(57)【要約】【課題】光スイッチ素子の温度を適切に制御することにより、光信号をより安定的に出力することのできる光通信装置の提供。【解決手段】光信号を出力する光パケット変換部１０と、光信号の経路切換えを行う光スイッチ素子２２と、光スイッチ素子２２による経路切換え動作を制御するための駆動電流を光スイッチ素子２２に供給する駆動制御部３１と、光スイッチ素子を冷却する熱電冷却素子２４と、駆動制御部３１の駆動状態に応じて、光スイッチ素子２２の温度を所定温度に保つための制御信号を熱電冷却素子２４に出力するフィードフォワード制御部とを備える光通信装置１とした。【選択図】図１
2010102301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を出力する光信号出力部と、
前記光信号の経路切換えを行う光スイッチ素子と、
前記光スイッチ素子による経路切換え動作を制御するための駆動電流を前記光スイッチ素子に供給する駆動制御部と、
制御信号に基づいて、前記光スイッチ素子を冷却する冷却部と、
前記光スイッチ素子の温度を所定温度に保つための前記制御信号を前記冷却部に出力する温度制御部と、
を備えたことを特徴とする光通信装置。
【請求項２】
前記光信号出力部から出力される光信号を増幅する光アンプと、
前記光スイッチ素子へ入力される光信号の入力レベル及び前記光スイッチ素子から出力される光信号の出力レベルを検出する信号レベル検出部と、
前記信号レベル検出部により検出された前記光信号の入力レベル及び出力レベルに基づいて、前記光アンプによる光信号の増幅量を制御する利得制御部と、を備え、
前記利得制御部は、前記信号レベル検出部による検出結果にかかわらず、前記駆動制御部の駆動状態に応じて、前記光信号を所定時間だけ増幅させるための制御信号を前記光アンプに出力することを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
【請求項３】
前記温度制御部は、前記駆動制御部の駆動状態に応じて前記制御信号を前記冷却部に出力するフィードフォワード制御部を備え、前記フィードフォワード制御部による制御は、比例係数、積分係数及び微分係数に基づいて実行されるものであり、
前記比例係数は、前記光スイッチ素子に前記駆動電流が供給された状態における前記光スイッチ素子の安定温度と前記所定温度との差分に基づいて決定され、
前記積分係数は、前記決定された比例係数と、前記光スイッチ素子に前記駆動電流が供給された状態における前記光スイッチ素子の安定温度と前記所定温度との差分と、に基づいて決定され、
前記微分係数は、前記決定された比例係数及び積分係数と、前記光スイッチ素子に前記駆動電流が供給された際の前記光スイッチ素子の最大温度上昇値と、に基づいて決定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光通信装置。
【請求項４】
光信号の経路切換えを行う光スイッチ素子と当該光スイッチ素子を冷却する冷却部とを備えた光通信装置を制御する制御装置であって、
前記光スイッチ素子による経路切換え動作を制御するための駆動電流を前記光スイッチ素子に供給する駆動制御部と、
前記駆動制御部の駆動状態に応じて、前記光スイッチ素子の温度を前記所定温度に保つための制御信号を前記冷却部に出力するフィードフォワード制御部と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項５】
光スイッチ素子により光信号の経路切換えを行う光通信装置の光出力安定化方法であって、
前記光通信装置が、
前記光スイッチ素子による経路切換え動作を制御するための駆動電流を駆動制御部から前記光スイッチ素子に供給する工程と、
前記駆動制御部の駆動状態に応じて、フィードフォワード制御部により前記光スイッチ素子の温度を所定温度に保つための制御信号を冷却部に出力する工程と、
を含んだことを特徴とする光出力安定化方法。
【請求項６】
前記光通信装置は、前記光スイッチ素子の温度を所定温度に保つための前記制御信号を前記冷却部に出力するフィードバック制御部を備えるものであって、
前記フィードバック制御部は、前記光スイッチ素子の温度変化が収束状態に移行したら、前記光スイッチ素子に供給される電流の量に基づいて、前記所定温度と異なる温度を新たな所定温度とすることを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
【請求項７】
前記フィードバック制御部による前記所定温度の決定は、前記光スイッチ素子の温度として許容の温度範囲の上限に相当する第１の所定温度と、下限に相当する第２の所定温度と、中間に相当する第３の所定温度と、のいずれかから決定することを特徴とする請求項６に記載の光通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光通信装置及び同光通信装置の制御装置並びに光出力安定化方法に関し、特に、光スイッチ素子の温度を適切に制御することで、光信号をより安定して出力することのできる光通信装置及び同光通信装置の制御装置並びに光出力安定化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光通信ネットワーク分野では、複数の光伝送路間で光信号の経路（伝送先）を切り換える光スイッチ素子が広く用いられている。
【０００３】
さらに近年では、より高速なスイッチングを可能とする高速光スイッチ素子も開発されている。例えば、駆動電流型と呼ばれる光スイッチ素子は、駆動電流を注入することによって光信号を増幅させる性質を有しており、駆動電流のオン−オフ制御による光信号の経路の高速スイッチングを可能とする。
【０００４】
光スイッチ素子は、温度依存性が大きく、温度変化による光出力レベルの変動が生じやすいため、光スイッチ素子を備えた光通信装置では、通常、光スイッチ素子の温度制御が行われる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、光スイッチ素子の温度を測定する測定部と、この測定部による測定結果に基づいて光スイッチ素子の温度を制御する温度制御部とを備えた光通信装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１１７９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、光スイッチ素子の温度を適切に制御するものとは言えず、光出力レベルの変動を十分に抑えることができないおそれがある。
【０００８】
すなわち、光スイッチ素子の温度が測定部に伝わるにはある程度時間がかかるため、測定部は、光スイッチ素子の温度を実際の温度変化よりも遅れて検出することとなる。そのため、この測定部の測定結果に基づき温度制御を行なう温度制御部も同様に、実際の光スイッチ素子の温度変化よりも遅れて実行されるため、制御が間に合わず、適切な温度制御ができないおそれがある。特に、上述した駆動電流型の光スイッチ素子のような高速光スイッチ素子は、従来の光スイッチ素子と比べて温度依存性が更に大きく、高速スイッチング動作により温度が上昇しやすいため、より適切な温度制御が求められている。
【０００９】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、光スイッチ素子の温度を適切に制御することにより、光信号をより安定的に出力することのできる光通信装置及び同光通信装置の制御装置並びに光出力安定化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本願の開示する光通信装置は、一つの態様において、光信号を出力する光信号出力部と、前記光信号の経路切換えを行う光スイッチ素子と、前記光スイッチ素子による経路切換え動作を制御するための駆動電流を前記光スイッチ素子に供給する駆動制御部と、制御信号に基づいて、前記光スイッチ素子を冷却する冷却部と、前記光スイッチ素子の温度を所定温度に保つための前記制御信号を前記冷却部に出力する温度制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本願の開示する光通信装置、制御装置、光出力安定化方法の一つの態様によれば、フィードフォワード制御によって光スイッチ素子の温度を適切に制御することにより、光信号をより安定して出力することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施例１における光通信装置の構成の概要を示すブロック図である。
【図２】図２は、フィードバック制御のみによる光出力安定化方法を説明するための図である。
【図３】図３は、サーミスタの温度と光信号の出力レベルとの関係を示す図である。
【図４】図４は、実施例１における光通信装置の光出力安定化方法を説明するための図である。
【図５】図５は、実施例１における光通信装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、実施例１における駆動制御部、温度制御部及び光スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、駆動制御部の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、温度制御部の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、自動パラメータ設定部の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、比例係数決定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、比例係数決定処理を実行した際の光スイッチ素子の温度変化を示す図である。
【図１２】図１２は、積分係数決定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、積分係数決定処理を実行した際の光スイッチ素子の温度変化を示す図である。
【図１４】図１４は、微分係数決定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、微分係数決定処理を実行した際の光スイッチ素子の温度変化を示す図である。
【図１６】図１６は、フィードフォワード制御を実行した際の光スイッチ素子の温度変化を示す図である。
【図１７】図１７は、実施例２における利得制御部、駆動制御部、温度制御部及び光スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、実施例２における利得制御部の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、温度制御を行わない方式における課題を説明するための図である。
【図２０】図２０は、フィードバック制御による温度制御のみを行う方式における課題を説明するための図である。
【図２１】図２１は、フィードバック制御を行うとともにフィードフォワード制御を行う方式における課題を説明するための図である。
【図２２】図２２は、実施例３における駆動制御部、温度制御部及び光スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。
【図２３】図２３は、電流量モニタテーブルを説明するための図である。
【図２４】図２４は、温度モニタテーブルを説明するための図である。
【図２５】図２５は、実施例３における温度制御部の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２６】図２６は、電流量閾値１を説明するための図である。
