JP4715099B2 - Light intensity variable device and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、光通信及び光情報処理などに用いられる光強度可変器及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a light intensity variable device used for optical communication and optical information processing, and a control method thereof.
光通信分野では、伝送容量の増加のための有効な技術として、複数の波長の信号光を1つの光ファイバで伝送する波長多重伝送システムが実用化されている。波長多重伝送システムの中の、特に長距離伝送や各波長の信号光のアド・ドロップを行うシステム(ODAM:Optical Add Drop Multiplexing)において、減衰した信号光を増幅するための光ファイバ増幅器が必要となる。 In the optical communication field, as an effective technique for increasing the transmission capacity, a wavelength multiplexing transmission system that transmits signal light of a plurality of wavelengths through one optical fiber has been put into practical use. An optical fiber amplifier for amplifying the attenuated signal light is required in a wavelength multiplexing transmission system, particularly in a system that performs long-distance transmission and add / drop of signal light of each wavelength (ODAM: Optical Add Drop Multiplexing). Become.
光ファイバ増幅器の利得は、波長に対して常に一定なものではなく、増幅器ごとに固有の波長特性を有している。このため、光ファイバ増幅器を用いる場合、光増幅器の多段接続を必要とする多中継伝送やOADMにおいては、信号光の波長によって光強度が生じ、極端な場合には、特定の波長の信号光が消滅する場合が発生する。この問題を解消するためには、送信単局、あるいは、複数のネットワークノードにおいて、各波長チャンネルの信号光レベルを光ファイバ増幅器の利得特性に応じて調整する必要がある(特許文献1,2,3,4,5参照)。
The gain of the optical fiber amplifier is not always constant with respect to the wavelength, and has a unique wavelength characteristic for each amplifier. For this reason, in the case of using an optical fiber amplifier, in multi-relay transmission and OADM that require multi-stage connection of optical amplifiers, the light intensity is generated depending on the wavelength of the signal light. The case where it disappears occurs. In order to solve this problem, it is necessary to adjust the signal light level of each wavelength channel in accordance with the gain characteristic of the optical fiber amplifier in a single transmission station or a plurality of network nodes (
各波長チャンネルの信号光レベルを光ファイバ増幅器に応じて調整するデバイスとして、可変光減衰器(VOA:Variable Optical Attenuator)や、波長フィルターを組み合わせたVMUX(VOA−MUX)などが検討されている。例えば、VMUXの一例として、図7に示すアレイ導波路回折格子形波長合分波器(AWG:Array Waveguide Grating)と複数の光可変減衰器を組み合わせたものが提案されている(特許文献6参照)。 As devices for adjusting the signal light level of each wavelength channel in accordance with an optical fiber amplifier, a variable optical attenuator (VOA), a VMUX (VOA-MUX) combined with a wavelength filter, and the like have been studied. For example, a combination of an arrayed waveguide grating wavelength multiplexer / demultiplexer (AWG) shown in FIG. 7 and a plurality of optical variable attenuators has been proposed as an example of VMUX (see Patent Document 6). ).
上記VMUXは、2つのスラブ導波路514,512と、これらを光接続するアレイ導波路515とからなるAWGと、熱光学効果を利用した複数のマッハツェンダー干渉型光減衰器516,及び光強度モニタ用のモニタ導波路517が、同一の基板520の上に形成されたものである。基板520の一端から入社された各波長の信号光は、図示しない光ファイバ増幅器の利得特性波長に応じて最適な伝送特性が得られるように、光減衰器516により光強度の調整が行われる。光減衰器516による光強度調整は、モニタ導波路517を導波した信号光の強度により図示しない制御装置により制御される。この制御では、例えば、デジタルあるいはアナログのPID制御が用いられる。
The VMUX includes an AWG composed of two
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
ところが、近年の光ネットワーク通信システムでは、上述した光か変減衰器の制御において、応答時間50ms程度で光強度バラツキが±0.1dB程度の高速高精度の動作が要求されている。しかしながら、この要求を満たす制御方式が、熱光学効果を利用したマッハツェンダー干渉型光減衰器では提案されていない。 However, in recent optical network communication systems, high-speed and high-precision operation with a response time of about 50 ms and a light intensity variation of about ± 0.1 dB is required in the above-described control of the optical or variable attenuator. However, a control method that satisfies this requirement has not been proposed in the Mach-Zehnder interference type optical attenuator using the thermo-optic effect.
