JPWO2009119284A1 - 波長可変レーザ装置並びにその制御方法及び制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＯＡを簡素化できる波長可変レーザ装置を提供する。【解決手段】本発明の波長可変レーザ装置１０は、ＰＬＣ１１に形成された光フィルタ１２と、光フィルタ１２へ光を供給するＳＯＡ１３と、光フィルタ１２を透過した光を光フィルタ１２を介してＳＯＡ１３へ戻す光反射部１４と、ＰＬＣ１１に形成されるとともにＳＯＡ１３と光フィルタ１２と光反射部１４とを結ぶ光導波路１５，１６と、光フィルタ１２を透過する光の波長を変える波長可変部１７，１８，１９と、光導波路１６を伝わる光の位相を変える位相可変部２０と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）伝送方式などの光通信に用いる波長可変レーザ装置等に関する。以下、平面光波回路」を「ＰＬＣ（planar Lightwave Circuit）」、「半導体光増幅器」を「ＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier）」と略称する。

光通信において、光ファイバの効率的な活用の実現のために、波長の異なる複数の光信号を多重化して一本の光ファイバで伝送し高速の光通信を実現する、ＷＤＭ伝送システムの導入が進んでいる。更には、数十の異なる波長の光信号を多重化してより高速な伝送を可能にする高密度ＷＤＭ（ＤＷＤＭ：Dense WDM）伝送方式の活用も拡がっている。

また、任意の波長の光信号を各ノードでＡｄｄ／ＤｒｏｐするＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）が実用化に向けて研究されている。このＲＯＡＤＭシステムを導入すれば、波長多重による伝送容量の拡大に加え、波長を変えることによる光路切り換えが可能となるので、光ネットワークの自由度が飛躍的に高まる。このとき、光通信ネットワークシステムにおいては、波長毎に対応した光源が必要となることから、高多重化に伴い必要な光源の数が飛躍的に増加する。

ＷＤＭ伝送システム用の光源として、図６に示す波長可変レーザ装置が知られている（例えば特許文献１）。以下、この図面に基づき説明する。

波長可変レーザ装置７０は、ＰＬＣ７１に形成された二重リング共振器７２と、二重リング共振器７２へ光を供給するＳＯＡ７３と、二重リング共振器７２を透過した光を二重リング共振器７２を介してＳＯＡ７３へ戻す高反射コーティング７４と、ＰＬＣ７１に形成されるとともにＳＯＡ７３と二重リング共振器７２と高反射ミラー７４とを結ぶ光導波路７５，７６と、を備えている。二重リング共振器８２は、互いに光路長が異なるリング共振器７７，７８と、リング共振器７７，７８を結ぶ光導波路７９とからなる。リング共振器７７，７８上には、リング共振器７７，７８を透過する光の波長を変える膜状ヒータ８０ａ，８０ｂ，８１ａ，８１ｂが設けられている。

このように、波長可変レーザ装置７０は、ＰＬＣ７１で二重リング共振器７２を構成するとともに、ＰＬＣ７１上にＳＯＡ７３を直接実装した構成である。ＰＬＣ７１に形成されている二つのリング共振器７７，７８は、それぞれの円周がわずかに異なっている。この円周の違いによりバーニア効果が発生するので、波長の可変範囲の広い出力光８２が得られる。

一般の波長可変レーザでは、発振波長においてレーザ共振器の位相条件を最適化して、発振を安定化させる必要があるため、位相調整機構が導入されている。例えば、モノリシックタイプの波長可変レーザでは、発振波長に対して光学利得を有さない組成波長の半導体層を光導波路内に位相制御領域として設け、この位相制御領域に電流注入を行うことで半導体層の屈折率を変化させることにより、レーザ共振時の位相条件を制御している。

一方、波長可変レーザ装置７０では、位相制御領域８３を有するＳＯＡ７３を装備し、位相制御領域８３の光導波路の屈折率を電気的に変えることにより、モノリシックタイプにおける位相調整機構と同等の機能を実現している。

