(57)【要約】【課題】高次で多重な制御ループを持つ光デバイス制御回路をハードウェアとソフトウェアとの協調制御により実現する。【解決手段】ＣＰＵが、実行するオペレーティングシステムがリアルタイムオペレーティングシステムであり、高次で多重な制御ループを構成する一つ一つの制御ループの処理プログラムをいくつかのタスクに分割し、ＲＴＯＳの有するスケジューリング機能を用いて、タスクの優先権と時間的重み付け、処理順序及び時間的な遅延を実現することを特徴とする。【選択図】図３
2009147102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高次で多重な制御ループを持つ光通信用デバイスと、
該光通信用デバイスの複数の制御対象のそれぞれを制御する複数の電子回路と、
該複数の電子回路を総合的に制御するＣＰＵを有し、
該ＣＰＵが前記複数の電子回路のうちの一つを優先的に制御して、該電子回路が制御する制御対象を安定領域に追い込み、その後、他の制御対象を制御することを特徴とする光通信用デバイスの制御方式。
【請求項２】
請求項１に記載の光通信用デバイスの制御方式であって、
前記ＣＰＵが、実行するオペレーティングシステムがリアルタイムオペレーティングシステム（以下、「ＲＴＯＳ」と略す）であり、
前記高次で多重な制御ループを構成する一つ一つの制御ループの処理プログラムをいくつかのタスクに分割し、前記ＲＴＯＳの有するスケジューリング機能を用いて、該タスクの優先権と時間的重み付け、処理順序及び時間的な遅延を実現することを特徴とする光通信用デバイスの制御方式。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載の光通信用デバイスの制御方式であって、
前記光通信用デバイスは、温度特性の激しいものであって、
前記複数の制御対象のうち温度の制御プログラムを前記ＣＰＵが優先的に制御して、温度を安定領域に追い込み、
温度が安定している短時間の間に他の制御対象を制御する
ことを特徴とする光通信用デバイスの制御方式。
【請求項４】
請求項１に記載の光通信用デバイスの制御方式であって、前記光通信用デバイスは、チューナブル・レーザダイオードであり、前記ＣＰＵは該チューナブル・レーザダイオードの制御対象であるレーザダイオード周囲温度、チューナブルミラーの発振波長、出力レベルの三つをそれぞれ制御するレーザダイオード温度制御回路、チューナブルミラー発振波長制御回路、出力レベル制御回路を総合的に制御し、
該ＣＰＵが前記レーザダイオード温度制御回路を優先的に制御して、レーザダイオード温度を安定領域に追い込み、
次に、前記ＣＰＵが前記チユーナルブルミラー発振波長制御回路を制御してチューナブルミラーの発振波長を所望する波長になるようにし、
最後に、前記ＣＰＵが前記出力レベル制御回路を制御して出力レベルを所望する波長になるようにする
ことを特徴とする光通信用デバイスの制御方式。
【請求項５】
請求項４に記載の光通信用デバイスの制御方式であって、
前記ＣＰＵが、実行するオペレーティングシステムがＲＴＯＳであり、
前記ＣＰＵの実行するプログラムを、前記レーザダイオード温度制御回路を制御する温度制御タスクと、前記チューナブルミラー発振波長制御回路を制御する発振波長制御タスクと、前記出力レベル制御回路を制御する出力レベル制御タスクとに分割し、
前記ＲＴＯＳの有するスケジューリング機能を用いて、該タスクの優先権と時間的重み付け、処理順序及び時間的な遅延を実現する
ことを特徴とする光通信用デバイスの制御方式。
【請求項６】
光通信用デバイスの複数の制御対象のそれぞれを制御する複数の電子回路と、それらの電子回路を総合的に制御するＣＰＵを有し、高次で多重な制御ループを持つ光通信用デバイスの制御方法であって、
前記ＣＰＵが前記複数の電子回路のうちの一つを優先的に制御して、該電子回路が制御する制御対象を安定領域に追い込み、
その後、他の制御対象を制御する
ことを特徴とする光通信用デバイスの制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の光通信用デバイスの制御方法であって、
前記ＣＰＵが、実行するオペレーティングシステムがＲＴＯＳであり、
前記高次で多重な制御ループを構成する一つ一つの制御ループの処理プログラムをいくつかのタスクに分割し、
前記ＲＴＯＳの有するスケジューリング機能を用いて、該タスクの優先権と時間的重み付け、処理順序及び時間的な遅延を実現する
ことを特徴とする光通信用デバイスの制御方法。
【請求項８】
