(57)【要約】【課題】  演算処理を複雑化することなく高速化に対応でき、より高精度で安定した出力調整を行える光信号の出力制御回路を提供する。【解決手段】  本発明は、受光素子が出力するモニタ電流をデジタル値に変換したパワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１に基づいて発光素子の光出力を一定に保持するフィードバック制御を行う光信号の出力制御回路であって、発光素子６の温度の変化によって生じるパワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１の変化を打ち消すように当該信号の補正量Ｐ０，Ｐ１を記憶したルックアップテーブル１０と、このルックアップテーブル１０の補正量を差し引いたパワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１に基づいて前記フィードバック制御を行う制御部１１，１２，１３とを備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子が出力するモニタ電流をデジタル値に変換したパワーモニタ信号に基づいて発光素子の光出力を一定に保持するフィードバック制御を行う光信号の出力制御回路であって、
前記発光素子の温度の変化によって生じる前記パワーモニタ信号の誤差を打ち消すように当該信号の補正量を記憶したルックアップテーブルと、このルックアップテーブルの補正量を差し引いた前記パワーモニタ信号に基づいて前記フィードバック制御を行う制御部とを備えていることを特徴とする光信号の出力制御回路。
【請求項２】
光信号を出力する発光素子と、この発光素子の光出力をモニタする受光素子と、請求項１に記載の出力制御回路とを備えている光信号送信器。
【請求項３】
受光素子が出力するモニタ電流をデジタル値に変換したパワーモニタ信号に基づいて発光素子の光出力を一定に保持するフィードバック制御を行う光信号の出力制御方法であって、
前記発光素子の温度変化で生じるトラッキングエラー分を前記パワーモニタ信号からなくすように当該パワーモニタ信号を補正することを特徴とする光信号の出力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを伝送媒体とする光通信システムに使用される光信号送信器と、その出力制御回路及び出力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブロードバンドサービスの世界的な普及に伴い、光ファイバを伝送媒体とする光通信システムとして、ＦＴＴＨ（Fiber to the Home）に代表される光ブロードバンドアクセスサービスが急速に拡大している。
その中でも、インフラコストの低減の観点から、光合分波器を用いたＰＯＮ（Passive Optical Network）システムと呼ばれる方式が主流となりつつある。かかるＰＯＮシステムでは、一心双方向での光通信を行うために、局側装置と宅側装置に一心双方向の光送受信モジュール（ＢＯＳＡ：Bi-Directional Sub Optical Assembly）が搭載されている。
【０００３】
上記ＰＯＮシステムのキーデバイスである光送受信モジュールにおいて、光信号の駆動方法は、発光素子（レーザダイオード）に対してレーザ発振を開始する閾値以上のバイアス電流を設定し、その上で、信号成分としてパルス変調電流を重畳する方法が一般的である。
そして、発光素子の光出力の制御方法の一つとして、ＢＯＳＡの発光モニタ用受光素子からのモニタ電流を監視してフィードバック制御を行うことで、発光素子の光出力を推定し、そこから光出力の上げ下げを決定する方式が用いられている（特許文献１及び２参照）。
【０００４】
すなわち、従来の発光素子の出力制御方式は、光出力の設定値に相応する予測モニタ電流と実際のモニタ電流とを比較し、その差分情報をフィードバックして光出力を一定にする制御方式になっている。
【特許文献１】特開平５−２０６５４７号公報
【特許文献２】特開平１０−１６３５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記ＢＯＳＡは光学部品であり、その光学的特性はレンズ調芯などの部品の実装精度によって決まる。また、ＢＯＳＡの構成部品は、温度変化に伴う膨張及び収縮により微妙に位置精度が変化するため、その光学出力特性が微妙に変わってくる。このため、通常、電気的な情報であるモニタ電流と、実際の光学出力特性との間には常にズレが生じるが、一般的にこのズレはトラッキングエラーと呼ばれている。
【０００６】
このように、ＢＯＳＡのモニタ電流は温度によって大きく変化し、モニタ電流自体に温度変化に伴う誤差成分（トラッキングエラー）が含まれているので、モニタ電流の絶対値をそのままフィードバック制御の際のデジタル演算に使用すると、その演算を正確に行うためにそれに相応した大き目のビット数を用意する必要がある。
このため、モニタ電流をデジタル化する際のビット数が多くなってデジタル演算の処理が複雑になり、処理速度の面から見ても高速化には不利な条件となるとともに、高精度で安定した出力調整が保証できなくなる。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑み、発光モニタ用受光素子からのモニタ電流のデジタル値に基づいて発光素子の光出力のフィードバック制御を行うに当たって、演算処理を複雑化することなく高速化に対応でき、より高精度で安定した出力調整を行える、光信号送信器とその出力制御回路及び出力制御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】
【０００８】
上記の通り、従来の光信号の出力制御回路は、デジタル値に変換された正味のモニタ電流の絶対値と設定値を比較した結果を元にフィードバック制御を行っているが、本発明では、モニタ電流のデジタル値に対して予め温度変化に関するトラッキングエラー分の情報をオフセットすることにより、前記目的を達成するようにした。
