JP2004304607A

JP2004304607A - 光送信器

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Publication number: JP2004304607A
Application number: JP2003096358A
Authority: JP
Inventors: Hideo Sumiyoshi; 秀夫住吉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】光出力レベルおよび波長を長期に渡って高精度かつ安定に制御すること。
【解決手段】光源パワー設定値とＬＤユニット６の出力光の検出パワーとの偏差が零になるようにＬＤを駆動制御するＡＰＣ＿ＬＤ制御系と、波長設定値とＬＤユニットの出力光の検出波長との偏差が零になるようにＬＤユニット６の温度制御モジュールを制御するＡＷＣ制御系と、光送信器出力パワー設定値と外部変調器の出力光の検出パワーとの偏差が零になるようにＬＤを駆動制御するＡＰＣ＿ＴＸ制御系と、制御装置２０とを備え、通常運転時は、ＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＷＣ制御をシリアルに実行させるとともに、この通常運転時、ＴＸパワーモニタ信号と光送信器出力パワー設定値との誤差を検出し、この検出誤差が所定の設定値よりも大きくなった場合、ＬＤパワー設定値を変更し、この変更後、ＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＰＣ＿ＴＸ制御、ＡＷＣ制御をシリアルに実行させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、温度制御モジュールを有する光源ユニットから出力される光を外部変調器で変調して出力する光送信器に関し、さらに詳しくは経年変化を考慮して光出力および波長を一定に制御する光送信器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムの大容量化に伴い、周波数利用効率の高い波長分割多重通信（ＷＤＭ）通信を適用すること、チャープの発生が少ない外部変調器を用いた長距離伝送を採用することが安価なシステム構築に有効である。ＷＤＭ通信では、ある波長間隔毎に複数の送信波が存在するため、隣接チャネルへの影響を押さえるためには各送信波の波長安定度が重要となる。
【０００３】
ＷＤＭでは、波長間隔が例えば１００ＧＨｚグリッドであるが、ＤＷＤＭ（ＤｅｎｓｅＷＤＭ：高密度波長分割多重）では、波長間隔が５０ＧＨｚグリッド、さらには２５ＧＨｚグリッドとさらに狭くなり、より波長安定度が厳しく求められる。
【０００４】
このような光通信システムにおいては、半導体レーザ（ＬＤ：ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）が用いられることが多く、このＬＤの波長安定化技術の一つに、自動温度制御回路（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌＣｉｒｃｕｉｔ）を用いたＬＤのチップ温度安定化の手法がある。この手法では、ＬＤのチップ温度を一定に保つことにより、温度とＬＤ駆動条件から決まる発振波長に波長が安定化される。
【０００５】
しかしながら、この手法はあくまでもＬＤのチップ温度の一定制御に過ぎず、ＬＤ自体の経年劣化による波長変動などは制御に反映されない。すなわち、この自動温度制御回路で波長安定化制御を実施した状態においても、長期間の連続運転中に僅かずつ波長シフトが生じる。
【０００６】
したがって、長期間において波長を安定させるためには、上記自動温度制御による波長制御に加え、波長ロッカなど、波長や出力をモニタするモニタ手段を別途設け、このモニタ手段のモニタ信号に基づく制御を行うことで、ＬＤ自体の経時劣化の影響を受けない、波長の安定化動作を実現することが必須である。
【０００７】
