JP2003163639A

JP2003163639A - 光送信機

Info

Publication number: JP2003163639A
Application number: JP2001360864A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Kuboki; 勝彦久保木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2003-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】変調光出力信号のデューティー比が安定した
光送信機を提供する。【解決手段】光信号を情報符号に基づいて変調する変
調器付き光源と、変調器を駆動する変調器駆動回路と、
光源，変調器，変調器駆動回路を制御する制御回路とを
有する光送信機であり、光源，変調器，変調器駆動回路
の電気的特性，光学的特性，温度特性を予め測定し、こ
の測定による特性を光送信機内の記憶装置に記録し、記
録された特性と光送信機の外部環境の変化を観測する手
段によって得た外部環境変化とを電気的に演算処理する
ことによって最適な光源，変調器，変調器駆動回路の制
御条件を導き出して変調光信号出力を制御する。前記制
御において変調器を駆動する信号とは位相が反対の信号
を終端抵抗にて接地した後、ローパスフィルタを通過さ
せＤＣ電圧信号に変換し、当該信号をデューティー比モ
ニタ信号として変調器に印加される駆動信号のデューテ
ィー比が経時変化並びに外部環境の変化によって変化し
ないように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高密度波長分割多重
光伝送システムにおいて使用する光送信機に関し、特
に、光源として電界吸収型光変調器集積半導体レーザを
組み込んだ光送信機の変調光信号出力の制御に適用して
有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムにおいては、通信情報の
飛躍的な増大に対応すべく、例えば、高密度波長分割多
重光伝送（Dense Wavelength Division Multiplexing：
ＤＷＤＭ）システムが開発されている。

【０００３】光通信システムにおける送信光源の一つと
して半導体レーザ（Laser Diode ：ＬＤ）が多用されて
いる。ＤＷＤＭシステムにおいては、例えば、電界吸収
型（Electro Absorption）の光変調器を有する半導体レ
ーザが使用されている。この電界吸収型光変調器集積半
導体レーザ（以下、ＥＡ−ＬＤと呼称）は、変調光信号
出力が高く、かつ変調光信号の波長広がり（以下、光チ
ャープ量とも呼称）が小さいため、高速かつ長距離の光
伝送システムの送信光源として需要が拡大している。

【０００４】電界吸収型光変調器集積半導体レーザを組
み込んだ光送信機については、例えば、2000年電子情報
通信学会総合大会講演論文集「１０Ｇｂｉｔ／ｓＤ
−ＦＦ内蔵分布型ＥＡ変調器駆動ＩＣを用いた通信２
Ｂ−10-160」、2000年３月発行、P535に記載されてい
る。

【０００５】また、電界吸収型光変調器集積半導体レー
ザについては、例えば、三菱電機技報「１０Ｇｂｐｓ波
長多重通信用変調器集積型レーザ」vol.74,No6, 2000年
６月25日発行、P11 〜P14 に詳細に記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電界吸収型光変調器集
積半導体レーザから出力される変調器光信号は電界吸収
部（ＥＡ部）へ印加する変調電気信号の振幅やオフセッ
ト電圧によって大きく変動する。また、変調光信号出力
を調整するためにレーザダイオード（ＬＤ）の駆動電流
を変化させると、ＬＤ部からＥＡ部へ送出される光出力
（光パワー）が変化することでＥＡ部の動作条件が変動
し、変調光信号の波形や光チャープ量も変動する。

【０００７】さらに変調光信号出力はそのデューティー
比によっても変化するが、ＥＡ部は非線形な消光特性を
有するため、ＥＡ部に印加する変動電気信号の振幅，オ
フセット電圧及びデューティー比に応じて変調光信号の
デューティー比も変化する。その上、ＬＤ部は設定温度
やＬＤ駆動電流に応じて発光波長が変化するので、高密
度波長分割多重光伝送の送信光源にＥＡ−ＬＤを用いる
場合は、設定温度や駆動電流を管理して発光波長を一定
に保持することが必須となる。

【０００８】従って、ＥＡ−ＬＤを長距離ＤＷＤＭ伝送
の送信光源として利用するためには、変調電気信号の振
幅，オフセット電圧，デューティー比及び設定温度とＬ
Ｄ駆動電流を適切に調整し、かつ外乱の影響もしくは自
己の経時変化分を補償することが必須となる。

【０００９】従来は、ＥＡ−ＬＤのＬＤ駆動電流，設定
温度，ＥＡ変調信号の振幅，オフセット電圧及びデュー
ティー比を調整可能な個別のアナログもしくはデジタル
の制御回路を用意し、個々のＥＡ−ＬＤの特性に応じて
各々を手動で調整している。即ち、ＬＤとＥＡを個別に
制御調整している。

【００１０】しかし、上記の調整は各々が密接に相関を
持っているため、ある項目を調整することによって他の
項目も変化する。従って全ての項目が最適となるような
調整のためには大変時間が掛かり、量産時のボトルネッ
クとなっていた。

【００１１】また、一旦最適なＬＤ駆動電流値で調整し
た後、変調光信号出力を変更するためにＬＤ駆動電流が
変化すると同時に変調光波形及び光チャープ量も変化し
てしまうので、全ての項目を再設定することが必要であ
った。そのため変調光信号出力を容易に変化させる場合
には、ＥＡ−ＬＤの外部に可変光アッテネータ（Att：A
ttenuator）を用いる必要があり、装置が大型化すると
ともにコストアップとなっていた。装置の大型化は光通
信システムにおける光送信機の設置スペースの増大に繋
がる。

【００１２】そこで、本出願人においては、変調光信号
出力及び変調光信号波形の高精度制御が可能で低光チャ
ープ量化が達成できる光送信機を既に提案（特願2000-3
47537号、平成12年11月15日出願）している。この技術
によれば小型で製造コストを低減できる光送信機を提供
することができる。

【００１３】一方、本発明者は光送信機の信頼性のさら
なる向上を検討した結果、以下の事実を知見し、その知
見から本発明をなした。

【００１４】光送信機において変調光出力信号のデュー
ティー比は、受信機における受信感度に大きく影響する
ために常に初期調整した値に維持する必要がある。

【００１５】しかし、変調光出力信号のデューティー比
を測定するためには伝送速度と同等かそれ以上の周波数
帯域の測定系が必要になるため、光変調器に組み込むこ
とは事実上不可能である（１０Ｇｂ／ｓ用光送信機の場
合は１０ＧＨｚもしくはそれ以上の周波数帯域のホトダ
イオードや測定系が必要）。

【００１６】そこで光変調器駆動回路のデューティー比
設定電圧を初期調整した値に電気的制御回路を用いて維
持することで、変調光出力信号のデューティー比も維持
されるという仮定の元で従来は対応してきた。

【００１７】しかし、光変調器駆動回路のデューティー
比設定電圧が初期調整の値に維持されていても、光変調
器駆動回路の経時変化や周囲温度変化によって実際の光
変調器駆動信号のデューティー比が変化する可能性があ
る。

【００１８】そこで、本発明者においては、光変調器駆
動信号のデューティー比を直接測定することなく、デュ
ーティー比の逆数と比例する光変調器駆動回路の反転出
力信号をローパスフィルタを通して得た信号を、デュー
ティー比モニタ信号として使用してデューティー比を安
定に制御することを思い立ち本発明をなした。

