JP5481977B2 - 温度制御方法、温度制御装置及び光デバイス - Google Patents

Description

本発明は、温度制御方法、温度制御装置及び光デバイスに関する。前記温度制御には、例えば、半導体光素子の温度制御が含まれる。

チューナブルＬＤ（Laser Diode）などの半導体レーザ，半導体光増幅器〔ＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier）〕及びＰＤ（Photo Detector）などの半導体光素子は、印加電流を制御されることで、各種の光学特性を発揮する。
しかし、半導体光素子（以下、単に光素子ともいう）に電流を印加して駆動した場合、光素子の自己発熱により素子活性層部の温度が上昇する。その結果、素子活性層部を形成している半導体のバンドギャップエネルギーが変動し、光素子の光学特性が変化する場合がある。

そのため、印加電流を制御して光素子を駆動する場合、所望の光学特性を達成するため、例えば、光素子の温度を一定に制御する温度制御デバイスを併用することがある。例えば、白金測温抵抗体，熱電対，またはサーミスタなどの温度検出デバイスにより光素子の温度を検出し、当該検出結果に基づき、ペルチェ素子やヒータなどの温度制御デバイスがフィードバック温度制御を行なうことにより、光素子の温度を一定に制御する。

なお、従来の技術として、例えば、下記特許文献１には、マーク率変動による光出力ピークパワー変動を補償するフィードフォワード型ＡＰＣ回路を備えたレーザダイオード駆動回路が記載されている。
また、下記特許文献２には、波長ロック型ＬＤデバイスにおけるＴＥＣ素子の発熱/冷却作用をフィードバック補償しながら出力波長を一定に維持させて駆動するにあたり、当該コントローラを、簡単にかつ瞬時的に温度制御系から出力波長制御系に切替えて、当該制御における不連続性の発生を有効に抑制する方法が記載されている。

さらに、下記特許文献３には、電気的なフィードフォワードとフィードバックの両方を含む、光信号の増幅の利得を制御する方法が記載されている。

特開２００２−２３７６４９号公報 特開２００３−１９８０５４号公報 特開２００３−２８３０２７号公報

しかし、上述した温度制御方法では、温度検出デバイスが光素子の温度変化を検出した後、当該検出結果に基づき、温度制御デバイスがフィードバック温度制御を行なうので、光素子の温度が変化してから温度制御が効き始めるまでの時間が長い。
また、温度検出デバイスは、一般的に、光素子の近傍に配置されるため、光素子の温度が実際に変化してから、温度検出デバイスが当該温度変化を検出するまでに所定の時間がかかる。

従って、光素子の温度をフィードバック制御する場合、光素子の温度が変化してから温度制御が効き始めるまでの時間が大きいので、光素子の温度を秒オーダよりも小さい次元で制御することは困難である。
図１に、駆動電流が印加された光素子の出力を一定にするため、フィードバック温度制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行なった場合の光素子の出力電圧の時間変化を示す。なお、図１に示す例では、光素子として、ＳＯＡを用い、ＳＯＡの入力信号として、１５５２．５ｎｍの波長及び−１５ｄｂｍのパワーを有する光信号を用いた。この図１では、縦軸がＳＯＡの出力電圧（光出力パワー）を示し、横軸（対数軸）が時間経過を示す。

図１に示すように、停止（ＯＦＦ）状態（駆動電流＝０ｍＡ）のＳＯＡに、例えば、３００ｍＡの駆動電流（例えば、パルス電流）を印加した場合、当該駆動電流の印加時から約１秒経過するまでＳＯＡの光出力パワーは低下する。これは、駆動電流の印加によりＳＯＡが自己発熱し、その温度変化によってＳＯＡの増幅効率が低下するためである。図１に示す例では、駆動電流を印加してから約１秒程度の間に、ＳＯＡの光出力パワーは約３．５ｄＢ減衰している。

そして、ＳＯＡに駆動電流が印加されてから約１秒経過後、例えば、ＳＯＡに並設された温度検出デバイス（温度センサ）がＳＯＡの温度変化を検出し、さらに、ペルチェ素子などの温度制御デバイスが、前記検出結果に基づき、ＳＯＡの冷却を開始する。
しかし、上述したように、ＳＯＡでの温度変化が温度検出デバイスに到達するまでに約１秒かかるほか、温度制御デバイスからの冷却熱がＳＯＡに到達するまでに所定の時間を要する。その結果、例えば、駆動電流が３００ｍＡの場合、駆動電流が印加されてからＳＯＡの光出力パワーは安定（収束）するまでには、約１００秒かかる。

また、例えば、駆動電流が、２００ｍＡ，１５０ｍＡ，１００ｍＡの場合でも、駆動電流の印加から約１秒後までに、ＳＯＡの光出力パワーは、それぞれ、約２．６ｄＢ，２．４ｄＢ，２．６ｄＢ程度減衰する。加えて、駆動電流の印加からＳＯＡの出力が一定になるまでには、いずれも約３０秒かかる。
ところで、光素子の光出力パワーの上記減衰を補償すべく、光素子に印加される駆動電流量そのものを増加させる方法もあるが、この場合、駆動電流量の増加に伴って、ＳＯＡの自己発熱も増加するので、光出力パワーはさらに低下することとなる。そのため、光素子の出力レベルを一定に制御するために駆動電流量を制御する方法は有効でない。

一般的に、化合物半導体を用いた光素子は、抵抗成分を有するため、駆動電流の印加により発熱し、その出力特性が変化する。
そのため、より高速に光素子を電流制御する場合、フィードバック制御による温度制御では、出力特性の変動に追従できないことがある。また、光素子の周囲の温度状態によっても、光素子の熱状態が変化する場合があり、フィードバック制御では、前記温度変化に高速に対応できないことがある。

そこで、本発明は、光素子の温度制御を高速化することを目的の１つとする。

（１）第１の案として、駆動電流の印加により駆動する光素子と、前記光素子の温度を変化させる温度制御部と、前記温度制御部を電流制御する制御部とをそなえた光デバイスにおける温度制御方法であって、前記温度制御部からの熱量が前記電流制御により発生してから前記光素子に到達するまでの時間を測定した結果に基づいて決定された時間だけ、前記光デバイスに入力される入力信号に遅延を与え、前記制御部が、前記入力信号が前記光デバイスに入力された時点から前記温度制御部を電流制御し、前記温度制御部からの熱量が前記電流制御により発生してから前記光素子に到達するまでの時間に相当する時間だけ遅延が与えられた入力信号に同期したタイミングにて前記駆動電流を前記光素子に印加する、温度制御方法を用いることができる。

（２）また、第２の案として、駆動電流の印加により駆動する光素子の温度を制御する温度制御装置であって、前記光素子の温度を変化させる温度制御部と、前記温度制御部を
電流制御する制御部と、前記温度制御部からの熱量が前記電流制御により発生してから前記光素子に到達するまでの時間を測定した結果に基づいて決定された時間だけ、光デバイスに入力される入力信号に遅延を与える遅延部と、をそなえ、前記制御部が、前記入力信号が前記光デバイスに入力された時点から前記温度制御部を電流制御し、前記温度制御部からの熱量が前記電流制御により発生してから前記光素子に到達するまでの時間に相当する時間だけ遅延が与えられた入力信号に同期したタイミングにて前記駆動電流を前記光素子に印加する、温度制御装置を用いることができる。

（３）さらに、第３の案として、光デバイスであって、駆動電流の印加により駆動する光素子と、前記光素子の温度を変化させる温度制御部と、前記温度制御部を電流制御する制御部と、前記温度制御部からの熱量が前記電流制御により発生してから前記光素子に到達するまでの時間を測定した結果に基づいて決定された時間だけ、前記光デバイスに入力される入力信号に遅延を与える遅延部と、をそなえ、前記制御部が、前記入力信号が前記光デバイスに入力された時点から前記温度制御部を電流制御し、前記温度制御部からの熱量が前記電流制御により発生してから前記光素子に到達するまでの時間に相当する時間だけ遅延が与えられた入力信号に同期したタイミングにて前記駆動電流を前記光素子に印加する、光デバイスを用いることができる。

光素子の温度制御を高速化することが可能となる。

光素子の出力電圧の時間変化を示す図である。 光モジュールの構成の一例を示す模式図である。 光モジュールの各パラメータの時間応答波形を示す図である。 光モジュールの各パラメータの時間応答波形を示す図である。 光モジュールの各パラメータの時間応答波形を示す図である。 一実施形態に係る光デバイスの構成の一例を示す図である。 光モジュールの各パラメータの時間応答波形を示す図である。 （Ａ）はフィードバック制御におけるチップ温度の時間変化を示す図であり、（Ｂ）はフィードフォワード制御におけるチップ温度の時間変化を示す図である。 光モジュールの配置の一例を示す図である。 光モジュールの構造の一例を示す図である。 ペルチェＴＥＣの構成の一例及び各パラメータを示す図である。 光モジュールにおける熱の入出力関係を示す模式図である。 駆動電流Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}とペルチェ電流Ｉ_ＴＥＣとの関係を示す図である。 図１３に示す系列Ｉのペルチェ電流量の一例を示す図である。 図１３に示す系列ＩＩのペルチェ電流量の一例を示す図である。 第１変形例に係る光デバイスの構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照して実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも例示に過ぎず、以下に示す実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、本実施形態を、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形（各実施形態を組み合わせる等）して実施することができる。
〔１〕一実施形態
（１．１）光モジュール構成
図２は光モジュールの構成の一例を示す図である。

この図２に示す光モジュール２００は、例示的に、光素子（チップ）２０１と、サーミスタ２０２と、キャリア２０３と、ステム２０４と、温度制御部〔ペルチェＴＥＣ（Thermo-Electrical Cooler）〕２０５とをそなえる。
チップ２０１は、駆動電流を印加されることにより所定の光学機能を発揮する。チップ２０１には、例えば、電流により波長を制御可能なチューナブルＬＤ，出力をパルス状に出力可能な半導体ＬＤ，ＳＯＡ及びＰＤなどの各種光機能デバイスを用いることができる。

