特許 7502201 波長可変光源装置および波長可変レーザ素子の制御方法

(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】2024-06-10

(45)【発行日】2024-06-18

(54)【発明の名称】波長可変光源装置および波長可変レーザ素子の制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/0687 20060101AFI20240611BHJP

   H01S 5/062 20060101ALI20240611BHJP

【ＦＩ】

H01S5/0687

H01S5/062

【請求項の数】 27

(21)【出願番号】P 2020572280

(86)(22)【出願日】2020-02-12

(86)【国際出願番号】 JP2020005374

(87)【国際公開番号】W WO2020166615

(87)【国際公開日】2020-08-20

【審査請求日】2022-12-22

(31)【優先権主張番号】P 2019024949

(32)【優先日】2019-02-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木村 賢宜

(72)【発明者】

【氏名】高橋 慶

【審査官】大和田 有軌

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１７８２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５２２１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０２１７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１４６７４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１８－５０２４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５３５９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１７９２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０８９７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０４０９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０４７６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２８３０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２８３０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００２－５０３０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００９４０１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３４１２４４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２２３４６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】英国特許出願公開第０２４８４７３１（ＧＢ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００７２６３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６６６５３２１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０１４７４４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】Dennis Derickson, et al.，“SGDBR single-chip wavelength tunable lasers for swept source OCT”，Proceedings of SPIE，2008年02月28日，Vol.6847，p.68472P-1～68472P-11

【文献】今城正雄、外６名，“SSG DBR-LDの波長制御アルゴリズム”，2002年電子情報通信学会総合大会，2002年03月07日，p.350

【文献】Hiroyuki Ishii, et al.，“Mode Stabilization Method for Superstructure-Grating DBR Lasers”，Journal of Lightwave Technology，1998年03月，Vol.16，No.3，p.433-442

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００ － ５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

反射スペクトルが波長に対して互いに異なる周期で周期的にピークを有する２つの反射ミラーによって構成されるレーザ共振器と、前記レーザ共振器内に配置された利得部と、電力が供給されることでレーザ発振波長を制御する複数の制御素子と、を備える波長可変レーザ素子と、
演算部と記録部とを備え、前記複数の制御素子に供給する前記電力を制御する制御部と、
を備え、
前記複数の制御素子は、供給される前記電力に基づいて、少なくとも前記２つの反射ミラーの反射スペクトルがピークとなる波長位置を各々設定し、
前記制御部は、現在のレーザ発振波長からターゲット波長までの間の離散的な中間波長で前記波長可変レーザ素子がレーザ発振するために設定される波長対応制御設定値を順次制御目標として前記複数の制御素子を制御し、
隣接する二つの前記中間波長の差が、前記２つの反射ミラーのうちの１つの反射ピーク同士が同じ波長で重なった時の合成反射ピークのスペクトルの半値半幅以下となるように構成されている
ことを特徴とする波長可変光源装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記複数の制御素子に供給する電力の増減量を時間に対してステップ状に変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の波長可変光源装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記増減量が互いに異なるように前記複数の制御素子に電力を供給する
ことを特徴とする請求項２に記載の波長可変光源装置。

【請求項4】

前記波長対応制御設定値は、前記中間波長に対応して設定された、前記複数の制御素子のそれぞれに供給する駆動電力値である
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の波長可変光源装置。

【請求項5】

前記波長可変レーザ素子のレーザ発振波長をモニタするための波長モニタ部を備え、
前記制御部は、制御目標の前記波長対応制御設定値となるように前記複数の制御素子を制御した後、前記波長モニタ部のモニタ結果に基づいて前記レーザ発振波長を検出し、前記レーザ発振波長が前記ターゲット波長に対して所定の範囲内であると判定した場合、前記複数の制御素子の少なくとも１つに供給する駆動電力値を、前記ターゲット波長に対応する駆動電力値に設定する
ことを特徴とする請求項４に記載の波長可変光源装置。

【請求項6】

前記波長可変レーザ素子のレーザ発振波長をモニタするための波長モニタ部を備え、
前記制御部は、制御目標の前記波長対応制御設定値となるように前記複数の制御素子を制御した後、前記波長モニタ部のモニタ結果に基づいて前記レーザ発振波長を検出し、前記レーザ発振波長が前記ターゲット波長に対して所定の範囲内であると判定した場合、検出した前記レーザ発振波長と前記ターゲット波長との差分に基づいて、前記複数の制御素子の少なくとも１つに供給する駆動電力値を設定する
ことを特徴とする請求項４に記載の波長可変光源装置。

【請求項7】

前記波長モニタ部は、透過スペクトルが互いに異なり、かつ波長に対して周期的に変化する２つの光フィルタと、前記波長可変レーザ素子から出力された後に前記２つの光フィルタを透過したレーザ光のそれぞれを受光して第１電流信号を出力する２つの第１光検出部と、前記波長可変レーザ素子から出力された後に波長に依存する損失を略受けないレーザ光を受光して第２電流信号を出力する第２光検出部を備えており、
前記制御部は、前記２つの第１電流信号のそれぞれの前記第２電流信号に対する比のうち、前記ターゲット波長において前記レーザ発振波長の変化に対して変化が大きい方の比に基づいて、前記レーザ光の波長を検出する
ことを特徴とする請求項５または６に記載の波長可変光源装置。

【請求項8】

前記波長可変レーザ素子のレーザ発振波長をモニタするための波長モニタ部を備え、
前記波長モニタ部は、透過スペクトルが互いに異なり、かつ波長に対して周期的に変化する２つの光フィルタと、前記波長可変レーザ素子から出力された後に前記２つの光フィルタを透過したレーザ光のそれぞれを受光して第１電流信号を出力する２つの第１光検出部と、前記波長可変レーザ素子から出力された後に波長に依存する損失を略受けないレーザ光を受光して第２電流信号を出力する第２光検出部を備えており、
前記制御部は、前記２つの第１電流信号のいずれかの前記第２電流信号に対する比に基づいて、前記レーザ光の波長を検出し、
前記波長対応制御設定値は、前記中間波長に対応して設定された、前記２つの第１電流信号のいずれかの前記第２電流信号に対する比である
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の波長可変光源装置。

【請求項9】

前記制御部は、前記２つの第１電流信号のそれぞれの前記第２電流信号に対する比のうち、前記ターゲット波長において前記レーザ発振波長の変化に対して変化が大きい方の比に基づいて、前記レーザ光の波長を検出する
ことを特徴とする請求項８に記載の波長可変光源装置。

【請求項10】

隣接する二つの前記中間波長の差が、前記合成反射ピークと、レーザ共振器の共振器モードとが一致した状態で出力されるレーザ光の発振スペクトルの半値半幅以下となるように構成されている
ことを特徴とする請求項１～９のいずれか一つに記載の波長可変光源装置。

【請求項11】

反射スペクトルが波長に対して互いに異なる周期で周期的にピークを有する２つの反射ミラーによって構成されるレーザ共振器と、前記レーザ共振器内に配置された利得部と、電力が供給されることでレーザ発振波長を制御する複数の制御素子と、を備える波長可変レーザ素子と、
演算部と記録部とを備え、前記複数の制御素子に供給する前記電力を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、現在のレーザ発振波長からターゲット波長までレーザ発振波長を単調変化させるように前記複数の制御素子を制御し、レーザ発振波長を単調変化させる際に、前記２つの反射ミラーの反射ピークの波長のずれが、前記２つの反射ミラーの反射ピークのスペクトルの半値半幅が前記２つの反射ミラーの反射ピークのスペクトルのうちで狭い方の半値半幅以下になるように前記電力を制御する
ことを特徴とする波長可変光源装置。

【請求項12】

前記ずれが、前記２つの反射ミラーのうちの１つの反射ピーク同士が同じ波長で重なった時の合成反射ピークのスペクトルの半値半幅以下となるように構成されている
ことを特徴とする請求項１１に記載の波長可変光源装置。

【請求項13】

前記ずれが、前記合成反射ピークと、レーザ共振器の共振器モードとが一致した状態で出力されるレーザ光の発振スペクトルの半値半幅以下となるように構成されている
ことを特徴とする請求項１２に記載の波長可変光源装置。

