CN101847825B - 波长可变光源装置 - Google Patents

波长可变光源装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101847825B
CN101847825B CN201010136627.1A CN201010136627A CN101847825B CN 101847825 B CN101847825 B CN 101847825B CN 201010136627 A CN201010136627 A CN 201010136627A CN 101847825 B CN101847825 B CN 101847825B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wavelength
value
conversion coefficient
wavelength variable
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201010136627.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101847825A (zh
Inventor
越浩之
堀川浩二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Publication of CN101847825A publication Critical patent/CN101847825A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101847825B publication Critical patent/CN101847825B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/0617Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium using memorised or pre-programmed laser characteristics
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/06804Stabilisation of laser output parameters by monitoring an external parameter, e.g. temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/06808Stabilisation of laser output parameters by monitoring the electrical laser parameters, e.g. voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/0687Stabilising the frequency of the laser
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024Arrangements for thermal management
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024Arrangements for thermal management
    • H01S5/02407Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
    • H01S5/02415Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling by using a thermo-electric cooler [TEC], e.g. Peltier element
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明提供一种波长可变光源装置,可以变更输出信号光的波长和强度,并且可以使输出信号光的波长和强度的设定精度及稳定性提高。与从上位装置(3)指示的目标波长和目标光输出强度的组合相对应,决定波长可变光源(2)的输出信号光的波长控制用的目标值和强度控制用的目标值两方或任一方,且以监视波长可变光源(2)的动作状态的监视电路(18、21-1、21-2、22、24)的输出值收敛于目标值的方式进行控制。

Description

波长可变光源装置
技术领域
本发明涉及适用于光通信领域等的波长可变光源装置。
背景技术
近年来的光通信网络领域中,面向不仅长距离大容量化,而且以高功能化为首的全光化通信的实现的研究开发活动正在积极进行。最近的WDM(Wavelength Division Multiplexing)系统中,信号光要求的波长间隔有从200GHz及100GHz向50GHz及25GHz窄频带化的倾向,且所使用的波长数即波长不同的信号光的数也正在从数10向数100程度扩大。因此,可动态变更输出信号光的波长和光输出强度的波长可变光源装置的作用越来越重要。
图17例示了现有的波长可变光源装置的结构。该波长可变光源装置211具备波长可变光源212、和根据来自上位装置213的指示控制波长可变光源212的控制电路214。
作为波长可变光源212的信号光振荡元件,使用通过调节元件温度来控制输出信号光的波长的DFB(Distributed Feedback)激光器、及通过调节驱动电流来控制输出信号光的波长的DBR(Distributed BraggReflector)激光器等半导体激光器215。
波长可变光源212具备半导体激光器215、和用于控制半导体激光器215的温度的热电冷却元件(TEC:Thermoelectric Coolers)216。半导体激光器215被装载于TEC216上。在TEC216上设置有TEC温度检测器217。在半导体激光器215的光轴上设置有将来自半导体激光器215的输出信号光的一部分进行分支的光分支元件(BS:Beam Splitter)218,在BS218的分支侧光轴上设有仅透过特定波长的光的波长滤波器219和检测其透过光的受光元件(PD:Photo Diode)220。
控制电路214具备:监视半导体激光器215的驱动电流的电流监视电路221、基于TEC温度检测器217的输出监视半导体激光器215的温度的温度监视电路222、基于PD220的输出监视半导体激光器215的输出信号光中包含的特定波长成分的信号光的强度的输出信号光监视电路223、基于这些监视电路221、222、223的输出,输出用于控制半导体激光器215的驱动电流的LD驱动电流控制信号及控制半导体激光器215的温度的TEC温度控制信号的CPU(Central Processing Unit)224、根据LD驱动电流控制信号驱动半导体激光器215的LD驱动电路225、根据TEC温度控制信号驱动TEC216的TEC驱动电路226。
各监视电路221、222、223的输出信号分别由ADC(Analog DigitalConverter)227、228、229转换成数字信号,并被取入CPU224。从CPU224输出的LD驱动电流控制信号及TEC温度控制信号分别由DAC(DigitalAnalog Converter)230、231转换成模拟信号,并被输入LD驱动电路225及TEC驱动电路226。即,该控制电路214监视半导体激光器215的驱动电流、温度及信号光的强度,同时以它们的值和目标值没有差值的方式进行反馈控制,由此,控制波长可变光源212,以使输出信号光的波长为一定。但是,在半导体激光器215为DFB激光器的情况和为DBR激光器的情况下,控制内容不同。
在使用DFB激光器作为半导体激光器215的波长可变光源装置212的情况下,监视半导体激光器215的温度和信号光输出强度,且以它们的值和目标值没有差值的方式进行决定TEC温度的指示值的反馈控制,由此,实现通过温度调节的输出信号光的波长控制。此时,CPU224与用于温度调节的反馈控制独立,也同时进行基于电流监视电路221的输出值将半导体激光器215的驱动电流维持在一定的反馈控制。
在使用DBR激光器作为半导体激光器215的波长可变光源装置212的情况下,监视半导体激光器215的驱动电流和信号光输出强度,且以它们的值和目标值没有差值的方式进行决定驱动电流的指示值的反馈控制,由此,实现通过电流调节的输出信号光的波长控制。此时,CPU224与用于电流调节的反馈控制独立,也同时进行基于TEC温度检测器217的输出值将半导体激光器215的温度维持在一定的反馈控制。
下记专利文献1中记载有一种波长控制技术,将来自半导体激光器的光输入透过特性相反的波长滤波器,检测其光信号强度,根据该检测出的光信号强度的差调节半导体激光器的温度,由此控制输出信号光的波长。另外,下记专利文献2中记载有一种波长控制技术,基于通过波长检测部检测的吸收波长控制外部共振部的反射面的移动量,由此控制输出信号光的波长。
专利文献1:(日本)特开平9-219554号
专利文献2:(日本)特开平11-220198号公报
但是,为构建高功能的光通信网络,要求用一台波长可变光源装置可对应的波长可变范围及波长数的增大、及输出信号光的强度可变范围的扩大。因此,需要在波长可变光源装置的内部装载多个半导体激光器、或装载半导体光放大器(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)进行对应。
