JP2010056571A - 制御された光信号を送信するためのレーザー送信機と方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より短い調節時間を可能にするレーザー送信機、即ち出力光をより速く期待した光に一致させるレーザー送信機を提供すること。
【解決手段】レーザーダイオード（１）と、レーザーダイオードの光信号（ＬＳ）の小部分（ＬＳ１）を受け、出力電流（ＳＣ）を得る監視フォトダイオード（２）とを含む、レーザー送信機であり、さらに、出力電流を受け、この出力電流（ＳＣ）に応じてレーザーダイオード（１）の入力電流（ＩＣ）を調節するため、電流ドライバ（５）へ信号（ＣＳ）を送る調節手段（４）を含む。送信機はまた、調節手段（４）によって使われるかまたはシリアルインターフェースで読まれるデータを格納するレジスタ（６）と、所定のビットパターンの存在を調べるため、レーザーダイオード（１）への全トラヒック、従って全着信パケットをスキャンするパターン検出手段（７）とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ファイバに送られるデータ情報を含む光信号へ入力電流を変換するよう構成されたレーザーダイオードと、前記光信号の小部分を受取り、これから出力電流を得るよう構成された監視フォトダイオードと、前記出力電流を受取り、該出力電流に応じて前記入力電流を調節するために信号を電流ドライバへ送るよう構成された調節手段とを含むレーザー送信機に関する。

レーザーダイオードの出力光信号とフォトダイオードの電流はほぼ正比例している。フォトダイオードからの電流を監視することにより、レーザーダイオードで供給される電流を光ファイバで期待される光をうるよう適合させることが可能になる。レーザードライバは、監視ダイオードから出力電流を受取る調節手段と、レーザーダイオードに入力電流を送る電流ドライバとを含む。

レーザーダイオードの調節時間、すなわちファイバで期待する光を得るための遅延は、レーザーダイオードに与えられる初期電流と直接速度に依存する。

調節時間は、レーザー送信機にとって、特にバーストモード送信における主要な課題である。実際、バーストモード送信においては、パワー調節は、従来の連続モードにおけるより複雑である、というのも、調節を平均パワーで行えずかつより短いタイムスロットで行う必要があるからである。

調節手段を持つ既知のバーストモードレーザードライバは、電力調節を制御するのに、０とダイオードで許される最大電流との間のバイナリツリーサーチを用いる。市場で購入し得る別のレーザードライバは漸増調節を用いる。

これらの既知のレーザードライバでは、レーザーダイオードの調節時間が長すぎ、出力光がファイバにおいて期待した光に一致するのが遅すぎる。

本発明はより短い調節時間を可能にするレーザー送信機、即ち出力光をより速く期待した光に一致させるレーザー送信機を目的とする。

本発明は、レーザー送信機が、入力電流の調節を行うために調節手段が使うデータを格納するよう構成された少なくとも一のレジスタを含むことでこの目的を達成する。

調節時間がより短いのは、レーザーダイオードに与えられる初期電流値がよりよく見積もられ、これが最終的な値により近く、調節方法がより効率的にかつより速いからである。

レジスタは、外部の手段、たとえばシリアルインターフェースによって書かれかつ読まれるよう適合される。この場合、レジスタは、データが調節手段によって読まれることができるように構成されることが好ましく、また、調節手段は、データたとえば調節の結果をレジスタに書いて格納することができるように構成される。

したがって、レジスタに格納されたデータは、適当なシリアルインターフェースで書かれた情報かまたは調節自体からの”結果”である。

このレジスタに格納されたデータは、異なる温度に対する電流の事前設定、監視電流の基準値、レーザーダイオードと監視フォトダイオードの間の結合係数、監視静電容量、温度値、電流の設定もしくは他のパラメータなどの様々なパラメータを含む。

好ましくは、レジスタに格納されたデータは、事前の分析もしくは試験、例えば、データシート、統計、光モジュールの統計的調査、光学的補正、推論値（ｅｘｔｒａｐｏｌａｔｉｏｎｓ）のうちの一以上から結果として生じる。

レジスタは、メモリ、もしくはたとえば外部メモリなどのメモリ担体を読むためのシステムでもよい。

本発明は、前記調節手段に接続されたパターン検出手段をさらに含む、第１段落に記載のレーザー送信機に関するものでもある。

バーストモードレーザードライバのパワーセットアップの間に、レーザーダイオードは、光ネットワーク終端の送信パワーを調整するため、データセルの前に、コントロールセル（たとえばＰＬＯＡＭ、即ち、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ物理層オペレーション管理および保守）を送信する。各々のセルはそのペイロードに、レーザードライバのパワー調節を可能にする特別なパターンを持つレーザーコントロールフィールド（ＬＣＦ）を含む。

レーザー送信機は、したがってこの特別なパターンを検出する手段を持っていることが知られている。

しかしながら、送信パワーを調整するには長い一連の１０以上のＰＬＯＡＭセルを送信しなければならない。従って、パワーセットアップフェイズは比較的長くなり、データセルを送信できるようになるまでに長い待機時間が要る。

本発明の目的は調節時間を短くすることでもある。

本発明によれば、この目的は、パターン認識装置が、所定のビットパターンが存在するかどうかを調べるため、レーザーダイオードへの全てのトラヒック、したがって全ての着信パケットをスキャンするよう構成されるという事実により満たされる。

パワー設定を調節するためにコントロールセル（ＰＬＯＡＭ）のＬＣＦを用いるのみならず、これらのコントロールセル内にもしくはデータセルやプログラマブルなセルなど他のパケット内にもある他のパターンも使うので、短い経過時間内に良い初期調節を保証するのに必要なコントロールセルはより少ない。調節時間は短縮される。

さらに別の実施形態では、上述の実施形態が組み合わされる。このとき、レーザー送信機はパターン検出手段に加えて少なくとも1つのレジスタを含むことがある。

この場合、前述の実施形態によって得られる調節についての時間短縮がさらに追加される。

本発明は、制御された光信号を光ファイバにレーザーダイオードから送信する方法にも関し、その方法に従い、レーザーダイオードの光信号の小部分が監視フォトダイオードへ送られ、監視フォトダイオードが出力電流（ＳＣ）に変換し、該出力電流を調節手段で監視して使い、該調節手段が入力電流をレーザーダイオードに適合させるために制御信号を電流ドライバへ送る。

本発明によれば、この方法は、少なくとも最初の初期化ステップにつき、データが格納されている少なくとも一つのレジスタから前記調節手段へデータを送り、レーザーダイオードへの入力電流がこのデータを考慮に入れて適合されることを特徴とする。

調節手段に一定のデータを送ることのかわりに、もしくは送ることとともに、本方法の別の特徴的な実施形態は、少なくとも一の所定ビットパターンがレーザーダイオードへの着信パケットで検出され、該情報がレーザーダイオードへの入力電流を調節するためにも用いられることである。

また、いずれかの種類のパケットにおいて、所定のビットパターンが存在するかどうかを検出することは調節時間を短くすることを可能にする。

本発明のレーザー送信機のその他の詳細と特徴を、添付した図面を参照する以下の説明で明らかにする。

本発明のレーザー送信機のブロック図である。 他の実施形態に関する、図１に類似したブロック図である。 また他の実施形態に関する、図１に類似したブロック図である。 本発明のレーザー送信機の具体的応用のさらなるブロック図である。

図１に示すレーザー送信機は、
入力電流ＩＣを受取り、光信号ＬＳを発するレーザーダイオード１と、
光信号ＬＳの小部分ＬＳ1を受取り、受取った部分を小さい出力電流ＳＣに変換するフォトダイオード２と、
主となる光ＬＳ２を受取る光ファイバ３と、
小さい出力電流ＳＣを受取り、入力電流ＩＣの値を制御するコントロールシステムすなわち電流ドライバ５へ、調節すなわち制御信号ＣＳを発する調節手段４と
を含む。

調節手段４は、少なくとも一のレジスタ６に接続される。このレジスタ６はメモリであっても、たとえば外部メモリなどのメモリ担体を読むシステムであってもよい。このレジスタ６は、異なる温度についての電流の事前設定値、監視電流基準値、レーザーダイオード１と監視フォトダイオード２との間の結合係数、監視静電容量、測定された温度値、電流設定などの各種の情報やデータを、高速でアクセス可能に保持する。

この情報は、たとえばデータシート、統計、光学モジュールの統計的調査、光学補正、推論値等の事前分析または試験から得られる。

データは、適当なシリアルインターフェースまたは調節手段４によりレジスタ６に書かれる。前者による場合、データは調節手段４によって読まれるが、後者による場合は、データ、たとえば調節の結果は、適当なシリアルインターフェースで読まれる。

レジスタ内に格納されたデータは、操作の途中で修正されてもよい。開始時に、例えば（例えば、補正および／または推論値で選択または決定された）ある値を受け取るが、動作の途中でその値は多分修正される。

初期入力電流ＩＣを受取ると、レーザーダイオード１は、光信号ＬＳを発し、フォトダイオード２は、調節手段４への小さい電流ＳＣを発する。これらの調節手段では、制御信号ＣＳは、小さい出力電流ＳＣに対応してレジスタ６からの一以上のデータに応じて決定される。

決定は、直接の決定、すなわち制御信号ＣＳは小さい出力電流ＳＣに対しレジスタ６から直接供給されてもよいし、または、間接決定（計算ステップ）であってもよい。次に、制御信号ＣＳはレーザーダイオード１に供給される前記初期入力電流ＩＣを制御するのに用いられる。

レジスタ６に格納されているデータのいくつかは、たとえば適当なシリアルインターフェースなどの外部の手段で読むことができる。

レジスタ６にある情報により、入力電流ＩＣはより良い値を持ち、速度調節のより良い選択が可能なので、レーザーダイオード１は最適な光をより速く作る。最適な光とは、その特性が光ファイバ３へ送られる期待される光の特性に対応するものである。

調節時間は極めて短くなる。レジスタ６は、可能な限り即座の制御信号ＣＳを発生すべく、最大限に正確である。

図２は、発明によるレーザー送信機の別の実施形態を示すブロック図である。

この実施形態は、また、
入力電流ＩＣを受取り、光信号ＬＳを発するレーザーダイオード１と、
光信号ＬＳの一部ＬＳ１を受取り、その部分を小さい電流ＳＣに変換する監視フォトダイオード２と、
残りの光ＬＳ２を受取る光ファイバ３と、
小さい出力電流ＳＣを受取り、入力電流ＩＣの量を制御する制御システムまたは電流ドライバ５へ制御信号ＣＳを発する調節手段４と、
を含むが、一以上のレジスタ６のかわりに、レーザーダイオード１へのすべての着信パケットにおいて所定のパターンを検知し、かつ調節手段４に信号を提供するよう適合されたパターン検出手段７を含む。

検出手段（７）は、着信トラヒックの監視から最大限に可能なセットアップ情報を引き出すことを可能にするスキャン手段である。

そのような検出手段（７）は、すべてのパケットをスキャンし、実質的には所定のビットパターンと同一であるビットパターンを一以上検出するよう構成される。

全てのパケットタイプが、部分的にまたは完全にスキャンされる。パケットが完全にスキャンされるのが好ましい。スキャンされるパケットは、コントロールセル（ＰＬＯＡＭ）であったりデータセルかプログラマブルセルかまたはその組み合わせであり得る。

実際、パターン検出手段７によって検出されうる規定のビットパターンは必ずしもコントロールセルの中に含まれていなくてもよく、データセルまたはプログラマブルなセルに存在してもよい。

各ＰＬＯＡＭすなわちコントロールセルは、レーザーコントロールフィールド（ＬＣＦ）並びに（通常は零または１が長く続く）ビットパターンが存在する他のフィールドを含む。

コントロールすなわちＰＬＯＡＭセルのＬＣＦパターン以上のものが電力設定を調整するのに使われるので、短い時間経過内に良い初期調節を保証するのに、より少ないコントロールセルが必要となる。調節の時間は短縮される。

