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JP4017944B2 - Optical communication device - Google Patents
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JP4017944B2 - Optical communication device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信装置の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
光通信装置は、半導体レーザ(以下、LDと記す)で発光し情報による変調を施された光を光ファイバに伝達させる為の装置であり、LD、LDからの光を集光させるレンズ、光ファイバ等の光学部品から構成される。光ファイバー通信を加入者宅内に引き込む回線終端装置(ONU;Optical Network Unit)として使用される光通信モジュールでは、一般的に、送受信を一本の光ファイバで行う双方向型の通信に対応するため、光通信モジュール内にさらに受光素子や、異なる波長の光を分離するためのWDM(Wavelength Division Multiplex)フィルタ等が備えられる。
【0003】
このような光通信モジュールにおいて、LD、レンズ等は、コア径が数μmの光ファイバに対して高精度に位置決めしなければならず、したがって通常、これらの光学部品は溶着あるいは接着剤を用いて堅固に固定される。
【0004】
しかしながら、接着剤を用いて部品の相互位置を高精度に位置決め固定することによって光通信モジュールを構成したとしても、次のような問題点が残される。第1に、このように光通信モジュールを製造した場合、接着後、乾燥した後でなければ製品の良否を判定できない点である。また、このような光通信モジュールで高い歩留まりを達成することは比較的難しいと考えられる。第2に、性能に経時変化があった場合、修正することが不可能であるという点である。
【0005】
さらに光通信モジュールにおいては、LDからの光の光量が経時的に低下すると高精度での光通信が行われなくなるおそれがある。従って、LDからの光の光量を常に一定に保持できるように光量制御する必要がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
以上の諸事情に鑑み、振動等の機械的条件の変化、周囲温度の変化、経時変化等を含む環境変化に左右されることなく、高い性能を維持できる光通信モジュール、すなわち光通信装置の構成が望まれる。すなわち、本発明は、環境変化があっても性能を維持することのできる光通信装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本願発明は、情報が含められた信号光を伝送するための光通信装置であって、信号光を発光するレーザ光源と、レーザ光源からの信号光を光ファイバに向けて集光させるレンズと、該レンズを移動させるアクチュエータとを有し、レーザ光源からの信号光を光ファイバのコア中心に導くための光偏向手段と、光偏向手段によって偏向される信号光の光ファイバへの入射面内における位置がコア中心に導かれるように光偏向手段に対し負帰還制御を行う第一の制御手段と、信号光の光量が所定の光量となるようにレーザ光源に対しAPC制御を行う第二の制御手段と、光偏向手段によって導かれ光ファイバ内に導入されたレーザ光の一部を該光ファイバから取り出す、取り出し手段と、取り出し手段によって取り出されたレーザ光の一部の光量を検出する光検出手段と、を備え、第一の制御手段は、アクチュエータを介してレンズを周期的に微少振動させて信号光の光ファイバへの入射面内における位置をwobblingさせ、該wobblingの最大振幅である2つの時点において検出されたレーザ光の一部の光量を比較することにより負帰還制御を行うことを特徴とする。
【0008】
請求項1に記載の発明によれば、第一の制御手段によって光ファイバの入射面上における信号光の位置がコア中心に導かれるように光偏向手段に対する負帰還制御が行われ、第二の制御手段によって送信用の信号光が所定の光量となるようにレーザ光源に対する光量制御、換言すればAPC制御が行われる。このような構成により、環境変化による影響を回避して光通信装置の性能を維持することが可能である。
【0009】
ここで、第二の制御手段は、第一の制御手段による負帰還制御によって信号光が正確にコア中心に導かれている状態にした後に、第二の制御手段によるAPC制御を実行する(請求項2)。
【0010】
請求項2に記載の発明によれば、より精度の高いAPC制御が可能となり、情報の送信に最適な所定光量の信号光がレーザ光源から発光されるようにすることができる。
【0011】
第一の制御手段は、光偏向手段を駆動制御することによって、信号光の光ファイバへの入射面内における位置を、該信号光の伝送帯域の周波数よりも低い第一の周波数でwobbling させるような構成とすることが適切である(請求項3)。
【0012】
光検出手段で検出される負帰還制御のための光量変化の周波数は、伝送帯域の周波数よりも低く、したがって識別可能となるので、負帰還制御と信号の伝送とを同時に行うことが可能となる。
【0013】
第二の制御手段は、上記第一の周波数よりも低いAPC制御するための周波数でAPC制御用の信号を検出することが望ましい(請求項)。このように構成することにより、該光偏向手段の駆動を止めずにAPC制御が可能となる。つまり、光偏向手段によって偏向される信号光の光ファイバへの入射面内における位置がコア中心に向かうように監視しつつ、レーザ光の光量を所定量に保つことができる。
【0014】
第二の制御手段は、光検出手段によって検出される光量が所定の光量になるようにレーザ光源を駆動制御する。特に光偏向手段を駆動中にAPC制御する場合には、第二の制御手段は、該光偏向手段の駆動により変化する光量の平均値が所定の値になるようにレーザ光源を駆動制御することが好ましい(請求項)。
【0015】
上記の取り出し手段としては、光ファイバ内に導入されたレーザ光の一部を反射して該光ファイバ外部に導くように該光ファイバ内部にハーフミラーを形成することができる(請求項)。このように構成することで、制御手段は、ハーフミラーで反射することによって取り出されたレーザ光の一部を用いて負帰還制御を行うことができる。
【0016】
或いは、光ファイバが取り出し手段としてのファイバカプラを有する構成とし、該ファイバカプラによって、光偏向手段で偏向され光ファイバ内に導入されたレーザ光の一部が取り出されるようにする。このように構成することによって、制御手段は、ファイバカプラによって取り出されたレーザ光の一部を用いて負帰還制御を行うことが可能である(請求項)。
【0017】
また本願発明は、光通信用の信号光を用いて上記の負帰還制御およびAPC制御を行う構成にしたことにより、片側の面のみからレーザ光を照射する面発光レーザをレーザ光源として使用する場合に好適な構成といえる(請求項8)
【0018】
なお面発光レーザは発光角度が数度と小さいので光軸方向部品の配置精度が緩和できる利点がある。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の第1の実施形態としての光通信モジュール10の構成を表す図である。光通信モジュール10は、光ファイバー通信を加入者宅内に引き込むONUとして用いられ、例えば、一本の光ファイバで上り信号として波長1.3μmを送信し、下り信号として1.5μmの信号を受信するように構成された、双方向のWDM伝送に対応した光通信モジュールである。図1において実線の矢印は上り信号光を表し、破線の矢印は下り信号光を表す。
【0020】
送信用の信号光の光源であるレーザLD1は面発光レーザであり、送信用の情報によって変調されるように構成されている。レーザLD1、集光レンズ3、WDMフィルタ5および光ファイバ7は、共通の光軸上に配置され、レーザLD1で発光された波長1.3μmの送信光は、集光レンズ3によって光ファイバ7の入射面7aに向けて集光される。WDMフィルタ5は、レーザLD1から入射した波長1.3μmの送信光については、光ファイバ7に向けて通過させる。
【0021】
一方、光ファイバ7を介して送信されてきた波長1.5μmの受信光は、WDMフィルタ5で反射され、下り信号光を受光する光検出器8に入射する。受信光は、光検出器8によって電気信号に変換された後、情報を復号するため処理される。
【0022】
