半導体レーザ装置の制御方法
【課題】 ヒータが劣化した場合でも所望の光特性が得られる、半導体レーザ装置の制御方法を提供する。
【解決手段】 半導体レーザ装置の制御方法は、回折格子が所定の間隔で設けられた光導波路を含みヒータによって屈折率が制御される第１波長選択部と、回折格子が所定の間隔で設けられた光導波路を含む第２波長選択部とを備える半導体レーザと、半導体レーザの発振波長の測定結果に基づいて半導体レーザのパラメータを規定値に補正する波長ロッカ部を備える半導体レーザ装置の制御方法であって、半導体レーザの再起動時に、固定された初期設定値を用いて半導体レーザを発振させる第１ステップと、第１ステップの後に、ヒータの発熱量が固定された規定範囲に入るまで発熱量を調整する第２ステップと、第２ステップの完了後、半導体レーザの発振波長の検出結果に基づいて、半導体レーザの波長を補正する第３ステップと、を含む。
【解決手段】 半導体レーザ装置の制御方法は、回折格子が所定の間隔で設けられた光導波路を含みヒータによって屈折率が制御される第１波長選択部と、回折格子が所定の間隔で設けられた光導波路を含む第２波長選択部とを備える半導体レーザと、半導体レーザの発振波長の測定結果に基づいて半導体レーザのパラメータを規定値に補正する波長ロッカ部を備える半導体レーザ装置の制御方法であって、半導体レーザの再起動時に、固定された初期設定値を用いて半導体レーザを発振させる第１ステップと、第１ステップの後に、ヒータの発熱量が固定された規定範囲に入るまで発熱量を調整する第２ステップと、第２ステップの完了後、半導体レーザの発振波長の検出結果に基づいて、半導体レーザの波長を補正する第３ステップと、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学デバイスとして波長可変半導体レーザがあげられる。この波長可変半導体レーザは、レーザ発振に対する利得機能と波長選択機能とを備えている。波長を選択する方法としては、共振器内の光導波路に設けた回折格子などの光学的機能領域の屈折率を変化させることによって損失・反射もしくは利得の波長特性を変化させる方法があげられる。
【０００３】
ここで、屈折率を変化させる方法は、物理的な角度または長さを変化させる方法に比較して機械的な可動部を必要としないことから、信頼性、製造コスト等の点で有利である。屈折率を変化させる方法には、例えば、光導波路の温度を変化させる方法、電流注入等によって光導波路内のキャリア密度を変化させる方法等がある。光導波路の温度を変化させる方法を採用した波長可変レーザの具体的な例として、例えば、反射スペクトルのピーク波長が周期的に分布する部分回折格子ミラー（ＳＧ−ＤＢＲ：Ｓａｍｐｌｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）および利得スペクトルのピーク波長が周期的に分布する部分回折格子活性領域（ＳＧ−ＤＦＢ：Ｓａｍｐｌｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）を備える半導体レーザ等が提案されている。
【０００４】
この半導体レーザにおいては、部分回折格子ミラーおよび部分回折格子活性領域の反射スペクトルの相関関係を制御することによって、バーニア効果を用いた波長選択が行われてレーザ光が出力される。すなわち、この半導体レーザは、２つのスペクトルが重なった波長のうち最も反射強度の大きな波長で発振する。したがって、２つの反射スペクトルの相対的関係を制御することによって、発振波長を制御することができる。
【０００５】
特許文献１には、光導波路の屈折率を制御して発振波長を制御する半導体レーザが開示されている。特許文献１では、光導波路の屈折率の制御手段としてヒータが採用されており、このヒータによる光導波路の温度制御によって波長の制御が実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−９２９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光導波路の屈折率を制御するためにヒータを使用する場合、ヒータの劣化が問題になる。つまり、ヒータが劣化してその抵抗値が変化すると、たとえ一定の電流をヒータに供給していてもその発熱量が変化してしまうのである。特にＳＧ−ＤＦＢとＳＧ−ＤＢＲとの組合せなど、異なる波長特性の光導波路を組み合わせることで、所定の光機能を発揮する光デバイスにおいては、光導波路それぞれの温度差が重要であり、上記の如き予期しない発熱量の変化は致命的である。
【０００８】
なお、このような光導波路の温度を制御するためのヒータは、その発熱量（ΔＴ）が０度〜４０度程度であり、発熱体としては比較的低温であることから、これまではヒータの劣化について検討されることはなかった。
【０００９】
このヒータの劣化の問題は、レーザを継続して使用している場合には顕在化しにくいものである。図１は、ヒータの温度と半導体レーザの発振波長との関係について説明するための図である。図１の横軸はヒータの温度を示し、図１の縦軸は半導体レーザの発振波長を示す。例えば、半導体レーザは、ＳＧ−ＤＢＲ領域の反射スペクトルとＳＧ−ＤＦＢ領域の反射スペクトルとのうち２つの反射ピークが重なった波長でレーザ光を発振する。したがって、半導体レーザの発振波長は、所定の波長間隔で分布する。図１においては、平坦な部分（λ１〜λ４）が、半導体レーザの発振可能な波長を示している。
【００１０】
半導体レーザの発振波長をλ２に設定するためには、ヒータの温度を図１の温度範囲Ｒ内に設定する必要がある。例えば、ヒータの温度が温度範囲Ｒの中央に位置する温度Ｔになると想定される電流をヒータに供給する。しかしながら、ヒータが劣化すると、ヒータの電気抵抗が変化する。この場合、ヒータの発熱量が変化する。すなわち、ヒータの温度が温度Ｔから外れることにより、半導体レーザはλ２以外の波長で発振するおそれが出てくるのである。
【００１１】
しかしながら、出力波長を検知して波長ずれを補正するフィードバックシステムを採用する半導体レーザにおいては、半導体レーザの出力波長のずれを補正するために、波長ロッカが用いられている。波長ロッカは、温度制御装置の温度を制御して所望の波長（λ２）に適合するようにＳＧ−ＤＦＢの利得スペクトルを変化させている。したがって、たとえヒータが劣化してヒータの温度が上記温度Ｔとは異なる値になったとしても、ヒータの温度が温度範囲Ｒ内にある限り、半導体レーザの発振波長はλ２で維持される。すなわち、波長ロッカによる波長補正が継続して実施されている間は、たとえヒータが徐々に劣化していっても、出力波長は変化しないため、ヒータ劣化による問題は顕在化しづらいのである。
【００１２】
一方、システムのメンテナンスなどのためにシステムをシャットダウンする場合には、この問題が顕在化する。つまり、メンテナンス後の再起動などにおいては、ヒータ駆動のための電流値や温度制御装置の温度は、ルックアップテーブルから読み出される。ルックアップテーブルに格納されている設定値は、ヒータが劣化していないことを前提にした初期値であるので、ヒータが劣化している場合、ヒータの温度は当初の値（温度Ｔの値）とは異なってしまう。いっぽう、温度制御装置の温度についても初期値で与えられることから、ＳＧ−ＤＦＢの利得スペクトルについても、前述したような波長ロッカによる補正が行われた場合のスペクトルとは異なっている。
【００１３】
たとえば、ヒータの劣化が少なく、前記した初期値による発熱が図１の温度範囲Ｒの範囲内であった場合には、所期の波長であるλ２にて発振を行うことが可能である。しかし、ヒータの劣化の影響で温度Ｔが実現していないことから、他の発振条件に近づいているともいえる。たとえば、温度制御装置の温度、ＳＧ−ＤＦＢの駆動電流の初期値等が精度よくレーザチップに与えられない場合、λ２以外のほかの波長で発振を開始する可能性がある。つまり、パラメータ変動に弱くなるのである。
【００１４】
もちろん、ヒータの劣化が大きく、温度範囲Ｒの範囲を逸脱していれば、他のパラメータが精度よく制御されていたとしても、λ２での発振は期待できない。いずれにしろ、ヒータが劣化してしまうと、再起動時に所期の波長を実現することが困難になる。
【００１５】
本発明の目的は、ヒータが劣化した場合でも所望の光特性が得られる、半導体レーザ装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る半導体レーザ装置の制御方法は、回折格子が所定の間隔で設けられた光導波路を含みヒータによって屈折率が制御される第１波長選択部と、回折格子が所定の間隔で設けられた光導波路を含む第２波長選択部とを備える半導体レーザと、半導体レーザの発振波長の測定結果に基づいて半導体レーザのパラメータを規定値に補正する波長ロッカ部を備える半導体レーザ装置の制御方法であって、半導体レーザの再起動時に、固定された初期設定値を用いて半導体レーザを発振させる第１ステップと、第１ステップの後に、ヒータの発熱量が固定された規定範囲に入るまで発熱量を調整する第２ステップと、第２ステップの完了後に半導体レーザの発振波長の検出結果に基づいて半導体レーザの波長を補正する第３ステップと、を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明に係る半導体レーザ装置の制御方法においては、第３ステップが実施される前にヒータの発熱量が適正に補正される。この場合、ヒータが劣化していたとしても、波長選択部の光特性は、ヒータが劣化していない場合の光特性とほぼ同等となる。その結果、所望の発振波長を得ることができる。
