JPH07131111A - デバイス温度制御方法およびデバイスモジュール - Google Patents
デバイス温度制御方法およびデバイスモジュールInfo
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/06804—Stabilisation of laser output parameters by monitoring an external parameter, e.g. temperature
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- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
- H01S5/0687—Stabilising the frequency of the laser
Abstract
(57)【要約】
【目的】 使用環境温度の変化に起因する測定誤差等を
補償できるデバイス温度制御方法を提供する。使用環境
温度の変化に起因する出力特性の変動を補償できるデバ
イスモジュールを提供する。 【構成】 部品実装済のパッケージ１２を被測定機器と
する。測定検査では半導体レーザ１６がレーザ光を射出
する。外部検査装置がペルチェクーラ１９の駆動電流を
調整する。レーザ光が基準波長をとる。レーザ検出温度
を記録する。異なる使用環境温度で測定検査が行われ
る。検査記録から使用環境温度およびレーザ検出温度の
相関関係が標定される。標定結果から関数情報が定ま
る。制御装置２２はサーミスタ２０，２１から検出温度
を取得する。関数情報を使用して温度偏差を生成する。
温度偏差と制御目標温度を加算してレーザ目標温度を得
る。レーザ目標温度ＴS とレーザ検出温度ＴD とを用い
て定温度制御演算を行う。
補償できるデバイス温度制御方法を提供する。使用環境
温度の変化に起因する出力特性の変動を補償できるデバ
イスモジュールを提供する。 【構成】 部品実装済のパッケージ１２を被測定機器と
する。測定検査では半導体レーザ１６がレーザ光を射出
する。外部検査装置がペルチェクーラ１９の駆動電流を
調整する。レーザ光が基準波長をとる。レーザ検出温度
を記録する。異なる使用環境温度で測定検査が行われ
る。検査記録から使用環境温度およびレーザ検出温度の
相関関係が標定される。標定結果から関数情報が定ま
る。制御装置２２はサーミスタ２０，２１から検出温度
を取得する。関数情報を使用して温度偏差を生成する。
温度偏差と制御目標温度を加算してレーザ目標温度を得
る。レーザ目標温度ＴS とレーザ検出温度ＴD とを用い
て定温度制御演算を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、温度依存性を有する
デバイスの温度制御を行うデバイス温度制御方法に係わ
り、特に使用環境温度の変化に起因するデバイス特性の
変動を補償できるデバイス温度制御方法に関する。さら
に、この発明は、温度依存性を有するデバイスを内蔵し
たデバイスモジュールに係わり、特に上記の温度制御方
法の実施に適したデバイスモジュールに関する。
デバイスの温度制御を行うデバイス温度制御方法に係わ
り、特に使用環境温度の変化に起因するデバイス特性の
変動を補償できるデバイス温度制御方法に関する。さら
に、この発明は、温度依存性を有するデバイスを内蔵し
たデバイスモジュールに係わり、特に上記の温度制御方
法の実施に適したデバイスモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にデバイスには、温度依存性、つま
り温度により特性が変化する性質を持つものがある。か
かるデバイスを内蔵するデバイスモジュールには、デバ
イス温度に定温度制御を行う温度制御機構が付設され
る。従来のこの種の技術には、特開平１−２４３４８８
号公報に記載されるものがある。同公報には、半導体レ
ーザを内蔵した光半導体モジュールが開示されている。
半導体レーザは、発振波長の温度シフト特性、すなわち
温度変化に伴って発振波長が変化する性質を有する。こ
のため、この光半導体モジュールでは、温度制御機構に
より半導体レーザの温度を一定に維持することで、半導
体レーザの出力特性を安定化している。
り温度により特性が変化する性質を持つものがある。か
かるデバイスを内蔵するデバイスモジュールには、デバ
イス温度に定温度制御を行う温度制御機構が付設され
る。従来のこの種の技術には、特開平１−２４３４８８
号公報に記載されるものがある。同公報には、半導体レ
ーザを内蔵した光半導体モジュールが開示されている。
半導体レーザは、発振波長の温度シフト特性、すなわち
温度変化に伴って発振波長が変化する性質を有する。こ
のため、この光半導体モジュールでは、温度制御機構に
より半導体レーザの温度を一定に維持することで、半導
体レーザの出力特性を安定化している。
【０００３】この温度制御機構を簡単に説明する。半導
