JP6704534B1 - 劣化診断装置および光トランシーバの劣化診断方法 - Google Patents

劣化診断装置および光トランシーバの劣化診断方法 Download PDF

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Abstract

光送信信号を出力するレーザダイオード(105)を有する光トランシーバ(101)の温度を取得する温度取得部(111)と、レーザダイオード(105)に流れるバイアス電流を取得するバイアス電流取得部(112)と、取得された温度とバイアス電流との関係を示す補正関数を算出する補正関数演算部(114)と、補正関数を用いて、劣化診断時に取得されたバイアス電流の温度補正値を算出する温度補正値算出部(116)と、温度補正値を用いて、劣化診断時に取得されたバイアス電流を補正する補正後バイアス電流算出部(117)と、バイアス電流の初期値である初期バイアス電流と補正された補正後バイアス電流とを比較して、レーザダイオード(105)の状態を判定するバイアス電流変化量算出部(118)と、を備える。

Description

本発明は、光トランシーバの劣化具合を診断する劣化診断装置および光トランシーバの劣化診断方法に関する。
従来、光ファイバを用いた有線の光通信は、通信品質の安定性から様々なシステムに適用されている。光通信は、従来のデータの送受信のみならず、監視、制御などを行うためのシステムにも使用されるようになり、これまで以上に高い信頼性が求められる。光通信で用いられる光トランシーバにも高い信頼性が求められるが、光トランシーバは消耗品である。そのため、光トランシーバが故障する前に対処できるように、光トランシーバの劣化具合をモニタする必要性が生じる。
光トランシーバの光送信部は、光信号を生成するレーザダイオードとレーザダイオードを発光させる電流を流す駆動回路とを備える。光トランシーバを構成する部品の中で最も故障しやすいのがレーザダイオードである。そのため、レーザダイオードの劣化具合をモニタすることで、光トランシーバの劣化診断が可能である。光トランシーバは、光出力を一定に制御するため、レーザダイオードを駆動するバイアス電流を制御する機能を有する。光トランシーバは、レーザダイオードが劣化した場合、バイアス電流を増加させることで光出力を一定にする制御を行う。光トランシーバには、レーザダイオードを駆動するバイアス電流をモニタする機能が一般的に搭載されている。バイアス電流をモニタすることで、光トランシーバの劣化具合を推定する技術が知られている。
特許文献1には、光送信機の劣化具合を求めるため、発光素子のバイアス電流値および発光素子の雰囲気温度をモニタから取得し、あらかじめメモリに格納された雰囲気温度およびバイアス電流値の初期の関係が記録された温度テーブルを参照して、取得した雰囲気温度に対応する初期バイアス電流値と取得したバイアス電流値とを比較することで劣化具合を診断する技術が開示されている。
特開2014−212234号公報
しかしながら、上記従来の技術によれば、温度テーブルを生成するためには、事前に光送信機の状態で温度を変化させた時のバイアス電流値を取得して温度テーブルを生成する必要があり、試験時間および試験コストがかかる、という問題があった。代表的な光送信機の温度テーブルを生成して他の光送信機にも適用することで試験時間および試験コストを削減できるが、この場合、各光送信機の特性の個体ばらつきによって診断精度が悪くなってしまう、という問題があった。さらに、光送信機を部品として購入して装置を製造する場合、光送信機の温度試験を実施すること自体が困難な場合も考えられる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光トランシーバの劣化量の算出精度を向上可能な劣化診断装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は光トランシーバの劣化を診断する劣化診断装置である。劣化診断装置は、光送信信号を出力するレーザダイオードを有する光トランシーバの温度を取得する温度取得部と、光送信信号の光出力強度を一定にするためにレーザダイオードに流れるバイアス電流を取得するバイアス電流取得部と、運用開始後一定期間に複数回、温度取得部で光トランシーバの温度が取得され、バイアス電流取得部でレーザダイオードのバイアス電流が取得され、取得された複数の温度と複数のバイアス電流との関係を示す補正関数を算出する補正関数演算部と、一定期間の後の劣化診断時に温度取得部で取得された光トランシーバの温度、一定期間の前の運用開始時に温度取得部で取得された光トランシーバの温度である初期温度、および補正関数を用いて、一定期間の後の劣化診断時にバイアス電流取得部で取得されたバイアス電流について、初期温度と劣化診断時に取得された温度との温度差によって生じる変化量を示す温度補正値を算出する温度補正値算出部と、温度補正値を用いて、劣化診断時に取得されたバイアス電流を補正する補正後バイアス電流算出部と、一定期間の前の運用開始時にバイアス電流取得部で取得されたバイアス電流の初期値である初期バイアス電流と補正された補正後バイアス電流との差分と、規定された閾値とを比較して、差分が規定された閾値以上の場合、光トランシーバの有するレーザダイオードが劣化したとして、光トランシーバの交換を指示するバイアス電流変化量算出部と、を備えることを特徴とする。
