JP4090708B2 - 光送信器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば波長分割多重伝送（以下、「ＷＤＭ」という）などの光通信システムに用いられ、符号化された電気信号により光源からの光を強度変調して光伝送路に出力する光送信器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信の分野においては、音声や画像情報などの伝送する情報量の増大に伴い、大容量の光伝送方式の要望が高まっている。その光伝送方式の中でも、１本の光ファイバで双方向通信や大容量の通信が可能であり、システム敷設コストが低減できて経済的にシステムを構築できるＷＤＭ伝送方式への期待が高まっている。このＷＤＭ伝送方式を用いた光通信システム（以下、「ＷＤＭ伝送システム」という）では、アナログ信号やディジタル信号などの異なる種類の信号を同時に伝送することが可能となるなどの特徴を有している。
【０００３】
このようなＷＤＭ伝送システムの設計の際には、波長の分割多重伝送を行うために、伝送するチャネルを波長軸上に等間隔に配列させる必要がある。このため、近接した波長では、波長間隔が短いとチャネル間干渉が生じやすくなり、光ファイバに伝搬された光信号を受信する光受信器の受光感度に劣化を引き起こすこととなる。そこで、このＷＤＭ伝送システムでは、各光源の中心波長をある一定以上の等間隔で、かつそれぞれ異なる波長に設定して多重する必要があった。
【０００４】
ところが、光源として使用される半導体レーザ（例えば、レーザダイオードからなり、以下、「ＬＤ」という）は、レーザの活性領域の温度上昇や経年劣化に伴って発振波長が変化してしまう。このＬＤを光源とした光送信器では、レーザ活性領域の温度を一定に保つために、ＬＤの光出力と周囲温度を一定に制御するＬＤ光出力制御回路と温度制御回路を用いるものがあった。
【０００５】
図６は、光信号の送信を行う光送信器の従来構成の一例を示す構成図である。図において、１１は幹線の光伝送路に光を出力する光出力端子で、１２は光ファイバ、１３は光ファイバ１２に接続される光変調器、１４は光変調器１３を駆動させる光変調器駆動回路、１５は内部に設けられたＬＤの光出力を制御するためのＬＤ光出力制御回路、１６はＬＤの温度を制御するためのＬＤ温度制御回路である。光変調器１３は、外部光変調器で、例えば電界吸収型（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）変調器を用いている。
【０００６】
光変調器駆動回路１４には、例えば音声や画像や一般のデータなどの情報を、ディジタル信号として符号化した電気信号が入力端子１７から入力しており、光変調器駆動回路１４は、光変調器１３の駆動条件に最適化された信号振幅を生成するために、この電気信号を増幅して光変調器１３に出力する。光変調器１３は、光変調器駆動回路１４によって駆動され、ＬＤ光出力制御回路１５から入射する連続光にこの電気信号を重畳させている。このように、ＬＤからの出力光は、電気信号によって強度変調され、パルス状の光信号として生成されて光ファイバ１２に送出される。この光変調器を用いたＬＤ光源の外部変調方式では、ＬＤを直接変調させた場合にレーザ活性領域のキャリア密度変化によるチャーピング率の変化に起因して光受信器側で生じる受信感度の劣化を防ぐことができ、伝送速度Ｇｂｉｔ／ｓ級での大容量の長距離伝送システムに有効に利用することができる。
【０００７】
また、この光送信器では、レーザ活性領域の温度を一定に保つために、ＬＤ光出力制御回路１５とＬＤ温度制御回路１６とを用いて、ＬＤ光出力と周囲温度が一定になるように制御を行う。ＬＤ光出力制御回路１５では、ＬＤの光出力をモニタし、その光出力が常に一定になるように、ＬＤ駆動電流を制御している。これと同時に、ＬＤ温度制御回路１６では、ＬＤのジャンクション温度を検出し、そのＬＤ温度が常に一定になるように、ＬＤ温度を制御することによって一定の発振波長が得られていた。
【０００８】
また、別の例として、特開平９−１９１２９３号公報では、図７に示すように、発光素子１５ａであるＬＤモジュールの発振波長を安定させるＬＤ温度制御回路１６において、温度モニタ信号と温度設定信号との差がずれている間は、ＬＤ光出力制御回路１５であるＬＤドライバに温度エラー信号を出力し、この温度エラー信号でＬＤ光出力制御回路１５を制御することで、ＬＤ駆動電流をオフさせていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにＬＤ駆動電流とＬＤ温度との制御を同時に行い、目標の光発振波長が得られるようになるには、制御回路の収束条件により、ある一定時間以上の時定数（例えば数十秒程度）を有する。したがって、従来の光送信器では、ＷＤＭ伝送システムの敷設時における電源投入時に、ＬＤの発振波長が安定するまでに数十秒の遅延時間が生じるため、すでに設定済みの光波長にチャネル間干渉をもたらして、光受信器側における受信感度の劣化を引き起こし、システムを誤動作させるという問題点があった。
【００１０】
そこで、ＬＤ発振波長が安定するまでの間、光ファイバへの光出力を停止させることが考えられるが、ＬＤ駆動電流をオフさせることはできない。つまり、ＬＤ発振波長は、ＬＤ光出力を制御するＬＤ駆動電流とＬＤ温度で決定されるため、一時的にでもＬＤ駆動電流をオフさせることは、ＬＤ発振波長の制御を妨げることとなるので、例えば従来の光送信器に搭載されるＬＤ光出力を遮断する方式を用いたシャットダウン機能によって、ＬＤ発振波長が安定するまでの間、ＬＤ光出力をオフさせることはできなかった。
【００１１】
また、例えば波長多重数が１００波程度のＷＤＭ伝送システムでは、システム稼動中に、１波でもＬＤ発振波長が設計値からずれると、隣り合う波長または他のＬＤ波長に干渉が生じてしまう。従来の光送信器では、システム稼動中にＬＤ発振波長がずれた時には、すでに設定済みの光波長にチャネル間干渉をもたらして、光受信器側における受信感度の劣化を引き起こし、システムを誤動作させるという問題点があった。
【００１２】
すなわち、従来の光送信器では、電源投入時またはシャットダウン解除時のＬＤ温度制御回路が収束するまでの間に、光変調器から設定されたＬＤ発振波長以外の波長の光が出力されることがあったので、ＷＤＭ伝送システムに用いた光送信器のＬＤ発振波長の間隔が、１００ＧＨｚ、５０ＧＨｚ、２５ＧＨｚと短くなると、例えばシステム増設時に設定済みのＬＤ波長と上記ＬＤ発振波長以外の波長とが重なり合って、チャネル間干渉をもたらし、これが原因となってシステムを誤動作させるという問題点があり、設計時に設定したＬＤ発振波長以外の波長を出力させない光送信器の設計が必要であった。また、システム稼動中に予期せぬＬＤ発振波長の変動が生じた場合も、上記と同様に、チャネル間干渉をもたらし、これが原因となってシステムを誤動作させるという問題点があった。
【００１３】
この発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、設定された特定のレーザ発振波長の光のみを出力させる光送信器を得ることを目的とする。
【００１４】
また、この発明の他の目的は、電源投入時にレーザ発振波長が安定しない場合でも、レーザ光の出力をオフさせずに光変調器からの出力をオフさせ、またレーザ発振波長がずれた場合でも、光変調器からの出力をオフさせることができる光送信器を得る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる光送信器は、符号化された電気信号の信号振幅を調整する駆動部と、該駆動部から出力される電気信号に基づいて光源からの光を強度変調して光伝送路に出力する光変調器と、を備えた光送信器において、前記光源からの光を受光する第１の受光素子、および該第１の受光素子にて受光した光の光出力に応じて前記光源の駆動電流を制御する駆動電流制御部を有する光出力制御手段と、前記光源から入力する光の所定波長を選択する波長選択素子、該波長選択素子にて選択された該所定波長の光を受光する第２の受光素子、および前記第１の受光素子の出力と該第２の受光素子の出力との出力比を算出する第１の演算部を有し、該第１の演算部の演算結果に基づいて前記受光した光の発振波長をモニタするする発振波長検出手段と、前記発振波長検出手段によってモニタされた発振波長に基づき、前記駆動部が前記光変調器に付与する駆動電圧を制御する駆動電圧制御手段と、前記光源の温度を検出する温度検出部、前記発振波長検出手段の出力と前記温度検出部の出力との出力比を算出する第２の演算部、および該第２の演算部の演算結果に基づいて前記発振波長が一定値となるように前記光源の温度を制御する温度制御部を有する温度制御手段と、を備え、前記駆動電圧制御手段は、前記モニタされた発振波長が予め定められた設定範囲外に変化した場合に、前記光変調器に対する駆動電圧が一定値となるように前記駆動部を制御することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、検出した光源の温度が常に一定になるように、光源温度が制御される。また、第１および第２の受光素子によって受光された光出力の電圧比が算出され、発振波長のずれがモニタリングされるとともに、モニタリングされた発振波長の電圧値と、温度検出部で検出された温度の電圧値との電圧比が算出され、発振波長のずれに応じた光源の温度制御が行われる。さらに、検出された光源の発振波長が一定の波長範囲外に変化した場合には、光変調器に付与する駆動電圧が一定値に制御されて光ファイバへの光出力がオフにされる。
