JP2015111644A - 波長可変レーザの制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 要求波長を実現することができる波長可変レーザの制御方法を提供する。
【解決手段】 波長可変レーザの制御方法は、発振波長を指定するための少なくとも２種類以上のパラメータから前記発振波長を算出する第１ステップと、メモリから、第１波長で前記波長可変レーザをレーザ発振させるための駆動条件を取得する第２ステップと、前記第２ステップで取得された駆動条件と、前記第１波長と前記第１ステップで算出した発振波長である第２波長との波長差分と、を参照して、前記波長可変レーザを前記第２波長でレーザ発振させるための駆動条件を算出する第３ステップと、前記第３ステップにおいて算出された駆動条件に基づいて、前記波長可変レーザを駆動するものである。
【選択図】 図８

Description

本発明は、波長可変レーザの制御方法に関するものである。
出力波長を選択可能な波長可変レーザが開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の技術では、ITU-T（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）によって定められたグリッド波長（ＩＴＵ−Ｔグリッド波長とする）を得るための制御条件をメモリに格納し、この格納された制御条件を基にＩＴＵ−Ｔグリッド波長の何れかの波長で発振させる制御を実施するものである。
特開２００９−０２６９９６号公報
ＩＴＵ−Ｔグリッド波長以外の波長での発振を実現するグリッドレス制御においては、ＩＴＵ−Ｔグリッド波長以外の波長が要求される。したがって、特許文献１に係る技術では、要求波長を実現することができない。
そこで、要求波長を実現することができる、波長可変レーザの制御方法を提供することを目的とする。
本発明に係る波長可変レーザの制御方法は、発振波長を指定するための少なくとも２種類以上のパラメータから前記発振波長を算出する第１ステップと、メモリから、第１波長で波長可変レーザをレーザ発振させるための駆動条件を取得する第２ステップと、前記第２ステップで取得された駆動条件と、前記第１波長と前記第１ステップで算出した発振波長である第２波長との波長差分と、を参照して、前記波長可変レーザを前記第２波長でレーザ発振させるための駆動条件を算出する第３ステップと、前記第３ステップにおいて算出された駆動条件に基づいて、前記波長可変レーザを駆動するものである。
上記発明によれば、要求波長を実現することができる。
実施例１に係る波長可変レーザの全体構成を示すブロック図である。 本実施例における半導体レーザの全体構成を示す模式的断面図である。 初期設定値およびフィードバック制御目標値を示す図である。 格納された温度補正係数Ｃ１を示す図である。 グリッドレス制御における要求波長と基本波長との関係を表す図である。 グリッドレス制御の原理を示す図である。 ＩＴＵ−Ｔグリッド波長に対応する周波数を示す図である。 ＩＴＵ−Ｔグリッド波長とは異なるグリッド波長に対応する周波数を示す図である。 要求波長を実現する際のフローチャートの一例である。 格納された指定情報を示す図である。 更新設定値を示す図である。 要求波長を実現する際のフローチャートの一例である。 格納された実数値を示す図である。
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）波長可変レーザの制御方法は、発振波長を指定するための少なくとも２種類以上のパラメータから前記発振波長を算出する第１ステップと、メモリから、第１波長で波長可変レーザをレーザ発振させるための駆動条件を取得する第２ステップと、前記第２ステップで取得された駆動条件と、前記第１波長と前記第１ステップで算出した発振波長である第２波長との波長差分と、を参照して、前記波長可変レーザを前記第２波長でレーザ発振させるための駆動条件を算出する第３ステップと、前記第３ステップにおいて算出された駆動条件に基づいて、前記波長可変レーザを駆動する、波長可変レーザの制御方法である。この構成によれば、要求波長を実現することができる。
（２）前記２種類以上のパラメータは、少なくとも、基準周波数、グリッド間隔およびチャネル番号を含むパラメータのうち少なくとも２つを含んでいてもよい。
（３）前記第１波長は、ＩＴＵ−Ｔグリッドのいずれかの波長であり、前記第２波長は、ＩＴＵ−Ｔグリッドのいずれの波長とも異なっていてもよい。