熱光学効果を利用したマッハツェンダー干渉型光減衰器では、ヒータの温度制御が必要となり、一般には、PIあるいはPID制御が用いられている。しかしながら、この制御では、制御因子の決定が経験的で煩雑であり、また、必ずしも高速性を満足するものではない。また、熱光学効果を利用したマッハツェンダー干渉型光減衰器の応答速度(時定数)のバラツキに対し、トレランスのある制御方法が明らかになっておらず、実用化を困難なものとしている。 In the Mach-Zehnder interference type optical attenuator using the thermo-optic effect, it is necessary to control the temperature of the heater, and generally PI or PID control is used. However, in this control, the determination of the control factor is empirical and cumbersome, and the high speed is not always satisfied. In addition, a control method having tolerance is not clarified with respect to variations in the response speed (time constant) of the Mach-Zehnder interference type optical attenuator using the thermo-optic effect, making it difficult to put it into practical use.
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、制御パラメータが少ないなど取り扱いが容易な状態で、応答速度のバラツキに対してトレランスがあり、高速・高精度な光強度制御を可能にすることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is easy to handle such as having few control parameters, has tolerance against variations in response speed, and has high speed and high accuracy. The purpose is to enable strength control.
本発明に係る光強度可変器の制御方法は、光強度可変部の光強度可変状態を光強度可変部に制御値を与えることで光強度可変部より出力される信号光の光強度を設計光強度に近づける制御をする光強度可変器の制御方法において、制御の開始時点より第1時間間隔後の時点まで、光強度可変部に初期制御値を与え続け、制御の開始時点より第1時間間隔後の時点で、初期制御値を与えて光強度可変部から出力させた出力信号光の光強度と、設計光強度との差に比例する第1制御変更値を求め、第1制御変更値を初期制御値に加えた第1制御値を求め、第1時間間隔後の時点より、第1時間間隔とは異なる第2時間間隔後まで、光強度可変部に第1制御値を与え続け、第2時間間隔後の時点で、第1制御値を与えて光強度可変部から出力させた出力信号光の光強度と、設計光強度との差に比例する第2制御変更値を求め、第2制御変更値を第1制御値に加えた第2制御値を求め、第2時間間隔後の時点より、光強度可変部に第2制御値を与え、第1時間間隔は、第2時間間隔よりも長くされているようにしたものである。 The control method of the light intensity variable device according to the present invention provides the light intensity of the signal light output from the light intensity variable section by giving a control value to the light intensity variable section for the light intensity variable state of the light intensity variable section. In the control method of the light intensity variable device for controlling the intensity close to the intensity , an initial control value is continuously given to the light intensity variable section from the control start time to a time after the first time interval, and the first time interval from the control start time. At a later time , an initial control value is given and a first control change value proportional to the difference between the light intensity of the output signal light output from the light intensity variable unit and the design light intensity is obtained, and the first control change value is obtained. obtains a first control value obtained by adding the initial control value, from the time after the first time interval, until after the second time interval different from the first time interval, kept giving a first control value to the light intensity varying portion, the at a later point in time intervals of two hours, allowed to output from the optical intensity varying portion giving first control value The light intensity of the force signal light, obtains a second control change value proportional to the difference between the design light intensity, it obtains a second control value obtained by adding the second control change value to the first control value, after a second time interval from the time of giving a second control value to the light intensity varying portion, the first time interval, is obtained by the so that is longer than the second time interval.
上記光強度可変器の制御方法において、第1時間間隔は、光強度可変部の時定数の6倍から8倍の範囲とされているようにしてもよい。 In the control method of the light intensity variable device, the first time interval may be in the range of 6 to 8 times the time constant of the light intensity variable unit.
