JP2010040927A - 波長可変レーザモジュール、波長可変レーザ装置、及び、波長可変レーザの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】波長可変レーザモジュール1を、利得媒質8と、発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持つ一の波長フィルタ10とを備える波長可変レーザ部2と、波長可変レーザ部2の発振波長に応じて周期的に変化するモニタ信号を出力するモニタ部3とを備えるものとし、モニタ部3を、モニタ信号を規定する周期を持つモニタ用波長フィルタ16を備えるものとし、一の波長フィルタ10の周期及びモニタ用波長フィルタ16の周期の関係を、発振波長が不連続に変化した場合にモニタ信号が変化するように設定する。
【選択図】図1
Description
このような波長多重通信システムにおいて、柔軟かつ高度な通信システムを実現する上で、広い波長範囲で高速に所望の波長を選択できる波長可変レーザが必要である。
WDM通信システムにおいて、光源として用いるレーザの在庫管理やシステム構築の柔軟性などの面から、上記のC−band帯あるいはL−band帯の任意の波長で光を出せる、即ち、40nm程度の波長可変幅を持つ波長可変レーザが必要である。
また、例えば、エタロンなどの周期的なピーク波長を持つ波長フィルタと、広帯域に透過波長又は反射波長を変化させることができる波長可変フィルタとを、共振器内に配置し、エタロンなどの波長フィルタのピーク波長のうちの1つを波長可変フィルタで選択することによって発振波長を変化させる波長可変レーザもある(以下、第2の技術という)。
例えば、上述の第1の技術による波長可変レーザでは、一方の周期的なピーク波長を持つ第1波長フィルタのピーク波長を固定し、他方の周期的なピーク波長を持つ第2波長フィルタのピーク波長を変化させた場合、発振波長は、第1波長フィルタのピーク波長の間隔に相当する波長間隔で不連続に変化する。
このような不連続に発振波長が変化する不連続点では、複数の波長で発振が生じるなどレーザ発振が不安定になる。
この場合、製造時などにあらかじめ不連続点又はその近傍を避けるように動作点を設定しておくことが考えられる。
しかしながら、一般にレーザでは素子特性の経時劣化があり、これに伴って不連続に発振波長が変化する不連続点の位置が変化してしまう。この結果、あらかじめ設定しておいた動作点は、経時劣化に伴って最適な動作点ではなくなり、不連続点又はその近傍に位置してしまう可能性がある。
本波長可変レーザの制御方法は、発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持つ波長フィルタを備える波長可変レーザの発振波長を変化させ、波長フィルタの周期との関係で発振波長が不連続に変化した場合にモニタ信号が変化するように設定されたモニタ用波長フィルタを介して波長可変レーザの発振波長に応じて得られるモニタ信号の不連続点を検出し、モニタ信号の不連続点に基づいて波長可変レーザの動作点を設定することを要件とする。
[第1実施形態]
まず、第1実施形態にかかる波長可変レーザモジュール、波長可変レーザ装置、及び、波長可変レーザの制御方法について、図1〜図12を参照しながら説明する。
このような波長可変レーザでは、一方の波長フィルタのピーク波長の位置と他方の波長フィルタのピーク波長の位置とが一致した波長でレーザ発振がおこる[図10(D)参照]。また、一方の波長フィルタのピーク波長の位置に対して、他方の波長フィルタのピーク波長の位置を連続的に変化させることによって、発振波長を、一方の波長フィルタのピーク波長の間隔[図10(B),(C)中、Δλ1又はΔλ2]に相当する波長間隔で不連続に変化させることができる。つまり、フィルタ特性を変化させることによって(波長制御パラメータを連続的に変化させることによって)、発振波長を特定の波長間隔で不連続に変化させることができる。
また、図1に示すように、本実施形態にかかる波長可変レーザ装置4は、波長可変レーザモジュール1と、波長ロッカ3からの信号(出力信号;検出信号)に基づいて波長可変レーザ部2を制御するコントローラ(制御系;駆動回路を含む)5とを備える。そして、コントローラ5が、波長ロッカ3からの信号に基づいてフィードバック制御を行なって、所望の発振波長に制御するようになっている。
