(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流スイッチ回路を用いて発光素子に流す電流を変調することにより、前記発光素子から強度変調された光信号を送出する光送信器において、前記電流スイッチ回路を前記発光素子に流す変調電流の立ち上がり・立ち下がり時間が調整できるように構成すると共に、前記変調電流のリンギングを検出するリンギング検出回路を設け、検出されるリンギングの大きさが一定となるように前記変調電流の立ち上がり・立ち下がり時間を調整するようにしたことを特徴とする光送信器。
【請求項２】
前記リンギング検出回路は、前記変調電流のピーク値を保持するピークホールド回路と、前記変調電流のうちリンギング周波数以下の成分のみを通過させる高域カットフィルタと、この高域カットフィルタを通過したリンギング周波数以下の成分のピーク値を保持するピークホールド回路と、前記変調電流のピーク値と前記リンギング周波数以下の成分のピーク値との差分を検出する差分検出回路と、その差分と予め設定された設定値との誤差を増幅する誤差増幅回路とを備えることを特徴とする請求項１記載の光送信器。
【請求項３】
前記電流スイッチ回路は、前記変調電流を流すスイッチ素子と、このスイッチ素子を開閉する信号を生成する前置増幅回路と、この前置増幅回路が生成する開閉信号の振幅を可変にする振幅可変手段とを備えることを特徴とする請求項１又は２記載の光送信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流スイッチ回路を用いた光送信器に係り、特に、発光素子に流れる変調電流の最大振幅・電源電圧・温度変化・素子の経年劣化等によらず変調電流のリンギングの大きさを一定に保ち、常時一定した光出力波形を得ることができる光送信器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディジタル通信において用いる光送信器のうち、高速な電流スイッチ回路によって発光素子に流れる電流を変調し光出力を強度変調する直接変調型光送信器では、回路に付随する寄生インダクタンスのため変調電流にリンギングが生じることがある。そして、変調電流のリンギングとレーザダイオードのような発光素子に存在する光出力の緩和振動とが重畳した場合、光出力波形に大きな歪みが生じ問題となる。また、リンギングにより過大な電圧が発生するため、出力回路や発光素子の劣化を促進する、あるいはこれらを損傷するという問題がある。
【０００３】
高速なディジタル通信を行うには、発光素子に流す変調電流の立ち上がり・立ち下がり時間を小さくする必要がある。一方、変調電流のリンギングは、電流出力の立ち上がり・立ち下がり時間が小さいほど大きくなるため、最適な特性を得るためには、変調電流の立ち上がり・立ち下がり時間の調整が必要である。
【０００４】
この問題の解決のため、従来は図４に示すように、電流スイッチ回路１０１の出力に変調電流の振幅、立ち上がり・立ち下がり時間及び寄生インダクタンスの大きさの各要素に応じて特性を定めた高域カットフィルタ回路１０２を電流スイッチ回路１０１の外部に付加し、変調電流のリンギングを調整している。特開平４−２７５４７３号公報には抵抗と容量とから構成される高域カットフィルタを備えたレーザダイオード駆動回路が記載されている。
【０００５】
あるいは、図５に示すように、変調電流の立ち上がり・立ち下がり時間の調整が可能な電流スイッチ回路１０４を用い、変調電流の振幅及び寄生インダクタンスの大きさに応じて立ち上がり・立ち下がり時間の設定を行い、変調電流のリンギングを調整している。この場合の立ち上がり・立ち下がり時間の設定は固定的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
平均光出力を可変するために発光素子に流れる電流の最大振幅を変化させた場合、電源電圧・温度により特性の変化する素子を用いてフィルタが構成されている場合、電流スイッチの立ち上がり・立ち下がり時間調整回路が電源電圧・温度変化にて特性が変化する場合、あるいは回路の各素子に経年劣化が存在する場合においては、発光素子に流れる変調電流のリンギングの大きさを一定に保つことができず、常時一定した光出力波形を得ることが困難であった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、発光素子に流れる変調電流の最大振幅・電源電圧・温度変化・素子の経年劣化等によらず変調電流のリンギングの大きさを一定に保ち、常時一定した光出力波形を得ることができる光送信器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、電流スイッチ回路を用いて発光素子に流す電流を変調することにより、前記発光素子から強度変調された光信号を送出する光送信器において、前記電流スイッチ回路を前記発光素子に流す変調電流の立ち上がり・立ち下がり時間が調整できるように構成すると共に、前記変調電流のリンギングを検出するリンギング検出回路を設け、検出されるリンギングの大きさが一定となるように前記変調電流の立ち上がり・立ち下がり時間を調整するようにしたものである。
