(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＦＢレーザを駆動し、所定の波長・出力レベルの光信号を出力するＤＦＢレーザ駆動装置であって、
波長・出力レベルの設定値を入力する入力手段と、
前記入力手段によって入力された波長・出力レベルの設定値からＤＦＢレーザの概略温度を算出する概略温度算出手段と、
前記概略温度算出手段によって算出された概略温度から、波長を固定とした場合におけるＤＦＢレーザの温度変化に対応するＤＦＢレーザの出力レベル変化量を算出する出力レベル変化量算出手段と、
前記出力レベル変化量算出手段によって算出された出力レベル変化量を、前記入力手段により入力された出力レベル設定値に加算し、その加算値に基づいてＤＦＢレーザの出力レベルを制御する出力レベル制御手段と、
前記出力レベル制御手段によって制御された出力レベル、及び前記入力手段によって入力された波長設定値からＤＦＢレーザの設定温度を算出し、算出された設定温度に基づいてＤＦＢレーザの温度を制御する温度制御手段と、
を備えることを特徴とするＤＦＢレーザ駆動装置。
【請求項２】
ＤＦＢレーザの波長を固定とした場合のＤＦＢレーザの温度変化に対する光出力レベルの変化量が離散的な値で示されたデータテーブルを記憶した記憶手段を備え、
前記出力レベル変化量算出手段は、
前記概略温度算出手段によって算出された概略温度を前記データテーブルにあてはめ、かつ補完法によってＤＦＢレーザの温度変化に対応するＤＦＢレーザの出力レベル変化量を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のＤＦＢレーザ駆動装置。
【請求項３】
ＤＦＢレーザを駆動し、所定の波長・出力レベルの光信号を出力するためのＤＦＢレーザ駆動方法であって、
波長・出力レベルの設定値を入力する工程と、
前記入力された波長・出力レベルの設定値からＤＦＢレーザの概略温度を算出する工程と、
前記算出された概略温度から、波長を固定とした場合におけるＤＦＢレーザの温度変化に対応するＤＦＢレーザの出力レベル変化量を算出する工程と、
前記算出された出力レベル変化量を、前記入力された出力レベル設定値に加算し、その加算値に基づいてＤＦＢレーザの出力レベルを制御する工程と、
前記制御されたＤＦＢレーザの出力レベル、及び前記入力された波長設定値からＤＦＢレーザの設定温度を算出し、算出された設定温度に基づいてＤＦＢレーザの温度を制御する工程と、
を含むことを特徴とするＤＦＢレーザ駆動方法。
【請求項４】
ＤＦＢレーザを駆動し、所定の波長・出力レベルの光信号を出力するためのコンピュータが実行可能なプログラムを格納した記憶媒体であって、
波長・出力レベルの設定値を入力するためのプログラムコードと、
前記入力された波長・出力レベルの設定値からＤＦＢレーザの概略温度を算出するためのプログラムコードと、
前記算出された概略温度から、波長を固定とした場合におけるＤＦＢレーザの温度変化に対応するＤＦＢレーザの出力レベル変化量を算出するためのプログラムコードと、
前記算出された出力レベル変化量を、前記入力された出力レベル設定値に加算し、その加算値に基づいてＤＦＢレーザの出力レベルを制御するためのプログラムコードと、
前記制御されたＤＦＢレーザの出力レベル、及び前記入力された波長設定値からＤＦＢレーザの設定温度を算出し、算出された設定温度に基づいてＤＦＢレーザの温度を制御するためのプログラムコードと、
を含むプログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＷＤＭ通信システム及びその試験装置等に使用されるＤＦＢレーザの駆動装置、ＤＦＢレーザ駆動方法、及び記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、長距離大容量通信において、ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing；高密度波長分割多重方式）通信システムが使用されている。
