JP2008078353A - 光送信装置 - Google Patents

Abstract

【解決課題】温度変化が生じても、温度制御することなく、出力光のパワーを一定にすることができるようにする。
【解決手段】半導体レーザ１６がレーザ光を連続的に発して、光変調器１８にレーザ光を入力し、信号源３０からの高周波電気信号に応じて、光変調器１８は、透過するレーザ光のパワーを変調して出力する。このとき、フィードフォワード制御部４０によって、検知された温度に応じて、直流電源２８の直流電流を制御し、半導体レーザ１６から目標値のパワーのレーザ光を発するように制御する。また、フィードバック制御部４２によって、ＤＣフォトカレントの電流値に応じて、高周波電気信号に与えるバイアス源３８のバイアスを制御して、光変調器１８から出力されるレーザ光のパワーが所定値となるように制御する。このように、光送信装置１０全体として、出力されるレーザ光のＡＰＣ機能を実現する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光送信装置に係り、特に、半導体レーザから発光されたレーザ光を変調して出力する光送信装置に関する。

従来より、半導体レーザと変調器とが集積された変調器集積化半導体レーザにおいて、温度変化によって出力光のパワーが変動してしまうため、変調器集積化半導体レーザに温度制御素子が備えられていた。これによって、温度を一定に保ち、出力光のパワーを一定に保っていた。

しかしながら、今日、低消費電力化が求められているため、消費電力が非常に大きい温度制御素子を備えていない集積化光源装置が知られている（例えば、特許文献１）。この集積化光源装置では、変調器部の光量電流をモニタ回路で検出し、レーザ部にフィードバックすることで、レーザ部の出力光のパワーを一定にしている。
特許２６１６２０６号

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、温度変化によって影響を受けるのは、レーザ光と変調器部の両方であるため、たとえレーザ部の出力光のパワーを一定できたとしてもその後の変調器部の特性が変化してしまうと、最終的な出力光のパワーが一定にならない、という問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、温度変化が生じても、温度制御することなく、出力光のパワーを一定にすることができる光送信装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために第１の発明に係る光送信装置は、パワーが目標値になるように制御されたレーザ光を発する半導体レーザと、前記半導体レーザから発せられたレーザ光を変調して出力する光変調器と、レーザ光を変調させるための変調信号にバイアスを与え、前記変調信号を前記光変調器に出力する信号出力源と、自装置内の温度を検知する温度センサと、前記温度センサによって検知された温度に応じて、前記光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、前記信号出力源から出力される前記変調信号の振幅又はバイアスを制御する信号制御手段とを含んで構成されている。

第１の発明に係る光送信装置によれば、半導体レーザによって、パワーが目標値になるように制御されたレーザ光を発する。また、信号出力源によって、レーザ光を変調させるための変調信号にバイアスを与えて、光変調器に出力し、光変調器によって、半導体レーザから発せられたレーザ光を変調して出力する。

また、温度センサによって、自装置内の温度を検知し、温度センサによって検知された温度に応じて、信号制御手段によって、光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、信号出力源から出力される変調信号の振幅又はバイアスを制御する。

このように、半導体レーザから、パワーが目標値になるように制御されたレーザ光を発すると共に、検知された温度に応じて、光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、変調信号の振幅又はバイアスを制御することにより、温度変化が生じても、温度制御することなく、出力されるレーザ光のパワーを一定にすることができる。

第２の発明に係る光送信装置は、パワーが目標値になるように制御されたレーザ光を発する半導体レーザと、前記半導体レーザから発せられたレーザ光を変調して出力する光変調器と、レーザ光を変調させるための変調信号にバイアスを与え、前記変調信号を前記光変調器に出力する信号出力源と、前記光変調器から出力されるレーザ光を受光する出力光センサと、前記出力光センサによって受光されたレーザ光に応じて、前記光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、前記信号出力源から出力される前記変調信号の振幅値又はバイアス値を制御する信号制御手段とを含んで構成されている。

第２の発明に係る光送信装置によれば、半導体レーザによって、パワーが目標値になるように制御されたレーザ光を発する。また、信号出力源によって、レーザ光を変調させるための変調信号にバイアスを与えて、光変調器に出力し、光変調器によって、半導体レーザから発せられたレーザ光を変調して出力する。

また、出力光センサによって、光変調器から出力されるレーザ光を受光し、出力光センサによって受光されたレーザ光に応じて、信号制御手段によって、光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、変調信号の振幅値又はバイアス値を制御する。

このように、半導体レーザから、パワーが目標値になるように制御されたレーザ光を発すると共に、光変調器から出力されるレーザ光に応じて、光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、変調信号の振幅又はバイアスを制御することにより、温度変化が生じても、温度制御することなく、出力されるレーザ光のパワーを一定にすることができる。

