JP5394958B2

JP5394958B2 - 光出力装置、及び光出力装置の制御方法

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Publication number: JP5394958B2
Application number: JP2010064081A
Authority: JP
Inventors: 佳史大平; 貴輝荒井; 勇人峰川; 裕紀入江; 督畑農; 宏幸有馬
Original assignee: 日本オクラロ株式会社
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2030-03-19
Also published as: JP2011199004A

Description

本発明は、光出力装置、及び光出力装置の制御方法に関する。

伝送容量を大きくするために、複数のチャネルの光信号を１本の光ファイバで伝送する波長多重方式が広く用いられている。

波長多重方式を用いた光出力装置９１の簡単な構成の一例を図９に示す。

同図に示すようにこの光出力装置９１では、１０チャネルの電気信号がマルチプレキサ９２において４チャネルの電気信号に分配される。そして、各々のチャネルの電気信号が、レーザ素子９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９３ｄ、により光信号に変換され、各々の光信号が光合波器９４により多重化される。なお、図９では、各レーザ素子９３ａ〜９３ｄを駆動させるための回路や変調器等は省略されている。

このような光出力装置９１では、各レーザ素子から出力される光信号の波長が各レーザ素子９３ａ〜９３ｄに固有の目標波長になるよう、各レーザ素子９３ａ〜９３ｄの温度が調整されるようになっている。

例えば、各レーザ素子９３ａ〜９３ｄの温度は、各レーザ素子９３ａ〜９３ｄをペルチェ素子９５ａ〜９５ｄに配置しておいた上で、マイクロプロセッサ９６が以下の処理を行うことにより調整される。

例えば、マイクロプロセッサ９６は、レーザ素子９３ａの温度をレーザ素子９３ａに固有の目標温度へと調整する場合、まず、温度センサ９７ａにより検知されたレーザ素子９３ａの温度と目標温度との温度差を取得する。そして、マイクロプロセッサ９６は、この温度差が「０」になるように、ペルチェ駆動回路９８ａからペルチェ素子９５ａへと出力される駆動電流を制御する。マイクロプロセッサ９６は、この駆動電流を制御することにより、ペルチェ素子９５ａによるレーザ素子９３ａの加熱や冷却を制御する。レーザ素子９３ｂ〜９３ｄの温度を調整する場合も同様である。

ここで、温度調整の際の消費電力は、上記温度差が大きいほど大きくなることがわかっている。図１０に、温度調整の際の上記温度差と消費電力との関係を示す。

なお、下記特許文献１には、レーザ素子の温度を目標温度へと調整する方法の一例が開示されている。

特開２００４−２８９０７５号公報

図９に示すような光出力装置においてすべてのペルチェ素子を同時に駆動させるようにする場合、レーザ素子の数（すなわち、ペルチェ素子の数）が多いほど、各レーザ素子の温度を調整する際の消費電力が増大することになる。この場合、レーザ素子の数によっては、光出力装置に予め割り当てられた消費電力の上限を超えてしまう虞がある。

本発明の目的は、レーザ素子が設置された複数の温度制御素子を駆動させる場合における消費電力を軽減することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る光出力装置は、レーザ素子が設置された複数の温度制御素子と、各温度制御素子を駆動させることにより、各温度制御素子に設置されたレーザ素子の加熱又は冷却を行う駆動制御手段と、を含み、各温度制御素子に設置されたレーザ素子から出力されるレーザ光に基づく光信号を出力する光出力装置であって、前記駆動制御手段は、前記複数の温度制御素子のうちから駆動対象素子として選択される一部の温度制御素子を駆動させる駆動手段と、駆動対象素子を、繰り返し切り換える切換手段と、を含むことを特徴とする。

本発明の一態様では、各温度制御素子が所定の選択順序に従って、順次、駆動対象素子として選択され、前記駆動手段は、前記駆動対象素子に設置されたレーザ素子の温度が該レーザ素子に割り当てられた基準温度範囲内の温度になるよう、該駆動対象素子を駆動させ、前記切換手段は、前記駆動対象素子に設置されたレーザ素子の温度が、該レーザ素子に割り当てられた基準温度範囲内の温度になった場合に、前記選択順序が次の温度制御素子へと駆動対象素子を切り換えるようにしてもよい。

また、本発明の一態様では、、前記選択順序が最後の温度制御素子に設置されたレーザ素子の温度が基準温度範囲内の温度になるべき将来のタイミングを特定するためのタイミング特定情報を取得する取得手段と、前記最後の温度制御素子より前記選択順序が前の温度制御素子に設置されたレーザ素子の温度が前記タイミング特定情報により特定されるタイミングで該レーザ素子に対応する目標温度になるよう、該レーザ素子に割り当てられる基準温度範囲を設定する設定手段をさらに含んでいてもよい。

また、本発明の一態様では、前記光出力装置は、レーザ素子がある温度になるよう前記駆動手段が該レーザ素子が設置された温度制御素子を駆動させた場合における、駆動開始時の該温度制御素子に関する状況と、該レーザ素子が該ある温度になるまでの時間と、の関係を示す情報を記憶してなる記憶手段と、をさらに含み、前記設定手段は、前記最後の温度制御素子より前記選択順序が前の温度制御素子へと駆動対象素子が切り換わるごとに、該温度制御素子に関する現在の状況と、前記記憶手段に記憶される情報と、前記タイミング特定情報により特定されるタイミングまでの時間と、に基づいて所定の演算を行うことにより、該温度制御素子に設定されるレーザ素子に割り当てられる基準温度範囲を算出するようにしてもよい。