本発明にかかる劣化診断装置は、光トランシーバの劣化量の算出精度を向上できる、という効果を奏する。
通信装置の構成例を示すブロック図 劣化診断装置の動作を示すフローチャート 補正関数演算部における補正関数の算出方法を示す図 バイアス電流変化量算出部で算出されるバイアス電流の劣化量を示す図 劣化診断装置で温度補正を行わなかった場合のバイアス電流の経時変化の例を示す図 劣化診断装置で温度補正を行った場合のバイアス電流の経時変化の例を示す図 劣化診断装置が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで構成する場合の例を示す図 劣化診断装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図
以下に、本発明の実施の形態に係る劣化診断装置および光トランシーバの劣化診断方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態.
図1は、本発明の実施の形態に係る通信装置100の構成例を示すブロック図である。通信装置100は、光トランシーバ101と、劣化診断装置102と、を備える。光トランシーバ101は、光送信部103と、光受信部104と、駆動電流モニタ部109と、温度モニタ部110と、を備える。光送信部103は、図示しない後段装置からの電気送信信号を光送信信号に変換して、図示しない光ファイバに出力する。光受信部104は、図示しない光ファイバからの光受信信号を電気受信信号に変換して、図示しない後段装置に出力する。光送信部103は、レーザダイオード105と、モニタPD(PhotoDiode)106と、PD電流検出部107と、駆動電流制御部108と、を備える。
レーザダイオード105は、駆動電流制御部108の制御によって光送信信号を出力する。モニタPD106は、レーザダイオード105の発光強度をモニタする。モニタPD106にはレーザダイオード105の発光強度に応じたPD電流が流れる。PD電流検出部107は、モニタPD106に流れるPD電流の電流値を検出し、駆動電流制御部108へフィードバックを行う。駆動電流制御部108は、PD電流検出部107からのフィードバックすなわちPD電流の電流値に基づいて、レーザダイオード105を駆動するための駆動電流すなわちバイアス電流を制御する。駆動電流制御部108は、光トランシーバ101から出力される光送信信号の光出力強度を一定にするため、PD電流の電流値が一定になるようにバイアス電流を制御する。
駆動電流モニタ部109は、光送信部103の外部からレーザダイオード105に流れるバイアス電流をモニタする。温度モニタ部110は、光送信部103の外部から光トランシーバ101の温度をモニタする。駆動電流モニタ部109および温度モニタ部110は、例えば、光トランシーバ101の動作を制御する図1において図示しないマイコンとI2C(Inter-Integrated Circuit)インタフェースで通信することにより、所望のデータを取得することができる。
劣化診断装置102は、通信装置100の一部として組み込まれる。劣化診断装置102は、温度取得部111と、バイアス電流取得部112と、初期値保持部113と、補正関数演算部114と、補正関数保持部115と、温度補正値算出部116と、補正後バイアス電流算出部117と、バイアス電流変化量算出部118と、を備える。劣化診断装置102が備える各構成要素については、劣化診断装置102の動作を示すフローチャートとともに説明する。図2は、本実施の形態に係る劣化診断装置102の動作を示すフローチャートである。
光トランシーバ101が運用を開始すると、温度取得部111は、光トランシーバ101の温度モニタ部110から、光トランシーバ101の初期温度T1を取得する。また、バイアス電流取得部112は、光トランシーバ101の駆動電流モニタ部109から、光トランシーバ101において駆動電流制御部108からレーザダイオード105に供給される初期バイアス電流I1を取得する(ステップS101)。温度取得部111は、取得した初期温度T1を初期値保持部113に格納する。バイアス電流取得部112は、取得した初期バイアス電流I1を初期値保持部113に格納する。
