(57)【要約】【課題】 従来の光伝送システムにおける光送信器では、モニタフォトダイオードが故障しモニタ電流信号が減少した場合に、光出力制御回路がレーザダイオードに流れる電流が不足していると認識し、バイアス電流を増加させることによってレーザーダイオードが過剰発光する可能性がある。【解決手段】  レーザーダイオード１の駆動電流１２を供給するトランジスタ１０側に電流制限抵抗１１を設け、バイアス電流１６を供給するトランジスタ１４のコレクタ側に、電流制限抵抗１５を設ける。【選択図】      図１
2005123414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードと、
上記レーザダイオードの光出力をモニタするモニタフォトダイオードと、
上記モニタフォトダイオードからのモニタ信号と基準信号との比較により、光出力が一定となるような光出力制御信号を出力する制御回路と、
上記制御回路からの光出力制御信号に基いて、上記レーザダイオードにバイアス電流を供給するトランジスタと、
上記レーザダイオードと上記トランジスタとの間に接続された抵抗とを備え、
上記レーザダイオードのカソード側電圧、上記トランジスタのエミッタ電圧、および上記抵抗に基いて設定される上記トランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流特性と、上記トランジスタ単体のコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流特性とによって規定される上記トランジスタ動作点のコレクタ電流が、上記バイアス電流として供給されることを特徴とする光送信器。
【請求項２】
上記トランジスタの動作点のコレクタ電流は、上記レーザダイオードの最大動作補償電流以下で供給されることを特徴とする請求項１記載の光送信器。
【請求項３】
レーザダイオードと、
上記レーザダイオードを変調駆動する変調器と、
上記レーザダイオードの光出力をモニタするモニタフォトダイオードと、
上記モニタフォトダイオードからのモニタ信号と基準信号との比較により、光出力が一定となるような光出力制御信号を出力する制御回路と、
上記制御回路からの光出力制御信号に基いて、上記変調器に駆動電流を供給する第１のトランジスタと、
上記制御回路からの光出力制御信号に基いて、上記レーザダイオードにバイアス電流を供給する第２のトランジスタと、
上記変調器と上記トランジスタとの間に接続された第１の抵抗と、
上記レーザダイオードと上記トランジスタとの間に接続された第２の抵抗とを備え、
上記レーザダイオードのカソード側電圧、上記第１のトランジスタのエミッタ電圧、および上記第１の抵抗に基いて設定される上記第１のトランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流特性と、上記第１のトランジスタ単体のコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流特性とによって規定される上記第１のトランジスタ動作点のコレクタ電流が、上記駆動電流として供給され、
上記レーザダイオードのカソード側電圧、上記第２のトランジスタのエミッタ電圧、および上記抵抗に基いて設定される上記第２のトランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流特性と、上記第２のトランジスタ単体のコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流特性とによって規定される上記第２のトランジスタ動作点のコレクタ電流が、上記バイアス電流として供給されることを特徴とする光送信器。
【請求項４】
上記第１のトランジスタの動作点のコレクタ電流と、上記第２のトランジスタの動作点のコレクタ電流との和は、上記レーザダイオードの最大動作補償電流以下で供給されることを特徴とする請求項３記載の光送信器。
【請求項５】
レーザダイオードと、
上記レーザダイオードの光出力をモニタするモニタフォトダイオードと、
上記モニタフォトダイオードからのモニタ信号と基準信号との比較により、光出力が一定となるような光出力制御信号を出力する制御回路と、
上記制御回路からの光出力制御信号に基いて、上記レーザダイオードにバイアス電流を供給するとともに、上記レーザダイオードのアノード側に接続されたトランジスタと、
