JP2009140992A - チューナブルレーザ光源及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で離調量を検出することが可能なチューナブルレーザ光源及びその制御方法を提供する。
【解決手段】所望波長を含む波長帯で光を増幅できる利得媒質１と、利得媒質１と対向する側に設けられてレーザ共振器の一端をなし、利得媒質１からの入射光のうちの所望波長を含む所定の設定波長の光を反射させて残りの波長の光を透過させることができる可変帯域反射素子２と、利得媒質１と可変帯域反射素子２との間に設けられ、所望波長を含む所定の波長の光を選択的に透過させることができるエタロン３と、入射光が可変帯域反射素子２を透過して出て行く側に透過した光のパワーを検出する透過光検出器４と、利得媒質１１からレーザ発振して出射するビーム光の光結合器５と、このビーム光の一部を分離するビームスプリッタ６と、ホトダイオード等からなりビームスプリッタ６を介して分離された光を検出可能な反射光検出器７と、を備える構成を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部共振器を備え、選択的に波長を切替えることができるチューナブルレーザ光源とその制御方法に関する。

従来、利得媒質、ミラー、及び波長選択素子を備え、可変に発振波長を選択できる外部共振型のチューナブルレーザ光源が知られている（例えば、特許文献１参照。）。図５は、従来の外部共振器型のチューナブルレーザ光源の原理を説明するための模式図である。チューナブルレーザ光源３００は、通常、図５に示すように、半導体からなる利得媒質３１と、所定の設定波長の光を反射する帯域反射ミラー３２と、利得媒質３１と帯域反射ミラー３２との間に配置され、所定の波長の光を選択的に透過させるエタロン３３と、を備える。ここで、利得媒質３１から光結合器３５への出射光は、ビームスプリッタ３６を介して一部が例えばモニタ用に光検出器３７に分離されて出射される。

エタロン３３は、安定で高いＱ値を有するため、発振波長を決定し、安定化するために一般に使用される。ここで、帯域反射ミラー３２の反射波の波長とエタロン３３から出射する光の複数の波長との重なるものが、発振波長として選択され光結合器３５に出射される。この波長を重ねる同調は、従来、帯域反射ミラー３２の事前の光学特性に基づいて行われていた。
米国公開第２００５００３５２９５号公報

しかしながら、従来のチューナブルレーザ光源及びその制御方法では、同調のズレである離調量を簡易に検出できないという問題を有していた。そのため、従来、多数の部品又は複雑な部品を制御に使用したり、複雑な制御方法をとったりすることが一般的であった。

以上の現状に鑑み、本発明の目的は、簡易な構成で離調量を検出することが可能なチューナブルレーザ光源及びその制御方法を提供する。

上記の課題を解決すべく、本発明は以下の構成を提供する。
請求項１に係る発明は、所望波長を含む波長帯で光を増幅できる利得媒質と、前記利得媒質と対向する側に設けられてレーザ共振器の一端をなし、前記利得媒質からの入射光のうちの前記所望波長を含む所定の設定波長の光を反射させて残りの波長の光を透過させることができる可変帯域反射素子と、前記利得媒質と前記可変帯域反射素子との間に設けられ、前記所望波長を含む所定の波長の光を選択的に透過させることができるエタロンと、前記入射光が前記可変帯域反射素子を透過して出て行く側に透過した光のパワーを検出する透過光検出器と、を備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のチューナブルレーザ光源の制御方法であって、透過光検出器の出力を検出して、出力が同調状態での透過光検出器の出力に近づくように可変帯域反射素子の設定波長を調節する、ことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、所望波長を含む波長帯で光を増幅できる利得媒質と、利得媒質と対向する側に設けられてレーザ共振器の一端をなし、利得媒質からの入射光のうちの所望波長を含む所定の設定波長の光を反射させて残りの波長の光を透過させることができる可変帯域反射素子と、利得媒質と可変帯域反射素子との間に設けられ、所望波長を含む所定の波長の光を選択的に透過させることができるエタロンと、入射光が可変帯域反射素子を透過して出て行く側に透過した光のパワーを検出する透過光検出器と、を備えるため、簡易な構成で離調量を検出することが可能なチューナブルレーザ光源を実現することができる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載のチューナブルレーザ光源の制御方法であって、透過光検出器の出力を検出して、出力が同調状態での透過光検出器の出力に近づくように可変帯域反射素子の設定波長を調節する方法であるため、簡易な構成で離調量を検出することが可能なチューナブルレーザ光源の制御方法を実現することができる。