体レーザの温度はサーミスタにより検出される。制御装
置は、サーミスタの検出温度に基づいてペルチェクーラ
を定温度制御モードで制御する。ペルチェクーラは、半
導体レーザに対して加熱または吸熱を行う。かかる動作
により半導体レーザを一定温度に維持する。
体レーザの温度はサーミスタにより検出される。制御装
置は、サーミスタの検出温度に基づいてペルチェクーラ
を定温度制御モードで制御する。ペルチェクーラは、半
導体レーザに対して加熱または吸熱を行う。かかる動作
により半導体レーザを一定温度に維持する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の温度制御機構に
は、半導体レーザとサーミスタの設置位置間の温度偏差
に起因する温度測定誤差が内在する。サーミスタのよう
なセンシング素子を使用する場合、この温度偏差を根本
的に解消することは困難である。かかる温度偏差は、半
導体レーザの実温度と使用環境温度との差に起因するた
め、サーミスタの検出出力からは把握することができな
い。このことが、この種の温度制御機構の制御精度を劣
化させ、発振波長の温度シフトを顕現させる要因となっ
ている。
は、半導体レーザとサーミスタの設置位置間の温度偏差
に起因する温度測定誤差が内在する。サーミスタのよう
なセンシング素子を使用する場合、この温度偏差を根本
的に解消することは困難である。かかる温度偏差は、半
導体レーザの実温度と使用環境温度との差に起因するた
め、サーミスタの検出出力からは把握することができな
い。このことが、この種の温度制御機構の制御精度を劣
化させ、発振波長の温度シフトを顕現させる要因となっ
ている。
【０００５】従来は、高熱伝導体の半導体レーザ近接位
置にサーミスタを取り付け、実用上無視できる程度に温
度偏差を抑えることで対処している。しかし、使用環境
温度が通常より高温または低温になると、使用環境温度
と半導体レーザの制御目標温度との差が予想範囲を越え
て大きくなり、無視できない温度偏差が発生するおそれ
がある。
置にサーミスタを取り付け、実用上無視できる程度に温
度偏差を抑えることで対処している。しかし、使用環境
温度が通常より高温または低温になると、使用環境温度
と半導体レーザの制御目標温度との差が予想範囲を越え
て大きくなり、無視できない温度偏差が発生するおそれ
がある。
【０００６】また、上記の温度偏差を低減する観点から
なるべく半導体レーザに近接した位置に温度センサの設
置スペースを確保する必要があるため、モジュール設計
上の自由度が阻害される。
なるべく半導体レーザに近接した位置に温度センサの設
置スペースを確保する必要があるため、モジュール設計
上の自由度が阻害される。
【０００７】この発明の目的は、使用環境温度の変化に
起因するデバイス特性の変動を補償できるデバイスの温
度制御方法を提供することにある。また、かかる温度制
御方法の実施に適したデバイスモジュールを提供するこ
とにある。
起因するデバイス特性の変動を補償できるデバイスの温
度制御方法を提供することにある。また、かかる温度制
御方法の実施に適したデバイスモジュールを提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】請求項１記載
のデバイス温度制御方法は、次の手順よりなる。 （１）制御時の使用環境温度を検出する。 （２）デバイスおよびデバイス検出温度間の温度偏差
を、（１）の使用環境温度から求める。このとき、あら
かじめ与えられた使用環境温度および温度偏差の関数情
報を使用する。 （３）（２）の温度偏差を補正成分としてデバイス検出
温度に対する補正を行ったうえで、デバイス温度の定温
度制御を行う。
のデバイス温度制御方法は、次の手順よりなる。 （１）制御時の使用環境温度を検出する。 （２）デバイスおよびデバイス検出温度間の温度偏差
を、（１）の使用環境温度から求める。このとき、あら
かじめ与えられた使用環境温度および温度偏差の関数情
報を使用する。 （３）（２）の温度偏差を補正成分としてデバイス検出
温度に対する補正を行ったうえで、デバイス温度の定温
度制御を行う。
【０００９】デバイスが熱平衡状態であること、すなわ
ちデバイス実温度が制御目標温度近傍の値をとる状態で
あることを前提とすれば、デバイスとデバイス温度検出
手段との間の温度偏差は使用環境温度の関数とみなすこ
とができる。このことに着目し、請求項１記載の方法で
は、使用環境温度および上記の温度偏差の関数情報をあ
らかじめ取得しておき、使用環境温度から温度偏差を求
めて温度制御に反映させることとしている。このことに
より、温度偏差に起因する測定誤差を補償して精度の高
い定温度制御を実現することができる。
ちデバイス実温度が制御目標温度近傍の値をとる状態で
あることを前提とすれば、デバイスとデバイス温度検出
手段との間の温度偏差は使用環境温度の関数とみなすこ
とができる。このことに着目し、請求項１記載の方法で
は、使用環境温度および上記の温度偏差の関数情報をあ
