JP2006279000A - レーザモジュール、レーザモジュールの制御装置、光通信装置、レーザモジュールの制御方法、レーザモジュールの制御データおよびレーザモジュールの制御装置のプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 ロッカ用エタロンのエタロンピーク周期よりも狭い帯域におけるレーザ発振を行った上で波長ロッカを利用することができるレーザモジュールを提供する。
【解決手段】 レーザモジュール１００は、波長可変手段を有するレーザ（１０）と、レーザ（１０）からの出力光を透過し波長可変帯域内で周期的な透過特性をもつ第１のエタロン（５１）と、第１のエタロン（５１）を透過した光の強度を検知する第１の光強度検知手段（５２）と、レーザ（１０）からの出力光を透過し透過した光の波長と光強度とが波長可変帯域を含む帯域内で単調増加または単調減少の関係にあるフィルタ（３１）と、フィルタ（３１）を透過した出力光の強度を検知する第２の光強度検知手段（３２）とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザモジュール、レーザモジュールの制御装置、光通信装置、レーザモジュールの制御方法、レーザモジュールの制御データおよびレーザモジュールの制御装置のプログラムに関する。

波長ロッカと呼ばれるシステムを搭載した半導体レーザ装置が知られている。波長ロッカは、ロッカ用エタロンを介した出力光強度を検知することによって、半導体レーザ装置の出力波長を取得する。また、波長ロッカは、その出力波長を利用して、所望の出力波長が実現されるように半導体レーザ装置のパラメータを制御する（例えば、特許文献１参照）。上記ロッカ用エタロンは、半導体レーザ装置の出力波長を強度情報に変換する機能を有する。

特開２００１−３０８４４４号公報

しかしながら、エタロンは、透過光に周期的な波長ピークを与えるため、エタロンを透過する光においては、異なる波長であっても同一の光強度を有する場合がある。以下、エタロンが透過光に与える波長ピークをエタロンピークと呼ぶ。この場合、ロッカ用エタロンの透過光を用いて波長を検知するためには、エタロンピークの周期よりも狭い帯域においてあらかじめ半導体レーザ装置の出力光の波長制御を行う必要がある。

特に、外部共振器レーザは構成部品点数が多いため、動作環境からの影響、構成部品の組み付けのずれ等により出力波長のずれが生じやすい。そのため、ロッカ用エタロンの透過光強度だけで出力波長の制御を行うと、外部共振型レーザは想定された波長範囲からずれた波長で発振することがある。そのため、出力波長が想定の波長範囲からずれることが考えられる外部共振器レーザに、初期波長モニタを設けることで、特に波長制御の効果が大きくなる。

本発明は、ロッカ用エタロンのエタロンピーク周期よりも狭い帯域におけるレーザ発振を行った上で波長ロッカを利用することができるレーザモジュールを提供することを目的とする。

以下、レーザモジュールが出力するべき発振波長を目標波長といい、目標波長の出力を得るために事前にロッカ用エタロンのエタロンピークの周期性が排除できる帯域で発振させるべき発振波長を初期波長という。

本発明に係るレーザモジュールは、波長可変手段を有するレーザと、レーザからの出力光を透過し、波長可変帯域内で周期的な透過特性をもつ第１のエタロンと、第１のエタロンを透過した光の強度を検知する第１の光強度検知手段と、レーザからの出力光を透過し、透過した光の波長と光強度とが波長可変帯域を含む帯域内で単調増加または単調減少の関係にあるフィルタと、フィルタを透過した出力光の強度を検知する第２の光強度検知手段とを備えること特徴とするものである。

本発明に係るレーザモジュールにおいては、フィルタによって透過光の波長と光強度とが単調増加または単調減少の関係を有するようになり、第２の光強度検知手段によりフィルタの透過光強度が検知される。また、第１のエタロンによりレーザからの出力光が周期的な波長ピークを有するようになり、第１のエタロンを透過した光の光強度が第１の光強度検知手段により検知される。この場合、フィルタの透過光の波長と光強度とが単調増加または単調減少の関係を有することから、レーザの発振波長を検知することができる。それにより、波長可変手段により、第１のエタロンのエタロンピーク周期よりも狭い帯域においてレーザの発振波長を制御することができる。さらに、第１の光強度検知手段によりレーザの発振波長をさらに正確に検知することができる。したがって、本発明に係るレーザモジュールは、第１のエタロンのエタロンピーク周期よりも狭い帯域におけるレーザ発振を行った上で発振波長をさらに正確に制御することができる。

レーザは、光増幅器とミラーとを備えた外部共振型レーザ、または半導体レーザであってもよい。また、波長可変手段は、透過波長可変手段を含んでいてもよい。この場合、透過波長可変手段によりレーザの出力光の波長を制御することができる。また、波長可変手段は、位相調整器を含んでいてもよい。この場合、レーザの出力光波長の制御精度が向上する。

本発明に係るレーザモジュールの制御装置は、波長可変手段を有するレーザと、レーザからの出力光を透過し、波長可変帯域内で周期的な透過特性をもつ第１のエタロンと、第１のエタロンを透過した光の強度を検知する第１の光強度検知手段と、レーザからの出力光を透過し、透過した光の波長と光強度とが波長可変帯域を含む帯域内で単調増加または単調減少の関係にあるフィルタと、フィルタを透過した出力光の強度を検知する第２の光強度検知手段と備えるレーザモジュールに対し、第２の光強度検知手段の検知結果に基づいて波長可変手段を制御し、レーザの発振波長を所定の初期波長にせしめる第１の制御と、第２の制御の後に、第１の光強度検知手段による検知結果に基づいて波長可変手段を制御し、レーザの発振波長を所定の目標波長にせしめる第２の制御とをなす制御部を備えることを特徴とするものである。

