WO2017221666A1 - 光トランシーバ及びその温度推定方法 - Google Patents

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temperature
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optical
light emitting
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川瀬 大輔
大助 梅田
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住友電気工業株式会社
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    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4286Optical modules with optical power monitoring

Definitions

  • the present invention relates to an optical transceiver including a light emitting element and a light receiving element, and a temperature estimation method for the optical transceiver.
  • Patent Document 1 describes a pluggable optical transceiver used in a 10G-EPON station side device.
  • This optical transceiver includes an optical subassembly composed of a single-core bidirectional three-port Bi-D (Bi-Directional optical module).
  • the optical subassembly includes a 10G TOSA (Transmitter Optical Sub-Assembly), a 1G TOSA, and a 10G / 1G ROSA (Receiver Optical Sub-Assembly).
  • the 1G TOSA is included in the 10G-EPON optical transceiver when the 10G-EPON is introduced by installing the 10G-EPON station side device instead of the EPON station side device. This is because the service can be continued even for the conventional home-side apparatus whose downlink transmission rate is 1G.
  • An optical transceiver includes a first light emitting element that performs electro-optical conversion at a first transmission rate, and electro-optical conversion at a second transmission rate that is higher than the first transmission rate.
  • a second light emitting element to be performed a light receiving element that performs photoelectric conversion at a predetermined transmission rate, an optical subassembly that houses each of the light emitting elements and the light receiving elements, and a plurality that drives each of the light emitting elements and the light receiving elements
  • a temperature control unit that determines a control value instructed to the integrated circuit corresponding to at least one target element of each of the light emitting elements and the light receiving element according to a temperature detected by the temperature sensor;
  • Condition A light emission control unit that sets any one of the following states 1 to 3, wherein the optical subass
  • First light-emitting element is ON and second light-emitting element is OFF
  • First light-emitting element is ON and second light-emitting element is ON
  • First light-emitting element is ON The light emitting element is OFF and the second light emitting element is ON
  • a method performs electro-optical conversion at a first light-emitting element that performs electro-optical conversion at a first transmission rate and a second transmission rate that is higher than the first transmission rate.
  • the present disclosure can be realized not only as an optical transceiver or an optical communication apparatus provided with such a characteristic processing unit, but also as a program for causing a computer to execute such characteristic processing steps. Further, the present invention can be realized as a semiconductor integrated circuit that realizes part or all of an optical transceiver or an optical communication device, or can be realized as a system including the optical transceiver or the optical communication device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a PON system according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows an example of an internal structure of a station side apparatus. It is a block diagram which shows an example of the circuit structure of an optical transceiver. It is a perspective view which shows an example of the internal structure of an optical transceiver. It is a schematic plan view which shows an example of component arrangement
  • the optical transceiver mounted on the 10G-EPON station side device supports two types of downstream transmission rates, 10G and 1G. For this reason, when there is only a downstream 1G home-side device at the beginning of the introduction of 10G-EPON, the 10G optical transmitter is stopped, or when the switching to the downstream 10G home-side device is completed, the 1G optical Adopting an operation method of stopping the transmitter is preferable in that the power consumption of the station side device can be reduced.
  • a temperature sensor that individually detects the temperatures of target elements such as a light emitting element and a light receiving element may be provided in the optical subassembly, and a control value may be determined based on the detected temperature of the temperature sensor.
  • a temperature sensor is individually provided for each target element, the number of parts of the optical transceiver increases, resulting in a high manufacturing cost and a new problem that leads to enlargement of the optical subassembly.
  • the present disclosure provides an optical transceiver or the like that can prevent a decrease in control accuracy due to switching of the light emitting state of light emitting elements having different transmission rates without separately adding a temperature sensor. For the purpose.
  • the optical transceiver of the present embodiment includes a first light emitting element that performs electro-optical conversion at a first transmission rate, and a second that performs electro-optical conversion at a second transmission rate that is higher than the first transmission rate.
  • a light-emitting element, a light-receiving element that performs photoelectric conversion at a predetermined transmission rate, an optical subassembly that houses the light-emitting elements and the light-receiving elements, and a plurality of integrated circuits that drive the light-emitting elements and the light-receiving elements A circuit board, a housing in which the optical subassembly and the circuit board are accommodated, having a longest longitudinal dimension and thermal conductivity, and a temperature sensor for detecting a temperature inside the housing; A temperature control unit that determines a control value for instructing the integrated circuit corresponding to at least one target element of each of the light emitting elements and the light receiving element according to a detection temperature of the temperature sensor, State of A light emission control unit set in any one of modes 1 to 3, wherein the optical subassembly is disposed on one longitudinal end side of a main heat generating member of the plurality of integrated circuits, and the temperature sensor includes the heat generating unit. It arrange
  • First light-emitting element is ON and second light-emitting element is OFF
  • First light-emitting element is ON and second light-emitting element is ON
  • First light-emitting element is ON The light emitting element is OFF and the second light emitting element is ON
  • the optical subassembly is disposed on one end side in the longitudinal direction of the main heating member among the plurality of integrated circuits, and the temperature sensor is disposed on the other end side in the longitudinal direction of the heating member. Therefore, a part of the optical subassembly and the temperature sensor are thermally separated from the heat generating member in substantially the same direction in the longitudinal direction of the housing.
  • the driver of the optical device for example, the light receiving element accommodated in a part of the optical subassembly can be appropriately controlled. Accordingly, it is possible to prevent a decrease in control accuracy associated with switching of the light emission states of light emitting elements having different transmission rates without separately adding a temperature sensor.
  • the temperature control unit estimates a steady temperature of the target element in the states 1 to 3 on the basis of a detected temperature of the temperature sensor. In this way, even when the above-described layout is adopted, even when the temperature detected by the temperature sensor cannot be used as it is, an approximately accurate control value can be determined using the estimated value of the steady temperature of the target element. become.
  • the temperature control unit estimates a temperature change of the target element due to the switching of the states 1 to 3 on the basis of the temperature detected by the temperature sensor. In this way, since the temperature change (transient state) of the target element due to switching is estimated, the control accuracy in the transient state can be improved as compared with the case where the control value is obtained only by the steady temperature.
  • the second light emitting element is housed in a proximity part closest to the heat generating member among the constituent parts of the optical subassembly, and the second part is placed in the proximity part. It is preferable that a TEC that holds the temperature of the light emitting element is accommodated. In this case, since the TEC maintains the temperature of the second light emitting element, the second light emitting element can be removed from the control target of the temperature control unit.
  • the light emission control unit turns ON / OFF the TEC of the second light emitting element. It is preferable to interlock with ON / OFF. In this manner, not only the driver of the second light emitting element but also the TEC and its control unit are stopped in the state 1, so that the power consumption in the state 1 can be further reduced.
  • the TEC for holding the temperature of the second light emitting element when the TEC for holding the temperature of the second light emitting element is further provided, the light emission control unit is independent of ON / OFF of the second light emitting element, The TEC may be set to ON. In this way, the difference between the temperature detected by the temperature sensor and the temperature of the target element falls within a predetermined range, and the possibility that the temperature detected by the temperature sensor can be used without correction is increased (see FIG. 7). (See “ ⁇ Rx” in the temperature measurement result 1 shown).
  • the temperature estimation method of the present embodiment includes a first light-emitting element that performs electro-optical conversion at a first transmission rate, and a first light-emitting conversion that performs electro-optical conversion at a second transmission rate that is higher than the first transmission rate.
  • First light-emitting element is ON and second light-emitting element is OFF
  • First light-emitting element is ON and second light-emitting element is ON
  • First light-emitting element is ON The light emitting element is OFF and the second light emitting element is ON
  • the steady temperature of the target element in the states 1 to 3 is estimated. Therefore, even when the detected temperature of the temperature sensor cannot be used as it is, the estimated value of the steady temperature of the target element is used. An almost accurate control value can be determined. For this reason, even if a temperature sensor is not separately added, it is possible to prevent a decrease in control accuracy due to switching of the light emission state of light emitting elements having different transmission rates.
  • the temperature estimation method of the present embodiment further includes a third step of estimating a temperature change of the target element associated with the switching of the states 1 to 3 on the basis of the temperature detected by the temperature sensor. .
  • the control accuracy in the transient state can be improved as compared with the case where the control value is obtained only by the steady temperature.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a PON system according to an embodiment of the present invention.
  • the PON system of this embodiment includes a station side device (OLT) 1 connected to a higher level network, a plurality of home side devices (ONU) 2 connected to a local network (not shown), and passive And a splitter 3 which is an optical branching node.
  • the PON system of FIG. 1 is composed of, for example, 10G-EPON.
  • the station side device 1 is connected to the splitter 3 by a single-core bidirectional optical fiber 4.
  • Each home apparatus 2 is connected to the splitter 3 by a single-core bidirectional optical fiber 4 branched from the splitter 3.
  • 10G-EPON in order to ensure compatibility with the conventional (1G) EPON home-side apparatus 2, downstream optical signals of two types of transmission rates are multiplexed at different wavelengths. Specifically, the transmission rates and wavelengths of 1G and 10G downstream optical signals are as follows.
  • the station side apparatus 1 of the present embodiment includes a 1G optical transmitter and a 10G optical transmitter that can transmit the respective downstream optical signals.
  • the 1G upstream optical signal is an optical signal having a wavelength of 1310 nm
  • the 10G upstream optical signal is an optical signal having a wavelength of 1270 nm, which are time-division multiplexed.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the internal configuration of the station-side device 1.
  • the station side device 1 includes an optical transceiver 11, a 1G reception processing unit 12, a 10G reception processing unit 13, a buffer memory 14, a SNI (Service Node Interface) transmission processing unit 15, and an SNI.
  • a port 16 an SNI reception processing unit 17, a buffer memory 18, a 1G transmission processing unit 19, a 10G transmission processing unit 20, and a communication control unit 21 are provided.
  • the optical transceiver 11 is a pluggable optical transceiver. Therefore, the optical transceiver 11 can be detachably attached to the station side apparatus 1 by being inserted into and removed from a cage provided on the circuit board of the station side apparatus 1.
  • the optical transceiver 11 receives the downstream optical signal transmitted from the home device 2 and converts it into an electrical signal.
  • the optical transceiver 11 sends the converted electrical signals to the 1G and 10G reception processing units 12 and 13, respectively.
  • the 1G reception processing unit 12 extracts a 1G electrical signal from the electrical signal received from the optical transceiver 11, and reconstructs a communication frame from the extracted electrical signal.
  • the 1G reception processing unit 12 distributes communication frames to the communication control unit 21 and the SNI transmission processing unit 15 according to the type of communication frame. Specifically, the 1G reception processing unit 12 outputs a data frame to the SNI transmission processing unit 15 via the buffer memory 14 and outputs a control frame to the communication control unit 21.
  • the 10G reception processing unit 13 extracts a 10G electrical signal from the electrical signal received from the optical transceiver 11, and reconstructs a communication frame from the extracted electrical signal.
  • the 10G reception processing unit 13 distributes the communication frame to the communication control unit 21 and the SNI transmission processing unit 15 according to the type of the communication frame. Specifically, the 10G reception processing unit 13 outputs the data frame to the SNI transmission processing unit 15 via the buffer memory 14 and outputs the control frame to the communication control unit 21.
  • the SNI transmission processing unit 15 transmits the data frame from each of the reception processing units 12 and 13 on the PON side and the control frame from the communication control unit 21 to the upper network via the SNI port 16.
