(57)【要約】【課題】ＰＬＣを用いた光制御システムにおいて、ＴＯ位相シフタの電力効率を向上させる。【解決手段】光モジュールは、平面光導波回路と、その平面光導波回路を所定位置において加熱する熱光学位相シフタと、平面光導波回路を通過した光信号の光出力を検出する光検出器と、その光検出器が検出した光出力が設定値に近づくように熱光学位相シフタをパルス幅変調制御する制御部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面光導波回路と、
前記平面光導波回路を所定位置において加熱する熱光学位相シフタと、
前記平面光導波回路を通過した光信号の光出力を検出する光検出器と、
前記光検出器が検出した前記光出力が設定値に近づくように前記熱光学位相シフタをパルス幅変調制御する制御部
とを具備する光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載された光モジュールであって、
前記平面光導波回路はリング共振器を含み、
前記所定位置は前記リング共振器上に設定される
光モジュール。
【請求項３】
平面光導波回路を通過した光信号の光出力を検出する工程と、
前記光出力が設定値に近づくように、前記平面光導波回路を所定位置において加熱する熱光学位相シフタをパルス幅変調制御する工程
とを具備する光モジュールの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光モジュールとその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光通信システムにおいて波長を制御するＰＬＣのような光制御デバイスの重要性が増している。ＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの光学デバイスを制御する手法として、抵抗熱源を用いたＴＯ（Ｔｈｅｒｍｏ−Ｏｐｔｉｃ）ヒータ駆動方式が挙げられる。光学デバイス材料のほとんどは温度屈折率変動係数を持つため、環境温度を変化させることで屈折率を変化させて所望の光学特性にすることが出来る。
【０００３】
光モジュールの制御の例として特許文献１を挙げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−６６３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＴＯヒータ駆動方式は、熱を使っているため安定的に制御し易いことや材料を選ばないというメリットがある反面、屈折率変動量の電力効率が化合物半導体のＥＯ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃ）効果より悪いため比較的大きな電力を必要とする。特にＰＬＣの原料となる石英ガラス材料の温度屈折率感受率が化合物半導体の１０倍と大きいため、ＴＯヒータを用いて位相制御する場合の消費電力はサブＷ程度と大きくなってしまう。このため従来のＴＯヒータ制御回路は専用のアナログ駆動回路を用意する必要があり、電気エネルギーが回路の発熱に変換されることによる損失などにより電力効率が悪くなってしまう。またＴＯヒータの抵抗値によっては１０Ｖなど比較的高い電圧を供給する必要があるが、光ＭＤＬ（光モジュール）では５．０Ｖや３．３Ｖなどの標準的な電源電圧しか使われていないことから、ＤＣ−ＤＣコンバータなどで所望の電圧を発生させる必要がある。この電圧変換のための回路が追加で必要になるうえ、電圧変換のために電力が無駄に熱に変わってしまうため光モジュールの消費電力・ＭＤＬサイズが増大してしまう。このためＰＬＣを用いた光制御システムにおいて光ＭＤＬを低消費電力化・小型化するためには、ＴＯ位相シフタを効率的な電力で駆動することが重要である。
【０００６】
ＰＬＣを用いた光制御システムにおいて、ＴＯ位相シフタの電力効率の向上を可能とする技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面による光モジュールは、平面光導波回路と、その平面光導波回路を所定位置において加熱する熱光学位相シフタと、平面光導波回路を通過した光信号の光出力を検出する光検出器と、その光検出器が検出した光出力が設定値に近づくように熱光学位相シフタをパルス幅変調制御する制御部とを備える。
【０００８】
本発明の一側面による光モジュールの制御方法は、平面光導波回路を通過した光信号の光出力を検出する工程と、光出力が設定値に近づくように、平面光導波回路を所定位置において加熱する熱光学位相シフタをパルス幅変調制御する工程とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
ＰＬＣを用いた光制御システムにおいて、ＴＯ位相シフタの電力効率の向上を可能とする技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、光モジュールの構成を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、ＰＷＭ制御について説明するための図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ＰＷＭ制御について説明するための図である。
