(57)【要約】      （修正有）【課題】熱による光導波路の屈折率変化により透過光周波数を制御する光干渉計において、ヒータに供給する電力の制御方法および制御回路を提供する。【解決手段】光干渉計１の光導波路上に形成されたヒータ２に電力を供給するため、制御電圧生成回路５は制御電圧を発生し、定電力制御回路６はこの制御電圧に相当する電力をヒータに供給する。この際の制御電圧は、ヒータの抵抗値またはヒータで消費される電力の測定に基づいて、その変動を吸収するように決定される。【選択図】図１
2008216557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光干渉計の光導波路上に形成されたヒータの発熱によりその光干渉計の透過光周波数を制御する方法において、
制御信号として入力される制御電圧に相当する電力が前記ヒータに供給されるように、前記ヒータで消費される電力を制御する
ことを特徴とする光干渉計の制御方法。
【請求項２】
前記ヒータに流れる電流および前記ヒータの両端の電位差から前記ヒータの抵抗値を求め、その抵抗値に基づいて前記ヒータに供給される電圧または電流を調整する請求項１記載の光干渉計の制御方法。
【請求項３】
前記ヒータに流れる電流および前記ヒータの両端の電位差から前記ヒータの消費電力を求め、その消費電力に基づいて前記ヒータに供給される電圧または電流を調整する請求項１記載の光干渉計の制御方法。
【請求項４】
光干渉計の光導波路上に形成されたヒータの発熱によりその光干渉計の透過光周波数を制御する制御回路において、
制御信号として入力される制御電圧に相当する電力が前記ヒータに供給されるように、前記ヒータで消費される電力を制御する電力制御手段を備えた
ことを特徴とする光干渉計の制御回路。
【請求項５】
前記電力制御手段は、前記ヒータに流れる電流および前記ヒータの両端の電位差から前記ヒータの抵抗値を求める手段（１１）と、その抵抗値に基づいて前記ヒータに供給される電圧または電流を調整する手段（１２、１３）とを含む請求項４記載の光干渉計の制御回路。
【請求項６】
入力された電圧に対応する駆動電流を前記ヒータに供給するヒータ駆動回路（３）を備え、
前記抵抗値を求める手段は、前記ヒータ（２）の両端の電位差を求める電圧計測回路（１１１）と、この電圧計測回路により求められた電位差と前記ヒータ駆動回路の駆動電流値とから抵抗値を算出する抵抗値算出回路（１１２）とを含み、
前記調整する手段は、前記制御電圧を可変利得で前記ヒータ駆動回路に入力する可変利得増幅器（１３）と、この可変利得増幅器の利得を前記算出する手段の算出した抵抗値に基づいて調整する利得調整回路（１２）と含む
請求項５記載の光干渉計の制御回路。
【請求項７】
前記ヒータ駆動回路の駆動電流値は前記制御電圧の値と前記可変利得増幅器の利得とから求める請求項６記載の光干渉計の制御回路。
【請求項８】
前記ヒータに流れる電流および前記ヒータの両端の電位差から前記ヒータの消費電力を求める手段（２１、２２、２３）と、その消費電力に基づいて前記ヒータに供給される電圧または電流を調整する手段（２４）とを含む請求項４記載の光干渉計の制御回路。
【請求項９】
入力された電圧に対応する駆動電流を前記ヒータに供給するヒータ駆動回路（３）を備え、
前記消費電力を求める手段は、このヒータ駆動回路に流れる駆動電流を計測する電流計測回路（２１）と、前記ヒータ（２）の両端の電位差を求める電圧計測回路（２２）と、前記電流計測回路の計測した駆動電流値と前記電圧計測回路の計測した電位差とから電力値を算出する電力演算回路（２３）とを含み、
前記調整する手段は、前記制御電圧を可変利得で前記ヒータ駆動回路に入力する可変利得増幅器（２４２）と、この可変利得増幅器の利得を前記電力演算回路の算出した電力値に基づいて調整する補正値算出回路（２４１）とを含む
請求項８記載の光干渉計の制御回路。
【請求項１０】
前記電流計測回路は、前記ヒータ駆動回路内の抵抗であって前記ヒータと直列に接続されその抵抗値が既知の抵抗の両端の電位差を測定する電圧計測回路（２１１）と、この電圧計測回路の測定値から前記抵抗値が既知の抵抗に流れる電流値を算出する電流算出回路（２１２）とを含む請求項９記載の光干渉計の制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光のフィルタとして用いられるマッハツェンダ型、ＡＷＧあるいはリング型光干渉計のフィルタ光周波数の調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