本実施形態では、第1エタロン9及び第2エタロン10は、それぞれ、透過ピーク波長の周期(フリースペクトルレンジ;FSR;Free Spectral Range)Δλ1,Δλ2が1.6nm(周波数に換算して200GHz)、1.8nm(周波数に換算して225GHz)となるように、厚さが調整されている。なお、第1エタロン9及び第2エタロン10の周期(ピーク波長の周期;FSR)は、これに限られるものではない。
本実施形態では、縦モード位置を常にフィードバック制御することで、常に、第1エタロン9及び第2エタロン10のバーニア効果によって決定されるピークの中心波長で発振が起こるようにしている。
外部エタロン16は、例えば石英板で形成されており、図2(C),図3に示すように、透過ピーク波長の周期(FSR)Δλ3が0.8nm(周波数に換算して100GHz)となるように、その厚さが調整されている。
そして、本実施形態では、コントローラ5が、第1光検出器15からの出力信号及び第2光検出器17からの出力信号を読み込み、第2光検出器17の出力信号(出力値)を第1光検出器15の出力信号(出力値)で割って、波長ロッカ3からの出力信号(波長ロッカ信号;図4参照)を求めるようになっている。この波長ロッカ信号は、波長によって変化する外部エタロン16の透過率(透過強度)に応じて決まる。このため、外部エタロン16は、波長ロッカ信号を規定する周期的な特性を持つことになる。
この場合、第1エタロン9の温度を固定し、第2エタロン10の温度を上昇させ(波長制御パラメータを連続的に変化させ)、第2エタロン10のピーク波長の位置を長波長側へシフトさせていくと、図6(A)に示すように、発振波長は短波長側へ階段状に変化し、第1エタロン9のピーク波長の間隔(周期)Δλ1に相当する波長間隔(波長変化幅)で不連続な発振波長の変化が生じることになる。
この場合、第2エタロン10の温度を固定し、第1エタロン9の温度を上昇させ(波長制御パラメータを連続的に変化させ)、第1エタロン9のピーク波長の位置を長波長側へシフトさせていくと、図6(B)に示すように、発振波長は長波長側へ階段状に変化し、第2エタロン10のピーク波長の間隔(周期)Δλ2に相当する波長間隔(波長変化幅)で不連続な発振波長の変化が生じることになる。
この動作点の初期設定時(例えば製造時)には、例えば図5に示すようなマップ、即ち、第1エタロン9及び第2エタロン10の温度に対する発振波長の変化を示すマップを用いる。なお、図5では、模様が濃くなるにしたがって発振波長が長波長になる。また、模様の濃さが変化する境界が、不連続点(バーニア効果で一致するエタロンのピーク波長が変化して不連続に発振波長が変化する点)を示している。
逆に、例えば、第2エタロン10の温度を固定し、第1エタロン9の温度を上昇させていくと(その屈折率を増加させていくと)、図5に示すように、不連続に発振波長が長波長側へ変化していくことになる。
そこで、本実施形態では、最初に、第1エタロン9及び第2エタロン10のピーク波長位置を相対的に変化させて、所望の波長の近傍の第1エタロン9及び第2エタロン10のピーク波長を一致させて発振波長を選択するようにしている。次に、第1エタロン9及び第2エタロン10の温度を同じように変化させ、第1エタロン9及び第2エタロン10のピーク波長を一致させたまま発振波長を変化させて、所望のITUグリッド波長に発振波長を合わせるようにしている。なお、このような制御は、不連続に変化する複数の発振波長のそれぞれの発振波長に制御する際に行なわれる。
一方、波長可変レーザモジュール1の中にいわゆる波長計を組み込むことも考えられるが、構成が複雑になるし、実際上、波長計を組み込むのは困難である。このため、直接波長を測定するのは難しい。また、外部の波長計を用いて発振波長の不連続点を検出するのは非現実的である。
このため、信号強度が不連続に変化した点を検出すれば、発振波長が不連続に変化した点を検出することができる。
ここで、図8(A)は、上述のように、外部エタロン16の周期を0.8nmとし、第2エタロン10の周期を外部エタロン16の周期の2.25倍の1.8nmとした場合に、第1エタロン9のみの温度を変化させ、発振波長が長波長側に跳んだ場合の波長ロッカ信号の変化の様子を示している。
図8(C)は、外部エタロン16の周期を0.8nmとし、第1エタロン9の周期を1.5nmとし、第2エタロン10の周期を外部エタロン16の周期の2倍の1.6nmとした場合に、第1エタロン9のみの温度を変化させ、発振波長が長波長側に跳んだ場合の波長ロッカ信号の変化の様子を示している。
なお、図8(A)〜(D)では、外部エタロン16の透過特性(透過スペクトル)によって規定される波長ロッカ信号の変化を実線で示しており、この波長ロッカ信号の周期は外部エタロン16の周期(ここではΔλ3=0.8nm;周波数に換算して100GHz)と一致する。