  • the SNI reception processing unit 17 outputs a data frame received from the higher level network via the SNI port 16 to the buffer memory 18 and outputs a control frame received from the higher level network via the SNI port 16 to the communication control unit 21.
  • the communication control unit 21 controls communication between a communication device included in the upper network and the own device according to a predetermined communication protocol used in the upper network.
  • the communication control unit 21 controls operations of the SNI transmission processing unit 15 and the SNI reception processing unit 17 in accordance with the communication protocol.
  • the communication control unit 21 performs communication control and management for the subordinate home-side apparatus 2 included in the PON line according to a communication protocol such as MPCP (Multi-Point Control Protocol) and OAM (Operations Administration and Maintenance). For example, the communication control unit 21 performs registration and detachment of the home side device 2 and uplink multiple access control on the PON line, etc., by an MPCP message exchanged with the home side device 2. Further, the communication control unit 21 performs maintenance and management of the home-side device 2 by an OAM message exchanged with the home-side device 2.
  • a communication protocol such as MPCP (Multi-Point Control Protocol) and OAM (Operations Administration and Maintenance).
  • MPCP Multi-Point Control Protocol
  • OAM Operations Administration and Maintenance
  • the communication control unit 21 generates a control frame including various control information according to MPCP and OAM, and outputs the control frame to the 1G and 10G transmission processing units 19 and 20, respectively.
  • the communication control unit 21 sends the control frame to the 1G transmission processing unit 19.
  • the communication control unit 21 controls the 1G transmission processing unit 19 so as to start transmission processing of the data frame at a predetermined transmission timing.
  • the communication control unit 21 sends the control frame to the 10G transmission processing unit 20 when transmitting the control frame at 10G.
  • the communication control unit 21 controls the 10G transmission processing unit 20 to start transmission processing of the data frame at a predetermined transmission timing.
  • the 1G transmission processing unit 19 outputs the data frame received from the buffer memory 18 and the control frame received from the communication control unit 21 to the optical transceiver 11.
  • the 10G transmission processing unit 20 outputs the data frame received from the buffer memory 18 and the control frame received from the communication control unit 21 to the optical transceiver 11.
  • the optical transceiver 11 converts the data frame and the control frame, which are electrical signals (transmission data) received from the 1G and 10G transmission processing units 19 and 20, into optical signals, respectively, and transmits them to the subordinate home-side apparatus 2 included in the PON line. Send each one.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a circuit configuration of the optical transceiver 11.
  • the optical transceiver 11 according to the present embodiment is compatible with both a 1G transmission unit 31 that is a 1G optical transmitter, a 10G transmission unit 32 that is a 10G optical transmitter, and 10G / 1G.
  • a 10G / 1G receiver 33 that is an optical receiver, an optical multiplexer / demultiplexer 34 that separates an optical signal according to a propagation direction, and a controller 35 that controls an integrated circuit of each unit.
  • the 1G transmission unit 31 includes a 1GLD driving circuit 37, a light emitting element 38 made of a laser diode, and a monitor PD39.
  • the 1GLD driving circuit 37 supplies the light emitting element 38 with a bias current (LD current) based on the 1GLD bias control value instructed from the control unit 35.
  • the 1GLD driving circuit 37 finely adjusts (feedback control) the LD current based on the light reception intensity of the monitor PD 39 so that the light emission amount of the light emitting element 38 becomes constant.
  • the 1GLD driving circuit 37 supplies 1G modulation current based on the 1G transmission data input from the 1G transmission processing unit 19 (FIG. 2) and the 1G modulation amplitude control value instructed from the control unit 35 to the light emitting element 38. .
  • the 10G transmission unit 32 includes a 10GLD bias current supply circuit 41, a 10G modulation circuit 42, an EA (Electro Absorption) bias voltage supply circuit 43, a light emitting element 44 formed of a laser diode, a monitor PD 45, and an EA modulator 46. , A TEC control unit 47, a Peltier element (TEC: ThermoElectric Cooling module) 48, and a thermistor 49.
  • TEC ThermoElectric Cooling module
  • the 10GLD bias current supply circuit 41 supplies the light emitting element 44 with a bias current (LD current) based on the 10GLD bias control value instructed from the control unit 35.
  • the 10GLD bias current supply circuit 41 finely adjusts (feedback control) the LD current based on the received light intensity of the monitor PD 45 so that the light emission amount of the light emitting element 44 becomes constant.
  • the 10G modulation circuit 42 supplies 10G modulation current based on the 10G transmission data input from the 10G transmission processing unit 20 (FIG. 2) and the 10G modulation amplitude control value instructed by the control unit 35 to the EA modulator 46.
  • the EA bias voltage supply circuit 43 supplies a bias voltage based on the EA bias control signal instructed from the control unit 35 to the EA modulator 46.
  • the TEC control unit 47 controls the direct current supplied to the Peltier element 48 based on the voltage value of the thermistor 49 that varies depending on the temperature.
  • the cooling target of the Peltier device 48 is the light emitting device 44, the monitor PD 45, and the EA modulator 46 of the 10G transmission unit 32. Therefore, the Peltier element 48 and the thermistor 49 are housed in the box-type package 67 (see FIGS. 4 and 5) of the optical subassembly 65 together with the light emitting element 44, the monitor PD 45, and the EA modulator 46.
  • the 10G / 1G reception unit 33 includes an APD bias voltage supply circuit 51, a preamplifier 52, a postamplifier 53, and a light receiving element 54.
  • the light receiving element 54 is made of, for example, an avalanche photodiode.
  • the APD bias voltage supply circuit 51 supplies the light receiving element 54 with a bias voltage based on the APD bias control value instructed from the control unit 35.
  • the light receiving element 54 converts the upstream optical signal supplied from the optical multiplexer / demultiplexer 34 into an electrical signal (current) and outputs the electrical signal (current) to the preamplifier 52.
  • the preamplifier 52 converts the supplied current into a voltage and outputs it to the postamplifier 53.
  • the post-amplifier 53 binarizes the level of the voltage received from the pre-amplifier 52 and outputs it as 10G / 1G reception data to the reception processing units 12 and 13 (see FIG. 2) on the PON side.
  • the control unit 35 is configured by a processor that performs logical operation processing, such as a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro-Processing Unit), or an FPGA (Field-Programmable Gate Array), and includes a temperature sensor 56 and a storage unit. 57.
  • the control unit 35 controls the integrated circuit by sending control signals to the integrated circuit such as drivers of the light emitting elements 38 and 44 and the light receiving element 54.
  • the control signal sent out by the control unit 35 includes the above-described bias control values and modulation amplitude control values.
  • the storage unit 57 stores a lookup table (LUT) in which control values such as a 1G modulation amplitude control value, a 1GLD bias control value, and an APD bias control value set in advance for each temperature detected by the temperature sensor 56 are recorded. Yes.
  • the control unit 35 reads a control value corresponding to the temperature detected by the temperature sensor 56 from the lookup table, and notifies the read control value to the 1GLD drive circuit 37, the APD bias voltage supply circuit 51, and the like (feed forward control).
  • control unit 35 determines a control value to be instructed to the integrated circuit corresponding to at least one target element of the light emitting element 38 and the light receiving element 54 according to the temperature detected by the temperature sensor 56. As a function.
  • the control signal transmitted by the control unit 35 includes ON / OFF signals for the 1G transmission unit 31 and the 10G transmission unit 32.
  • the ON / OFF signal is generated according to the enable signal supplied from the station side device 1. For example, when the 1G transmission enable signal is on, the control unit 35 sends a 1G light emission ON signal to the 1GLD drive circuit 37, and when the 1G transmission enable signal is off, the control unit 35 outputs 1G light emission to the 1GLD drive circuit 37. Send a signal.
  • the control unit 35 when the 10G transmission enable signal is on, the control unit 35 sends a 10G light emission ON signal to the 10GLD bias current supply circuit 41 and sends a TECON signal to the TEC control unit 47.
  • the control unit 35 sends a 10G light emission OFF signal to the 10GLD bias current supply circuit 41 and sends a TECOFF signal to the TEC control unit 47.
  • the TEC control unit 47 may always be kept in the ON state even when the 10G transmission unit 32 stops the light emission using the 10G light emission OFF signal.
  • the control unit 35 sends the light emission ON / OFF signal to each of the optical transmission units 31 and 32, thereby changing the light emission state of the optical transceiver 11 included in the station side device 1 in operation (providing service).
  • the control unit 35 has a function as a “light emission control unit” set to one of the following three types.
  • the station side apparatus 1 of the present embodiment either one of the optical transmission units 31 and 32 of the optical transceiver 11 can be set to OFF according to the type of transmission rate of the home side apparatus 2 included in the PON line. It has become.
  • the station side apparatus 1 is operated as follows, for example.
  • the station side apparatus 1 of the present embodiment is adopted instead of the EPON station side apparatus and the 10G-EPON is introduced, it is considered that only the downstream 1G home side apparatus 2 initially exists.
  • the optical transceiver 11 is operated in “state 1” in which only the 1G transmission unit 32 is ON.
  • the optical transceiver 11 is operated in “state 2”.
  • the optical transceiver 11 When switching to the downstream 10G home device 2 is completely completed and all the home devices included in the PON line are down 10G home devices 2, only the 10G transmitter is turned on. 3 ”, the optical transceiver 11 is operated. As described above, when the station side device 1 is continuously operated (during service provision), if the light emission state of the optical transceiver 11 is set according to the type of the downlink rate of the home side device 2, the 1G and 10G transmitters As compared with the case where is always set to ON, power consumption can be suppressed.
  • the 10G transmission unit 32 including the EA modulator requires temperature control using the Peltier element 48 and consumes relatively large power. Therefore, in the state 1, it is preferable to turn off the TEC control unit 47 together with the light emitting element 44 at the same time.
  • An enable signal for switching the optical transceiver 11 to any one of the states 1 to 3 is input from a communication terminal such as a PC connected to the station side device 1.
  • a broken line frame 67 in the 10G transmission unit 32 indicates a “box package” which is a component of an optical subassembly 65 (see FIGS. 4 and 5) described later.
  • the circuit element surrounded by the broken line frame 67 is accommodated in the box-type package of the optical subassembly 65.
  • a broken line frame 69 in the 1G transmission unit 31 indicates a “coaxial package” on the rear end side (closer to the box package) of the optical subassembly 65.
  • the circuit element surrounded by the broken line frame 69 is accommodated in the coaxial package on the rear end side of the optical subassembly 65.
  • a broken line frame 70 in the 10G / 1G receiving unit 33 indicates a “coaxial package” on the front end side (the far side from the box package) of the optical subassembly 65.
  • the circuit element surrounded by the broken line frame 70 is accommodated in the coaxial package on the front end side of the optical subassembly 65.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of the internal structure of the optical transceiver 11. Specifically, FIG. 4 is a perspective view of the optical transceiver 11 with a lid member (not shown) as a component of the housing 60 removed. In the XYZ orthogonal coordinates of FIG. 4, the X direction, the Y direction, and the Z direction coincide with the width direction, the longitudinal direction, and the thickness direction of the optical transceiver 11, respectively (the same applies to FIG. 5).
  • a circuit board 61 Inside the housing 60, a circuit board 61, a heat conducting member 62, a pressure member 63, a holding member 64, an optical subassembly 65, and the like are accommodated.
