(57)【要約】【課題】２つの半導体レーザの一方が故障したときに、２つの情報信号を変調するようにすると、異常時用に専用の変調回路を設ける必要があるために、光送信モジュールの回路構成が複雑になるとともにコスト高になる。【解決手段】定電流源１３３に対して例えば２つの半導体レーザ１３１，１３２のカソード電極を共通に接続し、そのアノード電極に対して駆動回路１４から入力信号に応じた駆動信号を共通に供給するようにする。【選択図】図２
2008028504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電流源と、
前記定電流源に対して第１電極が共通に接続された複数の発光素子と、
入力信号に応じた駆動信号を前記複数の発光素子の第２電極に供給する駆動回路と
を備えることを特徴とする光送信モジュール。
【請求項２】
前記複数の発光素子の各発光光量を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果を基に発光光量が所定の光量以下の発光素子を識別表示する表示手段とをさらに備える
ことを特徴とする請求項１記載の光送信モジュール。
【請求項３】
前記複数の発光素子の各発光光量を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果を基に前記複数の発光素子の各発光光量を制御する制御手段とをさらに備える
ことを特徴とする請求項１記載の光送信モジュール。
【請求項４】
光送信モジュールと、
前記光送信モジュールから出力される光信号を伝送する光伝送路と、
前記光伝送路によって伝送された光信号を受光して電気信号に変換する光受光モジュールとを備えた光通信システムであって、
前記光送信モジュールは、
定電流源と、
前記定電流源に対して第１電極が共通に接続された複数の発光素子と、
入力信号に応じた駆動信号を前記複数の発光素子の第２電極に供給する駆動回路とを有する
ことを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信によって情報を伝送する光送信モジュールおよび当該光送信モジュールを用いた光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムでは、一般的に、高い信頼性が要求される。したがって、デバイスの故障等に起因する通信障害に対して十分な冗長性を持たせることが必要である。通信障害の一因となるデバイスの故障としては、光送信モジュールの光源である半導体レーザ等の発光素子の故障が挙げられる。何故ならば、一般的に、半導体レーザ等の発光素子は他のデバイスに比べて寿命が短く、発光素子が故障すると、光通信システムが完全に停止状態に陥ってしまうからである。
【０００３】
発光素子が故障した異常状態においても情報伝送の信頼性を確保するために、従来は、通常状態においては、２つの情報信号を２つの半導体レーザによって個々の光信号として送出し、２つの半導体レーザの一方が故障した異常状態においては、２つの情報信号を変調し、正常な１つの半導体レーザを使用して光信号として送出するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１２４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術では、２つの半導体レーザの一方が故障したときに、２つの情報信号を変調するようにしており、異常時用に専用の変調回路を設ける必要があるために、光送信モジュールの回路構成が複雑になるとともに、コスト高になるという課題がある。さらに、２つの情報信号を変調して送信することで、受信側ではそれを復調する必要があるために、専用の復調回路を設けることに伴って光受信モジュールに対して回路構成の複雑化、コストアップを強いることになる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、発光素子が故障した異常状態において、専用の変調回路を用いなくても情報伝送の信頼性を確保できる光送信モジュールおよび当該光送信モジュールを用いた光通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明による光送信モジュールは、定電流源と、前記定電流源に対して第１電極が共通に接続された複数の発光素子と、入力信号に応じた駆動信号を前記複数の発光素子の第２電極に供給する駆動回路と備える構成となっている。この光送信モジュールは、光伝送路および光受信モジュールと共に光通信システムを構成する。
