光信号発生回路
【課題】送信データに応じて通信用ＬＤ３１０が発生する光の強度および消光比の変動を抑えることができる光信号発生回路３０を提供する。
【解決手段】例えば、本発明の一態様は、ＰＯＮシステム１０に用いられ、送信すべきデータに応じた光信号を発生する光信号発生回路３０であって、光信号を発生させる通信用ＬＤ３１０と、通信用ＬＤ３１０の近傍に設けられたダミーＬＤ３１１と、送信すべきデータに応じて通信用ＬＤ３１０を発光させ、通信用ＬＤ３１０が発光していないときにダミーＬＤ３１１を発光させることによりダミーＬＤ３１１を発熱させるドライバ回路３２とを備える。
【解決手段】例えば、本発明の一態様は、ＰＯＮシステム１０に用いられ、送信すべきデータに応じた光信号を発生する光信号発生回路３０であって、光信号を発生させる通信用ＬＤ３１０と、通信用ＬＤ３１０の近傍に設けられたダミーＬＤ３１１と、送信すべきデータに応じて通信用ＬＤ３１０を発光させ、通信用ＬＤ３１０が発光していないときにダミーＬＤ３１１を発光させることによりダミーＬＤ３１１を発熱させるドライバ回路３２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムに用いられ、送信すべきデータに応じた光信号を発生する光信号発生回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の非特許文献には、光ファイバを用いた高速光アクセスシステムであるＰＯＮシステムについて開示されている。ＰＯＮシステムでは、複数ユーザで装置や光ファイバ等の設備を共有することができるため、１ユーザ当たりの導入コストを低く抑えることができる等のメリットがある。
【０００３】
ＰＯＮシステムでは、送信データを示す電気信号が光信号に変換されて光ファイバを介して送信され、光ファイバを介して送信された光信号を電気信号に変換して受信データを取得する。送信データを示す電気信号に対応する光信号の発生には、ＬＤ（Laser Diode）が用いられる場合が多い。
【０００４】
【非特許文献１】ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＬＤは、ジャンクションの温度が上昇すると、一般的に発光量が低下する特性がある。ＬＤの発光量が低下すると、１のデータを示す光の強度と０のデータを示す光の強度との比である消光比が小さくなり、受信側でデータを正しく判別できない場合がある。また、ＬＤのジャンクションの温度が上昇すると、発光を開始するのに必要な電流の閾値が増加する場合がある。発光を開始するのに必要な電流の閾値が増加すると、これまで流していた電流ではもはやＬＤが発光しなくなり、データを正しく伝送することができなくなる。
【０００６】
これを防止するために、ＬＤ近傍の温度を温度センサにより測定し、測定された温度において適切な消光比となり、かつ、適切な強度の光を発生させることができる電流をＬＤに供給することも考えられる。しかし、ＬＤのジャンクションの位置と温度センサによって温度が測定される位置とは物理的に離れており、温度センサで測定された温度が必ずしもＬＤのジャンクションの温度をあらわしているとは限らない。そのため、ＬＤのジャンクションが高温となっているにもかかわらず、ＬＤに適切な電流が供給されずに、ＬＤが適切に発光しない場合がある。
【０００７】
このような問題は、局側の装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）にも存在するが、ＯＬＴではデータを送信する頻度がユーザ側の装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）よりも多く、ＬＤの発光頻度が多い。そのため、ＬＤのジャンクションの温度はほとんど変化せず、ＬＤのジャンクションの温度はほぼ一定となり、ＬＤの温度上昇に伴うＬＤと温度センサ近傍との温度差も少ない。そのため、その一定の温度において適切に発光する電流をＬＤに供給すれば、適切な消光比および強度の光信号を各ユーザ宅へ届けることができる。
【０００８】
しかし、ＯＮＵ側では、ＯＬＴから指定された期間においてデータを送信する必要があり、ＯＮＵのＬＤは、その期間に送信すべきデータに応じて発光し、それ以外の期間には発光しない。そのため、発光によりＬＤのジャンクションの温度が上昇しても、ＯＬＴから指定された期間外の期間にＬＤのジャンクションの温度が下がってしまい、ＬＤの温度変化は大きくなってしまう。
【０００９】
ＯＮＵからＯＬＴへ送信するデータ量が少ない場合には、ＯＮＵのＬＤの発光時間は短く、ＬＤの温度上昇も少ない。しかし、ＯＮＵからＯＬＴへ送信するデータ量が多くなり、ＯＬＴから指定された期間が長くなると、ＯＮＵのＬＤの発光時間が長くなり、ＬＤの温度上昇幅が大きくなる。そのため、ＬＤのジャンクションの温度変化が大きくなり、送信される光信号の乱れが大きくなる。
【００１０】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、送信データに応じてＬＤが発生する光の強度および消光比の変動を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明では、送信すべきデータに応じた光信号を発生させるＬＤの近傍に発熱部材を配置し、当該ＬＤが発光していないときに発熱部材を発熱させる。
【００１２】
例えば、本発明の一態様は、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムに用いられ、送信すべきデータに応じた光信号を発生する光信号発生回路であって、光信号を発生させる通信用ＬＤ（Laser Diode）と、通信用ＬＤの近傍に設けられた発熱部材と、送信すべきデータに応じて通信用ＬＤを発光させ、通信用ＬＤが発光していないときに発熱部材を発熱させる制御手段とを備えることを特徴とする光信号発生回路を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光信号発生回路によれば、送信データに応じてＬＤが発生する光の強度および消光比の変動を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るＰＯＮシステム１０の構成を示すシステム構成図である。ＰＯＮシステム１０は、ＯＬＴ１２および複数のＯＮＵ２０を備える。
【００１６】
ＯＬＴ１２は、ＰＳＴＮ（Public Switched Telephone Network）やインターネット等の通信回線１１に接続され、幹線ファイバ１３、光スプリッタ１４、およびそれぞれの支線ファイバ１５を介して、それぞれのＯＮＵ２０から受信した光信号に基づくデータを電気信号に変換して通信回線１１へ送る。
【００１７】
また、ＯＬＴ１２は、通信回線１１から受信した電気信号に基づくデータを光信号に変換し、幹線ファイバ１３、光スプリッタ１４、およびそれぞれの支線ファイバ１５を介して各ＯＮＵ２０へ同報配信する。１つの光スプリッタ１４には、例えば最大３２台のＯＮＵ２０が接続される。
【００１８】
それぞれのＯＮＵ２０は、幹線ファイバ１３、光スプリッタ１４、および支線ファイバ１５を介して、ＯＬＴ１２から同報配信された光信号に基づくデータを電気信号に変換する。そして、ＯＮＵ２０は、電気信号に変換されたデータの中で、自身に割り当てられたＬＬＩＤ（Logical Link IDentifier）が付されたデータを取り出して、汎用コンピュータや電話機等のユーザ装置１６へ送る。
【００１９】
また、それぞれのＯＮＵ２０は、ユーザ装置１６から受け取ったデータを、予めＯＬＴ１２より指定されたタイミングで光信号に変換して、幹線ファイバ１３、光スプリッタ１４、および支線ファイバ１５を介して、ＯＬＴ１２へ送る。それぞれのＯＮＵ２０から異なるタイミングで送信された光信号は、光スプリッタ１４において時分割多重化されてＯＬＴ１２に送られる。