上述のように、外部エタロン16の周期を0.8nmとし、第2エタロン10の周期を外部エタロン16の周期の2.25倍の1.8nmとすると、図8(A),(B)に示すように、発振波長が第2エタロン10の一のピーク波長から他のピーク波長へ跳んだ場合に、波長ロッカ信号が、外部エタロン16の透過特性のスロープ部分からピーク部分又はボトム部分に跳ぶことになる。つまり、本実施形態のような外部エタロン16の周期と第2エタロン10の周期の関係では、第2エタロン10の温度を固定し、第1エタロン9の温度を変化させて、発振波長が不連続に変化した場合に波長ロッカ信号が不連続に変化することになる。この結果、波長ロッカ信号の不連続点を検出することによって、発振波長の不連続点を確実に検出できることになる。
なお、共振器内部のエタロンの周期が、波長ロッカ信号を規定する外部エタロン16の周期のN+0.5倍(Nは1以上の整数)の場合も同様である。
したがって、このばらつきも考慮に入れると、発振波長が不連続に変化する特定の波長間隔を規定する共振器内部のエタロンの周期を、波長ロッカ信号を規定する外部エタロン16の周期のN+0.15〜N+0.35倍、又は、N+0.65〜N+0.85倍(Nは0以上の整数)となるようにするのが好ましい。これにより、発振波長が不連続に変化した場合に波長ロッカ信号が確実に変化することになるため、波長ロッカ信号から発振波長の不連続点を確実に検出することが可能となる。
この場合、発振波長は階段状に変化し、第2エタロン10のピーク波長の間隔(周期)Δλ2に相当する波長間隔で不連続な発振波長の変化が生じることになる[例えば図6(B)参照]。このため、第2エタロン10は、発振波長の不連続な変化をもたらす周期(ピーク波長間隔;ここではΔλ2=1.8nm)を持っていることになる。つまり、第2エタロン10は、波長制御パラメータの連続的な変化に対して不連続な発振波長の変化をもたらすための周期的な特性を持っていることになる。
これにより、発振波長が不連続に変化した場合に波長ロッカ信号が確実に変化することになるため、波長ロッカ信号から発振波長の不連続点を確実に検出することが可能となる。
まず、コントローラ5は、波長可変レーザ部(波長可変レーザ)2の第1エタロン9に設けられた第1ヒータ11に対する波長制御信号を変化させ、第1ヒータ11の温度、即ち、第1エタロン9の温度を変化させる。これにより、発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持つ第2エタロン10を備える波長可変レーザ部2の発振波長を変化させる。
以下、さらに詳細に説明する。
まず、図9に示すように、波長可変レーザ部2の波長制御パラメータ(ここでは第1エタロン9及び第2エタロン10の温度)の初期設定を行なう(ステップS10)。
次いで、波長可変レーザ部2の第1エタロン9の温度を一の方向(ここでは正の方向;+の方向)にシフトさせる(ステップS20)。
次に、発振波長が不連続に変化したか否かを判定する(ステップS30)。
具体的には、コントローラ5は、波長ロッカ3からの出力信号(モニタ信号)に基づいて求められる波長ロッカ信号(モニタ信号)の信号強度が不連続に変化したか否かを判定する。ここでは、コントローラ5は、信号強度が所定値以上変化したか否か、即ち、波長制御パラメータ(ここでは温度)を一定値だけ変化させた場合に変化する波長ロッカ信号(モニタ信号)の信号強度の基準変化量よりも大きく波長ロッカ信号(モニタ信号)の信号強度が変化したか否かを判定する。
次に、上述のステップS10と同様に、波長可変レーザ部2の波長制御パラメータ(ここでは第1エタロン9及び第2エタロン10の温度)の初期設定を行なう(ステップS50)。
具体的には、コントローラ5は、波長可変レーザ部2の第1エタロン9の温度を制御するための制御値を小さくし(スイープし)、波長可変レーザ部2の第1エタロン9の温度を低くする。
具体的には、コントローラ5は、波長ロッカ3からの出力信号(モニタ信号)に基づいて求められる波長ロッカ信号(モニタ信号)の信号強度が不連続に変化したか否かを判定する。ここでは、コントローラ5は、信号強度が所定値以上変化したか否か、即ち、波長制御パラメータ(ここでは温度)を一定値だけ変化させた場合に変化する波長ロッカ信号(モニタ信号)の信号強度の基準変化量よりも大きく波長ロッカ信号(モニタ信号)の信号強度が変化したか否かを判定する。
次いで、新たな最適動作点として、長波長側(正の方向)の不連続点と短波長側(負の方向)の不連続点との間の中点を求める(ステップS90)。