請求項６又は７のいずれかに記載の光通信用デバイスの制御方法であって、
前記光通信用デバイスは、温度特性の激しいものであって、
前記複数の制御対象のうち温度の制御プログラムを前記ＣＰＵが優先的に制御して、温度を安定領域に追い込み、
温度が安定している短時間の間に他の制御対象を制御する
ことを特徴とする光通信用デバイスの制御方法。
【請求項９】
請求項６に記載の光通信用デバイスの制御方法であって、前記光通信用デバイスは、チューナブル・レーザダイオードであり、前記ＣＰＵは該チューナブル・レーザダイオードの制御対象であるレーザダイオード周囲温度、チューナブルミラーの発振波長、出力レベルの三つをそれぞれ制御するレーザダイオード温度制御回路、チューナブルミラー発振波長制御回路、出力レベル制御回路を総合的に制御し、
該ＣＰＵが前記レーザダイオード温度制御回路を優先的に制御して、レーザダイオード温度を安定領域に追い込み、
次に、前記ＣＰＵが前記チユーナルブルミラー発振波長制御回路を制御してチューナブルミラーの発振波長を所望する波長になるようにし、
最後に、前記ＣＰＵが前記出力レベル制御回路を制御して出力レベルを所望する波長になるようにする
ことを特徴とする光通信用デバイスの制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の光通信用デバイスの制御方法であって、
前記ＣＰＵが、実行するオペレーティングシステムがＲＴＯＳであり、
前記ＣＰＵの実行するプログラムを、前記レーザダイオード温度制御回路を制御する温度制御タスクと、前記チューナブルミラー発振波長制御回路を制御する発振波長制御タスクと、前記出力レベル制御回路を制御する出力レベル制御タスクとに分割し、
前記ＲＴＯＳの有するスケジューリング機能を用いて、該タスクの優先権と時間的重み付け、処理順序及び時間的な遅延を実現する
ことを特徴とする光通信用デバイスの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用デバイスの制御方式、制御方法に関する。とりわけ、高度な機能を持つ光通信用デバイスの複雑な制御回路をハードウェアとソフトウェアとの協調制御により実現する方式および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、製造時のばらつきや温度変化による不安定要因を取り除き、自動的に安定な波長選択動作を行うことのできる波長可変光フィルタが提案されている。
特許文献２には、光通信に用いられる光増幅器制御回路が開示されている。
特許文献３には、光ファイバ伝送システム全体のＳ／Ｎ比を最大にする光通信システムが提案されている。
特許文献４には、利得波長依存性の入力光強度により変化することを抑制し、広い範囲の入力光強度に対して利得波長依存性が一定な光増幅器が開示されている。
特許文献５には、光サージを抑圧する光増幅装置が提案されている。
特許文献６には、波長多重光を増幅する際に、複数の波長成分の光レベルを等しくするとともに光出力レベルを一定にする光等化増幅器が提案されている。
特許文献７には、光ファイバ路中の下流の欠陥で生じる光信号の害を本質的に減らすように、光信号のパワーレベルを制御する技術が開示されている。
特許文献８には、入力と望む出力レベルに応じて各ステージの利得、損失およびパワー制御の組み合わせを通し、増幅器の異なるステージをダイナミックに制御することによって、一定の増幅器利得プロフィール、ＡＳＥ雑音に対する修正および利得傾斜の最小化を提供可能な広帯域光増幅器が提案されている。
特許文献９には、一又は複数のセンサからのフィードバックに基づいて、プロセス制御デバイスの動作を制御する場合に、不安定性の検出および識別をする技術について開示されている。
特許文献１０には、入力量と制御量との間の関係が非線形特性を有する制御対象物を安定かつ高速に制御することができる制御装置および制御方法が開示されている。
特許文献１１には、レーザ光の波長制御システムが開示されている。
特許文献１２には、波長可変光フィルタおよびこれを用いた外部共振型半導体レーザ装置が開示されている。
特許文献１３には、光スイッチおよび光アドドロップマルチプレクサが開示されている。
【０００３】
特許文献１においては、印加電圧に対する出力の微係数を検出し、該微係数がゼロとなるようにフィードバック制御を行っている。
特許文献２においては、光増幅器の出力に対する反射光の一時的な増大時にその出力を低下させる制御を、反転増幅器を用いて実現する。
特許文献３においては、ノッチフィルタを選択的に挿入し、測定したＳ／Ｎ比によりシステム中の各増幅器のゲインを制御する。
