JP2008053966A - Optical transceiver module, optical loop-back module, and method of adjusting wavelength - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光トランシーバモジュール、光ループバックモジュール、及び波長調整方法に関するものである。 The present invention relates to an optical transceiver module, an optical loopback module, and a wavelength adjustment method.
波長分割多重(WDM:WavelengthDivision Multiplexing)方式の光通信システムでは、複数の通信チャネルが同一の光伝送路においてそれぞれ異なる波長の光信号でもって通信を行う。従って、WDM通信に用いられる光トランシーバモジュールには、光信号の波長が経年変化等によって過度に変動しないことが望まれる。光信号の波長が過度に変動すると、隣り合う波長の光信号同士が干渉してしまうからである。このため、光信号の波長を予め規定された値に維持するための様々な方式が考え出されている。 In an optical communication system using a wavelength division multiplexing (WDM) system, a plurality of communication channels communicate with optical signals having different wavelengths on the same optical transmission line. Therefore, it is desirable for the optical transceiver module used for WDM communication that the wavelength of the optical signal does not fluctuate excessively due to secular change or the like. This is because if the wavelength of the optical signal fluctuates excessively, the optical signals of adjacent wavelengths will interfere with each other. For this reason, various methods for maintaining the wavelength of the optical signal at a predetermined value have been devised.
例えば、特許文献1に開示された波長多重通信装置は、音響光学型波長可変帯域通過フィルタ(AOTF:Acousto-Optic Tunable Filter)を備える。この装置では、レーザダイオードから出力される光信号をAOTFに入力するとともに、このAOTFの通過帯域を掃引しながら出力信号を観測し、この出力信号が極大となるときのAOTFの通過帯域が予め規定されている値となるようにレーザダイオードの発光波長を制御している。また、特許文献2に開示されたレーザモジュールは、エタロン等の光学フィルタを備える。このレーザモジュールでは、レーザダイオードから出力される光信号の波長をエタロンを用いて検出し、レーザダイオードの温度を変えることによって光信号の波長を制御している。
For example, the wavelength division multiplexing communication apparatus disclosed in
なお、従来の光ループバックコネクタとしては、例えば特許文献3に開示されているものがある。
As a conventional optical loopback connector, there is one disclosed in
特許文献1,2に記載された方式では、いずれもAOTFやエタロンなどの光学フィルタが装置内に配置されているが、例えばSFP(Small Form-Factor Pluggable)のような小型の光トランシーバモジュールには大きさやコスト等の制約があり、光学フィルタを内蔵することが難しい場合がある。しかし、レーザダイオードの発光波長を制御しないと、経年劣化等により発光波長が徐々にずれてしまうおそれがある。このような場合、例えば光トランシーバモジュールの送信側ポートに光コネクタ及び光ファイバを介して光スペクトルアナライザといった測定機器を接続し、スペクトルを観察しながら発光波長を調整する方法があるが、このような方法では測定機器が別途必要となり、調整にも時間がかかる。
In any of the systems described in
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、WDM通信に用いられる小型の光トランシーバモジュールが備えるレーザダイオードの発光波長を簡易に調整できる光トランシーバモジュール、この光トランシーバモジュールと共に用いられる光ループバックモジュール、及び波長調整方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is used with an optical transceiver module that can easily adjust the emission wavelength of a laser diode included in a small optical transceiver module used for WDM communication, and the optical transceiver module. An object of the present invention is to provide an optical loopback module and a wavelength adjustment method.
上記した課題を解決するために、本発明による光トランシーバモジュールは、光伝送媒体を介して光送信信号及び光受信信号を送受する波長分割多重通信用の光トランシーバモジュールであって、電気的な送信信号を光送信信号に変換するレーザダイオードと、該レーザダイオードの温度を調整するための熱電変換素子と、光受信信号を電気的な受信信号に変換する受光素子と、を備え、さらに、光トランシーバモジュールの外部に設けられ波長分割多重通信における波長グリッドに応じた帯域通過特性を有する光学フィルタを介してレーザダイオードと受光素子とを光結合させる場合に、レーザダイオードの温度を変化させつつ受光素子が提供する受信信号を取得して、受信信号が極大となるときのレーザダイオードの温度を求める制御回路を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an optical transceiver module according to the present invention is an optical transceiver module for wavelength division multiplexing communication that transmits and receives an optical transmission signal and an optical reception signal via an optical transmission medium, and is an electrical transmission module. A laser diode for converting a signal into an optical transmission signal, a thermoelectric conversion element for adjusting the temperature of the laser diode, and a light receiving element for converting an optical reception signal into an electrical reception signal, and further an optical transceiver When the laser diode and the light receiving element are optically coupled via an optical filter provided outside the module and having a band pass characteristic corresponding to the wavelength grid in wavelength division multiplex communication, the light receiving element is changed while changing the temperature of the laser diode. A control circuit that obtains the received signal to provide and determines the temperature of the laser diode when the received signal reaches a maximum. Characterized in that it has a.