図７は、図６の波長可変レーザ装置におけるＳＯＡを示す概略断面図である。以下、図６及び図７に基づき説明する。

ＳＯＡ７３は、ｐ型半導体層８４、活性層８５，８６及びｎ型半導体層８７からなる積層体と、前記積層体の電圧印加面に設けられた電極８８，８９，９０と、積層体の光出射面に設けられた低反射コーティング９１及び無反射コーティング９２とを有する。また、ＳＯＡ７３は、その機能面から利得制御領域９３と位相制御領域８３とに分けられる。利得制御領域９３は専用の電極８８及び専用の活性層８５を有し、位相制御領域８３は専用の電極８９及び専用の活性層８６を有する。活性層８６は、活性層８５と異なる組成であり、発振波長に対して光学利得を有さない組成波長を発する。

位相制御領域８３は、二重リング共振器７２の位相制御機能に加え、出力先の光ファイバで発生する誘導ブリルアン散乱（以下「ＳＢＳ：Stimulated Brillouin Scattering」という。）を抑制するための位相変調機能も併せ持つ。位相制御領域８３では、活性層８６へのキャリア注入によりプラズマ効果を発生させ、これによる屈折率変化を利用して位相制御機能及び位相変調機能を実現している。

特開２００６−２４５３４６号公報

しかしながら、図６及び図７に示す波長可変レーザ装置には、次のような問題があった。

ＳＯＡ７３は、組成の異なる二つの活性層８５，８６を有するという複雑な構造であるため、製造方法も複雑となるので、製造コストが高価であった。前記製造方法としては、例えば、活性層８５のみを含む積層体を結晶成長させ、その積層体の一部をエッチングにより除去し、その除去した部分に活性層８６を含む積層体を結晶成長させる方法を用いていた。このように、製造方法が複雑であるばかりでなく、活性層８５と活性層８６との精度よい突き合せ接合（butt joint）が難しいので、歩留まりもよくなかった。

また、活性層８６へのキャリア注入によるプラズマ効果を利用する技術は、比較的高速の応答が得られるものの、キャリア密度の変化に伴って吸収損失変化が生じ、これにより光出力変動が発生して光源品質を劣化させてしまうという問題があった。

本発明の目的は、ＳＯＡを簡素化できる波長可変レーザ装置等を提供することにある。

本発明に係る波長可変レーザ装置は、ＰＬＣに形成された光フィルタと、光フィルタへ光を供給するＳＯＡと、光フィルタを透過した光をその光フィルタを介してＳＯＡへ戻す光反射部と、ＰＬＣに形成されるとともにＳＯＡと光フィルタと光反射部とを結ぶ光導波路と、光フィルタを透過する光の波長を変える波長可変部と、光導波路を伝わる光の位相を変える位相可変部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、光フィルタを透過する光の位相制御をＳＯＡではなく位相可変部で行うようにしたので、ＳＯＡを簡素化できる。その結果、ＳＯＡの製造方法が容易になるので、ＳＯＡの低コスト化及び高歩留まり化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明に係る波長可変レーザ装置の第一実施形態を示す平面図である。図２は、第一実施形態におけるＳＯＡを示す概略断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。

本実施形態の波長可変レーザ装置１０は図１に示すように、ＰＬＣ１１に形成された光フィルタ１２と、光フィルタ１２へ光を供給するＳＯＡ１３と、光フィルタ１２を透過した光を光フィルタ１２を介してＳＯＡ１３へ戻す光反射部１４と、ＰＬＣ１１に形成されるとともにＳＯＡ１３と光フィルタ１２と光反射部１４とを結ぶ光導波路１５，１６と、光フィルタ１２を透過する光の波長を変える波長可変部１７，１８，１９と、光導波路１６を伝わる光の位相を変える位相可変部２０とを備えたことを特徴とする。

図１に示す本実施形態に係る波長可変レーザ装置１０によれば、光フィルタ１２を透過する光の位相制御をＳＯＡ１３ではなく位相可変部２０で行うようにしたので、ＳＯＡ１３を簡素化できる。その結果、ＳＯＡ１３の製造方法が容易になるので、ＳＯＡ１３の低コスト化及び高歩留まり化を図ることができる。