【００１９】本発明の目的は信頼性の高い光送信機を提
供することにある。

【００２０】本発明の他の目的は光送信機から出力され
る変調光出力信号のデューティー比の安定化を図ること
にある。

【００２１】本発明の上記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきら
かになるであろう。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００２３】（１）光送信機は、マイクロプロセッサ
と、前方及び後方にレーザ光を放射し、上記マイクロプ
ロセッサに制御されるレーザダイオード駆動電流供給回
路によって駆動するレーザダイオードと、上記レーザダ
イオードから放射される上記前方光を変調し、上記マイ
クロプロセッサに制御される変調器駆動回路によって駆
動する変調器と、上記変調器を通過した上記前方光を減
衰制御し、上記マイクロプロセッサに制御される可変光
アッテネータと、上記レーザダイオードから放射される
後方光の光強度及び波長を検出し、上記マイクロプロセ
ッサに測定情報を送る波長モニタ光学素子と、上記レー
ザダイオード及び上記変調器部分を加熱冷却し、上記マ
イクロプロセッサに制御されるペルチェ素子駆動回路に
よって駆動するペルチェ素子と、上記レーザダイオー
ド，上記変調器を含む部分の温度を測定して上記マイク
ロプロセッサに測定情報を送るサーミスタと、上記各部
全体が置かれた環境温度を測定し、上記マイクロプロセ
ッサに測定情報を送るサーミスタとを有し、上記マイク
ロプロセッサによる制御のもと、上記レーザダイオー
ド，上記変調器，上記ペルチェ素子及び可変光アッテネ
ータを駆動させるとともに、上記波長モニタ光学素子及
び上記両サーミスタによる光学的特性，電気的特性，温
度特性を測定し、この測定情報と予め上記マイクロプロ
セッサに内蔵された内蔵メモリによる情報によって変調
光信号出力を制御しながら光通信を行うように構成され
るとともに、上記変調器駆動回路から上記変調器を駆動
させる変調器駆動信号及びこの変調器駆動信号とは位相
が異なる反転出力信号を取り出し、上記反転出力信号を
上記マイクロプロセッサで演算処理して上記変調光出力
信号のデューティー比が経時変化並びに外部環境の変化
によって変化しないようなデューティー比制御信号を求
め、このデューティー比制御信号を上記変調器駆動回路
にフィードバックするように構成されている。

【００２４】上記反転出力信号を終端抵抗にて接地した
後、ローパスフィルタを通過させＤＣ電圧信号に変換
し、当該信号をデューティー比モニタ信号として上記変
調器に印加される変調器駆動信号のデューティー比が経
時変化並びに外部環境の変化によって変化しないように
制御する。上記マイクロプロセッサはマイコン監視ＩＣ
によって監視制御される。上記レーザダイオード及び上
記変調器は単一の半導体基板にモノリシックに形成され
ている。

【００２５】上記（１）の手段によれば、（ａ）変調光
出力信号のデューティー比の調整において、光変調器駆
動信号のデューティー比を直接測定することなく、デュ
ーティー比の逆数と比例する光変調器駆動回路の反転出
力信号をローパスフィルタを通して得た信号を、デュー
ティー比モニタ信号として使用することから、デューテ
ィー比を安定に制御することができる。

【００２６】（ｂ）従来個別のアナログ回路もしくはデ
ジタル回路で実現していた変調光信号の振幅，オフセッ
ト電圧，デューティー比の制御回路、設定温度安定化回
路、ＬＤ駆動電流制御回路、発光波長安定化回路等をプ
ログラムによって一括制御できる。従って、周囲温度の
変化や電源電圧変動などの外部環境変化に対しても安定
な動作が維持できる。また、安定動作を長期間に渡って
維持できる。

【００２７】（ｃ）ＥＡ−ＬＤモジュールを最適な駆動
条件で使用するための条件設定をプログラムと、外部評
価装置による自動調整となるので、調整時間の削減、人
件費用の削減となり、光送信機の製造コストの削減が達
成できる。

【００２８】（ｄ）光送信機の波長制御のための全ての
設定値をプログラムにより管理しているので、複数のユ
ーザの異なる仕様に対しても回路定数の変更等の物理的
な変更なしで容易に仕様を達成することが可能になる。

【００２９】（ｅ）ユーザからの電気的な要求信号に従
って光パワーや変調光波形などを調整可能なので、実際
に光送信機の設置場所まで出向かなくともよくなり、遠
距離から光パワーや変調光波形などを調整することがで
きる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を
説明するための全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

【００３１】（実施形態１）図１乃至図１５は本発明の
一実施形態（実施形態１）である光送信機に係わる図で
ある。図１は光送信機の構成を示すブロック図、図２及
び図３は光送信機に係わる図である。

【００３２】本実施形態１では、電界吸収型光変調器集
積半導体レーザ（ＥＡ−ＬＤモジュール）を組み込んだ
高密度波長分割多重光伝送システム用の光送信機に本発
明を適用した例について説明する。

【００３３】光送信機（光送信システム）１０は、図１
に示すようにＥＡ−ＬＤモジュール１１を有している。
このＥＡ−ＬＤモジュール１１内には、レーザ光を出射
（放射）するレーザダイオード部（ＬＤ部）１２と、こ
のＬＤ部１２で発光されるレーザ光を変調する変調器
（電界吸収型光変調器部：ＥＡ部）１３とを有する電界
吸収型光変調器集積半導体レーザ（ＥＡ−ＬＤ）素子１
４が設けられている。上記ＬＤ部１２が光信号を送出す
る光源となる。上記光信号は変調器により情報符号に基
づいて変調するようになっている。

【００３４】このＥＡ−ＬＤ素子１４はペルチェ素子１
５に固定され、このペルチェ素子１５によって温度管理
がなされている。ＥＡ部１３を通過したレーザ光は可変
光アッテネータ（Att）１６によって減衰制御される。
この可変光アッテネータ１６はＥＡ−ＬＤ素子１４にモ
ノリシックに形成するものでもよい。本実施形態１で
は、後述するように可変光アッテネータ１６はＥＡ−Ｌ
Ｄ素子１４にモノリシックに形成されるものを使用する
（図６参照）。

【００３５】可変光アッテネータ１６を通過したレーザ
光は変調光出力（変調光信号出力）１７となり、図２に
示すＥＡ−ＬＤモジュール１１に接続される光ファイバ
１８のコア内に導かれ、光ファイバ１８によって所定箇
所に伝送される。この変調光信号出力１７はＥＡ−ＬＤ
素子１４から出射される前方光である。また後方光は、
図５及び図７に示すように、ＥＡ−ＬＤモジュール１１
内に配置された二つの受光素子ＰＤ１，ＰＤ２と光フィ
ルタ（ファブリーペローエタロン２６：図７参照）で構
成される波長モニタ光学素子１９によって波長測定され
るように構成されている。この波長測定によって前方光
の光強度のモニタができる。

【００３６】ＥＡ−ＬＤ素子１４の光導波路６１に沿う
長さＬは７６０μｍ程度となり、幅Ｗは４００μｍ程
度、高さＨは１００μｍ程度になる。

【００３７】図７はＥＡ−ＬＤモジュール１１内の光学
系を示す模式図である。ＥＡ−ＬＤ素子１４の前方光２
０は球状の第１レンズ２１，光アイソレータ２２，球状
の第２レンズ２３を通して光ファイバ１８の先端に収束
される。また、後方光２４は球状の後方光用レンズ２５
を通り、誘電体多層膜フィルタにより構成されるファブ
リーペローエタロン２６で波長別に分岐されて、それぞ
れ受光素子ＰＤ１，ＰＤ２に到達する。ファブリーペロ
ーエタロン２５は、例えば、円柱状ガラス体の両端面に
高反射膜を蒸着したフィルタ構成である。

