(57)【要約】【課題】複数の発光素子のそれぞれの光出力を個別にモニタし、そのモニタ結果に基づいてそれぞれの発光素子を個別に制御できるようにした光送信器を提供する。【解決手段】ＬＤ２０−１〜２０−ｎ及びモニタ用のＰＤ３０−１〜３０−ｍが接続された制御部１０は、ＰＤ３０−ｉと、ＬＤ２０−ｊとの光結合効率または光結合効率に比例した値をＡｉｊ（ｉ＝１，２，・・・，ｍ、ｊ＝１，２，・・・，ｎ）とするとき、光モニタ信号Ｘｊに関する連立一次方程式、ΣｊＡｉｊＸｊ＝Ｂｉ（Σｊは、ｊに関する和の記号）を解き、各ＬＤの光出力を表すＸｊを出力する線形演算回路１１、及び線形演算回路から出力される光出力モニタ信号Ｘ１〜Ｘｎに基づいてＬＤ２０−１〜２０−ｎに印加する電流Ｉ１〜Ｉｎを個別に制御する駆動回路１２を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子と、
前記複数の発光素子の光出力のそれぞれをモニタする複数の受光素子と、
前記複数の受光素子から出力される複数の光電変換電流に対し、隣接する発光素子の光出力によるクロストーク成分を分離して前記複数の受光素子のそれぞれの光出力モニタ信号を算出する線形演算回路と、
前記線形演算回路から出力される光モニタ信号に基づいて前記複数の発光素子に印加する電流を個別に駆動する駆動回路とを有することを特徴とする光送信器。
【請求項２】
前記線形演算回路は、前記複数の受光素子の第ｉ番目と、前記複数の発光素子の第ｊ番目との光結合効率または光結合効率に比例した値をＡｉｊ（ｉ＝１，２，・・・，ｍ、ｊ＝１，２，・・・，ｎ）とするとき、前記複数の発光素子の光モニタ信号Ｘｊ（ｊ＝１，２，・・・，ｎ）に関する連立一次方程式であるΣｊＡｉｊＸｊ＝Ｂｉ（Σｊは、ｊに関する和の記号）を解き、前記複数の発光素子の前記光モニタ信号Ｘｊを出力することを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項３】
前記線形演算回路は、算出した前記それぞれの光モニタ信号の値を外部機器へ通知する記録・通信手段が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項４】
前記記録・通信手段は、前記光出力モニタ信号を格納するメモリと、
前記外部機器と通信を行うメモリアクセスインターフェース回路とを有することを特徴とする請求項３に記載の光送信器。
【請求項５】
前記記録・通信手段は、前記光出力モニタ信号に基づいて警告信号を生成し、前記メモリに格納する比較回路を有することを特徴とする請求項４に記載の光送信器。
【請求項６】
前記線形演算回路は、前記複数の受光素子から出力される前記複数の光電変換電流に対して前処理を行う第１の線形演算回路と、
前記第１の線形演算回路による前処理の結果に対して前記連立一次方程式を計算する第２の線形演算回路とを備えることを特徴とする請求項２に記載の光送信器。
【請求項７】
前記複数の受光素子の第ｉ番目と、前記複数の発光素子の第ｊ番目との光結合効率または光結合効率に比例した値Ａｉｊ（ｉ＝１，２，・・・，ｍ、ｊ＝１，２，・・・，ｎ）から成る係数行列Ａ＝｛Ａｉｊ｝に、左からｎ×ｍ行列Ｄを作用させたｎ×ｎ行列Ｃ＝ＤＡが狭義優対角行列である｜Ｃｋｋ｜＞Σｊ≠ｋ｜Ｃｋｊ｜（ｋ＝１，２，・・・，ｎ、Ｃｋｊは行列Ｃの成分、Σｊ≠ｋはｋを除く上記ｊに関する和の記号）となるように、前記発光素子と前記受光素子が光結合されていることを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光出力をモニタし、そのモニタ出力に基づいて複数のレーザダイオード（ＬＤ）を制御する多チャンネル型の光送信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
