专利名称：具有温度补偿功能的光发送机以及光传输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及把电信号转变为光信号用于传输的光发送机，尤其涉及相对运行温度使光信号渡越时间(上升时间和降落时间)稳定的光发送机及光传输系统。
作为传统的光发送机的一例，例如在特开平2-215239(传统技术(1))所示，图1给出这种光发送机的构成。
该光发送机由放大器4，调制器2，电流源3和发光元件1构成。正相位和负相位的数据信号各自输入到端子N1和N2上。数据信号通过由晶体管Q3-Q8，电流源I1和电阻R1-R4组成的放大器4放大并且输入到调制器2内的一对差动晶体管Q1，Q2的基极上。调制器2根据该晶体管Q1，Q2的基极输入信号去控制由电流源3产生的驱动电流的导通/遮断。其结果，调制电流信号输出到与晶体管Q1的收集极连接的发光元件1上，由发光元件1生成光信号。
另一方面，作为传统的光发送机的另一例，例如在特开平10-229232(传统技术(2))所示，图2给出这种光发送机的构成。在该光发送机中配备有对半导体激光器113提供驱动电流的一对差动晶体管101，对激光二极管113提供偏置电流的晶体管108，驱动一对差动晶体管101的发射极跟随器晶体管102，103，其中交流驱动半导体激光器113的脉冲驱动电流由APC电压控制。即通过由APC电压控制流经用于驱动一对差动晶体管101的发射极跟随器晶体管102，103的电流，即使一对差动晶体管101的脉冲驱动电流变化，引起一对差动晶体管101的速率波动的情况下，发射极跟随器晶体管102，103的速率可变，因此抵消了一对差动晶体管101的速率波动部分。
此外，大家知道在光发送机内构成调制器的晶体管基极-集电极间的电压随温度变化而改变时，基极-集电极的寄生电容量变化，因此引起光信号波形改变。为了解决这问题，在特开平9-83456(传统技术(3))记载了一种补偿技术，它可以根据温度控制该晶体管的偏置电压来补偿晶体管基极-集电极间的电压随温度的依从性。
然而根据上述传统技术(1)的光发送器发生所谓光信号的上升和下降时间因工作温度而不同的现象。这起因于构成调制器的一对差动晶体管的双极晶体管或场效应晶体管的温度特性。
下列方程式(1)及(2)是分别表示由双极晶体管以及场效应型晶体管构成的调制器的输入输出特性(调制电流-差动输入电压特性)的。Im=Is1+exp(q·ΔVkB·T)---(1)]]>Im=12[Is+q·DkB·T·WL·Co·ΔV·(4Isq·DkB·T·WL·Co)-ΔV2]---(2)]]>式中ΔV≤Isq·DkB·T·WL·Co---(3)]]>Im是调制电流；ΔV是差动输入电压；Is是电流源电流；q是电荷；KB是波尔兹曼常数；T是绝对温度；W是栅极宽度；L是栅极长度；Co是单位面积的栅电容；D是扩散系数。
式(1)，(2)分别包含「ΔV/T」项。因此调制器的输入输出特性随工作温度变化。
图3A-3D是说明使用传统的光发送器内的调制控制信号得到的调制电流的信号波形的温度依从性的图。图3A所示的调制器在工作温度从T1K上升到T2K时显示其输入输出特性(相对差动输入电压ΔV＝V1-V2(V1和V2是晶体管Q1，Q2的基极电压)的调制电流Im)的下降的斜率(对差动输入电压变化的调制电流的变化率)，如图3C所示。另一方面，伴随着输入输出特性的斜率的下降，扩大了差动输入电压的线性输入范围。
传统技术(1)的光发送器对于具有这样的温度特性的调制器，提供图3B这样的相对工作温度，电压振幅恒定的输入信号。另一方面，调制电流信号Im的上升和下降时间由线性输入电压范围内的调制控制信号的过渡时间决定。由于这种温度依从性，在工作温度从T1变化到T2，输入输出特性的斜率变化时，则如图3D所示，调制电流信号的上升/下降时间变化，其中实线和点线分别表示在温度T1和T2时的调制电流。因此，由调制电流信号产生的光信号成为在上升/下降时间内具有温度特性的光信号。