【００２０】
図２は、ＯＮＵ２０の機能構成の一例を示すブロック図である。ＯＮＵ２０は、ＯＥ（Opto-Electric）変換器２００、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）２０１、クロック抽出部２０２、ＰＯＮフレーム終端部２０３、ユーザインターフェイス（Ｉ／Ｆ）２０４、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）フィルタ２０５、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０６、メモリ２０７、メッセージ受信バッファ２０９、電流制御値算出部２１０、メッセージ送信バッファ２１２、ＰＯＮフレーム生成部２１３、および光信号発生回路３０を備える。光信号発生回路３０は、ＬＤ−ＣＡＮ３１およびドライバ回路３２を有する。
【００２１】
ＷＤＭフィルタ２０５は、支線ファイバ１５を介して受信した光信号を波長分離してＯＥ変換器２００へ送る。また、ＷＤＭフィルタ２０５は、光信号発生回路３０から受け取った光信号を支線ファイバ１５へ送出する。ＷＤＭフィルタ２０５から出力された光信号は、ＯＥ変換器２００によって電気信号に変換され、ＡＧＣ２０１によって振幅が一定となるように制御され、クロック抽出部２０２によってリタイミングされてＰＯＮフレーム終端部２０３へ送られる。
【００２２】
ＰＯＮフレーム終端部２０３は、クロック抽出部２０２から受け取ったデータの中から、自身に割り当てられたＬＬＩＤが付されたフレームを抽出し、抽出したフレームにおいてオーバーヘッドとユーザデータとを分離し、ユーザデータをユーザインターフェイス２０４を介してユーザ装置１６へ送る。また、ＰＯＮフレーム終端部２０３は、分離したオーバーヘッドの中のメッセージをメッセージ受信バッファ２０９へ送ると共に、当該オーバーヘッドに含まれているグラント値をＰＯＮフレーム生成部２１３へ送る。
【００２３】
ＰＯＮフレーム生成部２１３は、ユーザインターフェイス２０４を介してユーザ装置１６から入力されたデータを、所定のオーバーヘッドを加えて組み立てる。そして、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、組み立てたフレームを、ＰＯＮフレーム終端部２０３から受け取ったグラント値で示されるタイミングでドライバ回路３２へ送る。グラント値の詳細はＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３に記述されている。
【００２４】
ＬＤ−ＣＡＮ３１は、流れる電流に応じて発光するＬＤ（Laser Diode）を有する。ドライバ回路３２は、ＰＯＮフレーム生成部２１３および電流制御値算出部２１０からの信号に応じてＬＤ−ＣＡＮ３１に流れる電流を制御することにより、送信すべきデータに応じた光信号をＬＤ−ＣＡＮ３１に発生させる。ＬＤ−ＣＡＮ３１が発生させた光信号は、ＷＤＭフィルタ２０５を介して支線ファイバ１５へ送出される。ＣＰＵ２０６およびメモリ２０７は対になってＯＮＵ２０内の各ブロックの監視制御を行う。
【００２５】
ここで、ＬＤ−ＣＡＮ３１内のＬＤの特性について説明する。例えば図３に示すように、ＬＤのジャンクションの温度が高い場合（例えば４５℃）における、ＬＤに流れる電流の増加に対する発光量の増加量は、低温時（例えば２５℃）のＬＤに流れる電流の増加に対する発光量の増加量よりも低くなる。そのため、低温時（例えば２５℃）には、ＬＤに入力されるモジュレーション電流の振幅がＩＭ１であれば十分な消光比（ＰＥＲ）の光信号が出力できるが、高温時（例えば４５℃）には、モジュレーション電流の振幅がＩＭ２でなければ、低温時と同等の十分な消光比の光信号が出力できない。
【００２６】
また、数百ピコ秒単位での高速な点消灯を実現するためには、ＬＤに予め閾値電流を流しておく必要があるが、高温時（例えば４５℃）の閾値電流ＩＢ２は、低温時（例えば２５℃）の閾値電流ＩＢ１よりも大きい。そのため、高温時には、バイアス電流としてより多くの電流をＬＤに流しておく必要がある。
【００２７】
そこで、例えば図４に示すような温度補償テーブル２１００を電流制御値算出部２１０に予め格納し、電流制御値算出部２１０は、図示しない温度センサによってＬＤ−ＣＡＮ３１の温度を測定し、測定した温度に応じたモジュレーション電流およびバイアス電流の制御値をドライバ回路３２に提供する。ドライバ回路３２は、電流制御値算出部２１０から提供された制御値に応じたモジュレーション電流およびバイアス電流をＬＤ−ＣＡＮ３１に流す。
【００２８】
図４に示す例において、温度補償テーブル２１００には、温度２１０１毎に、当該温度２１０１において最適な応答特性が得られるバイアス電流の制御値（ＣＢ）２１０２および最適な消光比が得られるモジュレーション電流の制御値（ＣＭ）２１０３が格納されている。バイアス電流制御値２１０２およびモジュレーション電流制御値２１０３は、それぞれ、ドライバ回路３２が有するバイアス電流用の直流電流源およびモジュレーション電流用の直流電流源に入力されるディジタル値である。
【００２９】
なお、測定した温度が温度補償テーブル２１００に登録されている温度と一致しない場合、電流制御値算出部２１０は、温度補償テーブル２１００に登録されている温度の中で、最も近い温度に対応するモジュレーション電流およびバイアス電流の制御値を出力するようにしてもよく、温度補償テーブル２１００に登録されている温度の中で、最も近い温度に対応するモジュレーション電流およびバイアス電流の制御値と、２番目に近い温度に対応するモジュレーション電流およびバイアス電流の制御値とを直線近似して、測定した温度に対応するモジュレーション電流およびバイアス電流の制御値を算出して出力するようにしてもよい。
【００３０】
図５は、光信号発生回路３０の回路構成の一例を示す回路図である。ＬＤ−ＣＡＮ３１は、通信用ＬＤ３１０、ダミーＬＤ３１１、および遮光部材３１２を有する。通信用ＬＤ３１０は、ドライバ回路３２によって制御された電流に基づき送信すべきデータに応じた光信号を発生させる。ダミーＬＤ３１１は、通信用ＬＤ３１０と同一のＬＤであり、光を透過しない遮光部材３１２に囲まれている。同一のＬＤとは、例えば通信用ＬＤ３１０と同一のメーカ、同一の型番、あるいは同一のロットのＬＤ等を意味する。
【００３１】
図６は、ＬＤ−ＣＡＮ３１の構造の一例を示す図である。図６（ｂ）は、ＬＤ−ＣＡＮ３１の上面図を示し、図６（ａ）は、図６（ｂ）におけるＬＤ−ＣＡＮ３１のＡ−Ａ断面図を示す。
【００３２】
通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１は、レンズ３１３、筐体３１４、および基板３１５を有するＣＡＮ内に配置され、基板３１５上に互いに近接して配置される。ダミーＬＤ３１１が発する光は遮光部材３１２によって遮られ、ＬＤ−ＣＡＮ３１の外部へ放射されないようになっている。このように、通信用ＬＤ３１０とダミーＬＤ３１１とは同一の基板３１５上に互いに近接して配置されるため、通信用ＬＤ３１０が発光していないときにダミーＬＤ３１１を発光させれば、通信用ＬＤ３１０のジャンクションの温度を常温よりも高く保つことができる。
【００３３】
図５に戻って説明を続ける。ドライバ回路３２は、スイッチング素子３２０、スイッチング素子３２１、インバータ３２２、スイッチング素子３２３、スイッチング素子３２４、直流電流源３２５、直流電流源３２６、およびインバータ３２７を有する。直流電流源３２５は、電流制御値算出部２１０から供給されたモジュレーション電流制御値ＣＭに応じたモジュレーション電流ＩＭを、スイッチング素子３２０またはスイッチング素子３２１のいずれか一方に流す。本実施形態において、スイッチング素子３２０、スイッチング素子３２１、スイッチング素子３２３、およびスイッチング素子３２４は、ＮＰＮトランジスタである。
