JP5420442B2 - 光モジュール、筐体温度推定方法、筐体温度推定装置及び筐体温度推定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、光モジュール、筐体温度推定方法、筐体温度推定装置及び筐体温度推定プログラムに関する。

10 Gigabit Small Form Factor Pluggable XFPをはじめとした、光通信用の送受信機では、電気のデータ信号を、光送信サブアセンブリ（ＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub-Assembly））内部のレーザダイオードで光信号に変換する。また、光通信用の送受信機では、フォトダイオードを内蔵した光受信モジュールである光受信サブアセンブリ（ＲＯＳＡ（Receiver Optical Sub-Assembly））によって受信した光信号を電気信号に変換及び増幅し、その電気信号をＣＤＲ（Clock Data Recovery）回路によって信号レベルを識別再生して出力する。このように、光通信用の送受信機は内部にレーザダイオードやフォトダイオードのような素子を有している。そして、レーザダイオードの発振波長の制御などのためには素子の動作温度の制御が必要となる。

例えば、光送受信機においてレーザダイオードは熱電冷却器（ＴＥＣ（Thermo-Electric-Cooler））と呼ばれる電子冷却器を内蔵している光送信モジュールであるＴＯＳＡに内蔵される。ＴＥＣは、流れる電流量や電流の流れる方向によって加熱及び冷却温度が変化するので、ＴＥＣに所定の量の電流（ＴＥＣ電流）を流すことによってレーザダイオードは安定した動作をすることとなる。レーザダイオードの動作を安定させるには、レーザダイオードの温度を検出し、検出温度に対応した量のＴＥＣ電流をＴＥＣに流す必要がある。

レーザダイオードの動作を安定させる方法としては、例えば、ＴＯＳＡ内のサーミスタによってレーザダイオードの温度を検出し、その検出信号をＡＴＣ（Auto Temperature Control）回路（サーミスタの出力をある基準値に保持する回路）に入力して、この入力された検出信号に対応する出力信号をＴＥＣの駆動回路に出力することによって、レーザダイオードの温度を一定に保つ方法がある。また、例えば、特許文献１に記載されているように、一定のＴＥＣ電流によってレーザダイオードを冷却しつつ、ＴＯＳＡ内のサーミスタによってレーザダイオードの温度を検出し、検出した信号によってレーザダイオード駆動電流を変化させる方法もある。

また、一般的に、光通信用送受信機は保証する動作温度をその筐体の温度により規定している。そのための筐体温度モニタ技術として、例えば、特許文献２には、筐体内部の基板に温度センサを設け、この温度センサにより筐体の温度を推定する技術が記載されている。

特開２００４−２９６８０５号公報 特開２００８−１６５１１号公報

光送受信機の筐体温度をモニタする方法としては、筐体に温度センサを取り付けて、筐体の温度を直接モニタする方法がある。この方法では、サーミスタ等の温度センサを筐体に直接取り付ける必要があり、実装上のスペースがかさむことが懸念される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、筐体温度の推定に必要な実装上のスペースの増加を従来よりも抑えることができる光モジュール、筐体温度推定方法、筐体温度推定装置及び筐体温度推定プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光モジュールは、筐体内に格納されたレーザダイオードと、前記筐体内に格納された、前記レーザダイオードの温度に応じた信号を出力するレーザダイオード温度検出手段と、流れる電流の量に応じて前記レーザダイオードの温度を変化させる温度制御手段と、前記レーザダイオード温度検出手段により出力される信号に対応する温度が所定の目標温度値となる状態での、前記筐体の温度と前記温度制御手段に流れる電流の量との関係に基づいて、前記温度制御手段に流れる電流の量と前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度との組合せと、前記筐体の温度の推定値と、の関係を示す関係情報を生成する関係情報生成手段と、前記関係情報と、前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度と、前記温度制御手段に流れる電流の量と、に基づいて、前記筐体の温度の推定値を示す筐体温度推定値情報を生成する筐体温度推定値情報生成手段と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る筐体温度推定方法は、筐体内に格納されたレーザダイオードの温度に応じた信号を出力する温度検出手段により出力される信号に対応する温度が所定の目標温度値となる状態での、前記筐体の温度と、流れる電流の量に応じて前記レーザダイオードの温度を変化させる前記温度制御手段に流れる電流の量と、の関係に基づいて、前記温度制御手段に流れる電流の量と前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度との組合せと、前記筐体の温度の推定値と、の関係を特定するステップと、前記特定された関係と、前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度と、前記温度制御手段に流れる電流の量と、に基づいて、前記筐体の温度を推定するステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る筐体温度推定装置は、筐体内に格納されたレーザダイオードの温度に応じた信号を出力する温度検出手段により出力される信号に対応する温度が所定の目標温度値となる状態での、前記筐体の温度と、流れる電流の量に応じて前記レーザダイオードの温度を変化させる温度制御手段に流れる電流の量と、の関係に基づいて、前記温度制御手段に流れる電流の量と前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度との組合せと、前記筐体の温度の推定値と、の関係を示す関係情報を生成する関係情報生成手段と、前記関係情報と、前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度と、前記温度制御手段に流れる電流の量と、に基づいて、前記筐体の温度の推定値を示す筐体温度推定値情報を生成する筐体温度推定値情報生成手段と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る筐体温度推定プログラムは、筐体内に格納されたレーザダイオードの温度に応じた信号を出力する温度検出手段により出力される信号に対応する温度が所定の目標温度値となる状態での、前記筐体の温度と、流れる電流の量に応じて前記レーザダイオードの温度を変化させる温度制御手段に流れる電流の量と、の関係に基づいて、前記温度制御手段に流れる電流の量と前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度との組合せと、前記筐体の温度の推定値と、の関係を示す関係情報を生成する関係情報生成手段、前記関係情報と、前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度と、前記温度制御手段に流れる電流の量と、に基づいて、前記筐体の温度の推定値を示す筐体温度推定値情報を生成する筐体温度推定値情報生成手段、としてコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明によれば、温度センサを筐体に取り付ける必要がなくなるため、筐体温度の推定に必要な実装上のスペースの増加を従来よりも抑えることができる。

