JP2002016316A - 半導体発光素子の出力補償方法及び装置 - Google Patents
半導体発光素子の出力補償方法及び装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/06804—Stabilisation of laser output parameters by monitoring an external parameter, e.g. temperature
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバに光信号を出力する半導体発光素
子が、周囲温度の変化と素子の寿命とによって光出力を
変動するのを光出力を測定することなく補償する。 【解決手段】ステップＳ２で周囲温度Ｔａの変化による
半導体発光素子の出力の変動量Ｈ０（Ｔａ）を演算す
る。ステップＳ４で半導体発光素子の劣化に基づく単位
時間当たりの低下分を累積した出力の低下量ＳＴを求め
る。ステップＳ５でこの低下量ＳＴが基準値ＳＴ０を越
えると半導体発光素子の寿命が来たとする。基準値を超
えない場合にはステップＳ６で周囲温度Ｔａに基づく駆
動電流指令値の変動量ＩＨ（Ｔａ）と素子の劣化によっ
て決まる電流低下量ＩＳＴ（ＳＴ，ｄＳＴ）を演算す
る。これらの電流変動量と電流低下量と電流指令値Ｉｃ
の和Ｉｓから半導体発光素子を駆動する駆動電流Ｉｄを
決定する。ステップＳ１〜Ｓ９の反復によって出力を補
償する。
子が、周囲温度の変化と素子の寿命とによって光出力を
変動するのを光出力を測定することなく補償する。 【解決手段】ステップＳ２で周囲温度Ｔａの変化による
半導体発光素子の出力の変動量Ｈ０（Ｔａ）を演算す
る。ステップＳ４で半導体発光素子の劣化に基づく単位
時間当たりの低下分を累積した出力の低下量ＳＴを求め
る。ステップＳ５でこの低下量ＳＴが基準値ＳＴ０を越
えると半導体発光素子の寿命が来たとする。基準値を超
えない場合にはステップＳ６で周囲温度Ｔａに基づく駆
動電流指令値の変動量ＩＨ（Ｔａ）と素子の劣化によっ
て決まる電流低下量ＩＳＴ（ＳＴ，ｄＳＴ）を演算す
る。これらの電流変動量と電流低下量と電流指令値Ｉｃ
の和Ｉｓから半導体発光素子を駆動する駆動電流Ｉｄを
決定する。ステップＳ１〜Ｓ９の反復によって出力を補
償する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】光ファイバに光信号を出力す
る半導体発光素子の光出力が周囲温度と経年変化によっ
て変動するのを補償する方法と装置に関する。
る半導体発光素子の光出力が周囲温度と経年変化によっ
て変動するのを補償する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバに光信号を出力する半導体発
光素子の出力は周囲温度の変化により変動し、また周囲
温度の上昇と時間の経過によって劣化する。一般的に周
囲温度の変化による変動量の補償は行われている。しか
し劣化に対する補償は行われていない。
光素子の出力は周囲温度の変化により変動し、また周囲
温度の上昇と時間の経過によって劣化する。一般的に周
囲温度の変化による変動量の補償は行われている。しか
し劣化に対する補償は行われていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そのため温度変化によ
る変動量を補償していても、素子の劣化を考慮していな
いため、半導体素子の発光出力の低下を十分に補償でき
ない問題がある。
る変動量を補償していても、素子の劣化を考慮していな
いため、半導体素子の発光出力の低下を十分に補償でき
ない問題がある。
【０００４】本発明の目的は半導体発光素子の温度補償
と劣化補償を簡単に行える半導体発光素子の出力補償方
法と装置とを提供することにある。
と劣化補償を簡単に行える半導体発光素子の出力補償方
法と装置とを提供することにある。
【０００５】本発明の他の目的は、半導体発光素子が寿
命に近づくと警告を発することができる方法と装置とを
提供することにある。
命に近づくと警告を発することができる方法と装置とを
提供することにある。
【０００６】本発明の他の目的は半導体発光素子の温度
補償と劣化補償により、半導体発光素子が破壊されるの
を防ぐ方法と装置とを提供することにある。
補償と劣化補償により、半導体発光素子が破壊されるの
を防ぐ方法と装置とを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は光ファイバに光
信号を出力する半導体発光素子の周囲温度の変化による
出力の変動量を求め、この変動量を補償するように前記
半導体発光素子の駆動電流を調整する半導体発光素子の
出力補償方法を改良の対象とする。
信号を出力する半導体発光素子の周囲温度の変化による
出力の変動量を求め、この変動量を補償するように前記
半導体発光素子の駆動電流を調整する半導体発光素子の
出力補償方法を改良の対象とする。
【０００８】本発明では半導体発光素子に通電される電
流と周囲温度とに基づいて、半導体発光素子の劣化に基
づく単位時間当たりの出力の低下分を演算し、低下分の
累積値により半導体発光素子の寿命に基づく出力の低下
量を求め、変動量と前記低下量とに基づいて駆動電流を
調整する。このようにすると半導体発光素子の特性の劣
化による出力の低下と温度変化による出力の低下の両方
を補償することができて、長期にわたって一定の性能を
保持することができる。
流と周囲温度とに基づいて、半導体発光素子の劣化に基
づく単位時間当たりの出力の低下分を演算し、低下分の
累積値により半導体発光素子の寿命に基づく出力の低下
量を求め、変動量と前記低下量とに基づいて駆動電流を
調整する。このようにすると半導体発光素子の特性の劣
化による出力の低下と温度変化による出力の低下の両方
を補償することができて、長期にわたって一定の性能を
保持することができる。
【０００９】半導体発光素子の寿命に基づく出力の低下
量を予め定めた基準値と比較して、低下量が基準値を超
えると半導体発光素子が寿命に近づいたと判定してアラ
ームを発するようにすれば、半導体発光素子の寿命の到
来を表示することが出来て、早期に交換が可能になる。
量を予め定めた基準値と比較して、低下量が基準値を超
えると半導体発光素子が寿命に近づいたと判定してアラ
ームを発するようにすれば、半導体発光素子の寿命の到
来を表示することが出来て、早期に交換が可能になる。
【００１０】また半導体発光素子の駆動電流を指令する
電流指令値と変動量と低下量との加算値に基づいて定ま
る駆動電流が、半導体発光素子の定格通電電流以下にな
るように、変動量と低下量との加算値に制限を加えるよ
うにしてもよい。またこのような状態が一定時間以上継
続する場合にはアラームを出力する。このようにすると
半導体発光素子の劣化を早める大電流（定格電流より大
きな電流）を素子に流すことを防止できるので寿命が短
縮するのを抑制することができる。
電流指令値と変動量と低下量との加算値に基づいて定ま
る駆動電流が、半導体発光素子の定格通電電流以下にな
るように、変動量と低下量との加算値に制限を加えるよ
うにしてもよい。またこのような状態が一定時間以上継
続する場合にはアラームを出力する。このようにすると
半導体発光素子の劣化を早める大電流（定格電流より大
きな電流）を素子に流すことを防止できるので寿命が短
縮するのを抑制することができる。
【００１１】本発明が改良の対象とする出力補償装置
は、光ファイバに光信号を出力する半導体発光素子に電
流指令値に基づいて駆動電流を供給する半導体駆動回路
と、半導体発光素子の周囲温度を検出する温度センサ
と、温度センサの出力を入力として、周囲温度の変化に
基づく半導体発光素子の出力の変動量を求める温度補償
手段と、変動量に基づく補償量を電流指令値に加算し
て、半導体駆動回路に帰還する加算点とを備えた半導体
発光素子の出力補償装置である。本発明の装置は半導体
発光素子に通電される電流と周囲温度とに基づいて、半
導体発光素子の劣化に基づく単位時間当たりの出力の低
下分を演算し、低下分の累積値により半導体発光素子の
寿命に基づく出力の低下量を求める寿命低下量演算手段
と、変動量と低下量とを加算して補償量とする加算手段
とを備える。このような補償量を用いれば半導体発光素
子の出力が周囲温度の変化と素子の劣化とによって低下
するのを補償する安価な装置を提供できる。
は、光ファイバに光信号を出力する半導体発光素子に電
流指令値に基づいて駆動電流を供給する半導体駆動回路
と、半導体発光素子の周囲温度を検出する温度センサ
と、温度センサの出力を入力として、周囲温度の変化に
基づく半導体発光素子の出力の変動量を求める温度補償
手段と、変動量に基づく補償量を電流指令値に加算し
て、半導体駆動回路に帰還する加算点とを備えた半導体
発光素子の出力補償装置である。本発明の装置は半導体
発光素子に通電される電流と周囲温度とに基づいて、半
導体発光素子の劣化に基づく単位時間当たりの出力の低
下分を演算し、低下分の累積値により半導体発光素子の
寿命に基づく出力の低下量を求める寿命低下量演算手段
と、変動量と低下量とを加算して補償量とする加算手段
とを備える。このような補償量を用いれば半導体発光素
子の出力が周囲温度の変化と素子の劣化とによって低下