【００３８】また、図１に示すように、ＥＡ−ＬＤモジ
ュール１１内には、上記ＬＤ部１２の温度をモニタする
ためにサーミスタ２７が最適な位置に配置されている。

【００３９】光送信機１０内には、ＬＤ部１２に電流を
供給するＬＤ駆動電流供給回路２８、ＥＡ部１３を駆動
する変調器駆動回路（ＥＡ駆動回路）１００、ペルチェ
素子１５を駆動するペルチェ素子駆動回路３０、上記Ｌ
Ｄ駆動電流供給回路２８，ＥＡ駆動ＩＣ２９等を制御す
る制御回路、即ちマイクロプロセッサ（マイコン）３
１、上記マイコン３１を監視するマイコン監視ＩＣ３
２、光送信機１０内の温度をモニタするサーミスタ３３
を有している。

【００４０】ＥＡ駆動回路１００には変調器駆動回路
（ＥＡ駆動ＩＣ）２９が内蔵され、外部から入力データ
信号１０１を受け、ＥＡ駆動信号１０２を電界吸収型光
変調器部（ＥＡ部）１３に入力させるようになってい
る。入力データ信号１０１は、情報信号であり、要件と
してはＥＡ駆動ＩＣ２９に依存し、一般的には０．２５
Ｖ _ＰＰ〜１．０Ｖ_ＰＰ程度の振幅で、最大伝送可能速度
以下のデータ信号である。

【００４１】図１３はＥＡ駆動回路とマイクロプロセッ
サとの関係を示すブロック図である。ＥＡ駆動回路１０
０内のＥＡ駆動ＩＣ２９は出力端子と反転出力信号を有
し、出力端子から出力される出力端子信号がＥＡ駆動信
号１０２となる。一方、ＥＡ駆動信号１０２とは位相が
反対の反転出力端子信号（反転出力信号）は終端抵抗
（５０Ω）１１０によって終端された後、ローパスフィ
ルタ（積分回路）１１１を通過することによってＡＣ成
分が除去されたデューティー比モニタ信号１０４とな
る。

【００４２】デューティー比モニタ信号１０４はマイク
ロプロセッサ３１中のインタフェース部Ｂ４５の中にあ
るＡ／Ｄコンバータ１０６によってデジタル信号に変換
される。変換された信号は演算回路１０８中で予め内蔵
メモリ４３中に記録されている各種特性データと、現在
のＥＡ駆動信号の振幅情報並びにオフセット電圧情報と
を用いて最適なデューティー比であるかを演算する。

【００４３】その結果、最適なデューティー比で無い場
合には最適なデューティー比となるようなデューティー
比制御信号のデータを演算してＤ／Ａコンバータ１０７
へデータが送られる。送られたデジタル信号はＤ／Ａコ
ンバータ１０７によってアナログ信号のデューティー比
制御信号１０５へ変換され、ＥＡ駆動ＩＣ２９へ送ら
れ、最適なデューティー比に調整される。

【００４４】デューティー比モニタ信号はマイクロプロ
セッサ３１内のＡ／Ｄコンバータ１０６でアナログ信号
からデジタル信号に変換されるが、基本的にＡ／Ｄコン
バータ１０６の入力はＤＣ信号である必要がある。図１
４はローパスフィルタ（積分回路）通過前後の反転出力
信号の波形を示す波形図であるが、ローパスフィルタ１
１１を通す前の信号のように、−０．５Ｖから−２．５
Ｖの間を変化しているＡＣ信号をＡ／Ｄコンバータ１０
６へ入力すると、正しくデジタル信号に変換されない。
そこでローパスフィルタ１１１を通過させることによっ
て、デューティー比に略比例したＤＣ信号に変換してか
らＡ／Ｄコンバータ１０６に入力する。

【００４５】また、ローパスフィルタ１１１をＥＡ駆動
ＩＣ２９の間近に配置してＡＣ成分（高周波成分）を減
衰させることによって、ＥＡ（光変調器）の駆動には不
要なＥＡ駆動ＩＣ２９の反転出力信号の高周波成分が他
の回路やマイコンに飛び込んで誤動作を引き起こす可能
性を大きく減少させることができる。

【００４６】図１５はデューティー比モニタ信号電圧値
とＶ_ｈｉｇｈ電圧値並びにデューティー比（２５％，５
０％，７５％）との関係を示す特性表である。

【００４７】以上の各部品は、図２及び図３に示す光送
信機本体３４内に組み込まれた配線基板３５上にそれぞ
れ搭載されている。図２及び図３は光送信機本体３４を
覆う蓋を取り外した図である。なお、ＥＡ駆動ＩＣ２９
は変調信号入力端子３６に電気的に接続されている。

【００４８】マイコン３１は外部入力信号４０を受け、
外部出力信号４１を送りだす外部通信ポート４２を有す
るとともに、内蔵メモリ４３，インタフェース部Ａ４
４，インタフェース部Ｂ４５を有している。マイコン３
１はマイコン監視ＩＣ３２による監視信号によって監視
される。

【００４９】インタフェース部Ａ４４はＬＤ駆動電流供
給回路２８にＬＤ駆動電流制御信号を供給し、可変光ア
ッテネータ１６に可変光アッテネータ制御信号を供給
し、ペルチェ素子駆動回路３０にペルチェ素子制御信号
を供給する。インタフェース部Ａ４４には、ＬＤ駆動電
流供給回路２８からＬＤ駆動電流モニタ信号（情報）が
送られ、波長モニタ光学素子１９から波長モニタ信号
（情報）が送られ、サーミスタ２７から温度モニタ信号
（情報）が送られる。ＬＤ駆動電流供給回路２８は上記
ＬＤ駆動電流制御信号に基づいてＬＤ部１２にＬＤ駆動
電流を供給し、ＬＤ部１２を駆動させる。

【００５０】インタフェース部Ｂ４５は、ＥＡ駆動ＩＣ
２９に対して振幅制御信号，オフセット電圧制御信号，
デューティー比制御信号を送り、ＥＡ駆動ＩＣ２９から
振幅モニタ信号（情報），オフセット電圧モニタ信号
（情報），デューティー比モニタ信号（情報）を受け
る。ＥＡ駆動ＩＣ２９は上記振幅制御信号，オフセット
電圧制御信号，デューティー比制御信号に基づいてＥＡ
部１３を制御する。また、サーミスタ３３による光送信
機１０内の温度情報がインタフェース部Ｂ４５に送られ
る。

【００５１】これら各回路等とマイクロプロセッサとの
接続において、インタフェース部Ａ・Ｂ（内蔵のＡ／Ｄ
コンバータ，Ｄ／Ａコンバータの入出力も含む）の駆動
能力を超える場合には、マイクロプロセッサと上記各回
路や素子等の間にドライブ回路を接続してもよい。