スキャン検出手段７により、調節手段５を介して正確かつ適切な調節を確保するには、５未満の、たとえば２から４のコントロールセルで十分であることが観測されている。

検出手段７は、調節手段４と統合することも出来る。

もしパケットがプログラマブルセルであるなら、これらのセルは分析すべき特定のフィールドを定義することを可能にする。プログラマブルセルは、たとえば単数または複数の特定のパターンを受取るよう構成され、これらのパターンはその後、検出手段（７）で検出されもしくは比較される。

図３の実施形態は、図１の実施形態に類似しているが、調節手段４が、レジスタ６に接続されているだけでなく、図２の実施形態のようにパターン検出手段７にも接続されている点が異なる。

所定のビットパターンがパケットにおいて検出されたという信号をパターン検出手段７から調節手段４が受取りしだい、少なくとも初期化ステップに対してはレジスタ６からのデータを考慮に入れつつ、調節手段４によって制御信号ＣＳが決定される。

図４は、データセル、ＰＬＯＡＭセルおよびプログラマブルセルを送信出来るＡＰＯＮネットワーク終端９、ならびにレーザーダイオード１とフォトダイオード２にも接続されているバーストドライバ８を含むレーザー送信機の、実際的な実施形態の概略図である。

バーストドライバ８は、フォトダイオード２の出力信号ＳＣを受取り、また、すくなくとも初期化の段階でレーザーダイオード１の入力電流を制御する制御システムすなわち電流ドライバ５へ制御信号ＣＳを送る、調節手段４を含む。

バーストドライバ８はまたパターン検出手段７を含み、ネットワーク終端９のセルが電流ドライバ５を介してレーザーダイオード１およびパターン検出手段７へ送られる。この検出手段７は、セルにおけるパターンの存在についての表示を調節手段４に与える。

バーストドライバはまた調節手段４に接続されたレジスタ６と、レジスタ６に接続されかつレジスタ６で読み書きが可能なシリアルインターフェース１０を含む。データはレジスタ６にシリアルインターフェース１０によって書き込まれ、調節手段４によって読み取られる。データはまた、レジスタ６に調節手段４によって書き込まれ、シリアルインターフェース１０によって読み取ることもできる。

１ レーザーダイオード
２ 監視フォトダイオード
３ 光ファイバ
４ 調節手段
５ 電流ドライバ
６ レジスタ
７ パターン検出手段
８ バーストドライバ
９ ネットワーク終端
１０ シリアルインターフェース

Claims (13)

