WO2004102754A1

WO2004102754A1 - 光モジュールおよびその波長監視制御方法

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Publication number: WO2004102754A1
Application number: PCT/JP2004/006767
Authority: WO
Inventors: Shingo Kawai; Hideo Kawada; Naoto Yoshimoto; Toru Ogawa; Katsumi Iwatsuki
Original assignee: Nippon Telegraph And Telephone Corporation
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2004-11-25
Also published as: DE602004030326D1; CN1717849A; JP4119918B2; EP1624543A1; EP1624543A8; EP1624543B1; EP1624543A4; JPWO2004102754A1; CN100364191C; US20060145051A1; US7460572B2

Abstract

　本発明は、複雑な光学系を波長監視制御機構に必要としない、小型化可能かつ低消費電力で作動する波長監視および波長監視制御を行うことを目的とする。　計測部（１）は、計測部（１）内のサーミスター（５）で温度を計測し、ＬＤ駆動電流検出回路（６）を用いてバイアス電流を計測する。ＬＤの温度、光出力とバイアス電流は、計測部（１）によって計測される。ＬＤの温度と波長の関係あるいは温度およびバイアス電流と波長との関係を記憶部（２）のメモリマップに記憶しておく。中央制御部（３）により、計測部（１）の温度およびバイアス電流あるいは温度の情報と、記憶部（２）のＬＤの温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは温度と波長の関係から波長が算出される。

Description

2004/006767

1 明細書光モジュールおよびその波長監視制御方法技術分野

本発明は、光モジュールならびにその波長監視方法およびその波長監視制御方法に関する。より詳細には、光送信モジュールおよび光送受信モジュールにおける波長監視を行うための波長監視方法、ならびに光送信モジュールおよび光送受信モジユールにおける波長制御および波長監視制御方法に関する。背景技術

近年、インターネットトラヒックの増大に伴い伝送路の伝送容量を増大することが求められている。この要求に応えるために、 1心のファイバで異なる波長を束ねて伝送する波長分割多重（WDM)技術がコアネットワークを中心に導入されている。ここで WD M技術を用いた場合、異なる波長が各々個別の情報を伝送することから、波長選択性の良い光合分波器が必要になる。

また、異なる波長の信号間クロストークは信号劣化の要因となるため、信号源として用いられているレーザダイオード（L D) の波長は、光合分波器の通過帯域内に安定させる必要がある。特に、高密度の D e n s e WDM (DWDM)技術では、光合分波器の通過帯域が狭いので、波長監視制御を行なう必要がある。

この波長監視制御の精度は、波長間隔に依存するため、波長間隔を狭くするのに伴い、波長精度は厳しくなる。例えば、コアネットワークに用いられている DWD M技術では、主に波長間隔が 2 0 0 GH z〜5 0 GH z ( 1 . 6 n m〜0 . 4 n m) 間隔である。将来、波長間隔はさらに狭くなつていく。

L Dの発振波長は、温度により著しく影響される。通常は波長監視制御機構が、光送信モジュールまたは光送受信モジュールの内部に備えられている。この波長監視制御機構は、波長監視制御用のモニタ出力信号を温度コントローラにフィ一ドバックし、発振波長を一定に維持するように制御が行なわれている。

図 12は、例えば、高木他 "25GHz 間隔波長モニタ内蔵 D F Bレーザモジュール" 電子情報通信総合学会 C- 4- 44, 2002年に開示されている従来の波長監視制御機構の概略図であり、エタロン（etalon) (あるいは、フアブリ 'ペロー光共振器）を用いた波長監視制御用光学系の一例を示す。図中符号 12は光フアイバ、 13は前方レンズ、 14は DFB— LD (distributed feedback laser diode) , 15は後方レンズ、 16はプリズム、 17は温度コントローラ、 18はエタロン、 19 aおよび 19 bは光検出器を示す。波長監視制御用光学系にエタロンを用いた波長監視制御方法は、特開 2001— 196689号公報、特開 2003— 283 044号公報、米国特許第 6353623号公報にも開示されている。

中央に DFB— LD 14を設置し、光信号の伝送光学系が矢印 A側に示されている。前方端面から発射されるレーザ光は、前方レンズ 13によりコリメート (collimate) され、光ファイバ 12に結合される。一方、 DFB— LD 14の波長監視制御の光学系が矢印 Aと逆側に示されている。後方端面から発射される LD 光は監視制御に用いられる。 LD光は後方レンズ 15によりコリメートされ、プリズム 16によって 2分岐される。一方が直接光検出器 19 aに結合され、もう一方がエタロン 18に入射される。直接光検出器 19 aに入射される光の出力信号は、自動光出力制御に用いられる。

波長監視制御用には 2つの光検出器 19 aおよび 19 bに入射された出力信号を用いる。エタロン 18を通過した光をコリメ一トして光検出器 19 bに入射する。エタロン 18の共振器長は、監視する波長に対応するように精密に調整されている。そのため、波長が変動すると透過する光量が変動し、直接光検出器 19 aに入射された出力信号との差分が光検出器 19 bの出力変動として検出される。この出力を LD光の温度コントローラ 17にフィードパックして、 LD光の波長を制御する。このように、ハード的に直接波長を抽出して制御している。他方、波長監視制御用光学系にエタロンを用いない波長監視制御方法が開発されている。例えば、特開平 1一 2 3 5 3 9 0号公報には、環境温度と波長の変化分（波長のずれ量）の関係を予め記憶し、この関係から温度を制御する波長監視制御方法が開示されている。別の例では、特開 2 0 0 0— 3 2 3 7 8 5号公報には、レーザ駆動電流に対するレーザ温度を実測したデータを予め記憶し、このデータに基づいて実際の温度上昇量を予測することによりレ一ザ駆動電流を制御する波長監視制御方法が開示されている。

