JP6069900B2

JP6069900B2 - 光トランシーバ、及びその光トランシーバの温度制御方法

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Description

本発明は光トランシーバ、及びその光トランシーバの温度制御方法に係わり、特に熱電素子を有する電光変換素子を備えた光トランシーバ及びその光トランシーバの温度制御方法に関する。

熱電素子を有する電光変換素子を備えた光トランシーバとしては、例えば特許文献１に記載された、光送信アセンブリ及び当該光送信アセンブリを内蔵する光トランシーバがある。そして、特許文献１には、金属製底板上に電子冷却器を搭載し、この電子冷却器上に絶縁性基板を介して半導体発光素子を搭載する、小型、安価で高速駆動可能な光送信アセンブリおよび当該光送信アセンブリを内蔵する光トランシーバの記載がある。

特許文献２には熱電冷却素子を使用して行う光電変換デバイス動作の電力最適化に関する発明の記載がある。そして、特許文献２には、光電子モジュールが使用する電力（電流×電圧）量を最小化することの記載がある。

特許文献３には、半導体レーザ等の発光素子の温度を検出し、該検出結果に応じて半導体レーザ等を最適に温度制御することの記載がある。

特許文献４には、光送信機の制御方法に関する発明の記載がある。そして、特許文献４にはレーザーダイオードの温度を制御するＴＥＣ（ペルテェ）素子、ＴＥＣ制御回路の記載がある。

特開２００５‐２３６２９７号公報特表２００７‐５２３４９３号公報特許第４４３３７２０号公報特開２００９‐２００３３９号公報

しかしながら、上述した背景技術では、一定の設定目標温度と実温度との差によって電子冷却器、ＴＥＣ（ペルテェ）素子等の熱電素子を制御回路が制御するので、当該回路の応答速度を生産後に変更できない。

このため光トランシーバ、光電変換デバイス等の消費電流変化と温度安定時間が、電光変換素子の設定目標温度と実温度の差によって変動する。

本発明の目的は、光トランシーバの消費電流と電光変換素子の温度安定までの時間を光トランシーバの環境温度にあわせて制御することが出来る光トランシーバとその光トランシーバの温度制御方法を提供することにある。

本発明に係わる光トランシーバは、電光変換部、該電光変換部の加熱、冷却を行う熱電素子、及び電光変換部の温度を検出する温度検出素子を含む電光変換素子と、
前記熱電素子による加熱、冷却を制御する熱電子駆動手段と、
光トランシーバ温度を検出する光トランシーバ温度検出手段と、
前記光トランシーバ温度検出手段からの出力と、前記電光変換部の設定目標温度とに基づいて変化する出力値を算出して順次出力するコントローラと、
前記コントーラからの出力値と前記温度検出素子からの出力値との差が小さくなるように前記熱電子駆動手段を制御するフィードバック手段と、
を備えた光トランシーバである。

また本発明に係わる光トランシーバの温度制御方法は、電光変換部、該電光変換部の加熱、冷却を行う熱電素子、及び電光変換部の温度を検出する温度検出素子を含む電光変換素子と、光トランシーバ温度を検出する光トランシーバ温度検出手段と、を備えた光トランシーバの温度制御方法であって、
前記光トランシーバが、前記光トランシーバ温度検出手段からの出力と、前記電光変換部の設定目標温度とに基づいて変化する出力値を算出する第１ステップと、
前記光トランシーバが、前記出力値と前記温度検出素子からの出力値との差が小さくなるように前記熱電素子による加熱、冷却を制御する第２ステップと、
を備えた光トランシーバの温度制御方法である。

本発明によれば光トランシーバの消費電流と電光変換素子の温度安定までの時間を光トランシーバの環境温度にあわせて制御することが出来る。

本発明に係わる、光トランシーバの一実施形態の構成を示すブロック図である。図１の光トランシーバの熱電素子温度制御動作を示すフローチャートである。比較例の光トランシーバの構成を示すブロック図である。比較例の光トランシーバの熱電素子温度制御動作を示すフローチャートである。熱電素子へ流れ込む電流量の過渡応答（計算値）を示す特性図である。応答速度と消費電流の関係を示す特性図である。応答速度と温度安定時間の関係を示す特性図である。図１の光トランシーバの他の熱電素子温度制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係わる一実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

