SE446044B - DEVICE CHARACTERISTICS FOR THE STABILIZATION OF THE OUTPUT CHARACTERISTICS - Google Patents
DEVICE CHARACTERISTICS FOR THE STABILIZATION OF THE OUTPUT CHARACTERISTICSInfo
- Publication number
- SE446044B SE446044B SE7803499A SE7803499A SE446044B SE 446044 B SE446044 B SE 446044B SE 7803499 A SE7803499 A SE 7803499A SE 7803499 A SE7803499 A SE 7803499A SE 446044 B SE446044 B SE 446044B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- laser
- level
- signal
- light
- output
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
- H01S5/06835—Stabilising during pulse modulation or generation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
l,7sos499-sl (ii) Eftersom f3< av förspänningsströmmen för att bibehålla den optiska ut- gångseffekten i "från"-tillståndet vid eller väsentligen vid en förutbestämd nivå. 1,7sos499-sl (ii) Since f3 <of the bias current to maintain the optical output power in the "off" state at or substantially at a predetermined level.
För intensitets- och frekvensmodulerade samt mycket snabba digitala system kan det vara att föredra, att till- föra en förspänningsström som är större än tröskelströmmen.For intensity and frequency modulated and very fast digital systems, it may be preferable to supply a bias current that is greater than the threshold current.
Tillkopplingsfördröjningen, td, kan approximativt repre- senteras medelst ekvationen: ,td=Tln Im' In -l-Ib-Iq där Im är moduleringsströmmen; Ib är förspänningsströmmen; Iq är tröskelströmmen; och 'E är bärarlivslängden (vanligen av storleksordningen 1-4 ns).The connection delay, td, can be approximately represented by the equation:, td = Tln Im 'In -1-Ib-Iq where Im is the modulation current; Ib is the bias current; Iq is the threshold current; and 'E is the carrier life (usually of the order of 1-4 ns).
Det framgår således, att om tröskelströmmen varierar kom- mer även tillkopplingsfördröjningen td att variera, såvida en justering ej göres av den förspännande likströmmen Ib. En ändring i tillkopplingsfördröjningen t¿ kan vara betydelsefull i ett optiskt kommunikationssystem, speciellt om td ökar i sådan omfattning, att den blir signifikant jämförd med den kortaste önskade ingângspulslängden. f Vid antagandet av att ljusutsignalen från lasern vid tröskelvärdet förblir väsentligen konstant oberoende av tempe- raturändringar eller tiden föreslås enligt uppfinningen att övervaka likströmmens ljusnivå hos lasern och-att justera den förspännande likströmmen Ib som pålägges lasern för att bi- behålla den övervakade likströmsljusnivån hos lasern vid eller väsentligen vid ett förutbestämt värde, vilket för digitala system ligger vid eller under den övervakade lik- strömsljusutsignalen vid tröskelvärdet. För intensitets- och frekvensmodulerade kommunikationssystem kan det vara önskvärt att bibehålla den förspännande líkströmmen Ib vid ett värde överstigande tröskelströmmen. På detta sätt avser vi att kunna bibehålla acceptabla värden för den optiska utgångs- effekten och tillkopplingsfördröjningen td över laserns hela "livslängd, förutsatt att utbytet minskar med tiden och varje 7805499-8 ökning av temperaturen.It thus appears that if the threshold current varies, the connection delay, for example, will also vary, unless an adjustment is made of the biasing direct current Ib. A change in the connection delay t¿ can be significant in an optical communication system, especially if, for example, it increases to such an extent that it becomes significant compared with the shortest desired input pulse length. Assuming that the light output of the laser at the threshold value remains substantially constant regardless of temperature changes or time, it is proposed according to the invention to monitor the DC light level of the laser and to adjust the biasing current Ib applied to the laser to maintain the monitored DC light level. at or substantially at a predetermined value, which for digital systems is at or below the monitored DC light output signal at the threshold value. For intensity and frequency modulated communication systems, it may be desirable to maintain the biasing current current Ib at a value exceeding the threshold current. In this way, we intend to be able to maintain acceptable values for the optical output power and the connection delay, for example over the entire "lifetime" of the laser, provided that the yield decreases with time and each increase in temperature.