データを光通信によりパラレルに送信する場合、複数のＬＤを集積化したレーザアレイ装置が光源に用いられる。このようなレーザアレイ装置として、例えば、複数の半導体レーザユニットの内の１つを基準半導体レーザユニットとし、この基準半導体レーザユニットについてのみ光モニタによるフィードバック制御を実施し、更に、基準半導体レーザユニットのバイアス電流と他の半導体レーザユニットのバイアス電流との比が一定になるように制御し、個々の半導体レーザユニットの光出力を安定化できるようにした半導体レーザアレイ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３１３０５７１号公報（［０００８］〜［００１２］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の構成によると、複数の半導体レーザユニットの光出力を個別に検出していないため、複数の半導体レーザユニットの間に温度特性のばらつきがあれば、光出力を正確かつ一定に制御することは難しい。また、複数の半導体レーザユニットの光出力を個別に検出していないため、個々の半導体レーザユニットの経年劣化や故障を把握することができない。
【０００４】
従って、本発明の目的は、複数の発光素子のそれぞれの光出力を個別にモニタし、そのモニタ結果に基づいてそれぞれの発光素子を個別に制御できるようにした光送信器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するため、複数の発光素子と、前記複数の発光素子の光出力のそれぞれをモニタする複数の受光素子と、前記複数の受光素子から出力される複数の光電変換電流に対し、隣接する発光素子の光出力によるクロストーク成分を分離して前記複数の受光素子のそれぞれの光出力モニタ信号を算出する線形演算回路と、前記線形演算回路から出力される光モニタ信号に基づいて前記複数の発光素子に印加する電流を個別に駆動する駆動回路とを有することを特徴とする光送信器を提供する。
【０００６】
このような構成によれば、受光素子に対応する発光素子のモニタ光のほか、隣接する発光素子からのモニタ光が入射しても、そのクロストーク成分が線形演算回路により分離され、目的とする発光素子からのモニタ光を正確にモニタし、制御することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の光送信器によれば、複数の発光素子のそれぞれの光出力を個別にモニタし、それぞれの発光素子を個別に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［第１の実施の形態］
（光送信器の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光送信器を示す。光送信器１は、制御部１０と、制御部１０に接続された発光素子としてレーザダイオード（以下ＬＤ）であるＬＤ２０−１〜２０−ｎと、ＬＤ２０−１〜２０−ｎの光出力であるモニタ光Ｐ１〜ＰｎをモニタするＰＤ（フォトダイオード）３０−１〜３０−ｍとを備えて構成されている。
【０００９】
ＬＤ２０−１〜２０−ｎのそれぞれには、その光出力（信号光Ｓ１〜Ｓｎ）を光ファイバ、空間等の伝送媒体に伝達するために、光ファイバまたはガラス光導波路若しくはポリマ光導波路などから成るｎ個の光導波路２−１〜２−ｎが接続されている。
【００１０】
なお、光送信器１には、光通信装置やコンピュータ等の外部機器から入力されるｎ個のデータ信号の論理レベルに応じた変調電流をＬＤ２０−１〜２０−ｎに印加する変調回路が必要になるが、図１では図示を省略している。
【００１１】
ＬＤ２０−１〜２０−ｎは、駆動回路１２によって印加される直流電流Ｉ１〜Ｉｎに応じた強度で発光する。
【００１２】
