特許 7575289 波長可変レーザ素子の制御方法、波長可変レーザ素子、およびレーザ装置

(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】2024-10-21

(45)【発行日】2024-10-29

(54)【発明の名称】波長可変レーザ素子の制御方法、波長可変レーザ素子、およびレーザ装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/0687 20060101AFI20241022BHJP

   H01S 5/062 20060101ALI20241022BHJP

【ＦＩ】

H01S5/0687

H01S5/062

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2021021327

(22)【出願日】2021-02-12

(65)【公開番号】P2022123788

(43)【公開日】2022-08-24

【審査請求日】2023-12-21

(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】西田 昌義

(72)【発明者】

【氏名】木村 賢宜

【審査官】右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５３５９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０２１７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３２３５７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０１２０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１７７１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１３６３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１７０５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０２６９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１７６９５０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０３８１１９９４（ＣＮ，Ａ）

(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】

反射スペクトルが光の周波数に対して周期的な櫛状のかつ帯域を有する反射ピークを有する第１反射部と、
反射スペクトルが光の周波数に対して前記第１反射部における周期とは異なる周期にて周期的な櫛状のかつ帯域を有する反射ピークを有する第２反射部と、によって構成される光共振器と、
前記光共振器の中に配置された利得部と、
前記光共振器の中に配置され、前記光共振器の共振器長を調整する位相調整部と、
を備え、前記第１反射部の反射ピークの帯域内の波長と、前記第２反射部の反射ピークの帯域内の波長と、前記光共振器の共振器モードの波長とが一致するとレーザ発振し、一致する波長に応じてレーザ発振波長が可変する波長可変レーザ素子の制御方法であって、
前記レーザ発振波長の目標波長を取得し、
前記レーザ発振により前記第１反射部から出力される第１レーザ光の少なくとも一部を、前記第１レーザ光を吸収または透過するように制御できる第１光吸収部に吸収をさせて、当該吸収により発生する第１吸収電流の第１モニタ値を取得し、
前記レーザ発振により前記第２反射部から出力される第２レーザ光の少なくとも一部を、前記第２レーザ光を吸収または透過するように制御できる第２光吸収部に吸収をさせて、当該吸収により発生する第２吸収電流の第２モニタ値を取得し、
前記目標波長に対応する、前記第１吸収電流の第１目標電流値および前記第２吸収電流の第２目標電流値を取得し、
前記第１モニタ値が前記第１目標電流値から第１範囲内になり、かつ前記第２モニタ値が前記第２目標電流値から第２範囲内になるように前記第１反射部、前記第２反射部または前記位相調整部を制御し、
前記第１モニタ値が前記第１範囲内になるとともに、前記第２モニタ値が前記第２範囲内になった後に、
前記第１レーザ光を透過するように前記第１光吸収部を制御する
波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項2】

前記目標波長に対応する、前記第１吸収電流と前記第２吸収電流との比の目標比を取得し、
前記第１モニタ値と前記第２モニタ値との比であるモニタ比が前記目標比から第３範囲内になるように前記第１反射部、前記第２反射部または前記位相調整部を制御し、
前記第１モニタ値が前記第１範囲内になり、前記第２モニタ値が前記第２範囲内になるとともに、前記モニタ比が前記目標比から第３範囲内になった後に、
前記第１レーザ光を透過するように前記第１光吸収部を制御する
請求項１に記載の波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項3】

前記第１反射部の屈折率を変化させることによって前記第１反射部の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる、および、前記第２反射部の屈折率を変化させることによって前記第２反射部の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる、の少なくとも一方を実行する
請求項１または２に記載の波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項4】

前記第１反射部または前記第２反射部から出力された前記第１レーザ光の少なくとも一部または前記第２レーザ光の少なくとも一部を第３レーザ光として取り出し、
前記第３レーザ光の少なくとも一部を、光の周波数に対して周期的な透過特性を有する弁別フィルタに透過させ、
前記弁別フィルタを透過した前記第３レーザ光のパワーの、前記弁別フィルタを透過しない前記第３レーザ光のパワーに対する比をモニタパワー比として取得し、
前記目標波長に対応する目標パワー比を取得し、
前記モニタパワー比が前記目標パワー比から第４範囲内になるように前記位相調整部を制御して前記共振器長を調整しながら、前記第１反射部の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる、および、前記第２反射部の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる、の少なくとも一方を実行する
請求項３に記載の波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項5】

前記第１光吸収部および前記第２光吸収部の少なくとも一つは半導体光増幅器である
請求項１～４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6】

前記第１モニタ値が前記第１範囲内にあり、前記第２モニタ値が前記第２範囲内にあり、前記第１吸収電流と前記第２吸収電流との比であるモニタ比が前記目標比から第３範囲内にあるように前記位相調整部を制御して前記共振器長を調整する
請求項２に記載の波長可変レーザ素子の制御方法。

【請求項7】

前記第１反射部および前記第２反射部の少なくとも一つはＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）構造を含む
請求項１～６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8】

前記第１反射部および前記第２反射部の少なくとも一つはリング共振器ミラーである
請求項１～７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9】

反射スペクトルが光の周波数に対して周期的な櫛状のかつ帯域を有する反射ピークを有する第１反射部と、
反射スペクトルが光の周波数に対して前記第１反射部における周期とは異なる周期にて周期的な櫛状のかつ帯域を有する反射ピークを有する第２反射部と、によって構成される光共振器と、
前記光共振器の中に配置された利得部と、
前記光共振器の中に配置され、前記光共振器の共振器長を調整する位相調整部と、
光を吸収または透過するように制御できる第１光吸収部と、
光を吸収または透過するように制御できる第２光吸収部と、
を備え、前記第１反射部の反射ピークの帯域内の波長と、前記第２反射部の反射ピークの帯域内の波長と、前記光共振器の共振器モードの波長とが一致するとレーザ発振し、一致する波長に応じてレーザ発振波長が可変し、
前記第１光吸収部には、前記レーザ発振により前記第１反射部から出力される第１レーザ光の少なくとも一部が入力され、
前記第２光吸収部には、前記レーザ発振により前記第２反射部から出力される第２レーザ光の少なくとも一部が入力される
波長可変レーザ素子。

【請求項10】

前記第１レーザ光の一部または前記第２レーザ光の一部を分岐し、前記第１光吸収部および前記第２光吸収部を通過させずに出力する光分波器を備える
請求項９に記載の波長可変レーザ素子。

【請求項11】

前記第１光吸収部および前記第２光吸収部の少なくとも一つは半導体光増幅器である
請求項９または１０に記載の波長可変レーザ素子。

【請求項12】

前記第１反射部および前記第２反射部の少なくとも一つはＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）構造を含む
請求項９～１１のいずれか一つに記載の波長可変レーザ素子。

【請求項13】

前記第１反射部および前記第２反射部の少なくとも一つはリング共振器ミラーである
請求項９～１２のいずれか一つに記載の波長可変レーザ素子。

【請求項14】

請求項９～１３のいずれか一つに記載の波長可変レーザ素子と、
演算部とメモリとを有する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記レーザ発振波長の目標波長を取得し、
前記第１レーザ光の少なくとも一部の前記第１光吸収部での吸収により発生する第１吸収電流の第１モニタ値を取得し、
前記第２レーザ光の少なくとも一部の前記第２光吸収部での吸収により発生する第２吸収電流の第２モニタ値を取得し、
前記メモリに記憶されたデータに基づいて、前記目標波長に対応する、前記第１吸収電流の第１目標電流値および前記第２吸収電流の第２目標電流値を取得し、
前記第１モニタ値が前記第１目標電流値から第１範囲内になり、かつ前記第２モニタ値が前記第２目標電流値から第２範囲内になるように前記第１反射部、前記第２反射部または前記位相調整部を制御し、
前記第１モニタ値が前記第１範囲内になるとともに、前記第２モニタ値が前記第２範囲内になった後に、
前記第１レーザ光を透過するように前記第１光吸収部を制御する
レーザ装置。

【請求項15】

前記制御部は、
前記メモリに記憶されたデータに基づいて、前記目標波長に対応する、前記第１吸収電流と前記第２吸収電流との比の目標比を取得し、
前記第１モニタ値と前記第２モニタ値との比であるモニタ比が前記目標比から第３範囲内になるように前記第１反射部、前記第２反射部または前記位相調整部を制御し、
前記第１モニタ値が前記第１範囲内になり、前記第２モニタ値が前記第２範囲内になるとともに、前記モニタ比が前記目標比から第３範囲内になった後に、
前記第１レーザ光を透過する状態とする
請求項１４に記載のレーザ装置。

【請求項16】

前記制御部は、
前記第１反射部の屈折率を変化させることによって前記第１反射部の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる、および、前記第２反射部の屈折率を変化させることによって前記第２反射部の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる、の少なくとも一方を実行する
請求項１４または１５に記載のレーザ装置。

【請求項17】

前記制御部は、
前記第１モニタ値が前記第１範囲内にあり、前記第２モニタ値が前記第２範囲内にあり、前記第１吸収電流と前記第２吸収電流との比であるモニタ比が前記目標比から第３範囲内にあるように前記位相調整部を制御して前記共振器長を調整する
請求項１５に記載のレーザ装置。

【請求項18】

光の周波数に対して周期的な透過特性を有する弁別フィルタをさらに備え、
前記弁別フィルタは、前記第１反射部または前記第２反射部から出力された前記第１レーザ光の少なくとも一部または前記第２レーザ光の少なくとも一部である第３レーザ光を透過し、
前記制御部は、
前記弁別フィルタを透過した前記第３レーザ光のパワーの、前記弁別フィルタを透過しない前記第３レーザ光のパワーに対する比をモニタパワー比として取得し、
前記メモリに記憶されたデータに基づいて、前記目標波長に対応する目標パワー比を取得し、
前記モニタパワー比が前記目標パワー比から第４範囲内になるように前記位相調整部を制御して前記共振器長を調整しながら、前記第１反射部の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる、および、前記第２反射部の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる、の少なくとも一方を実行する
請求項１４～１６のいずれか一つに記載のレーザ装置。

【請求項19】

前記第１レーザ光の一部または前記第２レーザ光の一部を分岐し、前記第１光吸収部および前記第２光吸収部を通過させずに出力する光分波器を備え、
前記第３レーザ光は、前記光分波器から出力されたレーザ光である
請求項１８に記載のレーザ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、波長可変レーザ素子の制御方法、波長可変レーザ素子、およびレーザ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

反射スペクトルが光の周波数に対して周期的な櫛状のかつ帯域を有する反射ピークを有する２つの反射要素を組み合わせるとともに、２つの反射要素が構成する光共振器の共振器長を調整する位相調整部が設けられた、集積型の波長可変レーザ素子が知られている。この波長可変レーザ素子では、櫛状反射スペクトルにおける反射ピーク間隔が互いに僅かに異なるように構成し、広い帯域の波長可変を実現する。この手法の原理は、一般にバーニア効果と呼ばれており、その概要は以下のとおりである。