Enligt föreliggande uppfinning åstadkommes en anordning för stabilisering av utgångskarakteristikorna hos en injek- tionslaser, som har strömtillförselorgan för tillförande av en förspänningslikström till lasern och drivkretsar för till- förande av strömpulser till lasern, vilken karakteriseras av att den innefattar första organ för alstring av en elektrisk signal indikativ för den optiska utsignalnivån för lasern vid nämnda likströmsförspänning, andra organ för alstring av en elektrisk referenssignal, som är indikativ för ljusutsignal- nivån vid en förutbestämd likströmsförspänning, tredje organ för jämförelse av den elektriska signalen med referenssignalen för alstring av en skillnadssignal, och organ för matning av skillnadssignalen till nämnda tillförselorgan för tillförande av förspänningslikström till lasern, vilka tillförselorgan är inrättade att som svar på nämnda skillnadssignel justera nüêm för den förspännande likströmmen, så att nivån för likstnämens ljusutsignal bibehålles väsentligen vid den fönniæstämh.nbfim.According to the present invention there is provided an apparatus for stabilizing the output characteristics of an injection laser, having power supply means for supplying a bias direct current to the laser and driving circuits for supplying current pulses to the laser, which is characterized in that it comprises first means for generating an electric signal indicative of the optical output level of the laser at said DC bias, second means for generating an electrical reference signal indicative of the light output level at a predetermined DC bias, third means for comparing the electrical signal with the reference signal for generating and a difference signal means for supplying the difference signal to said supply means for supplying bias direct current to the laser, which supply means are arranged to adjust nüêm for the biasing direct current in response to said difference signal, so that the level of the light output signal of the like names is maintained essentially at the fönniæstämh.nb fi m.
Nämnda förutbestämda nivå kan vara den väsentligen kon- stanta ljusutgångströskelnivân för lasern. Man har funnit, att ljusutsignalen för givna lasrar, som arbetar vid tröskel- strömvärdet, kan förbli approximativt konstant och oberoende av variationer i temperatur eller nedbrytning som följer med tiden.Said predetermined level may be the substantially constant light output threshold level of the laser. It has been found that the light output of given lasers operating at the threshold current value can remain approximately constant and independent of variations in temperature or degradation that follow with time.
Nämnda första organ kan innefatta en fotodiod och organ för avkänning av den lägsta nivån för den signal som alstras av fotodioden. Fotodioden kan vara inrättad att mottaga ljus från laserns främre yta, vilket har reflekterats från en del- vis reflekterande yta, eller att mottaga ljus från laserns bakre yta. A Till följd av variationen av nämnda utbyten(x och rå med såväl temperaturen som tiden föreslås även att övervaka medel- eller toppnivån eller annan nivå hos den optiska ut- gångseffekten från lasern och att bibehålla denna vid ett förutbestämt, väsentligen konstant värde.Said first means may comprise a photodiode and means for sensing the lowest level of the signal generated by the photodiode. The photodiode may be arranged to receive light from the front surface of the laser, which has been reflected from a partially reflecting surface, or to receive light from the rear surface of the laser. A Due to the variation of said yields (x and raw with both temperature and time, it is also proposed to monitor the average or peak level or other level of the optical output power from the laser and to maintain it at a predetermined, substantially constant value.
En anordning enligt uppfinningen kan lämpligen även innefatta fjärde organ för avkänning av en förutvald nivå för nämnda elektriska signal för alstring av en tredje elek- ..._._._....._..,.,.....___ . ..............__. 7803499-s trisk signal indikativ för en förutvald ljusutsignalnivå från lasern, femte organ för alstring av en andra elektrisk referenssignal indikativ för en förutbestämd ljusutsignal, sjätte organ för jämförelse av den tredje elektriska signa- len med den andra referenssignalen för alstring av en andra skillnadssignal, samt organ för matning av den andra skill- nadssignalen till modulerande strömdrivorgan för lasern, vilka drivorgan är inrättade att i beroende av nämnda andra skillnadssignal justera den modulerande drivströmmen som tillföres lasern, så att den optiska utgångsnivân förblir väsentligen vid den förutbestämda nivån. Företrädesvis ut- göres den förutbestämda nivån av medelnivân eller toppnívån för den optiska utsignalnivån.A device according to the invention may suitably also comprise fourth means for sensing a preselected level of said electrical signal for generating a third electrical ..._._._....._ ..,., .... .___. ..............__. 7803499-s tric signal indicative of a preselected light output level from the laser, fifth means for generating a second electrical reference signal indicative of a predetermined light output signal, sixth means for comparing the third electrical signal with the second reference signal for generating a second difference signal, and means for supplying the second difference signal to modulating current drive means for the laser, which drive means are arranged to adjust the modulating drive current supplied to the laser in dependence on said second difference signal, so that the optical output level remains substantially at the predetermined level. Preferably, the predetermined level is the average level or the peak level of the optical output level.
Nämnda första organ kan innefatta en fotodiod och organ för avkänning av medel-_eller toppnivån för den signal som alstras av fotodioden. Fotodioden kan vara inrättad att an- tingen sampla en del av det ljus som emitteras från den främre ytan hos lasern eller att övervaka det ljus som emitte- ras från laserns bakre yta.Said first means may comprise a photodiode and means for sensing the mean or peak level of the signal generated by the photodiode. The photodiode may be arranged to either sample some of the light emitted from the front surface of the laser or to monitor the light emitted from the rear surface of the laser.
En föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar båda ovan nämnda aspekter, vilka uppfylles medelst en gemen- sam fotodiod.A preferred embodiment of the invention comprises both of the above-mentioned aspects, which are fulfilled by means of a common photodiode.
Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan under hänvisning till de såsom exempel bifogade ritningarna.The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 är en kurva illustrerande variationen i den optiska utgångseffekten med strömmen för en injektionslaser.Fig. 1 is a graph illustrating the variation in the optical output power with the current of an injection laser.
I Fig. 2 visar hur karakteristikorna enligt fig. 1 kan variera med temperaturen. I _ Fig. 3 är ett schematiskt blockschema över en utfö- ringsform av en anordning enligt föreliggande uppfinning.Fig. 2 shows how the characteristics according to Fig. 1 can vary with the temperature. Fig. 3 is a schematic block diagram of an embodiment of a device according to the present invention.
Fig. 4 är ett schematiskt blockschema över en annan utföringsform av en anordning enligt uppfinningen.Fig. 4 is a schematic block diagram of another embodiment of a device according to the invention.
*Fig. 5 är ett schematiskt blockschema över ytterligare en annan utföringsform av en anordning enligt uppfinningen.* FIG. 5 is a schematic block diagram of yet another embodiment of a device according to the invention.
De karakteristikor hos en injektionslaser som kan variera med_temperatur och tid är laserns tröskelström IG, utbytet (dP) och egenutbytet (dP) . Dess karakteris- I>I I dI dI 7803499-8 tikor illustreras i fig. 1 på ritningen. Dessutom förekommer en tillkopplingstidsfördröjning för laserverkan mellan till- förande av en modulerande ingångsström till lasern och upp- trädandet av utgångsljuset från lasern, då den på lasern på- lagda förspännande strömmen är mindre än tröskelströmmen IG.The characteristics of an injection laser that can vary with_temperature and time are the laser's threshold current IG, the yield (dP) and the self-yield (dP). Its characteristics are illustrated in Fig. 1 of the drawing. In addition, there is a switch-on time delay for laser action between supplying a modulating input current to the laser and the occurrence of the output light from the laser, when the bias current applied to the laser is less than the threshold current IG.
Tillkopplingstidsfördröjningen td kan approximativt repre- senteras medelst följande ekvation: td = flïln Im ___ Im+Ib-Iq där Im är modulerinqsströmmen, Ib är förspänningsströmmen, I är tröskelströmmen och T är bärarlivslängden (vanligen av storleksordningen1-4rß).The switch-on time delay td can be approximately represented by the following equation: td = fl ïln Im ___ Im + Ib-Iq where Im is the modulation current, Ib is the bias current, I is the threshold current and T is the carrier life (usually of the order of 1-4rß).
Tillkopplingsfördröjningen kommer således att variera med variationen i tröskelströmmen hos lasern. Detta kan vara av betydelse eftersom, fastän det kan vara önskvärt att för- spänna lasern under tröskelströmmen (för digitala system), tillkopplingsfördröjningen kan representera en begränsning av funktionshastigheten hos lasern. Tillkopplingsfördröjningen är av betydelse då lasern utnyttjas i optiska kommunikations- system för överföring av information i digital form. Fördröj- ningen kan vara av betydelse i sådana system, då den blir signifikant jämförd med den kortaste önskade ingångspulsvar- aktigheten. För intensitets- och frekvensmodulerade optiska kommunikationssystem är variationen i tröskelströmmen och ut- bytet Ok med temperaturen och tiden av betydelse.The connection delay will thus vary with the variation in the threshold current of the laser. This may be important because, although it may be desirable to bias the laser below the threshold current (for digital systems), the connection delay may represent a limitation on the operating speed of the laser. The connection delay is important when the laser is used in optical communication systems for transmitting information in digital form. The delay can be significant in such systems, as it is significantly compared with the shortest desired input pulse duration. For intensity and frequency modulated optical communication systems, the variation in the threshold current and the yield Ok with temperature and time are important.
