JP2009033556A

JP2009033556A - 光送信器

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Publication number: JP2009033556A
Application number: JP2007196299A
Authority: JP
Inventors: Kengo Matsumoto; 健悟松元
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-02-12

Abstract

【課題】ＣＭＬ技術を用いた光送信器において、複数の信号光を合波して高速化すると共に当該光送信器の小型化を可能とする。
【解決手段】光送信器１は、ＬＤ３１及びペルチェ素子３３を有する複数の発光モジュール３Ａ〜３Ｄと、各発光モジュール３Ａ〜３Ｄにペルチェ電流Ｉｐ１〜Ｉｐ４を供給するＴＥＣ制御部１７Ａ〜１７Ｄと、各発光モジュール３Ａ〜３Ｄから出射された信号光Ｌ１〜Ｌ４を合波する光合波器７と、エタロンフィルタ９と、エタロンフィルタ９の出力光Ｌ６に含まれる各波長成分の光強度を検出するモニタ手段１５とを備える。ＴＥＣ制御部１７Ａ〜１７Ｄは、モニタ手段１５の検出結果を基に、ＬＤ３１の各温度が、オン強度時のピーク波長およびオフ強度時のピーク波長が当該信号光に対応する透過変化率極大波長を挟んだ両側にそれぞれ設定される温度に近づくように、ペルチェ電流Ｉｐ１〜Ｉｐ４を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光送信器に関するものである。

光通信システムに用いられる光送信器において、高い周波数でオン／オフ変調された駆動電流をレーザダイオード（以下、ＬＤとする）に供給することにより、高速の信号光を出力する方式（いわゆる直接変調方式）がある。しかし、このような直接変調方式では、駆動電流がオンレベルの時とオフレベルの時とでＬＤの活性媒質内のキャリア密度が異なり、発光波長が僅かにシフトする。なお、このような現象は、一般的にチャープ（または波長チャープ）と呼ばれている。信号光を伝搬する光ファイバには分散特性があり、信号光の波長によって光ファイバ伝搬時の光速が僅かに異なるので、チャープを含む信号光を光ファイバを介して受信すると、受光波形に乱れが生じてしまう。したがって、直接変調方式では伝送距離が制限される。例えば、安価な直接変調デバイスを用いて通信速度１０［Ｇｂｐｓ］でＮＲＺ信号を伝送する場合、伝送距離は１０［ｋｍ］程度に制限される。このことから、長距離伝送を行う場合には、一般的に直接変調方式は用いられず、ＬＤから出力された光をＥＡ（Electro-Absorption）変調器或いはＭＺ（Mach-Zender）変調器により変調する。しかし、ＥＡ変調器やＭＺ変調器は一般的に高価であり、安価な方式が望まれている。

そこで、ＣＭＬ（Chirp-ManagedDirectly Modulated Laser）技術が注目されている（例えば非特許文献１）。ＣＭＬ技術とは、ＬＤを直接変調して信号光を生成し、急峻なカットオフ特性を有する波長選択フィルタ（エタロンフィルタ等）をこの信号光に通過させて、駆動電流がオフレベルのときの波長の光を遮断することにより、チャープの影響を抑制する技術である。この技術によれば、光送信器の小型化を図りつつ１００［ｋｍ］以上の伝送距離を期待できる。
Yasuhiro Matsuiet al., "Chirp-Managed Directly Modulated Laser (CML)", IEEE PhotonicsTechnology Letters, Vol. 18, No. 2, January 15, 2006

近年の通信量の増大に伴い、従来の１０［Ｇｂｐｓ］より高速な（例えば４０［Ｇｂｐｓ］や１００［Ｇｂｐｓ］の）信号光を送信可能な光送信器が求められている。しかし、このように極めて高速な信号光をＮＲＺ方式で光ファイバを介して伝送すると、ＬＮＯ（ニオブ酸リチウム）光変調器などの高価な変調デバイスを使用してもその伝送距離は数ｋｍに制限されてしまう。そこで、伝送速度を１０［Ｇｂｐｓ］として変調された複数の信号光を合波することにより、４０［Ｇｂｐｓ］や１００［Ｇｂｐｓ］といった伝送速度を実現する方式が考えられる。そして、合波される複数の信号光をＣＭＬ技術により生成すれば、このように極めて速い伝送速度で且つ１００［ｋｍ］以上といった長い伝送距離を実現できる。

