JP2008009226A

JP2008009226A - 光送信モジュール

Info

Publication number: JP2008009226A
Application number: JP2006181016A
Authority: JP
Inventors: Norimichi Shibuya; 典道渋谷; Satoshi Motohiro; 智本広; Tadashi Morohashi; 直史諸橋; Masaru Endo; 大遠藤
Original assignee: Opnext Japan Inc
Current assignee: Opnext Japan Inc
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2008-01-17

Abstract

【課題】発光素子１０６だけではなく外部変調器１０７の光素子１０７１の経年劣化を補償する。
【解決手段】光送信モジュールにおいて、外部変調器１０７のフォトカレントと発光素子１０６の後方出力とをモニタし、比較部１０３においてフォトカレントが一定になるようなに両者を比較し、レーザ電流制御ブロック１０４が発光素子１０６に供給する電流を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光送信モジュールに係り、光素子の経年変化を補償する光送信モジュールに関する。

外部変調型光素子モジュールの制御は、特許文献１に記載された発光素子の後方出力を一定に保つ制御が一般的である。一方、特許文献２に記載されたフォトカレントを用いて外部変調器前方の光出力を一定に保つ制御方法もある。

特開２００１−３１３６１３号公報特開平９−１４６０５５号公報

特許文献１は、外部変調器の光素子の劣化について、記載が無い。特許文献２は、外部変調器の光素子の劣化があることを記載している。特許文献２には、外部変調器を流れる光電流の最大値と最小値を検出して、それらの比を一定とするように制御する半導体レーザモジュールが記載されている。しかし、特許文献２に記載された発明は、光電流値の発光素子へのフィードバックについて、記載がない。

本発明では外部変調器のフォトカレントと半導体レーザの後方出力の両方を用いそれぞれ劣化の補償を行う。フォトカレントを一定に保つため、光出力が一定に保たれる。外部変調器の劣化は後方出力を変化させるようにフィードバックがかかる。レーザの劣化補償は信頼性の高いフォトダイオードを用いた方式を採用する。

上述した課題は、レーザと、レーザの前方に配置され前方出力光を変調する光変調器と、レーザの後方に配置され後方出力光をモニタするフォトダイオードとからなり、光変調器の第１のフォトカレントと、フォトダイオードの第２のフォトカレントとを、レーザの駆動系にフィードバックする光送信モジュールにより、達成できる。

また、レーザと、レーザの前方に配置され前方出力光を変調する光変調器と、レーザの後方に配置され後方出力光をモニタするフォトダイオードとからなり、光変調器の第１のフォトカレントが一定に保たれるように、第１のフォトカレントと、フォトダイオードの第２のフォトカレントとを比較し、レーザの駆動電流を制御する光送信モジュールにより、達成できる。

本発明によれば、外部変調器のフォトカレントと後方出力モニタとの併用により、信頼性の高い劣化補償が可能となる。

以下本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照して説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。

図１は、光送信モジュールのブロック図である。図１において、光送信モジュール１００Ａは、レーザ１０６と外部変調器１０７とフォトダイオード１０８とからなる光素子モジュール１０９と、レーザ１０６を駆動するレーザ電流制御ブロック１０４と、フォトダイオードの電流をモニタする後方光出力抽出ブロック１０２と、外部変調器１０７のフォトカレントを抽出するフォトカレント抽出ブロック１０１と、外部変調器１０７の電流を引き抜いてバイアス電圧を設定する外部変調器バイアス電圧設定ブロック１０５と、コンデンサ１１２を介して外部変調器１０７の変調を制御するレーザドライバ１１０と、レーザ電流制御ブロック１０４の駆動電流を制御する比較ブロック１０３と、演算器（マイコン）１１１とから構成されている。