【図２７】図２７は、電流量閾値２を説明するための図である。
【図２８】図２８は、低温値を説明するための図である。
【図２９】図２９は、高温値を説明するための図である。
【図３０】図３０は、電流量が急激に増加した場合の温度制御を説明するための図である。
【図３１】図３１は、固定的な目標温度を用いた温度制御を説明するための図である。
【図３２】図３２は、電流量が急激に減少した場合の温度制御を説明するための図である。
【図３３】図３３は、固定的な目標温度を用いた温度制御を説明するための図である。
【図３４】図３４は、目標温度を判定するアルゴリズムを説明するための図である。
【図３５】図３５は、目標温度を判定するアルゴリズムを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る光通信装置、同光通信装置の制御装置および光出力安定化方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施例では、光スイッチ素子として、駆動電流型の光スイッチ素子を用いた場合について説明するが、これによりこの発明が限定されるものではなく、電気熱による温度上昇が生じるおそれのある他の光スイッチ素子に対しても適用可能である。
【実施例１】
【００１４】
まず、本実施例に係る光通信装置の概要について説明する。図１は本実施例に係る光通信装置の構成の概要を示すブロック図である。図１に示すように、本実施例に係る光通信装置１は、光パケット変換部１０と、ドライバ部２０と、制御部３０とを有する。
【００１５】
光パケット変換部１０は、光信号出力部として機能するものであり、スーパーコンピュータ等の計算ノード（図示せず）からの情報に基づいて光信号を出力する装置である。ドライバ部２０は、光パケット変換部１０より出力された光信号の経路の切り替えを行う装置である。制御部３０は、光通信装置１全体を制御する制御装置であり、光信号の経路の切り替え制御や光スイッチ素子２２の温度制御等を行う。
【００１６】
ドライバ部２０は、光スイッチモジュール２１を有する。この光スイッチモジュール２１は、光信号の経路切り替えを行う光スイッチ素子２２と、光スイッチ素子２２の温度を測定するためのサーミスタ２３と、光スイッチ素子２２の温度を加熱／冷却する熱電冷却素子２４とを有する。
【００１７】
制御部３０は、駆動制御部３１と、温度制御部３２とを有する。駆動制御部３１は、光パケット変換部１０の要求に従って、光スイッチ素子２２の経路の切り替えを制御する。温度制御部３２は、熱電冷却素子２４に制御信号を出力することにより光スイッチ素子２２の温度制御を行うものであり、電流検出部３３と、温度検出部３４とを有する。電流検出部３３は、駆動制御部３１による駆動電流の発生を検出する。温度検出部３４は、サーミスタ２３の抵抗値に基づいて光スイッチ素子２２の温度を検出する。
【００１８】
ここで、光スイッチ素子２２は、駆動電流型と呼ばれるものであり、駆動制御部３１から注入される駆動電流に応じて光信号のオン−オフを行う光ゲートとして機能する。すなわち、駆動制御部３１は、光パケット変換部１０からの出力信号に応じて光スイッチ素子２２に駆動電流を供給（注入）することで、当該光スイッチ素子２２をゲートオン状態とする。
【００１９】
また、温度制御部３２は、温度検出部３４により検出した光スイッチ素子２２の温度に応じて、光スイッチ素子２２の温度を所定温度に保つための制御信号を熱電冷却素子２４に出力する。
【００２０】
さらに、温度制御部３２は、温度検出部３４が駆動電流の発生を検出すると、光スイッチ素子２２の温度を所定温度に保つための制御信号を熱電冷却素子２４に出力する。そして、冷却部として機能する熱電冷却素子２４は、これら制御信号に基づき光スイッチ素子２２を冷却する。
【００２１】
このように、本実施例に係る温度制御部３２は、電流検出部３３の検出結果に基づくフィードフォワード制御および温度検出部３４の検出結果に基づくフィードバック制御によって、光スイッチ素子２２の温度制御を行う。
【００２２】
ここで、本実施例にかかる光通信装置１の光出力安定化方法を光スイッチ素子２２に対してフィードバック制御のみによる温度制御を行った場合と比較して説明する。図２はフィードバック制御のみによる光スイッチ素子２２の温度制御を説明するための図であり、図３はサーミスタ２３の温度と光信号の出力レベルとの関係を示す図であり、図４は本実施例に係る光通信装置１の光出力安定化方法を説明するための図である。
【００２３】
図２に示すように、時間ｔ１において駆動電流がＯＦＦ状態からＯＮ状態となると、光スイッチ素子２２に駆動電流が注入され、光スイッチ素子２２の温度が上昇する。しかし、光スイッチ素子２２の温度がサーミスタ２３に伝わるには時間がかかるため、この時点では光スイッチ素子２２に対する温度制御は行われず、時間ｔ２においてサーミスタ２３の温度が上昇して初めて光スイッチ素子２２の温度制御が行われる。
【００２４】
そのため、図３に示すように、光出力レベルは、駆動電流がＯＮ状態となった時点では所望の値まで上昇するものの（Ａ）、光スイッチ素子２２の温度上昇をサーミスタ２３が検出するまでにタイムラグが生じ（Ｂ）、温度制御が遅れるため、出力レベルの低下が生じる（Ｃ）。このように、フィードバック制御のみでは、光出力レベルの変動を適切に防止することは困難である。
【００２５】
そこで、本実施例に係る光通信装置１では、光スイッチ素子２２の温度制御方法として、フィードバック制御と併せてフィードフォワード制御を行う。具体的には、光通信装置１は、図４に示すように、時間ｔ３において駆動電流がＯＮ状態となったことを電流検出部３３が検出した時点で、光スイッチ素子２２に対する温度制御を開始する。これにより、光スイッチ素子２２の温度上昇とほぼ同時に温度制御が開始されるため、フィードバック制御のみの場合と比べて光スイッチ素子２２の温度上昇をより適切に制御することができ、光出力レベルを安定させることができる。
【００２６】
次に、本実施例に係る光通信装置１の具体的な構成について図５を参照して説明する。図５は本実施例に係る光通信装置１の構成を示すブロック図である。なお、本実施例に係る光通信装置１は、光パケット変換部１０および光スイッチモジュール２１をそれぞれ３つ備えているが、光パケット変換部１０や光スイッチモジュール２１の数はこれに限ったものではない。
【００２７】
図５に示すように、本実施例に係る光通信装置１において、光パケット変換部１０ａ〜１０ｃは、転送データを光パケット変換することにより、光信号をドライバ部２０へ送信する。また、光パケット変換部１０ａ〜１０ｃは、それぞれ計算ノード１１ａ〜１１ｃから送信されるアドレス情報に基づいて駆動制御部３１にポート接続情報を送信する。このポート接続情報は、駆動電流を注入する光スイッチ素子２２を決定するための情報を含む情報である。
【００２８】
また、ドライバ部２０は、光スイッチモジュール２１ａ〜２１ｃと、光アンプ２５ａ〜２５ｃと、ＰＤ２６ａ〜２６ｆと、分配カプラ２７ａ〜２７ｃと、合波カプラ２７ｄ〜２７ｆとを有する。光アンプ２５ａ〜２５ｃは、光パケット変換部１０から出力される光信号を増幅する。ＰＤ(PhotoDiode)は、光信号を電気信号に変換し、当該変換した電気信号を信号レベル検出部３６に送信する。分配カプラ２７ａ〜２７ｃは、光アンプ２５ａ〜２５ｃから出力された光信号を光スイッチ素子２２ａ〜２２ｉへ分配する。合波カプラ２７ｄ〜２７ｆは、各光スイッチ素子２２ａ〜２２ｉから送信される光信号を合波する。
【００２９】
光スイッチモジュール２１ａ〜２１ｃは、光スイッチ素子をそれぞれ３つずつ有する。具体的には、光スイッチモジュール２１ａは、光スイッチ素子２２ａ〜２２ｃを有し、光スイッチモジュール２１ｂは、光スイッチ素子２２ｄ〜２２ｆを有し、光スイッチモジュール２１ｃは、光スイッチ素子２２ｇ〜２２ｉを有する。なお、光スイッチモジュール２１の有する光スイッチ素子２２の数は、これに限ったものではない。
【００３０】
また、制御部３０は、駆動制御部３１と、温度制御部３２と、Ｏ／Ｅ変換部３５と、信号レベル検出部３６と、利得制御部３７とを有する。Ｏ／Ｅ変換部３５は、光パケット変換部１０から送信されるポート接続情報を電気信号に変換する。信号レベル検出部３６は、ＰＤ２６ａ〜２６ｃから取得した電気信号に基づき光信号の入力レベルを検出するとともに、ＰＤ２６ｄ〜２６ｆから取得した電気信号に基づき光信号の出力レベルを検出する。利得制御部３７は、信号レベル検出部３６により検出された光信号の入力レベルおよび出力レベルに基づいて、光アンプ２５ａ〜２５ｃによる光信号の増幅量を制御する。
【００３１】
そして、駆動制御部３１は、光パケット変換部１０ａ〜１０ｃからのポート接続情報に基づいて光スイッチ素子２２ａ〜２２ｉを選択し、所望のポートを接続するように光スイッチ素子２２ａ〜２２ｉに対して駆動電流を注入する。これにより、光パケット変換部１０ａ〜１０ｃから送信される光信号は、光スイッチモジュール２１ａ〜２１ｃ内でスイッチングされて、接続先の計算ノード１１へ転送される。
【００３２】
さらに、駆動制御部３１および温度制御部３２の具体的な構成を図６に示す。図６に示すように、駆動制御部３１は、駆動設定部１００と、Ｄ／Ａ変換部１０１とを有する。駆動設定部１００は、光パケット変換部１０からのポート接続情報に基づき、駆動電流を注入する光スイッチ素子２２ａ〜２２ｉを選択したり、光スイッチ素子２２に注入する駆動電流の大きさや駆動電流の注入タイミング等を設定したりする。また、駆動設定部１００は、設定した情報に基づきＤ／Ａ変換部１０１にデジタル電気信号を送信する。Ｄ／Ａ変換部１０１は、駆動設定部１００からのデジタル電気信号をアナログ電気信号に変換して、光スイッチ素子２２に出力する。
【００３３】
温度制御部３２は、電流検出部３３と、温度検出部３４と、記憶部１１０と、ＦＦ演算制御部１１１と、監視制御部１１２と、自動パラメータ設定部１１３と、ＰＩＤ演算制御部１１４と、Ｄ／Ａ変換部１１５と、温度コントローラ１１６とを有する。
【００３４】
電流検出部３３は、駆動設定部１００から出力されるデジタル電気信号に基づいて駆動電流の発生を検出する。記憶部１１０は、温度制御を行う際の光スイッチ素子２２の目標温度や、その目標温度との許容誤差を決定する温度閾値等を記憶する他、電流検出部３３の検出結果に基づくフィードフォワード制御を行う際の制御パラメータを光スイッチ素子２２ごとに記憶する。
【００３５】
ＦＦ演算制御部１１１は、電流検出部３３の検出結果に応じて、記憶部１１０に記憶された制御パラメータに基づきフィードフォワード制御の制御量を演算する。
【００３６】
監視制御部１１２は、記憶部１１０に記憶されている目標温度や閾値温度および温度検出部３４により検出された光スイッチ素子２２の温度に応じて自動パラメータ設定部１１３の制御を行う。
【００３７】
自動パラメータ設定部１１３は、温度検出部３４や監視制御部１１２からの情報に基づきフィードバック制御やフィードフォワード制御を行う際の制御パラメータの設定を行う。ＰＩＤ(Proportional Integral Derivative)演算制御部１１４は、自動パラメータ設定部１１３で設定した制御パラメータに基づいてフィードバック制御の制御量を演算する。
【００３８】
Ｄ／Ａ変換部１１５は、ＰＩＤ演算制御部１１４で演算されたフィードバック制御の制御量に基づくデジタル電気信号をアナログ電気信号に変換する。また、Ｄ／Ａ変換部１１５は、ＦＦ演算制御部１１１で演算された制御量に基づくデジタル電気信号をＰＩＤ演算制御部１１４を介して取得し、アナログ電気信号に変換する。
【００３９】
