JP2010232505A - 波長可変光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力信号光の波長と強度を変更できるとともに、出力信号光の波長と強度の設定精度や安定性を向上させることのできる波長可変光源装置を提供する。
【解決手段】上位装置３から指示された目標波長と目標光出力強度との組合せに対応させて、波長可変光源２の出力信号光の波長制御用の目標値と強度制御用の目標値の両方もしくはいずれか一方を決定し、波長可変光源２の動作状態をモニタリングするモニタ回路１８、２１-1、２１-2、２２、２４の出力値が目標値に収束するように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信分野等に適用される波長可変光源装置に関するものである。

近年の光通信ネットワーク分野では、長距離大容量化だけでなく、高機能化をはじめとする全光化通信の実現に向けた研究開発活動が積極的に進められている。最近のＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）システムでは、信号光に求められる波長間隔が200GHzや100GHzから50GHzや25GHzへと狭帯域化する傾向にあり、使用される波長数すなわち波長の異なる信号光の数も数10から数100程度まで拡大されつつある。そのため、出力信号光の波長と光出力強度をダイナミックに変更可能な波長可変光源装置の役割はますます重要視されている。

図１７は従来の波長可変光源装置の構成を例示している。この波長可変光源装置２１１は、波長可変光源２１２と、波長可変光源２１２を上位装置２１３からの指示に従って制御する制御回路２１４とを備えている。

波長可変光源２１２の信号光発振素子としては、素子温度を調整することで出力信号光の波長を制御するＤＦＢ（Distributed Feedback）レーザや、駆動電流を調整することで出力信号光の波長を制御するＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）レーザなどの半導体レーザ２１５が用いられる。

波長可変光源２１２は、半導体レーザ２１５と、半導体レーザ２１５の温度を制御するための熱電冷却素子（ＴＥＣ：Thermoelectric Coolers）２１６と、を備えている。半導体レーザ２１５は、ＴＥＣ２１６上に搭載されている。ＴＥＣ２１６にはＴＥＣ温度検出器２１７が設置されている。半導体レーザ２１５の光軸上には、半導体レーザ２１５からの出力信号光の一部を分岐する光分岐素子（ＢＳ：Beam Splitter）２１８が設けられており、ＢＳ２１８の分岐側光軸上に、特定波長の光のみ透過する波長フィルタ２１９とその透過光を検出する受光素子（ＰＤ：Photo Diode）２２０が設けられている。

制御回路２１４は、半導体レーザ２１５の駆動電流をモニタリングする電流モニタ回路２２１と、ＴＥＣ温度検出器２１７の出力に基づいて半導体レーザ２１５の温度をモニタリングする温度モニタ回路２２２と、ＰＤ２２０の出力に基づいて半導体レーザ２１５の出力信号光に含まれる特定波長成分の信号光の強度をモニタリングする出力信号光モニタ回路２２３と、これらのモニタ回路２２１、２２２、２２３の出力に基づいて半導体レーザ２１５の駆動電流を制御するためのＬＤ駆動電流制御信号および半導体レーザ２１５の温度を制御するためのＴＥＣ温度制御信号を出力するＣＰＵ（Central Processing Unit）２２４と、ＬＤ駆動電流制御信号に応じて半導体レーザ２１５を駆動するＬＤ駆動回路２２５と、ＴＥＣ温度制御信号に応じてＴＥＣ２１６を駆動するＴＥＣ駆動回路２２６と、を備えている。

各モニタ回路２２１、２２２、２２３の出力信号は、それぞれＡＤＣ（Analog Digital Converter）２２７、２２８、２２９でデジタル信号に変換されてＣＰＵ２２４に取り込まれる。ＣＰＵ２２４から出力されたＬＤ駆動電流制御信号およびＴＥＣ温度制御信号は、それぞれＤＡＣ（Digital Analog Converter）２３０、２３１でアナログ信号に変換されてＬＤ駆動回路２２５およびＴＥＣ駆動回路２２６に入力される。すなわち、この制御回路２１４は、半導体レーザ２１５の駆動電流、温度および信号光の強度をモニタリングしつつ、それらの値と目標値との差分がなくなるようにフィードバック制御を行うことにより、出力信号光の波長が一定になるように波長可変光源２１２を制御する。ただし、半導体レーザ２１５がＤＦＢレーザである場合とＤＢＲレーザである場合とでは制御内容が異なる。

半導体レーザ２１５としてＤＦＢレーザを用いた波長可変光源装置２１２の場合、半導体レーザ２１５の温度と信号光出力強度をモニタリングし、それらの値と目標値との差分がなくなるようにＴＥＣ温度の指示値を決定するフィードバック制御を行うことにより、温度調整による出力信号光の波長制御を実現する。このとき、ＣＰＵ２２４は、温度調整のためのフィードバック制御とは独立に、電流モニタ回路２２１の出力値に基づいて半導体レーザ２１５の駆動電流を一定に維持するフィードバック制御も同時に行う。

半導体レーザ２１５としてＤＢＲレーザを用いた波長可変光源装置２１２の場合、半導体レーザ２１５の駆動電流と信号光出力強度をモニタリングし、それらの値と目標値との差分がなくなるように駆動電流の指示値を決定するフィードバック制御を行うことにより、電流調整による出力信号光の波長制御を実現する。このとき、ＣＰＵ２２４は、電流調整のためのフィードバック制御とは独立に、ＴＥＣ温度検出器２１７の出力値に基づいて半導体レーザ２１５の温度を一定に維持するフィードバック制御も同時に行う。

下記特許文献１には、半導体レーザからの光を透過特性が逆の波長フィルタに入力してその光信号強度を検出し、その検出された光信号強度の差に応じて半導体レーザの温度を調節することにより出力信号光の波長を制御する波長制御技術が記載されている。また、下記特許文献２には、波長検出部により検出される吸収波長に基づいて外部共振部における反射面の移動量を制御することにより出力信号光の波長を制御する波長制御技術が記載されている。

特開平９−２１９５５４号 特開平１１−２２０１９８号公報

ところで、高機能な光通信ネットワークを構築するためには、1台の波長可変光源装置で対応可能な波長可変範囲や波長数の増大、および出力信号光の強度可変範囲の拡大が要求される。そのため、波長可変光源装置の内部に、複数の半導体レーザを搭載したり、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）を搭載したりして対応する必要がある。

一方、波長に関しては1550nm帯域において0.1GHz（0.8pm）程度の設定精度や安定性が求められる。また、光出力強度に関しては10dBm±5dB程度の範囲で0.01dB程度の設定精度や安定性が求められる。

しかしながら、波長可変光源装置の高機能化に伴い、波長可変光源装置内部での発熱量や散乱光による出力特性に与える影響が無視できなくなり、出力波長や光出力強度の設定精度や安定性が劣化するといった問題が生じていた。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、出力信号光の波長と強度を変更できるとともに、出力信号光の波長と強度の設定精度及び安定性を向上させることのできる波長可変光源装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、下記の技術的手段を採用する。
（１）：信号光を発振する波長可変半導体レーザと、前記波長可変半導体レーザの出力信号光を増幅する光増幅器と、を有する波長可変光源と、
前記波長可変光源の出力信号光の波長及び強度が上位装置から指示された目標波長及び目標強度になるように前記波長可変半導体レーザ及び前記光増幅器を制御する制御回路と、を備えた波長可変光源装置において、
前記制御回路は、
前記波長可変半導体レーザ及び前記光増幅器を制御するための動作状態をモニタリングする１つ以上のモニタ回路と、
前記目標波長と前記目標強度との組合せと動作状態の目標値とを対応させたパラメータテーブルと、を有し、
上位装置から前記目標波長及び前記目標強度が指示される度に、当該指示された前記目標波長と前記目標強度との組合せに対応する動作状態の目標値を前記パラメータテーブルを参照することにより決定し、前記モニタ回路の出力値が前記目標値に収束するように前記波長可変光源を制御することを特徴とする波長可変光源装置。