特許文献４においては、光増幅動作を行う元素又はイオンの総量が少ない第一の光増幅部と、それが多い第二の光増幅部と、前記第一の光増幅部の出力信号光の強度を一定とする制御部とを有する。
特許文献５においては、受信光信号が断となったときに、駆動部が制御されて発光部の動作を開始し、発光部の光出力が徐々に大きくなるように制御する。
特許文献６においては、ＡＬＣ回路が平均光レベルが一定になるように光源を制御し、ＡＧＢＣ回路が特定の二つの波長の光レベルが互いに一致するように可変光減衰器の減衰量を制御する。
特許文献７においては、上流位置において反射光信号パワーの関数として、光ファイバ路中の下流欠陥を検知するステップと、下流欠陥が検知されたとき、下流欠陥において発生する光信号からの害が本質的に減少するように、あらかじめ決められた量だけ、上流位置で光信号パワーを自動的に減らすステップとからなり、光ファイバ路に沿って配置された回路網要素により供給される光信号パワーを制御する。
特許文献８においては、多重ステージ増幅器は、各ステージを独立に制御する中央制御回路を持ち、増幅器は、逐次結合した複数のステージを持ち、各ステージは、減衰器ステージ、利得設定サブ増幅器ステージ、パワーレベル設定ステージのいずれかである。中央制御回路は、どのステージについて利得又はパワーの能動的制御をするかを決定する。
特許文献９においては、プロセス制御ループ内の信号を測定し、測定された信号を信号データとして格納した後、統計的な解析を実行して、不安定状態の存在の有無、その原因の所在を決定する。
特許文献１０においては、フィードフォワード制御、フィードバック制御、ＰＩＤ制御の手法が用いられ、レーザダイオードの駆動電流、電圧値又は電力の値を入力量とし、レーザ光の強度を制御量とする例が記載されている。
特許文献１１においては、波長チューナブルレーザ、温度検出機構、および検出された温度に応答するバイアスコントローラを有し、それにより、温度に応じて波長チューナブルレーザに印加したバイアスを調整することによって、波長チューナブルレーザの放射波長が実質的に一定に維持される。
特許文献１２においては、シリコン基板と透明電極層との間に印加される電圧により液晶層の屈折率を制御する。
特許文献１３においては、電圧により液晶層の屈折率を制御することにより、光回折反射層により回折反射される光の波長を選択可能である。
【特許文献１】特開平５−３４６５６４号公報
【特許文献２】特開平６−３０１０７３号公報
【特許文献３】特開平６−３１８９１６号公報
【特許文献４】特開平８−２５５９４０号公報
【特許文献５】特開平９−１８４１５号公報
【特許文献６】特開平９−２１１５０７号公報
【特許文献７】特開２０００−１３３２８号公報
【特許文献８】特表２００２−５４４７１０号公報
【特許文献９】特表２００５−５１４６７６号公報
【特許文献１０】特開２００４−３５５１１３号公報
【特許文献１１】特表２００７−５３３１５１号公報
【特許文献１２】特開２００７−２９９７７３号公報
【特許文献１３】特開２００７−２４０７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
最近の光通信用デバイスは、多機能化、高機能化が進んでいる。したがって、その制御回路構成は複雑なものとなっているため、古典的な制御理論に基づくハードウェア設計だけでは安定動作をする制御回路を構成することが容易ではない。そこで、ソフトウェアを導入し、ハードウェア制御回路とＣＰＵとの協調制御による光デバイスあるいはサブシステムという性格を持った高機能な光モジュールが商品化されてきている。
【０００５】
本発明の発明者は、光デバイスが概ね大きな温度特性を持つものが多いことに着目した。特に光半導体デバイスについては、温度センサが使われることが多いことからもわかるように、温度に対して敏感である。したがって、まず温度を安定化することがもっとも重要な制御対象となる。そして、それを実現するのにふさわしいプログラミング手法がいずれであるかを捜し求め、日夜研究した結果、ようやく天啓を得て、本願の発明に至ったものである。本発明の目的は、高次で多重な制御ループを持つ光デバイス制御回路のハードウェアとソフトウェアとの協調制御の方式および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決すべく、本発明は以下の構成を提供する。
第一に、制御対象の制御順序は必ずしも同じ重みで制御する必要はない。制御対象に時間的な順序をつけて、先にその制御対象（例えば温度）を安定領域まで制御する。短時間における温度の安定度はよい。そこで、温度が安定している短時間の間、あたかも閉ループ関数の次数が一つ減ったかのように、その後はその制御対象（ここでは温度）への制御を一時休止させて他の制御対象（制御順序)を設定する。制御対象（制御順序)は、デバイスの特性や、使用される環境の違いに応じて自由に設定可能である。
第二に、本発明を構成するソフトウェアは、ＲＴＯＳ（リアルタイムオペレーティングシステム)をＯＳとすることが望ましい。ＲＴＯＳは、スケジューリング機能を備えており、それを利用してタスクの時間重み順番を実現できるからである。制御対象が三つあるとすると、それぞれを一つずつのタスクとしてとらえて、制御の対象に順序の重みと時間的な遅延とをソフトウェア的に実現することができる。順序の重みは、優先度レベルである。ＲＴＯＳを用いることにより、プライオリティタスク（優先度の高いタスク）は、一定時間経過ごとに実行するなどの処理が可能である。逆にある一定時間は、安定度が高い制御対象については、必要以上に頻繁にその制御にＣＰＵリソースをかけることは望ましくない。その意味において、適切な遅延を与えることも、ＲＴＯＳをもちいることにより可能となる。ハードウェアのみの制御回路を設計する場合には、「利得余裕」や「位相余裕」がとかく発生しやすいが、それらを気にすることなく制御方式、制御方法を組むことが可能となる。
【０００７】
請求項１に係る発明は、高次で多重な制御ループを持つ光通信用デバイスと、該光通信用デバイスの複数の制御対象のそれぞれを制御する複数の電子回路と、該複数の電子回路を総合的に制御するＣＰＵを有し、該ＣＰＵが前記複数の電子回路のうちの一つを優先的に制御して、該電子回路が制御する制御対象を安定領域に追い込み、その後、他の制御対象を制御することを特徴とする光通信用デバイスの制御方式である。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光通信用デバイスの制御方式であって、前記ＣＰＵが、実行するオペレーティングシステムがリアルタイムオペレーティングシステム（「ＲＴＯＳ」）であり、前記高次で多重な制御ループを構成する一つ一つの制御ループの処理プログラムをいくつかのタスクに分割し、前記ＲＴＯＳの有するスケジューリング機能を用いて、該タスクの優先権と時間的重み付け、処理順序及び時間的な遅延を実現することを特徴とする光通信用デバイスの制御方式である。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２のいずれかに記載の光通信用デバイスの制御方式であって、前記光通信用デバイスは、温度特性の激しいものであって、前記複数の制御対象のうち温度の制御プログラムを前記ＣＰＵが優先的に制御して、温度を安定領域に追い込み、温度が安定している短時間の間に他の制御対象を制御することを特徴とする光通信用デバイスの制御方式である。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の光通信用デバイスの制御方式であって、前記光通信用デバイスは、チューナブル・レーザダイオードであり、前記ＣＰＵは該チューナブル・レーザダイオードの制御対象であるレーザダイオード周囲温度、チューナブルミラーの発振波長、出力レベルの三つをそれぞれ制御するレーザダイオード温度制御回路、チューナブルミラー発振波長制御回路、出力レベル制御回路を総合的に制御し、該ＣＰＵが前記レーザダイオード温度制御回路を優先的に制御して、レーザダイオード温度を安定領域に追い込み、次に、前記ＣＰＵが前記チユーナルブルミラー発振波長制御回路を制御してチューナブルミラーの発振波長を所望する波長になるようにし、最後に、前記ＣＰＵが前記出力レベル制御回路を制御して出力レベルを所望する波長になるようにすることを特徴とする光通信用デバイスの制御方式である。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の光通信用デバイスの制御方式であって、前記ＣＰＵが、実行するオペレーティングシステムがＲＴＯＳであり、前記ＣＰＵの実行するプログラムを、前記レーザダイオード温度制御回路を制御する温度制御タスクと、前記チューナブルミラー発振波長制御回路を制御する発振波長制御タスクと、前記出力レベル制御回路を制御する出力レベル制御タスクとに分割し、前記ＲＴＯＳの有するスケジューリング機能を用いて、該タスクの優先権と時間的重み付け、処理順序及び時間的な遅延を実現することを特徴とする光通信用デバイスの制御方式である。
