(57)【要約】【課題】光源モジュール及び光通信装置の寿命を長くし、信頼性を高めること。【解決手段】それぞれが１つ又は複数の発光部を有する複数の光源１１と、光源１１から出射された光を入射端から入射し、出射端から出射する光ファイバ１６と、複数の光源１１のうち１つ以上の光源１１からなる複数の光源部をそれぞれ独立に駆動制御する駆動制御部１４と、駆動制御中の光源部から出射される光の光出力を検出する光出力モニタ部１２と、検出された光出力に基づいて光源部の光源１１の劣化を判断するＣＰＵ１３とを用いて光源モジュール１を構成する。光源１１の劣化が検出されたとき、駆動制御部１４は劣化が検出された光源１１を含む光源部の駆動制御を停止し、他の光源部に切り替えて駆動制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが１つ又は複数の発光部を有する複数の光源と、
前記光源から出射された光を入射端から入射し、出射端から出射する光ファイバとを備える光源モジュールにおいて、
前記複数の光源のうち１つ以上の前記光源からなる複数の光源部をそれぞれ独立に駆動制御する駆動制御手段と、
前記光源部の前記光源の劣化を前記駆動制御中に検出する劣化検出手段とを更に備え、
前記駆動制御手段が、前記劣化が検出されたとき該劣化が検出された光源を含む前記光源部の駆動制御を停止し、他の光源部に切り替えて駆動制御を行うものであることを特徴とする光源モジュール。
【請求項２】
前記劣化検出手段は、前記光源部から出射された光の光出力を検出する光出力検出手段と、該検出された光出力が一定になるように駆動制御中の前記光源に供給する駆動電流値を決定する決定手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項３】
前記劣化検出手段が、前記決定手段によって決定された駆動電流値が該駆動電流値の初期値のｍ倍（但し、ｍ＞１）又は所定値を超えたときに前記光源が劣化したと判断するものであることを特徴とする請求項２に記載の光源モジュール。
【請求項４】
前記駆動制御手段が、駆動制御中の前記光源に一定の駆動電流値を供給して駆動制御を行うものであり、
前記劣化検出手段が、前記光源部から出射された光の光出力を検出する光出力検出手段を有し、前記検出された光出力が該光出力の初期値のｎ倍（但し、０≦ｎ＜１）又は所定値以下となったときに前記光源が劣化したと判断するものであることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項５】
前記複数の光源と前記光ファイバの入射端との位置関係が、
ｗ・ｓｉｎθ≦ｄ・ＮＡ
（但し、ｗは前記光ファイバの径方向に沿った前記複数の光源の配置幅、θは前記光源から出射される光の広がり角の半値、ｄは前記光ファイバのコア径、ＮＡは前記光ファイバの開口数）
を満足することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の光源モジュール。
【請求項６】
前記複数の光源と前記光ファイバの間の光路上に前記光源から出射された光を前記光ファイバの入射端に集光する光学手段が配置されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の光源モジュール。
【請求項７】
前記発光部が面発光レーザ素子であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の光源モジュール。
【請求項８】
前記発光部が半導体レーザ素子であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の光源モジュール。
【請求項９】
信号光を出射する光源と前記信号光を伝播する光ファイバとを有する光源モジュールと、
前記光ファイバの出射端から出射された前記信号光を受光する受光手段とを備えた光通信装置において、
前記光源モジュールとして請求項１〜８の何れか一項に記載された光源モジュールが用いられてい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、光通信分野において用いられる光源モジュール及び光通信装置、特に光ファイバに適する光源モジュール及び光通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光ファイバを家庭まで配設した光通信ネットワークが普及し始めており、情報化社会が益々進展してきている。現状の光ファイバ通信の通信速度は１００［Ｍｂｐｓ］程度であるが、今後更なる高速化すると予想され、伝送情報量を増やすことが望まれている。このような光ファイバ通信の普及に伴い、現在主流である石英系ファイバにはない特徴を持つプラスチックファイバが注目を浴びている。注目を浴びている理由としては、プラスチックファイバはコア径が太いため、ファイバ同士を接続させる際にファイバの中心軸を合わせるために高度な技術や部品等が必要なく、製品コストが抑えられるという点が挙げられる。
【特許文献１】特開２００５−４９８３０号公報