まず本発明の一実施形態の光トランシーバに対する比較例について説明する。

図３は比較例の光トランシーバの構成を示すブロック図である。図４は比較例の光トランシーバの熱電素子温度制御動作を示すフローチャートである。

図３に示す比較例の光トランシーバは、フィードバック回路１２、熱電素子駆動回路１３、及び電光変換素子１４を備えている。電光変換素子１４は、電気変調信号に基づき光出力信号を変調する電光変換部、電光変換部の加熱、冷却を行う熱電素子、電光変換部の温度を検出するサーミスタ（温度検出素子となる）を備えている。サーミスタの端子電圧で検出される温度は、ほぼ電光変換部、熱電素子の温度と同じ温度となるので電光変換素子の温度を検出しているともいえる。図３においては、簡易化のために、電光変換部に入力される電気変調信号と、電光変換部から出力される光出力信号は省略されている。図３の各構成部の構成及び動作の詳細な説明は、後述する図１に示す光トランシーバの説明において行う。

初期状態において、図３に示す光トランシーバの電光変換素子の温度は摂氏８５度（以下、８５度という）、サーミスタ端子電圧は０．４４Ｖ、熱電素子へ流れ込む電流は０Ｖであるとする。
フィードバック回路１２のネガティブ側入力端子１０３には、電光変換素子１４の設定目標温度（例えば摂氏２５度（以下、２５度という））に相当する一定の電圧（ここでは、１．６６Ｖとする）が印加される。

このとき、フィードバック回路１２のポジティブ側入力端子１０４には、電光変換素子１４の電光変換素子温度出力端子１０８から、８５度に相当する電光変換素子温度出力の端子電圧（サーミスタ端子電圧）が印加される。

フィードバック回路１２は、ポジティブ側入力端子１０４の端子電圧と、ネガティブ側入力端子１０３の端子電圧とが小さくなるように、熱電素子駆動回路１３の電流制御端子１０５へ印加する電圧を制御する（図４のステップＳ１４）。

熱電素子駆動回路１３は、電流制御端子１０５の端子電圧に応じて、電光変換素子１４のポジティブ側入力端子１０６とネガティブ側入力端子１０７との間に流し込む電流の向きと量を制御する（図４のステップＳ１５）。

電光変換素子１４の熱電素子はポジティブ側入力端子１０６とネガティブ側入力端子１０７との間に流れる電流の方向と量に基づき、電光変換部を冷却する（図４のステップＳ１６）。ここでは、熱電素子を組み込んだ電光変換素子１４を８５度から２５度へ冷却する方向へ電流を流す。なお、電光変換素子１４の設定目標温度が電光変換素子の温度より低い高い場合について説明したが、電光変換素子１４の設定目標温度が電光変換素子の温度より高い場合には、熱電素子は電光変換部を加熱する。

フィードバック回路１２のポジティブ側入力端子１０４に入力されるサーミスタ端子電圧がフィードバック回路１２のネガティブ側入力端子１０３に入力される一定電圧と同じになるまで（図４のステップＳ１７)、ステップＳ１４からステップＳ１６が繰り返される。

上記比較例の光トランシーバは、フィードバック回路１２のネガティブ側入力端子１０３に一定の電圧が印加されるので、フィードバック回路１２の応答速度を変更することができない。そのため、電光変換素子１４の温度が急激に変化したり、温度安定までの多くの時間がかかったりする。この点について、以下に更に説明する。

熱電素子が電光変換素子部の加熱および冷却を開始すると、光トランシーバの消費電流が変化する。そして、光トランシーバの消費電流変化は光トランシーバを挿入して運用する通信装置の消費電流変化、瞬時電圧降下、電磁波ノイズの発生をもたらす場合がある。

熱電素子が電光変換部の加熱および冷却を開始してから終了するまでの時間は、電光変換素子１４の設定目標温度と実温度の差が大きいほど長くなる。

光トランシーバの消費電流変化と温度安定時間の間には負の相関関係があり、最適値は熱電素子の設定目標温度と実温度の差によって異なる。ここで消費電流変化は緩やかな方が望ましく、温度安定時間は短い方が望ましい。