【００１２】
請求項６に係る発明は、光通信用デバイスの複数の制御対象のそれぞれを制御する複数の電子回路と、それらの電子回路を総合的に制御するＣＰＵを有し、高次で多重な制御ループを持つ光通信用デバイスの制御方法であって、前記ＣＰＵが前記複数の電子回路のうちの一つを優先的に制御して、該電子回路が制御する制御対象を安定領域に追い込み、その後、他の制御対象を制御することを特徴とする光通信用デバイスの制御方法である。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の光通信用デバイスの制御方法であって、前記ＣＰＵが、実行するオペレーティングシステムがＲＴＯＳであり、前記高次で多重な制御ループを構成する一つ一つの制御ループの処理プログラムをいくつかのタスクに分割し、前記ＲＴＯＳの有するスケジューリング機能を用いて、該タスクの優先権と時間的重み付け、処理順序及び時間的な遅延を実現することを特徴とする光通信用デバイスの制御方法である。
【００１４】
請求項８に係る発明は、請求項６又は７のいずれかに記載の光通信用デバイスの制御方法であって、前記光通信用デバイスは、温度特性の激しいものであって、前記複数の制御対象のうち温度の制御プログラムを前記ＣＰＵが優先的に制御して、温度を安定領域に追い込み、温度が安定している短時間の間に他の制御対象を制御することを特徴とする光通信用デバイスの制御方法である。
【００１５】
請求項９に係る発明は、請求項６に記載の光通信用デバイスの制御方法であって、前記光通信用デバイスは、チューナブル・レーザダイオードであり、前記ＣＰＵは該チューナブル・レーザダイオードの制御対象であるレーザダイオード周囲温度、チューナブルミラーの発振波長、出力レベルの三つをそれぞれ制御するレーザダイオード温度制御回路、チューナブルミラー発振波長制御回路、出力レベル制御回路を総合的に制御し、該ＣＰＵが前記レーザダイオード温度制御回路を優先的に制御して、レーザダイオード温度を安定領域に追い込み、次に、前記ＣＰＵが前記チユーナルブルミラー発振波長制御回路を制御してチューナブルミラーの発振波長を所望する波長になるようにし、最後に、前記ＣＰＵが前記出力レベル制御回路を制御して出力レベルを所望する波長になるようにすることを特徴とする光通信用デバイスの制御方法である。
【００１６】
請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の光通信用デバイスの制御方法であって、前記ＣＰＵが、実行するオペレーティングシステムがＲＴＯＳであり、前記ＣＰＵの実行するプログラムを、前記レーザダイオード温度制御回路を制御する温度制御タスクと、前記チューナブルミラー発振波長制御回路を制御する発振波長制御タスクと、前記出力レベル制御回路を制御する出力レベル制御タスクとに分割し、前記ＲＴＯＳの有するスケジューリング機能を用いて、該タスクの優先権と時間的重み付け、処理順序及び時間的な遅延を実現することを特徴とする光通信用デバイスの制御方法である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１又は請求項６に係る発明によれば、複雑なハードウェア設計によらずに、高次多重制御ループの安定動作を実現できる。
【００１８】
請求項２又は請求項７に係る発明によれば、ＯＳの機能を用いて、高次多重制御ループを有する光通信用デバイスの安定動作を実現する制御方式、制御方法が実現できる。
【００１９】
請求項３又は請求項８に係る発明によれば、温度の制御を優先して、他の制御対象をも安定動作させる制御方式、制御方法が実現できる。
【００２０】
請求項４又は請求項９に係る発明によれば、チューナブル・レーザダイオードに適した制御方式、制御方法を実現できる。
【００２１】
請求項５又は請求項１０に係る発明によれば、チューナブル・レーザダイオードに適した制御方式、制御方法をＯＳの機能を用いて実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、実施例を示した図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、一般的なチューナブル・レーザダイオードの制御回路構成例を示す図である。このチューナブル・レーザダイオードにおいては、制御ループが三つ存在する。ループ１は、レーザダイオード１２の周囲温度を測定する温度センサ（例えばサーミスタ）１４の出力と、Ｒｅｆ１（温度制御用温度設定値発生回路）の出力とをオペアンプ８１の入力として、レーザダイオード１２の温度を制御する閉ループである。