JP2006156808A - 光送信モジュールおよび光受信モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光送信モジュールや光受信モジュールを効率よく製造する。
【解決手段】 送信サブアッセンブ１４に無線ＩＣタグ５０を搭載し、レーザダイオード２０の駆動回路２４及び出力制御回路２５とともに筐体１２内に実装する。ＩＣタグには、送信サブアッセンブリの特性データを記録しておく。この後、ＩＣタグから特性データを読み取り、その特性データを用いて出力制御回路のパラメータの値を算出し、そのパラメータをその算出値に設定する。
【選択図】 図７

Description

この発明は、光通信において光信号の送信または受信あるいはその双方に使用されるモジュールに関する。

光通信では、光送信器および光受信器の双方の機能を併せ持つ光送受信モジュールがしばしば使用される。一般に、光送受信モジュールは、電気信号を受けこれを光信号に変換する送信サブアッセンブリ（Transmitter Optical Subassembly：ＴＯＳＡ）、光信号を受けこれを電気信号に変換する受信サブアッセンブリ（Receiver Optical Subassembly：ＲＯＳＡ）、モジュール外部から電気信号を受けてＴＯＳＡを駆動するための信号を生成する送信回路、ＲＯＳＡからの電気信号を受けクロック再生、データ再生等を行う受信回路、及びこれらＴＯＳＡ、ＲＯＳＡ、送信回路、受信回路を制御する制御回路から構成される。後三者（送信／受信／制御回路）は、同一の配線基板上に実装されるのが一般的である。ＴＯＳＡには、光信号を生成するレーザダイオード（Laser Diode：ＬＤ）が含まれている。ＬＤモジュールを駆動する送信回路は、通常、ＩＣ化されているので、ＬＤ駆動ＩＣと呼ばれる。ＲＯＳＡには、光信号を検出するフォトダイオード（Photodiode：ＰＤ）が含まれている。このＰＤとしては、しばしばアバランシェフォトダイオード（Avalanche Photodiode：ＡＰＤ）が使用される。

光送信器の基本特性である消光比（データ“１”に対応する光の強さとデータ“０”に対応する光の強さの比）は、動作温度によらず一定である必要がある。この要請は、１Ｇｂｐｓ以上の伝送速度のもとで数１０ｋｍ以上の光伝送が要求される製品において特に強い。

消光比は、ＴＯＳＡの温度特性とＬＤ駆動ＩＣの温度特性とに左右される。ＴＯＳＡ内のＬＤを駆動するためには、ＬＤにバイアス電流と変調電流を供給する必要がある。光信号のデータ“０”に対応するのはバイアス電流であり、データ“１”に対応するのが（バイアス電流＋変調電流）である。バイアス電流および変調電流に対するＬＤの発光特性（Ｉ−Ｌ特性）は大きな温度依存性を有している。温度が高くなれば、一定の消光比を保つために、バイアス電流、変調電流をともに上昇させる必要が生じる。

温度特性を補償するためには、その温度特性をあらかじめ測定することが必要となる。しかし、一般に、ＬＤ単独の温度特性データは取得できるものの、ＬＤ駆動ＩＣ単独の温度特性データを取得することは困難である。ＬＤ駆動ＩＣの温度特性は、ＬＤ駆動ＩＣを用いてＬＤを実際に駆動しながら測定する必要がある。しかし、この状態では、ＬＤの温度特性の影響が大きく、ＬＤ駆動ＩＣの温度特性だけを分離して評価することは難しい。

そこで、ディジタル制御ポテンショメータ（Digitally Controlled Potentiometer：ＤＣＰ）を使用して温度特性を補償することの可能な光送受信モジュールが提案されている。ＤＣＰの抵抗値を調節することで、部品を交換することなく部品の温度特性のバラツキを補償することができる。

現在は、多数の光送受信モジュールを組み立てた後、その平均光出力および消光比が一定になるように調整を行う。光送受信モジュールでは、ＴＯＳＡとＬＤ駆動ＩＣの温度特性が混在しており、この混在した温度特性を補償するように駆動ＩＣのパラメータを設定する。

調整作業を大まかに説明すると、個々の光送受信モジュールごとに複数の温度（一般には三点、例えば、低温（−２０℃前後）、室温、高温（７０℃前後））で所望の平均光出力および消光比が得られるようにＤＣＰの抵抗値を調整する。このとき、各温度下でモジュール内の温度センサから温度モニタ値を取得する。それらの調整値から、動作温度範囲内の他の温度下でのＤＣＰ抵抗値を算出し、それらの算出抵抗値に応じたディジタル設定値を温度モニタ値に対応付けてＤＣＰ内のメモリに記録する。このような調整を経て光送受信モジュールが完成する。送受信モジュールの動作時には、温度センサによる温度モニタ値が定期的にＤＣＰに送られる。ＤＣＰは、その温度モニタ値に応じた設定値をメモリから読み出し、その設定値に基づいて抵抗値を設定する。

このほかに、ＡＰＤ用のバイアス回路内にＤＣＰを設置した光送受信モジュールも提案されている（特許文献１を参照）。この光送受信モジュールを製造するときは、光送受信モジュールを組み立てた後、ＤＣＰの抵抗値を調整してＲＯＳＡの温度特性を補償する。この調整作業では、複数の温度下でＡＰＤの光電流増倍率が所望の値となるようにＤＣＰの抵抗値を調整する。それらの調整値から様々な温度下での抵抗値を算出し、それらの算出抵抗値に応じたディジタル設定値を温度モニタ値に対応付けてＤＣＰ内のメモリに記録する。
特開２００４−７１９８２号公報

上記の調整作業は、比較的長い時間を要する。例えば、ＴＯＳＡについては、複数の温度下でＬＤ駆動ＩＣ内の自動出力制御回路を動作させ、ＤＣＰ抵抗値を調整しながら、平均光出力および消光比が所望の値に安定化するのを待たなければならない。

