(57)【要約】  【課題】  電力消費を極力抑えつつも、環境変化に左右されることなく高い性能を維持することのできる光通信装置を提供すること。  【解決手段】  光通信装置は、情報が含められた信号光を光ファイバを介して伝送するための光通信装置であって、サーボ光を照射し、各々が同一直線上に並ばないように配設される少なくとも３つのサーボ光用光源を有する発光手段と、各サーボ光の少なくとも一部が光ファイバのコアに入射するように発光手段との相対的な位置調整がなされており、信号光をコアへ導くための光偏向手段と、コアに入射した各サーボ光の強度に基づいて、光偏向手段によって偏向される信号光の光ファイバの入射端面内における入射位置が、コア中心に向かうように光偏向手段に対し負帰還制御を行う制御手段と、を有する構成にした。【選択図】    図１
2005249919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報が含められた信号光を光ファイバを介して伝送するための光通信装置であって、
サーボ光を照射し、各々が同一直線上に並ばないように配設される少なくとも３つのサーボ光用光源を有する発光手段と、
各サーボ光の少なくとも一部が前記光ファイバのコアに入射するように前記発光手段との相対的な位置調整がなされており、前記信号光を前記コアへ導くための光偏向手段と、
前記コアに入射した各サーボ光の強度に基づいて、前記光偏向手段によって偏向される前記信号光の前記光ファイバの入射端面内における入射位置が、前記コア中心に向かうように前記光偏向手段に対し負帰還制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする光通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光通信装置において、
前記制御手段は、前記光偏向手段による前記信号光の偏向方向が第一の方向および該第一の方向に直交する第二の方向に変化するように該光偏向手段を負帰還制御することを特徴とする光通信装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光通信装置において、
前記発光手段と前記光偏向手段と前記光ファイバとは、縮小光学系になっていることを特徴とする光通信装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の光通信装置において、
前記発光手段は、さらに信号光を照射する信号光用光源を有することを特徴とする光通信装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光通信装置において、
前記信号光用光源は、各サーボ光用光源を頂点とする所定形状の略中心に位置することを特徴とする光通信装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光通信装置において
前記所定形状は、全ての頂角が略等しいことを特徴とする光通信装置。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれかに記載の光通信装置において、
前記発光手段は、前記少なくとも３つのサーボ光用光源と前記光偏向手段との間に、各サーボ光が前記入射端面に形成するスポットの形状を、各サーボ光が前記コアに入射しやすい形状に変形するスポット形状変形手段を備えることを特徴とする光通信装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光通信装置において、
前記光偏向手段によって前記信号光用光源と前記入射端面とは共役な関係にあり、
前記スポット形状変形手段は、各サーボ光が前記入射端面に形成するスポットの形状のみ変形することを特徴とする光通信装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の光通信装置において、
前記スポット形状変形手段は、各サーボ光が前記入射端面に形成するスポットにおける少なくとも前記コアの径方向に対応する径を増加させることを特徴とする光通信装置。
【請求項１０】
請求項７から請求項９のいずれかに記載の光通信装置において、
前記スポット形状変形手段は、各サーボ光にディフォーカスを与えることにより、各サーボ光が前記入射端面に形成するスポットの形状を変形させることを特徴とする光通信装置。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０のいずれかに記載の光通信装置において、
前記スポット形状変形手段は、各サーボ光を偏向することにより、各サーボ光が前記入射端面に形成するスポットの形状を変形させることを特徴とする光通信装置。
【請求項１２】
請求項４から請求項１１のいずれかに記載の光通信装置であって、
前記少なくとも３つのサーボ光用光源は、点灯している前記サーボ光用光源の数が1つであり、各サーボ光用光源の発光時における出力が略等しくなるように各々順次点滅することを特徴とする光通信装置。
【請求項１３】
請求項４から請求項１２のいずれかに記載の光通信装置において、
前記少なくとも３つのサーボ光用光源は、それぞれ正弦波によって、順次連続して発光することを特徴とする光通信装置。
【請求項１４】
