JP7175264B2

JP7175264B2 - 光送信機

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Publication number: JP7175264B2
Application number: JP2019508081A
Authority: JP
Inventors: 英哲井川; 弘幸尾崎; 聡志石飛
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2022-11-18
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: US20200136349A1; JPWO2018179306A1; CN110447151B; WO2018179306A1; US10693276B2; CN110447151A

Description

本発明は、光伝送システムに使用される光送信機に関する。

光送信機において、半導体レーザ部から出力されるレーザ光の出力パワーを一定に維持する制御方法として、ＡＰＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）が知られている。ＡＰＣでは、半導体レーザ部を構成するレーザダイオード（ＬＤ）から出力されるレーザ光の一部をフォトダイオード（ＰＤ）で検出し、ＰＤから出力されるモニタ電流の値を一定にするようにＬＤに供給されるレーザ駆動電流を制御（フィードバック制御）する（特許文献１参照）。

また、光送信機内の温度に応じてレーザ駆動回路に印加する電圧を変更することにより、温度変化が発生しても半導体レーザ部から出力されるレーザ光の出力パワーを一定に維持する技術も提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１３－７６７７６号公報（例えば、図１、図１０）

しかしながら、特許文献１に記載の光送信機は、ＤＤＭ（ＤｉｇｉｔａｌＤｉａｇｎｏｓｔｉｃＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）機能、例えば、光送信機の主要パラメータを上位装置でリアルタイムに読み取り可能にする機能、を具備しておらず、ユーザは上位装置を通じて半導体レーザ部の正確な出力パワーを知ることができない。

また、一般のＤＤＭ機能は、半導体レーザ部の出力パワーに対応するモニタ電流の値（パワーモニタ値）を上位装置に通知する機能を含む。しかし、温度変化に伴う熱膨張などにより半導体レーザ部とこれを収容する光モジュールの筐体との間の位置ズレが発生すると、半導体レーザ部の出力パワーに対する光モジュールの出力パワー（すなわち、光モジュールの筐体に保持されている光ファイバを通して送信されるレーザ光の出力パワー）の比率（効率）が低下し（すなわち、トラッキングエラーが発生し）、上位装置に通知されるパワーモニタ値が、光モジュールの出力パワーを正確に示していないという問題がある。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、半導体レーザ部の経年劣化及び光モジュールの温度変化が生じた場合であっても光モジュールから出力されるレーザ光の出力パワーを一定に維持することができ、また、光モジュールの出力パワーを正確に示すパワーモニタ値を上位装置に通知することができる光送信機を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る光送信機は、入力されたレーザ駆動電流に対応する第１の出力パワーのレーザ光を出力すると共に、前記第１の出力パワーに対応するモニタ電流を出力する半導体レーザ部と、前記半導体レーザ部の近傍に配置され、入力される熱電素子駆動電流に応じた熱電素子温度を維持する熱電素子と、前記半導体レーザ部と前記熱電素子とを収容すると共に、前記レーザ光が入射する位置に配置された端部を有する光ファイバを保持する、光モジュールの筐体と、前記モニタ電流に対応するモニタ電圧を生成するモニタ電流検出部と、前記モニタ電圧を、設定されたターゲット電圧に近づけるように前記レーザ駆動電流を制御するレーザ駆動部と、複数の温度の各々における、前記半導体レーザ部の前記第１の出力パワーに対する前記光ファイバを通して出力される前記レーザ光の第２の出力パワーの比率の測定結果に基づく情報を予め記憶する記憶部と、前記半導体レーザ部の周辺温度を検出する温度センサと、前記温度センサによって検出された検出温度と前記測定結果に基づく情報とを用いて前記ターゲット電圧を変更するターゲット電圧決定部と、前記検出温度と前記測定結果に基づく情報とを用いて上位装置に送信される前記第２の出力パワーを示すパワーモニタ値を生成するパワーモニタ値決定部と、前記熱電素子に前記熱電素子駆動電流を供給する熱電素子駆動部と、前記熱電素子の前記熱電素子温度を決定し、前記熱電素子駆動部に熱電素子温度指示信号を提供する熱電素子温度決定部と、前記検出温度が予め決められた温度以上のときに、前記レーザ駆動電流と前記熱電素子駆動電流の合計値が最小になるように、前記レーザ駆動電流と前記熱電素子駆動電流を制御し、前記検出温度が予め決められた温度未満のときに、前記熱電素子に供給されている前記熱電素子駆動電流よりも下がるように、前記熱電素子駆動電流を制御することで、前記第１の出力パワーを増加させる補償制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、半導体レーザ部の経年劣化及び光モジュールの温度変化が生じた場合であっても光モジュールから出力されるレーザ光の出力パワーを一定に維持することができる。

