JP2005085815A - Wavelength stabilizing unit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は波長安定化装置に関し、特に、光通信レーザダイオード(以下、LDとする。)の波長を安定化させるための波長安定化装置に関する。 The present invention relates to a wavelength stabilization device, and more particularly to a wavelength stabilization device for stabilizing the wavelength of an optical communication laser diode (hereinafter referred to as LD).
光の波長は、波長が変化することにより光の通過特性が変化するエタロンフィルタを通し、フォトダイオードからなる光検出器(以下、PDとする。)で検出することで確認できる。ただし、その通過減衰の周波数特性は単純ではなく、周期性を示す。当然、光検出用のPD電流も同様の特性を示す。また、その一周期の間隔をFSR(自由分光領域)とよんでいる。 The wavelength of light can be confirmed by passing through an etalon filter whose light transmission characteristics change as the wavelength changes, and detecting it with a photodetector (hereinafter referred to as PD) made of a photodiode. However, the frequency characteristic of the passing attenuation is not simple and shows periodicity. Naturally, the PD current for light detection also shows the same characteristics. The interval of one cycle is called FSR (free spectral region).
レーザ光は、エタロンフィルタの経年変化や温度変化に伴って波長が変化してしまうので、それを補償することにより、レーザ光の絶対波長を安定させてロックするための波長制御システムが従来より提案されている(特に、特許文献1参照。)。 Since the wavelength of laser light changes with age and temperature change of the etalon filter, a wavelength control system has been proposed to stabilize and lock the absolute wavelength of the laser light by compensating for it. (In particular, see Patent Document 1).
また、波長制御回路としては、光バンドパスフィルタを波長弁別素子として用い、レーザ信号の波長を光バンドパスフィルタにより波長弁別可能な微調整範囲内を波長制御する波長制御回路について提案されている(特に、特許文献2参照。)。
Further, as a wavelength control circuit, a wavelength control circuit that uses an optical bandpass filter as a wavelength discriminating element and performs wavelength control within a fine adjustment range in which the wavelength of the laser signal can be discriminated by the optical bandpass filter has been proposed ( In particular, see
なお、エタロンフィルタの特性により波長制御を行う方法としては例えば下記の様な方法がある。
1)波長制御は最初にLD温度を制御し目的の波長があるFSRにLD温度を移動させる。
2)LD温度を微小に変化させ、そのPD電流の変化(ΔPD電流/ΔLD温度)を確認し、FSR内のどの位置にいるか確認する。
3)FSRの内の位置から、温度変化と波長変化の関係を確認する。
4)LD温度を制御しながら、PD電流値を検出して目的の波長にロックする。
As a method for controlling the wavelength according to the characteristics of the etalon filter, for example, there are the following methods.
1) Wavelength control first controls the LD temperature and moves the LD temperature to the FSR having the target wavelength.
2) Change the LD temperature minutely, check the PD current change (ΔPD current / ΔLD temperature), and check the position in the FSR.
3) From the position in the FSR, check the relationship between temperature change and wavelength change.
4) While controlling the LD temperature, the PD current value is detected and locked to the target wavelength.
従来においては、上記のような方法で波長制御を行っていたため、下記のような問題点があった。
1)制御手順が複雑で、波長がロックするまでの制御時間が長い。
2)ペルチェ素子などの温度制御機器の能力限界点近傍では、冷却、昇温に時間を要し、FSR内の位置が確認しにくくなり制御が不安定になる。
Conventionally, wavelength control is performed by the method as described above, and there are the following problems.
1) The control procedure is complicated and the control time until the wavelength is locked is long.
2) In the vicinity of the capability limit point of a temperature control device such as a Peltier element, it takes time to cool and raise the temperature, making it difficult to confirm the position in the FSR and the control becomes unstable.
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、高速で安定した波長制御を行うための波長安定化装置を得ることを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to obtain a wavelength stabilizing device for performing stable wavelength control at high speed.