請求項４から請求項１２のいずれかに記載の光通信装置において、
前記少なくとも３つのサーボ光用光源は、それぞれ矩形波によって、順次連続して発光することを特徴とする光通信装置。
【請求項１５】
請求項４から請求項１４のいずれかに記載の光通信装置において、
前記少なくとも３つのサーボ光用光源は、同一周期のタイミングで発光することを特徴とする光通信装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の光通信装置において、
前記少なくとも３つのサーボ光用光源から照射されるサーボ光が前記信号光として機能することを特徴とする光通信装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光通信装置において、
前記少なくとも３つのサーボ光用光源は、互いに同一周期の矩形波によって、順次連続して発光し、
前記少なくとも３つのサーボ光用光源から発光中のサーボ光が信号光として機能することを特徴とする光通信装置。
【請求項１８】
請求項１から請求項１７のいずれかに記載の光通信装置において、
前記光ファイバは、前記光偏向手段によって導かれ前記コア内に導入された光を外部に取り出すための抽出手段を有し、
前記制御手段は、前記抽出手段によって前記光ファイバから取り出された前記サーボ光を用いて負帰還制御を行うことを特徴とする光通信装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の光通信装置において、
前記抽出手段は、前記コア内に導入された光の一部を外部に向けて反射するハーフミラーを有することを特徴とする光通信装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載の光通信装置において、
前記抽出手段は、伝送用の光路と制御用の光路を分岐することにより前記コア内に導入された光の一部を外部に取り出すファイバカプラを有することを特徴とする光通信装置。
【請求項２１】
請求項１から請求項２０のいずれかに記載の光通信装置において、
前記光偏向手段は、前記発光手段からの光を前記光ファイバに向けて集光させるレンズと、前記信号光が前記コア中心に向かうように該レンズを移動させるためのアクチュエータとを有すること、を特徴とする光通信装置。
【請求項２２】
請求項１から請求項２１のいずれかに記載の光通信装置において、
前記発光手段が有する各光源は、一枚の基板上に配設された面発光レーザであることを特徴とする光通信装置。
【請求項２３】
請求項１から請求項２２のいずれかに記載の光通信装置において、
前記制御手段が前記光偏向手段に対して行う負帰還制御と、情報によって変調されたレーザ光の伝送とは同時に行われることを特徴とする光通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信装置は、半導体レーザ（以下、ＬＤと記す）で発光し情報による変調を施された光を光ファイバに伝達させる為の装置であり、ＬＤ、ＬＤからの光を集光させるレンズ、光ファイバ等の光学部品から構成される。光ファイバ通信を加入者宅内に引き込む回線終端装置（ＯＮＵ；Optical Network Unit）として使用される光通信モジュールでは、一般的に、送受信を一本の光ファイバで行う双方向型の通信に対応するため、光通信モジュール内にさらに受光素子や、異なる波長の光を分離するためのＷＤＭフィルタ等が備えられる。
【０００３】
このような光通信モジュールにおいて、ＬＤ、レンズ等は、コア径が10μｍ弱の光ファイバに対して高精度に位置決めしなければならず、したがって通常、これらの光学部品は溶接あるいは接着剤を用いて堅固に固定される。
【０００４】
しかしながら、このように部品の相互位置を接着剤を用いて高精度に位置決め固定することによって光通信モジュールを構成したとしても、次のような問題点が残される。第１に、このように光通信モジュールを製造した場合、溶接後又は接着後でなければ製品の良否を判定できない点である。また、このような光通信モジュールで高い歩留まりを達成することは比較的難しいと考えられる。第２に、性能に経時変化があった場合、修正することが不可能であるという点である。
【０００５】
そこで本出願人は、以下の特許文献１のような光通信装置を提案した。
【特許文献１】特開２００３−３３８７９５号公報
【０００６】
特許文献１には、レーザ光源からのレーザ光（信号光）を伝送用の光ファイバのコア中心に導くための光偏向手段を備え、該光偏向手段を負帰還制御することにより該信号光が光ファイバの入射端面上に入射する位置を光ファイバのコア中心に向かうように調整可能な光通信装置が開示される。該光通信装置は、光偏向手段を一定周期かつ一定振幅で微少に振動（wobbling）させることにより生じる、コアに入射した信号光の強度変化に基づいて負帰還制御を行っている。特許文献１に記載の光通信装置によれば、上記のような負帰還制御によって、振動等の機械的条件の変化、周囲温度の変化、経時変化等を含む環境変化に左右されることなく、高い性能を維持するという目的を達成することができる。
【０００７】