光フィルタ１２は、互いに異なる光路長を有する三つのリング共振器２４，２５，２６が連結されてなる多重光共振器である。リング共振器２４，２５，２６は、ＰＬＣ１１に形成された光導波路からなる。波長可変部１７，１８，１９は、それぞれリング共振器２４，２５，２６をなす光導波路の温度を変える膜状ヒータである。位相可変部２０は、光フィルタ１２と光反射部１４とを結ぶ光導波路１６の温度を変える膜状ヒータである。

光導波路１６は、リング共振器２４，２５，２６及び光導波路１５，２７，２８とともに、同時にＰＬＣ１１に形成される。位相可変部２０も、波長可変部１７，１８，１９とともに、同時にＰＬＣ１１上に形成される。波長可変レーザ装置１０では、光フィルタ１２を透過する光の位相制御を、ＳＯＡ１３ではなく、新たに設けた位相可変部２０で行う。しかし、位相可変部２０は前述したようにＰＬＣ１１の他の構成要素と同時に形成されるので、位相可変部２０を新たに設けても製造工程が増加することはない。

光反射部１４は、ＰＬＣ１１に形成された光導波路からなるループミラーである。そのため、光反射部１４も、リング共振器２４等とともに、同時にＰＬＣ１１に形成される。なお、リング共振器２４，２５，２６と光導波路１５，２７，２８とは、方向性結合器（図示略）によって光学的に結合されている。

図２は、図１の波長可変レーザ装置におけるＳＯＡを示す概略断面図である。以下、図１及び図２に基づき説明する。

ＳＯＡ１３は、全体が同じ組成からなる一つの活性層２１を有する、例えばファブリ−ペロー型であることが好ましい。ファブリ−ペロー型は、最も簡素な構造のＳＯＡである。また、ＳＯＡ１３は、出力光２２の位相を変調する位相変調用の電極２３を有する。

詳しく言えば、ＳＯＡ１３は、ｐ型半導体層３１、活性層２１及びｎ型半導体層３２からなる積層体３３と、積層体３３の電圧印加面に設けられた電極３４，２３，３５と、積層体３３の光出射面に設けられた低反射コーティング３６及び無反射コーティング３７と、を有する。また、ＳＯＡ１３の電極３４は利得制御用の電極３４であり、電極２３は位相変調用の電極２３である。

次に、図１及び図２に基づき、波長可変レーザ装置１０について更に詳しく説明する。

波長可変レーザ装置１０は、対向する二つの光出射面のうち一方の面に無反射コーティング３７が施され他方の面に低反射コーティング３６が施されたＳＯＡ１３と、ＳＯＡ１３の無反射コーティング３７の面と光結合し特定の波長の光を強めて出力するとともにこの出力光の中心波長を切り替える機能を有する光フィルタ１２と、光フィルタ１２からの光を反射して光フィルタ１２を介してＳＯＡ１３へ戻す光反射部１４とからなり、光フィルタ１２と光反射部１４との間の光路長を変化させる位相可変部２０を備えている。

ＳＯＡ１３は、電流注入により発光し光利得を有する活性層２１がｎ型半導体層３２とｐ型半導体層３１との間に設けられ、電極３４，２３が光伝搬方向に沿って二つに分割された多電極ＳＯＡである。電極３４は、活性層２１の一部にレーザ発振用の電流を注入する利得制御用である。電極２３は、活性層２１の他の一部に位相変調用の電流を注入し屈折率を変化させ位相条件を制御するための位相変調用である。ｎ型半導体層３２及びｐ型半導体層３１は例えばＩｎＰからなり、活性層２１は例えばＩｎＧａＡｓＰからなる。

光フィルタ１２は、入出力側の光導波路１５と反射側の光導波路１６との間に、光路長が異なるリング共振器２４，２５，２６が光導波路２７，２８を介して連結された構成の多重光共振器である。リング共振器２４，２５，２６には、光フィルタ１２の共振波長を変化させる波長可変部１７，１８，１９が設けられている。

