JPS628625A - 光伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、遡源となり、しかも湿気やほこり等を含む悪
条件下でも使用可能な光伝送装置に関するものである。

従来の技術 従来例を第３図に示す。従来例では半導体レーザ１を加
熱あるいは冷却する手段はなく、従って、光伝送装置の
使用可能な温度範囲は半導体レーザ１で決まる。光伝送
装置には増幅器等の発熱体２が含まれるため光伝送装置
の筐体やその内部の温度は外気温よりも高くなる。その
ため光伝送装置の使用可能な温度範囲をより広くするの
に、従来例では半導体レーザ１を筐体３内の最も放熱効
率の良い位置、即ち筐体３の底面に実装し、半導体レー
ザ１と筐体３の温度差あるいは、半導体レーザ１の温度
と外気温の差をできるだけ小さくして、光伝送装置の使
用可能な外気温を半導体レーザ１の許容動作温度にでき
るだけ近づけようとしている。

このような従来例では半導体レーザ１の動作温度が外気
温によって変化するため、その動作特性も変化し、従っ
て、光伝送装置としての特性も変化するが、ディジタル
伝送を行なう限り、所定の温度範囲内で十分な伝送特性
が得られている。

なお第３図に示す従来例では筐体３内に複数の光伝送器
４，５が含まれ、各々の光伝送器４，５は内枠　および
筐体３を通して放熱される（昭和５７年度電子通信学会
総合全国大会２２１２　。

２２１３．２２１４　）。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の技術では、半導体レーザの動作温度が
外気温に応じて変化するため、その動作特性も変化する
。ディジタル伝送を行なう限り、このような動作特性の
変化の影響は小さいが、アナログ伝送を行なう場合には
影響が大きく、従って安定かつ品質のよい伝送ができな
い。また従来の技術では半導体レーザの許容動作温度に
より、光伝送装置の使用可能な外気温が決まるが、厳し
い条件下、例えば屋外での使用は不可能である。

また外気温によっては半導体レーザの許容動作温度以下
であっても、比較的高い温度で動作させる可能性もあり
、低寿命化の危険性がある。

問題点を解決するための手段 本発明はこのような問題点を解決するため、半導体レー
ザの温度を検出する温度センサと、半導体レーザの温度
を設定するための信号を発生する第１の信号発生器と、
温度センサからの信号と第１の信号発生器からの信号の
差に応じた信号を出力する増幅器と、この増幅器からの
信号に応じて半導体レーザを加熱あるいは冷却する電熱
変換素子と、ファンを作動させる状態を指定するための
信号を発生する第２の信号発生器と、前記の増幅器の信
号と第２の信号発生器からの信号の差により出力する信
号を変化させる比較器と、この比較器からの信号により
動作が制御され電熱変換素子の放熱部に風を送るファン
を備えている。

作　　用 本発明は前記の構成のように、半導体レーザの温度を温
度センサで検出し、その温度が第１の信号発生器で設定
した値になるように電熱変換素子への信号、即ち電流の
大きさを制御しているので、外気温が多少変化しても半
導体レーザの温度を一定にすることができる。従って、
半導体レーザが低ノイズ、低歪となる温度に設定してお
けば、その温度範囲内で、安定かつ品質のよいアナログ
伝送ができる。

実施例 第１図に本発明の屋外用光伝送装置における半導体レー
ザを、設定した温度にするための構成を示す。半導体レ
ーザ８の温度は温度センサ９により検出される。温度セ
ンサ９からの信号と温度設定回路１ｏからの信号の差に
対応する信号が増幅回路１１から出力される。駆動回路
１２は増幅回路１１からの信号に対応する電流を出力し
て電熱変換素子１３を駆動する。電熱変換素子１３は２
面をもち、電流を加えると一方は冷却され、他方は加熱
され、電流の向きを逆にすると冷却される面と加熱され
る面が交代する。この電熱変換素子１３は、駆動回路７
からの電流により、まず冷却板１４を冷却あるいは加熱
する０半導体レーザ８の温度は冷却板１４の温度に追従
する。また半導体レーザ８の加熱あるいは冷却を効率よ
く行なうために断熱材１５で半導体レーザ８．冷却板１
４゜電熱変換素子１３が囲まれている。また電熱変換素
子１３で例えば半導体レーザ８側の面を冷却している場
合、筐体１６側の面は加熱されるが、半導体レーザ８側
の面を効率よく冷却するためには、筐体１６側の面の放
熱を十分行なう必要があるが、これは筐体１６により直
接性なう。

