JP2009069525A - Optical power control circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光出力信号の光パワーが最大値となるように制御する光パワー制御回路に関し、コストの増加、ノイズの混入、及び制御時間の増加を防ぐことができる光パワー制御回路に関するものである。 The present invention relates to an optical power control circuit that controls an optical power of an optical output signal to a maximum value, and relates to an optical power control circuit that can prevent an increase in cost, mixing of noise, and an increase in control time. is there.
光出力信号の光パワーが最大値となるように制御する光パワー制御回路が用いられている。しかし、光入力信号の光パワーに変動がある場合、光出力信号の光パワーも影響を受けるため、正しく最大値を検出できない。そこで、第1の従来技術では、光入力信号の光パワーをモニタし、光出力信号の光パワーを光入力信号の光パワーで正規化した数値が最大値をとるように制御を行っていた。また、第2の従来技術では、小振幅変調信号を重畳して、その位相検出により制御を行っていた(例えば、特許文献1参照)。 An optical power control circuit that controls the optical power of the optical output signal so as to become the maximum value is used. However, when the optical power of the optical input signal varies, the optical power of the optical output signal is also affected, so that the maximum value cannot be detected correctly. Therefore, in the first prior art, the optical power of the optical input signal is monitored, and control is performed so that the numerical value obtained by normalizing the optical power of the optical output signal with the optical power of the optical input signal takes the maximum value. In the second prior art, control is performed by superimposing a small amplitude modulation signal and detecting its phase (see, for example, Patent Document 1).
しかし、第1の従来技術では、光入力信号の光パワーをモニタするために、光分岐と光電気変換を行う素子が更に必要となる。また、第2の従来技術では、変調信号を復調するアナログ回路が更に必要となる。このように、高価な光部品の追加が必要であり、コストが増加するという問題があった。また、光信号にノイズが混入するという問題があった。また、光パワーを制御する制御パラメータが複数ある場合、制御パラメータを一つずつ変化させてピークサーチする必要があり、制御時間が制御パラメータの数だけ増加していた。 However, in the first prior art, in order to monitor the optical power of the optical input signal, an element that performs optical branching and photoelectric conversion is further required. In the second prior art, an analog circuit for demodulating the modulation signal is further required. Thus, there is a problem that expensive optical parts need to be added and the cost increases. There is also a problem that noise is mixed in the optical signal. Further, when there are a plurality of control parameters for controlling the optical power, it is necessary to perform peak search by changing the control parameters one by one, and the control time is increased by the number of control parameters.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、コストの増加、ノイズの混入、及び制御時間の増加を防ぐことができる光パワー制御回路を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an optical power control circuit that can prevent an increase in cost, noise, and an increase in control time. .
本発明に係る光パワー制御回路は、少なくとも1つの制御パラメータに応じて光信号の光パワーを制御する制御デバイスと、制御デバイスの光出力信号を電気信号に変換する光電気変換回路と、光電気変換回路の出力信号を増幅するログ特性を持つ増幅器と、増幅器の出力信号を少なくとも1つの制御パラメータでそれぞれ偏微分する少なくとも1つの偏微分回路と、少なくとも1つの偏微分回路の出力信号をそれぞれ演算処理して少なくとも1つの制御パラメータをそれぞれ生成する少なくとも1つのパラメータ生成回路とを備える。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。 An optical power control circuit according to the present invention includes a control device that controls the optical power of an optical signal in accordance with at least one control parameter, a photoelectric conversion circuit that converts an optical output signal of the control device into an electrical signal, An amplifier having a log characteristic for amplifying the output signal of the conversion circuit, at least one partial differentiation circuit for partial differentiation of the output signal of the amplifier with at least one control parameter, and an output signal of at least one partial differentiation circuit, respectively And at least one parameter generation circuit that generates at least one control parameter by processing. Other features of the present invention will become apparent below.
本発明により、コストの増加、ノイズの混入、及び制御時間の増加を防ぐことができる。 According to the present invention, it is possible to prevent an increase in cost, mixing of noise, and an increase in control time.