（４）他の波長可変レーザの制御方法は、発振波長を指定するための少なくとも２種類以上の入力されたパラメータから前記発振波長を算出するか、入力された前記発振波長の実数値を使用するかを選択する第１ステップと、メモリから、第１波長で波長可変レーザをレーザ発振させるための駆動条件を取得する第２ステップと、前記第２ステップで取得された駆動条件と、前記第１波長と前記第１ステップで選択された前記発振波長である第２波長との波長差分とを参照して、前記波長可変レーザを前記第２波長でレーザ発振させるための駆動条件を算出する第３ステップと、前記第３ステップにおいて算出された駆動条件に基づいて、前記波長可変レーザを駆動する、波長可変レーザの制御方法である。この構成によれば、要求波長を実現することができる。
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る波長可変レーザの制御方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図１は、実施例１に係る波長可変レーザ１００の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、波長可変レーザ１００は、レーザデバイスとして、波長を制御可能な半導体レーザ３０（チューナブル半導体レーザ）を備えている。本実施例の半導体レーザ３０は、レーザ領域に連結してＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）となる領域が設けられている。このＳＯＡは、光出力制御部として機能する。ＳＯＡは光出力の強度を任意に増減させることができる。また光出力の強度を実質的にゼロに制御することもできる。さらに波長可変レーザ１００は、検知部５０、メモリ６０、コントローラ７０などを備える。検知部５０は、出力検知部および波長ロッカ部として機能する。コントローラ７０は、波長可変レーザ１００の制御を行うものであり、その内部にはＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を備えている。
図２は、本実施例における半導体レーザ３０の全体構成を示す模式的断面図である。図２に示すように、半導体レーザ３０は、ＳＧ−ＤＦＢ（Ｓａｍｐｌｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）領域Ａと、ＣＳＧ−ＤＢＲ（Ｃｈｉｒｐｅｄ Ｓａｍｐｌｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）領域Ｂと、ＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）領域Ｃとを備える。すなわち、半導体レーザ３０は、半導体構造内に波長選択ミラーを有するレーザである。
一例として、半導体レーザ３０において、フロント側からリア側にかけて、ＳＯＡ領域Ｃ、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂがこの順に配置されている。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａは、利得を有しサンプルドグレーティングを備える。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂは、利得を有さずにサンプルドグレーティングを備える。ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂが図１のレーザ領域に相当し、ＳＯＡ領域Ｃが図２のＳＯＡ領域に相当する。
ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａは、基板１上に、下クラッド層２、活性層３、上クラッド層６、コンタクト層７、および電極８が積層された構造を有する。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂは、基板上１に、下クラッド層２、光導波層４、上クラッド層６、絶縁膜９、および複数のヒータ１０が積層された構造を有する。各ヒータ１０には、電源電極１１およびグランド電極１２が設けられている。ＳＯＡ領域Ｃは、基板１上に、下クラッド層２、光増幅層１９、上クラッド層６、コンタクト層２０、および電極２１が積層された構造を有する。
ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域ＢおよびＳＯＡ領域Ｃにおいて、基板１、下クラッド層２、および上クラッド層６は、一体的に形成されている。活性層３、光導波層４、および光増幅層１９は、同一面上に形成されている。ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡとＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂとの境界は、活性層３と光導波層４との境界と対応している。