【０００９】
すなわち、本発明の出力制御回路は、発光モニタ用受光素子が出力するモニタ電流をデジタル値に変換したパワーモニタ信号に基づいて発光素子の光出力を一定に保持するフィードバック制御を行う光信号の出力制御回路であって、前記発光素子の温度の変化によって生じる前記パワーモニタ信号の誤差を打ち消すように当該信号の補正量を記憶したルックアップテーブルと、このルックアップテーブルの補正量を差し引いた前記パワーモニタ信号に基づいて前記フィードバック制御を行う制御部とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
この場合、上記制御部が、上記ルックアップテーブルの補正量を差し引いたパワーモニタ信号に基づいてフィードバック制御を行うので、発光素子の温度変化で生じるトラッキングエラー分をなくすように当該パワーモニタ信号が補正される。
このため、補正後のパワーモニタ信号に残っているのは発光素子の近傍以外のところで生じた温度特性によるものとなり、かかるオフセットを行ったパワーモニタ信号と、光出力の設定値データの比較を行ってもズレが少ない。
【００１１】
従って、上記比較をデジタル制御で演算する際もズレが少なくなるので、フィードバック制御に要する演算量（演算ビット数）は、パワーモニタ信号の絶対値をそのまま用いる従来の制御方法に比べて軽減されることになり、今後、光信号の伝送速度が高速化された場合でも演算処理を複雑化する必要性がなく、対応が容易になる。
【発明の効果】
【００１２】
以上の通り、本発明によれば、受光素子からのモニタ電流のデジタル値に基づいて発光素子の光出力のフィードバック制御を行う場合に、演算処理を複雑化することなく高速化に対応でき、より高精度で安定した出力調整を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係る光信号送信器の回路構成を示している。
図１に示すように、この光信号送信器１は、一心双方向での光信号の送受信が可能な光送受信モジュール（ＢＯＳＡ）２と、このモジュール２の発光素子６にパルス変調電流を流す変調ドライバ３と、その発光素子６にバイアス電流を流すバイアスドライバ４と、同モジュール２の発光モニタ用受光素子７が出力するモニタ電流に基づいて発光素子６の光出力を一定に保持するフィードバック制御を行う出力制御回路５とを備えている。
【００１４】
光送受信モジュール２は、光信号を送信するレーザダイオード（ＬＤ）等よりなる前記発光素子６と、この発光素子６による光出力をモニタするためのフォトダイオード（ＰＤ）等よりなる前記受光素子７とを備えている。
変調ドライバ３は、出力制御回路５が設定した設定値Ｉmodの振幅で所定周期のパルスに変調した変調電流を発光素子６に供給する。他方、バイアスドライバ４は、出力制御回路５が設定した設定値Ｉbiasの大きさの直流電流を発光素子６に供給する。このため、発光素子６には、レーザ発振を開始する閾値近傍のバイアス電流に対して、パルス変調電流を重畳させた状態で電流が供給される。
【００１５】
本実施形態の出力制御回路５は、受光素子７からのモニタ電流を増幅する増幅器８と、光送受信モジュール２の発光素子６部分の温度をモニタする温度センサ９と、発光素子６の温度変化によって生じるモニタ電流のデジタル値（パワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１）の補正量に関するルックアップテーブル１０とを備えている。
また、この出力制御回路５は、上記ルックアップテーブル１０に基づいてパワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１を補正する演算器よりなる補正部１１と、その補正後のパワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１と光出力の設定値とを比較する演算器よりなる比較部１２と、この比較部１２で比較された差分に基づいて前記各ドライバ３，４による変調電流及びバイアス電流の出力レベルを設定する換算部１３とを備えている。
【００１６】
上記増幅器８は、受光素子７のアノード側から出力されるモニタ電流をコンバータでサンプリング可能なレベルに増幅するトランスインピーダンスアンプ等よりなり、受光素子７からの微弱なモニタ電流を、例えば３μＡ〜３ｍＡのレンジに増幅する。この増幅器８で増幅されたモニタ電流（アナログ）は、その後段のＡＤコンバータ１４に出力される。
このＡＤコンバータ１４は、サンプルホールド回路又はトラックホールド回路を内蔵したサンプリングＡＤコンバータよりなり、増幅されたモニタ電流を所定周期でサンプリングしてデジタルのパワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１に変換する。
【００１７】
なお、パワーモニタ信号Ｐ０は0レベル信号受光時のモニタ電流に対応するデジタル信号であり、パワーモニタ信号Ｐ１は1レベル信号受光時のモニタ電流に対応するデジタル信号である。
また、出力制御回路５の温度センサ９による温度モニタ電流は、その後段のＡＤコンバータ１５に出力される。このＡＤコンバータ１５も、サンプルホールド回路又はトラックホールド回路を内蔵したサンプリングＡＤコンバータよりなり、温度センサ９からの温度モニタ電流を所定周期でサンプリングしてデジタルの温度モニタ信号Ｔに変換する。
【００１８】
前記ルックアップテーブル１０は、発光素子６の温度変化に対応する受光素子７のモニタ電流のトラッキングエラーに対する補正量を予めデジタル化して記録したものである。