【０００８】
上記構成の光送信モジュールまたは当該光送信モジュールを用いた光通信システムにおいて、第１電極が定電流源に共通に接続された複数の発光素子に対し、その第２電極に駆動回路が駆動信号を供給することで、複数の発光素子に流れる総電流量は常に定電流源の電流量となる。そして、複数の発光素子の総光量は定電流源の電流量で決まる。ここで、複数の発光素子のうちの例えば１つが故障し、ＯＦＦ状態になった場合に、この故障した発光素子に流れる筈の電流が他の発光素子に流れる。したがって、複数の発光素子のうちの例えば１つが故障しても、他の発光素子が故障前の光量（複数の発光素子の総光量）で発光し続ける。すなわち、複数の発光素子のうちの１つでも正常であれば、この正常な発光素子が、全てが正常なときと同等の光量にて光信号を出力することになる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の発光素子のうちの１つでも正常であれば、この正常な発光素子が、全てが正常なときと同等の光量にて光信号を出力することになるために、発光素子が故障した異常状態において、専用の変調回路を用いなくても情報伝送の信頼性を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る光通信システムの概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る光通信システムは、入力される電気信号を光信号に変換して出力する光送信モジュール１０と、当該光送信モジュール１０が出力した光信号を伝送する光ファイバ等からなる光伝送路２０と、当該光伝送路２０によって伝送された光信号を受光して電気信号に変換する光受信モジュール３０とを有する構成となっている。
【００１２】
光送信モジュール１０は、複数の発光素子、例えば２つの発光素子１１，１２を含む発光部１３と、入力される電気信号、例えばパルス信号に応じて発光素子１１，１２を発光駆動する駆動回路１４とを有する構成となっている。発光素子１１，１２としては、半導体レーザ（ＬＤ；Laser Diode）や発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）などが用いられる。本実施形態では、光送信モジュール１０における発光部１３の具体的な構成を特徴としている。その詳細については後述する。
【００１３】
光受光モジュール３０は、光伝送路２０によって伝送された光信号を受光し、その光量に応じた電気信号に変換する受光素子３１と、当該受光素子３１から出力される電気信号に対して波形整形等の信号処理を施して例えばパルス信号として出力する受信回路３２とを有する構成となっている。受光素子３１としては、フォトトランジスタやフォトダイオードなどの光電変換素子が用いられる。
【００１４】
図２は、光送信モジュール１０における発光部１３の構成の一例を示す回路図であり、図中、図１と同等部分には同一符号を付して示している。
【００１５】
本例に係る光送信モジュール１０においては、発光素子１１，１２として、例えば半導体レーザ１３１，１３２を用いている。これら半導体レーザ１３１，１３２の第１電極である例えばカソード電極は、定電流源１３３の一端に接続されている。定電流源１３３の他端は接地されている。半導体レーザ１３１，１３２の第２電極である例えばアノード電極は抵抗素子１３４，１３５の各一端にそれぞれ接続されている。
【００１６】
抵抗素子１３４，１３５の各他端はノードＮに共通に接続されている。ノードＮは、図１に示す駆動回路１４の出力端に接続されている。これにより、駆動回路１４は、入力信号に応じた駆動信号を、ノードＮを介して半導体レーザ１３１，１３２のアノード電極に共通に供給する。
【００１７】
上記構成の発光部１３において、半導体レーザ１３１，１３２として同等の特性のものを用い、抵抗素子１３４，１３５の各抵抗値がほぼ等しいものとすると、定電流源１３３に流れる電流を２Ｉ０とするとき、半導体レーザ１３１，１３２にはそれぞれＩ０なる電流Ｉ１，Ｉ２が流れる。
【００１８】
ここで、図３に示すように、半導体レーザ１３１，１３２が共にＯＮ（発光状態）にあるとき、即ち半導体レーザ１３１，１３２にそれぞれ電流Ｉ１，Ｉ２（＝Ｉ０）が流れているときの半導体レーザ１３１，１３２の各光量をＰ１とし、半導体レーザ１３１，１３２の一方がＯＦＦ（非発光状態）にあるとき、即ち半導体レーザ１３１，１３２の他方に約２Ｉ０の電流が流れているときの当該他方の半導体レーザ１３１／１３２の光量をＰ２とする。
【００１９】