本発明は、上記に鑑みなされたもので、光送信モジュールまたは光受信モジュールを効率よく製造する方法を提供することを課題とする。

一つの側面において、本発明は、レーザダイオードおよび無線ＩＣタグを搭載する送信サブアッセンブリ、レーザダイオードの駆動回路、ならびに駆動回路を制御してレーザダイオードの光出力を安定化する出力制御回路を筐体内に実装する第１の工程と、ＩＣタグに記録された情報を用いて出力制御回路のパラメータを設定する第２の工程とを備える光送信モジュールの製造方法に関する。第１の工程は、送信サブアッセンブリの特性データをＩＣタグに記録する工程を含んでいる。第２の工程は、ＩＣタグから特性データを読み取り、その特性データを用いて上記パラメータを算出する工程を含んでいる。

送信サブアッセンブリは、レーザダイオードの光出力を検出してモニタ電流を生成する光検出器を更に搭載していてもよい。駆動回路は、出力制御回路からのバイアス制御電圧に対応するバイアス電流をレーザダイオードに供給する回路であってもよい。上記パラメータは、第１のパラメータと、温度依存性の第２のパラメータと、を含んでいてもよい。出力制御回路は、第１のパラメータに応じた変換利得でモニタ電流をモニタ電圧に変換し、そのモニタ電圧と所定の参照電圧との差を、温度依存性の第２のパラメータに応じて増幅して上記の制御電圧を生成する回路であってもよい。第１の工程は、温度に応じた第２パラメータの値を格納する第１の記憶装置、および光送信モジュールの内部温度を計測する温度センサを筐体内に更に実装してもよい。出力制御回路は、第１記憶装置から温度センサの出力に応じた値を読み取り、第２パラメータをその読み取り値に設定してもよい。第１の工程は、特性データとして、複数の温度下でのレーザダイオードのしきい値電流および発光効率と、ある温度下で送信サブアッセンブリの平均光出力がその仕様値に等しいときに生成されるモニタ電流とをＩＣタグに記録する工程を含んでいてもよい。第２の工程は、ＩＣタグからモニタ電流を読み取り、そのモニタ電流に対応するモニタ電圧が参照電圧に等しくなるような第１パラメータの値を算出し、第１パラメータをその算出値に設定するとともに、ＩＣタグからしきい値電流および発光効率を読み取り、複数の温度下で平均光出力および消光比がそれらの仕様値に等しくなるような第２パラメータを算出し、その算出値を当該複数の温度に対応付けて第１記憶装置に格納する工程を含んでいてもよい。

駆動回路は、所定の電流電圧特性に基づいて上記の制御電圧に対応するバイアス電流を生成する回路であってもよい。第２パラメータの算出は、ＩＣタグから読み取ったしきい値電流および発光効率を用いて、複数の温度下で平均光出力および消光比がそれぞれの仕様値に等しくなるようなバイアス電流を算出し、その算出されたバイアス電流に対応する第２パラメータを上記の電流電圧特性に基づいて算出してもよい。

第1の工程は、第１記憶装置を内蔵する第１のディジタル制御ポテンショメータを筐体内に更に実装してもよい。第２パラメータは、第１ポテンショメータの抵抗値を定めるパラメータであってもよい。

第1の工程は、第２の記憶装置を内蔵する第２のディジタル制御ポテンショメータを筐体内に更に実装してもよい。第２記憶装置は、上記の第１パラメータとして、第２ポテンショメータの抵抗値を定めるパラメータを格納してもよい。第２の工程は、算出した第１パラメータを第２記憶装置に格納してもよい。

別の側面において、本発明は、アバランシェフォトダイオードおよび無線ＩＣタグを搭載する受信サブアッセンブリ、ならびにアバランシェフォトダイオードにバイアス電圧を印加するバイアス回路を筐体内に実装する第１の工程と、ＩＣタグに記録された情報を用いてバイアス回路のパラメータを設定する第２の工程とを備える光受信モジュールの製造方法に関する。第１の工程は、受信サブアッセンブリの特性データをＩＣタグに記録する工程を含んでいてもよい。第２の工程は、ＩＣタグから特性データを読み取り、その特性データを用いて上記パラメータを算出する工程を含んでいてもよい。

第１の工程は、温度に応じた上記パラメータの値を格納する記憶装置、および光受信モジュールの内部温度を計測する温度センサを筐体内に更に実装してもよい。バイアス回路は、直流電圧を生成する電圧発生回路と、上記パラメータに応じた分圧比で直流電圧を分圧する分圧回路を含んでいてもよい。電圧発生回路は、分圧回路の出力電圧を所定の参照値に保つように直流電圧を調整する回路であってもよい。分圧回路は、記憶装置に格納された、温度センサの出力に応じた値を上記パラメータとして使用する回路であってもよい。第１の工程は、特性データとして、所定の温度下でのアバランシェフォトダイオードの暗電流ブレークダウン電圧と、その所定温度と異なる温度下でのブレークダウン温度係数とを無線ＩＣタグに記録する工程を更に含んでいてもよい。第２の工程は、ＩＣタグから暗電流ブレークダウン電圧およびブレークダウン温度係数を読み取り、それらを用いて複数の温度下でのバイアス電圧を算出し、それらのバイアス電圧が前記アバランシェフォトダイオードに印加されるように前記パラメータの値を上記の参照値を用いて算出し、その算出値を当該複数の温度に対応付けて記憶装置に格納する工程を含んでいてもよい。

分圧回路は、上記の記憶装置を内蔵するディジタル制御ポテンショメータを含んでいてもよい。上記のパラメータは、そのポテンショメータの抵抗値を定めるパラメータであってもよい。

本発明の方法では、サブアッセンブリの特性データを使用して回路パラメータを算出するので、回路パラメータを計測するよりも迅速に回路パラメータを定めることができる。また、特性データはサブアッセンブリ上のＩＣタグに記録されているので、特性データを検索する作業も必要ない。したがって、回路パラメータの調整を迅速に完了して、光送信モジュールまたは光受信モジュールを効率よく製造することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態では、図１に示される光送受信モジュールを製造する。この光送受信モジュール１０は、筐体１２内に固定された送信サブアッセンブリ（ＴＯＳＡ）１４、受信サブアッセンブリ（ＲＯＳＡ）１６および回路基板１８を有している。

