JP2001291928A - 光モジュール - Google Patents
光モジュールInfo
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Abstract
減少することができ、複数の発振波長を高精度に調整す
ることができる光モジュールを提供することを目的とす
る。 【解決手段】 発光手段10から出力される光信号を受
光する半透明構造の第1受光レベル検出手段31と、第
1受光レベル検出手段31を透過した光信号をフィルタ
手段23を介して受光する第2受光レベル検出手段13
と、第1受光レベル検出手段及び第2受光レベル検出手
段から出力される電気信号に従って発光手段10の動作
温度を制御する制御手段14とを有することにより上記
課題を解決する。
Description
り、特に、出力する光信号の波長を安定化させる光モジ
ュールに関する。
Division Multiplexing)技術を
利用する光波長多重伝送システム(以下、WDMシステ
ムという。)は、多重化する波長の数を増加することに
より伝送容量が増加する。つまり、伝送容量を増加する
為には、波長間隔を圧縮する必要がある。しかし、光信
号の波長間隔が狭くなると、光モジュールから出力され
る光信号の波長精度を向上させる必要があった。
オード光源の波長の経時的変動又は周囲温度による変動
を抑制し、出力する光信号の波長をロックするモジュー
ル構造を有している。このようなモジュール構造を有す
る光モジュールとしては、例えば、光信号の波長変動を
抑制する波長ロック機能を有する光モジュールがある。
なお、波長ロック機能は例えば波長ロッカと呼ばれる波
長検出モジュールを利用して行われる。
ュールについて図1,2を参照して説明する。図1は、
光モジュール1の一例の側面図を示す。また、図2は光
モジュール1の一例の上面図を示す。
下、LDという。)素子10,LDキャリア11,フォ
トダイオード(以下、PDという。)キャリア12,モ
ニタPD13,電気−熱変換素子(以下、TECとい
う。)14,第1レンズ15,サーミスタ抵抗16,マ
ウントキャリア17,光アイソレータ18,及び第2レ
ンズ19を含むように構成される。
ア11に設置され、前方向及び後方向に光信号を出力す
る。LD素子10の前方向に出力された光信号は、マウ
ントキャリア17に設置された第1レンズ15により平
行光に変換され、光アイソレータ18に供給される。
ら供給される順方向の光信号を透過し、後述する第2レ
ンズ19から供給される逆方向の反射光を遮断すること
により光反射を防止する。光アイソレータ18を透過し
た光信号は、第2レンズ19により集光され、光ファイ
バ20に供給される。
光信号は、PDキャリア12に設置されたモニタPD1
3により光信号出力をモニタされており、前方向に出力
される光信号出力を一定とする為のオートパワー制御
(以下、APC制御という。)に利用される。
12,及び第1レンズ15は、TEC14上にマウント
キャリア17を介して設置されている。このマウントキ
ャリア17上には更にサーミスタ抵抗16が設置され、
LD素子10付近の温度をモニタしている。TEC14
は、サーミスタ抵抗16による温度モニタの結果に従っ
てLD素子10付近の温度が一定となるように自動温度
制御(以下、ATC制御という。)を行なっている。
ールについて図3,4を参照して説明する。図3は、光
モジュール2の一例の側面図を示す。また、図4は光モ
ジュール2の一例の側面図を示す。なお、光モジュール
2は一部を除いて図1,2の光モジュール1と同様であ
り、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
ャリア11,PDキャリア12,モニタPD13,TE
C14,第1レンズ15,マウントキャリア17,光ア
イソレータ18,第2レンズ19,後方レンズ21,P
Dキャリア22,光フィルタ23,ビームスプリッタ
(以下、BSという。)24,及びモニタPD25を含
むように構成される。
は、後方レンズ21により集光され、BS24に供給さ
れる。BS24は供給された光信号の一部を反射し、他
の部分を透過することにより光信号を2分岐する。分岐
された一方の光信号は、PDキャリア22に設置された
モニタPD25により光信号出力をモニタされており、
前方向に出力される光信号出力を一定とする為のAPC
制御に利用される。分岐された他方の光信号は、光フィ
ルタ23を介してPDキャリア12に設置されたモニタ
PD13に供給される。
透過特性が傾斜するものを用いている。例えば、エタロ
ンフィルタ,低域フィルタ,高域フィルタ,帯域フィル
タ等が考えられる。なお、LD素子10から出力される
光信号の波長をロックする波長固定制御方法はモニタP
D13及びモニタPD25の出力を利用して行われる。
る一例のブロック図を示す。LD素子10の後方向に出
力された光信号は、その一部がBS24−1に反射さ
れ、モニタPD25に供給される。また、LD素子10
