JPH0897778A - 光通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】例えば空間を伝播する光ビームを介して伝送対
象との間で情報信号を送受する光空間伝送装置等の光通
信装置において、使用条件、装置間で大きく変化するレ
ーザーダイオードの寿命を正確に予測する。 【構成】本発明は、レーザーダイオードの特性データを
記憶手段に記憶し、この特性データとレーザーダイオー
ドのモニタ結果に基づいて、レーザーダイードの特性が
規定の特性にまで劣化する時間等を予測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信装置に関し、例
えば空間を伝播する光ビームを介して伝送対象との間で
情報信号を送受する光空間伝送装置に適用することがで
きる。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光空間伝送装置は、空間
を伝播するレーザービームを介して所望の情報信号を伝
送することにより、簡易に設置してテレビジョン中継等
に使用できるようになされている。

【０００３】すなわちこの光空間伝送装置を用いた光通
信システムは、例えばケーブルを簡易に敷設することが
困難な地点間において、互いが対向するように１組の光
空間伝送装置を配置し、これらの光空間伝送装置間で相
互にレーザービームを送受する。ここでこのレーザービ
ームは、テレビジョンカメラ等から出力される映像信号
によってレーザーダイオードを駆動して形成される。

【０００４】これにより光空間伝送装置では、このレー
ザービームを受光して伝送対象から送出された映像信号
等を受信できるようになされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでこのように空
間を伝播するレーザービームを介して伝送対象との間で
情報信号を送受する場合において、受信側で大きなダイ
ナミックレンジを確保するためには、受信側において充
分な入射光量を確保する必要がある。このため光空間伝
送装置では、大出力のレーザーダイオードを用いて、充
分な光量でレーザービームを送出するようになされてい
る。

【０００６】ところがこのような大出力のレーザーダイ
オードは、長時間使用すると、徐々に劣化し、ついには
安定な通話を確保できなくなる。従って光空間伝送装置
では、レーザーダイオードが寿命に近づくと、レーザー
ダイオードを交換する必要がある。

【０００７】ところがこの種のレーザーダイオードは、
使用条件、個体間のばらつきにより、寿命が大きく異な
る。すなわち図９に示すように、レーザーダイオード
は、周囲温度が低い場合は平均寿命時間が長く、また光
量を低減すれば、その分平均寿命時間が長くなる。さら
に図１０及び図１１に示すように、レーザーダイオード
の動作特性を表す発振開始電流及び微分効率もパッケー
ジ温度に応じて変化し、このことからも特性劣化の程度
が周囲温度に応じて変化することがわかる。

【０００８】さらに図１２〜図１４に示すように、レー
ザーダイオードを８０個サンプリングして測定した結果
によれば、発振開始電流、動作電流、微分効率の何れも
が、個体間でばらついていることがわかる。

【０００９】これに加えて図１５に示すように、このレ
ーザーダイオードと同一のパッケージに収納された光量
モニタ用のフォトディテクタにおいても、個体間でばら
つきが大きいことがわかる。またこのフォトディテクタ
と異なるフォトディテクタを測定した結果によれば、図
１６に示すように、この種のフォトディテクタは、温度
によって特性が変化する。

【００１０】これにより自動光量制御回路において、フ
ォトディテクタの光量検出結果が一定値になるようにレ
ーザーダイオードを駆動した場合でも、レーザーダイオ
ードから射出されるレーザービームの光量は、必ずしも
一定値に保持されていないことがわかる。従ってレーザ
ーダイオードは、モニタ用フォトディテクタのばらつき
によっても駆動条件が変化し、これによっても寿命時間
が大きく異なることがわかる。

【００１１】特に光空間伝送装置は、屋内、屋外等、種
々の箇所に設置して使用されることにより、広範囲の周
囲温度で使用され（−２０度〜５０度の範囲）、これに
より素子間のばらつきだけでなく、装置の使用条件によ
ってレーザーダイオードの寿命が大きく変化する。

【００１２】このため光空間伝送装置は、結局、安定し
た通話を維持するために、寿命時間までに充分な余裕が
ある場合でも、レーザーダイオードを交換しなければな
らない無駄があった。このように使用条件、装置間で大
きく変化するレーザーダイオードの寿命を予測すること
ができれば、安定した通話を維持しつつ、この種の無駄
を省くことができ、また必要に応じて駆動条件を変更し
て寿命を延ばすこともできる。

【００１３】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、使用条件、装置間で大きく変化するレーザーダイオ
ードの寿命を正確に予測することができる光通信装置を
提案しようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】以下の説明は、光通信装
置でなる図２に示した光空間伝送装置の構成図による。
すなわちかかる課題を解決するため本発明においては、
レーザーダイオード４から射出されるレーザービームＬ
１を伝送対象に送出し、レーザービームＬ１を介して伝
送対象に所望の情報信号Ｓ１を伝送する光通信装置１に
おいて、レーザーダイオード４の特性データを記録する
記憶手段２６と、レーザーダイオード４の動作状態をモ
ニタし、モニタ結果Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を出力するモニタ
手段２１、２２、２３、６６と、特性データ及びモニタ
結果Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４に基づいて、レーザーダイオード
４の特性が規定の特性にまで劣化する時間を予測し、又
はレーザーダイオード４の特性の劣化状況を予測する演
算処理手段２４とを具えるようにする。