らかじめ取得しておき、使用環境温度から温度偏差を求
めて温度制御に反映させることとしている。このことに
より、温度偏差に起因する測定誤差を補償して精度の高
い定温度制御を実現することができる。
【００１０】請求項２記載のデバイス温度制御方法は、
次の手順よりなる。 （１）デバイス温度を調整するデバイス温度調整要素、
デバイス温度を検出するデバイス温度検出要素および使
用環境温度を検出する使用環境温度検出要素を有するデ
バイス温度制御機構にデバイスを組み込む。 （２）種々の使用環境温度下で、所定の測定検査を行っ
て温度情報を収集する。かかる測定検査では、デバイス
温度調整要素を操作してデバイス特性が制御目標特性に
一致するように調整し、このときのデバイス検出温度を
測定する。 （３）（２）で収集した温度情報から使用環境温度およ
びデバイス検出温度の相関関係を標定する。 （４）（３）の標定結果に基づいて使用環境温度および
デバイス温度測定誤差の関数情報を設定する。 （５）温度制御の際には、次の手順を行う。 制御時の使用環境温度を測定する。 関数情報に基づいて、の使用環境温度に対応する
値を求め、求めた値をデバイス制御目標温度とする。 のデバイス制御目標温度に基づいてデバイス温度
の定温度制御を行う。
次の手順よりなる。 （１）デバイス温度を調整するデバイス温度調整要素、
デバイス温度を検出するデバイス温度検出要素および使
用環境温度を検出する使用環境温度検出要素を有するデ
バイス温度制御機構にデバイスを組み込む。 （２）種々の使用環境温度下で、所定の測定検査を行っ
て温度情報を収集する。かかる測定検査では、デバイス
温度調整要素を操作してデバイス特性が制御目標特性に
一致するように調整し、このときのデバイス検出温度を
測定する。 （３）（２）で収集した温度情報から使用環境温度およ
びデバイス検出温度の相関関係を標定する。 （４）（３）の標定結果に基づいて使用環境温度および
デバイス温度測定誤差の関数情報を設定する。 （５）温度制御の際には、次の手順を行う。 制御時の使用環境温度を測定する。 関数情報に基づいて、の使用環境温度に対応する
値を求め、求めた値をデバイス制御目標温度とする。 のデバイス制御目標温度に基づいてデバイス温度
の定温度制御を行う。
【００１１】デバイス温度制御機構において、使用環境
温度から受ける影響は、デバイス実温度およびデバイス
検出温度間の温度偏差に限らない。たとえばデバイス温
度調整要素およびデバイス間の熱伝導損失の大きさも、
使用環境温度の影響を受ける。かかる影響の度合いは、
温度制御機構固有のものである。そこで、請求項２記載
のデバイス温度制御方法では、デバイスの温度制御に実
際に使用される温度制御機構を対象として測定検査を行
い、実際にデバイス特性を制御目標特性にしたときのデ
バイス検出温度を測定し、この測定結果からデバイス温
度測定誤差の関数情報を設定することとする。温度制御
機構の実際に即した測定誤差補償が可能となる。
温度から受ける影響は、デバイス実温度およびデバイス
検出温度間の温度偏差に限らない。たとえばデバイス温
度調整要素およびデバイス間の熱伝導損失の大きさも、
使用環境温度の影響を受ける。かかる影響の度合いは、
温度制御機構固有のものである。そこで、請求項２記載
のデバイス温度制御方法では、デバイスの温度制御に実
際に使用される温度制御機構を対象として測定検査を行
い、実際にデバイス特性を制御目標特性にしたときのデ
バイス検出温度を測定し、この測定結果からデバイス温
度測定誤差の関数情報を設定することとする。温度制御
機構の実際に即した測定誤差補償が可能となる。
【００１２】請求項３記載のデバイスモジュールは、次
の手段を具備する。 （１）温度依存性を有するデバイス。 （２）（１）のデバイスの温度を検出するデバイス温度
検出手段。 （３）使用環境温度を検出する使用環境温度検出手段。 （４）使用環境温度およびデバイス検出温度補正成分の
関数情報を格納する関数記憶手段。 （５）（４）の関数情報を用いて、（３）の使用環境温
度からデバイス温度測定誤差成分を生成するデバイス温
度測定誤差成分生成手段。 （６）デバイス温度測定誤差成分を補正成分としてデバ
イス検出温度を補正するデバイス検出温度補正手段。 （７）温度調整指示に従って動作し、デバイス温度を調
整するデバイス温度調整手段。 （８）デバイス検出温度を用いて定温度制御演算を行
い、この演算結果に基づいて温度調整指示を出力する定
温度制御手段。
の手段を具備する。 （１）温度依存性を有するデバイス。 （２）（１）のデバイスの温度を検出するデバイス温度
検出手段。 （３）使用環境温度を検出する使用環境温度検出手段。 （４）使用環境温度およびデバイス検出温度補正成分の
関数情報を格納する関数記憶手段。 （５）（４）の関数情報を用いて、（３）の使用環境温
度からデバイス温度測定誤差成分を生成するデバイス温
度測定誤差成分生成手段。 （６）デバイス温度測定誤差成分を補正成分としてデバ
