JP2021141093A - 光源装置および波長制御方法 - Google Patents

光源装置および波長制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】複数の光源を備える光源装置の消費電力を削減する。【解決手段】光源装置は、複数の光源、複数の受光器、複数の光バンドパスフィルタ、温度調整部、および制御部を備える。複数の光源は、指定された波長グリッドにおいて連続する複数の目標波長に対応する複数の異なる波長を有する光を生成する。複数の受光器は、複数の光源それぞれのパワーを検出する。複数の光バンドパスフィルタは、複数の光源と複数の受光器との間にそれぞれ設けられる。各光バンドパスフィルタの透過帯の幅は、前記波長グリッドの波長間隔より狭い。温度調整部は、複数の光源の温度を調整する。制御部は、複数の受光器の出力信号に基づいて温度調整部を制御する。【選択図】図６

Description

本発明は、光源装置および光源装置が備える各光源により生成される光の波長を制御する方法に係わる。
光通信ネットワークにおいて大容量の信号を伝送するために、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplex）が実用化されている。ＷＤＭは、１本の光ファイバを介して波長が異なる複数の光信号を伝送する。例えば、４つの波長を利用して４つの２５Ｇｂｐｓ信号を多重化することにより、１００ＧｂｐｓのＷＤＭ伝送が実現される。
ＷＤＭに係わるデータ通信規格において、様々な波長グリッドが規定されている。例えば、ＣＷＤＭ（Coarse WDM）では２０ｎｍ間隔で波長チャネルが設定され、ＬＡＮ−ＷＤＭでは５ｎｍ間隔で波長チャネルが設定される。
図１は、多波長光源の一例を示す。多波長光源は、図１（ａ）に示すように、複数の光源ＬＤ０〜ＬＤ３を備える。光源ＬＤ０〜ＬＤ３は、互いに波長が異なる光を生成する。光合波器は、光源ＬＤ０〜ＬＤ３から出力される光を合波する。なお、光合波器は、光源ＬＤ０〜ＬＤ３に対応する透過帯を有する光フィルタＦ０〜Ｆ３を備える。
光源ＬＤ０〜ＬＤ３および光フィルタＦ０〜Ｆ３は、図１（ｂ）に示すように、波長λ０〜λ３が所定の波長グリッド上に配置されるように設計される。例えば、光源ＬＤ０〜ＬＤ３は、波長λ０〜λ３がそれぞれグリッド波長λg0〜λg3に一致するように設計される。光フィルタＦ０〜Ｆ３は、透過帯の中心波長がグリッド波長λg0〜λg3に一致するように設計される。
ただし、波長λ０〜λ３は、光源ＬＤ０〜ＬＤ３の温度に依存して変化する。即ち、光源ＬＤ０〜ＬＤ３の温度が変化すると、波長λ０〜λ３が波長グリッドからシフトしてしまう。そこで、多波長光源は、精度の高い波長制御を実現するために、図１（ａ）に示すように、熱電冷却素子（ＴＥＣ：thermoelectric cooler）を備えることがある。ＴＥＣは、たとえば、ペルチェ素子を備える。そして、ＴＥＣは、不図示のコントローラにより、波長λ０〜λ３がそれぞれ所定の波長範囲内に配置されるように制御される。
なお、ペルチェ素子およびその制御回路については、例えば、特許文献１に記載されている。また、ペルチェ素子を備える光通信モジュールについては、例えば、特許文献２に記載されている。
特開平７−２８８３５１号公報 特開２０００−０９１６９５号公報
上述のように、複数の光源を備える光源装置において、精度の高い波長制御を実現するために、ＴＥＣを用いて各光源の温度を安定させる構成が実用化されている。ただし、ＴＥＣの消費電力は大きい。すなわち、従来技術では、精度の高い波長制御を実現する光源装置の消費電力が大きくなることがある。
本発明の１つの側面に係わる目的は、複数の光源を備える光源装置の消費電力を削減することである。
本発明の１つの態様の光源装置は、指定された波長グリッドにおいて連続する複数の目標波長に対応する複数の異なる波長を有する光を生成する複数の光源と、前記複数の光源それぞれのパワーを検出する複数の受光器と、前記複数の光源と前記複数の受光器との間にそれぞれ設けられる複数の光バンドパスフィルタと、前記複数の光源の温度を調整する温度調整部と、前記複数の受光器の出力信号に基づいて前記温度調整部を制御する制御部と、を備える。各光バンドパスフィルタの透過帯の幅は、前記波長グリッドの波長間隔より狭い。
上述の態様によれば、複数の光源を備える光源装置の消費電力を削減できる。
多波長光源の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係わる光源装置の一例を示す図である。 各光源により生成される光の波長およびＢＰＦの透過帯の配置の一例を示す図である。 各光源により生成される光の波長の温度に対する変化の一例を示す図である。 光源の周囲の温度とモニタ電流の合計との関係の一例を示す図である。 波長制御の一例を示すフローチャートである。 波長制御の他の例を示すフローチャートである。 ＢＰＦの透過帯に対する各光源の波長の配置のバリエーションを示す図である。 本発明の実施形態に係わる光源装置のバリエーションを示す図である。 本発明の実施形態に係わる光源装置の他のバリエーションを示す図である。
図２は、本発明の実施形態に係わる光源装置の一例を示す。本発明の実施形態に係わる光源装置１００は、複数の光源（ＬＤ）１ａ〜１ｄ、複数の受光器（ＰＤ）２ａ〜２ｄ、複数の光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３ａ〜３ｄ、温度センサ４、熱電冷却素子（ＴＥＣ）５、光合波器２０、制御部３０、およびＴＥＣドライバ４０を備える。なお、光源装置１００は、図２に示していない他の要素を備えてもよい。
