JP2006080235A - 光通信用光源部 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動電流の変動時においても、非常に複雑な制御及び非常に高価な光部品を不要とし、簡易かつ安価に光出力波長及び光出力電力の両方の制御を可能とすること。
【解決手段】第５の手段５において第１の手段１を構成する発光素子の駆動電流ｂを監視し、これが別途指定された許容変動範囲ｃ内にあるか否かを比較判定し、範囲内にない場合は駆動電流変動前の駆動電流と素子温度と光出力電力との関係から、駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を決めるパラメータ値ｄを予測し、これと駆動電流と素子温度と光出力波長との関係を決めるパラメータ値とから、第６の手段６において光出力波長及び光出力電力の両方が同時に指定された値ｅとなる、最新の駆動電流または光出力電力ｆ及び最新の素子温度ｇを決定し、それぞれ第２の手段２及び第３の手段３における新たな目標値として与える。
【選択図】図６

Description

本発明は、経年変化等により発光素子の駆動電流が変動した場合でも、光出力波長及び光出力電力の両方を指定された値に保持することが可能な光通信用光源部、並びにその制御方法に関するものである。

近年、インターネット接続環境のブロードバンド化が急速に進展してきた。これに伴い、コア系からアクセス・メトロ系までの全面に亘り、ネットワークの伝送容量の更なる増大が必要となってきた。このため、光通信技術を用いた大容量ネットワークの開発が盛んに行われている。

光通信用光源部では、電気信号を光信号に変換するために、レーザダイオード（ＬＤ）等の発光素子が用いられる。その際、正常な光通信を確保するために、光源部を構成する各発光素子の光出力波長及び光出力電力は、それぞれ定められた光波長配置及び光伝送路の損失に応じて決定した値に保持されるよう制御する必要がある。各発光素子の光出力波長及び光出力電力は、駆動電流と素子温度に依存し、通常の動作範囲では、一意的に決まるものである。

しかしながら、発光素子を長時間連続使用していると、経年変化等により光出力電力が変動し、この光出力電力の変動に伴い光出力電力を自動的に制御する手段（自動電力制御回路：ＡＰＣ）が動作し、この結果、各発光素子の駆動電流も光出力電力が定められた値に保たれるように変動する。これは、各発光素子の光出力波長を、定められた光波長配置の許容範囲外へ変動させてしまうことになる。

従来技術では、素子温度を自動的に制御する手段、光出力電力を自動的に制御する手段、及び光出力波長を自動的に制御する手段（波長ロッカ）を組み合わせて用いることにより、光出力波長及び光出力電力の定められた値への制御を実現してきた。

また、波長ロッカが非常に高価であり、かつ非常に複雑な制御が必要であることが、低価格かつ簡易であることが必須であるアクセス・メトロ系への適応においては、大きな障壁となっていた。

このような従来技術によるＬＤ等の発光素子の光出力波長及び光出力電力の制御方法の一例は、非特許文献１に記述されている。その概要を以下で説明する。

図１に従来技術による光通信用光源部の構成例を示す。

この光通信用光源部は、発光素子１１と、発光素子１１からの光出力ｋの光出力電力を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段１２と、発光素子１１の素子温度を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段１３と、発光素子１１からの光出力を分岐する手段１４と、分岐された光出力ｎの光出力波長を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段（波長ロッカ）１５とから構成される。この光源部において、発光素子１１の光出力波長及び光出力電力の制御は以下のように行う。

波長ロッカ１５において、光出力の検出により発生する光電流は、図２に示すように光出力波長に対して周期的に変化する。従来技術では、この性質を利用して、光出力波長の制御を行う。

具体的には、光出力電力を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段１２の制御目標値を指定された値に固定した状態で、波長ロッカ１５及び素子温度を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段１３を同時に動作させておく。これにより、発光素子１１の光出力電力が変動すると、光出力電力を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段１２が動作して、光出力電力が制御目標値となるように、発光素子１１の駆動電流を変化させる。この駆動電流の変化は、発光素子１１の光出力波長及び素子温度を変化させる。この結果、波長ロッカ１５及び素子温度を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段１３が動作して、光出力波長を指定値に戻すと同時に、光出力電力の変動時の駆動電流に応じた素子温度を保つよう制御する。

以上説明したように、従来技術による発光素子１１の光出力波長及び光出力電力の、光出力電力変動時における制御は非常に複雑であり、かつ、非常に高価な波長ロッカ１５が不可欠であった。
２００２年電子情報通信学会総合大会講演論文集Ｃ−４−４４、２００２年、高木 他"２５ＧＨｚ間隔波長モニタ内蔵ＤＦＢレーザモジュール"、３４９頁

以上説明したように、従来技術では、発光素子の光出力波長及び光出力電力の制御が非常に複雑であり、かつ、非常に高価な波長ロッカが不可欠であった。しかしながら、これらの点は、低価格かつ簡易であることが必須であるアクセス・メトロ系への適用においては、大きな障壁となるという問題があった。

本発明の目的は、このような問題を解決するために、非常に複雑な制御及び非常に高価な光部品（波長ロッカ）を不要とし、簡易かつ安価に光出力波長及び光出力電力の両方の制御を行うようにした光通信用光源部、並びにその光出力波長及び光出力電力の制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するための光通信用光源部、並びにその光出力波長及び光出力電力の制御方法について説明する。

