特許 7225528 波長可変光源、光モジュール及び波長可変光源の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-13

(45)【発行日】2023-02-21

(54)【発明の名称】波長可変光源、光モジュール及び波長可変光源の制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/0683 20060101AFI20230214BHJP

   H01S 5/0239 20210101ALI20230214BHJP

   G02F 1/01 20060101ALI20230214BHJP

【ＦＩ】

H01S5/0683

H01S5/0239

G02F1/01 F

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2017151026

(22)【出願日】2017-08-03

(65)【公開番号】P2019029623

(43)【公開日】2019-02-21

【審査請求日】2020-04-28

(73)【特許権者】

【識別番号】309015134

【氏名又は名称】富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100119987

【氏名又は名称】伊坪 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100133835

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 努

(74)【代理人】

【識別番号】100135976

【弁理士】

【氏名又は名称】宮本 哲夫

(72)【発明者】

【氏名】杉山 昌樹

【審査官】大西 孝宣

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－０２３４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０８５８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０８９９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０８５１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１３８８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第０１／００３３４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００６４５４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国登録特許第１０－１１４０４９３（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００ － ５／５０

Ｈ０４Ｂ １０／００ － １０／９０

Ｈ０４Ｊ １４／００ － １４／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
光源と、
制御信号に応じて前記光源から出力された光から特定の波長の光を出力光として選択する波長選択素子と、
前記基板上に配置され、前記出力光をフィルタリングした光を出力する波長フィルタと、
前記波長フィルタから出力された光を受光する受光素子と、
目標波長に対応する第１透過率、前記目標波長を含む所定の制御範囲の短波長端に対応する第２透過率、及び前記制御範囲の長波長端に対応する第３透過率それぞれの大きさを互いに比較した結果に応じて前記波長フィルタの第１～第６の制御状態のうちの１の制御状態を決定し、
前記決定した制御状態によって定まる判定条件のもとで、前記受光素子が受光した光の光量に対応する出力透過率の大きさと前記第１透過率の大きさとを比較して第１の比較結果を得て、前記決定した制御状態に応じて前記出力透過率の大きさと前記第２透過率の大きさ又は前記第３透過率の大きさとを比較して第２の比較結果を得て、前記第１の比較結果、または前記第１の比較結果と前記第２の比較結果に基づいて、波長を制御する制御信号を生成し、生成した前記制御信号を前記波長選択素子に出力する制御部と、
を有する、波長可変光源。

【請求項2】

前記制御部は、前記第１透過率、前記第２透過率及び前記第３透過率それぞれの大きさを互いに比較した結果に応じて前記波長フィルタの複数の制御状態のうちの１の制御状態を決定する制御状態決定部と、
前記制御状態決定部によって決定された制御状態によって定まる判定条件のもとで、前記出力透過率の大きさと前記第１透過率の大きさとを比較して第１の比較結果を得て、前記決定された制御状態に応じて前記出力透過率の大きさと前記第２透過率の大きさ又は前記第３透過率の大きさとを比較して第２の比較結果を得て、前記第１の比較結果、または前記第１の比較結果と前記第２の比較結果に基づいて、前記出力光の波長を短くするか又は前記出力光の波長を長くするかを決定する制御方向決定部と、
を有する、請求項１に記載の波長可変光源。

【請求項3】

前記制御方向決定部は、前記制御状態が前記第１透過率が前記第２透過率と前記第３透過率との間の値ではないことを示すときに、前記波長選択素子によって選択される波長を変化させたときの前記出力透過率の変化に基づいて、前記出力光の波長を短くするか又は前記出力光の波長を長くするかを決定する、請求項２に記載の波長可変光源。

【請求項4】

基板と、
光源と、
制御信号に応じて前記光源から出力された光から特定の波長の光を出力光として選択する波長選択素子と、
前記基板上に配置され、前記出力光をフィルタリングした光を出力する波長フィルタと、
前記波長フィルタから出力された光を受光する受光素子と、
前記波長選択素子を制御する制御部と、を有する波長可変光源を制御する制御方法であって、
前記波長可変光源の出力光の目標波長を取得し、
前記受光素子が受光した光量を使用して出力光の出力透過率を推定し、
目標波長に対応する第１透過率、前記目標波長を含む所定の制御範囲の短波長端に対応する第２透過率、及び前記制御範囲の長波長端に対応する第３透過率それぞれの大きさを互いに比較した結果に応じて前記波長フィルタの第１～第６の制御状態のうちの１の制御状態を決定し、
前記決定した制御状態によって定まる判定条件のもとで、前記受光素子が受光した光の光量に対応する出力透過率の大きさと前記第１透過率の大きさとを比較して第１の比較結果を得て、前記決定した制御状態に応じて前記出力透過率の大きさと前記第２透過率の大きさ又は前記第３透過率の大きさとを比較して第２の比較結果を得て、前記第１の比較結果、または前記第１の比較結果と前記第２の比較結果に基づいて、波長を制御する制御信号を生成し、
生成した前記制御信号を前記波長選択素子に出力する、
処理を前記制御部が実行する制御方法。

【請求項5】

請求項１に記載の波長可変光源と、
前記波長可変光源から出力される出力光を変調した変調光を出力する光変調器と、
を有する、光モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、波長可変光源、光モジュール及び波長可変光源の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光学素子に熱を印加することで光学素子の特性を熱制御することが知られている。例えば、リング共振器を加熱してリング共振器の共振波長を制御することができる。また、波長フィルタを加熱して波長フィルタの自由スペクトル領域（Free Spectral Range、ＦＳＲ）を熱制御することができる。

【0003】

また、基板上に配置されたレーザダイオード等の発光素子から出力される光を光導波路、並びにヒータによる加熱で特性を制御するリング共振器及び波長フィルタ等の光学素子を介して受光素子で受光する技術が知られている（例えば、特許文献１及び２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】米国特許出願公開第２００８／０１９３１４５号明細書

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００９４５２７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、リング共振器及び波長フィルタを単一の基板に配置する場合、リング共振器及び波長フィルタの双方の特性を加熱により熱制御すると、印加した熱が互い干渉するため、所望の特性を得られないおそれがある。

【0006】

一実施形態では、基板に配置された波長フィルタの光透過特性を制御することなく、出力光の波長を制御可能な技術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】

【0007】

１つの態様では、波長可変光源は、光源と、制御信号に応じて光源から出力された光から特定の波長の光を出力光として選択する波長選択素子とを有する。波長可変光源は、基板上に配置され、出力光をフィルタリングした光を出力する波長フィルタと、波長フィルタから出力された光を受光する受光素子と、制御部とを更に有する。制御部は、受光素子が受光した光の光量に対応する出力透過率、目標波長に対応する第１透過率、目標波長を含む所定の制御範囲の短波長端に対応する第２透過率、及び制御範囲の長波長端に対応する第３透過率に基づいて、制御信号を生成する。

【発明の効果】

【0008】

一実施形態では、基板に配置された波長フィルタの光透過特性を制御することなく、出力光の波長を制御できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】（ａ）は関連する第１の波長可変光源を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す波長フィルタの光透過特性を示す図である。

【図2】（ａ）は図１に示す波長可変フィルタの光透過特性の制御を説明するための第１の図であり、（ｂ）は図１に示す波長可変フィルタの光透過特性の制御を説明するための第２の図である。

【図3】（ａ）は関連する第２の波長可変光源を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す波長フィルタの光透過特性を示す図である。

【図4】第１実施形態に係る波長可変光源のブロック図である。

【図5】図４に示す光学部の内部ブロック図である。

【図6】図５に示す波長フィルタの光透過特性の一例を示す図である。

【図7】図４に示す波長制御部の機能ブロック図である。

【図8】図４に示す波長制御部による波長制御処理のフローチャートである。

【図9】第１状態～第６状態のそれぞれの一例を示す図である。

【図10】図８に示すＳ１０６に示す処理のより詳細なフローチャートである。

【図11】図８に示すＳ１０８に示す処理のより詳細なフローチャート（その１）である。

【図12】図８に示すＳ１０８に示す処理のより詳細なフローチャート（その２）である。

【図13】（ａ）は第２実施形態に係る波長可変光源のブロック図であり、（ｂ）は（ａ）に示す波長制御部の機能ブロック図である。

【図14】図１３（ｂ）に示す波長制御部による波長制御処理のフローチャートである。

【図15】図１４に示すＳ４０６に示す処理のより詳細なフローチャートである。

【図16】（ａ）は波長フィルタの制御状態が第１状態である制御範囲の一例を示す図であり、（ｂ）は波長フィルタの制御状態が第２状態である制御範囲の一例を示す図である。

