WO2018150584A1 - 光送信器、温度制御装置および温度制御方法 - Google Patents

光送信器、温度制御装置および温度制御方法 Download PDF

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WO2018150584A1
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temperature
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light emitting
optical transmitter
burst
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PCT/JP2017/006191
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聡 吉間
雅樹 野田
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an optical transmitter that burst-transmits an optical signal, a temperature control device that constitutes the optical transmitter, and a temperature control method.
  • ITU-T International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector
  • G.2 is an optical communication system that performs both one-to-many communication using both time division multiplexing and wavelength division multiplexing.
  • the 989 series is defined.
  • This optical communication system is called TWDM-PON (Time and Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Network).
  • TWDM-PON an upstream signal from an ONU (Optical Network Unit), which is a slave station device, to an OLT (Optical Line Terminal), which is a master station device, is changed into a time slot and a wavelength slot in response to an upstream signal request from the ONU.
  • OLT Optical Line Terminal
  • a non-patent document 1 defines a spectrum mask.
  • a laser diode which is a light emitting element
  • LD Laser Diode
  • a distributed feedback laser diode DFB-LD: Distributed Feed-Back LD
  • the amount of current injected into the LD of the DFB-LD is always constant regardless of whether or not it is a burst-on period, which is a period during which burst transmission is performed.
  • the burst-off period which is a period in which transmission is not performed, the occurrence of fluctuations in the oscillation wavelength is suppressed by using the current near the oscillation threshold as the amount of current injected into the LD of the DFB-LD.
  • the burst optical signal transmission device described in Patent Document 1 uses an EML (Electro-absorption Modulator integrated Laser diode) element in which an LD and an EAM (Electro-Absorption Modulator) element that is a modulation element are integrated.
  • EML Electro-absorption Modulator integrated Laser diode
  • EAM Electro-Absorption Modulator
  • the bias voltage applied to the EAM is set to ⁇ 4 V in the burst-off period to generate the EAM quenching phenomenon, thereby generating an optical output. Power is reduced.
  • the extinction characteristics of EAM can only achieve an extinction ratio of about 40 dB even if the bias voltage is set to a low value of -4V.
  • the optical output power in the burst-off interval only decreases to ⁇ 32 dBm.
  • -40 dBm defined by ITU-T is not satisfied, and crosstalk occurs with respect to an upstream signal from another ONU.
  • the optical output power is defined by ITU-T. The value, ie ⁇ 40 dBm, can be satisfied.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain an optical transmitter capable of suppressing fluctuations in wavelength after the start of burst light emission.
  • an optical transmitter includes a light emitting element and a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the light emitting element.
  • the optical transmitter sets the target temperature of the light emitting element when the light emitting element is emitting light to the first temperature, and sets the target temperature of the light emitting element when the light emitting element is not emitting from the first temperature.
  • the optical transmitter according to the present invention has an effect that the fluctuation of the wavelength after the start of burst emission can be suppressed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an optical communication system to which an optical transmitter according to a first embodiment is applied.
  • 1 is a diagram illustrating a configuration example of an optical transmitter according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a control circuit included in the optical transmitter according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the optical transmitter according to the first embodiment;
  • 1 is a flowchart illustrating an operation example of a temperature control device according to a first embodiment; The figure which shows the structural example of the optical transmitter concerning Embodiment 2.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an operation example of a target temperature setting circuit constituting the optical transmitter according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of an optical transmitter according to a third embodiment.
  • 10 is a flowchart showing an operation example of a target temperature setting circuit constituting the optical transmitter according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an optical communication system to which an optical transmitter according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • the optical communication system shown in FIG. 1 corresponds to the TWDM-PON system, and includes an OLT 200 and ONUs 100-1 to 100-n.
  • the ONUs 100-1 and 100-2 burst transmit uplink data using light of wavelength ⁇ 1. Further, the ONU 100-n burst-transmits uplink data using light of wavelength ⁇ m.
  • the optical transmitter according to the present embodiment is applied to the ONUs 100-1 to 100-n. It is also possible to apply the optical transmitter according to the present embodiment to the OLT 200.
  • FIG. 2 is a diagram of a configuration example of the optical transmitter according to the first embodiment.
  • the optical transmitter 101 according to the first embodiment includes a transmission optical module 1, a resistor 2, a target temperature setting circuit 3, a control circuit 4, a TEC (Thermoelectric Cooler) current circuit 5, and an LD (laser diode) driver 6.
  • a transmission optical module 1 includes a transmission optical module 1, a resistor 2, a target temperature setting circuit 3, a control circuit 4, a TEC (Thermoelectric Cooler) current circuit 5, and an LD (laser diode) driver 6.
  • TEC Thermoelectric Cooler
  • LD laser diode
  • the transmission optical module 1 includes a laser diode (LD) 11 that is a light emitting element, a Peltier element 12 that is a temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the LD 11, and a thermistor 13 that is a temperature detecting unit that detects the temperature of the LD 11. .
  • the resistor 2 is a fixed resistor, and is provided to convert the resistance value of the thermistor 13 that changes according to the temperature of the LD 11 into a voltage value.
  • the resistor 2 has one end connected to the thermistor 13 and the other end connected to a constant voltage source.
  • the resistor 2, the target temperature setting circuit 3, the control circuit 4, the TEC current circuit 5, the Peltier element 12, and the thermistor 13 constitute the temperature control device 21 according to the first embodiment.
  • the target temperature setting circuit 3 generates a target set temperature voltage for changing the set temperature of the transmission optical module 1 according to the burst On / Off signal applied from the outside of the optical transmitter 101 and outputs the target set temperature voltage to the control circuit 4. .
  • the target temperature setting circuit 3 outputs different target set temperature voltages when the burst On signal is input and when the burst Off signal is input. Specifically, the target temperature setting circuit 3 outputs the first value as the target set temperature voltage while the burst On signal is input, and from the first value while the burst Off signal is input.
  • the second value which is also a smaller value, is output as the target set temperature voltage.
  • the burst On signal is a signal that instructs the optical transmitter 101 to transmit an optical signal
  • the burst Off signal is a signal that instructs the optical transmitter 101 to stop transmitting the optical signal.
  • the optical transmitter 101 transmits an optical signal while the burst On signal is input.
  • the control circuit 4 generates a setting signal voltage to be described later based on the voltage value indicating the temperature detection value by the thermistor 13 and the target setting temperature voltage output by the target temperature setting circuit 3.
  • the control circuit 4 outputs the generated setting signal voltage to the TEC current circuit 5.
  • the control circuit 4 generates a setting signal voltage so that the thermistor output voltage, which is a voltage value indicating a temperature detection value by the thermistor 13, approaches the target setting temperature voltage.
  • the TEC current circuit 5 generates a current to be supplied to the Peltier element 12 based on the setting signal voltage output from the control circuit 4.
  • the LD driver 6 drives the LD 11 in response to a burst On / Off signal applied from the outside of the optical transmitter 101 and a data signal from the outside of the optical transmitter 101. Specifically, the LD driver 6 outputs a drive signal to the LD 11 so that the LD 11 outputs an optical signal on which the data signal is superimposed while the burst On signal is input. Assume that the input timing of the data signal is adjusted outside the optical transmitter 101 so that the data signal is input to the LD driver 6 when the burst On signal is input.