【００３４】
ＰＯＮフレーム生成部２１３から供給されるモジュレーション信号は、送信すべきデータに応じてＨまたはＬを示す信号であり、モジュレーション信号がＨの場合に、スイッチング素子３２０がＯＮとなり、通信用ＬＤ３１０には、直流電流源３２５よって制御されたモジュレーション電流ＩＭが流れ、モジュレーション信号がＬの場合には、スイッチング素子３２１がＯＮとなり、ダミーＬＤ３１１には、直流電流源３２５よって制御されたモジュレーション電流ＩＭが流れる。
【００３５】
直流電流源３２６は、電流制御値算出部２１０から供給されたバイアス電流制御値ＣＢに応じたバイアス電流ＩＢを、スイッチング素子３２３またはスイッチング素子３２４のいずれか一方に流す。ＰＯＮフレーム生成部２１３から供給されるバイアス制御信号は、ＯＬＴ１２から割り当てられたデータ送信期間にＨとなる信号であり、バイアス制御信号がＨの場合に、スイッチング素子３２３がＯＮとなり、通信用ＬＤ３１０には、直流電流源３２６よって制御されたバイアス電流ＩＢが流れ、バイアス制御信号がＬの場合には、スイッチング素子３２４がＯＮとなり、ダミーＬＤ３１１には、直流電流源３２６よって制御されたバイアス電流ＩＢが流れる。
【００３６】
バイアス制御信号およびモジュレーション信号の信号レベルの組み合わせ毎に、通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１のそれぞれに流れる電流の関係を図示すると、例えば図７のようになる。なお、バイアス制御信号がＬの場合（即ち、ＯＬＴ１２から割り当てられたデータ送信期間以外の期間）にはデータが送信されないため、モジュレーション信号がＨになることはない。
【００３７】
次に、通信用ＬＤおよびダミーＬＤに流れる電流の関係を、図８を用いて詳細に説明する。ＰＯＮフレーム生成部２１３から供給されるバイアス制御信号は、ＯＬＴ１２から割り当てられたデータ送信期間にＨとなり、通信用ＬＤ３１０には、例えば図８（ａ）に示すように、当該期間に直流電流源３２６よって制御されたバイアス電流ＩＢが流れる。
【００３８】
なお、送信すべきデータの最初のビットから光信号が高速に立ち上がるように、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、ＯＬＴ１２から割り当てられたデータ送信期間の所定期間前からバイアス制御信号をＨにするようにしてもよい。
【００３９】
また、ダミーＬＤ３１１には、例えば図８（ｂ）に示すように、ＯＬＴ１２から割り当てられたデータ送信期間以外の期間に、直流電流源３２６よって制御されたバイアス電流ＩＢが流れる。
【００４０】
また、ＰＯＮフレーム生成部２１３から供給されるモジュレーション信号は、ＯＬＴ１２から割り当てられたデータ送信期間において、送信すべきデータに応じてＨまたはＬになり、通信用ＬＤ３１０には、例えば図８（ｃ）に示すように、送信すべきデータが例えば１のときに、直流電流源３２５よって制御されたモジュレーション電流ＩＭが流れる。
【００４１】
また、ダミーＬＤ３１１には、例えば図８（ｄ）に示すように、送信すべきデータが例えば０のときまたは送信すべきデータが存在しないとき（ＯＬＴ１２から割り当てられたデータ送信期間以外の期間）に、直流電流源３２５よって制御されたモジュレーション電流ＩＭが流れる。
【００４２】
これらを総合すると、通信用ＬＤ３１０に流れるトータルの電流は、例えば図８（ｅ）のようになり、ダミーＬＤ３１１に流れるトータルの電流は、例えば図８（ｆ）のようになる。図８（ｅ）および（ｆ）を参照すると、通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１に流れる電流の合計は、それぞれの時点において一定（ＩＢ＋ＩＭ）となっている。
【００４３】
このように、ドライバ回路３２は、通信用ＬＤ３１０が発光している場合にダミーＬＤ３１１に電流を流さず、通信用ＬＤ３１０に電流が流れていない場合（データ送信期間以外の期間）には通信用ＬＤ３１０が発光するときに通信用ＬＤ３１０に流れる電流（バイアス電流ＩＢ＋モジュレーション電流ＩＭ）をダミーＬＤ３１１に流す。
【００４４】
通信用ＬＤ３１０とダミーＬＤ３１１とは同一の基板３１５上に近接して配置されているので、データ送信期間以外の期間においても、ダミーＬＤ３１１に流れる電流によってダミーＬＤ３１１は発熱し、通信用ＬＤ３１０のジャンクションの温度を高く保つことができる。これにより、通信用ＬＤ３１０が発生する光の強度および消光比の変動を抑えることができる。
【００４５】
また、ドライバ回路３２は、データ送信期間において通信用ＬＤ３１０が発光していない場合にダミーＬＤ３１１にモジュレーション電流ＩＭを流す。これにより、０を示すデータが連続した場合であっても、ダミーＬＤ３１１に流れるモジュレーション電流ＩＭによる発熱によって、ダミーＬＤ３１１は、通信用ＬＤ３１０のジャンクションの温度を高く保つことができ、通信用ＬＤ３１０のジャンクションの温度の変動をさらに少なくすることができる。
【００４６】
なお、図８では、ＬＤ−ＣＡＮ３１の温度が一定であることを前提としている。ＬＤ−ＣＡＮ３１の温度が変化した場合、電流制御値算出部２１０がその温度に応じたモジュレーション電流ＩＭおよびバイアス電流ＩＢの制御値を算出してドライバ回路３２に供給し、ドライバ回路３２は、制御値に応じたモジュレーション電流ＩＭおよびバイアス電流ＩＢを、通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１に流す。
【００４７】
図９は、ＯＮＵ２０における光信号の送信動作の一例を示すフローチャートである。例えば電源を投入されることにより、ＯＮＵ２０は、本フローチャートに示す動作を開始する。
【００４８】
まず、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、モジュレーション信号およびバイアス制御信号をＬにする（Ｓ１００）。そして、電流制御値算出部２１０は、ＬＤ−ＣＡＮ３１の温度を測定し（Ｓ１０１）、温度補償テーブル２１００を参照して、測定した温度に対応するモジュレーション電流の制御値ＣＭおよびバイアス電流の制御値ＣＢを算出し、算出した制御値をドライバ回路３２に提供する（Ｓ１０２）。
【００４９】
次に、電流制御値算出部２１０は、ＯＬＴ１２から割り当てられたデータ送信期間か否かを判定する（Ｓ１０３）。データ送信期間ではない場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、ステップＳ１０８に示す処理を実行する。
【００５０】
データ送信期間である場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、バイアス制御信号をＨにし（Ｓ１０４）、送信すべきデータに応じてモジュレーション信号をＨまたはＬにする（Ｓ１０５）。そして、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、データ送信期間が終了したか否かを判定する（Ｓ１０６）。データ送信期間が終了していない場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、再びステップＳ１０５を繰り返す。
【００５１】