【特許文献２】特開２００３−１５２２８４号公報
【特許文献３】特開平９−１８４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、プラスチック光ファイバ通信の低損失領域の光源としては、半導体レーザや面発光レーザが考えられている。上記レーザは、記録用や加工用等で研究が進んでおり、そのレーザ特性の改善もかなり進んでいる。しかし、記録用や加工用に用いる場合、間欠照射であるのに対し、通信用では常時照射になる。従って、記録用、加工用に用いる光源の素子寿命に対して、通信用の光源は長寿命化（約１０万時間（約１０年））させる必要であり、大きな課題となっていた。
【０００４】
このような課題を解決するために、上記特許文献には、複数の面発光レーザを同時に点灯させることにより、面発光レーザの光出力を下げ、長寿命化を図った装置について記載されている。しかし、面発光レーザを複数配設することでレーザ素子の駆動電流が大きくなり、素子温度が上昇してしまうことから、素子寿命が低下する問題もあった。また、面発光レーザの光出力を下げることで緩和振動が低周波数化し、更に複数のレーザ素子の配設によって電極面積が増加するために寄生容量が大きくなることから、高周波特性に悪影響を及ぼす問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光源モジュールの寿命を長くし、信頼性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本発明における光源モジュールは、それぞれが１つ又は複数の発光部を有する複数の光源と、前記光源から出射された光を入射端から入射し、出射端から出射する光ファイバとを備える光源モジュールにおいて、前記複数の光源のうち１つ以上の前記光源からなる複数の光源部をそれぞれ独立に駆動制御する駆動制御手段と、前記光源部の前記光源の劣化を前記駆動制御中に検出する劣化検出手段とを更に備え、前記駆動制御手段が、前記劣化が検出されたとき該劣化が検出された光源を含む前記光源部の駆動制御を停止し、他の光源部に切り替えて駆動制御を行うものであることを特徴とするものである。
【０００７】
ここで「光源の劣化」とは光源を構成する発光素子の素子劣化を意味する。
【０００８】
また、前記劣化検出手段は、前記光源部から出射された光の光出力を検出する光出力検出手段と、該検出された光出力が一定になるように駆動制御中の前記光源に供給する駆動電流値を決定する決定手段とを有し、前記決定された駆動電流値に基づいて前記駆動制御中の光源の劣化を検出することとしてもよい。
【０００９】
更に、前記劣化検出手段が、前記決定手段によって決定された駆動電流値が初期値のｍ（但し、ｍ＜１）倍又は所定値を超えたときに前記光源が劣化したと判断するものであることをとしてもよい。
【００１０】
また、前記駆動制御手段が、駆動制御中の前記光源に一定の駆動電流値を供給して駆動制御を行うものであり、前記劣化検出手段が、前記光源部から出射された光の光出力を検出する光出力検出手段を有し、前記検出された光出力が該光出力の初期値のｎ倍（但し、０≦ｎ＜１）又は所定値以下となったときに前記光源が劣化したと判断するものであることとしてもよい。
【００１１】
また、前記複数の光源と前記光ファイバの入射端との位置関係が、ｗ・ｓｉｎθ≦ｄ・ＮＡ（但し、ｗは前記光ファイバの径方向に沿った前記複数の光源の配置幅、θは前記光源から出射される光の広がり角の半値、ｄは前記光ファイバのコア径、ＮＡは前記光ファイバの開口数）を満足することとしてもよい。
【００１２】
また、前記複数の光源と前記光ファイバの間の光路上に前記光源から出射された光を前記光ファイバの入射端に集光する光学手段が配置されていることとしてもよい。
【００１３】
また、前記発光部が面発光レーザ素子であることとしてもよい。更に、前記発光部が半導体レーザ素子であることとしてもよい。
【００１４】
そして、本発明における光通信装置は、信号光を出射する光源と前記信号光を伝播する光ファイバとを有する光源モジュールと、前記光ファイバの出射端から出射された前記信号光を受光する受光手段とを備えた光通信装置において、前記光源モジュールとして上記説明した光源モジュールが用いられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光源モジュール及び光通信装置によれば、複数の光源を備え、劣化検出手段によって駆動制御中の光源部の光源の劣化を検出し、劣化が検出されたら駆動制御部によって他の光源部に駆動制御を切り替えるようにしているので、光源モジュールの長寿命化を図ることができ、製品としての信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１（ａ）は、本実施の形態における光源モジュール１の基本構成を示した図である。光源モジュール１は、複数の光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄ（以下、包括的に「光源１１」と表記する）と、光出力モニタ部（光出力検出手段）１２と、ＣＰＵ（劣化検出手段、決定手段）１３と、駆動制御部（駆動制御手段）１４と、電源１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１５ｄ（以下、包括的に「電源１５」と表記する）と、光ファイバ１６とを備えて構成される。
