JP2809490B2 - 自己アラインメントアナログレーザー送信方法とその装置 - Google Patents
自己アラインメントアナログレーザー送信方法とその装置Info
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- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はレーザー、詳しくはケーブルテレビジョン
回路網の様な光ファイバー網を通じて信号の伝送に使用
されるレーザー送信機に関するものである。
回路網の様な光ファイバー網を通じて信号の伝送に使用
されるレーザー送信機に関するものである。
［発明の背景］ ケーブルテレビジョン回路網は主として“ヘッドエン
ド”から個々の加入者の家庭にテレビジョン信号を配信
する様に設計されている。従来までは回路網には内部導
線と導電性の外部シールドから成る同軸ケーブルが利用
されてきたが、最近光ファイバーでテレビジョン信号を
送信する新しいテクノロジーが展開されてきた。
ド”から個々の加入者の家庭にテレビジョン信号を配信
する様に設計されている。従来までは回路網には内部導
線と導電性の外部シールドから成る同軸ケーブルが利用
されてきたが、最近光ファイバーでテレビジョン信号を
送信する新しいテクノロジーが展開されてきた。
光ファイバーシステムではレーザー光を高周波（RF）
テレビ信号で変調し送信する。Ahernの“ケーブルTVシ
ステムにおけるステレオオーディオプログラムの放送”
という米国特許No.4,621,282ではヘッドエンドの開閉部
に光ファイバーを接続し信号は加入者宅に接続されてい
る。この特許のシステムでは信号はアナログではなく，
デジタルの形で光ファイバーで送信される。
テレビ信号で変調し送信する。Ahernの“ケーブルTVシ
ステムにおけるステレオオーディオプログラムの放送”
という米国特許No.4,621,282ではヘッドエンドの開閉部
に光ファイバーを接続し信号は加入者宅に接続されてい
る。この特許のシステムでは信号はアナログではなく，
デジタルの形で光ファイバーで送信される。
ケーブルテレビ網で，光ファイバー技術やレーザー送
信機を利用するための必要条件としては置き換え可能な
レーザーモジュールを使用する必要がある。
信機を利用するための必要条件としては置き換え可能な
レーザーモジュールを使用する必要がある。
もしレーザーモジュールが焼損したり動作不良になっ
た時は、その場で新しいものと交換しなければならな
い。この場合違うモジュールでは特性が異なるという問
題が起こる。現場でレーザーモジュールを交換した場
合、送信機のアラインメントは面倒であり且つ時間を浪
費することになる。
た時は、その場で新しいものと交換しなければならな
い。この場合違うモジュールでは特性が異なるという問
題が起こる。現場でレーザーモジュールを交換した場
合、送信機のアラインメントは面倒であり且つ時間を浪
費することになる。
特別な特性を持った新しいレーザーモジュールを使う
と現場での交換の労も少なく、アライメントでの時間浪
費もないという利点がある。更に新しく開発されたレー
ザーモジュールを設置することで、モジュールの特性を
自己補正で補う利点も加わる。
と現場での交換の労も少なく、アライメントでの時間浪
費もないという利点がある。更に新しく開発されたレー
ザーモジュールを設置することで、モジュールの特性を
自己補正で補う利点も加わる。
本発明は光ファイバー伝送用の信号で変調されたレー
ザー送信機、およびそのアラインメントに関するもので
ある。
ザー送信機、およびそのアラインメントに関するもので
ある。
［発明の概要］ 本発明の装置は、光ファイバー通信用に信号で適正に
変調されたアナログレーザー送信機である。レーザー光
には伝送信号で変調されており、伝送信号の強さをモニ
ターする手段が備えられており、又レーザーにはその操
作特性を決める手段が接続されている。操作特性には例
えばレーザーの傾斜能及び定格出力等が含まれている。
又100％変調で動作するのに必要な入力パワーの強度も
特性に含まれている。
変調されたアナログレーザー送信機である。レーザー光
には伝送信号で変調されており、伝送信号の強さをモニ
ターする手段が備えられており、又レーザーにはその操
作特性を決める手段が接続されている。操作特性には例
えばレーザーの傾斜能及び定格出力等が含まれている。
又100％変調で動作するのに必要な入力パワーの強度も
特性に含まれている。
決定された動作特性からレーザー光を変調するのに必
要な信号のレベルを導く手段も備わっており、そのレベ
ルに信号の強度を調整する手段も備えられている。
要な信号のレベルを導く手段も備わっており、そのレベ
ルに信号の強度を調整する手段も備えられている。
レーザーは一般に出力を発生するのに入力バイアス電
流を必要とする。一つの出力レベルP1でのバイアス電流
I1と他の出力レベルP2でのバイアス電流I2を測定する手
段もレーザーの傾斜能から決める手段も含まれている。
次式から傾斜能SEを計算する手段も備わっている。
流を必要とする。一つの出力レベルP1でのバイアス電流
I1と他の出力レベルP2でのバイアス電流I2を測定する手
段もレーザーの傾斜能から決める手段も含まれている。
次式から傾斜能SEを計算する手段も備わっている。
今レーザーの定格出力をPnomとし，入力インピーダン
スをＲとすると望む変調度Ｍで，レーザーを変調する伝
送シグナルの必要レベルＬを次式で計算する手段も含ま
れている。
スをＲとすると望む変調度Ｍで，レーザーを変調する伝
送シグナルの必要レベルＬを次式で計算する手段も含ま
れている。
Ｌ＝1/2×（Pnom/SE）２×Ｒ×M2 バイアス電流I1及びI2の代わりに，パワーレベルP1及
びP2を測っても傾斜能を決めることができる。
びP2を測っても傾斜能を決めることができる。
上記の様に,100％変調で動作させるのに必要な入力パ
ワー強度を決めることで，動作特性が決まることにな
る。この入力パワー量はレーザーをテストトーンで変調
して決めることができる。テストトーンのパワーを比較
的低出力から高出力へ徐々に増加させバイアス電流をモ
ニターする。このモニター手段がテストトーンによるレ
ーザーの過変調のために起きるバイアス電流の変化を検
知し、この時点でのテストトーンのパワー量がレーザー