ＴＯＳＡ１４は、レーザダイオード（ＬＤ）モジュール１５、光学系５４および光コネクタ５５を含んでいる。ＬＤモジュール１５内のＬＤは、電気信号を受け、それに応じた光信号を出力する。この光信号は光学系５４によって光コネクタ５５内の光ファイバに結合され、その光ファイバを通じて外部に出力される。一方、ＲＯＳＡ１６は、フォトダイオード（ＰＤ）モジュール１７、光学系５６および光コネクタ５７を含んでいる。光コネクタ５７内の光ファイバが光信号を受けると、その光信号は光学系５６によってＰＤモジュール１７内のＡＰＤに結合される。ＡＰＤは、その光信号に応じた電気信号を出力する。ＬＤモジュール１５には無線ＩＣタグ５０が、ＰＤモジュール１７には無線ＩＣタグ５２がそれぞれ固定されている。これらのＩＣタグの記録内容については後述する。

回路基板１８には、送信回路、受信回路および制御回路が実装されている。送信回路は、光送受信モジュール１０の外部から電気信号を受け、ＴＯＳＡ１４を駆動するための信号を生成する。受信回路は、ＲＯＳＡ１６から電気信号を受け、クロック再生やデータ再生等の信号処理を行う。制御回路は、送信回路、受信回路、ＴＯＳＡ１４およびＲＯＳＡ１６を制御する。回路基板１８には、光送受信モジュール１０の外部との間で電気信号を送受したり、電源の供給を受けたりするための電気コネクタも設けられている。

図２は、光送受信モジュール１０の回路構成を示すブロック図である。ＬＤモジュール１５は、ＬＤ２０とモニタＰＤ２２を有する。モニタＰＤ２２は、ＬＤ２０の光出力を検出し、その光出力に応じたモニタ電流を生成する。ＬＤモジュール１５には、ＬＤドライバ２４が接続される。ＬＤドライバ２４は、バイアス電流をＬＤ２０に供給してＬＤ２０を駆動する。また、ＬＤドライバ２４は、正相および逆相のデータ信号ＴＤ、ＴＤＢを受けて変調電流を生成し、ＬＤ２０に供給する。したがって、ＬＤ２０は、データ信号ＴＤ、ＴＤＢに応じた光出力を生成する。この光出力は、光コネクタ５５内の光ファイバ２１を通じて外部に送信される。

ＬＤドライバ２４は、自動出力制御（Automatic Power Control：ＡＰＣ）回路２５を含んでいる。ＡＰＣ回路２５は、モニタＰＤ２２の出力に基づいた負帰還制御によってＬＤ２０の平均光出力を一定に保つ。

ＡＰＣ回路２５には、二つのディジタル制御ポテンショメータ（ＤＣＰ）２６、２７が接続されている。図３は、ＤＣＰの構造を示す概略図である。ＤＣＰは、抵抗体６０、ワイパー６１、制御回路６２および記憶装置６３（例えば不揮発性メモリ）を有する可変抵抗器であり、ワイパー６１の位置に応じた抵抗値を有する。制御回路６２は、記憶装置６３に保持されたディジタル設定値を読み出し、その設定値が示す位置にワイパー６１を配置して、ＤＣＰの抵抗値を定める。抵抗体６０の両端の端子６４、６５間に電圧を印加すれば、ワイパー６１に設けられたワイパー端子６６には、その印加電圧をワイパー６１の位置に応じて分圧した電圧が発生する。

図４は、ＡＰＣ回路２５のＤＣＰ２６、２７に関連する部分を示す回路図である。モニタＰＤ２２によって生成されたモニタ電流Ｉ_ＰはＤＣＰ２６を流れ、その両端に電圧を発生させる。この電圧はプリアンプ４４によって増幅され、電圧Ｖ_０となる。このように、モニタ電流Ｉ_Ｐは、ＤＣＰ２６によってモニタ電圧Ｖ_０に変換される。ＤＣＰ２６の抵抗値Ｒ_Ｄ１は、この電流電圧変換の利得を定める。モニタ電圧Ｖ_０は、反転増幅回路４５〜４９によって増幅される。

反転増幅回路４５は、モニタ電圧Ｖ_０と参照電圧Ｖ_Ｒ１との差を、二つの抵抗値Ｒ_１、Ｒ_２で定まる利得で増幅する。反転増幅回路４６は、反転増幅回路４５の出力電圧Ｖ_１と参照電圧Ｖ_ＢＲ１との差を、二つの抵抗値Ｒ_３、Ｒ_４で定まる利得で増幅する。反転増幅回路４７は、反転増幅回路４６の出力電圧Ｖ２と参照電圧Ｖ_ＢＲ２との差を、二つの抵抗値Ｒ_７、Ｒ_８で定まる利得で増幅する。反転増幅回路４７の出力電圧Ｖ_Ｂは、ＬＤドライバ２４に供給され、ＬＤ２０のバイアス電流を制御する。ＬＤドライバ２４は、所定の電流電圧特性に基づいて、電圧Ｖ_Ｂに応じた大きさのバイアス電流Ｉ_Ｂを生成し、ＬＤ２０に供給する。本実施形態では、この電流電圧特性は、電圧Ｖ_Ｂをバイアス電流Ｉ_Ｂに対応付ける一次関数である。反転増幅回路４７の参照電圧Ｖ_ＢＲ２は、ＤＣＰ２７のワイパー端子６６から出力される電圧であり、したがって、ＤＣＰ２７の抵抗値に応じて変化する。

