JP2003224329A - 光波長安定制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周囲条件によらずいかなる場合においても長
期的に光出力波長を高精度で高安定化させることができ
る光波長安定制御装置を提供する。 【解決手段】 レーザモジュール４のレーザ温度制御目
標値に対する温度偏差を温度偏差検知部１１０によって
検知し、レーザモジュール４出力の波長制御目標値に対
する光波長偏差を光波長偏差検知部１２０によって検知
し、温度偏差および光波長偏差のうち一方を周囲条件に
応じた選択を選択部１３０によって行い、選択した偏差
が小さくなるように、レーザモジュール４の温度を温度
操作部１４０によって操作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源から出力され
る光波長を安定化するための光波長安定制御装置に係
り、特に、いかなる周囲条件においても光出力波長を安
定化することに好適な光波長安定制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】 近年、通信サービスのマルチメディア
化に伴い、基幹伝送である光伝送システムの高速化大容
量化が推し進められている。光伝送システムの高速大容
量化を実現する手段として光波長多重伝送が注目されて
いる。

【０００３】この光波長多重伝送では、異なる光波長に
それぞれの信号を割り当てることによって複数のチャネ
ルを共通の伝送路で伝送している。従って、光波長多重
伝送では、隣接波長の光に対する干渉を少なくすること
が、チャネル間の干渉を避けるために要求される。この
ため、光波長を高精度に安定化させることが求められて
いる。

【０００４】光送信器から出力される光波長が変動する
要因としては、例えば、レーザ素子の温度変動とレーザ
駆動電流変動との２つが挙げられる。

【０００５】従来、出力される光波長を安定化するため
に、レーザ素子の温度を一定に保つことにより光波長の
安定化を図る方式、出力される光の光波長をモニタし
て、その光波長を安定化する制御方式などがとられてい
る。以下に、図１および図２を参照して、これらの方式
について説明する。

【０００６】まず、図１を参照して、レーザ素子の温度
を一定に保つことにより光波長の安定化を図る方式につ
いて説明する。

【０００７】図１において、光送信器は、レーザダイオ
ード（ＬＤ）共に、感温素子５および冷却加熱素子１０
が搭載されているレーザモジュール４と、上記感温素子
５を用いてレーザダイオードの温度をモニタするための
温度モニタ回路６と、レーザダイオードの温度を制御す
べきレーザ温度制御目標値を設定するための目標値設定
回路８と、上記温度モニタ回路６によってモニタされる
温度の値および上記目標値設定回路８によって設定され
た目標値を比較するための比較部ａ７と、上記比較部ａ
７における比較の結果に基づいて上記冷却加熱素子１０
に与える電流を制御するための電流制御部９とを有して
構成されている。

【０００８】このような光送信器では、感温素子５およ
び温度モニタ回路６によりモニタされるレーザ温度と、
設定回路８で設定されたレーザ温度制御目標値との差
が、比較部ａ７で検知され、電流制御部９に送られる。
電流制御部９では、検知された差が零となるように電流
値を決定し、決定した電流値で冷却加熱素子１０を駆動
する。

【０００９】このような温度制御により、レーザ素子
（この場合は、レーザダイオード）の温度が一定に保た
れ、レーザ素子から出力される光の波長が安定化され
る。

【００１０】同様の制御方式としては、特開昭57-18638
3号公報に記載される半導体レーザ装置がある。

【００１１】次に、図２を参照して、出力される光の光
波長をモニタして、その光波長を安定化する制御方式に
ついて説明する。

【００１２】図２において、光送信器は、レーザダイオ
ード（ＬＤ）共に、感温素子５および冷却加熱素子１０
が搭載されているレーザモジュール４と、上記レーザダ
イオードから出力される光を分岐するための光カプラ１
１と、分岐された光の一方を受光し、その波長をモニタ
するための光波長モニタ部１２と、光波長を制御すべき
波長制御目標値を設定するための目標値設定回路１３
と、上記光波長モニタ部１２でモニタされる光波長の値
および上記目標値設定回路１３によって設定された目標
値を比較するための比較部ｂ１４と、比較部ｂ１４にお
ける比較の結果に基づいて上記冷却加熱素子１０に与え
る電流を制御するための電流制御部９とを有して構成さ
れている。

【００１３】このような光送信器では、レーザモジュー
ル４から出力される光の波長が、光波長モニタ部１２に
おいてモニタされる。モニタされた波長と設定回路１３
で設定された波長制御目標値との差が、比較部ｂ１４に
より検知され、電流制御部９に送られる。電流制御部９
では、検知された差が零となるように電流値を決定し、
決定した電流値で冷却加熱素子１０を駆動する。同様の
制御方式としては、１９９７年電子情報通信学会総合大
会予稿集Ｂ−10-215,P724に記載の制御回路がある。