外部変調器１０７は、吸収光を電流に変換するＥＡ変調器１０７１と、一端を接地した終端抵抗１０７２とから構成されている。後方光出力抽出ブロック１０２は、一端をＶｃｃに接続しフォトダイオード１０８の電流を電圧に変換するモニタ抵抗１０２２と、電圧増幅アンプ１０２１とから構成されている。フォトカレント抽出ブロック１０１は、ＥＡ変調器１０７１から引き込んだ電流を電圧に変換するモニタ抵抗１０１２と、電圧増幅アンプ１０１１とから構成されている。

外部変調器バイアス電圧設定ブロック１０５は、ＦＥＴ１０５１と、ＥＡ変調器１０７１にバイアス電圧を与えるインダクタ１０５３と、ＦＥＴ１０５１の電流を制御するＯＰアンプ１０５２とから構成される。比較ブロック１０３は、後方光出力抽出ブロック１０２の出力を基準電圧に対して一定とするようにレーザ電流制御ブロック１０４を制御（ＡＰＣ制御）する比較器１０３２と、演算器１１１の電圧とバイアス電流から生成した電圧とが一定になるようにレーザ電流制御ブロック１０４を制御する比較器１０３１とから構成される。

ＥＡ変調器１０７１が劣化すると、同じレーザ光でも、吸収し辛くなる。これは、ＥＡ変調器１０７１の結晶内部で、光が熱となって、光−電子変換効率が劣化するためである。従って、吸収によって生成された光電流が減少した場合、レーザをもっと光らせて、吸収を増やさないと、透過する光は一定にならないからである。この対策として、外部変調器バイアス電圧設定ブロック１０５は、外部変調器１０７から引き込む電流を大きくするよう制御する。フォトカレント抽出ブロック１０１は、引き込み電流を検出する。比較器１０３１は、この結果、比較器１０３２の基準電圧を変更して、レーザ電流制御ブロック１０４でレーザに流す電流を大きくするように制御する。

図１の構成では、レーザ１０６の前方光の出力をＥＡ変調器１０７１が生成した電流としてフォトカレント抽出ブロック１０１でモニタし、後方光の出力をフォトダイオード１０８が生成した電流として後方光出力抽出ブロック１０２でモニタする。このとき、フォトカレント抽出ブロック１０１の時定数は、後方光出力抽出ブロック１０２の時定数に対して、２桁程度大きくして、発振を防止する。

初期においては、フォトカレント抽出ブロック１０１がモニタしたフォトカレントが所定の値になるように、レーザ電流を定める。後方光出力抽出ブロック１０２は、このときのフォトダイオードの電流を一定とするように制御する。レーザ１０６が劣化して出力が低下すると、後方光出力抽出ブロック１０２がこれを検出して、レーザ電流を増加させる。一方、ＥＡ変調器１０７１が劣化して、フォトカレントが減少すると、フォトカレント抽出ブロック１０１がこれを検出して、レーザ電流を増加させる。

すなわち、外部変調器のフォトカレントが一定に保たれるように、フォトカレントと半導体レーザの後方出力とを比較し、レーザを光らせるための電流を制御し、外部変調器前方へ出力される光出力を一定に保つ。

発光素子の温度に応じて調整点を変えなければならないアンクールド光送信モジュールは、温度を振って各温度での調整が必須となっていた。しかし、フォトカレントをモニタすることにより、温度が変化してもフォトカレントを所望の値になるようフィードバックをかければ吸収量が一定になるため、前方へ出力される光強度も一定となる。外部変調器に印加するバイアス電圧は、温度に応じて設定を行い、その時のフォトカレントが一定になるようにレーザの後方出力と比較を行い、レーザに供給する電流を制御することで温度を振った調整が不要になる。レーザの劣化補償は信頼性の高い後方出力モニタで行う。外部変調器側は温度を振った調整がなくなるだけでなく、この値をフィードバックすることにより外部変調器の劣化補償を後方出力モニタに預けることとなる。

