波長可変レーザ装置およびその制御方法
【課題】 波長可変レーザのフロント側に配置された波長検知部を用いてダークチューニングで発振波長を調整することができる波長可変レーザ装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】 波長可変レーザ装置の制御方法は、波長可変半導体レーザと、波長可変半導体レーザの出力と光結合され消光状態と透過状態との間で出力光強度を制御する半導体マッハツェンダ変調器と、波長可変半導体レーザとマッハツェンダ変調器との間に設けられ、波長可変半導体レーザから半導体マッハツェンダ変調器に入力される光の波長を検知する波長検知部とを備える波長可変レーザ装置において、半導体マッハツェンダ変調器を透過状態よりも光減衰率が大きい状態に制御し、その後、波長検知部の検知結果に基づいて波長可変半導体レーザの出力波長を調整する。
【解決手段】 波長可変レーザ装置の制御方法は、波長可変半導体レーザと、波長可変半導体レーザの出力と光結合され消光状態と透過状態との間で出力光強度を制御する半導体マッハツェンダ変調器と、波長可変半導体レーザとマッハツェンダ変調器との間に設けられ、波長可変半導体レーザから半導体マッハツェンダ変調器に入力される光の波長を検知する波長検知部とを備える波長可変レーザ装置において、半導体マッハツェンダ変調器を透過状態よりも光減衰率が大きい状態に制御し、その後、波長検知部の検知結果に基づいて波長可変半導体レーザの出力波長を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変レーザ装置およびそ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レーザがあげられる。波長可変レーザは、バーニア効果などを利用して発振波長を選択することができる。波長可変レーザの発振波長をフィードバック制御する場合に、波長検知部が用いられる。しかしながら、波長可変レーザは、起動時またはチャネル切替時において、目標の波長から大幅に外れた波長の光を出力することがある。そこで、発振波長が所定の波長範囲に達するまでフロント側の光出力を禁止する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光出力側（フロント側）に波長検知部を配置した波長可変レーザ装置では、波長可変レーザにある程度の光を出力させなければ、正確なフィードバック制御を行うことができない。一方で、特許文献１の技術では、フロント側の光出力が禁止される。したがって、特許文献１の技術は、フロント側に波長検知部を配置した波長可変レーザ装置に適用することができない。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、波長可変レーザのフロント側とマッハツェンダ変調器との間に配置された波長検知部を用いてレーザモジュール外部への光出力を抑えつつ発振波長を調整することができる（ダークチューニング）波長可変レーザ装置およびそ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】
【０００６】
本発明に係る波長可変レーザ装置の制御方法は、波長可変半導体レーザと、前記波長可変半導体レーザの出力と光結合され消光状態と透過状態との間で出力光強度を制御する半導体マッハツェンダ変調器と、前記波長可変半導体レーザと前記マッハツェンダ変調器との間に設けられ、前記波長可変半導体レーザから前記半導体マッハツェンダ変調器に入力される光の波長を検知する波長検知部とを備える波長可変レーザ装置において、前記半導体マッハツェンダ変調器を前記半導体マッハツェンダ変調器の透過状態よりも光減衰率が大きい状態に制御し、その後、前記波長検知部の検知結果に基づいて前記波長可変半導体レーザの出力波長を調整することを特徴とするものである。本発明に係る波長可変レーザ装置の制御方法によれば、波長可変半導体レーザのフロント側に配置された波長検知部を用いてレーザモジュール外部への光出力を抑えつつ発振波長を調整することができる。
【０００７】
前記光減衰率が大きい状態への制御は、前記半導体マッハツェンダ変調器の２つの光カプラの間に設けられた１対のアームに対し、光吸収を起こすための逆バイアス電圧を印加することによる光吸収特性を使用してもよい。前記光減衰率が大きい状態への制御は、前記半導体マッハツェンダ変調器の２つの光カプラ間に設けられた１対のアームのうち一方または両方にバイアス電圧を印加することにより発生するマッハツェンダ干渉の消光状態を使用してもよい。前記半導体マッハツェンダ変調器をマッハツェンダ干渉による消光状態に制御する際に、前記半導体マッハツェンダ変調器への変調信号の入力を停止してもよい。
【０００８】
本発明に係る波長可変レーザ装置は、波長可変半導体レーザと、前記波長可変半導体レーザのフロント側出力光が入力される半導体マッハツェンダ変調器と、前記波長可変半導体レーザと前記半導体マッハツェンダ変調器との間に設けられ、前記波長可変半導体レーザから前記半導体マッハツェンダ変調器に入力される光の波長を検知する波長検知部と、を備えることを特徴とするものである。本発明に係る波長可変レーザ装置によれば、波長可変半導体レーザのフロント側に配置された波長検知部を用いてレーザモジュール外部への光出力を抑えつつ発振波長を調整することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、波長可変レーザのフロント側に配置された波長検知部を用いて発振波長を調整することができる波長可変レーザ装置およびその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係る波長可変レーザ装置の全体構成を説明するための概略図である。
【図２】変調器の詳細を説明するための図である。
【図３】ルックアップテーブルの例を示す図である。
【図４】波長可変半導体レーザの起動時のダークチューニングを表すフローチャートの一例を示す図である。
【図５】バイアス電圧について説明するための図である。
【図６】ダークチューニングの結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、実施例１に係る波長可変レーザ装置１００の全体構成を説明するための概略図である。図１を参照して、波長可変レーザ装置１００は、波長可変半導体レーザ１０、波長検知部２０、変調器３０、制御部５０などを備える。波長可変半導体レーザ１０は、温度制御装置６０ａ上に配置されている。波長検知部２０および変調器３０は、温度制御装置６０ｂ上に配置されている。温度制御装置６０ａ，６０ｂは、ペルチェ素子などから構成される。波長可変半導体レーザ１０と波長検知部２０との間には、レンズ７０ａが配置されている。波長検知部２０と変調器３０との間には、レンズ７０ｂが配置されている。変調器３０の出力端側には、レンズ７０ｃが配置されている。
【００１２】
波長可変半導体レーザ１０は、ＳＧ−ＤＢＲ（Ｓａｍｐｌｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）領域１１、ＳＧ−ＤＦＢ（Ｓａｍｐｌｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
波長検知部２０は、波長可変半導体レーザ１０のフロント側に配置されており、ビームスプリッタ２１ａ，２１ｂ、エタロン２２、および受光素子２３ａ，２３ｂを備える。ビームスプリッタ２１ａ，２１ｂは、波長可変半導体レーザ１０と変調器３０とを結ぶ光軸上に配置されている。受光素子２３ａは、ビームスプリッタ２１ａの分岐光軸上に配置されている。受光素子２３ｂは、ビームスプリッタ２１ｂの分岐光軸上に配置されている。エタロン２２は、ビームスプリッタ２１ｂと受光素子２３ｂとの間に配置されている。
【００１６】
変調器３０は、半導体基板上に形成されたメサ状の光導波路の経路を組み合わせて構成されるマッハツェンダ変調器である。図２（ａ）は、変調器３０の拡大図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１７】
図２（ｂ）を参照して、光導波路は、半導体基板４１上に形成されている。光導波路は、半導体基板４１上において、下クラッド層４２ａ、コア４３、上クラッド層４２ｂがこの順にメサ状に積層された構造を有している。半導体基板４１の上面、光導波路の上面および側面には、パッシベーション膜４４および絶縁膜４５が順に積層されている。
【００１８】
半導体基板４１は、ＩｎＰなどの半導体からなる。下クラッド層４２ａおよび上クラッド層４２ｂは、ＩｎＰなどの半導体からなる。コア４３は、下クラッド層４２ａおよび上クラッド層４２ｂよりもバンドギャップエネルギが小さい半導体からなり、例えばＩｎＧａＡｓＰなどからなる。それにより、コア４３を通過する光が下クラッド層４２ａおよび上クラッド層４２ｂによってとじ込められる。パッシベーション膜４４は、ＩｎＰなどの半導体からなる。絶縁膜４５は、ＳｉＮなどの絶縁体からなる。
【００１９】
図２（ａ）を参照して、変調器３０には、第１入力端３１ａに接続された第１入力光導波路３２ａが設けられ、第２入力端３１ｂに接続された第２入力光導波路３２ｂが設けられている。第１入力光導波路３２ａおよび第２入力光導波路３２ｂは、第１光カプラ３３で合流し、第１アーム３４ａおよび第２アーム３４ｂに分岐する。変調器３０の長手方向を対称軸とした場合に、第１アーム３４ａは第１入力端３１ａと同じ側に配置され、第２アーム３４ｂは第２入力端３１ｂと同じ側に配置されている。
【００２０】
第１アーム３４ａおよび第２アーム３４ｂは第２光カプラ３５で合流し、第１出力端３７ａに接続された第１出力光導波路３６ａと、第２出力端３７ｂに接続された第２出力光導波路３６ｂとに分岐する。変調器３０の長手方向を対称軸とした場合に、第１出力端３７ａは第２アーム３４ｂと同じ側に配置され、第２出力端３７ｂは第１アーム３４ａと同じ側に配置されている。第１アーム３４ａの光路長と第２アーム３４ｂの光路長との間には、あらかじめ差が設けられている。例えば、第１アーム３４ａを伝播する光と第２アーム３４ｂを伝播する光とに−０．５πの位相差が生じるような、光路長差が設定されている。
【００２１】
第１アーム３４ａおよび第２アーム３４ｂのそれぞれには、位相調整用電極４６および変調用電極４７が設けられている。位相調整用電極４６および変調用電極４７は、互いに離間している。位相調整用電極４６および変調用電極４７の位置関係は特に限定されるものではないが、本実施例においては、位相調整用電極４６は変調用電極４７よりも光入力端側に配置されている。第１出力光導波路３６ａおよび第２出力光導波路３６ｂのそれぞれには、光強度検出電極４８が設けられている。
【００２２】
図２（ｃ）を参照して、変調用電極４７は、上クラッド層４２ｂ上において、コンタクト層４９を介して配置されている。コンタクト層４９は、ＩｎＧａＡｓなどの半導体からなる。なお、上クラッド層４２ｂとコンタクト層４９との間には、パッシベーション膜４４および絶縁膜４５は設けられていない。また、位相調整用電極４６、変調用電極４７および光強度検出電極４８は、Ａｕなどの金属からなる。
【００２３】
再度図１を参照して、制御部５０は、制御ブロック５１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）５２、温度制御回路５３、駆動回路５４、電流検出回路５５、温度制御回路５６、駆動回路５７などを備える。制御ブロック５１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成される。ＲＯＭ５２には、波長可変半導体レーザ１０および変調器３０の制御情報、制御プログラム等が格納されている。波長可変半導体レーザ１０の制御情報は、例えば、ルックアップテーブルに記録されている。図３にルックアップテーブルの例を示す。
【００２４】
図３を参照して、ルックアップテーブルは、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６０ａ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、受光素子２３ａのフィードバック制御目標値Ｉｍ１、受光素子２３ａ，２３ｂのフィードバック制御目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１、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。
【００２５】
続いて、波長可変半導体レーザ１０の起動時またはチャネル切替時における発振波長調整について説明する。本実施例においては、ダークチューニングを採用する。ダークチューニングとは、波長可変半導体レーザ１０の発振波長が所定の波長範囲に達するまで波長可変レーザ装置１００からの光出力を抑制するチューニング方法である。
【００２６】
図４は、波長可変半導体レーザ１０の起動時のダークチューニングを表すフローチャートの一例を示す図である。図４を参照して、まず、制御ブロック５１は、変調器３０の光減衰率を上昇させることによって変調器３０の光出力を所定のしきい値以下に設定する（ステップＳ１）。変調器３０の光減衰率を上昇させるためには、第１アーム３４ａおよび第２アーム３４ｂにバイアス電圧を印加して各アームを構成する半導体のバンド端吸収波長を入力光の波長よりも長波長側までシフトさせ、光を吸収させればよい。例えば、第１アーム３４ａおよび第２アーム３４ｂに１０Ｖ程度の逆バイアスを印加することによって、変調器３０の消光率を−１６ｄＢにすることができる（図５（ａ））。
【００２７】
他の例として、第１アーム３４ａおよび第２アーム３４ｂのいずれか一方のバイアス電圧を、マッハツェンダ干渉の消光位置に最適化すればよい。図５（ｂ）は、マッハツェンダ干渉による消光の一例を示す図である。図５（ｂ）において、横軸は逆バイアス電圧を示し、縦軸は消光率（Ｌｏｓｓ）を示す。図５（ｂ）の例では、逆バイアス電圧を５Ｖ程度に設定することによって、マッハツェンダ干渉の消光が実現される。なお、消光時のバイアス電圧は、あらかじめ測定してルックアップテーブルに格納しておくことができる。図５（ｃ）は、ルックアップテーブルの一例を示す図である。
【００２８】
変調器３０の光減衰率とバイアス電圧との関係は、変調器３０の温度に応じて変化することがある。そこで、制御ブロック５１は、バイアス電圧を制御する際には、温度制御装置６０ｂの温度が所定の温度に制御されるように、温度制御回路５６を制御する。
【００２９】
なお、マッハツェンダ干渉の消光を実現するための逆バイアス電圧は、各光導波路に光吸収領域として機能させる場合に比較して小さくすることができる。したがって、変調器３０の破壊抑制の観点から、第１アーム３４ａおよび第２アーム３４ｂのいずれか一方のバイアス電圧をマッハツェンダ干渉の消光位置に最適化する制御の方がより好ましい。また、この場合、各アームには変調信号が入力されないことが好ましい。消光位置からのずれを抑制することができるからである。したがって、制御ブロック５１は、駆動回路５７に、変調信号の入力を禁止してもよい。また、各アームへのバイアス電圧は、位相調整用電極４６および変調用電極４７の少なくともいずれか一方に印加されればよい。なお、マッハツェンダ干渉状態の制御は、逆バイアス電圧の印加以外にも、電流注入によってなすこともできる。
【００３０】
次に、制御ブロック５１は、温度制御回路５３および駆動回路５４を制御して、波長可変半導体レーザ１０にレーザ発振させる（ステップＳ２）。具体的には、制御ブロック５１は、ルックアップテーブルを参照し、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。次に、制御ブロック５１は、取得した初期設定値に基づいて波長可変半導体レーザ１０にレーザ発振させる。
【００３１】
具体的には、まず、温度制御回路５３は、温度制御装置６０ａの温度が初期温度値ＴＬＤになるように温度制御装置６０ａを制御する。それにより、波長可変半導体レーザ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、駆動回路５４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、駆動回路５４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、駆動回路５４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、波長可変半導体レーザ１０は、設定されたチャネルに対応する初期波長で発振する。
【００３２】
次いで、制御ブロック５１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。具体的には、まず、制御ブロック５１は、ルックアップテーブル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】
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、駆動回路５４は、ヒータ１４の温度を補正する。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、駆動回路５４は、ヒータ１４の発熱量が規定内に入るようにヒータ１４への電力をフィードバック制御する。次に、駆動回路５４は、波長可変半導体レーザ１０からの出力光強度が所定値以上になるように、ＳＯＡ領域１３に印加する電圧を制御する（ステップＳ３）。この場合の波長可変半導体レーザ１０からの出力光強度は、波長検知部２０における波長検知が可能となる強度であればよい。
【００３４】
次に、制御ブロック５１は、波長検知部２０の検出結果に基づいて、波長可変半導体レーザ１０の出力光波長を調整する（ステップＳ４）具体的には、まず、制御ブロック５１は、電流検出回路５５から、受光素子２３ａの検出電流Ｉｍ１および受光素子２３ｂの検出電流Ｉｍ２を取得する。次に、制御ブロック５１は、ルックアップテーブルからフィードバック制御目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１を取得するとともに、受光素子２３ａの検出結果と受光素子２３ｂの検出結果の比Ｉｍ２／Ｉｍ１を取得し、比Ｉｍ２／Ｉｍ１がフィードバック制御目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１を含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００３５】
波長可変半導体レーザ１０の出力光波長が規定内にあると判定されなかった場合、制御ブロック５１は、温度制御装置６０ａの温度を補正する。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、制御ブロック５１は、波長可変半導体レーザ１０の出力光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する。
【００３６】
次に、制御ブロック５１は、変調器３０に印加されるバイアス電圧を最適点に制御する（ステップＳ５）。それにより、変調器３０の光減衰率が低下するため、変調器３０から所定の変調光信号が出力される。次に、制御ブロック５１は、受光素子２３ａの検出結果に基づいて、波長可変半導体レーザ１０の出力光強度を調整する（ステップＳ６）。具体的には、制御ブロック５１は、ルックアップテーブルからフィードバック制御目標値Ｉｍ１を取得するとともに受光素子２３ａ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。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と判定されなかった場合、制御ブロック５１は、電極１６に供給する電流を補正する。その後、制御ブロック５１は、波長可変半導体レーザ１０の出力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。
【００３７】
以上の制御により、波長可変レーザ装置１００からの光の出力を抑制しつつ、波長可変半導体レーザ１０の発振波長を調整することができる。したがって、波長可変半導体レーザ１０のフロント側に波長検知部２０が配置されていても、発振波長を調整することができる。
【００３８】
図６（ａ）は、図４のフローチャートの制御方法に従った結果を示す図である。図６（ａ）において、横軸は波長可変半導体レーザ１０の起動開始からの経過時間を示し、縦軸は光強度を示す。なお、図６（ａ）においては、受光素子２３ａで検出された光強度（以下、検出光強度）と、波長可変レーザ装置１００から出力される光の強度（以下、出力光強度）とが表されている。
【００３９】
図６（ａ）を参照して、波長可変半導体レーザ１０の起動開始時においては、波長可変半導体レーザ１０から光が出力されないため、検出光強度および出力光強度ともゼロである。波長検知部２０の検出結果に基づいて発振波長を調整する際には波長可変半導体レーザ１０からある程度の強度の光が出力されるため、所定の検出光強度が得られる。一方、変調器３０の光減衰率が所定のしきい値以上に制御されていることから、出力光強度は抑制されている。
【００４０】
変調器３０に印加されるバイアス電圧が最適点に制御されると、出力光強度が大きくなる。変調器３０での光減衰が抑制されるからである。その後、波長可変半導体レーザ１０の出力光強度が所望値まで制御されることから、検出光強度および出力光強度の両方とも増加する。このように、波長検知部２０における波長調整の間は、波長可変レーザ装置１００からの光出力が抑制される。本実施例では変調器３０をシャッターとして用いているため、シャッターとして機能する新たな部品を設ける必要がない。
【００４１】
図６（ｂ）は、波長切替時におけるダークチューニングを表す図である。図６（ｂ）を参照して、波長切替前には、波長可変レーザ装置１００は所定の波長で光を出力している。したがって、ダークチューニング前は、出力光強度は所望値となっている。続いて、変調器３０の光減衰率が所定のしきい値以上に制御され、波長可変半導体レーザ１０からの出力がオフされると、検出光強度および出力光強度の両方ともゼロになる。その後は、図６（ａ）と同様である。このように、波長切替時においても、波長検知部２０における波長調整の間は、波長可変レーザ装置１００からの光出力が抑制される。
【００４２】
本実施例によれば、変調器３０をシャッターとして用いつつ、波長検知部２０による波長調整が可能である。この効果は、波長可変半導体レーザ１０のフロント側に変調器３０が設けられかつ波長可変半導体レーザ１０と変調器３０との間に波長検知部２０が配置されている構成によって得られるものである。
【００４３】
なお、本実施例においては、各アームに１０Ｖ程度の逆バイアスを印加することによって変調器３０の消光率を−１６ｄＢまで制御しているが、それに限られない。マッハツェンダ変調器は消光状態と透過状態との間で出力光強度を制御するものである。本発明のダークチューニング時には、マッハツェンダ変調器の透過状態よりも光減衰率が大きくなるように各アームに逆バイアスを印加すればよい。なお、ここで、消光状態とは、出力信号として“０”を示すことができている状態を指し、透過状態とは、出力信号として“１”を示すことができている状態を指す。
【００４４】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 波長可変半導体レーザ
１１ ＳＧ−ＤＢＲ領域
１２ ＳＧ−ＤＦＢ領域
１３ ＳＯＡ領域
１４ ヒータ
１５，１６ 電極
２０ 波長検知部
２１ ビームスプリッタ
２２ エタロン
２３ 受光素子
３０ 変調器
５０ 制御部
５１ 制御ブロック
５２ ＲＯＭ
５３，５６ 温度制御回路
５４，５７ 駆動回路
５５ 電流検出回路
１００ 波長可変レーザ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変レーザ装置およびそ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レーザがあげられる。波長可変レーザは、バーニア効果などを利用して発振波長を選択することができる。波長可変レーザの発振波長をフィードバック制御する場合に、波長検知部が用いられる。しかしながら、波長可変レーザは、起動時またはチャネル切替時において、目標の波長から大幅に外れた波長の光を出力することがある。そこで、発振波長が所定の波長範囲に達するまでフロント側の光出力を禁止する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光出力側（フロント側）に波長検知部を配置した波長可変レーザ装置では、波長可変レーザにある程度の光を出力させなければ、正確なフィードバック制御を行うことができない。一方で、特許文献１の技術では、フロント側の光出力が禁止される。したがって、特許文献１の技術は、フロント側に波長検知部を配置した波長可変レーザ装置に適用することができない。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、波長可変レーザのフロント側とマッハツェンダ変調器との間に配置された波長検知部を用いてレーザモジュール外部への光出力を抑えつつ発振波長を調整することができる（ダークチューニング）波長可変レーザ装置およびそ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】
【０００６】
本発明に係る波長可変レーザ装置の制御方法は、波長可変半導体レーザと、前記波長可変半導体レーザの出力と光結合され消光状態と透過状態との間で出力光強度を制御する半導体マッハツェンダ変調器と、前記波長可変半導体レーザと前記マッハツェンダ変調器との間に設けられ、前記波長可変半導体レーザから前記半導体マッハツェンダ変調器に入力される光の波長を検知する波長検知部とを備える波長可変レーザ装置において、前記半導体マッハツェンダ変調器を前記半導体マッハツェンダ変調器の透過状態よりも光減衰率が大きい状態に制御し、その後、前記波長検知部の検知結果に基づいて前記波長可変半導体レーザの出力波長を調整することを特徴とするものである。本発明に係る波長可変レーザ装置の制御方法によれば、波長可変半導体レーザのフロント側に配置された波長検知部を用いてレーザモジュール外部への光出力を抑えつつ発振波長を調整することができる。
【０００７】
前記光減衰率が大きい状態への制御は、前記半導体マッハツェンダ変調器の２つの光カプラの間に設けられた１対のアームに対し、光吸収を起こすための逆バイアス電圧を印加することによる光吸収特性を使用してもよい。前記光減衰率が大きい状態への制御は、前記半導体マッハツェンダ変調器の２つの光カプラ間に設けられた１対のアームのうち一方または両方にバイアス電圧を印加することにより発生するマッハツェンダ干渉の消光状態を使用してもよい。前記半導体マッハツェンダ変調器をマッハツェンダ干渉による消光状態に制御する際に、前記半導体マッハツェンダ変調器への変調信号の入力を停止してもよい。
【０００８】
本発明に係る波長可変レーザ装置は、波長可変半導体レーザと、前記波長可変半導体レーザのフロント側出力光が入力される半導体マッハツェンダ変調器と、前記波長可変半導体レーザと前記半導体マッハツェンダ変調器との間に設けられ、前記波長可変半導体レーザから前記半導体マッハツェンダ変調器に入力される光の波長を検知する波長検知部と、を備えることを特徴とするものである。本発明に係る波長可変レーザ装置によれば、波長可変半導体レーザのフロント側に配置された波長検知部を用いてレーザモジュール外部への光出力を抑えつつ発振波長を調整することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、波長可変レーザのフロント側に配置された波長検知部を用いて発振波長を調整することができる波長可変レーザ装置およびその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係る波長可変レーザ装置の全体構成を説明するための概略図である。
【図２】変調器の詳細を説明するための図である。
【図３】ルックアップテーブルの例を示す図である。
【図４】波長可変半導体レーザの起動時のダークチューニングを表すフローチャートの一例を示す図である。
【図５】バイアス電圧について説明するための図である。
【図６】ダークチューニングの結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、実施例１に係る波長可変レーザ装置１００の全体構成を説明するための概略図である。図１を参照して、波長可変レーザ装置１００は、波長可変半導体レーザ１０、波長検知部２０、変調器３０、制御部５０などを備える。波長可変半導体レーザ１０は、温度制御装置６０ａ上に配置されている。波長検知部２０および変調器３０は、温度制御装置６０ｂ上に配置されている。温度制御装置６０ａ，６０ｂは、ペルチェ素子などから構成される。波長可変半導体レーザ１０と波長検知部２０との間には、レンズ７０ａが配置されている。波長検知部２０と変調器３０との間には、レンズ７０ｂが配置されている。変調器３０の出力端側には、レンズ７０ｃが配置されている。
【００１２】
波長可変半導体レーザ１０は、ＳＧ−ＤＢＲ（Ｓａｍｐｌｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）領域１１、ＳＧ−ＤＦＢ（Ｓａｍｐｌｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
波長検知部２０は、波長可変半導体レーザ１０のフロント側に配置されており、ビームスプリッタ２１ａ，２１ｂ、エタロン２２、および受光素子２３ａ，２３ｂを備える。ビームスプリッタ２１ａ，２１ｂは、波長可変半導体レーザ１０と変調器３０とを結ぶ光軸上に配置されている。受光素子２３ａは、ビームスプリッタ２１ａの分岐光軸上に配置されている。受光素子２３ｂは、ビームスプリッタ２１ｂの分岐光軸上に配置されている。エタロン２２は、ビームスプリッタ２１ｂと受光素子２３ｂとの間に配置されている。
【００１６】
変調器３０は、半導体基板上に形成されたメサ状の光導波路の経路を組み合わせて構成されるマッハツェンダ変調器である。図２（ａ）は、変調器３０の拡大図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１７】
図２（ｂ）を参照して、光導波路は、半導体基板４１上に形成されている。光導波路は、半導体基板４１上において、下クラッド層４２ａ、コア４３、上クラッド層４２ｂがこの順にメサ状に積層された構造を有している。半導体基板４１の上面、光導波路の上面および側面には、パッシベーション膜４４および絶縁膜４５が順に積層されている。
【００１８】
半導体基板４１は、ＩｎＰなどの半導体からなる。下クラッド層４２ａおよび上クラッド層４２ｂは、ＩｎＰなどの半導体からなる。コア４３は、下クラッド層４２ａおよび上クラッド層４２ｂよりもバンドギャップエネルギが小さい半導体からなり、例えばＩｎＧａＡｓＰなどからなる。それにより、コア４３を通過する光が下クラッド層４２ａおよび上クラッド層４２ｂによってとじ込められる。パッシベーション膜４４は、ＩｎＰなどの半導体からなる。絶縁膜４５は、ＳｉＮなどの絶縁体からなる。
【００１９】
図２（ａ）を参照して、変調器３０には、第１入力端３１ａに接続された第１入力光導波路３２ａが設けられ、第２入力端３１ｂに接続された第２入力光導波路３２ｂが設けられている。第１入力光導波路３２ａおよび第２入力光導波路３２ｂは、第１光カプラ３３で合流し、第１アーム３４ａおよび第２アーム３４ｂに分岐する。変調器３０の長手方向を対称軸とした場合に、第１アーム３４ａは第１入力端３１ａと同じ側に配置され、第２アーム３４ｂは第２入力端３１ｂと同じ側に配置されている。
【００２０】
第１アーム３４ａおよび第２アーム３４ｂは第２光カプラ３５で合流し、第１出力端３７ａに接続された第１出力光導波路３６ａと、第２出力端３７ｂに接続された第２出力光導波路３６ｂとに分岐する。変調器３０の長手方向を対称軸とした場合に、第１出力端３７ａは第２アーム３４ｂと同じ側に配置され、第２出力端３７ｂは第１アーム３４ａと同じ側に配置されている。第１アーム３４ａの光路長と第２アーム３４ｂの光路長との間には、あらかじめ差が設けられている。例えば、第１アーム３４ａを伝播する光と第２アーム３４ｂを伝播する光とに−０．５πの位相差が生じるような、光路長差が設定されている。
【００２１】
第１アーム３４ａおよび第２アーム３４ｂのそれぞれには、位相調整用電極４６および変調用電極４７が設けられている。位相調整用電極４６および変調用電極４７は、互いに離間している。位相調整用電極４６および変調用電極４７の位置関係は特に限定されるものではないが、本実施例においては、位相調整用電極４６は変調用電極４７よりも光入力端側に配置されている。第１出力光導波路３６ａおよび第２出力光導波路３６ｂのそれぞれには、光強度検出電極４８が設けられている。
【００２２】
図２（ｃ）を参照して、変調用電極４７は、上クラッド層４２ｂ上において、コンタクト層４９を介して配置されている。コンタクト層４９は、ＩｎＧａＡｓなどの半導体からなる。なお、上クラッド層４２ｂとコンタクト層４９との間には、パッシベーション膜４４および絶縁膜４５は設けられていない。また、位相調整用電極４６、変調用電極４７および光強度検出電極４８は、Ａｕなどの金属からなる。
【００２３】
再度図１を参照して、制御部５０は、制御ブロック５１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）５２、温度制御回路５３、駆動回路５４、電流検出回路５５、温度制御回路５６、駆動回路５７などを備える。制御ブロック５１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成される。ＲＯＭ５２には、波長可変半導体レーザ１０および変調器３０の制御情報、制御プログラム等が格納されている。波長可変半導体レーザ１０の制御情報は、例えば、ルックアップテーブルに記録されている。図３にルックアップテーブルの例を示す。
【００２４】
図３を参照して、ルックアップテーブルは、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６０ａ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、受光素子２３ａのフィードバック制御目標値Ｉｍ１、受光素子２３ａ，２３ｂのフィードバック制御目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１、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。
【００２５】
続いて、波長可変半導体レーザ１０の起動時またはチャネル切替時における発振波長調整について説明する。本実施例においては、ダークチューニングを採用する。ダークチューニングとは、波長可変半導体レーザ１０の発振波長が所定の波長範囲に達するまで波長可変レーザ装置１００からの光出力を抑制するチューニング方法である。
【００２６】
図４は、波長可変半導体レーザ１０の起動時のダークチューニングを表すフローチャートの一例を示す図である。図４を参照して、まず、制御ブロック５１は、変調器３０の光減衰率を上昇させることによって変調器３０の光出力を所定のしきい値以下に設定する（ステップＳ１）。変調器３０の光減衰率を上昇させるためには、第１アーム３４ａおよび第２アーム３４ｂにバイアス電圧を印加して各アームを構成する半導体のバンド端吸収波長を入力光の波長よりも長波長側までシフトさせ、光を吸収させればよい。例えば、第１アーム３４ａおよび第２アーム３４ｂに１０Ｖ程度の逆バイアスを印加することによって、変調器３０の消光率を−１６ｄＢにすることができる（図５（ａ））。
【００２７】
他の例として、第１アーム３４ａおよび第２アーム３４ｂのいずれか一方のバイアス電圧を、マッハツェンダ干渉の消光位置に最適化すればよい。図５（ｂ）は、マッハツェンダ干渉による消光の一例を示す図である。図５（ｂ）において、横軸は逆バイアス電圧を示し、縦軸は消光率（Ｌｏｓｓ）を示す。図５（ｂ）の例では、逆バイアス電圧を５Ｖ程度に設定することによって、マッハツェンダ干渉の消光が実現される。なお、消光時のバイアス電圧は、あらかじめ測定してルックアップテーブルに格納しておくことができる。図５（ｃ）は、ルックアップテーブルの一例を示す図である。
【００２８】
変調器３０の光減衰率とバイアス電圧との関係は、変調器３０の温度に応じて変化することがある。そこで、制御ブロック５１は、バイアス電圧を制御する際には、温度制御装置６０ｂの温度が所定の温度に制御されるように、温度制御回路５６を制御する。
【００２９】
なお、マッハツェンダ干渉の消光を実現するための逆バイアス電圧は、各光導波路に光吸収領域として機能させる場合に比較して小さくすることができる。したがって、変調器３０の破壊抑制の観点から、第１アーム３４ａおよび第２アーム３４ｂのいずれか一方のバイアス電圧をマッハツェンダ干渉の消光位置に最適化する制御の方がより好ましい。また、この場合、各アームには変調信号が入力されないことが好ましい。消光位置からのずれを抑制することができるからである。したがって、制御ブロック５１は、駆動回路５７に、変調信号の入力を禁止してもよい。また、各アームへのバイアス電圧は、位相調整用電極４６および変調用電極４７の少なくともいずれか一方に印加されればよい。なお、マッハツェンダ干渉状態の制御は、逆バイアス電圧の印加以外にも、電流注入によってなすこともできる。
【００３０】
次に、制御ブロック５１は、温度制御回路５３および駆動回路５４を制御して、波長可変半導体レーザ１０にレーザ発振させる（ステップＳ２）。具体的には、制御ブロック５１は、ルックアップテーブルを参照し、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。次に、制御ブロック５１は、取得した初期設定値に基づいて波長可変半導体レーザ１０にレーザ発振させる。
【００３１】
具体的には、まず、温度制御回路５３は、温度制御装置６０ａの温度が初期温度値ＴＬＤになるように温度制御装置６０ａを制御する。それにより、波長可変半導体レーザ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、駆動回路５４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、駆動回路５４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、駆動回路５４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、波長可変半導体レーザ１０は、設定されたチャネルに対応する初期波長で発振する。
【００３２】
次いで、制御ブロック５１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。具体的には、まず、制御ブロック５１は、ルックアップテーブル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】
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、駆動回路５４は、ヒータ１４の温度を補正する。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、駆動回路５４は、ヒータ１４の発熱量が規定内に入るようにヒータ１４への電力をフィードバック制御する。次に、駆動回路５４は、波長可変半導体レーザ１０からの出力光強度が所定値以上になるように、ＳＯＡ領域１３に印加する電圧を制御する（ステップＳ３）。この場合の波長可変半導体レーザ１０からの出力光強度は、波長検知部２０における波長検知が可能となる強度であればよい。
【００３４】
次に、制御ブロック５１は、波長検知部２０の検出結果に基づいて、波長可変半導体レーザ１０の出力光波長を調整する（ステップＳ４）具体的には、まず、制御ブロック５１は、電流検出回路５５から、受光素子２３ａの検出電流Ｉｍ１および受光素子２３ｂの検出電流Ｉｍ２を取得する。次に、制御ブロック５１は、ルックアップテーブルからフィードバック制御目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１を取得するとともに、受光素子２３ａの検出結果と受光素子２３ｂの検出結果の比Ｉｍ２／Ｉｍ１を取得し、比Ｉｍ２／Ｉｍ１がフィードバック制御目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１を含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００３５】
波長可変半導体レーザ１０の出力光波長が規定内にあると判定されなかった場合、制御ブロック５１は、温度制御装置６０ａの温度を補正する。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、制御ブロック５１は、波長可変半導体レーザ１０の出力光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する。
【００３６】
次に、制御ブロック５１は、変調器３０に印加されるバイアス電圧を最適点に制御する（ステップＳ５）。それにより、変調器３０の光減衰率が低下するため、変調器３０から所定の変調光信号が出力される。次に、制御ブロック５１は、受光素子２３ａの検出結果に基づいて、波長可変半導体レーザ１０の出力光強度を調整する（ステップＳ６）。具体的には、制御ブロック５１は、ルックアップテーブルからフィードバック制御目標値Ｉｍ１を取得するとともに受光素子２３ａ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。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と判定されなかった場合、制御ブロック５１は、電極１６に供給する電流を補正する。その後、制御ブロック５１は、波長可変半導体レーザ１０の出力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。
【００３７】
以上の制御により、波長可変レーザ装置１００からの光の出力を抑制しつつ、波長可変半導体レーザ１０の発振波長を調整することができる。したがって、波長可変半導体レーザ１０のフロント側に波長検知部２０が配置されていても、発振波長を調整することができる。
【００３８】
図６（ａ）は、図４のフローチャートの制御方法に従った結果を示す図である。図６（ａ）において、横軸は波長可変半導体レーザ１０の起動開始からの経過時間を示し、縦軸は光強度を示す。なお、図６（ａ）においては、受光素子２３ａで検出された光強度（以下、検出光強度）と、波長可変レーザ装置１００から出力される光の強度（以下、出力光強度）とが表されている。
【００３９】
図６（ａ）を参照して、波長可変半導体レーザ１０の起動開始時においては、波長可変半導体レーザ１０から光が出力されないため、検出光強度および出力光強度ともゼロである。波長検知部２０の検出結果に基づいて発振波長を調整する際には波長可変半導体レーザ１０からある程度の強度の光が出力されるため、所定の検出光強度が得られる。一方、変調器３０の光減衰率が所定のしきい値以上に制御されていることから、出力光強度は抑制されている。
【００４０】
変調器３０に印加されるバイアス電圧が最適点に制御されると、出力光強度が大きくなる。変調器３０での光減衰が抑制されるからである。その後、波長可変半導体レーザ１０の出力光強度が所望値まで制御されることから、検出光強度および出力光強度の両方とも増加する。このように、波長検知部２０における波長調整の間は、波長可変レーザ装置１００からの光出力が抑制される。本実施例では変調器３０をシャッターとして用いているため、シャッターとして機能する新たな部品を設ける必要がない。
【００４１】
図６（ｂ）は、波長切替時におけるダークチューニングを表す図である。図６（ｂ）を参照して、波長切替前には、波長可変レーザ装置１００は所定の波長で光を出力している。したがって、ダークチューニング前は、出力光強度は所望値となっている。続いて、変調器３０の光減衰率が所定のしきい値以上に制御され、波長可変半導体レーザ１０からの出力がオフされると、検出光強度および出力光強度の両方ともゼロになる。その後は、図６（ａ）と同様である。このように、波長切替時においても、波長検知部２０における波長調整の間は、波長可変レーザ装置１００からの光出力が抑制される。
【００４２】
本実施例によれば、変調器３０をシャッターとして用いつつ、波長検知部２０による波長調整が可能である。この効果は、波長可変半導体レーザ１０のフロント側に変調器３０が設けられかつ波長可変半導体レーザ１０と変調器３０との間に波長検知部２０が配置されている構成によって得られるものである。
【００４３】
なお、本実施例においては、各アームに１０Ｖ程度の逆バイアスを印加することによって変調器３０の消光率を−１６ｄＢまで制御しているが、それに限られない。マッハツェンダ変調器は消光状態と透過状態との間で出力光強度を制御するものである。本発明のダークチューニング時には、マッハツェンダ変調器の透過状態よりも光減衰率が大きくなるように各アームに逆バイアスを印加すればよい。なお、ここで、消光状態とは、出力信号として“０”を示すことができている状態を指し、透過状態とは、出力信号として“１”を示すことができている状態を指す。
【００４４】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 波長可変半導体レーザ
１１ ＳＧ−ＤＢＲ領域
１２ ＳＧ−ＤＦＢ領域
１３ ＳＯＡ領域
１４ ヒータ
１５，１６ 電極
２０ 波長検知部
２１ ビームスプリッタ
２２ エタロン
２３ 受光素子
３０ 変調器
５０ 制御部
５１ 制御ブロック
５２ ＲＯＭ
５３，５６ 温度制御回路
５４，５７ 駆動回路
５５ 電流検出回路
１００ 波長可変レーザ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長可変半導体レーザと、前記波長可変半導体レーザの出力と光結合され消光状態と透過状態との間で出力光強度を制御する半導体マッハツェンダ変調器と、前記波長可変半導体レーザと前記マッハツェンダ変調器との間に設けられ、前記波長可変半導体レーザから前記半導体マッハツェンダ変調器に入力される光の波長を検知する波長検知部とを備える波長可変レーザ装置において、
前記半導体マッハツェンダ変調器を前記透過状態よりも光減衰率が大きい状態に制御し、
その後、前記波長検知部の検知結果に基づいて前記波長可変半導体レーザの出力波長を調整することを特徴とする波長可変レーザ装置の制御方法。
【請求項２】
前記光減衰率が大きい状態への制御は、前記半導体マッハツェンダ変調器の２つの光カプラの間に設けられた１対のアームに対し、光吸収を起こすための逆バイアス電圧を印加することによりなされることを特徴とする請求項１記載の波長可変レーザ装置の制御方法。
【請求項３】
前記光減衰率が大きい状態への制御は、前記半導体マッハツェンダ変調器の２つの光カプラ間に設けられた１対のアームの一方または両方にマッハツェンダ干渉による消光をなすためのバイアス電圧を印加することによりなされることを特徴とする請求項１記載の波長可変レーザ装置の制御方法。
【請求項４】
前記半導体マッハツェンダ変調器をマッハツェンダ干渉による消光状態に制御する際に、前記半導体マッハツェンダ変調器への変調信号の入力を停止することを特徴とする請求項３記載の波長可変レーザ装置の制御方法。
【請求項５】
波長可変半導体レーザと、
前記波長可変半導体レーザのフロント側出力光が入力される半導体マッハツェンダ変調器と、
前記波長可変半導体レーザと前記半導体マッハツェンダ変調器との間に設けられ、前記波長可変半導体レーザから前記半導体マッハツェンダ変調器に入力される光の波長を検知する波長検知部と、を備えることを特徴とする波長可変レーザ装置。
【請求項１】
波長可変半導体レーザと、前記波長可変半導体レーザの出力と光結合され消光状態と透過状態との間で出力光強度を制御する半導体マッハツェンダ変調器と、前記波長可変半導体レーザと前記マッハツェンダ変調器との間に設けられ、前記波長可変半導体レーザから前記半導体マッハツェンダ変調器に入力される光の波長を検知する波長検知部とを備える波長可変レーザ装置において、
前記半導体マッハツェンダ変調器を前記透過状態よりも光減衰率が大きい状態に制御し、
その後、前記波長検知部の検知結果に基づいて前記波長可変半導体レーザの出力波長を調整することを特徴とする波長可変レーザ装置の制御方法。
【請求項２】
前記光減衰率が大きい状態への制御は、前記半導体マッハツェンダ変調器の２つの光カプラの間に設けられた１対のアームに対し、光吸収を起こすための逆バイアス電圧を印加することによりなされることを特徴とする請求項１記載の波長可変レーザ装置の制御方法。
【請求項３】
前記光減衰率が大きい状態への制御は、前記半導体マッハツェンダ変調器の２つの光カプラ間に設けられた１対のアームの一方または両方にマッハツェンダ干渉による消光をなすためのバイアス電圧を印加することによりなされることを特徴とする請求項１記載の波長可変レーザ装置の制御方法。
【請求項４】
前記半導体マッハツェンダ変調器をマッハツェンダ干渉による消光状態に制御する際に、前記半導体マッハツェンダ変調器への変調信号の入力を停止することを特徴とする請求項３記載の波長可変レーザ装置の制御方法。
【請求項５】
波長可変半導体レーザと、
前記波長可変半導体レーザのフロント側出力光が入力される半導体マッハツェンダ変調器と、
前記波長可変半導体レーザと前記半導体マッハツェンダ変調器との間に設けられ、前記波長可変半導体レーザから前記半導体マッハツェンダ変調器に入力される光の波長を検知する波長検知部と、を備えることを特徴とする波長可変レーザ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１１９４８２（Ｐ２０１２−１１９４８２Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６７６８８（Ｐ２０１０−２６７６８８）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【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６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【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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