この光トランシーバモジュールにおいては、制御回路が、レーザダイオードの温度を変化させつつ受光素子からの受信信号を取得して、受信信号が極大となるときのレーザダイオードの温度を求める。この動作は、光トランシーバモジュールの外部に上記光学フィルタが設けられ、レーザダイオード及び受光素子が該光学フィルタを介して互いに光結合された際に有用であり、例えば光トランシーバモジュールの外部からコマンド信号が入力されることにより動作する。 In this optical transceiver module, the control circuit obtains the received signal from the light receiving element while changing the temperature of the laser diode, and obtains the temperature of the laser diode when the received signal becomes maximum. This operation is useful when the optical filter is provided outside the optical transceiver module, and the laser diode and the light receiving element are optically coupled to each other via the optical filter. For example, a command signal is received from the outside of the optical transceiver module. Operates by input.
この光トランシーバモジュールにおいては、レーザダイオードから出力された光が光学フィルタに入射する。そして、この光に含まれる波長成分のうち光学フィルタの通過帯域に含まれる成分のみが光学フィルタを通過し、受光素子に入射する。このとき、レーザダイオードの発光波長が光学フィルタの中心波長に近いほど通過光量が増す。また、レーザダイオードの温度を変化させることにより、レーザダイオードの発光波長を変化させることができる。従って、レーザダイオードの温度を変化させつつ前記受光素子からの信号を取得して、光の強度が極大となるときのレーザダイオードの温度を求め、この温度を設定温度としてレーザダイオードを駆動することにより、光学フィルタの通過帯域、すなわち波長分割多重通信における波長グリッドにレーザダイオードの発光波長を近づけることができる。 In this optical transceiver module, the light output from the laser diode enters the optical filter. And only the component contained in the pass band of an optical filter among the wavelength components contained in this light passes an optical filter, and injects into a light receiving element. At this time, the amount of passing light increases as the emission wavelength of the laser diode is closer to the center wavelength of the optical filter. Further, the emission wavelength of the laser diode can be changed by changing the temperature of the laser diode. Therefore, by obtaining a signal from the light receiving element while changing the temperature of the laser diode, obtaining the temperature of the laser diode when the light intensity becomes maximum, and driving the laser diode with this temperature as a set temperature The emission wavelength of the laser diode can be brought close to the pass band of the optical filter, that is, the wavelength grid in wavelength division multiplexing communication.
このように、制御回路を有することによって、光学フィルタを内蔵することが困難な小型の光トランシーバモジュールにおいても上記のようなレーザダイオードの発光波長の調整(校正)を好適に行うことができる。また、光トランシーバモジュールの外部に光学フィルタを配置するだけでよく、光スペクトルアナライザといった測定機器を必要としないので、簡易に発光波長を調整できる。 As described above, by including the control circuit, it is possible to suitably adjust (calibrate) the emission wavelength of the laser diode as described above even in a small optical transceiver module in which it is difficult to incorporate an optical filter. Moreover, it is only necessary to arrange an optical filter outside the optical transceiver module, and no measuring instrument such as an optical spectrum analyzer is required, so that the emission wavelength can be easily adjusted.
また、本発明による光ループバックモジュールは、上記光トランシーバモジュールと共に使用される光ループバックモジュールであって、波長分割多重通信における波長グリッドに応じた帯域通過特性を有する光学フィルタと、光学フィルタを介して光トランシーバモジュールの送信用レーザダイオード及び受信用受光素子を互いに光結合する光結合手段とを備えることを特徴とする。この光ループバックモジュールを用いることにより、上記した光トランシーバモジュールにおけるレーザダイオードの発光波長の調整をより簡易に行うことができる。 An optical loopback module according to the present invention is an optical loopback module used together with the optical transceiver module, and includes an optical filter having a band pass characteristic corresponding to a wavelength grid in wavelength division multiplexing communication, and an optical filter. And an optical coupling means for optically coupling the transmitting laser diode and the receiving light receiving element of the optical transceiver module to each other. By using this optical loopback module, the emission wavelength of the laser diode in the optical transceiver module described above can be adjusted more easily.