  • the housing 60 is made of a metal part having the longest longitudinal dimension and thermal conductivity. Therefore, the housing 60 functions as a heat radiating member that releases heat generated from a heat generating member (such as the 10G modulation circuit 42) accommodated therein.
  • the circuit board 61 has approximately half the length of the housing 60 and is disposed near the rear end in the longitudinal direction (Y direction) in the housing 60.
  • the optical subassembly 65 is a so-called coaxial metal part, and is composed of a Bi-D (Bi-Directional optical module) having a single core and bidirectional 3 ports.
  • the optical subassembly 65 includes a box-shaped package 67, a sleeve 68, a coaxial package 69, a coaxial package 70, and a receptacle 71 in order from the rear end side in the longitudinal direction (Y direction).
  • the box-shaped package 67 has a substantially rectangular parallelepiped shape and accommodates the 10G light emitting element 44 and the like.
  • the coaxial package 69 is substantially cylindrical and accommodates the 1G light emitting element 38 and the like.
  • the coaxial package 70 is substantially cylindrical and houses the light receiving element 54 and the like.
  • a plurality of lead pins project from the end faces of the box-type package 67 and the coaxial packages 69 and 70, and these lead pins are electrically connected to the circuit board 61 via the flexible printed circuit board 72. .
  • the sleeve 68 is a cylindrical member that extends forward in the longitudinal direction (Y direction) from the front end surface of the box-shaped package 67.
  • the axis of the sleeve 68 coincides with the optical axis direction of the optical subassembly 65.
  • a receptacle 71 that extends further to the front end side is attached.
  • the rear end side coaxial package 69 protrudes from the outer peripheral surface of the sleeve 68 to one side in the width direction (X direction), and the front end side coaxial package 70 extends from the outer peripheral surface of the sleeve 68 to the other side in the width direction (X direction). Protrudes to the side.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing an example of the component arrangement of the optical transceiver 11.
  • the optical subassembly 65 includes a box package 67, a coaxial package 69, and a coaxial package 70 in order from the rear end side in the longitudinal direction (Y direction).
  • the box package 67 is close to the front edge of the circuit board 61.
  • the box-type package 67 accommodates the 10G light emitting element 44, the monitor PD 45, the EA modulator 46, the TEC 48, and the thermistor 49, which are components of the 10G transmitter 32.
  • the coaxial package 69 accommodates a 1G light emitting element 38 and a monitor PD 45 which are components of the 1G transmission unit 31.
  • the coaxial package 70 houses a light receiving element 54 and a preamplifier 52 which are components of the 10G / 1G receiver 33.
  • a control unit (hereinafter also referred to as “microcomputer”) 35 having a temperature sensor 56, a TEC control unit 47, a 1 GLD driving circuit 37, a post-amplifier 53, and a 10G modulation circuit 42 in order from the rear end side. Is arranged. These are all integrated circuits.
  • the integrated circuit indicated by the solid line is mounted on the front surface side of the circuit board 61, and the integrated circuit indicated by the broken line is mounted on the back surface side of the circuit board.
  • the temperature sensor 56 of the microcomputer 35 is mounted on the microcomputer 35.
  • the light emission of one of the two types of optical transmitters 31 and 32 can be stopped while continuing the service. Can be set to either.
  • the optical transmitters 31 and 32 have relatively large power consumption by the driver, there is a possibility that the temperature distribution inside the housing 60 may change due to the state change of light emission ON / OFF.
  • the station side apparatus 1 is operated in any state 1 to 3.
  • the temperature detected by the temperature sensor 56 does not accurately reflect the temperature of the optical devices such as the light emitting elements 38 and 44 and the light receiving element 54. Therefore, there is a possibility that the control value read from the lookup table is not a correct control value for the optical device, and the optical device cannot be appropriately controlled.
  • a temperature sensor is individually provided in the coaxial package 69 that accommodates the light emitting element 38, the coaxial package 70 that accommodates the light receiving element 54, and the control value is determined using the detected temperature of the temperature sensor. It is possible. However, if a temperature sensor is individually provided for each target element, the number of parts of the optical transceiver 11 increases, resulting in an increase in manufacturing cost and an increase in the size of the optical subassembly 65.
  • the internal components of the optical transceiver 11 are arranged so that the temperature detected by the temperature sensor 56 reflects the temperature of one or more optical devices. To do.
  • the control value read from the look-up table by the microcomputer 35 according to the temperature detected by the temperature sensor 56 is prevented from deviating from the control value based on the actual temperature of the optical device.
  • the 10G modulation circuit 42, the 1GLD drive circuit 37, the post-amplifier 53, the TEC control unit 47, etc. which are the main heat generating members, are arranged close to the front end side of the circuit board 61,
  • the temperature sensor 56 of the microcomputer 35 is arranged on the rear end side with respect to the installation range of the main heat generating member. Accordingly, the optical subassembly 65 is positioned on the front end side in the longitudinal direction of the main heating member, and the temperature sensor 56 is positioned on the rear end side in the longitudinal direction of the main heating member.
  • a part of the optical subassembly 65 and the temperature sensor 56 are thermally separated from the heat generating member in substantially the same direction in the longitudinal direction (Y direction).
  • the heat generation Q0 from the heat generation member is mainly transmitted to the side wall of the housing 60 and is transmitted to the front end side in the longitudinal direction (Y direction). It is divided into heat Q1 and heat transfer Q2 conducted to the rear end side.
  • the longitudinal direction (Y direction) distance from the 10G modulation circuit 42 to the coaxial package 70 is substantially the same as the same direction distance from the 10G modulation circuit 42 to the temperature sensor 56, the heat transfer Q1 reaching both of them and The amount of heat of heat transfer Q2 is substantially equal. For this reason, for example, even if the heat amount of the heat generation Q0 of the 10G modulation circuit 42 changes due to ON / OFF switching of the 10G transmission unit 32, the heat amounts of the heat transfer Q1 and the heat transfer Q2 also change in the same way.
  • the temperature change of the temperature sensor 56 is considered to be approximately the same.
  • the temperature detected by the temperature sensor 56 substantially reflects the temperature of the coaxial package 70 of the optical subassembly 65. become. Therefore, even if the control value of the lookup table corresponding to the temperature detected by the temperature sensor 56 is directly adopted, an integrated circuit that drives the optical device (specifically, the light receiving element 54) accommodated in the coaxial package 70 is appropriately used. Will be able to control.
  • the amount of heat received from the heat generating member may not be uniform for a portion (for example, the coaxial package 69) whose distance in the longitudinal direction (Y direction) from the heat generating member is different from that of the temperature sensor 56, the temperature The detected temperature of the sensor 56 does not necessarily reflect the temperature of the portion of the optical subassembly 65.
  • the installation point of the temperature sensor in a temperature measurement experiment is the position shown by the dot of FIG. 5, and is the following four places.
  • Position of the temperature sensor 56 of the microcomputer 35 the measurement value as "T C”.
  • Center part of the box-shaped package 67 The measured value is “T 10G ”.
  • Central part of the coaxial package 69 The measured value is “T 1G ”.
  • Central part of the coaxial package 70 The measured value is “T R ”.
  • Ta is the ambient temperature
  • the measured value of each bar graph for each ambient temperature is the “steady state” of states 1 to 3 (for example, 10 minutes have elapsed after switching the light emitting state). Temperature difference).
  • FIG. 7 is a graph showing the temperature measurement result 1.
  • the temperature measurement result 1 is a measurement result when the temperature measurement is performed for each of the states 1 to 3 under the condition that the TEC 48 is always kept ON.
  • FIG. 8 is a graph showing the temperature measurement result 2.
  • the temperature measurement result 2 is a measurement result when the temperature measurement is performed for each of the states 1 to 3 under the condition that the 10G transmission unit 32 and the TEC 48 are turned on and off.
  • the temperature interval recorded in the look-up table is usually set to approximately 2 ° C. Therefore, if the temperature difference is within 2 ° C. in all the states 1 to 3, the temperature detected by the temperature sensor 56 can be regarded as reflecting the temperature of that portion of the optical subassembly 65.
  • the temperature sensor can be used in any of the states 1 to 3 as long as the TEC 48 is always kept ON. It is considered that it is possible to trust the detected temperature of 56 as it is and adopt a bias control value corresponding to the detected temperature.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a device control lookup table and a temperature correction lookup table.
  • the device control lookup table has an array in which device temperatures are arranged in the row direction and control value types are arranged in the column direction.
  • the types of control values include “1G modulation amplitude control value”, “1GLD bias control value”, and “APD bias control value”.
  • various control values corresponding to the device temperature estimated from the temperature detected by the temperature sensor 56 are recorded.
  • the device temperature is an estimated value calculated by adding the temperature correction value ⁇ T extracted from the temperature correction lookup table to the current monitor temperature (Tmon: temperature detected by the temperature sensor 56).
  • the temperature correction lookup table includes states 1 to 3 arranged in the row direction, “Tx10G & TEC” (in the case of interlock control), “Tx1G”, “correction value ⁇ T” in the column direction. It consists of an array in which “ Tx1G ” and “correction value ⁇ T Rx ” are arranged.
  • the control unit 35 first determines which of the states 1 to 3 corresponds to the current light emission state of the own device.
  • the control unit 35 When the determination result is, for example, “state 2”, the control unit 35 includes “ ⁇ T Tx1G2 ” that is a correction value for 1G transmission and a correction value for reception from the temperature correction lookup table. Read “ ⁇ T Rx2 ”. Next, the control unit 35 employs a value obtained by adding the correction value read from the temperature correction lookup table to the monitor temperature Tmon as the device temperature.
  • the control unit 35 estimates the temperature value of Tmon + ⁇ T Tx1G2 as the device temperature of the 1G transmission unit 31 (temperature of the light emitting element 38). Then, the control unit 35 reads a control value corresponding to the estimated temperature value from the device control lookup table, and notifies the read control value to a predetermined integrated circuit (1GLD drive circuit 37).
  • "1 as the temperature correction lookup table records the" 0.21 ° C "as the" correction value T Tx1G1 "fixed in the state 1, the fixation in state 1" correction value T Rx1 ". “81 ° C.” may be recorded.
  • the temperature correction lookup tables records "-0.10 ° C” as the "correction value T Tx1G2" fixed in the state 2, "0 as the” correction value T Rx2 "fixed in the state 2 .21 ° C "may be recorded.
  • the correction values described in the table are detected by the temperature sensor 56 detected temperature (Tmon).
  • Tmon detected temperature
  • FIG. 11 is a graph showing a change in the temperature difference of each part accompanying a change in the light emission state, and an example of a transient state lookup table created from this graph.
  • 9 and 10 exemplify a temperature correction lookup table for recording a fixed temperature correction value.
  • the fixed temperature correction value cannot be said to be an accurate temperature correction value during a transient state in which the temperature fluctuates with time, and the device temperature cannot be estimated accurately until it reaches a steady state. is there. Therefore, it is preferable to employ a transient state look-up table for estimating a temperature change in the transient state accompanying switching of the light emission state from a graph showing the results of actually measuring changes in ⁇ 10G-Tx, ⁇ 1GTx, and ⁇ R.
  • the transient state look-up table has the switching direction of states 1 to 3 in the row direction (only one row of “state 1 ⁇ 2” is displayed in FIG. 11), “t0” (switching point) in the column direction, “ It is configured by an array in which “t1”, “t2”, “ ⁇ T0”, “ ⁇ T1”, and “ ⁇ T2” are arranged.
