(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードから送信される光信号の光出力を検出するフォトダイオードと、
基準電圧値からこのフォトダイオードにより検出された光出力に対応する検知電圧値を減算し、この減算結果値を所定の増幅率で増幅して制御電圧値を出力する制御電圧出力手段と、
入力されるロジック信号からなる変調信号を供給するロジックバッファと、
このロジックバッファの出力端子にカソードが接続されたスイッチングダイオードと、
このスイッチングダイオードのアノードがベースに接続され、この制御電圧出力手段からの制御電圧値がこのベースに供給され、かつロジックバッファから出力される変調信号に応じてスイッチングダイオードをオン／オフしてこのベース電圧を制御し、この制御電圧値に応じてレーザダイオードを駆動するトランジスタとを備えることを特徴とする光送信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオード等を使用した光送信装置に関し、特に、光送信デバイスに供給する電流を自動調節して光信号を安定化することができる光送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
第１の従来の技術としては、レーザダイオードからの出力光を検出して、レーザダイオードへの供給電流を自動調整することにより光出力を安定化することが可能な光送信装置１０１が知られている。
このものは、図３に示すように、レーザダイオード駆動系において、入力信号をロジックバッファＩＣ１０３を介して信号オン／オフ用トランジスタＴｒ１０１に供給し、信号オン／オフ用トランジスタＴｒ１０１でスイッチングしてレーザダイオードＬＤを直接変調することで、レーザ光を出力する。
【０００３】
さらに、フィードバックループ系において、ピークホールド方式ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路１０５を用いて、レーザダイオードＬＤの光出力の一部をモニタＰＤで検出し、モニタＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）からの受光信号をアンプ１０７で増幅する。次に、アンプ１０７で増幅された受光信号のピーク電圧値をピークホールド回路１０９内のコンデンサ１１１に保持する。ここで、オペアンプＯＰ１０１は、基準電圧値ＶREF と保持されたピーク電圧値との差をフィードバック電圧値として出力する。次に、このフィードバック電圧値をバイアス電流制御用トランジスタＴｒ１０２のベースに加えてレーザダイオードＬＤに供給する電流を制御することで、レーザダイオードＬＤに流す電流を自動調整してレーザ光出力を安定化するという利点を有するものである。なお、抵抗Ｒ１０１は、レーザダイオードＬＤに供給される電流を制限するための電流制限抵抗である。
【０００４】
第２の従来の技術としては、フィードバック系において平均値方式ＡＰＣ回路１１３を用いた光送信装置１１５が知られている。
このものは、図４に示すように、レーザダイオードＬＤのレーザ光出力の一部をモニタＰＤで検出し、モニタＰＤからの受光信号をアンプ１１７で増幅する。次に、アンプ１１７で増幅された受光信号のピーク値を積分回路１１９内のコンデンサ１２１に保持して、周期的にコンデンサ１２１の電荷を放電することによって、三角波電圧を得、さらに平滑化して平均値を得る。ここで、オペアンプＯＰ１０２はこの平均値の電圧と基準電圧値（ＶREF ）の差を増幅して、フィードバック電圧値として出力する。次に、このフィードバック電圧値をバイアス電流制御用トランジスタＴｒ１０２のベースに加えてレーザダイオードＬＤに供給する電流を制御することで、レーザダイオードＬＤに流す電流を自動調整してレーザ光出力を安定化するという利点を有するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図５は、図３に示すピークホールド方式ＡＰＣ回路１０５の動作を説明するためのタイミングチャートである。オペアンプＯＰ１０１は、反転入力端子に加えられる電圧値と非反転入力端子に加えられる基準電圧値（ＶREF ）との差を増幅して、この増幅された値をフィードバック電圧値として出力する。その結果、同図（ａ）に示すタイミング（ロ）では、ピークホールド回路１０９内のコンデンサ１１１は十分に放電されているためにグランドレベル状態にあるので、非反転入力端子に加えられる基準電圧値（ＶREF ）がバイアス電流制御用トランジスタＴｒ１０２のベースに加えられて最大の電流をレーザダイオードＬＤに供給するように制御される状態になる。
【０００６】
一方、同図（ａ）に示すタイミング（イ）では、ロジックバッファＩＣ１０３には入力信号がＬｏｗ状態であるので、信号オン／オフ用トランジスタＴｒ１０１はスイッチング動作を行わずオフ状態にあり、オペアンプＯＰ１０１からの出力電圧に係わらずレーザダイオードＬＤは発光波形が現れていない状態である。
【０００７】
次に、レーザダイオードＬＤによる発光波形は、同図（ｂ）に示すタイミング（ハ）のように、入力信号がロジックバッファＩＣ１０３を介して信号オン／オフ用トランジスタＴｒ１０１のベースに供給され、かつ、バイアス電流制御用トランジスタＴｒ１０２が最大のバイアス電流をレーザダイオードＬＤに供給できる状態に制御されているので、定常時（ニ）に対して極めて大きい発光波形となる。
【０００８】
また、図６は、図４に示す平均値方式ＡＰＣ回路１１３の動作を説明するためのタイミングチャートである。オペアンプＯＰ１０２は、非反転入力端子に加えられる電圧値を増幅して、この増幅された値をフィードバック電圧値として出力する。その結果、同図（ａ）に示すタイミング（ロ）では、積分回路１１９内のコンデンサ１２１及び平滑回路１２３のコンデンサ１２５は、十分に放電されているためグランドレベル状態にあるので、反転入力端子と非反転入力端子とがグランドレベル状態となる。従って、フィードバック電圧値は０［Ｖ］となり、バイアス電流制御用トランジスタＴｒ１０２のベースには電圧が加えられず、レーザダイオードＬＤには電流を供給しないように制御される状態になる。
【０００９】
一方、同図（ａ）に示すタイミング（イ）は、ロジックバッファＩＣ１０３には入力信号がＬｏｗ状態であるので、信号オン／オフ用トランジスタＴｒ１０１はスイッチング動作を行わずオフ状態にあり、レーザダイオードＬＤは発光波形が現れていない状態である。
【００１０】
次に、同図（ｂ）に示すタイミング（ハ）では、レーザダイオードＬＤによる発光波形は、バイアス電流制御用トランジスタＴｒ１０２がバイアス電流をレーザダイオードＬＤに供給しない状態に制御されているので、定常時（ニ）に対して極めて小さい発光波形となる。
【００１１】
このように、図３に示した従来の光送信装置１０１にあっては、入力信号のＬｏｗ状態が継続された場合、ピークホールド回路１０９内のコンデンサ１１１は十分に放電されているので、再動作時にはレーザダイオードＬＤへの電流値が最大に設定され、その結果、再動作時にはレーザダイオードＬＤからの光出力が極めて大きくなるので、レーザダイオードＬＤの破損を招いたり素子寿命を短くしたり、本装置を用いる受光系装置を過入力状態にするといった問題があった。
【００１２】
また、図４に示した従来の光送信装置１１５にあっては、入力信号のＬｏｗ状態が継続された場合、積分回路１１９内のコンデンサ１２１は十分に放電されているので、再動作時にはレーザダイオードＬＤからの光出力が小さくなり、安定したレーザ光出力を得ることができないといった問題があった。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、入力信号のＬｏｗ状態が継続された後に再動作した場合等でも、一定のレーザ光出力を得るように制御することができる光送信装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、レーザダイオードから送信される光信号の光出力を検出するフォトダイオードと、基準電圧値からこのフォトダイオードにより検出された光出力に対応する検知電圧値を減算し、この減算結果値を所定の増幅率で増幅して制御電圧値を出力する制御電圧出力手段と、入力されるロジック信号からなる変調信号を供給するロジックバッファと、このロジックバッファの出力端子にカソードが接続されたスイッチングダイオードと、このスイッチングダイオードのアノードがベースに接続され、この制御電圧出力手段からの制御電圧値がこのベースに供給され、かつロジックバッファから出力される変調信号に応じてスイッチングダイオードをオン／オフしてこのベース電圧を制御し、この制御電圧値に応じてレーザダイオードを駆動するトランジスタとを備えることを要旨とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る光送信装置１の回路構成を示す図である。
【００１６】
図１に示す光送信装置１は、ロジックバッファＩＣ３と、スイッチングダイオード５と、バイアス電流制御用トランジスタＴｒ１と、レーザダイオードＬＤと、モニタＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）と、オペアンプＯＰとから構成される。
【００１７】
ロジックバッファＩＣ３は、入力信号をスイッチングダイオード５（高速で準電圧が小さいショットキバリアダイオードが適している）に供給するとともに、スイッチングダイオード５のスイッチング動作が入力信号に及ぼす影響を隔離するものである。レーザダイオードＬＤは、供給される電流量に応じてレーザ光を出力するものである。
【００１８】
モニタＰＤは、レーザダイオードＬＤからのレーザ光出力の一部を検出してモニタするための受光ダイオードである。オペアンプＯＰ１は高速のオペアンプ（スルーレート：数百〜数千Ｖ／μｓｅｃ）であり、基準電圧値（ＶREF ）からモニタＰＤからの受光信号に対応した検知電圧値を減算し、この減算結果値を抵抗Ｒ１，Ｒ２で決定される所定の増幅率αで増幅するものである。バイアス電流制御用トランジスタＴｒ１は、ベースに加えられた制御電圧値によってレーザダイオードＬＤに供給する電流を制御するものである。なお、抵抗Ｒ３は、レーザダイオードＬＤに供給される電流を制限するための電流制限抵抗である。
【００１９】
次に、図２に示すタイミングチャートを参照して光送信装置１の動作を説明する。なお、同図（ａ）に示すタイミングチャートは、ロジックバッファＩＣへの入力信号であり、また、同図（ｂ）に示すタイミングチャートは、レーザダイオードＬＤによる発光波形である。
まず、同図（ａ）に示すタイミング（イ）や（ハ）では、ロジックバッファＩＣ３は入力信号がＬｏｗ状態にあるものとする。ここで、オペアンプＯＰ１は、モニタＰＤからの受光信号に応じた制御電圧値と基準電圧値（ＶREF ）との差を演算して、その差を増幅する。そして、増幅された値を抵抗Ｒ４を介して制御電圧値としてバイアス電流制御用トランジスタＴｒ１のベースに出力する。
【００２０】
このとき、レーザダイオードＬＤからはレーザ光出力がない状態であるので、モニタＰＤからは受光信号が出力されず、オペアンプＯＰ１の反転入力端子はグランドレベル状態になる。従って、オペアンプＯＰ１からは、非反転入力端子に入力された基準電圧値（ＶREF ）を増幅した値が出力されるが、一方、このときロジックバッファＩＣ３は入力信号がＬｏｗ状態であるので出力もグランドレベル状態となり、スイッチングダイオード５のカソード側がグランドレベルとなってスイッチ作用のオン状態になり、オペアンプＯＰ１からの出力はスイッチングダイオード５側に流れてしまい、バイアス電流制御用トランジスタＴｒ１のベースに加えられる制御電圧値はグランドレベル状態になる。
【００２１】
従って、入力信号がＬｏｗ状態の場合には、同図（ｂ）に示すタイミング（ホ）や（ト）のように、レーザダイオードＬＤはレーザ光を出力しないように制御される。
次に、同図（ａ）に示すタイミング（イ）から（ロ）に立ち上がる時点や（ハ）から（ニ）に立ち上がる時点では、入力信号がＨｉｇｈ状態となり、ロジックバッファＩＣ３もＨｉｇｈ状態となって、スイッチングダイオード５には逆方向電圧が加えられる。そのため、スイッチングダイオード５はスイッチ作用のオフ状態になる。そのため、バイアス電流制御用トランジスタＴｒ１のベースに加えられる制御電圧値は、オペアンプＯＰ１と抵抗Ｒ４によって決定される値となる。このときレーザダイオードＬＤはレーザ光を出力していない状態であるため、モニタＰＤは受光信号を出力しない。従って、オペアンプＯＰ１の反転入力端子はグランドレベル状態になり、オペアンプＯＰ１からは、基準電圧値（ＶREF ）が増幅されて出力され、バイアス電流制御用トランジスタＴｒ１のベースに加えられる。そのため、入力信号がＨｉｇｈに切り替わると、基準電圧値（ＶREF ）に対応した所定のレーザ光出力を得ることができる。
【００２２】
一方、同図（ａ）に示すタイミング（ロ）や（ニ）のように、レーザダイオードＬＤからレーザ光が出力されている場合には、モニタＰＤはレーザ光出力に対応した受光信号を出力する。このため、オペアンプＯＰ１からの出力電圧値は、基準電圧値（ＶREF ）から受光信号に対応した受光電圧値を減算して、減算された値を所定の増幅度αで増幅した値となる。オペアンプＯＰ１の反転入力端子に受光電圧値が入力された場合、すなわちレーザダイオードＬＤからレーザ光が出力されている場合は、オペアンプＯＰ１の反転入力端子に加えられる受光電圧値と非反転入力端子に加えられる基準電圧値（ＶREF）との差を算出して、この算出された値を所定の増幅率αで増幅して出力する。この出力電圧値が抵抗Ｒ４を介してバイアス電流制御用トランジスタＴｒ１のベースに加えられる。
【００２３】
このバイアス電流制御用トランジスタＴｒ１のベースに制御電圧値が加えられることによって、コレクタ−エミッタ間にはベースに加えられた制御電圧値に対応した電流が流れる。そして、コレクタ−エミッタ間に流れている電流値に対応して、レーザダイオードＬＤは、同図（ｂ）のタイミング（ヘ）や（チ）のように一定のレーザ光を出力する。
【００２４】
このように、入力信号によってバイアス電流制御用トランジスタＴｒ１のベースに供給する電圧をオン／オフ制御するとともに、一定のレーザ光出力を得るように制御された制御電圧値をバイアス電流制御用トランジスタＴｒ１のベースに加えるように制御することによって、入力信号がない状態が継続された場合にも、再動作時にはレーザダイオードＬＤからのレーザ光出力が、従来のように、定常時に対して極めて大きくなったり、小さくなったりすることを防止するように制御することができるので、バースト信号においても１ビット目から一定のレーザ光出力を得ることができる。また、信号のスイッチングにはスイッチングダイオード５を使用しており、信号オン／オフ用のトランジスタを使用していないため、光送信装置１の回路を簡素化することができる。
【００２５】
さらに、平均値制御方式やピークホールド方式と異なり、コンデンサの充電による処理がないため伝送速度に応じた設計が不要であり、ＤＣの信号で駆動できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の本発明によれば、レーザダイオードから送信される光信号の光出力をフォトダイオードで検出し、基準電圧値からこの検出された光出力に対応する検知電圧値を減算し、この減算結果値を所定の増幅率で増幅して制御電圧値を制御電圧出力手段から出力し、入力されるロジック信号からなる変調信号をロジックバッファから供給し、このロジックバッファの出力端子にスイッチングダイオードのカソードを接続し、このスイッチングダイオードのアノードがベースに接続し、この制御電圧出力手段からの制御電圧値がトランジスタのベースに供給され、かつロジックバッファから出力される変調信号に応じてスイッチングダイオードをオン／オフしてこのトランジスタのベース電圧を制御し、この制御電圧値に応じてこのトランジスタに接続されたレーザダイオードを駆動することで、入力信号がない状態が継続された後に再動作した場合等でも、一定のレーザ光出力を得るように制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光送信装置１の回路構成を示す図である。
【図２】光送信装置１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】第１の従来の技術の回路構成を示す図である。
【図４】第２の従来の技術の回路構成を示す図である。
【図５】従来の光送信装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】従来の光送信装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  光送信装置
３  ロジックバッファＩＣ
５  スイッチングダイオード
ＬＤ  レーザダイオード
ＯＰ１  オペアンプ
ＰＤ  モニタＰＤ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５  抵抗
Ｔｒ１  バイアス電流制御用トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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