この場合、フィルタの透過光の波長と光強度とが単調増加または単調減少の関係を有することから、第２の光強度検知手段の検知結果に基づいてレーザの発振波長が検知される。それにより、第１の制御によりレーザの発振波長を初期波長に制御することができる。この場合、波長可変手段により、第１のエタロンのエタロンピーク周期よりも狭い帯域においてレーザの発振波長を制御することができていることになる。さらに、第１のエタロンによりレーザの出力光の絶対波長情報が光強度情報に変換され、第１の光強度検知手段によりレーザの発振波長がさらに正確に検知される。したがって、第２の制御によりレーザの発振波長を所定の目標波長に制御することができる。以上のことから、第１のエタロンのエタロンピーク周期よりも狭い帯域におけるレーザ発振を行った上で発振波長をさらに正確に制御することができる。

波長可変手段は透過波長可変手段を含み、第１の制御におけるレーザの発振波長の制御は透過波長可変手段の制御によりなされてもよい。この場合、透過波長可変手段によりレーザの出力光の波長を制御することができる。

波長可変手段はレーザの温度を制御する温度制御装置を含み、第１の制御および第２の制御の少なくとも一方におけるレーザの発振波長の制御は温度制御装置の制御によりなされてもよい。この場合、レーザの発振波長の制御精度が向上する。

波長可変手段は位相調整器を含み、第２の制御におけるレーザの発振波長の制御は位相調整器の制御によりなされてもよい。この場合、レーザの発振波長の制御精度が向上する。

本発明に係るレーザモジュールの制御方法は、波長可変手段を有するレーザと、レーザからの出力光を透過し、波長可変帯域内で周期的な透過特性をもつ第１のエタロンと、第１のエタロンを透過した光の強度を検知する第１の光強度検知手段と、レーザからの出力光を透過し、透過した光の波長と光強度とが波長可変帯域を含む帯域内で単調増加または単調減少の関係にあるフィルタと、フィルタを透過した出力光の強度を検知する第２の光強度検知手段とを備えるレーザモジュールの制御方法であって、第２の光強度検知手段の検知結果に基づいて、波長可変手段の制御を行うことで、レーザの発振波長を所定の初期波長にせしめる第１のステップと、第１のステップの後に第１の光強度検知手段による検知結果に基づいて波長可変手段の制御を行うことでレーザの発振波長を所定の目標波長にせしめる第２のステップとを含むことを特徴とするものである。

本発明に係るレーザモジュールの制御方法においては、フィルタの透過光の波長と光強度とが単調増加または単調減少の関係を有することから、第２の光強度検知手段の検知結果に基づいてレーザの発振波長が検知される。それにより、第１のステップにおいてレーザの発振波長が初期波長に制御される。この場合、波長可変手段により、第１のエタロンのエタロンピーク周期よりも狭い帯域においてレーザの発振波長を制御することができていることになる。さらに、第１のエタロンによりレーザの出力光の絶対波長情報が光強度情報に変換され、第１の光強度検知手段によりレーザの発振波長がさらに正確に検知される。したがって、第２のステップにおいてレーザの発振波長が所定の目標波長に制御される。以上のことから、第１のエタロンのエタロンピーク周期よりも狭い帯域におけるレーザ発振を行った上で発振波長をさらに正確に制御することができる。

レーザモジュールの波長可変手段は透過波長可変手段を含み、第１のステップにおけるレーザの発振波長の制御は透過波長可変手段の制御によりなされてもよい。この場合、透過波長可変手段によりレーザの出力光の波長を制御することができる。

レーザモジュールの波長可変手段はレーザの温度を制御する温度制御装置を含み、第１のステップおよび第２ステップの少なくとも一方におけるレーザの発振波長の制御は温度制御装置の制御によりなされてもよい。この場合、レーザの発振波長の制御精度が向上する。

レーザモジュールの波長可変手段は位相調整器を含み、第２のステップにおけるレーザの発振波長の制御は位相調整器の制御によりなされてもよい。この場合、レーザの発振波長の制御精度が向上する。

本発明に係る光通信装置は、波長可変手段を有するレーザと、レーザからの出力光を透過し波長可変帯域内で周期的な透過特性をもつ第１のエタロンと、第１のエタロンを透過した光の強度を検知する第１の光強度検知手段と、レーザからの出力光を透過し透過した光の波長と光強度とが波長可変帯域を含む帯域内で単調増加または単調減少の関係にあるフィルタと、フィルタを透過した出力光の強度を検知する第２の光強度検知手段と初期波長モニタとの検知結果に基づいて波長可変手段を制御しレーザの発振波長を所定の初期波長にせしめる第１の制御と、第１の制御の後に第１の光強度手段による検知結果に基づいて波長可変手段を制御しレーザの発振波長を所定の目標波長にせしめる第２の制御とをなす制御装置とを備えることを特徴とするものである。

本発明に係る光通信装置においては、フィルタの透過光の波長と光強度とが単調増加または単調減少の関係を有することから、第２の光強度検知手段の検知結果に基づいてレーザの発振波長が検知される。それにより、レーザの発振波長を初期波長に制御することができる。この場合、波長可変手段により、第１のエタロンのエタロンピーク周期よりも狭い帯域においてレーザの発振波長を制御することができていることになる。さらに、第１のエタロンによりレーザの出力光の絶対波長情報が光強度情報に変換され、第１の光強度検知手段によりレーザの発振波長がさらに正確に検知される。したがって、レーザの発振波長を所定の目標波長に制御することができる。以上のことから、第１のエタロンのエタロンピーク周期よりも狭い帯域におけるレーザ発振を行った上で発振波長をさらに正確に制御することができる。

波長可変手段は透過波長可変手段を含み、第１の制御におけるレーザの発振波長の制御は透過波長可変手段の制御によりなされてもよい。この場合、透過波長可変手段によりレーザの出力光の波長を制御することができる。