【図17】図１４に示すＳ４０８に示す処理のより詳細なフローチャートである。

【図18】実施形態に係る波長可変光源を有する光モジュールを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下図面を参照して、実施形態に係る波長可変光源、光モジュール及び波長可変光源の制御方法について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。

【0011】

（実施形態に係る波長可変光源に関連する波長可変光源）
実施形態に係る波長可変光源、光モジュール、及び波長可変光源の制御方法について説明する前に、実施形態に係る波長可変光源に関連する波長可変光源について説明する。

【0012】

図１（ａ）は関連する第１の波長可変光源を示す図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す波長フィルタの光透過特性を示す図である。

【0013】

波長可変光源９００は、光源９０２及び波長可変フィルタ９０３を有するＴＬＳ（tunable lasersource Source）チップ９０１と、第１タップ９０４と、第２タップ９０５と、出力モニタ素子９０６と、波長モニタ９０７と、制御部９１０とを有する。

【0014】

ＴＬＳチップ９０１は、シリコン基板等の半導体基板であり、光源９０２及び波長可変フィルタ９０３が搭載される。光源９０２は、例えば半導体レーザであり、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ等の半導体材料から形成され、例えば、自然光を発光する半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier、ＳＯＡ）であってもよい。波長可変フィルタ９０３は、リング共振器とも称され、印加される温度によって共振周波数を制御する共振器を光源９０２と共に形成する。すなわち、光源９０２及び波長可変フィルタ９０３によって形成される共振器は、波長可変フィルタ９０３に印加する温度を調整することで共振周波数が制御される。波長可変フィルタ９０３は、例えば、近接して配置されるペルチェ素子等のヒータに通電する電流を調整することで、温度が調整される。波長可変フィルタ９０３は、制御部９１０から入力される波長制御信号に応じて光源９０２から出力された光から特定の波長の光を出力光として選択する波長選択素子として機能する。波長可変フィルタ９０３の構成はよく知られているので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0015】

第１タップ９０４は、ＴＬＳチップ９０１から入力された光を分波する分波器であり、出力光として出力する光の光量が第２タップ９０５に出力する光の光量よりも多くなるように形成される。一例では、第１タップ９０４は、出力光として出力する光の光量が第２タップ９０５に出力する光の光量の１０倍になるように形成される。

【0016】

第２タップ９０５は、第１タップ９０４から入力された光を分波する分波器であり、出力モニタ素子９０６に出力される光の光量と波長モニタ９０７に出力する光の光量とが略等しくなるように形成される。

【0017】

出力モニタ素子９０６は、例えば、フォトダイオードあり、第３タップ１３を介して入力される光を受光し、受光した光の光量に応じた電流を制御部９１０に出力する。

【0018】

波長モニタ９０７は、波長フィルタ９０８と、モニタ素子９０９とを有する。モニタ素子９０９は、例えば、フォトダイオードあり、波長フィルタ２０を介して入力される光の光量に応じた電流を制御部９１０に出力する。

【0019】

波長フィルタ９０８は、例えば、所定の規格等の波長グリッドの整数倍のＦＳＲを有するエタロンフィルタであり、制御部９１０から印加されるフィルタ制御信号によって印加される温度に応じて光透過特性がシフトされる。波長フィルタ９０８は、例えば、近接して配置されるペルチェ素子等のヒータに通電する電流を調整することで、温度が調整される。モニタ素子９０９は、例えば、フォトダイオードあり、波長フィルタ９０８を介して入力される光の光量に応じた電流を制御部９１０に出力する。

【0020】

制御部９１０は、出力モニタ素子９０６及びモニタ素子９０９から入力される電流に基づいて演算される波長フィルタ９０８の光透過特性に基づいて、波長可変フィルタ９０３の光透過特性を制御する。

【0021】

制御部９１０は、波長可変フィルタ９０３の光透過特性を制御する前に、目標波長において、ＴＬＳチップ９０１から出力される出力光の波長の変化に応じた光透過率の変化量が大きくなるように、波長フィルタ９０８の光透過特性を調整する。例えば、図１（ｂ）において矢印Ａで示される１５５．７６ｎｍが目標波長であるときに、制御部９１０は、１５５．７６ｎｍであるときの波長の変化に応じた光透過率の変化量が大きくなるように、波長フィルタ９０８の光透過特性を調整する。

【0022】

制御部９１０は、目標波長において、出力光の波長の変化に応じた光透過率の変化量が大きくなるように調整された波長フィルタ９０８を使用して、波長可変フィルタ９０３のフ光透過特性を制御する。

【0023】

図２（ａ）は、波長フィルタ９０８が第１状態に調整されたときの制御部９１０による波長可変フィルタ９０３の光透過特性の制御を説明するための図である。図２（ｂ）は、波長フィルタ９０８が第２状態に調整されたときの制御部９１０による波長可変フィルタ９０３の光透過特性の制御を説明するための図である。図２（a）及び２（ｂ）において、横軸はＴＬＳチップ９０１の出力光の波長を示し、縦軸は出力モニタ素子９０６から入力されるに対するモニタ素子９０９から入力される電流の比率で示される波長フィルタ９０８の光透過率を示す。また、図２（a）及び２（ｂ）において、目標波長Ｔを中心値とする制御範囲は、双方向矢印「CaptureRange」で示される。

【0024】

図２（ａ）に示す第１状態において、１５５３．７３５ｎｍである目標波長Ｔを中心とした制御範囲において、波長フィルタ９０８の光透過率は、ＴＬＳチップ９０１の出力光の波長の増加に従って、単調増加する。図２（ａ）に示す第１状態では、波長フィルタ９０８の光透過率が目標波長Ｔに対応する光透過率よりも大きいときは、ＴＬＳチップ９０１の出力光の波長が目標波長Ｔより長いことを示す。一方、波長フィルタ９０８の光透過率が目標波長Ｔに対応する光透過率よりも小さいときは、ＴＬＳチップ９０１の出力光の波長が目標波長Ｔより短いことを示す。

【0025】

図２（ａ）に示す第１状態において、制御部９１０は、波長フィルタ９０８の光透過率が目標波長Ｔに対応する光透過率よりも大きいときは、出力光の波長を短くすることを示す制御信号を波長可変フィルタ９０３に出力する。一方、制御部９１０は、波長フィルタ９０８の光透過率が目標波長Ｔに対応する光透過率よりも小さいときは、出力光の波長を長くすることを示す制御信号を波長可変フィルタ９０３に出力する。

【0026】

図２（ｂ）に示す第２状態において、１５５３．３３ｎｍである目標波長Ｔを中心とした制御範囲において、波長フィルタ９０８の光透過率は、ＴＬＳチップ９０１の出力光の波長の増加に従って、単調減少する。図２（ｂ）に示す第２状態では、波長フィルタ９０８の光透過率が目標波長Ｔに対応する光透過率よりも大きいときは、ＴＬＳチップ９０１の出力光の波長が目標波長Ｔより短いことを示す。一方、波長フィルタ９０８の光透過率が目標波長Ｔに対応する光透過率よりも小さいときは、ＴＬＳチップ９０１の出力光の波長が目標波長Ｔより長いことを示す。

【0027】

図２（ｂ）に示す第２状態において、制御部９１０は、波長フィルタ９０８の光透過率が目標波長Ｔに対応する光透過率よりも大きいときは、出力光の波長を長くすることを示す制御信号を波長可変フィルタ９０３に出力する。一方、制御部９１０は、波長フィルタ９０８の光透過率が目標波長Ｔに対応する光透過率よりも小さいときは、出力光の波長を短くすることを示す制御信号を波長可変フィルタ９０３に出力する。