を100％変調で動作させるのに必要な入力パワー量であ
る。
ワー強度を決めることで，動作特性が決まることにな
る。この入力パワー量はレーザーをテストトーンで変調
して決めることができる。テストトーンのパワーを比較
的低出力から高出力へ徐々に増加させバイアス電流をモ
ニターする。このモニター手段がテストトーンによるレ
ーザーの過変調のために起きるバイアス電流の変化を検
知し、この時点でのテストトーンのパワー量がレーザー
を100％変調で動作させるのに必要な入力パワー量であ
る。
この入力パワー量から望む変調レベルでレーザーを動
作させるのに必要な伝送シグナルのパワーレベルを計算
する手段が備えられている。コンピュータプロセッサ，
又はその他の手段が伝送シグナルのパワーを必要なパワ
ーに調整することになる。
作させるのに必要な伝送シグナルのパワーレベルを計算
する手段が備えられている。コンピュータプロセッサ，
又はその他の手段が伝送シグナルのパワーを必要なパワ
ーに調整することになる。
次式で計算されるレーザーバイアス電流Ibias（しきい
値電流Ithの上位置）を光ファイバー伝送を行っている
間、レーザーに加えておく。
値電流Ithの上位置）を光ファイバー伝送を行っている
間、レーザーに加えておく。
［発明の実施例］ 図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。この発
明のレーザー送信機では，光ファイバーケーブル又は空
間の光リンクの様な伝送媒体に，レーザーを入力信号で
変調し伝送するのに必要な信号レベルを測り決定する。
明のレーザー送信機では，光ファイバーケーブル又は空
間の光リンクの様な伝送媒体に，レーザーを入力信号で
変調し伝送するのに必要な信号レベルを測り決定する。
第１図において、端子10に加えられたRF入力信号でレ
ーザー送信機が変調される。RF信号分配回路12がRF入力
信号を受け、ヘッドエンド設備の中の１つ又はそれ以上
のレーザーカードに分配する。各レーザーカードは別々
の光ファイバーケーブルに入力信号を送信する。
ーザー送信機が変調される。RF信号分配回路12がRF入力
信号を受け、ヘッドエンド設備の中の１つ又はそれ以上
のレーザーカードに分配する。各レーザーカードは別々
の光ファイバーケーブルに入力信号を送信する。
マイクロプロセッサ14がレーザー送信機の動作をコン
トロールするのに役立ち、各々カードに備えてあるデジ
タルI/Oインターフェイス36を経て，各レーザーカード
と伝送する。
トロールするのに役立ち、各々カードに備えてあるデジ
タルI/Oインターフェイス36を経て，各レーザーカード
と伝送する。
第１図の構成図に示したレーザーカードでは,RFレベ
ルコントロール回路16が分配回路12からRF入力信号を受
ける。RFレベルコントロール回路は一般的なＰ−Ｉ−Ｎ
ダイオードアツテネーターで入力信号はＰ−Ｉ−Ｎダイ
オードを通る電流の変化により可変減衰される。その他
の可変減衰回路も使用することができ、これらの回路は
周知のものでよい。
ルコントロール回路16が分配回路12からRF入力信号を受
ける。RFレベルコントロール回路は一般的なＰ−Ｉ−Ｎ
ダイオードアツテネーターで入力信号はＰ−Ｉ−Ｎダイ
オードを通る電流の変化により可変減衰される。その他
の可変減衰回路も使用することができ、これらの回路は
周知のものでよい。
減衰レベルのコントロールはデシタルI/Oインターフ
ェイス36を経て，マイクロプロセッサ14で行われる。
ェイス36を経て，マイクロプロセッサ14で行われる。
レーザー保護回路18がRF入力信号をレベル内に保ち，
レーザーが破損するのを防いでいる。RFレベル測定回路
20がレーザー保護回路18と協調して，一般的な方法で使
用されている。この発明では,RFレベル測定回路20も又
光ファイバーに伝送するレーザーを適度に変調するのに
必要なRF入力信号のパワーレベルを保つのに役立ってい
る。なお、この20及び前記14,16,18によって調整手段が
構成されている。
レーザーが破損するのを防いでいる。RFレベル測定回路
20がレーザー保護回路18と協調して，一般的な方法で使
用されている。この発明では,RFレベル測定回路20も又
光ファイバーに伝送するレーザーを適度に変調するのに
必要なRF入力信号のパワーレベルを保つのに役立ってい
る。なお、この20及び前記14,16,18によって調整手段が
構成されている。
レーザー保護回路18からの信号は，レーザーモジュー
ル（第２の動作手段）22に接続されている。レーザーの
出力は通常の手段で光ファイバー24に接続されている。
レーザーモジュール22は第２図にもう少し詳しく示して
おいた。
ル（第２の動作手段）22に接続されている。レーザーの
出力は通常の手段で光ファイバー24に接続されている。
レーザーモジュール22は第２図にもう少し詳しく示して
おいた。
レーザーモジュール22は，デジタル−アナログコンバ
ータ30と第１の動作手段としての自動電力制御（APC）
ループ26を経て，マイクロプロセッサ14でコントロール
されている。アナログスイッチ32がRFレベル測定回路20
およびAPCループ26と同じ様に熱電冷却器（TEC）コント
ロール回路28からのアナログ信号レベルを読み取る。TE
Cコントロール回路28は通常のもので、周知の方法でレ
ーザーを冷却する熱電クーラーをコントロールしてい
る。
ータ30と第１の動作手段としての自動電力制御（APC）
ループ26を経て，マイクロプロセッサ14でコントロール
されている。アナログスイッチ32がRFレベル測定回路20
およびAPCループ26と同じ様に熱電冷却器（TEC）コント
ロール回路28からのアナログ信号レベルを読み取る。TE
Cコントロール回路28は通常のもので、周知の方法でレ
ーザーを冷却する熱電クーラーをコントロールしてい
る。
アナログスイッチ32への入力はアナログデジタルコン
バータ34でデジタル化され、デジタルI/Oインターフェ
イス36を経て、マイクロプロセッサ14に接続されてい
る。
バータ34でデジタル化され、デジタルI/Oインターフェ
イス36を経て、マイクロプロセッサ14に接続されてい
る。
第２図にレーザーモジュール22の配線図を示してあ
る。レーザー保護回路18からのRF伝送信号は、RF入力ラ
イン38で入力する。整合抵抗40がレーザーインピーダン
スと合計されて、レーザーモジュールの入力インピーダ