上述したように、信号劣化の要因となるクロストークを抑制するために、光合分波器の通過帯域内に光源の発振波長を安定させるための波長監視制御が必要不可欠である。しかしながら、波長監視制御系にエタロン等の光フィルタを用いた場合、光学系が高価であり組立工程数が増加し、低価格化が厳しくなる。また、エタロンにも温度依存性があるため（例えば、 Y. Chung et. al "Synchronized etalon f i l ters for s tandardizing WDM transmi t ter laser wavelength, " IEEE Photon. Technol . Let t. , vol , pp. 186-189， Feb. 1993) 、例えば、ペルチェ素子 (pel t ier device) が必須である。その結果、波長監視制御系の小型化も困難であった。さらに、温度調節機能も基準とする温度になるよう常時動作しているので、温度調節のための消費電力が大きくなるという問題があった。

他方、従来の波長監視制御用光学系にエタロンを用いない波長監視制御方法では、例えば特開平 1一 2 3 5 3 9 0号公報および特開 2 0 0 0— 3 2 3 7 8 5号公報の場合、波長を直接算出することなく、予め記憶された環境温度と波長の変化分 (ずれ量）との関係を用いて温度を制御している。したがって、波長の変化分（ずれ量）が温度以外に起因している場合、十分な監視制御をおこなうことができない。発明の開示

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、複雑な光学系を波長監視制御機構に必要としないで、小型化可能かつ低消費電力で波長監視制御を行うようにした光モジュールおよびその波長監視制御方法を提供することにある。さらに、本発明の目的は、 L Dから出射される光の波長を所望の値に制御可能な光モジュールおよびその波長監視制御方法を提供する。

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、本発明の第 1の側面において、光送信モジュールまたは光送受信モジュールは、内部に、レーザダイォードの温度およびバイァス電流あるいは温度のみを計測する計測部と、前記温度およびバイァス電流と波長との関係あるいは前記温度のみと波長との関係が記憶された記憶部と、前記計測部および前記記憶部を制御する中央制御部とを備え、前記記憶部内に記憶された前記関係から波長を算出する。

また、本発明の第 2の側面において、光送信モジュールまたは光送受信モジユールにおける波長監視方法は、内部に、レーザダイオードの温度およびバイアス電流あるいは温度のみを計測する計測部と、前記温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは前記温度のみと波長との関係が記憶された記憶部と、前記計測部および前記記憶部を制御する中央制御部とを備えた光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおいて、前記計測部より計測された温度およびバイアス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイォ一ドの温度およびバイァス電流と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度と波長との関係より波長情報を算出する波長情報算出ステップを有する。

また、本発明の第 3の側面において、光送信モジュール ¾たは光送受信モジュ一ルにおける波長監視制御方法は、内部に、レーザダイオードの温度およびバイアス電流あるいは温度のみを計測する計測部と、前記温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは前記温度のみと波長との関係が記憶された記憶部と、前記計測部および前記記憶部を制御する中央制御部と、温度制御素子からなる温度調整部とを備えた光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおいて、前記計測部より計測された温度およびバイアス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイォードの温度およびバイアス電流と波長との関係あるいはレーザダイォ一ドの温度と波長との関係より波長情報を算出する波長情報算出ステップと、算出された波長情報を使用して、前記温度調整部にフィードバックをかけ、内部温度を調整する温度制御ステップとを含む。

このように予め記憶部に記憶した L Dの温度およびバイァス電流と波長との関係あるいは L Dの温度と波長の関係から波長を算出して、波長監視および波長監視制御を行なうことは、従来のようにエタロンを用いた複雑な光学系を必要としないので、構成が単純になり、小型化と低価格化が期待できる。このような波長監視機能を用いることは、波長監視制御が必要にならない、例えば、 C oarse WDM (波長間隔 1 0 0 0 GH z 〜 5 0 n m、 I TU— T G. 6 9 4. 2 ) においても、システムの非常事態の事前対応できるなどの運用管理の信頼性向上になり、その効果は大きい。

また、波長監視制御は、温度調節機能が外部温度と連動して、波長のしきい値の最小値または最大値を超えた場合に必要最小限の温度調節機能を動作させることができる。これにより、常時動作する場合に比べ消費電力を小さくできる。さらに、波長制御機能を用いれば高密度な WDM技術が適用でき、光システムにおける 1心あたりの波長数を増大させることが可能になる。また、所定波長からの変動分でなく、波長そのものをメモリ内に記憶することにより、温度調節部の可変範囲内において発振波長を任意の値に設定することができる。

以上説明したように本発明によれば、光送信モジュールまたは光送受信モジユール内の温度とバイアス電流あるいは温度を計測する計測部と、 L Dの温度およびバィァス電流と波長との関係あるいは温度と波長の関係が記憶された記憶部と、これらを制御する中央制御部とにより、波長の監視を可能とし、さらに光送信モジユールまたは光送受信モジュール内に温度制御素子からなる温度調整部を付加して、波長の制御を可能とする。これらの技術は、小型化および量産化も可能で、波長の監視および制御機能を安価に光送信モジュールまたは光送受信モジュールに付加することが期待できる。また、温度調節機能が外部温度と連動して、波長のしきい値の最小値または最大値を超えた場合に必要最小限の温度調節機能を動作させることにより、常時動作させる場合に比べ消費電力を小さくできる。

本発明の光送信モジュールまたは光送受信モジュールの波長監視方法を適用すると、波長の監視機能により運用面上の信頼性が向上する。また、本発明の光送信モジュールまたは光送受信モジュールの波長監視制御方法を適用すると、波長の制御機能により波長間隔の狭い高密度な WDM技術を導入できるので、光システムにおける 1心あたりの波長数を増加することができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の波長監視用光モジュールの構成図である。