データ送信期間が終了した場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、バイアス制御信号をＬにし（Ｓ１０７）、ＯＮＵ２０の電源がＯＦＦになったか否かを判定する（Ｓ１０８）。ＯＮＵ２０の電源がＯＦＦになっていない場合（Ｓ１０８：Ｎｏ）、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、再びステップＳ１００に示した処理を実行する。ＯＮＵ２０の電源がＯＦＦになった場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、ＯＮＵ２０は、本フローチャート示した光信号の送信動作を終了する。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態について説明した。
【００５３】
上記説明から明らかなように、本実施形態の光信号発生回路３０によれば、送信データに応じて通信用ＬＤ３１０が発生する光の強度および消光比の変動を抑えることができる。
【００５４】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００５５】
例えば、上記した実施の形態において、ＬＤ−ＣＡＮ３１内には、ダミーＬＤ３１１に代えて、チップ抵抗等のような、発生する熱の制御が可能な発熱素子を設けてもよい。この場合、ドライバ回路３２は、通信用ＬＤ３１０が発光していないときに、発熱素子を発熱させる。通信用ＬＤ３１０が発光していないときに発熱素子に発熱させる熱量は、通信用ＬＤ３１０のジャンクションの温度が、通信用ＬＤ３１０が発光し続けたときの温度を維持するのに必要な熱量であることが好ましい。
【００５６】
また、図５に示した回路構成において、ダミーＬＤ３１１の代わりに発熱素子としてチップ抵抗を設けた場合、当該チップ抵抗の抵抗値は、通信用ＬＤ３１０が発光している際に通信用ＬＤ３１０が消費している電力をＰとした場合に、例えば、モジュレーション電流ＩＭ＋バイアス電流ＩＢが当該チップ抵抗に流れているときに当該電力Ｐと同程度の電力消費となる抵抗値にしてもよい。
【００５７】
ダミーＬＤ３１１の代わりに発熱素子としてチップ抵抗を設けた場合、例えば、図１０に示すように、当該チップ抵抗３１６は、通信用ＬＤ３１０の近傍に設けられることが好ましい。なお、ダミーＬＤ３１１に代えてチップ抵抗３１６を設けた場合、チップ抵抗は発光しないため、遮光部材３１２は不要となる。発熱素子として安価なチップ抵抗を用いることで、ＬＤ−ＣＡＮ３１のコストを低く抑えることができる。
【００５８】
また、上記した実施形態では、数百ピコ秒単位での高速な点消灯が求められる高速光通信システム用の光信号発生回路３０を例に説明したが、本発明はこれに限られず、比較的低速な光通信システムにおいても各実施形態の光信号発生回路３０を適用することができる。しかし、この場合、高速な点消灯が不要であるため、バイアス電流が不要となる。
【００５９】
例えば、上記した実施形態におけるＬＤ−ＣＡＮ３１を、比較的低速な光通信システムに用いた場合、通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１に流れる電流は、例えば図１１に示すようになる。本例において、通信用ＬＤ３１０は、モジュレーション信号がＨのときにモジュレーション電流ＩＭで発光し、ダミーＬＤ３１１は、通信用ＬＤ３１０が発光していないときにモジュレーション電流ＩＭで発光する。
【００６０】
また、上記した実施形態において、通信用ＬＤ３１０は、ダミーＬＤ３１１と共に、レンズ３１３、筐体３１４、および基板３１５を有するＣＡＮ内に配置されるが、本発明はこれに限られない。例えば、通信用ＬＤ３１０が基板の一方の面に配置され、ダミーＬＤ３１１が当該基板の他方の面に、当該基板と垂直な直線が通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１を通るように配置されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に係るＰＯＮシステム１０の構成を示すシステム構成図である。
【図２】ＯＮＵ２０の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３】ＬＤの特性を説明するための概念図である。
【図４】電流制御値算出部２１０が保持する温度補償テーブル２１００のデータ構造の一例を示す図である。
【図５】光信号発生回路３０の回路構成の一例を示す回路図である。
【図６】ＬＤ−ＣＡＮ３１の構造の一例を示す断面図（ａ）および上面図（ｂ）である。
【図７】バイアス制御信号およびモジュレーション信号の信号レベルの組み合わせ毎に、通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１のそれぞれに流れる電流を示す図である。
【図８】通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１に流れる電流の関係を詳細に説明するための概念図である。
【図９】ＯＮＵ２０における光信号の送信動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】ＬＤ−ＣＡＮ３１の構造の他の例を示す断面図（ａ）および上面図（ｂ）である。
【図１１】他の例において通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１に流れる電流の関係を詳細に説明するための概念図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０・・・ＰＯＮシステム、１１・・・通信回線、１２・・・ＯＬＴ、１３・・・幹線ファイバ、１４・・・光スプリッタ、１５・・・支線ファイバ、１６・・・ユーザ装置、２０・・・ＯＮＵ、２００・・・ＯＥ変換器、２０１・・・ＡＧＣ、２０２・・・クロック抽出部、２０３・・・ＰＯＮフレーム終端部、２０４・・・ユーザインターフェイス、２０５・・・ＷＤＭフィルタ、２０６・・・ＣＰＵ、２０７・・・メモリ、２０９・・・メッセージ受信バッファ、２１０・・・電流制御値算出部、２１２・・・メッセージ送信バッファ、２１３・・・ＰＯＮフレーム生成部、３０・・・光信号発生回路、３１・・・ＬＤ−ＣＡＮ、３１０・・・通信用ＬＤ、３１１・・・ダミーＬＤ、３１２・・・遮光部材、３１３・・・レンズ、３１４・・・筐体、３１５・・・基板、３１６・・・チップ抵抗、３２・・・ドライバ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムに用いられ、送信すべきデータに応じた光信号を発生する光信号発生回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の非特許文献には、光ファイバを用いた高速光アクセスシステムであるＰＯＮシステムについて開示されている。ＰＯＮシステムでは、複数ユーザで装置や光ファイバ等の設備を共有することができるため、１ユーザ当たりの導入コストを低く抑えることができる等のメリットがある。
【０００３】
ＰＯＮシステムでは、送信データを示す電気信号が光信号に変換されて光ファイバを介して送信され、光ファイバを介して送信された光信号を電気信号に変換して受信データを取得する。送信データを示す電気信号に対応する光信号の発生には、ＬＤ（Laser Diode）が用いられる場合が多い。
【０００４】
【非特許文献１】ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＬＤは、ジャンクションの温度が上昇すると、一般的に発光量が低下する特性がある。ＬＤの発光量が低下すると、１のデータを示す光の強度と０のデータを示す光の強度との比である消光比が小さくなり、受信側でデータを正しく判別できない場合がある。また、ＬＤのジャンクションの温度が上昇すると、発光を開始するのに必要な電流の閾値が増加する場合がある。発光を開始するのに必要な電流の閾値が増加すると、これまで流していた電流ではもはやＬＤが発光しなくなり、データを正しく伝送することができなくなる。
【０００６】