ンスとなっている。コンデンサ42がRF入力信号のDC成分
をフィルターし、チョーク46がRF信号がレーザー入力バ
イアス電流Ibiasを供給するAPC回路に、フィードバック
するのを防ぐ役目をしている。レーザーパッケージ50に
は、レーザーダイオード48とモニターのフォトダイオー
ド52が配置されており、フォトダイオード52は演算増幅
器54と可変補正抵抗56と協調して、ライン68にレーザー
ダイオード48の出力に相当するアナログ信号Poutを出力
し、パワーモニター（モニター手段）の役目を行う。な
お、前記38,40,42,46,70によりレーザダイオードの入力
部が、52,54,56,68により出力部がそれぞれ構成されて
いる。
る。レーザー保護回路18からのRF伝送信号は、RF入力ラ
イン38で入力する。整合抵抗40がレーザーインピーダン
スと合計されて、レーザーモジュールの入力インピーダ
ンスとなっている。コンデンサ42がRF入力信号のDC成分
をフィルターし、チョーク46がRF信号がレーザー入力バ
イアス電流Ibiasを供給するAPC回路に、フィードバック
するのを防ぐ役目をしている。レーザーパッケージ50に
は、レーザーダイオード48とモニターのフォトダイオー
ド52が配置されており、フォトダイオード52は演算増幅
器54と可変補正抵抗56と協調して、ライン68にレーザー
ダイオード48の出力に相当するアナログ信号Poutを出力
し、パワーモニター（モニター手段）の役目を行う。な
お、前記38,40,42,46,70によりレーザダイオードの入力
部が、52,54,56,68により出力部がそれぞれ構成されて
いる。
複数の端子53,55,57が符号化ターミナル（号Ｐ、12）
として配置されており、マイクロプロセッサ14によりレ
ーザーモジュールの定格出力Pnomとして読み取られる。
59に示した様に端子（導出手段）53,55,57の１ケタ又は
それ以上がデジタル符号化のため、接地されている。
として配置されており、マイクロプロセッサ14によりレ
ーザーモジュールの定格出力Pnomとして読み取られる。
59に示した様に端子（導出手段）53,55,57の１ケタ又は
それ以上がデジタル符号化のため、接地されている。
読み出し専用記憶デバイス（PROM）、又は同じ様なデ
バイスがデジタル符号化のために用いられる。
バイスがデジタル符号化のために用いられる。
この発明で使用されたレーザーの代表的な定格出力
は、２ミリワットのオーダーである。
は、２ミリワットのオーダーである。
稼動中に、レーザーモジュールは、最後には焼損し交
換する必要がある。本発明ではレーザーモジュールを交
換した時自動的に補正を行い、新しいレーザーモジュー
ルの特性に調整を行う。マイクロプロセッサ14は設置し
たレーザーモジュールの特性を測り、その特性からモジ
ュールの入力部38に必要とするアナログ信号レベルを決
める。実際のレーザーへのアナログ信号レベルを測り、
計算したレベルに調整する。
換する必要がある。本発明ではレーザーモジュールを交
換した時自動的に補正を行い、新しいレーザーモジュー
ルの特性に調整を行う。マイクロプロセッサ14は設置し
たレーザーモジュールの特性を測り、その特性からモジ
ュールの入力部38に必要とするアナログ信号レベルを決
める。実際のレーザーへのアナログ信号レベルを測り、
計算したレベルに調整する。
レーザーモジュールの動作特性には、定格出力パワー
Pnom、しきい値電流はIth及び傾斜能が含まれている。
しきい値電流はデバイスがレーザーダイオード48の、一
般的な転移特性図80を図示してある。レーザー出力パワ
ーを軸88にレーザーダイオードに加えたバイアス電流
を、軸86にプロットしてある。図で判かる様に、しきい
値電流Ithまでははっきりした出力を示さず、この時点
から、傾斜84に沿ってバイアス電流が増加するのに従い
出力パワーも増加する。
Pnom、しきい値電流はIth及び傾斜能が含まれている。
しきい値電流はデバイスがレーザーダイオード48の、一
般的な転移特性図80を図示してある。レーザー出力パワ
ーを軸88にレーザーダイオードに加えたバイアス電流
を、軸86にプロットしてある。図で判かる様に、しきい
値電流Ithまでははっきりした出力を示さず、この時点
から、傾斜84に沿ってバイアス電流が増加するのに従い
出力パワーも増加する。
傾斜能SEはある量の駆動電流に対し、レーザーの出力
パワーがどのくらい変化するかを測ることで求められ
る。しきい値電流と傾斜能の両者はデバイス毎に異な
り、従ってこれらの動作特性はレーザーモジュール毎に
変わる。更に、これらの動作特性もまた、レーザーモジ
ュールの寿命の間に変わってくる。よって、レーザーを
変調する伝送信号の最適アナログ駆動レベルを決めるた
めには、これらのパラメーラを各モジュール毎に決めね
ばならない。
パワーがどのくらい変化するかを測ることで求められ
る。しきい値電流と傾斜能の両者はデバイス毎に異な
り、従ってこれらの動作特性はレーザーモジュール毎に
変わる。更に、これらの動作特性もまた、レーザーモジ
ュールの寿命の間に変わってくる。よって、レーザーを
変調する伝送信号の最適アナログ駆動レベルを決めるた
めには、これらのパラメーラを各モジュール毎に決めね
ばならない。
レーザーモジュールの傾斜能を決めるため、本発明の
実施例では、マイクロプロセッサ14がレーザーダイオー
ドの転移特性（Ｌ−Ｉ線）84の２点の位置決めを行う。
レーザーダイオードのバイアス電流は、第１図の自動電
力制御回路26から供給されている。第３図にこの回路の
詳細を示してある。ライン68のレーザー出力Poutは制御
偏差増幅器の負極に入り、D/Aコンバータ30を経て、ラ
イン68で受けたマイクロプロセッサからの対照電圧Pref
は、増幅器60の正極に加えられている。もしPrefとPout
の電圧が異なると、その偏差は増幅器60で増幅され、ル
ープフィルタと積分器64を通り、電圧−電流コンバータ
66に入力する。
実施例では、マイクロプロセッサ14がレーザーダイオー
ドの転移特性（Ｌ−Ｉ線）84の２点の位置決めを行う。
レーザーダイオードのバイアス電流は、第１図の自動電
力制御回路26から供給されている。第３図にこの回路の
詳細を示してある。ライン68のレーザー出力Poutは制御
偏差増幅器の負極に入り、D/Aコンバータ30を経て、ラ