電源電圧と上記トランジスタとの間に接続された抵抗とを備え、
電源電圧、上記トランジスタのエミッタ電圧、および上記抵抗に基いて設定される上記トランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流特性と、上記トランジスタ単体のコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流特性とによって規定される上記トランジスタ動作点のコレクタ電流が、上記バイアス電流として供給されることを特徴とする光送信器。
【請求項６】
レーザダイオードと、
上記レーザダイオードを変調駆動する変調器と、
上記レーザダイオードの光出力をモニタするモニタフォトダイオードと、
上記モニタフォトダイオードからのモニタ信号と基準信号との比較により、光出力が一定となるような光出力制御信号を出力する制御回路と、
上記制御回路からの光出力制御信号に基いて、上記変調器に駆動電流を供給する第１のトランジスタと、
上記制御回路からの光出力制御信号に基いて、上記レーザダイオードにバイアス電流を供給する第２のトランジスタと、
上記変調器と上記トランジスタとの間に接続された第１の抵抗と、
上記レーザダイオードと上記トランジスタとの間に接続された第２の抵抗とを備えた光送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システムの光送信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光伝送システムにおける光送信器は、光信号を発光するレーザーダイオードと、前記レーザーダイオードの光信号の一部をモニタ電流信号に変換するモニタフォトダイオードと、前記モニタ電流信号をモニタ電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、前記モニタ電圧信号からモニタ平均化電圧を出力する第１の低域通過フィルタと、基準電圧を生成する基準電圧源と、第１の低域通過フィルタに比べ小さな時定数を有し、前記基準電圧を入力とし光出力設定電圧を出力とする第２の低域通過フィルタと、前記モニタ平均化電圧と前記光出力設定電圧とを比較し、レーザーダイオードの光出力が一定となるような光出力制御信号を生成する光出力制御回路と、前記光出力制御信号により駆動電流を生成する第１の電流源と、前記駆動電流を変調電流に変換する変調器と、前記光出力制御信号によりバイアス電流を生成する第２の電流源とを備えていた。
【０００３】
この光送信器では、第１の低域通過フィルタの時定数を第２の低域通過フィルタの時定数に比べて小さく設定し、光出力制御ループの一巡伝達速度を光出力設定電圧の遷移速度よりも速くするように構成することによって、電源投入後もしくは光出力制御が安定するまでの期間は、前記レーザーダイオードが過剰発光しないような動作を有していた。（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７４７５４号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の光伝送システムにおける光送信器では、モニタフォトダイオードが故障し、モニタ電流信号が減少した場合に、レーザーダイオードが過剰発光する可能性がある。これはモニタ電流が減少した場合、モニタ平均化電圧が低下するため、光出力制御回路はレーザーダイオードに流れる電流不足と認識し、第１の電流源および第２の電流源の電流量を増加させるために生じる現象である。この結果、レーザーダイオードに定格以上の電流が流れる可能性があり、レーザーダイオードの故障、劣化の原因となる。また対向受信器へ過剰な光入力が供給される可能性があり、対向受信器の故障、劣化の原因となる。
【０００６】
本発明は、モニタフォトダイオードの故障に伴うレーザーダイオードの過剰発光を抑制し、過剰発光が起因となるレーザーダイオードや対向受信器の故障、劣化の原因を排除した光送信器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】
【０００７】