本発明の一態様では、前記レーザダイオード及び前記レーザダイオード温度検出手段が光送信サブアセンブリの筐体内に格納されており、前記光送信サブアセンブリの筐体が、空気より熱伝導率の高い部材を介して前記光モジュールの筐体と接続されていることを特徴とする。この態様によれば、光モジュールの筐体の温度の過渡変化時における光モジュールの筐体の温度と筐体温度の推定値との間の誤差を従来よりも低減することができる。

また、本発明の一態様では、前記関係情報生成手段が、前記レーザダイオード温度検出手段により出力される信号に対応する温度が所定の目標温度値となる状態での、前記筐体の温度が前記目標温度値に対応する場合における前記温度制御手段に流れる電流の量と、前記筐体の温度が前記目標温度値より高い所与の温度値である場合における前記温度制御手段に流れる電流の量と、の違いに基づいて、高温における前記関係情報である高温関係情報を生成し、前記レーザダイオード温度検出手段により出力される信号に対応する温度が所定の目標温度値となる状態での、前記筐体の温度が前記目標温度値に対応する場合における前記温度制御手段に流れる電流の量と、前記筐体の温度が前記目標温度値より低い所与の温度値である場合における前記温度制御手段に流れる電流の量と、の違いに基づいて、低温における前記関係情報である低温関係情報を生成し、前記筐体温度推定値情報出力手段が、前記温度制御手段に流れる電流の量に応じて、前記高温関係情報に基づく前記筐体温度推定値情報を出力するか、前記低温関係情報に基づく前記筐体温度推定値情報を出力するか、を切り替えることを特徴とする。この態様によれば、光モジュールの筐体の温度の推定精度が向上する。

また、本発明の一態様では、前記関係情報生成手段が、前記レーザダイオード温度検出手段により出力される信号に対応する温度が所定の目標温度値となる状態での、前記筐体の温度と前記温度制御手段に流れる電流の量との関係、及び、前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度を所定の範囲内に維持した状態での、前記レーザダイオードを駆動する駆動電流の量と前記温度制御手段に流れる電流の量との関係に基づいて、前記温度制御手段に流れる電流の量と前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度と前記駆動電流の量との組合せと、前記筐体の温度の推定値と、の関係を示す前記関係情報を生成し、筐体温度推定値情報生成手段が、前記関係情報と、前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度と、前記温度制御電流測定手段により測定される前記温度制御手段に流れる電流の量と、前記駆動電流の量と、に基づいて、前記筐体の温度の推定値を示す筐体温度推定値情報を生成することを特徴とする。この態様によれば、レーザダイオードを駆動する駆動電流の量が光モジュールの筐体の温度の推定値に反映される。

本実施形態に係る光モジュールの内部構造の一例を概略的に示す一部切り欠き概略平面図である。 図１に示す光モジュールのII−II線断面の一例を概略的に示す一部切り欠き概略断面図である。 図１に示す光モジュールに含まれるＴＯＳＡのIII−III線断面の一例を概略的に示す概略断面図である。 図２に示す光モジュールに含まれるＴＯＳＡのIV−IV線断面の一例を概略的に示す概略断面図である。 図１〜図４に示す光モジュールの構成の一例を示す構成図である。 本実施形態に係る光モジュールに含まれる演算処理装置により実現される機能の一例を示す機能ブロック図である。 本実施形態に係る光モジュールで行われる処理の流れの一例を示すフロー図である。 本実施形態に係る光モジュールで行われる処理の流れの一例を示すフロー図である。 従来の光モジュールにおける、光モジュールの筐体温度の過渡変化時における温度センサの挙動の一例を示す図である。 本実施形態に係る光モジュールで行われる処理の流れの一例を示すフロー図である。