サーミスタ２０２は、チップ２０１の温度（以下、チップ温度ともいう）を検出する。サーミスタ２０２には、例えば、ＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient），ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）及びＣＴＲ（Critical Temperature Resistor）などの各種方式のサーミスタを用いることができる。また、サーミスタ２０２の代わりに、白金測温抵抗体，熱電対を用いてもよい。なお、サーミスタ２０２は、例えば、チップ２０１の近傍に配置されるので、実際には、チップ２０１からキャリア２０３を介して伝わる熱（温度変化）を検出するが、当該検出結果に基づき、近似的にチップ温度を測定することができる。

キャリア２０３は、チップ２０１とサーミスタ２０２とを搭載する。キャリア２０３には、例えば、金属製の板状部材を用いることができる。
また、ステム２０４は、キャリア２０３を搭載する。ステム２０４には、例えば、金属部材を用いることができる。
ペルチェＴＥＣ２０５は、チップ２０１の温度を変化させる。例えば、ペルチェＴＥＣ２０５は、電流（以下、ペルチェ電流という）を印加されることにより、当該ペルチェ電流に応じた冷却熱を発生する。ペルチェＴＥＣ２０５は、例えば、バイアス駆動されることにより、ターゲットを冷却するほか加熱することもできる。なお、ペルチェＴＥＣ２０５の代わりに、例えば、ヒータや水冷デバイスなどの他の温度制御デバイスを用いてもよい。ヒータは、駆動電流に応じた熱を発生させる温度制御デバイスであり、水冷デバイスは、例えば、駆動電流量に応じて冷却水の流量を制御することにより、温度制御可能なデバイスである。

ここで、図２に例示する光モジュール２００では、例えば、ペルチェＴＥＣ２０５上にステム２０４が搭載され、ステム２０４上に、チップ２０１とサーミスタ２０２とが搭載されたキャリア２０３が配置される。
キャリア２０３及びステム２０４は、例えば、チップ２０１の歩留まり、コスト、評価工程を考慮して、通常は分離して配置される。具体的には、例えば、ステム２０４は、一般的に、レンズ等の光学部品を搭載するので、チップ２０１を搭載したキャリア２０３とステム２０４とを一体で製作した後で、チップ２０１が品質を満たさないと評価された場合には全てを取り換えることとなり、コストがかかるからである。また、チップ２０１は他の部材（サーミスタ２０２，レンズなど）に比して小さいため、チップ２０１単体では評価できない。そこで、チップ２０１は、通常、キャリア２０３にボンディングされ、キャリア２０３のパターンを用いて通電され評価される。そして、当該評価に合格したチップ２０１がステム２０４に搭載されるが、前記ボンディングの際に熱が加えられるため、その時点でチップ２０１が破壊される可能性がある。そのため、キャリア２０３にボンディング済みのチップ２０１を評価し、キャリア２０３と別に設けられたステム２０４にキャリア２０３を搭載したほうが効率的であるからである。

ところで、チップ２０１及びサーミスタ２０２は、例えば、互いに所定の距離をあけてキャリア２０３に設けられる。そのため、駆動電流の印加によりチップ２０１の自己発熱が始まると、チップ２０１で発生した熱は、まずキャリア２０３に伝わる。
そして、チップ２０１で発生した熱は、例えば、熱時定数ｔ２（ｔ２＞０）の経過後、サーミスタ２０２に到達し、サーミスタ２０２においてチップ２０１の温度変化が検出（観測）される。ここで、熱時定数ｔ２は、熱量が、チップ２０１からキャリア２０３を介してサーミスタ２０２に到達するまでにかかる時間を表す。そのため、ｔ２は、例えば、キャリア２０３の材料，チップ２０１とサーミスタ２０２との距離などにより異なる値をとる。

光モジュール２００においてチップ温度のフィードバック制御を行なう場合、例えば、チップ２０１で熱が発生してからｔ２経過後にサーミスタ２０２がその熱を検出し、当該検出結果に基づき、ペルチェＴＥＣ２０５がチップ温度を制御する。
以上のように、ｔ２は、チップ温度のフィードバック制御を行なう場合の収束時間（チップ２０１の温度を一定にするまでに要する時間）を増大させる要因の一つである。

また、ペルチェＴＥＣ２０５で発生した熱（例えば、冷却熱）は、ステム２０４及びキャリア２０３を介して、チップ２０１及びサーミスタ２０２に到達する。
そのため、ペルチェＴＥＣ２０５で発生した熱は、例えば、ペルチェＴＥＣ２０５で発生してから熱時定数ｔ１（ｔ１＞０）経過後にチップ２０１に到達し、ペルチェＴＥＣ２０５で発生してから熱時定数ｔ３（ｔ３＞０）経過後にサーミスタ２０２に到達する。ここで、熱時定数ｔ１は、熱量が、ペルチェＴＥＣ２０５からステム２０４及びキャリア２０３を介してチップ２０１に到達するまでにかかる時間を表す。また、熱時定数ｔ３は、熱量が、ペルチェＴＥＣ２０５からからステム２０４及びキャリア２０３を介してサーミスタ２０２に到達するまでにかかる時間を表す。そのため、ｔ１及びｔ３は、例えば、ステム２０４及びキャリア２０３の材料，キャリア２０３及びステム２０４の材料幅などにより異なる値をとる。

光モジュール２００においてチップ温度のフィードバック制御を行なう場合、例えば、チップ２０１で熱が発生してからｔ２経過後にサーミスタ２０２がその熱を検出し、当該検出結果に基づき、ペルチェＴＥＣ２０５がチップ温度のフィードバック制御を行なう。このとき、ペルチェＴＥＣ２０５から発生した冷却熱は、ｔ１経過後にチップ２０１に到達し、ｔ３経過後にサーミスタ２０２に到達する。

以上のように、ｔ１及びｔ３も、チップ温度のフィードバック制御を行なう場合の収束時間を増大させる要因の一つである。なお、図２の光モジュール２００構成においては、ペルチェＴＥＣ２０５からチップ２０１、サーミスタ２０２までの距離や、その間に介在する材料の特性などから、ｔ１とｔ３とはほぼ等しい値となる。
（１．２）光モジュール２００の時間応答特性
ここで、光モジュール２００のチップ２０１に対して、例えば、約３００ｍＡのパルス状駆動電流を印加した場合における光モジュール２００の各パラメータ時間応答波形の一例を図３に示す。

図３によれば、まず、チップ２０１に上記駆動電流が印加されると〔図３の（１）駆動電流を参照〕、これに伴い、チップ温度が上昇する〔図３の（２）チップ温度を参照〕。このチップ温度は、上述したように、例えば、サーミスタ２０２により検出される温度（以下、サーミスタ温度ともいう）から推定することができる。
サーミスタ２０２は、チップ温度が上昇してからｔ２経過後に、チップ２０１で発生した熱を検出する〔図３の（４）サーミスタ温度を参照〕。

サーミスタ２０２によりチップ温度の上昇が検出されると、ペルチェＴＥＣ２０５が、フィードバック温度制御（ＰＩＤ制御）によりチップ２０１の冷却を開始する〔図３の（５）ペルチェ電流を参照〕。
チップ２０１の光出力は、チップ温度の上昇により、「ｔ２＋ｔ１（≒ｔ３）＋制御時間」の間、下がり続ける〔図３の（３）光出力を参照〕。ここで、制御時間は、サーミスタ温度が低下してからペルチェＴＥＣ２０５が冷却熱を生成するまでの時間をいう。

ペルチェＴＥＣ２０５からの冷却熱がチップ２０１に到達すると、チップ温度は下がり始め、光出力が上昇し始める。
一般的な光モジュール２００及び温度制御装置（サーミスタ２０２及びペルチェＴＥＣ２０５など）を用いてフィードバック温度制御を行なう場合、「ｔ２＋ｔ１（≒ｔ３）＋制御時間」が約１秒程度であることは図１で示したとおりである。

また、図３に示す例では、駆動電流の印加により、チップ温度は約５℃〜７℃上昇し、光出力は約２ｄＢ〜４ｄＢ減少する。さらに、チップ２０１に駆動電流を印加してから、チップ温度が元の温度に戻るまで、５秒程度かかる。
一方、駆動電流の印加を停止した場合、自己発熱によるチップ温度の上昇は停止するが、ペルチェＴＥＣ２０５からの冷却熱はしばらくの間供給されるので、チップ温度は低下する。そのため、一時的に光出力は増加する。サーミスタ２０５は、チップ温度の上昇が停止してからｔ２経過後に、その温度変化を検出するため、ペルチェＴＥＣ２０５による温度制御がｔ２遅れるためである。光出力の一時的な増加は、駆動電流の停止後、「ｔ２＋ｔ１（≒ｔ３）＋制御時間」の間、継続する。

この場合、例えば、チップ温度の低下からｔ２後、サーミスタ２０２によりチップ温度の低下が検出され、ペルチェＴＥＣ２０５が、当該検出結果に基づき、チップ２０１の加熱を開始する。しかし、サーミスタ２０２は、チップ温度が実際に変化してからｔ２経過後にチップ温度を検出するので、過加熱及び過冷却が繰り返されることとなる。
以降、ペルチェＴＥＣ２０５によりチップ２０１の冷却と加熱とが繰り返され、チップ温度は一定値に収束していく。この収束時間については、図１で示したとおり、駆動電流量に応じて変化する。

このように、光モジュール２００においてチップ温度のフィードバック制御を行なう場合、上記熱時定数ｔ１〜ｔ３などにより、制御に要する時間が増大する。その結果、チップ２０１の光出力が一定になる（安定する）までの時間が増大する。
そこで、本例では、駆動電流の印加に先だって、ペルチェ電流を制御する。例えば、本例の光モジュール２００は、予めｔ１を算出しておき、駆動電流の印加よりもｔ１前にペルチェ電流を制御することにより、チップ２０１の自己発熱による温度上昇と、ペルチェＴＥＣ２０５によるチップ２０１の冷却とを略同時に進行させる。その結果、チップ温度の変動を抑制することができるので、温度制御をより高速に行なうことが可能となる。