【0003】

バーニア効果を用いた波長可変レーザ素子では、２つの反射要素の反射ピークの帯域内の波長と、光共振器の共振器モードの波長とが一致するとレーザ発振する。２つの反射要素における櫛状反射スペクトルは反射ピーク間隔が僅かに異なるので、２つの反射要素で反射ピークの帯域が重なるのは或る波長帯域では１組の反射ピークのみである。そして、２つの反射要素の間では、当該重なった帯域内の波長に関する光共振器が形成され、重なった帯域内の共振器モードの波長にて狭線幅のレーザ発振が可能となる。また、２つの反射要素のうち一方または両方の屈折率を変化させると櫛状反射スペクトルがシフトし、２つの反射要素で反射ピークの帯域が重なる波長も変化する。このように、バーニア効果を用いた集積型レーザ素子では、発振波長の狭線幅と可変波長の広帯域との両立を実現している。また、位相調整部は、共振器モードの波長の調整のために用いられる（例えば特許文献１～５参照）。ここで、反射ピークの帯域は、互いに重なればレーザ発振する条件を満たせるように定義された帯域であり、反射ピークのスペクトル形状や発振条件などに依存する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－２６９６８号公報

【文献】特開２０１６－１７８２８３号公報

【文献】特開２０１９－２１７９１号公報

【文献】特許第５０３２４５１号公報

【文献】特許第３４３３０４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

バーニア効果を用いた波長可変レーザ素子では、２つの反射要素における反射ピークを高精度に一致させることが重要である。しかしながら、波長可変レーザ素子の構成要素などの特性が経時的に変化する場合がある。たとえば、経時的な変化により、反射要素の反射スペクトルが波長軸方向にシフトすると、初期状態と同じ制御条件としても、２つの反射要素における反射ピークがずれるので、レーザ光のパワーが低下するなど、波長可変レーザ素子の光学特性が低下する。したがって、波長可変レーザ素子の光学特性の変化を補償することが望ましい。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学特性の変化の補償に適する波長可変レーザ素子の制御方法、波長可変レーザ素子、およびレーザ装置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】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、反射スペクトルが光の周波数に対して周期的な櫛状のかつ帯域を有する反射ピークを有する第１反射部と、反射スペクトルが光の周波数に対して前記第１反射部における周期とは異なる周期にて周期的な櫛状のかつ帯域を有する反射ピークを有する第２反射部と、によって構成される光共振器と、前記光共振器の中に配置された利得部と、前記光共振器の中に配置され、前記光共振器の共振器長を調整する位相調整部と、を備え、前記第１反射部の反射ピークの帯域内の波長と、前記第２反射部の反射ピークの帯域内の波長と、前記光共振器の共振器モードの波長とが一致するとレーザ発振し、一致する波長に応じてレーザ発振波長が可変する波長可変レーザ素子の制御方法であって、前記レーザ発振波長の目標波長を取得し、前記レーザ発振により前記第１反射部から出力される第１レーザ光の少なくとも一部を、前記第１レーザ光を吸収または透過するように制御できる第１光吸収部に吸収をさせて、当該吸収により発生する第１吸収電流の第１モニタ値を取得し、前記レーザ発振により前記第２反射部から出力される第２レーザ光の少なくとも一部を、前記第２レーザ光を吸収または透過するように制御できる第２光吸収部に吸収をさせて、当該吸収により発生する第２吸収電流の第２モニタ値を取得し、前記目標波長に対応する、前記第１吸収電流の第１目標電流値および前記第２吸収電流の第２目標電流値を取得し、前記第１モニタ値が前記第１目標電流値から第１範囲内になり、かつ前記第２モニタ値が前記第２目標電流値から第２範囲内になるように前記第１反射部、前記第２反射部または前記位相調整部を制御し、前記第１モニタ値が前記第１範囲内になるとともに、前記第２モニタ値が前記第２範囲内になった後に、前記第１レーザ光または前記第２レーザ光を透過するように前記第１光吸収部または前記第２光吸収部を制御する波長可変レーザ素子の制御方法である。

【0008】

前記目標波長に対応する、前記第１吸収電流と前記第２吸収電流との比の目標比を取得し、前記第１モニタ値と前記第２モニタ値との比であるモニタ比が前記目標比から第３範囲内になるように前記第１反射部、前記第２反射部または前記位相調整部を制御し、前記第１モニタ値が前記第１範囲内になり、前記第２モニタ値が前記第２範囲内になるとともに、前記モニタ比が前記目標比から第３範囲内になった後に、前記第１レーザ光または前記第２レーザ光を透過するように前記第１光吸収部または前記第２光吸収部を制御するものでもよい。

【0009】

前記第１反射部の屈折率を変化させることによって前記第１反射部の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる、および、前記第２反射部の屈折率を変化させることによって前記第２反射部の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる、の少なくとも一方を実行するものでもよい。

【0010】

前記第１反射部または前記第２反射部から出力された前記第１レーザ光の少なくとも一部または前記第２レーザ光の少なくとも一部を第３レーザ光として取り出し、前記第３レーザ光の少なくとも一部を、光の周波数に対して周期的な透過特性を有する弁別フィルタに透過させ、前記弁別フィルタを透過した前記第３レーザ光のパワーの、前記弁別フィルタを透過しない前記第３レーザ光のパワーに対する比をモニタパワー比として取得し、前記目標波長に対応する目標パワー比を取得し、前記モニタパワー比が前記目標パワー比から第４範囲内になるように前記位相調整部を制御して前記共振器長を調整しながら、前記第１反射部の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる、および、前記第２反射部の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる、の少なくとも一方を実行するものでもよい。

【0011】

前記第１光吸収部および前記第２光吸収部の少なくとも一つは半導体光増幅器であるものでもよい。

【0012】

前記第１モニタ値が前記第１範囲内にあり、前記第２モニタ値が前記第２範囲内にあり、前記第１吸収電流と前記第２吸収電流との比であるモニタ比が前記目標比から第３範囲内にあるように前記位相調整部を制御して前記共振器長を調整するものでもよい。

【0013】

前記第１反射部および前記第２反射部の少なくとも一つはＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）構造を含むものでもよい。

【0014】

前記第１反射部および前記第２反射部の少なくとも一つはリング共振器ミラーであるものでもよい。

【0015】

本発明の一態様は、反射スペクトルが光の周波数に対して周期的な櫛状のかつ帯域を有する反射ピークを有する第１反射部と、反射スペクトルが光の周波数に対して前記第１反射部における周期とは異なる周期にて周期的な櫛状のかつ帯域を有する反射ピークを有する第２反射部と、によって構成される光共振器と、前記光共振器の中に配置された利得部と、前記光共振器の中に配置され、前記光共振器の共振器長を調整する位相調整部と、光を吸収または透過するように制御できる第１光吸収部と、光を吸収または透過するように制御できる第２光吸収部と、を備え、前記第１反射部の反射ピークの帯域内の波長と、前記第２反射部の反射ピークの帯域内の波長と、前記光共振器の共振器モードの波長とが一致するとレーザ発振し、一致する波長に応じてレーザ発振波長が可変し、前記第１光吸収部には、前記レーザ発振により前記第１反射部から出力される第１レーザ光の少なくとも一部が入力され、前記第２光吸収部には、前記レーザ発振により前記第２反射部から出力される第２レーザ光の少なくとも一部が入力される波長可変レーザ素子である。

【0016】

前記第１レーザ光の一部または前記第２レーザ光の一部を分岐し、前記第１光吸収部および前記第２光吸収部を通過させずに出力する光分波器を備えるものでもよい。

【0017】

前記第１光吸収部および前記第２光吸収部の少なくとも一つは半導体光増幅器であるものでもよい。

【0018】

前記第１反射部および前記第２反射部の少なくとも一つはＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）構造を含むものでもよい。

【0019】

前記第１反射部および前記第２反射部の少なくとも一つはリング共振器ミラーであるものでもよい。

【0020】

本発明の一態様は、前記波長可変レーザ素子と、演算部とメモリとを有する制御部と、を備え、前記制御部は、前記レーザ発振波長の目標波長を取得し、前記第１レーザ光の少なくとも一部の前記第１光吸収部での吸収により発生する第１吸収電流の第１モニタ値を取得し、前記第２レーザ光の少なくとも一部の前記第２光吸収部での吸収により発生する第２吸収電流の第２モニタ値を取得し、前記メモリに記憶されたデータに基づいて、前記目標波長に対応する、前記第１吸収電流の第１目標電流値および前記第２吸収電流の第２目標電流値を取得し、前記第１モニタ値が前記第１目標電流値から第１範囲内になり、かつ前記第２モニタ値が前記第２目標電流値から第２範囲内になるように前記第１反射部、前記第２反射部または前記位相調整部を制御し、前記第１モニタ値が前記第１範囲内になるとともに、前記第２モニタ値が前記第２範囲内になった後に、前記第１レーザ光または前記第２レーザ光を透過するように前記第１光吸収部または前記第２光吸収部を制御するレーザ装置である。

【0021】

前記制御部は、前記メモリに記憶されたデータに基づいて、前記目標波長に対応する、前記第１吸収電流と前記第２吸収電流との比の目標比を取得し、前記第１モニタ値と前記第２モニタ値との比であるモニタ比が前記目標比から第３範囲内になるように前記第１反射部、前記第２反射部または前記位相調整部を制御し、 前記第１モニタ値が前記第１範囲内になり、前記第２モニタ値が前記第２範囲内になるとともに、前記モニタ比が前記目標比から第３範囲内になった後に、前記第１レーザ光または前記第２レーザ光を透過する状態とするものでもよい。

【0022】

前記制御部は、前記第１反射部の屈折率を変化させることによって前記第１反射部の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる、および、前記第２反射部の屈折率を変化させることによって前記第２反射部の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる、の少なくとも一方を実行するものでもよい。

【0023】

前記制御部は、前記第１モニタ値が前記第１範囲内にあり、前記第２モニタ値が前記第２範囲内にあり、前記第１吸収電流と前記第２吸収電流との比であるモニタ比が前記目標比から第３範囲内にあるように前記位相調整部を制御して前記共振器長を調整するものでもよい。

【0024】

光の周波数に対して周期的な透過特性を有する弁別フィルタをさらに備え、前記弁別フィルタは、前記第１反射部または前記第２反射部から出力された前記第１レーザ光の少なくとも一部または前記第２レーザ光の少なくとも一部である第３レーザ光を透過し、前記制御部は、前記弁別フィルタを透過した前記第３レーザ光のパワーの、前記弁別フィルタを透過しない前記第３レーザ光のパワーに対する比をモニタパワー比として取得し、前記メモリに記憶されたデータに基づいて、前記目標波長に対応する目標パワー比を取得し、前記モニタパワー比が前記目標パワー比から第４範囲内になるように前記位相調整部を制御して前記共振器長を調整しながら、前記第１反射部の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる、および、前記第２反射部の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる、の少なくとも一方を実行するものでもよい。

【0025】

前記第１レーザ光の一部または前記第２レーザ光の一部を分岐し、前記第１光吸収部および前記第２光吸収部を通過させずに出力する光分波器を備え、前記第３レーザ光は、前記光分波器から出力されたレーザ光であるものでもよい。

【発明の効果】

【0026】

本発明は、光学特性の変化の補償に適する波長可変レーザ素子の制御方法、波長可変レーザ素子、およびレーザ装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は、実施形態１に係るレーザ装置の構成を示す模式図である。