ループ２は、レーザダイオード１２からの出力の一部を分波器１５によりモニタして波長ディスクリミネータ（例えばエタロンの波長をわずかに所望波長からずらし、波長変動による光強度が変化する特性を持つもの）１６を介してフォトダイオード１７に入力し、その出力とＲｅｆ２（レーザ出力レベル設定値発生回路）の出力とをオペアンプ８２の入力として、レーザ出力レベルを制御する閉ループである。ループ３は、フォトダイオード１７の出力と、Ｒｅｆ３（発振波長設定値発生回路）の出力をオペアンプ８３の入力とし、その出力を波長選択用制御電圧発生回路１８を介してチューナブルミラー１０へと供給する閉ループである。
【００２４】
図２は、本発明の制御方式の構成を示すブロック図である。ＣＰＵ２１は、中央処理装置であり、マイクロプロセッサを用いることができる。比較的小さなデバイスを構成する場合には、いわゆるワンチップマイコンを使うことが可能である。また、制御対象となる光デバイスの大きさや、用途によっては、いわゆるパソコンなどの汎用コンピュータや、ファクトリーオートメーションに用いるＦＡコンピュータなどを用いることも可能である。ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）やＲＯＭ（リードオンリメモリ）を必要とする。煩雑を避けるために図２にはそれらを図示することを省略する。図示を省略したＲＯＭなどには、ＲＴＯＳなどのＯＳや、コンピュータプログラムが書き込まれており、ＣＰＵ２１は、必要に応じてそれらを読み出して実行する。
【００２５】
ＣＰＵ２１には、温度制御回路２２、チューナブルミラー発振波長制御回路２３、出力レベル制御回路２４が接続され、ＣＰＵ２１は、必要なプログラムを読み込んで実行することによりこれらの制御回路を総合的に制御する。ここで、温度制御回路２２は、図１における温度センサ１４、オペアンプ８１、Ｒｅｆ１（温度制御用温度設定値発生回路）を含むハードウェアである。チューナブルミラー発振波長制御回路２３は、図１における波長選択用制御電圧発生回路１８、オペアンプ８３、Ｒｅｆ３（発振波長設定値発生回路）と  を含むハードウェアである。出力レベル制御回路２４は、図１におけるオペアンプ８２、Ｒｅｆ２（レーザ出力レベル設定値発生回路）を含むハードウェアである。
【００２６】
チューナブル・レーザダイオードは、温度特性の激しい光デバイスの一例として掲げたものである。図２では、ＣＰＵ２１に三つの制御回路のハードウェア２２，２３，２４が接続されて総合的に制御されているとしたが、ソフトウェア的に表現すると、それら三つの制御対象を処理するプログラムがタスクとして用意されていると、とらえることができる。
【００２７】
そして、本発明においては、プライオリティレベルの高いタスクとして、温度制御タスク（温度制御回路２２を制御するタスク）を選ぶ。温度特性の激しい光デバイスにおいては、温度制御プログラムにＣＰＵのリソースを優先的に与えて、安定領域に追い込むことにより、制御ループ関数の次数を見かけ上減らすことができる。本発明においては、これにより制御ループの安定度を増す。そして、タスクの優先権と時間的重みを付与することとする。
【００２８】
温度センサ１４の情報に基づいてレーザダイオード１２の周囲温度をまず安定化するタスクプログラムを起動すれば、短時間的にはレーザダイオード１２の温度による特性は一定値となる。具体的には発振波長への影響、駆動電流に影響ある閾値電流値などが安定となる（ループ１）。
【００２９】
次に、チューナブルミラー発振波長を所望する波長になるようにするタスクプログラムにより制御電圧を与えると、前に設定した温度近傍で、波長は安定化するので波長変動によるフォトダイオード（ＰＤ）出力変動（波長ずれ誤差信号）は一定値に落ち着く（ループ３）。
【００３０】
さらに、出力レベルを所望の値にするためのタスクプログラムを起動してＰＤ（フォトダイオード）の出力レベル誤差信号を使用して制御を行う（ループ２）。
【００３１】
上記のタスク起動の順序や時間頻度は説明を単純にするために一様な順序としたが、このタスクの順番や制御している時間的な重みなどのスケジュールは、ＲＴＯＳのスケジュール機能を用いれば、各制御タスクの優先順位や占有時間等が自由に設定できる。このように本発明においては、ＲＴＯＳをつかうことで、高次多重の制御システムを安定に構築し、動作させることができる。
【００３２】
