專利名稱：脈沖串信號消光比控制電路及其集成電路、脈沖串信號消光比控制方法、計算機程序以及 ...的制作方法
技術領域：
本發明涉及控制在包通信中的數字數據的光傳輸中使用的激光二極管的消光比的脈沖串信號消光比控制電路及其集成電路、脈沖串信號消光比控制方法、計算機程序以及激光二極管驅動電路。
背景技術：
圖4表示為了進行信息包通信中的數字數據的光傳輸所使用的激光二極管的典型的特性。橫軸是流過激光二極管的電流Id，縱軸是來自激光二極管的光輸出功率Pout。線甲是在某一溫度下的特性。當Id從0緩慢增加時，開始的時候光輸出功率Pout幾乎不增加，而從超過閾值電流的地方(X點)光輸出功率Pout較為線性地增加。為了將數字電信號轉換成光信號，使用該線性區域。為此，當發送「L」時，流過偏置電流Ib，當發送「H」時，除此之外還流過調制電流Im。據此，光輸出功率在「L」時為PL，在「H」時為PH。
這時，消光比用PH/PL定義。另外，如果數字信號的標記率(多個位中的“1”的比例)為0.5，則平均輸出功率(也稱為平均光功率)用(PH+PL)/2表示。
但是，當因溫度變化和隨時間變化致使特性變成線乙那樣時，為了相等地保持消光比、平均光功率，偏置電流Ib和調制電流Im必須像圖所示那樣變化到Ib′、Im′。這樣，已經提出了將消光比和平均光功率控制為恒定的控制電路。
圖5表示在特開平03-209890號公報等中展示的現有的控制電路的第1結構例。在圖5中，除控制電路5以外，還表示了激光二極管512、調制電流源515、偏置電流源516、將激光二極管512的光的一部分轉換成電信號的監視光電二極管511。脈沖串輸出中開關513成為連接狀態，激光二極管512中總是流過偏置電流Ib。在脈沖串中，數據為「L」的情況下，激光二極管512中僅僅流過Ib的電流，在數據為「H」的情況下，開關514成為連接狀態，激光二極管512中流過Ib+Im的電流。此外，實際上大多是比脈沖串開始早若干時間就進行使開關513成為連接狀態的預偏置工作，但由于與本發明沒有直接關系，其說明從略。
當光脈沖串信號從激光二極管512發射時，監視光電二極管511將其一部分轉換成電流。該電流信號通過電流-電壓轉換部(I/V)51轉換成電壓信號。最大值檢測部52和最小值檢測部53分別檢測出電壓信號的最大值、最小值。Im/Ib控制部54求出調制電流Im和偏置電流ib，使它們的值與圖4中的PH、PL一致，在調制電流源515、偏置電流源516中設定這些值。這樣就將消光比控制為恒定。
圖6表示專利第2932100號等所示的現有的控制電路的第2結構例。在圖6中，除控制電路6外，還表示了激光二極管612、領示電流源614、調制電流源615、偏置電流源616、將激光二極管612的光的一部分轉換成電信號的監視光電二極管611。在數據為「L」的情況下，開關613成為開路狀態，激光二極管612中流過Ib+Ip的電流。當數據為「H」的情況下，開關613成為連接狀態，激光二極管612中流過Ib+Im+Ip的電流。
從控制振蕩器64輸出正弦波信號，作為其頻率選用比數據的頻段足夠低的值。按照該正弦波信號，控制電流源614流過正弦波電流Ip，假定其振幅比調制電流Im小。
當光信號從激光二極管612發射時，監視光電二極管611將其一部分轉換成電流。該電流信號通過電流-電壓轉換部61轉換成電壓信號。該電信號中包含數據的頻率成分和領示信號。低通濾波器62從其中僅僅抽出領示信號。控制部63決定調制電流Im和偏置電流Ib，使該領示信號的振幅為恒定。此外，由于控制部具有使激光二極管612的平均光功率為恒定的作用，所以也輸入通過低通濾波器62前的電信號。只要領示信號的振幅和平均光功率恒定，消光比就保持恒定。
但是，在上述現有的第1控制電路中，當數據的速度增快時，也要求監視光電二極管511、電流-電壓轉換部51、最大值檢測部52及最小值檢測部53高速工作。亦即要求能夠正確追蹤激光二極管512所發出的光波形的頻帶。這就導致安裝了監視光電二極管和激光二極管的光模塊和控制電路的復雜化、高價格化的問題。
另外，在上述現有的第2控制電路中，由于僅僅處理低頻的領示信號和平均光功率，沒有要求電路的高速性，而其前提是發送數據為連續的，對于信號為斷續的脈沖串信號則存在不能控制消光比的問題。進而，還存在對數據信號而言領示信號成為噪音，使傳輸質量下降的問題。