以下、本発明の一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る光モジュール１の内部構造の一例を概略的に示す一部切り欠き概略平面図である。図２は、図１に示す光モジュール１のII−II線断面の一例を概略的に示す一部切り欠き概略断面図である。図３は、図１に示す光モジュール１に含まれるＴＯＳＡ２のIII−III線断面の一例を概略的に示す概略断面図である。図４は、図２に示す光モジュール１に含まれるＴＯＳＡ２のIV−IV線断面の一例を概略的に示す概略断面図である。図５は、図１〜図４に示す光モジュール１の構成の一例を示す構成図である。

本実施形態に係る光モジュール１は、ＴＯＳＡ２とＲＯＳＡ３と回路基板４とを含んだ光送受信モジュールである。ＴＯＳＡ２は、その筐体５の内部にレーザダイオード６と、レーザダイオード６の温度を監視して、レーザダイオード６の温度に応じた信号を出力するレーザダイオード温度検出部（本実施形態では、例えば、サーミスタ７）と、レーザダイオード６を冷却又は加熱して、レーザダイオード６の温度を変化させる温度制御部（本実施形態では、例えば、ＴＥＣ８）と、レーザダイオード６から出射される光が通過するレンズ９を有する。回路基板４には、ＴＥＣ８に流す電流（ＴＥＣ電流）の量を制御して、レーザダイオード６の温度を一定に保持するよう動作するＡＴＣ回路１０、及び、レーザダイオード６の発光強度を一定に保つよう動作するＡＰＣ（Auto Power Control）回路１１が実装されている。このように、本実施形態では、温度制御部に流れる電流の量に応じて、レーザダイオード６の温度が変化する。

また、ＡＴＣ回路１０は、ＴＥＣ電流の量を検出して、ＴＥＣ電流の量に応じた信号を出力する回路であるＴＥＣ電流検出モニタ１２を含んでいる。そして、ＡＰＣ回路１１は、レーザダイオード６を駆動する駆動電流（バイアス電流）の量を検出して、駆動電流の量に応じた信号を出力する回路であるバイアス電流検出モニタ１３を含んでいる。そして、回路基板４とＴＯＳＡ２との間、及び、回路基板４とＲＯＳＡ３との間はフレキシブル基板１４により接続されている。

ＴＯＳＡ２の筐体５と光モジュール１の筐体１５との間は、空気よりも熱伝導率のよい、金属などの熱伝導部材１６が設けられている。

また、回路基板４上には、制御部（例えば、ＣＰＵ等）、記憶部（例えば、メモリ等）、外部との間でデータのやりとりを行う入出力端子、を含んで構成されるマイクロコンピュータなどの演算処理装置１７が搭載されている。

図６は、本実施形態に係る光モジュール１に含まれる演算処理装置１７により実現される機能の一例を示す機能ブロック図である。

演算処理装置１７は、機能的には、例えば、データ記憶部２０と、関係情報生成部２２と、筐体温度推定値情報生成部２４と、筐体温度推定値情報出力部２６と、を含んでいる。データ記憶部２０は、演算処理装置１７の記憶部を主として実現される。その他の要素は、演算処理装置１７の制御部を主として実現される。

これらの要素は、コンピュータである演算処理装置１７にインストールされたプログラムを、演算処理装置１７の制御部で実行することにより実現されている。このプログラムは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ可読な情報伝達媒体を介して、あるいは、インターネットなどの通信手段を介して演算処理装置１７に供給される。

ここで、本実施形態に係る光モジュール１が、サーミスタ７、ＴＥＣ電流検出モニタ１２及びバイアス電流検出モニタ１３からの出力信号を利用して、光モジュール１の筐体１５の温度を推定する原理について説明する。

ＡＴＣ回路１０は、レーザダイオード６の温度が一定に保持されるようにＴＥＣ電流の量を制御する。すなわち、ＡＴＣ回路１０は、レーザダイオード６と熱的に結合しているサーミスタ７から出力される、レーザダイオード６の温度に応じた信号が示すサーミスタ出力値ＴＴＨをある一定の基準値に保持するように動作する。レーザダイオード６の温度は、光モジュール１の筐体１５の温度（光モジュール１の筐体１５の周囲の温度）の影響を受けるため、例えば、ある定常状態よりも光モジュール１の筐体１５の温度が高くなった場合には、レーザダイオード６に対して、より大きな熱量が加えられることとなる。そのため、ＡＴＣ回路１０は、ＴＥＣ８に、定常状態である場合よりも大きな電流を流さなければサーミスタ出力値ＴＴＨが目標値になるよう冷却することができない。

