(57)【要約】　　　（修正有）【課題】波長多重光伝送システムへの適用に際して他波長に悪影響を及ぼす虞の無い波長可変型光源、光送信装置および波長制御方法を提供する。【解決手段】光源１を構成する半導体チップに駆動電流が供給されない状態で、まず温度制御部２により、光源１の温度を所望波長に対応する温度に安定させる。そして、光源１の温度が所望波長に対応する温度に安定したのちに半導体チップへの駆動電流の供給を開始する。その後、出力制御部３により、光源１の出力光パワーを規定レベルとするための制御を開始するが、その際の光パワー制御の時定数を、温度制御の応答時間と同等またはそれより長い時定数とするようにする。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される駆動信号に応じたパワーで発光し、温度により出力光波長が可変される光源と、
この光源の温度を制御して当該光源の出力光波長を所望波長に制御する温度制御手段と、
前記光源に前記駆動信号を与えない状態で前記温度制御手段により当該光源の温度が前記所望波長に対応する温度に安定したのちに当該光源への前記駆動信号の供給を開始し、当該光源の出力光パワーを、前記温度制御手段の温度制御の応答時間以上の時定数で規定レベルに制御する出力制御手段とを具備することを特徴とする波長可変型光源。
【請求項２】
前記出力制御手段は、前記光源への前記駆動信号の供給が開始されたのち当該光源の出力光パワーが規定レベルに安定したのちは、当該光源の出力光パワーを前記温度制御手段の温度制御の応答時間より短い時定数で当該規定レベルに制御することを特徴とする請求項１に記載の波長可変型光源。
【請求項３】
波長可変型光源の出力光を光変調手段により送信信号に応じて変調出力する光送信装置において、
前記波長可変型光源は、
供給される駆動信号に応じたパワーで発光し、温度により出力光波長が可変される光源と、
この光源の温度を制御して当該光源の出力光波長を所望波長に制御する温度制御手段と、
前記光源に前記駆動信号を与えない状態で前記温度制御手段により当該光源の温度が前記所望波長に対応する温度に安定したのちに当該光源への前記駆動信号の供給を開始し、当該光源の出力光パワーを、前記温度制御手段の温度制御の応答時間以上の時定数で規定レベルに制御する出力制御手段とを具備することを特徴とする光送信装置。
【請求項４】
前記出力制御手段は、前記光源への前記駆動信号の供給が開始されたのち当該光源の出力光パワーが規定レベルに安定したのちは、当該光源の出力光パワーを前記温度制御手段の温度制御の応答時間より短い時定数で当該規定レベルに制御することを特徴とする請求項３に記載の光送信装置。
【請求項５】
前記波長可変型光源および前記光変調手段は、共通の半導体デバイスに集積して形成されることを特徴とする請求項３に記載の光送信装置。
【請求項６】
供給される駆動信号に応じたパワーで発光し、温度制御により所定の応答時間で出力光波長が可変される光源の出力光波長を制御する波長制御方法であって、
前記光源に前記駆動信号を与えない状態で当該光源の温度を前記所望波長に対応する温度に安定させる第１ステップと、
この第１ステップにおいて前記光源の温度が前記所望波長に対応する温度に安定したのちに当該光源への前記駆動信号の供給を開始する第２ステップと、
前記光源の出力光パワーを、前記温度制御の応答時間以上の時定数で規定レベルに制御する第３ステップとを具備することを特徴とする波長制御方法。
【請求項７】
さらに、前記第３ステップにおいて前記光源の出力光パワーが規定レベルに安定したのちに、前記光源の出力光パワーを前記温度制御の応答時間より短い時定数で前記規定レベルに制御する第４ステップとを具備することを特徴とする請求項６に記載の波長制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重光伝送システムで使用される波長多重光送信装置および光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の通信需要の増大に対処するため、波長多重技術を用いて大容量の光伝送装置や光伝送システムが実現されている。各波長間の間隔を０．４ｎｍとすることにより、最も一般的な波長バンドであるＣバンドにおいては７０波長程度までの多重度を実現できるようになってきている。
【０００３】
光伝送装置は、伝送信号を入出力するデバイスとのインタフェースを行う局内インタフェース部、伝送路符号化処理部、特定波長の光信号を送信する光送信機、光信号を受信する光受信機、波長多重分離部、および監視部などを備えて構成される。実システムの運用においては、これらの構成部の障害に備えて予備品を準備し、信頼性を確保しなくてはならない。特に、波長に依存する光送信機は、それぞれの波長毎に予備を設ける必要があるが、近年の波長数の増大に伴って光送信機の数が増えているために、必要となるコストや保管場所も無視できなくなっている。
【０００４】
そこで、光送信機の光源波長を可変して任意の波長に対応させ、波長間で光送信機を共用することにより予備品の数を減らすことが検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのようなシステムにおいては、或る波長の光送信機に障害が発生すると、共用型の光送信機の波長をその波長に合わせたうえで運用に供する必要がある。その際に光送信機の波長は徐々に変化するが、その過程で障害の無い他の波長に対してクロストークの劣化などの悪影響が及ぼされる虞がある。