  • the LD 11 of the transmission optical module 1 may be an EML integrated with an EAM element that is a modulation element.
  • a configuration may be adopted in which a Mach-Zehnder modulator, which is an external modulator, a semiconductor optical amplifier, or the like is connected to the output section of the LD 11.
  • the LD driver 6 performs an operation of turning the LD 11 on / off in a burst in response to the burst On / Off signal.
  • the data signal is input to a modulator driver that drives an external modulator, which is provided separately, and is input to the external modulator via the modulator driver.
  • the control circuit 4 can be a PID (Proportional Integral Differential) control circuit.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the control circuit 4 when the control circuit 4 is a PID control circuit.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the control circuit 4.
  • the control circuit 4 shown in FIG. 3 includes an error output unit 41 that calculates a difference between the target set temperature voltage and the thermistor output voltage, a proportional controller 42 that performs proportional control based on the output of the error output unit 41, and an error output.
  • an integration controller 43 that performs integration control based on the output of the output device 41
  • a differential controller 44 that performs differential control based on the output of the error output device 41
  • a proportional controller 42 an integration controller 43
  • a differentiation controller 44 an adder 45 for generating a set signal voltage.
  • the control circuit 4 may not be a PID control circuit as long as it can stably output a set signal voltage for minimizing the difference between the target set temperature voltage and the thermistor output voltage.
  • a PD (Proportional Differential) control circuit or a PI (Proportional Integral) control circuit may be used.
  • the PID control circuit an analog control circuit using an operational amplifier may be used, or a digital control circuit using a microcomputer or the like may be used.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the optical transmitter 101 according to the first embodiment.
  • the top row in FIG. 4 indicates the presence or absence of a light emission signal, that is, whether or not it is a section where light emission is performed, and the second row indicates the state of the set value of the target temperature.
  • the set value of the target temperature shown in the second stage is the target set temperature voltage output by the target temperature setting circuit 3.
  • the third row shows the temperature state of the LD 11, and the fourth row shows the wavelength of the optical signal output from the LD 11.
  • the target temperature setting circuit 3 adjusts the emission wavelength of the LD 11 to the center of the spectrum mask in the light emission period, ie, the period in which the burst On signal is input from the outside. Is output as a target set temperature voltage. That is, the target temperature setting circuit 3 outputs a target set temperature voltage having a value indicated by “target temperature“ On ”” on the set temperature axis. This operation corresponds to the target temperature setting circuit 3 setting the target temperature of the LD 11 in a state where the LD 11 emits light to the first temperature for adjusting the emission wavelength of the LD 11 to the center of the spectrum mask. .
  • the LD temperature shown in the third stage that is, the temperature of the LD 11 is adjusted so as to approach the “target temperature“ On ””, and the emission wavelength of the LD 11 is within the specified range as shown in the fourth stage. It will be located at the approximate center of the allowed spectrum.
  • Said 1st temperature is determined based on the temperature characteristic of LD11, ie, the temperature dependence of an oscillation wavelength, for example.
  • the target temperature setting circuit 3 indicates the predetermined difference as “target temperature“ On ”” by the burst-off signal input from the outside.
  • the voltage of the value indicated by “target temperature“ Off ””, which is the set voltage subtracted from the measured value, is output as the target set temperature voltage.
  • the target temperature setting circuit 3 sets the target temperature of the LD 11 when the LD 11 is not emitting light to a second temperature lower than the first temperature that is the target temperature when the LD 11 is emitting light. It corresponds to doing.
  • the LD 11 starts to emit light at a temperature lower than the set temperature at which the center wavelength of the allowable spectrum is emitted when the light emission state is next shifted. Therefore, even when the amount of current injection increases rapidly, the temperature of the LD 11 remains at a temperature near the “target temperature“ On ””. Therefore, the fluctuation of the transmission wavelength at the head of the burst signal can be suppressed and the transmission wavelength can be kept within the allowable spectrum.
  • the difference is determined by performing an operation verification of the transmission optical module 1 or the like.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation example of the temperature control device 21 according to the first embodiment.
  • the temperature control device 21 first detects the temperature of the LD 11 (step S1), and confirms whether or not the burst On state is present, that is, whether or not the burst On signal is input from the outside. (Step S2). In the burst on state (step S2: Yes), the temperature control device 21 sets the target temperature of the LD 11 to the target temperature at the time of burst on (step S4).
  • the target temperature at the time of burst On is the first temperature described above.
  • step S3 the temperature control device 21 sets the target temperature of the LD 11 to the target temperature at the time of burst-off (step S3).
  • the target temperature at the time of burst off is the second temperature described above.
  • step S5 the temperature control device 21 adjusts the temperature of the LD 11 to be the target temperature (step S5), and returns to step S1.
  • step S5 the current flowing through the Peltier element 12 is adjusted based on the temperature of the LD 11 and the target temperature.
  • the optical transmitter 101 is configured such that the temperature of the LD 11 is set to the first temperature for adjusting the emission wavelength of the LD 11 to the center of the allowable spectrum in the light emission period in which the optical signal is output.
  • the temperature of the LD 11 is adjusted to a second temperature lower than the first temperature in the non-light-emitting section where the light signal is not output.
  • Embodiment 2 FIG.
  • the optical transmitter that maintains the temperature difference of the LED between the predetermined light emission time and the non-light emission time in any ambient environment has been described.
  • An optical transmitter capable of changing the temperature difference between the LED when emitting light and when not emitting light will be described.
  • the optical transmitter according to the present embodiment can satisfy the allowable spectrum mask immediately after burst light emission even when the operating ambient temperature range is widened.
  • FIG. 6 is a diagram of a configuration example of the optical transmitter according to the second embodiment.
  • the optical transmitter 102 according to the second embodiment has a configuration in which the temperature monitor 7 is added to the optical transmitter 101 described in the first embodiment, and the target temperature setting circuit 3 is replaced with a target temperature setting circuit 3a.
  • the operations of the constituent elements other than the temperature monitor 7 and the target temperature setting circuit 3a are the same as those of the constituent elements to which the same reference numerals of the optical transmitter 101 according to the first embodiment are attached.
  • the resistor 2, the target temperature setting circuit 3a, the control circuit 4, the TEC current circuit 5, the Peltier element 12, the thermistor 13 and the temperature monitor 7 constitute a temperature control device 22 according to the second embodiment.
  • the optical transmitter 102 outputs a target set temperature voltage output from the target temperature setting circuit 3a from the temperature monitor 7 that detects the ambient temperature when there is no light emission, that is, when a burst-off signal is input. Change according to the signal.
  • the temperature transition amount of the LD 11 immediately after switching from the non-light emitting state to the light emitting state may vary depending on the ambient temperature of the optical transmitter 102.
  • the temperature transition amount of the LD 11 is small when the ambient temperature of the optical transmitter 102 is high, and the temperature transition amount of the LD 11 is large when the ambient temperature of the optical transmitter 102 is low. Therefore, the target temperature setting circuit 3 a of the optical transmitter 102 according to the present embodiment determines the target set temperature voltage indicated by the above-described “target temperature“ Off ”” for each monitor temperature that is the monitoring result by the temperature monitor 7.
  • a target table temperature voltage to be output when the burst-off signal is input is changed based on the table.
  • FIG. 7 is a flowchart of an operation example of the target temperature setting circuit 3a included in the optical transmitter 102 according to the second embodiment.
