JPH09129985A - 光学送信器を搭載する装置 - Google Patents

光学送信器を搭載する装置

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JPH09129985A
JPH09129985A JP8236284A JP23628496A JPH09129985A JP H09129985 A JPH09129985 A JP H09129985A JP 8236284 A JP8236284 A JP 8236284A JP 23628496 A JP23628496 A JP 23628496A JP H09129985 A JPH09129985 A JP H09129985A
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laser
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exchange element
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JP8236284A
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George E Bodeep
イー．ボディープ ジョージ
Venkataraman Swaminathan
スワミナタン ヴェンカタラマン
Sheryl Leigh Woodward
レイ ウッドワード シェリル
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Nokia of America Corp
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LE-SENTO TECHNOL Inc
Lucent Technologies Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ループ装置内での温度範囲に亘って、温度制
御をする必要のないレーザ装置を提供する。 【解決手段】本発明のレーザ装置は、（Ａ）前記光学送
信器を包囲するアダプタと、（Ｂ）前記アダプタに接続
される熱交換要素と、（Ｃ）前記熱交換要素を搭載する
搭載用ブロックと、（Ｄ）前記アダプタに搭載され、前
記アダプタの温度に関係した信号を提供するセンサと、
（Ｅ）前記センサから前記信号を受信し、信号を熱交換
要素に提供する温度制御装置とを有することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サブキャリア多重
化フォーマットを用いる光学通信光ファイバ送信システ
ムに関し、特に光学送信器が温度制御された通信システ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】情報ハイウェイのコンセプトは、現在ハ
ードウェアの製造段階まで展開し、電話ループ装置内の
各家庭および事務所に幅広いバンド幅のサービスを提供
できるようになりつつある。このようなハードウェアを
配置することにより、レーザ送信器、特に、その温度制
御に関し、あるいはエラーのない動作に対する影響につ
いて、様々な環境的負担を課している。このループ設備
内に封止される装置は、内部の電力消費および外部の太
陽熱に起因して８０℃の内部温度に容易に到達すること
がある。さらにまたコストを下げることは、幅広いバン
ド幅のシステムを広く受け入れられるためにも重要なフ
ァクタである。
【０００３】様々なレーザ送信器が開発され、そして変
調されたビームを光ファイバ内に導入している。無線周
波数のサブキャリアを有するレーザビームの変調方法の
一つは、直交位相シフトキーイングと称する。この方法
は、ファブリペローレーザおよび分散型フィードバック
レーザに適応されている。これらのレーザは、動作運動
の変動を受け易い。例えば、レーザの電子工学的特性
（しきい値電流，作動量子効率（differential quantum
efficiency））と波長は温度の関数として変動する。
分散型フィードバック（ＤＦＢ）レーザは、低い相対的
強度ノイズ（relative intensity noise（ＲＩＮ））で
もって動作できるために、システム性能を向上させるこ
とができる。このようなＤＦＢレーザもまた動作温度変
動に敏感である。このようなメカニズムは、温度上昇
は、ブラグアングル波長（この場合、１．３μｍ）に対
するレーザ出力の光学スペクトルを拡散し、そしてこの
スペクトルのピークをシフトさせる。
【０００４】内部冷却機能を有するレーザパッケージ
が、開発されている。即ちレーザは、サブマウント装置
に搭載され、このサブマウント装置が、熱電子冷却要素
に搭載される。その後光ファイバが、このレーザチップ
に整合される。冷却要素をレーザチップに含めること
は、これらのレーザパッケージの価格を押し上げること
になる。その理由は、冷却要素のコストのみならず、光
学ファイバの整合性がより困難になるからである。この