ＳＯＡ領域Ｃ側における基板１、下クラッド層２、光増幅層１９および上クラッド層６の端面には、端面膜１６が形成されている。本実施例では、端面膜１６はＡＲ（Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）膜である。端面膜１６は、半導体レーザ３０のフロント側端面として機能する。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂ側における基板１、下クラッド層２、光導波層４、および上クラッド層６の端面には、端面膜１７が形成されている。本実施例では、端面膜１７はＡＲ膜である。端面膜１７は、半導体レーザ３０のリア側端面として機能する。
基板１は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる結晶基板である。下クラッド層２はｎ型、上クラッド層６はｐ型であり、それぞれ例えばＩｎＰによって構成される。下クラッド層２および上クラッド層６は、活性層３、光導波層４、および光増幅層１９を上下で光閉込めしている。
活性層３は、利得を有する半導体により構成されている。活性層３は、例えば量子井戸構造を有しており、例えばＧａ０．３２Ｉｎ０．６８Ａｓ０．９２Ｐ０．０８（厚さ５ｎｍ）からなる井戸層と、Ｇａ０．２２Ｉｎ０．７８Ａｓ０．４７Ｐ０．５３（厚さ１０ｎｍ）からなる障壁層が交互に積層された構造を有する。光導波層４は、例えばバルク半導体層で構成することができ、例えばＧａ０．２２Ｉｎ０．７８Ａｓ０．４７Ｐ０．５３によって構成することができる。本実施例においては、光導波層４は、活性層３よりも大きいエネルギギャップを有する。
光増幅層１９は、電極２１からの電流注入によって利得が与えられ、それによって光増幅をなす領域である。光増幅層１９は、例えば量子井戸構造で構成することができ、例えばＧａ０．３５Ｉｎ０．６５Ａｓ０．９９Ｐ０．０１（厚さ５ｎｍ）の井戸層とＧａ０．１５Ｉｎ０．８５Ａｓ０．３２Ｐ０．６８（厚さ１０ｎｍ）の障壁層が交互に積層された構造とすることができる。また、他の構造として、例えばＧａ０．４４Ｉｎ０．５６Ａｓ０．９５Ｐ０．０５からなるバルク半導体を採用することもできる。なお、光増幅層１９と活性層３とを同じ材料で構成することもできる。
コンタクト層７，２０は、例えばｐ型Ｇａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓ結晶によって構成することができる。絶縁膜９は、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）または酸化シリコン膜（ＳｉＯ）からなる保護膜である。ヒータ１０は、チタンタングステン（ＴｉＷ）で構成された薄膜抵抗体である。ヒータ１０のそれぞれは、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの複数のセグメントにまたがって形成されていてもよい。
電極８，２１、電源電極１１およびグランド電極１２は、金（Ａｕ）等の導電性材料からなる。基板１の下部には、裏面電極１５が形成されている。裏面電極１５は、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域ＢおよびＳＯＡ領域Ｃにまたがって形成されている。
端面膜１６および端面膜１７は、１．０％以下の反射率を有するＡＲ膜であり、実質的にその端面が無反射となる特性を有する。ＡＲ膜は、例えばＭｇＦ２およびＴｉＯＮからなる誘電体膜で構成することができる。なお、本実施例ではレーザの両端がＡＲ膜であったが、端面膜１７を有意の反射率を持つ反射膜で構成する場合もある。図２における端面膜１７に接する半導体に光吸収層を備えた構造を設けた場合、端面膜１７に有意の反射率を持たせることで、端面膜１７から外部に漏洩する光出力を抑制することができる。有意の反射率としては、たとえば１０％以上の反射率である。なお、ここで反射率とは、半導体レーザ内部に対する反射率を指す。
回折格子（コルゲーション）１８は、ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの下クラッド層２に所定の間隔を空けて複数箇所に形成されている。それにより、ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにサンプルドグレーティングが形成される。ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおいて、下クラッド層２に複数のセグメントが設けられている。ここでセグメントとは、回折格子１８が設けられている回折格子部と回折格子１８が設けられていないスペース部とが１つずつ連続する領域のことをいう。すなわち、セグメントとは、両端が回折格子部によって挟まれたスペース部と回折格子部とが連結された領域のことをいう。回折格子１８は、下クラッド層２とは異なる屈折率の材料で構成されている。下クラッド層２がＩｎＰの場合、回折格子を構成する材料として、例えばＧａ０．２２Ｉｎ０．７８Ａｓ０．４７Ｐ０．５３を用いることができる。
