CN110235321B - 波长可变激光器装置 - Google Patents

波长可变激光器装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110235321B
CN110235321B CN201780084262.2A CN201780084262A CN110235321B CN 110235321 B CN110235321 B CN 110235321B CN 201780084262 A CN201780084262 A CN 201780084262A CN 110235321 B CN110235321 B CN 110235321B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wavelength
resonator
variable laser
optical amplifier
mode
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
CN201780084262.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110235321A (zh
Inventor
川北泰雅
清田和明
比嘉康贵
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 CN110235321A publication Critical patent/CN110235321A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110235321B publication Critical patent/CN110235321B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/1305—Feedback control systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/0687—Stabilising the frequency of the laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H01S5/1007—Branched waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • H01S5/142—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon which comprises an additional resonator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H01S5/0261—Non-optical elements, e.g. laser driver components, heaters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/3434—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer comprising at least both As and P as V-compounds

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

波长可变激光器装置具备：波长可变激光器组件，在光谐振器内具有波长响应波谱可变的多个波长选择组件；半导体光放大器，输入从所述波长可变激光器组件输出的激光，对该激光进行放大；光隔离器，被配置于所述波长可变激光器组件与所述半导体光放大器之间；光强度变动检测单元，对从所述波长可变激光器组件输出并输入至所述半导体光放大器前的激光的强度变动进行检测；波长抖动生成单元，生成在波长轴上对所述光谐振器的谐振器模式进行调制的谐振器模式用波长抖动；和波长抖动反馈控制单元，基于由所述光强度变动检测单元检测的强度变动，对所述谐振器模式用波长抖动进行反馈控制。

Description

波长可变激光器装置
技术领域
本发明涉及波长可变激光器装置。
背景技术
伴随着相干通信的普及，窄线宽的波长可变激光器的需要正在提高。一般而言，为了将半导体激光器窄线宽化，需要将光谐振器增长(参照专利文献1、2、非专利文献1)。再有，公开用半导体光放大器将从半导体激光器输出的激光放大并输出的结构的波长可变激光器(参照专利文献3)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第6665321号说明书
专利文献2：国际公开第2016/152274号
专利文献3：专利第5567226号公报
非专利文献
非专利文献1：N.Kobayashi et al.，“Silicon Photonic Hybrid Ring-FilterExternal Cavity Wavelength Tunable Lasers，”J.Lightwave Technol.，vol.33，pp.1241-1246，2015
发明内容
-发明所要解决的技术问题-
然而，光谐振器长的半导体激光器，由于谐振器模式(纵模式)的波长间隔(光频率间隔)窄，故有可能很难实现稳定的单一模式振荡性。还有，在用半导体光放大器将从半导体激光器输出的激光放大并输出的结构的波长可变激光器中，有可能很难进行激光器的波长的准确控制。
本发明是鉴于上述事实而进行的，其目的在于，提供一种稳定的单一模式振荡性的实现及激光器的波长的准确控制容易的波长可变激光器装置。
-用于解决技术问题的手段-
为了解决上述的课题而达成目的，本发明的一方式所涉及的波长可变激光器装置，其特征在于，具备：波长可变激光器组件，在光谐振器内具有波长响应波谱可变的多个波长选择组件；半导体光放大器，输入从所述波长可变激光器组件输出的激光，对该激光进行放大；光隔离器，配置于所述波长可变激光器组件与所述半导体光放大器之间；光强度变动检测单元，对从所述波长可变激光器组件输出并输入至所述半导体光放大器前的激光的强度变动进行检测；波长抖动生成单元，生成在波长轴上对所述光谐振器的谐振器模式进行调制的谐振器模式用波长抖动；和波长抖动反馈控制单元，基于由所述光强度变动检测单元检测的强度变动，对所述谐振器模式用波长抖动进行反馈控制。
本发明的一方式所涉及的波长可变激光器装置，其特征在于，所述波长抖动生成单元生成在波长轴上对所述多个波长选择组件的至少一个波长响应波谱进行调制的波长选择组件用波长抖动。
本发明的一方式所涉及的波长可变激光器装置，其特征在于，所述波长响应波谱是反射波谱，使通过所述谐振器模式用波长抖动而在所述多个波长选择组件的反射波谱的规定的频带内移动的谐振器模式与所述规定的频带内的反射峰值一致。
本发明的一方式所涉及的波长可变激光器装置，其特征在于，所述波长响应波谱是透射波谱，使通过所述谐振器模式用波长抖动而在所述多个波长选择组件的透射波谱的规定的频带内移动的谐振器模式与所述规定的频带内的透射峰值一致。
本发明的一方式所涉及的波长可变激光器装置，其特征在于，在所述多个波长选择组件的响应波谱之中的某个峰值彼此在波长轴上一致的状态下，在波长轴上对所述光谐振器的谐振器模式进行调制。
本发明的一方式所涉及的波长可变激光器装置，其特征在于，所述波长响应波谱是反射波谱，所述多个波长选择组件之中的一组波长选择组件的所述反射波谱的峰值间的间隔相互不同。
本发明的一方式所涉及的波长可变激光器装置，其特征在于，还具备：光强度检测单元，对从所述半导体光放大器输出的激光的强度进行检测；和半导体光放大器反馈控制单元，基于由所述光强度检测单元检测的强度，对所述半导体光放大器进行反馈控制。