以下、実施例を示した図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明によるチューナブルレーザ光源の一実施例を模式的に示すブロック構成図である。チューナブルレーザ光源１００は、例えば光通信用の光源として使用され、図１に示すように、所望波長を含む波長帯で光の増幅が可能な利得媒質１と、利得媒質１に対向する側に設けられる可変帯域反射素子２と、利得媒質１と可変帯域反射素子２との間に設けられるエタロン３と、入射光が可変帯域反射素子２を透過して出て行く側に設けられた透過光検出器４と、を備えるように構成される。

利得媒質１は、例えば半導体、所謂ファイバ増幅器等からなり、通信に使用される波長帯において光の増幅が可能となっている。エタロン３は、上記の所望波長を含む所定の波長を選択的に透過させる透過特性を有する。

可変帯域反射素子２は、利得媒質１からの入射光のうちの所定の設定波長の光を可変かつ選択的に反射して残りの波長の光を反射するようになっている。可変帯域反射素子２は、例えば印加電圧を変化させることによって設定波長を変えることが可能な液晶素子等からなるのでもよい。更に具体的には、ＴＥＣＤＩＡ（株）製の「波長可変液晶フィルター」等が、可変帯域反射素子２として使用可能である。

透過光検出器４は、ホトダイオード等からなり、可変帯域反射素子２を透過して出て行く光のパワーを検出可能となっている。図２は、非同調状態（ａ）と同調状態（ｂ）とにおいて透過光検出器に入射する光のパワーについての説明図である。ここで、同調は、エタロン３の透過スペクトルのピーク波長と帯域反射ミラー２の反射スペクトルのピーク波長とを重ねることをいう。図２において、可変帯域反射素子２の反射スペクトルは実線で示され、エタロン３の透過スペクトルは破線で示されている。透過光検出器４に入射する光のパワーは、各波長における非同調状態（ａ）と同調状態（ｂ）とで、反射スペクトルと透過スペクトルとの積を波長に関して積分して得られる量（以下、反射寄与パワー成分という。）についての差だけ、変化する。

非同調状態では、反射寄与パワー成分は、図２（ａ）に示すように、主に、反射スペクトルの中央のピーク（頂点にλｅを示す）とこのピークの両側に位置する２つの透過スペクトルのピーク（一方の頂点に同調目標の波長λｍを示す）とに基づいて決定される。これに対して、同調状態では、反射寄与パワー成分は、図２（ｂ）に示すように、同様に反射スペクトルの中央のピークとこのピークに近接する３つの透過スペクトルのピーク（矢印が記載のピーク）とに基づいて決定される。

このようにして、透過光検出器４に入射する光のパワーは非同調状態（ａ）と同調状態（ｂ）とで差を有し、透過光検出器４はこの差、即ち同調状態（ｂ）からの反射寄与パワー成分の差を検出できるようになっている。チューナブルレーザ光源は、また、必要に応じて可変帯域反射素子２と透過光検出器４との間の光路上に、反射寄与パワー成分の変動に実質的に寄与しない光の成分を除去可能な帯域通過フィルタを備えるのでもよい。具体的には、図２において、反射スペクトルの中央のピークの頂点から所定波長以上離れた波長成分を除去するものを対象とする。これによって、反射寄与パワー成分の変動の検出感度を向上させることが可能となる。

図３は、透過光検出器に入射する光の離調特性を概念的に示す説明図である。図３において、横軸は離調の程度即ち上記の波長λｅと波長λｍとの差を示し、縦軸は検出された光のパワーを示す。図３に示す例では、透過光検出器４に入射する光のパワーは、同調点Ｐｔで最小値をとる。ただし、透過光検出器４に入射する光のパワーは、同調点Ｐｔで必ずしも最小値をとる必要は無く、チューナブルレーザ光源の構成に応じて、極値でも、最小値でもその他の値をとるのでもよい。