此外，作为发光元件的激光二极管和发光二极管(LED)其输入输出特性随温度变化。图4A是表示激光二极管输入输出特性的图。在激光二极管内，如图4A所示，随工作温度从T1增加到T2，T3(T1＜T2＜T3)，激光二极管开始发光的驱动电流ILD的阈值也由Ith1增加到Ith2，Ith3。此外，随工作温度从T1增加到T2，T3，作为输入输出特性(驱动电流ILD对输出光量PQ)的斜率的斜率效率(ΔPo/ΔILD)如实线、点线和点划线所示地减少。
因此，如果假设作为如图4B所示的激光二极管的驱动电流的晶体管Q1的集电极电流IQ1与工作温度无关保持恒定，则如图4C所示激光二极管的输出光量Po随温度上升而下降。在图4C，由实线描绘的波形表示工作温度在T1时的输出光量Po，由虚线描绘的波形表示工作温度在T2时的输出光量Po。
同样，当发光元件是发光二极管时，如图5所示，随着工作温度从T1增加到T2，T3，作为输入输出特性(驱动电流ILED对输出光量Po)的斜率的斜率效率(ΔPo/ΔILED)如实线、虚线、点划线所示地减少。因此，如果作为发光二极管驱动电流的晶体管Q1的集电极电流IQ1与工作温度无关保持恒定，则发光二极管的输出光量Po随工作温度上升而下降。
在上述传统技术(1)，(2)，(3)中均没有考虑对由于工作温度变化引起的一对差动晶体管特性变化的补偿以及对由于工作温度变化引起的发光元件(激光二极管)特性变化的补偿。
如上所述，在传统的光发送机由于工作温度引起光信号上升和下降时间的变化，要获得在广阔工作温度范围内稳定的光信号波形是困难的。
因此本发明的目的是提供消除上述传统技术的问题点的光发送机以及光传输系统。
为了达到上述目的，根据本发明的一种观点，光发送机配备有根据调制控制信号产生调制电流的调制器；由来自该调制器的该调制电流驱动并根据该调制电流发光的光发射元件；将驱动电流提供调制器的第1电流源；用于检测上述调制器工作温度并且输出表示该调制器检测的工作温度的信号的第1温度检测器；输入数据信号，基于该数据信号把上述调制控制信号提供给上述调制器的放大器，其中上述放大器具有根据上述温度检测器的输出信号控制调制控制信号的上升和下降时的单位时间的电压变化率的第1调制控制信号控制器。
在根据本发明如上所述构成的光发送机内，放大器控制调制控制信号的通过速率以便补偿调制器输入输出特性的温度依从性。因此，在调制器的线性输入电压范围调制控制信号的过渡时间大体上保持恒定，抑制了调制电流信号的上升/下降时间的温度依从性。因此，从调制的电流信号产生的光信号的上升/下降时间也对工作温度的变化大体上保持一定。
因为根据本发明能够抑制光信号的上升/下降时间的温度依从性，因此能够在广泛温度范围内提供过渡时间稳定的光发送机。
根据本发明的一例，光发送机还包含第2温度检测器，用于检出上述发光元件的工作温度并输出表示该发光元件检出的工作温度的信号，其中上述第1电流源根据该第2温度检测器的输出信号控制提供给上述调制器的驱动电流。因此根据发光元件的工作温度控制作为可变电流源的第1电流源的输出电流，补偿了作为发光元件输入输出特性(驱动电流对输出光量)斜率的斜率效率的温度依从性。
图1是表示传统的光发送机一例的电路图；图2是表示传统的光发送机另一侧的电路图；图3A是表示图1光发送机内调制器等构成的电路图；图3B是图3A的调制器的调制控制信号的波形图；图3C是表示对图3A的调制器的温度变化的输入输出特性的图；图3D是表示对图3A的调制器温度变化的调制电流信号变化的波形图；图4A是表示激光二极管输入输出特性的图；图4B是表示激光二极管驱动电流波形的图；图4C是表示传统技术的激光二极管工作温度和输出光量关系的图；图4D是表示根据本发明的光发送机一实施例的激光二极管驱动电流波形一例的图；图4E是表示根据本发明的光发送机一实施例的激光二极管的工作温度和驱动电流关系的图；图4F，4H是表示根据本发明的光发送机一实施例的激光二极管的工作温度和输出光量关系的图；