波長可変手段はレーザの温度を制御する温度制御装置を含み、第１の制御および第２の制御の少なくとも一方におけるレーザの発振波長の制御は温度制御装置の制御によりなされてもよい。この場合、レーザの発振波長の制御精度が向上する。

波長可変手段は位相調整器を含み、第２の制御におけるレーザの発振波長の制御は位相調整器の制御によりなされてもよい。この場合、レーザの発振波長の制御精度が向上する。

本発明に係るレーザモジュールの制御データは、波長可変手段を有するレーザと、レーザからの出力光を透過し波長可変帯域内で周期的な透過特性をもつ第１のエタロンと、第１のエタロンを透過した光の強度を検知する第１の光強度検知手段と、レーザからの出力光を透過し透過した光の波長と光強度とが波長可変帯域を含む帯域内で単調増加または単調減少の関係にあるフィルタと、フィルタを透過した出力光の強度を検知する第２の光強度検知手段とを備えるレーザモジュールの制御データであって、レーザが実現すべき所定の初期波長における第２の光強度検知手段の検知値を保持する第１の制御データと、レーザが実現すべき所定の目標波長における第１の光強度検知手段の検知値を保持する第２の制御データとを含むことを特徴とするものである。

この場合、フィルタの透過光の波長と光強度とが単調増加または単調減少の関係を有することから、第２の光強度検知手段の検知結果に基づいてレーザの発振波長が検知される。それにより、第１の制御データによりレーザの発振波長を初期波長に制御することができる。この場合、波長可変手段により、第１のエタロンのエタロンピーク周期よりも狭い帯域においてレーザの発振波長を制御することができていることになる。さらに、第１のエタロンによりレーザの出力光の絶対波長情報が光強度情報に変換され、第１の光強度検知手段によりレーザの発振波長がさらに正確に検知される。したがって、第２の制御データによりレーザの発振波長を所定の目標波長に制御することができる。以上のことから、第１のエタロンのエタロンピーク周期よりも狭い帯域におけるレーザ発振を行った上で発振波長をさらに正確に制御することができる。

初期波長および目標波長は、第１のエタロンの同一の透過特性周期内に位置していてもよい。この場合、初期波長から目標波長への制御が容易になる。また、本発明に係るレーザモジュールの制御データは、レーザの出力光強度をさらに保持していてもよい。この場合、レーザの出力光強度を検知することにより、レーザの出力波長を制御することができる。また、本発明に係るレーザモジュールの制御データは、レーザの温度情報をさらに保持していてもよい。

本発明に係るレーザモジュールの制御装置のプログラムは、波長可変手段を有するレーザと、レーザからの出力光を透過し、波長可変帯域内で周期的な透過特性をもつ第１のエタロンと、第１のエタロンを透過した光の強度を検知する第１の光強度検知手段と、レーザからの出力光を透過し、透過した光の波長と光強度とが波長可変帯域を含む帯域内で単調増加または単調減少の関係にあるフィルタと、フィルタを透過した出力光の強度を検知する第２の光強度検知手段とを備えるレーザモジュールの制御装置に対し、第２の光強度検知手段の検知結果を参照させつつ波長可変手段の制御を行わせ、レーザの発振波長を所定の初期波長にせしめる第１の命令と、第１の命令の後に、第１の光強度検知手段による検知結果を参照させつつ波長可変手段の制御を行わせ、レーザの発振波長を所定の目標波長にせしめる第２の命令とを含むことを特徴とするものである。

この場合、フィルタの透過光の波長と光強度とが単調増加または単調減少の関係を有することから、第２の光強度検知手段の検知結果に基づいてレーザの発振波長が検知される。それにより、第１の命令によりレーザの発振波長を初期波長に制御することができる。この場合、波長可変手段により、第１のエタロンのエタロンピーク周期よりも狭い帯域においてレーザの発振波長を制御することができていることになる。さらに、第１のエタロンによりレーザの出力光の絶対波長情報が光強度情報に変換され、第１の光強度検知手段によりレーザの発振波長がさらに正確に検知される。したがって、第２の命令によりレーザの発振波長を所定の目標波長に制御することができる。以上のことから、第１のエタロンのエタロンピーク周期よりも狭い帯域におけるレーザ発振を行った上で発振波長をさらに正確に制御することができる。

レーザモジュールの波長可変手段は透過波長可変手段を含み、第１の命令におけるレーザの発振波長の制御は透過波長可変手段の制御によりなされてもよい。この場合、透過波長可変手段によりレーザの出力光の波長を制御することができる。

レーザモジュールの波長可変手段は、レーザの温度を制御する温度制御装置を含み、第１の命令および第２の命令の少なくとも一方におけるレーザの発振波長の制御は温度制御装置の制御によりなされてもよい。この場合、レーザの発振波長の制御精度が向上する。

レーザモジュールの波長可変手段は位相調整器を含み、第２の命令におけるレーザの発振波長の制御は位相調整器の制御によりなされてもよい。この場合、レーザの発振波長の制御精度が向上する。

本発明によれば、ロッカ用エタロンのエタロンピーク周期よりも狭い帯域におけるレーザ発振を行った上で波長ロッカを利用することができる。したがって、出力レーザ光の波長を正確に制御することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、第１実施例に係る光通信装置２００の全体構成を示す模式図である。光通信装置２００は、レーザモジュール１００および制御部７０を備え、各チャネルに設定された複数の波長を出力する。レーザモジュール１００は、外部共振型レーザ１０、出力部２０、初期波長モニタ部３０、パワーモニタ部４０、波長ロッカ部５０および温度制御装置６０を備える。