例えば、特許文献１に記載の発明においては、光出力波長を一定にするために波長モニタ回路で検出された波長検出値と、波長設定値との誤差信号を波長制御回路で検出し、誤差が０になるよう制御値を決定する。この制御値に応じてＬＤ温度制御回路でＬＤのチップ温度を制御する。また光出力レベルを一定にするためにパワーモニタ回路で検出されたパワー検出値と、ＬＤパワー設定値との誤差信号をパワー制御回路で検出し、誤差が０になるよう制御値を決定する。この制御値に応じてＬＤ駆動電流制御回路でＬＤのＬＤ駆動電流を制御する。さらに、ＬＤの光出力波長とＬＤ温度との関係、光出力波長とＬＤ駆動電流との関係を予め把握しておくことによって、ＬＤ駆動電流の変化による波長変動をＬＤ温度によって補償している。例えば光送信器出力信号レベルがΔＰだけ高くなった場合にＬＤの駆動電流は−ΔＩだけ変化させる必要がある場合、ＬＤの光出力波長とＬＤ温度の関係がＱ（ｎｍ／℃）、光出力波長とＬＤ駆動電流の関係がＺ（ｎｍ／ｍＡ）で示される場合、波長は−ΔＩ×Ｚ（ｎｍ）だけ変化するため、ＬＤ温度をΔＩ／Ｑ（℃）上昇させることで、同一波長を得るようにしている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１９６１８５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように特許文献１に記載の従来技術では、ＬＤの光出力波長とＬＤ温度の関係、光出力波長とＬＤ駆動電流の関係を一意に決定しているが、外部環境変化や経年劣化により上記の関係がずれた場合、従来技術ではこれがそのまま波長誤差となるという問題がある。
【００１０】
特に、上記問題によって、上記従来技術は、５０ＧＨｚグリッド、さらには２５ＧＨｚグリッドと狭波長間隔化が進むＤＷＤＭ用の光送信器としては適用が困難である。
【００１１】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、光出力レベルおよび波長を長期に渡って高精度かつ安定に制御することができる光送信器を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる光送信器は、温度制御モジュールを有する光源ユニットから出力される光を外部変調器で変調して出力する光送信器において、光源パワー設定値と前記光源ユニットの出力光の検出パワーとの偏差が零になるように前記光源ユニットの光源を駆動制御する第１の制御系と、波長設定値と前記光源ユニットの出力光の検出波長との偏差が零になるように前記温度制御モジュールを温度制御する第２の制御系と、光送信器出力パワー設定値と前記外部変調器の出力光の検出パワーとの偏差が零になるように前記光源ユニットの光源を駆動制御する第３の制御系と、前記第１、第２および第３の制御系を制御する制御装置とを備え、前記第１および第２の制御系による制御をシリアルに繰り返し実行中に、前記第３の制御系によって光送信器出力パワー設定値と前記外部変調器の出力光の検出パワーとの偏差を検出し、この検出偏差が所定の設定値よりも大きくなった場合、前記光源パワー設定値を変更し、この変更後、前記制御装置は、第１の制御系による制御を実行させ、この後第３の制御系による制御および第２の制御系による制御をシリアルに実行させることを特徴としている。
【００１３】
この発明によれば、通常運転時は、第１および第２の制御系の制御をシリアルに実行させるとともに、この通常運転時、第３の制御系によって光送信器出力パワー設定値と前記外部変調器の出力光の検出パワーとの偏差を検出し、この検出偏差が所定の設定値よりも大きくなった場合、光源パワー設定値を変更し、この変更後、第１の制御系による制御、第３の制御系による制御および第２の制御系による制御をシリアルに実行させるようにしたので、外部環境変化や経年劣化により光源や外部変調器の特性が変化しても、高精度かつ安定な光出力レベル、光出力波長を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光送信器の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明にかかる光送信器が適用されるＷＤＭ（ＤＷＤＭ）光ファイバ通信システムの構成を示すものである。図１において、複数の光送信器１（１−１〜１−ｎ）は合波器２の入力端に接続され、合波器２の出力端が光伝送路としての１本の光ファイバ５の入力端に接続されている。光ファイバ５の出力端は分波器３と接続され、分波器３の出力端が複数の光受信器４（４−１〜４−ｎ）と接続されている。
【００１６】
複数の光送信器１−１〜１−ｎはそれぞれ伝送路、通信方式に応じた所定の光出力波長λ１〜λｎ、光出力レベルＰ１〜Ｐｎを持つ光変調信号を出力する。合波器２は１本の光ファイバ５で複数の光変調信号の伝送を可能とするため、光送信器１−１〜１−ｎからの複数の光変調信号を多重化する。光ファイバ５は多重化された光変調信号を伝送する。分波器３は光ファイバ５を介して受信した多重化された光変調信号をそれぞれの波長毎に分離する。光受信器４−１〜４−ｎは各波長毎の入力光変調信号を復調する。
【００１７】
図２は、図１に示した光送信器１（１−１〜１−ｎ）の内部構成を示すものである。光送信器１は、レーザダイオードユニット（以下ＬＤユニットという）６、外部変調器７、カップラ８、第１パワーモニタ回路９、第２パワーモニタ回路１０、波長モニタ回路１１、パワー制御回路１２、波長制御回路１３、ＬＤ駆動電流制御回路１４、ＬＤ温度制御回路１５および制御装置２０を具備している。
