具有温度补偿功能的光发送机以及光传输系统技术方案

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。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。因此本专利技术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，根据本专利技术的一种观点，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。在根据本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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（ＩＯ，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。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：时田茂，
申请(专利权)人：日本光进株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]