JP2004023471A

JP2004023471A - 光送信装置

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Publication number: JP2004023471A
Application number: JP2002176166A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Komiya; 小宮　剛
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】ＦＳＲより狭い波長間隔で発振する光波長を制御する。
【解決手段】光フィルタ３ａは波長軸に対して周期的な透過特性を持ちレーザダイオード１からの光波長に対応した透過光出力強度を出力し、光フィルタ３ｂは光フィルタ３ａの透過特性から最大透過波長がＦＳＲの１／４ずれている波長軸に対して周期的な透過特性を持ち、レーザダイオード１からの光波長に対応した透過光出力強度を出力し、波長制御部５はフォトダイオード４ａ，４ｂからの光電変換された出力に基づきレーザダイオード１が発振する光波長を制御する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は光波長多重通信に使用する光送信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、飛躍的な情報量の増大に伴い、大容量の通信システムが必要になってきている。大容量の通信システムとしては光通信システムが最も有望であり、現在では１波長あたり１０Ｇｂ／ｓ程度の光通信システムが実用化されている。
【０００３】
しかし、一層の情報量の増加に伴い、光通信システムの更なる大容量化が望まれている。光通信システムの大容量化の方法としては、ＴＤＭ（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）のような伝送速度の高速技術を用いた大容量化や、ＦＤＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）のような波長分割多重技術を用いた大容量化が考えられる。
【０００４】
伝送速度の高速化については、送信側及び受信側の電子回路の高速化が必要であり、現在では数十Ｇｂ／ｓが限界であると考えられている。一方、光ファイバの広帯域性を用いるＦＤＭ、ＷＤＭのような多重化は、ある程度の伝送速度の高速化と併用すれば、数十Ｇｂ／ｓから数Ｔｂ／ｓの大容量化が可能であり、光カプラ、光フィルタを用いて多重・分離が光領域で簡単に行なわれるために、電子回路に対する負担が少なく将来有望な通信システムである。
【０００５】
ＦＤＭ、ＷＤＭといった光波長多重通信では、ファイバ１本あたりの容量を多くするために、搬送波波長の多重間隔を狭くする必要があり、そのため搬送波の源発振を行なうレーザダイオードには、発振する光波長が高い精度と安定度を有していることが要求される。しかしながら、レーザダイオード単体での光波長の精度と安定度を高めることは極めて困難であるが、レーザダイオード、光フィルタ、その透過光出力強度を検出するフォトダイオード、そして光波長制御の電子回路により、光波長の精度と安定度の性能を高めることは可能である。
【０００６】
レーザダイオードが発振する光波長の精度と安定度を高める技術としては、レーザダイオードからの光波長を波長軸に対して周期的な透過特性を持つ光フィルタに入力し、光フィルタの透過光出力強度をフォトダイオードにて検出し、光フィルタの透過特性の片側のスロープや、光フィルタの透過特性のピークやボトムに発振する光波長を固定する技術が知られている。
【０００７】
従来例１．
図６は従来例１（Ｆ．Ｆａｖｒｅ，Ｄ．Ｌｅ　Ｇｕｅｎ，“Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　Ｏｆ　Ｌａｓｅｒｄｉｏｄｅ　ｆｏｒ　Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　Ｖｏｌ．１６，Ｎｏ．１８，ｐｐ７０９−−７１０，１９８０，Ａｕｇ．）の光送信装置の構成を示すブロック図であり、光フィルタの透過特性の片側のスロープを用いてレーザダイオードが発振する光波長を制御し光波長の精度と安定度を高める技術を示している。図において、１１は所定の光波長を発振するレーザダイオード、１３は波長軸に対して周期的な透過特性を持つ光フィルタ、１４は光フィルタ１３の出力を光電変換するフォトダイオード、１５はフォトダイオード１４からの出力に基づきレーザダイオード１１が発振する光波長を制御する波長制御部、１６は光出力端子、１７はレーザダイオード１１、光フィルタ１３、フォトダイオード１４により構成されたレーザダイオードモジュールである。