この発明による光送信器は、レーザダイオードと、上記レーザダイオードの光出力をモニタするモニタフォトダイオードと、上記モニタフォトダイオードからのモニタ信号と基準信号との比較により、光出力が一定となるような光出力制御信号を出力する制御回路と、上記制御回路からの光出力制御信号に基いて、上記レーザダイオードにバイアス電流を供給するトランジスタと、上記レーザダイオードと上記トランジスタとの間に接続された抵抗とを備え、上記レーザダイオードのカソード側電圧、上記トランジスタのエミッタ電圧、および上記抵抗に基いて設定される上記トランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流特性と、上記トランジスタ単体のコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流特性とによって規定される上記トランジスタ動作点のコレクタ電流が、上記バイアス電流として供給されるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、モニタフォトダイオードの故障が起因となってトランジスタのベース電流が増加した場合であっても、レーザーダイオードに流れるバイアス電流の最大電流値を決定することができ、レーザーダイオードの過剰発光を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による光送信器の構成を示している。この光送信器は、光信号を発光するレーザーダイオード１と、前記レーザーダイオード１の光信号の一部をモニタ電流信号３に変換するモニタフォトダイオード２と、前記モニタ電流信号３をモニタ電圧信号５に変換する電流電圧変換回路４と、光出力設定電圧７を基準信号として生成する基準電圧源６を備えている。
【００１０】
光出力制御回路８は、モニタ電圧信号５（モニタ信号）と光出力設定電圧７（基準信号）とを比較する。比較の結果、モニタ電圧信号５が光出力設定電圧７よりも大きい場合はレーザーダイオード１に流れる電流を減少させ、逆に前記モニタ電圧信号５が前記光出力設定電圧７よりも小さい場合はレーザーダイオード１に流れる電流を増加させる。
【００１１】
これによって、レーザーダイオード１の光出力が一定となるような光出力制御信号９を生成する。光出力制御信号９は、第１のトランジスタ１０と第２のトランジスタ１４に供給される。第１のトランジスタ１０は光出力制御信号９により駆動電流１２を生成する。この生成される駆動電流１２の最大電流量は、第１の電流制限抵抗１１によって決定される。変調器１３は駆動電流１２を変調電流に変換する。第２のトランジスタ１４は光出力制御信号９によりバイアス電流１６を生成する。この生成されるバイアス電流１６の最大電流量は、第２の電流制限抵抗１５で決定される。
【００１２】
モニタフォトダイオード２が故障してモニタ電流信号３が減少した場合、電流電圧変換回路４の出力であるモニタ電圧信号５が低下する。光出力制御回路８は、光出力設定電圧７の出力よりもモニタ電圧信号５が低下した事を認識し、レーザーダイオード１を更に発光させるべく光出力制御回路８の光出力制御信号９を増加させる。これにより、第１のトランジスタ１０、および第２のトランジスタ１４のベース電流が増加する。
【００１３】
ここで、駆動電流１２（Ｉｃ１）を第１の電流制限抵抗１１（Ｒ１）と、第１のトランジスタ１０のコレクタ・エミッタ間電圧（ＶＣＥ１）と、第１のトランジスタ１０のエミッタ電圧（Ｖｅ１）と、レーザーダイオードのカソード側電圧（Ｖｌｄ）で表すと、式（１）のコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流特性が得られる。駆動電流１２は第１のトランジスタ１０のコレクタ電流を与える。
【００１４】
【数１】
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【００１５】
第１のトランジスタ１０単体のコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流に関する特性のグラフ例（グラフ１８）に、式（１）に基いて得られるグラフ１７を重ね書きした図を、図２に示す。図において、縦軸はコレクタ電流、横軸はコレクタ・エミッタ間電圧である。図２はベース電流Ｉｂの増加に伴い、式（１）に基いて得られるグラフ１７に沿って、コレクタ電流が増加する事を表している。コレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流に関するグラフ１８と式（１）のグラフ１７との交点１９（トランジスタの動作点）に相当するコレクタ電流２０が、第１のトランジスタ１０に流すことのできる最大コレクタ電流量であることを表している。
