JP2016111054A

JP2016111054A - レーザダイオードの温度制御回路、光送信器およびレーザダイオードの温度制御方法

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Publication number: JP2016111054A
Application number: JP2014244264A
Authority: JP
Inventors: 芦田　哲郎; Tetsuo Ashida; 哲郎芦田; 聡吉間; Satoshi Yoshima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2016-06-20
Anticipated expiration: 2034-12-02
Also published as: JP6278886B2

Abstract

【課題】処理負荷を抑えて温度制御の応答速度を高速化することができるレーザダイオードの温度制御回路を得ること。【解決手段】ＬＤ１０の温度を検出する温度検出部１４と、流れる電流量に応じた吸排熱を行うことによりＬＤ１０の温度を制御する熱電素子１３と、温度検出部１４により検出された温度に基づいて熱電素子１３に流す電流量を算出する温度制御処理部１５と、温度制御処理部１５により算出された電流量に基づいて熱電素子１３に流す電流を制御する電流制御部１６と、ＬＤ１０を発光停止状態とするか否かを示す発光停止信号に基づいて、ＬＤ１０の発光停止状態が解除されたことを検知すると、一定時間の間、温度検出部１４における温度の検出の周期であるサンプリング周期を短縮するサンプリング周期制御部１７と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、光通信に用いられるレーザダイオードの温度制御回路、光送信器およびレーザダイオードの温度制御方法に関する。

近年、光通信の伝送容量の大容量化が求められている。光通信の伝送容量増大のために検討されている手法として、複数の波長の光信号を一本の光ファイバで伝送する波長多重（Wavelength Division Multiplex：ＷＤＭ）または時間波長分割多重（Time Wavelength Division Multiplex：ＴＷＤＭ）がある。波長多重を用いた伝送方式では、光送信器における出力光の波長安定性を高めることが非常に重要である。一方で、光送信器に使用されるレーザダイオード（Laser Diode：ＬＤ）素子は、動作温度に依って出力光の波長が変動する。そのため、波長多重を用いた伝送を行う際は、ＬＤ温度すなわちＬＤの温度を安定させることにより出力光の波長を一定とする、高精度なＬＤ温度一定制御が必要となる。

しかし、ＬＤを駆動する電流が瞬時的に変化し発熱量が変わった際にＬＤ温度一定制御の応答が追いつかないと、ＬＤ温度が変動し、出力光の波長が所望の波長範囲からずれてしまう。特に光通信ではＬＤの光出力をオフにするＬＤシャットダウン機能すなわち発光停止機能を用いて、伝送路上で障害が発生した場合などにシステムからの指令に基づきＬＤシャットダウン動作を実施する。また、次世代光アクセスシステムとして議論されているＴＷＤＭ−ＰＯＮ（Passive Optical Network）では送信器をバースト的に駆動するためＬＤシャットダウン動作が頻繁に行われる。このため、光通信では、ＬＤ電流の急激な変動が起こりやすい。ＬＤシャットダウンの動作に拠る波長ズレが起こった場合に、所望の波長範囲から外れないようにする手法として、特許文献１に、ＬＤシャットダウン時にＬＤ温度を下げておく手法が開示されている。

また、ＬＤ温度の変動を抑えるためには、ＬＤ温度一定制御の応答速度を高速化することが考えられる。一方で、ＬＤの温度制御は、従来専用ＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）を用いて行われていたが、近年では小型化、低コスト化、低消費電力化を目的とした機能集約のため、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）などを用いたデジタル温度制御が主流となりつつある。非特許文献１にはデジタル温度制御方法が開示されている。

特開２０１１−２９３７８号公報

Maxim integrated社, アプリケーションノート5424 Thermoelectric Cooler Control Using the DS4830 Optical Microcontroller，"http：//www.maximintegrated.com/jp/app-notes/index.mvp/id/5424"

しかしながら、上記特許文献１に記載されている波長ズレを防ぐ手法では、ＬＤごとにＬＤシャットダウン解除時の過渡的な応答に対する波長調整が必須となる。このため、調整および検査が非常に困難となる問題があった。

