DE3045545A1

DE3045545A1 - Semiconductor laser output signal control - regulates laser modulation current by signal from comparator of electric and optical peak signals

Info

Publication number: DE3045545A1
Application number: DE19803045545
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing.(grad.) 7153 Weissach im Tal Krull; Theodor Dipl.-Ing. 7150 Backnang Wiesmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1980-12-03
Filing date: 1980-12-03
Publication date: 1982-06-03
Also published as: DE3045545C2

Abstract

To counter laser characteristic changes, due to temp. effects and ageing, the output signal is controlled by regulating the modulation current of the semiconductor laser (LD) by an appropriate signal. The latter is derived by comparison between the peak values of the electric input signal (S) and the optical output signal of the semiconductor laser respectively. The control circuit includes a control amplifies (V2) in series in front of the semiconductor laser. The amplifier operation is controlled by an output signal of a differential amplifier (V3). One input of the latter receives an input signal in front of the control amplifier, while the other input receives an output signal of an opto-electric transducer (FD), both via peak value rectifiers. The transducer converts the semiconductor laser optical signal into an electric one.

Description

Verfahren zum Regeln des Ausgangssignals eines Method for regulating the output signal of a

Halbleiterlasers Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Ansgangssignals eines Halbleiterlasers. Semiconductor laser The invention relates to a method for regulating of the output signal of a semiconductor laser.

Aufgrund von temperatureinflüssen und Alterung ändert ein Halbleiterlaser sein Ausgangssignal. D.h. es ändert sich die Laserkennlinie, welche die Abhängigkeit de optischen Leistung Popt vom Laserstrom I darstellt (vgl. Fig. 1), bezüglich ihres Schwellstromes Is und ihrer Steigung. dabei bewirkt vor allem eine Temperaturerhöhung eine Verschiebung des Schwellstroms zu höheren Werten hin, wie die strichlierte Kennlinie in Fig. 1 zeigt, und durch Alterung verändert sich insbesondere die Kennliniesteigung, wie die strichpunktierte Kennlinie in Fig. 1 verdeutlicht.A semiconductor laser changes due to temperature influences and aging its output signal. This means that the laser characteristic changes, which determines the dependency de optical power Popt from laser current I represents (see. Fig. 1), with respect to their Threshold current Is and its slope. this mainly causes an increase in temperature a shift in the threshold current towards higher values, such as the dashed line Shows the characteristic curve in Fig. 1, and aging changes in particular the slope of the characteristic curve, as the dash-dotted characteristic curve in FIG. 1 illustrates.

Um Auswirkungen von Kennlini enänderungen auf das Ausgangssignal des Halbleiterlasers zu vermeiden, ist eine Regelung des Laserst.roms notwendig. Bisher wurde dazu der Vorstrom für den Halbleiterlaser geregelt, womit bei einer Werschiebung de Schwellstroms die Ausgangsleistung auf einen konstanten Wert gehalten werden kann. Mit der Regelung des Vorstroms kann aber nicht eine Anderung der Kennliniensteigung ausgeglichen werden, die zu einer Verlinderung des Modulationsgrades des Laserausgangssignals führt. Eine Veränderung des Modulationsgrades ist bei eider Ubertragung von digitalen Signalen nicht so kritisch In nellerer -Zeit sind die Halbleiterlaser so verbessert worden dass auch ein Betrieb mit analoger Modulation möglich ist,- wodurch sich die Übertragung von analogen Fernsehnd Rundfunktionsignalen über Lichtwellenleitersysteme anbietet. Gerade bei Analogmodulation nun ist es erforderlich, .len Modulationsgrad möglichst konstant zu halten.To avoid the effects of changes in the characteristics on the output signal of the To avoid semiconductor lasers, it is necessary to regulate the laser current. Until now For this purpose, the bias current for the semiconductor laser was regulated, which means that there is a shift de threshold current the output power can be kept at a constant value can. With the regulation of the bias current, however, there cannot be a change in the slope of the characteristic curve which lead to a reduction in the degree of modulation of the laser output signal leads. A change in the degree of modulation occurs with digital transmission Signals not so critical In a shorter time, the semiconductor lasers are so improved that an operation with analog modulation is possible, - which means the transmission of analog television and radio signals via fiber optic systems offers. In the case of analog modulation in particular, it is now necessary to have .len degree of modulation to be kept as constant as possible.