また、本発明によれば、光モジュールの出力パワーに対応する正確なパワーモニタ値を上位装置に通知することができる。

本発明の実施の形態１に係る光送信機を概略的に示す構成図である。本発明の実施の形態２に係る光送信機を概略的に示す構成図である。実施の形態２に係る光送信機のトラッキングエラー補償動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態３に係る光送信機におけるレーザ駆動電流と熱電素子駆動電流の調整処理を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施の形態に係る光送信機を、添付図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態１から３は、例にすぎず、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

《１》実施の形態１．
《１－１》構成
図１は、実施の形態１に係る光送信機１を概略的に示す構成図である。光送信機１は、光伝送システムに使用される。図１に示されるように、光送信機１は、レーザ光Ｌ０を出力する半導体レーザ部１１を有する光モジュール１０と、モニタ電流検出部２０と、レーザ駆動部３０と、情報を記憶する不揮発性の記憶部としてのメモリ４０と、トラッキングエラーを補償するための処理を行う補償制御部５０とを備えている。

半導体レーザ部１１は、レーザ光を発生させるレーザ発光素子としてのレーザダイオード（ＬＤ）と、レーザ光の一部を検出してレーザ光Ｌ０の出力パワー（第１の出力パワー）Ｐ０に対応するモニタ電流Ｉｍを出力する光検出素子としてのフォトダイオード（ＰＤ）とを有している。なお、半導体レーザ部１１は、入力信号に応じてレーザ光を変調する光変調部を備えてもよい。

光モジュール１０は、構造体としての筐体と、筐体内に収容（固定）された半導体レーザ部１１と、筐体に備えられ、光ファイバ７０が保持（固定）されるホルダ部１３とを有している。筐体に光ファイバ７０が保持されることによって、半導体レーザ部１１の光出射面から出射されるレーザ光Ｌ０が光ファイバ７０の端部に向かって進む。このように、半導体レーザ部１１の光出射面と光ファイバ７０の端部とは予め決められた位置関係を持つことによって、光学的に結合されている。

モニタ電流検出部２０は、半導体レーザ部１１のＰＤから出力されるモニタ電流Ｉｍが入力され、モニタ電流Ｉｍに対応する値のモニタ電圧Ｖｍを出力する。通常、モニタ電圧Ｖｍは、モニタ電流Ｉｍに比例する。

レーザ駆動部３０は、フィードバック制御を行うＡＰＣ制御部３１を有している駆動回路である。ＡＰＣ制御部３１は、ターゲット電圧比較部３２を有している。ターゲット電圧比較部３２は、モニタ電流Ｉｍに対応するモニタ電圧Ｖｍと基準電圧であるターゲット電圧Ｖｒとの比較を行う。

補償制御部５０は、温度センサ５１と、ターゲット電圧決定部５２と、パワーモニタ値決定部５３とを有している。温度センサ５１は、光モジュール１０の温度Ｔ１（すなわち、半導体レーザ部１１の周辺温度）を検出することができる他の位置（補償制御部５０の外部）に配置されてもよい。

