CN100511879C - 可调谐激光器、光模块及它们的控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供克服了现有技术问题，并以更简单的结构进行波长监视的高可靠性、高性能且低价格的可调谐激光器。可调谐激光器(10)包括：由光程长度不同的环形谐振器(21～23)耦合而成的多重环形谐振器(20)；与环形谐振器(21)相连的输入输出侧波导(12)；与环形谐振器(23)相连的反射侧波导(14)；形成了多重环形谐振器、输入输出侧波导及反射侧波导的PLC基板(15)；设在反射侧波导上的高反射膜(16)；与输入输出侧波导相连的SOA(17)；改变多重环形谐振器的谐振波长的膜状加热器(22h、23h)和SOA的相位控制区域(171)；以及在定向耦合器(11)的直通端口(11t)中检测多重环形谐振器的谐振波长的受光元件(21p)。

Description

可调谐激光器、光模块及它们的控制方法
技术领域
本发明涉及例如用于WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)传输系统等中并具有检测波长的波长监视器的可调谐激光器等。
背景技术
随着宽带时代的到来，为了有效利用光纤，可用单个系统进行多个光波长的通信的WDN传输系统被广泛引入。最近，复用数十个光波长并能够进行更高速传输的DWDM装置(dense wavelength division multiplexingdevice：密集波分复用装置)也得到了广泛应用。随之，在各个WDM传输系统中需要与每个光波长对应的光源，并且随着高复用，所述光源的所需数量显著增加。尤其最近，在每个节点插入/分出(Add/Drop)任意波长的ROADM(reconfigurable optical add/drop multiplexers：可重构光分插复用器)的商业化应用也正被研究。若引入该ROADM系统，则不仅可以扩大波长复用的传输容量，而且还能够通过改变波长来进行光程切换，因此光网络的自由度会显著地提高。
作为用于WDM传输系统的光源，迄今为止，单纵模振荡的DFB-LD(Distributed feedback laser diode：分布反馈半导体激光器)由于便于使用且可靠性高而一直被广泛使用。在DFB-LD中，在整个谐振器区域形成有深30nm左右的衍射光栅，从而能够以与衍射光栅周期和等效折射率的两倍的乘积相对应的波长获得稳定的单纵模振荡。但是在DFB-LD中，由于不能进行在整个振荡波长的宽的范围内的调谐，所以对于每个ITU(international telecommunication union：国际电信联盟)网格(grid)，使用仅波长不同的产品来构成WDM传输系统。因此，由于对于每个波长需要使用不同的产品，从而造成管理成本增加，并需要用于应对故障的剩余存货。此外，如果在根据波长来切换光路的ROADM中使用通常的DFB-LD，则波长范围的可调谐幅度就会被限制在因温度变化而变化的3nm左右。从而，难以构成发挥了积极使用波长资源的ROADM的特长的光网络。
为了克服上述当前的DFB-LD所具有的问题，并在宽的波长范围内实现单纵模振荡，对可调谐激光器进行了深入的研究。下面，通过从下述非专利文献1详细说明的内容中举出几个示例来说明现有的可调谐激光器。
可调谐激光器大致可分为两类，即，在激光元件内设置了可调谐机构的类型和在激光元件外设置了可调谐机构的类型。
在前一类型中，提出有将产生增益的有源区域和通过衍射光栅来产生反射的DBR区域形成在同一激光元件内的DBR-LD(Distributed Braggreflector Laser diode：分布反馈半导体激光器)。该DBR-LD的可调谐范围最高在10nm左右。另外，还提出有将产生增益的有源区域和从前方和后方夹住该有源区域的DBR区域形成在同一激光元件内的、使用不均匀衍射光栅的DBR-LD。在前后和后方的DBR区域中，由不均匀衍射光栅产生大量的反射峰值，且反射峰值的间隔在前方和后方稍稍错开。由于通过该结构能够获得所谓的“微调效果(vernier effect)”，所以可实现极宽的可调谐范围。所述使用不均匀衍射光栅的DBR-LD可实现超过100nm的调谐动作和40nm的准连续调谐动作。
