(57)【要約】【課題】  ペルチェ素子サイズ、駆動電流、駆動電圧を変えることなく最適な目標温度到達時間を実現し、十分に位相余裕を持った制御による安定な光送信器および光送信方法を提供する。【解決手段】  レーザダイオードを搭載したペルチェ素子の制御ループに加熱用と冷却用の異なるループフィルタを持ち、加熱または冷却情報に基づいてそれぞれに適切なループフィルタを切り替えて使用する。【選択図】  図２
2006005042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペルチェ素子上に実装されたレーザダイオードの特性に基づいて、前記レーザダイオードの温度を上昇または降下させる温度制御回路を含む光送信器であって、
前記温度制御回路のループフィルタの特性を、前記ペルチェ素子に流す電流方向に応じて切り替えることを特徴とする光送信器。
【請求項２】
ペルチェ素子上に実装されたレーザダイオードと、前記レーザダイオードの温度センサと、前記温度センサが検出した温度に基づいて前記ペルチェ素子を駆動するフィードバックループとを含む光送信器であって、
前記フィードバックループには、ループフィルタを含み、
前記ループフィルタは、前記ペルチェ素子を冷却するときの第１のループフィルタの特性と、前記ペルチェ素子を加熱するときの第２のループフィルタの特性と、を具備することを特徴とする光送信器。
【請求項３】
請求項２に記載の光送信器であって、
前記ループフィルタは、フィルタ定数を書き換え可能なデジタルフィルタで構成することにより、前記第１のループフィルタの特性と前記第２のループフィルタの特性とをソフトウェアで制御することを特徴とする光送信器。
【請求項４】
ペルチェ素子上に実装されたレーザダイオードと、前記レーザダイオードの温度センサと、前記温度センサが検出した温度に基づいて前記ペルチェ素子を駆動するフィードバックループとを含む光送信器であって、
前記フィードバックループには、第１のループフィルタと第２のループフィルタとを含み、
前記レーザダイオードを冷却するときには前記第１のループフィルタを用い、前記レーザダイオードを加熱するときには前記第２のループフィルタを用いることを特徴とする光送信器。
【請求項５】
ペルチェ素子に実装したレーザダイオードと、前記レーザダイオードの出力をモニタする第１のフォトダイオードと、前記レーザダイオードの波長ずれをモニタする第２のフォトダイオードと、前記第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとが検出した第１の電圧と第２の電圧とに基づいて前記ペルチェ素子を駆動するフィードバックループとを含む光送信器であって、
前記フィードバックループには、ループフィルタを含み、
前記ループフィルタは、前記ペルチェ素子を冷却するときの第１のループフィルタの特性と、前記ペルチェ素子を加熱するときの第２のループフィルタの特性と、を具備することを特徴とする光送信器。
【請求項６】
請求項５に記載の光送信器であって、
前記ループフィルタは、フィルタ定数を書き換え可能なデジタルフィルタで構成することにより、前記第１のループフィルタの特性と前記第２のループフィルタの特性とをソフトウェアで制御することを特徴とする光送信器。
【請求項７】
ペルチェ素子に実装したレーザダイオードと、前記レーザダイオードの出力をモニタする第１のフォトダイオードと、前記レーザダイオードの波長ずれをモニタする第２のフォトダイオードと、前記第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとが検出した第１の電圧と第２の電圧とに基づいて前記ペルチェ素子を駆動するフィードバックループとを含む光送信器であって、
前記フィードバックループには、第１のループフィルタと第２のループフィルタとを含み、
前記レーザダイオードを冷却するときには前記第１のループフィルタを用い、前記レーザダイオードを加熱するときには前記第２のループフィルタを用いることを特徴とする光送信器。
【請求項８】
ペルチェ素子に実装されたレーザダイオードからの出力光を変調し、光信号を送出する光送信方法であって、
前記レーザダイオードの発振特性を評価し、前記ペルチェ素子の前記レーザダイオードの実装面の温度を加熱すべきか冷却すべきか判断し、加熱すべきと判断したときには加熱用の定数をフィルタにセットし、冷却すべきと判断したときには冷却用の定数をフィルタにセットすることを特徴とする光送信方法。