图4G是表示根据本发明的光发送机一实施例的激光二极管的驱动电流波形的另一例的图；图5是表示发光二极管输入输出特性的图；图6是表示根据本发明的光发送机一实施例的电路图；图7A，7B是表示图6所示温度检测器的构成例的电路图；图7C是表示图7B的电流源的构成例的电路图；图8A是表示图6的光发送机的调制器构成的电路图；图8B是图8A的调制器的调制控制信号的波形图；图8C是表示图8A的调制器的输入输出特性对温度的变化的图；图8D是表示图8A的调制器的调制的调制电流信号对温度变化的波形图；图9是表示根据本发明的光发送机的其它实施例的电路图；以下参照
本发明的光发送机的实施例。图6是表示根据本发明的光发送机的一实施例的电路图。图6的光发送机具有放大器4，激光二极管和LED等的发光元件1，调制器2，调制器2用的电流源3，发光元件1用的电流源C7，温度检测器6(6A，6B)。输入端N1，N2分别从光发送机的外部输入正相位和负相位的数据信号。
放大器6具有一对差动晶体管Q3，Q4以及晶体管Q5，Q6，进行输入的数据信号的放大及电平移动。晶体管Q3，Q4的基极分别连接到端子N2，N1上，晶体管Q3，Q4的发射极分别通过可变电流源I0、电流源I1接地。晶体管Q3的集电极通过电阻R1，R3连接到电压源Vcc，同时接到晶体管Q5的基极上。晶体管Q4的集电极通过电阻R2，R3连接到电压源Vcc，同时接到晶体管Q6的基极上。电阻R1，R2的连接点连接到可变电流源I4。晶体管Q5，Q6的发射极分别连接到可变电流源I2，I3，同时连接到调制器2上。晶体管Q5，Q6的发射极电压V2，V1作为差动输入电压(调制控制信号)提供给调制器2。
调制器2具有一对差动晶体管Q1，Q2，根据放大器4的输出信号导通/遮断来自电流源3的驱动电流以便对晶体管Q1的集电极产生一调制信号。晶体管Q1，Q2的基极分别连接在晶体管Q6，Q5的发射极上，晶体管Q1，Q2的发射极连接在可变电流源3上。晶体管Q2的集电极连接在电源Vcc上，晶体管Q1的集电极连接在发光元件1上，同时连接到可变电流源C7上。从调制器2来的调制信号(调制电流信号)Im提供给发光元件1，使发光元件1根据该调制信号发光，产生光信号。
温度检测器6A测量调制器2的工作温度，根据测定温度产生输出电压，提供给可变电流源I0，I4。因此，如后所述，对由工作温度变化引起的调制器2的一对差动晶体管的输入输出特性的变化进行补偿。
温度检测器6B测定发光元件1的工作温度，根据测定温度产生输出电压，提供给可变电流源I2，I3，3，C7。因此，如后所述，对由工作温度变化引起的发光元件1的输入输出特性的变化进行补偿。
首先对由工作温度变化引起的调制器2的一对差动晶体管的输入输出特性的变化的补偿予以说明。
正如用图3C说明的那样，图8A所示的调制器2的输入输出特性(对差动输入电压ΔV＝V1-V2)的调制电流Im)的斜率(对差动输入电压变化的调制电流的变化率ΔIm/Δ(ΔV))如图8C所示随调制器的工作温度增加而减小。因此，在本实施例，调制控制信号(差动输入电压ΔV)的电压振幅具有温度依从性，决定去补偿调制器2的输入输出特性的温度依从性。即随着温度检测器6A的检测温度的增加，决定去增加调制控制信号(差动输入电压ΔV)的电压振幅，其结果增加差动输入电压ΔV的斜率，即要增加在上升和下降时间的单位时间的差动输入电压ΔV的电压变化量(Δ(ΔV)/sec，通过速率)。即如图8B所示，在温度检测器6A的检测温度从T1增加到T2的情况下，调制控制信号(差动输入电压ΔV)的电压振幅从实线所示的电平增加到虚线所示的电平，其结果在上升和下降时间单位时间的差动输入电压ΔV的电压变化量(转换速率)增加。其结果，即使调制器2的输入输出特性具有如图8C所示的温度依从性，调制器2的调制电流信号的波形也如图8D所示与工作温度无关保持恒定，能够抑制调制电流信号在上升时间和下降时间时的温度依从性。在图8D，实线以及虚线的波形分别表示调制器2的工作温度在T1，T2时的调制电流信号的波形。
