JP2005172975A - Method for controlling wavelength variable optical filter and wavelength variable optical filter system - Google Patents

Method for controlling wavelength variable optical filter and wavelength variable optical filter system Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform wavelength detection with high accuracy by compensating the temperature fluctuation in a wavelength variable optical filter while having a function to follow up the wavelength of signal light. <P>SOLUTION: A target transmission position is intermittently controlled by dithering and while the intermittent control is performed, the selection wavelength corresponding to the target transmission position is calculated by a reference table and is determined as an assigned wavelength. Temperatures are acquired at time intervals to finely segment the prescribed time intervals in such a manner that the assigned wavelength is maintained regardless of temperature changes. The fresh target transmission position corresponding to the temperatures is again derived from the reference table and the transmission position is sequentially controlled in such a manner that the transmission position coincides with the fresh target transmission position. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光通信システム等で利用される波長可変光フィルタ制御方法およびその方法を実施するための波長可変光フィルタ装置に係り、特に波長可変光フィルタの選択波長が信号光ビームの波長に追尾する機能を有しながら、その波長可変光フィルタ内の温度変動を補償し、波長検出確度の高い波長可変光フィルタ制御方法および波長可変光フィルタ装置に関するものである。   The present invention relates to a tunable optical filter control method used in an optical communication system and the like, and a tunable optical filter device for carrying out the method, and in particular, the selected wavelength of the tunable optical filter tracks the wavelength of a signal light beam. The present invention relates to a wavelength tunable optical filter control method and a wavelength tunable optical filter device that compensate for temperature fluctuations in the wavelength tunable optical filter and have high wavelength detection accuracy.

波長多重光通信システム（ＷＤＭシステム）において、波長多重された信号を分離抽出する手段として波長可変（バンドパス波長可変）光フィルタ（例えば特許文献１，２）が利用されている。高密度に多重された光信号に対しては狭帯域波長可変光フィルタを用いているので、厳密に信号光ビームの波長（キャリアの波長）と波長可変光フィルタの透過中心波長とを一致させる必要がある。なお、この波長可変光フィルタは以下では単に「光フィルタ」とよぶ場合がある。   In a wavelength division multiplexing optical communication system (WDM system), a wavelength tunable (bandpass wavelength tunable) optical filter (for example, Patent Documents 1 and 2) is used as means for separating and extracting wavelength multiplexed signals. Narrowband wavelength tunable optical filters are used for optical signals multiplexed at high density, so the wavelength of the signal light beam (carrier wavelength) must exactly match the transmission center wavelength of the wavelength tunable optical filter. There is. The wavelength tunable optical filter may be simply referred to as “optical filter” below.

通常のＷＤＭシステムでは、信号光ビームの波長を標準化されたグリッドに合わせることが推奨されている。この標準化に準拠したシステムであれば、グリッドを識別することにより予め光フィルタの透過中心波長を設定することで、目的の波長の信号光ビームを抽出することができる。しかし、実際には、グリッド波長との偏差が許容されていることから、信号光ビームの波長と光フィルタの透過中心波長との差異が生じる。この差異は目的の波長の信号光ビームの抽出効率を劣化させ、抽出信号を受信した場合のＳ／Ｎ比をひいては劣化させる。このため、この波長の差異をできるだけ低減することが望まれている。   In a normal WDM system, it is recommended to match the wavelength of the signal light beam to a standardized grid. If the system conforms to this standardization, a signal light beam having a target wavelength can be extracted by setting the transmission center wavelength of the optical filter in advance by identifying the grid. However, in practice, since deviation from the grid wavelength is allowed, a difference occurs between the wavelength of the signal light beam and the transmission center wavelength of the optical filter. This difference degrades the extraction efficiency of the signal light beam of the target wavelength, and consequently degrades the S / N ratio when the extraction signal is received. For this reason, it is desired to reduce this wavelength difference as much as possible.

このため、種々の波長トラッキング技術が提案されている。図５はその典型例の一つの波長可変光フィルタ装置である。光フィルタ５１は、例えば、光ビームを透過する誘電体多層膜からなる光フィルタであって、透過位置を制御することによりその光フィルタ５１の選択波長を可変にできるようになっている。このような光フィルタ５１は、特定温度下での透過位置と選択波長との関係を記載した参照テーブルが光フィルタ制御回路５２に予め取得されていて、光フィルタ５１近傍の温度を取得すれば、指定した波長に対して最適の透過位置を当該温度に対応して修正して算出し、光フィルタ制御回路５２によりそこに透過位置を自動で透過位置決めして、常に指定した透過中心波長を実現できるようになっている。詳しくは、入力光の一部を分岐部５３で分岐して波長監視装置５４により信号光の波長を取得し、その情報をもとに光フィルタ制御回路５２により該波長に対応した透過位置を求め、さらに温度によりその透過位置を修正して最適制御されている。但し、波長監視装置５４の絶対波長と参照テーブルの絶対波長が一致することがこのような最適制御が実現できる条件である。   For this reason, various wavelength tracking techniques have been proposed. FIG. 5 shows a typical tunable optical filter device. The optical filter 51 is, for example, an optical filter made of a dielectric multilayer film that transmits a light beam, and the selected wavelength of the optical filter 51 can be varied by controlling the transmission position. In such an optical filter 51, if the reference table describing the relationship between the transmission position under a specific temperature and the selected wavelength is acquired in advance in the optical filter control circuit 52 and the temperature in the vicinity of the optical filter 51 is acquired, The optimum transmission position for the specified wavelength is corrected and calculated corresponding to the temperature, and the transmission position is automatically transmitted and positioned there by the optical filter control circuit 52, so that the specified transmission center wavelength can always be realized. It is like that. Specifically, a part of the input light is branched by the branching unit 53, the wavelength of the signal light is acquired by the wavelength monitoring device 54, and the transmission position corresponding to the wavelength is obtained by the optical filter control circuit 52 based on the information. Further, the transmission position is corrected according to the temperature and optimal control is performed. However, it is a condition for realizing such optimum control that the absolute wavelength of the wavelength monitoring device 54 matches the absolute wavelength of the reference table.