そして、求められた中点を新たな動作点として設定(更新)する(ステップS100)。
このようにして動作点の設定(更新)を行なった後、コントローラ5は、テーブルから所望の発振波長に制御するための新たな制御値(波長制御信号値)を読み出し、この制御値に基づいて波長可変レーザ部2の第1エタロン9の温度を制御することで、更新された動作点で波長可変レーザ部2を駆動する(ステップS110)。これにより、例えば経時劣化が生じた場合であっても、波長可変レーザ部2は最適な動作点で駆動されることになる。
このようにして動作点の設定(更新)を行なう場合、本実施形態では、上述のように構成されているため、発振波長が不連続に変化した場合に、波長ロッカ(モニタ部)3に備えられる外部エタロン16を通過した光の強度を光検出器17で検出すると、その光検出器17の出力信号(モニタ信号)は必ず不連続に変化することになり、この出力信号に基づいて求められる波長ロッカ信号も必ず不連続に変化することになる。このため、確実に発振波長の不連続点を検出することが可能となる。これにより、経時劣化に伴う発振波長の不連続点の変化を、例えば波長計などを用いることなく、逐次、波長ロッカ3のようなモニタ部によってモニタすることが可能となり、モニタされた信号の不連続点に基づいて波長可変レーザ部2を常に最適な動作点に設定(更新)することが可能となる。この結果、安定したレーザ発振を得ることができるようになる。
また、ここでは、最適な動作点として、不連続な波長変化が起こる2つの不連続点の中点を採用したが、これに限られるものではなく、レーザの発振状態を鑑みて最も安定な動作が得られる点を最適な動作点として採用すれば良い。
この場合、他方の波長フィルタのピーク波長の周期(間隔)はITU−Tグリッドに合うようにしておくのが好ましい。つまり、他方の波長フィルタの周期(ピーク波長の周期)は、周波数に換算して、12.5GHz,25GHz,50GHz又は100GHzの整数倍に設定しておくのが好ましい。これにより、不連続に変化する複数の発振波長のそれぞれの発振波長に制御するたびにITU−Tグリッドに合わせる制御を行なう必要がなくなる。
また、本実施形態のように、複数の部品を組み合わせたレーザではその共振器長が長く、縦モード間隔が十分狭くなるため、縦モード位置による発振波長の変化は外部エタロン16の周期に対して無視できるほど小さい。したがって、縦モード位置がロッカ信号に与える影響はきわめて小さい。このため、縦モード位置を制御しない場合でも、本発明による波長跳び検出の効果はある。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態にかかる波長可変レーザモジュール、波長可変レーザ装置、及び、波長可変レーザの制御方法について、図13〜図17を参照しながら説明する。
なお、波長可変レーザ部2の外部(共振器外部)に設けられる波長ロッカ3の構成は上述の第1実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。また、図14では、上述の第1実施形態のもの(図1参照)と同一のものには同一の符号を付している。
波長制御部21は、バンドギャップ波長が例えば1300nm程度であり、1550nm付近の光に対して比較的透明なパッシブ導波路26、及び、パッシブ導波路26に沿って形成され、他の周期を持つ回折格子(ここではサンプルド・グレーティング;Sampled Grating;周期LDBR;第1波長フィルタ)27を備えるSG−DBR部である。
一方、波長制御部21の回折格子27の周期LDBRは、反射ピーク波長の周期が例えばΔλ2=1.7nmとなるように調整されている。
このように、レーザ部20の回折格子23と波長制御部21の回折格子27は、異なる周期(異なる周期的なピーク波長)を持っている。
ここで、図15は、本波長可変レーザ素子2Aで、上述の2つの制御パラメータ、即ち、薄膜ヒータ28の温度(波長制御部21の温度)及びペルチェ素子30の温度(素子全体の温度)に対する発振波長の変化を示すマップを示している。なお、図15では、色が濃くなるにしたがって発振波長が長波長になる。また、色の変化の境界が、発振波長が不連続に変化する不連続点を示している。
まず、薄膜ヒータ28によって波長制御部21に備えられる回折格子(第1波長フィルタ)27のピーク波長の位置を変化させて、所望の波長に最も近いレーザ部20のピーク波長と波長制御部21のピーク波長とを一致させる。