  • ⁇ T0 is a temperature difference (initial value) at t0
  • ⁇ T1 is a temperature change amount during the periods t0 ⁇ t1 and t1 ⁇ t2
  • ⁇ T2 is a fixed value during the period after t2.
  • the state 1 ⁇ 2 data is 0 second at t0, 42 seconds at t1, 420 seconds at t2, 0.21 ° C. at ⁇ T0, and ⁇ 1.17 ° at ⁇ T1. It is only necessary to record ⁇ 0.10 ° C. in C and ⁇ T2.
  • FIG. 12 is a graph showing a change in the temperature difference of each part accompanying a change in the light emission state, and another example of a transient state lookup table created from this graph.
  • the state 1 ⁇ 2 data is 0 second at t0, 52 seconds at t1, 450 seconds at t2, 1.81 ° C at ⁇ T0, and ⁇ 0.42 ° at ⁇ T1. What is necessary is just to record 0.21 degreeC to C and (DELTA) T2.
  • the transient state look-up table has data of state 2 ⁇ 3 as 0 seconds at t0, 24 seconds at t1, 420 seconds at t2, 0.21 ° C at ⁇ T0, and 1.1 ° C at ⁇ T1. , 0.74 ° C. may be recorded in ⁇ T2.
  • control unit 35 functions as a temperature control unit and a light emission control unit. However, these functions may be executed by different control units.
  • the temperature sensor 56 mounted on the control unit (microcomputer) 35 is used, but a temperature sensor that is not integrated with the microcomputer may be employed.
  • the optical device of the 10G transmission unit 32 whose temperature is kept constant by the TEC 48 is excluded from the target of temperature control by the control unit 35.
  • the temperature by the control unit 35 is not provided. You may make it include in the object of control.
  • the temperature of the 10G optical device may be estimated based on the temperature detected by the temperature sensor 56, and the driver of the 10G optical device may be operated according to the control value determined from the estimated value.
  • the optical transceiver 11 including the light-emitting element 38 having a low transmission rate and the light-emitting element 44 having a high transmission rate is illustrated.
  • the optical transceiver 11 of the present embodiment operates at other transmission rates.
  • 3 light emitting elements ” may be further provided.
  • the third light emitting element for example, a light emitting element that performs electro-optical conversion at a very low transmission rate for transmission of an optical signal for management or control of the home-side apparatus 2, or for video distribution of an analog base signal
  • a light-emitting element that performs electro-optical conversion can be considered.

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Abstract

本開示の光トランシーバは、第1の伝送レートで電気光変換を行う第1の発光素子と、第1の伝送レートよりも高い第2の伝送レートで電気光変換を行う第2の発光素子と、所定の伝送レートで光電気変換を行う受光素子と、前記各発光素子及び前記受光素子を収容する光サブアセンブリと、前記各発光素子及び前記受光素子を駆動する複数の集積回路を有する回路基板と、前記光サブアセンブリ及び前記回路基板が収容され、長手方向寸法が最も長尺でかつ熱伝導性を有する筐体と、前記筐体の内部の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出温度に応じて、前記各発光素子及び前記受光素子の少なくとも1つの対象素子に対応する前記集積回路に指示する制御値を決定する温度制御部と、自機の発光状態を下記の状態1~3のいずれかに設定する発光制御部と、を備える。前記光サブアセンブリは、複数の前記集積回路のうち主たる発熱部材の長手方向一端側に配置され、前記温度センサは、前記発熱部材の長手方向他端側に配置されている。 状態1:第1の発光素子がONであり、第2の発光素子がOFFの状態 状態2:第1の発光素子がONであり、第2の発光素子がONの状態 状態3:第1の発光素子がOFFであり、第2の発光素子がONの状態

Description

光トランシーバ及びその温度推定方法
 本発明は、発光素子及び受光素子を備える光トランシーバと、当該光トランシーバの温度推定方法に関する。
 本出願は、2016年6月23日出願の日本出願第2016-124387号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
 特許文献1には、10G-EPONの局側装置に用いるプラガブル光トランシーバが記載されている。この光トランシーバは、一芯双方向の3ポートのBi-D(Bi-Directional optical module)よりなる光サブアセンブリを備える。
 光サブアセンブリは、10G用のTOSA(Transmitter Optical Sub-Assembly)と、1G用のTOSAと、10G/1G双方に対応するROSA(Receiver Optical Sub-Assembly)とを備える。
 このように、10G-EPONの光トランシーバに1G用のTOSAが含まれるのは、EPONの局側装置に代えて10G-EPONの局側装置を設置することにより、10G-EPONを導入する場合に、下りの伝送レートが1Gである旧来の宅側装置にもサービスを継続できるようにするためである。
特開2014-109604号公報
 (1) 本開示の一態様に係る光トランシーバは、第1の伝送レートで電気光変換を行う第1の発光素子と、第1の伝送レートよりも高い第2の伝送レートで電気光変換を行う第2の発光素子と、所定の伝送レートで光電気変換を行う受光素子と、前記各発光素子及び前記受光素子を収容する光サブアセンブリと、前記各発光素子及び前記受光素子を駆動する複数の集積回路を有する回路基板と、前記光サブアセンブリ及び前記回路基板が収容され、長手方向寸法が最も長尺でかつ熱伝導性を有する筐体と、前記筐体の内部の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出温度に応じて、前記各発光素子及び前記受光素子の少なくとも1つの対象素子に対応する前記集積回路に指示する制御値を決定する温度制御部と、自機の発光状態を下記の状態1~3のいずれかに設定する発光制御部と、を備え、前記光サブアセンブリが、複数の前記集積回路のうち主たる発熱部材の長手方向一端側に配置され、前記温度センサが、前記発熱部材の長手方向他端側に配置されている。
 状態1:第1の発光素子がONであり、第2の発光素子がOFFの状態
 状態2:第1の発光素子がONであり、第2の発光素子がONの状態
 状態3:第1の発光素子がOFFであり、第2の発光素子がONの状態
 (7) 本開示の一態様に係る方法は、第1の伝送レートで電気光変換を行う第1の発光素子と、第1の伝送レートよりも高い第2の伝送レートで電気光変換を行う第2の発光素子と、所定の伝送レートで光電気変換を行う受光素子と、を有する光トランシーバの温度推定方法であって、自機の発光状態を前記状態1~3のいずれかに設定する第1ステップと、前記光トランシーバに設けられた温度センサの検出温度を基準として、前記状態1~3における前記各発光素子及び前記受光素子のうちの少なくとも1つである対象素子の定常温度を推定する第2ステップと、を含む。
 本開示は、このような特徴的な処理部を備える光トランシーバまたは光通信装置として実現できるだけでなく、かかる特徴的な処理のステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現することができる。
 また、本発明は、光トランシーバまたは光通信装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現したり、光トランシーバまたは光通信装置を含むシステムとして実現したりすることができる。
本発明の実施形態に係るPONシステムの概略図である。 局側装置の内部構成の一例を示すブロック図である。 光トランシーバの回路構成の一例を示すブロック図である。 光トランシーバの内部構造の一例を示す斜視図である。 光トランシーバの部品配置の一例を示す概略平面図である。 発熱部材からの伝熱経路の一例を示す概略平面図である。 温度測定結果1を示す棒グラフである。 温度測定結果2を示す棒グラフである。 デバイス制御用ルックアップテーブルと温度補正用ルックアップテーブルの一例を示す図である。 発光状態の変化に伴う各部の温度差の変化を示すグラフと、このグラフから作成される温度補正用ルックアップテーブルの数値例を示す図である。 発光状態の変化に伴う各部の温度差の変化を示すグラフと、このグラフから作成される過渡状態用ルックアップテーブルの一例を示す図である。 発光状態の変化に伴う各部の温度差の変化を示すグラフと、このグラフから作成される過渡状態用ルックアップテーブルの別例を示す図である。
<本開示が解決しようとする課題>
 上述の通り、10G-EPONの局側装置に搭載される光トランシーバは、10Gと1Gの2種類の下りの伝送レートに対応している。
 このため、10G-EPONの導入当初に下り1Gの宅側装置しか存在しない場合に10G用の光送信器を停止したり、下り10Gの宅側装置への切り替えが完了した時点で1G用の光送信器を停止したりする運用方法を採用すれば、局側装置の消費電力を低減できる点で好ましい。