図 2 Aは、 L Dの温度およびバイアス電流と波長との関係を示す図である。

図 2 Bは、 L Dの温度と波長の関係を示す図である。

図 3は、本発明に係る光モジュールの波長監視方法の手順をフ口一チヤ一トに示した図である。

図 4は、本発明に係る波長監視制御用光モジュールの構成図である。

図 5は、 S F P内蔵のメモリマップを示す図である。

図 6は、本発明に係る波長監視用光モジュールの波長監視手順を説明するための手順をフローチャートに示した図である。

図 7は、本発明に係る波長算出手順を説明するための図である。

図 8は、本発明に係る波長監視制御用光モジュールの波長監視制御方法を説明するための手順をフローチヤ一トに示した図である。

図 9は、本発明に係る波長監視制御用光モジュールの波長監視制御手順をさらに簡便にするためのフローチャートを示す図である。

図 1 0は、本発明に係る波長監視制御用光モジュールの波長監視制御手順を説明するための手順をフローチャートに示した図である。図 1 1は、本発明に係る波長監視制御用光モジュールの波長監視制御手順を説明するための手順をフローチャートに示した図である。

図 12は、従来の波長監視制御機構の概略図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

第 1の実施形態に係る光モジュールを説明する。図 1は、第 1の実施形態に係る波長監視用光モジュールの構成を示す。図中符号 1は計測部、 2は記憶部、 3は中央制御部、 4はレーザダイオード（laser diode： LD) 、 5はサーミスター、 6 は LD駆動電流検出回路、 7は LD駆動電流制御回路、 8はフォトダイオード (photo diode： PD) を示している。

計測部 1は、計測部 1内のサーミスター（thermistor) 5で温度を計測し、また、

LD駆動電流検出回路 6を用いてバイアス電流を計測し、さらに、 PD8で光出力を計測する。また、 LD駆動電流制御回路 7は、 LD 4のバイアス電流を制御するもので、計測部 1から算出されたバイアス電流情報に基づいて、中央制御部 3を介してフィードバックされる。

そして、中央制御部 3により、図 2A, 図 2Bに示すような、記憶部 2内に記憶された、 LD 4の温度およびバイアス電流と波長との関係（図 2A) あるいは LD

4の温度と波長の関係（図 2B) から波長が算出される。

一般に、 LD 4の温度およびバイアス電流から発振波長を、線形近似することができる。例えば、波長は、温度とバイアス電流の測定値から、図 2 Aに示すようなデータテーブルを用いて、線形補完法で算出することができる。

λ = λ c + aT + b ( i - i c) · · · (1)

λ c ： 0°Cかっしきい値電流 i cにおける波長

a, b：係数

T：温度

i ：バイアス電流例えば、バイアス電流 80mAで温度が 27 °Cである場合、波長は 1546. 3 Onmになる。なお、ここでは、 a g O pm/t:, b = 3 pmZmAを用いた。また、 bが小さいので、簡便のため以下のように温度と波長のみの関係で波長を算出してもよい（図 2B) 。

λ = λ c + aT · · · (2)

以下に詳細に説明する別の手法により波長を算出することもできる。

図 4は、本発明に係る波長監視制御用光モジュールの構成図で、図中符号 9は温度調整部、 10はペルチェ素子、 11はペルチェ素子電流制御回路を示している。なお、図 1と同じ機能を有する構成要素は同一の符号を付してある。

波長監視制御は、温度調整部 9中のペルチェ素子 10とペルチェ素子電流制御回路 11で行なう。また、 PD 8と LD駆動電流制御回路 7を用いて光出力制御を行なうことも可能である。つまり、図 4に示す波長監視制御用光モジュールは、図 1 に示した波長監視用光モジュールに、温度制御素子からなる温度調整部 9を設け、記憶部 2から算出された波長情報を温度調整部 9にフィードバックする機能を備えたものである。

次に、第 2の実施形態に係る光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視方法について説明する。波長に関するしきい値を記憶部 2内に設定することにより、中央制御部 3で算出した波長としきい値を比較することにより、波長ずれについてアラームまたはワーニングをあげることが可能になる。

具体的な事例として、装置の光部分が、抜差し可能な小型の光送受信モジュールとして Small Form factor Pluggable (SFP) で説明する。？は。 omm i t t e eにおいて S FP— 8472 r e v i s i on 9. 3で波長監視方法が規定されている。 S F Pが持っているメモリマップを図 5に示す。

ここでは、記憶部 2の Alarm and Warning Thresholds アドレス 0〜55で 56 byteの領域にアラームとワーニングのしきい値が設置される。記憶部 2の Real Time Diagnostic Interface アドレス 95〜： ί 19で 24byteの領域に、温度、送信光出力、 LDのバイアス電流、受信光入力、供給電圧が記憶され、二つの追加項目を記憶することができる。これらにより、常時監視をすることができる。

ここで、 LDの温度、バイアス電流と光出力は、計測部 1によって計測される。さらに、この部分には、アラームまたはワーニングのしきい値を超えた場合、ァラームまたはワーニング情報を外部インタ一フェースに伝えるためのビッ卜が割り与えられている。

しかしながら、この SFPでは波長情報は含まれていない。そこで上記の追加項目の場所に、新たに波長情報を加えることによって波長監視を行なうことが可能になる。この波長情報の算出方法は、記憶部 2の User Writable EEPROMアドレス 127〜247の 12 Obyteまたは増設したメモリの領域に予め LD (ここでは DFB— LD) の計測値から、図 2 Aまたは図 2 Bに示すような、 LDの温度と波長の関係あるいは温度およびバイアス電流と波長との関係を記憶しておく。さらに、 L Dの温度と波長の関係あるいは温度およぴソィァス電流と波長との関係は、波長精度が多少悪くなるが個々に計測するのでなく一つの代表値や設計値を用いることも可能である。