また、上記非特許文献１に記載のデジタル温度制御では、温度制御の応答速度限界値が温度検出のサンプリング周期に依存する。このため、温度制御の応答速度の高速化のためにはサンプリング周期を短くすることが必要となるが、サンプリング周期を短くするとＭＣＵの処理負荷が大きくなってしまい、ＭＣＵが実行する他の処理に大きな影響を与えるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、処理負荷を抑えて温度制御の応答速度を高速化することができるレーザダイオードの温度制御回路を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザダイオードの温度制御回路であって、前記レーザダイオードの温度を検出する温度検出部と、流れる電流量に応じた吸排熱を行うことにより前記レーザダイオードの温度を制御する熱電素子と、前記温度検出部により検出された前記レーザダイオードの温度に基づいて前記熱電素子に流す電流量を算出する温度制御処理部と、前記温度制御処理部により算出された電流量に基づいて前記熱電素子に流す電流を制御する電流制御部と、前記レーザダイオードが発光停止状態であるか否かを示す発光停止信号に基づいて、前記レーザダイオードの発光停止状態が解除されたことを検知すると、一定時間の間、前記温度検出部における温度の検出の周期であるサンプリング周期を短縮するサンプリング周期制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、処理負荷を抑えて温度制御の応答速度を高速化することができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる光送信器の構成例を示すブロック図実施の形態１のサンプリング周期および制御利得の制御手順の一例を示すフローチャートサンプリング周期と制御利得と一定として温度制御を行う比較例におけるＬＤの温度および光出力波長の変動を示す概念図実施の形態１のサンプリング周期および制御利得の制御を行う場合のＬＤの温度および光出力波長の変動を示す概念図ＬＤシャットダウンを解除する時間が短い場合のＬＤの温度および光出力波長の変動を示す概念図実施の形態３にかかる光送信器の構成例を示すブロック図実施の形態３のサンプリング周期および制御利得の制御手順の一例を示すフローチャート周囲温度と熱電素子の消費電力の関係を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかるレーザダイオードの温度制御回路、光送信器およびレーザダイオードの温度制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる光送信器の構成例を示すブロック図である。本実施の形態の光送信器は、発光素子であり光信号を出力するＬＤ（レーザダイオード）１０と、ＬＤ１０を駆動するためのＬＤドライバ１１と、ＬＤ１０の温度を制御する温度制御回路１２とを備える。温度制御回路１２は、電流制御により吸排熱を行うことによりＬＤ１０の温度を変化させる熱電素子１３と、ＬＤ１０の温度を検出する温度検出部１４と、温度検出部１４で検出される温度が目標温度となるように熱電素子１３に流す電流量および向きを算出する温度制御処理部１５と、温度制御処理部１５で算出された電流量および向きに基づいて熱電素子１３に流す電流を制御する電流制御部１６と、ＬＤシャットダウン信号に同期して、温度検出部１４のサンプリング周期および温度検出部１５の制御利得を制御するサンプリング周期制御部１７とを備える。

温度制御回路１２のうち、熱電素子１３を除く構成要素、すなわち温度検出部１４、温度制御処理部１５、電流制御部１６およびサンプリング周期制御部１７は、ＭＣＵ１８として実装される。なお、図１は、一例であり、温度検出部１４、温度制御処理部１５、電流制御部１６およびサンプリング周期制御部１７のうち一部がＭＣＵとして実装され、他は個別の回路として構成してもよいし、温度検出部１４、温度制御処理部１５、電流制御部１６およびサンプリング周期制御部１７を各々個別の回路として実装してもよい。また、温度制御回路１２の熱電素子１３を除く構成要素の全てまたは一部をＭＣＵ以外の多機能ＩＣとして実装してもよい。

温度制御回路１２およびＬＤドライバ１１には、ＬＤ１０の発光停止状態であるか否かを示す信号である発光停止信号すなわちＬＤシャットダウン信号が入力される。ＬＤシャットダウン信号は、図示しないホストシステム例えば光送信器が搭載される光通信装置の制御部等から入力される信号であり、伝送路上で障害が発生した場合などに、ＬＤ１０の光出力をオフにするＬＤシャットダウンを行うための信号である。ＬＤシャットダウン信号は、ハイレベルの場合にＬＤシャットダウン状態であることを示し、ローレベルの場合にＬＤシャットダウン状態でないすなわちＬＤ１０の光出力をオンにすることを示す。

ＬＤドライバ１１は、入力されるＬＤシャットダウン信号がハイレベルの場合、ＬＤ１０の光出力をオフとするすなわち光出力を停止させ、入力されるＬＤシャットダウン信号がローレベルの場合、ＬＤ１０の光出力が目標の強度となるように制御する。