の後方向に出力された光信号のうちBS24−1を透過
した光信号はBS24−2に反射され、例えば光フィル
タ23として用いられる帯域フィルタを介してモニタP
D13に供給される。
モニタ電流を後述する割り算回路TEC26に供給す
る。図6は、モニタPDから出力されるモニタ電流値に
ついて説明する一例の図を示す。
流値は波長依存性のないフラットな特性を示す。また、
PD13から出力されるモニタ電流値は、光フィルタ2
3を介して光信号が供給されている為に、その光フィル
タ23の特性を示す。
ックしたい場合、LD素子10の発振波長が動作温度に
応じて変動することを利用して、LD素子10の発振波
長をλ1に設定する。そして、割り算回路TEC26に
PD13,25から出力されるモニタ電流値を夫々供給
する。
タ電流値を除算して、図7に示すような値を出力する。
図7は、割り算回路TECから出力される値について説
明する一例の図を示す。
26の出力値は、発振波長がλ1からはずれると、増加
又は減少する特性を示す。温度制御回路27は、割り算
回路TEC26から供給される値に従ってTEC14を
制御し、LD素子10付近の温度を制御することにより
LD素子10の発振波長を調整していた。
4に示す様な従来の光モジュールは、BS24等により
光信号を2分岐している為、実装面積が大きくなるとい
う問題があった。このため、LD素子10とモニタPD
13,25との距離が大きくなり、後方レンズ21が必
要となっていた。したがって、必要な部品点数が増加
し、コストが増加するという問題があった。
軸合わせ等の調整箇所が増加し、組立工数が増加してし
まうという問題があった。
の光モジュールにおいて数種類の発振波長に調整するこ
とができるチューナブルLD素子が必要であり、このチ
ューナブルLD素子から出力される光信号の波長精度を
向上させる必要があった。
で、部品数を減少することができ、組立コストを減少す
ることができ、複数の発振波長を高精度に調整すること
ができる光モジュールを提供することを目的とする。
するため、請求項1記載の光モジュールは、発光手段か
ら出力される光信号を受光する半透明構造の第1受光レ
ベル検出手段(例えば、図8におけるモニタPD31)
と、前記第1受光レベル検出手段を透過した前記光信号
をフィルタ手段を介して受光する第2受光レベル検出手
段(例えば、図8におけるモニタPD13)と、前記第
1受光レベル検出手段及び第2受光レベル検出手段から
出力される電気信号に従って前記発光手段の動作温度を
制御する制御手段(例えば、図8におけるTEC14)
とを有することを特徴とする。
透明構造とすることで、第1受光レベル検出手段を透過
した光信号を第2受光レベル検出手段に供給することが
可能となる。したがって、光信号を分岐する為の部品が
不要となり、組立コストを減少することができる。
記フィルタ手段(例えば、図8における光フィルタ2
3)が、前記第1受光レベル検出手段を透過した光信号
をフィルタ特性に従って減衰し、その減衰した光信号を
前記第2受光レベル検出手段に出力することを特徴とす
る。
給される光信号をフィルタ特性に従って減衰することに
より、第1受光レベル検出手段から出力される電気信号
と第2受光レベル検出手段から出力される電気信号とに
差を設けることができる。
記フィルタ手段(例えば、図8における光フィルタ2
3)が、前記光信号の入射角度の変動に従って前記フィ
ルタ特性が変動することを特徴とする。
信号の入射角度に従ってフィルタ特性が変動できること
により、フィルタ特性のうち受光レベルの検出に利用し
易い部分を利用することができる。
記制御手段が、前記第1受光レベル検出手段から出力さ
れる電気信号と第2受光レベル検出手段から出力される
電気信号とを比較する比較手段(例えば、図11におけ
る割り算回路TEC26)と、前記比較の結果に従って
前記発光手段の動作温度を制御し、前記発光手段から出
力される光信号の波長を調整する温度制御手段(例え
ば、図11における温度制御回路27,TEC14)と
を有することを特徴とする。
出力される電気信号と第2受光レベル検出手段から出力
される電気信号との比較結果に従って発光手段の動作温
度を制御できるので、光信号の波長を容易に調整するこ
とができる。
記温度制御手段が、前記発光手段の動作温度をペルチェ
効果を利用して可変することを特徴とする。
により、容易に発光手段の動作温度を調整できる。
記第1受光レベル検出手段が、第1固定手段(例えば、
図16におけるPDキャリア30)に設置されており、
その第1固定手段に前記フィルタ手段が設置されている
ことを特徴とする。
ル検出手段とフィルタ手段とを設置することにより、第
1受光レベル検出手段とフィルタ手段との距離を小さく
することができる。したがって、第2受光レベル検出手
段と発光手段との距離を小さくすることができ、光モジ
ュールの小型化が可能となる。
記発光手段が、第2固定手段(例えば、図18における
LDキャリア11)に設置されており、その第2固定手
段に前記第1受光レベル検出手段が設置されていること