図1に示すように光ファイバ7にはハーフミラー11が形成されており、入射面7aから入射した送信用の信号光の一部は、ハーフミラー11で反射されて光検出器9に向かう。光通信モジュール10は、光ファイバ7に入射した送信用の信号光を光検出器9で検出する。これにより、信号光の光ファイバ7への入射面内における位置に関する負帰還制御を行い、信号光が正確にコア中心に導かれるようにするとともに、信号光の光量に関する制御(APC制御;Automatic Power Control)を行い、該信号光の光量を所定量に均一に保つ。
【0023】
まず、光ファイバ7の入射面7aに入射する送信用の信号光の位置を負帰還制御するための構成に関して説明する。光検出器9は、コントローラ13と接続されており、コントローラ13は、光検出器9に入射した光、つまりハーフミラー11で反射して光ファイバ7外部に導かれた送信用の信号光の一部の光量を取得する。
【0024】
図2に、光ファイバ内にハーフミラー11を形成するための構成の一例を示す。このように、一方の光ファイバ21にハーフミラー部23を設け、他方の光ファイバ22を接着層24を介して接着させる構成とすることができる。
【0025】
コントローラ13は、図3に詳細を示すように、アクチュエータ15,17を介して集光レンズ3の位置を変化させ、それにより、光ファイバ7の入射面7a上における送信用の信号光の位置を変化させることができる。なお、アクチュエータ15は、集光レンズ3を、その光軸に垂直な面内の一つの軸方向(X方向)で移動させることができ、一方アクチュエータ17は、集光レンズ3をその光軸に垂直な面内でX方向と直交するY方向で移動させることができる。
【0026】
コントローラ13は、集光レンズ3をX方向またはY方向で一定周期、一定振幅で微少振動させることによって、送信用の信号光の光ファイバ7の入射面7a上での位置をX方向またはY方向において微少振動させることができる。このように信号光を微少振動させ、そのときハーフミラー11で反射され光検出器9で検出される送信用の信号光の光量変化を調べることによって、後に詳細に説明するように、送信用の信号光の、光ファイバ7の入射面7aにおけるコア中心に対する位置が把握され、それによって、信号光を光ファイバ7のコア中心に導くことが可能となる。なお、以上のように信号光をX方向またはY方向で一定周期、一定振幅で微少振動させる動作を、本明細書において、以下、「wobbling」と記す。
【0027】
なお、wobblingの周波数は、送信用の信号光の伝送帯域の周波数よりも低い周波数となっており、適当な電気的周波数フィルタを付加することにより2つの信号を分離することができる。したがってコントローラ13は、送信用の信号光で情報の伝送が行われている最中でも、wobblingによる送信用の信号光の光量変化を取り出すことができるようになっている。
【0028】
wobblingによって、送信用の信号光の入射面7a内におけるコア7cの中心(コア中心7d)に対する位置を得るための動作原理は、図4−7を参照して以下詳細に説明される。
【0029】
図4は、コア7cおよびクラッド7bからなる光ファイバ7の入射面7aの断面を示すと共に、送信用の信号光(スポットS)の入射面7a内におけるwobbling動作を両矢印で示している。このようにwobblingでは、集光レンズ3をXまたはY方向において一定周期、一定振幅で振動させる。図4はY方向でwobblingを行う場合を示している。
【0030】
図4(c)は、送信用の信号光の入射面7a内における位置が、コア中心7dである場合、図4(b)は、コア中心7dに対してY方向のプラス側に少しずれている場合、図4(a)は、コア中心7dに対してY方向のプラス側に(b)の場合よりも大きくずれている場合を示す。図4(a),(b),(c)において、記号A(および記号C)は、現在の送信用の信号光の入射面7a内における位置(wobblingによる移動がない場合の位置)、記号Bは、wobblingによってY方向で最もマイナス側に振れた場合の位置、記号Dは、wobblingによってY方向で最もプラス側に振れた場合の位置を示している。つまり、wobblingによって送信用の信号光の入射面7a内における位置は、A→B→C→D→Aの順で移動し、これを一周期としてこの動作を繰り返す。
【0031】
図5は、送信用の信号光の入射面7a内における位置がwobblingによって図4のように変化する場合に、光検出器9で検出される光の光量、つまり光ファイバ7の入射面7aにおいてコア7c入射した送信用の信号光の光量変化を示している。図5(a)は、図4(a)に示す状態でwobblingが行われた場合の送信用の信号光の光量変化を示し、図5(b)は、図4(b)に示す状態でwobblingが行われた場合の送信用の信号光の光量変化を示し、図5(c)は、図4(c)に示す状態でwobblingが行われた場合の送信用の信号光の光量変化を示している。
【0032】
図5(c)に示すように、送信用の信号光の入射面7a内における位置がコア中心7dと同じである場合は、位置Aでは、信号光はコア中心7dにあるので最大の光量となり、位置Bでは、信号光はコア中心7dに対してY軸上でマイナス方向の最も離れた位置となるので最小の光量となる。位置Cでは、信号光はコア中心7dに戻るので再び最大の光量となり、位置Dでは、信号光はコア中心7dに対してY軸上でプラス方向の最も離れた位置となるので再び最小の光量となる。
【0033】
位置A、位置B、位置C、位置Dにおいて光検出器9によって検出された送信用の信号光の光量を、それぞれPa、Pb、Pc、Pdとする。図5(c)からも明らかなように、送信用の信号光の入射面7a内における位置がコア中心7dと同じである場合における、wobblingによる信号光の光量変化は、次の関係(1)によって定義付けることができる。
Pb=Pd , Pa=Pc ・・・(1)
【0034】
次に、送信用の信号光の入射面7a内における位置がコア中心7dから若干Y軸プラス側にずれている状態でwobblingを行った場合(図4(b))の、送信用の信号光の光量変化は図5(b)のようになる。つまり、位置Aでは、コア中心7dから若干ずれているために最大光量とはならず、位置B方向に移動するまでの間の位置でコア中心7dと一致し最大光量となる(符号81)。ここから位置Bに向かうにしたがって信号光はコア中心7dから離れていくので、信号光の光量は次第に低下する(符号82)。位置Bからは位置Cまでは、位置Aから位置Bまでの光量変化と逆の経路をたどって光量変化することは容易に理解できる。
【0035】
位置Cから位置Dに向うにしたがって、信号光はコア中心7dからますます遠ざかるので、その信号光量はますます低下し位置Dで最小の光量となる。位置Dからは位置Aまでは、位置Cから位置Dまでの光量変化と逆の経路をたどって光量変化することは容易に理解できる。
【0036】
図5(b)に示されるように、信号光の入射面7a内における位置がコア中心から若干Y方向プラス側にずれている場合に、wobblingを行った場合の信号光の光量変化の波形は、図5(c)の場合の波形の形状と比較すると、位置Bにおける光量Pbを上に持ち上げたような形状となっている。したがって、図5(b)における位置A、位置B、位置C、位置Dでの送信用の信号光の光量を、それぞれPa、Pb、Pc、Pdとすると、図5(b)の場合の信号光の光量変化は、次の関係(2)によって定義付けることができる。
Pb>Pd , Pa=Pc ・・・(2)
【0037】
次に、送信用の信号光の入射面7a内における位置がコア中心7dから図4(b)の場合よりもさらにY軸プラス側にずれている状態でwobblingを行った場合(図4(a))の、送信用の信号光の光量変化は図5(a)のようになる。すなわち、位置Aでは、コア中心7dからずれているために最大光量とはならず、位置Bでコア中心7dとほぼ一致し最大光量となる。位置Bからは位置Cまでは、位置Aから位置Bまでの光量変化と逆の経路をたどる。
【0038】
位置Cから位置Dに向うにしたがって、信号光はコア中心7dからさらに遠ざかるので、その信号光量はさらに低下し、位置Dで最小の光量となる。位置Dからは位置Aまでは、位置Cから位置Dまでの光量変化と逆の経路をたどる。
【0039】
図5(a)において位置Bでの光量Pbは、図5(b)の場合よりも大きな値となっている。図5(a)における位置A、位置B、位置C、位置Dでの送信用の信号光の光量を、それぞれPa、Pb、Pc、Pdとすると、図5(a)の場合の信号光の光量変化は、次の関係(3)によって定義付けることができる。
Pb≫Pd , Pa=Pc ・・・(3)
【0040】