上述した実施例はいわゆるアンクールド光送信モジュールであるが、光素子モジュール１０９をペルチェ素子上に実装して、温度一定制御したクールド光送信モジュールであっても良い。これは、実施例２でも同様である。

発光素子の温度に応じて調整点を可変させるアンクールド光送信器において、外部変調器のフォトカレントをフィードバックすることは、温度を振って調整する時間を削減できる。

実施例１に拠れば、外部変調器１０７のフォトカレントと、レーザ１０６の後方出力とをモニタし、フォトカレントが一定になるように、レーザに供給する電流を制御する。
なお、外部変調器として、ＥＡ変調器を説明したが、他の種類の変調器であっても良い。

図２は、光送信モジュールのブロック図である。図２において、光送信モジュール１００Ｂは、レーザ１０６と外部変調器１０７とフォトダイオード１０８とからなる光素子モジュール１０９と、レーザ１０６を駆動するレーザ電流制御ブロック１０４と、フォトダイオードの電流をモニタする後方光出力抽出ブロック１０２と、外部変調器１０７のフォトカレントを抽出するフォトカレント抽出ブロック１０１と、外部変調器１０７の電流を引き抜いてバイアス電圧を設定する外部変調器バイアス電圧設定ブロック１０５と、コンデンサ１１２を介して外部変調器１０７の変調を制御するレーザドライバ１１０と、レーザ電流制御ブロック１０４の駆動電流を制御する比較ブロック１０３と、演算器（マイコン）１１１とから構成されている。

図１と対比すると、図２において、比較器１０３１の出力がレーザドライバ１１０に戻されている。実施例２では、レーザドライバ１１０の振幅の劣化を比較器１０３１で検出し、レーザドライバ１１０に戻す。これにより、レーザドライバ１１０の振幅の劣化を補償する。

なお、比較器１０３１の出力の戻し先は、レーザドライバ１１０に限らず、演算器１１１でも良い。レーザドライバ１１０は、デューティを変えることによってクロスポイントの電圧を上下し、出力振幅を調整する。

実施例２に拠れば、実施例１の効果を有すると同時に、フォトカレントモニタをレーザドライバに戻すことにより、レーザドライバに関しても温度調整と外部変調器の劣化に対する補償が不要になる。

光送信モジュール１００Ａのブロック図である。光送信モジュール１００Ｂのブロック図である。

符号の説明

１０１…フォトカレント抽出ブロック、１０２…後方光出力抽出ブロック、１０３…比較ブロック、…１０４…レーザ電流制御ブロック、１０５…外部変調器バイアス電圧設定ブロック、１０６…レーザ、１０７…外部変調器、１０８…フォトダイオード、１０９…光素子モジュール、１１０…レーザドライバ、１１１…演算器、１１２…コンデンサ。

Claims

レーザと、このレーザの前方に配置され前方出力光を変調する光変調器と、前記レーザの後方に配置され後方出力光をモニタするフォトダイオードとからなる光送信モジュールにおいて、
前記光変調器の第１のフォトカレントと、前記フォトダイオードの第２のフォトカレントとを、前記レーザの駆動系にフィードバックすることを特徴とする光送信モジュール。
レーザと、このレーザの前方に配置され前方出力光を変調する光変調器と、前記レーザの後方に配置され後方出力光をモニタするフォトダイオードとからなる光送信モジュールにおいて、
前記光変調器の第１のフォトカレントが一定に保たれるように、前記第１のフォトカレントと、前記フォトダイオードの第２のフォトカレントとを比較し、前記レーザの駆動電流を制御することを特徴とする光送信モジュール。
請求項１または請求項２に記載の光送信モジュールであって、
前記第１のフォトカレントを用いて、ドライバを制御し光出力振幅を一定に保つことを特徴とする光送信モジュール。
請求項１または請求項２に記載の光送信モジュールであって、
前記レーザと前記光変調器と前記フォトダイオードとは、ペルチェ素子上に搭載され、温度制御されていることを特徴とする光送信モジュール。