JP3954434B2

JP3954434B2 - Optical communication device

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Publication number: JP3954434B2
Application number: JP2002147335A
Authority: JP
Inventors: 昭有本; 正寛伏見
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2022-05-22
Also published as: JP2003338795A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信装置は、半導体レーザ（以下、ＬＤと記す）で発光し情報による変調を施された光を光ファイバに伝達させる為の装置であり、ＬＤ、ＬＤからの光を集光させるレンズ、光ファイバ等の光学部品から構成される。光ファイバー通信を加入者宅内に引き込む回線終端装置（ＯＮＵ；Optical Network Unit）として使用される光通信モジュールでは、一般的に、送受信を一本の光ファイバで行う双方向型の通信に対応するため、光通信モジュール内にさらに受光素子や、異なる波長の光を分離するためのＷＤＭフィルタ等が備えられる。
【０００３】
このような光通信モジュールにおいて、ＬＤ、レンズ等は、コア径が数μｍの光ファイバに対して高精度に位置決めしなければならず、したがって通常、これらの光学部品は溶着あるいは接着剤を用いてがっちりと固定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように部品の相互位置を接着剤を用いて高精度に位置決め固定することによって光通信モジュールを構成したとしても、次のような問題点が残される。第１に、このように光通信モジュールを製造した場合、接着後、乾燥した後でなければ製品の良否を判定できない点である。また、このような光通信モジュールで高い歩留まりを達成することは比較的難しいと考えられる。第２に、性能に経時変化があった場合、修正することが不可能であるという点である。
【０００５】
したがって、振動等の機械的条件の変化、周囲温度の変化、経時変化等を含む環境変化に左右されることなく、高い性能を維持できる光通信モジュール、すなわち光通信装置の構成が望まれる。すなわち、本発明は、環境変化があっても性能を維持することのできる光通信装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、光通信装置に、送信用の信号光が入射する光ファイバの入射面上における信号光の位置が、光ファイバのコア中心に向かうように負帰還制御を行う制御手段を付加する。制御手段によって、光ファイバの入射面上における信号光の位置がコア中心に向うように負帰還制御されるので、環境変化による影響を回避して光通信装置の性能を維持することが可能である。
【０００７】
具体的には、上記目的を達成するため、請求項１に記載の光通信装置は、レーザ光源からのレーザ光を光ファイバに向けて集光させるレンズと、該レンズを移動させるアクチュエータとを有し、レーザ光源からのレーザ光を光ファイバのコア中心に導くための光偏向手段と、光偏向手段によって偏向されるレーザ光の光ファイバへの入射面内における位置が、コア中心に向かうように光偏向手段に対し負帰還制御を行う制御手段とを備え、光偏向手段によって導かれ光ファイバ内に導入されたレーザ光の一部は、該光ファイバから取り出し可能に構成され、制御手段は、アクチュエータを介してレンズを周期的に微少振動させてレーザ光の光ファイバへの入射面内における位置を wobbling させ、該 wobbling の最大振幅である２つの時点におけるレーザ光の一部の強度を検出し、両者を比較することにより負帰還制御を行うこと、を特徴とする。
【０００８】
制御手段によって、光ファイバの入射面上における信号光の位置がコア中心に向うように、光偏向手段に対する負帰還制御が行われるので、環境変化による影響を回避して光通信装置の性能を維持することが可能である。
【０００９】
また、制御手段は、光偏向手段を制御することによって、レーザ光の光ファイバへの入射面内における位置を、レーザ光の伝送帯域の周波数よりも低い所定の周波数で所定の方向にwobbling させることが適切である（請求項２）。光検出手段で検出される負帰還制御のための強度変化の周波数は、伝送帯域の周波数よりも低く、したがって識別可能となるので、負帰還制御と信号の伝送とを同時に行うことが可能となる。
【００１０】
さらに、制御手段が、光偏向手段によるレーザ光の偏向方向を第１の方向において変化させる第１方向制御手段と、光偏向手段によるレーザ光の偏向方向を第１の方向と直交する第２の方向において変化させる第２方向制御手段とを備える構成とする。この場合、第１方向制御手段を用いて、レーザ光の光ファイバへの入射面内における位置を第１の方向にwobblingさせて検出したレーザ光の一部の強度を比較することにより、第１の方向における光偏向手段に対する負帰還制御を行う構成とし、さらに、第２方向制御手段を用いて、レーザ光の光ファイバへの入射面内における位置を第２の方向にwobblingさせて検出したレーザ光の一部の強度を比較することにより、第２の方向における光偏向手段に対する負帰還制御を行う構成とすることができる（請求項３）。
【００１１】
このように二次元的な制御が可能な構成である場合には、制御手段は、第１方向制御手段による前記第１の方向における負帰還制御と、前記第２方向制御手段による前記第２の方向における負帰還制御とが交互に行われるように制御するのが適切である。またこの場合、制御手段は、第１方向制御手段を用いて第１の方向における負帰還制御を行う間は、第２方向制御手段による第２の方向における制御の状態をホールドさせ、第２方向制御手段を用いて第２の方向における負帰還制御を行う間は、第１方向制御手段による第１の方向における制御の状態をホールドさせるように制御する（請求項４）。つまり、制御手段は、第１の方向における帰還制御が終わったら第１の方向におけるレーザ光の位置はそのままでホルードさせて、第２の方向における帰還制御を行い、第２の方向における帰還制御が終わったら第２の方向におけるレーザ光の位置はそのままでホルードさせて、さらに第１の方向における帰還制御を行うというように、第１および第２の方向で交互に制御を行い、このような交互の制御動作によってレーザ光をコア中心に導く。
【００１２】
光ファイバに、光偏向手段によって偏向され光ファイバ内に導入されたレーザ光の一部を外部に向けて反射するハーフミラーを形成する。このように構成することで、制御手段は、ハーフミラーで反射することによって取り出されたレーザ光の一部を用いて負帰還制御を行うことができる（請求項５）。
【００１３】
或いは、光ファイバがファイバカプラを有する構成とし、該ファイバカップラによって、光偏向手段で偏向され光ファイバ内に導入されたレーザ光の一部が取り出されるようにする。このように構成することによって、制御手段は、ファイバカップラによって取り出されたレーザ光の一部を用いて負帰還制御を行うことが可能である（請求項６）。
【００１４】
レーザ光源は面発光レーザから構成されていても良い（請求項７）。面発光レーザは発光角度が数度と小さいので光軸方向部品の配置精度が緩和できる利点がある。
【００１５】
なお、制御手段によって光偏向手段に対し負帰還制御を行う動作と、情報によって変調されたレーザ光の伝送とは同時に行われるよう構成することが可能である（請求項８）。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態としての光通信モジュール１０の構成を表す図である。光通信モジュール１０は、光ファイバー通信を加入者宅内に引き込むＯＮＵとして用いられ、例えば、一本の光ファイバで上り信号として波長１．３μｍを送信し、下り信号として１．５μｍの信号を受信するように構成された、双方向のＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）伝送に対応した光通信モジュールである。図１において実線の矢印は上り信号光を表し、破線の矢印は下り信号光を表す。