【００１４】この方式では、波長そのものをモニタする
ため、レーザ素子温度変動やレーザ駆動電流の変動に起
因する波長変動を抑圧することができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、レーザを長期
間運転すると、経時劣化による出力変動が生じる。この
ため、自動出力制御（Auto Poer Control;APC）回路に
よって、出力変動を抑えるようにレーザ駆動電流が制御
されている。ところが、レーザから出力される光波長
は、レーザ駆動電流の変動によっても変化する。

【００１６】このため、レーザからの光出力波長は、上
述したレーザ素子の温度を一定に保つことにより光波長
の安定化を図る方式では、図３に示すように変動する。

【００１７】図３において、レーザ運転期間が短いうち
は、レーザダイオード（ＬＤ）駆動電流が一定と見なせ
る。この範囲では、周囲温度の変化によりレーザダイオ
ードの温度が変動しても、これを一定の目標値（レーザ
温度制御目標値）とするように、電流制御部９（図１参
照）からの出力が制御され、この出力電流により冷却加
熱素子１０（図１参照）が駆動される。従って、短期的
には光出力波長は安定化されている。

【００１８】レーザ運転期間が長くなり、レーザの経時
劣化によりAPC回路によってレーザ駆動電流If(t)が増減
してしまうことがある。この場合、レーザ駆動電流増減
に起因する波長変動量△λは、次の（式１）のように表
される。

【００１９】 △λ＝α・{If(tn) - If(t0)} …（式１） α ；レーザ駆動電流−波長変動変換定数 If(t0)；初期時間t0におけるレーザ駆動電流値 If(tn)；時間tnだけ経過したときのレーザ駆動電流値 この波長変動量△λはレーザダイオードの温度に依らず
に発生するため、この制御方式では、上記波長変動分を
補正することはできない。

【００２０】また、温度を一定にするためのフィードバ
ック制御では、一般に、操作（冷却加熱）に対する応答
（温度変化）の遅延が大きいため、フィードバックゲイ
ンを大きくすると、フィードバックループが発振するこ
とがある。このため、フィードバックゲインを小さくし
なければならない。制御の誤差は、フィードバックゲイ
ンの逆数に比例するため、レーザ温度は、必ずしも高い
精度で一定にはならないことがある。従って、この制御
方式では、光波長を安定化する制御を高精度化すること
は困難である。

【００２１】これに対して、レーザから出力される光の
光波長をモニタして、その光波長を安定化する制御方式
では、出力される光波長をモニタし、その変動を抑える
ようにレーザ温度を制御するため、レーザ駆動電流値が
変動しても、光波長を安定化することができる。従っ
て、レーザが経時劣化するような長い期間においても、
波長を安定化することができる。

【００２２】また、光の波長は、高速かつ高精度にモニ
タすることができるので、波長を高い精度で安定化する
ことができる。

【００２３】しかし、この制御方式では、波長モニタ値
が零または不安定となる場合、制御目標値との波長差が
大きいと認識され、電流制御部９（図２参照）は、レー
ザ素子を過剰に加熱、冷却する出力電流値を冷却加熱素
子１０に与えてしまう。これによって、レーザ素子を破
壊もしくは劣化させてしまう可能性がある。

【００２４】波長モニタ値が零または不安定となる要因
としては、例えば、光波長モニタ部１２（図２参照）に
導入される光出力が小さくなること、および、レーザモ
ジュール４（図２参照）から出力される光波長が不安定
になることが挙げられる。従って、光出力停止信号入力
時、光カプラ１１以降における光出力断発生時、電源電
圧投入時の波長不安定状態時などには、波長モニタ値が
零または不安定となり、レーザ素子を破壊もしくは劣化
させるような温度制御を行う可能性がある。

【００２５】例えば、図４に示すように、光出力停止信
号が入力された時、ＬＤ駆動電流が停止し、レーザから
の光出力が小さくなる。このような状態では、光波長モ
ニタ部１２（図２参照）の出力は、波長が０である状態
を示す。すると、比較部ｂ１４（図２参照）から出力さ
れる波長差の値は、max値となり、電流制御部９（図２
参照）の出力電流値もmax値となる。このため、冷却加
熱素子１０（図２参照）によって、レーザモジュール４
（図２参照）は、加熱または冷却されすぎて、破壊また
は劣化を引き起こしてしまう。

【００２６】上述したように、レーザ温度を一定に保つ
方式では、レーザ駆動電流の変化に伴う、光波長の変動
を補正することはできないという問題がある。また、光
波長値をモニタしてくる方式では、周囲条件によっては
波長モニタが不安定になるため、レーザを破壊または劣
化させる虞があるという問題がある。

【００２７】本発明の第１の目的は，周囲条件によらず
いかなる場合においても長期的に光出力波長を高精度で
高安定化させることができる高精度光波長安定制御装置
を提供することにある。