第３の発明に係る光送信装置は、パワーが目標値になるように制御されたレーザ光を発する半導体レーザと、前記半導体レーザから発せられたレーザ光を変調して出力する電界吸収型の光変調器と、レーザ光を変調させるための変調信号にバイアスを与え、前記変調信号を前記光変調器に出力する信号出力源と、前記光変調器から出力される光電流に応じて、前記光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、前記信号出力源から出力される前記変調信号の振幅値又はバイアス値を制御する信号制御手段とを含んで構成されている。

第３の発明に係る光送信装置によれば、半導体レーザによって、パワーが目標値になるように制御されたレーザ光を発する。また、信号出力源によって、レーザ光を変調させるための変調信号にバイアスを与えて、光変調器に出力し、電界吸収型の光変調器によって、半導体レーザから発せられたレーザ光を変調して出力する。

このとき、光変調器によって、半導体レーザから発せられたレーザ光を吸収して、光電流が出力される。そして、光変調器から出力される光電流に応じて、信号制御手段によって、光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、信号出力源から出力される変調信号の振幅値又はバイアス値を制御する。

このように、半導体レーザから、パワーが目標値になるように制御されたレーザ光を発すると共に、光変調器から出力される光電流に応じて、光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、変調信号の振幅又はバイアスを制御することにより、温度変化が生じても、温度制御することなく、出力されるレーザ光のパワーを一定にすることができる。

第２の発明及び第３の発明に係る光送信装置は、自装置内の温度を検知する温度センサと、半導体レーザに駆動電流を供給する電源回路と、温度センサによって検知された温度に応じて、半導体レーザによって発するレーザ光のパワーが目標値となるように、電源回路によって供給される駆動電流を制御する電源制御手段とを含むことができる。これにより、検知された温度に応じて、半導体レーザに供給する駆動電流を制御して、半導体レーザによって発するレーザ光のパワーを目標値とすることができる。

第１の発明〜第３の発明に係る光送信装置は、半導体レーザから発せられたレーザ光を受光する半導体レーザ光センサと、半導体レーザに駆動電流を供給する電源回路と、半導体レーザ光センサによって受光されたレーザ光に応じて、半導体レーザによって発するレーザ光のパワーが目標値となるように、電源回路によって供給される駆動電流を制御する電源制御手段とを含むことができる。これにより、半導体レーザから発せられたレーザ光に応じて、半導体レーザに供給する駆動電流を制御して、半導体レーザによって発するレーザ光のパワーを目標値とすることができる。

第１の発明及び第２の発明に係る光変調器は、電界吸収型の光変調器であって、光送信装置は、半導体レーザに駆動電流を供給する電源回路と、光変調器から出力される光電流に応じて、半導体レーザによって発するレーザ光のパワーが目標値となるように、電源回路によって供給される駆動電流を制御する電源制御手段とを更に含むことができる。これにより、光変調器から出力される光電流に応じて、半導体レーザに供給する駆動電流を制御して、半導体レーザによって発するレーザ光のパワーを目標値とすることができる。

上記の光送信装置は、変調信号の反射を抑圧するために、光変調器と並列に接続された終端抵抗を更に含み、終端抵抗は、半導体レーザ及び光変調器と同一の半導体基板上に設けられていないことを特徴とすることができる。これにより、発熱する終端抵抗が、半導体レーザ及び光変調器から離れた位置に設けられるため、半導体レーザ及び光変調器の温度上昇が抑制され、装置全体として消費電力を更に抑えることができる。

上記の半導体レーザ及び光変調器を別々に形成し、形成された半導体レーザ及び光変調器の各々を、１つの半導体基板上に集積化することができる。

また、上記の半導体レーザ及び光変調器を、１つの半導体基板上に形成して集積化することができる。

第１の発明及び第２の発明に係る光変調器を、電界吸収型の光変調器、マッハツエンダ型の光変調器、及び方向性結合器型の光変調器の何れか一つとすることができる。

以上説明したように、本発明の光送信装置によれば、半導体レーザから、パワーが目標値になるように制御されたレーザ光を発すると共に、検知された温度、光変調器から出力されるレーザ光、又は出力される光電流に応じて、光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、変調信号の振幅又はバイアスを制御することにより、温度変化が生じても、温度制御することなく、出力されるレーザ光のパワーを一定にすることができる、という効果が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る光送信装置１０は、集積化回路１２を内蔵したモジュール本体１４を備え、集積化回路１２には、半導体レーザ１６と電界吸収型の光変調器１８とが集積化されて設けられている。

また、光変調器１８から出力された光を伝送するための光ファイバ２０が、モジュール本体１４に接続されており、光変調器１８の光出力部分と光ファイバ２０との間には、レンズ２２が設けられている。また、信号線や、電源線、接地線などの複数の配線２４がモジュール本体１４に接続されている。

次に、光送信装置１０の回路構成について図２を用いて説明する。モジュール本体１４内の集積化回路１２には、同一の半導体基板上に、半導体レーザ１６と、光変調器１８と、モジュール本体１４内の温度を検知して、検知した温度を示す検知信号を出力する温度センサとしてのサーミスタ２６が設けられている。