ＰＤ３０−１〜３０−ｍは、ＬＤ２０−１〜２０−ｎのモニタ光が及ぶ範囲に設置され、ＬＤ２０−１〜２０−ｎの光出力の一部をモニタし、そのモニタ光Ｐ１〜Ｐｎを光電変換した光電変換電流Ｂ１〜Ｂｍを線形演算回路１１へ出力する。なお、ＰＤ３０−１〜３０−ｍの個数は、ＬＤ２０の個数ｎに対し、ｍ個（ｍ≧ｎ）とする。
【００１３】
制御部１０は、ＰＤ３０−１〜３０−ｍから出力されるｍ個の光電変換電流Ｂ１〜Ｂｍを入力とし、ｎ個の光出力モニタ信号Ｘ１〜Ｘｎを出力とする「ｍ入力ｎ出力」の線形演算回路１１と、線形演算回路１１からの光出力モニタ信号Ｘ１〜Ｘｎの大きさに応じた直流電流Ｉ１〜Ｉｎを生成してＬＤ２０−１〜２０−ｎを駆動する駆動回路１２とを備えて構成されている。
【００１４】
（線形演算回路の構成）
図２は、線形演算回路の構成を示す。線形演算回路１１は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器（ＡＤＣ）１３−１〜１３−ｍと、後述するプログラムに従って動作するＭＰＵ（Micro Processor Unit）１４と、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器（ＤＡＣ）１５−１〜１５ｎとにより構成されている。
【００１５】
（光学系の構成例）
図３は、光学系の構成例を示し、同図中、（ａ）は第１の構成例、（ｂ）は第２の構成例、（ｃ）は第３の構成例を示す。以下においては、ＬＤ２０−１、ＰＤ３０−１及び光導波路２−１の組み合わせについて説明する。
【００１６】
図４は、複数のＰＤへのモニタ光の入射パターンを示し、同図中、（ａ）は入射パターンの広がりによる干渉がある場合を示し、（ｂ）は光学部品の配置の位置ずれによる干渉がある場合を示す。図４において、ＰＤ３０−１〜３０−ｍは、円形の受光面３１を有し、この受光面３１にモニタ光Ｐ１〜Ｐｎが入射する。
【００１７】
図３の（ａ）の構成は、ＬＤ２０−１と光導波路２−１との間の光路の光軸上にハーフミラー３と凸レンズ４を配設し、ハーフミラー３の反射光路上にＰＤ３０−１を配設したものである。本実施例ではＬＤ２０−１及びＰＤ３０−１は、共通の基板４０に搭載されている。この構成は、図４の（ａ）に示すように、モニタ光Ｐ１〜Ｐｎは光拡散光束であるためＰＤ３０−１〜３０−ｍへのモニタ光Ｐ１〜Ｐｎの光入射範囲が広がり、隣接間で重なり合う部分が生じる。そのため、各ＰＤが隣接するモニタ光Ｐを受光する状態になる。
【００１８】
図３の（ｂ）の構成は、図３の（ａ）におけるハーフミラー３と凸レンズ４の位置を入れ換えたものであり、凸レンズ４によって集光された信号光Ｓ１をハーフミラー３で信号光Ｓ１の一部を反射させてＰＤ３０−１へ入射させる構成にしたものである。この構成は、図３の（ａ）の構成に比べ、ＰＤ３０−１へのモニタ光Ｐ１の入射パターンの広がりが小さくなるため、それぞれの重なり合う部分の面積は小さくなる。
【００１９】
図３の（ｃ）の構成は、ＬＤ２０−１と光導波路２−１との間の光路の光軸上にコリメートレンズ５Ａ、ハーフミラー３、コリメートレンズ５Ｂを一列に配設し、ハーフミラー３の反射光路上にＰＤ３０−１を配設したものである。
【００２０】
この構成は、図３の（ａ）、（ｂ）に比べて部品数は多くなるが、コリメートレンズ５ＡによりＬＤ２０−１の出射光は平行光束となるため、ハーフミラー３で反射されたモニタ光Ｐ１はほぼ平行光束を保ってＰＤ３０−１に入射させることができる。しかし、図３の（ｂ）の構成と同様に、凸レンズ４の位置ずれおよび角度ずれにより、図４の（ｂ）に示すように、ＰＤ３０−１を除くＰＤが隣接するＰＤのモニタ光を受光することがある。
【００２１】
なお、ＬＤ２０−２〜２０−ｎ、ＰＤ３０−２〜３０−ｍ及び光導波路２−２〜２−ｎの組み合わせも、上記したＬＤ２０−１、ＰＤ３０−１及び光導波路２−１の組み合わせと同様の構成になる。
【００２２】
（光送信器の動作）