補償制御部５０は、トラッキングエラーを補償するための調整処理を実行する。トラッキングエラーとは、光モジュール１０の筐体に保持された半導体レーザ部１１の光出射面と光モジュール１０の筐体のホルダ部１３に保持された光ファイバ７０の端部との位置関係によって決まる光学的な結合状態が、光モジュール１０の温度変化に伴って変化すること（すなわち、温度変化に伴う光学系の部品の位置関係のズレ）である。トラッキングエラーは、ＡＰＣ制御部３１によるフィードバック制御では補償することができない。トラッキングエラーの発生時にその補償をしない場合には、光モジュール１０から光ファイバ７０を通して出力されるレーザ光の出力パワー（第２の出力パワー）Ｐ１は低下する。

ターゲット電圧決定部５２は、ターゲット電圧比較部３２に設定されている基準電圧であるターゲット電圧Ｖｒを、メモリ４０に予め保持されている計算式を用いて、又は、メモリ４０に予め保持されている情報（ＬＵＴ）を用いて、温度補償する。つまり、ターゲット電圧決定部５２は、温度センサ５１が検出する温度Ｔ１に基づいてターゲット電圧Ｖｒを適切な値に変更して、ターゲット電圧比較部３２に補償されたターゲット電圧Ｖｒの値を提供する。

パワーモニタ値決定部５３は、温度センサ５１の検出温度Ｔ１が常温（設計上の使用温度）から大きく外れたときに、モニタ電流Ｉｍに比例するモニタ電圧Ｖｍが、光モジュール１０から光ファイバ７０を通して出力されるレーザ光の出力パワーＰ１を正確に示していないため、モニタ電圧Ｖｍを補正することでパワーモニタ値Ｖｍ１を生成する。パワーモニタ値決定部５３は、温度センサ５１の検出温度Ｔ１に基づいてモニタ電圧Ｖｍを補正することで、光モジュール１０の出力パワーＰ１を正確に示すパワーモニタ値Ｖｍ１を生成し、これを光送信機１のリアルタイム情報として上位装置（図示せず）に提供するＤＤＭ機能を実行する。具体的に言えば、パワーモニタ値決定部５３は、温度センサ５１の検出温度Ｔ１に基づいて、モニタ電流Ｉｍに対応する（例えば、比例する）モニタ電圧Ｖｍを補償して、補償されたモニタ電圧を、パワーモニタ値Ｖｍ１として、上位装置に通知する。

なお、補償制御部５０は、制御回路で構成されてもよく、又は、ソフトウェアであるプログラムを格納するメモリ４０と、このプログラムを実行する情報処理部としてのプロセッサとによって実現されてもよい。また、補償制御部５０以外の構成をプログラムを格納するメモリ４０とプロセッサとによって実現してもよい。

《１－２》動作
まず、常温時、すなわちトラッキングエラー補償の必要が無いときの動作を説明する。このとき、レーザ駆動部３０は、モニタ電流Ｉｍに対応するモニタ電圧Ｖｍに基づいて（すなわち、モニタ電流Ｉｍに基づいて）決定されたレーザ駆動電流Ｉｄを、半導体レーザ部１１に供給する。

半導体レーザ部１１は、供給されたレーザ駆動電流Ｉｄによって発光して、供給されたレーザ駆動電流Ｉｄに応じた出力パワーＰ０のレーザ光Ｌ０を、光モジュール１０の筐体のホルダ部１３に保持された光ファイバ７０の端部に向けて出力する。

半導体レーザ部１１の出力パワーＰ０に応じた値のモニタ電流Ｉｍは、モニタ電流検出部２０にてモニタ電流に対応する値のモニタ電圧Ｖｍに変換され、モニタ電圧Ｖｍは、ＡＰＣ制御部３１と補償制御部５０に提供される。