【００１９】
つぎの発明にかかる光送信器は、上記の発明において、前記駆動電圧制御手段は、基準となる波長範囲を設定する波長範囲設定部と、前記発振波長検出手段で検出された発振波長が前記設定された波長範囲内にあるかどうか比較する比較部と、前記比較部の比較結果に応じて前記駆動部が前記光変調器に付与する前記一定値の駆動電圧を設定する駆動電圧設定部と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、基準となる一定の波長範囲が設定され、検出された発振波長がこの波長範囲外に変化した場合には、光ファイバへの光出力をオフにするための一定値の駆動電圧が光変調器に出力される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光送信器の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における光送信器の構成を示す構成図である。図１において、光送信器１０は、図６に示した光送信器に駆動電圧制御回路１８をさらに設けている。駆動電圧制御回路１８は、光変調器駆動回路１４とＬＤ温度制御回路１６と接続されており、アラーム発生機能を有している。ＬＤ光出力制御回路１５とＬＤ温度制御回路１６は、ＬＤ光出力と周囲温度が一定になるように制御を行うことで一定のＬＤ発振波長を維持させている。ＬＤ温度制御回路１６によって検出されたＬＤの周囲温度が一定の範囲外に変化した場合には、この周囲温度の変化に伴ってＬＤ発振波長を一定に保てなくなり、ＬＤ発振波長が特定の波長範囲外に変化する。駆動電圧制御回路１８では、アラーム信号を発生させ、その際に光変調器１３の駆動電圧を一定値に制御させるように、光変調器駆動回路１４にフィードバック制御を行う。その他の構成は、図６に示した光送信器と同様である。以下、同一構成部分には、同一符号を付すものとする。
【００２９】
図１において、ＬＤ光出力制御回路１５とＬＤ温度制御回路１６とは、ＬＤ光出力とＬＤ発振波長が一定になるように制御を行っており、ＬＤ温度制御回路１６によって検出されたＬＤの周囲温度が一定の範囲外になると、駆動電圧制御回路１８は、光変調器１３の光出力をオフさせるように、光変調器駆動回路１４からの駆動電圧を制御する。光変調器１３では、印加される駆動電圧に応じて光スイッチ動作を実現でき、駆動電圧が一定に制御されることで、光ファイバ１２への光出力を定常的に遮断することができる。
【００３０】
そして、駆動電圧制御回路１８は、ＬＤ温度制御回路１６によって検出されたＬＤの温度が一定の温度範囲になると、駆動電圧の制御を終了し、光変調器１３の光出力をオンさせる。光変調器１３は、印加される駆動電圧が一定値から変化すると、この駆動電圧に応じて光スイッチ動作を実現し、ＬＤ光出力制御回路１５から入射する連続光に電気信号を重畳させ、重畳させた光信号を光ファイバ１２に出力する。
【００３１】
このような動作により、駆動電圧制御回路１８は、例えば電源投入時などのＬＤ発振波長が特定波長範囲内に収束するまでの間、光変調器１３の光出力をオフさせるように、光変調器駆動回路１４を制御することで、定常的に光ファイバへの光出力を遮断し、またシステム稼動中においても、ＬＤ発振波長が特定波長範囲外に変化した場合、光変調器１３の光出力をオフさせるように、光変調器駆動回路１４を制御することで、定常的に光ファイバへの光出力を遮断する。
【００３２】
この実施の形態１によれば、ＬＤの周囲温度が予め設定された特定温度の範囲外にある場合だけ、光変調器の駆動電圧を定常値に固定することで、光出力をオフさせて、設定された特定のＬＤ発振波長の光のみを出力させることができる。これにより、この実施の形態１の光送信器は、従来の光送信器のように、電源投入時にＬＤの駆動電流をオフさせずに、ＬＤ発振波長の設定値とは異なるＬＤ発振波長を光変調器から出力させることがなくなる。また、システム稼動中でも、ＬＤ発振波長の変動による他のＬＤ光へのチャネル間干渉を回避することができる。
【００３３】
さらに、この実施の形態１によれば、外部変調器を用いたシャットダウン動作を行うことで、シャットダウン動作・解除時のどちらの状態でもＬＤ駆動電流と発振波長を一定に制御できる。
【００３４】
また、この実施の形態１によれば、アラーム発生動作の条件を、設計した波長に対して正確に設定することで、波長が特定の安定状態になるまで、光変調器からの光出力がオンされることはなく、正確な光出力の遮断を実現できる。
【００３５】
なお、実施の形態１では、光変調器駆動回路を制御することで駆動電圧を一定に固定させたが、この発明はこれに限らず、例えば光変調器駆動回路に入力される電気信号をハイレベルかローレベルのどちらかに固定することで、光変調器の駆動状態を調整することも可能である。
【００３６】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２における光送信器の構成を示す構成図である。図２において、光送信器１０は、図１に示したＬＤ温度制御回路１６の代わりにＬＤ発振波長検出回路１９を設けている。その他の構成は、図１に示した光送信器と同様である。ＬＤ発振波長検出回路１９は、ＬＤ光出力制御回路１５と駆動電圧制御回路１８と接続されており、ＬＤ光出力制御回路１５内に設けられたＬＤのＬＤ発振波長を検出している。駆動電圧制御回路１８は、ＬＤ発振波長検出回路１９によって検出されたＬＤ発振波長が一定の波長範囲外に変化した場合には、アラーム信号を発生させ、その際に光変調器１３の駆動電圧を一定値に制御させるように、光変調器駆動回路１４にフィードバック制御を行う。
【００３７】
図１において、ＬＤ発振波長検出回路１９によって検出されたＬＤ発振波長が一定の波長範囲外になると、駆動電圧制御回路１８は、光変調器１３の光出力をオフさせるように、光変調器駆動回路１４からの駆動電圧を制御する。光変調器１３では、駆動電圧が一定に制御されることで、光スイッチ動作を行って光ファイバ１２への光出力を定常的に遮断することができる。
【００３８】
そして、駆動電圧制御回路１８は、ＬＤ発振波長検出回路１９によって検出されたＬＤ発振波長が一定の波長範囲になると、駆動電圧の制御を終了し、光変調器１３の光出力をオンさせる。光変調器１３は、印加される駆動電圧が一定値から変化すると、この駆動電圧に応じて光スイッチ動作を実現し、ＬＤ光出力制御回路１５から入射する連続光に電気信号を重畳させ、重畳させた光信号を光ファイバ１２に出力する。
【００３９】
このような動作により、駆動電圧制御回路１８は、実施の形態１と同様に、ＬＤ発振波長が特定波長範囲内に収束するまでの間、光変調器１３の光出力をオフさせるように、光変調器駆動回路１４を制御することで、定常的に光ファイバへの光出力を遮断し、またシステム稼動中においても、ＬＤ発振波長が特定波長範囲外に変化した場合、光変調器１３の光出力をオフさせるように、光変調器駆動回路１４を制御することで、定常的に光ファイバへの光出力を遮断する。
【００４０】
この実施の形態２によれば、ＬＤ発振波長が予め設定された特定波長の範囲外にある場合だけ、光変調器の駆動電圧を定常値に固定することで、光出力をオフさせて、設定された特定のＬＤ発振波長の光のみを出力させることができる。これにより、この実施の形態２の光送信器は、従来の光送信器のように、電源投入時にＬＤの駆動電流をオフさせることがなくなるので、ＬＤ発振波長の設定値と異なるＬＤ発振波長を光変調器から出力されることがなくなる。また、システム稼動中でも、ＬＤ発振波長の変動による他のＬＤ光へのチャネル間干渉を回避することができる。