また、図６に、参照テーブルをもたないより簡易な波長トラッキング法を適用した波長可変光フィルタ装置の構成示す。信号光ビームの波長に光フィルタ５１の透過中心波長が一致する（最適波長）とき透過光強度が最大になることを考慮すると、光フィルタ５１の透過中心波長をある中心波長の前後に変動させる（ディザリング）ときに生じる透過光出力の変動の振幅（最大値と最小値との差異）は、中心波長が最適波長に一致するときに最小となる。   FIG. 6 shows a configuration of a wavelength tunable optical filter device to which a simpler wavelength tracking method without a reference table is applied. Considering that the transmitted light intensity is maximized when the transmission center wavelength of the optical filter 51 matches the wavelength of the signal light beam (optimum wavelength), the transmission center wavelength of the optical filter 51 is changed before and after a certain central wavelength ( The amplitude (difference between the maximum value and the minimum value) of the transmitted light output that occurs during dithering is minimized when the center wavelength matches the optimum wavelength.

そこで、このような光フィルタ５１の中心波長を変動させる指示（ディザリング動作指示）を出し、分岐部５７で分岐し光検出器５８で検出した出力光の変動の振幅を取り込むようディザリング制御回路５５を配置し、光フィルタ５１の透過位置を制御する位置制御回路５６にこのディザリング制御回路５５からディザリング動作指示を取り込む。従って、ディザリング制御回路５５に中心波長を指定すれば、それに対応した透過光の出力偏差（前記変動の振幅）を得ることができるので、その出力偏差が最小となる中心波長を検知すれば、光フィルタ５１の最適化が可能である。得られた出力偏差が波長ずれに相当するので、その出力偏差に適当な利得係数を乗じて中心透過位置制御に負帰還させると、最適化のための閉ループを形成することができる。
特開平６−２８１８１２号公報 特許第３１９８２７１号公報 Therefore, an instruction to change the center wavelength of the optical filter 51 (dithering operation instruction) is issued, and the dithering control circuit is configured to take in the amplitude of the fluctuation of the output light branched by the branching unit 57 and detected by the photodetector 58. The dithering operation instruction is taken from the dithering control circuit 55 into the position control circuit 56 that controls the transmission position of the optical filter 51. Therefore, if a center wavelength is designated in the dithering control circuit 55, an output deviation (amplitude of the fluctuation) corresponding to the center wavelength can be obtained. Therefore, if a center wavelength at which the output deviation is minimized is detected, The optical filter 51 can be optimized. Since the obtained output deviation corresponds to the wavelength deviation, if the output deviation is multiplied by an appropriate gain coefficient and negatively fed back to the center transmission position control, a closed loop for optimization can be formed.
JP-A-6-281812 Japanese Patent No. 3198271

しかしながら、図５に示す波長可変光フィルタ装置の波長監視装置５４は高コストであるばかりでなく、得られた結果を波長制御を対象とする全てのモジュールに送信しなければならない。このため、波長数が多くなると、モジュールと波長の管理が膨大となり、運用コストを大幅に上昇させるという欠点があった。   However, the wavelength monitoring device 54 of the wavelength tunable optical filter device shown in FIG. 5 is not only expensive, but the obtained result must be transmitted to all modules targeted for wavelength control. For this reason, when the number of wavelengths increases, the management of modules and wavelengths becomes enormous, and there is a disadvantage that the operation cost is significantly increased.

また、図６に示す簡易型の波長可変光フィルタ装置では、光フィルタ５１の透過中心波長を高確度に指定することはできないので、温度変化による光フィルタ５１の透過中心波長の変動を光フィルタ制御回路５２Ａにより補償しようとすると、透過位置に対する波長変化の平均値を用いなければならない。しかし、このような方法では、図７に示すように、透過位置と波長の関係は線形ではなく不均一性をもつので最適波長を制御することが困難である。   Further, in the simple wavelength tunable optical filter device shown in FIG. 6, the transmission center wavelength of the optical filter 51 cannot be specified with high accuracy, so that the fluctuation of the transmission center wavelength of the optical filter 51 due to temperature change is controlled by the optical filter. In order to compensate by the circuit 52A, the average value of the wavelength change with respect to the transmission position must be used. However, in such a method, as shown in FIG. 7, the relationship between the transmission position and the wavelength is not linear and has nonuniformity, so it is difficult to control the optimum wavelength.

すなわち、例えば、絶対波長制御ができる場合には、ある温度Ｔでの最適波長をＥで与えている状態で温度変動がΔＴだけ加わった（Ｔ＋ΔＴ）場合、波長変動の温度係数をｋとすると、透過位置補償量は温度変動による波長変動ｋΔＴを考慮してＦで与えられ、従って、変動後の温度（Ｔ＋ΔＴ）でＧ点に移行することで指定波長を保持することができる。   That is, for example, when absolute wavelength control can be performed, when temperature variation is added by ΔT in a state where an optimum wavelength at a certain temperature T is given by E (T + ΔT), if the temperature coefficient of wavelength variation is k, The transmission position compensation amount is given by F in consideration of the wavelength variation kΔT due to the temperature variation. Therefore, the specified wavelength can be maintained by shifting to the point G at the temperature (T + ΔT) after the variation.