図６に、フィードバック回路１２の応答速度に対する、光トランシーバ消費電流変化量の関係を示す。点線は温度差が大きい場合の消費電流変化量を表す。二点破線は温度差が小さい場合の消費電流変化量を表す。

光トランシーバの消費電流変化は光トランシーバを挿入して運用する通信装置の消費電流変化、瞬時電圧降下、電磁波ノイズの発生をもたらす。よって、図６に示すように、光トランシーバの消費電流変化は小さい方が望ましく、少なくとも破線で示す規格よりも消費電流変化が小さくなるように応答速度を決定することが望まれる。

図７に、フィードバック回路１２の応答速度に対する、温度変化時間の関係を示す。破線は温度差が大きい場合の温度安定時間を表す。一点破線は温度差が小さい場合の温度安定時間を表す。

図７に示すように、光トランシーバの温度安定時間は短いほど望ましく、少なくとも破線で示す規格よりも短い時間で温度安定を完了することが望ましい。

図６及び図７から理解されるように、消費電流変化を小さくするために応答速度を遅くすると、温度安定時間が規格を満たせなくなる。逆に温度安定時間を規格内に収めるために応答速度を早くすると、消費電流が規格を満たさなくなる。

つまり消費電力変化量と温度安定時間に対してそれぞれ十分なマージンを持つ条件が、フィードバック回路応答速度の適する値であり、その値は電光変換素子１４の設定目標温度と実温度の差によって変化する。

図５に、温度制御開始後における電光変換素子温度の過渡応答グラフを示す。ここで点線は設定目標温度である。

破線はフィードバック回路の応答速度が望ましい値よりも速い場合における電光変換素子温度の過渡応答を示す。応答速度が望ましい値よりも速い場合、破線の示すように、電光変換素子温度は温度制御開始直後に大きく変化する。このとき温度変化に伴い熱電素子へ流れ込む電流量も大きく変化する。消費電流の大きな変化は消費電流変化、瞬時電圧降下、電磁波ノイズの発生をもたらす場合がある。

一点破線はフィードバック回路の応答速度が望ましい値よりも遅い場合における電光変換素子温度の過渡応答を示す。応答速度が望ましい値よりも遅い場合、一点破線の示すように電光変換素子温度は緩やかに変化する。したがって熱電素子へ流れ込む電流量も緩やかに変化するため、消費電流変化、瞬時電圧降下、電磁波ノイズの発生はほとんど起こらない。しかし、電光変換素子は温度制御開始後に出来るだけ早く温度安定することが求められるため、温度安定に時間がかかる一点破線の条件は望ましくない。

つまり、フィードバック回路の望ましい応答速度の値とは、消費電流変化、瞬時電圧降下、電磁波ノイズの発生を起こすことなく、すばやく温度が安定する状態を示す値である。応答速度の最適値は電光変換素子１４の設定目標温度と実温度の差によって変化する。

図３に示す光トランシーバでは、フィードバック回路１２の応答速度は光トランシーバ設計時に決定され、生産後は変更できない。このため光トランシーバの置かれる環境によっては電流制御用フィードバック回路の応答速度が望ましい値ではなくなり、その値よりも速くなったり、遅くなったりする。

以下に説明する本発明に係わる一実施形態の光トランシーバは、生産後においても、フィードバック回路の応答速度を、光トランシーバの消費電流変化と温度安定時間を設定目標温度と実温度の差に応じた望ましい値（例えば図５の実線で示す電光変換素子温度の過渡応答）に制御可能にする。

図１は本発明に係わる、光トランシーバの一実施形態の構成を示すブロック図である。

図１に示す光トランシーバは、マイクロコントローラ１０、光トランシーバ温度検出回路１１、フィードバック回路１２、熱電素子駆動回路１３、及び電光変換素子１４を備えている。図３との構成上の違いは、マイクロコントローラ１０、光トランシーバ温度検出回路１１が設けられていることである。図１において、図３と同一構成部材については同一符号を付する。