図1は、本発明の実施の形態に係る光パワー制御回路を示すブロック図である。制御デバイス11は、光入力信号を入力し、制御電圧Va〜Vd(制御パラメータ)に応じて光信号の光パワーを制御する。光電気変換回路12は、制御デバイス11の光出力信号を電気信号に変換する。
FIG. 1 is a block diagram showing an optical power control circuit according to an embodiment of the present invention. The
ログ特性を持つ増幅器13は、光電気変換回路12の出力信号を増幅する。偏微分回路14a〜14dは、増幅器13の出力信号を制御電圧Va〜Vdでそれぞれ偏微分する。パラメータ生成回路15a〜15dは、偏微分回路14a〜14dの出力信号をそれぞれ演算処理して制御電圧Va〜Vdを生成し、制御デバイス11の端子16a〜16dにそれぞれ入力させる。
The
図2は、本発明の実施の形態に係る制御デバイスを示す概略図である。制御デバイス11はMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスやLN(Lithium Niobate)変調器などにより構成することができるが、ここではMEMSデバイスにより構成された場合について説明する。MEMSミラー17の周りに電極18a〜18dが配置されている。そして、光ファイバ19から導入された光入力信号はMEMSミラー17で反射して光ファイバ20に入力され、光出力信号として出力される。ここで、端子16a〜16dから入力された制御電圧Va〜Vdが電極18a〜18dにそれぞれ印加されると、静電力によってMEMSミラー17の角度が変化する。これにより、光ファイバ20への集光状態が変化するため、光出力信号の光パワーを調整することができる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a control device according to the embodiment of the present invention. The
ここで、光入力信号は時間tの関数IN(t)で表される。そして、制御デバイス11の特性は制御電圧Va〜Vdの関数D(Va, Vb, Vc, Vd)で表される。従って、光出力信号は時間と制御電圧の関数OUT(t, Va, Vb, Vc, Vd)で表される。この光出力信号のそれぞれの制御パラメータは互いに関連しているため、制御デバイス11の光出力信号は、OUT(t, Va, Vb, Vc, Vd) = OUTA(t) × OUTA(Va) × OUTA(Vb) × OUTA(Vc) × OUTA(Vd)と表される。従って、ログ特性を持つ増幅器13の出力信号は、OUTL = log(OUTA(t)) + log(OUTA(Va)) + log(OUTA(Vb)) + log(OUTA(Vc)) + log(OUTA(Vd))となる。
Here, the optical input signal is expressed by a function IN (t) of time t. The characteristics of the
このように、増幅器13の出力信号はパラメータごとの関数の加算となるため、この増幅器13の出力信号を偏微分することで、光入力信号の光パワーの変動分を除去することができる。よって、高価な光部品の追加が必要でないため、コストの増加を防ぐことができる。そして、ノイズの混入を防ぐことができる。
As described above, since the output signal of the
また、MEMSデバイスのように複数の制御パラメータが存在する場合でも、ログ特性を持つ増幅器13の出力信号をそれぞれの制御パラメータで同時に偏微分することで、それぞれの制御パラメータによる光パワーの変化分を抽出することができる。よって、制御パラメータが複数ある場合でも、制御時間の増加を防ぐことができる。
Further, even when there are a plurality of control parameters such as a MEMS device, the output signal of the
図3は、光出力信号の光パワーの特性を示す図である。光出力信号の光パワーは、制御電圧に対して1点の極を有する。従って、光出力信号の光パワーを偏微分したものが0になるように、制御電圧を制御すれば、光出力信号の光パワーの最大値を得ることができる。例えば、Yを光出力信号の光パワー、Xを制御電圧として、光出力信号の光パワーの特性がY = aX2 + bX + cで表される場合を考える。Yを偏微分するとdY/dX = 2aX + bとなる。従って、dY/dX = 0となるようにXを制御すれば、光出力信号の光パワーの最大値を得ることができる。そこで、パラメータ生成回路15a〜15dは、偏微分回路14a〜14dの出力信号がそれぞれ0に近付くように、制御電圧Va〜Vdを自動的に増減させる。偏微分回路14a〜14dの出力信号が0になったところで制御は収束する。これにより、光出力信号の光パワーの最大値を得ることができる。
FIG. 3 is a diagram showing the characteristics of the optical power of the optical output signal. The optical power of the optical output signal has one pole with respect to the control voltage. Therefore, the maximum value of the optical power of the optical output signal can be obtained by controlling the control voltage so that the partial differential of the optical power of the optical output signal becomes zero. For example, consider the case where the optical power characteristic of the optical output signal is expressed as Y = aX 2 + bX + c, where Y is the optical power of the optical output signal and X is the control voltage. If Y is partially differentiated, dY / dX = 2aX + b. Therefore, if X is controlled so that dY / dX = 0, the maximum value of the optical power of the optical output signal can be obtained. Therefore, the