各光源１ａ〜１ｄは、例えば、レーダダイオードを含んで構成される。そして、光源１ａ〜１ｄは、それぞれ波長λａ〜λｄの光を生成する。ここで、光源装置１００は、所定の波長グリッドを有するＷＤＭ伝送システムで使用されるものとする。この場合、波長λａ〜λｄは、その波長グリッドにおいて連続する複数の目標波長に対応するように設定される。図３に示す例では、波長λａ〜λｄは、それぞれ目標波長λga〜λgdと一致するように設定される。
各光源１ａ〜１ｄは、前方および後方に光を出力する。前方に出力される光（即ち、メイン光）は、光合波器２０に導かれる。後方に出力される光（即ち、モニタ光）は、対応する受光器２ａ〜２ｄに導かれる。
各受光器２ａ〜２ｄは、例えば、フォトダイオードを含んで構成される。そして、受光器２ａ〜２ｄは、それぞれ対応する光源１ａ〜１ｄから出力されるモニタ光のパターを検出する。この実施例では、各受光器２ａ〜２ｄは、対応するモニタ光のパワーを表す電流信号を出力する。以下の記載では、各受光器２ａ〜２ｄから出力される信号を「モニタ電流」と呼ぶことがある。
ＢＰＦ３ａ〜３ｄは、それぞれ、光源１ａ〜１ｄと受光器２ａ〜２ｄとの間に設けられる。よって、受光器２ａ〜２ｄは、それぞれ、対応する光源１ａ〜１ｄから出力され、対応するＢＰＦ３ａ〜３ｄを通過したモニタ光のパワーを検出することになる。なお、各ＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の中心波長は、上述した波長グリッドにおいて連続する複数の目標波長に対応するように設定される。図３に示す例では、ＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の中心波長は、それぞれ目標波長λga〜λgdと一致するように設定される。また、各ＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の幅は、波長グリッドの波長間隔より狭い。
温度センサ４は、光源１ａ〜１ｄの近傍に設けられる。すなわち、温度センサ４は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を検出する。
ＴＥＣ５は、光源１ａ〜１ｄの温度を調整する。なお、ＴＥＣ５は、ＴＥＣ５の周辺の温度を低下させるだけでなく、ＴＥＣ５の周辺の温度を上昇させることもできるものとする。光源１ａ〜１ｄは、ＴＥＣ５の上に実装されている。よって、ＴＥＣ５は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を調整できる。また、受光器２ａ〜２ｄ、ＢＰＦ３ａ〜３ｄ、および温度センサ４も、ＴＥＣ５の上に実装されてもよい。
光合波器２０は、光源１ａ〜１ｄにより生成される光を合波する。この実施例では、光合波器２０は、ＢＰＦ２１ａ〜２１ｄを備える。ＢＰＦ２１ａ〜２１ｄの透過帯の中心波長は、ＢＰＦ３ａ〜３ｄと同様に、それぞれ目標波長λga〜λgdと一致するように設定される。ただし、各ＢＰＦ２１ａ〜２１ｄの透過帯の幅は、各ＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の幅より広くてもよい。ただし、各ＢＰＦ２１ａ〜２１ｄの透過帯の幅も、波長グリッドの波長間隔より狭いことが好ましい。
制御部３０は、受光器２ａ〜２ｄの出力信号に基づいてＴＥＣ５を制御するための制御信号を生成する。受光器２ａ〜２ｄが対応するモニタ光のパワーを表すモニタ電流を出力するときには、制御部３０は、例えば、モニタ電流の和に基づいて制御信号を生成する。この場合、モニタ電流の和は、受光器２ａ〜２ｄに到達するモニタ光の総パワーに相当する。すなわち、制御部３０は、実質的に、受光器２ａ〜２ｄに到達するモニタ光の総パワーに基づいてＴＥＣ５を制御するための制御信号を生成する。なお、制御部３０は、受光器２ａ〜２ｄの出力信号および温度センサ４により検出される温度に基づいてＴＥＣ５を制御するための制御信号を生成してもよい。
制御部３０は、例えば、プロセッサおよびメモリを含むマイコンにより実現される。この場合、プロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより制御部３０の機能が実現される。また、制御部３０は、ハードウェア回路で実現してもよい。この場合、制御部３０の機能を実現するようにハードウェア回路が設計される。
ＴＥＣドライバ４０は、制御部３０により生成される制御信号に応じてＴＥＣ５を駆動する。したがって、ＴＥＣ５の温度は、制御部３０により調整されることになる。
次に、光源装置１００の動作を説明する。ここでは、図３に示すように、光源１ａ〜１ｄの波長λａ〜λｄがそれぞれ波長グリッドの目標波長λga〜λgdと一致し、ＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の中心波長がそれぞれ目標波長λga〜λgdと一致するように、光源装置１００が設計されているものとする。ただし、レーザダイオードの製造ばらつきにより、波長λａ〜λｄをそれぞれ目標波長λga〜λgdに完全に一致させることは困難である。
よって、以下の記載では、波長λａ〜λｄは、それぞれ目標波長λga〜λgdに対して誤差を有しているものとする。具体的には、図４（ａ）に示すように、波長λａは、目標波長λgaに対して短波長側にシフトしている。波長λｂは、目標波長λgbに対して長波長側にシフトしている。波長λｃは、目標波長λgcにほぼ一致している。波長λｄは、目標波長λgdに対して長波長側にシフトしている。
