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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-46563(P2015-46563A)
(43)【公開日】2015年3月12日
(54)【発明の名称】波長可変レーザの制御方法
(51)【国際特許分類】
H01S 5/0687 20060101AFI20150213BHJP
【ＦＩ】
H01S5/0687
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2014-16908(P2014-16908)
(22)【出願日】2014年1月31日
(31)【優先権主張番号】特願2013-159800(P2013-159800)
(32)【優先日】2013年7月31日
(33)【優先権主張国】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000154325
【氏名又は名称】住友電工デバイス・イノベーション株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087480
【弁理士】
【氏名又は名称】片山 修平
(72)【発明者】
【氏名】田中 宏和
(72)【発明者】
【氏名】柴田 雅央
(72)【発明者】
【氏名】宮田 充宜
【テーマコード（参考）】
5F173
【Ｆターム（参考）】
5F173MF17
5F173SA06
5F173SA26
5F173SC02
5F173SE01
5F173SE10
5F173SF08
5F173SF33
5F173SF43
5F173SF47
5F173SF65
(57)【要約】
【課題】 試験時間の短縮化およびメモリ容量の抑制が可能となる波長可変レーザの制御方法を提供する。【解決手段】 波長可変レーザの制御方法は、第１波長でレーザ発振させるための波長可変レーザの駆動条件を取得する第１ステップと、第１波長の駆動条件と、第１波長と第１波長とは異なる第２波長との波長差分とに基づき、波長検知部における第２波長の波長特性の制御値あるいは目標値を算出し、波長可変レーザを駆動するための駆動条件を算出する第２ステップと、波長検知部による波長の検出結果と目標値との差に基づいて、発振波長のフィードバック制御を行う第３ステップと、を含み、第２ステップは、波長差分に基づき、第１波長の制御で用いるエタロンスロープと同じ傾きのエタロンスロープおよび反対の傾きのエタロンスロープのいずれか一方のエタロンスロープを選択するステップを含む。
【選択図】 図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エタロンを有する波長検知部を備える波長可変レーザの制御方法であって、
第１波長でレーザ発振させるための前記波長可変レーザの駆動条件を取得する第１ステップと、
前記第１波長の前記駆動条件と、前記第１波長と前記第１波長とは異なる第２波長との波長差分とに基づき、前記波長検知部における前記第２波長の波長特性の制御値あるいは目標値を算出し、前記波長可変レーザを駆動するための駆動条件を算出する第２ステップと、
前記波長検知部による波長の検出結果と前記目標値との差に基づいて、発振波長のフィードバック制御を行う第３ステップと、を含み、
前記第２ステップは、前記波長差分に基づき、前記第１波長の制御で用いるエタロンスロープと同じ傾きのエタロンスロープおよび反対の傾きのエタロンスロープのいずれか一方のエタロンスロープを選択するステップを含む、波長可変レーザの制御方法。
第１波長でレーザ発振させるための前記波長可変レーザの駆動条件を取得する第１ステップと、
前記第１波長の前記駆動条件と、前記第１波長と前記第１波長とは異なる第２波長との波長差分とに基づき、前記波長検知部における前記第２波長の波長特性の制御値あるいは目標値を算出し、前記波長可変レーザを駆動するための駆動条件を算出する第２ステップと、
前記波長検知部による波長の検出結果と前記目標値との差に基づいて、発振波長のフィードバック制御を行う第３ステップと、を含み、
前記第２ステップは、前記波長差分に基づき、前記第１波長の制御で用いるエタロンスロープと同じ傾きのエタロンスロープおよび反対の傾きのエタロンスロープのいずれか一方のエタロンスロープを選択するステップを含む、波長可変レーザの制御方法。
【請求項2】
前記波長差分が前記エタロンのＦＳＲの４分の１よりも小さい場合、前記第１波長の制御で用いるエタロンスロープと同じ傾きのエタロンスロープを選択し、
前記波長差分が前記エタロンＦＳＲの４分の１以上の場合、前記第１波長の制御で用いるエタロンスロープと反対の傾きのエタロンスロープを選択する、請求項１記載の波長可変レーザの制御方法。
前記波長差分が前記エタロンＦＳＲの４分の１以上の場合、前記第１波長の制御で用いるエタロンスロープと反対の傾きのエタロンスロープを選択する、請求項１記載の波長可変レーザの制御方法。
【請求項3】
前記波長差分は、前記波長差分が前記エタロンのＦＳＲの４分の１よりも小さい場合、下記式（１）で求められ、前記波長差分が前記エタロンのＦＳＲの４分の１以上の場合、下記式（２）で求められる、請求項２記載の波長可変レーザの制御方法。
ΔＦ＝Ｆ´−Ｆ （１）
ΔＦ＝Ｆ´−（Ｆ−ＦＳＲ／２） （２）
Ｆ：基本チャネル、Ｆ´：要求波長、ΔＦ：波長差分
ΔＦ＝Ｆ´−Ｆ （１）
ΔＦ＝Ｆ´−（Ｆ−ＦＳＲ／２） （２）
Ｆ：基本チャネル、Ｆ´：要求波長、ΔＦ：波長差分
【請求項4】
エタロンの波長特性のいずれかのスロープを用いて波長を検知する波長検知部を備える波長可変レーザの制御方法であって、
前記エタロンの複数の波長特性の一方側のスロープに、基本波長が設定されており、
要求波長が前記基本波長のいずれかであれば、前記基本波長と同じ傾きのスロープを波長制御に用い、
要求波長が前記基本波長と異なる場合には、前記基本波長と反対の傾きのスロープを波長制御に用いる、波長可変レーザの制御方法。
前記エタロンの複数の波長特性の一方側のスロープに、基本波長が設定されており、
要求波長が前記基本波長のいずれかであれば、前記基本波長と同じ傾きのスロープを波長制御に用い、
要求波長が前記基本波長と異なる場合には、前記基本波長と反対の傾きのスロープを波長制御に用いる、波長可変レーザの制御方法。
【請求項5】
エタロンを有する波長検知部を備えた波長可変レーザの制御方法であって、
前記波長可変レーザを第１波長でレーザ発振させるための第１の駆動条件をメモリから取得する第１ステップと、
前記第１の駆動条件と、前記第１波長と第２波長との波長差分と、を参照して、前記波長可変レーザを第２波長で発振させるための第２の駆動条件を算出する第２ステップと、
前記第２の駆動条件に基づいて駆動された前記波長可変レーザの出力波長を前記波長検知部によって検出し、その結果に基づいて、前記波長可変レーザの駆動条件を訂正するフィードバック制御をなす第３ステップとを備え、
さらに、前記第３ステップに先立ち、前記フィードバック制御において前記訂正をなすにおける訂正の符号を前記第１の駆動条件における訂正の符号に対して反転させるか否かの判定をなすステップが実施される、波長可変レーザの制御方法。
前記波長可変レーザを第１波長でレーザ発振させるための第１の駆動条件をメモリから取得する第１ステップと、
前記第１の駆動条件と、前記第１波長と第２波長との波長差分と、を参照して、前記波長可変レーザを第２波長で発振させるための第２の駆動条件を算出する第２ステップと、
前記第２の駆動条件に基づいて駆動された前記波長可変レーザの出力波長を前記波長検知部によって検出し、その結果に基づいて、前記波長可変レーザの駆動条件を訂正するフィードバック制御をなす第３ステップとを備え、
さらに、前記第３ステップに先立ち、前記フィードバック制御において前記訂正をなすにおける訂正の符号を前記第１の駆動条件における訂正の符号に対して反転させるか否かの判定をなすステップが実施される、波長可変レーザの制御方法。
【請求項6】
前記波長差分が前記エタロンのＦＳＲの４分の１よりも小さい場合に、前記訂正の符号を反転させず、前記波長差分が前記エタロンＦＳＲの４分の１以上の場合に、前記訂正の符号を反転させる、請求項５記載の波長可変レーザの制御方法。
【請求項7】
前記波長差分は、前記波長差分が前記エタロンのＦＳＲの４分の１よりも小さい場合、下記式（１）で求められ、前記波長差分が前記エタロンのＦＳＲの４分の１以上の場合、下記式（２）で求められる、請求項６記載の波長可変レーザの制御方法。
ΔＦ＝Ｆ´−Ｆ （１）
ΔＦ＝Ｆ´−（Ｆ−ＦＳＲ／２） （２）
Ｆ：基本チャネル、Ｆ´：要求波長、ΔＦ：波長差分