本发明的一方式所涉及的波长可变激光器装置，其特征在于，所述波长可变激光器组件具有相位调整组件，所述相位调整组件被提供相位调整信号来使所述光谐振器内的光的相位变化，所述波长抖动生成单元通过根据所述相位调整信号来控制所述相位调整组件，从而生成所述谐振器模式用波长抖动，所述波长抖动反馈控制单元通过控制所述相位调整组件，从而进行所述谐振器模式用波长抖动的反馈控制。
本发明的一方式所涉及的波长可变激光器装置，其特征在于，所述波长抖动生成单元根据所述相位调整信号，对所述相位调整组件的折射率进行调制。
本发明的一方式所涉及的波长可变激光器装置，其特征在于，所述波长抖动生成单元根据所述相位调整信号，对加热所述相位调整组件的加热器的发热量进行控制，从而对所述相位调整组件的折射率进行调制。
本发明的一方式所涉及的波长可变激光器装置，其特征在于，所述波长抖动生成单元通过对所述波长选择组件的折射率进行调制，从而生成所述波长选择组件用波长抖动。
本发明的一方式所涉及的波长可变激光器装置，其特征在于，所述波长抖动生成单元通过对两个所述波长选择组件的折射率进行调制，从而生成所述波长选择组件用波长抖动。
-发明效果-
根据本发明，起到能实现稳定的单一模式振荡性的实现及激光器的波长的准确控制容易的波长可变激光器装置的效果。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的波长可变激光器装置的结构的示意图。
图2是表示波长可变激光器的结构例1及控制器的示意图。
图3A是表示第一梳状反射波谱及第二梳状反射波谱的图。
图3B是表示第一梳状反射波谱、第二梳状反射波谱及谐振器模式的图。
图4是表示第一梳状反射波谱、第二梳状反射波谱及其重叠的图。
图5是表示第一梳状反射波谱、第二梳状反射波谱及谐振器模式的重叠以及波长抖动的图。
图6是表示波长可变激光器的结构例2的示意图。
图7是表示波长可变激光器的结构例3的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。需要说明的是，并不是通过本实施方式来限定本发明。另外，在附图的记载中，对相同或者对应的组件适当赋予相同的附图标记。此外，附图是示意性的，需要留意到各组件的尺寸的关系、各组件的比率等有可能和现实不同。附图的相互间，也有可能包含相互的尺寸的关系或比率不同的部分。再有，在图中适当表示xyz坐标轴，由此对方向进行说明。
(实施方式)
图1是表示实施方式所涉及的波长可变激光器装置的结构的示意图。波长可变激光器装置100具备以下结构，即温度调节元件2、支承构件3、作为波长可变激光器组件的波长可变激光器4、准直透镜5、温度调节元件6、支承构件7、光隔离器8、聚光透镜9、半导体光放大器10、准直透镜11、分束器12、13、作为光强度变动检测单元的光强监测用光电二极管(Photo Diode：PD)14、标准具滤波器15、波长监测用PD16、分束器17、光强监测用PD18、聚光透镜19及光纤20的一端被收纳在壳体1内，并被模块化。将该模块记载为波长可变激光器模块。进而，波长可变激光器装置100具备对波长可变激光器模块的动作进行控制的控制器21。
壳体1具有底板1a、侧壁部和上部盖。需要说明的是，图1中为了说明，上部盖省略记载。在纸面右侧的侧壁部设置有收纳聚光透镜19、并且光纤20的一端被插通固定的保持架部1b。壳体1被密封成内部呈气密构造。底板1a由铜钨(CuW)等热传导率高的材料构成。壳体1的其他部分由Kovar(注册商标)等热膨胀系数低的材料构成。
温度调节元件2例如是珀尔帖元件。温度调节元件2在壳体1内被载置于底板1a，通过被供给驱动电流而将波长可变激光器4冷却，由此能够调节其温度。
支承构件3被载置于温度调节元件2。支承构件3是载置波长可变激光器4及准直透镜5的构件，由氮化铝(AlN)等热传导率高的材料构成。波长可变激光器4经由支承构件3而被载置于温度调节元件2。
波长可变激光器4例如是利用了游标效应的波长可变激光器，但其结构例在后面详述。波长可变激光器4被控制器21控制而输出激光L1。激光L1的波长是被使用在光通信用的波段(例如1520nm～1620nm)内的波长。
准直透镜5被载置于支承构件3，并配置在波长可变激光器4的激光器输出侧(前方侧)。准直透镜5将从波长可变激光器4输出的激光L1变换为平行光。
温度调节元件6在壳体1内，被载置于底板1a，且配置在波长可变激光器4的前方侧。温度调节元件6例如是珀尔帖元件。通过向温度调节元件6供给驱动电流，从而该温度调节元件6能够对所载置的各组件的温度进行调节。
支承构件7被载置于温度调节元件6。支承构件7由热传导率高的材料构成，载置光隔离器8、聚光透镜9、半导体光放大器10、准直透镜11、分束器12、13、作为光强度变动检测单元的光强监测用PD14、标准具滤波器15、波长监测用PD16、分束器17、光强监测用PD18的各组件。各组件通过温度调节元件6来进行温度调节。
光隔离器8配置于波长可变激光器4与半导体光放大器10之间。光隔离器8使从纸面左侧输入的激光L1向纸面右侧通过，并且阻止从纸面右侧向纸面左侧的光的通过。由此，防止向波长可变激光器4输入返回光(反射光或半导体光放大器10产生的ASE(AmplifiedSpontaneous Emission)光)。这有助于波长可变激光器4的动作的稳定，并且有助于激光L1的窄线宽化。
聚光透镜9使通过准直透镜5而成为平行光且通过光隔离器8后的激光L1向半导体光放大器10聚光并输入。
半导体光放大器10与波长可变激光器4分离地设置，具有包括活性层的条纹状的嵌入台面型的光波导即光放大部10a。半导体光放大器10将输入到光放大部10a的激光L1进行光放大并输出。此时，半导体光放大器10通过控制器21而被供给电力，由此进行光放大，以使得激光L1成为所希望的光强度。
准直透镜11使从半导体光放大器10输出的已被放大的激光L1成为平行光。聚光透镜19使通过准直透镜11而变成平行光的激光L1向光纤20聚光并进行光耦合。光纤20将激光L1传输到规定的装置等。
分束器12配置于光隔离器8和聚光透镜9之间。分束器12例如是半反射镜，使通过光隔离器8后的激光L1的大部分透射并输入至聚光透镜9，并且使激光L1的一部分(激光L2)朝着光强监测用PD14反射。分束器13例如是半反射镜，使激光L2的一部分(激光L3)向标准具滤波器15反射。
光强监测用PD14检测激光L2的强度，并将与所检测到的强度相应的电信号输出至控制器21。
标准具滤波器15相对于波长具有周期性的透射特性(透射波长特性)，以与其透射波长特性相应的透射率，将分束器13反射后的激光L3选择性地透射并向波长监测用PD16输入。波长监测用PD16检测透射标准具滤波器15后的激光L3的强度，并将与所检测到的强度相应的电信号输出至控制器21。作为标准具滤波器15的透射波长特性的周期，若以光频率来表示的话，例如为50GHz、33.3GHz、25GHz等。
通过光强监测用PD14及波长监测用PD16而被检测到的激光L2、L3的强度被使用于控制器21进行的波长锁定控制(用于使从波长可变激光器4输出的激光L1成为所希望的波长的控制)。
具体地说，在波长锁定控制中，控制器21进行使波长可变激光器4的驱动电流与温度变化的控制，以使得通过光强监测用PD14检测到的激光L2的强度和通过波长监测用PD16检测到的透射标准具滤波器15后的激光L3的强度之比成为激光L1的强度及波长变成所希望的强度及波长时之比。由此，能够将激光L1的波长控制为所希望的波长(锁定波长)。这样，分束器12、13、光强监测用PD14、标准具滤波器15及波长监测用PD16作为对激光L1的波长的变化进行监测的波长监测机构发挥功能。