【００１８】
ＬＤユニット６は、連続光（ＣＷ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｗａｖｅ）光）を出力する光源としてのＬＤと、ＬＤ温度を所望の温度に保持するための温度制御モジュールとしてのペルチェモジュール（図示せず、以後ＴＥＣと称す：ＴｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃＣｏｏｌｅｒ）とを具備する。また、ＬＤユニット６は、サーミスタ等の温度センサ（図示せず）を具備している。ＬＤ６の前面光は、外部変調器７に入射され、背面光は第１パワーモニタ回路９および波長モニタ回路１１に入射される。
【００１９】
外部変調器７は、ＬｉＮｂＯ_３（リチウムナイオベート）等を材料としたマッハツェンダー型光変調器、電界吸収型光変調器、その他の光変調器で構成され、変調信号によりＣＷ光を変調する。カップラ８は外部変調器７からの光変調信号の一部をパワーモニタ用に分岐し、残りを図１の合波器２までの光伝送路に供給する。
【００２０】
第１パワーモニタ回路９は、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）等の光検出器で構成され、この光検出器でＬＤユニット６からの背面光を検出することで、ＬＤの光強度をモニタするＬＤパワーモニタ信号を出力する。ＰＤは、入力光強度が増加するとＰＤ電流が増加し、入力光強度が減少するとＰＤ電流が減少する特性をもつ。従ってＰＤ電流をモニタすることにより、レーザ光強度変化を検出することができる。第１パワーモニタ回路９でモニタされたＬＤパワーモニタ信号はパワー制御回路１２に入力される。
【００２１】
波長モニタ回路１１は、入力された背面光の波長を弁別し、波長に応じて変化する波長モニタ信号を出力する回路であり、例えば波長フィルタとＰＤなどの光検出器とで構成される。波長フィルタは、入力光波長に応じて透過率を変える特性を有している。波長フィルタとしては、例えばファブリペローエタロンや、複屈折フィルタ、薄膜フィルタ、ファイバーグレーティング等を用いる。波長フィルタの入力光波長に応じて透過率を変える特性を利用して、波長フィルタで波長情報を強度情報に変換する。そして、ＰＤなどの光検出器で波長フィルタからの光信号を電気信号に変換することにより、波長に応じた強度の電気信号を得ることができる。波長モニタ回路１１でモニタされた波長モニタ信号は波長制御回路１３に入力される。
【００２２】
第２パワーモニタ回路１０は、ＰＤ等の光検出器で構成され、この光検出器でカップラ８を介して入力される光送信器１の出力を検出することで、光送信器の光強度をモニタする光送信器パワーモニタ信号（以下ＴＸパワーモニタ信号という）を出力する。
【００２３】
パワー制御回路１２は、ＬＤパワー設定値と第１パワーモニタ回路９からのＬＤパワーモニタ信号とに基づきＬＤ駆動電流制御回路１４に与える制御値を制御するＬＤパワー制御（以下、ＡＰＣ＿ＬＤ制御という、ａｕｔｏｍａｔｉｃｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌ）と、光送信器出力パワー設定値と第２パワーモニタ回路１０からのＴＸパワーモニタ信号とに基づきＬＤ駆動電流制御回路１４に与える制御値を制御する光送信器パワー制御（以下、ＡＰＣ＿ＴＸ制御という）との２種類のパワー制御を実行する。
【００２４】
ＡＰＣ＿ＬＤ制御においては、パワー制御回路１２は、第１パワーモニタ回路９からのＬＤパワーモニタ信号とＬＤパワー設定値との誤差信号を検出し、この誤差信号が０になるよう制御値を決定し、決定した制御値をＬＤ駆動電流制御回路１４に入力する。ＬＤ駆動電流制御回路１４は、この制御値に応じてＬＤのＬＤ駆動電流を制御する。例えば、ＬＤのＬＤ駆動電流を大きくした場合、ＬＤからの光出力レベルが大きくなるため、ＬＤパワーモニタ信号がＬＤパワー設定値より小さい場合はＬＤ駆動電流を大きくし、ＬＤパワーモニタ信号がＬＤパワー設定値より大きい場合はＬＤ駆動電流を小さくするようなフィードバック制御をＬＤパワーモニタ信号とＬＤパワー設定値が一致するまで実行する。このようなＡＰＣ＿ＬＤ制御によって、ＬＤからの光出力レベルを一定に保つようにする。
【００２５】