これを防止するために、ＬＤ近傍の温度を温度センサにより測定し、測定された温度において適切な消光比となり、かつ、適切な強度の光を発生させることができる電流をＬＤに供給することも考えられる。しかし、ＬＤのジャンクションの位置と温度センサによって温度が測定される位置とは物理的に離れており、温度センサで測定された温度が必ずしもＬＤのジャンクションの温度をあらわしているとは限らない。そのため、ＬＤのジャンクションが高温となっているにもかかわらず、ＬＤに適切な電流が供給されずに、ＬＤが適切に発光しない場合がある。
【０００７】
このような問題は、局側の装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）にも存在するが、ＯＬＴではデータを送信する頻度がユーザ側の装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）よりも多く、ＬＤの発光頻度が多い。そのため、ＬＤのジャンクションの温度はほとんど変化せず、ＬＤのジャンクションの温度はほぼ一定となり、ＬＤの温度上昇に伴うＬＤと温度センサ近傍との温度差も少ない。そのため、その一定の温度において適切に発光する電流をＬＤに供給すれば、適切な消光比および強度の光信号を各ユーザ宅へ届けることができる。
【０００８】
しかし、ＯＮＵ側では、ＯＬＴから指定された期間においてデータを送信する必要があり、ＯＮＵのＬＤは、その期間に送信すべきデータに応じて発光し、それ以外の期間には発光しない。そのため、発光によりＬＤのジャンクションの温度が上昇しても、ＯＬＴから指定された期間外の期間にＬＤのジャンクションの温度が下がってしまい、ＬＤの温度変化は大きくなってしまう。
【０００９】
ＯＮＵからＯＬＴへ送信するデータ量が少ない場合には、ＯＮＵのＬＤの発光時間は短く、ＬＤの温度上昇も少ない。しかし、ＯＮＵからＯＬＴへ送信するデータ量が多くなり、ＯＬＴから指定された期間が長くなると、ＯＮＵのＬＤの発光時間が長くなり、ＬＤの温度上昇幅が大きくなる。そのため、ＬＤのジャンクションの温度変化が大きくなり、送信される光信号の乱れが大きくなる。
【００１０】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、送信データに応じてＬＤが発生する光の強度および消光比の変動を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明では、送信すべきデータに応じた光信号を発生させるＬＤの近傍に発熱部材を配置し、当該ＬＤが発光していないときに発熱部材を発熱させる。
【００１２】
例えば、本発明の一態様は、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムに用いられ、送信すべきデータに応じた光信号を発生する光信号発生回路であって、光信号を発生させる通信用ＬＤ（Laser Diode）と、通信用ＬＤの近傍に設けられた発熱部材と、送信すべきデータに応じて通信用ＬＤを発光させ、通信用ＬＤが発光していないときに発熱部材を発熱させる制御手段とを備えることを特徴とする光信号発生回路を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光信号発生回路によれば、送信データに応じてＬＤが発生する光の強度および消光比の変動を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るＰＯＮシステム１０の構成を示すシステム構成図である。ＰＯＮシステム１０は、ＯＬＴ１２および複数のＯＮＵ２０を備える。
【００１６】
ＯＬＴ１２は、ＰＳＴＮ（Public Switched Telephone Network）やインターネット等の通信回線１１に接続され、幹線ファイバ１３、光スプリッタ１４、およびそれぞれの支線ファイバ１５を介して、それぞれのＯＮＵ２０から受信した光信号に基づくデータを電気信号に変換して通信回線１１へ送る。
【００１７】
また、ＯＬＴ１２は、通信回線１１から受信した電気信号に基づくデータを光信号に変換し、幹線ファイバ１３、光スプリッタ１４、およびそれぞれの支線ファイバ１５を介して各ＯＮＵ２０へ同報配信する。１つの光スプリッタ１４には、例えば最大３２台のＯＮＵ２０が接続される。
【００１８】
それぞれのＯＮＵ２０は、幹線ファイバ１３、光スプリッタ１４、および支線ファイバ１５を介して、ＯＬＴ１２から同報配信された光信号に基づくデータを電気信号に変換する。そして、ＯＮＵ２０は、電気信号に変換されたデータの中で、自身に割り当てられたＬＬＩＤ（Logical Link IDentifier）が付されたデータを取り出して、汎用コンピュータや電話機等のユーザ装置１６へ送る。
【００１９】
また、それぞれのＯＮＵ２０は、ユーザ装置１６から受け取ったデータを、予めＯＬＴ１２より指定されたタイミングで光信号に変換して、幹線ファイバ１３、光スプリッタ１４、および支線ファイバ１５を介して、ＯＬＴ１２へ送る。それぞれのＯＮＵ２０から異なるタイミングで送信された光信号は、光スプリッタ１４において時分割多重化されてＯＬＴ１２に送られる。
【００２０】
図２は、ＯＮＵ２０の機能構成の一例を示すブロック図である。ＯＮＵ２０は、ＯＥ（Opto-Electric）変換器２００、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）２０１、クロック抽出部２０２、ＰＯＮフレーム終端部２０３、ユーザインターフェイス（Ｉ／Ｆ）２０４、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）フィルタ２０５、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０６、メモリ２０７、メッセージ受信バッファ２０９、電流制御値算出部２１０、メッセージ送信バッファ２１２、ＰＯＮフレーム生成部２１３、および光信号発生回路３０を備える。光信号発生回路３０は、ＬＤ−ＣＡＮ３１およびドライバ回路３２を有する。
【００２１】
ＷＤＭフィルタ２０５は、支線ファイバ１５を介して受信した光信号を波長分離してＯＥ変換器２００へ送る。また、ＷＤＭフィルタ２０５は、光信号発生回路３０から受け取った光信号を支線ファイバ１５へ送出する。ＷＤＭフィルタ２０５から出力された光信号は、ＯＥ変換器２００によって電気信号に変換され、ＡＧＣ２０１によって振幅が一定となるように制御され、クロック抽出部２０２によってリタイミングされてＰＯＮフレーム終端部２０３へ送られる。
【００２２】
ＰＯＮフレーム終端部２０３は、クロック抽出部２０２から受け取ったデータの中から、自身に割り当てられたＬＬＩＤが付されたフレームを抽出し、抽出したフレームにおいてオーバーヘッドとユーザデータとを分離し、ユーザデータをユーザインターフェイス２０４を介してユーザ装置１６へ送る。また、ＰＯＮフレーム終端部２０３は、分離したオーバーヘッドの中のメッセージをメッセージ受信バッファ２０９へ送ると共に、当該オーバーヘッドに含まれているグラント値をＰＯＮフレーム生成部２１３へ送る。
【００２３】
ＰＯＮフレーム生成部２１３は、ユーザインターフェイス２０４を介してユーザ装置１６から入力されたデータを、所定のオーバーヘッドを加えて組み立てる。そして、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、組み立てたフレームを、ＰＯＮフレーム終端部２０３から受け取ったグラント値で示されるタイミングでドライバ回路３２へ送る。グラント値の詳細はＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３に記述されている。
【００２４】
