JP2012191044A - Semiconductor laser drive control circuit and method of driving semiconductor laser device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体レーザ駆動制御回路及び半導体レーザ装置を駆動する方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor laser drive control circuit and a method for driving a semiconductor laser device.
下記特許文献1には、レーザ制御装置が記載されている。特許文献1に記載されたレーザ制御装置は、半導体レーザからスペクトル幅の狭い光を光ファイバに入力した場合に生じる非線形効果を低減するものである。具体的には、特許文献1に記載されたレーザ制御装置は、半導体レーザの駆動電流に変調電流(ディザ信号)を重畳することにより、半導体レーザの出射光のスペクトル幅を広げている。 Patent Document 1 below describes a laser control device. The laser control device described in Patent Document 1 reduces nonlinear effects that occur when light having a narrow spectral width is input from an semiconductor fiber to an optical fiber. Specifically, the laser control device described in Patent Document 1 widens the spectrum width of the emitted light of the semiconductor laser by superimposing a modulation current (dither signal) on the driving current of the semiconductor laser.
本願発明者は、半導体レーザの駆動電流にディザ信号を加えると、半導体レーザの出射光の波長が大きく変化することを見出している。 The inventor of the present application has found that when the dither signal is added to the drive current of the semiconductor laser, the wavelength of the emitted light of the semiconductor laser changes greatly.
そこで、本願発明者は、ヒータにより回折格子の温度を調整して出射光の波長を選択可能な半導体レーザ装置において、ヒータに与える電流にディザ信号を重畳する駆動制御回路を研究している。 Therefore, the inventor of the present application is studying a drive control circuit that superimposes a dither signal on the current applied to the heater in a semiconductor laser device in which the temperature of the diffraction grating can be adjusted by the heater and the wavelength of the emitted light can be selected.
しかしながら、このような駆動制御回路から与えるディザ信号の振幅と出射光の波長変調幅との関係は、用いるヒータの個体差又は使用環境等によって変化し得る。また、ディザ信号を一定にしても、選択された波長によって波長変調量が変化し得る。 However, the relationship between the amplitude of the dither signal given from such a drive control circuit and the wavelength modulation width of the emitted light can vary depending on individual differences of the heaters used or the use environment. Also, even if the dither signal is constant, the amount of wavelength modulation can change depending on the selected wavelength.
したがって、当技術分野においては、選択する波長に依存することなく一定の波長変調幅を得ることが要請されている。 Therefore, in this technical field, it is required to obtain a constant wavelength modulation width without depending on the wavelength to be selected.
本発明の一側面に係る半導体レーザ駆動制御回路は、集積化されたヒータにより回折格子の温度を調整して出射光の波長を選択可能な波長可変半導体レーザ装置に波長変調を与える。この駆動制御回路は、第1のユニット、及び、第2のユニットを備える。第1のユニットは、半導体レーザ装置から出射され波長フィルタを透過した光の強度の時間平均値である第1の時間平均値を、半導体レーザ装置から出射された光の強度の時間平均値である第2の時間平均値により規格化した第1の値に基づいて、半導体レーザ装置の出射光の波長を設定する。第2のユニットは、半導体レーザ装置から出射され波長フィルタを透過した光の波長変調成分に対応する第1の強度を、半導体レーザ装置から出射された光の波長変調成分に対応する第2の強度により規格化した第2の値と、波長フィルタの透過特性とに基づいて、半導体レーザ装置の出射光の波長変調幅を決定し、波長変調幅が一定になるようヒータに与える高周波信号の大きさを制御する。 The semiconductor laser drive control circuit according to one aspect of the present invention applies wavelength modulation to a wavelength tunable semiconductor laser device that can select the wavelength of the emitted light by adjusting the temperature of the diffraction grating with an integrated heater. The drive control circuit includes a first unit and a second unit. The first unit is the time average value of the intensity of the light emitted from the semiconductor laser device, and the first time average value which is the time average value of the intensity of the light emitted from the semiconductor laser device and transmitted through the wavelength filter. The wavelength of the emitted light from the semiconductor laser device is set based on the first value normalized by the second time average value. The second unit has a first intensity corresponding to the wavelength modulation component of the light emitted from the semiconductor laser device and transmitted through the wavelength filter, and a second intensity corresponding to the wavelength modulation component of the light emitted from the semiconductor laser device. The wavelength modulation width of the emitted light of the semiconductor laser device is determined based on the second value normalized by the wavelength filter and the transmission characteristic of the wavelength filter, and the magnitude of the high-frequency signal given to the heater so that the wavelength modulation width is constant To control.