を特徴とする。
1受光レベル検出手段とを設置することにより、同一基
板上に発光手段と第1受光レベル検出手段とを集積化す
ることが可能となる。したがって、部品数を減少するこ
とができると供に光モジュールの小型化が可能となる。
作温度に従って発振波長を変化させる発光手段(例え
ば、図22におけるLD素子10)と、前記発光手段か
ら出力される光信号を分岐する分岐手段(例えば、図2
2におけるBS24)と、分岐された一の光信号を受光
する第1受光レベル検出手段(例えば、図22における
モニタPD25)と、分岐された他の一の光信号をフィ
ルタ手段を介して受光する第2受光レベル検出手段(例
えば、図22におけるモニタPD13)と、前記第1受
光レベル検出手段及び第2受光レベル検出手段から出力
される電気信号に従って前記発光手段の動作温度を制御
する第1制御手段(例えば、図22におけるTEC14
−1)と、前記発光手段の発振波長に従って前記フィル
タ手段の動作温度を制御する第2制御手段(例えば、図
22におけるTEC14−2)とを有することを特徴と
する。
とを有することにより、発光手段の動作温度とフィルタ
手段の動作温度とを別々に調整することが可能となる。
したがって、発光手段から出力される光信号の波長を高
精度に調整することが可能となる。
記フィルタ手段が、前記他の一の光信号をフィルタ特性
に従って減衰し、その減衰した光信号を前記第2受光レ
ベル検出手段に出力することを特徴とする。
給される光信号をフィルタ特性に従って減衰することに
より、第1受光レベル検出手段から出力される電気信号
と第2受光レベル検出手段から出力される電気信号とに
差を設けることができる。
前記フィルタ手段が、前記光信号の入射角度の変動に従
って前記フィルタ特性が変動することを特徴とする。
信号の入射角度に従ってフィルタ特性が変動できること
により、フィルタ特性のうち受光レベルの検出に利用し
易い部分を利用することができる。
前記第1制御手段が、前記第1受光レベル検出手段から
出力される電気信号と第2受光レベル検出手段から出力
される電気信号とを比較する比較手段(例えば、図24
における比較回路52)と、前記比較の結果に従って前
記発光手段の動作温度を制御し、前記発光手段から出力
される光信号の波長を調整する第1温度制御手段(例え
ば、図24における温度制御回路53,TEC14−
1)とを有することを特徴とする。
出力される電気信号と第2受光レベル検出手段から出力
される電気信号との比較結果に従って発光手段の動作温
度を制御できるので、光信号の波長を容易に調整するこ
とができる。
前記第2制御手段が、前記フィルタ手段の動作温度を検
出する温度検出手段(例えば、図24におけるサーミス
タ抵抗16−2)と、前記発光手段の発振波長毎に設定
されている動作温度に応じた基準値を出力する基準値出
力手段(例えば、図24におけるREF回路42〜4
5)と、前記温度検出手段から出力される動作温度に応
じた値と前記基準値とを比較する比較手段(例えば、図
24における比較回路40)と、前記比較の結果に従っ
て前記フィルタ手段の動作温度を制御する第2温度制御
手段(例えば、図24における温度制御回路27)とを
有することを特徴とする。
動作温度に応じた値と前記基準値とに応じてフィルタ手
段の動作温度を発振波長毎に調整できるので、発光手段
から出力される光信号の波長を高精度に調整することが
可能となる。
前記発光手段が、アレイ構造(例えば、図25における
構造)又はタンデム構造(例えば、図26における構
造)を有するレーザダイオードで構成されることを特徴
とする。
ンデム構造のレーザダイオードで構成された光モジュー
ルであっても、夫々のレーザダイオードの発振波長を高
精度に調整することが可能である。
前記フィルタ手段が、エタロンフィルタであることを特
徴とする。
ルタを利用することにより、第2受光レベル検出手段は
周期性を持った光信号を受信することができる。したが
って、発光手段から出力される光信号を広範囲の発振波
長に調整することが可能となる。
発光手段(例えば、図23におけるLD素子10)と、
前記発光手段の温度を制御する第1の温度制御手段(例
えば、図23におけるTEC14−1)と、前記発光手
段からの光を受光する第1の受光手段(例えば、図23
におけるモニタPD25)と、前記発光手段からの光を
フィルタ手段を介して受光する第2の受光手段(例え
ば、図23におけるモニタPD13)と、前記フィルタ
手段の温度を制御する第2の温度制御手段(例えば、図
23におけるTEC14−2)とを有することを特徴と
する。
温度制御手段とを有することにより、発光手段の動作温
度とフィルタ手段の動作温度とを別々に調整することが
可能となる。したがって、発光手段から出力される光信
号の波長を高精度に調整することが可能となる。
前記フィルタ手段(例えば、図23における光フィルタ
23)は、ファブリペロエタロンであることを特徴とす
る。
ルタを利用することにより、第2の受光手段は周期性を