【００４１】
また、この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、シャットダウン動作・解除時のどちらの状態でもＬＤ駆動電流と発振波長を一定に制御できるとともに、正確な光出力の遮断を実現できる。
【００４２】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３における光送信器の構成を示す構成図である。図３において、駆動電圧制御回路１８は、第１および第２の高位電源１８ａ，１８ｂと、第１および第２の低位電源１８ｃ，１８ｄと、第１〜第４の抵抗１８ｅ〜１８ｈと、第１および第２の比較器１８ｉ，１８ｊと、任意の電源１８ｋと、電気スイッチ１８ｌとから構成されている。その他の構成は、図１に示した光送信器と同様である。
【００４３】
ＬＤ温度制御回路１６では、検出したＬＤの周囲温度を電圧信号として駆動電圧制御回路１８に出力しており、この電圧信号は、第１の比較器１８ｉの−側入力端子と第２の比較器１８ｊの＋側入力端子にそれぞれ入力される。
【００４４】
第１の高位電源１８ａは、第１の抵抗１８ｅを介して第１の比較器１８ｉの＋側入力端子に、また第１の低位電源１８ｃは、第２の抵抗１８ｆを介して第１の比較器１８ｉの＋側入力端子に接続されている。第２の高位電源１８ｂは、第３の抵抗１８ｇを介して第２の比較器１８ｊの−側入力端子に、また第２の低位電源１８ｄは、第４の抵抗１８ｈを介して第２の比較器１８ｊの−側入力端子に接続されている。電気スイッチ１８ｌは、任意の電源１８ｋと光変調器駆動回路１４に接続されており、第１および第２の比較器１８ｉ，１８ｊからの出力に応じて切り替わり、任意の電源１８ｋと光変調器駆動回路１４の接続／切断を行っている。
【００４５】
ここで、第１および第２の高位電源１８ａ，１８ｂの電位をＶＣＣ１，ＶＣＣ２、第１および第２の低位電源１８ｃ，１８ｄの電位をＶＥＥ１，ＶＥＥ２、第１〜第４の抵抗１８ｅ〜１８ｈをそれぞれＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とすると、第１の比較器１８ｉのしきい値電圧Ｖｔｈ１は、Ｖｔｈ１＝（ＶＣＣ１−ＶＥＥ１）／（Ｒ１＋Ｒ２）で表され、第２の比較器１８ｊのしきい値電圧Ｖｔｈ２は、Ｖｔｈ２＝（ＶＣＣ２−ＶＥＥ２）／（Ｒ３＋Ｒ４）で表される。
【００４６】
第１の比較器１８ｉでは、ＬＤ温度制御回路１６からの電圧信号の電圧値が、しきい値電圧Ｖｔｈ１よりも高い場合にローレベルの電圧を出力し、第２の比較器１８ｊでは、ＬＤ温度制御回路１６からの電圧信号の電圧値が、しきい値電圧Ｖｔｈ２よりも低い場合にローレベルの電圧を出力する。ＷＤＭ伝送システムで設計した波長範囲から、長波長側の許容値をＶｔｈ１で、短波長側の許容値をＶｔｈ２で設定することにより、所望の波長範囲外では第１および第２の比較器１８ｉ，１８ｊの出力電圧レベルはローレベルになる。
【００４７】
電気スイッチ１８ｌでは、第１および第２の比較器１８ｉ，１８ｊからの出力電圧が共にローレベルになった場合には、スイッチをオンさせて任意の電源１８ｋと光変調器駆動回路１４を接続させることで、任意の電源１８ｋからの電源電圧を光変調器駆動回路１４に印加させる。この任意の電源電圧を光変調器駆動回路１４に印加させることで、光変調器１３の駆動電圧を一定電圧レベルに固定させ、光変調器１３からの光出力をオフさせるように設定する。
【００４８】
このような動作により、ＬＤの周囲温度の変化に伴ってＬＤ発振波長が設定した波長範囲外である場合には、光変調器１３は光出力をオフさせるように動作し、定常的に光ファイバへの光出力を遮断し、またシステム稼動中においても、ＬＤ発振波長が特定波長範囲外に変化した場合、光変調器１３の光出力をオフさせるように、光変調器駆動回路１４を制御することで、定常的に光ファイバへの光出力を遮断する。
【００４９】
この実施の形態３によれば、ＬＤ発振波長が予め設定された特定波長の範囲外にある場合だけ、任意の電源電圧を印加して光変調器の駆動電圧を定常値に固定することで、光出力をオフさせて、設定された特定のＬＤ発振波長の光のみを出力させることができる。これにより、この実施の形態３の光送信器は、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
なお、この実施の形態３においては、第１と第２の高位電源の電位、並びに第１と第２の低位電源の電位は、それぞれ同一の電源電圧であってもかまわない。
【００５１】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４における光送信器の構成を示す構成図である。図４において、光送信器１０は、ＬＤ温度制御回路１６とＬＤ発振波長検出回路１９を備えている。このＬＤ温度制御回路１６は、サーミスタ１６ａと、温度検出器１６ｂと、ペルチェ素子１６ｃと、温度制御回路１６ｄと、演算器１６ｅとから構成されており、ＬＤ発振波長検出回路１９は、光フィルタ１９ａと、第１の受光素子１９ｂと、トランスインピーダンス増幅器（以下、「ＴＩＡ」という）１９ｃと、演算器１９ｄとから構成されている。その他の構成は、図３に示した光送信器と同様である。
【００５２】
ＬＤ発振波長検出回路１９では、検出したＬＤ発振波長を電圧信号として駆動電圧制御回路１８に出力するとともに、ＬＤ温度制御回路１６にも出力している。この電圧信号は、駆動電圧制御回路１８の第１の比較器１８ｉの−側入力端子と第２の比較器１８ｊの＋側入力端子と、ＬＤ温度制御回路１６の演算器１６ｅにそれぞれ入力される。
【００５３】
ＬＤ光出力制御回路１５から演算器１９ｄに入力される電圧値は、一定値であり、光フィルタ１９ａは、波長選択素子からなり、波長に応じて透過光の強度が異なるものである。光フィルタ１９ａは、ＬＤからの光出力を波長選択しており、選択された波長の透過光は、第１の受光素子１９ｂで光出力に応じた電流値に変換され、ＴＩＡ１９ｃにおいて、この電流値を電圧値に変換して演算器１９ｄに出力する。また、ＬＤ光出力制御回路１５で検出され出力されるＬＤ光出力（上記電圧値）も、演算器１９ｄに入力している。
【００５４】
演算器１９ｄでは、ＴＩＡ１９ｃから入力する光出力の電圧値と、ＬＤ光出力制御回路１５から入力するＬＤ光出力の電圧値との電圧比を演算して、ＬＤ温度制御回路１６と駆動電圧制御回路１８に出力する。なお、演算器１９ｄの出力は、ＬＤ発振波長に応じて異なる電圧値となるので、演算器１９ｄは、ＬＤ発振波長に応じた電圧値をモニタリングすることができる。
【００５５】
演算器１９ｄからの出力は、駆動電圧制御回路１８の第１および第２の比較器１８ｉ，１８ｊに入力しており、第１の比較器１８ｉでは、演算器１９ｄからの出力が、しきい値電圧Ｖｔｈ１＝（ＶＣＣ１−ＶＥＥ１）／（Ｒ１＋Ｒ２）よりも高い場合に、ローレベルの電圧を出力し、第２の比較器１８ｊでは、演算器１９ｄからの出力が、しきい値電圧Ｖｔｈ２＝（ＶＣＣ２−ＶＥＥ２）／（Ｒ３＋Ｒ４）よりも低い場合に、ローレベルの電圧を出力する。
【００５６】
電気スイッチ１８ｌでは、実施の形態３と同様に、第１および第２の比較器１８ｉ，１８ｊからの出力電圧が共にローレベルになった場合に、スイッチをオンさせて光変調器駆動回路１４に任意の電源電圧を印加させることができ、これによって光変調器１３の駆動電圧を一定電圧レベルに固定させ、ＬＤ光をオフさせるように設定する。
【００５７】
このような動作により、ＬＤ発振波長が設定した波長範囲外である場合には、光変調器はＬＤ光をオフさせるように動作し、設計した波長範囲外の光出力は光ファイバへの出力されなくなる。またシステム稼動中においても、ＬＤ発振波長が特定波長範囲外に変化した場合には、駆動電圧制御回路が動作して光変調器駆動回路を制御することで、光ファイバへの光出力を遮断することができる。
【００５８】
また、演算器１９ｄからの出力は、ＬＤ温度制御回路１６の演算器１６ｅにも入力している。ＬＤ温度制御回路１６では、サーミスタ１６ａと温度検出器１６ｂとによってＬＤ周囲温度を電圧値として検出しており、この電圧値は演算器１６ｅに入力している。
【００５９】