上記関係(1)、(2)および(3)から、信号光の位置がコア中心7dからY軸プラス方向にずれるにしたがって、PdからPbを減じた値は、次第に小さくなる(Pd−Pbの符号がマイナスなので絶対値は大きくなる)ことが理解できる。したがって、(Pd−Pb)の結果を制御信号として用いることで、信号光の位置をコア中心に向けて負帰還制御することが可能である。
【0041】
ただし、(Pd−Pb)の絶対値は、信号光の位置が図4(a)の状態よりもさらにY軸プラス側にずれていくにしたがって、逆に小さくなることに留意する必要があるが、このような性質が解っていれば、wobblingの中心位置を適宜変化させることによって、コア中心7dの位置を知ることは可能である。
【0042】
図4(a)〜(c)、および、図5(a)〜(c)を参照して以上説明したwobblingによる信号光の光量変化は、信号光の位置がコア中心7dからY軸プラス側にずれている場合のものであった。信号光の位置がコア中心7dからY軸マイナス側にずれる場合については、次のようになる。なお、位置A、B、C、Dに関する定義は上記と同様であるものとし、位置A(および位置C)は、現在の送信用の信号光の入射面7a内における位置、位置Bは、wobblingによってY方向で最もマイナス側に振れた場合の位置、位置Dは、wobblingによってY方向で最もプラス側に振れた場合の位置である。wobblingによって送信用の信号光の入射面7a内における位置は、A→B→C→D→Aの順で移動する。
【0043】
信号光の位置がコア中心7dに対してY軸マイナス側に若干ずれている場合には(コア中心7dを挟んで図4(b)の場合と対向する位置である場合)、信号光が位置Aから位置Bに移動するにしたがってコア中心から離れるので信号光量はしだいに低下し、位置Bで最小光量となる。位置Bから位置Cまでの移動では、信号光量は位置A→位置Bと逆の経路をたどって変化する。位置Cから位置Dに移動する途中で信号光はコア中心に一致するので最大光量となり、そこから位置Dに向うにしたがって信号光量は低下する。位置DからAまでの移動では、信号光量は位置C→位置Dと逆の経路をたどって変化する。
【0044】
つまり、この場合の信号光量の変化は、図5(b)の波形を周期Tの1/2に相当する時間だけ図5(b)の左方向にシフトさせた形状となる。この場合の光量変化の波形を図6(b)に示す。図6(b)における位置A、位置B、位置C、位置Dでの送信用の信号光の光量を、それぞれPa、Pb、Pc、Pdとすると、図6(b)の場合の信号光の光量変化は、次の関係(4)によって定義付けることができる。
Pb<Pd , Pa=Pc ・・・(4)
【0045】
次に、信号光の位置がコア中心7dに対してY軸マイナス側にさらにずれている場合には(コア中心7dを挟んで図4(a)の場合と対向する位置である場合)、wobblingによる信号光量の変化は次のようになる。信号光が位置Aから位置Bに移動するにしたがってコア中心から離れるので信号光量はしだいに低下し、位置Bで最小光量となる。位置Bから位置Cまでの移動では、信号光量は位置A→位置Bと逆の経路をたどって変化する。位置Cから位置Dに移動するにしたがって信号光はコア中心に近くなり位置Dでコア中心とほぼ一致するので、信号光量は次第に強くなり位置Dで最大光量となる。位置DからAまでの移動では、信号光量は位置C→位置Dと逆の経路をたどって変化する。
【0046】
つまり、この場合の信号光量の変化は、図5(a)の波形を周期Tの1/2に相当する時間だけ図5(a)の左方向にシフトさせた形状となる。この場合の光量変化の波形を図6(a)に示す。図6(a)における位置A、位置B、位置C、位置Dでの送信用の信号光の光量を、それぞれPa、Pb、Pc、Pdとすると、図6(a)の場合の信号光の光量変化は、次の関係(5)によって定義付けることができる。
Pb≪Pd , Pa=Pc ・・・(5)
【0047】
上記関係(4)および(5)から、信号光の位置がコア中心7dからY軸マイナス側にずれるにしたがって、PdからPbを減じた値は、次第に大きくなることが理解できる。つまり、信号光の位置がコア中心7dからY軸マイナス側にずれる場合には、(Pd−Pb)の値は、信号光の位置がコア中心7dからY軸プラス側にずれる場合の符号を逆にした値となる。
【0048】
このことは、(Pd−Pb)符号を調べることによって、信号光の位置がコア中心に対してY軸(またはX軸)のプラス側とマイナス側のどちらにずれているかを知ることができ、また、(Pd−Pb)の絶対値を調べることによって、信号光の位置がコア中心に対してどのくらいずれているかを知ることができることを意味している。
【0049】
なお、以上の説明はY軸方向に関して信号光の位置をwobblingにより負帰還制御する場合の内容であったが、X軸方向に関する動作も同様の原理で実行することができる。
【0050】
以上の事実から、Y軸方向(またはX軸方向)にwobblingを行って信号光の光量変化を取得し、その結果に基づいて得られる(Pd−Pb)の値と、信号光の位置のコア中心に対するずれとの対応関係は、図7のグラフで表すことができる。図7において横軸は、信号光の位置のコア中心7dを中心とする位置のずれを表し、縦軸は(Pd−Pb)の値である。
【0051】
上述のように、信号光の位置のコア中心に対するずれがY軸(またはX軸)上で、0からプラス方向に大きくなるとき(図7の右方向)、(Pd−Pb)の符号はマイナスとなり、その絶対値は次第に大きくなり最大値となった後、再び減少し0になる。反対に、信号光の位置のコア中心に対するずれが0からマイナス方向に大きくなるとき(図7の左方向)、(Pd−Pb)の符号はプラスとなり、その絶対値は次第に大きくなり最大値となった後、再び減少し0になる。
【0052】
なお、図8のタイミングチャートに示すように、2次元のwobblingを行う場合には、X軸方向でwobblingを行って信号光量の検出(サンプリング)をして、X軸方向における送信用の信号光の位置の帰還制御を行う間は、Y軸方向における信号光の位置に関しては状態をホールドさせ、Y軸方向で信号光量の検出(サンプリング)を行って送信用の信号光の位置の帰還制御を行う間は、X軸方向における信号光の位置に関しては状態をホールドさせるというように、X方向とY方向でのサンプリングとホールドを交互に行う構成とすることが適切である。
【0053】
なお、図8に示すような負帰還制御の動作は、光通信モジュール10が常に振動が与えられるような厳しい環境条件で用いられる場合には常時行うような構成とし、環境条件がゆるやかで経時変化のみ考慮すれば良いような場合には定期的に実行するようにしても良い。負帰還制御動作と負帰還制御動作の間、すなわち負帰還制御動作させない間は、X、Y方向ともにホールド状態に維持する。
【0054】
以上説明したようにwobblingによって得られた信号光の光量変化から(Pd−Pb)を取り出すことによって、信号光のコア中心に対する位置を取得することができ、信号光をコア中心に導くことができる。X方向およびY方向の2次元でwobblingを行うことで、信号光は正確にコア中心に導かれる。
【0055】
続いて、光ファイバ7の入射面7aに入射する送信用の信号光の光量をAPC制御するための構成に関して説明する。信号光に関するAPC制御は、信号光の入射面7aへの入射位置に関する負帰還制御の動作が完了した後、つまり、信号光が正確にコア中心に導かれている状態で行われる。
【0056】
図1に示すように、光検出器9は、コントローラ13に接続されているだけでなく、APC回路14にも接続されている。つまり、光通信モジュール10は、位置に関する負帰還制御を行うための光検出手段とAPC制御を行うための光検出手段とを光検出器9で共通化している。これにより、部品点数を減らして、安価かつ簡素な構成になっている。APC回路14は、光検出器9に入射した光、つまりハーフミラー11で反射した送信用の信号光の光量を取得する。APC回路14は、光検出器9に入射した信号光の光量が所定の光量に保たれるようにレーザLD1のAPC制御を行う。
【0057】
なお本実施形態では、wobblingを止めずにAPC制御を行う。この場合、Wobblingによって変化する光量の平均値をAPC制御用の検出信号として用いる。そしてAPC回路14が該検出信号に基づいてAPC制御する周波数は、Wobbling周波数帯域よりも低い帯域を用いて行う。これは、例えば、光通信モジュール10が厳しい環境条件下で使用される場合に有効な手段である。なお、光通信モジュール10を使用する環境条件が比較的緩やかである場合等においては、APC制御時、コントローラ13によるwobblingを行わず、コア中心に信号光が導かれる状態で集光レンズ3をホールドしてもよい。