すなわち、より具体的には、受光素子７からのパワーモニタ電流と温度センサ９の温度モニタ電流との関係が予め試験等によって把握されており、この試験等の結果から、温度モニタ信号Ｔがパワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１に与える影響値をデジタル符号化することにより、当該ルックアップテーブル１０がＲＯＭ等に記録されている。
【００１９】
前記補正部１１は、ＡＤコンバータ１４からのパワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１に対して、上記ルックアップテーブル１０に記録されている補正値を加算する。これにより、受光素子７のモニタ電流のデジタル値であるパワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１に含まれる温度に関するトラッキングエラー分が、当該パワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１から取り除かれる。
そして、この補正部１１が出力する補正後のパワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１（補正後のモニタ電流のデジタル値）が、比較部１２において設定レジスタに記録されている出力電流値と比較され、その差分に基づいて、前記換算部１３がドライバ３，４に対する各設定電流値Ｉmod，Ｉbiasをそれぞれ演算するようになっている。
【００２０】
従って、上記補正部１１、比較部１２及び換算部１３により、ルックアップテーブル１０で補正されたモニタ電流（デジタル値）に基づいて発光素子６の光出力を一定に保持するフィードバック制御を行う制御部が構成されている。
図２は、レーザダイオードに設定したバイアス電流と変調電流に対するその光出力を示したグラフである。この図２に示すように、発光素子６の温度Ｔが上昇すると（図例では２５°Ｃから７０°Ｃ）、バイアス電流に対する光出力の傾きは大きく低下する。
【００２１】
このため、温度Ｔの変化を考慮しないで電流値を設定すると、発光素子６の温度が上昇するほど光出力が小さくなり、温度条件によっては光通信が行えなくなることがある。
この点、本実施形態の出力制御回路５では、温度センサ９からのトラッキングエラー情報を加味して補正部１１がパワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１を補正し、この補正されたパワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１を設定レジスタの設定値と比較しているので、図３に示すように、発光素子６の温度が７０°Ｃであっても、例えば２５°Ｃの場合と同じレベルにモニタ電流を設定することができ、温度上昇があっても発光素子６の光出力が十分なレベルに保持される。
【００２２】
また、本実施形態の出力制御回路５によれば、補正部１１、比較部１２及び換算部１３が、温度モニタ信号Ｔがパワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１に与える影響値をデジタル符号化したルックアップテーブル１０を用いて補正されたパワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１に基づいてフィードバック制御を行うので、発光素子６の温度変化で生じるトラッキングエラー分が無くなるよう、パワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１を補正することができる。
このため、補正部１１が出力するパワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１に残っているのは発光素子６の近傍以外のところで生じた温度特性によるものであるから、後段の比較部１２において、そのオフセットを行ったパワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１と光出力の設定値データの比較を行ってもズレが少ない。
【００２３】
従って、比較部１２におけるデジタル演算の際もズレが少なくなるので、フィードバック制御に要する演算量（ビット数）は、パワーモニタ信号Ｐ０，Ｐ１の絶対値をそのまま用いる場合に比べて大幅に軽減される。
よって、光信号送信器１の光信号の伝送速度を高速化する場合でも、演算処理を複雑化する必要性がなく、対応が容易になるとともに、より高精度で安定した出力の調整が可能となる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、本発明の光信号送信器１は、前記ＢＯＳＡ２だけでなく、送信機能だけを有するＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub-Assembly）に採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の光信号送信器とその出力制御回路の回路構成図である。
【図２】発光素子の温度変化に伴って電流値と光出力の関係が変動する状態を示すグラフである。
【図３】上記出力制御回路の一部拡大図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  光信号送信器
２  光送受信モジュール（ＢＯＳＡ）
３  変調ドライバ
４  バイアスドライバ
５  出力制御回路
６  発光素子
７  受光素子
８  増幅器
９  温度センサ
１０  ルックアップテーブル
１１  補正部（制御部）
１２  比較部（制御部）
１３  換算部（制御部）
１４  ＡＤコンバータ（パワーモニタ側）
１５  ＡＤコンバータ（温度モニタ側）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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