イス検出温度を補正するデバイス検出温度補正手段。 （７）温度調整指示に従って動作し、デバイス温度を調
整するデバイス温度調整手段。 （８）デバイス検出温度を用いて定温度制御演算を行
い、この演算結果に基づいて温度調整指示を出力する定
温度制御手段。
【００１３】請求項３記載のデバイスモジュールでは、
たとえば請求項２記載の手法を用いて関数情報を取得
し、この関数情報を関数記憶手段に格納しておく。そし
て制御の際は、この関数情報を用いて温度測定誤差を補
償したうえで定温度制御を行う。このことにより、デバ
イスモジュールのデバイス出力特性の品質が向上する。
たとえば請求項２記載の手法を用いて関数情報を取得
し、この関数情報を関数記憶手段に格納しておく。そし
て制御の際は、この関数情報を用いて温度測定誤差を補
償したうえで定温度制御を行う。このことにより、デバ
イスモジュールのデバイス出力特性の品質が向上する。
【００１４】
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００１５】図１は、この発明の一実施例に係るデバイ
スモジュールの概略を示す。図に示すように、デバイス
モジュールのパッケージ１の内部には、デバイス２を始
めとするモジュール構成部品が搭載されている。デバイ
ス２は、温度依存性を有する小型電子装置である。デバ
イス温度センサ３は、デバイス２の温度を検出するもの
であり、デバイス２になるべく近接した位置に設置され
ている。使用環境温度センサ４は、パッケージ１の表面
温度を検出するものであり、パッケージ１の表面に設置
されている。発吸熱素子５は、デバイス２の温度を調整
するために設置される素子である。
スモジュールの概略を示す。図に示すように、デバイス
モジュールのパッケージ１の内部には、デバイス２を始
めとするモジュール構成部品が搭載されている。デバイ
ス２は、温度依存性を有する小型電子装置である。デバ
イス温度センサ３は、デバイス２の温度を検出するもの
であり、デバイス２になるべく近接した位置に設置され
ている。使用環境温度センサ４は、パッケージ１の表面
温度を検出するものであり、パッケージ１の表面に設置
されている。発吸熱素子５は、デバイス２の温度を調整
するために設置される素子である。
【００１６】温度制御装置６は、デバイス温度センサ３
および使用環境温度センサ４の検出出力に基づいて発吸
熱素子５を駆動し、デバイス温度の定温度制御を行うも
のである。この温度制御装置６において、デバイス温度
検出回路７は、デバイス温度センサ３の検出出力を取り
込み、この検出出力に従ってデバイス検出温度ＴD を出
力するものである。使用環境温度検出回路８は、使用環
境温度センサ４の検出出力を取り込み、この検出出力に
従って使用環境温度ＴC を出力するものである。目標温
度演算部９は、使用環境温度ＴC からデバイス目標温度
ＴS を演算するものである。定温度制御部１０は、デバ
イス検出温度ＴD とデバイス目標温度Ｔ D とを突き合わ
せて目標電流ＩS を出力するものである。駆動回路１１
は、目標電流ＩS に基づいて発吸熱素子５に駆動電流の
供給を行うものである。
および使用環境温度センサ４の検出出力に基づいて発吸
熱素子５を駆動し、デバイス温度の定温度制御を行うも
のである。この温度制御装置６において、デバイス温度
検出回路７は、デバイス温度センサ３の検出出力を取り
込み、この検出出力に従ってデバイス検出温度ＴD を出
力するものである。使用環境温度検出回路８は、使用環
境温度センサ４の検出出力を取り込み、この検出出力に
従って使用環境温度ＴC を出力するものである。目標温
度演算部９は、使用環境温度ＴC からデバイス目標温度
ＴS を演算するものである。定温度制御部１０は、デバ
イス検出温度ＴD とデバイス目標温度Ｔ D とを突き合わ
せて目標電流ＩS を出力するものである。駆動回路１１
は、目標電流ＩS に基づいて発吸熱素子５に駆動電流の
供給を行うものである。
【００１７】次に、このデバイスモジュールの温度制御
動作を説明する。デバイス温度センサ３の検出出力はデ
バイス温度検出回路７により取り込まれ、デバイス検出
温度ＴD として後段に出力される。同様に、使用環境温
度センサ４の検出出力はデバイス温度検出回路８により
取り込まれ、使用環境温度ＴC として後段に出力され
る。
動作を説明する。デバイス温度センサ３の検出出力はデ
バイス温度検出回路７により取り込まれ、デバイス検出
温度ＴD として後段に出力される。同様に、使用環境温
度センサ４の検出出力はデバイス温度検出回路８により
取り込まれ、使用環境温度ＴC として後段に出力され
る。
【００１８】デバイス検出温度ＴD は、定温度制御部１
０でフィードバック因子として使用される。定温度制御
部１０は、デバイス検出温度ＴD とデバイス目標温度Ｔ
S とを突き合わせて偏差をとり、この偏差を電流次元に
変換して目標電流ＩS を生成する。目標電流ＩS に基づ
いて駆動回路１１が発吸熱素子５の導通電流を制御す
る。発吸熱素子５が発熱ないし吸熱動作を行う。これに
より、デバイス２の温度が一定に制御される。
０でフィードバック因子として使用される。定温度制御
部１０は、デバイス検出温度ＴD とデバイス目標温度Ｔ
S とを突き合わせて偏差をとり、この偏差を電流次元に
変換して目標電流ＩS を生成する。目標電流ＩS に基づ
いて駆動回路１１が発吸熱素子５の導通電流を制御す
る。発吸熱素子５が発熱ないし吸熱動作を行う。これに
より、デバイス２の温度が一定に制御される。
【００１９】一方、使用環境温度ＴC は、目標温度演算
部９にてデバイス目標温度ＴS の演算に使用される。目
標温度演算部９には、使用環境温度ＴC を変数とする温
度偏差ΔＴの関数情報が与えられている。温度偏差ΔＴ
は厳密には使用環境温度ＴCとデバイス実温度との差に
依存するが、熱平衡状態ではデバイス実温度を一定（≒
Ｔ0 ）とみなせるので、温度偏差ΔＴを使用環境温度Ｔ
C の関数で近似できる。この関数情報は、たとえば次の
手順で作成する。
部９にてデバイス目標温度ＴS の演算に使用される。目
標温度演算部９には、使用環境温度ＴC を変数とする温
度偏差ΔＴの関数情報が与えられている。温度偏差ΔＴ
は厳密には使用環境温度ＴCとデバイス実温度との差に
依存するが、熱平衡状態ではデバイス実温度を一定（≒
Ｔ0 ）とみなせるので、温度偏差ΔＴを使用環境温度Ｔ
C の関数で近似できる。この関数情報は、たとえば次の
手順で作成する。
【００２０】理想的な条件下でデバイス２を制御温度Ｔ
0 に維持したときのデバイス２の特性値をＸ（Ｔ0 ）と
する。デバイス２や発吸熱素子５その他の構成部品を組
み込んだパッケージ１を対象として測定検査を行う。こ
の測定検査ではまず、適当な使用環境温度ＴC 下におい
て、デバイス２の特性が特性値Ｘ（Ｔ0 ）をとるよう
に、発吸熱素子５の駆動電流を調整する。デバイス温度
センサ３の検出出力から得られる温度をＴ（ＴC ）とす
ると、温度偏差ΔＴ（ＴC ）は次式で与えられる。
0 に維持したときのデバイス２の特性値をＸ（Ｔ0 ）と
する。デバイス２や発吸熱素子５その他の構成部品を組
み込んだパッケージ１を対象として測定検査を行う。こ
の測定検査ではまず、適当な使用環境温度ＴC 下におい
て、デバイス２の特性が特性値Ｘ（Ｔ0 ）をとるよう
に、発吸熱素子５の駆動電流を調整する。デバイス温度
センサ３の検出出力から得られる温度をＴ（ＴC ）とす
ると、温度偏差ΔＴ（ＴC ）は次式で与えられる。
【数１】 式（１）より、Ｔ（ＴC ）は次のようになる。
【数２】
【００２１】式（１）より得られる温度偏差ΔＴ
（ＴC ）を関数情報とし、制御時の使用環境温度ＴC を
入力として演算を行うことにより、制御時の温度偏差Δ
Ｔが得られる。この温度偏差ΔＴを補正成分として、デ
バイス検出温度ＴD に対する補正を行えば、温度偏差Δ
Ｔに起因する測定誤差を補償できる。この実施例では、
目標温度演算部９が式（２）による演算を行って温度Ｔ
を求め、この値をデバイス目標温度ＴS として使用する
態様をとる。
（ＴC ）を関数情報とし、制御時の使用環境温度ＴC を
入力として演算を行うことにより、制御時の温度偏差Δ
Ｔが得られる。この温度偏差ΔＴを補正成分として、デ
バイス検出温度ＴD に対する補正を行えば、温度偏差Δ
Ｔに起因する測定誤差を補償できる。この実施例では、
目標温度演算部９が式（２）による演算を行って温度Ｔ
を求め、この値をデバイス目標温度ＴS として使用する
態様をとる。
【００２２】次に、この実施例の光半導体モジュールへ
の適用例を説明する。図２は、この実施例が適用される
光半導体モジュールの概略を示す。パッケージ１２は、
モジュール組立回路を収納するものである。パッケージ
１２には、サポータ１３によりファイバ１４が取り付け
られている。パッケージ１２の内部には、保持部材１５
が固定されている。
の適用例を説明する。図２は、この実施例が適用される
光半導体モジュールの概略を示す。パッケージ１２は、
モジュール組立回路を収納するものである。パッケージ
１２には、サポータ１３によりファイバ１４が取り付け
られている。パッケージ１２の内部には、保持部材１５
が固定されている。
【００２３】保持部材１５には、半導体レーザ１６その
他の部品が取り付けられている。半導体レーザ１６は、
図示しない発振制御回路の制御により発振動作を行っ
て、所定波長のレーザ光を出力するものである。半導体
レーザ１６の前方（図中、左方）には、レンズ１７が固
定されている。レンズ１７は、ファイバ１４と半導体レ
ーザ１６とを光結合するものである。半導体レーザ１６
の後方（図中、右方）には、レーザ出力検出素子１８が
固定されている。レーザ出力検出素子１８は、レーザ出
力を検出して発振制御に供するものである。保持部材１
５の下方には、ペルチェクーラ１９が取り付けられてい
る。ペルチェクーラ１９は、発熱または吸熱動作を行っ