另一方面，在后一类型中，提出有通过旋转设在激光元件外的衍射光栅旋转来使特定波长的光返回到激光元件上的可调谐激光器。此外，在这种可调谐激光器中需要逐次监视振荡波长的机构。以往，将标准具等具有波长选择性的部件引入模块内，并利用其进行振荡波长的监视。
非专利文献1：小林功郎著，“光集積デバイス(光集成器件)”、第一版第二次印刷，共立出版株式会社、2000年12月，p.104-122。
然而，虽然在以往的可调谐激光器中，至今为止已提出了多种结构，但由于存在发生跳模、波长控制方法复杂、抗振性弱、由元件增大带来的价格上升等的缺点，难以实际应用的状况一直没有改变。
在DBR-LD中，通过向DBR区域注入载流子，使该部分的折射率发生变化，从而实现可调谐动作。因此，如果由于电流的注入而造成结晶缺陷增加，则折射率相对于电流注入的变化比率就会显著变动，从而难以长期维持固定波长的激光振荡。此外，以现有的化合物半导体的加工技术，两英寸以上的升级是不可能的。因此，以复杂且尺寸变大的激光元件，很难在现有的价格上再降低价格。
另一方面，在将可调谐机构设在激光元件外的结构中，由于振动而易于发生振荡模跳变，因此，为了避免这种情况需要大型的抗震机构。这导致了模块尺寸的增大以及价格的上升。此外，为了监视振荡波长，例如除了需要标准具之外，还需要受光元件等许多光学器件，因此导致了组装成本的上升。此外，在通常使用的使用透镜在空间上将激光出射面和标准具耦合的方法中，标准具的微小的位置偏移将会导致波长精确度发生变动。因此，需要高精度的安装标准具的技术，而这会导致组装成本上升。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种克服了在实际应用中成问题的现有的可调谐激光器中的技术问题，并且还可以通过更简单的结构来进行波长监视的高可靠性、高性能、且低价格的可调谐激光器。
本发明的可调谐激光器的特征在于包括：多重谐振器，组合了具有互不相同的光程长度的多个谐振器；光反射器件，用于使从所述多重谐振器出射的光信号返回到所述多重谐振器；可调谐器件，用于改变所述多重谐振器的谐振波长；光检测器件，用于在任意的谐振器的直通端口(thruport)中检测光信号；以及控制器件，根据用所述光检测器件检测的光来控制所述可调谐器件。本发明的可调谐激光器的特征在于包括本发明的可调谐谐振器和光输入输出器件，该光输入输出器件向可调谐谐振器提供光并将从该可调谐谐振器返回的光射出到外部。
具体来说，本发明的可调谐激光器包括：多重环形谐振器，通过包括定向耦合器在内的光学耦合器件来耦合多个环形谐振器而构成，所述多个环形谐振器由具有互不相同的光程长度的环形波导构成；输入输出侧波导，其一端通过光学耦合器件与多个环形谐振器中的一个相连；反射侧波导，其一端通过光学耦合器件与多个环形谐振器中的另一个相连；基板，在其上形成有多重环形谐振器、输入输出侧波导以及反射侧波导；光反射器件，设置在反射侧波导的另一端；光输入输出器件，其光输入输出端与输入输出侧波导的另一端相连；可调谐器件，改变多重环形谐振器的谐振波长；以及波长检测器件，在任意的环形谐振器的直通端口中检测多重环形谐振器的谐振波长。
从光输入输出器件出射的光通过以下路径返回：光输入输出端→输入输出侧波导→光学耦合器件→多重环形谐振器→光学耦合器件→反射侧波导→光反射器件→反射侧波导→光学耦合器件→多重环形谐振器→光学耦合器件→输入输出侧波导→光输入输出端。所述返回的光在具有多重环形谐振器的谐振波长时变为最强。其原因在于，构成多重环形谐振器的各个环形谐振器的FSR(free spectral range，自由光谱范围)仅稍有不同，因此在各个环形谐振器中发生的反射(透射)的周期性变化一致的波长(谐振波长)下将发生更大的反射。另外，通过环形谐振器的直通端口的光在具有多重环形谐振器的谐振波长时变得最少。因此，通过检测光学耦合器件的直通端口中的光量，可检测出多重环形谐振器的谐振波长。