ここで、特許文献１に開示される光通信装置は、上記の通り光偏向手段を微少に振動させるため、電力の消費が比較的大きくなってしまう。また、外乱振動に対するアクチュエータの追従特性はWobbling振動数が支配的であり、外乱への追従特性を良好に保つためにはWobbling振動数を上げる必要が生じ、一層多くの電力を消費することが必要となる。そこで電力消費を低減させつつ上記目的を十分に達成することができるように、光通信装置のさらなる改善が望まれていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上の事情に鑑み、本発明は、電力消費を極力抑えつつも、環境変化に左右されることなく高い性能を維持することのできる光通信装置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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明にかかる光通信装置は、情報が含められた信号光を光ファイバを介して伝送するための光通信装置であって、サーボ光を照射し、各々が同一直線上に並ばないように配設される少なくとも３つのサーボ光用光源を有する発光手段と、各サーボ光の少なくとも一部が光ファイバのコアに入射するように発光手段との相対的な位置調整がなされており、信号光をコアへ導くための光偏向手段と、コアに入射した各サーボ光の強度に基づいて、光偏向手段によって偏向される信号光の光ファイバの入射端面内における入射位置が、コア中心に向かうように光偏向手段に対し負帰還制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、制御手段によって、光ファイバの入射端面上における信号光の位置がコア中心に向かうように負帰還制御されることにより、環境変化による影響を回避して光通信装置の性能を維持することが可能である。特にまた、光偏向手段をwobblingさせず、複数のサーボ光の強度変化に基づいて負帰還制御を行う構成にしたことにより、省電力化が図られる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明によれば、制御手段は、光偏向手段による信号光の偏向方向が第一の方向および該第一の方向に直交する第二の方向に変化するように該光偏向手段を負帰還制御することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、発光手段と光偏向手段と光ファイバとは、縮小光学系になっていることが望ましい。これにより、各光源間の間隔が空いていても、小径なコア内に全てのサーボ光の少なくとも一部を確実に入射させることができる。
【００１３】
上記の光通信装置において、信号光は各サーボ光用光源とは別個独立した光源から照射されるように構成することができる（請求項４）。負帰還制御にかかる負担を軽減するためには、信号光用光源は、各サーボ光用光源を頂点とする所定形状の略中心に位置することが望ましい（請求項５）。より好ましくは、所定形状は、全ての頂角が略等しい形状である（請求項６）。例えば、サーボ光用光源を３つ配設する場合、所定形状は略正三角形となる。また、サーボ光用光源を４つ配設する場合、所定形状は略正方形となる。
【００１４】
信号用の光源をサーボ光源とは別個に設けると、発光手段内における各光源の配置間隔はどうしても広めに設定せざるを得ない。そのため、各サーボ光が十分にコア内に導かれなくなるおそれがある。そこで、発光手段は、少なくとも３つのサーボ光用光源と光偏向手段との間に、各サーボ光が入射端面に形成するスポットの形状を、各サーボ光がコアに入射しやすい形状に変形するスポット形状変形手段を備えることが好ましい（請求項７）。詳しくは、信号光は十分に高い強度をもって伝送されることが望ましいため、光偏向手段によって信号光用光源と入射端面とは共役な位置関係にある。そして、上記のスポット形状変形手段は、各サーボ光が入射端面に形成するスポットの形状のみを変形する（請求項８）。
【００１５】
具体的には、スポット形状変形手段は、少なくともコアの径方向に対応するスポットの径を増加させる（請求項９）。これにより、信号光が光ファイバの入射端面で形成するスポットよりも、サーボ光が光ファイバの入射端面で形成するスポットの方が、少なくともコアの径方向において大きくなる。従って、各サーボ光の方が信号光よりも、コアに入射しやすく構成される。なお、スポット形状を変形するためには、各サーボ光にディフォーカス、偏向等を与えることが提案できる。
【００１６】
また、請求項１２に記載の発明によれば、少なくとも３つのサーボ光用光源は、点灯しているサーボ光用光源の数が1つであり、各サーボ光用光源の発光時における出力が略等しくなるように各々順次点滅制御されることが望ましい。
【００１７】
さらに、サーボ光が信号光と混同されることのないように少なくとも３つのサーボ光用光源は、それぞれ正弦波によって、順次連続して発光することが望ましい（請求項１３）。正弦波により発光制御することにより、立ち上がり、立ち下がりが緩やかになり、情報により変調された信号光のオン・オフと混同するおそれがなくなる。但し、各サーボ光用光源を、それぞれ矩形波によって、順次連続して発光するように制御すれば、発光制御を簡素化して制御系にかかる負担を軽減することも可能である（請求項１４）。なお、各サーボ光用光源を同一周期のタイミングで発光することにより、発光制御が容易にできたり、高速で制御できたりする利点がある（請求項１５）。
【００１８】
