(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザダイオードと、
前記レーザダイオードの温度を制御電流に応じて可変する温度可変手段と、
前記レーザダイオードの温度を検出し、この検出温度に対応する検出温度電圧値を出力する温度検出手段と、
前記レーザダイオードの周囲温度を検出し、この検出周囲温度に対応する周囲温度検出電圧値を出力する周囲温度検出手段と、
前記レーザダイオードを所定の温度とするために予め設定される温度設定電圧値と前記周囲温度検出電圧値との差が大きい程に、前記検出温度電圧値が前記温度設定電圧値となる時定数が大きくなるように、前記温度可変手段へ前記制御電流を前記温度設定電圧値へ落ち着く二次曲線を描くように流す制御手段と
を備えたことを特徴とする発光モジュールの温度制御回路。
【請求項２】
前記温度可変手段はペルチェ素子、前記温度検出手段はサーミスタ素子であることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュールの温度制御回路。
【請求項３】
前記制御手段は、前記温度設定電圧値、前記周囲温度検出電圧値、前記検出温度電圧値を用いてＰＩＤ制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の発光モジュールの温度制御回路。
【請求項４】
前記制御手段に前記検出温度電圧値が印加されていない場合にアラームを出力するアラーム出力手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光モジュールの温度制御回路。
【請求項５】
前記アラーム出力手段は、前記検出温度電圧値が前記温度設定電圧値となるまでアラームを出力すると共に、前記制御手段の制御不具合の場合にアラームを出力することを特徴とする請求項４に記載の発光モジュールの温度制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光送信機や光増幅器等に使用されているＬＤ(Laser diode)モジュールのレーザ光の波長や発光パワーを一定にするための発光モジュールの温度制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光送信機や光増幅器等に使用されているＬＤモジュールにおいて、温度制御回路は、ＬＤモジュールのレーザ光の波長や発光パワーを一定にするために、ペルチェ素子などを使用して制御を行っていた。
【０００３】
このような制御を行う従来のＬＤモジュールにおける温度制御回路の構成を図５に示し、その説明を行う。この図１に示すＬＤモジュール４おいては、ＬＤチップ５の発光パワーをＰＩＮダイオード（フォトダイオード）６で検出し、この検出された発光パワーに応じた電流値（検出電流値）と、ＬＤチップ５に流す予め設定された電流値（設定電流値）３との誤差が無くなるようにＡＰＣ(Auto Power Control)回路２で、ＬＤチップ５に流れるバイアス電流を制御するフィードバックループが構成されている。
【０００４】
また、ＬＤチップ５は、このチップ５の温度制御を行うためのペルチェ素子８の上に実装されており、この近傍にはＬＤチップ５の温度を検出するためのサーミスタ素子７が配置されている。そして、ＬＤチップ５の近傍の温度変化をサーミスタ素子７で検出し、この検出温度に応じた電圧値（検出温度電圧値）７ａと、予め定められた電圧値（温度設定電圧値）１６とを比較器１５で比較し、双方の誤差値をペルチェ素子８に入力することにより常にＬＤチップ５が一定温度になるようにフィードバック制御を行っている。なお、ＬＤチップ５から発光された光は光ファイバ２１を通って出力されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の温度制御回路においては、図６に示すように、ＬＤモジュール４の周囲温度Ａに対して設定温度Ｂ（温度設定電圧値１６に対応）がより低い場合には、温度制御の一番始めに設定温度Ｂを下回って大きく低温側に振れてから設定温度Ｂを上下しながら徐々に設定温度Ｂに近づく制御が行われることになる。この制御では一番初めの大きな温度制御の振れは、ＬＤモジュール４内部にあるペルチェ素子８へ流れる電流値の変化を示している。したがって、振れ幅が大きい時には流れる電流も大きい。この理由は、温度制御回路への電源投入時に比例制御が行われているために、実際の検出温度電圧値７ａが温度設定電圧値１６へ瞬間的に近づくため設定値１６を下回るからである。
【０００６】
この逆に、図７に示すように、ＬＤモジュール４の周囲温度Ａに対して設定温度Ｂがより高い場合には、温度制御の一番始めに設定温度Ｂを越えて大きく高温側に振れてから設定温度Ｂを上下しながら徐々に設定温度Ｂに近づく制御が行われることになる。この制御でも上記同様に、一番初めの大きな温度制御の振れは、ＬＤモジュール４内部にあるペルチェ素子８へ流れる電流値の変化を示している。したがって、上記同様の理由によって振れ幅が大きい時には流れる電流も大きい。