【００１５】特に、これらの特性データは、レーザーダ
イオード４の発振開始電流の温度特性、レーザーダイオ
ード４の微分効率の温度特性でなり、モニタ結果は、レ
ーザーダイオード４の動作電流、レーザーダイオード４
の温度、レーザーダイオード４の動作時間及びレーザー
ビームＬ１の光量でなるようにする。

【００１６】さらに、この予測した劣化する時間、又は
レーザーダイオード４の特性の劣化状況を表示する。

【００１７】また、モニタ結果Ｖ３、Ｖ４に基づいて、
レーザーダイオード４の動作の異常を検出する。

【００１８】さらに、予測した時間に基づいて、レーザ
ーダイオード４の特性が規定の特性にまで劣化する時間
が、予測した時間より長くなるように、レーザービーム
Ｌ１の光量を低減する。

【００１９】

【作用】レーザーダイオード４の特性データを記憶手段
２６に記憶し、この特性データとレーザーダイオード４
のモニタ結果Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４に基づいて、レーザーダ
イオード４の特性が規定の特性にまで劣化する時間、又
はレーザーダイオード４の特性の劣化状況を予測すれ
ば、使用条件、装置間で大きく変化するレーザーダイオ
ードの寿命を正確に予測することができる。

【００２０】特に、これらの特性データとして、レーザ
ーダイオード４の発振開始電流の温度特性、レーザーダ
イオード４の微分効率の温度特性を記録し、レーザーダ
イオード４の動作電流、レーザーダイオード４の温度、
レーザーダイオード４の動作時間及びレーザービームの
光量をモニタして、正確に寿命を予測することができ
る。

【００２１】また予測結果を表示して、オペレータに注
意を喚起することができる。

【００２２】モニタ結果Ｖ３に基づいて、レーザーダイ
オード４の動作の異常を検出して、レーザーダイオード
４の事故を有効に回避することができる。

【００２３】さらに、レーザーダイオード４の特性が規
定の特性にまで劣化する時間が長くなるように、レーザ
ービームＬ１の光量を低減して、レーザーダイオード４
の寿命を延長することができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
述する。

【００２５】図２において、１は全体として光空間伝送
装置を示し、同一構成の伝送対象に向けてレーザービー
ムＬ１を射出すると共に、この伝送対象から到来するレ
ーザービームＬ２を受光し、これにより映像信号等を双
方向で送受する。

【００２６】すなわち光空間伝送装置１は、伝送に供す
る映像信号等の情報信号Ｓ１を信号処理回路２に入力
し、ここで周波数変調した後、周波数多重化する。これ
により光空間伝送装置１は、周波数多重化した周波数変
調信号を用いて駆動回路３でレーザーダイオード４を駆
動する。

【００２７】ここでこのレーザーダイオード４は、光学
部品と共に、鏡筒５に一体に収納されて保持され、直線
偏波のレーザービームＬ１を凸レンズ６に射出する。こ
の凸レンズ６は、このレーザービームＬ１を平行光線に
変換して偏向ビームスプリッタ７に出力し、偏向ビーム
スプリッタ７は、このレーザービームＬ１を反射して凹
レンズ８に射出する。

【００２８】凹レンズ８は、このレーザービームＬ１を
発散光に変換して大口径レンズ９に射出し、大口径レン
ズ９は、このレーザービームＬ１を略平行光線に変換し
て伝送対象に射出する。これにより光空間伝送装置１
は、このレーザービームＬ１を介して伝送対象に映像信
号等を送出するようになされている。

【００２９】このレーザービームＬ１を射出するにつ
き、光空間伝送装置１は、レーザーダイオード４を傾け
て保持し、これにより大口径レンズ９の前方から光空間
伝送装置１を見たとき、鉛直方向に対してレーザービー
ムＬ１の偏波面が４５度傾くようになされている。これ
により光空間伝送装置１では、伝送対象に送出するレー
ザービームＬ１と伝送対象から到来するレーザービーム
Ｌ２とについて、大口径レンズ９、凹レンズ８の光学系
を共通に使用してレーザービームＬ１及びＬ２を送受
し、このレーザービームＬ１及びＬ２を偏向ビームスプ
リッタ７で簡易に分離できるようになされている。

【００３０】すなわち光空間伝送装置１において、大口
径レンズ９は、伝送対象から到来するレーザービームＬ
２を受光して凹レンズ８に導き、凹レンズ８は、このレ
ーザービームＬ２を平行光線に変換して偏向ビームスプ
リッタ７に射出する。偏向ビームスプリッタ７は、この
レーザービームＬ２の偏波面がレーザービームＬ１の偏
波面に対して９０度の角度に保持されることにより、こ
のレーザービームＬ２を透過してビームスプリッタ１１
に射出する。

【００３１】このビームスプリッタ１１は、このレーザ
ービームＬ２の一部を透過して凸レンズ１２に射出し、
残りを反射して凸レンズ１３に射出する。この凸レンズ
１３は、このレーザービームＬ２を位置検出素子でなる
受光素子１４に射出し、光空間伝送装置１では、この受
光素子１４の出力信号Ｓ２に基づいて鏡筒５の向きを可
変し、レーザービームＬ１を正しく伝送対象に向けて射
出する。