この半導体レーザ駆動制御回路は、第2の値と波長フィルタとの透過特性を用いることにより波長変調幅を求める。即ち、この駆動制御回路は、波長変調幅を、実際の出射光と波長フィルタの透過特性から求めることができる。そして、この駆動制御回路は、求めた波長変調幅が一定になるようヒータに与える高周波信号の大きさを制御する。これにより、この駆動制御回路は、選択する波長に依存することなく一定の波長変調幅を得ることができる。 This semiconductor laser drive control circuit obtains the wavelength modulation width by using the transmission characteristics of the second value and the wavelength filter. That is, this drive control circuit can determine the wavelength modulation width from the actual outgoing light and the transmission characteristics of the wavelength filter. And this drive control circuit controls the magnitude | size of the high frequency signal given to a heater so that the calculated | required wavelength modulation width may become fixed. Thus, the drive control circuit can obtain a constant wavelength modulation width without depending on the wavelength to be selected.
一実施形態においては、回折格子は、CSG−DBR(Chirped Sampled Grating Distributed Bragg Reflector)であってもよい。また、一実施形態においては、波長フィルタは、エタロンフィルタであってもよい。 In one embodiment, the diffraction grating may be a CSG-DBR (Chirped Sampled Distributed Distributed Bragg Reflector). In one embodiment, the wavelength filter may be an etalon filter.
また、本発明の別の一側面は、集積化されたヒータにより回折格子の温度を調整して出射光の波長を選択可能な波長可変半導体レーザ装置を駆動する方法に関するものである。この方法は、(a)ヒータの電極に高周波信号を重畳するステップと、(b)半導体レーザ装置の出射光のうち高周波信号に対応する高周波成分を第1の信号として検知するステップと、(c)出射光を波長フィルタを透過させた後の光のうち高周波信号に対応する高周波成分を第2の信号として検知するステップと、(d)第1の信号、第2の信号、及び、波長フィルタの透過特性に基づいて、出射光の波長変調幅を決定するステップと、(e)波長変調幅分が一定となるよう、高周波信号の大きさを制御するステップと、を含む。 Another aspect of the present invention relates to a method of driving a wavelength tunable semiconductor laser device capable of selecting the wavelength of emitted light by adjusting the temperature of a diffraction grating with an integrated heater. The method includes (a) superimposing a high-frequency signal on the electrode of the heater, (b) detecting a high-frequency component corresponding to the high-frequency signal in the emitted light from the semiconductor laser device as a first signal, and (c) ) Detecting a high-frequency component corresponding to the high-frequency signal in the light after the outgoing light has been transmitted through the wavelength filter as a second signal; and (d) the first signal, the second signal, and the wavelength filter. And (e) controlling the magnitude of the high-frequency signal so that the wavelength modulation width is constant.
この方法では、第1の信号、第2の信号、及び、波長フィルタの透過特性を用いることにより波長変調幅を求める。即ち、この方法は、波長変調幅を、実際の出射光と波長フィルタの透過特性から求めることができる。そして、この方法は、求めた波長変調幅が一定になるようヒータに与える高周波信号の大きさを制御する。これにより、この方法は、選択する波長に依存することなく一定の波長変調幅を得ることができる。 In this method, the wavelength modulation width is obtained by using the transmission characteristics of the first signal, the second signal, and the wavelength filter. That is, in this method, the wavelength modulation width can be obtained from the actual outgoing light and the transmission characteristics of the wavelength filter. This method controls the magnitude of the high-frequency signal given to the heater so that the obtained wavelength modulation width is constant. Thereby, this method can obtain a constant wavelength modulation width without depending on the wavelength to be selected.