また、パラメータ生成回路15a〜15dは、偏微分回路14a〜14dの出力信号をそれぞれ比例、積分又は微分処理するPID制御を行う。ここで、PID制御はフィードバック制御の一種である。フィードバック制御とは、光出力信号の光パワーをモニタして、光出力信号の光パワーと所望の目標値とに差分が生じていたら、期待通りの光出力信号の光パワーになるように制御パラメータを自動的に増減させるような制御方法である。例えば、P(比例)処理の場合、目標値とモニタ値の差分をそのまま制御パラメータに加算する。ただし、P処理では目標値とモニタ値の差分がゼロにならないため、I(積分)処理と組み合わせて使う。また、高速応答性を改善するために、D(微分)処理を組み合わせることもある。一般に、制御対象にあわせて、比例、積分、微分処理のどれを選択するかを決める。
The
なお、本実施の形態では、制御パラメータの個数、偏微分回路の個数及びパラメータ生成回路の個数がそれぞれ4つの場合について説明した。しかし、これに限らず、本発明は、制御パラメータの個数、偏微分回路の個数及びパラメータ生成回路の個数がそれぞれ少なくとも1つの場合に適用することができる。 In the present embodiment, the case where the number of control parameters, the number of partial differentiation circuits, and the number of parameter generation circuits are four has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to the case where the number of control parameters, the number of partial differentiation circuits, and the number of parameter generation circuits are each at least one.
また、偏微分回路14a〜14d及びパラメータ生成回路15a〜15dは、FPGA(Field Programmable Gate Array)又はCPU(Central Processing Unit)により構成することができる。
The
11 制御デバイス
12 光電気変換回路
13 増幅器
14a〜14d 偏微分回路
15a〜15d パラメータ生成回路
Va,Vb,Vc,Vd 制御電圧(制御パラメータ)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記制御デバイスの光出力信号を電気信号に変換する光電気変換回路と、
前記光電気変換回路の出力信号を増幅するログ特性を持つ増幅器と、
前記増幅器の出力信号を前記少なくとも1つの制御パラメータでそれぞれ偏微分する少なくとも1つの偏微分回路と、
前記少なくとも1つの偏微分回路の出力信号をそれぞれ演算処理して前記少なくとも1つの制御パラメータをそれぞれ生成する少なくとも1つのパラメータ生成回路とを備えることを特徴とする光パワー制御回路。 A control device for controlling the optical power of the optical signal according to at least one control parameter;
A photoelectric conversion circuit that converts an optical output signal of the control device into an electrical signal;
An amplifier having log characteristics for amplifying an output signal of the photoelectric conversion circuit;
At least one partial differentiation circuit for partial differentiation of the output signal of the amplifier with the at least one control parameter;
An optical power control circuit comprising: at least one parameter generation circuit that respectively performs an arithmetic processing on an output signal of the at least one partial differentiation circuit to generate the at least one control parameter.
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JP2015011227A (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 古河電気工業株式会社 | Optical signal selection device and method for controlling optical signal selection device |
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