本発明は、ＬＤ等の発光素子の光出力波長及び光出力電力に関する以下のような性質を利用する。

まず、発光素子の光出力電力変動前の性質について説明する。

光出力波長の駆動電流及び素子温度に対する依存性は、図３（ａ）に示すように、通常の動作範囲内においては、駆動電流及び素子温度のいずれに対しても単調減少する。また、光出力電力の駆動電流及び素子温度に対する依存性は、図３（ｂ）に示すように、通常の動作範囲内においては、駆動電流に対し単調増加し、素子温度に対し単調減少する。

従って、通常の動作範囲内に動作させる光出力波長を指定する時、この動作条件を満たす等光出力波長線を（駆動電流−素子温度）座標面へ正射影したものは、図３（ａ）に太い実線で示すように、その範囲内では右下がり（単調減少）の一本の開曲線となる。

同様に、通常の動作範囲内に動作させる光出力電力を指定する時、この動作条件を満たす等光出力電力線を（駆動電流−素子温度）座標面へ正射影したものは、図３（ｂ）に太い破線で示すように、その範囲内では右上がり（単調増加）の一本の開曲線となる。

よって、図３（ｃ）に示すように、これら２本の開曲線は、通常の動作範囲内では１点で交わる。従って、この交点の座標値（駆動電流、素子温度）は一意的に決まり、その値が光出力波長及び光出力電力の両方が指定された値となる駆動電流及び素子温度である。

次に、発光素子の光出力電力変動時の性質について説明する。

この時の光出力波長の駆動電流及び素子温度に対する依存性、並びに光出力電力の駆動電流及び素子温度に対する依存性を、それぞれ図４（ａ）、（ｂ）に示す。これらが“単調”であることは、光出力電力変動前と同様であり、光出力電力の駆動電流及び素子温度に対する依存性が駆動電流の増減量に応じて平行移動する部分のみが異なる。

この結果、図４（ｃ）に太い一点鎖線で示すように、指定された光出力電力となる等光出力電力線を（駆動電流−素子温度）座標面へ正射影したものも、駆動電流の増減量に応じて平行移動し、この平行移動したものが通常の動作範囲では等光出力波長線と１点で交わる。従って、光出力波長及び光出力電力の両方が指定された値となる駆動電流及び素子温度が一意的に決められることは、光出力電力変動前と同様である。

駆動電流が増加した場合と減少した場合とのそれぞれにおける駆動電流及び素子温度の目標値の例を図５に示す。

本発明は、以上述べたように、（１）発光素子の光出力電力変動前と、光出力電力変動時とにおける光出力波長及び光出力電力に関する特性がいずれも“単調”であること、並びに（２）発光素子の光出力電力変動時における光出力電力に関する特性は、変動前のものを駆動電流の増減量に応じて平行移動したものでよく表されることを利用し、光出力電力変動時における等値曲線（２本の開曲線）の交点を直接的かつ一意的に求め、発光素子の動作条件（駆動電流または光出力電力、及び素子温度）を自動的に調整・制御する時の新たな目標値として用いるものであり、これを実現するための構成及び動作手順に関するものである。

具体的には、まず、光出力波長の駆動電流及び素子温度に対する上記の依存性を決定するために必要な情報として、駆動電流と素子温度に対する光出力波長の少なくとも１つの値、またはこれら３者に対する少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を、また、光出力電力の駆動電流及び素子温度に対する上記の依存性を決定するために必要な情報として、駆動電流と素子温度に対する光出力電力の少なくとも１つの値、またはこれら３者に対する少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を、予め格納しておく手段を光通信用光源部内に設ける。

次に、発光素子の駆動電流を監視し、指定された許容変動範囲内にあるか否かを比較判定し、その比較判定結果に基づいて、発光素子の駆動電流変動時における光出力電力の駆動電流及び素子温度に対する依存性を予測する手段を光通信用光源部内に設ける。

光通信用光源部内には、更に、発光素子の駆動電流変動時における光出力波長及び光出力電力の両方が指定値となる駆動電流及び素子温度を決定する手段を設ける。この手段を用いて、光通信用光源部内に予め格納しておいた少なくとも１つの値を用いて、光出力波長の駆動電流及び素子温度に対する依存性を決めるパラメータ値を求める。このパラメータ値と、先の予測手段により計算した駆動電流変動時における光出力電力の駆動電流及び素子温度に対する依存性を決めるパラメータ値とを用いて、先に述べた駆動電流変動時における交点の座標値（駆動電流、素子温度）を算出する。その座標値（駆動電流、素子温度）から、発光素子の光出力波長及び光出力電力の両方が指定値となる駆動電流及び素子温度の新たな目標値を決定する。

上記のように決定した駆動電流及び素子温度を、光通信用光源部内に設けた光出力電力を自動的に制御する手段及び素子温度を自動的に制御する手段に対する新たな目標値としてそれぞれ与えることにより、発光素子の光出力波長及び光出力電力が指定値に保持されるよう調整・制御する。

このように光出力波長及び光出力電力の調整・制御を行うことにより、従来技術と比較して、複雑な制御過程が不要となり、非常に簡易となる。また、波長ロッカ等の非常に高価な光部品も不要となり、例えば、数百円程度の非常に安価なマイクロプロセッサ、また大量生産すればより小規模でかつ安価となる専用ＬＳＩを用いて構成することが可能となる。このため、本発明によれば、小型化と低価格化を同時に実現可能である。