また、以下の記載では、光源１ａにより生成されるモニタ光を「モニタ光λａ」と呼ぶことがある。同様に、光源１ｂ、１ｃ、１ｄにより生成されるモニタ光をそれぞれ「モニタ光λｂ」「モニタ光λｃ」「モニタ光λｄ」と呼ぶことがある。
上記構成の光源装置１００において光源１ａ〜１ｄが発光すると、モニタ光λａ〜λｄは、それぞれＢＰＦ３ａ〜３ｄを通過して受光器２ａ〜２ｄに導かれる。受光器２ａ〜２ｄは、それぞれ、受信モニタ光λａ〜λｄのパワーに対応するモニタ電流を出力する。そして、制御部３０は、受光器２ａ〜２ｄから出力されるモニタ電流の合計を計算する。この実施例では、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度がＴ１であるときに、図５に示すように、モニタ電流の合計がＣ１であるものとする。
ここで、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が変化すると、各光源１ａ〜１ｄにより生成される光の波長λａ〜λｄも変化する。この実施例では、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が上昇すると、波長λａ〜λｄが長波長側にシフトするものとする。なお、温度変化に対するＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の中心波長の変動は、温度変化に対する波長λａ〜λｄの変動と比較して十分に小さいものとする。よって、この実施例では、説明を簡単にするために、温度変化に対するＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の中心波長の変動は無視するものとする。
光源１ａ〜１ｄの周囲の温度がＴ１からＴ２に上昇すると、図４（ａ）に示す状態と比較して、波長λａ〜λｄがそれぞれ長波長側にシフトする。この結果、図４（ｂ）に示す状態が得られる。そして、制御部３０は、受光器２ａ〜２ｄから出力されるモニタ電流の合計を計算する。この実施例では、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度がＴ２であるときに、図５に示すように、モニタ電流の合計がＣ２である。このとき、モニタ光λａ〜λｄは、それぞれ、ＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の中に配置されている。したがって、受光器２ａ〜２ｄに到達するモニタ光λａ〜λｄのパワーは、図４（ａ）に示すケースおよび図４（ｂ）に示すケースにおいて大きく変化することはない。
なお、この実施例では、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が上昇すると、光源１ａ〜１ｄの出力パワーが僅かに低下するものとする。よって、図５に示す例では、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度がＴ１からＴ２に上昇すると、モニタ電流の合計がＣ１からＣ２に減少している。
光源１ａ〜１ｄの周囲の温度がＴ２からＴ３に上昇すると、図４（ｂ）に示す状態と比較して、波長λａ〜λｄがそれぞれ長波長側にさらにシフトする。この結果、図４（ｃ）に示す状態が得られる。そして、制御部３０は、受光器２ａ〜２ｄから出力されるモニタ電流の合計を計算する。ところが、波長λｄは、図４（ｄ）に示すように、ＢＰＦ３ｄの透過帯の外にシフトしている。このため、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度がＴ３になると、図４（ａ）または図４（ｂ）に示す状態と比較して、受光器２ｄに到達するモニタ光λｄのパワーが大幅に弱くなる。この結果、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度がＴ３であるときのモニタ電流の合計Ｃ３は、図５に示すように、Ｃ１またはＣ２と比較して大幅に減少することになる。
このように、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が上昇してゆき、波長λａ〜λｄのうちの１つ以上が対応するＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の外にシフトすると、モニタ電流の合計が急激に減少する。ここで、ＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の中心波長は、波長グリッド上の対応する目標波長λga〜λgdと概ね一致するものとする。そうすると、制御部３０は、モニタ電流の合計をモニタすることにより、波長λａ〜λｄのうちの１つ以上が対応する目標波長λga〜λgdから大きくシフトしたと判定できる。
なお、図４に示す例では、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が上昇するときにモニタ電流の合計が急激に減少しているが、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が低下するときにもモニタ電流の合計が急激に減少し得る。すなわち、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が所定の温度範囲からずれると、モニタ電流の合計が急激に減少する。図５においは、所定の温度範囲は、下限温度ＴＬおよび上限温度ＴＨで表されている。この場合、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が下限温度ＴＬ以上かつ上限温度ＴＨ以下であるときには、モニタ電流の合計の変動は小さい。これに対して、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が低下して下限温度ＴＬより低くなると、モニタ電流の合計が急激に減少する。また、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が上昇して下限温度ＴＨより高くなると、モニタ電流の合計が急激に減少する。