【０００８】
次に従来例１の動作について説明する。
レーザダイオード１１の背面からの光波長は、波長軸に対して周期的な透過特性を持つ光フィルタ１３に入力され、光フィルタ１３の出力はフォトダイオード１４に入力される。フォトダイオード１４からの出力は波長制御部１５に入力され、波長制御部１５はレーザダイオード１１が発振する光波長を制御する。
【０００９】
図７は従来例１の光送信装置の光波長制御方法を説明する図である。ここでは、波長軸に対して周期的な透過特性を持つ光フィルタ１３の透過特性の右側のスロープを用いて光波長をロックする動作を説明する。図において、λｃはロックしたい光波長を示しており、このときの透過光出力強度はＰｃである。
【００１０】
ロックしたい光波長よりも短い光波長λ１にレーザダイオード１１が発振する光波長がある場合、光フィルタ１３の透過光出力強度は例えばＰ１となり、必ずＰｃ＜Ｐ１の関係になる。よって、光フィルタ１３の透過光出力強度がＰｃ＜Ｐ１の関係にある場合には、現在発振している光波長を更に長くし、光フィルタ１３の出力がＰｃとなった場合に、ロックしたい光波長とレーザダイオード１１が発振する光波長が一致していることとなる。
【００１１】
また、同様にロックしたい光波長よりも長い光波長λ２にレーザダイオード１１が発振する光波長がある場合、光フィルタ１３の透過光出力強度は例えばＰ２となり、必ずＰｃ＞Ｐ２の関係にある。よって、光フィルタ１３の透過光出力強度がＰｃ＞Ｐ２の関係にある場合には、現在発振している光波長を更に短くし、光フィルタ１３の透過光出力強度がＰｃとなった場合に、ロックしたい光波長とレーザダイオード１１が発振する光波長が一致していることとなる。
【００１２】
このように、Ｐｃ＜光フィルタ１３の透過光出力強度の場合は、発振する光波長を現在発振している光波長より長い方に制御し、光フィルタ１３の光出力強度＜Ｐｃの場合は、発振する光波長を現在発振している光波長より短い方に制御すると、レーザダイオード１１が発振する光波長がロックしたい光波長λｃに制御される。
【００１３】
従来例１では、レーザダイオード１１が発振する光波長を図７のλｃ”に制御するには、光波長をλｃに制御する場合と異なり、Ｐｃ＜光フィルタ１３の透過光出力強度の場合は、レーザダイオード１１が発振する光波長を現在発振している光波長より短くなるように制御し、光フィルタ１３の透過光出力強度＜Ｐｃの場合は、レーザダイオード１１が発振する光波長を現在発振している光波長より長くなるように制御すると、レーザダイオード１１が発振する光波長がロックしたい光波長λｃに制御されるといったように、発振する光波長のλｃへの制御方向が逆になるという問題がある。
【００１４】
また、λｃの次にロックできる波長はλｃ’となり、波長軸に対して周期的な透過特性を持つ光フィルタのＦＳＲ（Ｆｒｅｅ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ｒａｎｇｅ）分だけ離れた光波長のみ制御できるが、発振する光波長をＦＳＲより狭い間隔で制御ができない。ここで、ＦＳＲとは、波長軸に対して周期的な透過特性を持つ光フィルタの最大透過波長の周期を示している。
【００１５】
従来例２．
図８は従来例２（Ｈ．Ｔｏｂａ，Ｋ．Ｏｄａ，Ｋ．Ｎｏｓｕ，“Ａ　１６　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｏｐｔｉｃａｌ　ＦＤＭ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ／Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ”，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｇｅｓｔ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｏｐｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｒｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０Ｄ１−１，１９８９，Ｊｕｌ．）の光送信装置の構成を示すブロック図であり、光フィルタの透過特性のピーク又はボトムにレーザダイオードが発振する光波長を固定する技術を示している。図において、１１は所定の光波長を発振するレーザダイオード、１２はレーザダイオード１１からの光波長を入力し分岐して出力する光分岐器、１３は波長軸に対して周期的な透過特性を持つ光フィルタ、１４は光フィルタ１３の出力を光電変換するフォトダイオード、１５はフォトダイオード１４の出力に基づきレーザダイオード１１が発振する光波長を制御する波長制御部、１６は光出力端子である。