しかしながら、上述したＣＭＬ技術を単に組み合わせて高速化を図ると、次の問題が生じる。前述したように、ＣＭＬ技術においては直接変調されるＬＤに加えて波長選択フィルタが用いられる。そして、チャープの影響を効果的に抑制するためには、波長選択フィルタの波長−透過率特性を精度よく制御する必要がある。波長選択フィルタの波長−透過率特性は温度によって変動するので、これを精度よく制御するためには波長選択フィルタにペルチェ素子（熱電変換素子）や該ペルチェ素子を駆動するための回路が必要となる。したがって、複数のＣＭＬ光源装置を単に組み合わせると、光送信器が大型化してしまう。

本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、ＣＭＬ技術を用いた光送信器において、複数の信号光を合波して高速化すると共に当該光送信器の小型化を可能とすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明による光送信器は、所定の波長間隔をもって生成された複数の信号光を合波して出力する光送信器であって、第１の光強度（以下、オン強度という）、および該第１の光強度より小さい第２の光強度（以下、オフ強度という）に強度変調された複数の信号光をそれぞれ生成する複数の半導体レーザ素子と、複数の半導体レーザ素子の温度をそれぞれ調整する複数のペルチェ素子と、複数のペルチェ素子に供給する電力を制御する制御回路と、複数の半導体レーザ素子から出射された複数の信号光を合波する光合波器と、所定の波長間隔に対応する周期で変化する波長−透過率特性を有し、光合波器と光結合されたエタロンフィルタと、エタロンフィルタの温度を一定に制御するエタロン温度制御手段と、エタロンフィルタの出力光を複数の信号光それぞれに対応する複数の波長成分に分波し、該複数の波長成分それぞれの光強度を検出するモニタ手段とを備え、制御回路は、モニタ手段の検出結果を基に、複数の半導体レーザ素子の各温度が、オン強度時のピーク波長およびオフ強度時のピーク波長が当該信号光に対応するエタロンフィルタの透過変化率極大波長を挟んだ両側にそれぞれ設定される温度に近づくように電力を制御することを特徴とする。

上記した光送信器において、複数の半導体レーザ素子から出射された各信号光は光合波器により合波されたのち、エタロンフィルタに達する。ここで、エタロンフィルタは周期的に変化する波長−透過率特性を有しており、各半導体レーザ素子の温度は、オン強度時のピーク波長およびオフ強度時のピーク波長が当該信号光に対応するエタロンフィルタの透過変化率極大波長を挟んだ両側にそれぞれ設定されるように、ペルチェ素子および制御回路によって制御される。これにより、複数の信号光に対し一つ或いは少数のエタロンフィルタを用いてＣＭＬ技術を好適に実現できる。したがって、上記した光送信器によれば、複数の信号光を合波して高速化すると共に、複数のＣＭＬ光源装置を単に組み合わせる場合と比較して光送信器を小型化できる。

また、光送信器は、制御回路が、モニタ手段により検出される複数の波長成分それぞれの光強度が所定値に近づくように電力を制御することを特徴としてもよい。これにより、先に述べたオン強度時／オフ強度時のピーク波長とエタロンフィルタの透過変化率極大波長との相互関係の調整を、簡易な構成により実現できる。

なお、本発明に係る光送信器において、エタロンフィルタの透過変化率極大波長とは、周期的に変化するエタロンフィルタの波長−透過率特性において、透過率の極大値と極小値との間の半周期において透過率の変化率の絶対値が最大となる波長をいう。また、オン強度時のピーク波長とは、信号光がオン強度の際に該信号光のスペクトルにおいて光強度が最大となる波長をいう。同様に、オフ強度時のピーク波長とは、信号光がオフ強度の際に該信号光のスペクトルにおいて光強度が最大となる波長をいう。

本発明によれば、ＣＭＬ技術を用いた光送信器において、複数の信号光を合波して高速化すると共に当該光送信器の小型化を可能にできる。

以下、添付図面を参照しながら本発明による光送信器の実施の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。