【0058】
このように、光通信モジュール10では、光ファイバ7内を通過する信号光を検出してAPC制御を行う構成にしている。しかも、予め入射位置の負帰還制御によって該信号光が正確にコア中心に導かれている状態でAPC制御が行われるため、より精度の高いAPC制御が可能となる。
【0059】
図9は、本発明の第2の実施形態としての光通信モジュール40の構成を示す図である。光通信モジュール40では、図1の光通信モジュール10と比較して、光ファイバ内に導かれた送信用の信号光の一部を取り出すための構成を異ならせた。すなわち、光ファイバ47にはファイバカプラ41が設けられ、レーザLD1を発した送信用の信号光の一部はファイバカプラを介して分岐され、光検出器9によってその光量が検出されるようになっている。なお、図9において、図1の光通信モジュール10と同等の構成部品には同一の符号を用いている。
【0060】
このように、ファイバカプラ41を用いた場合にも、図1においてハーフミラー11を用いた場合と同様に、送信用の信号光の一部を取り出すことができる。したがって、光通信モジュール40によって、光通信モジュール10と同様に信号光の光ファイバ7に対する入射位置に関する負帰還制御および該信号光の光量に関するAPC制御が達成される。
【0061】
図10にファイバカプラ41の構成についての一般的な例を示した。図10(a)に示されるようにファイバカプラ41はコアが隣接して形成され、図のA1方向の断面は、図10(b)に示したような形状となる。レーザLD1からの信号光の一部は、隣接して形成された他方のコアに結合され、それによってレーザLD1からの信号光の一部が光検出器9に導かれる。
【0062】
なお、ファイバ内に一旦導かれた送信用の信号光の一部を取り出すための構成は様々なものがあり得るので、それらの構成によってハーフミラーやファイバカプラを適宜置き換えて光通信モジュールを構成することが可能である。
【0063】
また、位置に関する負帰還制御および光量に関するAPC制御のために用いる信号光としては、一旦ファイバ内に導かれたものを取り出して用いるのが適切であるが、光ファイバへの入射位置と検出される光の光量の対応関係が適切に定められていれば、光ファイバに入射する前の信号光を受光して用いることによっても同様に実施することは可能である。
【0064】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、送信用の信号光の光ファイバの入射面上での位置がコア中心となるように負帰還制御することが可能となり、かつ信号光の光量が常に一定に保たれるようにAPC制御することが可能になる。このように負帰還制御およびAPC制御を行うように構成された光通信装置は、環境変化に左右されることなく、高い性能を維持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態としての光通信モジュールの構成を表す図である。
【図2】光ファイバ内にハーフミラーを形成するための構成の一例を示す図である。
【図3】図1の光通信モジュールにおける集光レンズを移動させるためのアクチュエータの構成を示す図である。
【図4】図4(a)は、送信用の信号光の入射面7a内における位置が、コア中心7dに対してY方向のプラス側にずれている場合のwobblingの動作を示し、図4(b)は、信号光の位置がコア中心7dに対してY方向のプラス側に図4(a)の場合よりも少ない量ずれている場合におけるwobblingの動作を示し、図4(c)は、信号光の位置がコア中心7dである場合のwobblingの動作を示す。
【図5】図5(a),(b),(c)は、それぞれ、wobblingの動作が図4(a),(b),(c)のように行われる場合の信号光の光量変化を示すグラフである。
【図6】図6(a)は、信号光の位置が、図5(a)の場合に位置と比較してコア中心7dの対向する位置にある場合のwobblingによる信号光の光量変化を示すグラフであり、図6(b)は、信号光の位置が、図5(b)の場合と比較してコア中心7dの対向する位置にある場合のwobblingによる信号光の光量変化を示すグラフである。
【図7】 wobblingを行って信号光の光量変化を取得し、その結果に基づいて得られる(Pd−Pb)の値と、信号光の位置のコア中心に対するずれとの対応関係を表すグラフである。
【図8】2次元のwobblingを行う場合の動作を表すタイミングチャートである。
【図9】本発明の第2の実施形態としての光通信モジュールの構成を示す図である。
【図10】図9の光通信モジュールにおけるファイバカプラの構成についての一般的な例を示す図である。
【符号の説明】
3 集光レンズ
5 WDMフィルタ
7 光ファイバ
8、9 光検出器
10 光通信モジュール
11 ハーフミラー
13 コントローラ
14 APC回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a configuration of an optical communication device.
[0002]
[Prior art]
An optical communication device is a device for transmitting light, which is emitted by a semiconductor laser (hereinafter referred to as LD) and modulated by information, to an optical fiber. It consists of optical parts such as fiber. In an optical communication module used as an optical network unit (ONU) that draws optical fiber communication into a subscriber premises, in general, in order to support bidirectional communication in which transmission / reception is performed using a single optical fiber, The optical communication module further includes a light receiving element, a WDM (Wavelength Division Multiplex) filter for separating light of different wavelengths, and the like.
[0003]
In such an optical communication module, an LD, a lens, etc. must be positioned with high accuracy with respect to an optical fiber having a core diameter of several μm. Therefore, usually, these optical components are welded or used with an adhesive. It is firmly fixed.
[0004]
However, even if the optical communication module is configured by positioning and fixing the mutual positions of the components with high accuracy using an adhesive, the following problems remain. First, when an optical communication module is manufactured in this way, the quality of a product can only be determined after being bonded and dried. In addition, it is considered relatively difficult to achieve a high yield with such an optical communication module. Second, it is impossible to correct the performance when there is a change over time.
