(57)【要約】      （修正有）【課題】光信号の波長に応じて挿入損失が変化する光合波器が用いられる場合でも、自動パワー制御を精度よく行うことが可能な光送信器及び駆動電流制御方法を提供する。【解決手段】光送信器１は、光信号Ｌ０を出力するＬＤ２１０と、光信号の挿入損失に波長依存性があり、光信号Ｌ０が入力され光多重化信号Ｌｏｕｔを出力する光合波器２２と、変調電流とバイアス電流とを供給してＬＤ２１０を駆動する駆動回路３と、光送信器１内の温度ＴＬＤを検知する温度センサ２４と、温度ＴＬＤと変調電流及びバイアス電流に係る設定情報とを対応付けたテーブルを格納する記憶回路５と、温度ＴＬＤに応じてテーブルに基づいて決定される特定の設定情報に基づいて変調電流とバイアス電流とをそれぞれ調整して、光多重化信号Ｌｏｕｔに含まれる光信号Ｌ０の光パワーを所定の値に近づける制御回路６とを備える。【選択図】図１
2016096191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに波長の異なる少なくとも２つの光信号が多重化された光多重化信号を出力する光送信器であって、
前記少なくとも２つの光信号のうちの一つを出力する半導体レーザ素子と、
光信号の挿入損失に波長依存性がある光合波器であって、前記半導体レーザ素子から出力された光信号が入力され、前記光多重化信号を出力する光合波器と、
前記半導体レーザ素子に変調電流とバイアス電流とを供給して前記半導体レーザ素子を駆動する駆動回路と、
前記光送信器内の温度を検知する温度検知部と、
前記光送信器内の温度と、前記変調電流及び前記バイアス電流に係る設定情報と、を対応付けたテーブルを格納する記憶回路と、
前記温度検知部によって検知された温度に応じて、前記テーブルに基づいて、特定の設定情報を決定し、前記特定の設定情報に基づいて前記変調電流と前記バイアス電流とをそれぞれ調整して、前記光多重化信号に含まれる、前記半導体レーザ素子から出力された光信号の光パワーを所定の値に近づける制御回路と、
を備える光送信器。
【請求項２】
前記特定の設定情報は、変調電流設定値及びバイアス電流設定値を含み、
前記制御回路は、前記変調電流の電流値を前記変調電流設定値に調整し、前記バイアス電流の電流値を前記バイアス電流設定値に調整する、請求項１に記載の光送信器。
【請求項３】
前記半導体レーザ素子から出力された光信号から分岐したモニタ光が入力され、前記モニタ光の光パワーに応じた光電流を出力するモニタ回路と、
前記モニタ回路によって出力された光電流をモニタ電圧に変換して前記モニタ電圧を出力する変換回路と、
をさらに備え、
前記テーブルは、前記光送信器内の温度に、前記モニタ電圧の目標値をさらに対応付けており、
前記制御回路は、さらに、前記記憶回路に格納されたテーブルにおいて、前記温度検知部によって検知された温度に対応付けられた前記目標値に、前記変換回路から出力された前記モニタ電圧を近づけるように、前記変調電流と前記バイアス電流とをそれぞれ調整する、請求項２に記載の光送信器。
【請求項４】
前記特定の設定情報は、前記変調電流設定値、前記バイアス電流設定値、及び、前記バイアス電流設定値に対する前記変調電流設定値の比率を含み、
前記制御回路は、前記モニタ電圧を前記目標値に近づけるためのバイアス電流補償値及び変調電流補償値を算出し、
前記制御回路は、前記バイアス電流設定値を前記バイアス電流補償値で補正するとともに、前記変調電流設定値を前記変調電流補償値で補正し、
前記変調電流補償値は、前記バイアス電流補償値と前記比率とを乗算することによって算出される、請求項３に記載の光送信器。
【請求項５】
前記光合波器は、アレイ導波路型回折格子を備える、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光送信器。
【請求項６】
互いに波長の異なる少なくとも２つの光信号が多重化された光多重化信号を出力する光送信器であって、前記少なくとも２つの光信号のうちの一つを出力する半導体レーザ素子と、光信号の挿入損失に波長依存性があり、前記半導体レーザ素子から出力された光信号を前記少なくとも２つの光信号のうちの他の光信号と多重化して前記光多重化信号を出力する光合波器と、前記半導体レーザ素子に変調電流とバイアス電流とを供給して前記半導体レーザ素子を駆動する駆動回路と、前記光送信器内の温度と前記変調電流及び前記バイアス電流に係る設定情報とを対応付けたテーブルを格納する記憶回路と、を備える光送信器の駆動電流制御方法であって、
前記光送信器内の温度を検知する温度検知ステップと、
前記温度検知ステップにおいて検知された温度に応じて、前記テーブルに基づいて、特定の設定情報を決定する設定ステップと、
前記特定の設定情報に基づいて前記変調電流と前記バイアス電流とをそれぞれ調整して、前記光多重化信号に含まれる、前記半導体レーザ素子から出力された光信号の光パワーを所定の値に近づける制御ステップと、
を備える駆動電流制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信器及び駆動電流制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コアネットワークを構成する光伝送システム及びデータセンタ内のサーバ間通信では、ＯＳＩ参照モデルの物理層において、電気信号及び光信号の間の相互変換と光信号の送受信とを行う光トランシーバ（光送受信器）が多用されている。光トランシーバは、光送信器と光受信器とを備えている。光送信器は、電気信号を光信号に変換して、その光信号を光ファイバ等の光導波路に送出する。半導体レーザ装置を光源として用いて電気信号を光信号に変換する方法としては、直接変調方式と外部変調方式とがある。直接変調方式では、半導体レーザ装置に流す電流の量を駆動回路によってパルス状に変化させることで、光信号の変調が行われる。
【０００３】
光送信器では、光導波路に出力する光信号の光パワーが一定となるように自動パワー制御（ＡＰＣ；Automatic Power Control）が行われる。特許文献１には、レーザダイオードの放射光の一部をモニタ用の受光素子（受光ダイオード）によって検知し、検知した光の光パワーに応じて駆動電流を調整してレーザダイオードの放射光の光パワーを所定の値に維持するように帰還制御を行う光送信器が記載されている。
【０００４】
一方、通信ネットワークのトラフィックの急増に伴い、光伝送装置の小型化と収容チャネルの高密度化による大容量化とを実現するために、光トランシーバの小型化及び低消費電力化が要求されている。例えば、１００Ｇｂｐｓの光トランシーバについては、ＣＦＰ  ＭＳＡ（100G Form-factor Pluggable Multi-Source Agreement）と称する業界規格が策定されている。また、さらに小型の次世代のフォームファクタとしてＣＦＰ２及びＣＦＰ４といったＭＳＡ規格の検討が進められている。ＣＦＰ  ＭＳＡ準拠の光トランシーバは、互いに波長の異なる４つの光信号を多重化した光を、送信と受信とでそれぞれ一つの光導波路を使用して送受信する（２芯双方向通信）。各波長の光信号のシンボルレートを２５〜３２Ｇｂａｕｄとすると、４つの光信号を多重化した光多重化信号によって１００〜１２８Ｇｂｐｓの伝送レートを得ることができる。また、４０Ｇｂｐｓの光トランシーバでは、ＱＳＦＰ＋（Quad Small Form-factor Pluggable+）というＭＳＡ規格があり、やはり互いに波長の異なる４つの光信号を使用して、１０Ｇｂｐｓ×４レーンにて４０Ｇｂｐｓの信号伝送を可能にしている。
【０００５】
４つの光信号を多重化するために、光トランシーバの送信部には光合波器が使用される。このような光合波器としては、３ｄＢカプラを用いた光合波器（以下、３ｄＢカプラ方式という）、及び、アレイ導波路型回折格子（ＡＷＧ；Arrayed Waveguide Grating）を用いた光合波器（以下、ＡＷＧ方式という。）がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２４０５５５号公報