【００１６】
また、図８の波長制御部１５において、１５１は低周波信号を発振する発振器、１５２はフォトダイオード１４の出力と発振器１５１からの低周波信号を同期検波する同期検波部、１５３は同期検波部１５２の出力を増幅する増幅器、１５４は増幅器１５３の出力の高周波成分を除去してレーザダイオード１１が発振する光波長とロックしたい光波長との誤差信号を出力するローパスフィルタ、１５５はローパスフィルタ１５４からの誤差信号と発振器１５１からの低周波信号を重畳してレーザダイオード１１に出力する加算器である。
【００１７】
次に従来例２の動作について説明する。
図９は従来例２の光送信装置の光波長制御方法を説明する図である。図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、発振器１５１からの低周波信号の波長１０１でレーザダイオード１１が発振する光波長１０２を微少に変動させる。もし、図９（Ａ）に示すように、レーザダイオード１１が発振する光波長１０２が光フィルタ１３の最大透過波長１０３から短い方にずれると、光フィルタ１３の透過特性の左側のスロープにより、フォトダイオード１４の出力に図９（Ａ）（ａ）のような強度変調がかかった信号が得られる。
【００１８】
また、図９（Ｂ）に示すように、レーザダイオード１１が発振する光波長１０２が光フィルタ１３の最大透過波長１０３から長い方にずれると、光フィルタ１３の透過特性の右側のスロープにより、フォトダイオード１４の出力に図９（Ｂ）（ａ）に示すように、図９（Ａ）（ａ）とは逆の強度変調がかかった信号が得られる。
【００１９】
さらに、図９（Ｃ）に示すように、レーザダイオード１１が発振する光波長１０２が光フィルタ１３の最大透過波長１０３と一致する場合には、光フィルタ１３の透過特性の両肩のスロープの影響により、フォトダイオード１４の出力に図９（Ｃ）（ａ）に示すように、両波整流型の強度変調信号が検出される。
【００２０】
フォトダイオード１４からのこれらの強度変調信号と発振器１５１の低周波信号を同期検波部１５２で同期検波する。図９では理解の容易のため、発振器１５１の低周波信号を方形波に波形変換して記述している。
【００２１】
図９（Ａ）の場合は、（ａ）に示す強度変調信号と（ｂ）に示す発振器１５１の低周波信号の方形波の半周期毎がそれぞれ同符号となるため、これらを掛け算した同期検波部１５２の出力は、（ｃ）に示すように、どの時間でも正となる。この信号をローパスフィルタ１５４を通過させて余分な高周波成分を除去すると、（ｄ）に示すように正の誤差信号が得られる。
【００２２】
また、図９（Ｂ）の場合は、（ａ）に示す強度変調信号と（ｂ）に示す方形波の半周期毎がそれぞれ異符号となるため、これらを掛け算した同期検波部１５２の出力は、（ｃ）に示すように、どの時間でも負となる。この信号をローパスフィルタ１５４を通過させて余分な高周波成分を除去すると、（ｄ）に示すように負の誤差信号が得られる。
【００２３】
さらに、図９（Ｃ）の場合は、（ａ）に示す強度変調信号と（ｂ）に示す方形波の半周期毎がそれぞれ同符合と異符号を繰り返すため、これらを掛け算した同期検波部１５２の出力は、（ｃ）に示すように、半周期毎に符号が反対で大きさの等しい波形となる。従って、この信号をローパスフィルタ１５４を通すと、（ｄ）に示すように、誤差信号はゼロになる。
【００２４】
このように、レーザダイオード１１に発振器１５１からの低周波信号を重畳させ、同期検波部１５２によりフォトダイオード１４からの出力と発振器１５１からの元の低周波信号を適当な位相関係で同期検波し、ローパスフィルタ１５４を通過させると、上記のような各状態に応じた誤差信号が得られる。
【００２５】