ΔＦ＝Ｆ´−Ｆ （１）
ΔＦ＝Ｆ´−（Ｆ−ＦＳＲ／２） （２）
Ｆ：基本チャネル、Ｆ´：要求波長、ΔＦ：波長差分
【請求項8】
スロープの傾きの符号が交互に反転する波長特性を有するエタロンを有する波長検知部を備えた波長可変レーザの制御方法であって、
一方の符号のスロープの波長領域に基本波長が設定されており、
前記基本波長のいずれかが要求された場合には、当該波長で前記波長可変レーザをレーザ発振させるための駆動条件をメモリから取得し、前記駆動条件に基づいて駆動された前記波長可変レーザの出力波長を前記波長検知部によって検出し、その結果に基づいて、前記波長可変レーザの駆動条件を訂正するフィードバック制御を行い、
他方の符号のスロープの波長領域の波長が要求された場合には、前記フィードバック制御において前記訂正をなすにおける訂正の符号を前記駆動条件における訂正の符号に対して反転させる、波長可変レーザの制御方法。
一方の符号のスロープの波長領域に基本波長が設定されており、
前記基本波長のいずれかが要求された場合には、当該波長で前記波長可変レーザをレーザ発振させるための駆動条件をメモリから取得し、前記駆動条件に基づいて駆動された前記波長可変レーザの出力波長を前記波長検知部によって検出し、その結果に基づいて、前記波長可変レーザの駆動条件を訂正するフィードバック制御を行い、
他方の符号のスロープの波長領域の波長が要求された場合には、前記フィードバック制御において前記訂正をなすにおける訂正の符号を前記駆動条件における訂正の符号に対して反転させる、波長可変レーザの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、波長可変レーザの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
出力波長を選択可能な波長可変レーザが開示されている（例えば、特許文献１参照）。例えば、ＩＴＵ−Ｔグリッドを実現するために、このような波長可変レーザが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００９−０２６９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ＩＴＵ−Ｔグリッドなどを実現するためには、所定の波長間隔で透過強度を有するエタロンが用いられる。例えば、５０ＧＨｚの波長間隔のＩＴＵ−Ｔグリッドを実現するためには、５０ＧＨｚのＦＳＲ（自由スペクトル領域）を有するエタロンが必要となるとともに、２５ＧＨｚ間隔のＩＴＵ−Ｔ情報が必要となる。この場合、膨大な試験時間が必要となり、チャネルデータの増大に伴ってメモリ容量が増大化してしまう。
【0005】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、試験時間の短縮化およびメモリ容量の抑制が可能となる波長可変レーザ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の制御方法は、エタロンを有する波長検知部を備える波長可変レーザの制御方法であって、第１波長でレーザ発振させるための前記波長可変レーザの駆動条件を取得する第１ステップと、前記第１波長の前記駆動条件と、前記第１波長と前記第１波長とは異なる第２波長との波長差分とに基づき、前記波長検知部における前記第２波長の波長特性の制御値あるいは目標値を算出し、前記波長可変レーザを駆動するための駆動条件を算出する第２ステップと、前記波長検知部による波長の検出結果と前記目標値との差に基づいて、発振波長のフィードバック制御を行う第３ステップと、を含み、前記第２ステップは、前記波長差分に基づき、前記第１波長の制御で用いるエタロンスロープと同じ傾きのエタロンスロープおよび反対の傾きのエタロンスロープのいずれか一方のエタロンスロープを選択するステップを含む。本発明に係る波長可変レーザの制御方法によれば、試験時間の短縮化およびメモリ容量の抑制が可能となる。
【0007】
前記波長差分が前記エタロンのＦＳＲの４分の１よりも小さい場合、前記第１波長の制御で用いるエタロンスロープと同じ傾きのエタロンスロープを選択し、前記波長差分が前記エタロンＦＳＲの４分の１以上の場合、前記第１波長の制御で用いるエタロンスロープと反対の傾きのエタロンスロープを選択してもよい。前記波長差分は、前記波長差分が前記エタロンのＦＳＲの４分の１よりも小さい場合、下記式（１）で求められ、前記波長差分が前記エタロンのＦＳＲの４分の１以上の場合、下記式（２）で求められてもよい。ΔＦ＝Ｆ´−Ｆ （１）、ΔＦ＝Ｆ´−（Ｆ−ＦＳＲ／２） （２）、Ｆ：基本チャネル、Ｆ´：要求波長、ΔＦ：波長差分。
【0008】
本発明に係る他の波長可変レーザの制御方法は、エタロンの波長特性のいずれかのスロープを用いて波長を検知する波長検知部を備える波長可変レーザの制御方法であって、前記エタロンの複数の波長特性の一方側のスロープに、基本波長が設定されており、要求波長が前記基本波長のいずれかであれば、前記基本波長と同じ傾きのスロープを波長制御に用い、要求波長が前記基本波長と異なる場合には、前記基本波長と反対の傾きのスロープを波長制御に用いる。本発明に係る他の波長可変レーザの制御方法によれば、試験時間の短縮化およびメモリ容量の抑制が可能となる。
【0009】
本発明に係る他の波長可変レーザの制御方法は、エタロンを有する波長検知部を備えた波長可変レーザの制御方法であって、前記波長可変レーザを第１波長でレーザ発振させるための第１の駆動条件をメモリから取得する第１ステップと、 前記第1の駆動条件と、前記第１波長と第２波長との波長差分と、を参照して、前記波長可変レーザを第２波長で発振させるための第２の駆動条件を算出する第２ステップと、前記第２の駆動条件に基づいて駆動された前記波長可変レーザの出力波長を前記波長検知部によって検出し、その結果に基づいて、前記波長可変レーザの駆動条件を訂正するフィードバック制御をなす第３ステップとを備え、さらに、前記第３ステップに先立ち、前記フィードバック制御において前記訂正をなすにおける訂正の符号を前記第１の駆動条件における訂正の符号に対して反転させるか否かの判定をなすステップが実施されることを特徴とするものである。本発明に係る他の波長可変レーザの制御方法によれば、試験時間の短縮化およびメモリ容量の抑制が可能となる。
【0010】
前記波長差分が前記エタロンのＦＳＲの４分の１よりも小さい場合に、前記訂正の符号を反転させず、前記波長差分が前記エタロンＦＳＲの４分の１以上の場合に、前記訂正の符号を反転させてもよい。前記波長差分は、前記波長差分が前記エタロンのＦＳＲの４分の１よりも小さい場合、下記式（１）で求められ、前記波長差分が前記エタロンのＦＳＲの４分の１以上の場合、下記式（２）で求められてもよい。ΔＦ＝Ｆ´−Ｆ （１）、ΔＦ＝Ｆ´−（Ｆ−ＦＳＲ／２） （２）、Ｆ：基本チャネル、Ｆ´：要求波長、ΔＦ：波長差分。
【0011】
本発明に係る他の波長可変レーザの制御方法は、スロープの傾きの符号が交互に反転する波長特性を有するエタロンを有する波長検知部を備えた波長可変レーザの制御方法であって、一方の符号のスロープの波長領域に基本波長が設定されており、前記基本波長のいずれかが要求された場合には、当該波長で前記波長可変レーザをレーザ発振させるための駆動条件をメモリから取得し、前記駆動条件に基づいて駆動された前記波長可変レーザの出力波長を前記波長検知部によって検出し、その結果に基づいて、前記波長可変レーザの駆動条件を訂正するフィードバク制御を行い、他方の符号のスロープの波長領域の波長が要求された場合には、前記フィードバック制御において前記訂正をなすにおける訂正の符号を前記駆動条件における訂正の符号に対して反転させることを特徴とするものである。本発明に係る他の波長可変レーザの制御方法によれば、試験時間の短縮化およびメモリ容量の抑制が可能となる。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係る波長可変レーザの波長制御方法によれば、試験時間の短縮化およびメモリ容量の抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】エタロンの特性を表す図である。
【図2】実施例１に係るレーザ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図3】半導体レーザの全体構成を示す模式的断面図である。
【図4】基本波長および中間波長を表す図である。
【図5】（ａ）は初期設定値およびフィードバック制御目標値であり、（ｂ）はＲＡＭに記憶される更新設定値である。
【図6】波長制御方法の原理を示す図である。
【図7】波長制御方法の原理を示す図である。