ＬＤ−ＣＡＮ３１は、流れる電流に応じて発光するＬＤ（Laser Diode）を有する。ドライバ回路３２は、ＰＯＮフレーム生成部２１３および電流制御値算出部２１０からの信号に応じてＬＤ−ＣＡＮ３１に流れる電流を制御することにより、送信すべきデータに応じた光信号をＬＤ−ＣＡＮ３１に発生させる。ＬＤ−ＣＡＮ３１が発生させた光信号は、ＷＤＭフィルタ２０５を介して支線ファイバ１５へ送出される。ＣＰＵ２０６およびメモリ２０７は対になってＯＮＵ２０内の各ブロックの監視制御を行う。
【００２５】
ここで、ＬＤ−ＣＡＮ３１内のＬＤの特性について説明する。例えば図３に示すように、ＬＤのジャンクションの温度が高い場合（例えば４５℃）における、ＬＤに流れる電流の増加に対する発光量の増加量は、低温時（例えば２５℃）のＬＤに流れる電流の増加に対する発光量の増加量よりも低くなる。そのため、低温時（例えば２５℃）には、ＬＤに入力されるモジュレーション電流の振幅がＩＭ１であれば十分な消光比（ＰＥＲ）の光信号が出力できるが、高温時（例えば４５℃）には、モジュレーション電流の振幅がＩＭ２でなければ、低温時と同等の十分な消光比の光信号が出力できない。
【００２６】
また、数百ピコ秒単位での高速な点消灯を実現するためには、ＬＤに予め閾値電流を流しておく必要があるが、高温時（例えば４５℃）の閾値電流ＩＢ２は、低温時（例えば２５℃）の閾値電流ＩＢ１よりも大きい。そのため、高温時には、バイアス電流としてより多くの電流をＬＤに流しておく必要がある。
【００２７】
そこで、例えば図４に示すような温度補償テーブル２１００を電流制御値算出部２１０に予め格納し、電流制御値算出部２１０は、図示しない温度センサによってＬＤ−ＣＡＮ３１の温度を測定し、測定した温度に応じたモジュレーション電流およびバイアス電流の制御値をドライバ回路３２に提供する。ドライバ回路３２は、電流制御値算出部２１０から提供された制御値に応じたモジュレーション電流およびバイアス電流をＬＤ−ＣＡＮ３１に流す。
【００２８】
図４に示す例において、温度補償テーブル２１００には、温度２１０１毎に、当該温度２１０１において最適な応答特性が得られるバイアス電流の制御値（ＣＢ）２１０２および最適な消光比が得られるモジュレーション電流の制御値（ＣＭ）２１０３が格納されている。バイアス電流制御値２１０２およびモジュレーション電流制御値２１０３は、それぞれ、ドライバ回路３２が有するバイアス電流用の直流電流源およびモジュレーション電流用の直流電流源に入力されるディジタル値である。
【００２９】
なお、測定した温度が温度補償テーブル２１００に登録されている温度と一致しない場合、電流制御値算出部２１０は、温度補償テーブル２１００に登録されている温度の中で、最も近い温度に対応するモジュレーション電流およびバイアス電流の制御値を出力するようにしてもよく、温度補償テーブル２１００に登録されている温度の中で、最も近い温度に対応するモジュレーション電流およびバイアス電流の制御値と、２番目に近い温度に対応するモジュレーション電流およびバイアス電流の制御値とを直線近似して、測定した温度に対応するモジュレーション電流およびバイアス電流の制御値を算出して出力するようにしてもよい。
【００３０】
図５は、光信号発生回路３０の回路構成の一例を示す回路図である。ＬＤ−ＣＡＮ３１は、通信用ＬＤ３１０、ダミーＬＤ３１１、および遮光部材３１２を有する。通信用ＬＤ３１０は、ドライバ回路３２によって制御された電流に基づき送信すべきデータに応じた光信号を発生させる。ダミーＬＤ３１１は、通信用ＬＤ３１０と同一のＬＤであり、光を透過しない遮光部材３１２に囲まれている。同一のＬＤとは、例えば通信用ＬＤ３１０と同一のメーカ、同一の型番、あるいは同一のロットのＬＤ等を意味する。
【００３１】
図６は、ＬＤ−ＣＡＮ３１の構造の一例を示す図である。図６（ｂ）は、ＬＤ−ＣＡＮ３１の上面図を示し、図６（ａ）は、図６（ｂ）におけるＬＤ−ＣＡＮ３１のＡ−Ａ断面図を示す。
【００３２】
通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１は、レンズ３１３、筐体３１４、および基板３１５を有するＣＡＮ内に配置され、基板３１５上に互いに近接して配置される。ダミーＬＤ３１１が発する光は遮光部材３１２によって遮られ、ＬＤ−ＣＡＮ３１の外部へ放射されないようになっている。このように、通信用ＬＤ３１０とダミーＬＤ３１１とは同一の基板３１５上に互いに近接して配置されるため、通信用ＬＤ３１０が発光していないときにダミーＬＤ３１１を発光させれば、通信用ＬＤ３１０のジャンクションの温度を常温よりも高く保つことができる。
【００３３】
図５に戻って説明を続ける。ドライバ回路３２は、スイッチング素子３２０、スイッチング素子３２１、インバータ３２２、スイッチング素子３２３、スイッチング素子３２４、直流電流源３２５、直流電流源３２６、およびインバータ３２７を有する。直流電流源３２５は、電流制御値算出部２１０から供給されたモジュレーション電流制御値ＣＭに応じたモジュレーション電流ＩＭを、スイッチング素子３２０またはスイッチング素子３２１のいずれか一方に流す。本実施形態において、スイッチング素子３２０、スイッチング素子３２１、スイッチング素子３２３、およびスイッチング素子３２４は、ＮＰＮトランジスタである。
【００３４】
ＰＯＮフレーム生成部２１３から供給されるモジュレーション信号は、送信すべきデータに応じてＨまたはＬを示す信号であり、モジュレーション信号がＨの場合に、スイッチング素子３２０がＯＮとなり、通信用ＬＤ３１０には、直流電流源３２５よって制御されたモジュレーション電流ＩＭが流れ、モジュレーション信号がＬの場合には、スイッチング素子３２１がＯＮとなり、ダミーＬＤ３１１には、直流電流源３２５よって制御されたモジュレーション電流ＩＭが流れる。
【００３５】
直流電流源３２６は、電流制御値算出部２１０から供給されたバイアス電流制御値ＣＢに応じたバイアス電流ＩＢを、スイッチング素子３２３またはスイッチング素子３２４のいずれか一方に流す。ＰＯＮフレーム生成部２１３から供給されるバイアス制御信号は、ＯＬＴ１２から割り当てられたデータ送信期間にＨとなる信号であり、バイアス制御信号がＨの場合に、スイッチング素子３２３がＯＮとなり、通信用ＬＤ３１０には、直流電流源３２６よって制御されたバイアス電流ＩＢが流れ、バイアス制御信号がＬの場合には、スイッチング素子３２４がＯＮとなり、ダミーＬＤ３１１には、直流電流源３２６よって制御されたバイアス電流ＩＢが流れる。
【００３６】
バイアス制御信号およびモジュレーション信号の信号レベルの組み合わせ毎に、通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１のそれぞれに流れる電流の関係を図示すると、例えば図７のようになる。なお、バイアス制御信号がＬの場合（即ち、ＯＬＴ１２から割り当てられたデータ送信期間以外の期間）にはデータが送信されないため、モジュレーション信号がＨになることはない。
【００３７】
次に、通信用ＬＤおよびダミーＬＤに流れる電流の関係を、図８を用いて詳細に説明する。ＰＯＮフレーム生成部２１３から供給されるバイアス制御信号は、ＯＬＴ１２から割り当てられたデータ送信期間にＨとなり、通信用ＬＤ３１０には、例えば図８（ａ）に示すように、当該期間に直流電流源３２６よって制御されたバイアス電流ＩＢが流れる。
【００３８】
なお、送信すべきデータの最初のビットから光信号が高速に立ち上がるように、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、ＯＬＴ１２から割り当てられたデータ送信期間の所定期間前からバイアス制御信号をＨにするようにしてもよい。
【００３９】
また、ダミーＬＤ３１１には、例えば図８（ｂ）に示すように、ＯＬＴ１２から割り当てられたデータ送信期間以外の期間に、直流電流源３２６よって制御されたバイアス電流ＩＢが流れる。