上記のように構成された波長可変光源装置は、上位装置から目標波長及び目標強度が指示される度に、当該指示された目標波長と目標強度との組合せに対応する動作状態の目標値をパラメータテーブルを参照することにより決定する。そして、動作状態のモニタ値が目標値に収束するように波長可変光源を制御する。これにより、出力信号光の波長と強度の変更を可能にするとともに、両者の設定精度及び安定性を確保できる。

（２）：前記制御回路は、
前記動作状態の目標値として、波長制御用の目標値及び光出力強度制御用の目標値を決定することを特徴とする（１）の波長可変光源装置。

（３）：前記波長可変光源は、
前記光増幅器の光軸上に設けられた第1及び第２の光分岐素子と、第1の光分岐素子の分岐側光軸上に設けられた波長フィルタと、前記波長フィルタの出射光軸上に設けられた第１の受光素子と、第２の光分岐素子の分岐光軸上に設けられた第２の受光素子と、前記半導体レーザの温度を制御するための温度制御器と、を有し、
前記波長制御用の目標値には、
前記波長可変半導体レーザの温度、前記波長可変半導体レーザの駆動電流、第１の受光素子の受光電流、第１の受光素子の受光強度、第１の受光素子の受光電流と第２の受光素子の受光電流との比、第１の受光素子の受光強度と第２の受光素子の受光強度との比のうちのいずれか１種類のモニタリング対象の値が含まれることを特徴とする（２）の波長可変光源装置。

（４）：前記波長可変光源は、
前記光増幅器の光軸上に設けられた光分岐素子と、前記光分岐素子の分岐側光軸上に設けられた受光素子と、を有し、
前記光出力強度制御用の目標値には、
前記光増幅器の駆動電流、前記受光素子の受光電流、前記受光素子の受光強度のうちのいずれか1種類が含まれることを特徴とする（２）の波長可変光源装置。

（５）：波長制御用の目標値を、その時点の環境温度に基づいて調整することを特徴とする（２）または（３）の波長可変光源装置。

（６）：光出力強度制御用の目標値を、その時点の環境温度に基づいて調整することを特徴とする請求項（２）または（３）の波長可変光源装置。

（７）：前記制御回路は、
環境温度をモニタリングするモニタ回路と、
環境温度と前記動作状態の目標値の補正値とを対応させた目標値補正テーブルと、を有し、
上位装置から前記目標波長及び前記目標強度が指示される度に、当該指示された前記目標波長と前記目標強度との組合せに対応する動作状態の目標値を前記パラメータテーブルを参照することにより決定するとともに、その時点の環境温度に対応する前記動作状態の目標値の補正値を前記目標値補正テーブルを参照することにより決定し、前記モニタ回路の出力値に基づく動作状態のモニタ値が前記補正値に収束するように前記波長可変光源を制御することを特徴とする（５）または（６）の波長可変光源装置。

（８）：前記制御回路は、
前記モニタ回路の出力値をデジタル信号に変換するべく前記モニタ回路ごとに設けられたＡＤ変換回路を有し、
前記目標波長と前記目標強度との組合せに対応させて、波長制御用のモニタ値変換係数と光出力強度制御用のモニタ値変換係数の両方もしくはいずれか一方を決定し、前記ＡＤ変換回路の出力値をそのモニタ値変換係数で変換した値が前記目標値に収束するように前記波長可変光源を制御することを特徴とする（１）〜（７）のいずれかの波長可変光源装置。

（９）：前記制御回路は、
前記目標波長と前記目標強度との組合せと前記モニタ値変換係数とを対応させた変換係数テーブルを有し、
上位装置から前記目標波長及び前記目標強度が指示される度に、当該指示された前記目標波長と前記目標強度との組合せに対応するモニタ値変換係数を前記変換係数テーブルを参照することにより決定することを特徴とする（８）の波長可変光源装置。

（１０）：前記制御回路は、
前記目標波長と前記モニタ値変換係数の波長依存成分とを対応させた波長依存係数テーブルと、
前記目標強度と前記ＡＤ変換回路の出力値補正係数とを対応させた補正係数テーブルと、を有し、
前記目標波長に対応する前記モニタ値変換係数の波長依存成分を前記波長依存係数テーブルを参照することにより決定するとともに、前記目標強度対応する前記出力値補正係数を前記補正係数テーブルを参照することにより決定し、
前記波長依存成分と前記出力値補正係数モニタ値変換係数とを掛け合わせた値を前記モニタ値変換係数として用いることを特徴とする（８）の波長可変光源装置。

（１１）：波長制御用のモニタ値変換係数と光出力強度制御用のモニタ値変換係数の両方もしくはいずれか一方を、その時点の環境温度に基づいて調整することを特徴とする（８）〜（１０）のいずれかの波長可変光源装置。

（１２）：前記制御回路は、
環境温度をモニタリングするモニタ回路と、
環境温度と前記モニタ値変換係数とを対応させた変換係数テーブルと、を有し、
その時点の環境温度に対応する前記モニタ値変換係数を前記変換係数テーブルを参照することにより決定することを特徴とする（１１）の波長可変光源装置。

（１３）：前記波長可変光源は、
信号光を発振する波長可変半導体レーザと、前記波長可変半導体レーザの出力信号光を増幅する光増幅器と、前記光増幅器の光軸上に設けられた第1及び第２の光分岐素子と、第1の光分岐素子の分岐側光軸上に設けられた波長フィルタと、前記波長フィルタの出射光軸上に設けられた第１の受光素子と、第２の光分岐素子の分岐光軸上に設けられた第２の受光素子と、前記波長可変半導体レーザの温度を制御するための温度制御器と、を有し、
前記波長制御用のモニタ値変換係数には、
前記半導体レーザの温度への変換係数、前記半導体レーザの駆動電流への変換係数、第１の受光素子の受光電流への変換係数、第１の受光素子の受光強度の変換係数、第２の受光素子の受光電流への変換係数、第２の受光素子の受光強度への変換係数のうちのいずれか1種類の値が含まれることを特徴とする（８）〜（１２）のいずれかの波長可変光源装置。

（１４）：前記波長可変光源は、
信号光を発振する波長可変半導体レーザと、前記波長可変半導体レーザの出力信号光を増幅する光増幅器と、前記光増幅器の光軸上に設けられた光分岐素子と、前記光分岐素子の分岐側光軸上に設けられた受光素子と、を有し、
前記光出力強度制御用のモニタ値変換係数には、
前記光増幅器の駆動電流への変換係数、前記受光素子の受光電流への変換係数、前記受光素子の受光強度への変換係数のうちのいずれか1種類の値が含まれることを特徴とする（８）〜（１２）のいずれかの波長可変光源装置。

（１５）：前記波長可変半導体レーザが、その素子温度を調整することで波長を制御可能な半導体レーザであることを特徴とする（１）〜（１４）のいずれかの波長可変光源装置。

（１６）：前記波長可変半導体レーザが、その駆動電流を調整することで波長を制御可能な半導体レーザであることを特徴とする（１）〜（１４）のいずれかの波長可変光源装置。

本発明の波長可変光源装置によれば、出力信号光の波長と強度を変更できるとともに、出力信号光の波長と強度の設定精度や安定性を向上させることができる。

本発明の波長可変光源装置の構成例を示すブロック図 本発明の波長可変光源装置が備える波長可変光源の状態遷移図 本発明の波長可変光源装置が光出力OFF状態で外部装置から波長変更命令ならびに光出力強度変更命令を受信した場合の目標決定プロセスの処理手順を示す流れ図本発明の波長可変光源装置における目標決定プロセスの一例を示す流れ図 本発明の波長可変光源装置が光出力OFF状態で外部装置から光出力ON命令を受信した場合の処理手順を示す流れ図 本発明の波長可変光源装置が光出力ON状態で外部装置から波長変更命令ならびに光出力強度変更命令を受信した場合の処理手順を示す流れ図 本発明の波長可変光源装置が光出力ON状態で外部装置から光出力強度変更命令を受信した場合の処理手順を示す流れ図 本発明の波長可変光源装置が光出力OFF状態で外部装置から光出力強度変更命令を受信した場合の目標決定プロセスの処理手順を示す流れ図 本発明の波長可変光源装置が光出力ON状態で外部装置から光出力OFF命令を受信した場合の処理手順を示す流れ図 目標決定プロセスの別の処理手順を示す流れ図 目標決定プロセスの更に別の処理手順を示す流れ図 目標決定プロセスの更に別の処理手順を示す流れ図 本発明の波長可変光源装置の別の構成例を示すブロック図 本発明の波長可変光源装置の更に別の構成例を示すブロック図 本発明の波長可変光源装置の更に別の構成例を示すブロック図 本発明の波長可変光源装置の更に別の構成例を示すブロック図 波長可変光源の波長弁別曲線を示す図 従来の波長可変光源装置の構成例を示すブロック図