發明內容
本發明就是解決上述現有的問題的發明，其目的在于提供一種對高速的脈沖串信號，能夠將消光比控制為恒定的優越的控制電路。
為了解決上述問題，本發明設置了以脈沖串單位使調制電流僅僅增加很少一點的功能，并進行控制使在通常的調制電流下的平均光功率與使調制電流增加的情況下的平均光功率之差與基準值一致。另外，還進行控制使在通常的調制電流下的平均光功率與基準值一致。
亦即，按照本發明，它是對激光二極管供給偏置電流和調制電流以進行驅動并對進行這種驅動的驅動部供給控制信號的脈沖串信號消光比控制電路，提供具有下述部件的脈沖串信號消光比控制電路測量上述激光二極管的每個脈沖串的平均光功率的測量部件；基于用上述測量部件測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的調制電流Im的調制電流控制部件；以及基于用上述測量部件測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的偏置電流Ib的偏置電流控制部件，按照該結構，只用少許費用，就能夠對高速的脈沖串信號將消光比控制為恒定，而不使傳輸質量降低。
另外，按照本發明，它是對激光二極管供給偏置電流和調制電流以進行驅動并對進行這種驅動的驅動部供給控制信號的脈沖串信號消光比控制方法，提供具有下述步驟的脈沖串信號消光比控制方法測量上述激光二極管的每個脈沖串的平均光功率的測量步驟；基于用上述測量步驟測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的調制電流Im的調制電流控制步驟；以及基于用上述測量步驟測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的偏置電流Ib的偏置電流控制步驟，按照該結構，能夠對高速的脈沖串信號將消光比控制為恒定，而不使傳輸質量降低。
另外，按照本發明，它是對激光二極管供給偏置電流和調制電流以進行驅動并對進行這種驅動的驅動部供給控制信號的脈沖串信號消光比控制方法，提供用于讓計算機執行具有下述步驟的脈沖串信號消光比控制方法的計算機程序測量上述激光二極管的每個脈沖串的平均光功率的測量步驟；基于用上述測量步驟測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的調制電流Im的調制電流控制步驟；以及基于用上述測量步驟測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的偏置電流Ib的偏置電流控制步驟，按照該結構，通過軟件所作的信號處理，能夠對高速的脈沖串信號將消光比控制為恒定，而不使傳輸質量降低。
按照本發明，提供具有下述部件，使激光二極管的平均光功率和消光比為恒定的激光二極管驅動電路對激光二極管供給偏置電流的偏置電流源；對上述激光二極管供給調制電流的調制電流源；測量上述激光二極管的每個脈沖串的平均光功率的測量部件；基于用上述測量部件測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的調制電流Im的調制電流控制部件；以及基于用上述測量部件測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的偏置電流Ib的偏置電流控制部件。
按照該結構，用少許費用就能夠對高速的脈沖串信號將消光比控制為恒定，而不使傳輸質量降低。
本發明以脈沖串單位使調制電流發生微小的變化，從由此引起的光輸出功率的變化量使消光比保持恒定。在調制電流上重疊交流電流的方式與在信號中施加噪聲的方式等效，將招致傳輸質量的降低，而由于本發明可以說使直流電流重疊，沒有傳輸質量的降低。另外，在本發明中，對每個脈沖串其信號振幅雖有少許變化，但脈沖串用的接收機一般是對每個脈沖串進行增益控制，不會產生因此引起的問題。
圖1是表示本發明的控制電路的實施例的方框圖。
圖2是表示用軟件實現本發明的控制電路的實施例中的處理流程的流程圖。
圖3是表示光輸出功率Pout對激光二極管的電流Id的特性曲線。
圖4是表示激光二極管的典型的特性曲線。
圖5是表示現有的控制電路的第1結構例的方框圖。
圖6是表示現有的控制電路的第2結構例的方框圖。
具體實施例方式
圖1是表示本發明的控制電路的實施例的方框圖。在圖1中，除控制電路1以外，還示出了激光二極管112、調制電流源115、偏置電流源116、將激光二極管112的光的一部分轉換成電信號的監視光電二極管111。脈沖串輸出中，開關113成為連接狀態，激光二極管112中總是流過偏置電流Ib。脈沖串中，在數據為「L」的情況下，激光二極管112中僅僅流過Ib的電流，而在數據為「H」的情況下，開關114成為連接狀態，激光二極管112中流過Ib+Im的電流。此外，與上述現有例同樣，省略了預偏置工作的說明。另外，這里設脈沖串數據的標記率為0.5。
圖1的控制電路1具有利用來自監視光電二極管111的信號測量功率的功率測量部11；將在功率測量部11測得的值作為數據存儲的存儲部12；檢測在功率測量部11測得的值與原先存儲在存儲部12中的值之差的差檢測部13；預先存放基準值ΔPref的ΔPref存放部14；比較差檢測部13的輸出信號與基準值Δpref的比較部15；按照比較部15的輸出信號設定調制電流Im的調制電流(Im)設定部16；預先存放基準值Pref的Pref存放部17；比較功率測量部11的輸出信號和基準值Pref的比較部18；按照比較部18的輸出信號設定偏置電流Ib的偏置電流(Ib)設定部19；以及控制這些各部分的控制部110。
現參照圖1、2說明該控制電路的工作。控制電路1開始工作后，將基準值Δpref及Pref分別設定在ΔPref存放部14、Pref存放部17中。接著，將調制電流Im、偏置電流Ib的初始值分別設定在調制電流設定部16、偏置電流設定部19中。這些設定工作的詳情從略。
在發送第1個脈沖串#1的情況下，功率測量部11以來自監視光電二極管111的信號為基礎測量該脈沖串的平均光功率。其結果暫時被存儲在存儲部12中。然后，調制電流設定部16增加相當于現在的調制電流Im的例如1％的電流ΔIm。在發送下一個脈沖串#2期間，功率測量部11測量該脈沖串的平均光功率。然后，在差檢測部13中取出與原先存儲在存儲部12中的值之差。在比較部15將該差與基準值ΔPref進行比較。其結果是，如果差＞ΔPref，則調制電流設定部16使調制電流Im減少規定量A。反之，如果差＜ΔPref，則調制電流設定部16使調制電流Im增加規定量A。
在下一個脈沖串#3中，功率測量部11的輸出在比較部18中與基準值Pref進行比較，如果測量功率＞Perf，則偏置電流設定部19使偏置電流Ib減少規定量B。反之，如果測量功率＜Pref，則偏置電流設定部19使偏置電流Ib增加規定量B。
只要這些處理與激光二極管的特性變化的速度相比足夠頻繁，也可以對連續的脈沖串不進行這些處理。亦即，在圖2中，在脈沖串#1、#2、#3之間也可以有對控制沒有貢獻的脈沖串。
現用圖3說明通過上述工作消光比能夠控制為恒定的理由。圖3表示光輸出功率Pout對激光二極管的電流Id的特性。在數據為「L」的情況下，Id＝Ib這時的光輸出功率為PL。在數據為「H」的情況下，Id＝Ib+Im這時的光輸出功率為PH。如果標記率為0.5，則平均而言Id＝Ib+Im/2這時的光輸出功率為Pave。
這里，當使調制電流增加ΔIm時，平均而言Id＝Ib+(Im+ΔIm)/2這時的光輸出功率為Pave+。設這時的功率的增量為ΔP。
從這些公式求出消光比ExR。在激光二極管的線性區域中的特性能夠看作直線，其公式為Pout＝K×Id+J這時從圖3可知斜率K為K＝ΔP/(ΔIm/2)另外，平均光功率為Pave＝K(Ib+(Im/2))+J進而PL＝K×Ib+J
PH＝K(Ib+Im)+J從以上公式可知ExR＝PH/PL＝(Pave+(ΔP/ΔIm))/(Pave-(ΔP/ΔIm))這里，設ΔIm是與Im成正比的值，即C×Im(C為常數)時，則ExR＝PH/PL＝(Pave+(ΔP/C))/(Pave-(ΔP/C))可知如果進行控制使平均光功率Pave和調制電流變化時的平均光功率的變動量ΔP恒定，則消光比保持恒定。
此外，該控制電路可以用獨立部件實現，也可以通過集成電路實現其全部或者一部分。