【特許文献２】特開２００７−１８３４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＡＷＧ方式の光信号に係る挿入損失には波長依存性があるため、光信号の波長が予め想定した中心波長から外れると挿入損失は次第に大きくなる。また、レーザダイオード等の半導体レーザ素子の温度の変動によって、光信号の波長が変動する。このため、ＡＷＧ方式によって多重化された光多重化信号の当該光信号成分の光パワー（光強度）はＡＷＧ方式の挿入損失の波長依存性によって変動する。一方で、ＡＷＧ方式において光多重化信号を自動パワー制御するために、光信号が多重化される前に各光信号を分岐したモニタ光が用いられることがある。この場合、光信号の波長が変動しても受光素子によって検知されるモニタ光の光パワーはほとんど変化しない。したがって、ＡＷＧ方式のように、光信号の波長に応じて光信号の挿入損失が変化する光合波器が用いられる光送信器では、モニタ光の光パワーは変化しなくても、光多重化信号における当該光信号成分の光パワーは温度によって変化してしまう。その結果、光多重化信号の自動パワー制御の精度が低下するおそれがある。
【０００８】
本発明の一態様は、光信号の波長に応じて挿入損失が変化する光合波器が用いられる場合でも、自動パワー制御を精度よく行うことが可能な構造を有する光送信器及び駆動電流制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る光送信器は、互いに波長の異なる少なくとも２つの光信号が多重化された光多重化信号を出力する光送信器である。この光送信器は、少なくとも２つの光信号のうちの一つを出力する半導体レーザ素子と、光信号の挿入損失に波長依存性がある光合波器であって、半導体レーザ素子から出力された光信号が入力され、光多重化信号を出力する光合波器と、半導体レーザ素子に変調電流とバイアス電流とを供給して半導体レーザ素子を駆動する駆動回路と、光送信器内の温度を検知する温度検知部と、光送信器内の温度と、変調電流及びバイアス電流に係る設定情報と、を対応付けたテーブルを格納する記憶回路と、温度検知部によって検知された温度に応じて、テーブルに基づいて、特定の設定情報を決定し、特定の設定情報に基づいて変調電流とバイアス電流とをそれぞれ調整して、光多重化信号に含まれる、半導体レーザ素子から出力された光信号の光パワーを所定の値に近づける制御回路と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、光信号の波長に応じて挿入損失が変化する光合波器が用いられる場合でも、自動パワー制御を精度よく行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る光送信器を模式的に示す構成図である。
【図２】図１のＡＷＧの挿入損失と光信号の波長との関係を示す図である。
【図３】図１の光送信器における光多重化信号の光信号成分の光パワー及びモニタ光の光パワーと波長との関係を示す図である。
【図４】図１のＡＷＧの入力における光信号の光パワー及び図１のＡＷＧの出力における光信号の光パワーと駆動電流との関係を示す図である。
【図５】直接変調方式に係るバイアス電流及び変調電流の温度依存性を示す図である。
【図６】図１の記憶回路に格納されるテーブルの一例を示す図である。
【図７】図１の光送信器の駆動電流制御方法の一連の処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は光パワーモニタ値と温度との関係を示す図、（ｂ）は光パワーモニタスロープと温度との関係を示す図である。
【図９】図１の光送信器の光多重化信号の光パワーと温度との関係を示す図である。
【図１０】図１の光送信器の製造（または工場出荷）時の光パワーモニタ値及び図１の光送信器の経年劣化時の光パワーモニタ値と駆動電流との関係を示す図である。
【図１１】図１の光送信器の光パワーモニタ値の目標値と温度との関係を示す図である。
【図１２】バイアス電流に対する変調電流の比率と温度との関係を示す図である。
【図１３】図１の記憶回路に格納されるテーブルの別の例を示す図である。
【図１４】図１の光送信器の駆動電流制御方法の一連の処理の別の例を示すフローチャートである。
【図１５】ＬＤの劣化量と消光比との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１３】
本発明の一態様に係る光送信器は、互いに波長の異なる少なくとも２つの光信号が多重化された光多重化信号を出力する光送信器である。この光送信器は、少なくとも２つの光信号のうちの一つを出力する半導体レーザ素子と、光信号の挿入損失に波長依存性がある光合波器であって、半導体レーザ素子から出力された光信号が入力され、光多重化信号を出力する光合波器と、半導体レーザ素子に変調電流とバイアス電流とを供給して半導体レーザ素子を駆動する駆動回路と、光送信器内の温度を検知する温度検知部と、光送信器内の温度と、変調電流及びバイアス電流に係る設定情報と、を対応付けたテーブルを格納する記憶回路と、温度検知部によって検知された温度に応じて、テーブルに基づいて、特定の設定情報を決定し、特定の設定情報に基づいて変調電流とバイアス電流とをそれぞれ調整して、光多重化信号に含まれる、半導体レーザ素子から出力された光信号の光パワーを所定の値に近づける制御回路と、を備える。
【００１４】
この光送信器では、光送信器内の温度と、変調電流及びバイアス電流に係る設定情報と、を対応付けたテーブルが記憶回路に格納されている。そして、温度検知部によって検知された光送信器内の温度に応じて、テーブルに基づいて、特定の設定情報が決定され、駆動回路によって供給される変調電流とバイアス電流とがその特定の設定情報に基づいてそれぞれ調整され、光多重化信号に含まれる、半導体レーザ素子から出力された光信号の光パワーが所定の値に近づくように制御される。このため、光送信器内の温度の変化によって、半導体レーザ素子から出力される光信号の波長が変動したとしても、光多重化信号の光パワーを一定に保つよう制御される。その結果、光信号の波長に応じて挿入損失が変化する光合波器が用いられる場合でも、自動パワー制御を精度よく行うことが可能となる。
【００１５】
特定の設定情報は、変調電流設定値及びバイアス電流設定値を含み、制御回路は、変調電流の電流値を変調電流設定値に調整し、バイアス電流の電流値をバイアス電流設定値に調整してもよい。この場合、温度に応じて、テーブルに基づいて、変調電流設定値及びバイアス電流設定値が決定され、変調電流の電流値が変調電流設定値に設定され、バイアス電流の電流値がバイアス電流設定値に設定される。この変調電流設定値及びバイアス電流設定値は、光多重化信号の光パワーを一定とするように定められた値である。このため、変調電流設定値及びバイアス電流設定値を決定して、変調電流の電流値及びバイアス電流の電流値に設定するだけの簡単な処理で、光多重化信号の光パワーを一定に保つよう制御できる。
【００１６】
本発明の別の態様に係る光送信器は、半導体レーザ素子から出力された光信号から分岐したモニタ光が入力され、モニタ光の光パワーに応じた光電流を出力するモニタ回路と、モニタ回路によって出力された光電流をモニタ電圧に変換してモニタ電圧を出力する変換回路と、をさらに備えてもよい。テーブルは、光送信器内の温度に、モニタ電圧の目標値をさらに対応付けており、制御回路は、さらに、記憶回路に格納されたテーブルにおいて、温度検知部によって検知された温度に対応付けられた目標値に、変換回路から出力されたモニタ電圧を近づけるように、変調電流とバイアス電流とをそれぞれ調整してもよい。この場合、モニタ電圧を目標値に近づけるように、変調電流及びバイアス電流が調整される。これにより、経年劣化により半導体レーザ素子の光信号の光パワーが低下する場合でも、半導体レーザ素子の光信号の光パワーの低下を軽減でき、光多重化信号の光パワーを一定に保つよう制御できる。
