(57)【要約】本発明は、複雑な光学系を波長監視制御機構に必要としない、小型化可能かつ低消費電力で作動する波長監視および波長監視制御を行うことを目的とする。  計測部（１）は、計測部（１）内のサーミスター（５）で温度を計測し、ＬＤ駆動電流検出回路（６）を用いてバイアス電流を計測する。ＬＤの温度、光出力とバイアス電流は、計測部（１）によって計測される。ＬＤの温度と波長の関係あるいは温度およびバイアス電流と波長との関係を記憶部（２）のメモリマップに記憶しておく。中央制御部（３）により、計測部（１）の温度およびバイアス電流あるいは温度の情報と、記憶部（２）のＬＤの温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは温度と波長の関係から波長が算出される。
2004102754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に、レーザダイオードの温度およびバイアス電流あるいは温度のみを計測する計測部と、前記温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは前記温度のみと波長との関係が記憶された記憶部と、前記計測部および前記記憶部を制御する中央制御部とを備えた光送信モジュールまたは光送受信モジュールであって、
前記記憶部内に記憶された前記関係から波長を算出するようにしたことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記レーザダイオードの駆動電流を制御するレーザダイオード駆動電流制御回路を設け、前記計測部から算出されたバイアス電流情報を前記レーザダイオード駆動電流制御回路にフィードバックする機能を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
温度制御素子からなる温度調整部を設け、前記記憶部から算出された波長情報を前記温度調整部にフィードバックする機能を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光モジュール。
【請求項４】
内部に、レーザダイオードの温度およびバイアス電流あるいは温度のみを計測する計測部と、前記温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは前記温度のみと波長との関係が記憶された記憶部と、前記計測部および前記記憶部を制御する中央制御部とを備えた光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視方法であって、
前記計測部より計測された温度およびバイアス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係より波長情報を算出する波長情報算出ステップを有することを特徴とする波長監視方法。
【請求項５】
前記波長情報算出ステップは、
前記計測部より計測された温度およびバイアス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、式（１）におけるλｃ、ｉｃ、ａ、ｂあるいは式（２）におけるλｃ、ａを求め、波長情報を算出することを特徴とする請求項４に記載の波長監視方法。
λ＝λｃ＋ａＴ＋ｂ（ｉ−ｉｃ）  ・・・式（１）
λ＝λｃ＋ａＴ  ・・・式（２）
（λｃ：０℃かつしきい値電流ｉｃにおける波長  ａ，ｂ：係数  Ｔ：温度  ｉ：バイアス電流）
【請求項６】
前記波長情報算出ステップは、
前記計測部より計測された温度およびバイアス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも小さい値の温度Ｔ１と、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも大きい値の温度Ｔ２と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも小さい値のバイアス電流Ｉ１と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも大きい値のバイアス電流Ｉ２とを選び、対応する４つの波長（λ１１＝λ（Ｉ１，Ｔ１）、λ２１＝λ（Ｉ２，Ｔ１）、λ１２＝λ（Ｉ１，Ｔ２）、λ２２＝λ（Ｉ２，Ｔ２））を抽出し、前記λ１１およびλ２１を用いて温度Ｔ１における波長のバイアス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長λｍｅｓ１＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔ１）を算出し、前記λ１２およびλ２２を用いて温度Ｔ２における波長のバイアス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長λｍｅｓ２＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔ２）を算出し、算出された波長λｍｅｓ１およびλｍｅｓ２を用いて、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長の温度依存性を線形補完することにより、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓおよび温度Ｔｍｅｓにおける波長λｍｅｓ＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔｍｅｓ）を算出することを特徴とする請求項４に記載の波長監視方法。
【請求項７】
前記波長情報算出ステップは、
前記計測部より計測された温度およびバイアス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも小さい値の温度Ｔ１と、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも大きい値の温度Ｔ２と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも小さい値のバイアス電流Ｉ１と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも大きい値のバイアス電流Ｉ２と、前記バイアス電流Ｉ１およびＩ２と異なるバイアス電流Ｉ３とを選び、対応する６つの波長（λ１１＝λ（Ｉ１，Ｔ１）、λ２１＝λ（Ｉ２，Ｔ１）、λ１２＝λ（Ｉ１，Ｔ２）、λ２２＝λ（Ｉ２，Ｔ２）、λ３１＝λ（Ｉ３，Ｔ１）、λ３２＝λ（Ｉ３，Ｔ２））を抽出し、前記温度Ｔ１における波長のバイアス電流依存性をλ１１、λ２１、λ３１を用いて２次関数により近似し、前記温度Ｔ２における波長のバイアス電流依存性をλ１２、λ２２、λ３２を用いて２次関数により近似することにより、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓおよび温度Ｔｍｅｓにおける波長λｍｅｓ＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔｍｅｓ）を算出することを特徴とする請求項４に記載の波長監視方法。
【請求項８】
前記波長情報算出ステップは、
前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を示したマトリックスを用いて、前記計測された温度およびバイアス電流を、前記マトリックス中に記憶された温度または温度およびバイアス電流のいずれかに対応させることにより、波長情報を抽出することを特徴とする請求項４に記載の波長監視方法。
【請求項９】
内部に、レーザダイオードの温度およびバイアス電流あるいは温度のみを計測する計測部と、前記温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは前記温度のみと波長との関係が記憶された記憶部と、前記計測部および前記記憶部を制御する中央制御部と、温度制御素子からなる温度調整部とを備えた光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視制御方法であって、
前記計測部より計測された温度およびバイアス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係より波長情報を算出する波長情報算出ステップと、
算出された波長情報を使用して、前記温度調整部にフィードバックをかけ、内部温度を調整する温度制御ステップと
を含むことを特徴とする波長監視制御方法。
【請求項１０】
予め波長の最小値と最大値を定めたしきい値と、前記波長情報算出ステップで算出された波長情報とを比較する波長情報比較ステップをさらに含み、
前記温度制御ステップは、前記波長情報比較ステップによる比較結果に基づき、しきい値の範囲外ならば前記温度調整部にフィードバックをかけ、前記しきい値の最小値以下の場合は、前記温度調整部により内部温度を上げ、前記しきい値の最大値以上の場合は、前記温度調整部により内部温度を下げることを特徴とする請求項９に波長監視制御方法。
【請求項１１】
前記波長情報算出ステップは、
前記計測部より計測された温度およびバイアス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、式（１）におけるλｃ、ｉｃ、ａ、ｂあるいは式（２）におけるλｃ、ａを求め、波長情報を算出することを特徴とする請求項１０に記載の波長監視制御方法。
λ＝λｃ＋ａＴ＋ｂ（ｉ−ｉｃ）  ・・・式（１）