ただし、制御部３０は、モニタ電流の合計をモニタするだけでは、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が下限温度ＴＬより低くなったのか、上限温度ＴＨより高くなったのかを判定できないことがある。そこで、制御部３０は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を検出する温度センサ４の出力信号を参照する。そして、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が上昇する過程でモニタ電流の合計が急激に減少したときは、制御部３０は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が上限温度ＴＨより高くなったことに起因して、波長λａ〜λｄのうちの１つ以上が対応する目標波長λga〜λgdから大きくシフトしたと判定する。一方、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が低下する過程でモニタ電流の合計が急激に減少したときは、制御部３０は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が下限温度ＴＬより低くなったことに起因して、波長λａ〜λｄのうちの１つ以上が対応する目標波長λga〜λgdから大きくシフトしたと判定する。
制御部３０は、上述の判定の結果に基づいてＴＥＣ５を制御する。具体的には、温度の上昇に起因して波長λａ〜λｄのうちの１つ以上が対応する目標波長λga〜λgdから大きくシフトしたと判定したときには、制御部３０は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を低くするための制御信号を生成する。一方、温度の低下に起因して波長λａ〜λｄのうちの１つ以上が対応する目標波長λga〜λgdから大きくシフトしたと判定したときには、制御部３０は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を高くするための制御信号を生成する。
ＴＥＣドライバ４０は、制御部３０により生成される制御信号に応じてＴＥＣ５を駆動する。したがって、温度の上昇に起因して波長λａ〜λｄのうちの１つ以上が対応する目標波長λga〜λgdから大きくシフトしたときは、ＴＥＣ５は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を低下させる。この結果、目標波長λga〜λgdに対する波長λａ〜λｄのシフトが抑制される。一方、温度の低下に起因して波長λａ〜λｄのうちの１つ以上が対応する目標波長λga〜λgdから大きくシフトしたときは、ＴＥＣ５は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を上昇させる。この場合も、目標波長λga〜λgdに対する波長λａ〜λｄのシフトが抑制される。
これに対して、モニタ電流の合計の変化が緩やかなときは、制御部３０は、波長λａ〜λｄがそれぞれ対応するＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の中に配置されていると判定する。すなわち、モニタ電流の合計の変化が緩やかなときは、制御部３０は、波長λａ〜λｄがそれぞれ対応する目標波長λga〜λgdの近傍に配置されていると判定する。この場合、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を変化させる必要はない。したがって、モニタ電流の合計の変化が緩やかなときには、制御部３０は、ＴＥＣ５をオフ状態に保持するための制御信号を生成する。そうすると、ＴＥＣドライバ４は、ＴＥＣ５の駆動を停止する。
このように、波長λａ〜λｄのうちの１つ以上が対応する目標波長λga〜λgdから大きくシフトしたときには、ＴＥＣ５を制御することで波長λａ〜λｄが調整される。一方、波長λａ〜λｄがそれぞれ対応する目標波長λga〜λgdの近傍に配置されているときは、ＴＥＣ５は動作を停止する。したがって、複数の光源を備える光源装置において、消費電力を抑制しながら精度の高い波長制御を実現できる。
図６は、制御部３０による波長制御の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、制御部３０により定期的に実行される。この場合、このフローチャートの処理は、特に限定されるものではないが、例えば、１分間隔で実行される。また、制御部３０は、前回の処理において取得した温度Ｔ（ｉ−１）およびモニタ電流の合計値Ｃ（ｉ−１）を不図示のメモリに保持しているものとする。
Ｓ１において、制御部３０は、温度センサ４の出力信号を取得することで光源１ａ〜１ｄの周囲の温度Ｔ（ｉ）を検出する。Ｓ２において、制御部３０は、受光器２ａ〜２ｄの出力信号を取得することでモニタ電流の合計Ｃ（ｉ）を計算する。なお、モニタ電流の合計Ｃ（ｉ）は、ＢＰＦ３ａ〜３ｄを通過して受光器２ａ〜２ｄに到達したモニタ光λａ〜λｄの総光パワーに相当する。Ｓ３において、制御部３０は、モニタ電流の合計の減少量ΔＣを計算する。減少量ΔＣは、メモリに保存されている合計値Ｃ（ｉ−１）と新たに計算された合計Ｃ（ｉ）との差分に相当する。