温度コントローラ１１６は、Ｄ／Ａ変換部１１５によりアナログ変換された電気信号をフィードバック制御信号あるいはフィードフォワード制御信号として熱電冷却素子２４に供給する。そして、熱電冷却素子２４は、供給された電流をペルチェ効果により温度に変換することで光スイッチ素子２２を冷却する。なお、図中、符号１２０は、光スイッチ素子２２やサーミスタ２３を載置するための素子台である。
【００４０】
このように、ＰＩＤ演算制御部１１４は、フィードバック制御部として機能する。また、ＦＦ演算制御部１１１およびＰＩＤ演算制御部１１４は、フィードフォワード制御部として機能する。
【００４１】
また、温度検出部３４は、Ａ／Ｄ変換部１１７と、センサ値受信部１１８とを有する。Ａ／Ｄ変換部１１７は、サーミスタ２３の抵抗値に基づくアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換して、センサ値受信部１１８に出力する。センサ値受信部１１８は、光スイッチ素子２２の温度をＡ／Ｄ変換部１１７からデジタル電気信号として受信する。なお、温度検出部３４は、Ａ／Ｄ変換部１１７を含まない構成としてもよい。
【００４２】
なお、本実施例に係る光通信装置１は、光信号の転送を行う「通常モード」の他に、フィードフォワード制御を行う際の制御パラメータの自動設定を行う「調整モード」を備えている。かかる「調整モード」の詳細については、後述する。
【００４３】
次に、本実施例に係る光通信装置１の具体的動作の一例として、駆動制御部３１および温度制御部３２の処理手順について図面を参照して説明する。まず、駆動制御部３１の処理手順について説明する。図７は本実施例に係る駆動制御部３１の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下の処理は、光通信装置１が実行する種々の動作のうち、「通常モード」における光スイッチ素子２２の温度制御に関するもののみを示している。
【００４４】
図７に示すように、駆動制御部３１は、処理を開始すると、まず、ポート接続情報を取得したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。この処理において、ポート接続情報を取得したと判定すると（ステップＳ１０１肯定）、駆動制御部３１は、取得したポート接続情報に基づき、駆動させる光スイッチ素子２２を選択する（ステップＳ１０２）。
【００４５】
続いて、駆動制御部３１は、駆動電流量を設定し（ステップＳ１０３）、選択した光スイッチ素子２２に対して駆動電流を注入する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４の処理を終えたとき、或いは、ステップＳ１０１において、ポート接続情報を取得していないとき（ステップＳ１０１否定）、駆動制御部３１は、処理をステップＳ１０１に移行する。
【００４６】
図８は、温度制御部３２の処理手順の一例を示すフローチャートである。図８に示すように、温度制御部３２は、処理を開始すると、駆動電流の発生を検出したか否かを判定する（ステップＳ２０１）。この判定は、電流検出部３３が、駆動設定部１００からＤ／Ａ変換部１０１に出力されるデジタル電気信号を検出したか否かにより判定される。この処理において、駆動電流の発生を検出したと判定すると（ステップＳ２０１肯定）、温度制御部３２は、記憶部１１０に記憶されているフィードフォワード制御の制御量に関する情報のうち、ステップＳ１０２において選択された光スイッチ素子２２に対応する情報を取得する（ステップＳ２０２）。そして、温度制御部３２は、取得した情報に基づき、ステップＳ１０２において選択された光スイッチ素子２２に対応する熱電冷却素子に対してフィードフォワード制御信号を出力する（ステップＳ２０３）。
【００４７】
一方、ステップＳ２０１において、駆動電流を検出していないとき（ステップＳ２０１否定）、監視制御部１１２は、光スイッチモジュール２１の温度と目標温度との差が温度閾値外であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。この判定において、光スイッチモジュール２１の温度と目標温度との差が温度閾値外であると判定すると（ステップＳ２０４肯定）、ＰＩＤ演算制御部１１４は、光スイッチモジュール２１の温度と目標温度との差に応じたフィードバック制御量を演算する（ステップＳ２０５）。そして、温度制御部３２は、ステップＳ２０５での演算結果に応じたフィードバック制御信号を熱電冷却素子２４に出力する（ステップＳ２０６）。
【００４８】
ステップＳ２０３、Ｓ２０６の処理を終えたとき、あるいは、ステップＳ２０４において、光スイッチモジュール２１の温度と目標温度との差が温度閾値外ではないとき（ステップＳ２０４否定）、温度制御部３２は、処理をステップＳ２０１に移行する。
【００４９】
次に、本実施例に係る光通信装置１が備える「調整モード」について図面を用いて具体的に説明する。本実施例に係る、フィードフォワード制御は、比例係数、積分係数及び微分係数に基づいて実行されるＰＩＤ制御である。そして、この「調整モード」は、これら各パラメータを光スイッチ素子２２ごとに自動で設定するモードである。
【００５０】
図９は、本実施例に係る自動パラメータ設定部１１３の処理手順の一例を示す図である。なお、図９においては、自動パラメータ設定部１１３が実行する処理手順のうち、「調整モード」に関連する処理手順のみを示している。
【００５１】
図９に示すように、自動パラメータ設定部１１３は、処理を開始すると、制御パラメータ設定の対象となる光スイッチ素子２２を選択する（ステップＳ３０１）。次に、自動パラメータ設定部１１３は、比例係数決定処理を行う。この比例係数決定処理は、制御パラメータの一つである比例係数を決定する処理であり、後述する。
【００５２】
続いて、自動パラメータ設定部１１３は、積分係数決定処理を行う。この積分係数決定処理は、制御パラメータの一つである積分係数を決定するための処理であり、後述する。続いて、自動パラメータ設定部１１３は、微分係数決定処理を行う。この微分係数決定処理は、制御パラメータの一つである微分係数を決定するための処理であり、後述する。
【００５３】
続いて、自動パラメータ設定部１１３は、ステップＳ３０２〜Ｓ３０４の各処理において決定した制御パラメータに基づいてフィードフォワード制御量を演算する（ステップＳ３０５）。そして、自動パラメータ設定部１１３は、演算したフィードフォワード制御量をステップＳ３０１において選択した光スイッチ素子２２と関連付けて記憶部１１０に記憶する（ステップＳ３０６）。この処理を終えたとき、自動パラメータ設定部１１３は、処理を終了する。
【００５４】
図１０は、比例係数決定処理の処理手順の一例を示すフローチャートであり、図１１は、比例係数決定処理を実行した際の光スイッチ素子２２の温度変化を示す図である。図１０に示すように、自動パラメータ設定部１１３は、比例係数決定処理を開始すると、設定情報として、記憶部１１０に記憶されている光スイッチ素子２２の目標温度および温度閾値をセットする（ステップＳ４０１）。また、自動パラメータ設定部１１３は、比例係数として予め決められた値（初期値）をセットする（ステップＳ４０２）。そして、自動パラメータ設定部１１３は、上記セットした情報に基づいて駆動電流をオンする（ステップＳ４０３）。なお、この比例係数初期値は、記憶部１１０の所定の領域に記憶されている。
【００５５】
続いて、自動パラメータ設定部１１３は、光スイッチ素子２２の温度が安定したか否かを判定する（ステップＳ４０４）。この判定は、監視制御部１１２による光スイッチ素子２２の温度の監視結果に基づき判定される。具体的には、図１１に示すように、監視制御部１１２は、目標温度と光スイッチ素子２２の温度との差を定期的に監視しており、ｎ〜ｎ＋１０回までの監視結果が一定となったとき、自動パラメータ設定部１１３は、光スイッチ素子２２の温度が安定したと判定する。この処理において、光スイッチ素子２２の温度が安定していないとき（ステップＳ４０４否定）、自動パラメータ設定部１１３は、処理をステップＳ４０５に移行する。
【００５６】
ステップＳ４０５において、自動パラメータ設定部１１３は、駆動電流オンから一定時間が経過したか否かを判定する。この処理において、駆動電流オンから一定時間が経過していないとき（ステップＳ４０５否定）、自動パラメータ設定部１１３は、処理をステップＳ４０４に移行する。
【００５７】
一方、ステップＳ４０４において、光スイッチ素子２２の温度が安定したと判定したとき（ステップＳ４０４肯定）、あるいは、ステップＳ４０５において、駆動電流オンから一定時間が経過したと判定したとき（ステップＳ４０５肯定）、自動パラメータ設定部１１３は、駆動電流をオフする（ステップＳ４０６）。
【００５８】
続いて、自動パラメータ設定部１１３は、比例係数として、前回セットした比例係数＋αの値をセットし直し（ステップＳ４０７）、再び駆動電源をオンする（ステップＳ４０８）。そして、自動パラメータ設定部１１３は、ステップＳ４０４〜Ｓ４０６までの処理と同様の処理を再度行う（ステップＳ４０９〜Ｓ４１１）。
【００５９】
続いて、自動パラメータ設定部１１３は、目標温度と光スイッチ素子２２の温度との差が前回測定したときよりも縮まったか否かを判定する（ステップＳ４１２）。この処理において、目標温度と光スイッチ素子２２の温度との差が前回測定したときよりも縮まったと判定すると（ステップＳ４１２肯定）、自動パラメータ設定部１１３は、処理をステップＳ４０７に移行して、再度測定を行う。
【００６０】
一方、ステップＳ４１２において、目標温度と光スイッチ素子２２の温度との差が前回測定したときよりも縮まっていないとき（ステップＳ４１２否定）、自動パラメータ設定部１１３は、前回の測定でセットした比例係数を最適な比例係数として決定する（ステップＳ４１３）。そして、自動パラメータ設定部１１３は、当該決定した比例係数をステップＳ３０１において選択した光スイッチ素子２２と関連付けて記憶部１１０に記憶する（ステップＳ４１４）。ステップＳ４１４の処理を終えたとき、自動パラメータ設定部１１３は、比例係数決定処理を終了する。このように、比例係数は、光スイッチ素子２２に駆動電流が供給された状態における光スイッチ素子２２の安定温度と所定温度との差分に基づいて決定される。
【００６１】
図１２は、積分係数決定処理の処理手順の一例を示すフローチャートであり、図１３は、積分係数決定処理を実行した際の光スイッチ素子２２の温度変化を示す図である。図１２に示すように、自動パラメータ設定部１１３は、積分係数決定処理を開始すると、設定情報として、記憶部１１０に記憶されている光スイッチ素子２２の目標温度および温度閾値をセットする（ステップＳ５０１）。また、自動パラメータ設定部１１３は、比例係数決定処理において決定した比例係数をセットする（ステップＳ５０２）。さらに、自動パラメータ設定部１１３は、積分係数として予め決められた値（初期値）をセットする（ステップＳ５０３）。そして、自動パラメータ設定部１１３は、上記セットした情報に基づいて駆動電流をオンする（ステップＳ５０４）。なお、積分係数初期値は、記憶部１１０の所定の領域に記憶されている。
【００６２】
続いて、自動パラメータ設定部１１３は、光スイッチ素子２２の温度が安定したか否かを判定する（ステップＳ５０５）。この処理において、光スイッチ素子２２の温度が安定していないとき（ステップＳ５０５否定）、自動パラメータ設定部１１３は、処理をステップＳ５０６に移行する。
【００６３】