イン68で受けたマイクロプロセッサからの対照電圧Pref
は、増幅器60の正極に加えられている。もしPrefとPout
の電圧が異なると、その偏差は増幅器60で増幅され、ル
ープフィルタと積分器64を通り、電圧−電流コンバータ
66に入力する。
その結果ライン70のレーザーバイアス電流Ibiasは変
化しPoutとPrefの差は減少し、最後にはほとんどゼロに
なる。この様にして、自動電力制御回路が対照パワーレ
ベルに等しい、一定の出力パワーを保つ様に、レーザー
ダイオードのバイアス電流をコントロールする。
化しPoutとPrefの差は減少し、最後にはほとんどゼロに
なる。この様にして、自動電力制御回路が対照パワーレ
ベルに等しい、一定の出力パワーを保つ様に、レーザー
ダイオードのバイアス電流をコントロールする。
マイクロプロセッサ14は、APCループ26のモニター箇
所（即ちライン70）からバイアス電流を読み取る様に、
アナログスイッチ32及びA/Dコンバータ34をコントロー
ルして、レーザーバイアス電流Ibiasを決める。傾斜能
を決めるため、マイクロプロセッサはあるレベルP1に対
照パワーレベルPrefをセットし、第４図に示す様にその
点のバイアス電流を測る。次に第２のレベルP2をセット
し、バイアス電流I2を測り、次式により傾斜能を計算す
る。
所（即ちライン70）からバイアス電流を読み取る様に、
アナログスイッチ32及びA/Dコンバータ34をコントロー
ルして、レーザーバイアス電流Ibiasを決める。傾斜能
を決めるため、マイクロプロセッサはあるレベルP1に対
照パワーレベルPrefをセットし、第４図に示す様にその
点のバイアス電流を測る。次に第２のレベルP2をセット
し、バイアス電流I2を測り、次式により傾斜能を計算す
る。
公称レーザーバイアス電流は同じ様に、マイクロプロ
セッサにより次式で計算される。
セッサにより次式で計算される。
なお、前記マイクロプロセッサ14及びAPCループ26に
よって決定手段が構成されている。
よって決定手段が構成されている。
前に述べた様に,Pnomはレーザーモジュール上の符号
化ターミナル53,55,57から読み取ることが出来るが（レ
ーザーモジュールの定格出力を変えない限り）、送信機
の製造時点または現場技術者により、マイクロプロセッ
サにプログラムしておくことが出来る。
化ターミナル53,55,57から読み取ることが出来るが（レ
ーザーモジュールの定格出力を変えない限り）、送信機
の製造時点または現場技術者により、マイクロプロセッ
サにプログラムしておくことが出来る。
ライン38でモジュールに入力した伝送信号入力は、瞬
間的なレーザーバイアス電流を変えて、レーザー出力を
変調する。変調電流のピーク値は、レーザーの公称出力
Pnomと傾斜能および望む全RMS変調度Ｍに相関して必要
となる。Ｍの最適値は送信機の特定の応用面で決まり、
例えば40チャンネルのAM送信システムでは、Ｍの値は大
畧３乃至0.35である。この値はマイクロプロセッサ14に
プログラムされるか、または前に述べたPnomと同様に、
端子53,55および57の符号化ターミナルで読みとること
が出来る。
間的なレーザーバイアス電流を変えて、レーザー出力を
変調する。変調電流のピーク値は、レーザーの公称出力
Pnomと傾斜能および望む全RMS変調度Ｍに相関して必要
となる。Ｍの最適値は送信機の特定の応用面で決まり、
例えば40チャンネルのAM送信システムでは、Ｍの値は大
畧３乃至0.35である。この値はマイクロプロセッサ14に
プログラムされるか、または前に述べたPnomと同様に、
端子53,55および57の符号化ターミナルで読みとること
が出来る。
光ファイバー伝送システムでの変調度についての検討
は1988年10月号のCommunications Tech−nology誌でDai
vd Grubb IIIによって“AM光ファイバー幹線”、及び1
989 NCTATechnical PapaersでGrubb、及びTrisnoによ
り“AM光ファイバー幹線：ノズル、及びひずみ分析”と
いう題名の論文で行われている。
は1988年10月号のCommunications Tech−nology誌でDai
vd Grubb IIIによって“AM光ファイバー幹線”、及び1
989 NCTATechnical PapaersでGrubb、及びTrisnoによ
り“AM光ファイバー幹線：ノズル、及びひずみ分析”と
いう題名の論文で行われている。
レーザー送信機で希望する変調度に必要なRF入力パワ
ーレベルＬは、次の関係からマイクロプロセッサ14で計
算される。
ーレベルＬは、次の関係からマイクロプロセッサ14で計
算される。
Ｌ＝1/2（Ibias）２×Ｒ×M2 勿論この式は、Ibiasを置き変えて下式の様に表して
も良い。
も良い。
Ｌ＝1/2×（Pnom/SE）２×Ｒ×M2 なお、符号化ターミナル53,55,57等を含むレーザーモ
ジュール22及びマイクロプロセッサ14によって導出手段
が構成されている。
ジュール22及びマイクロプロセッサ14によって導出手段
が構成されている。
一度正しいアナログ信号レベルが決まると、マイクロ
プロセッサはRFレベル測定回路20,アナログスイッチ32,
及びA/Dコンバータ34を経て、レーザーモジュールに入
力する実際の信号量を読み取り、RFレベルコントロール
16を経て、正確なRF信号レベルＬを供給する様に調整を
行う。
プロセッサはRFレベル測定回路20,アナログスイッチ32,
及びA/Dコンバータ34を経て、レーザーモジュールに入
力する実際の信号量を読み取り、RFレベルコントロール
16を経て、正確なRF信号レベルＬを供給する様に調整を
行う。
第５図に適切な変調を行うのに必要な、RF入力パワー
レベルをマイクロプロセッサが決めるルーチンのフロー
チャートを示してある。ルーチンは100から始まり102で
レーザーモジュールの定格出力パワーPnomを読み取る。
前にも述べた様に、Pnomの値はモジュール上に物理的に
配置されたピンに符号化されてあるか、又はマイクロプ
ロセッサにメモリーに格納されている。
レベルをマイクロプロセッサが決めるルーチンのフロー
チャートを示してある。ルーチンは100から始まり102で
レーザーモジュールの定格出力パワーPnomを読み取る。
前にも述べた様に、Pnomの値はモジュール上に物理的に
配置されたピンに符号化されてあるか、又はマイクロプ