以上説明したように、本発明によれば、非常に複雑な調整・制御及び非常に高価な光部品（波長ロッカ）を不要とし、簡易かつ安価に光出力波長及び光出力電力の両方が指定された値となるよう自動的に調整・制御を行う光通信用光源部の提供が可能となる。このような光通信用光源部は、低価格かつ簡易であることが必須であるアクセス・メトロ系へも十分に適用可能である。特に、光出力波長に長期間に亘る高い安定度が要求される高密度の波長分割多重（ＤＷＤＭ）通信に適用する光源部として好適である。

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。

＜実施の形態１＞
図６は本発明の請求項１、７に対応する実施の形態１の構成を示したものである。

図中、符号１はＬＤ等の発光素子により構成され、光出力を発生する第１の手段である。また、符号２は第１の手段１を構成する発光素子の光出力電力を、与えられた目標値に保つようフィードバック制御等により自動的に制御する第２の手段である。また、符号３は第１の手段１を構成する発光素子の素子温度を、与えられた目標値に保つようフィードバック制御等により自動的に制御する第３の手段である。

また、符号４は第１の手段１を構成する発光素子における、駆動電流と素子温度に対する光出力波長の少なくとも１つの値、またはこれら３者に関する少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値、及び駆動電流と素子温度に対する光出力電力の少なくとも１つの値、またはこれら３者に関する少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を格納しておく第４の手段である。

また、符号５は第１の手段１を構成するの発光素子の駆動電流を監視し、別途指定される許容変動範囲内にあるか否かを比較判定し、許容変動範囲内にない場合は、第４の手段４に格納された前記第１の手段１を構成する発光素子に対する少なくとも１つの値により決まる、該発光素子の駆動電流と素子温度と光出力電力との関係から、該発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を予測する第５の手段である。

また、符号６は第４の手段４に格納された前記第１の手段１を構成する発光素子に対する少なくとも１つの値により決まる、該発光素子の駆動電流と素子温度と光出力波長との関係と、第５の手段５により予測された該発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係とから、該発光素子の駆動電流変動時における光出力波長及び光出力電力の両方が、それぞれに対し別途指定される値となる最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を決定する第６の手段である。

また、符号ａは第１の手段１からの光出力、ｂは第１の手段１を構成する発光素子の駆動電流、ｃは別途指定された駆動電流の許容変動範囲、ｄは第５の手段５により予測された発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を決めるパラメータ値、ｅは別途指定された光出力波長及び光出力電力、ｆは第６の手段６により決定された最新の駆動電流または光出力電力、ｇは第６の手段６により決定された最新の素子温度である。

図７に本実施の形態の動作手順を示す。

まず、（１−１）では、第４の手段４に格納されている駆動電流と素子温度に対する光出力波長の少なくとも１つの値、またはこれら３者に関する少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を読み出し、第６の手段６へ出力する。

（１−２）では、第６の手段６において、第４の手段４から入力された少なくとも１つの値を用いて、第１の手段を構成する発光素子に対する駆動電流と素子温度と光出力波長との関係を決めるパラメータ値を計算する。

（１−３）では、第４の手段４に格納されている駆動電流と素子温度に対する光出力電力の少なくとも１つの値、またはこれら３者に関する少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を読み出し、第５の手段５へ出力する。

（１−４）では、第５の手段５において、第４の手段４から入力された少なくとも１つの値を用いて、第１の手段１を構成する発光素子に対する駆動電流変動前における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を決めるパラメータ値を計算する。

（１−５）では、第５の手段５において、第１の手段１を構成する発光素子の駆動電流ｂを監視し、これが別途指定された駆動電流の許容変動範囲ｃ内にあるか否かを比較判定する。

（１−６）では、駆動電流ｂが許容変動範囲ｃ内にある場合には再び（１−５）を行い、駆動電流ｂが許容変動範囲内にない場合には（１−７）に移る。

（１−７）では、第５の手段５において、（１−４）で計算されたパラメータ値を用いて、駆動電流変動時における第１の手段１を構成する発光素子に対する駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を決めるパラメータ値ｄを予測し、計算して、第６の手段６へ出力する。

（１−８）では、別途指定された光出力波長及び光出力電力に基づき、第６の手段６において、（１−２）で計算されたパラメータ値、及び（１−７）で予測されたパラメータ値ｄを用いて、第１の手段１を構成する発光素子の駆動電流変動時における光出力波長及び光出力電力の両方が同時に指定された値ｅとなる、最新の駆動電流または光出力電力ｆ、及び最新の素子温度ｇを計算する。

（１−９）では、（１−８）で計算された最新の駆動電流または光出力電力ｆを第２の手段２へ駆動電流変動時における新たな目標値として設定するとともに、（１−８）で計算された最新の素子温度ｇを第３の手段３へ同様に新たな目標値として設定する。その後、（１−５）へ戻る。

このようにして、駆動電流変動時においても、第１の手段１からの光出力ａの光出力波長及び光出力電力の両方が別途指定される値ｅとなるよう自動的に調整・制御することができる。

