(57)【要約】【課題】長寿命の光送信器を提供する。【解決手段】光送信器５００の寿命は、それに搭載された発光素子２１１の経年による特性劣化に依存する。発光素子２１１の特性劣化を補正するため、光送信器５００自己補正モードを追加し、発行素子２１１の発光特性を測定する。発行素子２１１の経年による特性劣化の補正を繰り返すことにより、光送信器５００の寿命を延ばすことが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信電気信号を変調信号に変換して発光素子を駆動する変調駆動部と、前記発光素子と、前記発光素子の出力をモニタして出力パワー一定制御する出力制御部とからなる光送信器において、
前記発光素子のスロープ効率を測定する制御部を有することを特徴とする光送信器。
【請求項２】
請求項１に記載の光送信器であって、
前記制御部は、前記スロープ効率の経年劣化を検出したとき、その劣化量から前記発光素子の制御値を補正することを特徴とする光送信器。
【請求項３】
請求項２に記載の光送信器であって、
前記制御部は、スロープ効率の経年劣化特性を記録された記憶媒体を有することを特徴とする光送信器。
【請求項４】
送信電気信号を送信光信号に変換する光送信部と、受信光信号を受信電気信号に変換する光受信部で構成する光送受信器において、
前記光送信部の光出力の一部を、前記光受信部の光入力に戻す光路を有することを特徴とする光送受信器。
【請求項５】
請求項４に記載の光送受信器であって、
前記光送信部に搭載された発光素子の特性を監視し、その特性から前記発光素子の制御値を補正することを特徴とする光送受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信器および光送受信器に係り、特に長寿命な動作を要求される光送信器および光送受信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、入力電圧信号を受けて波形整形する差動増幅器、この差動増幅器の出力信号を受けて発光素子を駆動する為の変調電流を発生する差動型電流スイッチ、この差動型電流スイッチの電流振幅を変える可変電流源で構成された変調駆動回路と、この発光素子の直流バイアス電流を供給する平均出力光制御・駆動回路で構成され、このうち可変電流源はレーザダイオードの光出力電力の設定や発光効率特性に応じて調整される光送信器が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２１８５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インターネットの普及等による伝送量の増大に伴い、光伝送装置の設置数も増え、それに伴い、その保守に要する費用、時間も増大している。光送受信器の寿命を延ばすことにより、光送受信器が搭載されている光伝送装置の保守費用、時間を低減することが可能となる。光送受信器に搭載されている全ての部品の中で最も経年による特性劣化が大きいものが発光素子である。発光素子の特性劣化によって、光送信器が満足する特性が提供できなくなった時点が光送信器としての寿命となる。発光素子の特性劣化で顕著なものは、スロープ効率の減少と閾値電流の増加である。
【０００５】
本発明によって、長時間安定した送信特性の得られる光送信器および光送受信器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
送信電気信号を変調信号に変換して発光素子を駆動する変調駆動部と、前記発光素子と、前記発光素子の出力をモニタして出力パワー一定制御する出力制御部とからなり、前記制御部は発光素子のスロープ効率を測定する光送信器により、達成できる。
【０００７】
また、送信電気信号を送信光信号に変換する光送信部と、受信光信号を受信電気信号に変換する光受信部で構成し、光送信部の光出力の一部を、光受信部の光入力に戻す光路を有する光送受信器により、達成できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に拠れば、長時間安定した送信特性を有する光送信器または光送受信器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明の実施の形態について、実施例を用いて図面を参照して説明する。なお、同一部位には同じ参照番号を振り説明は繰り返さない。
【実施例１】
【００１０】
実施例１を図１ないし図３を用いて説明する。ここで、図１は、光送信器のブロック図である。図２（ａ）はスロープ効率の稼動時間依存性を説明する図である。また、図２（ｂ）は閾値電流の稼動時間依存性を説明する図である。図３（ａ）は初回の自動補正モードを説明する図である。図３（ｂ）は第２回の自動補正モードを説明する図である。
【００１１】