持った光信号を受信することができる。したがって、発
光手段から出力される光信号を広範囲の発振波長に調整
することが可能となる。
前記第1の温度制御手段と前記第2の温度制御手段との
上には、それぞれ温度測定素子(例えば、図23におけ
るサーミスタ抵抗16−1,16−2)が配置されてい
ることを特徴とする。
記第2の温度制御手段との上に、それぞれ温度測定素子
を配置することにより、発光手段及びフィルタ手段の動
作温度を調整することができる。
前記発光素子からの光を前記第1の受光手段に分岐する
第1の分岐手段(例えば、図28におけるBS24−
1)と、前記発光素子からの光を前記第2の受光手段に
分岐する第2の分岐手段(例えば、図28におけるBS
24−2)とを更に有することを特徴とする。
岐手段を設置することにより、発光手段からの光を第1
の受光手段及び第2の受光手段に分岐することができ
る。
前記第1の受光手段は、半透明構造の受光素子(例え
ば、図30における31)であると供に、前記フィルタ
手段は前記第1の受光手段の光をフィルタリングして前
記第2の受光手段に出力することを特徴とする。
とすることで、第1の受光手段を透過した光信号を第2
の受光手段に供給することが可能となる。したがって、
光信号を分岐する為の部品が不要となり、組立コストを
減少することができる。
発光手段(例えば、図8におけるLD素子10と、前記
発光手段からの光を受光する半透明な第1の受光手段
(例えば、図8におけるモニタPD31)と、前記第1
の受光手段を透過した前記発光手段からの光をフィルタ
手段を介して受光する第2の受光手段(例えば、図8に
おけるモニタPD13)と、前記発光手段の温度を制御
する第1の温度制御手段(例えば、図8におけるTEC
14)とを有することを特徴とする。
とすることで、第1の受光手段を透過した光信号を第2
の受光手段に供給することが可能となり、光信号を分岐
する為の部品が不要となり、組立コストを減少すること
ができる。また、発光手段の動作温度を制御できるの
で、光信号の波長を容易に調整することができる。
する為に付したものであり、一例にすぎない。
て図面に基づいて説明する。
例の側面図を示す。また、図9は、本発明の光モジュー
ルの第1実施例の上面図を示す。光モジュール3は、L
D素子10,LDキャリア11,PDキャリア12,モ
ニタPD13,TEC14,第1レンズ15,サーミス
タ抵抗16,マウントキャリア17,光アイソレータ1
8,第2レンズ19,光フィルタ23,PDキャリア3
0,及びモニタPD31を含むように構成される。
ア11に設置され、前方向及び後方向に光信号を出力す
る。LD素子10の前方向に出力された光信号は、マウ
ントキャリア17に設置された第1レンズ15により平
行光に変換され、光アイソレータ18に供給される。
ら供給される順方向の光信号を透過し、後述する第2レ
ンズ19から供給される逆方向の反射光を遮断すること
により光反射を防止する。光アイソレータ18を透過し
た光信号は、第2レンズ19により集光され、光ファイ
バ20に供給される。
は、PDキャリア30に設置された半透明構造のモニタ
PD31により光信号出力をモニタされている。モニタ
PD31は、フォトダイオードの吸収層を薄くすること
により半透明化(例えば、透過率50%以下)を実現す
る。
30は、モニタPD31の受光部に相対する位置に穴3
2を設けられている。つまり、LD素子10の後方向に
出力された光信号は半透明構造のモニタPD31を透過
し、PDキャリア30に設けられた穴32を通過して光
フィルタ23に供給される。そして、光フィルタ23に
供給された光信号は、光フィルタ23を介してPDキャ
リア12に設置されたモニタPD13に供給される。
12,及び第1レンズ15,光フィルタ23,及びPD
キャリア30は、TEC14上にマウントキャリア17
を介して設置されている。LDキャリア11上にはサー
ミスタ抵抗16が設置され、LD素子10付近の温度を
モニタしている。TEC14は例えばペルチェ効果を利
用することにより、LD素子10付近の温度を調整する
ことが可能である。
0に示すように発振波長が変動するので、LD素子10
付近の温度を調整することにより所望の発振波長を得る
ことができる。図10は、LD素子10の発振波長の温
度特性について説明する一例の図を示す。図10の例で
は、LD素子10は発振波長の温度依存性が0.09n
m/℃である。
に温度特性を有する為、LD素子10と同様にPDキャ
リア12,30を介してTEC14に設置され、付近の
温度が調整されている。
信号が供給される光フィルタ23は、例えば、エタロン
フィルタ,低域フィルタ,高域フィルタ,帯域フィルタ
等で構成される。
の波長をロックする波長固定制御方法について図11を
参照しつつ説明する。図11は、波長固定制御方法につ
いて説明する一例のブロック図を示す。
は半透明構造のモニタPD31に供給される。また、モ
ニタPD31を透過した光信号は、例えば光フィルタ2
3として用いられる帯域フィルタを介してモニタPD1
