Brevet FR2549612A1 — publié le 19850125

"EMETTEUR OPTIQUE" La présente invention concerne un émetteur optique dans lequel des signaux de bande de base anale giques électriques sont convertis en des signaux optiques modulés en intensité correspondants, comportant un ampli05 ficateur de différence dont le circuit de sortie comporte le montage en série d'une source lumineuse et d'une résistance, l'entrée inverseuse de l'amplificateur de différence étant couplée au point de jonction de la source lumineuse et de la résistance de sorte que la source lumi10 neuse est couplée à un réseau servant à compenser la caractéristique de transfert non linéaire de la source lumineuse Dans des systèmes de transmission optiques, les sources lumineuses utilisées sont souvent, à cause du facteur coût, des diodes électroluminescentes et des dio15 des laser à injection Du fait de la capacité de jonction non linéaire de ces sources lumineuses apparaissent des harmoniques d'ordre supérieur et des produits d'intermodulation qui altèrent fortement la qualité du transfert dans de tels systèmes de transmission Pour ces raisons, 20 ce type de source lumineuse est alors aussi utilisé principalement dans des systèmes de transmission numériques optiques et dans des systèmes de transmission à modulation d'intensité analogique qui ne sont pas soumis à des exigences de qualité trop élevées. Diverses méthodes de compensation sont connues pour compenser l'influence des défauts de linéarité dans la caractéristique de transfert desdites sources lumineuses Ainsi, des méthodes de couplage en retour sont connues Dans ces méthodes, des composants optiques onéreux, 30 comme par exemple des diviseurs de puissance, sont nécessaires De plus, dans ces méthodes, une fraction de la puissance optique totale n'est pas disponible pour la transmission Des méthodes de couplage direct sont également connues Dans ces méthodes, des dispositifs de cou35 plage de puissance optiques sont nécessaires et ces dispositifs sont aussi onéreux Ces deux méthodes sont donc souvent compliquées et coûteuses de sorte qu'elles conviennent moins à des systemes de transmission peu coûteux. De plus, on connaît des méthodes de compen05 sation dans lesquelles on utilise une deuxième source lumineuse identique qui est connectée en série à la source lumineuse à compenser Le signal de sortie de la source lumineuse identique, qui est converti au moyen, par exemple d'une diode PIN, estrenvoyé vers l'entrée ce qui 10 provoque une compensation de la caractéristique de transfert non linéaire de la source lumineuse a compenser. L'adaptation de deux sources lumineuses est souvent peu précise de sorte qu'une faible compensation seulement des défauts de linéarité peut être obtenue à l'aide de ces 15 méthodes. L'invention a pour but de procurer un émetteur optique dans lequel on utilise une méthode de compensation qui ne présente pas les inconvénients précités et qui convienne parfaitement, par exemple, dans des systèmes de transmission peu onéreux pour des signaux de bande de base de télévision L'invention est caractérisée en ce que le réseau comporte un transistor à effet de champ qui est aussi mis en oeuvre en dessous de la tension de blocage. L'invention sera décrite avec référence aux 25 dessins annexés dans lesquels: la figure 1 illustre un premier exemple de réalisation de l'émetteur optique conforme à l'invention; la figure 2 est un diagramme d'une diode électroluminescente; la figure 3 est un diagramme d'intensitétension d'une diode électroluminescente, et; la figure 4 illustre un deuxième exemple de réalisation de l'émetteur optique conforme à l'invention. Dans l'exemple de réalisation représenté sur 35 la figure 1, 1 est un amplificateur de différence dont la sortie est connectée à un point de potentiel constant par l'intermédiaire du montage en série d'une résistance reglable 5, de la diode électroluminescente 2 et de la ré- 25496 12 sistance 3 Entre la sortie de l'amplificateur de différence 1 et le point de jonction de la diode électroluniinescente 2 et de la résistance 3 est prévu le montage en série de la source de tension continue 6 et du trajet de courant principal du transistor à effet de champ 4 L'électrode de commande du transistor a effet de champ 4 est connectée par l'intermédiaire de la source de tension continue 7 à l'électrode de