また、モジュール本体１４の外部に、半導体レーザ１６に駆動電流としての直流電流を供給するための電源回路としての直流電源２８が設けられており、直流電源は、モジュール本体１４の内部に設けられている半導体レーザ１６に接続されている。

また、モジュール本体１４の外部に、変調信号としての高周波電気信号を出力して光変調器１８に印加する信号源３０が設けられており、信号源３０は、コンデンサ３２を介在して、光変調器１８に接続されている。また、信号源３０から出力される高周波電気信号にバイアスを与えるためのバイアス源３８が設けられており、バイアス源３８は、光変調器１８に接続されている。なお、本発明に係る信号出力源は、信号源３０及びバイアス源３８に相当する。

図３に示すように、光変調器１８に印加される電圧が高くなるほど、光変調器１８のレーザ光の透過率が低下すると共に、レーザ光を吸収して光変調器１８から出力するＤＣフォトカレントの電流値が大きくなる。一方、光変調器１８に印加される電圧が低くなるほど、光変調器１８のレーザ光の透過率が上昇すると共に、レーザ光を吸収して光変調器１８から出力するＤＣフォトカレントの電流値が小さくなる。

また、モジュール本体１４の外部に、光変調器１８がレーザ光を受光した際に出力する光電流としてのＤＣフォトカレントの電流値を計測するための電流計３４が設けられており、電流計３４は、ＤＣフォトカレントの低周波成分のみを通電するためのコイル３６を介在して、光変調器１８に接続されている。

光送信装置１０には、サーミスタ２６の検知信号が示す温度に基づいて、直流電源２８が供給する直流電流の電流値を制御するフィードフォワード制御部４０が設けられている。フィードフォワード制御部４０には、温度と電流値とを対応させたルックアップテーブルが記憶されており、フィードフォワード制御部４０は、ルックアップテーブルに基づいて、サーミスタ２６の検知信号が示す温度に対応する電流値の直流電流が供給されるように直流電源２８を制御する。ルックアップテーブルには、温度変化による半導体レーザ１６が発するレーザ光のパワーの変化に対応するように、検知される温度に応じて、半導体レーザ１６が発するレーザ光のパワーが予め定められた目標値となるように、半導体レーザ１６に供給する直流電流の電流値が定められている。すなわち、温度が高く変化すると、半導体レーザ１６が発するレーザ光のパワーが低下し、温度が低く変化すると、レーザ光のパワーが上昇するため、ルックアップテーブルには、検知される温度が高いほど、大きい電流値が対応して定められており、一方、検知される温度が低いほど、小さい電流値が対応して定められている。

また、光送信装置１０には、電流計３４が計測した電流値に基づいて、バイアス源３８が高周波電気信号に与えるバイアスを制御するフィードバック制御部４２が設けられている。フィードバック制御部４２には、電流値とバイアス値とを対応させたルックアップテーブルが記憶されており、フィードバック制御部４２は、ルックアップテーブルに基づいて、電流計３４が計測した電流値に対応するバイアス値のバイアスが高周波電気信号に与えられるようにバイアス源３８を制御する。ルックアップテーブルには、温度変化による光変調器１８の出力特性の変化に対応するように、計測されるＤＣフォトカレントの電流値に応じて、光変調器１８によって出力されるＤＣフォトカレントの電流値が所定値になり、光変調器１８によって出力されるレーザ光のパワーが所定値となるように、高周波電気信号に与えられるバイアスのバイアス値が定められている。すなわち、ＤＣフォトカレントの電流値が大きくなると、光変調器１８の透過率が低下し、光変調器１８から出力されるレーザ光のパワーが低下し、ＤＣフォトカレントの電流値が小さくなると、光変調器１８の透過率が上昇し、光変調器１８から出力されるレーザ光のパワーが上昇するため、ルックアップテーブルには、計測される電流値が大きいほど、大きいバイアス値が対応して定められており、一方、計測される電流値が小さいほど、小さいバイアス値が対応して定められている。

なお、光変調器１８によって出力されるレーザ光のパワーが所定値となるように制御するとは、光変調器１８によって出力されるレーザ光の光信号がオンのときのパワーが所定値となるように制御することを示している。

また、図４に示すように、モジュール本体１４内の集積化回路１２は、同一の半導体基板上に、半導体レーザ１６や光変調器１８が形成されている。なお、半導体レーザ１６及び光変調器１８を別々に形成し、別々に形成された半導体レーザ１６及び光変調器１８を、ハイブリッドに同一の半導体基板上に設けるようにしてもよい。

また、モジュール本体１４内には、高周波電気信号の反射を抑圧するために光変調器１８に電気的に並列に接続される終端抵抗５０が、半導体レーザ１６や光変調器１８が設けられている半導体基板上ではなく、半導体レーザ１６や光変調器１８よりも、よりモジュール本体１４に近い位置に設けられている。これにより、終端抵抗５０で発生するジュール熱が、モジュール本体１４を通して放熱される。すなわち、半導体レーザ１６や光変調器１８に対して、終端抵抗５０がモジュール本体１４の反対側に位置づけられた実装形態に比べて、半導体レーザ１６や光変調器１８の温度上昇が抑制される。