本発明に係る光強度可変器は、与えられた制御値により入力した信号光の光強度を変更して出力する光強度可変部と、光強度可変部から出力された信号光の光強度を測定する光強度測定手段と、光強度可変部に制御値を与えて光強度可変部より出力される信号光の光強度を設計光強度に近づける制御をする制御部とを備え、制御部は、制御の開始時点より第1時間間隔後の時点まで、光強度可変部に初期制御値を与え続け、制御の開始時点より第1時間間隔後の時点で、初期制御値を与えて光強度可変部から出力させた出力信号光の光強度と、設計光強度との差に比例する第1制御変更値を求め、第1制御変更値を初期制御値に加えた第1制御値を求め、第1時間間隔後の時点より、第1時間間隔とは異なる第2時間間隔後まで、光強度可変部に第1制御値を与え続け、第2時間間隔後の時点で、第1制御値を与えて光強度可変部から出力させた出力信号光の光強度と、設計光強度との差に比例する第2制御変更値を求め、第2制御変更値を第1制御値に加えた第2制御値を求め、第2時間間隔後の時点より、光強度可変部に第2制御値を与え、第1時間間隔は、第2時間間隔よりも長くされているようにしたものである。 The light intensity variable device according to the present invention measures the light intensity of the signal light output from the light intensity variable section and the light intensity variable section that changes and outputs the light intensity of the signal light input according to the given control value. A light intensity measuring means that controls the light intensity of the signal light output from the light intensity variable section by giving a control value to the light intensity variable section, and the control section controls The initial control value is continuously given to the light intensity variable unit from the start time to the time after the first time interval , and the initial control value is given from the light intensity variable unit at the time after the first time interval from the control start time. A first control change value proportional to the difference between the output light intensity of the output signal light and the design light intensity is obtained, a first control value obtained by adding the first control change value to the initial control value is obtained, and a first time is obtained. from the time after the interval, until after different second time interval from the first time interval, light intensity variable It continued to receive the first control value at the time after the second time interval, and the light intensity of the output signal light is output from the optical intensity varying portion giving first control value is proportional to the difference between the design light intensity A second control change value is obtained, a second control value obtained by adding the second control change value to the first control value is obtained, and the second control value is given to the light intensity variable unit from the time after the second time interval , 1 hour interval is obtained by the so that is longer than the second time interval.
上記光強度可変器において、第1時間間隔は、光強度可変部の時定数の6倍から8倍の範囲とされているようにしてもよい。また、光強度可変部には、熱光学効果によるマッハツェンダー型光減衰器を用いることができる。 In the light intensity variable device, the first time interval may be in the range of 6 to 8 times the time constant of the light intensity variable unit. Further, a Mach-Zehnder optical attenuator based on a thermo-optic effect can be used for the light intensity variable unit.
以上説明したように、本発明によれば、制御パラメータが比例定数だけでよくなり、応答速度のバラツキに対してトレランスがあり、高速・高精度な光強度制御が可能になるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, the braking becomes better than control parameters only proportional constant, there is tolerance for variations in the response speed, excellent effect that it is possible to high-speed, high-precision light intensity control Is obtained.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態における光強度可変器の構成例を模式的に示す構成図である。なお、以降では、光強度可変部としてマッハツェンダー干渉型光減衰器を用いる場合を例にするが、これに限るものではなく、本発明は、他の光強度可変器であっても適用できる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a configuration example of a light intensity variable device in an embodiment of the present invention. In the following, a case where a Mach-Zehnder interference type optical attenuator is used as the light intensity variable unit will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to other light intensity variable devices.