この発明は、温度により出射するレーザ光の波長変更が可能な半導体レーザダイオードと、前記半導体レーザダイオードの温度を制御するLD温度調整手段と、前記LD温度調整手段を駆動制御する駆動手段と、前記半導体レーザダイオードの温度を検出するLD温度検出手段と、前記半導体レーザダイオードのレーザ光の発光量を第1のPD電流として検出する第1のフォトダイオードと、前記半導体レーザダイオードのレーザ光の波長を検出するためにエタロンフィルタを通過した前記レーザ光を第2のPD電流として検出する第2のフォトダイオードと、前記半導体レーザダイオードの温度を変化させることにより前記レーザ光の波長を変化させながら、前記半導体レーザダイオードの温度、波長および前記第1、第2のPD電流を測定した測定データを目標値としてテーブル化して予め記憶するメモリと、前記第2のPD電流を前記第1のPD電流で、電圧に変換した後に、除算することにより、前記レーザ光の波長を演算する波長演算手段と、前記LD温度検出手段により得た前記温度および前記波長演算手段により得た前記波長がそれぞれ前記メモリ内の目標波長および目標温度に近づくように前記駆動手段に対する制御信号を出す制御手段とを備え、前記制御手段は、温度変化に対する前記波長演算手段により得た前記波長の変化率が大きくなればなるほど緩やかに温度制御することを特徴とする波長安定化装置である。 The present invention relates to a semiconductor laser diode capable of changing the wavelength of laser light emitted according to temperature, LD temperature adjusting means for controlling the temperature of the semiconductor laser diode, driving means for driving and controlling the LD temperature adjusting means, LD temperature detection means for detecting the temperature of the semiconductor laser diode, a first photodiode for detecting the light emission amount of the laser light of the semiconductor laser diode as a first PD current, and the wavelength of the laser light of the semiconductor laser diode While changing the wavelength of the laser beam by changing the temperature of the semiconductor laser diode by changing the temperature of the second photodiode that detects the laser beam that has passed through the etalon filter for detection as a second PD current, Measure the temperature and wavelength of the semiconductor laser diode and the first and second PD currents. The measured data is tabulated as a target value and stored in advance, and the wavelength of the laser beam is calculated by dividing the second PD current after converting the second PD current into a voltage using the first PD current. Wavelength calculating means and control means for outputting a control signal to the driving means so that the temperature obtained by the LD temperature detecting means and the wavelength obtained by the wavelength calculating means approach the target wavelength and the target temperature in the memory, respectively. The control means is a wavelength stabilization device that performs temperature control more gently as the rate of change of the wavelength obtained by the wavelength calculation means with respect to temperature change increases.
本発明によれば、調整段階で、半導体レーザダイオードの温度を変化させて波長を変化させながら、当該温度、レーザ光の波長、第1、第2のフォトダイオードで測定したPD電流とを目標値としてテーブル化してメモリに保存しておき、実際の制御時には、温度とPD電流とを測定してテーブルデータと比較することにより、波長の現在位置を検知して、制御を行うようにしたので、制御の手順が簡素化でき、波長がロックされるまでの制御時間を短縮することができるため、高速で安定した波長制御を行うことができる。 According to the present invention, the temperature, the wavelength of the laser light, and the PD current measured by the first and second photodiodes are changed to the target value while changing the wavelength by changing the temperature of the semiconductor laser diode in the adjustment stage. As a table and stored in the memory, at the time of actual control, the temperature and PD current are measured and compared with the table data, so that the current position of the wavelength is detected and controlled. Since the control procedure can be simplified and the control time until the wavelength is locked can be shortened, wavelength control can be performed stably at high speed.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態に係る波長安定化装置における、波長分割多重光通信モジュール(以下、光モジュール100とする。)とそれに接続されたマイコン部の構成を示した図である。