【図2】図２は、レーザ発振波長の制御の説明図である。

【図3】図３は、反射スペクトルが波長軸方向にシフトした状態の一例を示す図である。

【図4】図４は、制御装置が実行する制御の第１例を示すフロー図である。

【図5】図５は、図４におけるヒーター電力を調整するステップの一例を示すフロー図である。

【図6】図６は、ボトム・ピークサーチの説明図である。

【図7】図７は、ボトム・ピークサーチの説明図である。

【図8】図８は、制御装置が実行する制御の第３例を示すフロー図である。

【図9】図９は、図８におけるヒーター３電力を調整するステップの一例を示すフロー図である。

【図10】図１０は、実施形態２に係るレーザ装置の構成を示す模式図である。

【図11】図１１は、制御装置が実行する制御の第４例を示すフロー図である。

【図12】図１２は、図１１におけるヒーター電力を調整するステップの一例を示すフロー図である。

【図13】図１３は、波長可変レーザ素子の変形例１の構成を示す模式図である。

【図14】図１４は、波長可変レーザ素子の変形例２の構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下に、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0029】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るレーザ装置の構成を示す模式図である。レーザ装置１００は、波長可変光源装置２００と、制御部である制御装置３００と、を備える。波長可変光源装置２００は、制御装置３００の制御のもと、所定の波長および出力のレーザ光Ｌ１を出力し、このレーザ光Ｌ１を後段の装置へ供給する。制御装置３００は、例えばユーザーインターフェイスを備えた上位の制御装置と接続されており、この制御装置を介したユーザからの指示に従って波長可変光源装置２００を制御する。なお、実施形態１では、レーザ装置１００は、波長可変光源装置２００と制御装置３００とを同一の回路基板上に実装しているが、これに限定されることなく、波長可変光源装置２００と制御装置３００とを別体としてもよい。

【0030】

〔波長可変光源部の構成〕
次に、波長可変光源装置２００の詳細な構成について説明する。波長可変光源装置２００は、波長可変レーザ素子２１０と、光分波器２２０と、光分波器２３１と、弁別フィルタであるエタロンフィルタ２３２と、受光素子２３３（以下、「ＰＤ１」と記載する場合がある）と、受光素子２３４（以下、「ＰＤ２」と記載する場合がある）と、フィルタ温度モニタ素子２３５と、光ファイバ２７０と、温度調節器２９０と、を備える。

【0031】

波長可変レーザ素子２１０は、不図示のサブマウントを介して温度調節器２９０に載置される。波長可変レーザ素子２１０は、第１反射部２１１と、第２反射部２１２と、位相調整部２１３と、利得部２１４と、半導体光増幅器（ＳＯＡ）２１５と、光吸収部２１６とを備える。なお、波長可変レーザ素子２１０は、モノリシック集積型レーザ素子とすることができるが、これに限定されることなく、Ｓｉ導波路とゲインチップを組み合わせたハイブリッド集積型レーザ素子とすることも可能である。

【0032】

第１反射部２１１は、反射スペクトルが光の周波数に対して周期的な櫛状のかつ帯域を有する反射ピークを有する。第１反射部２１１は、たとえば分布型ブラッグ反射型のサンプルドグレーティング（ＳＧ－ＤＢＲ）構造を含む、受動型の導波路を有している。第１反射部２１１には、第１ヒーター部２１１ａ（以下、「ヒーター１」と記載する場合がある）が設けられている。後述する制御装置３００は、ヒーター１を制御することにより、第１反射部２１１の導波路を加熱してその反射スペクトルの特性を変化させることが可能であり、より具体的には、反射ピークを波長軸方向にシフトさせることができる。

【0033】

ヒーター１は、例えばマイクロヒーターであり、制御装置３００から供給される電流によって第１反射部２１１の温度を変化させ、第１反射部２１１の物性的性質を利用して屈折率を変化させる。

【0034】

第２反射部２１２は、反射スペクトルが光の周波数に対して周期的な櫛状のかつ帯域を有する反射ピークを有する。ただし、反射ピークの周期は、第１反射部２１１における周期とは異なる。第２反射部２１２は、たとえばＳＧ－ＤＢＲ構造を含む、受動型の導波路を有している。第２反射部２１２には、第２ヒーター部２１２ａ（以下、「ヒーター２」と記載する場合がある）が設けられている。後述する制御装置３００は、ヒーター２を制御することにより、第２反射部２１２の導波路を加熱してその反射スペクトルの特性を変化させることが可能であり、より具体的には、反射ピークを波長軸方向にシフトさせることができる。

【0035】

すなわち、第１反射部２１１および第２反射部２１２の両方がＤＢＲ構造を含む。

【0036】

ヒーター２は、例えばマイクロヒーターであり、制御装置３００から供給される電流によって第２反射部２１２の温度を変化させ、第２反射部２１２の物性的性質を利用して屈折率を変化させる。

【0037】

第１反射部２１１と第２反射部２１２とは、対となって光共振器Ｃを構成する。第１反射部２１１および第２反射部２１２は、共に櫛状の反射スペクトルを有し、光の周波数に関して周期的に反射ピークが形成されている。一方で、第１反射部２１１と第２反射部２１２とでは、反射スペクトルの反射ピーク間隔が僅かに異なるので、第１反射部２１１と第２反射部２１２とで反射ピークの帯域が重なるのは或る波長帯域で１組の反射ピークのみである。この場合、光共振器Ｃは、第１反射部２１１と第２反射部２１２とで反射ピークの帯域が重なった場合に形成される。そして、当該重なった帯域内の光共振器Ｃの共振器モードの波長にて狭線幅のレーザ発振が可能となる。

【0038】

また、第１反射部２１１には、ヒーター１が設けられ、第２反射部２１２には、ヒーター２が設けられ、独立に反射ピークをシフトさせることができる。これにより反射ピークが一致する波長も変化し、第１反射部２１１と第２反射部２１２との対で構成される光共振器Ｃは、広い帯域でレーザ発振を生成することが可能である。

【0039】

位相調整部２１３と、利得部２１４とは、光共振器Ｃの中に配置されている。

【0040】

位相調整部２１３は、屈折率を変化させることにより、光共振器Ｃの共振器長を調整するためのものである。光共振器Ｃの共振器長が調整されることによって、共振器モードの波長は波長軸方向にシフトする。位相調整部２１３は、受動型の導波路を有している。位相調整部２１３には、第３ヒーター部２１３ａ（以下、単に「ヒーター３」と記載する場合がある）が設けられている。

【0041】

ヒーター３は、例えばマイクロヒーターであり、制御装置３００から供給される電流によって位相調整部２１３の温度を変化させ、物性的性質を利用して屈折率を変化させる。

【0042】

利得部２１４は、制御装置３００から供給される駆動電流によって、光増幅利得を発生させる。利得部２１４は、活性層を含む導波路を有している。すなわち、制御装置３００は、利得部２１４に供給する電流を制御することによって、波長可変レーザ素子２１０をレーザ発振させ、かつ出力するレーザ光のパワーを制御することが可能である。

【0043】

半導体光増幅器２１５は、活性層を含む導波路を有しており、制御装置３００から供給される駆動電流によって、光共振器Ｃの第１反射部２１１側から出力されたレーザ光（第１レーザ光）を増幅して光分波器２２０へ出力する。

【0044】

制御装置３００は、半導体光増幅器２１５に順バイアス電圧を印加して電流を供給することによって、第１レーザ光を透過するように制御できる。なお、半導体光増幅器２１５が第１レーザ光を増幅する状態は、誘導放出過程によって実現されるので、本明細書では増幅は透過の一種とみなす。また、制御装置３００は、半導体光増幅器２１５に逆バイアス電圧を印加することによって、第１レーザ光を吸収するように制御できる。この場合、半導体光増幅器２１５は吸収した第１レーザ光のパワーに応じた量の電流（第１吸収電流）を発生して出力する。すなわち、半導体光増幅器２１５は第１光吸収部の一例である。

【0045】

光吸収部２１６は、活性層を含む導波路を有している。制御装置３００は、光吸収部２１６に順バイアス電圧を印加して電流を供給することによって、光共振器Ｃの第２反射部２１２側から出力されたレーザ光（第２レーザ光）を透過（増幅も含む）するように制御できる。また、制御装置３００は、光吸収部２１６に逆バイアス電圧を印加することによって、第２レーザ光を吸収するように制御できる。この場合、光吸収部２１６は吸収した第２レーザ光のパワーに応じた量の電流（第２吸収電流）を発生して出力する。すなわち、光吸収部２１６は第２光吸収部の一例である。なお、光吸収部２１６は半導体光増幅器２１５と同様に順バイアス電流を流した場合に光増幅作用を有していてもよい。

【0046】

光分波器２２０は、波長可変レーザ素子２１０から出力された第１レーザ光の大部分を光ファイバ２７０へ透過するとともに、残りの第１レーザ光を第３レーザ光として取り出し、光分波器２３１へ反射する。光分波器２２０は、ビームスプリッタ等を用いて構成される。

【0047】

光分波器２３１は、光分波器２２０から入力された第３レーザ光の一部を受光素子２３３へ透過する一方、残りの第３レーザ光をエタロンフィルタ２３２へ反射する。光分波器２３１は、ビームスプリッタ等を用いて構成される。

【0048】

エタロンフィルタ２３２は、光の周波数に対して周期的な透過特性を有する。また、エタロンフィルタ２３２は、温度調節器２９０上に載置されており、温度調節器２９０によって温度が変更可能に構成されている。なお、実施形態１では、弁別フィルタとしてエタロンフィルタ２３２を用いているが、これに限定されることなく、リング共振器フィルタであっても適用することができる。

【0049】

受光素子２３３は、光分波器２３１を透過した第３レーザ光を受光し、その受光パワーに応じた電流信号を制御装置３００へ出力する。受光素子２３３は、フォトダイオードを用いて構成される。

【0050】

受光素子２３４は、エタロンフィルタ２３２を透過した第３レーザ光を受光し、その受光パワーに応じた電流信号を制御装置３００へ出力する。受光素子２３４は、フォトダイオードを用いて構成される。

【0051】

フィルタ温度モニタ素子２３５は、温度調節器２９０上に載置される。フィルタ温度モニタ素子２３５は、主にエタロンフィルタ２３２の温度を検出し、この検出結果を制御装置３００へ出力する。フィルタ温度モニタ素子２３５は、サーミスタを用いて構成される。

【0052】

温度調節器２９０は、ペルチェ素子等を用いて構成され、波長可変レーザ素子２１０、光分波器２２０、光分波器２３１、エタロンフィルタ２３２、受光素子２３３、２３４およびフィルタ温度モニタ素子２３５が載置される。温度調節器２９０は、制御装置３００の制御のもと、主にエタロンフィルタ２３２の温度を調節する。

【0053】

〔制御装置の構成〕
次に、制御装置３００の構成について説明する。制御装置３００は、利得部電流制御回路３１１と、ＳＯＡ制御回路３１２と、ＳＯＡ吸収電流モニタ回路３１３と、ヒーター１制御回路３２１と、ヒーター２制御回路３２２と、ヒーター３制御回路３２３と、光吸収部制御回路３３１と、光吸収部電流モニタ回路３３２と、ＰＤ１電流モニタ回路３４１と、ＰＤ２電流モニタ回路３４２と、エタロン温度モニタ回路３５１と、エタロン温度制御回路３５２と、メモリ３６０と、演算部３７０と、を備える。