図1の光強度可変器は、石英基板101の上に形成されたマッハツェンダー干渉型光導波路102と、マッハツェンダー干渉型光導波路102の出力側の導波路に設けられた方向性結合器103と、マッハツェンダー干渉型光導波路102の分岐している一方の導波路に設けられたヒータ104と、ヒータ104の動作を制御するヒータ制御部105と、方向性結合器103で分岐された信号光を受光する受光部(光強度測定手段)106とを備えている。
1 includes a Mach-Zehnder interference
ヒータ制御部105は、方向性結合器103で分岐された信号光を受光した受光部106より出力される信号を元に、例えば投入電力を決定するなどによりヒータ104の駆動制御を行う。このように駆動制御されたヒータ104の加熱により、マッハツェンダー干渉型光導波路102より出力される信号光の強度が減衰される。従って、図1に示す光強度可変器は、マッハツェンダー干渉型光導波路102より出力される信号光の強度により、マッハツェンダー干渉型光導波路102による信号光の減衰がフィードバック制御されるものである。
The
次に、図1に示す光強度可変器の制御動作、すなわちヒータ制御部105における制御動作について、図2(a)のフローチャートを用いて説明する。
まず、信号光出力の目標値となる設計出力値P0と、設計出力値P0に対する許容偏差Δe0とが、ヒータ制御部105に対して設定された状態とする(ステップS201)。例えば、ヒータ制御部105の図示しない入力部より上述した各値を入力することで、初期データの入力が行える。
Next, the control operation of the light intensity variable unit shown in FIG. 1, that is, the control operation in the
First, the design output value P 0 that is the target value of the signal light output and the allowable deviation Δe 0 with respect to the design output value P 0 are set in the heater control unit 105 (step S201). For example, the initial data can be input by inputting the above-described values from an input unit (not shown) of the
次に、ヒータ制御部105は、まず、受光部106より出力される光電変換信号を入力する(ステップS202)。ついで、ヒータ制御部105は、入力した光電変換信号を元に、光電変換信号が出力された時刻t0における出力光強度値P(t0)を算出し、あらかじめ用意されている制御関数を元に制御値t0を決定する(ステップS203)。
Next, the
例えば、ヒータ制御部105は、ヒータ104に対する投入電力とヒータ104が設けられている部分の導波路の光透過率との関係を、図2(b)に示すようなヒータ投入電力と光強度透過率との関係を示す制御関数として備えている。ヒータ制御部105は、上記制御関数を元に、初期の制御値t0を決定する。
For example, the
初期の制御値t0を決定したヒータ制御部105は、決定された制御値t0を元にヒータ104の駆動を制御する(ステップS204)。例えば、制御値はヒータ104に対して投入すべき電力であり、ヒータ制御部105は、ヒータ104に対し、決定された初期投入電力値の電力の投入を所定時間Δtだけ継続する。
The
次に、ヒータ制御部105は、制御の継続を判断し(ステップS205)、継続する場合、前回のヒータ104に対する制御が行われた時刻(電力投入開始時刻)より所定時間Δtが経過した後(ステップS206)、まず、受光部106より出力される光電変換信号を入力する(ステップS207)。ついで、ヒータ制御部105は、入力した光電変換信号を元に、光電変換信号を入力した時刻t1における出力光強度値P(t1)を算出し、設計出力値P0に対する出力光強度値P(t1)の偏差と、前回の制御値t0とを元に、新たな制御値t1を算出する(ステップS208)。
Next, the
制御値t1を算出した後、ヒータ制御部105は、時刻t0において決定した制御値t0を新たな制御値t1に変更し(ステップS209)、変更した新たな制御値t1によりヒータ104を駆動制御する(ステップS204)。すなわち、ヒータ制御部105は、決定された新たな投入電力値の電力の投入を所定時間Δtだけ継続する。
After calculating the control value t1,
ヒータ制御部105は、ステップS205における制御の継続判断で、制御を停止すると判断するまで、上述した一連の動作を継続する。従って、ヒータ104は、Δtで示される時間ごとに、新たな制御値(投入電力)により駆動される。なお、上記偏差が実質的に0の場合、当然ではあるが、ヒータ104に投入される電力に変化はない。
The
次に、ステップS208における、ヒータ制御部105の制御値の算出についてより詳細に説明する。以下では、制御値が、ヒータ104への投入電力であるとする。すなわち、制御値t0は、投入電力w0であるとする。
ヒータ制御部105は、まず、偏差e=(設計出力値P0−出力光強度値P(t1))を算出し、偏差eに所定の比例定数kpを乗じて差分電力値Δwとし、算出した差分電力値Δwを 初期の投入電力w0に加算して新たな投入電力w1、すなわち制御値t1とする。
Next, the calculation of the control value of the
The
ヒータ制御部105は、上述したステップS204〜ステップS209までを繰り返し、時間Δtごとに新たな制御値tm(m=1,2,3,・・)を算出し、図1に示す光強度可変器より出力される信号光の光強度が、設計された値に近づくように制御する。
ここで、比例定数kpと制御間隔の時間であるΔtとをパラメータとして上述の制御による応答時間を計算すると、図3に示すように、同一の応答時間となる領域が分布する。
The
Here, when the response time by the above-described control is calculated using the proportionality constant kp and the control interval time Δt as parameters, regions having the same response time are distributed as shown in FIG.
図3では、ヒータ104への電力投入時点を基準とした時定数(RC)を、横軸の単位としている。また、図3の中には、制御後の光強度が、光強度の設計値に対して±0.1dBの範囲内になるまでに要する制御の応答時間(秒)を数値で示しており、同一の応答時間が得られる各領域を各々異なる濃度(グレースケール)で示し、応答時間が短い領域ほど濃い色で示している。図3に示すように、制御応答時間が0.05秒以下となる比例定数kpと制御間隔Δtとの組み合わせが、もっとも濃い黒の領域で示されている。
In FIG. 3, the time constant (RC) based on the time point when power is supplied to the
次に、図2(a)のステップS203で決定された初期投入電力値の電力が投入される時間を間隔Δt1とし、ステップS209で変更された投入電力値の電力が投入される時間を間隔Δt2とし、Δt1とΔt2とを異なる値とした場合の応答時間について、kpとΔt2をパラメータとした制御応答時間の計算例を図4に示す。図4(a)は、Δt1を上記時定数RCの2倍とした場合、図4(b)は、Δt1を上記時定数RCの4倍とした場合、図4(c)は、Δt1を上記時定数RCの5倍とした場合、図4(d)は、Δt1を上記時定数RCの6倍とした場合である。 Next, the time when the power of the initial applied power value determined in step S203 of FIG. 2A is turned on is set as an interval Δt1, and the time when the power of the input power value changed at step S209 is turned on is set as an interval Δt2. FIG. 4 shows a calculation example of the control response time using kp and Δt2 as parameters for the response time when Δt1 and Δt2 are different values. 4A shows a case where Δt1 is twice the time constant RC, FIG. 4B shows a case where Δt1 is four times the time constant RC, and FIG. 4C shows a case where Δt1 is When the time constant RC is 5 times, FIG. 4D shows the case where Δt1 is 6 times the time constant RC.
図4においても、上記時定数(RC)を、横軸の単位とし、制御後の光強度が、光強度の設計値に対して±0.1dBの範囲内になるまでに要する制御の応答時間(秒)を図中に数値で示し、同一の応答時間が得られる各領域を各々異なる濃度(グレースケール)で示し、応答時間が短い領域ほど濃い色で示している。 In FIG. 4, the time constant (RC) is the unit of the horizontal axis, and the control response time required until the light intensity after control falls within the range of ± 0.1 dB with respect to the design value of the light intensity. (Second) is indicated by a numerical value in the figure, each region where the same response time is obtained is indicated by a different density (grayscale), and a region with a shorter response time is indicated by a darker color.
図中に数値で示す制御応答時間が0.05秒以下の領域に注目すると、Δt1が大きいほど広くなっている。例えば、Δt1を時定数の6倍にした場合を示す図4(d)の0.05秒以下の領域(もっとも黒に近い領域)は、図3に示した場合に比較して大幅に拡大している。これは、高速応答に対する各制御パラメータ及び時定数へのトレランスが、拡大していることを示している。 When attention is paid to a region where the control response time indicated by a numerical value in the figure is 0.05 seconds or less, the larger Δt1, the wider. For example, the area of 0.05 seconds or less (the area closest to black) in FIG. 4D, which shows the case where Δt1 is set to 6 times the time constant, is greatly enlarged compared to the case shown in FIG. ing. This shows that the tolerance to each control parameter and time constant for the fast response is increasing.
図5は、制御応答時間が0.05秒以下となるパラメータ領域の占める割合と、Δt1との関係を示す特性図であり、Δt1を時定数RCの6倍から8倍とすることで、割合が著しく大きくなっている。これは、時定数を有するヒータ型VOAに対して一般的に当てはまる現象である。従って、Δt1は、時定数RCの6倍から8倍の範囲で設定すればよい。このように、上述した制御によれば、比例定数kpと制御間隔Δtを適宜設定することで、0.05秒以下の短い応答時間で制御が行える。 FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the proportion of the parameter area where the control response time is 0.05 seconds or less and Δt1, and the proportion is obtained by setting Δt1 to 6 to 8 times the time constant RC. Is significantly larger. This is a phenomenon that is generally applied to a heater-type VOA having a time constant. Therefore, Δt1 may be set in the range of 6 to 8 times the time constant RC. Thus, according to the control described above, the control can be performed with a short response time of 0.05 seconds or less by appropriately setting the proportionality constant kp and the control interval Δt.