Dahp.i' liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Regelung des AusgangssignaLs eines Halb-Leiterlasers anzugeben, das es ermöglicht, trotz Steilheitsänderungen der Laserkennlinie den Modulationsgrad -les Ausgangssignals konstant zu haltern.Dahp.i ', the invention is based on the object of a method for specify the regulation of the output signal of a semi-conductor laser, which enables Despite changes in the slope of the laser characteristic, the degree of modulation -les output signal to keep constant.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Modulationsstrom des Halbleiterlasers mit Hilfe eines Signals geregelt wird, das durch den Vergleich zwischen dem Spitzenwert des elektrischen-Eingangssignals und dem Spitzenwert des vom optischen Ausgangssignal des Halbleiterlasers abgeleiteten elektrischen Signals gebildet wird.The object is achieved according to the invention in that the modulation current of the semiconductor laser is controlled with the aid of a signal that is determined by the comparison between the peak value of the electrical input signal and the peak value of the electrical signal derived from the optical output signal of the semiconductor laser is formed.

Bine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfdhrens besteht darin, dass dem Halbleiterlaser ein Regelverstärker vorgeschaltet ist, den in seiner Verstärkung das Ausgangssignal eines Differenzverstärkers regelt, (lessen einem Eingang über einen Spitzenwertgleichrichtei das Eingangssignal vor dem Regelverstärker und dessen anderem Eingang ebenfalls über einen Spitzenwertgleichrichter das Ausgangssignal eines opto-elektrischen Wandlers, der das optische Signal des Halbleiterlasers in ein elektrisches Signal umwandelt, zugeführt ist. Eine zweckmässige Ausfüh--rung eines Spitzenwertgleichrichters besteht darin, <1 ass eine Diade jeweils im an einen der beiden Differenzverstärkereingänge angeschlossenen Signatweg liegt und ei Kondensator einerseits mit dem Differentverstä@kereingang und andererseits mit Masse verbunden ist.There is a circuit arrangement for carrying out this procedure in that the semiconductor laser is preceded by a control amplifier, the one in its Reinforcement regulates the output signal of a differential amplifier, (read the input signal to an input via a peak value rectifier the control amplifier and its other input also via a peak value rectifier the output signal of an opto-electrical converter, which converts the optical signal of the Semiconductor laser converts into an electrical signal, is supplied. A useful one The design of a peak value rectifier consists of <1 ace a diad in each case in the signature path connected to one of the two differential amplifier inputs and a capacitor on the one hand with the differential amplifier input and on the other hand is connected to ground.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nun die Erfindung näher erläutert.Based on an embodiment shown in the drawing now the invention is explained in more detail.

Die Fig. 1 zeigt Laserkennlinien und die Fig. 2 stellt eine Schaltung zur Regelung des Ausgangssignals eines Halbieiterlasers dar.Fig. 1 shows laser characteristics and Fig. 2 shows a circuit for regulating the output signal of a semiconductor laser.

Die in der Fig. 1 dargestellten Kennlinienveränderungen aufgrund von Temperatureinflüssen und Alterung wurde ereits in der Einleitung näher erörtert.The changes in the characteristic curve shown in FIG. 1 due to Temperature influences and aging have already been discussed in more detail in the introduction.