【請求項14】

反射スペクトルが波長に対して互いに異なる周期で周期的にピークを有する２つの反射ミラーによって構成されるレーザ共振器と、前記レーザ共振器内に配置された利得部と、電力が供給されることでレーザ発振波長を制御する複数の制御素子と、を備える波長可変レーザ素子に対して、演算部と記録部とを備える制御部が実行する制御方法であって、
前記複数の制御素子が、供給される前記電力に基づいて、少なくとも前記２つの反射ミラーの反射スペクトルがピークとなる波長位置を各々設定する設定工程と、
現在のレーザ発振波長からターゲット波長までの間の離散的な中間波長で前記波長可変レーザ素子がレーザ発振するために設定される波長対応制御設定値を順次制御目標として前記複数の制御素子を制御する制御工程を含み、
隣接する二つの前記中間波長の差が、前記２つの反射ミラーのうちの１つの反射ピーク同士が同じ波長で重なった時の合成反射ピークのスペクトルの半値半幅以下となるように構成されている
ことを特徴とする波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項15】

前記制御工程において、前記複数の制御素子に供給する電力の増減量を時間に対してステップ状に変化させる
ことを特徴とする請求項１４に記載の波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項16】

前記制御工程において、前記増減量が互いに異なるように前記複数の制御素子に電力を供給する
ことを特徴とする請求項１５に記載の波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項17】

前記波長対応制御設定値は、前記中間波長に対応して設定された、前記複数の制御素子のそれぞれに供給する駆動電力値である
ことを特徴とする請求項１４～１６のいずれか一つに記載の波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項18】

制御目標の前記波長対応制御設定値となるように前記複数の制御素子を制御した後、前記レーザ発振波長を検出する波長検出工程をさらに含み、
前記制御工程において、前記レーザ発振波長が前記ターゲット波長に対して所定の範囲内であると判定した場合、前記複数の制御素子の少なくとも１つに供給する駆動電力値を、前記ターゲット波長に対応する駆動電力値に設定する
ことを特徴とする請求項１７に記載の波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項19】

制御目標の前記波長対応制御設定値となるように前記複数の制御素子を制御した後、前記レーザ発振波長を検出する波長検出工程をさらに含み、
前記制御工程において、前記レーザ発振波長が前記ターゲット波長に対して所定の範囲内であると判定した場合、検出した前記レーザ発振波長と前記ターゲット波長との差分に基づいて、前記複数の制御素子の少なくとも１つに供給する駆動電力値を設定する
ことを特徴とする請求項１７に記載の波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項20】

前記波長可変レーザ素子から出力された後に、透過スペクトルが互いに異なり、かつ波長に対して周期的に変化する２つの光フィルタを透過したレーザ光のそれぞれを受光して２つの第１電流信号を出力する第１電流信号出力工程と、
前記波長可変レーザ素子から出力された後に、前記２つの光フィルタを透過しないレーザ光を受光して第２電流信号を出力する第２電流信号出力工程と、
をさらに含み、
前記波長検出工程において、前記２つの第１電流信号のそれぞれの前記第２電流信号に対する比のうち、前記ターゲット波長において前記レーザ光の波長の変化に対して変化が大きい方の比に基づいて、前記レーザ光の波長を検出する
ことを特徴とする請求項１８または１９に記載の波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項21】

前記波長可変レーザ素子から出力された後に、透過スペクトルが互いに異なり、かつ波長に対して周期的に変化する２つの光フィルタを透過したレーザ光のそれぞれを受光して２つの第１電流信号を出力する第１電流信号出力工程と、
前記波長可変レーザ素子から出力された後に、前記２つの光フィルタを透過しないレーザ光を受光して第２電流信号を出力する第２電流信号出力工程と、
前記２つの第１電流信号のそれぞれの前記第２電流信号に対する比のうち、前記ターゲット波長において前記レーザ光の波長の変化に対して変化が大きい方の比に基づいて、前記レーザ光の波長を検出する波長検出工程と、
をさらに含み、
前記波長対応制御設定値は、前記中間波長に対応して設定された、前記２つの第１電流信号のいずれかの前記第２電流信号に対する比である
ことを特徴とする請求項１４～１６のいずれか一つに記載の波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項22】

前記波長検出工程において、前記２つの第１電流信号のそれぞれの前記第２電流信号に対する比のうち、前記ターゲット波長において前記レーザ光の波長の変化に対して変化が大きい方の比に基づいて、前記レーザ光の波長を検出する
ことを特徴とする請求項２１に記載の波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項23】

前記制御工程において、隣接する二つの前記中間波長の差が、前記２つの反射ミラーのうちの１つの反射ピーク同士が同じ波長で重なった時の合成反射ピークのスペクトルの半値半幅以下になるように前記電力を制御する
ことを特徴とする請求項１４～２２のいずれか一つに記載の波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項24】

前記制御工程において、隣接する二つの前記中間波長の差が、前記合成反射ピークと、レーザ共振器の共振器モードとが一致した状態で出力されるレーザ光の発振スペクトルの半値半幅以下となるように前記電力を制御する
ことを特徴とする請求項２３に記載の波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項25】

反射スペクトルが波長に対して互いに異なる周期で周期的にピークを有する２つの反射ミラーによって構成されるレーザ共振器と、前記レーザ共振器内に配置された利得部と、電力が供給されることでレーザ発振波長を制御する複数の制御素子と、を備える波長可変レーザ素子に対して、演算部と記録部とを備える制御部が実行する制御方法であって、
現在のレーザ発振波長からターゲット波長までレーザ発振波長を単調変化させるように前記複数の制御素子を制御する制御工程を含み、
前記制御工程において、レーザ発振波長を単調変化させる際に、前記２つの反射ミラーのうち反射ピークのスペクトルの半値半幅が、前記２つの反射ミラーの反射ピークのスペクトルのうちで狭い方の半値半幅以下のステップで離散的に変化させる
ことを特徴とする波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項26】

前記制御工程において、前記ステップが、前記２つの反射ミラーのうちの１つの反射ピーク同士が同じ波長で重なった時の合成反射ピークのスペクトルの半値半幅以下になるように前記電力を制御する
ことを特徴とする請求項２５に記載の波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項27】

前記制御工程において、前記ステップが、前記合成反射ピークと、レーザ共振器の共振器モードとが一致した状態で出力されるレーザ光の発振スペクトルの半値半幅以下となるように前記電力を制御する
ことを特徴とする請求項２６に記載の波長可変レーザ素子の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、波長可変光源装置および波長可変レーザ素子の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光通信などに用いられる波長可変レーザ素子において、バーニア効果を利用してレーザ発振波長を可変とする構成が開示されている（特許文献１）。この波長可変レーザ素子では、回折格子やリング共振器などの波長特性可変素子をヒータによって加熱することによって波長特性を変更し、これによってレーザ発振波長を変更する。また、波長可変レーザ素子に半導体光増幅器が集積されている場合もある。

【0003】

一方、波長可変レーザ素子において、レーザ発振波長を調整する技術が開示されている（特許文献２、３）。レーザ発振波長を微調整する技術は、ＦＴＦ（Fine Tuning Frequency）と呼ばれる場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１７８２８３号公報

【文献】特許第６２４１９３１号公報

【文献】特許第６３８２５０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特にレーザ光を出力させた状態でレーザ発振波長を微調整する場合には、レーザ発振波長が単調かつ安定的に変化することが望ましく、瞬間的に変化したり、不安定に変化したりすることは好ましくない。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザ発振波長を調整する際に、単調かつ安定的に変化させることができる波長可変光源装置および波長可変レーザ素子の制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、反射スペクトルが波長に対して互いに異なる周期で周期的にピークを有する２つの反射ミラーによって構成されるレーザ共振器と、前記レーザ共振器内に配置された利得部と、電力が供給されることでレーザ発振波長を制御する複数の制御素子と、を備える波長可変レーザ素子と、演算部と記録部とを備え、前記複数の制御素子に供給する前記電力を制御する制御部と、を備え、前記複数の制御素子は、供給される前記電力に基づいて、少なくとも前記２つの反射ミラーの反射スペクトルがピークとなる波長位置を各々設定し、前記制御部は、現在のレーザ発振波長からターゲット波長までの間の離散的な中間波長に対応する波長対応制御設定値を順次制御目標として前記複数の制御素子を制御することを特徴とする。

【0008】

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記制御部は、前記複数の制御素子に供給する電力の増減量を時間に対してステップ状に変化させることを特徴とする。

【0009】

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記制御部は、前記増減量が互いに異なるように前記複数の制御素子に電力を供給することを特徴とする。

【0010】

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記波長対応制御設定値は、前記中間波長に対応して設定された、前記複数の制御素子のそれぞれに供給する駆動電力値であることを特徴とする。

【0011】

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記波長可変レーザ素子のレーザ発振波長をモニタするための波長モニタ部を備え、前記制御部は、制御目標の前記波長対応制御設定値となるように前記複数の制御素子を制御した後、前記波長モニタ部のモニタ結果に基づいて前記レーザ発振波長を検出し、前記レーザ発振波長が前記ターゲット波長に対して所定の範囲内であると判定した場合、前記複数の制御素子の少なくとも１つに供給する駆動電力値を、前記ターゲット波長に対応する駆動電力値に設定することを特徴とする。