しかし、この方法では、レーザダイオード１１に低周波信号を重畳し、レーザダイオード１１の発振波長を微小に変化させなければならず、低周波信号の波長より低い周期の変動成分しか追従できない。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
従来例１の光送信装置は、以上のように構成され、波長軸に対して周期的な透過特性を持つ光フィルタ１３を用いて、ＦＳＲ周期での光波長間隔にて、レーザダイオード１１が発振する光波長を制御しているが、光フィルタ１３の透過特性のスロープを使用して光波長をロックする場合、ロックできる光波長間隔がＦＳＲと同じであるため、さらに狭い光波長間隔にて光波長をロックするには、ＦＳＲの狭い光フィルタ１３を作成しなければならず、従来の光フィルタ１３と比較してサイズが大きくなるという課題があった。
【００２７】
また、従来例２の光送信装置は、以上のように構成され、光フィルタ１３を用いて、光フィルタ１３の透過特性のピーク又はボトムにレーザダイオード１１が発振する光波長を合わせることで、レーザダイオード１１が発振する光波長を制御しているが、レーザダイオード１１が発振する光波長を微小変調する必要があり、微少変調周波数以上の応答速度にて波長制御できないという課題があった。
【００２８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、光フィルタの透過特性のスロープを使用して光波長を制御する場合に、ＦＳＲの狭い光フィルタを作ることなく、ＦＳＲより狭い波長間隔でレーザダイオードが発振する光波長を制御することができる光送信装置を得ることを目的とする。
【００２９】
また、この発明は、光フィルタの透過特性のピーク又はボトムを使用して光波長を制御する場合に、レーザダイオードが発振する光波長に微小変調をかけることなく、レーザダイオードが発振する光波長を制御することができる光送信装置を得ることを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光送信装置は、所定の光波長を発振する半導体素子と、波長軸に対して周期的な透過特性を持ち、半導体素子からの光波長に対応した透過光出力強度を出力する第１の光フィルタと、第１の光フィルタからの出力を光電変換する第１の光電変換素子と、第１の光フィルタの透過特性から最大透過波長がフリースペクトラルレンジの１／４ずれている波長軸に対して周期的な透過特性を持ち、半導体素子からの光波長に対応した透過光出力強度を出力する第２の光フィルタと、第２の光フィルタからの出力を光電変換する第２の光電変換素子と、第１の光電変換素子からの出力と第２の光電変換素子からの出力に基づき半導体素子が発振する光波長を制御する波長制御部とを備えたものである。
【００３１】
この発明に係る光送信装置は、波長制御部が第１の光フィルタの透過特性のスロープを使用して半導体素子が発振する光波長を制御するものである。
【００３２】
この発明に係る光送信装置は、波長制御部が第１の光フィルタの透過特性のピーク又はボトムを使用して半導体素子が発振する光波長を制御するものである。
【００３３】
この発明に係る光送信装置は、第１の光フィルタ及び第２の光フィルタが半導体素子の前面からの光波長に対応した透過光出力強度を出力するものである。
【００３４】
この発明に係る光送信装置は、第１の光フィルタが半導体素子の背面からの光波長に対応した透過光出力強度を出力し、半導体素子、第１の光フィルタ及び第１の光電変換素子を１つのモジュールに納めるものである。
【００３５】
この発明に係る光送信装置は、第１の光フィルタ及び第２の光フィルタが半導体素子の背面からの光波長に対応した透過光出力強度を出力し、半導体素子、第１の光フィルタ、第１の光電変換素子、第２の光フィルタ及び第２の光電変換素子を１つのモジュールに納めるものである。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による光送信装置の構成を示すブロック図である。図において、１は所定の光波長を発振するレーザダイオード（半導体素子）、２はレーザダイオード１の前面からの光波長を入力し分岐して出力する光分岐器、３ａは波長軸に対して周期的な透過特性を持つ光フィルタ（第１の光フィルタ）、３ｂは光フィルタ３ａの透過特性から最大透過波長がＦＳＲの１／４だけずれている波長軸に対して周期的な透過特性を持つ光フィルタ（第２の光フィルタ）である。
【００３７】