一実施形態においては、半導体レーザ装置は、分布帰還型半導体レーザとCSG−DBR(Chirped Sampled Grating Distributed Bragg Reflector)とを含み、上記ヒータを含む複数のヒータが、CSG−DBRに集積化されており、高周波信号が重畳されるヒータの電極は、複数のヒータの電極のうち、分布帰還型半導体レーザに最も近く配置されたヒータの電極であってもよい。分布帰還型半導体レーザに最も近く配置されたヒータは、高周波信号の大きさに対して波長変調幅の調整に対する寄与が大きい。したがって、この形態によれば、効率良く波長変調幅を制御し得る。なお、一実施形態においては、波長フィルタは、エタロンフィルタであってもよい。 In one embodiment, a semiconductor laser device includes a distributed feedback semiconductor laser and a CSG-DBR (Chirped Sampled Distributed Bragg Reflector), and a plurality of heaters including the heater are integrated in a CSG-DBR. The heater electrode on which the high-frequency signal is superimposed may be the heater electrode arranged closest to the distributed feedback semiconductor laser among the plurality of heater electrodes. The heater disposed closest to the distributed feedback semiconductor laser greatly contributes to the adjustment of the wavelength modulation width with respect to the magnitude of the high-frequency signal. Therefore, according to this embodiment, the wavelength modulation width can be controlled efficiently. In one embodiment, the wavelength filter may be an etalon filter.
以上説明したように、本発明によれば、選択する波長に依存することなく一定の波長変調幅を得ることが可能な、半導体レーザ駆動制御回路、及び、半導体レーザを駆動する方法が提供される。 As described above, according to the present invention, there are provided a semiconductor laser drive control circuit and a method for driving a semiconductor laser capable of obtaining a constant wavelength modulation width without depending on a selected wavelength. .
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
図1は、一実施形態に係る半導体レーザ駆動制御回路を含む半導体レーザシステムを示す図である。図1に示す半導体レーザシステム100は、一実施形態の半導体レーザ駆動制御回路10を備える。また、半導体レーザシステム100は、半導体レーザ装置12、光分岐素子14,16、波長フィルタ18、及び、光電気変換素子20,24,26を備え得る。
FIG. 1 is a diagram illustrating a semiconductor laser system including a semiconductor laser drive control circuit according to an embodiment. A
図2は、一実施形態に係る半導体レーザ装置を示す図である。図2に示すように半導体レーザ装置12は、出射光の波長を選択可能な波長可変半導体レーザ装置であり得る。半導体レーザ装置12は、一実施形態においては、CSG−DBR(Chirped Sampled Grating Distributed Bragg Reflector)領域30、SG−DFB領域32、および、半導体光増幅(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)領域34を備えている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a semiconductor laser device according to an embodiment. As shown in FIG. 2, the
CSG−DBR領域30は、回折格子を含む光導波路を有している。CSG−DBR領域30の光導波路は、SG−DFB領域32の光導波路の一方端に光学的に結合されている。なお、CSG−DBR領域30の詳細については後述する。
The CSG-