【請求項９】
ペルチェ素子に実装されたレーザダイオードからの出力光を変調し、光信号を送出する光送信方法であって、
前記レーザダイオードの温度を測定するステップと、測定された前記温度に基づいて前記ペルチェ素子の前記レーザダイオードの実装面の温度を加熱すべきか冷却すべきか判断するステップと、加熱すべきと判断したとき第１のループフィルタを選択するステップと、冷却すべきと判断したとき第２のループフィルタを選択するステップと、を含むことを特徴とする光送信方法。
【請求項１０】
ペルチェ素子に実装されたレーザダイオードからの出力光を変調し、光信号を送出する光送信方法であって、
前記レーザダイオードの光出力をモニタするステップと、前記レーザダイオードの出力波長の光出力をモニタするステップと、前記光出力と前記出力波長の光出力との電圧比を演算するステップと、前記電圧比に基づいて前記ペルチェ素子の前記レーザダイオードの実装面の温度を加熱すべきか冷却すべきか判断するステップと、加熱すべきと判断したとき第１のループフィルタを選択するステップと、冷却すべきと判断したとき第２のループフィルタを選択するステップと、を含むことを特徴とする光送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はペルチェ素子を利用して半導体レーザダイオードの温度を一定にする光送信器および光送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザダイオードは、光送信器のパッケージ内において、ペルチェ素子上に実装される。同じくペルチェ素子上に実装されたサーミスタの電圧を、ペルチェ素子にフィードバックすることにより、周囲温度が変化しても半導体レーザダイオードの温度を一定に保つことができる。この方法について、特許文献１の第３図に記載される半導体レーザ装置、特許文献２の図１に記載の光送信器がある。
【０００３】
温度設定誤差を小さくすることを目的として、複数の温度制御ループを用いる方法が取られている。例えば、特許文献３の図２に記載された温度制御回路では、環境温度センサと半導体レーザダイオード駆動電流による発熱分を検出する温度センサのフィードバック値をサーミスタによる温度制御値に加算する方法を用いることにより、温度設定誤差を小さくしている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５７−１８６３８３号公報
【０００５】
【特許文献２】特開平１１−１６３４６２号公報
【特許文献３】特開平１０−３３５７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
温度制御誤差を小さくする方式を取ったとしても、目標温度に到達するまでの時間を大幅に短縮することはできない。一般に温度制御系の応答は遅く、サーミスタで温度を検出し、ペルチェ素子で温度を制御する半導体レーザダイオードの温度制御回路も同様である。目標温度に到達するまでの時間を短縮するには、温度制御フィードバックループのオープンループゲインを大きくしなければならない。しかしながらオープンループゲインを大きくしすぎると、位相余裕がなくなり不安定な回路となってしまう。
【０００７】
活性層の温度を変化させることにより、発振波長を変化させる波長可変レーザダイオードを使用した場合、半導体レーザダイオード活性層の温度を１０〜４０℃に設定する必要がある。仕様として環境温度範囲を−５〜７０℃とすると、ペルチェ素子によって最大６０℃の冷却、４５℃の加熱が必要となる。高密度波長多重伝送装置に搭載される波長可変型光送信器、波長可変型光送受信器では電源投入から、光出力、波長安定までの時間をできるだけ短くすることが求められている。従って、目標設定温度までの到達時間が短い光送信器および光送信方法が求められている。
【０００８】
光出力と波長との安定までの時間は、ペルチェ素子の加熱／冷却能力に依存する。加熱／冷却能力は、ペルチェ素子の大きさ、駆動電流、駆動電圧に比例するが、光送信器の小型化、低消費電力化を考えると、これらのパラメータを大きく変えることは困難である。
【０００９】
本発明は、ペルチェ素子サイズ、駆動電流、駆動電圧を変えることなく最適な目標温度到達時間を実現し、十分に位相余裕を持った安定な制御ができる光送信器および光送信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】