図１において、光送信器５００は、送信電気信号に基づいて発光素子２１１を駆動する変調駆動回路２１２と、発光素子２１１の近傍に置かれたサーミスタを含む発光素子温度モニタ回路２１６と、発光素子２１１の後方出力光をモニタするモニタ光受光素子２１４と、モニタ項受光素子２１４からの信号を受信し発光素子２１１の出力を制御する平均光出力制御・駆動回路２１５と、演算器４１７と、演算器４１７と接続された記憶媒体（メモリ）４２０と、変調駆動回路２１２の駆動電流を制御する変調駆動電流制御回路２１３とにより構成される。
【００１２】
ここで、発光素子２１１は光送信器に搭載前に、初期特性として光送信器の動作保証温度内の複数の温度で、スロープ効率と閾値電流特性を測定しておく。発光素子２１１の特性は温度に依存するので、多数の温度条件にて測定する必要がある。それぞれの温度でのスロープ効率と閾値電流のデータを記憶媒体４２０に記録する。ここで温度条件の数は、発光素子の温度変動による特性変動が小さいもののは少なくても構わない。しかし、温度変動による特性変動が大きいものは多くする必要がある。ここで温度条件数を多くすることにより、補正の精度が向上する。
【００１３】
記憶媒体４２０には、加えて図２に示す特性劣化曲線を記録する。図２から明らかなようにスロープ効率ηは、稼働時間と共に低下する。一方、閾値電流Ｉthは、稼働時間と共に増加する。記憶媒体４２０に記録する劣化特性は、多数の発光素子を測定し、ばらつきを考慮した最悪条件である。記憶媒体４２０には、さらにスロープ効率の限界値ηlifeと閾値電流の限界値Ｉthlifeを記録する。
【００１４】
光送信器５００には、通常モードと自己補正モードとがある。光送信器５００が、自己補正モードで動作するのは、外部から演算器４１７に入力されるモード切替信号を自己補正モードに切替えるかあるいは、前もって決定された条件で演算器内部信号で自己補正モードに切替わった時である。光送信器５００の稼動後、初めての自己補正モードでの動作について説明する。
【００１５】
自己補正モードに切替わると、まず変調駆動回路２１２が動作しないように変調駆動電流制御回路２１３が参照する制御信号ｂの値を決定する。その後平均出力制御・駆動回路２１５が参照する制御信号ａを変動させ、発光素子のスロープ効率と閾値電流特性の測定を行う。
【００１６】
具体的には、まずモニタ光受光素子２１４に入力される光が無くなる制御信号ａを求める。その後、制御信号ａを任意の刻みで変更し、その際のモニタ光受光素子２１４に入力される光パワー対平均光出力制御・駆動回路２１５で駆動された電流値を測定する。演算器４１７は測定した値からスロープ効率と閾値電流を算出する。それらの値と、発光素子温度モニタ回路２１６でモニタされた温度と、自己補正モードに切替わるまでの積算稼動時間を記憶媒体４２０に記録する。
【００１７】
算出されたスロープ効率と閾値電流と記憶媒体４２０に記録していた発光素子温度モニタ回路２１６でモニタされた温度時あるいは最も近い温度の初期特性とを比較し、その劣化分を演算器４１７で算出する。その算出値から通常モード時の制御信号ｂの値の補正を行う。次に、補正された制御信号ｂの値ので光送受信器が正常な特性を提供できるスロープ効率ηlimit１を求める。
【００１８】
記憶媒体４２０に記録されたスロープ効率の特性劣化曲線を現在のスロープ効率ηnow１に当てはめ、スロープ効率がηlimit１になる稼動積算時間Ｔηlimit１、スロープ効率がηlifeになる稼動積算時間Ｔηlifeを算出する。またＴηlimit１の値から、次に自己補正モードをする稼動積算時間Ｔnext１を算出する。Ｔηlimit１、Ｔηlife、Ｔnext１等のデータを記憶媒体４２０に記録するとともに、そのデータを外部に出力し、通常モードに切替える。制御信号ｂは自己補正モード時に補正された値となり、発光素子の経年による特性劣化が補正され、送信光信号は稼動前と同等の特性を示す。
【００１９】
積算稼動時間がＴnext１になった際、再び、外部から入力されるモード切替信号によって、あるいは自動的に自己補正モードに切替わる。初回と同様な動作を繰り返すが、図３（ｂ）に示すように発光素子の特性劣化曲線を測定したデータより補正し、発光素子の特性に合致させる。同様な動作を２回、３回…Ｎ回と繰り返す。
【００２０】
なお、実施例１は、図１に示すモニタ光受光素子と平均光出力制御・駆動回路を用いて発光素子を自動パワーコントロール（ＡＰＣ：Automatic Power Control）しているので、閾値電流の特性劣化曲線は、利用していない。
本実施例に拠れば、長時間安定した送信特性を有する光送信器を得ることができる。
【実施例２】
【００２１】
実施例２を図３ないし図６を用いて説明する。ここで、図４は光送受信器の構成を示すブロック図である。図５は光送信部の構成を示すブロック図である。図６は発光素子の閾値電流の稼働限界推定を説明する図である。
【００２２】