しかしながら、前記したような平均値（この場合は線形近似による）を利用する場合には、波長変動の補償はＨ点であたえられるので、変動後の温度では状態はＩに移行し、指定波長をはずして中心波長が設定されてしまうことになる。   However, when using the average value as described above (in this case, by linear approximation), the compensation for wavelength variation is given at the H point, so the state shifts to I at the temperature after variation, and the specified wavelength is As a result, the center wavelength is set.

本発明の目的は、コスト高を招くことなく、光フィルタの透過中心波長の温度変化を補償しながら信号光ビームの波長をトラッキングできるようにして、波長検出確度を高めた波長可変光フィルタ制御方法および波長可変光フィルタ装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a wavelength tunable optical filter control method capable of tracking the wavelength of a signal light beam while compensating for the temperature change of the transmission center wavelength of the optical filter without increasing the cost, thereby improving the wavelength detection accuracy. And providing a wavelength tunable optical filter device.

請求項１にかかる発明の波長可変光フィルタ制御方法は、波長可変光フィルタの光ビーム透過位置を所定時間間隔毎に微小変動させながら前記光ビームの透過光強度を検出してその最大値と最小値との差異が最小となるように前記微少変動の中心透過位置としての目標透過位置を間欠的に制御し、特定温度で取得した前記波長可変光フィルタの透過位置と選択波長との関係を記載した参照テーブルを予め用意し、前記間欠制御を行う間、前記波長可変光フィルタ近傍の温度と前記目標透過位置とに基づき前記参照テーブルから前記目標透過位置に対応する選択波長を算出してそれを指定波長とし、温度変化に拘わらず該指定波長を前記波長可変光フィルタが維持するように、前記所定時間間隔を細分する時間間隔で前記波長可変光フィルタ近傍の温度を取得し、該取得した温度に対応する新たな目標透過位置を前記参照テーブルから再度導出し、透過位置が該新たな目標透過位置に一致するように逐次透過位置制御することを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の波長可変光フィルタ制御方法において、前記所定時間間隔の細分は、前記所定時間間隔を少なくとも２分割以上にすることを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載の波長可変光フィルタ制御方法において、前記波長可変光フィルタ近傍の温度と前記目標透過位置とに基づき前記参照テーブルから前記目標透過位置に対応する選択波長を算出するときは、前記目標透過位置に対応する選択波長を前記参照テーブルから名目選択波長として算出し、検出した前記温度と前記参照テーブルを取得したときの特定温度との差に前記波長可変光フィルタの温度係数を乗じたものを前記名目選択波長に加算して、前記選択波長を算出することを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項１、２又は３に記載の波長可変光フィルタ制御方法において、前記波長可変光フィルタ近傍の温度を取得し、該取得した温度に対応する新たな目標透過位置を前記参照テーブルから再度導出するときは、検出した前記波長可光フィルタ近傍の温度と参照テーブルを取得したときの特定温度との差に光フィルタの温度係数を乗じたものを前記指定波長から減算して補償波長とし、該補償波長に対応する透過位置を前記新たな目標透過位置として前記参照テーブルから導出することである、ことすることを特徴とする。
請求項５にかかる発明は、請求項１乃至４に記載の波長可変光フィルタ制御方法のいずれか１つを実施するための波長可変光フィルタ装置であって、前記光ビームの前記透過位置を制御することにより前記選択波長が制御される前記波長可変光フィルタと、前記波長可変光フィルタにおける前記光ビームの前記透過位置を微小変動させる手段と、前記波長可変光フィルタを透過した前記光ビームの前記透過光強度を検出する手段と、前記波長可変フィルタの近傍の前記温度を計測する手段と、前記温度と前記透過位置と前記透過位置での前記選択波長との関係が記載された前記参照テーブルからなるテーブル手段と、演算処理を行う手段と、を備えたことを特徴とする。 According to the wavelength tunable optical filter control method of the first aspect of the invention, the transmitted light intensity of the light beam is detected while minutely changing the light beam transmission position of the wavelength tunable optical filter every predetermined time interval, and the maximum value and the minimum value are detected. The target transmission position as the central transmission position of the minute fluctuation is intermittently controlled so that the difference from the value is minimized, and the relationship between the transmission position of the wavelength tunable optical filter acquired at a specific temperature and the selected wavelength is described. The reference table is prepared in advance, and during the intermittent control, the selected wavelength corresponding to the target transmission position is calculated from the reference table based on the temperature in the vicinity of the wavelength tunable optical filter and the target transmission position. The tunable optical filter is arranged at a time interval that subdivides the predetermined time interval so that the tunable optical filter maintains the designated wavelength regardless of temperature changes. A new target transmission position corresponding to the acquired temperature is derived again from the reference table, and the transmission position is sequentially controlled so that the transmission position matches the new target transmission position. To do.
According to a second aspect of the present invention, in the wavelength tunable optical filter control method according to the first aspect, the subdivision of the predetermined time interval is such that the predetermined time interval is at least divided into two or more.
According to a third aspect of the present invention, in the wavelength tunable optical filter control method according to the first or second aspect, the target table corresponds to the target transmission position based on the temperature in the vicinity of the wavelength tunable optical filter and the target transmission position. When calculating the selected wavelength, the selected wavelength corresponding to the target transmission position is calculated as a nominal selected wavelength from the reference table, and the difference between the detected temperature and the specific temperature when the reference table is acquired The selection wavelength is calculated by adding the product of the temperature coefficient of the tunable optical filter to the nominal selection wavelength.
The invention according to claim 4 is the wavelength tunable optical filter control method according to claim 1, 2, or 3, wherein the temperature near the wavelength tunable optical filter is acquired, and a new target transmission position corresponding to the acquired temperature is obtained. Is derived again from the reference table by subtracting, from the specified wavelength, the product of the difference between the detected temperature in the vicinity of the wavelength light filter and the specific temperature when the reference table is obtained and the temperature coefficient of the optical filter. Then, a compensation wavelength is obtained, and a transmission position corresponding to the compensation wavelength is derived from the reference table as the new target transmission position.
The invention according to claim 5 is a wavelength tunable optical filter device for carrying out any one of the wavelength tunable optical filter control methods according to claims 1 to 4, wherein the transmission position of the light beam is controlled. The wavelength tunable optical filter in which the selected wavelength is controlled, means for minutely changing the transmission position of the light beam in the wavelength tunable optical filter, and the light beam transmitted through the wavelength tunable optical filter. From the reference table in which the means for detecting the transmitted light intensity, the means for measuring the temperature in the vicinity of the wavelength tunable filter, and the relationship between the temperature, the transmission position, and the selected wavelength at the transmission position are described. The table means and the means for performing arithmetic processing are provided.