回折格子１８は、２光束干渉露光法を使用したパターニングにより形成することができる。回折格子１８の間に位置するスペース部は、回折格子１８のパターンをレジストに露光した後、スペース部に相当する位置に再度露光を施すことで実現できる。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａにおける回折格子１８のピッチと、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおける回折格子１８のピッチとは、同一でもよく、異なっていてもよい。本実施例においては、一例として、両ピッチは同一に設定してある。また、各セグメントにおいて、回折格子１８は同じ長さを有していてもよく、異なる長さを有していてもよい。また、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの各回折格子１８が同じ長さを有し、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの各回折格子１８が同じ長さを有し、ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡとＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂとで回折格子１８の長さが異なっていてもよい。
ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａにおいては、各セグメントの光学長が実質的に同一となっている。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおいては、少なくとも２つのセグメントの光学長が、互いに異なって形成されている。それにより、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの波長特性のピーク同士の強度は、波長依存性を有するようになる。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａのセグメントの平均光学長とＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂのセグメントの平均光学長は異なっている。このように、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ内のセグメントおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂのセグメントが半導体レーザ３０内において共振器を構成する。
ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂそれぞれの内部においては、反射した光が互いに干渉する。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａには活性層３が設けられており、キャリア注入されると、ピーク強度がほぼ揃った、所定の波長間隔を有する離散的な利得スペクトルが生成される。また、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおいては、ピーク強度が異なる、所定の波長間隔を有する離散的な反射スペクトルが生成される。ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおける波長特性のピーク波長の間隔は異なっている。これら波長特性の組み合わせによって生じるバーニア効果を利用して、発振条件を満たす波長を選択することができる。
図１に示すように、半導体レーザ３０は、第１温度制御装置３１上に配置されている。第１温度制御装置３１は、ペルチェ素子を含み、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｏｌｅｒ）として機能する。第１サーミスタ３２は、第１温度制御装置３１上に配置されている。第１サーミスタ３２は、第１温度制御装置３１の温度を検出する。第１サーミスタ３２の検出温度に基づいて、半導体レーザ３０の温度を特定することができる。
波長可変レーザ１００においては、検知部５０が半導体レーザ３０のフロント側に配置されている。検知部５０が波長ロッカ部として機能することから、波長可変レーザ１００は、フロントロッカタイプと呼ぶことができる。検知部５０は、第１受光素子４２、ビームスプリッタ５１、エタロン５２、第２温度制御装置５３、第２受光素子５４、および第２サーミスタ５５を備える。