演算器１６ｅでは、温度検出器１６ｂからのＬＤ周囲温度の電圧値と、演算器１９ｄからの出力値との電圧比を演算して、温度制御回路１６ｄに出力する。温度制御回路１６ｄは、入力する電圧比に応じてペルチェ素子１６ｃの温度制御を行う。このように、サーミスタ１６ａで検出されたＬＤ周囲温度情報と、光フィルタ１９ａを介して第１の受光素子１９ｂで受光されたＬＤ発振波長情報とに基づいて、ＬＤ温度を制御することで、定常的にＬＤ発振波長を一定値に収束させることができる。
【００６０】
この実施の形態４によれば、光フィルタと第１の受光素子によって検出したＬＤ発振波長の電圧値が、特定波長範囲外の電圧になった場合、アラーム発生動作を行い、光変調器駆動回路に任意の電源電圧を印加させることで、光変調器の駆動電圧を一定値に制御し、光ファイバへの光出力をオフさせることができる。これにより、この実施の形態４の光送信器は、従来の光送信器のように、電源投入時にＬＤの駆動電流をオフさせることがなくなるので、ＬＤ発振波長の設定値と異なるＬＤ発振波長を光変調器から出力されることがなくなる。また、システム稼動中でも、ＬＤ発振波長の変動による他のＬＤ光へのチャネル間干渉を回避することができる。
【００６１】
さらに、この実施の形態４によれば、外部変調器を用いたシャットダウン動作を行うことで、シャットダウン動作・解除時のどちらの状態でもＬＤ駆動電流と発振波長を一定に制御できる。
【００６２】
また、この実施の形態４によれば、アラーム発生動作の条件を、設計した波長に対して正確に設定することで、波長が特定の安定状態になるまで、光変調器からの光出力がオンされることはなく、正確な光出力の遮断を実現できる。
【００６３】
なお、実施の形態４では、光変調器駆動回路を制御することで駆動電圧を一定に固定させたが、この発明はこれに限らず、例えば光変調器駆動回路に入力される電気信号をハイレベルかローレベルのどちらかに固定することで、光変調器の駆動状態を調整することも可能である。
【００６４】
また、この実施の形態４においては、実施の形態３と同様に、第１と第２の高位電源の電位、並びに第１と第２の低位電源の電位は、それぞれ同一の電源電圧であってもかまわない。
【００６５】
実施の形態５．
図５は、この発明の実施の形態５における光送信器の構成を示す構成図である。図５において、ＬＤ光出力制御回路１５は、発光素子１５ａと、電流源回路１５ｂと、第２の受光素子１５ｃと、ＴＩＡ１５ｄとから構成されている。その他の構成は、図４に示した光送信器と同様である。
【００６６】
第２の受光素子１５ｃは、発光素子１５ａのＬＤ光出力に応じた電流値を検出しており、この電流値はＴＩＡ１５ｄによって電圧値に変化されて、電流源回路１５ｂとＬＤ発振波長検出回路１９の演算器１９ｄに出力されている。電流源回路１５ｂでは、ＴＩＡ１５ｄから入力する電圧に応じて一定のＬＤ駆動電流が発光素子１５ａに流れるように動作制御しており、これによって発光素子１５ａは一定のＬＤ光出力を出力させる。
【００６７】
定常状態においては、ＴＩＡ１５ｄの出力は、一定の電圧値に収束しており、演算器１９ｄは、ＴＩＡ１５ｄとＴＩＡ１９ｃとの電圧値との電圧比を演算している。この演算された電圧比は、ＬＤ光出力の変動に対しては変化せず、ＬＤ発振波長に対してだけ変化させることができる。
【００６８】
また、駆動電圧制御回路１８では、実施の形態４と同様に、第１および第２の比較器１８ｉ，１８ｊからの出力電圧が共にローレベルになった場合に、スイッチをオンさせて光変調器駆動回路１４に任意の電源電圧を印加させることができ、これによって光変調器１３の駆動電圧を一定電圧レベルに固定させ、ＬＤ光をオフさせるように設定する。
【００６９】
このような動作により、電源投入時、またシステム稼動中でもＬＤ発振波長が特定の波長範囲外に変化した場合には、光出力を遮断させることができる。
【００７０】
また、サーミスタから検出されたＬＤ周囲温度情報と光ファイルを介して受光素子で検出したＬＤ発振波長情報とを用いて、ＬＤ周辺温度を制御することで、定常的にＬＤ発振波長を一定値に収束させることができる。
【００７１】
この実施の形態５によれば、光フィルタと第１の受光素子用いてモニタリングした発振波長の電圧値と、第２の受光素子によって受光された光出力の電圧値との電圧比を求め、この電圧比が特定波長範囲外の電圧になった場合、アラーム発生動作を行い、光変調器駆動回路に任意の電源電圧を印加させることで、光変調器の駆動電圧を一定値に制御し、光ファイバへの光出力をオフさせることができる。これにより、この実施の形態５の光送信器は、従来の光送信器のように、電源投入時にＬＤの駆動電流をオフさせることがなくなるので、実施の形態４と同様に、ＬＤ発振波長の設定値と異なるＬＤ発振波長を光変調器から出力されることがなくなる。また、システム稼動中でも、ＬＤ発振波長の変動による他のＬＤ光へのチャネル間干渉を回避することができる。
【００７２】
また、この実施の形態５によれば、実施の形態４で示した効果と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、検出された光源の発振波長が一定の波長範囲外に変化した場合には、光変調器への駆動電圧が一定値に制御されて光ファイバへの光出力がオフに制御されるので、設定された特定のレーザ発振波長の光のみを出力できるという効果を奏し、電源投入時にレーザ発振波長が安定しない場合でも、レーザ光の出力をオフさせずに光変調器からの出力をオフさせ、またレーザ発振波長がずれた場合でも、光変調器からの出力をオフさせることができる。
【００７５】
つぎの発明によれば、基準となる一定の波長範囲が設定され、検出された発振波長がこの波長範囲外に変化した場合には、光ファイバへの光出力をオフにするための一定値の駆動電圧が光変調器に出力されるので、設定された特定のレーザ発振波長の光のみを出力できるという効果を奏し、電源投入時にレーザ発振波長が安定しない場合でも、レーザ光の出力をオフさせずに光変調器からの出力をオフさせ、またレーザ発振波長がずれた場合でも、光変調器からの出力をオフさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１における光送信器の構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態２における光送信器の構成を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態３における光送信器の構成を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態４における光送信器の構成を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態５における光送信器の構成を示す図である。
【図６】 光送信器の従来構成の一例を示す図である。
【図７】 光送信器の従来構成の他例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 光送信器、１１ 光出力端子、１２ 光ファイバ、１３ 光変調器、１４ 光変調器駆動回路、１５ ＬＤ光出力制御回路、１５ａ 発光素子、１５ｂ電流源回路、１５ｃ，１９ｂ 受光素子、１５ｄ，１９ｃ ＴＩＡ、１６ ＬＤ温度制御回路、１６ａ サーミスタ、１６ｂ 温度検出器、１６ｃ ペルチェ素子、１６ｄ 温度制御回路、１６ｅ，１９ｄ 演算器、１７ 入力端子、１８駆動電圧制御回路、１８ａ〜１８ｄ，１８ｋ 電源、１８ｅ〜１８ｈ 抵抗、１８ｉ，１８ｊ 比較器、１８ｌ 電気スイッチ、１９ ＬＤ発振波長検出回路、１９ａ 光フィルタ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば波長分割多重伝送（以下、「ＷＤＭ」という）などの光通信システムに用いられ、符号化された電気信号により光源からの光を強度変調して光伝送路に出力する光送信器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信の分野においては、音声や画像情報などの伝送する情報量の増大に伴い、大容量の光伝送方式の要望が高まっている。その光伝送方式の中でも、１本の光ファイバで双方向通信や大容量の通信が可能であり、システム敷設コストが低減できて経済的にシステムを構築できるＷＤＭ伝送方式への期待が高まっている。このＷＤＭ伝送方式を用いた光通信システム（以下、「ＷＤＭ伝送システム」という）では、アナログ信号やディジタル信号などの異なる種類の信号を同時に伝送することが可能となるなどの特徴を有している。
【０００３】
