JPS63263840A - 光送信回路 - Google Patents

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、アナログ信号で発光素子を値接強度変調する
光送信回路に関し、特に発光素子の出力元の一部を復調
して入力アナログ信号に帰還し、発光素子の非線形ひず
みおよび雑音の軽減ｆｊｒ：因った光送信回路に関する
。

〔概要〕

本発明は、入力アナログ信号で発光素子を駆動し、この
発光素子の出力元の一部を受光素子にて復調した後、上
記入力アナログ信号に帰還するように構成された光送信
回路において、 上記受光素子にアバランシェホトダイオードを用−１そ
のバイアス電圧を可変にしてその増倍率ｔ−変化できる
ようにすることにより、素子交換に伴う回路の再調整を
簡単化するとともに、素子特性への要求をゆるめて経済
化を図９゜またアバランシェ７オトダイオードのバイア
ス電圧対増倍率の温度ｆｍに対し、バイアス電圧に温度
特性を持たせることにより温度がｆａしてもアパランシ
ェフオドダイオードの増倍率が変化しない様に構成し、
出力光の温度変動全熱くす様にしたものである。

〔従来の技術〕

ＷＪｚ図は、従来の光送信回路の一例金示すブロック構
成図でろる。第２図において、１はアナログ信号の入力
端子、２は減算器、３は増幅器、４は半導体レーザ、５
はフォトダイオード、６は増幅器および７はバイアス回
路である。入力アナログ信号は入力端子１に入力され、
増＠器６の出力信号を減算器２によって差し引かれ増＠
器３に導かれ適当にレベルに換および電圧−電流ｆ換を
受けた後、半導体レーザ駆動電流ｉＬＤとなシ、半導体
レーザ４を駆動する。半導体レーザ４の出力光Ｐｆは元
ファイバ等の伝送路へ導かれる。一方、半導体レーザ４
に光学的に結合されていて、通常は半導体レーザ４と構
造的に一体化されているフォトダイオード５は、半導体
レーザ４からＰｒなる元電力金受け、ｉｐｎなる復調出
力電流を増＠器６へ送シ出し、増幅器６は復調出力電流
１ｐｎｔ増幅して減算器２へ導く。バイアス回路７はフ
ォトダイオード５にバイアス電圧Ｖｐｎｔ−印加するも
のであるが、フォトダイオード５が充分な高周匠特性を
もつような電圧を供給する。

減算器２、増幅器３、半導体レーザ４、フォトダイオー
ド５、および増幅器６により構成される負帰還ループの
作用により半導体レーザ４の出力光Ｐｆの非線形ひずみ
や雑音等を軽減し高品質な信号の伝送が可能となってい
る。

〔発明が解決し゛ようとする問題点〕

上述し次従来の光送信回路において、半導体レーザ４の
微分量子効率をηＬＤ％半導体レーザ４とフォトダイオ
ード５の結合効ｉｉｋ、７オトダイオード５の量子効率
をηＰＤとすれば、半導体レーザ駆動電流ｉＬＤから復
調出力電流ｉｐｏへの伝達比率αは、 と表わされ、ηＬＤ　−？　ｋやηＰＤの値に応じてα
の値も変化し、従って通常は一体化されている半導体レ
ーザ４とフォトダイオード５を交換するごとに、負帰還
ループのループ利得特性やループ位相特性を一定にする
ためには、増龜器６ま友は増幅器３の利得や位相を調整
しなければならない欠点がある。あるいは増幅器３．６
の―整をしないためには、上記の伝達比率αがある狭−
範囲にある半導体レーザとフォトダイオードの組しか便
用できなくなシ極めて不経済でろるという欠点がある。

本発明の目的は、上記の欠点を除去することにより、素
子交換による再調整が簡単で、かつ素子への要求特性が
きひしくなく経済化を図ることのできる光送信回路を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、入力アナログ信号で発光素子′ｔ−駆動する
駆動手段と、上記発光素子からの出力光の一部を受光す
る受光素子を含む復調手段と、この復調手段の出力を上
記入力アナログ信号に相加する相加手段とを備えた光送
信回路において、上記受光素子はアバランシェホトダイ
オードであり、このアバランシェホトダイオードに印刀
口するバイアス電圧は、可変バイアス回路の出力と、ア
バランシェフォトダイオードの増倍率が温度変化により
変化しない様な電圧を発生する温特補償回路の出力とを
加算して得たものとなっている。