【0054】

利得部電流制御回路３１１は、演算部３７０の制御のもと、利得部２１４へ供給する駆動電流を供給するとともに、この駆動電流を制御する。

【0055】

ＳＯＡ制御回路３１２は、演算部３７０の制御のもと、半導体光増幅器２１５に印加する電圧を逆バイアスまたは順バイアスに制御することによって、半導体光増幅器２１５が第１レーザ光を吸収または透過するように制御する。第１レーザ光を透過するように制御する場合は、さらに半導体光増幅器２１５に供給する電流を制御することによって、半導体光増幅器２１５による利得を調整する。

【0056】

ＳＯＡ吸収電流モニタ回路３１３は、演算部３７０の制御のもと、半導体光増幅器２１５が第１レーザ光を吸収するように制御されている場合、半導体光増幅器２１５から入力された電流値に対してＡ／Ｄ変換処理を行ってデジタル信号に変換し、このデジタル信号を演算部３７０へ出力する。この電流値は、半導体光増幅器２１５での第１レーザ光の吸収により発生する第１吸収電流の電流値であり、このデジタル信号は、第１吸収電流の電流値の情報を含む。以下、この電流値を第１吸収電流の第１モニタ値、またはＳＯＡ吸収電流モニタ値と記載する場合がある。

【0057】

ヒーター１制御回路３２１は、演算部３７０の制御のもと、ヒーター１へ電力を供給するとともに、この電流を制御する。

【0058】

ヒーター２制御回路３２２は、演算部３７０の制御のもと、ヒーター２へ電力を供給するとともに、この電力を制御する。

【0059】

ヒーター３制御回路３２３と、演算部３７０の制御のもと、ヒーター３へ電力を供給するとともに、この電力を制御する。

【0060】

光吸収部制御回路３３１は、演算部３７０の制御のもと、光吸収部２１６に印加する電圧を逆バイアスまたは順バイアスに制御することによって、光吸収部２１６が第２レーザ光を吸収または透過するように制御する。

【0061】

光吸収部電流モニタ回路３３２は、光吸収部２１６が第２レーザ光を吸収するように制御されている場合、光吸収部２１６から入力された電流値に対してＡ／Ｄ変換処理を行ってデジタル信号に変換し、このデジタル信号を演算部３７０へ出力する。この電流値は、光吸収部２１６での第２レーザ光の吸収により発生する第２吸収電流の電流値であり、このデジタル信号は、第２吸収電流の電流値の情報を含む。以下、この電流値を第２吸収電流の第２モニタ値または吸収部電流モニタ値と記載する場合がある。

【0062】

ＰＤ１電流モニタ回路３４１は、ＰＤ１（受光素子２３３）から入力された電流値（ＰＤ１電流値）に対してＡ／Ｄ変換処理を行ってデジタル信号に変換し、このデジタル信号を演算部３７０へ出力する。

【0063】

ＰＤ２電流モニタ回路３４２は、ＰＤ２（受光素子２３４）から入力された電流値（ＰＤ２電流値）に対してＡ／Ｄ変換処理を行ってデジタル信号に変換し、このデジタル信号を演算部３７０へ出力する。

【0064】

エタロン温度モニタ回路３５１は、フィルタ温度モニタ素子２３５から入力された検出結果に基づいて、エタロンフィルタ２３２の温度を特定し、特定したエタロンフィルタ２３２の温度のデータをデジタル信号として演算部３７０へ出力する。

【0065】

エタロン温度制御回路３５２は、エタロンフィルタ２３２が演算部３７０から入力された指示信号に応じた温度となるように温度調節器２９０へ供給する電流を制御する。

【0066】

演算部３７０は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのプロセッサを含んでおり、制御のための各種演算処理を行う。

【0067】

メモリ３６０は、演算部３７０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などのメモリと、演算部３７０が演算処理を行う際の作業スペースや演算部３７０の演算処理の結果等を記憶する等のために使用されるＲＡＭなどのメモリとを備えている。メモリ３６０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置を備えていてもよい。

【0068】

〔レーザ発振波長の制御〕
次に、レーザ発振波長の制御について説明する。図２において、スペクトルＳ１は、第１反射部２１１の反射スペクトルにおける櫛状の反射ピークの１つを示す。スペクトルＳ２は、第２反射部２１２の反射スペクトルにおける櫛状の反射ピークの１つを示す。スペクトルＳ３は、光共振器Ｃにおける共振器モードの１つを示す。λｃはスペクトルＳ３の波長である。なお、図２では横軸を波長で示している。ここで櫛状の反射ピークは、本来は周波数的に周期的である。波動の周波数と波長とは反比例するが、光のような高周波数の領域では周波数と波長とは略比例するので、横軸を波長で示した場合も略周期的と見做すことができる。これらのスペクトルＳ１～Ｓ３は、少なくとも波長を可変する波長帯域（たとえば波長１５３０ｎｍ～１５７０ｎｍ）にわたって周期的に存在する。

【0069】

図２を用いて、バーニア効果を用いた波長可変レーザ素子２１０のレーザ発振波長の制御ついて説明する。上述したように、第１反射部２１１の反射ピークは制御装置３００による制御によって波長軸方向にシフトさせることができる。また第２反射部２１２の反射ピークも制御装置３００による制御によって波長軸方向にシフトさせることができる。さらに光共振器Ｃの共振器モードの波長は制御装置３００による位相調整部２１３の制御によって波長軸方向にシフトさせることができる。

【0070】

波長可変レーザ素子２１０は、第１反射部２１１と第２反射部２１２とで反射ピークの帯域が重なったとき、当該重なった帯域内にある光共振器Ｃの共振器モードの波長にて狭線幅のレーザ発振をする。

【0071】

制御装置３００のメモリ３６０には、初期値として、所望のレーザ発振波長と、そのレーザ発振波長にて波長可変レーザ素子２１０を動作させるための制御条件との対応関係が、たとえばテーブルデータとして記憶されている。このようなレーザ発振波長と、これに対応する制御条件との関係を示すデータは、例えばレーザ装置１００の製造時や出荷前に、波長計などを用いた波長キャリブレーションによって取得される。なお、レーザ発振波長は通常離散的な波長チャネルのデータとして記憶されているので、データに無いレーザ発振波長を目標波長とする場合には、データが存在する複数のレーザ発振波長を参照波長として、その参照波長に対応する制御条件から、内挿や外挿などの補間によって計算によって、目標波長に対する制御条件を取得できる。

【0072】

たとえば、制御装置３００が、上位装置などから、レーザ装置１００から出力すべきレーザ光Ｌ１の波長について指示信号を受信した場合、その波長を目標波長として制御条件が選択、取得され、制御が実行される。

【0073】

記憶されている制御条件のデータは、一例として、ヒーター１の電力指示値、ヒーター２の電力指示値、ヒーター３の電力指示値、利得部２１４に供給する電流の指示値、ＰＤ１電流の目標値、ＰＤ２電流の目標値、半導体光増幅器２１５に順バイアス方向に供給するＳＯＡ電流の指示値、ＳОＡ吸収電流の目標値、光吸収部電流の目標値などである。これらのデータは、レーザ装置１００の出荷前に波長計を用いた波長キャリブレーションにより取得されてメモリ３６０に書き込まれる。

【0074】

また、制御装置３００は、レーザ発振波長が目標波長から許容誤差範囲内で一定に維持されるようにフィードバック制御を実行できる。このような制御は波長ロック制御とも呼ばれる。なお、許容範囲内は第４範囲の一例である。

【0075】

波長ロック制御では、第１反射部２１１または第２反射部２１２から出力された第１レーザ光の少なくとも一部または第２レーザ光の少なくとも一部を第３レーザ光として取り出す。レーザ装置１００においては、光分波器２２０が、第１反射部２１１から出力された第１レーザ光の一部を第３レーザ光として取り出す。さらに、光分波器２３１が、第３レーザ光を２つの第３レーザ光に分岐する。

【0076】

つづいて、光分波器２３１は、分岐した一方の第３レーザ光をエタロンフィルタ２３２に透過させる。エタロンフィルタ２３２は透過した第３レーザ光を受光素子２３４に出力する。一方光分波器２３１は、分岐した他方の第３レーザ光を、エタロンフィルタ２３２を透過しない第３レーザ光として受光素子２３３に出力する。

【0077】

演算部３７０は、ＰＤ１（受光素子２３３）、ＰＤ１電流モニタ回路３４１、ＰＤ２（受光素子２３４）、ＰＤ２電流モニタ回路３４２によって、エタロンフィルタ２３２を透過した第３レーザ光のパワーの、エタロンフィルタ２３２を透過しない第３レーザ光のパワーに対する比をパワー比のモニタ値（モニタパワー比）として取得する。モニタパワー比は、ＰＤ２電流値／ＰＤ１電流値として算出することができる。

【0078】

公知のように、エタロンフィルタ２３２の波長弁別特性に応じて、パワー比は、第３レーザ光の波長、すなわち波長可変レーザ素子２１０のレーザ発振波長と対応関係を有する。そこで、演算部３７０は、レーザ発振波長の目標波長と前記対応関係とに基づいて目標パワー比を取得し、モニタパワー比が目標パワー比から許容誤差範囲内になるように位相調整部２１３を制御する。これによってフィードバック制御（波長ロック制御）が実現される。なお、制御装置３００のメモリ３６０には、所望のレーザ発振波長と、そのレーザ発振波長に対するパワー比との対応関係が、たとえばテーブルデータとして記憶されている。このようなレーザ発振波長と、これに対応するパワー比との関係は、レーザ装置１００の出荷前に波長計を用いた波長キャリブレーションにより取得される。なお、レーザ発振波長は通常離散的なデータとして記憶されているので、データに無いレーザ発振波長を目標波長とする場合には、データのある複数のレーザ発振波長を参照波長として、その参照波長に対応するパワー比から、内挿や外挿などの補間によって計算によって、目標波長に対する目標パワー比を取得できる。

【0079】

また、制御装置３００は、第１レーザ光のパワーが目標パワーから許容誤差範囲内で一定に維持されるようにフィードバック制御を実行できる。このような制御は光出力一定制御、またはＡＰＣ（Automatic Power Control）とも呼ばれる。

【0080】

光出力一定制御では、ＰＤ１（受光素子２３３）、ＰＤ１電流モニタ回路３４１によって、エタロンフィルタ２３２を透過しない第３レーザ光のパワーのモニタ値（モニタパワー）として取得する。

【0081】

演算部３７０は、モニタパワーが目標パワーから許容誤差範囲内になるように半導体光増幅器２１５の順バイアス電流を制御する。これによって光出力一定制御が実現される。なお、制御装置３００のメモリ３６０には、所望のレーザ光Ｌ１のパワーと、そのパワーに対する目標パワーとの対応関係が、たとえばテーブルデータとして記憶されている。関係は、たとえばキャリブレーションによって取得される。