[0005]
Further, in the optical communication module, there is a possibility that optical communication with high accuracy may not be performed if the amount of light from the LD decreases with time. Therefore, it is necessary to control the amount of light so that the amount of light from the LD can always be kept constant.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above circumstances, the configuration of an optical communication module that can maintain high performance without being affected by environmental changes including changes in mechanical conditions such as vibration, changes in ambient temperature, changes over time, etc., that is, the configuration of an optical communication device Is desired. That is, an object of the present invention is to provide an optical communication apparatus that can maintain performance even when there is an environmental change.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an optical communication apparatus for transmitting signal light including information, a laser light source for emitting signal light, and directing the signal light from the laser light source to an optical fiber. And a lens for focusing the light and an actuator for moving the lens, a light deflecting means for guiding the signal light from the laser light source to the core center of the optical fiber, and the light of the signal light deflected by the light deflecting means First control means for performing negative feedback control on the light deflecting means so that the position in the incident surface to the fiber is guided to the center of the core, and APC for the laser light source so that the light quantity of the signal light becomes a predetermined light quantity. A second control means for controlling, a take-out means for taking out a part of the laser light guided by the light deflecting means and introduced into the optical fiber, and taken out by the take-out means; A first detecting means for periodically finely oscillating the lens via an actuator within the plane of incidence of the signal light on the optical fiber. Negative feedback control is performed by wobbling the position and comparing the light amounts of part of the laser light detected at two time points that are the maximum amplitude of the wobbling.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, the negative feedback control is performed on the light deflecting unit so that the position of the signal light on the incident surface of the optical fiber is guided to the center of the core by the first control unit, and the second control unit performs the second feedback control. The control means performs light amount control on the laser light source, that is, APC control so that the signal light for transmission becomes a predetermined light amount. With such a configuration, it is possible to maintain the performance of the optical communication device while avoiding the influence of environmental changes.
[0009]
Here, the second control means executes the APC control by the second control means after making the signal light accurately guided to the core center by the negative feedback control by the first control means (claim). Item 2).
[0010]
According to the second aspect of the invention, it is possible to perform APC control with higher accuracy, and it is possible to emit a predetermined amount of signal light optimal for information transmission from the laser light source.
[0011]
First control means, by controlling the driving of the light deflecting means, the position in the plane of incidence of the optical fiber of the optical signal, so as to wobbling at a first frequency lower than the frequency of the transmission band of the signal light It is appropriate to adopt a simple configuration (claim 3).
[0012]
Since the frequency of the light amount change for negative feedback control detected by the light detection means is lower than the frequency of the transmission band, and thus can be identified, negative feedback control and signal transmission can be performed simultaneously. .
[0013]
Second control means, it is desirable to detect a signal for APC control frequency for lower APC control than the first frequency (Claim 4). With this configuration, APC control can be performed without stopping the driving of the light deflection unit. That is, it is possible to keep the light quantity of the laser light at a predetermined amount while monitoring the position of the signal light deflected by the light deflecting means on the optical fiber on the incident surface toward the center of the core.
[0014]
The second control unit drives and controls the laser light source so that the light amount detected by the light detection unit becomes a predetermined light amount. In particular, when the APC control is performed while the light deflecting unit is being driven, the second control unit controls the drive of the laser light source so that the average value of the amount of light changed by driving the light deflecting unit becomes a predetermined value. (Claim 5 ).
[0015]
Examples of the extraction means can be configured to reflect a portion of the introduced laser beam into an optical fiber to form a half mirror within the optical fiber to direct the optical fiber outside (claim 6). With this configuration, the control unit can perform negative feedback control using a part of the laser light extracted by being reflected by the half mirror.
[0016]
Alternatively, the optical fiber has a fiber coupler as extraction means, and a part of the laser light deflected by the optical deflection means and introduced into the optical fiber is extracted by the fiber coupler. With such a configuration, the control means can perform negative feedback control using a part of the laser light extracted by the fiber coupler (claim 7 ).
[0017]
In the present invention, when the above-described negative feedback control and APC control are performed using signal light for optical communication, a surface emitting laser that emits laser light from only one surface is used as a laser light source. (Claim 8) .
[0018]
In addition, since the surface emitting laser has a small emission angle of several degrees, there is an advantage that the arrangement accuracy of the components in the optical axis direction can be reduced.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an optical communication module 10 as a first embodiment of the present invention. The optical communication module 10 is used as an ONU that draws optical fiber communication into a subscriber's home. For example, a single optical fiber transmits a wavelength of 1.3 μm as an upstream signal and receives a signal of 1.5 μm as a downstream signal. This is an optical communication module that supports bidirectional WDM transmission. In FIG. 1, the solid line arrows represent upstream signal light, and the dashed arrows represent downstream signal light.
[0020]
A laser LD1, which is a light source of signal light for transmission, is a surface emitting laser, and is configured to be modulated by information for transmission. The laser LD 1, the condensing lens 3, the WDM filter 5, and the optical fiber 7 are arranged on a common optical axis, and the transmission light having a wavelength of 1.3 μm emitted from the laser LD 1 is transmitted through the optical fiber 7 by the condensing lens 3. The light is condensed toward the incident surface 7a. The WDM filter 5 passes the transmission light having a wavelength of 1.3 μm incident from the laser LD 1 toward the optical fiber 7.
[0021]
On the other hand, the received light having a wavelength of 1.5 μm transmitted through the optical fiber 7 is reflected by the WDM filter 5 and enters the photodetector 8 that receives the downstream signal light. The received light is converted to an electrical signal by the photodetector 8 and then processed to decode the information.
[0022]
As shown in FIG. 1, a half mirror 11 is formed on the optical fiber 7, and part of the signal light for transmission incident from the incident surface 7 a is reflected by the half mirror 11 and travels toward the photodetector 9. The optical communication module 10 detects the signal light for transmission incident on the optical fiber 7 with the photodetector 9. As a result, negative feedback control relating to the position of the signal light in the incident surface to the optical fiber 7 is performed so that the signal light is accurately guided to the center of the core, and control relating to the light amount of the signal light (APC control; Automatic Power Control) is performed to keep the amount of the signal light uniform to a predetermined amount.
[0023]
First, a configuration for negative feedback control of the position of signal light for transmission incident on the incident surface 7a of the optical fiber 7 will be described. The light detector 9 is connected to the controller 13, and the controller 13 is one of the signal light for transmission that is incident on the light detector 9, that is, reflected by the half mirror 11 and guided to the outside of the optical fiber 7. Get the light quantity of the part.
[0024]
FIG. 2 shows an example of a configuration for forming the half mirror 11 in the optical fiber. Thus, the half mirror part 23 can be provided in one optical fiber 21, and the other optical fiber 22 can be bonded via the adhesive layer 24.
[0025]
As shown in detail in FIG. 3, the controller 13 changes the position of the condenser lens 3 via the actuators 15 and 17, thereby changing the position of the signal light for transmission on the incident surface 7 a of the optical fiber 7. Can be changed. The actuator 15 can move the condenser lens 3 in one axial direction (X direction) in a plane perpendicular to the optical axis, while the actuator 17 moves the condenser lens 3 along the optical axis. It can be moved in the Y direction perpendicular to the X direction in a vertical plane.
[0026]
The controller 13 finely vibrates the condenser lens 3 in the X direction or the Y direction with a constant period and a constant amplitude, thereby changing the position of the transmission signal light on the incident surface 7a of the optical fiber 7 in the X direction or the Y direction. Can be vibrated slightly. In this way, the signal light is vibrated slightly, and then the change in the amount of the signal light for transmission that is reflected by the half mirror 11 and detected by the photodetector 9 is examined. The position of the signal light with respect to the core center on the incident surface 7 a of the optical fiber 7 is grasped, and thereby the signal light can be guided to the core center of the optical fiber 7. In the present specification, the operation of causing the signal light to vibrate slightly with a constant period and a constant amplitude in the X direction or the Y direction as described above will be referred to as “wobbling” hereinafter.