ＤＷＤＭ通信システムは、単一波長で発光するＤＦＢ（Distributed Feedback）レーザダイオード（以下、ＤＦＢレーザと呼ぶ）等の光源からの出力光をキャリア信号とし、波長の違う複数の光信号を伝送路である光ファイバに波長多重して通信を行う通信システムである。
このＤＷＤＭ通信システムでは、光ファイバの入力端において光信号とキャリア信号の波長合成を行い、光ファイバの出力端で波長分離を行うため、キャリア信号であるＤＦＢレーザの波長を厳密に管理する必要がある。
また、伝送路には複数の光増幅器が設置されキャリア信号の増幅を行っており、キャリア信号の光出力レベルも厳密に管理する必要がある。
【０００３】
図４を参照して、従来のＤＦＢレーザ駆動装置２００について説明する。
図４のＤＦＢレーザ駆動装置２００は、ＤＦＢレーザ１、ペルチェ素子２、サーミスタ３、フォトダイオード４、レーザ駆動回路５、光出力制御用Ｄ／Ａ変換器６、温度制御回路７、ＣＰＵ９０、記憶装置１０、記憶媒体１１、及びインターフェース１２により構成される。
【０００４】
ＤＦＢレーザ１の駆動は、インターフェース１２からＣＰＵ９０に光出力設定情報が入力されると、ＣＰＵは、光出力設定情報と、記憶装置１０内の記憶媒体１２に記憶される光出力レベルのデータに基づいて、光出力制御信号（デジタル信号）を光出力制御用Ｄ／Ａ変換器６に出力する。
次に、光出力制御用Ｄ／Ａ変換器６は、光出力制御信号（デジタル信号）をアナログ信号に変換してレーザ駆動回路５に出力する。そして、レーザ駆動回路５は、駆動電流をＤＦＢレーザ１に出力し、ＤＦＢレーザ１から光出力される。
【０００５】
また、温度制御回路７は、入力端子に入力される温度制御用基準電圧、及びサーミスタ３から入力されるフィードバック信号に基づいて、ペルチェ素子２に電流を印加することによってＤＦＢレーザ１を冷却して、ＤＦＢレーザ１を一定温度に制御していた。
【０００６】
図５は、ＤＦＢレーザ１の出力光の波長・光出力レベル・温度の関係を示す図である。
図５（ａ），（ｂ）に示すように、ＤＦＢレーザ１の駆動電流を低減させて光出力レベルを減衰させると、ＤＦＢレーザ１の出力光の波長は短波長側にシフトする。また、図５（ｃ），（ｄ）に示すように、ＤＦＢレーザ１の温度を低下させると、ＤＦＢレーザ１の出力光の波長は短波長側にシフトする。
また、ＤＦＢレーザ１の温度と、ＤＦＢレーザ１の光出力レベルとの関係は、低温側で高出力となるのが一般的である。しかし、出力光の波長変化及びＤＦＢレーザ１の温度変化に伴う出力光と光ファイバ（伝送路）の結合効率の変化等によって、図５（ｅ）に示すように、ＤＦＢレーザ１の温度と光出力レベルとは、一定の規則性を持たない場合がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＤＷＤＭ通信システムの伝送路の出力端において各波長の光信号に割り当てられるキャリア信号の受信レベルを揃えるために、伝送路の入力端であるＤＦＢレーザ駆動装置２００において、各キャリア信号の光出力レベルを調整する「プリエンファシス」を行う必要がある。
【０００８】
しかし、従来のＤＦＢレーザ駆動装置２００は、温度制御回路７によってＤＦＢレーザ１の温度が一定となるように制御されていたため、光出力レベルを調整した際には、図６に示すように、出力光の波長が変化してしまうという問題があった。
このため、ＤＦＢレーザ１の光出力レベルを調整すると、ＤＷＤＭ通信システムにおいて重要なキャリア信号の波長がシフトしてしまう問題がおこる。