3に供給される。モニタPD13,31は、例えば前述
した図6に示すようなモニタ電流を割り算回路TEC2
6に供給する。
ニタ電流値は波長依存性のないフラットな特性を示す。
また、モニタPD13から出力されるモニタ電流値は、
光フィルタ23を介して光信号が供給されている為に、
その光フィルタ23の特性を示す。例えば、図6は光フ
ィルタ23に帯域フィルタを利用した場合にモニタPD
13から出力されるモニタ電流である。
タ電流値を除算して、例えば前述した図7に示すような
値を出力する。割り算回路TEC26の出力値は、発振
波長がλ1からはずれると、増加又は減少する特性を示
す。温度制御回路27は、割り算回路TEC26から供
給される値に従ってTEC14を制御し、LD素子10
付近の温度を制御することによりLD素子10の発振波
長を調整することが可能である。
を利用した場合にモニタPD13から出力されるモニタ
電流について図12を参照して説明する。図12は、モ
ニタPD13から出力されるモニタ電流値について説明
する一例の図を示す。
すると、エタロンフィルタの波長透過特性が周期的に繰
り返される為、モニタPD13から出力されるモニタ電
流値は図12に示されるような特性を有する。つまり、
TEC14を制御してLD素子10の発振波長を調整す
ることにより、例えば図12のλ1〜λ4のように複数
の発振波長にロックすることが可能となる。
図13を参照しつつ簡単に説明しておく。図13は、エ
タロンフィルタの原理について説明する一例の図を示
す。
又は平行膜が屈折率n′の媒体中に設けられており、上
部から平面波がθ′で入射している。進行した光は以下
の式(1)により示されるθの角で進行するが、下面に
達して一部が反射される。
進行する。このように、上面及び下面において反射が繰
り返される為、同じ伝搬角の無数の光波成分が多重干渉
を起こすことになる。平行平板又は平行膜内で下向き及
び上向きに進む平面波の波動ベクトルを夫々κ+,κ−
とすると、これらの平面波の振幅はexp(−jκ
−r),exp(−jκ+r)に比例し、厚さhを伝搬
する間の位相回転が供に、−nκ0hcosθに等し
い。したがって、一往復するとき以下の式(2)により
示される−φの位相回転が伴う。
率をR,Tとすると、平行平板又は平行膜での透過率
は、以下の式(3)により示される。
て生成される光波成分が同位相で重なり合うことにより
共振発生を生じさせることができ、フィルタとしての特
性を得ることができる。また、このときのフィルタ特性
のピーク間隔FSRは、以下の式(4)により示され
る。
ロンフィルタを使用する場合、エタロンフィルタへの光
信号の入射角度を変動することにより図14に示すよう
にフィルタ特性が変化する。図14は、エタロンフィル
タの入射角度依存性を説明する一例の図を示す。したが
って、エタロンフィルタのピークは、エタロンフィルタ
への光信号の入射角度を変動することによりシフトする
ことが可能である。
にFSR100GHzのエタロンフィルタを用いた場
合、LD素子10の発振波長はエタロンフィルタの所望
ロック波長に対して最大±0.4nmずれる可能性があ
る。
タロンフィルタのフィルタ特性を説明する一例の図を示
す。例えば、エタロンフィルタへの光信号の入射角度が
0°のときの波長のずれが1nmであれば、エタロンフ
ィルタへの光信号の入射角度を3°とすることでLD素
子10の発振波長を所望の発振波長にロックすることが
できる。
±0.4nm程度変動させることが可能な光モジュール
3を実現する為には、±3.0°程度の入射角度変動が
可能な構造としておけばよい。
ンフィルタを用いる場合、LD素子10の発振波長の最
大ずれ量が補正できるように、±40°程度の入射角度
変動が可能な構造としておけばよい。
供給される光信号は、拡散光であるうえに半透明構造の
モニタPD31に一部が吸収されるので非常に微小な電
流値となることがある。
0とモニタPD13との距離を可能な限り接近させ、モ
ニタPD31の透過率をモニタPD31のモニタ電流値
の限界レベルまで上げる必要がある。例えば、LD素子
10とモニタPD13との距離は6mm以下、モニタP
D31の透過率は50%以上が望ましい。
減少することにより組立コストを減少することが可能で
ある。
施例の側面図を示す。また、図17は、本発明の光モジ
ュールの第2実施例の上面図を示す。なお、図16,1
7の光モジュール3は一部を除いて図8,9の構成と同
様であり、同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。
キャリア30に設置されている。光フィルタ23は、P
Dキャリア30の半透明構造のモニタPD31が設置さ
れている面の反対の面に設置される。なお、光フィルタ
23はPDキャリア30に設けられた穴32を覆うよう
に設置されている。
た光信号はモニタPD31を透過し、PDキャリア30
に設けられた穴32を通過して光フィルタ23に供給さ
れる点は第1実施例と同様であるが、モニタPD31と