そして、中央制御部 3により、計測部 1で計測された温度およびバイアス電流あるいは温度の情報と、記憶部 2内に記憶された、 LDの温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは温度と波長の関係から波長が算出される。

また、記憶部 2の Alarm and Warning Thresholds に、波長に関するしきい値を設定することにより、中央制御部 3より波長ずれについてアラームまたはヮ一ニングをあげることも可能になる。

図 3は、本発明に係る光モジュールの波長監視方法の手順をフローチャートに示した図である。

まず、計測部 1より温度、バイアス電流および光出力を計測する（S 1)。次に、記憶部 2の Real Time Diagnostic Interface 内に計測部の情報をマッピングして (S 2)、温度情報のみかあるいは温度およびバイアス電流情報と、 User Writable EEPROMまたは増設したメモリ部内のマトリックスとを照らし合わせて波長を算出する（S 3) 。

次に、記憶部 2の Alarm and Warning Thresholds 内の波長ワーニングの最小しきい値と送られてきた波長情報を比較する（S4) 。波長ワーニングの最小しきい値以下の時は、記憶部 2の Real Time Diagnostic Interface 内の Wavelength Low ワーニングビットを 1にし、ワーニング信号を外部インターフェース等に出力する (S 6) 。

波長ワーニングの最小しきい値以上ならば、次に、記憶部 2の Alarm and War ning Thresholds 内の波長ワーニングの最大しきい値と比較する（S 5) 。波長ヮ一二ングの最大しきい値以上の時は、記憶部 2の Real Time Diagnostic Interface 内の Wavelength High ワーニングビットを 1にし、ワーニング信号を外部インタ一フェース等に出力する（S 7) 。波長ワーニングの最大しきい値以下の場合は、記憶部 2の Real Time Diagnostic Interface の波長ワーニング信号を出力しない状態（ワーニングビットは 0) にし、再び計測部 1により温度、バイアス電流および光出力を測定する。

図 6に、本発明に係る光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視方法の別の実施形態をフローチャートに示す。図 3に示した波長監視方法と比較して波長算出手法（S 3) が異なる。図 6中の他のステップ（S 1， S 2， S 4 〜S 7) は、図 3と同様である。

図 3に示した実施形態の波長算出手法では、計測された温度情報のみかあるいは温度およびバイアス電流情報と、 User Writable E E P ROMまたは増設したメモリ部内のマトリックスとを照らし合わせて、式（1) または式（2) の係数を求めた後、それらから波長を算出した（S 3) 。図 6の波長算出手法では、図 2Aのような User Writable E E P ROMのマトリックスの中から、計測された温度よりも小さい値と大きい値を取る 2つの温度、および、計測されたバイアス電流情報よりも小さい値と大きい値を取る 2つのバイアス電流を選び、これらに対応する波長を 4点抽出して波長を算出することができる（例えば、温度およびバイアス電流の計測値の直近の 4点を取れば良い）。詳細には、 LD 4の温度およびバイアス電流と、記憶部 2に記憶されたレーザダイォードの温度およびバイアス電流と波長との関係から、 4つの波長を選択することにより波長を算出することができる。

図 7を参照して、さらに詳細に説明する。はじめに、前記計測された温度 Tme sよりも小さい値の温度 T 1、前記計測された温度 Tme sよりも大きい値の温度 T 2ならびに、前記計測されたバイアス電流 Ime sよりも小さい値のバイアス電流 I 1および前記計測されたバイァス電流 I m e sよりも大きい値のバイァス電流 I 2を選択する。対応する 4つの波長（λ 11=λ (Ι 1, Τ1) 、 λ 21=λ (1 2, Τ1) 、 λ 12 = λ (1 1， Τ 2) 、 λ 22 = λ (1 2, Τ 2) ) を抽出する。さらに、 λ 11、 λ 21を用いて温度 Τ 1における波長のバイアス電流依存性を線形補完して Ime sにおける波長 λ me s 1=λ (Ime s, T 1) を算出する。同様に、 λ 12、 λ 22を用いて温度 Τ 2における波長のバイアス電流依存性を線形補完して Ime sにおける波長 λ me s 2= ( Ime s, T2) を算出する。最後に、算出された λ me s 1および Ame s 2を用いて、バイアス電流 I m e sにおける波長の温度依存性を線形補完することにより、 Ime s、 Tme sにおける波長 Ame s = (Ime s, Tme s) を算出することができる。

また、上記の手法では波長のバイアス電流依存性を線形補完しているが、波長の算出精度を改善するためにバイアス電流依存性を 2次関数等で近似する別の波長算出手法を使用することもできる。詳細には、はじめに記憶部 2から 6つの波長を抽出する。 4つの波長（λ 11=λ (1 1， Τ1) 、 λ 21 =λ (12， Tl) 、 λ 12 = λ (1 1， Τ2) 、 λ 22 = λ (12， Τ2) ) は、上述した手法と同様に抽出される。バイアス電流 I 1および I 2と異なるバイアス電流 I 3を選ぶことにより、残りの 2つの波長（λ 31=λ (1 3， Τ1)、 λ 32 = λ (1 3, Τ2) ) を抽出する。次に、温度 Τ 1における波長のバイアス電流依存性を λ 11、 λ 21、 λ 31を用いて 2次関数により近似する。温度 Τ2における波長のバイアス電流依存性は λ 12、λ 22、λ 32を用いて 2次関数により近似するする。これにより、 Ime s、 Tme sにおける波長 Am e s = ( I me s , Tme s) を算出することができる。