図４において、光送受信器１０１は、光送信部５０１と、光受信部６００と、光送信部５０１の出力光を９５対５の比で分岐する光カプラ４０１と、光カプラ４０１からの分岐比５の光を入力として、光カプラ４０２に出力する光スイッチ４０３と、受信光を入力され光カプラ４０２に出力する光スイッチ４０４と、光スイッチ４０３と光スイッチ４０４とからの光をカップリングする光カプラ４０２とで構成される。光送信部５０１は光スイッチ４０３と光スイッチ４０４とを制御する。また、光送信部５０１は送信電気信号、モード切替信号光受信部からの平均電流信号を受信する。光受信部６００は受信電気信号を出力する。
【００２３】
光送受信器６００には、通常モードと自己補正モードとがある。光送受信器６００が、自己補正モードで動作するとき、光送信部５０１は、光スイッチ４０３をＯＮし、光スイッチ４０４をＯＦＦする。その結果、光受信部６００は光送信部５０１の出力をモニタすることになる。これについて図５を参照して説明する。
【００２４】
図５において、実施例２は光送信部５０１内には受光素子がないため、光受信部６００を使用する点と、光送信部５０１がＡＰＣ回路を使用していない点が実施例１と異なる。光受信部を使用するために、図４に示す光送信部５０１の光出力を光受信部６００に折り返す光路を有する。自己補正モード時は、図５に示す光スイッチ４０３をＯＮ、光スイッチ４０４をＯＦＦにし、光受信部６００に光送信部５０１の出力が入力されるようにする。光受信部６００に搭載された平均電流検出回路３１２より、受光素子３１１に入力される平均光パワー値の計測に使用する。その他動作は、実施例１とほぼ同じである。しかし、図４に示す光送信部５０１はＡＰＣ回路が搭載されていないため、制御信号ａの補正も必要となる。制御信号ｂの補正と同様な方法で制御信号ａの補正を行う。
【００２５】
具体的には、制御信号ａの値のまま光送受信器が正常な特性を提供できるスロープ効率ηlimit１と補正可能な限界のスロープ効率ηlife、制御信号aの値のまま光送受信器が正常な特性を提供できる閾値電流Ｉth１と補正可能な限界の閾値電流Ｉthlifeを求める。図３（ａ）において、記憶媒体４２０に記録されたスロープ効率の特性劣化曲線を現在のスロープ効率ηnow１に当てはめ、スロープ効率がηlimit１になる稼動積算時間Ｔηlimit１、スロープ効率がηlifeになる稼動積算時間Ｔηlifeを算出する。
【００２６】
図６（ａ）において、記憶媒体４２０に記録された閾値電流の特性劣化曲線を現在の閾値電流Ｉthnow１に当てはめ、閾値電流がＩthlimit１になる稼動積算時間ＴＩthlimit１、閾値電流がＩthlifeになる稼動積算時間ＴＩthlifeを算出する。またＴηlimit１とＴＩthlimit１、参考に次に自己補正モードをする稼動積算時間Ｔnext１を算出する。Ｔデータは記憶媒体４２０に記録されるとともに外部に出力し、通常モードに切替わる。制御信号ａ、制御信号ｂは自己補正モード時に補正された値となり、発光素子の経年による劣化が補正され、送信光信号は稼動前と同等の特性を示す。
【００２７】
積算稼動時間がＴnext１になった際、再び、外部から入力されるモード切替信号によって、あるいは光送受信器内部で自己補正モードに切替わる。初回と同様な動作を繰り返すが、図３（ｂ）または図６（ｂ）に示すように発光素子の特性劣化曲線を測定したデータより補正し、曲線の精度を向上させる。同様な動作を２回、３回…Ｎ回と繰り返す。
本実施例に拠れば、長時間安定した送信特性を有する光送受信器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】光送信器の構成を説明するブロック図である。
【図２】スロープ効率、閾値電流の稼動時間依存性を説明する図である。
【図３】発光素子のスロープ効率の稼働限界推定を説明する図である。
【図４】光送受信器の構成を示すブロック図である。
【図５】光送信部の構成を示すブロック図である。
【図６】発光素子の閾値電流の稼働限界推定を説明する図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０１…光送受信器、２１１…発光素子、２１２…変調駆動回路、２１３…変調駆動制御電流回路、２１４…モニタ光受光素子、２１５、２１７…平均光出力制御・駆動回路、２１６…発光素子温度モニタ回路、２１７…演算器、３００…光受信部、３１１…受光素子、３１２…平均電流検出回路、３１３…識別回路、４０１、４０２…光カプラ、４０３…スイッチ、４０４…スイッチ、４１７…演算器、４２０…記憶媒体、５００…光送信器、５０１…光送信部、６００…光受信部、７０１…光送受信器。
【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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