【００１７】
特定の設定情報は、変調電流設定値、バイアス電流設定値、及び、バイアス電流設定値に対する変調電流設定値の比率を含み、制御回路は、モニタ電圧を目標値に近づけるためのバイアス電流補償値及び変調電流補償値を算出し、制御回路は、バイアス電流設定値をバイアス電流補償値で補正するとともに、変調電流設定値を変調電流補償値で補正し、変調電流補償値は、バイアス電流補償値と比率とを乗算することによって算出されてもよい。この場合、バイアス電流設定値がモニタ電圧を目標値に近づけるためのバイアス電流補償値で補正され、変調電流設定値がモニタ電圧を目標値に近づけるための変調電流補償値で補正される。これにより、経年劣化により半導体レーザ素子の光信号の光パワーが低下する場合でも、半導体レーザ素子の光信号の光パワーの低下を軽減でき、光多重化信号の光パワーを一定に保つよう制御できる。また、変調電流補償値は、バイアス電流補償値と比率とを乗算することによって算出されるので、消光比を一定の値に維持することができる。
【００１８】
光合波器は、アレイ導波路型回折格子を備えてもよい。アレイ導波路型回折格子では、光信号の波長に応じて挿入損失が変化する。このため、アレイ導波路型回折格子を備える光合波器が用いられる場合でも、自動パワー制御を精度よく行うことが可能となる。
【００１９】
本発明のさらに別の態様に係る駆動電流制御方法は、互いに波長の異なる少なくとも２つの光信号が多重化された光多重化信号を出力する光送信器であって、少なくとも２つの光信号のうちの一つを出力する半導体レーザ素子と、光信号の挿入損失に波長依存性があり、半導体レーザ素子から出力された光信号を少なくとも２つの光信号のうちの他の光信号と多重化して光多重化信号を出力する光合波器と、半導体レーザ素子に変調電流とバイアス電流とを供給して半導体レーザ素子を駆動する駆動回路と、光送信器内の温度と変調電流及びバイアス電流に係る設定情報とを対応付けたテーブルを格納する記憶回路と、を備える光送信器の駆動電流制御方法である。この駆動電流制御方法は、光送信器内の温度を検知する温度検知ステップと、温度検知ステップにおいて検知された温度に応じて、テーブルに基づいて、特定の設定情報を決定する設定ステップと、特定の設定情報に基づいて変調電流とバイアス電流とをそれぞれ調整して、光多重化信号に含まれる、半導体レーザ素子から出力された光信号の光パワーを所定の値に近づける制御ステップと、を備える。
【００２０】
この駆動電流制御方法では、光送信器内の温度と、変調電流及びバイアス電流に係る設定情報と、を対応付けたテーブルが記憶回路に格納されている。そして、温度検知ステップにおいて検知された光送信器内の温度に応じて、テーブルに基づいて、特定の設定情報が決定され、駆動回路によって供給される変調電流とバイアス電流とがその特定の設定情報に基づいてそれぞれ調整され、光多重化信号に含まれる、半導体レーザ素子から出力された光信号の光パワーが所定の値に近づくように制御される。このため、光送信器内の温度の変化によって、半導体レーザ素子から出力される光信号の波長が変動したとしても、光多重化信号の光パワーを一定に保つよう制御される。その結果、光信号の波長に応じて挿入損失が変化する光合波器が用いられる場合でも、自動パワー制御を精度よく行うことが可能となる。
【００２１】
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る光送信器及び駆動電流制御方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００２２】
図１は、一実施形態に係る光送信器を模式的に示す構成図である。図１に示されるように、光送信器１は、レーン０〜３によって伝送される電気信号をそれぞれ互いに波長の異なる光信号Ｌ０〜Ｌ３に変換し、光信号Ｌ０〜Ｌ３を多重化して光多重化信号Ｌｏｕｔを出力する装置である。レーン０〜３は、例えば、１０Ｇｂｐｓの伝送速度で電気信号を伝送する。光送信器１は、例えば、ＱＳＰＦ＋  ＭＳＡ（ＳＦＦ−８４３６  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）に準拠し、２芯双方向４波長多重通信を行う。光送信器１は、例えば、−５度〜７０度程度の温度範囲で動作する。光送信器１は、波長多重光送信モジュール（ＷＤＭ−ＴＯＳＡ）２と、駆動回路３と、変換回路４と、記憶回路５と、制御回路６と、を備える。
【００２３】
波長多重光送信モジュール２は、光出力回路２１と、光合波器２２と、モニタ回路２３と、温度センサ２４と、を備える。光出力回路２１は、互いに波長が異なる複数の光信号Ｌ０〜Ｌ３を出力する回路である。光信号Ｌ０の波長は波長λ０であり、光信号Ｌ１の波長は波長λ１であり、光信号Ｌ２の波長は波長λ２であり、光信号Ｌ３の波長は波長λ３である。波長λ０、波長λ１、波長λ２及び波長λ３は互いに異なる。光出力回路２１は、光信号Ｌ０を出力するＬＤ２１０と、光信号Ｌ１を出力するＬＤ２１１と、光信号Ｌ２を出力するＬＤ２１２と、光信号Ｌ３を出力するＬＤ２１３と、を備える。ＬＤ２１０〜２１３は、環境温度（温度ＴＬＤ）に応じて出力する光信号の波長が変化する半導体レーザ素子であり、例えば、半導体レーザダイオード（ＬＤ）である。ＬＤ２１０〜２１３では、温度ＴＬＤが１度変化することによって、波長λ０〜λ３が０．１ｎｍ程度変化する。したがって、例えば、−５度〜７０度程度の温度変化に対して波長λ０〜λ３は７．５ｎｍ程度変化する（実際には、変化の度合いは、波長及びＬＤの個体差等によってばらつきを有する）。
【００２４】
光合波器２２は、挿入損失に波長依存性がある光合波器である。光合波器２２は、ＬＤ２１０〜２１３によって出力された光信号Ｌ０〜Ｌ３を多重化して光多重化信号Ｌｏｕｔを出力するとともに、多重化前に光信号Ｌ０〜Ｌ３の一部をそれぞれ分岐してモニタ光Ｌｍ０〜Ｌｍ３を出力する。光合波器２２は、例えば、平面光波回路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）により構成される。光合波器２２は、例えば、ＡＷＧ２２１を備える。ＡＷＧ２２１は、アレイ導波路型回折格子である。光信号Ｌ０〜Ｌ３は、光合波器２２を通過することによって減衰する。
【００２５】
図２は、光合波器２２のＡＷＧ２２１の挿入損失と光信号の波長との関係を示す図である。図２において、グラフＡ１は光信号の波長に対するＡＷＧ２２１の挿入損失の特性を示し、グラフＡ２は光信号の波長に対する３ｄＢカプラの挿入損失の特性を示す。ここで、光合波器（ＡＷＧ）に入力する前の光信号の光パワーに対する、光合波器から出力された後の光信号の光パワーの減衰量を挿入損失という。なお、光合波器から出力される光信号は複数の入力された光信号が多重化されたものであるため、挿入損失は個々の光信号毎に定義される。すなわち、例えば、ＡＷＧに入力する光信号Ｌ０の光パワーをＰｉｎ（λ０）（単位ｄＢｍ）とし、ＡＷＧから出力される光多重化信号Ｌｏｕｔの光パワーの波長λ０の成分をＰｏｕｔ（λ０）（単位ｄＢｍ）とした場合に、光信号Ｌ０に係るＡＷＧの挿入損失はＰｏｕｔ（λ０）−Ｐｉｎ（λ０）の絶対値として定義される。
【００２６】
図２に示されるように、ＡＷＧ２２１ではある光信号の所定の中心波長での最小挿入損失は３ｄＢ以下であるが、波長が中心波長から外れるに従い、挿入損失は次第に大きくなる。一方、３ｄＢカプラ方式では、最小挿入損失が７ｄＢ程度であり、挿入損失の波長依存性が小さい。所定の光パワーの光多重化信号Ｌｏｕｔが出力されるためには、光合波器２２の挿入損失を補償するために光信号Ｌ０〜Ｌ３の光パワーが増加される必要がある。光パワーを増加するためには、ＬＤを駆動するための電流を増やす必要があるが、それはＬＤ及び駆動回路の消費電力を増大させることにつながる。よって、光送信器１の低消費電力化を図るために、光信号Ｌ０〜Ｌ３は、光合波器２２の挿入損失が、３ｄＢカプラ方式の最小挿入損失よりも小さくなる波長領域（中心波長に近い領域）に設定される。