【0082】

〔光学特性の変化〕
ここで、図２に示すように、スペクトルＳ１のピーク、スペクトルＳ２のピーク、スペクトルＳ３の一致度が高いことが、レーザ光Ｌ１のパワーをできるだけ高くする点や、線幅をできるだけ狭くする点や、サイドモード抑圧比を高くするなどの光学特性の観点から好ましい。

【0083】

しかしながら、波長可変レーザ素子２１０や波長可変光源装置２００の製造時や使用開始時（ＢＯＬ（Beginning Of Life）とも呼ばれる）に図２のような好ましい状態であっても、波長可変レーザ素子２１０や波長可変光源装置２００の経時的劣化や特性の変化によって、図３に示すように、たとえばスペクトルＳ１、Ｓ２がそれぞれスペクトルＳ１ａ、スペクトルＳ２ａのように波長軸方向にずれてしまうことがある。このようにずれが生じた場合、光学特性が、図２のような好ましい状態の場合から変化し、劣化する場合がある。

【0084】

そこで、レーザ装置１００では、制御装置３００が、以下のような光学特性の変化を補償できる制御を実行する。

【0085】

〔制御の第１例〕
図４は、制御装置３００が実行する制御の第１例を示すフロー図である。はじめに、ステップＳ１０１において、制御装置３００は、上位装置などから、波長可変レーザ素子２１０のレーザ発振波長の目標波長を取得する。

【0086】

つづいて、ステップＳ１０２において、演算部３７０は、メモリ３６０から、目標波長における制御条件、または、目標波長における制御条件を算出するために使用する、参照波長における制御条件として、以下のデータを読み出す。すなわち、演算部３７０は、メモリ３６０から、（１）利得部電流指示値、（２）ヒーター１電力指示値、（３）ヒーター２電力指示値、（４）ヒーター３電力指示値、（５）ＰＤ１電流目標値、（６）ＰＤ２電流目標値、（７）ＳＯＡ吸収電流目標値（第１目標電流値）、（８）光吸収部電流目標値（第２目標電流値）を読み出す。

【0087】

つづいて、ステップＳ１０３において、演算部３７０は、読み出した（１）～（８）のデータから、目標波長に対応する（１）～（８）を算出する。なお、目標波長がメモリ３６０に記憶された波長（参照波長）と同じ場合は、読み出した（１）～（８）の値をそのまま使用してよい。さらには、ステップＳ１０３では、たとえば（ＰＤ２電流目標値／ＰＤ１電流目標値）として目標パワー比も算出する。

【0088】

つづいて、ステップＳ１０４において、ＳＯＡ制御回路３１２は、演算部３７０から入力された指示信号に基づいて、半導体光増幅器２１５に逆バイアス電圧を印加する。また、光吸収部制御回路３３１は、演算部３７０から入力された指示信号に基づいて、光吸収部２１６に逆バイアス電圧を印加する。これらの逆バイアス電圧は、入力されたレーザ光のパワーと吸収電流とが線形の関係になるように、すなわち吸収電流が飽和しないように十分な電圧値とすることが望ましい。

【0089】

つづいて、ステップＳ１０５において、利得部電流制御回路３１１、ヒーター１制御回路３２１、ヒーター２制御回路３２２、ヒーター３制御回路３２３は、それぞれ、演算部３７０の制御のもと、利得部２１４、ヒーター１、ヒーター２、ヒーター３のそれぞれに、算出したまたは読み出した指示電流または指示電力を供給する。

【0090】

つづいて、ステップＳ１０６において、制御装置３００は、ＳＯＡ吸収電流モニタ値（第１モニタ値）を取得し、ＳＯＡ吸収電流モニタ値がＳＯＡ吸収電流目標値から第１範囲内の一例である第１許容誤差範囲内になるように、ヒーター１電力、またはヒーター２電力を調整し、第１反射部２１１の反射スペクトル、または第２反射部２１２の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる。また、制御装置３００は、吸収部電流モニタ値（第２モニタ値）を取得し、吸収部電流モニタ値が吸収部電流目標値から第２範囲内の一例である第２許容誤差範囲内になるように、ヒーター１電力、またはヒーター２電力を調整し、第１反射部２１１の反射スペクトル、または第２反射部２１２の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる。なお、第１許容誤差範囲、第２許容誤差範囲はたとえば±５％であるが、所望の許容誤差に応じて適宜設定でき、また互いに異なる値でもよい。

【0091】

ステップＳ１０６の後、ステップＳ１０７において、ＳＯＡ制御回路３１２は、演算部３７０の制御のもと、半導体光増幅器２１５に順バイアス電圧を印加し、かつメモリ３６０から読み出した値の電流を半導体光増幅器２１５に供給し、第１レーザ光を光増幅するように半導体光増幅器２１５を制御する。さらに、ステップＳ１０７においては、波長ロック制御と光出力一定制御を行い、制御は終了する。

【0092】

なお、ステップＳ１０７以降において、光吸収部制御回路３３１は、光吸収部２１６に逆バイアス電圧を印加し続けてもよい。これにより、第２レーザ光は光吸収部２１６に吸収されるので、第２レーザ光が迷光として放出されて波長可変光源装置２００に意図しない影響を及ぼすことが防止される。

【0093】

つぎに、図４におけるヒーター電力を調整するステップＳ１０６をより詳細に説明する。図５は、図４におけるヒーター電力を調整するステップＳ１０６の一例を示すフロー図である。

【0094】

図５に示すフローは、ステップＳ２０１～Ｓ２０７の粗調整のステップと、ステップＳ２０８～Ｓ２１３の微調整のステップとからなる。粗調整のステップでは、以下に説明する。ボトム・ピークサーチを行う。ボトム・ピークサーチは、ヒーター１で第１反射部２１１の屈折率を変化させ、またはヒーター２で第２反射部２１２の屈折率を変化させ、ＳＯＡ吸収電流または吸収部電流の極大値または極小値をサーチするステップである（特許文献５参照）。

【0095】

図６は、ボトム・ピークサーチの説明図であって、ヒーター１電力またはヒーター２電力を変化させたときのＳＯＡ吸収電流の変化を示している。図６に示すように、ＳＯＡ吸収電流は、第１レーザ光を出力させながらヒーター１電力を変化させ、第１反射部２１１の反射ピークを波長軸方向にシフトさせた場合、極小値を取るように変化する。極小値では、レーザ発振波長と第１反射部２１１の反射ピークとがおおよそ一致すると考えられる。また、ＳＯＡ吸収電流は、第１レーザ光を出力させながらヒーター２電力を変化させ、第２反射部２２１の反射ピークを波長軸方向にシフトさせた場合、極大値を取るように変化する。極大値では、レーザ発振波長と第２反射部２１２の反射ピークとがおおよそ一致すると考えられる。

【0096】

一方、図７は、ボトム・ピークサーチの説明図であって、ヒーター１電力またはヒーター２電力を変化させたときの吸収部電流の変化を示している。図７に示すように、吸収部電流は、第２レーザ光を出力させながらヒーター１電力を変化させた場合、極大値を取るように変化する。極大値では、レーザ発振波長と第１反射部２１１の反射ピークとがおおよそ一致すると考えられる。また、吸収部電流は、第２レーザ光を出力させながらヒーター２電力を変化させた場合、極小値を取るように変化する。極小値では、レーザ発振波長と第２反射部２１２の反射ピークとがおおよそ一致すると考えられる。

【0097】

図６、７の特性を利用すると、レーザ発振波長と第２反射部２１２の反射ピークと第１反射部２１１の反射ピークとがおおよそ一致するためのヒーター１電力およびヒーター２電力を見出すことができ、粗調整を実施することができる。

【0098】

ただし、レーザ発振波長と反射ピークとが一致していなくても極値を取る場合がある。その原因としては、たとえば、第１反射部２１１の反射率がピークよりも少し低い方が第１反射部２１１からの光出力が高い場合があることがあげられる。しかしながら、２つの反射ピークとレーザ発振波長とが精度よく一致した方が、狭スペクトル線幅や高サイドモード抑圧比など、光出力以外の特性が良好の場合があると考えられるので、本制御例では粗調整の後に微調整を行う。

【0099】

以下、図５を参照して具体的に説明する。はじめに、ステップＳ２０１において、ヒーター１制御回路３２１は、演算部３７０の制御のもと、ヒーター１電力を所定量だけ調整（変更）する。所定量の絶対値は後述するＲ１よりも十分小さい値とする。また、所定量は、波長軸に対する調整の方向に応じて、正値も負値も取り得る。

【0100】

つづいて、ステップＳ２０２において、ＳＯＡ吸収電流モニタ回路３１３は、演算部３７０の制御のもと、ＳＯＡ吸収電流モニタ値を取得する。

【0101】

つづいて、ステップＳ２０３において、演算部３７０は、ヒーター１電力の総調整量が｜Ｒ１｜以下であるかどうかを判定する。総調整量が｜Ｒ１｜以下である場合（ステップＳ２０３、Ｙｅｓ）、制御はステップＳ２０１に戻る。一方、総調整量が｜Ｒ１｜より大きい場合（ステップＳ２０３、Ｎｏ）、制御はステップＳ２０４に進む。総調整量がＲ１より大きい場合は、固定されたヒーター２電力において、図６に示すヒーター１電力に関するＳＯＡ吸収電流のデータの取得が、｜Ｒ１｜の電力範囲にて実行されたこととなる。

【0102】

つづいて、ステップＳ２０４において、ヒーター２制御回路３２２は、演算部３７０の制御のもと、ヒーター２電力を所定量だけ調整（変更）する。所定量の絶対値は後述する｜Ｒ２｜よりも十分小さい値とする。また、所定量は、波長軸に対する調整の方向に応じて、正値も負値も取り得る。

【0103】

つづいて、ステップＳ２０５において、ＳＯＡ吸収電流モニタ回路３１３は、演算部３７０の制御のもと、ＳＯＡ吸収電流モニタ値を取得する。

【0104】

つづいて、ステップＳ２０６において、演算部３７０は、ヒーター２電力の総調整量が｜Ｒ２｜以下であるかどうかを判定する。総調整量が｜Ｒ２｜以下である場合（ステップＳ２０６、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０７おいてヒーター１制御回路３２１はヒーター１電力を、ステップＳ２０１を行う前の始めの値に戻し、制御はステップＳ２０２に戻る。一方、総調整量が｜Ｒ２｜より大きい場合（ステップＳ２０６、Ｎｏ）、制御はステップＳ２０８に進む。

【0105】

総調整量が｜Ｒ２｜より大きい場合、図６に示すヒーター１電力およびヒーター２電力に関するＳＯＡ吸収電流のデータの取得が、｜Ｒ１｜および｜Ｒ２｜の電力範囲にて２次元的に実行されたこととなる。

【0106】

つづいて、ステップＳ２０８において、ヒーター１制御回路３２１は、演算部３７０の制御のもと、ヒーター１電力を微調整する。微調整の量はステップＳ２０１の所定量よりも十分小さくする。