【図8】半導体レーザの要求波長を実現するための起動手順を説明するためのフローチャートである。
【図9】半導体レーザの要求波長を実現するための起動手順を説明するためのフローチャートである。
【図10】半導体レーザの要求波長を実現するための起動手順を説明するためのフローチャートである。
【図11】半導体レーザの要求波長を実現するための起動手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
実施例の説明に先立って、エタロンのＦＳＲ（自由スペクトル領域）について説明する。任意波長で波長可変レーザを発振させるために、エタロンを用いたＡＦＣ（Automatic Frequency Control）制御が行われる。任意の波長を設定するためのグリッドレス制御では、エタロンの温度を変化させることによって、発振波長を制御することができる。
【0015】
グリッドレス制御では、温度変化によりエタロンの波長特性を変化させて所望の波長特性を得るため、温度変化によりエタロンの波長特性が大きく変化するグリッドレス制御用エタロンが望まれている。当該グリッドレス制御用エタロンは、波長の合わせ精度等を考慮すると、温度に対する波長の変化幅が１５ｐｍ／℃程度に抑えられていることが好ましい。
【0016】
しかしながら、このグリッドレス制御用エタロンでは、一例として、ＦＳＲ＝１００ＧＨｚ、両側スロープを用いた場合では５０ＧＨｚ間隔を実現することができ、かつ、グリッドレス制御およびファインチューン制御では、１チャネルあたり、±３５ＧＨｚ程度がサポートされていることが好ましい。これは、グリッド制御用エタロンを用いた場合に３８℃程度の温度可変幅が必要となることを意味する。使用時の環境温度８０℃のサポートを考慮すると、消費電力が高くなるなどの問題が発生する。
【0017】
この問題を解決するために、温度に対する波長の変化幅を１５ｐｍ／℃に抑え、ＦＳＲ=５０ＧＨｚのグリッド制御用エタロンの両側スロープを用いることで２５ＧＨｚ間隔を実現し、１チャネルあたりのグリッドレスの可変範囲を±１２．５ＧＨｚにすることにより温度可変範囲を１４℃程度とすることができる。ＦＳＲ＝２５ＧＨｚのエタロンを用いることも考えられるが、パッケージへの実装を考慮すると、ＦＳＲ＝５０ＧＨｚのエタロンを用いることが好ましい。ＦＳＲ＝１／２倍でエタロンサイズが２倍となるためである。
【0018】
図１は、ＦＳＲ＝１００ＧＨｚ，５０ＧＨｚのエタロン特性を示す図である。従来であれば、ＦＳＲ＝１００ＧＨｚの両側のスロープである５０ＧＨｚ間隔（黒丸）で試験を行っていた。ＦＳＲ＝５０ＧＨｚで両側のスロープである２５ＧＨｚ間隔で試験を行うと、試験時間が２倍必要となり、さらにｉＴＬＡ（波長可変レーザアセンブリ）においてもチャネルデータが２倍になるため、大容量のメモリが必要となる。そこで、以下の実施例では、試験時間の短縮化およびメモリ容量の抑制が可能となる波長可変レーザの制御方法について説明する。
【実施例1】
【0019】
図２は、実施例１に係る波長可変レーザ１００の全体構成を示すブロック図である。図２に示すように、波長可変レーザ１００は、レーザデバイスとして、波長を制御可能な半導体レーザ３０（チューナブル半導体レーザ）を備えている。本実施例の半導体レーザ３０は、レーザ領域に連結してＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）となる領域が設けられている。このＳＯＡは、光出力制御部として機能する。ＳＯＡは光出力の強度を任意に増減させることができる。また光出力の強度を実質的にゼロに制御することもできる。さらに波長可変レーザ１００は、出力検知部４０、波長ロッカ部５０、メモリ６０、コントローラ７０などを備える。コントローラ７０は、波長可変レーザ１００の制御を行うものであり、その内部にはＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を備えている。
【0020】
図３は、本実施例における半導体レーザ３０の全体構成を示す模式的断面図である。図３に示すように、半導体レーザ３０は、ＳＧ−ＤＦＢ（Ｓａｍｐｌｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）領域Ａと、ＣＳＧ−ＤＢＲ（Ｃｈｉｒｐｅｄ Ｓａｍｐｌｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）領域Ｂと、ＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）領域Ｃとを備える。すなわち、半導体レーザ３０は、半導体構造内に波長選択ミラーを有するレーザである。
【0021】
一例として、半導体レーザ３０において、フロント側からリア側にかけて、ＳＯＡ領域Ｃ、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂがこの順に配置されている。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａは、利得を有しサンプルドグレーティングを備える。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂは、利得を有さずにサンプルドグレーティングを備える。ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂが図２のレーザ領域に相当し、ＳＯＡ領域Ｃが図２のＳＯＡ領域に相当する。
【0022】
ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａは、基板１上に、下クラッド層２、活性層３、上クラッド層６、コンタクト層７、および電極８が積層された構造を有する。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂは、基板上１に、下クラッド層２、光導波層４、上クラッド層６、絶縁膜９、および複数のヒータ１０が積層された構造を有する。各ヒータ１０には、電源電極１１およびグランド電極１２が設けられている。ＳＯＡ領域Ｃは、基板１上に、下クラッド層２、光増幅層１９、上クラッド層６、コンタクト層２０、および電極２１が積層された構造を有する。
【0023】
ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域ＢおよびＳＯＡ領域Ｃにおいて、基板１、下クラッド層２、および上クラッド層６は、一体的に形成されている。活性層３、光導波層４、および光増幅層１９は、同一面上に形成されている。ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡとＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂとの境界は、活性層３と光導波層４との境界と対応している。
【0024】
ＳＯＡ領域Ｃ側における基板１、下クラッド層２、光増幅層１９および上クラッド層６の端面には、端面膜１６が形成されている。本実施例では、端面膜１６はＡＲ（Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）膜である。端面膜１６は、半導体レーザ３０のフロント側端面として機能する。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂ側における基板１、下クラッド層２、光導波層４、および上クラッド層６の端面には、端面膜１７が形成されている。本実施例では、端面膜１７はＡＲ膜である。端面膜１７は、半導体レーザ３０のリア側端面として機能する。
【0025】
基板１は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる結晶基板である。下クラッド層２はｎ型、上クラッド層６はｐ型であり、それぞれ例えばＩｎＰによって構成される。下クラッド層２および上クラッド層６は、活性層３、光導波層４、および光増幅層１９を上下で光閉込めしている。
【0026】
活性層３は、利得を有する半導体により構成されている。活性層３は、例えば量子井戸構造を有しており、例えばＧａ０．３２Ｉｎ０．６８Ａｓ０．９２Ｐ０．０８（厚さ５ｎｍ）からなる井戸層と、Ｇａ０．２２Ｉｎ０．７８Ａｓ０．４７Ｐ０．５３（厚さ１０ｎｍ）からなる障壁層が交互に積層された構造を有する。光導波層４は、例えばバルク半導体層で構成することができ、例えばＧａ０．２２Ｉｎ０．７８Ａｓ０．４７Ｐ０．５３によって構成することができる。本実施例においては、光導波層４は、活性層３よりも大きいエネルギギャップを有する。
【0027】