【００２７】
図１に戻って、モニタ回路２３は、複数の光信号Ｌ０〜Ｌ３の各々について、光信号Ｌ０〜Ｌ３を分岐したモニタ光Ｌｍ０〜Ｌｍ３の光パワー（強度）に応じた光電流Ｉｍ０〜Ｉｍ３を、変換回路４に出力する回路である。モニタ光Ｌｍ０〜Ｌｍ３は、例えば、不図示の分配器によって光信号Ｌ０〜Ｌ３から分岐される。モニタ回路２３は、ＰＤ２３０〜２３３を備える。ＰＤ２３０〜２３３は、光信号の強度に応じて電流値が変化する光電流を出力する受光素子であり、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）である。ＰＤ２３０〜２３３のカソードはそれぞれ電源電圧に接続され、ＰＤ２３０〜２３３のアノードはそれぞれ変換回路４を介して接地電位に接続されている。ＰＤ２３０は、モニタ光Ｌｍ０を受光し、受光したモニタ光Ｌｍ０の光パワーに応じた光電流Ｉｍ０を出力する。ＰＤ２３１は、モニタ光Ｌｍ１を受光し、受光したモニタ光Ｌｍ１の光パワーに応じた光電流Ｉｍ１を出力する。ＰＤ２３２は、モニタ光Ｌｍ２を受光し、受光したモニタ光Ｌｍ２の光パワーに応じた光電流Ｉｍ２を出力する。ＰＤ２３３は、モニタ光Ｌｍ３を受光し、受光したモニタ光Ｌｍ３の光パワーに応じた光電流Ｉｍ３を出力する。モニタ光Ｌｍ０〜Ｌｍ１は、光信号Ｌ０〜Ｌ３から光学的な方法によって分岐されるため、光信号Ｌ０〜Ｌ３と同様に高速で変調された信号となっている。しかし、ＰＤ２３０〜２３３によって出力される光電流Ｉｍ０〜Ｉｍ３の周波数成分は、ＰＤ２３０〜２３３の周波数帯域に応じて制限される。例えば、光信号Ｌ０〜Ｌ３の伝送レートが２５Ｇｂｐｓであるような場合に、光電流Ｉｍ０〜Ｉｍ３の持つ周波数成分はせいぜい数ＧＨｚ程度に制限される。
【００２８】
温度センサ２４は、光出力回路２１の温度ＴＬＤを検知するためのセンサである。温度センサ２４は、ＬＤ２１０〜２１３のそれぞれに設けられてもよい。温度センサ２４は、検知した温度ＴＬＤを制御回路６に送信する。具体的には、温度センサ２４としてサーミスタが用いられ、温度よるサーミスタの抵抗値の変化から温度ＴＬＤが検知されてもよい。例えば、サーミスタと抵抗素子とを組み合せて抵抗分圧回路が構成され、サーミスタの抵抗値が抵抗分圧回路の出力電圧値に変換されて、出力電圧値が制御回路６に入力されてもよい。
【００２９】
波長多重光送信モジュール２は、さらに温度センサ２５を備えてもよい。温度センサ２５は、光合波器２２の温度ＴＭＵＸを検知するためのセンサである。温度センサ２５は、検知した温度ＴＭＵＸを制御回路６に送信する。温度センサ２５についても、温度センサ２４と同様にサーミスタが用いられてもよく、例えば、抵抗分圧回路の出力電圧値から制御回路６が温度ＴＭＵＸを検出してもよい。
【００３０】
駆動回路３は、複数のＬＤ２１０〜２１３を駆動するための駆動電流Ｉｏｐ０〜Ｉｏｐ３を複数のＬＤ２１０〜２１３に供給する回路である。駆動回路３は、例えば、ドライバＩＣ（Integrated Circuit）である。駆動回路３は、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０〜Ｉｂｉａｓ３の電流値を、制御回路６から出力された制御信号Ｃｏｐによって指定されるバイアス電流設定値に設定する。駆動回路３は、変調電流Ｉｍｏｄ０〜Ｉｍｏｄ３の電流値を、制御回路６から出力された制御信号Ｃｏｐによって指定される変調電流設定値に設定する。駆動回路３は、レーン０の電気信号の電圧レベルに応じて変調電流Ｉｍｏｄ０をオンまたはオフし、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０と変調電流Ｉｍｏｄ０とを合わせた駆動電流Ｉｏｐ０をＬＤ２１０に供給する。駆動回路３は、レーン１の電気信号の電圧レベルに応じて変調電流Ｉｍｏｄ１をオンまたはオフし、バイアス電流Ｉｂｉａｓ１と変調電流Ｉｍｏｄ１とを合わせた駆動電流Ｉｏｐ１をＬＤ２１１に供給する。駆動回路３は、レーン２の電気信号の電圧レベルに応じて変調電流Ｉｍｏｄ２をオンまたはオフし、バイアス電流Ｉｂｉａｓ２と変調電流Ｉｍｏｄ２とを合わせた駆動電流Ｉｏｐ２をＬＤ２１２に供給する。駆動回路３は、レーン３の電気信号の電圧レベルに応じて変調電流Ｉｍｏｄ３をオンまたはオフし、バイアス電流Ｉｂｉａｓ３と変調電流Ｉｍｏｄ３とを合わせた駆動電流Ｉｏｐ３をＬＤ２１３に供給する。なお、バイアス電流設定値及び変調電流設定値は、レーン０〜３のそれぞれについて異なる値を取ることができる。
【００３１】
変換回路４は、モニタ回路２３によって出力された光電流Ｉｍ０〜Ｉｍ３をそれぞれモニタ電圧Ｖｍ０〜Ｖｍ３に変換する電流電圧変換回路である。変換回路４は、例えば、抵抗器４０〜４３を備える。抵抗器４０〜４３の一端はそれぞれＰＤ２３０〜２３３のアノード及び制御回路６に接続され、抵抗器４０〜４３の他端は接地電位に接続されている。光電流Ｉｍ０が抵抗器４０に流れることにより、抵抗器４０の両端子間に電位差が生じ、モニタ電圧Ｖｍ０が制御回路６に出力される。光電流Ｉｍ１が抵抗器４１に流れることにより、抵抗器４１の両端子間に電位差が生じ、モニタ電圧Ｖｍ１が制御回路６に出力される。光電流Ｉｍ２が抵抗器４２に流れることにより、抵抗器４２の両端子間に電位差が生じ、モニタ電圧Ｖｍ２が制御回路６に出力される。光電流Ｉｍ３が抵抗器４３に流れることにより、抵抗器４３の両端子間に電位差が生じ、モニタ電圧Ｖｍ３が制御回路６に出力される。なお、抵抗器４０〜４３のそれぞれに並列にコンデンサ４０ａ〜４３a（図示せず）が接続されてもよい。そのようにすることで、モニタ電圧Ｖｍ０〜Ｖｍ３の周波数成分を低周波に制限するとともに比較的高い周波数のノイズの影響を抑制し、光パワーのモニタ精度を向上することができる。その場合に、モニタ電圧Ｖｍ０〜Ｖｍ３は時間的に平均化された信号に近くなっている。
【００３２】
記憶回路５は、光送信器１内の温度ＴＬＤと、光多重化信号Ｌｏｕｔの光パワーを一定とするための駆動電流Ｉｏｐの変調電流Ｉｍｏｄ及びバイアス電流Ｉｂｉａｓに係る設定情報と、を対応付けたテーブル（ＬＵＴ：Look Up Table）を、光信号Ｌ０〜Ｌ３毎に格納する。記憶回路５は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ(Random Access Memory)等の記憶素子である。テーブルの詳細については、後述する。光信号Ｌ０〜Ｌ３のそれぞれの光パワーを所定の値となるように制御することで、光多重化信号Ｌｏｕｔの光パワーを一定にすることができる。
【００３３】
制御回路６は、記憶回路５に格納されたテーブルに基づいて、温度センサ２４によって検知された温度ＴＬＤに応じて、特定の設定情報を決定し、特定の設定情報に基づいて駆動回路３によって供給される駆動電流Ｉｏｐ０〜Ｉｏｐ３の変調電流Ｉｍｏｄ０〜Ｉｍｏｄ３とバイアス電流Ｉｂｉａｓ０〜Ｉｂｉａｓ３とをそれぞれ調整して、光多重化信号Ｌｏｕｔに含まれる、ＬＤ２１０〜２１３から出力された光信号Ｌ０〜Ｌ３の光パワーをそれぞれ目標値Ｍｔ０〜Ｍｔ３に近づける。制御回路６は、例えば、マイクロコントローラである。制御回路６は、記憶回路５に格納されたテーブルと、温度センサ２４によって検知された温度ＴＬＤと、に基づいて、特定の設定情報であるバイアス電流設定値及び変調電流設定値を決定する。そして、制御回路６は、変調電流Ｉｍｏｄの電流値を変調電流設定値に設定し、バイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値をバイアス電流設定値に設定するよう、駆動回路３に制御信号Ｃｏｐを出力する。制御信号Ｃｏｐの伝達方法には、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）及びＳＰＩ（SerialPeripheral Interface）といったシリアル通信インターフェースまたは専用の信号線（ディジタル信号でもアナログ信号でもよい）が使用され得る。
【００３４】
制御回路６は、ＡＤＣ６１を備える。ＡＤＣ６１は、アナログ−デジタルコンバータである。温度センサ２４によって出力される温度ＴＬＤ（上述した通り、正確には温度に相応した電圧信号となる）、温度センサ２５によって出力される温度ＴＭＵＸ（上述した通り、正確には温度に相応した電圧信号となる）、変換回路４によって出力されるモニタ電圧Ｖｍ０〜Ｖｍ３はアナログ値であるので、ＡＤＣ６１は各アナログ値をデジタル値にそれぞれ変換する。制御回路６では、ＡＤＣ６１によって変換されたデジタル値が制御のための演算処理に用いられる。
【００３５】
制御回路６は、さらに温度センサ６２を備えてもよい。温度センサ６２は、制御回路６の温度ＴＣを検知するためのセンサである。温度センサ６２によって検知された温度ＴＣは、ＡＤＣ６１によってデジタル値に変換される。
【００３６】
なお、駆動回路３、変換回路４、記憶回路５及び制御回路６は、プリント基板上に実装されてもよい。
【００３７】
次に、光送信器１の光多重化動作について説明する。光送信器１の光多重化信号の送信は、光送信器１が装備された光伝送装置から光送信器１への電源の供給が開始された後に、ＬＰｍｏｄｅ（ローパワーモード）信号の解除、または、光出力の停止を制御するためのＴｘＤｉｓａｂｌｅ信号の解除により開始される。ここで、ローパワーモードとは、光送信器１の消費電力を所定の値（例えば、１．５Ｗ）以下に抑制した動作状態のことを意味する。ＬＰｍｏｄｅ信号は、通常の動作状態（ノーマルモード）とローパワーモードとを切り替えるための制御信号である。例えば、ＬＰｍｏｄｅ信号をＨｉｇｈレベルにすると、光送信器１はローパワーモードとなり、消費電力を抑制するために、例えば、駆動回路３を停止させて光出力回路２１の動作を停止させ、光多重化信号の送信を停止する。そのような場合に、ＬＰｍｏｄｅ信号を解除する（ＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルにする）と、光多重化信号の送信が再開される。光多重化信号の送信を開始する場合の駆動回路３および光出力回路２１の動作について説明する。
【００３８】
まず、レーン０に電気信号が供給されると、駆動回路３によって、レーン０の電気信号に応じて変調電流Ｉｍｏｄ０がオンまたはオフされる。そして、駆動回路３によって設定されたバイアス電流Ｉｂｉａｓ０及び変調電流Ｉｍｏｄ０を合わせた駆動電流Ｉｏｐ０がＬＤ２１０に供給される。そして、ＬＤ２１０によって、駆動電流Ｉｏｐ０に応じた光信号Ｌ０が光合波器２２に出力される。レーン１〜レーン３についても同様にして、光信号Ｌ１〜Ｌ３が光合波器２２に出力される。そして、光信号Ｌ０〜Ｌ３は、光合波器２２内のＡＷＧ２２１によって多重化され、１つの光多重化信号Ｌｏｕｔが出力される。一方、光信号Ｌ０からモニタ光Ｌｍ０が分岐され、モニタ光Ｌｍ０はＰＤ２３０によって光電流Ｉｍ０に変換され、光電流Ｉｍ０は抵抗器４０によってモニタ電圧Ｖｍ０に変換される。モニタ光Ｌｍ１〜Ｌｍ３についても同様である。
【００３９】
（挿入損失補償）
次に、図２〜図７を参照して、光合波器２２の挿入損失の補償方法について説明する。図３は、光送信器１における光多重化信号Ｌｏｕｔの光信号Ｌ０成分（波長λ０成分）の光パワー及びモニタ光Ｌｍ０の光パワーと波長λ０との関係を示す図である。図４は、温度ＴＬＤが低温ＴｌｏｗであるときのＡＷＧ２２１の入力における光信号Ｌ０の光パワー及びＡＷＧ２２１の出力における光多重化信号Ｌｏｕｔの光信号Ｌ０成分の光パワーと駆動電流Ｉｏｐ０との関係を示す図である。図５は、直接変調方式に係るバイアス電流設定値及び変調電流設定値の温度依存性を示す図である。図６は、記憶回路５に格納されるテーブルの一例を示す図である。図７は、光送信器１の駆動電流制御方法の一連の処理の一例を示すフローチャートである。
【００４０】
図３において、グラフＰｏｕｔは光多重化信号Ｌｏｕｔの光信号Ｌ０成分の光パワーの波長λ０に対する特性を示し、グラフＰｍはモニタ光Ｌｍ０の光パワーの波長λ０に対する特性を示す。図４において、グラフＰｉｎはＡＷＧ２２１の入力における光信号Ｌ０の光パワーの駆動電流Ｉｏｐに対する特性を示し、グラフＰｏｕｔはＡＷＧ２２１の出力における光多重化信号Ｌｏｕｔの光信号Ｌ０成分の光パワーの駆動電流Ｉｏｐに対する特性を示す。なお、光信号Ｌ０の挿入損失補償について説明するが、光信号Ｌ１〜Ｌ３の挿入損失補償についても同様である。
【００４１】
上述のように、ＬＤ２１０では、温度ＴＬＤが変動すると、光信号Ｌ０の波長λ０が変動する。図２に示されるように、光合波器２２のＡＷＧ２２１の挿入損失は波長依存性を有するので、光信号Ｌ０の波長λ０が中心波長から変動すると、光多重化信号Ｌｏｕｔの光信号Ｌ０成分の光パワーは小さくなる。図３に示されるように、温度ＴＬＤが調整温度Ｔｃａｒｉｂであるときの波長λ０（Ｔｃａｒｉｂ）よりも、温度ＴＬＤが高温Ｔｈｉｇｈであるときの波長λ０（Ｔｈｉｇｈ）のほうが大きく（長く）、波長λ０（Ｔｃａｒｉｂ）よりも温度ＴＬＤが常温Ｔｔｙｐであるときの波長λ０（Ｔｔｙｐ）のほうが小さく（短く）、温度ＴＬＤが低温Ｔｌｏｗであるときの波長λ０（Ｔｌｏｗ）のほうがさらに小さい（短い）。このため、温度ＴＬＤが調整温度Ｔｃａｒｉｂであるときに、光多重化信号Ｌｏｕｔの光信号Ｌ０成分の光パワーＰｏｕｔは最大であり、温度ＴＬＤが調整温度Ｔｃａｒｉｂから外れるにつれて、ＡＷＧ２２１の挿入損失が増加するので、それに応じて光多重化信号Ｌｏｕｔの光信号Ｌ０成分の光パワーＰｏｕｔは減少する。
【００４２】
つまり、モニタ光Ｌｍ０の光パワーＰｍは温度ＴＬＤによらずほぼ一定であるのに対し、光多重化信号Ｌｏｕｔの光信号Ｌ０成分の光パワーＰｏｕｔは温度ＴＬＤに応じて変動する。したがって、従来の自動パワー制御のようにモニタ光Ｌｍ０の光パワーＰｍが一定に維持されるように駆動電流Ｉｏｐ０が制御されたとしても、温度ＴＬＤが変動した場合には、光多重化信号Ｌｏｕｔの光信号Ｌ０成分の光パワーＰｏｕｔは一定に維持されないおそれがある。
【００４３】
そこで、光送信器１では、温度ＴＬＤに応じて、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０の電流値及び変調電流Ｉｍｏｄ０の電流値が調整されるようにしている。例えば、図４に示されるように、変調電流Ｉｍｏｄ０の電流値をＩｍｏｄＡ（ｍＡ）とした場合、ＡＷＧ２２１の入力での光信号Ｌ０の光パワーＰｉｎは、Ｐｏ（ｄＢｍ）である（点Ａ）。一方、ＡＷＧ２２１の出力での光多重化信号Ｌｏｕｔの光信号Ｌ０成分の光パワーＰｏｕｔは、ＡＷＧ２２１の挿入損失によってＰｌ（ｄＢｍ）に減少する（点Ａ’）。この挿入損失による光パワーの減少分を補償するために、変調電流Ｉｍｏｄ０の電流値をＩｍｏｄＡ（ｍＡ）からＩｍｏｄＢ（ｍＡ）に増やすことにより、ＡＷＧ２２１の出力での光多重化信号Ｌｏｕｔの光信号Ｌ０成分の光パワーＰｏｕｔはＰｏ（ｄＢｍ）に維持される（点Ｂ）。なお、ＬＤ２１０が発振して光信号Ｌ０を出力し始める閾値電流Ｉｔｈは、ＡＷＧ２２１の挿入損失の影響を受けないので、バイアス電流と閾値電流との差分の温度特性による変化量が十分に低い場合においてはバイアス電流Ｉｂｉａｓ０の電流値は変更されなくてもよい。
【００４４】
ＡＷＧ２２１の挿入損失は、光信号Ｌ０の波長λ０に応じて変わり、光信号Ｌ０の波長λ０は温度ＴＬＤに応じて変わる。したがって、ＡＷＧ２２１の出力における光多重化信号Ｌｏｕｔの光信号Ｌ０成分の光パワーと駆動電流Ｉｏｐ０との関係（ＬＤ２１０のＩ−Ｌ特性）は、温度ＴＬＤに応じて傾きが変わるので、ＡＷＧ２２１の挿入損失を補償するための変調電流Ｉｍｏｄ０の電流値も変化する。さらに、ＬＤ２１０のＩ−Ｌ特性自体にも温度依存性があるので、図５に示されるように、実際には変調電流Ｉｍｏｄ０の電流値だけでなく、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０の電流値も温度ＴＬＤに応じて変更される必要がある。このため、記憶回路５に格納されるテーブルには、図５の関係に従って、温度ＴＬＤと、バイアス電流設定値と、変調電流設定値と、の関係が記憶される。