 しかし、光送信部はドライバの消費電力が比較的大きいので、発光状態の変化に伴って光トランシーバの筐体内部の温度分布が変化し、マイコンに搭載された温度センサの検出温度が、発光素子及び受光素子などの光デバイスの温度と乖離する可能性がある。
 このため、発光ON/OFFの状態変化に関係なく、温度センサの検出温度に応じた制御値を光デバイスのドライバに指示すると、光デバイスに対する制御の精度が低下するおそれがある。
 この解決策として、発光素子及び受光素子などの対象素子の温度を個別に検出する温度センサを光サブアセンブリに設け、当該温度センサの検出温度に基づいて制御値を決定することが考えられる。
 しかし、対象素子ごとに個別に温度センサを設けると、光トランシーバの部品点数が増加して製作コストが高騰するとともに、光サブアセンブリの肥大化に繋がるという新たな問題が生じる。
 本開示は、かかる従来の問題点に鑑み、温度センサを個別に増設しなくても、伝送レートが異なる発光素子の発光状態の切り替えに伴う制御精度の低下を防止できる、光トランシーバ等を提供することを目的とする。
<本開示の効果>
 本開示によれば、温度センサを個別に増設しなくても、伝送レートが異なる発光素子の発光状態の切り替えに伴う制御精度の低下を防止することができる。
<本発明の実施形態の概要> 
 以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
 (1) 本実施形態の光トランシーバは、第1の伝送レートで電気光変換を行う第1の発光素子と、第1の伝送レートよりも高い第2の伝送レートで電気光変換を行う第2の発光素子と、所定の伝送レートで光電気変換を行う受光素子と、前記各発光素子及び前記受光素子を収容する光サブアセンブリと、前記各発光素子及び前記受光素子を駆動する複数の集積回路を有する回路基板と、前記光サブアセンブリ及び前記回路基板が収容され、長手方向寸法が最も長尺でかつ熱伝導性を有する筐体と、前記筐体の内部の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出温度に応じて、前記各発光素子及び前記受光素子の少なくとも1つの対象素子に対応する前記集積回路に指示する制御値を決定する温度制御部と、自機の発光状態を下記の状態1~3のいずれかに設定する発光制御部と、を備え、前記光サブアセンブリが、複数の前記集積回路のうち主たる発熱部材の長手方向一端側に配置され、前記温度センサが、前記発熱部材の長手方向他端側に配置されている。
 状態1:第1の発光素子がONであり、第2の発光素子がOFFの状態
 状態2:第1の発光素子がONであり、第2の発光素子がONの状態
 状態3:第1の発光素子がOFFであり、第2の発光素子がONの状態
 本実施形態の光トランシーバによれば、光サブアセンブリが、複数の集積回路のうち主たる発熱部材の長手方向一端側に配置され、温度センサが、その発熱部材の長手方向他端側に配置されているので、光サブアセンブリの一部と温度センサが、筐体の長手方向において発熱部材から熱的にほぼ同じ程度に離れた状態となる。
 このため、温度センサの検出温度に対応する制御値をそのまま採用しても、光サブアセンブリの一部に収容された光デバイス(例えば、受光素子)のドライバを適切に制御できるようになる。
 従って、温度センサを個別に増設しなくても、伝送レートが異なる発光素子の発光状態の切り替えに伴う制御精度の低下を防止することができる。
 (2) 本実施形態の光トランシーバにおいて、前記温度制御部は、前記温度センサの検出温度を基準として、前記状態1~3における前記対象素子の定常温度を推定することが好ましい。
 このようにすれば、上記のレイアウトを採用したにも拘わらず、温度センサの検出温度をそのまま使用できない場合でも、対象素子の定常温度の推定値を用いて、概ね正確な制御値を決定できるようになる。
 (3) 本実施形態の光トランシーバにおいて、前記温度制御部は、前記温度センサの検出温度を基準として、前記状態1~3の切り替えに伴う前記対象素子の温度変化を推定することが好ましい。
 このようにすれば、切り替えに伴う対象素子の温度変化(過渡状態)を推定するので、定常温度のみで制御値を求める場合に比べて、過渡状態における制御の精度を向上させることができる。
 (4) 本実施形態の光トランシーバにおいて、前記第2の発光素子は、前記光サブアセンブリの構成部分のうち、前記発熱部材に最も近い近接部分に収容され、前記近接部分に、前記第2の発光素子の温度を保持するTECが収容されていることが好ましい。
 この場合、TECが第2の発光素子の温度を保持するので、第2の発光素子を温度制御部の制御対象から外すことができる。
 (5) 本実施形態の光トランシーバにおいて、前記第2の発光素子の温度を保持するTECを更に備える場合には、前記発光制御部は、前記TECのON/OFFを前記第2の発光素子のON/OFFに連動させることが好ましい。
 このようにすれば、状態1において、第2の発光素子のドライバだけでなく、TECとその制御部も停止するので、状態1における消費電力をより低減することができる。
 (6) 本実施形態の光トランシーバにおいて、前記第2の発光素子の温度を保持するTECを更に備える場合には、前記発光制御部は、前記第2の発光素子のON/OFFに関係なく、前記TECをONに設定することにしてもよい。
 このようにすれば、温度センサの検出温度と対象素子の温度との乖離が所定範囲内に収まり、温度センサの検出温度を補正せずにそのまま使用できる可能性を高めることができる(図7に示す温度測定結果1の「ΔRx」参照)。
 (7) 本実施形態の温度推定方法は、第1の伝送レートで電気光変換を行う第1の発光素子と、第1の伝送レートよりも高い第2の伝送レートで電気光変換を行う第2の発光素子と、所定の伝送レートで光電気変換を行う受光素子と、を有する光トランシーバの温度推定方法であって、自機の発光状態を下記の状態1~3のいずれかに設定する第1ステップと、前記光トランシーバに設けられた温度センサの検出温度を基準として、前記状態1~3における前記各発光素子及び前記受光素子のうちの少なくとも1つである対象素子の定常温度を推定する第2ステップと、を含む。
 状態1:第1の発光素子がONであり、第2の発光素子がOFFの状態
 状態2:第1の発光素子がONであり、第2の発光素子がONの状態
 状態3:第1の発光素子がOFFであり、第2の発光素子がONの状態
 本実施形態の温度推定方法によれば、状態1~3における対象素子の定常温度を推定するので、温度センサの検出温度をそのまま使用できない場合でも、対象素子の定常温度の推定値を用いて、概ね正確な制御値を決定できるようになる。
 このため、温度センサを個別に増設しなくても、伝送レートが異なる発光素子の発光状態の切り替えに伴う制御精度の低下を防止することができる。
 (8) 本実施形態の温度推定方法において、前記温度センサの検出温度を基準として、前記状態1~3の切り替えに伴う前記対象素子の温度変化を推定する第3ステップを、更に含むことが好ましい。
 このようにすれば、切り替えに伴う対象素子の温度変化(過渡状態)を推定するので、定常温度のみで制御値を求める場合に比べて、過渡状態における制御の精度を向上させることができる。
<本発明の実施形態の詳細>
 以下、図面を参照して、本発明の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
 〔PONシステムの全体構成〕
 図1は、本発明の実施形態に係るPONシステムの概略図である。
 図1に示すように、本実施形態のPONシステムは、上位ネットワークに接続された局側装置(OLT)1と、図示しないローカルネットワークに接続された複数の宅側装置(ONU)2と、受動光分岐ノードであるスプリッタ3とを備える。図1のPONシステムは、例えば10G-EPONよりなる。
 局側装置1は、一芯双方向の光ファイバ4によりスプリッタ3と接続されている。各々の宅側装置2は、スプリッタ3から分岐する一芯双方向の光ファイバ4により当該スプリッタ3に接続されている。
 10G-EPONでは、従来(1G)のEPONの宅側装置2との互換性を担保するため、2種類の伝送レートの下り光信号が異なる波長で多重されている。具体的には、1G及び10G下り光信号の伝送レート及び波長は、次の通りである。
 1G下り光信号 :伝送レート=1.25Gbps 波長=1490nm
 10G下り光信号:伝送レート=10.3125Gbps 波長=1577nm
 従って、本実施形態の局側装置1は、上記の各下り光信号をそれぞれ送出可能な1G用の光送信器と10G用の光送信器とを備える。
 なお、10G-EPONでは、1G上り光信号は1310nmの波長の光信号であり、10G上り光信号は1270nmの波長の光信号であり、それぞれ時分割多重される。
 〔局側装置の内部構成〕
 図2は、局側装置1の内部構成の一例を示すブロック図である。
 図2に示すように、局側装置1は、光トランシーバ11と、1G受信処理部12と、10G受信処理部13と、バッファメモリ14と、SNI(Service Node Interface)送信処理部15と、SNIポート16と、SNI受信処理部17と、バッファメモリ18と、1G送信処理部19と、10G送信処理部20と、通信制御部21とを備える。
 光トランシーバ11は、プラガブル光トランシーバよりなる。従って、光トランシーバ11は、局側装置1の回路基板に設けられたケージに挿抜することにより、局側装置1に対して着脱自在に装着することができる。
 光トランシーバ11は、宅側装置2が送信した下り光信号を受光して電気信号に変換する。光トランシーバ11は、変換後の電気信号をそれぞれ1G及び10G受信処理部12,13に送る。
 1G受信処理部12は、光トランシーバ11から受けた電気信号から1Gの電気信号を抽出し、抽出した電気信号から通信フレームを再構成する。
 1G受信処理部12は、通信フレームの種別に応じて、通信制御部21とSNI送信処理部15に通信フレームを振り分ける。具体的には、1G受信処理部12は、データフレームをバッファメモリ14経由でSNI送信処理部15に出力し、制御フレームを通信制御部21に出力する。
 10G受信処理部13は、光トランシーバ11から受けた電気信号から10Gの電気信号を抽出し、抽出した電気信号から通信フレームを再構成する。
 10G受信処理部13は、通信フレームの種別に応じて、通信制御部21とSNI送信処理部15に通信フレームを振り分ける。具体的には、10G受信処理部13は、データフレームをバッファメモリ14経由でSNI送信処理部15に出力し、制御フレームを通信制御部21に出力する。
 SNI送信処理部15は、PON側の各受信処理部12,13からのデータフレーム及び通信制御部21からの制御フレームを、SNIポート16を介して上位ネットワークに送信する。
 SNI受信処理部17は、上位ネットワークからSNIポート16経由で受信したデータフレームをバッファメモリ18に出力し、上位ネットワークからSNIポート16経由で受信した制御フレームを通信制御部21に出力する。
 通信制御部21は、上位ネットワークで用いられる所定の通信プロトコルに従って、上位ネットワークに含まれる通信装置と自装置との間の通信を制御する。
 通信制御部21は、上記の通信プロトコルに則って、SNI送信処理部15及びSNI受信処理部17の動作の制御などを行う。
 通信制御部21は、MPCP(Multi-Point Control Protocol)及びOAM(Operations Administration and Maintenance)などの通信プロトコルに従って、PON回線に含まれる配下の宅側装置2に対する通信制御及び管理などを行う。
 例えば、通信制御部21は、宅側装置2とやり取りするMPCPメッセージにより、宅側装置2の登録、離脱及びPON回線における上り多重アクセス制御などを行う。また、通信制御部21は、宅側装置2とやり取りするOAMメッセージにより、宅側装置2の維持及び管理などを行う。
 通信制御部21は、MPCP及びOAMなどに則った各種の制御情報を含む制御フレームを生成し、1G及び10G送信処理部19,20にそれぞれ出力する。
 通信制御部21は、制御フレームを1Gで送信する場合には、当該制御フレームを1G送信処理部19に送る。通信制御部21は、バッファメモリ18に含まれるデータフレームを1Gで送信する場合には、所定の送信タイミングで当該データフレームの送信処理を開始するように、1G送信処理部19を制御する。