【００４０】
また、ＰＯＮフレーム生成部２１３から供給されるモジュレーション信号は、ＯＬＴ１２から割り当てられたデータ送信期間において、送信すべきデータに応じてＨまたはＬになり、通信用ＬＤ３１０には、例えば図８（ｃ）に示すように、送信すべきデータが例えば１のときに、直流電流源３２５よって制御されたモジュレーション電流ＩＭが流れる。
【００４１】
また、ダミーＬＤ３１１には、例えば図８（ｄ）に示すように、送信すべきデータが例えば０のときまたは送信すべきデータが存在しないとき（ＯＬＴ１２から割り当てられたデータ送信期間以外の期間）に、直流電流源３２５よって制御されたモジュレーション電流ＩＭが流れる。
【００４２】
これらを総合すると、通信用ＬＤ３１０に流れるトータルの電流は、例えば図８（ｅ）のようになり、ダミーＬＤ３１１に流れるトータルの電流は、例えば図８（ｆ）のようになる。図８（ｅ）および（ｆ）を参照すると、通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１に流れる電流の合計は、それぞれの時点において一定（ＩＢ＋ＩＭ）となっている。
【００４３】
このように、ドライバ回路３２は、通信用ＬＤ３１０が発光している場合にダミーＬＤ３１１に電流を流さず、通信用ＬＤ３１０に電流が流れていない場合（データ送信期間以外の期間）には通信用ＬＤ３１０が発光するときに通信用ＬＤ３１０に流れる電流（バイアス電流ＩＢ＋モジュレーション電流ＩＭ）をダミーＬＤ３１１に流す。
【００４４】
通信用ＬＤ３１０とダミーＬＤ３１１とは同一の基板３１５上に近接して配置されているので、データ送信期間以外の期間においても、ダミーＬＤ３１１に流れる電流によってダミーＬＤ３１１は発熱し、通信用ＬＤ３１０のジャンクションの温度を高く保つことができる。これにより、通信用ＬＤ３１０が発生する光の強度および消光比の変動を抑えることができる。
【００４５】
また、ドライバ回路３２は、データ送信期間において通信用ＬＤ３１０が発光していない場合にダミーＬＤ３１１にモジュレーション電流ＩＭを流す。これにより、０を示すデータが連続した場合であっても、ダミーＬＤ３１１に流れるモジュレーション電流ＩＭによる発熱によって、ダミーＬＤ３１１は、通信用ＬＤ３１０のジャンクションの温度を高く保つことができ、通信用ＬＤ３１０のジャンクションの温度の変動をさらに少なくすることができる。
【００４６】
なお、図８では、ＬＤ−ＣＡＮ３１の温度が一定であることを前提としている。ＬＤ−ＣＡＮ３１の温度が変化した場合、電流制御値算出部２１０がその温度に応じたモジュレーション電流ＩＭおよびバイアス電流ＩＢの制御値を算出してドライバ回路３２に供給し、ドライバ回路３２は、制御値に応じたモジュレーション電流ＩＭおよびバイアス電流ＩＢを、通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１に流す。
【００４７】
図９は、ＯＮＵ２０における光信号の送信動作の一例を示すフローチャートである。例えば電源を投入されることにより、ＯＮＵ２０は、本フローチャートに示す動作を開始する。
【００４８】
まず、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、モジュレーション信号およびバイアス制御信号をＬにする（Ｓ１００）。そして、電流制御値算出部２１０は、ＬＤ−ＣＡＮ３１の温度を測定し（Ｓ１０１）、温度補償テーブル２１００を参照して、測定した温度に対応するモジュレーション電流の制御値ＣＭおよびバイアス電流の制御値ＣＢを算出し、算出した制御値をドライバ回路３２に提供する（Ｓ１０２）。
【００４９】
次に、電流制御値算出部２１０は、ＯＬＴ１２から割り当てられたデータ送信期間か否かを判定する（Ｓ１０３）。データ送信期間ではない場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、ステップＳ１０８に示す処理を実行する。
【００５０】
データ送信期間である場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、バイアス制御信号をＨにし（Ｓ１０４）、送信すべきデータに応じてモジュレーション信号をＨまたはＬにする（Ｓ１０５）。そして、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、データ送信期間が終了したか否かを判定する（Ｓ１０６）。データ送信期間が終了していない場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、再びステップＳ１０５を繰り返す。
【００５１】
データ送信期間が終了した場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、バイアス制御信号をＬにし（Ｓ１０７）、ＯＮＵ２０の電源がＯＦＦになったか否かを判定する（Ｓ１０８）。ＯＮＵ２０の電源がＯＦＦになっていない場合（Ｓ１０８：Ｎｏ）、ＰＯＮフレーム生成部２１３は、再びステップＳ１００に示した処理を実行する。ＯＮＵ２０の電源がＯＦＦになった場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、ＯＮＵ２０は、本フローチャート示した光信号の送信動作を終了する。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態について説明した。
【００５３】
上記説明から明らかなように、本実施形態の光信号発生回路３０によれば、送信データに応じて通信用ＬＤ３１０が発生する光の強度および消光比の変動を抑えることができる。
【００５４】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００５５】
例えば、上記した実施の形態において、ＬＤ−ＣＡＮ３１内には、ダミーＬＤ３１１に代えて、チップ抵抗等のような、発生する熱の制御が可能な発熱素子を設けてもよい。この場合、ドライバ回路３２は、通信用ＬＤ３１０が発光していないときに、発熱素子を発熱させる。通信用ＬＤ３１０が発光していないときに発熱素子に発熱させる熱量は、通信用ＬＤ３１０のジャンクションの温度が、通信用ＬＤ３１０が発光し続けたときの温度を維持するのに必要な熱量であることが好ましい。
【００５６】
また、図５に示した回路構成において、ダミーＬＤ３１１の代わりに発熱素子としてチップ抵抗を設けた場合、当該チップ抵抗の抵抗値は、通信用ＬＤ３１０が発光している際に通信用ＬＤ３１０が消費している電力をＰとした場合に、例えば、モジュレーション電流ＩＭ＋バイアス電流ＩＢが当該チップ抵抗に流れているときに当該電力Ｐと同程度の電力消費となる抵抗値にしてもよい。
【００５７】
ダミーＬＤ３１１の代わりに発熱素子としてチップ抵抗を設けた場合、例えば、図１０に示すように、当該チップ抵抗３１６は、通信用ＬＤ３１０の近傍に設けられることが好ましい。なお、ダミーＬＤ３１１に代えてチップ抵抗３１６を設けた場合、チップ抵抗は発光しないため、遮光部材３１２は不要となる。発熱素子として安価なチップ抵抗を用いることで、ＬＤ−ＣＡＮ３１のコストを低く抑えることができる。
【００５８】
また、上記した実施形態では、数百ピコ秒単位での高速な点消灯が求められる高速光通信システム用の光信号発生回路３０を例に説明したが、本発明はこれに限られず、比較的低速な光通信システムにおいても各実施形態の光信号発生回路３０を適用することができる。しかし、この場合、高速な点消灯が不要であるため、バイアス電流が不要となる。
【００５９】