【００２８】また、本発明の第２の目的は、周囲条件に
よらずいかなる場合においても、チャネルごとのレーザ
波長が干渉することが避けられる光波長多重送信器を提
供することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の第１の態様によれば、レーザから出
力される光波長を安定化するための光波長安定制御装置
において、レーザから出力される光波長の変動要因とな
るパラメータの１つの、予め定められた目標値に対する
第１の制御偏差を検知するためのパラメータ偏差検知手
段と、レーザから出力される光波長の予め定められた目
標値に対する第２の制御偏差を検知するための光波長偏
差検知手段と、上記第１および第２の制御偏差のうち一
方の制御偏差を選択するための選択手段と、上記選択さ
れた制御偏差が小さくなるように、上記パラメータの１
つを操作するための操作手段とを有することを特徴とす
る光波長安定制御装置が提供される。

【００３０】本発明の第２の形態によれば、レーザと感
温素子と冷却加熱素子とを搭載したレーザモジュールか
ら出力される光波長を安定化するための光波長安定制御
装置において、上記光波長を安定化するための第１およ
び第２の波長安定制御手段と、上記第１および第２の波
長安定制御手段のうちの一方を、周囲条件に応じて選択
するための選択手段とを有し、上記第１の波長安定制御
手段は、上記感温素子よりレーザの温度をモニタするた
めの温度モニタ回路と、該温度モニタ回路出力値とレー
ザ温度制御目標値との差を検知するための第１の比較部
と、検知された目標値との差が零となるように上記冷却
加熱素子に流す電流値を決定するための第１の電流制御
手段とを有し、上記第２の波長安定制御手段は、レーザ
モジュールの光出力を分岐するための光カプラと、分岐
された出力光の光波長をモニタするための光波長モニタ
部と、モニタされた光出力波長値と波長制御目標値との
差を検知するための第２の比較部と、検知された目標値
との差が零となるように上記冷却加熱素子に流す電流値
を決定するための第２の電流制御手段とを有することを
特徴とする光波長安定制御装置が提供される。

【００３１】また、上記第２の目的を達成するための、
本発明の第３の態様によれば、複数の異なる波長の光を
送信するための光波長多重送信器において、共通のヒー
トシンクに取り付けられた複数のレーザダイオードと、
上記ヒートシンクの温度を予め定められた温度に制御す
るための温度制御部と、上記各レーザダイオードの発振
波長をそれぞれ検知するための光センサと、上記複数の
レーザダイオードの各々を駆動するための駆動電源と、
上記検知される各レーザダイオードの発振波長を、各レ
ーザダイオードにそれぞれ定められる目標波長に近づけ
るように、上記駆動電源が各レーザダイオードを駆動す
る電流をそれぞれ制御するための電流制御部とを有し、
上記電流制御部は、上記複数のレーザダイオードのうち
いずれかが光出力を停止しているとき、および、光出力
を開始してから予め定められた時間が経過していないと
き、当該レーザダイオードの駆動電流を予め定められた
目標電流に近づけるように制御することを特徴とする光
波長多重送信器が提供される。

【００３２】本発明の第４の態様によれば、複数の異な
る波長の光を送信するための光波長多重送信器におい
て、複数のレーザダイオードと、上記複数のレーザダイ
オードをそれぞれ駆動するための駆動電源と、上記複数
のレーザダイオードの各々の発振波長をそれぞれ検知す
るための光センサと、上記複数のレーザダイオードの各
々の温度をそれぞれ検知するための温度センサと、上記
各レーザダイオードについて、当該レーザダイオードの
発振波長が安定して検知されるとき、検知される発振波
長を該レーザダイオードに定められた目標波長に近づけ
るように該レーザダイオードの温度を制御し、かつ、そ
うでないとき、当該レーザダイオードの温度を、レーザ
ダイオードごとに予め定められた温度に制御するための
温度制御部とを有することを特徴とする光波長多重送信
器が提供される。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。

【００３４】まず、図５および図６を参照して、本発明
の第１の実施の形態について説明する。本実施の形態で
は、光波長を制御するための制御方式を２つ備え、これ
らのうちから一方の制御方式を周囲条件に応じて選択す
る。

【００３５】図５において、本実施の形態の光波長安定
制御装置は、レーザ温度の制御目標値に対する偏差を検
知するための温度偏差検知部１１０と、レーザから出力
される光波長の制御目標値に対する偏差を検知するため
の光波長偏差検知部１２０と、周囲条件に応じて制御方
式を決定して、その制御方式に対応する偏差検知部を温
度偏差検知部１１０および光波長偏差検知部１２０のう
ちから選択するための選択部１３０と、上記選択部１３
０により選択された偏差検知部から出力される偏差に応
じてレーザ温度を操作するための温度操作部１４０とを
有して構成される。

【００３６】上記温度偏差検知部１１０は、予め定めら
れたレーザ温度制御目標値に対する、レーザ素子温度の
偏差を検出するためのものである。この偏差は、レーザ
素子温度を一定に保つ制御方式に用いられる。温度偏差
検知部１１０は、レーザダイオード（ＬＤ）と共にレー
ザモジュール４に搭載されている感温素子５と、感温素
子５を用いてレーザダイオードの温度をモニタするため
の温度モニタ回路６と、レーザダイオードの温度を制御
すべきレーザ温度制御目標値を設定するための目標値設
定回路８と、上記温度モニタ回路６によってモニタされ
る温度の値および上記目標値設定回路８によって設定さ
れた目標値を比較するための比較部ａ７とを有して構成
される。