進而，在上述實施例中，雖然作為在控制部110的控制下各部的工作作了說明，但也可以將監視光電二極管111的輸出進行AB轉換，以取入CPU(中央運算處理裝置)的形式，用軟件進行這些處理。這種情況的處理流程如圖2所示。亦即，在步驟S1中分別設定基準值ΔPref及Pref，在步驟S2中分別設定調制電流Im、偏置電流Ib的初始值，接著，在步驟S3中發送第1脈沖串。在步驟S4中以來自監視光電二極管111的信號為基礎測量該脈沖串的平均光功率。在步驟S5中存儲其結果。然后，在步驟S6中增加相當于現在的調制電流Im的例如1％的電流ΔIm。接著，在步驟S7中發送下一個脈沖串，在步驟S8中測量該脈沖串的平均光功率。
其后，在步驟S9中取出原先存儲的值與現在的測量值之差，在步驟S10中將該差與基準值ΔPref進行比較。其結果是，如果差＞ΔPref，則在步驟S11中使調制電流Im減少規定量A及ΔIm。反之，如果差＜ΔPref，則在步驟S12中使調制電流Im增加規定量A，并且減少ΔIm。在步驟S11、S12中，之所以使調制電流Im減少ΔIm，是因為使之減少在步驟S6所增加的ΔIm，返回到原來的值的緣故。當步驟S11或者步驟S12結束時，進入步驟S13，發送下一個脈沖串。在步驟S14，測量平均光功率，在步驟S15中將該值與基準值Pref進行比較。如果測量功率＞Pref，則在步驟S16中使偏置電流Ib減少規定量B。反之，如果測量功率＜Pref，則在步驟S17中使偏置電流Ib增加規定量B。
在步驟S16或者S17后，返回到步驟S3，以后重復進行步驟S3～步驟S16或者步驟S17。亦即，交互執行從步驟S3至步驟S11或者S12以及步驟S13～步驟S16或者步驟S17。
工業上的可利用性如上所述，按照本發明，可以說由于使直流重疊，故傳輸質量沒有降低，在本發明中，雖然對每個脈沖串其信號振幅都有少許變化，但是脈沖串用的接收機一般是對每個脈沖串進行增益控制，沒有由此而產生的問題，所以能夠應用于控制在信息包通信中的數字數據的光傳輸中使用的激光二極管的消光比的脈沖串信號消光比控制電路及其集成電路、脈沖串信號消光比控制方法、計算機程序以及激光二極管驅動電路等中。
權利要求
1.一種脈沖串信號消光比控制電路，它是對激光二極管供給偏置電流和調制電流以進行驅動并對進行這種驅動的驅動部供給控制信號的脈沖串信號消光比控制電路，其特征在于具有測量上述激光二極管的每個脈沖串的平均光功率的測量部件；基于用上述測量部件測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的調制電流Im的調制電流控制部件；以及基于用上述測量部件測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的偏置電流Ib的偏置電流控制部件。
2.如權利要求1所述的脈沖串信號消光比控制電路，其特征在于上述調制電流控制部件具有使上述調制電流Im增加規定值ΔIm的部件的功能。
3.如權利要求2所述的脈沖串信號消光比控制電路，其特征在于上述規定值ΔIm是與上述調制電流Im成正比的量。
4.如權利要求1所述的脈沖串信號消光比控制電路，其特征在于上述調制電流控制部件具有取出上述調制電流為Im時的脈沖串#1的平均光功率P1與上述調制電流為Im+ΔIm時的脈沖串#2的平均光功率P2之差的部件；以及在上述差值比預先規定的基準值ΔPref大的情況下，使上述調制電流減小，反之，在該差值比基準值ΔPref小的情況下，使上述調制電流增加的部件。
5.如權利要求4所述的脈沖串信號消光比控制電路，其特征在于上述調制電流的增減量是預先規定的恒定值A。
6.如權利要求1所述的脈沖串信號消光比控制電路，其特征在于上述偏置電流控制部件具有對上述偏置電流為Ib時的脈沖串#3的平均光功率P3與預先規定的基準值Pref進行比較的部件；以及通過上述比較，在上述平均光功率P3比基準值Pref大的情況下，使上述偏置電流減少，在上述平均光功率P3比上述基準值Pref小的情況下，使上述偏置電流增加的部件。
7.如權利要求6所述的脈沖串信號消光比控制電路，其特征在于上述偏置電流的增減量是預先規定的恒定值B。
8.一種脈沖串信號消光比控制方法，這是對激光二極管供給偏置電流和調制電流以進行驅動并對進行這種驅動的驅動部供給控制信號的脈沖串信號消光比控制方法，其特征在于具有測量上述激光二極管的每個脈沖串的平均光功率的測量步驟；基于用上述測量步驟測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的調制電流Im的調制電流控制步驟；以及基于用上述測量步驟測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的偏置電流Ib的偏置電流控制步驟。