温度取得部111は、ステップS101の後も定期的に、光トランシーバ101の温度モニタ部110から、光トランシーバ101の温度を取得する。同様に、バイアス電流取得部112は、ステップS101の後も定期的に、光トランシーバ101の駆動電流モニタ部109から、光トランシーバ101において駆動電流制御部108からレーザダイオード105に供給されるバイアス電流を取得する(ステップS102)。劣化診断装置102は、光トランシーバ101の運用開始時点から例えば1日の間に複数回、温度取得部111が光トランシーバ101の温度を取得し、バイアス電流取得部112が光トランシーバ101のバイアス電流を取得することで、異なる温度のときのバイアス電流のデータを取得することができる。
補正関数演算部114は、ステップS102において温度取得部111で取得された光トランシーバ101の温度のデータ、およびステップS102においてバイアス電流取得部112で取得された光トランシーバ101のバイアス電流のデータを用いて、光トランシーバ101の温度とバイアス電流との関係を示す関数である補正関数f(T)を算出する(ステップS103)。補正関数演算部114は、算出した補正関数f(T)を補正関数保持部115に保持させる(ステップS104)。
補正関数演算部114における補正関数f(T)の算出方法について、図3を用いて詳細に説明する。図3は、本実施の形態に係る補正関数演算部114における補正関数f(T)の算出方法を示す図である。光トランシーバ101のレーザダイオード105は、温度によって発光を開始する閾値電流および発光効率が変化する。レーザダイオード105は、温度が高くなるほど閾値電流が増加し、発光効率は低下する。そのため、光トランシーバ101では、同じ光出力強度の光送信信号を得るために必要なバイアス電流は、温度が高くなるほど増加し、増加量は例えば2次関数的に増加する。従って、図3に示すように、横軸を温度とし、縦軸をバイアス電流として、各温度における光出力強度一定時のバイアス電流をプロットすると、各プロットは2次近似曲線の近似式で近似できる。図3では、温度T1〜T4に対してバイアス電流I1〜I4がプロットされており、この4つのプロットによる2次近似曲線の近似式が補正関数f(T)となる。なお、温度T1に対するバイアス電流I1は、初期温度T1に対する初期バイアス電流I1であってもよい。
つぎに、劣化診断装置102が、温度の異なるときのバイアス電流を取得する方法について説明する。通信装置100は、一部を除いて設置環境の温度はコントロールされておらず、場合によっては屋外に設置される。この場合、通信装置100周辺の環境温度は、1日の間でも昼夜で異なり、また気候変動によっても年間でも変化する。このような環境温度の変化を利用して、劣化診断装置102は、例えば1日の間で3点以上、温度およびバイアス電流を取得してプロットすることで図3に示すような2次近似曲線の近似式を生成できるため、この2次近似曲線の近似式を補正関数f(T)としてバイアス電流の温度補正に利用する。劣化診断装置102は、近似式を生成するにあたり、プロットの点が多いほど、また温度差が大きいほど補正関数f(T)の精度は良くなるが、最低3点の精度良い温度とバイアス電流のデータがあれば温度差は小さくとも同じ補正関数f(T)を生成できる。
図2のフローチャートの説明に戻る。以降、通信装置100は連続的に運用される。劣化診断装置102は、劣化診断を行う時点で、温度取得部111が光トランシーバ101の温度T2を取得し、バイアス電流取得部112が光トランシーバ101のバイアス電流Ibを取得する(ステップS105)。温度取得部111が光トランシーバ101の温度T2を取得し、バイアス電流取得部112が光トランシーバ101のバイアス電流Ibを取得する方法は、各々前述のステップS102のときと同様である。
温度補正値算出部116は、ステップS105において劣化診断時に温度取得部111で取得された温度T2と、初期値保持部113に格納されている初期温度T1と、補正関数保持部115に保持されている補正関数f(T)とを用いて、ステップS105において劣化診断時に取得されたバイアス電流Ibの温度補正値ΔIaを算出する(ステップS106)。温度補正値算出部116で算出されるバイアス電流の温度補正値ΔIaは、レーザダイオード105のバイアス電流が温度依存性を持つために生じる、初期温度T1と劣化診断時の温度T2との温度差によって生じるバイアス電流の変化量である。
補正後バイアス電流算出部117は、温度補正値ΔIaを用いて、劣化診断時に取得されたバイアス電流Ibを補正する。具体的には、補正後バイアス電流算出部117は、ステップS105において劣化診断時にバイアス電流取得部112で取得されたバイアス電流Ibから、ステップS106において温度補正値算出部116で算出されたバイアス電流の温度補正値ΔIaを減算する。これにより、補正後バイアス電流算出部117は、劣化診断時の温度T2と初期温度T1との温度差によるバイアス電流の温度補正値ΔIaを補正し、劣化診断時の温度T2のバイアス電流Ibを初期温度T1に換算した補正後バイアス電流(Ib−ΔIa)を算出することができる(ステップS107)。