【0107】

つづいて、ステップＳ２０９において、ＳＯＡ吸収電流モニタ回路３１３は、演算部３７０の制御のもと、ＳＯＡ吸収電流モニタ値を取得する。

【0108】

つづいて、ステップＳ２１０において、演算部３７０は、ＳＯＡ吸収電流モニタ値がＳＯＡ吸収電流目標値から第１許容誤差範囲内かを判定する。この判定は、図５に示すように、ＳＯＡ吸収電流モニタ値をＩｍｓ、ＳＯＡ吸収電流目標値をＩｔｓ、第１許容誤差をαｓとすると、｜Ｉｍｓ－Ｉｔｓ｜≦αｓであるかを判定することと同じである。ＳＯＡ吸収電流モニタ値がＳＯＡ吸収電流目標値から第１許容誤差範囲内でない場合（ステップＳ２１０、Ｎｏ）、制御はステップＳ２０８に戻る。ＳＯＡ吸収電流モニタ値がＳＯＡ吸収電流目標値から第１許容誤差範囲内である場合（ステップＳ２１０、Ｙｅｓ）、制御はステップＳ２１１に進む。

【0109】

つづいて、ステップＳ２１１において、ヒーター２制御回路３２２は、演算部３７０の制御のもと、ヒーター２電力を微調整する。微調整の量はステップＳ２０４の所定量よりも十分小さくする。

【0110】

つづいて、ステップＳ２１２において、光吸収部電流モニタ回路３３２は、演算部３７０の制御のもと、光吸収部電流モニタ値を取得する。なお、ステップＳ２１１のヒーター２電力の微調整を行うことにより、第１レーザ光の出力が変化する可能性があり、したがってＳＯＡ吸収電流が変化する可能性がある。そこで、たとえばステップＳ２１２で再度ＳＯＡ吸収電流モニタ値を取得してもよい。

【0111】

なお、ステップＳ２０８からステップＳ２１２までの順番についてはこれに限られない。たとえば、ヒーター１電力を微調整する前にヒーター２電力を微調整してもよい。このように、本明細書におけるステップの順番は、あくまでの一例であって、所期の効果をそうすれば適宜順番を入れ替え可能である。

【0112】

つづいて、ステップＳ２１３において、演算部３７０は、ＳＯＡ吸収電流モニタ値がＳＯＡ吸収電流目標値から第１許容誤差範囲内であり、かつ光吸収部電流モニタ値が光吸収部電流目標値から第２許容誤差範囲内であるかを判定する。この判定は、図５に示すように、光吸収部電流モニタ値をＩｍａ、光吸収部電流目標値をＩｔａ、第２許容誤差をαａとすると、｜Ｉｍｓ－Ｉｔｓ｜≦αｓかつ｜Ｉｍａ－Ｉｔａ｜≦αａであるかを判定することと同じである。｜Ｉｍｓ－Ｉｔｓ｜≦αｓかつ｜Ｉｍａ－Ｉｔａ｜≦αａではない場合（ステップＳ２１３、Ｎｏ）、制御はステップＳ２０８に戻る。｜Ｉｍｓ－Ｉｔｓ｜≦αｓかつ｜Ｉｍａ－Ｉｔａ｜≦αａである場合（ステップＳ２１３、Ｙｅｓ）、制御は終了する。

【0113】

以上説明したレーザ装置１００における制御の第１例によれば、第１反射部２１１および第２反射部２１２の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせ、現在の状態を反映したＳＯＡ吸収電流モニタ値が、初期値としてのＳＯＡ吸収電流目標値から第１許容誤差範囲内になるようにし、かつ現在の状態を反映した吸収部電流モニタ値が、初期値としての吸収部電流目標値から第２許容誤差範囲内になるようにできる。その結果、波長可変レーザ素子２１０または波長可変光源装置２００の光学特性の初期状態からの変化の補償をすることができる。なお、第１反射部２１１の反射スペクトルおよび第２反射部２１２の反射スペクトルは、両方に限らず、少なくとも一方の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせてもよい。

【0114】

また、波長可変レーザ素子２１０は、第１光吸収部としての半導体光増幅器２１５と第２光吸収部としての光吸収部２１６とを備えるので、制御の第１例を適用して波長可変レーザ素子２１０の光学特性の初期状態からの変化の補償をするのに適する。

【0115】

〔制御の第２例〕
つぎに制御の第２例について説明する。波長可変レーザ素子の構成要素などの特性が経時的に変化した場合には、第１例の制御を行っても、ＳＯＡ吸収電流モニタ値がＳＯＡ吸収電流目標値から第１許容誤差範囲内であり、かつ光吸収部電流モニタ値が光吸収部電流目標値から第２許容誤差範囲内であるという状態が成立しない場合がある。たとえば、波長可変レーザ素子２１０の光出力が経時変化により低下した場合などは、たとえばＳＯＡ吸収電流モニタ値がＳＯＡ吸収電流目標値から第１許容誤差範囲内に入らない場合がある。

【0116】

しかし、波長可変レーザ素子２１０の光出力が低下したとしても、ＳＯＡ吸収電流と光吸収部電流との比を初期状態と同じ比になるように変更することによって、第１反射部２１１の反射率と第２反射部２１２の反射率の初期状態からの変化を補償することができる。これにより、たとえば線幅やサイドモード抑圧比などの、光学特性の初期状態からの変化を補償することができる。そこで、第２例では、ＳＯＡ吸収電流と光吸収部電流との比を用いた制御を実行する。

【0117】

第２例では、制御装置３００は、第１例と同様に図４、５にフローを示す制御を実行するが、以下の点では第１例とは異なる。

【0118】

まず、第２例では、演算部３７０は、目標波長における制御条件、または、参照波長における制御条件として、目標波長に対応する、ＳＯＡ吸収電流と光吸収部電流との比の目標比を取得するステップを実行する。このステップは、たとえばステップＳ１０２以降に実行される。目標比は、たとえば、ステップＳ１０２で読み出す。例えば、ＳＯＡ吸収電流目標値（第１電流目標値）と光吸収部電流目標値（第２電流目標値）から、これらの比として算出することができる。

【0119】

また、第２例では、第１許容誤差範囲および第２許容誤差範囲の少なくとも一方は、第１例における範囲よりも広くすることが、収束性の観点から好ましい。たとえば、第１許容誤差範囲および第２許容誤差範囲の少なくとも一方は１０％である。また、第１許容誤差範囲および第２許容誤差範囲の少なくとも一方は、波長可変レーザ素子２１０の使用開始からの経過時間に応じて増加させてもよい。

【0120】

また、第２例では、ＳＯＡ吸収電流モニタ値（第１モニタ値）が第１許容誤差範囲内になるとともに、光吸収部電流モニタ値が第２許容範囲内になった後に、以下のステップを実行する。すなわち、変形例では、制御装置３００は、ＳＯＡ吸収電流モニタ値と光吸収部電流モニタ値との比であるモニタ比が目標比から第３範囲内の一例である第３許容誤差範囲内になるように、ヒーター１電力およびヒーター２電力を調整し第１反射部２１１の反射スペクトルおよび第２反射部２１２の少なくとも一方の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせるステップを実行する。第３許容誤差範囲はたとえば±５％であるが、所望の許容誤差に応じて適宜設定してもよい。このステップはたとえばステップＳ１０６にて実行されるが、ＳＯＡ吸収電流モニタ値（第１モニタ値）が第１許容誤差範囲内になるとともに、光吸収部電流モニタ値が第２許容範囲内になる前に実行してもよい。

【0121】

なお、ヒーター１電力の微調整を行うことにより、第２レーザ光の出力が変化する可能性があり、したがって光吸収部電流が変化する可能性がある。また、ヒーター２電力の微調整を行うことにより、第１レーザ光の出力が変化する可能性があり、したがってＳＯＡ吸収電流が変化する可能性がある。そこで、ステップＳ２１３の直前でＳＯＡ吸収電流モニタ値、光吸収部電流モニタ値、モニタ比の少なくとも１つを再度取得してもよい。

【0122】

さらに、第２例では、ＳＯＡ吸収電流モニタ値が第１許容誤差範囲内であり、光吸収部電流モニタ値が第２許容範囲内であり、かつモニタ比が目標比から第３許容誤差範囲内である状態において、ＳＯＡ制御回路３１２が、演算部３７０の制御のもと、半導体光増幅器２１５に順バイアス電圧を印加し、かつメモリ３６０から読み出した値の電流を半導体光増幅器２１５に供給し、第１レーザ光を光増幅するように半導体光増幅器２１５を制御する。また、光吸収部制御回路３３１は、光吸収部２１６に逆バイアス電圧を印加し続けてもよい。

【0123】

さらに、第２例では、演算部３７０は、ステップＳ２１３において、ＳＯＡ吸収電流モニタ値がＳＯＡ吸収電流目標値から許容誤差範囲内であり、かつ光吸収部電流モニタ値が光吸収部電流目標値から第２許容誤差範囲内であり、かつモニタ比が目標比から第３範囲内であるかを判定する。この判定は、モニタ比をＲｍ、目標比をＲｔ、第３許容誤差をαｒとすると、｜Ｉｍｓ－Ｉｔｓ｜≦αｓ、｜Ｉｍａ－Ｉｔａ｜≦αａかつ｜Ｒｍ－Ｒｔ｜≦αｒであるかを判定することと同じである。｜Ｉｍｓ－Ｉｔｓ｜≦αｓ、｜Ｉｍａ－Ｉｔａ｜≦αａかつ｜Ｒｍ－Ｒｔ｜≦αｒでない場合（ステップＳ２１３、Ｎｏ）、制御はステップＳ２０８に戻る。｜Ｉｍｓ－Ｉｔｓ｜≦αｓ、｜Ｉｍａ－Ｉｔａ｜≦αａかつ｜Ｒｍ－Ｒｔ｜≦αｒである場合（ステップＳ２１３、Ｙｅｓ）、制御は終了する。

【0124】

以上のような第２例に係る制御によれば、波長可変レーザ素子２１０の光出力が経時的に低下したとしても、波長可変レーザ素子２１０または波長可変光源装置２００の光学特性の初期状態からの変化を効果的に補償することができる。

【0125】

〔制御の第３例〕
つぎに制御の第３例について説明する。たとえば第１反射部２１１および第２反射部２１２の信頼性が高く、光学特性の変化が少なく、調整による補償の必要性が少ない場合がある。このような場合は、第３例として、位相調整部２１３の調整のみを行う。

【0126】

第３例では、制御装置３００は、第１例と同様な図８、９にフローを示す制御を実行する。すなわち、はじめに、ステップＳ３０１において、制御装置３００は、上位装置などから、波長可変レーザ素子２１０のレーザ発振波長の目標波長を取得する。

【0127】

つづいて、ステップＳ３０２において、演算部３７０は、メモリ３６０から、（１）利得部電流指示値、（２）ヒーター１電力指示値、（３）ヒーター２電力指示値、（４）ヒーター３電力指示値、（５）ＰＤ１電流目標値、（６）ＰＤ２電流目標値、（７）ＳＯＡ吸収電流目標値（第１電流目標値）、（８）光吸収部電流目標値（第２電流目標値）を読み出す。

【0128】

つづいて、ステップＳ３０３において、演算部３７０は、読み出した（１）～（８）のデータから、目標波長に対応する（１）～（８）を算出する。なお、目標波長がメモリ３６０に記憶された波長（参照波長）の場合は、読み出した（１）～（８）の値をそのまま使用してよい。さらには、ステップＳ３０３では、たとえば（ＰＤ２電流目標値／ＰＤ１電流目標値）として目標パワー比も算出する。