ビームスプリッタ４１は、半導体レーザ３０のフロント側からの出力光を分岐する位置に配置されている。ビームスプリッタ５１は、ビームスプリッタ４１からの光を分岐する位置に配置されている。第１受光素子４２は、ビームスプリッタ５１によって分岐された２つの光の一方を受光する位置に配置されている。エタロン５２は、ビームスプリッタ５１によって分岐された２つの光の他一方を透過する位置に配置されている。第２受光素子５４は、エタロン５２を透過した透過光を受光する位置に配置されている。
エタロン５２は、入射光の波長に応じて透過率が周期的に変化する特性を有する。本実施例においては、エタロン５２としてソリッドエタロンを用いる。なお、ソリッドエタロンの当該周期的な波長特性は、温度が変化することによって変化する。エタロン５２は、ビームスプリッタ５１によって分岐された２つの光の他方を透過する位置に配置されている。また、エタロン５２は、第２温度制御装置５３上に配置されている。第２温度制御装置５３は、ペルチェ素子を含み、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｏｌｅｒ）として機能する。
第２受光素子５４は、エタロン５２を透過した透過光を受光する位置に配置されている。第２サーミスタ５５は、エタロン５２の温度を特定するために設けられている。第２サーミスタ５５は、例えば第２温度制御装置５３上に配置されている。本実施例では、第２温度制御装置５３の温度を第２サーミスタ５５で検出することで、エタロン５２の温度を特定している。
メモリ６０は、書換え可能な記憶装置である。書き換え可能な記憶装置としては、典型的にはフラッシュメモリが挙げられる。コントローラ７０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、電源などを備える。ＲＡＭは、中央演算処理装置が実行するプログラム、中央演算処理装置が処理するデータなどを一時的に記憶するメモリである。
メモリ６０は、波長可変レーザ１００の各部の初期設定値およびフィードバック制御目標値をチャネルに対応させて記憶している。チャネルとは、半導体レーザ３０の発振波長に対応する番号である。本実施例においては、各チャネルは、ＩＴＵ−Ｔ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ）のグリッド波長に対応している。本実施例においては、各チャネルの波長が基本波長と定義される。
図３は、上記初期設定値およびフィードバック制御目標値を示す図である。図３に示すように、上記初期設定値は、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの電極８に供給される初期電流値ＩＬＤ、ＳＯＡ領域Ｃの電極２１に供給される初期電流値ＩＳＯＡ、半導体レーザ３０の初期温度値ＴＬＤ、エタロン５２の初期温度値ＴＥｔａｌｏｎ、および各ヒータ１０に供給される初期電力値ＰＨｅａｔｅｒ１〜ＰＨｅａｔｅｒ３を含む。これら初期設定値は、チャネルごとに定められている。上記フィードバック制御目標値は、コントローラ７０のフィードバック制御を行う際の目標値である。フィードバック制御目標値は、第１受光素子４２が出力する光電流の目標値Ｉｍ１、および第１受光素子４２が出力する光電流Ｉｍ１に対する第２受光素子５４が出力する光電流Ｉｍ２の比の目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１を含む。制御目標値も、チャネルごとに定められている。なお、これらの各値は、波長可変レーザ１００の出荷前に、波長計を使ったチューニングによって個体ごとに取得される。また、図４に示すようにメモリ６０には、温度補正係数Ｃ１が格納されている。温度補正係数Ｃ１の詳細については後述する。本実施例においては、温度補正係数Ｃ１は、各チャネルに共通の値である。
本実施例に係る波長可変レーザ１００は、要求波長が基本波長と一致しなくても、当該要求波長を出力することができる。基本波長と異なる波長での出力を可能とする制御のことを、以下、グリッドレス制御と称する。図５は、グリッドレス制御における要求波長と基本波長との関係を表す図である。図５に示すように、グリッドレス制御においては、要求波長は、基本波長と隣接する他の基本波長との間の波長である。なお、要求波長は、基本波長と一致していてもよい。