【０００９】
前記リンギング検出回路は、前記変調電流のピーク値を保持するピークホールド回路と、前記変調電流のうちリンギング周波数以下の成分のみを通過させる高域カットフィルタと、この高域カットフィルタを通過したリンギング周波数以下の成分のピーク値を保持するピークホールド回路と、前記変調電流のピーク値と前記リンギング周波数以下の成分のピーク値との差分を検出する差分検出回路と、その差分と予め設定された設定値との誤差を増幅する誤差増幅回路とを備えてもよい。
【００１０】
前記電流スイッチ回路は、前記変調電流を流すスイッチ素子と、このスイッチ素子を開閉する信号を生成する前置増幅回路と、この前置増幅回路が生成する開閉信号の振幅を可変にする振幅可変手段とを備えてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１２】
図１に示されるように、本発明に係る光送信器は、レーザダイオードからなる発光素子１０３と、発光素子１０３に流れる電流を変調し、かつ、その変調電流の立ち上がり・立ち下がり時間を調整できる電流スイッチ回路（立ち上がり・立ち下がり時間調整機能付き電流スイッチ回路）１０４と、発光素子１０３に流れる変調電流のリンギングを検出するリンギング検出回路１０５とを備え、検出されるリンギングの大きさが一定となるように変調電流の立ち上がり・立ち下がり時間を調整するようにしたものである。
【００１３】
リンギング検出回路１０５は、電流の立ち上がり・立ち下がり時間を調整できる電流スイッチ回路１０４の出力と発光素子１０３との間に設けられる。検出されたリンギングの大きさが所望の大きさよりも大きい場合には、立ち上がり・立ち下がり時間が大きくなるように、逆に、検出されたリンギングの大きさが所望の大きさよりも小さい場合には、立ち上がり・立ち下がり時間が小さくなるように電流スイッチ回路１０４における立ち上がり・立ち下がり時間に対して帰還制御を行うことで、リンギングの発生状態を所望の状態に制御し、常時一定した光出力波形を得る。
【００１４】
リンギング検出回路１０５は、高域カットフィルタ３０３、ピークホールド回路３０４，３０５、差分検出回路３０６、誤差増幅回路３０７から構成されている。この実施形態では、検出したリンギング量と設定値との誤差を用いてリンギング量を制御するようになっている。
【００１５】
電流スイッチ回路１０４は、図２に示されるように、発光素子１０３に流れる変調電流を流しているスイッチ素子５０６を含む電流スイッチ回路５０９と、そのスイッチ素子５０６を開閉する信号を生成する前置増幅回路５０８とから構成されている。前置増幅回路５０８の送信信号入力端５０１に信号を入力することにより、電流スイッチ回路５０９の変調電流出力端５０７から変調電流が出力されるようになっている。前置増幅回路５０８のスイッチ素子（増幅素子）５０５及び電流スイッチ回路５０９のスイッチ素子５０６にはバイポーラトランジスタが使用されているが、ＦＥＴ等の他のスイッチ素子を用いてもよい。前置増幅回路５０８に設けられている可変電流源５０３は、立ち上がり・立ち下がり時間調整入力端５０２への制御入力に基づき電流量が変化する素子又は回路である。電流スイッチ回路５０９に設けられている定電流源５０４は、電流量が一定の素子又は回路である。
【００１６】
送信信号入力端５０１から入力された信号は、増幅素子５０５にて増幅され、増幅素子５０５のコレクタから電圧出力され、スイッチ素子５０６のベースに入力される。電圧出力の最大電圧振幅は可変電流源５０３の電流によって決まり、その電流が大きいほど最大電圧振幅が大きくなる。スイッチ素子５０６のベースに入力される最大電圧振幅が大きいほど電流スイッチの速度が向上し、変調電流出力の立ち上がり・立ち下がり時間が小さくなる。このように、電流スイッチ回路１０４は、前置増幅回路５０８が生成するスイッチ素子５０６の開閉信号の振幅を立ち上がり・立ち下がり時間調整入力に応じて可変にする振幅可変手段を設けることにより、変調電流の立ち上がり・立ち下がり時間が調整できるように構成されている。
【００１７】
次に、図１の光送信器の動作を説明する。
【００１８】