另一方面,关于波长,在1550nm频带,要求0.1GHz(0.8pm)程度的设定精度及稳定性。另外,关于光输出强度,在10dBm±5dB程度的范围,要求0.01dB程度的设定精度及稳定性。
但是,伴随波长可变光源装置的高功能化,在波长可变光源装置内部的发热量及散射光带给输出特性的影响变得不能忽视,产生了输出波长及光输出强度的设定精度及稳定性劣化这样的问题。
发明内容
因此,本发明要解决的课题在于,提供一种波长可变光源装置,可变更输出信号光的波长和强度,并且可使输出信号光的波长和强度的设定精度及稳定性提高。
为解决上述课题,采用下记的技术发明。
(1):一种波长可变光源装置,其具备:
波长可变光源,其具有波长可变半导体激光器和光放大器,所述波长可变半导体激光器使信号光振荡,所述光放大器将所述波长可变半导体激光器的输出信号光放大;
控制电路,其控制所述波长可变半导体激光器及所述光放大器,使所述波长可变光源的输出信号光的波长及强度成为从上位装置指示的目标波长及目标强度,其特征在于,
所述控制电路具有:
监视用于控制所述波长可变半导体激光器及所述光放大器的动作状态的一个以上的监视电路;
使所述目标波长和所述目标强度的组合与动作状态的目标值对应的参数表,
每当从上位装置指示所述目标波长及所述目标强度时,通过参照所述参数表来决定与该指示的所述目标波长和所述目标强度的组合相对应的动作状态的目标值,且控制所述波长可变光源,使所述监视电路的输出值收敛于所述目标值。
上述那样构成的波长可变光源装置,每当从上位装置指示目标波长及目标强度时,通过参照参数表来决定与该指示的目标波长和目标强度的组合相对应的动作状态的目标值。而且,控制波长可变光源,使动作状态的监视值收敛于目标值。由此,可进行输出信号光的波长和强度的变更,并且,能够确保两者的设定精度及稳定性。
(2):如(1)所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述控制电路决定波长控制用的目标值及光输出强度控制用的目标值作为所述动作状态的目标值。
(3):如(2)所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述波长可变光源具有:
设于所述光放大器的光轴上的第一及第二光分支元件、设于第一光分支元件的分支侧光轴上的波长滤波器、设于所述波长滤波器的射出光轴上的第一受光元件、设于第二光分支元件的分支光轴上的第二受光元件、用于控制所述半导体激光器的温度的温度控制器,
所述波长控制用的目标值中包含:
所述波长可变半导体激光器的温度、所述波长可变半导体激光器的驱动电流、第一受光元件的受光电流、第一受光元件的受光强度、第一受光元件的受光电流和第二受光元件的受光电流之比、第一受光元件的受光强度和第二受光元件的受光强度之比中的任一种类的监视对象的值。
(4):如(2)所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述波长可变光源具有:
设于所述光放大器的光轴上的光分支元件、和设于所述光分支元件的分支侧光轴上的受光元件,
所述光输出强度控制用的目标值中包含:
所述光放大器的驱动电流、所述受光元件的受光电流、所述受光元件的受光强度中的任一种类。
(5):如(2)或(3)所述的波长可变光源装置,其特征在于,
基于当时的环境温度调节波长控制用的目标值。
(6):如(2)或(4)所述的波长可变光源装置,其特征在于,
基于当时的环境温度调节光输出强度控制用的目标值。
(7)如(5)或(6)所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述控制电路具有:
监视环境温度的监视电路、
使环境温度和所述动作状态的目标值的修正值对应的目标值修正表,
每当从上位装置指示所述目标波长及所述目标强度时,通过参照所述参数表来决定与该指示的所述目标波长和所述目标强度的组合相对应的动作状态的目标值,同时,通过参照所述目标值修正表来决定与当时的环境温度相对应的所述动作状态的目标值的修正值,且控制所述波长可变光源,使基于所述监视电路的输出值的动作状态的监视值收敛于所述修正值。
(8):如(1)~(7)中任一项所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述控制电路具有用于将所述监视电路的输出值转换成数字信号的设于每个所述监视电路的AD转换电路,
与所述目标波长和所述目标强度的组合相对应,决定波长控制用的监视值转换系数和光输出强度控制用的监视值转换系数两方或任一方,且控制所述波长可变光源,使将所述AD转换电路的输出值利用其监视值转换系数转换所得的值收敛于所述目标值。
(9):如(8)所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述控制电路具有使所述目标波长和所述目标强度的组合与所述监视值转换系数对应的转换系数表,
每当从上位装置指示所述目标波长及所述目标强度时,通过参照所述转换系数表来决定与该指示的所述目标波长和所述目标强度的组合相对应的监视值转换系数。
(10):如(8)所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述控制电路具有:
使所述目标波长和所述监视值转换系数的波长依赖成分对应的波长依赖系数表、
使所述目标强度和所述AD转换电路的输出值修正系数对应的修正系数表,
通过参照所述波长依赖系数表来决定与所述目标波长相对应的所述监视值转换系数的波长依赖成分,同时,通过参照所述修正系数表来决定与所述目标强度相对应的所述输出值修正系数,
将所述波长依赖成分和所述输出值修正系数相乘所得的值作为所述监视值转换系数使用。
(11):如(8)~(10)中任一项所述的波长可变光源装置,其特征在于,
基于当时的环境温度调节波长控制用的监视值转换系数和光输出强度控制用的监视值转换系数两方或任一方。
(12):如(11)所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述控制电路具有:监视环境温度的监视电路、
使环境温度和所述监视值转换系数对应的转换系数表,
通过参照所述转换系数表来决定与当时的环境温度相对应的所述监视值转换系数。
(13):如(8)~(12)中任一项所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述波长可变光源具有:
使信号光振荡的波长可变半导体激光器、将所述波长可变半导体激光器的输出信号光放大的光放大器、设于所述光放大器的光轴上的第一及第二光分支元件、设于第一光分支元件的分支侧光轴上的波长滤波器、设于所述波长滤波器的射出光轴上的第一受光元件、设于第二光分支元件的分支光轴上的第二受光元件、用于控制所述波长可变半导体激光器的温度的温度控制器,
所述波长控制用的监视值转换系数中包含:
针对所述半导体激光器的温度的转换系数、针对所述半导体激光器的驱动电流的转换系数、针对第一受光元件的受光电流的转换系数、针对第一受光元件的受光强度的转换系数,针对第二受光元件的受光电流的转换系数、针对第二受光元件的受光强度的转换系数中的任一种类的值。
(14):如(8)~(12)中任一项所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述波长可变光源具有:
使信号光振荡的波长可变半导体激光器、将所述波长可变半导体激光器的输出信号光放大的光放大器、设于所述光放大器的光轴上的光分支元件、设于所述光分支元件的分支侧光轴上的受光元件,
所述光输出强度控制用的监视值转换系数中包含:
针对所述光放大器的驱动电流的转换系数、针对所述受光元件的受光电流的转换系数、针对所述受光元件的受光强度的转换系数中的任一种类的值。
(15)如(1)~(14)中任一项所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述波长可变半导体激光器是通过调节其元件温度而可控制波长的半导体激光器。
(16)如(1)~(14)中任一项所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述波长可变半导体激光器是通过调节其驱动电流而可控制波长的半导体激光器。
根据本发明的波长可变光源装置,可变更输出信号光的波长和强度,并且可使输出信号光的波长和强度的设定精度及稳定性提高。
附图说明
图1是表示本发明的波长可变光源装置的结构例的框图;
图2是本发明的波长可变光源装置所具备的波长可变光源的状态转移图;
图3是表示本发明的波长可变光源装置的目标决定过程的一例的流程图;
图4是表示本发明的波长可变光源装置在光输出OFF状态下从上位装置接收了光输出ON命令时的处理顺序的流程图;
图5是表示本发明的波长可变光源装置在光输出ON状态下从上位装置接收了波长变更命令以及光输出强度变更命令时的处理顺序的流程图;
图6是表示本发明的波长可变光源装置在光输出ON状态下从上位装置接收了光输出强度变更命令时的处理顺序的流程图;
图7是表示本发明的波长可变光源装置在光输出OFF状态下从上位装置接收了光输出强度变更命令时的目标决定过程的处理顺序的流程图;
图8是表示本发明的波长可变光源装置在光输出ON状态下从上位装置接收了光输出OFF命令时的处理顺序的流程图;
图9是表示目标决定过程的其它处理顺序的流程图;