ＡＰＣ制御部３１は、ターゲット電圧比較部３２においてモニタ電圧Ｖｍとターゲット電圧Ｖｒとを比較し、ターゲット電圧Ｖｒにモニタ電圧Ｖｍが近づくように（望ましくは、モニタ電圧Ｖｍがターゲット電圧Ｖｒに等しくなるように）、レーザ駆動電流Ｉｄを制御する。具体的に言えば、ＡＰＣ制御部３１は、モニタ電圧Ｖｍがターゲット電圧Ｖｒより低ければレーザ駆動電流Ｉｄを増加させ、モニタ電圧Ｖｍがターゲット電圧Ｖｒより高ければレーザ駆動電流Ｉｄを減少させる。

次に、常温時以外のとき、すなわちトラッキングエラー補償が必要であるときの動作を説明する。光送信機１内の温度変化によって光モジュール１０の構造が変化することで、例えば、半導体レーザ部１１の光出射面と光ファイバ７０のコア（端部）との間に結合ズレが生じ、その結果、半導体レーザ部１１の出力パワーＰ０に対する光モジュール１０の出力パワーＰ１の比率（効率）（＝Ｐ１／Ｐ０）が、常温時における比率（効率）から変化（通常は、低下）する。

ＡＰＣ制御部３１は、半導体レーザ部１１の出力パワーＰ０に対応するモニタ電流Ｉｍの値、つまり、モニタ電流Ｉｍをモニタ電流検出部２０で変換したモニタ電圧Ｖｍの値、に基づいてフィードバック制御を行う。このように、ＡＰＣ制御部３１によるフィードバック制御は、半導体レーザ部１１の出力パワーＰ０に対する光モジュール１０の出力パワーＰ１の比率（効率）の変化を考慮していない。このため、光モジュール１０の温度が常温から大きく変化した場合には、光モジュール１０の出力パワーＰ１は、常温時における光モジュール１０の出力パワーからズレており（通常は、低下しており）、トラッキングエラーが発生する。

実施の形態１においては、光送信機１の仕様において許容されている温度範囲（仕様温度範囲）におけるトラッキングエラーを予め測定し、この測定結果に基づく情報をＬＵＴ（ＬｏｏｋＵｐＴａｂｌｅ）として、又は、計算式としてメモリ４０に予め記憶させる。補償は、計算式で行ってもよいし、ＬＵＴを用いて行ってもよい。

補償制御部５０のターゲット電圧決定部５２は、温度センサ５１の検出温度Ｔ１と、メモリ４０が記憶するトラッキングエラーの測定結果に基づく情報とを用いて、半導体レーザ部１１の出力パワーＰ０を増加又は減少させるようにターゲット電圧比較部３２のターゲット電圧Ｖｒを変化させることによって、トラッキングエラーを補償する。

実施の形態１においては、レーザ駆動電流Ｉｄ自体を書き換えるのではなく、フィードバックポイントであるターゲット電圧比較部３２のターゲット電圧Ｖｒに対して温度補償を行う。このようなターゲット電圧Ｖｒを更新する（例えば、ターゲット電圧Ｖｒを高くする）制御によって、半導体レーザ部１１のレーザ駆動電流Ｉｄに対する出力パワーＰ０の経年劣化の影響を排除（すなわち、光モジュール１０の出力パワーＰ０の低下を回避）することができる。

また、実施の形態１においては、温度センサ５１の検出温度Ｔ１とメモリ４０に予め記憶されている測定結果に基づく情報（ＬＵＴ又は計算式）とから、光モジュール１０の出力パワーＰ１を一定に維持する制御（フィードフォワード制御）を行うので、光モジュール１０の温度変化に対するトラッキングエラー補償を適切に行うことができる。

《１－３》効果
以上に説明したように、実施の形態１に係る光送信機１によれば、半導体レーザ部１１の経年劣化及び光モジュール１０の温度変化が生じた場合であっても、ターゲット電圧Ｖｒを更新する制御を行うので、フィードバック制御によって、光モジュール１０から光ファイバ７０を通して出力されるレーザ光の出力パワーＰ１を一定に維持することができる。