別の観点から、本発明にかかる光通信装置は、少なくとも３つのサーボ光用光源から照射されるサーボ光が信号光として機能するように構成することも可能である（請求項１６）。該構成によれば、発光手段が簡素化されてより一層の省電力化が図られる。
【００１９】
請求項１６に記載の構成を採用するのであれば、少なくとも３つのサーボ光用光源は、互いに同一周期の矩形波によって、順次連続して発光制御される。上記のように制御することにより、各サーボ光源から照射されるサーボ光はあたかも消灯期間のない連続光のようになる。従って、各サーボ光用光源から発光されるサーボ光を変調することにより信号光として使用することができる（請求項１７）。
【００２０】
ここで、光ファイバに、光偏向手段によって導かれコア内に導入された光の一部を、外部に取り出す抽出手段を設けることによって、制御手段は、光ファイバから取り出されたレーザ光の一部を用いて負帰還制御を行うことができる（請求項１８）。抽出手段としては、コア内に導入された光の一部を外部に向けて反射するハーフミラーであっても良いし（請求項１９）、伝送用の光路と制御用の光路を分岐することによりコア内に導入された光の一部を外部に取り出すファイバカプラであっても良い（請求項２０）。
【００２１】
請求項２１に記載の発明によれば、光偏向手段は、発光手段からの光を光ファイバに向けて集光させるレンズと、信号光がコア中心に向かうように該レンズを移動させるためのアクチュエータとを有する構成にすることができる。
【００２２】
なお、各光源は、ファブリペローレーザであってもよいが、面発光レーザにより構成することが望ましい（請求項２２）。面発光レーザは発光角度が数度と小さいので光軸方向部品の配置精度が緩和できる利点がある。
【００２３】
なお、制御手段によって光偏向手段に対し負帰還制御を行う動作と、情報によって変調されたレーザ光の伝送とは同時に行われるよう構成することが可能である（請求項２３）。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように本発明によれば、送信用の信号光の光ファイバの入射端面上での位置がコア中心となるように負帰還制御することが可能となる。このように負帰還制御を行うように構成された光通信装置は、環境変化に左右されることなく、省電力でありながらも高い性能を維持することが可能である。また、本発明によれば、発光周期を変化させることにより、高い振動数を持つ外乱にも十分に対応することができ、常に安定した負帰還制御が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明の第１の実施形態としての光通信モジュール１０の構成を表す図である。光通信モジュール１０は、光ファイバ通信を加入者宅内に引き込むＯＮＵとして用いられ、例えば、一本の光ファイバで上り信号として波長１．３μｍを送信し、下り信号として１．５μｍの信号を受信するように構成された、双方向のＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）伝送に対応した光通信モジュールである。図１において実線の矢印は上り信号光を表し、一点鎖線の矢印は下り信号光を表す。
【００２６】
光通信モジュール１０は、光源部ＬＤ、集光レンズ３、ＷＤＭフィルタ５、光ファイバ７、通信用光検出器８、制御用光検出器９を有する。光源部ＬＤ、集光レンズ３、ＷＤＭフィルタ５および光ファイバ７は、共通の光軸上に配置される。
【００２７】
光源部ＬＤは、通信用の情報によって変調された信号光を送信する面発光レーザ（信号光用光源）ＬＤ１を有する。光通信を行う際、信号光用光源ＬＤ１で発光された波長１．３μｍの信号光は、集光レンズ３によって光ファイバ７の入射端面７ａに向けて集光される。つまり、集光レンズ３によって信号光用光源ＬＤ１と入射端面７ａは共役な関係にある。ＷＤＭフィルタ５は、該信号光については、光ファイバ７に向けて通過させる。
【００２８】
一方、光ファイバ７を介して送信されてきた波長１．５μｍの受信光は、ＷＤＭフィルタ５で反射され、下り信号光を受光する光検出器８に入射する。受信光は、通信用光検出器８によって電気信号に変換された後、情報を復号するため処理される。
【００２９】
次に、光通信モジュール１０における、光ファイバ７の入射端面７ａに入射する送信用の信号光の位置を負帰還制御するための構成に関して説明する。本実施形態の光通信モジュール１０は、光源部ＬＤから負帰還制御用の複数のサーボ光を照射し、該サーボ光の入射端面７ａにおける光強度の変化に基づいて信号光の該端面７ａにおける入射位置を調整している。
【００３０】
そのために、光源部ＬＤは、信号光用光源ＬＤ１の他に、４つの面発光レーザ（サーボ光用光源）ＬＤ２〜ＬＤ５を有する。サーボ光用光源ＬＤ２〜ＬＤ５はサーボ光用光源ＬＤ２〜ＬＤ５は、光ファイバ７の入射端面７ａにおける該信号光の入射位置がコア７ｃの中心へ向かうように負帰還制御するための４つのサーボ光を照射する。サーボ光用光源ＬＤ２、ＬＤ３は、集光レンズの光軸に直交する第一の方向（本文ではＸ方向という）に沿って配設されており、サーボ光用光源ＬＤ４、ＬＤ５は、該光軸およびＸ方向に直交する第二の方向（本文ではＹ方向という）に沿って配設される。Ｘ、Ｙの各方向において各サーボ光用光源ＬＤ２〜ＬＤ５は均等な間隔をおいて配設される。すなわち、各サーボ光用光源ＬＤ２〜ＬＤ５は略正方形の頂角に配設される。また、信号光用光源ＬＤ１は、該正方形の略中心に配設される。なお、本文では、説明の便宜上、図１中紙面奥から手前方向をＸ（＋）方向、紙面手前から奥方向をＸ（−）方向、紙面の左側へ向かう方向をＹ（＋）方向、紙面の右側へ向かう方向をＹ（−）方向と規定する。つまり、信号光用光源ＬＤ１を基準として、レーザ光の進行方向に沿ってみたとき、光源ＬＤ２はＸ（−）方向、光源ＬＤ３はＸ（＋）方向、光源ＬＤ４はＹ（＋）方向、光源ＬＤ５はＹ（−）方向に位置する。
