JP2010118433A - Optical module and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信分野等に適用される波長可変光源、光増幅器、光合分波器、可変光減衰器、光スイッチなどを備えた光学モジュールとその制御方法に関するものである。 The present invention relates to an optical module including a wavelength tunable light source, an optical amplifier, an optical multiplexer / demultiplexer, a variable optical attenuator, an optical switch, and the like applied to the optical communication field and the like, and a control method thereof.
近年の光通信ネットワーク分野では、長距離大容量化の方向だけでなく、高機能化をはじめとする全光化通信の実現に向けた研究開発活動が積極的に進められている。このような光通信ネットワークを構築するためには、波長可変光源、光増幅器、光合分波器、光可変減衰器、光スイッチなどを装備する光学モジュールが必要不可欠である。この種の光学モジュールには、高い精度と高い安定性が要求される。 In recent years, in the field of optical communication networks, research and development activities have been actively promoted not only in the direction of long-distance and large-capacity, but also in realizing all-optical communication including higher functionality. In order to construct such an optical communication network, an optical module equipped with a wavelength variable light source, an optical amplifier, an optical multiplexer / demultiplexer, an optical variable attenuator, an optical switch and the like is indispensable. This type of optical module is required to have high accuracy and high stability.
図１０は波長可変光源を備えた従来の光学モジュールの構成を例示している。この光学モジュール２１１は、波長可変光源（被制御系）２１２と、波長可変光源２１２を上位装置２１３からの指示に従って制御する制御回路（制御系）２１４とを備えている。
FIG. 10 illustrates the configuration of a conventional optical module having a wavelength tunable light source. The
波長可変光源２１２の信号光発振素子としては、素子温度を調整することで出力信号光の波長を制御するＤＦＢ（Distributed Feedback）レーザや、駆動電流を調整することで出力信号光の波長を制御するＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）レーザなどの半導体レーザ２１５が用いられる。
As the signal light oscillation element of the wavelength
波長可変光源２１２は、半導体レーザ２１５と、半導体レーザ２１５の温度を制御するための熱電冷却素子（ＴＥＣ：Thermoelectric Coolers）２１６と、を備えている。半導体レーザ２１５は、熱電冷却素子（ＴＥＣ：Thermoelectric Coolers）２１６上に搭載されている。ＴＥＣ２１６にはサーミスタ２１７が設置されている。半導体レーザ２１５の光軸上には、半導体レーザ２１５からの出力信号光の一部を分岐する光分岐素子（ＢＳ：Beam Splitter）２１８が設けられており、ＢＳ２１８の分岐側光軸上に、特定波長の光のみ透過する波長フィルタ２１９とその透過光を検出する受光器（ＰＤ：Photo Diode）２２０が設けられている。
The wavelength
制御回路２１４は、半導体レーザ２１５の駆動電流をモニタリングする電流モニタ回路２２１と、サーミスタ２１７の出力に基づいて半導体レーザ２１５の温度をモニタリングする温度モニタ回路２２２と、ＰＤ２２０の出力に基づいて半導体レーザ２１５の出力信号光に含まれる特定波長成分の信号光の強度をモニタリングする出力信号光モニタ回路２２３と、これらのモニタ回路２２１、２２２、２２３の出力に基づいて半導体レーザ２１５の駆動電流を制御するためのＬＤ駆動電流制御信号および半導体レーザ２１５の温度を制御するためのＴＥＣ温度制御信号を出力するＣＰＵ（Central Processing Unit）２２４と、ＬＤ駆動電流制御信号に応じて半導体レーザ２１５を駆動するＬＤ駆動回路２２５と、ＴＥＣ温度制御信号に応じてＴＥＣ２１６を駆動するＴＥＣ駆動回路２２６と、を備えている。
The
各モニタ回路２２１、２２２、２２３の出力信号は、それぞれＡＤＣ（Analog Digital Converter）２２７、２２８、２２９でデジタル信号に変換されてＣＰＵ２２４に取り込まれる。ＣＰＵ２２４から出力されたＬＤ駆動電流制御信号およびＴＥＣ温度制御信号は、それぞれＤＡＣ（Digital Analog Converter）２３０、２３１でアナログ信号に変換されてＬＤ駆動回路２２５およびＴＥＣ駆動回路２２６に入力される。すなわち、この制御回路２１４は、半導体レーザ２１５の駆動電流、温度および信号光の強度をモニタリングしつつ、それらの値と目標値との差分がなくなるようにデジタルフィードバック制御を行うことにより、出力信号光の波長が一定になるように波長可変光源２１２を制御する。ただし、半導体レーザ２１５がＤＦＢレーザである場合とＤＢＲレーザである場合とでは制御内容が異なる。
The output signals of the
半導体レーザ２１５としてＤＦＢレーザを用いた波長可変光源の場合、半導体レーザ２１５の温度と信号光出力強度をモニタリングし、それらの値と目標値との差分がなくなるようにＴＥＣ温度の指示値を決定するデジタルフィードバック制御を行うことにより、温度調整による出力信号光の波長制御を実現する。このとき、ＣＰＵ２２４は、温度調整のためのフィードバック制御とは独立に、電流モニタ回路２２１の出力値に基づいて半導体レーザ２１５の駆動電流を一定に維持するデジタルフィードバック制御も同時に行う。
In the case of a wavelength tunable light source using a DFB laser as the
半導体レーザ２１５としてＤＢＲレーザを用いた波長可変光源２１２の場合、半導体レーザ２１５の駆動電流と信号光出力強度をモニタリングし、それらの値と目標値との差分がなくなるように駆動電流の指示値を決定するデジタルフィードバック制御を行うことにより、電流調整による出力信号光の波長制御を実現する。このとき、ＣＰＵ２２４は、電流調整のためのフィードバック制御とは独立に、サーミスタ２１７の出力値に基づいて半導体レーザ２１５の温度を一定に維持するデジタルフィードバック制御も同時に行う。
In the case of the wavelength
図１１は光増幅器を備えた従来の光学モジュールの構成を例示している。この光学モジュール２４１は、光増幅器（被制御系）１２２と、上位装置２４３からの指示に従って制御する制御回路（制御系）２４４とを備えている。
FIG. 11 illustrates the configuration of a conventional optical module including an optical amplifier. The
光増幅器１２２は、信号光を増幅するＥＤＦ（Erbium doped Fiber）２４５と、励起光を出力するポンプＬＤ２４６と、ポンプＬＤ２４６の温度を制御するためのＴＥＣ２４７とを備えている。この光増幅器１２２は、ＥＤＦ２４５に入力する励起光のレベルを調整することで信号光の利得や出力強度をダイナミックに変更することができる。ＥＤＦ２４５の入力光軸上には、入力信号光の一部を分岐する第１のＢＳ２４８が設けられており、第１のＢＳ２４８の分岐光軸上に入力信号光の強度を検出するためのＰＤ２４９が設けられている。ＥＤＦ２４５の出力光軸上には、ＥＤＦ２４５からの出力信号光を透過するとともにポンプＬＤ２４６からの励起光を反射してＥＤＦ２４５に入力する第２のＢＳ２５０と、出力信号光の一部を分岐する第３のＢＳ２５１とが設けられており、第３のＢＳ２５１の分岐光軸上に、出力信号光の強度を検出するためのＰＤ２５２が設けられている。ＴＥＣ２４７にはサーミスタ２５３が設置されている。
The
制御回路２４４は、ＰＤ２４９の出力に基づいて入力信号光の強度をモニタリングする入力信号光モニタ回路２５４と、サーミスタ２５３の出力に基づいてポンプＬＤ２４６の温度をモニタリングする温度モニタ回路２５５と、ポンプＬＤ２４６の駆動電流をモニタリングする電流モニタ回路２５６と、ＰＤ２５２の出力に基づいて出力信号光の強度をモニタリングする出力信号光モニタ回路２５７と、これらのモニタ回路２５４、２５５、２５６、２５７の出力に基づいてポンプＬＤ２４６の駆動電流を制御するためのＬＤ駆動電流制御信号およびポンプＬＤ２４６の温度を制御するためのＴＥＣ温度制御信号を出力するＣＰＵ２５８と、ＬＤ駆動電流制御信号に応じてポンプＬＤ２４６を駆動するポンプＬＤ駆動回路２５９と、ＴＥＣ温度制御信号に応じてＴＥＣ２４７を駆動するＴＥＣ駆動回路２６０と、を備えている。
The
各モニタ回路２５４、２５５、２５６、２５７の出力信号は、それぞれＡＤＣ２６１、２６２、２６３、２６４でデジタル信号に変換されてＣＰＵ２５８に取り込まれる。ＣＰＵ２５８から出力されたＬＤ駆動電流制御信号およびＴＥＣ温度制御信号は、それぞれＤＡＣ２６５、２６６でアナログ信号に変換されてポンプＬＤ駆動回路２５９およびＴＥＣ駆動回路２６０に入力される。すなわち、この制御回路２４４は、入力信号光の強度、出力信号光の強度、ポンプＬＤ２４６の駆動電流および温度をモニタリングしつつ、それらの値と目標値との差分がなくなるようにデジタルフィードバック制御を行う。これにより、光増幅器１２２の増幅利得が一定に保たれる。
The output signals of the
図１２は光合分波器を備えた従来の光学モジュールの構成を例示している。この光学モジュール２７１は、光合分波器（被制御系）１５２と、光合分波器１５２を上位装置２７３からの指示に従って制御する制御回路（制御系）２７４とを備えている。
FIG. 12 illustrates a configuration of a conventional optical module including an optical multiplexer / demultiplexer. The
光合分波器１５２は、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating）を用いた波長分波器２７５と、波長分波器２７５の温度を制御するためのヒータ２７６とを備えている。波長分波器２７５は、複数波長で構成されるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）信号を波長ごとに分離する機能を有している。ヒータ２７６にはサーミスタ２７８が設置されている。
The optical multiplexer /
制御回路２７４は、サーミスタ２７８の出力に基づいて波長分波器１５２の温度をモニタリングする温度モニタ回路２７９と、温度モニタ回路２７９の出力に基づいてヒータ２７６の駆動電流を制御するためのヒータ駆動電流制御信号を出力するＣＰＵ２８０と、ヒータ駆動電流制御信号に応じてヒータ２７６を駆動するヒータ駆動回路２８１と、を備えている。温度モニタ回路２７９の出力信号は、ＡＤＣ２８２でデジタル信号に変換されてＣＰＵ２８０に取り込まれる。ＣＰＵ２８０から出力されたヒータ駆動電流制御信号は、ＤＡＣ２８３でアナログ信号に変換されてヒータ駆動回路２８１に入力される。すなわち、この制御回路２７４は、波長分波器１５２の温度をモニタリングしつつ、その値と目標温度との差分がなくなるようにヒータ駆動電流の指示値を決定するデジタルフィードバック制御を行うことにより、波長分波器２７５の温度を一定に維持する。これにより、光合分波器１５２の分波特性が環境温度によらず安定した状態に保たれる。
The
図１３は可変光減衰器を備えた従来の光学モジュールの構成を例示している。この光学モジュール２９１は、可変光減衰器（被制御系）１７２と、可変光減衰器１７２を上位装置２９３からの指示に従って制御する制御回路（制御系）２９４とを備えている。
FIG. 13 illustrates the configuration of a conventional optical module having a variable optical attenuator. The
可変光減衰器１７２は、ＶＯＡ（Variable Optical Attenuator）２９５を備えており、ＶＯＡ２９５による光減衰量を調整することにより、出力信号光のレベルをダイナミックに変更することができる。ＶＯＡ２９５の入力光軸上には、入力信号光の一部を分岐するＢＳ２９６が設けられており、ＢＳ２９６の分岐光軸上に入力信号光の強度を検出するためのＰＤ（ＰＤ１）２９７が設けられている。ＶＯＡ２９５の出力光軸上には、ＶＯＡ２９５からの出力信号光の一部を分岐するＢＳ２９８が設けられており、ＢＳ２９８の分岐側光軸上に、出力信号光の強度を検出するためのＰＤ（ＰＤ２）２９９が設けられている。
The variable
制御回路２９４は、ＰＤ２９７の出力に基づいて入力信号光の強度をモニタリングする入力信号光モニタ回路３００と、ＰＤ２９９の出力に基づいて出力光信号の強度をモニタリングする入力信号光モニタ回路３０１と、ＶＯＡ２９５の駆動電圧をモニタリングする電圧モニタ回路３０２と、これらのモニタ回路３００、３０１、３０２の出力に基づいてＶＯＡ２９５の駆動電圧を制御するためのＶＯＡ駆動電圧制御信号を出力するＣＰＵ３０３と、ＶＯＡ駆動電圧制御信号に応じてＶＯＡ２９５を駆動するＶＯＡ駆動回路３０４と、を備えている。各モニタ回路３００、３０１、３０２の出力信号は、それぞれＡＤＣ３０５、３０６、３０７でデジタル信号に変換されてＣＰＵ３０３に取り込まれる。ＣＰＵ３０３から出力されたＶＯＡ駆動電圧制御信号は、ＤＡＣ３０８でアナログ信号に変換されてＶＯＡ駆動回路３０４に入力される。すなわち、この制御回路２９４は、ＶＯＡ２９５の駆動電圧をモニタリングし、その値と目標減衰量との差分がなくなるようにＣＰＵ３０３がＶＯＡ２９５の駆動電圧の指示値を決定するデジタルフィードバック制御を行う。これにより、可変光減衰器１７２による光減衰量が一定に保たれる。
The
図１４は光スイッチを備えた従来の光学モジュールの構成を例示している。この光学モジュール３１１は、光スイッチ（被制御系）１９２と、光スイッチ１９２のスイッチング動作を上位装置３１３からの指示に従って制御する制御回路（制御系）３１４とを備えている。
FIG. 14 illustrates the configuration of a conventional optical module including an optical switch. The
光スイッチ１９２は、２×１光スイッチであり、その駆動電圧を調整することで、独立な２経路から入力された信号光Ｓｉｇ１と信号光Ｓｉｇ２のどちらか一方を選択的に出力することができる。
制御回路３１４は、光スイッチ１９２の駆動電圧をモニタリングする電圧モニタ回路３１５と、電圧モニタ回路３１５の出力に基づいて光スイッチ１９２の駆動電圧を制御するための光スイッチ駆動電圧制御信号を出力するＣＰＵ３１７と、光スイッチ駆動電圧制御信号に応じて光スイッチ１９２を駆動する光スイッチ駆動回路３１６と、を備えている。電圧モニタ回路３１５の出力信号は、ＡＤＣ３１８でデジタル信号に変換されてＣＰＵ３１７に取り込まれる。ＣＰＵ３１７から出力された光スイッチ駆動電圧制御信号は、ＤＡＣ３１９でアナログ信号に変換されて光スイッチ駆動回路３１６に入力される。すなわち、この制御回路３１４は、光スイッチ１９２の駆動電圧をモニタリングし、その値と目標電圧値との差分がなくなるようにＣＰＵ３１７が光スイッチ１９２の駆動電圧の指示値を決定するデジタルフィードバック制御を行う。これにより安定したスイッチング動作が実現される。
The
The
下記特許文献１には、波長検出部により検出される吸収波長に基づいて外部共振部における反射面の移動量を制御するようにした、波長可変光源における波長校正技術が記載されている。また、下記特許文献２には、可変光減衰器の出力光をモニタリングし、その光量に基づいて可変光減衰器による減衰量を制御する光出力制御回路が記載されている。
光学モジュールを構成するＣＰＵなどのデジタル信号処理部は、モニタ処理や制御処理のほかにも、上位装置との外部通信処理、周辺デバイスとの内部通信処理、アラームなどの警報処理なども行なうため、運用開始後にファームウェアの拡張を求められることがある。 Since the digital signal processing unit such as CPU that constitutes the optical module performs monitor processing and control processing as well as external communication processing with the host device, internal communication processing with peripheral devices, alarm processing such as alarm, etc. You may be asked to expand the firmware after starting operation.