[0027]
The wobbling frequency is lower than the frequency of the transmission band of the signal light for transmission, and the two signals can be separated by adding an appropriate electrical frequency filter. Therefore, the controller 13 can take out the change in the light amount of the signal light for transmission due to wobbling even during the transmission of information with the signal light for transmission.
[0028]
The operation principle for obtaining the position of the transmission signal light relative to the center of the core 7c (core center 7d) in the incident surface 7a of the transmission signal light will be described in detail below with reference to FIGS. 4-7.
[0029]
FIG. 4 shows a cross-section of the incident surface 7a of the optical fiber 7 composed of the core 7c and the clad 7b, and indicates a wobbling operation in the incident surface 7a of the signal light for transmission (spot S) by a double arrow. Thus, in wobbling, the condenser lens 3 is vibrated at a constant period and constant amplitude in the X or Y direction. FIG. 4 shows a case where wobbling is performed in the Y direction.
[0030]
FIG. 4C shows a case where the position of the signal light for transmission in the incident surface 7a is the core center 7d, and FIG. 4B is slightly shifted to the plus side in the Y direction with respect to the core center 7d. 4A shows a case where the center of the core 7d is shifted more on the plus side in the Y direction than in the case of FIG. 4B. 4A, 4 </ b> B, and 4 </ b> C, symbol A (and symbol C) is a position in the incident surface 7 a of the current signal light for transmission (position when there is no movement due to wobbling), symbol B indicates a position when the wobbling is swung to the most minus side in the Y direction, and symbol D indicates a position when the wobbling is swung to the most plus side in the Y direction. That is, the position of the signal light for transmission in the incident surface 7a moves in the order of A → B → C → D → A by wobbling, and this operation is repeated as one cycle.
[0031]
FIG. 5 shows the amount of light detected by the photodetector 9, that is, the incident surface 7a of the optical fiber 7 when the position of the signal light for transmission in the incident surface 7a changes as shown in FIG. 4 due to wobbling. A change in the amount of signal light for transmission incident on the core 7c is shown. FIG. 5A shows a change in the amount of signal light for transmission when wobbling is performed in the state shown in FIG. 4A, and FIG. 5B shows the state shown in FIG. FIG. 5C shows the change in the amount of signal light for transmission when wobbling is performed. FIG. 5C shows the change in the amount of signal light for transmission when wobbling is performed in the state shown in FIG. Show.
[0032]
As shown in FIG. 5C, when the position of the transmission signal light in the incident surface 7a is the same as that of the core center 7d, the signal light is at the core center 7d at the position A, so that the maximum amount of light is obtained. At position B, the signal light is at the farthest position in the negative direction on the Y axis with respect to the core center 7d, so that the light quantity is minimum. At the position C, the signal light returns to the core center 7d, so that the maximum light amount is obtained again. At the position D, the signal light becomes the farthest position in the plus direction on the Y axis with respect to the core center 7d. It becomes.
[0033]
The light amounts of signal light for transmission detected by the photodetector 9 at the positions A, B, C, and D are Pa, Pb, Pc, and Pd, respectively. As is clear from FIG. 5C, when the position of the signal light for transmission in the incident surface 7a is the same as that of the core center 7d, the change in the amount of signal light due to wobbling is expressed by the following relationship (1). Can be defined by
Pb = Pd, Pa = Pc (1)
[0034]
Next, the signal light for transmission when the position of the signal light for transmission in the incident surface 7a is slightly shifted from the core center 7d to the Y axis plus side (FIG. 4B). The change in the amount of light is as shown in FIG. That is, at the position A, since it is slightly deviated from the core center 7d, it does not become the maximum light quantity, but coincides with the core center 7d at the position until it moves in the position B direction (reference numeral 81). Since the signal light moves away from the core center 7d from here to the position B, the light quantity of the signal light gradually decreases (reference numeral 82). It can be easily understood that the light amount changes from the position B to the position C along the reverse path to the light amount change from the position A to the position B.
[0035]
As the signal light moves further away from the core center 7d as it goes from the position C to the position D, the signal light quantity is further lowered and becomes the minimum light quantity at the position D. It can be easily understood that the light amount changes from the position D to the position A along a path opposite to the light amount change from the position C to the position D.
[0036]
As shown in FIG. 5B, when the position of the signal light in the incident surface 7a is slightly shifted from the core center to the Y-direction plus side, the waveform of the change in the amount of signal light when wobbling is performed is as follows. Compared with the waveform shape in the case of FIG. 5C, the light amount Pb at the position B is raised upward. Therefore, if the light amounts of signal light for transmission at position A, position B, position C, and position D in FIG. 5B are Pa, Pb, Pc, and Pd, respectively, the signal in the case of FIG. The change in the amount of light can be defined by the following relationship (2).
Pb> Pd, Pa = Pc (2)
[0037]
Next, when wobbling is performed in a state where the position of the signal light for transmission in the incident surface 7a is further shifted from the core center 7d to the Y axis plus side than in the case of FIG. 4B (FIG. 4A )), The change in the amount of signal light for transmission is as shown in FIG. That is, at the position A, the maximum light amount is not reached because the position A is deviated from the core center 7d. From position B to position C, a path opposite to the change in light amount from position A to position B is followed.
[0038]
As the signal light moves further away from the core center 7d as it goes from the position C to the position D, the signal light quantity further decreases and becomes the minimum light quantity at the position D. From position D to position A, a path opposite to the change in light amount from position C to position D is followed.
[0039]
In FIG. 5A, the light quantity Pb at the position B is larger than that in the case of FIG. If the light amounts of signal light for transmission at position A, position B, position C, and position D in FIG. 5A are Pa, Pb, Pc, and Pd, respectively, the signal light in the case of FIG. The change in the amount of light can be defined by the following relationship (3).
Pb >> Pd, Pa = Pc (3)
[0040]
From the relations (1), (2) and (3), the value obtained by subtracting Pb from Pd gradually decreases as the position of the signal light deviates from the core center 7d in the Y-axis plus direction (Pd−Pb It can be understood that the absolute value increases because the sign is negative.) Therefore, by using the result of (Pd−Pb) as a control signal, it is possible to perform negative feedback control with the position of the signal light directed toward the core center.
[0041]
However, it should be noted that the absolute value of (Pd−Pb) decreases on the contrary as the position of the signal light further shifts to the Y axis plus side from the state of FIG. If such a property is understood, it is possible to know the position of the core center 7d by appropriately changing the center position of the wobbling.
[0042]
The change in the amount of signal light due to wobbling described above with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (c) and FIGS. 5 (a) to 5 (c) indicates that the position of the signal light is on the Y axis plus side from the core center 7d. It was a thing when it was shifted to. The case where the position of the signal light deviates from the core center 7d to the Y axis minus side is as follows. The definitions regarding the positions A, B, C, and D are the same as described above. The position A (and the position C) is the position in the incident surface 7a of the current signal light for transmission, and the position B is wobbling. The position D when swung to the most minus side in the Y direction is the position when swung most to the plus side in the Y direction due to wobbling. Due to wobbling, the position of the signal light for transmission in the incident surface 7a moves in the order of A → B → C → D → A.
[0043]
When the position of the signal light is slightly shifted to the Y axis minus side with respect to the core center 7d (when the position is opposite to the case of FIG. 4B across the core center 7d), the signal light is positioned. As it moves away from the center of the core as it moves from A to position B, the amount of signal light gradually decreases and becomes the minimum amount of light at position B. In the movement from the position B to the position C, the signal light quantity changes along the reverse path from the position A to the position B. In the middle of moving from position C to position D, the signal light coincides with the center of the core and thus becomes the maximum light quantity, and the signal light quantity decreases from that position toward position D. In the movement from the position D to the position A, the signal light amount changes along a path reverse to the position C → the position D.
[0044]
That is, the change in the signal light quantity in this case has a shape in which the waveform in FIG. 5B is shifted leftward in FIG. 5B by a time corresponding to 1/2 of the period T. The waveform of the change in light quantity in this case is shown in FIG. If the light amounts of signal light for transmission at position A, position B, position C, and position D in FIG. 6B are Pa, Pb, Pc, and Pd, respectively, the signal light in the case of FIG. The change in the amount of light can be defined by the following relationship (4).
Pb <Pd, Pa = Pc (4)
[0045]
Next, when the position of the signal light is further shifted to the Y axis minus side with respect to the core center 7d (when facing the case of FIG. 4A across the core center 7d), wobbling. The change in the signal light quantity due to is as follows. As the signal light moves from the position A to the position B, it moves away from the center of the core, so that the signal light quantity gradually decreases and becomes the minimum light quantity at the position B. In the movement from the position B to the position C, the signal light quantity changes along the reverse path from the position A to the position B. As the signal light moves from the position C to the position D, the signal light approaches the core center and substantially coincides with the core center at the position D. Therefore, the signal light quantity gradually increases and becomes the maximum light quantity at the position D. In the movement from the position D to the position A, the signal light amount changes along a path reverse to the position C → the position D.
[0046]
That is, the change in the signal light quantity in this case has a shape in which the waveform in FIG. 5A is shifted leftward in FIG. 5A by a time corresponding to 1/2 of the period T. FIG. 6A shows the waveform of the change in light quantity in this case. If the light amounts of signal light for transmission at position A, position B, position C, and position D in FIG. 6A are Pa, Pb, Pc, and Pd, respectively, the signal light in the case of FIG. The light quantity change can be defined by the following relationship (5).
Pb << Pd, Pa = Pc (5)
[0047]
From the above relations (4) and (5), it can be understood that the value obtained by subtracting Pb from Pd gradually increases as the position of the signal light shifts from the core center 7d to the Y axis minus side. That is, when the position of the signal light is shifted from the core center 7d to the Y axis minus side, the value of (Pd−Pb) is opposite to the sign when the position of the signal light is shifted from the core center 7d to the Y axis plus side. It becomes the value made.
[0048]
By examining the (Pd−Pb) code, it is possible to know whether the position of the signal light is shifted to the plus side or the minus side of the Y axis (or X axis) with respect to the core center. It also means that it is possible to know how much the position of the signal light is with respect to the core center by examining the absolute value of (Pd−Pb).
[0049]
Although the above description is the content when the position of the signal light is negatively feedback-controlled by wobbling in the Y-axis direction, the operation in the X-axis direction can be executed on the same principle.
[0050]
Based on the above facts, wobbling is performed in the Y-axis direction (or X-axis direction) to obtain the change in the amount of signal light, and the value (Pd−Pb) obtained based on the result and the core of the position of the signal light The correspondence relationship with the deviation with respect to the center can be represented by the graph of FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents the position shift around the core center 7 d of the position of the signal light, and the vertical axis is the value of (Pd−Pb).
[0051]
As described above, when the deviation of the position of the signal light with respect to the core center increases from 0 on the Y axis (or X axis) in the plus direction (right direction in FIG. 7), the sign of (Pd−Pb) is minus. The absolute value gradually increases and reaches the maximum value, and then decreases again to zero. On the contrary, when the deviation of the position of the signal light with respect to the core center increases from 0 to the minus direction (left direction in FIG. 7), the sign of (Pd−Pb) becomes plus, and the absolute value gradually increases and becomes the maximum value. After that, it decreases again and becomes zero.
[0052]
As shown in the timing chart of FIG. 8, when performing two-dimensional wobbling, wobbling is performed in the X-axis direction to detect (sample) the amount of signal light, and signal light for transmission in the X-axis direction is detected. During the feedback control of the position, the state is held with respect to the position of the signal light in the Y-axis direction, and the signal light amount detection (sampling) in the Y-axis direction is performed to perform the feedback control of the position of the signal light for transmission. While performing, it is appropriate to perform the sampling and holding in the X direction and the Y direction alternately, such as holding the state with respect to the position of the signal light in the X axis direction.
[0053]
Note that the negative feedback control operation as shown in FIG. 8 is configured to always be performed when the optical communication module 10 is used under severe environmental conditions in which vibration is always applied. However, it may be executed periodically when only consideration is required. During the negative feedback control operation and the negative feedback control operation, that is, while the negative feedback control operation is not performed, both the X and Y directions are maintained in the hold state.
[0054]
As described above, by extracting (Pd−Pb) from the light amount change of the signal light obtained by wobbling, the position of the signal light with respect to the core center can be acquired, and the signal light can be guided to the core center. . By performing two-dimensional wobbling in the X direction and the Y direction, the signal light is accurately guided to the core center.
[0055]
Next, a configuration for performing APC control on the amount of signal light for transmission incident on the incident surface 7a of the optical fiber 7 will be described. The APC control related to the signal light is performed after the operation of the negative feedback control related to the incident position of the signal light on the incident surface 7a is completed, that is, in a state where the signal light is accurately guided to the core center.
[0056]
As shown in FIG. 1, the photodetector 9 is connected not only to the controller 13 but also to the APC circuit 14. That is, in the optical communication module 10, the light detector 9 for performing the negative feedback control regarding the position and the light detector for performing the APC control are shared by the light detector 9. Thereby, the number of parts is reduced, and the structure is inexpensive and simple. The APC circuit 14 acquires the amount of light incident on the photodetector 9, that is, the amount of signal light for transmission reflected by the half mirror 11. The APC circuit 14 performs APC control of the laser LD1 so that the light amount of the signal light incident on the photodetector 9 is maintained at a predetermined light amount.
[0057]
In the present embodiment, APC control is performed without stopping wobbling. In this case, the average value of the amount of light that changes due to wobbling is used as a detection signal for APC control. The frequency that the APC circuit 14 performs APC control based on the detection signal is performed using a band lower than the wobbling frequency band. For example, this is an effective means when the optical communication module 10 is used under severe environmental conditions. Note that when the environmental conditions for using the optical communication module 10 are relatively mild, the condensing lens 3 is held in a state in which signal light is guided to the core center without performing wobbling by the controller 13 during APC control. May be.
[0058]
As described above, the optical communication module 10 is configured to detect the signal light passing through the optical fiber 7 and perform APC control. In addition, since the APC control is performed in a state where the signal light is accurately guided to the center of the core by negative feedback control of the incident position in advance, more accurate APC control is possible.
[0059]
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an optical communication module 40 as the second embodiment of the present invention. The optical communication module 40 is different from the optical communication module 10 of FIG. 1 in the configuration for extracting part of the signal light for transmission guided into the optical fiber. That is, the fiber coupler 41 is provided in the optical fiber 47, and a part of the signal light for transmission emitted from the laser LD1 is branched through the fiber coupler, and the light quantity is detected by the photodetector 9. ing. In FIG. 9, the same reference numerals are used for components equivalent to those of the optical communication module 10 of FIG.
[0060]
As described above, even when the fiber coupler 41 is used, a part of the signal light for transmission can be extracted as in the case where the half mirror 11 is used in FIG. Therefore, the optical communication module 40 achieves negative feedback control related to the incident position of the signal light with respect to the optical fiber 7 and APC control related to the amount of the signal light, as in the optical communication module 10.