バイアス電流変化量算出部118は、バイアス電流の初期値である初期バイアス電流I1と補正された補正後バイアス電流(Ib−ΔIa)とを比較して、レーザダイオード105の状態を判定する。具体的には、バイアス電流変化量算出部118は、ステップS107において補正後バイアス電流算出部117で算出された補正後バイアス電流(Ib−ΔIa)と、初期値保持部113に格納されている初期バイアス電流I1との差分を算出する(ステップS108)。バイアス電流変化量算出部118で算出された差分(Ib−I1−ΔIa)が、光トランシーバ101の運用開始時からのバイアス電流の劣化量ΔIbとなる。
図4を用いて、バイアス電流変化量算出部118で算出されるバイアス電流の劣化量ΔIbについて説明する。図4は、本実施の形態に係るバイアス電流変化量算出部118で算出されるバイアス電流の劣化量ΔIbを示す図である。前述のように、運用開始時点の初期温度をT1とし、初期バイアス電流をI1とし、劣化診断時点の温度をT2とし、バイアス電流をIbとする。図4において黒い三角で示されるポイントが、劣化診断時点の温度T2のときのバイアス電流Ibを示している。初期温度T1と劣化診断時点の温度T2とは温度が異なるため、バイアス電流には、劣化量ΔIbとは別に温度依存性による電流増加分が含まれている。電流増加分は、劣化診断時点の温度T2を補正関数f(T)に代入して計算されるバイアス電流I2と初期バイアス電流I1との差分である。この電流増加分が、前述の温度補正値ΔIaである。従って、劣化診断時点のバイアス電流Ibから温度補正値ΔIaを減算した補正後バイアス電流(Ib−ΔIa)と運用開始時の初期バイアス電流I1との差分が、経時劣化によるバイアス電流の劣化量ΔIbとして算出される。なお、図4では、初期温度T1<劣化診断時点の温度T2の場合を示しているが、初期温度T1>劣化診断時点の温度T2の場合、温度補正値ΔIaがマイナスの値となるため、バイアス電流変化量算出部118は、同様の算出方法で劣化量ΔIbを算出できる。
図2のフローチャートの説明に戻る。バイアス電流変化量算出部118は、算出した劣化量ΔIbから光トランシーバ101の故障が近いかどうかを判定する(ステップS109)。バイアス電流変化量算出部118は、例えば、劣化量ΔIbと、光トランシーバ101の故障が近いかどうかを判定するために規定された閾値とを比較する。バイアス電流変化量算出部118は、劣化量ΔIbの方が大きい場合は光トランシーバ101の故障が近いと判定し、劣化量ΔIbの方が小さい場合は光トランシーバ101の故障は近くないと判定する。
バイアス電流変化量算出部118が光トランシーバ101の故障は近くないと判定した場合(ステップS109:No)、劣化診断装置102は、通信装置100の運転を継続し、ステップS105に戻って光トランシーバ101の劣化診断を繰り返し実施する。
バイアス電流変化量算出部118が光トランシーバ101の故障が近いと判定した場合(ステップS109:Yes)、劣化診断装置102は、光トランシーバ101の故障が近い旨をユーザに通知し、光トランシーバ101を交換させる(ステップS110)。バイアス電流変化量算出部118は、初期バイアス電流I1と補正後バイアス電流(Ib−ΔIa)との差分が規定された閾値以上の場合、ユーザに対して光トランシーバ101の交換を指示してもよい。また、劣化診断装置102は、例えば、バイアス電流変化量算出部118が警報を発してユーザに光トランシーバ101の故障が近い旨を通知してもよいし、バイアス電流変化量算出部118または図示しない表示部に光トランシーバ101の故障が近い旨を表示してユーザに通知してもよいし、ユーザが使用する装置のアドレスに対して光トランシーバ101の故障が近い旨の通知を送信してもよい。劣化診断装置102は、光トランシーバ101が交換された場合、図2に示すフローチャートの動作を、最初のステップS101から実施する。
図5および図6を用いて、本実施の形態の劣化診断装置102で得られる効果について説明する。図5は、本実施の形態に係る劣化診断装置102で温度補正を行わなかった場合のバイアス電流の経時変化の例を示す図である。図6は、本実施の形態に係る劣化診断装置102で温度補正を行った場合のバイアス電流の経時変化の例を示す図である。図5および図6において、横軸は運用時間を示し、縦軸はバイアス電流を示す。