ＡＰＣ＿ＴＸ制御においては、パワー制御回路１２は、第２パワーモニタ回路１０からのＴＸパワーモニタ信号と光送信器出力パワー設定値との誤差信号を検出し、この誤差信号が０になるよう決定した制御値をＬＤ駆動電流制御回路１４に入力する。ＬＤ駆動電流制御回路１４は、この制御値に応じてＬＤのＬＤ駆動電流を制御する。例えば、ＴＸパワーモニタ信号が光送信器出力パワー設定値より小さい場合は、ＬＤ駆動電流を大きくし、ＴＸパワーモニタ信号が光送信器出力パワー設定値より大きい場合は、ＬＤ駆動電流を小さくするようなフィードバック制御をＴＸパワーモニタ信号とＬＤパワー設定値が一致するまで実行する。このようなＡＰＣ＿ＴＸ制御によって光送信器１からの光出力レベルを一定に保つようにする。
【００２６】
波長制御回路１３には、第１パワーモニタ回路９により検出されたＬＤパワーモニタ信号と、波長モニタ回路１１により検出された波長モニタ信号が入力される。波長制御回路１３では、波長モニタ信号をＬＤパワーモニタ信号で除算して、波長モニタ信号とＬＤパワーモニタ信号の比をとることで、光出力レベルによらない波長検出値を得る。波長制御回路１３ではこの波長検出値と波長設定値との誤差信号を検出し、誤差が０になるよう制御値を決定し、決定した制御値をＬＤ温度制御回路１５に出力する。ＬＤ温度制御回路１５では、この制御値に応じてＬＤユニット６のペルチェモジュールの温度すなわちＴＥＣ温度を制御する。例えばＬＤのＴＥＣ温度を大きくした場合、ＬＤからの光出力波長は長波長側へシフトするため、波長検出値が波長設定値より小さい場合はＴＥＣ温度を大きくし、波長検出値が波長設定値より大きい場合はＴＥＣ温度を小さくするようなフィードバック制御を波長検出値と波長設定値とが一致するまで実行する。このような自動波長制御を以下ＡＷＣ制御（ａｕｔｏｍａｔｉｃｗａｖｅｃｏｎｔｒｏｌ）と称する。このような、ＡＷＣ制御によりＬＤからの光出力波長を一定に保つようにする。
【００２７】
制御装置２０は、予め設定された波長設定値、ＬＤパワー設定値および光送信器出力パワー設定値を波長制御回路１３、パワー制御回路１２に設定するとともに、上記３つの制御（ＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＰＣ＿ＴＸ制御およびＡＷＣ制御）をシリアルに実行させる際の順番などを制御する。制御装置２０は、光送信器内の上述した各構成要素を制御するが、ここでは便宜上、制御装置２０と各構成要素との結線は省略している。
【００２８】
このように、光送信器１内には、ＡＰＣ＿ＬＤ制御系、ＡＰＣ＿ＴＸ制御系およびＡＷＣ制御系の３つの制御系が存在しており、これら３つの制御系によってＬＤの駆動電流およびＴＥＣ温度を制御している。これらの３つの制御（ＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＰＣ＿ＴＸ制御、ＡＷＣ制御）が同時に行われると、それぞれの制御が競合して所望の光出力レベル、光出力波長が得られない可能性がある。
【００２９】
そこで、この実施の形態１においては、図３に示すような手順でＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＰＣ＿ＴＸ制御、ＡＷＣ制御を実行するようにしている。
【００３０】
図３において、ステップＳ１００〜Ｓ１３０の手順は、初期設定手順である。初期設定においては、外部変調器７の出力光が所望の値となるようＬＤパワー設定値を設定した後、設定したＬＤパワー設定値とＬＤパワーモニタ信号とが一致するまでＡＰＣ＿ＬＤ制御を実行する（ステップＳ１００，Ｓ１１０）。つぎに、ＬＤ波長設定値を設定し、この後設定したＬＤ波長設定値と波長検出値とが一致するまでＡＷＣ制御を実行する（ステップＳ１２０，Ｓ１３０）。なお、この時点で、光送信器出力パワー設定値を、所定所望の値に設定する。
【００３１】
このような初期設定が終了すると、光送信器１は全体的に動作され、光送信器１の通常の光送信動作が実行される。この送信動作中には、ＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＷＣ制御の順番に、２つの制御を同時ではなくシリアルに実行させる（ステップＳ１４０）。
【００３２】
このように２つの制御をシリアルに実行されている間、パワー制御回路１２は、ＡＰＣ＿ＴＸ制御で使用している第２パワーモニタ回路１０からのＴＸパワーモニタ信号と光送信器出力パワー設定値との誤差信号が所定の閾値以上となったか否かを判定している。この誤差信号が所定の閾値よりも小さいときは、ＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＷＣ制御の２つの制御をこの順に順次繰り返し実行する（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）。しかし、ステップＳ１５０で誤差信号が所定の閾値よりも大きいと判断すると、パワー制御回路１２は、設定されたＬＤパワー設定値の値を変更する（ステップＳ１６０）。すなわち、第２パワーモニタ回路１０からのＴＸパワーモニタ信号が光送信器出力パワー設定値に対しΔＰだけ変化した場合は、変化分ΔＰ分だけＬＤパワー設定値を変更する。例えば、ＴＸパワーモニタ信号が光送信器出力パワー設定値に対しΔＰだけ大きくなった場合は、変化分ΔＰ分だけＬＤパワー設定値を小さくする。
