(57)【要約】【課題】コストを低減し、又、取り付けるスペース、取り付け精度も不要としながら、光信号の出力の自動制御が可能な光トランシーバモジュールを提供する。【解決手段】１つの筐体１内に光信号を送信するレーザダイオード４と光信号を受信するフォトダイオード５とを有し、１本の光ファイバ３にて光信号の送受信を行う光トランシーバモジュールにおいて、レーザダイオード４の近傍に、レーザダイオード４の周囲の温度を計測する温度センサ１０を設け、温度センサ１０で計測した温度に基づいて、レーザダイオード４からの光信号の出力を一定に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの筐体内に光信号を送信する送信素子と光信号を受信する受信素子とを有し、１本の光ファイバにて該光信号の送受信を行う光トランシーバモジュールにおいて、
前記送信素子の近傍に、前記送信素子周囲の温度を計測する温度センサを設け、
前記温度センサで計測した温度に基づいて、前記送信素子からの光信号の出力を一定に制御することを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光トランシーバモジュールにおいて、
前記温度センサは、サーミスタであることを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の光トランシーバモジュールにおいて、
前記温度センサは、熱電対であることを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項４】
請求項１に記載の光トランシーバモジュールにおいて、
前記温度センサは、半導体接合型温度検出器であることを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の光トランシーバモジュールにおいて、
前記半導体接合型温度検出器は、前記送信素子中の半導体接合部分を、温度センサとして利用したものであることを特徴とする光トランシーバモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システムに用いられる光トランシーバモジュールに関し、例えば、１本の光ファイバを用いて光信号の送受信を行う一心双方向光トランシーバモジュール等に有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
光伝送システムにおいて、光信号の送受信に用いる光トランシーバモジュールには、光信号を送信するレーザダイオード（以降、ＬＤと略す。）と、光信号を受信するフォトダイオード（以降、ＰＤと略す。）が設けられている。上記構成の光トランシーバモジュールには、ＬＤのＡＰＣ(Automatic Power Control)動作を行うため、ＬＤの背面光を受信するモニタフォトダイオード（以降、ＭＰＤと略す。）を設けており、ＭＰＤで受信した背面光の強度をフィードバックして、ＬＤの出力を自動的に調整している（非特許文献１の図７、図９）。
【０００３】
【非特許文献１】「アクセス用光送受信モジュール」、OPTRONICS(2004) No.1、P172〜176
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の光トランシーバモジュールでは、ＬＤの出力制御のためにＭＰＤを搭載する必要があるが、ＭＰＤ搭載に伴い、以下のような課題が発生している。
（１）ＭＰＤとそれを搭載するキャリアのコストが高い。
（２）ＭＰＤとキャリアの取付けコストが高い。
（３）ＭＰＤとキャリアを取り付けるスペースが必要である。
（４）ＬＤ−ＭＰＤ間を光学結合とするため、ＭＰＤの取付け精度が必要である。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、コストを低減し、又、取り付けるスペース、取り付け精度も不要としながら、光信号の出力の自動制御が可能な光トランシーバモジュール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】
【０００６】
上記課題を解決する第１の発明に係る光トランシーバモジュールは、
１つの筐体内に光信号を送信する送信素子と光信号を受信する受信素子とを有し、１本の光ファイバにて該光信号の送受信を行う光トランシーバモジュールにおいて、
