(57)【要約】【課題】レーザダイオードを使用した光送信機に過大な信号が入力された場合でも、レーザダイオードの劣化及び損傷を確実に防止し得るレーザダイオード保護回路を有する光送信機を提供する。【解決手段】レーザダイオードを使用した光送信機において、レーザダイオードの入力側に遮断回路３４を設ける。そして、光送信機の高周波入力信号を検波部４１により検波して比較回路４２に入力する。比較回路４２は、検波部４１により検波された信号と基準電圧とを比較し、検波出力が基準電圧を超えると上記遮断回路３４を駆動してレーザダイオード３５への入力を遮断し、レーザダイオード３５の劣化、損傷を防止する。【選択図】      図２
2006074193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を光信号に変換するレーザダイオードを備えた光送信機において、前記レーザダイオードの信号入力側に設けられ、通常時はオン状態に保持される遮断回路と、前記光送信機に入力される電気信号を検波する検波部と、前記検波部により検波された信号のレベルと基準電圧とを比較し、前記検波された信号のレベルが基準電圧を超えた場合に前記遮断回路を駆動し、前記レーザダイオードへの信号入力を遮断する比較回路とを具備したことを特徴とする光送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＣＡＴＶ（Cable Television）システムにおいて、光ファイバー伝送機器に使用される光送信機、特にレーザダイオード保護回路を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＡＴＶシステムでは、同軸伝送機器を使用して信号の伝送を行なっているが、近年、伝送路の大容量化及び高速化を図るために光ファイバー伝送機器（光ノード）と同軸増幅器とを組み合わせて信号を伝送する方式が多く用いられている。
【０００３】
図３は、光ファイバー伝送機器（光ノード）と同軸増幅器とを組み合わせて使用するＣＡＴＶシステムの一例を示したものである。図３において、１０はヘッドエンド装置で、光送信機（Ｅ／Ｏ）１１及び光受信機（Ｏ／Ｅ）１２を備えている。光送信機（Ｅ／Ｏ）１１は、例えば７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ帯のＴＶ信号等を光信号に変換し、複数本の光ファイバーを束ねた幹線光ケーブル１３ａにより下り信号として光ファイバー伝送機器（光ノード）１４へ送出する。
【０００４】
光ファイバー伝送機器１４は、光受信機（Ｏ／Ｅ）１５、光送信機（Ｅ／Ｏ）１６及び双方向フィルタ１７を備えている。光受信機１５は、ヘッドエンド装置１０から送られてくる光信号（下り信号）を電気信号に変換し、双方向フィルタ１７を介して入出力端子１８から同軸線路１９に出力する。この同軸線路１９には所定の間隔で双方向同軸増幅器２０が設けられ、この双方向同軸増幅器２０で増幅された下り信号がシステム加入者宅（図示せず）へ送られる。
【０００５】
また、システム加入者宅の電子機器から出力される例えばインターネット等の上り信号は、上記同軸線路１９及び双方向同軸増幅器２０を介して光ファイバー伝送機器１４の入出力端子１８に入力され、この入出力端子１８より双方向フィルタ１７を介して光送信機１６に入力される。この光送信機１６は、システム加入者宅から送られてくる上り信号を光信号に変換し、幹線光ケーブル１３ｂを介してヘッドエンド装置１０へ送出する。上記上り信号としては、例えば１０ＭＨｚ〜５５ＭＨｚの周波数帯が使用される。ヘッドエンド装置１０は、上記光ファイバー伝送機器１４から送られてくる光信号を光受信機１２により電気信号に変換して処理する。
【０００６】
上記ＣＡＴＶシステムでは、ヘッドエンド装置１０における光送信機１１及び光ファイバー伝送機器１４における光送信機１６は、レーザダイオードを用いて電気信号を光信号に変換している。上記ＣＡＴＶシステムにおいて、通常の運用時には伝送路に過大な入力が印加されることはないが、特に光ファイバー伝送機器１４の上り伝送路において、例えば機器に接続された同軸コネクタの施工不良や同軸ケーブルの老朽化等によりシールドが十分でなく、そこへ過大な外来信号が混入して流合雑音が発生すると、その流合信号が光ファイバー伝送機器１４における光送信機１６のレーザダイオードに伝達されてしまい、レーザダイオードの発光が不安定となり、最悪時はレーザダイオードが破壊される恐れがある。特に問題となっている外来信号としては、違法ＣＢ無線（citizens band）などが挙げられる。この違法ＣＢ無線では、例えば２７ＭＨｚの周波数帯において、非常に大きな電力の電波が出力され、光ファイバー伝送機器１４に大きな影響を与えることになる。
【０００７】