反転増幅回路４５の出力電圧Ｖ_１は、反転増幅回路４８にも入力される。反転増幅回路４８は、電圧Ｖ_１と参照電圧Ｖ_ＭＲ１との差を、二つの抵抗値Ｒ_５、Ｒ_６で定まる利得で増幅する。反転増幅回路４８の出力電圧Ｖ３は、反転増幅回路４９に入力される。反転増幅回路４９は、電圧Ｖ３と参照電圧Ｖ_ＭＲ２との差を、二つの抵抗値Ｒ_９、Ｒ_１０で定まる利得で増幅する。反転増幅回路４９の出力電圧Ｖ_Ｍは、ＬＤドライバ２４に供給され、ＬＤ２０の変調電流を制御する。ＬＤドライバ２４は、電圧Ｖ_Ｍに応じた大きさの変調電流Ｉ_Ｍを生成し、ＬＤ２０に供給する。

ＡＰＣ回路２５の出力電圧Ｖ_ＢおよびＶ_Ｍは、モニタ電圧Ｖ_０を一定値、すなわち参照電圧Ｖ_Ｒ１に近づけるようにバイアス電流Ｉ_Ｂおよび変調電流Ｉ_Ｍを定める。この結果、ＡＰＣ回路２５は、ＬＤ２０の平均光出力を安定化する。

ＬＤドライバ２４には、モニタＩＣ２８が接続されている。モニタＩＣ２８は、回路基板１８上の他の回路やＴＯＳＡ１４、ＲＯＳＡ１６の動作を制御する。例えば、モニタＩＣ２８は、ＤＣＰ２６、２７内の制御回路６２に制御信号を送り、記憶装置６３にデータを書き込み、ＤＣＰの抵抗値を設定することができる。モニタＩＣ２８内には、光送受信モジュール１０の内部温度を計測する温度センサ２９が設けられている。モニタＩＣ２８には、種々のパラメータを記憶するためのＥＥＰＲＯＭ３０が接続されている。また、ＬＤドライバ２４およびモニタＩＣ２８には、電源監視ＩＣ３２も接続されている。

ＲＯＳＡ１６は、ＡＰＤ３４およびプリアンプ３６を有する。ＡＰＤ３４は、光コネクタ５７内の光ファイバ３５を通じて外部から送信される光入力を検出し、その光入力に応じた電流を生成する。以下では、この電流を「ＡＰＤ電流」と呼ぶことにする。ＡＰＤ３４には、ＡＰＤ３４に逆バイアス電圧を印加するバイアス回路３８が接続される。バイアス回路３８はＤＣＰ４０を含んでおり、モニタＩＣ２８は、ＤＣＰ４０内の記憶装置６３にデータを書き込んで、ＤＣＰの抵抗値を設定することができる。ＡＰＤ電流はプリアンプ３６によって電圧信号に変換され、ＲＯＳＡ１６から出力される。プリアンプ３６にはポストアンプ４２が接続されており、ＲＯＳＡ１６の出力信号を増幅して、正相および逆相のデータ信号ＲＤ、ＲＤＢを生成する。

図５は、バイアス回路３８を示す回路図である。バイアス回路３８内のＤＣ−ＤＣコンバータ７０は直流の電源電圧Ｖ_４を昇圧し、ノード７１に直流電圧Ｖ_５を生成する。ノード７１とＡＰＤ３４との間には、抵抗値１００ｋΩの直列抵抗７２が接続されており、ＡＰＤ電流Ｉ_Ａに応じた電圧降下を電圧Ｖ_５に与える。ノード７１およびＡＰＤ３４間の他の抵抗は十分に小さいので、ＡＰＤ３４に印加されるバイアス電圧Ｖ_Ａは、実質的にＶ_５−１００ｋΩ×Ｉ_Ａに等しい。

ノード７１とＡＰＤ３４との間には、ＡＰＤ３４に過大なバイアス電圧が印加されることを防ぐＡＰＤ保護回路７４が設けられている。この回路７４内には抵抗器７６が設けられている。この抵抗器７６は、抵抗器７５およびＤＣＰ４０とともにノード７１に直列に接続されている。これらの抵抗器は、ノード７１の電圧Ｖ_５を分圧する分圧回路を構成する。抵抗器７５はＤＣＰ４０よりも十分に大きな抵抗値を有するので、抵抗器７６およびＤＣＰ４０間のノード７７には、Ｖ_５・Ｒ_Ｄ２／（Ｒ＋Ｒ_Ｖ）の電圧が発生する。ここで、Ｒ、Ｒ_Ｖ、Ｒ_Ｄ２は、それぞれ抵抗器７５、抵抗器７６、ＤＣＰ４０の抵抗値である。ＤＣ−ＤＣコンバータ７０のフィードバック端子には、ノード７７の電圧にほぼ等しいフィードバック電圧Ｖ_ＦＢが印加される。ＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢを一定に保つように出力電圧Ｖ_５を負帰還制御する。

ＴＯＳＡ１４およびＲＯＳＡ１６には、それぞれ無線ＩＣタグ５０、５２が搭載されている。図６は、ＲＯＳＡ１６上の無線ＩＣタグ５２を示す斜視図である。本実施形態では、ＲＯＳＡ１６のステム８０の底面にＩＣタグ５２が固定されている。ＴＯＳＡ１４についても同様の位置にＩＣタグ５０が固定されている。ただし、他の位置にＩＣタグ５０、５２を固定することも可能である。

無線ＩＣタグは、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）チップとも呼ばれ、情報を記録することができる。ＩＣタグは、無線を用いて外部装置との間で情報を送受信することができる。このため、ＩＣタグに対しては、外部のリーダやライタを用いて情報を読み出し、あるいは書き込むことができる。本実施形態で使用するＩＣタグ５０、５２は、非接触電力伝送技術を利用して、外部装置から受信した無線信号から自身の駆動電力を生成する。