ステップＳ５０６において、自動パラメータ設定部１１３は、駆動電流オンから一定時間が経過したか否かを判定する。この処理において、駆動電流オンから一定時間が経過していないとき（ステップＳ５０６否定）、自動パラメータ設定部１１３は、処理をステップＳ５０５に移行する。
【００６４】
一方、ステップＳ５０５において、光スイッチ素子２２の温度が安定したと判定したとき（ステップＳ５０５肯定）、あるいは、ステップＳ５０６において、駆動電流オンから一定時間が経過したと判定したとき（ステップＳ５０６肯定）、自動パラメータ設定部１１３は、処理をステップＳ５０７に移行する。
【００６５】
ステップＳ５０７において、自動パラメータ設定部１１３は、光スイッチ素子２２の温度が温度閾値内であるか否かを判定する。すなわち、自動パラメータ設定部１１３は、図１３に示すように、ＰＩ制御（比例積分制御）により制御されて安定した光スイッチ素子２２の温度が、温度閾値内に収まっているか否かを判定する。
【００６６】
この処理において、光スイッチ素子２２の温度が温度閾値内でないとき（ステップＳ５０７否定）、自動パラメータ設定部１１３は、駆動電流をオフする（ステップＳ５０８）。そして、自動パラメータ設定部１１３は、積分係数として、前回セットした積分係数＋αの値をセットし直し（ステップＳ５０９）、処理をステップＳ５０４に移行する。このようにして、自動パラメータ設定部１１３は、光スイッチ素子２２の温度が温度閾値内となるまで、積分係数を変更して測定を続ける。
【００６７】
一方、ステップＳ５０７において、光スイッチ素子２２の温度が温度閾値内であると判定すると（ステップＳ５０７肯定）、自動パラメータ設定部１１３は、駆動電流をオフする（ステップＳ５１０）。そして、自動パラメータ設定部１１３は、当該測定においてセットした積分係数を最適な積分係数として決定し（ステップＳ５１１）、決定した積分係数をステップＳ３０１において選択した光スイッチ素子２２と関連付けて記憶部１１０に記憶する（ステップＳ５１２）。ステップＳ５１２の処理を終えたとき、自動パラメータ設定部１１３は、積分係数決定処理を終了する。
【００６８】
このように、積分係数は、比例係数決定処理において決定された比例係数と、光スイッチ素子２２に駆動電流が供給された状態における光スイッチ素子２２の安定温度と所定温度との差分とに基づいて決定される。
【００６９】
図１４は、微分係数決定処理の処理手順の一例を示すフローチャートであり、図１５は、微分係数決定処理を実行した際の光スイッチ素子２２の温度変化を示す図である。図１４に示すように、自動パラメータ設定部１１３は、微分係数決定処理を開始すると、設定情報として、記憶部１１０に記憶されている光スイッチ素子２２の目標温度および温度閾値をセットする（ステップＳ６０１）。また、自動パラメータ設定部１１３は、比例係数決定処理において決定した比例係数をセットする（ステップＳ６０２）。また、自動パラメータ設定部１１３は、積分係数決定処理において決定した積分係数をセットする（ステップＳ６０３）。
【００７０】
さらに、自動パラメータ設定部１１３は、微分係数として予め決められた値（初期値）をセットする（ステップＳ６０４）。そして、自動パラメータ設定部１１３は、上記セットした情報に基づいて駆動電流をオンする（ステップＳ６０５）。なお、この微分係数初期値は、記憶部１１０の所定の領域に記憶されている。
【００７１】
続いて、自動パラメータ設定部１１３は、光スイッチ素子２２の温度が安定したか否かを判定する（ステップＳ６０６）。この処理において、光スイッチ素子２２の温度が安定していないとき（ステップＳ６０６否定）、自動パラメータ設定部１１３は、処理をステップＳ６０７に移行する。
【００７２】
ステップＳ６０７において、自動パラメータ設定部１１３は、駆動電流オンから一定時間が経過したか否かを判定する。この処理において、駆動電流オンから一定時間が経過していないとき（ステップＳ６０７否定）、自動パラメータ設定部１１３は、処理をステップＳ６０６に移行する。
【００７３】
一方、ステップＳ６０６において、光スイッチ素子２２の温度が安定したと判定したとき（ステップＳ６０６肯定）、あるいは、ステップＳ６０７において、駆動電流オンから一定時間が経過したと判定したとき（ステップＳ６０７肯定）、自動パラメータ設定部１１３は、光スイッチ素子２２の温度の最大上昇値を記憶部１１０に記憶する（ステップＳ６０８）。すなわち、自動パラメータ設定部１１３は、図１５に示すように、温度検出部３４が検出した光スイッチ素子２２の温度の最大値と駆動電流をオンする前の光スイッチ素子２２の安定温度との差Ｔを記憶する。この最大温度上昇値Ｔを記憶した後、自動パラメータ設定部１１３は、駆動電流をオフする（ステップＳ６０９）。
【００７４】
続いて、自動パラメータ設定部１１３は、微分係数として、前回セットした微分係数＋αの値をセットし直し（ステップＳ６１０）、再び駆動電源をオンする（ステップＳ６１１）。そして、自動パラメータ設定部１１３は、ステップＳ６０６〜Ｓ６０９までの処理と同様の処理を再度行う（ステップＳ６１２〜Ｓ６１５）。
【００７５】
続いて、自動パラメータ設定部１１３は、最大温度上昇値Ｔが前回測定したときよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ６１６）。この処理において、最大温度上昇値Ｔが前回測定したときよりも小さいと判定すると（ステップＳ６１６肯定）、自動パラメータ設定部１１３は、処理をステップＳ６１０に移行して、再度測定を行う。
【００７６】
一方、ステップＳ６１６において、最大温度上昇値Ｔが前回測定したときよりも小さくないとき（ステップＳ６１６否定）、自動パラメータ設定部１１３は、前回の測定でセットした微分係数を最適な微分係数として決定する（ステップＳ６１７）。そして、自動パラメータ設定部１１３は、当該決定した微分係数をステップＳ３０１において選択した光スイッチ素子２２と関連付けて記憶部１１０に記憶する（ステップＳ６１８）。ステップＳ６１８の処理を終えたとき、自動パラメータ設定部１１３は、微分係数決定処理を終了する。
【００７７】
このように、微分係数は、比例係数決定処理において決定された比例係数及び積分係数決定処理において決定された積分係数と、光スイッチ素子２２に駆動電流が供給された際の光スイッチ素子２２の最大温度上昇値とに基づいて決定される。
【００７８】
本実施例に係る光通信装置１は、このようにして決定した各パラメータに基づきフィードフォワード制御量を演算し、当該演算結果に基づくフィードフォワード制御信号を熱電冷却素子２４に出力する。これにより、駆動電流がＯＮした直後から最適な制御量でフィードフォワード制御が行われるため、図１６に示すように、光スイッチ素子２２の温度上昇を閾値温度内に留めることができる。
【００７９】
上述してきたように、実施例１に係る光通信装置１によれば、フィードバック制御およびフィードフォワード制御によって光スイッチ素子２２の温度を適切に制御することにより、光信号をより安定して出力することができる。
【００８０】
また、実施例１に係る光通信装置１は、「調整モード」を有することにより、フィードフォワード制御を行う際の最適な制御パラメータを光スイッチ素子２２ごとに自動で設定することができる。
【実施例２】
【００８１】
実施例１に係る光通信装置１では、光スイッチ素子２２の温度に基づきフィードバック制御を行うとともに、駆動電流の発生に基づきフィードフォワード制御を行うことにより、光スイッチ素子２２の温度を適切に制御して、光出力レベルの安定化を図った。しかし、フィードフォワード制御を行った場合であっても、熱電冷却素子２４で発生した冷却熱が光スイッチ素子２２に伝わるまでに時間がかかる。したがって、光信号をより安定して出力するためには、このロスタイム間に発生する光出力レベルの低下も抑える必要がある。
【００８２】
そこで、実施例２では、上述したフィードフォワード制御に加え、駆動電流の発生に基づき光信号の増幅量を制御することによって光出力レベルの更なる安定化を図っている。以下に、実施例２に係る光通信装置の概要について図面を用いて説明する。なお、既に説明した構成と同じものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８３】
実施例２に係る光通信装置１は、図５を参照して説明した実施例１に係る光通信装置１と同様の構成を有する。もっとも、実施例２に係る光通信装置１は、さらに利得制御部３７を有する点が、実施例１に係る光通信装置１と異なる。この点を図１７を用いて説明する。図１７は、実施例２における利得制御部、駆動制御部及び光スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。図１７に示すように、本実施例に係る光通信装置１における利得制御部３７は、電流検出部１３０と、利得ゲイン設定部１３１とを有する。電流検出部１３０は、光パケット変換部１０からポート接続情報を取得する。
【００８４】
利得ゲイン設定部１３１は、信号レベル検出部３６により検出された光信号の入力レベルおよび出力レベルに基づいて、光アンプ２５に対して光信号の増幅量を決定するための制御信号を出力する。また、利得ゲイン設定部１３１は、電流検出部１３０から取得したポート接続情報に基づき、光信号が出力される光スイッチ素子２２を特定し、特定した光スイッチ素子２２に対応する光アンプ２５に対して光信号の増幅量を決定するための制御信号を出力する。
【００８５】
このように、電流検出部１３０は、ポート接続情報を取得することにより駆動電流の発生を検出する。そして、利得制御部３７は、電流検出部１３０が駆動電流の発生を検出すると、信号レベル検出部３６による検出結果にかかわらず、光信号を所定時間だけ増幅させるための制御信号を光アンプ２５に出力する。
【００８６】
次に、本実施例に係る利得制御部３７の処理手順の一例を図１８を用いて詳細に説明する。図１８は、本実施例に係る利得制御部３７の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００８７】
図１８に示すように、利得制御部３７は、処理を開始すると、駆動電流の発生を検出したか否かを判定する（ステップＳ７０１）。この判定は、電流検出部１３０がポート接続情報を取得したか否かにより判定される。この処理において、駆動電流の発生を検出していないとき（ステップＳ７０１否定）、利得制御部３７は、処理をステップＳ７０２に移行する。
【００８８】
ステップＳ７０２において、利得制御部３７は、光信号の入力レベルと出力レベルとの差が所定値以上であるか否かを判定する。この処理において、光信号の入力レベルと出力レベルとの差が所定値以上であると判定すると（ステップＳ７０２肯定）、利得制御部３７は、入力レベルと出力レベルとの差に応じた制御信号を光アンプに出力する（ステップＳ７０３）。
【００８９】
一方、ステップＳ７０１において、駆動電流の発生を検出したと判定すると（ステップＳ７０１肯定）、利得制御部３７は、光信号の入力レベルを所定時間だけ増幅させるための制御信号を光アンプに出力する（ステップＳ７０４）。ここで、所定時間とは、熱電冷却素子２４による冷却熱が光スイッチ素子２２に伝わるまでに要する時間とする。また、入力レベルの増幅量は、駆動電流が光スイッチ素子２２に注入されてから温度制御部３２によるフィードフォワード制御が開始されるまでの間における入力レベルの低下量とする。
【００９０】
このように、本実施例に係る光通信装置１は、駆動電流が光スイッチ素子２２に注入されると、熱電冷却素子２４による冷却熱が光スイッチ素子２２に伝わるまでの間、通常よりも高レベルの光信号を光スイッチ素子２２に出力する。これにより、フィードフォワード制御のみでは防げなかった駆動電流の発生直後に生じる光出力レベルの低下を防ぐことができる。