ロセッサにメモリーに格納されている。
ステップ104では、レーザーモジュールのモニター回
路の出力から実際の出力のモニターを始める。前に説明
した様に、出力パワーはライン68に出力され、A/Dコン
バータ34及びアナログスイッチ32を経て、APCループ26
からのパワー信号が、マイクロプロセッサにより読み取
られる。
路の出力から実際の出力のモニターを始める。前に説明
した様に、出力パワーはライン68に出力され、A/Dコン
バータ34及びアナログスイッチ32を経て、APCループ26
からのパワー信号が、マイクロプロセッサにより読み取
られる。
ステップ106では対照となる最初のパワーレベルP1を
セットし、ライン62を経て、APCループ26の制御偏差増
幅器60に加えられる。ライン62の信号は、マイクロプロ
セッサからのデジタル信号出力を、デジタル−アナログ
コンバータ30で変換したアナログ信号である。
セットし、ライン62を経て、APCループ26の制御偏差増
幅器60に加えられる。ライン62の信号は、マイクロプロ
セッサからのデジタル信号出力を、デジタル−アナログ
コンバータ30で変換したアナログ信号である。
ステップ108では対照となるパワーレベルP1がレーザ
ーモジュールにより到達したかどうかを決め、まだ達し
ていない時はライン68のレーザー出力パワーが、マイク
ロプロセッサが設定した対照のレベルに等しくなるまで
ループ続ける。これが到達すると、108から110に移り、
マイクロプロセッサはライン70上のレーザーモジュール
に入力するバイアス電流値を、測定し記憶する。
ーモジュールにより到達したかどうかを決め、まだ達し
ていない時はライン68のレーザー出力パワーが、マイク
ロプロセッサが設定した対照のレベルに等しくなるまで
ループ続ける。これが到達すると、108から110に移り、
マイクロプロセッサはライン70上のレーザーモジュール
に入力するバイアス電流値を、測定し記憶する。
次にステップ112で２番目のパワーレベルの対照P2を
設定する。ステップ114では対照P2が到達したかどうか
を決め、到達した時はステップ116に移り、レベルP2に
必要な入力バイアス電流I2を測り、記憶する。
設定する。ステップ114では対照P2が到達したかどうか
を決め、到達した時はステップ116に移り、レベルP2に
必要な入力バイアス電流I2を測り、記憶する。
ステップ118ではP1,P2及びI1,I2の値を使用して、モ
ジュールの傾斜能を計算する。次にステップ120で、レ
ーザーの適切な動作のため加えるしきい値電流より上位
にあるバイアス電流Ibias値を計算する。
ジュールの傾斜能を計算する。次にステップ120で、レ
ーザーの適切な動作のため加えるしきい値電流より上位
にあるバイアス電流Ibias値を計算する。
ステップ122では、マイクロプロセッサは、変調度Ｍ
及び入力インピーダンスＲを読み取る。これらの値はレ
ーザーシステムが製作された時に、システム設計者によ
り又はレーザーモジュールが交換された時に、現場技術
者によりプログラムされ、メモリーに格納されたもので
ある。
及び入力インピーダンスＲを読み取る。これらの値はレ
ーザーシステムが製作された時に、システム設計者によ
り又はレーザーモジュールが交換された時に、現場技術
者によりプログラムされ、メモリーに格納されたもので
ある。
ステップ124では、適正な変調に必要なRF入力パワレ
ベル値を計算し、メモリーに格納しておく。この値はRF
レベルコントロール16,RFレベル測定回路20,及びAPCル
ープ26が協調して入力パワーレベルを一定に保のに使わ
れる。ステップ126でルーチンは終わる。
ベル値を計算し、メモリーに格納しておく。この値はRF
レベルコントロール16,RFレベル測定回路20,及びAPCル
ープ26が協調して入力パワーレベルを一定に保のに使わ
れる。ステップ126でルーチンは終わる。
もう一つの実施例のルーチンを第５図の破線の132か
ら146で説明する。これは対照となるパワーレベルを設
定し、それに伴うバイアス電流を測定する代わりに、対
照とするバイアス電流を設定し、その出力パワーを測定
するルーチンである。先ずステップ132で、マイクロプ
ロセッサはバイアス電流をモニターする。ステップ134
で、レーザーダイオードに加える電流をゼロから増して
いき、はっきりした出力パワーが認められるしきい値電
流Ithを決める。ステップ136で対照とするバイアスを設
定し（Ithより上に）、ステップ138で電流値がこれに到
達したかどうか決める。
ら146で説明する。これは対照となるパワーレベルを設
定し、それに伴うバイアス電流を測定する代わりに、対
照とするバイアス電流を設定し、その出力パワーを測定
するルーチンである。先ずステップ132で、マイクロプ
ロセッサはバイアス電流をモニターする。ステップ134
で、レーザーダイオードに加える電流をゼロから増して
いき、はっきりした出力パワーが認められるしきい値電
流Ithを決める。ステップ136で対照とするバイアスを設
定し（Ithより上に）、ステップ138で電流値がこれに到
達したかどうか決める。
この時点でパワーP1を測定し、ステップ140に記して
ある様にメモリーに格納する。ステップ142で対照バイ
アスI2（同じくIthより大）を設定する。ステップ144
で、バイアス電流が対照値I2に到達しているかどうか決
め、ステップ146で相当する出力P2が測定され、記憶さ
れる。このあとのフローは前に同じである。
ある様にメモリーに格納する。ステップ142で対照バイ
アスI2（同じくIthより大）を設定する。ステップ144
で、バイアス電流が対照値I2に到達しているかどうか決
め、ステップ146で相当する出力P2が測定され、記憶さ
れる。このあとのフローは前に同じである。
第６図に、必要なRF入力パワーレベルを計算する別の
手法のフローチャートを示してある。ルーチンは200で
始まり、ステップ202でライン70のレザーモジュールに
入力する。Ibiasの測定を開始する。ステップ204でテス
トトーン（例えば10MHZ正弦波）をライン38のRF入力に
加える。テストトーンはレーザーカードの一部、または
送信機のどこかに設置した通常の発振器から発生させれ
ばよい。
手法のフローチャートを示してある。ルーチンは200で
始まり、ステップ202でライン70のレザーモジュールに