  • FIG. 7 shows a flowchart when changing the target set temperature voltage using a table.
  • the table used when the target temperature setting circuit 3a changes the target set temperature voltage is referred to as a temperature table.
  • the temperature table is a table showing the correspondence between the range of the temperature monitor value by the temperature monitor 7 and the target set temperature voltage output by the target temperature setting circuit 3a when the burst Off signal is input.
  • the target temperature setting circuit 3a acquires the temperature monitor value from the temperature monitor 7 (step S11), and checks whether or not the burst on state is present, that is, whether or not the burst on signal is input (step S12). In the burst on state (step S12: Yes), the target temperature setting circuit 3a sets the output voltage to the target set temperature voltage at the time of burst on (step S14), and returns to step S11. On the other hand, when the burst is not in the on state, that is, in the burst off state (step S12: No), the target temperature setting circuit 3a confirms the temperature table, and the temperature monitor acquired in step S11 as the target set temperature voltage at the burst off. The voltage value corresponding to the value is determined (step S13). Next, the target temperature setting circuit 3a sets the output voltage to the target set temperature voltage at the time of burst off, that is, the voltage determined in step S13 (step S15), and returns to step S11.
  • the target set temperature voltage at the time of burst off using the temperature table is shown in FIG. 7, the relationship between the ambient temperature indicated by the temperature monitor value and the target set temperature voltage is not shown in the temperature table. It may be determined by a polynomial, and the target set temperature voltage at the time of burst off may be determined based on the equation.
  • the optical transmitter 102 adjusts the target set temperature voltage at the burst-off time used for the temperature control in the non-light-emitting period according to the ambient temperature. As a result, even when the operating ambient temperature range is widened, fluctuations in the wavelength after the start of burst emission can be suppressed, and the transmission wavelength can be kept within the allowable spectrum.
  • Embodiment 3 an optical transmitter capable of changing the set temperature at the time of burst off according to the ratio of the burst light emission time will be described.
  • the optical transmitter according to the present embodiment can satisfy the allowable spectrum mask immediately after burst light emission in any burst light emission state.
  • FIG. 8 is a diagram of a configuration example of the optical transmitter according to the third embodiment.
  • the optical transmitter 103 according to the third embodiment has a configuration in which an integration circuit 8 is added to the optical transmitter 101 described in the first embodiment, and the target temperature setting circuit 3 is replaced with a target temperature setting circuit 3b.
  • the operations of the components other than the integration circuit 8 and the target temperature setting circuit 3b are the same as those of the components having the same reference numerals of the optical transmitter 101 according to the first embodiment.
  • the resistor 2, the target temperature setting circuit 3b, the control circuit 4, the TEC current circuit 5, the Peltier element 12, the thermistor 13, and the integrating circuit 8 constitute a temperature control device 23 according to the third embodiment.
  • the operating temperature of the LD 11 is delayed between the set temperature and the target temperature, that is, between the input of the target set temperature voltage and the completion of the setting of the set signal voltage. Therefore, a difference between the target temperature and the set temperature always occurs immediately after switching between the burst On and the burst Off.
  • the operating temperature of the LD 11 varies depending on the ratio between the Off period and the On period before the burst On signal is applied. Specifically, the longer the On section, the higher the temperature of the LD 11, and the shorter the On section, the lower the temperature of the LD 11.
  • the integrating circuit 8 of the optical transmitter 103 calculates the ratio between the burst On period and the burst Off period and outputs the ratio to the target temperature setting circuit 3b. Specifically, the integration circuit 8 obtains an integrated value of the burst on period and the burst off period, that is, an integrated value of the time when the burst off signal is input and an integrated value of the time when the burst off signal is input. Then, the ratio between the burst On section and the burst Off section is calculated from the obtained integrated value.
  • the target temperature setting circuit 3b sets the target set temperature voltage that is output when the burst is off to a higher value than the standard value when the ratio of the burst on period is large, and outputs when the burst is off when the ratio of the burst on period is small.
  • the standard value of the target set temperature voltage is the target set temperature voltage that is output when the target temperature setting circuit 3 of the optical transmitter 101 according to the first embodiment is turned off.
  • the adjustment amount of the target set temperature voltage output at the time of burst off may be determined using a table held in advance as in the second embodiment, or the burst on You may determine using the calculation formula for determining target setting temperature voltage from the ratio of an area.
  • an analog integration circuit using an operational amplifier may be used as the integration circuit 8, and it is sampled whether or not it is in the burst-on state at regular time intervals, and the result is stored in the memory so that the burst on section and burst off are stored.
  • a digital integration circuit that reads the ratio of the intervals may be used as the integration circuit 8.
  • FIG. 9 is a flowchart of an operation example of the target temperature setting circuit 3b included in the optical transmitter 103 according to the third embodiment.
  • each process of step S12, S14, and S15 shown in FIG. 9 is the same as each process of the same step number shown in FIG.
  • the target temperature setting circuit 3b obtains the ratio of the burst On period and the burst Off period from the integration circuit 8 (step S21), and confirms whether or not the burst On state is present, that is, whether or not the burst On signal is input. (Step S12). In the burst on state (step S12: Yes), the target temperature setting circuit 3b sets the output voltage to the target set temperature voltage at the time of burst on (step S14), and returns to step S11. On the other hand, when it is not in the burst on state (step S12: No), the target temperature setting circuit 3b adjusts the target set temperature voltage at the time of burst off based on the ratio acquired in step S21 (step S22).
  • the target temperature setting circuit 3b sets the output voltage to the target set temperature voltage at the time of burst off, that is, the target set temperature voltage at the time of burst off after adjusting in step S22 (step S15), and returns to step S11. .
  • the optical transmitter 103 adjusts the target set temperature voltage at the burst-off time used for the temperature control in the non-light-emitting period based on the ratio between the burst-on period and the burst-off period. It was decided. As a result, in any burst emission state, it is possible to suppress fluctuations in the wavelength after the start of burst emission and satisfy the allowable spectrum mask.
  • Embodiment 4 an optical transmitter capable of changing the set temperature at the time of burst off based on the ambient temperature and the ratio of the burst light emission time will be described. According to the optical transmitter according to the present embodiment, it is possible to finely adjust the shift amount of the wavelength at the start of burst transmission compared to the second and third embodiments.
  • FIG. 10 is a diagram of a configuration example of the optical transmitter according to the fourth embodiment.
  • the optical transmitter 104 according to the fourth embodiment has a configuration in which the temperature monitor 7 and the integration circuit 8 are added to the optical transmitter 101 described in the first embodiment, and the target temperature setting circuit 3 is replaced with the target temperature setting circuit 3c. It is.
  • the operations of the constituent elements other than the temperature monitor 7, the integrating circuit 8, and the target temperature setting circuit 3c are the same as those of the constituent elements having the same reference numerals of the optical transmitter 101 according to the first embodiment.
  • the temperature monitor 7 is the same as the temperature monitor 7 provided in the optical transmitter 102 according to the second embodiment.
  • the integrating circuit 8 is the same as the integrating circuit 8 provided in the optical transmitter 103 according to the third embodiment.