而且，周期一致的波长根据各个环形谐振器的圆周长和波导反射率而大幅改变，因此可获得高效率的可调谐动作。该波导折射率例如可通过热光效应来改变。热光效应是指，材料的反射率由于受热而增加的现象，通常，任何材料都具有这种热光效应。即，利用多个环形谐振器的温度特性，可以改变多重环形谐振器的谐振波长。可调谐器件例如既可以是对环形谐振器进行加热的器件，也可以是对环形谐振器进行冷却的器件。这样，在本发明中，串连连接多个圆周稍有不同的环形谐振器来构成多重环形谐振器，并巧妙地利用了由此产生的微调效果。
基板例如是PLC基板。可调谐器件例如是利用多个环形谐振器的温度特性来改变多重环形谐振器的谐振波长的器件。具体来说，也可以使用设置在基板上的膜状加热器。膜状加热器可通过在基板上例如形成金属膜来简单地获得，所以比较容易制造。光输入输出器件例如是半导体光放大器(以下称为“SOA(semiconductor optical amplifier)”)、光纤放大器、半导体激光器等。波长检测器件例如是光电二极管或光电晶体管等受光元件。另外，还可以具有控制可调谐器件的控制器件以使用波长检测器件检测的谐振波长恒定的控制器件。即，也可以实施反馈控制以使谐振波长恒定。
更加详细地描述本发明的可调谐激光器。即，也可以如下：多个环形谐振器为第一至第三环形谐振器，光反射器件为反射膜，光输入输出器件为SOA，可调谐器件为膜状加热器或SOA的相位控制区域，波长检测器件为受光元件，并且还具有控制器件，该控制器件控制向膜状加热器或相位控制区域的通电量，以使用受光元件检测的受光量变为最小。此时，还可以设置温度调节器件，该温度调节器件使所述基板的温度保持恒定，以使第一环形谐振器的FSR与ITU网格匹配。另外，也可以使每个受光元件检测从多个直通端口导出的光。此时，可提高检测灵敏度。
如上所述，本发明是采用了在使用环形谐振器的可调谐激光器中使用环形谐振器的直通端口输出光的、新颖且简便的方法的波长控制技术。根据本发明，不需要标准具等光学器件，并且部件组装也很简便，因此可在不增加模块成本的情况下提供传输系统所要求的功能。
发明效果
根据本发明，虽然是从多重环形谐振器的直通端口检测谐振波长并根据该结果来改变多重环形谐振器的谐振波长的简单结构，但由于用极少的操作就可以获得大的可调谐量，所以能够提供前所未有的价格低、高性能并且高可靠性的可调谐激光器。即，由于在形成有多重环形谐振器的基板上设置光输入器件并改变多重环形谐振器的谐振波长，因而能够获得极宽范围波长的激光。另外，由于没有采用向半导体激光器的电流注入及机械可动部件，所以可靠性高。并且，由于是仅在基板上安装光输入单元的结构，所以制造简单并且价格低。
通过使用本发明的激光器结构，可通过不使用迄今为止常用的外部镜的简单结构，实现在通常的DFB-LD中无法获得的宽的波长范围内的调谐动作。而且，与通常的外镜式可调谐激光器不同，由于不存在可动部分，从而可实现高可靠性以及高的振动冲击特性。此外，波长调谐由于是例如通过控制对膜状加热器的供电来进行，所以与向半导体波导注入电流的方式相比，特性的经年变化非常小。如上所述，由于本发明的可调谐激光器与现有的可调谐激光器相比具有很多优点并能够以更低的成本进行生产，因此是在实际应用上非常有效的结构。
附图说明
图1是示出本发明涉及的可调谐激光器的第一实施方式的平面图；
图2是示出图1的可调谐激光器中直通端口的透射率的波长依赖性的曲线图；
图3是示出图1的可调谐激光器中直通端口和下路端口(drop porrt)的反射率的波长依赖性的曲线图；
图4是示出图1的可调谐激光器的工作原理的说明图；
图5是在图1的可调谐激光器中增设控制器件时的结构图；
图6是示出图5的控制器件的动作的一个例子的曲线图；
图7是示出本发明涉及的可调谐激光器的第二实施方式的平面图；
图8是示出本发明涉及的可调谐激光器的第三实施方式的平面图；
图9是示出第三实施方式中的控制器件的一个例子的方框图；
图10是示出本发明涉及的可调谐激光器的第四实施方式的平面图；