このようなＷＤＭ伝送システムの設計の際には、波長の分割多重伝送を行うために、伝送するチャネルを波長軸上に等間隔に配列させる必要がある。このため、近接した波長では、波長間隔が短いとチャネル間干渉が生じやすくなり、光ファイバに伝搬された光信号を受信する光受信器の受光感度に劣化を引き起こすこととなる。そこで、このＷＤＭ伝送システムでは、各光源の中心波長をある一定以上の等間隔で、かつそれぞれ異なる波長に設定して多重する必要があった。
【０００４】
ところが、光源として使用される半導体レーザ（例えば、レーザダイオードからなり、以下、「ＬＤ」という）は、レーザの活性領域の温度上昇や経年劣化に伴って発振波長が変化してしまう。このＬＤを光源とした光送信器では、レーザ活性領域の温度を一定に保つために、ＬＤの光出力と周囲温度を一定に制御するＬＤ光出力制御回路と温度制御回路を用いるものがあった。
【０００５】
図６は、光信号の送信を行う光送信器の従来構成の一例を示す構成図である。図において、１１は幹線の光伝送路に光を出力する光出力端子で、１２は光ファイバ、１３は光ファイバ１２に接続される光変調器、１４は光変調器１３を駆動させる光変調器駆動回路、１５は内部に設けられたＬＤの光出力を制御するためのＬＤ光出力制御回路、１６はＬＤの温度を制御するためのＬＤ温度制御回路である。光変調器１３は、外部光変調器で、例えば電界吸収型（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）変調器を用いている。
【０００６】
光変調器駆動回路１４には、例えば音声や画像や一般のデータなどの情報を、ディジタル信号として符号化した電気信号が入力端子１７から入力しており、光変調器駆動回路１４は、光変調器１３の駆動条件に最適化された信号振幅を生成するために、この電気信号を増幅して光変調器１３に出力する。光変調器１３は、光変調器駆動回路１４によって駆動され、ＬＤ光出力制御回路１５から入射する連続光にこの電気信号を重畳させている。このように、ＬＤからの出力光は、電気信号によって強度変調され、パルス状の光信号として生成されて光ファイバ１２に送出される。この光変調器を用いたＬＤ光源の外部変調方式では、ＬＤを直接変調させた場合にレーザ活性領域のキャリア密度変化によるチャーピング率の変化に起因して光受信器側で生じる受信感度の劣化を防ぐことができ、伝送速度Ｇｂｉｔ／ｓ級での大容量の長距離伝送システムに有効に利用することができる。
【０００７】
また、この光送信器では、レーザ活性領域の温度を一定に保つために、ＬＤ光出力制御回路１５とＬＤ温度制御回路１６とを用いて、ＬＤ光出力と周囲温度が一定になるように制御を行う。ＬＤ光出力制御回路１５では、ＬＤの光出力をモニタし、その光出力が常に一定になるように、ＬＤ駆動電流を制御している。これと同時に、ＬＤ温度制御回路１６では、ＬＤのジャンクション温度を検出し、そのＬＤ温度が常に一定になるように、ＬＤ温度を制御することによって一定の発振波長が得られていた。
【０００８】
また、別の例として、特開平９−１９１２９３号公報では、図７に示すように、発光素子１５ａであるＬＤモジュールの発振波長を安定させるＬＤ温度制御回路１６において、温度モニタ信号と温度設定信号との差がずれている間は、ＬＤ光出力制御回路１５であるＬＤドライバに温度エラー信号を出力し、この温度エラー信号でＬＤ光出力制御回路１５を制御することで、ＬＤ駆動電流をオフさせていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにＬＤ駆動電流とＬＤ温度との制御を同時に行い、目標の光発振波長が得られるようになるには、制御回路の収束条件により、ある一定時間以上の時定数（例えば数十秒程度）を有する。したがって、従来の光送信器では、ＷＤＭ伝送システムの敷設時における電源投入時に、ＬＤの発振波長が安定するまでに数十秒の遅延時間が生じるため、すでに設定済みの光波長にチャネル間干渉をもたらして、光受信器側における受信感度の劣化を引き起こし、システムを誤動作させるという問題点があった。
【００１０】
そこで、ＬＤ発振波長が安定するまでの間、光ファイバへの光出力を停止させることが考えられるが、ＬＤ駆動電流をオフさせることはできない。つまり、ＬＤ発振波長は、ＬＤ光出力を制御するＬＤ駆動電流とＬＤ温度で決定されるため、一時的にでもＬＤ駆動電流をオフさせることは、ＬＤ発振波長の制御を妨げることとなるので、例えば従来の光送信器に搭載されるＬＤ光出力を遮断する方式を用いたシャットダウン機能によって、ＬＤ発振波長が安定するまでの間、ＬＤ光出力をオフさせることはできなかった。
【００１１】
また、例えば波長多重数が１００波程度のＷＤＭ伝送システムでは、システム稼動中に、１波でもＬＤ発振波長が設計値からずれると、隣り合う波長または他のＬＤ波長に干渉が生じてしまう。従来の光送信器では、システム稼動中にＬＤ発振波長がずれた時には、すでに設定済みの光波長にチャネル間干渉をもたらして、光受信器側における受信感度の劣化を引き起こし、システムを誤動作させるという問題点があった。
【００１２】
すなわち、従来の光送信器では、電源投入時またはシャットダウン解除時のＬＤ温度制御回路が収束するまでの間に、光変調器から設定されたＬＤ発振波長以外の波長の光が出力されることがあったので、ＷＤＭ伝送システムに用いた光送信器のＬＤ発振波長の間隔が、１００ＧＨｚ、５０ＧＨｚ、２５ＧＨｚと短くなると、例えばシステム増設時に設定済みのＬＤ波長と上記ＬＤ発振波長以外の波長とが重なり合って、チャネル間干渉をもたらし、これが原因となってシステムを誤動作させるという問題点があり、設計時に設定したＬＤ発振波長以外の波長を出力させない光送信器の設計が必要であった。また、システム稼動中に予期せぬＬＤ発振波長の変動が生じた場合も、上記と同様に、チャネル間干渉をもたらし、これが原因となってシステムを誤動作させるという問題点があった。
【００１３】
この発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、設定された特定のレーザ発振波長の光のみを出力させる光送信器を得ることを目的とする。
【００１４】
また、この発明の他の目的は、電源投入時にレーザ発振波長が安定しない場合でも、レーザ光の出力をオフさせずに光変調器からの出力をオフさせ、またレーザ発振波長がずれた場合でも、光変調器からの出力をオフさせることができる光送信器を得る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる光送信器は、符号化された電気信号の信号振幅を調整する駆動部と、該駆動部から出力される電気信号に基づいて光源からの光を強度変調して光伝送路に出力する光変調器と、を備えた光送信器において、前記光源からの光を受光する第１の受光素子、および該第１の受光素子にて受光した光の光出力に応じて前記光源の駆動電流を制御する駆動電流制御部を有する光出力制御手段と、前記光源から入力する光の所定波長を選択する波長選択素子、該波長選択素子にて選択された該所定波長の光を受光する第２の受光素子、および前記第１の受光素子の出力と該第２の受光素子の出力との出力比を算出する第１の演算部を有し、該第１の演算部の演算結果に基づいて前記受光した光の発振波長をモニタするする発振波長検出手段と、前記発振波長検出手段によってモニタされた発振波長に基づき、前記駆動部が前記光変調器に付与する駆動電圧を制御する駆動電圧制御手段と、前記光源の温度を検出する温度検出部、前記発振波長検出手段の出力と前記温度検出部の出力との出力比を算出する第２の演算部、および該第２の演算部の演算結果に基づいて前記発振波長が一定値となるように前記光源の温度を制御する温度制御部を有する温度制御手段と、を備え、前記駆動電圧制御手段は、前記モニタされた発振波長が予め定められた設定範囲外に変化した場合に、前記光変調器に対する駆動電圧が一定値となるように前記駆動部を制御することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、検出した光源の温度が常に一定になるように、光源温度が制御される。また、第１および第２の受光素子によって受光された光出力の電圧比が算出され、発振波長のずれがモニタリングされるとともに、モニタリングされた発振波長の電圧値と、温度検出部で検出された温度の電圧値との電圧比が算出され、発振波長のずれに応じた光源の温度制御が行われる。さらに、検出された光源の発振波長が一定の波長範囲外に変化した場合には、光変調器に付与する駆動電圧が一定値に制御されて光ファイバへの光出力がオフにされる。