例えば、上記した実施形態におけるＬＤ−ＣＡＮ３１を、比較的低速な光通信システムに用いた場合、通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１に流れる電流は、例えば図１１に示すようになる。本例において、通信用ＬＤ３１０は、モジュレーション信号がＨのときにモジュレーション電流ＩＭで発光し、ダミーＬＤ３１１は、通信用ＬＤ３１０が発光していないときにモジュレーション電流ＩＭで発光する。
【００６０】
また、上記した実施形態において、通信用ＬＤ３１０は、ダミーＬＤ３１１と共に、レンズ３１３、筐体３１４、および基板３１５を有するＣＡＮ内に配置されるが、本発明はこれに限られない。例えば、通信用ＬＤ３１０が基板の一方の面に配置され、ダミーＬＤ３１１が当該基板の他方の面に、当該基板と垂直な直線が通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１を通るように配置されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に係るＰＯＮシステム１０の構成を示すシステム構成図である。
【図２】ＯＮＵ２０の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３】ＬＤの特性を説明するための概念図である。
【図４】電流制御値算出部２１０が保持する温度補償テーブル２１００のデータ構造の一例を示す図である。
【図５】光信号発生回路３０の回路構成の一例を示す回路図である。
【図６】ＬＤ−ＣＡＮ３１の構造の一例を示す断面図（ａ）および上面図（ｂ）である。
【図７】バイアス制御信号およびモジュレーション信号の信号レベルの組み合わせ毎に、通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１のそれぞれに流れる電流を示す図である。
【図８】通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１に流れる電流の関係を詳細に説明するための概念図である。
【図９】ＯＮＵ２０における光信号の送信動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】ＬＤ−ＣＡＮ３１の構造の他の例を示す断面図（ａ）および上面図（ｂ）である。
【図１１】他の例において通信用ＬＤ３１０およびダミーＬＤ３１１に流れる電流の関係を詳細に説明するための概念図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０・・・ＰＯＮシステム、１１・・・通信回線、１２・・・ＯＬＴ、１３・・・幹線ファイバ、１４・・・光スプリッタ、１５・・・支線ファイバ、１６・・・ユーザ装置、２０・・・ＯＮＵ、２００・・・ＯＥ変換器、２０１・・・ＡＧＣ、２０２・・・クロック抽出部、２０３・・・ＰＯＮフレーム終端部、２０４・・・ユーザインターフェイス、２０５・・・ＷＤＭフィルタ、２０６・・・ＣＰＵ、２０７・・・メモリ、２０９・・・メッセージ受信バッファ、２１０・・・電流制御値算出部、２１２・・・メッセージ送信バッファ、２１３・・・ＰＯＮフレーム生成部、３０・・・光信号発生回路、３１・・・ＬＤ−ＣＡＮ、３１０・・・通信用ＬＤ、３１１・・・ダミーＬＤ、３１２・・・遮光部材、３１３・・・レンズ、３１４・・・筐体、３１５・・・基板、３１６・・・チップ抵抗、３２・・・ドライバ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムに用いられ、送信すべきデータに応じた光信号を発生する光信号発生信回路であって、
光信号を発生させる通信用ＬＤ（Laser Diode）と、
前記通信用ＬＤの近傍に設けられた発熱部材と、
送信すべきデータに応じて前記通信用ＬＤを発光させ、前記通信用ＬＤが発光していないときに前記発熱部材を発熱させる制御手段と
を備えることを特徴とする光信号発生回路。
【請求項２】
請求項１に記載の光信号発生回路であって、
前記通信用ＬＤと前記発熱部材とは、同一基板に取り付けられていることを特徴とする光信号発生回路。
【請求項３】
請求項２に記載の光信号発生回路であって、
前記通信用ＬＤと前記発熱部材とは、同一のＣＡＮ内に配置されていることを特徴とする光信号発生回路。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の光信号発生回路であって、
前記発熱部材は、
前記通信用ＬＤと同一のＬＤであるダミーＬＤであり、
前記光信号発生回路は、さらに、
前記ダミーＬＤが発生する光を、当該光信号発生回路の外部へ漏らさないようにする遮光部材を備え、
前記制御手段は、
前記通信用ＬＤが発光していない場合に、当該通信用ＬＤが発光していたときに当該通信用ＬＤに流していた電流と同量の電流を、前記ダミーＬＤに流すことを特徴とする光信号発生回路。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の光信号発生回路であって、
前記発熱部材は、
前記通信用ＬＤが発光していない場合に、当該通信用ＬＤのジャンクションの温度が、当該通信用ＬＤが発光し続けたときの温度となるのに必要な熱量を発生させることを特徴とする光信号発生回路。
【請求項１】
ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムに用いられ、送信すべきデータに応じた光信号を発生する光信号発生信回路であって、
光信号を発生させる通信用ＬＤ（Laser Diode）と、
前記通信用ＬＤの近傍に設けられた発熱部材と、
送信すべきデータに応じて前記通信用ＬＤを発光させ、前記通信用ＬＤが発光していないときに前記発熱部材を発熱させる制御手段と
を備えることを特徴とする光信号発生回路。
【請求項２】
請求項１に記載の光信号発生回路であって、
前記通信用ＬＤと前記発熱部材とは、同一基板に取り付けられていることを特徴とする光信号発生回路。
【請求項３】
請求項２に記載の光信号発生回路であって、
前記通信用ＬＤと前記発熱部材とは、同一のＣＡＮ内に配置されていることを特徴とする光信号発生回路。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の光信号発生回路であって、
前記発熱部材は、
前記通信用ＬＤと同一のＬＤであるダミーＬＤであり、
前記光信号発生回路は、さらに、
前記ダミーＬＤが発生する光を、当該光信号発生回路の外部へ漏らさないようにする遮光部材を備え、
前記制御手段は、
前記通信用ＬＤが発光していない場合に、当該通信用ＬＤが発光していたときに当該通信用ＬＤに流していた電流と同量の電流を、前記ダミーＬＤに流すことを特徴とする光信号発生回路。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の光信号発生回路であって、
前記発熱部材は、
前記通信用ＬＤが発光していない場合に、当該通信用ＬＤのジャンクションの温度が、当該通信用ＬＤが発光し続けたときの温度となるのに必要な熱量を発生させることを特徴とする光信号発生回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−５６９１１（Ｐ２０１０−５６９１１Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１９９５０（Ｐ２００８−２１９９５０）
【出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【出願人】（０００１５３４６５）株式会社日立コミュニケーションテクノロジー (770)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【出願人】（０００１５３４６５）株式会社日立コミュニケーションテクノロジー (770)
【Ｆターム（参考）】
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