先に述べた動作手順（１−１）〜（１−４）、（１−５）〜（１−６）、及び（１−７）〜（１−８）は、例えば以下のようにして実現することができる。

まず、動作手順（１−１）〜（１−４）について説明する。

ここでは、発光素子の光出力波長特性が、駆動電流、素子温度、及び光出力波長を座標軸とした３次元空間において平面（駆動電流及び素子温度の１次関数）によりよく表現され、同様に発光素子の光出力電力特性が、駆動電流、素子温度、及び光出力電力を座標軸とした３次元空間において平面（駆動電流及び素子温度の１次関数）によりよく表現される場合（図３において、それぞれの特性を表す面が平面となり、従って、それぞれの等値線が直線となる場合）について説明する。また、第４の手段４には、定められた駆動電流と素子温度に対する発光素子の光出力波長及び光出力電力の値を格納しておく場合を例にとり説明する。

（１−１）では、第４の手段４に格納された、定められた駆動電流と素子温度に対する発光素子の光出力波長の値を読み出して、第６の手段６に入力する。

（１−２）では、第６の手段６において、第４の手段４から入力された値を用いて、発光素子の光出力波長特性を表す１次関数の係数を計算する。

同様に（１−３）では、第４の手段４に格納された、定められた駆動電流と素子温度に対する発光素子の光出力電力の値を読み出して、第５の手段５に入力する。

（１−４）では、第５の手段５において、第４の手段４から入力された値を用いて、発光素子の駆動電流変動前における光出力電力特性を表す１次関数の係数を計算する。この場合、（１−２）及び（１−４）で計算された係数が、それぞれ上記で説明した駆動電流と素子温度と光出力波長との関係、及び駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を決めるパラメータ値である。

次に、動作手順（１−５）〜（１−６）について説明する。

（１−５）では、第１の手段１を構成する発光素子の駆動電流に対し、定められた短い時間に亘る時間平均（移動平均）を取るか、定められたカットオフ特性を有する低周波数域通過フィルタまたは高周波数域遮断フィルタを通す、等の瞬時的な雑音を低減するフィルタ処理を行って得られた値を、指定された駆動電流の許容変動範囲と比較判定する。

（１−６）では、（１−５）の比較判定の結果が、１回以上の定められた回数連続して前記範囲内にない時、または前記範囲外にある時に限り、（１−７）へ移り、その他の場合は（１−５）に戻る。

ここでは、駆動電流の許容変動範囲を別途指定することとしたが、駆動電流の定められた長い時間に亘る時間平均値をｍ、標準偏差をσ、定められた倍数をα、駆動電流の最新の目標値をｔとする時、ｍ±ασまたはｔ±ασを、光通信用光源部内（例えば、第５の手段５または第６の手段６）において計算し、このいずれかを駆動電流の許容変動範囲としても、本発明の効果は変わらない。

また、電源投入後、一定時間経過し、発光素子の光出力が安定してから、充分に長い時間ではあるが、発光素子の光出力電力特性が経年変化するまでには至らない程度の定められた長い時間における、駆動電流の最大値ｉ_max、最小値ｉ_minを監視等により求め、このｉ_min，ｉ_maxで決まる範囲を駆動電流の許容変動範囲としても、本発明の効果は変わらない。

最後に、動作手順（１−７）〜（１−８）について説明する。

（１−７）では、（１−５）の比較判定結果に基づき、監視された駆動電流が指定された駆動電流の許容変動範囲内にない場合には、（１−４）で計算された、発光素子の駆動電流変動前における光出力電力特性を表す１次関数の係数をもとに、駆動電流変動時における光出力電力特性を表す１次関数の係数を予測して、計算する。即ち、駆動電流の増減量に応じて、発光素子の光出力電力特性を表す平面（１次関数）を駆動電流に関する座標軸に沿って平行移動した平面を表す１次関数の係数を予測し、計算する。この場合、（１−７）で計算された係数が、駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を決めるパラメータ値である。

（１−８）では、（１−２）及び（１−７）で計算された係数と、指定された光出力波長及び光出力電力とから、図４で説明した等光出力波長線、及び駆動電流変動時における等光出力電力線を表す方程式（１次方程式）の係数が全て決まることを利用して、これらの係数から、２本の等値線の交点の座標値（駆動電流、素子温度）として、駆動電流変動時における最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を計算する。

上記の例では、簡単のために、発光素子の光出力波長及び光出力電力の駆動電流依存性及び素子温度依存性が、それぞれ平面（駆動電流及び素子温度の１次関数）によりよく表現される場合について説明したが、発光素子の光出力波長及び光出力電力の駆動電流依存性及び素子温度依存性が２次曲面や、より一般的な関数、あるいは分割された複数の領域毎に平面もしくは曲面によりよく表現される場合でも、同様の手順を用いて、それぞれの特性を表す関数の係数を数値的に決定することが可能であるから、本発明の効果は変わらない。

また、駆動電流変動時における光出力電力を表す関数は、駆動電流変動前における当該関数を駆動電流の増減量に応じて平行移動して予測することとしたが、平行移動からのずれがある場合には、この平行移動の前または後に駆動電流の増減量に応じた角度で回転させたり、駆動電流の増減量に応じた係数で２次変換等の非線形変換を行う等の、駆動電流の増減量に応じた変換を行う場合でも、本発明の効果は変わらない。

さらに、このような駆動電流の増減量に応じた変換を、光出力電力を表す関数に対してではなく、平行移動の前または後における等光出力電力線に対して行う場合でも、本発明の効果は変わらない。

＜実施の形態２＞
図８は本発明の請求項２、８に対応する実施の形態２の構成を示したものである。図６に示した実施の形態１の構成とは、第６の手段６により決定された前記発光素子の最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を格納する第７の手段７が追加されている点が異なる。