【０００７】
このようにペルチェ素子８に流れる電流値が大きく変動する場合、ＬＤモジュール４を搭載する装置の電源盤の電源容量を通常より大きいものにしなければならず、その分、装置が大型になり、価格も高くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、発光モジュールを搭載する装置の電源盤の電源容量を削減することができ、その分、装置を小型で安価なものとすることができる発光モジュールの温度制御回路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の発光モジュールの温度制御回路は、レーザ光を出射するレーザダイオードと、前記レーザダイオードの温度を制御電流に応じて可変する温度可変手段と、前記レーザダイオードの温度を検出し、この検出温度に対応する検出温度電圧値を出力する温度検出手段と、前記レーザダイオードの周囲温度を検出し、この検出周囲温度に対応する周囲温度検出電圧値を出力する周囲温度検出手段と、前記レーザダイオードを所定の温度とするために予め設定される温度設定電圧値と前記周囲温度検出電圧値との差が大きい程に、前記検出温度電圧値が前記温度設定電圧値となる時定数が大きくなるように前記温度可変手段へ前記制御電流を前記温度設定電圧値へ落ち着く二次曲線を描くように流す制御手段と
を備えたことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るＬＤモジュールの温度制御回路の構成を示すブロック図である。
【００１２】
この図１に示すＬＤモジュール４おいては、ＬＤチップ５の発光パワーをＰＩＮダイオード（フォトダイオード）６で検出し、この検出された発光パワーに応じた電流値（検出電流値）と、ＬＤチップ５に流す予め設定された電流値（設定電流値）３との誤差が無くなるようにＡＰＣ回路２で、ＬＤチップ５に流れるバイアス電流を制御するフィードバックループが構成されている。
【００１３】
また、ＬＤチップ５は、このチップ５の温度制御を行うためのペルチェ素子８の上に実装されており、この近傍にはＬＤチップ５の温度を検出するためのサーミスタ素子７が配置されている。さらに、サーミスタ素子７とペルチェ素子８にはマイコン回路９が接続され、このマイコン回路９には、予め定められた電圧値（温度設定電圧値）１１が入力されると共に、ＬＤモジュール４の周囲温度を検出し、この検出された周囲温度に応じた電圧値（周囲温度検出電圧値）１２ａをマイコン回路９に入力する周囲温度検出部１２が接続されている。
【００１４】
マイコン回路９は、サーミスタ素子７でのＬＤチップ５近傍の検出温度に応じた電圧値（検出温度電圧値）７ａと、温度設定電圧値１１並びに周囲温度検出電圧値１２ａに応じて、ペルチェ素子８へ印加する電圧値を適正に制御するＰＩＤ制御を行うものである。なお、ＬＤチップ５から発光された光は光ファイバ２１を通って出力されるようになっている。
【００１５】
次に、このような構成のＬＤモジュールにおける温度制御回路の動作を説明する。
【００１６】
通常、温度制御回路が一定動作を始めた場合には、サーミスタ素子７からの検出温度電圧値７ａと、温度設定電圧値１１と、周囲温度検出電圧値１２ａとがマイコン回路９で計算され、互いに誤差のない状態となっている。これは、検出温度電圧値７ａと温度設定電圧値１１との電圧値が誤差なく同じ時に達成される。この状態は図２に示すように、Ｃ時間後に設定温度のＢ値の状態となる。
【００１７】
電源投入時に、まず、マイコン回路９により、周囲温度検出部１２からの周囲温度検出電圧値１２ａと、温度設定電圧値１１との差を検出する。この差が小さい場合は、サーミスタ素子７の現時点の検出温度が、図３に符号３１で示すように、比較的短時間で設定温度値Ｂへ落ち着く二次曲線を描くように、マイコン回路９の制御によってペルチェ素子８に電流を流す。つまり、温度設定電圧値１１と周囲温度検出電圧値１２ａとの差が少ない場合は、検出温度電圧値７ａが温度設定電圧値１１となる時定数を小さくしてペルチェ素子８に電流を流す。これによってサーミスタ素子７の検出温度電圧値７ａが温度設定電圧値１１となった時に回路が安定する。
【００１８】
一方、周囲温度検出電圧値１２ａと、温度設定電圧値１１との差が大きい場合は、サーミスタ素子７の現時点の検出温度が、図３に符号３３で示すように、比較的長時間で設定温度値Ｂへ落ち着く二次曲線を描くように、マイコン回路９のＰＩＤ制御によってペルチェ素子８に電流を流す。つまり、温度設定電圧値１１と周囲温度検出電圧値１２ａとの差が大きい場合は、検出温度電圧値７ａが温度設定電圧値１１となる時定数を大きくしてペルチェ素子８に電流を流す。これによってサーミスタ素子７の検出温度電圧値７ａが温度設定電圧値１１となった時に回路が安定する。ここで、上述した二次曲線３１のような軌跡を描かないようにするのは、温度差が大きい場合に短時間に温度設定電圧値１１にするとオーバーシュートを起こす可能性があるので、多少の時間をかけて立ち上がるように制御している。