つまり、ＡＴＣ回路１０の出力（ＴＥＣ電流の量）は、ＴＯＳＡ２の周囲温度によって変化する。なお、本実施形態では、ＴＯＳＡ２の筐体５と光モジュール１の筐体１５とが熱伝導部材１６で接続されているので、ＴＯＳＡ２の周囲温度は、光モジュール１の筐体１５の温度に対応している。また、光モジュール１の筐体１５の温度が過渡的に変化する際には、サーミスタ７から出力されるべき信号に対応する値と、サーミスタ７から実際に出力される信号に対応する値と、の間に差が生じることとなる。そこで、ＴＥＣ電流モニタ値ＩＴＥＣとサーミスタ出力値ＴＴＨをモニタすることで、定常状態だけではなく、光モジュール１の筐体１５の温度が過渡的に変化する際においても精度よく光モジュール１の筐体１５の温度を推定することができる。

関係情報生成部２２は、サーミスタ出力値ＴＴＨに対応する温度が所定の目標温度値となる状態での、光モジュール１の筐体１５の温度とＴＥＣ電流の量との関係に基づいて、ＴＥＣ８に流れる電流の量とサーミスタ出力値ＴＴＨに対応する温度との組合せと、光モジュール１の筐体１５の温度の推定値と、の関係を示す関係情報を生成する。具体的には、例えば、後述の係数Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの値を示す情報を生成する。

筐体温度推定値情報生成部２４は、関係情報生成部２２が生成する関係情報と、サーミスタ出力値ＴＴＨに対応する温度と、ＴＥＣ電流の量と、に基づいて、光モジュール１の筐体１５の温度の推定値（例えば、後述の筐体温度推定値ＴＣ＿ＥＳＴ）を示す筐体温度推定値情報を生成する。

筐体温度推定値情報出力部２６は、筐体温度推定値情報生成部２４により生成される筐体温度推定値情報を、演算処理装置１７に含まれる入出力端子などを経由して外部に出力する。

ここで、本実施形態に係る光モジュール１で行われる初期化処理の流れの一例を、図７に示すフロー図を参照しながら説明する。なお、以下の処理例において、レーザダイオード６の活性層の温度がＴ＿ＬＤである場合のサーミスタ出力値ＴＴＨがＴＴＨ＿ＬＤであるとする。そしてサーミスタ出力値ＴＴＨ＿ＬＤは予めデータ記憶部２０に記憶されていることとする。

まず、恒温槽（図示せず）にて、光モジュール１の筐体１５の温度が、所与のレーザダイオード６の動作温度目標値Ｔ＿ＬＤより低い温度値ＴＣ＿１となるようにした上で、レーザダイオード６を動作温度目標値Ｔ＿ＬＤにて動作させる（Ｓ１０１）。そして、利用者による操作に応じて、関係情報生成部２２が、このときのＴＥＣ電流モニタ値ＩＴＥＣ＿１を演算処理装置１７のデータ記憶部２０に出力する（Ｓ１０２）。

次に、光モジュール１の筐体１５の温度が、所与のレーザダイオード６の動作温度目標値Ｔ＿ＬＤと同じ温度値ＴＣ＿２となるようにした上で、レーザダイオード６を動作温度目標値Ｔ＿ＬＤにて動作させる（Ｓ１０３）。そして、利用者による操作に応じて、関係情報生成部２２が、このときのＴＥＣ電流モニタ値ＩＴＥＣ＿２を演算処理装置１７のデータ記憶部２０に出力する（Ｓ１０４）。

次に、光モジュール１の筐体１５の温度が、所与のレーザダイオード６の動作温度目標値Ｔ＿ＬＤよりも高い温度値ＴＣ＿３となるようにした上で、レーザダイオード６を動作温度目標値Ｔ＿ＬＤにて動作させる（Ｓ１０５）。そして、利用者による操作に応じて、関係情報生成部２２が、このときのＴＥＣ電流モニタ値ＩＴＥＣ＿３を演算処理装置１７のデータ記憶部２０に出力する（Ｓ１０６）。

このようにして、互いに異なる３つの、光モジュール１の筐体１５の温度値ＴＣ（例えば、レーザダイオード６の動作温度目標値Ｔ＿ＬＤより低い温度値ＴＣ＿１、Ｔ＿ＬＤと同じ温度値ＴＣ＿２、及び、Ｔ＿ＬＤより高い温度値ＴＣ＿３）それぞれに対応する、ＴＥＣ電流モニタ値ＩＴＥＣ（ＩＴＥＣ＿１、ＩＴＥＣ＿２及びＩＴＥＣ＿３）が演算処理装置１７のデータ記憶部２０に記憶される。

そして、関係情報生成部２２が、以下のようにして算出される係数の値をデータ記憶部２０に出力する（Ｓ１０７）。

ＴＥＣ８の特性は、ＴＥＣ８が発熱する場合とＴＥＣ８が吸熱する場合とで異なる。そのため、本実施形態では、光モジュール１の筐体１５の温度の推定値である筐体温度推定値ＴＣ＿ＥＳＴと、ＴＥＣ電流モニタ値ＩＴＥＣとの関係は、ＩＴＥＣ≧ＩＴＥＣ＿２（すなわち、ＴＣ≧Ｔ＿ＬＤ）である場合と、ＩＴＥＣ＜ＩＴＥＣ＿２（すなわち、ＴＣ＜Ｔ＿ＬＤ）である場合と、に分けて、２種類の１次式により以下のように近似することとする。