次に第１の実施の形態に係る光送信装置１０の動作について説明する。

直流電源２８から直流電流が半導体レーザ１６に供給されると、半導体レーザ１６がレーザ光を連続的に発し、光変調器１８にレーザ光を入力する。このとき、サーミスタ２６によって、モジュール本体１４内の温度を示す検知信号をフィードフォワード制御部４０に出力し、フィードフォワード制御部４０によって、検知信号が示す温度に対応する電流値の直流電流を直流電源２８によって供給させて、半導体レーザ１６から目標値のパワーのレーザ光を発するように制御する。

そして、信号源３０から光変調器１８に高周波電気信号に入力し、光変調器１８は、高周波電気信号に応じて、透過するレーザ光のパワーを変調することにより、入力された高周波電気信号を、レーザ光の光信号に変換して出力する。このレーザ光の光信号は、光ファイバ２０に入力されて、光送信装置１０の外部に出力される。

このとき、電流計３４によって、光変調器１８が出力するＤＣフォトカレントを計測し、計測した電流値データをフィードバック制御部４２に出力する。そして、フィードバック制御部４２によって、ＤＣフォトカレントの電流値に対応するバイアス値のバイアスをバイアス源３８によって高周波電気信号に与えて、光変調器１８によって出力されるＤＣフォトカレントの電流値が所定値となるように調整し、光変調器１８によって透過されて出力されるレーザ光のパワーが所定値となるように制御する。

上記のように、フィードフォワード制御部４０及びフィードバック制御部４２により、光送信装置１０全体として、出力されるレーザ光のＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）機能を実現する。

以上説明したように、第１の実施の形態に係る光送信装置によれば、検知された温度に応じて、半導体レーザに供給する直流電流を制御して、半導体レーザによって発するレーザ光のパワーを目標値とすると共に、光変調器から出力されるＤＣフォトカレントに応じて、光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、高周波電気信号に与えるバイアスを制御することにより、温度変化が生じても、消費電力の大きい温度制御素子を用いることなく、出力されるレーザ光のパワーを一定にすることができ、また、消費電力を抑えることができる。

また、発熱する終端抵抗が、半導体レーザ及び光変調器よりもモジュール本体に近い位置に設けられ、離れた位置に設けられているため、半導体レーザ及び光変調器の温度上昇が抑制され、モジュール全体として消費電力を更に抑えることができる。

また、モジュール本体内の素子数が少ないので、チップ面積を小さくすることができる。また、光センサを用いないため、半導体レーザ及び光変調器を集積化したモジュールをアレイにしやすい。

なお、上記の実施の形態では、ＤＣフォトカレントに基づくフィードバック制御によって、信号源から出力された高周波電気信号にバイアスを与えるバイアス源を制御する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、図２の点線に示すように、フィードバック制御によって、信号源を制御して、信号源から出力される高周波電信号の振幅やバイアスを調整して、光変調器から出力されるレーザ光のパワーが所定値になるように制御してもよい。この場合、フィードバック制御部のルックアップテーブルには、計測される電流値が大きいほど、大きい振幅値又はバイアス値が定められており、一方、計測される電流値が小さいほど、小さい振幅値又はバイアス値が定められている。

また、上記の実施の形態では、検知された温度に基づいて、半導体レーザに供給する直流電流をフィードフォワード制御し、光変調器から出力されるＤＣフォトカレントに基づいて、高周波電気信号に与えるバイアスをフィードバック制御する場合を例に説明したが、光変調器から出力されるＤＣフォトカレントに基づいて、半導体レーザに供給する直流電流をフィードバック制御して、半導体レーザによって出力されるレーザ光のパワーが目標値となるように制御し、また、検知された温度に基づいて、高周波電気信号に与えるバイアスをフィードフォワード制御して、光変調器から出力されるレーザ光のパワーが所定値になるように制御し、光送信装置全体として、出力されるレーザ光のＡＰＣ機能を実現するようにしてもよい。

次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成になっている部分については、同一符号を付して説明を省略する。

第２の実施の形態では、光変調器から出力されたレーザ光を受光する出力光センサを設けて、出力光センサの出力に基づいて、光変調器をフィードバック制御している点が第１の実施の形態と異なっている。

図５に示すように、第２の実施の形態に係る光送信装置２１０では、集積化回路２１２において、光変調器１８に対して半導体レーザ１６と反対側の位置に、光変調器１８から出力されたレーザ光を受光する出力光センサ２１４が設けられている。