図９に本実施の形態の動作手順を示す。以下、主として図７の動作手順と異なる部分について説明する。

まず、（２−１）では、光通信用光源部をウォーム・スタートする場合等を考慮して、第７の手段７に格納されている値を使用するかどうかを判定する。

使用する場合には、更に（２−２）で、第７の手段７に最新の駆動電流または光出力電力ｆ、及び最新の素子温度ｇが格納されているかどうかを判定する。

第７の手段７に最新の駆動電流または光出力電力ｆ、及び最新の素子温度ｇが格納されている場合には、（２−３）で、それらの値を読み出し、それぞれ第２の手段２及び第３の手段３へ出力する。

その後、（２−１３）で、第２の手段２及び第３の手段３において、第７の手段７から入力されたそれぞれの値を新たな目標値として設定する。

一方、第７の手段７に格納されている値を使用しない場合、または第７の手段７に最新の駆動電流または光出力電力ｆ、及び最新の素子温度ｇが格納されていない場合には、実施の形態１における手順（１−１）〜（１−８）とそれぞれ同様の手順（２−４）〜（２−１１）が行われる。

これらの後、（２−１２）において、（２−１１）で決定した最新の駆動電流または光出力電力ｆ、及び最新の素子温度ｇを第７の手段７へ格納する。次の（２−１３）は、実施の形態１における手順（１−９）と同様である。

＜実施の形態３＞
図１０は本発明の請求項３、９に対応する実施の形態３の構成を示したものである。図８に示した実施の形態２の構成とは、第１の手段１からの光出力ａの光出力波長及び光出力電力の両方またはどちらか一方を監視し、別途指定された光出力波長範囲及び光出力電力範囲にあるか否かを比較判定し、その比較判定結果を出力する第８手段８が追加されている点が異なる。なお、本実施の形態では、光出力波長及び光出力電力の両方について比較判定する場合について説明する。

図１１に本実施の形態の動作手順を示す。

まず、実施の形態１における動作手順（１−１）〜（１−９）あるいは実施の形態２における動作手順（２−１）〜（２−１３）と同様の手順で、別途指定された光出力波長及び光出力電力ｅとなるように駆動電流または光出力電力、及び素子温度の調整・制御を行い、これと並行して第１の手段１からの光出力ａについて、光出力波長及び光出力電力の監視を行う。

（３−１）では、第６の手段６により決定された最新の駆動電流または光出力電力ｆ、及び最新の素子温度ｇで駆動された、第１の手段１からの光出力ａの光出力波長及び光出力電力の両方を、第８の手段８を用いて監視する。

次に、（３−２）では、（３−１）で監視された光出力波長及び光出力電力を、それぞれ別途指定された光出力波長範囲及び光出力電力範囲ｈと比較する。

（３−３）で判定を行い、監視された光出力波長及び光出力電力が指定された光出力波長範囲及び光出力電力範囲内にある場合には、（３−４）で比較判定結果ｊを状態表示として出力し、（３−１）へ戻る。

また、監視された光出力波長及び光出力電力が指定された光出力波長範囲及び光出力電力範囲内にない場合には、（３−５）で比較判定結果ｊを異常警報として出力し、（３−１）へ戻る。

先に述べた動作手順のうち、（３−１）は、例えば以下のようにして実現することができる。第１の手段１からの光出力ａを、指定された光出力波長範囲の光を透過する光フィルタ等の光帯域透過手段に入力する。この出力を更に、入力光の光電力を光電流に変換するフォトダイオード等の光電変換手段に入力する。このようにして得た光電流を監視・比較することにより、光出力波長及び光出力電力を監視・比較する。即ち、予め分かっている光帯域透過手段の光波長透過特性及び光電変換手段の変換特性と、指定された光出力波長範囲及び光出力電力範囲とから決まる光電流の範囲と、先の監視により得られた光電流とを比較することにより、先に述べた比較を行う。

＜他の実施の形態＞
上述した実施の形態１〜３においては、簡単のため、第１の手段１が１つの発光素子により構成される場合について説明したが、第１の手段１が複数の発光素子により構成され、第２の手段２が各発光素子の駆動電流または光出力電力を、それぞれに対し与えられる目標値に保つよう自動的に制御し、第３の手段３が各発光素子の素子温度を、それぞれに対し与えられる目標値に保つよう自動的に制御する場合でも、第４の手段４において、第１の手段１を構成する各発光素子における、駆動電流と素子温度に対する光出力波長の少なくとも１つの値、またはこれら３者に関する少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値、及び駆動電流と素子温度に対する光出力電力の少なくとも１つの値、またはこれら３者に関する少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を格納しておき、第５の手段５において、第１の手段１を構成する各発光素子の駆動電流を監視し、該各発光素子毎に別途指定される許容変動範囲内にあるか否かを比較判定し、許容変動範囲内にない発光素子に対しては、第４の手段４に格納された当該発光素子に対する少なくとも１つの値により決まる、当該発光素子の駆動電流と素子温度と光出力電力との関係から、当該発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を予測し、第６の手段６において、前記許容変動範囲内にない発光素子に対しては、第４の手段４に格納された当該発光素子に対する少なくとも１つの値により決まる、当該発光素子の駆動電流と素子温度と光出力波長との関係と、第５の手段５により予測された当該発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係とから、当該発光素子の光出力波長及び光出力電力の両方が、当該発光素子毎に別途指定される値となる最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を、当該発光素子毎に決定する（請求項４、１０）ことにより、第１の手段１を構成する各発光素子に対する光出力波長及び光出力電力の制御が同様に可能となり、また、第７の手段７において、第６の手段６により決定された発光素子毎の最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を格納する（請求項５、１１）ことにより、第１の手段１を構成する各発光素子に対する光出力波長及び光出力電力のウォーム・スタートする場合等を含めた制御が同様に可能となり、また、第８の手段８において、第１の手段１を構成する各発光素子が発生する光出力の光出力波長及び光出力電力の両方またはどちらか一方を監視し、該各発光素子毎に別途指定された光出力波長範囲及び光出力電力範囲にあるか否かを比較判定し、その比較判定結果を出力する（請求項６、１２）ことにより、第１の手段１を構成する各発光素子に対する光出力波長及び光出力電力の両方またはどちらか一方の監視が同様に可能となり、本発明の効果は変わらない。

