JP2009026789A - 光モジュール、ホストボード、およびホストボードの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光モジュールに記憶手段を実装することにより、光モジュールが搭載されたホストボードで発光素子および受光素子の特性データに対応した制御を自動的に実現できるので、従来型のホストボードのような光トランシーバモジュールという形態をとる必要がなくなる。この結果、製造工数を削減した光モジュール、ホストボード、およびホストボードの製造方法の提供を実現することができる。
【選択図】図1
Description
一般的に光トランシーバモジュール10は、レーザーダイオード(LD)2およびアバランシェダイオード(APD)3を内蔵した光モジュール1、制御回路5、LD駆動回路(Laser Driver)6、APD駆動回路(昇圧回路)7、増幅回路(AMP)などで構成されている。
光トランシーバモジュール10は、LD2およびAPD3の温度特性を補償するための回路(第1の制御手段)5を内蔵しており、事前にこれらの温度特性を取得し、所望の特性が獲られるように調整されている。
1つめの理由は部品点数の削減が難しいことである。
2つめの理由は、光トランシーバモジュール10の調整および試験に必要な設備の削減が難しいことである。
3つめの理由は、光トランシーバモジュール10の調整および試験にかかる工数を削減することが難しいことである。
発光素子としては、例えばレーザーダイオード、フォトダイオードが挙げられる。
受光素子としては、例えばアバランシェダイオード、フォトダイオード、フォトトランジスタが挙げられる。
記憶手段としては、例えば、ROM、RAM、フラッシュメモリ等が挙げられる。
制御手段としては、例えば、マイクロプロセッサが挙げられる。
図1に示すように、光モジュール1はLD2およびAPD3および記憶手段4を内蔵している。記憶手段4にはあらかじめLD2およびAPD3の特性に関するデータが記録されている。
ホストボード8上に設置された制御回路5は、光モジュール1の記憶手段4の記憶領域からLD2およびAPD3の特性に関する情報を読み出し、目標とする光出力パワーおよび受光感度が得られるようにレーザードライバ6および駆動回路(例えば、昇圧回路)7を自動制御する。
光モジュール1はLD2およびAPD3および記憶手段4を内蔵している。記憶手段4の記憶領域にはあらかじめLD2およびAPD3の特性に関するデータが記録されている。LD2に関するデータは、電流−光変換効率(η)、発光しきい値(Ith)およびこれらの温度変動特性がある。APD3に関するデータは、光−電流変換効率(S)、ブレイクダウン電圧(Vbr)およびこれらの温度変動特性がある。レーザードライバ6はLD2を駆動するための回路である。
レーザードライバ6は変調電流(Imod)およびバイアス電流(Ibias)をLD2に流すことによりLD2を目的の光出力パワーおよび消光比で駆動する。
昇圧回路7は、APD3の逆バイアス電圧(Vbias)を発生する回路である。APD3はVbiasにより受光効率が決められ、受光感度特性を決定する。最適なVbiasはAPD3の特性に依存する。制御回路5は記憶手段4の記憶領域から読み出したAPD3に関する特性データ(S、Vbr)に応じてVbiasを決める。
次に、本発明に係るホストボードの動作を説明する。
図1の記憶手段4の記憶領域には、あらかじめLD2およびAPD3の特性に関するデータが記録されている。
図2は、一般的なレーザーダイオード(LD)の特性を示したグラフである。横軸がLDに流す電流、縦軸が発光パワーを示す。この図で示されているように発光パワーおよび消光比は以下の関係式(1)〜(4)で表される。
(ただし、ここではIthによる発光は充分小さいとして無視する)
P0=η×(Ibias−Ith) …(2)
(ただし、ここではIthによる発光は充分小さいとして無視する)
Pave=(P1+P0)/2 …(3)
ER=P1/P0=Imod/(Ibias−Ith) …(4)
(ただし、ここではIthによる発光は充分小さいとして無視する)
また、一般的にLDを実装した光モジュールはLDの発光パワーをモニタするフォトダイオード(モニタPD)を実装している。発光パワーとモニタPDに流れる電流とは比例関係にあるため、モニタ電流を測定することでPaveを決めることができる。
Imod/2+Ibias=Pave/Pa×Imon+Ith …(5)
つまり、LDを実装した光モジュールの特性データであるηおよびIth、Imonが分かれば、目標とする発光パワーPaveおよび消光比ERに設定するために必要な電流条件ImodおよびIbiasを決定することができる。
実際には、ホストボード8の温度環境と記憶領域に格納された特性データの温度条件が一致しないため、温度Tをパラメータとした計算式を個別に導出する。そのパラメータは以下の式(6)、(7)で規定される。
Imod=f(η,Ith,Imon,Pa,Pave,ER,T) …(6)
Ibias=g(η,Ith,Imon,Pa,Pave,ER,T) …(7)
図3において、横軸がAPDに印加する逆バイアス電圧Vbias、縦軸がAPDに流れる電流Iapdである。
APDを実装した光モジュールの特性パラメータのうち、変換効率Sとブレイクダウン電圧Vbrが光モジュールの特性を決める主要なパラメータとなる。変換効率SはAPDの増倍率Mが1のときの光−電流変換効率である。APD電流Iapdは下式(8)によって決まる。
Iapd=M×S×Pin …(8)
ここで、Pinは受光パワーを示す。増倍率Mは印加電圧Vbrによって決めることができる。
ただし、MとVpadの関係は温度により変動するため、温度に対応した特性データを事前に取得する必要がある。これらの情報を図1の記憶手段4の記憶領域に記憶することにより、記憶手段4から呼び出した特性データから温度に対応した最適なVbiasをホストボード8上で制御回路が自動的に決定することができる。