光トランシーバ温度検出回路１１は、光トランシーバ温度（光トランシーバ内部の空間の温度）を検出し、マイクロコントローラ（マイコン）１０のトランシーバ温度入力部１０２へ出力する。

マイクロコントローラ（マイコン）１０は、トランシーバ温度入力部１０２へ入力される光トランシーバ温度出力と、電光変換素子温度入力部１０１に入力される現在のサーミスタ端子電圧とから、電光変換素子温度を目標温度とするために必要なサーミスタ端子電圧を計算し、現在のサーミスタ電圧から、電光変換素子の設定目標温度に対応するサーミスタ端子電圧へと変化する電圧を計算する。そして、マイクロコントローラ（マイコン）１０は、計算された電圧を順次、フィードバック回路１２のネガティブ側入力端子１０３へ出力する。電圧の変化は段階的に行われることが望ましく、段階的に変化する電圧を計算する方法は、以下の方法がある。
（１）電光変換素子１４の設定目標温度のサーミスタ端子電圧と、光トランシーバ温度検出回路１１により検出される現在の温度のサーミスタ端子電圧との差をＮ段階（Ｎは２以上の自然数）に分割して、段階的に変化する出力（サーミスタ端子電圧）を計算する。この場合、電圧が上昇又は下降するステップの幅は分割する数によって決まる。
（２）電光変換素子１４の設定目標温度のサーミスタ端子電圧と、光トランシーバ温度検出回路１１により検出される現在の温度の電圧とに基づいて、現在の検出温度のサーミスタ端子電圧から設定目標温度のサーミスタ端子電圧まで段階的に上昇又は下降させる電圧（サーミスタ端子電圧）のステップ幅を設定して、現在の検出温度に対応する電圧にステップ幅を段階的に加算又は減算して出力値を決定する。

上記（１）、（２）の出力値の算出は、光トランシーバの温度制御を開始したときに行い、段階的に変化する出力値を電光変換素子の設定目標温度に達するまで順次フィードバック回路１２に出力する（後述する図２のフローチャートによる動作）。しかし、光トランシーバの温度制御を開始後に、光トランシーバ温度検出回路１１により検出される温度の電圧と、電光変換素子１４の設定目標温度のサーミスタ端子電圧とに基づいて、順次出力値を計算してもよい（後述する図８のフローチャートによる動作）。こうすることで、光トランシーバの温度制御開始後の光トランシーバの温度変化に対応した出力値を出力することができる。例えば、マイクロコントローラ１０が光トランシーバの温度下降が大きいと判断した場合は、分割数を増やしたり、ステップ幅を小さくすることができる。

また、光トランシーバ温度検出回路１１により検出される温度のサーミスタ端子電圧と、電光変換素子１４の設定目標温度のサーミスタ端子電圧とに基づいて、段階的に変化する出力値を算出する場合に、当初から階段状の電圧を計算するのではなく、光トランシーバ温度検出回路１１により検出される温度に対応した電圧を順次計算してフィードバック回路に印加していく動作を繰り返すことで、結果的に階段状の電圧が印加されるようにしてもよい。

マイクロコントローラ１０はフィードバック回路１２に電圧を出力後に、電光変換素子温度入力部１０１に入力される電光変換素子温度出力（サーミスタ端子電圧）から電光変換素子の温度の変化を検出し、その温度の安定を待って、上昇又は下降した次の電圧を出力する。

フィードバック回路１２のポジティブ側入力端子１０４には、電光変換素子１４からの電光変換素子温度出力（サーミスタ端子電圧）が印加される。フィードバック回路１２は、ポジティブ側入力端子１０４と、ネガティブ側入力端子１０３との間の電位差が小さくなるように出力電圧を制御する。フィードバック回路１２からの出力電圧は熱電素子駆動回路１３の電流制御端子１０５へ印加される。

熱電素子駆動回路１３は、電流制御端子１０５の端子電圧に応じて、熱電素子を組み込んだ電光変換素子１４のポジティブ側入力端子１０６とネガティブ側入力端子１０７との間に流し込む電流の向きと量を制御する。