例えば、1日に1回同じ時間帯でバイアス電流を取得した場合の結果が図5とすると、一定周期でバイアス電流の増減が見られる。図5に示す山と山の周期または谷と谷の周期は丁度1年間に相当し、季節変化による温度変動が現れることになる。図5に示す状態で劣化診断を行うと、暑い時期に劣化診断した場合、運用開始時よりもバイアス電流が増加しているように診断され、光トランシーバが劣化していると判断してしまうおそれがある。温度補正を行わなかった場合、環境温度変化の影響を含んだバイアス電流の変化量で劣化診断し、劣化を判断するため、誤った診断となってしまう。一方、図6は、本実施の形態の補正関数f(T)を用いてバイアス電流の温度補正を行った場合のバイアス電流の変化を示したものである。図6では、環境温度変化の影響を排除できるため、真のバイアス電流の劣化量を算出でき、劣化診断において劣化判定を精度良く行うことができる。このように、図5では環境温度変化の影響を含んだバイアス電流変化量を示しているのに対して、図6では劣化によるバイアス電流変化量のみを示すことができる。
なお、本実施の形態では、通信装置100において、光トランシーバ101および劣化診断装置102が別構成に分かれているが、一例であり、これに限定されない。通信装置100は、劣化診断装置102の機能を、光トランシーバ101に内蔵された図示しないマイコンで処理することで、図1に示す構成の場合と同様の劣化診断が可能である。また、補正関数f(T)の生成について、通信装置100の運用が開始されてから補正関数f(T)を生成する方法について説明したが、運用開始前にエージングすなわち慣らし運転を行う場合には、エージング中に補正関数f(T)を生成してもよい。
つづいて、劣化診断装置102のハードウェア構成について説明する。劣化診断装置102において、温度取得部111およびバイアス電流取得部112は、光トランシーバ101からデータを取得する入力インタフェースである。初期値保持部113および補正関数保持部115はメモリである。補正関数演算部114、温度補正値算出部116、補正後バイアス電流算出部117、およびバイアス電流変化量算出部118は処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
図7は、本実施の形態に係る劣化診断装置102が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで構成する場合の例を示す図である。処理回路がプロセッサ91およびメモリ92で構成される場合、劣化診断装置102の処理回路の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ92に格納される。処理回路では、メモリ92に記憶されたプログラムをプロセッサ91が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路は、劣化診断装置102の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ92を備える。また、これらのプログラムは、劣化診断装置102の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
ここで、プロセッサ91は、CPU(Central Processing Unit)、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはDSP(Digital Signal Processor)などであってもよい。また、メモリ92には、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(登録商標)(Electrically EPROM)などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはDVD(Digital Versatile Disc)などが該当する。
図8は、本実施の形態に係る劣化診断装置102が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図である。処理回路が専用のハードウェアで構成される場合、図8に示す処理回路93は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものが該当する。劣化診断装置102の各機能を機能別に処理回路93で実現してもよいし、各機能をまとめて処理回路93で実現してもよい。
なお、劣化診断装置102の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、劣化診断装置102は、光トランシーバ101を搭載した通信装置100の運用を開始後、レーザダイオード105のバイアス電流および温度を一定間隔で取得し、取得した温度と異なる温度でのバイアス電流との関係から補正関数を生成する。劣化診断装置102は、劣化診断時点で取得した温度と補正関数とを用いて温度補正値を算出し、劣化診断時の温度のバイアス電流を初期温度に換算した補正後バイアス電流を算出し、初期バイアス電流との差分を算出することで、レーザダイオード105の温度依存性を補正した劣化量を算出する。これにより、劣化診断装置102は、光トランシーバ101の劣化量の算出精度を向上することができる。また、劣化診断装置102は、事前に温度テーブルなどを生成することなく、試験時間および試験コストも削減できる。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