外部共振型レーザ１０は、半導体光増幅器１１、液晶エタロン１２およびミラー１３を含み、半導体光増幅器１１の後方に液晶エタロン１２およびミラー１３が順に配置されている。半導体光増幅器１１は、制御部７０の指示に従って、所定の有効波長帯域を有する入力光にゲインを与えてレーザ光を出力する。半導体光増幅器１１の前部にはミラー１４が設けられている。半導体光増幅器１１から射出されたレーザ光は、液晶エタロン１２に与えられる。

液晶エタロン１２は、所定の波長周期で光を透過する液晶型バンドパスフィルタからなる。液晶エタロン１２の屈折率は、制御部７０から与えられる電気信号に基づいて変化する。そこで、液晶エタロン１２を透過波長可変手段として用いる。液晶エタロン１２のエタロンピークの波長は、液晶エタロン１２の屈折率の変化により変わる。ミラー１３は、液晶エタロン１２から与えられる光を反射する。ミラー１３は、入射光の一部を反射する一部反射ミラーであってもよく、全反射ミラーであってもよい。ミラー１３とミラー１４との間で共振したレーザ光は、外部共振型レーザ１０から出力される。

出力部２０は、ビームスプリッタ２１およびビームスプリッタ２２を含む。外部共振型レーザ１０から出力されたレーザ光は、ビームスプリッタ２１に入射される。ビームスプリッタ２１は、外部共振型レーザ１０から与えられたレーザ光の一部を透過して外部に出力するとともに、外部共振型レーザ１０から与えられたレーザ光の一部を反射してビームスプリッタ２２に与える。ビームスプリッタ２２は、入射されたレーザ光の一部を透過してパワーモニタ部４０に与えるとともに、入射されたレーザ光の一部を反射して初期波長モニタ部３０に与える。

初期波長モニタ部３０は、フィルタ３１および光検知素子３２を含む。フィルタ３１は、ビームスプリッタ２２から与えられたレーザ光の波長情報を光強度情報に変換して光検知素子３２に与える。光検知素子３２は、フィルタ３１から与えられたレーザ光の光強度を検知し、その検知結果を制御部７０に与える。

ロッカ用エタロン５１のエタロンピークの周期よりも大きくかつ外部共振型レーザ１０の波長帯域幅以上の帯域内で、フィルタ３１における透過光強度と透過光波長とが単調増加または単調減少の関係にある。すなわち、フィルタ３１を透過した透過光強度は、所定の波長帯域において透過光波長に対して固有の値を持つことになる。それにより、制御部７０は、光検知素子３２の測定結果に基づいて、外部共振型レーザ１０から出力されているレーザ光の波長を正確に計算することができる。

フィルタ３１は、誘電体膜を複数積層させることにより作製することができる。また、フィルタ３１を構成する誘電体膜の膜厚を組み合わせることによって、フィルタ３１の透過特性を自由に設定することができる。

パワーモニタ部４０は、外部共振型レーザ１０から出力されるレーザ光の光強度を測定する光強度検知部として機能するものであり、光検知素子４１を含む。光検知素子４１は、ビームスプリッタ２２から与えられたレーザ光の光強度を検知し、制御部７０にその検知結果を与える。光検知素子４１に与えられるレーザ光の一部は、波長ロッカ部５０に与えられる。

波長ロッカ部５０は、外部共振型レーザ１０から出力されるレーザ光の波長を測定する波長検知部として機能するものであり、ロッカ用エタロン５１および光検知素子５２を含む。ロッカ用エタロン５１には光検知素子４１に与えられたレーザ光の一部が与えられる。ロッカ用エタロン５１に与えられたレーザ光は、所定の周期の波長ピークを有するレーザ光となって光検知素子５２に与えられる。光検知素子５２は、ロッカ用エタロン５１から与えられたレーザ光の光強度を検知し、制御部７０にその検知結果を与える。

外部共振型レーザ１０、出力部２０、初期波長モニタ部３０、パワーモニタ部４０および波長ロッカ部５０は、温度制御装置６０上に配置されている。温度制御装置６０は、サーミスタ６１を備える。サーミスタ６１は、温度制御装置６０の温度を検知してその検知結果を制御部７０に与える。温度制御装置６０は、制御部７０の指示に従って、所望の温度を保持する。それにより、レーザモジュール１００の温度が一定に保持され、レーザモジュール１００から出力されるレーザ光の波長が安定化する。また、温度制御装置６０により外部共振型レーザ１０の温度を制御することで、外部共振型レーザ１０の光学長を変化させ、レーザモジュール１００から出力されるレーザ光の波長を制御することもできる。

制御部７０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）等から構成される。制御部７０のＲＯＭには、レーザモジュール１００の制御データ３００および制御データ３１０が格納されている。制御部７０は、制御データ３００，３１０に基づいて、または、光検知素子３２，４１，５２およびサーミスタ６１から得られた検知結果に基づいて、半導体光増幅器１１、液晶エタロン１２および温度制御装置６０の制御を行う。詳細は後述する。

図２は、制御データ３００について説明する図である。図２（ａ）は制御データ３００のテーブルを示す。図２（ｂ）は制御データ３００，３１０が格納される記録媒体を示す。図２（ｃ）は制御データ３００，３１０が利用者に送信される様子を示す図である。

図２（ａ）に示すように、制御データ３００は、各チャネルごとに半導体光増幅器１１の制御電流値、液晶エタロン１２の制御電圧値、光検知素子３２，４１，５２のターゲット電流値およびサーミスタ６１の検知温度を含む。制御部７０は、制御データ３００に基づいてレーザモジュール１００の制御を行う。制御データ３００は、あらかじめ作成されている。それにより、レーザモジュール１００が出力するレーザ光の波長の制御が容易になる。