因此，在本实施例，设定可变电流源I0的输出电流以便随着温度检测器6A的检测温度增加而增加。
图7A是表示温度检测器6A和可变电流源的一例的电路图。温度检测器6A由具有正温度系数的热敏电阻元件，例如热敏电阻61和电流源60构成，将来自两者的连接点的输出电压提供给可变电流源。
可变电流源(例如I0)，例如，如图7A所示，由双极晶体管70和与其发射极连接的电阻构成，在该晶体管70的基极上加热敏电阻61的输出电压(温度检测器6A的输出电压)。此外，可变电流源也可以用FET构成，在其电极上加温度检测器6A的输出电压。
因此作为热敏电阻元件，例如热敏电阻61，选择具有下述特性的就行，即其电阻随调制器的工作温度的增加而增加，使调制控制信号(差动输入电压ΔV)的电压振幅随工作温度如图8B所示变化。
图7B是表示温度检测器6A的其它构成例的电路图，图7C是表示图7B的电流源的构成例的电路图。在图7B，温度检测器6A具有输入电流源62和电阻63的第1串联件和电流源64和电阻65的第2串联件以及接收电流源62和电阻63的连接点的输出和电流源64和电阻65的连接点的输出的差动放大器66。差动放大器66具有调整其输出电平的电平移动电路也行。电流源62具有电流源64B和二极管67的串联件，其基极连接到二极管的阳极上的晶体管68，连接该晶体管68发射极的电阻69，而晶体管68的集电极的输出构成该电流源的输出，因为这种电流源62的二极管67及晶体管68，阳极电压随温度而变化，所以电流源的输出电压也依温度变化。因此，图7B的差动放大器66的输出电压也随温度变化。为了补偿差动放大器66输出电压的温度依从性，可以这样来调整电阻63、65、69，使差动放大器66输出电压具有这样的特性，使调制控制信号(差动输入电压ΔV)的电压振幅随调制器工作温度如图8B所示那样变化。
这样一来，可变电流源I0，晶体管Q3-Q6作为控制在上升和下降时间，单位时间的调制控制信号的电压变化量(转换速率)的第1调制控制信号控制部运作。
此外在本实施例，通过对电压振幅提供温度依从性，间接地对转换速率提供温度依从性，也可能只对转换速率提供温度依从性而不改变电压振幅，例如在上述构成中，即使在放大器4和调制器2之间还设置将调制信号的振幅整形在恒定电平的限幅电路的情况下也可以控制在上升下降时间时的调制电流信号的温度依从性。
此外，在本实施例，温度检测器6A的输出连接在可变电流源I4上。
与温度检测器6A连接的电流源I4的作用是改变放大器4的输出信号的直流电平。如上所述，众所周知当构成调制器2的晶体管Q1的基极-集电极间电压变化时引起基极-集电极间寄生电容变化，从而导致光信号波形改变。尤其在把激光二极管或发光二极管等发光元件1接在调制器2上时，由于发光元件1的正向电压按照温度变动而波动，所以晶体管Q1的集电极电位变化。因此，如果使调制器2的输入信号的电流电平维持恒定的情况下，晶体管Q1的基极-集电极电压按照工作温度而变动，使寄生电容改变。因此在本实施例通过对电流源I4提供温度的依从性，以便根据调制器2的工作温度改变放大器4的输出信号的直流电平。因此即使在发光元件1的正向电压变化的情况下也能控制使晶体管Q1的基极-集电极间电压大体上保持一定，所以能够抑制寄生电容的温度依从性。
即由于温度上升，驱动电流增加，发光元件1的正向电压增加的情况下，温度检测器6A的输出电压增加，可变电流源I4的电流增加，其结果，晶体管Q5，Q6的发射极电压，即调制器2的晶体管Q1，Q2的基极电压V1，V2增加。因此不论温度如何变化，晶体管Q1的基极-集电极电压都维持一定。
这样一来，不论调制器的工作温度如何变动，可变电流源I4，晶体管Q5-Q6作为使调制控制信号的直流电平保持一定的第2调制控制信号控制部运作。
其次说明对由于工作温度变化引起发光元件1的输入输出特性变化的补偿。应用图4A，如上所述，作为发光元件1的激光二极管或发光二极管(LED)的输入输出特性随温度而变化。