また、図１において、４ａは光フィルタ３ａの出力を光電気変換するフォトダイオード（第１の光電変換素子）、４ｂは光フィルタ３ｂの出力を光電変換するフォトダイオード（第２の光電変換素子）、５はフォトダイオード４ａ，４ｂの出力に基づきレーザダイオード１が発振する光波長を制御する波長制御部、６は光出力端子である。
【００３８】
次に動作について説明する。
図２はこの発明の実施の形態１による光送信装置の光波長制御方法を説明する図であり、図２（Ａ）は光フィルタ３ａの透過特性を示し、図２（Ｂ）は光フィルタ３ａから最大透過波長がＦＳＲの１／４だけずれている光フィルタ３ｂの透過特性を示している。
【００３９】
図２（Ａ）に示す光フィルタ３ａの右側のスロープを用いて、レーザダイオード１が発振する光波長をλｃ’にロックする動作を説明する。レーザダイオード１が発振する光波長がλｃ’より短い波長λ１’のときに、光分岐器２を通って光フィルタ３ａを透過した後、フォトダイオード４ａで受光される透過光出力強度はＰ１’となる。このときＰｃ’＜Ｐ１’の関係にある。また、レーザダイオード１が発振する光波長がλｃ’のときには、フォトダイオード４ａで受光される透過光出力強度はＰｃ’である。
【００４０】
そこで、フォトダイオード４ａからの出力がＰｃ’＜Ｐ１’の関係にあるときは、波長制御部５がフォトダイオード４ａの出力がＰｃ’となるまで光波長を長くする制御を行なうことで、レーザダイオード１が発振する光波長をλｃ’に合わせることができる。
【００４１】
また、レーザダイオード１が発振する光波長がλｃ’より長い光波長λ２’のときに、フォトダイオード４ａで受光される透過光出力強度はＰ２’となり、Ｐ２’＜Ｐｃ’の関係にある。このときは、波長制御部５がフォトダイオード４ａの出力がＰｃ’になるまで発振する光波長を短くするように制御する。
【００４２】
この一連の光波長制御動作しているときには、光フィルタ３ｂの出力は図２（Ｂ）に示すようになり、常に光フィルタ３ｂからの透過光出力強度Ｐｄ２は、Ｐｄ２＜Ｐｄｔｈ２の関係にある。ここで、Ｐｄｔｈ２は、次の（１）式に示すように、光フィルタ３ｂの最大透過光出力強度Ｐｄ２ｍａｘと最小透過光出力強度Ｐｄ２ｍｉｎとの差の半分の透過光出力強度である。
Ｐｄｔｈ２＝（｜Ｐｄ２ｍａｘ−Ｐｄ２ｍｉｎ｜）／２　　　　　　（１）
【００４３】
このように、光フィルタ３ｂの透過光出力強度Ｐｄ２がＰｄｔｈ２よりも常に小さい場合で、光フィルタ３ａの透過光出力強度Ｐｄ１が、Ｐｄ１＞Ｐｃ’にある場合には、波長制御部５はレーザダイオード１が発振する光波長を長くする制御を行ない、光フィルタ３ａの透過光出力強度Ｐｄ１が、Ｐｄ１＜Ｐｃ’にある場合は、波長制御部５はレーザダイオード１が発振する光波長を短くする制御を行なうことにより、レーザダイオード１が発振する光波長をλｃ’に制御することができる。
【００４４】
次に光フィルタ３ａの透過特性の左側のスロープを使用してレーザダイオード１が発振する光波長をλｃにロックする制御方法について説明する。従来例では、先に説明したλｃ’へロックする光波長の制御方向が異なっているため、発振する光波長をλｃ’へ制御することが不可能であった。しかし、光フィルタ３ｂの透過光出力強度Ｐｄ２が、Ｐｄ２＞Ｐｄｔｈ２の関係にあるときは、光波長をλｃ’にロックする手順と逆の制御方法をとることにより、発振する光波長をλｃにもロックすることが可能となる。つまり、光フィルタ３ａと光フィルタ３ｂを同時に用いることによって、光フィルタ３ａの透過特性の右側又は左側のスロープに光波長をロックすることが可能となり、ＦＳＲより狭いＦＳＲの１／２の波長間隔のロックが可能となる。
【００４５】
このように、波長制御部５が、光フィルタ３ｂの透過光出力強度Ｐｄ２＜Ｐｄｔｈ２の場合で、光フィルタ３ａの透過光出力強度Ｐｄ１＞Ｐｃ’のときは、レーザダイオード１が発振する光波長を更に長くするよう制御し、光フィルタ３ａの透過光出力強度Ｐｄ１＜Ｐｃ’のときは、レーザダイオード１が発振する光波長を更に短くするよう制御し、光フィルタ３ｂの透過光出力強度Ｐｄ２＞Ｐｄｔｈ２の場合で、光フィルタ３ａの透過光出力強度Ｐｄ１＜Ｐｃのときは、レーザダイオード１が発振する光波長を更に長くするよう制御し、光フィルタ３ａの透過光出力強度Ｐｄ１＞Ｐｃのときは、レーザダイオード１が発振する光波長を更に短くするよう制御する。
【００４６】
図２では、光フィルタ３ｂの透過特性として、光フィルタ３ａの透過特性から最大透過波長がＦＳＲの１／４だけ遅らせているが、光フィルタ３ａの透過特性から最大透過波長がＦＳＲの１／４だけ進ませて、同様にして条件を設定することで、レーザダイオード１が発振する光波長を制御することもできる。