また、ｔ２及びｔ３を算出しておくことにより、例えば、フィードバック温度制御の更なる効率化を実現することができる。
そこで、以下、ｔ１〜ｔ３の算出方法について説明する。
（１．３）ｔ１〜ｔ３の算出方法
まず、図４を用いて熱時定数ｔ２の算出方法を説明する。図４はペルチェ電流を一定とした場合の光モジュール２００の各パラメータの時間応答波形を示す図である。

この図４に示すように、熱時定数ｔ２を算出する場合、例えば、ペルチェＴＥＣ２０５に一定のペルチェ電流を印加しておき〔図４の（１）ペルチェ電流を参照〕、さらに、チップ２０１にパルス状の駆動電流を印加する〔図４の（２）駆動電流を参照〕。
すると、上述したように、駆動電流の印加によりチップ２０１は自己発熱し、チップ温度が上昇し始める〔図４の（３）チップ温度を参照〕。

そして、サーミスタ２０２は、チップ２０１が発熱してからｔ２後に、チップ温度の上昇を検出する〔図４の（４）サーミスタ温度を参照〕。
そこで、例えば、後述する電流制御部１０６が、上記動作環境下で、駆動電流を印加してからサーミスタ２０２が温度変化を検出するまでの時間を計測することにより、熱時定数ｔ２を決定することができる。

なお、駆動電流の停止時には、駆動電流の印加が実際に停止されてからｔ２後にサーミスタ温度が低下し始める（サーミスタ２０２がチップ温度の低下を検出する）。そこで、例えば、後述する電流制御部１０６が、上記動作環境下で、駆動電流の印加を停止してからサーミスタ２０２が温度変化を検出するまでの時間を計測することにより、熱時定数ｔ２を決定してもよい。

次に、図５を用いて熱時定数ｔ１及びｔ３の算出方法を説明する。図５は駆動電流を一定とした場合の光モジュール２００の各パラメータの時間応答波形を示す図である。
この図５に示すように、熱時定数ｔ１及びｔ３を算出する場合、例えば、チップ２０１に一定の駆動電流を印加しておき〔図５の（１）駆動電流を参照〕、さらに、ペルチェＴＥＣ２０５にパルス状のペルチェ電流を印加する〔図５の（２）ペルチェ電流を参照〕。なお、図５に示す例では、ペルチェＴＥＣ２０５から冷却熱を発生させるペルチェ電流（冷却側）を印加しているが、ペルチェＴＥＣ２０５が発熱するペルチェ電流（加熱側）を印加してもよい。

すると、上述したように、ペルチェＴＥＣ２０５で発生した熱は、その発生からｔ１経過後にチップ２０１に到達し、ｔ３経過後にサーミスタ２０２に到達する。
ペルチェＴＥＣ２０５からの冷却熱により、ペルチェ電流の印加時からｔ１後にチップ温度が低下し始め〔図５の（４）チップ温度を参照〕、これに伴って、光出力（強度又は波長）が上昇し始める〔図５の（５）光出力を参照〕。

また、ペルチェＴＥＣ２０５からの冷却熱により、ペルチェ電流の印加時からｔ３後に、サーミスタ温度が低下し始める〔図５の（３）サーミスタ温度を参照〕。なお、図２の光モジュール２００の構成では、ｔ１とｔ３とがほぼ等しいので、図５に示すように、サーミスタ温度が下がり始めるタイミングとチップ温度が下がり始めるタイミングとはほぼ等しい。

そこで、例えば、後述する電流制御部１０６が、上記動作環境下で、ペルチェ電流の印加時から光出力が上昇し始めるまでの時間を計測することにより、熱時定数ｔ１を決定することができる。
また、同様に、例えば、後述する電流制御部１０６が、上記動作環境下で、ペルチェ電流の印加時からサーミスタ温度が低下し始めるまでの時間を計測することにより、熱時定数ｔ３を決定することができる。

なお、ペルチェ電流の停止時には、ペルチェ電流の印加を停止してからｔ１，ｔ３後に、チップ温度，サーミスタ温度がそれぞれ低下し始める。そこで、例えば、後述する電流制御部１０６が、上記動作環境下で、ペルチェ電流の印加を停止してからチップ温度，サーミスタ温度が変化するまでの時間をそれぞれ計測することにより、ｔ１，ｔ３を決定してもよい。

次に、本例の一実施形態に係る光デバイスの構成について説明する。
（１．４）光デバイス構成
図６は一実施形態に係る光デバイスの構成の一例を示す図である。
この図６に示す光デバイス３００は、例示的に、分波部１００と、光モジュール２００と、分波部１０２と、ＰＤ１０３と、入力モニタ部１０４と、レベル制御部１０５と、電流制御部１０６とをそなえる。また、当該光デバイス３００は、例示的に、ＰＤ１０７と、出力モニタ部１０８と、遅延部１０９と、温度センサ（第１の温度センサ）１１とをそなえる。

ここで、分波部１００は、入力信号（光信号）を分波する。分波部１００により分波された入力信号は、ＰＤ１０３及び遅延部１０９に出力される。
ＰＤ１０３は、入力された光信号を電気信号に変換する。本例のＰＤ１０３は、分波部１００により分波された入力信号を電気信号に変換し、入力モニタ部１０４に出力する。
入力モニタ部１０４は、入力された電気信号の強度を監視（モニタ）する。本例の入力モニタ部１０４は、ＰＤ１０３から入力される電気信号の強度を監視し、その監視結果をレベル制御部１０５に出力する。

また、遅延部１０９は、入力された光信号に所定の遅延を与える。本例の遅延部１０９は、例えば、入力信号に対して少なくともｔ１に相当する遅延を与えることができる。
ここで、光モジュール２００は、例えば、入力信号に対して所定の光学処理を施す。このため、光モジュール２００は、例示的に、チップ２０１，サーミスタ２０２，キャリア２０３，ステム２０４及びペルチェＴＥＣ２０５をそなえる。なお、チップ２０１，サーミスタ２０２，キャリア２０３，ステム２０４及びペルチェＴＥＣ２０５の各動作については、図２を用いて前述したとおりである。

例えば、チップ２０１がＳＯＡとして構成される場合、光モジュール２００は、入力信号を増幅または減衰させることができる。このとき、光モジュール２００は、例えば、出力一定の光信号を出力すべく、入力信号の変動に応じて、入力信号を増幅または減衰する。上記増幅制御（または減衰制御）は、電流制御部１０６により駆動電流を制御されることにより実現される。

温度センサ（第１の温度センサ）１１は、光素子２０１の周囲の温度（以下、環境温度または周囲温度ともいう）を計測する。温度センサ１１での計測結果は、電流制御部１０６に入力される。なお、温度センサ１１は、光モジュール２００が発する熱の影響を受けず、且つ、光素子２０１の周囲温度をできるだけ正確にモニタできるように、光モジュール２００から数センチ程度離れて設けられることが望ましい。

分波部１０２は、出力信号（光信号）を分波する。本例の分波部１０２は、光モジュール２００からの出力信号を、ＰＤ１０７と出力経路方向とに分波する。
ＰＤ１０７は、入力された光信号を電気信号に変換する。本例のＰＤ１０７は、分波部１０２により分波された出力信号を電気信号に変換し、出力モニタ部１０８に出力する。
出力モニタ部１０８は、入力された電気信号の強度を監視（モニタ）する。本例の出力モニタ部１０８は、ＰＤ１０７から入力される電気信号の強度を監視し、その監視結果をレベル制御部１０５に出力する。

レベル制御部１０５は、入力信号及び出力信号のパワー（レベル）変化に基づいて、電流制御部１０６を制御する。この制御は、例えば、レベル制御部１０５から電流制御部１０６に通知される制御信号によりなされる。この制御信号には、例えば、入力信号のレベル及び入力タイミングなどに関する情報が含まれていてもよい。
電流制御部（制御部）１０６は、ペルチェＴＥＣ２０５を電流制御する。例えば、電流制御部１０６は、レベル制御部１０５からの制御信号，サーミスタ２０２により検出されるチップ２０１の温度変化，温度センサ１１による周囲温度の計測結果などに基づき、駆動電流，ペルチェ電流を制御する。電流制御部１０６からの駆動電流は、チップ２０１に供給され、ペルチェ電流はペルチェＴＥＣ２０５に供給される。

本例の電流制御部１０６は、例えば、ペルチェＴＥＣ２０５からの熱量が発生してからチップ２０１に到達するまでの時間（ｔ１）を決定し、駆動電流がチップ２０１に印加されるタイミングよりｔ１前に、ペルチェＴＥＣ２０５を電流制御する。即ち、本例の電流制御部１０６は、例えば、サーミスタ２０２により検出されるチップ温度の変化に応じたペルチェ電流を、遅延部１０９により遅延ｔ１を与えられた入力信号に先だって、ペルチェＴＥＣ２０５に供給する。これにより、電流制御部１０６は、チップ２０１のフィードフォワード温度制御を行なうことができる。

本例では、例えば、光デバイス３００が遅延部１０９を有することにより、入力信号が光モジュール２００に入力されるまでの間に時間的余裕を生じさせる。これにより、レベル制御部１０５及び電流制御部１０６は、入力信号のパワー変動に関する情報を検出し、当該検出結果に基づき、入力信号及び駆動電流の変化に先んじてペルチェ電流を制御することが可能となる。

つまり、電流制御部１０６は、入力信号と同期したタイミングで駆動電流をチップ２０１に供給する一方（図６の符号ａ参照）、入力信号及び駆動電流よりも所定の時間（例えば、ｔ１）早いタイミングでペルチェ電流をペルチェＴＥＣ２０５に供給することができる（図６の符号ｂ参照）。
即ち、上記ペルチェＴＥＣ２０５及び電流制御部１０６は、温度制御装置の一例として機能する。