なお、第１の手段１を構成する複数の発光素子に対し別途指定される光出力波長は通常、それぞれ異なるが、全て同一もしくは一部同一の場合を含む任意の光出力波長をそれぞれに対し指定可能であることはいうまでもない。同様に、第１の手段１を構成する複数の発光素子に対し別途指定される光出力電力は通常、同一であるが、全て異なるもしくは一部異なる場合を含む任意の光出力電力をそれぞれに対し指定可能であることはいうまでもない。

また、実施の形態１〜３においては、少なくとも１つの値そのもの（生の値）を第４の手段４へ格納しておく場合について説明したが、これらの全てまたは少なくとも１つの値を前もって規格化、スクランブル、ビット反転、暗号化等の符号化処理を行って第４の手段４に格納しておき、第４の手段４から読み出した後にそれぞれ非規格化、デスクランブル、ビット反転、暗号復号化等の復号化処理を行ってから用いるようにしても、本発明の効果は変わらない。

同様に、実施の形態２及び３においては、第６の手段６により決定された最新の駆動電流または光出力電力ｆ、及び最新の素子温度ｇそのもの（生の値）を第７の手段７へ格納する場合について説明したが、これらの全てまたは少なくとも１つの値を前もって規格化、スクランブル、ビット反転、暗号化等の符号化処理を行って第７の手段７に格納しておき、第７の手段７から読み出した後にそれぞれ非規格化、デスクランブル、ビット反転、暗号復号化等の復号化処理を行ってから用いるようにしても、本発明の効果は変わらない。

また、実施の形態１〜３においては、それぞれ手順（１−５）、（２−８）において、駆動電流を監視することとしたが、駆動電流の目標値あるいは平均値等からの変動量を監視することとしても、本発明の効果は変わらない。

また、実施の形態１〜３においては、光出力電力を与えられた目標値に保つようフィードバック制御等により自動的に制御する第２の手段、即ち自動電力制御回路（ＡＰＣ）により直接的に光出力電力を制御する場合を例にとり説明したが、自動電流制御回路（ＡＣＣ）を用いて間接的に光出力電力を制御する場合でも、本発明の効果は変わらない。

また、実施の形態３においては、比較判定の実行及びその結果の出力は、光出力波長及び光出力電力の両方でも、どちらか一方でも、本発明の効果は変わらない。更に、光出力波長及び光出力電力のそれぞれについて、状態表示または異常警報の両方またはどちらか一方しか出力しない場合でも、本発明の効果は変わらない。

また、実施の形態１における手順（１−１）〜（１−２）と（１−３）〜（１−４）、実施の形態２における手順（２−１）と（２−２）、同（２−４）〜（２−５）と（２−６）〜（２−７）、同（２−１２）と（２−１３）の実行順序をそれぞれ逆にしても、本発明の効果は変わらない。

加えて、実施の形態１〜３においては、発光素子の駆動電流の新たな目標値を明示的に与える場合について説明したが、自動電力制御回路（ＡＰＣ）を自律的に動作させて駆動電流に更に微調整を加える場合でも、本発明の効果は変わらない。

また、実施の形態１〜３において、第１の手段１からの光出力が連続光（ＣＷ光）であっても、変調光であっても、本発明の効果は変わらない。

従来技術による光通信用光源部の一例を示す構成図 従来技術による光出力波長の制御の概要を示す説明図 本発明による発光素子の光出力波長及び光出力電力の制御の概要を示す説明図（駆動電流変動前） 本発明による発光素子の光出力波長及び光出力電力の制御の概要を示す説明図（駆動電流変動時） 本発明による発光素子の駆動電流変動時における光出力波長及び光出力電力の制御の詳細を示す説明図 本発明による通信用光源部の実施の形態１を示す構成図 実施の形態１の動作手順を示すフローチャート 本発明による通信用光源部の実施の形態２を示す構成図 実施の形態２の動作手順を示すフローチャート 本発明による通信用光源部の実施の形態３を示す構成図 実施の形態３の動作手順を示すフローチャート

符号の説明

１：第１の手段、２：第２の手段、３：第３の手段、４：第４の手段、５：第５の手段、６：第６の手段、７：第７の手段、８：第８の手段、ａ：第１の手段１からの光出力、ｂ：第１の手段１を構成する発光素子の駆動電流、ｃ：指定された駆動電流の許容変動範囲、ｄ：第５の手段５により予測された発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を決めるパラメータ値、ｅ：指定された光出力波長及び光出力電力、ｆ：第６の手段６により決定された最新の駆動電流または光出力電力、ｇ：第６の手段６により決定された最新の素子温度、ｈ：指定された光出力波長範囲及び光出力電力範囲の両方またはどちらか一方、ｊ：比較判定結果。