また、モジュール本体１４の外部に、出力光センサ２１４がレーザ光を受光した際に出力するＤＣフォトカレントの電流値を計測するための電流計２３４が設けられており、電流計２３４は、出力光センサ２１４に接続されている
また、光送信装置２１０には、電流計２３４が計測した出力光センサからのＤＣフォトカレントの電流値に基づいて、バイアス源３８が高周波電気信号に与えるバイアスを制御するフィードバック制御部２４２が設けられている。フィードバック制御部２４２には、電流値とバイアス値とを対応させたルックアップテーブルが記憶されており、フィードバック制御部２４２は、ルックアップテーブルに基づいて、電流計２３４が計測した電流値に対応するバイアス値のバイアスがバイアス源３８によって高周波電気信号に与えられるように制御する。ルックアップテーブルには、温度変化による光変調器１８の出力特性の変化に対応するように、計測されるＤＣフォトカレントの電流値に応じて、出力光センサ２１４によって出力されるＤＣフォトカレントの電流値が所定値になり、光変調器１８によって出力されるレーザ光のパワーが所定値となるように、高周波電気信号に与えられるバイアスのバイアス値が定められている。すなわち、計測されるＤＣフォトカレントの電流値が大きくなると、光変調器１８から出力されるレーザ光のパワーが上昇しており、ＤＣフォトカレントの電流値が小さくなると、光変調器１８から出力されるレーザ光のパワーが低下しているため、ルックアップテーブルには、計測される電流値が大きいほど、小さいバイアス値が対応して定められており、一方、計測される電流値が小さいほど、大きいバイアス値が対応して定められている。

なお、光送信装置２１０の他の構成は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

次に第２の実施の形態に係る光送信装置２１０の動作について説明する。

直流電源２８から直流電流が半導体レーザ１６に供給され、半導体レーザ１６から光変調器１８にレーザ光を入力する。このとき、フィードフォワード制御部４０によって、サーミスタ２６からの検知信号が示す温度に対応する電流値の直流電流を直流電源２８によって供給させて、半導体レーザ１６から目標値のパワーのレーザ光を発するように制御する。

そして、信号源３０から光変調器１８に高周波電気信号に入力し、光変調器１８は、高周波電気信号に応じて、透過するレーザ光のパワーを変調することにより、入力された高周波電気信号を、レーザ光の光信号に変換して出力する。このレーザ光の光信号は、出力光センサ２１４に入力されると共に、光ファイバ２０に入力されて、光送信装置１０の外部に出力される。

このとき、電流計２３４によって、出力光センサ２１４が受光した光に応じて出力するＤＣフォトカレントを計測し、計測した電流値データをフィードバック制御部２４２に出力する。そして、フィードバック制御部２４２によって、ＤＣフォトカレントの電流値に対応するバイアス値のバイアスをバイアス源３８によって高周波電気信号に与えさせて、出力光センサ２１４によって出力されるＤＣフォトカレントの電流値を所定値に調整し、光変調器１８によって透過されて出力されるレーザ光のパワーが所定値となるように制御する。

上記のように、フィードフォワード制御部４０及びフィードバック制御部２４２により、光送信装置２１０全体として、出力されるレーザ光のＡＰＣ機能を実現する。

以上説明したように、第２の実施の形態に係る光送信装置によれば、検知された温度に応じて、半導体レーザに供給する直流電流を制御して、半導体レーザによって発するレーザ光のパワーを目標値とすると共に、光変調器から出力されるレーザ光に応じて、光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、高周波電気信号に与えるバイアスを制御することにより、温度変化が生じても、消費電力の大きい温度制御素子を用いることなく、出力されるレーザ光のパワーを一定にすることができ、また、消費電力を抑えることができる。

なお、上記の実施の形態では、出力光センサからのＤＣフォトカレントに基づくフィードバック制御によって、信号源から出力された高周波電気信号にバイアスを与えるバイアス源を制御する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、図５の点線に示すように、フィードバック制御によって、信号源を制御して、信号源から出力される高周波電信号の振幅やバイアスを調整して、光変調器から出力されるレーザ光のパワーが所定値になるように制御してもよい。

また、光変調器として電界吸収型の光変調器を適用した場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、マッハツエンダ型の光変調器や方向性結合器型の光変調器を用いてもよい。

次に、第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成になっている部分については、同一符号を付して説明を省略する。

第３の実施の形態では、半導体レーザから出力されるレーザ光のバックビームを受光する半導体レーザ光センサとしてのバックビーム光センサを設け、バックビーム光センサの出力に基づいて、半導体レーザに直流電流を供給する直流電源をフィードバック制御している点と、検知される温度に基づいて、光変調器へ出力する高周波電気信号にバイアスを与えるバイアス源をフィードフォワード制御している点とが第１の実施の形態と異なっている。

図６に示すように、第３の実施の形態に係る光送信装置３１０では、集積化回路３１２において、半導体レーザ１６に対して光変調器１８と反対側の位置に、半導体レーザ１６から出力されたレーザ光のバックビームを受光するバックビーム光センサ３１４が設けられている。

また、光送信装置３１０のモジュール本体１４の外部に、バックビーム光センサ３１４がレーザ光のバックビームを受光した際に出力するＤＣフォトカレントの電流値を計測するための電流計３３４が設けられており、電流計３３４は、バックビーム光センサ３１４に接続されている。