図１は、本実施形態に係る光送信器１の構成を概略的に示すブロック図である。光送信器１は、外部から電気的な送信信号Ｔｘ１〜Ｔｘ４を受け、この送信信号Ｔｘ１〜Ｔｘ４に応じて変調された信号光Ｌ１〜Ｌ４が合波された光を光ファイバＦに提供する。この光ファイバＦは図示しない光受信器に接続されており、該光受信器に合波光が送信される。信号光Ｌ１〜Ｌ４は、所定の波長間隔、例えば低密度波長分割多重方式（ＣＷＤＭ：Coarse Wavelength Division Multiplexing）の波長間隔をもって設定された波長λ１〜λ４の光からなり、例えば図２に示すようにオン強度（第１の光強度）Ｐｏｎおよびこのオン強度Ｐｏｎより小さいオフ強度（第２の光強度）Ｐｏｆｆに強度変調され、所定の通信速度（例えば１０［Ｇｂｐｓ］）でそれぞれ変調されている。そして、これらの信号光Ｌ１〜Ｌ４が合波されることにより、通信速度が４０［Ｇｂｐｓ］となる。

図１を参照すると、光送信器１は、複数（本実施形態では４つ）の発光モジュール３Ａ〜３Ｄ、複数の発光モジュール３Ａ〜３Ｄに対応する複数のレーザ駆動回路５Ａ〜５Ｄ、光合波器７、エタロンフィルタ９、エタロン温度制御手段１１、光分岐素子１３、モニタ手段１５、および複数の発光モジュール３Ａ〜３Ｄに対応する複数のＴＥＣ制御部１７Ａ〜１７Ｄを備えている。

発光モジュール３Ａ〜３Ｄは、信号光Ｌ１〜Ｌ４を直接変調方式により生成するためのモジュールであり、半導体レーザ素子（ＬＤ）３１、フォトダイオード（ＰＤ）３２、ペルチェ素子（ＴＥＣ：Thermo Electric Control）３３、およびＴＥＣ３３上に搭載されＬＤ３１の温度を検出するサーミスタ等の温度検出器３５を有している。なお、図１には発光モジュール３Ａが有する上記素子のみ示しているが、発光モジュール３Ｂ〜３Ｄもこれと同様の構成を有している。

ＬＤ３１は、いわゆる分布帰還型（Distributed Feedback：ＤＦＢ）の半導体レーザ素子である。ＬＤ３１はペルチェ素子３３上に搭載されており、その光出射面３１ａは光合波器７と光学的に結合されている。ＬＤ３１の光反射面３１ｂはＰＤ３２と光学的に結合されている。発光モジュール３Ａ〜３ＤのＬＤ３１は、それぞれレーザ駆動回路５Ａ〜５Ｄから駆動電流を受け、信号光Ｌ１〜Ｌ４それぞれを生成する。各発光モジュール３Ａ〜３Ｄにおいて、ＬＤ３１が生成する信号光Ｌ１〜Ｌ４の一部がＰＤ３２に入射し、ＰＤ３２は信号光Ｌ１〜Ｌ４の光強度に応じた電気信号を生成する。各発光モジュール３Ａ〜３ＤのＰＤ３２において生成された電気信号は、それぞれレーザ駆動回路５Ａ〜５Ｄに提供される。

ペルチェ素子３３は、ＬＤ３１の温度を調整するための構成要素である。ペルチェ素子３３の一方の面上にはＬＤ３１と温度検出器３５が配置されており、ペルチェ素子３３の一方の面と他方の面との間で吸放熱が行われることによってＬＤ３１の温度が調整される。各発光モジュール３Ａ〜３Ｄのペルチェ素子３３の吸放熱動作は、後述するＴＥＣ制御部１７Ａ〜１７Ｄから提供されるペルチェ電流Ｉｐ１〜Ｉｐ４により制御される。

レーザ駆動回路５Ａ〜５Ｄは、送信信号Ｔｘ１〜Ｔｘ４に応じて変調された駆動電流をそれぞれ発光モジュール３Ａ〜３ＤのＬＤ３１に供給するための回路である。すなわち、レーザ駆動回路５Ａ〜５Ｄは、光送信器１の外部から送信信号Ｔｘ１〜Ｔｘ４を受け、この送信信号Ｔｘ１〜Ｔｘ４に応じた変調電流を生成する。また、レーザ駆動回路５Ａ〜５Ｄは、定電流であるバイアス電流を生成する。レーザ駆動回路５Ａ〜５Ｄは、これらの変調電流およびバイアス電流を重ね合わせることにより、駆動電流を生成する。