光モジュール100内には、図1に示すように、温度により波長変化が可能なLD(半導体レーザダイオード)101が設けられており、LD101には波長制御を行うためにLD温度を制御するペルチェ素子102(LD温度調整手段)がとりつけられている。ペルチェ素子102は、ペルチェドライブ回路110(駆動手段)により駆動される。LD101から出射されたLD光は、調整段階においては光ファイバ114に入射され、実際の制御時においては光スプリッタ115に入射される構成になっている。光スプリッタ115は、一方の出力がエタロンフィルタ103に接続され、他方の出力がフォトダイオード素子1(以下、PD1とする)(符号104)に接続されている。PD1(符号104)には、PD1(符号104)で検出した電流を電圧(Vdp1)に変換するPD1電流電圧変換回路111が接続されている。エタロンフィルタ103にはフォトダイオード素子2(以下、PD2とする。)(符号105)が接続され、PD2(符号105)には、PD2(符号105)で検出した電流を電圧(Vdp2)に変換するPD2電流電圧変換回路112が接続されている。LD101の近傍には温度を検知するサーミスタ109(LD温度検出手段)が取り付けられている。サーミスタ109には、LD温度を電圧(Tld)に変換するための温度電圧変換回路113が設けられている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wavelength division multiplexing optical communication module (hereinafter referred to as an optical module 100) and a microcomputer unit connected thereto in the wavelength stabilization apparatus according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an LD (semiconductor laser diode) 101 capable of changing the wavelength depending on the temperature is provided in the
また、マイコン部120内にはADコンバータ106が設けられている。ADコンバータには、PD2電流電圧変換回路112からの出力Vdp2と、PD1電流電圧変換回路111からの出力Vdp1と、温度電圧変換回路113からの出力Tldとが入力される。ADコンバータ106は、それらをディジタル値に変換する。ディジタル値に変換されたVpd1、Vpd2、Tldは、CPU107に取り入れられる。CPU107にはDAコンバータ108が接続されており、それにより、CPU107からのディジタル出力はアナログ値に変換され、当該アナログ値に基づいてペルチェ素子102を制御するために光モジュール100内のペルチェドライブ回路110に入力される。
An
次に、動作について説明する。制御時において、LD101から出射されたLD光は、波長検出をするため、エタロンフィルタ103を通し、PD2(符号105)で電流として検出され、PD2電流電圧変換回路112により、検出電流値を電圧(Vpd2)に変換する。また、LD101の発光量を検出するため、LD光を直接検出するPD1(符号104)で電流として検出され、PD1電流電圧変換回路111により、検出電流値を電圧(Vpd1)に変換する。また、LD101の近傍にはLD温度を検知するサーミスタ109が取り付けられ、検知されたLD温度は、温度電圧変換回路113により、電圧(Tld)に変換される。Vpd1、Vpd2、Tldは、ADコンバータ106にてデジタル値に変換され、CPU107に取り入れられる。CPU107は、Vdp2/Vpd1の値を求め(波長演算手段)、当該Vdp2/Vpd1およびTldが、後述するメモリ内に予め保存されている目標値に近づくように制御する(制御手段)。
Next, the operation will be described. At the time of control, the LD light emitted from the
CPU107の当該メモリには、図3に示すエタロン特性がディジタルデータ化されテーブルデータとして保存されている。また、ロックする波長の目標点のデータもメモリに保存されている。それらのメモリデータは、調整段階で作成される。
In the memory of the
図2は調整段階での構成図である。図2と図1の対応関係を説明すれば、図2の光モジュール100は、図1における破線で囲った符号101〜105、109〜115の構成要素からなる光モジュール100である。また、図2のマイコン部120は、図1における実線で囲った符号106〜108の構成要素からなるマイコン部120である。光モジュール100には、図1に示した光ファイバ114を介して、光波長計測器201が接続されている。この光波長計測器201は、調整段階で、波長を測定するためのものであり、実際の制御時には用いないものである。また、光波長計測器201およびマイコン部120には、パソコン202が接続されている。
FIG. 2 is a configuration diagram at the adjustment stage. The correspondence relationship between FIG. 2 and FIG. 1 will be described. The
図2の構成において、LD温度を低温から高温までペルチェ素子102を制御することにより変化させる。その際、光波長計測器201にて測定した波長、サーミスタ109にて測定したLD温度、PD1(符号104)及びPD2(符号105)を用いて測定したVpd1及びVpd2、および、Vpd2/Vpd1のそれぞれのデータを、パソコン202で処理しディジタルデータ化し、マイコン部120内のCPU107のメモリにテーブルデータとして保存する(図3に示すエタロンフィルタ特性をテーブル化)。その際に、ロックしたい目標値のデータも作成し、保存する。
In the configuration of FIG. 2, the LD temperature is changed by controlling the Peltier
また、必要に応じて、Δ波長検出用PD電流/ΔLD温度も同時に計算し、テーブル化する。Δ波長検出用PD電流およびΔLD温度は、いずれも、前回測定したデータから今回測定したデータを差し引いた差である(これについては、後述する。)。なお、Δ波長検出用PD電流/ΔLD温度の値については、テーブル化しておかなくとも、制御時にテーブルデータから計算するようにしても良い。 Further, if necessary, Δ wavelength detection PD current / ΔLD temperature is also calculated and tabulated. The Δ wavelength detection PD current and the ΔLD temperature are both the difference obtained by subtracting the data measured this time from the previously measured data (this will be described later). The value of Δwavelength detection PD current / ΔLD temperature may be calculated from the table data at the time of control without being tabulated.