このようにして、半導体レーザ８の温度は温度設定回路
１ｏからの信号に対応する温度に設定される。

また外気温が上昇したり、太陽光の照射等により、筐体
１６の温度が上昇しても、半導体レーザ８を設定した温
度にするためには電熱変換素子１３に大きな電流を、即
ち駆動回路１２に大きな信号を加える必要がある。しか
し外気温が高くなりすぎたりして筐体１６の温度が高く
なりすぎると増幅回路１１から大きな信号を出力しても
、半導体レーザ８を設定した温度にできない場合も起こ
る。

というのは、電熱変換素子１３は電流を流すことによっ
てその２つの面の間に温度差を作り出すものであるが、
電流を多く流したからといって温度差がいくらでも大き
くなるというものではなく、電流を多く流せば、それだ
け電熱変換素子１３で発生するジュール熱が増え、温度
差が大きくなれば、それだけ電熱変換素子１３を通して
流入あるいは流出する熱が増えるので、温度差に限界が
生じる。そのため、筐体１６の温度が高くなって、半導
体レーザ８の設定温度との差が前記の限界を越えると、
半導体レーザ８の温度は筐体１ｅの温度あるいは外気温
等に依存して変化してしまう。

これを防ぐには増幅回路１１からの信号が前記の限界温
度を達成するための限界信号に近づくのを検出して、フ
ァンを動作させて筐体の温度を下げればよい。本発明実
施例では基準信号発生回路１８により、増幅回路１１か
らの限界信号よりも多少小さい信号を出力させておき、
この信号と増幅回路１１からの信号を比較回路１９に入
力して、増幅回路１１からの信号が限界信号に近いかど
うかを判定して、近ければ、ファン２ｏを作動させて筐
体１６に風１７を送り、筐体１６の温度を下げる。この
ようなファン２０等を設けることで、ない場合に比べて
、外気温等のより広い範囲に対して、半導体レーザ８を
設定した温度にすることができる。

以上の例ではファンを作動させるかどうかの判定に増幅
回路１１の出力を用いていたが、増幅回路１１の出力信
号に対応する信号であればよく、駆動回路１２の出力電
流、即ち電熱変換素子１３の電流を用いることも可能で
、この電流が特定の値よりも大きくなればファン２ｏを
作動させてもよい。

電熱変換素子はその入力電流により半導体レーザを加熱
あるいは冷却することができ、その結果、半導体レーザ
の温度と周囲温度の間に差が生じる０周囲源度として、
半導体レーザが実装される筐体温度と外気温が考えられ
るが、筐体内には増幅器等の発熱体も含まれるため、筐
体温度は外気温よりも常に高い。従って、半導体レーザ
の温度と外気温との差は、半導体レーザと筐体温度の差
よりも小さい。これらの温度差は入力電流を大きくする
ことにより大きくすることができるが、電熱変換素子自
体の発生するジュール熱、あるいは電熱変換素子を通し
ての熱の流入や流出のために限界がある。半導体レーザ
の設定温度と外気温の差が前記の温度範囲内にあれば電
熱変換素子への電流を制御することで、外気温とは関係
なく、半導体レーザの温度を設定した値にすることがで
きる。

しかし、外気温が大きく変化して半導体レーザの設定温
度と外気温の差が前記の温度範囲を超えると、電熱変換
素子への電流を制御するだけでは半導体レーザの温度を
一定にすることができない。

本発明では、この温度範囲を越えそうになると、増幅器
からの信号と第２の信号発生器からの信号とを比較器で
比較することで、このことを検出してファンを動作させ
て、筐体表面に風を当て、筐体温度と外気温の差を小さ
くして、筐体温度を外気温に近づける。その結果、半導
体レーザの温度と筐体温度の差が小さくなるので、逆に
前記の温度範囲まで筐体温度を上げることができ、使用
可能な外気温の範囲が拡大することになる。こうして、
本発明のように、ファンを動作させることで、より広い
温度範囲にわたって、半導体レーザの温度を一定にする
ことができる。

本発明の屋外用光伝送装置の構造を第２図に示す。半導
体レーザ、温度センサ、電熱変換素子等を一体化した半
導体レーザモジュール２４は、筐体２１の底面に取付け
、筐体２１により放熱を行なう。また筐体２１の内部に
は、増幅器等の発熱体２２．２３も含まれておシ、これ
らの放熱も同じく筐体２１により行なうため、筐体２１
の温度は外気温よりも高くなる。また、本発明の装置を
屋外で使用する場合、太陽光２７の照射による筐体２１
の温度上昇、自然風２６により筐体２１の温度下降等が
生じる。もちろん筐体２１の温度は外気温にも依存する
。従って、半導体レーザを直接筐体２１に取付けたので
は半導体レーザの温度が激しく変化する。しかし、本発
明では前記のように、温度センサ、電熱変換素子等を用
いて外気温等が多少変化しても、半導体レーザの温度は
設定した温度から変化しないようにしている。

半導体レーザはその動作温度により光出力や発生するノ
イズ、歪の量が容易に変化するが、本発明により低ノイ
ズ、低歪となる温度に設定しておけば、安定かつ品質の
よいアナログ伝送が可能である。

外気温等が大きく変化するとそのままでは、半導体レー
ザの温度が設定した温度からずれてしまう。本発明では
、前記のように、そのような場合にはファン２６を作動
させて、筐体２１の半導体レーザモジュール２４が取付
けられた面に風２８を送り、この面の温度と外気温の差
を小さくするので、前記のような温度センサ、電熱変換
素子等を用いて半導体レーザを設定した温度にすること
ができる。このような構成により、前記の外気温等の範
囲よりも広い範囲にわたって、半導体レーザを設定した
温度にすることができるので、例えば屋外のような厳し
い温度条件の下でも使用することができる。

また本発明では７１ン２６を常に回し、筐体２１に風を
送るのではなく、外気温等が大きく変化して、前記の温
度センサ、電熱変換素子等による半導体レーザの温度制
御が難しくなった場合にのみファンを回す。筐体２１は
湿気、はこシ等が、その中に入らないように完全密閉に
しておく必要がある。しかし、筐体２１を開閉するため
のふたは必要であり、そのふたと筐体２１の本体の間に
はどうしても、すきまができるし、また光信号や電気信
号を入出力するためにコネクタが必要であるが、やはり
、そこでも、すきまが生じ、それらを通して、湿気、は
こり等が筐体２１の内部に侵入する。この湿気、はこり
等の侵入は筐体２１に風を当てなければ、少ないが筐体
２１の温度が上昇してしまう。そこで常にファンで風を
送るのではなく、本発明のように必要なときだけファン
で風を送るようにしておけば、常にファンで風を送る場
合と同じ範囲まで半導体レーザを設定した温度にするこ
とができると同時に、湿気、はこり等の侵入を減らすこ
七ができる。

発明の効果 本発明は屋外用光伝送装置に関するものであるが、外気
温の多少の変化、太陽光の照射等がある場合でも、半導
体レーザを設定した温度にすることができ、半導体レー
ザが低ノイズ、低歪となる温度に設定することで、安定
かつ品質のよいアナログ伝送が可能である。

またファンにより筐体面に風を送る場合、常に風を送る
のではなく、外気温が高くなりすぎたり、筐体温度が高
くなりすぎたりした場合だけ風を送るので、常に風を送
る場合に比べて、筐体内への湿気、はこり等の侵入を減
らすことができると同時に、常に風を送る場合と同じ外
気温まで、半導体レーザの温度を一定にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光伝送装置のブロック構成
図、第２図は第１図における要部構成図、第３図は従来
例の光伝送装置の要部構造図である。 ８・・・・・・半導体レーザ、９・・・・・・温度セン
サ、１０・・・・・・温度設定回路、１１・・・・・・
増幅回路、１２・・・・・・駆動回路、１３・・・・・
・電熱変換素子、１４・・・・・・冷却板、１５・・・
・・・断熱材、１６・・・・・・筐体、１７・・・・・
・風、１８・・・・・・基準信号発生回路、１９・・・
・・・比較回路、２０・・・・・・ファン。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名＃Ｉ
２図 第３図 ４２．５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体レーザと、前記半導体レーザの温度を検出する温
   度センサと、前記半導体レーザの温度を設定するための
   信号を発生する第１の信号発生器と、前記温度センサか
   らの信号と前記第１の信号発生器からの信号の差に応じ
   た信号を出力する手段と、前記出力手段からの信号に応
   じて前記半導体レーザを加熱あるいは吸熱する電熱変換
   素子と、ファンを作動させる状態を指定するための信号
   を発生する第２の信号発生器と、前記出力手段からの信
   号と前記第２の信号発生器からの信号の差により出力す
   る信号を変化させる出力制御手段と、前記出力制御手段
   からの信号により動作が制御され電熱変換素子の放熱部
   に風を送るファンからなる光伝送装置。