次に、本実施の形態の動作について説明する。温度検出部１４は、ＬＤ１０の温度をサンプリング周期ごとに検出して出力する。温度制御処理部１５は、温度検出部１４から出力される検出結果すなわちＬＤ１０の温度と目標温度との差および制御利得に基づいて熱電素子１３に流す電流量と向きを算出する。なお、温度制御処理部１５における制御利得は変更可能であり、温度制御処理部１５は、温度検出部１４により検出されたＬＤ１０の温度と目標温度との差を制御利得に応じた電流量を算出する。温度制御処理部１５は、温度検出部１４からＬＤ１０の温度が入力されるごとに電流量と向きを算出する演算を実施し、算出結果を電流制御部１６へ入力する。電流制御部１６は、温度制御処理部１５で算出された電流量および向きに基づいて熱電素子１３に流す電流を制御する。すなわち、電流制御部１６は、温度制御処理部１５で算出された電流量および向きの電流を熱電素子１３に流す。電流したがって、温度制御処理部１５および電流制御部１６が動作する周期は温度検出部１４のサンプリング周期に依存し、サンプリング周期が短いほど温度制御回路１２における処理負荷が高くなる。

温度検出部１４がＬＤ１０の温度を検出する周期すなわちサンプリング周期と温度制御処理部１５における制御利得はサンプリング周期制御部１７によって制御される。以下、単にサンプリング周期と記載した場合温度検出部１４におけるサンプリング周期を示し、単に制御利得といった場合温度制御処理部１５における制御利得を示す。サンプリング周期制御部１７は、ＬＤシャットダウン信号がオンからオフに遷移した瞬間すなわちＬＤシャットダウンが解除される時刻であるＬＤシャットダウン解除時刻を検知し、検出した瞬間から一定時間サンプリング周期の短縮および制御利得の高利得化を行うことにより、ＬＤ１０の温度収束応答の高速化が可能となる。

図２は、本実施の形態のサンプリング周期および制御利得の制御手順の一例を示すフローチャートである。まず、サンプリング周期制御部１７は、サンプリング周期を初期値Ｔ₀に設定し制御利得を初期値Ａ₀に設定する（ステップＳ１）。サンプリング周期制御部１７は、ＬＤシャットダウン信号に基づいて、ＬＤシャットダウン状態であるか否かを判断する（ステップＳ２）。すなわち、ＬＤシャットダウン信号がハイレベルであるか否かを判断する。

ＬＤシャットダウン状態でない場合（ステップＳ２Ｎｏ）、ステップＳ２を繰り返す。ＬＤシャットダウン状態である場合（ステップＳ２Ｙｅｓ）、サンプリング周期制御部１７は、ＬＤシャットダウンが解除されたか否かを判断する（ステップＳ３）。すなわち、ＬＤシャットダウン信号がハイレベルからローレベルへ変化したか否かを判断する。

ＬＤシャットダウンが解除されていない場合（ステップＳ３Ｎｏ）、ステップＳ３を繰り返す。ＬＤシャットダウンが解除された場合（ステップＳ３Ｙｅｓ）、サンプリング周期制御部１７は、サンプリング周期および制御利得を変更する（ステップＳ４）。具体的には、サンプリング周期をＴ₀より短くし、制御利得をＡ₀より高利得化させる。

そして、サンプリング周期制御部１７は、サンプリング周期および制御利得を変更してから一定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ５）。サンプリング周期および制御利得を変更してから一定時間が経過していないと判断した場合（ステップＳ５Ｎｏ）、ステップＳ５を繰り返す。サンプリング周期および制御利得を変更してから一定時間が経過したと判断した場合（ステップＳ５Ｙｅｓ）、サンプリング周期制御部１７は、サンプリング周期をＴ₀に設定し制御利得をＡ₀に設定し（ステップＳ６）、ステップＳ２へ戻る。

なお、ステップＳ６では、サンプリング周期および制御利得をステップＳ１で設定した値と同じ値に設定したが、一定時間が経過する前までの値すなわちステップＳ４で変更された後の値よりサンプリング周期を長くし制御利得を低利得化するよう設定すればよく、ステップＳ１で設定した値と同じ値でなくてもよい。