图10是表示目标决定过程的再其它处理顺序的流程图;
图11是表示目标决定过程的再其它处理顺序的流程图;
图12是表示本发明的波长可变光源装置的另一结构例的框图;
图13是表示本发明的波长可变光源装置的又一结构例的框图;
图14是表示本发明的波长可变光源装置的又一结构例的框图;
图15是表示本发明的波长可变光源装置的又一结构例的框图;
图16是表示波长可变光源的波长辨别曲线的图;
图17是表示现有的波长可变光源装置的结构例的框图。
标号说明
1  波长可变光源装置
2  波长可变光源
3  上位装置
4  控制电路
5  DFB激光器(波长可变半导体激光器)
6  SOA(光放大器)
7  BS(光分支元件)
7-1  第一BS(光分支元件)
7-2  第二BS(光分支元件)
8  波长滤波器
9  TEC(温度控制器)
10 TEC温度检测器
10-1 TEC温度检测器
10-2 TEC温度检测器
11-1 PD(受光元件)
11-2 PD(受光元件)
13 壳体温度检测器
14 LD驱动电流控制环路
15 LD温度控制环路
15-1 第一温度控制环路
15-2 第二温度控制环路
16 SOA驱动电流控制环路
17 环境温度依赖性抑制电路
18 电流监视电路
21-1 第一输出信号光监视电路
21-2 第二输出信号光监视电路
22 电流监视电路
24 温度监视电路
26 温度监视电路
41 波长可变光源装置
51 波长可变光源装置
52 DFB激光器阵列(波长可变半导体激光器)
53 波长可变光源
55 控制电路
61 波长可变光源装置
63 波长可变光源
65 控制电路
66 温度监视电路
71 波长可变光源装置
73 波长可变光源
75 控制电路
具体实施方式
下面,对用于实施本发明的最佳方式进行说明。
第一实施方式
图1表示本发明的波长可变光源装置的结构例。该波长可变光源装置1具备波长可变光源2、根据来自上位装置3的指示控制波长可变光源2的控制电路4。
波长可变光源2具备:DFB激光器5、将DFB激光器5的输出信号光放大的SOA6、设于SOA6的光轴上的第一及第BS7-1、7-2、设于第一BS7-1的分支侧光轴上的波长滤波器8、用于控制DFB激光器5的温度的TEC9。DFB激光器5和SOA6被装载于TEC9上。在TEC9上设置有TEC温度检测器10。在波长滤波器8的射出光轴上及第二BS7-2的分支光轴上分别设置有PD11-1、11-2。它们被收纳于同一壳体(虚线表示)12内。在壳体12内设有检测壳体12的温度(环境温度:Tc)的壳体温度检测器13。
控制电路4具有控制DFB激光器5的驱动电流的LD驱动电流控制环路14、控制DFB激光器5的温度的LD温度控制环路15、控制SOA6的驱动电流的SOA驱动电流控制环路16、环境温度依赖性抑制电路17。
LD驱动电流控制环路14其构成具有:监视DFB激光器5的驱动电流I的电流监视电路18、驱动DFB激光器5的LD驱动电路19、CPU20。
在LD驱动电流控制环路14中,CPU20作为输出用于基于电流监视电路18的输出控制DFB激光器5的驱动电流I的LD驱动电流控制信号的数字控制电路发挥功能。
SOA驱动电流控制环路16其构成具有:基于PD(PD2)11-2的输出L2监视通过SOA6放大的DFB激光器5的输出强度的第二输出信号光监视电路21-2、监视SOA6的驱动电流的电流监视电路22、驱动SOA6的SOA驱动电路23、CPU20。
在SOA驱动电流控制环路16中,CPU20作为输出用于基于第二输出信号光监视电路21-2和电流监视电路22的输出控制SOA6的驱动电流的SOA驱动电流控制信号的数字控制电流发挥功能。而且,基于第二输出信号光监视电路21-2的输出值L2和目标值L2o控制通过SOA6放大的DFB激光器5的输出强度。
LD温度控制环路15其构成具有:基于PD(PD1)11-1的输出L1监视通过SOA6放大的DFB激光器5的特定波长的输出信号光成分的强度的第一输出信号光监视电路21-1、基于PD(PD2)11-2的输出L2监视通过SOA6放大的DFB激光器5的输出强度的第二输出信号光监视电路21-2、基于TEC温度检测部10的输出监视DFB激光器5的温度(TEC温度)的温度监视电路24、驱动TEC9的TEC驱动电路25、CPU20。
在LD温度控制环路15中,CPU20作为输出用于基于第一及第二输出信号光监视电路21-1、21-2的输出L1、L2和温度监视电路24的输出T控制DFB激光器5的温度的TEC温度控制信号的数字控制电路发挥作用。而且,基于第一输出信号光监视电路21-1的输出值和第二输出信号光监视电路21-2的输出值的比L1/L2和目标值L1o/L2o,控制DFB激光器5的振荡波长。
环境温度依赖性抑制电路17其构成具有:基于壳体温度检测器13的输出监视壳体12的温度的温度监视电路26、CPU20。
在环境温度依赖性抑制电路17中,CPU20基于壳体温度检测器13的输出获取环境温度Tc。
各监视电路18、21-1、21-2、22、24、26的输出信号分别由ADC27~32转换成数字信号,并被取入CPU20。从CPU20输出的LD驱动电流控制信号、SOA驱动电流控制信号、及TEC温度控制信号分别由DAC33~35转换成模拟信号,并被输入LD驱动电路19、SOA驱动电路23、及TEC驱动电路25。在CPU20上连接有可擦写的存储器36。CPU20根据存储于存储器36的程序及数据执行各种处理。存储器36中存储有使目标波长λ(o)和目标输出强度Pow(o)的组合与动作状态(I、L2、L1/L2、T)的目标值(Io、L2o、L1o/L2o、To)相对应的参数数据。CPU20执行的处理除各种动作状态的监视处理及控制处理之外,还包含与上位装置3的外部通信处理、与周边器件的内部通信处理等。
接着,对上述那样构成的波长可变光源装置1的动作进行说明。
在LD驱动电流控制环路14中,CPU20定期监视DFB激光器5的驱动电流I,以其值和目标值Io没有差值的方式通过PID控制更新LD驱动电流控制信号的值。由此,实现DFB激光器5的自动电流控制(ACC:Automatic Current Control)。
在SOA驱动电流控制环路16中,CPU20定期监视通过SOA6放大的DFB激光器6的全部输出信号光的受光电流L2,以其值L2和目标值L2o没有差值的方式通过PID控制更新SOA驱动电流控制信号的值。由此,实现SOA6的自动输出控制(APC:Automatic Power Control)。
在LD温度控制环路15中,CPU20监视DFB激光器5的温度T,以其值T和目标值To没有差值的方式通过PID控制更新TEC温度控制信号的值。另外,CPU20定期监视DFB激光器5的全部输出信号光和特定波长成分的信号光的强度比L1/L2,以这些值L1/L2和目标值L1o/L2o没有差值的方式通过PID控制更新TEC温度控制信号的值。由此,同时实现DFB激光器5的自动波长控制(AWC:Automatic Wavelength Control)和TEC9的自动温度控制(ATC:Automatic Temperature Control)。DFB激光器5的振荡波长和强度比L1/L2之间有图16所示的周期性关系,通过控制DFB激光器5的振荡波长,可将预先决定的各波长的信号光的强度比L1/L2收敛于目标值。该曲线通常被称作波长辨别曲线。
图2表示波长可变光源装置1的状态转移图。初始化结束后可转移的稳定状态是光输出OFF状态和光输出ON状态。光输出OFF状态是指作为波长可变光源装置可忽视向外部的光输出的状态。若能够保证该状态,则也可以不必实施TEC9的ATC和DFB激光器5的ACC两方,而仅实施任一方。光输出ON状态是指以从上位装置3指定的所希望的波长以及所希望的强度进行光输出的状态。
CPU20在光输出OFF状态时,在从上位装置3接受了信号光的输出波长及输出强度的变更命令的情况下,以图3的流程图所示的顺序决定各种控制(AWC、APC、ACC、ATC)的动作状态(L1/L2、L2、I、T)的目标值(L 1o/L2o、L2o、Io、To)。即,每当从上位装置3指示目标波长及目标强度(目标光输出强度)时,依次执行与该指示的目标波长λ(o)和目标输出强度Pow(o)的组合相对应的AWC目标值L1o/L2o和APC目标值L2o的决定(步骤11、步骤12)、以及与目标波长λ(o)相对应的ACC目标值Io和ATC目标值To的决定(步骤13、步骤14)。CPU20通过参照存储于存储器36中的参数表来实施这些目标值(L1o/L2o、L2o、Io、To)的决定。在此,按AWC、APC、ACC、ATC的顺序决定目标值,但顺序也可以变更。
另外,图3的例子中,在接收到光输出强度的变更命令的情况下,变更四个目标值,但也可以只更新与目标光输出强度Pow(o)相关联的两个目标值。即,如图7所示,也可以只进行与当时的目标波长λ(o)和目标输出强度Pow(o)的组合相对应的AWC目标值L1/L2和APC目标值L2的决定(步骤11、步骤12)。
在光输出OFF状态下接收到光输出ON命令的情况下,按图4的流程图所示的顺序转移到光输出ON状态。此时,首先决定与当时的目标波长λ(o)以及目标光输出强度Pow(o)相对应的各种控制(AWC、APC、ACC、ATC)的目标值(L1o/L2o、L2o、Io、To)(步骤11~步骤14)。但是,如果已经在光输出OFF状态下决定了各种控制(AWC、APC、ACC、ATC)的目标值(L1o/L2o、L2o、Io、To),则也可以不必进行在此的目标值决定处理(参照图4)。