  • the resistor 2, the target temperature setting circuit 3c, the control circuit 4, the TEC current circuit 5, the Peltier element 12, the thermistor 13, the temperature monitor 7 and the integrating circuit 8 constitute a temperature control device 24 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart of an operation example of the target temperature setting circuit 3c constituting the optical transmitter 104 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 shows a flowchart for changing the target set temperature voltage using a table.
  • a table used when the target temperature setting circuit 3c changes the target set temperature voltage is referred to as a target temperature setting table.
  • the target temperature setting table includes the range of the temperature monitor value by the temperature monitor 7, the range of the ratio calculated by the integration circuit 8, the target set temperature voltage output by the target temperature setting circuit 3c when the burst off signal is input, and It is a table which shows correspondence of these.
  • Each process of steps S11, S12, S14, and S15 shown in FIG. 11 is the same as each process of the same step number shown in FIG.
  • the process of step S21 is the same as the process of step S21 shown in FIG.
  • the target temperature setting circuit 3c acquires the temperature monitor value from the temperature monitor 7 (step S11), and further acquires the ratio of the burst on period and the burst off period from the integration circuit 8 (step S21). Next, the target temperature setting circuit 3c checks whether or not it is in the burst On state (step S12). In the burst on state (step S12: Yes), the target temperature setting circuit 3c sets the output voltage to the target set temperature voltage at the time of burst on (step S14), and returns to step S11.
  • step S12 when not in the burst-on state (step S12: No), the target temperature setting circuit 3c confirms the target temperature setting table, and sets the target set temperature voltage at the time of burst off to the temperature monitor value and step obtained in step S11. The voltage value corresponding to the ratio acquired in S21 is determined (step S31). Next, the target temperature setting circuit 3c sets the output voltage to the target set temperature voltage at the time of burst off, that is, the voltage determined in step S31 (step S15), and returns to step S11.
  • the ambient temperature indicated by the temperature monitor value and the burst on section are not shown in the target temperature setting table.
  • the relation between the ratio between the burst-off interval and the target set temperature voltage may be determined by a polynomial, and the target set temperature voltage at the time of burst off may be determined based on the equation.
  • the optical transmitter 104 uses the target set temperature voltage at the time of burst off used for temperature control in the non-light emitting period, the ambient temperature, and the ratio between the burst on period and the burst off period. It was decided to adjust according to. This makes it possible to adjust the shift amount of the wavelength at the start of burst transmission more finely than in the second and third embodiments.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
  • 1 transmit optical module, 2 resistors, 3, 3a, 3b, 3c target temperature setting circuit, 4 control circuit, 5 TEC current circuit, 6 LD driver, 7 temperature monitor, 8 integration circuit, 11 laser diode, 12 Peltier element, 13 Thermistor, 21, 22, 23, 24 Temperature controller, 41 Error output device, 42 Proportional controller, 43 Integral controller, 44 Differential controller, 45 Adder, 100-1 to 100-n Slave unit (ONU) , 101, 102, 103, 104 Optical transmitter, 200 master station device (OLT).