本発明によれば、波長可変光フィルタ装置自身が持っている特定温度における透過位置と波長との関係を記載した参照テーブルを使って信号光ビームの波長を独自で認識し、さらにこの参照テーブルを使用して波長可変光フィルタの透過中心波長の温度変化を補償しながら信号光の波長をトラッキングできるので、波長検出確度の高い光フィルタ装置を提供できる。   According to the present invention, the wavelength of the signal light beam is uniquely recognized using the reference table describing the relationship between the transmission position and the wavelength at the specific temperature possessed by the wavelength tunable optical filter device itself, and this reference table is further used. Since the wavelength of the signal light can be tracked while compensating for the temperature change of the transmission center wavelength of the wavelength tunable optical filter, an optical filter device with high wavelength detection accuracy can be provided.

図２は、本発明の波長可変光フィルタ装置の基本機能を説明するブロック図である。まず、ディザリングによる最適透過位置の決定について以下に述べる。   FIG. 2 is a block diagram illustrating the basic function of the tunable optical filter device of the present invention. First, determination of the optimum transmission position by dithering will be described below.

光フィルタ１の透過中心波長λは、透過位置と光フィルタ１の温度により一意に決まる。はじめに、透過位置を「初期値」として指定すると透過位置決め機構部２を介して光フィルタ１の透過位置が定まるが、光フィルタ１の温度は任意である。この温度は、基準温度Ｔ0とそれからのずれとしての温度変動との和とし加算部３で加算される。これらの初期値による透過位置と温度との入力に対する出力としての光フィルタ１の透過中心波長λは、信号光波長λ0と通常は偏差を持ち、その波長誤差（λ0−λ）を減算部４で処理し位置誤差検出部５で透過位置誤差を検出し、それに適当な利得を乗じて加算部６において透過位置の目標に負帰還をかければ、透過中心波長λを信号光波長λ0に一致させることができる。 The transmission center wavelength λ of the optical filter 1 is uniquely determined by the transmission position and the temperature of the optical filter 1. First, when the transmission position is designated as an “initial value”, the transmission position of the optical filter 1 is determined via the transmission positioning mechanism unit 2, but the temperature of the optical filter 1 is arbitrary. This temperature is added by the adder 3 as the sum of the reference temperature T 0 and the temperature fluctuation as a deviation from the reference temperature T 0 . The transmission center wavelength λ of the optical filter 1 as an output with respect to the input of the transmission position and temperature according to these initial values usually has a deviation from the signal light wavelength λ 0 and subtracts the wavelength error (λ 0 −λ). If the transmission position error is detected by the position error detection unit 5 and multiplied by an appropriate gain and negative feedback is applied to the transmission position target in the addition unit 6, the transmission center wavelength λ is changed to the signal light wavelength λ 0 . Can be matched.

ここで、波長誤差（λ0−λ）を検出する手段には、ディザリングが利用できる。ディザリングとは、目標波長λ0を中心波長とし、それに透過位置偏差（ディザリング偏差）ΔＮを正弦波的[例えばΔＮsin（ωｔ）]に加算部７で加えて透過位置を変動させ、それに対する光出力偏差（出力変動の振幅＝最大値と最小値との差異）を取得する一連の方法により、中心波長にオフセットを加えて光出力偏差が最小となる透過位置を検出できるようにしたものである。この光出力偏差が最小となる透過位置と、設定されている目標透過位置との偏差が波長誤差（λ0−λ）に相当する。そこで、この偏差を誤差出力として加算部６において指定透過位置Ｎに負帰還すれば、透過位置決めにより定まる目標透過位置で透過中心波長λと信号光波長λ0とを一致させることができる。 Here, dithering can be used as means for detecting the wavelength error (λ 0 −λ). With dithering, the target wavelength λ 0 is set as the center wavelength, and a transmission position deviation (dithering deviation) ΔN is added to the sinusoidal wave [for example, ΔNsin (ωt)] by the adder 7 to change the transmission position. A series of methods to obtain the optical output deviation (amplitude of output fluctuation = difference between the maximum and minimum values) allows the transmission position where the optical output deviation is minimized to be detected by adding an offset to the center wavelength. is there. The deviation between the transmission position where the light output deviation is minimum and the set target transmission position corresponds to the wavelength error (λ 0 −λ). Therefore, if this deviation is fed back as an error output to the designated transmission position N in the adder 6, the transmission center wavelength λ and the signal light wavelength λ 0 can be matched at the target transmission position determined by the transmission positioning.