しかし、上述した従来の光学モジュール２１１、２４１、２７１、２９１、３１１では、信号光を出力している状態でデジタル信号処理部のファームウェアを更新することができない。つまり、ファームウェアの更新を行うためには、信号光の出力を一時的に停止せざるを得ない。駆動制御信号の値を一定に保持しても、制御処理が停止している間に被制御系である波長可変光源２１２、光増幅器１２２、光合分波器１５２、可変光減衰器１７２、光スイッチ１９２の状態が変化することに伴い、信号光の出力状態などが変化してしまうためである。
However, in the conventional
そこで、本発明が解決しようとする課題は、光学的機能を有する被制御系の動作状態を安定な状態に維持したままで、そのファームウェアを更新できる光学モジュールとその制御方法を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide an optical module capable of updating its firmware while maintaining the operating state of a controlled system having an optical function in a stable state, and its control method. .
上記課題を解決するために、下記の技術的手段を採用する。
本発明の光学モジュールには、下記の（１）〜（１１）の光学モジュールが含まれる。
（１）：光学的機能を有する被制御系と、上位装置からの指示に従って当該被制御系を制御する制御系と、を有する光学モジュールであって、
前記制御系が、
前記被制御系の動作状態をモニタリングする１つ以上のモニタ回路と、
前記モニタ回路の出力に基づいてアナログフィードバック制御を行うアナログフィードバック制御ループと、
前記モニタ回路の出力に基づいてデジタルフィードバック制御を行うデジタルフィードバック制御ループと、を有し、
前記アナログフィードバック制御ループと前記デジタルフィードバック制御ループとを併用して制御を行うアナログ・デジタル併用モードと前記アナログフィードバック制御ループ単独で制御を行うアナログ単独モードのどちらか一方のモードに選択的にその制御モードを切り替え可能である、ことを特徴とする光学モジュール。
In order to solve the above problems, the following technical means are adopted.
The optical module of the present invention includes the following optical modules (1) to (11).
(1): An optical module having a controlled system having an optical function and a control system for controlling the controlled system in accordance with an instruction from a host device,
The control system is
One or more monitor circuits for monitoring the operating state of the controlled system;
An analog feedback control loop for performing analog feedback control based on the output of the monitor circuit;
A digital feedback control loop that performs digital feedback control based on the output of the monitor circuit,
The analog feedback control loop and the digital feedback control loop are used together to selectively control either the analog / digital combined mode in which control is performed or the analog single mode in which the analog feedback control loop is controlled alone. An optical module characterized in that the mode can be switched.
上記のように構成された光学モジュールによれば、被制御系が稼働している時に上位装置からファームウェアの更新要求があった場合、その制御モードをアナログ・デジタル併用モードからアナログ単独モードに切り替えて制御を継続しつつ、その間にファームウェアの更新を実行し、ファームウェアの更新完了後に、アナログ・デジタル併用モードに切り替えることができる。したがって、この光学モジュールによれば、被制御系の動作状態を安定な状態に維持したままで、制御系のファームウェアを更新できる。
なお、本発明の光学モジュールにおいて、１つのアナログフィードバック制御ループに対して、対応するデジタルフィードバック制御ループは必ずしも１つに限定されない。１つのアナログフィードバック制御ループに対して、対応するデジタルフィードバック制御ループが複数存在する場合、全てのデジタルフィードバック制御ループを併用してもよいし、制御対象に応じたデジタルフィードバック制御ループのみを選択して用いてもよい。
（２）：前記制御系が、前記被制御系が稼働している時に上位装置から前記デジタルフィードバック制御ループを構成するデジタル信号処理部のファームウェアの更新要求があった場合には、前記被制御系が定常状態で動作していることを確認した後、その制御モードを前記アナログ・デジタル併用モードから前記アナログ単独モードに切り替えて制御を継続しつつ、その間に前記ファームウェアの更新を実行し、前記ファームウェアの更新完了後に、前記アナログ・デジタル併用モードに切り替える、ことを特徴とする光学モジュール。
According to the optical module configured as described above, when a firmware update request is received from a host device while the controlled system is operating, the control mode is switched from the analog / digital combined mode to the analog single mode. While the control is continued, the firmware can be updated during that time, and after the firmware update is completed, the mode can be switched to the analog / digital combination mode. Therefore, according to this optical module, it is possible to update the firmware of the control system while maintaining the operation state of the controlled system in a stable state.
In the optical module of the present invention, the number of digital feedback control loops corresponding to one analog feedback control loop is not necessarily limited to one. When there are a plurality of corresponding digital feedback control loops for one analog feedback control loop, all the digital feedback control loops may be used together, or only the digital feedback control loop corresponding to the control target is selected. It may be used.
(2): When the control system receives a firmware update request for a digital signal processing unit constituting the digital feedback control loop from a host device when the controlled system is operating, the controlled system Is confirmed to be operating in a steady state, the control mode is switched from the analog / digital combination mode to the analog single mode and the control is continued while updating the firmware. After completion of the update, the optical module is switched to the analog / digital combined mode.
上記のように構成された光学モジュールは、被制御系が稼働している時に上位装置からファームウェアの更新要求があった場合、被制御系が定常状態で動作していることを確認した後、その制御モードをアナログ・デジタル併用モードからアナログ単独モードに切り替えて制御を継続しつつ、その間にファームウェアの更新を実行し、ファームウェアの更新完了後に、アナログ・デジタル併用モードに切り替える。したがって、この光学モジュールによれば、被制御系の動作状態を定常状態に維持しつつ、制御系のファームウェアを更新できる。 The optical module configured as described above, when there is a firmware update request from the host device when the controlled system is operating, after confirming that the controlled system is operating in a steady state, While the control mode is switched from the analog / digital combination mode to the analog single mode and the control is continued, the firmware is updated in the meantime, and after the firmware update is completed, the mode is switched to the analog / digital combination mode. Therefore, according to this optical module, it is possible to update the firmware of the control system while maintaining the operation state of the controlled system in a steady state.
（３）：前記制御系が、その制御モードを前記アナログ単独モードに切り替えるに際して、その直前の所定時間にわたる前記モニタ回路の出力の値を平均化しておき、その平均化した値に対応する目標値を、前記ファームウェア更新期間中の前記アナログフィードバック制御ループの制御指示値として設定する、（２）の光学モジュール。 (3): When the control system switches the control mode to the analog single mode, the output value of the monitor circuit over a predetermined time immediately before is averaged, and a target value corresponding to the averaged value Is set as a control instruction value of the analog feedback control loop during the firmware update period.
（４）：前記制御系が、その制御モードを前記アナログ単独モードに切り替えるに際して、その直前の所定時間にわたる前記アナログフィードバック制御ループへの制御指示値を平均化しておき、その平均化した制御指示値を、前記ファームウェア更新期間中の前記アナログフィードバック制御ループの制御指示値として設定する、（２）の光学モジュール。 (4): When the control system switches the control mode to the analog single mode, the control instruction value to the analog feedback control loop over a predetermined time immediately before is averaged, and the averaged control instruction value Is set as a control instruction value of the analog feedback control loop during the firmware update period.
（５）：前記制御系が、その制御モードを前記アナログ単独モードに切り替えるに際して、その時点でファームウェアの内部変数に設定されている制御パラメータ情報をメモリに退避させておき、前記アナログ・デジタル併用モードに切替える場合には、前記メモリに退避させている制御パラメータ情報をファームウェアの内部変数に設定する、（２）の光学モジュール。 (5): When the control system switches the control mode to the analog single mode, the control parameter information set in the internal variable of the firmware at that time is saved in the memory, and the analog / digital combined mode is stored. (2) The optical module according to (2), wherein the control parameter information saved in the memory is set as an internal variable of the firmware when switching to.
（６）：前記アナログフィードバック制御ループの時定数が前記デジタルフィードバック制御ループの時定数よりも小さい、（１）〜（５）のいずれかの光学モジュール。
（７）：前記被制御系が、波長可変光源を含み、
前記制御系が、当該波長可変光源の出力信号光の波長または強度が一定になるように制御を行う、（１）〜（６）のいずれかの光学モジュール。
(6) The optical module according to any one of (1) to (5), wherein a time constant of the analog feedback control loop is smaller than a time constant of the digital feedback control loop.
(7): The controlled system includes a wavelength tunable light source,
The optical module according to any one of (1) to (6), wherein the control system performs control so that the wavelength or intensity of the output signal light of the wavelength variable light source is constant.
（８）：前記被制御系が、光増幅器を含み、
前記制御系が、当該光増幅器の増幅利得または出力信号光の強度が一定になるように制御を行う、（１）〜（６）のいずれかの光学モジュール。
(8): The controlled system includes an optical amplifier,
The optical module according to any one of (1) to (6), wherein the control system controls the amplification gain of the optical amplifier or the intensity of the output signal light to be constant.
（９）：前記被制御系が、光合分波器を含み、
前記制御系が、当該光合分波器の温度が一定になるように制御を行う、（１）〜（６）のいずれかの光学モジュール。
(9): The controlled system includes an optical multiplexer / demultiplexer,
The optical module according to any one of (1) to (6), wherein the control system controls the temperature of the optical multiplexer / demultiplexer to be constant.
（１０）：前記被制御系が、可変光減衰器を含み、
前記制御系が、当該可変光減衰器の光減衰量または出力信号光の強度が一定になるように制御を行う、（１）〜（６）のいずれかの光学モジュール。
(10): The controlled system includes a variable optical attenuator,
The optical module according to any one of (1) to (6), wherein the control system performs control so that the optical attenuation amount of the variable optical attenuator or the intensity of the output signal light is constant.
（１１）：前記被制御系が、光スイッチを含み、
前記制御系が、当該光スイッチの駆動電圧、駆動電流または温度が一定になるように制御を行う、（１）〜（６）のいずれかの光学モジュール。
(11): The controlled system includes an optical switch,
The optical module according to any one of (1) to (6), wherein the control system performs control so that the drive voltage, drive current, or temperature of the optical switch is constant.
（１２）：前記制御系が、前記アナログ・デジタル併用モードと前記アナログ単独モードとの切替えを、前記上位装置からの指示に従って実行する、（１）〜（１１）のいずれかに記載の光学モジュール。 (12) The optical module according to any one of (1) to (11), wherein the control system executes switching between the analog / digital combined mode and the analog single mode in accordance with an instruction from the host device. .
本発明の光学モジュールの制御方法には、下記の（１３）〜（２２）の制御方法が含まれる。
（１３）：光学的機能を有する被制御系と、上位装置からの指示に従って当該被制御系を制御する制御系と、を有する光学モジュールの制御方法であって、
前記制御系が、
前記被制御系の動作状態をモニタリングする１つ以上のモニタ回路と、
前記モニタ回路の出力に基づいてアナログフィードバック制御を行うアナログフィードバック制御ループと、
前記モニタ回路の出力に基づいてデジタルフィードバック制御を行うデジタルフィードバック制御ループと、を有し、
前記アナログフィードバック制御ループと前記デジタルフィードバック制御ループとを併用して制御を行うアナログ・デジタル併用モードと前記アナログフィードバック制御ループ単独で制御を行うアナログ単独モードのどちらか一方のモードに選択的にその制御モードを切り替え可能であり、
前記被制御系が稼働している時に上位装置から前記デジタルフィードバック制御ループを構成するデジタル信号処理部のファームウェアの更新要求があった場合には、前記被制御系が定常状態で動作していることを確認した後、その制御モードを前記アナログ・デジタル併用モードから前記アナログ単独モードに切り替えて制御を継続しつつ、その間に前記ファームウェアの更新を実行し、前記ファームウェアの更新完了後に、前記アナログ・デジタル併用モードに切り替える、ことを特徴とする光学モジュールの制御方法。
The control method of the optical module of the present invention includes the following control methods (13) to (22).
(13): A control method of an optical module having a controlled system having an optical function and a control system that controls the controlled system according to an instruction from a host device,
The control system is
One or more monitor circuits for monitoring the operating state of the controlled system;
An analog feedback control loop for performing analog feedback control based on the output of the monitor circuit;
A digital feedback control loop that performs digital feedback control based on the output of the monitor circuit,
The analog feedback control loop and the digital feedback control loop are used together to selectively control either the analog / digital combined mode in which the control is performed in combination or the analog single mode in which the analog feedback control loop is controlled alone. The mode can be switched,
When there is a firmware update request for the digital signal processing unit that constitutes the digital feedback control loop from a host device when the controlled system is operating, the controlled system is operating in a steady state. The control mode is switched from the analog / digital combination mode to the analog single mode and the control is continued while the firmware is updated. After the firmware update is completed, the analog / digital A method for controlling an optical module, wherein the mode is switched to a combined mode.