また、レーザ駆動回路５Ａ〜５Ｄは、各発光モジュール３Ａ〜３ＤのＬＤ３１それぞれの発光強度を安定化するための光強度制御手段でもある。すなわち、レーザ駆動回路５Ａ〜５Ｄは、それぞれ発光モジュール３Ａ〜３ＤのＰＤ３２から電気信号を受け取り、これらの電気信号に基づいて、信号光Ｌ１〜Ｌ４の強度が一定に維持されるように駆動電流の大きさを制御する。

光合波器７は、その入力端が各発光モジュール３Ａ〜３Ｄと光結合されており、各発光モジュール３Ａ〜３ＤのＬＤ３１から出射された信号光Ｌ１〜Ｌ４を合波して出力する。光合波器７の出力端はエタロンフィルタ９と光結合されており、合波した光（合波光Ｌ５）はエタロンフィルタ９に入射する。そして、合波光Ｌ５のうち特定の波長帯域の成分のみがエタロンフィルタ９から出力され、光分岐素子１３を通って光ファイバＦに達する。ここで、図３は、エタロンフィルタ９の光学特性を示すグラフであり、縦軸は入射光の波長を、縦軸は透過率をそれぞれ示している。図３に示すように、エタロンフィルタ９は周期的な波長−透過特性を有しており、本実施形態では、その周期Ｂが各信号光Ｌ１〜Ｌ４の波長λ１〜λ４の波長間隔と一致するようにエタロンフィルタ９が構成されている。或いは、周期Ｂの整数倍が各波長λ１〜λ４の波長間隔と一致する構成であってもよい。

エタロン温度制御手段１１は、エタロンフィルタ９の温度を一定に制御する。エタロン温度制御手段１１は、エタロンフィルタ９を搭載するペルチェ素子１１１と、ペルチェ素子１１１に電力（ペルチェ電流Ｉｐ５）を供給することによりエタロンフィルタ９の温度を制御するペルチェ駆動回路１１２とを有している。ペルチェ駆動回路１１２は、エタロンフィルタ９の近傍に配置された、図示しないサーミスタなどの温度検知素子からエタロンフィルタ９の温度を示す信号を受け、この信号値が所定値に近づくようにペルチェ電流Ｉｐ５の向きおよび大きさを制御する。

光分岐素子１３は、エタロンフィルタ９からの出力光（透過光または反射光）Ｌ６の一部を分岐するための光学素子である。光分岐素子１３の一方の出力端は光ファイバＦに光結合されており、光分岐素子１３によって分岐された一部を除く他の光は、光ファイバＦに入射する。また、光分岐素子１３の他方の出力端はモニタ手段１５に光結合されており、光分岐素子１３によって分岐された一部の光Ｌ７は、モニタ手段１５へ提供される。

モニタ手段１５は、エタロンフィルタ９の出力光Ｌ６の一部である光Ｌ７を、信号光Ｌ１〜Ｌ４それぞれに対応する複数の波長成分に分波し、該複数の波長成分それぞれの光強度を検出するための手段である。本実施形態のモニタ手段１５は、光Ｌ７を信号光Ｌ１〜Ｌ４の波長λ１〜λ４に相当する波長成分に分波する光分波器１９と、各波長成分の光強度を検出する複数の光検出素子（ＰＤ）２１Ａ〜２１Ｄとを有している。したがって、光検出素子２１Ａ〜２１Ｄからは、エタロンフィルタ９の出力光Ｌ６に含まれる波長λ１〜λ４の成分強度、すなわちエタロンフィルタ９によりフィルタ作用を受けた後の各信号光Ｌ１〜Ｌ４の個々の光強度に相当する電気信号が出力される。

ＴＥＣ制御部１７Ａ〜１７Ｄは、本実施形態における制御回路であり、各発光モジュール３Ａ〜３Ｄに内蔵されたペルチェ素子３３に供給される電力（ペルチェ電流Ｉｐ１〜Ｉｐ４）を制御する。本実施形態のＴＥＣ制御部１７Ａ〜１７Ｄは、モニタ手段１５の光検出素子２１Ａ〜２１Ｄから前述した電気信号を受け、この電気信号が所定値に近づくように（すなわち、出力光Ｌ６に含まれる波長λ１〜λ４の各成分強度が所定値に近づくように）、ペルチェ電流Ｉｐ１〜Ｉｐ４を制御する。また、ＴＥＣ制御部１７Ａ〜１７Ｄは、各発光モジュール３Ａ〜３Ｄに内蔵された温度検出器３５からの信号に更に基づいてペルチェ電流Ｉｐ１〜Ｉｐ４を制御してもよい。