【００１９】
つぎの発明にかかる光送信器は、上記の発明において、前記駆動電圧制御手段は、基準となる波長範囲を設定する波長範囲設定部と、前記発振波長検出手段で検出された発振波長が前記設定された波長範囲内にあるかどうか比較する比較部と、前記比較部の比較結果に応じて前記駆動部が前記光変調器に付与する前記一定値の駆動電圧を設定する駆動電圧設定部と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、基準となる一定の波長範囲が設定され、検出された発振波長がこの波長範囲外に変化した場合には、光ファイバへの光出力をオフにするための一定値の駆動電圧が光変調器に出力される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光送信器の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における光送信器の構成を示す構成図である。図１において、光送信器１０は、図６に示した光送信器に駆動電圧制御回路１８をさらに設けている。駆動電圧制御回路１８は、光変調器駆動回路１４とＬＤ温度制御回路１６と接続されており、アラーム発生機能を有している。ＬＤ光出力制御回路１５とＬＤ温度制御回路１６は、ＬＤ光出力と周囲温度が一定になるように制御を行うことで一定のＬＤ発振波長を維持させている。ＬＤ温度制御回路１６によって検出されたＬＤの周囲温度が一定の範囲外に変化した場合には、この周囲温度の変化に伴ってＬＤ発振波長を一定に保てなくなり、ＬＤ発振波長が特定の波長範囲外に変化する。駆動電圧制御回路１８では、アラーム信号を発生させ、その際に光変調器１３の駆動電圧を一定値に制御させるように、光変調器駆動回路１４にフィードバック制御を行う。その他の構成は、図６に示した光送信器と同様である。以下、同一構成部分には、同一符号を付すものとする。
【００２９】
図１において、ＬＤ光出力制御回路１５とＬＤ温度制御回路１６とは、ＬＤ光出力とＬＤ発振波長が一定になるように制御を行っており、ＬＤ温度制御回路１６によって検出されたＬＤの周囲温度が一定の範囲外になると、駆動電圧制御回路１８は、光変調器１３の光出力をオフさせるように、光変調器駆動回路１４からの駆動電圧を制御する。光変調器１３では、印加される駆動電圧に応じて光スイッチ動作を実現でき、駆動電圧が一定に制御されることで、光ファイバ１２への光出力を定常的に遮断することができる。
【００３０】
そして、駆動電圧制御回路１８は、ＬＤ温度制御回路１６によって検出されたＬＤの温度が一定の温度範囲になると、駆動電圧の制御を終了し、光変調器１３の光出力をオンさせる。光変調器１３は、印加される駆動電圧が一定値から変化すると、この駆動電圧に応じて光スイッチ動作を実現し、ＬＤ光出力制御回路１５から入射する連続光に電気信号を重畳させ、重畳させた光信号を光ファイバ１２に出力する。
【００３１】
このような動作により、駆動電圧制御回路１８は、例えば電源投入時などのＬＤ発振波長が特定波長範囲内に収束するまでの間、光変調器１３の光出力をオフさせるように、光変調器駆動回路１４を制御することで、定常的に光ファイバへの光出力を遮断し、またシステム稼動中においても、ＬＤ発振波長が特定波長範囲外に変化した場合、光変調器１３の光出力をオフさせるように、光変調器駆動回路１４を制御することで、定常的に光ファイバへの光出力を遮断する。
【００３２】
この実施の形態１によれば、ＬＤの周囲温度が予め設定された特定温度の範囲外にある場合だけ、光変調器の駆動電圧を定常値に固定することで、光出力をオフさせて、設定された特定のＬＤ発振波長の光のみを出力させることができる。これにより、この実施の形態１の光送信器は、従来の光送信器のように、電源投入時にＬＤの駆動電流をオフさせずに、ＬＤ発振波長の設定値とは異なるＬＤ発振波長を光変調器から出力させることがなくなる。また、システム稼動中でも、ＬＤ発振波長の変動による他のＬＤ光へのチャネル間干渉を回避することができる。
【００３３】
さらに、この実施の形態１によれば、外部変調器を用いたシャットダウン動作を行うことで、シャットダウン動作・解除時のどちらの状態でもＬＤ駆動電流と発振波長を一定に制御できる。
【００３４】
また、この実施の形態１によれば、アラーム発生動作の条件を、設計した波長に対して正確に設定することで、波長が特定の安定状態になるまで、光変調器からの光出力がオンされることはなく、正確な光出力の遮断を実現できる。
【００３５】
なお、実施の形態１では、光変調器駆動回路を制御することで駆動電圧を一定に固定させたが、この発明はこれに限らず、例えば光変調器駆動回路に入力される電気信号をハイレベルかローレベルのどちらかに固定することで、光変調器の駆動状態を調整することも可能である。
【００３６】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２における光送信器の構成を示す構成図である。図２において、光送信器１０は、図１に示したＬＤ温度制御回路１６の代わりにＬＤ発振波長検出回路１９を設けている。その他の構成は、図１に示した光送信器と同様である。ＬＤ発振波長検出回路１９は、ＬＤ光出力制御回路１５と駆動電圧制御回路１８と接続されており、ＬＤ光出力制御回路１５内に設けられたＬＤのＬＤ発振波長を検出している。駆動電圧制御回路１８は、ＬＤ発振波長検出回路１９によって検出されたＬＤ発振波長が一定の波長範囲外に変化した場合には、アラーム信号を発生させ、その際に光変調器１３の駆動電圧を一定値に制御させるように、光変調器駆動回路１４にフィードバック制御を行う。
【００３７】
図１において、ＬＤ発振波長検出回路１９によって検出されたＬＤ発振波長が一定の波長範囲外になると、駆動電圧制御回路１８は、光変調器１３の光出力をオフさせるように、光変調器駆動回路１４からの駆動電圧を制御する。光変調器１３では、駆動電圧が一定に制御されることで、光スイッチ動作を行って光ファイバ１２への光出力を定常的に遮断することができる。
【００３８】
そして、駆動電圧制御回路１８は、ＬＤ発振波長検出回路１９によって検出されたＬＤ発振波長が一定の波長範囲になると、駆動電圧の制御を終了し、光変調器１３の光出力をオンさせる。光変調器１３は、印加される駆動電圧が一定値から変化すると、この駆動電圧に応じて光スイッチ動作を実現し、ＬＤ光出力制御回路１５から入射する連続光に電気信号を重畳させ、重畳させた光信号を光ファイバ１２に出力する。
【００３９】
このような動作により、駆動電圧制御回路１８は、実施の形態１と同様に、ＬＤ発振波長が特定波長範囲内に収束するまでの間、光変調器１３の光出力をオフさせるように、光変調器駆動回路１４を制御することで、定常的に光ファイバへの光出力を遮断し、またシステム稼動中においても、ＬＤ発振波長が特定波長範囲外に変化した場合、光変調器１３の光出力をオフさせるように、光変調器駆動回路１４を制御することで、定常的に光ファイバへの光出力を遮断する。
【００４０】
この実施の形態２によれば、ＬＤ発振波長が予め設定された特定波長の範囲外にある場合だけ、光変調器の駆動電圧を定常値に固定することで、光出力をオフさせて、設定された特定のＬＤ発振波長の光のみを出力させることができる。これにより、この実施の形態２の光送信器は、従来の光送信器のように、電源投入時にＬＤの駆動電流をオフさせることがなくなるので、ＬＤ発振波長の設定値と異なるＬＤ発振波長を光変調器から出力されることがなくなる。また、システム稼動中でも、ＬＤ発振波長の変動による他のＬＤ光へのチャネル間干渉を回避することができる。
【００４１】
また、この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、シャットダウン動作・解除時のどちらの状態でもＬＤ駆動電流と発振波長を一定に制御できるとともに、正確な光出力の遮断を実現できる。
【００４２】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３における光送信器の構成を示す構成図である。図３において、駆動電圧制御回路１８は、第１および第２の高位電源１８ａ，１８ｂと、第１および第２の低位電源１８ｃ，１８ｄと、第１〜第４の抵抗１８ｅ〜１８ｈと、第１および第２の比較器１８ｉ，１８ｊと、任意の電源１８ｋと、電気スイッチ１８ｌとから構成されている。その他の構成は、図１に示した光送信器と同様である。
【００４３】