Enligt uppfinningen föreslås att den förspännande lik- strömmen styrs genom~övervakninq av nivån för likströmmens ljusutsignal hos lasern och justering av den förspännande likströmmen för bibehållande av nivån för ljusutsignalen vid en väsentligen konstant nivå. Styrorganen arbetar under an- tagandet av att ljusutsignalen vid tröskelvärdet förblir väsentligen konstant oberoende av temperaturändringar eller åldring hos lasern. Detta illustreras i fig. 2 för tre tempe- raturer T1, T2 och T3; I fig. 3 visas en anordning för styrning av den för- spännande likströmmen genom övervakning av ljusutsignalen 27805499-s hos lasern. Anordningen kan även styra toppvärdet för ljus- utsignalen hos lasern. Anordningen enligt fig. 3 har en drivkrets 15 för moduleringsström vilken mottar antingen puls- eller analogdata och alstrar en drivström som svar därpå för drivning av en halvledarlaser 20. Ljus från lasern överföres till en optisk vågledare (ej visad) via ett delvis reflekterande organ 21; vilket avlänkar en del av ljuset mot en-fotodiod 23. Fotodiodens utgång är kopplad till ingången hos en övervakningskrets 24 för miniminivå och även till in- gången till en övervakningskrets 25 för toppvärdet. Kretsen 24 är inrättad att alstra en utsignal, som representerar nivån för likströmmens ljusutsignal för lasern och kretsen 25 alstrar en utsignal, som representerar toppvärdet för laserns 20 optiska uteffekt. Utgången hos kretsen 24 är kopplad till en komparator 27 och utgången hos kretsen 25 är kopplad till en komparator 28. Var och en av komparato- rerna 27 och 28 mottar en insignal från en referenskrets 30, vars utsignal representerar förutbestämda ljusutsignal- nivåer. Referenssignalen som tillföres komparatorn 27 är indikativ för en förutbestämd nivå för likströmmens ljus- utsignal och referenssignalen som tillföres komparatorn 28 är indikativ för en förutbestämd toppljusutsignal. Utgången hos komparatorn 27 är förbunden med en krets 32 för lik- strömsförspänning, vilken avger den förspännande likströms- signalen för lasern 20 och utgången hos komparatorn 28 är kopplad till drivkretsen 15 för moduleringsström. En över- vakningskrets 35 för insignalen är förbunden med module- ringskretsen 15 och förspänningskretsen 32, Vid kretsen enligt fig. 3 kan drivströmkretsen 15 innefatta en bipolär transistor, vilken är inrättad att variera strömmen genom lasern 20 i beroende av skillnads- signalen som mottages från komparatorn 25. Alternativt kan kretsen 15 utgöras av en fälteffekttransistor, FET, vilken är inkopplad parallellt med lasern, varvid skillnadssigna- len tillföres grindelektroden hos nämnda FET. övervakningskretsarna för miniminivå och toppnivå kan var och en innefatta en konventionell diod- och kapacitans- detektor. Komparatorerna 27 och 28 kan var och en innefatta g7sos499-a en operationsförstärkare med låg förskjutning. Utgången hos fotodioden 23 är kopplad till kretsarna 24 och 25 via en likströmskopplad, temperaturkompenserad förstärkare.According to the invention, it is proposed that the biasing direct current is controlled by monitoring the level of the direct current light output signal of the laser and adjusting the biasing direct current to maintain the level of the light output signal at a substantially constant level. The control means operate under the assumption that the light output signal at the threshold value remains substantially constant regardless of temperature changes or aging of the laser. This is illustrated in Fig. 2 for three temperatures T1, T2 and T3; Fig. 3 shows a device for controlling the biasing direct current by monitoring the light output signal 27805499-s of the laser. The device can also control the peak value of the light output signal of the laser. The device according to Fig. 3 has a drive circuit 15 for modulating current which receives either pulse or analog data and generates a driving current in response thereto for driving a semiconductor laser 20. Light from the laser is transmitted to an optical waveguide (not shown) via a partially reflecting means 21. ; which deflects some of the light towards a photodiode 23. The output of the photodiode is connected to the input of a minimum level monitoring circuit 24 and also to the input of a peak value monitoring circuit 25. The circuit 24 is arranged to generate an output signal representing the level of the direct current light output signal of the laser and the circuit 25 generates an output signal representing the peak value of the optical output power of the laser 20. The output of the circuit 24 is connected to a comparator 27 and the output of the circuit 25 is connected to a comparator 28. Each of the comparators 27 and 28 receives an input signal from a reference circuit 30, the output of which represents predetermined light output levels. The reference signal applied to the comparator 27 is indicative of a predetermined level of the DC light output signal and the reference signal supplied to the comparator 28 is indicative of a predetermined peak light output signal. The output of the comparator 27 is connected to a DC bias circuit 32 which outputs the DC bias signal to the laser 20 and the output of the comparator 28 is connected to the modulation current drive circuit 15. A monitoring circuit 35 for the input signal is connected to the modulating circuit 15 and the bias circuit 32. In the circuit of Fig. 3, the drive current circuit 15 may include a bipolar transistor, which is arranged to vary the current through the laser 20 depending on the difference signal received from the comparator 25. Alternatively, the circuit 15 may be constituted by a field effect transistor, FET, which is connected in parallel with the laser, the difference signal being applied to the gate electrode of said FET. The minimum and peak level monitoring circuits may each include a conventional diode and capacitance detector. The comparators 27 and 28 may each include a low offset operational amplifier. The output of the photodiode 23 is connected to the circuits 24 and 25 via a direct current-connected, temperature-compensated amplifier.