これにより、入力信号の変化に伴って駆動電流が変動し、これに起因してチップ温度が変化し始めたとしても、前もってペルチェＴＥＣ２０５による冷却を開始しておくことができるので、チップ温度の変動を効率的に抑制することが可能となる。その結果、チップ温度の収束時間を短縮することができるので、チップ２０１の温度制御を高速化することが可能となる。

なお、入力信号に関する情報（例えば、パワー変動及び入力タイミングに関する情報など）が予め既知の場合（例えば、電流制御部１０６が、当該情報を前もって通知される場合など）は、入力信号に遅延を与えなくても、入力信号の変動に先だってペルチェ電流を制御することができるので、図６に例示する構成から遅延部１０９を省略してもよい。
ここで、図７に上記光デバイス３００の各パラメータ時間応答波形を示す。

本例の電流制御部１０６は、まず、例えば、入力信号（または駆動電流）に関する情報からフィードフォワード温度制御時のペルチェ電流量〔フィードフォワード（ＦＦ）制御量〕を算出する。ＦＦ制御量の算出方法については、（１．５）において後述する。
そして、図７に示すように、電流制御部１０６は、チップ２０１に駆動電流を印加するよりもｔ１早く、ペルチェＴＥＣ２０５にＦＦ制御量に相当するペルチェ電流を印加する〔図７の（２）ペルチェ電流を参照〕。

ペルチェ電流の印加からｔ１が経過後、電流制御部１０６は、ペルチェＴＥＣ２０５からの冷却熱がチップ２０１に伝わり始めたタイミングで、駆動電流をチップ２０１に印加する〔図７の（１）駆動電流を参照〕。なお、駆動電流が印加されるタイミングと、入力信号がチップ２０１に入力するタイミング（または入力信号が変化するタイミング）とは、ほぼ等しい。

チップ２０１では、チップ２０１の自己発熱による温度上昇とペルチェ冷却熱による温度低下とが同時に進行する。従って、チップ２０１の自己発熱量とペルチェＴＥＣ２０５からの冷却熱量とが同一であれば、チップ温度は変化しない。ただ、実際は、チップ２０１の内部の発熱状態に温度分布があったり（分布が一様でなかったり）、ペルチェ冷却熱が単位時間当たりのチップ発熱量よりも小さいもしくは大きいなどの理由により、チップ温度は変化することがある〔図７の（４）チップ温度を参照〕。また、チップ温度の変化に伴い、光出力及びサーミスタ温度も変化する〔図７の（３）光出力及び（５）サーミスタ温度を参照〕。

それでも、駆動電流の印加よりもｔ１早くペルチェ電流を制御する利点はある。例えば、チップ温度が上昇してから、少しでも早くチップ２０１の温度制御を開始したほうが、光出力の変動量を小さくできる〔図７の（３）光出力を参照〕。温度が大きく変動した状態を元の温度状態に戻すよりも、温度の変動が小さい状態から元の温度状態に戻す方が、要する時間は小さいからである。

また、例えば、駆動電流の印加を停止する場合、駆動電流の印加停止よりもｔ１早く、ペルチェ電流を停止してもよい〔図７の（２）ペルチェ電流を参照〕。これにより、ペルチェ冷却熱によるチップ２０１の過冷却を防止することができ、光出力の変動を抑制することが可能となる。
以上のように、本例では、駆動電流の印加に先だってペルチェ電流の制御を行なう。これにより、チップ温度の変動を抑制することができ、チップ２０１の温度制御を高速化することが可能となる。

また、本例によれば、チップ温度が大幅に変化する前にチップ温度を収束させることができるので、ペルチェＴＥＣ２０５に供給するペルチェ電流量を低減し、消費電力を大幅に削減することが可能となる。
ここで、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）を用いて、フィードバック温度制御時の温度変化とフィードフォワード温度制御時の温度変化とを比較する。図８（Ａ）はフィードバック制御を用いた場合のチップ温度の時間変化を示す図であり、図８（Ｂ）はフィードフォワード温度制御を用いた場合のチップ温度の時間変化を示す図である。

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）のいずれにおいても、縦軸がサーミスタ電圧［Ｖ］（サーミスタ温度に対応）であり、横軸が時間［秒］である。また、符号ｃは、ペルチェＴＥＣ２０５にはペルチェ電流を印加せずに、チップ２０１のみに３００ｍＡの駆動電流を印加した場合のサーミスタ２０２の温度変化を示す。さらに、符号ｅは、チップ２０１に駆動電流を印加せずに、ペルチェＴＥＣ２０５のみにペルチェ電流を印加した場合のサーミスタ２０２の温度変化を示す。加えて、符号ｄは、符号ｃで表されるサーミスタ２０２の温度変化と、符号ｅで表されるサーミスタ２０２の温度変化とを併合したものであり、チップ２０１とペルチェＴＥＣ２０５にそれぞれ駆動電流またはペルチェ電流を印加した場合のサーミスタ２０２の温度変化を示す。

また、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す測定に用いた光モジュール２００及びペルチェＴＥＣ２０５の構成の一例を図９〜図１１に示す。図９は光モジュール２００の配置の一例を示す図であり、図１０は光モジュール２００の構成の一例を示す図であり、図１１はペルチェＴＥＣ２０５の構成の一例及び各パラメータを示す図である。
この図９に示すように、本例では、光通信用ＭＳＡ（Multi Source Agreement）１４ピンバタフライパッケージに、ＳＯＡ素子を気密封止している。また、ヒートシンクは約４℃／Ｗの熱抵抗を有し、空冷ファンにより風速約０．４ｍ^３／分で強制的に空冷している。さらに、光モジュール２００の周囲の温度は２５℃であり、チップ温度の制御目標値を２５℃とした。

また、光モジュール２００の内部構造は図１０に例示するとおりである。光素子２０１には、リン化インジウム（ＩｎＰ）材料を用い、キャリア２０３には窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用いた。さらに、レンズ外枠としてＳＵＳ４３０を用い、ステム２０４及びパッケージ側壁にはコバール（Ｋｏｖａｒ）を用い、パッケージ底板に銅タングステン（ＣｕＷ）を用いた。

加えて、ペルチェＴＥＣ２０５の構造及び各種のパラメータは図１１に例示するとおりである。
図８（Ａ）に示すように、フィードバック温度制御では、時刻０において、チップ２０１に駆動電流が印加され始めるとともに、サーミスタ２０２の温度が上昇する。図８（Ａ）の符号ｃから分かるように、ペルチェＴＥＣ２０５によりチップ２０１の冷却が行なわれない場合、初期温度から２５度程度（サーミスタ電圧で換算すると８００ｍＶ程度）温度が上昇するが、最初の約１〜２秒で急激に温度が上昇する。

そして、時刻０からｔ２経過後、サーミスタ２０２がチップ２０１の温度変化を検出し、ペルチェＴＥＣ２０５による温度制御が開始される。図８（Ａ）の符号ｅから分かるように、チップ２０１が発熱してから２秒程度遅れて、サーミスタ温度が低下している。つまりこの時間が「ｔ２＋ｔ３＋制御時間」に相当する。
ここで、図８（Ａ）の符号ｄから分かるように、フィードバック温度制御では、チップ２０１が発熱してから所定の時間後にペルチェＴＥＣ２０５による温度制御が開始されるので、温度ずれ幅も大きく、チップ温度が収束するまでの復帰時間も２０秒程度かかる。

一方、図８（Ｂ）の符号ｅからも分かるように、本例では、ペルチェＴＥＣ２０５へのペルチェ電流の供給を、チップ２０１に駆動電流を印加する前に開始する。
このため、図８（Ｂ）の符号ｄをみると、図８（Ａ）に示す例よりも温度ずれ幅は小さく、チップ温度も４．５秒程度で収束している。
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示した例では、いずれも、同一のチップ２０１，サーミスタ２０２，キャリア２０３，ステム２０４及びペルチェＴＥＣ２０５を用いて計測した。しかし、上記計測にて用いたペルチェＴＥＣ２０５は、従来の発想に基づいたペルチェ素子であったため、冷却能力が良くない。実際は、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）の符号ｃに示す発熱曲線と、時間軸を中心として線対称な冷却曲線を有するペルチェＴＥＣ２０５を用いるのが望ましい。今回の実験に使用したペルチェＴＥＣ２０５は、冷却能力が低いことから、チップ２０１の発熱量をペルチェ冷却熱により逃がすことができなかったため、チップ温度が収束するまで４．５秒程度かかったが、より冷却能力の高いペルチェＴＥＣ２０５を用いれば、本例では、さらにチップ２０１の温度収束を高速化することができる。

このように、本例に使用するペルチェ２０５は、例えば、チップ２０１の発熱曲線に基づいて、選択するのが望ましい。
これに対して、図８（Ａ）に示したフィードバック温度制御では、ペルチェＴＥＣ２０５の冷却能力を高くしても、チップ２０１の温度変化を検知するまでに２秒程度かかっているため、チップ温度の収束時間を少なくとも２秒以下にすることはできない。

ここで、光モジュール２００が有する熱時定数ｔ１〜ｔ３については、上述したように、チップ２０１のみに駆動電流を印加したり、ペルチェＴＥＣ２０５のみにペルチェ電流を印加したりすることで、測定することにより決定することが可能である。
（１．５）ＦＦ制御量の算出方法
次に、フィードフォワード制御に係るペルチェ電流量（ＦＦ制御量）の算出方法について説明する。

例えば、チップ２０１にＳＯＡを用いた場合、その駆動電流量が一定であれば、チップ２０１に生じる発熱量も一定であるため、ペルチェＴＥＣ２０５による冷却熱量も一定となる。
しかし、光モジュール２００への入力信号が変動する場合、出力パワー（レベル）一定制御下では、入力パワー（レベル）の変動に応じて駆動電流が変化するので、チップ２０１での自己発熱量も変動する。