因此在本实施例，应该补偿作为发光元件1，例如，激光二极管的输入输出特性(驱动电流ILD对输出光量Po)的斜率的斜率效率(ΔPo/ΔILD)的温度依从性，并且这样进行控制，以便使按照检测发光元件1的工作温度的温度检测器6B的输出电压增加(即工作温度上升)，可变电流源3的检出电流增加。此外，温度检测器6B的构成可以具有如温度检测器6A相同的构成。
即不管温度变化，为了维持光发射元件1(例如激光二极管)的输出光量Po在一定值Po1，当温度从T1增加到T2，再增加到T3时，驱动电流(调制电流)ILD有必要从I1增加到I2，再增加到I3，如图4A，4E所示。因此，例如发光元件1的工作温度从T1增加到T2的情况下，随温度检测器6B的输出电压的增加，使可变电流源3的输出电流增加，如图4D所示，使晶体管Q1的集电极电流从IQ1(T1)(峰值＝I1)增加到IQ2(T2)(峰值＝I2)。因此，不管温度如何变化，如图4F所示，发光元件1的输出光量Po维持在一定值Po1。
另一方面，如图4A所示，伴随着工作温度从T1增加到T2，T3，作为输入输出特性(驱动电流ILD对输出光量Po)斜率的斜率效率(ΔPo/ΔILD)如实线，虚线，点划线所示降低。因此，如图4D所示，如果伴随工作温度从T1增加到T2，集电极电流IQ1从IQ1(T1)增加到IQ2 (T2)，则其上升下降波形的斜率增加，可以补偿伴随工作温度上升的斜率效率的减小。
如果作为温度检测器6B用图7A所示的热敏电阻时，则这种调整可以通过选择热敏电阻的特性，应用图7B的构成时通过调整电阻63，65等来实现。
如上所示，在本实施例，可以抑制由发光元件的工作温度的波动引起的光信号的输出光量(功率)的变动。
在激光二极管内，如图4A所示(伴随工作温度从T1增加到T2，T3(T1＜T2＜T3)，激光二极管开始发光用的驱动电流ILD的阈值也从Ith1增加到Ith2，Ith3。因此，假设晶体管Q1的集电极电流IQ1(IQ1(T1)，IQ2(T2))的直流电平Ibias如图4B所示与温度变化无关维持一定，则由于阈值电流有温度依从性，如图4F所示，发光时间随工作温度上升而减小。
因此，在发光时间与温度变化无关维持一定的情况下，如图6所示，把可变电流源C7接在激光二极管1和晶体管Q1的集电极之间，伴随温度检测器6B的输出电压的增加，使可变电流源C7的输出电流增加。因此，流过激光二极管的电流ILD的直流电平(偏置电平)如图4G所示伴随激光二极管工作温度的上升而增加。即伴随工作温度从T1增加到T2，T3，流过激光二极管的电流ILD的直流电平(偏置电平)也从Ith1增加到Ith2，Ith3。因此，如图4H所示可以维持发光时间一定与温度变化无关。
如果用图7A所示的热敏电阻作为温度检测器6B时，则这种调整可以通过选择热敏电阻的特性或在应用图7B构成时通过调整电阻63，65等来实现。
此外，用LED作为发光元件的情况下，由于LED开始发光用的驱动电流的值是非常小或为零，所以没有必要设置可变电流源C7。
此外，即使在本实施例应用激光二极管作为发光元件1的情况下，也设置可变电流源C7，与图6的实施例相同，可以根据温度检测器6B的输出去控制其输出电流。此外，也可以用温度检测器6B的输出代替可变电流源C7，并根据光输出控制电路10的输出去控制其输出电流。
可是，晶体管Q1，Q2的基极电流I1b，I2b分别伴随着调制器2的电流切换运作交替地产生。基极电流I1b，I2b流过发射极跟随器晶体管Q5，Q6，引起晶体管Q5，Q6的基极-发射极间电压变动。其结果，晶体管Q5，Q6的基极-发射极间电压成为非对称。可变电流源3的输出电流值随温度而变化，基极电流I1b、I2b与这种变化成比例地变化。因此，在本实施例应抑制这种晶体管Q5，Q6的基极-发射极间电压的非对称性，设定放大器4的输出级的发射极跟随器晶体管Q5，Q6用的可变电流源I2，I3的输出为比晶体管Q1，Q2的基极电流I1b，I2b还足够大的值，而且根据温度检测器6B的输出电压去控制可变电流源I2，I3的输入输出特性。即如果可变电流源3的输出电流值随温度上升而增加，则伴随温度检测器6B的输出电压的增加使可变电流源I2，I3的输出电流增加。因此，即使在可变电流源3的输出电流值随温度变化的情况下，I2/Ib1，I3/Ib2也能够保持在某一定值以上(例如5-10之间)。因此，与可变电流源3的输出电流值无关，抑制晶体管Q5，Q6的基极-发射极间电压的非对称性。从而，调制器2可以在相当广的工作温度范围提供稳定的调制运作(电流切换特性)。