【００３３】
つぎに、パワー制御回路１２は、変更されたＬＤパワー設定値とＬＤパワーモニター信号の誤差信号が０になるように、ＡＰＣ＿ＬＤ制御を行う（ステップＳ１７０）。つぎに、パワー制御回路１２は、ＡＰＣ＿ＴＸ制御を実行させて、ＴＸパワーモニタ信号と光送信器出力パワー設定値との誤算信号を０にする（ステップＳ１８０）。
【００３４】
最後にＡＷＣ制御を行うことで、光送信器１から所望の光出力レベル、光出力波長を得る（ステップＳ１９０）。この後は、手順をステップＳ１４０に復帰させ、ＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＷＣ制御の順番に、２つの制御をシリアルに実行させる。これ以降も、パワー制御回路１２は、ステップＳ１５０において、第２パワーモニタ回路１０からのＴＸパワーモニタ信号と光送信器出力パワー設定値との誤差信号が所定の閾値以上となったか否かを判定しており、誤差信号が所定の閾値よりも小さい限り、ステップＳ１４０の通常手順を実行するが、ステップＳ１５０で誤差信号が所定の閾値よりも大きくなると、上述したステップＳ１６０〜Ｓ１９０の手順を実行する。
【００３５】
このようにこの実施の形態１においては、通常運転時は、ＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＷＣ制御をシリアルに実行させるとともに、この通常運転時、パワー制御回路１２によってＴＸパワーモニタ信号と光送信器出力パワー設定値との誤差を検出し、この検出誤差が所定の設定値よりも大きくなった場合、ＬＤパワー設定値を変更し、この変更後、ＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＰＣ＿ＴＸ制御、ＡＷＣ制御をシリアルに実行させるようにしたので、外部環境変化や経年劣化により光源、及び外部変調器の特性が変化しても、高精度かつ安定な光出力レベル、光出力波長を得ることができる。
【００３６】
実施の形態２．
次にこの発明の実施の形態２を図４および図５を用いて説明する。図４は実施の形態２の光送信器の内部構成を示す図である。図５は、実施の形態２におけるＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＷＣ制御およびＡＰＣ＿ＴＸ制御の３つの制御の動作手順を示すフローチャートである。図４においては、先の図２に示した実施の形態１の構成に比較器１６を追加している。図４に示した各構成要素において、図２の構成要素と基本的に同じ動作を実行するものに関しては同じ符号を付しており、重複する説明は省略する。
【００３７】
実施の形態２においては、ＬＤパワー設定値を変更する際に、この変更に対応する波長ずれを算出し、この波長ずれがある範囲以上となる場合は、制御量が小さくなるようにＬＤパワー設定値を再設定するようにしている。すなわち、パワー制御回路１２からの制御値に基づき決定されるＬＤ駆動電流と波長には比例関係があり、ＬＤ駆動電流が大きくなると光出力波長は長波長側へシフトし、小さくなると短波長側へシフトするので、ＬＤパワー設定値の変更によるＡＰＣ＿ＬＤおよびＡＰＣ＿ＴＸ制御時には所望の波長からのずれが生じることになる。実施の形態２はこのような波長ずれに対処しようとするものである。
【００３８】
比較器１６は、変更前のＬＤパワー設定値を記憶している。比較器１６は、変更された新たなＬＤパワー設定値がパワー制御回路１２から入力された場合は、変更前後のＬＤパワー設定値の差ΔＰをこの差に対応する波長変動値Δλに変換し、この波長変動値Δλを所定の設定値λｔｈと比較し、Δλ＞λｔｈであるか否かの比較結果をパワー制御回路１２に通知する。すなわち、比較器１６は、ＬＤ出力パワーの変動量ΔＰと波長変動値Δλとの対応関係を示すデータを記憶保持しており、この記憶保持データに基づいて変更前後のＬＤ出力パワーの差ΔＰを波長変動値Δλに変換する。なお、ΔＰとΔλとの対応関係にＬＤの最大変化量（ｎｍ／ｍＡ）を用いることで、経年変化を含めても所望の波長変動閾値を超えることがないようにしている。
【００３９】