光フィルタ23との距離を小さくすることが可能であ
る。したがって、モニタPD13とLD素子10との間
隔を狭くすることが可能である。
施例の側面図を示す。また、図19は、本発明の光モジ
ュールの第3実施例の上面図を示す。なお、図18,1
9の光モジュール3は一部を除いて図8,9の構成と同
様であり、同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。
構造のモニタPD31とを集積化し、LDキャリア11
上に設置している。なお、LD素子10とモニタPD3
1とは夫々半導体素子である為、同一の基板上に集積化
することが可能である。
少することができ、組立コストを減少することが可能で
ある。
を利用することにより複数の発振波長にロックすること
が可能なチューナブルLD素子について説明する。
に、LD素子は動作温度が変動すると発振波長が変動す
る。したがって、LD素子10付近の温度を調整するこ
とにより所望の発振波長を得ることができる。発振波長
の温度依存性を0.1nm/℃とすると、100GHz
のWDMシステムは隣接波長間隔が0.8nmである。
つまり、LD素子10の動作温度を8℃変動させると隣
接波長に発振波長を動かすことが可能である。
を利用した場合にPD13から出力されるモニタ電流は
図12を参照して前述したように波長透過特性が周期的
に繰り返される。発振波長をロックする場合、図12の
波長透過特性グラフの傾斜の一番大きい部分に固定する
のが望ましい。これは、傾斜が大きければ波長変動を精
度良く検出できるからである。
一番大きい部分にロックする方法は、図14を参照して
前述したように、エタロンフィルタへの光信号の入射角
度を変動することにより調整が可能である。なお、発振
波長をロックする場合、波長透過特性グラフの右側の傾
斜又は左側の傾斜のどちらにロックしてもよい。
は、材料の屈折率温度変動,材料の熱膨張による共振器
長の変動によりフィルタ特性に変動が生じる。そこで、
エタロンフィルタのフィルタ特性の温度依存性につい
て、図20を参照しつつ説明する。図20は、フィルタ
特性の温度依存性について説明する一例の図を示す。
は、高温になると波形の形状を保ったままピーク波長が
長波に移動する。エタロンフィルタのピーク変動量は材
質により決定され、約8〜22pm/℃である。
ルは、LD素子10を設置しているLDキャリア11と
光フィルタ23とが同一のTEC14上に設けられてい
る。したがって、LD素子10の動作温度を調整するこ
とにより所望の発振波長を得る場合、エタロンフィルタ
の動作温度も同様に変動し、ピーク波長が変動してしま
う。
ィルタ特性の温度依存性を考慮して設計する必要があ
る。図21は、フィルタ特性の温度依存性を考慮して設
計されたピーク間隔FSRについて説明する一例の図を
示す。
0.1nm/℃とすると、動作温度を8℃変動させると
隣接波長に発振波長を動かすことが可能である。波長λ
1に発振波長をロックできる動作温度が15℃であると
すると、波長λ2に発振波長をロックできる動作温度が
23℃,波長λ3に発振波長をロックできる動作温度が
31℃,波長λ4に発振波長をロックできる動作温度が
39℃となる。
Mピッチの100GHz(約0.8nm)から8℃×エ
タロンフィルタの温度依存性分を調整した値となるよう
に設計すればよいことになる。
ャリア11と光フィルタ23とを別のTEC上に配置す
れば、LD素子10の動作温度と光フィルタ23の動作
温度とを別々に調整することが可能となる。
施例の側面図を示す。また、図23は、本発明の光モジ
ュールの第4実施例の上面図を示す。なお、図22,2
3の光モジュール3は一部を除いて図3,4の構成と同
様であり、同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。
ャリア11,PDキャリア12,モニタPD13,TE
C14−1,TEC14−2,第1レンズ15,マウン
トキャリア17−1,マウントキャリア17−2,光ア
イソレータ18,第2レンズ19,後方レンズ21,P
Dキャリア22,光フィルタ23,BS24,及びモニ
タPD25を含むように構成される。
7−1が設置され、そのマウントキャリア17−1上に
LD素子10が設置されたLDキャリア11,第1レン
ズ15,及び後方レンズ21が設置されている。また、
TEC14−2上にはマウントキャリア17−2が設置
され、そのマウントキャリア17−2上にモニタPD1
3が設置されたPDキャリア12,光フィルタ23,モ
ニタPD25が設置されたPDキャリア22,及びBS
24が設置されている。
抵抗16−1,マウントキャリア17−2上にはサーミ
スタ抵抗16−2が夫々設置され、付近の温度をモニタ
している。したがって、LD素子10の動作温度と光フ
ィルタ23の動作温度とを別々にモニタすることができ
る。
について説明しておく。まず、エタロンフィルタが設置
されているTEC14−2の温度可変範囲をA℃,エタ
ロンフィルタの温度特性をBnm/℃,及びエタロンフ