また、本発明による波長調整方法は、電気的な送信信号を光送信信号に変換するレーザダイオード、該レーザダイオードの温度を調整するための熱電変換素子、及び、光受信信号を電気的な受信信号に変換する受光素子を備える波長分割多重通信用の光トランシーバモジュールにおけるレーザダイオードの発光波長を調整する方法であって、波長分割多重通信における波長グリッドに応じた帯域通過特性を有する光学フィルタを光トランシーバモジュールの外部に設け、該光学フィルタを介してレーザダイオード及び受光素子を互いに光結合し、レーザダイオードの温度を変化させつつ受光素子が提供する信号を取得して、該信号の強度が極大となるときのレーザダイオードの温度を求めることにより設定温度を決定することを特徴とする。 Further, the wavelength adjustment method according to the present invention includes a laser diode that converts an electrical transmission signal into an optical transmission signal, a thermoelectric conversion element for adjusting the temperature of the laser diode, and an optical reception signal as an electrical reception signal. A method of adjusting a light emission wavelength of a laser diode in an optical transceiver module for wavelength division multiplex communication including a light receiving element that converts the optical filter to an optical transceiver having a band pass characteristic corresponding to a wavelength grid in wavelength division multiplex communication Provided outside the module, the laser diode and the light receiving element are optically coupled to each other via the optical filter, and the signal provided by the light receiving element is acquired while changing the temperature of the laser diode, and the intensity of the signal is maximized. The set temperature is determined by determining the temperature of the laser diode at that time.
この波長調整方法によれば、前述した光トランシーバモジュールと同様に、光学フィルタを内蔵することが困難な小型の光トランシーバモジュールにおいてもレーザダイオードの発光波長の調整(校正)を好適に行うことができる。また、光トランシーバモジュールの外部に光学フィルタを配置するだけでよく、光スペクトルアナライザといった測定機器を必要としないので、簡易に発光波長を調整できる。 According to this wavelength adjusting method, similarly to the optical transceiver module described above, the light emitting wavelength of the laser diode can be adjusted (calibrated) suitably even in a small optical transceiver module in which it is difficult to incorporate an optical filter. . Moreover, it is only necessary to arrange an optical filter outside the optical transceiver module, and no measuring instrument such as an optical spectrum analyzer is required, so that the emission wavelength can be easily adjusted.
本発明による光トランシーバモジュール、光ループバックモジュール、及び波長調整方法によれば、WDM通信に用いられる小型の光トランシーバモジュールが備えるレーザダイオードの発光波長を簡易に調整できる。 According to the optical transceiver module, the optical loopback module, and the wavelength adjusting method according to the present invention, the emission wavelength of the laser diode provided in the small optical transceiver module used for WDM communication can be easily adjusted.
以下、添付図面を参照しながら本発明による光トランシーバモジュール、光ループバックモジュール、及び波長調整方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of an optical transceiver module, an optical loopback module, and a wavelength adjusting method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明に係る光トランシーバモジュール1の構成と、この光トランシーバモジュール1と共に用いられる光ループバックモジュール50の構成とを示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an