drain du transistor à effet de champ 4 L'entrée inverseuse de l'amplificateur de dif10 férence 1 est connectée au point de jonction de la diode électroluminescente 2 et de la r 6 sistance 3 Ledit point de jonction est 6 galement connecté à l'entr 6 e inverseuse de l'amplificateur de différence 8 dont la sortie est connect 6 e à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur de différence 1 L'entr 6 e non inverseuse de l'amplificateur de différence 8 est connectée par l'intermédiaire d'une source de tension continue r 6 glable 9 à un point de potentiel constant Le signal d'entr 6 e U est appliqué par l'interm 6 diaire de la résistance 11 et du condensa20 teur 10 à l'entr 6 e non inverseuse de l'amplificateur de diff 6 rence 1. La caractéristique de courant statique par rapport à la puissance optique d'une diode électroluminescente est telle que représentée sur la figure 2 Le 25 domaine A situé à gauche de la ligne I = I(O) ne peut pas être utilisé à des fins de transmission à-cause de sa forte courbure Dans le domaine B situé à droite de la ligne I = I(O), la courbe est plus ou moins droite et peut, par conséquent, être utilisée à des fins de trans30 mission La relation entre la puissance de sortie optique et le courant I traversant la diode électroluminescente dans ce domaine B satisfait à la relation: P = P + "( 1) I(s) o( 2)I (s) ( 1) o ( 1) et ( 2) sont des constantes positives et I(s) est 35 la source de signaux La puissance optique P doit, dans le cas d'une compensation correcte, être proportionnellement égale au courant de commande I( 1) par la combinaison de la diode électroluminescente 2 et du transis- tor à effet de champ 4 A cet effet, la relation suivante s'applique: I(l) = I(O) + /( 1) I(s) -_( 2) I 2 (s) ( 2) o /( 2) = ( 2) /3 ( 1) o ( 1) Le transistor à effet de champ 4 est r 6 glé dans son domaine de triode, c'est-à-dire le domaine dans lequel la tension entre le drain et la grille du transistor à effet de champ 4 est inférieure à la tension de seuil ou tension de "blocage" U(p) Dans ce domaine, le fonctionnement du transistor à effet de champ peut être décrit par la formule suivante: 1 (d) = g U(d) * j_{ 1 U(d) ( 3) 0 il u(p) 2 u 7-U) dans laquelle: U(g) est la tension sur la grille U(d) est la tension sur le drain en anode I(d) est le courant d'anode U(p) est la tension de blocage go = U C W U(p), o L o W est la largeur de canal L est la longueur de canal U la mobilité des électrons dans le cas d'un N-FET ou la mobilité des trous dans le cas d'un P-FET. C O est la capacité (par unit 6 de surface) entre la 25 grille et le substrat. De plus, il s'avère que -U(d) = U(o) + I(s) R ( 4) o R est la résistance de somme de la résistance 5 et de la diode électroluminescente 2 et I( 1) = I(o) + I(s) + I(d) ( 5) o I(s) est le courant de signalisation traversant la diode électroluminescente 2 et I( d) est le courant d'anode du transistor à effet de champ 4 La combinaison des relations ( 3), ( 4) et ( 5) donne l'équation I( 1) = I (o) + 3 ( 1) I(s) f 3 ( 2)I (s) ( 6) = -U U(p)-2-'- o I (o) = I(o) + go U(o) 1 + 2 U(o)} J 3 (i) = 1 + go R( 1 U(g) U(o) U(p) 'ï 3 T 7 P( 2) = go 2 u*Rp) Les deux coefficients j 3 (t) et}( 2) peuvent être réglés à l'aide de la source de tension 7 et de la résistance 5 pour les valeurs souhaitées pour la compensation de la caractéristique de transfert statique non linéaire de la diode électroluminescente 2. Un signal de télévision peut être appliqué à la diode électroluminescente sous la forme d'un courant tel que le niveau de base des impulsions de synchronisation corresponde à I(o) et que le niveau maximum corresponde à I(max), voir figure 2 Ceci peut être réalisé d'une manière connue à l'aide de l'amplificateur opérationnel 8 et de la source de tension de référence 9 L'entrée non inverseuse de l'amplificateur 8 est, pendant l'apparition des impulsions de synchronisation, réglée sur une tension telle qu'un courant I (o) = U( 9)/R( 3) traverse le montage en parallèle de la diode électroluminescente 2 et du transistor à effet de champ 4, o I 1 (o) est défini dans la relation ( 6),U(g) est la tension sur la source de référence et R( 3) est la valeur de la résistance 3 Le courant I 1 (o) correspond au courant 25 I(o) traversant la diode électroluminescente 2, grâce auquel la puissance optique de la diode électroluminescente est