【００３２】これに対して凸レンズ１２は、レーザービ
ームＬ２をアバランシェフォトダイオードでなる受光素
子１５に集光する。信号処理回路２６は、この受光素子
１５の出力信号Ｓ３を電流電圧変換した後、所定利得で
増幅し、映像信号Ｓ４等を復調して出力する。これによ
り光空間伝送装置１では、伝送対象から送出された映像
信号等を受信するようになされている。

【００３３】このようにしてレーザーダイオード４を駆
動してレーザービームＬ１を送出するにつき、光空間伝
送装置１は、予めデータ入力装置２０を介して入力され
たレーザーダイオード４等の特性データを基準にして、
光量モニタ回路２１、電流モニタ回路２２、温度モニタ
回路２３のモニタ結果に基づいて、システム制御回路２
４でレーザーダイオード４の寿命を予測する。

【００３４】すなわち光空間伝送装置１において、デー
タ入力装置２０は、光空間伝送装置１の操作パネルに配
置された操作子で形成され、この実施例では、最終調整
工程において、この操作子を操作することにより、シス
テム制御回路２４の動作モードを初期設定モードに切り
換える。システム制御回路２４は、この初期設定モード
に設定されると、操作子の操作に応動して順次入力され
るレーザーダイオード４の特性データと光量モニタ回路
２１の特性データとをメモリ回路２６に記録する。

【００３５】ここでこのメモリ回路２６は、電気的に書
換え可能な読み出し専用メモリ（すなわちＥＥＰＲＯＭ
でなる）で形成され、この実施例では、レーザーダイオ
ード４の特性データとして、レーザーダイオード４の初
期設定光量Ｌ0 、温度２５度における初期発振開始電流
値Ｉthoo、初期発振開始電流Ｉthooの温度係数ＣIthoo
、温度２５度における初期微分効率ηＤ00、初期微分
効率ηＤ00の温度係数ＣηＤ0 及び標準的な劣化率ｄｃ
をメモリ回路２６に記録する。

【００３６】さらにメモリ回路２６は、光量モニタ回路
２１の特性データとして、レーザーダイオード４のパッ
ケージに収納された光量モニタ用フォトディテクタにつ
いて、レーザーダイオード４を初期設定光量Ｌ0 で駆動
した際に得られる温度２５度におけるこのフォトディテ
クタのモニタ電圧値Ｖpd、モニタ電圧Ｖpdの温度係数Ｃ
pdを記録する。なお劣化率以外の特性データは、レーザ
ーダイオード４毎に実測してメモリ回路２６に記録さ
れ、これにより光空間伝送装置１では、素子間で特性が
ばらついた場合でも、正確にレーザーダイオード４の寿
命を予測する。

【００３７】これに対して実際の使用時、システム制御
回路２４は、光量モニタ回路２１、電流モニタ回路２２
及び温度モニタ回路２３のモニタ結果に基づいて、レー
ザーダイオード４から射出されるレーザービームＬ１の
光量が、この特性データの１つでなる初期設定光量Ｌ0
になるようにレーザーダイオード４を駆動する。

【００３８】すなわちシステム制御回路２４は、ディジ
タルアナログ変換回路（Ｄ／Ａ）２８に駆動データを出
力し、このディジタルアナログ変換回路２８は、この駆
動データをアナログ信号に変換して出力することによ
り、図３に示すように、自動光量制御回路２９にレーザ
ーダイオード駆動用の基準電圧Ｖ１を出力する。なおこ
の実施例では、この基準電圧Ｖ１で決まる光量を基準に
して周波数多重化信号の信号レベルに追従してレーザー
ビームＬ１の光量が変化するようにレーザーダイオード
４を駆動しているが、図３においては、この周波数多重
化信号系の記載を省略して説明する。

【００３９】自動光量制御回路２９は、抵抗３０、可変
抵抗３１及び抵抗３２の直列回路の一端を負側電源−Ｖ
ＣＣに接続し、この直列回路の他端に基準電圧Ｖ１を入
力する。さらに自動光量制御回路２９は、可変抵抗３１
の出力電圧を演算増幅回路３３の非反転入力端に入力
し、この演算増幅回路３３の出力信号を抵抗３４を介し
て駆動回路３に出力する。

【００４０】駆動回路３は、コレクタを接地したトラン
ジスタ３５に、この演算増幅回路３３の出力信号を受
け、このトランジスタ３５によりレーザーダイオード４
を駆動する。すなわちトランジスタ３５は、レーザーダ
イオード４及び抵抗３６の直列回路を介してエミッタを
負側電源−ＶＣＣに接続し、これにより基準電圧Ｖ１で
決まる光量を基準にしてレーザーダイオード４を駆動す
る。

【００４１】これに対して光量モニタ回路２１は、この
レーザーダイオード４のパッケージに一体に収納され
て、レーザーダイオード４のリア側レーザービームを受
光するフォトディテクタ３７を用いて、レーザービーム
Ｌ１の光量を検出し、この光量検出結果を自動光量制御
回路２９及びシステム制御回路２４に出力する。

【００４２】すなわち光量モニタ回路２１は、抵抗３９
及び４０の直列回路により負側電源を分圧し、その結果
得られる分圧電圧を抵抗４１を介してフォトディテクタ
３７に供給し、これによりフォトディテクタ３７を駆動
する。なお抵抗３９には、バイパスコンデンサ４２が並
列に接続されるようになされている。さらに光量モニタ
回路２１は、抵抗４４を介して抵抗３９及び４０の接続
中点を演算増幅回路４５の非反転入力端に接続し、これ
によりレーザービームＬ１の受光結果でなるフォトディ
テクタ３７の動作電流を演算増幅回路４５で電流電圧変
換する。