【００５２】マイクロプロセッサ３１には、特に表示し
てないが、外部メモリもまた配備されている。内蔵メモ
リや外部メモリには、光送信のために必要なプログラム
が書き込まれている。マイクロプロセッサ３１によっ
て、上記メモリに書き込まれたプログラムやＥＡ−ＬＤ
モジュール１１の固有の特性データを元に、ＬＤ駆動電
流，設定温度，ＥＡ駆動ＩＣの振幅値，オフセット電圧
値，デューティー比が設定される。

【００５３】なお、上記メモリに、光源，変調器，変調
器駆動回路の電気的特性，光学的特性，温度特性，経時
変化特性の全てまたは１乃至複数の特性を予め測定し、
各特性間、若しくは個々の特性と外部環境変化との間の
関係を数式化したり、数表化し、上記１乃至複数の数式
や数表を光送信機内の記憶装置に記録するようにしても
よい。そして、上記記録された数式や数表と光送信機の
外部環境の変化を観測する手段によって得た外部環境変
化とを電気的に演算処理することによって上記光源，上
記変調器，上記変調器駆動回路の制御条件を導き出して
変調光信号出力を制御する。

【００５４】図４は光送信機に組み込まれるＥＡ−ＬＤ
モジュールの外観を示す斜視図、図５はＥＡ−ＬＤモジ
ュールの内部結線状態を示す模式図、図６はＥＡ−ＬＤ
素子を示す模式的斜視図である。

【００５５】ＥＡ−ＬＤモジュール１１は、図４に示す
ように箱型パッケージ構造となるとともに、箱型パッケ
ージ５５の底から張り出す支持部５６を有している。こ
の支持部５６には箱型パッケージ５５を固定する際使用
される取付孔５７や取付溝５８が設けられている。ま
た、箱型パッケージ５５の一端には光ファイバガイド５
９が突出状態で設けられている。この光ファイバガイド
５９は光ファイバ１８（光ファイバケーブル）を案内し
ている。

【００５６】箱型パッケージ５５の両側には複数の外部
端子（ピン）が突出している。図５のＥＡ−ＬＤモジュ
ールの内部結線状態をも参照しながら各端子の機能につ
いて説明する。ピン１はサーミスタ用端子、２はアッテ
ネータ用端子、３はＬＤアノード端子、４はＰＤ１用端
子、５はＰＤ２用端子、６はペルチェ素子用（＋）電極
用端子、７はペルチェ素子（−）用端子、８は変調信号
入力端子である。図５の抵抗Ｒは５０Ωである。

【００５７】図６はＥＡ−ＬＤ素子１４を示す模式的斜
視図である。このＥＡ−ＬＤ素子１４は、ＬＤ部１２，
ＥＡ部１３及び電界吸収型の可変光アッテネータ１６を
半導体基板６０上にモノリシックに形成した構造になっ
ている。本実施形態１では、例えばＥＡ−ＬＤ素子１４
は発振波長が１５５０ｎｍ帯の多重量子井戸型ＤＦＢ半
導体レーザを有する。ＥＡ−ＬＤ素子１４は、図６に示
すように、光導波路６１に沿ってＬＤ部１２，ＥＡ部１
３，可変光アッテネータ１６が位置している。

【００５８】ＥＡ−ＬＤ素子１４は、例えばｎ型ＩｎＰ
基板からなる半導体基板６０上に選択成長法を利用して
多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の光導波路をメサ状に形成
した構造になっている。選択成長法では、半導体基板の
表面を覆うマスク（絶縁膜）の幅（マスク幅）や、マス
クとマスクの間の目開き幅を違えることによって量子井
戸の各層の厚さを異なるものとすることができる。ま
た、ＬＤ部１２及びＥＡ部１３の部分に亘って回折格子
６２が設けられている。回折格子６２のピッチは、たと
えば、２４０ｎｍである。

【００５９】上記メサ部は半導体基板６０上にＭＯＣＶ
Ｄ（Metalorganic Chemical VaporDeposition：有機金
属気相成長）法で順次各層を形成し、中央線の両側をエ
ッチング除去することによって形成される。例えば、符
号を付して説明はしないが、半導体基板６０上に、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ下ガイド層，ＭＱＷ層，ＩｎＧａＡｓＰ上ガ
イド層，ＩｎＰクラッド層，ＩｎＧａＡｓキヤップ層を
順次重ねて形成し、その後に表面にストライプ状に絶縁
膜を形成した後、この絶縁膜をエッチングマスクとして
メサエッチングを行いメサ部を形成する。

【００６０】上記ＭＱＷ層は、ウエル層が複数層となる
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰからなっている。例え
ば、約６ｎｍの厚さのウエル層と８ｎｍの厚さのバリア
層で構成されている。また、回折格子６２はＩｎＧａＡ
ｓＰ上ガイド層に形成されている。

【００６１】また、上記メサ部の両側の窪んだ部分に
は、鉄（Ｆｅ）を含んだＩｎＰ層からなるブロック層
（Ｆｅ−ＩｎＰ）６３が設けられている。

【００６２】ＥＡ−ＬＤ素子（ＥＡ−ＬＤチップ）１４
の下面はカソード電極６４が形成されている。また、Ｅ
Ａ−ＬＤ素子１４の上面は選択的に絶縁膜６５が設けら
れとともに、この絶縁膜６５から露出する所定の半導体
層上に亘ってそれぞれ電極層が設けられている。上記電
極層は、ＬＤ部１２ではＬＤ用アノード電極６６を構成
し、ＥＡ部１３ではＥＡ用アノード電極６７を構成し、
可変光アッテネータ１６ではアッテネータ用アノード電
極６８を構成している。

【００６３】また、ＬＤ部１２，ＥＡ部１３及び可変光
アッテネータ１６の間にはそれぞれ分離溝６９，７０が
設けられ、ＬＤ用アノード電極６６，ＥＡ用アノード電
極６７及びアッテネータ用アノード電極６８間で相互の
電流の干渉を防止している。また、図示しないが、ＥＡ
−ＬＤ素子１４の両端には所定の屈折率を有する反射膜
が設けられ、所望の前方光２０及び後方光（図示せず）
を出射するようになっている。

【００６４】ＬＤ用アノード電極６６とカソード電極６
４間に所定の電圧を印加することによってＬＤ部１２で
所定のレーザ光を発生させる。このレーザ光はＥＡ部１
３におけるカソード電極６４とＥＡ用アノード電極６７
との間に印加される変調信号によって変調制御される。
またこの変調信号は可変光アッテネータ１６におけるカ
ソード電極６４とアッテネータ用アノード電極６８との
間に印加される可変光アッテネータ制御信号によって減
衰制御され、前方光２０及び後方光２４としてＥＡ−Ｌ
Ｄ素子１４の外部に放出される。

【００６５】このような光送信機１０では、ＥＡ−ＬＤ
モジュールの初期設定（トレーニング）を行った後、実
動作を行う。即ち、光通信を行う。

【００６６】図８はＥＡ−ＬＤモジュールのトレーニン
グの手順（ステップ：Ｓ）を示すフローチャートであ
る。作業開始（Start）後、Ｓ１０１では環境温度Ｔａ
の設定を行う。このＳ１０１では、例えば、環境温度Ｔ
ａ（＝恒温槽温度）を２５℃に設定する。なお、光送信
機１０から放出される変調光信号出力１７を受信する光
受信器の光受信器感度（＠ＢＥＲ＝１０^−１２）は−１
７ｄＢｍである。