波長可変レーザ装置１０は、ＰＬＣ１１上にＳＯＡ１３を実装した構成である。ＰＬＣ１１は、ＳＯＡ１３の無反射コーティング３７の面に光接続する接続ポート１５ｉを一端に設けた入出力側の光導波路１５と、一端に光反射部１４を設けた反射側の光導波路１６と、リング共振器２４，２５，２６及び光導波路２７，２８からなる光フィルタ１２と、リング共振器２４，２５，２６の屈折率を変化させる波長可変部１７，１８，１９と、反射側の光導波路１６の光路長を変化させてレーザ共振の位相条件を制御する位相可変部２０とを備えている。また、ＰＬＣ１１は、Ｓｉ基板上に酸化膜を成膜し、コア部分の屈折率を高めることで埋め込み型の光導波路を形成した構成である。この埋め込み型の光導波路によってリング共振器２４等が形成されている。

波長可変レーザ装置１０では、ＳＯＡ１３で発生した光が光フィルタ１２を通って光反射部１４で反射されることにより、ＳＯＡ１３の低反射コーティング３６の面から共振光が外部へ出力される。このとき、ＰＬＣ１１内の光フィルタ１２が特定の波長光のみを透過させることにより、単一軸モード発振が実現する。この発振波長は、波長可変部１７，１８，１９及び位相可変部２０への電流制御によって変化する。

ＰＬＣ１１内のリング共振器２４，２５，２６及び光導波路１５，１６，２７，２８は、例えば、シリコン基板やガラス基板上に石英系ガラスを堆積した石英系ガラス導波路などで形成されている。光フィルタ１２は、リング共振器２４，２５，２６が直列に接続された構成である。リング共振器２４，２５，２６は、それぞれ光路長（光が伝播する媒質の屈折率と幾何学的な長さとの積）が互いに異なる。光フィルタ１２は、リング共振器２４，２５，２６が同時に共振するときのみ、共振波長の光を合波及び分波し、バーニア効果によって大きなＦＳＲ（Free Spectral Range：自由スペクトル間隔）を得る。

バーニア効果とは、光路長が異なる複数の共振器を組み合わせると、ピーク周期のずれた各共振器の共振周波数が、それらの最小公倍数の周波数で重なる現象である。複数の共振器を組み合わせた多重光共振器は、このバーニア効果を利用することで、見かけ上ＦＳＲが各共振器の共振周波数の最小公倍数の周波数となるように機能する。これにより、単一の共振器よりも広い範囲での周波数の特性の制御を行うことができる。

波長可変レーザ装置１０は、リング共振器２４，２５，２６の各ドロップポートの波長透過特性を利用して、共振モードを選択し単一モード発振を行うものになっている。リング共振器２４，２５，２６の各光路長を僅かに異なった設計とすることにより、光フィルタ１２の共振波長は数十ｎｍの広い波長範囲でも一箇所でのみ一致し、この一致する波長で単一モード発振が生じる。

例えば、リング共振器２４のＦＳＲをＩＴＵ（International Telecommunication Union）−グリッドに固定する。これにより、リング共振器２４，２５，２６のそれぞれの共振波長の最小公倍数の波長となる光フィルタ１２における共振波長を、ＩＴＵ−グリッド上の波長にすることができる。この場合、リング共振器２４はＩＴＵ−グリッド固定用、リング共振器２５は微調整用、リング共振器２６は粗調整用とするとよい。

波長可変部１７，１８，１９は、リング共振器２４，２５，２６のリング状の光導波路の位置に対応して形成されている。リング共振器２４，２５，２６のリング状の光導波路は、ガラスや化合物半導体で形成されており、温度変化によってその屈折率が変化する。そのため、波長可変部１７，１８，１９は、リング共振器２４，２５，２６のリング状の光導波路に熱を加えてその屈折率を個別に変化させる。したがって、リング共振器２４，２５，２６の光路長を同時に可変制御することにより、光フィルタ１２における共振波長を変化させることができる。

また、波長可変レーザ装置１０は、位相可変部２０を備えている。位相可変部２０は、反射側の光導波路１６の屈折率を変化させることで、レーザ共振の位相条件を調整する。

ここで、波長可変部１７，１８，１９及び位相可変部２０は、例えば、それぞれリング共振器２４，２５，２６及び光導波路１６に対応する位置に蒸着されたアルミニウム膜からなる膜状ヒータである。また、波長可変部１７，１８，１９及び位相可変部２０は、通電されることで局所的に温度を変えて各光導波路の屈折率を変化させ、これにより波長可変処理及び位相調整を行う。