入力する。Ibiasの測定を開始する。ステップ204でテス
トトーン（例えば10MHZ正弦波）をライン38のRF入力に
加える。テストトーンはレーザーカードの一部、または
送信機のどこかに設置した通常の発振器から発生させれ
ばよい。
テストトーンを加えている間、マイクロプロセッサは
入力バイアス電流Ibiasの変化を監視している。これは
ステップ206に示してある。変化が認められない時は、
ステップ208でテストトーンのパワーを予め定めてある
増加量で増していく。206に戻り、バイアス電流の変化
が検知されるまでパワーの増加を続ける。検知した時点
で、ステップ210に進み、テストトーンのパワーはレー
ザーを100％変調で動作させるのに必要なパワーにほぼ
等しい。過変調のこの点におけるIbiasの変化は、変調
シグナル中のひずみによるものである。この過変調の時
点では、特にAPCループがひずみによって起きるPoutの
瞬間の増加を検知し、Ibiasを変化させて補正する様に
働く。
入力バイアス電流Ibiasの変化を監視している。これは
ステップ206に示してある。変化が認められない時は、
ステップ208でテストトーンのパワーを予め定めてある
増加量で増していく。206に戻り、バイアス電流の変化
が検知されるまでパワーの増加を続ける。検知した時点
で、ステップ210に進み、テストトーンのパワーはレー
ザーを100％変調で動作させるのに必要なパワーにほぼ
等しい。過変調のこの点におけるIbiasの変化は、変調
シグナル中のひずみによるものである。この過変調の時
点では、特にAPCループがひずみによって起きるPoutの
瞬間の増加を検知し、Ibiasを変化させて補正する様に
働く。
ステップ212で希望する変調度に必要なRF入力パワー
レベルは、100％変調のテストトーンパワーの測定値の
比率から計算できる。これは次の関係式を用いればよ
い。
レベルは、100％変調のテストトーンパワーの測定値の
比率から計算できる。これは次の関係式を用いればよ
い。
Ｌ＝P 100％×M2 ここでＬは必要な入力パワーレベルで、P100％は測定
した100％変調に相当するテストトーンのパワーで、Ｍ
は変調度である。計算した値は記憶され、ステップ214
でルーチンは終わる。
した100％変調に相当するテストトーンのパワーで、Ｍ
は変調度である。計算した値は記憶され、ステップ214
でルーチンは終わる。
この発明によるレーザー送信機のアラインメントは、
レーザーモジュールを交換した時に、人為的に作動され
た開閉操作によっても起きる。また普通の稼動状態にお
いても、レーザーモジュールの動作特性の低下を周期的
にスイッチを入れることで補正できる。またマイクロプ
ロセッサに時間ベースでアラインメントルーチンを周期
的に行う様、プログラムすることも可能である。
レーザーモジュールを交換した時に、人為的に作動され
た開閉操作によっても起きる。また普通の稼動状態にお
いても、レーザーモジュールの動作特性の低下を周期的
にスイッチを入れることで補正できる。またマイクロプ
ロセッサに時間ベースでアラインメントルーチンを周期
的に行う様、プログラムすることも可能である。
［発明の効果］ この発明は上述の様に、アナログレーザー送信機の自
己アラインメントを行う装置と、方法について以下の様
に構成したものである。レーザーモジュールの動作特性
を決め、この特性値から、光ファイバーへ送信するレー
ザーを適正に変調するのに必要な伝送信号のパワーレベ
ルを決め、伝送信号の入力の大きさを上記の求めたレベ
ルに調整し、適正な変調度でこのレベルを一定に保つ方
式である。現場でレーザーモジュールを交換した時に
は、自己アラインメントが行われているため交換が簡単
で、また時間の浪費が少ない。またモジュールは稼動時
間の経過とともに動作特性が低下するので、周期的にア
ラインメントを行はせて、この低下を補償できる効果が
ある。
己アラインメントを行う装置と、方法について以下の様
に構成したものである。レーザーモジュールの動作特性
を決め、この特性値から、光ファイバーへ送信するレー
ザーを適正に変調するのに必要な伝送信号のパワーレベ
ルを決め、伝送信号の入力の大きさを上記の求めたレベ
ルに調整し、適正な変調度でこのレベルを一定に保つ方
式である。現場でレーザーモジュールを交換した時に
は、自己アラインメントが行われているため交換が簡単
で、また時間の浪費が少ない。またモジュールは稼動時
間の経過とともに動作特性が低下するので、周期的にア
ラインメントを行はせて、この低下を補償できる効果が
ある。
第１図はこの発明によるアナログレーザー送信装置のブ
ロックダイヤグラムである。 第２図はこの発明によるレーザーモジュールの配線図で
ある。 第３図はこの発明で使用した自動電力制御回路のブロッ
クダイアグラムである。 第４図はレーザーダイオードの転移特性（Ｌ−Ｉ線）で
ある。 第５図は本発明のレーザーの動作特性を決めるフローチ
ャートルーチンである。 第６図は同じくレーザーの動作特性を決める別のルーチ
ンのフローチャートである。
ロックダイヤグラムである。 第２図はこの発明によるレーザーモジュールの配線図で
ある。 第３図はこの発明で使用した自動電力制御回路のブロッ
クダイアグラムである。 第４図はレーザーダイオードの転移特性（Ｌ−Ｉ線）で
ある。 第５図は本発明のレーザーの動作特性を決めるフローチ
ャートルーチンである。 第６図は同じくレーザーの動作特性を決める別のルーチ
ンのフローチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−143732（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−17839（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−28087（ＪＰ，Ａ)
Claims (20)
- 【請求項１】光ファイバー送信において、信号の適正な
変調を行うアナログレーザー送信機のアラインメントを
行う装置で、 レーザーと、 レーザーの変調器に接続してアナログ送信シグナル強度
をモニターするモニター手段と、 レーザーの動作特性を決めるためにレーザーに接続した
決定手段と、 光ファイバーへの送信において、レーザーを正確に変調
しかつアナログ光出力を生成するために、アナログ送信
シグナルにつき所定のレベルを動作特性から導く導出手