図３は、リアルタイムオペレーティングシステム（ＲＴＯＳ）の一般的な構成を本発明に適用した際の制御アルゴリズムを示す図である。優先度の高いタスクとして温度制御タスクがあり、そのほかのタスクとして波長制御タスク、光出力制御タスク、その他タスク番号ｎまでのタスクがある。これらのタスクと、ＲＴＯＳとの間のやり取りをとりもつのがサービス関数（ユーザに提供するサービスとして用意されたいくつかの関数）がある。例えば、割り込み処理から指定タスクを起動し実行待ち状態にするサービス関数や、タスクから指定タスクの起動を要求し実行待ち状態にするサービス関数などがあり、割込み許可状態で戻るか、割込み禁止状態で戻るかが、そのサービス関数の性質によってあらかじめ決められている。
【００３３】
タスクの状態には、大別すると停止状態、実行待ち状態、実行中の三つがあり、各状態間の遷移は割込みの発生や、タスクでのサービス関数実行により惹き起こされる。タスクＳＷ（スイッチ）は、各タスクをスケジューラの規則（イベントドリブン、タイムスライス、優先度処理等）の手法で切り替える。本発明では、温度制御タスクをまず起動し、他のタスクは初期値で立ち上がった後に「ウエイト」状態でタスクＳＷが自タスクに切り替えられるまで待たされる。温度制御が定常状態に達した時点で、各タスクを予め決められた順序でＣＰＵのリソースを割り当てて実行する。
【実施例２】
【００３４】
本願の発明者は、本願の発明と同時期に、チューナブルＬＥＤモジュールおよび波長選択素子の駆動方式についての発明をも行った。図４は、本願の発明者が提案したチューナブルＬＥＤモジュールの模式図である。所望波長を含む所定の波長帯で発光可能なＬＥＤ３１と、該ＬＥＤ３１からの発散光を平行光化するコリメータ３２と、前記ＬＥＤ３１からの出射光のうちの所望波長を含む所定の複数波長の光を選択する波長選択素子としてのエタロン３３と、波長選択素子で選択された複数の波長のうちの所望波長の光を可変に弁別可能なチューニング素子としてのＢＲＦ３４と、該ＢＲＦ３４によって弁別された光が入射して結合する光結合素子３５と、銅又は銅合金等の高い熱伝導性を有する材料からなりＬＥＤ３１を支持するＬＥＤ支持部材３６と、前記ＢＲＦ３４によって弁別された波長以外の波長の光のパワーを検出して検出された光のパワーに応じた選択光レベル信号を発生する受光器３７とを備える構成を有している。
【００３５】
図４に示すチューナブルＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ支持部材３６の温度を検出し検出した温度を示す検出温度信号を発生する温度センサ３８と、ＬＥＤ３１の設定温度を示す設定温度信号を発生する温度設定基準値発生回路３９と、検出温度信号と温度設定基準値信号とを入力とし、これらの信号に基づいて特定される設定温度からの温度差に応じて温度制御信号を出力する温度制御回路（オペアンプ）４０と、温度制御回路４０から出力された温度制御信号に応じてＬＥＤ支持部材３６の温度を変化させる、ペルチェ素子等からなる温度可変素子４１と、からなるＬＥＤ温度制御部を有する。ここで、温度センサ３８は、熱電変換素子を有するように構成され、ＬＥＤ支持部材３６のみならず、ＬＥＤ３１の温度を直接検出するのでもよい。また、上記の温度制御信号は、設定温度からの温度差を所定範囲内に制御するためものである。
【００３６】
チューナブルＬＥＤモジュールは、また、ＢＲＦ３４を弁別されずに透過した光のパワーを検出するフォトダイオード等を有し検出した光のパワーに応じた選択光レベル信号を発生する受光器３７と、ＬＥＤ３１の出力レベルの設定値を示す出力設定レベル信号を発生する設定レベル発生回路４２と、選択光レベル信号と出力設定レベル信号とを入力とし、これらの信号に基づいて特定される設定レベルからのレベル差に応じてレベル制御信号を出力するレベル制御回路（オペアンプ）４３と、レベル制御信号に応じてＬＥＤ３１を駆動するＬＥＤ駆動回路４４と、からなるＬＥＤレベル制御部を有する。ここで、上記のレベル制御信号は、設定レベルからのレベル差を所定範囲内に制御するためものである。
【００３７】
チューナブルＬＥＤモジュールは、さらに、ＢＲＦ３４を出射して光結合素子３５に入射する光のうちの一部をモニタ用に反射し、残りを透過させる部分反射板４５と、受光器３７と同様に構成され、部分反射板４５で反射した光のパワーを検出して反射光パワー信号として出力する受光器４６と、ＢＲＦ３４への所望波長の設定値を示す設定波長信号を出力する波長設定基準値発生回路４７と、反射光パワー信号と設定波長信号とを入力とし、これらの信号に基づいて特定される設定波長からの波長差に応じて波長制御信号を出力する波長制御回路（オペアンプ）４８と、波長制御回路４８から入力された波長制御信号に応じて、例えば液晶に印加する電圧を変化させること等によって、ＢＲＦ３４の反射波長を制御するバイアス回路４９と、からなる波長制御部を有する。ここで、上記の波長制御信号は、設定波長即ち所望波長からの波長差を所定範囲内に制御するためものである。