图11是示出本发明涉及的可调谐激光器的第五实施方式的平面图；
图12是示出本发明涉及的可调谐激光器的第六实施方式的平面图；
图13是示出本发明涉及的可调谐激光器的第七实施方式的平面图；
图14是示出本发明涉及的可调谐激光器的第八实施方式的平面图；
图15示出了本发明涉及的光模块的第一实施方式，其中，图15A是平面图，图15B是部分侧面图；
图16示出了本发明涉及的光模块的第二实施方式，其中，图16A是平面图，图16B是部分侧面图。
具体实施方式
下面，根据附图来说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
如图1所示，本实施方式的可调谐激光器10具有：多重环形谐振器20、输入输出侧波导12、反射侧波导14、高反射膜16、光输入输出器件器件17、膜状加热器22h、23h以及受光元件21p。
多重环形谐振器通过组合三个环形谐振器21、22、23而构成。所述环形谐振器21、22、23具有形成于PLC基板15上的环形波导，所述环形谐振器21、22、23的环形波导被设定为具有互不相同的光程长度。另外，所述环形谐振器21和22的环形波导通过波导28与定向耦合器24、25而耦合，所述环形谐振器22和23的环形波导通过波导29与定向耦合器26、27而耦合。
所述反射侧波导14通过定向耦合器13与所述环形谐振器23的环形波导耦合，所述反射侧波导14的终端与高反射膜16耦合。高反射膜16如下构成：其反射从所述环形谐振器23的环形波导输出并经由反射侧波导14而传输的光信号，并使所述反射的光信号经由反射侧波导14返回所述环形谐振器23的环形波导中。
所述输入输出侧波导12通过定向耦合器11与所述环形谐振器21的环形波导耦合。另外，受光元件21p与所述输入输出侧波导12的终端耦合。所述受光元件21p在定向耦合器11的直通端口11t的位置，检测所述多重环形谐振器20的多个环形谐振器21、22、23谐振的波长。
在本发明的实施方式中，所述光输入输出器件17使用了半导体光放大器(SOA)，SOA 17具有相位控制区域171，其光输入输出端172被耦合在所述输入输出侧波导12的输入输出侧。
环形谐振器21～23例如通过PLC(Planar Light wave Circuit：平面光波导)技术而在PLC基板15上形成，所述环形波导等各种波导例如形成为通过在硅基板或玻璃基板上沉积石英玻璃而成的石英玻璃波导或者通过将铁电材料(铌酸锂等)做成薄膜而成的铁电体波导等的结构。
所述膜状加热器22h、23h只限于向多重环形谐振器20的特定的环形谐振器22、23供热。多重环形谐振器20具有以周期错开的环形谐振器21、22、23的频率相交的波长谐振的结构。并且，所述多重环形谐振器20具有当改变环形谐振器22、23的环形波导的圆周长和波导的折射率来改变光程长度时谐振波长变化的结构。
为了调谐所述多重环形谐振器20的谐振波长，本发明的实施方式在PLC基板15上围绕环形谐振器22、23的环形波导而设置了膜状加热器22h、23h。于是，通过向环形谐振器22、23提供膜状加热器22h、23h的热量，使环形谐振器22、23的环形波导的圆周长和波导的折射率发生变化。另外进行隔热，以使膜状加热器22h、23h的热不会对环形谐振器21造成影响。
本实施方式中的膜状加热器22h、23h被形成为与环形谐振器22、23的环形波导的形状相似的圆弧形状，该圆弧的两端构成用于通电的电极。膜状加热器22h、23h通过在PLC基板15上蒸镀或粘合金属膜而形成，其材质可以使用铝、铂、铬等。
由于具有相位控制区域171的SOA 17是一般的部件，所以省略对其结构和工作原理的说明。
在本实施方式中，受光元件21p使用了光电二极管。另外，PLC基板15被设置在作为温度调节器件的珀尔帖(Peltier)元件(参照图15和图16)上。该珀尔帖元件使PLC基板15的温度保持恒定，以使环形谐振器21的FSR与ITU网格匹配。SOA 17通过没有图示的无反射膜与输入输出侧波导12的另一端耦合。高反射膜16例如通过在PLC基板的侧面上蒸镀或粘合电介质多层膜而形成。