次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
［第１の実施形態］
図１は本発明の波長可変光源装置の構成例を示している。この波長可変光源装置１は、波長可変光源２と、波長可変光源２を上位装置３からの指示に従って制御する制御回路４とを備えている。

波長可変光源２は、ＤＦＢレーザ５と、ＤＦＢレーザ５の出力信号光を増幅するＳＯＡ６と、ＳＯＡ６の光軸上に設けられた第1及び第２のＢＳ７-1、７-2と、第1のＢＳ７-1の分岐側光軸上に設けられた波長フィルタ８と、ＤＦＢレーザ５の温度を制御するためＴＥＣ９とを備えている。ＤＦＢレーザ５とＳＯＡ６は、ＴＥＣ９上に搭載されている。ＴＥＣ９にはＴＥＣ温度検出器１０が設置されている。波長フィルタ８の出射光軸上及び第２のＢＳ７-2の分岐光軸上にはそれぞれＰＤ１１-1、１１-2が設けられている。これらは同一のケース（破線で示す。）１２内に収められている。ケース１２には、ケース１２の温度（環境温度：Ｔｃ）を検出するケース温度検出器１３が設けられている。

制御回路４は、ＤＦＢレーザ５の駆動電流を制御するＬＤ駆動電流制御ループ１４と、ＤＦＢレーザ５の温度を制御するＬＤ温度制御ループ１５と、ＳＯＡ６の駆動電流を制御するＳＯＡ駆動電流制御ループ１６と、環境温度依存性抑制回路１７とを有している。

ＬＤ駆動電流制御ループ１４は、ＤＦＢレーザ５の駆動電流Ｉをモニタリングする電流モニタ回路１８と、ＤＦＢレーザ５を駆動するＬＤ駆動回路１９と、ＣＰＵ２０とを有して構成される。

ＬＤ駆動電流制御ループ１４において、ＣＰＵ２０は、電流モニタ回路１８の出力に基づいてＤＦＢレーザ５の駆動電流Ｉを制御するためのＬＤ駆動電流制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。

ＳＯＡ駆動電流制御ループ１６は、ＰＤ（ＰＤ２）11-2の出力Ｌ２に基づいてＳＯＡ６により増幅したＤＦＢレーザ５の出力強度をモニタリングする第２の出力信号光モニタ回路２１-2と、ＳＯＡ６の駆動電流をモニタリングする電流モニタ回路２２と、ＳＯＡ６を駆動するＳＯＡ駆動回路２３と、ＣＰＵ２０とを有して構成される。

ＳＯＡ駆動電流制御ループ１６において、ＣＰＵ２０は、第２の出力信号光モニタ回路２１-2と電流モニタ回路２２の出力に基づいてＳＯＡ６の駆動電流を制御するためのＳＯＡ駆動電流制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。そして、第２の出力信号光モニタ回路２１-2の出力値Ｌ２と目標値Ｌ２ｏとに基づいて、ＳＯＡ６により増幅したＤＦＢレーザ５の出力強度を制御する。

ＬＤ温度制御ループ１５は、ＰＤ（ＰＤ１）１１-1の出力Ｌ１に基づいてＳＯＡ６により増幅したＤＦＢレーザ５の特定波長の出力信号光成分の強度をモニタリングする第１の出力信号光モニタ回路２１-1と、ＰＤ（ＰＤ２）１１-2の出力Ｌ２に基づいてＳＯＡ６により増幅したＤＦＢレーザ５の出力強度をモニタリングする第２の出力信号光モニタ回路２１-2と、ＴＥＣ温度検出部１０の出力に基づいてＤＦＢレーザ５の温度（ＴＥＣ温度）をモニタリングする温度モニタ回路２４と、ＴＥＣ９を駆動するＴＥＣ駆動回路２５と、ＣＰＵ２０と、を有して構成される。

ＬＤ温度制御ループ１５において、ＣＰＵ２０は、第１および第２の出力信号光モニタ回路２１-1、２１-2の出力Ｌ１、Ｌ２と温度モニタ回路２４の出力Ｔに基づいてＤＦＢレーザ５の温度を制御するためのＴＥＣ温度制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。そして、第１の出力信号光モニタ回路２１-1の出力値と第２の出力信号光モニタ回路２１-2の出力値との比Ｌ１／Ｌ２と目標値Ｌ１ｏ／Ｌ２ｏとに基づいて、ＤＦＢレーザ５の発振波長を制御する。

環境温度依存性抑制回路１７は、ケース温度検出器１３の出力に基づいてケース１２の温度をモニタリングする温度モニタ回路２６と、ＣＰＵ２０と、を有して構成される。

環境温度依存性抑制回路１７において、ＣＰＵ２０は、ケース温度検出器１３の出力に基づいて環境温度Ｔｃを取得する。

各モニタ回路１８、２１-1、２１-2、２２、２４、２６の出力信号は、それぞれＡＤＣ２７〜３２でデジタル信号に変換されてＣＰＵ２０に取り込まれる。ＣＰＵ２０から出力されたＬＤ駆動電流制御信号、ＳＯＡ駆動電流制御信号、およびＴＥＣ温度制御信号は、それぞれＤＡＣ３３〜３５でアナログ信号に変換されてＬＤ駆動回路１９、ＳＯＡ駆動回路２３、およびＴＥＣ駆動回路２５に入力される。ＣＰＵ２０には書き換え可能なメモリ３６が接続されている。ＣＰＵ２０は、メモリ３６に格納されているプログラム及びデータに従って各種処理を実行する。メモリ３６には、目標波長λ（ｏ）と目標出力強度Pow（ｏ）との組合せと動作状態（Ｉ、Ｌ２、Ｌ１／Ｌ２、Ｔ）の目標値（Ｉｏ、Ｌ２ｏ、Ｌ１ｏ／Ｌ２ｏ、Ｔｏ）とを対応させたパラメータテーブルが格納されている。ＣＰＵ２０の実行する処理には、各種動作状態のモニタリング処理や制御処理のほかに、上位装置３との外部通信処理、周辺デバイスとの内部通信処理などが含まれる。

つぎに、上記のように構成された波長可変光源装置１の動作について説明する。
ＬＤ駆動電流制御ループ１４において、ＣＰＵ２０は、ＤＦＢレーザ５の駆動電流Ｉを定期的にモニタリングし、その値と目標値Ｉｏとの差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＬＤ駆動電流制御信号の値を更新する。これにより、ＤＦＢレーザ５の自動電流制御（ＡＣＣ：Automatic Current Control）が実現される。

ＳＯＡ駆動電流制御ループ１６において、ＣＰＵ２０は、ＳＯＡ６により増幅したＤＦＢレーザ６の全出力信号光の受光電流Ｌ２を定期的にモニタリングし、その値Ｌ２と目標値Ｌ２ｏとの差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＳＯＡ駆動電流制御信号の値を更新する。これにより、ＳＯＡ６の自動出力制御（ＡＰＣ：Automatic Power Control）が実現される。