次に、制御データ３００の作成方法について説明する。まず、温度制御装置６０の温度が所定の温度になるように、制御部７０により温度制御装置６０を制御する。次いで、レーザモジュール１００から出力されるレーザ光のピーク波長および光強度が所定の値になるように、制御部７０により外部共振型レーザ１０を制御する。この場合の半導体光増幅器１１の制御電流値、液晶エタロン１２の制御電圧値、光検知素子３１，４１，５２の電流値およびサーミスタ６１による検知結果を制御部７０のＲＯＭに記録する。以上の作業を各チャネルごとに行う。それにより、制御データ３００の作成が完了する。

次に、図２（ａ）に示すように、制御データ３００は、各チャネルごとに初期波長に対応する光検知素子３２の出力値および目標波長に対応する光検知素子４１の出力値を含む。制御部７０は、レーザモジュール１００に所望の初期波長および目標波長を出力させる際に制御データ３００に基づいてレーザモジュール１００の制御を行う。

図３は、制御部７０が温度制御装置６０を用いて外部共振型レーザ１０から出力されるレーザ光の波長を制御する際に用いる制御データ３１０を示す図である。図３に示すように、制御データ３１０は、外部共振型レーザ１０の発振波長の変化量とサーミスタ６１の検知温度の変化量との関係を含む。制御部７０は、波長ロッカ部５０の検知結果に基づいてレーザモジュール１００から出力されるレーザ光の波長を制御する際に、制御データ３１０を用いる。制御データ３１０は、あらかじめ作成されている。それにより、レーザモジュール１００が出力するレーザ光の波長の制御が容易になる。

制御データ３１０は、温度制御装置６０の温度を徐々に変化させ、サーミスタ６１の検知温度の変化量とレーザモジュール１００の発振波長の変化量とを記録することにより作成することができる。

図２（ｂ）に示すように、制御データ３００，３１０は、記録媒体３０２に格納されている。記録媒体３０２としては、半導体メモリ、磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体を用いることができる。制御部７０は、記録媒体３０２に格納されている制御データ３００，３１０を用いて、レーザモジュール１００が出力する光の波長の制御を行う。また、図２（ｃ）に示すように、制御データ３００，３１０は、インターネット３０３等の電子的送信手段により利用者があらかじめ準備する記録媒体に記録される。

次に、制御部７０によるレーザモジュール１００の制御方法について説明する。まず、制御部７０は、図２（ａ）の制御データ３００に基づいて、半導体光増幅器１１、液晶エタロン１２および温度制御装置６０を制御する。次に、制御部７０は、制御データ３００に基づいて、光検知素子３２の検知結果が所望の初期波長に相当する値になるように液晶エタロン１２に与える電気信号を制御する。この場合、初期波長モニタ部３０からの出力に基づいて外部共振型レーザ１０がレーザ発振を行っていることから、外部共振型レーザ１０は、ロッカ用エタロン５１の透過波長周期よりも狭い帯域におけるレーザ発振を行っており、ロッカ用エタロン５１の透過波長周期性が排除されたといえる。

続いて、制御部７０は、外部共振型レーザ１０のレーザ光のピーク波長が目標波長となるように波長ロッカ部５０を駆動し、光検知素子４１のターゲット電流値、光検知素子５２のターゲット電流値に基づいて外部共振器型レーザ１０を制御する。

制御部７０は、光検知素子４１から与えられる検知結果に基づいて半導体光増幅器１１のゲインを制御する。半導体光増幅器１１のゲインの制御を行うタイミングは特に限定されるものではなく、周期的に行ってもよいし、ランダムに行ってもよい。

また、制御部７０は、制御データ３００に基づいて、光検知素子５２の検知結果が所望の目標波長に相当する値になるように温度制御装置６０を制御する。この場合、制御部７０は、図３の制御データ３１０に基づいて温度制御装置６０を制御する。以上により、外部共振型レーザ１０は、所望の目標波長のレーザ光を出力する。

なお、制御部７０に制御用プログラム５００を格納し、この制御用プログラム５００を制御部７０による制御に用いてもよい。この場合、制御部７０には、制御用プログラム５００および制御データ３００が含まれる。制御用プログラム５００は、制御データ３００，３１０と同様に、記録媒体に格納されている。また、制御用プログラム５００は更新が可能である。したがって、制御用プログラム５００を更新することによって、新しい制御方法によりレーザモジュール１００を制御することが可能となる。

この制御用プログラム５００は、本発明の動作を実現するため、制御部７０に光検知素子３２の検知結果を参照させつつ液晶エタロン１２の制御を行わせ、外部共振型レーザ１００による初期波長の発振を行わせるための第１の命令と、制御部７０に、光検知素子５２の検知結果を参照させつつ温度制御装置６０の制御を行わせ、外部共振型レーザ１００による目標波長の発振を行わせるための第２の命令とを含む。

図４に制御用プログラム５００の一例を示す。図４は、制御用プログラム５００の一例をフローチャートで表した図である。図４に示すように、まず、制御部７０は、出力する所望チャネルの制御データ３００を取得する（ステップＳ１）。次に、制御部７０は、制御データ３００に基づいて、半導体光増幅器１１、液晶エタロン１２および温度制御装置６０を制御する（ステップＳ２）。次いで、制御部７０は、制御データ３００に基づいて、光検知素子３２の検知結果が所望の初期波長に相当する値になるように液晶エタロン１２に与える電気信号を制御する（ステップＳ３）。

次に、制御部７０は、外部共振型レーザ１０のレーザ光のピーク波長が目標波長となるように波長ロッカ部５０を駆動し、光検知素子４１のターゲット電流値、光検知素子５２のターゲット電流値に基づいて外部共振器型レーザ１０を制御する（ステップＳ４）。このとき、制御部７０は、制御データ３１０に基づいて、光検知素子５２の検知結果が所望の目標波長に相当する値になるように温度制御装置６０を制御する（ステップＳ４）。それにより、外部共振型レーザ１０は、所望の波長のレーザ光を出力する。なお、制御部７０は、その後ステップＳ４の動作を継続して目標波長を維持する。