パワー制御回路１２では、比較器１６からの比較結果に応じて、ＬＤパワー設定値を変更するか否かを決定する。すなわち、パワー制御回路１２は、Δλ＞λｔｈである比較結果が比較器１６から通知されると、ＬＤパワー設定値を波長変動値の限界λｔｈを越えない値に設定する。例えば、先の実施の形態１では、ＴＸパワーモニタ信号が光送信器出力パワー設定値に対しΔＰだけ大きくなった場合は、ＬＤパワー設定値を小さくするようなＬＤパワー設定値の変更を行っているが、実施の形態２では、パワー制御回路１２はΔλ＞λｔｈである場合は、例えば、ＴＸパワーモニタ信号が光送信器出力パワー設定値に対しΔＰだけ大きくなった際、この変化分ΔＰよりも少ない変化分ΔＰ´（＜ΔＰ）だけ小さくなるようなＬＤパワー設定値を再設定する。そして、この決定したＬＤパワー設定値を用いて前述した制御を実行する。なお、ＬＤパワー設定値が変更された場合、この変更されたＬＤパワー設定値は比較器１６に通知される。比較器１６では、変更されたＬＤパワー設定値で、記憶している“変更前のＬＤパワー設定値”を更新する。
【００４０】
以下、図５に従って実施の形態２におけるＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＰＣ＿ＴＸ制御およびＡＷＣ制御について説明する。
【００４１】
ステップＳ３００〜Ｓ３３０の手順は、先のステップＳ１００〜Ｓ１３０と同様、初期設定手順である。初期設定においては、外部変調器７の出力光が所望の値となるようＬＤパワー設定値を設定した後、設定したＬＤパワー設定値とＬＤパワーモニタ信号とが一致するまでＡＰＣ＿ＬＤ制御を実行する（ステップＳ３００，Ｓ３１０）。つぎに、ＬＤ波長設定値を設定し、この後設定したＬＤ波長設定値と波長検出値とが一致するまでＡＷＣ制御を実行する（ステップＳ３２０，Ｓ３３０）。なお、この時点で、光送信器出力パワー設定値を、所望の値に設定する。
【００４２】
このような初期設定が終了すると、光送信器１は全体的に動作され、光送信器１の通常の光送信動作が実行される。この送信動作中には、ＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＷＣ制御の順番に、２つの制御をシリアルに実行させる（ステップＳ３４０）。
【００４３】
このように２つの制御をシリアルに実行されている間、パワー制御回路１２は、先の実施の形態１と同様、ＡＰＣ＿ＴＸ制御で使用している第２パワーモニタ回路１０からのＴＸパワーモニタ信号と光送信器出力パワー設定値との誤差信号が所定の閾値以上となったか否かを判定している（ステップＳ３５０）。この誤差信号が所定の閾値よりも小さいときは、ＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＷＣ制御の２つの制御をこの順に順次繰り返し実行する（ステップＳ３４０，Ｓ３５０）。しかし、ステップＳ３５０で誤差信号が所定の閾値よりも大きいと判断すると、パワー制御回路１２は、設定されたＬＤパワー設定値の値を変更する（ステップＳ３６０）。すなわち、第２パワーモニタ回路１０からのＴＸパワーモニタ信号が光送信器出力パワー設定値に対しΔＰだけ変化した場合は、変化分ΔＰ分だけＬＤパワー設定値を変更する。
【００４４】
実施の形態２においては、この変更したＬＤパワー設定値はまず比較器１６に入力される。比較器１６では、前述したように、パワー制御回路１２から変更された新たなＬＤパワー設定値が入力された場合は、記憶していた変更前のＬＤパワー設定値とパワー制御回路１２から入力された変更後のＬＤパワー設定値との差ΔＰを求め、この差ΔＰをこの差に対応する波長変動値Δλに変換し、この波長変動値Δλを所定の設定値λｔｈと比較し、Δλ＞λｔｈであるか否かの比較結果をパワー制御回路１２に通知する（ステップＳ３７０）。比較器１６は、Δλ≦λｔｈである比較結果をパワー制御回路１２に通知する際には、パワー制御回路１２から入力された変更後のＬＤパワー設定値で、記憶している“変更前のＬＤパワー設定値”を更新する。また、比較器１６は、Δλ＞λｔｈである比較結果をパワー制御回路１２に通知する際には、その後パワー制御回路１２から再通知される変更後のＬＤパワー設定値で記憶している“変更前のＬＤパワー設定値”を更新する。
【００４５】