ところが、以上のように定めた最適条件は、時間とともに変動する温度により崩れる。しかし、ディザリングによる最適透過位置制御の直後に加算部６で得られる目標透過位置を抽出して現在目標波長算出部９に取り込み、そのときに取得する加算部３からの光フィルタ１近傍の温度と合わせて、格納部８に予め格納された特定温度と選択波長と透過位置の関係を記載した参照テーブルおよび光フィルタの温度係数を参照しながら、現在目標波長検出部９で信号光波長（現在目標波長）を割り出し、当該温度に応じた新たな透過位置を最適透過位置算出部１０で算出して負帰還することができる。   However, the optimum condition determined as described above is broken by a temperature that varies with time. However, immediately after the optimum transmission position control by dithering, the target transmission position obtained by the adder 6 is extracted and taken into the current target wavelength calculator 9, and the temperature near the optical filter 1 from the adder 3 acquired at that time is acquired. In addition to the reference temperature and the temperature coefficient of the optical filter stored in the storage unit 8 and stored in advance in the storage unit 8, the signal wavelength (current Target wavelength), a new transmission position corresponding to the temperature can be calculated by the optimal transmission position calculator 10 and negative feedback can be performed.

具体的には、光フィルタ１の透過中心波長λは、図３に示すように、温度Ｔに対してほぼ線形に変化する。そこで、いま単位温度当りの中心波長変化量ｋで光フィルタ１の温度係数ｋを定義する。   Specifically, the transmission center wavelength λ of the optical filter 1 changes substantially linearly with respect to the temperature T as shown in FIG. Therefore, the temperature coefficient k of the optical filter 1 is defined by the center wavelength change amount k per unit temperature.

さて、光フィルタ１が図４に示すような透過中心波長λに対する透過位置Ｎの関係を有するとする。図４は温度ＴがＴ0、Ｔ0＋ΔＴ、Ｔ0＋ΔＴ*の３種の場合を示した。ここでは一般性を損なわないために、透過位置Ｎと波長λの線形関係は多少崩れているとする。温度係数ｋはどの波長でもほぼ同じであるので、このような関係は温度変化があってもそのまま維持される。一般に光フィルタ１の温度が上昇するとその光フィルタ１の共振器層の厚みは増大するので透過中心波長λも増大するとすると、透過位置と波長の関係は、図４に示すように、温度上昇とともに右側（波長の増大する方向）に平行移動する。すなわち、温度ＴがＴ0のときの曲線Ｐ１を格納部８の参照テーブルに格納しておくと、Ｔ0＋ΔＴのときの曲線Ｐ２、Ｔ0＋ΔＴ*のときの曲線Ｐ３は、その温度と温度係数ｋにより求まる。 Now, it is assumed that the optical filter 1 has a transmission position N with respect to the transmission center wavelength λ as shown in FIG. FIG. 4 shows three cases where the temperature T is T 0 , T 0 + ΔT, and T 0 + ΔT * . Here, in order not to impair generality, it is assumed that the linear relationship between the transmission position N and the wavelength λ is somewhat broken. Since the temperature coefficient k is substantially the same at any wavelength, this relationship is maintained as it is even if there is a temperature change. In general, when the temperature of the optical filter 1 is increased, the thickness of the resonator layer of the optical filter 1 is increased. Therefore, if the transmission center wavelength λ is also increased, the relationship between the transmission position and the wavelength is increased as the temperature increases as shown in FIG. Translate to the right (wavelength increasing direction). That is, when the temperature T is storing the curve P1 in the case of T 0 in the reference table of the storage portion 8, the curve P2, T 0 + [Delta] T * curve P3 in the case of when the T 0 + [Delta] T, the temperature and the temperature It is obtained from the coefficient k.

ここで、ある温度Ｔ（＝Ｔ0＋ΔＴ）で最適の目標透過位置がＮであったとする。透過位置がＮであるとき参照テーブルを取得したときの温度Ｔ＝Ｔ0での名目波長λｎを与える点をＡとすると、温度がＴ＝Ｔ0＋ΔＴでは状態はＢに移行するので、この温度での透過位置Ｎの透過中心波長はλT＝λｎ＋ｋΔＴと計算される。 Here, it is assumed that the optimum target transmission position is N at a certain temperature T (= T 0 + ΔT). Assuming that the point that gives the nominal wavelength λn at the temperature T = T 0 when the transmission position is N when the reference table is acquired, the state shifts to B when the temperature is T = T 0 + ΔT. The transmission center wavelength at the transmission position N is calculated as λ T = λn + kΔT.