Likströmsförspänningskretsen 32 kan utgöras av en rampkrets, vilken styr den förspännande likströmmen i be- roende av skillnadssignalen från komparatorn 27.The direct current bias circuit 32 may be a ramp circuit which controls the biasing direct current depending on the difference signal from the comparator 27.
Den insignalnivåövervakande kretsen 35 kan utgöras av en diod-kapacitansdetekteringskrets för detektering av datapulser på ingången hos drivkretsen 15. Kretsen 35 är inrättad att säkerställa, att drivkretsen 15 och förspän- ningskretsen 32 endast kan arbeta då datapulser matas till lasern. Om vid användning nivån för likströmmens ljus- utsignal hos lasern varierar, kommer utsignalen från över- vakningskretsen 24 för miniminivâ att variera och en skill-' nadssignal att alstras av komparatorn 27, vilken skillnads- signal matas till likströmsförspänningskretsen 32. Denna krets arbetar för att variera utgångsnivån hos lasern 20, så att likströmsljusutsignalen återföres till det värde som representeras av referenskretsen 30. På detta sätt bibe- hålles likströmsljusutsignalen från lasern 20 vid en kon- stant nivå. Den toppvärdesövervakande kretsen 25 är in- rättad att övervaka toppvärdet för den optiska utgångs- effekten från lasern och att bibehålla detta vid en kon- stant nivå med hänsyn till eventuella variationer i utbytet hos lasern i beroende av temperatur och tid. Om toppvärdet varierar avkännes detta medelst komparatorn 28, vilken ger en motsvarande signal till drivkretsen för modulerings- ström. Moduleringsströmmen som avges av nämnda drivkrets varieras därvid på lämpligt sätt för âterförande av topp- värdet till dess förutbestämda värde.The input signal level monitoring circuit 35 may be a diode capacitance detection circuit for detecting data pulses at the input of the drive circuit 15. The circuit 35 is arranged to ensure that the drive circuit 15 and the bias circuit 32 can operate only when data pulses are supplied to the laser. If in use the level of the DC light output of the laser varies, the output of the minimum level monitoring circuit 24 will vary and a difference signal will be generated by the comparator 27, which difference signal is supplied to the DC bias circuit 32. This circuit operates to vary the output level of the laser 20 so that the DC light output signal is returned to the value represented by the reference circuit 30. In this way, the DC light output signal from the laser 20 is maintained at a constant level. The peak value monitoring circuit 25 is arranged to monitor the peak value of the optical output power from the laser and to maintain this at a constant level with regard to any variations in the yield of the laser depending on temperature and time. If the peak value varies, this is sensed by means of the comparator 28, which gives a corresponding signal to the drive circuit for modulation current. The modulation current emitted by said drive circuit is then varied in a suitable manner to return the peak value to its predetermined value.
'Det framgår således, att föreliggande arrangemang åstadkommer en anordning för styrning av den förspännande likströmmen, så att denna kan bibehållas inom vissa gräns- värden. Vid digitala system bibehâlles tillkopplingsför- dröjningen inom vissa gränsvärden. Anordningen övervakar även toppvärdet för ljusutsignalnivån hos lasern och bibe- håller detta vid en konstant nivå.It thus appears that the present arrangement provides a device for controlling the biasing direct current so that it can be maintained within certain limit values. In digital systems, the connection delay is maintained within certain limit values. The device also monitors the peak value of the light output level of the laser and maintains this at a constant level.
Utföringsformen som beskrivits under hänvisning till 780349998 fig. 3 övervakar toppvärdet för ljusutsignalnivån hos lasern.The embodiment described with reference to Fig. 3 monitors the peak value of the light output level of the laser.
Ett alternativ till denna anordning är en sådan vilken över- vakar den optiska medelutsignalnivån hos lasern.An alternative to this device is one which monitors the average optical output level of the laser.
Såsom förklarats ovan uppträder tillkopplingsfördröj- ning, då den förspännande likströmmen som tillföres lasern är lägre än tröskelströmmen. Huvudeffekterna av tillkopp- lingsfördröjninqen för funktionen hos ett optiskt kommuni- kationssystem utnyttjande optiska fibrer är: a) en reduktion i effekten hos pulserna som överföres genom den optiska fiborn; och b) felaktig utjämning i de avgörande kretsarna, efter- som de mottagna pulserna har kortare varaktighet än den för vilken en utjämnare i-kretsen är avsedd för.As explained above, connection delay occurs when the biasing direct current applied to the laser is lower than the threshold current. The main effects of the switch-on delay for the operation of an optical communication system utilizing optical fibers are: a) a reduction in the power of the pulses transmitted through the optical fiber; and b) incorrect equalization in the decisive circuits, since the received pulses have a shorter duration than that for which an equalizer i-circuit is intended.
:Den relativa betydelsen av dessa två effekter beror på det sätt med vilket lasern drivs, dvs. med pulser som ej återgår-till noll eller pulser som återgår till noll, NRZ-pulser (non return to zero) respektive RTZ-pulser (return to zero). Vi har funnit, att en reduktion i pulseffekt signi- fikant påverkar systemet, speciellt vid utnyttjande av RIZ-pulser. I Vi har utvecklat en anordning som övervakar medelnivån för den optiska utsignalen hos en laser och bibehåller den optiska utgångspulseffekten hos lasern konstant genom varia- tion av pulsamplituden. Anordningen visas i fig. 4. Denna anordning har en modulerande drivströmkrets 5Ö, vilken mot- tar antingen puls- eller analogdata och alstrar en drivström som svar därpå för drift av en halvledarlaser 51. Ljus från lasern överföres till en optisk vâgledare, ej visad, via ett delvis reflekterande organ 52, vilket avlänkar en del av ljuset mot en fotodiod 54. Utgången hos fotodioden är kopp- lad till ingången hos en medeleffektdetektor 56, vilken alstrar en utsignal indikativ för medelnivân hos den optiska utgångssignalen från lasern 51. Utgången hos detek- torn 56 är kopplad till en komparator 57, vilken även mottar en signal från en referenskrets 58, vilken signal är indi- kativ för en förutbestämd optisk medeluteffekt. Utgângen hos komparatorn 57 är kopplad till kretsen 50. En insignal- 77803499-8 w nivåövervakande krets 60 är inkopplad mellan ingången till drivströmkretsen 50 och utgången från komparatorn 57.: The relative importance of these two effects depends on the way in which the laser is operated, ie. with pulses that do not return to zero or pulses that return to zero, NRZ pulses (non return to zero) and RTZ pulses (return to zero), respectively. We have found that a reduction in pulse power significantly affects the system, especially when using RIZ pulses. I We have developed a device that monitors the average level of the optical output of a laser and maintains the optical output pulse power of the laser constantly by varying the pulse amplitude. The device is shown in Fig. 4. This device has a modulating drive current circuit 5O, which receives either pulse or analog data and generates a drive current in response thereto for operation of a semiconductor laser 51. Light from the laser is transmitted to an optical waveguide, not shown, via a partially reflecting means 52, which deflects some of the light towards a photodiode 54. The output of the photodiode is connected to the input of an average power detector 56, which generates an output signal indicative of the average level of the optical output signal from the laser 51. The output of the detector tower 56 is connected to a comparator 57, which also receives a signal from a reference circuit 58, which signal is indicative of a predetermined optical mean output power. The output of the comparator 57 is connected to the circuit 50. An input signal level monitoring circuit 60 is connected between the input of the drive current circuit 50 and the output of the comparator 57.
Vid anordningen enligt fig. 4 kan blocken bestå av liknande komponenter som de som beskrivits i samband med fig. 3, med undantag av att fotodioden 54 är kopplad till komparatorn 57 medelst ett motstånd med högt värde, vilket bildar blocket 56. Spänningssignalen över detta motstånd tillföres komparatorn 57.In the device according to Fig. 4, the blocks may consist of similar components as those described in connection with Fig. 3, except that the photodiode 54 is connected to the comparator 57 by means of a high value resistor, which forms the block 56. The voltage signal across this resistor is fed to the comparator 57.
I bruk utnyttjas utsignalen från komparatorn 57 för att styra amplituden hos ingångsströmdrivpulserna för att bibehålla den optiska utgångseffekten konstant på ett sätt liknande det som beskrivits under hänvisning till fig. 3.In use, the output of the comparator 57 is used to control the amplitude of the input current drive pulses to maintain the optical output power constant in a manner similar to that described with reference to Fig. 3.
Såsom exempel behandlas nu vad_som sker vid en ökning i tillkopplingsfördröjningen hos lasern. I fallet med RTZ- pulsfunktion är resultatet, att pulsvaraktigheten reduceras och att amplituden hos pulserna ökar för att bibehålla den optiska utgångseffekten konstant. I fallet med NRZ-pu1sfunk- tion är en första puls i en övergång från nivå 0 till nivå 1 av kortare varaktighet och amplituden hos pulserna ökar för bibehållande av konstant optisk utgângseffekt.As an example, what happens to an increase in the connection delay of the laser is now treated. In the case of RTZ pulse function, the result is that the pulse duration is reduced and that the amplitude of the pulses increases to keep the optical output power constant. In the case of NRZ pulse function, a first pulse in a transition from level 0 to level 1 is of shorter duration and the amplitude of the pulses increases to maintain a constant optical output power.