さらに別の波長算出手法を使用することができる。例えば、記憶部 2に記憶されたレーザダイォ一ドの温度と波長との関係あるいはレ一ザダイォードの温度およびバイアス電流と波長との関係を示したマトリックスを用いて、波長を算出することができる。この形態では、温度計測値およびバイアス電流計測値を、マトリックス中の温度の記憶値あるいは温度およびパイァス電流の記憶値のいずれかに対応させることにより、波長を抽出する。

次に、第 3の実施形態に係る光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視制御方法について説明する。

図 8に、第 3の発明に係る光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視制御方法を説明するための手順をフローチャートに示す。具体的に S F P の場合は、温度調整部を追加する必要がある。

まず、計測部 1により温度、バイアス電流および光出力を計測する（S 1 1) 。次に、記憶部 2の Real Time Diagnostic Interface 内にマッピングして（S 12 )、光出力が記憶部 2の Alarm and Warning Thresholds 内の光出力ワーニングの最小しきい値と比較する（S 13) 。光出力ワーニングの最小しきい値以下の時は、記憶部 2の Real Time Diagnostic Interface 内の Output power low ワーニングビットを 1にする（S 15) 。この情報を LD駆動電流制御回路 7に送り、バイアス電流を上げる（S 17) 。この工程が終わったら、再び計測部 1により温度、バイァス電流と光出力を測定する。

光出力ワーニングの最小しきい値以上の時、次に、記憶部 2の Alarm and Warning Thresholds 内の光出力ワーニングの最大しきい値と比較する（S 14) 。光出力ワーニングの最大しきい値以上の時は、記憶部 2の Real Time Diagnostic Interface内の Output power high ワーニングピット 1とする（S 16) 。この情報を LD駆動電流制御回路 7に送り、バイアス電流を下げる（S 18) 。このェ程が終わったら、再び計測部 1により温度、バイアス電流と光出力を測定する。これらの光出力の制御は、中央制御部 3によって行われる。また、 LD駆動電流制御回路 7の振れ幅は必要となる精度に応じて設定する。そして、光出力ヮ一ニングの最大しきい値以下の場合は、記憶部 2の Real Time Diagnostic Interface 内の光出力ワーニング信号を出力しない状態（ワーニングビットは 0) にして、温度情報のみかあるいは温度およびバイアス電流情報と、 User Writable EEPROM または増設したメモリ部内のマトリックスとを照らし合わせて波長を算出する（ S 19) 。

次に、記憶部 2の Alarm and Warning Thresholds 内の波長ワーニングの最小しきい値と送られてきた波長情報を比較する（S 20) 。波長ワーニングの最小しきい値以下の時は、記憶部 2の Real Time Diagnostic Interface 内の Wavelength Low ワーニングビットを 1にする（S 22) 。この情報を温度調整部 9に送り、温度調整部 9により内部温度を上げる（S 24) 。この工程が終わったら、再び計測部 1により温度、バイアス電流と光出力を測定する。

波長ワーニングの最小しきい値以上の時は、次に、記憶部 2の Alarm and Warning Thresholds 内の波長ワーニングの最大しきい値と比較する。波長ワーニングの最大しきい値以上の時は、記憶部 2の Real Time Diagnostic Interface 内の Wavelength High ワーニングビット 1とする（S 23) 。記憶部 2の Real Time Diagnostic Interface 内の Wavelength High ワーニングビット 1の場合は、温度調整部 9により内部温度を下げる（S 25) 。この工程が終わったら、再び計測部 1により温度、バイアス電流と光出力を測定する。

波長ワーニングが最大しきい値以下の場合は、記憶部 2の Real Time Diagnost ic Interface の波長ワーニング信号を出力しない状態（ワーニングビットは 0)にし、再び計測定 1により温度、バイアス電流、光出力を測定する。

これらの波長制御は、バイァス電流値や温度調整部 9により温度を変化させてから、各々の値が安定するまでの時定数の管理を含めて、中央制御部 3によって行なわれる。温度調整部 9の振れ幅は必要となる精度に応じて設定する。図 9は、第 3の発明に係る光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視制御方法の手順をさらに簡便にするためのフローチャートを示す図である。図 8に示した波長監視制御方法の手順から、光出力のしきい値内外の判定（S 1 3〜S 1 8 ) を省略することも可能である。

図 1 0に、第 3の発明に係る光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視制御方法の他の手順をフローチャートに示す。図 1 0に示す手順を、図 8の手順と比較して説明する。

図 8の手順において、波長制御（S 2 0〜S 2 5 ) は、算出した波長がしきい値の範囲内か外か判定し、範囲外の場合のみアラームビットを 1にして、温度を上げるか下げるかを示す制御情報を温度調整部にフィードバックした。図 1 0に示した波長監視制御方法の手順では、所定波長を与える温度値を算出して温度調節部にフィ一ドバックすることにより、波長を高安定に制御することができる。

詳細には、計測された温度情報のみかあるいは温度およびバイァス電流情報と、 User Wr i table E E P R OMまたは増設したメモリ部内のマトリックスとを照らし合わせて、式（1 ) もしくは式 ( 2 )の係数を求め、それらから波長を算出する。次に、計測されたバイアス電流において、所定波長を与える温度値を式（1 ) もしくは式（2 ) より算出し、算出された温度値になるよう温度調整部によりフィードパックする（S 2 6 ) 。これにより、波長を所定値に固定することができる。

図 1 1に、第 3の発明に係る光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視制御方法の別の手順をフローチヤ一トに示す。本手順は、図 8の手順と比較して波長監視制御手順が異なる。