再者，分束器17使通过半导体光放大器10而被光放大且从半导体光放大器10输出的激光L1的一部分(激光L4)反射。作为光强度检测单元的光强监测用PD18检测激光L4的强度，将与所检测到的强度相应的电信号向控制器21输出。控制器21基于由光强监测用PD18检测到的激光L4的强度对半导体光放大器10进行反馈控制(输出恒定控制)。具体地说，控制器2基于激光L4的强度对向半导体光放大器10供给电力进行控制，以进行反馈控制，使得激光L1成为所希望的强度。
控制器21具备：用于分别驱动波长可变激光器4及半导体光放大器10的驱动部；进行用于这些驱动部的控制的各种运算处理的运算处理部；保存运算处理部为了进行运算处理而使用的各种程序、数据等的ROM等的存储部；运算处理部进行运算处理之际的作业空间或为了存储运算处理部的运算处理的结果等而使用的RAM等的存储部。控制器21具有作为对半导体光放大器10进行反馈控制的半导体光放大器反馈控制单元、以及后述的波长抖动生成单元、波长抖动反馈控制单元的功能。
接着，对波长可变激光器4的结构例及其控制进行说明。图2是表示波长可变激光器4的结构例1及控制器的示意图。
波长可变激光器4具备形成在共用的基部B上的、第一波导部410和第二波导部420。基部B例如由n型InP构成。需要说明的是，在基部B的背面形成有n侧电极430。n侧电极430例如构成为包含AuGeNi，与基部B进行欧姆接触。
第一波导部410具备波导部411、半导体层叠部412、p侧电极413和由Ti构成的微型加热器415。第一波导部410具有嵌入波导构造，波导部411形成为在半导体层叠部412内沿z方向延伸。在第一波导部410内配置增益部411a和作为波长选择组件的DBR(DistributedBragg Reflector)型的衍射光栅层411b。增益部411a是具有由InGaAsP构成的重叠量子阱构造与光限制层的活性层。再有，衍射光栅层411b通过由InGaAsP与InP构成的采样衍射光栅来构成。半导体层叠部412是将InP系半导体层层叠而构成，相对于波导部411具备包覆部的功能等。
p侧电极413在半导体层叠部412上配置成沿着增益部411a。需要说明的是，在半导体层叠部412形成后述的SiN保护膜，p侧电极413经由形成在SiN保护膜的开口部而与半导体层叠部412接触。微型加热器415在半导体层叠部412的SiN保护膜上配置成沿着衍射光栅层411b。微型加热器415通过从控制器21被供给电流而发热，由此对衍射光栅层411b进行加热。控制器21控制通电量，由此衍射光栅层411b的温度变化，其折射率变化。
第二波导部420具备分支部421、两个臂部422、423、环状波导424和由Ti构成的微型加热器425。
分支部421由包括1×2型的多模干涉型(MMI)波导421a的1×2型的分支型波导来构成，2端口侧分别被连接于两个臂部422、423，并且1端口侧被连接于第一波导部410侧。通过分支部421，两个臂部422、423的一端被集中，由此与衍射光栅层411b在光学性地进行耦合。
臂部422、423均沿z方向延伸，被配置成夹持环状波导424。臂部422、423与环状波导424接近，均以相同的耦合系数κ与环状波导424在光学性地进行耦合。κ的值例如为0.2。臂部422、423与环状波导424构成环形谐振器滤波器RF1。再有，环形谐振器滤波器RF1与分支部421构成作为波长选择组件的反射平面镜M1。微型加热器425为环状，配置于被形成为覆盖环状波导424的SiN保护膜上。微型加热器425通过从控制器21被供给电流而发热，由此对环状波导424进行加热。控制器21对通电量进行控制，由此环状波导424的温度变化，其折射率变化。
分支部421、臂部422、423及环状波导424均具有由InGaAsP构成的光导波层420a被由InP构成的包覆层夹持的高台波导构造。
还有，微型加热器426配置在臂部423的一部分的SiN保护膜上。臂部423之中的微型加热器426的下方的区域作为使光的相位变化的相位调整组件即相位调整部427发挥功能。微型加热器426通过从控制器21被供给电流而发热，由此对相位调整部427进行加热。控制器21对通电量进行控制，由此相位调整部427的温度变化，其折射率变化。
第一波导部410与第二波导部420构成光谐振器C1，该谐振器C1通过相互在光学性地被连接的一组波长选择组件即衍射光栅层411b与反射平面镜M1来构成。增益部411a与相位调整部427被配置于光谐振器C1内。
接着，使用图3A、图3B来说明衍射光栅层411b与环形谐振器滤波器RF1的反射特性。在图3A、图3B中纵轴表示反射率(Reflectance)。衍射光栅层411b在图3A的凡例“SG”中如曲线所示，作为波长响应波谱，生成以大体规定的波长间隔大体具有周期性的反射特性的第一梳状反射波谱。另一方面，环形谐振器滤波器RF1在图3A的凡例“Ring”中如曲线所示，作为波长响应波谱，生成以规定的波长间隔具有周期性的反射特性的第二梳状反射波谱。图3B是将图3A的反射波谱的1550nm附近放大后示出的图。在图3B中，凡例“Mode”表示光谐振器C1的谐振器模式。谐振器模式至少遍及图3A所示的1530nm～1570nm的波长范围地存在。如图3A、图3B所示那样，第二梳状反射波谱具有比第一梳状反射波谱的峰值SC1的半值全宽还窄的半值全宽的峰值SC2且以与第一梳状反射波谱的波长间隔不同的波长间隔具有大体周期性的反射特性。其中，如果考虑折射率的波长分散，则需要注意到波谱分量严格来说不会变成等波长间隔。
若针对各梳状反射波谱的特性进行例示，则第一梳状反射波谱的峰值间的波长间隔(自由波谱区域：FSR)以光的频率表示的话为373GHz，各峰值的半值全宽以光的频率表示的话为43GHz。再有，第二梳状反射波谱的峰值间的波长间隔(FSR)以光的频率表示的话为400GHz，各峰值的半值全宽以光的频率表示的话25GHz。即，第二梳状反射波谱的各峰值的半值全宽(25GHz)比第一梳状反射波谱的各峰值的半值全宽(43GHz)窄。
再有，第二梳状反射波谱的峰值具有相对于波长急剧地变化的形状，存在反射率相对于波长的2次微分在与峰值相比更靠短波长侧及长波长侧取正值的波长区域。第二梳状反射波谱的峰值例如是双重指数分布(拉普拉斯分布)型的形状。另外，第一梳状反射波谱的峰值与第二梳状反射波谱的峰值相比，具有相对于波长缓慢地变化的形状，存在反射率相对于波长的2次微分在与峰值相比更靠短波长侧及长波长侧取负值的波长区域。第一梳状反射波谱的峰值例如为高斯型的形状。
在波长可变激光器4中，为了实现激光振荡，被构成为能使第一梳状反射波谱的峰值的一个和第二梳状反射波谱的峰值的一个在波长轴上重合。图4是表示第一梳状反射波谱、第二梳状反射波谱及其重叠的图。以凡例“Overlap”表示的曲线表示波谱的重叠。在图4所示的例子中，在波长1550nm处重叠变为最大。
需要说明的是，上述那样的重合能够通过使用微型加热器415及微型加热器425的至少任一个并进行以下的至少任一手法来实现：通过微型加热器415将衍射光栅层411b加热，并通过热光学效应使其折射率变化，从而使第一梳状反射波谱在波长轴上整体地移动并变化；及通过微型加热器425将环状波导424加热而使其折射率变化，由此使第二梳状反射波谱在波长轴上整体地移动并变化。
另一方面，在波长可变激光器4中，如图3B的一部分所示，存在基于光谐振器C1的谐振器模式。在波长可变激光器4中，设定光谐振器C1的谐振器长，以使得谐振器模式的间隔(纵模式间隔)为25GHz以下。该设定的情况下，光谐振器C1的谐振器长为1800μm以上，可期待进行振荡的激光的窄线宽化。