図６は、グリッドレス制御の原理を示す図である。図６において、横軸は波長を示し、縦軸は比Ｉｍ２／Ｉｍ１（エタロン５２の透過率）の正規化値を示す。図６において、実線は、エタロン５２の初期温度値ＴＥｔａｌｏｎに対応する波長特性である。また、点線は、エタロン５２の温度を第２温度制御装置５３によって上昇させた場合の波長特性である。ここで、実線上の黒丸における比Ｉｍ２／Ｉｍ１がフィードバック目標値として採用されている場合、エタロン５２が初期温度値ＴＥｔａｌｏｎであると、基本波長で発振することになる。一方、エタロン５２が点線で示される波長特性に対応した温度であると、比Ｉｍ２／Ｉｍ１が基本波長を得るための値（点線上の黒丸）であっても、実際の発振波長はエタロン特性の変更分だけ、その基本波長からシフトする。つまり、要求波長と基本波長との波長差だけエタロン特性をシフトすることで、フィードバック目標値である比Ｉｍ２／Ｉｍ１はそのままで、要求波長を実現することができる。すなわち、要求波長と基本波長との波長差分ΔＦに基づき、エタロン温度を変更するための演算をし、これをエタロン温度として適用することで、要求波長を実現することができる。
上記したように、エタロン５２の波長特性は、その温度にしたがってシフトする。エタロン５２における周波数変動量／温度変化量［ＧＨｚ／℃］を、エタロン５２の温度補正係数Ｃ１と称する。なお、ここでは波長を周波数で表現している。温度補正係数Ｃ１は、波長可変レーザの駆動条件の波長変化に対する変化率に相当する。
要求波長の制御を実現するためのエタロン５２の設定温度をＴｅｔｌｎ＿Ａ［℃］とする。またエタロン５２の初期温度、すなわち選択された基本波長に対応したエタロン５２の温度をＴｅｔｌｎ＿Ｂ［℃］とする。Ｔｅｔｌｎ＿ＢはＴＥｔａｌｏｎに相当し、メモリ６０から取得される。さらに、基本波長と要求波長との波長差分（絶対値）をΔＦ［ＧＨｚ］とする。この場合、各パラメータの関係は、下記式（１）のように表すことができる。式（１）に基づいて要求波長を得るために必要な設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａを求めることができる。
Ｔｅｔｌｎ＿Ａ＝Ｔｅｔｌｎ＿Ｂ＋ΔＦ／Ｃ１ （１）
第２温度制御装置５３の温度を設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａに制御することによって、比Ｉｍ２／Ｉｍ１をそのまま利用して、要求波長を得ることが可能となる。以上の動作を実行することにより、図６に示すように、エタロン５２の特性がシフトした分だけ、基本波長からシフトした波長（要求波長）によって半導体レーザ３０をレーザ発振させることができる。
続いて、要求波長の算出手順について説明する。一例として、ＩＴＵ−Ｔグリッドとは異なるグリッド波長のいずれかが要求される場合の算出手順について説明する。図７Ａは、ＩＴＵ−Ｔグリッド波長に対応する周波数を示す図である。図７Ｂは、ＩＴＵ−Ｔグリッド波長とは異なるグリッド波長に対応する周波数を示す図である。図７Ａと図７Ｂとで、グリッド間隔が異なるため、図７Ｂの各チャネル周波数は、図７Ａとは一致しない。したがって、図３の制御データを用いて図７Ｂの各グリッド波長を実現するためには、グリッドレス制御を行う必要がある。
各グリッド波長を指定するための指定情報として、少なくとも２種類以上のパラメータを含む間接的な情報が用いられる。指定情報の一例として、基準周波数、チャネル番号、およびグリッド間隔が用いられる。例えば、基準周波数として、各グリッド波長のうち最も低周波数のものが設定される。この基準周波数のチャネル番号を１とする。この基準周波数から高周波側にグリッド間隔分シフトした周波数が、チャネル番号２のグリッド波長として設定される。同様にして、最も高周波数のものまでチャネル番号が設定してある。この基準周波数を、以下、基準周波数ＦＣＦ（Ｆｉｒｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）と称する。グリッド間隔を、以下、グリッド間隔Ｇｒｉｄと称する。チャネル番号を、以下、チャネル番号ＣＨと称する。
コントローラ７０は、基準周波数ＦＣＦ、グリッド間隔Ｇｒｉｄ、およびチャネル番号ＣＨから、要求波長を算出する。具体的には、下記式（２）にしたがって、周波数Ｆを求め、当該周波数Ｆから要求波長を算出することができる。
Ｆ＝ＦＣＦ＋（ＣＨ−１）×Ｇｒｉｄ （２）
図８は、要求波長を実現する際のフローチャートの一例である。図８に示すように、コントローラ７０は、要求波長を指定する間接的な情報を受ける（ステップＳ１）。この間接的な情報は、一例として、図示しない外部入出力装置から入力される。典型的にはＲＳ２３２Ｃ規格に対応した入出力装置が採用される。また、コントローラ７０は、間接的な情報を、図９に示すように、テーブルとして自身のＲＡＭに書き込む。次に、コントローラ７０は、上記式（２）を用いて、要求波長を算出する（ステップＳ２）。図９の例では、周波数Ｆは１９１．００７０となる。
次に、コントローラ７０は、要求波長に基づいて、基本波長を選択する（ステップＳ３）。ステップＳ３においては、要求波長に最も近い基本波長を選択してもよい。また、要求波長に対して短波長側で最も近い基本波長を選択してもよい。また、要求波長に対して長波長側で最も近い基本波長を選択してもよい。また、必ずしも要求波長に最も近い基本波長を選択しなくてもよい。すなわち、半導体レーザ３０の波長制御に関する性能が許容できる範囲に位置する基本波長を選択してもよい。
次に、コントローラ７０は、基本波長と要求波長との波長差分ΔＦを算出する（ステップＳ４）。次に、コントローラ７０は、更新設定値を算出する（ステップＳ５）。次に、コントローラ７０は、図１０に示すように、更新設定値を自身のＲＡＭに書き込む（ステップＳ６）。次に、コントローラ７０は、ＲＡＭに書き込まれた更新設定値を用いて半導体レーザ３０を駆動させる（ステップＳ７）。なお、ＳＯＡ領域Ｃについては、この時点では半導体レーザ３０から光が出力されないように制御する。
次に、コントローラ７０は、第１サーミスタ３２の検出温度ＴＨ１がＴＬＤの範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ８）。ここでＴＬＤの範囲とは、更新設定値の温度値ＴＬＤを中心とする所定範囲である。ステップＳ８において「Ｎｏ」と判定された場合、コントローラ７０は、第１サーミスタ３２の検出温度ＴＨ１が温度値ＴＬＤ近づくように第１温度制御装置３１に供給される電流値を変更する。
コントローラ７０は、ステップＳ８と並行して、第２サーミスタ５５の検出温度ＴＨ２が設定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ９）。この場合の設定範囲は、更新設定値に含まれる設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａに基づいて決定される。例えば、上記設定範囲は、設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａを中心とする所定範囲とすることができる。ステップＳ９において「Ｎｏ」と判定された場合、コントローラ７０は、第２サーミスタ５５の検出温度ＴＨ２が設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａに近づくように第２温度制御装置５３に供給される電流値を変更する。
コントローラ７０は、ステップＳ８およびステップＳ９の両方で「Ｙｅｓ」と判定されるまで待機する。ステップＳ８およびステップＳ９の両方で「Ｙｅｓ」と判定された場合、コントローラ７０は、シャッタオープンの動作を行う（ステップＳ１０）。具体的には、ＳＯＡ領域Ｃの電極２１に供給される電流を初期電流値ＩＳＯＡに制御する。それにより、半導体レーザ３０から更新設定値に基づく更新波長のレーザ光が出力される。
次に、コントローラ７０は、第１温度制御装置３１による温度値ＴＬＤを制御目標とした温度制御を終了する（ステップＳ１１）。次に、コントローラ７０は、第１温度制御装置３１によるＡＦＣ制御を開始する（ステップＳ１２）。つまり、第１温度制御装置３１の温度が、フィードバック制御目標値の比Ｉｍ２／Ｉｍ１を満たすようにフィードバック制御される。エタロン５２の入力光と出力光の比（前後比）は、半導体レーザ３０の発振波長を示している。また、第１温度制御装置３１は半導体レーザ３０の波長を制御するパラメータである。すなわちステップＳ２１では、前後比がＩｍ２／Ｉｍ１になるように第１温度制御装置３１の温度をフィードバック制御することで、半導体レーザ３０の波長を制御する。それにより、要求波長が実現される。コントローラ７０は、比Ｉｍ２／Ｉｍ１がステップＳ２で選択された基本波長における目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１を中心とする所定範囲内にあることを確認すると、ＡＦＣロックフラグを出力する（ステップＳ１３）。その後、フローチャートの実行が終了する。
本実施例によれば、メモリ６０に格納されているチャネルの波長と異なる波長が少なくとも２種類以上のパラメータを含む間接的な情報で要求された場合において、当該要求波長を実現することができる。それにより、メモリ６０に格納されている各チャネルと異なるグリッド間隔の波長を実現するための装置として波長可変レーザ１００を使用することができる。また、メモリ６０に格納されている各チャネルと異なる波長を任意に実現するための装置として波長可変レーザ１００を使用することができる。
要求波長として、間接的な情報が入力される場合と、要求波長または要求周波数が実数値として入力される場合とがある。本実施例においては、いずれの情報が入力されても要求波長を実現することができる波長可変レーザについて説明する。装置構成は、実施例１と同様のものを用いてもよい。