【００４７】
以上のように、この実施の形態１によれば、レーザダイオード１が発振した光波長を波長軸に対して周期的な透過特性を持つ光フィルタ３ａに入力し、光フィルタ３ａが光波長に対応した透過光出力強度を出力し、フォトダイオード４ａが光フィルタ３ａの出力を光電変換し、光フィルタ３ａの透過特性のスロープを使用してレーザダイオード１の発振波長を固定する際に、レーザダイオード１が発振した光波長を光フィルタ３ａの透過特性から最大透過波長がＦＳＲの１／４だけずれている波長軸に対して周期的な透過特性を持つ光フィルタ３ｂに入力し、光フィルタ３ｂが光波長に対応した透過光出力強度を出力し、フォトダイオード４ｂが光フィルタ３ｂの出力を光電変換し、波長制御部５が、フォトダイオード４ａ，４ｂの出力に基づきレーザダイオード１が発振する光波長を制御することにより、ＦＳＲの狭い光フィルタを作ることなく、ＦＳＲより狭い波長間隔でレーザダイオード１が発振する光波長を制御できるという効果が得られる。
【００４８】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による光送信装置の構成を示すブロック図である。図において、レーザダイオード１、光分岐器２、光フィルタ３ａ，３ｂ、フォトダイオード４ａ，４ｂ、波長制御部５、光出力端子６は、実施の形態１の図１に示す構成と同等であり、７はレーザダイオード１、光フィルタ３ａ、フォトダイオード４ａにより構成されたレーザダイオードモジュールである。
【００４９】
次に動作について説明する。
光フィルタ３ａがレーザダイオード１の背面からの光波長を入力している以外は、実施の形態１の動作とほぼ同等である。そのため、光分岐器２で分岐する出力光を少なくすることができ、光出力端子６への出力光のパワーを実施の形態１よりも増加させることができる。
【００５０】
また、図３の構成を使用することにより、従来例１の図６に示す構成に、外付けの光フィルタ３ｂとフォトダイオード４ｂを付加することにより、ＦＳＲの１／２間隔の光波長制御が可能となることを示している。
【００５１】
以上のように、この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、出力光のパワーを増加させることができるという効果が得られる。
【００５２】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による光送信装置の構成を示すブロック図である。図において、レーザダイオード１、光分岐器２、光フィルタ３ａ，３ｂ、フォトダイオード４ａ，４ｂ、波長制御部５、光出力端子６は、実施の形態１の図１に示す構成と同等で、８はレーザダイオード１、光分岐器２、光フィルタ３ａ，３ｂ、フォトダイオード４ａ，４ｂにより構成されたレーザダイオードモジュールである。
【００５３】
次に動作について説明する。
レーザダイオード１が発振した光波長を光出力端子６に直接出力し、光分岐器２がレーザダイオード１の背面からの光波長を入力して光フィルタ３ａ，３ｂに出力する以外は、実施の形態１の動作とほぼ同等である。そのため、実施の形態２よりも更に大きいパワーの出力光パワーが得られる。
【００５４】
また、レーザダイオード１、光分岐器２、光フィルタ３ａ，３ｂ、フォトダイオード４ａ，４ｂの光学系を全て１つのレーザダイオードモジュール８に納めているので、光送信装置を小型にすることができる。
【００５５】
以上のように、この実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、出力光のパワーを増加させることができ、光送信装置を小型にすることができるという効果が得られる。
【００５６】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４による光送信装置の構成を示すブロック図は実施の形態１の図１と同等であるが、波長制御部５の光波長制御方法が異なっている。実施の形態１の光波長制御方法では、光フィルタ３ａの透過特性の右側又は左側のスロープを用いて光波長制御をしていたが、この実施の形態４では、光フィルタ３ａの透過特性のピーク又はボトムを使用して光波長制御を行なう。
【００５７】
次に動作について説明する。
従来例２に示すように、光フィルタの透過特性のピーク又はボトムを使用して光波長制御するには、光フィルタの透過光出力強度のみでは、制御方向すなわち、光波長を長くすべきなのか、短くすべきなのかという情報がわからないため、発振する光波長に微小変調をかけ、光フィルタの出力と同期検波を行なうことにより、制御方向の情報を得ていた。
【００５８】
図５はこの発明の実施の形態４による光送信装置の光波長制御方法を説明する図であり、図５（Ａ）は光フィルタ３ａの透過特性を示し、図５（Ｂ）は光フィルタ３ａの透過特性から最大透過波長がＦＳＲの１／４だけずれている光フィルタ３ｂの透過特性を示している。図において、Ｐｄ１は光フィルタ３ａの透過光出力強度を示し、Ｐｄ２は光フィルタ３ｂの透過光出力強度を示している。
【００５９】
また、図５において、Ｐｄｔｈ１は、次の（２）式に示すように、光フィルタ３ａの最大透過光出力強度Ｐｄ１ｍａｘと最小透過光出力強度Ｐｄ１ｍｉｎとの差の半分の透過光出力強度である。
Ｐｄｔｈ１＝（｜Ｐｄ１ｍａｘ−Ｐｄ１ｍｉｎ｜）／２　　　　　　（２）
また、Ｐｄｔｈ２は、実施の形態１で示した（１）式に示すように、光フィルタ３ｂの最大透過光出力強度Ｐｄ２ｍａｘと最小透過光出力強度Ｐｄ２ｍｉｎとの差の半分の透過光出力強度である。
【００６０】
まず、レーザダイオード１が発振する光波長を光フィルタ３ａの透過特性のピークとなる最大透過波長λｃ’にロックさせることを説明する。光フィルタ３ａの出力がＰｄｔｈ１＜Ｐｄ１かつＰｄｔｈ２＞Ｐｄ２となる範囲にレーザダイオード１が発振する光波長がある場合、発振する光波長をλｃ’に合わせるために光波長を短い方に制御すれば良い。また、光フィルタ３ａの出力がＰｄｔｈ１＜Ｐｄ１かつＰｄｔｈ２＜Ｐｄ２となる範囲にレーザダイオード１が発振する光波長がある場合、光波長を長い方に制御すれば良い。このような制御により、レーザダイオード１が発振する光波長を光フィルタ３ａの透過特性のピークとなる最大透過波長λｃ’に合わせることができる。
【００６１】
次に、レーザダイオード１が発振する波長を光フィルタ３ａの透過特性のボトムとなる最小透過波長λｃにロックさせることを説明する。光フィルタ３ａの出力がＰｄｔｈ１＞Ｐｄ１かつＰｄｔｈ２＞Ｐｄ２となる範囲にレーザダイオード１が発振する波長がある場合、発振する光波長をλｃに合わせるために光波長を長い方に制御すれば良い。また、光フィルタ３ａの出力がＰｄｔｈ１＞Ｐｄ１かつＰｄｔｈ２＜Ｐｄ２となる範囲にレーザダイオード１が発振する光波長がある場合、光波長を短い方に制御すれば良い。このような制御により、レーザダイオード１が発振する光波長を光フィルタ３ａの透過特性のボトムとなる最小透過波長λｃに合わせることができる。
【００６２】
図５では、光フィルタ３ｂの透過特性として、光フィルタ３ａの透過特性から最大透過波長がＦＳＲの１／４だけ遅らせているが、光フィルタ３ａの透過特性から最大透過波長がＦＳＲの１／４だけ進ませて、同様にして条件を設定することで、レーザダイオード１が発振する光波長を制御することもできる。
【００６３】
以上のように、この実施の形態４によれば、レーザダイオード１が発振した光波長を波長軸に対して周期的な透過特性を持つ光フィルタ３ａに入力し、光フィルタ３ａが光波長に対応した透過光出力強度を出力し、フォトダイオード４ａが光フィルタ３ａの出力を光電変換し、光フィルタ３ａの透過特性のピーク又はボトムを使用してレーザダイオード１の発振波長を固定する際に、レーザダイオード１が発振した光波長を光フィルタ３ａの透過特性から最大透過波長がＦＳＲの１／４だけずれている波長軸に対して周期的な透過特性を持つ光フィルタ３ｂに入力し、光フィルタ３ｂが光波長に対応した透過光出力強度を出力し、フォトダイオード４ｂが光フィルタ３ｂの出力を光電変換し、波長制御部５が、フォトダイオード４ａ，４ｂの出力に基づきレーザダイオード１が発振する光波長を制御することにより、レーザダイオード１が発振する光波長に微小変調をかけることなく制御方向を把握し、レーザダイオード１が発振する光波長を制御できるという効果が得られる。
【００６４】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５による光送信装置の構成を示すブロック図は実施の形態２の図３と同等であるが、波長制御部５の光波長制御方法が実施の形態４と同一のものである。
【００６５】
以上のように、この実施の形態５によれば、実施の形態４と同様の効果が得られると共に、出力光のパワーを増加させることができるという効果が得られる。
【００６６】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６による光送信装置の構成を示すブロック図は実施の形態３の図４と同等であるが、波長制御部５の光波長制御方法が実施の形態４と同一のものである。