【0129】

つづいて、ステップＳ３０４において、ＳＯＡ制御回路３１２は、演算部３７０から入力された指示信号に基づいて、半導体光増幅器２１５に逆バイアス電圧を印加する。また、光吸収部制御回路３３１は、演算部３７０から入力された指示信号に基づいて、光吸収部２１６に逆バイアス電圧を印加する。これらの逆バイアス電圧は、入力されたレーザ光のパワーと吸収電流とが線形の関係になるように、すなわち吸収電流が飽和しないように十分な電圧値とすることが望ましい。

【0130】

つづいて、ステップＳ３０５において、利得部電流制御回路３１１、ヒーター１制御回路３２１、ヒーター２制御回路３２２、ヒーター３制御回路３２３は、それぞれ、演算部３７０の制御のもと、利得部２１４、ヒーター１、ヒーター２、ヒーター３のそれぞれに、算出したまたは読み出した指示電流または指示電力を供給する。

【0131】

つづいて、ステップＳ３０６において、制御装置３００は、ＳＯＡ吸収電流モニタ値（第１モニタ値）および吸収部電流モニタ値（第２モニタ値）を取得し、ＳＯＡ吸収電流モニタ値がＳＯＡ吸収電流目標値から第１許容誤差範囲内になり、かつ吸収部電流モニタ値が吸収部電流目標値から第２許容誤差範囲内になるように、ヒーター３電力を調整し共振器モードの波長を波長軸方向へシフトさせる。第１許容誤差範囲、第２許容誤差範囲はたとえば±５％であるが、所望の許容誤差に応じて適宜設定でき、また互いに異なる値でもよい。

【0132】

ステップＳ３０６の後、ステップＳ３０７において、ＳＯＡ制御回路３１２は、演算部３７０の制御のもと、半導体光増幅器２１５に順バイアス電圧を印加し、かつメモリ３６０から読み出された値の電流を半導体光増幅器２１５に供給し、第１レーザ光を光増幅するように半導体光増幅器２１５を制御する。さらに、ステップＳ１０７においては、波長ロック制御と光出力一定制御を行い、制御は終了する。

【0133】

なお、ステップＳ３０７以降において、光吸収部制御回路３３１は、光吸収部２１６に逆バイアス電圧を印加し続け、第２レーザ光が迷光として放出されないようにしてもよい。

【0134】

つぎに、図８におけるヒーター３電力を調整するステップＳ３０６をより詳細に説明する。図９は、図８におけるヒーター３電力を調整するステップＳ３０６の一例を示すフロー図である。

【0135】

図９に示すフローは、ステップＳ４０１～Ｓ４０３の粗調整のステップと、ステップＳ４０４～Ｓ４０６の微調整のステップとからなる。粗調整のステップでは、ボトム・ピークサーチを行う。

【0136】

はじめに、ステップＳ４０１において、ヒーター３制御回路３２３は、演算部３７０の制御のもと、ヒーター３電力を所定量だけ調整（変更）する。所定量の絶対値は後述する｜Ｒ３｜よりも十分小さい値とする。また、所定量は、波長軸に対する調整の方向に応じて、正値も負値も取り得る。

【0137】

つづいて、ステップＳ４０２において、ＳＯＡ吸収電流モニタ回路３１３は、演算部３７０の制御のもと、ＳＯＡ吸収電流モニタ値を取得する。

【0138】

つづいて、ステップＳ４０３において、演算部３７０は、ヒーター３電力の総調整量が｜Ｒ３｜以下であるかどうかを判定する。総調整量が｜Ｒ３｜以下である場合（ステップＳ４０３、Ｙｅｓ）、制御はステップＳ４０１に戻る。一方、総調整量が｜Ｒ３｜より大きい場合（ステップＳ４０３、Ｎｏ）、制御はステップＳ４０４に進む。総調整量が｜Ｒ３｜より大きい場合は、ヒーター３電力に関するＳＯＡ吸収電流のデータの取得が、Ｒ３の電力範囲にて実行されたこととなる。

【0139】

つづいて、ステップＳ４０４において、ヒーター１制御回路３２１は、演算部３７０の制御のもと、ヒーター３電力を微調整する。微調整の量はステップＳ４０１の所定量よりも十分小さくする。

【0140】

つづいて、ステップＳ４０５において、ＳＯＡ吸収電流モニタ回路３１３および光吸収部電流モニタ回路３３２は、演算部３７０の制御のもと、それぞれＳＯＡ吸収電流モニタ値、光吸収部電流モニタ値を取得する。

【0141】

つづいて、ステップＳ４０６において、演算部３７０は、ＳＯＡ吸収電流モニタ値がＳＯＡ吸収電流目標値から第１許容誤差範囲内であり、かつ光吸収部電流モニタ値が光吸収部電流目標値から第２許容誤差範囲内であるかを判定する。すなわち、｜Ｉｍｓ－Ｉｔｓ｜≦αｓかつ｜Ｉｍａ－Ｉｔａ｜≦αａであるかを判定する。｜Ｉｍｓ－Ｉｔｓ｜≦αｓかつ｜Ｉｍａ－Ｉｔａ｜≦αａでない場合（ステップＳ４０６、Ｎｏ）、制御はステップＳ４０４に戻る。｜Ｉｍｓ－Ｉｔｓ｜≦αｓかつ｜Ｉｍａ－Ｉｔａ｜≦αａである場合（ステップＳ４０６、Ｙｅｓ）、制御は終了する。

【0142】

以上のような第３例に係る制御によれば、波長可変レーザ素子２１０または波長可変光源装置２００の光学特性の初期状態からの変化を、より簡易かつ効果的に補償をすることができる。なお、第３例の変形例として、第２例と同様に、ＳＯＡ吸収電流と光吸収部電流との比を用いた制御を追加してもよい。

【0143】

（実施形態２）
図１０は、実施形態２に係るレーザ装置の構成を示す模式図である。このレーザ装置１００Ａは、レーザ装置１００の波長可変光源装置２００を波長可変光源装置２００Ａに置き換え、制御装置３００を制御装置３００Ａに置き換えた構成を有する。

【0144】

波長可変光源装置２００Ａは、波長可変光源装置２００の波長可変レーザ素子２１０を波長可変レーザ素子２１０Ａに置き換え、光分波器２８１および受光素子２８２（以下、「ＰＤ３」と記載する場合がある）を追加し、かつ光分波器２２０を削除し、光分波器２３１、エタロンフィルタ２３２、受光素子２３３、２３４、およびフィルタ温度モニタ素子２３５の位置を移動させた構成を有する。

【0145】

波長可変レーザ素子２１０Ａは、波長可変レーザ素子２１０の第１反射部２１１と半導体光増幅器２１５との間に光分波器２１７を設けた構成を有する。光分波器２１７は、前記第１反射部２１１から出力される第１レーザ光の一部を分岐し、半導体光増幅器２１５および光吸収部２１６を通過させずに、第３レーザ光として取り出し、第１反射部２１１、利得部２１４、位相調整部２１３、第２反射部２１２、光吸収部２１６に沿って形成された光導波路を導波してレーザ光Ｌ２として、光ファイバ２７０とは反対側に出力する。なお、第１レーザ光のうち分岐されなかった成分は半導体光増幅器２１５に入力し、光増幅されて光分波器２８１に入力される。

【0146】

光分波器２８１は、半導体光増幅器２１５から入力された第１レーザ光の大部分を、レーザ光Ｌ１として光ファイバ２７０へ透過する一方、残りの第１レーザ光を受光素子２８２へ反射する。光分波器２８１は、ビームスプリッタ等を用いて構成される。受光素子２８２は、光分波器２８１で反射された第１レーザ光を受光し、その受光パワーに応じた電流信号を制御装置３００Ａへ出力する。受光素子２８２は、フォトダイオードを用いて構成される。

【0147】

光分波器２３１は、第３レーザ光としてのレーザ光Ｌ２を入力される。入力された第３レーザ光は、その後分岐され、図１の波長可変光源装置２００の場合と同様に、エタロンフィルタ２３２、受光素子２３３、２３４のそれぞれに入力される。

【0148】

制御器３００Ａは、制御器３００にＰＤ３電流モニタ回路３４３を追加した構成を有する。制御装置３００についてはレーザ装置１００におけるものと同じ構成を有するので詳細な説明は省略する。ＰＤ３電流モニタ回路３４３は、ＰＤ３（受光素子２８２）から入力された電流値（ＰＤ３電流値）に対してＡ／Ｄ変換処理を行ってデジタル信号に変換し、このデジタル信号を演算部３７０へ出力する。このデジタル信号は、レーザ光Ｌ１のパワーをモニタするために使用される。モニタの結果はたとえばレーザ光Ｌ１の光出力一定制御に使用される。

【0149】

この波長可変レーザ素子２１０Ａおよびレーザ装置１００Ａでは、半導体光増幅器２１５の動作状態、たとえば吸収状態か否かに関わらず波長ロック制御を同じ条件にて実施することができる。

【0150】

［制御の第４例］
レーザ装置１００Ａでは、上記の制御の第１～３例のいずれも実行することができる。ただし、ステップＳ１０６またはステップＳ３０６におけるヒーター１電力、ヒーター２電力またはヒーター３電力の調整の前に、半導体光増幅器２１５に逆バイアス電圧を印加したままで波長ロック制御を開始してもよい。

【0151】

たとえば、レーザ装置１００Ａでは、以下のような制御の第４例を実行する。図１１は、制御装置３００Ａが実行する制御の第４例を示すフロー図である。はじめに、ステップＳ５０１において、制御装置３００Ａは、上位装置などから、波長可変レーザ素子２１０のレーザ発振波長の目標波長を取得する。

【0152】

つづいて、ステップＳ５０２において、演算部３７０は、メモリ３６０から、（１）利得部電流指示値、（２）ヒーター１電力指示値、（３）ヒーター２電力指示値、（４）ヒーター３電力指示値、（５）ＰＤ１電流目標値、（６）ＰＤ２電流目標値、（７）ＳＯＡ吸収電流目標値（第１電流目標値）、（８）光吸収部電流目標値（第２電流目標値）を読み出す。

【0153】

つづいて、ステップＳ５０３において、演算部３７０は、読み出した（１）～（８）のデータから、目標波長に対応する（１）～（８）を算出する。なお、目標波長がメモリ３６０に記憶された波長（参照波長）の場合は、読み出した（１）～（８）の値をそのまま使用してよい。さらには、ステップＳ５０３では、たとえば（ＰＤ２電流目標値／ＰＤ１電流目標値）として目標パワー比も算出する。

【0154】

つづいて、ステップＳ５０４において、ＳＯＡ制御回路３１２は、演算部３７０から入力された指示信号に基づいて、半導体光増幅器２１５に逆バイアス電圧を印加する。また、光吸収部制御回路３３１は、演算部３７０から入力された指示信号に基づいて、光吸収部２１６に逆バイアス電圧を印加する。これらの逆バイアス電圧は、入力されたレーザ光のパワーと吸収電流とが線形の関係になるように、すなわち吸収電流が飽和しないように十分な電圧値とすることが望ましい。