  • OLT optical transmitter

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Abstract

光送信器（１０１）は、レーザダイオード（１１）と、レーザダイオード（１１）の温度を調整するペルチェ素子（１２）と、レーザダイオード（１１）が発光している状態におけるレーザダイオード（１１）の目標温度を第１の温度に設定し、レーザダイオード（１１）が発光していない状態におけるレーザダイオード（１１）の目標温度を第１の温度よりも低い第２の温度に設定する目標温度設定回路（３）と、レーザダイオード（１１）の温度と目標温度とに基づいてペルチェ素子（１２）を制御する制御回路（４）と、を備える。

Description

光送信器、温度制御装置および温度制御方法
　本発明は、光信号をバースト送信する光送信器、光送信器を構成する温度制御装置、および温度制御方法に関する。
　時分割多重方式と波長分割多重方式との両方式を適用し、１対多で通信を行う光通信システムとして、ＩＴＵ－Ｔ（International　Telecommunication　Union　Telecommunication　Standardization　Sector）　Ｇ．９８９シリーズが定義されている。この光通信システムはＴＷＤＭ－ＰＯＮ（Time　and　Wavelength　Division　Multiplexed　Passive　Optical　Network）と呼ばれる。ＴＷＤＭ－ＰＯＮでは、子局装置であるＯＮＵ（Optical　Network　Unit）から親局装置であるＯＬＴ（Optical　Line　Terminal）への上り方向の信号に、ＯＮＵの上り信号要求に応じて時間スロットと波長スロットとを適応的に割り当てる。これにより、大容量で柔軟なアクセスネットワークの実現を目指している。
　波長分割多重方式が適用されているＴＷＤＭ－ＰＯＮにおいては、使用する波長間でクロストークが発生するのを防止するため、バースト送信を行うＯＮＵは、発光を始めてから消光するまでの間、光が定められた波長範囲となるように制御する必要がある。そのため、非特許文献１においてスペクトルマスクが規定されている。
　ＯＮＵがバースト送信を行う場合、発光を開始した直後はその直前と比較して発光素子であるレーザダイオード（ＬＤ：Laser　Diode）が急激に発熱する。ＯＮＵに一般的に用いられている分布帰還型レーザダイオード（ＤＦＢ－ＬＤ：Distributed　Feed-Back　LD）には約０．１ｎｍ／℃の発振波長の温度依存性があり、たとえ温度調整していたとしても、発光を開始した直後では発振波長がずれてしまうという問題がある。この問題に対し、特許文献１に記載の発明では、ＤＦＢ－ＬＤのＬＤへの注入電流量を、バースト送信を行う区間であるバーストＯｎ区間か否かによらず常に一定とする、または、バースト送信を行わない区間であるバーストＯｆｆ区間では発振閾値付近の電流をＤＦＢ－ＬＤのＬＤへの注入電流量とすることにより、発振波長のゆらぎの発生を抑えている。
特開２０１５－１１１２４号公報
ＩＴＵ－Ｔ　Ｇ．９８９．２
　特許文献１に記載のバースト光信号送信装置では、ＬＤと変調素子であるＥＡＭ（Electro-Absorption　Modulator）素子が一体化されたＥＭＬ（Electro-absorption　Modulator　integrated　Laser　diode）素子を用いている。特許文献１に記載の発明では、ＬＤへの注入電流を常に一定とする場合、バーストＯｆｆ区間ではＥＡＭへ印加するバイアス電圧を－４Ｖに設定してＥＡＭの消光現象を発生させることにより、光出力パワーを低下させている。しかしながら、ＥＡＭの消光特性はバイアス電圧を－４Ｖと低く設定しても４０ｄＢ程度の消光比しか実現できない。そのため、光出力パワーとして＋６ｄＢｍという高パワーを実現した時には、バーストＯｆｆ区間における光出力パワーが－３２ｄＢｍまでしか低下しない。この場合、ＩＴＵ－Ｔで規定されている－４０ｄＢｍを満たせておらず、他のＯＮＵからの上り信号に対してクロストークとなってしまうという問題があった。これに対して、特許文献１に記載のバースト光信号送信装置において、バーストＯｆｆ区間では発振閾値付近の電流をＬＤへの注入電流量とする場合、光出力パワーがＩＴＵ－Ｔで規定されている値、すなわち－４０ｄＢｍを満たすことができる。しかしながら、バーストＯｎ区間の開始時、すなわちバースト発光の開始時にはＬＤへの注入電流量が変化するため、瞬時的な温度が変化して波長のゆらぎが大きくなる。その結果、送信スペクトルマスクを満たせなくなる可能性があるという問題点があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バースト発光を開始後の波長のゆらぎを抑えることが可能な光送信器を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光送信器は、発光素子と、発光素子の温度を調整する温度調整手段と、を備える。また、光送信器は、発光素子が発光している状態における発光素子の目標温度を第１の温度に設定し、発光素子が発光していない状態における発光素子の目標温度を第１の温度よりも低い第２の温度に設定する目標温度設定回路と、発光素子の温度と目標温度とに基づいて温度調整手段を制御する制御回路と、を備える。
　本発明にかかる光送信器は、バースト発光を開始後の波長のゆらぎを抑えることができるという効果を奏する。
実施の形態１にかかる光送信器が適用される光通信システムの一例を示す図 実施の形態１にかかる光送信器の構成例を示す図 実施の形態１にかかる光送信器が備える制御回路の構成例を示す図 実施の形態１にかかる光送信器の動作を説明するための図 実施の形態１にかかる温度制御装置の動作例を示すフローチャート 実施の形態２にかかる光送信器の構成例を示す図 実施の形態２にかかる光送信器を構成する目標温度設定回路の動作例を示すフローチャート 実施の形態３にかかる光送信器の構成例を示す図 実施の形態３にかかる光送信器を構成する目標温度設定回路の動作例を示すフローチャート 実施の形態４にかかる光送信器の構成例を示す図 実施の形態４にかかる光送信器を構成する目標温度設定回路の動作例を示すフローチャート
　以下に、本発明の実施の形態にかかる光送信器、温度制御装置および温度制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる光送信器が適用される光通信システムの一例を示す図である。
　図１に示した光通信システムは、ＴＷＤＭ－ＰＯＮ方式に対応しており、ＯＬＴ２００と、ＯＮＵ１００－１～１００－ｎとを含んで構成されている。ＯＮＵ１００－１および１００－２は、波長λ１の光を使用して上り方向のデータをバースト送信する。また、ＯＮＵ１００－ｎは、波長λｍの光を使用して上り方向のデータをバースト送信する。本実施の形態にかかる光送信器は、ＯＮＵ１００－１～１００－ｎに適用される。ＯＬＴ２００に本実施の形態にかかる光送信器を適用することも可能である。
　図２は、実施の形態１にかかる光送信器の構成例を示す図である。実施の形態１にかかる光送信器１０１は、送信光モジュール１、抵抗２、目標温度設定回路３、制御回路４、ＴＥＣ（ThermoElectric　Cooler）電流回路５およびＬＤ（レーザダイオード）ドライバ６を備える。
　送信光モジュール１は、発光素子であるレーザダイオード（ＬＤ）１１と、ＬＤ１１の温度を調整する温度調整手段であるペルチェ素子１２と、ＬＤ１１の温度を検知する温度検知手段であるサーミスタ１３とを備える。抵抗２は、固定抵抗器であり、ＬＤ１１の温度に応じて変化するサーミスタ１３の抵抗値を電圧値に変換するために設けられている。抵抗２は、一端がサーミスタ１３に接続され、他端が定電圧源に接続されている。
　なお、抵抗２、目標温度設定回路３、制御回路４、ＴＥＣ電流回路５、ペルチェ素子１２およびサーミスタ１３は、実施の形態１にかかる温度制御装置２１を構成する。