ィルタのFSRをCnmと定義する。発振波長を波長透
過特性グラフの片側の傾斜にロックする場合、以下の式
(5)の関係が成り立つときにエタロンフィルタは動作
温度を調整することによりFSR以上の可変が可能とな
る。
ックする場合、以下の式(6)の関係が成り立つときに
エタロンフィルタは動作温度を調整することによりFS
R以上の可変が可能となる。
0GHz(約800pm)、エタロンフィルタが設置さ
れているTEC14−2の温度可変範囲が10〜65℃
の場合、いかなる波長にもロック可能なエタロンフィル
タの温度特性は、波長透過特性グラフの片側の傾斜にロ
ックする場合で14.5pm/℃、両側の傾斜にロック
する場合で7.2pm/℃と算出される。
なエタロンフィルタの材料を選定することにより、いか
なる波長にもロック可能な光モジュールが実現できる。
れる光信号の発振波長は、TEC14−1を利用してL
D素子10の動作温度が調整することにより、所望の発
振波長にロックされる。また、エタロンフィルタの温度
特性は、TEC14−2を利用してエタロンフィルタの
動作温度を調整することにより、所望の発振波長が例え
ば波長透過特性グラフの片側の傾斜にロックするように
設定される。
する一例のブロック図を示す。まず、エタロンフィルタ
の動作温度は、所望の発振波長毎に設定しておく。そし
て、スイッチ41を切り替えることにより各チャネル毎
に設定されている動作温度42〜45、言い換えれば所
望の動作温度のときのサーミスタ抵抗値がスイッチ41
を介して比較回路40に供給される。
−2から供給されるサーミスタ抵抗値とスイッチ41を
介して供給されるサーミスタ抵抗値との比較結果に応じ
てTEC14−2を制御し、エタロンフィルタの動作温
度を調整することが可能である。
タ電流は増幅回路46を介して比較回路52に供給され
る。また、モニタPD25から出力されるモニタ電流は
増幅回路47〜50に供給される。増幅回路47〜50
は各チャネル毎に所望の発振周波数となるような増幅値
が設定されており、スイッチ51を切り替えることによ
り増幅回路47〜50のうちの一の出力が比較回路52
に供給される。
供給されるモニタ電流とスイッチ51を介して供給され
るモニタ電流との比較結果に応じてTEC14−1を制
御し、LD素子10の動作温度を調整することが可能で
ある。
することにより、いかなる波長にもロック可能な光モジ
ュールが実現できるので、図25に示すようなアレイ状
LD素子又は図26に示すようなタンデム状LD素子な
どを利用する光モジュールについても本発明を適用でき
る。
光モジュールは、LD素子10の後方向に出力される光
信号を利用して発振波長の調整を行なっているが、前方
向に出力される光信号を利用することも可能である。
施例の側面図を示す。また、図28は、本発明の光モジ
ュールの第5実施例の上面図を示す。図27,図28の
光モジュール3は、前方向に出力される光信号をBS2
4−1,24−2でそれぞれ2分岐する。BS24−
1,24−2で分岐された光信号は、PDキャリア22
に設置されたモニタPD25とPDキャリア12に設置
されたモニタPD13とに供給される。その他の処理は
第4実施例と同様であり説明を省略する。
施例の側面図を示す。また、図30は、本発明の光モジ
ュールの第6実施例の上面図を示す。図29,図30の
光モジュール3は、図16の光モジュール3のTEC1
4及びマウントキャリア14が二つに分割されている。
リア14を二つに分割することにより、LD素子10の
動作温度とフィルタ23の動作温度とを夫々別々に調整
することが可能となる。なお、その他の処理は前述の各
実施例と同様であり説明を省略する。
レベル検出手段を半透明構造とすることで、第1受光レ
ベル検出手段を透過した光信号を第2受光レベル検出手
段に供給することが可能となる。したがって、光信号を
分岐する為の部品が不要となり、組立コストを減少する
ことができる。
することにより、発光手段の動作温度とフィルタ手段の
動作温度とを別々に調整することが可能となる。したが
って、発光手段から出力される光信号の波長を高精度に
調整することが可能となる。
ック図である。
て説明する一例の図である。
明する一例の図である。
ある。
ある。
する一例の図である。
ロック図である。
いて説明する一例の図である。
例の図である。
る一例の図である。
説明する一例の図である。
である。
である。
である。
である。
一例の図である。
れたピーク間隔FSRについて説明する一例の図であ
る。
である。
である。
ロック図である。
である。
である。
である。
である。
Claims (20)
- 【請求項1】 発光手段から出力される光信号を受光す
る半透明構造の第1受光レベル検出手段と、 前記第1受光レベル検出手段を透過した前記光信号をフ
ィルタ手段を介して受光する第2受光レベル検出手段
と、 前記第1受光レベル検出手段及び第2受光レベル検出手
段から出力される電気信号に従って前記発光手段の動作
