JP4081095B2 - 光通信用光源部に格納する光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点の選定方法 - Google Patents

Description

本発明は、光出力波長及び光出力電力を指定された値に設定・制御する光通信用光源部において、光出力波長及び光出力電力の設定・制御に用いられる発光素子の光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点の選定方法に関するものである。

近年、インターネット接続環境のブロードバンド化が急速に進展してきた。これに伴い、コア系からアクセス・メトロ系の全面に亘り、ネットワークの伝送容量の更なる増大が必要となってきた。このため、光通信技術を用いた大容量ネットワークの開発が盛んに行われている。

光通信用光源部では、電気信号を光信号に変換するために、レーザダイオード（ＬＤ）等の発光素子が用いられる。その際、正常な光通信を確保するために、光源部を構成する各発光素子の光出力波長及び光出力電力は、それぞれ定められた光波長配置及び光伝送路の損失に応じて決定した値に設定するとともに、それらの値に保持されるよう制御する必要がある。各発光素子の光出力波長及び光出力電力は、駆動電流及び素子温度に依存し、通常の動作範囲では、一意的に決まるものである。

しかしながら、発光素子を長時間連続使用していると、経年変化等により光出力電力が変動し、この光出力電力の変動に伴い光出力電力を自動的に制御する手段（自動電力制御回路：ＡＰＣ）が動作し、この結果、各発光素子の駆動電流も光出力電力が定められた値に保たれるように変動する。これは、各発光素子の光出力波長を、定められた光波長配置の許容範囲外へ変動させてしまうこととなる。

従来技術では、素子温度を自動的に制御する手段、光出力電力を自動的に制御する手段、及び光出力波長を自動的に制御する手段（波長ロッカ）を組み合わせて用いることにより、光出力波長及び光出力電力の定められた値への設定及び制御を実現してきた。

しかしながら、この波長ロッカが非常に高価であり、かつ非常に複雑な設定・制御が必要であることが、低価格かつ簡易であることが必須であるアクセス・メトロ系への適応においては、大きな障壁となっていた。

このような従来技術によるＬＤ等の発光素子の光出力波長及び光出力電力の設定方法の一例は、非特許文献１に記述されている。その概要を以下で説明する。

図１に、従来技術による光通信用光源部の構成例を示す。

この光通信用光源部は、発光素子１１と、発光素子１１からの光出力ｋの光出力電力を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段１２と、発光素子１１の素子温度を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段１３と、発光素子１１からの光出力を分岐する手段１４と、分岐された光出力ｍの光出力波長を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段（波長ロッカ）１５とから構成される。この光源部において、発光素子１１の光出力波長及び光出力電力の設定は以下のように行う。

波長ロッカ１５において、光出力の検出により発生する光電流は、図２（ｂ）に示すように光出力波長に対して周期的に変化する。従来技術では、この性質を利用して、光出力波長の設定を行う。

具体的には、まず、素子温度を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段１３を用いて、図２（ａ）に示すように素子温度を粗調整することにより、図２（ｂ）に示す、波長ロッカ１５の別途指定される光出力波長に対応した引き込みレンジ内に、光出力波長を追い込む。次に、光出力電力を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段１２を同時に動作させて、光出力波長をこの引き込みレンジ内に保ったまま、光出力電力を別途指定される値に設定する。最後に、光出力電力を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段１２の制御目標値を指定された値に固定した状態で、波長ロッカ１５及び素子温度を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段１３を同時に動作させる。

この時、波長ロッカ１５内に発生する光電流が別途指定される光出力波長に対応した値となるように微調整することにより、光出力波長を指定される値へ精密に合わせ込む。

また、従来技術によるＬＤ等の発光素子の光出力波長及び光出力電力の制御方法の一例は、非特許文献２に記述されている。発光素子１１の光出力波長及び光出力電力の制御は以下のように行う。

波長ロッカ１５において、光出力の検出により発生する光電流は、図２（ｂ）に示すように光出力波長に対して周期的に変化するため、この性質を利用して、光出力波長の制御を行う。

具体的には、光出力電力を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段１２の制御目標値を指定された値に固定した状態で、波長ロッカ１５及び素子温度を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段１３を同時に動作させておく。これにより、発光素子１１の光出力電力が変動すると、光出力電力を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段１２が動作して、光出力電力が制御目標値となるように、発光素子１１の駆動電流を変化させる。この駆動電流の変化は、発光素子１１の光出力波長及び素子温度を変化させる。この結果、波長ロッカ１５及び素子温度を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段１３が動作して、光出力波長を指定値に戻すと同時に、光出力電力の変動時の駆動電流に応じた素子温度を保つよう制御する。

以上説明したように、従来技術では、発光素子１１の光出力波長及び光出力電力の設定・制御を、複数の段階に分けて行うため、非常に複雑であり、かつ、非常に高価な波長ロッカ１５が不可欠であった。
"PowerSource(TM) Tunable High Power CW Laser Module with Integrated Wavelength Monitoring"，［ｏｎｌｉｎｅ］，Avanex Inc.，［平成１７年３月７日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：http://www.avanex.com/Products/datasheets/Transmission/PwrSource.1935TLI.C.pdf＞ 高木 他「２５ＧＨｚ間隔波長モニタ内蔵ＤＦＢレーザモジュール」２００２年電子情報通信総合学会講演論文集Ｃ−４−４４、２００２年、３４９頁

上述のように、従来技術では、発光素子の光出力波長及び光出力電力の設定・制御を、複数の段階に分けて行うため、非常に複雑であり、かつ、非常に高価な波長ロッカが不可欠であった。しかしながら、これらの点は、低価格かつ簡易であることが必須であるアクセス・メトロ系への適用においては、大きな障壁となるという問題があった。

このような従来技術の問題は、発明者らが既に発明し、出願した、非常に複雑な設定・制御及び非常に高価な光部品（波長ロッカ）を不要とし、簡易かつ安価に光出力波長及び光出力電力の両方の設定・制御を行うようにした光通信用光源部により、解決することができる。以下、既出願発明（特願２００４−２３０４５８及び特願２００４−２６１４９６：以下、それぞれ先願１及び先願２と呼ぶ。）の内容について説明する。

光出力波長及び光出力電力の設定を行う光通信用光源部は、先願１に記載されている。先願１では、ＬＤ等の発光素子の光出力波長及び光出力電力に関する以下のような性質を利用する。発光素子の光出力波長の駆動電流及び素子温度に対する依存性は、図３（ａ）に示すように、通常の動作範囲内においては、駆動電流及び素子温度のいずれに対しても単調減少する。また、光出力電力の駆動電流及び素子温度に対する依存性は、図３（ｂ）に示すように、通常の動作範囲内においては、駆動電流に対し単調増加し、素子温度に対し単調減少する。

従って、通常の動作範囲内に動作させる光出力波長を指定する時、この動作条件を満たす等光出力波長線を（駆動電流−素子温度）座標面へ正射影したものは、図３（ａ）に太い実線で示すように、その範囲内では右下がり（単調減少）の一本の開曲線となる。同様に、通常の動作範囲内に動作させる光出力電力を指定する時、この動作条件を満たす等光出力電力線を（駆動電流−素子温度）座標面へ正射影したものは、図３（ｂ）に太い破線で示すように、その範囲内では右上がり（単調増加）の一本の開曲線となる。よって、図３（ｃ）に示すように、これら２本の開曲線は、通常の動作範囲内では１点で交わる。従って、この交点の座標値（駆動電流、素子温度）は一意的に決まり、その値が、光出力波長及び光出力電力の両方が指定された値となる駆動電流及び素子温度の目標値である。

上記発明の光通信用光源部の構成例は図５のようになる。図中、符号１はＬＤ等の発光素子により構成される光出力を発生する第１の手段、２は第１の手段を構成する発光素子の駆動電流または光出力電力を、与えられた目標値に保つよう自動的に制御する第２の手段、３は第１の手段を構成する発光素子の素子温度を、与えられた目標値に保つよう自動的に制御する第３の手段、４は第１の手段を構成する発光素子における、駆動電流と素子温度に対する光出力波長の少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値、及び駆動電流と素子温度に対する光出力電力の少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を格納しておく第４の手段、５は第４の手段４に格納された第１の手段を構成する発光素子に対する少なくとも１つの値により決まる、該発光素子の駆動電流と素子温度と光出力波長との関係、及び駆動電流と素子温度と光出力電力との関係とから、該発光素子の光出力波長及び光出力電力の両方が別途指定された値となる駆動電流または光出力電力、及び素子温度を決定する第５の手段である。また、符号ａは第１の手段１からの光出力、ｂは指定された光出力波長及び光出力電力、ｃは第５の手段５により決定された駆動電流または光出力電力、ｄは第５の手段５により決定された素子温度である。

光出力波長及び光出力電力の設定は以下のように行う。第５の手段５において、第４の手段４に格納された少なくとも１つの値を用いて、第１の手段１内の発光素子に対する駆動電流と素子温度と光出力波長との関係を決めるパラメータ値、並びに駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を決めるパラメータ値を計算する。次に、指定された光出力波長及び光出力電力ｂに基づき、前記計算されたパラメータ値を用いて、発光素子の光出力波長と光出力電力が同時に指定された値となる、駆動電流または光出力電力ｃ、及び素子温度ｄを計算する。前記計算された駆動電流または光出力電力ｃを第２の手段２へ目標値として設定すると共に、前記計算された素子温度ｄを第３の手段３へ目標値として設定する。このようにして、第１の手段１からの光出力ａの光出力波長及び光出力電力を指定された値に設定することができる。

一方、光出力波長及び光出力電力の定められた値への制御を行う光通信用光源部は、先願２に記載されている。先願２では、発光素子の光出力波長及び光出力電力に関する以下のような性質を利用する。発光素子の光出力電力変動時の光出力波長の駆動電流及び素子温度に対する依存性、及び光出力電力の駆動電流及び素子温度に対する依存性を、それぞれ図４（ａ）、（ｂ）に示す。これらが“単調”であることは、光出力電力変動前と同様であり、光出力電力の駆動電流及び素子温度に対する依存性が駆動電流の増減に応じて平行移動する部分のみが異なる。

この結果、図４（ｃ）に太い一点鎖線で示すように、指定された光出力電力となる等光出力電力線を（駆動電流−素子温度）座標面へ正射影したものも、駆動電流の増減に応じて平行移動する。この平行移動したものが、通常の動作範囲では等光出力波長線と１点で交わり、従って、光出力電力変動前と同様に、光出力波長及び光出力電力の両方が指定された値となる駆動電流及び素子温度の目標値が一意的に決められる。

上記発明の光通信用光源部の構成例は図６のようになる。図５と異なる部分のみ説明すると、６は第１の手段１を構成する発光素子の駆動電流を監視し、別途指定される許容変動範囲内にあるか否かを比較判定し、許容変動範囲内にない場合には、第４の手段４に格納された少なくとも１つの値により決まる、発光素子の駆動電流と素子温度と光出力電力との関係から、該発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を予測する第６の手段、７は第４の手段４に格納された少なくとも１つの値により決まる、発光素子の駆動電流と素子温度と光出力波長との関係と、第６の手段６により予測された発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係とから、該発光素子の駆動電流変動時における光出力波長及び光出力電力の両方が、それぞれに対し別途指定される値となる新たな駆動電流または光出力電力、及び新たな素子温度を予測する第７の手段である。また、符号ｅは第１の手段１を構成する発光素子の駆動電流、ｆは別途指定された駆動電流の許容変動範囲、ｇは第６の手段６により予測された発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を決めるパラメータ値、ｈは第７の手段７により決定された新たな駆動電流または光出力電力、ｊは第７の手段７により決定された新たな素子温度である。

光出力波長及び光出力電力の定められた値への調整は以下のように行う。まず、第７の手段７において、第４の手段４から入力された少なくとも１つの値を用いて、第１の手段を構成する発光素子に対する駆動電流と素子温度と光出力波長との関係を決めるパラメータ値を計算する。また、第６の手段６において、第４の手段４から入力された少なくとも１つの値を用いて、第１の手段１を構成する発光素子に対する駆動電流変動前における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を決めるパラメータ値を計算する。次に、第６の手段６において、第１の手段１を構成する発光素子の駆動電流ｅを監視し、これが別途指定された駆動電流の許容変動範囲ｆ内にあるか否かを比較判定する。

駆動電流ｅが許容変動範囲ｆ内にない場合には、第６の手段６において、前記計算されたパラメータ値を用いて、駆動電流変動時における第１の手段１を構成する発光素子に対する駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を決めるパラメータ値ｇを予測し、計算して、第７の手段７へ出力する。別途指定された光出力波長及び光出力電力に基づき、第７の手段７において、前記計算されたパラメータ値及び第６の手段６から入力されたパラメータ値ｇを用いて、第１の手段１を構成する発光素子の駆動電流変動時における光出力波長及び光出力電力が同時に指定された値ｂとなる、新たな駆動電流または光出力電力ｈ、及び新たな素子温度ｊを計算する。

上記の過程で計算された駆動電流または光出力電力ｈを第２の手段２へ駆動電流変動時における新たな目標値として設定すると共に、計算された素子温度ｊを第３の手段３へ同様に新たな目標値として設定する。このようにして、駆動電流変動時においても、第１の手段１からの光出力ａの光出力波長及び光出力電力の両方が別途指定される値ｂとなるよう自動的に制御することができる。

以上説明したように、先願１、先願２により、簡易かつ安価に光出力波長及び光出力電力の設定・制御を行うようにした光通信用光源部が構成可能である。いずれの構成においても、第４の手段に格納された値を用いて、各発光素子の光出力波長及び光出力電力に関する“単調”な特性を推定することが特徴である。

上記のような光通信用光源部においては、光出力波長及び光出力電力の推定誤差は、第４の手段に格納する、発光素子の光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点（駆動電流、素子温度）の選び方に依存することになる。光出力波長特性及び光出力電力特性は発光素子毎に異なるため、駆動電流と素子温度の動作範囲もまちまちとなる。しかしながら、発光素子毎に異なる駆動電流と素子温度の動作範囲において、光出力波長及び光出力電力の推定誤差が小さくなる測定点の選定方法に関しては、これまで検討されていなかった。

本発明の目的は、このような問題を解決するために、発光素子の指定された駆動電流と素子温度の動作範囲において、光出力波長及び光出力電力の推定誤差が小さくなる測定点の選定方法を提供することにある。

上記目的を達成するための、光通信用光源部内に格納する光出力波長及び光出力電力の測定点の選定方法について説明する。

本発明では、ＬＤ等の発光素子の光出力波長特性を考慮する際、駆動電流、素子温度、及び光出力波長を座標軸とした３次元空間において、駆動電流及び素子温度の２次の項まで考慮し（光出力波長特性を駆動電流及び素子温度の２次関数で表す）、同様に発光素子の光出力電力特性を考慮する際、駆動電流、素子温度、及び光出力電力を座標軸とした３次元空間において、駆動電流及び素子温度の２次の項まで考慮している（光出力電力特性を駆動電流及び素子温度の２次関数で表す）。

また、光出力波長及び光出力電力の実際の設定・制御時には、発光素子の光出力波長特性を平面（駆動電流及び素子温度の１次関数）により近似し、同様に発光素子の光出力電力特性を平面（駆動電流及び素子温度の１次関数）により近似する。発光素子の光出力波長特性を平面で近似する場合、それぞれに対して３つの測定点があれば、光出力波長特性を表す１次関数の係数を計算することができる。

従って、本発明の測定点選定方法は、（駆動電流−素子温度）座標面上の動作範囲内で、実際の光出力波長特性と平面近似した光出力波長特性との差がより小さくなる、駆動電流と素子温度の値をそれぞれ２つ選定する問題に帰着できる。発光素子の光出力電力特性に関しても同様である。

まず、発光素子の光出力波長特性を考慮した測定点の選定について、図７を用いて説明する。ここでは、駆動電流及び素子温度の選定に当たり、一方を固定して問題を単純化した上で考察する。

図７（ａ）は、素子温度を動作範囲内のある値で固定した場合の、光出力波長の駆動電流依存性を示す。ｉ₁，ｉ₂は、動作範囲における駆動電流ｉの最小値と最大値を表す。実際の光出力波長特性は駆動電流の２次関数で表され、近似線が駆動電流の１次関数で表される。前述したように、光出力波長は駆動電流に関して単調減少となっている。

ここで、任意のｐの値（ｐは駆動電流動作範囲の内分点の比座標であり、０＜ｐ＜１を満たす実数）を用いて、駆動電流ｉの動作範囲（ｉ₁≦ｉ≦ｉ₂）をｐ：１−ｐ及び１−ｐ：ｐで内分し、その内分点における駆動電流ｉ_s1及びｉ_s2を求める。光出力波長の近似誤差をδλ₀で表すと、図７より、δλ₀はｉ＝（ｉ₁＋ｉ₂）／２において最大となり、ｉ＝ｉ₁もしくはｉ＝ｉ₂において最小となる。図８に上記光出力波長の近似誤差の比｜δλ₀｜_{i=i1 or i2}／｜δλ₀｜_i=(i1+i2)/2（実線）及びその逆数（破線）を、ｐの値の関数としてプロットしたものを示す。

近似誤差の比が１となる（即ち近似誤差の最大値と最小値の絶対値が等しくなる）ｐの値以外では、｜δλ₀｜_{i=i1 or i2}または｜δλ₀｜_i=(i1+i2)/2のどちらか一方が急激に大きくなるため、動作範囲における近似誤差が大きくなる。従って、｜δλ₀｜_{i=i1 or i2}＝｜δλ₀｜_i=(i1+i2)/2となるようにｐの値を決定することにより、近似誤差の最大値と最小値の絶対値が等しくなり、動作範囲内における近似誤差が小さくなると考えられる。

このｐの値が得られた時の内分点を測定点としてその駆動電流ｉ_s1及びｉ_s2を該測定点における駆動電流とすればよい。ここで、上記光出力波長の素子温度に対する近似誤差の比を計算すると、駆動電流動作範囲の内分点の比座標にのみ依存し、実際の光出力波長特性を表す駆動電流の２次関数、及び近似された駆動電流の１次関数の係数に依存しないため、実際には、以下で説明する計算時にも上記で計算した結果を用いることができる。

図７（ｂ）は、駆動電流を動作範囲内のある値で固定した場合の、光出力波長の素子温度依存性を示す。Ｔ₁，Ｔ₂は、動作範囲における素子温度Ｔの最小値と最大値を表す。実際の光出力波長特性は素子温度の２次関数で表され、近似線が素子温度の１次関数で表される。前述したように、光出力波長は素子温度に関して単調減少となっている。

同様に、任意のｑの値（ｑは素子温度動作範囲の内分点の比座標であり、０＜ｑ＜１を満たす実数）を用いて、素子温度Ｔの動作範囲（Ｔ₁≦Ｔ≦Ｔ₂）をｑ：１−ｑ及び１−ｑ：ｑで内分し、その内分点における素子温度Ｔ_s1及びＴ_s2を求め、これより近似誤差の最大値と最小値の絶対値が等しくなる（｜δλ₀｜_{T=T1 or T2}＝｜δλ₀｜_T=(T1+T2)/2となる）ｑの値を決定する。このｑの値が得られた時の内分点を測定点としてその素子温度Ｔ_s1及びＴ_s2を該測定点における素子温度とする。上述したように、上記と同様の結果が得られるため、実際には、ｑの値として、上記で計算したｐと同じ値を用いることができる。

図９（ａ）には、素子温度を動作範囲内のある値で固定した場合の、光出力電力の駆動電流依存性を、図９（ｂ）には、駆動電流を動作範囲内のある値で固定した場合の、光出力電力の素子温度依存性を示す。

前述したように、光出力電力は、駆動電流に関して単調増加、素子温度に関して単調減少となっている。光出力電力に関しても同様に、駆動電流の動作範囲において、光出力電力の近似誤差δＰ₀の最大値と最小値の絶対値が等しくなる内分点における駆動電流、素子温度の動作範囲において、近似誤差の最大値と最小値の絶対値が等しくなる内分点における素子温度を決定することができる。

上述したように、光出力電力の近似誤差の比を計算すると、上記と同様に駆動電流もしくは素子温度動作範囲の内分点の比座標にのみ依存し、実際の光出力電力特性を表す駆動電流もしくは素子温度の２次関数、及び近似された駆動電流もしくは素子温度の１次関数の係数に依存しないため、やはり上記で計算した結果を用いることができる。

この結果、図１０に示すように、発光素子の光出力波長の駆動電流及び素子温度依存性、並びに発光素子の光出力電力の駆動電流及び素子温度依存性を決定するための測定点として（ｉ_s1，Ｔ_s1）、（ｉ_s1，Ｔ_s2）、（ｉ_s2，Ｔ_s1）、（ｉ_s2，Ｔ_s2）の４点を決定することができる。実際には、３次元空間における１次関数の係数を決定するためには、上記４点のうち３つを測定点として選定すればよい。

このように、発光素子の光出力波長の駆動電流及び素子温度依存性、発光素子の光出力電力の駆動電流及び素子温度依存性を決定するための測定点を選定することにより、従来技術と比較して、複雑な設定過程や波長ロッカ等の高価な光部品を用いずに光出力波長及び光出力電力の設定・制御を行う、簡易かつ小規模で安価な光通信用光源部において、光出力波長及び光出力電力の推定誤差を小さくすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、非常に複雑な設定・制御及び非常に高価な光部品（波長ロッカ）を不要とし、簡易かつ安価に光出力波長及び光出力電力の両方の設定・制御を行うようにした光通信用光源部において、光出力波長及び光出力電力の推定誤差を小さくすることが可能となる。このような光通信用光源部は、低価格かつ簡易であることが必須であるアクセス・メトロ系へも十分に適用可能である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

［実施の形態１］
図１１は、本発明の請求項１に対応する実施の形態１を示したものである。

本発明で用いる光通信用光源部は、上述した先願１または２に対応する図５または図６に示すように、ＬＤ等の発光素子により構成され、光出力を発生する第１の手段と、第１の手段を構成する発光素子の駆動電流または光出力電力を、与えられる目標値に保つようフィードバック制御等により自動的に制御する第２の手段と、第１の手段を構成する発光素子の素子温度を、与えられる目標値に保つようフィードバック制御等により自動的に制御する第３の手段と、第１の手段を構成する発光素子の光出力波長及び光出力電力の設定・制御用に、駆動電流と素子温度に対する光出力波長の少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値、及び駆動電流と素子温度に対する光出力電力の少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を格納しておく第４の手段とを有する。

いずれの構成においても、第４の手段に格納された少なくとも１つの値を用いて、光出力波長の駆動電流及び素子温度に対する依存性、及び光出力電力の駆動電流及び素子温度に対する依存性を決定し、光出力波長及び光出力電力の設定・制御を行う。

本実施の形態は、発光素子の光出力波長の駆動電流及び素子温度依存性、発光素子の光出力電力の駆動電流及び素子温度依存性を決定するための測定点を選定する方法を、例えば前述した光通信用光源部を検査する装置、あるいはそれを制御するコンピュータ等を用いて実施する場合の処理の手順を示す。

（１−１）では、第１の手段を構成する発光素子の、別途指定された駆動電流ｉの動作範囲（ｉ₁≦ｉ≦ｉ₂）及び素子温度Ｔの動作範囲（Ｔ₁≦Ｔ≦Ｔ₂）を入力する。

（１−２）では、任意のｐの値（ｐは駆動電流動作範囲の内分点の比座標であり、０＜ｐ＜１を満たす実数）を用いて、図７（ａ）に示すように、駆動電流と光出力波長を座標軸とする２次元平面上で、発光素子の駆動電流ｉの動作範囲（ｉ₁≦ｉ≦ｉ₂）をｐ：１−ｐ及び１−ｐ：ｐで内分してその内分点における駆動電流ｉ_s1及びｉ_s2を求め、これより発光素子の駆動電流の２次関数で表される光出力波長特性と駆動電流の１次関数で近似された光出力波長特性との近似誤差｜δλ₀｜_{i=i1 or i2}及び｜δλ₀｜_i=(i1+i2)/2を求め、これらが等しくなるようにｐの値を決定し、この時の内分点を測定点としてその駆動電流ｉ_s1及びｉ_s2を該測定点における駆動電流に決定する。

（１−３）では、（１−２）の過程で決定したｐの値を用いて、発光素子の素子温度Ｔの動作範囲（Ｔ₁≦Ｔ≦Ｔ₂）をｐ：１−ｐ及び１−ｐ：ｐで内分する素子温度を測定点における素子温度Ｔ_s1及びＴ_s2として決定する。

最後に、（１−４）では、（１−２）〜（１−３）の過程で決定された値の組み合わせからなる４つの測定点（ｉ_s1，Ｔ_s1）、（ｉ_s1，Ｔ_s2）、（ｉ_s2，Ｔ_s1）、（ｉ_s2，Ｔ_s2）のうち、３点を光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点として選定する。

このようにして、光通信用光源部内の発光素子の光出力波長及び光出力電力の駆動電流及び素子温度依存性を決定するための測定点を選定することにより、光出力波長及び光出力電力の設定・制御時における光出力波長及び光出力電力の推定誤差を小さくすることができる。

［実施の形態２］
図１２は、本発明の請求項２に対応する実施の形態２を示したものである。

図１１に示した実施の形態１との違いは、（２−１）、（２−４）の過程は実施の形態１における過程（１−１）、（１−４）とそれぞれ同様であるが、（２−２）〜（２−３）の過程が異なる。以下、図１１の実施の形態１とは異なる部分について主に説明する。

（２−２）では、任意のｑの値（ｑは素子温度動作範囲の内分点の比座標であり、０＜ｑ＜１を満たす実数）を用いて、図７（ｂ）に示すように、素子温度と光出力波長を座標軸とする２次元平面上で、発光素子の素子温度Ｔの動作範囲（Ｔ₁≦Ｔ≦Ｔ₂）をｑ：１−ｑ及び１−ｑ：ｑで内分してその内分点における素子温度Ｔ_s1及びＴ_s2を求め、これより発光素子の素子温度の２次関数で表される光出力波長特性と素子温度の１次関数で近似された光出力波長特性との近似誤差｜δλ₀｜_{T=T1 or T2}及び｜δλ₀｜_T=(T1+T2)/2を求め、これらが等しくなるようにｑの値を決定し、この時の内分点を測定点としてその素子温度Ｔ_s1及びＴ_s2を該測定点における素子温度に決定する。

（２−３）では、（２−２）の過程で決定したｑの値を用いて、発光素子の駆動電流ｉの動作範囲（ｉ₁≦ｉ≦ｉ₂）をｑ：１−ｑ及び１−ｑ：ｑで内分する駆動電流を測定点における駆動電流ｉ_s1及びｉ_s2として決定する。

以上、実施の形態１においては、駆動電流の２次関数で表される光出力波長特性と駆動電流の１次関数で近似された光出力波長特性との近似誤差を小さくするために、測定点における駆動電流を決定し、実施の形態２においては、素子温度の２次関数で表される光出力波長特性と素子温度の１次関数で近似された光出力波長特性との近似誤差を小さくするために、測定点における素子温度を決定したが、駆動電流の２次関数で表される光出力電力特性と駆動電流の１次関数で近似された光出力電力特性との近似誤差を小さくするために、測定点における駆動電流を決定しても、あるいは、素子温度の２次関数で表される光出力電力特性と素子温度の１次関数で近似された光出力電力特性との近似誤差を小さくするために、測定点における素子温度を決定しても、同様の結果が得られるため、本発明の効果は変わらない。

また、実施の形態１及び２では、発光素子の光出力波長特性及び光出力電力特性を、動作範囲内で駆動電流及び素子温度に対してそれぞれ２次の項まで考慮し（駆動電流及び素子温度の２次関数とし）、光出力波長及び光出力電力の実際の設定・制御時には、発光素子の光出力波長特性及び光出力電力特性の駆動電流依存性及び素子温度依存性が平面（駆動電流及び素子温度の１次関数）により近似される場合について説明したが、駆動電流及び素子温度の動作範囲を複数の領域に分割し、分割された複数の領域毎に、それぞれ平面近似される場合でも、同様の手順を用いて、それぞれの特性を表す関数の近似誤差の最大値と最小値の絶対値が等しくなる測定点の駆動電流及び素子温度を選定することが可能であるから、本発明の効果は変わらない。

また、実施の形態１及び２においては、簡単のため、第１の手段１が１つの発光素子で構成される場合について説明したが、第１の手段１が複数の発光素子で構成され、第２の手段２が各発光素子の駆動電流または光出力電力を、それぞれに対し与えられる目標値に保つよう自動的に制御し、第３の手段３が各発光素子の素子温度を、それぞれに対し与えられる目標値に保つよう自動的に制御し、第４の手段４が各発光素子に対し、駆動電流と素子温度に対する光出力波長の少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値、及び駆動電流と素子温度に対する光出力電力の少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を格納し、該第４の手段に格納された各発光素子に対する少なくとも１つの値を用いて該各発光素子の光出力波長及び光出力電力を設定・制御する場合でも、各発光素子について実施の形態１または２の第１乃至第４の過程を実行する（請求項３，４）ことにより、第１の手段を構成する複数の発光素子の光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点の選定が同様に可能であり、本発明の効果は変わらない。

また、実施の形態１及び２においては、光出力波長及び光出力電力の設定・制御を行うために、発光素子の光出力波長の駆動電流及び素子温度依存性、発光素子の光出力電力の駆動電流及び素子温度依存性を決定するための測定点を選定しているが、光出力波長の監視のみを行うために、発光素子の光出力波長の駆動電流及び素子温度依存性を決定するための測定点を選定する場合でも、本発明の効果は変わらない。

また、実施の形態１及び２においては、光出力電力を与えられた目標値に保つよう自動的に制御する手段、即ち自動電力制御回路（ＡＰＣ）により直接的に制御する場合を例にとり説明したが、自動電流制御回路（ＡＣＣ）を用いて制御する場合でも、本発明の効果は変わらない。また、実施の形態１及び２において、第１の手段１からの光出力ａが連続光（ＣＷ光）であっても変調光であっても、本発明の効果は変わらない。

従来技術による光通信用光源部の一例を示す構成図 従来技術による光出力波長の設定・制御の概要を示す説明図 発光素子の駆動電流及び素子温度に対する光出力波長並びに光出力電力の関係を示す説明図（駆動電流変動前） 発光素子の駆動電流及び素子温度に対する光出力波長並びに光出力電力の関係を示す説明図（駆動電流変動時） 先願１に記載された光通信用光源部の一例を示す構成図 先願２に記載された光通信用光源部の一例を示す構成図 発光素子の動作範囲における光出力波長の近似誤差の説明図 駆動電流動作範囲の内分点の比座標と光出力波長近似誤差の絶対値の比との関係を示す説明図 発光素子の動作範囲における光出力電力の近似誤差の説明図 発光素子の動作範囲と光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点との関係を示す説明図 本発明の実施の形態１の処理の手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態２の処理の手順を示すフローチャート

符号の説明

１：第１の手段、２：第２の手段、３：第３の手段、４：第４の手段、５：第５の手段、６：第６の手段、７：第７の手段、ａ：第１の手段１からの光出力、ｂ：指定された光出力波長及び光出力電力、ｃ：第５の手段５により決定された駆動電流または光出力電力、ｄ：第５の手段５により決定された素子温度、ｅ：第１の手段１内の発光素子の駆動電流、ｆ：指定された駆動電流の許容変動範囲、ｇ：第６の手段６により予測された発光素子の駆動電流変動時における駆動電流と素子温度と光出力電力との関係を決めるパラメータ値、ｈ：第７の手段７により決定された新たな駆動電流または光出力電力、ｊ：第７の手段７により決定された新たな素子温度。

Claims (4)

1. レーザ・ダイオード等の発光素子により構成され、光出力を発生する第１の手段と、該第１の手段を構成する発光素子の駆動電流または光出力電力を、与えられる目標値に保つよう自動的に制御する第２の手段と、該第１の手段を構成する発光素子の素子温度を、与えられる目標値に保つよう自動的に制御する第３の手段と、該第１の手段を構成する発光素子に対し、駆動電流と素子温度に対する光出力波長の少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値、及び駆動電流と素子温度に対する光出力電力の少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を格納しておく第４の手段とを備え、該第４の手段に格納された前記発光素子に対する少なくとも１つの値を用いて該発光素子の光出力波長及び光出力電力を設定・制御する機能を有する光通信用光源部における、該第４の手段に格納される前記発光素子の光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点（駆動電流、素子温度）の選定方法であって、
   前記第１の手段を構成する発光素子の駆動電流ｉの動作範囲（ｉ₁≦ｉ≦ｉ₂）及び素子温度Ｔの動作範囲（Ｔ₁≦Ｔ≦Ｔ₂）を入力する第１の過程と、
   任意のｐの値（ｐは前記発光素子の動作範囲の内分点の比座標であり、０＜ｐ＜１を満たす実数）を用いて、該発光素子の駆動電流ｉの動作範囲（ｉ₁≦ｉ≦ｉ₂）をｐ：１−ｐ及び１−ｐ：ｐで内分してその内分点における駆動電流ｉ_s1及びｉ_s2を求め、これより該発光素子の駆動電流に対する光出力波長特性あるいは光出力電力特性と駆動電流の１次関数で近似された光出力波長特性あるいは光出力電力特性との近似誤差｜δλ₀｜_{i=i1 or i2}及び｜δλ₀｜_i=(i1+i2)/2あるいは｜δＰ₀｜_{i=i1 or i2}及び｜δＰ₀｜_i=(i1+i2)/2を求め、これらが等しくなるようにｐの値を決定し、この時の内分点を測定点としてその駆動電流ｉ_s1及びｉ_s2を該測定点における駆動電流に決定する第２の過程と、
   該発光素子の素子温度Ｔの動作範囲（Ｔ₁≦Ｔ≦Ｔ₂）を該決定されたｐの値を用いてｐ：１−ｐ及び１−ｐ：ｐで内分する素子温度を測定点における素子温度Ｔ_s1及びＴ_s2として決定する第３の過程と、
   該決定された値の組み合わせからなる４つの測定点（ｉ_s1，Ｔ_s1）、（ｉ_s1，Ｔ_s2）、（ｉ_s2，Ｔ_s1）、（ｉ_s2，Ｔ_s2）のうち、３点を光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点として選定する第４の過程とを含む
   ことを特徴とする光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点の選定方法。
2. レーザ・ダイオード等の発光素子により構成され、光出力を発生する第１の手段と、該第１の手段を構成する発光素子の駆動電流または光出力電力を、与えられる目標値に保つよう自動的に制御する第２の手段と、該第１の手段を構成する発光素子の素子温度を、与えられる目標値に保つよう自動的に制御する第３の手段と、該第１の手段を構成する発光素子に対し、駆動電流と素子温度に対する光出力波長の少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値、及び駆動電流と素子温度に対する光出力電力の少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を格納しておく第４の手段とを備え、該第４の手段に格納された前記発光素子に対する少なくとも１つの値を用いて該発光素子の光出力波長及び光出力電力を設定・制御する機能を有する光通信用光源部における、該第４の手段に格納される前記発光素子の光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点（駆動電流、素子温度）の選定方法であって、
   前記第１の手段を構成する発光素子の駆動電流ｉの動作範囲（ｉ₁≦ｉ≦ｉ₂）及び素子温度Ｔの動作範囲（Ｔ₁≦Ｔ≦Ｔ₂）を入力する第１の過程と、
   任意のｑの値（ｑは前記発光素子の動作範囲の内分点の比座標であり、０＜ｑ＜１を満たす実数）を用いて、該発光素子の素子温度Ｔの動作範囲（Ｔ₁≦Ｔ≦Ｔ₂）をｑ：１−ｑ及び１−ｑ：ｑで内分してその内分点における素子温度Ｔ_s1及びＴ_s2を求め、これより該発光素子の素子温度に対する光出力波長特性あるいは光出力電力特性と素子温度の１次関数で近似された光出力波長特性あるいは光出力電力特性との近似誤差｜δλ₀｜_{T=T1 or T2}及び｜δλ₀｜_T=(T1+T2)/2あるいは｜δＰ₀｜_{T=T1 or T2}及び｜δＰ₀｜_T=(T1+T2)/2を求め、これらが等しくなるようにｑの値を決定し、この時の内分点を測定点としてその素子温度Ｔ_s1及びＴ_s2を該測定点における素子温度に決定する第２の過程と、
   該発光素子の駆動電流ｉの動作範囲（ｉ₁≦ｉ≦ｉ₂）を該決定されたｑの値を用いてｑ：１−ｑ及び１−ｑ：ｑで内分する駆動電流を測定点における駆動電流ｉ_s1及びｉ_s2として決定する第３の過程と、
   該決定された値の組み合わせからなる４つの測定点（ｉ_s1，Ｔ_s1）、（ｉ_s1，Ｔ_s2）、（ｉ_s2，Ｔ_s1）、（ｉ_s2，Ｔ_s2）のうち、３点を光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点として選定する第４の過程とを含む
   ことを特徴とする光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点の選定方法。
3. 複数のレーザ・ダイオード等の発光素子により構成され、複数の光出力を発生する第１の手段と、該第１の手段を構成する各発光素子の駆動電流または光出力電力を、それぞれに対し与えられる目標値に保つよう自動的に制御する第２の手段と、該第１の手段を構成する各発光素子の素子温度を、それぞれに対し与えられる目標値に保つよう自動的に制御する第３の手段と、該第１の手段を構成する各発光素子に対し、駆動電流と素子温度に対する光出力波長の少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値、及び駆動電流と素子温度に対する光出力電力の少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を格納しておく第４の手段とを備え、該第４の手段に格納された前記各発光素子に対する少なくとも１つの値を用いて該各発光素子の光出力波長及び光出力電力を設定・制御する機能を有する光通信用光源部における、該第４の手段に格納される前記各発光素子の光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点（駆動電流、素子温度）の選定方法であって、
   前記第１の手段を構成する各発光素子の駆動電流ｉの動作範囲（ｉ₁≦ｉ≦ｉ₂）及び素子温度Ｔの動作範囲（Ｔ₁≦Ｔ≦Ｔ₂）を入力する第１の過程と、
   任意のｐの値（ｐは前記各発光素子の動作範囲の内分点の比座標であり、０＜ｐ＜１を満たす実数）を用いて、該各発光素子の駆動電流ｉの動作範囲（ｉ₁≦ｉ≦ｉ₂）をｐ：１−ｐ及び１−ｐ：ｐでそれぞれ内分して該発光素子毎の内分点における駆動電流ｉ_s1及びｉ_s2を求め、これより該各発光素子の駆動電流に対する光出力波長特性あるいは光出力電力特性と駆動電流の１次関数で近似された光出力波長特性あるいは光出力電力特性との近似誤差｜δλ₀｜_{i=i1 or i2}及び｜δλ₀｜_i=(i1+i2)/2あるいは｜δＰ₀｜_{i=i1 or i2}及び｜δＰ₀｜_i=(i1+i2)/2を求め、これらが等しくなるようにｐの値をそれぞれ決定し、この時の該発光素子毎の内分点を測定点としてそれらの駆動電流ｉ_s1及びｉ_s2を該発光素子毎の測定点における駆動電流に決定する第２の過程と、
   該各発光素子の素子温度Ｔの動作範囲（Ｔ₁≦Ｔ≦Ｔ₂）を該決定されたｐの値を用いてｐ：１−ｐ及び１−ｐ：ｐでそれぞれ内分する素子温度を該発光素子毎の測定点における素子温度Ｔ_s1及びＴ_s2として決定する第３の過程と、
   該決定された値の組み合わせからなる該発光素子毎の４つの測定点（ｉ_s1，Ｔ_s1）、（ｉ_s1，Ｔ_s2）、（ｉ_s2，Ｔ_s1）、（ｉ_s2，Ｔ_s2）のうち、３点を光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点としてそれぞれ選定する第４の過程とを含む
   ことを特徴とする光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点の選定方法。
4. 複数のレーザ・ダイオード等の発光素子により構成され、複数の光出力を発生する第１の手段と、該第１の手段を構成する各発光素子の駆動電流または光出力電力を、それぞれに対し与えられる目標値に保つよう自動的に制御する第２の手段と、該第１の手段を構成する各発光素子の素子温度を、それぞれに対し与えられる目標値に保つよう自動的に制御する第３の手段と、該第１の手段を構成する各発光素子に対し、駆動電流と素子温度に対する光出力波長の少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値、及び駆動電流と素子温度に対する光出力電力の少なくとも１つの値、あるいはこれら３者の関係を決定する少なくとも１つのパラメータ値を格納しておく第４の手段とを備え、該第４の手段に格納された前記各発光素子に対する少なくとも１つの値を用いて該各発光素子の光出力波長及び光出力電力を設定・制御する機能を有する光通信用光源部における、該第４の手段に格納される前記各発光素子の光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点（駆動電流、素子温度）の選定方法であって、
   前記第１の手段を構成する各発光素子の駆動電流ｉの動作範囲（ｉ₁≦ｉ≦ｉ₂）及び素子温度Ｔの動作範囲（Ｔ₁≦Ｔ≦Ｔ₂）を入力する第１の過程と、
   任意のｑの値（ｑは前記各発光素子の動作範囲の内分点の比座標であり、０＜ｑ＜１を満たす実数）を用いて、該各発光素子の素子温度Ｔの動作範囲（Ｔ₁≦Ｔ≦Ｔ₂）をｑ：１−ｑ及び１−ｑ：ｑでそれぞれ内分して該発光素子毎の内分点における素子温度Ｔ_s1及びＴ_s2を求め、これより該各発光素子の素子温度に対する光出力波長特性あるいは光出力電力特性と素子温度の１次関数で近似された光出力波長特性あるいは光出力電力特性との近似誤差｜δλ₀｜_{T=T1 or T2}及び｜δλ₀｜_T=(T1+T2)/2あるいは｜δＰ₀｜_{T=T1 or T2}及び｜δＰ₀｜_T=(T1+T2)/2を求め、これらが等しくなるようにｑの値をそれぞれ決定し、この時の該発光素子毎の内分点を測定点としてそれらの素子温度Ｔ_s1及びＴ_s2を該発光素子毎の測定点における素子温度に決定する第２の過程と、
   該各発光素子の駆動電流ｉの動作範囲（ｉ₁≦ｉ≦ｉ₂）を該決定されたｑの値を用いてｑ：１−ｑ及び１−ｑ：ｑでそれぞれ内分する駆動電流を該発光素子毎の測定点における駆動電流ｉ_s1及びｉ_s2として決定する第３の過程と、
   該決定された値の組み合わせからなる該発光素子毎の４つの測定点（ｉ_s1，Ｔ_s1）、（ｉ_s1，Ｔ_s2）、（ｉ_s2，Ｔ_s1）、（ｉ_s2，Ｔ_s2）のうち、３点を光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点としてそれぞれ選定する第４の過程とを含む
   ことを特徴とする光出力波長特性及び光出力電力特性の測定点の選定方法。

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