　目標温度設定回路３は、光送信器１０１の外部から印加されるバーストＯｎ/Ｏｆｆ信号に従い、送信光モジュール１の設定温度を変更するための目標設定温度電圧を生成して制御回路４に出力する。目標温度設定回路３は、バーストＯｎ信号が入力された時とバーストＯｆｆ信号が入力された時とで異なる目標設定温度電圧を出力する。具体的には、目標温度設定回路３は、バーストＯｎ信号が入力されている間は第１の値を目標設定温度電圧として出力し、バーストＯｆｆ信号が入力されている間は第１の値よりも小さい値である第２の値を目標設定温度電圧として出力する。バーストＯｎ信号は光送信器１０１に対して光信号の送信を指示する信号であり、バーストＯｆｆ信号は光送信器１０１に対して光信号の送信停止を指示する信号である。光送信器１０１は、バーストＯｎ信号が入力されている間、光信号を送信する。
　制御回路４は、サーミスタ１３による温度検出値を示す電圧値と目標温度設定回路３が出力した目標設定温度電圧とに基づいて、後述する設定信号電圧を生成する。制御回路４は、生成した設定信号電圧をＴＥＣ電流回路５へ出力する。制御回路４は、サーミスタ１３による温度検出値を示す電圧値であるサーミスタ出力電圧が目標設定温度電圧に近づくよう、設定信号電圧を生成する。
　ＴＥＣ電流回路５は、制御回路４から出力される設定信号電圧に基づいて、ペルチェ素子１２に供給する電流を生成する。
　ＬＤドライバ６は、光送信器１０１の外部から印加されるバーストＯｎ/Ｏｆｆ信号および光送信器１０１の外部からのデータ信号を受けてＬＤ１１を駆動する。具体的には、ＬＤドライバ６は、バーストＯｎ信号が入力されている間、データ信号が重畳された光信号をＬＤ１１が出力するよう、ＬＤ１１に対して駆動信号を出力する。データ信号は、バーストＯｎ信号が入力されている時にＬＤドライバ６に入力されるよう、入力タイミングが光送信器１０１の外部で調整されているものとする。
　なお、送信光モジュール１のＬＤ１１を、変調素子であるＥＡＭ素子と一体化されたＥＭＬとしてもよい。また、ＬＤ１１の出力部に外部変調器であるマッハツェンダー型変調器、半導体光増幅器などが接続されている構成としてもよい。外部変調器がＬＤ１１の出力部に接続されている場合、ＬＤドライバ６は、バーストＯｎ/Ｏｆｆ信号を受けてＬＤ１１をバースト的にＯｎ/Ｏｆｆさせる動作を行う。この場合、データ信号は、別途備えつけられる、外部変調器を駆動する変調器ドライバに入力され、変調器ドライバを介して外部変調器に入力される。
　次に、制御回路４の構成について説明する。制御回路４はＰＩＤ（Proportional　Integral　Differential）制御回路とすることができる。制御回路４をＰＩＤ制御回路とする場合の制御回路４の構成例を図３に示す。図３は、制御回路４の構成例を示す図である。
　図３に示した制御回路４は、目標設定温度電圧とサーミスタ出力電圧との差分を算出するエラー出力器４１と、エラー出力器４１の出力に基づく比例制御を行う比例制御器４２と、エラー出力器４１の出力に基づく積分制御を行う積分制御器４３と、エラー出力器４１の出力に基づく微分制御を行う微分制御器４４と、比例制御器４２、積分制御器４３および微分制御器４４の各々からの出力を加算して設定信号電圧を生成する加算器４５とを備える。
　なお、制御回路４は、目標設定温度電圧とサーミスタ出力電圧との差分を最小化するための設定信号電圧を安定して出力できるのであればＰＩＤ制御回路でなくてもよい。たとえば、ＰＤ（Proportional　Differential）制御回路またはＰＩ（Proportional　Integral）制御回路であってもよい。また、ＰＩＤ制御回路として、オペアンプを用いたアナログ制御回路を用いてもよいし、マイクロコンピュータなどを用いたデジタル制御回路を用いてもよい。
　次に、実施の形態１にかかる光送信器１０１の動作について説明する。図４は、実施の形態１にかかる光送信器１０１の動作を説明するための図である。図４の最上段は、発光信号の有無、すなわち発光を行う区間か否かを示し、２段目は、目標温度の設定値の状態を示す。２段目に示した目標温度の設定値は、目標温度設定回路３が出力する目標設定温度電圧である。また、３段目は、ＬＤ１１の温度の状態を示し、４段目は、ＬＤ１１が出力する光信号の波長を示す。
　図４に示したように、発光を行う区間である発光区間、すなわち、外部からバーストＯｎ信号が入力される区間において、目標温度設定回路３は、ＬＤ１１の発出波長をスペクトルマスクの中心に調整するための電圧を目標設定温度電圧として出力する。すなわち、目標温度設定回路３は、設定温度軸の「目標温度“Ｏｎ”」で示された値の目標設定温度電圧を出力する。この動作は、目標温度設定回路３が、ＬＤ１１が発光している状態におけるＬＤ１１の目標温度を、ＬＤ１１の発出波長をスペクトルマスクの中心に調整するための第１の温度に設定することに相当する。この結果、３段目に示したＬＤ温度、すなわちＬＤ１１の温度は、「目標温度“Ｏｎ”」に近づくように調整され、４段目に示したように、ＬＤ１１の発出波長が規定範囲である許容スペクトルのほぼ中心に位置することとなる。上記の第１の温度は、例えば、ＬＤ１１の温度特性、すなわち発振波長の温度依存性に基づいて決定する。
　一方、発光信号が存在しない期間である無発光区間では、外部から入力されるバーストＯｆｆ信号によって、目標温度設定回路３は、あらかじめ決定しておいた差分を「目標温度“Ｏｎ”」で示された値から引いた設定電圧である、「目標温度“Ｏｆｆ”」で示された値の電圧を、目標設定温度電圧として出力する。この動作は、目標温度設定回路３が、ＬＤ１１が発光していない状態におけるＬＤ１１の目標温度を、ＬＤ１１が発光している状態における目標温度である第１の温度よりも低い第２の温度に設定することに相当する。３段目のＬＤ温度軸のグラフに示すとおり、バーストＯｆｆへの遷移直後にはＬＤ１１への注入電流が無くなるためＬＤ１１の温度は瞬時に低下する。その後、「目標温度“Ｏｆｆ”」が示す温度に近づくように温度が調整される。この結果、ＬＤ１１は、次に発光状態に移るときには許容スペクトルの中心の波長を発光する設定温度よりも低い温度から発光を開始する。そのため、電流注入量が急激に増加した場合でもＬＤ１１の温度は「目標温度“Ｏｎ”」付近での温度に留まる。よって、バースト信号の先頭における送信波長のゆらぎを抑え、送信波長を許容スペクトル以内に収めることができる。なお、上記の差分は、送信光モジュール１の動作検証を行うなどして決定する。
　次に、実施の形態１にかかる光送信器１０１を構成する温度制御装置２１の動作について説明する。図５は、実施の形態１にかかる温度制御装置２１の動作例を示すフローチャートである。
　図５に示したように、温度制御装置２１は、まず、ＬＤ１１の温度を検知し（ステップＳ１）、バーストＯｎ状態か否か、すなわち、バーストＯｎ信号が外部から入力されているか否かを確認する（ステップＳ２）。バーストＯｎ状態の場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、温度制御装置２１は、ＬＤ１１の目標温度を、バーストＯｎ時の目標温度に設定する（ステップＳ４）。バーストＯｎ時の目標温度とは、上述した第１の温度である。一方、バーストＯｎ状態ではない、すなわちバーストＯｆｆ状態の場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、温度制御装置２１は、ＬＤ１１の目標温度を、バーストＯｆｆ時の目標温度に設定する（ステップＳ３）。バーストＯｆｆ時の目標温度とは、上述した第２の温度である。温度制御装置２１は、ステップＳ３またはステップＳ４を実行した後、ＬＤ１１の温度が目標温度となるよう調整し（ステップＳ５）、ステップＳ１に戻る。ステップＳ５では、ＬＤ１１の温度と、目標温度とに基づいて、ペルチェ素子１２に流す電流を調整する。
　このように、本実施の形態にかかる光送信器１０１は、光信号を出力する発光区間においては、ＬＤ１１の温度を、ＬＤ１１の発出波長を許容スペクトルの中心に調整するための第１の温度に調整し、光信号を出力しない無発光区間においては、ＬＤ１１の温度を、第１の温度よりも低い第２の温度に調整することとした。これにより、バースト発光を開始した後の波長のゆらぎを抑えることができ、その結果、送信波長を許容スペクトル以内に収めることができる。
実施の形態２．
　以上の実施の形態１では、あらかじめ決めた発光時と無発光時とのＬＥＤの温度差をどのような周囲環境でも維持する光送信器を示したが、本実施の形態では、周囲温度に応じて発光時と無発光時のＬＥＤの温度差を変化させることが可能な光送信器について説明する。本実施の形態にかかる光送信器によれば、動作周囲温度範囲が広がった場合でもバースト発光直後に許容スペクトルマスクを満足することが可能となる。