【００９１】
上述してきたように、本実施例２では、光スイッチ素子２２の温度をより適切に制御することにより、光信号をより一層安定的に出力することができる。
【実施例３】
【００９２】
さて、実施例１に係る光通信装置１では、光スイッチ素子２２の温度に基づきフィードバック制御を行うとともに、駆動電流の発生に基づきフィードフォワード制御を行うことにより、光スイッチ素子２２の温度を適切に制御して、光出力レベルの安定化を図った。また、実施例２に係る光通信装置１では、フィードフォワード制御に加え、駆動電流の発生に基づき光信号の増幅量を制御することによって光出力レベルの更なる安定化を図った。しかし、実施例１および実施例２いずれの場合においても、光スイッチ素子２２の駆動や光信号の増幅のために流れる電流量が急激に変化し、光スイッチモジュール２１に流れる電流量が急激に変化すると、光スイッチ素子２２の温度変化も急激になり、許容範囲に保つことができなくなる。したがって、光スイッチ素子２２の温度をより適切に制御し、光信号をより安定して出力するためには、電流量の急激な変化にも対応することが望ましい。
【００９３】
そこで、実施例３では、実施例１において説明したフィードフォワード制御に加え、フィードバック制御の目標温度を動的に変更することによって、光スイッチ素子２２の温度をより適切に制御し、光信号をより安定して出力する。以下、まず、目標温度の動的変更を実施しない場合の課題を方式毎に説明する。
【００９４】
［目標温度の動的変更を実施しない場合の課題］
図１９〜図２１を用いて、目標温度の動的変更を実施しない場合の課題を方式毎に説明する。図１９は、温度制御を行わない方式における課題を説明するための図であり、図２０は、フィードバック制御による温度制御のみを行う方式における課題を説明するための図であり、図２１は、フィードバック制御を行うとともにフィードフォワード制御を行う方式における課題を説明するための図である。
【００９５】
図１９に示すように、温度制御を行わない方式においては、時刻ｔ１で光スイッチ素子２２の駆動や光信号の増幅が開始されると（Ａ）、熱が発生し始める。すると、図１９に示すように、光スイッチ素子２２の温度はそれ以降上昇を続け、やがて、許容上限温度を超えてしまい、許容範囲に保つことができなくなる。
【００９６】
また、図２０に示すように、フィードバック制御による温度制御のみを行う方式においては、図１９と同様、時刻ｔ１で光スイッチ素子２２の駆動や光信号の増幅が開始されると（Ａ）、熱が発生し始め、光スイッチ素子２２の温度も上昇し始める。もっとも、フィードバック制御の働きによって光スイッチ素子２２を冷却するため（Ｂ）、やがて光スイッチ素子２２の温度は許容範囲内に収束する。しかし、光スイッチモジュール２１に流れる電流量が急激に変化すると、図２０に示すように、光スイッチ素子２２の温度は許容上限温度を超えてしまう場合があり、許容範囲に保つことができなくなる。
【００９７】
また、図２１に示すように、フィードバック制御を行うとともにフィードフォワード制御を行う方式においても、図１９や図２０と同様、時刻ｔ１で光スイッチ素子２２の駆動や光信号の増幅が開始されると（Ａ）、熱が発生し始め、光スイッチ素子２２の温度も上昇し始める。もっとも、図２１に示すように、フィードフォワード制御の働きによって、図２０に比較すると素早い温度制御が行われ、光スイッチ素子２２を冷却するため、やがて光スイッチ素子２２の温度は許容範囲内に収束する。
【００９８】
しかし、光スイッチモジュール２１に流れる電流量が急激に変化すると、図２１に示すように、光素子２２の温度は許容上限温度を超えてしまう場合があり、許容範囲に保つことができなくなる。さらに、フィードフォワード制御によって光スイッチ素子２２が冷却されるまでに遅延があるため、その間フィードバック制御も過剰に行われてしまう結果、図２１に示すように、かえってアンダーシュートがでてしまう場合もある（Ｂ）。
【００９９】
この原因は、光スイッチモジュール２１の構造にある。図６に示すように、光スイッチモジュール２１は、熱電冷却素子２４が光スイッチ素子２２を冷却する構造になっているが、熱電冷却素子２４と光スイッチ素子２２との間には、素子台１２０が存在する。素子台１２０は、光スイッチ素子２２の台座の役割を果たす部品であり、ｓｔｅｍやｃａｒｒｉｅｒと呼ばれる。この素子台１２０や光スイッチ２２自体が熱容量を持つため、熱電冷却素子２４の冷却効果が光スイッチ素子２２に伝わるまでに時間がかかる。つまり、実施例１に係る光通信装置１や実施例２に係る光通信装置１のようにフィードフォワード制御をもってしても、光スイッチモジュール２１に流れる電流量が急激に変化すると、必ずしも光スイッチ素子２２の温度を許容範囲に保つことができるとは限らない。
【０１００】
なお、熱電冷却素子２４の能力を大きくするアプローチも考えられるが、熱電冷却素子２４（例えばペルチェ素子）に流す電流を大きくし過ぎると熱電冷却素子２４自体が熱暴走を起こしてしまうので逆効果となる。また、光スイッチモジュール２１やそれを用いた装置の物理的な制約により、無制限に熱電冷却素子２４の能力を大きくできるわけではない。
【０１０１】
このようなことから、温度制御を行わない方式、フィードバック制御による温度制御のみを行う方式、フィードバック制御を行うとともにフィードフォワード制御を行う方式のいずれの方式においても、電流量の急激な変化には対応することができず、結果として、光スイッチモジュール２１を用いた装置の性能にも支障をきたしてしまう。
【０１０２】
［実施例３に係る光通信装置の概要］
次に、図２２〜図２４を用いて、実施例３に係る光通信装置の概要について説明する。なお、既に説明した構成と同じものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。図２２は、実施例３における駆動制御部、温度制御部及び光スイッチモジュールの構成を示すブロック図であり、図２３は、電流量モニタテーブルを説明するための図であり、図２４は、温度モニタテーブルを説明するための図である。
【０１０３】
実施例３に係る光通信装置１は、図５を参照して説明した実施例１に係る光通信装置１と同様の構成を有する。もっとも、実施例３に係る光通信装置１は、温度制御部３２が目標温度判定部１４１をさらに有する点が、実施例１に係る光通信装置１と異なる。以下、目標温度判定部１４１について説明するとともに、実施例３における電流検出部３３、温度検出部３４、監視制御部１１２、記憶部１１０について、実施例１や実施例２と異なる点について説明する。
【０１０４】
実施例３における記憶部１１０は、実施例１と同様、フィードバック制御による温度制御を行う際の光スイッチ素子２２の目標温度、その目標温度との許容誤差を決定する温度閾値、フィードフォワード制御を行う際の制御パラメータを光スイッチ素子２２ごとに記憶する。
【０１０５】
もっとも、実施例３における記憶部１１０は、フィードバック制御による温度制御を行う際の目標温度として固定的な一つの値を記憶するのではなく、高温値、低温値、中央値の３つの値と、いずれの値が選択されているかを示す設定情報とを記憶する。記憶部１１０は、光通信装置１の運用者によって予め設定されることで、高温値、低温値、中央値の３つの目標温度を記憶し、また、目標温度判定部１４１によって設定されることで、設定情報を記憶する。後述するように、目標温度判定部１４１は、周期的に目標温度の判定を行い、その都度、記憶部１１０に設定情報を格納するので、結果として、目標温度は、高温値、低温値、中央値の３つの値の中で動的に変更されることになる。
【０１０６】
また、実施例３における記憶部１１０は、電流量モニタテーブルおよび温度モニタテーブルを記憶する。後述するように、実施例３における電流検出部３３は、周期的に光スイッチモジュール２１の電流量を検出し、その都度、記憶部１１０の電流量モニタテーブルに格納することで、電流量モニタテーブルを更新する。ここで、光スイッチモジュール２１の電流量とは、光スイッチ素子２２に供給される駆動電流の電流量のことである。すなわち、電流検出部３３は、実施例１と同様、駆動制御部３１による駆動電流の発生を検出し、また、駆動電流の電流量を検出する。また、温度検出部３４は、周期的に光スイッチ素子２２の温度を検出し、その都度、記憶部１１０の温度モニタテーブルに格納することで、温度モニタテーブルを更新する。
【０１０７】
例えば、電流量モニタテーブルは、図２３に示すような情報であり、Ｎ世代分の電流量をＦＩＦＯ（First  In  First  Out）で格納する。また、例えば、温度モニタテーブルは、図２４に示すような情報であり、Ｎ世代分の温度をＦＩＦＯで格納する。
【０１０８】
電流検出部３３は、周期的に光スイッチモジュール２１を流れる電流量を検出し、その都度、記憶部１１０の電流量モニタテーブルに格納することで、電流量モニタテーブルを更新する。また、電流検出部３３は、電流量モニタテーブルを参照し、電流量の直近平均値を算出すると、算出した電流量の直近平均値を目標温度判定部１４１に通知する。
【０１０９】
ここで、電流量の直近平均値とは、電流量モニタテーブルに格納されている値のうち、直近数世代の値の平均値である。最新の値でなく直近平均値を用いるのは、微小な変化に過敏に反応して目標温度判定部１４０による判定が頻繁に変化することを防ぐためである。なお、平均化する際の世代数は、任意に設定可能である。
【０１１０】
実施例３における温度検出部３４は、周期的に光スイッチモジュール２１の温度を検出し、その都度、記憶部１１０の温度モニタテーブルに格納することで、温度モニタテーブルを更新する。また、温度検出部３４は、温度モニタテーブルを参照し、温度の直近平均値を算出すると、算出した温度の直近平均値を目標温度判定部１４１に通知する。
【０１１１】
ここで、温度の直近平均値とは、温度モニタテーブルに格納されている値のうち、直近数世代の値の平均値である。最新の値でなく直近平均値を用いるのは、微小な変化に過敏に反応して目標温度判定部１４０による判定が頻繁に変化することを防ぐためである。なお、平均化する際の世代数は、任意に設定可能である。
【０１１２】
目標温度判定部１４１は、フィードバック制御による温度制御を行う際の目標温度として、高温値、低温値、中央値の３つの値のうち、いずれの値を選択すべきかを判定し、判定結果を設定情報として記憶部１１０に格納することで、目標温度を動的に変更する。
【０１１３】
具体的には、目標温度判定部１４１は、電流検出部３３から電流量の直近平均値を周期的に通知され、温度検出部３４から温度の直近平均値を周期的に通知されると、目標温度としていずれの値を選択すべきかを判定する。すなわち、目標温度判定部１４１は、電流量の変化状態や温度の変化状態に基づく所定のアルゴリズムによって、高温値、低温値、中央値の３つの値のうち、目標温度としていずれの値を選択すべきかを判定する。また、目標温度判定部１４１は、判定した目標温度の設定情報を記憶部１１０に格納するとともに、監視制御部１１２に監視タイミングであることを通知する。なお、目標温度を判定するアルゴリズムについては、後に詳述する。
【０１１４】
実施例３における監視制御部１１２は、実施例１と同様、光スイッチ素子２２の温度と目標温度との差が温度閾値外であるか否かを判定し、温度閾値外であると判定した場合に、フィードバック制御を行うよう自動パラメータ設定部１１３に通知する。もっとも、実施例３における監視制御部１１２は、目標温度判定部１４１から監視タイミングであることを通知された際に判定を行うべく記憶部１１０を参照するが、実施例１のように固定的な一つの値を参照するのではなく、目標温度として設定されているものをその都度参照する。