【００１７】
各光源１１は図１（ｂ）に示すように、複数の発光部２１、２２、・・、２ｎ（以下、包括的に「発光部２０」と表記する。）を有する。尚、光源１１が有する発光部は１つであってもよいが、複数の発光部を配設することによって、各発光部の光出力を抑え、発光部の長寿命化を図ることができる。また、発光部は垂直共振型面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）や半導体レーザ素子等を用いて構成される。また、光源１１は１つ又は複数の光源１１を１つのグループ（光源部）とし、１つの光源部に含まれる光源１１全てから同時に光が出射されるように、駆動制御部１４及び電源１５によって駆動制御が行われる。
【００１８】
光出力モニタ部１２は、各光源１１から照射される光の出力を検出し、検出結果をＣＰＵ１３に出力する。
【００１９】
ＣＰＵ１３は、光源部から出射された光の光出力が一定になるように、光出力モニタ部１２によって検出された光出力に応じて駆動電流値を決定する。具体的には、例えば、光出力の目標値に比べ、検出された光出力が低下或いは上昇した場合、ＣＰＵ１３は光出力が目標値になるように駆動電流値を調整して決定し、決定した駆動電流値を駆動制御部１４に出力する。このように光出力モニタ部１２及びＣＰＵ１３によって、光源部から照射される光の出力を一定に保つための制御（ＡＰＣ制御）が行われる。
【００２０】
駆動制御部１４は、ＣＰＵ１３によって決定された駆動電流値に応じて駆動制御中の電源１５の駆動制御を行う。尚、光源１１は１つ又は複数の光源１１を１つのグループ（光源部）とし、１つの光源部に含まれる光源１１全ての駆動制御が同時に行われることは上記にて述べた通りである。つまり、駆動制御部１４は、１つの光源部に対応する電源１５に対して駆動制御を行う。
【００２１】
また、ＣＰＵ１３は、駆動制御部１４に指示する駆動電流値が初期値（例えば、駆動制御中の光源部における駆動開始時の駆動電流値）のｍ倍（但し、ｍ＜１。例えば、ｍ＝１．２等）又は予め設定された所定値を超えたら、現在駆動中の光源部から他の光源部に対応する電源１５に駆動を切り替えるための指示信号を出力する。この指示信号が出力されると、駆動制御部１４は他の光源部に対応する電源１５に駆動制御を切り替える。
【００２２】
光ファイバ１６としては、石英ファイバやプラスチックファイバ等が用いられる。尚、光源１１から出射された光を効率よく光ファイバ１６の入射端から入射させる必要がある。この点については、下記にて詳細に説明する。
【００２３】
上記の流れを図１（ａ）を使って具体的に説明する。以下では、まず光源部に含まれる光源１１の数が１つである場合について説明する。駆動制御部１４によって電源１５ａの駆動が行われると、光源１１ａに駆動電流が供給され、光源１１ａを構成する発光部２０から光が出射される。そして光出力モニタ部１２によって光源１１ａから出射された光の光出力が検出され、検出結果がＣＰＵ１３に出力される。ＣＰＵ１３は光出力を一定に保つために、光源１１ａに供給する駆動電流値を調整し、その駆動電流値を駆動制御部１４に出力する。駆動制御部１４はＣＰＵ１３から出力された駆動電流値に基づいて電源１５ａの駆動制御を行う。
【００２４】
またＣＰＵ１３によって調整後の駆動電流値が初期値のｍ倍又は予め設定された所定値を超えていると判断されたら（つまり、光源１１ａを構成する発光部２０の素子劣化が進行したことを意味する）、駆動制御部１４に対して他の光源１１（例えば、光源１１ｂ）に対応する電源１５に駆動を切り替える指示信号を出力する。駆動制御部１４はこの指示信号に応じて電源１５ａから電源１５ｂに駆動を切り替える。これにより光源１１ａによる光出射は停止し、光源１１ｂから光が出射される。
【００２５】
次に、光源部に含まれる光源１１の数が２つである場合について説明する。駆動制御部１４によって電源１５ａ及び１５ｂの駆動が行われると、光源１１ａ及び１１ｂに駆動電流が供給され、光源１１ａ及び１１ｂを構成する発光部２０から光が出射される。そして光出力モニタ部１２によって光源１１ａ及び１１ｂから出射された各光の出力値が検出され、２つの光出力の合計がＣＰＵ１３に出力される。ＣＰＵ１３は光出力を一定に保つために、光源１１ａ及び１１ｂに供給する駆動電流値を調整し、その駆動電流値を駆動制御部１４に出力する。駆動制御部１４はＣＰＵ１３から出力された駆動電流値に基づいて電源１５ａ及び１５ｂの駆動制御を行う。
【００２６】
また、ＣＰＵ１３によって、例えば、調整後の駆動電流値の合計（即ち、電源１５ａと電源１５ｂに供給される駆動電流の合計）が初期値のｍ倍又は予め設定された所定値を超えていると判断されたら、駆動制御部１４に対して他の光源部に対応する電源１５に駆動を切り替える指示信号を出力する。駆動制御部１４はこの指示信号に応じて電源１５ａ及び１５ｂから電源１５ｃ及び１５ｄに駆動を切り替える。これにより光源１１ａ及び１１ｂによる光出射は停止し、光源１１ｃ及び１１ｄから光が出射される。