如果用热敏电阻作温度检测器6B则可以通过选择图7A所示的热敏电阻的特性，并在应用图7B构成的情况下通过调整电阻63、65等实现这种调整。
这样一来，可变电流源I2，I3和晶体管Q5，Q6通过控制放大器输出级电流起着作为控制上述调制控制信号的电流的第3调制控制信号控制器的功能。
在上述实施例中，单独设置测定调制器2以及测定发光元件1的工作温度用的温度检测器6A，6B，也可以只用温度检测器6A，6B中的任一方(例如温度检测器6A)。在这种情况下可以直接将该温度检测器6A的输出提供给可变电流源I0，I4。另一方面通过调整输出电压的调整器把温度检测器64的输出电压提供给其它可变电流源I2，I3，3，C7。
根据上述特征，因为光信号功率和光信号波形对温度变化几乎无影响，所以本实施例所述的光发送机可以在广泛温度范围内实现稳定的光发送特性。
以下参照图9说明本发明的光发送机的其它实施例。在图9的元件具有图6实施例元件相同功能的，赋予与图6相同符号，省略其说明。
该光发送机由波形整形电路例如触发器电路8，脉冲控制电路7，放大器4，调制器2，电流源3，发光元件1，温度检测电路6(6A，6B)，APC(自动功率控制)电路构成。在端子N3，N4上分别输入数据信号，时钟信号。触发器电路8与时钟信号同步取出数据信号进行对数据信号的波形整形以及例如产生具有占空比50％的脉冲形数据信号。
在本实施例，偏置电流源C7由光输出功率控制电路10的输出信号进行控制。因此，并不控制激光二极管的阈值电流与偏置电流相等(一般设定阈值电流大于偏置电流)。因此光波形的脉冲宽度小于调制电流信号的脉冲宽度。因此设置脉冲宽度控制电路7，使前者比后者大。脉冲宽度控制电路7根据温度检测器6A或6B的输出(在脉冲宽度控制电路7的温度大体等于调制器2，发光元件1的工作温度时各温度检测器6A，6B的输出)校正触发器电路8的输出信号的占空比并提供给放大器4。(脉冲宽度控制电路7根据“阈值电流-偏置电流”的温度特性进行调整)。
放大器4以与图6实施例同样的方法根据温度检测器6A，6B的输出控制脉冲宽度控制电路7来的输出信号的振幅。
如上所述作为给予放大器4的输出电压振幅的温度依从性的结果，对作为在上升和下降时间在调制器2内调制控制信号的单位时间的电压变化量的(Δ(ΔV)/sec)也给予温度依从性。采用上述构成，抑制了发光元件1产生的光信号的占空比和上升/下降时间的温度依从性。
与图6的实施例不同，图9的调制器2内，晶体管Q1，Q2的发射极彼此接在一起，同时各自接在可变电流源3A，3B上。可变电流源3A接在温度检测器6B上，以便根据温度检测器6B的输出补偿发光元件1的输入输出特性(斜率效率)的温度特性，具有与图6实施例的可变电流源3同样功能。
可变电流源3B，发光元件1，光电二极管等的光接收元件9，标准信号发生器电路5和光输出功率控制电路10构成了形成负反馈环的自动功率控制(APC)电路。光接收元件9监控从光发射元件1来的光信号的接收光量，并且把表示接收光量的电信号提供给光输出功率控制电路10。光输出功率控制电路10比较光接收元件9来的电信号振幅电平和标准信号发生器来的标准电平，求出它们之间的偏差，将该偏差取作零的控制信号提供给可变电流源3B以控制其输出电流。因此，控制光发射元件1以便维持输出光的恒定光量。另外，光输出功率控制电路10可求出光接收元件9来的电信号的平均振幅电平，并比较该平均振幅电平与标准信号发生器5来的标准电平，求出其间的偏差。依靠这种APC电路补偿发光元件1的输入输出特性(斜率效率)的经年变化(劣化)。