また、本発明の一態様では、各温度制御素子は該温度制御素子が収容されるケースの底面に設置され、各ケースは前記光出力装置の底面に設置され、前記温度制御素子に関する現在の状況には、温度検知手段により検知される、該温度制御素子に設置されたレーザ素子の現在の温度と、温度検知手段により検知される、該温度制御素子が収容されるケースの底面の温度と、温度検知手段により検知される、前記光出力装置の底面の温度と、が含まれてもよい。

また、本発明の一態様では、前記切換手段は、駆動対象素子より前記選択順序が前の温度制御素子に設置されたレーザ素子の温度が該レーザ素子に割り当てられた基準温度範囲外の温度になった場合に、駆動対象素子を該温度制御素子へと切り換えるようにしてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る光出力装置の制御方法は、レーザ素子が設置された複数の温度制御素子を含む光出力装置の制御方法であって、各温度制御素子が、該温度制御素子に設置されたレーザ素子の加熱又は冷却を行うステップを含み、前記ステップは、前記複数の温度制御素子のうちから選出される一部の駆動対象素子が、該駆動対象素子に設置されたレーザ素子の加熱又は冷却を行うステップと、前記駆動対象素子を、繰り返し切り換えるステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の実施形態に係る光出力装置の構成を示す図である。ＴＯＳＡの断面図を示す図である。制御部により実行される処理の一例を示すフロー図である。制御部の構成を示す図である。制御部により実行される処理の一例を示すフロー図である。制御部により実行される処理の一例を示すフロー図である。データの一例を示す図である。制御部により実行される処理の一例を示すフロー図である。光出力装置の構成を示す図である。レーザ素子の温度と目標温度との温度差と、消費電力と、の関係を示す図である。

［光出力装置］
図１は、本発明の実施形態に係る光出力装置２の構成を示す図である。同図に示すように、光出力装置２は、図示しない筐体の中に、制御部４と、ペルチェ駆動回路６と、アナログスイッチ８と、マルチプレキサ１０と、４つのペルチェ素子１２と、各ペルチェ素子１２に設置されたレーザ素子１４と、各ペルチェ素子１２に設置された温度センサ１６と、各ペルチェ素子１２に設置された変調器１８と、光合波器２０と、を備えている。

また、図１では示されていないが、光出力装置２は、各レーザ素子１４を駆動させるための回路や電流源等も備えている。また、図１では示されていないが、光出力装置２は、光受信モジュールを備えており、光受信装置としても機能する。

ペルチェ素子１２_ｃｈ１には、レーザ素子１４_ｃｈ１と、温度センサ１６_ｃｈ１と、変調器１８_ｃｈ１と、が配置されている。ペルチェ素子１２_ｃｈ１、レーザ素子１４_ｃｈ１、温度センサ１６_ｃｈ１、及び変調器１８_ｃｈ１は、図示しないケースに収容される。ペルチェ素子１２_ｃｈ１、レーザ素子１４_ｃｈ１、温度センサ１６_ｃｈ１、及び変調器１８_ｃｈ１によりＴＯＳＡ（ＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒＯｐｔｉｃａｌＳｕｂａｓｓｅｍｂｌｙ）が形成される。

ペルチェ素子１２_ｃｈ２には、レーザ素子１４_ｃｈ２と、温度センサ１６_ｃｈ２と、変調器１８_ｃｈ２と、が配置されている。ペルチェ素子１２_ｃｈ２、レーザ素子１４_ｃｈ２、温度センサ１６_ｃｈ２、及び変調器１８_ｃｈ２は、図示しないケースに収容される。ペルチェ素子１２_ｃｈ２、レーザ素子１４_ｃｈ２、温度センサ１６_ｃｈ２、及び変調器１８_ｃｈ２によりＴＯＳＡが形成される。

ペルチェ素子１２_ｃｈ３には、レーザ素子１４_ｃｈ３と、温度センサ１６_ｃｈ３と、変調器１８_ｃｈ３と、が配置されている。ペルチェ素子１２_ｃｈ３、レーザ素子１４_ｃｈ３、温度センサ１６_ｃｈ３、及び変調器１８_ｃｈ３は、図示しないケースに収容される。ペルチェ素子１２_ｃｈ３、レーザ素子１４_ｃｈ３、温度センサ１６_ｃｈ３、及び変調器１８_ｃｈ３によりＴＯＳＡが形成される。

ペルチェ素子１２_ｃｈ４には、レーザ素子１４_ｃｈ４と、温度センサ１６_ｃｈ４と、変調器１８_ｃｈ４と、が配置されている。ペルチェ素子１２_ｃｈ４、レーザ素子１４_ｃｈ４、温度センサ１６_ｃｈ４、及び変調器１８_ｃｈ４は、図示しないケースに収容される。ペルチェ素子１２_ｃｈ４、レーザ素子１４_ｃｈ４、温度センサ１６_ｃｈ４、及び変調器１８_ｃｈ４によりＴＯＳＡが形成される。

図２は、一個のＴＯＳＡの断面図を示す図である。同図に示すように、光出力装置２の筐体の底面２２の上にＴＯＳＡが格納されたケースの底面２４が配置され、底面２４の上にペルチェ素子１２が配置される。そして、ペルチェ素子１２の上に金属層２６が配置され、金属層２６の上にレーザ素子１４や温度センサ１６などが配置される。

レーザ素子１４は、例えば、レーザダイオードである。レーザ素子１４は、レーザ光を出力する。

制御部４は、例えば、マイクロプロセッサやマイクロコントローラである。制御部４は、図示しない記憶手段に記憶されるプログラムに従って動作する。例えば、制御部４は、ペルチェ駆動回路６を駆動させるための駆動信号（パルス信号）を、ペルチェ駆動回路６に出力する。また、例えば、制御部４は、ペルチェ駆動回路６に接続するペルチェ素子１２を切り換えるための切り換え信号を、アナログスイッチ８に出力する。

制御部４の詳細については後述する。

ペルチェ駆動回路６は、上記駆動信号に従って駆動する。ペルチェ駆動回路６は、上記駆動信号に従って、ペルチェ素子１２を駆動させるための駆動電流を出力する。

アナログスイッチ８は、制御部４から出力される信号に従い、ペルチェ駆動回路６を、４つのペルチェ素子１２のうちのいずれかと接続する。ペルチェ駆動回路６から出力される駆動電流は、ペルチェ駆動回路６に接続されたペルチェ素子１２にのみ印加されることになる。

ペルチェ素子１２は、ペルチェ駆動回路６から出力される駆動電流に従って駆動する。その結果、ペルチェ素子１２は、そのペルチェ素子１２に設置されたレーザ素子１４の加熱又は冷却を行う。例えば、ペルチェ素子１２_ｃｈ１は、レーザ素子１４_ｃｈ１の加熱又は冷却を行う。また、例えば、ペルチェ素子１２_ｃｈ２は、レーザ素子１４_ｃｈ２の加熱又は冷却を行い、ペルチェ素子１２_ｃｈ３は、レーザ素子１４_ｃｈ３の加熱又は冷却を行い、ペルチェ素子１２_ｃｈ４は、レーザ素子１４_ｃｈ４の加熱又は冷却を行う。

また、温度センサ１６は、その周辺の温度を検知し、検知した温度Ｋを制御部４へと出力する。例えば、温度センサ１６_ｃｈ１は、その周辺の温度を検知することでレーザ素子１４_ｃｈ１の温度を検知し、検知した温度Ｋ_ｃｈ１を制御部４へと出力する（図１参照）。同様に、温度センサ１６_ｃｈ２は、その周辺の温度を検知することでレーザ素子１４_ｃｈ２の温度を検知し、検知した温度Ｋ_ｃｈ２を制御部４へと出力し、温度センサ１６_ｃｈ３は、その周辺の温度を検知することでレーザ素子１４_ｃｈ３の温度を検知し、検知した温度Ｋ_ｃｈ３を制御部４へと出力し、温度センサ１６_ｃｈ４は、その周辺の温度を検知することでレーザ素子１４_ｃｈ４の温度を検知し、検知した温度Ｋ_ｃｈ４を制御部４へと出力する。

また、変調器１８は、レーザ素子１４から出力されるレーザ光を変調する。例えば、変調器１８_ｃｈ１は、レーザ素子１４_ｃｈ１から出力されるレーザ光を変調する。また、例えば、変調器１８_ｃｈ２は、レーザ素子１４_ｃｈ２から出力されるレーザ光を変調し、変調器１８_ｃｈ３は、レーザ素子１４_ｃｈ３から出力されるレーザ光を変調し、変調器１８_ｃｈ４は、レーザ素子１４_ｃｈ４から出力されるレーザ光を変調する。

この光出力装置２では、いわゆる波長多重方式の利用により、伝送容量の増大が図られている。

すなわち、図１に示すように、１０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送速度を有する１０チャンネルの電気信号が、マルチプレキサ１０により、２５Ｇｂｉｔ／ｓの伝送速度を有する４チャネルの電気信号に分配される。より詳しくは、マルチプレキサ１０によって、１０チャンネルの電気信号が、最初のチャンネルであるチャンネルＣＨ１の電気信号、２番目のチャンネルであるチャンネルＣＨ２の電気信号、３番目のチャンネルであるチャンネルＣＨ３の電気信号、及び最後のチャンネルであるチャンネルＣＨ４の電気信号に分配される。そして、４チャンネルの電気信号が、それぞれ、光信号に変換される。より詳しくは、チャンネルＣＨ１の電気信号がレーザ素子１４_ｃｈ１及び変調器１８_ｃｈ１によってチャンネルＣＨ１の光信号に変換され、チャンネルＣＨ２の電気信号がレーザ素子１４_ｃｈ２及び変調器１８_ｃｈ２によってチャンネルＣＨ２の光信号に変換され、チャンネルＣＨ３の電気信号がレーザ素子１４_ｃｈ３及び変調器１８_ｃｈ３によってチャンネル３の光信号に変換され、チャンネルＣＨ４の電気信号がレーザ素子１４_ｃｈ４及び変調器１８_ｃｈ４によってチャンネル４の光信号に変換される。

そして、各チャンネルの光信号が光合波器２０によって多重化される。その結果として、図１に示すように、光出力装置２が、１つの光信号を出力するようになっている。

この光出力装置２では、各チャンネルＣＨｎ（ｎ＝１，２，３，４）の光信号の波長がチャンネルＣＨｎに固有の目標波長λ_ｃｈｎになるようにするために、制御部４が各チャンネルについていわゆるＡＴＣ制御を行う。その結果、レーザ素子１４_ｃｈｎの温度Ｋ_ｃｈｎが、チャンネルＣＨｎに固有の目標温度Ｋｎに調整されるようになっている。例えば、制御部４がチャンネル１についてＡＴＣ制御を行うことにより、レーザ素子１４_ｃｈ１の温度Ｋ_ｃｈ１が、チャンネルＣＨ１に固有の目標温度Ｋ１に調整されるようになっている。

ここで、制御部４が全てのチャンネルについて同時にＡＴＣ制御を行うと、光出力装置２で消費される電力が大きくなってしまう。

この点、この光出力装置２では、ＡＴＣ制御が行われるチャンネルが繰り返し切り換わるようになっており、その結果として、光出力装置２で消費される電力が軽減されるようになっている。

以下、この点について説明する。

図３は、制御部４により行われる処理の一例を示すフロー図である。この処理は、例えば、光出力装置２の起動時に行われる。

まず、制御部４は、処理対象のチャンネルＣＨｎを設定し、ペルチェ駆動回路６をペルチェ素子１２_ｃｈｎに接続するための切り換え信号をアナログスイッチ８に出力する（Ｓ１０１）。その結果、アナログスイッチ８は、ペルチェ駆動回路６をペルチェ素子１２_ｃｈｎに接続することになる。なお、ペルチェ駆動回路６に接続されたペルチェ素子１２_ｃｈｎが駆動対象素子に相当する。

なお、最初は、処理対象のチャンネルＣＨｎとして最初のチャンネルＣＨ１が設定される。

そして、制御部４は、Ｓ１０２〜Ｓ１０４のステップを繰り返し行うことにより、ペルチェ素子１２_ｃｈｎを対象に、ＡＴＣ制御を行う。

すなわち、制御部４は、Ｓ１０２のステップにおいて、温度センサ１６_ｃｈｎにより検出されるレーザ素子１４_ｃｈｎの温度Ｋ_ｃｈｎと、チャンネルＣＨｎの目標温度Ｋｎと、の差ΔＫ_ｃｈｎを算出する（Ｓ１０２）。

そして、制御部４は、ΔＫ_ｃｈｎが所定値Δ以下であるか否かを判定し（Ｓ１０３）、ΔＫ_ｃｈｎが所定値Δより大きい場合（Ｓ１０３のＮ）、ΔＫ_ｃｈｎに基づいて駆動信号を生成し、出力する（Ｓ１０４）。制御部４は、ΔＫ_ｃｈｎに基づいて駆動信号を生成することにより、ΔＫ_ｃｈｎが所定値Δ以下になるようにペルチェ素子１２_ｃｈｎを駆動させる。

なお、目標温度Ｋｎとの差が上記Δ以下である温度範囲が、ペルチェ素子１２_ｃｈｎに配置されたレーザ素子１４_ｃｈｎに割り当てられた基準温度範囲、に相当する。

上記のようなＡＴＣ制御は、ΔＫ_ｃｈｎが所定値Δ以下になるまで続けられる。

すなわち、制御部４は、ΔＫ_ｃｈｎが所定値Δ以下である場合（Ｓ１０３のＹ）、ペルチェ素子１２_ｃｈｎを対象としたＡＴＣ制御を終了する。そして、制御部４は、処理対象のチャンネルＣＨｎが最後のチャンネルＣＨ４でない場合（Ｓ１０５のＮ）、処理対象のチャンネルＣＨｎを次のチャンネルに更新し（Ｓ１０６）、ペルチェ駆動回路６を新たな処理対象のチャンネルＣＨｎに接続するための切り換え信号をアナログスイッチ８に出力する。

一方、制御部４は、処理対象のチャンネルＣＨｎが最後のチャンネルＣＨ４である場合（Ｓ１０５のＹ）、温度センサ１６_ｃｈ１により検出されるレーザ素子１４_ｃｈ１の温度Ｋ_ｃｈ１とチャンネルＣＨ１の目標温度Ｋ１との差ΔＫ_ｃｈ１、温度センサ１６_ｃｈ２により検出されるレーザ素子１４_ｃｈ２の温度Ｋ_ｃｈ２とチャンネルＣＨ２の目標温度Ｋ２との差ΔＫ_ｃｈ２、温度センサ１６_ｃｈ３により検出されるレーザ素子１４_ｃｈ３の温度Ｋ_ｃｈ３とチャンネルＣＨ３の目標温度Ｋ３との差ΔＫ_ｃｈ３、及び、温度センサ１６_ｃｈ４により検出されるレーザ素子１４_ｃｈ４の温度Ｋ_ｃｈ４とチャンネルＣＨ４の目標温度Ｋ４との差ΔＫ_ｃｈ４、が全て上記所定値Δ以下であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。

制御部４は、ΔＫ_ｃｈ１、ΔＫ_ｃｈ２、ΔＫ_ｃｈ３、及びΔＫ_ｃｈ４、がすべて所定値Δ以下である場合（Ｓ１０７のＹ）、処理を終了する。その後、制御部４は、各レーザ素子１４の温度を目標温度に安定化させるために、ペルチェ駆動回路６に接続するペルチェ素子１２を予め定められた周期で切り換えながらＡＴＣ制御を行う。

一方、制御部４は、ΔＫ_ｃｈ１、ΔＫ_ｃｈ２、ΔＫ_ｃｈ３、及びΔＫ_ｃｈ４のいずれかが所定値Δ以下でない場合（Ｓ１０７のＮ）、処理対象のチャンネルＣＨｎをチャンネルＣＨ１に設定し（Ｓ１０１）、Ｓ１０２以降のステップを再度行うことになる。

図４は図３に示す処理を実行する制御部４（駆動制御手段）の構成を示す図である。同図に示すように制御部４は、駆動信号生成部３０、比較部３２，及び切り換え部３３を含む。

駆動信号生成部３０（駆動手段）は、複数のペルチェ素子１２_ｃｈ１、１２_ｃｈ２、１２_ｃｈ３、及び１２_ｃｈ４の各々を駆動させることにより、各ペルチェ素子１２に設置されたレーザ素子１４の加熱又は冷却を行う。

本実施形態の場合、駆動信号生成部３０は、上記駆動信号（パルス信号）を生成しペルチェ駆動回路６へと出力することにより、各ペルチェ素子を駆動させる。より詳しくは、駆動信号生成部３０は、複数のペルチェ素子１２_ｃｈ１、１２_ｃｈ２、１２_ｃｈ３、及び１２_ｃｈ４のうちペルチェ駆動回路６に接続される一部のペルチェ素子１２_ｃｈｎを駆動させる。

ペルチェ素子１２_ｃｈｎを駆動させる場合、駆動信号生成部３０は、例えば、温度センサ１６_ｃｈｎにより検知されるレーザ素子１４_ｃｈｎの温度Ｋ_ｃｈｎに基づいて比較部３２が取得した比較結果（上記ΔＫ_ｃｈｎ）に基づいて駆動信号を生成する。こうすることにより、駆動信号生成部３０は、ペルチェ素子１２_ｃｈｎを、その温度Ｋ_ｃｈｎが基準温度範囲内の温度になるよう駆動させる。

比較部３２は、ペルチェ素子１２_ｃｈｎに設置されるレーザ素子１４_ｃｈｎの温度Ｋ_ｃｈｎを温度センサ１６_ｃｈｎから取得し、温度Ｋ_ｃｈｎと、レーザ素子１４_ｃｈｎに割り当てられた目標温度Ｋｎと、を比較する。また、比較部３２は、比較結果（上記ΔＫ_ｃｈｎ）を駆動信号生成部３０へと出力する。

切り換え部３３（切換手段）は、切り換え信号をアナログスイッチ８へと出力することにより、ペルチェ駆動回路６に接続するペルチェ素子１２_ｃｈｎを繰り返し切り換える。本実施形態の場合、切り換え部３３は、レーザ素子１４_ｃｈｎの温度Ｋ_ｃｈｎが基準温度範囲内の温度になった場合に、切り換え信号を出力する。こうすることにより、切り換え部３３は、レーザ素子１４_ｃｈｎの温度Ｋ_ｃｈｎが基準温度範囲内の温度になった場合に、ペルチェ駆動回路６に接続するペルチェ素子１２_ｃｈｎを切り換える。

なお、本発明の実施形態は上記実施形態だけに限らない。

例えば、上記実施形態では、ペルチェ駆動回路６に一つのペルチェ素子１２が接続されるようになっている。しかし、ペルチェ駆動回路６に一部のペルチェ素子１２が接続されるのであれば、ペルチェ駆動回路６に複数のペルチェ素子１２が接続されてもよい。

［変形例１］
ところで、ペルチェ駆動回路６に接続されるペルチェ素子１２が切り換わった場合、以前ペルチェ駆動回路６に接続されていたペルチェ素子１２の駆動が停止される。そのため、当該ペルチェ素子１２に配置されるレーザ素子１４の温度がその後に低下していってしまう。

そこで、現在ペルチェ駆動回路６に接続されているペルチェ素子（駆動対象素子）の以前にペルチェ駆動回路６に接続されていたペルチェ素子、に設置されるレーザ素子１４の温度が基準温度範囲外の温度になった場合、当該ペルチェ素子がペルチェ駆動回路６に再度接続されるようにしてもよい。以下、この態様（変形例１）について説明する。

図５の変形例1において制御部４が行う処理のフロー図である。

同図に示すように、変形例１では、Ｓ１０２のステップの代わりに、Ｓ２０１のステップにおいて、ΔＫ_ｃｈ１、ΔＫ_ｃｈ２、ΔＫ_ｃｈ３、及びΔＫ_ｃｈ４を取得する。

そして、Ｓ２０２のステップにおいて、ペルチェ素子１２_ｃｈｎより前にペルチェ駆動回路６に接続されていたペルチェ素子１２_ｃｈｍごとに、当該ペルチェ素子１２_ｃｈｍに設置されたレーザ素子１４の温度Ｋ_ｃｈｍと、レーザ素子１４_ｃｈｍに割り当てられる目標温度Ｋｍと、の差ΔＫ_ｃｈｍが上記所定値Δより大きいか否かを判定する。なお、目標温度Ｋｍとの差がΔＫ_ｃｈｍ以内である温度範囲が、レーザ素子１４_ｃｈｍに割り当てられる基準温度範囲に相当する。

そして、いずれかのΔＫ_ｃｈｍが上記所定値Δより大きい場合（Ｓ２０２のＹ）、制御部４は、処理対象のチャンネルＣＨｎをチャンネルＣＨｍに切り換える（Ｓ２０３）。具体的には、制御部４は、切り換え信号をアナログスイッチ８へと出力し、ペルチェ駆動回路６をペルチェ素子１２_ｃｈｍに接続させる。こうして、ＡＴＣ制御の対象を、ペルチェ素子１２_ｃｈｍへと切り換える。そして、制御部４は、Ｓ１０４の以降のステップを実行する。

一方、いずれのΔＫ_ｃｈｍも上記所定値Δ以下である場合（Ｓ２０２のＮ）、制御部４は、Ｓ１０３以降のステップを実行し、ペルチェ素子１２_ｃｈｎに対するＡＴＣ制御を続ける。

変形例１でも、全てのチャンネルについて同時にＡＴＣ制御が行われるようになっていないので、光出力装置２で消費される電力が低減されるようになる。

［変形例２］
また、例えば、制御部４は、目標温度に段階的にかえながらＡＴＣ制御を行うようにしてもよい。以下、この態様（変形例２）について説明する。

図６は、変形例２において制御部４が行う処理を示すフロー図である。

変形例２では、Ｓ１０１のステップの後、Ｓ１０２のステップを行うまえに、レーザ素子１４_ｃｈｎの温度が仮の目標温度ｋ_ｎになるようＡＴＣ制御を行う（Ｓ３０１〜Ｓ３０４）。

すなわち、制御部４は、仮の目標温度ｋ_ｎを設定する（Ｓ３０１）。例えば、制御部４は、目標温度Ｋｎに基づいて、仮の目標温度ｋ_ｎを設定する。例えば、制御部４は、目標温度Ｋｎの半分の温度を、仮の目標温度ｋ_ｎとして設定する。

そして、制御部４は、レーザ素子１４_ｃｈｎの温度Ｋ_ｃｈｎと、仮の目標温度ｋ_ｎと、の差Δｋ_ｃｈｎを算出し（Ｓ３０２）、Δｋ_ｃｈｎが所定値Δ以下であるか否かを判定する（Ｓ３０３）。

Δｋ_ｃｈｎが所定値Δより大きい場合（Ｓ３０３のＮ）、制御部４は、レーザ素子１４_ｃｈｎの温度Ｋ_ｃｈｎを仮の目標温度ｋ_ｎに近づけるべく、Δｋ_ｃｈｎに基づいて駆動信号を生成し、ペルチェ素子１２_ｃｈｎへと出力する（Ｓ３０４）。そして、制御部４は、Ｓ３０２以降のステップを再度実行する。

一方、Δｋ_ｃｈｎが所定値Δ以下である場合（Ｓ３０３のＹ）、制御部４は、レーザ素子１４_ｃｈｎの温度Ｋ_ｃｈｎを、本来の目標温度Ｋｎに調整すべく、Ｓ１０２以降のステップを実行することになる。

変形例２でも、全てのチャンネルについて同時にＡＴＣ制御が行われるようになっていないので、光出力装置２で消費される電力が低減されるようになる。

［変形例３］
上述のように、ペルチェ素子１２の駆動が停止されると、当該ペルチェ素子１２に配置されるレーザ素子１４の温度がその後に低下していってしまう。

この点、レーザ素子１２_ｃｈ１の温度Ｋ_ｃｈ１が目標温度Ｋ１よりも高い温度になるようＡＴＣ制御をすれば、最後にＡＴＣ制御が行われるペルチェ素子１２_ｃｈ４に対するＡＴＣ制御が完了するタイミングで、レーザ素子１２_ｃｈ１の温度Ｋ_ｃｈ１が目標温度Ｋ１になるよう調整することが可能になる。同様に、レーザ素子１２_ｃｈ２の温度Ｋ_ｃｈ２が目標温度Ｋ２よりも高い温度になるようＡＴＣ制御をすれば、ペルチェ素子１２_ｃｈ４に対するＡＴＣ制御が完了するタイミングで、レーザ素子１２_ｃｈ２の温度Ｋ_ｃｈ２が目標温度Ｋ２になるよう調整することが可能になる。同様に、レーザ素子１２_ｃｈ３の温度Ｋ_ｃｈ３が目標温度Ｋ３よりも高い温度になるようＡＴＣ制御をすれば、ペルチェ素子１２_ｃｈ４に対するＡＴＣ制御が完了するタイミングで、レーザ素子１２_ｃｈ３の温度Ｋ_ｃｈ３が目標温度Ｋ３になるよう調整することが可能になる。

そこで、制御部４は、最後にＡＴＣ制御が行われるペルチェ素子１２、すなわち、最後のペルチェ素子１２、に対するＡＴＣ制御が完了するタイミングで最後のペルチェ素子１２より前にＡＴＣ制御が行われるペルチェ素子１２に設置されたレーザ素子１４の温度がその目標温度になるようにするために、当該ペルチェ素子１２に設置されたレーザ素子１４の温度がその目標温度よりも高い温度になるよう、当該ペルチェ素子１２に対してＡＴＣ制御を行うようにしてもよい。以下、この態様（以下、変形例３）について説明する。

変形例３では、光出力装置２には、光出力装置２の筐体の底面の温度（以下、筐体温度）を検知するための温度センサが備えられる。また、光出力装置２には、ＴＯＳＡを収容するケースごとに、当該ケースの底面の温度、すなわち、当該ケースと当該ケースに収容されるペルチェ素子１２との接合面の温度（以下、ジャンクション温度）、を検知するための温度センサが備えられる。

また、変形例３では、光出力装置２の記憶手段に、図７に示すデータが記憶される。このデータは、ペルチェ素子１２に設置されたレーザ素子１４がある任意の温度ＫになるようＡＴＣ制御を行って当該ペルチェ素子１２を実際に駆動させた場合における、該レーザ素子１４が温度Ｋになるまでの時間ｔ１と、ＡＴＣ制御開始時におけるペルチェ素子１２に関する状況と、の関係を示す。ここで、ペルチェ素子１２に関する状況には、ここでは、当該ペルチェ素子１２に設置されたレーザ素子１４の温度Ｋ_Ｒ、当該ペルチェ素子１２が収容されたケースのジャンクション温度Ｋ_Ｊ、及び筐体温度Ｋ_Ｃが含まれる。このデータを参照すれば、例えば、ペルチェ素子１２に設置されたレーザ素子１４の温度Ｋ_ＲがＫ_αであり、且つ、ペルチェ素子１２が収容されたケースのジャンクション温度Ｋ_ＪがＫ_βであり、且つ、筐体温度Ｋ_ＣがＫ_γである状況下でレーザ素子１４の温度がＫｘになるようペルチェ素子１２を駆動させた場合における、レーザ素子１４の温度がＫｘになるまでの時間ｔ２がわかる。

こうした上で、制御部４は、図８に示す処理を実行する。

すなわち、制御部４は、Ｓ１０１のステップの後、Ｓ１０２〜Ｓ１０４のステップを実行する代わりに、Ｓ４０１〜Ｓ４０４のステップを実行する。こうすることにより、ペルチェ素子１２_ｃｈ１、ペルチェ素子１２_ｃｈ２、ペルチェ素子１２_ｃｈ３、及びペルチェ素子１２_ｃｈ４に対して順番に、ＡＴＣ制御を行う。

まず、ペルチェ素子１２_ｃｈ１対してＡＴＣ制御を行う場合、すなわち、ペルチェ素子１２_ｃｈｎがペルチェ素子１２_ｃｈ１である場合について説明する。

この場合、制御部４は、Ｓ４０１のステップにおいて基準温度Ｋを設定する。例えば、予め記憶される目標温度Ｋ１よりも高い温度Ｋｘを基準温度Ｋ（目標温度）として設定する。