上記課題を解決するため、本発明の光送信器は、ペルチェ素子上に実装されたレーザダイオードの温度または波長等の特性に基づいて、レーザダイオードの温度を上昇または降下させる温度制御回路を含み、温度制御回路のフィルタの特性を、ペルチェ素子に流す電流方向に応じて切り替え、前記温度制御回路の応答速度を上げる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、幅広い範囲の周囲温度環境下において、レーザダイオードの目標温度に短時間で設定可能な光送信器および光送信方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を説明する実施例を図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１３】
まず、本発明の実施の形態である光送信器について、図１、図２、図５、図７および図８を用いて説明する。ここで、図１は、光送信器の、半導体レーザダイオードおよびその温度制御回路の基本構成を説明するブロック図である。図２は、本発明の実施例１を説明する光送信器のレーザダイオードおよびその温度制御回路のブロック図である。図５は、ペルチェ素子電流制御部からサーミスタ電圧検出部までの温度制御ループの一巡伝達特性を示す図である。図７は、冷却時にループフィルタを用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。図８は、加熱時にループフィルタを用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【００１４】
図１に示すブロック図で、サーミスタ５により半導体レーザダイオード温度を検出する温度検出部６と、温度制御目標値となる基準温度電圧を出力する基準電圧生成部１８とが設けられ、温度検出回路出力と基準電圧生成部出力とを温度比較部７で比較し、これらの差を求め、制御信号を送出する。制御信号は、ループフィルタ２０によって、ゲインと位相とを調整されて、電流制御部１０に渡される。電流制御部１０では比較部での比較値が零となるようにペルチェ素子駆動部１１にてペルチェ素子１の駆動電流値を決定する。
【００１５】
ペルチェ素子１上には、半導体レーザダイオード（以下ＬＤ：Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）４と、ＬＤ４の後端光を受光する光出力モニタ用フォトダイオード（以下ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）３が搭載されている。ＰＤ３の出力は、光出力制御回路２に送られ、ＬＤ４の出力を一定にするよう制御されている。
【００１６】
図１のブロックを含む光送信器では、ペルチェ素子１が冷却または加熱の一方に使用する場合は、ループフィルタ２０の特性を、冷却または加熱用に固定することができる。しかし、波長可変の光送信器の用途では、冷却制御する場合と加熱制御する場合とがある。この場合ループフィルタの特性は、時定数の遅い側の制御に合わせる必要がある。これは、時定数の速い制御側の特性に合わせると、遅い制御側で発振等回路の不安定性が、増大するためである。
【００１７】
図２に示すブロック図では、図１で説明した部分の説明は省略する。図２では、ペルチェ素子１上にＬＤ４とともに実装されたサーミスタ５の電圧を、温度検出部６によって検出し、温度比較部７において検出した温度と目標値とを比較する。この比較結果が制御信号として電流制御部１０に渡され、電流制御部１０の出力に基づいてペルチェ素子駆動部１１にてペルチェ素子１に電流を流す。温度比較部７で、温度検出部６の出力と基準電圧生成部１８の出力とを比較する。温度比較の結果、加熱の場合はＡＴＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）加熱用フィルタ８を使用し、冷却の場合はＡＴＣ冷却用ループフィルタ９を使用する。このとき加熱とは、ペルチェ素子に流す電流の極性が、ＬＤ４を加熱する方向であることを示し、冷却とは、ペルチェ素子に流す電流の極性が、ＬＤ４を冷却する方向であることを示している。これは、以下の図３、図４、図９および図１０についても同様である。このループフィルタの切り替えは、温度比較部７からの制御に基づいて、ＡＴＣ用ループフィルタ切り替え部２００のＳＷ３１にて行っている。
【００１８】
さて、ループフィルタを加熱用と冷却用とで切り替える理由について、図５を用いて説明しよう。本実施例の制御方法は、以下に示すペルチェ素子を用いた温度制御回路の一巡伝達特性に基づいている。
【００１９】
実施例１の光送信器の制御回路において、電流制御部１０〜ペルチェ素子駆動部１１〜ペルチェ素子１〜サーミスタ５〜温度検出部６までの一巡伝達特性を図５に示す。ここで、図５（ａ）は、ゲインの周波数特性、図５（ｂ）は、位相の周波数特性であり、加熱時と冷却時とをパラメータとしている。加熱時と冷却時とを比較すると、両者はオープンループの位相特性が異なっていることが分かる。冷却側において４Ｈｚ付近で位相が０°まで進むという特性が見られる。制御回路のどの部分を切り出すかによって伝達特性は異なるが、加熱側ではほぼ一定の位相特性であるのに対し、冷却側でのみ位相変化が見られる。この現象はペルチェ素子を含む制御伝達系において、伝達経路が複数存在する特性によって説明できる。すなわち、電流の方向に依存する伝達経路と、電流の方向に依存しない伝達経路が存在し、ペルチェ素子に流れる電流の向き、つまり加熱と冷却によって制御系の伝達経路が異なる。さらに熱応答に関しても、レーザダイオードモジュール全体で決まる時定数１０秒程度の特性がループ全体の応答速度を決めているが、これはペルチェ素子の熱応答に無関係であり、図５に示される伝達特性においても、加熱および冷却いずれも同じような伝達特性を示している。これに対し、時定数４０ミリ秒はペルチェ素子自身の熱応答に関わる特性であり、この時定数に対応する４Ｈｚ付近で、加熱と冷却の伝達特性が大きく異なる。
【００２０】
上述した特性により、冷却時は複数の伝達経路を取っていると判断できる。この伝達経路の違いが、図５のような位相特性の違いとなって現れる。以上はペルチェ素子自体の持つ特性であり、使用方法や環境条件によって極性が切り替わる、すなわち加熱側で位相変化が起こることはない。また冷却側の位相も随時変化するわけではなく、個体差があるものでもない。
【００２１】
加熱および冷却で異なるループフィルタを使用した場合の、シミュレーション結果を図７および図８に示す。いずれも図５に示した伝達特性に加熱用、冷却用それぞれのループフィルタのシミュレーション値を加えている。図７は冷却側の伝達特性であり、図７（ａ）（ｂ）に示す特性のループフィルタを用いると、図７（ｃ）（ｄ）に示す伝達特性を得ることができる。ループフィルタとして、ゲイン：４２ｄＢ、τ１＝５秒、τ２＝１秒のラグ・リードフィルタを用いた結果、カットオフ周波数ｆｃ＝０．０２Ｈｚ、位相余裕φｍ＝１２８°となった。
【００２２】
図８は加熱側の伝達特性であり、図８（ａ）（ｂ）に示す特性のループフィルタを用いると、図８（ｃ）（ｄ）に示す伝達特性を得ることができる。ループフィルタとして、ゲイン：３０ｄＢ、τ１＝１０秒、τ２＝１秒のラグ・リードフィルタを用いた結果、カットオフ周波数ｆｃ＝０．０１Ｈｚ、位相余裕φｍ＝４７°となった。
【００２３】
本実施例では、加熱時と冷却時とのループフィルタを使い分けることにより、冷却時のゲインを加熱側より１０ｄＢ高く取ることができ、ループの収束を速めることができた。
【００２４】
本実施例に拠って、加熱用と冷却用のループフィルタを持ち、加熱および冷却情報に基づいてそれぞれに最適なループフィルタを切り替えて使用することにより、ペルチェ素子のサイズ、駆動電流、駆動電圧を大幅に変えることなく最適な目標温度到達時間を実現し、十分に位相余裕を持った制御により光出力が安定な光送信器が実現できる。
なお、ループフィルタの切り替えは、２つのフィルタを切り替えて使うだけでなく、１つのデジタルフィルタのパラメータ（定数）を切り替えて実現してもよい。この場合、図示しない制御部にプログラミングされたソフトウェアにより書き換えが行われる。また、温度センサとしてサーミスタを用いたが、サーミスタに限らず厚膜温度センサでも、薄膜温度センサ等でも構わない。また、温度センサはＬＤの温度そのものを計る必要はなく、近傍の温度を測定できればよい。さらに、ＬＤは変調器を集積した変調器集積型ＬＤであってもよい。
【実施例２】
【００２５】
本発明の実施の形態である光送信器の他の実施例について、図３および図６を用いて説明する。ここで、図３は、本発明の実施例２を説明する光送信器のレーザダイオードおよびその温度制御回路のブロック図である。図６は、ペルチェ素子電流制御部から電圧検出部までの温度制御ループの一巡伝達特性を示す図である。
【００２６】
図３に示すブロック図では、図１または図２で説明した部分の詳細な説明は省略する。本実施例の光送信器では、ペルチェ素子１の上に、ＬＤ４の光出力モニタ用ＰＤ３以外に、エタロンフィルタ１４を透過した光の強度をモニタする波長モニタＰＤ１５が搭載されている。光出力モニタ用ＰＤ３と、波長モニタＰＤ１５との電圧は、それぞれ電圧検出部２２、２３に送られ、正規化電圧算出部１２で、電圧比が演算される。光出力モニタ用ＰＤ３単独では、ＬＤ４の波長ずれが検出きないが、エタロンフィルタの透過中心波長を、光送信器の出力波長からややずらして設定しておけば、波長のずれが、正規化電圧の増加／減少として検出できる。従って、基準電圧生成部２４に、初期の電圧比の値を記録しておき、常に初期の電圧比の値と一致するように、電圧比較部１３で、ＡＦＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）用ループフィルタ切り替え部３００のスイッチ３２を制御し、ＡＦＣ加熱用ループフィルタ１６とＡＦＣ冷却用ループフィルタ１７との一方を選択し、ペルチェ素子１の温度を制御する。なお、半導体レーザでは、活性層の温度が上昇すると、波長が長波長側にずれる。これと、電圧比較部１３での正規化電圧と基準電圧との比較結果から冷却すべきか加熱すべきか判断できる。
【００２７】
実施例１と同様に、ループフィルタを加熱用と冷却用とで切り替える理由について、図６を用いて説明しよう。本実施例の制御方法は、以下に示すペルチェ素子を用いた温度制御回路の一巡伝達特性に基づいている。
【００２８】
実施例２の光送信器の制御回路において、電流制御部１０〜ペルチェ素子駆動部１１〜ペルチェ素子１〜ＬＤ４〜エタロンフィルタ１４〜波長モニタＰＤ１５〜電圧検出部１２までの一巡伝達特性の一例を図６に示す。ここで、図６（ａ）は、ゲインの周波数特性、図６（ｂ）は、位相の周波数特性であり、加熱時と冷却時とをパラメータとしている。冷却側の４Ｈｚ付近で位相が３６０°まで遅れている。制御回路のどの部分を切り出すかによって伝達特性は異なるが、加熱側ではほぼ一定の位相特性であるのに対し、いずれも冷却側でのみ位相変化が見られる。これは、実施例１と同様に加熱と冷却とによって、制御系での伝達経路が異なることを意味している。さらに熱応答に関しても、レーザダイオードモジュール全体で決まる時定数１０秒程度の特性がループ全体の応答速度を決めているが、これはペルチェ素子の熱応答に無関係であり、図６に示される伝達特性においても、加熱および冷却いずれも同じような伝達特性を示している。時定数４０ミリ秒は、ペルチェ素子自身の熱応答に関わる特性であり、この時定数に対応する４Ｈｚ付近で、加熱と冷却の伝達特性が大きく異なっている。
【００２９】
このように伝達特性が異なるので、本実施例に拠って、加熱用と冷却用のループフィルタを持ち、加熱および冷却情報に基づいてそれぞれに最適なループフィルタを切り替えて使用することにより、ペルチェ素子サイズ、駆動電流、駆動電圧を大幅に変えることなく最適な目標温度到達時間を実現し、十分に位相余裕を持った発振波長が安定な光送信器用が実現できる。
【００３０】
なお、ループフィルタの切り替えは、２つのフィルタを切り替えて使うだけでなく、１つのデジタルフィルタのパラメータを切り替えて実現してもよい。また、温度センサとしてサーミスタを用いたが、サーミスタに限らず厚膜温度センサでも、薄膜温度センサ等でも構わない。また、温度センサはＬＤの温度そのものを計る必要はなく、近傍の温度を測定できればよい。さらに、ＬＤは変調器を集積した変調器集積型ＬＤであってもよい。
また、エタロンフィルタの透過中心波長は、光送信器の出力波長と一致させておいてもよい。この場合は、例えば一旦冷却側に制御し、波長ずれが大きくなった場合は、加熱側に制御することになる。
【実施例３】
【００３１】
本発明の実施の形態である光送信器の他の実施例について、図４を用いて説明する。ここで、図４は、本発明の実施例３を説明する光送信器のレーザダイオードおよびその温度制御回路のブロック図である。
【００３２】
実施例３の光送信器は、実施例１に記載した光強度の安定性に優れた光送信器の構成と、実施例２に記載した発振波長の安定性に優れた光送信器の構成とを、組み合わせたものである。従って、図４に示すブロック図では、図１ないし図３で説明した部分の詳細な説明を省略する。本実施例の光送信器では、レーザモジュール１００に、ＬＤ４の温度を求めるためのサーミスタ５と、ＬＤ４の波長を求めるためのエタロンフィルタ１４と波長モニタＰＤ１５が設けられている。
【００３３】
ＬＤ４の出力は、光出力モニタ用ＰＤ３の電圧をフィードバックする光出力制御回路２によって一定に保たれる。また、サーミスタ５の出力は、ＡＴＣ用ループフィルタ切り替え部２００にて、適切なループフィルタが選択され、電流制御部１０とペルチェ素子駆動部１１とを通じて、ペルチェ素子１にフィードバックする。さらに、ＬＤ４の波長のずれは、電圧比較部１３で検出され、ＡＦＣ用ループフィルタ切り替え部３００にて、適切なループフィルタが選択され、電流制御部１０とペルチェ素子駆動部１１とを通じて、ペルチェ素子１にフィードバックする。ここで、ペルチェ素子１にフィードバックされる信号は、ＡＴＣ用ループフィルタ切り替え部２００からの信号と、ＡＦＣ用ループフィルタ切り替え部３００からの信号との、一方である。その信号の切り替えは、ＡＴＣ／ＡＦＣ切り替え制御部２１とスイッチ１９とで行う。本実施例の場合、ＡＴＣ／ＡＦＣ切り替え制御部２１とスイッチ１９との制御は、ＡＴＣ制御の温度比較部７が行っている。温度比較部７では、予め定められた範囲に入ったとき、ＡＴＣ／ＡＦＣ切り替え制御部２１を経由して、スイッチ１９をＡＦＣ制御側に変更する。
【００３４】
本実施例に拠れば、加熱用と冷却用のループフィルタを持ち、加熱および冷却情報に基づいてそれぞれに最適なループフィルタを切り替えて使用することにより、ペルチェ素子サイズ、駆動電流、駆動電圧を大幅に変えることなく最適な目標温度到達時間を実現し、十分に位相余裕を持った制御により、光出力と発振波長とが安定な光送信器が実現できる。
【００３５】
なお、各ループフィルタの切り替えは、２つのフィルタを切り替えて使うだけでなく、１つのデジタルフィルタのパラメータ（定数）を切り替えて実現してもよい。この場合、図示しない制御部にプログラミングされたソフトウェアにより書き換えが行われる。さらに、４つのフィルタを切り替えて使うだけでなく、１つのデジタルフィルタのパラメータを切り替えて実現してもよい。
【００３６】
また、本実施例でＡＴＣ／ＡＦＣ切り替え制御部２１は、ＡＴＣ制御の温度比較部７で制御されているが、これに限る必要はない。すなわち、ＡＦＣ制御の電圧比較部１３で制御されてもよいし、ＡＴＣ制御の温度比較部７とＡＦＣ制御の電圧比較部１３との両方で制御されてもよい。また、図示しない上位の制御部で制御されても構わない。
【実施例４】
【００３７】
本発明の実施の形態である光送信器の他の実施例について、図９を用いて説明する。ここで、図９は、本発明の実施例４を説明する光送信器のブロック図である。また、本実施例の光送信器は、実施例３のレーザダイオードおよびその温度制御回路のブロック図に、光送信器の他の回路ブロックを追加したものであるので、図１ないし図４で説明した部分の詳細な説明は省略する。図９の光送信器４００は、１６本の６２２Ｍｂｉｔ／ｓの入力信号を多重化する信号処理回路２５と、信号処理回路２５で多重化された１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号を外部変調器２７の駆動信号に変換する変調器駆動回路と、レーザダイオードモジュール１００と、レーザダイオードモジュール１００の温度制御回路と、図示を省略したレンズ等の光学部品とから構成されている。
【００３８】
本実施例の、光送信器は、加熱用と冷却用のループフィルタを持っているので、加熱および冷却情報に基づいてそれぞれに最適なループフィルタを切り替えて使用することができる。これによって、ペルチェ素子のサイズの大型化、駆動電流増、駆動電圧増を抑えて、最適な目標温度到達時間を実現し、十分に位相余裕を持った制御により、光出力と発振波長とを安定とすることができる。
【００３９】
なお、実施例１および実施例２から自明なように、ＡＴＣ用の温度制御回路と、ＡＦＣ用の温度制御回路とをともに備える必要はなく、用途に応じてどちらか一方であってもよい。また、本実施例ではＬＤの外部に変調器を設けているが、ＬＤと変調器とを集積した変調器集積型レーザダイオードであっても同様である。
【実施例５】
【００４０】
本発明の他の実施の形態である光送受信器の実施例について、図１０を用いて説明する。ここで、図１０は、本発明の実施例５を説明する、光送受信器のブロック図である。また、本実施例の光送受信器は、実施例４の光送信器のブロック図に、光受信器の他の回路ブロックを追加したものであるので、図１ないし図４および図９で説明した部分の詳細な説明は省略する。図１０の光送受信器５００は、１６本の６２２Ｍｂｉｔ／ｓの入力信号を多重化する信号処理回路２５と、信号処理回路２５で多重化された１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号を外部変調器２７の駆動信号に変換する変調器駆動回路と、レーザダイオードモジュール１００と、レーザダイオードモジュール１００の温度制御回路と、伝送路から伝送されてきた１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号を電気信号に変換する受光素子２８と、変換された電気信号を増幅する増幅回路２９と、増幅された信号を１６本の６２２Ｍｂｉｔ／ｓの信号に分離する信号処理回路３０と、図示を省略したレンズ等の光学部品とから構成されている。
【００４１】
本実施例の、光送受信器は、加熱用と冷却用のループフィルタを持っているので、加熱および冷却情報に基づいてそれぞれに最適なループフィルタを切り替えて使用することができる。これによって、ペルチェ素子のサイズの大型化、駆動電流増、駆動電圧増を抑えて、最適な目標温度到達時間を実現し、十分に位相余裕を持った制御により、光出力と発振波長とを安定とすることができる。
【００４２】
なお、実施例１および実施例２から自明なように、ＡＴＣ用の温度制御回路と、ＡＦＣ用の温度制御回路とをともに備える必要はなく、用途に応じてどちらか一方であってもよい。また、本実施例ではＬＤの外部に変調器を設けているが、ＬＤと変調器とを集積した変調器集積型レーザダイオードであっても同様である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】光送信器の半導体レーザダイオードおよびその温度制御回路の基本構成を説明するブロック図である。
【図２】本発明の実施例１を説明する光送信器のレーザダイオードおよびその温度制御回路のブロック図である。
【図３】本発明の実施例２を説明する光送信器のレーザダイオードおよびその温度制御回路のブロック図である。
【図４】本発明の実施例３を説明する光送信器のレーザダイオードおよびその温度制御回路のブロック図である。
【図５】本発明の実施例１のペルチェ素子電流制御部からサーミスタ電圧検出部までの温度制御ループの一巡伝達特性を示す図である。
【図６】本発明の実施例２を説明するペルチェ素子電流制御部から電圧検出部までの温度制御ループの一巡伝達特性を示す図である。
【図７】本発明の実施例１の冷却時にループフィルタを用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】本発明の実施例１の加熱時にループフィルタを用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】本発明の実施例４を説明する光送信器のブロック図である。
【図１０】本発明の実施例５を説明する光送受信器のブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
1…ペルチェ素子、２…光出力制御回路、３…光出力モニタ用受光素子、４…発光素子、５…サーミスタ、６…温度検出部、７…温度比較部、８…ＡＴＣ加熱用ループフィルタ、９…ＡＴＣ冷却用ループフィルタ、１０…電流制御部、１１…ペルチェ素子駆動部、１２…正規化電圧算出部、１３…電圧比較部、１４…エタロンフィルタ、１５…波長モニタ用受光素子、１６…ＡＦＣ加熱用ループフィルタ、１７…ＡＦＣ冷却用ループフィルタ、１８…基準電圧生成部、１９…ＡＴＣ／ＡＦＣ切り替えスイッチ、２０…ループフィルタ、２１…ＡＴＣ／ＡＦＣ切り替え制御部、２２…光出力モニタＰＤ電圧検出部、２３…波長モニタＰＤ電圧検出部、２４…基準電圧生成部、２５…送信側信号処理回路、２６…変調器駆動回路、２７…変調器、２８…受光素子、２９…増幅回路、３０…受信側信号処理回路、３１…切り替えスイッチ、３２…切り替えスイッチ、１００…レーザダイオードモジュール、２００…ＡＴＣ用ループフィルタ切り替え部、３００…ＡＦＣ用ループフィルタ切り替え部、４００…光送信器、５００…光送受信器。
【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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