Claims (12)

1. レーザ・ダイオード等の発光素子により構成され、光出力を発生する第１の手段と、該第１の手段を構成する発光素子の光出力電力を、与えられる目標値に保つよう自動的に制御する第２の手段と、該第１の手段を構成する発光素子の素子温度を、与えられる目標値に保つよう自動的に制御する第３の手段とを有する光通信用光源部において、
   前記第１の手段を構成する発光素子に対し、駆動電流と素子温度に対する光出力波長の少なくとも１つの値、またはこれら３者に関する少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値、及び駆動電流と素子温度に対する光出力電力の少なくとも１つの値、またはこれら３者に関する少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を格納しておく第４の手段と、
   前記第１の手段を構成する発光素子の駆動電流を監視し、別途指定される許容変動範囲内にあるか否かを比較判定し、許容変動範囲内にない場合は、前記第４の手段に格納された少なくとも１つの値により決まる、該発光素子の駆動電流と素子温度と光出力電力との関係から、該発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を予測する第５の手段と、
   許容変動範囲内にない場合は、前記第４の手段に格納された少なくとも１つの値により決まる、該発光素子の駆動電流と素子温度と光出力波長との関係と、前記第５の手段により予測された該発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係とから、該発光素子の駆動電流変動時における光出力波長及び光出力電力の両方が、別途指定される値となる最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を決定する第６の手段とを備え、
   該第６の手段により決定された前記発光素子の最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を、それぞれ前記第２の手段及び第３の手段における新たな目標値として与える
   ことを特徴とする光通信用光源部。
2. 請求項１に記載の光通信用光源部において、
   該第６の手段により決定された前記発光素子の最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を格納する第７の手段を備え、
   ウォーム・スタート時等の該第７の手段に格納されている値を使用する場合には、前記発光素子の最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を該第７の手段から読み出し、それぞれ前記第２の手段及び第３の手段における目標値として与える
   ことを特徴とする光通信用光源部。
3. 請求項１または２に記載の光通信用光源部において、
   前記第１の手段を構成する発光素子が発生する光出力の光出力波長及び光出力電力の両方またはどちらか一方を監視し、別途指定された光出力波長範囲及び光出力電力範囲にあるか否かを比較判定し、その比較判定結果を出力する第８の手段を備えた
   ことを特徴とする光通信用光源部。
4. 複数のレーザ・ダイオード等の発光素子により構成され、複数の光出力を発生する第１の手段と、該第１の手段を構成する各発光素子の光出力電力を、それぞれに対し与えられる目標値に保つよう自動的に制御する第２の手段と、該第１の手段を構成する各発光素子の素子温度を、それぞれに対し与えられる目標値に保つよう自動的に制御する第３の手段とを有する光通信用光源部において、
   前記第１の手段を構成する各発光素子に対し、駆動電流と素子温度に対する光出力波長の少なくとも１つの値、またはこれら３者に関する少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値、及び駆動電流と素子温度に対する光出力電力の少なくとも１つの値、またはこれら３者に関する少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を格納しておく第４の手段と、
   前記第１の手段を構成する各発光素子の駆動電流を監視し、該各発光素子毎に別途指定される許容変動範囲内にあるか否かを比較判定し、許容変動範囲内にない発光素子に対しては、前記第４の手段に格納された当該発光素子に対する少なくとも１つの値により決まる、当該発光素子の駆動電流と素子温度と光出力電力との関係から、当該発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を予測する第５の手段と、
   前記許容変動範囲内にない発光素子に対しては、前記第４の手段に格納された当該発光素子に対する少なくとも１つの値により決まる、当該発光素子の駆動電流と素子温度と光出力波長との関係と、前記第５の手段により予測された当該発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係とから、当該発光素子の駆動電流変動時における光出力波長及び光出力電力の両方が、当該発光素子毎に別途指定される値となる最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を、当該発光素子毎に決定する第６の手段とを備え、
   該第６の手段により決定された当該発光素子毎の最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を、それぞれ前記第２の手段及び第３の手段における当該発光素子に対する新たな目標値として与える
   ことを特徴とする光通信用光源部。
5. 請求項４に記載の光通信用光源部において、
   該第６の手段により決定された発光素子毎の最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を格納する第７の手段を備え、
   ウォーム・スタート時等の該第７の手段に格納されている値を使用する場合には、前記発光素子毎の最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を該第７の手段から読み出し、それぞれ前記第２の手段及び第３の手段における各発光素子に対する目標値として与える
   ことを特徴とする光通信用光源部。
6. 請求項４または５に記載の光通信用光源部において、
   前記第１の手段を構成する各発光素子が発生する光出力の光出力波長及び光出力電力の両方またはどちらか一方を監視し、該各発光素子毎に別途指定された光出力波長範囲及び光出力電力範囲にあるか否かを各発光素子毎に比較判定し、その比較判定結果を出力する第８の手段を備えた
   ことを特徴とする光通信用光源部。
7. レーザ・ダイオード等の発光素子により構成され、光出力を発生する第１の手段と、該第１の手段を構成する発光素子の光出力電力を、与えられる目標値に保つよう自動的に制御する第２の手段と、該第１の手段を構成する発光素子の素子温度を、与えられる目標値に保つよう自動的に制御する第３の手段とを有する光通信用光源部の制御方法において、