て半導体レーザ１６の温度を調整するものである。
他の部品が取り付けられている。半導体レーザ１６は、
図示しない発振制御回路の制御により発振動作を行っ
て、所定波長のレーザ光を出力するものである。半導体
レーザ１６の前方（図中、左方）には、レンズ１７が固
定されている。レンズ１７は、ファイバ１４と半導体レ
ーザ１６とを光結合するものである。半導体レーザ１６
の後方（図中、右方）には、レーザ出力検出素子１８が
固定されている。レーザ出力検出素子１８は、レーザ出
力を検出して発振制御に供するものである。保持部材１
５の下方には、ペルチェクーラ１９が取り付けられてい
る。ペルチェクーラ１９は、発熱または吸熱動作を行っ
て半導体レーザ１６の温度を調整するものである。
【００２４】さらに保持部材１５上には、レーザ温度検
出用のサーミスタ２０が取り付けられている。従来は半
導体レーザ１６とサーミスタ２０との間の温度偏差を小
さくするために、半導体レーザ１６に極めて近接した位
置にサーミスタ２０を設置する必要があったが、この実
施例ではかかる温度偏差は別途補償されるので、図示の
ように半導体レーザ１６からある程度離れた位置にサー
ミスタ２０を取り付ける態様も許容される。サーミスタ
２０の取り付け位置許容範囲が拡大するので、モジュー
ル設計上の自由度が高くなる利点がある。パッケージ１
２の外面には、使用環境温度検出用のサーミスタ２１が
取り付けられている。
出用のサーミスタ２０が取り付けられている。従来は半
導体レーザ１６とサーミスタ２０との間の温度偏差を小
さくするために、半導体レーザ１６に極めて近接した位
置にサーミスタ２０を設置する必要があったが、この実
施例ではかかる温度偏差は別途補償されるので、図示の
ように半導体レーザ１６からある程度離れた位置にサー
ミスタ２０を取り付ける態様も許容される。サーミスタ
２０の取り付け位置許容範囲が拡大するので、モジュー
ル設計上の自由度が高くなる利点がある。パッケージ１
２の外面には、使用環境温度検出用のサーミスタ２１が
取り付けられている。
【００２５】制御装置２２は、サーミスタ２０，２１の
検出出力を取り込み、これらの検出出力に基づいてペル
チェクーラ１９を制御するものである。制御装置２２の
基本構成は、図１の制御装置６と同様である。すなわ
ち、サーミスタ２０，２１の検出出力を取り込んで定温
度制御演算を行い、ペルチェクーラ１９の駆動電流を制
御するものである。
検出出力を取り込み、これらの検出出力に基づいてペル
チェクーラ１９を制御するものである。制御装置２２の
基本構成は、図１の制御装置６と同様である。すなわ
ち、サーミスタ２０，２１の検出出力を取り込んで定温
度制御演算を行い、ペルチェクーラ１９の駆動電流を制
御するものである。
【００２６】次に、この適用例における温度制御動作に
ついて簡単に説明する。制御装置２２は、サーミスタ２
０，２１の検出出力を取り込んでレーザ検出温度ＴD お
よび使用環境温度ＴC を取得する。あらかじめ設定され
た関数情報を使用して温度偏差ΔＴを生成する。温度偏
差ΔＴと制御目標温度Ｔ0 を加算してレーザ目標温度Ｔ
S を得る。レーザ目標温度ＴS とレーザ検出温度ＴD と
を用いて定温度制御演算を行う。
ついて簡単に説明する。制御装置２２は、サーミスタ２
０，２１の検出出力を取り込んでレーザ検出温度ＴD お
よび使用環境温度ＴC を取得する。あらかじめ設定され
た関数情報を使用して温度偏差ΔＴを生成する。温度偏
差ΔＴと制御目標温度Ｔ0 を加算してレーザ目標温度Ｔ
S を得る。レーザ目標温度ＴS とレーザ検出温度ＴD と
を用いて定温度制御演算を行う。
【００２７】ここで、関数情報の取得方法の一例を説明
する。まず、半導体レーザ１６やペルチェクーラ１９、
サーミスタ２０，２１などの各種部品を実装したパッケ
ージ１２を被測定機器として用意し、かかる機器を対象
として測定検査を行う。
する。まず、半導体レーザ１６やペルチェクーラ１９、
サーミスタ２０，２１などの各種部品を実装したパッケ
ージ１２を被測定機器として用意し、かかる機器を対象
として測定検査を行う。
【００２８】測定検査にあたっては、被測定機器を外部
検査装置に接続する。外部検査装置は、制御装置２２の
エミュレート機能を有する。測定検査では、まず発振制
御回路により、半導体レーザ１６に一定の電流を注入
し、レーザ光を射出させる。半導体レーザ１６の発振波
長が基準波長をとるように、外部検査装置によりペルチ
ェクーラ１９の駆動電流を調整する。基準波長として
は、光半導体モジュールの制御目標波長に相当する値が
別途与えられている。ペルチェクーラ１９の駆動電流の
調整が完了すると、そのときの使用環境温度ＴC および
レーザ検出温度ＴDを記録する。任意の使用環境温度下
で、かかる測定検査を行って温度記録を収集する。
検査装置に接続する。外部検査装置は、制御装置２２の
エミュレート機能を有する。測定検査では、まず発振制
御回路により、半導体レーザ１６に一定の電流を注入