 通信制御部21は、制御フレームを10Gで送信する場合には、当該制御フレームを10G送信処理部20に送る。通信制御部21は、バッファメモリ18に含まれるデータフレームを10Gで送信する場合には、所定の送信タイミングで当該データフレームの送信処理を開始するように、10G送信処理部20を制御する。
 1G送信処理部19は、バッファメモリ18から受けたデータフレームと、通信制御部21から受けた制御フレームを光トランシーバ11に出力する。
 10G送信処理部20は、バッファメモリ18から受けたデータフレームと、通信制御部21から受けた制御フレームを光トランシーバ11に出力する。
 光トランシーバ11は、1G及び10G送信処理部19,20から受けた電気信号(送信データ)であるデータフレーム及び制御フレームをそれぞれ光信号に変換し、PON回線に含まれる配下の宅側装置2にそれぞれ送信する。
 〔光トランシーバの回路構成〕
 図3は、光トランシーバ11の回路構成の一例を示すブロック図である。
 図3に示すように、本実施形態の光トランシーバ11は、1G用の光送信器である1G送信部31と、10G用の光送信器である10G送信部32と、10G/1G双方に対応する光受信器である10G/1G受信部33と、光信号を伝搬方向に応じて分離する光合分波器34と、各部の集積回路などを制御する制御部35とを備える。
 1G送信部31は、1GLD駆動回路37と、レーザダイオードよりなる発光素子38と、モニタPD39とを備える。
 1GLD駆動回路37は、制御部35から指示される1GLDバイアス制御値に基づくバイアス電流(LD電流)を、発光素子38に供給する。
 1GLD駆動回路37は、モニタPD39の受光強度に基づいて、発光素子38の発光量が一定となるようにLD電流を微調整(フィードバック制御)する。
 1GLD駆動回路37は、1G送信処理部19(図2)から入力された1G送信データと、制御部35から指示される1G変調振幅制御値に基づく1Gの変調電流を、発光素子38に供給する。
 10G送信部32は、10GLDバイアス電流供給回路41と、10G変調回路42と、EA(Electro Absorption)バイアス電圧供給回路43と、レーザダイオードよりなる発光素子44と、モニタPD45と、EA変調器46と、TEC制御部47と、ペルチェ素子(TEC:ThermoElectric Cooling module)48と、サーミスタ49とを備える。
 10GLDバイアス電流供給回路41は、制御部35から指示される10GLDバイアス制御値に基づくバイアス電流(LD電流)を、発光素子44に供給する。
 10GLDバイアス電流供給回路41は、モニタPD45の受光強度に基づいて、発光素子44の発光量が一定となるようにLD電流を微調整(フィードバック制御)する。
 10G変調回路42は、10G送信処理部20(図2)から入力された10G送信データと、制御部35から指示される10G変調振幅制御値とに基づく10Gの変調電流を、EA変調器46に供給する。
 EAバイアス電圧供給回路43は、制御部35から指示されるEAバイアス制御信号に基づくバイアス電圧を、EA変調器46に供給する。
 TEC制御部47は、温度に応じて変動するサーミスタ49の電圧値に基づいて、ペルチェ素子48に供給する直流電流を制御する。
 ペルチェ素子48の冷却対象は、10G送信部32の発光素子44,モニタPD45及びEA変調器46である。このため、ペルチェ素子48及びサーミスタ49は、発光素子44,モニタPD45及びEA変調器46とともに、光サブアセンブリ65の箱型パッケージ67(図4及び図5参照)に収容されている。
 10G/1G受信部33は、APDバイアス電圧供給回路51と、プリアンプ52と、ポストアンプ53と、受光素子54とを備える。受光素子54は、例えばアバランシェフォトダイオードよりなる。
 APDバイアス電圧供給回路51は、制御部35から指示されるAPDバイアス制御値に基づくバイアス電圧を、受光素子54に供給する。
 受光素子54は、光合分波器34から供給された上り光信号を電気信号(電流)に変換してプリアンプ52に出力する。プリアンプ52は、供給された電流を電圧に変換してポストアンプ53に出力する。
 ポストアンプ53は、プリアンプ52から受けた電圧のレベルを二値化し、10G/1G受信データとしてPON側の各受信処理部12,13(図2参照)に出力する。
 制御部35は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro-Processing Unit)又はFPGA(Field-Programmable Gate Array)などの、論理演算処理を行うプロセッサにより構成され、温度センサ56と、記憶部57とを備える。
 制御部35は、発光素子38,44及び受光素子54のドライバなどの集積回路に制御信号を送出することにより、当該集積回路を制御する。制御部35が送出する制御信号には、上述の各バイアス制御値と各変調振幅制御値などが含まれる。
 記憶部57は、温度センサ56の検出温度ごとに予め設定された、1G変調振幅制御値、1GLDバイアス制御値及びAPDバイアス制御値などの制御値を記録したルックアップテーブル(LUT)を記憶している。
 制御部35は、温度センサ56の検出温度に対応する制御値をルックアップテーブルから読み出し、読み出した制御値を1GLD駆動回路37及びAPDバイアス電圧供給回路51などに通知する(フィードフォワード制御)。
 このように、制御部35は、温度センサ56の検出温度に応じて、発光素子38及び受光素子54の少なくとも1つの対象素子に対応する集積回路に指示する制御値を決定する、「温度制御部」としての機能を有する。
 制御部35が送出する制御信号には、1G送信部31及び10G送信部32に対するON/OFF信号も含まれる。ON/OFF信号は、局側装置1から供給されるイネーブル信号に応じて生成される。
 例えば、制御部35は、1G送信イネーブル信号がオンである場合は、1GLD駆動回路37に1G発光ON信号を送出し、1G送信イネーブル信号がオフである場合は、1GLD駆動回路37に1G発光OFF信号を送出する。
 同様に、制御部35は、10G送信イネーブル信号がオンである場合は、10GLDバイアス電流供給回路41に10G発光ON信号を送出し、TECON信号をTEC制御部47に送出する。また、制御部35は、10G送信イネーブル信号がオフである場合は、10GLDバイアス電流供給回路41に10G発光OFF信号を送出し、TECOFF信号をTEC制御部47に送出する。
 もっとも、10G発光OFF信号による10G送信部32による発光を停止させる場合でも、TEC制御部47のON状態を常に維持することにしてもよい。
 上記の通り、制御部35は、各光送信部31,32に発光ON/OFF信号を送出することにより、運用中(サービス提供中)の局側装置1に含まれる光トランシーバ11の発光状態を、次の3種類のいずれかに設定する「発光制御部」としての機能を有する。
 状態1:1G光送信器=ON /10G光送信器=OFF
 状態2:1G光送信器=ON /10G光送信器=ON
 状態3:1G光送信器=OFF/10G光送信器=ON
 PON回線に含まれる宅側装置2がすべて1Gである場合、或いは、すべて10Gである場合に、光トランシーバ11に搭載された1G及び10G送信部31,32の双方を動作させると、消費電力が無駄になる。
 そこで、本実施形態の局側装置1では、PON回線に含まれる宅側装置2の伝送レートの種別に応じて、光トランシーバ11の光送信部31,32のいずれか一方をOFFに設定できるようになっている。この場合、局側装置1は、例えば次のように運用される。
 EPONの局側装置に代えて本実施形態の局側装置1を採用し、10G-EPONを導入する場合、当初は、下り1Gの宅側装置2しか存在しないと考えられる。この場合、1G送信部32のみがONとなる「状態1」で光トランシーバ11を動作させる。
 その後、下り10Gの宅側装置2への切り替えが進み、下り1Gの宅側装置2と下り10Gの宅側装置2が混在する状況になると、1G及び10G送信部31,32の双方がONとなる「状態2」で光トランシーバ11を動作させる。
 下り10Gの宅側装置2への切り替えが完全に終了し、PON回線に含まれる宅側装置がすべて下り10Gの宅側装置2となった場合には、10G送信器のみがONとなる「状態3」で光トランシーバ11を動作させる。
 このように、局側装置1を継続して稼働させる場合(サービス提供中)において、宅側装置2の下りレートの種別に応じて光トランシーバ11の発光状態を設定すれば、1G及び10G送信器を常にONに設定する場合に比べて、消費電力を抑えることができる。
 特に、EA変調器を含む10G送信部32は、ペルチェ素子48を用いた温度制御が必要であり、消費電力が比較的大きい。従って、状態1においては、発光素子44とともにTEC制御部47も同時にOFFにすることが好ましい。
 光トランシーバ11を状態1~3のいずれかに切り替えるためのイネーブル信号は、局側装置1に接続したPCなどの通信端末から入力される。
 図3において、10G送信部32内の破線枠67は、後述する光サブアセンブリ65(図4及び図5参照)の構成要素である「箱型パッケージ」を示す。破線枠67で囲まれた回路素子は、光サブアセンブリ65の箱型パッケージに収容される。
 1G送信部31内の破線枠69は、光サブアセンブリ65の後端側(箱型パッケージに近い方)の「同軸パッケージ」を示す。破線枠69で囲まれた回路素子は、光サブアセンブリ65の後端側の同軸パッケージに収容される。
 10G/1G受信部33内の破線枠70は、光サブアセンブリ65の前端側(箱型パッケージから遠い方)の「同軸パッケージ」を示す。破線枠70で囲まれた回路素子は、光サブアセンブリ65の前端側の同軸パッケージに収容される。
 〔光トランシーバの内部構造〕
 図4は、光トランシーバ11の内部構造の一例を示す斜視図である。具体的には、図4は、筐体60の構成要素である蓋部材(図示せず)を取り外した状態の、光トランシーバ11の斜視図である。
 図4のXYZ直交座標において、X方向、Y方向及びZ方向は、それぞれ光トランシーバ11の幅方向、長手方向及び厚さ方向と一致する(図5も同様)。
 筐体60の内部には、回路基板61、熱伝導部材62、加圧部材63、保持部材64、及び光サブアセンブリ65などが収容されている。
 筐体60は、長手方向寸法が最も長尺であり、かつ熱伝導性を有する金属製の部品よりなる。従って、筐体60は、内部に収容される発熱部材(10G変調回路42など)からの発熱を外部に放出する放熱部材として機能する。回路基板61は、筐体60のほぼ半分程度の長さを有し、筐体60内における長手方向(Y方向)後端寄りに配置されている。
 回路基板61の表面及び裏面には、光電変換や信号処理のための集積回路などの電子部品が実装され、回路基板61の後端縁には、電気コネクタ部66が設けられている。
 光サブアセンブリ65は、いわゆる同軸型の金属製の部品であり、一芯双方向3ポートのBi-D(Bi-Directional optical module)よりなる。光サブアセンブリ65は、長手方向(Y方向)後端側から順に、箱型パッケージ67、スリーブ68、同軸パッケージ69、同軸パッケージ70、及びレセプタクル部71を有する。
 箱型パッケージ67は、ほぼ直方体状であり、10Gの発光素子44などを収容する。同軸パッケージ69は、ほぼ円筒形であり、1Gの発光素子38などを収容する。同軸パッケージ70は、ほぼ円筒形であり、受光素子54などを収容する。
 箱型パッケージ67及び同軸パッケージ69,70の端面には複数のリードピン(図示せず)が突設され、これらのリードピンは、フレキシブルプリント基板72を介して回路基板61と電気的に接続されている。
 スリーブ68は、箱型パッケージ67の前端面から長手方向(Y方向)前方に延びる円筒部材である。スリーブ68の軸心は、光サブアセンブリ65の光軸方向と一致する。スリーブ68の前端には、更に前端側に延びるレセプタクル部71が取り付けられている。
 後端側の同軸パッケージ69は、スリーブ68の外周面から幅方向(X方向)一方側に突出しており、前端側の同軸パッケージ70は、スリーブ68の外周面から、幅方向(X方向)他方側に突出している。
 〔光トランシーバの部品配置〕
 図5は、光トランシーバ11の部品配置の一例を示す概略平面図である。
 図5に示すように、光サブアセンブリ65は、長手方向(Y方向)後端側から順に、箱型パッケージ67、同軸パッケージ69及び同軸パッケージ70を備えている。箱型パッケージ67は、回路基板61の前端縁に近接している。
 箱型パッケージ67には、10G送信部32の構成部品である、10Gの発光素子44、モニタPD45、EA変調器46、TEC48及びサーミスタ49が収容されている。