　図６は、実施の形態２にかかる光送信器の構成例を示す図である。実施の形態２にかかる光送信器１０２は、実施の形態１で説明した光送信器１０１に温度モニタ７を追加し、目標温度設定回路３を目標温度設定回路３ａに置き換えた構成である。温度モニタ７および目標温度設定回路３ａ以外の各構成要素の動作は、実施の形態１にかかる光送信器１０１の同じ符号が付された各構成要素と同様である。
　なお、抵抗２、目標温度設定回路３ａ、制御回路４、ＴＥＣ電流回路５、ペルチェ素子１２、サーミスタ１３および温度モニタ７は、実施の形態２にかかる温度制御装置２２を構成する。
　本実施の形態にかかる光送信器１０２は、無発光時、すなわちバーストＯｆｆ信号が入力されている時に目標温度設定回路３ａが出力する目標設定温度電圧を、周囲温度を検知する温度モニタ７からの信号に応じて変化させる。
　無発光状態から発光状態に切り替わった直後のＬＤ１１の温度遷移量は、光送信器１０２の周囲温度に依存して変化する場合がある。たとえば、光送信器１０２の周囲温度が高い時にはＬＤ１１の温度遷移量が少なく、光送信器１０２の周囲温度が低い時にはＬＤ１１の温度遷移量が多くなる。そこで、本実施の形態にかかる光送信器１０２の目標温度設定回路３ａは、上述した「目標温度“Ｏｆｆ”」が示す目標設定温度電圧を、温度モニタ７によるモニタ結果であるモニタ温度ごとに決定するテーブルをあらかじめ保持しておき、テーブルに基づいて、バーストＯｆｆ信号が入力されている時に出力する目標設定温度電圧を変更する。
　目標温度設定回路３ａの動作について、図７を用いて説明する。図７は、実施の形態２にかかる光送信器１０２を構成する目標温度設定回路３ａの動作例を示すフローチャートである。図７では、テーブルを用いて目標設定温度電圧を変更する場合のフローチャートを示している。以下、目標温度設定回路３ａが目標設定温度電圧を変更する際に使用するテーブルを温度テーブルと呼ぶ。温度テーブルは、温度モニタ７による温度モニタ値の範囲と、バーストＯｆｆ信号が入力されている時に目標温度設定回路３ａが出力する目標設定温度電圧との対応を示すテーブルである。
　目標温度設定回路３ａは、温度モニタ７から温度モニタ値を取得し（ステップＳ１１）、バーストＯｎ状態か否か、すなわち、バーストＯｎ信号が入力されているか否かを確認する（ステップＳ１２）。バーストＯｎ状態の場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、目標温度設定回路３ａは、出力電圧をバーストＯｎ時の目標設定温度電圧に設定し（ステップＳ１４）、ステップＳ１１に戻る。一方、バーストＯｎ状態ではない、すなわちバーストＯｆｆ状態の場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、目標温度設定回路３ａは、温度テーブルを確認し、バーストＯｆｆ時の目標設定温度電圧をステップＳ１１で取得した温度モニタ値に対応する電圧値に決定する（ステップＳ１３）。次に、目標温度設定回路３ａは、出力電圧をバーストＯｆｆ時の目標設定温度電圧、すなわちステップＳ１３で決定した電圧に設定し（ステップＳ１５）、ステップＳ１１に戻る。
　なお、図７では温度テーブルを用いてバーストＯｆｆ時の目標設定温度電圧を決定する場合のフローを示したが、温度テーブルではなく、温度モニタ値が示す周囲温度と目標設定温度電圧との関係を多項式で決定しておき、その式に基づいてバーストＯｆｆ時の目標設定温度電圧を決定するようにしても構わない。
　このように、本実施の形態にかかる光送信器１０２は、無発光区間での温度制御に使用するバーストＯｆｆ時の目標設定温度電圧を周囲温度に従って調整することとした。これにより、動作周囲温度範囲が広がった場合でもバースト発光を開始後の波長のゆらぎを抑え、送信波長を許容スペクトル以内に収めることができる。
実施の形態３．
　本実施の形態では、バースト発光時間の割合に応じてバーストＯｆｆ時の設定温度を変更することが可能な光送信器について説明する。本実施の形態にかかる光送信器によれば、どのようなバースト発光状態の場合でもバースト発光直後に許容スペクトルマスクを満足することが可能となる。
　図８は、実施の形態３にかかる光送信器の構成例を示す図である。実施の形態３にかかる光送信器１０３は、実施の形態１で説明した光送信器１０１に積分回路８を追加し、目標温度設定回路３を目標温度設定回路３ｂに置き換えた構成である。積分回路８および目標温度設定回路３ｂ以外の各構成要素の動作は、実施の形態１にかかる光送信器１０１の同じ符号が付された各構成要素と同様である。
　なお、抵抗２、目標温度設定回路３ｂ、制御回路４、ＴＥＣ電流回路５、ペルチェ素子１２、サーミスタ１３および積分回路８は、実施の形態３にかかる温度制御装置２３を構成する。
　ＬＤ１１の動作温度は、制御回路４による制御では、設定温度と目標温度との間、すなわち目標設定温度電圧が入力されてから設定信号電圧の設定が完了するまでの間に時間遅れが発生する。そのため、バーストＯｎとバーストＯｆｆとの切り替えを行った直後に必ず目標温度と設定温度との差分が生じる。これにより、バーストＯｎ信号が印加される前のＯｆｆ区間とＯｎ区間との比率によってＬＤ１１の動作温度が異なる。具体的には、Ｏｎ区間が長いほどＬＤ１１の温度が高くなり、Ｏｎ区間が短いほどＬＤ１１の温度が低くなる。そこで、本実施の形態にかかる光送信器１０３の積分回路８は、バーストＯｎ区間とバーストＯｆｆ区間との比率を算出して目標温度設定回路３ｂへ出力する。具体的には、積分回路８は、バーストＯｎ区間およびバーストＯｆｆ区間の積算値、すなわち、バーストＯｆｆ信号が入力されている時間の積算値およびバーストＯｆｆ信号が入力されている時間の積算値を求め、求めた積算値からバーストＯｎ区間とバーストＯｆｆ区間との比率を算出する。目標温度設定回路３ｂは、バーストＯｎ区間の比率が大きい場合は、バーストＯｆｆ時に出力する目標設定温度電圧を標準値よりも高めに設定し、バーストＯｎ区間の比率が小さい場合は、バーストＯｆｆ時に出力する目標設定温度電圧を標準値よりも低めに設定する。目標設定温度電圧の標準値は、実施の形態１の光送信器１０１の目標温度設定回路３がバーストＯｆｆ時に出力する目標設定温度電圧とする。バーストＯｆｆ時に出力する目標設定温度電圧の調整量、すなわち標準値と設定値との差分は、実施の形態２と同様に予め保持しているテーブルを使用して決定してもよいし、バーストＯｎ区間の比率から目標設定温度電圧を決定するための算出式を用いて決定してもよい。
　なお、オペアンプを用いたアナログ積分回路を積分回路８として用いてもよいし、一定時間間隔でバーストＯｎ状態か否かをサンプリングして、その結果をメモリに格納することでバーストＯｎ区間とバーストＯｆｆ区間の比率を読み込むデジタル積分回路を積分回路８として用いてもよい。
　目標温度設定回路３ｂの動作について、図９を用いて説明する。図９は、実施の形態３にかかる光送信器１０３を構成する目標温度設定回路３ｂの動作例を示すフローチャートである。なお、図９に示したステップＳ１２、Ｓ１４およびＳ１５の各処理は、図７に示した同じステップ番号の各処理と同じものである。
　目標温度設定回路３ｂは、積分回路８からバーストＯｎ区間とバーストＯｆｆ区間との比率を取得し（ステップＳ２１）、バーストＯｎ状態か否か、すなわち、バーストＯｎ信号が入力されているか否かを確認する（ステップＳ１２）。バーストＯｎ状態の場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、目標温度設定回路３ｂは、出力電圧をバーストＯｎ時の目標設定温度電圧に設定し（ステップＳ１４）、ステップＳ１１に戻る。一方、バーストＯｎ状態ではない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、目標温度設定回路３ｂは、バーストＯｆｆ時の目標設定温度電圧をステップＳ２１で取得した比率に基づいて調整する（ステップＳ２２）。次に、目標温度設定回路３ｂは、出力電圧をバーストＯｆｆ時の目標設定温度電圧、すなわちステップＳ２２で調整した後のバーストＯｆｆ時の目標設定温度電圧に設定し（ステップＳ１５）、ステップＳ１１に戻る。
　このように、本実施の形態にかかる光送信器１０３は、無発光区間での温度制御に使用するバーストＯｆｆ時の目標設定温度電圧を、バーストＯｎ区間とバーストＯｆｆ区間の比率に基づいて調整することとした。これにより、どのようなバースト発光状態の場合でもバースト発光を開始後の波長のゆらぎを抑え、許容スペクトルマスクを満足することが可能となる。
実施の形態４．
　本実施の形態では、周囲温度およびバースト発光時間の割合に基づいてバーストＯｆｆ時の設定温度を変更することが可能な光送信器について説明する。本実施の形態にかかる光送信器によれば、実施の形態２，３と比較して、バースト送信開始の波長のズレ量をよりきめ細かく調整することが可能となる。