電光変換素子１４は、電気変調信号に基づき光出力信号を変調する電光変換部、電光変換部の加熱、冷却を行う熱電素子、電光変換部の温度を検出するサーミスタ（温度検出素子となる）を備えている。サーミスタの端子電圧で検出される温度は、ほぼ電光変換部、熱電素子の温度と同じ温度となるので電光変換素子の温度を検出しているともいえる。図１においては、簡易化のために、電光変換部に入力される電気変調信号と、電光変換部から出力される光出力信号は省略されている。熱電素子はポジティブ側入力端子１０６とネガティブ側入力端子１０７との間に流れる電流の方向と量に基づき、電光変換部を加熱または冷却する。

サーミスタは電光変換素子の温度に応じて抵抗値が変化する。また、サーミスタと分圧抵抗に応じたサーミスタ端子電圧を電光変換素子温度出力端子１０８から出力する。サーミスタは電光変換素子の高温時には、抵抗値が小さくなり、サーミスタ端子電圧は低くなる。一方、サーミスタは電光変換素子の低温時には、抵抗値が大きくなり、サーミスタ端子電圧は高くなる。

以下、図１の光トランシーバの熱電素子温度制御動作について図２を用いて説明する。

図２は図１の光トランシーバの動作を示すフローチャートである。初期状態において、図１に示す光トランシーバの温度は８５度、電光変換素子の温度は８５度、サーミスタ端子電圧は０．４４Ｖ、熱電素子へ流れ込む電流は０Ｖであるとする。光トランシーバ温度検出回路１１は光トランシーバの温度８５度に対応する出力をマイクロコントローラ１０に出力する。また電光変換素子１４は温度８５度に対応する電光変換素子温度出力（サーミスタ端子電圧）をマイクロコントローラ１０とフィードバック回路に出力する。

マイクロコントローラ（マイコン）１０はトランシーバ温度入力部１０２へ入力される光トランシーバ温度出力がトリガとなって温度制御動作を開始する。マイクロコントローラ１０は、トランシーバ温度入力部１０２へ入力される光トランシーバ温度出力と、電光変換素子温度入力部１０１に入力される現在のサーミスタ端子電圧とから、電光変換素子温度を目標温度とするために必要なサーミスタ端子電圧を計算する。そして、現在のサーミスタ電圧から、電光変換素子の設定目標温度に対応するサーミスタ端子電圧までへと段階的に変化する電圧を計算する。こうして、フィードバック回路１２のネガティブ側入力端子１０３へ印加する電圧を決定し、フィードバック回路１２のネガティブ側入力端子１０３へ印加する。ここでは、マイクロコントローラ（マイコン）１０は、電光変換素子温度を目標温度（２５度）とするために必要なサーミスタ端子電圧（１．６６Ｖ）を計算し（ステップＳ１１）、サーミスタ端子電圧を現在の０．４４Ｖから１．６６Ｖまで複数段階に分けて変化する電圧を計算し、その電圧を順次、ネガティブ側入力端子１０３へ印加する（ステップＳ１２、Ｓ１３）。

このとき、フィードバック回路１２のポジティブ側入力端子１０４には、電光変換素子１４から電光変換素子温度出力の端子電圧が印加される。

フィードバック回路１２は、ポジティブ側入力端子１０４とネガティブ側入力端子１０３の電位差が小さくなるように出力電圧を制御する（ステップＳ１４)。出力電圧は電流制御端子１０５へ印加される。

熱電素子駆動回路１３は電流制御端子１０５へ印加される電圧に応じて、熱電素子を組み込んだ電光変換素子１４のポジティブ側入力端子１０６とネガティブ側入力端子１０７との間に電流を流す（ステップＳ１５）。

このとき、電流制御端子１０５へ印加される電圧が０Ｖ以上１．５V未満のときは冷却動作とし、１．５Ｖ以上３．０V以下のときは加熱動作とする。ここで１．５Vからの差が大きいほど大きな電流が流れる。ここでは冷却動作を行う（ステップＳ１６）。

サーミスタ端子電圧が設定目標値１．６６Ｖでない場合にはステップＳ１３からステップＳ１５を繰り返す（ステップＳ１７）。サーミスタ端子電圧が設定目標値１．６６Ｖになった場合にはフィードバック回路１２は、電流制御端子１０５へ印加される電圧を１．５Ｖとする。