SG−DFB領域32は、分布帰還型(DFB)半導体レーザを構成している。SG−DFB領域32は、目的とする波長でのレーザ発振に対して利得を有する半導体結晶から構成されている。SG−DFB領域32上には、電極36が設けられている。SG−DFB領域32は、電極36に供給される電流によって光導波路内において光を発生する。このSG−DFB領域32の光導波路は、他方端において、SOA領域34の光導波路に光学的に結合されている。
The SG-DFB
SOA領域34は、電流制御によって光に利得を与える、又は、光を吸収するための半導体結晶から構成された光導波路を含む。SOA領域34上には、電極38が設けられている。SOA領域34は、電極38に与えられる電流に応じて、光に利得を与え又は光を吸収する。
The SOA
一実施形態においては、半導体レーザ装置12は、更に、温度制御装置40を備え得る。温度制御装置40は、ペルチェ素子等を備え、CSG−DBR領域30,SG−DBR領域32、SOA領域34の温度を制御する。温度制御装置40は、マイクロコンピュータといったコントローラ(図2には図示せず)により制御される。
In one embodiment, the
以下、図3を参照する。図3は、図2に示すCSG−DBR領域を示す図である。CSG−DBR領域30は、基板30a、下部クラッド層30b、グレーティング層30c、光導波層30d、上部クラッド層30e、及び、絶縁膜30fを含み得る。
Reference is now made to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the CSG-DBR region shown in FIG. The CSG-
基板30aは、例えば、Inp半導体基板であり得る。下部クラッド層30bは、基板30a上に設けられている。下部クラッド層30bは、InP半導体層であり得る。グレーティング層30cは、下部クラッド層30b内に埋め込まれている。グレーティング層30cは、InGaAsP半導体層であり得る。光導波層30dは、下部クラッド層30b上に設けられている。光導波層30dは、InGaAsP半導体層であり得る。上部クラッド層30eは、光導波層30d上に設けられている。上部クラッド層30eは、InP半導体層であり得る。また、絶縁膜30fは、上部クラッド層30e上に設けられている。絶縁膜30fは、例えばSiO2膜であり得る。
The
グレーティング層30cは、一様にInGaAsPが配置されたスペース部30gと、InGaAsPとInPとが交互に配置された回折格子部30hとが連結された構造を有し得る。また、絶縁膜30f上には、ヒータ30i、30j、30kが集積化されている。各ヒータの両端には、電極30mが接続されている。
The
図3に示すように、CSG−DBR領域30は、七つのセグメント301〜307を有し得る。セグメント301〜303は第1のセグメント群を構成しており、セグメント304〜305は第2のセグメント群を構成しており、セグメント306〜307は、第3のセグメント群を構成している。
As shown in FIG. 3, the CSG-
ヒータ30iは、第1のセグメント群に集積化されており、ヒータ30jは、第2のセグメント群に集積化されており、ヒータ30kは、第3のセグメント群に集積化されている。ヒータ30iは、第1のセグメント群の温度を調整して当該第1のセグメント群における等価屈折率を調整する。ヒータ30jは、第2のセグメント群の温度を調整して当該第2のセグメント群における等価屈折率を調整する。ヒータ30kは、第3のセグメント群の温度を調整して当該第3のセグメント群における等価屈折率を調整する。CSG−DBR領域30は、ヒータ30i、30j、及び30kによって各セグメント群に与える温度を制御することによって、半導体レーザ装置12の出射光の波長を調整することができる。また、何れかのヒータに与える温度を変調することによって、半導体レーザ装置12の出射光の波長変調幅を調整することが可能である。なお、半導体レーザ装置12の出射光の選択周波数(選択波長)は、例えば、数百THzであり、周波数変調幅(波長変調幅)は〜1GHz程度であり得る。例えば、選択波長が1.5μmである場合に周波数200THzであり、この場合に、1GHzの偏差は1.5000075μmに相当し得る。
The
再び、図1を参照する。SOA領域34からの出射光は、光分岐素子14に結合される。光分岐素子14は、入力される光の一部を外部へと出射し、当該光の他の一部を光電気変換素子20に出力する。光電気変換素子20は、光のパワーに応じた電気信号を出力し得る素子であり、フォトダイオードで有り得る。光電気変換素子20の出力電気信号は、例えば、半導体レーザ装置12の光出力のパワー制御に利用され得る。
Reference is again made to FIG. The outgoing light from the
CSG−DBR領域30からの出射光は、光分岐素子16に結合される。光分岐素子16は、入力される光の一部を光電気変換素子22に出力し、当該光の他の一部を波長フィルタ18に出力する。この波長フィルタ18は、エタロンフィルタであり得る。波長フィルタ18に入力された光は、当該波長フィルタ18を通って光電気変換素子24に出力される。これら光電気変換素子22及び24は、光のパワーに応じた電気信号を出力し得る素子であり、フォトダイオードで有り得る。なお、光電変換素子の出力電気信号と言及する場合には、当該出力電気信号は、当該光電変換素子に電気的に接続されたトランスインピーダンスアンプからの出力電気信号であり得る。即ち、光電変換素子の出力電気信号は、光電変換素子からの光電流をトランスインピーダンスアンプにより電流/電圧変換することによって得られる電圧信号であり得る。