maintenue à la valeur P(o) pendant l'apparition des impulsions de synchronisation, voir la figure 2. Dans l'exemple de réalisation représenté sur 30 la figure 4, 12 est un amplificateur de transconductance qui est utilisé pour convertir la tension d'entrée U en un courant d'entrée I qui est appliqué à l'entrée(-) de l'amplificateur 1 et au trajet de courant principal du transistor à effet de champ 4 dont l'électrode de comman35 de ou grille est connectée par l'intermédiaire de la source de tension réglable 7 à un point de potentiel cons- tant La sortie de l'amplificateur 1 est connectée par l'intermédiaire du montage en série de la diode électroluminescente 2 et de la résistance 3 à un point de potentiel constant Le point de jonction de la diode 2 et de la résistance 3 est connecté par l'intermédiaire du 05 trajet de courant principal du transistor 4 à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 1 La source de courant 14 est montée en parallèle avec la résistance 3 et entre les deux entrées de l'amplificateur 8 La sortie de l'amplificateur 8 est connectée à l'entrée de l'amplificateur 12. 10 L'amplificateur de transconductance 12 convertit le signal d'entrée U en un courant égal à I = U/R( 13) o R( 13) est la valeur de la résistance 13 Lorsque l'amplification de boucle de l'amplificateur 1 est suffisam15 ment grande, la relation suivante est valable pour le courant I( 1) traversant la diode électroluminescente 2. I ( 1) = ( 1 + R) I I ( 7) Dans cette relation, R( 4) est la résistance entre les points 15 et 16 de la figure 4 et R( 3) la va20 leur de la résistance 3 Normalement, R( 4)> R( 3) La puissance de sortie optique P de la diode électroluminescente 2 et le courant I( 1) correspondant à travers la diode électroluminescente 2 respectent aussi les relations ( 1) et ( 2) précitées Un calcul simple montre que, dans 25 ce cas, les constantes positives ( 1) et ( 2) satisfont à: ( 1) = go ( 1 U() R( 3) et A ( 2) = go 2 ( ( 8) -U(p) 'U; Par comparaison avec le premier exemple de réalisation représenté sur la figure 1, il suffit à présent de régler la tension U(g) de la source 7 pour obtenir 30 la compensation souhaitée de la caractéristique de transfert statique non linéaire de la diode électroluminescente 2. A l'aide de l'amplificateur 8, la tension dans le condensateur 10 est réglée de telle façon que, pendant 35 l'apparition des impulsions de synchronisation, la tension présente sur la résistance 13 soit égale à O Pendant ce 2549612 ' 7 a temps, le courant I(o) de la source de courant 14 traversera ainsi la diode électroluminescente 2 de la manière exig-e, voir la figure 2. REVENDICATIONS: 1 Emetteur optique dans lequel des signaux de bande de base analogiques électriques sont convertis en des signaux optiques modulés en intensité correspondants, 05 comportant un amplificateur de différence ( 1) dont le circuit de sortie comporte le montage en série d'une source lumineuse ( 2) et d'une résistance ( 3), l'entr 6 e inverseuse (-) de l'amplificateur de différence ( 1) étant coupéi 6 e au point de jonction de la source lumineuse ( 2) et de la ré10 sistance ( 3) de sorte que la source lumineuse ( 2) est couplée à un réseau pour compenser la caractéristique de transfert non linéaire de la source lumineuse, caractérisé en ce que le r 6 seau comporte un transistor à effet de champ ( 4) qui est mis en oeuvre en dessous de la tension de blo15 cage. 2 Emetteur optique suivant la revendication 1, caractéris 6 en ce qu'entre la sortie de l'amplificateur de différence ( 1) et la source lumineuse ( 2) est prévue une résistance réglable ( 5) et le trajet de courant principal 20 du transistor à effet de champ ( 4) est plac 6 entre la sortie de l'amplificateur de différence ( 1) et le point de jonction de la source lumineuse ( 2) et de la résistance ( 3) 3 Emetteur optique suivant la revendication 2, caract 6 risé en ce que le point de jonction de la source lumineuse ( 2) et de la résistance ( 3) est connecté directement à l'entrée inverseuse (-) de l'amplificateur de différence ( 1). 4 Emetteur optique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le trajet de courant principal 30 du transistor à effet de champ ( 4) est placé entre l'entrée inverseuse (-) de l'amplificateur de différence ( 1) et le point de jonction de la source lumineuse ( 2) et de la résistance ( 3).