【００４３】光量モニタ回路２１は、このモニタ結果で
なるモニタ電圧Ｖ２をアナログディジタル変換回路（Ａ
／Ｄ）４６を介してシステム制御回路２４に出力し、こ
れによりシステム制御回路２４では、メモリ回路２６に
格納した特性データに基づいてこのモニタ電圧Ｖ２から
レーザービームＬ１の正しい光量を検出することができ
る。

【００４４】これに対して自動光量制御回路２９は、抵
抗４７を介してこのモニタ電圧Ｖ２を演算増幅回路３３
の反転入力端に帰還する。さらに演算増幅回路３３は、
出力端及び反転入力端に帰還抵抗４８及び帰還コンデン
サ４９を接続し、これによりモニタ電圧Ｖ２に基づい
て、レーザービームＬ１の光量が基準電圧Ｖ１で決まる
光量を基準にして、周波数多重化信号の信号レベルに追
従して変化するように、レーザーダイオード４の光量を
制御する。

【００４５】かくするにつきシステム制御回路２４は、
このレーザービームＬ１の光量がメモリ回路２６に記録
した初期設定光量Ｌ0 になるように、駆動データを出力
することになる。

【００４６】これに対して電流モニタ回路２２は、抵抗
３６及びレーザーダイオード４の接続中点にインダクタ
ー５０を接続し、このインダクター５０の他端を演算増
幅回路５１の非反転入力端に入力し、これによりレーザ
ーダイオード４の動作電流から高周波成分を抑圧して演
算増幅回路５１に入力する。ここでこの演算増幅回路５
１は、反転入力端及び出力端を帰還抵抗５３及びコンデ
ンサ５４で接続し、これによりレーザーダイオード４の
動作電流を電流電圧変換し、変換結果でなるモニタ電圧
Ｖ３を生成する。電流モニタ回路２２は、このモニタ電
圧Ｖ３をアナログディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）５５を
介してシステム制御回路２４に出力し、これにより光空
間伝送装置１では、システム制御回路２４において、レ
ーザーダイオードの動作電流をモニタできるようになさ
れている。

【００４７】これに対して温度モニタ回路２３は、サー
ミスタ等の感熱素子をレーザーダイオード４のパッケー
ジに熱的に結合して保持し、この感熱素子で検出したレ
ーザーダイオード４のパッケージ温度をアナログディジ
タル変換回路（Ａ／Ｄ）５６を介してシステム制御回路
２４に出力する。

【００４８】このようにしてシステム制御回路２４は、
レーザーダイオード４を駆動し、このとき一定周期で図
１に示す処理手順を実行し、これによりレーザーダイオ
ード４の寿命を予測する。すなわちシステム制御回路２
４は、上述の条件で駆動を開始すると、ステップＳＰ１
からステップＳＰ２に移り、ここでレーザーダイオード
（ＬＤ）４の動作電流の異常を検出する。

【００４９】ここでこのレーザーダイオード４の動作電
流の異常は、電流モニタ回路２２で検出されるレーザー
ダイオード４の動作電流を、温度モニタ回路２３で検出
される温度検出結果で補正した後、メモリ回路２６に記
録した劣化率を基準にして、判断される。すなわちレー
ザーダイオード４においては、温度が上昇すると、また
長時間使用すると、同一光量のレーザービームＬ１を射
出するために当初より多くの駆動電流が必要になる。

【００５０】すなわちレーザーダイオード４において
は、図４に示すように、ＬＥＤ発光からレーザーダイオ
ード発光に切り換わる発振開始電流のうち、温度Ｔにお
ける初期発振開始電流値Ｉtho （Ｔ）は、次式

【数１】 で表すことができる。ここでＣIthoは、初期発振開始電
流の温度係数を表し、Ｉthooは、温度２５度における初
期発振開始電流を表し、何れもメモリ回路２６に記録さ
れた特性データである。またＴ0 は、温度２５度を表
す。

【００５１】なお図４は、このレーザーダイオード４の
初期動作特性を示し、温度２５度の場合に比して温度５
０度の方が発振開始電流が高く、また同一光量のレーザ
ービームを射出するためには、多くの動作電流を要する
ことがわかる。これに対して温度Ｔにおける初期微分効
率ηＤ0 （Ｔ）は、メモリ回路２６に記録された温度２
５度における初期微分効率ηＤ0 を微分効率温度係数Ｃ
ηＤ0 で補正して、次式

【数２】 で表すことができる。

【００５２】これによりレーザーダイオード４が何ら劣
化していない場合、メモリ回路２６に記録した初期設定
光量Ｌ0 でレーザービームＬ１を射出するためには、
（１）式で表される初期発振開始電流値Ｉtho （Ｔ）か
ら微分効率で決まる分だけ駆動電流を増加すればよいこ
とがわかる。すなわち未使用のレーザーダイオード４に
おいて、光量Ｌ0 のレーザービームＬ１を温度Ｔ度で射
出するためには、次式