ここで、時刻t+1における制御値tm+1は、時刻t+1よりΔtだけ前の時点の制御値tm(m=0,1,2,・・)を用い、「制御値tm+1=制御値tm+kp×em」と示すことができる。これは、「制御値tm+1=制御値t0+kp×(e0+e1+e2+e3+・・・em)」と示してもよい。
Here, as the control value tm + 1 at
上記制御方法では、制御値の初期値である制御値t0として、定常状態において出力目標値P0を与える値に設定しており、十分に大きなmの値に対して、「e0+e1+e2+e3+・・・em」は0に漸近し、「制御値tm+1=制御値t0」となる。
また、初期の制御値t0により光強度可変器を制御してから、次の制御を行うまでの時間間隔Δtと、これ以降の時間間隔Δtの値を変えることにより、光強度可変器の時定数がばらついても、光出力目標値により短時間で漸近させることを可能にしている。
In the above control method, the control value t0, which is the initial value of the control value, is set to a value that gives the output target value P 0 in a steady state. For a sufficiently large value of m, “e0 + e1 + e2 + e3 +. "Asymptotically approaches 0 and becomes" control value tm + 1 = control value t0 ".
Further, the time constant of the light intensity variable device is changed by changing the value of the time interval Δt from the time when the light intensity variable device is controlled by the initial control value t0 until the next control is performed, and the subsequent time interval Δt. Even if there is variation, it is possible to make asymptotic in a short time by the light output target value.
以下、上述した本実施の形態の制御方法と従来よりあるデジタルPID制御とを比較する。
一般に、デジタルPID制御において、制御値は偏差に対して「制御値=偏差比例成分+偏差積分成分+偏差微分成分」と表される。
制御により出力が安定した場合には、偏差はゼロに漸近するため、上記式において偏差比例成分と偏差微分成分がゼロに漸近し、偏差積分成分のみがある有限の値に漸近することになる。
Hereinafter, the control method of the present embodiment described above and the conventional digital PID control will be compared.
In general, in digital PID control, a control value is expressed as “control value = deviation proportional component + deviation integral component + deviation derivative component” with respect to the deviation.
When the output is stabilized by the control, the deviation gradually approaches zero. Therefore, in the above equation, the deviation proportional component and the deviation derivative component asymptotically approach zero, and asymptotically approach only a finite value having only the deviation integral component.
上記偏差積分成分の漸近値が、出力目標値を得るための制御値の値に相当するので、この成分がなければ高精度に出力目標値を得ることができない。従って、従来よりあるデジタルPID制御では、少なくとも偏差比例成分と偏差積分成分が必要であり、制御パラメータが最低でも2つは必要となる。 Since the asymptotic value of the deviation integral component corresponds to the value of the control value for obtaining the output target value, the output target value cannot be obtained with high accuracy without this component. Therefore, in the conventional digital PID control, at least a deviation proportional component and a deviation integral component are necessary, and at least two control parameters are necessary.
これらのことに対し、前述した本実施の形態における制御方法では、「制御値tm+1=制御値t0+kp×(e0+e1+e2+e3+・・・em)」と示すことができることから明らかなように、偏差がゼロに漸近しても制御値を有限値に漸近させることができ、比例定数kpのみで高精度な制御を実現できる。 On the other hand, in the control method according to the present embodiment described above, the deviation asymptotically approaches zero, as is apparent from “control value tm + 1 = control value t0 + kp × (e0 + e1 + e2 + e3 +... Em)”. Even so, the control value can be made asymptotic to a finite value, and high-precision control can be realized with only the proportionality constant kp.