また、実施の形態１に係る光送信機１によれば、パワーモニタ値決定部５３がトラッキングエラー補償情報をもとに補償されたパワーモニタ値Ｖｍ１を上位装置に提供するので、光モジュール１０の出力パワーＰ１に対応する正確なパワーモニタ値Ｖｍ１を上位装置に通知することができる。この結果、光送信機１が持つＤＤＭ機能を正常に維持することができる。

《２》実施の形態２．
上記実施の形態１においては、ターゲット電圧決定部５２が温度センサ５１の検出温度Ｔ１及び予め記憶された測定結果に基づく情報を用いてターゲット電圧Ｖｒを更新することでモニタ電流Ｉｍに基づくレーザ駆動電流ＩｄのＡＰＣ方式の制御を行い、トラッキングエラー補償を行うことでＡＣＣ（ＡｕｔｏＣｕｒｒｅｎｔＣｏｎｔｒｏｌ）方式の制御を行う光送信機１を説明した。

しかし、光送信機を屋外に設置する場合などのように、光送信機が温度変化幅の大きい環境に設置される場合、又は、光送信機に高出力パワーが要求されておりレーザ駆動部３０が供給可能なレーザ駆動電流Ｉｄの上限に達しそうな場合には、レーザ駆動電流Ｉｄの増加又は減少によるフィードバック制御だけでは、光モジュール１０から出力されるレーザ光の出力パワーＰ１を一定に維持することができない。

そこで、実施の形態２においては、半導体レーザ部１１を冷却又は加熱することができる熱電素子１２を光モジュール１０内（半導体レーザ部１１の近傍）に備え、熱電素子駆動部６０によって熱電素子１２の温度（熱電素子温度）Ｔｌｄを設定することで、トラッキングエラー補償を行っている。熱電素子１２は、例えば、ペルチェ素子であり、熱電素子駆動部６０は、例えば、発熱又は冷却する熱電素子を制御するＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏ－ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｏｌｅｒ）コントローラである。

図２は、実施の形態２に係る光送信機２を概略的に示す構成図である。図２において、図１に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１に示される符号と同じ符号が付される。

一般に、半導体レーザ部１１は、半導体レーザ部１１の温度によってレーザ駆動電流Ｉｄに対する出力パワーＰ０の変換効率が変化する。つまり、温度の低下に応じて変換効率は上昇し、温度の上昇に応じて変換効率は低下する。そのため、レーザ駆動部３０で同じレーザ駆動電流Ｉｄを流している場合であっても、熱電素子駆動部６０で熱電素子温度Ｔｌｄを下げることによって、レーザ駆動部３０のレーザ駆動電流Ｉｄをさらに上げることができる。言い換えれば、レーザ駆動電流Ｉｄが、予め決められた上限値に達した場合であっても、半導体レーザ部１１の温度を下げることによって、半導体レーザ部１１の出力パワーＰ０をさらに上げることができる。

上記のように、実施の形態２においては、レーザ駆動部３０のレーザ駆動電流Ｉｄが、予め決められた上限値に達したときに、温度センサ５１の検出温度Ｔ１が予め設定された閾値温度に達していることをトリガにして、補助的に熱電素子温度Ｔｌｄを下げてトラッキングエラー補償を行うことができる。

熱電素子温度決定部（Ｔｌｄ決定部）５４は、熱電素子温度Ｔｌｄの変化度合を、予め取得された測定結果に基づく情報を用いて決定する。例えば、熱電素子温度Ｔｌｄは、メモリ４０に保存されている、測定結果に基づいて予め求められた計算式を用いて決定されてもよく、測定結果に基づいて予めメモリ４０に保存されたＬＵＴを用いて決定されてもよい。

なお、補償制御部５０ａは、制御回路で構成されてもよく、又は、ソフトウェアであるプログラムを格納するメモリ４０ａと、このプログラムを実行する情報処理部としてのプロセッサとによって実現されてもよい。また、補償制御部５０ａ以外の構成をプログラムを格納するメモリ４０ａとプロセッサとによって実現してもよい。