在图9，从光发射元件1来的光输出信号的一部分提供给接收信号处理电路(未图示)用于解调。光传输系统是由光发送机和光接收机构成。
此外，可变电流源3A，3B作为共同的一个可变电流源，其输出电流由温度检测器6B的输出和光控制电路10的输出控制。
在本实施例，抑制了光信号波形的占空比和上升/下降时间的温度依从性，也补偿了光发射元件1的斜率效率的经时劣化，得到稳定的光功率。
以上说明的各种光发送机和未图示的光接收机组合构成光传输系统。通过应用上述的光发送机，从光发送机输出的光信号在广泛的温度范围内抑制了光功率和上升/下降时间的波动。因为把抑制了温度依从性的光信号提供给光接收机，从光信号变换为电信号时的误码率(bit error rate)也成为抑制由温度引起的变动的误码率，因此能够在广阔温度范围内实现稳定的光传输系统。
权利要求
1.光发送机包含根据调制控制信号产生调制电流的调制器(2)；由来自上述调制器的上述调制电流驱动、按照上述电流发光的光发射元件(1)；把驱动电流提供给上述调制器(2)的第1电流源(3)；检测上述调制器的工作温度、输出指示上述调制器检测的工作温度的信号的第1温度检测器(6，6A)；输入数据信号，按照该数据信号把上述调制控制信号提供给上述调制器的放大器(4)，上述放大器具有第1调制控制信号控制器(I0，Q3-Q6)，用于根据上述温度检测器(6，6A)的输出信号控制在上升及下降时间上述调制控制信号的单位时间的变化量。
2.根据权利要求1所述的光发送机，其特征为上述第1调制控制信号控制器(I0，Q3-Q6)根据上述第1温度检测器(6，6A)的输出信号，控制上述调制控制信号的振幅值来控制在上升及下降时间上述调制控制信号的单位时间的变化量。
3.根据权利要求1所述的光发送机，其特征为上述放大器还包含第2调制控制信号控制器(I4，Q5，Q6)，用于根据上述第1温度检测器(6，6A)的输出信号来控制上述调制控制信号的直流电平。
4.根据权利要求1所述的光发送机，其特征为它还包含第2温度检测器(6，6B)，用于检测上述光发射元件(1)的工作温度，输出表示上述光发射元件(1)检测的工作温度的信号，上述第1电流源(3)根据上述第2温度检测器(6，6B)的输出信号去控制提供给上述调制器(2)的驱动电流量。
5.根据权利要求1所述的光发送机，其特征为它还配备第2温度检测器(6，6B)，用于检测上述光发射元件(1)的工作温度，输出表示上述光发射元件(1)检测的工作温度的信号，上述放大器还包含第3调制控制信号控制器(I2，I3，Q5，Q6)，用于根据上述第2温度检测器的输出信号去控制上述放大器的输出级电流，以便控制上述调制控制信号的电流。
6.根据权利要求1所述的光发送机，其特征为它还包括第2温度检测器(6，6B)，用于检测上述光发射元件(1)的工作温度，输出表示上述光发射元件(1)检测的工作温度的信号以及在上述光发射元件(1)配备提供直流偏置电流的第2电流源(C7)，该第2电流源(C7)根据上述第2温度检测器(6，6B)的输出信号去控制上述调制电流的直流偏置电平。
7.光传输系统包含根据调制控制信号产生调制电流的调制器(2)；伴随由来自上述调制器的上述调制电流驱动，按照该调制电流而发光的光发射元件(1)；接收来自上述光发射元件的光信号，变换为电信号并输出的光接收器(9)；把驱动电流提供给上述调制器(2)的第1电流源(3)；检出上述调制器的工作温度，输出表示该调制器检测的工作温度的信号的第1温度检测器(6，6A)；输入数据信号，按照该数据信号把上述调制控制信号提供给上述调制器的放大器(4)，上述放大器具有第1调制控制信号控制器(I0，Q3-Q6)，用于根据上述温度检测器(6，6A)的输出信号控制在上升/下降时间的上述调制控制信号单位时间的变化量。