【００３１】
上記のように複数の光源を配設する場合、各レーザ（ＬＤ１〜ＬＤ５）は物理的な構造上離間して配置されるが互いの動作に影響し合わない程度に密接して配置されることが望ましい。後述の二軸による負帰還制御を実現するため、各サーボ光用光源ＬＤ２〜ＬＤ５は二次元的に配設される。また、該負帰還制御を容易にするため、各サーボ光用光源ＬＤ２〜ＬＤ５は、それぞれを頂点とし、かつ頂角が全て等しい所定形状が描かれるような位置関係に配設される。そして、信号光用光源ＬＤ１は、該所定形状の略中心に配設される。本実施形態では、各サーボ光用光源ＬＤ２〜ＬＤ５は、正方形を描くように配設され、信号光用光源ＬＤ１は、該正方形の略中心に位置する。ここで、面発光レーザは製造工程において２次元アレイ化が容易であるため、本構成に好適である。また製造工程上、例えば３×３のマトリックス状のレーザを使用する場合でも、中十字状に配列された５ヶのレーザのみを発光制御し、他のレーザは常時消灯させることにより各光源ＬＤ１〜ＬＤ５を構成することができる。
【００３２】
また、上記の通り、離間して配設された各光源ＬＤ１〜ＬＤ５から照射される全てのレーザ光が入射端面７ａにおける小径のコア７ｃに導かれるようにするため、光源部ＬＤ、集光レンズ３、光ファイバ７は縮小光学系として構成される。図２は、後述の負帰還制御により信号光の入射位置の調整が完了している、換言すれば信号光のスポット中心がコア７ｃの中心と略一致する状態において、全ての光源ＬＤ１〜ＬＤ５の全てから光を照射した場合に、光ファイバ７の入射端面７ａに形成される各スポットの位置関係を表す模式図である。図２に示すように、光源ＬＤ２、ＬＤ３から照射されるサーボ光により形成されるスポットＳ２、Ｓ３は、信号光により形成されるスポットＳ１を中心としてＸ方向に沿って並ぶ。また、光源ＬＤ４、ＬＤ５から照射されるサーボ光により形成されるスポットＳ４、Ｓ５は、スポットＳ１を中心としてＹ方向に沿って並ぶ。つまり、入射端面７ａに形成されるスポットＳ１〜Ｓ５の位置関係は、光源部ＬＤにおける各光源ＬＤ１〜ＬＤ５の配置関係を縮小したものとして対応する。図２中、各サーボ光用光源ＬＤ２〜ＬＤ５を結ぶことで描かれる形状に対応する形状（正方形）を一点鎖線で示す。
【００３３】
なお、信号光の入射端面７ａにおける入射位置に関する負帰還制御を行うにあたり、予め、各光源ＬＤ１〜ＬＤ５から照射される光は、少なくとも一部がコア７ｃ内に導かれるように初期の位置出しが行われる。
【００３４】
図１に示すように光ファイバ７にはハーフミラー１１が形成されており、入射端面７ａに入射した光の一部は、ハーフミラー１１で反射されて制御用光検出器９に向かう。制御用光検出器９は、コントローラ１３と接続されており、コントローラ１３は、ハーフミラー１１を介して制御用光検出器９に入射した光の強度を取得することができる構成となっている。なお、信号光は高速に変調されるため、サーボ光の処理帯域では積分され、ほぼ一定光量となる。従って検出器９に検出された信号光がサーボ制御にあたえる影響は少なく、実使用上何ら問題を生じない。また、必要に応じてサーボ処理を行う光学系の適当な位置にローパスフィルターを設けることも可能である。
【００３５】
図３に、光ファイバ内にハーフミラーを形成するための構成の一例を示す。このように、一方の光ファイバ２１にハーフミラー部２３を設け、他方の光ファイバ２２を接着層２４を介して接着させる構成とすることができる。また、図４は、集光レンズ３近傍を詳細に示す図である。
【００３６】
コントローラ１３は、制御用光検出器９によって検出された光強度に基づいて、図４に示すように、アクチェータ１５、１７を介して集光レンズ３の位置を変化させる。それにより、光ファイバ７の入射端面７ａ上における信号光の位置を変化させる。なお、アクチェータ１５は、集光レンズ３を、Ｘ方向に移動させることができ、一方アクチェータ１７は、集光レンズ３をＹ方向に移動させる。
【００３７】
各サーボ光用光源ＬＤ２〜ＬＤ５は、各々に着目すると、いずれも同一周期の正弦波によって点滅するように発光制御される。また、各サーボ光用光源ＬＤ２〜ＬＤ５相互の関係に着目すると、各々順次連続して発光するように制御される。すなわち、入射端面７ａに入射する４つのサーボ光を１つのサーボ光と見立てると、該１つのサーボ光は、消灯期間がなく常時略一定の強度をもつ連続光として捉えられる。図５は、図２に示すように信号光のスポット中心がコア７ｃの中心と略一致する場合、コア７ｃ内に導かれる各サーボ光の光強度の変化および制御用光検出器９で検出される光強度の変化を示すグラフである。図５において、縦軸が光強度を、横軸が経過時間を位相（０°〜３６０°）の変化として示し、制御用光検出器９で実際に検出される光強度の変化を太い実線で示す。以下に説明する各グラフにおいても同様である。図５に示すように、各サーボ光用光源ＬＤ２〜ＬＤ５は、９０°の位相のずれを有しつつ連続して発光制御される。本実施形態では、各サーボ光用光源ＬＤ２〜ＬＤ５は以下の表１に示すように発光制御される。そして、信号光のスポット中心がコア７ｃの中心と略一致する場合、制御用光検出器９によって検出される光強度は略一定になっている。なお、図５に示すグラフおよび後述する各グラフにおいて、光強度は、上記の一定の強度を基準とした相対強度として表される。