ここで、一般的なＣＭＬ技術について説明したのち、本実施形態に係る光送信器１の動作について説明する。

ＣＭＬ技術とは、波長チャープによる信号波形の変化を抑えるための技術であり、直接変調されたＬＤの光信号に、急峻なカットオフ特性を有する光学フィルタ（例えばエタロンフィルタ）を通過させ、オフレベルの際の発光波長を遮断することで、オンレベルの際の発光波長のみを光送信器から出力させる技術である。

図４は、ＣＭＬ技術を説明するための図である。光送信器においてＬＤを直接変調すると、駆動電流がオンレベルの時とオフレベルの時とでＬＤの活性媒質内のキャリア密度が異なり、発光波長が僅かにシフトする。すなわち、図４（ａ）に示すように、信号光がハイレベル（強度ＰＨ）のときには信号光のピーク波長は所定値λ_Ｈとなるが、信号光がローレベル（強度ＰＬ）のときには信号光のピーク波長はλ_Ｈより短いλ_Ｌへシフトする。このような状態の信号光を、光ファイバを介して送信すると、受信側では光ファイバが有する分散によって波長λ_Ｈの光と波長λ_Ｌの光とが重なってしまい、受信波形に乱れが生じることとなる。

そこで、ＣＭＬ技術ではエタロンフィルタ等の光学フィルタを利用して、信号光から波長λ_Ｌ付近の光をカットする。すなわち、図４（ｂ）に示すように、光学フィルタの通過帯域Ａと非通過帯域との境界である波長λ_Ｃの両側に波長λ_Ｈおよび波長λ_Ｌがそれぞれ設定されるように、光学フィルタの特性と信号光の波長との相互関係を調整する。これにより、信号光のうち波長λ_Ｌの光（すなわちローレベル時の光）は光学フィルタにより遮断され、波長λ_Ｈの光（すなわちハイレベル時の光）のみが光学フィルタを通過する。したがって、光学フィルタの通過光を光送信器の出力とすれば、図４（ｃ）に示すように、光送信器から出力される信号光からシフト分が取り除かれ、波長チャープを好適に抑えることができる。なお、上述した波長λ_Ｃは、本実施形態における透過変化率極大波長であって、周期的に変化するエタロンフィルタの波長−透過率特性において、透過率の極大値と極小値との間の半周期において透過率の変化率の絶対値が最大となる波長である。

なお、図４（ｂ）では、波長λ_Ｈが通過帯域Ａに含まれ、波長λ_Ｌが通過帯域Ａから除外されるように相互関係が設定されているが、波長λ_Ｈが通過帯域Ａから除外され、波長λ_Ｌが通過帯域Ａに含まれるように相互関係が設定されてもよい。この場合、光学フィルタの反射光を光送信器の出力とすることにより、図４（ｃ）に示すような特性を有する信号光を光送信器から出力することができる。

本実施形態の光送信器１においては、上述したＣＭＬ技術を応用し、以下に説明する動作を行う。ここで、図５に実線で示されるグラフＧ１〜Ｇ４は、それぞれ信号光Ｌ１〜Ｌ４の波長チャープの様子を示している。すなわち、信号光Ｌ１〜Ｌ４がハイレベルのときには各信号光Ｌ１〜Ｌ４のピーク波長はλ_Ｈ１〜λ_Ｈ４（＝λ１〜λ４）となり、信号光Ｌ１〜Ｌ４がローレベルのときには各信号光Ｌ１〜Ｌ４のピーク波長はλ_Ｌ１〜λ_Ｌ４へシフトする。また、図５に破線で示されるグラフＧ５は、エタロンフィルタ９の透過率−波長特性（図３参照）を示している。