上記レーザダイオードを保護する手段としては、従来、レーザダイオードの光出力が常に一定となるように制御するＡＰＣ（Automatic Power Control）回路やレーザダイオードの駆動電流を検出し、その検出信号に基づいてレーザダイオードの駆動電流を制限するレーザダイオード駆動回路が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平５−２５９５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図４（ａ）は、レーザダイオードの電気−光変換原理を示したもので、横軸にレーザダイオード（ＬＤ）の順方向電流、縦軸に光出力を示している。高周波信号をレーザダイオードに入力して光信号に変換する場合、レーザダイオードの動作点２１を基準に高周波信号２２を重畳し、この高周波信号の振幅により光信号２３を輝度変調している。
【０００９】
通常、レーザダイオードは、光出力を安定化するためにＡＰＣ回路を付加し、レーザダイオードの出力レベル（順方向電流）を制御している。しかし、図４（ｂ）に示すようにＡＰＣ回路における制御量の限界以上の過入力が加わると制御不能となり、レーザダイオードの順方向電流が逆方向電流領域２４に達すると、レーザダイオードが劣化し、更には破壊されることになる。
【００１０】
また、特許文献１に示されているようにレーザダイオードの駆動電流を制限するレーザダイオード駆動回路を使用し、高周波信号の過大入力時にバイアス電流を制限したとしても、高周波信号だけでレーザダイオードに流れる電流が逆方向電流領域２４に達してしまい、レーザダイオードの劣化、破壊等が発生する。
【００１１】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、過大な流合雑音が光ファイバー伝送機器に入力された場合においても、レーザダイオードの劣化及び損傷を確実に防止し得るレーザダイオード保護回路を有する光送信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、電気信号を光信号に変換するレーザダイオードを備えた光送信機において、前記レーザダイオードの信号入力側に設けられ、通常時はオン状態に保持される遮断回路と、前記光送信機に入力される電気信号を検波する検波部と、前記検波部により検波された信号のレベルと基準電圧とを比較し、前記検波された信号のレベルが基準電圧を超えた場合に前記遮断回路を駆動し、前記レーザダイオードへの信号入力を遮断する比較回路とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レーザダイオードを備えた光送信機において、過大な流合雑音が入力された場合にレーザダイオードへの入力信号を遮断するようにしているので、レーザダイオードに過大な電流が流れるのを阻止でき、レーザダイオードの劣化及び損傷を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。  
図１は、本発明の一実施形態に係るレーザダイオード保護回路を含む光送信機の構成を示すブロック図である。図１において、３１は高周波信号入力端子で、この高周波信号入力端子３１には、例えばＣＡＴＶシステムにおける上り信号が入力される。上記高周波信号入力端子３１に入力された高周波信号は、例えば信号分岐トランス等の分岐器３２を介して高周波増幅部３３に入力され、増幅された後、遮断回路３４を介してレーザダイオード３５に入力される。上記遮断回路３４は、詳細を後述する比較回路４２からの信号によりオン／オフ制御されるもので、通常ではオン状態に保持されている。
【００１５】
上記レーザダイオード３５は、入力された電気信号すなわち高周波信号を光信号に変換し、幹線光ケーブル３６を介して例えばヘッドエンド装置へ送出する。また、上記レーザダイオード３５には、ＡＰＣ（Automatic Power Control）回路３７が接続される。このＡＰＣ回路３７は、レーザダイオード３５の光出力が常に一定となるように制御する。
【００１６】
また、上記高周波信号入力端子３１に入力された高周波信号は、分岐器３２により分岐されて検波部４１に入力される。この検波部４１は、分岐器３２により分岐された高周波信号を検波し、直流信号に変換して比較回路４２に入力する。この比較回路４２は、予め所定値に設定された基準電圧と上記検波部４１で検波された信号とを比較し、この検波された信号のレベルが基準電圧を超えた場合に遮断回路３４を駆動してレーザダイオード３５への高周波入力を遮断する。また、比較回路４２は、検波部４１で検波された信号が基準電圧より小さくなった場合は、遮断回路３４をオン状態に復帰させる。
【００１７】
次に、上記検波部４１、比較回路４２及び遮断回路３４の詳細について図２を参照して説明する。  
検波部４１は、例えばダイオード４１１、４１２により構成され、分岐器３２の分岐端子と接地間にダイオード４１１が逆方向に接続される。そして、ダイオード４１１のカソード側にダイオード４１２のアノードが接続され、このダイオード４１２のカソード側より検波出力が取り出される。また、このダイオード４１２のカソード側と接地間には、コンデンサ４１３及び抵抗４１４の並列回路が設けられる。そして、上記ダイオード４１２のカソード側より取り出される検波出力が比較回路４２に入力される。