【００３８】
【表１】
2005249919.tif 000003
【００３９】
ここで、上述したように、各サーボ光用光源ＬＤ２〜ＬＤ５は、信号光用光源ＬＤ１に対してＸ方向またはＹ方向に沿って配設されている。従って、各サーボ光の強度変化はそのまま入射端面７ａにおけるスポットＳ１のＸ方向またはＹ方向のずれに対応する。つまり、表１に示すように、スポットＳ１のＸ方向のずれは、Ｘ方向に沿って配設された光源ＬＤ２と光源ＬＤ３における最大強度（最小強度）時の位相である９０°と２７０°に制御用光検出器９で検出された光強度を比較することにより検出される。同様にスポットＳ１のＹ方向のずれは、位相が０（３６０）°と１８０°に制御用光検出器９で検出された光強度を比較することにより検出される。
【００４０】
図６は、信号光の入射端面７ａにおける入射位置がコア７ｃの中心からＸ（＋）方向にずれている場合における、光ファイバ７の入射端面７ａに形成される各スポットの位置関係を表す模式図である。また、図７は、図６に示す状態時に制御用光検出器９で検出される光強度の変化を示すグラフである。なお、説明の便宜上Ｙ（−）方向に沿って配設された各サーボ光用光源ＬＤ４、ＬＤ５から照射された各サーボ光は、いずれもＸ方向に同量だけスライドしているため、コア７ｃ内に導かれる光量に関して両者に差は生じていないものとする。
【００４１】
信号光の入射端面７ａにおける入射位置がコア７ｃの中心からＸ（＋）方向にずれている場合、図６に示すように、サーボ光用光源ＬＤ２から照射されたサーボ光がサーボ光用光源ＬＤ３から照射されたサーボ光よりも多くコア７ｃ内に導かれている。従って、図７に示すように、位相が９０°で検出された光強度のほうが、位相が２７０°で検出された光強度よりも高い値を示している。そこで、コントローラ１３は、アクチュエータ１５を介して集光レンズ３を駆動制御し、信号光のスポットＳ１の中心をコア７ｃの中心に向けて（ここではＸ（−）方向に）負帰還制御する。
【００４２】
なお、図示しないが、信号光の入射端面７ａにおける入射位置がコア７ｃの中心からＸ（−）方向にずれている場合、位相が２７０°で検出された光強度のほうが、位相が９０°で検出された光強度よりも高い値を示すことになる。従って、コントローラ１３は、上記と同様にアクチュエータ１５を介して集光レンズ３を駆動制御し、信号光のスポットＳ１の中心をコア７ｃの中心に向けて（ここではＸ（＋）方向に）負帰還制御する。
【００４３】
図８は、信号光の入射端面７ａにおける入射位置がコア７ｃの中心からＹ（＋）方向にずれている場合における、光ファイバ７の入射端面７ａに形成される各スポットの位置関係を表す模式図である。また、図９は、図８に示す状態時に制御用光検出器９で検出される光強度の変化を示すグラフである。なお、説明の便宜上Ｘ（−）方向に沿って配設された各サーボ光用光源ＬＤ２、ＬＤ３から照射された各サーボ光は、いずれもＹ方向に同量だけスライドしているため、コア７ｃ内に導かれる光量に関して両者に差は生じていないものとする。
【００４４】
信号光の入射端面７ａにおける入射位置がコア７ｃの中心からＹ（＋）方向にずれている場合、図８に示すように、サーボ光用光源ＬＤ５から照射されたサーボ光がサーボ光用光源ＬＤ４から照射されたサーボ光よりも多くコア７ｃ内に導かれている。従って、図９に示すように、位相０（３６０）°で検出された光強度のほうが、位相１８０°で検出された光強度よりも高い値を示している。そこで、コントローラ１３は、アクチュエータ１７を介して集光レンズ３を駆動制御し、信号光のスポットＳ１の中心をコア７ｃの中心に向けて（ここではＹ（−）方向に）負帰還制御する。
【００４５】
なお、図示しないが、信号光の入射端面７ａにおける入射位置がコア７ｃの中心からＹ（−）方向にずれている場合、位相が１８０°で検出された光強度のほうが、位相が０（２７０）°で検出された光強度よりも高い値を示すことになる。従って、コントローラ１３は、上記と同様にアクチュエータ１７を介して集光レンズ３を駆動制御し、信号光のスポットＳ１の中心をコア７ｃの中心に向けて（ここではＹ（＋）方向に）負帰還制御する。
【００４６】
以上が第一の実施形態の光通信モジュール１０における負帰還制御の具体的処理に関する説明である。ここで、本発明の光通信装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に説明するような構成にすることもできる。
【００４７】
例えば、上記実施形態では、サーボ光用光源としてＬＤ２〜ＬＤ５の４つ配設した例を説明した。ここで、信号光の入射端面７ａにおける入射位置を調整するためには、少なくとも３つのサーボ光用光源があれば足りる。以下、３つのサーボ光用光源を使用する第二の実施形態を示す。
【００４８】