また、恒温槽で、周囲温度を変化させた時の波長、LD温度、PD1(符号104)及びPD2(符号105)を用いて測定したVpd1及びVpd2、および、Vpd2/Vpd1のそれぞれのデータをとり、温度変化によるエタロン特性の変移量を測定し温度によるエタロンの特性補正データをディジタルデータとして、CPU107のメモリに保存する。
In addition, the temperature, LD temperature, Vpd1 and Vpd2 measured using PD1 (reference numeral 104) and PD2 (reference numeral 105), and Vpd2 / Vpd1 are measured in the thermostatic chamber. Then, the amount of change in the etalon characteristic due to temperature change is measured, and the characteristic correction data for the etalon characteristic due to temperature is stored in the memory of the
次に、波長制御動作について詳細に説明する。波長制御は、図4および図5(フローチャート1、2)に示す手順で行う。フローチャート1はLD温度が目標温度Tldpに近づくように温度のみのファクターでラフに制御する手順であり、フローチャート1で所定の条件(ステップS4の条件)を満たした場合に、フローチャート2に進んで詳細な波長制御に移り、さらに目標値に近づくようにLD温度を制御する。すなわち、DAコンバータ108から制御電圧を出力し、ペルチェドライブ回路110で電流に変換し、それに基づいて、ペルチェ素子102を制御して、LD101を所望の温度の近傍になるよう制御する。
Next, the wavelength control operation will be described in detail. The wavelength control is performed according to the procedure shown in FIGS. 4 and 5 (Flowcharts 1 and 2). Flowchart 1 is a procedure for roughly controlling the LD temperature so as to approach the target temperature Tldp by a factor of only the temperature. When the predetermined condition (condition of Step S4) is satisfied in Flowchart 1, the process proceeds to
はじめに、フローチャート1の手順について説明する。
まず、ステップS1で、上述のようにしてサーミスタ109により検知したLD温度を電圧(Tld)に変換した後に、ADコンバータ106で、ディジタル値に変換する。
First, the procedure of the flowchart 1 will be described.
First, in step S1, the LD temperature detected by the thermistor 109 as described above is converted into a voltage (Tld), and then converted into a digital value by the
次に、ステップS2で、上述のようにしてPD2(符号105)およびPD1(符号104)により電流として検知したLD光を電圧(Vpd2、Vpd1)に変換した後に、ADコンバータ106で、ディジタル値に変換する。次に、CPU107が、Vpd2/Vpd1を計算して求める。これは、波長に関する信号はVpd2であるが、そのデータは波長だけでなくLDの発光量にも比例するため、LDの発光量のファクターを除去するため、Vpd1で除算するものである。
Next, in step S2, the LD light detected as a current by PD2 (reference numeral 105) and PD1 (reference numeral 104) as described above is converted into a voltage (Vpd2, Vpd1) and then converted to a digital value by the
次に、ステップ3で、CPU107のメモリ内のテーブルから、温度の目標値のTldpと、(Vpd2/Vpd1)の目標値Vpdpとを読み出す。
Next, in
次に、ステップS4で、ステップS1で求めたTldと温度の目標値Tldpとの差の絶対値が、所定の基準値1より小さいか否かを判定する。所定の基準値より大きかった場合には、ステップS5に進む。一方、所定の基準値1より小さかった場合には、ステップS1における温度のみによるラフな制御が終了したとして、フローチャート2へ進み、詳細な制御に移る。フローチャート2については後述する。
Next, in step S4, it is determined whether or not the absolute value of the difference between Tld obtained in step S1 and the target temperature value Tldp is smaller than a predetermined reference value 1. If it is larger than the predetermined reference value, the process proceeds to step S5. On the other hand, if it is smaller than the predetermined reference value 1, it is determined that the rough control based only on the temperature in step S1 has been completed, and the flow proceeds to the