Vbias=h(S,Vbr,T) …(9)
ここでは温度特性をいくつかの代表的な温度条件を取得した結果を記憶している。ホストボード8はこれらのデータを読み出し、各データの間の温度は補間式を導出することによって算出することができる。特性データの温度特性を記憶手段4の記憶領域に記憶することで、図1の制御回路5でLD2およびAPD3を制御するために必要なパラメータを抽出し、自動的に制御することができる。
本発明の第1の効果は、LDおよびAPDの事前調整および試験が不要なことである。
このようにデータを構成しても実施例1と同様の効果が得られる。
尚、本実施例では、LDおよびAPDの両方を内蔵した光モジュールを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されずLDのみを内蔵した光モジュールもしくはAPDのみを内蔵した光モジュールでも同様の効果が得られる。
本発明による構成では記憶領域4の部品点数が増えるが、光トランシーバモジュール10を構成する機構部品およびプリント基板が不要になる。一般に光トランシーバモジュール10を構成する機構部品およびプリント基板に対して、記憶領域4の価格は非常に安価であるため、本発明により部材価格の低減を図ることができる。
同図において、光モジュール1の組立(ステップS1)には光モジュール組立設備を必要とする。
光モジュール1の試験(ステップS2)にはパワーメータ、恒温槽もしくはヒータなどの温度制御槽、電流計、電圧計を必要とする。
光トランシーバモジュール10の組立(ステップS3)には光トランシーバモジュール組立設備を必要とする。
光トランシーバモジュール10の調整・試験(ステップS4)にはパワーメータ、光オシロスコープ、パルスパターンジェネレータ、エラーデティクタ、スペクトラムアラナイザ、光減衰器、恒温槽もしくはヒータなどの温度制御槽、電流計、電圧計を必要とする。
ホストボード8への実装(ステップS5)を経てホストボード8の試験(ステップS6)にはホストボード試験設備を必要とする。
同図において、光モジュール1の組立(ステップS11)には光モジュール組立設備を必要とする。
光モジュール1の試験(ステップS12)にはパワーメータ、恒温槽もしくはヒータなどの温度制御槽、電流計、電圧計を必要とする。
光モジュール1の記憶手段4の記憶領域へのデータ書き込み(ステップS13)には汎用のコンピュータを必要とする。
ホストボード8への実装(ステップS14)を経て、ホストボード8の試験(ステップS15)にはホストボード試験設備を必要とする。
同図において、光モジュール1の組立(ステップS1)には光モジュールの組み立て:Aを必要とする。
光モジュール1の試験(ステップS2)には光モジュール1の試験:Bを必要とする。
光トランシーバモジュール10の組立(ステップS3)には光トランシーバモジュールの組み立て:Cを必要とする。
光トランシーバモジュール10の調整・試験(ステップS4)には光トランシーバモジュール10の調整:D及び光トランシーバモジュール10の試験:Eを必要とする。
ホストボード8への実装(ステップS5)にはホストボード8への実装:Fを必要とする。
ホストボード8の試験(ステップS6)にはホストボード試験:Gを必要とする。
同図において、光モジュール1の組立(ステップS11)には光モジュールの組み立て:Aを必要とする。
光モジュール1の試験(ステップS12)には光モジュール1の試験:Bを必要とする。
光モジュール1の記憶手段4の記憶領域へのデータ書き込み(ステップS13)にはデータ書き込み:Zを必要とする。
ホストボード8への実装(ステップS14)にはホストボード8への実装:Fを必要とする。
ホストボード8の試験(ステップS15)にはホストボード8の試験:G+Hを必要とする。
2 レーザーダイオード(LD)
3 アバランシェダイオード(APD)
4 記憶手段
5 制御回路(第1の制御手段)
6 レーザードライバ
7 APD駆動回路(昇圧回路)
8 ホストボード(HOST BOARD)
9 制御・駆動回路
Claims (6)
- 発光素子と、受光素子と、前記発光素子及び前記受光素子の特性に関するデータを記録した記憶手段とを有することを特徴とする光モジュール。
- 発光素子、受光素子、及び前記発光素子及び前記受光素子の特性に関するデータを記録した記憶手段を有する光モジュールと、
前記光モジュールが搭載されると前記データに基づいて前記発光素子及び前記受光素子を制御する第1の制御手段とを備えたことを特徴とするホストボード。 - 発光素子、受光素子、及び前記発光素子及び前記受光素子の特性に関するデータを記録した記憶手段を有する光モジュールと、
前記光モジュールが搭載されると前記データに基づいて前記発光素子及び前記受光素子を制御する第1の制御手段と、前記受光素子の出力に基づいて前記発光素子の出力を制御する第2の制御手段とを備えたことを特徴とするホストボード。 - 前記第1の制御手段は、リアルタイムに前記発光素子及び前記受光素子を制御するパラメータを計算することを特徴とする請求項2記載のホストボード。
- 前記第1の制御手段は、変換効率Sをパラメータとすることを特徴とする請求項2または3記載のホストボード。
- 発光素子、受光素子、及び前記発光素子及び前記受光素子の特性に関するデータを記録した記憶手段を有する光モジュールを準備する工程と、
前記光モジュールが搭載されると前記データに基づいて前記発光素子及び前記受光素子を制御する第1の制御手段と、前記受光素子の出力に基づいて前記発光素子の出力を制御する第2の制御手段とを有するホストボード用の基板を準備する工程と、
前記基板に前記光モジュールを搭載する工程とを備えたことを特徴とするホストボードの製造方法。
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