Im folgenden soll die in der Fig. 2 gezeigte Schaltungsanordnung beschrieben werden. Es handelt sich hierbei i einen Sender, der ein elektrisches Eingangssignal S über eine Laserdiode LD in ein optisches Signal umwandelt und dieses in einen Lichtwellenleiter LWL einer Übertragungsstrekke einspeist. Das Eingangssignal S wird über einen Vorverstärker Vi und einen regelbaren Endverstärker V2 der Laserdiode LD zugeführt. der Modulationsstrom im für die Laserdiode wird über die Verstärkung des Endverstärkers V2 so geregelt, dass das optische Ausgangssignal unbeeinflusst bleibt von einer Kennlinienänderung der Laserdiode. Durch die Regelung des Modulationsstroms ist es möglich, trotz Steigungsänderungen der Laserkennlinie den Modulations- grad des optischen Ausgangssignals konstant zu halten. Zur Regelung der Verstärkung des Endverstärkers ist an dessen Regeleingang der Ausgang eines Differenzverstärkers V3 angeschlossen. -Eit eingang dieses Differenzverstärkers ist über einen Kondensator C an Masse gelegt und über eine Diode D mit dem Eingangssignal des regelbaren Endverstärkers verbunden. Dem anderen Eingang, der ebenfalls über einen Kondensator C an Masse liegt, ist über eine Diode D ein dem optischen Ausgangssignal der Laserdiode proportionales elektrisches Signal zugeführt. Die Umwandlung des optisciin Signals der Laserdiode LD in ein elektrisches Signal geschieht niittels einer Fotodiode FD.The circuit arrangement shown in FIG. 2 is described below will. It concerns here i a transmitter, which an electrical input signal S is converted into an optical signal via a laser diode LD and this into a Fiber optic fiber feeds a transmission link. The input signal S is connected to the laser diode via a preamplifier Vi and an adjustable power amplifier V2 LD supplied. the modulation current im for the laser diode is about the gain of the power amplifier V2 is regulated in such a way that the optical output signal is not influenced remains of a change in the characteristic curve of the laser diode. By regulating the modulation current is it possible to use the modulation Degree of the optical output signal to be kept constant. To regulate the gain of the The output amplifier is the output of a differential amplifier at its control input V3 connected. -Eit input of this differential amplifier is via a capacitor C is connected to ground and via a diode D to the input signal of the controllable output amplifier tied together. The other input, which is also connected to ground via a capacitor C. is a diode D is proportional to the optical output signal of the laser diode electrical signal supplied. The conversion of the optical signal of the laser diode LD into an electrical signal is done by means of a photodiode FD.

Der Differenzverstärker V3 erzeugt also für den Modulationsstrom im eine Regelgrösse in Abhängigkeit von der Abwei chung des elektrischen Eingangssignal vor dem Regelverstärker V2 von dem Ausgangssignal der Laserdiode LD. Dat)ei 'vergleicht der Differenzverstärker die Spitzenwerte der beiden Signale. Die Spitzenwerte aus den beiden Signalen es mitteln die an beide Eingänge des Differenzverstärkers gescha L teten Spitzenwertgleichrichter, bestehend aus der Diode D und dem Kondensator C.The differential amplifier V3 thus generates for the modulation current im a controlled variable depending on the deviation of the electrical input signal before the control amplifier V2 from the output signal of the laser diode LD. Dat) ei 'compares the differential amplifier the peak values of the two signals. The peaks out the two signals it averages the sent to both inputs of the differential amplifier L last peak value rectifier, consisting of the diode D and the capacitor C.

Hat z.B. der Spitzenwert des Laserausgangssignals aufgrund einer verringen ten Kennliniensteilheit abgenommen, so nimmt die Differenz zum Spitzenwert des elektrischen Eingangssignals S zu, und dementsprechend wird der Modulationsstrom im für die Laserdiode verstärkt, was wiederum einen Anstieg des Laserausgangssignals zur Folge hat.For example, the peak value of the laser output signal has decreased due to a th slope of the characteristic curve decreases, the difference to the peak value of the electrical Input signal S, and accordingly the modulation current im for the laser diode amplified, which in turn results in an increase in the laser output signal.

Neben der Regelung für den Modulationsstrom i ist auch m noch eine Regelung für den Vorstrom Io der Laserdiode vorgesehen. Eine Schaltung zur Vorstromregelung ist in die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 nicht mit aufgenommen worden.In addition to the regulation for the modulation current i, there is also m Regulation for the bias current Io of the laser diode provided. A circuit for bias current regulation has not been included in the circuit arrangement according to FIG.

Claims

Method for regulating the output signal of a semiconductor laser, characterized in that the modulation current (im) of the semiconductor laser (LD) is controlled with the help of a signal obtained by comparing the peak value of the electrical input signal (S) and the peak value of the optical output signal The electrical signal derived from the semiconductor laser is formed.

2. Circuit arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that the semiconductor laser (LD) has a control amplifier (V2) is connected upstream, the gain of the output signal of a differential amplifier (V3) regulates the input signal via a peak value rectifier in front of the control amplifier and its other input also via a peak value rectifier the output signal of an opto-electrical converter (FD) that carries the optical signal of the semi- terlasers converts it into an electrical signal is.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the peak value rectifiers each consist of a diode (D) which is connected to one of the two Differential amplifier inputs connected signal path, and a capacitor (C) consist, on the one hand with a differential amplifier input and on the other hand is connected to ground.