なお、本実施例においては、効率のよい制御の実現のために各チャネルに定められた液晶エタロン１２のエタロンピークごとに制御電圧値が制御データ３００に保持されている。それにより、実現するべきチャネルごとに定められた液晶エタロン１２の制御電圧値に基づいて所望の波長を得るための制御がなされている。しかしながら、液晶エタロン１２のエタロンピークの制御電圧値を代表となるチャネルだけに用意し、他のチャネルを実現する場合には順次に液晶エタロン１２の制御電圧値を変化させて、所望のチャネルにおける光検知素子３２，４１，５２のターゲット電流値を実現させてもよい。

以上のように、初期波長モニタ部３０による検知結果に基づいて外部共振型レーザ１０の発振波長を制御することによりロッカ用エタロン５１の透過波長周期よりも狭い帯域におけるレーザ発振を行わせることができる。さらに、ロッカ用エタロン５１のエタロンピークの周期性を排除した状態で波長ロッカ部５０による検知結果に基づいて外部共振型レーザ１０に所望のレーザ発振を行わせることができる。したがって、本実施例に係る光通信装置２００を用いることにより、所望のレーザ発振を確実に実現することができる。なお、本実施例では外部共振型レーザを用いているが、半導体レーザと初期波長モニタを組み合わせても本発明と同様の効果が得られる。

本実施例においては、液晶エタロン１２および温度制御装置６０が波長可変手段に相当し、初期波長モニタ部３０が波長検知手段に相当し、ロッカ用エタロン５１が第１のエタロンに相当し、光検知素子５２が第１の光強度検知手段に相当し、光検知素子３２が第２の光強度検知手段に相当し、液晶エタロン１２が透過波長可変手段に相当し、制御データ３００の光検知素子３２のターゲット電流値が第１の制御データに相当し、制御データ３００の光検知素子４１のターゲット電流値が第２の制御データに相当する。

図５は、第２実施例に係る光通信装置２００ａの全体構成を示す模式図である。光通信装置２００ａが図１の光通信装置２００と異なる点は、半導体光増幅器１１と液晶エタロン１２との間に固定エタロン１５が設けられている点および半導体光増幅器１１の後部に位相調整器１６が設けられている点である。本実施例においては、半導体光増幅器１１、ミラー１３，１４、位相調整器１６、固定エタロン１５および液晶エタロン１２が外部共振型レーザ１０ａを構成する。

固定エタロン１５は、所定の波長周期で光を透過するバンドパスフィルタからなる。それにより、固定エタロン１５に入射された光は、所定の波長ピークを有する光となって固定エタロン１５から液晶エタロン１２に対して射出される。また、固定エタロン１５は、半導体光増幅器１１からの光に対して傾斜するように配置されている。なお、固定エタロンとは、入射光に対する屈折率が一定であるエタロンのことをいう。本実施例においては、液晶エタロン１２および固定エタロン１５を用いていることから、レーザモジュール１００ａの波長選択精度が向上する。

位相調整器１６は、透過する光の位相を調整する。位相調整器１６および半導体光増幅器１１は、互いに光導波路が接続され、同一基板上に集積化されている。位相調整器１６の屈折率は、制御部７０から与えられる電気信号に基づいて変化する。位相調整器１６の屈折率が変化すると、位相調整器１６を透過する光のピーク波長の位相が変化する。

本実施例においては、制御部７０のＲＯＭには、レーザモジュール１００ａの制御データ３００ａおよび制御用プログラム５００ａが格納されている。制御部７０は、制御データ３００ａおよび制御用プログラム５００ａに基づいて、または、光検知素子３２，４１，５２から得られた検知結果に基づいて、半導体光増幅器１１、液晶エタロン１２、位相調整器１６および温度制御装置６０の制御を行う。

図６は、制御データ３００ａのテーブルを示す。図６に示すように、制御データ３００ａが図２の制御データ３００と異なる点は、各チャネルごとに位相調整器１６の制御電流値をさらに含む点である。

次に、制御データ３００ａの作成方法について説明する。まず、温度制御装置６０の温度が所定の温度になるように、制御部７０により温度制御装置６０を制御する。次いで、レーザモジュール１００から出力されるレーザ光のピーク波長および光強度が所定の値になるように、制御部７０により外部共振型レーザ１０を制御する。この場合の半導体光増幅器１１の制御電流値、液晶エタロン１２の制御電圧値、位相調整器１６の制御電流値および光検知素子３１，４１，５２のターゲット電流値およびサーミスタ６１の検知温度を制御部７０のＲＯＭに記録する。以上の作業を各チャネルごとに行う。それにより、制御データ３００ａの作成が完了する。

次に、制御部７０によるレーザモジュール１００ａの制御方法について説明する。まず、制御部７０は、制御データ３００ａに基づいて、半導体光増幅器１１、液晶エタロン１２および位相調整器１６を制御する。次に、制御部７０は、制御データ３００ａに基づいて、光検知素子３２の検知結果が所望の初期波長に相当する値になるように液晶エタロン１２に与える電気信号を制御する。以上のことから、外部共振型レーザ１０は、初期波長を出力しており、ロッカ用エタロン５１の透過波長周期よりも狭い帯域におけるレーザ発振を行っていることになる。なお、固定エタロン１５を用いていることから、レーザモジュール１００ａは、容易に所望の初期波長を出力することができる。

次いで、制御部７０は、外部共振型レーザ１０のレーザ光のピーク波長が目標波長となるように波長ロッカ部５０を駆動し、光検知素子４１のターゲット電流値、光検知素子５２のターゲット電流値に基づいて外部共振器型レーザ１０を制御する。