筐体温度推定値ＴＣ＿ＥＳＴは、係数Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを用いて以下の式１及び式２で推定される。

ＩＴＥＣ≧ＩＴＥＣ＿２（すなわち、ＴＣ≧Ｔ＿ＬＤ）である場合：ＴＣ＿ＥＳＴ＝Ａ×ＩＴＥＣ＋（ＴＴＨ−ＴＴＨ＿ＬＤ）＋Ｂ。なお、Ａ＝（ＴＣ＿３−ＴＣ＿２）／（ＩＴＥＣ＿３−ＩＴＥＣ＿２）、Ｂ＝ＴＣ＿２−（ＴＣ＿３−ＴＣ＿２）／（ＩＴＥＣ＿３−ＩＴＥＣ＿２）×ＩＴＥＣ＿２・・・（式１）

ＩＴＥＣ＜ＩＴＥＣ＿２（すなわち、ＴＣ＜Ｔ＿ＬＤ）である場合：ＴＣ＿ＥＳＴ＝Ｃ×ＩＴＥＣ＋（ＴＴＨ−ＴＴＨ＿ＬＤ）＋Ｄ。なお、Ｃ＝（ＴＣ＿２−ＴＣ＿１）／（ＩＴＥＣ＿２−ＩＴＥＣ＿１）、Ｄ＝ＴＣ＿２−（ＴＣ＿２−ＴＣ＿１）／（ＩＴＥＣ＿２−ＩＴＥＣ＿１）×ＩＴＥＣ＿２・・・（式２）

上述のＳ１０７に示す処理では、関係情報生成部２２が、例えば、上述の係数Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの値を算出して、データ記憶部２０に出力する。

上述のように、本実施形態に係る光モジュール１では、例えば、関係情報生成部２２は、高温における関係情報と、低温における関係情報を生成する。

なお、上述の処理例では、演算処理装置１７により係数Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの値を算出したが、光モジュール１に接続された公知のパーソナルコンピュータなどの情報処理装置により、係数Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの値を算出するようにしてもよい。

また、利用者が、レーザダイオード６を所与の目標温度（動作温度目標値Ｔ＿ＬＤに対応する。）にて動作させ、恒温槽を用いて光モジュール１の筐体１５を互いに異なる３つの温度（例えば、動作温度目標値Ｔ＿ＬＤよりも低い温度値ＴＣ＿１、動作温度目標値Ｔ＿ＬＤと同じ温度値ＴＣ＿２、及び、動作温度目標値Ｔ＿ＬＤよりも高い温度値ＴＣ＿３）にて定常動作させた状態で、それぞれの場合についてのＴＥＣ電流モニタ値ＩＴＥＣを記録するようにしてもよい。そして、利用者が、上述の係数Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの値を計算して、利用者によるキーボード操作などにより、外部からこれらの係数の値をデータ記憶部２０に出力するようにしてもよい。

本実施形態では、筐体温度推定値情報出力部２６が、予め定められた時間間隔で、上述の筐体温度推定値ＴＣ＿ＥＳＴに対応する筐体温度推定値情報を外部に出力する。ここで、本実施形態に係る光モジュール１で行われる、時刻ｔに対応する筐体温度推定値情報の出力処理の一例を、図８に示すフロー図を参照しながら説明する。なお、本処理例では、上述の初期化処理が既に実行されており、ＴＥＣ電流モニタ値ＩＴＥＣとサーミスタ出力値ＴＴＨとの組合せと、筐体温度推定値ＴＣ＿ＥＳＴと、の関係を示す関係情報（具体的には、例えば、上述の係数Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの値、及び、上述の式１及び式２に対応する推定式情報）が、予めデータ記憶部２０に記憶されていることとする。

まず、筐体温度推定値情報生成部２４が、ＴＥＣ電流検出モニタ１２から出力される、時刻ｔにおけるＴＥＣ電流モニタ値ＩＴＥＣを取得する（Ｓ２０１）。そして、筐体温度推定値情報生成部２４が、サーミスタ７から出力される、時刻ｔにおけるレーザダイオード６の温度に応じた信号が示すサーミスタ出力値ＴＴＨを取得する（Ｓ２０２）。そして、筐体温度推定値情報生成部２４が、Ｓ２０１に示す処理で取得したＴＥＣ電流モニタ値ＩＴＥＣと、Ｓ２０２に示す処理で取得したサーミスタ出力値ＴＴＨと、データ記憶部２０に記憶されている係数Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの値、とに基づいて、上述の推定式により、筐体温度推定値ＴＣ＿ＥＳＴを算出して、この筐体温度推定値ＴＣ＿ＥＳＴに対応する筐体温度推定値情報を生成する（Ｓ２０３）。そして、筐体温度推定値情報出力部２６が、Ｓ２０３に示す処理で生成された筐体温度推定値情報を、入出力端子などを経由して外部に出力する（Ｓ２０４）。