图2是示出本实施方式中直通端口的透射率的波长依赖性的曲线图。图3是示出本实施方式中直通端口和下路端口的反射率的波长依赖性的曲线图。图4是示出本实施方式的可调谐激光器的工作原理的说明图。下面，根据图1至图4来说明可调谐激光器10的动作。
从SOA 17出射的光经由SOA 17→输入输出侧波导12→定向耦合器11→多重环形谐振器20→定向耦合器13→反射侧波导14，到达高反射膜16，并在高反射膜16反射，然后经由以下路径返回：反射侧波导14→定向耦合器13→多重环形谐振器20→定向耦合器11→输入输出侧波导12→SOA 17。所述返回的光在具有多重环形谐振器20的谐振波长时变为最强。其原因在于，构成多重环形谐振器20的各个环形谐振器的FSR仅稍有不同，因此在各个环形谐振器中发生的反射(透射)的周期性变化一致的波长(谐振波长)下将发生更大的反射。另外，通过定向耦合器11的直通端口11t的光在具有多重环形谐振器20的谐振波长时变得最少(图2和图3)。因此，通过用受光元件21p检测直通端口11t中的光量，可以检测多重环形谐振器20的谐振波长。
另外，通过下式来计算图2所示的直通端口的透射特性。
[式1]
t = 1 - exp ( j × 2 π r × ni × LL ) 1 - low 2 × exp ( j × 2 π r × ni × LL )
这里，r表示波长，ni表示波导折射率，LL表示环形谐振器圆周，low表示定向耦合器的分支比。从图2可知，环形谐振器的直通端口具有周期性且强的波长依赖性。
另一方面，谐振波长即周期一致的波长根据各个谐振器21～23的圆周长和波导折射率的变化而大幅改变。可通过热光效应来改变该波导的折射率。即，通过利用环形谐振器22、23的温度特性来控制膜状加热器22h、23h的通电量，可以改变多重环形谐振器20的谐振波长。此时，也可以通过控制相位控制区域171的通电量来改变从SOA出射的光的波长。这样，在本实施方式中，串连连接三个圆周稍微不同的环形谐振器21～23来构成多重环形谐振器20，并巧妙地利用了由此产生的微调效果。
图4示出了在将环形谐振器21～23的圆周长分别设为4000μm、4400μm、4040μm时波长和反射率之间的关系。此时，膜状加热器22h作为用于微调的可调谐器件而工作，模状加热器23h作为用于粗调的可调谐器件而工作。另外，通过向SOA 17的相位控制区域171通电流来执行几十pm左右的波长控制。
图5是在图1的可调谐激光器中增设控制器件时的结构图。图6是示出图5的控制器件的动作的一个例子的曲线图。下面，根据这些附图来进行说明。在图5中，与图1相同的部分标注相同的标号，并省略说明。
在可调谐激光器10中增设了控制器件18。控制器件18主要由例如DSP等微处理器及其程序构成，其控制膜状加热器22h、23h和相位控制区域171的通电量，以使用受光元件21p检测的受光量变为最低，即使得谐振波长为恒定。例如，控制器件18控制膜状加热器22h、23h和相位控制区域171的通电量，将波长改变为正弦波，并寻找此时在受光元件21中获得的光电流的振幅变为最小的波长。从图6和图2可知，只有这样的波长才是期望的谐振波长。
下面，根据图1至图6来对本实施方式的可调谐激光器10进行总结说明。
可调谐激光器10被构成为利用环形谐振器21～23的下路端口的波长透射特性来选择谐振模式并进行单纵模振荡的结构。构成多重环形谐振器20的三级环形谐振器21～23所具有的环形波导的圆周长被设定为稍有不同。由此，三个环形谐振器21、22、23的谐振波长在几十nm的宽的范围内被调谐，但是，周期错开的环形谐振器21、22、23的频率相交并谐振的现象仅在所述可调谐的波长范围内的一处发生，因此用该波长发生单纵模振荡。
主要的调谐动作通过向形成在环形谐振器22、23上的膜状加热器22h、23h通电而进行。另一方面，取得未形成膜状加热器的环形谐振器21的直通端口11t的输出光，并通过受光元件21p将其转换为电流值，从而检测出波长误差成分。从环形谐振器21～23，除了下路端口之外，还可以取得来自具有波长阻塞特性的直通端口的输出光。在本实施方式中，使用来自直通端口的输出光进行波长检测动作。直通端口的波长透射特性如图2所示。