【０１１５】
すなわち、監視制御部１１２は、目標温度として高温値が設定されていれば、光スイッチ素子２２の温度と当該高温値との差が温度閾値外であるか否かを判定し、温度閾値外であると判定した場合には、当該高温値を目標温度としてフィードバック制御を行うよう自動パラメータ設定部１１３に通知する。同様に、監視制御部１１２は、目標温度として低温値が設定されていれば、光スイッチ素子２２の温度と当該低温値との差が温度閾値外であるか否かを判定し、温度閾値外であると判定した場合には、当該低温値を目標温度としてフィードバック制御を行うよう自動パラメータ設定部１１３に通知する。また、監視制御部１１２は、目標温度として中央値が設定されていれば、光スイッチ素子２２の温度と当該中央値との差が温度閾値外であるか否かを判定し、温度閾値外であると判定した場合には、当該中央値を目標温度としてフィードバック制御を行うよう自動パラメータ設定部１１３に通知する。
【０１１６】
［実施例３に係る光通信装置による処理手順］
続いて、図２５を用いて、実施例３における温度制御部の処理手順を説明する。図２５は、実施例３における温度制御部の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【０１１７】
なお、実施例１において、温度制御部の処理手順の一例として図８に示す処理手順を説明したが、この一例において、温度制御部は、駆動電流の発生を検出したか否かを判定する処理から処理を開始していた。これに対し、図２５に示すように、実施例３における温度制御部は、更新タイミングであるか否かを判定する処理から処理を開始している。実施例１および実施例３のいずれにおいても、温度制御部による一連の処理は周期的に繰り返されるので、どのような処理から処理を開始するかは、運用の形態に応じて任意に変更可能である。
【０１１８】
図２５に示すように、実施例３において、電流検出部３３および温度検出部３４は、電流量モニタテーブルおよび温度モニタテーブルの更新タイミングであるか否かを判定している（ステップＳ８０１）。更新タイミングでないと判定すると（ステップＳ８０１否定）、電流検出部３３および温度検出部３４は、ステップＳ８０１の判定処理に戻る。
【０１１９】
一方、更新タイミングであると判定すると（ステップＳ８０１肯定）、電流検出部３３は、光スイッチモジュール２１を流れる電流量を検出し、記憶部１１０の電流量モニタテーブルに格納するとともに、電流量の直近平均値を算出する（ステップＳ８０２）。なお、電流検出部３３は、算出した電流量の直近平均値を目標温度判定部１４１に通知する。
【０１２０】
一方、温度検出部３４は、光スイッチモジュール２１の温度を検出し、記憶部１１０の温度モニタテーブルに格納するとともに、温度の直近平均値を算出する（ステップＳ８０３）。なお、温度検出部３４は、算出した温度の直近平均値を目標温度判定部１４１に通知する。
【０１２１】
すると、目標温度判定部１４１は、電流検出部３３から電流量の直近平均値を通知され、温度検出部３４から温度の直近平均値を通知されるので、フィードバック制御の目標温度としていずれの値を選択すべきかを判定するＰＩＤ（フィードバック制御）目標温度判定処理を行う（ステップＳ８０４）。目標温度を判定するアルゴリズムについては、後に詳述する。なお、目標温度判定部１４１は、判定した目標温度の設定情報を記憶部１１０に格納するとともに、監視制御部１１２に監視タイミングであることを通知する。
【０１２２】
続いて、監視制御部１１２は、監視タイミングであることを目標温度判定部１４１から通知されると、光スイッチ素子２２の温度と目標温度との差が温度閾値外であるか否かを判定する（ステップＳ８０５）。この時、監視制御部１１２は、記憶部１１０を参照し、目標温度として高温値が設定されていれば、光スイッチ素子２２の温度と当該高温値との差が温度閾値外であるか否かを判定する。同様に、監視制御部１１２は、目標温度として低温値が設定されていれば、光スイッチ素子２２の温度と当該低温値との差が温度閾値外であるか否かを判定する。また、監視制御部１１２は、目標温度として中央値が設定されていれば、光スイッチ素子２２の温度と当該中央値との差が温度閾値外であるか否かを判定する。
【０１２３】
判定の結果、温度閾値内であると判定した場合には（ステップＳ８０５否定）、監視制御部１１２は、電流検出部３３に対して、駆動電流の変化を検知したか否かの判定を行うよう通知する。
【０１２４】
一方、判定の結果、温度閾値外であると判定した場合には（ステップＳ８０５肯定）、監視制御部１１２は、目標温度を高温値として判定した場合には当該高温値を目標温度としてフィードバック制御を行うよう自動パラメータ設定部１１３に通知する。同様に、監視制御部１１２は、目標温度を低温値として判定した場合には当該低温値を目標温度としてフィードバック制御を行うよう自動パラメータ設定部１１３に通知する。また、監視制御部１１２は、目標温度を中央値として判定した場合には当該中央値を目標温度としてフィードバック制御を行うよう自動パラメータ設定部１１３に通知する。
【０１２５】
すると、実施例１と同様、ＰＩＤ演算制御部１１４が、光スイッチ素子２２の温度と目標温度との差に応じたフィードバック制御量を演算し（ステップＳ８０６）、温度制御部３２は、ステップＳ８０６での演算結果に応じたフィードバック制御信号を熱電冷却素子２４に出力する（ステップＳ８０７）。
【０１２６】
その後、実施例１と同様、電流検出部３３が、駆動電流の変化を検出したか否かを判定する（ステップＳ８０８）。電流検出部３３が、駆動電流の変化を検出した場合には（ステップＳ８０８肯定）、温度制御部３２は、記憶部１１０に記憶されているフィードフォワード制御の制御量に関する情報を取得し（ステップＳ８０９）、フィードフォワード制御信号を出力する（ステップＳ８１０）。
【０１２７】
なお、実施例３における温度制御部３２は、実施例１と同様、ステップＳ８０１からの処理を周期的に繰り返す。
【０１２８】
［目標温度を判定するアルゴリズム］
次に、図２６〜図３５を用いて、目標温度を判定するアルゴリズムを詳細に説明する。
【０１２９】
［電流量の閾値、目標温度］
まず、図２６〜図２９を用いて、目標温度を判定するアルゴリズムで用いられる電流量の閾値および目標温度を説明する。図２６は、電流量閾値１を説明するための図であり、図２７は、電流量閾値２を説明するための図である。また、図２８は、低温値を説明するための図であり、図２９は、高温値を説明するための図である。
【０１３０】
まず、実施例３において、図３０乃至図３３に示す「Ｉ（ｔｈ１）」とは、電流量閾値１であり、図２６に示すように、目標温度が中央値である時（Ａ）に電流量が増加した場合に、温度変化のピークが許容温度上限ちょうど（Ｂ）となるような電流量のことである。一方、「Ｉ（ｔｈ２）」とは、電流量閾値２であり、図２７に示すように、目標温度が中央値である時（Ａ）に電流量が減少した場合に、温度変化のピークが許容温度下限ちょうど（Ｂ）となるような電流量のことである。
【０１３１】
すなわち、実施例３における温度制御部３２は、電流量の急激な変化に対応することを目的としているわけであるが、電流量の急激な変化は、電流量がある程度少ない場合やある程度多い場合に発生し得るものである。言い換えると、電流量の急激な変化は、電流量が中間的な量である場合には発生しないと考えられるのであり、このような場合には、目標温度を通常通り中央値に設定しておけばよい。
【０１３２】
そこで、目標温度を中央値に設定すればよい電流量の値について閾値を定めたものが、電流量閾値１「Ｉ（ｔｈ１）」および電流量閾値２「Ｉ（ｔｈ２）」である。電流量閾値１「Ｉ（ｔｈ１）」＞電流量閾値２「Ｉ（ｔｈ２）」の関係にあり、電流量が電流量閾値１「Ｉ（ｔｈ１）」と電流量閾値２「Ｉ（ｔｈ２）」との間にある場合には、目標温度を通常通り中央値に設定しておけばよい。
【０１３３】
この電流量閾値１「Ｉ（ｔｈ１）」および電流量閾値２「Ｉ（ｔｈ２）」をどのように定めるかを示すものが、図２６および図２７である。すなわち、目標温度が中央値に設定されている状態で電流量が電流量閾値１「Ｉ（ｔｈ１）」であれば、図２６のように、温度変化のピークが許容温度上限ちょうどとなる。一方、目標温度が中央値に設定されている状態で電流量が電流量閾値２「Ｉ（ｔｈ２）」であれば、図２７のように、温度変化のピークが許容温度下限ちょうどとなる。
【０１３４】
次に、実施例３において、目標温度の「低温値」とは、図２８に示すように、「中央値」に温度が収束している状態で、電流量が「０」から「最大電流量」へと変化した場合に許容温度上限値を超える温度幅（Ａ）を「中央値」から減算した値の温度である。すなわち、「低温値」を目標温度としておけば、図２８に示すように、電流量が「０」から「最大電流量」へと変化した場合（電流量が急激に増加した場合）であっても、許容できる温度上昇幅に余裕があり、許容温度上限を超えることがないと考えられる。
【０１３５】
また、実施例３において、目標温度の「高温値」とは、図２９に示すように、「中央値」に温度が収束している状態で、電流量が「最大電流量」から「０」へと変化した場合に許容温度下限値を超える温度幅（Ａ）を「中央値」に加算した値の温度である。すなわち、「高温値」を目標温度としておけば、図２９に示すように、電流量が「最大電流量」から「０」へと変化した場合（電流量が急激に減少した場合）であっても、許容できる温度下降幅に余裕があり、許容温度下限を超えることがないと考えられる。
【０１３６】
［温度制御イメージ］
次に、図３０〜図３３を用いて、実施例３における温度制御イメージを説明する。図３０は、電流量が急激に増加した場合の温度制御を説明するための図であり、図３１は、固定的な目標温度を用いた温度制御を説明するための図である。また、図３２は、電流量が急激に減少した場合の温度制御を説明するための図であり、図３３は、固定的な目標温度を用いた温度制御を説明するための図である。
【０１３７】
まず、図３０を用いて、電流量が急激に増加する場合の温度制御を説明する。図３０に示すように、電流量はＩ（ｔｈ１）とＩ（ｔｈ２）との間で安定し、光スイッチ素子２２の温度も中央値に収束している状態を開始時の状態であるとする（時刻ｔ０−ｔ１）。
【０１３８】
ここで、時刻ｔ１において、電流量が緩やかに減少し、Ｉ（ｔｈ２）を下回る値に変化した（Ａ）。すると、光スイッチ素子２２の温度も緩やかに下降するが、もはや電流量の急激な減少は見込まれず、光スイッチ素子２２の温度が許容温度下限を下回るおそれもない。そこで、実施例３における温度制御部３２は、電流量の急激な増加に備え、目標温度を「低温値」に設定する。すると、「低温値」を目標温度とするフィードバック制御や、フィードフォワード制御の働きにより、光スイッチ素子２２の温度は「低温値」に誘導され、やがて「低温値」に収束する（Ｂ）。
【０１３９】
次に、図３０に示すように、時刻ｔ２において、電流量が急激に増加し、Ｉ（ｔｈ１）を上回る値に変化した。すると、光スイッチ素子２２の温度も急激に上昇する（Ｃ）。この時、実施例３における温度制御部３２は、目標温度を「中央値」や「高温値」にすると温度の上昇を助長してしまうため、「低温値」に維持する（Ｄ）。
【０１４０】
ここで、光スイッチ素子２２の温度も急激に上昇するが、時刻ｔ２までに「低温値」に収束していた恩恵で、許容できる温度上昇幅に余裕がある。結果として、実施例３においては、「低温値」を目標温度とするフィードバック制御や、フィードフォワード制御の働きにより、光スイッチ素子２２の温度が許容温度上限を超えることはない（Ｅ）。
【０１４１】