　図１０は、実施の形態４にかかる光送信器の構成例を示す図である。実施の形態４にかかる光送信器１０４は、実施の形態１で説明した光送信器１０１に温度モニタ７および積分回路８を追加し、目標温度設定回路３を目標温度設定回路３ｃに置き換えた構成である。温度モニタ７、積分回路８および目標温度設定回路３ｃ以外の各構成要素の動作は、実施の形態１にかかる光送信器１０１の同じ符号が付された各構成要素と同様である。なお、温度モニタ７は、実施の形態２にかかる光送信器１０２が備えている温度モニタ７と同じものである。また、積分回路８は、実施の形態３にかかる光送信器１０３が備えている積分回路８と同じものである。
　なお、抵抗２、目標温度設定回路３ｃ、制御回路４、ＴＥＣ電流回路５、ペルチェ素子１２、サーミスタ１３、温度モニタ７および積分回路８は、実施の形態４にかかる温度制御装置２４を構成する。
　目標温度設定回路３ｃの動作について、図１１を用いて説明する。図１１は、実施の形態４にかかる光送信器１０４を構成する目標温度設定回路３ｃの動作例を示すフローチャートである。図１１では、テーブルを用いて目標設定温度電圧を変更する場合のフローチャートを示している。以下、目標温度設定回路３ｃが目標設定温度電圧を変更する際に使用するテーブルを目標温度設定テーブルと呼ぶ。目標温度設定テーブルは、温度モニタ７による温度モニタ値の範囲と、積分回路８が算出した比率の範囲と、バーストＯｆｆ信号が入力されている時に目標温度設定回路３ｃが出力する目標設定温度電圧との対応を示すテーブルである。なお、図１１に示したステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１４およびＳ１５の各処理は、図７に示した同じステップ番号の各処理と同じものである。また、ステップＳ２１の処理は、図９に示したステップＳ２１の処理と同じものである。
　目標温度設定回路３ｃは、温度モニタ７から温度モニタ値を取得し（ステップＳ１１）、さらに、積分回路８からバーストＯｎ区間とバーストＯｆｆ区間との比率を取得する（ステップＳ２１）。目標温度設定回路３ｃは、次に、バーストＯｎ状態か否かを確認する（ステップＳ１２）。バーストＯｎ状態の場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、目標温度設定回路３ｃは、出力電圧をバーストＯｎ時の目標設定温度電圧に設定し（ステップＳ１４）、ステップＳ１１に戻る。一方、バーストＯｎ状態ではない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、目標温度設定回路３ｃは、目標温度設定テーブルを確認し、バーストＯｆｆ時の目標設定温度電圧を、ステップＳ１１で取得した温度モニタ値およびステップＳ２１で取得した比率に対応する電圧値に決定する（ステップＳ３１）。次に、目標温度設定回路３ｃは、出力電圧をバーストＯｆｆ時の目標設定温度電圧、すなわちステップＳ３１で決定した電圧に設定し（ステップＳ１５）、ステップＳ１１に戻る。
　なお、図１１では目標温度設定テーブルを用いてバーストＯｆｆ時の目標設定温度電圧を決定する場合のフローを示したが、目標温度設定テーブルではなく、温度モニタ値が示す周囲温度と、バーストＯｎ区間とバーストＯｆｆ区間との比率と、目標設定温度電圧との関係を多項式で決定しておき、その式に基づいてバーストＯｆｆ時の目標設定温度電圧を決定するようにしても構わない。
　このように、本実施の形態にかかる光送信器１０４は、無発光区間での温度制御に使用するバーストＯｆｆ時の目標設定温度電圧を、周囲温度、およびバーストＯｎ区間とバーストＯｆｆ区間との比率に従って調整することとした。これにより、実施の形態２，３と比較して、バースト送信開始の波長のズレ量をよりきめ細かく調整することが可能となる。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　送信光モジュール、２　抵抗、３，３ａ，３ｂ，３ｃ　目標温度設定回路、４　制御回路、５　ＴＥＣ電流回路、６　ＬＤドライバ、７　温度モニタ、８　積分回路、１１　レーザダイオード、１２　ペルチェ素子、１３　サーミスタ、２１，２２，２３，２４　温度制御装置、４１　エラー出力器、４２　比例制御器、４３　積分制御器、４４　微分制御器、４５　加算器、１００－１～１００－ｎ　子局装置（ＯＮＵ）、１０１，１０２，１０３，１０４　光送信器、２００　親局装置（ＯＬＴ）。

Claims (8)

  1. 　発光素子と、
    　前記発光素子の温度を調整する温度調整手段と、
    　前記発光素子が発光している状態における前記発光素子の目標温度を第１の温度に設定し、前記発光素子が発光していない状態における前記発光素子の目標温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度に設定する目標温度設定回路と、
    　前記発光素子の温度と前記目標温度とに基づいて前記温度調整手段を制御する制御回路と、
    　を備えることを特徴とする光送信器。
  2. 　前記光送信器の周囲温度を検知する温度モニタ、
    　を備え、
    　前記目標温度設定回路は、前記周囲温度に基づいて前記第２の温度を決定する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
  3. 　前記発光素子が発光している期間と前記発光素子が発光していない期間との比率を算出する積分回路、
    　を備え、
    　前記目標温度設定回路は、前記比率に基づいて前記第２の温度を決定する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
  4. 　前記光送信器の周囲温度を検知する温度モニタと、
    　前記発光素子が発光している期間と前記発光素子が発光していない期間との比率を算出する積分回路と、
    　を備え、
    　前記目標温度設定回路は、前記周囲温度および前記比率に基づいて前記第２の温度を決定する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
  5. 　前記発光素子であるレーザダイオードを駆動するレーザダイオードドライバ、
    　を備え、
    　データ信号が前記レーザダイオードドライバに入力され、前記レーザダイオードドライバの出力信号が前記発光素子に入力される、
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の光送信器。
  6. 　前記発光素子が発出した光を変調する変調器と、
    　前記変調器を駆動する変調器ドライバと、
    　を備え、
    　データ信号が前記変調器ドライバに入力され、前記変調器ドライバの出力信号が前記変調器に入力される、
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の光送信器。
  7. 　光送信器を構成する発光素子の温度を制御する温度制御装置であって、
    　前記発光素子の温度を調整する温度調整手段と、
    　前記発光素子が発光している状態における前記発光素子の目標温度を、前記発光素子の発出波長を規定範囲の中心に調整するための第１の温度に設定し、前記発光素子が発光していない状態における前記発光素子の目標温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度に設定する目標温度設定回路と、
    　前記発光素子の温度と前記目標温度とに基づいて前記温度調整手段を制御する制御回路と、
    　を備えることを特徴とする温度制御装置。
  8. 　発光素子を備えた光送信器が前記発光素子の温度を制御する温度制御方法であって、
    　前記発光素子の温度を検知するステップと、
    　前記発光素子が発光している状態の場合に、前記発光素子の目標温度を、前記発光素子の発出波長を規定範囲の中心に調整するための第１の温度に設定するステップと、
    　前記発光素子が発光していない状態の場合に、前記発光素子の目標温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度に設定するステップと、
    　前記発光素子の温度が前記目標温度となるように制御するステップと、
    　を含むことを特徴とする温度制御方法。
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