図３は、検出温度Ｔ１が予め設定された温度閾値（高温側又は低温側）を跨いだ（通過した）場合に、熱電素子１２による補償を行う場合の処理を示すフローチャートである。

図３のステップＳ１１において、補償制御部５０ａは、温度センサ５１の検出温度Ｔ１を監視し、ステップＳ１２において、検出温度Ｔ１が予め設定した温度閾値を跨いだ場合（すなわち、高温側の閾値を超えた場合又は低温側の閾値を下回った場合）、熱電素子温度Ｔｌｄの制御によってトラッキングエラーの補償を開始する。

ステップＳ１２において判断がＹＥＳの場合には、処理はステップＳ１３に進む。ステップＳ１３においては、補償制御部５０ａは、通過した温度閾値が高温側の温度閾値か低温側の温度閾値かを判断する。

高温側の温度閾値である場合には（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、補償制御部５０ａのＴｌｄ決定部５４は、メモリ４０ａに記憶されている高温側のＬＵＴ又は高温側の計算式を用いて、検出温度Ｔ１におけるトラッキングエラーの補償を実施する。具体的には、Ｔｌｄ決定部５４は、メモリ４０ａに記憶されている高温側のＬＵＴ又は高温側の計算式を用いて、検出温度Ｔ１における熱電素子温度Ｔｌｄを求め、これを熱電素子駆動部６０に提供する。

ステップＳ１４の処理は、次のステップＳ１５において、検出温度Ｔ１が高温側の温度閾値を下回るまで繰り返される。ステップＳ１５において、検出温度Ｔ１が高温側の温度閾値を下回った場合には、処理はステップＳ１１に戻る。ただし、このときに、熱電素子温度Ｔｌｄの調整によるトラッキングエラーの補償処理を終了してもよい。

ステップＳ１３において判断がＮＯの場合には、低温側の温度閾値であり、処理はステップＳ１６進む。ステップＳ１６において、補償制御部５０ａのＴｌｄ決定部５４は、メモリ４０ａに記憶されている低温側のＬＵＴ又は低温側の計算式を用いて、検出温度Ｔ１におけるトラッキングエラーの補償を実施する。具体的には、Ｔｌｄ決定部５４は、メモリ４０ａに記憶されている低温側のＬＵＴ又は低温側の計算式を用いて、検出温度Ｔ１における熱電素子温度Ｔｌｄを求め、これを熱電素子駆動部６０に提供する。

ステップＳ１６の処理は、次のステップＳ１７において、検出温度Ｔ１が低温側の温度閾値を超えるまで繰り返される。ステップＳ１７において、検出温度Ｔ１が低温側の温度閾値を超えた場合には、処理はステップＳ１１に戻る。ただし、このときに、熱電素子温度Ｔｌｄの調整によるトラッキングエラーの補償を終了してもよい。なお、熱電素子温度Ｔｌｄの調整によるトラッキングエラーの補償の開始判断に用いる温度閾値と、終了の判断に用いる温度閾値とを異なる値に設定してもよい。

以上に説明したように、実施の形態２に係る光送信機２によれば、上記実施の形態１において記載した効果に加えて以下の効果が得られる。

実施の形態２に係る光送信機２によれば、レーザ駆動部３０で同じレーザ駆動電流Ｉｄを流している場合であっても、熱電素子駆動部１４で熱電素子１２の温度Ｔｌｄを下げることによって、レーザ駆動電流Ｉｄが、予め決められた上限値に達した場合であっても、半導体レーザ部１１の出力パワーＰ０をさらに上げることができる。

なお、上記以外の点に関し、実施の形態２は実施の形態１と同じである。

《３》実施の形態３．
上記実施の形態２においては、ターゲット電圧Ｖｒの制御と熱電素子温度Ｔｌｄの制御によってトラッキングエラー補償を行う場合を説明した。しかし、熱電素子駆動電流Ｉｐ及びレーザ駆動電流Ｉｄが増大すると光送信機における電力消費量が増大する。