光トランシーバモジュール1は、光ファイバといった光伝送媒体を介して、高周波信号を含む光送信信号及び光受信信号を送受するWDM通信(特にDWDM:Dense WDM)用の光トランシーバモジュールである。なお、光トランシーバモジュール1が通常の通信動作を行う際には、光ループバックモジュール50は用いられず、光トランシーバモジュール1の送信用光コネクタ11及び受信用光コネクタ12にはそれぞれ送信用及び受信用の光ファイバが接続される。
The
光トランシーバモジュール1は、光送信信号を生成する光送信モジュール2、光受信信号を受ける光受信モジュール3、制御回路4、バイアス電流回路5、変調電流回路6、光強度検出回路7、リミットアンプ8、及びこれらの構成要素を収容する筐体10を備える。光送信モジュール2は、レーザダイオード21、モニタ用フォトダイオード22、TEC(ThermoElectric Controller)23、及びサーミスタ24を有する。光受信モジュール3は、フォトダイオード(受光素子)31及びプリアンプ32を有する。制御回路4は、APC(Automatic Power Control)回路41、ATC(Auto Temperature Controller)回路42、D/A(Digital/Analog)変換回路43、A/D(Analog/Digital)変換回路44、及び中央演算処理回路(CPU)45を有する。
The
レーザダイオード21は、電気的な送信信号である駆動電流を光送信信号に変換するための発光素子である。レーザダイオード21は、バイアス電流Ib及び変調電流Imを含む駆動電流を受けて、該駆動電流に応じた強度のレーザ光を発光する。このレーザ光は、光送信信号として光トランシーバモジュール1の外部へ提供される。バイアス電流回路5は、定常的なバイアス電流Ibを生成し、このバイアス電流Ibをレーザダイオード21へ供給する。変調電流回路6は、光トランシーバモジュール1の外部から提供された高周波信号である送信信号Txに基づいて変調電流Imを生成し、この変調電流Imをレーザダイオード21へ供給する。
The
モニタ用フォトダイオード22は、レーザダイオード21において発生したレーザ光を受光して光電流といった電気信号S1に変換し、この電気信号S1を制御回路4のAPC回路41に提供する。APC回路41は、信号S1に基づいて、レーザダイオード21の発光強度(具体的には、モニタ用フォトダイオード22から出力される信号S1)が一定となるように、バイアス電流Ibの大きさを指示する信号S2を生成する。APC回路41は、この信号S2をバイアス電流回路5へ送る。バイアス電流回路5は、この信号S2に応じた大きさのバイアス電流Ibを生成する。また、APC回路41は、レーザダイオード21から出力される光送信信号の消光比(Hレベル時の光強度と、Lレベル時の光強度との比)が所定値となるように、変調電流Imの大きさを指示する信号S3を生成する。APC回路41は、この信号S3を変調電流回路6へ送る。変調電流回路6は、この信号S3に応じた大きさの変調電流Imを生成する。また、APC回路41は、変調電流Imの大きさを抑制する動作モードを備えており、後述する演算装置45から提供される信号S4に応じて、変調電流Imの大きさが低減されるように信号S3を生成する。
The
TEC23は、レーザダイオード21の温度を調整するための熱電変換素子である。TEC23は、例えばペルチェ素子などによって構成され、レーザダイオード21の近傍(レーザダイオード21との間の熱抵抗が小さい位置)に配置される。好ましい形態としては、レーザダイオード21がTEC23上に搭載される。TEC23は、ATC回路42から供給されるTEC駆動電流Itecに応じて吸熱・発熱を行う。このTEC23による吸熱・発熱の各作用により、レーザダイオード21が昇温・降温される。また、サーミスタ24は、レーザダイオード21の温度を検出するための感温素子であり、レーザダイオード21の近傍(或いは、TEC23の近傍でもよい)に配置されている。サーミスタ24は、レーザダイオード21の温度(或いはTEC23の温度)を検出し、この検出結果を表す信号S5をATC回路42に提供する。また、D/A変換回路43は、レーザダイオード21の温度を設定するために演算装置45から出力されるデジタル信号D6をアナログ信号S6に変換し、信号S6をATC回路42に提供する。ATC回路42は、信号S5及び信号S6に基づいて、レーザダイオード21の温度が信号S6に示される温度に近づくように、TEC駆動電流Itecを生成する。ATC回路42は、このTEC駆動電流ItecをTEC23に供給する。
The
フォトダイオード31は、光トランシーバモジュール1の外部から受信した高周波の光信号である光受信信号を光電流Irxといった電気的な受信信号に変換するための素子である。フォトダイオード31から出力された光電流Irxは、プリアンプ32によって電圧信号に変換され、リミットアンプ8によって増幅されたのち、差動信号RX+,RX−として光トランシーバモジュール1の外部へ出力される。また、フォトダイオード31には光強度検出回路7が接続されている。光強度検出回路7は、フォトダイオード31から提供された信号(光電流Irx)に基づいて、フォトダイオード31に入射した光の強度を示す光強度信号S7を生成する。このような光強度検出回路7は、例えばフォトダイオード31と直列に設けられた抵抗素子と、該抵抗素子の一端と接地電位線との間に接続された容量素子とを含むフィルタ回路によって構成される。すなわち、この抵抗素子における電圧降下を測定することにより、光電流Irxの平均的な大きさを検出できる。光強度検出回路7は、光電流Irxの平均的な大きさを示す光強度信号S7を生成し、この光強度信号S7をA/D変換回路44を介して演算装置45へ提供する。
The
演算装置45は、CPU、ROM及びRAM等を有するデジタルプロセッサであり、ROM等に格納されている各種プログラムを実行して光トランシーバモジュール1の動作を制御する。
The
本実施形態の演算装置45は、次の二つの動作モードに応じて光トランシーバモジュール1の動作を制御する。第1の動作モードは、レーザダイオード21の温度を設定温度(動作温度)に維持するモードであり、光トランシーバモジュール1が通常の通信動作を行う際に設定される。この動作モードでは、演算装置45が設定温度に相当する信号D6を出力する。これにより、ATC回路42は、レーザダイオード21の温度が信号S6に示される温度に近づくようにTEC駆動電流Itecを生成する。