また、ＤＷＤＭ通信システムの伝送路に複数設置された光増幅器は、波長によって増幅率の特性が変化するため、ＤＷＤＭ通信システムの通信精度が低下する可能性があった。
【０００９】
本発明の課題は、設定された波長をシフトさせることなく、ＤＦＢレーザの光出力レベルを調整するＤＦＢレーザ駆動装置、ＤＦＢレーザ駆動方法、及び記憶媒体を提供することである。
また、本発明の課題は、ＤＦＢレーザの光出力レベルまたは波長を厳密に管理することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、ＤＦＢレーザ（例えば、図１に示すＤＦＢレーザ１に対応する。）を駆動し、所定の波長・出力レベルの光信号を出力するＤＦＢレーザ駆動装置（例えば、図１に示すＤＦＢレーザ駆動装置１００に対応する。）であって、波長・出力レベルの設定値を入力する入力手段（例えば、図１に示すインターフェース１２に対応する。）と、前記入力手段によって入力された波長・出力レベルの設定値からＤＦＢレーザの概略温度を算出する概略温度算出手段（例えば、図１に示すＣＰＵ９；図２（１）に対応する。）と、前記概略温度算出手段によって算出された概略温度から、波長を固定とした場合におけるＤＦＢレーザの温度変化に対応するＤＦＢレーザの出力レベル変化量を算出する出力レベル変化量算出手段（例えば、図１に示すＣＰＵ９；図２（２）に対応する。）と、前記出力レベル変化量算出手段によって算出された出力レベル変化量を、前記入力手段により入力された出力レベル設定値に加算し、その加算値に基づいてＤＦＢレーザの出力レベルを制御する出力レベル制御手段（例えば、図１に示すＣＰＵ９；図２（３）に対応する。）と、前記出力レベル制御手段によって制御された出力レベル、及び前記入力手段によって入力された波長設定値からＤＦＢレーザの設定温度を算出し、算出された設定温度に基づいてＤＦＢレーザの温度を制御する温度制御手段（例えば、図１に示すＣＰＵ９；図２（４）に対応する。）と、を備えることを特徴とする。また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のＤＦＢレーザ駆動装置において、ＤＦＢレーザの波長を固定とした場合のＤＦＢレーザの温度変化に対する光出力レベルの変化量が離散的な値で示されたデータテーブルを記憶した記憶手段を備え、前記出力レベル変化量算出手段は、前記概略温度算出手段によって算出された概略温度を前記データテーブルにあてはめ、かつ補完法によってＤＦＢレーザの温度変化に対応するＤＦＢレーザの出力レベル変化量を算出するように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
上記の発明によれば、入力手段は、波長・出力レベルの設定値を入力し、概略温度算出手段は、入力手段によって入力された波長・出力レベルの設定値からＤＦＢレーザの概略温度を算出し、出力レベル変化量算出手段は、概略温度算出手段によって算出された概略温度からＤＦＢレーザの出力レベル変化量を算出し、出力レベル制御手段は、出力レベル変化量算出手段によって算出された出力レベル変化量を、前記入力手段により入力された出力レベル設定値に加算し、その加算値に基づいてＤＦＢレーザの出力レベルを制御し、温度制御手段は、出力レベル制御手段によって制御された出力レベル、及び入力手段によって入力された波長設定値からＤＦＢレーザの設定温度を算出し、算出された設定温度に基づいてＤＦＢレーザの温度を制御する。
【００１２】