【0012】

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記波長可変レーザ素子のレーザ発振波長をモニタするための波長モニタ部を備え、前記制御部は、制御目標の前記波長対応制御設定値となるように前記複数の制御素子を制御した後、前記波長モニタ部のモニタ結果に基づいて前記レーザ発振波長を検出し、前記レーザ発振波長が前記ターゲット波長に対して所定の範囲内であると判定した場合、検出した前記レーザ発振波長と前記ターゲット波長との差分に基づいて、前記複数の制御素子の少なくとも１つに供給する駆動電力値を設定することを特徴とする。

【0013】

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記波長モニタ部は、透過スペクトルが互いに異なり、かつ波長に対して周期的に変化する２つの光フィルタと、前記波長可変レーザ素子から出力された後に前記２つの光フィルタを透過したレーザ光のそれぞれを受光して第１電流信号を出力する２つの第１光検出部と、前記波長可変レーザ素子から出力された後に波長に依存する損失を略受けないレーザ光を受光して第２電流信号を出力する第２光検出部を備えており、前記制御部は、前記２つの第１電流信号のそれぞれの前記第２電流信号に対する比のうち、前記ターゲット波長において前記レーザ発振波長の変化に対して変化が大きい方の比に基づいて、前記レーザ光の波長を検出することを特徴とする。

【0014】

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記波長可変レーザ素子のレーザ発振波長をモニタするための波長モニタ部を備え、前記波長モニタ部は、透過スペクトルが互いに異なり、かつ波長に対して周期的に変化する２つの光フィルタと、前記波長可変レーザ素子から出力された後に前記２つの光フィルタを透過したレーザ光のそれぞれを受光して第１電流信号を出力する２つの第１光検出部と、前記波長可変レーザ素子から出力された後に波長に依存する損失を略受けないレーザ光を受光して第２電流信号を出力する第２光検出部を備えており、前記制御部は、前記２つの第１電流信号のいずれかの前記第２電流信号に対する比に基づいて、前記レーザ光の波長を検出し、前記波長対応制御設定値は、前記中間波長に対応して設定された、前記２つの第１電流信号のいずれかの前記第２電流信号に対する比であることを特徴とする。

【0015】

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記制御部は、前記２つの第１電流信号のそれぞれの前記第２電流信号に対する比のうち、前記ターゲット波長において前記レーザ発振波長の変化に対して変化が大きい方の比に基づいて、前記レーザ光の波長を検出することを特徴とする。

【0016】

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、隣接する二つの前記波長対応制御設定値間の差が、前記２つの反射ミラーのうちの１つの反射ピーク同士が重なった時の合成反射ピークのスペクトルの半値半幅以下になるように前記電力を制御することを特徴とする。

【0017】

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、隣接する二つの前記波長対応制御設定値間の差が、前記合成反射ピークと、レーザ共振器の共振器モードとが一致した状態で出力されるレーザ光の発振スペクトルの半値半幅以下となるように構成されていることを特徴とする。

【0018】

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、反射スペクトルが波長に対して互いに異なる周期で周期的にピークを有する２つの反射ミラーによって構成されるレーザ共振器と、前記レーザ共振器内に配置された利得部と、電力が供給されることでレーザ発振波長を制御する複数の制御素子と、を備える波長可変レーザ素子と、演算部と記録部とを備え、前記複数の制御素子に供給する前記電力を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、現在のレーザ発振波長からターゲット波長までレーザ発振波長を単調変化させるように前記複数の制御素子を制御し、レーザ発振波長を単調変化させる際に、前記２つの反射ミラーの反射ピークのずれが、前記２つの反射ミラーの反射ピークの半値半幅が狭い方の半値半幅以下になるように前記電力を制御することを特徴とする。

【0019】

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記ずれが、前記２つの反射ミラーのうちの１つの反射ピーク同士が同じ波長で重なった時の合成反射ピークのスペクトルの半値半幅以下となるように構成されていることを特徴とする。

【0020】

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記ずれが、前記合成反射ピークと、レーザ共振器の共振器モードとが一致した状態で出力されるレーザ光の発振スペクトルの半値半幅以下となるように構成されていることを特徴とする。

【0021】

本発明の一態様に係る波長可変レーザ素子の制御方法は、反射スペクトルが波長に対して互いに異なる周期で周期的にピークを有する２つの反射ミラーによって構成されるレーザ共振器と、前記レーザ共振器内に配置された利得部と、電力が供給されることでレーザ発振波長を制御する複数の制御素子と、を備える波長可変レーザ素子に対して、演算部と記録部とを備える制御部が実行する制御方法であって、前記複数の制御素子が、供給される前記電力に基づいて、少なくとも前記２つの反射ミラーの反射スペクトルがピークとなる波長位置を各々設定する設定工程と、現在のレーザ発振波長からターゲット波長までの間の離散的な中間波長に対応する波長対応制御設定値を順次制御目標として前記複数の制御素子を制御する制御工程を含むことを特徴とする。

【0022】

本発明の一態様に係る波長可変レーザ素子の制御方法は、前記制御工程において、前記複数の制御素子に供給する電力の増減量を時間に対してステップ状に変化させることを特徴とする。

【0023】

本発明の一態様に係る波長可変レーザ素子の制御方法は、前記制御工程において、前記増減量が互いに異なるように前記複数の制御素子に電力を供給することを特徴とする。

【0024】

本発明の一態様に係る波長可変レーザ素子の制御方法は、前記波長対応制御設定値は、前記中間波長に対応して設定された、前記複数の制御素子のそれぞれに供給する駆動電力値であることを特徴とする。

【0025】

本発明の一態様に係る波長可変レーザ素子の制御方法は、制御目標の前記波長対応制御設定値となるように前記複数の制御素子を制御した後、前記レーザ発振波長を検出する波長検出工程をさらに含み、前記制御工程において、前記レーザ発振波長が前記ターゲット波長に対して所定の範囲内であると判定した場合、前記複数の制御素子の少なくとも１つに供給する駆動電力値を、前記ターゲット波長に対応する駆動電力値に設定することを特徴とする。

【0026】

本発明の一態様に係る波長可変レーザ素子の制御方法は、制御目標の前記波長対応制御設定値となるように前記複数の制御素子を制御した後、前記レーザ発振波長を検出する波長検出工程をさらに含み、前記制御工程において、前記レーザ発振波長が前記ターゲット波長に対して所定の範囲内であると判定した場合、検出した前記レーザ発振波長と前記ターゲット波長との差分に基づいて、前記複数の制御素子の少なくとも１つに供給する駆動電力値を設定することを特徴とする。

【0027】

本発明の一態様に係る波長可変レーザ素子の制御方法は、前記波長可変レーザ素子から出力された後に、透過スペクトルが互いに異なり、かつ波長に対して周期的に変化する２つの光フィルタを透過したレーザ光のそれぞれを受光して２つの第１電流信号を出力する第１電流信号出力工程と、前記波長可変レーザ素子から出力された後に、前記２つの光フィルタを透過しないレーザ光を受光して第２電流信号を出力する第２電流信号出力工程と、をさらに含み、前記波長工程において、前記２つの第１電流信号のそれぞれの前記第２電流信号に対する比のうち、前記ターゲット波長において前記レーザ光の波長の変化に対して変化が大きい方の比に基づいて、前記レーザ光の波長を検出することを特徴とする。

【0028】

本発明の一態様に係る波長可変レーザ素子の制御方法は、前記波長可変レーザ素子から出力された後に、透過スペクトルが互いに異なり、かつ波長に対して周期的に変化する２つの光フィルタを透過したレーザ光のそれぞれを受光して２つの第１電流信号を出力する第１電流信号出力工程と、前記波長可変レーザ素子から出力された後に、前記２つの光フィルタを透過しないレーザ光を受光して第２電流信号を出力する第２電流信号出力工程と、前記２つの第１電流信号のそれぞれの前記第２電流信号に対する比のうち、前記ターゲット波長において前記レーザ光の波長の変化に対して変化が大きい方の比に基づいて、前記レーザ光の波長を検出する波長検出工程と、をさらに含み、前記波長対応制御設定値は、前記中間波長に対応して設定された、前記２つの第１電流信号のいずれかの前記第２電流信号に対する比であることを特徴とする。

【0029】

本発明の一態様に係る波長可変レーザ素子の制御方法は、前記波長検出工程において、前記２つの第１電流信号のそれぞれの前記第２電流信号に対する比のうち、前記ターゲット波長において前記レーザ光の波長の変化に対して変化が大きい方の比に基づいて、前記レーザ光の波長を検出することを特徴とする。