Ｓ４において、制御部３０は、モニタ電流の合計の減少量ΔＣと所定の閾値とを比較する。この閾値は、測定またはシミュレーションにより予め決定される。例えば、波長λａ〜λｄがそれぞれＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の中に配置されているときのモニタ電流の合計と、波長λａ〜λｄのうちの１つが対応するＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の外にシフトしたときのモニタ電流の合計との差分に基づいて、閾値を決定してもよい。
減少量ΔＣが閾値より小さいときは、制御部３０は、波長λａ〜λｄがそれぞれＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の中に配置されていると判定する。この場合、制御部３０は、Ｓ５において、ＴＥＣ５を停止する制御信号を生成する。そうすると、ＴＥＣドライバ４０はＴＥＣ５を駆動しないので、ＴＥＣ５は動作を停止する。
減少量ΔＣが閾値以上であるときは、制御部３０は、波長λａ〜λｄのうちの１つ以上が対応するＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の外にシフトしたと判定する。この場合、制御部３０は、Ｓ６において、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が上昇しているか、低下しているかを判定する。このとき、メモリに保存されている温度Ｔ（ｉ−１）より新たに検出した温度Ｔ（ｉ）が高ければ、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が上昇していると判定される。一方、温度Ｔ（ｉ−１）より温度Ｔ（ｉ）が低ければ、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が低下していると判定される。
減少量ΔＣが閾値以上であり、かつ、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が上昇しているときは、制御部３０は、Ｓ７において、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を低下させる制御信号を生成する。そうすると、ＴＥＣドライバ４０は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を低下させるようにＴＥＣ５を駆動する。一方、減少量ΔＣが閾値より大きく、かつ、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が低下しているときは、制御部３０は、Ｓ８において、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を上昇させる制御信号を生成する。そうすると、ＴＥＣドライバ４０は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を上昇させるようにＴＥＣ５を駆動する。
なお、図６に示す実施例では、制御部３０は、減少量ΔＣが閾値以上であるときに、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が上昇しているか低下しているかに応じて温度調整の方向を決定するが、本発明はこの方法に限定されるものではない。例えば、制御部３０は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が所定の判定温度（または、所定の判定温度範囲）より高いか否かを応じて温度調整の方向を決定してもよい。具体的には、減少量ΔＣが閾値以上であり、且つ、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が判定温度より高ければ、制御部３０は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を低下させるようにＴＥＣ５を制御する。一方、減少量ΔＣが閾値以上であり、且つ、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が判定温度より低ければ、制御部３０は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を上昇させるようにＴＥＣ５を制御する。この方法は、図６に示すＳ６の代わりに、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度と判定温度とを比較することで実現される。なお、所定の判定温度は、特に限定されるものではないが、例えば、常温（即ち、２０℃）であってもよい。
判定温度の代わりに判定温度範囲を使用するときは、減少量ΔＣが閾値以上であり、且つ、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が判定温度範囲の上限より高ければ、制御部３０は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を低下させるようにＴＥＣ５を制御してもよい。一方、減少量ΔＣが閾値以上であり、且つ、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が判定温度範囲の下限より低ければ、制御部３０は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を上昇させるようにＴＥＣ５を制御してもよい。