次に、本実施の形態の効果について説明する。図３は、サンプリング周期と制御利得と一定として温度制御を行う比較例におけるＬＤの温度および光出力波長の変動を示す概念図である。図３において、１段目はＬＤシャットダウン信号を示し、２段目はＬＤ温度すなわちＬＤの温度を示し、３段目はＬＤが出力する光信号の光出力波長を示し、４段目はＬＤの温度検出のサンプリングタイミング示す。この比較例では、ＬＤシャットダウンが解除されると、ＬＤに電流が流れ、ＬＤの温度が急激に上昇し始める。このとき比較例の温度制御回路の応答が遅いと図３に示すように、ＬＤの温度の目標温度からのずれが大きくなり、この結果、ＬＤから出力される光信号の光出力波長がずれていき、所望の波長範囲から外れてしまう。

図４は、本実施の形態のサンプリング周期および制御利得の制御を行う場合のＬＤ１０の温度および光出力波長の変動を示す概念図である。図４において、１段目はＬＤシャットダウン信号を示し、２段目はＬＤ温度すなわちＬＤ１０の温度を示し、３段目はＬＤ１０が出力する光信号の光出力波長を示し、４段目は温度検出部１４のサンプリングタイミング示す。本実施の形態では、ＬＤシャットダウンが解除された瞬間から一定時間だけサンプリング周期を短縮し、また、制御利得の高利得化を行なうことで、温度制御応答速度を高速化している。これにより、図４に示すように、ＬＤシャットダウンが解除される際の急激なＬＤ１０の温度変動を抑えることができ、ＬＤ１０から出力される光信号の光出力波長を所望波長範囲内に収めることができる。ＬＤシャットダウンが解除される瞬間付近以外は温度の変動は緩やかと想定されるため、一定時間後はサンプリング周期および制御利得をＬＤシャットダウンの解除前と同じ値に戻し、処理負荷を小さくする。

以上のように、サンプリング周期制御部１７は、ＬＤシャットダウンが解除されたことを検出すると温度制御応答速度を高速化するようにサンプリング周期および制御利得を変更し、変更後に一定時間が経過すると温度制御応答速度を低くするようにした。このため、ＬＤ１０が出力する光信号の光出力波長を所望波長範囲内に収めつつ、ＬＤ１０の温度変動が少なくなった後の処理負荷を軽減することができる。これにより、平均的な処理負荷を抑えた上で、ＬＤシャットダウンの瞬間直後におけるＬＤ１０の温度の急激な変動による光出力波長ズレを防ぐことが可能となる。特にＭＣＵとして実装される場合、ＭＣＵの処理負荷を低減させることができ、ＭＣＵが実施する他の処理に影響を与えることがない。

なお、本実施の形態では、サンプリング周期制御部１７が、ＬＤシャットダウンが解除されたことを検出した場合に、サンプリング周期を短縮と制御利得の高利得化との両方を実施するようにしたが、サンプリング周期の短縮のみ、または制御利得の高利得化のみを実施してもよい。

実施の形態２．
次に、実施の形態２のサンプリング周期および制御利得の制御方法について説明する。本実施の形態の光送信器の構成は、実施の形態と同様である。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。

以上の実施の形態１は、ＬＤシャットダウンが解除されたことを検知して、温度制御応答速度を変える。一方、ＬＤシャットダウンの継続時間が短い場合、すなわちＬＤシャットダウン信号がローレベルからハイレベルになってから再びローレベルになるまで時間が短い場合は、ＬＤ１０の温度変動は小さい。このため、ＬＤシャットダウンを解除する時間が短い場合には、温度制御応答速度を遅くしても問題ない。

図５は、ＬＤシャットダウンの継続時間が短い場合のＬＤ１０の温度および光出力波長の変動を示す概念図である。図５において、１段目はＬＤシャットダウン信号を示し、２段目はＬＤ温度すなわちＬＤ１０の温度を示し、３段目はＬＤ１０が出力する光信号の光出力波長を示し、４段目は温度検出部１４のサンプリングタイミング示す。図５のＴｏｆｆは、ＬＤシャットダウンの継続時間すなわち発光停止時間を示す。図５の例では、Ｔｏｆｆは、図４に示した例より短くなっている。このため、図４の例より、ＬＤ１０の温度変動は小さく、ＬＤ１０が出力する光信号の光出力波長の変動も少ない。

また、Ｔｏｆｆが短い場合は、Ｔｏｆｆが長い場合と比較してＬＤシャットダウンの解除による温度変動が小さい分、目標温度への収束に必要な時間は短くなる。そこで、本実施の形態では、温度制御応答速度の高速化を行うために変更するサンプリング周期、制御利得および温度制御応答速度の高速化を行う時間をＴｏｆｆの長さに応じて設定する。