〔作用〕

本発明は、復調手段としてアバランシェホトダイオード
を用い、可変バイアス回路によりそのバイアス電圧を調
整する。アバランシェホトダイオードはバイアス電圧に
よりその増倍率Ｍが変わり、その復調出力電流１ＡｐＤ
が変化するので、素子交換時において、アバランシェホ
トダイオードのバイアス電圧をｙ４ｇｋすることにより
、回路特性を一足に保ことか可能となる。従って発九素
子および受光素子の特性も特にきひしくする必要がなく
低価格の素子が用いられるので％経済化を図ることも可
能となる。

更に可変バイアス回路に、温度変化によってもアバラン
シｖｎ　７　オｌ’ダイオードの増倍率が変化しない禄
な温度特性をもった温特補償回路の出力を刀口真するこ
とＫより、アバランシェフォトダイオ−ドのバイアス電
圧を得て温度変化によっても発覚素子の出力穴が変動せ
ず安定した信号の伝送が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。第１図において、１はアナログ信号の入力端子、２
は減算器、３は増＠器、４は半導体レーザ、８はアバラ
ンシェホトダイオード、６は増幅器および９は可変バイ
アス回路、１０は温特補償回路、１１は加算器でるる。

本発明の特徴は、第１図において、アバランシェホトダ
イオード８．可変バイアス回路９．および温特補償回路
１０を設けたことにわる。

次に、本実施例の動作について説明する。入力アナログ
信号は入力端子ｌに人力され、増＠器６の出力信号を減
算器２Ｖｃよって差し引かれ増幅器３に導かれ、適当に
レベル変換および電圧−電流変換を受けた後、半導体レ
ーザ駆動電流ｉＬＤとなジ半導体レーザ４を枢動する。

半導体レーザ４の出力’ｊｔ、Ｐｆは元ファイバ等の伝
送路へ導かれる。

一方、半導体レーザ４に光学的に結合されているアバ２
ンシエホトダイオード８は、半導体ｖ　−ザ４からＰｒ
なる元電力を受け、可変バイアス回路９と温特補償回路
１０の出力を加算器１１によって７ＪＯ算して得られる
バイアス電圧ＶＡＰＤＶｃよυ決まる増倍率に応じた復
調出力電流１ＡＰＤを増幅器６へ送り出し、増幅器６は
（３！調出力雷流１Ａｐｎを増幅して減算器２へ乏導く
。第２図の従来例と同様に、減算器２、増幅器３、半導
体レーザ４、アバランシェホトダイオード８および増幅
器６により溝底される負帰還ループの作用によυ半導体
レーザ４の出力ｆｆ、に’ｆの非線形ひずみや雑音等を
軽減し高品質な信号の伝送が可能でおるだけでなく、半
導体レーザ４やアバランシェホトダイオード８を交換し
九シろるいは半導体レーザ４とアバランシェホトダイオ
ード８の結合率が異なっても半導体レーザ駆動電流ｉｂ
ｐからａ調出力電流ｉ、ｕ＋ｏへの伝達比率α全可変バ
イアス回路９の調整により、バイアス電圧マＡｐＤｋＫ
化させて、アバランシェホトダイオード８の増倍率ｊｉ
ｆｆ化させることにより、常に一定に保つことができ、
負帰還ループのループ利得特性や位相特性を半導体レー
ザ４やアバランシェホトダイオード８や両者の結合率に
応じて一々調整する必要がないようにできる。

すなわち、第１図におりて、半導体レーザ４の微分量子
効率をηＬＤ＆半導体レーザ４とアバランシェホトダイ
オードの結合率をに、アバランシェホトダイオードの量
子効率をへＰＤとすれば、伝達比率αは。

となり、ηＬＤｂｋまたはη人ＦＤが異なってもアバラ
ンシェホトダイオード８に印加するバイアス電圧ＶＡＰ
Ｄｔ−可変させてその増倍率ＭをηＬＤ　”　ｋ・ηム
ＰＤ−Ｍ＝一定　・・・・・・・・・・・・・−・・・
・（３）となるようにすれば、伝達比率αは常に一定に
なる。