【数３】 で表される駆動電流Ｉopo （Ｔ）でレーザーダイオード
を駆動すればよい。

【００５３】これによりシステム制御回路２４は、メモ
リ回路２６に格納した特性データと温度モニタ回路２３
のモニタ結果により（１）〜（３）式の演算処理を実行
し、現在温度における初期状態の駆動電流Ｉopo （Ｔ）
を検出する。さらにシステム制御回路２４は、このよう
にして検出した駆動電流Ｉopo （Ｔ）と、電流モニタ回
路２２のモニタ電圧Ｖ３によって検出される動作電流値
Ｉopとにより、次式

【数４】 の演算処理を実行し、これにより劣化の程度ｄｉを検出
する。

【００５４】ここでこの劣化の程度ｄｉは、レーザーダ
イオード４の使用時間に応じて変化する時間関数で表さ
れることになる。これによりシステム制御回路２４は、
この変化の程度ｄｉ（Ｔ）について、次式

【数５】 の演算処理を実行し、劣化率ｄｃ（Ｔ，Ｈ）を検出す
る。ここでＨは、タイマ６６によって検出されるレーザ
ーダイオード４の動作時間であり、この実施例では、レ
ーザーダイオード４を駆動している期間の間、このタイ
マ６６を駆動することにより、レーザーダイオード４の
延べ使用時間を確認できるようになされている。

【００５５】さらにシステム制御回路２４は、（５）式
の演算処理によって検出された劣化率ｄｃ（Ｔ，Ｈ）と
メモリ回路２６に予め記録した劣化率との間で比較結果
を得、メモリ回路２６に記録した劣化率に比して劣化率
ｄｃ（Ｔ，Ｈ）が著しく大きな値のとき、レーザーダイ
オード４の動作電流の異常と判断する。

【００５６】このようにして異常と判断すると、システ
ム制御回路２４は、ステップＳＰ３に移り、この検出し
た劣化率ｄｃ（Ｔ，Ｈ）を表示装置６２に表示する。こ
こで表示装置６２は、光空間伝送装置１の操作パネルに
隣接して配置されるようになされている。これにより光
空間伝送装置１は、オペレータに注意を促すようになさ
れている。

【００５７】さらにシステム制御回路２４は、このステ
ップＳＰ３において、レーザーダイオード４の動作を停
止制御した後、ステップＳＰ４に移ってこの処理手順を
終了する。これにより光空間伝送装置１は、レーザーダ
イオード４の動作を常時監視し、異常動作が発生すると
レーザーダイオード４の動作を即座に停止制御し、レー
ザーダイオード４の破損等の事故を有効に回避するよう
になされている。

【００５８】これに対してステップＳＰ２において異常
と判断されなかった場合、システム制御回路２４は、ス
テップＳＰ５に移り、ここでタイマ６６のカウント値を
検出することにより、前回の寿命判断時から１時間が経
過したか否か判断する。ここで否定結果が得られると、
システム制御回路２４は、ステップＳＰ２に戻るのに対
し、前回の寿命判断時から１時間が経過した場合、肯定
結果が得られることにより、ステップＳＰ６に移り、レ
ーザーダイオード４の寿命を予測する。

【００５９】ここでこの寿命の予測は、予め規定した特
性にレーザーダイオード４が劣化するまでの時間で判断
され、この規定の特性は、電流モニタ回路２２のモニタ
結果でなるレーザーダイオード４の動作電流によって判
断される。

【００６０】すなわちシステム制御回路２４は、始めに
温度モニタ回路２３のモニタ結果と、メモリ回路２６に
格納した特性データにより上述の（１）〜（３）式の演
算処理を実行し、これによりレーザーダイオード４の現
在温度Ｔにおける初期の駆動電流Ｉopo （Ｔ）を検出す
る。さらにシステム制御回路２４は、この初期の駆動電
流Ｉopo （Ｔ）から限界動作電流Ｉop limit（Ｔ）を検
出し、この限界動作電流Ｉop limit（Ｔ）をレーザーダ
イオード４の寿命と判断する。

【００６１】ここでこの限界動作電流Ｉop limit（Ｔ）
は、次式

【数６】 の演算処理を実行して設定される。ここでＣlimit は、
レーザーダイオードの動作限界電流係数を表し、一般に
値１．２〜１．５の範囲に選定される。

【００６２】このようにしてレーザーダイオード４の現
在温度Ｔにおける限界動作電流Ｉoplimit（Ｔ）が設定
されると、システム制御回路２４は、電流モニタ回路２
２のモニタ結果より実際のレーザーダイオード４の動作
電流Ｉopを検出し、次式

【数７】 の演算処理を実行する。これによりシステム制御回路２
４は、限界動作電流Ｉoplimit（Ｔ）までの動作電流の
余裕分Ｌｉ（Ｔ）を検出する。ここでこの余裕分Ｌｉ
（Ｔ）は、レーザーダイオード４の動作電流が寿命に至
るまでの残り分を表してなることにより、電流に換算し
た寿命を表すことになる。

【００６３】これによりステップＳＰ２において検出し
た変化率ｄｃ（Ｔ，Ｈ）を用いて、システム制御回路２
４は、次式

【数８】 の演算処理を実行し、これにより残り寿命を時間で表し
てなる残り寿命Ｌｈ（Ｔ，Ｈ）を検出する。ここでＣＬ
ｈ（Ｈ）は、補正係数でなり、使用するレーザーダイオ
ードの種類に応じて異なる値でなり、ここでは予め設定
した値を代入して（８）式の演算処理を実行する。