【００４５】
例えば、図６に示されるように、テーブルには、各温度ＴＬＤに対応して、バイアス電流設定値と、変調電流設定値と、が記憶されている。この場合、設定情報は、変調電流設定値及びバイアス電流設定値を含む。このバイアス電流設定値及び変調電流設定値は、例えば、デジタル値で与えられる。そして、制御回路６は、記憶回路５に格納されたテーブルを参照し、温度ＴＬＤに対応付けられたバイアス電流設定値及び変調電流設定値を取得する。制御回路６は、取得したバイアス電流設定値及び変調電流設定値を、駆動回路３に設定させるバイアス電流設定値及び変調電流設定値として決定する。
【００４６】
続いて、図７を参照して、光合波器２２の挿入損失補償のための光送信器１の駆動電流制御方法の一連の処理について説明する。この駆動電流制御方法の一連の処理は、ＬＰｍｏｄｅ信号の解除、または、光出力の停止を制御するためのＴｘＤｉｓａｂｌｅ信号の解除により開始される。
【００４７】
まず、温度センサ２４によって、温度ＴＬＤが検知され、検知された温度ＴＬＤ（上述した通り、正確には温度に相応した電圧信号）が制御回路６に送信される（ステップＳ１１）。そして、制御回路６によって、記憶回路５に格納されたＬＤ２１０に対応するテーブルから、温度ＴＬＤ（それに相応する電圧値）に対応付けられたバイアス電流設定値及び変調電流設定値が取得される（ステップＳ１２）。続いて、制御回路６によって、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０の電流値をテーブルから取得したバイアス電流設定値に設定し、変調電流Ｉｍｏｄ０の電流値をテーブルから取得した変調電流設定値に設定するように、制御信号Ｃｏｐを駆動回路３に送信する（ステップＳ１３）。以降、ＬＰｍｏｄｅ信号がイネーブルになるか、ＴｘＤｉｓａｂｌｅ信号がイネーブルになるまで、ステップＳ１１〜ステップＳ１３が繰り返される。
【００４８】
このように、光送信器１では、制御対象である光多重化信号Ｌｏｕｔを直接モニタして自動パワー制御を行うのではなく、温度センサ２４によって得られた温度ＴＬＤを用いて、光合波器２２の挿入損失の温度依存性を補償し、光多重化信号Ｌｏｕｔの自動パワー制御を行っている。
【００４９】
なお、光送信器１では、温度ＴＬＤが低いほど、変調電流Ｉｍｏｄの電流値が大きく設定されるので、温度ＴＬＤが低くなるに従い、ＬＤ２１０〜２１３の光信号Ｌ０〜Ｌ３の光パワーは大きくなり、モニタ光Ｌｍ０〜Ｌｍ３の光パワー及びモニタ電圧Ｖｍ０〜Ｖｍ３は大きくなる。このため、図８の（ａ）に示されるように、温度ＴＬＤが低くなるに従い、モニタ電圧Ｖｍ０〜Ｖｍ３をＡＤＣ６１によって変換したデジタル値である光パワーモニタ値Ｍ０〜Ｍ３（ＴｘＰｏｗｅｒＭｏｎｉｔｏｒ）は大きくなる。これに対し、図８の（ｂ）に示されるように、温度ＴＬＤが低いほど、光パワーモニタ値に対する光パワーの比率である光パワーモニタスロープの値を小さくすることによって、この光パワーモニタ値Ｍ０〜Ｍ３の上昇を相殺してもよい。
【００５０】
次に、光送信器１の作用効果について説明する。図９は、光送信器１の光多重化信号Ｌｏｕｔの光パワーと温度ＴＬＤとの関係を示す図である。図９に示されるように、光送信器１では、光多重化信号Ｌｏｕｔの光パワーを温度ＴＬＤによらず略一定の値に保つことができる。これは、光多重化信号Ｌｏｕｔに含まれる光信号Ｌ０〜Ｌ３のそれぞれの光パワーが温度に対して略一定に保たれることによって得られる。
【００５１】
このように、光送信器１では、温度ＴＬＤと、光多重化信号Ｌｏｕｔの光パワーを一定とするための駆動電流Ｉｏｐの変調電流Ｉｍｏｄ及びバイアス電流Ｉｂｉａｓに係る設定情報（具体的には、変調電流設定値及びバイアス電流設定値）と、を対応付けたテーブルが、光信号Ｌ０〜Ｌ３毎に記憶回路５に格納されている。そして、温度センサ２４によって検知された温度ＴＬＤに対応付けられた特定の設定情報がテーブルから取得され、駆動回路３によって供給される駆動電流Ｉｏｐの変調電流Ｉｍｏｄとバイアス電流Ｉｂｉａｓとがその特定の設定情報を用いてそれぞれ調整される。このため、温度ＴＬＤの変化によって、ＬＤ２１０〜２１３の各々から出力される光信号Ｌ０〜Ｌ３の波長が変動したとしても、光多重化信号Ｌｏｕｔの光パワーを一定に保つよう制御される。その結果、ＡＷＧ２２１を備える光合波器２２が用いられる場合でも、自動パワー制御を精度よく行うことが可能となる。また、ＡＷＧ２２１を用いることにより、カプラ方式よりも低消費電力化が可能となる。したがって、波長多重を行う機能を集積化した光送信器１の性能向上に寄与できる。
【００５２】
また、光送信器１では、温度ＴＬＤに対応付けられた変調電流設定値及びバイアス電流設定値がテーブルから取得され、変調電流Ｉｍｏｄの電流値が変調電流設定値に設定され、バイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値がバイアス電流設定値に設定される。この変調電流設定値及びバイアス電流設定値は、光多重化信号Ｌｏｕｔに含まれる光信号Ｌ０〜Ｌ３のそれぞれの光パワーを一定とするように定められた値である。このため、変調電流設定値及びバイアス電流設定値をテーブルから取得して、変調電流Ｉｍｏｄの電流値及びバイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値に設定するだけの簡単な処理で、光多重化信号Ｌｏｕｔの光パワーを一定に保つよう制御できる。
【００５３】
（ＬＤの経年劣化補償）
次に、図１０〜図１４を参照して、ＬＤ２１０〜２１３の経年劣化による光多重化信号Ｌｏｕｔの光パワーの補償について説明する。図１０は、温度ＴＬＤが常温Ｔｔｙｐであるときの光送信器１の製造（または工場出荷）時の光パワーモニタ値Ｍ０及び光送信器１の経年劣化時の光パワーモニタ値Ｍ０と駆動電流Ｉｏｐ０との関係を示す図である。図１１は、光送信器１の光パワーモニタ値Ｍ０の目標値Ｍｔ０と温度ＴＬＤとの関係を示す図である。図１２は、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０に対する変調電流Ｉｍｏｄ０の比率δと温度ＴＬＤとの関係を示す図である。図１３は、記憶回路５に格納されるテーブルの別の例を示す図である。図１４は、光送信器１の駆動電流制御方法の一連の処理の別の例を示すフローチャートである。図１０において、グラフＭｎｅｗは光送信器１の製造時の光パワーモニタ値Ｍ０を示し、グラフＭｏｌｄは光送信器１の経年劣化時の光パワーモニタ値Ｍ０を示す。なお、ＬＤ２１０の経年劣化補償について説明するが、ＬＤ２１１〜ＬＤ２１３の経年劣化補償についても同様である。
【００５４】
図１０に示されるように、光送信器１の製造時において、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０の電流値をＩｂｉａｓＣとし、変調電流Ｉｍｏｄ０の電流値をＩｍｏｄＣとした場合、光パワーモニタ値Ｍ０（ＡＤＣ６１によって、モニタ電圧Ｖｍ０が変換された値）はＭａである（点Ｃ）。ＬＤ２１０の経年劣化によって光信号Ｌ０の光パワーが低下するので、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０の電流値をＩｂｉａｓＣとし、変調電流Ｉｍｏｄ０の電流値をＩｍｏｄＣとした場合、光パワーモニタ値Ｍ０はＭｂに減少する（点Ｃ’）。この経年劣化による光パワーモニタ値Ｍ０の減少分を補償するために、駆動電流Ｉｏｐ０を増加する。具体的には、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０の電流値を、ＩｂｉａｓＣ（ｍＡ）にバイアス電流補償値を加えたＩｂｉａｓＤ（ｍＡ）とする。また、変調電流Ｉｍｏｄ０の電流値を、ＩｍｏｄＣ（ｍＡ）に変調電流補償値を加えたＩｍｏｄＤ（ｍＡ）とする。これによって、光パワーモニタ値Ｍ０はＭａに維持される（点Ｄ）。