波长可变激光器4若通过控制器21从n侧电极430及p侧电极413向增益部411a注入电流，而使增益部411a发光，被构成为以第一梳状反射波谱的波谱分量的峰值、第二梳状反射波谱的波谱分量的峰值及光谐振器C1的谐振器模式的一个一致的波长例如1550nm进行激光振荡，输出激光L1。需要说明的是，光谐振器C1的谐振器模式的波长能够通过使用微型加热器426将相位调整部427加热，并使其折射率变化，使谐振器模式的波长在波长轴上整体地移动，从而进行微调整。即，相位调整部427是用于主动地对光谐振器C1的光路长进行控制的部分。
接着，说明波长可变激光器4中的激光振荡波长的选择方法。波长可变激光器4中，利用游标效应进行激光振荡波长的选择。
如图3A、图3B、图4所示，第一梳状反射波谱与第二梳状反射波谱的FSR被设计为稍微不同。需要说明的是，通过增大峰值较尖锐的第二梳状反射波谱的FSR的一方，从而波谱的重叠的峰值最高的1550nm所邻接的重叠(例如，1547nm附近的重叠)的峰值的高度相对变小。其结果是，波谱的重叠的峰值最高的波长所邻接的重叠的峰值的波长下的激光振荡得以抑制，因此可提高侧端模式抑制比。
波长可变激光器4中的可变波长范围通过游标效应而由FSR的最小公倍数来决定。第一梳状反射波谱的峰值的一个与第二梳状反射波谱的峰值的一个重合，在其峰值一致的波长，反射率变成最大，引起激光振荡。换句话说，通过衍射光栅层411b与环形谐振器滤波器RF1的游标效应来决定大的激光振荡波长(超模式)。更严格地来说，激光振荡波长在光谐振器C1内，通过由从衍射光栅层411b按顺序经由分支部421、环形谐振器滤波器RF1的臂部422、423之中的一方、环状波导424、臂部422、423之中的另一方、分支部421而反馈回衍射光栅层411b的路线(谐振器长)定义的谐振器模式与所重合的第一梳状反射波谱的峰值与第二梳状反射波谱的峰值的重叠区域一致，以该一致的谐振器模式的波长进行激光振荡。因此，在波长可变激光器4中，能实现波长可变动作，即通过衍射光栅层411b所对应的微型加热器415和环形谐振器滤波器RF1所对应的微型加热器425，分别对第一梳状反射波谱与第二梳状反射波谱进行调谐，从而进行粗调，通过相位调整部427所对应的微型加热器426对谐振器长进行调谐，从而进行微调。
图3A、图3B所示的状态(设为第一状态)下，第一梳状反射波谱与第二梳状反射波谱在波长1550nm处重叠最大(超模式)。第一状态下激光振荡波长是在1550nm附近被粗调的状态。第一状态下通过对相位调整部427进行调谐而对谐振器模式进行微调，由此能够获得波长1550nm处的激光振荡。
接着，在变更激光振荡波长的情况下，在已将环形谐振器滤波器RF1的调谐固定的状态下，利用微型加热器415仅对衍射光栅层411b进行加热。如此，衍射光栅层411b的折射率根据热光学效应而上升，衍射光栅层411b的反射波谱(第一梳状反射波谱)整体地向长波侧偏移。其结果是，与1550nm附近的环形谐振器滤波器RF1的反射波谱(第二梳状反射波谱)的峰值的重叠被解除，而与存在于长波侧的其他的峰值(1556nm附近)重叠，变成第二状态。由此，实现向其他的超模式的过渡。进而，通过对相位调整部427进行调谐而将谐振器模式微调，由此可实现1556nm附近处的激光振荡。需要说明的是，在将激光振荡波长变更至短波侧之际，只要将衍射光栅层411b的调谐固定，利用微型加热器425仅将环形谐振器滤波器RF1加热，使环形谐振器滤波器RF1的梳状反射波谱整体地向长波侧偏移即可。
在此，本实施方式所涉及的波长可变激光器装置100中，为了使光谐振器C1的谐振器模式的一个与被重合的第一梳状反射波谱的峰值与第二梳状反射波谱的峰值的重叠区域一致，控制器21进行以下的控制。
即，控制器21生成在波长轴上对光谐振器C1的谐振器模式进行调制的谐振器模式用波长抖动，基于由作为光强度变动检测单元的光强监测用PD14检测的光的强度变动，对谐振器模式用波长抖动进行反馈控制。
具体地说，通过成为将为了使微型加热器426发热而从控制器21供给的电流设成强度调制电流的相位调整信号，从而对微型加热器426的发热量进行控制，由此对相位调整部427进行控制，对其温度及折射率进行强度调制。如此，谐振器模式如图5的箭头D1所表示的，在波长轴上以规定的波长宽度整体地进行调制。通过该调制(谐振器模式用波长抖动)，第一梳状反射波谱的峰值与第二梳状反射波谱的峰值的重叠区域和光谐振器C1的谐振器模式的重叠的程度也会变动，因此从波长可变激光器4输出的激光L1的强度变动。该光强度变动通过光强监测用PD14来检测。控制器21对谐振器模式用波长抖动的调制的振幅进行反馈控制，以使得被检测出的光强度变动的变动量小、并且光强度变大。即，通过利用相位调整信号对相位调整部427进行控制，从而进行谐振器模式用波长抖动的反馈控制。继续进行上述那样的反馈控制，以使得维持例如所检测的光强度变动的变动量在设定值范围内、并且光强度在设定值范围内的状态。
需要说明的是，半导体光放大器10一般而言在增益饱和的状态下动作，因此激光L1的强度变动通过半导体光放大器10而被缓和。因此，在通过半导体光放大器10而被放大的激光L1中，难以检测作为针对谐振器模式用波长抖动的响应的光强度变动。特别是，在如本实施方式所涉及的波长可变激光器装置100那样对半导体光放大器10进行输出恒定控制的情况下，谐振器模式用波长抖动引起的光强度变动受到输出恒定控制的影响，进而被缓和，变得难以检测。
然而，在该波长可变激光器装置100中，光强监测用PD14是检测从波长可变激光器4输出并输入至半导体光放大器10前的激光L1的强度变动的结构，因此不会受到增益饱和、输出恒定控制的影响，检测作为针对谐振器模式用波长抖动的响应的本来的光强度变动变得容易起来。其结果是，能够更加准确地进行通过谐振器模式用波长抖动使光谐振器C1的谐振器模式的一个移动并与规定的频带内的两个梳状反射波谱的峰值的重叠区域一致的控制。特别是，第二梳状反射波谱的峰值具有相对于波长急剧地变化的形状，因此作为针对谐振器模式用波长抖动的响应的光强度变动变大。其结果是，易于准确地使光谐振器C1的谐振器模式的一个与两个梳状反射波谱的峰值的重叠区域。需要说明的是，图5中，表示谐振器模式MODE1与两个梳状反射波谱的峰值的重叠区域一致的状态。
再有，通过光隔离器8，作为针对谐振器模式用波长抖动的响应的光强度变动不易受到返回光的影响，能够更加准确地进行。再者，能够更加准确地进行使光谐振器C1的谐振器模式的一个移动并与两个梳状反射波谱的峰值的重叠区域一致的控制，因此能使得波长可变激光器4的稳定的单一模式振荡性的实现容易。
需要说明的是，在波长可变激光器装置100的波长可变激光器4中，也可以将控制器21构成为：作为波长抖动生成单元，控制器21进而生成在波长轴上对作为多个波长选择组件的衍射光栅层411b及反射平面镜M1的至少一个波长响应波谱(梳状反射波谱)进行调制的波长选择组件用波长抖动。该情况下，控制器21生成谐振器模式用波长抖动及波长选择组件用波长抖动，基于由作为光强度变动检测单元的光强监测用PD14检测的光的强度变动，对谐振器模式用波长抖动及波长选择组件用波长抖动进行反馈控制。
以生成针对反射平面镜M1的波长选择组件用波长抖动的情况为例来进行说明。通过成为将为了使微型加热器425发热而从控制器21供给电流设为强度调制电流的反射波谱调整信号，从而对微型加热器425的发热量进行控制，由此控制反射平面镜M1，并对其温度及折射率进行强度调制。如此，第一梳状反射波谱如图5的箭头D2所表示的那样在波长轴上以规定的波长宽度整体地进行调制。需要说明的是，谐振器模式也如箭头D1所表示的那样在波长轴上以规定的波长宽度整体地进行调制。通过这两个调制，第一梳状反射波谱的峰值与第二梳状反射波谱的峰值的重叠区域和光谐振器C1的谐振器模式的重叠的程度也会变动，因此从波长可变激光器4输出的激光L1的强度变动。该光强度变动通过光强监测用PD14而被检测。控制器21对波长选择组件用波长抖动及谐振器模式用波长抖动的调制的振幅进行反馈控制，以使得所检测到的光强度变动的变动量小、并且光强度变大。即，通过利用相位调整信号对相位调整部427进行控制，利用反射波谱调整信号对反射平面镜M1进行控制，从而进行波长选择组件用波长抖动及谐振器模式用波长抖动的反馈控制。持续进行上述那样的反馈控制，以使得维持例所检测的光强度变动的变动量为设定值以下、并且光强度为设定值以上的状态。