λ＝λｃ＋ａＴ                  ・・・式（２）
（λｃ：０℃かつしきい値電流ｉｃにおける波長  ａ，ｂ：係数  Ｔ：温度  ｉ：バイアス電流）
【請求項１２】
前記波長情報算出ステップは、
前記計測部より計測された温度およびバイアス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも小さい値の温度Ｔ１と、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも大きい値の温度Ｔ２と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも小さい値のバイアス電流Ｉ１と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも大きい値のバイアス電流Ｉ２とを選び、対応する４つの波長（λ１１＝λ（Ｉ１，Ｔ１）、λ２１＝λ（Ｉ２，Ｔ１）、λ１２＝λ（Ｉ１，Ｔ２）、λ２２＝λ（Ｉ２，Ｔ２））を抽出し、前記λ１１およびλ２１を用いて温度Ｔ１における波長のバイアス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長λｍｅｓ１＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔ１）を算出し、前記λ１２およびλ２２を用いて温度Ｔ２における波長のバイアス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長λｍｅｓ２＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔ２）を算出し、算出された波長λｍｅｓ１およびλｍｅｓ２を用いて、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長の温度依存性を線形補完することにより、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓおよび温度Ｔｍｅｓにおける波長λｍｅｓ＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔｍｅｓ）を算出することを特徴とする請求項１０に記載の波長監視制御方法。
【請求項１３】
前記波長情報算出ステップは、
前記計測部より計測された温度およびバイアス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも小さい値の温度Ｔ１と、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも大きい値の温度Ｔ２と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも小さい値のバイアス電流Ｉ１と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも大きい値のバイアス電流Ｉ２と、前記バイアス電流Ｉ１およびＩ２と異なるバイアス電流Ｉ３とを選び、対応する６つの波長（λ１１＝λ（Ｉ１，Ｔ１）、λ２１＝λ（Ｉ２，Ｔ１）、λ１２＝λ（Ｉ１，Ｔ２）、λ２２＝λ（Ｉ２，Ｔ２）、λ３１＝λ（Ｉ３，Ｔ１）、λ３２＝λ（Ｉ３，Ｔ２））を抽出し、前記温度Ｔ１における波長のバイアス電流依存性をλ１１、λ２１、λ３１を用いて２次関数により近似し、前記温度Ｔ２における波長のバイアス電流依存性をλ１２、λ２２、λ３２を用いて２次関数により近似することにより、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓおよび温度Ｔｍｅｓにおける波長λｍｅｓ＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔｍｅｓ）を算出することを特徴とする請求項１０に記載の波長監視制御方法。
【請求項１４】
前記波長情報算出ステップは、
前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を示したマトリックスを用いて、前記計測された温度およびバイアス電流を、前記マトリックス中に記憶された温度または温度およびバイアス電流のいずれかに対応させることにより、波長情報を算出することを特徴とする請求項１０に記載の波長監視制御方法。
【請求項１５】
前記波長情報算出ステップは、前記計測部より計測された温度およびバイアス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、式（１）におけるλｃ、ｉｃ、ａ、ｂあるいは式（２）におけるλｃ、ａを求め、波長情報を算出し、
前記温度制御ステップは、算出された波長情報と式（１）あるいは式（２）とを使用して所望の波長を与える温度を算出し、該温度になるように前記温度調整部にフィードバックをかける
ことを特徴とする請求項９に記載の波長監視制御方法。
λ＝λｃ＋ａＴ＋ｂ（ｉ−ｉｃ）  ・・・式（１）
λ＝λｃ＋ａＴ  ・・・式（２）
（λｃ：０℃かつしきい値電流ｉｃにおける波長  ａ，ｂ：係数  Ｔ：温度  ｉ：バイアス電流）
【請求項１６】
前記波長情報算出ステップは、前記計測部より計測された温度およびバイアス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも小さい値の温度Ｔ１と、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも大きい値の温度Ｔ２と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも小さい値のバイアス電流Ｉ１と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも大きい値のバイアス電流Ｉ２とを選び、対応する４つの波長（λ１１＝λ（Ｉ１，Ｔ１）、λ２１＝λ（Ｉ２，Ｔ１）、λ１２＝λ（Ｉ１，Ｔ２）、λ２２＝λ（Ｉ２，Ｔ２））を抽出し、前記λ１１およびλ２１を用いて温度Ｔ１における波長のバイアス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長λｍｅｓ１＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔ１）を算出し、前記λ１２およびλ２２を用いて温度Ｔ２における波長のバイアス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長λｍｅｓ２＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔ２）を算出し、算出された波長λｍｅｓ１およびλｍｅｓ２を用いて、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長の温度依存性を線形補完することにより、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓおよび温度Ｔｍｅｓにおける波長λｍｅｓ＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔｍｅｓ）を算出し、
前記温度制御ステップは、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける所望の波長を与える温度を、前記波長の温度依存性より算出し、算出された温度になるように温度調整部によりフィードバックをかける
ことを特徴とする請求項９に記載の波長監視制御方法。
【請求項１７】
前記波長情報算出ステップは、前記計測部より計測された温度およびバイアス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも小さい値の温度Ｔ１と、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも大きい値の温度Ｔ２と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも小さい値のバイアス電流Ｉ１と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも大きい値のバイアス電流Ｉ２と、前記バイアス電流Ｉ１およびＩ２と異なるバイアス電流Ｉ３とを選び、対応する６つの波長（λ１１＝λ（Ｉ１，Ｔ１）、λ２１＝λ（Ｉ２，Ｔ１）、λ１２＝λ（Ｉ１，Ｔ２）、λ２２＝λ（Ｉ２，Ｔ２）、λ３１＝λ（Ｉ３，Ｔ１）、λ３２＝λ（Ｉ３，Ｔ２））を抽出し、前記温度Ｔ１における波長のバイアス電流依存性をλ１１、λ２１、λ３１を用いて２次関数により近似し、前記温度Ｔ２における波長のバイアス電流依存性をλ１２、λ２２、λ３２を用いて２次関数により近似することにより、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓおよび温度Ｔｍｅｓにおける波長λｍｅｓ＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔｍｅｓ）を算出し、
前記温度制御ステップは、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける所望の波長を与える温度を、前記波長の温度依存性より算出し、算出された温度になるように温度調整部によりフィードバックをかける、
することを特徴とする請求項９に記載の波長監視制御方法。
【請求項１８】