本実施形態によれば、マイクロコントローラ（マイコン）１０は、電流制御用フィードバック回路１２のネガティブ側入力端子１０３へ印加する電圧を、熱電素子を組み込んだ電光変換素子１４の設定温度と実温度の差から、算出するので、電流制御用フィードバック回路１２の望ましい応答速度で制御が可能となる。

さらに本実施形態では、望ましい応答速度を実現するために、マイクロコントローラ１０はフィードバック回路１２のネガティブ側入力端子１０３へ印加する電圧を段階的に変化させる。

印加電圧の段階的な変化は、電光変換素子１４の設定目標温度と実温度の間を、一次関数を用いた補間を用いることで実現することができる。

また本実施形態ではマイクロコントローラ１０がフィードバック回路１２のネガティブ側入力端子１０３へ印加する電圧を変化させる毎に、熱電素子を組み込んだ電光変換素子１４の温度安定を待つ（ステップＳ１８）。電光変換素子１４の温度安定は、電光変換素子温度入力部１０１に入力されるサーミスタ端子電圧により検出される。マイクロコントローラ１０は電光変換素子温度入力部１０１に入力されるサーミスタ端子電圧と、マイクロコントローラ１０から出力した電圧とが、一定回数一致した場合に、温度安定と判断し、次の電圧値を出力し、次の温度設定へ移行する。

本実施形態はフィードバック回路１２のネガティブ側入力端子１０３へ印加する電圧を一時補間する際の分割数やステップ幅をマイクロコントローラ（マイコン）１０で制御できる。また、電光変換素子温度入力部１０１に入力されるサーミスタ端子電圧とマイクロコントローラ１０から出力した電圧との比較回数とを、マイクロコントローラ（マイコン）１０で制御できる。その結果、光トランシーバの置かれる環境に応じてフィードバック回路１２の応答速度を望ましい値に保つことが出来る。すなわち、図５に示したような望ましい応答速度に設定することができる。

図２のフローチャートでは、フィードバック回路１２へ出力する出力値の算出は、光トランシーバの温度制御を開始したときに行い、段階的に変化する出力値を電光変換素子の設定目標温度に達するまで順次フィードバック回路１２に出力している。しかし、図８のフローチャートに示すように、光トランシーバの温度制御を開始後に、光トランシーバ温度検出回路１１により検出される温度のサーミスタ端子電圧と、電光変換素子１４の設定目標温度のサーミスタ端子電圧とに基づいて、順次出力値を計算してもよい。

本実施形態の光トランシーバによれば、図５に示すように、応答速度が望ましい値に対して速い場合に生ずる課題を、以下のように解決することができる効果がある。
（１）消費電流にオーバーシュートが発生するのを抑制することができる。特に、比較例の構成では、消費電流は電光変換素子の温度制御開始時に特に大きく変化するが、本実施形態によれば消費電流はマイクロコントローラによって段階的に制御されるので消費電流のオーバーシュートを抑制することができる。
（２）光トランシーバの消費電流の急激な変化による、光トランシーバを挿入して運用する通信装置内部電圧、または、電源を共有する他の装置の電源電圧が瞬間的な低下を抑制することができる。
（３）光トランシーバの電流量の大きな変化に伴う、電磁波ノイズの発生を抑制することができる。

また、図５に示すように、応答速度が望ましい値に対して遅い場合に生ずる課題を以下のように解決することができる効果がある。
（４）電光変換素子の温度安定に必要な時間を望ましい時間とすることができる。本実施形態では温度安定までの時間はマイクロコントローラによって制御されるので、光トランシーバの環境によらず望ましい時間で温度を安定させることが出来るからである。

以上説明した本実施形態の光トランシーバにおいて、端子電圧の段階的な変化はマイクロコントローラ１０によってもたらされるが、マイクロコントローラ１０はFPGA、電子回路、論理回路またはその他の制御手段に置き換えてもよい。

また、一次関数演算による端子電圧の段階的な変化は、二次関数、温度をインデックスとしたテーブル値読取り（一般にルックアップテーブルと呼ぶ）、FPGA、電子回路、論理回路またはその他の演算機能によっても実現できる。