図５は、光送信器のＭＰＵによる処理を示す。まず、図２に示すＭＰＵ１４は、駆動回路１２へＬＤ２０−１〜ＬＤ２０−ｎに印加する直流電流Ｉ１〜Ｉｎの適当な初期値として例えばＬＤのしきい値レベルより１ｍＡ多い値を出力し（Ｓ１０１）、ＬＤ２０−１〜２０−ｎを発光させる。ＬＤ２０−１〜２０−ｎの出力光は、ＰＤ３０−１〜３０−ｍによってモニタされ、ＰＤ３０−１〜３０−ｍからはアナログによる光電変換電流Ｂ１〜Ｂｍが出力される。
【００２３】
制御部１０では、光電変換電流Ｂ１〜Ｂｍが、Ａ／Ｄ変換器１３−１〜１３−ｍによってデジタル信号に変換され、このデジタル化された光電変換電流Ｂ１〜ＢｍはＭＰＵ１４に取り込まれる。
【００２４】
ＭＰＵ１４は、光電変換電流Ｂ１〜Ｂｍに含まれる光出力のクロストーク成分（図４に示す隣接のモニタ光の混入分）を分離して、ＬＤ２０−１〜２０−ｎのそれぞれの光出力Ｓ１〜Ｓｎの値を算出する。ここで、ｉ＝１，２，・・・，ｍ、ｊ＝１，２，・・・，ｎとし、光学系の各定数を次のように定める。
【００２５】
Ｋｊ：ＬＤ２０−ｊ（ＬＤ２０−ｊは、ＬＤ２０−１〜２０−ｎのいずれかを指す）のモニタ光Ｐｊと信号光Ｓｊの比。
Ｅｉｊ：ＰＤ３０−ｉ（ＰＤ３０−ｉは、ＰＤ３０−１〜３０−ｍのいずれかを指す）とモニタ光Ｐｊの光結合効率。
Ｒｉ：ＰＤ３０−ｉの光電変換効率。
これらの定数を用いれば、信号光ＳｊとＰＤ３０−１の光電変換電流Ｂ１との関係は、次のように表される。
【００２６】
ΣｊＫｉＥｉｊＲｊＳｊ＝Ｂｉ      ・・・（１）
（Σｊは、ｊ＝１〜ｎに関する和の記号)
ここで、Ａｉｊ＝ＫｉＥｉｊＲｊと置けば、次の連立一次方程式が成立する。
【００２７】
ΣｊＡｉｊＸｊ＝Ｂｉ                  ・・・（２）
（ただし、ｉ＝１，２，・・・ｍ）
【００２８】
上記（２）式が一意の解Ｘｊ（ｊ＝１，２，・・・ｎ）を持てば、信号光Ｓ１〜Ｓｎと光電変換電流Ｂ１〜Ｂｍの関係式である上記（１）式から、解Ｘｊは信号光Ｓｊと一致するので、解Ｘｊは光出力モニタ信号になることが分かる。従って、解Ｘｊでは、クロストーク成分が除去されている。
【００２９】
ＭＰＵ１４は、上記（２）式による連立一次方程式の解を、光出力モニタ値Ｘ１〜ＸｎとしてＤ／Ａ変換器１３−１〜１３−ｎへ出力する（Ｓ１０２、Ｓ１０３）。
【００３０】
ここで、係数行列｛Ａｉｊ｝の設定方法の一例について説明する。或る整数ｊ（ｊ＝１〜ｎ）について、ＬＤ２０−ｊのみに適当な電流を印加し、そのときの信号光をＳ＊ｊとし、ＰＤ３０−ｉの光電変換電流をＢ＊ｉとして測定する。このとき検出されたＳ＊ｊとＢ＊ｉの比がＡｉｊ（＝Ｓ＊ｊ／Ｂ＊ｉ）となる。これを全てのｊ＝１〜ｎに対して行えば、係数行列｛Ａｉｊ｝が求められる。
【００３１】
次に、ＭＰＵ１４で行われる上記（２）式の連立一次方程式の計算例について説明する。上記した方法で求めたｍ×ｎ係数行列｛Ａｉｊ｝をＡと表すとき、Ａの転置行列ＡＴとＡの積ＡＴＡの固有値の平方根σｋ（ｋ＝１〜ｎ）をＡの特異値といい、Ａは、ｍ×ｎ直交行列Ｕとｎ×ｎ直交行列Ｖによって、特異値分解ＵＴＡＶ＝ｄｉａｇ（σｋ）で表される。ここでｄｉａｇ（σｋ）は対角行列を示している。したがって、Ａの擬逆行列Ａ−１は、以下のように求めることができる。なお、この種の文献に関しては、例えば、佐武一郎著「線形代数」裳華房（ｐ．１５５）がある。
【００３２】
Ａ−１＝Ｖdｉag（１／σｋ）ＵＴ
ＭＰＵ１４には、予め擬逆行列Ａ−１がプログラムされており、検出した光電変換電流（Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｍ）を成分とするベクトル（Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｍ）Ｔに、擬逆行列Ａ−１を左から作用させ、上記（２）式の解Ｘｊを求める。この解Ｘｊがクロストーク成分の除去された光出力モニタ信号Ｐになる。