光送信装置３１０には、電流計３３４が計測したバックビーム光センサ３１４からのＤＣフォトカレントの電流値に基づいて、直流電源２８が供給する直流電流の電流値を制御するフィードバック制御部３４０が設けられている。フィードバック制御部３４０には、計測される電流値と供給する電流値とを対応させたルックアップテーブルが記憶されており、フィードバック制御部３４０は、ルックアップテーブルに基づいて、電流計３３４が計測した電流値に対応する電流値の直流電流が直流電源２８から供給されるように制御する。ルックアップテーブルには、温度変化による半導体レーザ１６が発するレーザ光のバックビームのパワーの変化に対応するように、バックビーム光センサから出力されるＤＣフォトカレントの電流値に応じて、半導体レーザ１６が発するレーザ光のパワーが予め定められた目標値となるように、半導体レーザ１６に供給する直流電流の電流値が定められている。すなわち、計測されるＤＣフォトカレントの電流値が大きくなると、半導体レーザ１６から出力されるレーザ光のパワーが上昇しており、ＤＣフォトカレントの電流値が小さくなると、半導体レーザ１６から出力されるレーザ光のパワーが低下しているため、ルックアップテーブルには、計測される電流値が大きいほど、供給する電流値として小さい電流値が対応して定められており、一方、計測される電流値が小さいほど、供給する電流値として大きい電流値が対応して定められている。

また、光送信装置３１０には、サーミスタ２６の検知信号が示す温度に基づいて、高周波電気信号に与えるバイアスを制御するフィードフォワード制御部３４２が設けられている。フィードフォワード制御部３４２には、温度とバイアス値とを対応させたルックアップテーブルが記憶されており、フィードフォワード制御部３４２は、ルックアップテーブルに基づいて、サーミスタ２６の検知信号が示す温度に対応するバイアス値のバイアスがバイアス源によって高周波電気信号に与えられるように制御する。ルックアップテーブルには、温度変化による光変調器１８の出力特性の変化に対応するように、検知される温度に応じて、光変調器１８によって出力されるレーザ光のパワーが所定値となるように、高周波電気信号に与えられるバイアスのバイアス値が定められている。すなわち、温度が高く変化すると、光変調器１８の透過率が低下して、光変調器１８から出力されるレーザ光のパワーが低下し、温度が低く変化すると、光変調器１８の透過率が上昇して、光変調器１８から出力されるレーザ光のパワーが上昇するため、ルックアップテーブルには、検知される温度が高いほど、大きいバイアス値が対応して定められており、一方、検知される温度が低いほど、小さいバイアス値が対応して定められている。

なお、光送信装置３１０の他の構成は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

次に第３の実施の形態に係る光送信装置３１０の動作について説明する。

直流電源２８から直流電源が半導体レーザ１６に供給され、半導体レーザ１６から光変調器１８にレーザ光を入力する。このとき、フィードバック制御部３４０によって、電流計３３４で計測されたバックビーム光センサ３１４からのＤＣフォトカレントの電流値に対応する電流値の直流電流を直流電源２８によって供給させて、半導体レーザ１６から目標値のパワーのレーザ光を発するように制御する。

そして、信号源３０から光変調器１８に高周波電気信号に入力し、光変調器１８は、高周波電気信号に応じて、透過するレーザ光のパワーを変調することにより、入力された高周波電気信号を、レーザ光の光信号に変換して、光ファイバ２０を介して、光送信装置１０の外部に出力される。

このとき、サーミスタ２６によって検知した温度を示す検知信号がフィードフォワード制御部３４２に出力される。そして、フィードフォワード制御部３４２によって、検知信号の温度に対応するバイアス値のバイアスを高周波電気信号に与えるようにバイアス源３８を制御して、光変調器１８によって透過されて出力されるレーザ光のパワーが所定値となるように制御する。

上記のように、フィードバック制御部３４０及びフィードフォワード制御部３４２により、光送信装置３１０全体として、出力されるレーザ光のＡＰＣ機能を実現する。

以上説明したように、第３の実施の形態に係る光送信装置によれば、半導体レーザから発せられたレーザ光のバックビームに応じて、半導体レーザに供給する直流電流を制御して、半導体レーザによって発するレーザ光のパワーを目標値とすると共に、検知された温度に応じて、光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、高周波電気信号に与えるバイアスを制御することにより、温度変化が生じても、消費電力の大きい温度制御素子を用いることなく、出力されるレーザ光のパワーを一定にすることができ、また、消費電力を抑えることができる。

なお、上記の実施の形態では、検知された温度に基づくフィードフォワード制御によって、信号源から出力された高周波電気信号にバイアスを与えるバイアス源を制御する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、図６の点線に示すように、フィードフォワード制御によって、信号源を制御して、信号源から出力される高周波電信号の振幅やバイアスを調整して、光変調器から出力されるレーザ光のパワーが所定値になるように制御してもよい。

また、上記の実施の形態では、光変調器として電界吸収型の光変調器を適用した場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、マッハツエンダ型の光変調器や方向性結合器型の光変調器を用いてもよい。

次に、第４の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態及び第３の実施の形態と同様の構成になっている部分については、同一符号を付して説明を省略する。

