(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザの温度を設定温度に制御する温度制御回路と、
この半導体レーザの使用開始からの使用時間を計測する計時手段と、
新たな設定温度が与えられ前記温度制御回路が前記半導体レーザを新たな設定温度に到達させた段階で、この半導体レーザについて予め定められた所定の特性が個々の半導体レーザに対して定められた目標値と相違しているかどうかを判別する特性不一致判別手段と、
この特性不一致判別手段が前記目標値と一致していないと判別したときその目標値との誤差を求める誤差演算手段と、
前記半導体レーザの使用開始からの誤差演算手段による誤差の累積値とそれに対応する半導体レーザの前記使用時間をそれぞれ対にした履歴データを作成する履歴データ作成手段と、
この履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを用いて前記半導体レーザの前記所定の特性が半導体レーザの劣化を示す劣化値に到達するまでの使用時間を判定する使用時間判定手段
とを具備することを特徴とする半導体レーザ劣化監視装置。
【請求項２】
半導体レーザの温度を設定温度に制御する温度制御回路と、
この半導体レーザの使用開始からの使用時間を計測する計時手段と、
新たな設定温度が与えられ前記温度制御回路が前記半導体レーザを新たな設定温度に到達させた段階で、この半導体レーザについて予め定められた所定の特性が個々の半導体レーザに対して定められた目標値と相違しているかどうかを判別する特性不一致判別手段と、
この特性不一致判別手段が前記目標値と一致していないと判別したときその目標値との誤差を求める誤差演算手段と、
前記半導体レーザの使用開始からの誤差演算手段による誤差の累積値とそれに対応する半導体レーザの前記使用時間をそれぞれ対にした履歴データを作成する履歴データ作成手段と、
この履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを、前記所定の特性における誤差と使用時間をそれぞれ座標軸にしたグラフ上に表示するグラフ表示手段
とを具備することを特徴とする半導体レーザ劣化監視装置。
【請求項３】
半導体レーザに対する注入電流を所定の設定注入電流値に制御する注入電流制御回路と、
この半導体レーザの使用開始からの使用時間を計測する計時手段と、
新たな設定注入電流値が与えられ前記注入電流制御回路が前記半導体レーザを新たな設定注入電流値に到達させた段階で、この半導体レーザについて予め定められた所定の特性が個々の半導体レーザに対して定められた目標値と相違しているかどうかを判別する特性不一致判別手段と、
この特性不一致判別手段が前記目標値と一致していないと判別したときその目標値との誤差を求める誤差演算手段と、
前記半導体レーザの使用開始からの誤差演算手段による誤差の累積値とそれに対応する半導体レーザの前記使用時間をそれぞれ対にした履歴データを作成する履歴データ作成手段と、
この履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを用いて前記半導体レーザの前記所定の特性が半導体レーザの劣化を示す劣化値に到達するまでの使用時間を判定する使用時間判定手段
とを具備することを特徴とする半導体レーザ劣化監視装置。
【請求項４】
半導体レーザに対する注入電流を所定の設定注入電流値に制御する注入電流制御回路と、
この半導体レーザの使用開始からの使用時間を計測する計時手段と、
新たな設定注入電流値が与えられ前記注入電流制御回路が前記半導体レーザを新たな設定注入電流値に到達させた段階で、この半導体レーザについて予め定められた所定の特性が個々の半導体レーザに対して定められた目標値と相違しているかどうかを判別する特性不一致判別手段と、
この特性不一致判別手段が前記目標値と一致していないと判別したときその目標値との誤差を求める誤差演算手段と、
前記半導体レーザの使用開始からの誤差演算手段による誤差の累積値とそれに対応する半導体レーザの前記使用時間をそれぞれ対にした履歴データを作成する履歴データ作成手段と、
この履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを、前記所定の特性における誤差と使用時間をそれぞれ座標軸にしたグラフ上に表示するグラフ表示手段
とを具備することを特徴とする半導体レーザ劣化監視装置。
【請求項５】
前記グラフ表示手段は、それぞれの履歴データを示した座標点を通る曲線を表示すると共に、この曲線が前記半導体レーザの所定の特性で劣化を示す劣化値に到達する使用時間を併せて表示することを特徴とする請求項２または請求項４記載の半導体レーザ劣化監視装置。
【請求項６】
前記所定の特性は半導体レーザの出力する波長であり、前記誤差演算手段の演算する誤差は目標値との波長の誤差であることを特徴とする請求項１〜請求項４いずれかに記載の半導体レーザ劣化監視装置。
【請求項７】