するのを補償する安価な装置を提供できる。
【００１２】本発明では寿命低下量演算手段は、電流駆
動回路に与えられる電流指令値と温度センサの出力に基
づいて半導体発光素子の劣化に基づく単位時間当たりの
出力の低下分を求める低下分演算手段と、低下分演算手
段の出力を累積して出力の低下量を求める低下量演算手
段を備える。このようにすると半導体発光素子の出力が
周囲温度と素子の劣化とによって低下するのを補償する
安価な装置を提供できる。
動回路に与えられる電流指令値と温度センサの出力に基
づいて半導体発光素子の劣化に基づく単位時間当たりの
出力の低下分を求める低下分演算手段と、低下分演算手
段の出力を累積して出力の低下量を求める低下量演算手
段を備える。このようにすると半導体発光素子の出力が
周囲温度と素子の劣化とによって低下するのを補償する
安価な装置を提供できる。
【００１３】本発明では半導体発光素子の出力の低下量
が予め定めた基準値を超えると半導体発光素子の寿命に
近づいたと判定してアラームを発する寿命判定手段を備
える。このようにすると半導体発光素子が周囲温度と素
子の劣化によって寿命に近づいたことを早期に知らさせ
る安価な装置を提供できる。
が予め定めた基準値を超えると半導体発光素子の寿命に
近づいたと判定してアラームを発する寿命判定手段を備
える。このようにすると半導体発光素子が周囲温度と素
子の劣化によって寿命に近づいたことを早期に知らさせ
る安価な装置を提供できる。
【００１４】本発明では半導体発光素子の駆動電流を指
令する電流指令値と変動量と低下量との加算値に基づい
て定まる駆動電流が、半導体発光素子の定格通電電流以
下になるように、変動量と低下量との加算値に制限を加
えるリミッタを更に備える。またこのような状態が予め
定めた一定時間以上継続すると、リミッタがアラームを
出力する。このようにすると周囲温度と素子の劣化とに
よる半導体発光素子の出力の低下を補償するために駆動
電流を増やしすぎることによって寿命が短縮するのを避
けることができる安価な装置を提供できる。
令する電流指令値と変動量と低下量との加算値に基づい
て定まる駆動電流が、半導体発光素子の定格通電電流以
下になるように、変動量と低下量との加算値に制限を加
えるリミッタを更に備える。またこのような状態が予め
定めた一定時間以上継続すると、リミッタがアラームを
出力する。このようにすると周囲温度と素子の劣化とに
よる半導体発光素子の出力の低下を補償するために駆動
電流を増やしすぎることによって寿命が短縮するのを避
けることができる安価な装置を提供できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の半
導体発光素子の出力補償方法の実施の形態の一例につい
て説明する。図１は本発明の方法の実施の形態の一例の
基本思想のアルゴリズムを示すフローチャートである。
図２は本発明の方法を実現するための半導体発光素子の
出力補償装置の実施の形態の一例を示す図である。半導
体発光素子１は光ファイバ２に光信号を出力する。周囲
温度Ｔａが変化すると発光強度は変動する。また半導体
発光素子の劣化によって発光強度は低下する。半導体発
光素子の出力を一定に保つには、周囲温度Ｔａの変化に
よる発光強度の変動と、半導体発光素子の劣化による発
光強度の低下を補償する必要がある。強度の補償は後述
する図１のフローチャートのステップＳ６の（４）式で
行う。以下で述べるステップは全て図１のフローチャー
トのステップであり、各ステップについては後に詳しく
説明する。
導体発光素子の出力補償方法の実施の形態の一例につい
て説明する。図１は本発明の方法の実施の形態の一例の
基本思想のアルゴリズムを示すフローチャートである。
図２は本発明の方法を実現するための半導体発光素子の
出力補償装置の実施の形態の一例を示す図である。半導
体発光素子１は光ファイバ２に光信号を出力する。周囲
温度Ｔａが変化すると発光強度は変動する。また半導体
発光素子の劣化によって発光強度は低下する。半導体発
光素子の出力を一定に保つには、周囲温度Ｔａの変化に
よる発光強度の変動と、半導体発光素子の劣化による発
光強度の低下を補償する必要がある。強度の補償は後述
する図１のフローチャートのステップＳ６の（４）式で
行う。以下で述べるステップは全て図１のフローチャー
トのステップであり、各ステップについては後に詳しく
説明する。
【００１６】半導体駆動回路３は駆動電流指令値（ステ
ップＳ６の（４）式で与えられる）に基づいて半導体発
光素子１に駆動電流を供給する回路である。駆動電流指
令値Ｉｓは、周囲温度Ｔａによる半導体発光素子の出力
変動量Ｈ（Ｔａ）（ステップＳ２の（１）式で与えられ
る）に基づく変動量補償電流ＩＨ（Ｔａ）（ステップＳ
６の（５）式で与えられる）と半導体発光素子の劣化に
よる出力の低下量ＳＴに基づく出力低下量補償電流ＩＳ
Ｔ（ＳＴ，Ｘ）（ステップＳ６の（６）式で与えられ
る）を用いてステップＳ６の（４）式によって与えられ
る。
ップＳ６の（４）式で与えられる）に基づいて半導体発
光素子１に駆動電流を供給する回路である。駆動電流指
令値Ｉｓは、周囲温度Ｔａによる半導体発光素子の出力
変動量Ｈ（Ｔａ）（ステップＳ２の（１）式で与えられ
る）に基づく変動量補償電流ＩＨ（Ｔａ）（ステップＳ
６の（５）式で与えられる）と半導体発光素子の劣化に
よる出力の低下量ＳＴに基づく出力低下量補償電流ＩＳ
Ｔ（ＳＴ，Ｘ）（ステップＳ６の（６）式で与えられ
る）を用いてステップＳ６の（４）式によって与えられ
る。
【００１７】温度センサ５は半導体発光素子１の周囲温
度ＴａをステップＳ１で検出する。時々刻々の温度が測
定されている。
度ＴａをステップＳ１で検出する。時々刻々の温度が測
定されている。
【００１８】温度補償手段７は温度センサ５から出力さ
れる周囲温度Ｔａを入力として、周囲温度Ｔａの変化に
基づく半導体発光素子１の出力の変動量Ｈ（Ｔａ）をス
テップＳ２で求める。
れる周囲温度Ｔａを入力として、周囲温度Ｔａの変化に
基づく半導体発光素子１の出力の変動量Ｈ（Ｔａ）をス
テップＳ２で求める。
【００１９】寿命低下量演算手段９は半導体発光素子１
に通電される電流Ｉｄと周囲温度Ｔａとに基づいて、半
導体発光素子１の劣化に基づく単位時間当たりの出力の
低下分Ｘ（Ｔａ，Ｉｄ）をステップＳ３で（２）式によ
って演算し、半導体発光素子の劣化による出力の低下分
の累積値ＳＴをステップＳ４で（３）式によって計算
し、これを半導体発光素子の寿命に基づく出力の低下量
ＳＴとする。
に通電される電流Ｉｄと周囲温度Ｔａとに基づいて、半
導体発光素子１の劣化に基づく単位時間当たりの出力の
低下分Ｘ（Ｔａ，Ｉｄ）をステップＳ３で（２）式によ
って演算し、半導体発光素子の劣化による出力の低下分
の累積値ＳＴをステップＳ４で（３）式によって計算
し、これを半導体発光素子の寿命に基づく出力の低下量
ＳＴとする。
【００２０】低下分演算手段９ａは電流駆動回路３に与
えられる半導体発光素子を流れる駆動電流Ｉｄと温度セ
ンサ５が測定する周囲温度Ｔａとに基づいて半導体発光
素子１の劣化に基づく単位時間当たりの出力の低下分Ｘ
（Ｔａ，Ｉｄ）をステップＳ３で（２）式によって演算
する。
えられる半導体発光素子を流れる駆動電流Ｉｄと温度セ
ンサ５が測定する周囲温度Ｔａとに基づいて半導体発光
素子１の劣化に基づく単位時間当たりの出力の低下分Ｘ
（Ｔａ，Ｉｄ）をステップＳ３で（２）式によって演算
する。
【００２１】低下量演算手段９ｂは低下分演算手段９ａ
の出力即ち低下分Ｘ（Ｔａ，Ｉｄ）を時間Δｔの間隔
で、初期値ＳＴ＝０とステップＳ４で（３）式によって
累積し、劣化に基づく出力の低下量ＳＴを出力する。
の出力即ち低下分Ｘ（Ｔａ，Ｉｄ）を時間Δｔの間隔
で、初期値ＳＴ＝０とステップＳ４で（３）式によって
累積し、劣化に基づく出力の低下量ＳＴを出力する。
【００２２】寿命判定手段１３は低下量演算手段９ｂで
演算した劣化による低下量ＳＴを半導体発光素子１の特
性に応じて予め定めた基準値ＳＴ０とステップＳ５で比
較し、低下量ＳＴが基準値ＳＴ０を超えると半導体発光
素子１が寿命に近づいたと判定してステップＳ５でアラ
ームを発する。
演算した劣化による低下量ＳＴを半導体発光素子１の特
性に応じて予め定めた基準値ＳＴ０とステップＳ５で比
較し、低下量ＳＴが基準値ＳＴ０を超えると半導体発光
素子１が寿命に近づいたと判定してステップＳ５でアラ
ームを発する。
【００２３】加算手段１１は温度補償手段７で演算した
周囲温度の変化による出力の変動を補償する変動量補償
電流補償値ＩＨ（Ｔａ）（ステップＳ６で（５）式で与
えられる）と寿命低下量演算手段９で演算した半導体発
光素子の劣化による出力の低下量を補償する出力低下量
補償電流ＩＳＴ（Ｔａ，Ｉｓ）（ステップＳ６で（６）
式で与えられる）とを加算する。
周囲温度の変化による出力の変動を補償する変動量補償
電流補償値ＩＨ（Ｔａ）（ステップＳ６で（５）式で与
えられる）と寿命低下量演算手段９で演算した半導体発
光素子の劣化による出力の低下量を補償する出力低下量
補償電流ＩＳＴ（Ｔａ，Ｉｓ）（ステップＳ６で（６）
式で与えられる）とを加算する。
【００２４】加算点１７は電流指令値Ｉｃと加算手段１
１で演算した変動量補償電流補償値ＩＨ（Ｔａ）と出力
低下量補償電流ＩＳＴ（Ｔａ，Ｉｓ）との加算値Ｉｓを
ステップＳ６で（４）式によって加算する。これを周囲
温度の変化と素子の劣化に基づく出力の変動を補償した
駆動電流指令値として半導体駆動回路３に帰還する。こ
の帰還された駆動電流指令値に基づいて半導体駆動回路
３がステップＳ７で駆動電流を演算する。
１で演算した変動量補償電流補償値ＩＨ（Ｔａ）と出力
低下量補償電流ＩＳＴ（Ｔａ，Ｉｓ）との加算値Ｉｓを
ステップＳ６で（４）式によって加算する。これを周囲
温度の変化と素子の劣化に基づく出力の変動を補償した
駆動電流指令値として半導体駆動回路３に帰還する。こ
の帰還された駆動電流指令値に基づいて半導体駆動回路
３がステップＳ７で駆動電流を演算する。
【００２５】リミッタ１５は半導体発光素子１の駆動電
流Ｉｄを指令する駆動電流指令値Ｉｓ（ステップＳ６で
（４）式で与えられる）に基づいて定まる駆動電流Ｉｄ
が、半導体発光素子１の定格通電電流Ｉ０以下になるか
どうかをステップＳ８で判定する。駆動電流が制限値以
上の場合はステップＳ１０で、駆動電流指令値Ｉｓにお
ける劣化による出力の低下量に対応する補償電流
（（６）式で与えられる）の加算値にＩＳＴ（ＳＴ，
Ｘ）＝ＩＳＴ（０）のような制限を加え、駆動電流がＩ
ｄ＝Ｉ１になるようにＩｓを固定する。このような状態
が継続する継続時間ＤＴをステップＳ１２で（８）式に
よって累積する。ステップＳ１１でこの継続時間ＤＴが
Ｔ０以上であるかどうかを判定し、継続時間ＤＴがＴ０
以下であれば運転を継続し、Ｔ０を越えればアラームを
出力する。継続時間ＤＴがＴ０以内にあれば、ステップ
Ｓ８で駆動電流がＩ０以下に復帰した場合にステップＳ
９で（９）及び（１０）式によってＤＴを正の値の範囲
で減算していく。
流Ｉｄを指令する駆動電流指令値Ｉｓ（ステップＳ６で
（４）式で与えられる）に基づいて定まる駆動電流Ｉｄ
が、半導体発光素子１の定格通電電流Ｉ０以下になるか
どうかをステップＳ８で判定する。駆動電流が制限値以
上の場合はステップＳ１０で、駆動電流指令値Ｉｓにお
ける劣化による出力の低下量に対応する補償電流
（（６）式で与えられる）の加算値にＩＳＴ（ＳＴ，
Ｘ）＝ＩＳＴ（０）のような制限を加え、駆動電流がＩ
ｄ＝Ｉ１になるようにＩｓを固定する。このような状態
が継続する継続時間ＤＴをステップＳ１２で（８）式に
よって累積する。ステップＳ１１でこの継続時間ＤＴが
Ｔ０以上であるかどうかを判定し、継続時間ＤＴがＴ０
以下であれば運転を継続し、Ｔ０を越えればアラームを
出力する。継続時間ＤＴがＴ０以内にあれば、ステップ
Ｓ８で駆動電流がＩ０以下に復帰した場合にステップＳ
９で（９）及び（１０）式によってＤＴを正の値の範囲
で減算していく。
【００２６】以上、図２の実施の形態の装置は、図１の
フローチャートに従って時間Δｔごとのサイクルによっ
て以上述べた機能を繰り返す。
フローチャートに従って時間Δｔごとのサイクルによっ
て以上述べた機能を繰り返す。
【００２７】次に図１のフローチャートについて詳しく
説明する。初期状態Ｓ０は、本発明の方法の初期状態で
与えるパラメータは以下のようなものである。時間の刻
みΔｔは本発明のフローチャートを実行するための最小
のサイクル時間である。この刻み時間Δｔごとに半導体
発光素子１の出力の補償のサイクルを繰り返す。素子の
劣化は周囲温度の変化よりもゆっくり起こるから、出力
の補償のサイクル時間の長さの目安としては一日の温度
変化が発生する最小時間の程度をとる。一例として最小
限数分程度を考えておけば十分である。勿論、システム
の状況によってはこの数値に幅を持たせることができ
る。或いは温度の変化の幅が一定になるくらいに時間の
幅を可変にとってもよい。半導体発光素子１の劣化によ
る出力の低下量が既定値に達すると寿命に近づいたと判
定してアラームを出力するための規定値ＳＴ０、半導体
発光素子１に流せる最大電流を与える定格通電電流Ｉ
０、定格通電電流Ｉ０より小さい予め定めた電流値Ｉ
１、駆動電流が素子の定格電流に達した状態が継続する
とシステムの異常が発生したとしてアラームを出力する
予め定めた期限の継続時間Ｔ０、駆動電流が定格電流以
下に復帰した後に使用するパラメータα（αの範囲を例
えば０≦α≦１）、半導体発光素子に電流を駆動する回
路に指令を与える電流指令値Ｉｃを与える。半導体発光
素子の出力の寿命に基づく出力の低下量ＳＴの初期値は
ＳＴ＝０であるとする。また、駆動電流が定格通電電流
Ｉ０に達している状態が継続している時間ＤＴの初期値
ＤＴ＝０とすると図１のフローチャートは以下のステッ
プで実行される。
説明する。初期状態Ｓ０は、本発明の方法の初期状態で
与えるパラメータは以下のようなものである。時間の刻
みΔｔは本発明のフローチャートを実行するための最小
のサイクル時間である。この刻み時間Δｔごとに半導体
発光素子１の出力の補償のサイクルを繰り返す。素子の
劣化は周囲温度の変化よりもゆっくり起こるから、出力
の補償のサイクル時間の長さの目安としては一日の温度
変化が発生する最小時間の程度をとる。一例として最小
限数分程度を考えておけば十分である。勿論、システム
の状況によってはこの数値に幅を持たせることができ
る。或いは温度の変化の幅が一定になるくらいに時間の
幅を可変にとってもよい。半導体発光素子１の劣化によ
る出力の低下量が既定値に達すると寿命に近づいたと判
定してアラームを出力するための規定値ＳＴ０、半導体
発光素子１に流せる最大電流を与える定格通電電流Ｉ
０、定格通電電流Ｉ０より小さい予め定めた電流値Ｉ
１、駆動電流が素子の定格電流に達した状態が継続する
とシステムの異常が発生したとしてアラームを出力する
予め定めた期限の継続時間Ｔ０、駆動電流が定格電流以
下に復帰した後に使用するパラメータα（αの範囲を例
えば０≦α≦１）、半導体発光素子に電流を駆動する回
路に指令を与える電流指令値Ｉｃを与える。半導体発光
素子の出力の寿命に基づく出力の低下量ＳＴの初期値は
ＳＴ＝０であるとする。また、駆動電流が定格通電電流
Ｉ０に達している状態が継続している時間ＤＴの初期値
ＤＴ＝０とすると図１のフローチャートは以下のステッ
プで実行される。
【００２８】ステップＳ１では、光ファイバに光信号を
出力する半導体発光素子の周囲温度Ｔａを測定する。
出力する半導体発光素子の周囲温度Ｔａを測定する。
【００２９】ステップＳ２では、周囲温度Ｔａの変化に
よる半導体発光素子の出力の変動量Ｈ（Ｔａ）を演算す
る。周囲温度Ｔａに基づく出力の変動量Ｈ（Ｔａ）は周
囲温度Ｔａの関数として例えば Ｈ（Ｔａ）＝ａ・ｅｘｐ（ｂ・Ｔａ＋ｃ） （１） と置くことができる。但しａ，ｂ，ｃは時間と温度とに
よらない定数である。
よる半導体発光素子の出力の変動量Ｈ（Ｔａ）を演算す
る。周囲温度Ｔａに基づく出力の変動量Ｈ（Ｔａ）は周
囲温度Ｔａの関数として例えば Ｈ（Ｔａ）＝ａ・ｅｘｐ（ｂ・Ｔａ＋ｃ） （１） と置くことができる。但しａ，ｂ，ｃは時間と温度とに
よらない定数である。
【００３０】ステップＳ３では、半導体発光素子に通電
される電流Ｉｄと周囲温度Ｔａに基づいて半導体発光素
子の劣化に基づく単位時間あたりの半導体発光素子の劣
化に基づく出力の低下分Ｘ（Ｉｄ，Ｔａ）を演算する。
Ｘの表式としては次式で与えられる。
される電流Ｉｄと周囲温度Ｔａに基づいて半導体発光素
子の劣化に基づく単位時間あたりの半導体発光素子の劣
化に基づく出力の低下分Ｘ（Ｉｄ，Ｔａ）を演算する。
Ｘの表式としては次式で与えられる。
【００３１】 Ｘ（Ｉｄ，Ｔａ）＝ｋ・ｅｘｐ（ｍ・Ｉｓ）・ｅｘｐ（ｎ／Ｔａ） （２） 但しｋ，ｍ，ｎは時間と周囲温度Ｔａと駆動電流指令値
Ｉｓによらない定数である。ここでは半導体発光素子を
流れる電流Ｉｄの関数としないで半導体発光素子を駆動
する駆動電流指令値Ｉｓの関数とした。半導体発光素子
を流れる電流Ｉｄが駆動電流指令値Ｉｓの関数であるか
ら、その関係を代入してある。この表式にはＩｓとＴａ
との時間変化の影響も含まれている。
Ｉｓによらない定数である。ここでは半導体発光素子を
流れる電流Ｉｄの関数としないで半導体発光素子を駆動
する駆動電流指令値Ｉｓの関数とした。半導体発光素子
を流れる電流Ｉｄが駆動電流指令値Ｉｓの関数であるか
ら、その関係を代入してある。この表式にはＩｓとＴａ
との時間変化の影響も含まれている。
【００３２】ステップＳ４では、半導体発光素子の劣化
に基づく時間間隔Δｔあたりの出力の低下分Ｘ（Ｉｄ，
Ｔａ）・Δｔを累積した半導体発光素子の出力の低下量
ＳＴを、初期条件ＳＴ＝０から出発して ＳＴ＝ＳＴ＋Ｘ（Ｉｄ，Ｔａ）・Δｔ （３） の漸化式によって求める。
に基づく時間間隔Δｔあたりの出力の低下分Ｘ（Ｉｄ，
Ｔａ）・Δｔを累積した半導体発光素子の出力の低下量
ＳＴを、初期条件ＳＴ＝０から出発して ＳＴ＝ＳＴ＋Ｘ（Ｉｄ，Ｔａ）・Δｔ （３） の漸化式によって求める。
【００３３】ステップＳ５では、半導体発光素子の出力
の低下量ＳＴが初期状態で定めた基準値ＳＴ０を越える
場合、つまりＳＴ＞ＳＴ０が成立する場合には半導体発
光素子の寿命に近づいたとしてアラームを出力する。こ
の時には運転を停止し、半導体発光素子を新しい半導体
発光素子と交換する。
の低下量ＳＴが初期状態で定めた基準値ＳＴ０を越える
場合、つまりＳＴ＞ＳＴ０が成立する場合には半導体発
光素子の寿命に近づいたとしてアラームを出力する。こ
の時には運転を停止し、半導体発光素子を新しい半導体
発光素子と交換する。
【００３４】ステップＳ６では、半導体発光素子の出力
の低下量ＳＴが基準値ＳＴ０を越えない場合には、周囲
温度による半導体発光素子の出力変動量Ｈ（Ｔａ）に基
づく駆動電流指令値を補償する変動量補償電流ＩＨ（Ｔ
ａ）を演算する。また半導体発光素子の劣化による出力
の低下を補償する出力低下量補償電流ＩＳＴ（ＳＴ，
Ｘ）を演算する。出力低下量補償電流ＩＳＴ（ＳＴ，
Ｘ）は半導体発光素子の劣化に基づく出力の低下分Ｘと
それらを積算した低下量ＳＴの関数である。これらを用
いて半導体駆動回路３を駆動するための補償された駆動
電流指令値Ｉｓを次式によって定める。
の低下量ＳＴが基準値ＳＴ０を越えない場合には、周囲
温度による半導体発光素子の出力変動量Ｈ（Ｔａ）に基
づく駆動電流指令値を補償する変動量補償電流ＩＨ（Ｔ
ａ）を演算する。また半導体発光素子の劣化による出力
の低下を補償する出力低下量補償電流ＩＳＴ（ＳＴ，
Ｘ）を演算する。出力低下量補償電流ＩＳＴ（ＳＴ，
Ｘ）は半導体発光素子の劣化に基づく出力の低下分Ｘと
それらを積算した低下量ＳＴの関数である。これらを用
いて半導体駆動回路３を駆動するための補償された駆動
電流指令値Ｉｓを次式によって定める。
【００３５】 Ｉｓ＝Ｉｃ＋ＩＨ（Ｔａ）＋ＩＳＴ（ＳＴ，Ｘ） （４） 但し ＩＨ（Ｔａ）＝κ［Ｈ（Ｔａ）］ｐ （５） ＩＳＴ（ＳＴ，Ｘ）＝λ（ＳＴ）ｑＸｒ （６） で定義される。ここでκ，λ，ｐ，ｑは温度、時間によ
らない定数である。
らない定数である。
【００３６】ステップＳ７では、駆動電流指令値Ｉｓか
ら半導体発光素子を駆動する駆動電流Ｉｄを演算する。
その結果、駆動電流Ｉｄに対する補償値が決まり、この
補償された駆動電流によって半導体発光素子の出力が一
定値に保持される。またこのときの駆動電流指令値Ｉｓ
は、次のサイクルで（２）式におけるＸの演算に用いら
れる。
ら半導体発光素子を駆動する駆動電流Ｉｄを演算する。
その結果、駆動電流Ｉｄに対する補償値が決まり、この
補償された駆動電流によって半導体発光素子の出力が一
定値に保持される。またこのときの駆動電流指令値Ｉｓ
は、次のサイクルで（２）式におけるＸの演算に用いら
れる。
【００３７】ステップＳ８では、駆動電流Ｉｄが定格通
電電流Ｉ０より小さいかどうか、つまりＩｄ＜Ｉ０が成
立しているかどうかを判定する。
電電流Ｉ０より小さいかどうか、つまりＩｄ＜Ｉ０が成
立しているかどうかを判定する。
【００３８】ステップＳ９では、駆動電流Ｉｄが定格通
電電流Ｉ０より小さい場合は半導体発光素子は正常に作
動しており、そのままの状態で動作を継続することがで
きる。
電電流Ｉ０より小さい場合は半導体発光素子は正常に作
動しており、そのままの状態で動作を継続することがで
きる。
【００３９】 ｔ＝ｔ＋Δｔ （７） によって時間の刻みを進め、ステップＳ１に戻る。ステ
ップＳ８で、駆動電流が定格値を超えている場合はステ
ップＳ１０に進む。
ップＳ８で、駆動電流が定格値を超えている場合はステ
ップＳ１０に進む。
【００４０】ステップＳ１０では、駆動電流Ｉｄが定格
通電電流Ｉ０より大きい場合は変動量と低下量の加算値
に制限を加える。（４）式の駆動電流指令値Ｉｓによっ
て駆動電流ＩｄがＩｄ＝Ｉ１となるようにＩＳＴ（Ｓ
Ｔ，Ｘ）を一定値ＩＳＴ（０）に固定する。
通電電流Ｉ０より大きい場合は変動量と低下量の加算値
に制限を加える。（４）式の駆動電流指令値Ｉｓによっ
て駆動電流ＩｄがＩｄ＝Ｉ１となるようにＩＳＴ（Ｓ
Ｔ，Ｘ）を一定値ＩＳＴ（０）に固定する。
【００４１】ステップＳ１１では、駆動電流が定格電流
に達している時間の累積時間ＤＴが予め定めた限界時間
Ｔ０を越えているかどうかを判定する。超えていなけれ
ばステップＳ１２に進む。
に達している時間の累積時間ＤＴが予め定めた限界時間
Ｔ０を越えているかどうかを判定する。超えていなけれ
ばステップＳ１２に進む。
【００４２】ステップＳ１２では、累積時間ＤＴを次式
によって累積する。
によって累積する。
【００４３】 ＤＴ＝ＤＴ＋Δｔ （８） また（７）式によって時間ｔを記録し、ステップＳ１に
戻る。ステップＳ８で、駆動電流が再び定格値を超えて
いる場合はステップＳ１０でＩｄ＝Ｉ１、ＩＳＴ（Ｓ
Ｔ，Ｘ）＝ＩＳＴ（０）の状態を保ち、ステップＳ１１
に進む。駆動電流が定格値を超えている状態が継続し、
ステップＳ１１で累積時間ＤＴがＤＴ＜Ｔ０の間はステ
ップＳ１〜Ｓ８、更にＳ１０からＳ１２，Ｓ１へのルー
プを繰り返す。ＤＴ＜Ｔ０以内の時間にステップＳ８で
駆動電流Ｉｄが定格通電電流Ｉ０より小さい値に復帰し
た場合には、現状の動作を継続することができる。ステ
ップＳ９で（７）式によって時間ｔの刻みを進める。更
に ＤＴ＝ＤＴ−αΔｔ （９） によってＤＴを減算する。ここで０≦α≦１とする。但
し、（９）式を演算した結果ＤＴ＜０になる場合は ＤＴ＝０ （１０） とおき、ステップＳ１に戻る。ステップＳ８で素子の駆
動電流Ｉｄが定格電流値Ｉ０に達している状態が継続
し、ステップＳ１１でその継続時間ＤＴが限界時間Ｔ０
を越えると判定された場合にはシステムに異常が発生し
たとしてアラームを出力し運転をシステムの管理化にお
き、場合によっては停止する。
戻る。ステップＳ８で、駆動電流が再び定格値を超えて
いる場合はステップＳ１０でＩｄ＝Ｉ１、ＩＳＴ（Ｓ
Ｔ，Ｘ）＝ＩＳＴ（０）の状態を保ち、ステップＳ１１
に進む。駆動電流が定格値を超えている状態が継続し、
ステップＳ１１で累積時間ＤＴがＤＴ＜Ｔ０の間はステ
ップＳ１〜Ｓ８、更にＳ１０からＳ１２，Ｓ１へのルー
プを繰り返す。ＤＴ＜Ｔ０以内の時間にステップＳ８で
駆動電流Ｉｄが定格通電電流Ｉ０より小さい値に復帰し
た場合には、現状の動作を継続することができる。ステ
ップＳ９で（７）式によって時間ｔの刻みを進める。更
に ＤＴ＝ＤＴ−αΔｔ （９） によってＤＴを減算する。ここで０≦α≦１とする。但
し、（９）式を演算した結果ＤＴ＜０になる場合は ＤＴ＝０ （１０） とおき、ステップＳ１に戻る。ステップＳ８で素子の駆
動電流Ｉｄが定格電流値Ｉ０に達している状態が継続
し、ステップＳ１１でその継続時間ＤＴが限界時間Ｔ０
を越えると判定された場合にはシステムに異常が発生し
たとしてアラームを出力し運転をシステムの管理化にお
き、場合によっては停止する。
【００４４】尚、本例で採用した（１）式と（２）式、
（５）式と（６）式の表式は一例であって、本発明の思
想は他の実験式を用いた場合にも適用されるものであ
る。
（５）式と（６）式の表式は一例であって、本発明の思
想は他の実験式を用いた場合にも適用されるものであ
る。
【００４５】
【発明の効果】本発明によって、半導体発光素子からの
発光出力を直接測定しないでも、周囲温度の変化による
出力の変動と半導体発光素子に通電される電流と周囲温
度による素子の劣化に基づく出力の低下を補償する方法
と、素子の劣化による寿命が近づいたことを早期に知る
方法とを提供できる。また稼働状態に異常が発生したこ
とを早期に知る方法を提供できる。さらに本発明によっ
て、これらの方法を実現する装置を提供することができ
る。
発光出力を直接測定しないでも、周囲温度の変化による
出力の変動と半導体発光素子に通電される電流と周囲温
度による素子の劣化に基づく出力の低下を補償する方法
と、素子の劣化による寿命が近づいたことを早期に知る
方法とを提供できる。また稼働状態に異常が発生したこ
とを早期に知る方法を提供できる。さらに本発明によっ
て、これらの方法を実現する装置を提供することができ
る。
【図１】本発明の半導体発光素子の出力補償方法の実施
の形態の一例の基本思想のアルゴリズムを示すフローチ
ャートである。
の形態の一例の基本思想のアルゴリズムを示すフローチ
ャートである。
【図２】本発明の方法を実現するための半導体発光素子
の出力補償装置の実施の形態の一例を示す図である。
の出力補償装置の実施の形態の一例を示す図である。
１ 半導体発光素子 ２ 光ファイバ ３ 半導体駆動回路 ５ 温度センサ ７ 温度補償手段 ９ 寿命低下量演算手段 ９ａ 低下分演算手段 ９ｂ 低下量演算手段 １１ 加算手段 １３ 寿命判定手段 １５ リミッタ １７ 加算点
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年６月２６日（２００１．６．２
６）
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 半導体発光素子の出力補償方法及び装
置
置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】光ファイバに光信号を出力す
る半導体発光素子の光出力が周囲温度と経年変化によっ
て変動するのを補償する方法と装置に関する。
る半導体発光素子の光出力が周囲温度と経年変化によっ
て変動するのを補償する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバに光信号を出力する半導体発
光素子の出力は周囲温度の変化により変動し、また周囲
温度の上昇と時間の経過によって劣化する。一般的に周
囲温度の変化による変動量の補償は行われている。しか
し劣化に対する補償は行われていない。
光素子の出力は周囲温度の変化により変動し、また周囲
温度の上昇と時間の経過によって劣化する。一般的に周
囲温度の変化による変動量の補償は行われている。しか
し劣化に対する補償は行われていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そのため温度変化によ
る変動量を補償していても、素子の劣化を考慮していな
いため、半導体素子の発光出力の低下を十分に補償でき
ない問題がある。
る変動量を補償していても、素子の劣化を考慮していな
いため、半導体素子の発光出力の低下を十分に補償でき
ない問題がある。
【０００４】本発明の目的は半導体発光素子の温度補償
と劣化補償を簡単に行える半導体発光素子の出力補償方
法と装置とを提供することにある。
と劣化補償を簡単に行える半導体発光素子の出力補償方
法と装置とを提供することにある。
【０００５】本発明の他の目的は、半導体発光素子が寿
命に近づくと警告を発することができる方法と装置とを
提供することにある。
命に近づくと警告を発することができる方法と装置とを
提供することにある。
【０００６】本発明の他の目的は半導体発光素子の温度
補償と劣化補償により、半導体発光素子が破壊されるの
を防ぐ方法と装置とを提供することにある。
補償と劣化補償により、半導体発光素子が破壊されるの
を防ぐ方法と装置とを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は光ファイバに光
信号を出力する半導体発光素子の周囲温度の変化による
出力の変動量を求め、この変動量を補償するように前記
半導体発光素子の駆動電流を調整する半導体発光素子の
出力補償方法を改良の対象とする。
信号を出力する半導体発光素子の周囲温度の変化による
出力の変動量を求め、この変動量を補償するように前記
半導体発光素子の駆動電流を調整する半導体発光素子の
出力補償方法を改良の対象とする。
【０００８】本発明では半導体発光素子に通電される電
流と周囲温度とに基づいて、半導体発光素子の劣化に基
づく単位時間当たりの出力の低下分を演算し、低下分の
累積値により半導体発光素子の寿命に基づく出力の低下
量を求め、変動量と前記低下量とに基づいて駆動電流を
調整する。このようにすると半導体発光素子の特性の劣
化による出力の低下と温度変化による出力の低下の両方
を補償することができて、長期にわたって一定の性能を
保持することができる。
流と周囲温度とに基づいて、半導体発光素子の劣化に基
づく単位時間当たりの出力の低下分を演算し、低下分の
累積値により半導体発光素子の寿命に基づく出力の低下
量を求め、変動量と前記低下量とに基づいて駆動電流を
調整する。このようにすると半導体発光素子の特性の劣
化による出力の低下と温度変化による出力の低下の両方
を補償することができて、長期にわたって一定の性能を
保持することができる。
【０００９】半導体発光素子の寿命に基づく出力の低下
量を予め定めた基準値と比較して、低下量が基準値を超
えると半導体発光素子が寿命に近づいたと判定してアラ
ームを発するようにすれば、半導体発光素子の寿命の到
来を表示することが出来て、早期に交換が可能になる。
量を予め定めた基準値と比較して、低下量が基準値を超
えると半導体発光素子が寿命に近づいたと判定してアラ
ームを発するようにすれば、半導体発光素子の寿命の到
来を表示することが出来て、早期に交換が可能になる。
【００１０】また半導体発光素子の駆動電流を指令する
電流指令値と変動量と低下量との加算値に基づいて定ま
る駆動電流が、半導体発光素子の定格通電電流以下にな
るように、変動量と低下量との加算値に制限を加えるよ
うにしてもよい。またこのような状態が一定時間以上継
続する場合にはアラームを出力する。このようにすると
半導体発光素子の劣化を早める大電流（定格電流より大
きな電流）を素子に流すことを防止できるので寿命が短
縮するのを抑制することができる。
電流指令値と変動量と低下量との加算値に基づいて定ま
る駆動電流が、半導体発光素子の定格通電電流以下にな
るように、変動量と低下量との加算値に制限を加えるよ
うにしてもよい。またこのような状態が一定時間以上継
続する場合にはアラームを出力する。このようにすると
半導体発光素子の劣化を早める大電流（定格電流より大
きな電流）を素子に流すことを防止できるので寿命が短
縮するのを抑制することができる。
【００１１】本発明が改良の対象とする出力補償装置
は、光ファイバに光信号を出力する半導体発光素子に電
流指令値に基づいて駆動電流を供給する半導体駆動回路
と、半導体発光素子の周囲温度を検出する温度センサ
と、温度センサの出力を入力として、周囲温度の変化に
基づく半導体発光素子の出力の変動量を求める温度補償
手段と、変動量に基づく補償量を電流指令値に加算し
て、半導体駆動回路に帰還する加算点とを備えた半導体
発光素子の出力補償装置である。本発明の装置は半導体
発光素子に通電される電流と周囲温度とに基づいて、半
導体発光素子の劣化に基づく単位時間当たりの出力の低
下分を演算し、低下分の累積値により半導体発光素子の
寿命に基づく出力の低下量を求める寿命低下量演算手段
と、変動量と低下量とを加算して補償量とする加算手段
とを備える。このような補償量を用いれば半導体発光素
子の出力が周囲温度の変化と素子の劣化とによって低下
するのを補償する安価な装置を提供できる。
は、光ファイバに光信号を出力する半導体発光素子に電
流指令値に基づいて駆動電流を供給する半導体駆動回路
と、半導体発光素子の周囲温度を検出する温度センサ
と、温度センサの出力を入力として、周囲温度の変化に
基づく半導体発光素子の出力の変動量を求める温度補償
手段と、変動量に基づく補償量を電流指令値に加算し
て、半導体駆動回路に帰還する加算点とを備えた半導体
発光素子の出力補償装置である。本発明の装置は半導体
発光素子に通電される電流と周囲温度とに基づいて、半
導体発光素子の劣化に基づく単位時間当たりの出力の低
下分を演算し、低下分の累積値により半導体発光素子の
寿命に基づく出力の低下量を求める寿命低下量演算手段
と、変動量と低下量とを加算して補償量とする加算手段
とを備える。このような補償量を用いれば半導体発光素
子の出力が周囲温度の変化と素子の劣化とによって低下
するのを補償する安価な装置を提供できる。
【００１２】本発明では寿命低下量演算手段は、電流駆
動回路に与えられる電流指令値と温度センサの出力に基
づいて半導体発光素子の劣化に基づく単位時間当たりの
出力の低下分を求める低下分演算手段と、低下分演算手
段の出力を累積して出力の低下量を求める低下量演算手
段を備える。このようにすると半導体発光素子の出力が
周囲温度と素子の劣化とによって低下するのを補償する
安価な装置を提供できる。
動回路に与えられる電流指令値と温度センサの出力に基
づいて半導体発光素子の劣化に基づく単位時間当たりの
出力の低下分を求める低下分演算手段と、低下分演算手
段の出力を累積して出力の低下量を求める低下量演算手
段を備える。このようにすると半導体発光素子の出力が
周囲温度と素子の劣化とによって低下するのを補償する
安価な装置を提供できる。
【００１３】本発明では半導体発光素子の出力の低下量
が予め定めた基準値を超えると半導体発光素子の寿命に
近づいたと判定してアラームを発する寿命判定手段を備
える。このようにすると半導体発光素子が周囲温度と素
子の劣化によって寿命に近づいたことを早期に知らせる
安価な装置を提供できる。
が予め定めた基準値を超えると半導体発光素子の寿命に
近づいたと判定してアラームを発する寿命判定手段を備
える。このようにすると半導体発光素子が周囲温度と素
子の劣化によって寿命に近づいたことを早期に知らせる
安価な装置を提供できる。
【００１４】本発明では半導体発光素子の駆動電流を指
令する電流指令値と変動量と低下量との加算値に基づい
て定まる駆動電流が、半導体発光素子の定格通電電流以
下になるように、変動量と低下量との加算値に制限を加
えるリミッタを更に備える。またこのような状態が予め
定めた一定時間以上継続すると、リミッタがアラームを
出力する。このようにすると周囲温度と素子の劣化とに
よる半導体発光素子の出力の低下を補償するために駆動
電流を増やしすぎることによって寿命が短縮するのを避
けることができる安価な装置を提供できる。
令する電流指令値と変動量と低下量との加算値に基づい
て定まる駆動電流が、半導体発光素子の定格通電電流以
下になるように、変動量と低下量との加算値に制限を加
えるリミッタを更に備える。またこのような状態が予め
定めた一定時間以上継続すると、リミッタがアラームを
出力する。このようにすると周囲温度と素子の劣化とに
よる半導体発光素子の出力の低下を補償するために駆動
電流を増やしすぎることによって寿命が短縮するのを避
けることができる安価な装置を提供できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の半
導体発光素子の出力補償方法の実施の形態の一例につい
て説明する。図１は本発明の方法の実施の形態の一例の
基本思想のアルゴリズムを示すフローチャートである。
図２は本発明の方法を実現するための半導体発光素子の
出力補償装置の実施の形態の一例を示す図である。半導
体発光素子１は光ファイバ２に光信号を出力する。周囲
温度Ｔａが変化すると発光強度は変動する。また半導体
発光素子の劣化によって発光強度は低下する。半導体発
光素子の出力を一定に保つには、周囲温度Ｔａの変化に
よる発光強度の変動と、半導体発光素子の劣化による発
光強度の低下を補償する必要がある。強度の補償は後述
する図１のフローチャートのステップＳ６の（４）式で
行う。以下で述べるステップは全て図１のフローチャー
トのステップであり、各ステップについては後に詳しく
説明する。
導体発光素子の出力補償方法の実施の形態の一例につい
て説明する。図１は本発明の方法の実施の形態の一例の
基本思想のアルゴリズムを示すフローチャートである。
図２は本発明の方法を実現するための半導体発光素子の
出力補償装置の実施の形態の一例を示す図である。半導
体発光素子１は光ファイバ２に光信号を出力する。周囲
温度Ｔａが変化すると発光強度は変動する。また半導体
発光素子の劣化によって発光強度は低下する。半導体発
光素子の出力を一定に保つには、周囲温度Ｔａの変化に
よる発光強度の変動と、半導体発光素子の劣化による発
光強度の低下を補償する必要がある。強度の補償は後述
する図１のフローチャートのステップＳ６の（４）式で
行う。以下で述べるステップは全て図１のフローチャー
トのステップであり、各ステップについては後に詳しく
説明する。
【００１６】半導体駆動回路３は駆動電流指令値（ステ
ップＳ６の（４）式で与えられる）に基づいて半導体発
光素子１に駆動電流を供給する回路である。駆動電流指
令値Ｉｓは、周囲温度Ｔａによる半導体発光素子の出力
変動量Ｈ（Ｔａ）（ステップＳ２の（１）式で与えられ
る）に基づく変動量補償電流ＩＨ（Ｔａ）（ステップＳ
６の（５）式で与えられる）と半導体発光素子の劣化に
よる出力の低下量ＳＴに基づく出力低下量補償電流ＩＳ
Ｔ（ＳＴ，Ｘ）（ステップＳ６の（６）式で与えられ
る）を用いてステップＳ６の（４）式によって与えられ
る。
ップＳ６の（４）式で与えられる）に基づいて半導体発
光素子１に駆動電流を供給する回路である。駆動電流指
令値Ｉｓは、周囲温度Ｔａによる半導体発光素子の出力
変動量Ｈ（Ｔａ）（ステップＳ２の（１）式で与えられ
る）に基づく変動量補償電流ＩＨ（Ｔａ）（ステップＳ
６の（５）式で与えられる）と半導体発光素子の劣化に
よる出力の低下量ＳＴに基づく出力低下量補償電流ＩＳ
Ｔ（ＳＴ，Ｘ）（ステップＳ６の（６）式で与えられ
る）を用いてステップＳ６の（４）式によって与えられ
る。
【００１７】温度センサ５は半導体発光素子１の周囲温
度ＴａをステップＳ１で検出する。時々刻々の温度が測
定されている。
度ＴａをステップＳ１で検出する。時々刻々の温度が測
定されている。
【００１８】温度補償手段７は温度センサ５から出力さ
れる周囲温度Ｔａを入力として、周囲温度Ｔａの変化に
基づく半導体発光素子１の出力の変動量Ｈ（Ｔａ）をス
テップＳ２で求める。
れる周囲温度Ｔａを入力として、周囲温度Ｔａの変化に
基づく半導体発光素子１の出力の変動量Ｈ（Ｔａ）をス
テップＳ２で求める。
【００１９】寿命低下量演算手段９は半導体発光素子１
に通電される電流Ｉｄと周囲温度Ｔａとに基づいて、半
導体発光素子１の劣化に基づく単位時間当たりの出力の
低下分Ｘ（Ｔａ，Ｉｄ）をステップＳ３で（２）式によ
って演算し、半導体発光素子の劣化による出力の低下分
の累積値ＳＴをステップＳ４で（３）式によって計算
し、これを半導体発光素子の寿命に基づく出力の低下量
ＳＴとする。
に通電される電流Ｉｄと周囲温度Ｔａとに基づいて、半
導体発光素子１の劣化に基づく単位時間当たりの出力の
低下分Ｘ（Ｔａ，Ｉｄ）をステップＳ３で（２）式によ
って演算し、半導体発光素子の劣化による出力の低下分
の累積値ＳＴをステップＳ４で（３）式によって計算
し、これを半導体発光素子の寿命に基づく出力の低下量
ＳＴとする。
【００２０】低下分演算手段９ａは電流駆動回路３に与
えられる半導体発光素子を流れる駆動電流Ｉｄと温度セ
ンサ５が測定する周囲温度Ｔａとに基づいて半導体発光
素子１の劣化に基づく単位時間当たりの出力の低下分Ｘ
（Ｔａ，Ｉｄ）をステップＳ３で（２）式によって演算
する。
えられる半導体発光素子を流れる駆動電流Ｉｄと温度セ
ンサ５が測定する周囲温度Ｔａとに基づいて半導体発光
素子１の劣化に基づく単位時間当たりの出力の低下分Ｘ
（Ｔａ，Ｉｄ）をステップＳ３で（２）式によって演算
する。
【００２１】低下量演算手段９ｂは低下分演算手段９ａ
の出力即ち低下分Ｘ（Ｔａ，Ｉｄ）を時間Δｔの間隔
で、初期値ＳＴ＝０とステップＳ４で（３）式によって
累積し、劣化に基づく出力の低下量ＳＴを出力する。
の出力即ち低下分Ｘ（Ｔａ，Ｉｄ）を時間Δｔの間隔
で、初期値ＳＴ＝０とステップＳ４で（３）式によって
累積し、劣化に基づく出力の低下量ＳＴを出力する。
【００２２】寿命判定手段１３は低下量演算手段９ｂで
演算した劣化による低下量ＳＴを半導体発光素子１の特
性に応じて予め定めた基準値ＳＴ０とステップＳ５で比
較し、低下量ＳＴが基準値ＳＴ０を超えると半導体発光
素子１が寿命に近づいたと判定してステップＳ５でアラ
ームを発する。
演算した劣化による低下量ＳＴを半導体発光素子１の特
性に応じて予め定めた基準値ＳＴ０とステップＳ５で比
較し、低下量ＳＴが基準値ＳＴ０を超えると半導体発光
素子１が寿命に近づいたと判定してステップＳ５でアラ
ームを発する。
【００２３】加算手段１１は温度補償手段７で演算した
周囲温度の変化による出力の変動を補償する変動量補償
電流補償値ＩＨ（Ｔａ）（ステップＳ６で（５）式で与
えられる）と寿命低下量演算手段９で演算した半導体発
光素子の劣化による出力の低下量を補償する出力低下量
補償電流ＩＳＴ（Ｔａ，Ｉｓ）（ステップＳ６で（６）
式で与えられる）とを加算する。
周囲温度の変化による出力の変動を補償する変動量補償
電流補償値ＩＨ（Ｔａ）（ステップＳ６で（５）式で与
えられる）と寿命低下量演算手段９で演算した半導体発
光素子の劣化による出力の低下量を補償する出力低下量
補償電流ＩＳＴ（Ｔａ，Ｉｓ）（ステップＳ６で（６）
式で与えられる）とを加算する。
【００２４】加算点１７は電流指令値Ｉｃと加算手段１
１で演算した変動量補償電流補償値ＩＨ（Ｔａ）と出力
低下量補償電流ＩＳＴ（Ｔａ，Ｉｓ）との加算値Ｉｓを
ステップＳ６で（４）式によって加算する。これを周囲
温度の変化と素子の劣化に基づく出力の変動を補償した
駆動電流指令値として半導体駆動回路３に帰還する。こ
の帰還された駆動電流指令値に基づいて半導体駆動回路
３がステップＳ７で駆動電流を演算する。
１で演算した変動量補償電流補償値ＩＨ（Ｔａ）と出力
低下量補償電流ＩＳＴ（Ｔａ，Ｉｓ）との加算値Ｉｓを
ステップＳ６で（４）式によって加算する。これを周囲
温度の変化と素子の劣化に基づく出力の変動を補償した
駆動電流指令値として半導体駆動回路３に帰還する。こ
の帰還された駆動電流指令値に基づいて半導体駆動回路
３がステップＳ７で駆動電流を演算する。
【００２５】リミッタ１５は半導体発光素子１の駆動電
流Ｉｄを指令する駆動電流指令値Ｉｓ（ステップＳ６で
（４）式で与えられる）に基づいて定まる駆動電流Ｉｄ
が、半導体発光素子１の定格通電電流Ｉ０以下になるか
どうかをステップＳ８で判定する。駆動電流が制限値以
上の場合はステップＳ１０で、駆動電流指令値Ｉｓにお
ける劣化による出力の低下量に対応する補償電流
（（６）式で与えられる）の加算値にＩＳＴ（ＳＴ，
Ｘ）＝ＩＳＴ（０）のような制限を加え、駆動電流がＩ
ｄ＝Ｉ１になるようにＩｓを固定する。このような状態
が継続する継続時間ＤＴをステップＳ１２で（８）式に
よって累積する。ステップＳ１１でこの継続時間ＤＴが
Ｔ０以上であるかどうかを判定し、継続時間ＤＴがＴ０
以下であれば運転を継続し、Ｔ０を超えればアラームを
出力する。継続時間ＤＴがＴ０以内にあれば、ステップ
Ｓ８で駆動電流がＩ０以下に復帰した場合にステップＳ
９で（９）及び（１０）式によってＤＴを正の値の範囲
で減算していく。
流Ｉｄを指令する駆動電流指令値Ｉｓ（ステップＳ６で
（４）式で与えられる）に基づいて定まる駆動電流Ｉｄ
が、半導体発光素子１の定格通電電流Ｉ０以下になるか
どうかをステップＳ８で判定する。駆動電流が制限値以
上の場合はステップＳ１０で、駆動電流指令値Ｉｓにお
ける劣化による出力の低下量に対応する補償電流
（（６）式で与えられる）の加算値にＩＳＴ（ＳＴ，
Ｘ）＝ＩＳＴ（０）のような制限を加え、駆動電流がＩ
ｄ＝Ｉ１になるようにＩｓを固定する。このような状態
が継続する継続時間ＤＴをステップＳ１２で（８）式に
よって累積する。ステップＳ１１でこの継続時間ＤＴが
Ｔ０以上であるかどうかを判定し、継続時間ＤＴがＴ０
以下であれば運転を継続し、Ｔ０を超えればアラームを
出力する。継続時間ＤＴがＴ０以内にあれば、ステップ
Ｓ８で駆動電流がＩ０以下に復帰した場合にステップＳ
９で（９）及び（１０）式によってＤＴを正の値の範囲
で減算していく。
【００２６】以上、図２の実施の形態の装置は、図１の
フローチャートに従って時間Δｔごとのサイクルによっ
て以上述べた機能を繰り返す。
フローチャートに従って時間Δｔごとのサイクルによっ
て以上述べた機能を繰り返す。
【００２７】次に図１のフローチャートについて詳しく
説明する。初期状態Ｓ０は、本発明の方法の初期状態で
与えるパラメータは以下のようなものである。時間の刻
みΔｔは本発明のフローチャートを実行するための最小
のサイクル時間である。この刻み時間Δｔごとに半導体
発光素子１の出力の補償のサイクルを繰り返す。素子の
劣化は周囲温度の変化よりもゆっくり起こるから、出力
の補償のサイクル時間の長さの目安としては一日の温度
変化が発生する最小時間の程度をとる。一例として最小
限数分程度を考えておけば十分である。勿論、システム
の状況によってはこの数値に幅を持たせることができ
る。或いは温度の変化の幅が一定になるくらいに時間の
幅を可変にとってもよい。半導体発光素子１の劣化によ
る出力の低下量が既定値に達すると寿命に近づいたと判
定してアラームを出力するための規定値ＳＴ０、半導体
発光素子１に流せる最大電流を与える定格通電電流Ｉ
０、定格通電電流Ｉ０より小さい予め定めた電流値Ｉ
１、駆動電流が素子の定格電流に達した状態が継続する
とシステムの異常が発生したとしてアラームを出力する
予め定めた期限の継続時間Ｔ０、駆動電流が定格電流以
下に復帰した後に使用するパラメータα（αの範囲を例
えば０≦α≦１）、半導体発光素子に電流を駆動する回
路に指令を与える電流指令値Ｉｃを与える。半導体発光
素子の出力の寿命に基づく出力の低下量ＳＴの初期値は
ＳＴ＝０であるとする。また、駆動電流が定格通電電流
Ｉ０に達している状態が継続している時間ＤＴの初期値
ＤＴ＝０とすると図１のフローチャートは以下のステッ
プで実行される。
説明する。初期状態Ｓ０は、本発明の方法の初期状態で
与えるパラメータは以下のようなものである。時間の刻
みΔｔは本発明のフローチャートを実行するための最小
のサイクル時間である。この刻み時間Δｔごとに半導体
発光素子１の出力の補償のサイクルを繰り返す。素子の
劣化は周囲温度の変化よりもゆっくり起こるから、出力
の補償のサイクル時間の長さの目安としては一日の温度
変化が発生する最小時間の程度をとる。一例として最小
限数分程度を考えておけば十分である。勿論、システム
の状況によってはこの数値に幅を持たせることができ
る。或いは温度の変化の幅が一定になるくらいに時間の
幅を可変にとってもよい。半導体発光素子１の劣化によ
る出力の低下量が既定値に達すると寿命に近づいたと判
定してアラームを出力するための規定値ＳＴ０、半導体
発光素子１に流せる最大電流を与える定格通電電流Ｉ
０、定格通電電流Ｉ０より小さい予め定めた電流値Ｉ
１、駆動電流が素子の定格電流に達した状態が継続する
とシステムの異常が発生したとしてアラームを出力する
予め定めた期限の継続時間Ｔ０、駆動電流が定格電流以
下に復帰した後に使用するパラメータα（αの範囲を例
えば０≦α≦１）、半導体発光素子に電流を駆動する回
路に指令を与える電流指令値Ｉｃを与える。半導体発光
素子の出力の寿命に基づく出力の低下量ＳＴの初期値は
ＳＴ＝０であるとする。また、駆動電流が定格通電電流
Ｉ０に達している状態が継続している時間ＤＴの初期値
ＤＴ＝０とすると図１のフローチャートは以下のステッ
プで実行される。
【００２８】ステップＳ１では、光ファイバに光信号を
出力する半導体発光素子の周囲温度Ｔａを測定する。
出力する半導体発光素子の周囲温度Ｔａを測定する。
【００２９】ステップＳ２では、周囲温度Ｔａの変化に
よる半導体発光素子の出力の変動量Ｈ（Ｔａ）を演算す
る。周囲温度Ｔａに基づく出力の変動量Ｈ（Ｔａ）は周
囲温度Ｔａの関数として例えば Ｈ（Ｔａ）＝ａ・ｅｘｐ（ｂ・Ｔａ＋ｃ） （１） と置くことができる。但しａ，ｂ，ｃは時間と温度とに
よらない定数である。
よる半導体発光素子の出力の変動量Ｈ（Ｔａ）を演算す
る。周囲温度Ｔａに基づく出力の変動量Ｈ（Ｔａ）は周
囲温度Ｔａの関数として例えば Ｈ（Ｔａ）＝ａ・ｅｘｐ（ｂ・Ｔａ＋ｃ） （１） と置くことができる。但しａ，ｂ，ｃは時間と温度とに
よらない定数である。
【００３０】ステップＳ３では、半導体発光素子に通電
される電流Ｉｄと周囲温度Ｔａに基づいて半導体発光素
子の劣化に基づく単位時間あたりの半導体発光素子の劣
化に基づく出力の低下分Ｘ（Ｉｄ，Ｔａ）を演算する。
Ｘの表式としては次式で与えられる。
される電流Ｉｄと周囲温度Ｔａに基づいて半導体発光素
子の劣化に基づく単位時間あたりの半導体発光素子の劣
化に基づく出力の低下分Ｘ（Ｉｄ，Ｔａ）を演算する。
Ｘの表式としては次式で与えられる。
【００３１】 Ｘ（Ｉｄ，Ｔａ）＝ｋ・ｅｘｐ（ｍ・Ｉｓ）・ｅｘｐ（ｎ／Ｔａ） （２） 但しｋ，ｍ，ｎは時間と周囲温度Ｔａと駆動電流指令値
Ｉｓによらない定数である。ここでは半導体発光素子を
流れる電流Ｉｄの関数としないで半導体発光素子を駆動
する駆動電流指令値Ｉｓの関数とした。半導体発光素子
を流れる電流Ｉｄが駆動電流指令値Ｉｓの関数であるか
ら、その関係を代入してある。この式にはＩｓとＴａと
の時間変化の影響も含まれている。
Ｉｓによらない定数である。ここでは半導体発光素子を
流れる電流Ｉｄの関数としないで半導体発光素子を駆動
する駆動電流指令値Ｉｓの関数とした。半導体発光素子
を流れる電流Ｉｄが駆動電流指令値Ｉｓの関数であるか
ら、その関係を代入してある。この式にはＩｓとＴａと
の時間変化の影響も含まれている。
【００３２】ステップＳ４では、半導体発光素子の劣化
に基づく時間間隔Δｔあたりの出力の低下分Ｘ（Ｉｄ，
Ｔａ）・Δｔを累積した半導体発光素子の出力の低下量
ＳＴを、初期条件ＳＴ＝０から出発して ＳＴ＝ＳＴ＋Ｘ（Ｉｄ，Ｔａ）・Δｔ （３） の漸化式によって求める。
に基づく時間間隔Δｔあたりの出力の低下分Ｘ（Ｉｄ，
Ｔａ）・Δｔを累積した半導体発光素子の出力の低下量
ＳＴを、初期条件ＳＴ＝０から出発して ＳＴ＝ＳＴ＋Ｘ（Ｉｄ，Ｔａ）・Δｔ （３） の漸化式によって求める。
【００３３】ステップＳ５では、半導体発光素子の出力
の低下量ＳＴが初期状態で定めた基準値ＳＴ０を超える
場合、つまりＳＴ＞ＳＴ０が成立する場合には半導体発
光素子の寿命に近づいたとしてアラームを出力する。こ
の時には運転を停止し、半導体発光素子を新しい半導体
発光素子と交換する。
の低下量ＳＴが初期状態で定めた基準値ＳＴ０を超える
場合、つまりＳＴ＞ＳＴ０が成立する場合には半導体発
光素子の寿命に近づいたとしてアラームを出力する。こ
の時には運転を停止し、半導体発光素子を新しい半導体
発光素子と交換する。
【００３４】ステップＳ６では、半導体発光素子の出力
の低下量ＳＴが基準値ＳＴ０を超えない場合には、周囲
温度による半導体発光素子の出力変動量Ｈ（Ｔａ）に基
づく駆動電流指令値を補償する変動量補償電流ＩＨ（Ｔ
ａ）を演算する。また半導体発光素子の劣化による出力
の低下を補償する出力低下量補償電流ＩＳＴ（ＳＴ，
Ｘ）を演算する。出力低下量補償電流ＩＳＴ（ＳＴ，
Ｘ）は半導体発光素子の劣化に基づく出力の低下分Ｘと
それらを積算した低下量ＳＴの関数である。これらを用
いて半導体駆動回路３を駆動するための補償された駆動
電流指令値Ｉｓを次式によって定める。
の低下量ＳＴが基準値ＳＴ０を超えない場合には、周囲
温度による半導体発光素子の出力変動量Ｈ（Ｔａ）に基
づく駆動電流指令値を補償する変動量補償電流ＩＨ（Ｔ
ａ）を演算する。また半導体発光素子の劣化による出力
の低下を補償する出力低下量補償電流ＩＳＴ（ＳＴ，
Ｘ）を演算する。出力低下量補償電流ＩＳＴ（ＳＴ，
Ｘ）は半導体発光素子の劣化に基づく出力の低下分Ｘと
それらを積算した低下量ＳＴの関数である。これらを用
いて半導体駆動回路３を駆動するための補償された駆動
電流指令値Ｉｓを次式によって定める。
【００３５】 Ｉｓ＝Ｉｃ＋ＩＨ（Ｔａ）＋ＩＳＴ（ＳＴ，Ｘ） （４） 但し ＩＨ（Ｔａ）＝κ［Ｈ（Ｔａ）］ｐ （５） ＩＳＴ（ＳＴ，Ｘ）＝λ（ＳＴ）ｑＸｒ （６） で定義される。ここでκ，λ，ｐ，ｑは温度、時間によ
らない定数である。
らない定数である。
【００３６】ステップＳ７では、駆動電流指令値Ｉｓか
ら半導体発光素子を駆動する駆動電流Ｉｄを演算する。
その結果、駆動電流Ｉｄに対する補償値が決まり、この
補償された駆動電流によって半導体発光素子の出力が一
定値に保持される。またこのときの駆動電流指令値Ｉｓ
は、次のサイクルで（２）式におけるＸの演算に用いら
れる。
ら半導体発光素子を駆動する駆動電流Ｉｄを演算する。
その結果、駆動電流Ｉｄに対する補償値が決まり、この
補償された駆動電流によって半導体発光素子の出力が一
定値に保持される。またこのときの駆動電流指令値Ｉｓ
は、次のサイクルで（２）式におけるＸの演算に用いら
れる。
【００３７】ステップＳ８では、駆動電流Ｉｄが定格通
電電流Ｉ０より小さいかどうか、つまりＩｄ＜Ｉ０が成
立しているかどうかを判定する。
電電流Ｉ０より小さいかどうか、つまりＩｄ＜Ｉ０が成
立しているかどうかを判定する。
【００３８】ステップＳ９では、駆動電流Ｉｄが定格通
電電流Ｉ０より小さい場合は半導体発光素子は正常に作
動しており、そのままの状態で動作を継続することがで
きる。
電電流Ｉ０より小さい場合は半導体発光素子は正常に作
動しており、そのままの状態で動作を継続することがで
きる。
【００３９】 ｔ＝ｔ＋Δｔ （７） によって時間の刻みを進め、ステップＳ１に戻る。ステ
ップＳ８で、駆動電流が定格値を超えている場合はステ
ップＳ１０に進む。
ップＳ８で、駆動電流が定格値を超えている場合はステ
ップＳ１０に進む。
【００４０】ステップＳ１０では、駆動電流Ｉｄが定格
通電電流Ｉ０より大きい場合は変動量と低下量の加算値
に制限を加える。（４）式の駆動電流指令値Ｉｓによっ
て駆動電流ＩｄがＩｄ＝Ｉ１となるようにＩＳＴ（Ｓ
Ｔ，Ｘ）を一定値ＩＳＴ（０）に固定する。
通電電流Ｉ０より大きい場合は変動量と低下量の加算値
に制限を加える。（４）式の駆動電流指令値Ｉｓによっ
て駆動電流ＩｄがＩｄ＝Ｉ１となるようにＩＳＴ（Ｓ
Ｔ，Ｘ）を一定値ＩＳＴ（０）に固定する。
【００４１】ステップＳ１１では、駆動電流が定格電流
に達している時間の累積時間ＤＴが予め定めた限界時間
Ｔ０を超えているかどうかを判定する。超えていなけれ
ばステップＳ１２に進む。
に達している時間の累積時間ＤＴが予め定めた限界時間
Ｔ０を超えているかどうかを判定する。超えていなけれ
ばステップＳ１２に進む。
【００４２】ステップＳ１２では、累積時間ＤＴを次式
によって累積する。
によって累積する。
【００４３】 ＤＴ＝ＤＴ＋Δｔ （８） また（７）式によって時間ｔを記録し、ステップＳ１に
戻る。ステップＳ８で、駆動電流が再び定格値を超えて
いる場合はステップＳ１０でＩｄ＝Ｉ１、ＩＳＴ（Ｓ
Ｔ，Ｘ）＝ＩＳＴ（０）の状態を保ち、ステップＳ１１
に進む。駆動電流が定格値を超えている状態が継続し、
ステップＳ１１で累積時間ＤＴがＤＴ＜Ｔ０の間はステ
ップＳ１〜Ｓ８、更にＳ１０からＳ１２，Ｓ１へのルー
プを繰り返す。ＤＴ＜Ｔ０以内の時間にステップＳ８で
駆動電流Ｉｄが定格通電電流Ｉ０より小さい値に復帰し
た場合には、現状の動作を継続することができる。ステ
ップＳ９で（７）式によって時間ｔの刻みを進める。更
に ＤＴ＝ＤＴ−αΔｔ （９） によってＤＴを減算する。ここで０≦α≦１とする。但
し、（９）式を演算した結果ＤＴ＜０になる場合は ＤＴ＝０ （１０） とおき、ステップＳ１に戻る。ステップＳ８で素子の駆
動電流Ｉｄが定格電流値Ｉ０に達している状態が継続
し、ステップＳ１１でその継続時間ＤＴが限界時間Ｔ０
を超えると判定された場合にはシステムに異常が発生し
たとしてアラームを出力し運転をシステムの管理化にお
き、場合によっては停止する。
戻る。ステップＳ８で、駆動電流が再び定格値を超えて
いる場合はステップＳ１０でＩｄ＝Ｉ１、ＩＳＴ（Ｓ
Ｔ，Ｘ）＝ＩＳＴ（０）の状態を保ち、ステップＳ１１
に進む。駆動電流が定格値を超えている状態が継続し、
ステップＳ１１で累積時間ＤＴがＤＴ＜Ｔ０の間はステ
ップＳ１〜Ｓ８、更にＳ１０からＳ１２，Ｓ１へのルー
プを繰り返す。ＤＴ＜Ｔ０以内の時間にステップＳ８で
駆動電流Ｉｄが定格通電電流Ｉ０より小さい値に復帰し
た場合には、現状の動作を継続することができる。ステ
ップＳ９で（７）式によって時間ｔの刻みを進める。更
に ＤＴ＝ＤＴ−αΔｔ （９） によってＤＴを減算する。ここで０≦α≦１とする。但
し、（９）式を演算した結果ＤＴ＜０になる場合は ＤＴ＝０ （１０） とおき、ステップＳ１に戻る。ステップＳ８で素子の駆
動電流Ｉｄが定格電流値Ｉ０に達している状態が継続
し、ステップＳ１１でその継続時間ＤＴが限界時間Ｔ０
を超えると判定された場合にはシステムに異常が発生し
たとしてアラームを出力し運転をシステムの管理化にお
き、場合によっては停止する。
【００４４】尚、本例で採用した（１）式と（２）式、
（５）式と（６）式の表式は一例であって、本発明の思
想は他の実験式を用いた場合にも適用されるものであ
る。
（５）式と（６）式の表式は一例であって、本発明の思
想は他の実験式を用いた場合にも適用されるものであ
る。
【００４５】
【発明の効果】本発明によって、半導体発光素子からの
発光出力を直接測定しないでも、周囲温度の変化による
出力の変動と半導体発光素子に通電される電流と周囲温
度による素子の劣化に基づく出力の低下を補償する方法
と、素子の劣化による寿命が近づいたことを早期に知る
方法とを提供できる。また稼働状態に異常が発生したこ
とを早期に知る方法を提供できる。さらに本発明によっ
て、これらの方法を実現する装置を提供することができ
る。
発光出力を直接測定しないでも、周囲温度の変化による
出力の変動と半導体発光素子に通電される電流と周囲温
度による素子の劣化に基づく出力の低下を補償する方法
と、素子の劣化による寿命が近づいたことを早期に知る
方法とを提供できる。また稼働状態に異常が発生したこ
とを早期に知る方法を提供できる。さらに本発明によっ
て、これらの方法を実現する装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体発光素子の出力補償方法の実施
の形態の一例の基本思想のアルゴリズムを示すフローチ
ャートである。
の形態の一例の基本思想のアルゴリズムを示すフローチ
ャートである。
【図２】本発明の方法を実現するための半導体発光素子
の出力補償装置の実施の形態の一例を示す図である。
の出力補償装置の実施の形態の一例を示す図である。
【符号の説明】 １ 半導体発光素子 ２ 光ファイバ ３ 半導体駆動回路 ５ 温度センサ ７ 温度補償手段 ９ 寿命低下量演算手段 ９ａ 低下分演算手段 ９ｂ 低下量演算手段 １１ 加算手段 １３ 寿命判定手段 １５ リミッタ １７ 加算点
Claims (9)
- 【請求項１】 光ファイバに光信号を出力する半導体発
光素子の周囲温度の変化による前記出力の変動量を求
め、この変動量を補償するように前記半導体発光素子の
駆動電流を調整する半導体発光素子の出力補償方法であ
って、 前記半導体発光素子に通電される電流と前記周囲温度と
に基づいて、前記半導体発光素子の劣化に基づく単位時
間当たりの出力の低下分を演算し、前記低下分の累積値
により半導体発光素子の寿命に基づく出力の低下量を求
め、 前記変動量と前記低下量とに基づいて前記駆動電流を調
整することを特徴とする半導体発光素子の出力補償方
法。 - 【請求項２】 前記低下量を前記半導体発光素子に応じ
て予め定めた基準値と比較して、前記低下量が前記基準
値を超えると前記半導体発光素子が寿命に近づいたと判
定してアラームを発することを特徴とする半導体発光素
子の出力補償方法。 - 【請求項３】 前記半導体発光素子の駆動電流を指令す
る電流指令値と前記変動量と前記低下量との加算値に基
づいて定まる前記駆動電流が、前記半導体発光素子の定
格通電電流以下になるように、前記変動量と前記低下量
の加算値に制限を加えることを特徴とする請求項１に記
載の半導体発光素子の出力補償方法。 - 【請求項４】 前記半導体発光素子の駆動電流を指令す
る電流指令値と前記変動量と前記低下量との加算値に基
づいて定まる前記駆動電流が、前記半導体発光素子の定
格通電電流以上に達した場合、前記駆動電流を前記定格
通電電流以下の予め定めた一定値に保持し、前記駆動電
流が前記保持状態を保つ継続時間が予め定めた一定の時
間以上継続した場合には、アラームを出力することを特
徴とする請求項３に記載の半導体発光素子の出力補償方
法。 - 【請求項５】 光ファイバに光信号を出力する半導体発
光素子に電流指令値に基づいて駆動電流を供給する半導
体駆動回路と、 前記半導体発光素子の周囲温度を検出する温度センサ
と、 前記温度センサの出力を入力として、前記周囲温度の変
化に基づく前記半導体発光素子の出力の変動量を求める
温度補償手段と、 前記変動量に基づく補償量を前記電流指令値に加算し
て、前記半導体駆動回路に帰還する加算点とを備えた半
導体発光素子の出力補償装置であって、 前記半導体発光素子に通電される電流と前記周囲温度と
に基づいて、前記半導体発光素子の劣化に基づく単位時
間当たりの出力の低下分を演算し、前記低下分の累積値
により半導体発光素子の寿命に基づく出力の低下量を求
める寿命低下量演算手段と、 前記変動量と前記低下量とを加算して前記補償量とする
加算手段とを更に具備することを特徴とする半導体発光
素子の出力補償装置。 - 【請求項６】 前記寿命低下量演算手段は、前記電流駆
動回路に与えられる前記電流指令値と前記温度センサの
出力とに基づいて前記半導体発光素子の劣化に基づく単
位時間当たりの出力の低下分を求める低下分演算手段
と、前記低下分演算手段の出力を累積して前記低下量を
求める低下量演算手段とを具備する請求項５に記載の半
導体発光素子の出力補償装置。 - 【請求項７】 前記低下量を前記半導体発光素子に応じ
て予め定めた基準値と比較して、前記低下量が前記基準
値を超えると前記半導体発光素子が寿命に近づいたと判
定してアラームを発する寿命判定手段を更に具備するこ
とを特徴とする請求項５または６に記載の半導体発光素
子の出力補償装置。 - 【請求項８】 前記半導体発光素子の駆動電流を指令す
る電流指令値と前記変動量と前記低下量との加算値に基
づいて定まる前記駆動電流が、前記半導体発光素子の定
格通電電流以下になるように、前記変動量と前記低下量
の加算値に制限を加えるリミッタを更に備えることを特
徴とする請求項５または６に記載の半導体発光素子の出
力補償装置。 - 【請求項９】 前記半導体発光素子の駆動電流を指令す
る電流指令値と前記変動量と前記低下量との加算値を演
算する前記加算点の出力に基づいて定まる前記駆動電流
が、前記半導体発光素子の定格通電電流以上に達した場
合、前記リミッタは前記駆動電流を前記定格通電電流以
下の予め定めた一定値を保持し、前記駆動電流が前記保
持状態を保つ継続時間が予め定めた一定の時間以上継続
した場合には、アラームを出力することを特徴とする請
求項８に記載の半導体発光素子の出力補償装置。
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