し、レーザ光を射出させる。半導体レーザ１６の発振波
長が基準波長をとるように、外部検査装置によりペルチ
ェクーラ１９の駆動電流を調整する。基準波長として
は、光半導体モジュールの制御目標波長に相当する値が
別途与えられている。ペルチェクーラ１９の駆動電流の
調整が完了すると、そのときの使用環境温度ＴC および
レーザ検出温度ＴDを記録する。任意の使用環境温度下
で、かかる測定検査を行って温度記録を収集する。
【００２９】次に、上記の測定検査で収集した記録をも
とに使用環境温度ＴC およびレーザ検出温度ＴD の相関
関係を標定する。かかる標定結果から温度偏差ΔＴ（＝
ＴD−Ｔ0 ）の関係を導き出す。図３は、使用環境温度
ＴC およびレーザ検出温度Ｔ D の相関図である。この例
では、注入電流１００ｍＡ、レーザ実温度３５°Ｃのと
きの発振波長１５５２．０を基準波長とする。この相関
関係情報を関数情報ΔＴ（ＴC ）として設定する。
とに使用環境温度ＴC およびレーザ検出温度ＴD の相関
関係を標定する。かかる標定結果から温度偏差ΔＴ（＝
ＴD−Ｔ0 ）の関係を導き出す。図３は、使用環境温度
ＴC およびレーザ検出温度Ｔ D の相関図である。この例
では、注入電流１００ｍＡ、レーザ実温度３５°Ｃのと
きの発振波長１５５２．０を基準波長とする。この相関
関係情報を関数情報ΔＴ（ＴC ）として設定する。
【００３０】この適用例に係る光半導体モジュールの出
力波長λと使用環境温度ＴC との関係を図４に示す。図
中、（イ）は適用例に係る出力波長を示し、（ロ）は比
較例に係る出力波長を示す。比較例で用いた装置は、制
御目標温度Ｔ0 をそのままレーザ目標温度ＴS として使
用することの他は、適用例に係る装置と同様の構成であ
る。図から判るように、この適用例によれば、使用環境
温度ＴC の変化に対し、非常にロバストな出力特性が得
られる。
力波長λと使用環境温度ＴC との関係を図４に示す。図
中、（イ）は適用例に係る出力波長を示し、（ロ）は比
較例に係る出力波長を示す。比較例で用いた装置は、制
御目標温度Ｔ0 をそのままレーザ目標温度ＴS として使
用することの他は、適用例に係る装置と同様の構成であ
る。図から判るように、この適用例によれば、使用環境
温度ＴC の変化に対し、非常にロバストな出力特性が得
られる。
【００３１】
【発明の効果】請求項１記載のデバイス温度制御方法に
よれば、あらかじめ取得した関数情報を使用して、デバ
イスおよびデバイス温度検出手段間の温度偏差を使用環
境温度から求め、かかる温度偏差に起因する測定誤差を
補償する。したがって定温度制御の精度が向上し、温度
変化に対して極めてロバストにデバイス特性を安定させ
ることができる。
よれば、あらかじめ取得した関数情報を使用して、デバ
イスおよびデバイス温度検出手段間の温度偏差を使用環
境温度から求め、かかる温度偏差に起因する測定誤差を
補償する。したがって定温度制御の精度が向上し、温度
変化に対して極めてロバストにデバイス特性を安定させ
ることができる。
【００３２】請求項２記載のデバイス温度制御方法によ
れば、デバイスの温度制御に実際に使用される温度制御
機構を対象として測定検査を行い、実際にデバイス特性
を制御目標特性にしたときのデバイス検出温度を測定
し、この測定結果からデバイス温度測定誤差の関数情報
を設定するので、使用環境温度とデバイス検出温度との
温度偏差の補償量は温度制御機構固有の値をとるが、使
用される機構に対応した適切な補償量を得ることができ
る。また、デバイス温度調整要素およびデバイス間の熱
伝導損失など、使用環境温度による影響を温度制御ルー
プで直接的に補償できる。
れば、デバイスの温度制御に実際に使用される温度制御
機構を対象として測定検査を行い、実際にデバイス特性
を制御目標特性にしたときのデバイス検出温度を測定
し、この測定結果からデバイス温度測定誤差の関数情報
を設定するので、使用環境温度とデバイス検出温度との
温度偏差の補償量は温度制御機構固有の値をとるが、使
用される機構に対応した適切な補償量を得ることができ
る。また、デバイス温度調整要素およびデバイス間の熱
伝導損失など、使用環境温度による影響を温度制御ルー
プで直接的に補償できる。
【００３３】請求項３記載のデバイスモジュールによれ
ば、使用環境温度および温度偏差の関数を格納した関数
記憶手段を有しており、制御の際はこの関数情報を用い
て温度測定誤差を補償することで高精度の定温度制御が
可能となる。したがって、デバイスモジュールとしての
出力特性の品質が向上する。また、上記の温度偏差をあ
る程度許容できるため、デバイスとデバイス温度検出手
段との許容間隔がおおきくなり、デバイスモジュール設
計上の自由度が向上する。
ば、使用環境温度および温度偏差の関数を格納した関数
記憶手段を有しており、制御の際はこの関数情報を用い
て温度測定誤差を補償することで高精度の定温度制御が
可能となる。したがって、デバイスモジュールとしての
出力特性の品質が向上する。また、上記の温度偏差をあ