図５に示すように、エタロンフィルタ９は周期的な波長−透過特性を有しており、本実施形態では、その周期Ｂが各信号光Ｌ１〜Ｌ４の波長λ_Ｈ１〜λ_Ｈ４の波長間隔と一致するようにエタロンフィルタ９が構成されている。そして、信号光Ｌ１の波長λ_Ｈ１および波長λ_Ｌ１は、当該信号光Ｌ１に対応するエタロンフィルタ９の透過変化率極大波長λ_Ｃ１を挟んだ両側にそれぞれ設定される。同様に、信号光Ｌ２〜Ｌ４の波長λ_Ｈ２〜λ_Ｈ４および波長λ_Ｌ２〜λ_Ｌ４は、当該信号光Ｌ２〜Ｌ４に対応する透過変化率極大波長λ_Ｃ２〜λ_Ｃ４を挟んだ両側にそれぞれ設定される。なお、図５ではエタロンフィルタ９の隣接する通過帯域に信号光波長λ_Ｈ１〜λ_Ｈ４が対応する如く描かれているが、この系に限定されることはない。エタロンフィルタ９の隣接する通過帯域ではなく、離間した通過帯域であっても、その透過変化率極大波長が信号光の波長λ_Ｈｎとλ_Ｌｎとの間に位置するように、すなわち、透過変化率極大波長の両側にλ_Ｈｎとλ_Ｌｎが位置するように両者の関係が設定されればよい。

このような信号光Ｌ１〜Ｌ４の波長λ_Ｈ１〜λ_Ｈ４およびλ_Ｌ１〜λ_Ｌ４と、エタロンフィルタ９の透過変化率極大波長λ_Ｃ１〜λ_Ｃ４との相互関係の調整方法について、信号光Ｌ１を例に説明する。図６は、信号光Ｌ１の波長λ_Ｈ１およびλ_Ｌ１とエタロンフィルタ９の透過変化率極大波長λ_Ｃ１との相互関係を示す図である。図６において、グラフＧ１は、波長λ_Ｈ１および波長λ_Ｌ１が透過変化率極大波長λ_Ｃ１を挟んだ両側にそれぞれ設定されている様子を示している。ここで、信号光Ｌ１のスペクトルがエタロンフィルタ９の通過帯域側にずれた場合（グラフＧ６）、波長λ_Ｌ１の成分の透過量が大きくなり、エタロンフィルタ９の出力光Ｌ６に含まれる信号光Ｌ１に相当する波長成分の光強度は大きくなる。逆に、信号光Ｌ１のスペクトルがエタロンフィルタ９の非通過帯域側にずれた場合（グラフＧ７）、波長λ_Ｈ１の成分の透過量が小さくなり、エタロンフィルタ９の出力光Ｌ６に含まれる信号光Ｌ１に相当する波長成分の光強度は小さくなる。

したがって、光送信器１においては、エタロンフィルタ９の出力光Ｌ６に含まれる、信号光Ｌ１に相当する波長成分の光強度が或る所定値（信号光Ｌ１のスペクトルが図６のグラフＧ１の位置となる値）に近づくように、発光モジュール３ＡのＬＤ３１の発光波長が制御される。ＬＤ３１の発光波長はＬＤ３１の温度に応じて変動するので、光送信器１においては、ＴＥＣ制御部１７Ａが、ＰＤ２１Ａ〜２１Ｄから提供される電気信号を基にペルチェ電流Ｉｐ１の大きさ及び向きを制御してＬＤ３１の温度を調整する。すなわち、ＴＥＣ制御部１７Ａは、モニタ手段１５の検出結果を基に、ＬＤ３２の温度が、波長λ_Ｈ１およびλ_Ｈ１が当該信号光Ｌ１に対応する透過変化率極大波長λ_Ｃ１を挟んだ両側にそれぞれ設定される温度に近づくように、ペルチェ電流Ｉｐ１を制御する。ＴＥＣ制御部１７Ｂ〜１７Ｄもまた、ＴＥＣ制御部１７Ａと同様にしてペルチェ電流Ｉｐ２〜Ｉｐ４を制御する。