ＴＯＳＡ１４に搭載されたＩＣタグ５０には、ＬＤ２０の幾つかの温度特性データが記録されている。まず、複数の温度下でのＬＤ２０のしきい値電流Ｉ_ＴＨが記録されている。本実施形態では、一例として、室温Ｔ_Ｒ（＝２５℃）、低温Ｔ_Ｌ（＝−２０℃）および高温Ｔ_Ｈ（＝７０℃）という三つの温度下でのしきい値電流Ｉ_ＴＨｒ、Ｉ_ＴＨｌおよびＩ_ＴＨｈがＩＣタグ５０に記録されているものとする。ＩＣタグ５０には、室温でのＬＤ２０の発光効率ＥＦと、低温、高温での発光効率の温度係数ｆ_ＥＦｌ、ｆ_ＥＦｈも記録されている。低温または高温での発光効率は、室温での発光効率ＥＦに低温または高温での温度係数ｆ_ＥＦｌ、ｆ_ＥＦｈを乗算することにより得られる。したがって、ＩＣタグ５０には、室温、低温および高温での発光効率が記録されているに等しい。さらに、ＩＣタグ５０には、モニタ電流値Ｉ_ＰＲも記録されている。モニタ電流値Ｉ_ＰＲは、ＴＯＳＡ１４を筐体１２に実装する前にある温度（本実施形態では室温）下で駆動し、ＬＤ２０に仕様値の光出力を生成させたときにモニタＰＤ２２から出力される電流の値である。

ＲＯＳＡ１６に搭載されたＩＣタグ５２には、室温での暗電流ブレークダウン電圧Ｖ_ＢＲと、低温および高温でのブレークダウン温度係数ｆ_ＢＲｌおよびｆ_ＢＲｈが記録されている。低温、高温での暗電流ブレークダウン電圧は、室温での暗電流ブレークダウン電圧Ｖ_ＢＲに低温、高温での温度係数ｆ_ＢＲｌ、ｆ_ＢＲｈを乗算することにより得られる。したがって、ＩＣタグ５２には、室温、低温および高温での暗電流ブレークダウン電圧が記録されているに等しい。

以下では、光送受信モジュール１０の製造方法を説明する。図７は、この製造方法を示すフローチャートである。光送受信モジュール１０の製造は、大きく二つの段階に分けられる。第１の段階は光送受信モジュール１０の組立てであり、第２の段階は回路基板１８のパラメータ設定である。

まず、ＴＯＳＡ１４およびＲＯＳＡ１６が組み立てられる。ＴＯＳＡ１４は、ＬＤ２０、モニタＰＤ２２、光学系５４および光コネクタ５５を筐体に実装することにより組み立てられる（ステップＳ７１０）。組立てが終わったら、ＴＯＳＡ１４の表面にＩＣタグ５０を固定する（ステップＳ７１２）。

ＴＯＳＡ１４の組立てが終わると、ＬＤ２０の温度特性データが計測される（ステップＳ７１４）。ＬＤ２０のしきい値電流や発光効率、その温度係数は、通常、ＬＤ２０の製造業者から提供される。これに対し、上記のモニタ電流値Ｉ_ＰＲは、ＴＯＳＡ１４の光出力が所定の仕様値に一致するときにモニタＰＤ２２から出力される電流の値であるため、ＴＯＳＡ１４を組み立てた後に計測する必要がある。そこで、ステップＳ７１４では、以下の手順によりモニタ電流値Ｉ_ＰＲを計測する。すなわち、ある温度の下でＴＯＳＡ１４をホスト装置に接続し、ＬＤ２０に直流電流を供給して、ＴＯＳＡ１４の光出力を外部のパワーモニタで測定する。通常は、室温の下で光出力を測定するが、他の温度の下で測定してもよい。直流電流を調節してＴＯＳＡ１４の光出力を仕様値に合わせ、そのときにモニタＰＤ２２から出力されるモニタ電流の値Ｉ_ＰＲを検出する。また、ＬＤ２０のしきい値電流や発光効率、その温度係数についても実際に計測してもよい。

この後、ライタを用いて、しきい値電流、発光効率、温度係数およびモニタ電流値をＩＣタグ５０に記録する（ステップＳ７１６）。

なお、ＩＣタグ５０の取付け（ステップＳ７１２）と温度特性データの計測（ステップＳ７１４）とは順序を逆にしてもよい。また、先にＩＣタグ５０に温度特性データを記録してから、ＴＯＳＡ１４にＩＣタグ５０を固定してもよい。

一方、ＲＯＳＡ１６は、ＡＰＤ３４、プリアンプ３６、光学系５６および光コネクタ５７を筐体に実装することにより組み立てられる（ステップＳ７２０）。組立てが終わったら、ＲＯＳＡ１６の表面にＩＣタグ５２を固定する（ステップＳ７２２）。続いて、ライタを用いて、ＡＰＤ３４の温度特性データ、すなわち室温での暗電流ブレークダウン電圧と、低温および高温でのブレークダウン温度係数をＩＣタグ５２に記録する（ステップＳ７２４）。これらのデータは、通常、ＡＰＤ３４の製造業者から提供される。もちろん、これらのデータを実際に計測してもよい。なお、先にＩＣタグ５２に温度特性データを記録してから、ＲＯＳＡ１６にＩＣタグ５２を固定してもよい。

この後、ＴＯＳＡ１４およびＲＯＳＡ１６を回路基板１８とともに筐体１２内に実装し、光送受信モジュール１０を得る（ステップＳ７３０）。続いて、光送受信モジュール１０にホスト装置を接続し、室温Ｔ_Ｒ、低温Ｔ_Ｌおよび高温Ｔ_Ｈ下で温度センサ２９によって計測された内部温度、すなわち温度モニタ値Ｄ_Ｔｒ、Ｄ_Ｔｌ、Ｄ_Ｔｈを取得する（ステップＳ７３２）。これらの温度モニタ値は、温度センサ２９のアナログ出力から変換されたディジタル値であり、ホスト装置からの要求に応じて、モニタＩＣ２８からホスト装置に送信される。

次に、ＩＣタグ５０、５２に記録されたデータを用いて回路基板１８のパラメータを設定する（ステップＳ７３４）。この作業には、ＩＣタグ５０内のデータを用いたＤＣＰ２６、２７の抵抗値の設定と、ＩＣタグ５２内のデータを用いたＤＣＰ４０の抵抗値の設定が含まれる。