【００１６】
従って、モニタフォトダイオード２の故障が起因となり第１のトランジスタ１０のベース電流が増加した場合、レーザーダイオード１に流れる駆動電流１２の最大値は図２で示すコレクタ電流２０となり、このコレクタ電流２０がレーザーダイオード１の最大動作補償電流（定格）以下となるように、第１の電流制限抵抗１１（Ｒ１）を設定することによって、レーザーダイオード１の過剰発光を抑制できる。
【００１７】
なお、コレクタ電流２０は、任意の電流制限抵抗１１（Ｒ１）と、第１のトランジスタ１０のコレクタ・エミッタ間電圧（ＶＣＥ１）と、第１のトランジスタ１０のエミッタ電圧（Ｖｅ１）と、レーザーダイオードのカソード側電圧Ｖｌｄにより式（１）に基いてグラフ１７を決定し、グラフ１８との交点１９から求める事ができる。
【００１８】
また、バイアス電流１６も駆動電流１２と同様の考え方で、モニタフォトダイオード２の故障が起因となる第２のトランジスタ１４のベース電流が増加した場合の、レーザーダイオード１に流れるバイアス電流１６の最大電流値を決定することができる。バイアス電流１６は第２のトランジスタ１２のコレクタ電流によって与えられる。
【００１９】
すなわち、バイアス電流１６（Ｉｃ２）を第２の電流制限抵抗１５（Ｒ２）と、第２のトランジスタ１４のコレクタ・エミッタ間電圧（ＶＣＥ２）と、第２のトランジスタ１４のエミッタ電圧（Ｖｅ２）と、レーザーダイオードのカソード側電圧（Ｖｌｄ）とで表すと、式（２）のコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流特性が得られる。バイアス電流１６は第２のトランジスタ１４のコレクタ電流を与える。
【００２０】
【数２】
2005123414.tif 000004
【００２１】
ベース電流Ｉｂの増加に伴い、式（２）に基いて得られる特性に沿って、コレクタ電流が増加する。コレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流に関する特性と式（２）の特性とによって規定される、第２のトランジスタの動作点に相当するコレクタ電流が、第２のトランジスタ１４に流すことのできる最大コレクタ電流量となる。
【００２２】
従って、モニタフォトダイオード２の故障が起因となり第２のトランジスタ１４のベース電流が増加した場合、レーザーダイオード１に流れるバイアス電流１６の最大値は、上述のように規定される動作点に相当するコレクタ電流となり、このコレクタ電流がレーザーダイオード１の最大動作補償電流（定格）以下となるように、第２の電流制限抵抗１５（Ｒ２）を設定することによって、レーザーダイオード１の過剰発光を抑制できる。
【００２３】
さらにこの場合、レーザーダイオード１に流れるバイアス電流１６と駆動電流１２との和が、レーザーダイオード１の最大動作補償電流（定格）以下となるように設定する必要がある。
【００２４】
このように、この実施の形態１では、レーザダイオードと、上記レーザダイオードを変調駆動する変調器と、上記レーザダイオードの光出力をモニタするモニタフォトダイオードと、上記モニタフォトダイオードからのモニタ信号と基準信号との比較により、光出力が一定となるような光出力制御信号を出力する制御回路と、上記制御回路からの光出力制御信号に基いて、上記変調器に駆動電流を供給する第１のトランジスタと、上記制御回路からの光出力制御信号に基いて、上記レーザダイオードにバイアス電流を供給する第２のトランジスタと、上記変調器と上記トランジスタとの間に接続された第１の抵抗と、上記レーザダイオードと上記トランジスタとの間に接続された第２の抵抗とを備えて、上記レーザダイオードのカソード側電圧、上記第１のトランジスタのエミッタ電圧、および上記第１の抵抗に基いて設定される上記第１のトランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流特性と、上記第１のトランジスタ単体のコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流特性とによって規定される上記第１のトランジスタ動作点のコレクタ電流が、上記駆動電流として供給され、上記レーザダイオードのカソード側電圧、上記第２のトランジスタのエミッタ電圧、および上記抵抗に基いて設定される上記第２のトランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流特性と、上記第２のトランジスタ単体のコレクタ・エミッタ間電圧対コレクタ電流特性とによって規定される上記第２のトランジスタ動作点のコレクタ電流が、上記バイアス電流として供給されるように構成している。