本実施形態による光送信器１が有する効果について説明する。光送信器１において、発光モジュール３Ａ〜３ＤのＬＤ３１から出射された信号光Ｌ１〜Ｌ４は光合波器７により合波されたのち、エタロンフィルタ９に達する。前述のように、エタロンフィルタ９は周期的な波長−透過率特性を有しており、各ＬＤ３１の温度は、オン強度時のピーク波長λ_Ｈ１〜λ_Ｈ４およびオフ強度時のピーク波長λ_Ｌ１〜λ_Ｌ４が、当該信号光に対応するエタロンフィルタ９の透過変化率極大波長λ_Ｃ１〜λ_Ｃ４を挟んだ両側にそれぞれ設定されるように、ペルチェ素子３３およびＴＥＣ制御部１７Ａ〜１７Ｄによって制御される。これにより、複数の信号光Ｌ１〜Ｌ４に対し一つ（或いは少数）のエタロンフィルタ９を用いてＣＭＬ技術を好適に実現できる。したがって、この光送信器１によれば、複数の信号光Ｌ１〜Ｌ４を合波して高速化できると共に、複数のＣＭＬ光源装置を単に組み合わせる場合と比較して光送信器を小型化できる。

また、本実施形態のように、ＴＥＣ制御部（制御回路）１７Ａ〜１７Ｄは、モニタ手段１５により検出される複数の波長成分それぞれの光強度が所定値に近づくように、ペルチェ電流Ｉｐ１〜Ｉｐ４を制御することが好ましい。これにより、オン強度時／オフ強度時のピーク波長λ_Ｈ１〜λ_Ｈ４、λ_Ｌ１〜λ_Ｌ４とエタロンフィルタ９の透過変化率極大波長λ_Ｃ１〜λ_Ｃ４との相互関係の調整を、簡易な構成により実現できる。

本発明による光送信器の温度制御回路および温度制御方法は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では４つの信号光を合波する場合を説明したが、本発明に係る光送信器は、２つ以上の信号光を合波する場合に好適である。また、上記実施形態では複数のＬＤに対応する複数の制御回路を設けているが、一つ或いは少数の制御回路が複数のＬＤの温度を制御するように構成してもよい。

図１は、一実施形態に係る光送信器の構成を概略的に示すブロック図である。図２は、信号光の波形の一例を示す図である。図３は、エタロンフィルタの光学特性を示すグラフである。図４は、ＣＭＬ技術を説明するための図である。図５は、複数の信号光のスペクトルとエタロンフィルタの透過特性との相互関係を示す図である。図６は、図５の一部を拡大した図である。

符号の説明

１…光送信器、３Ａ〜３Ｄ…発光モジュール、５Ａ〜５Ｄ…レーザ駆動回路、７…光合波器、９…エタロンフィルタ、１１…エタロン温度制御手段、１３…光分岐素子、１５…モニタ手段、１７Ａ〜１７Ｄ…ＴＥＣ制御部、１９…光分波器、２１Ａ〜２１Ｄ…光検出素子、３１…半導体レーザ素子（ＬＤ）、３２…フォトダイオード（ＰＤ）、３３，１１１…ペルチェ素子、１１２…ペルチェ駆動回路、Ｉｐ１〜Ｉｐ５…ペルチェ電流、Ｌ１〜Ｌ４…信号光、Ｔｘ１〜Ｔｘ４…送信信号。

Claims

所定の波長間隔をもって生成された複数の信号光を合波して出力する光送信器であって、
第１の光強度（以下、オン強度という）、および該第１の光強度より小さい第２の光強度（以下、オフ強度という）に強度変調された前記複数の信号光をそれぞれ生成する複数の半導体レーザ素子と、
前記複数の半導体レーザ素子の温度をそれぞれ調整する複数のペルチェ素子と、
前記複数のペルチェ素子に供給する電力を制御する制御回路と、
前記複数の半導体レーザ素子から出射された前記複数の信号光を合波する光合波器と、
前記所定の波長間隔に対応する周期で変化する波長−透過率特性を有し、前記光合波器と光結合されたエタロンフィルタと、
前記エタロンフィルタの温度を一定に制御するエタロン温度制御手段と、
前記エタロンフィルタの出力光を前記複数の信号光それぞれに対応する複数の波長成分に分波し、該複数の波長成分それぞれの光強度を検出するモニタ手段と
を備え、
前記制御回路は、前記モニタ手段の検出結果を基に、前記複数の半導体レーザ素子の各温度が、オン強度時のピーク波長およびオフ強度時のピーク波長が当該信号光に対応する前記エタロンフィルタの透過変化率極大波長を挟んだ両側にそれぞれ設定される温度に近づくように前記電力を制御することを特徴とする、光送信器。
前記制御回路は、前記モニタ手段により検出される前記複数の波長成分それぞれの光強度が所定値に近づくように前記電力を制御することを特徴とする、請求項１に記載の光送信器。