段と、 前記モニター手段によってモニターされたアナログ送信
シグナル強度が前記導出手段によって設定された必要シ
グナルレベルと一致するよう送信ジクナルレベルの強度
を調節する調整手段とからなり、 前記動作特性は前記アナログ送信シグナルでのレーザー
の変調に先立って決定されることを特徴とする装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記動作
特性は更に、レーザーの定格出力を含むことを特徴とす
る装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、前記レー
ザーは出力するために安定した入力バイアス電流を必要
とし、前記決定手段は、 第１の基準出力レベルと第２の基準出力レベルとを設定
する制御手段と、 前記第１の基準出力レベルにおける第１の較正シグナル
を前記レーザーに印加する手段と、 前記第１の較正シグナルの印加時に、ある出力レベルP1
におけるレーザーのバイアス電流I1を測定する手段と、 前記第２の基準出力レベルにおける第２の較正シグナル
を前記レーザーに印加する手段と、 前記第１の較正シグナルの印加時に、前記レーザーのバ
イアス電流I2を測定する手段と、 次の関係式から傾斜能SEを計算する手段とを、からなる
ことを特徴とする装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項において、前記レー
ザーは定格出力Pnomで、入力インピーダンスはＲであ
り、前記導出手段は、アナログ送信シグナルの所望の変
調度Ｍに対するレベルＬを次式から計算する手段でから
なることを特徴とする装置。 Ｌ＝1/2×（Pnom/SE）２×Ｒ×M2 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項において、レーザー
は出力するために入力バイアス電流を必要とし、前記決
定手段は、 第１の基準出力レベルと第２の基準出力レベルとを設定
する制御手段と、 前記第１の基準出力レベルにおける第１の較正シグナル
を前記レーザーに印加する手段と、 前記第１の較正シグナルの印加時に、レーザーのバイア
ス電流I1における出力レベルP1を測定する手段と、 前記第２の基準出力レベルにおける第２の較正シグナル
を前記レーザーに印加する手段と、 前記第２の較正シグナルの印加時に、前記レーザーのバ
イアス電流I2における出力レベルP2を測定する手段と、 次の関係式から傾斜能SEを計算する手段と、から成るこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項６】特許請求の範囲第５項において、前記レー
ザーは定格出力Pnomで入力インピーダンスはＲであり、
前記導出手段は、前記アナログ送信シグナルの所望の変
調度ＭでのレベルＬを次の関係式から計算する手段を含
むことを特徴とする装置。 Ｌ＝1/2×（Pnom/SE）２×Ｒ×M2 - 【請求項７】特許請求の範囲第１項において、前記動作
特性は100％変調でレーザーを動作させるのに必要な入
力を含むことを特徴とする装置。 - 【請求項８】特許請求の範囲第７項において、前記決定
手段は、 レーザー変調にテストトーンを適用する手段と、テスト
トーンのパワーを比較的低出力から高出力まで徐々に増
していく手段と、 レーザーにテストトーンを加えている間、そのバイアス
電流をモニターする手段と、 テストトーンによるレーザーの過変調で起こるバイアス
電流の変化の検知のためのモニター手段と、 バイアス電流の変化を検知した時のテストトーンのパワ
ーを測定する手段と、 ここで決定されたテストトーンのパワーの強度が100％
変調でレーザーを動作させるのに必要な入力強度とほと
んど等しいことを特徴とする装置。 - 【請求項９】特許請求の範囲第８項において、 前記導出手段は、 入力パワー強度から希望する変調レベルでレーザーを動
作させ、送信シグナルに必要なパワーレベルを計算する
手段を含むことを特徴とする装置。 - 【請求項１０】自己アライメントアナログレーザー送信
機で、 コンピュータプロセッサと、 アナログ送信信号を受信する入力端子と、 前記アナログ送信信号を受信するのに接続された入力部
と、光通路を通してアナログ送信信号により変調された
アナログレーザー信号を送信する出力部を有するレーザ
ーモジュールと、 前記レーザーモジュールの傾斜能SEを含む動作特性を決
定するために前記コンピュータプロセッサと協調する決
定手段と、 前記動作特性に基づき、所望のレベルでレーザーを変調
するアナログ送信信号に必要なパワーを導出するための
コンピュータプロセッサと協調する導出手段と、 その必要パワーにアナログ送信信号のパワーを調整する
ための、コンピュータプロセッサに応じる調整手段とか
らなり、 前記レーザーモジュールは、定格出力Pnomで入力インピ
ーダンスはＲを有し、 前記導出手段は次の関係式から前記アナログ送信信号の
所望の変調度Ｍでの必要パワーを導くとともに、前記動
作特性は、前記アナログ送信信号での前記レーザーモジ
ュールの変調に先立って決定されることを特徴とするレ
ーザー送信機。 Ｌ＝1/2×（Pnom/SE）２×Ｒ×M2 - 【請求項１１】特許請求の範囲第10項において更に、 第１の基準出力レべルと第２の基準出力レベルとを設定
する制御手段と、 前記第１の基準出力レベルにおける第１の較正シグナル
を前記レーザーに印加する手段と、 前記第１の較正シグナルの印加時に、レーザーのバイア
ス電流I1と出力レベルP1を測定する手段と、 前記第２の基準出力レベルにおける第２の較正シグナル
を前記レーザーに印加する手段と、 前記第２の較正シグナルの印加時に、レーザーのバイア
ス電流I2と出力レベルP2を測定する手段と、 次式によりレーザーモジュールの傾斜能SEを演算するた
めの手段と、 からなることを特徴とするレーザー送信機。 - 【請求項１２】特許請求の範囲第11項において更に、光
ファイバーを通じて通信している時のレーザーモジュー
ルに加えられている、公称レーザーバイアス電流を計算
するための手段と、 光ファイバー通信が行われている間計算された電流をレ
ーザーモジュールに印加する手段から成ることを特徴と
するレーザー送信機。 - 【請求項１３】特許請求の範囲第12項において、前記公
称レーザーバイアス電流Ibiasは次式により計算される