【００２５】
これによって、モニタフォトダイオードの故障が起因となるトランジスタのベース電流が増加した場合の、レーザーダイオードに流れるバイアス電流の最大電流値を決定することができ、レーザーダイオードの過剰発光を抑制できる。これによって、レーザダイオードへ定格より大きな電流が流れることによって、レーザーダイオードの故障、劣化や、対向受信器への過剰な光入力の供給を防ぐことができ、対向受信器の故障、劣化をも防止することができる。
【００２６】
実施の形態２．
図３は、実施の形態１の変調器１３を外部変調器２１に変更した場合の実施の形態２を示す図である。外部変調器２１に変更したことに伴い、第１のトランジスタ１０、第１の電流制限抵抗１１が不要となる。バイアス電流１６の最大電流量は実施の形態１と同様の考え方で決定することができ、レーザーダイオード１の過剰発光を抑制できる。
【００２７】
実施の形態３．
図４は、実施の形態２のレーザーダイオードのアノード側をトランジスタ１４のエミッタ側に変更した場合の実施の形態３を示す図である。
【００２８】
図４より、バイアス電流２４（Ｉｃ３）を電源電圧２５（Ｖｃｃ３）と、電流制限抵抗２３（Ｒ３）と、トランジスタ２２のコレクタ・エミッタ間電圧（ＶＣＥ３）と、トランジスタ２２のエミッタ電圧（Ｖｅ３）で表すと式（３）が得られる。
【００２９】
【数３】
2005123414.tif 000005
【００３０】
トランジスタ２２のコレクタ電流対コレクタ・エミッタ間電圧に関するグラフ例に、式（３）を重ね書きした図を図５に示す。図において、縦軸はコレクタ電流、横軸はコレクタ・エミッタ間電圧である。図５はベース電流Ｉｂの増加に伴い、式（３）に基いて得られるグラフ２６に沿って、コレクタ電流が増加する事を表しており、コレクタ電流対コレクタ・エミッタ間電圧に関するグラフ２７とグラフ２６の交点２８に相当するコレクタ電流２９が、トランジスタ２２に流すことにできる最大コレクタ電流量であることを表している。従って、モニタフォトダイオード２の故障が起因となりトランジスタ２２のベース電流が増加した場合、レーザーダイオード１に流れるバイアス電流２４の最大値は図５のコレクタ電流２９となり、レーザーダイオード１の過剰発光を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の実施の形態１の構成を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１のトランジスタ１０のコレクタ電流対コレクタ・エミッタ間電圧に関するグラフ例に、式（１）に基くグラフを重ね書きした図である。
【図３】この発明の実施の形態２を示す回路図である。
【図４】この発明の実施の形態３を示す回路図である。
【図５】この発明の実施の形態３のトランジスタ２２のコレクタ電流対コレクタ・エミッタ間電圧に関するグラフ例に、式（３）に基くグラフを重ね書きした図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ レーザーダイオード、２ モニタフォトダイオード、３ モニタ電流信号、４ 電流電圧変換回路、５ モニタ電圧信号、６ 基準電圧源、７ 光出力設定電圧、８ 光出力制御回路、９ 光出力制御信号、１０ 第１のトランジスタ、１１ 第１の電流制限抵抗、１２ 駆動電流、１３ 変調器、１４ 第２のトランジスタ、１５ 第２の電流制限抵抗、１６ バイアス電流、１７ 式（１）に基くグラフ、１８ トランジスタ１０のコレクタ電流対コレクタ・エミッタ間電圧に関するグラフ例、１９ 交点、２０ 交点１９に対応するコレクタ電流、２１ 外部変調器、２２ トランジスタ、２３ 電流制限抵抗、２４ バイアス電流、２５ 電源電圧、２６ 式（３）に基くグラフ、２７ トランジスタ２２のコレクタ電流対コレクタ・エミッタ間電圧に関するグラフ例、２８ 交点、２９ 交点２６に対応するコレクタ電流。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005123414.tif 000008
【図４】
2005123414.tif 000009
【図５】
2005123414.tif 000010