100 通信装置、101 光トランシーバ、102 劣化診断装置、103 光送信部、104 光受信部、105 レーザダイオード、106 モニタPD、107 PD電流検出部、108 駆動電流制御部、109 駆動電流モニタ部、110 温度モニタ部、111 温度取得部、112 バイアス電流取得部、113 初期値保持部、114 補正関数演算部、115 補正関数保持部、116 温度補正値算出部、117 補正後バイアス電流算出部、118 バイアス電流変化量算出部。

Claims (2)

  1. 光トランシーバの劣化を診断する劣化診断装置であって、
    光送信信号を出力するレーザダイオードを有する前記光トランシーバの温度を取得する温度取得部と、
    前記光送信信号の光出力強度を一定にするために前記レーザダイオードに流れるバイアス電流を取得するバイアス電流取得部と、
    運用開始後一定期間に複数回、前記温度取得部で前記光トランシーバの温度が取得され、前記バイアス電流取得部で前記レーザダイオードのバイアス電流が取得され、取得された複数の前記温度と複数の前記バイアス電流との関係を示す補正関数を算出する補正関数演算部と、
    前記一定期間の後の劣化診断時に前記温度取得部で取得された前記光トランシーバの温度、前記一定期間の前の運用開始時に前記温度取得部で取得された前記光トランシーバの温度である初期温度、および前記補正関数を用いて、前記一定期間の後の劣化診断時に前記バイアス電流取得部で取得されたバイアス電流について、前記初期温度と劣化診断時に取得された温度との温度差によって生じる変化量を示す温度補正値を算出する温度補正値算出部と、
    前記温度補正値を用いて、前記劣化診断時に取得されたバイアス電流を補正する補正後バイアス電流算出部と、
    前記一定期間の前の運用開始時に前記バイアス電流取得部で取得されたバイアス電流の初期値である初期バイアス電流と補正された補正後バイアス電流との差分と、規定された閾値とを比較して、前記差分が規定された閾値以上の場合、前記光トランシーバの有する前記レーザダイオードが劣化したとして、前記光トランシーバの交換を指示するバイアス電流変化量算出部と、
    を備えることを特徴とする劣化診断装置。
  2. 光トランシーバの劣化を診断する劣化診断装置における光トランシーバの劣化診断方法であって、
    温度取得部が、光送信信号を出力するレーザダイオードを有する前記光トランシーバの温度を取得する第1のステップと、
    バイアス電流取得部が、前記光送信信号の光出力強度を一定にするために前記レーザダイオードに流れるバイアス電流を取得する第2のステップと、
    補正関数演算部が、運用開始後一定期間に複数回、前記温度取得部で前記光トランシーバの温度が取得され、前記バイアス電流取得部で前記レーザダイオードのバイアス電流が取得され、取得された複数の前記温度と複数の前記バイアス電流との関係を示す補正関数を算出する第3のステップと、
    温度補正値算出部が、前記一定期間の後の劣化診断時に前記温度取得部で取得された前記光トランシーバの温度、前記一定期間の前の運用開始時に前記温度取得部で取得された前記光トランシーバの温度である初期温度、および前記補正関数を用いて、前記一定期間の後の劣化診断時に前記バイアス電流取得部で取得されたバイアス電流について、前記初期温度と劣化診断時に取得された温度との温度差によって生じる変化量を示す温度補正値を算出する第4のステップと、
    補正後バイアス電流算出部が、前記温度補正値を用いて、前記劣化診断時に取得されたバイアス電流を補正する第5のステップと、
    バイアス電流変化量算出部が、前記一定期間の前の運用開始時に前記バイアス電流取得部で取得されたバイアス電流の初期値である初期バイアス電流と補正された補正後バイアス電流との差分と、規定された閾値とを比較して、前記差分が規定された閾値以上の場合、前記光トランシーバの有する前記レーザダイオードが劣化したとして、前記光トランシーバの交換を指示する第6のステップと、
    を含むことを特徴とする光トランシーバの劣化診断方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022033431A1 (zh) * 2020-08-13 2022-02-17 中兴通讯股份有限公司 一种光模块健康状态检测方法、检测装置及存储介质