なお、ここでは、最初に、レーザ部20及び波長制御部21のピーク波長位置を一致させて発振波長を選択した後、発振波長をITU−Tグリッドに合わせるようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、最初に、レーザ部20のピーク波長を所望のITU−Tグリッドに合わせた後、波長制御部21のピーク波長をレーザ部20のピーク波長に合わせて発振波長を選択するようにしても良い。
このため、レーザ部20のピーク波長の周期と外部エタロン16のピーク波長の周期との関係を補正することが必要になる。
ここで、図16は、波長制御部21の薄膜ヒータ28の温度に対する発振波長の変化の様子を示している。
図16に示すように、薄膜ヒータ28の温度(即ち、波長制御部21の温度;波長制御パラメータ)を変化させることによって、上述の第1実施形態の場合と同様に、レーザ部20のピーク波長の周期Δλ1に合わせて発振波長が階段状に不連続に変化することになる。
このため、波長フィルタ(波長制御部21の回折格子27)のピーク波長を例えば長波長側へシフトさせた場合に、共振器縦モードも長波長側へ変化してしまうことになる。
本実施形態の構成では、波長制御部21のピーク波長の周期Δλ2が、レーザ部20のピーク波長の周期Δλ1よりも狭くなっているため、波長制御部21のピーク波長の位置を長波長側へ変化させると、レーザ部20のピーク波長の周期Δλ1に合わせて発振波長が長波長側へ階段状に変化するとともに、階段状に波長変化する1つのテラスの中で発振波長が長波長側へ連続的に変化することになる。この場合、実際に不連続な発振波長の変化量は、図16に示すように、Δλ1−Δλcとなる。
T1(N+0.15)+Δλc〜T1(N+0.35)+Δλc
[T1(N+0.15)+Δλc<Δλ1<T1(N+0.35)+Δλc]、又は、
T1(N+0.65)+Δλc〜T1(N+0.85)+Δλc
[T1(N+0.65)+Δλc<Δλ1<T1(N+0.85)+Δλc](Nは0以上の整数)となるようにすれば良い。
なお、その他の詳細は、上述の第1実施形態のものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
なお、上述の実施形態では、波長制御部21のピーク波長の周期が、レーザ部20のピーク波長の周期よりも狭くなっている場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、逆に、波長制御部のピーク波長の周期が、レーザ部のピーク波長の周期よりも広くなっている場合にも本発明を適用することができる。
この不連続な発振波長の変化量が、外部エタロンの周期のN+0.15〜N+0.35倍、又は、N+0.65〜N+0.85倍(Nは0以上の整数)となるようにするためには、レーザ部のピーク波長の周期Δλ1が、外部エタロンの周期のN+0.15〜N+0.35倍、又は、N+0.65〜N+0.85倍(Nは0以上の整数)から、Δλcを引いた値となるようにすれば良い。
T1(N+0.15)−Δλc〜T1(N+0.35)−Δλc
[T1(N+0.15)−Δλc<Δλ1<T1(N+0.35)−Δλc]、又は、
T1(N+0.65)−Δλc〜T1(N+0.85)−Δλc
[T1(N+0.65)−Δλc<Δλ1<T1(N+0.85)−Δλc](Nは0以上の整数)となるようにすれば良い。
また、上述の実施形態では、波長制御部21に薄膜ヒータ28を設け、波長制御部21の温度を変化させて波長制御部21のピーク波長の位置をシフトさせるようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、波長制御部に電流注入又は電圧印加のための電極を設け、波長制御部の電流注入又は電圧印加による屈折率変化を利用して波長制御部のピーク波長の位置をシフトさせるようにしても良い。
例えば、SG−DBRレーザ(例えば特開2003−17803号公報参照)、SSG−DBRレーザ(例えば特開平6−61577号公報)、これらを組み合わせたものなどの他のレーザを、上述の実施形態の波長可変レーザ素子として用いることも可能である。この場合、2つのSG−DBR又はSSG−DBRを組み合わせて波長可変動作を行なうことになるが、少なくとも一方のSG−DBR又はSSG−DBRのピーク波長の周期が、外部エタロンのピーク波長の周期に対して、上述の実施形態で示したような関係を持つように構成すれば良い。
[第3実施形態]
次に、第3実施形態にかかる波長可変レーザモジュール、波長可変レーザ装置、及び、波長可変レーザの制御方法について、図18〜図22を参照しながら説明する。