光増幅層１９は、電極２１からの電流注入によって利得が与えられ、それによって光増幅をなす領域である。光増幅層１９は、例えば量子井戸構造で構成することができ、例えばＧａ０．３５Ｉｎ０．６５Ａｓ０．９９Ｐ０．０１（厚さ５ｎｍ）の井戸層とＧａ０．１５Ｉｎ０．８５Ａｓ０．３２Ｐ０．６８（厚さ１０ｎｍ）の障壁層が交互に積層された構造とすることができる。また、他の構造として、例えばＧａ０．４４Ｉｎ０．５６Ａｓ０．９５Ｐ０．０５からなるバルク半導体を採用することもできる。なお、光増幅層１９と活性層３とを同じ材料で構成することもできる。
【0028】
コンタクト層７，２０は、例えばｐ型Ｇａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓ結晶によって構成することができる。絶縁膜９は、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）または酸化シリコン膜（ＳｉＯ）からなる保護膜である。ヒータ１０は、チタンタングステン（ＴｉＷ）で構成された薄膜抵抗体である。ヒータ１０のそれぞれは、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの複数のセグメントにまたがって形成されていてもよい。
【0029】
電極８，２１、電源電極１１およびグランド電極１２は、金（Ａｕ）等の導電性材料からなる。基板１の下部には、裏面電極１５が形成されている。裏面電極１５は、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域ＢおよびＳＯＡ領域Ｃにまたがって形成されている。
【0030】
端面膜１６および端面膜１７は、１．０％以下の反射率を有するＡＲ膜であり、実質的にその端面が無反射となる特性を有する。ＡＲ膜は、例えばＭｇＦ２およびＴｉＯＮからなる誘電体膜で構成することができる。なお、本実施例ではレーザの両端がＡＲ膜であったが、端面膜１７を有意の反射率を持つ反射膜で構成する場合もある。図３における端面膜１７に接する半導体に光吸収層を備えた構造を設けた場合、端面膜１７に有意の反射率を持たせることで、端面膜１７から外部に漏洩する光出力を抑制することができる。有意の反射率としては、たとえば１０％以上の反射率である。なお、ここで反射率とは、半導体レーザ内部に対する反射率を指す。
【0031】
回折格子（コルゲーション）１８は、ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの下クラッド層２に所定の間隔を空けて複数箇所に形成されている。それにより、ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにサンプルドグレーティングが形成される。ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおいて、下クラッド層２に複数のセグメントが設けられている。ここでセグメントとは、回折格子１８が設けられている回折格子部と回折格子１８が設けられていないスペース部とが１つずつ連続する領域のことをいう。すなわち、セグメントとは、両端が回折格子部によって挟まれたスペース部と回折格子部とが連結された領域のことをいう。回折格子１８は、下クラッド層２とは異なる屈折率の材料で構成されている。下クラッド層２がＩｎＰの場合、回折格子を構成する材料として、例えばＧａ０．２２Ｉｎ０．７８Ａｓ０．４７Ｐ０．５３を用いることができる。
【0032】
回折格子１８は、２光束干渉露光法を使用したパターニングにより形成することができる。回折格子１８の間に位置するスペース部は、回折格子１８のパターンをレジストに露光した後、スペース部に相当する位置に再度露光を施すことで実現できる。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａにおける回折格子１８のピッチと、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおける回折格子１８のピッチとは、同一でもよく、異なっていてもよい。本実施例においては、一例として、両ピッチは同一に設定してある。また、各セグメントにおいて、回折格子１８は同じ長さを有していてもよく、異なる長さを有していてもよい。また、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの各回折格子１８が同じ長さを有し、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの各回折格子１８が同じ長さを有し、ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡとＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂとで回折格子１８の長さが異なっていてもよい。
【0033】
ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａにおいては、各セグメントの光学長が実質的に同一となっている。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおいては、少なくとも２つのセグメントの光学長が、互いに異なって形成されている。それにより、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの波長特性のピーク同士の強度は、波長依存性を有するようになる。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａのセグメントの平均光学長とＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂのセグメントの平均光学長は異なっている。このように、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ内のセグメントおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂのセグメントが半導体レーザ３０内において共振器を構成する。
【0034】
ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂそれぞれの内部においては、反射した光が互いに干渉する。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａには活性層３が設けられており、キャリア注入されると、ピーク強度がほぼ揃った、所定の波長間隔を有する離散的な利得スペクトルが生成される。また、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおいては、ピーク強度が異なる、所定の波長間隔を有する離散的な反射スペクトルが生成される。ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおける波長特性のピーク波長の間隔は異なっている。これら波長特性の組み合わせによって生じるバーニア効果を利用して、発振条件を満たす波長を選択することができる。
【0035】
図２に示すように、半導体レーザ３０は、第１温度制御装置３１上に配置されている。第１温度制御装置３１は、ペルチェ素子を含み、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｏｌｅｒ）として機能する。第１サーミスタ３２は、第１温度制御装置３１上に配置されている。第１サーミスタ３２は、第１温度制御装置３１の温度を検出する。第１サーミスタ３２の検出温度に基づいて、半導体レーザ３０の温度を特定することができる。
【0036】
波長可変レーザ１００においては、波長ロッカ部５０が半導体レーザ３０のフロント側に配置されており、フロントロッカタイプと呼ぶことができる。波長ロッカ部５０は、第１受光素子４２、ビームスプリッタ５１、エタロン５２、第２温度制御装置５３、第２受光素子５４、および第２サーミスタ５５を備える。
【0037】
ビームスプリッタ４１は、半導体レーザ３０のフロント側からの出力光を分岐する位置に配置されている。ビームスプリッタ５１は、ビームスプリッタ４１からの光を分岐する位置に配置されている。第１受光素子４２は、ビームスプリッタ５１によって分岐された２つの光の一方を受光する位置に配置されている。エタロン５２は、ビームスプリッタ５１によって分岐された２つの光の他一方を透過する位置に配置されている。第２受光素子５４は、エタロン５２を透過した透過光を受光する位置に配置されている。
【0038】
エタロン５２は、入射光の波長に応じて透過率が周期的に変化する特性を有する。本実施例においては、エタロン５２としてソリッドエタロンを用いる。なお、ソリッドエタロンの当該周期的な波長特性は、温度が変化することによって変化する。エタロン５２は、ビームスプリッタ５１によって分岐された２つの光の他方を透過する位置に配置されている。また、エタロン５２は、第２温度制御装置５３上に配置されている。第２温度制御装置５３は、ペルチェ素子を含み、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｏｌｅｒ）として機能する。
【0039】
第２受光素子５４は、エタロン５２を透過した透過光を受光する位置に配置されている。第２サーミスタ５５は、エタロン５２の温度を特定するために設けられている。第２サーミスタ５５は、例えば第２温度制御装置５３上に配置されている。本実施例では、第２温度制御装置５３の温度を第２サーミスタ５５で検出することで、エタロン５２の温度を特定している。
【0040】
メモリ６０は、書換え可能な記憶装置である。書き換え可能な記憶装置としては、典型的にはフラッシュメモリが挙げられる。コントローラ７０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、電源などを備える。ＲＡＭは、中央演算処理装置が実行するプログラム、中央演算処理装置が処理するデータなどを一時的に記憶するメモリである。
【0041】
メモリ６０は、波長可変レーザ１００の各部の初期設定値およびフィードバック制御目標値をチャネルに対応させて記憶している。チャネルとは、半導体レーザ３０の発振波長に対応する番号である。例えば、各チャネルは、ＩＴＵ−Ｔ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ）のグリッドに対応している。
【0042】
ここで、基本波長とは、１つおきのチャネルに対応し、例えばチャネル１，３，５…ｎ−１に対応する。中間波長とは、隣り合う２つの基本波長間の波長を表し、例えばチャネル２，４，６…ｎに対応する。本実施例では、奇数番号のチャネルを基本波長とする。メモリ６０は、基本波長のチャネルの初期設定値およびフィードバック制御目標値を記憶している。
【0043】
図４は、基本波長および中間波長を表す図である。図４において、横軸はエタロン５２への入力波長（周波数）を示し、縦軸はエタロン５２の透過率を示す。図４に示すように、エタロン５２の透過率は、波長に対して周期的に変化する。図４を参照して、基本チャネルおよび中間チャネルは、エタロン５２の透過特性のいずれかのスロープの途中に設定されている。エタロン５２の透過特性のスロープとは、最も透過強度の低い点（ボトム）と最も透過強度の高い点（ピーク）とを結ぶ曲線のことである。本実施例においては、最も透過強度の高いピークの周波数と、ピークの周波数よりも高い周波数側の最も透過強度の低いボトムの周波数の中間の周波数（波長）が基本波長Ｆとして設定されている。すなわち、基本波長は、右側（ピークよりも高周波側）のスロープに設定されている。最も透過強度の低いボトムの周波数と、ボトムの周波数よりも高い周波数側の最も透過強度の高いピークの周波数の中間の周波数（波長）が中間波長Ｍとして設定されている。本実施例では、中間波長は、左側（ピークよりも低周波側）のスロープに設定されている。本実施例においては、基本波長におけるエタロンの透過率と中間波長におけるエタロンの透過率とが等しい値に設定される。なお、基本波長Ｆのサポート範囲を基本波長Ｆの存在するスロープのボトムから中間波長Ｍの存在するスロープのボトムまでの範囲として説明しているが、基本波長Ｆのサポート範囲を基本波長Ｆの互いに隣り合う中間波長Ｍの間の範囲とすることもできる。前述したそれぞれの範囲は、エタロン５２のＦＳＲ（自由スペクトル領域）と一致する。
【0044】
図５（ａ）は、上記初期設定値およびフィードバック制御目標値を示す図である。図５（ａ）に示すように、上記初期設定値は、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの電極８に供給される初期電流値ＩＬＤ、ＳＯＡ領域Ｃの電極２１に供給される初期電流値ＩＳＯＡ、半導体レーザ３０の初期温度値ＴＬＤ、エタロン５２の初期温度値ＴＥｔａｌｏｎ、および各ヒータ１０に供給される初期電力値ＰＨｅａｔｅｒ１〜ＰＨｅａｔｅｒ３を含む。これら初期設定値は、基本波長に対応したチャネルごとに定められている。上記フィードバック制御目標値は、コントローラ７０のフィードバック制御を行う際の目標値である。フィードバック制御目標値は、第１受光素子４２が出力する光電流の目標値Ｉｍ１、および第１受光素子４２が出力する光電流Ｉｍ１に対する第２受光素子５４が出力する光電流Ｉｍ２の比の目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１を含む。制御目標値も、基本波長に対応したチャネルごとに定められている。また、メモリ６０には、温度補正係数Ｃ１が格納されている。温度補正係数Ｃ１の詳細については後述する。本実施例においては、温度補正係数Ｃ１は、各チャネルに共通の値である。なお、これらの各値は、波長可変レーザ１００の出荷前に、波長計を使ったチューニングによって個体ごとに取得される。
【0045】
続いて、要求波長を出力するための波長可変レーザ１００の動作について説明する。まず、コントローラ７０は、外部から要求波長を示す情報を取得する。コントローラ７０は、要求波長を示す情報に基づいて、メモリ６０から要求波長に最も近い基本波長を選択する。そして、選択された基本波長に対応したチャネルの初期設定値およびフィードバック制御目標値を更新設定値として、内蔵されたＲＡＭに読み出す。図５（ｂ）は、ＲＡＭに読み出された更新設定値を表している。更新設定値には、基本波長または中間波長を表すフラグが含まれている。基本波長または中間波長を表すフラグの設定手順については後述する。
【0046】
次に、コントローラ７０は、半導体レーザ３０の電極８に、初期電流値ＩＬＤに応じた電流を供給する。また、コントローラ７０は、初期温度値ＴＬＤが実現されるように、第１温度制御装置３１に電力を供給する。それにより、半導体レーザ３０の温度が初期値に制御される。また、コントローラ７０は、各ヒータ１０に、チャネルに対応する初期電力値ＰＨｅａｔｅｒ１〜ＰＨｅａｔｅｒ３の電力を供給する。このように設定された各初期値に基づき、半導体レーザ３０はレーザ発振する。ただし、基本波長と発振波長とが一致していることを保証できない。このため、波長および出力光強度のフィードバック制御が実施される。
【0047】
このようなフィードバック制御のためにコントローラ７０は、自動出力制御（ＡＰＣ：Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）および自動波長制御（ＡＦＣ：Ａｕｔｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う。具体的には、コントローラ７０は、自動出力制御として、第１受光素子４２が出力する光電流値がチャネルに対応する目標値Ｉｍ１となるように、ＳＯＡ領域Ｃの電極２１に供給する電流ＩＳＯＡをフィードバック制御する。これにより、半導体レーザ３０の出力光強度が所望の値に制御される。
【0048】
また、コントローラ７０は、自動波長制御として、第１受光素子４２が出力する光電流Ｉｍ１に対する第２受光素子５４が出力する光電流Ｉｍ２の比Ｉｍ２／Ｉｍ１が目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１となるように、半導体レーザ３０の温度を制御する。それにより、半導体レーザ３０の出力光波長が基本波長に制御される。なお、中間波長を表すフラグが設定されている場合には、基本波長と反対側のスロープを用いる。コントローラ７０は、基本波長に対応する初期温度値ＴＥｔａｌｏｎが実現されるように、第２温度制御装置５３の駆動電力を制御している。第２温度制御装置５３に供給する電力は、第２サーミスタ５６の検知結果に基づくフィードバック制御がなされており、エタロン５２の温度は所定の値に制御される。
【0049】
ここで、比Ｉｍ２／Ｉｍ１を用いた波長制御の原理について説明する。エタロン５２は図６に示す特性を有していることから、エタロン５２へ入力される光強度とエタロン５２から出力される光強度の比を得ることで、エタロン５２に入力される光の波長を特定することができる。エタロン５２へ入力される光強度は、第１受光素子４２が出力する光電流Ｉｍ１によって示される。エタロン５２から出力される光強度は、第２受光素子５４が出力する光電流Ｉｍ２によって示される。このためＩｍ２／Ｉｍ１によってエタロン５２に入力される光の波長が特定できる。そこで、比Ｉｍ２／Ｉｍ１を波長制御のための目標値として、半導体レーザ３０のパラメータをフィードバック制御することによって、所望の波長出力が実現される。本実施例の半導体レーザ３０では、波長パラメータとして第１温度制御装置３１の温度を制御する。
【0050】
続いて、コントローラ７０は、要求波長と基本波長との差に基づいて、初期設定値あるいはフィードバック制御目標値を演算する。なお、本実施例において上記基本波長は第１波長と称することができ、前記要求波長は第２波長と称することができる。本実施例では、選択された基本波長の初期設定値のうち、第２温度制御装置５３の目標値ＴＥｔａｌｏｎを演算により修正し、これをもって半導体レーザ３０を基本波長と異なる要求波長で発振させる。
【0051】
図７は、本実施例に係る波長制御方法の原理を示す図である。図７において、横軸は波長を示し、縦軸は比Ｉｍ２／Ｉｍ１（エタロン５２の透過率）の正規化値を示す。図７において、実線は、エタロン５２の初期温度値ＴＥｔａｌｏｎに対応する波長特性である。また、点線は、エタロン５２の温度を第２温度制御装置５３によって上昇させた場合の波長特性である。ここで、実線上の黒丸における比Ｉｍ２／Ｉｍ１がフィードバック目標値として採用されている場合、エタロン５２が初期温度値ＴＥｔａｌｏｎであると、基本波長で発振することになる。一方、エタロン５２が点線で示される波長特性に対応した温度であると、比Ｉｍ２／Ｉｍ１が基本波長を得るための値（点線上の黒丸）であっても、実際の発振波長はエタロン特性の変更分だけ、その基本波長からシフトする。つまり、要求波長と基本波長との波長差だけエタロン特性をシフトすることで、フィードバック目標値である比Ｉｍ２／Ｉｍ１はそのままで、要求波長を実現することができる。すなわち、本実施例では要求波長と基本波長との波長差分ΔＦに基づき、エタロン温度を変更するための演算をし、これをエタロン温度として適用することで、要求波長を実現する。
【0052】
上記したように、エタロン５２の波長特性は、その温度にしたがってシフトする。エタロン５２における周波数変動量／温度変化量［ＧＨｚ／℃］を、エタロン５２の温度補正係数Ｃ１と称する。なお、ここでは波長を周波数で表現している。温度補正係数Ｃ１は、波長可変レーザの駆動条件の波長変化に対する変化率に相当する。
【0053】
要求波長の制御を実現するためのエタロン５２の設定温度をＴｅｔｌｎ＿Ａ［℃］とする。またエタロン５２の初期温度、すなわち選択された基本波長に対応したエタロン５２の温度をＴｅｔｌｎ＿Ｂ［℃］とする。Ｔｅｔｌｎ＿ＢはＴＥｔａｌｏｎに相当し、メモリ６０から取得される。さらに、基本波長と要求波長との波長差分（絶対値）をΔＦ［ＧＨｚ］とする。この場合、各パラメータの関係は、下記式（１）のように表すことができる。式（１）に基づいて要求波長を得るために必要な設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａを求めることができる。Ｔｅｔｌｎ＿Ａ＝Ｔｅｔｌｎ＿Ｂ＋ΔＦ／Ｃ１ （１）
第２温度制御装置５３の温度を設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａに制御することによって、比Ｉｍ２／Ｉｍ１をそのまま利用して、要求波長を得ることが可能となる。
【0054】
以下に具体例を示す。要求波長とスタートグリット波長の差を求め、これをグリット間隔波長で除した整数部を、チャネル番号Ｃｈとして採用する演算が実施される。そして、コントローラ７０は、得られたチャネル番号Ｃｈに対応した初期設定値のうち、エタロン温度Ｔｅｔａｌｏｎをエタロン温度Ｔｅｔｌｎ＿Ｂとして取得する。ここでは、Ｔｅｔｌｎ＿Ｂは４０．０００［℃］であったとする。また、コントローラ７０は、演算によって得られたチャネル番号Ｃｈに対応するグリット波長を基本波長として求め、基本波長と要求波長との波長の差（波長差分ΔＦ）を演算する。基本波長を得るための典型的な演算は、前記チャネル番号Ｃｈとして得られた値にグリット間隔波長を乗じた値を前記スタートグリット波長に加算することで実行される。ここでは、基本波長は１９６．１０００［ＴＨｚ］であった。要求波長と、このようにして得られた基本波長との差を演算することで、波長差分ΔＦを得ることができる。ここでは、演算によって得られた波長差分ΔＦは＋７．０［ＧＨｚ］であった。
【0055】
コントローラ７０は、メモリ６０から温度補正係数Ｃ１を参照する。温度補正係数Ｃ１は、エタロン５２の特性によって定まっており、メモリ６０にあらかじめ記録されるのが典型的である。ここでは温度補正係数Ｃ１が−１．８００［ＧＨｚ／℃］であったとする。次に、コントローラ７０は、式（１）を用いてＴｅｔｌｎ＿Ａを演算する。ここで演算されたＴｅｔｌｎ＿Ａは、３６．１１１［℃］ となる。
【0056】
次に、コントローラ７０は、エタロン５２の温度をＴｅｔｌｎ＿Ａに定めた状態で、波長可変レーザ１００の制御を実行する。これにより、エタロン５２の波長特性がシフトする。これを実現するために、エタロン５２の温度は可変であることが必要である。
【0057】
この制御において、コントローラ７０は、エタロン５２の温度がＴｅｔｌｎ＿Ａに定められた状態で、フィードバック目標値である比Ｉｍ２／Ｉｍ１を達成するように半導体レーザ３０の波長を制御する。ここで採用されるフィードバック目標値（比Ｉｍ２／Ｉｍ１）は、基本波長に対応したチャネル番号Ｃｈに与えられたフィードバック目標値である。また、波長可変レーザ１００の各部に与えられる他の設定値も、同じく基本波長に対応するチャネル番号Ｃｈに与えられた初期設定値が採用される。
【0058】
以上の動作を実行することにより、図７に示すように、エタロン５２の特性がシフトした分だけ、基本波長からシフトした波長（要求波長）によって半導体レーザ３０をレーザ発振させることができる。
【0059】
図８は、半導体レーザ３０の要求波長を実現するための起動手順を説明するためのフローチャートである。図８に示すように、コントローラ７０は、波長要求Ｆ´を受ける（ステップＳ１）。この要求波長Ｆ´は、図示しない外部入出力装置からの入力によるものである。典型的にはＲＳ２３２Ｃ規格に対応した入出力装置が採用される。次に、コントローラ７０は、要求波長Ｆ´に最も近い基本波長Ｆを選択する（ステップＳ２）。
【0060】
次に、コントローラ７０は、基本波長Ｆと要求波長Ｆ´との波長差分ΔＦの絶対値を算出する（ステップＳ３）。次に、コントローラ７０は、波長差分ΔＦの絶対値がエタロン５２のＦＳＲの１／４未満であるか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４で「Ｙｅｓ」と判定された場合、コントローラ７０は、基本波長と同じスロープを選択する（ステップＳ５）。ステップＳ４で「Ｎｏ」と判定された場合、コントローラ７０は、基本波長と反対のスロープを選択する（ステップＳ６）。図４の例では、要求波長Ｆ´が基本波長Ｆと同じスロープに位置しているため、｜ΔＦ｜がＦＳＲの１／４未満となっている。したがって、基本チャネルと同じスロープが選択されることになる。ここで、スロープを選択するという動作は、この後に実施される自動波長制御（ステップＳ１３）において、半導体レーザ３０の駆動条件をフィードバック制御により訂正する場合の制御に関与する。すなわち、基本波長Ｆと同じスロープに要求波長Ｆ’が位置している場合と、このスロープに隣接する別のスロープに位置している場合とでは、波長変化に対するエタロンの出力変化の向きが反転する。すなわち、フィードバック制御を行う際に、半導体レーザ３０の駆動条件を訂正するが、この訂正の符号を要求波長Ｆ’が基本波長Ｆと同じスロープであるか否かによって反転するか否かを判定するのである。これによって、要求波長Ｆ’が基本波長Ｆと異なるスロープに位置している場合でも、正常に自動波長制御をなすことができる。
【0061】
ステップＳ５またはステップＳ６の実行後、コントローラ７０は、半導体レーザ３０の更新設定値をＲＡＭに書き込む（ステップＳ７）。更新設定値は、ステップＳ２で選択された基本波長の初期設定値から波長差分ΔＦを演算した設定値が含まれている。ステップＳ７では、コントローラ７０は、上記式（１）に従って、波長差分ΔＦから設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａを算出する。波長差分ΔＦは、｜ΔＦ｜がＦＳＲの４分の１よりも小さい場合、ΔＦ＝Ｆ´−Ｆで求められ、｜ΔＦ｜がＦＳＲの４分の１以上の場合、ΔＦ＝Ｆ´−（Ｆ−ＦＳＲ／２）で求められる。コントローラ７０は、基本波長に対応した初期温度値ＴＥｔａｌｏｎを初期温度Ｔｅｔｌｎ＿Ｂとして読み込む。また、メモリ６０から温度補正係数Ｃ１を読み込む。これら読み込んだ値とΔＦとに基づいて、設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａを算出する。図３の例では、基本チャネルがフラグとして設定される。
【0062】
次に、コントローラ７０は、ステップＳ７で書き込まれた更新設定値に基づいて、半導体レーザ３０を駆動させる（ステップＳ８）。なお、この時点における第１温度制御装置３１の制御は、第１温度制御装置３１の温度が目標温度ＴＬＤになるように制御される。なお、ＳＯＡ領域Ｃについては、この時点では半導体レーザ３０から光が出力されないように制御する。
【0063】
次に、コントローラ７０は、第１サーミスタ３２の検出温度ＴＨ１がＴＬＤの範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ９）。ここでＴＬＤの範囲とは、目標温度ＴＬＤを中心とする所定範囲である。ステップＳ９において「Ｎｏ」と判定された場合、コントローラ７０は、第１サーミスタ３２の検出温度ＴＨ１が初期温度値ＴＬＤ近づくように第１温度制御装置３１に供給される電流値を変更する。
【0064】
コントローラ７０は、ステップＳ９と並行して、第２サーミスタ５５の検出温度ＴＨ２が設定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１０）。この場合の設定範囲は、設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａに基づいて決定される。例えば、上記設定範囲は、設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａを中心とする所定範囲とすることができる。ステップＳ１０において「Ｎｏ」と判定された場合、コントローラ７０は、第２サーミスタ５５の検出温度ＴＨ２が設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａに近づくように第２温度制御装置５３に供給される電流値を変更する。
【0065】
コントローラ７０は、ステップＳ９およびステップＳ１０の両方で「Ｙｅｓ」と判定されるまで待機する。ステップＳ９およびステップＳ１０の両方で「Ｙｅｓ」と判定された場合、コントローラ７０は、シャッタオープンの動作を行う（ステップＳ１１）。具体的には、ＳＯＡ領域Ｃの電極２１に供給される電流を初期電流値ＩＳＯＡに制御する。それにより、半導体レーザ３０から要求波長のレーザ光が出力される。
【0066】
次に、コントローラ７０は、第１温度制御装置３１によるＴＬＤを制御目標とした温度制御を終了する（ステップＳ１２）。次に、コントローラ７０は、第１温度制御装置３１による自動波長制御を開始する（ステップＳ１３）。つまり、第１温度制御装置３１の温度が、比Ｉｍ２／Ｉｍ１を満たすようにフィードバック制御される。エタロン５２の入力光と出力光の比（前後比）は、半導体レーザ３０の発振波長を示している。また、第１温度制御装置３１は半導体レーザ３０の波長を制御するパラメータである。すなわちステップＳ１０では、前後比がＩｍ２／Ｉｍ１になるように第１温度制御装置３１の温度をフィードバック制御することで、半導体レーザ３０の波長を制御する。なお、中間波長を表すフラグが設定されている場合には、基本波長と反対側のスロープを用いる。反対側のスロープを用いる場合、自動波長制御（フィードバック制御）において、半導体レーザ３０の駆動条件を訂正するための符号は、基本波長と同じスロープを用いる場合とは反対の符号が採用される。第１温度制御装置３１に供給される電流値の制御は、所定の刻み値（固定値）によって実行される。コントローラ７０は、比Ｉｍ２／Ｉｍ１を目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１に近づけるための温度制御符号を発生する。温度制御符号は、温度上昇を示す符号、温度下降を示す符号、温度変更が不要な場合の符号を含む。この符号に基づいて、前記刻み値だけ、第１温度制御装置３１へ供給する電流値を増大あるいは減少させる制御がなされる。あるいは比Ｉｍ２／Ｉｍ１が目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１に対して所定の範囲内に遷移した場合には、温度制御不要の符号がコントローラ７０から出力され、第１温度制御装置３１の電流量は変更されない。前記したように、エタロン５２の温度がステップＳ４によって算出された値に変更されているので、基本波長における比Ｉｍ２／Ｉｍ１をフィードバック目標値としてフィードバック制御すると、半導体レーザ３０の発振波長は、基本波長ではなく、要求波長になる。
【0067】
コントローラ７０は、比Ｉｍ２／Ｉｍ１がステップＳ２で選択された基本波長における目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１を中心とする所定範囲内にあることを確認すると、ロックフラグを出力する（ステップＳ１４）。
【0068】
本実施例では、エタロン５２としてソリッドエタロンを採用したが、それ以外のエタロンを用いることもできる。例えば、ミラー間に液晶層が介在する液晶エタロンをエタロン５２として用いてもよい。この場合、液晶に印加される電圧を制御することによって、液晶エタロンの波長特性をシフトさせることができる。また、印加電圧に応じてミラー間のギャップ長を変更可能なエアギャップエタロンをエタロン５２として用いてもよい。この場合、印加電圧を制御することによって、エアギャップエタロンの波長特性をシフトさせることができる。これら液晶エタロンあるいはエアギャップエタロンのいずれの場合であっても、第２温度制御装置５３によって温度制御がなされる。ただし、この場合の温度制御は波長特性のシフトのためではなく、温度要因による波長特性の変動を防止するためである。このため温度は一定に制御される。
【0069】
本実施例によれば、要求波長が基本波長と同じスロープに位置していれば、基本波長と同じ傾きのスロープを用いて波長制御がなされる。一方、要求波長が基本波長と異なるスロープに位置していれば、基本波長のスロープを反転させることによって得られる反対の傾きのスロープを用いて波長制御がなされる。それにより、中間波長に対応する初期設定値などをメモリ６０に格納しておかなくてもよい。その結果、メモリ６０の容量の増大化を抑制することができる。また、中間波長の試験を行わなくてもよくなるため、試験時間の短縮化を図ることができる。
【0070】
（変形例）上記例では、スロープの選択をしている。スロープの選択は、自動波長制御におけるフィードバック制御により半導体レーザ３０の駆動条件を訂正する場合の符号を選択することと同じことを表す。そこで、スロープの選択をせずに、半導体レーザ３０の駆動条件を訂正する場合の符号の反転・非反転を判定するだけでもよい。
【0071】
図９は、半導体レーザ３０の要求波長を実現するための起動手順の他の例を表すフローチャートである。図８のフローチャートと異なる点について説明する。ステップＳ４で「Ｙｅｓ」と判定された場合、コントローラ７０は、ステップＳ１３におけるフィードバック制御における半導体レーザ３０の駆動条件の訂正に係る符号を反転させない（ステップＳ５´）。具体的には、コントローラ７０は、基本波長のフラグを設定する。ステップＳ４で「Ｎｏ」と判定された場合、コントローラ７０は、ステップＳ１３におけるフィードバック制御における半導体レーザ３０の駆動条件の訂正に係る符号を反転させる（ステップＳ６´）。具体的には、コントローラ７０は、中間波長のフラグを設定する。
【0072】
ステップＳ１３においては、コントローラ７０は、第１温度制御装置３１の温度が、比Ｉｍ２／Ｉｍ１を満たすようにフィードバック制御を行う。基本波長のフラグが設定されている場合には、コントローラ７０は、基本波長のスロープに対応したフィードバック制御を行う。中間波長のフラグが設定されている場合には、コントローラ７０は、半導体レーザの駆動条件の訂正に係る符号を反転させて、フィードバック制御を行う。
【0073】
本変形例によれば、半導体レーザ３０の駆動条件の訂正に係る符号の反転・非反転を行うだけで、基本波長および中間波長に基づく波長制御を行うことができる。それにより、中間波長に対応する初期設定値などをメモリ６０に格納しておかなくてもよい。その結果、メモリ６０の容量の増大化を抑制することができる。また、中間波長の試験を行わなくてもよくなるため、試験時間の短縮化を図ることができる。
【実施例2】
【0074】
実施例１では、波長の任意設定制御（グリッドレス制御）について説明したが、波長が固定されたグリッド制御についても本発明を適用することができる。図１０は、半導体レーザ３０の要求波長（いずれかのグリッド波長）を実現するための起動手順を説明するためのフローチャートである。図１０に示すように、コントローラ７０は、波長要求Ｆ´を受ける（ステップＳ２１）。この要求波長Ｆ´は、図示しない外部入出力装置からの入力によるものである。典型的にはＲＳ２３２Ｃ規格に対応した入出力装置が採用される。次に、コントローラ７０は、要求波長Ｆ´が基本波長Ｆのいずれかであるか否かを判定する（ステップＳ２２）。
【0075】
ステップＳ２２で「Ｙｅｓ」と判定された場合、コントローラ７０は、基本波長と同じスロープを選択する（ステップＳ２３）。ステップＳ２２で「Ｎｏ」と判定された場合、コントローラ７０は、基本波長と反対のスロープを選択する（ステップＳ２４）。ステップＳ２３またはステップＳ２４の実行後、コントローラ７０は、半導体レーザ３０の更新設定値をＲＡＭに書き込む（ステップＳ２５）。要求波長が基本波長である場合、更新設定値には、基本波長の初期設定値、フィードバック制御目標値が含まれる。要求波長が中間波長である場合、更新設定値には、中間波長と隣接するいずれかの基本波長の初期設定値、フィードバック制御目標値に加えて、ステップＳ２４で選択されたスロープに関するフラグが含まれている。
【0076】
次に、コントローラ７０は、ステップＳ２５で書き込まれた更新設定値に基づいて、半導体レーザ３０を駆動させる（ステップＳ２６）。次に、コントローラ７０は、第１サーミスタ３２の検出温度ＴＨ１がＴＬＤの範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ２７）。ここでＴＬＤの範囲とは、目標温度ＴＬＤを中心とする所定範囲である。ステップＳ２７において「Ｎｏ」と判定された場合、コントローラ７０は、第１サーミスタ３２の検出温度ＴＨ１が初期温度値ＴＬＤ近づくように第１温度制御装置３１に供給される電流値を変更する。
【0077】
コントローラ７０は、ステップＳ２７と並行して、第２サーミスタ５５の検出温度ＴＨ２が設定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ２８）。この場合の設定範囲は、設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａに基づいて決定される。例えば、上記設定範囲は、設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａを中心とする所定範囲とすることができる。ステップＳ１０において「Ｎｏ」と判定された場合、コントローラ７０は、第２サーミスタ５５の検出温度ＴＨ２が設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａに近づくように第２温度制御装置５３に供給される電流値を変更する。
【0078】
コントローラ７０は、ステップＳ２７およびステップＳ２８の両方で「Ｙｅｓ」と判定されるまで待機する。ステップＳ２７およびステップＳ２８の両方で「Ｙｅｓ」と判定された場合、コントローラ７０は、シャッタオープンの動作を行う（ステップＳ２９）。具体的には、ＳＯＡ領域Ｃの電極２１に供給される電流を初期電流値ＩＳＯＡに制御する。それにより、半導体レーザ３０から要求波長のレーザ光が出力される。
【0079】
次に、コントローラ７０は、第１温度制御装置３１によるＴＬＤを制御目標とした温度制御を終了する（ステップＳ３０）。次に、コントローラ７０は、第１温度制御装置３１による自動波長制御を開始する。（ステップＳ３１）。つまり、第１温度制御装置３１の温度が、比Ｉｍ２／Ｉｍ１を満たすようにフィードバック制御される。エタロン５２の入力光と出力光の比（前後比）は、半導体レーザ３０の発振波長を示している。また、第１温度制御装置３１は半導体レーザ３０の波長を制御するパラメータである。すなわちステップＳ３１では、前後比がＩｍ２／Ｉｍ１になるように第１温度制御装置３１の温度をフィードバック制御することで、半導体レーザ３０の波長を制御する。なお、中間波長を表すフラグが設定されている場合には、基本波長と反対側のスロープを用いる。第１温度制御装置３１に供給される電流値の制御は、所定の刻み値（固定値）によって実行される。コントローラ７０は、比Ｉｍ２／Ｉｍ１を目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１に近づけるための温度制御符号を発生する。温度制御符号は、温度上昇を示す符号、温度下降を示す符号、温度変更が不要な場合の符号を含む。この符号に基づいて、前記刻み値だけ、第１温度制御装置３１へ供給する電流値を増大あるいは減少させる制御がなされる。あるいは比Ｉｍ２／Ｉｍ１が目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１に対して所定の範囲内に遷移した場合には、温度制御不要の符号がコントローラ７０から出力され、第１温度制御装置３１の電流量は変更されない。
【0080】
コントローラ７０は、比Ｉｍ２／Ｉｍ１がステップＳ２で選択された基本波長における目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１を中心とする所定範囲内にあることを確認すると、ロックフラグを出力する（ステップＳ３２）。
【0081】
本実施例によれば、要求波長が基本波長と同じスロープに位置していれば、基本波長と同じ傾きのスロープを用いて波長制御がなされる。一方、要求波長が基本波長と異なるスロープに位置していれば、基本波長のスロープを反転させることによって得られる反対の傾きのスロープを用いて波長制御がなされる。それにより、中間波長に対応する初期設定値などをメモリ６０に格納しておかなくてもよい。その結果、メモリ６０の容量の増大化を抑制することができる。また、中間波長の試験を行わなくてもよくなるため、試験時間の短縮化を図ることができる。
【0082】
（変形例）上記例では、スロープの選択をしている。スロープの選択は、自動波長制御におけるフィードバック制御により半導体レーザ３０の駆動条件を訂正する場合の符号を選択することと同じことを表す。そこで、スロープの選択をせずに、半導体レーザ３０の駆動条件を訂正する場合の符号の反転・非反転を判定するだけでもよい。
【0083】
図１１は、半導体レーザ３０の要求波長を実現するための起動手順の他の例を表すフローチャートである。図１０のフローチャートと異なる点について説明する。ステップＳ２２で「Ｙｅｓ」と判定された場合、コントローラ７０は、ステップＳ３１におけるフィードバック制御における半導体レーザ３０の駆動条件の訂正に係る符号を反転させない（ステップＳ２３´）。具体的には、コントローラ７０は、基本波長のフラグを設定する。ステップＳ２２で「Ｎｏ」と判定された場合、コントローラ７０は、ステップＳ３１におけるフィードバック制御における半導体レーザ３０の駆動条件の訂正に係る符号を反転させる（ステップＳ２４´）。具体的には、コントローラ７０は、中間波長のフラグを設定する。
【0084】
ステップＳ３１においては、コントローラ７０は、第１温度制御装置３１の温度が、比Ｉｍ２／Ｉｍ１を満たすようにフィードバック制御を行う。基本波長のフラグが設定されている場合には、コントローラ７０は、基本波長のスロープに対応したフィードバック制御を行う。中間波長のフラグが設定されている場合には、コントローラ７０は、半導体レーザの駆動条件の訂正に係る符号を反転した状態で、フィードバック制御を行う。
【0085】
本変形例によれば、半導体レーザ３０の駆動条件の訂正に係る符号の反転・非反転を行うだけで、基本波長および中間波長に基づく波長制御を行うことができる。それにより、中間波長に対応する初期設定値などをメモリ６０に格納しておかなくてもよい。その結果、メモリ６０の容量の増大化を抑制することができる。また、中間波長の試験を行わなくてもよくなるため、試験時間の短縮化を図ることができる。
【0086】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係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】
【0087】
３０ 半導体レーザ３１ 第１温度制御装置
３２ 第１サーミスタ
４０ 出力検知部
４１ ビームスプリッタ
４２ 第１受光素子
５０ 波長ロッカ部
５１ ビームスプリッタ
５２ 第２受光素子
５３ エタロン
５４ 第２温度制御装置
５５ 第３受光素子
５６ 第２サーミスタ
６０ メモリ
７０ コントローラ
１００ 波長可変レーザ