进而，在生成针对衍射光栅层411b的波长选择组件用波长抖动的情况下，通过成为将从控制器21向微型加热器415供给的电流设为强度调制电流的反射波谱调整信号，从而对微型加热器415的发热量进行控制，由此对衍射光栅层411b进行控制，对其温度及折射率进行强度调制。如此，第二梳状反射波谱如图5的箭头D3所表示的那样，在波长轴上以规定的波长宽度整体地进行调制。通过这些箭头D1、D2、D3的三个调制，第一梳状反射波谱的峰值与第二梳状反射波谱的峰值的重叠区域和光谐振器C1的谐振器模式的重叠的程度也会变动，因此从波长可变激光器4输出的激光L1的强度变动。控制器21对两个波长选择组件用波长抖动及谐振器模式用波长抖动的调制的振幅进行反馈控制，以使得由光强监测用PD14检测到的光强度变动的变动量小、并且光强度变大。持续进行上述那样的反馈控制，以使得维持例如所检测的光强度变动的变动量为设定值以下、并且光强度为设定值以上的状态。
(波长可变激光器的结构例2)
实施方式的波长可变激光器装置100中，波长可变激光器4能够置换为其他各种各样的结构的波长可变激光器组件。图6是表示波长可变激光器的结构例2的示意图。结构例2所涉及的波长可变激光器4A构成为包含半导体放大元件401A、准直透镜5、标准具滤波器402A、403A、分别载置标准具滤波器402A、403A的基座404A、405A、在带反射膜的光隔离器8A的光隔离器8的端面形成的反射膜406A、在从半导体放大元件401A输出的激光的波长中透明的光学组件407A和载置光学组件407A的带加热器的基座408A。波长可变激光器4A与带反射膜的光隔离器8A能够与波长可变激光器装置100的波长可变激光器4、光隔离器8进行置换。需要说明的是，带反射膜的光隔离器8A也可以载置于支承构件3。
半导体放大元件401A在后端面，形成例如反射率为90％以上的高反射膜402Aa，在前端面形成无反射膜402Ab，从前端面侧输出激光。半导体放大元件401A例如是具有嵌入波导构造的法布里-珀罗型的半导体激光器元件。
标准具滤波器402A、403A分别是作为波长响应波谱而生成透射率相对于波长大体周期性地变化的透射波谱的波长选择组件。标准具滤波器402A、403A相对于从半导体放大元件401A输出的激光的光轴而言各自的主表面以相互不同的角度倾斜配置。由此，标准具滤波器402A、403A各自的透射波谱的透射率的变化的周期相互不同。标准具滤波器402A、403A以激光的波长中各自的透射率使从半导体放大元件401A输出的激光透射。
在标准具滤波器402A、403A设置加热器，加热器分别通过从控制器2I被供给电流而发热，从而将标准具滤波器402A、403A分别加热。控制器21控制通电量，由此标准具滤波器402A、403A的温度及折射率分别变化。由此，能够使标准具滤波器402A、403A的透射波谱在波长轴上整体地移动。
光学组件407A使透射标准具滤波器402A、403A后的激光透射。带加热器的基座408A通过从控制器21被供给电流而发热，从而对光学组件407A进行加热。控制器21控制通电量，从而光学组件407A的温度及折射率分别变化。由此光学组件407A作为使光的相位变化的相位调整组件发挥功能。
反射膜406A例如是反射率为10％～30％程度的低反射膜，和半导体放大元件401A的高反射膜402Aa一起构成波长可变激光器4A的光谐振器C2。波长可变激光器4A是构成光谐振器C2的一方的反射膜406A处于半导体放大元件401A的外部的、所谓的外部谐振器型的结构，因此可增长谐振器长。
在波长可变激光器4A中，标准具滤波器402A、403A各自的透射波谱的透射率的变化的周期相互不同，并且能够通过加热器使各自的透射波谱在波长轴上整体地移动(即是可变的)，因此波长可变激光器4A作为利用了游标效应的波长可变激光器发挥功能。
进而，相对于波长可变激光器4A而言，为了使光谐振器C2的谐振器模式的一个与被重合的两个透射波谱的峰值的重叠区域一致，控制器21能够进行以下的控制。
即，控制器21生成在波长轴上对光谐振器C2的谐振器模式进行调制的谐振器模式用波长抖动，基于由作为光强度变动检测单元的光强监测用PD14检测的光的强度变动，对谐振器模式用波长抖动进行反馈控制。具体地说，通过成为将为了使带加热器的基座408A的加热器发热而从控制器21供给的电流设为强度调制电流的相位调整信号，从而对加热器的发热量进行控制，由此控制光学组件407A，对其温度及折射率进行强度调制。控制器21对谐振器模式用波长抖动的调制的振幅进行反馈控制，以使得检测到的光强度变动的变动量小、并且光强度变大。即，通过利用相位调整信号对光学组件407A进行控制，从而进行谐振器模式用波长抖动的反馈控制。
在波长可变激光器装置100中使用了波长可变激光器4A的情况下，也能够更加准确地进行通过谐振器模式用波长抖动使光谐振器C2的谐振器模式的一个移动并与规定的频带内的两个透射波谱的峰值的重叠区域一致的控制。其结果是，稳定的单一模式振荡性的实现及激光器的波长的准确控制变得容易。
需要说明的是，在波长可变激光器4A中，也可以将控制器21构成为：控制器21进而生成在波长轴上对标准具滤波器402A、403A的至少一个透射波谱进行调制的波长选择组件用波长抖动。该情况下，控制器21生成谐振器模式用波长抖动及波长选择组件用波长抖动，基于由作为光强度变动检测单元的光强监测用PD14检测的光的强度变动，对谐振器模式用波长抖动及波长选择组件用波长抖动进行反馈控制。
以生成针对标准具滤波器402A的波长选择组件用波长抖动的情况为例来进行说明。通过成为将为了使在标准具滤波器402A设置的加热器发热而从控制器21供给的电流设为强度调制电流的透射波谱调整信号，从而控制加热器的发热量。由此控制标准具滤波器402A，对其温度及折射率进行强度调制。如此，标准具滤波器402A的透射波谱在波长轴上以规定的波长宽度整体地进行调制。需要说明的是，谐振器模式也在波长轴上以规定的波长宽度整体地进行调制。通过这两个调制，两个透射波谱的峰值的重叠区域和光谐振器C2的谐振器模式的重叠的程度也会变动，因此从波长可变激光器4A输出的激光的强度变动。控制器21对波长选择组件用波长抖动及谐振器模式用波长抖动的调制的振幅进行反馈控制，以使得由光强监测用PD14检测到的光强度变动的变动量小、并且光强度变大。即，通过利用相位调整信号对光学组件407A控制，利用透射波谱调整信号对标准具滤波器402A进行控制，从而进行波长选择组件用波长抖动及谐振器模式用波长抖动的反馈控制。持续进行上述那样的反馈控制，以使得维持例如所检测的光强度变动的变动量为设定值以下、并且光强度为设定值以上的状态。
(波长可变激光器的结构例3)
图7是表示波长可变激光器的结构例3的示意图。结构例3所涉及的波长可变激光器4B构成为包含半导体放大元件401B、波长选择组件部402B和微型加热器403B、404B、405B。波长可变激光器4B能够与波长可变激光器装置100的波长可变激光器4进行置换。
半导体放大元件401B在后端面连接波长选择组件部402B，在前端面形成例如反射率为10％～30％程度的低反射膜401Ba，且从前端面侧输出激光。半导体放大元件401B例如是具有嵌入波导构造的法布里-珀罗型的半导体激光器元件。半导体放大元件401B具备作为波导的活性层401Bb。