【００３３】
次に、ＭＰＵ１４により、ステップＳ１０４の処理が実行される。上記解Ｘｊが、予め定められた目標値に一致している場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、処理をステップＳ１０８へ移行し、また、目標値に一致していなければ（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５へ移行する。
【００３４】
ステップＳ１０５において、上記解Ｘｊが目標値より小さければ（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、直流電流Ｉｊを所定量（例えば５０μＡ程度）だけ増加させる（Ｓ１０６）。また、解Ｘｊが目標値より大きければ（Ｓ１０５：Ｎｏ）、直流電流Ｉｊを所定量だけ減少させる（Ｓ１０７）。
【００３５】
上記ステップＳ１０４（Ｎｏ），１０６，１０７のいずれかの処理が終了すると、ｊとｎの比較を行い（Ｓ１０８）、ｊ≧ｎであれば（Ｓ１０８：Ｎｏ）、上記ステップＳ１０２へ移行して以降の処理を再実行する。また、ｎ＞ｊであれば（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、ｊ＝（ｊ＋１）を実行（Ｓ１０９）した後、処理を上記ステップ１０４へ移行して以降の処理を再実行する。ｊ＝ｎまで実行すると、ＬＤ２０−１〜２０−ｎの１回の制御が終了したことになる。
【００３６】
（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、ＬＤ２０−１〜２０−ｎのばらつき及び温度、経年変化、故障の有無に関わらず、ＬＤ２０−１〜２０−ｎのそれぞれの光出力を個別かつ正確にモニタし、制御することができる。
【００３７】
［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る光送信器を示す。
本実施の形態は、第１の実施の形態の図１の構成に、光出力モニタ信号Ｘ１〜Ｘｎを所定の規則で決められた離散値Ｘ’１〜Ｘ’ｎに変換する変換回路１６と、変換回路１６によって変換された離散値Ｘ’１〜Ｘ’ｎを格納するメモリ１７と、離散値Ｘ’１〜Ｘ’ｎに基づいて警告信号Ｓａを生成する比較回路１８と、外部機器と通信を行うメモリアクセスインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１９とを、記録・通信手段として設けたものである。なお、図６においては、光導波路２−１〜２−ｎの図示を省略している。
【００３８】
変換回路１６は、所定の規則に従って、例えば、実数である光出力（信号光Ｓ）をＬＳＢ（Least Significant Bit）＝０．１μＷの１６ｂｉｔの整数値に変換する。この例の場合、変換された１６ｂｉｔの整数値に０．１μＷを掛ければ、光出力値を得ることができる。また、離散値Ｘ’１〜Ｘ’ｎは、定期的、例えば２０ｍｓの周期により、線形演算回路１１によってメモリ１７にアップデートされる。これにより、外部機器は、常に最新のデータを得ることができる。
【００３９】
比較回路１８は、離散値Ｘ’１〜Ｘ’ｎの所定値からのずれ（誤差）を検出した場合、警告信号Ｓａを生成し、これをメモリ１７に格納する。警告信号Ｓａも定期的にアップデートが行われる。メモリアクセスＩ／Ｆ回路１９によって、警告信号Ｓａは、外部機器に通知される。
【００４０】
メモリアクセスＩ／Ｆ回路１９は、外部機器からの命令に応じてメモリ１７にアクセスを許可すると共に、メモリ１７に格納されたデータを外部機器へ出力するようにＲＳ−２３２ＣとＩ２Ｃ（Inter Integrated Circuit）などから構成されている。
【００４１】
なお、変換回路１６、メモリ１７、比較回路１８及びメモリアクセスＩ／Ｆ回路１９の上記した処理は、線形演算回路１１のＭＰＵ１４にプログラムを設定することで、簡単に実現することができる。