第４の実施の形態では、半導体レーザから出力されるレーザ光のバックビームを受光するバックビーム光センサを設けて、バックビーム光センサの出力に基づいて、半導体レーザに直流電流を供給する直流電源をフィードバック制御している点が第１の実施の形態と異なっている。

図７に示すように、第４の実施の形態に係る光送信装置４１０では、集積化回路４１２において、半導体レーザ１６に対して光変調器１８と反対側の位置に、半導体レーザ１６から出力されたレーザ光のバックビームを受光するバックビーム光センサ３１４が設けられている。

また、光送信装置４１０のモジュール本体１４の外部に、バックビーム光センサ３１４が出力するＤＣフォトカレントの電流値を計測するための電流計３３４が設けられている。また、光送信装置４１０には、電流計３３４が計測した電流値に基づいて、直流電源２８が供給する直流電流の電流値を制御するフィードバック制御部３４０が設けられており、計測される電流値と供給する電流値とを対応させたルックアップテーブルに基づいて、電流計３３４が計測した電流値に対応する電流値の直流電流が直流電源２８から供給されるように制御する。

また、光送信装置４１０には、電流計３４が計測した電流値に基づいて、バイアス源３８が高周波電気信号に与えるバイアスを制御するフィードバック制御部４２が設けられ、電流値とバイアス値とを対応させたルックアップテーブルに基づいて、フィードバック制御部４２は、電流計３４が計測した電流値に対応するバイアス値のバイアスがバイアス源３８によって高周波電気信号に与えられるように制御する。

なお、光送信装置３１０の他の構成は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

次に第４の実施の形態に係る光送信装置４１０の動作について説明する。

直流電源２８から直流電源が半導体レーザ１６に供給され、半導体レーザ１６から光変調器１８にレーザ光を入力する。このとき、フィードバック制御部３４０によって、電流計３３４で計測されたバックビーム光センサ３１４からのＤＣフォトカレントの電流値に対応する電流値の直流電流を直流電源２８によって供給させて、半導体レーザ１６から目標値のパワーのレーザ光を発するように制御する。

そして、信号源３０から光変調器１８に高周波電気信号に入力し、光変調器１８は、高周波電気信号に応じて、透過するレーザ光のパワーを変調することにより、入力された高周波電気信号を、レーザ光の光信号に変換し、光ファイバ２０を介して、光送信装置４１０の外部に出力する。

このとき、電流計３４によって、光変調器１８が出力するＤＣフォトカレントを計測し、計測した電流値データをフィードバック制御部４２に出力する。そして、フィードバック制御部４２によって、ＤＣフォトカレントの電流値に対応するバイアス値のバイアスをバイアス源３８によって高周波電気信号に与えて、光変調器１８によって出力されるＤＣフォトカレントの電流値が所定値になるように調整し、光変調器１８によって透過されて出力されるレーザ光のパワーが所定値となるように制御する。

上記のように、フィードバック制御部３４０及びフィードバック制御部４２により、光送信装置４１０全体として、出力されるレーザ光のＡＰＣ機能を実現する。

以上説明したように、第４の実施の形態に係る光送信装置によれば、半導体レーザから発せられたレーザ光のバックビームに応じて、半導体レーザに供給する直流電流を制御して、半導体レーザによって発するレーザ光のパワーを目標値とすると共に、光変調器から出力されるＤＣフォトカレントに応じて、光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、高周波電気信号に与えるバイアスを制御することにより、温度変化が生じても、消費電力の大きい温度制御素子を用いることなく、出力されるレーザ光のパワーを一定にすることができ、また、消費電力を抑えることができる。

なお、上記の実施の形態では、ＤＣフォトカレントに基づくフィードバック制御によって、信号源から出力された高周波電気信号にバイアスを与えるバイアス源を制御する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、図７の点線に示すように、フィードバック制御によって、信号源を制御して、信号源から出力される高周波電気信号の振幅やバイアスを調整して、光変調器から出力されるレーザ光のパワーが所定値になるように制御してもよい。

また、上記の実施の形態では、半導体レーザのバックビームに基づいて、半導体レーザに供給する直流電流をフィードバック制御し、光変調器から出力されるＤＣフォトカレントに基づいて、高周波電気信号のバイアスをフィードバック制御する場合を例に説明したが、光変調器から出力されるＤＣフォトカレントに基づいて、半導体レーザに供給する直流電流をフィードバック制御し、半導体レーザによって出力されるレーザ光のパワーが目標値となるように制御し、また、半導体レーザのバックビームに基づいて、高周波電気信号のバイアスをフィードフォワード制御し、光変調器から出力されるレーザ光のパワーが所定値になるように制御して、光送信装置全体として、出力されるレーザ光のＡＰＣ機能を実現するようにしてもよい。

また、半導体レーザのバックビームに基づいて、半導体レーザに供給する直流電流をフィードバック制御して、半導体レーザによって出力されるレーザ光のパワーが目標値となるように制御し、また、第２の実施の形態のように、光変調器から出力されるレーザ光を受光する出力光センサを設け、出力光センサからのＤＣフォトカレントに基づいて、高周波電気信号のバイアスをフィードバック制御して、光変調器から出力されるレーザ光のパワーが所定値になるように制御し、光送信装置全体として、出力されるレーザ光のＡＰＣ機能を実現するようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る光送信装置の概要を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光送信装置の構成を示す回路図である。 光変調器に印加される電圧と透過率及びＤＣフォトカレントとの関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る光送信装置の集積化回路の構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光送信装置の構成を示す回路図である。 本発明の第３の実施の形態に係る光送信装置の構成を示す回路図である。 本発明の第４の実施の形態に係る光送信装置の構成を示す回路図である。

符号の説明

１０、２１０、３１０、４１０ 光送信装置
１２、２１２、３１２、４１２ 集積化回路
１４ モジュール本体
１６ 半導体レーザ
１８ 光変調器
２０ 光ファイバ
２６ サーミスタ
２８ 直流電源
３０ 信号源
３４、２３４、３３４ 電流計
３８ バイアス源
４０、３４２ フィードフォワード制御部
４２、２４２、３４０ フィードバック制御部
５０ 終端抵抗
２１４ 出力光センサ
３１４ バックビーム光センサ

Claims (10)

1. パワーが目標値になるように制御されたレーザ光を発する半導体レーザと、
   前記半導体レーザから発せられたレーザ光を変調して出力する光変調器と、
   レーザ光を変調させるための変調信号にバイアスを与え、前記変調信号を前記光変調器に出力する信号出力源と、
   自装置内の温度を検知する温度センサと、
   前記温度センサによって検知された温度に応じて、前記光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、前記信号出力源から出力される前記変調信号の振幅又はバイアスを制御する信号制御手段と、
   を含む光送信装置。
2. パワーが目標値になるように制御されたレーザ光を発する半導体レーザと、
   前記半導体レーザから発せられたレーザ光を変調して出力する光変調器と、
   レーザ光を変調させるための変調信号にバイアスを与え、前記変調信号を前記光変調器に出力する信号出力源と、
   前記光変調器から出力されるレーザ光を受光する出力光センサと、
   前記出力光センサによって受光されたレーザ光に応じて、前記光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、前記信号出力源から出力される前記変調信号の振幅値又はバイアス値を制御する信号制御手段と、
   を含む光送信装置。
3. パワーが目標値になるように制御されたレーザ光を発する半導体レーザと、
   前記半導体レーザから発せられたレーザ光を変調して出力する電界吸収型の光変調器と、
   レーザ光を変調させるための変調信号にバイアスを与え、前記変調信号を前記光変調器に出力する信号出力源と、
   前記光変調器から出力される光電流に応じて、前記光変調器によって出力されるレーザ光のパワーが一定となるように、前記信号出力源から出力される前記変調信号の振幅値又はバイアス値を制御する信号制御手段と、
   を含む光送信装置。
4. 自装置内の温度を検知する温度センサと、
   前記半導体レーザに駆動電流を供給する電源回路と、
   前記温度センサによって検知された温度に応じて、前記半導体レーザによって発するレーザ光のパワーが前記目標値となるように、前記電源回路によって供給される駆動電流を制御する電源制御手段と、
   を更に含む請求項２又は３記載の光送信装置。
5. 前記半導体レーザから発せられたレーザ光を受光する半導体レーザ光センサと、
   前記半導体レーザに駆動電流を供給する電源回路と、
   前記半導体レーザ光センサによって受光されたレーザ光に応じて、前記半導体レーザによって発するレーザ光のパワーが前記目標値となるように、前記電源回路によって供給される駆動電流を制御する電源制御手段と、
   を更に含む請求項１〜請求項３の何れか１項記載の光送信装置。
6. 前記光変調器は、電界吸収型の光変調器であって、
   前記半導体レーザに駆動電流を供給する電源回路と、
   前記光変調器から出力される光電流に応じて、前記半導体レーザによって発するレーザ光のパワーが前記目標値となるように、前記電源回路によって供給される駆動電流を制御する電源制御手段と、
   を更に含む請求項１又は２記載の光送信装置。
7. 前記変調信号の反射を抑圧するために、前記光変調器と並列に接続された終端抵抗を更に含み、
   前記終端抵抗は、前記半導体レーザ及び前記光変調器と同一の半導体基板上に設けられていないことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項記載の光送信装置。
8. 前記半導体レーザ及び前記光変調器を別々に形成し、前記形成された半導体レーザ及び光変調器の各々を、１つの半導体基板上に集積化した請求項１〜請求項７の何れか１項記載の光送信装置。
9. 前記半導体レーザ及び前記光変調器を、１つの半導体基板上に形成して集積化した請求項１〜請求項７の何れか１項記載の光送信装置。
10. 前記光変調器は、電界吸収型の光変調器、マッハツエンダ型の光変調器、及び方向性結合器型の光変調器の何れか一つである請求項１又は２記載の光送信装置。

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