【００５５】
ここで、光信号の特性として、消光比Ｅｒ（光信号が情報“１”を表す時の光パワーＰｏと光信号が情報“０”を表す時の光パワーＰｏｆｆとの比Ｐｏ／Ｐｏｆｆ）を所定の値以上に保つことがＭＳＡ規格等において要求されている。光パワーＰｏは、駆動電流Ｉｏｐとしてバイアス電流Ｉｂｉａｓ＋変調電流ＩｍｏｄをＬＤに供給したときの光多重化信号Ｌｏｕｔに含まれる光信号Ｌ０の光パワーである。光パワーＰｏｆｆは、駆動電流Ｉｏｐとしてバイアス電流ＩｂｉａｓをＬＤに供給したときの光多重化信号Ｌｏｕｔに含まれる光信号Ｌ０の光パワーである。このため、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０に対する変調電流Ｉｍｏｄ０の比率δ（＝Ｉｍｏｄ０／Ｉｂｉａｓ０）を考慮して、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０の電流値及び変調電流Ｉｍｏｄ０の電流値を調整する。つまり、変調電流補償値は、バイアス電流補償値に比率δを乗じた値とする。
【００５６】
上述のように、ＬＤ２１０の経年劣化補償を行うためには、光パワーモニタ値Ｍ０の目標値Ｍｔ０（ＡＰＣ  ｔａｒｇｅｔ）と、比率δと、が必要となる。図８の（ａ）に示されるように、光送信器１では、温度ＴＬＤが低くなるに従い、光パワーモニタ値Ｍ０は大きくなるので、各温度ＴＬＤでの光パワーモニタ値Ｍ０の目標値Ｍｔ０が必要となる。そこで、光送信器１の製造工程において、温度ＴＬＤを変化させながら、所定の光パワー及び消光比が得られるように、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０及び変調電流Ｉｍｏｄ０を調整して、その際の光パワーモニタ値Ｍ０を目標値Ｍｔ０として記憶回路５のテーブルに記憶しておく。図１１に示されるように、光パワーモニタ値Ｍ０の目標値Ｍｔ０は、温度ＴＬＤが低くなるに従い大きくなる。
【００５７】
また、図５に示されるように、光送信器１では、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０の電流値及び変調電流Ｉｍｏｄ０の電流値は温度ＴＬＤごとに異なるので、各温度ＴＬＤでの比率δが必要となる。そこで、各温度ＴＬＤでのバイアス電流Ｉｂｉａｓ０の電流値及び変調電流Ｉｍｏｄ０の電流値から比率δを算出し、記憶回路５のテーブルに記憶しておく。
【００５８】
このようにして得られたテーブルには、図１３に示されるように、各温度ＴＬＤに、バイアス電流設定値と、変調電流設定値と、光パワーモニタ値Ｍ０の目標値Ｍｔ０と、比率δと、が対応付けられて記憶されている。この場合、設定情報は、バイアス電流設定値、変調電流設定値、及び、比率δを含む。バイアス電流設定値、変調電流設定値、光パワーモニタ値Ｍ０の目標値Ｍｔ０、及び、比率δは、例えば、デジタル値で与えられる。
【００５９】
制御回路６は、記憶回路５に格納されたテーブルと、温度センサ２４によって検知された温度ＴＬＤと、モニタ回路２３によって変換されたモニタ電圧Ｖｍ０と、に基づいて、駆動回路３によって供給される駆動電流Ｉｏｐ０の変調電流Ｉｍｏｄ０とバイアス電流Ｉｂｉａｓ０とをそれぞれ調整する。例えば、制御回路６は、光合波器２２の挿入損失の補償に加えて、記憶回路５に格納されたテーブルにおいて、変換回路４によって変換されたモニタ電圧Ｖｍ０をＡＤＣ６１によってデジタル化した光パワーモニタ値Ｍ０を、温度ＴＬＤに対応付けられた目標値Ｍｔ０に近づけるように、駆動電流Ｉｏｐ０の変調電流Ｉｍｏｄ０とバイアス電流Ｉｂｉａｓ０とをそれぞれ調整する。
【００６０】
具体的には、制御回路６は、温度ＴＬＤに応じたバイアス電流設定値及び変調電流設定値を記憶回路５に格納されたテーブルから取得する。また、制御回路６は、光パワーモニタ値Ｍ０を目標値Ｍｔ０に近づけるためのバイアス電流補償値及び変調電流補償値を算出する。制御回路６は、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０のバイアス電流設定値をバイアス電流補償値で補正するとともに、変調電流Ｉｍｏｄ０の変調電流設定値を変調電流補償値で補正する。制御回路６は、変調電流Ｉｍｏｄ０の電流値を補正された変調電流Ｉｍｏｄ０の変調電流設定値に設定し、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０の電流値を補正されたバイアス電流Ｉｂｉａｓ０のバイアス電流設定値に設定するよう、駆動回路３に制御信号Ｃｏｐを出力する。
【００６１】
続いて、図１４を参照して、光合波器２２の挿入損失補償及びＬＤの経年劣化補償を含む光送信器１の駆動電流制御方法の一連の処理について説明する。この駆動電流制御方法の一連の処理は、ＬＰｍｏｄｅ信号の解除、または、光出力の停止を制御するためのＴｘＤｉｓａｂｌｅ信号の解除により開始される。
【００６２】
まず、制御回路６によって、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０のバイアス電流補償値が０に設定される（ステップＳ２１）。そして、温度センサ２４によって、温度ＴＬＤが検知され、検知された温度ＴＬＤ（上述した通り、正確には温度に相応した電圧信号）が制御回路６に送信される（ステップＳ２２）。続いて、制御回路６によって、記憶回路５に格納されたＬＤ２１０のテーブルから、温度ＴＬＤに対応付けられたバイアス電流設定値、変調電流設定値、比率δ及び目標値Ｍｔ０が取得される。そして、制御回路６によって、取得されたバイアス電流設定値にバイアス電流補償値が加算されることにより、バイアス電流設定値が更新（補正）される。また、制御回路６によって、取得された変調電流設定値に変調電流補償値が加算されることにより、変調電流設定値が更新（補正）される。この変調電流補償値は、バイアス電流補償値と比率δとを乗算することによって算出される。そして、制御回路６によって、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０の電流値をバイアス電流設定値に設定し、変調電流Ｉｍｏｄ０の電流値を変調電流設定値に設定するように、制御信号Ｃｏｐを駆動回路３に送信する（ステップＳ２３）。
【００６３】
続いて、駆動回路３によって、バイアス電流Ｉｂｉａｓ０の電流値がバイアス電流設定値に設定され、変調電流Ｉｍｏｄ０の電流値が変調電流設定値に設定されて、駆動電流Ｉｏｐ０がＬＤ２１０に供給される。そして、ＬＤ２１０によって光信号Ｌ０が出力され、光信号Ｌ０を分岐したモニタ光Ｌｍ０がＰＤ２３０によって光電流Ｉｍ０に変換される。さらに、抵抗器４０によって、光電流Ｉｍ０がモニタ電圧Ｖｍ０に変換され、ＡＤＣ６１によって、モニタ電圧Ｖｍ０が光パワーモニタ値Ｍ０に変換される（ステップＳ２４）。なお、モニタ電圧Ｖｍ０は、抵抗器４０に並列に適当な大きさのコンデンサを付加することまたはローパスフィルタを付加すること等によって、時間的な平均値として制御回路６に入力されてもよい。また、制御回路６がモニタ電圧Ｖｍ０のデジタル値を内部の平均化処理によって時間的な平均値として光パワーモニタ値Ｍ０を算出してもよい。
【００６４】
続いて、制御回路６によって、取得された目標値Ｍｔ０と光パワーモニタ値Ｍ０との差の絶対値が算出され、制御回路６に予め設定された閾値ＡＰＣｔｈ未満であるか否かが判定される（ステップＳ２５）。ステップＳ２５において、目標値Ｍｔ０と光パワーモニタ値Ｍ０との差の絶対値が閾値ＡＰＣｔｈ未満であると判定された場合（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、ステップＳ２２に戻って、温度センサ２４によって温度ＴＬＤが取得される。一方、ステップＳ２５において、目標値Ｍｔ０と光パワーモニタ値Ｍ０との差の絶対値が閾値ＡＰＣｔｈ以上であると判定された場合（ステップＳ２５；Ｎｏ）、制御回路６によって、光パワーモニタ値Ｍ０が目標値Ｍｔ０よりも小さいか否かが判定される（ステップＳ２６）。
