JP2000068581A

JP2000068581A - 光源モジュール

Info

Publication number: JP2000068581A
Application number: JP10253294A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Kuboki; 勝彦久保木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-08-24
Filing date: 1998-08-24
Publication date: 2000-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】光源の波長を精度良く安定化し得る光源モジ
ュールを提供する。【解決手段】光源モジュール１は、光信号を発生する
光源２と、光源２の一端面から出射された光信号を入射
する光ファイバ１２と、光源２の他の端面から出射され
た光信号の一部を通過させ残りを反射する光帯域通過フ
ィルタ４と、光帯域通過フィルタ４を通過した光信号を
電気信号に変換する第１の光検出器７と、光帯域通過フ
ィルタに反射された光信号を電気信号に変換する第２の
光検出器８とから構成される。そして、第１の光検出器
７及び第２の光検出器８からの電気信号の和信号又は差
信号を用いて、光源２の動作温度及び駆動電流の少なく
とも一つを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光源モジュールに係
り、特に波長分割多重通信システムにおいて送信波長を
安定化制御するのに好適な光源モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】波長多重通信システムでは送信波長の安
定化が求められるが、その安定化方法としては、次の二
つの方法が知られている。すなわち、一つは、個々の光
送信器で使用されている半導体レーザの動作温度や駆動
電流を制御して発振波長を安定化する方法であり、もう
一つは、異なる波長を発生する複数の光送信器の波長を
一つの波長計を用いて順次測定し設定波長からの偏差が
それぞれ０となるように制御する方法である。

【０００３】前者の場合、短期的には各光送信器の波長
は安定であるが、半導体レーザが経時変化するために、
動作温度や駆動電流が一定であっても、発振波長が変化
する可能性がある。しかも、波長多重通信システムで
は、従来の単一波長光通信システムで行われてきたよう
な駆動電流を変化させて送信光出力を一定に保つ光出力
安定化制御を行うことが出来ない。一方、後者の場合
は、ある光送信器が故障した際に、他の正常に動作して
いる光送信器にまで影響が出る可能性がある。また、こ
の方法では、光送信器単体で波長の安定化を行うことが
出来ないため、他の光送信器に影響を与えることなく、
その光送信器だけを差し替えることが困難である。

【０００４】このような状況の中で、波長多重における
波長制御を簡易な構成で行う半導体レーザの光出力制御
装置が、例えば特開平９−２１９５５４号公報で提案さ
れている。この装置は、まず半導体レーザからの光を透
過特性が逆の二つの波長フィルタへ入力し、その光信号
強度を検出する。そして、検出された二つの光信号強度
の差に基づいて半導体レーザの温度を調節して波長を制
御するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、透過
特性が逆の二つの波長フィルタを用いて、半導体レーザ
から光を入力し、その光信号強度を検出するようにして
いるが、このような方法を用いていろいろ行ってみたと
ころ、波長制御を精度よく安定化することのできない場
合があった。

【０００６】従って本発明の目的は、光源の波長を精度
良く安定化し得る光源モジュールを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来の装置
について、波長制御が精度よく安定化されない場合が生
ずるのは何故かを鋭意検討した。そして、その原因が、
二つの波長フィルタの配置に起因していることを見出し
て、本発明に至ったものである。すなわち、二つの波長
フィルタが互いに離れて配置されていると、両波長フィ
ルタの外部から受ける種々の条件が異なるものとなり、
これらがフィルタ特性に大きな影響を与える。例えば、
温度について、一方の波長フィルタの受ける温度が、他
方の波長フィルタの受ける温度と微妙に異なる場合、こ
れが両フィルタの特性の整合性を狂わせてしまうのであ
る。そのほか、二つの波長フィルタの透過特性を精度よ
く逆特性とするのもフィルタ製造上難しい。

【０００８】そこで、本発明では、一つの光帯域通過フ
ィルタを用いて光源モジュールを構成するよう工夫し
た。すなわち、本発明に係る光源モジュールは、光信号
を発生する光源と、光源からの光信号の一部を通過させ
残りを反射する光帯域通過フィルタと、光帯域通過フィ
ルタを通過した光信号を電気信号に変換する第１の光検
出器と、光帯域通過フィルタに反射された光信号を電気
信号に変換する第２の光検出器とを備えて構成される。

【０００９】ここで、光源としては、半導体レーザが用
いられる。また、光源から光帯域通過フィルタへの光信
号の入射角度は、略４５度となるように構成される。さ
らに、光帯域通過フィルタに入射される光信号は、半導
体レーザの主たる光信号の出射面とは反対の面から出射
されたものが用いられる。ただしこれは主たる光信号を
分岐したものを用いることもできる。

【００１０】本発明に係る光送信装置は、光源から出射
された光信号の一部を通過させ残りを反射する光帯域通
過フィルタを介して得られた二つの光信号をそれぞれ対
応する二つの電気信号に変換し、この二つの電気信号の
和信号及び差信号のいずれかを用いて光源の光信号の波
長を安定化制御するよう構成される。この二つの電気信
号の和信号及び差信号のうち、光信号の波長の安定化制
御に用いない方の信号を用いて、光源の光信号出力を安
定化制御することができる。

【００１１】光源としての半導体レーザには、密着又は
近接して温度制御素子が備えられる。また、光源モジュ
ール内の温度を電気信号として出力する温度電気変換素
子を備え、この温度電気変換素子の出力に基づいて、光
帯域通過フィルタを通過する光の波長変動を補正するよ
うに構成することができる。半導体レーザの一端面に
は、出射された光を変調する光変調器が備えられる。

【００１２】これにより本発明では、送信波長を精度良
く安定化する光源モジュール及び光送信装置を得ること
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係る光源モジュールにつ
いて、以下、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本
発明に係る光源モジュールを備えた光送信装置の一実施
例を示すブロック図である。図のように、光源モジュー
ル１は、光源２、光帯域通過フィルタ４、第１の光検出
器（ＰＤ１）７、第２の光検出器（ＰＤ２）８、集光レ
ンズ１１、光ファイバ１２、及び光源２に密着又は近接
配置された温度制御素子１９から構成される。ここで、
光源２は半導体レーザが用いられる。また、本図には記
載されていないが、外部からの戻り光が光源２に入射さ
れるのを防止するために、集光レンズ１１と光ファイバ
１２の間に光アイソレータが挿入される場合がある。

【００１４】本実施例においては、光ファイバ１２へ入
射される光源２からの光信号１３と、光帯域通過フィル
タ４へ入射される光源からの光信号３とが、それぞれ別
方向へ向かうように構成されている。これについては、
光ファイバ１２へ入射する光信号１３の一部を分岐し
て、光帯域通過フィルタ４へ入射するように構成しても
よい。

【００１５】このように構成された光源モジュール１に
おいて、光源２からの光信号３は、その一部が光帯域通
過フィルタ４を通過し光信号５として第１の光検出器７
に入射し、残りが光帯域通過フィルタ４に反射し光信号
６として第２の光検出器８に入射する。第１及び第２の
光検出器７、８は、これらの光信号をそれぞれ電気信号
９、１０に変換し、制御回路１７、１８にそれぞれ出力
する。

【００１６】制御回路１７は、この電気信号９と電気信
号１０とを加算し和信号１５を生成し、この和信号１５
が一定となるように光源２の動作温度もしくは駆動電流
を制御する。これにより、光源２の光出力を安定化する
ことができる。光源２の動作温度の制御は、温度制御素
子１９を用いて行う。一方、制御回路１８は、電気信号
９と電気信号１０とを減算し差信号１６を生成し、この
差信号１６が一定となるように光源２の動作温度もしく
は駆動電流のうち、和信号１５により制御していない方
を制御する。これにより、光源２から出射される光信号
の波長を精度良く安定化することができる。

【００１７】図２は、第１の光検出器（ＰＤ１）７及び
第２の光検出器（ＰＤ２）８に係る入力光信号の波長と
出力電気信号強度の関係を示す図である。図のように、
ＰＤ１及びＰＤ２の出力は、光信号の波長λ１または波
長λ２で等しくなる。したがって、例えばＰＤ１の出力
電気信号とＰＤ２の出力電気信号が等しくなるように制
御して、光源の波長をλ１もしくはλ２に安定化する。
この際、λ１に安定化するか、あるいはλ２に安定化す
るかは、制御系の構成方法に依存して、一意に決定され
る。一般的には、同図から明らかなように、ＰＤ１の出
力電気信号とＰＤ２の出力電気信号の和又は差が一定と
なるように制御することにより、ある波長で安定化させ
ることができるのである。

【００１８】また、制御系の起動時に光源の波長が安定
化されるべき波長とは異なる波長近辺にある場合に動作
が不安定となる可能性があるが、このような場合には、
制御系の起動前に光源の動作温度もしくは駆動電流を制
御して安定化されるべき波長近傍に光源の波長を設定
し、その後に制御系を駆動することで安定化が可能とな
る。

【００１９】光帯域通過フィルタ４については、その通
過波長が周囲温度の変化により変動するのを抑圧する手
段を設けるとよい。この手段は、例えば光源モジュール
１内に内部温度を電気信号として出力する温度電気変換
素子（サーミスタ等）を配置し、この温度電気変換素子
からの出力に基づいて、光帯域通過フィルタ４の通過光
の波長変動を補正するように構成される。

【００２０】図３は、本発明に係る光源モジュールを備
えた光送信装置の他の実施例を示すブロック図である。
本図の制御系は図１の実施例と同じなので省略してい
る。本実施例が図１と異なる点は、光源モジュール３０
内に光変調器２０を一体化して形成したところである。
光変調器２０は光源２から出射された光信号１３を電気
信号に基づいて変調して出力するものである。本図で
は、光変調器２０は、光源２と集光レンズ１１の間に配
置されているが、集光レンズ１１と光ファイバ１２との
間に配置することもできる。また、図示はしていない
が、光源２と光ファイバ１２との間に、必要に応じて光
アイソレータが配置される。

【００２１】本発明に係る光源モジュールを用いること
により、簡単な電気回路を付加するだけで、光信号強度
と波長を精度よく安定化することができる。更に、光源
モジュールに光変調器を一体化して構成することによ
り、個々の光送信器の光信号強度や波長が、他の光送信
器の状態で影響を受けない安定な波長分割多重通信シス
テムを構築することができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、光源の波長を精度良く
安定化しうる光源モジュールを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光源モジュールを備えた光送信装
置の一実施例を示すブロック図である。

【図２】光検出器の入力光信号の波長と出力電気信号強
度の関係を示す図である。

【図３】本発明に係る光源モジュールを備えた光送信装
置の他の実施例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１、３０光源モジュール２光源（半導体レーザ等）３、１３光信号４光帯域通過フィルタ５通過した光信号６反射した光信号７第１の光検出器（ＰＤ１）８第２の光検出器（ＰＤ２）９ＰＤ１の出力電気信号１０ＰＤ２の出力電気信号１１集光レンズ１２光ファイバ１５和信号１６差信号１７、１８制御回路１９温度制御素子２０光変調器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光信号を発生する光源と、前記光源から
の光信号の一部を通過させ残りを反射する光帯域通過フ
ィルタと、前記光帯域通過フィルタを通過した光信号を
電気信号に変換する第１の光検出器と、前記光帯域通過
フィルタに反射された光信号を電気信号に変換する第２
の光検出器とを備えたことを特徴とする光源モジュー
ル。
【請求項２】前記光源から前記光帯域通過フィルタへ
の光信号の入射角度が略４５度となるように構成したこ
とを特徴とする請求項１記載の光源モジュール。
【請求項３】前記光源が半導体レーザであることを特
徴とする請求項１又は２記載の光源モジュール。
【請求項４】前記光帯域通過フィルタに入射される光
信号は前記半導体レーザの主たる光信号の出射面とは反
対の面から出射されたものであることを特徴とする請求
項３記載の光源モジュール。
【請求項５】光源から出射された光信号の一部を通過
させ残りを反射する光帯域通過フィルタを介して得られ
た二つの光信号をそれぞれ対応する二つの電気信号に変
換し、前記二つの電気信号の和信号及び差信号のいずれ
かを用いて前記光源の光信号の波長を安定化制御するよ
うに構成したことを特徴とする光送信装置。
【請求項６】前記二つの電気信号の和信号及び差信号
のうち、前記光信号の波長の安定化制御に用いない方の
信号を用いて前記光源の光信号の出力を安定化制御する
ように構成したことを特徴とする請求項５記載の光送信
装置。
【請求項７】光を発生する半導体レーザと、前記半導
体レーザの一端面から出射された光を入射する光ファイ
バと、前記半導体レーザの他の端面から出射された光の
一部を通過させ残りを反射する光帯域通過フィルタと、
前記光帯域通過フィルタを通過した光を電気に変換する
第１の光検出器と、前記光帯域通過フィルタに反射され
た光を電気に変換する第２の光検出器とを備え、前記第
１及び第２の光検出器からの出力に基づいて前記半導体
レーザの動作温度及び駆動電流の少なくとも一つを制御
するよう構成されたことを特徴とする光送信装置。
【請求項８】前記半導体レーザに密着又は近接して温
度制御素子を備えたことを特徴とする請求項７記載の光
送信装置。
【請求項９】内部温度を電気信号として出力する温度
電気変換素子を備え、前記温度電気変換素子の出力に基
づいて前記光帯域通過フィルタを通過する光の波長変動
を補正するように構成したことを特徴とする請求項７又
は８記載の光送信装置。
【請求項１０】前記半導体レーザの一端面に光を変調
する変調器を備えたことを特徴とする請求項７乃至９の
いずれかに記載の光送信装置。