上述では、図1に示したように、1つの光強度可変器から構成されている場合について説明したが、これに限るものではなく、図6に示すように、本発明は、複数の光強度可変器からなる光強度可変器アレイの制御にも適用できる。図6は、モジュールボックス601の内部に、複数のマッハツェンダー型光減衰器を備えた光減衰器アレイ602と、制御板603とを備えた光強度可変器アレイの構成例を示す構成図である。
In the above description, the case where the light intensity variable unit is configured as shown in FIG. 1 has been described. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. The present invention can also be applied to control of an optical intensity variable array composed of variable elements. FIG. 6 is a configuration diagram showing a configuration example of a light intensity variable array including an
入力される信号光は、入力用光ファイバアレイ606により、モジュールボックス601の内部に配置された光減衰器アレイ602の各マッハツェンダー干渉型光導波路に入力される。一方、各マッハツェンダー干渉型光導波路から出力される信号光は、出力用光ファイバアレイ607より、モジュールボックス601の外部に出力される。
The input signal light is input to each Mach-Zehnder interference optical waveguide of the
モジュールボックス601内に設けられた制御板603は、受光部631とヒータ駆動部632と演算処理部633とインタフェース634とを備える。ヒータ駆動部632により、光減衰器アレイ602の各マッハツェンダー干渉型光導波路に設けられた各ヒータ621に電力が供給される。電力は、配線アレイ605により供給される。光減衰器アレイ602の各マッハツェンダー干渉型光導波路の出力側の導波路には、方向性結合器622が設けられ、出力される信号光の一部が取り出し可能とされている。
The
各方向性結合器622で分岐された各信号光は、検出用光ファイバアレイ604を介して受光部106に受光される。受光された各信号光は、受光部106で光電変換され、光電変換された信号は、演算処理部633に出力される。光電変換された信号を入力した演算処理部633は、入力した光電変換信号を元に、各ヒータ621に対する制御値を算出し、算出した制御値をヒータ駆動部632に出力する。
Each signal light branched by each
演算処理部633は、インタフェース部632より入力された信号光出力の目標値となる設計出力値P0とこの許容偏差Δe0とを元に、図2のフローチャートに示したようにすることで、各制御値を生成する。
演算処理部633で生成された各制御値を入力したヒータ駆動部632は、入力した制御値に従って、各ヒータ621に対して電力を投入する。
The
The
図6に示すように、複数の光減衰器を備える場合であっても、前述したように、比例定数kpと制御間隔Δtを適宜設定することで、0.05秒以下の短い応答時間で制御が行える。
なお、各光減衰器の信号光が出力される部分に、AWGフィルターなどの合分波器を接続することで、VMUXモジュールを実現することができる。これは、波長多重通信システムにおいて有用なモジュールである。
As shown in FIG. 6, even when a plurality of optical attenuators are provided, as described above, the proportional constant kp and the control interval Δt are appropriately set to control with a short response time of 0.05 seconds or less. Can be done.
Note that a VMUX module can be realized by connecting a multiplexer / demultiplexer such as an AWG filter to a portion where the signal light of each optical attenuator is output. This is a useful module in a wavelength division multiplexing communication system.
101…石英基板、102…マッハツェンダー干渉型光導波路、103…方向性結合器、104…ヒータ、105…ヒータ制御部、106…受光部(光強度測定手段)。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
制御の開始時点より第1時間間隔後の時点まで、前記光強度可変部に初期制御値を与え続け、
前記制御の開始時点より第1時間間隔後の時点で、前記初期制御値を与えて前記光強度可変部から出力させた出力信号光の光強度と、前記設計光強度との差に比例する第1制御変更値を求め、
前記第1制御変更値を前記初期制御値に加えた第1制御値を求め、
前記第1時間間隔後の時点より、前記第1時間間隔とは異なる第2時間間隔後まで、前記光強度可変部に前記第1制御値を与え続け、
前記第2時間間隔後の時点で、前記第1制御値を与えて前記光強度可変部から出力させた出力信号光の光強度と、前記設計光強度との差に比例する第2制御変更値を求め、
前記第2制御変更値を前記第1制御値に加えた第2制御値を求め、
前記第2時間間隔後の時点より、前記光強度可変部に前記第2制御値を与え、
前記第1時間間隔は、前記第2時間間隔よりも長くされている
ことを特徴とする光強度可変器の制御方法。 A light intensity variable device for controlling the light intensity of the signal light output from the light intensity variable section to be close to the designed light intensity by giving a control value to the light intensity variable section for the light intensity variable state of the light intensity variable section. In the control method,
From the start of control until the time after the first time interval, the light intensity variable unit continues to give an initial control value,
At a later point in time a first time interval from the beginning of the control, the proportional and the light intensity of the initial control value output signal light is outputted from the optical intensity varying portion giving, to the difference between the design light intensity 1 Find the control change value,
A first control value obtained by adding the first control change value to the initial control value;
From the time after the first time interval until the second time interval different from the first time interval continues to give the first control value to the light intensity variable unit,
A second control change value that is proportional to the difference between the light intensity of the output signal light that is output from the light intensity variable unit by giving the first control value at the time after the second time interval, and the design light intensity. Seeking
A second control value obtained by adding the second control change value to the first control value;
From the time point after the second time interval, give the second control value to the light intensity variable unit ,
The method of controlling a light intensity variable device, wherein the first time interval is longer than the second time interval .