【０００６】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、波長多重光伝送システムへの適用に際して他波長に悪影響を及ぼす虞の無い波長可変型光源、光送信装置および波長制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、供給される駆動信号に応じたパワーで発光し、温度により出力光波長が可変される光源（例えば光源１）と、この光源の温度を制御して当該光源の出力光波長を所望波長に制御する温度制御手段（例えば温度制御部２）と、出力制御手段（例えば出力制御部３）とを具備する。そして、出力制御手段により、前記光源に前記駆動信号を与えない状態で前記温度制御手段により当該光源の温度が前記所望波長に対応する温度に安定したのちに当該光源への前記駆動信号の供給を開始し、当該光源の出力光パワーを、前記温度制御手段の温度制御の応答時間以上の時定数で規定レベルに制御するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成であるから、まず、光源が発光しない状態においてその温度が所望波長に対応する温度に安定させられる。温度制御が完了し、光源の温度が所望波長に対応する温度に安定すると、その後に光源への駆動信号の供給が開始され、これにより光源は発光を開始する。その出力光パワーは、温度制御の応答時間以上の時定数で制御される。
【０００９】
したがって光源は、発光を開始した当初から所望波長の出力光を出力することになる。また発光を開始した時点では既に温度が安定しており、駆動信号が供給されることによる温度変化も無視できる程度に抑えられる。これは、出力光パワーの制御の時定数が、温度制御の応答時間以上であることによる。
【００１０】
従って光源の温度が安定したのち光パワーが変動しても、温度制御手段はこのパワー変動に十分に追従することができる。よって一旦温度が安定すると、その後の温度変動は避けられる。これにより光源１から出力される直流光の波長も変動せず、従って他の波長光に害が及ぶことを防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明に係わる光送信機を備える波長多重光伝送装置の実施の形態を示すブロック図である。この光伝送装置は、ＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）／ＳＯＮＥＴ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの規格に準拠する光伝送システムなどに適用される。
【００１２】
図１において、複数の光送信機１０はそれぞれ異なる波長の光信号λ１〜λｎを出力する。これらの出力光λ１〜λｎは光ファイバ６を介して波長多重部３０に与えられ、波長多重されて光伝送路ＦＬに送出される。
【００１３】
一方、別の光伝送路ＦＬから到来する波長多重光は、波長分離部４０において個々の波長の光信号λ１〜λｎに分離される。各光信号λ１〜λｎは、光ファイバ８を介してそれぞれの波長光を受信する光受信機２０に入力される。
【００１４】
図２は、図１に示される光送信機１０の構成を示す機能ブロック図である。図２において、光源１は直流光を発振出力する。直流光は光ファイバ４を介して光変調器５に入力され、送信すべき信号である電気変調信号により変調される。変調光は光ファイバ６を介して光伝送路（図示せず）に接続され、隣接する光伝送装置（図示せず）などに伝送される。
【００１５】
光源１は、半導体レーザである。半導体レーザはその温度を可変することで、出力光波長を変化させることができる。本実施形態においては出力すべき波長に応じて半導体レーザの温度を制御し、これにより１種類の光源を複数の波長に対応させるようにする。
【００１６】
温度制御部２は、光源１の温度を制御して直流光を所定の波長に安定させる。温度制御は、サーミスタなどの温度検出器の出力をもとにペルチェ素子などの電気・温度変換素子を駆動して実施される。出力制御部３は、光源１から出力する直流光のパワーを所定値に制御する。
【００１７】
出力制御部３は光パワーをモニタする光検出器（図示せず）を備え、光検出器からの信号をもとに光源１の半導体レーザへの印加電流を制御して直流光パワーを制御する。
【００１８】
パワー制御の応答速度と温度制御の応答速度とを比較すると、パワー制御の応答速度は非常に高速であるのに対して、温度制御の応答速度は一般に秒オーダであり、非常に遅い。また、半導体レーザは非常に微小なチップであり、出力パワーを変化させるとチップで発生する電力が変化し、チップから外部への熱抵抗によってチップの温度が変化する。つまり出力パワーを変化させると直流光の波長も変化する。この現象の応答速度は、温度制御の応答速度に比べ高速である。
【００１９】
図３は、光源１に電源を投入した直後からの直流光パワー、半導体チップの温度、および波長の変化を示す図である。図３に示されるように電源投入後、光パワーは高速で所定レベルに安定する。これに対し温度の応答速度は遅く、所定値に安定するまでの時間が長い。波長は温度により決まるため、温度変動と同じ時定数で変化する。従って、電源投入から温度が所望波長に対応する温度になるまでの期間において、光源１は出力すべき波長とは異なる波長を出力していることになる。この間、この出力光は波長多重部３０を介して他の波長光に干渉し、害を与える。
【００２０】
図４は、この不具合を解決するために従来から採られている手法を説明するための原理図である。従来では、半導体チップの温度が所定値になった後、光源１に駆動電流を与えて発光させるようにしており、図４にはその場合の光パワー、温度、および波長の変化が示される。