次に、ステップS5において、ステップS1で求めたTldから温度の目標値Tldpを減算した値が0より小さいか否かを判定する。0より小さい場合には、目標値Tldpより低い温度のときであるため、ステップS7に進んで、CPU107が、DAコンバータ108を介して、ペルチェドライブ回路110に対して、ペルチェ素子102の温度を上げるような制御信号を出力して、ステップS8に進む。一方、0以上の場合には、目標値Tldpより高い温度のときであるため、ステップS6に進んで、CPU107が、DAコンバータ108を介して、ペルチェドライブ回路110に対して、ペルチェ素子102の温度を下げるような制御信号を出力して、ステップS8に進む。
Next, in step S5, it is determined whether or not a value obtained by subtracting the temperature target value Tldp from Tld obtained in step S1 is smaller than zero. If the value is smaller than 0, the temperature is lower than the target value Tldp. Therefore, the process proceeds to step S7, and the
次に、ステップS8で、ステップS1およびS2と同様の方法で、TldとVpd2/Vpd1との値を再度確認し、前回確認したデータとの誤差を下記の式により求める。
ΔTld=Tld(1)−Tld(2)
Δ(Vpd2/Vpd1)=(Vpd2/Vpd1)(1)−(Vpd2/Vpd1)(2)
(1):前回確認したデータ(但し、1回目はステップS1およびS2のデータ、2回目以降は、ステップS8の前回のデータとする。)
(2):ステップS8で今回確認したデータ
Next, in step S8, the values of Tld and Vpd2 / Vpd1 are confirmed again by the same method as in steps S1 and S2, and an error from the previously confirmed data is obtained by the following equation.
ΔTld = Tld (1) −Tld (2)
Δ (Vpd2 / Vpd1) = (Vpd2 / Vpd1) (1) − (Vpd2 / Vpd1) (2)
(1): Data confirmed last time (however, the first time is the data of steps S1 and S2, the second time is the previous data of step S8)
(2): Data confirmed this time in step S8
次に、ステップS9で、ステップS8で求めたΔTldの絶対値が所定の基準値より大きいか否かを判定する。 Next, in step S9, it is determined whether or not the absolute value of ΔTld obtained in step S8 is greater than a predetermined reference value.
基準値より小さい場合、すなわち、単位時間当りの温度変化(Tld/t)が基準値以下になればペルチェの温度制御限界点近傍と判断し、ステップS10において、波長制御時間が多くかかることを外部にアラームとして派出した(メッセージ画面表示及び/またはアラーム音発生)後に、ステップS11に進む。一方、基準値より大きい場合は、そのまま、ステップS11に進む。 If the temperature is smaller than the reference value, that is, if the temperature change per unit time (Tld / t) is equal to or less than the reference value, it is determined that the temperature is near the Peltier temperature control limit point. After sending out as an alarm (message screen display and / or alarm sound generation), the process proceeds to step S11. On the other hand, if larger than the reference value, the process proceeds to step S11 as it is.
次に、ステップS11で、Vpd2/VpdとTldとをCPU107のメモリ内のデータと照合し、現在の波長及びエタロン特性につき、トレースしたデータ内における位置を確認する。
Next, in step S11, Vpd2 / Vpd and Tld are compared with the data in the memory of the
次に、ステップS12で、“Δ(Vpd2/Vpd1)/ΔTld”(エタロン特性の傾き)を演算し、温度変化量に対する波長変化量の変化の傾きの正負(増加方向/減少方向)を求め、それをテーブルデータから求めた傾きとも比較して、位置認識の精度を向上させる(図3に示すよう、エタロン特性のピーク近辺では、a点、b点間で温度が近い上Vpd2/Vpd1データが等しくなるため位置を誤認する可能性がある)。 Next, in step S12, “Δ (Vpd2 / Vpd1) / ΔTld” (the slope of the etalon characteristic) is calculated, and the positive / negative (increase / decrease) of the slope of the change in wavelength with respect to the change in temperature is obtained. Compared with the slope obtained from the table data, the accuracy of position recognition is improved (as shown in FIG. 3, near the peak of the etalon characteristic, the temperature between the points a and b is close and the Vpd2 / Vpd1 data is The position may be misidentified due to equality).