1. 光ファイバ（３）に送られるデータ情報を含む光信号（ＬＳ）へ入力電流（ＩＣ）を変換するよう構成されたレーザーダイオード（１）と、
   前記光信号の小部分（ＬＳ１）を受取り、これから出力電流（ＳＣ）を得るよう構成された監視フォトダイオード（２）と、
   前記出力電流を受取り、該出力電流（ＳＣ）に応じて前記入力電流（ＩＣ）を調節するために信号（ＣＳ）を電流ドライバ（５）へ送るよう構成された調節手段（４）とを含むレーザー送信機であって、
   該レーザー送信機が前記入力電流（ＩＣ）の調節を実行するために調節手段（４）が使うデータを格納するよう構成された少なくとも一のレジスタ（６）を含むことを特徴とするレーザー送信機。
2. 前記レジスタ（６）が、外部手段、例えばシリアルインターフェースによって書かれかつ読まれるよう構成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザー送信機。
3. 前記レジスタ（６）が、調節手段（４）によってデータが読み取られることを可能とするよう好ましくは構成され、かつ前記調節手段が、調節の結果等のデータが前記レジスタ（６）に書かれ、格納されることを可能にするよう構成されることとを特徴とする、請求項１に記載のレーザー送信機。
4. 前記レジスタ（６）に格納されているデータが、異なる温度に対する電流の事前設定、監視電流基準値、レーザーダイオードと監視フォトダイオードとの間の結合係数、監視静電容量、温度値、電流設定、またはこれらの組み合わせ、などの異なるパラメータを含むことを特徴とする、請求項１に記載のレーザー送信機。
5. 前記レジスタ（６）に格納されているデータが、事前分析または試験、すなわちデータシート、統計、光モジュールの統計的調査、光学補正、推論値などから結果として生じることを特徴とする、請求項１に記載のレーザー送信機。
6. 前記レジスタ（６）が、少なくとも一のメモリ、もしくは外部メモリなどのメモリ担体を読むためのシステムを含むことを特徴とする、請求項１に記載のレーザー送信機。
7. 光ファイバ（３）に送られるデータ情報を含む光信号（ＬＳ）へ入力電流（ＩＣ）を変換するよう構成されたレーザーダイオード（１）と、 前記光信号の小部分（ＬＳ１）を受取り、これから出力電流（ＳＣ）を得るよう構成された監視フォトダイオード（２）と、
   前記出力電流を受取り、該出力電流（ＳＣ）に応じて前記入力電流を調節するために信号（ＣＳ）を電流ドライバ（５）へ送るよう構成された調節手段（４）と、 さらに該調節手段に接続されたパターン検出手段（７）とを含むレーザー送信機であって、
   パターン検出手段（７）が、所定のビットパターンが存在するかどうかを調べるため、レーザーダイオード（１）への全てのトラヒック、したがって全ての着信パケットをスキャンするよう構成されることを特徴とするレーザー送信機。
8. 前記パターン検出手段（７）が、データセル、コントロールセル（ＰＬＯＡＭ)およびプログラマブルセルなどの着信セルを部分的または完全にスキャンするよう構成されることを特徴とする、請求項７に記載のレーザー送信機。
9. 前記レーザー送信機が、前記調節手段（４）に接続され、かつ所定のビットパターンが存在するかどうかを調べるためにレーザーダイオード（１）への全てのトラヒック、したがって全ての着信パケットをスキャンするよう構成されたパターン検出手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザー送信機。
10. 制御された光信号を光ファイバ（３）にレーザーダイオード（１）から送信する方法であって、該方法に従い、
    前記レーザーダイオード（１）の前記光信号（ＬＳ）の小部分（ＬＳ１）が監視フォトダイオード（２）へ送られ、監視フォトダイオード（２）が出力電流（ＳＣ）に変換し、該出力電流を調節手段（４）で監視して使い、該調節手段（４）が前記入力電流（ＩＣ）を前記レーザーダイオード（１）に適合させるために制御信号（ＣＳ）を電流ドライバ（５）へ送り、
    少なくとも最初の初期化ステップにつき、データが格納されている少なくとも一つのレジスタ（６）から前記調節手段（４）へデータを送り、前記レーザーダイオード（１）への前記入力電流（ＩＣ）が該データを考慮に入れて適合されることを特徴とする方法。
11. 前記レジスタ（６）に格納されたデータが、シリアルインターフェース（１０）などの外部手段によって読まれることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 制御された光信号を光ファイバ（３）にレーザーダイオード（１）から送信する方法であって、該方法に従い、
    前記レーザーダイオード（１）の前記光信号（ＬＳ）の小部分（ＬＳ１）が監視フォトダイオード（２）へ送られ、監視フォトダイオード（２）が出力電流（ＳＣ）に変換し、該出力電流を調節手段（４）で監視して使い、該調節手段（４）が入力電流（ＩＣ）をレーザーダイオード（１）に適合させるために制御信号（ＣＳ）を電流ドライバ（５）へ送り、
    少なくとも一の所定ビットパターンが前記レーザーダイオード（１）への着信パケットで検出され、該情報が前記レーザーダイオード（１）への入力電流（ＩＣ)を調節するためにも用いられることを特徴とする方法。
13. 少なくとも一の所定ビットパターンがレーザーダイオード（１）への着信パケットで検出され、該情報が、前記のデータと共に、前記レーザーダイオード（１）への前記入力電流（ＩＣ）を調節するために用いられることを特徴とする請求項１０に記載の方法。

Images