さらに、設定温度を段階的に変化させた際の温度安定待ち時間は、設定目標と実温度の比較一致回数で判断する以外に、温度安定動作開始後に一定の時間が経過した場合を温度安定完了と判断してもよい。

熱電素子の設定目標温度は一定温度設定以外に、特願２０１１−０３０２２９号に示すように複数の設定目標温度を持っていてもよい。

特願２０１１−０３０２２９号によれば、マイクロコントローラは光トランシーバの置かれた環境に応じて複数の設定目標温度を持つ。

例えば、光トランシーバ温度検出回路が−４０℃から０℃の値を示すとき、熱電素子を組み込んだ電光変換素子の温度が０℃となるように制御を行う。

光トランシーバ温度検出回路が６０℃から８５℃の値を示すとき、熱電素子を組み込んだ電光変換素子の温度が６０℃となるように制御を行う。

光トランシーバ温度検出回路が０℃から６０℃の値を示すとき、光トランシーバ温度検出回路が示す温度と、熱電素子を組み込んだ電光変換素子が示す温度とが一致するように制御を行う。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下の構成には限られない。

（付記１）
電光変換部、該電光変換部の加熱、冷却を行う熱電素子、及び電光変換部の温度を検出する温度検出素子を含む電光変換素子と、
前記熱電素子による加熱、冷却を制御する熱電子駆動手段と、
光トランシーバ温度を検出する光トランシーバ温度検出手段と、
前記光トランシーバ温度検出手段からの出力と、前記電光変換部の設定目標温度とに基づいて変化する出力値を算出して順次出力するコントローラと、
前記コントーラからの出力値と前記温度検出素子からの出力値との差が小さくなるように前記熱電子駆動手段を制御するフィードバック手段と、
を備えた光トランシーバ。

（付記２）
前記コントローラは、前記フィードバック手段に前記出力値を出力後、前記温度検出素子からの出力値により温度を検出して、その温度が安定するまで待ち、その後に次の出力値を出力することを特徴とする付記１に記載の光トランシーバ。

（付記３）
前記コントローラは、前記設定目標温度と、前記光トランシーバ温度検出手段により検出される温度との差に基づいてＮ段階（Ｎは２以上の自然数）に分割され、段階的に変化する出力値を計算して、順次出力することを特徴とする付記１又は２に記載の光トランシーバ。

（付記４）
前記コントローラは、前記設定目標温度と、前記光トランシーバ温度検出手段により検出される温度とに基づいて、前記温度から前記設定目標温度まで段階的に上昇又は下降させるステップ幅を設定して、前記温度に該ステップ幅を段階的に加算又は減算した出力値を順次出力することを特徴とする付記１又は２に記載の光トランシーバ。

（付記５）
電光変換部、該電光変換部の加熱、冷却を行う熱電素子、及び電光変換部の温度を検出する温度検出素子を含む電光変換素子と、光トランシーバ温度を検出する光トランシーバ温度検出手段と、を備えた光トランシーバの温度制御方法であって、
前記光トランシーバが、前記光トランシーバ温度検出手段からの出力と、前記電光変換部の設定目標温度とに基づいて変化する出力値を算出する第１ステップと、
前記光トランシーバが、前記出力値と前記温度検出素子からの出力値との差が小さくなるように前記熱電素子による加熱、冷却を制御する第２ステップと、
を備えた光トランシーバの温度制御方法。

（付記６）
前記光トランシーバは、前記第２ステップにおいて、前記熱電素子による加熱、冷却を制御した後に、前記温度検出素子からの出力値により温度を検出して、その温度が安定するまで待ち、その後に段階的に変化した出力値と前記温度検出素子からの出力値との差が小さくなるように前記熱電素子による加熱、冷却を制御することを特徴とする付記５に記載の光トランシーバの温度制御方法。

（付記７）
前記光トランシーバは、前記第１ステップにおいて、前記設定目標温度と、前記光トランシーバ温度検出手段により検出される温度との差に基づいてＮ段階（Ｎは２以上の自然数）に分割され、段階的に変化する出力値を計算することを特徴とする付記５又は６に記載の光トランシーバの温度制御方法。