ＳＯＡ１３は、パッシブアライメントによりＰＬＣ１１上に無調整実装され、接続ポート１５ｉに光接続されている。ＳＯＡ１３で発生した光は、光フィルタ１２を経て光反射部１４で反射され、再び光フィルタ１２を経てＳＯＡ１３に戻り、低反射コーティング３６の面で反射される。これにより、ＳＯＡ１３の低反射コーティング３６の面と光反射部１４との間でレーザ共振器が構成され、レーザ発振が生じてＳＯＡ１３の低反射コーティング３６の面から発振光（出力光２２）が出力される。

ＳＯＡ１３は、ｎ型半導体層３２上に光利得を有する活性層２１とクラッド層であるｐ型半導体層３１とを積層した構成であり、ｎ型半導体層３２の下面に電極３５を備え、ｐ型半導体層３１の上面に光伝搬方向に沿って二つの電極３４，２３を備え、電極３４，２３に独立して電流を注入するように構成されている。また、ＳＯＡ１３は、光フィルタ１２の入出力側の光導波路１５と光接続する端面に無反射コーティング３７が施されており、これとは反対の外部出力側の端面には５％程度の低反射コーティング３６が施されている。電極３４は、活性層２１に対して利得制御用の電流を注入する。電極２３は、活性層２１に対して位相変調用の電流を注入する。

ＳＯＡ１３においては、電極２３への注入電流を変化させることで、活性層２１の電極２３に対応する部分の屈折率が変化し、これにより光の位相が変調される。電極２３への電流注入による活性層２１の屈折率変化は、電気的な制御であることから温度変化による屈折率変動と比較して高速な変動が可能である。そのため、ＳＯＡ１３では数十ｋＨｚから数百ｋＨｚの変調応答が実現される。これによる位相変調は、実効的なスペクトル線幅を拡大できるので、出力先の光ファイバで発生するＳＢＳを抑制するために用いられる。

一方、図６の位相制御領域８３では、光利得を有さない組成波長の活性層８６への電流注入になるので、キャリアのプラズマ効果により大きな屈折率変化を生じる一方、フリーキャリア吸収による損失増加が発生する。また、位相制御領域８３でのキャリアはレーザ発振状態においてクランプされないため、ここでの屈折率変動が発生し、これによりショット雑音が増加する。

これに対し、ＳＯＡ１３における活性層２１のキャリア注入による屈折率変化の最大値は、共振波長に対して光利得を有する組成波長の層の変動であるので、図６の位相制御領域８３における光利得を有さない組成波長の活性層８６へのキャリア注入による屈折率変化の最大値に比べて小さい。これは、利得制御用の電極３４下の活性層２１と位相変調用の電極２３下の導波路層（活性層２１）との組成波長が同一であるため、レーザ発振以降はキャリアの一部がクランプされてしまうからである。これにより、クランプが行われない図６の位相制御領域８３に比べて、屈折率変化が小さくなってしまう。しかし、活性層２１は光利得を有するので、位相変調時のキャリア密度増加に伴う伝搬光の損失増加が抑制される。なお、電極３４，２３をまとめて単電極としてもよいが、その場合は、キャリア密度が発振以降にクランプされる関係で、屈折率変化がより小さくなる。

波長可変レーザ装置１０においては、レーザ共振の位相条件制御を位相可変部２０が行い、ＳＢＳ抑制のための高速な位相変調をＳＯＡ１３の電極２３に位相変調電流を加えて行うようにしている。つまり、高速な位相変調を行うことで発振波長をゆらしてやって、出力先の光ファイバで発生するＳＢＳを抑制する。

このように、高速な位相変調を行う機構と比較的大きな位相制御を行う機構とを分離することで、ＳＯＡ１３内の位相制御機構を高速で微小な位相変調だけを担うような構成、すなわちＳＯＡ１３を単一の活性層２１を有する多電極ＳＯＡとしている。