【００４２】
（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
(イ)第１の実施の形態の効果に加え、離散値Ｘ’１〜Ｘ’ｎ（光出力値）及び警告信号Ｓａをメモリ１７に随時アップデートし、外部機器からアクセスできるようにしたことにより、光送信器１の状態を外部機器により監視することができる。このため、個々のＬＤの経年変化や故障を把握することができる。
（ロ）メモリ１７に離散値Ｘ’１〜Ｘ’ｎ及び警告信号Ｓａを格納する構成にしたことで、ＬＤの個数ｎが多くなっても、例えば、光出力値を配線によりパラレル伝送で外部へ出力する必要が無いので、配線の引き回しが不要になる。このため、構成を簡略にすることができる。
【００４３】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態の構成は、第１の実施の形態と同じである。ただし、光学系の実装設計の際、ＰＤ３０−１〜３０−ｍとモニタ光Ｐ１〜Ｐｎとの光結合を以下に説明する（４）式を満たすように設計する。
【００４４】
（モニタ光とＰＤの光結合条件）
上記（２）式にｎ×ｍ行列｛Ｄｋｉ｝を左から作用させると、次のｎ×ｎ連立一次方程式が得られる。
ΣｊＣｋｊＸｊ＝Ｂ’ｋ              ・・・（３）
（ただし、ｋ＝１，２，・・・，ｎ、Ｃｋｊ＝ΣｉＤｋｉＡｉｊ、Ｂ’ｋ＝ΣｉＤｋｉＢｉ）
したがって、この（３）式のｎ×ｎ連立一次方程式が一意解を持てば、上記（２）式のｍ×ｎ連立一次方程式も一意解を持つ。
【００４５】
上記（３）式が一意解を持つ必要十分条件は、係数行列｛Ｃｋｊ｝が正則であることである。しかし、光学系の設計をする際、あらゆる実装条件において一々行列｛Ｃｋｊ｝が正則かどうか判定するのは面倒である。そこで、行列｛Ｃｋｊ｝が正則であるための次の十分条件（Levy Desplanquesの定理）を利用することにより  簡単に一意解が得られる。
【００４６】
次に、ＭＰＵ１４が行う上記（３）式の計算例について説明する。ＭＰＵ１４には、係数行列Ｃ＝｛Ｃｋｊ｝の逆行列「Ｃ−１」とｎ×ｍ行列Ｄ＝｛Ｄｋｉ｝がプログラムされており、ＭＰＵ１４は、検出した光電変換電流を成分とするベクトル（Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｍ）Ｔに、Ｃ−１Ｄを左から作用させることにより、上記（２）式の解、Ｘｊを求める。
【００４７】
｜Ｃｋｋ｜＞Σｊ≠ｋ｜Ｃｋｊ｜          ・・・（４）
（ただし、ｋ＝１，２，・・・，ｎ）
【００４８】
（４）式において、Σｊ≠ｋは、ｋを除くｊ＝１〜ｎに関する和の記号である。この条件、上記（４）式を満たす行列｛Ｃｋｊ｝は、狭義優対角行列と呼ばれ、解（光出力モニタ信号Ｘ１〜Ｘｎ）を得ることができる。なお、上記（４）式の｜Ｃｋｋ｜は対角成分（信号成分）を示し、｜Ｃｋｊ｜は非対角成分（クロストーク成分）を示している。
【００４９】
上記の行列｛Ｄｋｉ｝は、設計者が任意に選択できるが、選択方法の一例を以下に説明する。｛Ｄｋｉ｝は、例えば、係数行列｛Ａｉｊ｝の転置行列である。即ち、Ｄｋｉ＝Ａｉｋとする。このとき、下記の状態が生じている。
（１）係数行列｛Ｃｋｊ｝の対角成分Ｃｋｋ＝ΣｉＡｉｋ、Ａｉｋは、ＰＤ３０−１〜３０−ｍに入射するＬＤ２０−ｋのモニタ光Ｐｋのみの光結合効率Ａｉｋの総和（二乗和）である。
（２）係数行列｛Ｃｋｊ｝の非対角成分Ｃｋｊ＝ΣｉＡｉｋＡｉｊ（ｊ≠ｋ）は、ＰＤ３０−１〜３０−ｍへ入射するモニタ光ＰｋとＰｊが重なり合ってクロストークしているＰＤの光結合効率の総和である。
【００５０】
したがって、十分条件である上記（４）式を言い換えると、ｋ番目のＬＤ２０−ｋのモニタ光Ｐｋの総和（左辺）より、他のＬＤ２０のモニタ光からのクロストークの総和（右辺）が小さければ良いことを示している。