パワー制御回路１２では、比較器１６からの比較結果に応じて、ＬＤパワー設定値を変更するか否かを決定する。すなわち、パワー制御回路１２は、Δλ≦λｔｈである比較結果が比較器１６から通知されると、その後は先の実施の形態１と同様の、ステップＳ３８０〜Ｓ４００の手順を実行する。まず、ステップＳ３６０で設定したＬＤパワー設定値を目標値としたＡＰＣ＿ＬＤ制御を行うことで、ＬＤパワー設定値とＬＤパワーモニター信号の誤差信号が０にする（ステップＳ３８０）。つぎに、パワー制御回路１２は、ＡＰＣ＿ＴＸ制御を実行させて、ＴＸパワーモニタ信号と光送信器出力パワー設定値との誤算信号を０にする（ステップＳ３９０）。つぎに、ＡＷＣ制御を行うことで（ステップＳ４００）、光送信器１から所望の光出力レベル、光出力波長を得る。この後は、手順をステップＳ３４０に復帰させ、ＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＷＣ制御、の順番に、２つの制御をシリアルに実行させる。
【００４６】
一方、ステップＳ３６０において、Δλ＞λｔｈである比較結果が比較結果が比較器１６から通知されると、パワー制御回路１２はＬＤパワー設定値を波長変動値の限界λｔｈを越えない値に再設定する（ステップＳ４１０）。すなわち、前述したように、Δλ＞λｔｈである場合は、例えば、ＴＸパワーモニタ信号が光送信器出力パワー設定値に対しΔＰだけ小さくなった際、この変化分ΔＰよりも少ない変化分ΔＰ´（＜ΔＰ）だけ大きくなるようなＬＤパワー設定値を再設定する。別言すれば、ＡＰＣ＿ＬＤ制御およびＡＰＣ＿ＴＸ制御を開始する前のＬＤパワー設定値をＰｂ、ＬＤ駆動電流をＩｂとし、ＡＰＣ＿ＬＤ制御およびＡＰＣ＿ＴＸ制御を開始した後のＬＤパワー設定値をＰａ、ＬＤ駆動電流をＩａとすると、ＬＤパワー設定値をＰｂからＰａに変更した場合のＬＤ６の駆動電流変化量Ｉｂ−Ｉａによる波長変動が所望の波長変動値△λより大きい場合は、波長変動が所望の波長変動値△λ以内になるようＬＤパワー設定値をＰａからこのＰａよりも変更前の光送信器出力パワー設定値Ｐｂに近い値であるＰｂ´に変更する。
【００４７】
そして、この再決定したＬＤパワー設定値を用いて、前述と同様に、ＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＰＣ＿ＴＸ制御、ＡＷＣ制御を順番にシリアルに実行する（ステップＳ４２０〜Ｓ４４０）。なお、パワー制御回路１２で再変更されたＬＤパワー設定値は比較器１６に通知される。比較器１６では、前述したように、変更されたＬＤパワー設定値で、記憶している“変更前のＬＤパワー設定値”を更新する。このようにして、光送信器１から所望の光出力レベル、光出力波長を得る。
【００４８】
その後、手順をステップＳ３５０に復帰させる。ステップＳ３５０においては、パワー制御回路１２は、第２パワーモニタ回路１０からのＴＸパワーモニタ信号と光送信器出力パワー設定値との誤差信号が所定の閾値以上となったか否かを判定し、（ステップＳ３５０）。この判定結果に応じてその後制御手順をステップＳ３４０に復帰させるか、あるいはステップＳ３６０に移行させるかを決定する。
【００４９】
このようにこの実施の形態２においては、ＬＤパワー設定値を変更する際に、この変更に対応する波長ずれを算出し、この波長ずれがある範囲以上となる場合は、制御量が小さくなるようにＬＤパワー設定値を再設定するようにしているので、光送信器出力レベルを一定にするための制御中の過渡応答期間においても、より高精度の波長精度を得ることができる。
【００５０】
実施の形態３．
次にこの発明の実施の形態３を図６を用いて説明する。図６は実施の形態３の光送信器の内部構成を示す図である。図６においては、先の図２に示した実施の形態１の構成にタイマ１７を追加している。図６に示した各構成要素において、図２の構成要素と基本的に同じ動作を実行するものに関しては同じ符号を付しており、重複する説明は省略する。
【００５１】
実施の形態３においては、追加したタイマ１７を用いることにより、図３あるいは図５のステップＳ３５０での判定を、ステップＳ３４０で行われるＡＰＣ＿ＬＤ制御およびＡＷＣ制御の制御周期より充分に長い周期で実行させるようにしている。
【００５２】
図６において、タイマ１７は、第２パワーモニタ回路１０から入力されるＴＸパワーモニタ信号をパワー制御回路１２に入力する周期をそのタイマ設定値に応じて決定するものである。このタイマ設定値は、ＴＸパワーモニタ信号のパワー制御回路１２への入力周期が、ＬＤパワーモニタ信号や波長モニタ信号のサンプリング周期に比べ充分に長くなるような値に設定されている。
【００５３】