前記波長情報算出ステップは、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を示したマトリックスを用いて、前記計測された温度およびバイアス電流を、前記マトリックス中に記憶された温度または温度およびバイアス電流のいずれかに対応させることにより、波長情報を抽出し、
前記温度制御ステップは、対応するバイアス電流における所望波長を与える温度を前記マトリクス中から抽出し、抽出された温度になるように温度調整部よりフィードバックをかける
ことを特徴とする請求項９に記載の波長監視制御方法。
【請求項１９】
前記レーザダイオードの駆動電流を制御するレーザダイオード駆動電流制御回路をさらに備え、
前記波長情報算出ステップの前段に、
予め光出力の最小値と最大値を定めた光出力アラームまたはワーニングのしきい値と、前記計測部で計測された光出力とを比較する光出力比較ステップと、
該光出力比較ステップによる比較結果に基づき、しきい値の範囲外ならば前記レーザダイオード駆動電流制御回路にフィードバックをかけ、前記しきい値の最小値以下の場合に、前記レーザダイオード駆動電流制御回路によりバイアス電流を上げ、前記しきい値の最大値以上の場合に、前記レーザダイオード駆動電流制御回路によりバイアス電流を下げるバイアス電流制御ステップと
を含むことを特徴とする請求項９ないし１８のいずれかに記載の波長監視制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、光モジュールならびにその波長監視方法およびその波長監視制御方法に関する。より詳細には、光送信モジュールおよび光送受信モジュールにおける波長監視を行うための波長監視方法、ならびに光送信モジュールおよび光送受信モジュールにおける波長制御および波長監視制御方法に関する。
【背景技術】  近年、インターネットトラヒックの増大に伴い伝送路の伝送容量を増大することが求められている。この要求に応えるために、１心のファイバで異なる波長を束ねて伝送する波長分割多重（ＷＤＭ）技術がコアネットワークを中心に導入されている。ここでＷＤＭ技術を用いた場合、異なる波長が各々個別の情報を伝送することから、波長選択性の良い光合分波器が必要になる。
また、異なる波長の信号間クロストークは信号劣化の要因となるため、信号源として用いられているレーザダイオード（ＬＤ）の波長は、光合分波器の通過帯域内に安定させる必要がある。特に、高密度のＤｅｎｓｅ  ＷＤＭ（ＤＷＤＭ）技術では、光合分波器の通過帯域が狭いので、波長監視制御を行なう必要がある。
この波長監視制御の精度は、波長間隔に依存するため、波長間隔を狭くするのに伴い、波長精度は厳しくなる。例えば、コアネットワークに用いられているＤＷＤＭ技術では、主に波長間隔が２００ＧＨｚ〜５０ＧＨｚ（１．６ｎｍ〜０．４ｎｍ）間隔である。将来、波長間隔はさらに狭くなっていく。
ＬＤの発振波長は、温度により著しく影響される。通常は波長監視制御機構が、光送信モジュールまたは光送受信モジュールの内部に備えられている。この波長監視制御機構は、波長監視制御用のモニタ出力信号を温度コントローラにフィードバックし、発振波長を一定に維持するように制御が行なわれている。
図１２は、例えば、高木  他“２５ＧＨｚ  間隔波長モニタ内蔵ＤＦＢレーザモジュール”電子情報通信総合学会Ｃ−４−４４，２００２年に開示されている従来の波長監視制御機構の概略図であり、エタロン（ｅｔａｌｏｎ）（あるいは、ファブリ・ペロー光共振器）を用いた波長監視制御用光学系の一例を示す。図中符号１２は光ファイバ、１３は前方レンズ、１４はＤＦＢ−ＬＤ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｆｅｅｄｂａｃｋ  ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ）、１５は後方レンズ、１６はプリズム、１７は温度コントローラ、１８はエタロン、１９ａおよび１９ｂは光検出器を示す。波長監視制御用光学系にエタロンを用いた波長監視制御方法は、特開２００１−１９６６８９号公報、特開２００３−２８３０４４号公報、米国特許第６３５３６２３号公報にも開示されている。
中央にＤＦＢ−ＬＤ１４を設置し、光信号の伝送光学系が矢印Ａ側に示されている。前方端面から発射されるレーザ光は、前方レンズ１３によりコリメート（ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）され、光ファイバ１２に結合される。一方、ＤＦＢ−ＬＤ１４の波長監視制御の光学系が矢印Ａと逆側に示されている。後方端面から発射されるＬＤ光は監視制御に用いられる。ＬＤ光は後方レンズ１５によりコリメートされ、プリズム１６によって２分岐される。一方が直接光検出器１９ａに結合され、もう一方がエタロン１８に入射される。直接光検出器１９ａに入射される光の出力信号は、自動光出力制御に用いられる。
波長監視制御用には２つの光検出器１９ａおよび１９ｂに入射された出力信号を用いる。エタロン１８を通過した光をコリメートして光検出器１９ｂに入射する。エタロン１８の共振器長は、監視する波長に対応するように精密に調整されている。そのため、波長が変動すると透過する光量が変動し、直接光検出器１９ａに入射された出力信号との差分が光検出器１９ｂの出力変動として検出される。この出力をＬＤ光の温度コントローラ１７にフィードバックして、ＬＤ光の波長を制御する。このように、ハード的に直接波長を抽出して制御している。
他方、波長監視制御用光学系にエタロンを用いない波長監視制御方法が開発されている。例えば、特開平１−２３５３９０号公報には、環境温度と波長の変化分（波長のずれ量）の関係を予め記憶し、この関係から温度を制御する波長監視制御方法が開示されている。別の例では、特開２０００−３２３７８５号公報には、レーザ駆動電流に対するレーザ温度を実測したデータを予め記憶し、このデータに基づいて実際の温度上昇量を予測することによりレーザ駆動電流を制御する波長監視制御方法が開示されている。
上述したように、信号劣化の要因となるクロストークを抑制するために、光合分波器の通過帯域内に光源の発振波長を安定させるための波長監視制御が必要不可欠である。しかしながら、波長監視制御系にエタロン等の光フィルタを用いた場合、光学系が高価であり組立工程数が増加し、低価格化が厳しくなる。また、エタロンにも温度依存性があるため（例えば、Ｙ．Ｃ．Ｃｈｕｎｇ  ｅｔ．ａｌ“Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ  ｅｔａｌｏｎ  ｆｉｌｔｅｒｓ  ｆｏｒ  ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｉｎｇ  ＷＤＭ  ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  ｌａｓｅｒ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ，”ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ，ｐｐ．１８６−１８９，Ｆｅｂ．１９９３）、例えば、ペルチェ素子（ｐｅｌｔｉｅｒ  ｄｅｖｉｃｅ）が必須である。その結果、波長監視制御系の小型化も困難であった。さらに、温度調節機能も基準とする温度になるよう常時動作しているので、温度調節のための消費電力が大きくなるという問題があった。
他方、従来の波長監視制御用光学系にエタロンを用いない波長監視制御方法では、例えば特開平１−２３５３９０号公報および特開２０００−３２３７８５号公報の場合、波長を直接算出することなく、予め記憶された環境温度と波長の変化分（ずれ量）との関係を用いて温度を制御している。したがって、波長の変化分（ずれ量）が温度以外に起因している場合、十分な監視制御をおこなうことができない。
【発明の開示】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、複雑な光学系を波長監視制御機構に必要としないで、小型化可能かつ低消費電力で波長監視制御を行うようにした光モジュールおよびその波長監視制御方法を提供することにある。さらに、本発明の目的は、ＬＤから出射される光の波長を所望の値に制御可能な光モジュールおよびその波長監視制御方法を提供する。
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、本発明の第１の側面において、光送信モジュールまたは光送受信モジュールは、内部に、レーザダイオードの温度およびバイアス電流あるいは温度のみを計測する計測部と、前記温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは前記温度のみと波長との関係が記憶された記憶部と、前記計測部および前記記憶部を制御する中央制御部とを備え、前記記憶部内に記憶された前記関係から波長を算出する。
また、本発明の第２の側面において、光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視方法は、内部に、レーザダイオードの温度およびバイアス電流あるいは温度のみを計測する計測部と、前記温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは前記温度のみと波長との関係が記憶された記憶部と、前記計測部および前記記憶部を制御する中央制御部とを備えた光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおいて、前記計測部より計測された温度およびバイアス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度と波長との関係より波長情報を算出する波長情報算出ステップを有する。
また、本発明の第３の側面において、光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視制御方法は、内部に、レーザダイオードの温度およびバイアス電流あるいは温度のみを計測する計測部と、前記温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは前記温度のみと波長との関係が記憶された記憶部と、前記計測部および前記記憶部を制御する中央制御部と、温度制御素子からなる温度調整部とを備えた光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおいて、前記計測部より計測された温度およびバイアス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度と波長との関係より波長情報を算出する波長情報算出ステップと、算出された波長情報を使用して、前記温度調整部にフィードバックをかけ、内部温度を調整する温度制御ステップとを含む。
このように予め記憶部に記憶したＬＤの温度およびバイアス電流と波長との関係あるいはＬＤの温度と波長の関係から波長を算出して、波長監視および波長監視制御を行なうことは、従来のようにエタロンを用いた複雑な光学系を必要としないので、構成が単純になり、小型化と低価格化が期待できる。このような波長監視機能を用いることは、波長監視制御が必要にならない、例えば、Ｃｏａｒｓｅ  ＷＤＭ（波長間隔１０００ＧＨｚ〜５０ｎｍ、ＩＴＵ−ＴＧ．６９４．２）においても、システムの非常事態の事前対応できるなどの運用管理の信頼性向上になり、その効果は大きい。
また、波長監視制御は、温度調節機能が外部温度と連動して、波長のしきい値の最小値または最大値を超えた場合に必要最小限の温度調節機能を動作させることができる。これにより、常時動作する場合に比べ消費電力を小さくできる。さらに、波長制御機能を用いれば高密度なＷＤＭ技術が適用でき、光システムにおける１心あたりの波長数を増大させることが可能になる。また、所定波長からの変動分でなく、波長そのものをメモリ内に記憶することにより、温度調節部の可変範囲内において発振波長を任意の値に設定することができる。
以上説明したように本発明によれば、光送信モジュールまたは光送受信モジュール内の温度とバイアス電流あるいは温度を計測する計測部と、ＬＤの温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは温度と波長の関係が記憶された記憶部と、これらを制御する中央制御部とにより、波長の監視を可能とし、さらに光送信モジュールまたは光送受信モジュール内に温度制御素子からなる温度調整部を付加して、波長の制御を可能とする。これらの技術は、小型化および量産化も可能で、波長の監視および制御機能を安価に光送信モジュールまたは光送受信モジュールに付加することが期待できる。
また、温度調節機能が外部温度と連動して、波長のしきい値の最小値または最大値を超えた場合に必要最小限の温度調節機能を動作させることにより、常時動作させる場合に比べ消費電力を小さくできる。
本発明の光送信モジュールまたは光送受信モジュールの波長監視方法を適用すると、波長の監視機能により運用面上の信頼性が向上する。また、本発明の光送信モジュールまたは光送受信モジュールの波長監視制御方法を適用すると、波長の制御機能により波長間隔の狭い高密度なＷＤＭ技術を導入できるので、光システムにおける１心あたりの波長数を増加することができる。
【図面の簡単な説明】図１は、本発明の波長監視用光モジュールの構成図である。
図２Ａは、ＬＤの温度およびバイアス電流と波長との関係を示す図である。
図２Ｂは、ＬＤの温度と波長の関係を示す図である。
図３は、本発明に係る光モジュールの波長監視方法の手順をフローチャートに示した図である。
図４は、本発明に係る波長監視制御用光モジュールの構成図である。
図５は、ＳＦＰ内蔵のメモリマップを示す図である。
図６は、本発明に係る波長監視用光モジュールの波長監視手順を説明するための手順をフローチャートに示した図である。
図７は、本発明に係る波長算出手順を説明するための図である。
図８は、本発明に係る波長監視制御用光モジュールの波長監視制御方法を説明するための手順をフローチャートに示した図である。
図９は、本発明に係る波長監視制御用光モジュールの波長監視制御手順をさらに簡便にするためのフローチャートを示す図である。
図１０は、本発明に係る波長監視制御用光モジュールの波長監視制御手順を説明するための手順をフローチャートに示した図である。
図１１は、本発明に係る波長監視制御用光モジュールの波長監視制御手順を説明するための手順をフローチャートに示した図である。
図１２は、従来の波長監視制御機構の概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
第１の実施形態に係る光モジュールを説明する。図１は、第１の実施形態に係る波長監視用光モジュールの構成を示す。図中符号１は計測部、２は記憶部、３は中央制御部、４はレーザダイオード（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）、５はサーミスター、６はＬＤ駆動電流検出回路、７はＬＤ駆動電流制御回路、８はフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ  ｄｉｏｄｅ：ＰＤ）を示している。
計測部１は、計測部１内のサーミスター（ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）５で温度を計測し、また、ＬＤ駆動電流検出回路６を用いてバイアス電流を計測し、さらに、ＰＤ８で光出力を計測する。また、ＬＤ駆動電流制御回路７は、ＬＤ４のバイアス電流を制御するもので、計測部１から算出されたバイアス電流情報に基づいて、中央制御部３を介してフィードバックされる。
そして、中央制御部３により、図２Ａ，図２Ｂに示すような、記憶部２内に記憶された、ＬＤ４の温度およびバイアス電流と波長との関係（図２Ａ）あるいはＬＤ４の温度と波長の関係（図２Ｂ）から波長が算出される。
一般に、ＬＤ４の温度およびバイアス電流から発振波長を、線形近似することができる。例えば、波長は、温度とバイアス電流の測定値から、図２Ａに示すようなデータテーブルを用いて、線形補完法で算出することができる。
λ＝λｃ＋ａＴ＋ｂ（ｉ−ｉｃ）  ・・・（１）
λｃ：０℃かつしきい値電流ｉｃにおける波長
ａ，ｂ：係数
Ｔ：温度
ｉ：バイアス電流
例えば、バイアス電流８０ｍＡで温度が２７℃である場合、波長は１５４６．３０ｎｍになる。なお、ここでは、ａ＝９０ｐｍ／℃，ｂ＝３ｐｍ／ｍＡを用いた。また、ｂが小さいので、簡便のため以下のように温度と波長のみの関係で波長を算出してもよい（図２Ｂ）。
λ＝λｃ＋ａＴ  ・・・（２）
以下に詳細に説明する別の手法により波長を算出することもできる。
図４は、本発明に係る波長監視制御用光モジュールの構成図で、図中符号９は温度調整部、１０はペルチエ素子、１１はペルチエ素子電流制御回路を示している。なお、図１と同じ機能を有する構成要素は同一の符号を付してある。
波長監視制御は、温度調整部９中のペルチエ素子１０とペルチエ素子電流制御回路１１で行なう。また、ＰＤ８とＬＤ駆動電流制御回路７を用いて光出力制御を行なうことも可能である。つまり、図４に示す波長監視制御用光モジュールは、図１に示した波長監視用光モジュールに、温度制御素子からなる温度調整部９を設け、記憶部２から算出された波長情報を温度調整部９にフィードバックする機能を備えたものである。
次に、第２の実施形態に係る光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視方法について説明する。波長に関するしきい値を記憶部２内に設定することにより、中央制御部３で算出した波長としきい値を比較することにより、波長ずれについてアラームまたはワーニングをあげることが可能になる。
具体的な事例として、装置の光部分が、抜差し可能な小型の光送受信モジュールとしてＳｍａｌｌ  Ｆｏｒｍ  ｆａｃｔｏｒ  Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ（ＳＦＰ）で説明する。ＳＦＰはＳＦＦＣｏｍｍｉｔｔｅｅにおいてＳＦＰ−８４７２  ｒｅｖｉｓｉｏｎ  ９．３で波長監視方法が規定されている。ＳＦＰが持っているメモリマップを図５に示す。
ここでは、記憶部２のＡｌａｒｍ  ａｎｄ  Ｗａｒｎｉｎｇ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓアドレス０〜５５で５６ｂｙｔｅの領域にアラームとワーニングのしきい値が設置される。記憶部２のＲｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅアドレス９５〜１１９で２４ｂｙｔｅの領域に、温度、送信光出力、ＬＤのバイアス電流、受信光入力、供給電圧が記憶され、二つの追加項目を記憶することができる。これらにより、常時監視をすることができる。
ここで、ＬＤの温度、バイアス電流と光出力は、計測部１によって計測される。さらに、この部分には、アラームまたはワーニングのしきい値を超えた場合、アラームまたはワーニング情報を外部インターフェースに伝えるためのビットが割り与えられている。
しかしながら、このＳＦＰでは波長情報は含まれていない。そこで上記の追加項目の場所に、新たに波長情報を加えることによって波長監視を行なうことが可能になる。この波長情報の算出方法は、記憶部２のＵｓｅｒ  Ｗｒｉｔａｂｌｅ  ＥＥＰＲＯＭアドレス１２７〜２４７の１２０ｂｙｔｅまたは増設したメモリの領域に予めＬＤ（ここではＤＦＢ−ＬＤ）の計測値から、図２Ａまたは図２Ｂに示すような、ＬＤの温度と波長の関係あるいは温度およびバイアス電流と波長との関係を記憶しておく。さらに、ＬＤの温度と波長の関係あるいは温度およびバイアス電流と波長との関係は、波長精度が多少悪くなるが個々に計測するのでなく一つの代表値や設計値を用いることも可能である。
そして、中央制御部３により、計測部１で計測された温度およびバイアス電流あるいは温度の情報と、記憶部２内に記憶された、ＬＤの温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは温度と波長の関係から波長が算出される。
また、記憶部２のＡｌａｒｍ  ａｎｄ  Ｗａｒｎｉｎｇ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓに、波長に関するしきい値を設定することにより、中央制御部３より波長ずれについてアラームまたはワーニングをあげることも可能になる。
図３は、本発明に係る光モジュールの波長監視方法の手順をフローチャートに示した図である。
まず、計測部１より温度、バイアス電流および光出力を計測する（Ｓ１）。次に、記憶部２のＲｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ内に計測部の情報をマッピングして（Ｓ２）、温度情報のみかあるいは温度およびバイアス電流情報と、Ｕｓｅｒ  Ｗｒｉｔａｂｌｅ  ＥＥＰＲＯＭまたは増設したメモリ部内のマトリックスとを照らし合わせて波長を算出する（Ｓ３）。
次に、記憶部２のＡｌａｒｍ  ａｎｄ  Ｗａｒｎｉｎｇ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ内の波長ワーニングの最小しきい値と送られてきた波長情報を比較する（Ｓ４）。波長ワーニングの最小しきい値以下の時は、記憶部２のＲｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ内のＷａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｌｏｗワーニングビットを１にし、ワーニング信号を外部インターフェース等に出力する（Ｓ６）。
波長ワーニングの最小しきい値以上ならば、次に、記憶部２のＡｌａｒｍ  ａｎｄ  Ｗａｒｎｉｎｇ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ内の波長ワーニングの最大しきい値と比較する（Ｓ５）。波長ワーニングの最大しきい値以上の時は、記憶部２のＲｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ内のＷａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｈｉｇｈワーニングビットを１にし、ワーニング信号を外部インターフェース等に出力する（Ｓ７）。波長ワーニングの最大しきい値以下の場合は、記憶部２のＲｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅの波長ワーニング信号を出力しない状態（ワーニングビットは０）にし、再び計測部１により温度、バイアス電流および光出力を測定する。
図６に、本発明に係る光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視方法の別の実施形態をフローチャートに示す。図３に示した波長監視方法と比較して波長算出手法（Ｓ３）が異なる。図６中の他のステップ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４〜Ｓ７）は、図３と同様である。
図３に示した実施形態の波長算出手法では、計測された温度情報のみかあるいは温度およびバイアス電流情報と、Ｕｓｅｒ  Ｗｒｉｔａｂｌｅ  ＥＥＰＲＯＭまたは増設したメモリ部内のマトリックスとを照らし合わせて、式（１）または式（２）の係数を求めた後、それらから波長を算出した（Ｓ３）。図６の波長算出手法では、図２ＡのようなＵｓｅｒ  Ｗｒｉｔａｂｌｅ  ＥＥＰＲＯＭのマトリックスの中から、計測された温度よりも小さい値と大きい値を取る２つの温度、および、計測されたバイアス電流情報よりも小さい値と大きい値を取る２つのバイアス電流を選び、これらに対応する波長を４点抽出して波長を算出することができる（例えば、温度およびバイアス電流の計測値の直近の４点を取れば良い）。詳細には、ＬＤ４の温度およびバイアス電流と、記憶部２に記憶されたレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係から、４つの波長を選択することにより波長を算出することができる。
図７を参照して、さらに詳細に説明する。はじめに、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも小さい値の温度Ｔ１、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも大きい値の温度Ｔ２ならびに、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも小さい値のバイアス電流Ｉ１および前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも大きい値のバイアス電流Ｉ２を選択する。対応する４つの波長（λ１１＝λ（Ｉ１，Ｔ１）、λ２１＝λ（Ｉ２，Ｔ１）、λ１２＝λ（Ｉ１，Ｔ２）、λ２２＝λ（Ｉ２，Ｔ２））を抽出する。さらに、λ１１、λ２１を用いて温度Ｔ１における波長のバイアス電流依存性を線形補完してＩｍｅｓにおける波長λｍｅｓ１＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔ１）を算出する。同様に、λ１２、λ２２を用いて温度Ｔ２における波長のバイアス電流依存性を線形補完してＩｍｅｓにおける波長λｍｅｓ２＝（Ｉｍｅｓ，Ｔ２）を算出する。最後に、算出されたλｍｅｓ１およびλｍｅｓ２を用いて、バイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長の温度依存性を線形補完することにより、Ｉｍｅｓ、Ｔｍｅｓにおける波長λｍｅｓ＝（Ｉｍｅｓ，Ｔｍｅｓ）を算出することができる。
また、上記の手法では波長のバイアス電流依存性を線形補完しているが、波長の算出精度を改善するためにバイアス電流依存性を２次関数等で近似する別の波長算出手法を使用することもできる。詳細には、はじめに記憶部２から６つの波長を抽出する。４つの波長（λ１１＝λ（Ｉ１，Ｔ１）、λ２１＝λ（Ｉ２，Ｔ１）、λ１２＝λ（Ｉ１，Ｔ２）、λ２２＝λ（Ｉ２，Ｔ２））は、上述した手法と同様に抽出される。バイアス電流Ｉ１およびＩ２と異なるバイアス電流Ｉ３を選ぶことにより、残りの２つの波長（λ３１＝λ（Ｉ３，Ｔ１）、λ３２＝λ（Ｉ３，Ｔ２））を抽出する。次に、温度Ｔ１における波長のバイアス電流依存性をλ１１、λ２１、λ３１を用いて２次関数により近似する。温度Ｔ２における波長のバイアス電流依存性はλ１２、λ２２、λ３２を用いて２次関数により近似するする。これにより、Ｉｍｅｓ、Ｔｍｅｓにおける波長λｍｅｓ＝（Ｉｍｅｓ，Ｔｍｅｓ）を算出することができる。
さらに別の波長算出手法を使用することができる。例えば、記憶部２に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を示したマトリックスを用いて、波長を算出することができる。この形態では、温度計測値およびバイアス電流計測値を、マトリックス中の温度の記憶値あるいは温度およびバイアス電流の記憶値のいずれかに対応させることにより、波長を抽出する。
次に、第３の実施形態に係る光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視制御方法について説明する。
図８に、第３の発明に係る光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視制御方法を説明するための手順をフローチャートに示す。具体的にＳＦＰの場合は、温度調整部を追加する必要がある。
まず、計測部１により温度、バイアス電流および光出力を計測する（Ｓ１１）。次に、記憶部２のＲｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ内にマッピングして（Ｓ１２）、光出力が記憶部２のＡｌａｒｍ  ａｎｄ  Ｗａｒｎｉｎｇ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ内の光出力ワーニングの最小しきい値と比較する（Ｓ１３）。光出力ワーニングの最小しきい値以下の時は、記憶部２のＲｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ内のＯｕｔｐｕｔ  ｐｏｗｅｒ  ｌｏｗワーニングビットを１にする（Ｓ１５）。この情報をＬＤ駆動電流制御回路７に送り、バイアス電流を上げる（Ｓ１７）。この工程が終わったら、再び計測部１により温度、バイアス電流と光出力を測定する。