[0061]
FIG. 10 shows a general example of the configuration of the fiber coupler 41. As shown in FIG. 10A, the fiber coupler 41 is formed so that the cores are adjacent to each other, and the cross section in the A1 direction in the figure has a shape as shown in FIG. A part of the signal light from the laser LD1 is coupled to the other core formed adjacently, whereby a part of the signal light from the laser LD1 is guided to the photodetector 9.
[0062]
There can be various configurations for extracting part of the signal light for transmission once guided into the fiber, so that an optical communication module is configured by appropriately replacing the half mirror and the fiber coupler according to these configurations. It is possible.
[0063]
Also, as signal light used for negative feedback control relating to position and APC control relating to light quantity, it is appropriate to take out the light once introduced into the fiber, but it is detected as the incident position on the optical fiber. If the correspondence relationship between the amounts of light is appropriately determined, it can be similarly implemented by receiving and using the signal light before entering the optical fiber.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to perform negative feedback control so that the position of the signal light for transmission on the incident surface of the optical fiber becomes the center of the core, and the light amount of the signal light is always constant. APC control can be performed so that The optical communication apparatus configured to perform negative feedback control and APC control in this manner can maintain high performance without being affected by environmental changes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an optical communication module according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a configuration for forming a half mirror in an optical fiber.
3 is a diagram showing a configuration of an actuator for moving a condensing lens in the optical communication module of FIG. 1;
4A shows a wobbling operation when the position of the signal light for transmission in the incident surface 7a is shifted to the plus side in the Y direction with respect to the core center 7d. FIG. FIG. 4B shows the wobbling operation when the position of the signal light is shifted to the plus side in the Y direction with respect to the core center 7d by a smaller amount than in the case of FIG. 4A. FIG. The operation of wobbling when the position of the signal light is the core center 7d is shown.
5 (a), (b), and (c) show changes in the amount of signal light when the wobbling operation is performed as shown in FIGS. 4 (a), (b), and (c), respectively. It is a graph which shows.
6A shows the change in the amount of signal light due to wobbling when the position of the signal light is at a position opposite to the position of the core center 7d compared to the position in the case of FIG. 5A. FIG. FIG. 6B is a graph showing a change in the amount of signal light due to wobbling when the position of the signal light is at a position opposite to the core center 7d as compared with the case of FIG. 5B. is there.
FIG. 7 is a graph showing a correspondence relationship between a value of (Pd−Pb) obtained based on a result of obtaining a light amount change of signal light by performing wobbling and a deviation of the position of the signal light from the core center. is there.
FIG. 8 is a timing chart showing an operation when performing two-dimensional wobbling.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an optical communication module as a second embodiment of the present invention.
10 is a diagram showing a general example of the configuration of a fiber coupler in the optical communication module of FIG.
[Explanation of symbols]
3 Condensing Lens 5 WDM Filter 7 Optical Fibers 8 and 9 Photodetector 10 Optical Communication Module 11 Half Mirror 13 Controller 14 APC Circuit

Claims (8)

情報が含められた信号光を伝送するための光通信装置であって、
前記信号光を発光するレーザ光源と、
前記レーザ光源からの信号光を光ファイバに向けて集光させるレンズと、該レンズを移動させるアクチュエータとを有し、前記レーザ光源からの信号光を前記光ファイバのコア中心に導くための光偏向手段と、
前記光偏向手段によって偏向される前記信号光の前記光ファイバへの入射面内における位置が前記コア中心に導かれるように前記光偏向手段に対し負帰還制御を行う第一の制御手段と、
前記信号光の光量が所定の光量となるように前記レーザ光源に対しAPC制御を行う第二の制御手段と、
前記光偏向手段によって導かれ前記光ファイバ内に導入されたレーザ光の一部を該光ファイバから取り出す、取り出し手段と、
前記取り出し手段によって取り出された前記レーザ光の一部の光量を検出する光検出手段と、を備え、
前記第一の制御手段は、前記アクチュエータを介して前記レンズを周期的に微少振動させて前記信号光の前記光ファイバへの入射面内における位置をwobblingさせ、該wobblingの最大振幅である2つの時点において検出されたレーザ光の一部の光量を比較することにより前記負帰還制御を行うことを特徴とする光通信装置。
An optical communication device for transmitting signal light including information,
A laser light source for emitting the signal light;
An optical deflector for guiding signal light from the laser light source toward an optical fiber and an actuator for moving the lens, and for guiding the signal light from the laser light source to the core center of the optical fiber Means,
First control means for performing negative feedback control on the light deflecting means so that the position of the signal light deflected by the light deflecting means in the entrance surface to the optical fiber is guided to the center of the core;
Second control means for performing APC control on the laser light source so that the light amount of the signal light becomes a predetermined light amount;
A take-out means for taking out a part of the laser light guided by the light deflecting means and introduced into the optical fiber;
A light detection means for detecting a light amount of a part of the laser light extracted by the extraction means,
The first control means periodically finely vibrates the lens via the actuator to wobbling the position of the signal light in the incident surface to the optical fiber, and two wobbling maximum amplitudes. An optical communication apparatus characterized in that the negative feedback control is performed by comparing a part of the amount of laser light detected at a time point.
請求項1に記載の光通信装置において、
前記第二の制御手段は、前記負帰還制御により前記信号光が前記コア中心に導かれている状態でAPC制御を実行することを特徴とする光通信装置。
The optical communication device according to claim 1,
The second control means performs an APC control in a state where the signal light is guided to the center of the core by the negative feedback control.
前記第一の制御手段は、前記光偏向手段を駆動制御することによって、前記信号光の前記光ファイバへの入射面内における位置を前記信号光の伝送帯域の周波数よりも低い第一の周波数でwobbling させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光通信装置。Said first control means, by driving and controlling the light deflection means, the position in the plane of incidence of the said optical fiber of said optical signal at a first frequency lower than the frequency of the transmission band of the signal light the optical communication apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in that cause wobbling. 前記第二の制御手段は、前記第一の周波数よりも低いAPC制御するための周波数でAPC制御用の信号を検出することを特徴とする請求項3に記載の光通信装置。The optical communication apparatus according to claim 3, wherein the second control unit detects an APC control signal at a frequency for APC control lower than the first frequency. 前記第二の制御手段は、前記光偏向手段が駆動することにより変化する前記光量の平均値が所定の値となるように前記レーザ光源を駆動制御することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の光通信装置。  The said 2nd control means drives and controls the said laser light source so that the average value of the said light quantity which changes when the said light deflection | deviation means drives becomes a predetermined value. 5. The optical communication device according to any one of 4. 前記取り出し手段は、前記光ファイバ内に導入されたレーザ光の一部を反射して該光ファイバ外部に導くように該光ファイバ内部に形成されたハーフミラーであることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の光通信装置。  2. The take-out means is a half mirror formed inside the optical fiber so as to reflect a part of the laser light introduced into the optical fiber and guide it to the outside of the optical fiber. The optical communication device according to claim 5. 前記取り出し手段は、前記光ファイバ内に導入されたレーザ光の一部を分岐して取り出すファイバカプラであることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の光通信装置。  6. The optical communication apparatus according to claim 1, wherein the extraction unit is a fiber coupler that branches out and extracts a part of the laser light introduced into the optical fiber. 前記レーザ光源は面発光レーザであることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の光通信装置。  The optical communication apparatus according to claim 1, wherein the laser light source is a surface emitting laser.
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