前記第1時間間隔は、前記光強度可変部の時定数の6倍から8倍の範囲とされていることを特徴とする光強度可変器の制御方法。 In the control method of the light intensity variable device according to claim 1 ,
The method of controlling a light intensity variable device, wherein the first time interval is in a range of 6 to 8 times a time constant of the light intensity variable section.
前記光強度可変部は、熱光学効果によるマッハツェンダー型光減衰器であることを特徴とする光強度可変器の制御方法。 In the control method of the light intensity variable device according to claim 2 ,
The light intensity variable unit is a Mach-Zehnder optical attenuator based on a thermo-optic effect .
前記光強度可変部から出力された信号光の光強度を測定する光強度測定手段と、
前記光強度可変部に前記制御値を与えて前記光強度可変部より出力される信号光の光強度を設計光強度に近づける制御をする制御部とを備え、
前記制御部は、
制御の開始時点より第1時間間隔後の時点まで、前記光強度可変部に初期制御値を与え続け、
前記制御の開始時点より第1時間間隔後の時点で、前記初期制御値を与えて前記光強度可変部から出力させた出力信号光の光強度と、前記設計光強度との差に比例する第1制御変更値を求め、
前記第1制御変更値を前記初期制御値に加えた第1制御値を求め、
前記第1時間間隔後の時点より、前記第1時間間隔とは異なる第2時間間隔後まで、前記光強度可変部に前記第1制御値を与え続け、
前記第2時間間隔後の時点で、前記第1制御値を与えて前記光強度可変部から出力させた出力信号光の光強度と、前記設計光強度との差に比例する第2制御変更値を求め、
前記第2制御変更値を前記第1制御値に加えた第2制御値を求め、
前記第2時間間隔後の時点より、前記光強度可変部に前記第2制御値を与え、
前記第1時間間隔は、前記第2時間間隔よりも長くされている
ことを特徴とする光強度可変器。 A light intensity variable section that changes and outputs the light intensity of the input signal light according to a given control value;
A light intensity measuring means for measuring the light intensity of the signal light outputted from the light intensity varying portion,
A control unit for controlling the light intensity of the signal light output from the light intensity variable unit to be close to the design light intensity by giving the control value to the light intensity variable unit;
The controller is
From the start of control until the time after the first time interval, the light intensity variable unit continues to give an initial control value,
At a later point in time a first time interval from the beginning of the control, the proportional and the light intensity of the initial control value output signal light is outputted from the optical intensity varying portion giving, to the difference between the design light intensity 1 Find the control change value,
A first control value obtained by adding the first control change value to the initial control value;
From time after the first time interval until said different post second time interval from the first time interval, kept giving the first control value in the light intensity varying portion,
A second control change value that is proportional to the difference between the light intensity of the output signal light that is output from the light intensity variable unit by giving the first control value at the time after the second time interval, and the design light intensity. Seeking
A second control value obtained by adding the second control change value to the first control value;
From the time point after the second time interval, give the second control value to the light intensity variable unit ,
The light intensity variable device, wherein the first time interval is longer than the second time interval .
前記第1時間間隔は、前記光強度可変部の時定数の6倍から8倍の範囲とされていることを特徴とする光強度可変器。 The light intensity variable device according to claim 4, wherein
The light intensity variable device , wherein the first time interval is in a range of 6 to 8 times a time constant of the light intensity variable unit.
前記光強度可変部は、熱光学効果によるマッハツェンダー型光減衰器である、
ことを特徴とする光強度可変器。 The light intensity variable device according to claim 5 , wherein
The light intensity variable unit is a Mach-Zehnder optical attenuator based on a thermo-optic effect.
A light intensity variable device characterized by that.
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