在决定了各种控制(AWC、APC、ACC、ATC)的目标值(L1o/L2o、L2o、Io、To)后,使TEC驱动电路25和LD驱动电路19工作(步骤25、步骤26)。而且,取得TEC温度监视值T及驱动电流监视值I(步骤27),执行ATC和ACC的处理,以使ATC目标值To和TEC温度监视值T的差值、以及ATC目标值Io和驱动电流监视值I的差值分别收敛于容许值以下(步骤28→步骤27)。在该例中,由于是已经在光输出OFF状态下执行ATC和ACC的处理中,因此,通过变更各自的目标值To、Io,继续进行自动控制。
在ATC和ACC的各控制处理中能够确认各自的监视值T、I收敛于目标值To、Io后(步骤28中为“是”),开始APC和AWC的控制处理(步骤29、步骤30)。而且,取得TEC温度监视值T、驱动电流监视值I、特定波长的输出信号光成分的受光电流监视值L1、及全部输出信号光的受光电流监视值L2(步骤31),执行ATC和ACC和APC和AWC的控制处理,以使ATC目标值To和TEC温度监视值T的差值、ACC目标值Io和驱动电流监视值I的差值、APC目标值L2o和强度监视值L2的差值、及AWC目标值L1o/L2o和受光电流比监视值L1/L2的差值分别收敛于容许值以下(步骤32→步骤31)。若能够满足所有的收敛条件(步骤32中为“是”),则可以转移到光输出ON状态。
在此,同时执行APC和AWC,但也可以在APC收敛之后执行AWC。另外,使ATC和AWC同时工作,但也可以采用在执行AWC时使ATC停止的方式。
另一方面,在光输出ON状态下接收了波长变更命令、及光输出功率变更命令的情况下,按图5的流程图所示的顺序决定各种控制(AWC、APC、ACC、ATC)的目标值(L1o/L2o、L2o、Io、To)并进行控制,由此转移至光输出ON状态。与图4的不同点在于,在执行目标值决定过程(步骤11~步骤14)之前,按顺序停止APC和AWC的控制处理(步骤41、步骤42)。这是抑制不能容许的指定波长以外的信号光的发出的对策。在即使这样也不能忽视光输出强度的情况下,通过在AWC停止(步骤42)之前也将ACC的控制处理停止来对应。
在此,若光输出强度变更过程的输出波长的变动量为在运用上容许的水平,则在从上位装置3在光输出ON状态下接收了光输出强度变更命令的情况下,也可以不使APC和AWC的控制处理停止而执行目标值决定过程(步骤11~步骤14)。即,按图6的流程图所示的顺序执行控制处理。
在光输出ON状态下从上位装置3接收了光输出OFF命令的情况下,根据图8的流程图所示的顺序,使APC和AWC的控制处理按该顺序停止(步骤41、步骤42),向光输出OFF状态转移。这是在向光输出OFF状态转移的过程中不将所希望的波长以外的信号光向外部输出的对策。在只停止APC时不能忽视光输出电平的情况下,通过在停止AWC之前也将DFB激光器5的ACC停止来对应。
这样,由于通过目标波长和目标光输出强度的组合来决定各种控制处理的目标值,即AWC目标值L1o/L2o、APC目标值L2o、ACC目标值Io、ATC目标值To,因此,能够抑制在波长可变光源模块内部发生的发热量及散射光的影响,能够确保波长可变光源所要求的输出波长及光输出强度的设定精度及稳定性。
上述例中所示的目标决定过程(步骤11~步骤14)与采用的控制方式相对应,即使如下进行适宜调节,其效果也没有变化。
在不采用将与第二PD(PD2)11-2的受光强度相对应的电流监视值L2控制为接近目标值L2o的APC,而采用将第二PD(PD2)11-2的受光强度本身控制为接近目标值的APC的情况下,如图9所示,通过更新用于将电流监视值L2转换成光输出强度监视值Pow的系数α(λ(o)、Pow(o)),可进行对应(步骤12-2)。该转换系数如式(1)所示,通过当时的目标波长λ(o)和目标光输出强度Pow(o)的组合来唯一地决定。因此,将使目标波长λ(o)和目标光输出强度Pow(o)的组合与转换系数α(λ(o)、Pow(o))对应的转换系表存储于存储器36,能够以通过参照转换系数修正表来决定与目标波长λ(o)和目标光输出强度Pow(o)的组合相对应的转换系数α(λ(o)、Pow(o))的方式进行对应。通过采用表参照方式,与使用式(1)逐次计算转换系数的情况相比,可减轻CPU20的负荷。
·光输出强度监视值:Pow=α(λ(o),Pow(o))×L2…(1)
另外,与各PD(PD1)11-1、PD(PD2)11-2的受光强度相对应的电流监视值L1、L2及TEC温度T有可能因动作环境温度而发生变动。该情况下,如图10所示,通过采用基于当时的环境温度Tc来决定将ADC29的输出值L2d转换成电流监视值L2的系数A(Tc)、B(Tc)、及修正TEC目标温度To的系数C(Tc)、D(Tc)的方式(参照步骤51~步骤53),能够抑制环境温度依赖性。其结果是,能够使波长可变光源2高精度且稳定地动作。
如式(2)及式(3)所示,该转换系数是通过当时的环境温度Tc唯一地决定的。因此,将使环境温度Tc和各自的转换系数A(Tc)、B(Tc)、C(Tc)、D(Tc)对应的转换系表存储于存储器36,能够以通过参照转换系数修正表来决定与当时的环境温度Tc相对应的转换系数A(Tc)、B(Tc)、C(Tc)、D(Tc)的方式进行对应。通过采用表参照方式,与使用式(2)及式(3)逐次计算转换系数的情况相比,可减轻CPU20的负荷。即使在ADC29、32的输出值L2d、Td和物理值(PD2的实际的受光强度、实际的环境温度)的关系为非线性的情况下,通过将转换方式设为表参照方式,也能够进行对应。
·电流监视值:L2=A(Tc)×L2d+B(Tc)…(2)
·TEC目标温度:To=C(Tc)×Td+D(Tc)…(3)
另外,在采用将电流监视值L2转换成受光强度Pow的式(1)的控制方式的情况下,如图11所示,并用补偿将电流监视值L2转换为受光强度Pow的系数β(λ)的目标波长依赖性的结构、和补偿修正受光强度Pow的系数γ(Pow)的目标光输出强度依赖性的结构(参照步骤61及步骤62)。其结果是,可使波长可变光源2高精度且稳定地动作。
这些系数如式(4)所示,通过当时的目标波长λ(o)和目标光输出强度Pow(o)唯一地决定。式(4)的转换系数β(λ)和修正系数γ(Pow)是关注λ和Pow的独立性来分割式(1)的转换系数α(λ、Pow)得到的系数。该情况下,将使目标波长λ(o)和转换系数β(λ)对应的波长依赖系数表、和使目标光输出强度Pow(o)和修正系数γ(Pow)对应的修正系数表存储于存储器36,通过参照波长依赖系数表来决定与目标波长λ(o)相对应的转换系数β(λ),同时,通过参照修正系数表来决定与目标光输出强度Pow(o)相对应的修正系数γ(Pow),并将转换系数β(λ)和修正系数γ(Pow)相乘所得的值作为转换系数α(λ(o)、Pow(o))使用,由此可进行对应。在可以以该方式对应的情况下,可以将表化的转换系数及修正系数的容量压缩,因此,与式(1)的方式相比,效率好。
·光输出强度监视值:Pow=β(λ)×γ(Pow)×L2…(4)
如上,与波长可变光源2的控制方式相对应,适宜调节目标值决定过程,由此,能够确保波长可变光源2高精度且稳定的动作。总之,只要与当时的目标波长λ(o)和目标光输出强度Pow(o)的组合相对应,调节各种控制(AWC、APC、ACC、ATC)的目标值(L1o/L2o、L2o、Io、To)、监视值转换系数及修正系数即可。
另外,在不能忽视环境温度的影响的情况下,除当时的目标波长λ(o)和目标光输出强度Pow(o)以外,还与环境温度Tc相对应,调节各种控制(AWC、APC、ACC、ATC)的目标值、监视值的转换系数及修正系数(参照步骤63及步骤64)。其结果是,可使波长可变光源2进一步高精度且可靠地动作。
另外,在上述方式例中,对使用DFB激光器作为半导体激光器的情况进行了例示说明,但本发明不限于此,也可以使用DBR激光器代替DFB激光器来实现本发明的装置(以下相同)。
但是,在使用了DFB激光器的情况和使用了DBR激光器的情况下,以下方面不同。在使用了DFB激光器的情况下,通过更新TEC驱动电路25的控制指示值来实现AWC,而在使用了DBR激光器的情况下,变为更新LD驱动电路19的控制指示值。因此,在使用了DBR激光器的情况下,DBR激光器的ACC和AWC都要更新LD驱动电路19的控制指示值,但也可以是ACC和AWC并用的方式,还可以是选择任一方的方式。
另外,在使用了DFB激光器的情况下,使DFB激光器的ACC独立动作,但在使用了DBR激光器的情况下,使TEC9的ATC独立动作。
另外,在上述例中,在LD温度控制环路15中,进行基于DFB激光器5的全部输出信号光中包含的特定波长成分的信号光的比例(强度比L1/L2)的控制,但也可以分别独立地进行基于特定波长的输出信号光成分的强度的输出波长控制和基于全部输出信号光的强度的输出强度控制,还可以并用基于TEC温度监视值T的输出波长控制。
另外,在上述例中,在SOA驱动电流控制环路16中,进行基于由SOA6放大的DFB激光器5的全部输出信号光的控制(APC),但也可以并用基于SOA6的驱动电流的控制(ACC),还可以选择性地执行APC和ACC的任一方。
另外,也可以并用DFB激光器5的AWC和TEC9的ATC,还可以选择性地执行任一方。
第二实施方式
图12表示本发明的波长可变光源的另一结构例。该波长可变光源装置41中,在DFB激光器5的向后方的射出光轴上设有第一BS7-1。而且,第一BS7-1、波长滤波器8、及第一PD(PD1)11-1与DFB激光器5一同被装载于TEC9上。