光出力ワーニングの最小しきい値以上の時、次に、記憶部２のＡｌａｒｍ  ａｎｄ  Ｗａｒｎｉｎｇ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ内の光出力ワーニングの最大しきい値と比較する（Ｓ１４）。光出力ワーニングの最大しきい値以上の時は、記憶部２のＲｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ内のＯｕｔｐｕｔ  ｐｏｗｅｒ  ｈｉｇｈワーニングビット１とする（Ｓ１６）。この情報をＬＤ駆動電流制御回路７に送り、バイアス電流を下げる（Ｓ１８）。この工程が終わったら、再び計測部１により温度、バイアス電流と光出力を測定する。
これらの光出力の制御は、中央制御部３によって行われる。また、ＬＤ駆動電流制御回路７の振れ幅は必要となる精度に応じて設定する。そして、光出力ワーニングの最大しきい値以下の場合は、記憶部２のＲｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ内の光出力ワーニング信号を出力しない状態（ワーニングビットは０）にして、温度情報のみかあるいは温度およびバイアス電流情報と、Ｕｓｅｒ  Ｗｒｉｔａｂｌｅ  ＥＥＰＲＯＭまたは増設したメモリ部内のマトリックスとを照らし合わせて波長を算出する（Ｓ１９）。
次に、記憶部２のＡｌａｒｍ  ａｎｄ  Ｗａｒｎｉｎｇ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ内の波長ワーニングの最小しきい値と送られてきた波長情報を比較する（Ｓ２０）。波長ワーニングの最小しきい値以下の時は、記憶部２のＲｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ内のＷａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｌｏｗワーニングビットを１にする（Ｓ２２）。この情報を温度調整部９に送り、温度調整部９により内部温度を上げる（Ｓ２４）。この工程が終わったら、再び計測部１により温度、バイアス電流と光出力を測定する。
波長ワーニングの最小しきい値以上の時は、次に、記憶部２のＡｌａｒｍ  ａｎｄ  Ｗａｒｎｉｎｇ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ内の波長ワーニングの最大しきい値と比較する。波長ワーニングの最大しきい値以上の時は、記憶部２のＲｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ内のＷａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｈｉｇｈワーニングビット１とする（Ｓ２３）。記憶部２のＲｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ内のＷａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｈｉｇｈワーニングビット１の場合は、温度調整部９により内部温度を下げる（Ｓ２５）。この工程が終わったら、再び計測部１により温度、バイアス電流と光出力を測定する。
波長ワーニングが最大しきい値以下の場合は、記憶部２のＲｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅの波長ワーニング信号を出力しない状態（ワーニングビットは０）にし、再び計測定１により温度、バイアス電流、光出力を測定する。
これらの波長制御は、バイアス電流値や温度調整部９により温度を変化させてから、各々の値が安定するまでの時定数の管理を含めて、中央制御部３によって行なわれる。温度調整部９の振れ幅は必要となる精度に応じて設定する。
図９は、第３の発明に係る光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視制御方法の手順をさらに簡便にするためのフローチャートを示す図である。図８に示した波長監視制御方法の手順から、光出力のしきい値内外の判定（Ｓ１３〜Ｓ１８）を省略することも可能である。
図１０に、第３の発明に係る光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視制御方法の他の手順をフローチャートに示す。図１０に示す手順を、図８の手順と比較して説明する。
図８の手順において、波長制御（Ｓ２０〜Ｓ２５）は、算出した波長がしきい値の範囲内か外か判定し、範囲外の場合のみアラームビットを１にして、温度を上げるか下げるかを示す制御情報を温度調整部にフィードバックした。図１０に示した波長監視制御方法の手順では、所定波長を与える温度値を算出して温度調節部にフィードバックすることにより、波長を高安定に制御することができる。
詳細には、計測された温度情報のみかあるいは温度およびバイアス電流情報と、Ｕｓｅｒ  Ｗｒｉｔａｂｌｅ  ＥＥＰＲＯＭまたは増設したメモリ部内のマトリックスとを照らし合わせて、式（１）もしくは式（２）の係数を求め、それらから波長を算出する。次に、計測されたバイアス電流において、所定波長を与える温度値を式（１）もしくは式（２）より算出し、算出された温度値になるよう温度調整部によりフィードバックする（Ｓ２６）。これにより、波長を所定値に固定することができる。
図１１に、第３の発明に係る光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視制御方法の別の手順をフローチャートに示す。本手順は、図８の手順と比較して波長監視制御手順が異なる。
図８の手順において、波長制御（Ｓ２０〜Ｓ２５）は、算出した波長がしきい値の範囲内か外か判定し、範囲外の場合のみアラームビットを１にして温度調整部により温度を上げるか下げるかをフィードバックした。図１１に示す波長監視制御手順では、所定波長を与える制御情報を温度調整部にフィードバックすることにより、波長を高安定に制御する。前述したように、図２ＡのようなＵｓｅｒ  Ｗｒｉｔａｂｌｅ  ＥＥＰＲＯＭのマトリックスの中から、計測された温度よりも小さい値と大きい値を取る２つの温度、および、計測されたバイアス電流情報よりも小さい値と大きい値を取る２つのバイアス電流を選び、これらに対応する波長を４点抽出して波長算出する（Ｓ８）。次に、計測されたバイアス電流において、所定波長を与える温度値をバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長の温度依存性より算出し、算出された温度値になるよう温度調整部によりフィードバックする（２７）。これにより、波長を所定値に固定することができる。
ここでは、波長のバイアス電流依存性を線形補完しているが、前述したように２次関数等で近似し、波長の算出精度を改善することができる。さらに、マトリックスの要素数（データ点数）を十分に大きくして、計測された温度およびバイアス電流における波長を常にマトリックス内のデータ点の１つに一致させることにより、線形補完による算出手順を省略することも可能である。
また、ここではワーニング信号をトリガとして光出力および波長の調整を行なったが、別に与えられたアラーム信号において調整のトリガを行なうことも可能である。
なお、第３の発明に係る光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視制御方法における実施形態で説明したフィードバックの方法は、ワーニングビットの有無によって制限されるものではない。また、本発明の光モジュールの波長監視制御方法は、ＳＦＰに限定されるものではなく、光送信モジュールまたは光送受信モジュール内の温度とバイアス電流あるいは温度を計測する計測部と、ＬＤの温度およびバイアス電流と波長との関係あるいはＬＤの温度と波長の関係が記録された記憶部と、これらを制御する中央制御部および温度制御素子からなる温度調整部とを有する光モジュールのすべてに適用することが可能である。
本波長監視制御方法は、所定波長からの変動分でなく波長そのものをメモリに記憶しているため、温度調整部の温度可変範囲においてＬＤから発射される波長を任意の値に設定可能であり、波長可変光源としても使用可能である。
【図１】
2004102754.tif 000003
2004102754.tif 000004
【図３】
2004102754.tif 000005
【図４】
2004102754.tif 000006
【図５】
2004102754.tif 000007
【図６】
2004102754.tif 000008
【図７】
2004102754.tif 000009
【図８】
2004102754.tif 000010
【図９】
2004102754.tif 000011
【図１０】
2004102754.tif 000012
【図１１】
2004102754.tif 000013
【図１２】
2004102754.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成16年10月21日(2004.10.21)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】（補正後）内部に、レーザダイオードの温度およびバイアス電流あるいは温度のみを計測する計測部と、前記温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは前記温度のみと波長との関係が記憶された記憶部と、前記計測部および前記記憶部を制御する中央制御部とを備えた光送信モジュールまたは光送受信モジュールであって、