ことを特徴とするレーザー送信機。 - 【請求項１４】特許請求の範囲第10項において更に、レ
ーザー出力を発生させるためにレーザーモジュールに入
力バイアス電流を加える手段と、 前記決定手段は、入力端子にテストトーンを加える手段
と、 テストトーンのパワーを比較的低パワーから高パワーま
で徐々に増加する手段と、 入力端子にテストトーンが加えられている間、入力バイ
アス電流をモニターするための手段と、 テストトーンによる前記レーザーモジュールの過変調に
起因するバイアス電流の変化を検知するためのモニター
手段に接続された手段と、 バイアス電流の変化を検知したときのテストトーンのパ
ワーを決める手段と、 決定されたテストトーンのパワーの強度が100％変調に
おけるレーザーモジュールを動作させるのに必要なパワ
ーが動作特性を表示するものであり、送信信号に必要な
パワーを導くために使われることを特徴とするレーザー
送信機。 - 【請求項１５】光ファーバー通信での信号の変調を行う
ための、アナログレーザー送信機のアライメントの方法
であって、 レーザーの傾斜能SEを含む動作特性を決める決定段階
と、 光ファイバーを通じて送信するための前記レーザーに適
した変調を行い、動作特性からアナログ送信信号の必要
なパワーレベルＬを導く導出段階と、 変調レーザーに結合されたアナログ送信信号の強度をモ
ニターする過程と、 モニターしたアナログ送信信号強度が導出段階で導いた
パワーレベルとなるようアナログ送信信号の強度を調整
する調整段階とからなるとともに、 前記レーザーの傾斜能SEは前記動作特性を決める段階で
決められ、パワーレベルＬは、前記導出段階で次の関係
式から導かれ、 前記動作特性は、前記アナログ送信信号での前記レーザ
ーの変調に先立って決定されることを特徴とする方法。 Ｌ＝1/2×（Pnom/SE）２×Ｒ×M2 - 【請求項１６】特許請求の範囲第15項において、100％
変調時のレーザーを動作させるのに必要な伝送シグナル
の強度は前記決定段階で決められ、前記導出段階で導か
れるパワーレベルは前記の決定された強度から計算され
ることを特徴とする方法。 - 【請求項１７】特許請求の範囲第15項において更に、光
ファイバーを通して送信される間、レーザーに加えられ
た公称レーザーバイアス電流を計算する過程と、 光ファイバー通信の間レーザー出力を発生させるため計
算された前記バイアス電流をレーザーに印加する過程と
を、供えたからなることを特徴とする方法。 - 【請求項１８】光ファイバー送信において、信号の適正
な変調を行うアナログレーザー送信機のアライメントを
行う装置で、 レーザーと、 レーザーの変調器に接続してアナログ送信シグナル強度
をモニターするモニター手段と、 レーザーの動作特性を決めるためにレーザーに接続した
決定手段と、 光ファイバーへの送信において、レーザーを正確に変調
しかつアナログ光出力を生成するために、アナログ送信
シグナルにつき所定のレベルを動作特性から導く導出手
段と、 前記モニター手段によってモニターされたアナログ送信
シグナル強度が前記導出手段によって設定された必要シ
グナルレベルと一致するよう送信シグナルレベルの強度
を調節する調整手段とからなり、 前記動作特性は100％変調でレーザーを動作させるのに
必要な入力を具えて前記アナログ送信シグナルでのレー
ザーの変調に先立って決定されるとともに、前記決定手
段は、 レーザー変調にテストトーンを適用する手段と、テスト
トーンのパワーを比較的低出力から高出力まで徐々に増
していく手段と、 レーザーにテストトーンを加えている間、そのバイアス
電流をモニターする手段と、 テストトーンによるレーザーの過変調で起こるバイアス
電流の変化の検知のためのモニター手段と、 バイアス電流の変化を検知した時のテストトーンのパワ
ーを測定する手段と、を具えてなり、 決定されたテストトーンのパワーの強度が100％変調で
レーザーを動作させるのに必要な入力強度とほとんど等
しくなるようにしたことを特徴とする装置。 - 【請求項１９】特許請求の範囲第18項において、前記導
出手段は、 入力パワー強度から希望する変調レベルでレーザーを動
作させ、送信シグナルに必要なパワーレベルを計算する
手段を具えたことを特徴とする装置。 - 【請求項２０】自己アラインメントアナログレーザー送
信機で、 コンピュータプロセッサと、 アナログ送信信号を受信する入力端子と、 前記アナログ送信信号を受信するのに接続された入力部
と、光通路を通してアナログ送信信号により変調された
アナログレーザー信号を送信する出力部を有するレーザ
ーモジュールと、 前記レーザーモジュールの傾斜能SEを含む動作特性を決
定するために前記コンピュータプロセッサと協調する決
定手段と、 前記動作特性に基づき、所望のレベルでレーザーを変調
するアナログ送信信号に必要なパワーを導出するための
コンピュータプロセッサと協調する導出手段と、 その必要パワーにアナログ送信信号のパワーを調整する
ための、コンピュータプロセッサに応じる調整手段と、
レーザー出力を発生させるためにレーザーモジュールに
入力バイアス電流を加える手段と、 前記決定手段は、入力端子にテストトーンを加える手段
と、テストトーンのパワーを比較的低パワーから高パワ
ーまで徐々に増加する手段と、 入力端子にテストトーンが加えられている間、入力バイ
アス電流をモニターするための手段と、 テストトーンによる前記レーザーモジュールの過変調に
起因するバイアス電流の変化を検知するためのモニター
手段に接続された手段と、 バイアス電流の変化を検知したときのテストトーンのパ
ワーを決める手段と、 からなり、 前記レーザーモジュールは、定格出力Pnomで入力インピ
ーダンスはＲを有し、 前記導出手段は次の関係式から前記アナログ送信信号の
所望の変調度Ｍでの必要パワーを導くとともに、前記動
作特性は、前記アナログ送信信号での前記レーザーモジ
ュールの変調に先立って決定されるとともに、決定され
たテストトーンのパワーの強度が100％変調におけるレ
ーザーモジュールを動作させるのに必要なパワーが動作
特性を表示するものであり、前記アナログ送信信号に必
要なパワーを導くために使われるようにしたことを特徴
とするレーザー送信機。 Ｌ＝1/2×（Pnom/SE）２×Ｒ×M2
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