また、この波長λTを、ディザリングで最適透過位置制御を行う間、信号光波長λ0として記憶し、定期的（間欠的に行うディザリングの時間間隔を２分割以上に細分した時間間隔）に光フィルタ１の温度を取得して、参照テーブルおよび温度係数ｋを参照しながら最適透過位置を求めることにより、それを新たな温度における新たな目標透過位置として透過位置決めの設定を逐次変更する。 Further, this wavelength λ T is stored as the signal light wavelength λ 0 during optimum transmission position control by dithering, and is periodically (time interval obtained by subdividing the time interval of intermittent dithering into two or more divisions). Then, the temperature of the optical filter 1 is acquired, and the optimum transmission position is obtained while referring to the reference table and the temperature coefficient k, so that the transmission positioning setting is sequentially changed using this as the new target transmission position at the new temperature.

この温度変化における目標透過位置の決定について、同様に図４を使って説明する。いま、温度がＴ＝Ｔ0＋ΔＴのとき、上記のように信号光波長はλTであることがわかっている。ここで、温度がＴ＝Ｔ0＋ΔＴからＴ＝Ｔ0＋ΔＴ*に上昇したとする。このときは、状態ＢからＣに移行すれば、光フィルタ１の透過中心波長は、新たな温度Ｔ＝Ｔ0＋ΔＴ*でもλTに維持しておくことができる。新たな状態Ｃにおける透過位置Ｎｔは、温度Ｔ＝Ｔ0からの温度偏差ΔＴ*に対応する中心波長変化ｋΔＴ*を求め、そのときの名目波長（補償波長）をλT *＝λT−ｋΔＴ*と求め、その波長λT *に対応する透過位置Ｎｔを参照テーブルから求め、それを新たな目標透過位置として透過位置補正することにより実現できる。このような透過位置制御により、光フィルタ１近傍に温度変動があっても常に正しく透過中心波長の設定を維持することが可能となる。 The determination of the target transmission position in this temperature change will be described with reference to FIG. Now, when the temperature is T = T 0 + ΔT, it is known that the signal light wavelength is λ T as described above. Here, it is assumed that the temperature rises from T = T 0 + ΔT to T = T 0 + ΔT * . At this time, if the state B is shifted to C, the transmission center wavelength of the optical filter 1 can be maintained at λ T even at the new temperature T = T 0 + ΔT * . For the transmission position Nt in the new state C, the center wavelength change kΔT * corresponding to the temperature deviation ΔT * from the temperature T = T 0 is obtained, and the nominal wavelength (compensation wavelength) at that time is λ T * = λ T −kΔT. * a calculated, it can be realized by the wavelength lambda T * to a request from the reference table to the transmission position Nt corresponding to the transmission position correcting it as a new target transmission position. Such transmission position control makes it possible to always maintain the transmission center wavelength setting correctly even if there is a temperature fluctuation in the vicinity of the optical filter 1.

なお、図２において「初期波長設定」とは、例えばネットワークマネージャから通知される信号光波長の設定であり、その初期波長を初期値として入力すると参照テーブルと温度係数ｋと温度から最適透過位置算出部１０で最適透過位置を最初に決定し、これを目標透過位置として最適透過位置制御を開始することが可能となる。   Note that “initial wavelength setting” in FIG. 2 is the setting of the signal light wavelength notified from, for example, the network manager. When the initial wavelength is input as an initial value, the optimum transmission position is calculated from the reference table, the temperature coefficient k, and the temperature. The optimal transmission position is first determined by the unit 10, and it becomes possible to start the optimal transmission position control using this as the target transmission position.

図１に、ディスク型波長可変光フィルタ２１について以上説明した制御を行う波長可変光フィルタ装置の実施例１を示す。光フィルタ２１は、１／４波長バンドパス光フィルタの基本構造を踏襲する誘電体多層膜からなる光フィルタであって、中心部の１／２波長共振器層の厚みが円周に沿って変化していることにより選択波長が変化していることを特徴としている。ファイバコリメータ２２、２３とプリズムミラー２４，２５を使ったコ字形状の折りたたみ光ビームの経路を利用することにより、光フィルタ２１の面にその光ビームを垂直に入射させる光学系を構成できる。   FIG. 1 shows a first embodiment of a tunable optical filter device that performs the control described above for the disk-type tunable optical filter 21. The optical filter 21 is an optical filter composed of a dielectric multilayer film that follows the basic structure of a quarter-wave bandpass optical filter, and the thickness of the central half-wave resonator layer varies along the circumference. In this case, the selected wavelength is changed. By using the path of the U-shaped folding light beam using the fiber collimators 22 and 23 and the prism mirrors 24 and 25, an optical system that allows the light beam to enter the surface of the optical filter 21 vertically can be configured.

光フィルタ２１は透過する場所により透過する光ビームの中心波長（選択波長）を制御することが可能である。透過する場所を制御するためには適当なロータリーアクチュエータ２６（例えば、ＤＣサーボモータや超音波モータなど）を用いて光フィルタ２１を回転させ、また、透過場所を決定するために、光フィルタ２１のディスクの周縁部に付与したマーク２１ａを透過位置センサ２７で検出している。マーク２１ａのマーク検出信号は、９０度位相がずれたＡ、Ｂ相と、１回転で１つのパルスとなるＺ層という３種類の信号から成り、それらをカウンタ回路２８で論理演算処理することにより、光フィルタ２１における光ビームの透過位置を検出することができる。検出した透過位置はデジタル値としてデータバス２９を介して取得される。   The optical filter 21 can control the center wavelength (selected wavelength) of the transmitted light beam depending on the transmitting position. In order to control the transmission location, the optical filter 21 is rotated using an appropriate rotary actuator 26 (for example, a DC servo motor or an ultrasonic motor), and the optical filter 21 is determined to determine the transmission location. A transmission position sensor 27 detects the mark 21 a provided on the peripheral edge of the disc. The mark detection signal of the mark 21a is composed of three types of signals, that is, A and B phases that are 90 degrees out of phase and a Z layer that becomes one pulse at one rotation, and these are logically processed by the counter circuit 28. The transmission position of the light beam in the optical filter 21 can be detected. The detected transmission position is acquired as a digital value via the data bus 29.