チューナブルレーザ光源１００は、また、図１に示すように、利得媒質１からレーザ発振して出射するビーム光の光結合器５と、このビーム光の一部を分離するビームスプリッタ６と、ホトダイオード等からなりビームスプリッタ６を介して分離された光を検出可能な反射光検出器７と、をさらに備えるのでもよい。

図４は、利得媒質から光結合器に出射する光を安定化させる構成の一例を示す模式図である。図４に示す構成手段のうちの、チューナブルレーザ光源１００を構成する構成手段と同一のものには同一の符号を付し、その説明を省略する。

チューナブルレーザ光源２００は、可変帯域反射素子２の設定波長を示す設定波長信号を発生する波長設定基準値発生回路８と、透過光検出器４からの出力と設定波長信号とを入力とし、これらの信号に基づいて特定される設定波長からの離調の度合いに応じて波長制御信号を出力する波長制御回路９と、温度制御回路９から出力された波長制御信号に応じて可変帯域反射素子２の設定波長を変化させるバイアス設定回路１０と、からなる同調制御部を有する。ここで、波長設定基準値発生回路８は、例えば、同調時に透過光検出器４からの出力がとる値、即ち、例えば図３に示す極値（最小値）に対応する電圧を出力し、波長制御回路９は例えば離調の度合いに応じた信号をアナログのＤＣ電圧として出力し、バイアス設定回路１０は例えばＤＣ／ＡＣ変換器として構成され、例えば液晶素子として構成される可変帯域反射素子２に交流電圧を発生して出力する。

チューナブルレーザ光源２００は、また、ビームスプリッタ６で分離して入射する光のパワーに応じた反射光レベル信号を発生する上記の反射光検出器７と、利得媒質１から光結合器５等への出射光の出力レベルの設定値を示す出力設定レベル信号を発生するレベル設定基準値発生回路１１と、反射光レベル信号と出力設定レベル信号とを入力とし、これらの信号に基づいて特定される設定レベルからのレベル差に応じてレベル制御信号を出力するレベル制御回路１２と、レベル制御信号に応じて利得媒質１を駆動するＬＤ駆動回路１３と、からなるＬＤレベル制御部を有する。ここで、上記のレベル制御信号は、設定レベルからのレベル差を所定範囲内に制御するためのものであり、例えばアナログの電圧からなる。

本発明によるチューナブルレーザ光源は、光通信、特にＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）通信等への光源及びその制御方法として利用が可能である。

本発明によるチューナブルレーザ光源の一実施例を模式的に示すブロック構成図である。 非同調状態（ａ）と同調状態（ｂ）とにおいて透過光検出器に入射する光のパワーについての説明図である。 透過光検出器に入射する光の離調特性を概念的に示す説明図である。 利得媒質から光結合器に出射する光を安定化させる構成の一例を示す模式図である。 従来の外部共振器型のチューナブルレーザ光源の原理を説明するための模式図である。

符号の説明

１、３１ 利得媒質
２ 可変帯域反射素子
３、３３ エタロン
４ 透過光検出器
５、３５ 光結合器
６、３６ ビームスプリッタ
７ 反射光検出器
８ 波長設定基準値発生回路
９ 波長制御回路
１０ バイアス設定回路
１１ レベル設定基準値発生回路
１２ レベル制御回路
１３ ＬＤ駆動回路
３２ 帯域反射ミラー
３７ 光検出器
１００、２００、３００ チューナブルレーザ光源

Claims (2)

1. 所望波長を含む波長帯で光を増幅できる利得媒質と、
   前記利得媒質と対向する側に設けられてレーザ共振器の一端をなし、前記利得媒質からの入射光のうちの前記所望波長を含む所定の設定波長の光を反射させて残りの波長の光を透過させることができる可変帯域反射素子と、
   前記利得媒質と前記可変帯域反射素子との間に設けられ、前記所望波長を含む所定の波長の光を選択的に透過させることができるエタロンと、
   前記入射光が前記可変帯域反射素子を透過して出て行く側に透過した光のパワーを検出する透過光検出器と、を備えることを特徴とするチューナブルレーザ光源。
2. 請求項１に記載のチューナブルレーザ光源の制御方法であって、前記透過光検出器の出力を検出して、前記出力が同調状態での前記透過光検出器の出力に近づくように前記可変帯域反射素子の設定波長を調節する、ことを特徴とするチューナブルレーザ光源の制御方法。

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