【００６７】Ｓ１０２では、初期状態を設定する。即
ち、ＬＤ電流（ＩＬＤ）を６０ｍＡに設定し、ＥＡ印加
電圧の高レベル（Ｖhigh）を、例えば、−０．５Ｖに設
定し、ＥＡ印加電圧の低レベル（Ｖlow）を、例えば、
−２．５Ｖに設定する。

【００６８】つぎに、波長が設定値になるようにＬＤの
温度を設定温度（ＴＬＤ）に調整する。

【００６９】波長検出（モニタ）は、図７に示すよう
に、二つの受光素子ＰＤ１，ＰＤ２で構成される波長モ
ニタ光学素子１９によって行う。ＥＡ−ＬＤ素子１４の
後方光２４はファブリーペローエタロン２６の傾き角θ
によって二つに分岐され、一方は受光素子ＰＤ１に到達
し、他方は受光素子ＰＤ２に到達する。

【００７０】受光素子ＰＤ１，ＰＤ２の出力電流がピー
クとなる波長は、ファブリーペローエタロン２６の傾き
θと、ファブリーペローエタロン２６と受光素子ＰＤ
１，ＰＤ２との相対位置関係で決まる。

【００７１】図９は受光素子ＰＤ１，ＰＤ２の出力電流
と波長との相関を示す特性図である。受光素子ＰＤ１，
ＰＤ２の出力電流は波長変化に対して繰り返してそのピ
ークが現れる。また、ＰＤ１とＰＤ２では、受光するレ
ーザ光成分の波長が相互に異なることから、出力電流の
ピークの位置が相互にずれる。そこで、ＰＤ１とＰＤ２
のピーク位置の中間点を設定目標波長（λ_０）とし、こ
の設定目標波長（λ_０）で出力電流が一致するように、
後方光用レンズ２５，ファブリーペローエタロン２６及
びＰＤ１，ＰＤ２の位置やファブリーペローエタロン２
６の傾きを調整する。

【００７２】なお、ＰＤ１の出力電流のピークとピーク
の波長間隔ａはファブリーペローエタロン２６の厚さと
屈折率で決定されることから、ファブリーペローエタロ
ン２６の厚さと屈折率を適当に選択して波長間隔ａを所
定値、例えば、１００ＧＨｚとなるようにする。この波
長間隔ａの値をＤＷＤＭ光伝送における波長間隔と一致
させておくことで、ＬＤの動作温度ＴＬＤを変更するだ
けで複数の送信波長に対応させることが可能となる。こ
のことは一つの光送信器が故障した場合のバックアップ
等に有利となる。

【００７３】ＰＤ１とＰＤ２の出力電流が等しくなるよ
うに、ペルチェ素子１５によってＬＤ部１２の温度を変
化させることによって変調光信号出力１７の波長を設定
目標波長（λ_０）にすることができる。

【００７４】また、ＬＤ部１２の光出力が変化すると、
ＰＤ１，ＰＤ２の出力電流は変化する。そこで、ＰＤ１
とＰＤ２の電流の合計が一定となるように、ＬＤの駆動
電流を制御する。ＰＤ１とＰＤ２の電流の合計が一定と
なるようにＬＤの駆動電流を制御することによって、Ｌ
Ｄの光出力が常に一定になる効果が得られる。

【００７５】つぎに、ＥＡ部１３のＯＮ時とＯＦＦ時の
光透過量の比（消光比：ＥＲ）の測定を行う（Ｓ１０
４）。このＳ１０４による測定値から消光比（ＥＲ）の
良否の判定を行う（Ｓ１０５）。即ち、消光比（ＥＲ）
が、例えば、１１ｄＢよりも低い場合にはＶlow を下
げ、１２ｄＢよりも高い場合にはＶlow を上げる。この
作業を繰り返し、消光比（ＥＲ）を、１１ｄＢ≦ＥＲ≦
１２ｄＢに設定する。

【００７６】つぎに、光波形のクロスポイント（ＸＰ）
を測定（Ｓ１０６）するとともに、光波形（変調光波
形）のクロスポイント（ＸＰ）を５０％に設定する（Ｓ
ｅｔＸＰ）。

【００７７】図１０は、クロスポイントが８０％となる
ＥＡ駆動電気波形を示す特性図と、その場合の光透過率
及び変調光波形を示す特性図である。この場合、変調光
波形のクロスポイント（ＸＰ）は５０％である。ＥＡ駆
動電気波形のクロスポイントを８０％とすることによっ
て、変調光波形のクロスポイント（ＸＰ）を５０％にす
ることができ、伝送特性を高めることができる。

【００７８】図１１は、クロスポイントが５０％となる
ＥＡ駆動電気波形を示す特性図と、その場合の光透過率
及び変調光波形（クロスポイントＸＰは約０％）を示す
特性図である。ＥＡ駆動電気波形のクロスポイントを５
０％としても、変調光波形のクロスポイント（ＸＰ）は
約０％であり、伝送特性は非常に悪い。

【００７９】このようにＥＡ駆動電気波形のクロスポイ
ントの多少の変化で変調光波形のクロスポイントが大き
く変化し、伝送特性の劣化に結びつくので、ＥＡ駆動電
気波形を適切な値に調整することが重要となる。

【００８０】つぎに、上記受光素子ＰＤ１，ＰＤ２によ
って光パワー（Ｐｆ）を測定する（Ｓ１０８）。この測
定によるＰｆと、設定パワー値Ｐとを判定する（Ｓ１０
９）。そして、例えば、設定パワー値Ｐが−２ｄＢｍと
同じかまたは大きい場合は不的確（Ｎ−ｎｏ）としてＶ
highを上げてＳ１０４に戻り、再びＳ１０８に至る工程
を実施する。

【００８１】Ｓ１０９での判定が的確（Ｙ：ｙｅｓ）の
場合、光ファイバ長さを８０ｋｍとした場合における−
１４ｄＢｍでのビットエラーレート（ＢＥＲ）を測定す
る（Ｓ１１０）。ビットエラーレートが、例えば、１０
^−１２よりも小さい場合は的確（Ｙ）とし、ビットエラ
ーレートが、１０^−１２以上の場合は不的確（Ｎ）と判
定する（Ｓ１１１）。

【００８２】不的確（Ｎ）の場合、図８の右下部分に記
載したフローチャートによるＡからＢに至るステップの
処理がなされる。即ち、最初にＥＡの印加電圧Ｖhighを
設定通りに下げる（Ｓ００１）。つぎに、Ｓ１０４及び
Ｓ１０５と同様に消光比の設定を行い（ＳｅｔＥＲ：Ｓ
００２）、Ｓ１０６及びＳ１０７と同様に光波形のクロ
スポイントの設定を行い（ＳｅｔＸＰ：Ｓ００３）、Ｓ
１０８と同様に光パワーＰｆの測定を行う（Ｓ００
４）。光パワーＰｆが所定の光パワー、例えば−２ｄＢ
ｍ以上である場合は不的確（Ｎ）と判定（Ｓ００５）し
て再度レーザダイオード（ＬＤ）の駆動電流（ＩＬＤ）
を増加させてＳ００２〜Ｓ００４を繰り返す。光パワー
Ｐｆが−２ｄＢｍよりも小さくなった場合は的確（Ｙ）
と判定する（Ｓ００５）。