The outgoing light from the CSG-
図1に示すように、フォトダイオード22及び24の出力電気信号は、一実施形態の半導体レーザ駆動制御回路10に出力される。この駆動制御回路10は、マイクロコンピュータといったコントローラ50を備えている。コントローラ50は、本発明の一側面に係る第1のユニット及び第2のユニットを構成している。また、駆動制御回路10は、電圧源52a,52b,52c、電流源54a,54b,54c、変調電流源56、容量素子58を備え得る。
As shown in FIG. 1, the output electrical signals of the
電圧源52aは、コントローラ50による制御により電流源54aに電圧信号を与える。電流源54aは、入力された電圧信号に応じた電流をヒータ30iの一方の電極30mに与える。電圧源52bは、コントローラ50による制御により電流源54bに電圧信号を与える。電流源54bは、入力された電圧信号に応じた電流をヒータ30jの一方の電極30mに与える。電圧源52cは、コントローラ50による制御により電流源54cに電圧信号を与える。電流源54cは、入力された電圧信号に応じた電流をヒータ30kの一方の電極30mに与える。なお、ヒータ30i、30j、及び30kの他方の電極は、グランドに接続され得る。
The
また、変調電流源56は、コントローラ50によって設定される振幅及び周波数を有する変調電流(高周波信号)を、容量素子58を介して、ヒータ30iの一方の電極30mに与える。ヒータ30iは、SG−DFB領域32(DFB半導体レーザ)に最も近く配置されているので、半導体レーザ装置12の出射光の波長変調幅に与える寄与が大きい。したがって、当該ヒータ30iに変調電流を加えることにより、効率良く波長変調幅を制御し得る。しかしながら、変調電流源56は、何れのヒータの一方の電極に接続されていてもよい。なお、コントローラ50が設定する振幅及び周波数は、例えば、コンピュータ200から初期設定され得る。
The modulation
図1に示すように、駆動制御回路10は、更に、フィルタ60、AD変換器62、フィルタ64、AD変換器66、除算回路68、広帯域フィルタ70、及び、AD変換器72を備え得る。
As shown in FIG. 1, the
フィルタ60の入力は、フォトダイオード24に電気的に接続されている。フィルタ60は、フォトダイオード24からの電気信号から波長変調成分を除去する積分フィルタである。フィルタ60の出力は、AD変換器62に接続されている。AD変換器62は、フィルタ60からの出力電気信号にアナログ−デジタル変換を適用して、デジタル信号D2を生成する。このデジタル信号D2はコントローラ50に入力される。
The input of the
フィルタ64の入力は、フォトダイオード22に電気的に接続されている。フィルタ64は、フォトダイオード24からの電気信号から波長変調成分を除去する積分フィルタである。フィルタ64の出力は、AD変換器66に接続されている。AD変換器66は、フィルタ64からの電気信号にアナログ−デジタル変換を適用して、デジタル信号D1を生成する。このデジタル信号D1はコントローラ50に入力される。
The input of the
除算回路68の入力は、フォトダイオード22及びフォトダイオード24に電気的に接続されている。除算回路68は、フォトダイオード24からの電気信号をフォトダイオード22からの電気信号で規格化する。除算回路68によって規格化された信号は、広帯域フィルタ70に出力される。
The input of the
広帯域フィルタ70は、半導体レーザ装置12の波長変調幅より大きい帯域を有するフィルタであり、除算回路68からの信号のノイズを除去する。フィルタ70の出力信号は、AD変換器72に出力される。
The
AD変換器72は、入力された信号にアナログ−デジタル変換を適用して、デジタル信号を生成する。AD変換器72によって生成されたデジタル信号は、コントローラ50に出力される。
The
以下、コントローラ50による制御について、図4を参照しつつ、詳細に説明する。図4は、一実施形態に係る半導体レーザ駆動制御回路の制御原理を説明するための図である。図4においては、横軸は光の波長λを示しており、縦軸は光のパワー又はそれに対応する電気信号の値を示している。また、図4においては、L1がフォトダイオード22に入射する光の波長特性、L2がフォトダイオード24に入射する光の波長特性を示している。また、Fが、波長フィルタ18の透過特性を示している。また、半導体レーザ装置12の出射光の選択された波長をλTとする。
Hereinafter, the control by the
フォトダイオード22に入射する光は、波長フィルタ18を透過しておらず、したがって、波長λTを含む波長帯域において波長特性L2に対して比較的平坦な波長特性L1を有する。一方、フォトダイオード24に入射する光の波長特性L2は、波長フィルタ18の透過特性Fの影響を受けている。
The light incident on the