ＬＤ温度制御ループ１５において、ＣＰＵ２０は、ＤＦＢレーザ５の温度Ｔをモニタリングし、その値Ｔと目標値Ｔｏとの差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＴＥＣ温度制御信号の値を更新する。また、ＣＰＵ２０は、ＤＦＢレーザ５の全出力信号光と特定波長成分の信号光との強度比Ｌ１／Ｌ２とを定期的にモニタリングし、それらの値Ｌ１／Ｌ２と目標値Ｌ１ｏ／Ｌ２ｏとの差分がなくなるようにＰＩＤ制御によりＴＥＣ温度制御信号の値を更新する。これにより、ＤＦＢレーザ５の自動波長制御（ＡＷＣ：Automatic Wavelength Control）とＴＥＣ９の自動温度制御（ＡＴＣ：Automatic Temperature Control）とが同時に実現される。ＤＦＢレーザ５の発振波長と強度比Ｌ１／Ｌ２との間には、図１６に示すような周期的な関係があり、ＤＦＢレーザ５の発振波長を制御することにより、あらかじめ決められた各波長の信号光の強度比Ｌ１／Ｌ２を目標値に収束させることができる。この曲線は一般的に波長弁別曲線と呼ばれている。

図２に波長可変光源装置１の状態遷移図を示す。初期化完了後で遷移可能な安定状態は、光出力OFF状態と光出力ON状態である。光出力OFF状態とは、波長可変光源装置として外部への光出力が無視できる状態を意味する。このことを保証できるのであれば、必ずしもＴＥＣ９のＡＴＣとＤＦＢレーザ５のＡＣＣを両方実施しなくとも、どちらか一方だけ実施するようにしてもよい。光出力ON状態とは、上位装置３から指定された所望の波長ならびに所望の強度で光出力がなされている状態を意味する。

ＣＰＵ２０は、光出力OFF状態の時に、上位装置３から信号光の出力波長および出力強度の変更命令を受信した場合には、図３の流れ図に示されている手順で各種制御（ＡＷＣ、ＡＰＣ、ＡＣＣ、ＡＴＣ）の動作状態（Ｌ１／Ｌ２、Ｌ２、Ｉ、Ｔ）の目標値（Ｌ１ｏ／Ｌ２ｏ、Ｌ２ｏ、Ｉｏ、Ｔｏ）を決定する。すなわち、上位装置３から目標波長及び目標強度（目標光出力強度）が指示される度に、当該指示された目標波長λ（ｏ）と目標出力強度Pow（ｏ）の組合せに対応したＡＷＣ目標値Ｌ１ｏ／Ｌ２ｏとＡＰＣ目標値Ｌ２ｏの決定（Ｓｔｅｐ１１、Ｓｔｅｐ１２）、ならびに目標波長λ（ｏ）に対応したＡＣＣ目標値ＩｏとＡＴＣ目標値Ｔｏの決定（Ｓｔｅｐ１３、Ｓｔｅｐ１４）を順次実施する。ＣＰＵ２０は、これらの目標値（Ｌ１ｏ／Ｌ２ｏ、Ｌ２ｏ、Ｉｏ、Ｔｏ）の決定を、メモリ３６に格納されているパラメータテーブルを参照することにより実施する。ここでは、ＡＷＣ、ＡＰＣ、ＡＣＣ、ＡＴＣの順に目標値を決定しているが、順番は入れ替えても問題ない。

また、図３の例では、光出力強度の変更命令を受信した場合に、４つの目標値を変更することになっているが、目標光出力強度Pow（ｏ）に関連する２つの目標値だけを更新してもよい。すなわち、図７に示すように、その時点の目標波長λ（ｏ）と目標出力強度Pow（ｏ）の組合せに対応したＡＷＣ目標値Ｌ１／Ｌ２とＡＰＣ目標値Ｌ２の決定（Ｓｔｅｐ１１、Ｓｔｅｐ１２）を行なうだけでもよい。

光出力OFF状態で光出力ON命令を受信した場合には、図４の流れ図に示す手順に従い、光出力ON状態へ遷移させる。その際、先ず、その時点の目標波長λ（ｏ）ならびに目標光出力強度Ｐｏｗ（ｏ）に対応した各種制御（ＡＷＣ、ＡＰＣ、ＡＣＣ、ＡＴＣ）の目標値（Ｌ１ｏ／Ｌ２ｏ、Ｌ２ｏ、Ｉｏ、Ｔｏ）を決定する（Ｓｔｅｐ１１〜Ｓｔｅｐ１４）。ただし、すでに光出力OFF状態で各種制御（ＡＷＣ、ＡＰＣ、ＡＣＣ、ＡＴＣ）の目標値（Ｌ１ｏ／Ｌ２ｏ、Ｌ２ｏ、Ｉｏ、Ｔｏ）を決定済みであれば、ここでの目標値決定処理は必ずしも行なわなくともよい（図４参照）。

各種制御（ＡＷＣ、ＡＰＣ、ＡＣＣ、ＡＴＣ）の目標値（Ｌ１ｏ／Ｌ２ｏ、Ｌ２ｏ、Ｉｏ、Ｔｏ）を決定した後、ＴＥＣ駆動回路２５とＬＤ駆動回路１９を稼働させる（Ｓｔｅｐ２５、Ｓｔｅｐ２６）。そして、ＴＥＣ温度モニタ値Ｔ及び駆動電流モニタ値Ｉを取得し（Ｓｔｅｐ２７）、ＡＴＣ目標値ＴｏとＴＥＣ温度モニタ値Ｔとの差分、ならびにＡＴＣ目標値Ｉｏと駆動電流モニタ値Ｉとの差分のそれぞれが許容値以下に収束するように、ＡＴＣとＡＣＣの処理を実行する（Ｓｔｅｐ２８→Ｓｔｅｐ２７）。この例では、すでに光出力OFF状態でＡＴＣとＡＣＣの処理を実行中なので、それぞれの目標値Ｔｏ、Ｉｏを変更することにより、自動制御を継続させることになる。

ＡＴＣとＡＣＣの各制御処理においてそれぞれのモニタ値Ｔ、Ｉが目標値Ｔｏ、Ｉｏに収束したことを確認できた後は（Ｓｔｅｐ２８でＹｅｓ）、ＡＰＣとＡＷＣの制御処理を開始させる（Ｓｔｅｐ２９、Ｓｔｅｐ３０）。そして、ＴＥＣ温度モニタ値Ｔ、駆動電流モニタ値Ｉ、特定波長の出力信号光成分の受光電流モニタ値Ｌ１、および全出力信号光の受光電流モニタ値Ｌ２を取得し（Ｓｔｅｐ３１）、ＡＴＣ目標値ＴｏとＴＥＣ温度モニタ値Ｔとの差分、ＡＣＣ目標値Ｉｏと駆動電流モニタ値Ｉとの差分、ＡＰＣ目標値Ｌ２ｏと強度モニタ値Ｌ２との差分、およびＡＷＣ目標値Ｌ１ｏ／Ｌ２ｏと受光電流比モニタ値Ｌ１／Ｌ２との差分のそれぞれが許容値以下に収束するようにＡＴＣとＡＣＣとＡＰＣとＡＷＣの制御処理を実行する（Ｓｔｅｐ３２→Ｓｔｅｐ３１）。全ての収束条件を満足できれば（Ｓｔｅｐ３２でＹｅｓ）、光出力ON状態に遷移できたことになる。
ここでは、ＡＰＣとＡＷＣを同時に実行しているが、ＡＰＣが収束した後にＡＷＣを実行してもよい。また、ＡＴＣとＡＷＣとを同時に稼動させているが、ＡＷＣの実行時にはＡＴＣを停止させる方式を採用してもよい。

一方、光出力ON状態で波長変更命令、および光出力パワー変更命令を受信した場合には、図５の流れ図に示されている手順で各種制御（ＡＷＣ、ＡＰＣ、ＡＣＣ、ＡＴＣ）の目標値（Ｌ１ｏ／Ｌ２ｏ、Ｌ２ｏ、Ｉｏ、Ｔｏ）を決定して制御を行うことにより、光出力ON状態に遷移させる。図４と異なる点は、目標値決定プロセス（Ｓｔｅｐ１１〜Ｓｔｅｐ１４）を実行する前に、ＡＰＣとＡＷＣの制御処理をこの順番で停止する点である（Ｓｔｅｐ４１、Ｓｔｅｐ４２）。これは、許容できない指定波長以外の信号光の発出を抑止する対策である。これでも光出力強度が無視できない場合には、ＡＷＣ停止（Ｓｔｅｐ４２）の前にＡＣＣの制御処理も停止することで対応することになる。