る程度許容できるため、デバイスとデバイス温度検出手
段との許容間隔がおおきくなり、デバイスモジュール設
計上の自由度が向上する。
【図１】この発明の一実施例に係るデバイスモジュール
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図２】この発明を適用した光半導体モジュールの一例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図３】環境温度および温度偏差の相関図である。
【図４】環境温度および発振波長の相関図である。
１ パッケージ ２ デバイス ３ デバイス温度センサ ４ 使用環境温度センサ ５ 発吸熱素子 ６ 温度制御装置 ７ デバイス温度検出回路 ８ 使用環境温度検出回路 ９ 目標温度演算部 １０ 定温度制御部 １１ 駆動回路
Claims (3)
- 【請求項１】 制御時の使用環境温度を検出し、 あらかじめ与えられた使用環境温度およびデバイス温度
測定誤差の関数情報を用いてデバイス温度誤差を前記使
用環境温度から求め、 前記デバイス温度誤差を補正成分としてデバイス検出温
度に対する補正を行ったうえでデバイス温度の定温度制
御を行うことを特徴とするデバイス温度制御方法。 - 【請求項２】 デバイス温度を調整するデバイス温度調
整要素、デバイス温度を検出するデバイス温度検出要素
および使用環境温度を検出する使用環境温度検出要素を
有するデバイス温度制御機構にデバイスを組み込み、 種々の使用環境温度下で、前記デバイス温度調整要素を
操作してデバイス特性を制御目標特性に一致させたとき
のデバイス検出温度を測定し、 この測定結果から使用環境温度およびデバイス検出温度
の相関関係を標定し、 この標定結果に基づいて使用環境温度およびデバイス温
度測定誤差の関数情報を設定し、 温度制御の際には、制御時の使用環境温度を測定し、前
記関数情報に基づいて使用環境温度に対応する値を求め
てデバイス制御目標温度とし、このデバイス制御目標温
度を用いてデバイス温度の定温度制御を行うことを特徴
とするデバイス温度制御方法。 - 【請求項３】 温度依存性を有するデバイスと、 このデバイスの温度を検出するデバイス温度検出手段
と、 使用環境温度を検出する使用環境温度検出手段と、 使用環境温度およびデバイス検出温度補正成分の関数情
報を格納する関数記憶手段と、 この関数情報を用いて使用環境温度からデバイス検出温
度補正成分を生成するデバイス検出温度補正成分生成手
段と、 デバイス検出温度補正成分を用いてデバイス検出温度を
補正するデバイス検出温度補正手段と、 温度調整指示に従って動作し、デバイス温度を調整する
デバイス温度調整手段と、 補正後のデバイス検出温度を用いて定温度制御演算を行
い、この演算結果に基づいて温度調整指示を出力する定
温度制御手段とを具備することを特徴とするデバイスモ
ジュール。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5276492A JP2669309B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | デバイスモジュール |
| US08/335,075 US5603570A (en) | 1993-11-05 | 1994-11-07 | Constant-temperature control using surroundings temperature of a device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5276492A JP2669309B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | デバイスモジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07131111A true JPH07131111A (ja) | 1995-05-19 |
| JP2669309B2 JP2669309B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=17570216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5276492A Expired - Fee Related JP2669309B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | デバイスモジュール |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| US (1) | US5603570A (ja) |
| JP (1) | JP2669309B2 (ja) |
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