【００６４】このようにして残り寿命Ｌｈ（Ｔ，Ｈ）が
検出されると、システム制御回路２４は、続いてステッ
プＳＰ７に移り、ここで残り寿命が５０時間以内か否か
判断し、ここで否定結果が得られると、ステップＳＰ２
に戻る。かくしてこの実施例では、動作の異常だけ常時
モニタし、寿命については、１時間毎に検出することに
より、システム制御回路２４の負担を軽減するようにな
されている。

【００６５】これに対して図５に示すように、長時間使
用するとレーザーダイオード４が劣化し、初期設定光量
Ｌ0 のレーザービームを得るために多くの動作電流を要
するようになり、ついにはレーザーダイオード４の動作
電流が限界動作電流Ｉop limitを越えるようになる。こ
の場合、このような状態に至る前に、システム制御回路
２４は、ステップＳＰ７において肯定結果が得られるこ
とにより、ステップＳＰ８に移り、表示装置６２に表示
データを出力して残り寿命を表示する。さらにこのとき
システム制御回路２４は、残り寿命が短くなると、この
表示を点滅表示に切り換え、さらに残り寿命が短くなる
と、この点滅の周期を徐々に短くする。これによりシス
テム制御回路２４は、残り寿命に対応して残り寿命を表
示し、オペレータの注意を喚起する。

【００６６】続いてシステム制御回路２４は、ステップ
ＳＰ９に移り、延命の操作子が押圧操作されたか否か判
断する。ここで光空間伝送装置１は、操作パネル上に延
命の操作子６３が配置され、システム制御回路２４は、
所定期間経過してもこの延命の操作子６３が押圧操作さ
れない場合、ステップＳＰ２に戻るのに対し、ここで延
命の操作子６３が押圧操作されると、ステップＳＰ１０
に移り、レーザービームＬ１の光量を低減する。

【００６７】ここでシステム制御回路２４は、光量モニ
タ回路２１で検出されるモニタ電圧Ｖ３に基づいて、予
め設定した範囲内で、予め設定した割合だけレーザービ
ームＬ１の光量を低減する。すなわち光量モニタ用のフ
ォトディテクタについて、初期設定光量Ｌ0 における温
度Ｔ度のモニタ電圧をＶpd（Ｔ）とおき、このメモリ回
路２６に格納した初期設定光量Ｌ0 における温度２５度
のモニタ電圧をＶpdo、このモニタ電圧Ｖpdo の温度係
数をＣpdとおけば、次式の関係式を得ることができる。

【００６８】

【数９】

【００６９】これにより初期設定光量Ｌ0 と低減後の光
量Ｌ01においては、次式

【数１０】 の関係式で表される関係式が得られ、これによりモニタ
電圧Ｖpd１が得られるように、レーザーダイオード４を
駆動してレーザービームＬ１の光量を初期設定光量Ｌ0
から光量Ｌ01に低減することができる。これにより図６
に示すように、レーザーダイオード４の駆動電流を低減
することができ、その分レーザーダイオード４の寿命を
延ばすことができる。

【００７０】さらにシステム制御回路２４は、このよう
にして光量を低減すると、続いてこの低減した光量で寿
命予測し、予測結果を表示する。ここでシステム制御回
路２４は、次式

【数１１】 の演算処理を実行することにより、温度モニタ回路２３
を介して検出される温度Ｔ度における低減後の光量Ｌ01
の初期動作電流Ｉopo1（Ｔ）を検出する。

【００７１】さらに電流モニタ回路２２のモニタ電圧Ｖ
２によって規定されるレーザーダイオード４の動作電流
Ｉop1 から、次式

【数１２】 の演算処理を実行し、現在温度における劣化の程度ｄi1
（Ｔ）を検出する。

【００７２】さらにシステム制御回路２４は、現在温度
における限界動作電流値Ｉop limit（Ｔ）から、次式

【数１３】 の演算処理を実行し、これにより電流換算の寿命Ｌi1
（Ｔ）を検出する。さらにシステム制御回路２４は、タ
イマ６６のカウント結果を用いて、次式

【数１４】 の演算処理を実行し、現在温度における光量Ｌ01の劣化
率ｄc1（Ｔ，Ｈ）を検出する。

【００７３】これによりシステム制御回路２４は、
（８）式と同様に、次式

【数１５】 の演算処理を実行し、残り寿命Ｌh1（Ｔ，Ｈ）を予測す
る。

【００７４】システム制御回路２４は、この予測した寿
命を表示し、この表示に対応してオペレータが了解の操
作子を操作すると、ステツプＳＰ２に移り、この低減し
た光量で引き続いてレーザーダイオード４を駆動する。
これにより光空間伝送装置１では、この変更した駆動条
件でレーザーダイオード４を駆動してレーザーダイオー
ド４の寿命を延長し、この状態で通信を継続することに
なる。

【００７５】これに対してオペレータがアップの操作子
又はダウンの操作子を操作すると、システム制御回路２
４は、この操作子の操作に対応して光量を増大し、また
は低減し、改めて寿命予測すると共に、予測結果を表示
し、オペレータの操作を待ち受ける。

【００７６】すなわちこの種の光空間伝送装置１を用い
る中継現場においては、例えばニュースの中継現場のよ
うに、比較的短時間の間、通信回線を確保したい場合が
ある。この場合、例えば雨中のように、光空間伝送路の
伝送条件が極めて劣化する場合もある。このような場合
においては、レーザーダイオード４の寿命を延長するよ
り、この短時間の間、映像信号を高品質で伝送すること
が望まれる。

【００７７】これに対して比較的長時間、映像信号を伝
送したい場合もあり、この場合はレーザービームＬ１の
光量を低減してでも、長時間、通信回線を確保すること
が望まれる。このため光空間伝送装置１は、レーザーダ
イオード４が寿命に近づくと、オペレータの注意を喚起
すると共に、オペレータの操作を待ち受けてレーザービ
ームＬ１の光量を低減することにより、光空間伝送装置
１の使用条件に対応して必要に応じてレーザーダイオー
ド４の寿命を延長するようになされ、これにより使い勝
手を向上するようになされている。

【００７８】またこのレーザービームＬ１の光量を低減
する際、光空間伝送装置１は、低減後の光量でレーザー
ダイオード４の寿命を予測し、オペレータの了解を求め
ることにより、オペレータにおいては、この再予測した
寿命と使用条件とに基づいて必要に応じて駆動条件を再
設定することができ、これによりさらに一段と光空間伝
送装置１の使い勝手を向上することができる。

【００７９】以上の構成において、光空間伝送装置１
は、最終調整工程において、初期設定モードに設定さ
れ、メモリ回路２６に、レーザーダイオード４の特性デ
ータとして、レーザーダイオード４の初期設定光量Ｌ0
、温度２５度における初期発振開始電流値Ｉthoo、初
期発振開始電流Ｉthooの温度係数ＣIthoo 、温度２５度
における初期微分効率ηＤ00、初期微分効率ηＤ00の温
度係数ＣηＤ0 及び標準的な劣化率ｄｃが記録され、ま
た光量モニタ回路２１の特性データとして、レーザーダ
イオード４を初期設定光量Ｌ0 で駆動した際に得られる
温度２５度におけるモニタ電圧値Ｖpd、モニタ電圧Ｖpd
の温度係数Ｃpdが記録される。

【００８０】これに対して実際の使用時、光空間伝送装
置１は、システム制御回路２４によって光量モニタ回路
２１、電流モニタ回路２２及び温度モニタ回路２３のモ
ニタ電圧がモニタされ、これによりレーザービームＬ１
の光量、レーザーダイオード４の駆動電流、レーザーダ
イオード４のパッケージ温度がモニタされた状態でレー
ザーダイオード４が駆動され、初期設定光量Ｌ0 のレー
ザービームＬ１がこのレーザーダイオード４が射出され
る。

【００８１】このときこのレーザービームＬ１は、映像
信号により変調された状態でレーザーダイオード４から
射出され、大口径レンズ９から伝送対象に向かって送出
され、これにより伝送対象に映像信号が伝送される。

【００８２】このようにしてレーザーダイオード４を駆
動するにつき、光空間伝送装置１は、電流モニタ回路２
２で検出されるレーザーダイオード（ＬＤ）４の動作電
流から劣化率ｄｃ（Ｔ，Ｈ）が検出され、この劣化率ｄ
ｃ（Ｔ，Ｈ）とメモリ回路２６に記録された劣化率との
間で比較結果を得ることにより、レーザーダイオード４
の動作電流の異常が監視される。ここで異常が検出され
ると、この劣化率ｄｃ（Ｔ，Ｈ）が表示装置６２に表示
され、レーザーダイオード４の動作が停止制御され、こ
れによりレーザーダイオード４の破損等が有効に回避さ
れる。

【００８３】これに対して異常なくレーザーダイオード
４が動作している場合、光空間伝送装置１は、１時間毎
にレーザーダイオード４の寿命を予測し、残り寿命が５
０時間以内になると、表示装置６２に表示データを出力
して残り寿命を表示する。さらにこのとき光空間伝送装
置１は、残り寿命に対応して残り寿命の表示形態を切り
換え、オペレータの注意を喚起する。

【００８４】この状態で所定期間内に延命の操作子が押
圧操作されると、光空間伝送装置１は、レーザービーム
Ｌ１の光量を低減し、この低減した光量でレーザーダイ
オード４の寿命を再予測する。さらに再予測した寿命を
表示してオペレータの了解を求め、ここでオペレータの
操作に応動してこの低減した光量で、またこの低減した
光量からさらに可変した光量で、レーザービームＬ１を
射出する。

【００８５】以上の構成によれば、レーザーダイオード
の特性データを予めメモリ回路２６に記録し、レーザー
ダイオードの動作状態とこの特性データとからレーザー
ダイオードの寿命を予測することにより、使用環境、素
子間で寿命が大きく異なる場合でも、正しく寿命を予測
することができる。これによりこの予測した寿命に基づ
いて、レーザービームの光量を低減してレーザーダイオ
ードの寿命を延ばすことができる。また必要に応じてレ
ーザーダイオードを交換して、また交換の手配をして、
さらには使用環境を屋内等に制限して、この種の光空間
伝送装置の使い勝手を向上することができる。