前記送信素子の近傍に、前記送信素子周囲の温度を計測する温度センサを設け、
前記温度センサで計測した温度に基づいて、前記送信素子からの光信号の出力を一定に制御することを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決する第２の発明に係る光トランシーバモジュールは、
上記第１の発明に記載の光トランシーバモジュールにおいて、
前記温度センサは、サーミスタであることを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する第３の発明に係る光トランシーバモジュールは、
上記第１の発明に記載の光トランシーバモジュールにおいて、
前記温度センサは、熱電対であることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第４の発明に係る光トランシーバモジュールは、
上記第１の発明に記載の光トランシーバモジュールにおいて、
前記温度センサは、半導体接合型温度検出器であることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第５の発明に係る光トランシーバモジュールは、
上記第４の発明に記載の光トランシーバモジュールにおいて、
前記半導体接合型温度検出器は、前記送信素子中の半導体接合部分を、温度センサとして利用したものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＬＤ出力の自動制御のためのＭＰＤを不要とし、替わりに、取り付けスペースや精度を必要としない小さな温度センサを用いるので、メトロ系光ネットワーク、光アクセス網、光ＬＡＮ等の光通信で使用できる小型で簡易な構造の光トランシーバモジュールを提供することができる。ＭＰＤを用いる場合には、ＬＤに対する位置合わせ（搭載精度）が必要であったが、温度センサを用いる場合には、位置合わせが不要となり、製造工程を簡易にすることができる。又、一般に、温度センサはＭＰＤより小型で安価であり、又、従来は、搭載精度を確保するためＭＰＤを搭載するキャリアが必要であったのに対して、温度センサを用いる場合には、キャリアも不要として、部品点数も少なくなるため、光トランシーバモジュールの小型化、低コスト化にも寄与する。
又、光トランシーバモジュール内の受信素子として、アバランシェ・フォトダイオードを用いる場合には、その印加電圧を温度に応じて可変とすることが望ましいが、本発明によれば、光トランシーバモジュール内の温度を測定するので、ＬＤのバイアス条件を最適化するだけでなく、同時に、アバランシェ・フォトダイオードのバイアス条件も最適化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る光トランシーバモジュールの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１、図２は、本発明に係る光トランシーバモジュールの実施形態の一例を示す図であり、図１は、全体の概略図であり、図２は、主要部分の斜視図である。なお、図２においては、一部の構成を省略して図示している。
【００１４】
（光トランシーバモジュールの構成）
本実施形態の光トランシーバモジュールは、一方が開口された中空形状の筐体１と板状のステム２を主部品とし、筐体1の開口部分にステム２を配設することにより、全体が缶形状のパッケージを構成している。ステム２に対向する筐体１の端面側には、外部との光伝送を行う光ファイバ３が取り付けられており、この光ファイバ３と光信号を送受信可能なように、ステム２の所定の位置に、キャリア８、９を介して、光信号を送信するレーザダイオード（ＬＤ）４と光信号を受信するフォトダイオード（ＰＤ）５が配設されている。つまり、本実施形態の光トランシーバモジュールは、１つの筐体（筐体1、ステム２）内にＬＤ４とＰＤ５とを有し、１本の光ファイバ３にて光信号の送受信を行うものである。
【００１５】
光ファイバ３とＬＤ４及びＰＤ５の光学結合は、光ファイバ３の端面に対向して設けられたレンズ６と波長分離多重のフィルタ７とにより行われている。このフィルタ７は、ＬＤ４からの光信号を反射し、レンズ６を経由して光ファイバ３の方向へ導くと共に、レンズ６を経由する光ファイバ３からの光信号を、ＰＤ５の方向へ透過するものであり、図示しない支持部材により適切な位置に配設されている。
【００１６】
本実施形態の光トランシーバモジュールにおいては、筐体１とステム２とを接合することにより、筐体１とステム２が形成する空間を封止しており、又、筐体１、ステム２、レンズ６が形成する空間も、筐体１とレンズ６とを接合することにより、封止している。このレンズ６は、光ファイバ３とＬＤ４及びＰＤ５との光学結合に用いられると共に、上記空間の封止のために用いられている。
【００１７】
ＬＤ４は、その光信号の出力を自動的に一定に調整する必要があり、ＬＤ４の近傍に設けられ、その周囲の温度を計測する温度センサ１０を用いて、その出力の調整を行っている（詳細は後述する。）。又、ＰＤ５には、トランス・インピーダンス・アンプ（以降、ＴＩＡと呼ぶ。）１１が接続されており、受信した光信号をＰＤ５において光電変換した後、光電変換した電気信号をＴＩＡ１１で増幅している。
【００１８】
又、ＬＤ４及び温度センサ１０は、ワイヤボンディング１５により、ステム２を貫通して設けられたピン１６と電気的に接続されており、又、ＰＤ５も、ＴＩＡ１１、チップコンデンサ１７を経由した後、ワイヤボンディング１５により、ピン１６と電気的に接続されている。そして、図示しない外部の制御装置は、本実施形態の光トランシーバモジュールと、ピン１６を用いて電気的に接続されて、ＬＤ４で送信する光信号を制御すると共にＰＤ５で受信した光信号を電気信号として受信している。なお、チップコンデンサ１７は、電源系から混入する雑音がＰＤ５やＴＩＡ１１へ入力されることを防止するために配置されたものである。
【００１９】
（光トランシーバモジュールの作製手順）
ここで、本実施形態の光トランシーバモジュールの作製手順の概略を説明する。
本実施形態の光トランシーバモジュールは、ステム２側から順に積み上げるように、製作されている。すなわち、ステム２の上に、キャリア８、９及びＴＩＡ１１、チップコンデンサ１７を配設し、キャリア８上にＬＤ４及び温度センサ１０を、キャリア９上にＰＤ５を固定し、ワイヤボンディング１５により各部材との配線を行っている。その後、図示しない支持部材により、フィルタ７をステム２に固定する。フィルタ７を固定する際には、光ファイバ３とＰＤ５が高効率で結合し、かつ、光ファイバ３とＬＤ４が高効率で結合するように、アライメントを行っている。
【実施例１】
【００２０】
本実施形態の光トランシーバモジュールにおいて、ＬＤ４から出力される光信号の送信波長とＰＤ５で光電変換される光信号の受信波長は相違している。本実施例においては、一例として、ＬＤ４から出力される光信号の送信波長を１．３μｍ帯、ＰＤ５で光電変換される光信号の受信波長を１．５５μｍ帯とすると共に、フィルタ７を、１．３μｍ帯を反射し、１．５５μｍ帯を透過するものとしている。そこで、上記構成における光信号の送受信動作を、図１〜図３を参照して説明する。
【００２１】
（受信側動作）
受信光となる１．５５μｍ帯の光信号は、光ファイバ３（外部）から筐体１の内部へ入射され、レンズ６を経由し、１．５５μｍ帯を透過するフィルタ７を透過して、ＰＤ５へ入射される。フィルタ７は、１．５５μｍ帯の波長を透過するため、外部からの受信光は、ごくわずかな損失分を除いて、ＰＤ５へ入射されて、光電変換される。ここでは、信号ビットレート１．２５Ｇｂ／ｓであった。光電変換された光電流は非常に小さいので、隣に配置されたＴＩＡ１１で増幅して外部の制御装置へと出力される。
【００２２】
（送信側動作）
光トランシーバモジュール同士において、安定した光信号の送受信を行うには、まず、送信する光信号を所望の光出力に一定に保つことが望ましく、そのためには、ＬＤの光出力を所望の光出力に一定に保つ必要がある。ところが、ＬＤは、周囲環境の影響を受けて、その光出力が変化しやすく、そのため、従来は、ＬＤの背面光をＭＰＤでモニタし、その結果をフィードバックすることにより、ＬＤの制御電流を決定して、光出力を一定に制御していた。しかしながら、前述したように、ＭＰＤによりＬＤをモニタする場合、ＬＤに対してＭＰＤを光学結合させること、つまり、精密な位置合わせが必要であった。
【００２３】
これに対して、本発明では、ＬＤにおいて、制御電流に対する光出力が温度によって変化するという特性に着目し、ＭＰＤに替えて、温度センサを用い、温度センサで計測した温度をフィードバックすることにより、ＬＤの制御電流を決定して、その光出力を一定に制御している。
【００２４】
ここで、標準的なＬＤの光出力対電流特性のグラフを、図３に示す。
図３からわかるように、温度が低い場合は、電流しきい値が低く、光出力は大きい。一方、温度が高い場合は、電流しきい値が高く、光出力は小さい。つまり、ＬＤの周囲環境の温度が検知できれば、図３に示す特性に基づいて、制御電流を決定して、ＬＤからの光出力を常に一定に保つことが可能となる。
【００２５】
従って、本実施例においては、ＬＤ４の近傍に設けた温度センサ１０で、ＬＤ４の周囲の温度を計測し、温度センサ１０で計測した温度に基づいて、ＬＤ４の出力を一定とする制御電流を決定して、送信光となる１．３μｍ帯の光信号をＬＤ４から出射している。そして、この送信光は、ＬＤ４から出射された後、１．３μｍ帯を反射するフィルタ７を反射し、レンズ６を経由して、光ファイバ３（外部）へ導かれることになる。
【００２６】
なお、ＬＤ４の出力制御に用いる温度センサ１０としては、例えば、サーミスタ、熱電対、半導体接合型温度検出器等が使用可能である。このような温度センサ１０は、一般に、ＭＰＤより小型（約半分の大きさ）であり、又、安価である。又、ＬＤ４の周囲環境の温度を測定できれば十分であるので、ＭＰＤのような光学結合（精密な位置合わせ）も不要である。つまり、温度センサ１０をＬＤ４の近傍に配置できれば十分であり、このことは、製造工程の簡素化、低コスト化にも寄与する。
【００２７】
ここで、サーミスタ、熱電対、半導体接合型温度検出器について説明を行う。
サーミスタは、温度の違いによって電気抵抗が大きく変化する半導体素子を用いて、温度測定を行うものである。又、熱電対は、二種の金属を組み合せることにより熱起電力を得て、温度測定を行うものである。又、半導体接合型温度検出器は、半導体のｐｎ接合部に一定の微少電流（およそ、１μＡから１ｍＡ）を流したときに、温度に応じてｐｎ接合部の接合間電圧が変化する特性を利用して、温度測定を行うものである。特に、半導体接合型温度検出器を用いる場合には、別途、温度センサを設けることなく、ＬＤ４内部のｐｎ接合部の特性を温度センサとして利用し、ＬＤ４自体の温度を測定することが可能である。
【００２８】
上述したように、温度センサ１０は、ＬＤ４の周囲環境の温度を測定できれば十分であり、ＬＤ４の近傍に配置できれば、その位置精度は求められない。従って、図１、２に示すように、ＬＤ４と同じキャリア８上において、密着するように配置することが一番望ましいが、図４に示すように、ステム２上にキャリア８とは独立した他のキャリア１２を設け、その上に温度センサ１０を配置するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、１つの筐体内にレーザダイオード、フォトダイオードを有する光トランシーバモジュールに好適なものであるが、レーザダイオード、フォトダイオードが独立した筐体を有する光トランシーバモジュール（非特許文献１の図２参照）や、光信号の送信のみを行う光送信モジュールにも、適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る光トランシーバモジュールの実施形態の一例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る光トランシーバモジュールの実施形態の一例を示す斜視図である。
【図３】一般的なＬＤの光出力対電流の特性を示すグラフである。
【図４】図１に示した本発明に係る光トランシーバモジュールの変形例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    筐体
２    ステム
３    光ファイバ
４    レーザダイオード（ＬＤ）
５    フォトダイオード（ＰＤ）
６    レンズ
７    フィルタ
８、９  キャリア
１０  温度センサ
１１  トランス・インピーダンス・アンプ（ＴＩＡ）
１５  ワイヤボンディング
１６  ピン
１７  チップコンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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