ＳＯＡ１３によれば、図６の位相制御領域８３付きＳＯＡ７３で位相制御時に発生していた損失増加を抑制できるので、光出力低下の発生しない良好な発振特性を実現することができる。また、位相制御時の電流注入に起因するショット雑音増加を抑制でき、これによる狭スペクトル線幅動作が可能となる。

また、図６の位相制御領域８３付きＳＯＡ７３では、光利得を有する利得制御領域９３と光利得を有さない位相制御領域８３とで異質の活性層８５，８６を別々に形成する必要があったので、製造が難しく製造コストを引き上げていた。これに対し、本実施形態におけるＳＯＡ１３は、通常のファブリ・ペローレーザと同様の最も簡易な構成とでき、活性層２１が単一で済むので、波長揺らぎ抑制や出力ロス低減に有効であり、かつ製造コストも低減する。

波長可変レーザ装置１０においては、ＳＯＡ１３で発生したＡＳＥ光は、ＳＯＡ１３→光フィルタ１２→光反射部１４→光フィルタ１２→ＳＯＡ１３、という経路を伝搬して出力される。リング共振器２４，２５，２６は、それぞれＦＳＲが異なっている。そのため、リング共振器２４，２５，２６それぞれで発生している反射又は透過の周期的な変化が一致した波長において、更に大きな反射又は透過が発生する。これにより、ＳＯＡ１３から光反射部１４で反射された戻り光は、光フィルタ１２の共振波長で最も強くなる。

波長可変レーザ装置１０において、リング共振器２４，２５，２６に形成された波長可変部１７，１８，１９への供給電力を制御することにより、特定の波長の発振レーザ光を外部出力することができる。そして、波長可変部１７，１８，１９への供給電力を固定した状態で、位相可変部２０への供給電力を変えて、レーザ共振全体の位相条件を調整する。

このように、波長可変レーザ装置１０では、レーザ共振の位相を最適化するための位相調整を、ＰＬＣ１１内の光導波路１６に形成した位相可変部２０が行う。そして、ＳＢＳ抑制のための比較的高速な位相変調を、ＳＯＡ１３の位相変調用の電極２３へ電流を注入することにより、光利得を有する活性層２１の一部の屈折率を変化させて行う。そのため、ＳＯＡ１３内部のキャリア密度増加による光損失増加を抑制できるので、良好な発振特性を実現できる。

図３は、本発明に係る波長可変レーザ装置の第二実施形態を示す平面図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。

本実施形態の波長可変レーザ装置４０は、第一実施形態の波長可変レーザ装置１０（図１）において、リング共振器２４からスルーポート１５ｔを経て光を検出する受光素子４１と、受光素子４１で検出された光量が少なくなるように波長可変部１７，１８，１９及び位相可変部２０への通電量を調節する制御部４２と、を更に備えたものである。

受光素子４１は、例えばフォトダイオードである。制御部４２は、例えばマイクロコンピュータ、ＡＤ変換器、ＤＡ変換器、電力供給用トランジスタ等からなり、ＳＯＡ１３への通電量を調節する機能も有する。つまり、制御部４２は、他のコンピュータなどから所定の波長を示す信号を入力して、その波長の出力光２２が得られるように、波長可変部１７，１８，１９、位相可変部２０及びＳＯＡ１３への通電量を調節する。

スルーポート１５ｔを経て受光素子４１で検出される光量は、光フィルタ１２の共振波長であるときに最も少なくなる。したがって、受光素子４１で検出された光量が少なくなるように波長可変部１７等への通電量を調節することにより、光フィルタ１２の共振波長を得ることができる。なお、受光素子４１は、他のリング共振器のスルーポートに設けてもよい。その場合、制御部４２は、二個以上の受光素子で検出された光量の和が少なくなるように、波長可変部１７等への通電量を調節するようにしてもよい。

図４は、図３における制御部の機能の一例を示すブロック図である。図５は、図３における制御部の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図３乃至図５に基づき説明する。