ようなレーザパッケージは、そのレーザの動作温度を所
望の温度に対し、０．１℃の範囲内の誤差に抑えてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、ループ装置内での温度範囲に亘って、信頼性があ
りエラーのない動作が可能で、且つ±１℃の範囲内に温
度制御をすることの必要性のない安いレーザパッケージ
を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、サブキャリア
多重化システム内のレーザの外部冷却を可能とする装置
に関する。
【０００７】本発明の一実施例によれば、サブキャリア
から放射される同軸ケーブル上のＲＦ信号は、ループ装
置内のレーザノードで多重化され、その光学ビームの波
長は、１．３μｍである。その後この光学信号は、光フ
ァイバを介して、中央局に送信され、その中央局での入
射信号は、互いに±１ｄＢ以内とされている。レーザノ
ード内の温度変化は、−１０℃から＋８５℃にわたり、
これによりレーザの出力の振幅変化を引き起こし、その
結果、仕様を満足しないことになる。
【０００８】熱電子要素による外部冷却機能を有する単
純なレーザパッケージは、レーザを過剰な信号変動を引
き起こすような温度以下に保持してしまう。レーザパッ
ケージ内に直接熱電子冷却機構を具備することに比較し
てコスト削減が必要である。レーザパッケージ内の温度
が、露温以上に保持されている場合、例えば２５℃以上
に保持されている場合には、熱電子冷却機構は、機密に
シールする必要がなくさらにコストを低減できる。
【０００９】本発明の他の実施例においては、抵抗加熱
装置がレーザの動作温度をレーザ出力を所定の範囲内
に、納めるような温度幅に維持する。製造課程を適宜変
更することにより（例えば、分散型フィードバックレー
ザのグレーティングのピッチ）レーザは、４０℃から８
０℃の範囲内で受け入れ可能な特性を有するレーザの製
造が可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】電話ループ設備内の課程、あるい
は小さな事務所に対する不変的サービスを提供するワイ
ドバンドの通信設備は、ＨＦＣ２０００（登録商標）と
して知られるハイブリットファイバ同軸システムでもっ
て実現される。このシステムにおいては、加入者は、同
軸ケーブルを介して、レーザノードと情報を通信する、
そして多くのこのような同軸チャネルが、中央局に接続
されレーザ駆動される光学ファイバ上に多重化される。
【００１１】このようなレーザノードは、制御可能な環
境内には、配置されておらず、そのためそのレーザノー
ドが配置されるマンホールあるいは、ポール等の場所に
よって非常に大きな幅の周囲温度変動を受けることにな
る。−１０℃から＋８５℃に亘る温度変動が予測され
る。これらのレーザノード内のレーザの出力は、中央局
に到達するその信号が互いに±１ｄＢ以内に入るように
バランスされる。レーザの出力が一旦バランスされる
と、このレーザの出力レベルは、性能仕様を満足するよ
うな温度変動に対しても安定できなければならない。
【００１２】より不変的なサービスを促進するために、
これらのレーザは、低コストでなければならない。集積
型の熱電子冷却要素を有するレーザパッケージが、製造
されてはいるが、本発明の装置よりも３倍から５倍高価
である。
【００１３】図１には、冷却しない分散型フィードバッ
クレーザの２つのチャネルの出力信号のピークと温度と
の関係が示されている。レーザは、オーブン内でそれぞ
れの温度に維持され、レーザのバイアスを調整してバッ
クフェースのモニタ電流が一定となるようにし、その結
果、２ｍＷのビームが光ファイバ内に放出された。分散
型フィードバックレーザは、ファブリペローレーザより
も動作する際にその強度ノイズが低いために好ましい。
しかし、分散型フィードバックレーザは、他のレーザよ
りも温度変化に対しより敏感である。他の動作パラメー
タ例えばキャリア対ノイズ比，合成二次レベル，合成三
次ビートレベル，ピークＲＦ信号，ノイズフロア，ビッ
トエラーレート等が測定された。その結果は、冷却され
ない分散型ヒードバックレーザは、温度による信号変動
を除いては、充分な性能を示した。ピーク信号変動は、
レーザの動作温度が、０℃から４０℃の範囲内あるいは
４０℃の幅を超えない他の温度範囲に維持された場合に
は、仕様を満足することができる。これによりハイブリ
ットの光ファイバケーブルに対しては、最低の外部冷却
機構あるいは、加熱機構のみが必要とされるような安い
冷却不用のレーザが使用できることになる。
【００１４】図２において光伝送システム２００は、情
報を中央局に伝送し、この中央局内で信号のＲＦ部分が
キャパシタ１２を通過し、リード３２上の予めバイアス
された信号と結合されてレーザ２０に入力される。この
レーザ２０の出力は、受信機５０に接続されている光フ
ァイバ４０に入射される。このレーザ２０は、バックフ
ェースモニタ２２を有する。バックフェースモニタ２２
からの電流は、フィードバックループ３０を用いて、レ
ーザの予めバイアスされた電流を制御するために用いら