ここで、光出力強度変更過程における出力波長の変動量が、運用上で許容されるレベルであれば、上位装置３から光出力ON状態で光出力強度変更命令を受信した場合に、ＡＰＣとＡＷＣの制御処理を停止させることなく、目標値決定プロセス（Ｓｔｅｐ１１〜Ｓｔｅｐ１４）を実行してもよい。すなわち、図６の流れ図に示されている手順で制御処理を実施することになる。

光出力ON状態で上位装置３から光出力OFF命令を受信した場合には、図８の流れ図に示されている手順に従い、ＡＰＣとＡＷＣの制御処理をこの順番で停止させ（Ｓｔｅｐ４１、Ｓｔｅｐ４２）、光出力OFF状態に遷移させる。これは、光出力OFF状態に遷移させる過程で、所望の波長以外の信号光を外部に出力しないようにするための対策である。ＡＰＣを停止するだけでは、光出力レベルが無視できない場合には、ＡＷＣを停止する前にＤＦＢレーザ５のＡＣＣも停止することで対応することになる。

このように、各種制御処理の目標値、すなわちＡＷＣ目標値Ｌ１ｏ／Ｌ２ｏ、ＡＰＣ目標値Ｌ２ｏ、ＡＣＣ目標値Ｉｏ、ＡＴＣ目標値Ｔｏを、目標波長と目標光出力強度の組合せにより決定しているので、波長可変光源モジュールの内部で発生する発熱量や散乱光の影響を抑制することができ、波長可変光源に求められている出力波長や光出力強度の設定精度や安定性を確保できる。

上記の例で示した目標値決定プロセス（Ｓｔｅｐ１１〜Ｓｔｅｐ１４）は、採用する制御方式に対応させて、以下のように適宜調整してもその効果に変わりはない。

第２のＰＤ（ＰＤ２）１１-2の受光強度に対応する電流モニタ値Ｌ２を目標値Ｌ２ｏに近づけるように制御するＡＰＣではなく、第２のＰＤ（ＰＤ２）11-2の受光強度そのものを目標値に近づけるように制御するＡＰＣを採用する場合には、図９に示すように、電流モニタ値Ｌ２を光出力強度モニタ値Powに変換するための係数α（λ（ｏ）、Pow（ｏ））を更新することで対応できる（Ｓｔｅｐ１２-2）。この変換係数は、式(1)に示すように、その時点の目標波長λ(o)と目標光出力強度Pow(o)との組合せにより一意に決定されるものである。したがって、目標波長λ(o)と目標光出力強度Pow(o)との組合せと変換係数α（λ（ｏ）、Pow（ｏ））とを対応させた変換係テーブルをメモリ３６に格納しておき、目標波長λ(o)と目標光出力強度Pow(o)との組合せに対応する変換係数α（λ（ｏ）、Pow（ｏ））を変換係数補正テーブルを参照することにより決定する方式で対応できる。テーブル参照方式を採用することにより、式(１)を用いて変換係数を逐次算出する場合よりもＣＰＵ２０の負荷を軽減できる。
・光出力強度モニタ値：Pow ＝ α(λ(ο),Pow(o))×Ｌ２ ・・・(1)

また、各ＰＤ（ＰＤ１）１１-１、ＰＤ（ＰＤ２）１１-2の受光強度に対応する電流モニタ値Ｌ１、Ｌ２やＴＥＣ温度Ｔは、動作環境温度により変動する可能性がある。この場合、図１０に示すように、ＡＤＣ２９の出力値Ｌ２ｄを電流モニタ値Ｌ２に変換する係数Ａ（Ｔｃ）、Ｂ（Ｔｃ）、およびＴＥＣ目標温度Ｔｏを補正する係数Ｃ（Ｔｃ）、Ｄ（Ｔｃ）をその時点の環境温度Ｔｃに基づいて決定する方式（Ｓｔｅｐ５１〜Ｓｔｅｐ５３参照）を採用することで、環境温度依存性を抑制することができる。その結果、波長可変光源２を高精度且つ安定に動作させることができる。

この変換係数は、式(2)や式(3)に示すように、その時点の環境温度Ｔｃにより一意に決定されるものである。したがって、環境温度Ｔｃとそれぞれの変換係数Ａ（Ｔｃ）、Ｂ（Ｔｃ）、Ｃ（Ｔｃ）、Ｄ（Ｔｃ）とを対応させた変換係テーブルをメモリ３６に格納しておき、その時点の環境温度Ｔｃに対応する変換係数Ａ（Ｔｃ）、Ｂ（Ｔｃ）、Ｃ（Ｔｃ）、Ｄ（Ｔｃ）を変換係数補正テーブルを参照することにより決定する方式により対応できる。テーブル参照方式を採用することにより、式(2)や式(3)を用いて変換係数を逐次算出する場合よりもＣＰＵ２０の負荷を軽減できる。ＡＤＣ２９、３２の出力値Ｌ２ｄ、Ｔｄと物理値（ＰＤ２の実際の受光強度、実際の環境温度）との関係が非線形である場合においても、変換そのものをテーブル参照方式とすることで対応可能である。
・電流モニタ値： Ｌ２ ＝ Ａ(Ｔｃ)×Ｌ２ｄ＋Ｂ(Ｔｃ) ・・・(2)
・ＴＥＣ目標温度：Ｔｏ ＝ Ｃ(Ｔｃ)×Ｔｄ＋Ｄ(Ｔｃ) ・・・(3)

さらに、電流モニタ値Ｌ２を受光強度Powに変換する式(1)を採用する制御方式の場合には図１１のように、電流モニタ値Ｌ２を受光強度Powに変換する係数β（λ）の目標波長依存性を補償する仕組みと、受光強度Powを補正する係数γ（Pow）の目標光出力強度依存性を補償する仕組みとを併用する（Ｓｔｅｐ６１及びＳｔｅｐ６２を参照）。その結果、波長可変光源２を高精度且つ安定に動作させることができる。

これらの係数は、式(4)に示すように、その時点の目標波長λ(o)と目標光出力強度Pow(o)により一意に決定されるものである。式(4)の変換係数β(λ)と補正係数γ(Pow)は、式(1)の変換係数α(λ、Pow)をλとPowの独立性に注目して分割したものである。この場合、目標波長λ(o)と変換係数β(λ)とを対応させた波長依存係数テーブルと、目標光出力強度Pow(o)と補正係数γ(Pow)とを対応させた補正係数テーブルと、をメモリ３６に格納しておき、目標波長λ(o)に対応する変換係数β(λ)を波長依存係数テーブルを参照することにより決定するとともに、目標光出力強度Pow(o)に対応する補正係数γ(Pow)を補正係数テーブルを参照することにより決定し、変換係数β(λ)と補正係数γ(Pow)とを掛け合わせた値を変換係数α（λ（ｏ）、Pow（ｏ））として用いることで対応できる。この方式で対応できる場合には、テーブル化された変換係数や補正係数の容量を圧縮できるので、式(1)の方式より効率が良い。
・光出力強度モニタ値： Pow ＝ β(λ)×γ(Pow)×Ｌ２ ・・・(4)

以上のように、波長可変光源２の制御方式に対応させて、目標値決定プロセスを適宜調整することで、波長可変光源２の高精度且つ安定な動作を確保できる。要は、その時点の目標波長λ(o)と目標光出力強度Pow(o)の組合せに対応させて、各種制御（ＡＷＣ、ＡＰＣ、ＡＣＣ、ＡＴＣ）の目標値（Ｌ１ｏ／Ｌ２ｏ、Ｌ２ｏ、Ｉｏ、Ｔｏ）、モニタ値の変換係数や補正係数を調整すればよい。

さらに、環境温度の影響が無視できない場合には、その時点の目標波長λ(o)と目標光出力強度Pow(o)に加えて、環境温度Ｔｃにも対応させて、各種制御（ＡＷＣ、ＡＰＣ、ＡＣＣ、ＡＴＣ）の目標値、モニタ値の変換係数や補正係数を調整する（Ｓｔｅｐ６３及びＳｔｅｐ６４を参照）。その結果、波長可変光源２をさらに高精度且つ安定に動作させることができる。

なお、上記の形態例では、半導体レーザとしてＤＦＢレーザを用いた場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＤＦＢレーザに代えてＤＢＲレーザを用いて本発明の装置を実現することも可能である（以下同様）。

ただし、ＤＦＢレーザを用いた場合とＤＢＲレーザを用いた場合とでは、以下の点が異なる。ＤＦＢレーザを用いた場合には、ＡＷＣをＴＥＣ駆動回路２５の制御指示値を更新することで実現するが、ＤＢＲレーザを用いた場合には、ＬＤ駆動回路１９の制御指示値を更新することになる。そのため、ＤＢＲレーザを用いた場合には、ＤＢＲレーザのＡＣＣとＡＷＣはどちらもＬＤ駆動回路１９の制御指示値を更新することになるが、ＡＣＣとＡＷＣの併用する方式でもよいし、どちらか一方の選択する方式でもよい。

さらに、ＤＦＢレーザを用いた場合には、ＤＦＢレーザのＡＣＣを独立で動作させるが、ＤＢＲレーザを用いた場合には、ＴＥＣ９のＡＴＣを独立で動作させることになる。

また、上記の例では、ＬＤ温度制御ループ１５において、ＤＦＢレーザ５の全出力信号光に含まれる特定波長成分の信号光の割合（強度比：Ｌ１／Ｌ２）に基づく制御を行っているが、特定波長の出力信号光成分の強度に基づく出力波長制御と全出力信号光の強度に基づく出力強度制御を各々独立して行うようにしてもよいし、ＴＥＣ温度モニタ値Ｔに基づく出力波長制御を併用してもよい。

また、上記の例では、ＳＯＡ駆動電流制御ループ１６において、ＳＯＡ６により増幅したＤＦＢレーザ５の全出力信号光に基づく制御（ＡＰＣ）を行なっているが、ＳＯＡ６の駆動電流に基づく制御（ＡＣＣ）を併用してもよいし、ＡＰＣとＡＣＣのどちらか一方を選択的に実行してもよい。

また、ＤＦＢレーザ５のＡＷＣとＴＥＣ９のＡＴＣを併用してもよいし、どちらか一方を選択的に実行するようにしてもよい。

［第２の実施形態］
図１２は本発明の波長可変光源装置の別の構成例を示している。この波長可変光源装置４１においては、ＤＦＢレーザ５の後方への出射光軸上に第1のＢＳ７-1が設けられている。そして、第１のＢＳ７-1、波長フィルタ８、及び第1のＰＤ（ＰＤ１）１１-1が、ＤＦＢレーザ５と共にＴＥＣ９上に搭載されている。

図１に示した第１の実施形態の波長可変光源装置１とは、ＤＦＢレーザ５の出力波長のモニタリングをＤＦＢレーザ５の後方光を用いて行なう点に違いがあるが、波長可変光源４の出力信号光の波長や強度を目標波長や目標光出力強度に収束させる方式は第１の実施形態と同様である。すなわち、図３〜図１１に示した状態遷移図や流れ図を用いて、目標波長λ(o)や目標光出力強度Pow(o)、ならびに環境温度Ｔｃに対応させた目標値決定プロセスを適用すれば、高精度で安定な波長可変光源を実現できる。

なお、図１２の構成例では、ＤＦＢレーザ５の後方光をモニタリングするための光学部品すなわち第１のＢＳ７-1、波長フィルタ８、及び第1のＰＤ（ＰＤ１）１１-1がＴＥＣ９上に搭載されているが、これらの光学部品は必ずしもＴＥＣ９上に配置されていなくとも第1の実施形態と同様の効果が得られる。

［第３の実施形態］
図１３は本発明の波長可変光源装置の更に別の構成例を示している。
この波長可変光源装置５１は、信号光発信源としてＤＦＢレーザアレイ５２を用いた波長可変光源５３と、波長可変光源５３を上位装置３からの指示に従って制御する制御回路５５とを備えている。ＤＦＢレーザアレイ５２は、出力帯域が互いに異なる複数（ｘ個）のＤＢＲレーザ素子５２−１〜５２−ｘをアレイ化し、その出力部に光合波器５６を設けて構成され、ＤＦＢレーザ素子５２−１〜５２−ｘのうちのいずれかを選択的に駆動可能とすることにより、波長可変範囲を大幅に拡張させたものである。

波長可変光源５３は、ＤＦＢレーザアレイ５２と、ＤＦＢレーザアレイ５２の出力信号光を増幅するＳＯＡ６と、ＳＯＡ６の光軸上に設けられた第１及び第２のＢＳ７-1、７-2と、第１のＢＳ７-1の分岐側光軸上に設けられた温度依存型の波長フィルタ８と、これらを搭載したＴＥＣ９とを備えている。ＴＥＣ９にはＴＥＣ温度検出器１０が設置されている。波長フィルタ８の出射光軸上および第２のＢＳ７-2の分岐光軸上にはそれぞれＰＤ１１-1、１１-2が設けられている。これらは同一のケース（破線で示す。）１２内に収められている。ケース１２には、ケース１２の温度（環境温度：Ｔｃ）を検出するケース温度検出器１３が設けられている。波長可変光源５３の構成において、第1の実施形態と異なる点は、半導体レーザとしてＤＦＢレーザアレイ５２を用いた点、出力信号光をモニタリングするための光学部品すなわち、第１及び第２のＢＳ７-1、７-2、波長フィルタ８、及びＰＤ１１-1、１１-2がＴＥＣ９上に搭載されている点である。

制御回路５５は、ＤＦＢレーザアレイ５２の駆動電流を制御するＬＤ駆動電流制御ループ１４と、ＤＦＢレーザアレイ５２および波長フィルタ８の温度を制御する温度制御ループ１５と、ＳＯＡ６の駆動電流を制御するＳＯＡ駆動電流制御ループ１６と、環境温度依存性抑制回路１７と、を有している。制御回路５５の構成において、第1の実施形態と異なる点は、ＬＤ駆動電流制御ループ１４が、ＤＦＢレーザ素子５２−１〜５２−ｘのうちのいずれかを選択的に駆動させるためのＬＤ切替回路５８を有し、上位装置３から目標波長を指定された場合に、ＤＢＲレーザ素子５２−１〜５２−ｘを目標波長λ(o)に応じて選択的に切り替えて発振させる点である。ＬＤ切替回路５８は、ＣＰＵ２０からの切替信号に従って動作する。ＤＢＲレーザ素子５２−１〜５２−ｘの切り替え制御は、あらかじめメモリ３６に目標波長λ(o)と選択すべきＤＦＢレーザ素子５２−１〜５２−ｘの組み合わせテーブルを格納しておくことで対応できる。各ＤＦＢレーザ素子５２−１〜５２−ｘは、択一的に駆動され、複数同時に駆動されることはないので、ＬＤ駆動回路１９の制御は第１の実施形態と同様に実施できる。

この波長可変光源装置５１においても、第１の実施形態と同様な制御方式を適用できる。すなわち、図３〜図１１に示した状態遷移図や流れ図を用いて、目標波長λ(o)や目標光出力強度Pow(o)、ならびに環境温度Ｔｃに対応させた目標値決定プロセスを適用することにより、高精度で安定な波長可変光源を実現できる。

また、この波長可変光源装置５１は、出力信号光をモニタリングするための光学部品をＴＥＣ９上に搭載しているので、これらの光学部品の環境温度変化に対する耐久性を向上できる。また、波長フィルタ８の温度制御が可能であるので、温度依存性の大きな波長フィルタ８を採用することが可能となる。

［第４の実施形態］
図１４は本発明の波長可変光源装置の更に別の構成例を示している。
この波長可変光源装置６１は、信号光発信源としてＤＦＢレーザアレイ５２を用いた波長可変光源６３と、波長可変光源６３を上位装置３からの指示に従って制御する制御回路６５とを備えている。