図４に基づき、制御部４２の機能の一例について説明する。制御部４２は、受光素子４１で検出された光量を入力する光量入力手段４３と、入力された光量が少なくなるように波長可変部１７，１８，１９へ供給する電力を変更する第一電力変更手段４４と、変更された電力を波長可変部１７，１８，１９へ供給する第一電力供給手段４５と、入力された光量が少なくなるように位相可変部２０へ供給する電力を変更する第二電力変更手段４６と、変更された電力を位相可変部２０へ供給する第二電力供給手段４７とを備えている。これらの手段は、例えばマイクロコンピュータにプログラムによって実現されている。

また、光量入力手段４３は、受光素子４１の光電流を、ＡＤ変換器を介して光量のデータとして入力する。第一電力変更手段４４及び第二電力変更手段４６は、例えばディザ（dither）動作などの予め定められた方法によって電力を変更する。第一電力供給手段４５及び第二電力供給手段４７は、ＤＡ変換器及び電力供給用トランジスタを介して波長可変部１７，１８，１９及び位相可変部２０へ電力を供給する。

図５に基づき、制御部４２の動作の一例について説明する。まず、受光素子４１から光量を入力する（ステップ１０１）。続いて、その光量が最低であるか否かを判断する（ステップ１０２）。その判断には、光量と波長可変部１７，…への供給電力との組み合わせのデータが複数必要である。その光量が最低でなければ、波長可変部１７，１８，１９への供給電力を変更し（ステップ１０３）、変更した電力を波長可変部１７，１８，１９へ供給する（ステップ１０３）。このとき、リング共振器２４がＩＴＵ−グリッド固定用、リング共振器２５が微調整用、リング共振器２６が粗調整用であれば、最初に波長可変部１９、次に波長可変部１８、最後に必要に応じ波長可変部１７について、供給電力を決定する。

ステップ１０２で光量が最低であると判断されると、受光素子４１から光量を入力する（ステップ１０５）。続いて、その光量が最低であるか否かを判断する（ステップ１０６）。その判断には、光量と位相可変部２０への供給電力との組み合わせのデータが複数必要である。その光量が最低でなければ、位相可変部２０への供給電力を変更し（ステップ１０７）、変更した電力を位相可変部２０へ供給する（ステップ１０８）。ステップ１０６で光量が最低であると判断されると、全ての供給電力が決定される。

このように、光フィルタ１２の共振波長を得る際に、ＳＯＡ１２に対する調節が不要であるので、ＳＯＡ１２を簡素化できる。

なお、本発明は、言うまでもなく、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、光フィルタ１２は、二個又は四個以上のリング共振器を連結させて構成してもよい。また、各リング共振器同士は、方向性結合器のみで直結させて構成してもよい。更に、本発明は、リング共振器に限らず、光導波路で形成可能な共振器にも適用可能であり、例えば、マッハツェンダ干渉計を多段接続した構成としてもよい。

また、光反射部１４は、高反射コーティングでもよい。位相可変部２０は、ＳＯＡ１３と光フィルタ１２とを結ぶ光導波路１５又はリング共振器２４，２５，２６を連結する光導波路２７，２８の温度を変える膜状ヒータとしてもよい。リング共振器２４，２５，２６とそれらの光導波路の屈折率を変える波長可変部１７，１８，１９との構成は、グレーティングを形成した光導波路とその光導波路の屈折率を制御する手段とで構成したものなど、特定の波長を強めて単一軸モードを実現する光フィルタであればよい。波長可変部１７，１８，１９及び位相可変部２０は、歪の印加や化合物半導体集積光デバイスで用いられる電流注入等により光導波路の屈折率を変化させて、波長可変処理及び位相制御処理を行うように構成してもよい。

以上、実施形態（及び実施例）を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態（及び実施例）に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は２００８年３月２６日に出願された日本出願特願２００８−０８１０３５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明は、光フィルタを透過する光の位相制御をＳＯＡではなく位相可変部で行うことにより、ＳＯＡの簡素化及びＳＯＡの製造方法の容易化に貢献できるものである。

本発明に係る波長可変レーザ装置の第一実施形態を示す平面図である。 図１の波長可変レーザ装置におけるＳＯＡを示す概略断面図である。 本発明に係る波長可変レーザ装置の第二実施形態を示す平面図である。 図３における制御部の機能の一例を示すブロック図である。 図３における制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明に関連する波長可変レーザ装置を示す平面図である。 図６の波長可変レーザ装置におけるＳＯＡを示す概略断面図である。