そのため、本例では、電流制御部１０６が、駆動電流値，光モジュール２００の目標温度及び周囲温度などに基づいて、ＦＦ制御量を算出（決定）し、当該ＦＦ制御量を駆動電流の印加よりもｔ１早くペルチェＴＥＣ２０５に供給する。
ここで、図１２に光モジュール２００における熱の入出力関係を例示する。なお、図１２に示す光モジュール２００は、例示的に、図２に示す構成に加えて、放熱用のヒートシンク（放熱フィン）２０６をそなえる。なお、光モジュール２００がヒートシンク２０６を有さない場合であっても、光モジュール２００の他の部分から自然放熱は生じるので、以下の算出方法は適用可能である。

まず、図１２に示す系における発熱成分としては、例えば、チップ２０１に印加される駆動電流Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}の２乗に比例するチップ２０１の自己発熱量Ｐ_{ｄｒｉｖｅ}と、ペルチェ電流Ｉ_ＴＥＣの２乗に比例するペルチェＴＥＣ２０５自身の自己発熱量Ｐ_ＴＥＣとがある。Ｐ_ＴＥＣは、例えば、ペルチェＴＥＣ２０５の抵抗成分に起因して生じる。
一方、図１２に示す系の冷却（発散）成分としては、例えば、ペルチェ電流Ｉ_ＴＥＣに比例する冷却熱量Ｐ_ｐｅｒと、チップ２０１の制御目標値（目標温度）と光モジュール２００の周囲温度との差ΔＴに比例する自然放熱量Ｐ_ｅｎｖとがある。ここで、前記目標温度は、例えば、ユーザにより設定される。なお、ヒートシンク２０６が、例えば、インテリジェントな強制空冷（チップ温度に応じて内蔵ファンの回転数を制御する等）を受ける場合、Ｐ_ｅｎｖは複雑に変化する場合がある。ただ、ヒートシンク２０６の放熱フィンに一定の風量を与えるような強制空冷を行なう場合、Ｐ_ｅｎｖは、チップ２０１の目標温度と周囲温度との差ΔＴに比例する。

従って、Ａ〜Ｄ（Ａ〜Ｄ≠０）を定数として、例えば、以下の式（１）〜（４）が成立する。

また、チップ温度が収束した状態では、発熱量（Ｐ_{ｄｒｉｖｅ}＋Ｐ_ＴＥＣ）と冷却量（Ｐ_ｐｅｒ＋Ｐ_ｅｎｖ）とが平衡関係にあるため、以下の関係式（５）が成立する。

ここで、上記の式（５）を、式（１）〜式（４）を用いて書き換えると、以下の式（６）が得られる。

さらに、式（６）をペルチェ電流Ｉ_ＴＥＣの２次方程式として解くと次式（７）が得られる。

ここで、Ａ〜Ｄは既知の定数であるため、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}及びΔＴが分かれば、式（７）からＩ_ＴＥＣ（ＦＦ制御量）を算出することができる。
Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}については、入力信号などに関する情報から算出することができる。例えば、チップ２０１がＳＯＡである場合、入力信号のレベル（パワー）が分かれば、電流制御部１０６は、当該入力レベルに対する所望の出力レベル（パワー）を得るためのＩ_{ｄｒｉｖｅ}を算出することができる。また、例えば、チップ２０１が波長可変ＬＤとして構成される場合、当該波長可変ＬＤの制御波長が分かれば、電流制御部１０６は、当該制御波長に基づくＩ_{ｄｒｉｖｅ}を算出することができる。

ただ、ΔＴについては、光モジュール２００に設けられたサーミスタ２０２（第２の温度センサ）だけでは、光素子２０１の外部温度（周囲温度）を検出することができないため、算出することができない。
そこで、本例では、例えば、光モジュール２００の外部に温度センサ１１を設けることにより、周囲温度を検出する。

これにより、目標温度と温度センサ１１で検出された周囲温度との差（ΔＴ）を算出することができる。なお、駆動電流の印加によるチップ２０１の温度上昇を抑制する場合には、駆動電流の印加前に、光モジュール２００内部に設けられたサーミスタ２０２で検出される温度を前記目標温度とすることができる。
以上のように、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}及びΔＴの値、及び、式（７）からＩ_ＴＥＣ（ＦＦ制御量）を算出することが可能となる。

ここで、図１３にＩ_{ｄｒｉｖｅ}とＩ_ＴＥＣとの関係を示す。
この図１３に示すように、例えば、目標温度と周囲温度とが等しい場合（ΔＴ＝０の場合）、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}＝０ｍＡであれば、チップ２０１の自己発熱がないため、ペルチェＴＥＣ２０５を駆動させなくてもよいので、Ｉ_ＴＥＣ＝０ｍＡとなる。
また、目標温度が周囲温度よりも低い場合（ΔＴ＜０の場合）、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}＝０ｍＡであっても、チップ２０１の温度は周囲温度に近づこうとするため、ペルチェＴＥＣ２０５により冷却することになり、Ｉ_ＴＥＣは冷却側のある一定の電流値となる。

一方、目標温度が周囲温度よりも高い場合（ΔＴ＞０の場合）、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}＝０ｍＡであっても、チップ２０１を冷却することになるので、Ｉ_ＴＥＣは加熱側のある一定の電流値となる。
さらに、上記いずれの場合であっても、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}を増加させていくと、チップ２０１の自己発熱量が増加するため、その発熱分を冷却することとなり、Ｉ_ＴＥＣも増加する。そのため、図１３に例示するＩ_ＴＥＣのグラフは、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}が増加するにしたがって、スタート点（Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}＝０ｍＡ）よりも紙面上側（冷却側）へ推移する。

そこで、本例では、まず、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}＝０ｍＡの状態で目標温度を変化させ、チップ温度を前記変化後の目標温度にする、つまり、光モジュール２００の温度平衡状態を保つＩ_ＴＥＣ（系列Ｉ）を事前（例えば、光モジュール２００の出荷試験時など）に取得しておく。また、ΔＴ＝０の状態でＩ_{ｄｒｉｖｅ}を変化させ、各Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}において、チップ温度を目標温度にする、つまり、光モジュール２００の温度平衡状態を保つＩ_ＴＥＣ（系列ＩＩ）を事前に取得しておく。これらの系列Ｉ及びＩＩを光モジュール２００の駆動前に取得しておくことにより、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}及びΔＴの各値に応じた（例えば、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}全範囲、ΔＴ全範囲における）Ｉ_ＴＥＣを算出することができ、上述のＦＦ制御量を得ることが可能となる。

例えば、ΔＴが分かっている場合、系列Ｉから、当該ΔＴにおけるＩ_ＴＥＣ＝ｇが分かる。また、例えば、チップ２０１がＳＯＡである場合、ＳＯＡへの入力信号のレベルからＩ_{ｄｒｉｖｅ}を算出することができる。
このとき、例えば、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}＝Ｉ_ｆとすると、系列ＩＩから、Ｉ_ＴＥＣの増加分ｆを得ることができるので、上記ΔＴ及びＩ_{ｄｒｉｖｅ}において、光モジュール２００の温度平衡状態を保つＩ_ＴＥＣ＝ｈは、次式（８）で算出される。

ｈ（ΔＴの温度平衡状態を保つペルチェ電流量）＝ｇ〔Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}＝０においてΔＴの温度平衡状態を保つペルチェ電流量（系列Ｉより）〕＋ｆ〔ΔＴ＝０においてＩ_{ｄｒｉｖｅ}＝Ｉ_ｆのときの温度平衡状態を保つペルチェ電流量（系列ＩＩより）〕 ・・・（８）
ここで、図１４及び図１５に系列Ｉ及び系列ＩＩのペルチェ電流量の一例を示す。なお、ペルチェ電流量が「＋」の場合は、ペルチェＴＥＣ２０５により冷却が行なわれる一方、ペルチェ電流量が「−」の場合は、ペルチェＴＥＣ２０５により加熱が行なわれる。

図１４に示すように、例えば、ΔＴ＝−１５℃の場合、チップ温度の平衡状態を保つために要するペルチェ電流量ｇは、＋１５５０ｍＡである。また、ΔＴ＝−１０℃，−５℃，０℃，＋５℃，＋１０℃の場合、チップ温度の平衡状態を保つために要するペルチェ電流量ｇは、それぞれ、例えば、＋１０２０ｍＡ，＋５１０ｍＡ，０ｍＡ，−５３０ｍＡ，−１０７０ｍＡとなる。

さらに、図１５に示すように、例えば、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}＝１０ｍＡの場合、チップ温度の平衡状態を保つために要するペルチェ電流量ｆは、＋８０ｍＡである。また、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}＝２０ｍＡ，３０ｍＡ，・・・，２９０ｍＡ，３００ｍＡの場合、チップ温度の平衡状態を保つために要するペルチェ電流量ｆは、それぞれ、例えば、＋１００ｍＡ，＋１２３ｍＡ，・・・，＋２４３０ｍＡ，＋２６７０ｍＡとなる。

なお、図１４及び図１５に示した測定結果はあくまでその一例であり、ΔＴ及びＩ_{ｄｒｉｖｅ}の測定範囲をより拡大または縮小してもよいし、測定幅（ステップ幅）をより細かくまたは粗くしてもよい。
ここで、本例の温度制御方法及び光デバイス３００の動作の一例について説明する。なお、以下に示す例では、駆動電流の印加に伴うチップ温度の上昇を抑制すべく、例えば、駆動電流の印加前に、サーミスタ２０２により検出される温度を前記目標温度とした。

まず、例えば、光デバイス３００の出荷試験時などに、電流制御部１０６が、図１４及び図１５に示すような各測定値を取得する。そして、図４を用いて説明した方法などにより、光モジュール２００の熱時定数ｔ１を取得する。なお、ｔ１に加えて、熱時定数ｔ２及びｔ３を取得してもよい。
そして、光デバイス３００の運用時などにおいて、電流制御部１０６により、入力信号に関する情報（入力変動や、波長制御信号など）に基づき、出力レベルを一定に制御するＩ_{ｄｒｉｖｅ}を算出する。