【００２７】
このように、駆動制御中の光源部を構成する光源１１の光出力を一定に保ちながら光源１１の駆動電流値を調整するが、駆動電流値が初期値のｍ倍又は所定値を超えたとき、駆動制御中の光源１１に含まれる発光部２０の素子劣化が発生したと判断して、別の光源部に駆動が切り替えられることにより、光源モジュール１の長寿命化を図ることができ、製品としての信頼性を向上させることができる。
【００２８】
次に、光源１１と光ファイバ１６の配置関係について説明する。各光源１１から出射された光が光ファイバ１６の入射端面に照射されるように、以下の式（１）を満足するように光源１１及び光ファイバ１６の入射端を配置する。
【００２９】
ｗ・ｓｉｎθ≦ｄ・ＮＡ  ・・・（１）
但し、ｗは光ファイバ１６の径方向に沿った光源１１の配置幅、θは１つの光源から出射される光の広がり角の半値、ｄは光ファイバ１６のコア径、ＮＡは光ファイバ１６の開口数である。
【００３０】
尚、４つの光源１１を備え、発光部２０としてθ＝１０°であるＶＣＳＥＬを用い、光ファイバ１６としてＮＡ＝０．２、コア径＝４７５［μｍ］、外径＝５００［μｍ］であるプラスチックファイバ（ＰＯＦ）を用い、ｗ＝５００［μｍ］とし、式（１）を満たす領域に光源１１を配置した光源モジュールを用いて動作確認を行ったところ、光ファイバ１６の入射端に効率よく光を入射させることができた。
【００３１】
尚、本実施の形態における光源モジュール１は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、図１（ａ）に示した光源モジュール１は光源部から出射された光を直接光ファイバ１６の入射端に入射することとしたが、図２に示すように、光源部から出射された光を集光レンズ（光学手段）３１を介して光ファイバ１６の入射端に集光させて入射させるようにしてもよい。また光学手段として集光レンズ３１以外にミラー等が配置されていてもよい。
【００３２】
尚、本実施の形態において、光源１１に含まれる発光部２０の素子劣化を、光出力モニタ部１２によって検出される光出力と、ＣＰＵ１３において該光出力に基づいて決定される駆動電流値に基づいて判断することとしたが、素子劣化の判断方法はこれに限らない。
【００３３】
また、本実施の形態では、光源１１から出射される光の光出力が一定になるようにＣＰＵ１３によって駆動電流値が決定され、駆動電流値がｍ倍又は所定値を超えたら、駆動制御中の光源１１が劣化したと判断することとしたが、例えば、駆動制御部１４が電源１５に対して一定の駆動電流を光源１１に対して供給するように駆動制御するものであり、光出力モニタ部１２による光出力の検出結果が光出力の初期値のｎ倍（但し、０≦ｎ＜１。例えばｎ＝０．７等）又は所定値以下となったときに光源１１が劣化したとＣＰＵ１３が判断し、駆動する電源１５を切り替えるよう駆動制御部１４に対して指示信号を出力するようにしてもよい。
【００３４】
〔第２の実施の形態〕
第１の実施の形態においては、本発明における光源モジュールについて説明したが、第２の実施の形態では、本発明における光通信装置について説明する。
【００３５】
図３は、光通信装置の一例を示す構成図である。光通信装置９０は、送光部２及び受光部８を備えて構成されている。
【００３６】
送光部２は、第１の実施の形態で説明した光源モジュール１又は２が用いられる。尚、図３では光源モジュール２を用いて図示している。光源モジュール２の光源部２０は光源１１、光出力モニタ部１２、ＣＰＵ１３、駆動制御部１４及び電源１５を有する。光源部２０から出射した信号光３２は集光レンズ３１によって集光されて光ファイバ１６の入射端に入射され、出射端から出射される。尚、送光部２として光源モジュール１が用いられる場合、光源部２０から出射された信号光は直接光ファイバ１６の入射端に入射される。
【００３７】
受光部８は、光検出部８１と集光レンズ８３から構成される。光ファイバ１６の出射端から出射した信号光８２は、集光レンズ８３によって集光されて光検出部８１によって検出される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施の形態における光源モジュールの構成を示す図
【図２】第１の実施の形態における他の光源モジュールの構成を示す図
【図３】第２の実施の形態における光通信装置の構成を示す図
【符号の説明】
【００３９】
１、２  光源モジュール
１１    光源
１２    光出力モニタ部
１３    ＣＰＵ
１４    駆動制御部
１５    電源
１６    光ファイバ
３１    集光レンズ
９０    光通信装置
８      受光部
８１    光検出部
８３    集光レンズ
【図１】
2007220851.tif 000003
【図２】
2007220851.tif 000004
【図３】
2007220851.tif 000005