まず、ＤＣＰ２６、２７の設定を説明する。リーダを用いてＩＣタグ５０から温度特性データが読み取られ、光送受信モジュール１０に接続されたホスト装置にそのデータが転送される。ホスト装置は、反転増幅回路４５（図４を参照）の参照電圧Ｖ_Ｒ１、プリアンプ４４（図４を参照）の利得β、およびＩＣタグ５０から読み取ったモニタ電流値Ｉ_ＰＲを用いてＤＣＰ２６の抵抗値Ｒ_Ｄ１を算出する。具体的には、Ｖ_Ｒ１／β・Ｉ_ＰＲの演算を行う。つまり、抵抗値Ｒ_Ｄ１は、ＴＯＳＡ１４の平均光出力が仕様値に等しいときにモニタ電圧Ｖ_０が参照電圧Ｖ_Ｒ１に等しくなるように算出される。ホスト装置は、算出された抵抗値Ｒ_Ｄ１に応じたＤＣＰ２６のディジタル設定値Ｄ_Ｗ１を定め、それをモニタＩＣ２８に送信する。モニタＩＣ２８は、ＤＣＰ２６の制御回路６２に命令を送り、その設定値Ｄ_Ｗ１をＤＣＰ２６内の記憶装置６３に格納させる。こうして、ＤＣＰ２６の抵抗値が上記の算出値に設定される。

光送受信モジュール１０の動作時には、ＤＣＰ２６の制御回路６２が、この設定値を記憶装置６３から読み取り、その設定値が示す位置にワイパー６１を配置して、ＤＣＰ２６の抵抗値をＲ_Ｄ１に設定する。

また、ホスト装置は、以下の計算式に従って変調電流Ｉ_Ｍおよびバイアス電流Ｉ_Ｂを算出する。

ここで、Ｐ、ＥＲは光送受信モジュール１０の平均光出力および消光比の仕様値を表し、Ｉ_ＴＨはＬＤ２０のしきい値電流、ＥＦ、ｆ_ＥＦはＬＤ２０の発光効率とその温度係数を表している。これらの式は、次の式
ＥＲ＝（Ｉ_Ｂ−Ｉ_ＴＨ＋Ｉ_Ｍ）／（Ｉ_Ｂ−Ｉ_ＴＨ） （３）
Ｐ＝（Ｉ_Ｂ−Ｉ_ＴＨ＋Ｉ_Ｍ／２）・ＥＦ×ｆ_ＥＦ （４）
から得ることができる。

（１）、（２）式の演算は、室温、高温、低温の各々でのＩ_ＴＨ、ＥＦ、ｆ_ＥＦを使用して行われる。なお、室温下での発光効率の温度係数ｆ_ＥＦは１とする。この結果、室温、高温および低温下で平均光出力および消光比がそれらの仕様値に等しくなるような変調電流Ｉ_Ｍおよびバイアス電流Ｉ_Ｂが算出される。

ホスト装置は、反転増幅回路４７（図４を参照）の出力電圧Ｖ_Ｂをバイアス電流Ｉ_Ｂに対応付ける電流電圧特性に従って、バイアス電流Ｉ_Ｂの算出値に対応する反転増幅回路４７の参照電圧Ｖ_ＢＲ２を算出する。ホスト装置は、算出した参照電圧Ｖ_ＢＲ２がＤＣＰ２７のワイパー端子６６から出力されるようなディジタル設定値Ｄ_Ｗ２を算出する。こうして、室温、高温および低温下での設定値Ｄ_Ｗ２ｒ、Ｄ_Ｗ２ｈおよびＤ_Ｗ２ｌが得られる。

ホスト装置は、これらの設定値Ｄ_Ｗ２ｒ、Ｄ_Ｗ２ｈおよびＤ_Ｗ２ｌと室温、高温および低温下での温度モニタ値Ｄ_Ｔｒ、Ｄ_ＴｌおよびＤ_Ｔｈを用いて、内挿法または外挿法により、より多数の温度下での設定値Ｄ_Ｗを算出する。本実施形態では、一例として、光送受信モジュール１０の動作温度範囲の全体にわたる６４個の温度下での設定値Ｄ_Ｗ２を算出する。ホスト装置は、算出した設定値Ｄ_Ｗ２を、それら６４個の温度を示す温度モニタ値D_Ｔに対応付けてテーブルを作成し、そのテーブルをモニタＩＣ２８に送信する。モニタＩＣ２８は、ＤＣＰ２７の制御回路６２に命令を送り、そのテーブルをＤＣＰ２７内の記憶装置６３に格納させる。こうして、ＤＣＰ２７の抵抗値が設定される。

光送受信モジュール１０の動作時には、モニタＩＣ２８が温度モニタ値Ｄ_ＴをＤＣＰ２７に送信する。ＤＣＰ２７は、その温度モニタ値Ｄ_Ｔに対応する設定値Ｄ_Ｗ２を記憶装置６３内のテーブルから読み取り、その設定値Ｄ_Ｗ２が示す位置にワイパー６１を配置して、ＤＣＰ２７の抵抗値を設定する。この結果、光送受信モジュール１０の動作中に温度が変化しても、ＬＤ２０の平均光出力および消光比をそれらの仕様値に保つことができる。

次に、ＩＣタグ５２内のデータを用いたＤＣＰ４０の設定を説明する。リーダを用いてＩＣタグ５２から温度特性データが読み取られ、光送受信モジュール１０に接続されたホスト装置にそのデータが転送される。ホスト装置は、以下の式に従ってＡＰＤ３４のバイアス電圧Ｖ_Ａを算出する。

Ｖ_Ａ＝α・［Ｖ_ＢＲ＋ｆ_ＢＲ・（Ｔ−Ｔ_Ｒ）］ （５）
ここで、Ｖ_ＢＲは室温Ｔ_Ｒでの暗電流ブレークダウン電圧であり、αは所定の定数（０＜α＜１）であり、ｆ_ＢＲはブレークダウン温度係数であり、Ｔは光送受信モジュール１０の動作温度である。定数αは、ＡＰＤ３４の光電流増倍率が所望の値となるように定められ、本実施形態では０．９１である。