れる。このレーザパッケージは、温度制御装置２４と温
度センサ２５と熱的に接触している。温度制御装置２４
は、温度センサ２５からの信号を用いてレーザの温度を
４０℃の温度幅に保持している。このような粗い温度制
御でも、安価なレーザパッケージに対し、信号レベルを
仕様内に維持できる。通常この温度範囲は、０℃から４
０℃である。温度が上昇するにつれて、しきい値電流と
傾斜効率は変動する。バックフェースモニタ２２の電流
は、レーザのＤＣバイアスを制御するために用いられ、
その結果平均光学出力パワーは、一定に維持される。し
かし、このバックフェースモニタ２２はＡＣ信号のレベ
ルを測定するには、それほど高速ではなくその結果、レ
ーザの傾斜効率（slope efficiency）の変動に起因する
ピーク信号レベルの変動を修正できない。そのため冷却
機能のないパッケージ内に封止されたレーザは、冷却装
置上に搭載される。
【００１５】図３において、搭載ブロック３６０は、熱
交換要素３５０とプリント回路基板３３０とを搭載す
る。この熱交換要素３５０は、ペルチエ効果により動作
する熱電子冷却体で、このペルチエ効果大である。この
ペルチエ効果は、電流が異なる金属の２つの接合部分を
介して流れる際に、一方の接合部分で熱を吸収し、他方
の接合部分で熱を放出するものである。しかし、レーザ
が周囲温度よりも高い温度で動作するよう設計されてい
る場合には、この熱交換要素３５０は、ニクロム合金あ
るいはサーミット材料のような抵抗性材料から形成され
る加熱素子でもよい。
【００１６】アダプタ３４０は、熱交換要素３５０と光
学送信器３２０と熱的および機械的に接触している。光
学送信器３２０のフロントフェース３２１は、変調され
た光学信号を光ファイバケーブル３１０内に入射させ
る。プリント回路基板３３０は、光学送信器３２０に向
けられる多重化ＲＦ信号，パワー，接地およびＤＣバイ
アス信号に接続される。センサリード３８２は、その温
度を測定するアダプタ３４０上のセンサ３８１に接続さ
れる。このセンサ３８１は、サーミスタあるいは、熱伝
対である。またセンサリード３８２は、冷却器制御装置
３８０に接続され、この冷却器制御装置３８０は、リー
ド３８４を介して電流をアダプタ３４０に接触している
熱交換要素３５０に流す。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたような本発明の構成は、光学
送信器３２０内のレーザは一体に組み込んだ冷却機構を
有するレーザパッケージよりも安価である。加入者から
ループ装置内のレーザノードにさらには中央局へブロー
ドバンドの信号を収集する場合には、コストの削減は、
数千倍にもなる。さらに図２の温度制御装置２４は、図
１に示されたデータの用に信号の変動を±１ｄＢ内に抑
えるために４０℃以下にレーザを保持するだけでよい。
レーザの温度が露温以上に保持される場合には（２５℃
以上）、熱電子冷却装置は、機密してシールする必要は
なくさらにコストを低減できる。別の範囲の４０℃の温
度幅を選択することにより、熱交換要素は、抵抗性ヒー
タにすることができる。分散型フィードバックレーザ
の、グレーティングのピッチのような製造手順を変更す
ることにより、４０℃から８０℃の温度範囲で許容可能
な性能を有するレーザを製造することができる。
【００１８】本発明の変形例としては、様々な冷却要
素、例えば、液体冷却要素も用いることができる。また
光学通信システムは、同軸入力ではなく、同軸入力以外
の光ケーブルを用いることができ、またハイブリットシ
ステムの出力も同軸ケーブルにすることができる。また
本発明のレーザ送信器は、ファブリペローレーザあるい
はＤＦＢレーザのようないかなる通信光ソースも含むこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却しない分散型フィードバックレーザのＲＦ
出力のピークと温度との関係を表すグラフ
【図２】光伝送システムのブロック図
【図３】図２の光伝送システムに用いられる外部から冷
却されたレーザパッケージの前面図と側面図
【符号の説明】
１２ キャパシタ ２０ レーザ ２２ バックフェースモニタ ２４ 温度制御装置 ２５ 温度センサ ３０ フィードバックループ ３２ リード ４０ 光ファイバ ５０ 受信機 ２００ 光伝送システム ３００ 外部冷却レーザパッケージ ３１０ 光ファイバケーブル ３２０ 光学送信器 ３２１ フロントフェース ３２２ リアフェース ３３０ プリント回路基板 ３４０ アダプタ ３５０ 熱交換要素 ３６０ 搭載ブロック ３８０ 冷却器制御装置 ３８１ センサ ３８２ センサリード ３８４ リード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ヴェンカタラマン スワミナタン アメリカ合衆国，01845 マサチューセッ ツ，ノース アンドーヴァー，ジョニー ケイク ストリート 29 (72)発明者 シェリル レイ ウッドワード アメリカ合衆国，07733 ニュージャージ ー，ホルムデル，イースト ブルック ド ライブ ７