前記記憶部内に記憶された前記関係から波長を算出することによって前記レーザダイオードの波長を監視するようにしたことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】前記レーザダイオードの駆動電流を制御するレーザダイオード駆動電流制御回路を設け、前記計測部から算出されたバイアス電流情報を前記レーザダイオード駆動電流制御回路にフィードバックする機能を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】温度制御素子からなる温度調整部を設け、前記記憶部から算出された波長情報を前記温度調整部にフィードバックする機能を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光モジュール。
【請求項４】（補正後）内部に、レーザダイオードの温度およびバイアス電流あるいは温度のみを計測する計測部と、前記温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは前記温度のみと波長との関係、並びに波長に関するしきい値が記憶された記憶部と、前記計測部および前記記憶部を制御する中央制御部とを備えた光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視方法であって、
前記計測部より計測された温度およびバイアス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係より波長情報を算出する波長情報算出ステップと、
前記波長情報と前記波長に関するしきい値とを比較するするステップと
を有することを特徴とする波長監視方法。
【請求項５】前記波長情報算出ステップは、
前記計測部より計測された温度およびバイアス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、式（１）におけるλｃ、ｉｃ、ａ、ｂあるいは式（２）におけるλｃ、ａを求め、波長情報を算出することを特徴とする請求項４に記載の波長監視方法。
λ＝λｃ＋ａＴ＋ｂ（ｉ−ｉｃ）  ・・・式（１）
λ＝λｃ＋ａＴ  ・・・式（２）
（λｃ：０℃かつしきい値電流ｉｃにおける波長  ａ，ｂ：係数  Ｔ：温度  ｉ：バイアス電流）
【請求項６】前記波長情報算出ステップは、
前記計測部より計測された温度およびバイアス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも小さい値の温度Ｔ１と、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも大きい値の温度Ｔ２と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも小さい値のバイアス電流Ｉ１と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも大きい値のバイアス電流Ｉ２とを選び、対応する４つの波長（λ１１＝λ（Ｉ１，Ｔ１）、λ２１＝λ（Ｉ２，Ｔ１）、λ１２＝λ（Ｉ１，Ｔ２）、λ２２＝λ（Ｉ２，Ｔ２））を抽出し、前記λ１１およびλ２１を用いて温度Ｔ１における波長のバイアス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長λｍｅｓ１＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔ１）を算出し、前記λ１２およびλ２２を用いて温度Ｔ２における波長のバイアス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長λｍｅｓ２＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔ２）を算出し、算出された波長λｍｅｓ１およびλｍｅｓ２を用いて、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長の温度依存性を線形補完することにより、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓおよび温度Ｔｍｅｓにおける波長λｍｅｓ＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔｍｅｓ）を算出することを特徴とする請求項４に記載の波長監視方法。
【請求項７】前記波長情報算出ステップは、
前記計測部より計測された温度およびバイアス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも小さい値の温度Ｔ１と、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも大きい値の温度Ｔ２と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも小さい値のバイアス電流Ｉ１と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも大きい値のバイアス電流Ｉ２と、前記バイアス電流Ｉ１およびＩ２と異なるバイアス電流Ｉ３とを選び、対応する６つの波長（λ１１＝λ（Ｉ１，Ｔ１）、λ２１＝λ（Ｉ２，Ｔ１）、λ１２＝λ（Ｉ１，Ｔ２）、λ２２＝λ（Ｉ２，Ｔ２）、λ３１＝λ（Ｉ３，Ｔ１）、λ３２＝λ（Ｉ３，Ｔ２））を抽出し、前記温度Ｔ１における波長のバイアス電流依存性をλ１１、λ２１、λ３１を用いて２次関数により近似し、前記温度Ｔ２における波長のバイアス電流依存性をλ１２、λ２２、λ３２を用いて２次関数により近似することにより、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓおよび温度Ｔｍｅｓにおける波長λｍｅｓ＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔｍｅｓ）を算出することを特徴とする請求項４に記載の波長監視方法。
【請求項８】前記波長情報算出ステップは、
前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を示したマトリックスを用いて、前記計測された温度およびバイアス電流を、前記マトリックス中に記憶された温度または温度およびバイアス電流のいずれかに対応させることにより、波長情報を抽出することを特徴とする請求項４に記載の波長監視方法。
【請求項９】内部に、レーザダイオードの温度およびバイアス電流あるいは温度のみを計測する計測部と、前記温度およびバイアス電流と波長との関係あるいは前記温度のみと波長との関係が記憶された記憶部と、前記計測部および前記記憶部を制御する中央制御部と、温度制御素子からなる温度調整部とを備えた光送信モジュールまたは光送受信モジュールにおける波長監視制御方法であって、
前記計測部より計測された温度およびバイアス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係より波長情報を算出する波長情報算出ステップと、
算出された波長情報を使用して、前記温度調整部にフィードバックをかけ、内部温度を調整する温度制御ステップと
を含むことを特徴とする波長監視制御方法。
【請求項１０】（補正後）予め波長の最小値と最大値を定めたしきい値と、前記波長情報算出ステップで算出された波長情報とを比較する波長情報比較ステップをさらに含み、
前記温度制御ステップは、前記波長情報比較ステップによる比較結果に基づき、しきい値の範囲外ならば前記温度調整部にフィードバックをかけ、前記しきい値の最小値以下の場合は、前記温度調整部により内部温度を上げ、前記しきい値の最大値以上の場合は、前記温度調整部により内部温度を下げることを特徴とする請求項９に記載の波長監視制御方法。
【請求項１１】前記波長情報算出ステップは、
前記計測部より計測された温度およびバイアス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、式（１）におけるλｃ、ｉｃ、ａ、ｂあるいは式（２）におけるλｃ、ａを求め、波長情報を算出することを特徴とする請求項１０に記載の波長監視制御方法。
λ＝λｃ＋ａＴ＋ｂ（ｉ−ｉｃ）  ・・・式（１）
λ＝λｃ＋ａＴ                  ・・・式（２）
（λｃ：０℃かつしきい値電流ｉｃにおける波長  ａ，ｂ：係数  Ｔ：温度  ｉ：バイアス電流）
【請求項１２】前記波長情報算出ステップは、
前記計測部より計測された温度およびバイアス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも小さい値の温度Ｔ１と、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも大きい値の温度Ｔ２と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも小さい値のバイアス電流Ｉ１と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも大きい値のバイアス電流Ｉ２とを選び、対応する４つの波長（λ１１＝λ（Ｉ１，Ｔ１）、λ２１＝λ（Ｉ２，Ｔ１）、λ１２＝λ（Ｉ１，Ｔ２）、λ２２＝λ（Ｉ２，Ｔ２））を抽出し、前記λ１１およびλ２１を用いて温度Ｔ１における波長のバイアス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長λｍｅｓ１＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔ１）を算出し、前記λ１２およびλ２２を用いて温度Ｔ２における波長のバイアス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長λｍｅｓ２＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔ２）を算出し、算出された波長λｍｅｓ１およびλｍｅｓ２を用いて、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長の温度依存性を線形補完することにより、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓおよび温度Ｔｍｅｓにおける波長λｍｅｓ＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔｍｅｓ）を算出することを特徴とする請求項１０に記載の波長監視制御方法。