【0028】

波長可変光源９００では、制御部９１０は、第１状態及び第２状態の２つの状態に波長フィルタ９０８の光透過特性を場合分けして波長可変フィルタ９０３を制御することで、ＴＬＳチップ９０１から出力される出力光の波長を簡便に制御することができる。

【0029】

しかしながら、波長可変光源９００では、ＴＬＳチップ９０１と波長モニタ９０７とが別個の素子として形成されるため、波長可変光源９００を含むモジュールのサイズが大きくなると共に、素子間の光軸調整等の実装コストが増加するおそれがある。

【0030】

図３（ａ）は関連する第２の波長可変光源を示す図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す波長フィルタの光透過特性を示す図である。

【0031】

波長可変光源９２０は、光源９２２と、波長可変フィルタ９２３と、第１タップ９２４と、第２タップ９２５と、出力モニタ素子９２６と、波長モニタ９２７とを有する。光源９２２、波長可変フィルタ９２３、第１タップ９２４、第２タップ９２５、出力モニタ素子９２６及び波長モニタ９２７は、ＴＬＳチップ９２１上に配置される。また、光源９２２、波長可変フィルタ９２３、第１タップ９２４、第２タップ９２５、出力モニタ素子９２６及び波長モニタ９２７は、ＴＬＳチップ９２１上に形成される光導波路を介して接続される。

【0032】

光源９２２～出力モニタ素子９２６の構成及び機能は、ＴＬＳチップ９２１上に配置されること以外は、光源９０２～出力モニタ素子９０６の構成及び機能と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0033】

波長モニタ９２７は、波長フィルタ９２８と、モニタ素子９２９とを有する。モニタ素子９２９の構成及び機能は、ＴＬＳチップ９２１上に配置されること以外は、モニタ素子９０９の構成及び機能と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0034】

波長フィルタ９０８は、光導波路で形成される光フィルタであり、一例では、遅延干渉計型の光フィルタである。

【0035】

波長可変光源９２０は、光源９２２と～波長モニタ９２７等の光学素子を単一のＴＬＳチップ９２１上に配置することができるので、波長可変光源９００を含むモジュールのサイズを小さくできると共に実装コストを低減することができる。

【0036】

しかしながら、波長可変光源９２０では、波長可変フィルタ９２３及び波長モニタ９２７の双方は、ＴＬＳチップ９２１上に配置される。このため、波長可変フィルタ９２３及び波長モニタ９２７の双方の特性を加熱により熱制御すると、印加した熱が互い干渉するため、所望の特性を得られないおそれがあり、波長モニタ９２７は、熱制御されない。波長可変光源９２０では、波長モニタ９２７は、熱制御されないので、波長モニタ９２７の光透過特性をシフトさせることはできない。

【0037】

また、波長モニタ９２７は、入力される光の波長に屈折率が依存する光導波路で形成されるため、波長モニタ９２７のＦＳＲは入力される光の波長に応じて変化するので、波長モニタ９０７のようにＦＳＲを一定に維持することは容易ではない。すなわち、波長モニタ９２７は、ＦＳＲが入力される光の波長に応じて変化するので、ＦＳＲを波長グリッドの整数倍に設定することは容易ではない。

【0038】

この結果、波長可変光源９２０では、矢印Ａで示される目標波長Ｔにおける波長モニタ９２７の光透過率と、矢印Ｂ及びＣのそれぞれで示される目標波長Ｔを中心値とする制御範囲の両端の波長における波長モニタ９２７の光透過率とは一致しないことになる。

【0039】

（実施形態に係る波長可変光源の概要）
実施形態に係る波長可変光源は、波長フィルタがフィルタリングした光の光透過率、並びに目標波長、及び制御範囲の両端の波長のそれぞれに対応する波長フィルタの光透過率のそれぞれの大きさを比較した比較結果に基づいて、出力光の波長を制御する。実施形態に係る波長可変光源は、出力光の波長の目標波長及び制御範囲の両端の波長における光透過率の大きさに応じて場合分けして出力光の波長を制御することで、波長フィルタの光透過特性を制御することなく出力光の波長を制御する。

【0040】

（第１実施形態に係る波長可変光源の構成及び機能）
図４は第１実施形態に係る波長可変光源のブロック図であり、図５は図４に示す光学部の内部ブロック図である。

【0041】

波長可変光源１は、光学部１０１と、制御部５とを有する。光学部１０１は、光源１０と、第１タップ１１と、第２タップ１２と、第３タップ１３と、リングフィルタ１４と、出力モニタ素子１５と、波長モニタ１６とを有する。波長モニタ１６は、波長フィルタ２０と、第１モニタ素子２１と、第２モニタ素子２２とを有する。

【0042】

第１タップ１１は、リングフィルタ１４に出力する光の光量が第２タップに出力する光の光量よりも多くなるように形成される。一例では、第１タップ１１は、リングフィルタ１４に出力する光の光量が第２タップ１２に出力する光の光量の１０倍になるように形成される。

【0043】

第２タップ１２は、出力光として出力される光の光量が第３タップ１３に出力する光の光量よりも多くなるように形成される。一例では、第２タップ１２は、出力光として出力される光の光量が第３タップ１３に出力する光の光量の１０倍になるように形成される。

【0044】

第３タップ１３は、波長モニタ１６に出力する光の光量が出力モニタ素子１５に出力する光の光量よりも多くなるように形成される。一例では、第２タップ１２は、出力光として出力する光の光量が波長モニタ１６に出力する光の光量の２倍になるように形成され、第１モニタ素子２１、第２モニタ素子２２及び出力モニタ素子１５に出力される光の光量が略等しくなる。

【0045】

リングフィルタ１４は、リング共振器とも称され、印加される温度によって共振周波数を制御する共振器を光源１０と共に形成する。すなわち、光源１０及びリングフィルタ１４によって形成される共振器は、リングフィルタ１４に印加する温度を調整することで共振周波数が制御される。リングフィルタ１４は、例えば、近接して配置されるペルチェ素子等のヒータに通電する電流を調整することで、温度が調整される。リングフィルタ１４は、不図示の制御部から入力される波長制御信号に応じて光源１０から出力された光から特定の波長の光を出力光として選択する波長選択素子として機能する。リングフィルタ１４の構成はよく知られているので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0046】

出力モニタ素子１５は、例えば、フォトダイオードあり、第３タップ１３を介して入力される光を受光し、受光した光の光量に応じた電流を不図示の制御部に出力する。

【0047】

波長モニタ１６は、波長フィルタ２０と、第１モニタ素子２１と、第２モニタ素子２２とを有する。第１モニタ素子２１及び第２モニタ素子２２は、例えば、フォトダイオードあり、波長フィルタ２０を介して入力される光の光量に応じた電流を不図示の制御部に出力する。

【0048】

波長フィルタ２０は、分波器３０と、第１導波路３１と、第２導波路３２と、９０°ハイブリッド３３とを有する。波長フィルタ２０は、出力光が通過する２つのフィルタリング経路のそれぞれに対応する２つの出力ポートを有するフィルタである。

【0049】

分波器３０は、例えば、３ｄＢカプラであり、第２タップ１２で分波された出力光を分波する分波器である。分波器３０は、第１導波路３１出力する光の光量と、第２導波路３２出力する光の光量とが等しくなるように形成される。

【0050】

第１導波路３１は、分波器３０と９０°ハイブリッド３３との間に配置され、分波器３０によって分波された一方の光が通過する。第２導波路３２は、第１導波路３１よりも長く、分波器３０と９０°ハイブリッド３３との間に配置され、分波器３０によって分波された他方の光が通過する。

【0051】

９０°ハイブリッド３３は、２×２ＭＭＩとも称される２入力２出力の多モード干渉（Multi Mode Interference、ＭＭＩ）導波路を用いた光分岐器である。９０°ハイブリッド３３は、第１出力ポートＯ１及び第２出力ポートＯ２のそれぞれから出力される第１光Ｐ１及び第２光Ｐ２の光の光量の最大値が一致し且つ位相が９０°シフトするように形成される。９０°ハイブリッド３３は、第１入力ポートＩ１に第１導波路３１を介して入力される光と、第２入力ポートＩ２に第２導波路３２を介して入力される光とを合波して、第１出力ポートＯ１及び第２出力ポートＯ２のそれぞれから出力する。２×２ＭＭＩの構成は良く知られているので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0052】