如上所述，本实施方式的主要特点在于，具有检测来自直通端口11t的光的受光元件21p，以及分离检测光的环形谐振器21的FSR与ITU网格匹配。根据后者，振荡波长是与ITU网格匹配的离散波长，可通过单纵模振荡来获得。但是，不知道从ITU网格的偏离量。为了避免该问题，在本实施方式中，控制进行调谐动作的环形谐振器22、23所具有的环形波导的圆周长和波导的折射率、或SOA 17的相位，以使来自环形谐振器21的直通端口11t的输出光变为最小。具体来说，如上所述，使用诸如以下的方法来进行精确的波长控制，即：使用膜状加热器22h、23h来改变环形谐振器22、23的环形波导的圆周长和波导的折射率，从而稍稍改变环形谐振器21、22、23的谐振波长，并选择用受光元件21p获得的光电流的振幅最小的波长。
(第二实施方式)
图7是示出本发明的可调谐激光器的第二实施方式的平面图。下面，基于该图7来进行说明。对于与图1相同的部分，标注相同的标号并省略说明。
在本实施方式的可调谐激光器30中，增设了受光元件22p、23p。受光元件22p检测通过耦合环形谐振器22和波导29的定向耦合器26的直通端口26t的光。受光元件23p检测通过耦合环形谐振器23和反射侧波导14的定向耦合器13的直通端口13t的光。此时，控制器件(相当于图5所示的控制器件18)控制向SOA 17的相位控制区域171的通电量，以使受光元件21p获得的光电流最小，并且控制向膜状加热器23h的通电量，以使受光元件23p获得的光电流最小。结果，可以抑制三个环形谐振器21～23进行谐振的波长的变动，从而可实现稳定的状态。
另外，控制器件根据这些通电量来求出从初始状态的供电差，并将这些作为相位控制量而存储到寄存器中，以在下次进行波长调谐时作为相位校正量来使用。根据本实施方式，通过对三个环形谐振器21～23独立进行反馈控制，可实现更高精度的波长控制。
如上所述，本实施方式的特点在于，在各个环形谐振器21、22、23的直通端口11t、26t、13t上安装了受光元件21p、22p、23p。使用受光元件21p来检测从ITU网格的波长偏离量。受光元件22p、23p检测环形谐振器22、23的状态。在可调谐激光器30中，通过将各个直通端口11t、26t、13t的光输出控制得最小，可使在环形谐振器21～23内来回的光集中在下路端口，因此可以实现不发生振荡模跳变的稳定动作。通过进行这样的控制，可以实现符合实际规范的长期稳定性。
(第三实施方式)
图8是示出本发明的可调谐激光器的第三实施方式的平面图。图9是示出第三实施方式中的控制器件的一个例子的方框图。下面，根据这些附图来进行说明。对于图8中与图7相同的部分，标注相同的标号并省略说明。
在本实施方式的可调谐激光器31中，增设了受光元件20p。受光元件20p检测透射高反射膜16的微量的光。控制器件60以DSP61为中心，包括A/D转换器20a、21a、22a、23a；驱动器23d、22d、17d；外部接口电路62等。A/D转换器20a、…将从受光元件20p、…输入的模拟信号转换为数字信号并输出给DSP61。驱动器23d、…例如由输出直流电压的晶体管等构成，并根据来自DSP61的控制信号，向膜状加热器23h、22h以及SOA 17供电。外部接口电路62是例如为芯片之间的接口规范的I2C(inter-integrated circuit：内部集成电路)，位于DSP61和外部计算机等之间的信号的输入输出的中间。
当用受光元件20p～23p获得的光电流值为P0～P3时，控制器件60用P0来除P1～P3，获得P1/P0，P2/P0，P3/P0。即，光电流值P1～P3因为用光电流值P0进行了归一化，所以不受光电流值P0变动的影响。并且，为了提高受光元件20p的检测灵敏度，最好使高反射膜16的反射率为90％左右。根据本实施方式，通过将各个受光元件21p～23p的光电流值归一化，可以实现更高精度的波长控制。