【００１８】
比較回路４２は、電圧比較素子例えばコンパレータ４２１と分圧用抵抗４２２、４２３により構成され、コンパレータ４２１の＋端子に上記検波部４１により検波された信号が入力される。そして、内部の電源ライン４２４により与えられる所定の直流電圧＋Ｅが抵抗４２２、４２３により分圧され、その分圧電圧が基準電圧としてコンパレータ４２１の−端子に供給される。上記基準電圧の値は、分圧用抵抗４２２、４２３の値によって設定される。
【００１９】
上記コンパレータ４２１は、検波部４１により検波された信号が分圧用抵抗４２２、４２３の値によって設定された基準電圧より低い場合には、出力電圧が「０」であり、上記検波出力が基準電圧を超えた場合に所定の電圧を出力する。上記コンパレータ４２１の出力が「０」の場合には遮断回路３４はオン状態に保持され、コンパレータ４２１から所定の電圧が出力されると遮断回路３４がオフ状態に切替えられ、レーザダイオード３５の入力を遮断する。
【００２０】
上記遮断回路３４は、例えばピンダイオード、半導体スイッチ、リレー等の高周波用スイッチ素子３４１により構成され、比較回路４２の出力信号によってオン／オフ制御される。
【００２１】
上記の構成において、高周波信号入力端子３１に入力される高周波信号は、その一部が分岐器３２により分岐されて検波部４１に入力され、その検波出力が比較回路４２に入力される。このとき伝送路に混入する流合雑音のレベルが小さい状態では、検波部４１により検波された信号のレベルは比較回路４２における基準電圧より小さく、比較回路４２の出力は「０」に保持されている。この状態では、遮断回路３４はオン状態に保持され、高周波増幅部３３で増幅された高周波信号は遮断回路３４を通過してレーザダイオード３５に入力され、光信号に変換されて幹線光ケーブル３６へ出力される。
【００２２】
そして、上記高周波信号入力端子３１に入力される流合雑音が大きくなり、検波部４１により検波された信号のレベルが比較回路４２における基準電圧を超えると、比較回路４２から所定レベルの信号が出力され、遮断回路３４が駆動されてレーザダイオード３５への入力が遮断される。これによりレーザダイオード３５への過大入力が阻止され、レーザダイオード３５の劣化及び損傷が防止される。
【００２３】
また、その後、上記高周波信号入力端子３１に入力される流合雑音が小さくなり、検波部４１により検波された信号のレベルが比較回路４２における基準電圧より小さくなると、比較回路４２の出力電圧が「０」となり、遮断回路３４がオン状態に復帰する。このため高周波増幅部３３で増幅された高周波信号が再び遮断回路３４を介してレーザダイオード３５に入力され、レーザダイオード３５から幹線光ケーブル３６へ光信号が出力されるようになる。
【００２４】
上記のように高周波信号入力端子３１に過大な流合雑音が入力されると、その間、遮断回路３４が駆動されてレーザダイオード３５への過大入力が遮断される。この結果、流合雑音によってレーザダイオード３５に過大な電流が流れるのを阻止でき、レーザダイオード３５の劣化及び損傷を確実に防止することができる。すなわち、レーザダイオード３５を過大入力から確実に保護することができる。
【００２５】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザダイオード保護回路を含む光送信機の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態におけるレーザダイオード保護回路の詳細な構成を示す図である。
【図３】光ファイバー伝送機器と同軸増幅器とを組み合わせて使用するＣＡＴＶシステムの構成例を示す図である。
【図４】（ａ）はレーザダイオードの電気−光変換原理を示す図、（ｂ）はレーザダイオードに過大な入力が加わった場合の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０…ヘッドエンド装置、１１…光送信機、１２…光受信機、１３ａ、１３ｂ…幹線光ケーブル、１４…光ファイバー伝送機器、１５…光受信機、１６…光送信機、１７…双方向フィルタ、１８…入出力端子、１９…同軸線路、２０…双方向同軸増幅器、２１…動作点、２２…高周波信号、２３…光信号、２４…逆方向電流領域、３１…高周波信号入力端子、３２…分岐器、３３…高周波増幅部、３４…遮断回路、３５…レーザダイオード、３６…幹線光ケーブル、３７…ＡＰＣ回路、４１…検波部、４２…比較回路、３４１…高周波用スイッチ素子、４１１、４１２…ダイオード、４２１…コンパレータ、４２２、４２３…分圧用抵抗、４２４…電源ライン。
【図１】
2006074193.tif 000003
【図２】
2006074193.tif 000004
【図３】
2006074193.tif 000005
【図４】
2006074193.tif 000006