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11799562B2 (en) * 2020-06-02 2023-10-24 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Mitigation of temperature variations and crosstalk in silicon photonics interconnects
US20230119309A1 (en) * 2021-10-20 2023-04-20 Simmonds Precision Products, Inc. Laser diode drive systems

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52123185A (en) * 1976-04-09 1977-10-17 Fujitsu Ltd Optical communication supervisory system
JPS5821886A (ja) * 1981-07-31 1983-02-08 Nec Corp レ−ザ・ダイオ−ド劣化判定回路
JPH04334078A (ja) * 1991-05-10 1992-11-20 Fujitsu Ltd 半導体レーザー制御装置
JPH05259548A (ja) * 1992-03-10 1993-10-08 Fujitsu Ltd レーザダイオード電流監視回路の温度補償方法
JPH07147443A (ja) * 1993-11-24 1995-06-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ送信器
JPH07221369A (ja) * 1994-01-31 1995-08-18 Idec Izumi Corp 回路素子の劣化検出回路
JPH08279642A (ja) * 1995-04-05 1996-10-22 Sony Corp 発光素子の寿命予測方法およびこれを用いた発光駆動装置
WO1999014832A1 (fr) * 1997-09-16 1999-03-25 Hitachi, Ltd. Dispositif de transmission optique et procede de pilotage d'une diode laser
JP2000041002A (ja) * 1998-07-21 2000-02-08 Nakayo Telecommun Inc レーザ光利用装置および光無線伝送装置
JP2002329924A (ja) * 2001-03-02 2002-11-15 Ricoh Co Ltd Ld制御装置及びldの劣化検知方法
JP2004254240A (ja) * 2003-02-21 2004-09-09 Fujitsu Ltd レーザダイオード管理装置およびレーザダイオード管理方法
JP2005145006A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Kyocera Mita Corp 露光装置、画像形成装置、寿命判定装置
JP2006332345A (ja) * 2005-05-26 2006-12-07 Sumitomo Electric Ind Ltd オートパワーコントロール回路およびレーザダイオード制御方法
EP2071568A1 (en) * 2007-12-13 2009-06-17 Harman/Becker Automotive Systems GmbH Temperature sensing in an optical reproducing / recording device
US20120263202A1 (en) * 2010-10-08 2012-10-18 Gunther Steinle Laser diode control device
JP2014212234A (ja) * 2013-04-19 2014-11-13 住友電気工業株式会社 光送信機および発光素子の寿命予測方法
JP2016004597A (ja) * 2014-06-17 2016-01-12 三菱電機株式会社 ディスク装置
JP2016163106A (ja) * 2015-02-27 2016-09-05 株式会社日立製作所 通信装置および保守運用システム
WO2019172086A1 (ja) * 2018-03-08 2019-09-12 三菱電機株式会社 光モジュールの寿命予測方法および寿命予測装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7830936B2 (en) * 2003-01-10 2010-11-09 Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. Calibration of laser systems
US7881615B2 (en) * 2007-07-26 2011-02-01 Finisar Corporation Dynamic digital diagnostic alerts