そこで、実施の形態３に係る光送信機は、熱電素子温度Ｔｌｄの変更を前提とするトラッキングエラー補償を行う場合に、消費電流を極力少なくする処理方法を採用する。

実施の形態３は、補償制御部５０ａの制御内容（消費電力を最小にするための制御）の点において、実施の形態２と相違する。他の点において、実施の形態３は、実施の形態２と同じである。したがって、実施の形態３の説明に際しては、図２をも参照する。

図４は、実施の形態３に係る光送信機におけるレーザ駆動電流Ｉｄと熱電素子駆動電流Ｉｐの調整処理を示すフローチャートである。

熱電素子１２の初期温度Ｔｌｄ（常温）より低温側においては、光モジュール１０の温度Ｔａが熱電素子１２の初期温度Ｔｌｄより低くなり、低温になるほど発光効率が向上する。このため、熱電素子温度Ｔｌｄを下げる（すなわち、熱電素子駆動電流Ｉｐを下げる）と光モジュール１０の出力パワーＰ１が増加する。このように、低温側の制御（検出温度Ｔ１が予め決められた温度未満のときの制御）では、熱電素子駆動電流Ｉｐを下げれば発光効率が上がる、すなわち、消費電力を下げれば発光効率が向上するため、消費電力を減らしながらトラッキングエラー補償を行う制御は容易に行うことができる。

したがって、図４では、常温より高温側の調整処理（検出温度Ｔ１が予め決められた温度以上のときの処理）を説明する。まず、ステップＳ２１において、常温から高温に至るある調整点（複数のポイントが採用される）で、仕様温度範囲の中心付近で出力パワーＰ０が目標の出力パワーになるように、補償制御部５０ａは、ＡＰＣ制御部３１内のターゲット電圧比較部３２のターゲット電圧Ｖｒを上昇させる。

次のステップＳ２２において、補償制御部５０ａは、モニタ電圧Ｖｍから、レーザ光の出力パワーＰ０が目標の出力パワーに達したかどうかを判断する。

ステップＳ２２における判断がＮＯの場合、すなわち、ターゲット電圧Ｖｒの変化（レーザ駆動電流Ｉｄの変化）だけでは、目標の出力パワーを得ることができなかった場合、ステップＳ２３において、補償制御部５０ａは、熱電素子温度Ｔｌｄを下げて目標の出力パワーに到達させるための制御を行う。

次のステップＳ２４において、補償制御部５０ａは、目標の出力パワーを変化させないように熱電素子温度Ｔｌｄを順次下げながら、ＡＰＣ制御部３１内のターゲット電圧比較部３２のターゲット電圧Ｖｒを順次下げて、ステップＳ２５において、補償制御部５０ａは、一定間隔（例えば、熱電素子温度Ｔｌｄを１℃変えるごと）に熱電素子駆動電流Ｉｐの測定値、レーザ駆動電流Ｉｄの測定値をメモリ４０ａに保存する。

予め設定された熱電素子温度Ｔｌｄの可変値の上限に達すると、補償制御部５０ａは、調整を停止し、ステップＳ２６において、保存された各熱電素子温度Ｔｌｄにおける２つ測定値（熱電素子駆動電流Ｉｐの測定値と、レーザ駆動電流Ｉｄの測定値）の合計が一番小さいポイントに熱電素子温度Ｔｌｄ、ＡＰＣ制御部３１内ターゲット電圧比較部３２のターゲット電圧Ｖｒを設定する。

次に、ステップＳ２７において、補償制御部５０ａは、光出力パワー以外の特性についての判定を行う。

光モジュール１０が変調素子を具備する場合には、熱電素子温度Ｔｌｄの変化によって発振波長が変化するため変調素子の吸収波長特性から消光比等の特性が変わり得る。そのため、レーザ光の出力波形を確認し、もし特性を満足しなかった場合、ステップＳ２８で熱電素子温度Ｔｌｄを予め決められた一定量（例えば、１℃）上げて、光出力パワー以外の特性を再判定する。