 同軸パッケージ69には、1G送信部31の構成部品である、1Gの発光素子38及びモニタPD45が収容されている。
 同軸パッケージ70には、10G/1G受信部33の構成部品である、受光素子54及びプリアンプ52が収容されている。
 回路基板61には、後端側から順に、温度センサ56を有する制御部(以下、「マイコン」ともいう。)35、TEC制御部47、1GLD駆動回路37,ポストアンプ53、及び10G変調回路42が配置されている。これらはいずれも集積回路よりなる。
 図6において、実線で示す集積回路は、回路基板61の表面側に実装され、破線で示す集積回路は回路基板の裏面側に実装されている。マイコン35の温度センサ56は、当該マイコン35に搭載されている。
 〔発光状態の切り替えに伴う問題点とその解決策〕
 前述の通り、本実施形態の光トランシーバ11では、サービスを継続しながら2種類の光送信部31,32のうちの片方の発光を停止可能であり、自機の発光状態を状態1~状態3のいずれかに設定することができる。
 この場合、光送信部31,32はドライバの消費電力が比較的大きいので、発光ON/OFFの状態変化によって筐体60内部の温度分布が変化する可能性がある。
 このため、10G変調回路42及び1GLD駆動回路37などの主たる発熱部材との位置関係を考慮せずに、温度センサ56を適当な位置に配置すると、どの状態1~3で局側装置1を運用するかにより、温度センサ56の検出温度が発光素子38,44及び受光素子54などの光デバイスの温度を正確に反映しなくなる。
 従って、ルックアップテーブルから読み出される制御値が、光デバイスに対する正しい制御値ではなくなり、光デバイスを適切に制御できなくなる可能性がある。
 この解決策として、例えば、発光素子38を収容する同軸パッケージ69や、受光素子54を収容する同軸パッケージ70などに個別に温度センサを設け、当該温度センサの検出温度を用いて制御値を決定することが考えられる。
 しかし、対象素子ごとに個別に温度センサを設けると、光トランシーバ11の部品点数が増加して製作コストが高騰するとともに、光サブアセンブリ65の肥大化に繋がるという欠点がある。
 そこで、本実施形態では、状態1~3のいずれに設定する場合でも、温度センサ56の検出温度が1又は複数の光デバイスの温度を反映するように、光トランシーバ11の内部の構成部品を配置する。
 これにより、温度センサ56の検出温度に応じてマイコン35がルックアップテーブルから読み出される制御値が、実際の光デバイスの温度に基づく制御値と乖離するのを防止するようにした。
 具体的には、図5に示すように、主たる発熱部材である10G変調回路42、1GLD駆動回路37、ポストアンプ53及びTEC制御部47などを、回路基板61の前端側に寄せて配置し、マイコン35の温度センサ56を、主たる発熱部材の設置範囲よりも後端側に配置している。
 これにより、光サブアセンブリ65が、主たる発熱部材の長手方向前端側に位置し、温度センサ56が、主たる発熱部材の長手方向後端側に位置することになる。
 かかるレイアウトを採用すれば、図6に示すように、光サブアセンブリ65の一部と温度センサ56が、長手方向(Y方向)において発熱部材から熱的にほぼ同じ程度に離れた状態となる。
 例えば、図6において、10G変調回路42からの発熱Q0に着目すると、この発熱部材からの発熱Q0は、主に筐体60の側壁に伝わり、長手方向(Y方向)の前端側に伝導する伝熱Q1と後端側に伝導する伝熱Q2に分かれる。
 この場合、10G変調回路42から同軸パッケージ70までの長手方向(Y方向)距離が、10G変調回路42から温度センサ56までの同方向距離とほぼ同じになるので、両者に到達する伝熱Q1及び伝熱Q2の熱量はほぼ均等となる。
 このため、例えば10G送信部32のON/OFF切り替えにより、10G変調回路42の発熱Q0の熱量が変動しても、伝熱Q1と伝熱Q2の熱量も同じように変動し、同軸パッケージ70と温度センサ56の温度変化はほぼ同程度になると考えられる。
 従って、10G送信部32のON/OFFを切り替えて、発光状態を状態1又は状態2に切り替えても、温度センサ56の検出温度は、光サブアセンブリ65の同軸パッケージ70の温度を概ね反映することになる。
 よって、温度センサ56の検出温度に対応するルックアップテーブルの制御値をそのまま採用しても、同軸パッケージ70に収容された光デバイス(具体的には、受光素子54)を駆動する集積回路を適切に制御できるようになる。
 もっとも、発熱部材からの長手方向(Y方向)の距離が温度センサ56の場合とは異なる部分(例えば、同軸パッケージ69)については、発熱部材から受ける熱量が均等にならない可能性があるので、温度センサ56の検出温度が、必ずしも光サブアセンブリ65の当該部分の温度を反映しているとは限らない。
 そこで、本願発明者は、状態1~3の変化に応じて、光サブアセンブリ65の構成部分の温度が、温度センサ56の検出温度に対してどの程度乖離するかを、温度測定実験によって検証した。その実験結果を図7及び図8に示す。
 なお、温度測定実験における温度センサの設置ポイントは、図5のドットで示す位置であり、下記の4箇所である。
 マイコン35の温度センサ56の位置:測定値を「T」とする。
 箱型パッケージ67の中心部:測定値を「T10G」とする。
 同軸パッケージ69の中心部:測定値を「T1G」とする。
 同軸パッケージ70の中心部:測定値を「T」とする。
 図7及び図8に示すように、「Δ10G-Tx」、「Δ1G-Tx」及び「ΔRx」は、それぞれ下式で定義される温度差を意味する。
 Δ10G-Tx=T10G-Tc
        =箱型パッケージ67(10G-TOSA)における温度差
 Δ1G-Tx =T1G-Tc
        =同軸パッケージ69(1G-TOSA)における温度差
 ΔRx    =T-Tc
        =同軸パッケージ70(ROSA)における温度差
 更に、図7及び図8において、「Ta」は周囲温度であり、周囲温度ごとの各棒グラフの測定値は、状態1~3の「定常状態」(例えば、発光状態の切り替え後に10分経過した時点の温度)における温度差である。
 〔温度測定結果〕
 図7は、温度測定結果1を示すグラフである。温度測定結果1は、TEC48を常にONに維持する条件で、状態1~3ごとに温度測定を行った場合の測定結果である。
 図8は、温度測定結果2を示すグラフである。温度測定結果2は、10G送信部32とTEC48のON/OFFを連動させる条件で、状態1~3ごとに温度測定を行った場合の測定結果である。
 ルックアップテーブルに記録する温度の間隔は、概ね2°Cに設定されるのが通常である。従って、すべての状態1~3において温度差が2°C以内に収まっておれば、温度センサ56の検出温度は光サブアセンブリ65の当該部分の温度を反映しているとみなすことができる。
 上記の観点から、図7の温度測定結果1(TECを常にON)のΔRxに着目すると、周囲温度Ta=25°C、40°C及び55°Cのすべてにおいて、各状態1~3における温度差が2°C未満となっている。
 その理由は、ROSAの同軸パッケージ70は発熱部材から最も遠くにあり(図5参照)、発熱部材からの発熱の影響を受け難いため、温度センサ56の検出温度との乖離がさほど大きくならないからであると考えられる。
 従って、同軸パッケージ70に収容する10G/1G受信部33の光デバイス(受光素子54)に関しては、TEC48を常にONに維持する条件であれば、状態1~3のいずれの場合においても、温度センサ56の検出温度をそのまま信用して、当該検出温度に対応するバイアス制御値を採用することが可能であると考えられる。
 次に、図7の温度測定結果1(TECを常にON)のΔ1G-Txに着目すると、周囲温度Ta=25°C及び40°Cにおいて、状態2(状態3は1G-OFFなので無関係)における温度差が2°C超となっている。
 従って、同軸パッケージ69に収容する1G送信部31の光デバイス(発光素子38)に関しては、TEC48を常にONに維持する条件であっても、温度センサ56の検出温度を補正し、補正後の温度に対応する制御値を採用すべきと考えられる。
 次に、図8の温度測定結果2(10G発光とTECを連動)のΔRxに着目すると、周囲温度Ta=25°Cにおいては、状態1における温度差が2°C超となっている。
 従って、同軸パッケージ70に収容する10G/1G受信部33の光デバイス(受光素子54)に関しては、10G発光とTEC48を連動させる場合には、温度センサ56の検出温度を補正し、補正後の温度に対応するバイアス制御値を採用すべきと考えられる。
 次に、図8の温度測定結果2(10G発光とTECを連動)におけるΔ1G-Txに着目すると、周囲温度Ta=25°C及び40°Cにおいて、状態1及び2における温度差が2°C未満となっている。
 従って、同軸パッケージ69に収容する1G送信部31の光デバイス(発光素子38)に関しては、10G発光とTEC48を連動させる条件であれば、温度センサ56の検出温度をそのまま信用して、当該検出温度に対応する制御値を採用することが可能であると考えられる。
 〔デバイス温度の推定方法(定常状態)〕
 図9は、デバイス制御用ルックアップテーブルと温度補正用ルックアップテーブルの一例を示す図である。
 図9の上段の図に示すように、デバイス制御用ルックアップテーブルは、行方向にデバイス温度が並び、列方向に制御値の種別が並ぶ配列よりなる。制御値の種類には、「1G変調振幅制御値」、「1GLDバイアス制御値」、及び「APDバイアス制御値」が含まれる。
 デバイス制御用ルックアップテーブルのデータボックスには、温度センサ56の検出温度から推定されるデバイス温度に対応する、各種別の制御値が記録されている。
 デバイス温度は、現時点のモニタ温度(Tmon:温度センサ56の検出温度)に対して、温度補正用ルックアップテーブルから抽出した温度補正値ΔTを加えることによって算出される推定値である。
 図9の下段の図に示すように、温度補正用ルックアップテーブルは、行方向に状態1~3が並び、列方向に「Tx10G&TEC」(連動制御の場合)、「Tx1G」、「補正値ΔTTx1G」、及び「補正値ΔTRx」が並ぶ配列よりなる。
 図9のルックアップテーブルを用いて温度を推定する場合、制御部35は、まず、現時点の自機の発光状態が状態1~3のどれに該当するかを判定する。
 上記の判定結果が、例えば「状態2」の場合には、制御部35は、温度補正用ルックアップテーブルから、1G送信用の補正値である「ΔTTx1G2」と受信用の補正値である、「ΔTRx2」を読み出す。
 次に、制御部35は、温度補正用ルックアップテーブルから読み出した補正値をモニタ温度Tmonに加えた値を、デバイス温度として採用する。
 例えば、補正値としてΔTTx1G2を使用する場合、制御部35は、Tmon+ΔTTx1G2の温度値を1G送信部31のデバイス温度(発光素子38の温度)と推定する。
 そして、制御部35は、推定した温度値に対応する制御値をデバイス制御用ルックアップテーブルから読み出し、読み出した制御値を所定の集積回路(1GLD駆動回路37)に通知する。
 〔温度補正値の数値例〕
 図10は、発光状態の変化に伴う各部の温度差の変化を示すグラフと、このグラフから作成される温度補正用ルックアップテーブルの数値例を示す図である。
 具体的には、図10の上段に示すグラフは、周囲温度Ta=55°Cの場合に、光トランシーバ11を状態1から状態2に変化させた場合の、Δ10G-Tx、Δ1GTx及びΔRの時間的変化の実測結果を表すグラフである。
 図10のグラフによれば、状態1が定常状態であるt=0の時点においては、Δ1GTx=0.21°C、ΔR=1.81°Cとなっている。
 この場合、温度補正用ルックアップテーブには、状態1における固定の「補正値TTx1G1」として「0.21°C」を記録し、状態1における固定の「補正値TRx1」として「1.81°C」を記録すればよい。
 同様に、図10のグラフによれば、状態2が定常状態であるt=600sの時点においては、Δ1GTx=-0.10°C、ΔR=0.21°Cとなっている。
 この場合、温度補正用ルックアップテーブには、状態2における固定の「補正値TTx1G2」として「-0.10°C」を記録し、状態2における固定の「補正値TRx2」として「0.21°C」を記録すればよい。
 このように、状態1~3が定常状態である場合の固定の補正値を、温度補正用ルックアップテーブルに記録しておけば、テーブルに記載の補正値を温度センサ56の検出温度(Tmon)に加えることにより、状態1~3が定常状態である場合の対象素子の定常温度を推定できるようになる。