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （Ａ）前記光学送信器を包囲するアダプ
    タと、 （Ｂ）前記アダプタに接続される熱交換要素と、 （Ｃ）前記熱交換要素を搭載する搭載用ブロックとから
    なることを特徴とする光学送信器を搭載する装置。
  2. 【請求項２】 （Ｄ）前記アダプタに搭載され、前記ア
    ダプタの温度に関係した信号を提供するセンサとをさら
    に有することを特徴とする請求項１の装置。
  3. 【請求項３】 （Ｅ）前記センサから前記信号を受信
    し、電流を熱交換要素に提供する温度制御装置、をさら
    に有し、これによりアダプタの温度が一定範囲内に保持
    されることを特徴とする請求項２の装置。
  4. 【請求項４】 前記（Ｂ）熱交換要素は、ペルチエ効果
    を利用した熱電子冷却要素であることを特徴とする請求
    項１の装置。
  5. 【請求項５】 （Ｆ）パワー，接地，電気信号を光学送
    信器に提供するプリント回路基板をさらに有することを
    特徴とする請求項１の装置。
  6. 【請求項６】 サブキャリア多重化光ファイバ光学通信
    システム内のレーザを搭載する装置において、 （Ａ）前記レーザを包囲するアダプタと、 （Ｂ）前記アダプタに接続される熱交換要素と、 （Ｃ）前記熱交換要素を搭載する搭載用ブロックと、 （Ｄ）前記アダプタに搭載され、アダプタの温度に関係
    する信号を提供するセンサとからなることを特徴とする
    レーザの搭載装置。
  7. 【請求項７】 同軸ケーブルの加入者を中央局に接続さ
    れる光ファイバに結合するハイブリッドファイバ同軸ケ
    ーブル通信システムにおいて、 （Ａ）レーザと、 （Ｂ）前記レーザに接続される同軸信号リードと、 （Ｃ）前記レーザを包囲するアダプタと、 （Ｄ）前記アダプタを搭載する搭載用ブロックと、 （Ｅ）前記アダプタに接続される熱交換要素とからなる
    ことを特徴とするハイブリッドファイバ同軸ケーブル通
    信システム。
JP8236284A 1995-09-12 1996-09-06 光学送信器を搭載する装置 Pending JPH09129985A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US527240 1995-09-12
US08/527,240 US5717712A (en) 1995-09-12 1995-09-12 Laser communication system with temperature controlled

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JPH09129985A true JPH09129985A (ja) 1997-05-16

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ID=24100689

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JP8236284A Pending JPH09129985A (ja) 1995-09-12 1996-09-06 光学送信器を搭載する装置

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EP (1) EP0762678A3 (ja)
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