請求項３記載の発明は、ＤＦＢレーザを駆動し、所定の波長・出力レベルの光信号を出力するためのＤＦＢレーザ駆動方法であって、波長・出力レベルの設定値を入力する工程と、前記入力された波長・出力レベルの設定値からＤＦＢレーザの概略温度を算出する工程と、前記算出された概略温度から、波長を固定とした場合におけるＤＦＢレーザの温度変化に対応するＤＦＢレーザの出力レベル変化量を算出する工程と、前記算出された出力レベル変化量を、前記入力された出力レベル設定値に加算し、その加算値に基づいてＤＦＢレーザの出力レベルを制御する工程と、前記制御されたＤＦＢレーザの出力レベル、及び前記入力された波長設定値からＤＦＢレーザの設定温度を算出し、算出された設定温度に基づいてＤＦＢレーザの温度を制御する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、ＤＦＢレーザを駆動し、所定の波長・出力レベルの光信号を出力するためのコンピュータが実行可能なプログラムを格納した記憶媒体であって、波長・出力レベルの設定値を入力するためのプログラムコードと、前記入力された波長・出力レベルの設定値からＤＦＢレーザの概略温度を算出するためのプログラムコードと、前記算出された概略温度から、波長を固定とした場合におけるＤＦＢレーザの温度変化に対応するＤＦＢレーザの出力レベル変化量を算出するためのプログラムコードと、前記算出された出力レベル変化量を、前記入力された出力レベル設定値に加算し、その加算値に基づいてＤＦＢレーザの出力レベルを制御するためのプログラムコードと、前記制御されたＤＦＢレーザの出力レベル、及び前記入力された波長設定値からＤＦＢレーザの設定温度を算出し、算出された設定温度に基づいてＤＦＢレーザの温度を制御するためのプログラムコードと、を含むプログラムを格納したことを特徴とする。
【００１４】
従って、請求項１、２、３、４の何れかに記載の発明によれば、ＤＦＢレーザの温度変化を考慮して設定値からの出力レベル変化量を算出し、設定値と算出値との加算値に基づいて出力レベルを制御するため、ＤＦＢレーザの出力レベルを厳密に管理できる。そして、出力レベルを制御した後にＤＦＢレーザの温度を制御することで、温度変化によるＤＦＢレーザの波長のシフトを防止でき、波長を厳密に管理できる。また、算出した出力レベルからＤＦＢレーザの概略温度を再度算出し、更に出力レベルを再度算出することによって、ＤＦＢレーザの出力レベルをより正確に管理できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
まず、構成を説明する。
図１に示すように、本発明を適用したＤＦＢレーザ駆動装置１００は、ＤＦＢレーザ１、ペルチェ素子２、サーミスタ３、フォトダイオード４、レーザ駆動回路５、光出力制御用Ｄ／Ａ変換器６、温度制御回路７、温度制御用Ｄ／Ａ変換器８、ＣＰＵ９、記憶装置１０、記憶媒体１１、及びインターフェース１２によって構成されている。
【００１７】
ＤＦＢレーザ１は、レーザ駆動回路５から駆動電流が印加されると、印加された駆動電流に応じて単一波長の光信号を出力するレーザダイオードである。
ペルチェ素子２は、温度制御回路７から電流が印加されると、印加された電流に応じて片側（ＤＦＢレーザ１との接触面）が低温となり、ＤＦＢレーザ１を冷却する素子である。
【００１８】
サーミスタ３は、ＤＦＢレーザ１の温度をモニタし、温度モニタ信号を温度制御回路７にフィードバックする。
フォトダイオード４は、ＤＦＢレーザ１の光出力レベルをモニタし、光出力モニタ信号をレーザ駆動回路５にフィードバックする。
【００１９】
レーザ駆動回路５は、光出力制御用Ｄ／Ａ変換器６から入力される光出力制御値（アナログ）に基づいて、ＤＦＢレーザ１に駆動電流を印加する。また、レーザ駆動回路５は、光出力制御用Ｄ／Ａ変換器６から入力される光出力制御値（アナログ）と、フォトダイオード４からフィードバックされる光出力モニタ信号とが同一となるように駆動電流量を調整することによってＤＦＢレーザ１の光出力レベルを制御する自動光出力制御（ＡＰＣ：Auto Power Control）を行う。