The
また、第2の動作モードは、レーザダイオード21の発光波長を調整(校正)する動作モードであり、発光波長が所定波長となる設定温度を決定する。この動作モードでは、図1に示すように、光学フィルタ51を備える光ループバックモジュール50が予め光トランシーバモジュール1の外部に設けられ、送信用光コネクタ11と受信用光コネクタ12との間に接続される。光学フィルタ51は、当該WDM通信の波長グリッド(例えば、DWDM通信における波長グリッドは0.8nm間隔で設定されている)において最も透過率が高くなる帯域通過特性を有しており、例えば多層膜フィルタ等の分光器によって好適に実現される。
The second operation mode is an operation mode for adjusting (calibrating) the emission wavelength of the
光ループバックモジュール50は、光学フィルタ51を介してレーザダイオード21及びフォトダイオード31を互いに光結合するための光結合手段として、光ファイバ52及び53を更に備える。光ファイバ52の一端は送信用光コネクタ11に対し着脱可能に接続され、他端は光学フィルタ51の光入射面と光学的に結合されている。また、光ファイバ53の一端は受信用光コネクタ12に対し着脱可能に接続され、他端は光学フィルタ51の光出射面と光学的に結合されている。なお、レーザダイオード21及びフォトダイオード31を互いに光結合するための光結合手段は、例えば送信用光コネクタ11に対応する光入力端子、及び受信用光コネクタ12に対応する光出力端子(これらの端子は光学フィルタ51を介して光結合されている)といった構成によって実現されてもよい。
The
演算装置45は、この第2の動作モードにおいて、信号D6を徐々に変化させてレーザダイオード21の温度を変化させつつ、光強度検出回路7からの光強度信号S7をA/D変換回路44を介して取得する。そして、演算装置45は、光強度信号S7が極大となるとき(すなわち、フォトダイオード31へ入射する光の強度が極大となるとき)のレーザダイオード21の温度を、前述した設定温度として記憶する。
In this second operation mode, the
ここで、上記のような設定温度の決定によりレーザダイオード21の発光波長が調整(校正)される理由について説明する。図2(a)は、レーザダイオードの発光波長−光強度特性を概略的に示すグラフ(G1)である。図2(a)に示すように、レーザダイオードの発光強度は、発光波長λLDでピークを有する有限幅の分布となる。レーザダイオード21の発光波長λLDはレーザダイオード21の温度に依存するので、レーザダイオード21の温度を連続的に変化させると、発光波長λLDも連続的に変化する。また、本実施形態の光トランシーバモジュールでは、レーザダイオード21の温度が変化してもAPC回路41が発光強度を一定に制御する。
Here, the reason why the emission wavelength of the
また、図2(b)は、光学フィルタ51として用いられる帯域通過フィルタの波長透過特性を概略的に示すグラフ(G2)である。図2(b)に示すように、帯域通過フィルタの透過率もまた、中心波長λFTでピークを有する有限幅の分布となる。従って、光学フィルタ51を通過した光の強度は、図3(a)に示すように、グラフG1とグラフG2との重なり部分(図中の領域A)の面積と等価となる。そして、レーザダイオード21の発光波長λLDが変化することにより発光波長λLDと光学フィルタ51の中心波長λFTとが互いに接近すると、図3(b)に示すように、領域Aの面積が増大する、すなわち光学フィルタ51を通過する光の強度が増大することとなる。
FIG. 2B is a graph (G2) schematically showing the wavelength transmission characteristics of a band pass filter used as the
従って、光学フィルタ51を通過した光の強度は、当該WDM通信システムのグリッド波長(=中心波長λFT)で極大となる。すなわち、図4に示すように、レーザダイオード21の温度が波長λFTに対応する温度TLDとなるときに、フォトダイオード31に入射する光の強度が極大となる。このことから、第2の動作モードでは、レーザダイオード21の温度を連続的に変化させつつ、フォトダイオード31に入射する光の強度(すなわち光強度信号S7)が極大となるときのレーザダイオード21の温度を設定温度とすることにより、レーザダイオード21の発光波長を校正することができる。
Therefore, the intensity of the light that has passed through the
なお、光学フィルタ51の温度特性はレーザダイオード21の温度特性と比較して無視できる程度に小さい。また、光学フィルタ51は光トランシーバモジュール1の外部に設置されるので、光学フィルタ51の周囲温度はいわゆる室温となり、温度変化自体が小さい。従って、上記方法による波長調整においては、光学フィルタ51の帯域通過特性の変動については無視してもよい。
Note that the temperature characteristic of the
続いて、第2の動作モードにおける光トランシーバモジュール1の具体的な動作について、本実施形態による波長調整方法とともに、図5を参照しながら説明する。図5は、光トランシーバモジュール1の動作を含む本実施形態による波長調整方法を示すフローチャートである。
Next, a specific operation of the
まず、光学フィルタ51を光トランシーバモジュール1の外部に設け、光学フィルタ51を介してレーザダイオード21及びフォトダイオード31を互いに光結合する(ステップSa)。図1に示した形態の場合には、光ループバックモジュール50の光ファイバ52の一端を送信用光コネクタ11に接続し、光ファイバ53の一端を受信用光コネクタ12に接続する。
First, the