制御部７０は、光検知素子４１から与えられる検知結果に基づいて半導体光増幅器１１のゲインを制御する。半導体光増幅器１１のゲインの制御を行うタイミングは特に限定されるものではなく、周期的に行ってもよいし、ランダムに行ってもよい。

また、制御部７０は、制御データ３００ａに基づいて、光検知素子５２の検知結果が所望の波長に相当する値になるように位相調整器１６を制御する。それにより、外部共振型レーザ１０は、所望の波長のレーザ光を出力する。

本実施例に係る制御プログラム５００ａの命令が第１実施例に係る制御プログラム５００と異なる点は、ステップＳ４において温度制御装置６０の代わりに位相調整器１６を制御することにより、外部共振型レーザの発振波長を制御する点である。

以上のように、初期波長モニタ部３０による検知結果に基づいて外部共振型レーザ１０にロッカ用エタロン５１の透過波長周期よりも狭い帯域におけるレーザ発振を行わせることができる。さらに、波長ロッカ部５０による検知結果に基づいて外部共振型レーザ１０に所望のレーザ発振を行わせることができる。したがって、本実施例に係る光通信装置２００ａを用いることにより、所望のレーザ発振を確実に実現することができる。

本実施例においては、液晶エタロン１２が透過波長可変手段に相当し、位相調整器１６が波長可変手段に相当し、固定エタロン１５が第３のエタロンに相当する。

第１実施例に係る光通信装置の全体構成を示す模式図である。 制御データおよび目標データについて説明する図である。 制御部が温度制御装置を用いて外部共振型レーザから出力されるレーザ光の波長を制御する際に用いる制御データを示す図である。 制御用プログラムの一例をフローチャートで表した図である。 第２実施例に係る光通信装置の全体構成を示す模式図である。 制御データのテーブルを示す。

符号の説明

１０ 外部共振型レーザ
１１ 半導体光増幅器
１２ 液晶エタロン
１３，１４ ミラー
１５ 固定エタロン
１６ 位相調整器
２０ 出力部
３０ 初期波長モニタ部
３１ フィルタ
３２，４１，５２ 光検知素子
５０ 波長ロッカ部
５１ ロッカ用エタロン
６０ 温度制御装置
６１ サーミスタ
７０ 制御部
１００ レーザモジュール
２００ 光通信装置
３００，３１０ 制御データ

Claims (24)