【００５１】
（第３の実施の形態の効果）
第３の実施の形態によれば、上記（４）式を満たすようにＰＤ３０−１〜３０−ｍとモニタ光Ｐ１〜Ｐｎとの光学系の光結合を設計することにより、上記（２）式の連立一次方程式の解は、必ず一意に定まる結果、確実に光出力モニタ信号Ｘ１〜Ｘｎを得ることができる。
【００５２】
[第４の実施の形態]
図７は、本発明の第４の実施の形態を示す。本実施の形態は、第１の実施の形態における線形演算回路１１が、光電変換電流Ｂ１〜Ｂｍに対して前処理を行う第１の線形演算回路５１と、第１の線形演算回路５１により前処理が行われた光電変換電流Ｂ’１〜Ｂ’ｍに対して連立一次方程式を計算する第２の線形演算回路５２とからなる構成にしたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５３】
第３の実施の形態で説明した様に、ｎ×ｍ行列Ｄ＝｛Ｄｋｉ｝をｍ×ｎ係数行列Ａ＝｛Ａｉｊ｝に左から作用させるとｎ×ｎ係数行列Ｃ＝｛Ｃｋｊ｝が得られる。同様に行列Ｄを、光電変換電流を成分とするｍ次元ベクトルＢ＝（Ｂ１，・・・，Ｂｍ）Ｔに作用させれば、ｎ次元ベクトルＢ’＝（Ｂ’１，・・・，Ｂ’ｎ）Ｔが得られる。
【００５４】
この行列Ｄによって前処理されたベクトルＢ’に逆行列Ｃ−１を作用させれば、上記（２）式の連立一次方程式の解Ｘｊ（ｊ＝１〜ｎ）が求められることは明らかである。本実施の形態では、第１の線形演算回路５１は演算ＤＢを行ってベクトルＢ’を出力し、第２の線形演算回路５２は逆行列「Ｃ−１Ｂ’」の演算を行ってモニタ信号Ｘｊ（ｊ＝１〜ｎ）を出力する。なお、以下においては、説明を簡単にするため、４個のＬＤ、９個のＰＤ（ｎ＝４、ｍ＝９）の構成について説明する。
【００５５】
図８は、第１の線形演算回路の機能的構成を示す。ＰＤ３０−１〜３０−９のカソードは電源Ｖｃｃに接続され、アノード側は、ＰＤ３０−１〜ＰＤ３０−３、ＰＤ３０−４とＰＤ３０−５、ＰＤ３０−６とＰＤ３０−７、ＰＤ３０−８とＰＤ３０−９の各組がそれぞれ並列に結線されている。
【００５６】
第１の線形演算回路５１は、ＰＤ３０−１〜ＰＤ３０−３による光電変換電流Ｂ１〜Ｂ３、ＰＤ３０−４とＰＤ３０−５による光電変換電流Ｂ４，Ｂ５、ＰＤ３０−６とＰＤ３０−７による光電変換電流Ｂ６，Ｂ７、ＰＤ３０−８とＰＤ３０−９による光電変換電流Ｂ８，Ｂ９について、光電変換電流Ｂ１〜Ｂ３を電流Ｂ’１に、光電変換電流Ｂ４，Ｂ５を電流Ｂ’２に、光電変換電流Ｂ６，Ｂ７を電流Ｂ’３に、光電変換電流Ｂ８，Ｂ９を電流Ｂ’４に変換する。こうして第１の線形演算回路５１によって処理された４つのＬＤに対応する電流Ｂ’１〜Ｂ’４は、第２の線形演算回路５２へ出力される。このときの行列Ｄを具体的に示せば、以下のようになる。
【００５７】
【数１】
2008054286.tif 000003
【００５８】
この行列Ｄによって前処理された電流Ｂ’１〜Ｂ’４は、次のようになる。
Ｂ’１＝Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３
Ｂ’２＝Ｂ４＋Ｂ５
Ｂ’３＝Ｂ６＋Ｂ７
Ｂ’４＝Ｂ８＋Ｂ９
【００５９】
この例では、係数行列Ｃが正則である十分条件である上記（４）式を満たすように、次のように光学系を選定することにより、各光電変換電流を求めることができる。
・ＰＤ３０−１〜３０−９に光結合されるモニタ光Ｐ１のうち、５０％以上をＰＤ３０−１〜３０−３に入射させる。
・ＰＤ３０−１〜３０−９に光結合されるモニタ光Ｐ２のうち、５０％以上をＰＤ３０−４，３０−５に入射させる。
・ＰＤ３０−１〜３０−９に光結合されるモニタ光Ｐ３のうち、５０％以上をＰＤ３０−６，３０−７に入射させる。
・ＰＤ３０−１〜３０−９に光結合されるモニタ光Ｐ４のうち、５０％以上をＰＤ３０−８，３０−９に入射させる。