【００３８】
ＬＥＤ温度制御部、ＬＥＤレベル制御部、波長制御部の三つの制御回路が電子回路（ハードウェア）からなるものとして存在する。これらは、三つの閉ループである。そして、そのうちの一つが温度制御であるから、本発明を適用可能である。すなわち、これらの三つの制御回路を総合的に制御するＣＰＵを設けて、温度制御を優先度の高いタスクとして実行させて、温度が安定領域にはいった段階で、その後、他のタスク（他の制御回路の制御）を実行する。それらの処理は、図２、図３に示したものと同様に行うことができる。このようにレーザダイオード以外の発光素子（ＬＥＤ）について本願の発明を適用することが可能である。
【実施例３】
【００３９】
本願の発明者はまた、波長選択素子を用いた光受信機をも提案した。本願の出願人が提供するチューナブルミラーをスイッチとして使用し、それを受信機に適用したものである。詳細な説明はここでは省略するが、上述の実施例１や実施例２と同様に、温度制御を含む複数の制御回路を有するものである。したがって、本願発明を適用することが可能である。
【実施例４】
【００４０】
さらに、本願の発明者は、実施例２と実施例３とを組み合わせた光ＬＡＮをも提案している。それについても、同様に本願発明を適用可能である。
【実施例５】
【００４１】
チューナブルミラーを用いたチューナブル光源の波長選択素子の離調検出方式に、本願発明を適用することもできる。
【実施例６】
【００４２】
さらに、チューナブルミラーをスイッチとして使用して光シャッターを構成する事例についても、本願発明を適用可能である。
【実施例７】
【００４３】
本明細書の背景技術の項において、特許文献１から１３までの従来例を挙げた。それらについても、温度制御を含む複数の制御がなされるものであるので、本願の発明を適用可能である。
【００４４】
本発明に係る方式は温度に敏感な光デバイスを使った制御回路あるいは光モジュールに有効である。制御対象が優先順位をつけがたい制御対象である場合には、本願の発明は不向きである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明による制御方式および制御方法は、高次で多重な制御ループを持つ光デバイス制御に利用が可能である。とりわけ温度制御を必要とする光デバイスに用いることができる。また、温度以外の制御対象であっても、一旦安定領域に追い込んだ後、一定の短時間は安定度がよいものについては、利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】一般的なチューナブル・レーザダイオードの制御回路構成例を示す図である。
【図２】本発明の制御方式の構成を示すブロック図である。
【図３】リアルタイムオペレーティングシステム（ＲＴＯＳ）の一般的な構成を本発明に適用した際の制御アルゴリズムを示す図である。
【図４】本願の発明者が提案したチューナブルＬＥＤモジュールの模式図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  チューナブルミラー
１１，３３  波長選択素子（エタロン）
１２  レーザダイオード
１３  ＴＥＣ（ペルチェ素子）
１４，３８  温度センサ
１５  光分波器
１６  波長ディスクリミネータ
１７  フォトダイオード
１８  波長選択用制御電圧発生回路
２１  ＣＰＵ
２２  温度制御回路
２３  チューナブルミラー発振波長制御回路
２４，４３  出力レベル制御回路
３１  ＬＥＤ
３２  コリメータ
３４  チューニング素子（ＢＲＦ）
３５  光結合素子
３６  ＬＥＤ支持部材
３７  受光器
３９  温度設定基準値発生回路
４０  温度制御回路
４１  温度可変素子
４２  レベル設定基準値発生回路
４４  ＬＥＤ駆動回路
４５  部分反射板
４７  波長設定基準値発生回路
４８  波長制御回路
４９  バイアス回路
５０  チューニング素子（ＢＰＦ）
８１，８２，８３  オペアンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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