【００６５】
ステップＳ２６において、光パワーモニタ値Ｍ０が目標値Ｍｔ０よりも小さいと判定された場合（ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、制御回路６によって、ＤＡＣの最小可変幅に対応するΔＩｂｉａｓ（例えば、１）がバイアス電流補償値に加算されることにより、バイアス電流補償値が更新される（ステップＳ２７）。そして、ステップＳ２２に戻って、温度センサ２４によって温度ＴＬＤが取得される。一方、ステップＳ２６において、光パワーモニタ値Ｍ０が目標値Ｍｔ０以上であると判定された場合（ステップＳ２６；Ｎｏ）、制御回路６によって、ΔＩｂｉａｓがバイアス電流補償値から減算されることにより、バイアス電流補償値が更新される（ステップＳ２８）。そして、ステップＳ２２に戻って、温度センサ２４によって温度ＴＬＤが取得される。以降、ＬＰｍｏｄｅ信号がイネーブルになるか、ＴｘＤｉｓａｂｌｅ信号がイネーブルになるまで、ステップＳ２２〜ステップＳ２８が繰り返される。
【００６６】
このように、光送信器１では、制御対象である光多重化信号Ｌｏｕｔを直接モニタして自動パワー制御を行うのではなく、多重化前のモニタ光Ｌｍ０〜Ｌｍ３に基づく光パワーモニタ値Ｍ０〜Ｍ３と、温度センサ２４によって得られた温度ＴＬＤと、を用いて、光合波器２２の挿入損失の温度依存性を補償し、光多重化信号Ｌｏｕｔの自動パワー制御を行っている。つまり、光送信器１では、消光比Ｅｒと変調電流Ｉｍｏｄ０〜Ｉｍｏｄ３との関係性により、その温度依存性をテーブルとして用意しておくことで、光多重化信号Ｌｏｕｔの自動パワー制御とともに光多重化信号Ｌｏｕｔの消光比Ｅｒを一定に維持する自動消光比制御（ＡＭＣ；Automatic Modulation Control）が行われる。
【００６７】
図１５は、ＬＤの劣化量と消光比との関係を示す図である。図１５において、グラフＥｒ１は光送信器１のＬＤの劣化量と消光比との関係を示し、グラフＥｒ２はバイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値のみを増加することによって、ＬＤの劣化による光パワーの低下を補償した場合のＬＤの劣化量と消光比との関係を示す。なお、経年劣化の際に、ＬＤの閾値電流Ｉｔｈとスロープ効率とが同程度劣化すると仮定して計算を行った。なお、ＬＤの劣化量は、例えば、駆動電流Ｉｏｐを一定に保った場合の製造時の光パワーＰ（初期）に対する経年劣化後の光パワーＰ（経年劣化）との相対変動比（Ｐ（初期）−Ｐ（経年劣化））／Ｐ（初期)としてもよいし、光パワーを一定に維持するのに必要な経年劣化後の駆動電流ＩｏｐＣに対する製造時の駆動電流ＩｏｐＤの相対変動比（ＩｏｐＤ−ＩｏｐＣ）／ＩｏｐＣとしてもよい。
【００６８】
図１５に示されるように、バイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値のみを増加するだけでは、ＬＤの劣化とともに消光比は減少してしまう。これは、バイアス電流Ｉｂｉａｓのみ増やすだけでは、それによるＰｏｆｆの増分もＰｏの増分もほぼ同じとなり、消光比Ｅｒ＝Ｐｏ／Ｐｏｆｆの分母に対して分子が相対的に小さく留まることによって両者の比がずれることによって生じる。これに対して、光送信器１では、ＬＤの劣化量によらず消光比が一定に保たれる。これは、バイアス電流Ｉｂｉａｓのみでなく、変調電流Ｉｍｏｄも所定の比率に応じて増加させることによって得られる。したがって、光送信器１では、ＬＤ２１０〜２１３のＩ−Ｌ特性が経年劣化した場合でも、光多重化信号Ｌｏｕｔの光パワーを一定の値に維持するとともに、光信号Ｌ０〜Ｌ３の消光比を一定の値に維持することができる。
【００６９】
このように、光送信器１では、バイアス電流設定値が光パワーモニタ値Ｍ０〜Ｍ３を目標値Ｍｔ０〜Ｍｔ３にそれぞれ近づけるためのバイアス電流補償値で補正され、変調電流設定値が光パワーモニタ値Ｍ０〜Ｍ３を目標値Ｍｔ０〜Ｍｔ３にそれぞれ近づけるための変調電流補償値で補正される。これにより、経年劣化によりＬＤ２１０〜２１３の光信号Ｌ０〜Ｌ３の光パワーが低下する場合でも、ＬＤ２１０〜２１３の光信号Ｌ０〜Ｌ３の光パワーの低下を軽減でき、光多重化信号Ｌｏｕｔの光パワーを一定に保つよう制御できる。また、変調電流補償値は、バイアス電流補償値と比率δとを乗算することによって算出されるので、消光比Ｅｒを一定の値に維持することができる。
【００７０】
なお、本発明に係る光送信器及び駆動電流制御方法は上記実施形態に限定されない。例えば、多重化される光信号の数は４つに限られない。多重化される光信号の数は、少なくとも２つであればよく、２つでもよく、３つでもよく、５つ以上でもよい。
【００７１】
また、モニタ光Ｌｍ０〜Ｌｍ３は、光合波器２２の内部でなく、光出力回路２１と光合波器２２との間において光信号Ｌ０〜Ｌ３から分岐されてもよい。さらに、光出力回路２１は、複数のＬＤを一つのパッケージ内に収めたものでなく、個々のＬＤを別々のパッケージに収めた構成であってもよい。さらに、その場合に、モニタ光を光電流に変換するＰＤは、ＬＤとともに一つのパッケージ内に収容されてもよい。
【００７２】
また、光送信器１では、制御回路６は、温度センサ２４によって検知された温度ＴＬＤを用いて制御しているが、光送信器１内の温度であればよい。制御回路６は、例えば、温度センサ２５によって検知された温度ＴＭＵＸまたは温度センサ６２によって検知された温度ＴＣを用いてもよく、光送信器１内の温度を検知する他の温度検知部によって検知された温度を用いてもよい。
【００７３】
また、制御回路６は、デジタル回路に限られず、アナログ回路で構成されてもよい。なお、制御回路６がアナログ回路で構成される場合には、温度ＴＬＤによって所定のバイアス電圧設定値及び変調電流設定値を生成する補償回路が使用され得る。
【００７４】
また、上記実施形態では、テーブルのバイアス電流設定値、変調電流設定値及び目標値は、制御回路６内でファームウェアが扱うデジタル値で表現されているが、これに限られない。バイアス電流設定値として、駆動回路３に設定するバイアス電流Ｉｂｉａｓの電流値が用いられてもよい。変調電流設定値として、駆動回路３に設定する変調電流Ｉｍｏｄの電流値が用いられてもよい。目標値として、モニタ電圧Ｖｍの目標値が用いられてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…光送信器、２…波長多重光送信モジュール、３…駆動回路、４…変換回路、５…記憶回路、６…制御回路、２１…光出力回路、２２…光合波器、２３…モニタ回路、２４…温度センサ、Ｃｏｐ…制御信号、Ｉｍ０〜Ｉｍ３…モニタ電流、Ｉｏｐ０〜Ｉｏｐ３…駆動電流、Ｌ０〜Ｌ３…光信号、Ｌｍ０〜Ｌｍ３…モニタ光、Ｌｏｕｔ…光多重化信号、ＴＬＤ…温度、Ｖｍ０〜Ｖｍ３…モニタ電圧。
【図１】
2016096191.tif 000003
【図２】
2016096191.tif 000004
【図３】
2016096191.tif 000005
【図４】
2016096191.tif 000006
【図５】
2016096191.tif 000007
【図６】
2016096191.tif 000008
【図７】
2016096191.tif 000009
【図８】
2016096191.tif 000010
【図９】
2016096191.tif 000011
【図１０】
2016096191.tif 000012
【図１１】
2016096191.tif 000013
【図１２】
2016096191.tif 000014
【図１３】
2016096191.tif 000015
【図１４】
2016096191.tif 000016
【図１５】
2016096191.tif 000017