電流スイッチ回路１０４の出力にリンギングが生じることにより、変調電流波形は３０１となり、電流スイッチ回路１０４の電圧出力波形は３０２となる。ピークホールド回路３０４により電圧出力波形３０２のピーク値（リンギングのピーク値と呼ぶ）を検出し、差分検出回路３０６に出力する。一方、高域カットフィルタ３０３では、電圧出力波形３０２からリンギング成分を取り除いた波形３０８を得る。なお、高域カットフィルタ３０３のカットオフ周波数は、送信信号周波数付近であり、かつリンギング周波数よりも十分に低く設定されている。このカットオフ周波数は、厳密に設定する必要はない。ピークホールド回路３０５によりリンギング成分を除いた波形３０８のピーク値を検出し、差分検出回路３０６に出力する。差分検出回路３０６にて、リンギングのピーク値とリンギング成分を除いた波形３０８のピーク値との差分を取ることで、リンギングの大きさを得て、誤差増幅回路３０７に出力する。誤差増幅回路３０７は、リンギングの大きさと外部より固定的に設定された設定値（基準値ともいう）とを比較し、その差を増幅して電流スイッチ回路１０４の立ち上がり・立ち下がり時間調整入力端５０２へ出力する。このとき、リンギングの大きさが基準値より大きい場合に、立ち上がり・立ち下がり時間が大きくなるような出力が誤差増幅回路３０７から電流スイッチ回路１０４に送られるように誤差増幅回路３０７を構成しておくことにより、リンギングの大きさに対して負帰還制御がかかる。これにより、変調電流のリンギングの大きさが基準値と等しくなるように自動制御される。
【００１９】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。
【００２０】
図３に示されるように、光送信器は、レーザダイオードからなる発光素子１０３、立ち上がり・立ち下がり時間調整機能付き電流スイッチ回路１０４、高域カットフィルタ３０３、ピークホールド回路３０４，３０５、誤差増幅回路３０７から構成されている。この実施形態では、リンギングの発生を抑制するという目的に限定し、図１の構成から差分検出回路３０６及び基準値入力を削除したもので、回路構成が簡略化されている。
【００２１】
この光送信器の動作を説明する。
【００２２】
電流スイッチ回路１０４の出力にリンギングが生じることにより、変調電流波形は３０１となり、電流スイッチ回路１０４の電圧出力波形は３０２となる。ピークホールド回路３０４によりリンギングのピーク値とを検出し、差分検出回路３０６に出力する。一方、高域カットフィルタ３０３では、電圧出力波形３０２からリンギング成分を取り除いた波形を得る。なお、高域カットフィルタ３０３のカットオフ周波数は、送信信号周波数付近であり、かつリンギング周波数よりも十分に低く設定されている。このカットオフ周波数は、厳密に設定する必要はない。ピークホールド回路３０５によりリンギング成分を除いた波形のピーク値を検出し、誤差増幅回路３０７に出力する。誤差増幅回路３０７にて、リンギングのピーク値とリンギング成分を除いた波形のピーク値との差分を取り、この差を増幅して電流スイッチ回路１０４の立ち上がり・立ち下がり時間調整入力端５０２へ出力する。このとき、リンギングのピーク値がリンギング成分を除いた波形のピーク値より大きい場合に、立ち上がり・立ち下がり時間が大きくなるような出力が誤差増幅回路３０７から電流スイッチ回路１０４に送られるように誤差増幅回路３０７を構成しておくことにより、リンギングの大きさに対して負帰還制御がかかる。これにより、変調電流のリンギングが無くなるように自動制御される。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２４】
（１）環境変化や経年劣化によらず、常時歪みのない光出力波形を得ることができるので、電流スイッチ回路及び発光素子の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す光送信器の構成図である。
【図２】本発明に用いる立ち上がり・立ち下がり時間調整機能付き電流スイッチ回路の構成図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す光送信器の構成図である。
【図４】従来の光送信器の構成図である。
【図５】従来の光送信器の構成図である。
【符号の説明】
１０３  発光素子
１０４  電流スイッチ回路（立ち上がり・立ち下がり時間調整機能付き電流スイッチ回路）
１０５  リンギング検出回路
３０３  高域カットフィルタ
３０４，３０５  ピークホールド回路
３０６  差分検出回路
３０７  誤差増幅回路
５０６  スイッチ素子
５０８  前置増幅回路
【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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