（５）式に示されるように、本発明者の知見によれば、ある基準温度（本実施形態では室温）での暗電流ブレークダウン電圧を適当な倍率αで低減し、ブレークダウン温度係数を用いて温度に応じた補正を加えることにより、適切なバイアス電圧を得ることができる。ホスト装置は、（５）式に従って、室温、高温、低温下でのＡＰＤバイアス電圧Ｖ_Ａを算出し、その算出値を用いてＤＣＰ４０の抵抗値Ｒ_Ｄ２を算出する。以下では、この算出方法を説明する。

ＡＰＤ３４に光が入力されていないとき、ＡＰＤ３４を流れる電流は暗電流のみであり、これは非常に小さい。このため、ＡＰＤ３４に直列接続された抵抗器７２（図５を参照）での電圧降下も十分に小さい。したがって、バイアス電圧Ｖ_ＡはＤＣ−ＤＣコンバータ７０の出力電圧Ｖ_５に等しいと見なせる。

一方、フィードバック電圧Ｖ_ＦＢはノード７７の電圧Ｖ_５・Ｒ_Ｄ２／（Ｒ＋Ｒ_Ｖ）にほぼ等しく、これは負帰還制御によって所定の参照値に保たれる。この参照値をＶ_ＦＢＲと表すと、
Ｖ_ＦＢＲ＝Ｖ_５・Ｒ_Ｄ２／（Ｒ＋Ｒ_Ｖ） （６）
が成り立つ。Ｒ、Ｒ_ＶおよびＶ_ＦＢＲは既知なので、バイアス電圧Ｖ_Ａの算出値を電圧Ｖ_５に代入すれば、ＤＣＰ４０の抵抗値Ｒ_Ｄ２を算出することができる。この演算は、室温、高温および低温下でのバイアス電圧Ｖ_Ａの算出値を使用して行われる。こうして、室温での抵抗値Ｒ_Ｄ３ｒ、高温での抵抗値Ｒ_Ｄ３ｈ、低温での抵抗値Ｒ_Ｄ３ｌが算出される。ホスト装置は、これらの抵抗値に応じた室温、高温および低温下でのディジタル設定値Ｄ_Ｗ３ｒ、Ｄ_Ｗ３ｈ、Ｄ_Ｗ３ｌを定める。

次に、ホスト装置は、これらの設定値Ｄ_Ｗ３ｒ、Ｄ_Ｗ３ｈおよびＤ_Ｗ３ｌと室温、高温および低温下での温度モニタ値Ｄ_Ｔｒ、Ｄ_ＴｌおよびＤ_Ｔｈを用いて、内挿法または外挿法により、より多数の温度下での設定値Ｄ_Ｗ３を算出する。例えば、ＤＣＰ２７の設定値と同様に、６４個の温度下での設定値Ｄ_Ｗ３が算出される。ホスト装置は、算出した設定値Ｄ_Ｗ３を、それら６４個の温度を示す温度モニタ値D_Ｔに対応付けてテーブルを作成し、そのテーブルをモニタＩＣ２８に送信する。モニタＩＣ２８は、ＤＣＰ４０の制御回路６２に命令を送り、そのテーブルをＤＣＰ４０内の記憶装置６３に格納させる。こうして、ＤＣＰ４０の抵抗値が設定される。ＤＣＰ２６、２７、４０の設定がすべて完了すると、光送受信モジュール１０が完成する。

光送受信モジュール１０の動作時には、モニタＩＣ２８が温度モニタ値Ｄ_ＴをＤＣＰ４０に送信する。ＤＣＰ４０は、その温度モニタ値Ｄ_Ｔに対応する設定値Ｄ_Ｗ３を記憶装置６３内のテーブルから読み取り、その設定値Ｄ_Ｗ３が示す位置にワイパー６１を配置して、ＤＣＰ４０の抵抗値を設定する。この結果、光送受信モジュール１０の動作中に温度が変化しても、ＤＣＰ４０の抵抗値の変更に応じてＡＰＤバイアス電圧が変化し、それによってＡＰＤ３４の光電流増倍率が所望の値に保たれる。

以下では、本実施形態の利点を説明する。本実施形態では、サブアッセンブリの温度特性データを使用してＤＣＰのディジタル設定値を算出する。したがって、複数の温度下で光送受信モジュールを駆動してＤＣＰの最適な抵抗値を計測するよりも迅速にＤＣＰの抵抗値を設定することができる。この結果、ＤＣＰ抵抗値の調整を迅速に完了して、光送受信モジュールを効率よく製造することができる。また、ＴＯＳＡおよびＲＯＳＡの温度特性データは、そのＴＯＳＡおよびＲＯＳＡ上に固定されたＩＣタグに記録されている。このため、あるアッセンブリのデータを他のアッセンブリのデータと取り違えることがなく、したがって、ＤＣＰの抵抗値を確実に最適化できる。

以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

上記（５）式における定数αを、すべての光送受信モジュール１０に対して共通に使用する必要は必ずしもない。例えば、個々の光送受信モジュール１０に要求される受信感度をＩＣタグ５２に記録しておき、パラメータ設定（ステップＳ７３４）においてＩＣタグ５２からその感度を読み取り、その感度に応じて個々の光送受信モジュール１０ごとに定数αを定めてもよい。

光送受信モジュールの概略構成図である。 光送受信モジュールの回路構成を示すブロック図である。 ＤＣＰの構造を示す概略図である。 ＡＰＣ回路のＤＣＰに関連する部分を示す回路図である。 ＡＰＤ用のバイアス回路を示す回路図である。 ＲＯＳＡ上の無線ＩＣタグを示す斜視図である。 実施形態の製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…光送受信モジュール、１２…筐体、１４…ＴＯＳＡ、１５…ＬＤモジュール、１６…ＲＯＳＡ、１７…ＰＤモジュール、１８…回路基板、２０…ＬＤ、２２…モニタＰＤ、２４…ＬＤドライバ、２５…ＡＰＣ回路、２６、２７および４０…ＤＣＰ、２８…モニタＩＣ、３４…ＡＰＤ、３６…プリアンプ、３８…バイアス回路

Claims (8)