さて、時刻ｔ３−ｔ４において、電流量は引き続きＩ（ｔｈ１）を上回る値であるが、やがて光スイッチ素子２２の温度は上昇を終え、収束する。すると、実施例３における温度制御部３２は、今度は、電流量の急激な減少に備え、目標温度を「高温値」に設定する（Ｆ）。すると、「高温値」を目標温度とするフィードバック制御や、フィードフォワード制御の働きにより、光スイッチ素子２２の温度は「高温値」に誘導され、やがて「高温値」に収束する（Ｇ）。
【０１４２】
その後、時刻ｔ４において、電流量がＩ（ｔｈ１）とＩ（ｔｈ２）との間に変化すると、実施例３における温度制御部３２は、目標温度を通常通り「中央値」に設定する（Ｈ）。すると、「中央値」を目標温度とするフィードバック制御や、フィードフォワード制御の働きにより、光スイッチ素子２２の温度は「中央値」に誘導され、やがて「中央値」に収束する（Ｉ）。
【０１４３】
一方、仮にこのような制御が行われないとすると、光スイッチ素子２２の温度は、図３１のように変化する。
【０１４４】
まず、図３１に示すように、目標温度は「中央値」に設定され（Ａ）、電流量はＩ（ｔｈ１）とＩ（ｔｈ２）との間で安定し、光スイッチ素子２２の温度も中央値に収束している状態（Ｂ）を開始時の状態であるとする（時刻ｔ０−ｔ１）。
【０１４５】
ここで、時刻ｔ１において、電流量が緩やかに減少し、Ｉ（ｔｈ２）を下回る値に変化し、光スイッチ素子２２の温度も緩やかに下降するが（Ｃ）、「中央値」を目標温度とするフィードバック制御や、フィードフォワード制御の働きにより、光スイッチ素子２２の温度は「中央値」に誘導され、やがて「中央値」に収束する（Ｄ）。
【０１４６】
次に、図３１に示すように、時刻ｔ２において、電流量が急激に増加し、Ｉ（ｔｈ１）を上回る値に変化した。すると、光スイッチ素子２２の温度も急激に上昇する（Ｆ）。この時、温度制御は、目標温度を「中央値」に維持しているので、「中央値」を目標温度とするフィードバック制御や、フィードフォワード制御の働きにより、光スイッチ素子２２の温度は「中央値」に誘導される。しかしながら、時刻ｔ２における電流量の変化が急激であったため、「中央値」を目標温度とするフィードバック制御や、フィードフォワード制御の働きは間に合わず、光スイッチ素子２２の温度は許容温度上限を超えてしまっている（Ｇ）。
【０１４７】
その後、時刻ｔ３において、電流量が減少し、電流量がＩ（ｔｈ１）とＩ（ｔｈ２）との間に変化すると、光スイッチ素子２２の温度は下降し始め、「中央値」を目標温度とするフィードバック制御や、フィードフォワード制御の働きにより、光スイッチ素子２２の温度はやがて「中央値」に収束する（Ｈ）。
【０１４８】
このように、固定的な目標温度を用いた温度制御では、電流量が急激に増加した場合に、光スイッチ素子２２の温度が許容温度上限を超えてしまうことになる。このような温度制御においてどの程度の電流量の変化まで許容範囲に収められるかは、光スイッチ素子２２を構成する部品の熱容量や熱電冷却素子２４の冷却能力に依存していた。これに対し、実施例３によれば、フィードバック制御の目標温度を動的に変更することによって、光スイッチ素子２２の温度をより適切に制御し、電流量が急激に増加する場合にも、光信号をより安定して出力することが可能になる。
【０１４９】
続いて、図３２を用いて、電流量が急激に減少する場合の温度制御を説明する。図３２に示すように、電流量はＩ（ｔｈ１）とＩ（ｔｈ２）との間で安定し、光スイッチ素子２２の温度も中央値に収束している状態を開始時の状態であるとする（時刻ｔ０−ｔ１）。
【０１５０】
ここで、時刻ｔ１において、電流量が緩やかに増加し、Ｉ（ｔｈ１）を上回る値に変化した（Ａ）。すると、光スイッチ素子２２の温度も緩やかに上昇するが、もはや電流量の急激な増加は見込まれず、光スイッチ素子２２の温度が許容温度上限を上回るおそれもない。そこで、実施例３における温度制御部３２は、電流量の急激な減少に備え、目標温度を「高温値」に設定する。すると、「高温値」を目標温度とするフィードバック制御や、フィードフォワード制御の働きにより、光スイッチ素子２２の温度は「高温値」に誘導され、やがて「高温値」に収束する（Ｂ）。
【０１５１】
次に、図３２に示すように、時刻ｔ２において、電流量が急激に減少し、Ｉ（ｔｈ２）を下回る値に変化した。すると、光スイッチ素子２２の温度も急激に下降する（Ｃ）。この時、実施例３における温度制御部３２は、目標温度を「中央値」や「低温値」にすると温度の下降を助長してしまうため、「高温値」に維持する（Ｄ）。
【０１５２】
ここで、光スイッチ素子２２の温度も急激に下降するが、時刻ｔ２までに「高温値」に収束していた恩恵で、許容できる温度下降幅に余裕がある。結果として、実施例３においては、「高温値」を目標温度とするフィードバック制御や、フィードフォワード制御の働きにより、光スイッチ素子２２の温度が許容温度下限を超えることはない（Ｅ）。
【０１５３】
さて、時刻ｔ３−ｔ４において、電流量は引き続きＩ（ｔｈ２）を下回る値であるが、やがて光スイッチ素子２２の温度は下降を終え、収束する。すると、実施例３における温度制御部３２は、今度は、電流量の急激な増加に備え、目標温度を「低温値」に設定する（Ｆ）。すると、「低温値」を目標温度とするフィードバック制御や、フィードフォワード制御の働きにより、光スイッチ素子２２の温度は「低温値」に誘導され、やがて「低温値」に収束する（Ｇ）。
【０１５４】
その後、時刻ｔ４において、電流量がＩ（ｔｈ１）とＩ（ｔｈ２）との間に変化すると、実施例３における温度制御部３２は、目標温度を通常通り「中央値」に設定する（Ｈ）。すると、「中央値」を目標温度とするフィードバック制御や、フィードフォワード制御の働きにより、光スイッチ素子２２の温度は「中央値」に誘導され、やがて「中央値」に収束する（Ｉ）。
【０１５５】
一方、仮にこのような制御が行われないとすると、光スイッチ素子２２の温度は、図３３のように変化する。
【０１５６】
まず、図３３に示すように、目標温度は「中央値」に設定され（Ａ）、電流量はＩ（ｔｈ１）とＩ（ｔｈ２）との間で安定し、光スイッチ素子２２の温度も中央値に収束している状態（Ｂ）を開始時の状態であるとする（時刻ｔ０−ｔ１）。
【０１５７】
ここで、時刻ｔ１において、電流量が緩やかに増加し、Ｉ（ｔｈ１）を上回る値に変化し、光スイッチ素子２２の温度も緩やかに上昇するが（Ｃ）、「中央値」を目標温度とするフィードバック制御や、フィードフォワード制御の働きにより、光スイッチ素子２２の温度は「中央値」に誘導され、やがて「中央値」に収束する（Ｄ）。
【０１５８】
次に、図３３に示すように、時刻ｔ２において、電流量が急激に減少し、Ｉ（ｔｈ２）を下回る値に変化した。すると、光スイッチ素子２２の温度も急激に下降する（Ｆ）。この時、温度制御は、目標温度を「中央値」に維持しているので、「中央値」を目標温度とするフィードバック制御や、フィードフォワード制御の働きにより、光スイッチ素子２２の温度は「中央値」に誘導される。しかしながら、時刻ｔ２における電流量の変化が急激であったため、「中央値」を目標温度とするフィードバック制御や、フィードフォワード制御の働きは間に合わず、光スイッチ素子２２の温度は許容温度下限を超えてしまっている（Ｇ）。
【０１５９】
その後、時刻ｔ３において、電流量が増加し、電流量がＩ（ｔｈ１）とＩ（ｔｈ２）との間に変化すると、光スイッチ素子２２の温度は上昇し始め、「中央値」を目標温度とするフィードバック制御や、フィードフォワード制御の働きにより、光スイッチ素子２２の温度はやがて「中央値」に収束する（Ｈ）。
【０１６０】
このように、固定的な目標温度を用いる温度制御では、電流量が急激に減少した場合に、光スイッチ素子２２の温度が許容温度下限を超えてしまうことになる。このような温度制御においてどの程度の電流量の変化まで許容範囲に収められるかは、光スイッチ素子２２を構成する部品の熱容量や熱電冷却素子２４の冷却能力に依存していた。これに対し、実施例３によれば、フィードバック制御の目標温度を動的に変更することによって、光スイッチ素子２２の温度をより適切に制御し、電流量が急激に減少する場合にも、光信号をより安定して出力することが可能になる。
【０１６１】
［目標温度を判定する処理手順］
次に、図３４および図３５を用いて、目標温度を判定する処理手順（図２５のステップＳ８０４に対応）を説明する。図３４は、目標温度を判定するアルゴリズムを説明するための図であり、図３５は、目標温度を判定するアルゴリズムを示すフローチャートである。
【０１６２】
図３０および図３２を用いて説明してきたように、実施例３における温度制御部３２は、現在の電流量、現在の電流量に至った経緯、光スイッチ素子２２の温度などに基づいて、目標温度としてのいずれの値を選択すべきであるかを判定し、設定する。この点をまとめたものを図３４に示す。
【０１６３】
すなわち、実施例３における温度制御部３２は、現在の電流量がＩ（ｔｈ１）を上回り（電流Ｉの状態が「大」）、それが継続している状態の場合には（電流Ｉの前状態も「大」）、光スイッチ素子２２の温度の時間変化率を用いてさらに判定する。すなわち、時間変化率が収束もしくは下降を示すものである場合、図３０のｔ３に対応する場合であるので、電流量の急激な減少に備え、温度制御部３２は、目標温度を「高温値」に設定する。一方、時間変化率が上昇を示すものである場合、図３０のｔ２−ｔ３に対応する場合であるので、低温値を維持すべきとして、温度制御部３２は、目標温度を「低温値」に設定する。
【０１６４】
また、実施例３における温度制御部３２は、現在の電流量がＩ（ｔｈ１）を上回り（電流Ｉの状態が「大」）、それが急激な変化の場合には（電流Ｉの前状態は「小」）、図３０のｔ２に対応する場合であるので、既に低温値に誘導されているはずであり、低温値を維持すべきとして、温度制御部３２は、目標温度を「低温値」に設定する。
【０１６５】
また、実施例３における温度制御部３２は、現在の電流量がＩ（ｔｈ１）を上回り（電流Ｉの状態が「大」）、それが緩やかな変化の場合には（電流Ｉの前状態は「中」）、図３２のｔ１に対応する場合であるので、電流量の急激な減少に備え、温度制御部３２は、目標温度を「高温値」に設定する。
【０１６６】
一方、実施例３における温度制御部３２は、現在の電流量がＩ（ｔｈ２）を下回り（電流Ｉの状態が「小」）、それが継続している状態の場合には（電流Ｉの前状態も「小」）、光スイッチ素子２２の温度の時間変化率を用いてさらに判定する。すなわち、時間変化率が収束もしくは上昇を示すものである場合、図３２のｔ３に対応する場合であるので、電流量の急激な増加に備え、温度制御部３２は、目標温度を「低温値」に設定する。一方、目標温度が「高温値」に設定された状態で電流量が急激に減少する場合、例えば、時間変化率が下降を示す図３２のｔ２−ｔ３に対応する場合、高温値を維持すべきとして、温度制御部３２は、目標温度を「高温値」に設定する。
【０１６７】
また、実施例３における温度制御部３２は、現在の電流量がＩ（ｔｈ２）を下回り（電流Ｉの状態が「小」）、それが急激な変化の場合には（電流Ｉの前状態は「大」）、図３２のｔ２に対応する場合であるので、既に高温値に誘導されているはずであり、高温値を維持すべきとして、温度制御部３２は、目標温度を「高温値」に設定する。
【０１６８】
また、実施例３における温度制御部３２は、現在の電流量がＩ（ｔｈ２）を下回り（電流Ｉの状態が「小」）、それが緩やかな変化の場合には（電流Ｉの前状態は「中」）、図３０のｔ１に対応する場合であるので、電流量の急激な増加に備え、温度制御部３２は、目標温度を「低温値」に設定する。
【０１６９】
なお、実施例３における温度制御部３２は、現在の電流量がＩ（ｔｈ１）とＩ（ＴＨ２）との間である場合には、通常通り目標温度を「中央値」に設定する。
【０１７０】