【００２１】
図４において半導体チップの温度が一定となったのち発光させると、光出力変動によりチップで発生する電力が変化し、チップから外部への熱抵抗により、チップの温度が高速で上昇する。しかしながら温度制御の応答速度が遅いため、この変化に追従できずに一時的に温度が上昇する。やがて温度制御部２により半導体チップは所定の温度に制御されるが、この応答は遅いため安定するまで長い時間が必要となる。結局、このような手法によっても一時的な波長の変動が避けられず、よって他波長に対して害が及ぶ虞がある。
【００２２】
図５は、本実施形態における光パワー制御の一例を示す模式図である。本実施形態においては、出力制御部３による光パワー制御の時定数を、温度制御部２によるチップ温度制御の応答時間と少なくとも同程度であるか、またはそれよりも長く設定する。すなわち本実施形態では、光源１を構成する半導体チップに駆動電流が供給されない状態で、まず温度制御部２により、光源１の温度を所望波長に対応する温度に安定させる。そして、光源１の温度が所望波長に対応する温度に安定したのちに半導体チップへの駆動電流の供給を開始する。その後、出力制御部３により、光源１の出力光パワーを規定レベルとするための制御を開始するが、その際の光パワー制御の時定数を、温度制御の応答時間と同等またはそれより長い時定数とするようにしている。
【００２３】
このようにすると、図５のように、チップ温度が安定したのち光パワーが変動しても、温度制御部２はこのパワー変動に十分に追従することができる。よって一旦温度が安定すると、その後の温度変動は避けられる。これにより光源１から出力される直流光の波長も変動せず、従って他の波長光に害が及ぶことを防止できる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
図６は、本発明が適用可能な光送信装置の他の構成を示す図である。この光送信装置は、図２に示される光源１と光変調器５とを共通の半導体デバイスに集積し、いわば光源１と光変調器５とをモノリシックに集積して形成される光源集積光変調器７を備える。この構成においても、出力制御部３における光パワー制御の時定数を適切に設定することで、全く同様の効果を得られる。このほか図６に示される構成によれば、光送信機１０のサイズを縮小することが可能になる。
【００２５】
また、光源１への駆動電流の供給が開始されたのち光源１の出力光パワーが規定レベルに安定したのちは、出力制御部３の光パワー制御の時定数を、温度制御の応答時間よりも短くするとよい。好ましくは、光パワー制御の時定数を本来の高速な値に戻すようにするとよい。
【００２６】
図７は、出力光パワー制御の時定数を切り替えるステップを含む、本実施形態における波長制御手順を示すフローチャートである。本実施形態においては、まず光源１の温度制御を開始する（ステップＳ１）。この段階においては光源１に駆動電流を供給せず、従って光源１は発光していない。次に、温度が所望波長に対応する温度にまで安定するのを待ち（ステップＳ２）、温度が安定したならば、光源１への駆動電流の供給を開始する（ステップＳ３）
次に、駆動電流を徐々に増加させて出力光パワーの安定を待つ（ステップＳ４）。ここでは、光パワー制御の時定数は、温度制御の応答時間と同等またはそれより長い時定数である。なおステップＳ２以降の段階においても、温度制御は継続的に実施されている。そして、ステップＳ２において出力光パワーが規定値に安定したならば、それ以降のパワー制御過程においては、その時定数を本来の高速な値に切り替える（ステップＳ５）。
【００２７】
このようにすると、出力光パワーが安定した状態においては、既に波長が安定した状態に有ることから、波長の変化を伴うことなく光パワーをより高精度に安定化させることが可能になる。
このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施を行なうことができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、波長多重光伝送システムへの適用に際して他波長に悪影響を及ぼす虞の無い波長可変型光源、光送信装置および波長制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる光送信機を備える波長多重光伝送装置の実施の形態を示すブロック図。
【図２】図１に示される光送信機１０の構成を示す機能ブロック図。
【図３】光源１に電源を投入した直後からの直流光パワー、半導体チップの温度、および波長の変化を示す図。
【図４】波長多重光伝送装置において光源起動時の波長間干渉を解決するために従来から採られている手法を説明するための原理図。
【図５】図２の光送信機１における光パワー制御の一例を示す模式図。
【図６】本発明が適用可能な光送信装置の他の構成を示す図。
【図７】本発明の実施の形態における、光パワー制御の時定数を切り替えるステップを含む波長制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０…光送信機
２０…光受信機
３０…波長多重部
４０…波長分離部
ＦＬ…光伝送路
１…光源
２…温度制御部
３…駆動部
４，６，８…光ファイバ
５…光変調器
７…光源集積光変調器
【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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