サンプリング周期制御部１７は、Ｔｏｆｆを検知可能とする。Ｔｏｆｆの検知方法は、例えば、図示しないホストシステムから通知されてもよいし、ＬＤシャットダウン信号に基づいて求めてもよい。例えば、ＬＤシャットダウン信号がローレベルからハイレベルになった時点からの経過時間を計測し、ＬＤシャットダウン信号がローレベルになったことを検知するとその時点での経過時間をＴｏｆｆとして求めることができる。

本実施の形態のサンプリング周期および制御利得の制御方法は、実施の形態１の図２で説明したフローチャートのステップＳ４で変更する際に、サンプリング周期および制御利得の値をＴｏｆｆの長さに応じて設定する。すなわち、Ｔｏｆｆが短い場合は、Ｔｏｆｆ時間が長い時に比べ、サンプリング周期の短縮と制御利得の高利得化を緩やかにする。ステップＳ４以外は、実施の形態１と同様である。例えば、Ｔｏｆｆがしきい値より短い場合には、サンプリング周期をＴ₁とし、制御利得をＡ₁とするようステップＳ４で変更を行い、Ｔｏｆｆがしきい値以上の場合には、サンプリング周期をＴ₂とし、制御利得をＡ₂とするようステップＳ４で変更を行う。Ｔ₁はＴ₀より短く、Ａ₁はＡ₀より高利得となる値である。また、Ｔ₂はＴ₁より短く、Ａ₂はＡ₁より高利得となる値である。または、しきい値を複数設定することによりＴｏｆｆを複数段階に分類し、段階ごとにサンプリング周期および制御利得を設定するようにしてもよい。また、Ｔｏｆｆが短い場合はＬＤ１０の温度変動が小さく、目標温度への収束が早くなるため、温度制御応答速度高速化を行う時間すなわち一定時間を、Ｔｏｆｆが長い場合より短くしてもよい。

以上のように、本実施の形態では、温度制御応答を高速化するためのサンプリング周期、制御利得、温度制御応答速度を高速化するためにサンプリング周期および制御利得を変更する時間を、Ｔｏｆｆに応じた値に設定することで、光出力波長を所望の波長範囲から外さずに実施の形態１よりもさらに処理負荷を抑えることができる。

実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３にかかる光送信器の構成例を示すブロック図である。図６に示すように、本実施の形態の光送信器は、実施の形態１の温度制御回路１２の替わりに温度制御回路１２ａを備える以外は実施の形態１の光送信器と同様である。本実施の形態の温度制御回路１２ａは、実施の形態１のサンプリング周期制御部１７をサンプリング周期制御部１７ａに替え、周囲温度を測定する温度モニタ２１を備える以外は実施の形態１の温度制御回路１２と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる点を説明する。

温度制御回路１２ａのうち、熱電素子１３を除く構成要素、すなわち温度検出部１４、温度制御処理部１５、電流制御部１６、サンプリング周期制御部１７ａおよび温度モニタ２１は、ＭＣＵ２２として実装される。なお、図６は、一例であり、温度検出部１４、温度制御処理部１５、電流制御部１６、サンプリング周期制御部１７ａおよび温度モニタ２１のうち一部がＭＣＵとして実装され、他は個別の回路として構成してもよいし、温度検出部１４、温度制御処理部１５、電流制御部１６、サンプリング周期制御部１７ａおよび温度モニタ２１を各々個別の回路として実装してもよい。また、温度制御回路１２ａの熱電素子１３を除く構成要素の全てまたは一部をＭＣＵ以外の多機能ＩＣとして実装してもよい。

ＬＤ１０の温度を制御するために吸排熱を行う熱電素子１３の消費電力は周囲温度に依って変わるため、周囲温度に依ってＬＤシャットダウンの解除時の温度収束に必要な時間が変わってくる。そこで、本実施の形態では、周囲温度によっても温度制御応答速度を変える。