JP2009200242A (ja) * 2008-02-21 2009-09-03 Fujitsu Ltd 光送信機および制御方法
JP6032075B2 (ja) * 2013-03-18 2016-11-24 富士通株式会社 光伝送装置および光伝送システム
US11177620B2 (en) * 2017-09-15 2021-11-16 Intel Corporation Laser failure early warning indicator

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52123185A (en) * 1976-04-09 1977-10-17 Fujitsu Ltd Optical communication supervisory system
JPS5821886A (ja) * 1981-07-31 1983-02-08 Nec Corp レ−ザ・ダイオ−ド劣化判定回路
JPH04334078A (ja) * 1991-05-10 1992-11-20 Fujitsu Ltd 半導体レーザー制御装置
JPH05259548A (ja) * 1992-03-10 1993-10-08 Fujitsu Ltd レーザダイオード電流監視回路の温度補償方法
JPH07147443A (ja) * 1993-11-24 1995-06-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ送信器
JPH07221369A (ja) * 1994-01-31 1995-08-18 Idec Izumi Corp 回路素子の劣化検出回路
JPH08279642A (ja) * 1995-04-05 1996-10-22 Sony Corp 発光素子の寿命予測方法およびこれを用いた発光駆動装置
WO1999014832A1 (fr) * 1997-09-16 1999-03-25 Hitachi, Ltd. Dispositif de transmission optique et procede de pilotage d'une diode laser
JP2000041002A (ja) * 1998-07-21 2000-02-08 Nakayo Telecommun Inc レーザ光利用装置および光無線伝送装置
JP2002329924A (ja) * 2001-03-02 2002-11-15 Ricoh Co Ltd Ld制御装置及びldの劣化検知方法
JP2004254240A (ja) * 2003-02-21 2004-09-09 Fujitsu Ltd レーザダイオード管理装置およびレーザダイオード管理方法
JP2005145006A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Kyocera Mita Corp 露光装置、画像形成装置、寿命判定装置
JP2006332345A (ja) * 2005-05-26 2006-12-07 Sumitomo Electric Ind Ltd オートパワーコントロール回路およびレーザダイオード制御方法
EP2071568A1 (en) * 2007-12-13 2009-06-17 Harman/Becker Automotive Systems GmbH Temperature sensing in an optical reproducing / recording device
US20120263202A1 (en) * 2010-10-08 2012-10-18 Gunther Steinle Laser diode control device
JP2014212234A (ja) * 2013-04-19 2014-11-13 住友電気工業株式会社 光送信機および発光素子の寿命予測方法
JP2016004597A (ja) * 2014-06-17 2016-01-12 三菱電機株式会社 ディスク装置
JP2016163106A (ja) * 2015-02-27 2016-09-05 株式会社日立製作所 通信装置および保守運用システム
WO2019172086A1 (ja) * 2018-03-08 2019-09-12 三菱電機株式会社 光モジュールの寿命予測方法および寿命予測装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022033431A1 (zh) * 2020-08-13 2022-02-17 中兴通讯股份有限公司 一种光模块健康状态检测方法、检测装置及存储介质

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