次に、ステップS4に戻る。ステップS4の処理は上述の通りであるので、ここでは、所定の基準値1より小さかった場合について説明する。この場合には、ステップS1におけるラフな制御が終了したとして、フローチャート2へ進み、詳細な制御に移る。次に、図5を用いて、フローチャート2について説明する。
Next, the process returns to step S4. Since the process of step S4 is as described above, here, a case where it is smaller than the predetermined reference value 1 will be described. In this case, it is determined that the rough control in step S1 has been completed, and the process proceeds to the
詳細に温度を制御する際は、図3からも分かるように、温度に対して、Vpd2/Vpd1の変化の傾きが異なるので、急変する場合は、通常の制御速度よりも緩やかに温度変化させて制御を安定させる。温度に対する傾きは、ステップS12またはステップS22で求めているΔ(Vpd2/Vpd1)/ΔTldを利用する。 When controlling the temperature in detail, as can be seen from FIG. 3, since the slope of the change of Vpd2 / Vpd1 differs with respect to the temperature, if it changes suddenly, change the temperature more slowly than the normal control speed. Stabilize control. As the gradient with respect to temperature, Δ (Vpd2 / Vpd1) / ΔTld obtained in step S12 or step S22 is used.
フローチャート2においては、まず、ステップS20で、上述のステップS1およびS2と同様の方法で、再度、TldとVpd2/Vpd1とを測定し、前回確認したデータとの誤差を下記の式により求める。
ΔTld=Tld(1)−Tld(2)
Δ(Vpd2/Vpd1)=(Vpd2/Vpd1)(1)−(Vpd2/Vpd1)(2)
(1):前回確認したデータ(但し、1回目はステップS8のデータ、2回目以降は、ステップS20の前回のデータとする。)
(2):ステップS20で今回確認したデータ
In the
ΔTld = Tld (1) −Tld (2)
Δ (Vpd2 / Vpd1) = (Vpd2 / Vpd1) (1) − (Vpd2 / Vpd1) (2)
(1): Data confirmed last time (however, the first time is the data of step S8, and the second and subsequent times are the previous data of step S20.)
(2): Data confirmed this time in step S20
次に、ステップS21で、Vpd2/Vpd1およびTldとメモリ内のデータとを照合し、現在の波長及びエタロン特性についてトレースしたデータ内の位置を確認する。 Next, in step S21, Vpd2 / Vpd1 and Tld are compared with the data in the memory, and the position in the data traced for the current wavelength and etalon characteristics is confirmed.
次に、ステップS22で、“Δ(Vpd2/Vpd1)/ΔTld”(エタロン特性の傾き)を演算し、温度変化量に対する波長変化量の変化の傾きの正負(増加方向/減少方向)を求め、それをテーブルデータから求めた傾きとも比較して、位置認識の精度を向上させる(図3に示すように、エタロン特性のピーク近辺では、a点およびb点間では、温度が近いうえに、Vpd2/Vpd1のデータが等しくなるため、位置を誤認する可能性がある)。 Next, in step S22, “Δ (Vpd2 / Vpd1) / ΔTld” (the slope of the etalon characteristic) is calculated, and the positive / negative (increase / decrease) of the slope of the change in wavelength with respect to the temperature change is obtained. Compared with the inclination obtained from the table data, the accuracy of position recognition is improved (as shown in FIG. 3, near the peak of the etalon characteristic, the temperature is close between points a and b, and Vpd2 Since the data of / Vpd1 are equal, the position may be misidentified).
次に、ステップS23で、現在位置と目標位置とを比較し、目標位置(Vpdp)にVpd2/Vpd1が近づくように、ペルチャ素子102を制御するべく、CPU107はペルチャ素子ドライブ回路110に制御信号を送信する。その際に、Δ(Vpd2/Vpd1)/ΔTldが大きくなればなるほど緩やかに温度制御できるようにペルチャ素子を制御する。
Next, in step S23, the current position is compared with the target position, and the
次に、ステップS24で、TldとTldpとの誤差及びVpd2/Vpd1とVpdpとの誤差(の少なくともいずれか一方)の絶対値が基準値より小さいかどうかを確認し、基準値以上ならば、ステップS20〜ステップS23を繰り返す。一方、基準値より小さい場合には、波長制御を完了する。 Next, in step S24, it is checked whether the absolute value of the error between Tld and Tldp and the error between Vpd2 / Vpd1 and Vpdp (at least one of them) is smaller than the reference value. S20 to step S23 are repeated. On the other hand, if it is smaller than the reference value, the wavelength control is completed.