図７は、制御部３０による波長制御の他の例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、制御部３０により定期的に実行される。この場合、このフローチャートの処理は、特に限定されるものではないが、例えば、１分間隔で実行される。また、制御部３０は、モニタ電流の合計の基準値Ｃ０を不図示のメモリに保持しているものとする。基準値Ｃ０は、全ての波長λａ〜λｄがそれぞれ対応するＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の中に配置されている状態で得られるモニタ電流の合計値を表す。ただし、この方法は、各光源１ａ〜１ｄの出力パワーが所定の目標値に保持されていることが好ましい。
Ｓ１〜Ｓ２は、図６および図７に示すフローチャートにおいて互いに実質的に同じである。すなわち、制御部３０は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を検出し、モニタ電流の合計を計算する。なお、以下の記載では、Ｓ２で計算される合計値を「Ｃ１」と呼ぶことがある。
Ｓ１１において、制御部３０は、モニタ電流の合計の基準値Ｃ０を取得する。Ｓ１２において、制御部３０は、基準値Ｃ０に対する合計値Ｃ１の比率（即ち、Ｃ１／Ｃ０）を計算する。そして、制御部３０は、この比率と所定の閾値とを比較する。この閾値は、例えば、光源１ａ〜１ｄのうちの１つの波長が対応するＢＰＦの透過帯の外にシフトした状態を検知できるように決定される。よって、光源装置１００が４個の光源１ａ〜１ｄを備える場合、閾値は、例えば、０．８〜０．９程度に設定される。
上記比率が閾値より大きければ、制御部３０は、すべての波長λａ〜λｄがそれぞれ対応するＢＰＦの透過帯の中に配置されていると判定する。この場合、制御部３０は、Ｓ５において、ＴＥＣ５を停止する制御信号を生成する。そうすると、ＴＥＣドライバ４０はＴＥＣ５を駆動しないので、ＴＥＣ５は動作を停止する。
上記比率が閾値以下であれば、制御部３０は、波長λａ〜λｄのうちの少なくとも１つが対応するＢＰＦの透過帯の外にシフトしていると判定する。この場合、制御部３０は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度と判定温度とを比較する。この結果、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が判定温度より高ければ、制御部３０は、Ｓ７において、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を低下させる制御信号を生成する。そうすると、ＴＥＣドライバ４０は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を低下させるようにＴＥＣ５を駆動する。一方、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が判定温度より低ければ、制御部３０は、Ｓ８において、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を上昇させる制御信号を生成する。そうすると、ＴＥＣドライバ４０は、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を上昇させるようにＴＥＣ５を駆動する。
図８は、ＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯に対する各光源１ａ〜１ｄの波長の配置のバリエーションを示す。図８（ａ）に示す例では、初期状態（例えば、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度が常温である状態）において、対応するＢＰＦの透過帯の中心波長より短い波長の光を生成する光源、および対応するＢＰＦの透過帯の中心波長より長い波長の光を生成する光源が混在している。具体的には、光源１ａの波長λａは、ＢＰＦ３ａの透過帯の中心波長より短く、光源１ｄの波長λｄは、ＢＰＦ３ｄの透過帯の中心波長より長い。この場合、温度が少し低下するだけで、波長λａがＢＰＦ３ａの透過帯の外にシフトしてモニタ電流の合計が急激に減少する。同様に、温度が少し上昇するだけで、波長λｄがＢＰＦ３ｄの透過帯の外にシフトしてモニタ電流の合計が急激に減少する。すなわち、ＴＥＣ５が停止している温度範囲が狭くなり、光源装置１００の消費電力の削減が不十分になるおそれがある。
図８（ｂ）に示す例では、すべての波長λａ〜λｄがそれぞれ対応するＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の中心波長と一致またはほぼ一致している。この場合、図８（ａ）に示すケースと比較して、いずれかの光源の波長が対応するＢＰＦの透過帯の外にシフトするまでのマージンが大きくなる。すなわち、ＴＥＣ５が停止している温度範囲が広くなり、光源装置１００の消費電力が削減される。
図８（ｃ）に示す例では、すべての波長λａ〜λｄがそれぞれ対応するＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の中心波長より短い。この配置は、例えば、光源装置１００の動作時の波長λａ〜λｄが初期状態の波長λａ〜λｄより長くなりやすい使用形態において、消費電力の削減効果が大きくなる。
図８（ｄ）に示す例では、すべての波長λａ〜λｄがそれぞれ対応するＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の中心波長より長い。この配置は、例えば、光源装置１００の動作時の波長λａ〜λｄが初期状態の波長λａ〜λｄより短くなりやすい使用形態において、消費電力の削減効果が大きくなる。
なお、ＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の幅を広くすれば、波長λａ〜λｄが対応するＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の外にシフトしにくくなるので、モニタ電流の急激な減少が発生しにくくなる。この結果、ＴＥＣ５が停止する期間が長くなり、消費電力の削減効果が大きくなる。但し、ＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の幅が広いと、目標波長に対する波長λａ〜λｄの誤差が大きくなることがある。よって、ＢＰＦ３ａ〜３ｄの透過帯の幅は、消費電力の削減および目標波長に対する波長λａ〜λｄの誤差の双方を考慮して適切に設定することが好ましい。
図９は、本発明の実施形態に係わる光源装置のバリエーションを示す。この例では、光源装置２００は、各光源１ａ〜１ｄの出力パワーを所定の目標値に保持するために、ＡＰＣ（Auto power control）制御部５０を備える。なお、図９においては、図２に示す光合波器２０、制御部３０、ＴＥＣドライバ４０は省略されている。
光源装置２００においては、波長λａ〜λｄに対して、それぞれ光集積回路１０、受光器２、ＢＰＦ３、およびレンズ６が設けられる。また、光集積回路１０は、光源１、光変調器（ＭＯＤ）１１、受光器１２を備える。なお、光集積回路１０は、この実施例では、ＥＭＬ（Electro-absorption Modulator integrated Laser）により実現される。
光源１は、指定された波長の光を出力する。尚、光源１は、前方にメイン光を出力し、後方にモニタ光を出力する。光変調器１１は、光源１から出力されるメイン光を変調して変調光信号を生成する。尚、光変調器１１には、駆動信号が与えられるものとする。光変調器１１により生成される変調光信号は、レンズ６を介して光合波器に導かれる。
受光器１２は、光源１からＢＰＦ３に導かれるモニタ光のエバネッセント成分を検出することにより、光源１の出力パワーを検出する。受光器２は、ＢＰＦ３を通過するモニタ光を検出する。そして、制御部は、図２に示す構成と同様に、各受光器２の出力信号を利用してＴＥＣ５を制御するための制御信号を生成する。
ＡＰＣ制御部５０は、受光器１２の出力信号を利用して、光源１の出力パワーを制御する。具体的には、ＡＰＣ制御部５０は、受光器１２から出力される電流が目標値に近づくように、光源１の出力パワーを制御する。この結果、光源１の出力パワーが目標レベルに保持される。すなわち、ＡＰＣが実現される。
図１０は、本発明の実施形態に係わる光源装置の他のバリエーションを示す。この例では、光源装置３００は、図９に示す光源装置２００と同様に、各光源１ａ〜１ｄの出力パワーを所定の目標値に保持するために、ＡＰＣ制御部５０を備える。なお、図１０においても、図２に示す光合波器２０、制御部３０、ＴＥＣドライバ４０は省略されている。
光源装置３００においては、波長λａ〜λｄに対して、それぞれ光集積回路１０ｘ、受光器２、ＢＰＦ３、レンズ６、光フィルタ７、および受光器８が設けられる。光集積回路１０ｘは、光源１および光変調器（ＭＯＤ）１１を備える。なお、光源１および光変調器１１は、図９および図１０において互いに実質的に同じなので、説明を省略する。
光フィルタ７は、光源１から出力されるモニタ光を透過させてＢＰＦ３に導くと共に、そのモニタ光の一部を反射して受光器８に導く。受光器８は、光フィルタ７により反射されるモニタ光を検出することにより、光源１の出力パワーを検出する。受光器２は、光フィルタ７およびＢＰＦ３を通過するモニタ光を検出する。そして、制御部は、図２に示す構成と同様に、各受光器２の出力信号を利用してＴＥＣ５を制御するための制御信号を生成する。
ＡＰＣ制御部５０の動作は、図９および図１０において互いに実質的に同じである。すなわち、ＡＰＣ制御部５０は、受光器８の出力信号を利用して光源１の出力パワーを制御する。具体的には、ＡＰＣ制御部５０は、受光器８から出力される電流が目標値に近づくように、光源１の出力パワーを制御する。この結果、光源１の出力パワーが目標レベルに保持される。すなわち、ＡＰＣが実現される。
図９または図１０に示す構成では、波長制御のためのモニタ光を利用してＡＰＣが行われ、各光源１の出力パワーが所定の目標レベルに保持される。よって、波長制御およびパワー制御が効率よく実現される。なお、光源１の出力パワーが所定の目標レベルに保持されるので、図７に示すフローチャートの処理が容易に実現される。
このように、本発明の実施形態に係わる光源装置においては、光源１ａ〜１ｄにより生成される光の波長が目標波長からシフトしたときにのみ、光源１ａ〜１ｄの周囲の温度を調整するＴＥＣが動作する。したがって、波長間隔の狭いＷＤＭのための波長制御を行いながら、光源装置の消費電力の抑制が実現される。
１（１ａ〜１ｄ） 光源（ＬＤ）
２（２ａ〜２ｄ） 受光器（ＰＤ）
３（３ａ〜３ｄ） 光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