次に、光トランシーバモジュール1の外部から演算装置45に対して波長校正開始を示す指示信号S8(図1参照)を入力する。このとき、指示信号S8を例えばI2C等のプロトコルに従う通信回線により演算装置45に入力するとよい。なお、SFF、SFP、或いはXFPといった光トランシーバモジュールの場合、I2Cのプロトコルに従って外部装置と通信可能となっており、また、他の形式の光トランシーバモジュールも、独自規格や他の一般的な規格に従った通信手段を有し、当該手段に依存するプロトコルに従って通信可能であり、外部装置は光トランシーバモジュール内部の演算装置(コントローラ、メモリ等)にアクセスすることができる。演算装置45は、この指示信号S8を受けると、レーザダイオード21の温度TLDを掃引開始温度Tminとする。すなわち、演算装置45は、掃引開始温度Tminに対応する信号D6を生成し、この信号D6をD/A変換回路43を介してATC回路42へ送る。これにより、レーザダイオード21の温度TLDは、ATC回路42及びTEC23によって掃引開始温度Tminに制御される。また、演算装置45は、以降の演算に用いられる変数Tλ及びPλを初期化する(ステップSb)。
Next, an instruction signal S8 (see FIG. 1) indicating the start of wavelength calibration is input from the outside of the
なお、制御回路4内のメモリ(本実施形態では、演算装置45が有するメモリ。コントローラに付随するメモリや、或いはCPUが内蔵するメモリ等)には、予め、掃引開始温度Tmin、掃引終了温度Tmax、一掃引幅ΔTを記憶させておく。記憶させる値は、温度値そのものでもよいし、サーミスタ24の当該温度での抵抗値でもよいし、この抵抗値を規格化した値でもよい。
Note that, in the memory in the control circuit 4 (in this embodiment, the memory included in the
また、レーザダイオード21の発光強度をAPC回路41により安定化する。このとき、演算装置45から信号S4がAPC回路41へ提供され、APC回路41は、変調電流Imの大きさを通常の通信動作時より抑制する。また、光トランシーバモジュール1の外部から校正用の送信信号Txを入力し、APC回路41は、この送信信号Txに応じて変調電流Imを生成する。なお、校正用の送信信号Txとしては、デューティ比50%のパルス信号を用いるとよい。APC回路41によって、バイアス電流Ibの大きさは、レーザダイオード21の温度が変化した場合でもレーザダイオード21の閾値電流値付近で安定する。
Further, the light emission intensity of the
変調電流Imの大きさを通常の通信動作時より抑制するのは、次のような理由である。通常の通信動作時においては、光受信モジュール3には光ファイバ伝搬時に減衰した信号光が入力されるのに対し、光学フィルタ51を介してレーザダイオード21及びフォトダイオード31を互いに光結合する本方法では、光学フィルタ51の通過帯域に含まれる光は殆ど減衰されずに光受信モジュール3に到達する。従って、本方法のように、変調電流Imの大きさを通常の通信動作時よりも低減することによって、光受信モジュール3へ過大な強度の光が入射することを防止できる。なお、光受信モジュール3への入射光強度を抑える方法としては、他にも例えば光学フィルタ51の通過帯域における光透過率を調整する方法がある。
The reason for suppressing the magnitude of the modulation current Im from the normal communication operation is as follows. In the normal communication operation, the signal light attenuated during propagation through the optical fiber is input to the
続いて、演算装置45は、レーザダイオード21の温度TLDが掃引終了温度Tmaxを超えるまで、以下のステップSc〜Sfを繰り返す。まず、フォトダイオード31に入射する光の強度Pを検出する。すなわち、演算装置45は、光強度Pに相当する光強度信号S7をA/D変換回路44を介して取得する(ステップSc)。そして、検出した光強度Pと変数Pλとの大小を比較し(ステップSd)、光強度Pが変数Pλよりも大きい場合には、この光強度Pを変数Pλに格納すると共に、このときのレーザダイオード温度TLDを変数Tλに格納する(ステップSe)。なお、光強度Pが変数Pλよりも小さい場合には、このステップSeを行わずに次のステップSfへ移る。そして、演算装置45は、光強度Pと変数Pλとの大小にかかわらず、レーザダイオード21の温度TLDが一掃引幅ΔTだけ増加するように信号D6を変更し、この信号D6をATC回路42へ送る。温度TLDは、ATC回路42及びTEC23によってΔT増加する(ステップSf)。
Subsequently, the
レーザダイオード21の温度TLDが掃引終了温度Tmaxに到達すると、演算装置45は、このときに変数Tλとして格納されている値をレーザダイオード21の設定温度として決定し、制御回路4内のメモリに記憶する(ステップSg)。通常の通信動作の際には、こうして決定された設定温度にレーザダイオード温度TLDを制御する。これにより、光学フィルタ51の通過帯域、すなわちWDM通信における波長グリッドにレーザダイオード21の発光波長λLDを近づけることができる。なお、レーザダイオード温度TLDが設定温度で安定した後に、APC回路41によってレーザダイオード21の発光強度が所定値に近づくようにバイアス電流Ib及び変調電流Imが制御される。
When the temperature T LD of the
以上に説明した本実施形態の光トランシーバモジュール1および波長調整方法により得られる効果について説明する。SFPといった小型且つ低価格が要求される光トランシーバモジュールに、特許文献1や2に記載されたような波長安定化機能を搭載するのは、大きさやコストといった点で困難である。しかし、レーザダイオードの発光波長を調整しないと、レーザダイオードやサーミスタの経年劣化(サーミスタの特性が変動することにより、レーザダイオードの実際の温度が設定温度から乖離してしまう)により発光波長が変動してしまい、好ましくない。また、光トランシーバモジュール製造時の波長調整方法としては、波長計を用いた調整方法が一般的であるが、ピコメートル単位で波長を計測できる測定機器は高価なので、設備投資コストもしくは製造能力といった面で量産時のボトルネックとなりうる。そこで、本発明者は、WDM通信の波長グリッドに応じた帯域通過特性を有する光学フィルタ51を使用して、発光波長を自動的に校正できる構成を発案した。