そして、半導体レーザ１３１，１３２として閾値の小さいものを選ぶと、図４に示すように、電流−光出力（光量）の特性のばらつきが小さいために、
Ｐ２≒２Ｐ１
とみなすことができる。これにより、半導体レーザ１３１，１３２の一方が故障し、他方の半導体レーザ１３１／１３２のみが発光状態にあるとき、Ｐ２の光量が発生するが、総光量は半導体レーザ１３１，１３２が共にＯＮ状態にあるときの光量２Ｐ１とほとんど変わらないために、システムがダウンすることなく、光通信を継続できる。
【００２０】
上述したように、定電流源１３３に対して例えば２つの半導体レーザ１３１，１３２のカソード電極を共通に接続し、そのアノード電極に対して駆動回路１４から入力信号に応じた駆動信号を共通に供給する構成を採ることにより、２つの半導体レーザ１３１，１３２に流れる総電流量は常に定電流源１３３の電流量２Ｉ０となり、２つの半導体レーザ１３１，１３２の総光量は定電流源１３３の電流量２Ｉ０で決まる。
【００２１】
したがって、２つの半導体レーザ１３１，１３２の一方が故障し、ＯＦＦ状態になった場合に、この故障した一方の半導体レーザ１３１／１３２に流れる筈の電流が他の半導体レーザ１３２／１３１に流れるために、２つの半導体レーザ１３１，１３２の一方が故障した場合であっても、他方の半導体レーザが故障前の光量２Ｐ１とほぼ同等の光量Ｐ２で発光し続ける。
【００２２】
すなわち、複数の発光素子のうちの１つでも正常な状態にあれば、この正常な発光素子が、全ての発光素子が正常なときと同等の光量にて光信号を出力することになるために、発光素子が故障した異常状態が生じた場合であっても、システムが停止状態に陥ることがなく、また従来技術のように専用の変調回路を用いなくても、情報伝送の信頼性を確保できる。
【００２３】
また、発光素子が故障した際の情報伝送の信頼性を確保ための対応は光送信モジュール１０のみで行われ、しかも、発光素子が故障した異常状態での光信号の光量として、全ての発光素子が正常なときの通常状態とほぼ同等の光量を確保できることから、光受信モジュール３０では異常状態でも通常状態と同じように受信処理を行うことができるために、光受信モジュール３０に対して回路構成の複雑化やコストアップを強いることもない。
【００２４】
［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態に係る光通信システムの概略構成図であり、図中、図１と同等部分には同一符号を付して示している。
【００２５】
本実施形態に係る光通信システムでは、発光素子が故障した際に、光送信モジュール１０′自身が故障した発光素子を自動的に特定できる構成を採っている。具体的には、光送信モジュール１０′は、例えば２つの発光素子１１，１２を含む発光部１３および駆動回路１４に加えて、２つの発光素子１１，１２の各発光光量を検出する検出部１５，１６と、これら検出部１５，１６の検出結果を基に発光光量が所定の光量以下の発光素子を識別表示する表示部１７とを備えている。発光素子１１，１２としては、例えば第１実施形態の場合と同様に、半導体レーザ１３１，１３２が用いられる（図２参照）。
【００２６】
検出部１５，１６は、例えば、半導体レーザ１３１，１３２の各アノード端の電圧をモニターし、当該アノード端の電圧を所定の基準電圧と比較する差動アンプによって構成され、半導体レーザ１３１，１３２の各アノード端の電圧が基準電圧以上になったときに半導体レーザ１３１，１３２に故障が発生したと判断する。
【００２７】
なお、検出部１５，１６としては、差動アンプを用いた構成のものに限られるものではなく、例えば、半導体レーザ１３１，１３２の各光出力を検出するフォトダイオードなどの光電変換素子を用い、当該光電変換素子の出力が所定の基準電圧以下になったときに半導体レーザ１３１，１３２に故障が発生したと判断する構成のものを用いることも可能である。
【００２８】
表示部１７は、半導体レーザ１３１，１３２にそれぞれ対応して設けられた発光ダイオードなどの表示素子によって構成され、検出部１５，１６の何れかが、半導体レーザ１３１，１３２の何れかに故障が発生したことを検出したときに、対応する表示素子が点灯することにより、故障が発生した半導体レーザ１３１／１３２をユーザ（保守員）に告知する。
【００２９】
上述したように、半導体レーザ１３１／１３２が故障した際に、システムを停止状態に陥らせることなく、情報伝送の信頼性を確保できるようにした光送信モジュール１０′において、故障した半導体レーザ１３１／１３２を自動的に特定し、それを告知できるようにしたことにより、半導体レーザ１３１／１３２の故障発生を確実にユーザ（保守員）に告知することができる。
