ib
)−で、となる。ここで、τ(i、)及びτfはバイア
ス電流ibに伴うLD8の発振の立上り遅延時間及び立
ち下り遅延時間である。このようなパルス幅の電気信号
が光信号検出回路3により再生され、デユーティ検出回
路5の出力電圧v2は次のようになる。
V2=  K  ・ (tH”1” h−τ (ib)
”  f r)/ (T−jo−1” h”t’(ib
)−rr)−(2) また、差動増幅器6の電圧利得が充分大きいとすると、
v1=v2となるようにバイアス電流ibが制御される
したかって、式(1) 、 (2)によりτ(ib)=
τ^+τr=(3) となるようにて6を制御してバイアス電流ibが制御す
るが、具体的にはで(ib)の特性が第6図かられかる
ようにib>ithで最小値τ、をとるので式%式%) なるようにていを設定することにより、ib:ithと
することがきる。
さらに、別の実施例として、第1図のデユーティ増大回
路1を用いる代りに、差動増幅器6の反転入力部と非反
転入力部の間にオフセット(V、rr)を≠)たせる方
法がある。この方法ではt、与T/2となって、V1=
V2+V。rr”’(4)と近似でき、最終的i &;
h c(ib) :F−Voff/4に4+r t =
 (5)となる。よってこの式(5)は式(3)と同じ
形であり、VoFfの調整でib半ithとすることが
できる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、簡単な回路構成
でかつ遅延量の設定のみという簡単な調整で温度特性を
もつLDの閾値電流に対して直流バイアス電流を絶えず
等しくなるように追従させることができるので、発振遅
延時間は小さくなりLD変調時の光波形の劣化を防ぐと
ともに、パルス電流かLL+に供給されたときの光出力
と供給されないときの光出力の比である消光比が大きく
とれるために受信側での信号識別能力が向上して高速光
通信に最適となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図〜第4
図は本実施例における各部の具体的な回路を示す回路図
、第5図は本実施例における各部の信号波形を示す図、
第6図は本実施例のバイアス電流−遅延時間特性を示す
図、第7図は1.0の変調時における電流−光出力特性
を示す図、第8図はLOの光出力の発振遅延時間とバイ
アス電流の関係を示す図、第9図は第1の従来例を示す
回路図、第10区は第2の従来例を示す回路図である。 1・・・デユーティ増大回路、2−LD駆動回路、3・
・・光信号検出回路、4.5−・・デユーティ検出回路
、6・・・差動増幅器、  7 ・・・定電流源、8・
−LD、          9  ・−PD。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 送信データを含むパルス電流とレーザダイオードの発振
    を制御するバイアス電流とからなるレーザダイオード駆
    動電流をレーザダイオードに供給して光通信を行なう光
    通信装置において、 前記パルス電流のデューティ比を算出する第一の算出手
    段と、 前記パルス電流のデューティ比を大きくするデューティ
    増大手段と、 該デューティ増大手段によりデューティ比が大きくなっ
    た前記パルス電流をレーザダイオードに供給する手段と
    、 レーザダイオードからの光出力をフォトダイオードを介
    して電気信号に変換し、該電気信号のデューティ比を算
    出する第二の算出手段と、 前記第一及び第二の算出手段により算出された各デュー
    ティ比を比較する比較手段と、 該比較手段の比較結果に従って前記バイアス電流を制御
    する手段とを具備することを特徴とするレーザダイオー
    ドバイアス電流制御方式。
JP60168580A 1985-08-01 1985-08-01 レ−ザダイオ−ドバイアス電流制御方式 Pending JPS6230433A (ja)

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