光フィルタ２１を透過した光（透過中心波長λ）は分岐部３０で分岐され、モニターポート３１に導かれた成分はフォトダイオード等の光検出器３２に入力されて電気信号に変換される。変換された電気信号は増幅器３３を介してアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）３４及びデータバス２９を介して取得される。また、光フィルタ２１近傍の温度は、温度センサ３５により取得される。例えば、温度センサ３５としてサーミスタを利用した場合には、抵抗−電圧変換部３６で抵抗値を電圧に変換した後アナログ・デジタル変換器３７でデジタル化した後、演算処理により温度を決定する。   The light transmitted through the optical filter 21 (transmission center wavelength λ) is branched by the branching unit 30, and the component guided to the monitor port 31 is input to the photodetector 32 such as a photodiode and converted into an electrical signal. The converted electrical signal is acquired via an amplifier 33 via an analog-to-digital converter (ADC) 34 and a data bus 29. The temperature near the optical filter 21 is acquired by the temperature sensor 35. For example, when a thermistor is used as the temperature sensor 35, the resistance value is converted into a voltage by the resistance-voltage conversion unit 36, digitized by the analog / digital converter 37, and then the temperature is determined by arithmetic processing.

上記透過位置や温度補償の演算処理は、データバス２９上のＣＰＵ３８およびランダムアクセスメモリ３９、不揮発性メモリ４０等のハードウェアリソースを使って行われる。４１はロータリアクチュエータ２６のドライバであり、図２の光フィルタ２１の透過位置決め機構部２の一部として機能する。   The calculation processing of the transmission position and temperature compensation is performed using hardware resources such as the CPU 38 on the data bus 29, the random access memory 39, and the nonvolatile memory 40. A driver 41 of the rotary actuator 26 functions as a part of the transmission positioning mechanism 2 of the optical filter 21 in FIG.

本発明の波長可変光フィルタ装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the wavelength tunable optical filter apparatus of this invention. 本発明の波長可変光フィルタ装置の原理を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the principle of the wavelength tunable optical filter apparatus of this invention. 波長可変光フィルタの透過中心波長と温度との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the transmission center wavelength of a wavelength variable optical filter, and temperature. 透過中心波長と透過位置との関係から信号光波長を算出する方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of calculating a signal light wavelength from the relationship between a transmission center wavelength and a transmission position. 透過位置制御により透過中心波長を制御する従来の光フィルタ装置のブロック図である。It is a block diagram of the conventional optical filter apparatus which controls a transmission center wavelength by transmission position control. 透過位置制御により透過中心波長を制御するためディザリングによる従来の光波長可変フィルタ装置のブロック図である。It is a block diagram of the conventional optical wavelength variable filter apparatus by dithering in order to control a transmission center wavelength by transmission position control. 透過中心波長と透過位置との関係から信号光波長を算出する方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of calculating a signal light wavelength from the relationship between a transmission center wavelength and a transmission position.

符号の説明Explanation of symbols

１：光フィルタ
２：位置決め機構
３：加算点
４：減算点
５：位置誤差検出部
６、７：加算点
８：格納部
９：現在目標波長算出部
１０：最適透過位置算出部
２１：ディスク型光フィルタ
２２、２３：ファイバコリメータ
２４，２５：プリズムミラー
２６：ロータリアクチュエータ
２７：位置センサ
２８：カウンタ回路
２９：データバス
３０：分岐部
３１：モニタポート
３２：光検出器
３３：増幅器
３４：アナログ・デジタル変換器
３５：温度センサ
３６：抵抗−電圧変換部
３７：アナログ・デジタル変換器
３８：ＣＰＵ
３９：ＲＡＭ
４０：不揮発性メモリ
４１：ドライバ 1: Optical filter 2: Positioning mechanism 3: Addition point 4: Subtraction point 5: Position error detection unit 6, 7: Addition point 8: Storage unit 9: Current target wavelength calculation unit 10: Optimal transmission position calculation unit 21: Disc type Optical filters 22, 23: Fiber collimators 24, 25: Prism mirror 26: Rotary actuator 27: Position sensor 28: Counter circuit 29: Data bus 30: Branching unit 31: Monitor port 32: Photo detector 33: Amplifier 34: Analog Digital converter 35: Temperature sensor 36: Resistance-voltage converter 37: Analog to digital converter 38: CPU
39: RAM
40: Non-volatile memory 41: Driver

Claims (5)