波長フィルタ２０は、遅延干渉計型のフィルタとして機能して、第１出力ポートＯ１及び第２出力ポートＯ２のそれぞれから出力される光の透過率は、波長に応じて変化する。

【0053】

図６は、波長フィルタ２０の光透過特性の一例を示す図である。図２において、横軸は波長フィルタ２０に入力される光の波長を示し、縦軸は第１出力ポートＯ１及び第２出力ポートＯ２のそれぞれから出力される出力光の光透過率を示す。波形６１は第１出力ポートＯ１から出力される第１光Ｐ１の光透過率を示し、波形６２は第２出力ポートＯ２から出力される第２光Ｐ２の光透過率を示す。第１出力ポートＯ１及び第２出力ポートＯ２のそれぞれから出力される光の光透過率は、第１出力ポートＯ１及び第２出力ポートＯ２のそれぞれから出力される光の光量の第１出力ポートＯ１及び第２出力ポートＯ２から出力される光の合計の光量に対する比率である。

【0054】

図６において矢印Ａで示される波長１５４８．９１４ｎｍの近傍では、第１光Ｐ１に対応する波形６１の傾きが最大になる一方、第２光Ｐ２に対応する波形６２の傾きが最小になる。すなわち、波長１５４８．９１４ｎｍの近傍では、第１光Ｐ１は、波長の変化に応じた光透過率の変化量が最大になる。

【0055】

図６において矢印Ｂで示される波長１５４９．３１１ｎｍの近傍では、第１光Ｐ１に対応する波形６１の傾きが最小になる一方、第２光Ｐ２に対応する波形６２の傾きが最大になる。すなわち、波長１５４９．３１１ｎｍの近傍では、第２光Ｐ２は、波長の変化に応じた光透過率の変化量が最大になる。

【0056】

波長の変化に応じた光透過率の変化量に基づいてリングフィルタ１４に印加する温度を調整して出力光の波長を制御するとき、波長の変化に応じた光透過率の変化量が大きいほど、出力光の波長を精度良く制御することができる。図６において矢印Ａで示される波長１５４８．９１４ｎｍの近傍では、制御部５は、波長の変化に応じた光透過率の変化量が最大になる第１光Ｐ１を受光する第１モニタ素子２１から入力される電流に応じてリングフィルタ１４に印加する温度を調整する。一方、矢印Ｂで示される波長１５４９．３１１ｎｍの近傍では、不図示の制御部は、波長の変化に応じた光透過率の変化量が最大になる第２光Ｐ２を受光する第２モニタ素子２２から入力される電流に応じてリングフィルタ１４に印加する温度を調整する。波長の変化に応じた光透過率の変化量が最大になる光が入力されるモニタ素子から入力される電流を使用してリングフィルタ１４に印加する温度を調整することで、出力光の波長を精度良く制御することができる。

【0057】

制御部５は、例えば、基板上に形成されたＣＭＯＳトランジスタで形成された論理回路及びフラッシュメモリ等で形成された記憶回路によって形成される。制御部５は、論理回路により形成される波長制御部５０１及び出力制御部５０２と、揮発性メモリ及び不揮発性メモリで形成される記憶部５０３とを有する。

【0058】

図７は、波長制御部５０１の機能ブロック図である。

【0059】

波長制御部５０１は、情報取得部５１１と、使用特性決定部５１２と、制御状態決定部５１３と、波長推定部５１４と、制御方向決定部５１５と、波長制御信号出力部５１６とを有する。

【0060】

図８は、波長制御部５０１による波長制御処理のフローチャートである。図８に示す波長制御処理は、波長制御部５０１を形成する論理回路によって実行される。

【0061】

まず、情報取得部５１１は、波長可変光源１の出力光の目標の波長を示す目標波長を取得する（Ｓ１０１）。目標波長は、記憶部５０３に記憶され、情報取得部５１１は、記憶部５０３に記憶された目標波長を取得する。

【0062】

情報取得部５１１は、出力光の光量に応じて出力モニタ素子１５から供給される電流を示す出力検出信号を光学部１０１から取得する（Ｓ１０２）。次いで、情報取得部５１１は、第１光Ｐ１の光量に応じて第１モニタ素子２１から供給される電流を示す第１波長検出信号を光学部１０１から取得する（Ｓ１０３）。次いで、情報取得部５１１は、第２光Ｐ２の光量に応じて第２モニタ素子２２から供給される電流を示す第２波長検出信号を光学部１０１から取得する（Ｓ１０４）。

【0063】

次いで、使用特性決定部５１２は、第１波長検出信号及び第２波長検出信号の何れに対応する電流を波長制御処理に使用するかを決定する（Ｓ１０５）。使用特性決定部５１２は、記憶部５０３に記憶されるフィルタ特性テーブル５３２を参照して、Ｓ１０１の処理で取得された目標波長に応じて、第１波長検出信号及び第２波長検出信号の何れに対応する電流を波長制御処理に使用するかを決定する。フィルタ特性テーブル５３２は、例えば、図６に示すように所定の温度における波長と波長モニタ１６の光透過率との関係を記憶する。また、フィルタ特性テーブル５３２は、リングフィルタ１４に印加する温度に応じた複数のテーブルを含んでもよい。例えば、目標波長が図６において矢印Ａで示される波長１５４８．９１４ｎｍであるとき、使用特性決定部５１２は、第１モニタ素子２１から入力される第１波長検出信号を波長制御処理に使用すると決定する。また、目標波長が図６において矢印Ｂで示される波長１５４９．３１１ｎｍであるとき、使用特性決定部５１２は、第２モニタ素子２２から入力される第２波長検出信号に対応する電流を波長制御処理に使用すると決定する。

【0064】

使用特性決定部５１２によって第１波長検出信号に対応する電流を波長制御処理に使用すると決定される（Ｓ１０５－Ｙ）と、処理はＳ１０６に進む。制御状態決定部５１３は、目標波長に対応する第１透過率、目標波長を含む所定の制御範囲の短波長端に対応する第２透過率、及び制御範囲の長波長端に対応する第３透過率に基づいて、波長フィルタ２０の制御状態を決定する（Ｓ１０６）。具体的には、制御状態決定部５１３は、波長フィルタ２０の制御状態が第１状態～第６状態の何れかであるかを決定する。

【0065】

図９は、第１状態～第６状態のそれぞれの一例を示す図である。図９において、制御範囲は、双方向矢印「CaptureRange」で示される。

【0066】

第１状態Ｓ１では、目標波長Ｔは１５５３．３２ｎｍであり、目標波長Ｔに対応する第１透過率は０．１７である。また、制御範囲の短波長端Ｓの波長は１５５２．９２ｎｍであり、制御範囲の短波長端Ｓに対応する第２透過率は０．１１である。また、制御範囲の長波長端の波長Ｌは１５５３．７２ｎｍであり、制御範囲の長波長端Ｌに対応する第３透過率は０．２０である。第１状態Ｓ１では、第２透過率が一番大きく、第３透過率が一番小さく、第１透過率が第２透過率と第３透過率との間の値になる。

【0067】

第２状態Ｓ２では、目標波長Ｔは１５６０．６０ｎｍであり、目標波長Ｔに対応する第１透過率は０．１９である。また、制御範囲の短波長端Ｓの波長は１５６０．２０ｎｍであり、制御範囲の短波長端Ｓに対応する第２透過率は０．０６である。また、制御範囲の長波長端の波長Ｌは１５６１．００ｎｍであり、制御範囲の長波長端Ｌに対応する第３透過率は０．１７である。第２状態Ｓ２では、第１透過率が一番大きく、第２透過率が一番小さく、第３透過率が第１透過率と第２透過率との間の値になる。

【0068】

第３状態Ｓ３では、目標波長Ｔは１５６１．４２ｎｍであり、目標波長Ｔに対応する第１透過率は０．０９である。また、制御範囲の短波長端Ｓの波長は１５６１．０２ｎｍであり、制御範囲の短波長端Ｓに対応する第２透過率は０．１７である。また、制御範囲の長波長端の波長Ｌは１５６１．８２ｎｍであり、制御範囲の長波長端Ｌに対応する第３透過率は０．２８である。第３状態Ｓ３では、第３透過率が一番大きく、第１透過率が一番小さく、第２透過率が第１透過率と第３透過率との間の値になる。第３状態Ｓ３は、第２状態Ｓ２を上下及び左右に反転した状態である。

【0069】

第４状態Ｓ４では、目標波長Ｔは１５６１．８２ｎｍであり、目標波長Ｔに対応する第１透過率は０．２８である。また、制御範囲の短波長端Ｓの波長は１５６１．４２ｎｍであり、制御範囲の短波長端Ｓに対応する第２透過率は０．０９である。また、制御範囲の長波長端の波長Ｌは１５６２．２２ｎｍであり、制御範囲の長波長端Ｌに対応する第３透過率は０．０２である。第３状態Ｓ３では、第１透過率が一番大きく、第３透過率が一番小さく、第２透過率が第１透過率と第３透過率との間の値になる。第４状態Ｓ４は、第３状態Ｓ３を上下に反転した状態である。

【0070】

第５状態Ｓ５では、目標波長Ｔは１５６０．２０ｎｍであり、目標波長Ｔに対応する第１透過率は０．０７である。また、制御範囲の短波長端Ｓの波長は１５５９．８０ｎｍであり、制御範囲の短波長端Ｓに対応する第２透過率は０．２９である。また、制御範囲の長波長端の波長Ｌは１５６０．６０ｎｍであり、制御範囲の長波長端Ｌに対応する第３透過率は０．１９である。第２状態Ｓ２では、第２透過率が一番大きく、第１透過率が一番小さく、第３透過率が第１透過率と第２透過率との間の値になる。第５状態Ｓ５は、第２状態Ｓ２を上下に反転した状態である。

【0071】

第６状態Ｓ６では、目標波長Ｔは１５６１．００ｎｍであり、目標波長Ｔに対応する第１透過率は０．１７である。また、制御範囲の短波長端Ｓの波長は１５６０．６０ｎｍであり、制御範囲の短波長端Ｓに対応する第２透過率は０．１９である。また、制御範囲の長波長端の波長Ｌは１５６１．４０ｎｍであり、制御範囲の長波長端Ｌに対応する第３透過率は０．０９である。第６状態Ｓ６では、第３透過率が一番大きく、第２透過率が一番小さく、第１透過率が第２透過率と第３透過率との間の値になる。第６状態Ｓ６は、第１状態Ｓ１を上下に反転した状態である。

【0072】

図１０は、Ｓ１０６に示す処理のより詳細なフローチャートである。

【0073】

まず、制御状態決定部５１３は、フィルタ特性テーブル５３２を参照して、目標波長Ｔに対応する第１透過率を取得する（Ｓ２０１）。次いで、制御状態決定部５１３は、フィルタ特性テーブル５３２を参照して、目標波長Ｔを含む所定の制御範囲の短波長端Ｓに対応する第２透過率を取得する（Ｓ２０２）。次いで、制御状態決定部５１３は、フィルタ特性テーブル５３２を参照して、目標波長Ｔを含む所定の制御範囲Ｓの長波長端に対応する第３透過率を取得する（Ｓ２０３）。制御範囲は、例えば、目標波長を中心とし、短波長側、及び長波長側に同一の幅を有する。

【0074】

次いで、制御状態決定部５１３は、第２透過率が第３透過率より小さいか否かを判定する（Ｓ２０４）。制御状態決定部５１３は、第２透過率が第３透過率より小さいと判定する（Ｓ２０４－Ｙ）と、第１透過率が第３透過率より大きいか否かを判定する（Ｓ２０５）。制御状態決定部５１３は、第１透過率が第３透過率より大きいと判定する（Ｓ２０５－Ｙ）と、第１透過率が第３透過率より小さいか否かを判定する（Ｓ２０６）。制御状態決定部５１３は、第１透過率が第３透過率より小さいと判定する（Ｓ２０６－Ｙ）と、波長フィルタ２０の制御状態を第１状態Ｓ１に決定する（Ｓ２０７）。一方、制御状態決定部５１３は、第１透過率が第３透過率より大きいと判定する（Ｓ２０６－Ｎ）と、波長フィルタ２０の制御状態を第２状態Ｓ２に決定する（Ｓ２０８）。制御状態決定部５１３は、第１透過率が第３透過率より大きいと判定する（Ｓ２０５－Ｎ）と、波長フィルタ２０の制御状態を第３状態Ｓ３に決定する（Ｓ２０９）。

【0075】

制御状態決定部５１３は、第２透過率が第３透過率より大きいと判定する（Ｓ２０４－Ｎ）と、第１透過率が第２透過率より大きいか否かを判定する（Ｓ２１０）。制御状態決定部５１３は、第１透過率が第２透過率より大きいと判定する（Ｓ２１０－Ｙ）と、波長フィルタ２０の制御状態を第４状態Ｓ４に決定する（Ｓ２１１）。制御状態決定部５１３は、第１透過率が第２透過率より小さいと判定する（Ｓ２１０－Ｎ）と、第１透過率が第３透過率より小さいか否かを判定する（Ｓ２１２）。制御状態決定部５１３は、第１透過率が第３透過率より小さいと判定する（Ｓ２１２－Ｎ）と、波長フィルタ２０の制御状態を第５状態Ｓ５に決定する（Ｓ２１３）。制御状態決定部５１３は、第１透過率が第３透過率より大きいと判定する（Ｓ２１２－Ｎ）と、波長フィルタ２０の制御状態を第６状態Ｓ６に決定する（Ｓ２１４）。

【0076】

波長推定部５１４は、波長フィルタ２０の制御状態を決定する（Ｓ１０６）と、第１波長検出信号に対応する電流を使用して光学部１０１から出力される出力光の波長を推定する（Ｓ１０７）。波長推定部５１４は、Ｓ１０２の処理で取得された出力検出信号に対応する電流に対するＳ１０３の処理で取得された第１波長検出信号に対応する電流の比率に基づいて、光学部１０１から出力される出力光の波長を推定する。例えば、波長推定部５１４は、Ｓ１０１の処理で取得した電流に対するＳ１０２の処理で取得した電流の比率と、記憶部５０３に記憶される電流比と波長との関係を示すテーブルとの比較に基づいて、出力光の波長を推定する。

【0077】

次いで、制御方向決定部５１５は、フィルタ特性テーブル５３２を参照して、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御するか、又は波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御するかを決定する（Ｓ１０８）。

【0078】

図１１はＳ１０８に示す処理のより詳細なフローチャート（その１）であり、図１２はＳ１０８に示す処理のより詳細なフローチャート（その２）である。

【0079】

まず、制御方向決定部５１５は、波長フィルタ２０の制御状態が第１状態Ｓ１であるか否かを判定する（Ｓ３０１）。制御方向決定部５１５は、波長フィルタ２０の制御状態が第１状態Ｓ１であると判定する（Ｓ３０１－Ｙ）と、Ｓ１０７の処理で推定された出力光の波長に対応する出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より大きいか否かを判定する（Ｓ３０２）。制御方向決定部５１５は、出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より大きいと判定する（Ｓ３０２－Ｙ）と、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０３）。一方、制御方向決定部５１５は、出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より小さいと判定する（Ｓ３０２－Ｎ）と、波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０４）。

【0080】

図９に示すように、第１状態Ｓ１では、目標波長Ｔに対応する第１透過率が第２透過率と第３透過率との間の値になるので、推定された出力光の波長に対応する出力透過率と目標波長Ｔに対応する第１透過率との比較により制御方向を決定することができる。すなわち、制御方向決定部５１５は、出力透過率とが第１透過率よりも小さいときに波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御し、出力透過率とが第１透過率よりも大きいときに波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御する。

【0081】

制御方向決定部５１５は、波長フィルタ２０の制御状態が第１状態Ｓ１でないと判定する（Ｓ３０１－Ｎ）と、波長フィルタ２０の制御状態が第２状態Ｓ２であるか否かを判定する（Ｓ３０５）。制御方向決定部５１５は、波長フィルタ２０の制御状態が第２状態Ｓ２であると判定する（Ｓ３０５－Ｙ）と、Ｓ１０７の処理で推定された出力光の波長に対応する出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より小さいか否かを判定する（Ｓ３０６）。制御方向決定部５１５は、推定された出力光の波長に対応する光透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より大きいと判定する（Ｓ３０６－Ｎ）と、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０３）。一方、制御方向決定部５１５は、出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より小さいと判定する（Ｓ３０６－Ｙ）と、出力透過率が制御範囲の長波長端Ｌに対応する第３透過率より大きいか否かを判定する（Ｓ３０７）。制御方向決定部５１５は、光透過率が第３透過率より小さいと判定する（Ｓ３０７－Ｎ）と、波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０３）。

【0082】

一方、制御方向決定部５１５は、透過率が第３透過率より大きいと判定する（Ｓ３０７－Ｙ）と、出力光の波長を若干長くするようにリングフィルタを制御する（Ｓ３０８）。次いで、制御方向決定部５１５は、Ｓ３０８の処理に応じて出力透過率が増加したか否かを判定する（Ｓ３０９）。制御方向決定部５１５は、３０８の処理に応じて出力透過率が増加したと判定する（Ｓ３０９－Ｙ）と、波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０４）。一方、制御方向決定部５１５は、３０８の処理に応じて出力透過率が減少したと判定する（Ｓ３０９－Ｎ）と、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０３）。

【0083】

図９に示すように、第２状態Ｓ２では、出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率よりも小さく且つ制御範囲の長波長端Ｌに対応する第３透過率よりも大きいときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも小さい場合と出力透過率が大きい場合とがある。第２状態Ｓ２では、出力透過率が第１透過率よりも小さく且つ第３透過率よりも大きいときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも短い場合、出力光の波長の増加に従って出力透過率は増加する。一方、第２状態Ｓ２では、出力透過率が第１透過率よりも小さく且つ第３透過率よりも大きいときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも長い場合、出力光の波長の増加に従って出力透過率は減少する。

【0084】

第２状態Ｓ２では、制御方向決定部５１５は、出力透過率が第１透過率よりも小さく且つ第３透過率よりも大きいときに、出力光の波長を若干長くしたときの出力透過率の変化に基づいて、出力光の波長が目標波長Ｔよりも長いか否かを判定する。制御方向決定部５１５は、出力光の波長を若干長くしたことに応じて出力透過率が増加したときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも短いと判定して、波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御することを決定する。一方、制御方向決定部５１５は、出力光の波長を若干長くしたことに応じて出力透過率が減少したときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも長いと判定して、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御することを決定する。

【0085】

制御方向決定部５１５は、波長フィルタ２０の制御状態が第２状態Ｓ２でないと判定する（Ｓ３０５－Ｎ）と、波長フィルタ２０の制御状態が第３状態Ｓ３であるか否かを判定する（Ｓ３１０）。制御方向決定部５１５は、波長フィルタ２０の制御状態が第３状態Ｓ３であると判定する（Ｓ３１０－Ｙ）と、Ｓ１０７の処理で推定された出力光の波長に対応する出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より大きいか否かを判定する（Ｓ３１１）。制御方向決定部５１５は、推定された出力光の波長に対応する光透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より小さいと判定する（Ｓ３１１－Ｎ）と、波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０４）。一方、制御方向決定部５１５は、出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より大きいと判定する（Ｓ３１１－Ｙ）と、出力透過率が制御範囲の短波長端Ｓに対応する第２透過率より小さいか否かを判定する（Ｓ３１２）。制御方向決定部５１５は、光透過率が第２透過率より大きいと判定する（Ｓ３１２－Ｎ）と、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０３）。

【0086】

一方、制御方向決定部５１５は、光透過率が第２透過率より小さいと判定する（Ｓ３１２－Ｙ）と、出力光の波長を若干長くするようにリングフィルタを制御する（Ｓ３１３）。次いで、制御方向決定部５１５は、Ｓ３１３の処理に応じて出力透過率が増加したか否かを判定する（Ｓ３１４）。制御方向決定部５１５は、３１３の処理に応じて出力透過率が増加したと判定する（Ｓ３１４－Ｙ）と、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０３）。一方、制御方向決定部５１５は、３０８の処理に応じて出力透過率が減少したと判定する（Ｓ３１４－Ｎ）と、波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０４）。

【0087】

図９に示すように、第３状態Ｓ３では、出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率よりも大きく且つ制御範囲の短波長端Ｓに対応する第２透過率よりも小さいときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも小さい場合と出力透過率が大きい場合とがある。第３状態Ｓ３では、出力透過率が第１透過率よりも大きく且つ第２透過率よりも小さいときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも短い場合、出力光の波長の増加に従って出力透過率は減少する。一方、第２状態Ｓ２では、出力透過率が第１透過率よりも大きく且つ第２透過率よりも小さいときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも長い場合、出力光の波長の増加に従って出力透過率は増加する。

【0088】

第３状態Ｓ３では、制御方向決定部５１５は、出力透過率が第１透過率よりも大きく且つ第２透過率よりも小さいときに、出力光の波長を若干長くしたときの出力透過率の変化に基づいて、出力光の波長が目標波長Ｔよりも長いか否かを判定する。制御方向決定部５１５は、出力光の波長を若干長くしたことに応じて出力透過率が増加したときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも長いと判定して、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御することを決定する。一方、制御方向決定部５１５は、出力光の波長を若干長くしたことに応じて出力透過率が減少したときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも短いと判定して、波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御することを決定する。

【0089】

制御方向決定部５１５は、波長フィルタ２０の制御状態が第３状態Ｓ３でないと判定する（Ｓ３１０－Ｎ）と、波長フィルタ２０の制御状態が第４状態Ｓ４であるか否かを判定する（Ｓ３１５）。制御方向決定部５１５は、波長フィルタ２０の制御状態が第４状態Ｓ４であると判定する（Ｓ３１５－Ｙ）と、Ｓ１０７の処理で推定された出力光の波長に対応する出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より小さいか否かを判定する（Ｓ３１６）。制御方向決定部５１５は、推定された出力光の波長に対応する光透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より大きいと判定する（Ｓ３１６－Ｎ）と、波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０４）。一方、制御方向決定部５１５は、出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より小さいと判定する（Ｓ３１６－Ｙ）と、出力透過率が制御範囲の短波長端Ｓに対応する第２透過率より大きいか否かを判定する（Ｓ３１７）。制御方向決定部５１５は、光透過率が第２透過率より小さいと判定する（Ｓ３１７－Ｎ）と、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０３）。

【0090】

一方、制御方向決定部５１５は、光透過率が第２透過率より大きいと判定する（Ｓ３１７－Ｙ）と、出力光の波長を若干長くするようにリングフィルタを制御する（Ｓ３１８）。次いで、制御方向決定部５１５は、Ｓ３１８の処理に応じて出力透過率が増加したか否かを判定する（Ｓ３１９）。制御方向決定部５１５は、３１３の処理に応じて出力透過率が増加したと判定する（Ｓ３１９－Ｙ）と、波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０４）。一方、制御方向決定部５１５は、３０８の処理に応じて出力透過率が減少したと判定する（Ｓ３１９－Ｎ）と、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０３）。

【0091】

図９に示すように、第４状態Ｓ４では、出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率よりも小さく且つ制御範囲の短波長端Ｓに対応する第２透過率よりも大きいときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも小さい場合と出力透過率が大きい場合とがある。第４状態Ｓ４では、出力透過率が第１透過率よりも小さく且つ第２透過率よりも大きいときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも短い場合、出力光の波長の増加に従って出力透過率は増加する。一方、第２状態Ｓ２では、出力透過率が第１透過率よりも大きく且つ第２透過率よりも小さいときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも長い場合、出力光の波長の増加に従って出力透過率は減少する。

【0092】

第４状態Ｓ４では、制御方向決定部５１５は、出力透過率が第１透過率よりも小さく且つ第２透過率よりも大きいときに、出力光の波長を若干長くしたときの出力透過率の変化に基づいて、出力光の波長が目標波長Ｔよりも長いか否かを判定する。制御方向決定部５１５は、出力光の波長を若干長くしたことに応じて出力透過率が減少したときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも長いと判定して、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御することを決定する。一方、制御方向決定部５１５は、出力光の波長を若干長くしたことに応じて出力透過率が増加したときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも短いと判定して、波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御することを決定する。

【0093】

制御方向決定部５１５は、波長フィルタ２０の制御状態が第４状態Ｓ４でないと判定する（Ｓ３１５－Ｎ）と、波長フィルタ２０の制御状態が第５状態Ｓ５であるか否かを判定する（Ｓ３２０）。制御方向決定部５１５は、波長フィルタ２０の制御状態が第５状態Ｓ５であると判定する（Ｓ３２０－Ｙ）と、Ｓ１０７の処理で推定された出力光の波長に対応する出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より大きいか否かを判定する（Ｓ３２１）。制御方向決定部５１５は、推定された出力光の波長に対応する光透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より小さいと判定する（Ｓ３２１－Ｎ）と、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０３）。一方、制御方向決定部５１５は、出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より大きいと判定する（Ｓ３２１－Ｙ）と、出力透過率が制御範囲の超波長端Ｌに対応する第３透過率より小さいか否かを判定する（Ｓ３２２）。制御方向決定部５１５は、光透過率が第３透過率より大きいと判定する（Ｓ３２２－Ｎ）と、波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０４）。

【0094】

一方、制御方向決定部５１５は、光透過率が第３透過率より小さいと判定する（Ｓ３２２－Ｙ）と、出力光の波長を若干長くするようにリングフィルタを制御する（Ｓ３２３）。次いで、制御方向決定部５１５は、Ｓ３２３の処理に応じて出力透過率が増加したか否かを判定する（Ｓ３２４）。制御方向決定部５１５は、３１３の処理に応じて出力透過率が増加したと判定する（Ｓ３２４－Ｙ）と、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０３）。一方、制御方向決定部５１５は、３０８の処理に応じて出力透過率が減少したと判定する（Ｓ３２４－Ｎ）と、波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０４）。

【0095】

図９に示すように、第５状態Ｓ５は、出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率よりも大きく且つ制御範囲の長波長端Ｌに対応する第３透過率よりも小さいときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも小さい場合と出力透過率が大きい場合とがある。第５状態Ｓ５では、出力透過率が第１透過率よりも大きく且つ第３透過率よりも小さいときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも短い場合、出力光の波長の増加に従って出力透過率は減少する。一方、第２状態Ｓ２では、出力透過率が第１透過率よりも大きく且つ第３透過率よりも小さいときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも長い場合、出力光の波長の増加に従って出力透過率は増加する。

【0096】

第５状態Ｓ５では、制御方向決定部５１５は、出力透過率が第１透過率よりも大きく且つ第３透過率よりも小さいときに、出力光の波長を若干長くしたときの出力透過率の変化に基づいて、出力光の波長が目標波長Ｔよりも長いか否かを判定する。制御方向決定部５１５は、出力光の波長を若干長くしたことに応じて出力透過率が増加したときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも長いと判定して、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御することを決定する。一方、制御方向決定部５１５は、出力光の波長を若干長くしたことに応じて出力透過率が減少したときに、出力光の波長が目標波長Ｔよりも短いと判定して、波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御することを決定する。

【0097】

制御方向決定部５１５は、波長フィルタ２０の制御状態が第５状態Ｓ５でないと判定する（Ｓ３０１－Ｎ）と、Ｓ１０７の処理で推定された出力光の波長に対応する出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より大きいか否かを判定する（Ｓ３２５）。制御方向決定部５１５は、出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より大きいと判定する（Ｓ３２５－Ｙ）と、波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０４）。一方、制御方向決定部５１５は、出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より小さいと判定する（Ｓ３２５－Ｎ）と、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御することを決定する（Ｓ３０３）。

【0098】

図９に示すように、第６状態Ｓ６では、目標波長Ｔに対応する第１透過率が第２透過率と第３透過率との間の値になるので、推定された出力光の波長に対応する出力透過率と目標波長Ｔに対応する第１透過率との比較により制御方向を決定することができる。すなわち、制御方向決定部５１５は、出力透過率とが第１透過率よりも小さいときに波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御し、出力透過率とが第１透過率よりも大きいときに波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御する。

【0099】

波長制御信号出力部５１６は、Ｓ１０８の処理により波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御すると決定される（Ｓ１０９－Ｙ）と、出力光の波長を短くすることを示す波長制御信号を光学部１０１に出力する（Ｓ１１０）。光学部１０１の不図示のヒータは、波長制御信号が入力されることに応じて、出力光の波長を短くするようにリングフィルタ１４の温度を調整する。

【0100】

波長制御信号出力部５１６は、Ｓ１０８の処理により波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御すると決定される（Ｓ１０９－Ｙ）と、出力光の波長を短くすることを示す波長制御信号を光学部１０１に出力する（Ｓ１１１）。光学部１０１の不図示のヒータは、波長制御信号が入力されることに応じて、出力光の波長を長くするようにリングフィルタ１４の温度を調整する。

【0101】

使用特性決定部５１２は、第２波長検出信号に対応する電流を波長制御処理に使用すると決定する（Ｓ１０５－Ｎ）と、処理はＳ１１２に進む。Ｓ１１２～Ｓ１１７の処理は、第２波長検出信号に対応する電流を波長制御処理に使用すること以外はＳ１０６～Ｓ１１１の処理の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0102】

波長制御部５０１は、出力光の波長が目標波長よりも短いと判定する（Ｓ１１０－Ｎ）と、出力光の波長を長くすることを示す波長制御信号を光学部１０１に出力する（Ｓ１１２）。光学部１０１の不図示のヒータは、波長制御信号が入力されることに応じて、出力光の波長を長くするようにリングフィルタ１４の温度を調整する。

【0103】

出力制御部５０２は、出力光の光量に応じて出力モニタ素子１５から供給される電流を示す出力検出信号を光学部１０１から取得し、取得した出力検出信号に対応する電流に基づいて、出力光の光量を制御する。例えば、出力制御部５０２は、出力検出信号に対応する電流と、記憶部５０３に記憶される電流と光量との関係を示すテーブルに基づいて出力光の光量を決定し、出力検出信号に対応する光量と記憶部５０３に記憶される目標光量とを比較する。

【0104】

出力制御部５０２は、出力検出信号に対応する光量が目標光量より大きいときに、出力光の光量を小さくすることを示す第１出力制御信号及び第２出力制御信号を光学部１０１に出力する。また、出力制御部５０２は、出力検出信号に対応する光量が目標光量より小さいときに、出力光の光量を大きくすることを示す第１出力制御信号及び第２出力制御信号を光学部１０１に出力する。

【0105】

第１出力制御信号は、例えば、光学部１０１の光源１０に供給される電流であり、第２出力制御信号は、例えば、光学部１０１の不図示の増幅器に供給される電流である。出力制御部５０２は、第１出力制御信号及び第２出力制御信号を交互に出力して出力光の光量を制御してもよく、第１出力制御信号及び第２出力制御信号のそれぞれに対応する電流を所定の割合で変化させることで出力光の光量を制御してもよい。

【0106】

（第１実施形態に係る波長可変光源の作用効果）
第１実施形態に係る波長可変光源は、出力透過率及び第１透過率～第３透過率の大きさに基づいて生成した制御信号によって出力光の波長を制御するので、基板に配置された波長フィルタの光透過特性を制御することなく、出力光の波長を制御できる。

【0107】

具体的には、第１実施形態に係る波長可変光源は、第１透過率～第３透過率の大きさに基づいて決定された波長フィルタの制御状態と、出力透過率及び第１透過率～第３透過率の大きさに基づいて制御信号を生成する。第１実施形態に係る波長可変光源は、目標波長に対応する第１透過率、並びに所定の制御範囲の両端に対応する第２透過率及び第３透過率から波長フィルタの制御状態を決定するので、波長モニタのＦＳＲが変化しても所望の制御を実現できる。

【0108】

第１実施形態に係る波長可変光源は、第１透過率が第２透過率と第３透過率との間の値ではないときに、出力光の波長を変化させたときの出力透過率の変化に基づいて出力光の波長を制御することで波長モニタのＦＳＲの影響を受けない制御を実現している。

【0109】

（第２実施形態に係る波長可変光源の構成及び機能）
図１３（ａ）は第２実施形態に係る波長可変光源のブロック図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示す波長制御部の機能ブロック図である。

【0110】

波長可変光源２は、制御部６を制御部５の代わりに有することが波長可変光源１と相違する。制御部６は、波長制御部６０１を波長制御部５０１の代わりに有することが制御部５と相違する。波長制御部６０１以外の波長制御部６０１の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された波長制御部６０１の構成要素の構成及び機能と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0111】

波長制御部６０１は、制御範囲決定部６１３及び制御方向決定部６１５を制御状態決定部５１３及び制御方向決定部５１５の代わりに有することが波長制御部５０１と相違する。

【0112】

図１４は、波長制御部６０１による波長制御処理のフローチャートである。図１４に示す波長制御処理は、波長制御部６０１を形成する論理回路によって実行される。

【0113】

Ｓ４０１～Ｓ４０５の処理は、Ｓ１０１～Ｓ１０５の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。制御範囲決定部６１３は、波長可変光源２の出力光の波長を制御する制御範囲を第１透過率、第２透過率及び第３透過率が同一値になるように決定する（Ｓ４０６）。

【0114】

図１５は、Ｓ４０６に示す処理のより詳細なフローチャートである。

【0115】

まず、制御範囲決定部６１３は、フィルタ特性テーブル５３２を参照して、目標波長Ｔに対応する第１透過率を取得する（Ｓ５０１）。次いで、制御範囲決定部６１３は、フィルタ特性テーブル５３２を参照して、第１透過率と同一の値を有する短波長側に隣接する透過率に対応する波長を短波長端Ｓに決定する（Ｓ５０２）。次いで、制御範囲決定部６１３は、フィルタ特性テーブル５３２を参照して、第１透過率と同一の値を有する長波長側に隣接する光透過率に対応する波長を長波長端Ｌに決定する（Ｓ５０３）。そして、制御範囲決定部６１３は、Ｓ５０１～Ｓ５０３の処理で範囲が決定された制御範囲において、波長フィルタ２０の制御状態が第１状態又は第１状態と異なる第２状態の何れかであるかを決定する（Ｓ５０４）。

【0116】

図１６（ａ）は波長フィルタ２０の制御状態が第１状態である制御範囲の一例を示す図であり、図１６（ｂ）は波長フィルタ２０の制御状態が第２状態である制御範囲の一例を示す図である。図１６（ａ）及び１６（ｂ）において、制御範囲は、双方向矢印「CaptureRange」で示される。

【0117】

図１６（ａ）に示す第１状態では、目標波長Ｔの近傍において、波長フィルタ２０の透過率は、波長可変光源２の出力光の波長の増加に従って、単調増加する。第１状態では、制御範囲において、出力光の波長が目標波長Ｔよりも大きいときに、出力透過率は、目標波長Ｔに対応する第１透過率よりも大きくなる。また、第１状態では、制御範囲において、出力光の波長が目標波長Ｔよりも小さいときに、出力透過率は、目標波長Ｔに対応する第１透過率よりも小さくなる。

【0118】

一方、図１６（ｂ）に示す第２状態では、目標波長Ｔの近傍において、波長フィルタ２０の光透過率は、波長可変光源２の出力光の波長の増加に従って、単調減少する。第２状態では、制御範囲において、出力光の波長が目標波長Ｔよりも大きいときに、出力透過率は、目標波長Ｔに対応する第１透過率よりも小さくなる。また、第２状態では、制御範囲において、出力光の波長が目標波長Ｔよりも小さいときに、出力透過率は、目標波長Ｔに対応する第１透過率よりも大きくなる。

【0119】

制御範囲決定部６１３は、フィルタ特性テーブル５３２を参照して、目標波長Ｔの近傍において出力光の波長の増加に従って波長フィルタ２０の光透過率が単調増加するか否かに基づいて、制御範囲が第１状態又は第２状態の何れかであるかを決定する。

【0120】

制御範囲決定部６１３によって波長可変光源２の出力光の波長を制御する制御範囲が決定される（Ｓ４０６）と、波長推定部５１４は、第１波長検出信号に対応する電流を使用して光学部１０１から出力される出力光の波長を推定する（Ｓ４０７）。

【0121】

次いで、制御方向決定部６１５は、出力透過率と第１透過率との大きさに基づいて、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御するか、又は波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御するかを決定する（Ｓ４０８）。

【0122】

図１７は、Ｓ４０８に示す処理のより詳細なフローチャートである。

【0123】

まず、制御方向決定部６１５は、波長フィルタ２０の制御状態が第１状態であるか又は第２状態であるかを判定する（Ｓ６０１）。

【0124】

制御方向決定部６１５は、波長フィルタ２０の制御状態が第１状態であると判定する（Ｓ６０１－Ｙ）と、Ｓ４０７の処理で推定された出力光の波長に対応する出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より大きいか否かを判定する（Ｓ６０２）。制御方向決定部６１５は、出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より大きいと判定する（Ｓ６０２－Ｙ）と、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御することを決定する（Ｓ６０３）。一方、制御方向決定部５１５は、出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より小さいと判定する（Ｓ６０２－Ｎ）と、波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御することを決定する（Ｓ６０４）。

【0125】

制御方向決定部６１５は、波長フィルタ２０の制御状態が第２状態であると判定する（Ｓ６０１－Ｎ）と、Ｓ４０７の処理で推定された出力光の波長に対応する出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より大きいか否かを判定する（Ｓ６０５）。制御方向決定部６１５は、出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より大きいと判定する（Ｓ６０２－Ｙ）と、波長可変光源１の出力光の波長を長くする方向に制御することを決定する（Ｓ６０４）。一方、制御方向決定部５１５は、出力透過率が目標波長Ｔに対応する第１透過率より小さいと判定する（Ｓ６０２－Ｎ）と、波長可変光源１の出力光の波長を短くする方向に制御することを決定する（Ｓ６０３）。

【0126】

使用特性決定部５１２は、第２波長検出信号に対応する電流を波長制御処理に使用すると決定する（Ｓ４０５－Ｎ）と、処理はＳ４１２に進む。Ｓ４１２～Ｓ４１７の処理は、第２波長検出信号に対応する電流を波長制御処理に使用すること以外はＳ４０６～Ｓ４１１の処理の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。

【0127】

（第２実施形態に係る波長可変光源の作用効果）
第２実施形態に係る波長可変光源は、出力光の波長の制御範囲を第１透過率～第３透過率が同一値になるように決定することで、基板に配置された波長フィルタの光透過特性を制御することなく、出力光の波長を制御できる。

【0128】

（実施形態に係る波長可変光源の適用例）
図１８は、実施形態に係る波長可変光源を有する光モジュールを示す図である。

【0129】

光モジュール７は、デジタル信号処理装置（digital signal processor、ＤＳＰ）７０と、送信器７１と、受信器７２とを有する。送信器７１は、波長可変光源１と、変調ドライバ７３と、光変調器７４とを有する。

【0130】

ＤＳＰ７１は、電気入力信号が入力され、電気入力信号に対応するデータに所定の処理を実行して、所定の処理を実行したデータを示す電気信号を変調ドライバ７３に出力する。また、ＤＳＰ７１は、送信器７１から電気信号が入力され、入力された電気信号に対応するデータに所定の処理を実行して、所定の処理を実行したデータを示す電気出力信号を出力する。

【0131】

変調ドライバ７３は、ＤＳＰ７１から入力された電気信号を光変調器７４に出力する。光変調器７４は、変調ドライバ７３を介して入力された電気信号に基づいて、波長可変光源１から出力された出力光を変調した変調光を光出力信号として出力する。光変調器７４は、例えば、出力光を偏波多重４値位相変調（dual polarization-quadrature phase shift keying、ＤＰ－ＱＰＳＫ）して変調光を生成する。

【符号の説明】

【0132】

１、２ 波長可変光源
１０１ 光学部
５、６ 制御部
５０１ 波長制御部
５１１ 情報取得部
５１２ 使用特性決定部
５１３ 制御状態決定部
５１４ 波長推定部
５１５ 制御方向決定部
５１６ 波長制御信号出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】