【図３Ａ】図３Ａは、ＰＷＭ制御について説明するための図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ＰＷＭ制御について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態における光モジュールを示す。光モジュールは、基板１上に形成されたＰＬＣ（平面光導波回路）２、３を有する。基板１上には更に、ＰＬＣによってリング共振器４が形成される。ＰＬＣ２は、第１の入力端ＩＮ１と第２の入力端ＩＮ２を有する。ＰＬＣ３は、第１の出力端ＯＵＴ１と第２の出力端ＯＵＴ２とを有する。第２の出力端ＯＵＴ２から出力する光信号は、光検出器７によって検出される。光検出器７としては、光出力を検出するＰＤ（フォトダイオード）を用いることが望ましい。本実施形態の光モジュールは、波長分散検出器等の高価な装置を用いなくても、ＰＤによって十分な効果を得ることができる。
【００１２】
光モジュールには更に、ヒータによって光信号の位相シフトを実現するＴＯ（Ｔｈｅｒｍｏ−Ｏｐｔｉｃ、熱光学）位相シフタ５を備える。ＴＯ位相シフタ５は、制御部６から受信する制御信号に応答した量の熱を生成する。この熱により、リング共振器４を形成する光導波路の所定位置での温度が変化する。その結果、リング共振器４における光信号の位相が制御された量でシフトする。制御部６は、光検出器７が検出した光出力の検出値に基づいて、その検出値が設定値に近づくように、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御によりＴＯ位相シフタ５を制御する。
【００１３】
リング共振器４は、第１の入力端ＩＮ１からそれぞれλ１〜λｎの波長を有する複数の光信号を入力し、第２の入力端ＩＮ２から波長λ１の光信号を入力する。制御部６は、このような光信号が入力したときに光検出器７が検出する光出力が最大値となるようにＴＯ位相シフタを調整する。このような制御により、第１の入力端ＩＮ１に入力した複数の光信号の中から波長λ１を有する光信号のみを第１の出力端ＯＵＴ１から取り出すことができる。このようにＰＷＭによる電力制御回路とＰＤのような受光回路を組み合わせてフィードバック制御を実施することで、ＰＬＣを用いた光回路において所望の特性を得る事ができる。
【００１４】
以下、ＰＷＭ制御について説明する。昨今の光ＩＮＦ＿ＭＤＬ（光インターフェースモジュール）では小型化・省電力化が強く求められている。従来のようなアナログ制御回路でＴＯヒータのような回路を駆動していては小型化を進めることが次第に難しくなってきている。ＴＯヒータは金属薄膜を用いた電熱ヒータであり、印加した電力を熱に変換して光デバイスを局所的に暖める事ができる。
【００１５】
一方、ＴＯヒータの低消費電力化の技術が進んできている。そのため、昨今モータ制御などで用いられているＰＷＭ制御をＴＯヒータに適用することが出来れば、無駄な電力を発生させることなく光学デバイスを制御することができ、小型化や低消費電力化を実現することが出来る。
【００１６】
ＰＷＭは、Ｈｉｇｈ電圧とＬｏｗ電圧の２値のレベルの電圧を時系列的に切り替えて供給するデジタル制御方法である。一定の時間内でＨｉｇｈ電圧が供給される時間の割合を示すデューティー比を制御することにより、平均的な出力が制御される。例えばモータの制御において、図２Ｂに示すような電圧が与えられる。横軸は時間を、縦軸は印加電圧を示す。図２Ｂに示すようにデューティー比が小さいと、図２Ａに示すようにモータは低速で回転する。図３Ｂに示すように印加電圧のデューティー比が大きいと、図３Ａに示すようにモータは高速で回転する。このモータと同様に、デューティー比が小さいときはＴＯヒータの温度が少しだけ上昇し、逆にデューティー比が大きいときはＴＯヒータの温度がより大きく上昇する。このように制御部６は、デューティー比の制御によりＴＯヒータの温度を制御することができる。
【００１７】
ＰＷＭ制御では、必要な最大電力が時系列上の領域で供給される時間帯と供給されない時間帯とを切り替えることにより平均電力が制御される。必要な最大電圧は常に一定であり、通常のアナログ制御のように制御スイッチング回路で失う電圧が存在しない。そのため電力効率が大幅に改善する。
【００１８】
従来のＴＯヒータでは特に駆動電圧が１０Ｖ程度と大きかったためＰＷＭ制御をそのまま用いることは難しかった。しかし近年、より低電力・低電圧のＴＯヒータの研究開発が進んできたため、５．２Ｖや３．３ＶでのＴＯヒータの駆動が視野に入ってきている。そこで本実施形態ではヒータを駆動する回路である制御部６がＰＷＭ制御を行なうことで、システム全体の消費電力を低減することが可能となる。
【符号の説明】
【００１９】
１  基板
２  ＰＬＣ（平面光導波回路）
３  ＰＬＣ（平面光導波回路）
４  リング共振器
５  ＴＯ（熱光学）位相シフタ
６  制御部
７  検出部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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