４ 温度センサ
５ 熱電冷却素子（ＴＥＣ）
６ レンズ
７ 光フィルタ
８ 受光器
１０ 光集積回路
１１ 光変調器
１２ 受光器
２０ 光合波器
３０ 制御部
４０ ＴＥＣドライバ
５０ ＡＰＣ制御部
１００、２００、３００ 光源装置

Claims (11)

  1. 指定された波長グリッドにおいて連続する複数の目標波長に対応する複数の異なる波長を有する光を生成する複数の光源と、
    前記複数の光源それぞれのパワーを検出する複数の受光器と、
    前記複数の光源と前記複数の受光器との間にそれぞれ設けられる複数の光バンドパスフィルタと、
    前記複数の光源の温度を調整する温度調整部と、
    前記複数の受光器の出力信号に基づいて前記温度調整部を制御する制御部と、を備え、
    各光バンドパスフィルタの透過帯の幅は、前記波長グリッドの波長間隔より狭い
    ことを特徴とする光源装置。
  2. 各受光器の出力信号は、対応する光源の出力パワーを表す電流であり、
    前記制御部は、前記複数の受光器により生成される電流の合計に基づいて前記温度調整部を制御する
    ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  3. 前記制御部は、
    前記電流の合計を定期的に計算し、
    前記電流の合計の減少量が所定の閾値より小さいときは、前記温度調整部の動作を停止する
    ことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
  4. 前記複数の光源の周囲の温度を検出する温度センサをさらに備え、
    前記制御部は、
    前記電流の合計の減少量が前記閾値以上であり、且つ、前記複数の光源の周囲の温度が上昇していれば、前記複数の光源の周囲の温度を低下させるように前記温度調整部を駆動し、
    前記電流の合計の減少量が前記閾値以上であり、且つ、前記複数の光源の周囲の温度が低下していれば、前記複数の光源の周囲の温度を上昇させるように前記温度調整部を駆動する
    ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
  5. 前記複数の光源の周囲の温度を検出する温度センサをさらに備え、
    前記制御部は、
    前記電流の合計の減少量が前記閾値以上であり、且つ、前記複数の光源の周囲の温度が所定の判定温度より高ければ、前記複数の光源の周囲の温度を低下させるように前記温度調整部を駆動し、
    前記電流の合計の減少量が前記閾値以上であり、且つ、前記複数の光源の周囲の温度が前記判定温度より低ければ、前記複数の光源の周囲の温度を上昇させるように前記温度調整部を駆動する
    ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
  6. 前記制御部は、予め決められている基準値に対する前記電流の合計の比率が所定値よりも大きいときは、前記温度調整部の動作を停止する
    ことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
  7. 各光源が生成する光の波長は、対応する光バンドパスフィルタの透過帯の中心波長と一致またはほぼ一致する
    ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光源装置。
  8. 各光源が生成する光の波長は、対応する光バンドパスフィルタの透過帯の中心波長より短い
    ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光源装置。
  9. 各光源が生成する光の波長は、対応する光バンドパスフィルタの透過帯の中心波長より長い
    ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光源装置。
  10. 前記複数の光源から前記複数の受光器に導かれる光を利用して、前記複数の光源の出力パワーをそれぞれ所定の目標レベルに制御するパワー制御部をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光源装置。
  11. 指定された波長グリッドにおいて連続する複数の目標波長に対応する複数の異なる波長を有する光を生成する複数の光源と、前記複数の光源それぞれのパワーを検出する複数の受光器と、前記複数の光源と前記複数の受光器との間にそれぞれ設けられる複数の光バンドパスフィルタと、前記複数の光源の温度を調整する温度調整部と、を備える光源装置において、前記複数の光源が生成する光の波長を制御する方法であって、
    各光バンドパスフィルタの透過帯の幅は、前記波長グリッドの波長間隔より狭く、
    各受光器の出力信号は、対応する光源の出力パワーを表す電流であり、
    前記複数の受光器により生成される電流の合計を定期的に計算し、
    前記電流の合計の減少量が所定の閾値より小さいときは、前記温度調整部の動作を停止し、
    前記電流の合計の減少量が前記閾値以上であり、且つ、前記複数の光源の周囲の温度が上昇していれば、前記複数の光源の周囲の温度を低下させるように前記温度調整部を駆動し、
    前記電流の合計の減少量が前記閾値以上であり、且つ、前記複数の光源の周囲の温度が低下していれば、前記複数の光源の周囲の温度を上昇させるように前記温度調整部を駆動する
    ことを特徴とする波長制御方法。
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