ここで、内部エタロン10は、上述の第1実施形態の場合と同様に、例えばシリコン(Si)で形成された薄い板によって形成されている。本実施形態では、内部エタロン10は、透過ピーク波長の周期(FSR)Δλ1が1.8nmとなるように、厚さが調整されている。
この波長可変フィルタ40としては、例えば、印加する高周波電気信号の周波数に応じてその透過ピーク波長の位置が変化する(例えば周波数が高くなるほど透過波長が短波長側へシフトする)音響光学波長可変フィルタ(AOTF;Acousto-Optic Tunable Filter)を用いる。
ここでは、内部エタロン10のピーク波長の位置を固定し、波長可変フィルタ40に印加される高周波電気信号の周波数を変化させて波長可変フィルタ40の透過ピーク波長の位置を変化させることによって、発振波長が選択されるようにしている[図21(A)〜(D)参照]。これにより、発振波長は、図20に示すように、階段状に変化し、内部エタロン10のピーク波長の間隔Δλ1に相当する波長間隔で不連続な発振波長の変化が生じることになる。このため、内部エタロン10は、発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持っていることになる。つまり、内部エタロン10は、波長制御パラメータの連続的な変化に対して不連続な発振波長の変化をもたらすための周期的な特性を持っていることになる。
ところで、発振波長の不連続点において波長ロッカ信号が確実に不連続に変化するようにするためには、上述の第1実施形態の場合と同様に、内部エタロン10の周期が外部エタロン16の周期のN+0.15〜N+0.35倍、又は、N+0.65〜N+0.85倍(Nは0以上の整数)となるようにすれば良い。
したがって、本実施形態にかかる波長可変レーザモジュール、波長可変レーザ装置、及び、波長可変レーザの制御方法によれば、上述の第1実施形態の場合と同様に、波長可変レーザモジュール1の構成を複雑にすることなく、発振波長が不連続に変化する不連続点を検出し、この不連続点及びその近傍を避けて確実に動作点を設定・更新でき、安定した単一モード発振を実現できるという利点がある。
[その他]
なお、本発明は、上述した各実施形態及びその変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
(付記1)
利得媒質と、発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持つ一の波長フィルタとを備える波長可変レーザ部と、
前記波長可変レーザ部の発振波長に応じて周期的に変化するモニタ信号を出力するモニタ部とを備え、
前記モニタ部は、前記モニタ信号を規定する周期的な特性を持つモニタ用波長フィルタを備え、
前記一の波長フィルタの周期及び前記モニタ用波長フィルタの周期の関係が、発振波長が不連続に変化した場合に前記モニタ信号が変化するように設定されていることを特徴とする波長可変レーザモジュール。
前記一の波長フィルタの周期は、前記モニタ用波長フィルタの周期のN+0.15倍〜N+0.35倍、又は、N+0.65倍〜N+0.85倍(Nは0以上の整数)であることを特徴とする、付記1記載の波長可変レーザモジュール。
(付記3)
前記モニタ部は、
前記波長可変レーザ部の出力光の一部であって、前記モニタ用波長フィルタを通過した光の強度を検出する一の光検出器と、
前記波長可変レーザ部の出力光の一部の光強度を検出する他の光検出器とを備えることを特徴とする、付記1又は2記載の波長可変レーザモジュール。
前記一の波長フィルタは、回折格子型波長フィルタ、リング共振器型波長フィルタ、ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタのいずれかであることを特徴とする、付記1〜3のいずれか1項に記載の波長可変レーザモジュール。
(付記5)
前記波長可変レーザ部は、前記一の波長フィルタに加えて前記一の波長フィルタと異なる周期的な特性を持つ他の波長フィルタを備えていることを特徴とする、付記1〜4のいずれか1項に記載の波長可変レーザモジュール。
前記他の波長フィルタの特性のピーク位置を変化させたときに、発振波長の不連続な変化の方向と同じ方向に連続的な波長変化が起こる場合、連続的な波長変化量をΔλcとし、前記モニタ用波長フィルタの周期をT1として、前記一の波長フィルタの周期は、T1(N+0.15)+Δλc〜T1(N+0.35)+Δλc、又は、T1(N+0.65)+Δλc〜T1(N+0.85)+Δλc(Nは0以上の整数)であることを特徴とする、付記5記載の波長可変レーザモジュール。
前記他の波長フィルタの特性のピーク位置を変化させたときに、発振波長の不連続な変化の方向と反対の方向に連続的な波長変化が起こる場合、連続的な波長変化量をΔλcとし、前記モニタ用波長フィルタの周期をT1として、前記一の波長フィルタの周期は、T1(N+0.15)−Δλc〜T1(N+0.35)−Δλc、又は、T1(N+0.65)−Δλc〜T1(N+0.85)−Δλc(Nは0以上の整数)であることを特徴とする、付記5記載の波長可変レーザモジュール。
前記他の波長フィルタは、回折格子型波長フィルタ、リング共振器型波長フィルタ、ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタのいずれかであることを特徴とする、付記5〜7のいずれか1項に記載の波長可変レーザモジュール。
(付記9)
前記回折格子型波長フィルタは、サンプルド・グレーティング(SG)型波長フィルタ、サンプルド・グレーティング分布ブラッグ反射器(SG−DBR)型波長フィルタ、スーパーストラクチャーグレーティング分布ブラッグ反射器(SSG−DBR)型波長フィルタのいずれかであることを特徴とする、付記4又は8記載の波長可変レーザモジュール。
前記波長可変レーザ部は、前記一の波長フィルタに加えて波長可変フィルタを備えていることを特徴とする、付記1〜4のいずれか1項に記載の波長可変レーザモジュール。
(付記11)
前記波長可変フィルタは、透過型波長可変フィルタ又は反射型波長可変フィルタであることを特徴とする、付記10記載の波長可変レーザモジュール。
前記モニタ用波長フィルタの周期は、周波数に換算して12.5GHz,25GHz,50GHz又は100GHzの整数倍であることを特徴とする、付記1〜11のいずれか1項に記載の波長可変レーザモジュール。
(付記13)
付記1〜12のいずれか1項に記載の波長可変レーザモジュールと、
前記モニタ部からのモニタ信号に基づいて前記波長可変レーザ部を制御するコントローラとを備えることを特徴とする波長可変レーザ装置。
前記コントローラは、前記波長可変レーザ部に対する波長制御信号を変化させて前記モニタ信号の不連続点を検出し、前記モニタ信号の不連続点に基づいて前記波長可変レーザ部の動作点を設定するように構成されていることを特徴とする、付記13記載の波長可変レーザ装置。
前記波長可変レーザ部の波長制御パラメータを変化させるための波長制御素子を備え、
前記波長制御素子は、前記コントローラからの波長制御信号に基づいて制御されるように構成されていることを特徴とする、付記13又は14記載の波長可変レーザ装置。
(付記16)
前記波長制御素子は、ペルチェ素子であることを特徴とする、付記15記載の波長可変レーザ装置。
前記波長制御素子は、ヒータであることを特徴とする、付記15記載の波長可変レーザ装置。
(付記18)
前記波長制御素子は、ヒータ及びペルチェ素子であることを特徴とする、付記15記載の波長可変レーザ装置。
発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持つ波長フィルタを備える波長可変レーザの発振波長を変化させ、
前記波長フィルタの周期との関係で発振波長が不連続に変化した場合に前記モニタ信号が変化するように設定されたモニタ用波長フィルタを介して前記波長可変レーザの発振波長に応じて得られるモニタ信号の不連続点を検出し、
前記モニタ信号の不連続点に基づいて前記波長可変レーザの動作点を設定することを特徴とする波長可変レーザの制御方法。
前記波長可変レーザの発振波長を長波長側へ変化させ、
前記波長可変レーザの発振波長に応じたモニタ信号の長波長側の不連続点を検出し、
前記波長可変レーザの発振波長を短波長側へ変化させ、
前記波長可変レーザの発振波長に応じたモニタ信号の短波長側の不連続点を検出し、
前記長波長側の不連続点と前記短波長側の不連続点との中点に前記波長可変レーザの動作点を設定することを特徴とする、付記19記載の波長可変レーザの制御方法。
波長制御パラメータを一定量だけ変化させた場合のモニタ信号の変化量が予め設定されたしきい値以上であるか否かによって、モニタ信号の不連続点を検出することを特徴とする、付記20記載の波長可変レーザの制御方法。
2 波長可変レーザ部
2A 波長可変レーザ素子
3 波長ロッカ
4 波長可変レーザ装置
5 コントローラ
6,7 反射鏡
8 半導体光増幅器(利得媒質)
9 第1波長フィルタ(第1エタロン)
10 第2波長フィルタ(第2エタロン)
11 第1ヒータ(波長制御素子)
12 第2ヒータ(波長制御素子)
13 第1ビームスプリッタ
14 第2ビームスプリッタ
15 第1光検出器
16 波長フィルタ(外部エタロン)
17 第2光検出器
20 レーザ部(SG−DFBレーザ部)
21 波長制御部(SG−DBR部)
22 利得導波路
23 回折格子(第2波長フィルタ)
24 レーザ電極
25 レーザグランド電極
26 パッシブ導波路
27 回折格子(第1波長フィルタ)
28 薄膜ヒータ
30 ペルチェ素子
40 波長可変フィルタ(透過型波長可変フィルタ;音響光学波長可変フィルタ)
50 反射型波長可変フィルタ
Claims (10)
- 利得媒質と、発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持つ一の波長フィルタとを備える波長可変レーザ部と、
前記波長可変レーザ部の発振波長に応じて周期的に変化するモニタ信号を出力するモニタ部とを備え、
前記モニタ部は、前記モニタ信号を規定する周期的な特性を持つモニタ用波長フィルタを備え、
前記一の波長フィルタの周期及び前記モニタ用波長フィルタの周期の関係が、発振波長が不連続に変化した場合に前記モニタ信号が変化するように設定されていることを特徴とする波長可変レーザモジュール。 - 前記一の波長フィルタの周期は、前記モニタ用波長フィルタの周期のN+0.15倍〜N+0.35倍、又は、N+0.65倍〜N+0.85倍(Nは0以上の整数)であることを特徴とする、請求項1記載の波長可変レーザモジュール。
- 前記一の波長フィルタは、回折格子型波長フィルタ、リング共振器型波長フィルタ、ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタのいずれかであることを特徴とする、請求項1又は2記載の波長可変レーザモジュール。
- 前記波長可変レーザ部は、前記一の波長フィルタに加えて前記一の波長フィルタと異なる周期的な特性を持つ他の波長フィルタを備えていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の波長可変レーザモジュール。
- 前記他の波長フィルタの特性のピーク位置を変化させたときに、前記発振波長の不連続な変化の方向と同じ方向に連続的な波長変化が起こる場合、連続的な波長変化量をΔλcとし、前記モニタ用波長フィルタの周期をT1として、前記一の波長フィルタの周期は、T1(N+0.15)+Δλc〜T1(N+0.35)+Δλc、又は、T1(N+0.65)+Δλc〜T1(N+0.85)+Δλc(Nは0以上の整数)であることを特徴とする、請求項4記載の波長可変レーザモジュール。
- 前記他の波長フィルタの特性のピーク位置を変化させたときに、前記発振波長の不連続な変化の方向と反対の方向に連続的な波長変化が起こる場合、連続的な波長変化量をΔλcとし、前記モニタ用波長フィルタの周期をT1として、前記一の波長フィルタの周期は、T1(N+0.15)−Δλc〜T1(N+0.35)−Δλc、又は、T1(N+0.65)−Δλc〜T1(N+0.85)−Δλc(Nは0以上の整数)であることを特徴とする、請求項4記載の波長可変レーザモジュール。
- 前記他の波長フィルタは、回折格子型波長フィルタ、リング共振器型波長フィルタ、ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタのいずれかであることを特徴とする、請求項4〜6のいずれか1項に記載の波長可変レーザモジュール。
- 前記波長可変レーザ部は、前記一の波長フィルタに加えて波長可変フィルタを備えていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の波長可変レーザモジュール。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の波長可変レーザモジュールと、
前記モニタ部からのモニタ信号に基づいて前記波長可変レーザ部を制御するコントローラとを備えることを特徴とする波長可変レーザ装置。 - 発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持つ波長フィルタを備える波長可変レーザの発振波長を変化させ、
前記波長フィルタの周期との関係で発振波長が不連続に変化した場合に前記モニタ信号が変化するように設定されたモニタ用波長フィルタを介して前記波長可変レーザの発振波長に応じて得られるモニタ信号の不連続点を検出し、
前記モニタ信号の不連続点に基づいて前記波長可変レーザの動作点を設定することを特徴とする波長可変レーザの制御方法。
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