Anordningen enligt fig. 4 är lämplig för system med relativt låg hastighet, t.ex. 8 Mbitar/sek. För system med högre hastighet, t.ex. 140 Mbitar/sek., kan tillkopplings- fördröjningen vid pulsning från 0-förspänning bli alltför hög och en förspänningsström, styrd relativt tröskeln, kan behöva utnyttjas förutom styrningen av medelutgångseffekten.The device according to Fig. 4 is suitable for systems with a relatively low speed, e.g. 8 Mbits / sec. For higher speed systems, e.g. 140 Mbps, the switch-on delay when pulsing from 0-bias voltage may be too high and a bias current, controlled relative to the threshold, may need to be used in addition to the control of the average output power.
Ett sådant arrangemang visas i fig. 5. Styrningen av den förspännande likströmmen arbetar på ett sätt som är likt det som beskrivits i samband med fig. 3, varvid_styrningen av medèlutgångseffekten är lik den som beskrivits i samband med fig. 4, med undantag av att den är inrättad att svara på medelvärdet för pulskomponenten hos den optiska utsigna- len från lasern i stället för på medelvärdet för den totala optiska utgångseffekten.Such an arrangement is shown in Fig. 5. The control of the biasing direct current operates in a manner similar to that described in connection with Fig. 3, the control of the average output power being similar to that described in connection with Fig. 4, except that it is arranged to respond to the average value of the pulse component of the optical output signal from the laser instead of to the average value of the total optical output power.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB13090/77A GB1563944A (en) | 1977-03-29 | 1977-03-29 | Imjection lasers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE7803499L SE7803499L (en) | 1978-09-30 |
| SE446044B true SE446044B (en) | 1986-08-04 |
Family
ID=10016661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE7803499A SE446044B (en) | 1977-03-29 | 1978-03-28 | DEVICE CHARACTERISTICS FOR THE STABILIZATION OF THE OUTPUT CHARACTERISTICS |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS53121590A (en) |
| AU (1) | AU512696B2 (en) |
| CA (1) | CA1122262A (en) |
| DE (1) | DE2813513A1 (en) |
| FR (1) | FR2386165B1 (en) |
| GB (1) | GB1563944A (en) |
| NL (1) | NL7803125A (en) |
| SE (1) | SE446044B (en) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2415332A1 (en) * | 1978-01-20 | 1979-08-17 | Thomson Csf | SEMICONDUCTOR LIGHT SOURCE POWER SUPPLY |
| IT1160592B (en) * | 1978-08-16 | 1987-03-11 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | PROCEDURE AND CONTROL SYSTEM OF THE EFFICIENCY OF AN ELECTRONIC DEVICE |
| DE2841433C2 (en) * | 1978-09-22 | 1983-08-25 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Bias current regulation of laser diodes |
| IT1108119B (en) * | 1978-10-05 | 1985-12-02 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | PROCEDURE AND PILOTING CIRCUIT FOR THRESHOLD NON-LINEAR DEVICES |
| FR2448274A1 (en) * | 1979-02-02 | 1980-08-29 | Thomson Csf | Supply circuit for semiconductor laser or LED - protects against overload using photocurrent to control series transistor |
| US4375067A (en) * | 1979-05-08 | 1983-02-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device having a stabilized output beam |
| NL7907683A (en) * | 1979-10-18 | 1981-04-22 | Philips Nv | CONTROL CHAIN FOR A LASER RATING CURRENT. |
| DE3153710C2 (en) * | 1980-01-25 | 1994-06-23 | Canon Kk | Light output monitor from semiconductor laser |
| US4443695A (en) * | 1980-01-25 | 1984-04-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus for controlling the quantity of light |
| DE3045511C2 (en) * | 1980-12-03 | 1984-04-26 | ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang | Method for regulating the output signal of a semiconductor laser and circuit arrangement for carrying out this method |
| DE3045545C2 (en) * | 1980-12-03 | 1984-04-26 | ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang | Method for regulating the output signal of a semiconductor laser and circuit arrangement for carrying out this method |
| JPS5840878A (en) * | 1981-09-04 | 1983-03-09 | Hitachi Ltd | Driving method for semiconductor laser |
| DE3207741A1 (en) * | 1982-03-04 | 1984-02-02 | ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang | Method for controlling the output signal of a semiconductor laser and a circuit arrangement for this purpose |