 〔デバイス温度の推定方法(過渡状態)〕
 図11は、発光状態の変化に伴う各部の温度差の変化を示すグラフと、このグラフから作成される過渡状態用ルックアップテーブルの一例を示す図である。
 図9及び図10では、固定の温度補正値を記録する温度補正用ルックアップテーブルを例示した。しかし、図10のグラフに示すように、例えば、状態1から状態2への切り替え時点(t=0)から5分程度までの時間帯は、Δ10G-Tx、Δ1GTx及びΔRが時間に応じて比較的大きく変動する。
 このため、固定の温度補正値は、温度が時間的に変動する過渡状態の期間では、正確な温度補正値とは言えず、定常状態になるまでは、デバイス温度を正確に推定できないという欠点がある。
 そこで、Δ10G-Tx、Δ1GTx及びΔRの変化を実測した結果を表すグラフから、発光状態の切り替えに伴う過渡状態における温度変化を推定するための、過渡状態用ルックアップテーブルを採用することが好ましい。
 ここでは、例えばΔ1GTxの時間的変化 (過渡応答)を、t0(=0)→t1→t2→の3つの期間の一次関数として近似する場合を想定する。
 従って、過渡状態用ルックアップテーブルは、行方向に状態1~3の切り替え方向(図11では「状態1→2」の1行のみを表示)、列方向に「t0」(切り替え時点)、「t1」、「t2」、「ΔT0」、「ΔT1」、及び「ΔT2」が並ぶ配列により構成されている。
 ΔT0は、t0における温度差(初期値)であり、ΔT1は、t0→t1及びt1→t2の期間における温度変化量であり、ΔT2は、t2以後の期間の固定値である。
 例えば、図11の右側のグラフ(状態1→2の場合の温度測定結果)によれば、Δ1G-Txは、t=0における温度の初期値が0.21°Cであり、t=42秒において温度が-1.17°Cまで降下し、その後、t=420秒において温度が-0.10°Cまで上昇し、定常状態になったと近似することができる。
 この場合、過渡状態用ルックアップテーブルには、状態1→2のデータとして、t0に0秒、t1に42秒、t2に420秒、ΔT0に0.21°C、ΔT1に-1.17°C、ΔT2に-0.10°Cを記録すればよい。
 このように、状態1→2に切り替わる場合の過渡状態の温度変動を近似する、時間と補正量を含む補正情報を記録した過渡状態用ルックアップテーブルを使用すれば、テーブルに記載の補正情報から求めた時間ごとの補正値を温度センサ56の検出温度(Tmon)に加えることにより、状態1→2の過渡状態における対象素子の温度変化を推定できるようになる。
 図12は、発光状態の変化に伴う各部の温度差の変化を示すグラフと、このグラフから作成される過渡状態用ルックアップテーブルの別例を示す図である。
 ここでは、例えばΔRxの時間的変化 (過渡応答)を、t0(=0)→t1→t2→の3つの期間の一次関数として近似する場合を想定する。
 例えば、図12の左側のグラフ(状態1→2の場合の温度測定結果)によれば、ΔRxは、t=0における温度の初期値が1.8°C1であり、t=52秒において温度が-0.42°Cまで降下し、その後、t=450秒において温度が-0.20°Cまで上昇し、定常状態になったと近似することができる。
 この場合、過渡状態用ルックアップテーブルには、状態1→2のデータとして、t0に0秒、t1に52秒、t2に450秒、ΔT0に1.81°C、ΔT1に-0.42°C、ΔT2に0.21°Cを記録すればよい。
 図12の右側のグラフ(状態2→3の場合の温度測定結果)によれば、ΔRxは、t=0における温度の初期値が0.21°Cであり、t=24秒において温度が1.1°Cまで上昇し、その後、t=420秒において温度が0.74°Cまで降下し、定常状態になったと近似することができる。
 この場合、過渡状態用ルックアップテーブには、状態2→3のデータとして、t0に0秒、t1に24秒、t2に420秒、ΔT0に0.21°C、ΔT1に1.1°C、ΔT2に0.74°Cを記録すればよい。
 〔その他の変形例〕
 上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 上述の実施形態では、制御部35が、温度制御部と発光制御部の機能を兼ねているが、これらの機能を異なる制御部が実行することにしてもよい。
 上述の実施形態では、制御部(マイコン)35に搭載された温度センサ56を利用しているが、マイコンと一体化されていない温度センサを採用してもよい。
 上述の実施形態では、TEC48により温度が一定に保持される10G送信部32の光デバイスについては、制御部35による温度制御の対象から外しているが、TEC48を設ける代わりに、制御部35による温度制御の対象に含めることにしてもよい。
 この場合、温度センサ56の検出温度を基準として10G用の光デバイスの温度を推定し、その推定値から決定した制御値により10G用の光デバイスのドライバを動作させればよい。
 上述の実施形態では、低い伝送レートの発光素子38と高い伝送レートの発光素子44とを含む光トランシーバ11を例示したが、本実施形態の光トランシーバ11は、その他の伝送レートで動作する「第3の発光素子」を更に備えていてもよい。
 第3の発光素子としては、例えば、宅側装置2の管理又は制御用の光信号の送出のために非常に低い伝送レートで電気光変換を行う発光素子や、アナログベース信号のビデオ配信のために電気光変換を行う発光素子などが考えられる。
  1 局側装置(OLT)
  2 宅側装置(ONU)
  3 スプリッタ
  4 光ファイバ
 11 光トランシーバ
 12 1G受信処理部
 13 10G受信処理部
 14 バッファメモリ
 15 SNI送信処理部
 16 SNIポート
 17 SNI受信処理部
 18 バッファメモリ
 19 1G送信処理部
 20 1G送信処理部
 21 通信制御部
 31 1G送信部(光送信器)
 32 10G送信部(光送信器)
 33 10G/1G受信部
 34 光合分波器
 35 制御部(マイコン、温度制御部、発光制御部)
 37 1GLD駆動回路
 38 発光素子
 39 モニタPD
 41 10GLDバイアス電流供給回路
 42 10G変調回路
 43 EAバイアス電圧供給回路
 44 発光素子
 45 モニタPD
 46 EA変調器
 47 TEC制御部
 48 サーミスタ
 48 ペルチェ素子(TEC)
 49 サーミスタ
 51 APDバイアス電圧供給回路
 52 プリアンプ
 53 ポストアンプ
 54 受光素子
 56 温度センサ
 57 記憶部
 60 筐体
 61 回路基板
 62 熱伝導部材
 63 加圧部材
 64 保持部材
 65 光サブアセンブリ
 66 電気コネクタ部
 67 箱型パッケージ
 68 スリーブ
 69 同軸パッケージ
 70 同軸パッケージ
 71 レセプタクル部
 72 フレキシブルプリント基板

Claims (9)

  1.  第1の伝送レートで電気光変換を行う第1の発光素子と、
     第1の伝送レートよりも高い第2の伝送レートで電気光変換を行う第2の発光素子と、
     所定の伝送レートで光電気変換を行う受光素子と、
     前記各発光素子及び前記受光素子を収容する光サブアセンブリと、
     前記各発光素子及び前記受光素子を駆動する複数の集積回路を有する回路基板と、
     前記光サブアセンブリ及び前記回路基板が収容され、長手方向寸法が最も長尺でかつ熱伝導性を有する筐体と、
     前記筐体の内部の温度を検出する温度センサと、
     前記温度センサの検出温度に応じて、前記各発光素子及び前記受光素子の少なくとも1つの対象素子に対応する前記集積回路に指示する制御値を決定する温度制御部と、
     自機の発光状態を下記の状態1~3のいずれかに設定する発光制御部と、を備え、
     前記光サブアセンブリが、複数の前記集積回路のうち主たる発熱部材の長手方向一端側に配置され、前記温度センサが、前記発熱部材の長手方向他端側に配置されている光トランシーバ。
     状態1:第1の発光素子がONであり、第2の発光素子がOFFの状態
     状態2:第1の発光素子がONであり、第2の発光素子がONの状態
     状態3:第1の発光素子がOFFであり、第2の発光素子がONの状態
  2.  前記温度制御部は、前記温度センサの検出温度を基準として、前記状態1~3における前記対象素子の定常温度を推定する請求項1に記載の光トランシーバ。
  3.  前記温度制御部は、前記温度センサの検出温度を基準として、前記状態1~3の切り替えに伴う前記対象素子の温度変化を推定する請求項1又は請求項2に記載の光トランシーバ。
  4.  前記第2の発光素子は、前記光サブアセンブリの構成部分のうち、前記発熱部材に最も近い近接部分に収容され、
     前記近接部分に、前記第2の発光素子の温度を保持するTECが収容されている請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の光トランシーバ。
  5.  前記第2の発光素子の温度を保持するTECを更に備え、
     前記発光制御部は、前記TECのON/OFFを前記第2の発光素子のON/OFFに連動させる請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の光トランシーバ。
  6.  前記第2の発光素子の温度を保持するTECを更に備え、
     前記発光制御部は、前記第2の発光素子のON/OFFに関係なく、前記TECをONに設定する請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の光トランシーバ。
  7.  第1の伝送レートで電気光変換を行う第1の発光素子と、第1の伝送レートよりも高い第2の伝送レートで電気光変換を行う第2の発光素子と、所定の伝送レートで光電気変換を行う受光素子と、を有する光トランシーバの温度推定方法であって、
     自機の発光状態を下記の状態1~3のいずれかに設定する第1ステップと、
     前記光トランシーバに設けられた温度センサの検出温度を基準として、前記状態1~3における前記各発光素子及び前記受光素子のうちの少なくとも1つである対象素子の定常温度を推定する第2ステップと、を含む光トランシーバの温度推定方法。
     状態1:第1の発光素子がONであり、第2の発光素子がOFFの状態
     状態2:第1の発光素子がONであり、第2の発光素子がONの状態
     状態3:第1の発光素子がOFFであり、第2の発光素子がONの状態
  8.  前記温度センサの検出温度を基準として、前記状態1~3の切り替えに伴う前記対象素子の温度変化を推定する第3ステップを、更に含む請求項7に記載の光トランシーバの温度推定方法。
  9.  第1の伝送レートで電気光変換を行う第1の発光素子と、
     第1の伝送レートよりも高い第2の伝送レートで電気光変換を行う第2の発光素子と、
     所定の伝送レートで光電気変換を行う受光素子と、
     前記各発光素子及び前記受光素子を収容する光サブアセンブリと、
     前記各発光素子及び前記受光素子を駆動する複数の集積回路を有する回路基板と、
     前記光サブアセンブリ及び前記回路基板が収容され、長手方向寸法が最も長尺でかつ熱伝導性を有する筐体と、
     前記筐体の内部の温度を検出する温度センサと、
     前記温度センサの検出温度に応じて、前記各発光素子及び前記受光素子の少なくとも1つの対象素子に対応する前記集積回路に指示する制御値を決定する温度制御部と、
     自機の発光状態を下記の状態1~3のいずれかに設定する発光制御部と、を備え、
     前記光サブアセンブリが、複数の前記集積回路のうち主たる発熱部材の長手方向一端側に配置され、前記温度センサが、前記発熱部材の長手方向他端側に配置されており、
     前記温度制御部は、
     前記温度センサの検出温度を基準として、前記状態1~3における前記対象素子の定常温度を推定する処理、及び、
     前記温度センサの検出温度を基準として、前記状態1~3の切り替えに伴う前記対象素子の温度変化を推定する処理のうちの少なくとも1つを実行する光トランシーバ。
     状態1:第1の発光素子がONであり、第2の発光素子がOFFの状態
     状態2:第1の発光素子がONであり、第2の発光素子がONの状態
     状態3:第1の発光素子がOFFであり、第2の発光素子がONの状態
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