【００２０】
光出力制御用Ｄ／Ａ変換器６は、ＣＰＵ９から入力される光出力制御値（デジタル）を光出力制御値（アナログ）に変換し、光出力制御値（アナログ）をレーザ駆動回路５に出力する。
【００２１】
温度制御回路７は、温度制御用Ｄ／Ａ変換器８から入力される温度制御値（アナログ）に基づいて、ペルチェ素子２に電流を印加する。また、温度制御回路７は、温度制御用Ｄ／Ａ変換器８から入力される温度制御値（アナログ）と、サーミスタ３からフィードバックされる温度モニタ信号とが同一となるようにペルチェ素子２に印加する電流量を調整することによってＤＦＢレーザ１の温度を制御する自動温度制御（ＡＴＣ：Auto Temperature Control）を行う。
【００２２】
温度制御用Ｄ／Ａ変換器８は、ＣＰＵ９から入力される温度制御値（デジタル）を温度制御値（アナログ）に変換し、温度制御値（アナログ）を温度制御回路７に出力する。
【００２３】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）９は、インターフェース１２から波長・光出力レベルの設定値が入力されると、記憶装置１０内の記憶媒体１１に格納されたデータ（図２（Ａ），（Ｂ））に基づいて光出力制御値及び温度制御値を算出し、光出力制御値を光出力制御用Ｄ／Ａ変換器８に出力し、温度制御値を温度制御用Ｄ／Ａ変換器６に出力する。ここで、記憶媒体１１内のデータは離散的な値で記憶されているため、ＣＰＵ９は、光出力制御値及び温度制御値の算出する際に補間法を用いる。
【００２４】
記憶装置１０は、内部に記憶媒体１１を格納しており、記憶媒体１１は、磁気的、光学的記憶媒体、若しくは半導体メモリで構成されている。この記憶媒体１１は、記憶装置１０に固定的に設けられたもの、若しくは着脱自在に装着するものである。また、記憶媒体１１には、ＤＦＢレーザ１の温度・光出力レベル・波長に関するデータ（図２（Ａ）参照）、及びＤＦＢレーザ１の温度・光出力レベルに関するデータ（図２（Ｂ）参照）を格納している。
【００２５】
インターフェース１２は、外部機器に接続されており、外部機器から入力された光信号の各種設定値（波長・光出力レベル）をＣＰＵ９に出力する。また、インターフェース１２は、ＣＰＵ９から入力された制御データ等を外部機器に出力する。
【００２６】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
図２は、ＤＦＢレーザ駆動装置１００における温度制御、及び光出力制御を示す図である。
【００２７】
図２において、インターフェース１２からＣＰＵ９に、ＤＦＢレーザ１の出力光の設定値（波長、光出力レベル）が入力されると、ＣＰＵ９は、入力設定値（波長、光出力レベル）を記憶装置１０内の記憶媒体１１に格納されているデータ（Ａ）にあてはめて、ＤＦＢレーザ１の概略温度を算出する（図２（１））。
ここで、データ（Ａ）は、ＤＦＢレーザ１の温度と、ＤＦＢレーザ１の光出力レベルをパラメータとした変化させた時の、波長の測定データである。
【００２８】
次に、ＣＰＵ９は、上述の概略温度をデータ（Ｂ）にあてはめてＤＦＢレーザ１の光出力レベル（光出力調整値）を算出する（図２（２））。
ここで、データ（Ｂ）は、ＤＦＢレーザ１の波長を固定した場合に、ＤＦＢレーザ１の温度変化に対する光出力レベルの変化量を示している。
【００２９】
そして、ＣＰＵ９は、図２（２）で算出した光出力レベル（光出力設定値）と、入力設定値（光出力レベル）とを加算することによって光出力制御値を算出して（図２（３））、算出した光出力制御値を光出力制御用Ｄ／Ａ変換器６に出力して光出力レベルの制御を行う。
【００３０】
次に、ＣＰＵ９は、図２（３）で算出した光出力制御値と、入力設定値（波長）をデータ（Ａ）にあてはめて、ＤＦＢレーザ１の温度制御値を算出して（図２（４））、算出した温度制御用Ｄ／Ａ変換器８に出力してＤＦＢレーザ１の温度制御を行う。