光フィルタとして、光の干渉を利用するマッハツェンダ型、ＡＷＧ（Arrayed
Waveguide Grating）あるいはリング型などの光干渉計が知られている。このような光干渉計では、少なくとも一部の光導波路上に形成された抵抗体をヒータとして用い、このヒータに電力を供給することで発生する熱によって光導波路の屈折率を変化させることで、フィルタ光周波数をシフトさせることができる。
【０００３】
図６は従来例を示すブロック構成図であり、マッハツェンダ型光干渉計（以下、ＭＺＩという）のフィルタ光周波数を制御する例を示す。ＭＺＩ１にはヒータ２が設けられ、外部からの制御電圧に対応した電流（もしくは電圧）をヒータ駆動回路３からヒータ２に供給することで、ＭＺＩ１のフィルタ光周波数を制御していた。図６の例では、制御電圧はマイクロプロセッサ４の制御により制御電圧生成回路５で生成される。
【０００４】
【特許文献１】特許第３３２０１７２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ヒータで消費される電力は電流の自乗×抵抗値であるので、ヒータの抵抗値の製造上のバラツキがそのまま制御精度へ影響を与えてしまう。また、ヒータの抵抗値が過大な場合には、ヒータの定格電力を超えてしまう危険もあった。このため従来は、あらかじめヒータの抵抗値を記録しておき、この抵抗値に応じて制御電圧もしくはヒータ駆動信号に補正をかけることが行われていた。例えば特許文献１には、用途が異なるが、ヒータ抵抗値を記録しておき、検知された電圧値に応じてヒータへの給電電力を制御することが記載されている。しかし、この方法では、ヒータの抵抗値を個別に測定して記録しておく必要があり、制御回路を量産する上で課題があった。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決し、ヒータの抵抗値の変動を吸収して制御電圧に対応した電力をヒータに給電することのできる光干渉計の制御方法および制御回路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】
【０００７】
本発明の第一の観点によると、光干渉計の光導波路上に形成されたヒータの発熱によりその光干渉計の透過光周波数を制御する方法において、制御信号として入力される制御電圧に相当する電力が前記ヒータに供給されるように、前記ヒータで消費される電力を制御することを特徴とする光干渉計の制御方法が提供される。
【０００８】
前記ヒータに流れる電流および前記ヒータの両端の電位差から前記ヒータの抵抗値を求め、その抵抗値に基づいて前記ヒータに供給される電圧または電流を調整することが望ましい。
【０００９】
また、前記ヒータに流れる電流および前記ヒータの両端の電位差から前記ヒータの消費電力を求め、その消費電力に基づいて前記ヒータに供給される電圧または電流を調整することもできる。
【００１０】
本発明の第二の観点によると、光干渉計の光導波路上に形成されたヒータの発熱によりその光干渉計の透過光周波数を制御する制御回路において、制御信号として入力される制御電圧に相当する電力が前記ヒータに供給されるように、前記ヒータで消費される電力を制御する電力制御手段を備えたことを特徴とする光干渉計の制御回路が提供される。
【００１１】
前記電力制御手段は、前記ヒータに流れる電流および前記ヒータの両端の電位差から前記ヒータの抵抗値を求める手段と、その抵抗値に基づいて前記ヒータに供給される電圧または電流を調整する手段とを含むことができる。
【００１２】
具体的には、入力された電圧に対応する駆動電流を前記ヒータに供給するヒータ駆動回路を備え、前記抵抗値を求める手段は、前記ヒータの両端の電位差を求める電圧計測回路と、この電圧計測回路により求められた電位差と前記ヒータ駆動回路の駆動電流値とから抵抗値を算出する抵抗値算出回路とを含み、前記調整する手段は、前記制御電圧を可変利得で前記ヒータ駆動回路に入力する可変利得増幅器と、この可変利得増幅器の利得を前記算出する手段の算出した抵抗値に基づいて調整する利得調整回路と含むことが望ましい。この場合、前記ヒータ駆動回路の駆動電流値は前記制御電圧の値と前記可変利得増幅器の利得とから求めることが望ましい。
【００１３】
前記ヒータに流れる電流および前記ヒータの両端の電位差から前記ヒータの消費電力を求める手段と、その消費電力に基づいて前記ヒータに供給される電圧または電流を調整する手段とを含むこともできる。