波長可変光源６３は、ＤＦＢレーザアレイ５２と、ＤＦＢレーザアレイ５２の出力信号光を増幅するＳＯＡ６と、ＳＯＡ６の光軸上に設けられた第１及び第２のＢＳ７-1、７-2と、第１のＢＳ７-1の分岐側光軸上に設けられた温度依存型の波長フィルタ８と、第１及び第２のＴＥＣ９-1、９-2とを備えている。波長フィルタ８の出射光軸上および第２のＢＳ７-2の分岐光軸上にはそれぞれＰＤ１１-1、１１-2が設けられている。第１のＴＥＣ（ＴＥＣ１）９-1上には、ＤＦＢレーザアレイ５２及びＳＯＡ６が搭載れている。第２のＴＥＣ（ＴＥＣ２）９-2上には、第１及び第２のＢＳ７-1、７-2、波長フィルタ８、及びＰＤ１１-1、１１-2が搭載されている。そして、第１のＴＥＣ９-1と第２のＴＥＣ９-2それぞれに、ＴＥＣ温度検出器１０-1、１０-2が設けられている。これらは同一のケース（破線で示す。）１２内に収められている。ケース１２には、ケース１２の温度（環境温度：Ｔｃ）を検出するケース温度検出器１３が設けられている。この波長可変光源６３の構成において、第３の実施形態との相違点は、ＤＦＢレーザアレイ５２の温度を制御するための第１のＴＥＣ９-1と、波長フィルタ８の温度を制御するための第２のＴＥＣ９-2とを備え、それぞれのＴＥＣ温度を独立に制御できるように構成した点である。

制御回路６５は、ＤＦＢレーザアレイ５２の駆動電流を制御するＬＤ駆動電流制御ループ１４と、ＤＦＢレーザアレイ５２の温度を制御する第１の温度制御ループ１５-1と、波長フィルタ８の温度を制御する第２の温度制御ループ１５-2と、ＳＯＡ６の駆動電流を制御するＳＯＡ駆動電流制御ループ１６と、環境温度依存性抑制回路１７と、を有している。制御回路５５の構成において、第３の実施形態との相違点は、第２の温度制御ループ１５-2を備えている点である。

第２の温度制御ループ１５-2は、ＴＥＣ温度検出器１０-2の出力に基づいて波長フィルタ８の温度をモニタリングする温度モニタ回路６６と、第２のＴＥＣ９-2を駆動するＴＥＣ駆動回路６７と、ＣＰＵ２０と、を有して構成される。温度モニタ回路６６の出力信号は、ＡＤＣ３１-2でデジタル信号に変換されてＣＰＵ２０に取り込まれる。ＣＰＵ２０から出力されたＴＥＣ温度制御信号は、ＤＡＣ３５-2でアナログ信号に変換されてＴＥＣ駆動回路６７に入力される。

第２の温度制御ループ１５-2において、ＣＰＵ２０は、温度モニタ回路６６の出力に基づいて波長フィルタ８の温度を制御するためのＴＥＣ温度制御信号を出力するデジタル制御回路として機能する。すなわち、ＣＰＵ２０は、温度モニタ回路６６の出力をＴＥＣ温度モニタ値として取り込み、ＴＥＣ温度目標値ＴｏとＴＥＣ温度モニタ値Ｔとの差分情報に基づき、ＴＥＣ温度制御信号を更新する。ＴＥＣ駆動回路６７は、ＴＥＣ温度制御信号に基づいて第２のＴＥＣ９-2を駆動する。これにより、第２のＴＥＣ９-2のＡＴＣを実現している。

第１の温度制御ループ１５-1の動作は、第１の実施形態における温度制御ループ１５の動作と同様である。

このように、ＤＦＢレーザアレイ５２の温度を調整するための第１のＴＥＣ９-1とは別に、波長フィルタ８の温度を調整するための第２のＴＥＣ９-2を備え、温度モニタ回路６６の出力に基づいて第２のＴＥＣ９-2を駆動することにより、温度依存性が無視できない波長フィルタ８を採用しても出力波長を安定化させることができる。すなわち、第１のＴＥＣ９-1の温度に影響されることなく、周期的な波長フィルタの透過特性（図１６）を安定化させることができる。

上記の相違点以外は第３の実施形態と同様であるので、この波長可変光源装置６１においても、第３の実施形態と同様な制御方式を適用できる。すなわち、ＴＥＣ温度制御ループを２種類に拡張した上で、図３〜図１１に示した状態遷移図や流れ図を用いて、目標波長λ(o)や目標光出力強度Pow(o)、ならびに環境温度Ｔｃに対応させた目標値決定プロセスを適用することにより、高精度で安定な波長可変光源を実現できる。

［第５の実施形態］
図１５は本発明の波長可変光源装置の更に別の構成例を示している。
この波長可変光源装置７１は、信号光発信源としてＤＦＢレーザアレイ５２を用いた波長可変光源７３と、波長可変光源７３を上位装置３からの指示に従って制御する制御回路７５とを備えている。

波長可変光源７３は、ＤＦＢレーザアレイ５２と、ＤＦＢレーザアレイ５２の出力信号光を増幅するＳＯＡ６と、ＳＯＡ６の光軸上に設けられた第１及び第２のＢＳ７-1、７-2と、第１のＢＳ７-1の分岐側光軸上に設けられた温度依存型の波長フィルタ８と、第１及び第２のＴＥＣ９-1、９-2とを備えている。波長フィルタ８の出射光軸上および第２のＢＳ７-2の分岐光軸上にはそれぞれＰＤ１１-1、１１-2が設けられている。第１のＴＥＣ（ＴＥＣ１）９-1上には、ＤＦＢレーザアレイ５２及びＳＯＡ６が搭載れている。第２のＴＥＣ（ＴＥＣ２）９-2上には、第１のＴＥＣ９-1、第１及び第２のＢＳ７-1、７-2、波長フィルタ８、及びＰＤ１１-1、１１-2が搭載されている。そして、第１のＴＥＣ９-1と第２のＴＥＣ９-2それぞれに、ＴＥＣ温度検出器１０-1、１０-2が設けられている。これらは同一のケース（破線で示す。）１２内に収められている。ケース１２には、ケース１２の温度（環境温度：Ｔｃ）を検出するケース温度検出器１３が設けられている。

この波長可変光源装置７１の構成において、第４の実施形態との相違点は、第１のＴＥＣ９-1を第２のＴＥＣ９-2に搭載した点である。発光系光部品（ＤＦＢレーザアレイ５２、ＳＯＡ６）を搭載した第１のＴＥＣ９-1を、受光系光部品（第１及び第２のＢＳ７-1、７-2、波長フィルタ８、ＰＤ１１-1、１１-2）を搭載した第２のＴＥＣ９-2の上に搭載したことにより、常に第２のＴＥＣ９-2の動作温度を基準とした第１のＴＥＣ９-1の温度制御を実現できるので、制御系の動作を安定化させることができる。

上記の相違点以外は第４の実施形態と同様であるので、この波長可変光源装置７１においても、第４の実施形態と同様な制御方式を適用できる。すなわち、図３〜図１１に示した状態遷移図や流れ図を用いて、目標波長λ(o)や目標光出力強度Pow(o)、ならびに環境温度Ｔｃに対応させた目標値決定プロセスを適用することにより、高精度で安定な波長可変光源を実現できる。

１ 波長可変光源装置
２ 波長可変光源
３ 上位装置
４ 制御回路
５ ＤＦＢレーザ（波長可変半導体レーザ）
６ ＳＯＡ（光増幅器）
７ ＢＳ（光分岐素子）
７-1 第1のＢＳ（光分岐素子）
７-2 第２のＢＳ（光分岐素子）
８ 波長フィルタ
９ ＴＥＣ（温度制御器）
１０ ＴＥＣ温度検出器
１０-1 ＴＥＣ温度検出器
１０-2 ＴＥＣ温度検出器
１１-1 ＰＤ（受光素子）
１１-2 ＰＤ（受光素子）
１３ ケース温度検出器
１４ ＬＤ駆動電流制御ループ
１５ ＬＤ温度制御ループ
１５-1 第１の温度制御ループ
１５-2 第２の温度制御ループ
１６ ＳＯＡ駆動電流制御ループ
１７ 環境温度依存性抑制回路
１８ 電流モニタ回路
２１-1 第１の出力信号光モニタ回路
２１-2 第２の出力信号光モニタ回路
２２ 電流モニタ回路
２４ 温度モニタ回路
２６ 温度モニタ回路
４１ 波長可変光源装置
５１ 波長可変光源装置
５２ ＤＦＢレーザアレイ（波長可変半導体レーザ）
５３ 波長可変光源
５５ 制御回路
６１ 波長可変光源装置
６３ 波長可変光源
６５ 制御回路
６６ 温度モニタ回路
７１ 波長可変光源装置
７３ 波長可変光源
７５ 制御回路

Claims (16)

1. 信号光を発振する波長可変半導体レーザと、前記波長可変半導体レーザの出力信号光を増幅する光増幅器と、を有する波長可変光源と、
   前記波長可変光源の出力信号光の波長及び強度が上位装置から指示された目標波長及び目標強度になるように前記波長可変半導体レーザ及び前記光増幅器を制御する制御回路と、を備えた波長可変光源装置において、
   前記制御回路は、
   前記波長可変半導体レーザ及び前記光増幅器を制御するための動作状態をモニタリングするための１つ以上のモニタ回路と、
   前記目標波長と前記目標強度との組合せと動作状態の目標値とを対応させたパラメータテーブルと、を有し、
   上位装置から前記目標波長及び前記目標強度が指示される度に、当該指示された前記目標波長と前記目標強度との組合せに対応する動作状態の目標値を前記パラメータテーブルを参照することにより決定し、前記モニタ回路の出力値に基づく動作状態のモニタ値が前記目標値に収束するように前記波長可変光源を制御することを特徴とする波長可変光源装置。
2. 前記制御回路は、
   前記動作状態の目標値として、波長制御用の目標値及び光出力強度制御用の目標値を決定することを特徴とする請求項１の波長可変光源装置。
3. 前記波長可変光源は、
   前記光増幅器の光軸上に設けられた第1及び第２の光分岐素子と、第1の光分岐素子の分岐側光軸上に設けられた波長フィルタと、前記波長フィルタの出射光軸上に設けられた第１の受光素子と、第２の光分岐素子の分岐光軸上に設けられた第２の受光素子と、前記半導体レーザの温度を制御するための温度制御器と、を有し、
   前記波長制御用の目標値には、
   前記波長可変半導体レーザの温度、前記波長可変半導体レーザの駆動電流、第１の受光素子の受光電流、第１の受光素子の受光強度、第１の受光素子の受光電流と第２の受光素子の受光電流との比、第１の受光素子の受光強度と第２の受光素子の受光強度との比のうちのいずれか１種類のモニタリング対象の値が含まれることを特徴とする請求項２の波長可変光源装置。
4. 前記波長可変光源は、
   前記光増幅器の光軸上に設けられた光分岐素子と、前記光分岐素子の分岐側光軸上に設けられた受光素子と、を有し、
   前記光出力強度制御用の目標値には、
   前記光増幅器の駆動電流、前記受光素子の受光電流、前記受光素子の受光強度のうちのいずれか1種類が含まれることを特徴とする請求項２の波長可変光源装置。
5. 波長制御用の目標値を、環境温度に基づいて調整することを特徴とする請求項２または３の波長可変光源装置。
6. 光出力強度制御用の目標値を、環境温度に基づいて調整することを特徴とする請求項２または４の波長可変光源装置。
7. 前記制御回路は、
   環境温度をモニタリングするモニタ回路と、
   環境温度と前記動作状態の目標値の補正値とを対応させた目標値補正テーブルと、を有し、
   上位装置から前記目標波長及び前記目標強度が指示される度に、当該指示された前記目標波長と前記目標強度との組合せに対応する動作状態の目標値を前記パラメータテーブルを参照することにより決定するとともに、その時点の環境温度に対応する前記動作状態の目標値の補正値を前記目標値補正テーブルを参照することにより決定し、前記モニタ回路の出力値に基づく動作状態のモニタ値が前記補正値に収束するように前記波長可変光源を制御することを特徴とする請求項５または６の波長可変光源装置。
8. 前記制御回路は、
   前記モニタ回路の出力値をデジタル信号に変換するべく前記モニタ回路ごとに設けられたＡＤ変換回路を有し、
   前記目標波長と前記目標強度との組合せに対応させて、波長制御用のモニタ値変換係数と光出力強度制御用のモニタ値変換係数の両方もしくはいずれか一方を決定し、前記ＡＤ変換回路の出力値をそのモニタ値変換係数で変換した値が前記目標値に収束するように前記波長可変光源を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれかの波長可変光源装置。
9. 前記制御回路は、
   前記目標波長と前記目標強度との組合せと前記モニタ値変換係数とを対応させた変換係数テーブルを有し、
   上位装置から前記目標波長及び前記目標強度が指示される度に、当該指示された前記目標波長と前記目標強度との組合せに対応するモニタ値変換係数を前記変換係数テーブルを参照することにより前記モニタ値変換係数を決定することを特徴とする請求項８の波長可変光源装置。
10. 前記制御回路は、
    前記目標波長と前記モニタ値変換係数の波長依存成分とを対応させた波長依存係数テーブルと、
    前記目標強度と前記ＡＤ変換回路の出力値補正係数とを対応させた補正係数テーブルと、を有し、
    前記目標波長に対応する前記モニタ値変換係数の波長依存成分を前記波長依存係数テーブルを参照することにより決定するとともに、前記目標強度対応する前記出力値補正係数を前記補正係数テーブルを参照することにより決定し、
    前記波長依存成分と前記出力値補正係数モニタ値変換係数とを掛け合わせた値を前記モニタ値変換係数として用いることを特徴とする請求項８の波長可変光源装置。
11. 波長制御用のモニタ値変換係数と光出力強度制御用のモニタ値変換係数の両方もしくはいずれか一方を、その時点の環境温度に基づいて調整することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかの波長可変光源装置。
12. 前記制御回路は、
    環境温度をモニタリングするモニタ回路と、
    環境温度と前記モニタ値変換係数とを対応させた変換係数テーブルと、を有し、
    その時点の環境温度に対応する前記モニタ値変換係数を前記変換係数テーブルを参照することにより決定することを特徴とする請求項１１の波長可変光源装置。
13. 前記波長可変光源は、
    信号光を発振する波長可変半導体レーザと、前記波長可変半導体レーザの出力信号光を増幅する光増幅器と、前記光増幅器の光軸上に設けられた第1及び第２の光分岐素子と、第1の光分岐素子の分岐側光軸上に設けられた波長フィルタと、前記波長フィルタの出射光軸上に設けられた第１の受光素子と、第２の光分岐素子の分岐光軸上に設けられた第２の受光素子と、前記波長可変半導体レーザの温度を制御するための温度制御器と、を有し、
    前記波長制御用のモニタ値変換係数には、
    前記半導体レーザの温度への変換係数、前記半導体レーザの駆動電流への変換係数、第１の受光素子の受光電流への変換係数、第１の受光素子の受光強度の変換係数、第２の受光素子の受光電流への変換係数、第２の受光素子の受光強度への変換係数のうちのいずれか1種類の値が含まれることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかの波長可変光源装置。
14. 前記波長可変光源は、
    信号光を発振する波長可変半導体レーザと、前記波長可変半導体レーザの出力信号光を増幅する光増幅器と、前記光増幅器の光軸上に設けられた光分岐素子と、前記光分岐素子の分岐側光軸上に設けられた受光素子と、を有し、
    前記光出力強度制御用のモニタ値変換係数には、
    前記光増幅器の駆動電流への変換係数、前記受光素子の受光電流への変換係数、前記受光素子の受光強度への変換係数のうちのいずれか1種類の値が含まれることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかの波長可変光源装置。
15. 前記波長可変半導体レーザが、その素子温度を調整することで波長を制御可能な半導体レーザであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかの波長可変光源装置。
16. 前記波長可変半導体レーザが、その駆動電流を調整することで波長を制御可能な半導体レーザであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかの波長可変光源装置。

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