図 8の手順において、波長制御（S 2 0〜S 2 5 ) は、算出した波長がしきい値の範囲内か外か判定し、範囲外の場合のみアラームピットを 1にして温度調整部により温度を上げるか下げるかをフィードパックした。図 1 1に示す波長監視制御手順では、所定波長を与える制御情報を温度調整部にフィードバックすることにより、波長を高安定に制御する。前述したように、図 2 Aのような User Wri table E E P R OMのマトリックスの中から、計測された温度よりも小さい値と大きい値を取る 2つの温度、および、計測されたバイアス電流情報よりも小さい値と大きい値を取る 2つのバイアス電流を選び、これらに対応する波長を 4点抽出して波長算出する（S 8 )。次に、計測されたバイアス電流において、所定波長を与える温度値をバイアス電流 I m e sにおける波長の温度依存性より算出し、算出された温度値になるよう温度調整部によりフィードバックする（2 7 )。これにより、波長を所定値に固定することができる。

ここでは、波長のバイアス電流依存性を線形補完しているが、前述したように 2 次関数等で近似し、波長の算出精度を改善することができる。さらに、マトリックスの要素数（デ一タ点数）を十分に大きくして、計測された温度およびバイアス電流における波長を常にマトリックス内のデータ点の 1つに一致させることにより、線形補完による算出手順を省略することも可能である。

また、ここではワーニング信号をトリガとして光出力および波長の調整を行なつたが、別に与えられたアラーム信号において調整のトリガを行なうことも可能である。

なお、第 3の発明に係る光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視制御方法における実施形態で説明したフィードバックの方法は、ワーニングビットの有無によって制限されるものではない。また、本発明の光モジュールの波長監視制御方法は、 S F Pに限定されるものではなく、光送信モジュールまたは光送受信モジュール内の温度とバイアス電流あるいは温度を計測する計測部と、 L D の温度およびパイァス電流と波長との関係あるいは L Dの温度と波長の関係が記録された記憶部と、これらを制御する中央制御部および温度制御素子からなる温度調整部とを有する光モジュールのすべてに適用することが可能である。

本波長監視制御方法は、所定波長からの変動分でなく波長そのものをメモリに記憶しているため、温度調整部の温度可変範囲において L Dから発射される波長を任意の値に設定可能であり、波長可変光源としても使用可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 内部に、レーザダイオードの温度およびバイアス電流あるいは温度のみを計測する計測部と、前記温度およびバイァス電流と波長との関係あるいは前記温度のみと波長との関係が記憶された記憶部と、前記計測部および前記記憶部を制御する中央制御部とを備えた光送信モジュールまたは光送受信モジュールであって、前記記憶部内に記憶された前記関係から波長を算出するようにしたことを特徴とする光モジュール。

2 . 前記レーザダイォードの駆動電流を制御するレーザダイォード駆動電流制御回路を設け、前記計測部から算出されたバイアス電流情報を前記レ一ザダイォード駆動電流制御回路にフィードバックする機能を備えたことを特徴とする請求項 1 に記載の光モジュール。

3 . 温度制御素子からなる温度調整部を設け、前記記憶部から算出された波長情報を前記温度調整部にフィードバックする機能を備えたことを特徴とする請求項 1又は 2 fc記載の光モジュール。

4 . 内部に、レ一ザダイオードの温度およびバイアス電流あるいは温度のみを計測する計測部と、前記温度およびパイァス電流と波長との関係あるいは前記温度のみと波長との関係が記憶された記憶部と、前記計測部および前記記憶部を制御する中央制御部とを備えた光送信モジュールまたは光送受信モジュ一ルにおける波長監視方法であって、

前記計測部より計測された温度およびバイアス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係より波長情報を算出する波長情報算出ステップを有することを特徴とする波長監視方法。

5. 前記波長情報算出ステツプは、

前記計測部より計測された温度およびバイァス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイォ一ドの温度と波長との関係あるいはレーザダイォ一ドの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、式（1)における λ c、 i c、 a、 bあるいは式（2) における A c、 aを求め、波長情報を算出することを特徴とする請求項 4に記載の波長監視方法。

λ = λ c + aT+b ( i— i c) · · ·式（1)

λ = λ c + aT · · ·式（2)

(λ c ： 0°Cかっしきい値電流 i cにおける波長 a， b：係数 T：温度 i ：バイアス電流）

6. 前記波長情報算出ステツプは、

前記計測部より計測された温度およびバイァス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイォードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度 Tm e sよりも小さい値の温度 T 1と、前記計測された温度 Tm e sよりも大きい値の温度 T 2と、前記計測されたバイアス電流 I me sよりも小さい値のバイアス電流 I 1と、前記計測されたバイアス電流 I me sよりも大きい値のバイァス電流 I 2とを選び、対応する 4つの波長（λ 1 1=λ (1 1， Τ1)、 λ 21 =λ (1 2, Τ1)、 λ 12 = λ (I I, Τ2)、 λ 22 = λ (1 2， Τ2)) を抽出し、前記 λ 1 1および λ 21を用いて温度 Τ 1における波長のバイアス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイァス電流 I m e sにおける波長 Ame s 1 =λ ( I me s， T 1) を算出し、前記 λ 12および λ 22を用いて温度 Τ 2における波長のバイァス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイアス電流 I me sにおける波長 λ me s 2 = λ (Ime s, Τ2) を算出し、算出された波長 λ me s 1および Ame s 2を用いて、前記計測されたバイァス電流 Ime sにおける波長の温度依存性を線形補完することにより、前記計測されたバイアス電流 Ime sおよび温度 Tme sにおける波長 Am e s = λ ( I me s， Tme s) を算出することを特徵とする請求項 4に記載の波長監視方法。