波長可変光フィルタの光ビーム透過位置を所定時間間隔毎に微小変動させながら前記光ビームの透過光強度を検出してその最大値と最小値との差異が最小となるように前記微少変動の中心透過位置としての目標透過位置を間欠的に制御し、
特定温度で取得した前記波長可変光フィルタの透過位置と選択波長との関係を記載した参照テーブルを予め用意し、前記間欠制御を行う間、前記波長可変光フィルタ近傍の温度と前記目標透過位置とに基づき前記参照テーブルから前記目標透過位置に対応する選択波長を算出してそれを指定波長とし、
温度変化に拘わらず該指定波長を前記波長可変光フィルタが維持するように、前記所定時間間隔を細分する時間間隔で前記波長可変光フィルタ近傍の温度を取得し、該取得した温度に対応する新たな目標透過位置を前記参照テーブルから再度導出し、透過位置が該新たな目標透過位置に一致するように逐次透過位置制御することを特徴とする波長可変光フィルタ制御方法。 The center of the minute variation is such that the transmitted light intensity of the light beam is detected while minutely varying the light beam transmission position of the wavelength tunable optical filter every predetermined time interval, and the difference between the maximum value and the minimum value is minimized. The target transmission position as the transmission position is intermittently controlled,
A reference table describing the relationship between the transmission position of the tunable optical filter acquired at a specific temperature and the selected wavelength is prepared in advance, and while performing the intermittent control, the temperature near the tunable optical filter and the target transmission position Based on the reference table to calculate a selection wavelength corresponding to the target transmission position and set it as a designated wavelength,
A temperature in the vicinity of the wavelength tunable optical filter is acquired at a time interval that subdivides the predetermined time interval so that the wavelength tunable optical filter maintains the specified wavelength regardless of a temperature change, and a new temperature corresponding to the acquired temperature is obtained. A tunable optical filter control method, wherein a desired target transmission position is derived again from the reference table, and the transmission position is sequentially controlled so that the transmission position matches the new target transmission position. 請求項１に記載の波長可変光フィルタ制御方法において、
前記所定時間間隔の細分は、前記所定時間間隔を少なくとも２分割以上にすることを特徴とする波長可変光フィルタ制御方法。 The wavelength tunable optical filter control method according to claim 1,
The tunable optical filter control method according to claim 1, wherein the subdivision of the predetermined time interval includes dividing the predetermined time interval into at least two parts. 請求項１又は２に記載の波長可変光フィルタ制御方法において、
前記波長可変光フィルタ近傍の温度と前記目標透過位置とに基づき前記参照テーブルから前記目標透過位置に対応する選択波長を算出するときは、前記目標透過位置に対応する選択波長を前記参照テーブルから名目選択波長として算出し、検出した前記温度と前記参照テーブルを取得したときの特定温度との差に前記波長可変光フィルタの温度係数を乗じたものを前記名目選択波長に加算して、前記選択波長を算出することを特徴とする波長可変光フィルタ制御方法。 In the wavelength tunable optical filter control method according to claim 1 or 2,
When calculating the selected wavelength corresponding to the target transmission position from the reference table based on the temperature in the vicinity of the wavelength tunable optical filter and the target transmission position, the selected wavelength corresponding to the target transmission position is nominally calculated from the reference table. Calculated as a selected wavelength, and adds the difference between the detected temperature and the specific temperature when the reference table is acquired multiplied by the temperature coefficient of the tunable optical filter to the nominal selected wavelength, and the selected wavelength A tunable optical filter control method, characterized by: 請求項１、２又は３に記載の波長可変光フィルタ制御方法において、
前記波長可変光フィルタ近傍の温度を取得し、該取得した温度に対応する新たな目標透過位置を前記参照テーブルから再度導出するときは、検出した前記波長可光フィルタ近傍の温度と参照テーブルを取得したときの特定温度との差に光フィルタの温度係数を乗じたものを前記指定波長から減算して補償波長とし、該補償波長に対応する透過位置を前記新たな目標透過位置として前記参照テーブルから導出することである、ことすることを特徴とする波長可変光フィルタ制御方法。 In the wavelength tunable optical filter control method according to claim 1, 2, or 3,
When the temperature near the tunable optical filter is acquired and a new target transmission position corresponding to the acquired temperature is derived again from the reference table, the detected temperature and the reference table near the wavelength tunable filter are acquired. The difference between the specific temperature and the temperature coefficient of the optical filter is subtracted from the specified wavelength to obtain a compensation wavelength, and the transmission position corresponding to the compensation wavelength is set as the new target transmission position from the reference table. A tunable optical filter control method characterized in that the tunable optical filter is derived. 請求項１乃至４に記載の波長可変光フィルタ制御方法のいずれか１つを実施するための波長可変光フィルタ装置であって、
前記光ビームの前記透過位置を制御することにより前記選択波長が制御される前記波長可変光フィルタと、
前記波長可変光フィルタにおける前記光ビームの前記透過位置を微小変動させる手段と、
前記波長可変光フィルタを透過した前記光ビームの前記透過光強度を検出する手段と、
前記波長可変フィルタの近傍の前記温度を計測する手段と、
前記温度と前記透過位置と前記透過位置での前記選択波長との関係が記載された前記参照テーブルからなるテーブル手段と、
演算処理を行う手段と、
を備えたことを特徴とする波長可変光フィルタ装置。 A wavelength tunable optical filter device for carrying out any one of the wavelength tunable optical filter control methods according to claim 1,
The tunable optical filter in which the selected wavelength is controlled by controlling the transmission position of the light beam;
Means for minutely changing the transmission position of the light beam in the tunable optical filter;
Means for detecting the transmitted light intensity of the light beam transmitted through the wavelength tunable optical filter;
Means for measuring the temperature in the vicinity of the tunable filter;
Table means comprising the reference table in which the relationship between the temperature, the transmission position, and the selected wavelength at the transmission position is described;
Means for performing arithmetic processing;
A wavelength tunable optical filter device comprising:
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