【請求項１３】前記波長情報算出ステップは、
前記計測部より計測された温度およびバイアス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも小さい値の温度Ｔ１と、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも大きい値の温度Ｔ２と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも小さい値のバイアス電流Ｉ１と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも大きい値のバイアス電流Ｉ２と、前記バイアス電流Ｉ１およびＩ２と異なるバイアス電流Ｉ３とを選び、対応する６つの波長（λ１１＝λ（Ｉ１，Ｔ１）、λ２１＝λ（Ｉ２，Ｔ１）、λ１２＝λ（Ｉ１，Ｔ２）、λ２２＝λ（Ｉ２，Ｔ２）、λ３１＝λ（Ｉ３，Ｔ１）、λ３２＝λ（Ｉ３，Ｔ２））を抽出し、前記温度Ｔ１における波長のバイアス電流依存性をλ１１、λ２１、λ３１を用いて２次関数により近似し、前記温度Ｔ２における波長のバイアス電流依存性をλ１２、λ２２、λ３２を用いて２次関数により近似することにより、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓおよび温度Ｔｍｅｓにおける波長λｍｅｓ＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔｍｅｓ）を算出することを特徴とする請求項１０に記載の波長監視制御方法。
【請求項１４】前記波長情報算出ステップは、
前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を示したマトリックスを用いて、前記計測された温度およびバイアス電流を、前記マトリックス中に記憶された温度または温度およびバイアス電流のいずれかに対応させることにより、波長情報を算出することを特徴とする請求項１０に記載の波長監視制御方法。
【請求項１５】前記波長情報算出ステップは、前記計測部より計測された温度およびバイアス電流あるいは温度と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、式（１）におけるλｃ、ｉｃ、ａ、ｂあるいは式（２）におけるλｃ、ａを求め、波長情報を算出し、
前記温度制御ステップは、算出された波長情報と式（１）あるいは式（２）とを使用して所望の波長を与える温度を算出し、該温度になるように前記温度調整部にフィードバックをかける
ことを特徴とする請求項９に記載の波長監視制御方法。
λ＝λｃ＋ａＴ＋ｂ（ｉ−ｉｃ）  ・・・式（１）
λ＝λｃ＋ａＴ  ・・・式（２）
（λｃ：０℃かつしきい値電流ｉｃにおける波長  ａ，ｂ：係数  Ｔ：温度  ｉ：バイアス電流）
【請求項１６】前記波長情報算出ステップは、前記計測部より計測された温度およびバイアス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも小さい値の温度Ｔ１と、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも大きい値の温度Ｔ２と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも小さい値のバイアス電流Ｉ１と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも大きい値のバイアス電流Ｉ２とを選び、対応する４つの波長（λ１１＝λ（Ｉ１，Ｔ１）、λ２１＝λ（Ｉ２，Ｔ１）、λ１２＝λ（Ｉ１，Ｔ２）、λ２２＝λ（Ｉ２，Ｔ２））を抽出し、前記λ１１およびλ２１を用いて温度Ｔ１における波長のバイアス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長λｍｅｓ１＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔ１）を算出し、前記λ１２およびλ２２を用いて温度Ｔ２における波長のバイアス電流依存性を線形補完することにより前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長λｍｅｓ２＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔ２）を算出し、算出された波長λｍｅｓ１およびλｍｅｓ２を用いて、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける波長の温度依存性を線形補完することにより、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓおよび温度Ｔｍｅｓにおける波長λｍｅｓ＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔｍｅｓ）を算出し、
前記温度制御ステップは、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける所望の波長を与える温度を、前記波長の温度依存性より算出し、算出された温度になるように温度調整部によりフィードバックをかける
ことを特徴とする請求項９に記載の波長監視制御方法。
【請求項１７】（補正後）前記波長情報算出ステップは、前記計測部より計測された温度およびバイアス電流と、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を用いて、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも小さい値の温度Ｔ１と、前記計測された温度Ｔｍｅｓよりも大きい値の温度Ｔ２と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも小さい値のバイアス電流Ｉ１と、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓよりも大きい値のバイアス電流Ｉ２と、前記バイアス電流Ｉ１およびＩ２と異なるバイアス電流Ｉ３とを選び、対応する６つの波長（λ１１＝λ（Ｉ１，Ｔ１）、λ２１＝λ（Ｉ２，Ｔ１）、λ１２＝λ（Ｉ１，Ｔ２）、λ２２＝λ（Ｉ２，Ｔ２）、λ３１＝λ（Ｉ３，Ｔ１）、λ３２＝λ（Ｉ３，Ｔ２））を抽出し、前記温度Ｔ１における波長のバイアス電流依存性をλ１１、λ２１、λ３１を用いて２次関数により近似し、前記温度Ｔ２における波長のバイアス電流依存性をλ１２、λ２２、λ３２を用いて２次関数により近似することにより、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓおよび温度Ｔｍｅｓにおける波長λｍｅｓ＝λ（Ｉｍｅｓ，Ｔｍｅｓ）を算出し、
前記温度制御ステップは、前記計測されたバイアス電流Ｉｍｅｓにおける所望の波長を与える温度を、前記波長の温度依存性より算出し、算出された温度になるように温度調整部によりフィードバックをかける、
ことを特徴とする請求項９に記載の波長監視制御方法。
【請求項１８】前記波長情報算出ステップは、前記記憶部に記憶されたレーザダイオードの温度と波長との関係あるいはレーザダイオードの温度およびバイアス電流と波長との関係を示したマトリックスを用いて、前記計測された温度およびバイアス電流を、前記マトリックス中に記憶された温度または温度およびバイアス電流のいずれかに対応させることにより、波長情報を抽出し、
前記温度制御ステップは、対応するバイアス電流における所望波長を与える温度を前記マトリクス中から抽出し、抽出された温度になるように温度調整部よりフィードバックをかける
ことを特徴とする請求項９に記載の波長監視制御方法。
【請求項１９】前記レーザダイオードの駆動電流を制御するレーザダイオード駆動電流制御回路をさらに備え、
前記波長情報算出ステップの前段に、
予め光出力の最小値と最大値を定めた光出力アラームまたはワーニングのしきい値と、前記計測部で計測された光出力とを比較する光出力比較ステップと、
該光出力比較ステップによる比較結果に基づき、しきい値の範囲外ならば前記レーザダイオード駆動電流制御回路にフィードバックをかけ、前記しきい値の最小値以下の場合に、前記レーザダイオード駆動電流制御回路によりバイアス電流を上げ、前記しきい値の最大値以上の場合に、前記レーザダイオード駆動電流制御回路によりバイアス電流を下げるバイアス電流制御ステップと
を含むことを特徴とする請求項９ないし１８のいずれかに記載の波長監視制御方法。




【国際調査報告】
2004102754.tif 000015
2004102754.tif 000016