波长选择组件部402B例如通过硅光子学中所使用的硅波导电路来构成。波长选择组件部402B具备连接波导402Ba、波导型的环形谐振器滤波器402Bb、402Bc和反射部402Bd。连接波导402Ba光学性地被连接于半导体放大元件401B的活性层401Bb。环形谐振器滤波器402Bb、402Bc分别具备两个臂部与环状波导。环形谐振器滤波器402Bb的一方的臂部光学性地连接于连接波导402Ba，另一方的臂部与环形谐振器滤波器402Bb的一方的臂部光学性地连接。环形谐振器滤波器402Bb的另一方的臂部连接于反射部402Bd。环形谐振器滤波器402Bb、402Bc分别是作为波长响应波谱而生成透射率相对于波长大体周期性地变化的梳状透射波谱的波长选择组件。环形谐振器滤波器402Bb、402Bc的环状波导具有相互不同的直径。由此，环形谐振器滤波器402Bb、402Bc各自的梳状透射波谱的透射率的变化的周期相互不同。环形谐振器滤波器402Bb、402Bc使从半导体放大元件401B输出的自发发射光以激光的波长中的各自的透射率透射。
微型加热器403B设置于连接波导402Ba的上方。微型加热器404B、405B分别设置于环形谐振器滤波器402Bb、402Bc的环状波导各自的上方。微型加热器403B、404B、405B分别通过从控制器21被供给电流而发热，从而对连接波导402Ba、环形谐振器滤波器402Bb、402Bc分别进行加热。控制器21控制微型加热器404B，405B各自的通电量，从而环形谐振器滤波器402Bb、402Bc的温度及折射率分别变化。由此，环形谐振器滤波器402Bb、402Bc的梳状透射波谱能够在波长轴上整体地移动。再者，控制器21控制微型加热器403B通电量，从而连接波导402Ba的温度及折射率分别变化。由此连接波导402Ba作为使光的相位变化的相位调整组件发挥功能。
反射部402Bd例如反射率为90％以上，和半导体放大元件401B的低反射膜401Ba一起构成波长可变激光器4B的光谐振器C3。波长可变激光器4B是外部谐振器型的结构，因此可增长谐振器长。
在波长可变激光器4B中，由于环形谐振器滤波器402Bb、402Bc各自的梳状透射波谱的透射率的变化的周期相互不同，并且通过微型加热器404B、405B能够使各个梳状透射波谱在波长轴上整体地移动(即可变的)，故波长可变激光器4B作为利用了游标效应的波长可变激光器发挥功能。
进而，对于波长可变激光器4B而言，为了使光谐振器C3的谐振器模式的一个与被重合的两个梳状透射波谱的峰值的重叠区域一致，控制器21能够进行以下的控制。
即，控制器21生成在波长轴上对光谐振器C3的谐振器模式进行调制的谐振器模式用波长抖动，并基于由作为光强度变动检测单元的光强监测用PD14检测的光的强度变动，对谐振器模式用波长抖动进行反馈控制。具体地说，通过成为将为了使微型加热器403B发热而从控制器21供给的电流设为强度调制电流的相位调整信号，从而对微型加热器403B的发热量进行控制，由此控制连接波导402Ba，对其温度及折射率进行强度调制。控制器21对谐振器模式用波长抖动的调制的振幅进行反馈控制，以使得所检测到的光强度变动的变动量小、并且光强度变大。即，通过利用相位调整信号对连接波导402Ba进行控制，从而进行谐振器模式用波长抖动的反馈控制。
在波长可变激光器装置100中使用了波长可变激光器4B的情况下，能够更加准确地进行根据谐振器模式用波长抖动使光谐振器C3的谐振器模式的一个移动并与规定的频带内的两个梳状透射波谱的峰值的重叠区域一致的控制。其结果是，稳定的单一模式振荡性的实现及激光器的波长的准确控制变得容易。
需要说明的是，在波长可变激光器4B中，也可以将控制器21构成为：控制器21进而生成在波长轴上对环形谐振器滤波器402Bb、402Bc的至少一个透射波谱进行调制的波长选择组件用波长抖动。该情况下，控制器21生成谐振器模式用波长抖动及波长选择组件用波长抖动，并基于由作为光强度变动检测单元的光强监测用PD14检测的光的强度变动，对谐振器模式用波长抖动及波长选择组件用波长抖动进行反馈控制。
以生成针对环形谐振器滤波器402Bb的波长选择组件用波长抖动的情况为例来进行说明。通过成为将为了使微型加热器404B发热而从控制器21供给的电流设为强度调制电流的透射波谱调整信号，从而对微型加热器404B的发热量进行控制，由此控制环形谐振器滤波器402Bb，对其温度及折射率进行强度调制。如此，环形谐振器滤波器402Bb的梳状透射波谱在波长轴上以规定的波长宽度整体地进行调制。需要说明的是，谐振器模式也在波长轴上以规定的波长宽度整体地进行调制。通过这两个调制，由于两个梳状透射波谱的峰值的重叠区域和光谐振器C3的谐振器模式的重叠的程度也变动，故从波长可变激光器4B输出的激光的强度变动。控制器21对波长选择组件用波长抖动及谐振器模式用波长抖动的调制的振幅进行反馈控制，以使得通过光强监测用PD14检测到的光强度变动的变动量小、并且光强度变大。即，利用相位调整信号对连接波导402Ba进行控制，利用透射波谱调整信号对环形谐振器滤波器402Bb进行控制，由此进行波长选择组件用波长抖动及谐振器模式用波长抖动的反馈控制。持续进行上述那样的反馈控制，以使得维持例如所检测的光强度变动的变动量为设定值以下、并且光强度为设定值以上的状态。
需要说明的是，在上述实施方式所涉及的波长可变激光器中，为了实现波长可变动作，利用基于微型加热器的热光学效应，但也可以设为为了实现波长可变动作而也能利用基于电流注入的载流子等离子体效果。该情况下，折射率因电流注入而下降，因此反射波谱整体地向短波侧偏移，在与到此为止形成了超模式的波长相比存在于短波侧的其他的峰值中产生重叠，能够形成新的超模式。
另外，并不能根据上述实施方式来限定本发明。将上述各结构组件适当组合而构成的方式也包含于本发明。此外，更进一步的效果或变形例是能够容易地由本领域技术人员导出的。由此，本发明的更广泛的方式未被限定于上述的实施方式，能够实施各种各样的变更。
产业上的可利用性
如上，本发明所涉及的波长可变激光器装置主要利用于光通信的用途，是优选的。
-符号说明-
1 壳体
1b 保持架部
2、6 温度调节元件
3、7 支承构件
4、4A、4B 波长可变激光器
5、11 准直透镜
8 光隔离器
8A 带反射膜的光隔离器
9、19 聚光透镜
10 半导体光放大器
10a 光放大部
12、13、17 分束器
14、18 光强监测用PD
15、402A、403A 标准具滤波器
16 波长监测用PD
20 光纤
21 控制器
100 波长可变激光器装置
401A、401B 半导体放大元件
402Aa 高反射膜
402Ab 无反射膜
401Ba 低反射膜
401Bb 活性层
402B 波长选择组件部
402Ba 连接波导
402Bb、402Bc 环形谐振器滤波器
402Bd 反射部
403B、404B、405B、415、425、426 微型加热器
404A、405A、基座
408A 带加热器的基座
406A 反射膜
407A 光学组件
410 第一波导部
411 波导部
411a 增益部
411b 衍射光栅层
412 半导体层叠部
413 p侧电极
420 第二波导部
420a 光导波层
421a 波导
422、423 臂部
424 环状波导
427 相位调整部
430 n侧电极
B 基部
C1、C2、C3 光谐振器
D1、D2、D3 箭头
L1、L2、L3、L4 激光器
M1 反射平面镜
MODE1 谐振器模式
RF1 环形谐振器滤波器
SC1、SC2 峰值。

Claims (12)

1.一种波长可变激光器装置，其特征在于，具备：
波长可变激光器组件，在光谐振器内具有波长响应波谱可变的多个波长选择组件；
半导体光放大器，输入从所述波长可变激光器组件输出的激光，对该激光进行放大；
光隔离器，被配置于所述波长可变激光器组件与所述半导体光放大器之间；
光强度变动检测单元，对从所述波长可变激光器组件输出并输入至所述半导体光放大器前的激光的强度变动进行检测；