本実施形態に係る光モジュール１によれば、光モジュール１の筐体１５に温度センサを直接取り付けなくても、従来よりも精度よく光モジュール１の筐体１５の温度の推定が可能となるので、光モジュール１の実装に必要なスペースの増加を抑えることができる。

また、光モジュール１の筐体１５は場所によって温度が異なり、特にレーザダイオード周辺部の温度は高くなる。そのため、レーザダイオード周辺部の温度に基づいて筐体温度を規定することが好ましい。本実施形態に係る光モジュール１では、レーザダイオード周辺部の温度に基づいて筐体温度を規定しているので、従来よりも精度よく光モジュール１の筐体１５の温度を推定することができる。

また、本実施形態に係る光モジュール１では、ＴＥＣ電流モニタ値ＩＴＥＣに応じて、高温における関係情報に基づく筐体温度推定値情報を出力するか、低温における関係情報に基づく前記筐体温度推定値情報を出力するかが切り替わる。

また、従来の光モジュール１のように、光モジュール１の筐体１５内の回路基板４に温度センサを設けて、光モジュール１の筐体１５と温度センサとの間の温度差を補正する場合には、回路基板４上の温度センサ出力値が光モジュール１の筐体１５の温度に対してある時定数を持つこととなる。そのため、図９に示すように、定常時には温度センサが光モジュール１の筐体１５の正確な温度を出力するとしても、光モジュール１の筐体１５の温度の過渡変化時には、光モジュール１の筐体１５の温度と筐体温度推定値との間に誤差が生じるおそれがある。本実施形態に係る光モジュール１では、ＴＯＳＡ２と光モジュール１の筐体１５との間に、空気よりも熱伝導率のよい、金属などの熱伝導部材１６が設けられているので、光モジュール１の筐体１５の温度の過渡変化時における光モジュール１の筐体１５の温度と筐体温度推定値との間の誤差を低減することができる。

以下、レーザダイオード６を駆動する駆動電流の量の変化を考慮した場合について説明する。

例えば、レーザダイオード６を駆動する駆動電流の量が変化すると、レーザダイオード６の自己発熱量が変化するため、ＴＥＣ電流の量が同じでも、レーザダイオード６の周囲の温度及び光モジュール１の筐体１５の温度は変動する。そのため、レーザダイオード６が劣化するなどして、レーザダイオード６を駆動する駆動電流を増加させ、一定の光出力を保持するようなＡＰＣ回路１１を有している場合は、光モジュール１の筐体１５の温度の推定に、ＴＥＣ電流値ＩＴＥＣ及びサーミスタ出力値ＴＴＨに加え、バイアス電流検出モニタ１３から出力される、レーザダイオード６を駆動する駆動電流の量を表すバイアス電流モニタ値Ｉｂｉａｓを用いて、上述の推定式により導かれる筐体温度推定値ＴＣ＿ＥＳＴを補正する必要がある。

ここで、本実施形態に係る光モジュール１で行われる、レーザダイオード６を駆動する駆動電流の量の変化を考慮した初期化処理の流れの一例を、図１０に示すフロー図を参照しながら説明する。そして、以下の説明において、上述の処理例と共通する点については説明を省略する。

まず、レーザダイオード６の駆動電流の量をＩｂｉａｓ１に保持した状態で、上述のＳ１０１〜Ｓ１０６と同様の処理を実行する（Ｓ３０１〜Ｓ３０６）。

そして、光モジュール１の筐体１５の温度をＴＣ＿４（ただし、ＴＣ＿４≧Ｔ＿ＬＤ）に変化させる（Ｓ３０７）。そして、利用者による操作に応じて、関係情報生成部２２が、このときのＴＥＣ電流モニタ値ＩＴＥＣ＿４を演算処理装置１７のデータ記憶部に出力する（Ｓ３０８）。そして、光モジュール１の筐体１５の温度をＴＣ＿４に保持したまま、レーザダイオード６の駆動電流の量をＩｂｉａｓ＿２へ増加させる（Ｓ３０９）。そして、利用者による操作に応じて、関係情報生成部２２が、このときのＴＥＣ電流モニタ値ＩＴＥＣ＿５を演算処理装置１７のデータ記憶部に出力する（Ｓ３１０）。

そして、光モジュール１の筐体１５の温度をＴＣ＿５（ただし、ＴＣ＿５＜Ｔ＿ＬＤ）に変化させる（Ｓ３１１）。そして、利用者による操作に応じて、関係情報生成部２２が、このときのＴＥＣ電流モニタ値ＩＴＥＣ＿６を演算処理装置１７のデータ記憶部に出力する（Ｓ３１２）。そして、光モジュール１の筐体１５の温度をＴＣ＿５に保持したまま、レーザダイオード６の駆動電流の量をＩｂｉａｓ＿２へ増加させる（Ｓ３１３）。そして、利用者による操作に応じて、関係情報生成部２２が、このときのＴＥＣ電流モニタ値ＩＴＥＣ＿７を演算処理装置１７のデータ記憶部に出力する（Ｓ３１４）。