また、電流制御部１０６は、例えば、温度センサ１１による周囲温度の測定結果と、サーミスタ２０２によるチップ温度の測定結果（目標温度）との差（ΔＴ）を算出し、図１４に示す測定結果に基づいて、前記算出したΔＴに対応するＩ_ＴＥＣ（ｇ）を求める。
さらに、電流制御部１０６は、図１５に示す測定結果に基づいて、前記算出したＩ_{ｄｒｉｖｅ}に対応するＩ_ＴＥＣ（ｆ）を算出する。

そして、電流制御部１０６は、前記算出したＩ_ＴＥＣ（ｇ）とＩ_ＴＥＣ（ｆ）とを加算することにより、ＦＦ制御量を算出し、入力信号がチップ２０１に入力されるタイミングよりもｔ１早く、当該ＦＦ制御量をＩ_ＴＥＣとしてペルチェＴＥＣ２０５に印加する。
次いで、電流制御部１０６は、Ｉ_ＴＥＣを印加してからｔ１経過後、入力信号がチップ２０１に入力されるタイミングで、前記算出したＩ_{ｄｒｉｖｅ}をチップ２０１に印加する。

以上のように、本例では、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}が印加されるタイミングよりもｔ１早く、Ｉ_ＴＥＣを制御するので、チップ２０１の温度が大幅に変化する前に、チップ温度を一定に制御することができ、光出力の安定化ならびに温度制御の高速化を実現することが可能となる。
一方、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}の供給を停止する場合にも、例えば、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}の停止よりｔ１早くＩ_ＴＥＣを停止すれば、チップ温度の大幅な抑制することができ、光デバイス３００の温度制御を高速化することが可能となる。

〔２〕第１変形例
上述した例では、チップ温度をフィードフォワード制御する例について説明したが、本例のように、フィードフォワード温度制御とフィードバック温度制御とを併用（ハイブリッド制御）してもよい。
図１６に第１変形例に係る光デバイス３００´の構成の一例を示す。

この図１６に示す光デバイス３００´は、例示的に、入力モニタ部１と、遅延部１０９と、光モジュール２００と、出力モニタ部２と、ヒートシンク２０６と、温度センサ１１と、電流制御部３と、をそなえる。さらに、光デバイス３００´は、例示的に、ＴＥＣ駆動部４と、レベル制御部５と、素子駆動制御部６と、遅延部７と、素子駆動部８とをそなえる。

ここで、入力モニタ部１は、入力された光信号を電気信号に変換し、当該電気信号の強度を監視（モニタ）する。また、入力モニタ部１は、当該監視結果（入力レベル監視結果）をレベル制御部５に出力する一方、入力信号を分波して遅延部１０９へ出力する。
遅延部１０９は、入力された光信号に所定の遅延を与える。本例の遅延部１０９は、例えば、入力信号に対して少なくともｔ１に相当する遅延を与えることができる。

光モジュール２００は、入力信号に対して所定の光学処理を施す。このため、本例の光モジュール２００は、例示的に、光素子（チップ）２０１，サーミスタ２０２，キャリア２０３，ステム２０４及び温度制御部（例えば、ペルチェＴＥＣ）２０５をそなえる。例えば、チップ２０１がＳＯＡとして構成される場合、光モジュール２００は、入力信号を光増幅または光減衰させることが可能となる。本例の光モジュール２００は、例えば、素子駆動部８の制御に基づいて、一定の出力信号を出力し得るように、入力信号を増幅または減衰させることができる。光素子２０１，サーミスタ２０２，キャリア２０３，ステム２０４及び温度制御部２０５は、上述したチップ２０１，サーミスタ２０２，キャリア２０３，ステム２０４及びペルチェＴＥＣ２０５と同様の機能を有する。

出力モニタ部２は、入力された光信号を電気信号に変換し、当該電気信号の強度を監視（モニタ）する。また、出力モニタ部２は、当該監視結果（出力レベル監視結果）をレベル制御部５に出力する一方、光素子２０１からの出力信号を分波して光デバイス３００´の外部へ出力する。
ヒートシンク（放熱フィン）２０６は、光モジュール２００での発熱を外部へ放出する。本例のヒートシンク２０６は、例えば、送風機（ファン）などから一定の風量を与えられることにより、光モジュール２００の熱量を外部へ発散（放出）することができる。

温度センサ１１は、光素子２０１の周囲温度を計測する。温度センサ１１での計測結果は、電流制御部１０６（フィードバック制御部９，フィードフォワード制御部１０）に入力される。
電流制御部３は、サーミスタ２０２により検出されるチップ温度，温度センサ１１により検出される周囲温度，レベル制御部５からの各種制御情報などに基づいて、光モジュール２００に供給するペルチェ電流及び駆動電流を制御する。このため、電流制御部３は、例示的に、フィードバック制御部９と、フィードフォワード制御部１０と、加算部１２とをそなえる。

フィードバック制御部９は、入力モニタ部１により検出された入力レベル監視結果と出力モニタ部２により検出された出力レベル監視結果とに基づいて、ペルチェ電流をフィードバック制御する。フィードバック制御部９により算出されたペルチェ電流は、加算部１２へ出力される。なお、本例のフィードバック制御部９は、例えば、サーミスタ２０２，温度センサ１１での温度検出結果や、ＴＥＣ駆動部４でのペルチェ電流量，熱時定数ｔ２及びｔ３などに基づいて、種々のフィードバック制御を行なうようにしてもよい。

フィードフォワード制御部１０は、入力モニタ部１により検出された入力レベル監視結果，サーミスタ２０２でのチップ温度測定結果，温度センサ１１での周囲温度測定結果，素子駆動制御部６からの駆動電流量に関する情報などに基づいて、ＦＦ制御量を算出する。フィードフォワード制御部１０により算出されたＦＦ制御量は加算部１２へ出力される。

加算部１２は、フィードバック制御部９により算出されたペルチェ電流量と、フィードフォワード制御部１０により算出されたＦＦ制御量とを加算する。加算部１２での加算結果は、ＴＥＣ駆動部４へ出力される。これにより、本例の光デバイス３００´は、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを併用したハイブリッド制御を行なうことができる。

フィードフォワード制御における制御時間は、例えば、フィードフォワード制御部１０での計算時間と、熱時定数ｔ１とを合計したものになる。また、フィードフォワード制御では、例えば、チップ温度の高速変動に追従することができ、さらに、温度制御に関するパラメータなどを予め取得しておくことにより、温度制御に対する精度が向上する。ただ、フィードフォワード制御は、光素子２０１の周囲の環境温度（周囲温度）の変動などの低速な応答に対応できない場合がある。

一方、フィードバック制御における制御時間は、例えば、熱時定数ｔ１，ｔ２及びフィードバック制御部９での計算時間の合計に、フィードバックループ回数を乗じたものと等しくなる。また、フィードバック制御にはフィードフォワード制御のような高速な応答性能はないが、周囲温度の変化などの低速な応答に適するといった特徴がある。さらに、フィードバック制御では、チップ温度を監視しながら温度制御を行なうため、中長期的な温度制御の精度を向上させることが可能となる。

本例では、電流制御部３が、フィードバック温度制御とフィードフォワード温度制御とを併用するので、温度制御の高速化と中長周期の出力安定性とを得ることができ、出力信号の更なる高速化及び安定化を実現することが可能となる。
フィードフォワード温度制御では、系全体の発熱量が予め予測できないと制御できないが、本例の電流制御部３は、上述したように、図１４及び図１５に例示するテーブルを事前に測定しておくことで、チップ２０１の発熱量を予測することができる。そして、電流制御部３は、例えば、入力信号や駆動電流の印加（または変動）よりも先に、温度制御部２０５に供給する駆動電流（ペルチェ電流）を制御する。

例えば、電流制御部３は、入力信号や駆動電流が印加される（または変動する）時点よりも熱時定数ｔ１前に、ペルチェ電流を制御して、温度制御部２０５の温度を変化させることができるので、チップ２０１において発熱と冷却とが略同時に進行し、チップ温度をほぼ一定に保つことが可能となる。
また、本例の光デバイス３００´は、フィードフォワード温度制御とフィードバック温度制御とを併用するので、例えば、入力信号のＯＮ／ＯＦＦなどに起因するチップ温度の急峻な変動に対してはフィードフォワード温度制御で対応し、一方、周囲温度の変化によるチップ温度の緩慢な変動に対してはフィードバック温度制御で対応することができる。その結果、チップ温度の出力安定化を高速に実現することが可能となる。

ＴＥＣ駆動部４は、加算部１２から入力されるペルチェ電流を用いて、温度制御部２０５を駆動する。また、ＴＥＣ駆動部４は、温度制御部２０５に供給したペルチェ電流量に関する情報をフィードバック制御部９，フィードフォワード制御部１０に通知してもよい。
レベル制御部５は、入力モニタ部１により検出された入力レベル監視結果と、出力モニタ部２により検出された出力レベル監視結果とに基づいて、素子駆動制御部６，フィードバック制御部９及びフィードフォワード制御部１０などに各種制御信号を通知する。この制御信号には、例えば、入力信号の変動に関する情報（入力信号が変動するタイミングや、変動量など）が含まれる。

素子駆動制御部６は、レベル制御部５から通知される制御信号に基づいて、光素子２０１を駆動する駆動電流を生成する。素子駆動制御部６は、例えば、入力信号が入力されるタイミングで駆動電流を生成したり、入力信号が変動するタイミングで駆動電流量を変化させる。素子駆動制御部６により生成された駆動電流は、遅延部７へ出力される。
遅延部７は、素子駆動制御部６からの駆動電流に所定の遅延を与える。遅延部７が駆動電流に与える遅延は、例えば、遅延部１０９が入力信号に与える遅延（例えば、ｔ１）と同じにすることができる。これにより、入力信号の印加（または変動）タイミングと、駆動電流の印加（または変動）タイミングとを同期させることが可能となる。なお、遅延部７での遅延量は、例えば、素子駆動制御部６からの制御により制御するようにしてもよい。

素子駆動部８は、遅延部７から入力される駆動電流を用いて光素子２０１を駆動する。
本例の光デバイス３００´の動作の一例について説明する。
まず、レベル制御部５は、入力モニタ部１により検出される入力信号の変動に関する情報を得る。なお、監視制御部５は、例えば、入力信号が入力モニタ部１に入力される前に外部から入力信号に関する情報を得られるようにしてもよい。なお、例えば、監視制御部５が、入力信号の入力よりもｔ１以上早く前記情報を得られるような場合、図１６に例示する光デバイス３００´の構成から遅延部１０９及び遅延部７を省略してもよい。

次に、レベル制御部５は、前記情報に基づいて、チップ２０１の温度設定や制御情報を算出し、チップ２０１の目標温度値や制御パラメータ（駆動電流値など）をフィードバック制御部９及びフィードフォワード制御部１０へ通知する。
このとき、例えば、フィードバック制御部９は、フィードフォワード制御部１０での処理が完了するまで一時的にフィードバック温度制御を中断しておくこともできる。

次に、フィードフォワード制御部１０は、サーミスタ２０２での検出結果（チップ温度）と温度センサ１１での検出結果（周囲温度）とに基づき、温度差ΔＴを算出する。
電流制御部３は、レベル制御部５から通知された駆動電流値（Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}）と、前記算出したΔＴとに基づき、図１４に例示する系列Ｉに関するテーブルと図１５に例示する系列ＩＩに関するテーブルとから、ＦＦ制御量（Ｉ_ＴＥＣ）を算出する。

そして、ＴＥＣ駆動部４が、フィードバック制御部９及びフィードフォワード制御部１０により算出されたペルチェ電流を用いて、温度制御部（例えば、ペルチェＴＥＣ）２０５を駆動する。また、フィードフォワード制御部１０は、温度制御部２０５を駆動したこと（駆動タイミング）を素子駆動制御部６に通知する。
素子駆動制御部６は、レベル制御部５から通知される駆動電流量を、フィードフォワード制御部１０からの通知される駆動タイミングで、生成して出力する。素子駆動制御部６から出力された駆動電流は、遅延部７で所定の遅延（例えば、ｔ１）を受け、素子駆動部８に入力される。そして、素子駆動部８は、遅延部７から入力される駆動電流を用いて、光素子２０１を駆動する。従って、駆動電流は、ペルチェ電流が温度制御部２０５に印加されてからｔ１後に、光素子２０１に印加される。また、入力信号も、ペルチェ電流が温度制御部２０５に印加されてからｔ１後に、光素子２０１に印加される。これにより、駆動電流の印加によりチップ温度が上昇するｔ１前に、温度制御部２０５による冷却制御（フィードフォワード温度制御）を行なうことができる。

また、上記フィードフォワード温度制御が完了すると、フィードバック制御部９は、チップ温度のフィードバック制御を開始（再開）する。例えば、フィードバック制御部９は、駆動電流のＯＮ／ＯＦＦなどに起因する急峻なチップ温度の変化が生じない間は、フィードバック温度制御を続けるようにしてもよい。
さらに、駆動電流を停止する場合、電流制御部３は、例えば、上記動作と同様の流れで、ペルチェ電流のフィードフォワード制御を行なうことができる。また、入力信号が変化した場合や、光素子２０１の駆動状態が変化した場合などに、上記フィードフォワード制御を開始するようにしてもよい。

これにより、本例の光デバイス３００´は、駆動電流を大きくした場合でも、数秒以下で温度を安定化することが可能となり、その結果、出力信号の変動幅も小さくすることができる。例えば、光素子２０１をＳＯＡとして構成した場合、従来は約３０秒〜１００秒に渡って出力が変動し、出力パワー変動幅も約２．５ｄＢ〜３．５ｄＢと大きく変化していた。一方、本例によれば、駆動電流の変化から数秒以下でチップ温度を安定させることができ、出力パワーの変動幅も従来に比して約１／２倍〜１／１０倍程度に抑えることが可能となる。

〔３〕第２変形例
また、入力信号光は、波長分割多重（Wavelength Divisional Multiplexing、ＷＤＭ）信号光であってもよい。この場合、光モジュール２００は、例えば、複数のチップ２０１を有するＮ（Ｎは２以上の整数）アレイ素子として構成されることができる。Ｎアレイ素子として構成された光モジュール２００は、例えば、図２に示した構成において、チップ２０１を紙面垂直方向に複数そなえる。なお、前述した構成はあくまで一例であり、その他の各種構成により、光モジュール２００をＮアレイ素子として構成することもできる。例えば、サーミスタ２０２の周囲に円状に複数のチップ２０１を設けてもよい。

この場合、Ｎ個のチップ２０１を複数のペルチェＴＥＣ２０５で制御してもよいが、１個のペルチェＴＥＣで制御することもできる。
Ｎアレイ素子は、チップ２０１の各種特性が均一になるよう作成されるため、どのチップ２０１に対しても一定の駆動電流を印加した場合、光モジュール２００全体の発熱量はチップ２０１の同時駆動数に比例する。例えば、２個のチップ２０１に同一の駆動電流を印加した場合、その発熱量は、１個のチップ２０１に前記駆動電流を印加した場合に生じる発熱量の２倍となる。

従って、上記式（１）の関係からも分かるように、Ｎアレイ素子として構成された光モジュール２００の発熱量（Ｐ_{ｄｒｉｖｅ＿Ｎ}）は、各チップ２０１に印加した駆動電流（Ｉ_{ｄｒｉｖｅ＿１}，・・・，Ｉ_{ｄｒｉｖｅ＿Ｎ}）の２乗の総和に比例するので、次式（９）が成立する。

これより、Ｎ個のチップ２０１のうち、どのチップ２０１をどの駆動電流値で駆動するかが分かれば、それらの総和を算出することにより、ペルチェ電流量（ＦＦ制御量）を算出することができる。
例えば、２個のチップ２０１を同時に駆動する場合、一方のチップ２０１に１００ｍＡの駆動電流を印加し、他方のチップ２０１に２００ｍＡの駆動電流を印加するのであれば、図１５に示すテーブルに基づいて、Ｉ_{ｄｒｉｖｅ}＝１００ｍＡのときのペルチェ電流量とＩ_{ｄｒｉｖｅ}＝２００ｍＡのときのペルチェ電流量とを加算した値をＦＦ制御量とすることができる。

以上のように、光モジュール２００がＮアレイ素子として構成される場合であっても、１個のペルチェＴＥＣ２０５を制御することにより、各チップ２０１の温度制御を高速化することが可能となる。
ここで、本例の温度制御方法及び光デバイスの動作の一例について説明する。
まず、例えば、光デバイスの出荷試験時などに、電流制御部１０６が、Ｎ個のチップ２０１のうち１つについて、図１４及び図１５に示すような各測定値を取得する。このとき、Ｎ個のチップ２０１が直線状に配置される場合は、その中央付近のチップ２０１を前記測定の対象としてもよい。これにより、チップ２０１の製造時の特性のばらつきを平均化することが可能となる。そして、図４を用いて説明した方法などにより、光モジュール２００の熱時定数ｔ１を取得する。なお、ｔ１に加えて、熱時定数ｔ２及びｔ３を取得してもよい。この場合も、チップ２０１の製造時の特性のばらつきを考慮し、Ｎ個のチップ２０１が直線状に配置される場合は、その中央付近のチップ２０１を前記測定の対象としてもよい。

そして、光デバイスの運用時などにおいて、電流制御部１０６により、入力信号に関する情報（入力変動や、波長制御信号など）に基づき、出力レベルを一定に制御する各チップ２０１の駆動電流（Ｉ_{ｄｒｉｖｅ＿１}〜Ｉ_{ｄｒｉｖｅ＿Ｎ}）を算出する。
また、電流制御部１０６は、温度センサ１１による周囲温度の測定結果と、サーミスタ２０２によるチップ温度の測定結果（目標温度）との差（ΔＴ）を算出し、図１４に示す測定結果に基づいて、前記算出したΔＴに対応するＩ_ＴＥＣを求める。

さらに、電流制御部１０６は、図１５に示す測定結果に基づいて、前記算出したＩ_{ｄｒｉｖｅ＿１}〜Ｉ_{ｄｒｉｖｅ＿Ｎ}にそれぞれ対応するペルチェ電流量（Ｉ_{ＴＥＣ＿１}〜Ｉ_{ＴＥＣ＿Ｎ}）を算出し、それらの総和を算出する。
そして、電流制御部１０６は、前記算出したＩ_{ＴＥＣ＿１}〜Ｉ_{ＴＥＣ＿Ｎ}の総和とＩ_ＴＥＣとを加算することにより、ＦＦ制御量を算出し、入力信号がチップ２０１に入力されるタイミングよりもｔ１早く、当該ＦＦ制御量をペルチェＴＥＣ２０５に印加する。

次いで、電流制御部１０６は、ＦＦ制御量に相当するペルチェ電流量をペルチェＴＥＣ２０５に印加してからｔ１経過後、入力信号がチップ２０１に入力されるタイミングで、各チップ２０１に前記算出したＩ_{ｄｒｉｖｅ＿１}〜Ｉ_{ｄｒｉｖｅ＿Ｎ}をそれぞれ印加する。
以上のように、本例によれば、光モジュール２００がＮアレイ素子として構成される場合も、１個のペルチェＴＥＣ２０５によりフィードフォワード温度制御を行なうことができるので、各チップ２０１の温度制御をそれぞれ高速化することが可能となる。また、チップ２０１毎にペルチェＴＥＣ２０５などを有さなくてもよいので、光デバイスの装置規模を小型化することができる。

〔４〕その他
なお、上述した光モジュール２００及び光デバイス３００，３００´の各構成及び各処理は、必要に応じて取捨選択してもよいし、適宜組み合わせてもよい。
また、入力信号光は、バースト信号であってもよいし、周期的な信号光であってもよい。

以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
〔５〕付記
（付記１）
駆動電流の印加により駆動する光素子と、前記光素子の温度を変化させる温度制御部と、前記温度制御部を電流制御する制御部とをそなえた光デバイスにおける温度制御方法であって、
前記制御部が、
前記温度制御部からの熱量が前記電流制御により発生してから前記光素子に到達するまでの時間を決定し、
前記駆動電流が前記光素子に印加されるタイミングより前記決定した時間前に、前記温度制御部を電流制御する、
ことを特徴とする、温度制御方法。

（付記２）
前記光素子の周囲に設けられる第１の温度センサにより、前記光素子の周囲の温度（以下、環境温度という）を測定し、
前記制御部が、
前記光素子の制御目標となる温度（以下、目標温度という）と前記環境温度との温度差を測定し、
前記駆動電流と前記温度差とに基づいて、前記温度制御部に供給する制御電流量を決定する、
ことを特徴とする、付記１記載の温度制御方法。

（付記３）
前記制御部が、
前記駆動電流が前記光素子に印加されていない状態で前記目標温度を変化させ、前記光素子の温度を前記変化後の目標温度にする第１の制御電流量を測定し、
前記目標温度と前記環境温度が等しい状態で前記駆動電流を変化させ、前記光素子の温度を前記目標温度にする第２の制御電流量を測定し、
前記第１の制御電流量と前記第２の制御電流量とに基づいて、前記温度制御部に供給する制御電流量を決定する、
ことを特徴とする、付記２記載の温度制御方法。

（付記４）
前記制御部が、
前記光素子の温度を測定する第２の温度センサでの測定結果に基づいて、前記制御電流量をフィードバック制御する、
ことを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の温度制御方法。

（付記５）
前記光デバイスに入力される光信号が波長多重信号である、
ことを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の温度制御方法。
（付記６）
前記光デバイスに入力される光信号がバースト信号である、
ことを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の温度制御方法。

（付記７）
駆動電流の印加により駆動する光素子の温度を制御する温度制御装置であって、
前記光素子の温度を変化させる温度制御部と、
前記温度制御部を電流制御する制御部と、をそなえ、
前記制御部が、
前記温度制御部からの熱量が前記電流制御により発生してから前記光素子に到達するまでの時間を決定し、
前記駆動電流が前記光素子に印加されるタイミングより前記決定した時間前に、前記温度制御部を電流制御する、
ことを特徴とする、温度制御装置。

（付記８）
前記光素子の周囲に設けられる第１の温度センサをそなえ、
前記第１の温度センサが、前記光素子の周囲の温度（以下、環境温度という）を測定し、
前記制御部が、
前記光素子の制御目標となる温度（以下、目標温度という）と前記環境温度との温度差を測定し、
前記駆動電流と前記温度差とに基づいて、前記温度制御部に供給する制御電流量を決定する、
ことを特徴とする、付記７記載の温度制御装置。

（付記９）
前記制御部が、
前記駆動電流が前記光素子に印加されていない状態で前記目標温度を変化させ、前記光素子の温度を前記変化後の目標温度にする第１の制御電流量を測定し、
前記目標温度と前記環境温度が等しい状態で前記駆動電流を変化させ、前記光素子の温度を前記目標温度にする第２の制御電流量を測定し、
前記第１の制御電流量と前記第２の制御電流量とに基づいて、前記温度制御部に供給する制御電流量を決定する、
ことを特徴とする、付記８記載の温度制御装置。
（付記１０）
前記光素子の温度を測定する第２の温度センサをそなえ、
前記制御部が、
前記第２の温度センサでの測定結果に基づいて、前記制御電流量をフィードバック制御する、
ことを特徴とする、付記７〜９のいずれか１項に記載の温度制御装置。
（付記１１）
前記光素子を複数そなえ、
前記複数の光素子に入力される光信号が波長多重信号である、
ことを特徴とする、付記７〜１０のいずれか１項に記載の温度制御装置。
（付記１２）
前記光素子に入力される光信号がバースト信号である、
ことを特徴とする、付記７〜１０のいずれか１項に記載の温度制御装置。

（付記１３）
駆動電流の印加により駆動する光素子と、
前記光素子の温度を変化させる温度制御部と、
前記温度制御部を電流制御する制御部と、をそなえ、
前記制御部が、
前記温度制御部からの熱量が前記電流制御により発生してから前記光素子に到達するまでの時間を決定し、
前記駆動電流が前記光素子に印加されるタイミングより前記決定した時間前に、前記温度制御部を電流制御する、
ことを特徴とする、光デバイス。

１，１０４ 入力モニタ部
２，１０８ 出力モニタ部
３，１０６ 電流制御部
４ ＴＥＣ駆動部
５，１０５ レベル制御部
６ 素子駆動制御部
７，１０９ 遅延部
８ 素子駆動部
９ フィードバック制御部
１０ フィードフォワード制御部
１１ 第１温度センサ
１２ 加算部
１００，１０２ 分波部
１０３，１０７ ＰＤ
２００ 光モジュール
２０１ 光素子（チップ）
２０２ 第２温度センサ（サーミスタ）
２０３ キャリア
２０４ ステム
２０５ 温度制御部（ペルチェＴＥＣ）
２０６ ヒートシンク（放熱フィン）
３００，３００´ 光デバイス

Claims (11)

1. 駆動電流の印加により駆動する光素子と、前記光素子の温度を変化させる温度制御部と、前記温度制御部を電流制御する制御部とをそなえた光デバイスにおける温度制御方法であって、
   前記温度制御部からの熱量が前記電流制御により発生してから前記光素子に到達するまでの時間を測定した結果に基づいて決定された時間だけ、前記光デバイスに入力される入力信号に遅延を与え、
   前記制御部が、
   前記入力信号が前記光デバイスに入力された時点から前記温度制御部を電流制御し、
   前記温度制御部からの熱量が前記電流制御により発生してから前記光素子に到達するまでの時間に相当する時間だけ遅延が与えられた入力信号に同期したタイミングにて前記駆動電流を前記光素子に印加する、
   ことを特徴とする、温度制御方法。
2. 前記光素子の周囲に設けられる周囲温度センサにより、前記光素子の周囲の温度（以下、環境温度という）を測定し、
   前記制御部が、
   前記光素子の制御目標となる温度（以下、目標温度という）と前記環境温度との温度差を測定し、
   前記駆動電流と前記温度差とに基づいて、前記温度制御部に供給する制御電流量を決定する、
   ことを特徴とする、請求項１記載の温度制御方法。
3. 前記制御部が、
   前記駆動電流が前記光素子に印加されていない状態で前記目標温度を変化させ、前記光素子の温度を前記変化後の目標温度にする第１の制御電流量を測定し、
   前記目標温度と前記環境温度が等しい状態で前記駆動電流を変化させ、前記光素子の温度を前記目標温度にする第２の制御電流量を測定し、
   前記第１の制御電流量と前記第２の制御電流量とに基づいて、前記温度制御部に供給する制御電流量を決定する、
   ことを特徴とする、請求項２記載の温度制御方法。
4. 素子温度センサにより、前記光素子の温度を測定し、
   前記制御部が、
   前記測定された温度に基づいて、前記温度制御部に供給する制御電流量をフィードバック制御する、
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の温度制御方法。
5. 前記光デバイスに入力される光信号が波長多重信号である、
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の温度制御方法。
6. 前記光デバイスに入力される光信号がバースト信号である、
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の温度制御方法。
7. 前記光素子の発熱量が、前記駆動電流の大きさの２乗に比例する値であることを仮定することにより、前記温度制御部に供給する制御電流量を決定する、
   ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の温度制御方法。
8. 駆動電流の印加により駆動する光素子の温度を制御する温度制御装置であって、
   前記光素子の温度を変化させる温度制御部と、
   前記温度制御部を電流制御する制御部と、
   前記温度制御部からの熱量が前記電流制御により発生してから前記光素子に到達するまでの時間を測定した結果に基づいて決定された時間だけ、光デバイスに入力される入力信号に遅延を与える遅延部と、をそなえ、
   前記制御部が、
   前記入力信号が前記光デバイスに入力された時点から前記温度制御部を電流制御し、
   前記温度制御部からの熱量が前記電流制御により発生してから前記光素子に到達するまでの時間に相当する時間だけ遅延が与えられた入力信号に同期したタイミングにて前記駆動電流を前記光素子に印加する、
   ことを特徴とする、温度制御装置。
9. 前記光素子の周囲に設けられる周囲温度センサをそなえ、
   前記周囲温度センサが、前記光素子の周囲の温度（以下、環境温度という）を測定し、
   前記制御部が、
   前記光素子の制御目標となる温度（以下、目標温度という）と前記環境温度との温度差を測定し、
   前記駆動電流と前記温度差とに基づいて、前記温度制御部に供給する制御電流量を決定する、
   ことを特徴とする、請求項８記載の温度制御装置。
10. 前記制御部が、
    前記駆動電流が前記光素子に印加されていない状態で前記目標温度を変化させ、前記光素子の温度を前記変化後の目標温度にする第１の制御電流量を測定し、
    前記目標温度と前記環境温度が等しい状態で前記駆動電流を変化させ、前記光素子の温度を前記目標温度にする第２の制御電流量を測定し、
    前記第１の制御電流量と前記第２の制御電流量とに基づいて、前記温度制御部に供給する制御電流量を決定する、
    ことを特徴とする、請求項９記載の温度制御装置。
11. 光デバイスであって、
    駆動電流の印加により駆動する光素子と、
    前記光素子の温度を変化させる温度制御部と、
    前記温度制御部を電流制御する制御部と、
    前記温度制御部からの熱量が前記電流制御により発生してから前記光素子に到達するまでの時間を測定した結果に基づいて決定された時間だけ、前記光デバイスに入力される入力信号に遅延を与える遅延部と、をそなえ、
    前記制御部が、
    前記入力信号が前記光デバイスに入力された時点から前記温度制御部を電流制御し、
    前記温度制御部からの熱量が前記電流制御により発生してから前記光素子に到達するまでの時間に相当する時間だけ遅延が与えられた入力信号に同期したタイミングにて前記駆動電流を前記光素子に印加する、
    ことを特徴とする、光デバイス。

Images