与图1所示的第一实施方式的波长可变光源装置1在使用DFB激光器5的后方光进行DFB激光器5的输出波长的监视这一点上有所不同,但使波长可变光源4的输出信号光的波长及强度收敛于目标波长及目标光输出强度的方式与第一实施方式相同。即,若使用图3~图11所示的状态转移图及流程图,且应用与目标波长λ(o)及目标光输出强度Pow(o)以及环境温度Tc相对应的目标值决定过程,则可以实现高精度且稳定的波长可变光源。
另外,在图12的结构例中,将用于监视DFB激光器5的后方光的光学零件即第一BS7-1、波长滤波器8、及第一PD(PD1)11-1装载于TEC9上,但这些光学零件不一定配置于TEC9上,也能够得到与第一实施方式相同的效果。
第三实施方式
图13表示本发明的波长可变光源装置的又一结构例。
该波长可变光源装置51具备使用DFB激光器阵列52作为信号光发信源的波长可变光源53、和根据来自上位装置3的指示控制波长可变光源53的控制电路55。DFB激光器阵列52的构成为,将输出频带彼此不同的多个(x个)DBR激光器元件52-1~52-x阵列化,在其输出部设置光合波器56,通过将DFB激光器元件52-1~52-x中的任一个设为可选择性地驱动,使波长可变范围大幅度扩展。
波长可变光源53具备:DFB激光器阵列52、将DFB激光器阵列52的输出信号光放大的SOA6、设于SOA6的光轴上的第一及第二BS7-1、7-2、设于第一BS7-1的分支侧光轴上的温度依赖型波长滤波器8、装载有它们的TEC9。在TEC9中设置有TEC温度检测器10。在波长滤波器8的射出光轴上及第二BS7-2的分支光轴上分别设有PD11-1、11-2。它们被收纳于同一壳体(虚线表示)12内。在壳体12内设有检测壳体12的温度(环境温度:Tc)的壳体温度检测器13。在波长可变光源53的结构中,与第一实施方式不同的点是,使用了DFB激光器阵列52作为半导体激光器这一点、将用于监视输出信号光的光学零件即第一及第二BS7-1、7-2、波长滤波器8、及PD11-1、11-2装载于TEC9上这一点。
控制电路55具有控制DFB激光器阵列52的驱动电流的LD驱动电流控制环路14、控制DFB激光器阵列52及波长滤波器8的温度的温度控制环路15、控制SOA6的驱动电流的SOA驱动电流控制环路16、环境温度依赖性抑制电路17。在控制电路55的结构中,与第一实施方式的不同点是,LD驱动电流控制环路14具有用于选择性地驱动DFB激光器元件52-1~52-x中的任一个的LD切换电路58,在从上位装置3指定目标波长的情况下,根据目标波长λ(o)选择性地切换DFB激光器元件52-1~52-x使其振荡。LD切换电路58根据来自CPU20的切换信号而动作。DFB激光器元件52-1~52-x的切换控制可通过预先在存储器36中存储目标波长λ(o)和应选择的DFB激光器元件52-1~52-x的组合表来进行对应。各DFB激光器元件52-1~52-x被择一驱动,不是同时驱动多个,因此,LD驱动电路19的控制可与第一实施方式同样地实施。
该波长可变光源装置51中,也可适用与第一实施方式相同的控制方式。即,通过使用图3~图11所示的状态转移图及流程图,且应用与目标波长λ(o)及目标光输出强度Pow(o)、以及环境温度Tc相对应的目标值决定过程,可实现高精度且稳定的波长可变光源。
另外,该波长可变光源装置51中,由于将用于监视输出信号光的光学零件装载于TEC9上,因此,可提高这些光学零件相对于环境温度变化的耐久性。另外,由于可进行波长滤波器8的温度控制,因此,可以采用温度依赖性大的波长滤波器8。
第四实施方式
图14表示本发明的波长可变光源装置的又一结构例。
该波长可变光源装置61具备使用DFB激光器阵列52作为信号光发信源的波长可变光源63、和根据来自上位装置3的指示控制波长可变光源63的控制电路65。
波长可变光源63具备:DFB激光器阵列52、将DFB激光器阵列52的输出信号光放大的SOA6、设于SOA6的光轴上的第一及第二BS7-1、7-2、设于第一BS7-1的分支侧光轴上的温度依赖型波长滤波器8、第一及第二TEC9-1、9-2。在波长滤波器8的射出光轴上及第二BS7-2的分支光轴上分别设有PD11-1、11-2。在第一TEC(TEC1)9-1上装载有DFB激光器阵列52及SOA6。在第二TEC(TEC2)9-2上装载有第一及第二BS7-1、7-2、波长滤波器8、及PD11-1、11-2。而且,在第一TEC9-1和第二TEC9-2上分别设置有TEC温度检测器10-1、10-2。它们被收纳于同一壳体(虚线表示)12内。在壳体12内设有检测壳体12的温度(环境温度:Tc)的壳体温度检测器13。在该波长可变光源63的结构中,与第三实施方式的不同点是,具备用于控制DFB激光器阵列52的温度的第一TEC9-1、用于控制波长滤波器8的温度的第二TEC9-2,且可独立地控制各自的TEC温度。
控制电路65具有:控制DFB激光器阵列52的驱动电流的LD驱动电流控制环路14、控制DFB激光器阵列52的温度的第一温度控制环路15-1、控制波长滤波器8的温度的第二温度控制环路15-2、控制SOA6的驱动电流的SOA驱动电流控制环路16、环境温度依赖性抑制电路17。在控制电路55的结构中,与第三实施方式的不同点是,具备第二温度控制环路15-2。
第二温度控制环路15-2其构成具有:基于TEC温度检测器10-2的输出监视波长滤波器8的温度的温度监视电路66、驱动第二TEC9-2的TEC驱动电路67、CPU20。温度监视电路66的输出信号通过ADC31-2转换成数字信号,被取入CPU20内。从CPU20输出的TEC温度控制信号由DAC35-2转换成模拟信号,被输入TEC驱动电路67内。
在第二温度控制环路15-2中,CPU20作为输出用于基于温度监视电路66的输出控制波长滤波器8的温度的TEC温度控制信号的数字控制电路发挥功能。即,CPU20将温度监视电路66的输出作为TEC温度监视值取入,并基于TEC温度目标值To和TEC温度监视值T的差值信息更新TEC温度控制信号。TEC驱动电路67基于TEC温度控制信号驱动第二TEC9-2。由此,实现第二TEC9-2的ATC。
第一温度控制环路15-1的动作与第一实施方式中的温度控制环路15的动作相同。
这样,与用于调节DFB激光器阵列52的温度的第一TE9-1不同,具备用于调节波长滤波器8的温度的第二TEC9-2,通过基于温度监视电路66的输出驱动第二TEC9-2,即使采用可以忽视温度依赖性的波长滤波器8,也能够使输出波长稳定化。即,可以不受第一TEC9-1的温度影响,使周期性的波长滤波器的透过特性(图16)稳定化。
除上述不同点以外,与第三实施方式相同,因此,该波长可变光源装置61中,也可适用与第三实施方式相同的控制方式。即,将TEC温度控制环路扩充为两种类之后,使用图3~图11所示的状态转移图及流程图,并应用与目标波长λ(o)及目标光输出强度Pow(o)、以及环境温度Tc相对应的目标值决定过程,可实现高精度且稳定的波长可变光源。
第五实施方式
图15表示本发明的波长可变光源装置的又一结构例。
该波长可变光源装置71具备使用DFB激光器阵列52作为信号光发信源的波长可变光源73、和根据来自上位装置3的指示控制波长可变光源73的控制电路75。
波长可变光源73具备:DFB激光器阵列52、将DFB激光器阵列52的输出信号光放大的SOA6、设于SOA6的光轴上的第一及第二BS7-1、7-2、设于第一BS7-1的分支侧光轴上的温度依赖型波长滤波器8、第一及第二TEC9-1、9-2。在波长滤波器8的射出光轴上及第二BS7-2的分支光轴上分别设有PD11-1、11-2。在第一TEC(TEC1)9-1上装载有DFB激光器阵列52及SOA6。在第二TEC(TEC2)9-2上装载有第一TEC9-1、第一及第二BS7-1、7-2、波长滤波器8、及PD11-1、11-2。而且,在第一TEC9-1和第二TEC9-2上分别设置有TEC温度检测器10-1、10-2。它们被收纳于同一壳体(虚线表示)12内。在壳体12内设有检测壳体12的温度(环境温度:Tc)的壳体温度检测器13。
在该波长可变光源71的结构中,与第四实施方式的不同点是,将第一TEC9-1装载于第二TEC9-2上。通过将装载有发光系光零件(DFB激光器阵列52、SOA6)的第一TEC9-1装载于装载有受光系光零件(第一及第二BS7-1、7-2、波长滤波器8、PD11-1、11-2)的第二TEC9-2上,可以实现总是以第二TEC9-2的动作温度为基准的第一TEC9-1的温度控制,因此,可以使控制系的动作稳定化。
除上述不同点之外,与第四实施方式相同,因此,在该波长可变光源装置71中,也可以适用与第四实施方式相同的控制方式。即,使用图3~图11所示的状态转移图及流程图,并应用与目标波长λ(o)及目标光输出强度Pow(o)、以及环境温度Tc对应的的目标值决定过程,由此,可以实现高精度且稳定的波长可变光源。

Claims (17)

1.一种波长可变光源装置,其具备:
波长可变光源,其具有波长可变半导体激光器和光放大器,所述波长可变半导体激光器使信号光振荡,所述光放大器将所述波长可变半导体激光器的输出信号光放大;
控制电路,其控制所述波长可变半导体激光器及所述光放大器,使所述波长可变光源的输出信号光的波长及强度成为目标波长及目标强度,其特征在于,
所述波长可变光源具有:
设于所述光放大器的光轴上的第一光分支元件及第二光分支元件、设于第一光分支元件的分支侧光轴上的波长滤波器、设于所述波长滤波器的射出光轴上的第一受光元件、设于第二光分支元件的分支光轴上的第二受光元件、用于控制所述半导体激光器的温度的温度控制器,
所述控制电路具有:
用于监视包含所述输出信号光的波长及强度以及所述波长可变光源的电流及温度在内的动作状态的一个以上的监视电路;
使所述目标波长和所述目标强度的组合与所述动作状态的目标值对应的参数表,
当从上位装置接收到指示变更输出信号光的目标波长及目标强度的变更命令时,根据所述参数表来决定与该指示的所述目标波长和所述目标强度的组合相对应的所述动作状态的目标值,且控制所述波长可变光源,使基于所述监视电路的输出值的动作状态的监视值收敛于所述动作状态的目标值,
所述控制电路根据所述动作状态的目标值,决定波长控制用的目标值及光输出强度控制用的目标值,
所述波长控制用的目标值中包含:
所述波长可变半导体激光器的温度、所述波长可变半导体激光器的驱动电流、所述第一受光元件的受光电流、所述第一受光元件的受光强度、所述第一受光元件的受光电流和所述第二受光元件的受光电流之比、所述第一受光元件的受光强度和所述第二受光元件的受光强度之比中的任一种类监视对象的值,
所述光输出强度控制用的目标值中包含:
所述光放大器的驱动电流、所述第一受光元件的受光电流、所述第一受光元件的受光强度中的任一种类,
所述控制电路还具有使所述目标波长和所述目标强度的组合与转换系数α(λ(o)、Pow(o))对应的转换系数表,其中,λ(o)为目标波长,Pow(o)为目标强度,
所述控制电路在不采用将与所述第二受光元件的受光强度相对应的电流监视值L2控制为接近目标值的自动输出控制,而采用将所述第二受光元件的受光强度本身控制为接近目标值的自动输出控制的情况下,通过参照所述转换系数表,采用下述式(1)将所述第二受光元件的电流监视值L2转换成光输出强度监视值Pow,
所述转换系数α(λ(o)、Pow(o))是补偿将所述第二受光元件的电流监视值L2转换为所述光输出强度监视值Pow的目标波长依赖性、和修正所述光输出强度监视值Pow的目标光输出强度依赖性的转换系数,
Pow=α(λ(o),Pow(o))×L2…   (1)。
2.如权利要求1所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述控制电路具有使所述目标波长与转换系数β(λ)对应起来的波长依赖性系数表、将所述目标强度的校正系数γ(Pow)对应起来的强度依赖性校正系数表,
通过参照所述波长依赖性系数表来确定与所述目标波长对应的转换系数β(λ),并且通过参照所述强度依赖性校正系数表来确定与所述目标强度对应的校正系数γ(Pow),将转换系数β(λ)与校正系数γ(Pow)相乘后的值用作所述转换系数α(λ(o)、Pow(o))。
3.如权利要求1所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述控制电路具有:
监视环境温度的监视电路、
使环境温度和所述动作状态的目标值的修正值对应的目标值修正表,
当从上位装置接收到指示变更输出信号光的目标波长及目标强度的变更指令时,根据所述参数表来决定与该指示的所述目标波长和所述目标强度的组合相对应的所述动作状态的目标值,同时,根据所述目标值修正表来决定与当时的环境温度相对应的所述动作状态的目标值的修正值,且控制所述波长可变光源,使基于所述监视电路的输出值的所述动作状态的监视值收敛于所述修正值。
4.如权利要求3所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述环境温度用于决定波长控制用的目标值以及光输出强度控制用的目标值中的至少一个种类。
5.如权利要求1所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述控制电路具有设于每个所述监视电路的AD转换电路,该AD转换电路用于将所述监视电路的输出值转换成数字信号,
所述AD转换电路与所述目标波长和所述目标强度的组合相对应,决定波长控制用的监视值转换系数和光输出强度控制用的监视值转换系数两方或任一方,且控制所述波长可变光源,使将所述AD转换电路的输出值利用其监视值转换系数转换所得的值收敛于所述目标值。
6.如权利要求5所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述控制电路具有使所述目标波长和所述目标强度的组合与所述监视值转换系数对应的转换系数表,
当从上位装置接收到指示变更输出信号光的目标波长及目标强度的变更命令时,根据所述转换系数表来决定与该指示的所述目标波长和所述目标强度的组合相对应的监视值转换系数。
7.如权利要求5所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述控制电路具有:
使所述目标波长和所述监视值转换系数的波长依赖成分对应的波长依赖系数表、
使所述目标强度和所述AD转换电路的输出值修正系数对应的修正系数表,
根据所述波长依赖系数表来决定与所述目标波长相对应的所述监视值转换系数的波长依赖成分,并且,根据所述修正系数表来决定与所述目标强度相对应的所述输出值修正系数,
将所述波长依赖成分和所述输出值修正系数相乘所得的值作为所述监视值转换系数使用。
8.如权利要求5所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述控制电路具有:监视环境温度的监视电路、
使环境温度和所述监视值转换系数对应的转换系数表,
根据所述转换系数表来决定与当时的环境温度相对应的所述监视值转换系数。
9.如权利要求5所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述波长控制用的监视值转换系数中包含:
针对所述半导体激光器的温度的转换系数、针对所述半导体激光器的驱动电流的转换系数、针对第一受光元件的受光电流的转换系数、针对第一受光元件的受光强度的转换系数,针对第二受光元件的受光电流的转换系数、针对第二受光元件的受光强度的转换系数中的任一种类的值。
10.如权利要求1所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述波长可变半导体激光器是可通过调节其元件温度而控制波长的半导体激光器。
11.如权利要求1所述的波长可变光源装置,其特征在于,
所述波长可变半导体激光器是可通过调节其驱动电流而控制波长的半导体激光器。
12.一种波长可变半导体激光器的控制方法,其特征在于,该控制方法具备:
准备波长可变光源的步骤,该波长可变光源具有波长可变半导体激光器和光放大器,所述波长可变半导体激光器使信号光振荡,所述光放大器将所述波长可变半导体激光器的输出信号光放大;
准备控制电路的步骤,该控制电路控制所述波长可变半导体激光器及所述光放大器,使所述波长可变光源的输出信号光的波长及强度成为目标波长及目标强度,
所述波长可变光源具有:
设于所述光放大器的光轴上的第一光分支元件及第二光分支元件、设于第一光分支元件的分支侧光轴上的波长滤波器、设于所述波长滤波器的射出光轴上的第一受光元件、设于第二光分支元件的分支光轴上的第二受光元件、用于控制所述半导体激光器的温度的温度控制器,
所述控制电路具有:
用于监视包含所述输出信号光的波长及强度以及所述波长可变光源的电流及温度在内的动作状态的一个以上的监视电路;
使所述目标波长和所述目标强度的组合与所述动作状态的目标值对应的参数表,
当从上位装置接收到指示变更输出信号光的目标波长及目标强度的变更命令时,根据所述参数表来决定与该指示的所述目标波长和所述目标强度的组合相对应的所述动作状态的目标值,且控制所述波长可变光源,使基于所述监视电路的输出值的动作状态的监视值收敛于所述动作状态的目标值,
所述控制电路根据所述动作状态的目标值,决定波长控制用的目标值及光输出强度控制用的目标值,
所述波长控制用的目标值中包含:
所述波长可变半导体激光器的温度、所述波长可变半导体激光器的驱动电流、所述第一受光元件的受光电流、所述第一受光元件的受光强度、所述第一受光元件的受光电流和所述第二受光元件的受光电流之比、所述第一受光元件的受光强度和所述第二受光元件的受光强度之比中的任一种类监视对象的值,
所述光输出强度控制用的目标值中包含:
所述光放大器的驱动电流、所述第一受光元件的受光电流、所述第一受光元件的受光强度中的任一种类,
所述控制电路还具有使所述目标波长和所述目标强度的组合与转换系数α(λ(o)、Pow(o))对应的转换系数表,其中,λ(o)为目标波长,Pow(o)为目标强度,
所述控制电路在不采用将与所述第二受光元件的受光强度相对应的电流监视值L2控制为接近目标值的自动输出控制,而采用将所述第二受光元件的受光强度本身控制为接近目标值的自动输出控制的情况下,通过参照所述转换系数表,采用下述式(1)将所述第二受光元件的电流监视值L2转换成光输出强度监视值Pow,
所述转换系数α(λ(o)、Pow(o))是补偿将所述第二受光元件的电流监视值L2转换为所述光输出强度监视值Pow的目标波长依赖性、和修正所述光输出强度监视值Pow的目标光输出强度依赖性的转换系数,
Pow=α(λ(o),Pow(o))×L2…   (1)。
13.如权利要求12所述的波长可变半导体激光器的控制方法,其特征在于,
所述控制电路具有使所述目标波长与转换系数β(λ)对应起来的波长依赖性系数表、将所述目标强度的校正系数γ(Pow)对应起来的强度依赖性校正系数表,
通过参照所述波长依赖性系数表来确定与所述目标波长对应的转换系数β(λ),并且通过参照所述强度依赖性校正系数表来确定与所述目标强度对应的校正系数γ(Pow),将转换系数β(λ)与校正系数γ(Pow)相乘后的值用作所述转换系数α(λ(o)、Pow(o))。