(第四实施方式)
图10是示出本发明的可调谐激光器的第四实施方式的平面图。下面，根据该附图来进行说明。对于与图7相同的部分，标注相同的标号并省略说明。
本实施方式的可调谐激光器32被构成为从两个直通端口向所有受光元件21p～23p导入光的结构。即，受光元件21p检测通过定向耦合器11的直通端口11t的光与通过定向耦合器24的直通端口24t的光之和，其中，所述定向耦合器11耦合环形谐振器21和输入输出侧波导12，所述定向耦合器24耦合环形谐振器21和波导28。受光元件22p检测通过定向耦合器26的直通端口26t的光与通过定向耦合器25的直通端口25t的光之和，其中，所述定向耦合器26耦合环形谐振器22和波导29；所述定向耦合器25耦合环形谐振器22和波导24。受光元件23p检测通过定向耦合器13的直通端口13t的光与通过定向耦合器27的直通端口27t的光之和，其中，所述定向耦合器13耦合环形谐振器23和反射侧波导14；所述定向耦合器27耦合环形谐振器23和波导29。根据本实施方式，由于提高了各受光元件21p～23p的检测灵敏度，因而可实现更高精度的波长控制。另外，也可以仅使受光元件21p～23p中的任一个和任两个从两个直通端口导入光。
(第五、第六实施方式)
另外，如图11所示的第五实施方式那样，也可以是受光元件21p、23p集中在PLC基板15的一边的结构。此时，受光元件的安装会比较容易。并且，如图12所示的第六实施方式那样，也可以是仅用受光元件21p来检测通过直通端口11t、24t、13t、27t的光的总和的结构。此时，可减少受光元件的部件数。
(第七实施方式)
图13是示出本发明的可调谐激光器的第七实施方式的平面图。下面，根据该附图来进行说明。对于与图7相同的部分，标注相同的标号并省略说明。
本实施方式的可调谐激光器32被构成为从所有的直通端口向受光元件21p导入光的结构。即，受光元件21p检测通过定向耦合器11的直通端口11t的光、通过定向耦合器24的直通端口24t的光、通过定向耦合器26的直通端口26t的光、通过定向耦合器25的直通端口25t的光、通过定向耦合器13的直通端口13t的光、以及通过定向耦合器27的直通端口27t的光、的总和，其中，所述定向耦合器11耦合环形谐振器21和输入输出侧波导12，所述定向耦合器24耦合环形谐振器21和波导28，所述定向耦合器26耦合环形谐振器22和波导29，所述定向耦合器25耦合环形谐振器22和波导24，所述定向耦合器13耦合环形谐振器23和反射侧波导14，所述定向耦合器27耦合环形谐振器23和波导29。根据本实施方式，由于提高了各受光元件21p的检测灵敏度，因而可实现更高精度的波长控制。另外，例如如图14所示的第八实施方式那样，也可以从两个以上的任意的直通端口向受光元件21p导入光。
(第八实施方式)
图15示出了使用以上说明的本发明实施方式的可调谐激光器的光模块的实施方式，其中，图15A是平面图，图15B是部分侧视图。下而，根据这些附图来进行说明。对于与图1相同的部分，标注相同的标号并省略说明。
本实施方式的光模块40具有置于壳体41内的图1的可调谐激光器10。这里示意性地示出了可调谐激光器10。在壳体41中，除了由SOA17、PLC基板15等构成的可调谐激光器10之外，还设置了底座43、显微透镜44、光隔离器45等。从壳体41的内部向外设置有光纤46。在壳体41的外部设置了与珀尔帖元件42、SOA 17、以及PLC基板15等电连接的管脚47。底座43由CuW形成，并设置在珀尔帖元件42上。SOA 17、PLC基板15以及显微透镜44等被设置在底座43上。
接着，对光模块40的动作进行说明。首先，从没有图示的控制器件经由管脚47向可调谐激光器10和珀尔帖元件42提供控制信号和电能。由此进行上述的调谐控制，期望波长的光按SOA 17→显微透镜44→光隔离器45→光纤46而输出。
根据本实施方式，除了能够原样获得上述的可调谐激光器10的效果之外，还由于SOA 17与PLC基板15直接耦合(对接耦合)，部件数量少，从而利于小型化。
