JP4491184B2 - Temperature control circuit for light emitting module - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光送信機や光増幅器等に使用されているLD(Laser diode)モジュールのレーザ光の波長や発光パワーを一定にするための発光モジュールの温度制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、光送信機や光増幅器等に使用されているLDモジュールにおいて、温度制御回路は、LDモジュールのレーザ光の波長や発光パワーを一定にするために、ペルチェ素子などを使用して制御を行っていた。
【0003】
このような制御を行う従来のLDモジュールにおける温度制御回路の構成を図5に示し、その説明を行う。この図1に示すLDモジュール4おいては、LDチップ5の発光パワーをPINダイオード(フォトダイオード)6で検出し、この検出された発光パワーに応じた電流値(検出電流値)と、LDチップ5に流す予め設定された電流値(設定電流値)3との誤差が無くなるようにAPC(Auto Power Control)回路2で、LDチップ5に流れるバイアス電流を制御するフィードバックループが構成されている。
【0004】
また、LDチップ5は、このチップ5の温度制御を行うためのペルチェ素子8の上に実装されており、この近傍にはLDチップ5の温度を検出するためのサーミスタ素子7が配置されている。そして、LDチップ5の近傍の温度変化をサーミスタ素子7で検出し、この検出温度に応じた電圧値(検出温度電圧値)7aと、予め定められた電圧値(温度設定電圧値)16とを比較器15で比較し、双方の誤差値をペルチェ素子8に入力することにより常にLDチップ5が一定温度になるようにフィードバック制御を行っている。なお、LDチップ5から発光された光は光ファイバ21を通って出力されるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の温度制御回路においては、図6に示すように、LDモジュール4の周囲温度Aに対して設定温度B(温度設定電圧値16に対応)がより低い場合には、温度制御の一番始めに設定温度Bを下回って大きく低温側に振れてから設定温度Bを上下しながら徐々に設定温度Bに近づく制御が行われることになる。この制御では一番初めの大きな温度制御の振れは、LDモジュール4内部にあるペルチェ素子8へ流れる電流値の変化を示している。したがって、振れ幅が大きい時には流れる電流も大きい。この理由は、温度制御回路への電源投入時に比例制御が行われているために、実際の検出温度電圧値7aが温度設定電圧値16へ瞬間的に近づくため設定値16を下回るからである。
【0006】
この逆に、図7に示すように、LDモジュール4の周囲温度Aに対して設定温度Bがより高い場合には、温度制御の一番始めに設定温度Bを越えて大きく高温側に振れてから設定温度Bを上下しながら徐々に設定温度Bに近づく制御が行われることになる。この制御でも上記同様に、一番初めの大きな温度制御の振れは、LDモジュール4内部にあるペルチェ素子8へ流れる電流値の変化を示している。したがって、上記同様の理由によって振れ幅が大きい時には流れる電流も大きい。
【0007】
このようにペルチェ素子8に流れる電流値が大きく変動する場合、LDモジュール4を搭載する装置の電源盤の電源容量を通常より大きいものにしなければならず、その分、装置が大型になり、価格も高くなるという問題がある。
【0008】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、発光モジュールを搭載する装置の電源盤の電源容量を削減することができ、その分、装置を小型で安価なものとすることができる発光モジュールの温度制御回路を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の発光モジュールの温度制御回路は、レーザ光を出射するレーザダイオードと、前記レーザダイオードの温度を制御電流に応じて可変する温度可変手段と、前記レーザダイオードの温度を検出し、この検出温度に対応する検出温度電圧値を出力する温度検出手段と、前記レーザダイオードの周囲温度を検出し、この検出周囲温度に対応する周囲温度検出電圧値を出力する周囲温度検出手段と、前記レーザダイオードを所定の温度とするために予め設定される温度設定電圧値と前記周囲温度検出電圧値との差が大きい程に、前記検出温度電圧値が前記温度設定電圧値となる時定数が大きくなるように前記温度可変手段へ前記制御電流を前記温度設定電圧値へ落ち着く二次曲線を描くように流す制御手段と
を備えたことを特徴としている。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0011】
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係るLDモジュールの温度制御回路の構成を示すブロック図である。
【0012】
この図1に示すLDモジュール4おいては、LDチップ5の発光パワーをPINダイオード(フォトダイオード)6で検出し、この検出された発光パワーに応じた電流値(検出電流値)と、LDチップ5に流す予め設定された電流値(設定電流値)3との誤差が無くなるようにAPC回路2で、LDチップ5に流れるバイアス電流を制御するフィードバックループが構成されている。
【0013】
また、LDチップ5は、このチップ5の温度制御を行うためのペルチェ素子8の上に実装されており、この近傍にはLDチップ5の温度を検出するためのサーミスタ素子7が配置されている。さらに、サーミスタ素子7とペルチェ素子8にはマイコン回路9が接続され、このマイコン回路9には、予め定められた電圧値(温度設定電圧値)11が入力されると共に、LDモジュール4の周囲温度を検出し、この検出された周囲温度に応じた電圧値(周囲温度検出電圧値)12aをマイコン回路9に入力する周囲温度検出部12が接続されている。
【0014】
マイコン回路9は、サーミスタ素子7でのLDチップ5近傍の検出温度に応じた電圧値(検出温度電圧値)7aと、温度設定電圧値11並びに周囲温度検出電圧値12aに応じて、ペルチェ素子8へ印加する電圧値を適正に制御するPID制御を行うものである。なお、LDチップ5から発光された光は光ファイバ21を通って出力されるようになっている。
【0015】
次に、このような構成のLDモジュールにおける温度制御回路の動作を説明する。
【0016】
通常、温度制御回路が一定動作を始めた場合には、サーミスタ素子7からの検出温度電圧値7aと、温度設定電圧値11と、周囲温度検出電圧値12aとがマイコン回路9で計算され、互いに誤差のない状態となっている。これは、検出温度電圧値7aと温度設定電圧値11との電圧値が誤差なく同じ時に達成される。この状態は図2に示すように、C時間後に設定温度のB値の状態となる。
【0017】
電源投入時に、まず、マイコン回路9により、周囲温度検出部12からの周囲温度検出電圧値12aと、温度設定電圧値11との差を検出する。この差が小さい場合は、サーミスタ素子7の現時点の検出温度が、図3に符号31で示すように、比較的短時間で設定温度値Bへ落ち着く二次曲線を描くように、マイコン回路9の制御によってペルチェ素子8に電流を流す。つまり、温度設定電圧値11と周囲温度検出電圧値12aとの差が少ない場合は、検出温度電圧値7aが温度設定電圧値11となる時定数を小さくしてペルチェ素子8に電流を流す。これによってサーミスタ素子7の検出温度電圧値7aが温度設定電圧値11となった時に回路が安定する。
【0018】
一方、周囲温度検出電圧値12aと、温度設定電圧値11との差が大きい場合は、サーミスタ素子7の現時点の検出温度が、図3に符号33で示すように、比較的長時間で設定温度値Bへ落ち着く二次曲線を描くように、マイコン回路9のPID制御によってペルチェ素子8に電流を流す。つまり、温度設定電圧値11と周囲温度検出電圧値12aとの差が大きい場合は、検出温度電圧値7aが温度設定電圧値11となる時定数を大きくしてペルチェ素子8に電流を流す。これによってサーミスタ素子7の検出温度電圧値7aが温度設定電圧値11となった時に回路が安定する。ここで、上述した二次曲線31のような軌跡を描かないようにするのは、温度差が大きい場合に短時間に温度設定電圧値11にするとオーバーシュートを起こす可能性があるので、多少の時間をかけて立ち上がるように制御している。
【0019】
上記のように安定した後は、引き続きPID制御が実行されるので、温度設定電圧値11となるように常に最適制御が実行される。また、図3に符号32で示す二次曲線は、温度差が上記大小の中間値の場合を示す。
【0020】
このように、本実施の形態のLDモジュールの温度制御回路によれば、LDチップ5と、このLDチップ5の温度を制御電流に応じて可変するペルチェ素子8と、LDチップ5の温度を検出し、この検出温度に対応する検出温度電圧値7aを出力するサーミスタ素子7とを備えるLDモジュール4において、LDモジュール4の周囲温度を検出し、この検出周囲温度に対応する周囲温度検出電圧値12aを出力する周囲温度検出部12を備え、マイコン回路9で、LDチップ5を所定の温度とするために予め設定された温度設定電圧値11と周囲温度検出電圧値12aとの差が大きい程に、検出温度電圧値7aが温度設定電圧値11となる時定数が大きくなるようにペルチェ素子8へ制御電流を流すようにした。
【0021】
これによって、従来、電源投入時に比例制御のために存在していたペルチェ素子8への突入電流が無くなって、ペルチェ素子8に流れる電流値が大きく変動しなくなるので、LDモジュール4を搭載する装置の電源盤の電源容量を削減することができ、その分、装置を小型で安価なものとすることができる。
【0022】
また、LDチップ5の温度が安定してからもマイコン回路9でPID制御を行うので正確な制御が可能となる。
【0023】
この他の実施の形態として、図4に示すように、マイコン回路9にアラーム出力部14を接続してもよい。このアラーム出力部14は、マイコン回路9に検出温度電圧値7aが供給されていない状態、つまり解放状態や短絡状態の時にアラームを出力する。また、アラーム出力部14は、温度設定電圧値11と現在のLDチップ5の温度、即ち検出温度電圧値7aが大きく離れている場合に、LDチップ5の温度が設定温度に達するまでの間、即ち検出温度電圧値7aが温度設定電圧値11に達するまでの間、アラームを出力する。また、アラーム出力部14は、マイコン回路9が暴走した時にアラームを出力する。これによって、温度制御回路の不具合を知らせることができるので、温度制御回路の信頼性を向上させることができる。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レーザダイオードと、このレーザダイオードの温度を制御電流に応じて可変する温度可変手段と、レーザダイオードの温度を検出し、この検出温度に対応する検出温度電圧値を出力する温度検出手段とを備える発光モジュールにおいて、このモジュールの周囲温度を検出し、この検出周囲温度に対応する周囲温度検出電圧値を出力する周囲温度検出手段を備え、制御手段で、レーザダイオードを所定の温度とするために予め設定された温度設定電圧値と周囲温度検出電圧値との差が大きい程に、検出温度電圧値が温度設定電圧値となる時定数が大きくなるように温度可変手段へ制御電流を流すようにしたので、従来、電源投入時に比例制御のために存在していた温度可変手段への突入電流が無くなって、温度可変手段に流れる電流値が大きく変動しなくなる。従って、発光モジュールを搭載する装置の電源盤の電源容量を削減することができ、その分、装置を小型で安価なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るLDモジュールの温度制御回路の構成を示すブロック図である。
【図2】電源投入時におけるLDモジュールの温度制御の様子を示す図である。
【図3】電源投入時におけるLDモジュールの温度制御の様子を、3ケースの周囲温度と設定温度の差において示す図である。
【図4】他の実施の形態に係るLDモジュールの温度制御回路の構成を示すブロック図である。
【図5】従来のLDモジュールの温度制御回路の構成を示すブロック図である。
【図6】電源投入時におけるLDモジュールの温度制御の様子を、周囲温度が設定温度よりも高い場合において示す図である。
【図7】電源投入時におけるLDモジュールの温度制御の様子を、周囲温度が設定温度よりも低い場合において示す図である。
【符号の説明】
2 APC回路
3 設定電流値
4 LDモジュール
5 LDチップ
6 PINダイオード
7 サーミスタ素子
7a 検出温度電圧値
8 ペルチェ素子
9 マイコン回路
12 周囲温度検出部
12a 周囲温度検出電圧値
14 アラーム出力部
15 比較器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature control circuit of a light emitting module for making the wavelength and light emission power of a laser beam of an LD (Laser diode) module used in an optical transmitter, an optical amplifier and the like constant.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in LD modules used in optical transmitters and optical amplifiers, the temperature control circuit performs control using a Peltier element or the like in order to keep the wavelength and light emission power of the laser light of the LD module constant. It was.
[0003]
The configuration of a temperature control circuit in a conventional LD module that performs such control is shown in FIG. 5 and will be described. In the LD module 4 shown in FIG. 1, the light emission power of the
[0004]
The
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional temperature control circuit, as shown in FIG. 6, when the set temperature B (corresponding to the temperature set voltage value 16) is lower than the ambient temperature A of the LD module 4, the temperature control circuit First, the temperature is controlled to approach the set temperature B gradually while raising and lowering the set temperature B after the set temperature B is lowered to a low temperature side. In this control, the first large temperature control fluctuation indicates a change in the value of the current flowing to the
[0006]
Conversely, as shown in FIG. 7, when the set temperature B is higher than the ambient temperature A of the LD module 4, the set temperature B exceeds the set temperature B at the very beginning of the temperature control and swings to the high temperature side. Thus, the control gradually approaches the set temperature B while raising and lowering the set temperature B is performed. Also in this control, as described above, the first large temperature control fluctuation indicates a change in the value of the current flowing to the
[0007]
When the value of the current flowing through the Peltier
[0008]
The present invention has been made in view of the above points, and can reduce the power capacity of the power supply panel of the device on which the light emitting module is mounted, and the light emission that can make the device smaller and less expensive accordingly. An object is to provide a temperature control circuit for a module.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a temperature control circuit of a light emitting module according to the present invention includes a laser diode that emits laser light, a temperature variable unit that changes a temperature of the laser diode in accordance with a control current, A temperature detecting means for detecting a temperature and outputting a detected temperature voltage value corresponding to the detected temperature; an ambient temperature for detecting an ambient temperature of the laser diode and outputting an ambient temperature detected voltage value corresponding to the detected ambient temperature The detected temperature voltage value and the temperature set voltage value increase as a difference between the temperature setting voltage value set in advance for setting the detection means and the laser diode to a predetermined temperature and the ambient temperature detection voltage value increases. Bei and to control means the flow of the control current to said temperature varying means to the time constant increases made to draw a quadratic curve to settle to the temperature set voltage value It is characterized in that was.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0011]
(Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a temperature control circuit of an LD module according to an embodiment of the present invention.
[0012]
In the LD module 4 shown in FIG. 1, the light emission power of the
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
Next, the operation of the temperature control circuit in the LD module having such a configuration will be described.
[0016]
Normally, when the temperature control circuit starts a constant operation, the detected
[0017]
When the power is turned on, first, the
[0018]
On the other hand, when the difference between the ambient temperature
[0019]
After the stabilization as described above, the PID control is continuously executed, so that the optimum control is always executed so that the temperature setting voltage value 11 is obtained. A quadratic curve indicated by
[0020]
Thus, according to the temperature control circuit of the LD module of the present embodiment, the
[0021]
As a result, the inrush current to the
[0022]
Even after the temperature of the
[0023]
As another embodiment, an
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the laser diode, the temperature variable means for changing the temperature of the laser diode according to the control current, the temperature of the laser diode is detected, and the detected temperature corresponding to the detected temperature In a light emitting module comprising a temperature detection means for outputting a voltage value, an ambient temperature detection means for detecting an ambient temperature of the module and outputting an ambient temperature detection voltage value corresponding to the detected ambient temperature is provided. The time constant at which the detected temperature voltage value becomes the temperature setting voltage value increases as the difference between the preset temperature setting voltage value and the ambient temperature detection voltage value for setting the laser diode at a predetermined temperature increases. Since the control current is made to flow to the temperature variable means, the inrush current to the temperature variable means that existed for proportional control at the time of turning on the power is eliminated. Current flowing through the temperature varying means is not vary greatly. Therefore, the power supply capacity of the power supply panel of the device on which the light emitting module is mounted can be reduced, and the device can be made smaller and less expensive accordingly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a temperature control circuit of an LD module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a state of temperature control of an LD module at power-on.
FIG. 3 is a diagram showing a state of temperature control of the LD module at power-on in a difference between ambient temperature and set temperature of three cases.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a temperature control circuit of an LD module according to another embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a temperature control circuit of a conventional LD module.
FIG. 6 is a diagram showing a state of temperature control of the LD module at power-on when the ambient temperature is higher than a set temperature.
FIG. 7 is a diagram showing a state of temperature control of the LD module at power-on when the ambient temperature is lower than a set temperature.
[Explanation of symbols]
2 APC circuit 3 Set current value 4
Claims (5)
前記レーザダイオードの温度を制御電流に応じて可変する温度可変手段と、
前記レーザダイオードの温度を検出し、この検出温度に対応する検出温度電圧値を出力する温度検出手段と、
前記レーザダイオードの周囲温度を検出し、この検出周囲温度に対応する周囲温度検出電圧値を出力する周囲温度検出手段と、
前記レーザダイオードを所定の温度とするために予め設定される温度設定電圧値と前記周囲温度検出電圧値との差が大きい程に、前記検出温度電圧値が前記温度設定電圧値となる時定数が大きくなるように、前記温度可変手段へ前記制御電流を前記温度設定電圧値へ落ち着く二次曲線を描くように流す制御手段と
を備えたことを特徴とする発光モジュールの温度制御回路。A laser diode that emits laser light;
Temperature variable means for varying the temperature of the laser diode in accordance with a control current;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the laser diode and outputting a detected temperature voltage value corresponding to the detected temperature;
Ambient temperature detection means for detecting the ambient temperature of the laser diode and outputting an ambient temperature detection voltage value corresponding to the detected ambient temperature;
The larger the difference between the temperature setting voltage value set in advance for setting the laser diode at a predetermined temperature and the ambient temperature detection voltage value, the more the time constant at which the detected temperature voltage value becomes the temperature setting voltage value. as increases, the temperature control circuit of the light emitting module, characterized in that said control current to said temperature varying means and a controls unit flow so as to draw a quadratic curve to settle to the temperature set voltage value.
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