全ての特性が仕様を満たした時点で、調整を終了する。

図４に示される処理を複数の温度において行い、熱電素子温度ＴｌｄとＡＰＣ制御部３１のターゲット電圧Ｖｒのフィッティングカーブを作成し、フィッティングカーブを関数（計算式）又はＬＵＴなどで表し、これらの情報をメモリ４０ａに予め保存する。補償制御部５０ａは、トラッキングエラーの補償に際し、メモリ４０ａに保存されている計算式又はＬＵＴを用いて補正を行う。

以上に説明したように、実施の形態３に係る光送信機によれば、上記実施の形態１及び２における効果に加えて以下の効果が得られる。

実施の形態３に係る光送信機は、レーザ駆動電流Ｉｄと熱電素子駆動電流Ｉｐの合計を最小にするように制御されるので、消費電力を低減することができる。

なお、上記以外の点において、実施の形態３は、実施の形態２と同じである。

１，２光送信機、１０，１０ａ光モジュール、１１半導体レーザ部、１２熱電素子、１３ホルダ部、２０モニタ電流検出部、３０レーザ駆動部、３１ＡＰＣ制御部（光パワー制御部）、３２ターゲット電圧比較部、４０，４０ａメモリ（記憶部）、５０，５０ａ補償制御部、５１温度センサ、５２ターゲット電圧決定部、５３パワーモニタ値決定部、５４Ｔｌｄ決定部（熱電素子温度決定部）、６０熱電素子駆動部、７０光ファイバ、Ｌ０レーザ光、Ｐ０出力パワー（第１の出力パワー）、Ｐ１出力パワー（第２の出力パワー）、Ｉｄレーザ駆動電流、Ｉｍモニタ電流、Ｉｐ熱電素子駆動電流、Ｔ１検出温度、Ｔｌｄ熱電素子温度、Ｖｍモニタ電圧、Ｖｍ１パワーモニタ値、Ｖｒターゲット電圧。

Claims

入力されたレーザ駆動電流に対応する第１の出力パワーのレーザ光を出力すると共に、前記第１の出力パワーに対応するモニタ電流を出力する半導体レーザ部と、
前記半導体レーザ部の近傍に配置され、入力される熱電素子駆動電流に応じた熱電素子温度を維持する熱電素子と、
前記半導体レーザ部と前記熱電素子とを収容すると共に、前記レーザ光が入射する位置に配置された端部を有する光ファイバを保持する、光モジュールの筐体と、
前記モニタ電流に対応するモニタ電圧を生成するモニタ電流検出部と、
前記モニタ電圧を、設定されたターゲット電圧に近づけるように前記レーザ駆動電流を制御するレーザ駆動部と、
複数の温度の各々における、前記半導体レーザ部の前記第１の出力パワーに対する前記光ファイバを通して出力される前記レーザ光の第２の出力パワーの比率の測定結果に基づく情報を予め記憶する記憶部と、
前記半導体レーザ部の周辺温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出された検出温度と前記測定結果に基づく情報とを用いて前記ターゲット電圧を変更するターゲット電圧決定部と、
前記検出温度と前記測定結果に基づく情報とを用いて上位装置に送信される前記第２の出力パワーを示すパワーモニタ値を生成するパワーモニタ値決定部と、
前記熱電素子に前記熱電素子駆動電流を供給する熱電素子駆動部と、
前記熱電素子の前記熱電素子温度を決定し、前記熱電素子駆動部に熱電素子温度指示信号を提供する熱電素子温度決定部と、
前記検出温度が予め決められた温度以上のときに、前記レーザ駆動電流と前記熱電素子駆動電流の合計値が最小になるように、前記レーザ駆動電流と前記熱電素子駆動電流を制御し、前記検出温度が予め決められた温度未満のときに、前記熱電素子に供給されている前記熱電素子駆動電流よりも下がるように、前記熱電素子駆動電流を制御することで、前記第１の出力パワーを増加させる補償制御部と、
を備えたことを特徴とする光送信機。