【００６７】
以上のように、この実施の形態６によれば、実施の形態４と同様の効果が得られると共に、出力光のパワーを増加させることができ、光送信装置を小型にすることができるという効果が得られる。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、フリースペクトラルレンジの狭い光フィルタを作ることなく、フリースペクトラルレンジより狭い波長間隔で半導体素子が発振する光波長を制御することができるという効果が得られる。
【００６９】
この発明によれば、半導体素子が発振する光波長に微小変調をかけることなく、半導体素子が発振する光波長を制御することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１及び実施の形態４による光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１から実施の形態３による光送信装置の光波長制御方法を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態２及び実施の形態５による光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態３及び実施の形態６による光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態４から実施の形態６による光送信装置の光波長制御方法を説明する図である。
【図６】従来例１の光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図７】従来例１の光送信装置の光波長制御方法を説明する図である。
【図８】従来例２の光送信装置の構成を示すブロック図である。
【図９】従来例２の光送信装置の光波長制御方法を説明する図である。
【符号の説明】
１　レーザダイオード、２　光分岐器、３ａ，３ｂ　光フィルタ、４ａ，４ｂフォトダイオード、５　波長制御部、６　光出力端子、７　レーザダイオードモジュール、８　レーザダイオードモジュール。

Claims

所定の光波長を発振する半導体素子と、
波長軸に対して周期的な透過特性を持ち、上記半導体素子からの光波長に対応した透過光出力強度を出力する第１の光フィルタと、
上記第１の光フィルタからの出力を光電変換する第１の光電変換素子と、
上記第１の光フィルタの透過特性から最大透過波長がフリースペクトラルレンジの１／４ずれている波長軸に対して周期的な透過特性を持ち、上記半導体素子からの光波長に対応した透過光出力強度を出力する第２の光フィルタと、
上記第２の光フィルタからの出力を光電変換する第２の光電変換素子と、
上記第１の光電変換素子からの出力と上記第２の光電変換素子からの出力に基づき上記半導体素子が発振する光波長を制御する波長制御部とを備えた光送信装置。
波長制御部が第１の光フィルタの透過特性のスロープを使用して半導体素子が発振する光波長を制御することを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
波長制御部が第１の光フィルタの透過特性のピーク又はボトムを使用して半導体素子が発振する光波長を制御することを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
第１の光フィルタ及び第２の光フィルタが半導体素子の前面からの光波長に対応した透過光出力強度を出力することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の光送信装置。
第１の光フィルタが半導体素子の背面からの光波長に対応した透過光出力強度を出力し、上記半導体素子、上記第１の光フィルタ及び第１の光電変換素子を１つのモジュールに納めることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の光送信装置。
第１の光フィルタ及び第２の光フィルタが半導体素子の背面からの光波長に対応した透過光出力強度を出力し、上記半導体素子、上記第１の光フィルタ、第１の光電変換素子、上記第２の光フィルタ及び第２の光電変換素子を１つのモジュールに納めることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の光送信装置。