The effects obtained by the
すなわち、本実施形態の光トランシーバモジュール1および波長調整方法によれば、光学フィルタ51を介してレーザダイオード21及びフォトダイオード31を互いに光結合し、レーザダイオード温度TLDを変化させつつ光強度信号S7を取得して、フォトダイオード31への光強度Pが極大となるときのレーザダイオード温度TLDを求めることによって、光学フィルタを内蔵することが困難な小型の光トランシーバモジュールにおいてもレーザダイオード21の発光波長の調整(校正)を好適に行うことができる。また、光トランシーバモジュール1の外部に光学フィルタ51を配置するだけでよく、光スペクトルアナライザといった測定機器を必要としないので、レーザダイオード21の発光波長を簡易に調整できる。そして、定期的に第2の動作モードにより発光波長を校正することで、発光波長の長期安定性を確保できる。
That is, according to the
なお、本実施形態の光トランシーバモジュール1および波長調整方法においては、光学フィルタ51において透過率が極大となる波長(中心波長λFT)が当該WDM通信の波長グリッドに精度よく合致していることが好ましいが、これはレーザダイオード21の波長制御よりも格段に精度よく実現できる。すなわち、光学フィルタ51として用いられる多層膜フィルタにおける各層の厚さを精度よく形成し、極めて狭帯域の帯域通過フィルタを得ることは容易である。
In the
本発明による光トランシーバモジュール、光ループバックモジュール、及び波長調整方法は、上記実施形態に限られるものではなく、他にも様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、光ファイバ52,53によって光トランシーバモジュール1と結合される光ループバックモジュール50を用いているが、光ループバックモジュールは、光ループバックコネクタの形態を備えても良い。すなわち、光ループバックモジュールは、光学フィルタを内蔵し、光トランシーバモジュール1の送信用光コネクタ11及び受信用光コネクタ12のそれぞれと嵌合する一対の光コネクタを備え、該一対の光コネクタ間に光学フィルタが設けられた構成を備えてもよい。本発明は、従来より光スペクトルアナライザといった測定機器を用いて行っていた波長校正を、光トランシーバモジュール自身が有する光受信機能を流用し、また、特許文献1に記載された方法のようにレーザダイオード温度を変える毎に発光波長をスキャンしてその最大強度波長を観測するのではなく、光学フィルタの帯域通過特性と発光波長との重なり部分(図3(a)、(b)の領域A)の面積(積分値)に注目し、その極大値が得られる温度をレーザダイオードの設定温度とする点に特徴がある。また、本発明による波長調整方法は、光トランシーバモジュールの使用時に限らず、出荷時に用いられることもできる。
The optical transceiver module, the optical loopback module, and the wavelength adjusting method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various other modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the
1…光トランシーバモジュール、2…光送信モジュール、3…光受信モジュール、4…制御回路、5…バイアス電流回路、6…変調電流回路、7…光強度検出回路、8…リミットアンプ、10…筐体、11…送信用光コネクタ、12…受信用光コネクタ、21…レーザダイオード、22…モニタ用フォトダイオード、23…TEC、24…サーミスタ、31…フォトダイオード、32…プリアンプ、41…APC回路、42…ATC回路、43…D/A変換回路、44…A/D変換回路、45…演算装置、50…光ループバックモジュール、51…光学フィルタ、52,53…光ファイバ、Ib…バイアス電流、Im…変調電流、Irx…光電流。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
電気的な送信信号を前記光送信信号に変換するレーザダイオードと、
該レーザダイオードの温度を調整するための熱電変換素子と、
前記光受信信号を電気的な受信信号に変換する受光素子と
を備え、
さらに、前記光トランシーバモジュールの外部に設けられ前記波長分割多重通信における波長グリッドに応じた帯域通過特性を有する光学フィルタを介して前記レーザダイオードと前記受光素子とを光結合させる場合に、前記レーザダイオードの温度を変化させつつ前記受光素子が提供する受信信号を取得して、前記受信信号が極大となるときの前記レーザダイオードの温度を求める制御回路を有することを特徴とする、光トランシーバモジュール。 An optical transceiver module for wavelength division multiplexing communication that transmits and receives an optical transmission signal and an optical reception signal via an optical transmission medium,
A laser diode for converting an electrical transmission signal into the optical transmission signal;
A thermoelectric conversion element for adjusting the temperature of the laser diode;
A light receiving element that converts the optical reception signal into an electrical reception signal, and