1. レーザダイオードおよび無線ＩＣタグを搭載する送信サブアッセンブリ、前記レーザダイオードの駆動回路、ならびに前記駆動回路を制御して前記レーザダイオードの光出力を安定化する出力制御回路を筐体内に実装する第１の工程と、
   前記ＩＣタグに記録された情報を用いて前記出力制御回路のパラメータを設定する第２の工程と、
   を備える光送信モジュールの製造方法であって、
   前記第１の工程は、前記送信サブアッセンブリの特性データを前記ＩＣタグに記録する工程を含んでおり、
   前記第２の工程は、前記ＩＣタグから前記特性データを読み取り、その特性データを用いて前記パラメータを算出する工程を含んでいる、
   光送信モジュールの製造方法。
2. 前記送信サブアッセンブリは、前記レーザダイオードの光出力を検出してモニタ電流を生成する光検出器を更に搭載しており、
   前記駆動回路は、前記出力制御回路からのバイアス制御電圧に対応するバイアス電流を前記レーザダイオードに供給する回路であり、
   前記パラメータは、第１のパラメータと、温度依存性を有する第２のパラメータと、を含んでおり、
   前記出力制御回路は、前記第１のパラメータに応じた変換利得で前記モニタ電流をモニタ電圧に変換し、そのモニタ電圧と所定の参照電圧との差を、前記第２のパラメータに応じて増幅して前記バイアス制御電圧を生成する回路であり、
   前記第１の工程は、温度に応じた前記第２パラメータの値を格納する第１の記憶装置、および前記光送信モジュールの内部温度を計測する温度センサを前記筐体内に実装する工程と、前記特性データとして、複数の温度下での前記レーザダイオードのしきい値電流および発光効率と、ある温度下で前記送信サブアッセンブリの平均光出力がその仕様値に等しいときに生成される前記モニタ電流と、を前記ＩＣタグに記録する工程と、を含んでおり、
   前記第２の工程は、前記ＩＣタグから前記モニタ電流を読み取り、そのモニタ電流に対応する前記モニタ電圧が前記参照電圧に等しくなるような前記第１パラメータを算出するとともに、前記ＩＣタグから前記しきい値電流および発光効率を読み取り、複数の温度下で平均光出力および消光比がそれぞれの仕様値に等しくなるような前記第２パラメータを算出し、その算出値を当該複数の温度に対応付けて前記第１記憶装置に格納する工程を含んでいる、
   請求項１に記載の光送信モジュールの製造方法。
3. 前記駆動回路は、所定の電流電圧特性に基づいて前記バイアス制御電圧に対応するバイアス電流を生成する回路であり、
   前記第２パラメータの算出は、前記ＩＣタグから読み取ったしきい値電流および発光効率を用いて、前記複数の温度下で平均光出力および消光比がそれぞれの仕様値に等しくなるような前記バイアス電流を算出し、その算出されたバイアス電流に対応する前記第２パラメータを前記電流電圧特性に基づいて算出する、
   請求項２に記載の光送信モジュールの製造方法。
4. 前記第1の工程は、前記第１記憶装置を内蔵する第１のディジタル制御ポテンショメータを前記筐体内に更に実装し、
   前記第２パラメータは、前記第１のポテンショメータの抵抗値を定めるパラメータである、
   請求項２または３に記載の光送信モジュールの製造方法。
5. 前記第1の工程は、第２の記憶装置を内蔵する第２のディジタル制御ポテンショメータを筐体内に更に実装し、
   前記第２記憶装置は、前記第１パラメータとして、前記第２のポテンショメータの抵抗値を定めるパラメータを格納し、
   前記第２の工程は、算出した前記第１パラメータを前記第２記憶装置に格納する工程を含んでいる、
   請求項２〜４のいずれかに記載の光送信モジュールの製造方法。
6. アバランシェフォトダイオードおよび無線ＩＣタグを搭載する受信サブアッセンブリ、ならびに前記アバランシェフォトダイオードにバイアス電圧を印加するバイアス回路を筐体内に実装する第１の工程と、
   前記ＩＣタグに記録された情報を用いて前記バイアス回路のパラメータを設定する第２の工程と、
   を備える光受信モジュールの製造方法であって、
   前記第１の工程は、前記受信サブアッセンブリの特性データを前記ＩＣタグに記録する工程を含んでおり、
   前記第２の工程は、前記ＩＣタグから前記特性データを読み取り、その特性データを用いて前記パラメータを算出する工程を含んでいる、
   光受信モジュールの製造方法。
7. 前記第１の工程は、温度に応じた前記パラメータの値を格納する記憶装置、および前記光受信モジュールの内部温度を計測する温度センサを前記筐体内に実装する工程と、前記特性データとして、所定の温度下での前記アバランシェフォトダイオードの暗電流ブレークダウン電圧と、その所定温度と異なる温度下でのブレークダウン温度係数とを前記無線ＩＣタグに記録する工程と、を含んでおり、
   前記バイアス回路は、直流電圧を生成する電圧発生回路と、前記パラメータに応じた分圧比で前記直流電圧を分圧する分圧回路を含んでおり、
   前記電圧発生回路は、前記分圧回路の出力電圧を所定の参照値に保つように前記直流電圧を調整する回路であり、
   前記分圧回路は、前記記憶装置に格納された、前記温度センサの出力に応じた値を前記パラメータとして使用する回路であり、
   前記第２の工程は、前記ＩＣタグから前記暗電流ブレークダウン電圧および前記ブレークダウン温度係数を読み取り、それらを用いて複数の温度下でのバイアス電圧を算出し、それらのバイアス電圧が前記アバランシェフォトダイオードに印加されるように前記パラメータを前記参照値を用いて算出し、その算出値を当該複数の温度に対応付けて前記記憶装置に格納する工程を含んでいる、
   請求項６に記載の光受信モジュールの製造方法。
8. 前記分圧回路は、前記記憶装置を内蔵するディジタル制御ポテンショメータを含んでおり、
   前記パラメータは、前記ポテンショメータの抵抗値を定めるパラメータである、
   請求項６または７に記載の光受信モジュールの製造方法。
   

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