波长抖动生成单元，生成在波长轴上对所述光谐振器的谐振器模式进行调制的谐振器模式用波长抖动；
波长抖动反馈控制单元，基于由所述光强度变动检测单元检测的强度变动，对所述谐振器模式用波长抖动进行反馈控制；
光强度检测单元，对从所述半导体光放大器输出的激光的强度进行检测；和
半导体光放大器反馈控制单元，基于由所述光强度检测单元检测的强度，对所述半导体光放大器进行反馈控制，
所述半导体光放大器反馈控制单元将所述半导体光放大器控制为输出恒定的状态，
通过所述光强度变动检测单元，在所述波长抖动生成单元生成的所述谐振器模式用波长抖动引起的强度变动未被缓和的状态下检测输入至所述半导体光放大器前的所述激光，
通过使所述半导体光放大器在增益饱和的状态下动作，从而在使通过所述半导体光放大器而放大的所述激光缓和并难以检测强度变动的状态下，使所述波长抖动生成单元生成的所述谐振器模式用波长抖动引起的强度变动不缓和地进行检测，
所述波长可变激光器组件具有相位调整组件，所述相位调整组件被提供相位调整信号来使所述光谐振器内的光的相位变化，
所述波长抖动生成单元通过根据所述相位调整信号来控制所述相位调整组件，从而生成所述谐振器模式用波长抖动，
所述波长抖动反馈控制单元通过控制所述相位调整组件，从而进行所述谐振器模式用波长抖动的反馈控制，
所述波长抖动生成单元根据所述相位调整信号，对所述相位调整组件的折射率进行调制，
在反射波谱中，环形谐振器滤波器的第二梳状反射波谱具有比衍射光栅层的第一梳状反射波谱的峰值的半值全宽还窄的半值全宽的峰值，
在使所述第一梳状反射波谱的峰值的一个和所述第二梳状反射波谱的峰值的一个在波长轴上重合时，使所述第二梳状反射波谱的峰值比所述第一梳状反射波谱的峰值突出的状态下，针对所述谐振器模式，控制对所述相位调整组件进行加热的加热器的发热量，来对所述谐振器模式用波长抖动进行反馈控制。
2.根据权利要求1所述的波长可变激光器装置，其特征在于，
所述波长抖动生成单元生成在波长轴上对所述多个波长选择组件的至少一个波长响应波谱进行调制的波长选择组件用波长抖动。
3.根据权利要求1或2所述的波长可变激光器装置，其特征在于，
所述波长响应波谱是反射波谱，使通过所述谐振器模式用波长抖动而在所述多个波长选择组件的反射波谱的规定的频带内移动的谐振器模式与所述规定的频带内的反射峰值一致。
4.根据权利要求1或2所述的波长可变激光器装置，其特征在于，
所述波长响应波谱是透射波谱，使通过所述谐振器模式用波长抖动而在所述多个波长选择组件的透射波谱的规定的频带内移动的谐振器模式与所述规定的频带内的透射峰值一致。
5.根据权利要求1所述的波长可变激光器装置，其特征在于，
在所述多个波长选择组件的响应波谱之中的某个峰值彼此在波长轴上一致的状态下，在波长轴上对所述光谐振器的谐振器模式进行调制。
6.根据权利要求1所述的波长可变激光器装置，其特征在于，
所述波长响应波谱是反射波谱，
所述多个波长选择组件之中的一组波长选择组件的所述反射波谱的峰值间的间隔相互不同。
7.根据权利要求1所述的波长可变激光器装置，其特征在于，
所述波长抖动生成单元根据所述相位调整信号，对加热所述相位调整组件的加热器的发热量进行控制，从而对所述相位调整组件的折射率进行调制。
8.根据权利要求2所述的波长可变激光器装置，其特征在于，
所述波长抖动生成单元通过对所述波长选择组件的折射率进行调制，从而生成所述波长选择组件用波长抖动。
9.根据权利要求8所述的波长可变激光器装置，其特征在于，
所述波长抖动生成单元通过对两个所述波长选择组件的折射率进行调制，从而生成所述波长选择组件用波长抖动。
10.根据权利要求1所述的波长可变激光器装置，其特征在于，
所述半导体光放大器反馈控制单元将所述半导体光放大器控制为所述输出恒定的状态且为增益饱和的状态。
11.根据权利要求1所述的波长可变激光器装置，其特征在于，
所述半导体光放大器与所述波长可变激光器组件被分离设置，
所述波长可变激光器装置具有控制器，所述控制器具备：
所述半导体光放大器反馈控制单元，将被分离设置的所述半导体光放大器控制为输出恒定的状态；和
所述波长抖动反馈控制单元，基于未缓和的激光的强度变动，对所述谐振器模式用波长抖动进行反馈控制。
12.根据权利要求10所述的波长可变激光器装置，其特征在于，
所述半导体光放大器与所述波长可变激光器组件被分离设置，
所述波长可变激光器装置具有控制器，所述控制器具备：
所述半导体光放大器反馈控制单元，将被分离设置的所述半导体光放大器控制为输出恒定的状态；和
所述波长抖动反馈控制单元，基于未缓和的激光的强度变动，对所述谐振器模式用波长抖动进行反馈控制。
CN201780084262.2A 2017-02-08 2017-02-08 波长可变激光器装置 Active CN110235321B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/004589 WO2018146749A1 (ja) 2017-02-08 2017-02-08 波長可変レーザ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110235321A CN110235321A (zh) 2019-09-13
CN110235321B true CN110235321B (zh) 2021-12-31

Family

ID=63108243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780084262.2A Active CN110235321B (zh) 2017-02-08 2017-02-08 波长可变激光器装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10965094B2 (zh)
JP (1) JP6928622B2 (zh)
CN (1) CN110235321B (zh)
WO (1) WO2018146749A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170090267A1 (en) * 2015-09-30 2017-03-30 Ciena Corporation Chirp suppressed ring resonator
JP2020136359A (ja) * 2019-02-14 2020-08-31 古河電気工業株式会社 波長可変レーザ装置およびその波長制御方法
WO2020166648A1 (ja) * 2019-02-14 2020-08-20 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
JP6998903B2 (ja) * 2019-02-14 2022-01-18 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
CN113424381B (zh) * 2019-02-14 2024-03-08 古河电气工业株式会社 波长可变光源装置以及波长可变激光元件的控制方法
US20210036489A1 (en) * 2019-08-02 2021-02-04 Innolight Technology (Suzhou) Ltd. Narrow linewidth external cavity laser and optical module
US20230336249A1 (en) * 2020-07-09 2023-10-19 Nec Corporation Processing device, transmission device, communication device, processing method and recording medium