【0030】

本発明の一態様に係る波長可変レーザ素子の制御方法は、前記制御工程において、隣接する二つの前記波長対応制御設定値間の差が、前記２つの反射ミラーのうちの１つの反射ピーク同士が同じ波長で重なった時の合成反射ピークのスペクトルの半値半幅以下になるように前記電力を制御することを特徴とする。

【0031】

本発明の一態様に係る波長可変レーザ素子の制御方法は、前記制御工程において、隣接する二つの前記波長対応制御設定値間の差が、前記合成反射ピークと、レーザ共振器の共振器モードとが一致した状態で出力されるレーザ光の発振スペクトルの半値半幅以下となるように前記電力を制御することを特徴とする。

【0032】

本発明の一態様に係る波長可変レーザ素子の制御方法は、反射スペクトルが波長に対して互いに異なる周期で周期的にピークを有する２つの反射ミラーによって構成されるレーザ共振器と、前記レーザ共振器内に配置された利得部と、電力が供給されることでレーザ発振波長を制御する複数の制御素子と、を備える波長可変レーザ素子に対して、演算部と記録部とを備える制御部が実行する制御方法であって、現在のレーザ発振波長からターゲット波長までレーザ発振波長を単調変化させるように前記複数の制御素子を制御する制御工程を含み、前記制御工程において、レーザ発振波長を単調変化させる際に、前記２つの反射ミラーのうち反射ピークの半値半幅が狭い方の半値半幅以下のステップで離散的に変化させることを特徴とする。

【0033】

本発明の一態様に係る波長可変レーザ素子の制御方法は、前記制御工程において、前記ステップが、前記２つの反射ミラーのうちの１つの反射ピーク同士が同じ波長で重なった時の合成反射ピークのスペクトルの半値半幅以下になるように前記電力を制御することを特徴とする。

【0034】

本発明の一態様に係る波長可変レーザ素子の制御方法は、前記制御工程において、前記ステップが、前記合成反射ピークと、レーザ共振器の共振器モードとが一致した状態で出力されるレーザ光の発振スペクトルの半値半幅以下となるように前記電力を制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0035】

本発明によれば、レーザ発振波長を調整する際に、単調かつ安定的に変化させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】図１は、実施形態に係る波長可変光源装置の模式的な構成図である。

【図2】図２は、レーザ発振波長の調整の説明図である。

【図3】図３は、ＤＢＲ電力、ＲＩＮＧ電力、レーザ発振波長の関係の一例を示す図である。

【図4】図４は、２つのリング共振器光フィルタによる波長モニタの説明図である。

【図5】図５は、制御例１におけるヒータ電力の制御の一例を示す図である。

【図6】図６は、制御例１の制御フローを示す図である。

【図7】図７は、制御例２におけるヒータ電力の制御の一例を示す図である。

【図8】図８は、制御例３の制御フローを示す図である。

【図9】図９は、制御例４の制御フローを示す図である。

【図10】図１０は、制御例５における波長の制御の説明図である。

【図11】図１１は、制御例６の制御フローを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。

【0038】

（実施形態１）
図１は、実施形態に係る波長可変光源装置の構成図である。この波長可変光源装置１００は、波長可変レーザ部１０と、制御部２０と、を備えている。

【0039】

波長可変レーザ部１０は、熱電素子であるペルチェ素子１１の上に、波長可変レーザ素子１２と、半導体光増幅器１３と、平面光波回路（ＰＬＣ）１４と、光検出部１５と、温度センサ１６とが搭載された構成を有する。

【0040】

波長可変レーザ素子１２は、たとえば特許文献１に開示されるバーニア型の波長可変レーザ素子である。波長可変レーザ素子１２は、基板１２１上に、第１反射ミラー１２２と、利得部１２３と、第２反射ミラー１２４とが集積された構成を有する。第１反射ミラー１２２は、反射スペクトルが波長に対して周期的にピークを有するリング共振器ミラーである。第１反射ミラー１２２は、リング共振器と、リング共振器と光学的に結合する２つのアームを有する分岐部とを備えている。第２反射ミラー１２４は、反射スペクトルが波長に対して、第２反射ミラー１２４とは異なる周期で周期的にピークを有する標本化回折格子（Sampled Grating）を備える分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）ミラーである。第１反射ミラー１２２、第２反射ミラー１２４によってレーザ共振器Ｒが構成される。なお、第１反射ミラー１２２および第２反射ミラー１２４の反射ピークは、厳密には光の周波数に対して周期的であるが、波長に対しても略周期的であるので、本明細書では、波長に対して周期的にピークを有すると記載する。利得部１２３は、レーザ共振器Ｒ内に配置されており、駆動電力を供給されることによって光利得を発生する。

【0041】

第１反射ミラー１２２のリング共振器上には、リング状の第１反射ミラー用ヒータ１２５が設けられている。第１反射ミラー用ヒータ１２５は、制御部２０から駆動電力を供給されることによって第１反射ミラー１２２のリング共振器を加熱する。この加熱によって第１反射ミラー１２２の反射スペクトルが制御される。第１反射ミラー１２２の一方のアーム上には、位相調整用ヒータ１２６が設けられている。位相調整用ヒータ１２６は、制御部２０から駆動電力を供給されることによってアームを加熱する。この加熱によってレーザ共振器Ｒの共振器長が調整される。共振器長を調整することによってレーザ共振器Ｒの縦モード（共振器モード）の波長を制御できる。第２反射ミラー１２４上には、第２反射ミラー用ヒータ１２７が設けられている。第２反射ミラー用ヒータ１２７は、制御部２０から駆動電力を供給されることによって第２反射ミラー１２４を加熱する。この加熱によって第２反射ミラー１２４の反射スペクトルが制御される。

【0042】

波長可変レーザ素子１２は、第１反射ミラー用ヒータ１２５、位相調整用ヒータ１２６、第２反射ミラー用ヒータ１２７のそれぞれに供給される駆動電力が調整される。これによって、第１反射ミラー１２２の反射ピークとレーザ共振器Ｒの共振器モードと第２反射ミラー１２４の反射ピークとが一致した波長でレーザ発振し、ＣＷ（連続波）光であるレーザ光Ｌ０を出力する。すなわち、第１反射ミラー用ヒータ１２５、位相調整用ヒータ１２６、第２反射ミラー用ヒータ１２７は、駆動電力が供給されることで波長可変レーザ素子１２のレーザ発振波長を制御する複数の制御素子を構成している。

【0043】

半導体光増幅器１３は、制御部２０から駆動電力を供給されることによってレーザ光Ｌ０を光増幅してレーザ光Ｌ１として出力する。

【0044】

平面光波回路１４と光検出部１５とは、波長可変レーザ素子１２のレーザ発振波長（レーザ光Ｌ０の波長）をモニタするための波長モニタ部１７を構成している。

【0045】

平面光波回路１４は、空間結合光学系（図示略）により第１反射ミラー１２２の一方のアームに光学的に結合している。そして、レーザ光Ｌ０と同様に波長可変レーザ素子１２におけるレーザ発振により発生したレーザ光Ｌ２は、アームから平面光波回路１４に入力される。なお、レーザ光Ｌ２は、レーザ光Ｌ０の波長と同一の波長を有する。この平面光波回路１４は、光分岐部１４１と、光導波路１４２と、リング共振器光フィルタを有する光導波路１４３と、リング共振器光フィルタを有する光導波路１４４とを備える。

【0046】

光分岐部１４１は、入力したレーザ光Ｌ２を３つのレーザ光Ｌ３～Ｌ５に分岐する。そして、光導波路１４２は、レーザ光Ｌ３を光検出部１５に導波する。また、光導波路１４３は、レーザ光Ｌ４を光検出部１５に導波する。さらに、光導波路１４４は、レーザ光Ｌ５を光検出部１５に導波する。

【0047】

ここで、光導波路１４３、１４４のリング共振器光フィルタは、透過スペクトルが互いに異なり、かつ波長に対して周期的に変化している。その結果、光導波路１４３、１４４は、波長に応じた透過率でレーザ光Ｌ４、Ｌ５をそれぞれ透過する。一方、レーザ光Ｌ３は、波長に略依存しない透過率を有する光導波路１４２を透過するので、波長に依存する損失を略受けないで光検出部１５に到達する。

【0048】

なお、光導波路１４３、１４４のリング共振器光フィルタは、たとえば、周期は同じであるが、１周期の１／３～１／５の範囲で互いに位相が異なる透過特性を有する。

【0049】

光検出部１５は、ＰＤ（Photo Diode）１５１、１５２、１５３を備える。第２光検出部としてのＰＤ１５１は、光導波路１４２を透過したレーザ光Ｌ３を受光し、受光強度に応じた第２電流信号を出力する。第１光検出部としてのＰＤ１５２は、光導波路１４３を透過したレーザ光Ｌ４を受光し、受光強度に応じた第１電流信号を出力する。第１光検出部としてのＰＤ１５３は、光導波路１４４を透過したレーザ光Ｌ５を受光し、受光強度に応じた第１電流信号を出力する。このように、光検出部１５は、モニタ結果として第１、第２電流信号を出力する第１電流信号出力工程と第２電流信号出力工程とを行う。

【0050】

温度センサ１６は、たとえばサーミスタで構成されている。温度センサ１６は、波長可変レーザ素子１２の温度を検出する。温度センサ１６は、検出した温度の情報を含む検出信号を出力する。

【0051】

ペルチェ素子１１は、波長可変レーザ素子１２を搭載しており、波長可変レーザ素子１２の温度を調整することができる。

【0052】

つぎに、制御部２０について説明する。制御部２０は、利得部１２３、第１反射ミラー用ヒータ１２５、位相調整用ヒータ１２６、第２反射ミラー用ヒータ１２７、半導体光増幅器１３、ペルチェ素子１１に供給する電力を制御する。

【0053】

制御部２０は、演算部２１と、記録部２２と、入力部２３と、出力部２４と、電力供給部２５と、を少なくとも備えている。演算部２１は、たとえばＣＰＵを含んでおり、制御のための各種演算処理を行う。記録部２２は、演算部２１が演算処理を行うために使用する各種プログラムやデータ等が格納されるＲＯＭなどの記録部を備えている。また、記録部２２は、演算部２１が演算処理を行う際の作業スペースや演算部２１の演算処理の結果等を記録する等のために使用されるＲＡＭなどの記録部を備えている。

【0054】

入力部２３は、波長可変光源装置１００の上位装置などからの指示信号や、光検出部１５からの２つの第１電流信号および第２電流信号や、温度センサからの検出信号の入力を受け付ける。受け付けた信号に含まれる情報は記録部２２に記録される。入力部２３はたとえばアナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を備えている。出力部２４は、演算部２１が演算処理により生成した指示信号を受け付け、適当な指示信号に変換して電力供給部２５に出力する。出力部２４は、たとえばデジタル－アナログコンバータ（ＤＡＣ）を備えている。電力供給部２５は、指示信号に基づいて駆動電力を供給するものであり、たとえばＤＣ電源を備えている。

【0055】

制御部２０は、波長可変レーザ素子１２のレーザ発振波長をフィードバック制御可能に構成されている。本実施形態では、制御部２０は、以下のフィードバック制御を行う。光検出部１５からの２つの第１電流信号のいずれかの第２電流信号に対する比（以下、適宜ＰＤ比と記載する場合がある）を算出する。そして、ＰＤ比とレーザ発振波長との対応関係に基づいて、レーザ発振波長を検出する。このような対応関係は実験等によって事前に求められ、記録部２２にテーブルデータとして記録されている。制御部２０は、ＰＤ比が所望のレーザ発振波長に対応するＰＤ比となるように、位相調整用ヒータ１２６への駆動電力を制御する。これによって波長可変レーザ素子１２のレーザ発振波長をフィードバック制御できる。尚、当該ＰＤ比に相当するものとして、検出部１５からの２つの第１電流信号のいずれかに補正係数を適用した信号に対する、第２電流信号に補正係数を適用した信号の比でもよい。また、当該比に相当する量として、第１電流信号および第２電流信号のいずれか一方に補正係数を適用した信号を用いて比を算出したものでもよい。

【0056】

第１電流信号、第２電流信号に対する補正係数は、実験等によって予め取得され、テーブルデータや関係式などの形式にて記録部２２に記憶されており、制御部２０が適宜読み出して使用する。補正係数は、たとえば波長可変光源装置１００の動作条件や、温度センサ１６が検出した温度等に応じて定められていてもよい。また、補正係数は、規格化されたＰＤ比のカーブ（波長弁別カーブ）に当てはめるのに適するように定められていてもよい。第１電流信号、第２電流信号に対する補正係数の適用は、たとえば、加算、減算、乗算、除算のいずれかの演算による適用である。

【0057】

（レーザ発振波長の調整）
つぎに、レーザ発振波長の調整について説明する。図２は、レーザ発振波長の調整の説明図である。上段は、第２反射ミラー１２４（ＤＢＲ）の反射スペクトルを示し、中段は、第１反射ミラー１２２（ＲＩＮＧ）の反射スペクトルを示し、下段は、共振器モードのスペクトルを示す。

【0058】

供給する駆動電力を調整して第２反射ミラー用ヒータ１２７（ＤＢＲヒータ）を制御すると、その反射スペクトルは実線で示す形状から太矢線で示すように破線で示す形状に波長軸上でシフトする。同様に、第１反射ミラー用ヒータ１２５（ＲＩＮＧヒータ）を制御すると、その反射スペクトルは実線で示す形状から破線で示す形状に波長軸上でシフトする。同様に、位相調整用ヒータ１２６（Ｐｈａｓｅヒータ）を制御すると、そのスペクトルは実線で示す形状から破線で示す形状に波長軸上でシフトする。

【0059】

実線に示す状態では、第１反射ミラー１２２の反射ピークとレーザ共振器Ｒの共振器モードと第２反射ミラー１２４の反射ピークとが一致した波長λ_１でレーザ発振している。この状態にするためには、ＤＢＲヒータおよびＲＩＮＧヒータは、供給される電力に基づいて、ＤＢＲ、ＲＩＮＧの反射スペクトルがピークとなる波長位置を各々設定する設定工程が行わる。また、設定工程においては、Ｐｈａｓｅヒータは、供給される電力に基づいて、共振器モードがピークとなる波長位置を設定する。各ヒータの制御によって破線に示す状態にすると、第１反射ミラー１２２の反射ピークとレーザ共振器Ｒの共振器モードと第２反射ミラー１２４の反射ピークとが一致する波長を波長λ_２とできるので、レーザ発振波長を波長λ_２に調整できる。各ヒータの制御の際に駆動電力を細かく調整することで、共振器モードと２つの反射ピークとの一致を維持したままレーザ発振波長を微調整できる。なお、各ヒータへの駆動電力は供給する電流によって制御することができる。

【0060】

レーザ発振波長と各ヒータへの駆動電力の関係の一例について説明する。図３は、ＤＢＲ電力、ＲＩＮＧ電力、レーザ発振波長の関係の一例を示す図である。ＤＢＲ電力はＤＢＲヒータに供給される電力である。ＲＩＮＧ電力はＲＩＮＧヒータに供給される電力である。図５において、λａ１、λａ２、・・・、λａｋ、・・・、λｂ１、λｂ２、・・・、λｂｋ、・・・、λｎ１、λｎ２、・・・、λｎｋ、・・・は、特定のＲＩＮＧ電力とＤＢＲ電力との組み合わせによって得られるレーザ発振波長を示している。これらの波長は互いに異なる波長である。また、たとえばλａ１、λａ２、・・・、λａｋ、・・・は互いに近接する波長である。尚、近接する波長とは、λＡＢ（Ａ＝ａ，ｂ，ｃ・・・ｎ、Ｂ＝１，２，３・・・ｋ）とλＡ（Ｂ±１）との波長の差が、λＡＢとλＡ‘Ｂ（Ａ’≠Ａ）との波長差より小さくなっていることを示している。同様に、λｂ１、λｂ２、・・・、λｂｋ、・・・も互いに近接する波長であり、λｎ１、λｎ２、・・・、λｎｋ、・・・も互いに近接する波長である。従って、ＦＴＦを行う等レーザ発振波長を連続的に変化させたい場合は、たとえば以下のようにすればよい。すなわち、λａ１、λａ２、・・・、λａｋ、・・・を結んでいる傾斜した破線に沿うように、ＲＩＮＧ電力とＤＢＲ電力との組み合わせを変化させ、かつＰｈａｓｅヒータに対する電流もそれに応じて変化させればよい。

【0061】

ここで、本実施形態のように、２つのリング共振器フィルタによる波長モニタを行う場合について、図４を参照して説明する。図４はＰＤ比の特性を示している。横軸は光の波長を周波数で表示したものである。

【0062】

実線は光導波路１４３のリング共振器光フィルタによる特性であり、ＰＤ１５２が出力する第１電流信号の第２電流信号に対するＰＤ比を示している。また、破線は光導波路１４４のリング共振器光フィルタによる特性であり、ＰＤ１５３が出力する第１電流信号の第２電流信号に対するＰＤ比を示している。２つのＰＤ比のカーブ（波長弁別カーブとも呼ばれる）のうち、レーザ発振波長の変化に対して変化が大きい、すなわちカーブの傾きが大きい方が、波長モニタの精度が高い。したがって、レーザ発振波長に応じてどちらの波長弁別カーブを使用するかを選択することが好ましい。図４に示す丸印は具体的に波長（周波数）の制御ポイント（ロックポイント）を示しており、波長（周波数）に応じて傾きが大きい方のカーブ上にロックポイントが設定される。

【0063】

現在のレーザ発振波長からターゲット波長まで波長を調整する際に、このような波長弁別カーブを用いてフィードバック制御を用いる場合、ターゲット波長まで一気にフィードバック制御を行うと、レーザ発振波長が瞬間的に変化したり、不安定に変化したりする場合がある。また、波長可変レーザ素子の発振波長を本実施例のようにバーニア制御を用いて制御する場合や、現在のレーザ発振波長からターゲット波長まで波長を調整する際に、使用する波長弁別カーブを途中で変更する場合に、レーザ発振波長が不安定に変化するおそれがある。さらに、ＦＴＦによりレーザ発振波長が微小に変化する様制御した場合には、このようなレーザ発振波長が不安定に変化する状態でレーザ光を発振してしまう虞がある。

【0064】

そこで、本実施形態では、制御部２０は、現在のレーザ発振波長からターゲット波長までの間で離散的に設けられた中間波長に対応する波長対応制御設定値を記録している。そして、レーザ発振波長をターゲット波長に変更する指令を受けると、これらの中間波長に対応する波長対応制御設定値を順次制御目標として各ヒータを制御する制御工程を行う。このとき、たとえばレーザ発振波長を単調変化させる制御を行う。このように、現在のレーザ発振波長からターゲット波長までの間に離散的な中間波長を設定し、これらの中間波長に対応する波長対応制御設定値を設定して、それを順次制御目標とする。これにより、レーザ発振波長を調整する際に、単調かつ安定的に変化させることができる。

【0065】

（制御例１）
以下、制御部２０による様々な制御例について説明する。なお、以下の制御例は、いずれも、利得部１２３および半導体光増幅器１３には駆動電力が供給されている状態で行われる。まず、制御例１では、波長対応制御設定値は、現在のレーザ発振波長からターゲット波長までの間の離散的な中間波長に対応して設定された、ＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータ、Ｐｈａｓｅヒータのそれぞれに供給する駆動電力の設定値（駆動電力値）である。

【0066】

図５は、制御例１におけるいずれかのヒータに供給する駆動電力（ヒータ電力）の制御の一例を示す図である。図５では、横軸はレーザ発振波長をターゲット波長に変更する指令を受けてからの時間である。図５に示す例では、ヒータ電力を時間に対してステップ状に変化させている。各ステップでのヒータ電力は、中間波長でレーザ発振するために設定された駆動電力である。このようにステップ状にヒータ電力を変化させるには、たとえば、各ヒータそれぞれに供給する駆動電力値を時間に対して当該ステップ状に変化させることで実現することができる。なお、各ヒータにおけるヒータ電力とレーザ発振波長との関係は、図５のような関係がテーブルデータとして記録部２２に記録されており、演算部２１が適宜読み出して演算に使用する。図５は或るヒータに対する一例であり、ステップ幅（増加量）などのステップ形状はヒータ間で互いに異なっていてもよい。具体的には、共振器モードと２つの反射ピークとの一致を維持したままレーザ発振波長が変化するように各ヒータ電力が設定されている。

【0067】

なお、各ヒータ電力におけるステップ幅は均等にしてよいが、図５のように最初はステップ幅を大きくし、その後小さくすることが好ましい。これにより、ターゲット波長への変更を完了するまでの時間を短くでき、かつレーザ発振波長がターゲット波長を超えてしまう事態の発生を抑制できるので、単調変化の観点から好ましい。ターゲット波長を超過しないためには、ターゲット波長付近ではステップ幅を小さく設定する必要がある。一方で、ターゲット波長と現在の波長の差分が大きい場合は、ステップ幅を大きくしても超過する懸念がない。よって、ターゲット波長に近づくほどステップ幅を小さくすることは時間短縮につながるのである。

【0068】

以下に、本発明に係るいくつかの制御フローを例示する。尚、これらの制御フローでは、ターゲット波長を出力するために必要なＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータ、Ｐｈａｓｅヒータの駆動電力は、制御フロー開始前のＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータ、Ｐｈａｓｅヒータの駆動電力より大きいものとする。

【0069】

図６は、制御例１の制御フローを示す図である。この制御フローは、制御部２０がフィードバック制御を行っている状態において、レーザ発振波長を所定の波長（ターゲット波長）に変更する指示信号を受けたときにスタートする。

【0070】

制御部２０は、ステップＳ１０１において、フィードバック制御を停止する。つづいて、制御部２０は、ステップＳ１０２において、ＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータの駆動電力を１ステップ分増加する。より具体的には、ＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータの駆動電力値を図５における１ステップ分増加させる。当該目標値に対応するＤＢＲ電力、ＲＩＮＧ電力をＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータへ供給する。供給を開始した後、各ステップにおいて所定の時間経過を待つ等によって行う。尚、図５における各ステップの駆動電力値は、各々中間波長に対応する値となっている。第１反射ミラー１２２の１つの反射ピークと、第２反射ミラー１２４の１つの反射ピークとが、制御開始前のレーザ発振波長から、これと最も近い波長の中間波長に移動する。つづいて、制御部２０は、ステップＳ１０３において、Ｐｈａｓｅヒータの駆動電力を１ステップ分増加する。より具体的には、Ｐｈａｓｅヒータの駆動電力値を図５における１ステップ分増加させる。当該目標値に対応するＰｈａｓｅ電力をＰｈａｓｅヒータへ供給する。供給を開始した後、各ステップにおいて所定の時間経過を待つ等によって行う。尚、図５における各ステップの駆動電力値は、各々中間波長に対応する値となっている。これより、共振器モードの１つのピークが、制御開始前のレーザ発振波長から、これと最も近い波長の中間波長に移動する。尚、ステップＳ１０２とステップＳ１０３とを同時に行なっても良いし、ステップＳ１０２より先にステップＳ１０３を実行するようにしてもよい。

【0071】

つづいて、制御部２０は、ステップＳ１０４において、ＰＤ比に基づいて波長を検出し、検出した波長がターゲット波長から所定範囲内（ターゲット波長から周波数に換算して±αＧＨｚ以内、αは所定の定数であり、例えば１）であるかを判定する。所定範囲内ではない場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）は、制御はステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１０２～Ｓ１０４を繰り返す。これによって、第１反射ミラー１２２の１つの反射ピークと、第２反射ミラー１２４の１つの反射ピークと、共振器モードの１つのピークとが、隣接する中間波長に順次移動する。一方。所定範囲内である場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ１０５に進む。

【0072】

つづいて、制御部２０は、ステップＳ１０５において、フィードバック制御を開始する。つづいて、制御部２０は、ステップＳ１０６において、ＰＤ比に基づいて検出した波長がターゲット波長から所定範囲内（ターゲット波長から周波数に換算して±βＧＨｚ以内、βはαより小さい所定の定数であり、例えば０．５）であるかを判定する。所定範囲内ではない場合（ステップＳ１０６、Ｎｏ）は、制御はステップＳ１０６を繰り返す。所定範囲内である場合（ステップＳ１０６、Ｙｅｓ）は、波長が収束したと判断して、フローチャートの実行が終了する。尚、βはαより大きい所定の定数としてもよい。

【0073】

ここで、±αＧＨｚは、その範囲内であればフィードバック制御を開始してもレーザ発振波長が単調かつ安定的に変化することができる値に設定することが好ましい。

【0074】

（制御例２）
つぎに、制御例２について説明する。制御例２では、制御例１と同様に、波長対応制御設定値は、現在のレーザ発振波長からターゲット波長までの間の離散的な中間波長に対応して設定された、ＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータ、Ｐｈａｓｅヒータのそれぞれに供給する駆動電力値である。尚、この制御フローでは、ターゲット波長を出力するために必要なＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータ、Ｐｈａｓｅヒータの駆動電力は、制御フロー開始前のＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータ、Ｐｈａｓｅヒータの駆動電力より大きいものとする。

【0075】

図７は、制御例２におけるいずれか２つのヒータに供給するヒータ電力の制御の一例を示す図である。図７では、横軸はレーザ発振波長をターゲット波長に変更する指令を受けてからの時間である。また、実線と破線とは、それぞれ異なるヒータに対するヒータ電力を示している。図７に示す例では、図５と同様にヒータ電力を時間に対してステップ状に変化させている。ただし、破線で示すヒータ電力を供給するヒータは、実線で示すヒータ電力を供給するヒータよりも、電力に対する応答時間が長い要素（第１反射ミラー１２２または第２反射ミラー１２４またはレーザ共振器Ｒの共振器長）に対応するヒータである。このように応答時間が長い要素に対しては、ヒータ電力を早く変更することで、応答時間の遅れを補償できる。

【0076】

制御例２は、制御例１と同様の制御フローで実行することができる。

【0077】

（制御例３）
図８は、制御例３の制御フローを示す図である。この制御フローは、制御部２０がフィードバック制御を行っている状態において、レーザ発振波長をターゲット波長に変更する指示信号を受けたときにスタートする。尚、この制御フローでは、ターゲット波長を出力するために必要なＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータ、Ｐｈａｓｅヒータの駆動電力は、制御フロー開始前のＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータ、Ｐｈａｓｅヒータの駆動電力より大きいものとする。

【0078】

ステップＳ２０１～Ｓ２０４までは、制御例１におけるステップＳ１０１～Ｓ１０４と同じである。すなわち、制御部２０は、ステップＳ２０１において、フィードバック制御を停止する。つづいて、制御部２０は、ステップＳ２０２において、ＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータの駆動電力を１ステップ分増加する。より具体的には、ＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータの駆動電力値を図５における１ステップ分増加させる。当該目標値に対応するＤＢＲ電力、ＲＩＮＧ電力をＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータへ供給する。供給を開始した後、各ステップにおいて所定の時間経過を待つ等によって行う。尚、図５における各ステップの駆動電力値は、各々中間波長に対応する値となっている。つづいて、制御部２０は、ステップＳ２０３において、Ｐｈａｓｅヒータの駆動電力を１ステップ分増加する。より具体的には、Ｐｈａｓｅヒータの駆動電力値を図５における１ステップ分増加させる。当該目標値に対応するＰｈａｓｅ電力をＰｈａｓｅヒータへ供給する。供給を開始した後、各ステップにおいて所定の時間経過を待つ等によって行う。尚、図５における各ステップの駆動電力値は、各々中間波長に対応する値となっている。尚、ステップＳ２０２とステップＳ２０３とを同時に行なっても良いし、ステップＳ２０２より先にステップＳ２０３を実行するようにしてもよい。

【0079】

つづいて、制御部２０は、ステップＳ２０４において、ＰＤ比に基づいて検出した波長がターゲット波長から所定範囲内（ターゲット波長から周波数に換算して±αＧＨｚ以内）であるかを判定する。αは所定の定数であり、制御例１におけるαよりも大きい値である。所定範囲内ではない場合（ステップＳ２０４、Ｎｏ）は、制御はステップＳ２０２に戻る。所定範囲内である場合（ステップＳ２０４、Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ２０５に進む。

【0080】

つづいて、制御部２０は、ステップＳ２０５において、ターゲット波長に対応するＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータの駆動電力に設定し、その設定した電力を各ヒータに供給する。

【0081】

つづいて、制御部２０は、ステップＳ２０６において、フィードバック制御を開始する。つづいて、制御部２０は、ステップＳ２０７において、ＰＤ比に基づいて検出した波長がターゲット波長から所定範囲内（周波数にして±βＧＨｚ以内、βはαより小さい所定の定数）であるかを判定する。所定範囲内ではない場合（ステップＳ２０７、Ｎｏ）は、制御はステップＳ２０７を繰り返す。所定範囲内である場合（ステップＳ２０７、Ｙｅｓ）は、波長が収束したと判断して、フローチャートの実行が終了する。尚、βはαより大きい所定の定数としてもよい。

【0082】

制御例３では、制御例１と比較してＳ２０５においてターゲット波長に対応するＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータの駆動電力に設定し、その設定した電力を各ヒータに供給するステップが追加されている。制御例１において、αが比較的大きな場合は、スタートからエンドまでの制御を繰返し行った際に、設定した各ヒータの駆動電力、とくにＤＢＲヒータとＲＩＮＧヒータとの駆動電力に誤差が累積する場合がある。そこで、本制御例３では、検出した波長がターゲット波長から所定範囲内になったら、制御部２０は、ターゲット波長に対応するＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータの駆動電力に設定する。これにより、累積誤差の問題を解消することができる。なお、ターゲット波長に対応するＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータの駆動電力に設定する際には、記録部２２に記録されているテーブルデータを参照して設定してもよい。また、検出した波長とターゲット波長との差分に基づいて、その差分だけレーザ発振波長を変化させるために必要な駆動電力の増加量を算出し、その増加量を現在の駆動電力値に加算することによって設定してもよい。なお、本制御例３では、ＤＢＲヒータとＲＩＮＧヒータとの駆動電力を、ターゲット波長に対応する駆動電力に設定しているが、どちらか一方のヒータに対して行ってもよい。この場合、他のヒータに対しては制御例１のような制御を行ってもよい。

【0083】

（制御例４）
図９は、制御例４の制御フローを示す図である。この制御フローは、制御部２０がフィードバック制御を行っている状態において、レーザ発振波長をターゲット波長に変更する指示信号を受けたときにスタートする。尚、この制御フローでは、ターゲット波長を出力するために必要なＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータ、Ｐｈａｓｅヒータの駆動電力は、制御フロー開始前のＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータ、Ｐｈａｓｅヒータの駆動電力より大きいものとする。

【0084】

ステップＳ３０１において、制御部２０は、波長を検出する際に使用するＰＤ比として、２つの波長弁別カーブのうちいずれか一方に基づくＰＤ比を選択する。具体的には、制御部２０は、２つのＰＤ比のうち、ターゲット波長においてレーザ発振波長の変化に対して変化が大きい方のＰＤ比を選択する。

【0085】

ステップＳ３０２～Ｓ３０８までは、制御例３におけるステップＳ２０１～Ｓ２０７と同じである。すなわち、制御部２０は、ステップＳ３０２において、フィードバック制御を停止する。つづいて、制御部２０は、ステップＳ３０３において、ＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータの駆動電力を１ステップ分増加する。より具体的には、ＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータの駆動電力値を図５における１ステップ分増加させる。当該目標値に対応するＤＢＲ電力、ＲＩＮＧ電力をＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータへ供給する。供給を開始した後、各ステップにおいて所定の時間経過を待つ等によって行う。尚、図５における各ステップの駆動電力値は、各々中間波長に対応する値となっている。つづいて、制御部２０は、ステップＳ３０４において、Ｐｈａｓｅヒータの駆動電力を１ステップ分増加する。より具体的には、Ｐｈａｓｅヒータの駆動電力値を図５における１ステップ分増加させる。当該目標値に対応するＰｈａｓｅ電力をＰｈａｓｅヒータへ供給する。供給を開始した後、各ステップにおいて所定の時間経過を待つ等によって行う。尚、図５における各ステップの駆動電力値は、各々中間波長に対応する値となっている。尚、ステップＳ３０３とステップＳ３０４とを同時に行なっても良いし、ステップＳ３０４より先にステップＳ３０３を実行するようにしてもよい。

【0086】

つづいて、制御部２０は、ステップＳ３０５において、ＰＤ比に基づいて検出した波長がターゲット波長から所定範囲内（ターゲット波長から周波数に換算して±αＧＨｚ以内）であるかを判定する。αは所定の定数であり、制御例１におけるαよりも大きい値である。所定範囲内ではない場合（ステップＳ３０５、Ｎｏ）は、制御はステップＳ３０３に戻る。所定範囲内である場合（ステップＳ３０５、Ｙｅｓ）は、制御はステップＳ３０６に進む。

【0087】

つづいて、制御部２０は、ステップＳ３０６において、ターゲット波長に対応するＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータの駆動電力に設定し、その設定した電力を各ヒータに供給する。

【0088】

つづいて、制御部２０は、ステップＳ３０７において、フィードバック制御を開始する。つづいて、制御部２０は、ステップＳ３０８において、ＰＤ比に基づいて検出した波長がターゲット波長から所定範囲内（ターゲット波長から周波数に換算して±βＧＨｚ以内、βはαより小さい所定の定数）であるかを判定する。所定範囲内ではない場合（ステップＳ３０８、Ｎｏ）は、制御はステップＳ３０８を繰り返す。所定範囲内である場合（ステップＳ３０８、Ｙｅｓ）は、波長が収束したと判断して、フローチャートの実行が終了する。尚、βはαより大きい所定の定数としてもよい。

【0089】

本制御例４では、２つのＰＤ比のうち、ターゲット波長においてレーザ発振波長の変化に対して変化が大きい方のＰＤ比を選択して、波長検出する波長検出工程を行うので、制御の途中で使用するＰＤ比を切り換えない。その結果、制御部２０の制御処理が簡易になる。また、ターゲット波長近辺における波長検出精度を高くできる。

【0090】

（制御例５）
制御例５は、上述した制御例１～４、および後述する制御例６に対して適用できる。本制御例５では、レーザ発振波長を単調変化させる際に、第１反射ミラー１２２の反射ピークと、第２反射ミラー１２４の反射ピークとのずれが、第１反射ミラー１２２の反射ピークと第２反射ミラー１２４の反射ピークとのうち、反射ピークの半値半幅が狭い方の半値半幅以下になるように、ＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータへ供給する電力を制御し、レーザ発振波長を反射ピークの半値半幅が狭い方の半値半幅以下のステップで離散的に変化させる。

【0091】

図１０は、制御例５における波長の制御の説明図である。まず、現在の第２反射ミラー１２４（ＤＢＲ）の反射スペクトルが最上段の状態にあり、現在の第１反射ミラー１２２（ＲＩＮＧ）の反射スペクトルが状態１にあるとする。このとき、レーザ発振波長はλ_３である。なお、第１反射ミラー１２２の反射ピークの半値半幅よりも、第２反射ミラー１２４の反射ピークの半値半幅の方が狭い。

【0092】

ＲＩＮＧの反射スペクトルが状態２のようにずれた場合、レーザ発振波長はλ_３からほぼ変わらず、シングルモード発振状態が維持される。一方、ＲＩＮＧの反射スペクトルが状態３のように大きくずれた場合、ＤＢＲの反射ピークのスペクトルとＲＩＮＧの反射ピークのスペクトルとの重なりが同じ程度の波長λ_４とλ_５が生じる。この２つの波長でレーザ発振するマルチモード発振状態となる場合があり、好ましくない。

【0093】

したがって、第１反射ミラー１２２の反射ピークと、第２反射ミラー１２４の反射ピークとのずれが小さくなるようにＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータへ供給する電力を制御することが好ましい。特に、第１反射ミラー１２２の反射ピークと第２反射ミラー１２４の反射ピークとのうち、反射ピークの半値半幅が狭い方の半値半幅以下になるように制御する。これにより、マルチモード発振状態の発生を抑制でき、かつ反射ピークのスペクトル同士の重なりをある程度大きく維持できるので、発振したレーザ光の光出力の低下を抑制できる。

【0094】

また、隣接する二つの波長対応制御設定値間の差が、第１反射ミラー１２２の反射ピークと第２反射ミラー１２４の反射ピークとのうち、反射ピークの半値半幅が狭い方の半値半幅以下となるようにしてもよい。さらには、第１反射ミラー１２２の複数の反射ピークと、第２反射ミラー１２４の複数の反射ピークとのうちの１つの反射ピーク同士が同じ波長で重なった時の合成反射ピークのスペクトルの半値半幅以下になるように制御することが好ましい。さらには、隣接する二つの波長対応制御設定値間の差が、第１反射ミラー１２２の複数の反射ピークと、第２反射ミラー１２４の複数の反射ピークと、共振器モードとのうちの１つのピーク同士が同じ波長で重なってレーザ発振している状態でのレーザ光Ｌ１の発振スペクトルの半値半幅以下になるように制御することが好ましい。具体的には、例えば中間波長の間隔が周波数に換算して１ＧＨｚ以内、より好ましくは０．５ＧＨｚ以内とすることが好ましい。第１反射ミラー１２２の反射ピークと第２反射ミラー１２４の反射ピークとのずれ、またはレーザ発振波長を離散的に変化させるステップについても同様である。

【0095】

（制御例６）
制御例１～５では、波長対応制御設定値は、現在のレーザ発振波長からターゲット波長までの間の離散的な中間波長に対応して設定された、ＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータ、Ｐｈａｓｅヒータのそれぞれに供給する駆動電力値である。しかしながら、以下に説明する制御例６では、波長対応制御設定値は、中間波長に対応して設定された、２つの第１電流信号のいずれかの第２電流信号に対する比、すなわち２つのＰＤ比のいずれかである。

【0096】

図１１は、制御例６の制御フローを示す図である。この制御フローは、制御部２０がフィードバック制御を行っている状態において、レーザ発振波長を所定の波長（ターゲット波長）に変更する指示信号を受けたときにスタートする。

【0097】

まず、ステップＳ４０１において、制御部２０は、ＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータの駆動電力を１ステップ分増加する。より具体的には、ＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータの駆動電力値を図５における１ステップ分増加させる。当該目標値に対応するＤＢＲ電力、ＲＩＮＧ電力をＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータへ供給する。これにより、第１反射ミラー１２２の１つの反射ピークと、第２反射ミラー１２４の１つの反射ピークとが、制御開始前のレーザ発振波長から、これと最も近い波長の中間波長に移動する。

【0098】

つづいて、ステップＳ４０２において、制御部２０は、ステップＳ４０１において行った１ステップ分の駆動電力増加量に対応する波長変化量を示すＰＤ比ターゲット値を計算する。このＰＤ比ターゲット値とは、制御開始前のレーザ発振波長と最も近い波長の中間波長に対応するＰＤ比の値である。

【0099】

つづいて、ステップＳ４０３において、制御部２０は、ステップＳ４０３において算出したＰＤ比ターゲット値を設定する。これによって、ＰＤ比ターゲット値となるように、位相調整用ヒータ１２６への駆動電力を制御するフィードバック制御が行われる。このフィードバック制御によって、制御開始前のレーザ発振波長と最も近い波長の中間波長において、第１反射ミラー１２２の１つの反射ピークと、第２反射ミラー１２４の１つの反射ピークと、共振器モードとが一致する。

【0100】

つづいて、ステップＳ４０４において、制御部２０はフィードバック制御が安定するまで一定の待ち時間だけ待つ処理を行う。なお、この待ち時間はたとえば各ヒータの応答速度に応じて設定することが好ましいが、待ち時間をゼロとしてもよい。

【0101】

つづいて、制御部２０は、ステップＳ４０５において、設定したＰＤ比ターゲット値が、ターゲット波長に該当するＰＤ比ターゲット値に合致しているかを判定する。合致していない場合（ステップＳ４０５、Ｎｏ）は、制御はステップＳ４０１に戻り、ステップＳ４０１～Ｓ４０５の処理が繰り返し行われる。合致している場合（ステップＳ４０５、Ｙｅｓ）は、波長が収束したと判断して、フローチャートの実行が終了する。

【0102】

本制御例６では、フィードバック制御を継続しつつ、ＤＢＲヒータ、ＲＩＮＧヒータの駆動電力をステップ状に変化させ、それに応じてＰＤ比ターゲット値を計算、設定する。これによって、環境温度の変化などの外乱があってもレーザ発振波長を安定に変化させることができる。

【0103】

なお、ターゲット波長は、現在のレーザ発振波長よりも長い場合も短い場合もある。したがって、各ヒータに供給する駆動電力は、ターゲット波長と現在のレーザ発振波長との関係と、駆動電力の増減方向とそれによる反射ピークの波長軸上での移動方向との関係に応じて、その増減量を適宜変化させればよい。

【0104】

なお、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各実施形態の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。たとえば、制御例１～４、６における制御開始前の波長と１ステップ目の中間波長との差や、中間波長の１ステップに相当する波長差や、最後の中間波長とターゲット波長との差は、いずれも制御例５で例示した半値半幅以下であることが好ましい。これによって、波長の変更の途中において、マルチモード発振状態の発生を抑制でき、かつ反射ピークのスペクトル同士の重なりをある程度大きく維持できるので、発振したレーザ光の光出力の低下を抑制できる。このため、ＦＴＦを好適に実現できる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0105】

本発明は、例えば、通信用の波長可変レーザ装置に適用して好適なものである。

【符号の説明】

【0106】

１０ 波長可変レーザ部
１１ ペルチェ素子
１２ 波長可変レーザ素子
１３ 半導体光増幅器
１４ 平面光波回路
１５ 光検出部
１６ 温度センサ
１７ 波長モニタ部
２０ 制御部
２１ 演算部
２２ 記録部
２３ 入力部
２４ 出力部
２５ 電力供給部
１００ 波長可変光源装置
１２１ 基板
１２２ 第１反射ミラー
１２３ 利得部
１２４ 第２反射ミラー
１２５ 第１反射ミラー用ヒータ
１２６ 位相調整用ヒータ
１２７ 第２反射ミラー用ヒータ
１４１ 光分岐部
１４２、１４３、１４４ 光導波路
Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５ レーザ光
Ｒ レーザ共振器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】