温度を制御する制御手段とを有する光モジュール。 - 【請求項2】 前記フィルタ手段は、前記第1受光レベ
ル検出手段を透過した光信号をフィルタ特性に従って減
衰し、その減衰した光信号を前記第2受光レベル検出手
段に出力することを特徴とする請求項1記載の光モジュ
ール。 - 【請求項3】 前記フィルタ手段は、前記光信号の入射
角度の変動に従って前記フィルタ特性が変動することを
特徴とする請求項2記載の光モジュール。 - 【請求項4】 前記制御手段は、前記第1受光レベル検
出手段から出力される電気信号と第2受光レベル検出手
段から出力される電気信号とを比較する比較手段と、 前記比較の結果に従って前記発光手段の動作温度を制御
し、前記発光手段から出力される光信号の波長を調整す
る温度制御手段とを有する請求項1記載の光モジュー
ル。 - 【請求項5】 前記温度制御手段は、前記発光手段の動
作温度をペルチェ効果を利用して可変することを特徴と
する請求項4記載の光モジュール。 - 【請求項6】 前記第1受光レベル検出手段は、第1固
定手段に設置されており、その第1固定手段に前記フィ
ルタ手段が設置されていることを特徴とする請求項1記
載の光モジュール。 - 【請求項7】 前記発光手段は、第2固定手段に設置さ
れており、その第2固定手段に前記第1受光レベル検出
手段が設置されていることを特徴とする請求項1記載の
光モジュール。 - 【請求項8】 動作温度に従って発振波長を変化させる
発光手段と、 前記発光手段から出力される光信号を分岐する分岐手段
と、 分岐された一の光信号を受光する第1受光レベル検出手
段と、 分岐された他の一の光信号をフィルタ手段を介して受光
する第2受光レベル検出手段と、 前記第1受光レベル検出手段及び第2受光レベル検出手
段から出力される電気信号に従って前記発光手段の動作
温度を制御する第1制御手段と、 前記発光手段の発振波長に従って前記フィルタ手段の動
作温度を制御する第2制御手段とを有する光モジュー
ル。 - 【請求項9】 前記フィルタ手段は、前記他の一の光信
号をフィルタ特性に従って減衰し、その減衰した光信号
を前記第2受光レベル検出手段に出力することを特徴と
する請求項8記載の光モジュール。 - 【請求項10】 前記フィルタ手段は、前記光信号の入
射角度の変動に従って前記フィルタ特性が変動すること
を特徴とする請求項9記載の光モジュール。 - 【請求項11】 前記第1制御手段は、前記第1受光レ
ベル検出手段から出力される電気信号と第2受光レベル
検出手段から出力される電気信号とを比較する比較手段
と、 前記比較の結果に従って前記発光手段の動作温度を制御
し、前記発光手段から出力される光信号の波長を調整す
る第1温度制御手段とを有する請求項8記載の光モジュ
ール。 - 【請求項12】 前記第2制御手段は、前記フィルタ手
段の動作温度を検出する温度検出手段と、 前記発光手段の発振波長毎に設定されている動作温度に
応じた基準値を出力する基準値出力手段と、 前記温度検出手段から出力される動作温度に応じた値と
前記基準値とを比較する比較手段と、 前記比較の結果に従って前記フィルタ手段の動作温度を
制御する第2温度制御手段とを有する請求項8記載の光
モジュール。 - 【請求項13】 前記発光手段は、アレイ構造又はタン
デム構造を有するレーザダイオードで構成されることを
特徴とする請求項1又は8記載の光モジュール。 - 【請求項14】 前記フィルタ手段は、エタロンフィル
タであることを特徴とする請求項1又は8記載の光モジ
ュール。 - 【請求項15】 発光手段と、 前記発光手段の温度を制御する第1の温度制御手段と、 前記発光手段からの光を受光する第1の受光手段と、 前記発光手段からの光をフィルタ手段を介して受光する
第2の受光手段と、 前記フィルタ手段の温度を制御する第2の温度制御手段
とを有する光モジュール。 - 【請求項16】 前記フィルタ手段は、ファブリペロエ
タロンであることを特徴とする請求項15記載の光モジ
ュール。 - 【請求項17】 前記第1の温度制御手段と前記第2の
温度制御手段との上には、それぞれ温度測定素子が配置
されていることを特徴とする請求項15記載の光モジュ
ール。 - 【請求項18】 前記発光素子からの光を前記第1の受
光手段に分岐する第1の分岐手段と、 前記発光素子からの光を前記第2の受光手段に分岐する
第2の分岐手段とを更に有する請求項15記載の光モジ
ュール。 - 【請求項19】 前記第1の受光手段は、半透明構造の
受光素子であると供に、前記フィルタ手段は前記第1の
受光手段の光をフィルタリングして前記第2の受光手段
に出力することを特徴とする請求項15記載の光モジュ
ール。 - 【請求項20】 発光手段と、 前記発光手段からの光を受光する半透明な第1の受光手
段と、 前記第1の受光手段を透過した前記発光手段からの光を
フィルタ手段を介して受光する第2の受光手段と、 前記発光手段の温度を制御する第1の温度制御手段とを
有する光モジュール。
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