アバランシェフォトダイオードの増倍率Ｍはバイアス電
圧ｖＡＰＤが一定であっても温度によって変化する。こ
の様子を第３図に示す。第３図には温度Ｔ＝＝　１１１
里のときの特性とＴ＝Ｔ、）’ｌ’、のときの特性を示
しているが、温度ｔｒｌのときアバランシェフォトダイ
オードのバイアス電圧が■１ならば増倍率ＭはＭｌであ
り９次に温度が上がってＴ＝Ｔ２になるとバイアス電圧
がｖｌに固定されたままであると増倍率ＭはＭ’ｔ　＜
Ｍｔ　となり（３）式の関係が保たれなくなる。つまり
負帰還ループの開ループ特性が変動し安定性が損なわれ
る増合がある。さらに、負帰還ループの帰還量（βと略
す）は（２１式で定義されるαに比例し、閉ループ特性
はＶｌすなわちしＭに比例する。つまり温度変化によっ
て増倍率Ｍが変化すると閉ループ特性が変化し２発元素
子の元出力が変化することになる。第１図に示した実施
例においては温特補償回路１０が、第３図において温度
が′１゛菫から１゛！に変化するときＶ、−Ｖｌなる電
圧を発生し、加算器１１によシ可変バイアス回路の出力
と加え合わせられる結果、■！なるバイアス電圧が７バ
ランシェフオドダイオードに印加され、よって増倍率Ｍ
＝Ｍｌ一定を達成される。すなわち温度変化によるアバ
ランシェ７オトダイオードの増倍率の変化を通して発生
する光出力のに勤を無くすことが出来る。

なおアバランシェフォトダイオードの増倍率河バイアス
電圧特性の温度変化は素子に国有であり予測出来るので
、温特補償回路１０はダイオード順方向電圧と演算増幅
器の組み合わせにより容易に構成出来る。

〔発明の効果〕

以上、説明した゛ように本発明は、入力アナログ信号に
よって強度変調される発光素子の出力光の一部をアバラ
ンシェホトダイオードによって復調して入力アナログ信
号に帰還し、アバランシェホトダイオードへのバイアス
電圧を調整して上記アバランシェホトダイオードの増倍
率を適当に選ぶことにより、上記半導体レーザの駆動電
流から上記アバランシェホトダイオードの復調出力電流
までの伝達北軍を一定になるように構成することにより
、半導体レーザに′よ、って微分量子効率が異なりたす
、半導体レーザとアバランシェホトダイオードの結合率
が異なったりした場合においても、負帰還ループ内の増
幅器の利得や位相特性全異ならせることなくして、アバ
ランシェホトダイオードのバイアス電圧を調整するとい
う容易な方法のみで、負帰還ループのループ利得や位相
特性を一定に保つことができるとともに、使用可能な半
導体レーザの微分量子効率の範囲、アバランシェホトダ
イオードの量子効率の範囲および半導体レーザとアバラ
ンシェホトダイオードの結合率の範囲が拡かや経済性に
寄与する効果がある。

マタ、アバ２ンシェフォトダイオードの増倍率の温度変
化による出力光の変動に対しても、簡単な温特補償を設
けることにより補償出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明の一実施例を示すブロック構成図、第２
因は従来例を示すブロック構成図、第３図ハアバランシ
ェフォトダイオードの増倍率河バイアス電圧特性である
。 １・・・入力端子、２・・・減算器、３・・・増幅器、
４・・・半導体レーザ、５・・・フォトダイオード、６
・・・増幅器、７・・・バイアス回路、８・・・アバラ
ンシェホトダイオード、９・・・可変バイアス回路、１
０・・・温特補償回路、１１・・・加算器、ｉＡ１’Ｄ
　ｅ　’　ＦＤ・・・復調出力電流、ｉＬａ・・・半導
体レーザ駆動電流、Ｐｆ川用力元、Ｐｒ・・・元電力、
ｖＡＰＤ、ＶＰＤ、■！　、■２・・・バイアス回路圧
、Ｍ　、　Ｍｌ　　、　Ａ＆’１・・・アバランシェフ
ォトダイオード増倍率。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力アナログ信号で発光素子（４）を駆動する駆動手段
   （３）と、上記発光素子からの出力光の一部を受光する
   受光素子を含む復調手段と、この復調手段の出力を上記
   入力アナログ信号に相加する相加手段（２、６）とを備
   えた光送信回路において、上記受光素子はアバランシェ
   ホトダイオード（８）であり、可変バイアス回路（９）
   とアバランシェフォトダイオードの増倍率が温度変化に
   よっても変化しない様な電圧変化を生じる温特補償回路
   （１０）とを備え、アバランシェフォトダイオードに可
   変バイアス回路（９）の出力と温特補償回路（１０）の
   出力とを加算した電圧を印加する手段を備えたことを特
   徴とする光送信回路。