ＬＤ温度制御回路１６では、検出したＬＤの周囲温度を電圧信号として駆動電圧制御回路１８に出力しており、この電圧信号は、第１の比較器１８ｉの−側入力端子と第２の比較器１８ｊの＋側入力端子にそれぞれ入力される。
【００４４】
第１の高位電源１８ａは、第１の抵抗１８ｅを介して第１の比較器１８ｉの＋側入力端子に、また第１の低位電源１８ｃは、第２の抵抗１８ｆを介して第１の比較器１８ｉの＋側入力端子に接続されている。第２の高位電源１８ｂは、第３の抵抗１８ｇを介して第２の比較器１８ｊの−側入力端子に、また第２の低位電源１８ｄは、第４の抵抗１８ｈを介して第２の比較器１８ｊの−側入力端子に接続されている。電気スイッチ１８ｌは、任意の電源１８ｋと光変調器駆動回路１４に接続されており、第１および第２の比較器１８ｉ，１８ｊからの出力に応じて切り替わり、任意の電源１８ｋと光変調器駆動回路１４の接続／切断を行っている。
【００４５】
ここで、第１および第２の高位電源１８ａ，１８ｂの電位をＶＣＣ１，ＶＣＣ２、第１および第２の低位電源１８ｃ，１８ｄの電位をＶＥＥ１，ＶＥＥ２、第１〜第４の抵抗１８ｅ〜１８ｈをそれぞれＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とすると、第１の比較器１８ｉのしきい値電圧Ｖｔｈ１は、Ｖｔｈ１＝（ＶＣＣ１−ＶＥＥ１）／（Ｒ１＋Ｒ２）で表され、第２の比較器１８ｊのしきい値電圧Ｖｔｈ２は、Ｖｔｈ２＝（ＶＣＣ２−ＶＥＥ２）／（Ｒ３＋Ｒ４）で表される。
【００４６】
第１の比較器１８ｉでは、ＬＤ温度制御回路１６からの電圧信号の電圧値が、しきい値電圧Ｖｔｈ１よりも高い場合にローレベルの電圧を出力し、第２の比較器１８ｊでは、ＬＤ温度制御回路１６からの電圧信号の電圧値が、しきい値電圧Ｖｔｈ２よりも低い場合にローレベルの電圧を出力する。ＷＤＭ伝送システムで設計した波長範囲から、長波長側の許容値をＶｔｈ１で、短波長側の許容値をＶｔｈ２で設定することにより、所望の波長範囲外では第１および第２の比較器１８ｉ，１８ｊの出力電圧レベルはローレベルになる。
【００４７】
電気スイッチ１８ｌでは、第１および第２の比較器１８ｉ，１８ｊからの出力電圧が共にローレベルになった場合には、スイッチをオンさせて任意の電源１８ｋと光変調器駆動回路１４を接続させることで、任意の電源１８ｋからの電源電圧を光変調器駆動回路１４に印加させる。この任意の電源電圧を光変調器駆動回路１４に印加させることで、光変調器１３の駆動電圧を一定電圧レベルに固定させ、光変調器１３からの光出力をオフさせるように設定する。
【００４８】
このような動作により、ＬＤの周囲温度の変化に伴ってＬＤ発振波長が設定した波長範囲外である場合には、光変調器１３は光出力をオフさせるように動作し、定常的に光ファイバへの光出力を遮断し、またシステム稼動中においても、ＬＤ発振波長が特定波長範囲外に変化した場合、光変調器１３の光出力をオフさせるように、光変調器駆動回路１４を制御することで、定常的に光ファイバへの光出力を遮断する。
【００４９】
この実施の形態３によれば、ＬＤ発振波長が予め設定された特定波長の範囲外にある場合だけ、任意の電源電圧を印加して光変調器の駆動電圧を定常値に固定することで、光出力をオフさせて、設定された特定のＬＤ発振波長の光のみを出力させることができる。これにより、この実施の形態３の光送信器は、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
なお、この実施の形態３においては、第１と第２の高位電源の電位、並びに第１と第２の低位電源の電位は、それぞれ同一の電源電圧であってもかまわない。
【００５１】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４における光送信器の構成を示す構成図である。図４において、光送信器１０は、ＬＤ温度制御回路１６とＬＤ発振波長検出回路１９を備えている。このＬＤ温度制御回路１６は、サーミスタ１６ａと、温度検出器１６ｂと、ペルチェ素子１６ｃと、温度制御回路１６ｄと、演算器１６ｅとから構成されており、ＬＤ発振波長検出回路１９は、光フィルタ１９ａと、第１の受光素子１９ｂと、トランスインピーダンス増幅器（以下、「ＴＩＡ」という）１９ｃと、演算器１９ｄとから構成されている。その他の構成は、図３に示した光送信器と同様である。
【００５２】
ＬＤ発振波長検出回路１９では、検出したＬＤ発振波長を電圧信号として駆動電圧制御回路１８に出力するとともに、ＬＤ温度制御回路１６にも出力している。この電圧信号は、駆動電圧制御回路１８の第１の比較器１８ｉの−側入力端子と第２の比較器１８ｊの＋側入力端子と、ＬＤ温度制御回路１６の演算器１６ｅにそれぞれ入力される。
【００５３】
ＬＤ光出力制御回路１５から演算器１９ｄに入力される電圧値は、一定値であり、光フィルタ１９ａは、波長選択素子からなり、波長に応じて透過光の強度が異なるものである。光フィルタ１９ａは、ＬＤからの光出力を波長選択しており、選択された波長の透過光は、第１の受光素子１９ｂで光出力に応じた電流値に変換され、ＴＩＡ１９ｃにおいて、この電流値を電圧値に変換して演算器１９ｄに出力する。また、ＬＤ光出力制御回路１５で検出され出力されるＬＤ光出力（上記電圧値）も、演算器１９ｄに入力している。
【００５４】
演算器１９ｄでは、ＴＩＡ１９ｃから入力する光出力の電圧値と、ＬＤ光出力制御回路１５から入力するＬＤ光出力の電圧値との電圧比を演算して、ＬＤ温度制御回路１６と駆動電圧制御回路１８に出力する。なお、演算器１９ｄの出力は、ＬＤ発振波長に応じて異なる電圧値となるので、演算器１９ｄは、ＬＤ発振波長に応じた電圧値をモニタリングすることができる。
【００５５】
演算器１９ｄからの出力は、駆動電圧制御回路１８の第１および第２の比較器１８ｉ，１８ｊに入力しており、第１の比較器１８ｉでは、演算器１９ｄからの出力が、しきい値電圧Ｖｔｈ１＝（ＶＣＣ１−ＶＥＥ１）／（Ｒ１＋Ｒ２）よりも高い場合に、ローレベルの電圧を出力し、第２の比較器１８ｊでは、演算器１９ｄからの出力が、しきい値電圧Ｖｔｈ２＝（ＶＣＣ２−ＶＥＥ２）／（Ｒ３＋Ｒ４）よりも低い場合に、ローレベルの電圧を出力する。
【００５６】
電気スイッチ１８ｌでは、実施の形態３と同様に、第１および第２の比較器１８ｉ，１８ｊからの出力電圧が共にローレベルになった場合に、スイッチをオンさせて光変調器駆動回路１４に任意の電源電圧を印加させることができ、これによって光変調器１３の駆動電圧を一定電圧レベルに固定させ、ＬＤ光をオフさせるように設定する。
【００５７】
このような動作により、ＬＤ発振波長が設定した波長範囲外である場合には、光変調器はＬＤ光をオフさせるように動作し、設計した波長範囲外の光出力は光ファイバへの出力されなくなる。またシステム稼動中においても、ＬＤ発振波長が特定波長範囲外に変化した場合には、駆動電圧制御回路が動作して光変調器駆動回路を制御することで、光ファイバへの光出力を遮断することができる。
【００５８】
また、演算器１９ｄからの出力は、ＬＤ温度制御回路１６の演算器１６ｅにも入力している。ＬＤ温度制御回路１６では、サーミスタ１６ａと温度検出器１６ｂとによってＬＤ周囲温度を電圧値として検出しており、この電圧値は演算器１６ｅに入力している。
【００５９】
演算器１６ｅでは、温度検出器１６ｂからのＬＤ周囲温度の電圧値と、演算器１９ｄからの出力値との電圧比を演算して、温度制御回路１６ｄに出力する。温度制御回路１６ｄは、入力する電圧比に応じてペルチェ素子１６ｃの温度制御を行う。このように、サーミスタ１６ａで検出されたＬＤ周囲温度情報と、光フィルタ１９ａを介して第１の受光素子１９ｂで受光されたＬＤ発振波長情報とに基づいて、ＬＤ温度を制御することで、定常的にＬＤ発振波長を一定値に収束させることができる。
【００６０】
この実施の形態４によれば、光フィルタと第１の受光素子によって検出したＬＤ発振波長の電圧値が、特定波長範囲外の電圧になった場合、アラーム発生動作を行い、光変調器駆動回路に任意の電源電圧を印加させることで、光変調器の駆動電圧を一定値に制御し、光ファイバへの光出力をオフさせることができる。これにより、この実施の形態４の光送信器は、従来の光送信器のように、電源投入時にＬＤの駆動電流をオフさせることがなくなるので、ＬＤ発振波長の設定値と異なるＬＤ発振波長を光変調器から出力されることがなくなる。また、システム稼動中でも、ＬＤ発振波長の変動による他のＬＤ光へのチャネル間干渉を回避することができる。
【００６１】