符号の説明

１０，４０ 波長可変レーザ装置
１１ ＰＬＣ
１２ 光フィルタ
１３ ＳＯＡ
１４ 光反射部
１５，１６，２７，２８ 光導波路
１７，１８，１９ 波長可変部
２０ 位相可変部
２１ 活性層
２２ 出力光
２３，３４，３５ 電極
２４，２５，２６ リング共振器
２７，２８ 光導波路
３１ ｐ型半導体層
３２ ｎ型半導体層
３３ 積層体
３６ 低反射コーティング
３７ 無反射コーティング
４１ 受光素子
４２ 制御部
４３ 光量入力手段
４４ 第一電力変更手段
４５ 第一電力供給手段
４６ 第二電力変更手段
４７ 第二電力供給手段

Claims (10)

1. 平面光波回路に形成された光フィルタと、
   前記光フィルタへ光を供給する半導体光増幅器と、
   前記光フィルタを透過した光を当該光フィルタを介して前記半導体光増幅器へ戻す光反射部と、
   前記平面光波回路に形成されるとともに前記半導体光増幅器と前記光フィルタと前記光反射部とを結ぶ光導波路と、
   前記光フィルタを透過する光の波長を変える波長可変部とを有し、
   前記光導波路を伝わる光の位相を変える位相可変部を当該光導波路に装備したことを特徴とする波長可変レーザ装置。
2. 前記半導体光増幅器は、全体が同じ組成からなる一つの活性層を有することを特徴とする請求項１記載の波長可変レーザ装置。
3. 前記半導体光増幅器は、ファブリ−ペロー型であることを特徴とする請求項２記載の波長可変レーザ装置。
4. 前記半導体光増幅器は、出力光の位相を変調する位相変調用電極を有することを特徴とする請求項３記載の波長可変レーザ装置。
5. 前記光フィルタは、互いに異なる光路長を有する複数のリング共振器が連結されてなり、
   前記リング共振器は、前記平面光波回路に形成された光導波路からなることを特徴とする請求項４記載の波長可変レーザ装置。
6. 前記波長可変部は、前記リング共振器をなす前記光導波路の温度を変える膜状ヒータであり、
   前記位相可変部は、前記半導体光増幅器と前記光フィルタと前記光反射部とを結ぶいずれかの光導波路又は前記複数のリング共振器を連結するいずれかの光導波路の温度を変える膜状ヒータであることを特徴とする請求項５記載の波長可変レーザ装置。
7. 前記光反射部は、前記平面光波回路に形成された光導波路からなるループミラーであることを特徴とする請求項６記載の波長可変レーザ装置。
8. 前記複数のリング共振器の少なくとも一つからスルーポートを経て光を検出する受光素子と、
   この受光素子で検出された光量が少なくなるように前記波長可変部及び前記位相可変部への通電量を調節する制御部と、
   を備えた請求項７記載の波長可変レーザ装置。
9. 半導体光増幅器から供給した光を複数のリング共振器からなる光フィルタに通して、その光を反射させて再び前記光フィルタに通して前記半導体光増幅器に出力する過程において前記光の波長を可変制御する制御方法であって、
   前記複数のリング共振器の少なくとも１つからスルーポートを経て前記光を受光し、
   前記受光した光の光量が少なくなるように、前記光の波長を可変する波長可変部及び前記光の位相を可変する位相可変部を制御することを特徴とする波長可変レーザ装置の制御方法。
10. 半導体光増幅器から供給した光を複数のリング共振器からなる光フィルタに通して、その光を反射させて再び前記光フィルタに通して前記半導体光増幅器に出力する過程において前記光の波長を可変制御する制御プログラムであって、
    コンピュータに、
    前記複数のリング共振器の少なくとも１つからスルーポートを経て受光した光の光量が少なくなるように、前記光の波長を可変する波長可変部を制御する機能と、
    前記複数のリング共振器の少なくとも１つからスルーポートを経て受光した光の光量が少なくなるように、前記光の位相を可変する位相可変部を制御する機能とを実行させることを特徴とする波長可変レーザ装置の制御プログラム。

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