14.如权利要求12所述的波长可变半导体激光器的控制方法,其特征在于,
所述控制电路具有:
监视环境温度的监视电路、
使环境温度和所述动作状态的目标值的修正值对应的目标值修正表,
当从上位装置接收到指示变更输出信号光的目标波长及目标强度的变更指令时,根据所述参数表来决定与该指示的所述目标波长和所述目标强度的组合相对应的所述动作状态的目标值,同时,根据所述目标值修正表来决定与当时的环境温度相对应的所述动作状态的目标值的修正值,且控制所述波长可变光源,使基于所述监视电路的输出值的所述动作状态的监视值收敛于所述修正值。
15.如权利要求12所述的波长可变半导体激光器的控制方法,其特征在于,
所述控制电路具有设于每个所述监视电路的AD转换电路,该AD转换电路用于将所述监视电路的输出值转换成数字信号,
所述AD转换电路与所述目标波长和所述目标强度的组合相对应,决定波长控制用的监视值转换系数和光输出强度控制用的监视值转换系数两方或任一方,且控制所述波长可变光源,使将所述AD转换电路的输出值利用其监视值转换系数转换所得的值收敛于所述目标值。
16.如权利要求12所述的波长可变半导体激光器的控制方法,其特征在于,
所述波长可变半导体激光器是可通过调节其驱动电流而控制波长的半导体激光器。
17.如权利要求15所述的波长可变半导体激光器的控制方法,其特征在于,
所述控制电路具有:
使所述目标波长和所述监视值转换系数的波长依赖成分对应的波长依赖系数表、
使所述目标强度和所述AD转换电路的输出值修正系数对应的修正系数表,
根据所述波长依赖系数表来决定与所述目标波长相对应的所述监视值转换系数的波长依赖成分,并且,根据所述修正系数表来决定与所述目标强度相对应的所述输出值修正系数,
将所述波长依赖成分和所述输出值修正系数相乘所得的值作为所述监视值转换系数使用。
CN201010136627.1A 2009-03-27 2010-03-11 波长可变光源装置 Active CN101847825B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-079682 2009-03-27
JP2009079682A JP5730469B2 (ja) 2009-03-27 2009-03-27 波長可変光源装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101847825A CN101847825A (zh) 2010-09-29
CN101847825B true CN101847825B (zh) 2014-10-01

Family

ID=42154520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010136627.1A Active CN101847825B (zh) 2009-03-27 2010-03-11 波长可变光源装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8743920B2 (zh)
EP (1) EP2234224B1 (zh)
JP (1) JP5730469B2 (zh)
CN (1) CN101847825B (zh)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010011098A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Fujitsu Ltd 光伝送装置
GB2484334A (en) * 2010-10-07 2012-04-11 Oclaro Technology Ltd Semiconductor laser device and method for stabilising the wavelength of a semiconductor laser device
JP5718034B2 (ja) * 2010-12-07 2015-05-13 古河電気工業株式会社 波長可変光源装置および波長可変光源装置の制御方法
KR102079807B1 (ko) * 2012-03-14 2020-02-20 악손옵틱스, 엘엘씨 집적 광 반사계
US9557243B2 (en) 2012-03-14 2017-01-31 Axonoptics Llc Integrated optics reflectometer
JP6229474B2 (ja) * 2013-12-13 2017-11-15 富士通株式会社 半導体レーザ装置、光アンプおよび判定方法
EP3120189B1 (en) * 2014-03-21 2024-06-19 Lightwave International, Inc. Laser projection system
CN104319624A (zh) * 2014-10-16 2015-01-28 浙江大学 一种超辐射发光二极管光源功率波动的补偿装置和方法
CN104466673B (zh) * 2014-10-16 2017-06-13 浙江大学 补偿超辐射发光二极管光源波长温度漂移的装置和方法
KR101780898B1 (ko) * 2015-08-24 2017-09-21 김영태 진동 측정 장치
CN109075528B (zh) * 2016-05-16 2020-11-13 三菱电机株式会社 波长可变光源以及波长可变光源的波长切换控制方法
JP2018046210A (ja) * 2016-09-15 2018-03-22 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 光半導体装置及び光半導体装置の制御方法
JP6866976B2 (ja) * 2016-10-27 2021-04-28 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 半導体レーザ装置の動作条件決定方法
US10566762B2 (en) * 2017-05-17 2020-02-18 Go!Foton Holdings, Inc. Temperature control of an optical device
US10587094B2 (en) * 2017-09-27 2020-03-10 Emcore Corporation Wavelength-stabilized semiconductor laser source
US10656405B2 (en) * 2018-01-20 2020-05-19 International Business Machines Corporation Color image capture under controlled environment for mobile devices
WO2019160064A1 (ja) * 2018-02-14 2019-08-22 古河電気工業株式会社 光モジュール、その波長制御方法およびそのキャリブレーション方法
US20190312646A1 (en) * 2018-04-05 2019-10-10 Mark Peter Earnshaw Optical communication with wavelength-dependent amplitude pre-compensation
US10727948B2 (en) 2018-04-05 2020-07-28 Nokia Solutions And Networks Oy Communication system employing surface-coupled optical devices
JPWO2020166648A1 (ja) * 2019-02-14 2021-12-16 古河電気工業株式会社 波長可変レーザ装置及び波長制御方法
CN112445252A (zh) * 2019-08-30 2021-03-05 武汉永鼎光通科技有限公司 一种基于tec的激光器管壳温度调节控制方法
CN111490457A (zh) * 2020-04-22 2020-08-04 南京鼎芯瑞科股权投资合伙企业(有限合伙) 基于多波长阵列的无制冷可调谐半导体激光器及制备方法
US20230336249A1 (en) * 2020-07-09 2023-10-19 Nec Corporation Processing device, transmission device, communication device, processing method and recording medium
CN115133997B (zh) * 2021-03-24 2024-05-03 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 一种光模块及降低光模块功耗的调试方法
CN114966472B (zh) * 2022-08-01 2022-10-21 云南电力试验研究院(集团)有限公司 一种电弧光谱识别方法和装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4710631A (en) * 1984-08-28 1987-12-01 Fuji Photo Film Co., Ltd. Temperature compensation for a semiconductor light source used for exposure of light sensitive material