そして、関係情報生成部２２が、以下のようにして算出される係数の値をデータ記憶部２０に出力する（Ｓ３１５）。

本処理例では、光モジュール１の筐体１５の温度ＴＣは、上述の係数Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに加え、係数Ｅ、Ｆを用いて以下の式３及び式４で推定される。

ＩＴＥＣ≧ＩＴＥＣ＿２（すなわち、ＴＣ≧Ｔ＿ＬＤ）である場合：ＴＣ＝Ａ×ＩＴＥＣ＋（ＴＴＨ−ＴＴＨ＿ＬＤ）＋Ｂ＋Ｅ（Ｉｂｉａｓ−Ｉｂｉａｓ＿１）。なお、係数Ａ及びＢについては、式１と同様。Ｅ＝Ａ×（ＩＴＥＣ＿５−ＩＴＥＣ＿４）／（Ｉｂｉａｓ＿２−Ｉｂｉａｓ＿１）・・・（式３）。

ＩＴＥＣ＜ＩＴＥＣ＿２（すなわち、ＴＣ＜Ｔ＿ＬＤ）である場合：ＴＣ＝Ｃ×ＩＴＥＣ＋（ＴＴＨ−ＴＴＨ＿ＬＤ）＋Ｄ＋Ｆ（Ｉｂｉａｓ−Ｉｂｉａｓ＿１）。なお、係数Ｃ及びＤについては、式２と同様。Ｆ＝Ｃ×（ＩＴＥＣ＿７−ＩＴＥＣ＿６）／（Ｉｂｉａｓ＿２−Ｉｂｉａｓ＿１）・・・（式４）。

上述のＳ３１５に示す処理では、例えば、関係情報生成部２２は、上述の係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの値を算出して、データ記憶部２０に出力する。

なお、上述の処理例では、演算処理装置１７により係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの値を算出したが、光モジュール１に接続された公知のパーソナルコンピュータなどの情報処理装置により、係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの値を算出するようにしてもよい。

また、利用者が、上述のバイアス電流モニタ値Ｉｂｉａｓを記録するようにしてもよい。そして、利用者が、手計算により上述の係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの値を算出して、利用者によるキーボード操作などにより、外部からこれらの係数の値をデータ記憶部２０に出力するようにしてもよい。

そして、筐体温度推定値情報生成部２４は、予め定められた時間間隔で、データ記憶部２０に記憶されている、上述の係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの値と、上述の推定式を示す推定式情報と、ＴＥＣ電流検出モニタ１２から出力される、時刻ｔにおけるＴＥＣ電流モニタ値ＩＴＥＣと、サーミスタ７から出力される、時刻ｔにおけるサーミスタ出力値ＴＴＨと、に基づいて、筐体温度推定値ＴＣ＿ＥＳＴを算出して、この筐体温度推定値ＴＣ＿ＥＳＴに対応する筐体温度推定値情報を生成する。そして、筐体温度推定値情報出力部２６が、この筐体温度推定値情報を、入出力端子などを経由して外部に出力する。

なお、本発明は上記実施形態には限定されない。

上記各実施形態に係る光モジュール１では、光モジュール１の筐体１５の温度の特性の近似のために１次式を用いたが、近似式として異なる次数の多項式を用いても構わない。

また、例えば、ＣＰＵ等の制御部やメモリやハードディスクドライブなどの記憶部を備えた、外部の情報処理装置において光モジュール１の筐体１５の温度を推定しても構わない。また、例えば、光モジュール１がＲＯＳＡ３を備えていなくてもよい。

１ 光モジュール、２ ＴＯＳＡ、３ ＲＯＳＡ、４ 回路基板、５ 筐体、６ レーザダイオード、７ サーミスタ、８ ＴＥＣ、９ レンズ、１０ ＡＴＣ回路、１１ ＡＰＣ回路、１２ ＴＥＣ電流検出モニタ、１３ バイアス電流検出モニタ、１４ フレキシブル基板、１５ 筐体、１６ 熱伝導部材、１７ 演算処理装置、２０ データ記憶部、２２ 関係情報生成部、２４ 筐体温度推定値情報生成部、２６ 筐体温度推定値情報出力部。

Claims (7)

1. 筐体内に格納されたレーザダイオードと、
   前記筐体内に格納された、前記レーザダイオードの温度に応じた信号を出力するレーザダイオード温度検出手段と、
   流れる電流の量に応じて前記レーザダイオードの温度を変化させる温度制御手段と、
   前記レーザダイオード温度検出手段により出力される信号に対応する温度が所定の目標温度値となる状態での、前記筐体の温度と前記温度制御手段に流れる電流の量との関係に基づいて、前記温度制御手段に流れる電流の量と前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度との組合せと、前記筐体の温度の推定値と、の関係を示す関係情報を生成する関係情報生成手段と、
   前記関係情報と、前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度と、前記温度制御手段に流れる電流の量と、に基づいて、前記筐体の温度の推定値を示す筐体温度推定値情報を生成する筐体温度推定値情報生成手段と、
   を含むことを特徴とする光モジュール。
2. 前記レーザダイオード及び前記レーザダイオード温度検出手段が光送信サブアセンブリの筐体内に格納されており、
   前記光送信サブアセンブリの筐体が、空気より熱伝導率の高い部材を介して前記光モジュールの筐体と接続されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記関係情報生成手段が、
   前記レーザダイオード温度検出手段により出力される信号に対応する温度が所定の目標温度値となる状態での、前記筐体の温度が前記目標温度値に対応する場合における前記温度制御手段に流れる電流の量と、前記筐体の温度が前記目標温度値より高い所与の温度値である場合における前記温度制御手段に流れる電流の量と、の違いに基づいて、高温における前記関係情報である高温関係情報を生成し、
   前記レーザダイオード温度検出手段により出力される信号に対応する温度が所定の目標温度値となる状態での、前記筐体の温度が前記目標温度値に対応する場合における前記温度制御手段に流れる電流の量と、前記筐体の温度が前記目標温度値より低い所与の温度値である場合における前記温度制御手段に流れる電流の量と、の違いに基づいて、低温における前記関係情報である低温関係情報を生成し、
   前記筐体温度推定値情報出力手段が、前記温度制御手段に流れる電流の量に応じて、前記高温関係情報に基づく前記筐体温度推定値情報を出力するか、前記低温関係情報に基づく前記筐体温度推定値情報を出力するか、を切り替える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光モジュール。
4. 前記関係情報生成手段が、前記レーザダイオード温度検出手段により出力される信号に対応する温度が所定の目標温度値となる状態での、前記筐体の温度と前記温度制御手段に流れる電流の量との関係、及び、前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度を所定の範囲内に維持した状態での、前記レーザダイオードを駆動する駆動電流の量と前記温度制御手段に流れる電流の量との関係に基づいて、前記温度制御手段に流れる電流の量と前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度と前記駆動電流の量との組合せと、前記筐体の温度の推定値と、の関係を示す前記関係情報を生成し、
   筐体温度推定値情報生成手段が、前記関係情報と、前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度と、前記温度制御電流測定手段により測定される前記温度制御手段に流れる電流の量と、前記駆動電流の量と、に基づいて、前記筐体の温度の推定値を示す筐体温度推定値情報を生成する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光モジュール。
5. 筐体内に格納されたレーザダイオードの温度に応じた信号を出力する温度検出手段により出力される信号に対応する温度が所定の目標温度値となる状態での、前記筐体の温度と、流れる電流の量に応じて前記レーザダイオードの温度を変化させる前記温度制御手段に流れる電流の量と、の関係に基づいて、前記温度制御手段に流れる電流の量と前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度との組合せと、前記筐体の温度の推定値と、の関係を特定するステップと、
   前記特定された関係と、前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度と、前記温度制御手段に流れる電流の量と、に基づいて、前記筐体の温度を推定するステップと、
   を含むことを特徴とする筐体温度推定方法。
6. 筐体内に格納されたレーザダイオードの温度に応じた信号を出力する温度検出手段により出力される信号に対応する温度が所定の目標温度値となる状態での、前記筐体の温度と、流れる電流の量に応じて前記レーザダイオードの温度を変化させる温度制御手段に流れる電流の量と、の関係に基づいて、前記温度制御手段に流れる電流の量と前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度との組合せと、前記筐体の温度の推定値と、の関係を示す関係情報を生成する関係情報生成手段と、
   前記関係情報と、前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度と、前記温度制御手段に流れる電流の量と、に基づいて、前記筐体の温度の推定値を示す筐体温度推定値情報を生成する筐体温度推定値情報生成手段と、
   を含むことを特徴とする筐体温度推定装置。
7. 筐体内に格納されたレーザダイオードの温度に応じた信号を出力する温度検出手段により出力される信号に対応する温度が所定の目標温度値となる状態での、前記筐体の温度と、流れる電流の量に応じて前記レーザダイオードの温度を変化させる温度制御手段に流れる電流の量と、の関係に基づいて、前記温度制御手段に流れる電流の量と前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度との組合せと、前記筐体の温度の推定値と、の関係を示す関係情報を生成する関係情報生成手段、
   前記関係情報と、前記レーザダイオード温度検出手段から出力される信号に対応する温度と、前記温度制御手段に流れる電流の量と、に基づいて、前記筐体の温度の推定値を示す筐体温度推定値情報を生成する筐体温度推定値情報生成手段、
   としてコンピュータを機能させることを特徴とする筐体温度推定プログラム。

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