JP4875637B2

JP4875637B2 - 低電力化波長選択装置

Info

Publication number: JP4875637B2
Application number: JP2008036588A
Authority: JP
Inventors: 克也田中; 裕生鈴木; 正満藤原
Original assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2028-02-18
Also published as: JP2009194876A

Description

本発明は、複数の可変波長トランシーバが出力する光のそれぞれの波長を制御する低電力化波長選択装置に関するものである。

図１は、可変波長トランシーバ（ＴＲｘ）を用いた従来のＷＤＭ（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分割多重）システムを説明する図である。クライアントの増加などによるＯＮＵ（ＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋＵｎｉｔ：光回線終端装置）側からの波長要求があった場合、従来のＷＤＭシステムが有する波長選択装置は、現在空き状態にある波長の中から使用すべき送信波長を選択してＯＮＵに指示する（例えば、特許文献１を参照。）。図１では、ＯＮＵ１４−１が波長λ３を使用し、ＯＮＵ１４−２が波長λ４を使用しているため、新たに接続されたＯＮＵ１４−３の波長要求に対して波長λ５が指定される。
特開２００７−１９５２２７号公報

表１に示すように、各ＯＮＵが有する可変波長トランシーバ２４の消費電力は選択波長によって異なる。さらに、同一波長であっても可変波長トランシーバ２４毎に消費電力は異なる。

このため、従来の波長選択装置がランダムに波長選択を行った場合、ＷＤＭシステムのＯＮＵ全てのトータル消費電力は最小となりにくい。表２は、各ＯＮＵに設定される波長の組合せとＯＮＵ全てのトータル消費電力Ｗｔｏｔａｌとを示した表である。例えば、図１のＯＮＵ１４−１が波長λ３、ＯＮＵ１４−２が波長λ４、ＯＮＵ１４−３が波長λ５を指定され、それぞれのＯＮＵの消費電力がＰｓ１３、Ｐｓ２４、Ｐｓ３５の場合、トータル消費電力Ｗｔｏｔａｌ＝Ｐｓ１３＋Ｐｓ２４＋Ｐｓ３５が必ずしも他の波長の組合せのトータル消費電力Ｗｔｏｔａｌと比較して小さいとは限らない。すなわち、従来の波長選択装置には、各ＯＮＵに指定された波長の組合せによってはトータル消費電力Ｗｔｏｔａｌが最小にならないという課題があった。

そこで、前記課題を解決するため、本発明は、各ＯＮＵに指定可能な波長の組合せの中からトータル消費電力が最小になるよう、各ＯＮＵの波長を再設定し直す低電力化波長選択装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る低電力化波長選択装置は、ＯＮＵに含まれる可変波長トランシーバのペルチェ素子の消費電力と半導体レーザの駆動回路の消費電力に着目し、ペルチェ素子全ての消費電力の和である温度制御電力と駆動回路全ての消費電力の和である駆動制御電力が最小になる波長の組合せを選択することとした。

具体的には、本発明に係る低電力化波長選択装置は、設定された設定波長の光を出力する半導体レーザと、前記半導体レーザの温度を可変するペルチェ素子と、前記半導体レーザの温度が前記半導体レーザの設定波長に対応する設定温度になるように前記ペルチェ素子を制御する温度制御回路と、を有する可変波長トランシーバを複数含むＷＤＭシステムに付加され、前記半導体レーザの設定波長が互いに異なるようにそれぞれの設定波長を選択し、前記可変波長トランシーバのそれぞれに前記半導体レーザの設定波長を設定する波長選択回路を備える低電力化波長選択装置であって、前記波長選択回路は、前記ペルチェ素子全ての消費電力の和である温度制御電力を算出し、前記半導体レーザの設定波長の組合せのうち前記温度制御電力が最小になる組合せを選択することを特徴とする。

ペルチェ素子の消費電力は波長依存性が大きい。そこで、全ペルチェ素子の消費電力の和である温度制御電力Ｗｐが最小になるような波長の組合せを選択することでトータル消費電力Ｗｔｏｔａｌを最小化することができる。従って、本発明は、各ＯＮＵに指定可能な波長の組合せの中からトータル消費電力が最小になる波長の組合せを選択し、各ＯＮＵの波長を再設定し直す低電力化波長選択装置を提供することができる。

本発明に係る低電力化波長選択装置は、設定された設定波長の光を出力する半導体レーザと、前記半導体レーザの温度を可変するペルチェ素子と、前記半導体レーザの環境温度を測定する温度計と、前記半導体レーザの温度が前記半導体レーザの設定波長に対応する設定温度になるように前記ペルチェ素子を制御する温度制御回路と、を有する可変波長トランシーバを複数含むＷＤＭシステムに付加され、前記半導体レーザの設定波長が互いに異なるようにそれぞれの設定波長を選択し、前記可変波長トランシーバのそれぞれに前記半導体レーザの設定波長を設定する波長選択回路を備える低電力化波長選択装置であって、前記波長選択回路は、前記半導体レーザの設定温度と前記半導体レーザの環境温度との差を変数とする関数の値について前記半導体レーザ全ての和である温度制御電力を算出し、前記半導体レーザの設定波長の組合せのうち前記温度制御電力が最小になる組合せを選択することを特徴とする。

温度制御電力Ｗｐは、ｉ番目のＯＮＵが有する半導体レーザに設定される設定温度Ｔｉと半導体レーザの環境温度Ｔｃｉとの差を変数ｘとした関数Ｆｉ（ｘ）を用いて数式１のように表すことができる。

通常、関数Ｆｉ（ｘ）は線形近似できるため、温度制御電力Ｗｐは数式２のように表すことができる。αｉは差分温度を電力量へ変換する係数である。

このため、予め関数Ｆｉ（ｘ）又はαｉを求めておくことで、設定温度Ｔｉと環境温度Ｔｃｉとから温度制御電力Ｗｐを求めることができる。従って、可変波長トランシーバ毎のペルチェ素子の消費電力を直接モニタする手段を設けることなく、温度制御電力Ｗｐを最小化することができる。

前記可変波長トランシーバは、前記半導体レーザの設定波長に対応する駆動電流を前記半導体レーザに供給する駆動回路を更に有し、本発明に係る低電力化波長選択装置の前記波長選択回路は、前記駆動回路全ての消費電力の和である駆動制御電力を算出し、前記半導体レーザの設定波長の組合せのうち前記温度制御電力と前記駆動制御電力との和が最小となる組合せを選択することを特徴とする。

半導体レーザを駆動する駆動回路の消費電力も波長依存性が大きい。そこで、全駆動回路の消費電力の和である駆動制御電力Ｗｌｄも考慮し、温度制御電力Ｗｐと駆動制御電力Ｗｌｄとの和が最小になるような波長の組合せを選択することでトータル消費電力Ｗｔｏｔａｌを最小化することができる。従って、本発明は、各ＯＮＵに指定可能な波長の組合せの中からトータル消費電力が最小になるよう、各ＯＮＵの波長を再設定し直す低電力化波長選択装置を提供することができる。

前記可変波長トランシーバは、前記半導体レーザの設定波長に対応する駆動電流を前記半導体レーザに供給する駆動回路を更に有し、本発明に係る低電力化波長選択装置の前記波長選択回路は、前記半導体レーザに設定された駆動電流を変数とする関数の値について前記半導体レーザ全ての和である駆動制御電力を算出し、前記半導体レーザの設定波長の組合せのうち前記温度制御電力と前記駆動制御電力との和が最小となる組合せを選択することを特徴とする。

駆動制御電力Ｗｌｄは、ｉ番目のＯＮＵが有する半導体レーザに設定される設定駆動電流Ｉｉを変数ｘとした関数Ｇｉ（ｘ）を用いて数式３のように表すことができる。

通常、関数Ｇｉ（ｘ）は線形近似できるため、駆動制御電力Ｗｌｄは数式４のように表すことができる。βｉは半導体レーザに設定された設定駆動電流を電力量へ変換する係数である。

このため、予め関数Ｇｉ（ｘ）又はβｉを求めておくことで、可変波長トランシーバ毎の駆動回路の消費電力を直接モニタする手段を設けることなく、設定駆動電流Ｉｉから駆動制御電力Ｗｌｄを求めることができる。

数式１から数式４に示すように、温度制御電力Ｗｐと駆動制御電力Ｗｌｄとの和であるトータル消費電力Ｗｔｏｔａｌは、半導体レーザに設定される設定温度Ｔｉと半導体レーザの環境温度Ｔｃｉとの差及び設定駆動電流Ｉｉに相関がある。このため、予め表３のような各ＯＮＵの設定波長に応じた設定温度Ｔｉ及び設定駆動電流Ｉｉと消費電力の組合せの波長テーブルを波長選択回路に通知しておくことで、波長変更時に波長テーブルを参照してトータル消費電力Ｗｔｏｔａｌが最小になる組合せの設定波長を各ＯＮＵの可変波長トランシーバに設定することができる。従って、本発明は、各ＯＮＵに指定可能な波長の組合せの中からトータル消費電力が最小になるよう、各ＯＮＵの波長を再設定し直す低電力化波長選択装置を提供することができる。

本発明によれば、各ＯＮＵに指定可能な波長の組合せの中からトータル消費電力が最小になるよう、各ＯＮＵの波長を再設定し直す低電力化波長選択装置を提供することができる。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。また、符号の枝番号を付さずに構成要素を説明している場合、枝番号を付した符号全ての構成要素に共通する説明である。

図２は、本実施形態の低電力化波長選択装置を説明する接続ブロック図である。図２の中で、低電力化波長選択装置は波長選択回路１１とテーブル情報送信回路１５である。低電力化波長選択装置は、設定された設定波長の光を出力する半導体レーザ３１と、半導体レーザ３１の温度を可変するペルチェ素子３２と、半導体レーザ３１の環境温度を測定する温度計３５と、半導体レーザ３１の温度が半導体レーザ３１の設定波長に対応する設定温度になるようにペルチェ素子３２を制御する温度制御回路３３と、を有する可変波長トランシーバ２４を備える複数のＯＮＵ１４が接続されるＷＤＭシステム１２に付加される。また、可変波長トランシーバ２４は、半導体レーザ３１の設定波長に対応する駆動電流を半導体レーザ３１に供給する駆動回路３４を更に有している。

具体的には、図２の低電力化波長選択装置は、半導体レーザ３１の設定波長が互いに異なるようにそれぞれの設定波長を選択し、可変波長トランシーバ２４のそれぞれに半導体レーザ３１の設定波長を設定する波長選択回路１１を備える低電力化波長選択装置であって、波長選択回路１１は、ペルチェ素子３２全ての消費電力の和である温度制御電力Ｗｐを算出し、半導体レーザ３１の設定波長の組合せのうち温度制御電力Ｗｐが最小になる組合せを選択することを特徴とする。

また、図２の低電力化波長選択装置は、半導体レーザ３１の設定波長が互いに異なるようにそれぞれの設定波長を選択し、可変波長トランシーバ２４のそれぞれに半導体レーザ３１の設定波長を設定する波長選択回路１１を備える低電力化波長選択装置であって、波長選択回路１１は、半導体レーザ３１の設定温度と半導体レーザ３１の環境温度との差を変数とする関数の値について半導体レーザ３１全ての和である温度制御電力Ｗｐを算出し、半導体レーザ３１の設定波長の組合せのうち温度制御電力Ｗｐが最小になる組合せを選択することを特徴としてもよい。

ここで、半導体レーザ３１の設定温度と半導体レーザ３１の環境温度との差を変数とする関数とは、数式１で説明した関数Ｆｉ（ｘ）であり、温度制御電力Ｗｐは数式１又は数式２で算出される。

さらに、図２の低電力化波長選択装置の波長選択回路１１は、駆動回路３４全ての消費電力の和である駆動制御電力Ｗｌｄを算出し、半導体レーザ３１の設定波長の組合せのうち温度制御電力Ｗｐと駆動制御電力Ｗｌｄとの和が最小となる組合せを選択することを特徴とする。

また、図２の低電力化波長選択装置の波長選択回路１１は、半導体レーザ３１に設定された駆動電流を変数とする関数の値について半導体レーザ３１全ての和である駆動制御電力Ｗｌｄを算出し、半導体レーザ３１の設定波長の組合せのうち温度制御電力Ｗｐと駆動制御電力Ｗｌｄとの和が最小となる組合せを選択することを特徴としてもよい。

ここで、半導体レーザ３１に設定された駆動電流を変数とする関数とは、数式３で説明した関数Ｇｉ（ｘ）であり、温度制御電力Ｗｌｄは数式３又は数式４で算出される。

テーブル情報送信回路１５は、それぞれ温度計３５から環境温度Ｔｃ、温度制御回路３３から設定波長に対する温度制御電力についての温度制御テーブル、駆動回路３４から設定波長に対する駆動制御電力についての駆動制御テーブルを取得する。その後、各テーブル情報送信回路１５は、取得した温度、温度制御テーブル及び駆動制御テーブルをテーブル情報としてＷＤＭシステム１２に付加されている波長選択回路１１に転送する。

図２の低電力化波長選択装置の場合、ＯＮＵ１４はテーブル情報送信回路１５からテーブル情報を受信し、そのテーブル情報をデータ信号Ａ２のヘッダ情報に組み込み、ＷＤＭシステム１２へ転送する。ＷＤＭシステム１２はデータ信号Ａ２のヘッダ情報からテーブル情報を取り出し、波長選択回路１１へ出力する。

波長選択回路１１は、転送されたテーブル情報からトータル消費電力が最も小さくなる設定波長の組合せを選択する。その後、波長選択回路１１は、ＯＮＵ１４毎に設定した設定波長を設定する。

図２の低電力化波長選択装置の場合、波長選択回路１１は、選択した設定波長の組合せをＷＤＭシステム１２へ出力する。ＷＤＭシステム１２は設定波長をデータ信号Ａ１のヘッダ情報に組み込み該当するＯＮＵ１４に向けて転送する。例えば、波長選択回路１１がＯＮＵ１４−１の設定波長をλ３と選択したとき、ＷＤＭシステム１２はＯＮＵ１４−１向けのデータ信号Ａ１を選択し、データ信号Ａ１のヘッダ部分に波長再設定情報として書き込みＯＮＵ１４−１へ転送する。ＯＮＵ１４はデータ信号Ａ１のヘッダ部分から波長再設定情報を取り出し、可変波長トランシーバ２４の波長を再設定する。

他の実施例として、図３のような低電力化波長選択装置であってもよい。図２の低電力化波長選択装置との違いは、波長選択回路１１とテーブル情報送信回路１５とが直接信号ケーブル１９で接続されていることである。このため、テーブル情報送信回路１５は、テーブル情報をテーブル情報信号Ａ３として信号ケーブル１９を介して直接波長選択回路１１へ転送できる。また、波長選択回路１１は、設定波長を波長選択信号Ａ４として信号ケーブル１９を介して直接テーブル情報送信回路１５へ転送できる。ＯＮＵ１４はテーブル情報送信回路１５からの設定波長により可変波長トランシーバ２４の波長を再設定する。

従来の波長選択装置を説明する接続ブロック図である。本発明に係る低電力化波長選択装置を説明する接続ブロック図である。本発明に係る低電力化波長選択装置を説明する接続ブロック図である。

符号の説明

１１：波長選択回路
１２：ＷＤＭシステム
１３Ａ：波長フィルタ（合波）
１３Ｂ：波長フィルタ（分波）
１４：ＯＮＵ
１５、１５−１〜１５−３：テーブル情報送信回路
１９：信号ケーブル
２４、２４−１〜２４−３：可変波長トランシーバ
３１、３１−１〜３１−３：半導体レーザ
３２、３２−１〜３２−３：ペルチェ素子
３３、３３−１〜３３−３：温度制御回路
３４、３４−１〜３４−３：駆動回路
３５：温度計
Ａ１、Ａ２：データ信号
Ａ３：テーブル情報信号
Ａ４：波長選択信号

Claims

設定された設定波長の光を出力する半導体レーザと、
前記半導体レーザの温度を可変するペルチェ素子と、
前記半導体レーザの温度が前記半導体レーザの設定波長に対応する設定温度になるように前記ペルチェ素子を制御する温度制御回路と、
を有する可変波長トランシーバを複数含むＷＤＭシステムに付加され、前記半導体レーザの設定波長が互いに異なるようにそれぞれの設定波長を選択し、前記可変波長トランシーバのそれぞれに前記半導体レーザの設定波長を設定する波長選択回路を備える低電力化波長選択装置であって、
前記波長選択回路は、前記ペルチェ素子全ての消費電力の和である温度制御電力を算出し、前記半導体レーザの設定波長の組合せのうち前記温度制御電力が最小になる組合せを選択することを特徴とする低電力化波長選択装置。
設定された設定波長の光を出力する半導体レーザと、
前記半導体レーザの温度を可変するペルチェ素子と、
前記半導体レーザの環境温度を測定する温度計と、
前記半導体レーザの温度が前記半導体レーザの設定波長に対応する設定温度になるように前記ペルチェ素子を制御する温度制御回路と、
を有する可変波長トランシーバを複数含むＷＤＭシステムに付加され、前記半導体レーザの設定波長が互いに異なるようにそれぞれの設定波長を選択し、前記可変波長トランシーバのそれぞれに前記半導体レーザの設定波長を設定する波長選択回路を備える低電力化波長選択装置であって、
前記波長選択回路は、前記半導体レーザの設定温度と前記半導体レーザの環境温度との差を変数とする関数の値を前記半導体レーザ全てについて合算した温度制御電力を算出し、前記半導体レーザの設定波長の組合せのうち前記温度制御電力が最小になる組合せを選択することを特徴とする低電力化波長選択装置。
前記可変波長トランシーバは、前記半導体レーザの設定波長に対応する駆動電流を前記半導体レーザに供給する駆動回路を更に有し、
前記波長選択回路は、前記駆動回路全ての消費電力の和である駆動制御電力を算出し、前記半導体レーザの設定波長の組合せのうち前記温度制御電力と前記駆動制御電力との和が最小となる組合せを選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の低電力化波長選択装置。
前記可変波長トランシーバは、前記半導体レーザの設定波長に対応する駆動電流を前記半導体レーザに供給する駆動回路を更に有し、
前記波長選択回路は、前記半導体レーザに設定された駆動電流を変数とする関数の値について前記半導体レーザ全ての和である駆動制御電力を算出し、前記半導体レーザの設定波長の組合せのうち前記温度制御電力と前記駆動制御電力との和が最小となる組合せを選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の低電力化波長選択装置。