8.光发送机包括根据调制控制信号产生调制电流的调制器(2)；由来自上述调制器的上述调制电流驱动，伴随上述调制电流发光的光发射元件(1)；把驱动电流提供给上述调制器(2)的第1电流源(3A)；检测上述调制器的工作温度，输出表示上述调制器检测的工作温度的信号的第1温度检测器(6，6A)；输入数据信号和时钟信号，根据该时钟信号对该数据信号的波形整形的波形整形电路(8)；输入上述波形整形的数据信号，按照上述波形整形的数据信号，把上述调制控制信号提供给上述调制器的放大器(4)，上述放大器具有第1调制控制信号控制器(I0，Q3-Q6)，用于根据上述温度检测器(6，6A)的输出信号控制在上升及下降时间上述调制控制信号单位时间的变化量。
9.根据权利要求8所述的光发送机，其特征为它还配备脉冲宽度控制电路(7)，用于输入来自上述波形整形电路(8)的该已波形整形数据信号，控制该已波形整形的数据信号的脉冲宽度，把控制该脉冲宽度的数据信号提供给上述放大器(4)。
10.根据权利要求8所述的光发送机，其特征为“它还配备有，把驱动电流提供给上述调制器(2)的第3电流源(3B)；监控来自上述光发射元件(1)的光信号的接收光量，输出表示该接收光量的电信号的光接收元件(9)；对来自上述光接收元件(9)的电信号振幅电平或平均电平与标准电平进行比较，根据上述比较结果控制上述第3电流源(3B)，控制从上述第3电流源提供给上述调制器(2)的驱动电流量的控制电路(10)。
11.根据权利要求10所述的光发送机，其特征为上述第1调制控制信号控制器(I0，Q3-Q6)根据上述第1温度检测器(6，6A)的输出信号，通过上述调制控制信号的振幅值的控制去控制在上升及下降时间上述调制控制信号单位时间的变化量。
12.根据权利要求10所述的光发送机，其特征为上述放大器还具有根据上述第1温度检测器(6，6A)的输出信号控制上述调制控制信号的直流电平的第2调制控制信号控制器(I4，Q5～Q6)。
13.根据权利要求10所述的光发送机，其特征为它还配备检测上述光发射元件(1)的工作温度，输出指示上述光发射元件检测的工作温度的信号的第2温度检测器(6，6B)，上述第1电流源(3)根据上述第2温度检测器(6，6B)的输出信号控制对上述调制器(2)提供的驱动电流量。
14.根据权利要求10所述的光发送机，其特征为它还配备检测上述光发射元件(1)的工作温度，输出指示该光发射元件(1)检测的工作温度的信号的第2温度检测器(6，6B)，上述放大器还备有第3调制控制信号控制器(I2，I3，Q5～Q6)，用于根据上述第2温度检测器(6，6B)的输出信号控制上述放大器输出级的电流以便控制上述调制控制信号的电流。
15.根据权利要求10所述的光发送机，其特征为它还配备检测上述光发射元件(1)的工作温度，输出指示上述光发射元件(1)检测的工作温度的信号的第2温度检测器(6，6B)，以及把直流偏置电流提供上述光发射元件(1)的第2电流源(C7)，该第2电流源(C7)根据上述第2温度检测器(6，6B)的输出信号去控制上述调制电流的直流偏置电平。
16.根据权利要求10所述的光发送机，其特征为它还配备把直流偏置电流提供给上述光发射元件(1)的第2电流源(C7)，上述第2电流源(C7)根据上述控制电路(10)的上述比较结果去控制上述调制电流的直流偏置电平。
全文摘要
光发送机包含根据调制控制信号产生调制电流的调制器;由来自调制器的调制电流驱动,以便根据调制电流发光的光发射元件;把驱动电流提供给上述调制器的第1电流源;检测调制器的工作温度,输出指示调制器检测的工作温度的信号的第1温度检测器;输入数据信号,按照数据信号把调制控制信号提供给调制器的放大器。上述放大器具有根据温度检测器的输出信号控制在上升及下降时间调制控制信号单位时间变化量的调制控制信号控制器。
文档编号G11B5/66GK1246002SQ9910637
公开日2000年3月1日 申请日期1999年5月10日 优先权日1998年8月24日
发明者时田茂 申请人:株式会社日立制作所