JPH01235390A (ja) * 1988-03-16 1989-09-20 Fujitsu Ltd 半導体レーザの温度制御方式
JP3200161B2 (ja) * 1992-06-04 2001-08-20 沖電気工業株式会社 光発振周波数安定化方法及びその装置
JPH09219554A (ja) 1996-02-08 1997-08-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体レーザダイオードの光出力制御装置
US5812572A (en) * 1996-07-01 1998-09-22 Pacific Fiberoptics, Inc. Intelligent fiberoptic transmitters and methods of operating and manufacturing the same
KR100247484B1 (ko) * 1997-11-27 2000-03-15 이계철 다채널 광원의 파장 및 광 세기를 안정화 시키기 위한 장치 및방법
JP3608366B2 (ja) 1998-01-30 2005-01-12 安藤電気株式会社 波長可変光源装置
US20020181521A1 (en) * 2000-05-04 2002-12-05 Crowder Paul F. Gain voltage control of sampled grating distributed bragg reflector lasers
US6690693B1 (en) * 2000-05-04 2004-02-10 Agility Communications, Inc. Power and wavelength control of sampled grating distributed Bragg reflector lasers
JP3788232B2 (ja) * 2000-12-13 2006-06-21 日本電気株式会社 波長可変光送信器、その出力制御方法並及び光通信システム
JP2002299757A (ja) * 2001-04-02 2002-10-11 Ando Electric Co Ltd 可変波長光源装置
JP2003318481A (ja) * 2002-04-25 2003-11-07 Sumitomo Electric Ind Ltd レーザ制御回路およびレーザモジュール
US7035300B2 (en) * 2002-11-05 2006-04-25 Finisar Corporation Calibration of a multi-channel optoelectronic module with integrated temperature control
US7136772B2 (en) * 2002-11-08 2006-11-14 Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. Monitoring system for a communications network
JP2006005042A (ja) * 2004-06-16 2006-01-05 Opnext Japan Inc 光送信器および光送信方法
JP4986407B2 (ja) * 2005-03-31 2012-07-25 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 レーザモジュール、その制御方法、その制御のための制御データの生成方法およびその制御データ
US7343218B2 (en) * 2006-05-09 2008-03-11 Branson Ultrasonics Corporation Automatic part feedback compensation for laser plastics welding
JP2008072068A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Ricoh Co Ltd レーザ発光装置及びこれを使用した光走査装置
US7917040B2 (en) * 2006-11-08 2011-03-29 Electronics & Telecommunications Research Institute Method and apparatus for controlling wavelength tuning of optical source for optical communication
JP2008273094A (ja) * 2007-05-01 2008-11-13 Ricoh Co Ltd 画像形成装置,プログラム,および記録媒体
US7812594B2 (en) * 2007-07-19 2010-10-12 Eudyna Devices Inc. Optical device and method of controlling the same
JP2009044024A (ja) * 2007-08-10 2009-02-26 Eudyna Devices Inc 半導体レーザ装置、および半導体レーザの制御方法
JP2009081512A (ja) * 2007-09-25 2009-04-16 Fujitsu Ltd 光送信装置および設定値決定方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010232505A (ja) 2010-10-14
EP2234224A3 (en) 2013-12-25
CN101847825A (zh) 2010-09-29
EP2234224B1 (en) 2018-09-19
JP5730469B2 (ja) 2015-06-10
US8743920B2 (en) 2014-06-03
US20100246614A1 (en) 2010-09-30
EP2234224A2 (en) 2010-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101847825B (zh) 波长可变光源装置
JP5229163B2 (ja) 波長制御方法および光送信装置
JP4765669B2 (ja) 光送信機
JP5098807B2 (ja) 光信号調整方法及び光信号調整装置
US20060159141A1 (en) Optical transmitting module operable in wide temperature range
US6583926B1 (en) Optical amplifiers with age-based pump current limiters
US7864826B2 (en) Optical transmitter applicable to burst signal and method for controlling the same
JP2002185074A (ja) 波長可変光送信器、その出力制御方法並及び光通信システム
JPH0697548A (ja) レーザダイオードの出力パワーを制御する装置
JPWO2004102754A1 (ja) 光モジュールおよびその波長監視制御方法
US8676054B2 (en) Optical transmission receiver and method for the same
JP3766347B2 (ja) 光送信用デバイス
CN112564802B (zh) 一种可调光模块及其全温锁波方法
JP2011142584A (ja) 光伝送装置
US20100246621A1 (en) Light source control apparatus and light source apparatus
JP2010118433A (ja) 光学モジュールとその制御方法
AU2985901A (en) Optical attenuator including dual control loops
JP2013530521A (ja) 光増幅器
US20090154506A1 (en) Tunable laser module
US20030058507A1 (en) Optical transmitter and wavelength division multiplexing transmission system
US6522675B1 (en) Wavelength control circuit and wavelength control method of light emitting device
US6704136B2 (en) Pumping source having a plurality of regulated pump lasers for broadband optical amplification of WDM signal
JP2011142137A (ja) 光送信器の制御方法
JP5473577B2 (ja) 波長多重光通信装置
JP2004304607A (ja) 光送信器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant