JP4619874B2

JP4619874B2 - 光送信装置

Info

Publication number: JP4619874B2
Application number: JP2005180149A
Authority: JP
Inventors: 紀夫塚越
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2025-06-21
Also published as: JP2007005857A

Description

本発明は、光信号の伝送路を介して対向接続された光受信装置に於いて飽和が生じない光信号レベルとなるように、光出力レベルを設定制御して送信する光送信装置に関する。

光信号によりデータを送受信するシステムは、例えば、図３に示すように、光伝送装置２１の光送信部からの光信号を、光ファイバにより構成された伝送路２３と固定減衰器２４とを介して、光伝送装置２２の光受信部に伝送する構成を有し、光送信部は、電気信号を光信号に変換して送出する為のレーザダイオードを含み、光受信部は、光信号を電気信号に変換するフォトダイオードを含む構成を有するものである。

図４は、光送信部の光出力レベルと光受信部の光受信レベルとの説明図であり、図３に於ける光伝送装置２１の光送信部の光出力レベルは、通常はフィードバック制御することにより安定化し、その光出力レベル範囲は比較的狭いものである。又光伝送装置２２の光受信部の光受信レベル範囲は、伝送路２３の長さや各種の伝送変動によっても受信処理できるように、比較的広い範囲を有するものである。

光送信部の光出力レベル範囲の最大値と、光受信部の光受信レベル範囲の最大値とのレベル差が、伝送路の伝送損失に比較して大きい場合、光送信部から最大値のレベルで光信号を送信しても、光受信部には、光受信レベル範囲の最大値受信レベルより低い光受信レベルとなる。これに対して、光送信部の光出力レベル範囲の最大値と、光受信部の光受信レベル範囲の最大値とのレベル差が、伝送路の伝送損失に比較して小さい場合、光送信部から最大値レベルで光信号を送信すると、光受信部に於いては、最大受信レベルを超える受信レベルとなり、光受信部は、飽和状態となって正常受信処理ができなくなる。そこで、図３に示すように、光伝送装置２２の光受信部の前段に固定減衰器２４を設けて、最大受信レベル以下となるように、光受信レベルを減衰させる。この場合、システム立ち上げ前に、固定減衰器２４を設ける位置のＡ点に於いて光信号の受信レベルを測定し、光出力レベル範囲の最大値と、光受信レベル範囲の最大値のレベル差を基に、受信光信号に対する減衰量を求め、固定減衰器２４の減衰量を設定するものであった。

又前述の従来の光伝送装置の光送信部の主要部は、例えば、図５に示す構成を有するものであり、３１は制御回路、３２はレーザダイオードの駆動部、３３はフィードバック制御部、３４はＬＤ（レーザダイオード）モジュール、３５は光ファイバからなる伝送路、４０はＬＤ（レーザダイオード）素子、４１はモニタＰＤ（フォトダイオード）素子、４２はレンズ、４３はフェルール、４４はハウジング、４５はホルダを示し、以下レーザダイオードを「ＬＤ」、フォトダイオードを「ＰＤ」と略称する。

駆動部３２から主信号に従ってＬＤ素子４０を駆動し、このＬＤ素子４０の前方の出力光を、レンズ４２を介して、伝送路３５を構成する光ファイバに入射する。又ＬＤ素子４０の後方の出力光をモニタＰＤ素子４１により検出し、その検出信号をフィードバック制御部３３に入力し、その検出信号レベルが、ＬＤ素子４０の前方の出力光レベルに比例するから、フィードバック制御部３３により駆動部３２からＬＤ素子４０に供給する駆動電流レベルを制御して、出力光レベルの安定化を図るものである。

又図６に示す光送信部の主要部の構成も知られており、図５と同一符号は同一名称部分を示し、４６は光分岐器、４７はモニタＰＤ素子を示す。光分岐器４６は、ＬＤ素子４０の出力光の一部を分岐して、モニタＰＤ素子４７に入力する。このモニタＰＤ素子４７による検出信号を制御回路３１のフィードバック制御部３３に入力し、このフィードバック制御部３３により駆動部３２からＬＤ素子４０に供給する駆動電流レベルを制御して、出力光レベルの安定化を図るものである。

この場合、図５に示す構成に於いては、周囲温度の変化やＬＤ素子４０の発熱等によって、ＬＤモジュール３４の各部は熱膨張する。それにより、ＬＤ素子４０とレンズ４２とフェルール４３により保持された光ファイバの光入射端面との光学的な位置関係が変化する。このような膨張又は収縮による構造的な変形に伴って、光学的な変化が発生することになり、その場合に、ＬＤ素子４０の光出力レベルをモニタＰＤ素子４１により検出して、フィードバック制御し、ＬＤ素子４０の光出力レベルを一定化しても、伝送路に送出される光出力レベルは低下することになる。これに対して、図６に示す構成に於いては、光分岐器４６により送信する光信号の一部を分岐して、伝送路に送出する光出力レベルを検出し、その検出信号によるフィードバック制御を行うことにより、温度変化によっても光出力レベルの安定化を図ることができる。

又光増幅器の出力光を光分岐器により一部を分岐し、モニタＰＤ素子により出力光レベルを検出して、光増幅器の光出力レベルをフィードバック制御し、所望の光出力レベルに維持し、又光分岐器により受信側からの反射光を分岐して、反射光モニタＰＤ素子により検出し、この検出信号レベルが大きい場合に、受信側の光コネクタの外れ、或いは、伝送路断線と判断する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。又ＬＤ素子の光出力を光分岐器により一部を分岐してモニタ端子に出力し、又伝送路からの反射光を光分岐器により分岐してＰＤ素子により検出し、伝送路を接続する為のコネクタの外れを検出する構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平５−８３２０１号公報特開平５−３２７６２２号公報

前述の図５に示す従来例の構成に比較して、図６に示す従来例の構成は、実際に伝送路に送出する光信号レベルを検出するものであるから、温度変化によるＬＤモジュールの光学的な変化が発生して、伝送路に送出する光信号レベルが変化した場合、それを検出してフィードバック制御により安定化することができる。しかし、伝送路が短く、減衰量が小さいことにより、光受信部の最大受信レベルを超える光受信レベルとなると、光受信部は飽和状態となり、正常受信処理ができなくなる。そこで、図３に示すように、光受信部の前段に固定減衰器２４を設けて、光受信部が飽和状態とならないように、固定減衰器２４の減衰量を設定することになる。しかし、光受信部側に、システム立ち上げ前に、光受信レベル測定手段を設けて、伝送路を介した光信号のレベルを測定し、その測定値を基に、固定減衰器２４の減衰量を設定するものであるから、その設定操作が煩雑となる問題があった。又光送信部のＬＤ素子の光出力レベルは、伝送路の距離に関係なく設定されており、距離が短い場合でも光出力レベルを略最大値に設定するものであり、従って、無駄な電力消費となる問題があった。

本発明は、比較的簡単な構成により、光出力レベルの最適化を図り、且つ前述の従来例の問題点を解決することを目的とする。

本発明の光送信装置は、駆動部により駆動電流が制御されるレーザダイオードの光出力信号を光分岐器により一部分岐して検出する出力モニタ光検出部と、該出力モニタ光検出部の検出信号を入力するフィードバック制御部と、該フィードバック制御部により前記駆動部を制御して前記レーザダイオードの光出力レベルを安定化する光送信装置に於いて、前記光分岐器は、前記レーザダイオードの光出力信号を伝送路に送出すると共に該光出力信号の一部を分岐して前記出力モニタ光検出部に入力し、且つ前記伝送路を介して接続される光受信装置側の光コネクタの取り外し状態に於ける反射光を分岐して反射光検出部に入力する構成を有し、前記フィードバック制御部は、前記光コネクタの取り外し状態に於ける前記反射光検出部により検出した検出光信号レベルが予め設定した基準レベル以下となるように、前記レーザダイオードの光出力レベルを設定制御する構成を有すると共に、前記光出力レベルの設定内容をメモリに保持する構成を有し、前記光コネクタの取り外し状態に於ける前記レーザダイオードの駆動部に低周波信号を入力して、該低周波信号に従った光出力信号を前記レーザダイオードから出力させる低周波信号源を備えている。

又駆動部により駆動電流が制御されるレーザダイオードの光出力信号を光分岐器により一部分岐して検出する出力モニタ光検出部と、該出力モニタ光検出部の検出信号を入力するフィードバック制御部と、該フィードバック制御部により前記駆動部を制御して前記レーザダイオードの光出力レベルを安定化する光送信装置に於いて、前記光分岐器は、前記レーザダイオードの光出力信号を伝送路に送出すると共に該光出力信号の一部を分岐して前記出力モニタ光検出部に入力し、且つ前記伝送路を介した反射光を分岐して反射光検出部に入力する構成を有し、前記フィードバック制御部は、前記伝送路の光コネクタの取り外し状態に於ける前記反射光検出部の検出信号と、前記出力モニタ光検出部の検出信号とを基に、前記伝送路の伝送損失情報を求めてメモリに記憶し、該メモリに記憶した前記伝送損失情報と前記出力モニタ光検出部の検出信号とを基に前記駆動部による前記レーザダイオードの駆動電流を制御する構成を有するものである。

又前記伝送路の光コネクタ取り外し状態に於ける前記レーザダイオードの駆動部に、低周波信号を入力する低周波信号源を設けた構成を有するものである。

又本発明の光送信方法は、駆動部により駆動電流が制御されるレーザダイオードの光出力信号を光分岐器により一部分岐して出力モニタ光検出部により検出し、伝送路の光コネクタの取り外し状態に於ける該伝送路の反射光を反射光検出部により検出し、該反射光検出部の検出信号レベルが予め設定した基準レベル以下となるように、前記レーザダイオードの光出力レベルを設定制御する過程を含むものである。

又駆動部により駆動電流が制御されるレーザダイオードの光出力信号を光分岐器により一部分岐して出力モニタ光検出部により検出し、伝送路の光コネクタの取り外し状態に於けるこの伝送路の反射光を反射光検出部により検出し、前記出力モニタ光検出部の検出信号と前記反射光検出部の検出信号とを基に前記伝送路の伝送損失情報を求めてメモリに記憶した後、このメモリに記憶した前記伝送損失情報と前記出力モニタ光検出部の検出信号とを基に前記駆動部による前記レーザダイオードの駆動電流を制御する過程を含むものである。

又前記伝送路の光コネクタ取り外し状態に於ける前記レーザダイオードの駆動部に、低周波信号を入力して、前記伝送路に低周波信号により変調された光信号を送信する過程を含むものである。

伝送路にレーザダイオードの光出力信号を送出し、その光出力信号を出力モニタ光検出部により検出し、伝送路の光コネクタ取り外し状態に於ける反射光を検出して、光受信装置が飽和状態とならない送信光信号レベルに設定制御するもので、システム立ち上げ時にレーザダイオードの最適光出力レベルを自動的に最適化することができる。

本発明の光送信装置は、図１を参照すると、駆動部１２により駆動電流が制御されるレーザダイオード１１の光出力信号を光分岐器１３により一部分岐して検出する出力モニタ光検出部１４と、この出力モニタ光検出部１４の検出信号を入力するフィードバック制御部１６と、このフィードバック制御部１６により、駆動部１２を制御してレーザダイオード１１の光出力レベルを安定化する光送信装置に於いて、光分岐器１３は、レーザダイオード１１の光出力信号を伝送路２に送出すると共に、光出力信号の一部を分岐して出力モニタ光検出部１４に入力し、且つ伝送路２を介した反射光を分岐して反射光検出部１５に入力する構成を有し、フィードバック制御部１６は、伝送路２の光コネクタ４の取り外し状態に於ける反射光検出部１５の検出信号レベルが予め設定した基準レベル以下となるように、レーザダイオード１１の光出力レベルを設定制御する構成を有するものである。

又本発明の光送信方法は、駆動部１２によって駆動電流が制御されるレーザダイオード１１の光出力信号を光分岐器１３により一部分岐して出力モニタ光検出部１４により検出し、伝送路２の光コネクタ４の取り外し状態に於ける該伝送路２の反射光を反射光検出部１５により検出し、この反射光検出部１５の検出信号レベルが予め設定した基準レベル以下となるように、レーザダイオード１１の光出力レベルを設定制御する過程を含むものである。

図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１は光送信装置、２は光ファイバにより構成された伝送路、３は光受信装置、４は光コネクタ、１１はレーザダイオード（ＬＤ）、１２は駆動部、１３は光分岐器、１４は出力モニタ光検出部、１５は反射光検出部、１６はフィードバック制御部、１７はメモリ（ＭＥＭ）、１８は低周波信号源を示す。

駆動部１２は、レーザダイオード１１の駆動電流を、主信号（データ）又は制御信号又は低周波信号源１８からの低周波信号に従って、且つフィードバック制御部１６の制御に従った値とする。又レーザダイオード１１は、例えば、図６に示すＬＤモジュールの構成とすることができるものである。又光分岐器１３は、４端子方向性結合器の構成或いは２方向に分岐する２個の３端子光分岐器を組み合わせた構成とすることができる。この光分岐器１３により、レーザダイオード１１の出力光は、伝送路２に送出されると共に、その一部が分岐されて、出力モニタ光検出部１４に入力される。又伝送路２の端面或いは途中で生じた反射光は、光分岐器１３により分岐されて反射光検出部１５に入力される。

光コネクタ４により伝送路２を光受信装置３に接続して光信号を伝送する正常時に於いては、光送信装置１側への反射が生じないように構成されているから、反射光検出部１５に光分岐器１３を介して入射される反射光レベルは無視できる程度のものである。又レーザダイオード１１の出力光は、光分岐器１３によりその一部分岐されて出力モニタ光検出部１４に入射されるから、その出力光レベルに比例した出力モニタ光検出部１４の検出信号レベルが所定値となるように、フィードバック制御部１６は、駆動部１２からレーザダイオード１１に供給する駆動電流を制御して、レーザダイオード１１の光出力レベルを安定化する。

又システム立ち上げ時に、伝送路２と光受信装置３との間の光コネクタ４を取り外し、その伝送路２の端面を全反射又はそれに近い状態とする。従って、レーザダイオード１１の出力光は、伝送路２の端面に於いて反射され、光分岐器１３により分岐されて反射光検出部１５に入力される。この反射光検出部１５による検出信号は、レーザダイオード１１の光出力レベルと伝送路２の往復距離とに対応したレベルとなる。従って、レーザダイオード１１の出力光レベルと反射光レベルとの差は、伝送路２の距離が長い程大きくなる。

光分岐器１３の光分岐割合が、送信する光出力信号に対するものと、反射光に対するものとが同一であるとすると、光出力レベルと反射光レベルとの差の１／２の光信号レベルで、光受信装置３側が受信することになる。従って、レーザダイオード１１の光出力レベルと反射光検出部１５による検出信号レベルとを基に、光受信装置３が飽和状態とならない光受信レベルとなるように、フィードバック制御部１６により出力光レベルを設定することができる。なお、光分岐器１３による分岐割合は、出力モニタ光検出部１４側と反射光検出部１５側とは相違する場合が多いから、それらの分岐割合に従った係数を設定することにより、光受信装置が飽和状態とならない光出力レベルを設定することができる。この設定状態をフィードバック制御部１６の内部又はメモリ１７に保持して、運用時の光出力レベルを制御することができる。又フィードバック制御部１６は、出力光レベルと反射光レベルとにより、伝送路２の損失を求めることができるから、伝送路損失情報としてメモリ１７に保持し、システム運用時の出力モニタ光検出部１４の検出信号と伝送路損失情報とを基に、光受信装置３の光受信レベルが飽和状態とならないように制御することができる。

又光検出部の検出特性は、一般的に高速信号により変調した光信号よりも低速信号により変調した光信号に対しての感度は高くなるものであり、従って、システム立ち上げ時の光コネクタ４を取り外して反射光レベルを検出する時に、低周波信号源１８からの低周波信号によりレーザダイオード１１の駆動電流を変調することにより、反射光検出部１５の検出感度を良好に維持して、伝送路２の損失が大きい場合でも、反射光検出が容易となるようにすることができる。又反射光検出部１５は、システム運用時の光コネクタ４の外れや伝送路２の断線検出にも適用可能であるから、その場合に、主信号と低周波信号源１８からの低周波信号とを駆動部１２に入力して、レーザダイオード１１を駆動し、反射光検出部１５による反射光検出感度を高くことができる。

光コネクタ４部分の伝送路２の端面からの反射光検出によるシステム立ち上げ時の処理を終了すると、光コネクタ４により伝送路２と光受信装置３とを接続し、制御信号により駆動部１２は主信号を選択し、フィードバック制御部１６は、出力モニタ光検出部１４の検出信号を基に、光受信装置３の光受信レベルが飽和状態とならないように制御する運用状態に移行する。

図２は、動作説明図であり、制御信号と、伝送速度と、反射検出状態と、光出力レベルと、反射光レベルとを示し、システム立ち上げ時に、前述のように、光受信装置３側の光コネクタ４を取り外し、駆動部１２とフィードバック制御部１６とに入力する制御信号をハイレベルとする。それにより、駆動部１２は、主信号（高速）から低周波信号（低速）に切替える。又フィードバック制御部１６は、反射光検出部１５からの検出信号による反射検出状態（ＯＦＦからＯＮ）とし、レーザダイオード１１の光出力レベルを高レベルから順次低レベルに変化するように駆動部１２を制御する。

従って、レーザダイオード１１の光出力レベルが順次低下し、それに対応して、反射光検出部１５の検出信号レベルも、反射光レベルとして示すように低下する。この反射光レベルと、光出力レベルと、光受信装置３の光受信レベルとの対応から、光受信装置３に於ける飽和状態とならない光受信レベルに対応した反射光レベルの基準レベルを設定することができるから、フィードバック制御部１６は、反射光レベルが基準レベル以下になった時の光出力レベルを保持し、光コネクタ４を光受信装置３に取り付けて、制御信号をハイレベルからローレベルに切替え、システム運用状態に移行することができる。この基準レベルは、伝送路２の単位長さの伝送損失がわかる場合が一般的であるから、光出力レベルと反射光レベルとの差により、伝送路２の距離情報を求めることができる。従って、光出力レベルと反射光レベルとを用いて、伝送路２の距離、伝送損失等を求めることができるから、光受信装置３の正常受信処理が可能の最大光受信レベルを基に、最適な光出力レベルを設定して、運用状態に移行することができる。

本発明の実施例１の説明図である。本発明の実施例１の動作説明図である。従来例の光信号伝送システムの説明図である。光出力レベルと光受信レベルとの説明図である。従来例の要部構成の説明図である。従来例の要部構成の説明図である。

符号の説明

１光送信装置
２伝送路
３光受信装置
４光コネクタ
１１レーザダイオード（ＬＤ）
１２駆動部
１３光分岐器
１４出力モニタ光検出部
１５反射光検出部
１６フィードバック制御部
１７メモリ（ＭＥＭ）
１８低周波信号源

Claims

駆動部により駆動電流が制御されるレーザダイオードの光出力信号を光分岐器により一部分岐して検出する出力モニタ光検出部と、該出力モニタ光検出部の検出信号を入力するフィードバック制御部と、該フィードバック制御部により前記駆動部を制御して前記レーザダイオードの光出力レベルを安定化する光送信装置に於いて、
前記光分岐器は、前記レーザダイオードの光出力信号を伝送路に送出すると共に該光出力信号の一部を分岐して前記出力モニタ光検出部に入力し、且つ前記伝送路を介して接続される光受信装置側の光コネクタの取り外し状態に於ける反射光を分岐して反射光検出部に入力する構成を有し、
前記フィードバック制御部は、前記光コネクタの取り外し状態に於ける前記反射光検出部により検出した検出光信号レベルが予め設定した基準レベル以下となるように、前記レーザダイオードの光出力レベルを設定制御する構成を有すると共に、前記光出力レベルの設定内容をメモリに保持する構成を有し、
前記光コネクタの取り外し状態に於ける前記レーザダイオードの駆動部に低周波信号を入力して、該低周波信号に従った光出力信号を前記レーザダイオードから出力させる低周波信号源を備えた
ことを特徴とする光送信装置。