   前記第１の手段を構成する発光素子に対し、駆動電流と素子温度に対する光出力波長の少なくとも１つの値、またはこれら３者に関する少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値、及び駆動電流と素子温度に対する光出力電力の少なくとも１つの値、またはこれら３者に関する少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を格納しておく第４の手段から、前記発光素子に対する少なくとも１つの値を読み出す第１の工程と、
   前記第１の手段を構成する発光素子の駆動電流を監視し、別途指定される許容変動範囲内にあるか否かを比較判定し、許容変動範囲内にない場合は、前記第４の手段に格納された少なくとも１つの値により決まる、該発光素子の駆動電流と素子温度と光出力電力との関係から、該発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を予測する第２の工程と、
   許容変動範囲内にない場合は、前記第４の手段に格納された少なくとも１つの値により決まる、該発光素子の駆動電流と素子温度と光出力波長との関係と、前記第２の工程により予測された該発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係とから、該発光素子の駆動電流変動時における光出力波長及び光出力電力の両方が、別途指定される値となる最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を決定する第３の工程と、
   該第３の工程により決定された前記発光素子の最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を、それぞれ前記第２の手段及び第３の手段における新たな目標値として与える第４の工程とを含む
   ことを特徴とする光通信用光源部の制御方法。
8. 請求項７に記載の光通信用光源部の制御方法において、
   第３の工程または第４の工程以後に、
   該第３の工程により決定された前記発光素子の最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を第７の手段に格納する第５の工程を含み、
   第１の工程以前に、
   ウォーム・スタート時等の前記第７の手段に格納されている値を使用する場合には、前記発光素子の最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を該第７の手段から読み出し、それぞれ前記第２の手段及び第３の手段における目標値として与える第６の工程を含む
   ことを特徴とする光通信用光源部の制御方法。
9. 請求項７または８に記載の光通信用光源部の制御方法において、
   第４の工程以後に、
   前記第１の手段を構成する発光素子が発生する光出力の光出力波長及び光出力電力の両方またはどちらか一方を監視し、別途指定された光出力波長範囲及び光出力電力範囲にあるか否かを比較判定し、その比較判定結果を出力する第７の工程を含む
   ことを特徴とする光通信用光源部の制御方法。
10. 複数のレーザ・ダイオード等の発光素子により構成され、複数の光出力を発生する第１の手段と、該第１の手段を構成する各発光素子の光出力電力を、それぞれに対し与えられる目標値に保つよう自動的に制御する第２の手段と、該第１の手段を構成する各発光素子の素子温度を、それぞれに対し与えられる目標値に保つよう自動的に制御する第３の手段とを有する光通信用光源部の制御方法において、
    前記第１の手段を構成する各発光素子に対し、駆動電流と素子温度に対する光出力波長の少なくとも１つの値、またはこれら３者に関する少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値、及び駆動電流と素子温度に対する光出力電力の少なくとも１つの値、またはこれら３者に関する少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を格納しておく第４の手段から、前記各発光素子に対する少なくとも１つの値を読み出す第１の工程と、
    前記第１の手段を構成する各発光素子の駆動電流を監視し、該各発光素子毎に別途指定される許容変動範囲内にあるか否かを比較判定し、許容変動範囲内にない発光素子に対しては、前記第４の手段に格納された当該発光素子に対する少なくとも１つの値により決まる、当該発光素子の駆動電流と素子温度と光出力電力との関係から、当該発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を予測する第２の工程と、
    前記許容変動範囲内にない発光素子に対しては、前記第４の手段に格納された当該発光素子に対する少なくとも１つの値により決まる、当該発光素子の駆動電流と素子温度と光出力波長との関係と、前記第２の工程により予測された当該発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係とから、当該発光素子の駆動電流変動時における光出力波長及び光出力電力の両方が、当該発光素子毎に別途指定される値となる最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を、当該発光素子毎に決定する第３の工程と、
    該第３の工程により決定された当該発光素子毎の最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を、それぞれ前記第２の手段及び第３の手段における当該発光素子に対する新たな目標値として与える第４の工程とを含む
    ことを特徴とする光通信用光源部の制御方法。
11. 請求項１０に記載の光通信用光源部の制御方法において、
    第３の工程または第４の工程以後に、
    該第３の工程により決定された発光素子毎の最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を第７の手段に格納する第５の工程を含み、
    第１の工程以前に、
    ウォーム・スタート時等の前記第７の手段に格納されている値を使用する場合には、前記発光素子毎の最新の駆動電流または光出力電力、及び最新の素子温度を該第７の手段から読み出し、それぞれ前記第２の手段及び第３の手段における各発光素子に対する目標値として与える第６の工程を含む
    ことを特徴とする光通信用光源部の制御方法。
12. 請求項１０または１１に記載の光通信用光源部の制御方法において、
    第４の工程以後に、
    前記第１の手段を構成する各発光素子が発生する光出力の光出力波長及び光出力電力の両方またはどちらか一方を監視し、該各発光素子毎に別途指定された光出力波長範囲及び光出力電力範囲にあるか否かを各発光素子毎に比較判定し、その比較判定結果を出力する第７の工程を含む
    ことを特徴とする光通信用光源部の制御方法。

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