【００１９】
上記のように安定した後は、引き続きＰＩＤ制御が実行されるので、温度設定電圧値１１となるように常に最適制御が実行される。また、図３に符号３２で示す二次曲線は、温度差が上記大小の中間値の場合を示す。
【００２０】
このように、本実施の形態のＬＤモジュールの温度制御回路によれば、ＬＤチップ５と、このＬＤチップ５の温度を制御電流に応じて可変するペルチェ素子８と、ＬＤチップ５の温度を検出し、この検出温度に対応する検出温度電圧値７ａを出力するサーミスタ素子７とを備えるＬＤモジュール４において、ＬＤモジュール４の周囲温度を検出し、この検出周囲温度に対応する周囲温度検出電圧値１２ａを出力する周囲温度検出部１２を備え、マイコン回路９で、ＬＤチップ５を所定の温度とするために予め設定された温度設定電圧値１１と周囲温度検出電圧値１２ａとの差が大きい程に、検出温度電圧値７ａが温度設定電圧値１１となる時定数が大きくなるようにペルチェ素子８へ制御電流を流すようにした。
【００２１】
これによって、従来、電源投入時に比例制御のために存在していたペルチェ素子８への突入電流が無くなって、ペルチェ素子８に流れる電流値が大きく変動しなくなるので、ＬＤモジュール４を搭載する装置の電源盤の電源容量を削減することができ、その分、装置を小型で安価なものとすることができる。
【００２２】
また、ＬＤチップ５の温度が安定してからもマイコン回路９でＰＩＤ制御を行うので正確な制御が可能となる。
【００２３】
この他の実施の形態として、図４に示すように、マイコン回路９にアラーム出力部１４を接続してもよい。このアラーム出力部１４は、マイコン回路９に検出温度電圧値７ａが供給されていない状態、つまり解放状態や短絡状態の時にアラームを出力する。また、アラーム出力部１４は、温度設定電圧値１１と現在のＬＤチップ５の温度、即ち検出温度電圧値７ａが大きく離れている場合に、ＬＤチップ５の温度が設定温度に達するまでの間、即ち検出温度電圧値７ａが温度設定電圧値１１に達するまでの間、アラームを出力する。また、アラーム出力部１４は、マイコン回路９が暴走した時にアラームを出力する。これによって、温度制御回路の不具合を知らせることができるので、温度制御回路の信頼性を向上させることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レーザダイオードと、このレーザダイオードの温度を制御電流に応じて可変する温度可変手段と、レーザダイオードの温度を検出し、この検出温度に対応する検出温度電圧値を出力する温度検出手段とを備える発光モジュールにおいて、このモジュールの周囲温度を検出し、この検出周囲温度に対応する周囲温度検出電圧値を出力する周囲温度検出手段を備え、制御手段で、レーザダイオードを所定の温度とするために予め設定された温度設定電圧値と周囲温度検出電圧値との差が大きい程に、検出温度電圧値が温度設定電圧値となる時定数が大きくなるように温度可変手段へ制御電流を流すようにしたので、従来、電源投入時に比例制御のために存在していた温度可変手段への突入電流が無くなって、温度可変手段に流れる電流値が大きく変動しなくなる。従って、発光モジュールを搭載する装置の電源盤の電源容量を削減することができ、その分、装置を小型で安価なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＬＤモジュールの温度制御回路の構成を示すブロック図である。
【図２】電源投入時におけるＬＤモジュールの温度制御の様子を示す図である。
【図３】電源投入時におけるＬＤモジュールの温度制御の様子を、３ケースの周囲温度と設定温度の差において示す図である。
【図４】他の実施の形態に係るＬＤモジュールの温度制御回路の構成を示すブロック図である。
【図５】従来のＬＤモジュールの温度制御回路の構成を示すブロック図である。
【図６】電源投入時におけるＬＤモジュールの温度制御の様子を、周囲温度が設定温度よりも高い場合において示す図である。
【図７】電源投入時におけるＬＤモジュールの温度制御の様子を、周囲温度が設定温度よりも低い場合において示す図である。
【符号の説明】
２  ＡＰＣ回路
３  設定電流値
４  ＬＤモジュール
５  ＬＤチップ
６  ＰＩＮダイオード
７  サーミスタ素子
７ａ  検出温度電圧値
８  ペルチェ素子
９  マイコン回路
１２  周囲温度検出部
１２ａ  周囲温度検出電圧値
１４  アラーム出力部
１５  比較器
【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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