1. 波長可変手段を有するレーザと、
   前記レーザからの出力光を透過し、波長可変帯域内で周期的な透過特性をもつ第１のエタロンと、
   前記第１のエタロンを透過した光の強度を検知する第１の光強度検知手段と、
   前記レーザからの出力光を透過し、透過した光の波長と光強度とが前記波長可変帯域を含む帯域内で単調増加または単調減少の関係にあるフィルタと、
   前記フィルタを透過した前記出力光の強度を検知する第２の光強度検知手段とを備えること特徴とするレーザモジュール。
2. 前記レーザは、光増幅器とミラーとを備えた外部共振型レーザ、または半導体レーザであることを特徴とする請求項１記載のレーザモジュール。
3. 前記波長可変手段は、透過波長可変手段を含むことを特徴とする請求項１記載のレーザモジュール。
4. 前記波長可変手段は、位相調整器を含むことを特徴とする請求項１記載のレーザモジュール。
5. 波長可変手段を有するレーザと、前記レーザからの出力光を透過し、波長可変帯域内で周期的な透過特性をもつ第１のエタロンと、前記第１のエタロンを透過した光の強度を検知する第１の光強度検知手段と、前記レーザからの出力光を透過し、透過した光の波長と光強度とが前記波長可変帯域を含む帯域内で単調増加または単調減少の関係にあるフィルタと、前記フィルタを透過した前記出力光の強度を検知する第２の光強度検知手段と備えるレーザモジュールに対し、
   前記第２の光強度検知手段の検知結果に基づいて前記波長可変手段を制御し、前記レーザの発振波長を所定の初期波長にせしめる第１の制御と、
   前記第２の制御の後に、前記第１の光強度検知手段による検知結果に基づいて前記波長可変手段を制御し、前記レーザの発振波長を所定の目標波長にせしめる第２の制御とをなす制御部を備えることを特徴とするレーザモジュールの制御装置。
6. 前記波長可変手段は、透過波長可変手段を含み、
   前記第１の制御における前記レーザの発振波長の制御は、前記透過波長可変手段の制御によりなされることを特徴とする請求項５記載のレーザモジュールの制御装置。
7. 前記波長可変手段は、前記レーザの温度を制御する温度制御装置を含み、
   前記第１の制御および第２の制御の少なくとも一方における前記レーザの発振波長の制御は、前記温度制御装置の制御によりなされることを特徴とする請求項５記載のレーザモジュールの制御装置。
8. 前記波長可変手段は、位相調整器を含み、
   前記第２の制御における前記レーザの発振波長の制御は、前記位相調整器の制御によりなされることを特徴とする請求項５記載のレーザモジュールの制御装置。
9. 波長可変手段を有するレーザと、前記レーザからの出力光を透過し、波長可変帯域内で周期的な透過特性をもつ第１のエタロンと、前記第１のエタロンを透過した光の強度を検知する第１の光強度検知手段と、前記レーザからの出力光を透過し、透過した光の波長と光強度とが前記波長可変帯域を含む帯域内で単調増加または単調減少の関係にあるフィルタと、前記フィルタを透過した前記出力光の強度を検知する第２の光強度検知手段とを備えるレーザモジュールの制御方法であって、
   前記第２の光強度検知手段の検知結果に基づいて、前記波長可変手段の制御を行うことで、前記レーザの発振波長を所定の初期波長にせしめる第１のステップと、
   前記第１のステップの後に、前記第１の光強度検知手段による検知結果に基づいて、前記波長可変手段の制御を行うことで、前記レーザの発振波長を所定の目標波長にせしめる第２のステップとを含むことを特徴とするレーザモジュールの制御方法。
10. 前記レーザモジュールの波長可変手段は、透過波長可変手段を含み、
    前記第１のステップにおける前記レーザの発振波長の制御は、前記透過波長可変手段の制御によりなされることを特徴とする請求項９記載のレーザモジュールの制御方法。
11. 前記レーザモジュールの波長可変手段は、前記レーザの温度を制御する温度制御装置を含み、
    前記第１のステップおよび第２ステップの少なくとも一方における前記レーザの発振波長の制御は、前記温度制御装置の制御によりなされることを特徴とする請求項９記載のレーザモジュールの制御方法。
12. 前記レーザモジュールの波長可変手段は、位相調整器を含み、
    前記第２のステップにおける前記レーザの発振波長の制御は、前記位相調整器の制御によりなされることを特徴とする請求項９記載のレーザモジュールの制御方法。
13. 波長可変手段を有するレーザと、
    前記レーザからの出力光を透過し、波長可変帯域内で周期的な透過特性をもつ第１のエタロンと、
    前記第１のエタロンを透過した光の強度を検知する第１の光強度検知手段と、
    前記レーザからの出力光を透過し、透過した光の波長と光強度とが前記波長可変帯域を含む帯域内で単調増加または単調減少の関係にあるフィルタと、
    前記フィルタを透過した前記出力光の強度を検知する第２の光強度検知手段と前記初期波長モニタとの検知結果に基づいて前記波長可変手段を制御し、前記レーザの発振波長を所定の初期波長にせしめる第１の制御と、前記第１の制御の後に前記第１の光強度手段による検知結果に基づいて前記波長可変手段を制御し、前記レーザの発振波長を所定の目標波長にせしめる第２の制御とをなす制御装置とを備えることを特徴とする光通信装置。
14. 前記波長可変手段は、透過波長可変手段を含み、
    前記第１の制御における前記レーザの発振波長の制御は、前記透過波長可変手段の制御によりなされることを特徴とする請求項１３記載の光通信装置。
15. 前記波長可変手段は、前記レーザの温度を制御する温度制御装置を含み、
    前記第１の制御および第２の制御の少なくとも一方における前記レーザの発振波長の制御は、前記温度制御装置の制御によりなされることを特徴とする請求項１３記載の光通信装置。
16. 前記波長可変手段は、位相調整器を含み、
    前記第２の制御における前記レーザの発振波長の制御は、前記位相調整器の制御によりなされることを特徴とする請求項１３記載の光通信装置。
17. 波長可変手段を有するレーザと、前記レーザからの出力光を透過し、波長可変帯域内で周期的な透過特性をもつ第１のエタロンと、前記第１のエタロンを透過した光の強度を検知する第１の光強度検知手段と、前記レーザからの出力光を透過し、透過した光の波長と光強度とが前記波長可変帯域を含む帯域内で単調増加または単調減少の関係にあるフィルタと、前記フィルタを透過した前記出力光の強度を検知する第２の光強度検知手段とを備えるレーザモジュールの制御データであって、
    前記レーザが実現すべき所定の初期波長における、前記第２の光強度検知手段の検知値を保持する第１の制御データと、
    前記レーザが実現すべき所定の目標波長における、前記第１の光強度検知手段の検知値を保持する第２の制御データとを含むことを特徴とするレーザモジュールの制御データ。
18. 前記初期波長および前記目標波長は、前記第１のエタロンの同一の透過特性周期内に位置することを特徴とする請求項１７記載のレーザモジュールの制御データ。
19. 前記レーザの出力光強度をさらに保持することを特徴とする請求項１７記載のレーザモジュールの制御データ。
20. 前記レーザの温度情報をさらに保持することを特徴とする請求項１７記載のレーザモジュールの制御データ。
21. 波長可変手段を有するレーザと、前記レーザからの出力光を透過し、波長可変帯域内で周期的な透過特性をもつ第１のエタロンと、前記第１のエタロンを透過した光の強度を検知する第１の光強度検知手段と、前記レーザからの出力光を透過し、透過した光の波長と光強度とが前記波長可変帯域を含む帯域内で単調増加または単調減少の関係にあるフィルタと、前記フィルタを透過した前記出力光の強度を検知する第２の光強度検知手段とを備えるレーザモジュールの制御装置に対し、
    前記第２の光強度検知手段の検知結果を参照させつつ前記波長可変手段の制御を行わせ、前記レーザの発振波長を所定の初期波長にせしめる第１の命令と、
    前記第１の命令の後に、前記第１の光強度検知手段による検知結果を参照させつつ前記波長可変手段の制御を行わせ、前記レーザの発振波長を所定の目標波長にせしめる第２の命令とを含むことを特徴とするレーザモジュール制御装置のプログラム。
22. 前記レーザモジュールの波長可変手段は、透過波長可変手段を含み、
    前記第１の命令における前記レーザの発振波長の制御は、前記透過波長可変手段の制御によりなされることを特徴とする請求項２１記載のレーザモジュール制御装置のプログラム。
23. 前記レーザモジュールの波長可変手段は、前記レーザの温度を制御する温度制御装置を含み、
    前記第１の命令および第２の命令の少なくとも一方における前記レーザの発振波長の制御は、前記温度制御装置の制御によりなされることを特徴とする請求項２１記載のレーザモジュール制御装置のプログラム。
24. 前記レーザモジュールの波長可変手段は、位相調整器を含み、
    前記第２の命令における前記レーザの発振波長の制御は、前記位相調整器の制御によりなされることを特徴とする請求項２１記載のレーザモジュール制御装置のプログラム。

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