図１０は、信号光のスポット中心がコア７ｃの中心と略一致する状態において、信号光用光源ＬＤ１’から照射された光により光ファイバ７の入射端面７ａに形成されるスポットＳ１’、３つのサーボ光用光源ＬＤ２’〜ＬＤ４’から照射された光によって光ファイバ７の入射端面７ａに形成されるスポットＳ２’〜Ｓ４’の位置関係を表す模式図である。サーボ光用光源を３つにした場合、各々は略正三角形の頂点となるような位置関係に配設され、信号光用光源は、該略正三角形の中心に配設される。入射端面７ａにおいて、各サーボ光のスポットＳ２’〜Ｓ４’の中心を結ぶことにより描かれる、サーボ光用光源の配置関係に対応する正三角形状を一点鎖線で示す。なお、負帰還制御を容易にするために、各サーボ光のスポットＳ２’〜Ｓ４’のうちいずれか１つが、信号光のスポットＳ１’とＸ方向またはＹ方向に並んで形成されるように、各光源ＬＤ１’〜ＬＤ４’は配設される。図１０に示すように、本実施形態ではスポットＳ２’がスポットＳ１’とＹ方向に並んで形成される。
【００４９】
本実施形態において、各サーボ光用光源ＬＤ２’〜ＬＤ４’の発光制御は、上記実施形態と略同様である。そのため、ここでは、本実施形態独自の特徴のみ説明する。図１１は、各サーボ光用光源ＬＤ２’〜ＬＤ４’から照射されたサーボ光の各光強度のみにより得られるスポットＳ１’の移動方向をＸ−Ｙ軸上に表した図である。移動方向Ａ２は、光源ＬＤ２’からのサーボ光の光強度変化によって検出される。移動方向Ａ３は、光源ＬＤ３’からのサーボ光の光強度変化によって検出される。移動方向Ａ４は、光源ＬＤ４’からのサーボ光の光強度変化によって検出される。
【００５０】
図１２は、信号光のスポット中心がコア７ｃの中心と略一致する場合、制御用光検出器９により検出される光強度の変化を示すグラフである。図１２に示すように、本実施形態では、３つのサーボ光用光源は、１２０°の位相のずれを有しつつ連続して発光制御される点が上記実施形態と異なる。また、本実施形態では、３つのサーボ光用光源は以下の表２に示すように発光制御される。
【００５１】
【表２】
2005249919.tif 000004
【００５２】
図１１および表２に示すように、スポットＳ１’のＸ方向のずれは、Ｘ方向の成分を持つ光強度変化、具体的には移動方向Ａ３とＡ４に基づいて検出される。すなわち、Ｘ方向のずれは、位相が３０°、１５０°、２１０°、３３０°の時に制御用光検出器９で検出された光強度を比較することにより検出される。またＹ（−）方向のずれは、Ｙ方向の成分を持つ光強度変化、具体的には全移動方向Ａ２〜Ａ４に基づいて検出される。すなわち、Ｙ方向のずれは、３０°、９０°、１５０°、２１０°、２７０°、３３０°の時に制御用光検出器９で検出された光強度を比較することにより検出される。
【００５３】
図１３〜図１５は、順に、信号光の入射端面７ａにおける入射位置がコア７ｃの中心からＡ２、Ａ３、Ａ４の各方向にずれている場合に、制御用光検出器９で検出される光強度の変化を示すグラフである。なお、図１３〜図１５は、説明の便宜上、他の移動方向へのずれは生じていないものとして図示されている。本実施形態では、まず各移動方向Ａ２〜Ａ４の量を求める。例えば、図１３に示すように、位相が９０°と２７０°の時における光強度を検出し、光源ＬＤ２’から照射されたサーボ光の強度変化、つまり移動方向Ａ２の量を求める。
【００５４】
各移動方向Ａ２〜Ａ４の量が求められると、次に各移動方向Ａ２〜Ａ４の量に基づいてスポットＳ１’のＸ方向またはＹ方向のずれを算出する。Ｘ方向のずれ量ΔおよびＹ方向のずれ量ΔＹは、次の式（１）、（２）によって算出される。
ΔＸ＝（Ａ３−Ａ４）×１．７／２…（１）
ΔＹ＝Ａ２−（Ａ３＋Ａ４）／２…（２）
【００５５】
コントローラ１３は、上記式（１）および式（２）によって算出されたずれ量ΔＸ、ΔＹに基づいて、アクチュエータ１５を介して集光レンズ３を駆動制御し、信号光のスポットＳ１の中心をコア７ｃの中心に向けて負帰還制御する。
【００５６】
以上のように、少なくとも３つのサーボ光用光源があれば、本発明を実施することができる。さらに、本発明にかかる光通信装置は、以下のような変形を行っても上記各実施形態と同様、もしくはそれ以上の効果を奏することができる。
【００５７】
例えば、上記各実施形態では、各サーボ光用光源を正弦波により発光制御すると説明した。これにより、各サーボ光の点滅が信号光の変調と混同して高精度な光通信を損ねるおそれを有効に回避している。ここで、もし信号光との混同のおそれがないのであれば、各サーボ光用光源を矩形波によって制御しても良い。
【００５８】
上記の通り、本発明において、各サーボ光用光源から照射されるサーボ光は、あたかも１つの連続光として捉えることができる。従って、もし、各サーボ光用光源を矩形波によって発光制御するのであれば、各サーボ光用光源から照射されるサーボ光のうち、オン状態にあるサーボ光を情報に基づいて変調することにより、各サーボ光を信号光として兼用することができる。これにより、信号光用光源が不要となり、構成が簡素化されるだけでなくより一層の省電力化が図られる。
【００５９】