【００１８】
第２ステップにおけるヒータの発熱量の調整は、ヒータに投入される電力を調整することによって実施されてもよい。また、第２ステップは、ヒータの両端の電圧とヒータに投入される電流とにより得られる電力が規定値を満たすまで、ヒータに投入される電流値を調整することによって実施されてもよい。また、第２ステップは、ヒータ近傍に配置された温度検出手段の出力が規定値を満たすまで、ヒータに投入される電力を調整することによって実施されてもよい。また、第３ステップは、ヒータの発熱量を規定値に維持するための補正を実施してもよい。この場合、ヒータが劣化しても、所望の発振波長を得ることができる。
【００１９】
第２波長選択部は、回折格子を備える活性領域であり、第１波長選択部は、活性領域と光結合し回折格子を備えヒータによって等価屈折率が変化する光導波路部を含んでいてもよい。また、活性領域および光導波路部における回折格子は、回折格子を有する第１の領域と、第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域と、を備えていてもよい。また、半導体レーザは、活性領域を備え、第１波長選択部および第２波長選択部は、活性領域の両側にそれぞれ光結合して設けられていてもよい。
【００２０】
本発明に係る制御方法は、外部への光出力を抑制した状態で第２ステップおよび第３ステップを実行するダークチューニングシーケンスと、ダークチューニングシーケンスで選択された波長を保持しつつ外部へ光を出力する光出力シーケンスと、を含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ヒータが劣化した場合でも、所望の光特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ヒータの温度と半導体レーザの発振波長との関係について説明するための図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る半導体レーザおよびそれを備えたレーザ装置の全体構成を示す模式図である。
【図３】ルックアップテーブルの一例を示す図である。
【図４】半導体レーザの制御方法の一例を示すフローチャートを示す図である。
【図５】半導体レーザをダークチューニングする場合の制御方法の一例を示すフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００２４】
図２は、本発明の第１実施例に係る半導体レーザ１０およびそれを備えたレーザ装置１００の全体構成を示す模式図である。図２に示すように、レーザ装置１００は、半導体レーザ１０、温度制御装置２０、波長検知部３０、出力検知部４０およびコントローラ５０を備える。半導体レーザ１０は、温度制御装置２０上に配置されている。次に、各部の詳細を説明する。
【００２５】
半導体レーザ１０は、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２および半導体光増幅（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）領域１３が順に連結した構造を有する。ＳＧ−ＤＢＲ領域１１は、グレーティングが所定の間隔で設けられた光導波路を含む。すなわち、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１の光導波路には、回折格子を有する第１の領域とこの第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域とが設けられている。ＳＧ−ＤＢＲ領域１１の光導波路は、吸収端波長がレーザ発振波長よりも短波長側にある半導体結晶からなる。ＳＧ−ＤＢＲ領域１１上には、ヒータ１４が設けられている。
【００２６】
ＳＧ−ＤＦＢ領域１２は、グレーティングが所定の間隔で設けられた光導波路を含む。すなわち、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路には、回折格子を有する第１の領域とこの第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域とが設けられている。ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路は、目的とする波長でのレーザ発振に対して利得を有する半導体結晶からなる。ＳＧ−ＤＦＢ領域１２上には、電極１５が設けられている。ＳＯＡ領域１３は、電流制御によって光に利得を与える、または光を吸収するための半導体結晶からなる光導波路を含む。ＳＯＡ領域１３上には、電極１６が設けられている。なお、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２およびＳＯＡ領域１３の光導波路は、互いに光結合している。
【００２７】
半導体レーザ１０は、温度制御装置２０上に搭載されている。また、温度制御装置２０上には、温度制御装置２０の温度を測定するためのサーミスタ（図示せず）が設けられている。波長検知部３０は、レーザ出力光の強度を測定する受光素子とエタロンを透過することによって波長特性を含んだレーザ出力光の強度を測定する受光素子とを含む。出力検知部４０は、ＳＯＡ領域１３を通過したレーザ出力光の強度を測定する受光素子を含む。なお、図２では、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１側に波長検知部３０が配置されＳＯＡ領域１３側に出力検知部４０が配置されているが、それに限られない。例えば、各検知部が逆に配置されていてもよい。
【００２８】
コントローラ５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の制御部、電源等から構成される。コントローラ５０のＲＯＭには、半導体レーザ１０の制御情報、制御プログラム等が格納されている。制御情報は、例えば、ルックアップテーブル５１に記録されている。図３にルックアップテーブル５１の例を示す。
【００２９】
図３に示すように、ルックアップテーブル５１は、各チャネルごとに、初期設定値およびフィードバック制御目標値を含む。初期設定値には、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の初期電流値ＩＬＤ、ＳＯＡ領域１３の初期電流値ＩＳＯＡ、ヒータ１４の初期電流値ＩＨｅａｔｅｒおよび温度制御装置２０の初期温度値ＴＬＤが含まれる。フィードバック制御目標値は、出力検知部４０のフィードバック制御目標値Ｉｍ１、波長検知部３０のフィードバック制御目標値Ｉｍ３／Ｉｍ２およびヒータ１４の電力のフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを含む。
【００３０】
続いて、半導体レーザ１０の制御方法について説明する。図４は、半導体レーザ１０の制御方法の一例を示すフローチャートを示す図である。図４に示すように、まず、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１を参照し、設定されたチャネルに対応する初期電流値ＩＬＤ、初期電流値ＩＳＯＡ、初期電流値ＩＨｅａｔｅｒおよび初期温度値ＴＬＤを取得する（ステップＳ１）。
【００３１】
次に、コントローラ５０は、ステップＳ１で取得した初期設定値に基づいて半導体レーザ１０をレーザ発振させる（ステップＳ２）。具体的には、まず、コントローラ５０は、温度制御装置２０の温度が初期温度値ＴＬＤになるように温度制御装置２０を制御する。それにより、半導体レーザ１０の温度が初期温度値ＴＬＤ近傍の一定温度に制御される。その結果、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路の等価屈折率が制御される。次に、コントローラ５０は、初期電流値ＩＬＤの大きさを持つ電流を電極１５に供給する。それにより、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路において光が発生する。その結果、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２で発生した光は、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１およびＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路を繰返し反射および増幅されてレーザ発振する。次に、コントローラ５０は、初期電流値ＩＨｅａｔｅｒの大きさを持つ電流をヒータ１４に供給する。それにより、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１の光導波路の等価屈折率が所定の値に制御される。次いで、コントローラ５０は、初期電流値ＩＳＯＡの大きさを持つ電流を電極１６に供給する。以上の制御によって、半導体レーザ１０は、設定されたチャネルに対応する初期波長でレーザ光を外部に出射する。
【００３２】
次いで、コントローラ５０は、ヒータ１４の両端の電圧とヒータ１４に投入される電流とにより得られる電力に基づいて、ヒータ１４の発熱量が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ３）。具体的には、まず、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１からフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを取得するとともに、ヒータ１４の両端の電圧を取得してその値とヒータ１４に投入される電流との積から得られる電力値がフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００３３】
ステップＳ３においてヒータ１４の発熱量が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、ヒータ１４の温度を補正する（ステップＳ７）。これは、ヒータ１４に投入される電流を変化させることと、それに伴い変化するヒータ１４の両端の電圧との積から得られる電力の変化により実現される。その後、コントローラ５０は、ステップＳ３を再度実行する。このループにより、ヒータ１４の発熱量が規定内に入るようにフィードバック制御される。
【００３４】
次に、コントローラ５０は、波長検知部３０の検知結果に基づいて、出射されたレーザの波長が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ４）。具体的には、まず、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１からフィードバック制御目標値Ｉｍ３／Ｉｍ２を取得するとともに波長検知部３０が備える２つの受光素子の検知結果の比Ｉｍ３／Ｉｍ２を取得し、比Ｉｍ３／Ｉｍ２がフィードバック制御目標値Ｉｍ３／Ｉｍ２を含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００３５】
ステップＳ４においてレーザの波長が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、温度制御装置２０の温度を補正する（ステップＳ８）。この場合、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路における利得スペクトルのピーク波長が変化する。その後、コントローラ５０は、ステップＳ４を再度実行する。このループにより、レーザの波長が所望の一定値に保持されるようにフィードバック制御される。
【００３６】
ステップＳ４においてレーザの波長が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、レーザ光の光強度が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ５）。具体的には、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１からフィードバック制御目標値Ｉｍ１を取得するとともに出力検知部４０が備える受光素子の検知結果Ｉｍ１を取得し、検知結果Ｉｍ１がフィードバック制御目標値Ｉｍ１を含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００３７】
ステップＳ５においてレーザの光強度が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、電極１６に供給する電流を補正する（ステップＳ９）。その後、コントローラ５０は、ステップＳ５を再度実行する。このループにより、レーザ光の光強度が所望の一定値に保持されるようにフィードバック制御される。
【００３８】
ステップＳ５においてレーザ光強度が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、ヒータ１４の発熱量が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。具体的には、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１からフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを取得し、ヒータ１４の両端の電圧を取得してその値とヒータ１４に投入される電流との積から得られる電力値がフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００３９】
ステップＳ６においてヒータ１４の発熱量が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、ヒータ１４に供給される電力を補正する（ステップＳ１０）。この場合、電流および電圧の少なくとも一方を補正することによって、電力を補正することができる。本実施例においては、コントローラ５０は、ヒータ１４に供給する電流値を増減させることによって電力を補正する。このループにより、ヒータ１４の発熱量が規定内になるようにフィードバック制御される。なお、ステップＳ６においてヒータ１４の発熱量が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、ステップＳ４を再度実行する。
【００４０】
本実施例においては、波長検知部３０を用いた波長制御を実施する前にヒータ１４の発熱量が適正に補正される。この場合、ヒータ１４が劣化していたとしても、その発熱量は劣化していない場合と同等となる。したがって、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１の光特性は、ヒータ１４が劣化していない場合の光特性とほぼ同等となり、その結果、初期設定値に基づいて所望の発振波長を得ることができる。
【００４１】
なお、図４のフローチャートにおいては発振波長および出力光強度が制御されているが、それに限られない。例えば、ステップＳ４およびステップＳ８からなるループ、または、ステップＳ５およびステップＳ９からなるループは、別のマイクロコントローラによって実施されてもよい。
【００４２】
続いて、半導体レーザ１０をダークチューニングする場合の制御方法について説明する。ダークチューニングとは、発振波長が所定の波長範囲に達するまで光出力を禁止するチューニング方法である。本実施例においては、ＳＯＡ領域１３に逆方向電圧を印加して光出力を遮断した状態で、半導体レーザ１０の発振波長を調整する。
【００４３】
図５は、半導体レーザ１０をダークチューニングする場合の制御方法の一例を示すフローチャートを示す図である。図５に示すように、まず、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１を参照し、設定されたチャネルに対応する初期電流値ＩＬＤ、初期電流値ＩＳＯＡ、初期電流値ＩＨｅａｔｅｒおよび初期温度値ＴＬＤを取得する（ステップＳ１１）。
【００４４】
次に、コントローラ５０は、ステップＳ１１で取得した初期設定値に基づいて半導体レーザ１０をレーザ発振させる（ステップＳ１２）。具体的には、まず、コントローラ５０は、温度制御装置２０の温度が初期温度値ＴＬＤになるように温度制御装置２０を制御する。次に、コントローラ５０は、初期電流値ＩＬＤの大きさを持つ電流を電極１５に供給する。次に、コントローラ５０は、初期電流値ＩＨｅａｔｅｒの大きさを持つ電流をヒータ１４に供給する。その結果、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２で発生した光は、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１およびＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路を繰返し反射および増幅されてレーザ発振する。
【００４５】
次いで、コントローラ５０は、サーミスタ１７の検知結果に基づいて、ヒータ１４の発熱量が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ１３）。具体的には、まず、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１からフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを取得するとともに、ヒータ１４の両端の電圧を取得してその値とヒータ１４に投入される電流との積から得られる電力値がフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００４６】
ステップＳ１３においてヒータ１４の発熱量が規定にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、ヒータ１４の温度を補正する（ステップＳ１９）。その後、コントローラ５０は、ステップＳ３を再度実行する。
【００４７】
次に、コントローラ５０は、波長検知部３０の検知結果に基づいて、出射されたレーザの波長が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ１４）。具体的には、まず、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１からフィードバック制御目標値Ｉｍ３／Ｉｍ２を取得するとともに波長検知部３０が備える２つの受光素子の検知結果の比Ｉｍ３／Ｉｍ２を取得し、比Ｉｍ３／Ｉｍ２がフィードバック制御目標値Ｉｍ３／Ｉｍ２を含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００４８】
ステップＳ１４においてレーザの波長が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、温度制御装置２０の温度を補正する（ステップＳ２０）。その後、コントローラ５０は、ステップＳ１４を再度実行する。
【００４９】
ステップＳ１４においてレーザの波長が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、初期電流値ＩＳＯＡの大きさを持つ電流を電極１６に供給する（ステップＳ１５）。それにより、半導体レーザ１０は、設定されたチャネルに対応する初期波長でレーザ光を外部に出射する。
【００５０】
次に、コントローラ５０は、ステップＳ１４と同様に、波長検知部３０の検知結果に基づいて、出射されたレーザの波長が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６においてレーザの波長が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、温度制御装置２０の温度を補正する（ステップＳ２１）。その後、コントローラ５０は、ステップＳ１６を再度実行する。
【００５１】
ステップＳ１６においてレーザの波長が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、レーザ光の光強度が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ１７）。具体的には、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１からフィードバック制御目標値Ｉｍ１を取得するとともに出力検知部４０が備える受光素子の検知結果Ｉｍ１を取得し、検知結果Ｉｍ１がフィードバック制御目標値Ｉｍ１を含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００５２】
ステップＳ１７においてレーザの光強度が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、電極１６に供給する電流を補正する（ステップＳ２２）。その後、コントローラ５０は、ステップＳ１７を再度実行する。
【００５３】
ステップＳ１７においてレーザ光強度が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、ステップＳ１３と同様に、ヒータ１４の発熱量が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８においてヒータ１４の発熱量が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、ヒータ１４に供給される電力を補正する（ステップＳ２３）。その後、コントローラ５０は、ステップＳ１８を再度実行する。ステップＳ１８においてヒータ１４に供給される電力が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、ステップＳ１６を再度実行する。
【００５４】
図５のフローチャートに従った場合においても、波長検知部３０を用いた波長制御を実施する前にヒータ１４の発熱量が適正に補正される。この場合、ヒータ１４が劣化していたとしても、その発熱量は劣化していない場合と同等となる。したがって、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１の光特性は、ヒータ１４が劣化していない場合の光特性とほぼ同等となり、その結果、初期設定値に基づいて所望の発振波長を得ることができる。
【００５５】
なお、本実施例においてはＳＧ−ＤＢＲ領域とＳＧ−ＤＦＢ領域とが組み合わされた半導体レーザについて説明したが、それに限られない。例えば、１対のＳＧ−ＤＢＲ領域によって利得部となる活性領域を挟んだ半導体レーザに本発明を適用してもよい。この場合、各ＳＧ−ＤＢＲ領域にそれぞれあるいは片方にヒータが設けられている。この場合、各ヒータの温度をサーミスタによって検知すれば、ヒータの発熱量を規定内にフィードバック制御することができる。
【００５６】
また、本発明は、ＣＳＧ−ＤＢＲ（Ｃｈｉｒｐｅｄ Ｓａｍｐｌｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）にも適用することができる。ここで、ＣＳＧ−ＤＢＲにおいては、ＳＧ−ＤＢＲと比べて、各グレーティング同士をつなぐスペース部の間隔が異なっている。それにより、ＣＳＧ−ＤＢＲの反射スペクトルにおけるピーク強度は波長依存性を有している。この場合、所定の波長範囲において反射スペクトルにおけるピーク強度が大きくなる。したがって、反射スペクトルにおけるピーク強度が大きい波長範囲の波長を発振波長として用いることによって、所望の波長以外の波長でのレーザ発振を抑制することができる。なお、ＣＳＧ−ＤＢＲを用いる場合、グレーティングとスペースの組からなる各セグメントに対応してヒータを個別に設けることによって、各セグメントの温度を個別に制御することができる。
【００５７】
なお、上記各実施例においては電圧計、電流計、電力計等を用いてヒータに投入される電力を検知することによって、ヒータの発熱量を検知しているが、それに限られない。例えば、サーミスタを用いてヒータの温度を検出するこによってヒータの発熱量を検知してもよい。
【００５８】
図４のフローチャートにおいては、ステップＳ３が第１ステップに相当し、ステップＳ１〜Ｓ３が起動シーケンスに相当し、ステップＳ４が第２ステップに相当し、ステップＳ４〜Ｓ６が波長制御シーケンスに相当し、ステップＳ６が第３ステップに相当する。図５のフローチャートにおいては、ステップＳ１３が第１ステップに相当し、ステップＳ１１〜Ｓ１５が起動シーケンスに相当し、ステップＳ１６が第２ステップに相当し、ステップＳ１６〜Ｓ１８が波長制御シーケンスに相当し、ステップＳ１８が第３ステップに相当する。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 半導体レーザ
１１ ＳＧ−ＤＢＲ領域
１２ ＳＧ−ＤＦＢ領域
１３ ＳＯＡ領域
１４ ヒータ
１５，１６ 電極
２０ 温度制御装置
３０ 波長検知部
４０ 出力検知部
５０ コントローラ
１００ レーザ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学デバイスとして波長可変半導体レーザがあげられる。この波長可変半導体レーザは、レーザ発振に対する利得機能と波長選択機能とを備えている。波長を選択する方法としては、共振器内の光導波路に設けた回折格子などの光学的機能領域の屈折率を変化させることによって損失・反射もしくは利得の波長特性を変化させる方法があげられる。
【０００３】
ここで、屈折率を変化させる方法は、物理的な角度または長さを変化させる方法に比較して機械的な可動部を必要としないことから、信頼性、製造コスト等の点で有利である。屈折率を変化させる方法には、例えば、光導波路の温度を変化させる方法、電流注入等によって光導波路内のキャリア密度を変化させる方法等がある。光導波路の温度を変化させる方法を採用した波長可変レーザの具体的な例として、例えば、反射スペクトルのピーク波長が周期的に分布する部分回折格子ミラー（ＳＧ−ＤＢＲ：Ｓａｍｐｌｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）および利得スペクトルのピーク波長が周期的に分布する部分回折格子活性領域（ＳＧ−ＤＦＢ：Ｓａｍｐｌｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）を備える半導体レーザ等が提案されている。
【０００４】
この半導体レーザにおいては、部分回折格子ミラーおよび部分回折格子活性領域の反射スペクトルの相関関係を制御することによって、バーニア効果を用いた波長選択が行われてレーザ光が出力される。すなわち、この半導体レーザは、２つのスペクトルが重なった波長のうち最も反射強度の大きな波長で発振する。したがって、２つの反射スペクトルの相対的関係を制御することによって、発振波長を制御することができる。
【０００５】
特許文献１には、光導波路の屈折率を制御して発振波長を制御する半導体レーザが開示されている。特許文献１では、光導波路の屈折率の制御手段としてヒータが採用されており、このヒータによる光導波路の温度制御によって波長の制御が実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−９２９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光導波路の屈折率を制御するためにヒータを使用する場合、ヒータの劣化が問題になる。つまり、ヒータが劣化してその抵抗値が変化すると、たとえ一定の電流をヒータに供給していてもその発熱量が変化してしまうのである。特にＳＧ−ＤＦＢとＳＧ−ＤＢＲとの組合せなど、異なる波長特性の光導波路を組み合わせることで、所定の光機能を発揮する光デバイスにおいては、光導波路それぞれの温度差が重要であり、上記の如き予期しない発熱量の変化は致命的である。
【０００８】
なお、このような光導波路の温度を制御するためのヒータは、その発熱量（ΔＴ）が０度〜４０度程度であり、発熱体としては比較的低温であることから、これまではヒータの劣化について検討されることはなかった。
【０００９】
このヒータの劣化の問題は、レーザを継続して使用している場合には顕在化しにくいものである。図１は、ヒータの温度と半導体レーザの発振波長との関係について説明するための図である。図１の横軸はヒータの温度を示し、図１の縦軸は半導体レーザの発振波長を示す。例えば、半導体レーザは、ＳＧ−ＤＢＲ領域の反射スペクトルとＳＧ−ＤＦＢ領域の反射スペクトルとのうち２つの反射ピークが重なった波長でレーザ光を発振する。したがって、半導体レーザの発振波長は、所定の波長間隔で分布する。図１においては、平坦な部分（λ１〜λ４）が、半導体レーザの発振可能な波長を示している。
【００１０】
半導体レーザの発振波長をλ２に設定するためには、ヒータの温度を図１の温度範囲Ｒ内に設定する必要がある。例えば、ヒータの温度が温度範囲Ｒの中央に位置する温度Ｔになると想定される電流をヒータに供給する。しかしながら、ヒータが劣化すると、ヒータの電気抵抗が変化する。この場合、ヒータの発熱量が変化する。すなわち、ヒータの温度が温度Ｔから外れることにより、半導体レーザはλ２以外の波長で発振するおそれが出てくるのである。
【００１１】
しかしながら、出力波長を検知して波長ずれを補正するフィードバックシステムを採用する半導体レーザにおいては、半導体レーザの出力波長のずれを補正するために、波長ロッカが用いられている。波長ロッカは、温度制御装置の温度を制御して所望の波長（λ２）に適合するようにＳＧ−ＤＦＢの利得スペクトルを変化させている。したがって、たとえヒータが劣化してヒータの温度が上記温度Ｔとは異なる値になったとしても、ヒータの温度が温度範囲Ｒ内にある限り、半導体レーザの発振波長はλ２で維持される。すなわち、波長ロッカによる波長補正が継続して実施されている間は、たとえヒータが徐々に劣化していっても、出力波長は変化しないため、ヒータ劣化による問題は顕在化しづらいのである。
【００１２】
一方、システムのメンテナンスなどのためにシステムをシャットダウンする場合には、この問題が顕在化する。つまり、メンテナンス後の再起動などにおいては、ヒータ駆動のための電流値や温度制御装置の温度は、ルックアップテーブルから読み出される。ルックアップテーブルに格納されている設定値は、ヒータが劣化していないことを前提にした初期値であるので、ヒータが劣化している場合、ヒータの温度は当初の値（温度Ｔの値）とは異なってしまう。いっぽう、温度制御装置の温度についても初期値で与えられることから、ＳＧ−ＤＦＢの利得スペクトルについても、前述したような波長ロッカによる補正が行われた場合のスペクトルとは異なっている。
【００１３】
たとえば、ヒータの劣化が少なく、前記した初期値による発熱が図１の温度範囲Ｒの範囲内であった場合には、所期の波長であるλ２にて発振を行うことが可能である。しかし、ヒータの劣化の影響で温度Ｔが実現していないことから、他の発振条件に近づいているともいえる。たとえば、温度制御装置の温度、ＳＧ−ＤＦＢの駆動電流の初期値等が精度よくレーザチップに与えられない場合、λ２以外のほかの波長で発振を開始する可能性がある。つまり、パラメータ変動に弱くなるのである。
【００１４】
もちろん、ヒータの劣化が大きく、温度範囲Ｒの範囲を逸脱していれば、他のパラメータが精度よく制御されていたとしても、λ２での発振は期待できない。いずれにしろ、ヒータが劣化してしまうと、再起動時に所期の波長を実現することが困難になる。
【００１５】
本発明の目的は、ヒータが劣化した場合でも所望の光特性が得られる、半導体レーザ装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る半導体レーザ装置の制御方法は、回折格子が所定の間隔で設けられた光導波路を含みヒータによって屈折率が制御される第１波長選択部と、回折格子が所定の間隔で設けられた光導波路を含む第２波長選択部とを備える半導体レーザと、半導体レーザの発振波長の測定結果に基づいて半導体レーザのパラメータを規定値に補正する波長ロッカ部を備える半導体レーザ装置の制御方法であって、半導体レーザの再起動時に、固定された初期設定値を用いて半導体レーザを発振させる第１ステップと、第１ステップの後に、ヒータの発熱量が固定された規定範囲に入るまで発熱量を調整する第２ステップと、第２ステップの完了後に半導体レーザの発振波長の検出結果に基づいて半導体レーザの波長を補正する第３ステップと、を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明に係る半導体レーザ装置の制御方法においては、第３ステップが実施される前にヒータの発熱量が適正に補正される。この場合、ヒータが劣化していたとしても、波長選択部の光特性は、ヒータが劣化していない場合の光特性とほぼ同等となる。その結果、所望の発振波長を得ることができる。
【００１８】
第２ステップにおけるヒータの発熱量の調整は、ヒータに投入される電力を調整することによって実施されてもよい。また、第２ステップは、ヒータの両端の電圧とヒータに投入される電流とにより得られる電力が規定値を満たすまで、ヒータに投入される電流値を調整することによって実施されてもよい。また、第２ステップは、ヒータ近傍に配置された温度検出手段の出力が規定値を満たすまで、ヒータに投入される電力を調整することによって実施されてもよい。また、第３ステップは、ヒータの発熱量を規定値に維持するための補正を実施してもよい。この場合、ヒータが劣化しても、所望の発振波長を得ることができる。
【００１９】
第２波長選択部は、回折格子を備える活性領域であり、第１波長選択部は、活性領域と光結合し回折格子を備えヒータによって等価屈折率が変化する光導波路部を含んでいてもよい。また、活性領域および光導波路部における回折格子は、回折格子を有する第１の領域と、第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域と、を備えていてもよい。また、半導体レーザは、活性領域を備え、第１波長選択部および第２波長選択部は、活性領域の両側にそれぞれ光結合して設けられていてもよい。
【００２０】
本発明に係る制御方法は、外部への光出力を抑制した状態で第２ステップおよび第３ステップを実行するダークチューニングシーケンスと、ダークチューニングシーケンスで選択された波長を保持しつつ外部へ光を出力する光出力シーケンスと、を含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ヒータが劣化した場合でも、所望の光特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ヒータの温度と半導体レーザの発振波長との関係について説明するための図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る半導体レーザおよびそれを備えたレーザ装置の全体構成を示す模式図である。
【図３】ルックアップテーブルの一例を示す図である。
【図４】半導体レーザの制御方法の一例を示すフローチャートを示す図である。
【図５】半導体レーザをダークチューニングする場合の制御方法の一例を示すフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００２４】
図２は、本発明の第１実施例に係る半導体レーザ１０およびそれを備えたレーザ装置１００の全体構成を示す模式図である。図２に示すように、レーザ装置１００は、半導体レーザ１０、温度制御装置２０、波長検知部３０、出力検知部４０およびコントローラ５０を備える。半導体レーザ１０は、温度制御装置２０上に配置されている。次に、各部の詳細を説明する。
【００２５】
半導体レーザ１０は、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２および半導体光増幅（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）領域１３が順に連結した構造を有する。ＳＧ−ＤＢＲ領域１１は、グレーティングが所定の間隔で設けられた光導波路を含む。すなわち、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１の光導波路には、回折格子を有する第１の領域とこの第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域とが設けられている。ＳＧ−ＤＢＲ領域１１の光導波路は、吸収端波長がレーザ発振波長よりも短波長側にある半導体結晶からなる。ＳＧ−ＤＢＲ領域１１上には、ヒータ１４が設けられている。
【００２６】
ＳＧ−ＤＦＢ領域１２は、グレーティングが所定の間隔で設けられた光導波路を含む。すなわち、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路には、回折格子を有する第１の領域とこの第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域とが設けられている。ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路は、目的とする波長でのレーザ発振に対して利得を有する半導体結晶からなる。ＳＧ−ＤＦＢ領域１２上には、電極１５が設けられている。ＳＯＡ領域１３は、電流制御によって光に利得を与える、または光を吸収するための半導体結晶からなる光導波路を含む。ＳＯＡ領域１３上には、電極１６が設けられている。なお、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２およびＳＯＡ領域１３の光導波路は、互いに光結合している。
【００２７】
半導体レーザ１０は、温度制御装置２０上に搭載されている。また、温度制御装置２０上には、温度制御装置２０の温度を測定するためのサーミスタ（図示せず）が設けられている。波長検知部３０は、レーザ出力光の強度を測定する受光素子とエタロンを透過することによって波長特性を含んだレーザ出力光の強度を測定する受光素子とを含む。出力検知部４０は、ＳＯＡ領域１３を通過したレーザ出力光の強度を測定する受光素子を含む。なお、図２では、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１側に波長検知部３０が配置されＳＯＡ領域１３側に出力検知部４０が配置されているが、それに限られない。例えば、各検知部が逆に配置されていてもよい。
【００２８】
コントローラ５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の制御部、電源等から構成される。コントローラ５０のＲＯＭには、半導体レーザ１０の制御情報、制御プログラム等が格納されている。制御情報は、例えば、ルックアップテーブル５１に記録されている。図３にルックアップテーブル５１の例を示す。
【００２９】
図３に示すように、ルックアップテーブル５１は、各チャネルごとに、初期設定値およびフィードバック制御目標値を含む。初期設定値には、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の初期電流値ＩＬＤ、ＳＯＡ領域１３の初期電流値ＩＳＯＡ、ヒータ１４の初期電流値ＩＨｅａｔｅｒおよび温度制御装置２０の初期温度値ＴＬＤが含まれる。フィードバック制御目標値は、出力検知部４０のフィードバック制御目標値Ｉｍ１、波長検知部３０のフィードバック制御目標値Ｉｍ３／Ｉｍ２およびヒータ１４の電力のフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを含む。
【００３０】
続いて、半導体レーザ１０の制御方法について説明する。図４は、半導体レーザ１０の制御方法の一例を示すフローチャートを示す図である。図４に示すように、まず、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１を参照し、設定されたチャネルに対応する初期電流値ＩＬＤ、初期電流値ＩＳＯＡ、初期電流値ＩＨｅａｔｅｒおよび初期温度値ＴＬＤを取得する（ステップＳ１）。
【００３１】
次に、コントローラ５０は、ステップＳ１で取得した初期設定値に基づいて半導体レーザ１０をレーザ発振させる（ステップＳ２）。具体的には、まず、コントローラ５０は、温度制御装置２０の温度が初期温度値ＴＬＤになるように温度制御装置２０を制御する。それにより、半導体レーザ１０の温度が初期温度値ＴＬＤ近傍の一定温度に制御される。その結果、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路の等価屈折率が制御される。次に、コントローラ５０は、初期電流値ＩＬＤの大きさを持つ電流を電極１５に供給する。それにより、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路において光が発生する。その結果、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２で発生した光は、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１およびＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路を繰返し反射および増幅されてレーザ発振する。次に、コントローラ５０は、初期電流値ＩＨｅａｔｅｒの大きさを持つ電流をヒータ１４に供給する。それにより、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１の光導波路の等価屈折率が所定の値に制御される。次いで、コントローラ５０は、初期電流値ＩＳＯＡの大きさを持つ電流を電極１６に供給する。以上の制御によって、半導体レーザ１０は、設定されたチャネルに対応する初期波長でレーザ光を外部に出射する。
【００３２】
次いで、コントローラ５０は、ヒータ１４の両端の電圧とヒータ１４に投入される電流とにより得られる電力に基づいて、ヒータ１４の発熱量が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ３）。具体的には、まず、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１からフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを取得するとともに、ヒータ１４の両端の電圧を取得してその値とヒータ１４に投入される電流との積から得られる電力値がフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００３３】
ステップＳ３においてヒータ１４の発熱量が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、ヒータ１４の温度を補正する（ステップＳ７）。これは、ヒータ１４に投入される電流を変化させることと、それに伴い変化するヒータ１４の両端の電圧との積から得られる電力の変化により実現される。その後、コントローラ５０は、ステップＳ３を再度実行する。このループにより、ヒータ１４の発熱量が規定内に入るようにフィードバック制御される。
【００３４】
次に、コントローラ５０は、波長検知部３０の検知結果に基づいて、出射されたレーザの波長が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ４）。具体的には、まず、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１からフィードバック制御目標値Ｉｍ３／Ｉｍ２を取得するとともに波長検知部３０が備える２つの受光素子の検知結果の比Ｉｍ３／Ｉｍ２を取得し、比Ｉｍ３／Ｉｍ２がフィードバック制御目標値Ｉｍ３／Ｉｍ２を含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００３５】
ステップＳ４においてレーザの波長が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、温度制御装置２０の温度を補正する（ステップＳ８）。この場合、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路における利得スペクトルのピーク波長が変化する。その後、コントローラ５０は、ステップＳ４を再度実行する。このループにより、レーザの波長が所望の一定値に保持されるようにフィードバック制御される。
【００３６】
ステップＳ４においてレーザの波長が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、レーザ光の光強度が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ５）。具体的には、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１からフィードバック制御目標値Ｉｍ１を取得するとともに出力検知部４０が備える受光素子の検知結果Ｉｍ１を取得し、検知結果Ｉｍ１がフィードバック制御目標値Ｉｍ１を含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００３７】
ステップＳ５においてレーザの光強度が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、電極１６に供給する電流を補正する（ステップＳ９）。その後、コントローラ５０は、ステップＳ５を再度実行する。このループにより、レーザ光の光強度が所望の一定値に保持されるようにフィードバック制御される。
【００３８】
ステップＳ５においてレーザ光強度が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、ヒータ１４の発熱量が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。具体的には、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１からフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを取得し、ヒータ１４の両端の電圧を取得してその値とヒータ１４に投入される電流との積から得られる電力値がフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００３９】
ステップＳ６においてヒータ１４の発熱量が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、ヒータ１４に供給される電力を補正する（ステップＳ１０）。この場合、電流および電圧の少なくとも一方を補正することによって、電力を補正することができる。本実施例においては、コントローラ５０は、ヒータ１４に供給する電流値を増減させることによって電力を補正する。このループにより、ヒータ１４の発熱量が規定内になるようにフィードバック制御される。なお、ステップＳ６においてヒータ１４の発熱量が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、ステップＳ４を再度実行する。
【００４０】
本実施例においては、波長検知部３０を用いた波長制御を実施する前にヒータ１４の発熱量が適正に補正される。この場合、ヒータ１４が劣化していたとしても、その発熱量は劣化していない場合と同等となる。したがって、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１の光特性は、ヒータ１４が劣化していない場合の光特性とほぼ同等となり、その結果、初期設定値に基づいて所望の発振波長を得ることができる。
【００４１】
なお、図４のフローチャートにおいては発振波長および出力光強度が制御されているが、それに限られない。例えば、ステップＳ４およびステップＳ８からなるループ、または、ステップＳ５およびステップＳ９からなるループは、別のマイクロコントローラによって実施されてもよい。
【００４２】
続いて、半導体レーザ１０をダークチューニングする場合の制御方法について説明する。ダークチューニングとは、発振波長が所定の波長範囲に達するまで光出力を禁止するチューニング方法である。本実施例においては、ＳＯＡ領域１３に逆方向電圧を印加して光出力を遮断した状態で、半導体レーザ１０の発振波長を調整する。
【００４３】
図５は、半導体レーザ１０をダークチューニングする場合の制御方法の一例を示すフローチャートを示す図である。図５に示すように、まず、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１を参照し、設定されたチャネルに対応する初期電流値ＩＬＤ、初期電流値ＩＳＯＡ、初期電流値ＩＨｅａｔｅｒおよび初期温度値ＴＬＤを取得する（ステップＳ１１）。
【００４４】
次に、コントローラ５０は、ステップＳ１１で取得した初期設定値に基づいて半導体レーザ１０をレーザ発振させる（ステップＳ１２）。具体的には、まず、コントローラ５０は、温度制御装置２０の温度が初期温度値ＴＬＤになるように温度制御装置２０を制御する。次に、コントローラ５０は、初期電流値ＩＬＤの大きさを持つ電流を電極１５に供給する。次に、コントローラ５０は、初期電流値ＩＨｅａｔｅｒの大きさを持つ電流をヒータ１４に供給する。その結果、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２で発生した光は、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１およびＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路を繰返し反射および増幅されてレーザ発振する。
【００４５】
次いで、コントローラ５０は、サーミスタ１７の検知結果に基づいて、ヒータ１４の発熱量が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ１３）。具体的には、まず、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１からフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを取得するとともに、ヒータ１４の両端の電圧を取得してその値とヒータ１４に投入される電流との積から得られる電力値がフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００４６】
ステップＳ１３においてヒータ１４の発熱量が規定にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、ヒータ１４の温度を補正する（ステップＳ１９）。その後、コントローラ５０は、ステップＳ３を再度実行する。
【００４７】
次に、コントローラ５０は、波長検知部３０の検知結果に基づいて、出射されたレーザの波長が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ１４）。具体的には、まず、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１からフィードバック制御目標値Ｉｍ３／Ｉｍ２を取得するとともに波長検知部３０が備える２つの受光素子の検知結果の比Ｉｍ３／Ｉｍ２を取得し、比Ｉｍ３／Ｉｍ２がフィードバック制御目標値Ｉｍ３／Ｉｍ２を含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００４８】
ステップＳ１４においてレーザの波長が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、温度制御装置２０の温度を補正する（ステップＳ２０）。その後、コントローラ５０は、ステップＳ１４を再度実行する。
【００４９】
ステップＳ１４においてレーザの波長が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、初期電流値ＩＳＯＡの大きさを持つ電流を電極１６に供給する（ステップＳ１５）。それにより、半導体レーザ１０は、設定されたチャネルに対応する初期波長でレーザ光を外部に出射する。
【００５０】
次に、コントローラ５０は、ステップＳ１４と同様に、波長検知部３０の検知結果に基づいて、出射されたレーザの波長が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６においてレーザの波長が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、温度制御装置２０の温度を補正する（ステップＳ２１）。その後、コントローラ５０は、ステップＳ１６を再度実行する。
【００５１】
ステップＳ１６においてレーザの波長が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、レーザ光の光強度が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ１７）。具体的には、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１からフィードバック制御目標値Ｉｍ１を取得するとともに出力検知部４０が備える受光素子の検知結果Ｉｍ１を取得し、検知結果Ｉｍ１がフィードバック制御目標値Ｉｍ１を含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００５２】
ステップＳ１７においてレーザの光強度が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、電極１６に供給する電流を補正する（ステップＳ２２）。その後、コントローラ５０は、ステップＳ１７を再度実行する。
【００５３】
ステップＳ１７においてレーザ光強度が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、ステップＳ１３と同様に、ヒータ１４の発熱量が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８においてヒータ１４の発熱量が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、ヒータ１４に供給される電力を補正する（ステップＳ２３）。その後、コントローラ５０は、ステップＳ１８を再度実行する。ステップＳ１８においてヒータ１４に供給される電力が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、ステップＳ１６を再度実行する。
【００５４】
図５のフローチャートに従った場合においても、波長検知部３０を用いた波長制御を実施する前にヒータ１４の発熱量が適正に補正される。この場合、ヒータ１４が劣化していたとしても、その発熱量は劣化していない場合と同等となる。したがって、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１の光特性は、ヒータ１４が劣化していない場合の光特性とほぼ同等となり、その結果、初期設定値に基づいて所望の発振波長を得ることができる。
【００５５】
なお、本実施例においてはＳＧ−ＤＢＲ領域とＳＧ−ＤＦＢ領域とが組み合わされた半導体レーザについて説明したが、それに限られない。例えば、１対のＳＧ−ＤＢＲ領域によって利得部となる活性領域を挟んだ半導体レーザに本発明を適用してもよい。この場合、各ＳＧ−ＤＢＲ領域にそれぞれあるいは片方にヒータが設けられている。この場合、各ヒータの温度をサーミスタによって検知すれば、ヒータの発熱量を規定内にフィードバック制御することができる。
【００５６】
また、本発明は、ＣＳＧ−ＤＢＲ（Ｃｈｉｒｐｅｄ Ｓａｍｐｌｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）にも適用することができる。ここで、ＣＳＧ−ＤＢＲにおいては、ＳＧ−ＤＢＲと比べて、各グレーティング同士をつなぐスペース部の間隔が異なっている。それにより、ＣＳＧ−ＤＢＲの反射スペクトルにおけるピーク強度は波長依存性を有している。この場合、所定の波長範囲において反射スペクトルにおけるピーク強度が大きくなる。したがって、反射スペクトルにおけるピーク強度が大きい波長範囲の波長を発振波長として用いることによって、所望の波長以外の波長でのレーザ発振を抑制することができる。なお、ＣＳＧ−ＤＢＲを用いる場合、グレーティングとスペースの組からなる各セグメントに対応してヒータを個別に設けることによって、各セグメントの温度を個別に制御することができる。
【００５７】
なお、上記各実施例においては電圧計、電流計、電力計等を用いてヒータに投入される電力を検知することによって、ヒータの発熱量を検知しているが、それに限られない。例えば、サーミスタを用いてヒータの温度を検出するこによってヒータの発熱量を検知してもよい。
【００５８】
図４のフローチャートにおいては、ステップＳ３が第１ステップに相当し、ステップＳ１〜Ｓ３が起動シーケンスに相当し、ステップＳ４が第２ステップに相当し、ステップＳ４〜Ｓ６が波長制御シーケンスに相当し、ステップＳ６が第３ステップに相当する。図５のフローチャートにおいては、ステップＳ１３が第１ステップに相当し、ステップＳ１１〜Ｓ１５が起動シーケンスに相当し、ステップＳ１６が第２ステップに相当し、ステップＳ１６〜Ｓ１８が波長制御シーケンスに相当し、ステップＳ１８が第３ステップに相当する。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 半導体レーザ
１１ ＳＧ−ＤＢＲ領域
１２ ＳＧ−ＤＦＢ領域
１３ ＳＯＡ領域
１４ ヒータ
１５，１６ 電極
２０ 温度制御装置
３０ 波長検知部
４０ 出力検知部
５０ コントローラ
１００ レーザ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折格子が所定の間隔で設けられた光導波路を含みヒータによって屈折率が制御される第１波長選択部と、回折格子が所定の間隔で設けられた光導波路を含む第２波長選択部とを備える半導体レーザと、前記半導体レーザの発振波長の測定結果に基づいて前記半導体レーザのパラメータを規定値に補正する波長ロッカ部を備える半導体レーザ装置の制御方法であって、
前記半導体レーザの再起動時に、固定された初期設定値を用いて前記半導体レーザを発振させる第１ステップと、
前記第１ステップの後に、前記ヒータの発熱量が固定された規定範囲に入るまで前記発熱量を調整する第２ステップと、
前記第２ステップの完了後、前記半導体レーザの発振波長の検出結果に基づいて、前記半導体レーザの波長を補正する第３ステップと、を含むことを特徴とする半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項２】
前記第２ステップにおける前記ヒータの発熱量の調整は、前記ヒータに投入される電力を調整することによって実施されることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項３】
前記第２ステップは、前記ヒータの両端の電圧と前記ヒータに投入される電流とにより得られる電力が規定値を満たすまで、前記ヒータに投入される電流値を調整することによって実施されることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項４】
前記第２ステップは、前記ヒータ近傍に配置された温度検出手段の出力が規定値を満たすまで、前記ヒータに投入される電力を調整することによって実施されることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項５】
前記第３ステップは、前記ヒータの発熱量を規定値に維持するための補正を実施することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項６】
前記第２波長選択部は、回折格子を備える活性領域であり、
前記第１波長選択部は、前記活性領域と光結合し回折格子を備え前記ヒータによって等価屈折率が変化する光導波路部を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項７】
前記活性領域および前記光導波路部における回折格子は、回折格子を有する第１の領域と、前記第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域と、を備えることを特徴とする請求項６記載の半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項８】
前記半導体レーザは、活性領域を備え、
前記第１波長選択部および前記第２波長選択部は、前記活性領域の両側にそれぞれ光結合して設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項９】
外部への光出力を抑制した状態で前記第２ステップおよび前記第３ステップを実行するダークチューニングシーケンスと、
前記ダークチューニングシーケンスで選択された波長を保持しつつ、外部へ光を出力する光出力シーケンスと、を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項１】
回折格子が所定の間隔で設けられた光導波路を含みヒータによって屈折率が制御される第１波長選択部と、回折格子が所定の間隔で設けられた光導波路を含む第２波長選択部とを備える半導体レーザと、前記半導体レーザの発振波長の測定結果に基づいて前記半導体レーザのパラメータを規定値に補正する波長ロッカ部を備える半導体レーザ装置の制御方法であって、
前記半導体レーザの再起動時に、固定された初期設定値を用いて前記半導体レーザを発振させる第１ステップと、
前記第１ステップの後に、前記ヒータの発熱量が固定された規定範囲に入るまで前記発熱量を調整する第２ステップと、
前記第２ステップの完了後、前記半導体レーザの発振波長の検出結果に基づいて、前記半導体レーザの波長を補正する第３ステップと、を含むことを特徴とする半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項２】
前記第２ステップにおける前記ヒータの発熱量の調整は、前記ヒータに投入される電力を調整することによって実施されることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項３】
前記第２ステップは、前記ヒータの両端の電圧と前記ヒータに投入される電流とにより得られる電力が規定値を満たすまで、前記ヒータに投入される電流値を調整することによって実施されることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項４】
前記第２ステップは、前記ヒータ近傍に配置された温度検出手段の出力が規定値を満たすまで、前記ヒータに投入される電力を調整することによって実施されることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項５】
前記第３ステップは、前記ヒータの発熱量を規定値に維持するための補正を実施することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項６】
前記第２波長選択部は、回折格子を備える活性領域であり、
前記第１波長選択部は、前記活性領域と光結合し回折格子を備え前記ヒータによって等価屈折率が変化する光導波路部を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項７】
前記活性領域および前記光導波路部における回折格子は、回折格子を有する第１の領域と、前記第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域と、を備えることを特徴とする請求項６記載の半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項８】
前記半導体レーザは、活性領域を備え、
前記第１波長選択部および前記第２波長選択部は、前記活性領域の両側にそれぞれ光結合して設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の制御方法。
【請求項９】
外部への光出力を抑制した状態で前記第２ステップおよび前記第３ステップを実行するダークチューニングシーケンスと、
前記ダークチューニングシーケンスで選択された波長を保持しつつ、外部へ光を出力する光出力シーケンスと、を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１５６５５８（Ｐ２０１２−１５６５５８Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１３８０７（Ｐ２０１２−１１３８０７）
【出願日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【分割の表示】特願２００７−１８８８８０（Ｐ２００７−１８８８８０）の分割
【原出願日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【出願人】（０００１５４３２５）住友電工デバイス・イノベーション株式会社 (291)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【分割の表示】特願２００７−１８８８８０（Ｐ２００７−１８８８８０）の分割
【原出願日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【出願人】（０００１５４３２５）住友電工デバイス・イノベーション株式会社 (291)
【Ｆターム（参考）】
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