次に、本実施の形態の動作について説明する。図７は、本実施の形態のサンプリング周期および制御利得の制御手順の一例を示すフローチャートである。図７のステップＳ１〜ステップＳ３は実施の形態１と同様である。ＬＤシャットダウンが解除された場合（ステップＳ３Ｙｅｓ）、サンプリング周期制御部１７ａは、温度モニタ２１により測定された周囲温度とＴａの差がしきい値以下であるか否かを判断する（ステップＳ７）。Ｔａは、ＬＤ１０がオンの場合とＬＤ１０をオフとした場合とで熱電素子１３の消費電力が同じになる周囲温度である。図８は、周囲温度と熱電素子１３の消費電力の関係を示す図である。図８の実線の曲線は、ＬＤＯＮ時すなわちＬＤ１０をオンとした場合の消費電力を示し、図８の破線の曲線は、ＬＤＯＦＦ時すなわちＬＤ１０をオフとした場合の消費電力を示す。図８のＴａは、ＬＤ１０がオンの場合とＬＤ１０をオフとした場合とで熱電素子１３の消費電力が同じになる周囲温度である。

周囲温度とＴａとの差が大きい場合、電力変動量が大きくなり、電流制御部１６および熱電素子１３に大きな負荷がかかるため、収束に時間がかかることが想定される。逆に周囲温度がＴａ付近の温度である場合、電力変動量が極めて小さいため、電流制御部１６および熱電素子１３にかかる負荷が小さくなり、その結果、収束時間は短くてすむと想定される。このため、サンプリング周期制御部１７ａは、測定した周囲温度がＴａ付近の時には、Ｔａから大きく外れた温度であるときに比べ、ＬＤシャットダウンの解除直後の、サンプリング周期の短縮を緩く、また、制御利得の高利得化を緩くするとともに、温度制御応答速度高速化を行う時間を短くする。

図７の説明に戻り、温度モニタ２１により測定された周囲温度とＴａの差がしきい値以下である場合（ステップＳ７Ｙｅｓ）、サンプリング周期制御部１７ａは、サンプリング周期をＴ₁に設定し、制御利得をＡ₁と設定し、温度制御応答速度高速化を行う時間である一定時間をｔｃ₁に設定し（ステップＳ８）、ステップＳ５へ進む。Ｔ₁はＴ₀より短く、Ａ₁はＡ₀より高利得となる値である。

温度モニタ２１により測定された周囲温度とＴａの差がしきい値より大きい場合（ステップＳ７Ｎｏ）、サンプリング周期制御部１７ａは、サンプリング周期をＴ₂に設定し、制御利得をＡ₂と設定し、一定時間をｔｃ₂に設定し（ステップＳ８）、ステップＳ５へ進む。Ｔ₂はＴ₁より短く、Ａ₂はＡ₁より高利得となる値であり、ｔｃ₂はより長い。ステップＳ５、Ｓ６は、実施の形態１と同様である。なお、ステップＳ５で用いる一定時間は、ステップＳ８またはステップＳ９で設定されたｔｃ₁またはｔｃ₂である。

なお、ステップＳ８、９において、サンプリング周期、制御利得および温度制御応答速度高速化を行う時間の３つを変更する例を説明したが、この例に限定されず、ステップＳ８、９において、サンプリング周期および制御利得のみを変更してもよいし、サンプリング周期のみを変更してもよい。

以上のように、本実施の形態では、周囲温度を測定し、周囲温度に応じてＬＤシャットダウン解除直後に設定するサンプリング周期および制御利得と温度制御応答速度高速化を行う時間とを決定するようにした。これにより処理負荷を軽減することが可能となる。その結果、周囲温度によっては、波長ずれを抑えたまま、平均的な処理負荷を実施の形態２よりも抑えることが可能となる。

なお、上記の説明では、実施の形態１の温度制御回路１２を温度制御回路１２ａに替えて、周囲温度に基づいてサンプリング周期および制御利得と温度制御応答速度高速化を行う時間とを決定する例を説明したが、実施の形態２と本実施の形態を組み合わせてもよい。例えば、Ｔｏｆｆがしきい値より短くかつ周囲温度とＴａの差がしきい値以下の場合、Ｔｏｆｆがしきい値以上かつ周囲温度とＴａの差がしきい値以下の場合、Ｔｏｆｆがしきい値より短くかつ周囲温度とＴａの差がしきい値未満の場合、Ｔｏｆｆがしきい値以上かつ周囲温度とＴａの差がしきい値未満の場合、の４つについてそれぞれサンプリング周期および制御利得と温度制御応答速度高速化を行う時間の値をあらかじめ定めテーブルなどにより保持しておき、周囲温度、Ｔｏｆｆおよびテーブルに基づいてサンプリング周期および制御利得と温度制御応答速度高速化を行う時間を決定してもよい。