この点を温度制御部３２による処理手順としてフローチャートに示したものが図３５である。図３５は、図２５のステップＳ８０４に対応する。図３５に示す「Ｉ」は、電流検出部３３によって算出された電流量の直近平均値である。また、「Ｔ」は、温度検出部３４によって算出された温度の直近平均値である。また、「ｄＴ／ｄｔ」は、温度の時間変化率である。
【０１７１】
図３５に示すように、目標温度判定部１４１は、まず、電流検出部３３から通知された電流量の直近平均値「Ｉ」が、「Ｉ（ｔｈ１）」を上回るか否かを判定する（ステップＳ９０１）。電流量の直近平均値「Ｉ」が、「Ｉ（ｔｈ１）」を下回ると（ステップＳ９０１否定）、目標温度判定部１４１は、次に、電流検出部３３から通知された電流量の直近平均値「Ｉ」が、「Ｉ（ｔｈ２）」を下回るか否かを判定する（ステップＳ９０２）。そして、電流量の直近平均値「Ｉ」が、「Ｉ（ｔｈ２）」を上回ると（ステップＳ９０２否定）、目標温度判定部１４１は、目標温度に「中央値」を設定する（ステップＳ９０３）。
【０１７２】
さて、ステップＳ９０１において、電流量の直近平均値「Ｉ」が、「Ｉ（ｔｈ１）」を上回ると判定されると（ステップＳ９０１肯定）、次に、目標温度判定部１４１は、前の時刻における電流量「Ｉの前状態」が、「Ｉ（ｔｈ１）」を上回るか否かを判定する（ステップＳ９０４）。
【０１７３】
そして、電流量「Ｉの前状態」が「Ｉ（ｔｈ１）」を上回ると判定すると(ステップＳ９０４肯定)、目標温度判定部１４１は、温度の直近平均値「Ｔ」の時間変化率がゼロ以下であるか否かを判定する（ステップＳ９０５）。目標温度判定部１４１は、ゼロ以下である場合には（ステップＳ９０５肯定）、目標温度に「高温値」を設定し（ステップＳ９０６）、ゼロより大きい場合には（ステップＳ９０５否定）、目標温度に「低温値」を設定する（ステップＳ９０７）。
【０１７４】
一方、ステップＳ９０４において、電流量「Ｉの前状態」が「Ｉ（ｔｈ１）」を下回ると判定すると（ステップＳ９０４否定）、続いて、目標温度判定部１４１は、電流量「Ｉの前状態」が「Ｉ（ｔｈ２）」を下回るか否かを判定する（ステップＳ９０８）。そして、電流量「Ｉの前状態」が「Ｉ（ｔｈ２）」を下回ると判定すると（ステップＳ９０８肯定）、目標温度に「低温値」を設定し（ステップＳ９０９）、上回ると判定すると（ステップＳ９０８否定）、目標温度に「高温値」を設定する（ステップＳ９１０）。
【０１７５】
さて、ステップＳ９０１において、電流量の直近平均値「Ｉ」が、「Ｉ（ｔｈ１）」を下回ると判定され（ステップＳ９０１否定）、ステップＳ９０２において、「Ｉ（ｔｈ２）を下回ると判定されると（ステップＳ９０２肯定）、次に、目標温度判定部１４１は、前の時刻における電流量「Ｉの前状態」が、「Ｉ（ｔｈ２）」を下回るか否かを判定する（ステップＳ９１１）。
【０１７６】
そして、電流量「Ｉの前状態」が「Ｉ（ｔｈ２）」を下回ると判定すると(ステップＳ９１１肯定)、目標温度判定部１４１は、温度の直近平均値「Ｔ」の時間変化率がゼロ以上であるか否かを判定する（ステップＳ９１２）。目標温度判定部１４１は、ゼロ以上である場合には（ステップＳ９１２肯定）、目標温度に「低温値」を設定し（ステップＳ９１３６）、ゼロより小さい場合には（ステップＳ９１２否定）、目標温度に「高温値」を設定する（ステップＳ９１４）。
【０１７７】
一方、ステップＳ９１１において、電流量「Ｉの前状態」が「Ｉ（ｔｈ２）」を上回ると判定すると（ステップＳ９１１否定）、続いて、目標温度判定部１４１は、電流量「Ｉの前状態」が「Ｉ（ｔｈ１）」を上回るか否かを判定する（ステップＳ９１５）。そして、電流量「Ｉの前状態」が「Ｉ（ｔｈ１）」を上回ると判定すると（ステップＳ９１５肯定）、目標温度に「高温値」を設定し（ステップＳ９１６）、下回ると判定すると（ステップＳ９１５否定）、目標温度に「低温値」を設定する（ステップＳ９１７）。
【０１７８】
［実施例３の効果］
上記してきたように、実施例３に係る光通信装置１は、光スイッチモジュール２１に供給される電流量に基づいて、フィードバック制御の目標温度を動的に変更する（所定の目標温度と異なる目標温度を決定する）。この結果、光スイッチ素子２２の温度をより適切に制御し、電流量が急激に変化する場合にも、光スイッチ素子２２の温度を許容範囲内に収めることが可能になる。あるいは、固定的な目標温度を用いた温度制御であれば許容範囲を超えていたケースであっても、救済することが可能になる。ひいては、光信号をより安定して出力することが可能になり、光スイッチモジュールを用いた通信品質を向上させることが可能になる。
【実施例４】
【０１７９】
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【０１８０】
例えば、温度制御部３２は、電流検出部３３が駆動設定部１００から出力されるデジタル信号を検出することにより、駆動制御部の駆動状態を判定することとしたが、駆動制御部の駆動状態を判定方法はこれに限ったものではない。例えば、温度制御部３２は、ポート接続情報に基づいて駆動電流の発生を検出することもできる。かかる場合、電流検出部３３は、光パケット変換部１０から出力されるポート接続情報を検出する。また、温度制御部３２は、光スイッチ素子２２に注入される駆動電流を直接検出してもよい。かかる場合、電流検出部３３は、Ｄ／Ａ変換部１０１から光スイッチ素子２２へ出力されるアナログ電気信号を検出する。
【０１８１】
以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１８２】
（付記１）光信号を出力する光信号出力部と、
前記光信号の経路切換えを行う光スイッチ素子と、
前記光スイッチ素子による経路切換え動作を制御するための駆動電流を前記光スイッチ素子に供給する駆動制御部と、
制御信号に基づいて、前記光スイッチ素子を冷却する冷却部と、
前記光スイッチ素子の温度を所定温度に保つための前記制御信号を前記冷却部に出力する温度制御部と、
を備えたことを特徴とする光通信装置。
【０１８３】
（付記２）前記光信号出力部から出力される光信号を増幅する光アンプと、
前記光スイッチ素子へ入力される光信号の入力レベル及び前記光スイッチ素子から出力される光信号の出力レベルを検出する信号レベル検出部と、
前記信号レベル検出部により検出された前記光信号の入力レベル及び出力レベルに基づいて、前記光アンプによる光信号の増幅量を制御する利得制御部と、を備え、
前記利得制御部は、前記信号レベル検出部による検出結果にかかわらず、前記駆動制御部の駆動状態に応じて、前記光信号を所定時間だけ増幅させるための制御信号を前記光アンプに出力することを特徴とする付記１に記載の光通信装置。
【０１８４】
（付記３）前記温度制御部は、前記駆動制御部の駆動状態に応じて前記制御信号を前記冷却部に出力するフィードフォワード制御部を備え、前記フィードフォワード制御部による制御は、比例係数、積分係数及び微分係数に基づいて実行されるものであり、
前記比例係数は、前記光スイッチ素子に前記駆動電流が供給された状態における前記光スイッチ素子の安定温度と前記所定温度との差分に基づいて決定され、
前記積分係数は、前記決定された比例係数と、前記光スイッチ素子に前記駆動電流が供給された状態における前記光スイッチ素子の安定温度と前記所定温度との差分と、に基づいて決定され、
前記微分係数は、前記決定された比例係数及び積分係数と、前記光スイッチ素子に前記駆動電流が供給された際の前記光スイッチ素子の最大温度上昇値と、に基づいて決定されることを特徴とする付記１又は付記２に記載の光通信装置。
【０１８５】
（付記４）前記光スイッチ素子の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出した温度に応じて、前記光スイッチ素子の温度を所定温度に保つための制御信号を前記冷却部に出力するフィードバック制御部と、
を備えることを特徴とする付記１〜３のいずれか１つに記載の光通信装置。
【０１８６】
（付記５）前記温度制御部は、前記光スイッチ素子の温度変化が収束状態に移行したら、前記光スイッチ素子に供給される電流の量に基づいて、前記所定温度と異なる温度を新たな所定温度とすることを特徴とする付記１に記載の光通信装置。
【０１８７】
（付記６）光信号の経路切換えを行う光スイッチ素子と当該光スイッチ素子を冷却する冷却部とを備えた光通信装置を制御する制御装置であって、
前記光スイッチ素子による経路切換え動作を制御するための駆動電流を前記光スイッチ素子に供給する駆動制御部と、
前記駆動制御部の駆動状態に応じて、前記光スイッチ素子の温度を前記所定温度に保つための制御信号を前記冷却部に出力するフィードフォワード制御部と、
を備えたことを特徴とする制御装置。
【０１８８】
（付記７）前記光通信装置は、前記光信号を出力する光信号出力部と、前記光信号出力部から出力される光信号を増幅する光アンプと、を備えており、
前記光スイッチ素子へ入力される光信号の入力レベル及び前記光スイッチ素子から出力される光信号の出力レベルを検出する信号レベル検出部と、
前記信号レベル検出部により検出された前記光信号の入力レベル及び出力レベルに基づいて、前記光アンプによる光信号の増幅量を制御する利得制御部と、を備え、
前記利得制御部は、前記信号レベル検出部による検出結果にかかわらず、前記駆動制御部の駆動状態に応じて、前記光信号を所定時間だけ増幅させるための制御信号を前記光アンプに出力することを特徴とする付記６に記載の制御装置。
【０１８９】
（付記８）前記フィードフォワード制御部による制御は、比例係数、積分係数及び微分係数に基づいて実行されるものであり、
前記比例係数は、前記光スイッチ素子に前記駆動電流が供給された状態における前記光スイッチ素子の安定温度と前記所定温度との差分に基づいて決定され、
前記積分係数は、前記決定された比例係数と、前記光スイッチ素子に前記駆動電流が供給された状態における前記光スイッチ素子の安定温度と前記所定温度との差分と、に基づいて決定され、
前記微分係数は、前記決定された比例係数及び積分係数と、前記光スイッチ素子に前記駆動電流が供給された際の前記光スイッチ素子の最大温度上昇値と、に基づいて決定されることを特徴とする付記６又は付記７に記載の制御装置。
【０１９０】
（付記９）前記光スイッチ素子の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出した温度に応じて、前記光スイッチ素子の温度を所定温度に保つための制御信号を前記冷却部に出力するフィードバック制御部と、
を備えることを特徴とする付記６〜８のいずれか１つに記載の制御装置。
【０１９１】
（付記１０）光スイッチ素子により光信号の経路切換えを行う光通信装置の光出力安定化方法であって、
前記光通信装置が、
前記光スイッチ素子による経路切換え動作を制御するための駆動電流を駆動制御部から前記光スイッチ素子に供給する工程と、
前記駆動制御部の駆動状態に応じて、フィードフォワード制御部により前記光スイッチ素子の温度を所定温度に保つための制御信号を冷却部に出力する工程と、
を含んだことを特徴とする光出力安定化方法。
【符号の説明】
【０１９２】
１    光通信装置
１０    光パケット変換部（光出力部）
２０    ドライバ部
２１    光スイッチモジュール
２２    光スイッチ素子
２４    熱電冷却素子（冷却部）
３０    制御部（制御装置）
３１    駆動制御部
３２    温度制御部
３３、１３０    電流検出部
３４    温度検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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