7. 前記波長情報算出ステツプは、

前記計測部より計測された温度およびバイァス電流と、前記記憶部に記憶されたレ一ザダイォ一ドの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度 Tme sよりも小さい値の温度 T 1と、前記計測された温度 Tme sよりも大きい値の温度 T 2と、前記計測されたバイアス電流 I me sよりも小さい値のバイアス電流 I 1と、前記計測されたバイアス電流 I me sよりも大きい値のバイァス電流 I 2と、前記バイアス電流 I 1および I 2と異なるバイアス電流 I 3とを選び、対応する 6つの波長（λ 11=λ (I 1, Τ1)、 λ 21=λ (12， Tl)、 λ 12 = λ (1 1， Τ2)、 λ 22 = λ (12, Τ2)、 λ 31 =λ (13, Τ1)、 λ 32 = λ (13， Τ2)) を抽出し、前記温度 Τ 1における波長のバイアス電流依存性を λ 11、 λ 21、 λ 31を用いて 2次関数により近似し、前記温度 Τ2における波長のバイアス電流依存性を λ 12、 λ 22、 λ 32を用いて 2次関数により近似することにより、前記計測されたバイアス電流 I me sおよび温度 Tme s における波長 Ame s =λ (Ime s, Tme s) を算出することを特徴とする請求項 4に記載の波長監視方法。

8. 前記波長情報算出ステツプは、

前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を示したマトリックスを用いて、前記計測された温度およびバイアス電流を、前記マトリックス中に記憶された温度または温度およびバイァス電流のいずれかに対応させることにより、波長情報を抽出することを特徴とする請求項 4に記載の波長監視方法。

9. 内部に、レーザダイオードの温度およびバイアス電流あるいは温度のみを計測する計測部と、前記温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは前記温度のみと波長との関係が記憶された記憶部と、前記計測部および前記記憶部を制御する中央制御部と、温度制御素子からなる温度調整部とを備えた光送信モジュールまたは光送受信モジユールにおける波長監視制御方法であって、

前記計測部より計測された温度およびバイァス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係より波長情報を算出する波長情報算出ステップと、

算出された波長情報を使用して、前記温度調整部にフィードバックをかけ、内部温度を調整する温度制御ステツプと

を含むことを特徴とする波長監視制御方法。

1 0 . 予め波長の最小値と最大値を定めたしきい値と、前記波長情報算出ステツプで算出された波長情報とを比較する波長情報比較ステツプをさらに含み、前記温度制御ステツプは、前記波長情報比較ステツプによる比較結果に基づき、しきい値の範囲外ならば前記温度調整部にフィードバックをかけ、前記しきい値の最小値以下の場合は、前記温度調整部により内部温度を上げ、前記しきい値の最大値以上の場合は、前記温度調整部により内部温度を下げることを特徴とする請求項 9に波長監視制御方法。

1 1 . 前記波長情報算出ステツプは、

前記計測部より計測された温度およびバイァス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、式（1 )における λ c、 i c、 a、 bあるいは式（2 ) における A c、 aを求め、波長情報を算出することを特徴とする請求項 1 0に記載の波長監視制御方法。

λ = λ c + a T + b ( i - i c ) · · ·式（1 )

λ = λ c + a T · · ·式（2 ) (λ c ： 0°Cかっしきい値電流 i cにおける波長 a， b：係数 T：温度 i ：バイアス電流）

12. 前記波長情報算出ステツプは、

前記計測部より計測された温度およびバイァス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイォードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度 Tme sよりも小さい値の温度 T 1と、前記計測された温度 Tme sよりも大きい値の温度 T 2と、前記計測されたバイアス電流 I me sよりも小さい値のバイアス電流 I 1と、前記計測されたバイアス電流 I me sよりも大きい値のバイァス電流 I 2とを選び、対応する 4つの波長（λ 11=λ (I I, Τ1)、 λ 21 =λ (12, Τ1)、 λ 12 = λ (1 1， Τ2)、 λ 22 = λ (1 2， Τ2)) を抽出し、前記 λ 11および λ 21を用いて温度 Τ 1における波長のバイアス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイァス電流 I m e sにおける波長 Ame s 1 =λ (Ime s, T 1) を算出し、前記 λ 12および λ 22を用いて温度 Τ 2における波長のバイァス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイアス電流 Ime sにおける波長 Ame s 2 = λ (Ime s, T2) を算出し、算出された波長 Ame s 1および Ame s 2を用いて、前記計測されたバイァス電流 Ime sにおける波長の温度依存性を線形補完することにより、前記計測されたバイアス電流 Ime sおよび温度 Tme sにおける波長 Am e s=A (Ime s, Tme s)を算出することを特徴とする請求項 10に記載の波長監視制御方法。

13. 前記波長情報算出ステツプは、

前記計測部より計測された温度およびパイァス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度 Tm e sよりも小さい値の温度 T 1と、前記計測された温度 Tm e sよりも大きい値の温度 T 2と、前記計測されたバイアス電流 I me sよりも小さい値のバイアス電流 I 1と、前記計測されたバイアス電流 I m e sよりも大きい値のバイァス電流 I 2と、前記バイアス電流 I 1および I 2と異なるバイアス電流 I 3とを選び、対応する 6つの波長（λ 11=λ (I I, Τ1)、 λ 21 =λ (12， Tl)、 λ 12 = λ (I I, Τ2)、 λ 22 = λ (1 2, Τ2)、 λ 31=λ (1 3, Τ1)、 λ 32 = λ (1 3， Τ2)) を抽出し、前記温度 Τ 1における波長のバイアス電流依存性を λ 1 1、 λ 21、 λ 31を用いて 2次関数により近似し、前記温度 Τ 2における波長のバイアス電流依存性を λ 12、 λ 22、 λ 32を用いて 2次関数により近似することにより、前記計測されたバイァス電流 I m e sおよび温度 Tm e s における波長 Ame s =λ (Ime s, Tme s) を算出することを特徴とする請求項 10に記載の波長監視制御方法。