| JPS5914143A (en) * | 1982-07-13 | 1984-01-25 | Victor Co Of Japan Ltd | Modulating system of semiconductor laser |
| JPS59146457A (en) * | 1983-02-10 | 1984-08-22 | Olympus Optical Co Ltd | Automatic controller for optical output |
| FR2545661A1 (en) * | 1983-05-06 | 1984-11-09 | Coherent Inc | |
| US4689795A (en) * | 1984-04-27 | 1987-08-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser controller |
| JPS6116044A (en) * | 1984-07-02 | 1986-01-24 | Pioneer Electronic Corp | Semiconductor laser drive circuit |
| JPH0821173B2 (en) * | 1984-07-27 | 1996-03-04 | 松下電器産業株式会社 | Semiconductor laser drive circuit |
| JPS63193582A (en) * | 1987-02-06 | 1988-08-10 | Ando Electric Co Ltd | Laser-diode driving circuit |
| JPH0614570B2 (en) * | 1987-04-28 | 1994-02-23 | シャープ株式会社 | Optical output stabilizing method and photodetector used in the method |
| JPS63313119A (en) * | 1987-06-16 | 1988-12-21 | Nec Corp | Light quantity control system |
| US4995045A (en) * | 1990-02-01 | 1991-02-19 | Northern Telecom Limited | Laser control circuit |
| CN106340805B (en) * | 2016-07-18 | 2023-08-29 | 厦门优迅高速芯片有限公司 | Double closed-loop control circuit of laser driver |
| US11600966B2 (en) * | 2020-02-03 | 2023-03-07 | Analog Devices International Unlimited Company | Light source system |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4009385A (en) * | 1976-03-22 | 1977-02-22 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Laser control circuit |
-
1977
- 1977-03-29 GB GB13090/77A patent/GB1563944A/en not_active Expired
-
1978
- 1978-03-23 NL NL7803125A patent/NL7803125A/en not_active Application Discontinuation
- 1978-03-23 CA CA000299740A patent/CA1122262A/en not_active Expired
- 1978-03-28 SE SE7803499A patent/SE446044B/en unknown
- 1978-03-29 AU AU34551/78A patent/AU512696B2/en not_active Expired
- 1978-03-29 FR FR7809085A patent/FR2386165B1/en not_active Expired
- 1978-03-29 DE DE19782813513 patent/DE2813513A1/en not_active Withdrawn
- 1978-03-29 JP JP3651378A patent/JPS53121590A/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU3455178A (en) | 1979-10-04 |
| FR2386165A1 (en) | 1978-10-27 |
| NL7803125A (en) | 1978-10-03 |
| DE2813513A1 (en) | 1978-10-05 |
| SE7803499L (en) | 1978-09-30 |
| JPS53121590A (en) | 1978-10-24 |
| FR2386165B1 (en) | 1985-09-06 |
| CA1122262A (en) | 1982-04-20 |
| AU512696B2 (en) | 1980-10-23 |
| GB1563944A (en) | 1980-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SE446044B (en) | DEVICE CHARACTERISTICS FOR THE STABILIZATION OF THE OUTPUT CHARACTERISTICS | |
| US4355395A (en) | Injection lasers | |
| CA1319392C (en) | Semiconductor laser driving device for stabilizing the optical output thereof | |
| US5850409A (en) | Laser modulation control method and apparatus | |
| US5579328A (en) | Digital control of laser diode power levels | |
| US5802089A (en) | Laser diode driver having automatic power control with smooth enable function | |
| US5287375A (en) | Apparatus for driving a laser diode array | |
| US4945541A (en) | Method and apparatus for controlling the bias current of a laser diode | |
| EP0840467B1 (en) | Light emitting device drive circuit | |
| US4166985A (en) | Injection laser stabilization | |
| US5724170A (en) | Automatic power control circuit | |
| US6982689B2 (en) | Light-emitting element drive apparatus | |
| JP4205916B2 (en) | Extinction ratio compensation laser drive circuit and optical communication device | |
| JPH10261827A (en) | Circuit and method for driving laser diode | |
| JPH0964441A (en) | Device for driving light-emitting element | |
| JPH0936810A (en) | Optical signal transmitter | |
| USRE31969E (en) | Laser control circuit | |
| JPS62169486A (en) | Semiconductor laser driving device | |
| US4827481A (en) | Laser diode drive system for multione image forming apparatus | |
| JPH07154016A (en) | High speed apc circuit | |
| JP4028919B2 (en) | Light emitting element drive circuit | |
| JP2795769B2 (en) | Semiconductor laser drive circuit | |
| US20210409121A1 (en) | Transmitting and receiving device, terminal device, and transmitting and receiving system | |
| JPH01122182A (en) | Control method of laser diode | |
| JP2533133B2 (en) | Optical output stabilizer for semiconductor laser |