複数の半導体レーザの劣化を処理時間を違えて順に監視する手段を具備することを特徴とする請求項１〜請求項４いずれかに記載の半導体レーザ劣化監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体レーザの劣化具合を監視する半導体レーザ劣化監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネット等の通信ネットワークの普及と伝送されるデータ量の増大によって、伝送路の伝送容量の増大の要求が高まっている。このような背景の下で、ＷＤＭ（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：波長分割多重伝送方式）光伝送システムが注目を集めている。本システムでは、伝送容量を上げるために、多重する波長数は１６０波、あるいはそれ以上とますます増えてきている。これに伴って、波長間隔も狭くなり、そこで半導体レーザは長期にわたる波長安定性が求められる。
【０００３】
そこで、半導体レーザの駆動電流に比例したモニタ電圧を検出し、これが基準電圧を越えた時点で劣化を判定するようにした技術が既に提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところがこのような従来の半導体レーザ劣化監視装置では、半導体レーザの劣化がある程度進行した段階でなければ劣化を判定することができない。劣化警報が出た時点で、すぐに交換を行うためには、常に交換用の半導体レーザを各波長分用意しておく必要がある。これでは、たくさんのバックアップを抱えなければならず、非常に不経済である。
【０００５】
そこで本発明の目的は、個々の半導体レーザの劣化の進行を把握し、寿命を予測することのできる半導体レーザ劣化監視装置を提供し、経済的なＷＤＭ伝送装置の運用を目指すことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、（イ）半導体レーザの温度を設定温度に制御する温度一定制御回路と、（ロ）この半導体レーザの使用開始からの使用時間を計測する計時手段と、（ハ）新たな設定温度が与えられ温度制御回路が半導体レーザを新たな設定温度に到達させた段階で、この半導体レーザについて予め定められた所定の特性がこの目標値と相違しているかどうかを判別する特性不一致判別手段と、（ニ）この特性不一致判別手段が前記した目標値と一致していないと判別したときその目標値との誤差を求める誤差演算手段と、（ホ）半導体レーザの使用開始からの誤差演算手段による誤差の累積値とそれに対応する半導体レーザの使用時間をそれぞれ対にした履歴データを作成する履歴データ作成手段と、（へ）この履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを用いて半導体レーザの前記した所定の特性が半導体レーザの劣化を示す劣化値に到達するまでの使用時間を判定する使用時間判定手段とを半導体レーザ劣化監視装置に具備させる。
【０００７】
すなわち請求項１記載の発明では、半導体レーザの温度を設定温度に制御する温度一定制御回路に新たな設定温度が与えられ、これを基にして半導体レーザの温度がこの設定温度に制御されたとき、この半導体レーザについて予め定められた所定の特性がこの設定温度に到達した状態での目標値と相違しているかどうかを特性不一致判別手段で判別するようにしている。たとえば、半導体レーザの出力する波長が目標値と一致したかどうかの判別を行う。そして、目標値と一致していないと判別したときには誤差演算手段によってその目標値との誤差を求め、履歴データ作成手段で半導体レーザの使用開始からの誤差演算手段による誤差の累積値とそれに対応する半導体レーザの使用時間をそれぞれ対にした履歴データを作成する。すなわち、特性不一致判別手段が目標値と一致していないと判別するたびに、履歴データが追加されていく。使用時間判定手段は、履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを用いて半導体レーザの前記した所定の特性が半導体レーザの劣化を示す劣化値に到達するまでの使用時間を判定することになる。
【０００８】
このように請求項１記載の発明では、履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを用いて半導体レーザの劣化の様子を把握することができるので、その半導体レーザをいつ交換すべきかを判別することができ、効率的あるいは経済的な交換が可能になる。
【０００９】
請求項２記載の発明では、（イ）半導体レーザの温度を設定温度に制御する温度一定制御回路と、（ロ）この半導体レーザの使用開始からの使用時間を計測する計時手段と、（ハ）新たな設定温度が与えられ温度制御回路が半導体レーザを新たな設定温度に到達させた段階で、この半導体レーザについて予め定められた所定の特性がこの設定温度に到達した状態での目標値と相違しているかどうかを判別する特性不一致判別手段と、（ニ）この特性不一致判別手段が前記した目標値と一致していないと判別したときその目標値との誤差を求める誤差演算手段と、（ホ）半導体レーザの使用開始からの誤差演算手段による誤差の累積値とそれに対応する半導体レーザの使用時間をそれぞれ対にした履歴データを作成する履歴データ作成手段と、（へ）この履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを、前記した所定の特性における誤差と使用時間をそれぞれ座標軸にしたグラフ上に表示するグラフ表示手段とを半導体レーザ劣化監視装置に具備させる。
【００１０】