上記のように構成された光学モジュールの制御方法においては、被制御系が稼働している時に上位装置からファームウェアの更新要求があった場合、その制御モードをアナログ・デジタル併用モードからアナログ単独モードに切り替えて制御を継続しつつ、その間にファームウェアの更新を実行し、ファームウェアの更新完了後に、アナログ・デジタル併用モードに切り替える。したがって、この光学モジュールの制御方法によれば、被制御系の動作状態を安定な状態に維持したままで、制御系のファームウェアを更新できる。
なお、本発明の光学モジュールの制御方法において、１つのアナログフィードバック制御ループに対して、対応するデジタルフィードバック制御ループは必ずしも１つに限定されない。１つのアナログフィードバック制御ループに対して、対応するデジタルフィードバック制御ループが複数存在する場合、全てのデジタルフィードバック制御ループを併用してもよいし、制御対象に応じたデジタルフィードバック制御ループのみを選択して用いてもよい。
In the control method of the optical module configured as described above, when a firmware update request is received from a host device while the controlled system is operating, the control mode is changed from the analog / digital combination mode to the analog single mode. While switching and continuing control, the firmware is updated during that time, and after the firmware update is completed, the mode is switched to the analog / digital combination mode. Therefore, according to this optical module control method, it is possible to update the firmware of the control system while maintaining the operation state of the controlled system in a stable state.
In the method for controlling an optical module of the present invention, the number of corresponding digital feedback control loops is not necessarily limited to one for an analog feedback control loop. When there are a plurality of corresponding digital feedback control loops for one analog feedback control loop, all the digital feedback control loops may be used together, or only the digital feedback control loop corresponding to the control target is selected. It may be used.
（１４）：前記制御系が、その制御モードを前記アナログ単独モードに切り替えるに際して、その直前の所定時間にわたる前記モニタ回路の出力の値を平均化しておき、その平均化した値に対応する目標値を、前記ファームウェア更新期間中の前記アナログフィードバック制御ループの制御指示値として設定する、（１３）の光学モジュールの制御方法。 (14): When the control system switches the control mode to the analog single mode, the output value of the monitor circuit over a predetermined time immediately before is averaged, and a target value corresponding to the averaged value Is set as a control instruction value of the analog feedback control loop during the firmware update period. (13) The optical module control method of (13).
（１５）：前記制御系が、その制御モードを前記アナログ単独モードに切り替えるに際して、その直前の所定時間にわたる前記アナログフィードバック制御ループへの制御指示値を平均化しておき、その平均化した制御指示値を、前記ファームウェア更新期間中の前記アナログフィードバック制御ループの制御指示値として設定する、（１３）の光学モジュールの制御方法。 (15): When the control system switches the control mode to the analog single mode, the control instruction value to the analog feedback control loop over a predetermined time immediately before is averaged, and the averaged control instruction value Is set as a control instruction value of the analog feedback control loop during the firmware update period. (13) The optical module control method of (13).
（１６）：前記制御系が、その制御モードを前記アナログ単独モードに切り替えるに際して、その時点でファームウェアの内部変数にセットされている制御パラメータ情報をメモリに退避させておき、前記アナログ・デジタル併用モードに切替える場合には、前記メモリに退避させている制御パラメータ情報をファームウェアの内部変数にセットする、（１３）の光学モジュールの制御方法。 (16): When the control system switches the control mode to the analog single mode, the control parameter information set in the internal variable of the firmware at that time is saved in the memory, and the analog / digital combined mode is stored. (13) The optical module control method according to (13), in which the control parameter information saved in the memory is set in an internal variable of the firmware.
（１７）：前記アナログフィードバック制御ループの時定数が前記デジタルフィードバック制御ループの時定数よりも小さい、（１３）〜（１６）のいずれかの光学モジュールの制御方法。 (17) The method for controlling an optical module according to any one of (13) to (16), wherein a time constant of the analog feedback control loop is smaller than a time constant of the digital feedback control loop.
（１８）：前記被制御系が、波長可変光源を含み、
前記制御系が、当該波長可変光源の出力信号光の波長または強度が一定になるように制御を行う、（１３）〜（１７）のいずれかの光学モジュールの制御方法。
(18): The controlled system includes a wavelength tunable light source,
The method for controlling an optical module according to any one of (13) to (17), wherein the control system performs control so that the wavelength or intensity of the output signal light of the wavelength variable light source is constant.
（１９）：前記被制御系が、光増幅器を含み、
前記制御系が、当該光増幅器の増幅利得または出力信号光の強度が一定になるように制御を行う、（１３）〜（１７）のいずれかの光学モジュールの制御方法。
(19): the controlled system includes an optical amplifier;
The method for controlling an optical module according to any one of (13) to (17), wherein the control system performs control so that the amplification gain of the optical amplifier or the intensity of the output signal light is constant.
（２０）：前記被制御系が、光合分波器を含み、
前記制御系が、当該光合分波器の温度が一定になるように制御を行う、（１３）〜（１７）のいずれかの光学モジュールの制御方法。
(20): The controlled system includes an optical multiplexer / demultiplexer,
The method for controlling an optical module according to any one of (13) to (17), wherein the control system performs control so that the temperature of the optical multiplexer / demultiplexer is constant.
（２１）：前記被制御系が、可変光減衰器を含み、
前記制御系が、当該可変光減衰器の光減衰量または出力信号光の強度が一定になるように制御を行う、（１３）〜（１７）のいずれかの光学モジュールの制御方法。
(21): The controlled system includes a variable optical attenuator,
The method for controlling an optical module according to any one of (13) to (17), wherein the control system performs control so that the optical attenuation amount of the variable optical attenuator or the intensity of the output signal light is constant.
（２２）：前記被制御系が、光スイッチを含み、
前記制御系が、当該光スイッチの駆動電圧、駆動電流または温度が一定になるように制御を行う、（１３）〜（１７）のいずれかに記載の光学モジュールの制御方法。
（２３）：前記制御系が、前記アナログ・デジタル併用モードと前記アナログ単独モードとの切替えを、前記上位装置からの指示に従って実行する、（１３）〜（２１）のいずれかに記載の光学モジュールの制御方法。
(22): The controlled system includes an optical switch,
The method for controlling an optical module according to any one of (13) to (17), wherein the control system performs control so that the drive voltage, drive current, or temperature of the optical switch is constant.
(23): The optical module according to any one of (13) to (21), wherein the control system executes switching between the analog / digital combined mode and the analog single mode in accordance with an instruction from the host device. Control method.
本発明の光学モジュール及びその制御方法によれば、被制御系の動作状態を安定な状態に維持したままで、光学モジュールのファームウェアを更新できる。 According to the optical module and the control method thereof of the present invention, it is possible to update the firmware of the optical module while maintaining the operation state of the controlled system in a stable state.
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
［第１の実施形態］
図１は波長可変光源を備えた本発明の光学モジュールの構成例を示している。この光学モジュール１は、波長可変光源（被制御系）２と、波長可変光源２を上位装置３からの指示に従って制御する制御回路（制御系）４とを備えている。
Next, the best mode for carrying out the present invention will be described.
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a configuration example of an optical module of the present invention provided with a wavelength variable light source. The
波長可変光源２は、ＤＦＢレーザ５と、ＤＦＢレーザ５の温度を制御するためのＴＥＣ６とを備えている。ＤＦＢレーザ５は、ＴＥＣ６上に搭載されている。ＴＥＣ６にはサーミスタ１７が設置されている。ＤＦＢレーザ５の光軸上には、ＤＦＢレーザ５からの出力信号光の一部を分岐するＢＳ７が設けられており、ＢＳ７の分岐側光軸上に、ＩＴＵ−Ｔ勧告のグリッド波長に対応した周期的な透過特性を有する波長フィルタ８とその透過光を検出するＰＤ９が設けられている。
The wavelength tunable
制御回路４は、ＤＦＢレーザ５の駆動電流を制御する駆動電流制御ループ１０と、ＤＦＢレーザ５の温度を制御する温度制御ループ１１とを有している。両制御ループ１０、１１は、どちらも、デジタルフィードバック制御ループとアナログフィードバック制御ループとからなる２重ループで構成されている。各制御ループ１０、１１は、デジタルフィードバック制御ループとアナログフィードバック制御ループとが互いに干渉しないように、アナログフィードバック制御ループの時定数がデジタルフィードバック制御ループの時定数よりも小さくなるように設計されている。
The
駆動電流制御ループ１０を構成するデジタルフィードバック制御ループは、ＤＦＢレーザ５の駆動電流をモニタリングする電流モニタ回路１２と、ＤＦＢレーザ５を駆動するＬＤ駆動回路１３と、ＣＰＵ１４と、比較回路１５とを有して構成される。駆動電流制御ループ１０を構成するアナログフィードバック制御ループは、デジタルフィードバック制御ループの構成要素のうち、電流モニタ回路１２と、ＬＤ駆動回路１３と、比較回路１５とを有して構成される。
The digital feedback control loop constituting the drive
駆動電流制御ループ１０において、ＣＰＵ１４は、電流モニタ回路１２の出力に基づいてＤＦＢレーザ５の駆動電流を制御するためのＬＤ駆動電流制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。比較回路１５は、電流モニタ回路１２の出力電圧とLD駆動電流制御信号の電圧との差分に基づいた電圧を出力する。ＬＤ駆動回路１３は、比較回路１５の出力に基づいてＤＦＢレーザ５を駆動する。
In the drive
温度制御ループ１１を構成するデジタルフィードバック制御ループは、ＰＤ９の出力に基づいてＤＦＢレーザ５の特定波長の出力信号光成分の強度をモニタリングする出力信号光モニタ回路１６と、サーミスタ１７の出力に基づいてＤＦＢレーザ５の温度をモニタリングする温度モニタ回路１８と、ＴＥＣ６を駆動するＴＥＣ駆動回路１９と、ＣＰＵ１４と、比較回路２０とを有して構成される。温度制御ループ１１を構成するアナログフィードバック制御ループは、デジタルフィードバック制御ループの構成要素のうち、温度モニタ回路１８と、ＴＥＣ駆動回路１９と、比較回路２０とを有して構成される。
The digital feedback control loop that constitutes the
温度制御ループ１１において、ＣＰＵ１４は、出力信号光モニタ回路１６と温度モニタ回路１８の出力に基づいてＤＦＢレーザ５の温度を制御するためのＴＥＣ温度制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。そして、出力信号光モニタ回路１６の出力値と目標値との差分情報に基づいて、ＤＦＢレーザ５の発振波長をグリッド波長にロックさせる。比較回路２０は、温度モニタ回路１８の出力電圧とTEC温度制御信号の電圧との差分に基づいた電圧を出力する。ＴＥＣ駆動回路１９は、比較回路２０の出力に基づいてＴＥＣ６を駆動する。
In the
各モニタ回路１２、１６、１８の出力信号は、それぞれＡＤＣ２１、２２、２３でデジタル信号に変換されてＣＰＵ１４に取り込まれる。ＣＰＵ１４から出力されたＬＤ駆動電流制御信号およびＴＥＣ温度制御信号は、それぞれＤＡＣ２４、２５でアナログ信号に変換されてＬＤ駆動回路１３およびＴＥＣ駆動回路１９に入力される。ＣＰＵ１４には書き換え可能なメモリ２６が接続されている。ＣＰＵ１４は、メモリ２６に格納されているファームウェアデータに従って各種処理を実行する。ＣＰＵ１４の実行する処理には、各種動作状態のモニタリング処理や制御処理のほかに、上位装置３との外部通信処理、周辺デバイスとの内部通信処理、アラームなどの警報処理、ファームウェア更新処理などが含まれる。
The output signals of the
ファームウェア更新処理は、上位装置からのファームウェア更新要求に応じて実行される。ファームウェア更新処理には、ファームウェアをアップグレードする処理のみならずダウングレードする処理も含まれる。ファームウェア更新要求の方法は、上位装置からその旨のコマンドを通知する方法でも、専用の信号を通知する方法でもよい。 The firmware update process is executed in response to a firmware update request from the host device. The firmware update process includes not only a process for upgrading the firmware but also a process for downgrading. The firmware update request method may be a method of notifying a command to that effect from a higher-level device or a method of notifying a dedicated signal.
つぎに、上記のように構成された光学モジュール１の動作について説明する。
光学モジュール１は、アナログ・デジタル併用モードとアナログ単独モードのどちらか一方のモードで作動する。アナログ・デジタル併用モードは、アナログフィードバック制御ループとデジタルフィードバック制御ループとを併用して制御を行う制御モードである。アナログ単独モードは、アナログフィードバック制御ループ単独で制御を行う制御モードである。
Next, the operation of the
The
ＣＰＵ１４は、波長可変光源２が上位装置３から指定された波長の信号光を出力している時には、アナログ・デジタル併用モードで制御処理を行う。その際、駆動電流制御ループ１０においては、ＤＦＢレーザ５の駆動電流を定期的にモニタリングし、その値と目標値との差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＬＤ駆動電流制御信号の値を更新する。また、温度制御ループ１１においては、ＤＦＢレーザ５の温度と発振波長とを定期的にモニタリングし、それらの値と目標値との差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＴＥＣ温度制御信号の値を更新する。
The
ＣＰＵ１４は、波長可変光源２が信号光を出力している時に、上位装置３からファームウェア更新要求があった場合には、図２の流れ図に示されている手順で処理を進める。その際、先ず、波長可変光源２が定常状態で動作しているか否かをチェックする（Ｓ１）。その結果、定常状態であれば（Ｓ１でＹｅｓ）、ファームウェアの更新を許可し、ファームウェア更新準備処理（Ｓ２）に進むが、定常状態でなければ（Ｓ１でＮｏ）、ファームウェアの更新を許可せず（Ｓ６）、アナログ・デジタル併用モードでの制御処理を継続する。すなわち、波長ロックがまだ完了していないような過渡状態では、システム全体での安定性が保証できなくなるので、ファームウェアの更新を許可しない。ここで、波長可変光源２が定常状態であるとは、ＤＦＢレーザ５が非作動の状態（光出力OFF状態）、もしくは波長ロック完了状態を意味する。
When the tunable
ファームウェア更新準備処理（Ｓ２）では、所定時間における各モニタ回路１２、１６、１８の出力値を平均化し、その平均化した値に対応する目標値（駆動電流およびＴＥＣ温度の値）を、ファームウェア更新期間中におけるそれぞれの制御ループ１０、１１のアナログフィードバック制御ループの制御パラメータ値（制御指示値）に設定する（Ｓ２−１）。そして、ＣＰＵ１４のファームウェアの内部変数に設定されている制御パラメータ情報をメモリ２６に退避させた後（Ｓ２−２）、デジタルフィードバック制御を無効化し、制御モードをアナログ・デジタル併用モードからアナログ単独モードに切り替える（Ｓ２−３）。制御パラメータ情報とは、ファームウェア更新後に安定した制御動作を引き継ぐために必要な情報である。例えば、PID定数情報、モニタ値情報、制御動作モード情報、光学モジュール状態情報、などが含まれる。デジタルフィードバック制御ループが停止することにより、ＰＩＤ制御によるＣＰＵ１４からの制御信号はなくなるが、デジタルフィードバック制御ループの内部に構成されているアナログフィードバック制御ループにより制御処理が継続される。
In the firmware update preparation process (S2), the output values of the
その後、ファームウェア更新処理、すなわちファームウェアを構成するプログラム及びデータの書き換え処理を実行する（Ｓ３）。ここで更新されるプログラム及びデータは、ファームウェアの更新許可後に上位装置から転送されたものである。そして、ファームウェア更新処理が完了した後、メモリ２６に退避させておいた制御パラメータ情報を呼び出してファームウェアの内部変数にセットする（Ｓ４）。
Thereafter, a firmware update process, that is, a program and data rewrite process constituting the firmware is executed (S3). The program and data updated here are those transferred from the host device after the firmware update permission. Then, after the firmware update process is completed, the control parameter information saved in the
その後、デジタルフィードバック制御を有効化し、制御モードをアナログ単独モードからアナログ・デジタル併用モードに戻す（Ｓ５）。 Thereafter, the digital feedback control is validated, and the control mode is returned from the analog single mode to the analog / digital combined mode (S5).