以上のように、本実施の形態によれば、CPU107のメモリ内に標準測定系で測定した波長、エタロンフィルタを通した波長検出用PD電流およびLD温度をディジタルデータとしてテーブル化しておき、実際の波長制御時は、LD温度および波長検出用PD電流値を検出して、その2つのデータとテーブルデータとを照合することで、現時点でのLD発光波長が特定でき、目標波長との誤差を明確に検知することができる。検知後は、目標波長になるLD温度に向けペルチェ素子で制御する。その際、温度変化に対する波長の変化率が大きくなればなるほど緩やかに温度制御し、制御を安定させるようにしたので、目標値までスムーズに、かつ、高速に、安定した波長制御を行うことが可能となる。また、ペルチェ素子などの温度制御機器の能力限界点近傍でも、現在の波長とエタロン特性上の位置がはっきりしているため安定した制御が可能になる。
As described above, according to the present embodiment, the wavelength measured by the standard measurement system in the memory of the
また、エタロンの特性で作成したテーブルから、現在の波長を求める場合、LD温度や波長検出用PD電流だけでなく、(Δ波長検出用PD電流/ΔLD温度)をもとめ、テーブルデータから求めた、或いは、テーブルデータ化されている(Δ波長検出用PD電流/ΔLD温度)と照合し、波長の制御精度を上げるようにしたので、図3のa、b点からも分かる様に温度(波長)変化が少なく、Vpd2/Vpd1が等しい場合、波長の確認が難しくなる場合においても、傾き(Δ波長検出用PD電量値/ΔLD温度)をもとめることにより、波長の確認精度を上げる事ができる。 In addition, when obtaining the current wavelength from the table created with the characteristics of the etalon, not only the LD temperature and wavelength detection PD current but also (Δ wavelength detection PD current / ΔLD temperature) was obtained from the table data. Alternatively, since the control accuracy of the wavelength is increased by collating it with the table data (Δ wavelength detection PD current / ΔLD temperature), the temperature (wavelength) can be seen from points a and b in FIG. When the change is small and Vpd2 / Vpd1 is equal, even if it is difficult to confirm the wavelength, the accuracy of wavelength confirmation can be increased by determining the slope (Δ wavelength detection PD electric energy value / ΔLD temperature).
また、ペルチェ素子への電流量に対しΔLD温度/Δ時間を測定し、温度の時間変化量が基準値以下になれば、温度制御の限界点と近傍と判断し、その場合、通常より温度の安定時間が多くかかると判断しその情報を外部にアラームとして派出するようにしたので、波長が安定するまでに通常より時間を要することを外部に通知することで、従来では時間オーバで波長制御できないと判断していたものについても、制御可能となり、利用可能な波長領域を増やすことが出来る。 Also, ΔLD temperature / Δtime is measured with respect to the amount of current flowing to the Peltier element, and if the time change in temperature falls below the reference value, it is determined that it is close to the limit point of temperature control. Since it is determined that it takes a long time to stabilize, the information is sent to the outside as an alarm. By notifying the outside that it takes more time than usual to stabilize the wavelength, it is not possible to control the wavelength in the past due to overtime. It is possible to control what has been determined to be, and the usable wavelength region can be increased.
100 光モジュール、101 LD、102 ペルチェ素子、103 エタロンフィルタ、104 PD1、105 PD2、106 ADコンバータ、107 CPU、108 DAコンバータ、109 サーミスタ、110 ペルチェドライブ回路、111 PD1電流電圧変換回路、112 PD2電流電圧変換回路、113 温度電圧変換回路、114 光ファイバ、115 光スプリッタ、120 マイコン部、201 光波長計測器、202 パソコン。 100 optical module, 101 LD, 102 Peltier element, 103 etalon filter, 104 PD1, 105 PD2, 106 AD converter, 107 CPU, 108 DA converter, 109 thermistor, 110 Peltier drive circuit, 111 PD1 current voltage conversion circuit, 112 PD2 current Voltage conversion circuit, 113 Temperature voltage conversion circuit, 114 Optical fiber, 115 Optical splitter, 120 Microcomputer part, 201 Optical wavelength measuring device, 202 Personal computer.
Claims (3)
前記半導体レーザダイオードの温度を制御するLD温度調整手段と、
前記LD温度調整手段を駆動制御する駆動手段と、
前記半導体レーザダイオードの温度を検出するLD温度検出手段と、
前記半導体レーザダイオードのレーザ光の発光量を第1のPD電流として検出する第1のフォトダイオードと、
前記半導体レーザダイオードのレーザ光の波長を検出するためにエタロンフィルタを通過した前記レーザ光を第2のPD電流として検出する第2のフォトダイオードと、
前記半導体レーザダイオードの温度を変化させることにより前記レーザ光の波長を変化させながら、前記半導体レーザダイオードの温度、波長および前記第1、第2のPD電流を測定した測定データを目標値としてテーブル化して予め記憶するメモリと、
前記第2のPD電流を前記第1のPD電流で、電圧に変換した後に、除算することにより、前記レーザ光の波長を演算する波長演算手段と、
前記LD温度検出手段により得た前記温度および前記波長演算手段により得た前記波長がそれぞれ前記メモリ内の目標波長および目標温度に近づくように前記駆動手段に対する制御信号を出す制御手段と
を備え、
前記制御手段は、温度変化に対する前記波長演算手段により得た前記波長の変化率が大きくなればなるほど緩やかに温度制御する
ことを特徴とする波長安定化装置。 A semiconductor laser diode capable of changing the wavelength of the laser beam emitted by the temperature;
LD temperature adjusting means for controlling the temperature of the semiconductor laser diode;
Driving means for driving and controlling the LD temperature adjusting means;
LD temperature detection means for detecting the temperature of the semiconductor laser diode;
A first photodiode for detecting the amount of laser light emitted from the semiconductor laser diode as a first PD current;
A second photodiode for detecting, as a second PD current, the laser light that has passed through an etalon filter to detect the wavelength of the laser light of the semiconductor laser diode;
The measurement data obtained by measuring the temperature and wavelength of the semiconductor laser diode and the first and second PD currents while changing the wavelength of the laser beam by changing the temperature of the semiconductor laser diode is tabulated as a target value. Memory to store in advance,
Wavelength calculating means for calculating the wavelength of the laser beam by dividing the second PD current into a voltage with the first PD current and then dividing the voltage;
Control means for outputting a control signal to the driving means so that the temperature obtained by the LD temperature detecting means and the wavelength obtained by the wavelength calculating means approach the target wavelength and the target temperature in the memory, respectively.
The wavelength stabilizing device, wherein the control means gradually controls the temperature as the change rate of the wavelength obtained by the wavelength calculating means with respect to a temperature change increases.
前回の制御時において前記LD温度検出手段により得た前記温度から今回の前記LD温度検出手段により得た前記温度を減算した温度変換量を求める温度変化量演算手段と、
前記波長変化量を前記温度変化量で除算した値を求め、前記メモリに記憶されている測定データに基づいて、前記温度変化量に対する波長変化量の変化の傾きの正負(増加/減少)を求めて、前記制御手段に出力する傾き確認手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の波長安定化装置。 A wavelength change amount calculating means for obtaining a wavelength change amount obtained by subtracting the wavelength obtained by the wavelength calculating means this time from the wavelength obtained by the wavelength calculating means during the previous control;
A temperature change amount calculating means for obtaining a temperature conversion amount obtained by subtracting the temperature obtained by the current LD temperature detecting means from the temperature obtained by the LD temperature detecting means during the previous control;
A value obtained by dividing the wavelength change amount by the temperature change amount is obtained, and the positive / negative (increase / decrease) of the slope of the change in the wavelength change amount with respect to the temperature change amount is obtained based on the measurement data stored in the memory. The wavelength stabilization apparatus according to claim 1, further comprising: an inclination confirmation unit that outputs to the control unit.
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