【００３０】
これにより、ユーザ（保守員）は、故障した半導体レーザ１３１／１３２の交換作業に迅速に着手でき、また一方の半導体レーザ１３１／１３２の故障によって他方の半導体レーザ１３２／１３１にほぼ２倍程度の電流が流れることに伴う負担から当該他方の半導体レーザ１３２／１３１を迅速に開放できるとともに、大電流が流れることに伴う寿命低下を最小限に抑えることができる。
【００３１】
また、故障した半導体レーザ１３１／１３２の交換作業に当たって、システムを停止させる必要がある場合に、半導体レーザ１３１，１３２の何れかが故障したかをユーザ（保守員）に告知できることにより、ユーザ（保守員）は交換すべきデバイスを直ぐに特定でき、交換作業を迅速に終えることができるために、システムの停止時間を最小限に抑えることができる。
【００３２】
［変形例］
なお、上記各実施形態においては、半導体レーザ１３１／１３２が故障し、ＯＦＦ状態になった場合を前提として説明したが、本発明は、半導体レーザ１３１／１３２の特性が劣化し、光量が低下した場合にも対応できる。
【００３３】
すなわち、一方の半導体レーザ１３１／１３２の特性が劣化し、流れる電流Ｉ１／Ｉ２が少なくなって当該一方の半導体レーザ１３１／１３２の光量が低下した場合には、その低下した分の電流が他方の半導体レーザ１３２／１３１に流れ、当該他方の半導体レーザ１３２／１３１が、一方の半導体レーザ１３１／１３２の特性劣化前の光量２Ｐ１とほぼ同等の光量Ｐ２で発光し続けることになる。その結果、半導体レーザ１３１／１３２の特性が劣化した場合であっても、情報伝送の信頼性を確保できる。
【００３４】
図６に、半導体レーザ１３１/１３２の駆動電流と光出力の関係を示す。半導体レーザ１３１／１３２の特性劣化の一つとして、光出力変動量を駆動電流変動量で除した微分効率の値が小さくなることが知られている。このような事象の場合、一般に、半導体レーザ１３１／１３２のそれぞれの駆動電流には変化は見られず半導体レーザ１３１／１３２の光出力のみ低下する劣化が挙げられる。
【００３５】
このような場合においても、半導体レーザ１３１／１３２に流れる電流を一定電流とすることで、半導体レーザから出力される光信号を遠方にて受信する回路において一般的に用意されている平均受光量計測アナログ信号を用いて情報伝送の異常を検出するシステムがある。本発明の方式を適用することにより、半導体レーザの駆動電流が１個の場合に比べ半分程度となるため、半導体レーザの劣化速度が遅くなり、前記異常発生から修復までのユーザー（保守員）の修復作業時間に余裕が発生しより確実な対策手段を講じることができ、情報伝送システムの信頼性を上げることができる。又この場合半導体レーザ１３１／１３２の発光光量をモニターすることでどちらの半導体レーザ１３１／１３２が劣化しているか判断することが可能で的確な情報伝送システムの復旧が図れる。
【００３６】
また、半導体レーザ１３１，１３２の発光光量をモニターし、その発光光量の変動に応じて半導体レーザ１３１，１３２に流れる電流Ｉ１，Ｉ２を制御することによって半導体レーザ１３１，１３２の光出力を常に安定にするＡＰＣ(Automatic Power Control；自動出力制御と組み合わせることにより、温度変化や経年変化による半導体レーザの電流−光出力特性の変動にも対応できるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光通信システムの概略構成図である。
【図２】光送信モジュールにおける発光部の構成の一例を示す回路図である。
【図３】２つの半導体レーザのＯＮ／ＯＦＦ状態と光量との関係を示す図である。
【図４】半導体レーザの電流−光出力（光量）特性を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る光通信システムの概略構成図である。
【図６】半導体レーザの駆動電流と光出力の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０，１０′…光送信モジュール、１１，１２…発光素子、１３…発光部、１４…駆動回路、１５，１６…検出部、１７…表示部、２０…光伝送路、３０…光受信モジュール、３１…受光素子、３２…受光回路、１３１，１３２…半導体レーザ
【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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