（付記８）
前記光トランシーバは、前記第１ステップにおいて、前記設定目標温度と、前記光トランシーバ温度検出手段により検出される温度とに基づいて、前記温度から前記設定目標温度まで段階的に上昇又は下降させるステップ幅を設定して、前記温度に該ステップ幅を段階的に加算又は減算した出力値を算出することを特徴とする付記５又は６に記載の光トランシーバの温度制御方法。

本発明は熱電素子を有する電光変換素子を備えた光トランシーバ及びその光トランシーバの温度制御方法に用いられ、消費電流変化、瞬時電圧降下、電磁波ノイズの発生の抑制が求められる、光トランシーバを挿入して運用する通信装置に適用される。

１０マイクロコントローラ
１１光トランシーバ温度検出回路
１２フィードバック回路
１３熱電素子駆動回路
１４電光変換素子

Claims

電光変換部、該電光変換部の加熱、冷却を行う熱電素子、及び電光変換部の温度を検出する温度検出素子を含む電光変換素子と、
前記熱電素子による加熱、冷却を制御する熱電子駆動手段と、
光トランシーバ温度を検出する光トランシーバ温度検出手段と、
前記光トランシーバ温度検出手段からの出力と、前記電光変換部の設定目標温度とに基づいて変化する出力値を算出して順次出力するコントローラと、
前記コントーラからの出力値と前記温度検出素子からの出力値との差が小さくなるように前記熱電子駆動手段を制御するフィードバック手段と、
を備えた光トランシーバ。
前記コントローラは、前記フィードバック手段に前記出力値を出力後、前記温度検出素子からの出力値により温度を検出して、その温度が安定するまで待ち、その後に次の出力値を出力することを特徴とする請求項１に記載の光トランシーバ。
前記コントローラは、前記設定目標温度と、前記光トランシーバ温度検出手段により検出される温度との差に基づいてＮ段階（Ｎは２以上の自然数）に分割され、段階的に変化する出力値を計算して、順次出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の光トランシーバ。
前記コントローラは、前記設定目標温度と、前記光トランシーバ温度検出手段により検出される温度とに基づいて、前記温度から前記設定目標温度まで段階的に上昇又は下降させるステップ幅を設定して、前記温度に該ステップ幅を段階的に加算又は減算した出力値を順次出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の光トランシーバ。
電光変換部、該電光変換部の加熱、冷却を行う熱電素子、及び電光変換部の温度を検出する温度検出素子を含む電光変換素子と、光トランシーバ温度を検出する光トランシーバ温度検出手段と、を備えた光トランシーバの温度制御方法であって、
前記光トランシーバが、前記光トランシーバ温度検出手段からの出力と、前記電光変換部の設定目標温度とに基づいて変化する出力値を算出する第１ステップと、
前記光トランシーバが、前記出力値と前記温度検出素子からの出力値との差が小さくなるように前記熱電素子による加熱、冷却を制御する第２ステップと、
を備えた光トランシーバの温度制御方法。
前記光トランシーバは、前記第２ステップにおいて、前記熱電素子による加熱、冷却を制御した後に、前記温度検出素子からの出力値により温度を検出して、その温度が安定するまで待ち、その後に段階的に変化した出力値と前記温度検出素子からの出力値との差が小さくなるように前記熱電素子による加熱、冷却を制御することを特徴とする請求項５に記載の光トランシーバの温度制御方法。
前記光トランシーバは、前記第１ステップにおいて、前記設定目標温度と、前記光トランシーバ温度検出手段により検出される温度との差に基づいてＮ段階（Ｎは２以上の自然数）に分割され、段階的に変化する出力値を計算することを特徴とする請求項５又は６に記載の光トランシーバの温度制御方法。
前記光トランシーバは、前記第１ステップにおいて、前記設定目標温度と、前記光トランシーバ温度検出手段により検出される温度とに基づいて、前記温度から前記設定目標温度まで段階的に上昇又は下降させるステップ幅を設定して、前記温度に該ステップ幅を段階的に加算又は減算した出力値を算出することを特徴とする請求項５又は６に記載の光トランシーバの温度制御方法。