【００３７】上記光波長偏差検知部１２０は、予め定め
られた波長制御目標値に対する、レーザから出力される
光の波長の偏差を検出するためのものである。この偏差
は、レーザから出力される光の光波長をモニタして、そ
の光波長を安定化する制御方式に用いられる。光波長偏
差検知部１２０は、レーザモジュール４上のレーザダイ
オード（ＬＤ）から出力される光を分岐するための光カ
プラ１１と、分岐された光の一方を受光し、その波長を
モニタするための光波長モニタ部１２と、光波長を制御
すべき波長制御目標値を設定するための目標値設定回路
１３と、上記光波長モニタ部１２でモニタされる光波長
の値および上記目標値設定回路１３によって設定された
目標値を比較するための比較部ｂ１４とを有して構成さ
れる。光波長モニタ部１２としては、例えば、波長計、
バンドパスフィルタを用いた波長ロッカを使用すること
ができる。

【００３８】上記選択部１３０は、レーザの周囲条件に
応じて制御方式を決定し、その制御方式に対応する偏差
を選択して上記温度操作部１４０に与えるためのもので
ある。選択部１３０は、周囲条件を読み込み、読み込ん
だ周囲条件に基づいて制御方式を決定するための制御方
式決定回路１と、各制御方式の応答時間、温度制御の応
答時間などを考慮して予め定められた遅延時間に応じ
て、制御方式の切り替えを遅延させるための遅延時間生
成回路３と、決定された制御方式に対応して制御方式を
選択するための制御方式選択回路２とを有して構成され
る。本実施の形態における制御方式選択回路２では、決
定された制御方式を示す信号を制御方式決定回路１から
遅延時間生成回路３を介して受け付け、受け付けた信号
が示す制御方式に用いられる偏差を出力する偏差検知部
を上記温度偏差検知部１１０および光波長偏差検知部１
２０のうちから選択し、選択した検知部からの出力を度
操作部１４０に与える。なお、遅延時間生成回路３とし
ては、例えば、ロウパスフィルタ等を用いて構成するこ
とができる。また、制御方式選択回路２は、例えば、ア
ナログスイッチ等を用いて構成することができる。さら
に、制御方式決定回路１と遅延時間生成回路３とを統合
してマイコンを使用しても実現可能である。

【００３９】上記温度操作部１４０は、上記選択部１３
０によって選択された制御方式に従ってレーザダイオー
ドの温度を操作するためのものである。温度操作部１４
０は、レーザダイオード（ＬＤ）共にレーザモジュール
４に搭載される冷却加熱素子１０と、上記選択部１３０
によって選択された制御方式に従って、上記冷却加熱素
子１０に与える電流を制御するための電流制御部９とを
備えて構成される。

【００４０】次に、本実施の形態における光波長安定制
御装置の動作について説明する。

【００４１】まず、２つの制御方式のうちの一方であ
る、レーザ温度一定制御の状態における動作について説
明する。この制御方式では、レーザモジュール４に内蔵
された感温素子５を用いて温度モニタ回路６によりレー
ザ温度がモニタされる。温度モニタ回路６からの出力値
とレーザ温度制御目標値８との差を比較部ａ７で検知
し、電流制御部９では、この検知された目標値との差が
零となるように、レーザモジュール４に内蔵された冷却
加熱素子１０に流す電流値を決定し駆動する。これによ
って、レーザ素子（ＬＤ）の温度は一定に保たれる。従
って、短期的には高精度で波長安定は得られる。レーザ
素子温度はレーザ出力光に関係なくモニタすることがで
きるため、電源投入時や光出力停止信号入力時、カプラ
以降での光出力断時であっても、制御は安定して行われ
る。

【００４２】次に、制御方式の他方である、光波長をモ
ニタして、光波長を一定にする制御の状態における動作
について説明する。この制御方式では、レーザモジュー
ル４の光出力を光カプラ１１で分岐し、分岐された出力
光の光波長を光波長モニタ部１２によりモニタし、モニ
タされた光出力波長値と波長制御目標値１３との差を比
較部ｂ１４により検知する。検知された目標値との差が
零となるよう電流制御部９により該レーザモジュール４
に内蔵された冷却加熱素子１０に流す電流値を決定し駆
動する。これにより、レーザから出力される光波長が安
定化される。この制御方式においては、波長そのものが
モニタされるため、レーザ素子温度変動やレーザ駆動電
流の変動に起因する波長変動を抑圧することができる。
従って、長期的に高精度な波長安定化が達成できる。た
だし、光波長のモニタが困難である場合、例えば、電源
投入時や光出力停止信号入力時、カプラ以降での光出力
断時には、誤動作をする可能性がある。

【００４３】本光波長安定制御装置では、電源投入時や
光出力停止信号入力時、カプラ以降での光出力断時に
は、上記レーザ温度一定制御の制御方式を、それ以外の
場合には、上記光波長をモニタして、光波長を一定にす
る制御方式を適用する。これによって、いかなる周囲条
件であっても光波長を高精度で安定化することが可能と
なる。

【００４４】次に、図６を参照して、上記選択部１３０
における制御方式の選択について説明する。

【００４５】本発明の高精度光波長安定制御装置では、
周囲条件を制御方式決定回路１にて読み込む。制御方式
決定回路１は、電源投入時や光出力停止信号入力時、カ
プラ以降での光出力断時等の条件により、Ｈｉｇｈレベ
ルの信号およびＬｏｗレベルの信号のいずれかを選択し
て出力する。Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗレベル信号が入力された
遅延時間生成回路３は、既に入力されている状態の信号
をある一定時間出力した後、入力されたＨｉｇｈ／Ｌｏ
ｗレベル信号を出力する。これにより各制御方式の応答
時間、もしくは、冷却加熱素子１０の応答時間に対応し
た制御方式の切り替えが可能となる。制御方式選択回路
２では、入力された信号がＬｏｗレベルの時には短期波
長変動に有効であり、電源投入時や光出力停止信号入力
時、カプラ以降での光出力断時でも波長安定化できる、
レーザ素子温度を一定に保つ制御方式を選択し、Ｈｉｇ
ｈレベル入力時には長期的に波長を高精度に安定化で
き、レーザの経時劣化による波長変動等を補正可能な、
波長モニタ制御方式を選択する。

【００４６】本実施の形態では、周囲条件として、電源
の状態（電源電圧Ｖｓ）、光出力を停止する信号の有無
（ＳＤ）、光出力の状態（ＯＰＴ）について、下記のよ
うに論理記号に設定した。

【００４７】 このとき、上記信号が制御方式決定回路１に入力された
場合の制御方式決定回路１出力は、（式２）の論理式で
表される。

【００４８】

【数１】

【００４９】例えば、光出力停止信号ＯＮ時には、（式
２）より制御方式決定回路１出力はＬｏｗレベルとな
り、制御方式選択回路２は光出力停止信号入力時でも波
長を安定化できるレーザ素子温度を一定に保つ制御方式
を選択し、波長を安定に保つことができる。

【００５０】さらに、長期安定時においては、電源電圧
ＯＮ、光出力停止信号ＯＦＦ、光出力正常であるから
（式２）より、制御方式決定回路１出力はＨｉｇｈレベ
ルとなり、制御方式選択回路２は長期的に波長を安定化
でき、レーザの経時劣化による波長変動等を補正可能な
波長モニタ制御方式を選択し、波長を高精度で安定に保
つことができる。

【００５１】以降、電源投入時、光出力断時も同様に動
作することにより、いかなる周囲条件においても光出力
波長を高精度で安定化させることができる。

【００５２】本実施の形態によれば、上記レーザ素子温
度を一定に保つ制御方式の場合、短期的には高精度で波
長安定は得られ、かつレーザ出力光には関係ないため、
電源投入時や光出力停止信号入力時、カプラ以降での光
出力断時に有効であり、波長モニタ制御方式では、波長
そのものをモニタするため、レーザ素子温度変動やレー
ザ駆動電流の変動に起因する波長変動を抑圧することが
できる点から、長期的に高精度な波長安定化が達成でき
る。これにより、安定化を実現するだけでなく高精度の
波長安定化制御が達成できる。

【００５３】また、電流制御部９が制御方式によらず共
通化されているため、制御方式ごとに電流駆動部を備え
なくもよい。従って、回路規模の小型化が図れる。

【００５４】さらに、遅延時間生成回路３により、制御
方式選択回路２と制御方式決定回路１との間に制御方式
を切り替える時間に遅延を持たせることができる。これ
によって、制御方式の切り替え時間を任意に設定できる
ため、採用した制御方式の応答速度、冷却加熱素子１０
の応答速度に対応した制御方式選択が可能となる。

【００５５】このような光波長安定制御装置を備えた光
送信器を複数併設することにより、周囲条件によらずい
かなる場合においても、チャネルごとのレーザ波長が干
渉することが避けられる光波長多重送信器を構成するこ
とができる。

【００５６】次に、図７を参照して、本発明の第２の実
施の形態について説明する。本実施の形態は、温度一定
制御に代えて、駆動電流一定制御を、制御方式の１つに
用いることにおいて第１の実施の形態と相違する。以
下、相違点を中心に説明する。

【００５７】図７において、本実施の形態の光波長安定
制御装置は、レーザ駆動電流の制御目標値に対する偏差
を検知するための電流偏差検知部２１０と、レーザから
出力される光波長の制御目標値に対する偏差を検知する
ための光波長偏差検知部２２０と、周囲条件に応じて制
御方式を決定して、その制御方式に対応する偏差検知部
を電流偏差検知部２１０および光波長偏差検知部２２０
のうちから選択するための選択部２３０と、上記選択部
２３０により選択された偏差検知部から出力される偏差
に応じてレーザ駆動電流を操作するための駆動電流制御
部１５とを有して構成される。

【００５８】上記電流偏差検知部２１０は、予め定めら
れたレーザ駆動電流制御目標値に対する、レーザ駆動電
流の偏差を検出するためのものである。この偏差は、レ
ーザ駆動電流を一定に保つ制御方式に用いられる。電流
偏差検知部２１０は、レーザダイオード（ＬＤ）が駆動
されている電流をモニタするための駆動電流モニタ回路
１８と、レーザを駆動すべきレーザ駆動電流制御目標値
を設定するための目標値設定回路１７と、上記駆動電流
モニタ回路１８によってモニタされる駆動電流の値およ
び上記目標値設定回路１７によって設定された目標値を
比較するための比較部ｃ１６とを有して構成される。

【００５９】上記光波長偏差検知部２２０は、予め定め
られた波長制御目標値に対する、レーザから出力される
光の波長の偏差を検出するためのものである。この偏差
は、レーザから出力される光の光波長をモニタして、そ
の光波長を安定化する制御方式に用いられる。光波長偏
差検知部２２０は、第１の実施の形態における光波長偏
差検知部１２０（図５参照）と同様に構成されるので詳
細な説明は省略する。

【００６０】上記選択部２３０は、レーザの周囲条件に
応じて制御方式を決定し、その制御方式に対応する偏差
を選択して上記駆動電流制御部１５に与えるためのもの
である。選択部２３０は、第１の実施の形態における選
択部１３０（図５参照）と同様に構成されるので詳細な
説明は省略する。本実施の形態における選択部２３０
は、周囲条件に応じて決定した制御方式に用いられる偏
差を出力する偏差検知部を上記駆動電流偏差検知部２１
０および光波長偏差検知部２２０のうちから選択し、選
択した検知部からの出力を駆動電流制御部１５に与え
る。

【００６１】上記駆動電流制御部１５は、上記選択部１
３０によって選択された制御方式に従ってレーザダイオ
ードを駆動する駆動電流を操作するためのものである。

【００６２】次に、本実施の形態における光波長安定制
御装置の動作について説明する。

【００６３】まず、２つの制御方式のうちの一方であ
る、レーザ駆動電流一定制御の状態における動作につい
て説明する。この制御方式では、レーザモジュール４が
駆動される駆動電流が駆動電流モニタ回路１８によりモ
ニタされる。駆動電流モニタ回路１８からの出力値とレ
ーザ駆動電流制御目標値１７との差を比較部ｃ１６で検
知し、駆動電流制御部１５では、この検知された目標値
との差が零となるように、レーザ素子（ＬＤ）を駆動す
る電流値を決定し駆動する。これによって、レーザ駆動
電流は一定に保たれる。従って、短期的には高精度で波
長安定は得られる。レーザ駆動電流はレーザ出力光に関
係なくモニタすることができるため、電源投入時や光出
力停止信号入力時、カプラ以降での光出力断時であって
も、制御は安定して行われる。

【００６４】制御方式の他方である、光波長をモニタし
て、光波長を一定にする制御の状態における動作は、第
１の実施の形態と同様に行われるので、ここでの説明は
省略する。

【００６５】本光波長安定制御装置では、電源投入時や
光出力停止信号入力時、カプラ以降での光出力断時に
は、上記レーザ駆動電流一定制御の制御方式を、それ以
外の場合には、上記光波長をモニタして、光波長を一定
にする制御方式を適用する。これによって、いかなる周
囲条件であっても光波長を高精度で安定化することが可
能となる。

【００６６】このための制御方式の決定および選択は、
選択部２３０で行われる。選択部２３０における制御方
式の決定および選択は、第１の実施の形態と同様にして
行われるので、このでの説明は省略する。

【００６７】なお、本実施の形態における光波長安定制
御装置は、レーザ温度を一定に制御するための温度制御
部２５０を更に備えることができる。レーザ温度が一定
に制御された状態で、レーザ駆動電流の制御を行うこと
ができる。このため、光波長のレーザ温度依存する変動
を避けた状態で、レーザ駆動電流の制御を制御すること
により光波長の安定化を行うことが可能となる。従っ
て、単純な制御内容で、高精度に光波長を安定化するこ
とができる。

【００６８】本実施の形態によれば、上記駆動電流を一
定に保つ制御方式の場合、光波長は短期的には安定化さ
れ、かつレーザ出力光には関係ないため、電源投入時や
光出力停止信号入力時、カプラ以降での光出力断時に有
効であり、波長モニタ制御方式では、波長そのものをモ
ニタするため、レーザ素子温度変動やレーザ駆動電流の
変動に起因する波長変動を抑圧することができる点か
ら、長期的に高精度な波長安定化が達成できる。これに
より、安定化を実現するだけでなく高精度の波長安定化
制御が達成できる。

【００６９】また、駆動電流制御部１５が制御方式によ
らず共通化されているため、制御方式ごとに電流駆動部
を備えなくもよい。従って、回路規模の小型化が図れ
る。

【００７０】さらに、遅延時間生成回路３により、制御
方式選択回路２と制御方式決定回路１との間に制御方式
を切り替える時間に遅延を持たせることができる。これ
によって、制御方式の切り替え時間を任意に設定できる
ため、採用した制御方式の応答速度に対応した制御方式
選択が可能となる。

【００７１】このような光波長安定制御装置を備えた光
送信器を複数併設することにより、周囲条件によらずい
かなる場合においても、チャネルごとのレーザ波長が干
渉することが避けられる光波長多重送信器を構成するこ
とができる。特に、本実施の形態は、複数のレーザが共
通のヒートシンクに取り付けられる場合には、温度制御
部を共通化することができ、光波長多重送信器全体を小
型化することができる。また、ヒートシンク相互の熱流
遮断を省略しても、高精度で光波長を安定化することが
できる。

【００７２】

【発明の効果】本発明によれば、光出力停止信号入力時
や光出力断時、電源電圧投入時等の短期的波長変動にお
いて、または、レーザ経時劣化による駆動電流増加に起
因する長期的波長変動においても、波長安定化が可能な
制御方式を常に選択することができる。このため、光出
力波長の安定制御が達成できる。

【００７３】また、制御方式として、レーザ素子温度一
定制御方式と、波長モニタ制御方式とを備えるならば、
レーザ素子温度一定制御方式が選択される場合、短期的
には高精度で波長安定が実現され、かつ、レーザ出力光
に関係なく制御が実行可能であるため、電源投入時、光
出力停止信号入力時、カプラ以降での光出力断時などに
有効である。そして、波長モニタ制御方式が選択される
場合、波長そのものをモニタするため、レーザ素子温度
変動やレーザ駆動電流の変動に起因する波長変動を抑圧
することができ、長期的に高精度な光波長安定化が達成
できる。従って、安定化が実現されるだけでなく、高精
度の波長安定化制御が達成できる。

【００７４】さらに、電源制御部を制御手段によらず共
通化することにより、制御方式ごとに電流駆動部を備え
なくともよいため、回路規模の小型化が図れる。

【００７５】また、制御方式を切り替える時間に遅延を
持たせることができるため、制御方式の切り替え時間を
任意に設定することができる。従って、採用される制御
方式の応答速度、冷却加熱素子の応答速度などに対応し
た制御方式選択が可能となる。

【００７６】そして、機能の少なくとも一部を光伝送シ
ステム内に配置することにより、光送信器部分を小型化
することが可能となり、かつ、高精度高安定な光出力波
長安定制御が達成できる。

【００７７】また、このような光波長安定制御を行うレ
ーザを複数併設することにより、周囲条件によらずいか
なる場合においても、チャネルごとのレーザ波長が干渉
することが避けられる光波長多重送信器を構成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の、レーザ温度を一定に保つ方式の光波
長安定化制御装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 従来の、光波長値をモニタしてくる光波長安
定化制御構成例を示すブロック図である。

【図３】 従来の、レーザ温度を一定に保つ光波長安定
化制御時の動作模式図である。

【図４】 従来の、波長値をモニタしてくる光波長安定
化制御時の動作模式図である。

【図５】 本発明を適用した高精度光波長安定制御装置
の構成例を示すブロック図である。

【図６】 本発明が適用されたときの光波長安定制御動
作模式図である。

【図７】 本発明を適用した高精度光波長安定制御装置
の他の構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…制御方式決定回路 ２…制御方式選択回路 ３…遅延時間生成回路 ４…レーザモジュール ５…感温素子 ６…温度モニタ回路 ７…比較部ａ ８…レーザ温度制御目標値 ９…電流制御部 １０…冷却加熱素子 １１…光カプラ １２…光波長モニタ部 １３…波長制御目標値 １４…比較部ｂ １５…駆動電流制御部 １６…比較部ｃ １７…レーザ駆動電流制御目標値 １１０…温度偏差検知部 １２０…光波長偏差検知部 １３０…選択部 １４０…温度操作部 ２１０…電流偏差検知部 ２２０…光波長偏差検知部 ２３０…選択部 ２５０…温度制御部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年１２月１６日（２００２．１２．
１６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── 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 10/28 Ｆターム(参考） 5F073 AB25 AB28 BA02 EA03 FA25 GA02 GA13 GA14 GA18 GA21 GA23 GA38 5K102 AA68 AD01 AH26 MA01 MB02 MB04 MB16 MC02 MC04 MC05 MC24 MD01 MD02 MH02 MH12 MH13 MH23 MH24 MH26 PB02

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザから出力される光波長を安定化す
   るための光波長安定制御装置において、 レーザから出力される光波長の変動要因となるパラメー
   タの１つの、予め定められた目標値に対する第１の制御
   偏差を検知するためのパラメータ偏差検知手段と、 レーザから出力される光波長の予め定められた目標値に
   対する第２の制御偏差を検知するための光波長偏差検知
   手段と、 上記第１および第２の制御偏差のうち一方の制御偏差を
   選択するための選択手段と、 上記選択された制御偏差が小さくなるように、上記パラ
   メータの１つを操作するための操作手段とを有すること
   を特徴とする光波長安定制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光波長安定制御装置にお
   いて、 上記パラメータの１つは、レーザの温度であることを特
   徴とする光波長安定化装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の光波長安定制御装置にお
   いて、 上記パラメータの１つは、レーザが駆動される駆動電流
   であることを特徴とする光波長安定化装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか一項記載の光
   波長安定制御装置において、 上記選択手段は、上記光波長偏差検知手段によって上記
   第２の制御偏差が安定して検知される場合、上記第１の
   制御偏差を選択し、そうでない場合、上記第２の制御偏
   差を選択することを特徴とする光波長安定制御装置。
5. 【請求項５】 レーザと感温素子と冷却加熱素子とを搭
   載したレーザモジュールから出力される光波長を安定化
   するための光波長安定制御装置において、 上記光波長を安定化するための第１および第２の波長安
   定制御手段と、 上記第１および第２の波長安定制御手段のうちの一方
   を、周囲条件に応じて選択するための選択手段とを有
   し、 上記第１の波長安定制御手段は、 上記感温素子よりレーザの温度をモニタするための温度
   モニタ回路と、 該温度モニタ回路出力値とレーザ温度制御目標値との差
   を検知するための第１の比較部と、 検知された目標値との差が零となるように上記冷却加熱
   素子に流す電流値を決定するための第１の電流制御手段
   とを有し、 上記第２の波長安定制御手段は、 レーザモジュールの光出力を分岐するための光カプラ
   と、 分岐された出力光の光波長をモニタするための光波長モ
   ニタ部と、 モニタされた光出力波長値と波長制御目標値との差を検
   知するための第２の比較部と、 検知された目標値との差が零となるように上記冷却加熱
   素子に流す電流値を決定するための第２の電流制御手段
   とを有することを特徴とする光波長安定制御装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の光波長安定制御装置にお
   いて、 上記第１および第２の電流制御手段は、上記第１および
   第２の波長安定制御手段に共通の電流制御部により実現
   されることを特徴とする光波長安定制御装置。
7. 【請求項７】 請求項５および６のいずれか一項記載の
   光波長安定制御装置において、 上記選択手段は、上記第１および第２の波長安定制御手
   段の一方の選択を周囲条件の変化に応じて変更する際
   に、周囲条件の変化に対して、予め定められた遅延時間
   をおいて変更を行うことを特徴とする光波長安定制御装
   置。
8. 【請求項８】 請求項５から７のいずれか一項記載の光
   波長安定制御装置において、 上記レーザモジュールは、光送信器に搭載され、 上記光送信器から出力される光を伝送するための光伝送
   システムに、上記光波長安定制御装置の少なくとも一部
   が配置されることを特徴とする光波長安定制御装置。
9. 【請求項９】 複数の異なる波長の光を送信するための
   光波長多重送信器において、 共通のヒートシンクに取り付けられた複数のレーザダイ
   オードと、 上記ヒートシンクの温度を予め定められた温度に制御す
   るための温度制御部と、 上記各レーザダイオードの発振波長をそれぞれ検知する
   ための光センサと、 上記複数のレーザダイオードの各々を駆動するための駆
   動電源と、 上記検知される各レーザダイオードの発振波長を、各レ
   ーザダイオードにそれぞれ定められる目標波長に近づけ
   るように、上記駆動電源が各レーザダイオードを駆動す
   る電流をそれぞれ制御するための電流制御部とを有し、 上記電流制御部は、上記複数のレーザダイオードのうち
   いずれかが光出力を停止しているとき、および、光出力
   を開始してから予め定められた時間が経過していないと
   き、当該レーザダイオードの駆動電流を予め定められた
   目標電流に近づけるように制御することを特徴とする光
   波長多重送信器。
10. 【請求項１０】 複数の異なる波長の光を送信するため
    の光波長多重送信器において、 複数のレーザダイオードと、 上記複数のレーザダイオードをそれぞれ駆動するための
    駆動電源と、 上記複数のレーザダイオードの各々の発振波長をそれぞ
    れ検知するための光センサと、 上記複数のレーザダイオードの各々の温度をそれぞれ検
    知するための温度センサと、 上記各レーザダイオードについて、当該レーザダイオー
    ドの発振波長が安定して検知されるとき、検知される発
    振波長を該レーザダイオードに定められた目標波長に近
    づけるように該レーザダイオードの温度を制御し、か
    つ、そうでないとき、当該レーザダイオードの温度を、
    レーザダイオードごとに予め定められた温度に制御する
    ための温度制御部とを有することを特徴とする光波長多
    重送信器。