9.如權利要求8所述的脈沖串信號消光比控制方法，其特征在于具有調制電流控制步驟又具有取出上述調制電流為Im時的脈沖串#1的平均光功率P1與上述調制電流為Im+ΔIm時的脈沖串#2的平均光功率P2之差的步驟；以及在上述差值比預先規定的基準值ΔPref大的情況下，使上述調制電流減小，反之，在該差值比基準值Pref小的情況下，使上述調制電流增加的步驟；以及偏置電流控制步驟又具有對上述偏置電流為Ib時的脈沖串#3的平均光功率P3與預先規定的基準值Pref進行比較的步驟；以及通過上述比較，在上述平均光功率P3比上述基準值Pref大的情況下，使上述偏置電流減小，在上述平均光功率P3比上述基準值Pref小的情況下，使上述偏置電流增加的步驟；還具有交互執行上述調制電流控制步驟與上述偏置電流控制步驟的步驟。
10.一種計算機程序，是用于使計算機執行脈沖串信號消光比控制方法的計算機程序，脈沖串信號消光比控制方法是對激光二極管供給偏置電流和調制電流以進行驅動并對進行這種驅動的驅動部供給控制信號的脈沖串信號控制方法，其特征在于具有測量上述激光二極管的每個脈沖串的平均光功率的測量步驟；基于用上述測量步驟測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的調制電流Im的調制電流控制步驟；以及基于用上述測量步驟測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的偏置電流Ib的偏置電流控制步驟。
11.如權利要求10所述的計算機程序，其特征在于具有調制電流控制步驟又具有取出上述調制電流是Im時的脈沖串#1的平均光功率P1與上述調制電流為Im+ΔIm時的脈沖串#2的平均光功率P2之差的步驟；以及在上述差值比預先規定的基準值ΔPref大的情況下，使上述調制電流減小，反之，在該差值比基準值ΔPref小的情況下，使上述調制電流增加的步驟；以及偏置電流控制步驟又具有對上述偏置電流為Ib時的脈沖串#3的平均光功率P3與預先規定的基準值Pref進行比較的步驟；以及通過上述比較，在上述平均光功率P3比上述基準值Pref大的情況下，使上述偏置電流減小，在上述平均光功率P3比上述基準值Pfef小的情況下，使上述偏置電流增加的步驟；還具有交互執行上述調制電流控制步驟與上述偏置電流控制步驟的步驟。
12.一種激光二極管驅動電路，其特征在于具有對激光二極管供給偏置電流的偏置電流源；對上述開關二極管供給調制電流的調制電流源；測量上述激光二極管的每個脈沖串的平均光功率的測量部件；基于用上述測量部件測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的調制電流Im的調制電流控制部件；以及基于用上述測量部件測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的偏置電流Ib的偏置電流控制部件，其中，使激光二極管的平均光功率和消光比為恒定。
13.一種集成電路，是安裝了脈沖串信號消光比控制電路的集成電路，消光比控制電路是對激光二極管供給偏置電流和調制電流以進行驅動并對進行這種驅動的驅動部供給控制信號的脈沖串信號消光比控制電路，其特征在于具有測量上述激光二極管的每個脈沖串的平均光功率的測量部件；基于用上述測量部件測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的調制電流Im的調制電流控制部件；以及基于用上述測量部件測得的上述平均光功率，控制上述激光二極管的偏置電流Ib的偏置電流控制部件。
全文摘要
本發明公布了將高速的脈沖串信號轉換成光信號的使激光二極管的消光比保持恒定的電路結構，在該結構中，進行控制使將調制電流Im定為通常值的脈沖串#1的平均光功率與稍許增加了調制電流的脈沖串#2的平均光功率之差與基準值相等，另外，使將調制電流Im定為通常值的脈沖串#3的平均光功率與基準值相等。
文檔編號H04B10/29GK1669250SQ0381725
公開日2005年9月14日 申請日期2003年7月18日 優先權日2002年7月19日
發明者長井哲也, 淺野弘明 申請人:松下電器產業株式會社