通常、外部変調器７の損失は、主に外部環境変化や経年変化により変動するため、その変化スピードはＡＰＣ＿ＬＤ制御、ＡＷＣ制御の周期より十分長くなる。そこで、実施の形態３においては、タイマ１７を用いることにより、ＴＸパワーモニタ信号と光送信器出力パワー設定値との誤差を検出する周期を、ＡＰＣ＿ＬＤ制御およびＡＷＣ制御の制御周期より充分に長い周期で実行させるようにしている。これにより、実施の形態３によれば、そのためのハードウェア構成、ソフトウェア構成を簡単且つ軽減することが可能となる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、通常運転時は、第１および第２の制御系の制御をシリアルに実行させるとともに、この通常運転時、第３の制御系によって光送信器出力パワー設定値と前記外部変調器の出力光の検出パワーとの偏差を検出し、この検出偏差が所定の設定値よりも大きくなった場合、光源パワー設定値を変更し、この変更後、第１の制御系による制御、第３の制御系による制御および第２の制御系による制御をシリアルに実行させるようにしたので、外部環境変化や経年劣化により光源、及び外部変調器の特性が変化しても、高精度かつ安定な光出力レベル、光出力波長を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を適用するＷＤＭ（ＤＷＤＭ）光ファイバ通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の光送信器の実施の形態１の内部構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１の動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の光送信器の実施の形態２の内部構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態２の動作を示すフローチャートである。
【図６】この発明の光送信器の実施の形態３の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１光送信器、２合波器、３分波器、４光受信器、５光ファイバ、６ＬＤユニット、７外部変調器、８カップラ、９第１パワーモニタ回路、１０第２パワーモニタ回路、１１波長モニタ回路、１２パワー制御回路、１３波長制御回路、１４ＬＤ駆動電流制御回路、１５ＬＤ温度制御回路、１６比較器、１７タイマ、２０制御装置。

Claims

温度制御モジュールを有する光源ユニットから出力される光を外部変調器で変調して出力する光送信器において、
光源パワー設定値と前記光源ユニットの出力光の検出パワーとの偏差が零になるように前記光源ユニットの光源を駆動制御する第１の制御系と、
波長設定値と前記光源ユニットの出力光の検出波長との偏差が零になるように前記温度制御モジュールを温度制御する第２の制御系と、
光送信器出力パワー設定値と前記外部変調器の出力光の検出パワーとの偏差が零になるように前記光源ユニットの光源を駆動制御する第３の制御系と、
前記第１、第２および第３の制御系を制御する制御装置と、
を備え、
前記第１および第２の制御系による制御をシリアルに繰り返し実行中に、前記第３の制御系によって光送信器出力パワー設定値と前記外部変調器の出力光の検出パワーとの偏差を検出し、この検出偏差が所定の設定値よりも大きくなった場合、前記光源パワー設定値を変更し、この変更後、前記制御装置は、第１の制御系による制御を実行させ、この後第３の制御系による制御および第２の制御系による制御をシリアルに実行させることを特徴とする光送信器。
前記制御装置は、第１の制御系による制御、第３の制御系による制御および第２の制御系による制御をこの順にシリアルに実行させた後は、前記第３の制御系によって光送信器出力パワー設定値と前記外部変調器の出力光の検出パワーとの偏差を検出しながら前記第１および第２の制御系による制御をシリアルに繰り返し実行させることを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
前記第３の制御系は、前記変更しようとする今回の光源パワー設定値と今回までに用いていた光源パワー設定値との差に対応する波長差を所定の設定値と比較する比較器を有し、前記比較器の比較結果において波長差が所定の設定値よりも小さい場合は、前記制御装置は、第１の制御系による制御、第３の制御系による制御および第２の制御系による制御をこの順にシリアルに実行させ、また前記比較器の比較結果において波長差が所定の設定値よりも大きい場合は、前記波長差が前記所定の設定値内となるように変更しようとする今回の光源パワー設定値を再変更し、その後前記制御装置は、第１の制御系による制御、第３の制御系による制御および第２の制御系による制御をこの順にシリアルに実行させることを特徴とする請求項１または２に記載の光送信器。
前記第３の制御系によって行われる光送信器出力パワー設定値と前記外部変調器の出力光の検出パワーとの偏差の検出周期を第１または第２の制御系の制御周期よりも充分に長く設定したことを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の光送信器。