図１１は、要求波長を実現する際のフローチャートの一例である。図１１に示すように、コントローラ７０は、要求波長の実数値が直接入力されるか、間接的な情報が入力されるかを判定する（ステップＳ２１）。なお、要求波長の実数値と要求周波数の実数値とは、同義である。ステップＳ２１では、「要求波長の実数値が直接入力される」および「要求波長の間接的な情報が入力される」のどちらを優先的に採用するかを決めておく。具体的には、コントローラ７０を「要求波長の実数値が直接入力される」を優先的に採用すると設定した場合、要求波長の実数値および要求波長の間接的な情報の両方が入力されている場合には、要求波長の実数値が優先的に採用される。また、要求波長の実数値のみが入力されている場合にも、要求波長の実数値が採用される。一方で、要求波長の間接的な情報のみが入力されている場合には、要求波長の間接的な情報が採用される。ステップＳ２１で要求波長の実数値が採用された場合、コントローラ７０は、当該実数値を、図１２に示すようにテーブルとして自身ＲＡＭに書き込む（ステップＳ２２）。
ステップＳ２１で要求波長の間接的な情報が採用された場合、コントローラ７０は、波長要求の間接的な情報を受ける（ステップＳ２３）。この間接的な情報は、一例として、図示しない外部入出力装置から入力される。典型的にはＲＳ２３２Ｃ規格に対応した入出力装置が採用される。また、コントローラ７０は、間接的な情報を、図９に示すように、テーブルとして自身のＲＡＭに書き込む。次に、コントローラ７０は、上記式（２）を用いて、要求波長を算出する（ステップＳ２４）。図９の例では、周波数Ｆは１９１．００７０となる。ステップＳ２２の実行後またはステップＳ２４の実行後、図８のステップＳ３〜ステップＳ１３が実行される。その後、フローチャートの実行が終了する。
本実施例によれば、メモリ６０に格納されているチャネルの波長と異なる波長が、間接的な情報または実数値のいずれの形式で要求された場合においても、当該要求波長を実現することができる。それにより、メモリ６０に格納されている各チャネルと異なるグリッド間隔の波長を実現するための装置として波長可変レーザ１００を使用することができる。また、メモリ６０に格納されている各チャネルと異なる波長を任意に実現するための装置として波長可変レーザ１００を使用することができる。
１ 基板
２ 下クラッド層
３ 活性層
４ 光導波層
６ 上クラッド層
７ コンタクト層
８ 電極
９ 絶縁膜
１０ ヒータ
１１ 電源電極
１２ グランド電極
１５ 裏面電極
１６ 端面膜
１７ 端面膜
１８ 回折格子
１９ 光増幅層
２０ コンタクト層
２１ 電極
３０ 半導体レーザ
３１ 第１温度制御装置
３２ 第１サーミスタ
４１ ビームスプリッタ
４２ 第１受光素子
５０ 検知部
５１ ビームスプリッタ
５２ エタロン
５３ 第２温度制御装置
５５ 第２サーミスタ
６０ メモリ
７０ コントローラ
１００ 波長可変レーザ

Claims (4)

  1. 発振波長を指定するための少なくとも２種類以上のパラメータから前記発振波長を算出する第１ステップと、
    メモリから、第１波長で波長可変レーザをレーザ発振させるための駆動条件を取得する第２ステップと、
    前記第２ステップで取得された駆動条件と、前記第１波長と前記第１ステップで算出した発振波長である第２波長との波長差分と、を参照して、前記波長可変レーザを前記第２波長でレーザ発振させるための駆動条件を算出する第３ステップと、
    前記第３ステップにおいて算出された駆動条件に基づいて、前記波長可変レーザを駆動する、波長可変レーザの制御方法。
  2. 前記２種類以上のパラメータは、少なくとも、基準周波数、グリッド間隔およびチャネル番号を含むパラメータのうち少なくとも２つを含む、請求項１記載の波長可変レーザの制御方法。
  3. 前記第１波長は、ＩＴＵ−Ｔグリッドのいずれかの波長であり、前記第２波長は、ＩＴＵ−Ｔグリッドのいずれの波長とも異なっている、請求項１または２記載の波長可変レーザの制御方法。
  4. 発振波長を指定するための少なくとも２種類以上の入力されたパラメータから前記発振波長を算出するか、入力された前記発振波長の実数値を使用するかを選択する第１ステップと、
    メモリから、第１波長で波長可変レーザをレーザ発振させるための駆動条件を取得する第２ステップと、
    前記第２ステップで取得された駆動条件と、前記第１波長と前記第１ステップで選択された前記発振波長である第２波長との波長差分とを参照して、前記波長可変レーザを前記第２波長でレーザ発振させるための駆動条件を算出する第３ステップと、
    前記第３ステップにおいて算出された駆動条件に基づいて、前記波長可変レーザを駆動する、波長可変レーザの制御方法。
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