14. 前記波長情報算出ステップは、

前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレ一ザダイォードの温度およびバイアス電流と波長との関係を示したマトリックスを用いて、前記計測された温度およびバイアス電流を、前記マトリックス中に記憶された温度または温度およびバイァス電流のいずれかに対応させることにより、波長情報を算出することを特徴とする請求項 10に記載の波長監視制御方法。

15. 前記波長情報算出ステップは、前記計測部より計測された温度およびバイァス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイォ一ドの温度と波長との関係あるいはレーザダイォードの温度およびバイァス電流と波長との関係を用いて、式（1) における λ c、 i c, a、 bあるいは式（2) における λ c, a を求め、波長情報を算出し、

前記温度制御ステップは、算出された波長情報と式（1) あるいは式（2) とを使用して所望の波長を与える温度を算出し、該温度になるように前記温度調整部にフィードバックをかける

ことを特徴とする請求項 9に記載の波長監視制御方法。

λ = λ c + aT + b ( i— i c) · · ·式（1) λ = λ c + aT · · ·式（2)

(λ c ： 0°Cかっしきい値電流 i cにおける波長 a, b：係数 T：温度 i ：バイアス電流）

16. 前記波長情報算出ステップは、前記計測部より計測された温度およびバイァス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイォードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度 Tme sよりも小さい値の温度 T 1 と、前記計測された温度 Tme sよりも大きい値の温度 T 2と、前記計測されたパィァス電流 I me sよりも小さい値のバイアス電流 I 1と、前記計測されたバイァス電流 I me sよりも大きい値のバイアス電流 I 2とを選び、対応する 4つの波長 (λ ΐ 1=λ (I 1, Τ1)、 λ 21 =λ (I 2， Τ1)、 λ 12 = λ (I 1, Τ2)、 λ 22 = λ (12， Τ 2)) を抽出し、前記 λ 11および λ 21を用いて温度 Τ 1 における波長のパイァス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたパィァス電流 I me sにおける波長 Ame s 1 =λ (Ime s, T 1) を算出し、前記 λ 12および λ 22を用いて温度 Τ 2における波長のバイアス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイァス電流 I m e sにおける波長 λ m e s 2 = λ (Ime s, T2) を算出し、算出された波長 Ame s 1および Ame s 2を用いて、前記計測されたバイアス電流 Ime sにおける波長の温度依存性を線形補完することにより、前記計測されたバイアス電流 Ime sおよび温度 Tme s における波長 Ame s=A ( I me s , Tme s) を算出し、

前記温度制御ステツプは、前記計測されたバイァス電流 I m e sにおける所望の波長を与える温度を、前記波長の温度依存性より算出し、算出された温度になるように温度調整部によりフィ一ドバックをかける

ことを特徴とする請求項 9に記載の波長監視制御方法。

17. 前記波長情報算出ステップは、前記計測部より計測された温度およびバイァス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイォ一ドの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度 Tme sよりも小さい値の温度 T 1 と、前記計測された温度 Tme sよりも大きい値の温度 T 2と、前記計測されたバィァス電流 I me sよりも小さい値のバイアス電流 I 1と、前記計測されたバイァス電流 I me sよりも大きい値のバイアス電流 I 2と、前記バイアス電流 I 1および I 2と異なるバイアス電流 I 3とを選び、対応する 6つの波長（λ 11=λ (I 1， Τ1)、 λ 21=λ (12， Τ1)、 λ 12 = λ (I I, Τ2)、 λ 22 = λ (I 2， Τ2)、 λ 31=λ (1 3, Τ1)、 λ 32 = λ (1 3， Τ2)) を抽出し、前記温度 Τ 1における波長のバイアス電流依存性を λ 11、 λ 21、 λ 31を用いて 2次関数により近似し、前記温度 Τ2における波長のバイアス電流依存性を λ 12、 λ 22、 λ 32を用いて 2次関数により近似することにより、前記計測されたバイァス電流 I me sおよび温度 Tme sにおける波長 Am e s =λ ( I me s， Tm e s) を算出し、

前記温度制御ステップは、前記計測されたバイアス電流 I me sにおける所望の波長を与える温度を、前記波長の温度依存性より算出し、算出された温度になるように温度調整部によりフィードバックをかける、

することを特徴とする請求項 9に記載の波長監視制御方法。

18. 前記波長情報算出ステップは、前記記憶部に記憶されたレーザダイォ一ドの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を示したマトリックスを用いて、前記計測された温度およびバイアス電流を、前記マトリックス中に記憶された温度または温度およびバイアス電流のいずれかに対応させることにより、波長情報を抽出し、

前記温度制御ステップは、対応するバイアス電流における所望波長を与える温度を前記マトリクス中から抽出し、抽出された温度になるように温度調整部よりフィ —ドバックをかける

ことを特徴とする請求項 9に記載の波長監視制御方法。

1 9 . 前記レーザダイォードの駆動電流を制御するレーザダイォード駆動電流制御回路をさらに備え、

前記波長情報算出ステツプの前段に、

予め光出力の最小値と最大値を定めた光出力アラームまたはワーニングのしきい値と、前記計測部で計測された光出力とを比較する光出力比較ステップと、該光出力比較ステップによる比較結果に基づき、しきい値の範囲外ならば前記レ —ザダイォード駆動電流制御回路にフィ一ドバックをかけ、前記しきい値の最小値以下の場合に、前記レーザダイォード駆動電流制御回路によりバイァス電流を上げ、前記しきい値の最大値以上の場合に、前記レーザダイォード駆動電流制御回路によりバイァス電流を下げるバイァス電流制御ステツプと

を含むことを特徴とする請求項 9ないし 1 8のいずれかに記載の波長監視制御