Further, when the laser diode and the light receiving element are optically coupled via an optical filter provided outside the optical transceiver module and having a band pass characteristic corresponding to a wavelength grid in the wavelength division multiplex communication, the laser diode An optical transceiver module, comprising: a control circuit that obtains a reception signal provided by the light receiving element while changing a temperature of the laser diode and obtains a temperature of the laser diode when the reception signal reaches a maximum.
波長分割多重通信における波長グリッドに応じた帯域通過特性を有する光学フィルタと、
前記光学フィルタを介して前記光トランシーバモジュールの送信用レーザダイオード及び受信用受光素子を互いに光結合する光結合手段と
を備えることを特徴とする、光ループバックモジュール。 An optical loopback module for use with the optical transceiver module of claim 1, comprising:
An optical filter having bandpass characteristics according to a wavelength grid in wavelength division multiplex communication;
An optical loopback module comprising: an optical coupling means for optically coupling the transmitting laser diode and the receiving light receiving element of the optical transceiver module to each other through the optical filter.
前記波長分割多重通信における波長グリッドに応じた帯域通過特性を有する光学フィルタを前記光トランシーバモジュールの外部に設け、該光学フィルタを介して前記レーザダイオード及び前記受光素子を互いに光結合し、前記レーザダイオードの温度を変化させつつ前記受光素子が提供する信号を取得して、該信号の強度が極大となるときの前記レーザダイオードの温度を求めることにより前記設定温度を決定することを特徴とする、波長調整方法。 Wavelength division multiplexing including a laser diode that converts an electrical transmission signal into an optical transmission signal, a thermoelectric conversion element for adjusting the temperature of the laser diode, and a light receiving element that converts an optical reception signal into an electrical reception signal A method for adjusting an emission wavelength of the laser diode in an optical transceiver module for communication,
An optical filter having a band pass characteristic corresponding to a wavelength grid in the wavelength division multiplex communication is provided outside the optical transceiver module, and the laser diode and the light receiving element are optically coupled to each other through the optical filter, and the laser diode Obtaining the signal provided by the light receiving element while changing the temperature of the laser, and determining the set temperature by determining the temperature of the laser diode when the intensity of the signal is maximized. Adjustment method.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006226966A JP2008053966A (en) | 2006-08-23 | 2006-08-23 | Optical transceiver module, optical loop-back module, and method of adjusting wavelength |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014017755A (en) * | 2012-07-11 | 2014-01-30 | Nec Corp | Optical transceiver, and wavelength adjusting method |
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2006
- 2006-08-23 JP JP2006226966A patent/JP2008053966A/en active Pending
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