すなわち請求項２記載の発明では、半導体レーザの温度を設定温度に制御する温度一定制御回路に新たな設定温度が与えられ、これを基にして半導体レーザの温度がこの設定温度に制御されたとき、この半導体レーザについて予め定められた所定の特性がこの設定温度に到達した状態での目標値と相違しているかどうかを特性不一致判別手段で判別するようにしている。たとえば、半導体レーザの出力する波長が目標値と一致したかどうかの判別を行う。そして、目標値と一致していないと判別したときには誤差演算手段によってその目標値との誤差を求め、履歴データ作成手段で半導体レーザの使用開始からの誤差演算手段による誤差の累積値とそれに対応する半導体レーザの使用時間をそれぞれ対にした履歴データを作成する。すなわち、特性不一致判別手段が目標値と一致していないと判別するたびに、履歴データが追加されていく。グラフ表示手段は、この履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを、前記した所定の特性における誤差と使用時間をそれぞれ座標軸にしたグラフで表示することになる。
【００１１】
このように請求項２記載の発明では、履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを用いて半導体レーザの劣化の様子をグラフに表示するので、劣化の進行を視覚的に把握することができる。したがって、その半導体レーザをいつ交換すべきかを判別することができ、効率的あるいは経済的な交換が可能になる。
【００１２】
請求項３記載の発明では、（イ）半導体レーザに対する注入電流を所定の設定注入電流値に制御する注入電流制御回路と、（ロ）この半導体レーザの使用開始からの使用時間を計測する計時手段と、（ハ）新たな設定注入電流値が与えられ注入電流一定制御回路が半導体レーザを新たな設定注入電流値に到達させた段階で、この半導体レーザについて予め定められた所定の特性がこの設定温度に到達した状態での目標値と相違しているかどうかを判別する特性不一致判別手段と、（ニ）この特性不一致判別手段が目標値と一致していないと判別したときその目標値との誤差を求める誤差演算手段と、（ホ）半導体レーザの使用開始からの誤差演算手段による誤差の累積値とそれに対応する半導体レーザの使用時間をそれぞれ対にした履歴データを作成する履歴データ作成手段と、（ヘ）この履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを用いて半導体レーザの前記した所定の特性が半導体レーザの劣化を示す劣化値に到達するまでの使用時間を判定する使用時間判定手段とを半導体レーザ劣化監視装置に具備させる。
【００１３】
すなわち請求項３記載の発明では、半導体レーザに対する注入電流（半導体レーザの駆動電流とは異なる）を所定の設定注入電流値に制御する注入電流制御回路に新たな設定注入電流値が与えられ、これを基にして半導体レーザの注入電流がこの設定注入電流値に制御されたとき、この半導体レーザについて予め定められた所定の特性が個々の半導体レーザに対して定められた目標値と相違しているかどうかを特性不一致判別手段で判別するようにしている。たとえば、半導体レーザの出力する波長が目標値と一致したかどうかの判別を行う。そして、目標値と一致していないと判別したときには誤差演算手段によってその目標値との誤差を求め、履歴データ作成手段で半導体レーザの使用開始からの誤差演算手段による誤差の累積値とそれに対応する半導体レーザの使用時間をそれぞれ対にした履歴データを作成する。すなわち、特性不一致判別手段が目標値と一致していないと判別するたびに、履歴データが追加されていく。使用時間判定手段は、履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを用いて半導体レーザの前記した所定の特性が半導体レーザの劣化を示す劣化値に到達するまでの使用時間を判定することになる。
【００１４】
このように請求項３記載の発明では、履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを用いて半導体レーザの劣化の様子を把握することができるので、その半導体レーザをいつ交換すべきかを判別することができ、効率的あるいは経済的な交換が可能になる。
【００１５】
請求項４記載の発明では、（イ）半導体レーザに対する注入電流を所定の設定注入電流値に制御する注入電流制御回路と、（ロ）この半導体レーザの使用開始からの使用時間を計測する計時手段と、（ハ）新たな設定注入電流値が与えられ注入電流一定制御回路が半導体レーザを新たな設定注入電流値に到達させた段階で、この半導体レーザについて予め定められた所定の特性が個々の半導体レーザに対して定められた目標値と相違しているかどうかを判別する特性不一致判別手段と、（ニ）この特性不一致判別手段が目標値と一致していないと判別したときその目標値との誤差を求める誤差演算手段と、（ホ）半導体レーザの使用開始からの誤差演算手段による誤差の累積値とそれに対応する半導体レーザの使用時間をそれぞれ対にした履歴データを作成する履歴データ作成手段と、（ヘ）この履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを、前記した所定の特性における誤差と使用時間をそれぞれ座標軸にしたグラフ上に表示するグラフ表示手段とを半導体レーザ劣化監視装置に具備させる。
【００１６】
すなわち請求項４記載の発明では、半導体レーザに対する注入電流を所定の設定注入電流値に制御する注入電流制御回路に新たな設定注入電流値が与えられ、これを基にして半導体レーザの注入電流がこの設定注入電流値に制御されたとき、この半導体レーザについて予め定められた所定の特性が個々の半導体レーザに対して定められた目標値と相違しているかどうかを特性不一致判別手段で判別するようにしている。たとえば、半導体レーザの出力する波長が目標値と一致したかどうかの判別を行う。そして、目標値と一致していないと判別したときには誤差演算手段によってその目標値との誤差を求め、履歴データ作成手段で半導体レーザの使用開始からの誤差演算手段による誤差の累積値とそれに対応する半導体レーザの使用時間をそれぞれ対にした履歴データを作成する。すなわち、特性不一致判別手段が目標値と一致していないと判別するたびに、履歴データが追加されていく。グラフ表示手段は、この履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを、前記した所定の特性における誤差と使用時間をそれぞれ座標軸にしたグラフで表示することになる。
【００１７】
このように請求項４記載の発明では、履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを用いて半導体レーザの劣化の様子をグラフに表示するので、劣化の進行を視覚的に把握することができる。したがって、その半導体レーザをいつ交換すべきかを判別することができ、効率的あるいは経済的な交換が可能になる。
【００１８】
請求項５記載の発明では、請求項２または請求項４記載の半導体レーザ劣化監視装置で、グラフ表示手段は、それぞれの履歴データを示した座標点を通る曲線を表示すると共に、この曲線が半導体レーザの所定の特性で劣化を示す劣化値に到達する使用時間を併せて表示することを特徴としている。
【００１９】
すなわち請求項５記載の発明では、請求項２または請求項４記載の半導体レーザ劣化監視装置で、グラフ表示を行ったときに履歴データを示した座標点を通る曲線を表示して、将来の劣化の状態を予測表示する。このとき、この曲線が半導体レーザの所定の特性で劣化を示す劣化値に到達する点に対応する時間を示せば、これがそれまでの使用時間として示されることになる。
【００２０】
請求項６記載の発明では、請求項１〜請求項４いずれかに記載の半導体レーザ劣化監視装置で、前記した所定の特性は半導体レーザの出力する波長であり、誤差演算手段の演算する誤差は目標値との波長の誤差であることを特徴としている。
【００２１】
請求項７記載の発明では、請求項１〜請求項４いずれかに記載の半導体レーザ劣化監視装置で、複数の半導体レーザの劣化を処理時間を違えて順に監視する手段を具備することを特徴としている。
【００２２】
すなわち請求項７記載の発明では、波長分割多重伝送を行う場合のように複数の半導体レーザを使用する場合にこれらの劣化の進行を監視することで、必要以上の交換用パッケージを準備する必要がなく、経済的である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
【００２６】
【実施例】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００２７】
＜第１の実施例＞
【００２８】
図１は本発明の第１の実施例における半導体レーザ劣化監視装置の構成を表わしたものである。この半導体レーザ劣化監視装置１００の半導体レーザ（ＬＤ）１０１は、ペルチェ素子（ＰＥ）１０２によってその温度の調節を行っており、そのためにサーミスタ（ＴＨ）１０３が半導体レーザ１０１の温度の検出を行っている。すなわち、温度制御回路部（ＡＴＣ）１０４は、サーミスタ１０３から得られる温度データ１０５をもとにペルチェ素子１０２を制御することで半導体レーザ１０１を加温あるいは冷却して所望の温度に保持している。パワー一定制御回路（ＡＰＣ）１０６は、モニタ光１０７を入力し、光ファイバ１０８を経て伝送路１０９に送出されるレーザ光のパワーを制御するための駆動信号１１１を半導体レーザ１０１に供給するようになっている。
【００２９】
この半導体レーザ劣化監視装置１００は半導体レーザ１０１から出力されるレーザ光の波長のずれを算出するためのＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１１２を搭載している。ＤＳＰ１１２は図示しないＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）等の記憶媒体に格納したプログラムを用いて同じく図示しないＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等の作業用メモリに処理データを一時的に格納しながら所望の制御を行うもので、装置の各部とデータの入出力を行うようになっている。
【００３０】
波長ロッカ１１４は伝送路１０９に向かうレーザ光の一部を光カプラ１１５によって分岐して得られた信号光を入力して、目標となる波長λとの誤差Δλを表わした誤差データ１１７をＤＳＰ１１２に入力するようになっている。サーミスタ１０３からはＤＳＰ１１２に温度データ１０５が入力される。また、パワー一定制御回路１０６からはＤＳＰ１１２に半導体レーザ１０１の駆動電流Ｉを表わした電流データ１１８が入力される。ＤＳＰ１１２はサーバ１２２と接続されており、分析のためのデータ１２３をこれに送出するようになっている。また、ＤＳＰ１１２は温度一定制御回路部１０４に対して波長を制御するための設定温度データ１２４を送出するようになっている。
【００３１】
図２は、ＤＳＰの動作を示したものである。ＤＳＰ１１２は半導体レーザ劣化監視装置１００の電源が投入されると、その制御動作を開始し、まずサーミスタ１０３（図１）のモニタ温度Ｔｍｏｎが半導体レーザ１０１についての設定温度Ｔｓｅｔと等しいかどうかをチェックする（ステップＳ１４１）。モニタ温度Ｔｍｏｎが設定温度Ｔｓｅｔと等しくない場合には（Ｎ）、温度制御回路部１０４による温度の制御によってこれらが等しくなるのを待機する。
【００３２】
このようにしてモニタ温度Ｔｍｏｎが設定温度Ｔｓｅｔと等しくなったら（ステップＳ１４１：Ｙ）、ＤＳＰ１１２は波長ロッカ１１４等による各種情報を入力する（ステップＳ１４２）。そして、このうちの波長ロッカ１１４から出力される誤差データ１１７を用いて、目標となる波長λＡと実際にモニタした波長λの誤差Δλｍｏｎが零であるかどうかを判別する（ステップＳ１４３）。これらの関係は次の（１）式に示す通りとなる。
Δλｍｏｎ＝λ−λＡ      ……（１）
【００３３】
実際にモニタした波長λが目標となる波長λＡと等しい場合には（ステップＳ１４３：Ｙ）、ステップＳ１４１に戻って処理を継続することになる（リターン）。これに対して、実際にモニタした波長λが目標となる波長λＡと等しくない場合には、すなわち誤差Δλｍｏｎが零でない場合には（Ｎ）、これが零となるように、次の式（２）で示す温度ΔＴを加えた設定温度Ｔｓｅｔを算出する（ステップＳ１４４）。
【００３４】
Ｔｓｅｔ＝Ｔｉｎｉ＋ΔＴ    ……（２）
【００３５】
ただし、Ｔｉｎｉは半導体レーザ１０１の温度の初期値Ｔｉｎｉである。この初期値Ｔｉｎｉは、初期設定時に半導体レーザ１０１（図１）の出力する波長を図示しない波長計で見ながら決定し、図示しないキーボードあるいは操作パネルからＤＳＰ１１２に対して入力したものである。なお、本実施例ではＤＳＰ１１２を使用するが、その他の外部回路であってもよい。
【００３６】
ＤＳＰ１１２は、（２）式で算出した設定温度Ｔｓｅｔを設定温度データ１２４として温度制御回路部１０４に送出する（ステップＳ１４５）。そして、半導体レーザ１０１の使用開始時からの経過時間ｔと、誤差Δλｍｏｎ等をサーバ１２２に送出して（ステップＳ１４６）、処理を再びステップＳ１４１に戻す（リターン）。
【００３７】
なお、半導体レーザ１０１の使用開始時からの経過時間ｔをサーバ１２２側が管理しておりその時間を知っている場合にはこれについてサーバ１２２に送信する必要はない。
【００３８】
このように半導体レーザ劣化監視装置１００は、半導体レーザ１０１の温度が設定温度Ｔｓｅｔと最初に等しくなった時点で駆動電流Ｉ等の各種情報を取得し、モニタした波長λが目標となる波長λＡと等しい場合にはその状態で温度一定制御回路部１０４等による制御を続行する。そして半導体レーザ１０１の経年変化等によってモニタした波長λが目標となる波長λＡと等しくなくなった場合あるいは両者の差がある許容値を超えるようになった場合には新たな設定温度Ｔｓｅｔを算出し、この状態でサーバ１２２に現状の所定のデータを送信することになる。
【００３９】
たとえば半導体レーザ１０１が工場出荷当初のもの（以下、新品という。）の場合には、ステップＳ１４３でモニタした波長λが目標となる波長λＡと食い違うようになるまで、製品にもよるが通常の場合には数年の時間が経過する。それまでの間、サーバ１２２はＤＳＰ１１２からデータを受信しないので、この間は他の仕事に専念することになる。そして、ＤＳＰ１１２からステップＳ１４６で示したデータが送られてきた段階で、該当する半導体レーザ１０１の寿命を予測する制御を行う。
【００４０】
図３は、ＤＳＰからデータの送信があった場合のサーバ側の処理の流れを表わしたものである。図１に示したサーバ１２２はＤＳＰ１１２から所定のデータが到来するのを監視している（ステップＳ１６１）。そして図２のステップＳ１４６で示した各種のデータが送られてきたら（Ｙ）、この中の経過時間ｔと誤差Δλｍｏｎを抽出する。そして、誤差Δλｍｏｎについては電源投入時からの累積λｄｅｖを求め、経過時間ｔと累積λｄｅｖの対を過去のものから所定の記憶領域に順に保持する（ステップＳ１６２）。
【００４１】
そして、現在まで保持した経過時間ｔと累積λｄｅｖの対を基に、グラフの表示を行う（ステップＳ１６３）。このグラフではそれぞれの対として表わされた経過時間ｔをｘ軸で表わし、累積λｄｅｖをそれぞれｙ軸で表わした点を作成し、これらの点を結ぶ曲線が波長ずれの限界値となる経過時間を寿命と予測する。
【００４２】
図４は、サーバによって表示された経過時間ｔと累積λｄｅｖの特性の一例を示したものである。図１に示したサーバ１２２はＤＳＰ１１２からデータを取得するたびに経過時間ｔと累積λｄｅｖの対の示す点ｄ１、ｄ２、ｄ３、……を作成し、これらを前記した記憶領域に格納していく。そして、これらの点ｄ１、ｄ２、ｄ３、……を延長した曲線１８１がｘ軸上で波長ずれの限界値に到達するときの経過年を寿命として表示する。
【００４３】
たとえば、図１に示した半導体レーザ１０１の波長が新品のときから０．１ｎｍ（ナノメータ）ずれたときがＬＤ劣化判定閾値であるとする。図４から曲線１８１がｘ軸上で０．１ｎｍとなるときの年が２０年であるとすると、寿命は２０年ということになる。そして、最新の測定点が点ｄ４でそのときの経過時間ｔが１０年であるとすると、それまでの余命ｔｒｅｍａｉｎはあと１０年ということになる。
【００４４】
もちろん、寿命あるいは余命ｔｒｅｍａｉｎの予測は、参照するデータとして得られる点ｄ１、ｄ２、ｄ３、……が多いほど正確になる。たとえば、最初の点ｄ１が得られた時点の予測値よりも、その半導体レーザ１０１についてより多くの点ｄが得られたときの方が正確な寿命の予測が可能である。寿命が到来したとき、あるいはそれから所定の時間だけ手前の時点で、サーバ１２２は半導体レーザ１０１の交換を要求することができる。
【００４５】
＜第１の実施例の第１の変形例＞
【００４６】
図５は本発明の第１の実施例の第１の変形例における半導体レーザ劣化監視装置の構成を表わしたものである。この図５で図１と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。この第１の変形例の半導体レーザ劣化監視装置１００Ａでは、それぞれの波長を分担する複数の半導体レーザ１０１１、１０１２、１０１３、……が配置されている。これらの半導体レーザ１０１１、１０１２、１０１３、……の出力側には、光ファイバ１０８１、１０８２、１０８３、……の一端がそれぞれ配置されており、これらの他端はオプチカル・マルチプレクサ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：ＯＭＵＸ）３３１の入力側に接続されている。オプチカル・マルチプレクサ３３１の出力側には光カプラ１１５の入力側が接続されている。この光カプラ１１５は先の実施例と同一のもので、入力された光信号を伝送路１０９と波長ロッカ１１４に分岐して出力するようになっている。波長ロッカ１１４から出力される目標となる波長λとの誤差Δλを表わした誤差データ１１７は、ＤＳＰ１１２Ａに入力されて処理される。ＤＳＰ１１２Ａが出力するデータ１２３Ａはサーバ１２２Ａに入力されて寿命の算出が行われるようになっている。
【００４７】
なお、この図５では図１に示した半導体レーザ用のペルチェ素子（ＰＥ）１０２、サーミスタ（ＴＨ）１０３の図示、ならびに温度制御回路部（ＡＴＣ）１０４およびパワー一定制御回路（ＡＰＣ）１０６の図示を省略している。これらは各半導体レーザ１０１１、１０１２、１０１３、……に対して個別に設けられている。
【００４８】
図５に示したこの半導体レーザ劣化監視装置１００ＡでＤＳＰ１１２Ａは、オプチカル・マルチプレクサ３３１が半導体レーザ１０１１、１０１２、１０１３、……のどれを選択して出力しているかを半導体レーザ選択情報３３２によって認識している。このため、波長ロッカ１１４から入力される誤差データ１１７を半導体レーザ１０１１、１０１２、１０１３、……ごとに時分割で管理することができる。個々の半導体レーザ１０１についてのＤＳＰ１１２Ａの制御は先の実施例の図２で説明した通りである。また、サーバ１２２Ａのこれに対する半導体レーザ１０１１、１０１２、１０１３、……ごとの制御は、先の実施例の図３で説明した通りである。
【００４９】
したがって、サーバ１２２Ａは、半導体レーザ１０１１、１０１２、１０１３、……のそれぞれについての寿命を一括して管理することができる。寿命を示す表示画面は半導体レーザ１０１１、１０１２、１０１３、……ごとに逐次切り替えて表示するようにしてもよいし、半導体レーザ１０１１、１０１２、１０１３、……の総数が比較的少ない場合には、これらを画面分割で表示するようにしてもよい。また、寿命の近づいた半導体レーザ１０１のみを特定の画面あるいは特定の画像表示領域に専用で表示して交換を促すようにしてもよい。
【００５０】
＜第１の実施例の第２の変形例＞
【００５１】
図６は本発明の第１の実施例の第２の変形例でサーバが表示する表示内容を示したものである。第１の実施例の図２のステップＳ１４６では、新たな設定温度Ｔｓｅｔを設定した段階でサーバ１２２（図１参照）に対して半導体レーザ１０１の使用開始時からの経過時間ｔと、誤差Δλｍｏｎの他に（２）式で示した温度ΔＴおよび半導体レーザ１０１の駆動電流Ｉを送出した。第２の変形例では、図４における波長ずれの経年変化を示した曲線１８１だけでなく半導体レーザ１０１の駆動電流の値の変動の様子を示した曲線１８２ならびにサーバ１２２にデータの送信を行うたびに送られる温度ΔＴを基にして、（２）式で計算される設定温度Ｔｓｅｔの経時的な変化を示すことにしている。
【００５２】
したがって、半導体レーザ１０１の寿命の管理を行う者は、曲線１８１だけでなく、他の曲線３８１、３８２の変化を参考に寿命の予測を行うことができる。たとえば、半導体レーザ１０１の駆動電流Ｉの変化量が一定以上になったり、温度Ｔの変化量が一定以上になったことをもって、寿命の決定の際の判断材料とすることができる。
【００５３】
＜第１の実施例の第３の変形例＞
【００５４】
図７は本発明の第１の実施例の第３の変形例として半導体レーザ劣化監視装置を使用した光通信システムの構成の概要を表わしたものである。この光通信システムで、送信側に配置された図示しない光伝送装置に接続された光送信機４００内の各光送信部４０１１〜４０１Ｎから送り出された波長λ１〜λＮのＮチャネル分の光信号は光マルチプレクサ（ＭＵＸ）部４０２で多重された後、ブースタアンプ４０３で増幅されて光伝送路４０４に送り出される。多重化された光信号４０５はインラインアンプ４０６で適宜増幅された後、プリアンプ４０７を経て光デマルチプレクサ（ＤＭＵＸ）４０８で元の波長λ１〜λＮに分離され、光受信機４０９内の各光受信部４１０１〜４１０Ｎの内の対応するもので受信される。
【００５５】
光送信機４００は、図５に示した第１の変形例と同一構成のＤＳＰ１１２Ａ、波長ロッカ１１４および光カプラ１１５を実質的に備えており、サーバ１２２Ｂにデータ１２３Ｂ１を送出するようになっている。ここでは、図５の半導体レーザ１０１１、１０１２、１０１３、……が図７の光送信部４０１１〜４０１Ｎに対応している。サーバ１２２Ｂは光送信機４００からだけではなく、図示しない同一構成の他の光送信機からデータ１２３Ｂ２〜データ１２３ＢＮの供給を受けるようになっており、複数の光通信システムにおける膨大な数の図示しない半導体レーザの寿命あるいは劣化の監視を行うようになっている。
【００５６】
図８は、このような光通信システムに採用される半導体レーザ劣化監視装置のディスプレイに表示されるモニタ画面の一例を示したものである。ディスプレイ４５１にはそれぞれの光通信システムにおける全チャネルの半導体レーザのモニタ結果が表示されるようになっている。ここではＡシステムという１つの光通信システムを構成する１６０チャネルＣＨ１〜ＣＨ１６０のモニタ結果が表示されている。
【００５７】
実施例の図４で示した特性図から寿命を判別された各半導体レーザは、寿命に至るまでの使用可能な年月に応じて複数のグループに分類され、図では示していないがチャネルを表示した各文字あるいは背景色がグループごとの色で表示されるようになっている。
【００５８】
なお、これら表示された各チャネルの文字をクリックする等によって、該当する半導体レーザについて図４に示した特性図を個別に表示させることも可能である。また、この図８ではチャネル番号順に各半導体レーザの状態を表示することにしたが、寿命が近づいた順に表示させるといった変形も可能である。
【００５９】
＜第２の実施例＞
【００６０】
図９は本発明の第２の実施例における半導体レーザ劣化監視装置の構成を表わしたものである。この図９で第１の実施例と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。本実施例の半導体レーザ劣化監視装置５００では、半導体レーザ１０１の注入電流５０１のモニタと制御の双方を行う注入電流制御回路５０２が設けられている。温度制御回路部（ＡＴＣ）１０４Ｃは、半導体レーザ１０１を予め定められた温度に制御する。本実施例では、レーザの経時劣化による波長ずれを温度ではなく、注入電流によって補正し、注入電流の補正値の累計が一定値以上になったことをもって、半導体レーザの劣化を判断する。
【００６１】
図１０は、ＤＳＰの動作を示したものであり、第１の実施例の図３に対応するものである。ＤＳＰ１１２Ｃは半導体レーザ劣化監視装置５００の電源が投入されると、その制御動作を開始し、まず注入電流制御回路５０２のモニタ注入電流ｉｍｏｎが半導体レーザ１０１についての設定注入電流ｉｓｅｔと等しいかどうかをチェックする（ステップＳ５４１）。モニタ注入電流ｉｍｏｎが設定注入電流ｉｓｅｔと等しくない場合には（Ｎ）、注入電流制御回路５０２による注入電流の制御によってこれらが等しくなるのを待機する。
【００６２】
このようにしてモニタ注入電流ｉｍｏｎが設定注入電流ｉｓｅｔと等しくなったら（ステップＳ５４１：Ｙ）、ＤＳＰ１１２Ｃは波長ロッカ１１４等による各種情報を入力する（ステップＳ５４２）。そして、このうちの波長ロッカ１１４から出力される誤差データ１１７を用いて、目標となる波長λＡと実際にモニタした波長λの誤差Δλｍｏｎが零であるかどうかを判別する（ステップＳ５４３）。これらの関係は先の第１の実施例の（１）式に示す通りとなる。
【００６３】
実際にモニタした波長λが目標となる波長λＡと等しい場合には（ステップＳ５４３：Ｙ）、ステップＳ５４１に戻って処理を継続することになる（リターン）。これに対して、実際にモニタした波長λが目標となる波長λＡと等しくない場合には、すなわち誤差Δλｍｏｎが零でない場合には（Ｎ）、これが零となるように、次の式（３）で示す注入電流Δｉを加えた設定注入電流ｉｓｅｔを算出する（ステップＳ５４４）。
【００６４】
ｉｓｅｔ＝ｉｉｎｉ＋Δｉ    ……（３）
【００６５】
ただし、ｉｉｎｉは半導体レーザ１０１の注入電流の初期値ｉｉｎｉである。この初期値ｉｉｎｉは、初期設定時に半導体レーザ１０１（図９）の出力する波長を図示しない波長計で見ながら決定し、図示しないキーボードあるいは操作パネルからＤＳＰ１１２Ｃに対して入力したものである。
【００６６】
ＤＳＰ１１２Ｃは、（３）式で算出した設定注入電流ｉｓｅｔを注入電流データ５０４として注入電流制御回路５０２に送出する（ステップＳ５４５）。そして、半導体レーザ１０１の使用開始時からの経過時間ｔと、誤差Δλｍｏｎ等をサーバ１２２に送出して（ステップＳ５４６）、処理を再びステップＳ５４１に戻す（リターン）。
【００６７】
なお、半導体レーザ１０１の使用開始時からの経過時間ｔをサーバ１２２Ｃ側が管理しておりその時間を知っている場合にはこれについてサーバ１２２Ｃに送信する必要はない。
【００６８】
このように半導体レーザ劣化監視装置５００は、半導体レーザ１０１の注入電流が設定注入電流ｉｓｅｔと最初に等しくなった時点で駆動電流Ｉ等の各種情報を取得し、モニタした波長λが目標となる波長λＡと等しい場合にはその状態で注入電流制御回路５０２等による注入電流が一定になるような制御を続行する。そして半導体レーザ１０１の経年変化等によってモニタした波長λが目標となる波長λＡと等しくなくなった場合あるいは両者の差がある許容値を超えるようになった場合には新たな設定注入電流ｉｓｅｔを算出し、この状態でサーバ１２２Ｃに現状の所定のデータを送信することになる。
【００６９】
たとえば半導体レーザ１０１が新品の場合には、ステップＳ５４３でモニタした波長λが目標となる波長λＡと食い違うようになるまで、製品にもよるが通常の場合には数年の時間が経過する。それまでの間、サーバ１２２ＣはＤＳＰ１１２Ｃからデータを受信しないので、この間は他の仕事に専念することになる。そして、ＤＳＰ１１２ＣからステップＳ５４６で示したデータが送られてきた段階で、該当する半導体レーザ１０１の寿命を予測する制御を行う。
【００７０】
本実施例のサーバ１２２Ｃ側の制御は図３に示した第１の実施例における制御と本質的に相違しない。そこでこれについての説明は省略する。
【００７１】
＜その他の変形例＞
【００７２】
また、半導体レーザの駆動電流の増加を検出して、駆動電流が所定量以上ずれるようになる日時を半導体レーザの劣化しきい値として、寿命を表示することも可能である。すなわち、半導体レーザの経時劣化にかかわらず、ＡＰＣ制御を行うことで同じ光出力パワーを保つようにすると、半導体レーザの駆動電流を増加させていく必要がある。半導体レーザの駆動電流と波長ずれの関係は、半導体レーザによって多少のばらつきがあるものの、だいたい同じと見なせる。駆動電流の増加によって、波長のずれが生じるので、駆動電流の増加の程度を寿命の判別または表示に利用することができることになる。一例を挙げると、半導体レーザの駆動電流が１０ｍＡ（ミリアンペア）増大したときに、波長は０．１ｎｍ（ナノメータ）だけずれるとする。そのとき、電流の増加をモニタしていき、電流がたとえば１０ｍＡ増大する日時をＬＤ劣化閾値として、寿命を表示することが可能である。この変形例の場合には、温度を調整して波長のずれを補正する必要はない。
【００７３】
なお、本発明の実施例および変形例ではＣＰＵあるいはＤＳＰとサーバを使用して半導体レーザの劣化あるいは寿命の監視を行ったが、このように制御を２つに分けて行わず、例えば単一のＣＰＵあるいはＤＳＰを用いてグラフの作成や寿命の予測までを一貫して行うことも可能である。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１〜請求項７記載の発明によれば、半導体レーザの使用を開始してから比較的短い期間が経過した時点で履歴データを基にしてその劣化の進行や初期不良をチェックすることができる。更に、特性不一致判別手段が目標値と一致していないと判別するたびに、履歴データが追加されていくので、次第に精度の高い監視を行うことができる。
【００７５】
また請求項２または請求項４記載の発明によれば、グラフ表示手段が、履歴データ作成手段で作成されたそれぞれの履歴データを基にして半導体レーザの劣化の様子をグラフに表示するので、劣化の進行を視覚的に把握することができる。したがって、その半導体レーザをいつ交換すべきかを判別することができ、効率的あるいは経済的な交換が可能になる。
【００７６】
更に請求項５記載の発明によれば、グラフ表示を行ったときに履歴データを示した座標点を通る曲線を表示するので、将来の劣化の状態を予測表示することができる。このとき、この曲線が半導体レーザの所定の特性で劣化を示す劣化値に到達する点に対応する時間を示すことで、寿命等を簡単に判別することができる。
【００７７】
また請求項７記載の発明によれば、波長分割多重伝送を行う場合のように複数の半導体レーザを使用する場合にこれらの劣化の進行を時分割等で監視するので、ハードウェアを節約し、経済的な半導体レーザ劣化監視装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における半導体レーザ劣化監視装置の構成を表わしたブロック図である。
【図２】本実施例のＤＳＰの制御の様子を表わした流れ図である。
【図３】本実施例でＤＳＰからデータの送信があった場合のサーバ側の処理の流れを表わした流れ図である。
【図４】本実施例でサーバによって表示された経過時間ｔと累積λｄｅｖの特性の一例を示した特性図である。
【図５】本発明の第１の実施例の第１の変形例における半導体レーザ劣化監視装置の構成を表わしたブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施例の第２の変形例でサーバが表示する表示内容を示した特性図である。
【図７】本発明の第１の実施例の第３の変形例における半導体レーザ劣化監視装置を使用した光通信システムの構成の概要を表わしたシステム構成図である。
【図８】第３の変形例における半導体レーザ劣化監視装置のディスプレイに表示されるモニタ画面の一例を示した要部平面図である。
【図９】本発明の第２の実施例における半導体レーザ劣化監視装置の構成を表わしたブロック図である。
【図１０】第２の実施例におけるＤＳＰの動作を示した流れ図である。
【符号の説明】
１００、１００Ａ、５００  半導体レーザ劣化監視装置
１０１  半導体レーザ（ＬＤ）
１０２  ペルチェ素子（ＰＥ）
１０３  サーミスタ（ＴＨ）
１０４  温度制御回路部（ＡＴＣ）
１０６  パワー一定制御回路（ＡＰＣ）
１１２、１１２Ａ、１１２Ｃ  ＤＳＰ
１１４  波長ロッカ
１１５  光カプラ
１２２、１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ  サーバ
４５１  ディスプレイ
５０２  注入電流制御回路
【図１】
0003606235.tif 000002
【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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