さらに、この実施の形態４によれば、外部変調器を用いたシャットダウン動作を行うことで、シャットダウン動作・解除時のどちらの状態でもＬＤ駆動電流と発振波長を一定に制御できる。
【００６２】
また、この実施の形態４によれば、アラーム発生動作の条件を、設計した波長に対して正確に設定することで、波長が特定の安定状態になるまで、光変調器からの光出力がオンされることはなく、正確な光出力の遮断を実現できる。
【００６３】
なお、実施の形態４では、光変調器駆動回路を制御することで駆動電圧を一定に固定させたが、この発明はこれに限らず、例えば光変調器駆動回路に入力される電気信号をハイレベルかローレベルのどちらかに固定することで、光変調器の駆動状態を調整することも可能である。
【００６４】
また、この実施の形態４においては、実施の形態３と同様に、第１と第２の高位電源の電位、並びに第１と第２の低位電源の電位は、それぞれ同一の電源電圧であってもかまわない。
【００６５】
実施の形態５．
図５は、この発明の実施の形態５における光送信器の構成を示す構成図である。図５において、ＬＤ光出力制御回路１５は、発光素子１５ａと、電流源回路１５ｂと、第２の受光素子１５ｃと、ＴＩＡ１５ｄとから構成されている。その他の構成は、図４に示した光送信器と同様である。
【００６６】
第２の受光素子１５ｃは、発光素子１５ａのＬＤ光出力に応じた電流値を検出しており、この電流値はＴＩＡ１５ｄによって電圧値に変化されて、電流源回路１５ｂとＬＤ発振波長検出回路１９の演算器１９ｄに出力されている。電流源回路１５ｂでは、ＴＩＡ１５ｄから入力する電圧に応じて一定のＬＤ駆動電流が発光素子１５ａに流れるように動作制御しており、これによって発光素子１５ａは一定のＬＤ光出力を出力させる。
【００６７】
定常状態においては、ＴＩＡ１５ｄの出力は、一定の電圧値に収束しており、演算器１９ｄは、ＴＩＡ１５ｄとＴＩＡ１９ｃとの電圧値との電圧比を演算している。この演算された電圧比は、ＬＤ光出力の変動に対しては変化せず、ＬＤ発振波長に対してだけ変化させることができる。
【００６８】
また、駆動電圧制御回路１８では、実施の形態４と同様に、第１および第２の比較器１８ｉ，１８ｊからの出力電圧が共にローレベルになった場合に、スイッチをオンさせて光変調器駆動回路１４に任意の電源電圧を印加させることができ、これによって光変調器１３の駆動電圧を一定電圧レベルに固定させ、ＬＤ光をオフさせるように設定する。
【００６９】
このような動作により、電源投入時、またシステム稼動中でもＬＤ発振波長が特定の波長範囲外に変化した場合には、光出力を遮断させることができる。
【００７０】
また、サーミスタから検出されたＬＤ周囲温度情報と光ファイルを介して受光素子で検出したＬＤ発振波長情報とを用いて、ＬＤ周辺温度を制御することで、定常的にＬＤ発振波長を一定値に収束させることができる。
【００７１】
この実施の形態５によれば、光フィルタと第１の受光素子用いてモニタリングした発振波長の電圧値と、第２の受光素子によって受光された光出力の電圧値との電圧比を求め、この電圧比が特定波長範囲外の電圧になった場合、アラーム発生動作を行い、光変調器駆動回路に任意の電源電圧を印加させることで、光変調器の駆動電圧を一定値に制御し、光ファイバへの光出力をオフさせることができる。これにより、この実施の形態５の光送信器は、従来の光送信器のように、電源投入時にＬＤの駆動電流をオフさせることがなくなるので、実施の形態４と同様に、ＬＤ発振波長の設定値と異なるＬＤ発振波長を光変調器から出力されることがなくなる。また、システム稼動中でも、ＬＤ発振波長の変動による他のＬＤ光へのチャネル間干渉を回避することができる。
【００７２】
また、この実施の形態５によれば、実施の形態４で示した効果と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、検出された光源の発振波長が一定の波長範囲外に変化した場合には、光変調器への駆動電圧が一定値に制御されて光ファイバへの光出力がオフに制御されるので、設定された特定のレーザ発振波長の光のみを出力できるという効果を奏し、電源投入時にレーザ発振波長が安定しない場合でも、レーザ光の出力をオフさせずに光変調器からの出力をオフさせ、またレーザ発振波長がずれた場合でも、光変調器からの出力をオフさせることができる。
【００７５】
つぎの発明によれば、基準となる一定の波長範囲が設定され、検出された発振波長がこの波長範囲外に変化した場合には、光ファイバへの光出力をオフにするための一定値の駆動電圧が光変調器に出力されるので、設定された特定のレーザ発振波長の光のみを出力できるという効果を奏し、電源投入時にレーザ発振波長が安定しない場合でも、レーザ光の出力をオフさせずに光変調器からの出力をオフさせ、またレーザ発振波長がずれた場合でも、光変調器からの出力をオフさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１における光送信器の構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態２における光送信器の構成を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態３における光送信器の構成を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態４における光送信器の構成を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態５における光送信器の構成を示す図である。
【図６】 光送信器の従来構成の一例を示す図である。
【図７】 光送信器の従来構成の他例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 光送信器、１１ 光出力端子、１２ 光ファイバ、１３ 光変調器、１４ 光変調器駆動回路、１５ ＬＤ光出力制御回路、１５ａ 発光素子、１５ｂ電流源回路、１５ｃ，１９ｂ 受光素子、１５ｄ，１９ｃ ＴＩＡ、１６ ＬＤ温度制御回路、１６ａ サーミスタ、１６ｂ 温度検出器、１６ｃ ペルチェ素子、１６ｄ 温度制御回路、１６ｅ，１９ｄ 演算器、１７ 入力端子、１８駆動電圧制御回路、１８ａ〜１８ｄ，１８ｋ 電源、１８ｅ〜１８ｈ 抵抗、１８ｉ，１８ｊ 比較器、１８ｌ 電気スイッチ、１９ ＬＤ発振波長検出回路、１９ａ 光フィルタ。
Claims (2)
- 符号化された電気信号の信号振幅を調整する駆動部と、該駆動部から出力される電気信号に基づいて光源からの光を強度変調して光伝送路に出力する光変調器と、を備えた光送信器において、
前記光源からの光を受光する第１の受光素子、および該第１の受光素子にて受光した光の光出力に応じて前記光源の駆動電流を制御する駆動電流制御部を有する光出力制御手段と、
前記光源から入力する光の所定波長を選択する波長選択素子、該波長選択素子にて選択された該所定波長の光を受光する第２の受光素子、および前記第１の受光素子の出力と該第２の受光素子の出力との出力比を算出する第１の演算部を有し、該第１の演算部の演算結果に基づいて前記受光した光の発振波長をモニタするする発振波長検出手段と、
前記発振波長検出手段によってモニタされた発振波長に基づき、前記駆動部が前記光変調器に付与する駆動電圧を制御する駆動電圧制御手段と、
前記光源の温度を検出する温度検出部、前記発振波長検出手段の出力と前記温度検出部の出力との出力比を算出する第２の演算部、および該第２の演算部の演算結果に基づいて前記発振波長が一定値となるように前記光源の温度を制御する温度制御部を有する温度制御手段と、
を備え、
前記駆動電圧制御手段は、前記モニタされた発振波長が予め定められた設定範囲外に変化した場合に、前記光変調器に対する駆動電圧が一定値となるように前記駆動部を制御することを特徴とする光送信器。 - 前記駆動電圧制御手段は、
基準となる波長範囲を設定する波長範囲設定部と、
前記発振波長検出手段で検出された発振波長が前記設定された波長範囲内にあるかどうか比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に応じて前記駆動部が前記光変調器に付与する前記一定値の駆動電圧を設定する駆動電圧設定部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
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