【００６０】
なお、第１の線形演算回路５１における９つのＰＤ３０−１〜３０−９の結線方法、即ち、行列Ｄは上述した方法に限ったものではない。また逆に、係数行列｛Ａｉｊ｝（ｉ＝１〜９、ｊ＝１〜４）の設計値から、十分条件である（数４）式を満たすような行列Ｄを見つけて、第１の線形演算回路５１を設計することも可能である。
【００６１】
連立一次方程式を解く第２の線形演算回路 ５２には、予め係数行列Ｃ（または、逆行列Ｃ−１）を設定しておく必要がある。その設定方法の一例を次に述べる。
或る整数ｊ（ｊ＝１〜ｎ）について、ＬＤ２０−ｊのみに適当な電流を印加し、そのときの信号光Ｓ＊ｊと、第１の線形演算回路５１からの出力電流Ｂ’＊ｋ（ｋ＝１〜ｎ）を測定する。このときに検出されたＳ＊ｊとＢ’＊ｋの比が、Ｃｋｊ（＝Ｓ＊ｊ／Ｂ’＊ｋ）となる。これを全てのｊに対して行えば、係数行列｛Ｃｋｊ｝が求められる。
【００６２】
（第４の実施の形態の効果）
第４の実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（イ）第１の実施の形態における線形演算回路１１を、光電変換電流Ｂ１〜Ｂｍに対して前処理を行う第１の線形演算回路５１と、第１の線形演算回路５１で前処理された電流Ｂ’１〜Ｂ’４を用いて連立一次方程式を計算する第２の線形演算回路５２とにより構成したため、光電変換電流Ｂの数（ｍ）、即ち、ＰＤの数が多くなっても、第２の線形演算回路５２への入力数（ｎ）を少なくすることができる。
（ロ）上記（イ）により、第２の線形演算回路５２への入力数を少なくすることができる結果、回路及び配線パターンを簡潔にすることができる。
【００６３】
［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光送信器を示すブロック図である。
【図２】図１の線形演算回路の詳細を示すブロック図である。
【図３】光学系の構成例を示し、（ａ）は第１の構成例を示す構成図、（ｂ）は第２の構成例、（ｃ）は第３の構成例を示す構成図である。
【図４】複数のＰＤへのモニタ光の入射パターンを示し、（ａ）は入射パターンの広がりによる干渉がある場合の配置図、（ｂ）は光学部品の配置の位置ずれによる干渉がある場合の配置図である。
【図５】光送信器のＭＰＵによる処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る光送信器を示すブロック図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示すブロック図である。
【図８】図７の第１の線形演算回路の機能的構成４個を示す接続図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  光送信器
２  光導波路
３  ハーフミラー
４  レンズ
５Ａ，５Ｂ  コリメートレンズ
１０  制御部
１１  線形演算回路
１２  駆動回路
１３−１〜１３−ｍ  Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）
１４  ＭＰＵ
１５−１〜１５−ｎ  Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）
１６  変換回路
１７  メモリ
１８  比較回路
１９  メモリアクセスインターフェース回路
２０−１〜２０−ｎ  ＬＤ（レーザダイオード）
３０−１〜３０−ｍ  ＰＤ（フォトダイオード）
３１  受光面
４０  基板
５１  第１の線形演算回路
５２  第２の線形演算回路
【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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