(第九实施方式)
图16示出了使用以上说明的本发明实施方式的可调谐激光器的光模块的另一实施方式，其中，图16A是平面图，图16B是部分侧视图。下面，根据这些附图来进行说明。对于与图1相同的部分，标注相同的标号并省略说明。
在图15A和图15B所示的实施方式中，SOA 17与PLC基板15是直接耦合的，与此相对，在图16A和图16B所示的本实施方式的光模块50中，SOA 17与PLC基板15通过显微透镜51而耦合。该结构具有能够以更低的损失耦合SOA 17和PLC基板15的优点。其他的结构和效果与上述实施方式大致相同。
不用说，本发明不限于上述各实施方式。例如，多重环形谐振器不限于三个环形谐振器，也可以通过耦合两个或四个以上的环形谐振器来构成。另外，各个环形谐振器彼此之间也可以仅通过定向耦合器来直接耦合。并且，本发明不限于环形谐振器，也可适用于可用光波导构成的谐振器，例如，也可以是多级连接马赫-曾德(Mach-Zehnder)干涉仪的结构。
发明效果
如上所述，根据本发明，虽然是从多重环形谐振器的直通端口检测谐振波长并根据该结果来改变多重环形谐振器的谐振波长的简单结构，却能够通过很少的操作量来获得大的可调谐量，因而可提供前所未有的低价格、高性能且高可靠性的可调谐激光器。

Claims (9)

1.一种可调谐激光器，其特征在于，包括：
多重谐振器，组合了具有互不相同的光程长度的多个谐振器；
光反射器件，用于使从所述多重谐振器出射的光信号返回到所述多重谐振器；
可调谐器件，用于改变所述多重谐振器的谐振波长；
光检测器件，用于在所述多重谐振器所包含的所述多个谐振器的至少两个直通端口中检测光信号；以及
控制器件，根据用所述光检测器件检测的光信号来控制所述可调谐器件。
2.如权利要求1所述的可调谐激光器，其特征在于，所述多重谐振器具有光输入输出器件，所述光输入输出器件向所述多重谐振器传输光信号，并将从所述多重谐振器输出的光信号输出到外部。
3.如权利要求1所述的可调谐激光器，其特征在于，
所述多重谐振器具有组合了多个环形谐振器的结构，所述多个环形谐振器具有光程长度互不相同的环形波导，
所述多重谐振器被形成在基板上。
4.如权利要求2所述的可调谐激光器，其特征在于，将半导体光放大器用作所述光输入输出器件。
5.如权利要求1所述的可调谐激光器，其特征在于，
将设置在形成有所述多重谐振器的基板上的膜状加热器用作所述可调谐器件，
所述膜状加热器具有以下功能：用热来改变所述多重谐振器的波导的长度以及波导的折射率，由此改变所述光程长度，进而改变所述谐振波长。
6.如权利要求1所述的可调谐激光器，其特征在于，将受光元件用作所述光检测器件。
7.如权利要求5所述的可调谐激光器，其特征在于，具有使所述基板的温度保持恒定的温度调节器件。
8.一种光模块，其特征在于，包括：
作为光源的可调谐激光器；
温度调节器件，使所述可调谐激光器的温度保持恒定；
壳体，收纳所述温度调节器件和所述可调谐激光器；
导电器件，从所述壳体的外部对所述可调谐激光器和所述温度调节器件供电并输入输出电信号；以及
光导器件，将从所述可调谐激光器出射的光导出到所述壳体的外部；
所述可调谐激光器包括：
多重谐振器，组合了具有互不相同的光程长度的多个谐振器；
光反射器件，用于使从所述多重谐振器出射的光信号返回到所述多重谐振器；
可调谐器件，用于改变所述多重谐振器的谐振波长；
光检测器件，用于在所述多重谐振器所包含的所述多个谐振器的至少两个直通端口中检测光信号；以及
控制器件，根据用所述光检测器件检测的光信号来控制所述可调谐器件。
9.一种可调谐激光器的控制方法，其特征在于，执行：
调谐步骤，通过改变多重谐振器的光程长度来调谐所述多重谐振器的谐振波长；
检测步骤，在所述多重谐振器所包含的多个谐振器的至少两个直通端口中检测从所述多重谐振器输出的光信号；以及
控制步骤，根据所述检测的光信号来维持所述多重谐振器的谐振状态。
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