【００３１】
上述の光出力制御と温度制御を行うことによって、図３に示すように、設定された波長をシフトさせることなく、ＤＦＢレーザ１の光出力レベルを調整できる。すなわち、本発明のＤＦＢレーザ駆動装置１００において、ＤＦＢレーザ１の光出力レベルを調整しても波長の平坦性が得られる。
【００３２】
また、光出力制御値を算出した後で、温度制御値を算出した理由は、ＤＦＢレーザ１の光出力レベルを変化させた場合の波長変化の方が、温度を変化させた場合の波長変化よりも小さいためである。そのため、ＤＦＢレーザ１の光出力レベルの調整に要する時間を低減できる。
【００３３】
以上のように、ＣＰＵ９は、インターフェース１２（外部機器）から入力設定値（波長、光出力レベル）が入力されると、記憶媒体１１に格納されたデータ（Ａ），（Ｂ）の両方を用いて光出力制御値を算出し、算出した光出力制御値を光出力制御用Ｄ／Ａ変換器８に出力してＤＦＢレーザ１の光出力レベルの制御を実行した。そして、ＣＰＵ９は、データ（Ａ）を用いて温度制御値を算出し、算出した温度制御値を温度制御用Ｄ／Ａ変換器６に出力し、ＤＦＢレーザ１の温度制御を実行した。
【００３４】
従って、光出力制御を実行した後、温度制御を実行することによって、入力設定値の波長をシフトさせることなく、ＤＦＢレーザ１の光出力レベルを調整することができる。
【００３５】
また、ＤＷＤＭ通信システムにおいて、本発明のＤＦＢレーザ駆動装置１００を使用することによって、キャリア信号となるＤＦＢレーザ１の出力光の波長、及び光出力レベルを厳密に管理できる。従って、ＤＷＤＭ通信を精度良く実行できる。
【００３６】
なお、以上の実施の形態においては、光出力制御と温度制御をそれぞれ一回ずつ実行したが、各制御を複数回実行してもよい。これにより、ＤＦＢレーザ１の光出力レベルと波長を更に正確に制御できる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ＤＦＢレーザの温度変化を考慮して出力レベルを制御するため、ＤＦＢレーザの出力レベルを厳密に管理できる。
そして、出力レベルを制御した後にＤＦＢレーザの温度を制御することで、ＤＦＢレーザの波長のシフトを防止でき、波長を厳密に管理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施の形態のＤＦＢレーザ駆動装置１００の構成を示す図である。
【図２】図１のＤＦＢレーザ駆動装置１００における温度制御、及び光出力制御を示す図である。
【図３】図１のＤＦＢレーザ駆動装置１００におけるＤＦＧレーザ１の出力特性を示す図である。
【図４】従来のＤＦＢレーザ駆動装置２００の構成を示す図である。
【図５】ＤＦＢレーザ１の波長・光出力レベル・温度の関係を示す図である。
【図６】従来のＤＦＢレーザ駆動装置２００におけるＤＦＧレーザ１の出力特性を示す図である。
【符号の説明】
１００    ＤＦＢレーザ駆動装置
１    ＤＦＢレーザ
２    ペルチェ素子
３    サーミスタ
４    フォトダイオード
５    レーザ駆動回路
６    光出力制御用Ｄ／Ａ変換器
７    温度制御回路
８    温度制御用Ｄ／Ａ変換器
９    ＣＰＵ
１０    記憶装置
１１    記憶媒体
１２    インターフェース
Ａ，Ｂ    データ
【図１】
0004103287.tif 000002
【図２】
0004103287.tif 000003
【図３】
0004103287.tif 000004
【図４】
0004103287.tif 000005
【図５】
0004103287.tif 000006
【図６】
0004103287.tif 000007