そして、制御部４は、温度センサ１６_ｃｈ１により検知されるレーザ素子１４_ｃｈ１の温度Ｋ_ｃｈ１と、基準温度Ｋと、の差ΔＫを算出する（Ｓ４０２）。

そして、制御部４は、ΔＫが上記所定値Δ以下であるか否かを判定する（Ｓ４０３）。ΔＫが所定値Δより大きい場合（Ｓ４０３のＮ）、ΔＫに基づいて駆動信号を生成し、ペルチェ駆動回路６へと出力する（Ｓ４０４）。そして、制御部４は、Ｓ４０２以降のステップを再度実行する。

一方、ΔＫが所定値Δ以下である場合（Ｓ４０３のＹ）、制御部４は、Ｓ１０５のステップへと進む。ここで、制御部４は、Ｓ１０５のステップに進む前に、下記の数式に従って、最後のペルチェ素子１２_ｃｈ４に設置されたレーザ素子_ｃｈ４の温度がその目標温度Ｋ４になるべきタイミングを特定する。

上記数式は、筐体温度がＫ_Ｃである状況下ＡＴＣ制御を行ってレーザ素子１４の温度を任意の温度Ｋまで上昇させた後でＡＴＣ制御を停止した場合に、レーザ素子１４の温度が任意の温度Ｋ_ｎになるまでの時間ｔ２を示す数式である。制御部４は、基準温度ＫｘをＫに代入し、且つ、目標温度Ｋ１をＫ_ｎに代入し、且つ、現在の筐体温度をＫｃに代入することにより、ｔ２を算出する。以下、ここで得られたｔ２の値をＴと記載する。このＴがタイミング特定情報に相当する。

次に、ペルチェ素子１２_ｃｈ２対してＡＴＣ制御を行う場合、すなわち、ペルチェ素子１２_ｃｈｎがペルチェ素子１２_ｃｈ２である場合について説明する。

この場合も、制御部４は、Ｓ４０１のステップにおいて基準温度Ｋを設定する。

ここでは、制御部４は、レーザ素子１４_ｃｈ２の現在の温度、レーザ素子１４_ｃｈ２が収容されるケースの現在のケース温度、及び現在の筐体温度からなるペルチェ素子１２_ｃｈ２に関する現在の状況と、上記データと、上記Ｔと、に基づいて所定の演算を行うことにより、基準温度Ｋを算出する。

より詳しくは、制御部４は、上記データを参照することにより、上記Ｋ_Ｒを変えながら現在の状況下でレーザ素子１４_ｃｈ２の温度がＫ_Ｒになるようペルチェ素子１２_ｃｈ２を駆動させた場合に予想される時間ｔ１を取得する。それと同時に、制御部４は、上記数式において、Ｋ_Ｃに現在の筐体温度を代入し、且つ、Ｋ_ｎに目標温度Ｋ２を代入した上で、上記数式のＫにＫ_Ｒを代入しながら、ｔ１とｔ２との和が上記ＴになるようなＫ_Ｒを算出する。なお、こうして算出されたＫ_Ｒを上記数式に代入して得られるｔ２の値をＴ１と記載する。

こうして算出されたＫ_Ｒが基準温度Ｋとして設定されることとなる。

なお、上記Ｔが、「タイミング特定情報により特定されるタイミングまでの時間」に相当する。

そして、制御部４は、温度センサ１６_ｃｈ２により検知されるレーザ素子１４_ｃｈ２の温度Ｋ_ｃｈ２と、基準温度Ｋと、の差ΔＫを算出する（Ｓ４０２）。

そして、制御部４は、ΔＫが上記所定値Δ以下であるか否かを判定する（Ｓ４０３）。ΔＫが所定値Δより大きい場合（Ｓ４０３のＮ）、ΔＫに基づいて駆動信号を生成し、ペルチェ駆動回路６へと出力する（Ｓ４０４）。そして、制御部４は、Ｓ４０２以降のステップを再度実行する。なお、基準温度Ｋとの差がΔである温度範囲が基準温度範囲に相当する。

一方、ΔＫが所定値Δ以下である場合（Ｓ４０３のＹ）、制御部４は、Ｓ１０５のステップへと進むことになる。

次に、ペルチェ素子１２_ｃｈ３対してＡＴＣ制御を行う場合、すなわち、ペルチェ素子１２_ｃｈｎがペルチェ素子１２_ｃｈ３である場合について説明する。

この場合も、制御部４は、Ｓ４０１のステップにおいて仮の目標温度Ｋを設定する。

ここでは、制御部４は、レーザ素子１４_ｃｈ３の現在の温度、レーザ素子１４_ｃｈ３が収容されるケースの現在のケース温度、及び現在の筐体温度からなるペルチェ素子１２_ｃｈ３に関する現在の状況と、上記データと、上記Ｔ１と、に基づいて所定の演算を行うことにより、基準温度Ｋを算出する。なお、この場合、上記Ｔ１が、「タイミング特定情報により特定されるタイミングまでの時間」に相当する。

より詳しくは、制御部４は、上記データを参照することにより、上記Ｋ_Ｒを変えながら現在の状況下でレーザ素子１２_ｃｈ３の温度がＫ_Ｒになるようペルチェ素子１２_ｃｈ３を駆動させた場合に予想される時間ｔ１を取得する。それと同時に、制御部４は、上記数式において、Ｋ_Ｃに現在の筐体温度を代入し、且つ、Ｋ_ｎに目標温度Ｋ３を代入した上で、上記数式のＫにＫ_Ｒを代入しながら、ｔ１とｔ２との和が上記Ｔ１になるようなＫ_Ｒを算出する。

そして、制御部４は、温度センサ１６_ｃｈ３により検知されるレーザ素子１４_ｃｈ３の温度Ｋ_ｃｈ３と、基準温度Ｋと、の差ΔＫを算出する（Ｓ４０２）。

次に、ペルチェ素子１２_ｃｈ４対してＡＴＣ制御を行う場合、すなわち、ペルチェ素子１２_ｃｈｎが最後のペルチェ素子１２_ｃｈ４である場合について説明する。

この場合、制御部４は、Ｓ４０１のステップにおいて、目標温度Ｋ４自身を基準温度Ｋとして設定する。

そして、制御部４は、温度センサ１６_ｃｈ４により検知されるレーザ素子１４_ｃｈ４の温度Ｋ_ｃｈ４と、基準温度Ｋ（すなわち、目標温度Ｋ４）と、の差ΔＫを算出する（Ｓ４０２）。

変形例３でも、全てのチャンネルについて同時にＡＴＣ制御が行われるようになっていないので、光出力装置２で消費される電力が低減されるようになる。

また、変形例３では、ペルチェ素子１２_ｃｈ４に対するＡＴＣ制御が完了するタイミングで、すべてのレーザ素子１４が各々の目標温度になる可能性が高くなる。その結果、各ペルチェ素子１２に対して行うＡＴＣ制御の回数が減るので、光出力装置２で消費される電力がより低減されるようになる。

２光出力装置、４制御部、６ペルチェ駆動回路、８アナログスイッチ、１０マルチプレキサ、１２_ｃｈ１, １２_ｃｈ２, １２_ｃｈ３, １２_ｃｈ４ペルチェ素子、１４_ｃｈ１, １４_ｃｈ２, １４_ｃｈ３, １４_ｃｈ４レーザ素子、１６_ｃｈ１, １６_ｃｈ２, １６_ｃｈ３, １６_ｃｈ４温度センサ、１８_ｃｈ１, １８_ｃｈ２, １８_ｃｈ３, １８_ｃｈ４変調器、２０光合波器、２２筐体の底面、２４ケースの底面、２６金属層、３０駆動信号生成部、３２比較部、３３切り換え部。

Claims

レーザ素子が設置された複数の温度制御素子と、
各温度制御素子を駆動させることにより、各温度制御素子に設置されたレーザ素子の加熱又は冷却を行う駆動制御手段と、を含み、
各温度制御素子に設置されたレーザ素子から出力されるレーザ光に基づく光信号を出力する光出力装置であって、
前記駆動制御手段は、
前記複数の温度制御素子のうちから駆動対象素子として選択される一部の温度制御素子を駆動させる駆動手段と、
駆動対象素子を、繰り返し切り換える切換手段と、を含むこと、
を特徴とする光出力装置。
各温度制御素子が所定の選択順序に従って、順次、駆動対象素子として選択され、
前記駆動手段は、
前記駆動対象素子に設置されたレーザ素子の温度が該レーザ素子に割り当てられた基準温度範囲内の温度になるよう、該駆動対象素子を駆動させ、
前記切換手段は、
前記駆動対象素子に設置されたレーザ素子の温度が、該レーザ素子に割り当てられた基準温度範囲内の温度になった場合に、前記選択順序が次の温度制御素子へと駆動対象素子を切り換えること、
を特徴とする請求項１に記載の光出力装置。
前記選択順序が最後の温度制御素子に設置されたレーザ素子の温度が基準温度範囲内の温度になるべき将来のタイミングを特定するためのタイミング特定情報を取得する取得手段と、
前記最後の温度制御素子より前記選択順序が前の温度制御素子に設置されたレーザ素子の温度が前記タイミング特定情報により特定されるタイミングで該レーザ素子に対応する目標温度になるよう、該レーザ素子に割り当てられる基準温度範囲を設定する設定手段をさらに含むこと、
を特徴とする請求項２に記載の光出力装置。
前記光出力装置は、
レーザ素子がある温度になるよう前記駆動手段が該レーザ素子が設置された温度制御素子を駆動させた場合における、駆動開始時の該温度制御素子に関する状況と、該レーザ素子が該ある温度になるまでの時間と、の関係を示す情報を記憶してなる記憶手段と、
をさらに含み、
前記設定手段は、
前記最後の温度制御素子より前記選択順序が前の温度制御素子へと駆動対象素子が切り換わるごとに、該温度制御素子に関する現在の状況と、前記記憶手段に記憶される情報と、前記タイミング特定情報により特定されるタイミングまでの時間と、に基づいて所定の演算を行うことにより、該温度制御素子に設定されるレーザ素子に割り当てられる基準温度範囲を算出すること、
を特徴とする請求項３に記載の光出力装置。
各温度制御素子は該温度制御素子が収容されるケースの底面に設置され、
各ケースは前記光出力装置の底面に設置され、
前記温度制御素子に関する現在の状況には、温度検知手段により検知される、該温度制御素子に設置されたレーザ素子の現在の温度と、温度検知手段により検知される、該温度制御素子が収容されるケースの底面の温度と、温度検知手段により検知される、前記光出力装置の底面の温度と、が含まれること、
を特徴とする請求項４に記載の光出力装置。
前記切換手段は、
駆動対象素子より前記選択順序が前の温度制御素子に設置されたレーザ素子の温度が該レーザ素子に割り当てられた基準温度範囲外の温度になった場合に、駆動対象素子を該温度制御素子へと切り換えること、
を特徴とする請求項２に記載の光出力装置。
レーザ素子が設置された複数の温度制御素子を含む光出力装置の制御方法であって、
各温度制御素子が、該温度制御素子に設置されたレーザ素子の加熱又は冷却を行うステップを含み、
前記ステップは、
前記複数の温度制御素子のうちから選出される一部の駆動対象素子が、該駆動対象素子に設置されたレーザ素子の加熱又は冷却を行うステップと、
前記駆動対象素子を、繰り返し切り換えるステップと、を含むこと、
を特徴とする前記光出力装置の制御方法。