【0155】

つづいて、ステップＳ５０５において、利得部電流制御回路３１１、ヒーター１制御回路３２１、ヒーター２制御回路３２２、ヒーター３制御回路３２３は、それぞれ、演算部３７０の制御のもと、利得部２１４、ヒーター１、ヒーター２、ヒーター３のそれぞれに、算出したまたは読み出した指示電流または指示電力を供給する。

【0156】

つづいて、ステップＳ５０６おいて、制御装置３００Ａは、波長ロック制御を実行する。

【0157】

つづいて、ステップＳ５０７において、制御装置３００Ａは、ＳＯＡ吸収電流モニタ値（第１モニタ値）を取得し、ＳＯＡ吸収電流モニタ値がＳＯＡ吸収電流目標値から第１範囲内の一例である第１許容誤差範囲内になるように、ヒーター１電力を調整し第１反射部２１１の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる。また、制御装置３００Ａは、吸収部電流モニタ値（第２モニタ値）を取得し、吸収部電流モニタ値が吸収部電流目標値から第２範囲内の一例である第２許容誤差範囲内になるように、ヒーター２電力を調整し第２反射部２１２の反射スペクトルを波長軸方向へシフトさせる。第１許容誤差範囲、第２許容誤差範囲はたとえば±５％であるが、所望の許容誤差に応じて適宜設定でき、また互いに異なる値でもよい。

【0158】

ステップＳ５０７の後、ステップＳ５０８において、ＳＯＡ制御回路３１２は、演算部３７０の制御のもと、半導体光増幅器２１５に順バイアス電圧を印加し、かつメモリ３６０から読み出された値の電流を半導体光増幅器２１５に供給し、第１レーザ光を光増幅するように半導体光増幅器２１５を制御する。さらに、ステップＳ５０８においては、光出力一定制御を行い、制御は終了する。

【0159】

なお、ステップＳ５０８以降において、光吸収部制御回路３３１は、光吸収部２１６に逆バイアス電圧を印加し続け、第２レーザ光が迷光として放出されないようにしてもよい。

【0160】

以下、ステップＳ５０７の内容の具体例を、図１２を参照して具体的に説明する。はじめに、ステップＳ６０１において、ヒーター１制御回路３２１は、演算部３７０の制御のもと、ヒーター１電力を所定量だけ調整（変更）する。所定量の絶対値は後述する｜Ｒ１｜よりも十分小さい値とする。また、所定量は、波長軸に対する調整の方向に応じて、正値も負値も取り得る。

【0161】

つづいて、ステップＳ６０２において、ＳＯＡ吸収電流モニタ回路３１３は、演算部３７０の制御のもと、ＳＯＡ吸収電流モニタ値を取得する。

【0162】

つづいて、ステップＳ６０３において、演算部３７０は、ヒーター１電力の総調整量が｜Ｒ１｜以下であるかどうかを判定する。総調整量が｜Ｒ１｜以下である場合（ステップＳ６０３、Ｙｅｓ）、制御はステップＳ６０１に戻る。一方、総調整量がＲ１より大きい場合（ステップＳ６０３、Ｎｏ）、制御はステップＳ２０４に進む。

【0163】

つづいて、ステップＳ６０４において、ヒーター２制御回路３２２は、演算部３７０の制御のもと、ヒーター２電力を所定量だけ調整する。所定量の絶対値は、｜Ｒ２｜よりも十分小さい値とする。また、所定量は、波長軸に対する調整の方向に応じて、正値も負値も取り得る。

【0164】

つづいて、ステップＳ６０５において、ＳＯＡ吸収電流モニタ回路３１３は、演算部３７０の制御のもと、ＳＯＡ吸収電流モニタ値を取得する。

【0165】

つづいて、ステップＳ６０６において、演算部３７０は、ヒーター２電力の総調整量が｜Ｒ２｜以下であるかどうかを判定する。総調整量が｜Ｒ２｜以下である場合（ステップＳ６０６、Ｙｅｓ）、ステップＳ６０７おいてヒーター１制御回路３２１はヒーター１電力を、ステップＳ６０１を行う前の始めの値に戻し、制御はステップＳ６０２に戻る。一方、総調整量が｜Ｒ２｜より大きい場合（ステップＳ６０６、Ｎｏ）、制御はステップＳ６０８に進む。

【0166】

つづいて、ステップＳ６０８において、ヒーター１制御回路３２１は、演算部３７０の制御のもと、ヒーター１電力を微調整する。微調整の量はステップＳ６０１の所定量よりも十分小さくする。

【0167】

つづいて、ステップＳ６０９において、ＳＯＡ吸収電流モニタ回路３１３は、演算部３７０の制御のもと、ＳＯＡ吸収電流モニタ値を取得する。

【0168】

つづいて、ステップＳ６１０において、演算部３７０は、ＳＯＡ吸収電流モニタ値がＳＯＡ吸収電流目標値から第１許容誤差範囲内か、すなわち、｜Ｉｍｓ－Ｉｔｓ｜≦αｓであるかを判定する。ＳＯＡ吸収電流モニタ値がＳＯＡ吸収電流目標値から第１許容誤差範囲内でない場合（ステップＳ６１０、Ｎｏ）、制御はステップＳ６０８に戻る。ＳＯＡ吸収電流モニタ値がＳＯＡ吸収電流目標値から第１許容誤差範囲内である場合（ステップＳ６１０、Ｙｅｓ）、制御はステップＳ６１１に進む。

【0169】

つづいて、ステップＳ６１１において、ヒーター３制御回路３２２は、演算部３７０の制御のもと、ヒーター２電力を微調整する。微調整の量はステップＳ６０４の所定量よりも十分小さくする。

【0170】

つづいて、ステップＳ６１２において、光吸収部電流モニタ回路３３２は、演算部３７０の制御のもと、光吸収部電流モニタ値を取得する。なお、ステップＳ６１１のヒーター２電力の微調整を行うことにより、第１レーザ光の出力が変化する可能性があり、したがってＳＯＡ吸収電流が変化する可能性がある。そこで、ステップＳ６１２で再度ＳＯＡ吸収電流モニタ値を取得してもよい。

【0171】

なお、ステップＳ６０８からステップＳ６１２までの順番についてはこれに限られない。たとえば、ヒーター１電力を微調整する前にヒーター２電力を微調整してもよい。このように、本明細書におけるステップの順番は、あくまでの一例であって、所期の効果をそうすれば適宜順番を入れ替え可能である。

【0172】

つづいて、ステップＳ６１３において、演算部３７０は、ＳＯＡ吸収電流モニタ値がＳＯＡ吸収電流目標値から第１許容誤差範囲内であり、かつ光吸収部電流モニタ値が光吸収部電流目標値から第２許容誤差範囲内であるか、すなわち、｜Ｉｍｓ－Ｉｔｓ｜≦αｓかつ｜Ｉｍａ－Ｉｔａ｜≦αａであるかを判定する。｜Ｉｍｓ－Ｉｔｓ｜≦αｓかつ｜Ｉｍａ－Ｉｔａ｜≦αａでない場合（ステップＳ６１３、Ｎｏ）、制御はステップＳ６１１に戻る。｜Ｉｍｓ－Ｉｔｓ｜≦αｓかつ｜Ｉｍａ－Ｉｔａ｜≦αａである場合（ステップＳ６１３、Ｙｅｓ）、制御は終了する。

【0173】

なお、第４例の変形例として、第２例と同様に、ＳＯＡ吸収電流と光吸収部電流との比を用いた制御を追加してもよい。

【0174】

［波長可変レーザ素子の変形例１］
以下では、上記実施形態において波長可変レーザ素子２１０と置き換えることができる波長可変レーザ素子の変形例について説明する。

【0175】

図１３は、波長可変レーザ素子の変形例１の構成を示す模式図である。波長可変レーザ素子２１０Ｂは、図１に示す波長可変レーザ素子２１０の第２反射部２１２を第２反射部２１２Ｂに置き換え、光吸収部２１６を光吸収部２１６Ｂに置き換えた構成を有する。

【0176】

第２反射部２１２Ｂは、特許文献２に開示されるようなリング共振器ミラーである。すなわち、波長可変レーザ素子２１０Ｂでは、第１反射部２１１および第２反射部２１２Ｂの一つがＤＢＲ構造を含み、一つはリング共振器ミラーである。

【0177】

光吸収部２１６Ｂは、活性層を含む導波路を有している。光吸収部２１６Ｂには第２反射部２１２Ｂの両アームが光学的に接続されている。光吸収部２１６Ｂは第２光吸収部の一例である。

【0178】

図１４は、波長可変レーザ素子の変形例２の構成を示す模式図である。波長可変レーザ素子２１０Ｃは、図１３に示す波長可変レーザ素子２１０Ｂの光吸収部２１６Ｂを光吸収部２１６Ｃに置き換えた構成を有する。

【0179】

光吸収部２１６Ｃは、活性層を含む導波路を有している。光吸収部２１６Ｃには第２反射部２１２Ｂの片側アームが光学的に接続されている。光吸収部２１６Ｃは第２光吸収部の一例である。

【0180】

なお、波長可変レーザ素子のさらなる変形例３として、波長可変レーザ素子２１０Ｂ、２１０Ｃにおいて第１反射部２１１をリング共振器ミラーに置き換えてもよい。

【0181】

また、変形例１～３の波長可変レーザ素子に、波長可変レーザ素子２１０Ａと同様に光分波器２１７を設ければ、レーザ装置１００Ａにおいて波長可変レーザ素子２１０Ａと置き換えることができる。

【0182】

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、制御の第３において第２例のように比を用いた判定を行ってもよい。また、光分波器は第２光反射部と光吸収部との間に配置され、第２レーザ光の一部を分岐し、光吸収部を通過させずに出力するものでもよい。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。

【符号の説明】

【0183】

１００、１００Ａ ：レーザ装置
２００、２００Ａ ：波長可変光源装置
２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ ：波長可変レーザ素子
２１１ ：第１反射部
２１１ａ ：第１ヒーター部
２１２、２１２Ｂ ：第２反射部
２１２ａ ：第２ヒーター部
２１３ ：位相調整部
２１３ａ ：第３ヒーター部
２１４ ：利得部
２１５ ：半導体光増幅器
２１６、２１６Ｂ、２１６Ｃ ：光吸収部
２１７、２２０、２３１、２８１ ：光分波器
２２１ ：第２反射部
２３２ ：エタロンフィルタ
２３３、２３４、２８２ ：受光素子
２３５ ：フィルタ温度モニタ素子
２７０ ：光ファイバ
２９０ ：温度調節器
３００ ：制御装置
３１１ ：利得部電流制御回路
３１２ ：ＳＯＡ制御回路
３１３ ：ＳＯＡ吸収電流モニタ回路
３２１ ：ヒーター１制御回路
３２２ ：ヒーター２制御回路
３２３ ：ヒーター３制御回路
３３１ ：光吸収部制御回路
３３２ ：光吸収部電流モニタ回路
３４１ ：ＰＤ１電流モニタ回路
３４２ ：ＰＤ２電流モニタ回路
３５１ ：エタロン温度モニタ回路
３５２ ：エタロン温度制御回路
３６０ ：メモリ
３７０ ：演算部
Ｃ ：光共振器
Ｌ１、Ｌ２ ：レーザ光
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１ａ、Ｓ２ａ、Ｓ３ ：スペクトル

【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】