また、以上の実施の形態では、温度制御回路が光送信器に搭載される例を説明したが、以上の実施の形態で説明した温度制御回路は光送信器に限定されず、ＬＤが発光停止状態から発光を開始するタイミングを検知することが可能であれば、ＬＤの出力光の波長の安定が要求される装置一般に適用することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１０ＬＤ、１１ＬＤドライバ、１２，１２ａ温度制御回路、１３熱電素子、１４温度検出部、１５温度制御処理部、１６電流制御部、１７，１７ａサンプリング周期制御部、１８，２２ＭＣＵ、２１温度モニタ。

Claims

レーザダイオードの温度制御回路であって、
前記レーザダイオードの温度を検出する温度検出部と、
流れる電流量に応じた吸排熱を行うことにより前記レーザダイオードの温度を制御する熱電素子と、
前記温度検出部により検出された前記レーザダイオードの温度に基づいて前記熱電素子に流す電流量を算出する温度制御処理部と、
前記温度制御処理部により算出された電流量に基づいて前記熱電素子に流す電流を制御する電流制御部と、
前記レーザダイオードを発光停止状態とするか否かを示す発光停止信号に基づいて、前記レーザダイオードの発光停止状態が解除されたことを検知すると、一定時間の間、前記温度検出部における温度の検出の周期であるサンプリング周期を短縮するサンプリング周期制御部と、
を備えることを特徴とするレーザダイオードの温度制御回路。
前記サンプリング周期制御部は、前記発光停止信号に基づいて発光停止時間を検知し、前記発光停止時間に基づいて短縮後のサンプリング周期を決定することを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオードの温度制御回路。
前記サンプリング周期制御部は、前記発光停止時間に基づいて前記一定時間を決定することを特徴とする請求項２に記載のレーザダイオードの温度制御回路。
周囲温度を計測する温度モニタ、
をさらに備え、
前記サンプリング周期制御部は、さらに前記温度モニタにより計測された周囲温度に基づいて短縮後のサンプリング周期を決定することを特徴とする請求項１、２または３に記載のレーザダイオードの温度制御回路。
前記温度制御処理部は、前記レーザダイオードの温度と目標温度との差と制御利得に基づいて前記熱電素子に流す電流量を算出し、
前記サンプリング周期制御部は、前記レーザダイオードの発光停止状態が解除されたことを検知すると、前記制御利得を、利得を高める値に変更することを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオードの温度制御回路。
前記サンプリング周期制御部は、前記発光停止信号に基づいて発光停止時間を検知し、前記発光停止時間に基づいて短縮後のサンプリング周期および変更後の前記制御利得を決定することを特徴とする請求項５に記載のレーザダイオードの温度制御回路。
前記サンプリング周期制御部は、前記発光停止時間に基づいて前記一定時間を決定することを特徴とする請求項６に記載のレーザダイオードの温度制御回路。
周囲温度を計測する温度モニタ、
をさらに備え、
前記サンプリング周期制御部は、さらに前記温度モニタにより計測された周囲温度に基づいて短縮後のサンプリング周期および変更後の前記制御利得を決定することを特徴とする請求項５、６または７に記載のレーザダイオードの温度制御回路。
前記温度検出部、前記温度制御処理部、前記電流制御部および前記サンプリング周期制御部のうち少なくとも一部が多機能集積回路として実装されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載のレーザダイオードの温度制御回路。
前記多機能集積回路は、Micro Controller Unitであることを特徴とする請求項９に記載のレーザダイオードの温度制御回路。
レーザダイオードと、
請求項１から１０のいずれか１つに記載のレーザダイオードの温度制御回路と、
を備えることを特徴とする光送信器。
レーザダイオードの温度を検出する温度検出ステップと、
前記温度検出ステップで検出された前記レーザダイオードの温度に基づいて前記レーザダイオードの温度を変化させるための吸排熱を行う吸排熱ステップと、
前記レーザダイオードを発光停止状態とするか否かを示す発光停止信号に基づいて、前記レーザダイオードの発光停止状態が解除されたことを検知すると、一定時間の間、前記温度検出ステップにおける温度の検出の周期であるサンプリング周期を短縮するサンプリング周期制御部と、
を含むことを特徴とするレーザダイオードの温度制御方法。