上記のようにこの光学モジュール１は、波長可変光源２が稼働している時に上位装置３からファームウェアの更新要求があった場合、波長可変光源２が定常状態で動作していることを確認した後、その制御モードをアナログ・デジタル併用モードからアナログ単独モードに切り替えて制御を継続しつつ、その間にファームウェアの更新を実行し、ファームウェアの更新完了後に、アナログ・デジタル併用モードに切り替えるように構成されているので、出力信号光の波長および強度を高精度に安定した状態に維持したままファームウェアを書き換えることができる。
As described above, the
また、各制御ループ１０、１１において、アナログフィードバック制御ループの時定数がデジタルフィードバック制御ループの時定数よりも小さくなるように設計されていることにより、アナログ・デジタル併用モードには実質的にデジタルフィードバック制御ループが支配的に作用することになるので通常の運用時における制御の安定性を保証することができる。
Further, in each
なお、上記の例では、ファームウェア更新準備処理（Ｓ２）において、アナログ単独モードに切り替える直前の所定時間における各モニタ回路１２、１６、１８の出力値を平均化した値に対応する目標値となるように、アナログ単独モードにおけるそれぞれの制御ループ１０、１１の制御パラメータ値に設定することとしたが（Ｓ２−１）、アナログ単独モードにおけるそれぞれの制御ループ１０、１１の制御パラメータ値を、アナログ単独モードに切り替える直前の所定時間における制御パラメータ値に固定してもよい。
In the above example, in the firmware update preparation process (S2), a target value corresponding to a value obtained by averaging the output values of the
また、ファームウェア更新完了後、制御モードをアナログ単独モードからアナログ・デジタル併用モードに切替える直前で、その時点での各種モニタ値を取得して、ファームウェア更新前の状態と比較することで、精度や安定性が確保できていることを確認する機構を組み込むことで、さらに安全性の高い光学モジュールを実現することができる。 In addition, after the firmware update is completed, immediately before switching the control mode from the analog single mode to the analog / digital combined mode, various monitor values at that time are obtained and compared with the state before the firmware update, so accuracy and stability By incorporating a mechanism for confirming that the safety can be secured, an optical module with higher safety can be realized.
また、上記の例では、ファームウェアの更新許可後に、更新するファームウェアデータ（ファームウェアのプログラム及びデータ）が上位装置から転送されることとしたが、ファームウェア更新要求が発行される前に、更新するファームウェアデータをあらかじめ光学モジュール１に転送しておく方式を採用してもよい。 In the above example, the firmware data to be updated (firmware program and data) is transferred from the host device after the firmware update is permitted. However, the firmware data to be updated before the firmware update request is issued. May be used in advance.
また、上記の例では、上位装置から発行されるファームウェア更新要求を契機とする一連のファームウェア更新準備処理（Ｓ２）内のステップとして、制御モードの切り替え処理（Ｓ２−３）を行っているが、上位装置がモード切替要求を発行し、この要求を契機にして、制御モードをアナログ・デジタル併用モードからアナログ単独モードに切り替える処理が実行されるようにしてもよい。 In the above example, the control mode switching process (S2-3) is performed as a step in a series of firmware update preparation processes (S2) triggered by a firmware update request issued from the host device. The host device may issue a mode switching request, and triggered by this request, processing for switching the control mode from the analog / digital combined mode to the analog single mode may be executed.
また、上記の例では、温度制御ループ１１においてのみ、二種類の動作状態量すなわちＴＥＣ温度と発振波長とに基づくフィードバック制御を行っているが、駆動電流制御ループ１０においても二種類の動作状態量すなわち駆動電流と発振波長とに基づくフィードバック制御を行うように構成し、両方の制御ループ１０、１１で発振波長に基づくフィードバック制御を併用してもよい。
In the above example, only two types of operation state quantities, that is, feedback control based on the TEC temperature and the oscillation wavelength are performed only in the
また、上記の例では、温度制御ループ１１において、二種類の動作状態量に基づくフィードバック制御を行っているが、これは必須の構成ではなく、ＴＥＣ温度と発振波長の一方のみに基づくフィードバック制御を行うようにしてもよい。
In the above example, the
また、上記の例では、デジタルフィードバック制御ループとして、ＰＩＤ制御方式によるものを例に挙げたが、被制御系のモニタ値と目標値との差分をなくすように動作させる制御方式であれば、ステップ制御方式などＰＩＤ制御方式以外の制御方式を用いても同様の効果が得られる（以下同様）。また、デジタル信号処理部としてＣＰＵ１４を例に挙げたが、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）などその他のプログラマブルなデバイスを用いた場合も同様の効果が得られる（以下同様）。
In the above example, the digital feedback control loop is based on the PID control system, but if the control system is operated so as to eliminate the difference between the monitored value of the controlled system and the target value, the step The same effect can be obtained by using a control method other than the PID control method such as a control method (the same applies hereinafter). The
また、上記の例では、温度制御ループ１１のデジタルフィードバック制御ループにおいて、温度と出力信号光の強度をモニタリングしているが、デジタルフィードバック制御ループでは、必ずしも温度をモニタリングする必要はない。デジタルフィードバック制御ループにおいては、出力信号光の強度のみをモニタリングしてＴＥＣ制御用の指示値を更新するようにしてもよい。
In the above example, the temperature and the intensity of the output signal light are monitored in the digital feedback control loop of the
つまり、本発明の光学モジュールにおいて、アナログフィードバック制御で使用するモニタ回路の出力と、デジタルフィードバック制御で使用するモニタ回路の出力は必ずしも同一である必要はない（以下同様）。 That is, in the optical module of the present invention, the output of the monitor circuit used for analog feedback control and the output of the monitor circuit used for digital feedback control are not necessarily the same (the same applies hereinafter).
［第２の実施形態］
図３は波長可変光源を備えた本発明の光学モジュールの別の構成例を示している。この光学モジュール３１の波長可変光源（被制御系）３２は、駆動電流を一定値に保持することで出力信号光の波長を制御するＤＢＲレーザ３３を備えている。ＤＢＲレーザ３３以外のハードウェア構成は図１に示した光学モジュール１と同じである。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows another configuration example of the optical module of the present invention provided with a wavelength tunable light source. The variable wavelength light source (controlled system) 32 of the
この光学モジュール３１は、波長可変光源３２が上位装置３から指定された波長の信号光を出力している時には、アナログ・デジタル併用モードで制御処理を行う。その際、温度制御ループ１１においては、ＤＢＲレーザ３３の温度を定期的にモニタリングし、その値と目標値との差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＴＥＣ温度制御信号の値を更新する。また、駆動電流制御ループ１０においては、ＤＢＲレーザ３３の発振波長と駆動電流を定期的にモニタリングし、それらの値と目標値との差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＬＤ駆動電流制御信号の値を更新する。
The
そして、波長可変光源３２が信号光を出力している時に、上位装置３からファームウェア更新要求があった場合には、図２の流れ図に示されている手順で処理を進める。これにより、出力信号光の波長および強度を高精度に安定した状態に維持したままファームウェアを書き換えることができる。 Then, when there is a firmware update request from the host apparatus 3 while the wavelength variable light source 32 is outputting the signal light, the process proceeds according to the procedure shown in the flowchart of FIG. Thereby, the firmware can be rewritten while maintaining the wavelength and intensity of the output signal light in a stable state with high accuracy.
なお、温度制御ループ１１においても二種類の動作状態量すなわち温度と発振波長に基づくフィードバック制御を行うように構成し、両方の制御ループ１０、１１で発振波長に基づくフィードバック制御を併用してもよい。また、駆動電流制御ループ１０において、駆動電流と発振波長の一方のみに基づくフィードバック制御を行うようにしてもよい。
The
［第３の実施形態］
図４は波長可変光源を備えた本発明の光学モジュールの更に別の構成例を示している。この光学モジュール４１は、信号光発信源としてＤＦＢレーザアレイ４２を用いた波長可変光源（被制御系）４３と、波長可変光源４３を上位装置４４からの指示に従って制御する制御回路（制御系）４５とを備えている。ＤＦＢレーザアレイ４２は、出力帯域が互いに異なる複数のＤＦＢレーザ素子４２−１〜４２−４をアレイ化し、その出力部に光合波器４７を設けて構成され、ＤＦＢレーザ素子４２−１〜４２−４のうちのいずれかを選択的に駆動可能とすることにより、波長可変範囲を大幅に拡張させたものである。
[Third Embodiment]
FIG. 4 shows still another configuration example of the optical module of the present invention provided with a wavelength tunable light source. The
波長可変光源４３は、ＤＦＢレーザアレイ４２と、ＤＦＢレーザアレイ４２の出力信号光を増幅する半導体増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）４６と、ＳＯＡ４６の光軸上に設けられた第1及び第２のＢＳ４８、４９と、第1のＢＳ４８の分岐側光軸上に設けられた温度依存型の波長フィルタ５０と、ＤＦＢレーザアレイ４２の温度を制御するための第１のＴＥＣ５１と、波長フィルタ５０の温度を制御するための第２のＴＥＣ５２とを備えている。ＤＦＢレーザアレイ４２と光合波器４７は、第１のＴＥＣ５１上に搭載されている。波長フィルタ５０は、第２のＴＥＣ５２上に搭載されている。両ＴＥＣ５１、５２にはそれぞれサーミスタ５３、５４が設置されている。波長フィルタ５０の出射光軸上及び第２のＢＳ４８の分岐光軸上にはそれぞれＰＤ５５、５６が設けられている。
The wavelength tunable
制御回路４５は、ＤＦＢレーザアレイ４２の駆動電流を制御するＬＤ駆動電流制御ループ５７と、ＤＦＢレーザアレイ４２の温度を制御するＬＤ温度制御ループ５８と、ＳＯＡ４６の駆動電流を制御するＳＯＡ駆動電流制御ループ５９と、波長フィルタ５０の温度を制御する波長フィルタ温度制御ループ６０と、を有している。これらの制御ループ５７、５８、５９、６０は、いずれも、デジタルフィードバック制御ループとアナログフィードバック制御ループとからなる２重ループで構成されている。各制御ループ５７、５８、５９、６０は、デジタルフィードバック制御ループとアナログフィードバック制御ループとが互いに干渉しないように、アナログフィードバック制御ループの時定数がデジタルフィードバック制御ループの時定数よりも小さくなるように設計されている。
The
ＬＤ駆動電流制御ループ５７を構成するデジタルフィードバック制御ループは、ＤＦＢレーザアレイ４２の駆動電流をモニタリングする電流モニタ回路６１と、ＤＦＢレーザアレイ４２を駆動するＬＤ駆動回路６２と、ＤＦＢレーザ素子４２−１〜４２−４のうちのいずれかを選択的に駆動させるためのＬＤ切替回路６３と、ＣＰＵ６４と、比較回路６３とを有して構成される。ＬＤ駆動電流制御ループ５７を構成するアナログフィードバック制御ループは、デジタルフィードバック制御ループの構成要素のうち、電流モニタ回路６１と、ＬＤ駆動回路６２と、ＬＤ切替回路６３と、比較回路６３とを有して構成される。
The digital feedback control loop constituting the LD drive
ＬＤ駆動電流制御ループ５７において、ＣＰＵ６４は、電流モニタ回路６１の出力に基づいてＤＦＢレーザアレイ４２の駆動電流を制御するためのＬＤ駆動電流制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。比較回路６３は、電流モニタ回路６１の出力電圧とＬＤ駆動電流制御信号の電圧との差分に基づいた電圧を出力する。ＬＤ駆動回路６２は、比較回路６５の出力に基づいてＤＦＢレーザアレイ４２を駆動する。
In the LD drive
ＳＯＡ駆動電流制御ループ５９を構成するデジタルフィードバック制御ループは、ＰＤ（ＰＤ２）５６の出力（Ｌ２）に基づいてＳＯＡ４６を経由したＤＦＢレーザアレイ４２の出力強度をモニタリングする第２の出力信号光モニタ回路６９と、ＳＯＡ４６の駆動電流をモニタリングする電流モニタ回路６６と、ＳＯＡ４６を駆動するＳＯＡ駆動回路６７と、ＣＰＵ６４と、比較回路６５とを有して構成される。ＳＯＡ駆動電流制御ループ５９を構成するアナログフィードバック制御ループは、デジタルフィードバック制御ループの構成要素のうち、電流モニタ回路６６と、ＳＯＡ駆動回路６７と、比較回路６５とを有して構成される。
The digital feedback control loop constituting the SOA drive
ＳＯＡ駆動電流制御ループ５９において、ＣＰＵ６４は、第２の出力信号光モニタ回路６９と電流モニタ回路６６の出力に基づいてＳＯＡ４６の駆動電流を制御するためのＳＯＡ駆動電流制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。そして、第２の出力信号光モニタ回路６９の出力値と目標値とに基づいて、ＳＯＡ４６を経由したＤＦＢレーザアレイ４２の出力強度を制御する。比較回路６５は、電流モニタ回路６６の出力電圧とＳＯＡ駆動電流制御信号の電圧との差分に基づいた電圧を出力する。ＳＯＡ駆動回路６７は、比較回路６５の出力に基づいてＳＯＡ４６を駆動する。
In the SOA drive
ＬＤ温度制御ループ５８を構成するデジタルフィードバック制御ループは、ＰＤ（ＰＤ１）５５の出力（Ｌ１）に基づいてＳＯＡ４６を経由したＤＦＢレーザアレイ４２の特定波長の出力信号光成分の強度をモニタリングする第１の出力信号光モニタ回路６８と、ＰＤ（ＰＤ２）５６の出力（Ｌ２）に基づいてＳＯＡ４６を経由したＤＦＢレーザアレイ４２の出力強度をモニタリングする第２の出力信号光モニタ回路６９と、サーミスタ５３の出力に基づいてＤＦＢレーザアレイ４２の温度をモニタリングする温度モニタ回路７０と、第１のＴＥＣ５１を駆動するＴＥＣ駆動回路７１と、ＣＰＵ６４と、比較回路７２とを有して構成される。ＬＤ温度制御ループ５８を構成するアナログフィードバック制御ループは、デジタルフィードバック制御ループの構成要素のうち、温度モニタ回路７０と、ＴＥＣ駆動回路７１と、比較回路７２とを有して構成される。
The digital feedback control loop constituting the LD
ＬＤ温度制御ループ５８において、ＣＰＵ６４は、第１および第２の出力信号光モニタ回路６８、６９と温度モニタ回路７０の出力に基づいてＤＦＢレーザアレイ４２の温度を制御するためのＴＥＣ温度制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。そして、第１の出力信号光モニタ回路６８の出力値と第２の出力信号光モニタ回路６９の出力値との比（Ｌ１／Ｌ２）と目標値とに基づいて、ＤＦＢレーザアレイ４２の発振波長を制御する。比較回路７２は、温度モニタ回路７０の出力電圧とＴＥＣ温度制御信号の電圧との差分に基づいた電圧を出力する。ＴＥＣ駆動回路７１は、比較回路７２の出力に基づいて第1のＴＥＣ５１を駆動する。
In the LD
波長フィルタ温度制御ループ６０を構成するデジタルフィードバック制御ループは、サーミスタ５４の出力に基づいて波長フィルタ５０の温度をモニタリングする温度モニタ回路７３と、第２のＴＥＣ５２を駆動するＴＥＣ駆動回路７４と、ＣＰＵ６４と、比較回路７５とを有して構成される。波長フィルタ温度制御ループ６０を構成するアナログフィードバック制御ループは、デジタルフィードバック制御ループの構成要素のうち、温度モニタ回路７３と、ＴＥＣ駆動回路７４と、比較回路７５とを有して構成される。
The digital feedback control loop constituting the wavelength filter
波長フィルタ温度制御ループ６０において、ＣＰＵ６４は、温度モニタ回路７３の出力に基づいて波長フィルタ５０の温度を制御するためのＴＥＣ温度制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。比較回路７５は、温度モニタ回路７３の出力電圧とＴＥＣ温度制御信号の電圧との差分に基づいた電圧を出力する。ＴＥＣ駆動回路７４は、比較回路７５の出力に基づいて第２のＴＥＣ５２を駆動する。このように、ＤＦＢレーザアレイ４２の温度を調整するための第１のＴＥＣ５１とは別に、波長フィルタ５０の温度を調整するための第２のＴＥＣ５２を備え、温度モニタ回路７３の出力に基づいて第２のＴＥＣ５２を駆動することにより、温度依存性が無視できない波長フィルタ５０を採用しても出力波長を安定化させることができる。
In the wavelength filter
各モニタ回路６１、６６、６８、６９、７０、７３の出力信号は、それぞれＡＤＣ７６〜８１でデジタル信号に変換されてＣＰＵ６４に取り込まれる。ＣＰＵ６４から出力されたＬＤ駆動電流制御信号、ＳＯＡ駆動電流制御信号、およびＴＥＣ温度制御信号は、それぞれＤＡＣ８２〜８５でアナログ信号に変換されてＬＤ駆動回路６２、ＳＯＡ駆動回路６７、第１のＴＥＣ駆動回路７１、および第２のＴＥＣ駆動回路７４に入力される。ＣＰＵ６４には書き換え可能なメモリ７６が接続されている。ＣＰＵ６４は、メモリ７６に格納されているファームウェアに従って各種処理を実行する。ＣＰＵ６４の実行する処理には、各種動作状態のモニタリング処理や制御処理のほかに、上位装置４４との外部通信処理、周辺デバイスとの内部通信処理、アラームなどの警報処理、ファームウェア更新処理などが含まれる。
The output signals of the
つぎに、上記のように構成された光学モジュール４１の動作について説明する。
光学モジュール４１は、アナログ・デジタル併用モードとアナログ単独モードのどちらか一方のモードで作動する。アナログ・デジタル併用モードは、アナログフィードバック制御ループとデジタルフィードバック制御ループとを併用して制御を行う制御モードである。アナログ単独モードは、アナログフィードバック制御ループ単独で制御を行う制御モードである。
Next, the operation of the
The
ＣＰＵ６４は、波長可変光源４３が上位装置４４から指定された波長の信号光を出力している時には、アナログ・デジタル併用モードで制御処理を行う。その際、ＬＤ駆動電流制御ループ５７においては、ＤＦＢレーザアレイ４２の駆動電流を定期的にモニタリングし、その値と目標値との差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＬＤ駆動電流制御信号の値を更新する。また、ＳＯＡ駆動電流制御ループ５９においては、ＳＯＡ４６を経由したＤＦＢレーザアレイ４２の全出力信号光を定期的にモニタリングし、その値と目標値との差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＳＯＡ駆動電流制御信号の値を更新する。また、ＬＤ温度制御ループ５８においては、ＤＦＢレーザアレイ４２の温度とＤＦＢレーザアレイ４２の全出力信号光と特定波長成分の信号光との強度比（Ｌ１／Ｌ２）とを定期的にモニタリングし、それらの値と目標値との差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＴＥＣ温度制御信号の値を更新する。これにより、ＤＦＢレーザアレイ４２の出力波長と出力強度を同時に制御できる。また、波長フィルタ温度制御ループ６０においては、波長フィルタ５０の温度を定期的にモニタリングし、その値と目標値との差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＴＥＣ温度制御信号の値を更新する。
The
ＣＰＵ６４は、波長可変光源４３が信号光を出力している時に、上位装置４４からファームウェア更新要求があった場合には、図２の流れ図に示されている手順で処理を進める。これにより、ＤＦＢレーザアレイ４２を備えた構成においても、出力信号光の波長および強度を高精度に安定した状態に維持したままファームウェアを書き換えることができる。
When there is a firmware update request from the host device 44 when the wavelength tunable
なお、上記の例では、ＬＤ温度制御ループ５８において、ＤＦＢレーザアレイ４２の全出力信号光に含まれる特定波長成分の信号光の割合（強度比：Ｌ１／Ｌ２）に基づく制御を行っているが、特定波長の出力信号光成分の強度に基づく出力波長制御と全出力信号光の強度に基づく出力強度制御を各々独立して行うようにしてもよいし、ＬＤ温度（ＴＥＣ１温度）に基づく出力波長制御を併用してもよい。
In the above example, the LD
また、上記の例では、ＳＯＡ駆動電流制御ループ５９において、ＳＯＡ４６を経由したＤＦＢレーザアレイ４２の全出力信号光に基づく制御を行なっているが、ＳＯＡ４６の駆動電流に基づく制御で行なってもよいし、併用してもよい。
In the above example, the SOA drive
また、ＬＤ駆動電流制御ループ５７においても二種類の動作状態量すなわち駆動電流と発振波長に基づくフィードバック制御を行うように構成し、両方の制御ループ５７、５８において発振波長に基づくフィードバック制御を併用してもよい。
The LD drive
［第４の実施形態］
図５は波長可変光源を備えた本発明の光学モジュールの更に別の構成例を示している。この光学モジュール８１は、信号光発信源としてＤＢＲレーザアレイ８２を用いた波長可変光源（被制御系）８３と、波長可変光源８３を上位装置８４からの指示に従って制御する制御回路（制御系）８５とを備えている。ＤＢＲレーザアレイ８２は、出力帯域が互いに異なる複数（この例では４個）のＤＢＲレーザ素子８２−１〜８２−４をアレイ化し、その出力部に光合波器８６を設けて構成され、ＤＢＲレーザ素子８２−１〜８２−４のうちのいずれかを選択的に駆動可能とすることにより、波長可変範囲を大幅に拡張させたものである。
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 shows still another configuration example of the optical module of the present invention provided with a wavelength tunable light source. This
波長可変光源８３は、ＤＢＲレーザアレイ８２と、ＤＢＲレーザアレイ８２の出力信号光を増幅するＳＯＡ８７と、ＳＯＡ８７の光軸上に設けられた第１及び第２のＢＳ８８、８９と、第１のＢＳ８８の分岐側光軸上に設けられた温度依存型の波長フィルタ９０と、これらを搭載したＴＥＣ９１とを備えている。ＴＥＣ９１にはサーミスタ９２が設置されている。波長フィルタ９０の出射光軸上および第２のＢＳ８９の分岐光軸上にはそれぞれＰＤ９３、９４が設けられている。
The wavelength tunable
制御回路８５は、ＤＢＲレーザアレイ８２の駆動電流を制御するＬＤ駆動電流制御ループ９５と、ＤＢＲレーザアレイ８２および波長フィルタ９０の温度を制御する温度制御ループ９６と、ＳＯＡ８２の駆動電流を制御するＳＯＡ駆動電流制御ループ９７と、を有している。これらの制御ループ９５、９６、９７は、いずれも、デジタルフィードバック制御ループとアナログフィードバック制御ループとからなる２重ループで構成されている。各制御ループ９５、９６、９７は、デジタルフィードバック制御ループとアナログフィードバック制御ループとが互いに干渉しないように、アナログフィードバック制御ループの時定数がデジタルフィードバック制御ループの時定数よりも小さくなるように設計されている。
The
ＬＤ駆動電流制御ループ９５を構成するデジタルフィードバック制御ループは、ＰＤ（ＰＤ１）９３の出力（Ｌ１）に基づいてＤＢＲレーザアレイ８２の特定波長の出力信号光成分の強度をモニタリングする第１の出力信号光モニタ回路９８と、ＰＤ（ＰＤ２）９４の出力（Ｌ２）に基づいてＤＦＢレーザアレイ８２の出力強度をモニタリングする第２の出力信号光モニタ回路９９と、ＤＢＲレーザアレイ８２の駆動電流をモニタリングする電流モニタ回路１００と、ＤＢＲレーザアレイ８２を駆動するＬＤ駆動回路１０１と、ＤＢＲレーザ素子８２−１〜８２−４のうちのいずれかを選択的に駆動させるためのＬＤ切替回路１０２と、ＣＰＵ１０３と、比較回路１０４とを有して構成される。ＬＤ駆動電流制御ループ９５を構成するアナログフィードバック制御ループは、デジタルフィードバック制御ループの構成要素のうち、電流モニタ回路１００と、ＬＤ駆動回路１０１と、ＬＤ切替回路１０２と、比較回路１０４とを有して構成される。
The digital feedback control loop that constitutes the LD drive
ＬＤ駆動電流制御ループ９５において、ＣＰＵ１０３は、第１の出力信号光モニタ回路９８、第２の出力信号光モニタ回路９９および電流モニタ回路１００の出力に基づいてＤＢＲレーザアレイ８２の駆動電流を制御するためのＬＤ駆動電流制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。そして、第１の出力信号光モニタ回路９８の出力値と、第２の出力信号光モニタ回路９９の出力値との比（Ｌ１／Ｌ２）と目標値とに基づいて、ＤＢＲレーザアレイ８２の発振波長を制御する。比較回路１０４は、電流モニタ回路１００の出力電圧とＬＤ駆動電流制御信号の電圧との差分に基づいた電圧を出力する。ＬＤ駆動回路１０１は、比較回路１０４の出力に基づいてＤＢＲレーザアレイ８２を駆動する。
In the LD drive
ＳＯＡ駆動電流制御ループ９７を構成するデジタルフィードバック制御ループは、ＰＤ（ＰＤ２）９４の出力（Ｌ２）に基づいてＳＯＡ８７を経由したＤＦＢレーザアレイ８２の出力強度をモニタリングする第２の出力信号光モニタ回路９９と、ＳＯＡ８７の駆動電流をモニタリングする電流モニタ回路１０５と、ＳＯＡ８７を駆動するＳＯＡ駆動回路１０６と、ＣＰＵ１０３と、比較回路１０７とを有して構成される。ＳＯＡ駆動電流制御ループ９７を構成するアナログフィードバック制御ループは、デジタルフィードバック制御ループの構成要素のうち、電流モニタ回路１０５と、ＳＯＡ駆動回路１０６と、比較回路１０７とを有して構成される。
The digital feedback control loop constituting the SOA drive
ＳＯＡ駆動電流制御ループ９７において、ＣＰＵ１０３は、第２の出力信号光モニタ回路９９の出力に基づいてＳＯＡ８７の駆動電流を制御するためのＳＯＡ駆動電流制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。そして、第２の出力信号光モニタ回路９９の出力値と目標値とに基づいて、ＳＯＡ８７を経由したＤＢＲレーザアレイ８２の出力強度を制御する。比較回路１０７は、電流モニタ回路１０５の出力電圧とＳＯＡ駆動電流制御信号の電圧との差分に基づいた電圧を出力する。ＳＯＡ駆動回路１０６は、比較回路１０７の出力に基づいてＳＯＡ８７を駆動する。
In the SOA drive
温度制御ループ９６を構成するデジタルフィードバック制御ループは、サーミスタ９２の出力に基づいてＤＢＲレーザ８２および波長フィルタ９０の温度をモニタリングする温度モニタ回路１０８と、ＴＥＣ９１を駆動するＴＥＣ駆動回路１０９と、ＣＰＵ１０３と、比較回路１１０とを有して構成される。温度制御ループ９６を構成するアナログフィードバック制御ループは、デジタルフィードバック制御ループの構成要素のうち、温度モニタ回路１０８と、ＴＥＣ駆動回路１０９と、比較回路１１０とを有して構成される。
The digital feedback control loop constituting the
温度制御ループ９６において、ＣＰＵ１０３は、温度モニタ回路１０８の出力に基づいてＤＢＲレーザアレイ８２および波長フィルタ９０の温度を制御するためのＴＥＣ温度制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。比較回路１１０は、温度モニタ回路１０８の出力電圧とＴＥＣ温度制御信号の電圧との差分に基づいた電圧を出力する。ＴＥＣ駆動回路１０９は、比較回路１１０の出力に基づいてＴＥＣ９１を駆動する。このように、ＤＢＲレーザアレイ８２と波長フィルタ９０を同一のＴＥＣ９１上に搭載し、温度モニタ回路１０８の出力に基づいてＴＥＣ９１を駆動することにより、温度依存性が無視できない波長フィルタ９０を採用しても出力波長を安定化させることができる。
In the
各モニタ回路９８、９９、１００、１０５、１０８の出力信号は、それぞれＡＤＣ１１１〜１１５でデジタル信号に変換されてＣＰＵ１０３に取り込まれる。ＣＰＵ１０３から出力されたＬＤ駆動電流制御信号、ＳＯＡ駆動電流制御信号、および温度制御信号は、それぞれＤＡＣ１１６〜１１８でアナログ信号に変換されてＬＤ駆動回路１０１、ＳＯＡ駆動回路１０６、およびＴＥＣ駆動回路１０９に入力される。ＣＰＵ１０３には書き換え可能なメモリ１１６が接続されている。ＣＰＵ１０３は、メモリ１１６に格納されているファームウェアに従って各種処理を実行する。ＣＰＵ１１６の実行する処理には、各種動作状態のモニタリング処理や制御処理のほかに、上位装置８４との外部通信処理、周辺デバイスとの内部通信処理、アラームなどの警報処理、ファームウェア更新処理などが含まれる。
The output signals of the
つぎに、上記のように構成された光学モジュール８１の動作について説明する。
光学モジュール８１は、アナログ・デジタル併用モードとアナログ単独モードのどちらか一方のモードで作動する。アナログ・デジタル併用モードは、アナログフィードバック制御ループとデジタルフィードバック制御ループとを併用して制御を行う制御モードである。アナログ単独モードは、アナログフィードバック制御ループ単独で制御を行う制御モードである。
Next, the operation of the
The
ＣＰＵ１０３は、波長可変光源８３が上位装置８４から指定された波長の信号光を出力している時には、アナログ・デジタル併用モードで制御処理を行う。その際、ＬＤ駆動電流制御ループ９５においては、ＤＢＲレーザアレイ８２の駆動電流とＳＯＡ８７を経由したＤＢＲレーザアレイ８２の全出力信号光と特定波長成分の信号光との強度比（Ｌ１／Ｌ２）とを定期的にモニタリングし、それらの値と目標値との差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＬＤ駆動電流制御信号の値を更新する。これにより、ＤＢＲレーザアレイ８２の出力波長を制御できる。また、ＳＯＡ駆動電流制御ループ９７においては、ＳＯＡ８７を経由したＤＢＲレーザアレイ８２の全出力信号光を定期的にモニタリングし、その値と目標値との差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＳＯＡ駆動電流制御信号の値を更新する。これにより、ＳＯＡ８７を経由したＤＢＲレーザアレイ８２の出力強度を制御できる。また、温度制御ループ９６においては、ＤＢＲレーザアレイ８２および波長フィルタ９０の温度を定期的にモニタリングし、その値と目標値との差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＴＥＣ温度制御信号の値を更新する。
The
ＣＰＵ１０３は、波長可変光源８３が信号光を出力している時に、上位装置８４からファームウェア更新要求があった場合には、図２の流れ図に示されている手順で処理を進める。これにより、ＤＢＲレーザアレイ８２を備えた構成においても、出力信号光の波長および強度を高精度に安定した状態に維持したままファームウェアを書き換えることができる。
When there is a firmware update request from the
なお、上記の例では、温度制御ループ９６において、ＤＢＲレーザアレイ８２の全出力信号光に含まれる特定波長成分の信号光の割合（強度比：Ｌ１／Ｌ２）に基づく制御を行っているが、特定波長の出力信号光成分の強度に基づく出力波長制御と全出力信号光の強度に基づく出力強度制御を各々独立して行うようにしてもよいし、ＬＤ駆動電流に基づく出力波長制御を併用してもよい。
In the above example, the
また、上記の例では、ＳＯＡ駆動電流制御ループ９７において、ＳＯＡ８７を経由したＤＢＲレーザアレイ８２の全出力信号光に基づく制御を行なっているが、ＳＯＡ８７の駆動電流に基づく制御で行なってもよいし、併用してもよい。
In the above example, in the SOA drive
また、温度制御ループ９６においても二種類の動作状態量すなわち温度と発振波長に基づくフィードバック制御を行うように構成し、両方の制御ループ９５、９６において発振波長に基づくフィードバック制御を併用してもよい。
The
［第５の実施形態］
図６は光増幅器を備えた本発明の光学モジュールの構成を例示している。この光学モジュール１２１は、光増幅器（被制御系）１２２と、光増幅器１２２を上位装置１２３からの指示に従って制御する制御回路（制御系）１２４とを備えている。光増幅器１２２の構成は、図１１に示したものと同じである。
[Fifth Embodiment]
FIG. 6 illustrates the configuration of the optical module of the present invention provided with an optical amplifier. The optical module 121 includes an optical amplifier (controlled system) 122 and a control circuit (control system) 124 that controls the
制御回路１２４は、ＰＤ（ＰＤ１）２４９の出力に基づいて入力光信号の強度をモニタリングする入力信号光モニタ回路１２５と、ＰＤ（ＰＤ２）２５２の出力に基づいて出力信号光の強度をモニタリングする出力光信号モニタ回路１２６と、ＴＥＣ２４７の駆動電流を制御する温度制御ループ１２７と、ポンプＬＤ２４６の駆動電流を制御する駆動電流制御ループ１２８と、を有している。両制御ループ１２７、１２８は、どちらも、デジタルフィードバック制御ループとアナログフィードバック制御ループとからなる２重ループで構成されている。各制御ループ１２７、１２８は、デジタルフィードバック制御ループとアナログフィードバック制御ループとが互いに干渉しないように、アナログフィードバック制御ループの時定数がデジタルフィードバック制御ループの時定数よりも小さくなるように設計されている。
The
温度制御ループ１２７を構成するデジタルフィードバック制御ループは、サーミスタ２５３の出力に基づいてポンプＬＤ２４６の温度をモニタリングする温度モニタ回路１２９と、ＴＥＣ２４７を駆動するＴＥＣ駆動回路１３０と、ＣＰＵ１３５と、比較回路１３１とを有して構成される。温度制御ループ１２７を構成するアナログフィードバック制御ループは、デジタルフィードバック制御ループの構成要素のうち、温度モニタ回路１２９と、ＴＥＣ駆動回路１３０と、比較回路１３１とを有して構成される。
The digital feedback control loop constituting the
温度制御ループ１２７において、ＣＰＵ１３５は、温度モニタ回路１２９の出力に基づいてポンプＬＤ２４６の温度を制御するためのＴＥＣ温度制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。比較回路１３１は、温度モニタ回路１２９の出力電圧とＴＥＣ温度制御信号の電圧との差分に基づいた電圧を出力する。ＴＥＣ駆動回路１３０は、比較回路１３１の出力に基づいてＴＥＣ２４７を駆動する。
In the
駆動電流制御ループ１２８を構成するデジタルフィードバック制御ループは、光増幅器１２２の入力信号光の強度をモニタリングする入力信号光モニタ回路１２５と、出力信号光の強度をモニタリングする出力信号光モニタ回路１２６と、ポンプＬＤ２４６の駆動電流をモニタリングする電流モニタ回路１３２と、ポンプＬＤ２４６を駆動するポンプＬＤ駆動回路１３３と、ＣＰＵ１３５と、比較回路１３４とを有して構成される。駆動電流制御ループ１２８を構成するアナログフィードバック制御ループは、デジタルフィードバック制御ループの構成要素のうち、電流モニタ回路１３２と、ポンプＬＤ駆動回路１３３と、比較回路１３４とを有して構成される。
The digital feedback control loop constituting the drive
駆動電流制御ループ１２８において、ＣＰＵ１３５は、光増幅器１２２の入力信号光と出力信号光の強度に基づいてポンプＬＤ２４６を制御するためのＬＤ駆動電流制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。比較回路１３４は、電流モニタ回路１３２の出力電圧とＬＤ駆動電流制御信号の電圧との差分に基づいた電圧を出力する。ポンプＬＤ駆動回路１３３は、比較回路１３４の出力に基づいてポンプＬＤ２４６を駆動する。
In the drive
各モニタ回路１２５、１２６、１２９、１３２の出力信号は、それぞれＡＤＣ１３６、１３７、１３８、１３９でデジタル信号に変換されてＣＰＵ１３５に取り込まれる。ＣＰＵ１３５から出力されたＬＤ駆動電流制御信号およびＴＥＣ温度制御信号は、それぞれＤＡＣ１４０、１４１でアナログ信号に変換されて比較回路１３１、１３４に入力される。すなわち、この制御回路１２４は、入力光信号の強度、出力光信号の強度、ポンプＬＤ２４６の駆動電流および温度をモニタリングしつつ、それらの値と目標値との差分がなくなるようにデジタルフィードバック制御を行う。これにより、光増幅器１２２の増幅利得が一定に保たれる。ＣＰＵ１３５には書き換え可能なメモリ１４２が接続されている。ＣＰＵ１３５は、メモリ１４２に格納されているファームウェアに従って各種処理を実行する。ＣＰＵ１３５の実行する処理には、各種動作状態のモニタリング処理や制御処理のほかに、上位装置１２３との外部通信処理、周辺デバイスとの内部通信処理、アラームなどの警報処理、ファームウェア更新処理などが含まれる。
The output signals of the
つぎに、上記のように構成された光学モジュール１２１の動作について説明する。
ＣＰＵ１３５は、光増幅器１２２が上位装置１２３から指定された利得で動作している時には、アナログ・デジタル併用モードで制御処理を行う。その際、駆動電圧制御ループ１２８においては、入力信号光と出力信号光の強度を定期的にモニタリングし、両信号光の強度から得られる利得の値と目標値との差分がなくなるように、ＰＩＤ制御によりＬＤ駆動電流制御信号の値を更新する。また、その際、温度制御ループ１２７においては、ポンプＬＤ２４６の温度を定期的にモニタリングし、その値と目標値との差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＴＥＣ温度制御信号の値を更新する。
Next, the operation of the optical module 121 configured as described above will be described.
The
ＣＰＵ１３５は、光増幅器１２２が稼働している時に、上位装置１２３からファームウェア更新要求があった場合には、図２の流れ図に示されている手順で処理を進める。その際、先ず、光増幅器１２２が定常状態で動作しているか否かをチェックする（Ｓ１）。その結果、定常状態であれば（Ｓ１でＹｅｓ）、ファームウェアの更新を許可し、ファームウェア更新準備処理（Ｓ２）に進むが、定常状態でなければ（Ｓ１でＮｏ）、ファームウェアの更新を許可せず（Ｓ６）、アナログ・デジタル併用モードでの制御処理を継続する。すなわち、目標利得に到達していないような過渡状態では、システム全体での安定性が保証できなくなるので、ファームウェアの更新を許可しない。ここで、光増幅器１２２が定常状態であるとは、ＥＤＦ２４５が非作動の状態（増幅機能停止状態）、もしくは目標利得に到達している状態を意味する。ファームウェア更新準備処理（Ｓ２）以降の手順の内容は、第１の実施形態で説明したとおりである。
When there is a firmware update request from the
この光学モジュール１２１は、光増幅器１２２が稼働している時に上位装置１２３からファームウェアの更新要求があった場合、光増幅器１２２が定常状態で動作していることを確認した後、その制御モードをアナログ・デジタル併用モードからアナログ単独モードに切り替えて制御を継続しつつ、その間にファームウェアの更新を実行し、ファームウェアの更新完了後に、アナログ・デジタル併用モードに切り替えるように構成されているので、光増幅器１２２の利得を設定された一定の値に高精度に維持したままファームウェアを書き換えることができる。
In the optical module 121, when there is a firmware update request from the
なお、上記の例では、光増幅器１２２のフィードバック制御方式として利得を一定に制御する方式を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。つまり、光増幅器１２２の出力を一定に制御する方式、ポンプＬＤ２４６の駆動電流を一定に制御する方式、ポンプＬＤ２４６の出力強度を一定に制御する方式など、その他のフィードバック制御方式を採用することもできる。
In the above example, the method of controlling the gain to be constant is described as an example of the feedback control method of the
また、光増幅器１２２の構成についても、図６に示したものは代表例であり、これに限定されるものではない。その他の構成の光増幅器１２２を有する光学モジュールにおいても、被制御対象である光増幅器１２２の制御ループがアナログフィードバック制御ループとデジタルフィードバック制御ループとからなる２重ループで形成されていれば上記の実施形態と同等の効果が得られる。
Further, the configuration of the
［第６の実施形態］
図７は光合分波器を備えた本発明の光学モジュールの構成を例示している。この光学モジュール１５１は、光合分波器（被制御系）１５２と、光合分波器１５２を上位装置１５３からの指示に従って制御する制御回路（制御系）１５４とを備えている。光合分波器１５２の構成は、図１２に示したものと同じである。
[Sixth Embodiment]
FIG. 7 illustrates the configuration of the optical module of the present invention provided with an optical multiplexer / demultiplexer. The
制御回路１５４は、ヒータ２７６の温度を制御する温度制御ループ１５５を有している。温度制御ループ１５５は、デジタルフィードバック制御ループとアナログフィードバック制御ループとからなる２重ループで構成されている。温度制御ループ１５５は、デジタルフィードバック制御ループとアナログフィードバック制御ループとが互いに干渉しないように、アナログフィードバック制御ループの時定数がデジタルフィードバック制御ループの時定数よりも小さくなるように設計されている。
The
温度制御ループ１５５を構成するデジタルフィードバック制御ループは、サーミスタ２７８の出力に基づいてＡＷＧ２７５の温度をモニタリングする温度モニタ回路１５６と、ヒータ２７６を駆動するヒータ駆動回路１５７と、ＣＰＵ１５８と、比較回路１５９とを有して構成される。温度制御ループ１５５を構成するアナログフィードバック制御ループは、デジタルフィードバック制御ループの構成要素のうち、温度モニタ回路１５６と、ヒータ駆動回路１５７と、比較回路１５９とを有して構成される。
The digital feedback control loop constituting the
温度制御ループ１５５において、ＣＰＵ１５８は、温度モニタ回路１５６の出力に基づいてＡＷＧ２７５の温度を制御するためのヒータ駆動電流制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。比較回路１５９は、温度モニタ回路１５６の出力電圧とヒータ駆動電流制御信号の電圧との差分に基づいた電圧を出力する。ヒータ駆動回路１５７は、比較回路１５９の出力に基づいてヒータ２７６を駆動する。
In the
温度モニタ回路１５６の出力信号は、ＡＤＣ１６０でデジタル信号に変換されてＣＰＵ１５８に取り込まれる。ＣＰＵ１５８から出力されたヒータ駆動電流制御信号は、ＤＡＣ１６１でアナログ信号に変換されて比較回路１５９に入力される。ＣＰＵ１５８には書き換え可能なメモリ１６２が接続されている。ＣＰＵ１５８は、メモリ１６２に格納されているファームウェアに従って各種処理を実行する。ＣＰＵ１５８の実行する処理には、各種動作状態のモニタリング処理や制御処理のほかに、上位装置１６２との外部通信処理、周辺デバイスとの内部通信処理、アラームなどの警報処理、ファームウェア更新処理などが含まれる。
The output signal of the
つぎに、上記のように構成された光学モジュール１５１の動作について説明する。
ＣＰＵ１５８は、光合分波器１５２が上位装置から指定された目標温度で動作している時には、アナログ・デジタル併用モードで制御処理を行う。その際、温度制御ループ１５５においては、ヒータ２７６の温度を定期的にモニタリングし、その値と目標値との差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりヒータ駆動電流制御信号の値を更新する。これにより、光合分波器１５２の分波特性が環境温度によらず安定した状態に保たれる。
Next, the operation of the
When the optical multiplexer /
ＣＰＵ１５８は、光合分波器１５２が稼働している時に、上位装置１５３からファームウェア更新要求があった場合には、図２の流れ図に示されている手順で処理を進める。その際、先ず、光合分波器１５２が定常状態で動作しているか否かをチェックする（Ｓ１）。その結果、定常状態であれば（Ｓ１でＹｅｓ）、ファームウェアの更新を許可し、ファームウェア更新準備処理（Ｓ２）に進むが、定常状態でなければ（Ｓ１でＮｏ）、ファームウェアの更新を許可せず（Ｓ６）、アナログ・デジタル併用モードでの制御処理を継続する。すなわち、ＡＷＧ２７５の温度が目標温度に到達していないような過渡状態では、システム全体での安定性が保証できなくなるので、ファームウェアの更新を許可しない。ここで、光合分波器１５２が定常状態であるとは、ヒータ２７６が非作動の状態（通電を強制的に停止している状態）、もしくはヒータ２７６の発熱温度が目標温度に到達している状態を意味する。ファームウェア更新準備処理（Ｓ２）以降の手順の内容は、第１の実施形態で説明したとおりである。
When there is a firmware update request from the higher-level device 153 when the optical multiplexer /
この光学モジュール１５１は、光合分波器１５２が稼働している時に上位装置１５３からファームウェアの更新要求があった場合、光合分波器１５２が定常状態で動作していることを確認した後、その制御モードをアナログ・デジタル併用モードからアナログ単独モードに切り替えて制御を継続しつつ、その間にファームウェアの更新を実行し、ファームウェアの更新完了後に、アナログ・デジタル併用モードに切り替えるように構成されているので、光合分波器１５２を構成するＡＷＧ２７５の温度を目標温度に高精度に維持したままファームウェアを書き換えることができる。
When there is a firmware update request from the host device 153 when the optical multiplexer /
なお、上記の例では、ＡＷＧ２７５の温度を制御するための手段としてヒータ２７６を用いているが、ヒータ２７６に代えてＴＥＣを用いてもよい
In the above example, the
また、光合分波器１５２の構成についても、図７に示したものは代表例であり、これに限定されるものではない。その他の構成の光合分波器１５２を有する光学モジュールにおいても、被制御系である光合分波器１５２の制御ループがアナログフィードバック制御ループとデジタルフィードバック制御ループとからなる２重ループで形成されていれば上記の実施形態と同等の効果が得られる。
Also, the configuration of the optical multiplexer /
［第７の実施形態］
図８は可変光減衰器を備えた本発明の光学モジュールの構成を例示している。この光学モジュール１７１は、可変光減衰器（被制御系）１７２と、可変光減衰器１７２を上位装置１７３からの指示に従って制御する制御回路（制御系）１７４とを備えている。可変光減衰器１７２の構成は、図１３で説明したものと同じである。
[Seventh Embodiment]
FIG. 8 illustrates the configuration of the optical module of the present invention having a variable optical attenuator. The optical module 171 includes a variable optical attenuator (controlled system) 172 and a control circuit (control system) 174 that controls the variable
制御回路１７４は、ＰＤ（ＰＤ１）２９７の出力に基づいて入力光信号の強度をモニタリングする入力信号光モニタ回路１７５と、ＰＤ（ＰＤ２）２９９の出力に基づいて出力光信号の強度をモニタリングする出力信号光モニタ回路１７６と、ＶＯＡ２９５の駆動電圧を制御する駆動電圧制御ループ１７７と、を有している。駆動電圧制御ループ１７７は、デジタルフィードバック制御ループとアナログフィードバック制御ループとからなる２重ループで構成されている。駆動電圧制御ループ１７７は、デジタルフィードバック制御ループとアナログフィードバック制御ループとが互いに干渉しないように、アナログフィードバック制御ループの時定数がデジタルフィードバック制御ループの時定数よりも小さくなるように設計されている。
The
駆動電圧制御ループ１７７を構成するデジタルフィードバック制御ループは、ＶＯＡ２９５の駆動電圧をモニタリングする電圧モニタ回路１７８と、ＶＯＡ２９５を駆動するＶＯＡ駆動回路１７９と、ＣＰＵ１８０と、比較回路１８１とを有して構成される。駆動電圧制御ループ１７７を構成するアナログフィードバック制御ループは、デジタルフィードバック制御ループの構成要素のうち、電圧モニタ回路１７８と、ＶＯＡ駆動回路１７９と、比較回路１８１とを有して構成される。各モニタ回路１７５、１７６、１７８の出力信号は、それぞれＡＤＣ１８２、１８３、１８４でデジタル信号に変換されてＣＰＵ１８０に取り込まれる。ＣＰＵ１８０から出力されたＶＯＡ駆動電圧制御信号は、ＤＡＣ１８５でアナログ信号に変換されて比較回路１８１に入力される。ＣＰＵ１８０には書き換え可能なメモリ１８６が接続されている。ＣＰＵ１８０は、メモリ１８６に格納されているファームウェアに従って各種処理を実行する。ＣＰＵ１８０の実行する処理には、各種動作状態のモニタリング処理や制御処理のほかに、上位装置１７３との外部通信処理、周辺デバイスとの内部通信処理、アラームなどの警報処理、ファームウェア更新処理などが含まれる。
The digital feedback control loop constituting the drive
駆動電圧制御ループ１７７において、ＣＰＵ１８０は、電圧モニタ回路１７８の出力に基づいてＶＯＡ２９５の駆動電圧を制御するためのＶＯＡ駆動電圧制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。比較回路１８１は、電圧モニタ回路１７８の出力電圧とＶＯＡ駆動電圧制御信号の電圧との差分に基づいた電圧を出力する。ＶＯＡ駆動回路１７９は、比較回路１８１の出力に基づいてＶＯＡ２９５を駆動する。
In the drive
つぎに、上記のように構成された光学モジュール１７１の動作について説明する。
ＣＰＵ１８０は、可変光減衰器１７２が上位装置１７３から指定された光減衰量を目標値として光減衰量を一定に制御するように動作している時には、アナログ・デジタル併用モードで制御処理を行う。その際、入力光信号モニタ回路１７５の出力値と出力光信号モニタ回路１７６の出力値を定期的にモニタリングし、両出力値から得られる光減衰量の値と目標値との差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＶＯＡ駆動電圧制御信号の値を更新する。また、駆動電圧制御ループ１７７においては、ＶＯＡ２９５の入力信号光の強度と出力信号光の強度との差分情報（Ｌ１−Ｌ２：Ｌ１、Ｌ２は指数単位）を定期的にモニタリングし、その値と目標値との差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＶＯＡ駆動電圧制御信号の値を更新する。これにより、可変光減衰器１７２による光減衰量が一定に保たれる。
Next, the operation of the optical module 171 configured as described above will be described.
When the variable
ＣＰＵ１８０は、可変光減衰器１７２が稼働している時に、上位装置１７３からファームウェア更新要求があった場合には、図２の流れ図に示されている手順で処理を進める。その際、先ず、可変光減衰器１７２が定常状態で動作しているか否かをチェックする（Ｓ１）。その結果、定常状態であれば（Ｓ１でＹｅｓ）、ファームウェアの更新を許可し、ファームウェア更新準備処理（Ｓ２）に進むが、定常状態でなければ（Ｓ１でＮｏ）、ファームウェアの更新を許可せず（Ｓ６）、アナログ・デジタル併用モードでの制御処理を継続する。すなわち、可変光減衰器１７２による光減衰量が目標光減衰量に到達していないような過渡状態では、システム全体での安定性が保証できなくなるので、ファームウェアの更新を許可しない。ここで、可変光減衰器１７２が定常状態であるとは、可変光減衰器１７２が減衰機能停止状態（シャットダウン状態）、もしくは可変光減衰器１７２による光減衰量が目標光減衰量に到達している状態を意味する。ファームウェア更新準備処理（Ｓ２）以降の手順の内容は、第１の実施形態で説明したとおりである。
When there is a firmware update request from the
この光学モジュール１７１は、可変光減衰器１７２が稼働している時に上位装置１７３からファームウェアの更新要求があった場合、可変光減衰器１７２が定常状態で動作していることを確認した後、その制御モードをアナログ・デジタル併用モードからアナログ単独モードに切り替えて制御を継続しつつ、その間にファームウェアの更新を実行し、ファームウェアの更新完了後に、アナログ・デジタル併用モードに切り替えるように構成されているので、可変光減衰器１７２による光減衰量を目標の光減衰量に高精度に維持したままファームウェアを書き換えることができる。
When the optical module 171 receives a firmware update request from the
なお、上記の例では、可変光減衰器１７２のフィードバック制御方式として光減衰量を一定に制御する方式を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。つまり、可変光減衰器１７２の出力を一定に制御する方式、さらにはＴＥＣを装備するなどして可変光減衰器１７２の温度を一定に制御する方式など、その他のフィードバック制御方式を採用することもできる。
In the above example, the method of controlling the optical attenuation amount as a feedback control method of the variable
また、可変光減衰器１７２の構成についても、図８に示したものは代表例であり、これに限定されるものではない。その他の構成の可変光減衰器１７２を有する光学モジュールにおいても、被制御対象である可変光減衰器１７２の制御ループがアナログフィードバック制御ループとデジタルフィードバック制御ループとからなる２重ループで形成されていれば上記の実施形態と同等の効果が得られる。
Also, the configuration of the variable
また、ＶＯＡ２９５の実現方式についても、特定の方式に限定されるものではなく、例えば、導波路型ＭＺＩ（Mach-Zehnder interferometer）方式、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）方式など一般的に提案されているＶＯＡ実現方式であればどれでも同等な効果が得られる。
Also, the
［第８の実施形態］
図９は光スイッチを備えた本発明の光学モジュールの構成を例示している。この光学モジュール１９１は、光スイッチ（被制御系）１９２と、光スイッチ１９２のスイッチング動作を上位装置１９３からの指示に従って制御する制御回路（制御系）１９４とを備えている。光スイッチ１９２の構成は、図１４で説明したものと同じである。
[Eighth Embodiment]
FIG. 9 illustrates the configuration of the optical module of the present invention provided with an optical switch. The
制御回路１９４は、光スイッチ１９２の駆動電圧を制御する駆動電圧制御ループ１９５を有している。駆動電圧制御ループ１９５は、デジタルフィードバック制御ループとアナログフィードバック制御ループとからなる２重ループで構成されている。駆動電圧制御ループ１９５は、デジタルフィードバック制御ループとアナログフィードバック制御ループとが互いに干渉しないように、アナログフィードバック制御ループの時定数がデジタルフィードバック制御ループの時定数よりも小さくなるように設計されている。この制御系において、光スイッチ１９２の駆動電圧は、モニタリングの対象であるとともに制御対象でもある。
The
駆動電圧制御ループ１９５を構成するデジタルフィードバック制御ループは、光スイッチ１９２の駆動電圧をモニタリングする電圧モニタ回路１９６と、光スイッチ１９２を駆動する光スイッチ駆動回路１９７と、ＣＰＵ１９８と、比較回路１９９とを有して構成される。駆動電圧制御ループ１９５を構成するアナログフィードバック制御ループは、デジタルフィードバック制御ループの構成要素のうち、電圧モニタ回路１９６と、光スイッチ駆動回路１９７と、比較回路１９９とを有して構成される。電圧モニタ回路１９６の出力信号は、ＡＤＣ２００でデジタル信号に変換されてＣＰＵ１９８に取り込まれる。ＣＰＵ１９８から出力された駆動電圧制御信号は、ＤＡＣ２０１でアナログ信号に変換されて比較回路１９９に入力される。ＣＰＵ１９８には書き換え可能なメモリ２０２が接続されている。ＣＰＵ１９８は、メモリ２０２に格納されているファームウェアに従って各種処理を実行する。ＣＰＵ１９８の実行する処理には、各種動作状態のモニタリング処理や制御処理のほかに、上位装置１９３との外部通信処理、周辺デバイスとの内部通信処理、アラームなどの警報処理、ファームウェア更新処理などが含まれる。
The digital feedback control loop constituting the drive
駆動電圧制御ループ１９５において、ＣＰＵ１９８は、電圧モニタ回路１９６の出力に基づいて光スイッチ１９２の駆動電圧を制御するための駆動電圧制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。比較回路１９９は、電圧モニタ回路１９６の出力電圧と駆動電流制御信号の電圧との差分に基づいた電圧を出力する。光スイッチ駆動回路１９７は、比較回路１９９の出力に基づいて光スイッチ１９２を駆動する。
In the drive
つぎに、上記のように構成された光学モジュール１９１の動作について説明する。
ＣＰＵ１９８は、光スイッチ１９２が上位装置１９３から指定されたスイッチング動作状態（光経路選択動作状態）で動作している時には、アナログ・デジタル併用モードで制御処理を行う。その際、駆動電圧制御ループ１９５においては、光スイッチ１９２の駆動電圧を定期的にモニタリングし、その値と目標値との差分がなくなるようにＰＩＤ制御により光スイッチ駆動電圧制御信号の値を更新する。これにより安定したスイッチング動作が実現される。
Next, the operation of the
When the
ＣＰＵは、光スイッチ１９２が稼働している時に、上位装置１９３からファームウェア更新要求があった場合には、図２の流れ図に示されている手順で処理を進める。その際、先ず、光スイッチ１９２が定常状態で動作しているか否かをチェックする（Ｓ１）。その結果、定常状態であれば（Ｓ１でＹｅｓ）、ファームウェアの更新を許可し、ファームウェア更新準備処理（Ｓ２）に進むが、定常状態でなければ（Ｓ１でＮｏ）、ファームウェアの更新を許可せず（Ｓ６）、アナログ・デジタル併用モードでの制御処理を継続する。すなわち、信号光の経路が完全に切り替わっていない過渡状態では、システム全体での安定性が保証できなくなるので、ファームウェアの更新を許可しない。ここで、光スイッチ１９２が定常状態であるとは、光スイッチ１９２がどの経路も選択していない停止状態（シャットダウン状態）、もしくは経路の切り替えが完了している状態を意味する。ファームウェア更新準備処理（Ｓ２）以降の手順の内容は、第１の実施形態で説明したとおりである。
When there is a firmware update request from the host device 193 while the
上記のようにこの光学モジュール１９１は、光スイッチ１９２が稼働している時に上位装置１９３からファームウェアの更新要求があった場合、光スイッチ１９２が定常状態で動作していることを確認した後、その制御モードをアナログ・デジタル併用モードからアナログ単独モードに切り替えて制御を継続しつつ、その間にファームウェアの更新を実行し、ファームウェアの更新完了後に、アナログ・デジタル併用モードに切り替えるように構成されているので、光スイッチ１９２による経路選択状態を高精度に安定な状態に維持したままファームウェアを書き換えることができる。
As described above, when there is a firmware update request from the host device 193 when the
なお、上記の例では、光スイッチ１９２のフィードバック制御方式として駆動電圧を一定に制御する方式を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。つまり、駆動電流を一定に制御する方式、さらにはＴＥＣを装備するなどして光スイッチ１９２の温度を一定に制御する方式など、その他のフィードバック制御方式を採用することもできる。
In the above example, the method of controlling the drive voltage to be constant is described as an example of the feedback control method of the
また、光スイッチ１９２の構成についても、図９に示したものは代表例であり、これに限定されるものではない。その他の構成の光スイッチ１９２を有する光学モジュールにおいても、被制御系である光スイッチ１９２の制御ループがアナログフィードバック制御ループとデジタルフィードバック制御ループとからなる２重ループで形成されていれば上記の実施形態と同等の効果が得られる。
Further, the configuration of the
また、光スイッチ１９２の実現方式についても、特定の方式に限定されるものではなく、例えば、導波路型ＭＺＩ（Mach-Zehnder interferometer）方式、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）方式など一般的に提案されている光スイッチ実現方式であればどれでも同等な効果が得られる。
Also, the method of realizing the
［その他の実施形態］
上記の実施形態においては、被制御系が波長可変光源、光増幅器、光合分波器、可変光減衰器、または光スイッチである場合について説明したが、被制御系はこれらに限定されるものではない。本発明は、高い精度と高い安定性が要求される光学モジュールであって、光学的機能を有する被制御系と、上位装置からの指示に従って当該被制御系を制御する制御系とを有する光学モジュール一般に有効に適用できるものである。
[Other Embodiments]
In the above embodiment, the case where the controlled system is a wavelength tunable light source, an optical amplifier, an optical multiplexer / demultiplexer, a variable optical attenuator, or an optical switch has been described. However, the controlled system is not limited to these. Absent. The present invention is an optical module that requires high accuracy and high stability, and includes an controlled system having an optical function and a control system that controls the controlled system in accordance with an instruction from a host device. In general, it can be effectively applied.
また、本発明は、複数の光学的機能を有する被制御系を備えた光学モジュールにも有効に適用できる。この種の光学モジュールの例として、可変光減衰器と光スイッチとを有するものや、光合分波器と光スイッチとを有するものを挙げることができる。 Further, the present invention can be effectively applied to an optical module including a controlled system having a plurality of optical functions. Examples of this type of optical module include those having a variable optical attenuator and an optical switch, and those having an optical multiplexer / demultiplexer and an optical switch.
１ 光学モジュール
２ 波長可変光源（被制御系）
３ 上位装置
４ 制御回路（制御系）
５ ＤＦＢレーザ
１０ 駆動電流制御ループ
１１ 温度制御ループ
１２ 電流モニタ回路
１３ ＬＤ駆動回路
１４ ＣＰＵ
３１ 光学モジュール
３２ の波長可変光源（被制御系）
３３ ＤＢＲレーザ
４１ 光学モジュール
４２ ＤＦＢレーザアレイ
４２−１〜４２−４ ＤＦＢレーザ素子
４３ 波長可変光源（被制御系）
４４ 上位装置
４５ 制御回路（制御系）
４６ ＳＯＡ（半導体増幅器）
５７ ＬＤ駆動電流制御ループ
５８ ＬＤ温度制御ループ
５９ ＳＯＡ駆動電流制御ループ
６０ 波長フィルタ温度制御ループ
６１ 電流モニタ回路
６２ ＬＤ駆動回路
６３ ＬＤ切替回路
６４ ＣＰＵ
８１ 光学モジュール
８２ ＤＢＲレーザアレイ
８２−１〜８２−４ ＤＢＲレーザ素子
８３ 波長可変光源（被制御系）
８４ 上位装置
８５ 制御回路（制御系）
８７ ＳＯＡ（半導体増幅器）
９０ 波長フィルタ
９５ ＬＤ駆動電流制御ループ
９６ 温度制御ループ
９７ ＳＯＡ駆動電流制御ループ
１０３ ＣＰＵ
１２１ 光学モジュール
１２２ 光増幅器（被制御系）
１２３ 上位装置
１２４ 制御回路（制御系）
１２５ 入力信号光モニタ回路
１２６ 出力信号光モニタ回路
１２７ 温度制御ループ
１２８ 駆動電流制御ループ
１２９ 温度モニタ回路
１３０ ＴＥＣ駆動回路
１３５ ＣＰＵ
１５１ 光学モジュール
１５２ 光合分波器（被制御系）
１５３ 上位装置
１５４ 制御回路（制御系）
１５５ 温度制御ループ
２７５ ＡＷＧ
１５６ 温度モニタ回路
１５７ ヒータ駆動回路
１５８ ＣＰＵ
１７１ 光学モジュール
１７２ 可変光減衰器（被制御系）
１７３ 上位装置
１７４ 制御回路（制御系）
１７５ 入力信号光モニタ回路
１７６ 出力信号光モニタ回路
１７７ 駆動電圧制御ループ
１７８ 電圧モニタ回路
１７９ ＶＯＡ駆動回路
１９１ 光学モジュール
１９２ 光スイッチ（被制御系）
１９３ 上位装置
１９４ 制御回路（制御系）
１９５ 駆動電圧制御ループ
１９６ 電圧モニタ回路
１９７ 光スイッチ駆動回路
１９８ ＣＰＵ
1
3
5
31 Variable wavelength light source of optical module 32 (controlled system)
33
44
46 SOA (semiconductor amplifier)
57 LD drive
81
84
87 SOA (semiconductor amplifier)
90
121
123
125 Input signal
151
153
155
156
171
173
175 Input signal
193
195 Drive
Claims (23)
前記制御系が、
前記被制御系の動作状態をモニタリングする１つ以上のモニタ回路と、
前記モニタ回路の出力に基づいてアナログフィードバック制御を行うアナログフィードバック制御ループと、
前記モニタ回路の出力に基づいてデジタルフィードバック制御を行うデジタルフィードバック制御ループと、を有し、
前記アナログフィードバック制御ループと前記デジタルフィードバック制御ループとを併用して制御を行うアナログ・デジタル併用モードと前記アナログフィードバック制御ループ単独で制御を行うアナログ単独モードのどちらか一方のモードに選択的にその制御モードを切り替え可能である、ことを特徴とする光学モジュール。 An optical module having a controlled system having an optical function and a control system for controlling the controlled system according to an instruction from a host device,
The control system is
One or more monitor circuits for monitoring the operating state of the controlled system;
An analog feedback control loop for performing analog feedback control based on the output of the monitor circuit;
A digital feedback control loop that performs digital feedback control based on the output of the monitor circuit,
The analog feedback control loop and the digital feedback control loop are used together to selectively control either the analog / digital combined mode in which the control is performed in combination or the analog single mode in which the analog feedback control loop is controlled alone. An optical module characterized in that the mode can be switched.
前記被制御系が稼働している時に前記上位装置から前記デジタルフィードバック制御ループを構成するデジタル信号処理部のファームウェアの更新要求があった場合には、前記被制御系が定常状態で動作していることを確認した後、その制御モードを前記アナログ・デジタル併用モードから前記アナログ単独モードに切り替えて制御を継続しつつ、その間に前記ファームウェアの更新を実行し、前記ファームウェアの更新完了後に、前記アナログ・デジタル併用モードに切り替える、請求項１に記載の光学モジュール。 The control system is
When there is a firmware update request for the digital signal processing unit that constitutes the digital feedback control loop from the host device when the controlled system is operating, the controlled system is operating in a steady state. After confirming that, the control mode is switched from the analog / digital combination mode to the analog single mode and the control is continued while the firmware is updated. The optical module according to claim 1, wherein the optical module is switched to a digital combination mode.
前記制御系が、当該波長可変光源の出力信号光の波長または強度が一定になるように制御を行う、請求項１〜６のいずれかに記載の光学モジュール。 The controlled system includes a wavelength tunable light source,
The optical module according to claim 1, wherein the control system performs control so that a wavelength or intensity of output signal light of the wavelength tunable light source is constant.
前記制御系が、当該光増幅器の増幅利得または出力信号光の強度が一定になるように制御を行う、請求項１〜６のいずれかに記載の光学モジュール。 The controlled system includes an optical amplifier;
The optical module according to claim 1, wherein the control system performs control so that the amplification gain of the optical amplifier or the intensity of the output signal light is constant.
前記制御系が、当該光合分波器の温度が一定になるように制御を行う、請求項１〜６のいずれかに記載の光学モジュール。 The controlled system includes an optical multiplexer / demultiplexer,
The optical module according to claim 1, wherein the control system performs control so that the temperature of the optical multiplexer / demultiplexer is constant.
前記制御系が、当該可変光減衰器の光減衰量または出力信号光の強度が一定になるように制御を行う、請求項１〜６のいずれかに記載の光学モジュール。 The controlled system includes a variable optical attenuator;
The optical module according to claim 1, wherein the control system performs control so that the optical attenuation amount of the variable optical attenuator or the intensity of the output signal light is constant.
前記制御系が、当該光スイッチの駆動電圧、駆動電流または温度が一定になるように制御を行う、請求項１〜６のいずれかに記載の光学モジュール。 The controlled system includes an optical switch;
The optical module according to claim 1, wherein the control system performs control so that a driving voltage, a driving current, or a temperature of the optical switch is constant.
前記制御系が、
前記被制御系の動作状態をモニタリングする１つ以上のモニタ回路と、
前記モニタ回路の出力に基づいてアナログフィードバック制御を行うアナログフィードバック制御ループと、
前記モニタ回路の出力に基づいてデジタルフィードバック制御を行うデジタルフィードバック制御ループと、を有し、
前記アナログフィードバック制御ループと前記デジタルフィードバック制御ループとを併用して制御を行うアナログ・デジタル併用モードと前記アナログフィードバック制御ループ単独で制御を行うアナログ単独モードのどちらか一方のモードに選択的にその制御モードを切り替え可能であり、
前記制御系が、
前記被制御系が稼働している時に上位装置から前記デジタルフィードバック制御ループを構成するデジタル信号処理部のファームウェアの更新要求があった場合には、前記被制御系が定常状態で動作していることを確認した後、その制御モードを前記アナログ・デジタル併用モードから前記アナログ単独モードに切り替えて制御を継続しつつ、その間に前記ファームウェアの更新を実行し、前記ファームウェアの更新完了後に、前記アナログ・デジタル併用モードに切り替える、ことを特徴とする光学モジュールの制御方法。 A control method of an optical module having a controlled system having an optical function and a control system for controlling the controlled system according to an instruction from a host device,
The control system is
One or more monitor circuits for monitoring the operating state of the controlled system;
An analog feedback control loop for performing analog feedback control based on the output of the monitor circuit;
A digital feedback control loop that performs digital feedback control based on the output of the monitor circuit,
The analog feedback control loop and the digital feedback control loop are used together to selectively control either the analog / digital combined mode in which control is performed or the analog single mode in which the analog feedback control loop is controlled alone. The mode can be switched,
The control system is
When there is a firmware update request for the digital signal processing unit that constitutes the digital feedback control loop from a host device when the controlled system is operating, the controlled system is operating in a steady state. The control mode is switched from the analog / digital combination mode to the analog single mode and the control is continued while the firmware is updated. After the firmware update is completed, the analog / digital A method for controlling an optical module, wherein the mode is switched to a combined mode.
前記制御系が、当該波長可変光源の出力信号光の波長または強度が一定になるように制御を行う、請求項１３〜１７のいずれかに記載の光学モジュールの制御方法。 The controlled system includes a wavelength tunable light source,
The method of controlling an optical module according to any one of claims 13 to 17, wherein the control system performs control so that the wavelength or intensity of the output signal light of the wavelength tunable light source is constant.
前記制御系が、当該光増幅器の増幅利得または出力信号光の強度が一定になるように制御を行う、請求項１３〜１７のいずれかに記載の光学モジュールの制御方法。 The controlled system includes an optical amplifier;
18. The method of controlling an optical module according to claim 13, wherein the control system performs control so that the amplification gain of the optical amplifier or the intensity of output signal light is constant.
前記制御系が、当該光合分波器の温度が一定になるように制御を行う、請求項１３〜１７のいずれかに記載の光学モジュールの制御方法。 The controlled system includes an optical multiplexer / demultiplexer,
The method of controlling an optical module according to claim 13, wherein the control system performs control so that the temperature of the optical multiplexer / demultiplexer is constant.
前記制御系が、当該可変光減衰器の光減衰量または出力信号光の強度が一定になるように制御を行う、請求項１３〜１７のいずれかに記載の光学モジュールの制御方法。 The controlled system includes a variable optical attenuator;
The method of controlling an optical module according to claim 13, wherein the control system performs control so that the optical attenuation amount of the variable optical attenuator or the intensity of the output signal light is constant.
前記制御系が、当該光スイッチの駆動電圧、駆動電流または温度が一定になるように制御を行う、請求項１３〜１７のいずれかに記載の光学モジュールの制御方法。 The controlled system includes an optical switch;
18. The method of controlling an optical module according to claim 13, wherein the control system performs control so that a driving voltage, a driving current, or a temperature of the optical switch is constant.
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