【００８３】そして、的確（Ｙ）と判定した後は、Ｓ１
１２に進み、光受信感度Ｐｒを測定する。即ち、この場
合の測定は光ファイバを接続しない状態の光受信感度Ｐ
ｒ（Ｐｒ＠ＢＴＢ：Back to Back）と、８０ｋｍの長さ
の光ファイバを接続した状態の光受信感度Ｐｒ（Ｐｒ＠
８０ｋｍ）を測定する。この測定は１０^−１２のビット
エラーレート時の光出力である。

【００８４】つぎに、上記Ｐｒ＠ＢＴＢと、Ｐｒ＠８０
ｋｍの差を計算してＰｐ（伝送ペナルティ）を求める
（Ｓ１１３）。

【００８５】伝送ペナルティ（Ｐｐ）が２ｄＢ以下の場
合は的確（Ｙ）とし、２ｄＢを越える場合は不的確
（Ｎ）と判定する（Ｓ１１４）。

【００８６】不的確（Ｎ）の場合、上記同様に図８の右
下部分に記載したフローチャートによるＡからＢに至る
ステップの処理がなされる。そして、的確（Ｙ）と判定
した後は、Ｓ１１５に進み、波長が設定値になるように
ＴＬＤの調整が行われる。ＬＤ設定温度（ＴＬＤ）の調
整は、図７に示す二つの受光素子ＰＤ１，ＰＤ２を利用
して、ＰＤ１，ＰＤ２の出力電流が一致する、即ち、Ｌ
Ｄの波形が設定目的波形λ_０となるようにＴＬＤを調整
する。

【００８７】つぎに、マイコン内のメモリに、Ｔａ（サ
ーミスタ３３で測定する環境温度），ＴＬＤ（ＬＤ設定
温度），ＩＬＤ（ＬＤ電流），Ｖhigh（ＥＡ印加電圧の
highレベル），Ｖlow （ＥＡ印加電圧のlow レベル），
デューティー比制御信号電圧，デューティー比モニタ電
圧等を記録する（Ｓ１１６）。

【００８８】つぎに、環境温度Ｔａを動作保証最低温度
（＝０℃）に設定した（Ｓ１１７）後、上記各値の最適
値を検索する（Ｓ１１８）。即ち、先程のＳ１０２から
Ｓ１１６の手順を繰り返し実行し、動作保証最低温度に
おける最適なＴａ，ＴＬＤ，ＩＬＤ，Ｖhigh，Ｖlow ，
デューティー比制御信号電圧，デューティー比モニタ電
圧等を記録する。

【００８９】つぎに、環境温度Ｔａを動作保証最高温度
（＝７０℃）に設定した（Ｓ１１９）後、上記各値の最
適値を検索する（Ｓ１２０）。即ち、同様にＳ１０２か
らＳ１１６の手順を繰り返し実行し、動作保証最高温度
における最適なＴａ，ＴＬＤ，ＩＬＤ，Ｖhigh，Ｖlo
w，ＸＰ設定電圧等を記録する。

【００９０】このようなフローチャートによる各ステッ
プで得た数値はそれぞれメモリに記憶される。これによ
り、初期調整が完了する。

【００９１】光送信機を実際にマイコン制御で動作させ
る場合、図１２に示すフローチャートの各ステップによ
り行う。スタート後、現在の環境温度Ｔａをサーミスタ
３３によって測定する（Ｓ２０１）。

【００９２】つぎに、マイコンメモリ内の０℃，２５
℃，７０℃での最適設定値より、環境温度Ｔａにおける
最適値を補間して計算する（Ｓ２０２）。

【００９３】つぎに、ＴＬＤ（ＬＤ設定温度），ＩＬＤ
（ＬＤ電流），Ｖhigh（ＥＡ印加電圧のhighレベル），
Ｖlow （ＥＡ印加電圧のlow レベル），デューティー比
制御信号を計算により求めた値に設定する（Ｓ２０
３）。

【００９４】つぎに、デューティー比モニタ電圧は正し
いか否かを判定し（Ｓ２０４）、不的確（Ｎ）の場合は
Ｓ２０５に進み、デューティー比制御信号でデューティ
ー比を調整して再びＳ２０４に進む。また、的確（Ｙ）
と判定された場合、可変光アッテネータ１６による光Ａ
tt電流により光パワーＰｆを推定する（Ｓ２０６）。こ
の推定は、以下の方法により行う。実施形態１において
は、光ＡttとしてＬＤ及び変調用ＥＡと集積化したＥＡ
素子を用いている。この光Ａtt用ＥＡ素子から出力され
る光パワーは、光Ａtt用ＥＡ素子に印加される電圧と、
そこに流れる電流とで一意に決定される。従って、前も
って光Ａtt用ＥＡ素子への印加電圧及び電流と出力され
る光パワーの関係をマイコンのメモリに記録しておくこ
とで、印加電圧及び電流より光パワーが推定できる。

【００９５】つぎに、光パワーＰｆが−２ｄＢｍ以上の
場合は不的確（Ｎ）とし、−２ｄＢｍよりも小さい場合
は的確（Ｙ）と判定する（Ｓ２０７）。不的確（Ｎ）の
場合、可変光アッテネータ１６のアッテネーションを下
げて、再びＳ２０６を行いＳ２０７を繰り返させる。

【００９６】Ｓ２０７で的確（Ｙ）と判定した後は、Ｓ
２０９に進み、波長モニタで現在の波長を測定する。こ
の波長測定は、前述のように受光素子ＰＤ１，ＰＤ２に
より行う。

【００９７】Ｓ２０９で測定した波長が設定波長（例え
ば、１５５３．３２ｎｍ）であれば、的確（Ｙ）と判定
され（Ｓ２１０）、Ｓ２０１に戻り、この一連の制御シ
ステムのもとに光送信を行う。不的確（Ｎ）と判定され
た場合は、波長外れアラームが出力されて作業者に異常
が知らされ（Ｓ２１１）、光送信が停止される。

【００９８】本実施形態１によれば以下の効果を有す
る。（１）変調光出力信号のデューティー比の調整におい
て、光変調器駆動信号のデューティー比を直接測定する
ことなく、デューティー比の逆数と比例する光変調器駆
動回路の反転出力信号をローパスフィルタを通して得た
信号を、デューティー比モニタ信号として使用すること
から、デューティー比を安定に制御することができる。

【００９９】（２）従来個別のアナログ回路もしくはデ
ジタル回路で実現していた変調光信号の振幅，オフセッ
ト電圧，デューティー比の制御回路、設定温度安定化回
路、ＬＤ駆動電流制御回路、発光波長安定化回路等をプ
ログラムによって一括制御できる。従って、周囲温度の
変化や電源電圧変動などの外部環境変化に対して安定な
動作が維持できる。またこの安定な動作を長時間に渡っ
て維持できる。

【０１００】（３）ＥＡ−ＬＤモジュールを最適な駆動
条件で使用するための条件設定をプログラムと、外部評
価装置による自動調整となるので、調整時間の削減、人
件費用の削減となり、光送信機の製造コストの削減が達
成できる。

【０１０１】（４）光送信機の波長制御のための全ての
設定値をプログラムにより管理しているので、複数のユ
ーザの異なる仕様に対しても回路定数の変更等の物理的
な変更なしで容易に仕様を達成することが可能になる。

【０１０２】（５）ユーザからの電気的な要求信号に従
って光パワーや変調光波形などを調整可能なので、実際
に光送信機の設置場所まで出向かなくともよくなり、遠
距離から光パワーや変調光波形などを調整することがで
きる。

【０１０３】（実施形態２）図１６乃至図１８は本発明
の他の実施形態（実施形態２）である光送信機に係わる
図である。図１６は光送信機の構成を示すブロック図、
図１７は光送信機における複数波長対応光送信機動作手
順を示すフローチャート、図１８は光送信機に組み込ま
れるＥＡ−ＬＤを示す模式的斜視図である。

【０１０４】本実施形態２の光送信機１０は、実施形態
１のＥＡ−ＬＤ素子１４の代わりに、図１８に示すよう
なヒータ付４多重ＬＤ−ＥＡ素子１４ａを組み込んだ構
成になっている。このヒータ付４多重ＬＤ−ＥＡ素子１
４ａは、ＬＤ部１２には４個のレーザダイオードＬＤ１
〜ＬＤ４が並列に配置されているとともに、各ＬＤ１〜
ＬＤ４の前方光及び後方光は、図１８で示される各４本
の光導波路７５，７６によって１本の光導波路に導かれ
る。即ち、前方光合波部７７の４本の光導波路７５によ
って各ＬＤ１〜ＬＤ４の前方光はＥＡ部１３の１本の光
導波路に導かれる。また、後方光合波部７８の４本の光
導波路７６によって各ＬＤ１〜ＬＤ４の後方光は１本の
光導波路に導かれて半導体レーザチップの出射面から出
射される。このＬＤ１〜ＬＤ４の動作の切替えは、図１
６に示すように、インタフェース部Ａ４４によって制御
される切替スイッチ（切替ＳＷ）８０によって制御され
るように構成されている。

【０１０５】また、ヒータ付４多重ＬＤ−ＥＡ素子１４
ａには、ＥＡ部１３及び可変光アッテネータ１６の部分
を加熱するためのヒータ（薄膜ヒータ）８１が設けられ
ている。そして、この薄膜ヒータ８１には薄膜ヒータ電
極Ａ８２，薄膜ヒータ電極Ｂ８３が設けられている。前
記ヒータ８１は、図１６に示すようにインタフェース部
Ｂ４５から送り込まれるＥＡ用ヒータ駆動信号によって
制御される。

【０１０６】また、ＥＡ−ＬＤモジュール１１における
可変光アッテネータ１６ａは可変光アッテネータまたは
可変光増幅器で構成する。この場合、可変光アッテネー
タ１６ａはインタフェース部Ａ４４による可変光アッテ
ネータ（可変光Att）制御信号または可変光増幅器制御
信号によって制御する。

【０１０７】前記ＬＤ１〜ＬＤ４はその波長が同じに形
成してもよく、また、波長多重のために少しずつ波長を
変えておいてもよい。そして、ヒータ８１の加熱によっ
て使用するレーザダイオードの波長の調整を行う。切替
ＳＷ８０によるスイッチ操作によって駆動させるレーザ
ダイオードが選択される。

【０１０８】また可変光アッテネータ１６の代わりに可
変光増幅器を用いることは、光出力パワーを増大でき、
かつ光出力の可変幅も広くすることが可能となる。これ
によって伝送距離のシステムに適用できるという効果が
得られる。

【０１０９】図１７は複数波長対応光送信機動作手順を
示すフローチャートである。この手順において、Ｓ３０
１では、希望波長のＬＤを駆動するよう切替ＳＷ８０を
制御する。つぎのＳ３０２では、希望波長でＥＡを変調
できるように、ＥＡ用ヒータ８１を制御してＥＡの温度
を変更する。つぎのＳ３０３では、最適な変調光波形と
なるようにＥＡ駆動信号を調整する。つぎのＳ３０４で
は、設定波長に安定化するためにペルチェ素子１５でＬ
Ｄ温度を制御する。つぎのＳ３０５では、設定光パワー
となるよう可変光アッテネータ（可変光Att）または可
変光増幅器を制御する。

【０１１０】このような複数波長対応光送信機動作手順
は、前記実施形態１の場合のトレーニングにおいて、Ｓ
１０３の代わりとして行われ、光送信機の実際のマイコ
ン制御で動作させる場合には、Ｓ２０７とＳ２０９との
間で行われる。

【０１１１】本実施形態２の光送信機は、前記実施形態
１の光送信機と同様の効果を有するとともに、複数の半
導体レーザを切替え使用できることから、高密度波長分
割多重光伝送システムに使用して有効なものとなる。

【０１１２】また、本実施形態２の光送信機は、ある波
長の光送信器が故障した場合の予備器としても適用可能
という効果を有する。さらには１台で複数の波長の光送
信器に対応できることから、予備器として前もって用意
しておく光送信器の保有台数を削減できるという効果を
有する。

【０１１３】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【０１１４】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である長距離
ＤＷＤＭ伝送システムにおける光送信機に適用した技術
について説明したが、それに限定されるものではなく、
たとえば、ＥＡ−ＬＤモジュールを光源として利用する
光伝送装置，光測定機，光計測器などにも同様に適用で
き、同様な効果が得られる。本発明は少なくとも光を送
信する技術には適用できる。

【０１１５】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【０１１６】（１）変調光出力信号のデューティー比の
調整において、光変調器駆動信号のデューティー比を直
接測定することなく、デューティー比の逆数と比例する
光変調器駆動回路の反転出力信号をデューティー比モニ
タ信号として使用することから、デューティー比を安定
に制御することができる。

【０１１７】（２）変調光信号出力及び変調光信号波形
の高精度制御が可能で低光チャープ量化が達成できる光
送信機を提供することができる。

【０１１８】（３）小型で製造コストを低減できる光送
信機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）である光送
信機の構成を示すブロック図ある。

【図２】本実施形態１の光送信機の蓋を外した状態の模
式的平面図である。

【図３】本実施形態１の光送信機の側面図である。

【図４】本実施形態１の光送信機に組み込まれるＥＡ−
ＬＤモジュールの外観を示す斜視図である。

【図５】上記ＥＡ−ＬＤモジュールの内部結線状態を示
す模式図である。

【図６】上記ＥＡ−ＬＤモジュールに組み込まれるＥＡ
−ＬＤを示す模式的斜視図である。

【図７】本実施形態１の光送信機のＥＡ−ＬＤモジュー
ル内の光学系を示す模式図である。

【図８】本実施形態１の光送信機におけるＥＡ−ＬＤの
初期調整の処理手順を示すフローチャートである。

【図９】本実施形態１の光送信機におけるＰＤ１及びＰ
Ｄ２の出力電流と波長との相関を示す特性図である。

【図１０】クロスポイントが８０％となるＥＡ駆動電気
波形を示す特性図と、その場合の光透過率及び変調光波
形を示す特性図である。

【図１１】クロスポイントが５０％となるＥＡ駆動電気
波形を示す特性図と、その場合の光透過率及び変調光波
形を示す特性図である。

【図１２】本実施形態１の光送信機のマイコン制御によ
る実動作時の処理手順を示すフローチャートである。

【図１３】本実施形態１の光送信機のＥＡ駆動回路とマ
イクロプロセッサとの関係を示すブロック図である。

【図１４】前記光送信機におけるローパスフィルタ（積
分回路）通過前後の反転出力信号の波形を示す波形図で
ある。

【図１５】前記光送信機におけるデューティー比モニタ
信号電圧値とＶ_ｈｉｇｈ電圧値並びにデューティー比と
の関係を示す特性表である。

【図１６】本発明の他の実施形態（実施形態２）である
光送信機の構成を示すブロック図ある。

【図１７】本実施形態２の光送信機における複数波長対
応光送信機動作手順を示すフローチャートである。

【図１８】本実施形態２の光送信機に組み込まれるＥＡ
−ＬＤを示す模式的斜視図である。

【符号の説明】１０…光送信機、１１…ＥＡ−ＬＤモジュール、１２…
レーザダイオード部（ＬＤ部）、１３…電界吸収型光変
調器部（ＥＡ部）、１４…電界吸収型光変調器集積半導
体レーザ（ＥＡ−ＬＤ）素子、１４ａ…ヒータ付４多重
ＬＤ−ＥＡ素子、１５…ペルチェ素子、１６，１６ａ…
可変光アッテネータ、１７…変調光信号出力、１８…光
ファイバ、１９…波長モニタ光学素子、２０…前方光、
２１…第１レンズ、２２…光アイソレータ、２３…第２
レンズ、２４…後方光、２５…後方光用レンズ、２６…
ファブリーペローエタロン、２７…サーミスタ、２８…
ＬＤ駆動電流供給回路、２９…変調器駆動回路（ＥＡ駆
動ＩＣ）、３０…ペルチェ素子駆動回路、３１…マイク
ロプロセッサ（マイコン）、３２…マイコン監視ＩＣ、
３３…サーミスタ、３４…光送信機本体、３５…配線基
板、３６…変調信号入力端子、４０…外部入力信号、４
１…外部出力信号、４２…外部通信ポート、４３…内蔵
メモリ、４４…インタフェース部Ａ、４５…インタフェ
ース部Ｂ、５５…箱型パッケージ、５６…支持部、５７
…取付孔、５８…取付溝、５９…光ファイバガイド、６
０…半導体基板、６１…光導波路、６２…回折格子、６
３…ブロック層（Ｆｅ−ＩｎＰ）、６４…カソード電
極、６５…絶縁膜、６６…ＬＤ用アノード電極、６７…
ＥＡ用アノード電極、６８…アッテネータ用アノード電
極、６９，７０…分離溝、７５，７６…光導波路、７７
…前方光合波部、７８…後方光合波部、８０…切替スイ
ッチ（切替ＳＷ）、８１…ヒータ（薄膜ヒータ）、８
２，８３…薄膜ヒータ電極、１００…ＥＡ駆動回路、１
０１…入力データ信号、１０２…ＥＡ駆動信号、１０３
…ＥＡ駆動ＩＣ反転出力信号、１０４…デューティー比
モニタ信号、１０５…デューティー比制御信号、１０６
…Ａ／Ｄコンバータ、１０７…Ｄ／Ａコンバータ、１０
８…演算回路、１１０…終端抵抗、１１１…ローパスフ
ィルタ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｂ 10/06 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｙ 10/14 10/26 10/28 Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA13 BA01 CA05 DA16 EA03 FA01 FA02 FA03 FA04 KA18 5F073 AB12 EA13 FA02 FA25 GA12 GA13 GA14 GA18 GA22 GA23 GA24 5K002 AA01 AA02 BA02 BA13 CA05 CA08 CA09 CA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光信号を送出する光源と、上記光信号を情報符号に基づいて変調する変調器と、上記変調器を駆動する変調器駆動回路と、上記光源，上記変調器，上記変調器駆動回路をそれぞれ
制御する制御回路とを有し、上記光源，上記変調器，上記変調器駆動回路の電気的特
性，光学的特性，温度特性，経時変化特性の全てまたは
１乃至複数の特性を予め測定し、この測定による特性を
上記光送信機内の記憶装置に記録し、上記記録された特
性と上記光送信機の外部環境の変化を観測する手段によ
って得た外部環境変化とを電気的に演算処理することに
よって上記光源，上記変調器，上記変調器駆動回路の制
御条件を導き出して変調光信号出力を制御する光送信機
であって、上記変調器駆動回路から上記変調器を駆動させる変調器
駆動信号及びこの変調器駆動信号とは位相が異なる反転
出力信号を取り出し、上記反転出力信号をマイクロプロ
セッサで演算処理して上記変調光出力信号のデューティ
ー比が経時変化並びに外部環境の変化によって変化しな
いようなデューティー比制御信号を求め、このデューテ
ィー比制御信号を上記変調器駆動回路にフィードバック
するように構成されていることを特徴とする光送信機。
【請求項２】マイクロプロセッサと、前方及び後方にレーザ光を放射し、上記マイクロプロセ
ッサに制御されるレーザダイオード駆動電流供給回路に
よって駆動するレーザダイオードと、上記レーザダイオードから放射される上記前方光を変調
し、上記マイクロプロセッサに制御される変調器駆動回
路によって駆動する変調器と、上記変調器を通過した上記前方光を減衰制御し、上記マ
イクロプロセッサに制御される可変光アッテネータと、上記レーザダイオードから放射される後方光の光強度及
び波長を検出し、上記マイクロプロセッサに測定情報を
送る波長モニタ光学素子と、上記レーザダイオード及び上記変調器部分を加熱冷却
し、上記マイクロプロセッサに制御されるペルチェ素子
駆動回路によって駆動するペルチェ素子と、上記レーザダイオード，上記変調器を含む部分の温度を
測定して上記マイクロプロセッサに測定情報を送るサー
ミスタと、上記各部全体が置かれた環境温度を測定し、上記マイク
ロプロセッサに測定情報を送るサーミスタとを有し、上記マイクロプロセッサによる制御のもと、上記レーザ
ダイオード，上記変調器，上記ペルチェ素子及び可変光
アッテネータを駆動させるとともに、上記波長モニタ光
学素子及び上記両サーミスタによる光学的特性，電気的
特性，温度特性を測定し、この測定情報と予め上記マイ
クロプロセッサに内蔵された内蔵メモリによる情報によ
って変調光信号出力を制御しながら光通信を行うように
構成されるとともに、上記変調器駆動回路から上記変調器を駆動させる変調器
駆動信号及びこの変調器駆動信号とは位相が異なる反転
出力信号を取り出し、上記反転出力信号を上記マイクロ
プロセッサで演算処理して上記変調光出力信号のデュー
ティー比が経時変化並びに外部環境の変化によって変化
しないようなデューティー比制御信号を求め、このデュ
ーティー比制御信号を上記変調器駆動回路にフィードバ
ックするように構成されていることを特徴とする光送信
機。
【請求項３】上記反転出力信号を終端抵抗にて接地した
後、ローパスフィルタを通過させＤＣ電圧信号に変換
し、当該信号をデューティー比モニタ信号として上記変
調器に印加される変調器駆動信号のデューティー比が経
時変化並びに外部環境の変化によって変化しないように
制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記
載の光送信機。
【請求項４】上記マイクロプロセッサはマイコン監視Ｉ
Ｃによって監視制御されることを特徴とする請求項２に
記載の光送信機。
【請求項５】上記レーザダイオード及び上記変調器は単
一の半導体基板にモノリシックに形成されていることを
特徴とする請求項２に記載の光送信機。