【００８６】なお上述の実施例においては、光量モニタ
回路２１のモニタ結果によりレーザービームの光量を一
定値に保持する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、温度制御装置を組み込み、これによりレーザー
ビームの光量を一定値に保持する場合にも適用すること
ができる。すなわち図２及び図３との対応部分に同一符
号を付して示す図７において、温度制御装置７０は、ペ
ルチェ素子で形成された冷却装置であり、システム制御
回路２４から出力される制御コマンドにより、レーザー
ダイオード４を規定の温度に保持する。このような場合
でも、レーザーダイオード４の特性データを予め記録す
ることにより、使用環境、素子間で大きく異なる寿命を
正しく予測することができる。

【００８７】さらに上述の実施例においては、専用の自
動光量制御回路によりレーザービームの光量を規定値に
保持する場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、システム制御回路２４により、併せて自動光量制御
回路を形成してもよい。すなわちこの場合図８に示すよ
うに、光量モニタ回路２１のモニタ結果Ｖ２をシステム
制御回路２４に出力し、ここでこのモニタ結果Ｖ２を温
度特性で補正し、この補正値が一定値になるようにディ
ジタルアナログ変換回路２８に駆動データを出力するこ
とになる。

【００８８】また上述の実施例においては、いわゆるリ
アモニタ方式によりレーザービームＬ１の光量をモニタ
する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、い
わゆるフロントモニタ方式によりレーザービームの光量
をモニタする場合にも適用することができる。

【００８９】さらに上述の実施例においては、双方向の
光空間伝送装置に適用して映像信号を伝送する場合つい
て述べたが、本発明はこれに限らず、送信専用及び受信
専用の光空間伝送装置間で映像信号を伝送する場合、映
像信号に限らず種々の情報信号を伝送する場合、さらに
は種々の光通信装置に広く適用することができる。

【００９０】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、使用条
件、装置間で大きく変化するレーザーダイオードの寿命
を正確に予測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による光空間伝送装置の動作
の説明に供するフローチャートである。

【図２】図１の光空間伝送装置の全体構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】図２のレーザーダイオードの周辺回路を示す接
続図である。

【図４】レーザーダイオードの初期状態における動作電
流と光量との関係を示す特性曲線図である。

【図５】長時間使用した場合におけるレーザーダイオー
ドの動作電流と光量との関係を示す特性曲線図である。

【図６】図５において光量を低減した場合における動作
点の変化を示す特性曲線図である。

【図７】他の実施例による光空間伝送装置のレーザーダ
イオードの周辺回路を示す接続図である。

【図８】システム制御回路により光量を一定値に保持す
る実施例のレーザーダイオードの周辺回路を示す接続図
である。

【図９】レーザーダイオードの平均寿命時間を示す特性
曲線図である。

【図１０】微分効率と温度との関係を示す特性曲線図で
ある。

【図１１】発振開始電流と温度との関係を示す特性曲線
図である。

【図１２】発振開始電流の個体間のばらつきを示す特性
曲線図である。

【図１３】動作電流の個体間のばらつきを示す特性曲線
図である。

【図１４】微分効率の個体間のばらつきを示す特性曲線
図である。

【図１５】光量モニタ用フォトディテクタについて個体
間のばらつきを示す特性曲線図である。

【図１６】光量モニタ用フォトディテクタの温度特性を
示す特性曲線図である。

【符号の説明】

１ 光空間伝送装置 ３ 駆動回路 ４ レーザーダイオード ２０ データ入力装置 ２１ 光量モニタ回路 ２２ 電流モニタ回路 ２３ 温度モニタ回路 ２４ システム制御回路 ２６ メモリ回路 ２８ ディジタルアナログ変換回路 ２９ 自動光量制御回路 ４６、５５、５６ アナログディジタル変換回路 ６３ 操作子 ６６ タイマ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/14 10/06 10/04 10/08 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｋ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザーダイオードから射出されるレーザ
   ービームを伝送対象に送出し、前記レーザービームを介
   して前記伝送対象に所望の情報信号を伝送する光通信装
   置において、 前記レーザーダイオードの特性データを記録する記憶手
   段と、 前記レーザーダイオードの動作状態をモニタし、モニタ
   結果を出力するモニタ手段と、 前記特性データ及びモニタ結果に基づいて、前記レーザ
   ーダイオードの特性が規定の特性にまで劣化する時間を
   予測し、又は前記レーザーダイオードの特性の劣化状況
   を予測する演算処理手段とを具えることを特徴とする光
   通信装置。
2. 【請求項２】前記特性データは、前記レーザーダイオー
   ドの発振開始電流の温度特性、前記レーザーダイオード
   の微分効率の温度特性でなり、 前記モニタ結果は、前記レーザーダイオードの動作電
   流、前記レーザーダイオードの温度、前記レーザーダイ
   オードの動作時間及び前記レーザービームの光量でなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
3. 【請求項３】前記予測した劣化する時間、又は前記劣化
   状況を表示することを特徴とする請求項１又は請求項２
   に記載の光通信装置。
4. 【請求項４】前記モニタ結果に基づいて、前記レーザー
   ダイオードの動作の異常を検出することを特徴とする請
   求項１、請求項２又は請求項３に記載の光通信装置。
5. 【請求項５】前記予測した時間に基づいて、前記レーザ
   ーダイオードの特性が規定の特性にまで劣化する時間
   が、前記予測した時間より長くなるように、前記レーザ
   ービームの光量を低減することを特徴とする請求項１、
   請求項２、請求項３又は請求項４に記載の光通信装置。