【００１４】
具体的には、入力された電圧に対応する駆動電流を前記ヒータに供給するヒータ駆動回路を備え、前記消費電力を求める手段は、このヒータ駆動回路に流れる駆動電流を計測する電流計測回路と、前記ヒータの両端の電位差を求める電圧計測回路と、前記電流計測回路の計測した駆動電流値と前記電圧計測回路の計測した電位差とから電力値を算出する電力演算回路とを含み、前記調整する手段は、前記制御電圧を可変利得で前記ヒータ駆動回路に入力する可変利得増幅器と、この可変利得増幅器の利得を前記電力演算回路の算出した電力値に基づいて調整する補正値算出回路とを含むことが望ましい。この場合、前記電流計測回路は、前記ヒータ駆動回路内の抵抗であって前記ヒータと直列に接続されその抵抗値が既知の抵抗の両端の電位差を測定する電圧計測回路と、この電圧計測回路の測定値から前記抵抗値が既知の抵抗に流れる電流値を算出する電流算出回路とを含むことができる。
【発明の効果】
【００１５】
光干渉計の周波数シフト制御で従来の問題であるヒータ抵抗値の変動を吸収するために、制御電圧に対応した電力がヒータに給電されるよう、ヒータで消費される電力を直接制御する。これによって、ヒータ抵抗値をあらかじめ測定すること無しに、高抵抗では電流を抑え、低抵抗では電流を増加させることが可能となり、ヒータ抵抗値のバラツキを吸収できる。また、印加する電力量の上限を規定することによって、ヒータの許容電力を超える危険性を無くすことができる。本発明により、ヒータ抵抗値を実測して記録する工程が不要となり、生産性の高い制御回路が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明の実施形態を簡単に説明するブロック構成図である。ここでは、光干渉計としてＭＺＩを用いる場合を例に説明する。
【００１７】
ＭＺＩ１の分岐した少なくとも一方の光導波路上にはヒータ２が設けられ、このヒータ２に電力を供給することで発生する熱によって光導波路の屈折率が変化し、電力に比例した大きさでフィルタ光周波数がシフトする。フィルタ光周波数のシフト量は制御電圧生成回路５から制御信号として入力される制御電圧により設定され、図１に示す実施形態では、制御電圧生成回路５からの制御電圧に相当する電力がヒータ２に供給されるように、ヒータ２で消費される電力を制御する定電力制御回路６を備える。ここで「定電力制御」とは、常に一定の電力を保つという意味ではなく、制御電圧に対して１対１の定電力に制御するという意味である。
【００１８】
定電力制御は、ヒータ２の抵抗値を実際に検出して行うか、あるいは、ヒータ２で実際に消費されている電力を測定して行う。具体的な実施例について以下に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図２は本発明の第一実施例を示すブロック構成図である。この実施例は、ヒータ２に流れる電流およびヒータ２の両端の電位差からヒータ２の抵抗値を求める抵抗値計測回路１１と、その抵抗値に基づいてヒータ２に供給される電圧または電流を調整するため、制御電圧生成回路５からヒータ駆動回路３に供給される制御電圧に補正を加える利得調整回路１２および可変利得増幅器１３を備える。
【００２０】
ヒータ駆動回路３としては入力された電圧値に対して所定の電流を出力する電圧電流変換回路が用いられ、可変利得増幅器１３の出力電圧からヒータ２に流れる電流を計算により求めることができる。したがって、抵抗値計測回路１１では、ヒータ２の両端の電位差を測定することで、ヒータ２の抵抗値を求めることができる。この抵抗値に応じて可変利得増幅器１３の利得を調整し、制御電圧生成回路５からヒータ駆動回路３へ供給される制御電圧を調整して、ヒータ２で消費される電力を調整する。
【００２１】
図３はこの実施例をさらに詳しく説明するブロック構成図である。ヒータ駆動回路３は、ヒータ２と直列に接続されその抵抗値が既知の内部抵抗Ｒ３に流れる電流を入力電圧に応じて制御することで、入力電圧に対して一定の電流を出力する構成となっている。可変利得増幅器１３は、非反転入力への入力抵抗値がＲ１、反転入力と接地点との間の抵抗値がＲ１、出力と反転入力との間の帰還抵抗値がＲ１＋Ｒｖの非反転増幅器として構成され、その利得はＧ＝１＋Ｒｖである。また、図２に示した抵抗値計測回路１１に相当する回路として、電圧計測回路１１１および抵抗値算出回路１１２を備える。
【００２２】
この構成において、制御電圧生成回路５からの制御電圧Ｖｃに対して可変利得増幅器１３の出力電圧はＧＶｃとなり、ヒータ駆動回路３の出力電流はＩ＝ＧＶｃ／Ｒ３と算出される。ヒータ２の両端の電位差Ｖｍを電圧計測回路１１１により測定し、抵抗値算出回路１１２で（Ｖｍ／ＧＶｃ）×Ｒ３を計算することにより、ヒータ２の抵抗値Ｒｈが求められる。この値に応じて、利得調整回路１２により可変利得増幅器１３の利得を調整する。
【００２３】
可変利得増幅器１３の利得Ｇは、制御を開始する最初の状態で決定してもよく、常に利得が最適となるように制御してもよい。前者の場合は制御が簡単であるが、制御の開始時に決定された利得がその後も維持され、ヒータ２の熱による抵抗値の変動や経時変化に対応することができない。後者の場合には、利得を制御するフィードバックループの応答速度をヒータ制御ループより高速に応答するように設計し、熱による抵抗値の変動や経時変化に対応することができる。
【００２４】
また、可変利得増幅器１３の利得Ｇを制御の開始時に決定する場合には、利得Ｇの初期値が１となるように構成し、その状態で算出された抵抗値Ｒｈに基づいてそれ以降の利得Ｇを決定することが望ましい。
【実施例２】
【００２５】
図４は本発明の第二実施例を示すブロック構成図である。この実施例は、ヒータ２に流れる駆動電流を測定する電流計測回路２１、ヒータ２の両端の電位差を計測する電圧計測回路２２およびこれらの測定値からヒータ２の消費電力を求める電力演算回路２３を備え、さらに、その消費電力に基づいてヒータ２に供給される電圧または電流を調整するため、制御電圧生成回路５からヒータ駆動回路３に供給される制御電圧に補正を加える帰還制御回路２４を備える。
【００２６】
図５はこの実施例をさらに詳しく説明するブロック構成図である。ヒータ駆動回路３の構成は図３に示したものと同等であり、図４の電流計測回路２１に相当する回路として、ヒータ駆動回路３の内部抵抗Ｒ３の両端の電位差を測定する電圧計測回路２１１と、この電圧計測回路２１１の測定値から内部抵抗Ｒ３に流れる電流値を算出する電流算出回路２１２とを備える。また、図４の帰還制御回路２４に相当する回路として、制御電圧生成回路５からの制御電圧を可変利得でヒータ駆動回路３に入力する可変利得増幅器２４２と、この可変利得増幅器２４２の利得を電力演算回路２３の算出した電力値に基づいて調整する補正値算出回路２４１とを備える。
【００２７】
ヒータ駆動回路３の内部抵抗Ｒ３はヒータ２と直列に接続されており、その抵抗値は既知である。したがって、この内部抵抗Ｒ３の両端の電位差Ｖｒ３から、この内部抵抗Ｒ３を通ってヒータ２を流れる電流値がＩ＝Ｖｒ３／Ｒ３により求められる。さらに、この電流値Ｉと電圧計測回路２２の測定値とから、電力演算回路２３においてヒータ２の実際の消費電力が求められる。この消費電力値に応じて、補正値算出回路２４１により補正値を算出して、可変利得増幅器２４２の利得を調整する。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上の実施例では光干渉計としてＭＺＩを用いた場合を例に説明したが、本発明は、ＡＷＧあるいはリング型などの光干渉計でも同様に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態を簡単に説明するブロック構成図。
【図２】本発明の第一実施例を示すブロック構成図。
【図３】この実施例をさらに詳しく説明するブロック構成図。
【図４】本発明の第二実施例を示すブロック構成図。
【図５】この実施例をさらに詳しく説明するブロック構成図。
【図６】従来例を示すブロック構成図。
【符号の説明】
【００３０】
１  ＭＺＩ
２  ヒータ
３  ヒータ駆動回路
４  マイクロプロセッサ
５  制御電圧生成回路
６  定電力制御回路
１１  抵抗値計測回路
１２  利得調整回路
１３  可変利得増幅器
１１１  電圧計測回路
１１２  抵抗値算出回路
２１  電流計測回路
２２  電圧計測回路
２３  電力演算回路
２４  帰還制御回路
２１１  電圧計測回路
２１２  電流算出回路
２４１  補正値算出回路
２４２  可変利得増幅器
【図１】
2008216557.tif 000003
【図２】
2008216557.tif 000004
【図３】
2008216557.tif 000005
【図４】
2008216557.tif 000006
【図５】
2008216557.tif 000007
【図６】
2008216557.tif 000008