さらに、各サーボ光がより確実にコア７ｃ内に導かれ、高い精度で負帰還制御を可能とするためには、入射端面７ａに形成されるスポットを変形させることが有効である。各サーボ光のスポット形状を変形させる手段としては、各サーボ光用光源と集光レンズとの間に、透過性ある平面板を設けて入射するサーボ光にディフォーカスを与えたり、プリズムを配設して入射するサーボ光にディフォーカスや偏光、コマ収差等を与えるといったことが例示される。例えば図１６や図１７に示す光学部材が提案される。図１６（Ａ）は、信号光用光源から照射される信号光の光路には位置しないように中央部をくりぬいたドーナツ状のガラス平面板である。該ガラス平面板を各サーボ光用光源と集光レンズとの間に配設することにより、図１６（Ｂ）に示すように、入射端面７ａにおいて各サーボ光のスポットＳ２〜Ｓ５は、信号光のスポットＳ１よりも大きな形状になる。また図１７（Ａ）は、信号光用光源から照射される信号光の光路には位置しないように中央部をくりぬくとともに、集光レンズ側の面を円錐状に形成した透過性ある光学部材である。該光学部材を各サーボ光用光源と集光レンズとの間に配設することにより、図１７（Ｂ）に示すように、入射端面７ａにおいて各サーボ光のスポットＳ２〜Ｓ５は、コア７ｃの径方向に長軸が沿う楕円形状として形成される。図１６（Ａ）に示すガラス平面板と図１７（Ａ）に示す光学部材のいずれを用いた場合でも、各サーボ光がより確実にコア７ｃ内に導かれるとともに、より広い範囲での負帰還制御が可能になる。
【００６０】
また、上記実施形態では、コア７ｃ内に導かれた各サーボ光を外部に抽出する手段として、ハーフミラーを用いた構成（図３参照）を記載したが、これに限定されるものではない。例えば、光ファイバ７の途中にファイバカプラを配設し、光通信のため信号光を伝送する光路と負帰還制御のための光路を分岐する構成にしても良い。
【００６１】
また、上記実施形態では、各光源は面発光レーザを使用すると説明したが、ファブリペロータイプをはじめとするその他の種類のレーザであってもよい。
【００６２】
なお、上記実施形態では信号光の入射端面７ａにおける入射位置をコア７ｃ中心に向かわせるための負帰還制御は該信号光を伝送することにより行われる光通信と同時に行う前提で説明している。しかし、該負帰還制御は、必ずしも常時行う必要はなく、定期的または任意のタイミングで所定期間実行するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態の光通信モジュールの構成を表す図である。
【図２】信号光のスポット中心がコアの中心と略一致する状態において、光ファイバの入射端面に形成される各スポットの位置関係を表す模式図である。
【図３】光ファイバ内にハーフミラーを形成するための構成の一例を示す図である。
【図４】実施形態の光通信モジュールの集光レンズを移動させるためのアクチュエータの構成を示す図である。
【図５】第一の実施形態の信号光のスポット中心がコアの中心と略一致する場合、コア内に導かれる各サーボ光の光強度の変化および制御用光検出器で検出される光強度の変化を示すグラフである。
【図６】第一の実施形態の信号光の入射端面における入射位置がコアの中心からＸ（＋）方向にずれている場合における、光ファイバの入射端面に形成される各スポットの位置関係を表す模式図である。
【図７】第一の実施形態の信号光の入射端面における入射位置がコアの中心からＸ（＋）方向にずれている場合に制御用光検出器で検出される光強度の変化を示すグラフである。
【図８】第一の実施形態の信号光の入射端面における入射位置がコアの中心からＹ（＋）方向にずれている場合における、光ファイバの入射端面に形成される各スポットの位置関係を表す模式図である。
【図９】第一の実施形態の信号光の入射端面における入射位置がコアの中心からＹ（＋）方向にずれている場合に制御用光検出器で検出される光強度の変化を示すグラフである。
【図１０】第二の実施形態の光ファイバの入射端面に形成されるスポットの位置関係を表す模式図である。
【図１１】第二の実施形態の各サーボ光用光源から照射されたサーボ光の各光強度のみにより得られるスポットの移動方向をＸ−Ｙ軸上に表した図である。
【図１２】第二の実施形態の信号光のスポット中心がコアの中心と略一致する場合、制御用光検出器により検出される光強度の変化を示すグラフである。
【図１３】第二の実施形態の信号光の入射端面における入射位置がコアの中心からＡ２の方向にずれている場合に、制御用光検出器で検出される光強度の変化を示すグラフである。
【図１４】第二の実施形態の信号光の入射端面における入射位置がコアの中心からＡ３の方向にずれている場合に、制御用光検出器で検出される光強度の変化を示すグラフである。
【図１５】第二の実施形態の信号光の入射端面における入射位置がコアの中心からＡ４の方向にずれている場合に、制御用光検出器で検出される光強度の変化を示すグラフである。
【図１６】本発明の変形例を説明するための図である。
【図１７】本発明の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６４】
３  集光レンズ
５  ＷＤＭフィルタ
７  光ファイバ
８、９  光検出器
１０  光通信モジュール
１１  ハーフミラー
１３  コントローラ
ＬＤ１  信号光用光源
ＬＤ２〜ＬＤ５  サーボ光用光源
【図１】
2005249919.tif 000005
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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