WO2022265895A2 (en) * 2021-06-08 2022-12-22 Ipg Photonics Corporation Method and device for increasing useful life of laser system
CN115810976A (zh) * 2021-09-13 2023-03-17 中兴光电子技术有限公司 波长锁定器、可调激光器及波长锁定控制方法
WO2023053303A1 (ja) * 2021-09-29 2023-04-06 日本電気株式会社 光源ユニット、光送信モジュール及びプラガブル光モジュール
CN115441304B (zh) * 2022-11-03 2023-02-28 之江实验室 调制效率增强的全光毫米波振荡器边模抑制装置、方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101114755A (zh) * 2006-07-28 2008-01-30 冲电气工业株式会社 载波抑制光脉冲串产生方法以及模同步半导体激光器
CN102738702A (zh) * 2012-01-19 2012-10-17 四川马尔斯科技有限责任公司 利用fp激光器为增益光源的外腔式单波长可调谐激光器
CN204258035U (zh) * 2012-05-31 2015-04-08 古河电气工业株式会社 半导体激光器模块
WO2016152274A1 (ja) * 2015-03-20 2016-09-29 古河電気工業株式会社 波長可変レーザ素子およびレーザモジュール

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6240109B1 (en) * 1999-02-25 2001-05-29 Lucent Technologies Inc Wavelength stabilization of wavelength division multiplexed channels
CA2411792A1 (en) * 2002-03-18 2003-09-18 Dicos Technologies Inc. Absolutely calibrated periodic filters and sources
US6665321B1 (en) 2002-12-31 2003-12-16 Intel Corporation Tunable laser operation with locally commensurate condition
US6927377B2 (en) * 2003-03-31 2005-08-09 Intel Corporation Wavelength locking channel monitor
JP5074667B2 (ja) * 2005-03-18 2012-11-14 古河電気工業株式会社 集積型半導体レーザ装置および集積型半導体レーザ装置の駆動方法
JP4892467B2 (ja) * 2007-12-11 2012-03-07 日本オプネクスト株式会社 レーザ装置およびその制御方法
JPWO2009119284A1 (ja) * 2008-03-26 2011-07-21 日本電気株式会社 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
JP5373653B2 (ja) * 2010-01-29 2013-12-18 日本電信電話株式会社 光変調信号生成装置及び光変調信号生成方法
JP6684094B2 (ja) 2015-03-20 2020-04-22 古河電気工業株式会社 波長可変レーザ素子およびレーザモジュール

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101114755A (zh) * 2006-07-28 2008-01-30 冲电气工业株式会社 载波抑制光脉冲串产生方法以及模同步半导体激光器
CN102738702A (zh) * 2012-01-19 2012-10-17 四川马尔斯科技有限责任公司 利用fp激光器为增益光源的外腔式单波长可调谐激光器
CN204258035U (zh) * 2012-05-31 2015-04-08 古河电气工业株式会社 半导体激光器模块
WO2016152274A1 (ja) * 2015-03-20 2016-09-29 古河電気工業株式会社 波長可変レーザ素子およびレーザモジュール

Also Published As

Publication number Publication date
US10965094B2 (en) 2021-03-30
US20190363505A1 (en) 2019-11-28
WO2018146749A1 (ja) 2018-08-16
CN110235321A (zh) 2019-09-13
JPWO2018146749A1 (ja) 2019-12-12
JP6928622B2 (ja) 2021-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110235321B (zh) 波长可变激光器装置
US9722397B2 (en) Tunable laser and tunable laser module
EP2283551B1 (en) Method and apparatus for reducing the amplitude modulation of optical signals in external cavity lasers
JP4992073B2 (ja) 外部空洞同調可能レーザの位相制御
US6785306B2 (en) Wavelength-tunable stabilizer laser
US9436022B2 (en) Modulated light source
US20020015433A1 (en) Tunable frequency stabilized fiber grating laser
US7991024B2 (en) External cavity wavelength tunable laser device and optical output module
US20170098921A1 (en) Laser apparatus
US9966724B2 (en) Laser and method of controlling laser
US20130322472A1 (en) Wavelength selective and tunable laser device
JP2016139741A (ja) 変調光源
US8149889B2 (en) Semiconductor laser device
Debrégeas Widely tunable laser diodes
KR101781411B1 (ko) 파장 가변 광원 구현 방법 및 장치
JP6735666B2 (ja) 光学ソース
US6795472B2 (en) Laser with a resonant optical reflector
JP2011176070A (ja) 波長可変レーザ装置
Debrégeas-Sillard Widely Tuneable Laser Diodes
KR20060067971A (ko) 외부공동 가변파장 레이저에서의 위상제어

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant