JP2013197200A - 受光装置の制御方法及び通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体光増幅器に対するフィードバック制御ができると共に、特性の劣化も抑制することができる受光装置の制御方法及び通信制御方法を提供すること。
【解決手段】受光装置の制御方法は、ｎ型ＩｎＰクラッド層、活性層、およびｐ型ＩｎＰクラッド層を順に積層してなるＳＯＡ３６と、ＳＯＡ３６から出射された出力光を受光するＰＤ５４と、を備える受光装置の制御方法において、ＳＯＡ３６に入射された入力光の強度を、ＳＯＡ３６に０Ｖ又は逆バイアスの電圧を印加することで、ＳＯＡ３６を用いて検知し、検知した入力光の強度に基づいた駆動電流をＳＯＡ３６に入力する制御をなす。
【選択図】図５

Description

本発明は、受光装置の制御方法及び通信制御方法に関するものである。

光通信システムにおいて、発光素子から出力された光信号は、光ファイバを経由して、受光素子で受光される。例えば特許文献１には、光送信器から出力された光信号が、光ファイバを経由した後、光受信器で受信される光通信システムが記載されている。

特開２００３−３４８０２１号公報

光ファイバを経由した光信号を受光する受光装置では、光ファイバの経由によって光信号が減衰することから、光信号を半導体光増幅器で増幅させた後に、受光素子で受光することがなされる。この場合、半導体光増幅器に入射される入力光の強度をモニタして、このモニタ結果に基づいて、半導体光増幅器をフィードバック制御することが好ましい。

しかしながら、光ファイバから出射される光の一部をモニタして、半導体光増幅器をフィードバック制御する場合、半導体光増幅器に入射される入力光の強度が弱くなってしまう。これにより、半導体光増幅器から出射される出力光の強度の低下や雑音指数（ＮＦ）の増大等が生じてしまう。このため、受光素子での検知精度が低下することになり、受光装置の特性が劣化してしまう。

本発明は上記の課題に鑑み、半導体光増幅器をフィードバック制御できると共に、特性の劣化を抑制することができる受光装置の制御方法及び通信制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る受光装置の制御方法は、一導電型半導体層、活性層、および反対導電型半導体層を順に積層してなる半導体光増幅器と、前記半導体光増幅器から出射された出力光を受光する受光素子と、を備える受光装置の制御方法において、前記半導体光増幅器に入射された入力光の強度を、前記半導体光増幅器に０Ｖ又は逆バイアスの電圧を印加することで、前記半導体光増幅器を用いて検知し、検知した前記入力光の強度に基づいた駆動電流を前記半導体光増幅器に入力することを特徴とする。本発明に係る受光装置の制御方法によれば、半導体光増幅器をフィードバック制御できると共に、特性の劣化を抑制することができる。

前記半導体光増幅器に入射される入力光は、波長多重信号であってもよい。前記入力光は、光ファイバを経由して前記半導体光増幅器に入射され、前記入力光の波長は、１．３μｍ帯であってもよい。前記半導体光増幅器と前記受光素子との距離は、１ｍ以下であってもよい。

本発明に係る通信制御方法は、準備フェーズ、前記準備フェーズの後に実施される通信フェーズを備える通信制御方法において、前記準備フェーズは、半導体光増幅器に入射された入力光の強度を前記半導体光増幅器によって検知する第１ステップと、前記第１ステップの検知結果に基づいて、前記半導体光増幅器の駆動電流を決定する第２ステップと、前記第２ステップによって決定された駆動電流によって前記半導体光増幅器を駆動する第３ステップと、を含むことを特徴とする。本発明に係る通信制御方法によれば、半導体光増幅器をフィードバック制御できると共に、特性の劣化を抑制することができる。

本発明に係る通信制御方法は、準備フェーズ、前記準備フェースの後に実施される通信フェーズを備える通信制御方法において、前記準備フェーズは、半導体光増幅器に入力光を入射する第１ステップと、前記半導体光増幅器から出力された出力光の強度を受光素子で検知する第２ステップと、前記受光素子の検知結果に基づいて、前記半導体光増幅器の駆動電流を決定する第３ステップと、前記第３ステップによって決定された駆動電流によって前記半導体光増幅器を駆動する第４ステップと、を含み、前記通信フェーズにおいては、前記受光素子の出力に基づいて、前記入力光に含まれる情報信号を得るステップを含むことを特徴とする。本発明に係る通信制御方法によれば、半導体光増幅器をフィードバック制御できると共に、特性の劣化を抑制することができる。

本発明によれば、半導体光増幅器をフィードバック制御できると共に、特性の劣化を抑制することができる受光装置の制御方法及び通信制御方法を提供することができる。

図１は、比較例に係る受光装置の全体構成を説明するための模式図である。 図２は、実験に用いたＳＯＡモジュールを説明するための模式図である。 図３（ａ）は、ＳＯＡモジュールに入射される入力光の強度とＳＯＡが出力する電流との関係を示す図であり、図３（ｂ）は、ＳＯＡモジュールに入射される入力光の強度とモニタ用ＰＤが出力する電流との関係を示す図である。 図４は、ＳＯＡに入力する駆動電流と利得との関係を示す図である。 図５は、実施例１に係る受光装置の全体構成を説明するための模式図である。 図６は、実施例１に係る受光装置の制御を説明するためのフローチャートの一例である。 図７は、実施例２に係る受光装置の全体構成を説明するための模式図である。 図８は、実施例３に係る受光装置の全体構成を説明するための模式図である。 図９は、実施例４に係る受光装置の制御を説明するためのフローチャートの一例である。

初めに、比較例に係る受光装置について説明する。図１は、比較例に係る受光装置の全体構成を説明するための模式図である。図１のように、比較例に係る受光装置は、主に、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）モジュール１１０、受光素子（ＰＤ：Photo Detector）モジュール１３０、及びコントローラ１４０を有する。ＳＯＡモジュール１１０は、主に、レンズ１１２、ビームスプリッタ１１４、ＳＯＡ１１６、及びモニタ用ＰＤ１１８を有する。ＰＤモジュール１３０は、主に、レンズ１３２及びＰＤ１３４を有する。ＳＯＡモジュール１１０とＰＤモジュール１３０とは、光ファイバ１５０で接続されている。

レンズ１１２、１３２は、コリメート用のレンズ又は集光用のレンズである。ＳＯＡモジュール１１０には、光ファイバ１６０が接続されている。光ファイバ１６０が出射する出力光１７０は、ビームスプリッタ１１４に入射される。ビームスプリッタ１１４は、光ファイバ１６０からの出力光１７０を２つに分岐する。ビームスプリッタ１１４で分岐される一方の分岐光１７２は、ＳＯＡ１１６に入射される。ビームスプリッタ１１４から出力される他方の分岐光１７４は、モニタ用ＰＤ１１８で受光される。

ＳＯＡ１１６は、入射される分岐光１７２を増幅する。ＳＯＡ１１６から出射される出力光１７６は、光ファイバ１５０を経由して、ＰＤ１３４で受光される。モニタ用ＰＤ１１８及びＰＤ１３４は、入射光を電流に変換する素子である。

コントローラ１４０は、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）等から構成されている。コントローラ１４０は、ＳＯＡ１１６に駆動電流を入力することで、ＳＯＡ１１６を増幅器として機能させる。また、モニタ用ＰＤ１１８が光電変換によって出力する電流（モニタ電流）は、コントローラ１４０に入力される。したがって、コントローラ１４０は、モニタ用ＰＤ１１８のモニタ電流値に基づいて、ＳＯＡ１１６に入力する駆動電流の大きさを制御でき、ＳＯＡ１１６をフィードバック制御することができる。

ここで、ＳＯＡ１１６をフィードバック制御することが望ましい理由を説明する。光ファイバ１６０を経由した光信号の強度は減衰するため、ＰＤ１３４で受光する前に、ＳＯＡ１１６で増幅することがなされる。しかしながら、光ファイバ１６０を経由した距離によって光信号の減衰量は異なるため、ＳＯＡ１１６に入射される入力光の強度も変わってくる。このため、例えばＳＯＡ１１６を予め定めた駆動電流で動作させた場合、ＳＯＡ１１６から出射される出力光の強度が、ＰＤ１３４の感度レンジから外れる程小さくなったり又は大きくなったりすることがある。また、ＳＯＡ１１６に入射される入力光の強度が過度に大きい状態で増幅した場合、パターン効果と呼ばれる現象に起因して光信号の波形（アイパターン）の劣化が生じてしまう場合がある。したがって、これらのことを回避するために、ＳＯＡ１１６に入射される入力光の強度をモニタして、ＳＯＡ１１６をフィードバック制御することが望ましい。

しかしながら、比較例では、モニタ用ＰＤ１１８で光強度をモニタするために、ＳＯＡ１１６の前段にビームスプリッタ１１４を設けて、光ファイバ１６０から出射される出力光１７０の一部を分岐している。このため、ＳＯＡ１１６に入射される入力光の強度が弱くなってしまう。例えば、長距離用（例えば１０ｋｍ〜４０ｋｍ）の光ファイバ１６０を経由した光の減衰量は大きいため、光ファイバ１６０からの出力光の強度は弱く、その上ビームスプリッタ１１４で分岐させると、ＳＯＡ１１６に入射される入力光の強度はさらに弱いものとなってしまう。このため、ＳＯＡ１１６をフィードバック制御したとしても、ＳＯＡ１１６から出射される出力光の強度の低下や雑音指数の増大等が生じて、ＰＤ１３４での検知精度が低下することになる。

また、ＳＯＡモジュール１１０にモニタ用ＰＤ１１８を設ける場合、図１のように、ビームスプリッタ１１４、ＰＤキャリア１２０、及びＰＤ用配線基板１２２も設けることがなされる。このため、これらを設置するスペースを確保しなければならず、ＳＯＡモジュール１１０が大型化する。さらに、部品点数が増大するため、組立工数の増大や精密な組立精度が求められる。

そこで、モニタ用ＰＤを用いずにＳＯＡをフィードバック制御できると共に、特性の劣化を抑制することが可能な受光装置の実施例について以下に説明する。

まず発明者が行った実験について説明する。発明者は、ＳＯＡはＰＮ接合ダイオードであり、基本構成はＰＤと同じであるため、順バイアスの電圧を印加して駆動電流を流せば光増幅器として機能するが、逆バイアスの電圧を印加すれば受光素子として機能するのではないかと考えた。図２は、実験に用いたＳＯＡモジュールを説明するための模式図である。図２のように、ＳＯＡモジュール１０は、コリメート用のレンズ又は集光用のレンズであるレンズ１２とＳＯＡ１４とを有する。ＳＯＡ１４は、ｎ型ＩｎＰ基板上に、ｎ型ＩｎＰクラッド層、活性層（ＩｎＧａＡｓＰウエル／ＩｎＧａＡｓＰバリアからなる多重量子井戸構造）、及びｐ型ＩｎＰクラッド層が順に積層された構造を有する。ＳＯＡ１４に逆バイアスを印加した状態で、ＳＯＡモジュール１０に光を入射させて、ＳＯＡ１４が光電変換によって出力する電流を測定した。

図３（ａ）は、ＳＯＡモジュール１０に入射させる入力光の強度とＳＯＡ１４が光電変換によって出力する電流との関係を示す図である。また、参考として、図３（ｂ）に、比較例の図１で、ＳＯＡモジュール１１０に入射させる入力光の強度とモニタ用ＰＤ１１８が出力する電流との関係を示す。

図３（ａ）に示すように、逆バイアスが印加された状態のＳＯＡ１４に光が入射されると、ＳＯＡ１４は光電変換によって電流を出力する。ＳＯＡモジュール１０に入射される入力光の強度の増加に対するＳＯＡ１４からの出力電流の増加は、図３（ｂ）に示されたモニタ用ＰＤ１１８と同様の振る舞いをする。このことから、ＳＯＡ１４に逆バイアスを印加することで、ＳＯＡ１４は受光素子として機能することが分かる。

また、ＳＯＡ１４を本来の機能である光増幅器として機能させる場合には、ＳＯＡ１４に印加する電圧を順バイアスにして駆動電流を流すことで、ＳＯＡ１４に入射される入力光の強度を増幅させることができる。図４は、ＳＯＡ１４に入力する駆動電流と利得（Gain）との関係を示す図である。図４に示すように、駆動電流の増加に伴い利得も増加していく。

これらのことから、ＳＯＡに逆バイアスを印加して受光素子として機能させ、ＳＯＡに入射された入力光の強度をモニタした後、このモニタ結果に基づいた駆動電流をＳＯＡに入力する、というフィードバック制御が可能であることが分かる。そこで、このことを踏まえた実施例について以下に説明する。

図５は、実施例１に係る受光装置の全体構成を説明するための模式図である。なお、図５においては、図面の理解を容易にするため、ハッチングを省略している。図５に示すように、実施例１に係る受光装置１００は、主に、ＳＯＡモジュール２０、ＰＤモジュール４０、及びコントローラ６０を有する。ＳＯＡモジュール２０は、光入力部２２、光増幅部２４、及び光出力部２６を有する。光入力部２２から入力された光信号は、光増幅部２４で増幅されて、光出力部２６から出力される。

光入力部２２及び光出力部２６においては、ホルダ２８内にフェルール３０が固定されている。光ファイバ６４、６６が、フェルール３０内を貫通するように設けられている。フェルール３０の外部では、光ファイバ６４、６６は、被覆材３２によって被覆されている。

光増幅部２４においては、レンズ３４とＳＯＡ３６とが設けられている。レンズ３４は、コリメート用のレンズ又は集光用のレンズである。レンズ３４は、レンズ３４の中心が光ファイバ６４、６６の光軸と重なるように配置されている。ＳＯＡ３６は、キャリア３７上に搭載されている。ＳＯＡ３６の入力端子及び出力端子は、リード３８に電気的に接続されている。ＳＯＡ３６は、例えばｎ型ＩｎＰ基板上に、ｎ型ＩｎＰクラッド層、活性層（ＩｎＧａＡｓＰウエル／ＩｎＧａＡｓＰバリアからなる多重量子井戸構造）、及びｐ型ＩｎＰクラッド層が順に積層された構造を有する。ＳＯＡ３６は、光増幅器としての機能に加えて、受光素子としても機能する。ＳＯＡ３６は、ＴＥＣ（Thermo-Electric Cooler）等のサーモモジュールで温度調節されていてもよい。また、ＳＯＡ３６の温度検出のために、ＳＯＡ３６近傍に温度感知用のサーミスタを設置してもよい。

ＰＤモジュール４０は、光入力部４２及び受光部４４を有する。光入力部４２から入力された光信号は、受光部４４で受光される。

光入力部４２においては、ＳＯＡモジュール２０の光出力部２６と同様に、ホルダ２８内にフェルール３０が固定されている。光ファイバ６６が、フェルール３０内を貫通するように設けられている。

受光部４４においては、キャップ４６によってレンズ４８が固定されている。レンズ４８は、レンズ４８の中心が光ファイバ６６の光軸と重なるように配置されている。レンズ４８は、集光用のレンズである。ステム５０上にキャリア５２が配置され、キャリア５２上にＰＤ５４が搭載されている。ＰＤ５４の出力端子は、アンプ５６を介してリード５８ａに電気的に接続されている。ＰＤ５４の接地端子は、リード５８ｂに電気的に接続されている。リード５８ａ、５８ｂとステム５０との間には、セラミック、ガラス等の絶縁部材が配置されている。ＰＤ５４は、光電変換によって、受光する光信号を電流信号に変換する。アンプ５６は、ＰＤ５４が出力する電流信号を増幅する。

なお、レンズ３４とＰＤ５４との間に、所望の波長を透過する波長フィルタ（図示せず）を設けることによって、ノイズを抑制することができる。また、レンズ３４とＰＤ５４との間に、戻り光を抑制する光アイソレータ（図示せず）を設けることによって、戻り光によるノイズを抑制することができる。このように、レンズ３４とＰＤ５４との間に、さらに波長フィルタもしくは光アイソレータを設けることによって、受光装置の特性劣化を抑制することができる。

ＳＯＡモジュール２０は、ＰＤモジュール４０の前段に接続されるプリアンプとして用いられる。したがって、ＳＯＡモジュール２０とＰＤモジュール４０とを接続する光ファイバ６６の長さは、例えば１ｍ以下となる。このため、ＳＯＡモジュール２０から出射された出力光は、ほとんど減衰することなく、ＰＤ５４で受光される。ここで、光ファイバ６４から出力される光信号の流れを簡単にまとめると、光ファイバ６４から出力される光信号は、ＳＯＡ３６で増幅された後、光ファイバ６６に出力され、光ファイバ６６を経由した後に、ＰＤ５４で受光される。なお、ＳＯＡモジュール２０とＰＤモジュール４０のそれぞれの光ファイバ６６にコネクタ（図示せず）を設け、ＳＯＡモジュール２０とＰＤモジュール４０のそれぞれを別の光部品とする。そして、ＳＯＡモジュール２０とＰＤモジュール４０のそれぞれのコネクタを接続して受光装置としてもよい。

コントローラ６０は、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＲＯＭ（リードオンリメモリ）等から構成されている。コントローラ６０は、配線６２によって、ＳＯＡモジュール２０のリード３８及びＰＤモジュール４０のリード５８ａ及び５８ｂに電気的に接続されている。コントローラ６０は、ＳＯＡ３６に駆動電流を入力することで、ＳＯＡ３６に入射される入力光の強度を増幅させる。また、ＳＯＡ３６に逆バイアスの電圧（０Ｖの場合も含む）を印加することで、ＳＯＡ３６を受光素子として機能させる。ＳＯＡ３６を受光素子として機能させた際に、光電変換によってＳＯＡ３６が出力する電流（モニタ電流）は、コントローラ６０に出力される。また、光電変換によってＰＤ５４が出力する電流も、コントローラ６０に出力される。

次に、実施例１に係る受光装置の制御について説明する。図６は、実施例１に係る受光装置の制御を説明するためのフローチャートの一例である。まず、通信を実行する前に準備フェーズを実行する。準備フェーズでは、ＳＯＡモジュール２０のＳＯＡ３６に送信局から送られてきた入力光が入射される。送信局では、準備フェーズのための光出力がなされる。送信局が準備フェーズで実行する光出力は、その後の通信フェーズで実行される光出力と同じ強度である。また、その光出力は変調していてもよいし、あるいは変調していなくてもよい。

また、コントローラ６０には、準備フェーズで使用するために、予め、ＳＯＡモジュール２０のＳＯＡ３６に入射される入力光の強度と光電変換によってＳＯＡ３６を流れるモニタ電流との関係を示す第１テーブルと、ＳＯＡ３６に入力する駆動電流と利得との関係を示す第２テーブルと、が記憶されている。第１テーブルは、予めＳＯＡ３６単体で試験を行い、例えば図３（ａ）に示すようなＳＯＡに入射される入力光の強度とＳＯＡが光電変換によって出力する電流との関係を示すグラフから求めることができる。同様に、第２テーブルは、予めＳＯＡ３６単体で試験を行い、例えば図４に示すようなＳＯＡに入力する駆動電流と利得との関係を示すグラフから求めることができる。

準備フェーズは、図６に示すステップＳ１０からステップＳ２０のことである。送信局から送られ光ファイバ６４を経由した光がＳＯＡ３６に入射されている状態で、コントローラ６０は、ＳＯＡ３６に０Ｖ又は逆バイアスの電圧を印加する（ステップＳ１０）。これにより、ＳＯＡ３６は受光素子として機能する。

ＳＯＡ３６には、光電変換によって、ＳＯＡ３６に入射される入力光の強度に対応した電流が流れる。コントローラ６０は、光電変換によってＳＯＡ３６が出力する電流値（モニタ電流値）を測定する（ステップＳ１２）。一例として、コントローラ６０は、ＳＯＡ３６が出力するモニタ電流値を測定して、３０μＡが得られたとする。

次いで、コントローラ６０は、予め記憶された第１テーブルを用いて、ステップＳ１２で測定したモニタ電流値から、ＳＯＡ３６に入射される入力光の強度を特定する（ステップＳ１４）。一例として、図３（ａ）をテーブル化した第１テーブルを用いて、モニタ電流値が３０μＡである場合の入力光の強度として−１５ｄＢｍを特定する。

次いで、コントローラ６０は、ステップＳ１４で特定した入力光の強度から所望の利得を計算する（ステップＳ１６）。所望の利得の計算は、ＳＯＡ３６から出射される出力光に対して予め所望の光強度が定められていて、この所望の光強度と特定した入力光の強度とから、所望の利得を計算する。ＳＯＡ３６から出射される出力光に対して予め定められた光強度として、例えば、ＰＤ５４の感度レンジ範囲に収まる光強度が挙げられる。一例として、ＳＯＡ３６から出射される出力光に対して予め定められた光強度が０ｄＢｍである場合、入力光強度が−１５ｄＢｍであるときに必要な利得は１５ｄＢであることを計算する。

次いで、コントローラ６０は、予め記憶された第２テーブルを用いて、ステップＳ１６で計算した所望の利得を得るために必要な駆動電流値を算出する（ステップＳ１８）。一例として、図４をテーブル化した第２テーブルを用いて、利得が１５ｄＢとなる駆動電流値は１２０ｍＡであることを算出する。

次いで、コントローラ６０は、ステップＳ１８で算出した値の駆動電流をＳＯＡ３６に入力する（ステップＳ２０）。これにより、ＳＯＡ３６は光増幅器として機能し、入力光の強度を増幅して、所望の光強度を有する出力光を出射する。一例として、ＳＯＡ３６に１２０ｍＡの駆動電流を入力することで、ＳＯＡ３６で入力光の強度が増幅されて、０ｄＢｍの強度を有する出力光を出射する。

準備フェーズの次に、通信フェーズを実行する。通信フェーズは、図６に示すステップＳ３０とステップＳ３２のことである。通信フェーズでは、コントローラ６０は、準備フェーズのステップＳ１８で算出した値の駆動電流をＳＯＡ３６に入力した状態を維持する（ステップＳ３０）。通信フェーズとして、光ファイバ６４から情報信号が含まれる出力光がＳＯＡ３６に入射される。このとき、ＳＯＡ３６は、駆動電流が入力されているため、光増幅器として機能し、入射される入力光の光度を増幅して、所望の強度を有する出力光を出射する。この出力光は、ＰＤモジュール４０のＰＤ５４で受光される。ＰＤ５４には、光電変換による電流が流れる。コントローラ６０は、ＰＤ５４が出力する電流値に基づいて、入力光に含まれる情報信号を取得する（ステップＳ３２）。このようにして、通信が開始される。

このように、通信フェーズでは、準備フェーズにおいて取得した駆動電流によってＳＯＡ３６を駆動する。通信フェーズでは、送信局から送られてきた光信号が、ＳＯＡ３６によって適正に増幅され、その光信号がＰＤ５４によって受光されて、情報信号が再生される。なお、送信局が変更になった場合には、局間距離が変更される場合があるため、再度準備フェーズを実施して、最適なＳＯＡ３６の駆動電流を取得してもよい。

以上説明してきたように、実施例１によれば、ＳＯＡ３６に入射された入力光の強度を、ＳＯＡ３６を用いて検知し、検知した入力光の強度に基づいた駆動電流をＳＯＡ３６に入力している。これにより、モニタ用ＰＤを用いることなく、ＳＯＡ３６をフィードバック制御することができる。比較例で説明したように、モニタ用ＰＤを用いる場合には、ビームスプリッタを設けて光ファイバからの出力光の一部を分岐させるため、ＳＯＡに入射する入力光の強度が弱くなり、その結果、受光装置の特性が劣化してしまう。しかしながら、実施例１では、モニタ用ＰＤを用いずにＳＯＡ３６をフィードバック制御できるため、ＳＯＡ３６に入射する入力光の強度が弱くなることを抑制できる。このため、ＳＯＡ３６からの出力光の強度の低下や雑音指数の増大等を抑制でき、ＰＤ５４での検知精度の低下を抑制することができる。つまり、受光装置の特性劣化を抑制することができる。

また、比較例では、光ファイバから出射される出力光の一部をモニタ用ＰＤでモニタするのに対し、実施例１では、光ファイバから出射される出力光の全部をＳＯＡ３６でモニタすることができる。このため、実施例１では、比較例に比べて、ＳＯＡ３６に入射される入力光の強度を精度良く検知することができる。

また、実施例１ではモニタ用ＰＤを用いないため、図１に示すような、ビームスプリッタ、ＰＤキャリア、及びＰＤ用配線基板も設けなくて済む。このため、ＳＯＡモジュール２０を小型化することができ、また、部品点数の削減に伴い組立工数を抑制することができる。

光通信には、一般的に、１．３μｍ帯域の光と１．５μｍ帯域の光が用いられる。１．３μｍ帯域の光は、波長分散特性に優れるという利点がある一方で、１．５μｍ帯域の光に比べて光ファイバを経由することによる損失が大きいという弱みがある。つまり、実施例１において、１．３μｍ帯の光が光ファイバ６４を経由してＳＯＡ３６に入力される場合、光ファイバ６４から出射される出力光の強度は弱いものとなる。このことから、光ファイバ６４から出射される出力光の波長（即ち、ＳＯＡ３６に入射される入力光の波長）が１．３μｍ帯である場合に、図６のフローチャートに従った制御を行うことが有効である。

実施例１では、図６で説明したように、ＳＯＡ３６を流れる電流値から入力光の強度を第１テーブルを用いて特定し、所望の利得を得るための駆動電流を第２テーブルを用いて算出する場合を説明したがこの場合に限られない。例えば、上記２つのテーブルを合わせたような１つのテーブルを用いて行ってもよいし、テーブルを用いずに数式を用いて行ってもよい。つまり、ＳＯＡ３６を流れる電流値によって特定した入力光の強度から所望の利得を求め、この利得を得るための駆動電流値を算出することができれば、どのような方法を用いてもよい。

図６のフローチャートに従った制御は、受光装置１００の起動時に行うことが好ましい。ＳＯＡ３６に入射される入力光の強度は、光ファイバ６４を経由する距離に大きく依存することから、ＳＯＡ３６に入力する駆動電流値は一度決めればよいためである。なお、起動時以外でも、例えば光通信が行われていない、いわゆる通信準備期間に行う場合や、光通信中に行う場合でもよい。起動時以外に行うことで、何かしらの理由でＳＯＡ３６に入射される入力光の強度が変化した場合にも対応することができる。

実施例１では、ＳＯＡ３６とＰＤ５４とを光結合させる光ファイバ６６の長さが１ｍ以下である場合を例に示したが、この場合に限られず、１ｍより長い場合でもよい。しかしながら、ＳＯＡ３６とＰＤ５４との距離が短い場合、ＳＯＡ３６からの出力光は、ほとんど減衰することなくＰＤ５４で受光される。このため、受光装置の特性の劣化を抑制するという点では、ＳＯＡ３６とＰＤ５４との距離は１ｍ以下の場合が好ましく、０．８ｍ以下の場合がより好ましく、０．５ｍ以下の場合がさらに好ましい。

実施例２は、ＳＯＡとＰＤとが１つのモジュール内に集積された場合の例である。図７は、実施例２に係る受光装置の全体構成を説明するための模式図である。なお、図７においても、図面の理解を容易にするため、ハッチングを省略している。図７のように、実施例２に係る受光装置２００は、集積モジュール７０及びコントローラ６０を有する。集積モジュール７０は、光入力部７２及び増幅器付き受光部７４を有する。

光入力部７２においては、実施例１のＳＯＡモジュール２０の光入力部２２と同様に、ホルダ２８内にフェルール３０が固定されている。光ファイバ６４が、フェルール３０内を貫通するように設けられている。

増幅器付き受光部７４においては、レンズ３４、ＳＯＡ３６、及びＰＤ５４が設けられている。ＳＯＡ３６は、キャリア３７上に搭載されている。ＰＤ５４は、キャリア５２上に搭載されている。ＳＯＡ３６とＰＤ５４とは、レンズ３４によって光結合されている。ＳＯＡ３６の入力端子及び出力端子並びにＰＤ５４の出力端子及び接地端子は、リード３８に電気的に接続されている。

なお、レンズ３４とＰＤ５４との間に、所望の波長を透過する波長フィルタ（図示せず）を設けることによって、ノイズを抑制することができる。また、レンズ３４とＰＤ５４との間に、戻り光を抑制する光アイソレータ（図示せず）を設けることによって、戻り光によるノイズを抑制することができる。このように、レンズ３４とＰＤ５４との間に、さらに波長フィルタもしくは光アイソレータを設けることによって、受光装置の特性劣化を抑制することができる。

コントローラ６０においては、実施例１と同じ構成及び同じ機能を有し、図６（ａ）及び図６（ｂ９のフローチャートに従った制御を行うため説明を省略する。光ファイバ６４から出力された光信号は、ＳＯＡ３６で増幅された後、ＰＤ５４で受光される。

実施例２では、ＳＯＡ３６とＰＤ５４とが１つのモジュール内に集積されている。この場合でも、ＳＯＡ３６に入射された入力光の強度を、ＳＯＡ３６を用いて検知し、検知した入力光の強度に基づいた駆動電流をＳＯＡ３６に入力する制御を行うことで、受光装置の特性劣化を抑制することができる。

ＳＯＡ３６とＰＤ５４とが１つのモジュール内に集積され、レンズ３４によって光結合されているため、実施例１のように、光ファイバ６６を用いて光結合されている場合に比べて、ＳＯＡ３６からの出力光は減衰することなくＰＤ５４で受光される。したがって、実施例２によれば、実施例１に比べて、受光装置の特性の劣化をより抑制することができる。

実施例３は、複数チャネルの光信号を受信することが可能なトランシーバモジュール（受信機）の場合の例である。図８は、実施例３に係る受光装置の全体構成を説明するための模式図である。なお、図８では、受信可能なチャネル数が４チャネルである場合を例に説明するが、４チャネル以外にも、例えば８チャネル等、複数チャネルの光信号が受信可能な場合でもよい。

図８に示すように、実施例３に係る受光装置３００は、筐体９０内に、ＳＯＡモジュール２０、４波分離器８０、４つのＰＤモジュール４０ａ〜４０ｄ、及びコントローラ６０を有する。ＳＯＡモジュール２０には光ファイバ８４が接続されている。ＳＯＡモジュール２０と４波分離器８０との間及び４波分離器８０とＰＤモジュール４０ａ〜４０ｄとの間には光ファイバ８２、８３が設けられていて、ＳＯＡモジュール２０と４波分離器８０及び４波分離器８０とＰＤモジュール４０ａ〜４０ｄは、この光ファイバ８２、８３によって光結合されている。コントローラ６０は、実施例１と同じ構成及び同じ機能を有し、図６（ａ）及び図６（ｂ）のフローチャートに従った制御を行うため説明を省略する。

光ファイバ８４から出力された光信号は波長多重信号であり、この波長多重信号はＳＯＡ３６で増幅された後、４波分離器８０で４チャネルそれぞれの波長毎に分けられる。４波分離器８０でチャネル毎に分けられた光信号は、ＰＤモジュール４０ａ〜４０ｄそれぞれで受光される。

実施例３は、ＳＯＡ３６に波長多重信号の入力光が入射され、複数のＰＤモジュール４０ａ〜４０ｄを有するトランシーバモジュールである。この場合でも、ＳＯＡモジュール２０に入射された入力光の強度を、ＳＯＡモジュール２０を用いて検知し、検知した入力光の強度に基づいた駆動電流をＳＯＡモジュール２０に入力する制御を行うことで、受光装置の特性劣化を抑制することができる。

ＳＯＡモジュール２０で増幅する光が４つの波長帯（４チャネル）を含んでいる場合、チャネル毎に利得は若干異なってしまう。このため、ＰＤモジュール４０ａ〜４０ｄ全てにおいて入射される光の強度が感度レンジ範囲に収まるようにするためには、ＳＯＡモジュール２０からの出力光の強度をより狭い範囲内に調整する必要がある。例えば、実施例１において、ＰＤモジュール４０の感度レンジ範囲が１０ｄＢである場合、ＳＯＡモジュール２０からの出力光の強度は１０ｄＢの範囲内で調整すればよい。しかしながら、実施例３では、例えばＰＤモジュール４０ａ〜４０ｄの感度レンジ範囲が１０ｄＢで、ＳＯＡモジュール２０でのチャネル毎の利得の差が１ｄＢある場合、ＳＯＡモジュール２０からの出力光の強度は７ｄＢの範囲内に調整しなくてはならない。このように、複数チャネルの光信号が受信可能なトランシーバモジュールでは、ＳＯＡモジュール２０からの出力光の強度をより狭い範囲内に調整することが求められる。したがって、このようなトランシーバモジュールの場合に、図６（ａ）及び図６（ｂ）のフローチャートに従って、ＳＯＡモジュール２０をフィードバック制御することが有効である。

実施例４は、準備フェーズにおいて、ＳＯＡから出射された出力光を、ＳＯＡの出力側に配置された、情報信号を再生するためのＰＤで受光する。そして、ＰＤの検知結果に基づいて、ＰＤが受光する光強度が所定の値になるようにＳＯＡを制御することで、ＳＯＡの駆動電流を決定する例である。実施例４でも、ＳＯＡに入射される入力光の強度を検知するためのモニタ用ＰＤを使用することなく、ＳＯＡをフィードバック制御することができる。

実施例４に係る受光装置の全体構成は、実施例１の図５と同じであるため説明を省略する。実施例４に係る受光装置の制御について説明する。図９は、実施例４に係る受光装置の制御を説明するためのフローチャートの一例である。まず、通信を実行する前に準備フェーズを実行する。準備フェーズでは、ＳＯＡモジュール２０のＳＯＡ３６に送信局から送られてきた入力光が入射される。送信局では、準備フェーズのための光出力がなされる。送信局が準備フェーズで実行する光出力は、その後の通信フェーズで実行される光出力と同じ強度である。また、その光出力は変調していてもよいし、あるいは変調していなくてもよい。

準備フェーズは、図９のステップＳ４０からステップＳ５２のことである。送信局から送られ光ファイバ６４を経由した光がＳＯＡ３６に入射されている状態で、コントローラ６０は、ＳＯＡ３６に所定の初期駆動電流を入力する（ステップＳ４０）。初期駆動電流の値としては、例えばゼロ（即ち、電流を注入しない）が挙げられる。送信局から送られて光ファイバ６４を経由した出力光は、ＳＯＡ３６を通過（あるいは増幅）されて、ＰＤ５４に入射される。ＰＤ５４では、光電変換によって、ＰＤ５４に入射される入力光の強度に対応した電流が流れる。コントローラ６０は、ＰＤ５４が出力する電流値（モニタ電流値）を測定する（ステップＳ４２）。

次いで、コントローラ６０は、ステップＳ４２で測定したモニタ電流値から、ＳＯＡ３６から出射される出力光の強度を特定する（ステップＳ４４）。出力光の強度の特定にあたっては、コントローラ６０に、予め、図３（ｂ）のような、ＰＤモジュール４０のＰＤ５４に入射される入力光の強度とＰＤ５４を流れるモニタ電流との関係を示すテーブルを記憶させておき、このテーブルを参照することで特定することができる。

次いで、コントローラ６０は、ステップＳ４４で特定した出力光の強度が予め定められた所定の範囲内か判定する（ステップＳ４６）。予め定められた所定の範囲として、例えばＰＤ５４の感度レンジ範囲が挙げられる。ステップＳ４６において、出力光の強度が所定の範囲を逸脱している場合には（Ｎｏの場合）、コントローラ６０は、ＳＯＡ３６に入力する駆動電流を変更する（ステップＳ４８）。例えば、初期駆動電流値がゼロの場合であれば、ＳＯＡ３６に入力する駆動電流を増加させる。ステップＳ４６において、出力光の強度が所定の範囲内に収まっていると判定されるまで（Ｙｅｓの場合）、ステップＳ４２からステップＳ４８を繰り返す。駆動電流の増加は、所定ステップ間隔で上昇させる方法と、リニアに増加させる方法のいずれかを採用することができる。なお、出力光の強度が所定の範囲よりも大きい場合、駆動電流を減少させる制御を実施する場合もある。

ステップＳ４６において、出力光の強度が所定の範囲内である場合（Ｙｅｓの場合）、コントローラ６０は、その時点でのＳＯＡ３６に入力している駆動電流値を通信フェーズにおける駆動電流として決定して記憶する（ステップＳ５０）。そして、コントローラ６０は、ステップＳ５０で決定した駆動電流をＳＯＡ３６に入力する（ステップＳ５２）。

次に、通信フェーズを実行する。通信フェーズは、図６に示すステップＳ３０とステップＳ３２と同じであるため、図６を参照して説明する。まず、コントローラ６０は、準備フェーズにおいて決定した駆動電流をＳＯＡ３６に入力した状態を維持する（ステップＳ３０）。したがって、通信フェーズでは、送信局から送られてきた光信号が、ＳＯＡ３６によって適正に増幅されて、ＰＤモジュール４０のＰＤ５４で受光される。ＰＤ５４には、光電変換による電流が流れる。コントローラ６０は、ＰＤ５４が出力する電流値に基づいて、情報信号を取得する（ステップＳ３２）。このようにして、通信が開始される。なお、送信局が変更になった場合には、局間距離が変更される場合があるため、再度準備フェーズを実施して、最適なＳＯＡ３６の駆動電流を取得してもよい。

以上説明してきたように、実施例４によれば、ＳＯＡ３６から出射された出力光の強度をＰＤ５４で検知し、ＰＤ５４の検知結果に基づいて、ＳＯＡ３６に入力する駆動電流を決定している。これにより、モニタ用ＰＤを用いることなく、ＳＯＡ３６をフィードバック制御することができるため、受光装置の特性劣化を抑制することができる。

実施例４では、図５に示す構成の受光装置の場合を例に説明したが、図７、図８に示す構成の受光装置の場合にも適用することができる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

２０ ＳＯＡモジュール
２２ 光入力部
２４ 光増幅部
２６ 光出力部
２８ ホルダ
３０ フェルール
３２ 被覆材
３４ レンズ
３６ ＳＯＡ
３７ キャリア
３８ リード
４０ ＰＤモジュール
４２ 光入力部
４４ 受光部
４６ キャップ
４８ レンズ
５０ ステム
５２ キャリア
５４ ＰＤ
５６ アンプ
５８ａ、５８ｂ リード
６０ コントローラ
６２ 配線
６４、６６ 光ファイバ
１００ 受光装置

Claims (6)

1. 一導電型半導体層、活性層、および反対導電型半導体層を順に積層してなる半導体光増幅器と、前記半導体光増幅器から出射された出力光を受光する受光素子と、を備える受光装置の制御方法において、
   前記半導体光増幅器に入射された入力光の強度を、前記半導体光増幅器に０Ｖ又は逆バイアスの電圧を印加することで、前記半導体光増幅器を用いて検知し、
   検知した前記入力光の強度に基づいた駆動電流を前記半導体光増幅器に入力することを特徴とする受光装置の制御方法。
2. 前記半導体光増幅器に入射される入力光は、波長多重信号であることを特徴とする請求項１記載の受光装置の制御方法。
3. 前記入力光は、光ファイバを経由して前記半導体光増幅器に入射され、前記入力光の波長は、１．３μｍ帯であることを特徴とする請求項１または２記載の受光装置の制御方法。
4. 前記半導体光増幅器と前記受光素子との距離は、１ｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の受光装置の制御方法。
5. 準備フェーズ、前記準備フェーズの後に実施される通信フェーズを備える通信制御方法において、
   前記準備フェーズは、
   半導体光増幅器に入射された入力光の強度を前記半導体光増幅器によって検知する第１ステップと、
   前記第１ステップの検知結果に基づいて、前記半導体光増幅器の駆動電流を決定する第２ステップと、
   前記第２ステップによって決定された駆動電流によって前記半導体光増幅器を駆動する第３ステップと、を含むことを特徴とする通信制御方法。
6. 準備フェーズ、前記準備フェースの後に実施される通信フェーズを備える通信制御方法において、
   前記準備フェーズは、
   半導体光増幅器に入力光を入射する第１ステップと、
   前記半導体光増幅器から出力された出力光の強度を受光素子で検知する第２ステップと、
   前記受光素子の検知結果に基づいて、前記半導体光増幅器の駆動電流を決定する第３ステップと、
   前記第３ステップによって決定された駆動電流によって前記半導体光増幅器を駆動する第４ステップと、を含み、
   前記通信フェーズにおいては、前記受光素子の出力に基づいて、前記入力光に含まれる情報信号を得るステップを含むことを特徴とする通信制御方法。

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