【００１７】
送信用の信号光の光源であるレーザＬＤ１は面発光レーザであり、送信用の情報によって変調されるように構成されている。レーザＬＤ１、集光レンズ３、ＷＤＭフィルタ５および光ファイバ７は、共通の光軸上に配置され、レーザＬＤ１で発光された波長１．３μｍの送信光は、集光レンズ３によって光ファイバ７の入射面７ａに向けて集光される。ＷＤＭフィルタ５は、レーザＬＤ１から入射した波長１．３μｍの送信光については、光ファイバ７に向けて通過させる。
【００１８】
一方、光ファイバ７を介して送信されてきた波長１．５μｍの受信光は、ＷＤＭフィルタ５で反射され、下り信号光を受光する光検出器８に入射する。受信光は、光検出器８によって電気信号に変換された後、情報を復号するため処理される。
【００１９】
次に、光通信モジュール１０における、光ファイバ７の入射面７ａに入射する送信用の信号光の位置を負帰還制御するための構成に関して説明する。図１に示すように光ファイバ７にはハーフミラー１１が形成されており、入射面７ａから入射した送信用の信号光の一部は、ハーフミラー１１で反射されて光検出器９に向かう。光検出器９は、コントローラ１３と接続されており、コントローラ１３は、光検出器９に入射した光、つまりハーフミラー１１で反射した送信用の信号光の強度を取得することができる構成となっている。
【００２０】
図２に、光ファイバ内にハーフミラーを形成するための構成の一例を示す。このように、一方の光ファイバ２１にハーフミラー部２３を設け、他方の光ファイバ２２を接着層２４を介して接着させる構成とすることができる。
【００２１】
コントローラ１３は、図３に詳細を示すように、アクチェータ１５，１７を介して集光レンズ３の位置を変化させ、それにより、光ファイバ７の入射面７ａ上における送信用の信号光の位置を変化させることができる。なお、アクチェータ１５は、集光レンズ３を、その光軸に垂直な面内の一つの軸方向（Ｘ方向）で移動させることができ、一方アクチェータ１７は、集光レンズ３をその光軸に垂直な面内でＸ方向と直交するＹ方向で移動させることができる。
【００２２】
コントローラ１３は、集光レンズ３をＸ方向またはＹ方向で一定周期、一定振幅で微少振動させることによって、送信用の信号光の光ファイバ７の入射面７ａ上での位置をＸ方向またはＹ方向において微少振動させることができる。このように信号光を微少振動させ、そのときハーフミラー１１で反射され光検出器９で検出される送信用の信号光の強度変化を調べることによって、後に詳細に説明するように、送信用の信号光の、光ファイバ７の入射面７ａにおけるコア中心に対する位置が把握され、それによって、信号光を光ファイバ７のコア中心に導くことが可能となる。なお、以上のように信号光をＸ方向またはＹ方向で一定周期、一定振幅で微少振動させる動作を、本明細書において、以下、「wobbling」と記す。
【００２３】
なお、wobblingの周波数は、送信用の信号光の伝送帯域の周波数よりも低い周波数となっており、適当な電気的周波数フィルタを付加することにより２つの信号を分離することができる。したがってコントローラ１３は、送信用の信号光で情報の伝送が行われている最中でも、wobblingによる送信用の信号光の強度変化を取り出すことができるようになっている。
【００２４】
wobblingによって、送信用の信号光の入射面７ａ内におけるコア７ｃの中心（コア中心７ｄ）に対する位置を得るための動作原理は、図４−７を参照して以下詳細に説明される。
【００２５】
図４は、コア７ｃおよびクラッド７ｂからなる光ファイバ７の入射面７ａの断面を示すと共に、送信用の信号光（スポットＳ）の入射面７ａ内におけるwobbling動作を両矢印で示している。このようにwobblingでは、集光レンズ３をＸまたはＹ方向において一定周期、一定振幅で振動させる。図４はＹ方向でwobblingを行う場合を示している。
【００２６】
図４（ｃ）は、送信用の信号光の入射面７ａ内における位置が、コア中心７ｄである場合、図４（ｂ）は、コア中心７ｄに対してＹ方向のプラス側に少しずれている場合、図４（ａ）は、コア中心７ｄに対してＹ方向のプラス側に（ｂ）の場合よりも大きくずれている場合を示す。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）において、記号Ａ（および記号Ｃ）は、現在の送信用の信号光の入射面７ａ内における位置（wobblingによる移動がない場合の位置）、記号Ｂは、wobblingによってＹ方向で最もマイナス側に振れた場合の位置、記号Ｄは、wobblingによってＹ方向で最もプラス側に振れた場合の位置を示している。つまり、wobblingによって送信用の信号光の入射面７ａ内における位置は、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａの順で移動し、これを一周期としてこの動作を繰り返す。
【００２７】
図５は、送信用の信号光の入射面７ａ内における位置がwobblingによって図４のように変化する場合に、光検出器９で検出される光の強度、つまり光ファイバ７の入射面７ａにおいてコア７ｃ入射した送信用の信号光の強度変化を示している。図５（ａ）は、図４（ａ）に示す状態でwobblingが行われた場合の送信用の信号光の強度変化を示し、図５（ｂ）は、図４（ｂ）に示す状態でwobblingが行われた場合の送信用の信号光の強度変化を示し、図５（ｃ）は、図４（ｃ）に示す状態でwobblingが行われた場合の送信用の信号光の強度変化を示している。
【００２８】
図５（ｃ）に示すように、送信用の信号光の入射面７ａ内における位置がコア中心７ｄと同じである場合は、位置Ａでは、信号光はコア中心７ｄにあるので最大の強度となり、位置Ｂでは、信号光はコア中心７ｄに対してＹ軸上でマイナス方向の最も離れた位置となるので最小の強度となる。位置Ｃでは、信号光はコア中心７ｄに戻るので再び最大の強度となり、位置Ｄでは、信号光はコア中心７ｄに対してＹ軸上でプラス方向の最も離れた位置となるので再び最小の強度となる。
【００２９】
位置Ａ、位置Ｂ、位置Ｃ、位置Ｄにおいて光検出器９によって検出された送信用の信号光の強度を、それぞれＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄとする。図５（ｃ）からも明らかなように、送信用の信号光の入射面７ａ内における位置がコア中心７ｄと同じである場合における、wobblingによる信号光の強度変化は、次の関係（１）によって定義付けることができる。
Ｐｂ＝Ｐｄ，Ｐａ＝Ｐｃ・・・（１）
【００３０】
次に、送信用の信号光の入射面７ａ内における位置がコア中心７ｄから若干Ｙ軸プラス側にずれている状態でwobblingを行った場合（図４（ｂ））の、送信用の信号光の強度変化は図５（ｂ）のようになる。つまり、位置Ａでは、コア中心７ｄから若干ずれているために最大強度とはならず、位置Ｂ方向に移動するまでの間の位置でコア中心７ｄと一致し最大強度となる（符号８１）。ここから位置Ｂに向かうにしたがって信号光はコア中心７ｄから離れていくので、信号光の強度は次第に低下する（符号８２）。位置Ｂからは位置Ｃまでは、位置Ａから位置Ｂまでの強度変化と逆の経路をたどって強度変化することは容易に理解できる。
【００３１】
位置Ｃから位置Ｄに向うにしたがって、信号光はコア中心７ｄからますます遠ざかるので、その信号強度はますます低下し位置Ｄで最小の強度となる。位置Ｄからは位置Ａまでは、位置Ｃから位置Ｄまでの強度変化と逆の経路をたどって強度変化することは容易に理解できる。
【００３２】
図５（ｂ）に示されるように、信号光の入射面７ａ内における位置がコア中心から若干Ｙ方向プラス側にずれている場合に、wobblingを行った場合の信号光の強度変化の波形は、図５（ｃ）の場合の波形の形状と比較すると、位置Ｂにおける強度Ｐｂを上に持ち上げたような形状となっている。したがって、図５（ｂ）における位置Ａ、位置Ｂ、位置Ｃ、位置Ｄでの送信用の信号光の強度を、それぞれＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄとすると、図５（ｂ）の場合の信号光の強度変化は、次の関係（２）によって定義付けることができる。
Ｐｂ＞Ｐｄ，Ｐａ＝Ｐｃ・・・（２）
【００３３】
次に、送信用の信号光の入射面７ａ内における位置がコア中心７ｄから図４（ｂ）の場合よりもさらにＹ軸プラス側にずれている状態でwobblingを行った場合（図４（ａ））の、送信用の信号光の強度変化は図５（ａ）のようになる。すなわち、位置Ａでは、コア中心７ｄからずれているために最大強度とはならず、位置Ｂでコア中心７ｄとほぼ一致し最大強度となる。位置Ｂからは位置Ｃまでは、位置Ａから位置Ｂまでの強度変化と逆の経路をたどる。
【００３４】
位置Ｃから位置Ｄに向うにしたがって、信号光はコア中心７ｄからさらに遠ざかるので、その信号強度はさらに低下し、位置Ｄで最小の強度となる。位置Ｄからは位置Ａまでは、位置Ｃから位置Ｄまでの強度変化と逆の経路をたどる。
【００３５】
図５（ａ）において位置Ｂでの強度Ｐｂは、図５（ｂ）の場合よりも大きな値となっている。図５（ａ）における位置Ａ、位置Ｂ、位置Ｃ、位置Ｄでの送信用の信号光の強度を、それぞれＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄとすると、図５（ａ）の場合の信号光の強度変化は、次の関係（３）によって定義付けることができる。
Ｐｂ≫Ｐｄ，Ｐａ＝Ｐｃ・・・（３）
【００３６】
上記関係（１）、（２）および（３）から、信号光の位置がコア中心７ｄからＹ軸プラス方向にずれるにしたがって、ＰｄからＰｂを減じた値は、次第に小さくなる（Ｐｄ−Ｐｂの符号がマイナスなので絶対値は大きくなる）ことが理解できる。したがって、（Ｐｄ−Ｐｂ）の結果を制御信号として用いることで、信号光の位置をコア中心に向けて負帰還制御することが可能である。
【００３７】
ただし、（Ｐｄ−Ｐｂ）の絶対値は、信号光の位置が図４（ａ）の状態よりもさらにＹ軸プラス側にずれていくにしたがって、逆に小さくなることに留意する必要があるが、このような性質が解っていれば、wobblingの中心位置を適宜変化させることによって、コア中心７ｄの位置を知ることは可能である。
【００３８】
図４（ａ）〜（ｃ）、および、図５（ａ）〜（ｃ）を参照して以上説明したwobblingによる信号光の強度変化は、信号光の位置がコア中心７ｄからＹ軸プラス側にずれている場合のものであった。信号光の位置がコア中心７ｄからＹ軸マイナス側にずれる場合については、次のようになる。なお、位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに関する定義は上記と同様であるものとし、位置Ａ（および位置Ｃ）は、現在の送信用の信号光の入射面７ａ内における位置、位置Ｂは、wobblingによってＹ方向で最もマイナス側に振れた場合の位置、位置Ｄは、wobblingによってＹ方向で最もプラス側に振れた場合の位置である。wobblingによって送信用の信号光の入射面７ａ内における位置は、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａの順で移動する。
【００３９】
信号光の位置がコア中心７ｄに対してＹ軸マイナス側に若干ずれている場合には（コア中心７ｄを挟んで図４（ｂ）の場合と対向する位置である場合）、信号光が位置Ａから位置Ｂに移動するにしたがってコア中心から離れるので信号強度はしだいに低下し、位置Ｂで最小強度となる。位置Ｂから位置Ｃまでの移動では、信号強度は位置Ａ→位置Ｂと逆の経路をたどって変化する。位置Ｃから位置Ｄに移動する途中で信号光はコア中心に一致するので最大強度となり、そこから位置Ｄに向うにしたがって信号強度は低下する。位置ＤからＡまでの移動では、信号強度は位置Ｃ→位置Ｄと逆の経路をたどって変化する。
【００４０】
つまり、この場合の信号強度の変化は、図５（ｂ）の波形を周期Ｔの１／２に相当する時間だけ図５（ｂ）の左方向にシフトさせた形状となる。この場合の強度変化の波形を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）における位置Ａ、位置Ｂ、位置Ｃ、位置Ｄでの送信用の信号光の強度を、それぞれＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄとすると、図６（ｂ）の場合の信号光の強度変化は、次の関係（４）によって定義付けることができる。
Ｐｂ＜Ｐｄ，Ｐａ＝Ｐｃ・・・（４）
【００４１】
次に、信号光の位置がコア中心７ｄに対してＹ軸マイナス側にさらにずれている場合には（コア中心７ｄを挟んで図４（ａ）の場合と対向する位置である場合）、wobblingによる信号強度の変化は次のようになる。信号光が位置Ａから位置Ｂに移動するにしたがってコア中心から離れるので信号強度はしだいに低下し、位置Ｂで最小強度となる。位置Ｂから位置Ｃまでの移動では、信号強度は位置Ａ→位置Ｂと逆の経路をたどって変化する。位置Ｃから位置Ｄに移動するにしたがって信号光はコア中心に近くなり位置Ｄでコア中心とほぼ一致するので、信号強度は次第に強くなり位置Ｄで最大強度となる。位置ＤからＡまでの移動では、信号強度は位置Ｃ→位置Ｄと逆の経路をたどって変化する。
【００４２】
つまり、この場合の信号強度の変化は、図５（ａ）の波形を周期Ｔの１／２に相当する時間だけ図５（ａ）の左方向にシフトさせた形状となる。この場合の強度変化の波形を図６（ａ）に示す。図６（ａ）における位置Ａ、位置Ｂ、位置Ｃ、位置Ｄでの送信用の信号光の強度を、それぞれＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄとすると、図６（ａ）の場合の信号光の強度変化は、次の関係（５）によって定義付けることができる。
Ｐｂ≪Ｐｄ，Ｐａ＝Ｐｃ・・・（５）
【００４３】
上記関係（４）および（５）から、信号光の位置がコア中心７ｄからＹ軸マイナス側にずれるにしたがって、ＰｄからＰｂを減じた値は、次第に大きくなることが理解できる。つまり、信号光の位置がコア中心７ｄからＹ軸マイナス側にずれる場合には、（Ｐｄ−Ｐｂ）の値は、信号光の位置がコア中心７ｄからＹ軸プラス側にずれる場合の符号を逆にした値となる。
【００４４】
このことは、（Ｐｄ−Ｐｂ）符号を調べることによって、信号光の位置がコア中心に対してＹ軸（またはＸ軸）のプラス側とマイナス側のどちらにずれているかを知ることができ、また、（Ｐｄ−Ｐｂ）の絶対値を調べることによって、信号光の位置がコア中心に対してどのくらいずれているかを知ることができることを意味している。
【００４５】
なお、以上の説明はＹ軸方向に関して信号光の位置をwobblingにより負帰還制御する場合の内容であったが、Ｘ軸方向に関する動作も同様の原理で実行することができる。
【００４６】
以上の事実から、Ｙ軸方向（またはＸ軸方向）にwobblingを行って信号光の強度変化を取得し、その結果に基づいて得られる（Ｐｄ−Ｐｂ）の値と、信号光の位置のコア中心に対するずれとの対応関係は、図７のグラフで表すことができる。図７において横軸は、信号光の位置のコア中心７ｄを中心とする位置のずれを表し、縦軸は（Ｐｄ−Ｐｂ）の値である。
【００４７】
上述のように、信号光の位置のコア中心に対するずれがＹ軸（またはＸ軸）上で、０からプラス方向に大きくなるとき（図７の右方向）、（Ｐｄ−Ｐｂ）の符号はマイナスとなり、その絶対値は次第に大きくなり最大値となった後、再び減少し０になる。反対に、信号光の位置のコア中心に対するずれが０からマイナス方向に大きくなるとき（図７の左方向）、（Ｐｄ−Ｐｂ）の符号はプラスとなり、その絶対値は次第に大きくなり最大値となった後、再び減少し０になる。
【００４８】
以上説明したようにwobblingによって得られた信号光の強度変化から（Ｐｄ−Ｐｂ）を取り出すことによって、信号光のコア中心に対する位置を取得することができ、信号光をコア中心に導くことができる。Ｘ方向およびＹ方向の２次元でwobblingを行うことで、信号光は正確にコア中心に導かれる。
【００４９】
なお、図８のタイミングチャートに示すように、２次元のwobblingを行う場合には、Ｘ軸方向でwobblingを行って信号強度の検出（サンプリング）をして、Ｘ軸方向における送信用の信号光の位置の帰還制御を行う間は、Ｙ軸方向における信号光の位置に関しては状態をホールドさせ、Ｙ軸方向で信号強度の検出（サンプリング）を行って送信用の信号光の位置の帰還制御を行う間は、Ｘ軸方向における信号光の位置に関しては状態をホールドさせるというように、Ｘ方向とＹ方向でのサンプリングとホールドを交互に行う構成とすることが適切である。
【００５０】
なお、図８に示すような負帰還制御の動作は、光通信モジュール１０が常に振動が与えられるような厳しい環境条件で用いられる場合には常時行うような構成とし、環境条件がゆるやかで経時変化のみ考慮すれば良いような場合には定期的に実行するようにしても良い。負帰還制御動作と負帰還制御動作の間、すなわち負帰還制御動作させない間は、Ｘ、Ｙ方向ともにホールド状態に維持する。
【００５１】
図９は、本発明の第２の実施形態としての光通信モジュール４０の構成を示す図である。光通信モジュール４０では、図１の光通信モジュール１０と比較して、光ファイバ内に導かれた送信用の信号光の一部を取り出すための構成を異ならせた。すなわち、光ファイバ４７にはファイバカプラ４１が設けられ、レーザＬＤ１を発した送信用の信号光の一部はファイバカプラを介して分割され、光検出器９によってその強度が検出されるようになっている。なお、図９において、図１の光通信モジュール１０と同等の構成部品には同一の符号を用いている。
【００５２】
このように、ファイバカプラ４１を用いた場合にも、図１においてハーフミラー１１を用いた場合と同様に、送信用の信号光の一部を取り出すことができる。したがって、光通信モジュール４０によって、光ファイバモジュール１０と同じ負帰還制御が達成される。
【００５３】
図１０にファイバカプラ４１の構成についての一般的な例を示した。図１０（ａ）に示されるようにファイバカプラ４１はコアが隣接して形成され、図のＡ１方向の断面は、図１０（ｂ）に示したような形状となる。レーザＬＤ１からの信号光の一部は、隣接して形成された他方のコアに結合され、それによってレーザＬＤ１からの信号光の一部が光検出器９に導かれる。
【００５４】
なお、ファイバ内に一旦導かれた送信用の信号光の一部を取り出すための構成は様々なものがあり得るので、それらの構成によってハーフミラーやファイバカップラを適宜置き換えて光通信モジュールを構成することが可能である。
【００５５】
負帰還制御のために用いる信号光としては、一旦ファイバ内に導かれたものを取り出して用いるのが適切であるが、光ファイバへの入射位置と検出される光強度の対応関係が適切に定められていれば、光ファイバに入射する前の信号光を受光して用いることによっても同様に負帰還制御を行うことは可能である。
【００５６】
図１１は、本発明の第３の実施形態としての光通信モジュール６０の構成を示す図である。光通モジュール６０において、送信用の信号光の一部を取り出すための構成は、図１の光通信モジュール１０の場合と同様に光ファイバ内に形成されたハーフミラー１１による。光通信モジュール６０では、図１の光通信モジュール１０と比較して、送信用の信号光を偏向させるための手段が反射ミラー（ガルバノミラー６１）によって構成されている点が異なる。なお、図１１において、図１の光通信モジュール１０と同等の構成部品には同一の符号を用いている。
【００５７】
レーザＬＤ１を出た信号光は集光レンズ３で集光され、ガルバノミラー６１によって反射され光ファイバ７の入射面７ａに入射する。ガルバノミラー６１は、コントローラ１３による制御の下で図１１の矢印Ｘ１方向に揺動される構成となっており、それによって、送信用の信号光は、光ファイバ７の入射面７ａ内で図１の光通信モジュール１０の場合と同様に一つの軸方向で移動可能になっている。この場合の移動の軸をＹ軸とする。さらに、ガルバノミラー６１は、信号光が入射面７ａ上でＹ軸と直交するＸ軸方向で移動するように、コノトローラ１３による制御の下で揺動される構成となっている。
【００５８】
このように、信号光を偏向させるための手段としてガルバノミラー６１を用いた場合にも、図１において集光レンズ３を移動させて信号光を偏向させていた場合と同様に、送信用の信号光を光ファイバ７の入射面７ａ上で２次元方向に移動させることができる。したがって、光通信モジュール６０によって、光通信モジュール１０の場合と同様に負帰還制御を達成することができる。
【００５９】
なお、送信用の信号光を光ファイバの入射面上で移動させるための構成、つまり偏向手段の構成は様々な形式が有り得る、それらの構成によって、送信用の信号光を偏向させる偏向手段を適宜置き換えて光通信モジュールを構成することが可能である。
【００６０】
以上説明した実施形態は、光検出器、コントローラおよびアクチェータにより、信号光を光ファイバへの入射面内で２次元方向に移動させて負帰還制御する構成であった。図１の光通信モジュール１０において集光レンズ３をその光軸方向（Ｚ方向）で移動できるような構成を付加することによって、３次元方向での位置制御を実現することも可能であることが理解できる。例えば、コントローラ１３によって集光レンズ３をＺ方向で移動させつつ、光検出器９に入射する光の強度を検出することによって、光ファイバ７の入射面７ａ上での信号光のＡＦ（オートフォーカス）制御を実行することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、送信用の信号光の光ファイバの入射面上での位置がコア中心となるように負帰還制御することが可能となる。このように負帰還制御を行うように構成された光通信装置は、環境変化に左右されることなく、高い性能を維持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態としての光通信モジュールの構成を表す図である。
【図２】光ファイバ内にハーフミラーを形成するための構成の一例を示す図である。
【図３】図１の光通信モジュールにおける集光レンズを移動させるためのアクチュエータの構成を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、送信用の信号光の入射面７ａ内における位置が、コア中心７ｄに対してＹ方向のプラス側にずれている場合のwobblingの動作を示し、図４（ｂ）は、信号光の位置がコア中心７ｄに対してＹ方向のプラス側に図４（ａ）の場合よりも少ない量ずれている場合におけるwobblingの動作を示し、図４（ｃ）は、信号光の位置がコア中心７ｄである場合のwobblingの動作を示す。
【図５】図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、wobblingの動作が図４（ａ），（ｂ），（ｃ）のように行われる場合の信号光の強度変化を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）は、信号光の位置が、図５（ａ）の場合に位置と比較してコア中心７ｄの対向する位置にある場合のwobblingによる信号光の強度変化を示すグラフであり、図６（ｂ）は、信号光の位置が、図５（ｂ）の場合と比較してコア中心７ｄの対向する位置にある場合のwobblingによる信号光の強度変化を示すグラフである。
【図７】 wobblingを行って信号光の強度変化を取得し、その結果に基づいて得られる（Ｐｄ−Ｐｂ）の値と、信号光の位置のコア中心に対するずれとの対応関係を表すグラフである。
【図８】２次元のwobblingを行う場合の動作を表すタイミングチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態としての光通信モジュールの構成を示す図である。
【図１０】図９の光通信モジュールにおけるファイバカプラの構成についての一般的な例を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態としての光通信モジュールの構成を示す図である。
【符号の説明】
３集光レンズ
５ＷＤＭフィルタ
７光ファイバ
８，９光検出器
１０光通信モジュール
１１ハーフミラー
１３コントローラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a configuration of an optical communication device.
[0002]
[Prior art]
An optical communication device is a device for transmitting light, which is emitted by a semiconductor laser (hereinafter referred to as LD) and modulated by information, to an optical fiber. It consists of optical parts such as fiber. In an optical communication module used as an optical network unit (ONU) that draws optical fiber communication into a subscriber premises, in general, in order to support bidirectional communication in which transmission / reception is performed using a single optical fiber, The optical communication module further includes a light receiving element, a WDM filter for separating light of different wavelengths, and the like.
[0003]
In such an optical communication module, an LD, a lens, etc. must be positioned with high accuracy with respect to an optical fiber having a core diameter of several μm. Therefore, usually, these optical components are welded or used with an adhesive. Fixed firmly.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the optical communication module is configured by positioning and fixing the mutual positions of the components with high accuracy using an adhesive in this way, the following problems remain. First, when an optical communication module is manufactured in this way, the quality of a product can only be determined after being bonded and dried. In addition, it is considered relatively difficult to achieve a high yield with such an optical communication module. Second, it is impossible to correct the performance when there is a change over time.
[0005]
Therefore, a configuration of an optical communication module that can maintain high performance, that is, an optical communication device is desired without being affected by environmental changes including changes in mechanical conditions such as vibration, changes in ambient temperature, changes with time, and the like. That is, an object of the present invention is to provide an optical communication apparatus that can maintain performance even when there is an environmental change.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  To achieve the above objective,The present inventionControl means for performing negative feedback control is added to the optical communication apparatus so that the position of the signal light on the incident surface of the optical fiber on which the signal light for transmission enters is directed toward the core center of the optical fiber. Since the control means performs negative feedback control so that the position of the signal light on the incident surface of the optical fiber faces the center of the core, it is possible to avoid the influence of environmental changes and maintain the performance of the optical communication device. .
[0007]
  In particular,To achieve the above objective,Claim 1The optical communication device described inA lens for condensing the laser light from the laser light source toward the optical fiber, and an actuator for moving the lens;Optical deflection means for guiding laser light from the laser light source to the center of the optical fiber core, and optical deflection so that the position of the laser light deflected by the optical deflection means on the optical fiber is directed toward the core center Control means for performing negative feedback control on the meansA part of the laser light guided by the light deflecting means and introduced into the optical fiber is configured to be able to be taken out from the optical fiber, and the control means periodically oscillates the lens through the actuator to cause the laser light to vibrate. The position in the incident surface to the optical fiber wobbling Let the wobbling It is characterized in that the negative feedback control is performed by detecting the intensities of part of the laser beam at two time points having the maximum amplitude of and comparing the two intensities.
[0008]
  The control means performs negative feedback control on the optical deflecting means so that the position of the signal light on the incident surface of the optical fiber is directed toward the core, so that the influence of environmental changes is avoided and the performance of the optical communication device is maintained. Is possible.
[0009]
  Control meansIsBy controlling the light deflecting means, the position of the laser light on the optical fiber incident surface is set in a predetermined direction at a predetermined frequency lower than the frequency of the laser light transmission band.wobbling MakeIs appropriate (Claim 2). Since the frequency of intensity change for negative feedback control detected by the light detection means is lower than the frequency of the transmission band, and therefore can be identified, negative feedback control and signal transmission can be performed simultaneously. .
[0010]
  Further, the control means changes the laser light deflection direction by the light deflection means in the first direction, and the second direction orthogonal to the first direction is the laser beam deflection direction by the light deflection means. It is set as the structure provided with the 2nd direction control means to change in a direction. In this case, the first direction control means is used to position the position of the laser beam on the optical fiber in the first direction.wobblingLetBy comparing the intensities of some of the detected laser beams,In the first directionlightThe configuration is such that negative feedback control is performed on the deflecting unit, and the second direction control unit is used to position the position of the laser light on the optical fiber in the second direction.wobblingLetBy comparing the intensities of some of the detected laser beams,In the second directionlightIt can be set as the structure which performs the negative feedback control with respect to a deflection | deviation means (Claim 3).
[0011]
  In such a configuration capable of two-dimensional control, the control means includes the negative feedback control in the first direction by the first direction control means and the second feedback control by the second direction control means. It is appropriate to perform control so that negative feedback control in the direction is alternately performed. In this case, while the negative feedback control in the first direction is performed using the first direction control unit, the control unit holds the control state in the second direction by the second direction control unit, and the second direction. While performing negative feedback control in the second direction using the control means, control is performed to hold the state of control in the first direction by the first direction control means (Claim 4). That is, when the feedback control in the first direction is finished, the control unit holds the position of the laser beam in the first direction as it is, performs feedback control in the second direction, and performs feedback control in the second direction. When finished, the laser beam position in the second direction is held as it is, and feedback control in the first direction is further performed, and the control is performed alternately in the first and second directions. The laser light is guided to the center of the core by the control operation.
[0012]
  A half mirror is formed on the optical fiber to reflect a part of the laser beam deflected by the optical deflecting means and introduced into the optical fiber. With this configuration, the control unit can perform negative feedback control using a part of the laser light extracted by being reflected by the half mirror (Claim 5).
[0013]
  Alternatively, the optical fiber has a fiber coupler, and a part of the laser light deflected by the optical deflecting means and introduced into the optical fiber is taken out by the fiber coupler. With this configuration, the control means can perform negative feedback control using a part of the laser light extracted by the fiber coupler (Claim 6).
[0014]
  The laser light source may be composed of a surface emitting laser (Claim 7). Since the surface emitting laser has a small emission angle of several degrees, there is an advantage that the arrangement accuracy of the components in the optical axis direction can be relaxed.
[0015]
  Note that it is possible to configure so that the operation of performing negative feedback control on the light deflection means by the control means and the transmission of the laser light modulated by the information are performed simultaneously (Claim 8).
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an optical communication module 10 as a first embodiment of the present invention. The optical communication module 10 is used as an ONU that draws optical fiber communication into a subscriber's home. For example, a single optical fiber transmits a wavelength of 1.3 μm as an upstream signal and receives a signal of 1.5 μm as a downstream signal. This is an optical communication module that supports bidirectional WDM (Wavelength Division Multiplex) transmission. In FIG. 1, the solid line arrows represent upstream signal light, and the dashed arrows represent downstream signal light.
[0017]
A laser LD1, which is a light source of signal light for transmission, is a surface emitting laser, and is configured to be modulated by information for transmission. The laser LD 1, the condensing lens 3, the WDM filter 5, and the optical fiber 7 are arranged on a common optical axis, and the transmission light having a wavelength of 1.3 μm emitted from the laser LD 1 is transmitted through the optical fiber 7 by the condensing lens 3. The light is condensed toward the incident surface 7a. The WDM filter 5 passes the transmission light having a wavelength of 1.3 μm incident from the laser LD 1 toward the optical fiber 7.
[0018]
On the other hand, the received light having a wavelength of 1.5 μm transmitted through the optical fiber 7 is reflected by the WDM filter 5 and enters the photodetector 8 that receives the downstream signal light. The received light is converted to an electrical signal by the photodetector 8 and then processed to decode the information.
[0019]
Next, a configuration for performing negative feedback control on the position of the signal light for transmission incident on the incident surface 7a of the optical fiber 7 in the optical communication module 10 will be described. As shown in FIG. 1, a half mirror 11 is formed on the optical fiber 7, and part of the signal light for transmission incident from the incident surface 7 a is reflected by the half mirror 11 and travels toward the photodetector 9. The photodetector 9 is connected to the controller 13, and the controller 13 can acquire the intensity of the light incident on the photodetector 9, that is, the intensity of the signal light for transmission reflected by the half mirror 11. ing.
[0020]
FIG. 2 shows an example of a configuration for forming a half mirror in an optical fiber. Thus, the half mirror part 23 can be provided in one optical fiber 21, and the other optical fiber 22 can be bonded via the adhesive layer 24.
[0021]
As shown in detail in FIG. 3, the controller 13 changes the position of the condenser lens 3 via the actuators 15 and 17, thereby changing the position of the signal light for transmission on the incident surface 7 a of the optical fiber 7. Can be changed. The actuator 15 can move the condenser lens 3 in one axial direction (X direction) in a plane perpendicular to the optical axis, while the actuator 17 moves the condenser lens 3 along the optical axis. It can be moved in the Y direction perpendicular to the X direction in a vertical plane.
[0022]
The controller 13 finely vibrates the condenser lens 3 in the X direction or the Y direction with a constant period and a constant amplitude, thereby changing the position of the transmission signal light on the incident surface 7a of the optical fiber 7 in the X direction or the Y direction. Can be vibrated slightly. In this way, the signal light is vibrated slightly, and then the intensity change of the signal light for transmission that is reflected by the half mirror 11 and detected by the photodetector 9 is examined, as described in detail later. The position of the signal light with respect to the core center on the incident surface 7 a of the optical fiber 7 is grasped, and thereby the signal light can be guided to the core center of the optical fiber 7. In the present specification, the operation of causing the signal light to vibrate slightly with a constant period and a constant amplitude in the X direction or the Y direction as described above will be referred to as “wobbling” hereinafter.
[0023]
The wobbling frequency is lower than the frequency of the transmission band of the signal light for transmission, and the two signals can be separated by adding an appropriate electrical frequency filter. Therefore, the controller 13 can take out the intensity change of the signal light for transmission due to wobbling even during the transmission of information with the signal light for transmission.
[0024]
The operation principle for obtaining the position of the transmission signal light relative to the center of the core 7c (core center 7d) in the incident surface 7a of the transmission signal light will be described in detail below with reference to FIGS. 4-7.
[0025]
FIG. 4 shows a cross-section of the incident surface 7a of the optical fiber 7 composed of the core 7c and the clad 7b, and indicates a wobbling operation in the incident surface 7a of the signal light for transmission (spot S) by a double arrow. Thus, in wobbling, the condenser lens 3 is vibrated at a constant period and constant amplitude in the X or Y direction. FIG. 4 shows a case where wobbling is performed in the Y direction.
[0026]
FIG. 4C shows a case where the position of the signal light for transmission in the incident surface 7a is the core center 7d, and FIG. 4B is slightly shifted to the plus side in the Y direction with respect to the core center 7d. 4A shows a case where the center of the core 7d is shifted more on the plus side in the Y direction than in the case of FIG. 4B. 4A, 4 </ b> B, and 4 </ b> C, symbol A (and symbol C) is a position in the incident surface 7 a of the current signal light for transmission (position when there is no movement due to wobbling), symbol B indicates a position when the wobbling is swung to the most minus side in the Y direction, and symbol D indicates a position when the wobbling is swung to the most plus side in the Y direction. That is, the position of the signal light for transmission in the incident surface 7a moves in the order of A → B → C → D → A by wobbling, and this operation is repeated as one cycle.
[0027]
FIG. 5 shows the intensity of light detected by the photodetector 9, that is, the incident surface 7a of the optical fiber 7, when the position of the signal light for transmission in the incident surface 7a changes as shown in FIG. 4 due to wobbling. The intensity change of signal light for transmission incident on the core 7c is shown. FIG. 5A shows a change in the intensity of signal light for transmission when wobbling is performed in the state shown in FIG. 4A, and FIG. 5B shows the state shown in FIG. FIG. 5C shows the change in the intensity of the signal light for transmission when wobbling is performed. FIG. 5C shows the change in the intensity of the signal light for transmission when wobbling is performed in the state shown in FIG. Show.
[0028]
As shown in FIG. 5C, when the position of the transmission signal light in the incident surface 7a is the same as that of the core center 7d, the signal light is at the core center 7d at the position A and has the maximum intensity. In the position B, the signal light has the minimum intensity because it is the farthest position in the minus direction on the Y axis with respect to the core center 7d. At the position C, the signal light returns to the core center 7d and becomes the maximum intensity again. At the position D, the signal light becomes the farthest position in the plus direction on the Y axis with respect to the core center 7d, and therefore the minimum intensity again. It becomes.
[0029]
The intensity of the signal light for transmission detected by the photodetector 9 at position A, position B, position C, and position D is Pa, Pb, Pc, and Pd, respectively. As is clear from FIG. 5C, when the position of the signal light for transmission in the incident surface 7a is the same as the core center 7d, the change in the intensity of the signal light due to wobbling is expressed by the following relationship (1). Can be defined by
Pb = Pd, Pa = Pc (1)
[0030]
Next, the signal light for transmission when the position of the signal light for transmission in the incident surface 7a is slightly shifted from the core center 7d to the Y axis plus side (FIG. 4B). The intensity change is as shown in FIG. That is, at the position A, since it is slightly deviated from the core center 7d, it does not reach the maximum intensity, but coincides with the core center 7d at the position until it moves in the position B direction and has the maximum intensity (reference numeral 81). Since the signal light moves away from the core center 7d from here to the position B, the intensity of the signal light gradually decreases (reference numeral 82). It can be easily understood that the intensity change from the position B to the position C follows a path opposite to the intensity change from the position A to the position B.
[0031]
As the signal light moves further away from the core center 7d as it goes from the position C to the position D, the signal intensity is further lowered and becomes the minimum intensity at the position D. It can be easily understood that the intensity change from the position D to the position A follows a path opposite to the intensity change from the position C to the position D.
[0032]
As shown in FIG. 5B, when the position of the signal light in the incident surface 7a is slightly shifted from the core center to the Y direction plus side, the waveform of the intensity change of the signal light when wobbling is performed is as follows. Compared with the shape of the waveform in the case of FIG. 5C, the shape is such that the strength Pb at the position B is raised upward. Therefore, if the intensity of the signal light for transmission at position A, position B, position C, and position D in FIG. 5B is Pa, Pb, Pc, and Pd, respectively, the signal in the case of FIG. The light intensity change can be defined by the following relationship (2).
Pb> Pd, Pa = Pc (2)
[0033]
Next, when wobbling is performed in a state where the position of the signal light for transmission in the incident surface 7a is further shifted from the core center 7d to the Y axis plus side than in the case of FIG. 4B (FIG. 4A The intensity change of the signal light for transmission in ()) is as shown in FIG. That is, at the position A, the maximum intensity is not reached because the position is shifted from the core center 7d, and at the position B, the maximum intensity almost coincides with the core center 7d. From position B to position C, a path opposite to the intensity change from position A to position B is followed.
[0034]
As the signal light moves further away from the core center 7d as it goes from the position C to the position D, the signal intensity further decreases and becomes the minimum intensity at the position D. From position D to position A, a path opposite to the intensity change from position C to position D is followed.
[0035]
In FIG. 5A, the intensity Pb at the position B is larger than that in the case of FIG. If the intensity of signal light for transmission at position A, position B, position C, and position D in FIG. 5A is Pa, Pb, Pc, and Pd, respectively, the signal light in the case of FIG. The intensity change can be defined by the following relationship (3).
Pb >> Pd, Pa = Pc (3)
[0036]
From the above relationships (1), (2) and (3), the value obtained by subtracting Pb from Pd gradually decreases as the position of the signal light deviates from the core center 7d in the Y-axis plus direction (Pd−Pb It can be understood that the absolute value increases because the sign is negative.) Therefore, by using the result of (Pd−Pb) as a control signal, it is possible to perform negative feedback control with the position of the signal light directed toward the core center.
[0037]
However, it should be noted that the absolute value of (Pd−Pb) decreases on the contrary as the position of the signal light further shifts to the Y axis plus side from the state of FIG. If such a property is understood, it is possible to know the position of the core center 7d by appropriately changing the center position of the wobbling.
[0038]
The change in the intensity of the signal light due to wobbling described above with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (c) and FIGS. 5 (a) to 5 (c) indicates that the position of the signal light is on the Y axis plus side from the core center 7d. It was a thing when it was shifted to. The case where the position of the signal light deviates from the core center 7d to the Y axis minus side is as follows. The definitions regarding the positions A, B, C, and D are the same as described above. The position A (and the position C) is the position in the incident surface 7a of the current signal light for transmission, and the position B is wobbling. The position D when swung to the most minus side in the Y direction is the position when swung most to the plus side in the Y direction due to wobbling. Due to wobbling, the position of the signal light for transmission in the incident surface 7a moves in the order of A → B → C → D → A.
[0039]
When the position of the signal light is slightly shifted to the Y axis minus side with respect to the core center 7d (when the position is opposite to the case of FIG. 4B across the core center 7d), the signal light is positioned. As it moves away from the center of the core as it moves from A to position B, the signal intensity gradually decreases and becomes the minimum intensity at position B. In the movement from the position B to the position C, the signal intensity changes along the reverse path from the position A to the position B. On the way from the position C to the position D, the signal light coincides with the center of the core and therefore has the maximum intensity. The signal intensity decreases from the position C toward the position D. In the movement from the position D to the position A, the signal intensity changes along a path opposite to the position C → the position D.
[0040]
That is, the change in the signal intensity in this case has a shape in which the waveform in FIG. 5B is shifted to the left in FIG. 5B by a time corresponding to ½ of the period T. The waveform of the intensity change in this case is shown in FIG. If the intensity of signal light for transmission at position A, position B, position C, and position D in FIG. 6B is Pa, Pb, Pc, and Pd, respectively, the signal light in the case of FIG. The intensity change can be defined by the following relationship (4).
Pb <Pd, Pa = Pc (4)
[0041]
Next, when the position of the signal light is further shifted to the Y axis minus side with respect to the core center 7d (when facing the case of FIG. 4A across the core center 7d), wobbling The change in signal strength due to is as follows. As the signal light moves from the position A to the position B, it moves away from the core center, so that the signal intensity gradually decreases and becomes the minimum intensity at the position B. In the movement from the position B to the position C, the signal intensity changes along the reverse path from the position A to the position B. As the signal light moves from the position C to the position D, the signal light approaches the core center and substantially coincides with the core center at the position D, so that the signal intensity gradually increases and becomes the maximum intensity at the position D. In the movement from the position D to the position A, the signal intensity changes along a path opposite to the position C → the position D.
[0042]
That is, the change in the signal intensity in this case has a shape in which the waveform in FIG. 5A is shifted leftward in FIG. 5A by a time corresponding to 1/2 of the period T. The waveform of the intensity change in this case is shown in FIG. If the intensity of signal light for transmission at position A, position B, position C, and position D in FIG. 6A is Pa, Pb, Pc, and Pd, respectively, the signal light in the case of FIG. The intensity change can be defined by the following relationship (5).
Pb << Pd, Pa = Pc (5)
[0043]
From the above relations (4) and (5), it can be understood that the value obtained by subtracting Pb from Pd gradually increases as the position of the signal light shifts from the core center 7d to the Y axis minus side. That is, when the position of the signal light is shifted from the core center 7d to the Y axis minus side, the value of (Pd−Pb) is opposite to the sign when the position of the signal light is shifted from the core center 7d to the Y axis plus side. It becomes the value made.
[0044]
By examining the (Pd−Pb) code, it is possible to know whether the position of the signal light is shifted to the plus side or the minus side of the Y axis (or X axis) with respect to the core center. It also means that it is possible to know how much the position of the signal light is with respect to the core center by examining the absolute value of (Pd−Pb).
[0045]
Although the above description is the content when the position of the signal light is negatively feedback-controlled by wobbling in the Y-axis direction, the operation in the X-axis direction can be executed on the same principle.
[0046]
From the above fact, the intensity change of the signal light is obtained by performing wobbling in the Y-axis direction (or X-axis direction), and the value of (Pd−Pb) obtained based on the result and the core of the position of the signal light The correspondence relationship with the deviation with respect to the center can be represented by the graph of FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents the position shift around the core center 7 d of the position of the signal light, and the vertical axis is the value of (Pd−Pb).
[0047]
As described above, when the deviation of the position of the signal light with respect to the core center increases from 0 on the Y axis (or X axis) in the plus direction (right direction in FIG. 7), the sign of (Pd−Pb) is minus. The absolute value gradually increases and reaches the maximum value, and then decreases again to zero. On the contrary, when the deviation of the position of the signal light with respect to the core center increases from 0 to the minus direction (left direction in FIG. 7), the sign of (Pd−Pb) becomes plus, and the absolute value gradually increases and becomes the maximum value. After that, it decreases again and becomes zero.
[0048]
As described above, by extracting (Pd−Pb) from the intensity change of the signal light obtained by wobbling, the position of the signal light with respect to the core center can be acquired, and the signal light can be guided to the core center. . By performing two-dimensional wobbling in the X direction and the Y direction, the signal light is accurately guided to the core center.
[0049]
As shown in the timing chart of FIG. 8, when two-dimensional wobbling is performed, signal strength for transmission in the X-axis direction is detected by performing wobbling in the X-axis direction to detect (sampling) the signal intensity. During the feedback control of the position, the state is held with respect to the position of the signal light in the Y-axis direction, the signal intensity is detected (sampling) in the Y-axis direction, and the feedback control of the position of the signal light for transmission is performed. While performing, it is appropriate to perform the sampling and holding in the X direction and the Y direction alternately, such as holding the state with respect to the position of the signal light in the X axis direction.
[0050]
The operation of the negative feedback control as shown in FIG. 8 is configured to always be performed when the optical communication module 10 is used under severe environmental conditions in which vibration is always applied, and the environmental conditions are gentle and change over time. However, it may be executed periodically when only consideration is required. During the negative feedback control operation and the negative feedback control operation, that is, while the negative feedback control operation is not performed, both the X and Y directions are maintained in the hold state.
[0051]
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an optical communication module 40 as the second embodiment of the present invention. The optical communication module 40 is different from the optical communication module 10 of FIG. 1 in the configuration for extracting part of the signal light for transmission guided into the optical fiber. That is, the fiber coupler 41 is provided in the optical fiber 47, and a part of the signal light for transmission emitted from the laser LD1 is divided through the fiber coupler, and its intensity is detected by the photodetector 9. ing. In FIG. 9, the same reference numerals are used for components equivalent to those of the optical communication module 10 of FIG.
[0052]
As described above, even when the fiber coupler 41 is used, a part of the signal light for transmission can be extracted as in the case where the half mirror 11 is used in FIG. Therefore, the same negative feedback control as that of the optical fiber module 10 is achieved by the optical communication module 40.
[0053]
FIG. 10 shows a general example of the configuration of the fiber coupler 41. As shown in FIG. 10A, the fiber coupler 41 is formed so that the cores are adjacent to each other, and the cross section in the A1 direction in the figure has a shape as shown in FIG. A part of the signal light from the laser LD1 is coupled to the other core formed adjacently, whereby a part of the signal light from the laser LD1 is guided to the photodetector 9.
[0054]
There can be various configurations for extracting part of the signal light for transmission once guided into the fiber, so that an optical communication module is configured by appropriately replacing the half mirror and the fiber coupler according to these configurations. It is possible.
[0055]
As the signal light used for negative feedback control, it is appropriate to take out the light once introduced into the fiber, but the correspondence between the incident position on the optical fiber and the detected light intensity is appropriately determined. If so, the negative feedback control can be similarly performed by receiving and using the signal light before entering the optical fiber.
[0056]
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an optical communication module 60 as the third embodiment of the present invention. In the optical communication module 60, the configuration for extracting a part of the signal light for transmission is based on the half mirror 11 formed in the optical fiber as in the case of the optical communication module 10 of FIG. The optical communication module 60 is different from the optical communication module 10 of FIG. 1 in that a means for deflecting signal light for transmission is configured by a reflection mirror (galvano mirror 61). In FIG. 11, the same reference numerals are used for components equivalent to those of the optical communication module 10 of FIG.
[0057]
The signal light emitted from the laser LD 1 is condensed by the condenser lens 3, reflected by the galvano mirror 61, and incident on the incident surface 7 a of the optical fiber 7. The galvanometer mirror 61 is configured to be swung in the direction of the arrow X1 in FIG. 11 under the control of the controller 13, whereby the signal light for transmission is transmitted within the incident surface 7 a of the optical fiber 7 as shown in FIG. As in the case of the optical communication module 10, it can move in one axial direction. The axis of movement in this case is the Y axis. Further, the galvanometer mirror 61 is configured to be swung under the control of the cono-roller 13 so that the signal light moves in the X-axis direction orthogonal to the Y-axis on the incident surface 7a.
[0058]
As described above, even when the galvano mirror 61 is used as a means for deflecting the signal light, the signal for transmission is transmitted in the same manner as when the condensing lens 3 is moved in FIG. 1 to deflect the signal light. Light can be moved in a two-dimensional direction on the incident surface 7 a of the optical fiber 7. Therefore, negative feedback control can be achieved by the optical communication module 60 as in the case of the optical communication module 10.
[0059]
The configuration for moving the signal light for transmission on the incident surface of the optical fiber, that is, the configuration of the deflecting means may have various forms. Depending on these configurations, the deflecting means for deflecting the signal light for transmission is appropriately used. It is possible to configure an optical communication module by replacing.
[0060]
The embodiment described above is configured to perform negative feedback control by moving the signal light in a two-dimensional direction within the incident surface to the optical fiber by the photodetector, the controller, and the actuator. In the optical communication module 10 of FIG. 1, it is possible to realize position control in the three-dimensional direction by adding a configuration that can move the condenser lens 3 in the optical axis direction (Z direction). Understandable. For example, by detecting the intensity of light incident on the photodetector 9 while moving the condenser lens 3 in the Z direction by the controller 13, AF (autofocus) of the signal light on the incident surface 7a of the optical fiber 7 is performed. ) Control can be executed.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to perform negative feedback control so that the position of the signal light for transmission on the incident surface of the optical fiber becomes the center of the core. The optical communication apparatus configured to perform negative feedback control in this way can maintain high performance without being affected by environmental changes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an optical communication module according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a configuration for forming a half mirror in an optical fiber.
3 is a diagram showing a configuration of an actuator for moving a condensing lens in the optical communication module of FIG. 1;
4A shows a wobbling operation when the position of the signal light for transmission in the incident surface 7a is shifted to the plus side in the Y direction with respect to the core center 7d. FIG. FIG. 4B shows the wobbling operation when the position of the signal light is shifted to the plus side in the Y direction with respect to the core center 7d by a smaller amount than in the case of FIG. 4A. FIG. The operation of wobbling when the position of the signal light is the core center 7d is shown.
5 (a), (b), and (c) are signal light intensity changes when the wobbling operation is performed as shown in FIGS. 4 (a), (b), and (c), respectively. It is a graph which shows.
6A shows the change in the intensity of signal light due to wobbling when the position of the signal light is at a position opposite to the position of the core center 7d as compared to the position in the case of FIG. 5A. FIG. 6B is a graph showing a change in the intensity of the signal light due to wobbling when the position of the signal light is at a position opposite to the core center 7d as compared with the case of FIG. 5B. is there.
FIG. 7 is a graph showing a correspondence relationship between a value of (Pd−Pb) obtained based on the result of wobbling and obtaining a change in the intensity of the signal light and a deviation of the position of the signal light from the core center. is there.
FIG. 8 is a timing chart showing an operation when performing two-dimensional wobbling.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an optical communication module as a second embodiment of the present invention.
10 is a diagram showing a general example of the configuration of a fiber coupler in the optical communication module of FIG.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an optical communication module as a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
3 Condensing lens
5 WDM filter
7 Optical fiber
8,9 photodetector
10 Optical communication module
11 Half mirror
13 Controller

Claims

An optical communication device for transmitting signal light including information,
A lens for focusing the laser light from the laser light source toward the optical fiber, and an actuator for moving the lens, light deflecting means for guiding the laser light from the laser light source to the core center of the optical fiber When,
Control means for performing negative feedback control on the light deflection means such that the position of the laser light deflected by the light deflection means in the incident surface to the optical fiber is directed to the center of the core , and
A part of the laser light guided by the light deflecting means and introduced into the optical fiber is configured to be able to be taken out from the optical fiber,
The control means, the said lens through the actuator cyclically minutely vibrate is wobbling positions in the plane of incidence of the said optical fiber of said laser beam, said at two time points is the maximum amplitude of the wobbling An optical communication apparatus characterized in that the negative feedback control is performed by detecting the intensity of a part of laser light and comparing the two .

The control means controls the light deflecting means so that the position of the laser light in the incident surface on the optical fiber is in a predetermined direction at a predetermined frequency lower than the frequency of the transmission band of the laser light. it causes wobbling, optical communication apparatus according to claim 1, wherein the.

The control means further includes
First direction control means for changing a deflection direction of the laser light by the light deflection means in a first direction;
Second direction control means for changing a deflection direction of the laser light by the light deflection means in a second direction orthogonal to the first direction;
By comparing the intensity of the portion of the laser beam detected by wobbling positions in the plane of incidence of the said optical fiber of said laser beam in said first direction using said first directional control means, said Performing negative feedback control on the light deflecting means in the first direction;
By comparing the intensity of the portion of the laser beam detected by wobbling positions in the plane of incidence of the said optical fiber of said laser beam in the second direction using the second direction control means, the The optical communication device according to claim 1, wherein negative feedback control is performed on the optical deflecting unit in a second direction.

The control means controls so that negative feedback control in the first direction by the first direction control means and negative feedback control in the second direction by the second direction control means are alternately performed, While the negative feedback control in the first direction is performed using the first direction control means, the control state in the second direction by the second direction control means is held, and the second direction control is performed. 4. While performing negative feedback control in the second direction using the means, control is performed so as to hold the state of control in the first direction by the first direction control means. An optical communication device according to 1.

The optical fiber is formed with a half mirror that reflects a part of the laser beam deflected by the light deflecting means and introduced into the optical fiber, and the control means reflects the half mirror. 5. The optical communication apparatus according to claim 1, wherein the negative feedback control is performed using a part of the laser beam taken out by the laser beam.

The optical fiber includes a fiber coupler, and is configured such that a part of the laser light deflected by the light deflecting unit and introduced into the optical fiber is extracted by the fiber coupler, and the control unit includes 5. The optical communication apparatus according to claim 1, wherein the negative feedback control is performed using a part of the laser light extracted by a fiber coupler. 6.

The optical communication apparatus according to claim 1, wherein the laser light source is a surface emitting laser.

The operation for performing the negative feedback control on the optical deflection unit by the control unit and the transmission of the laser light modulated by information are configured to be performed at the same time. 8. The optical communication device according to any one of 7.