フォトダイオード22に入射する光の強度は、積分フィルタ64及びAD変換器66を通過することにより、図4にE1で示す値(第1の時間平均値)を有する信号D1となる。一方、フォトダイオード24に入射する光の強度は、積分機能を有するフィルタ60及びAD変換器62を通過することにより、図4にE2で示す値(第1の時間平均値)を有する信号D2となる。図4に示すように、E2/E1は、半導体レーザ装置12の出射光の波長に対応する値である。したがって、E2/E1が所定の値となるような帰還制御を行うことにより、半導体レーザ装置12の出射光の波長を、選択された波長λTに固定することができる。
The intensity of the light incident on the
駆動制御回路10のコントローラ50は、AD変換器66からの信号D1及びAD変換器62からの信号D2を受けて、E2/E1(第1の値)が所定の値となるように、電圧源52a〜52cを制御することにより、即ち、ヒータ30i,30j、30kに与える電流を制御することにより、ヒータ30i,30j、30kの温度を調整して、半導体レーザ装置12の出射光の波長を、選択された波長λTに固定することができる。
The
また、駆動制御回路10では、フォトダイオード24からの電気信号及びフォトダイオード22からの電気信号が積分フィルタを経由することなく、除算回路68に入力される。除算回路では、フォトダイオード24からの電気信号(第2の強度の電気信号)がフォトダイオード22からの電気信号(第1の強度の電気信号)によって規格化され、規格化された信号が広帯域フィルタ70を介してAD変換器72においてAD変換される。この動作は、フォトダイオード24からの電気信号の最大値及び最小値をE2max及びE2minとし、フォトダイオード22からの電気信号の最大値及び最小値をE1max及びE1minとすると、Ave(E2max/E1max−E2min/E1min)を演算する処理を行っていることになる。ここで、「Ave」は平均値演算を表す。Ave(E2max/E1max−E2min/E1min)は、図4においては、ΔE2/ΔE1と等価である。ここで、ΔE2は、波長変調幅における波長特性L2の最大値と最小値の差に対応する値であり、ΔE1は、波長変調幅における波長特性L1の最大値と最小値の差に対応する値である。
In the
図4から明らかなように、ΔE2/ΔE1により透過特性Fの傾きを除算した値(第2の値)は、波長変調幅ΔλTを反映する値となる。したがって、コントローラ50は、AD変換器72からの出力信号により、当該コントローラ50に記憶された透過特性Fの傾きを除算した値を求め、当該値が所定の値となるように、変調電流源56に帰還制御(変調電流の振幅を制御)を行うことにより、波長変調幅ΔλTを所望の値に制御することができる。
As is apparent from FIG. 4, the value (second value) obtained by dividing the slope of the transmission characteristic F by ΔE2 / ΔE1 is a value reflecting the wavelength modulation width ΔλT. Therefore, the
以下、別の実施形態に係る半導体レーザ駆動制御回路について説明する。図5は、別の実施形態に係る半導体レーザ駆動制御回路を含む半導体レーザシステムを示す図である。図5に示す半導体レーザシステム100Aは、半導体レーザ駆動制御回路10Aを備えている。以下、半導体レーザ駆動制御回路10Aについて、半導体レーザ駆動制御回路10と異なる点について説明する。
Hereinafter, a semiconductor laser drive control circuit according to another embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram showing a semiconductor laser system including a semiconductor laser drive control circuit according to another embodiment. A
半導体レーザ駆動制御回路10Aでは、フィルタ60を介することなく、フォトダイオード24からの電気信号がAD変換器62に入力される。また、フォトダイオード22からの電気信号が、フィルタ64を介することなくAD変換器62に入力される。また、フォトダイオード22からの電気信号は、ハイパスフィルタ80を経由して、AD変換器72に入力される。さらに、フォトダイオード24からの電気信号は、ハイパスフィルタ82を経由して、AD変換器72Aに入力される。AD変換器72Aは、2チャンネル同時サンプリングのAD変換器であり、フォトダイオード22からの電気信号及びフォトダイオード24からの電気信号に対応する二つのデジタル信号を生成する。
In the semiconductor laser
駆動制御回路10Aでは、AD変換器62からの信号に対して、フィルタ60と同様のフィルタリング処理がコントローラ50A内で行われる。また、AD変換器66からの信号に対して、フィルタ64と同様のフィルタリング処理が、コントローラ50A内で行われる。さらに、AD変換器72Aからの二つのデジタル信号に対して除算回路68の除算処理及び広帯域フィルタ70と同様のフィルタリング処理が、コントローラ50A内で行われる。即ち、フィルタ60,64、除算回路68、及び広帯域フィルタ70の機能が、コントローラ50A内でデジタル処理により実現されている。なお、コントローラ50Aによる帰還制御については、コントローラ50の帰還制御と同様である。
In the
以下、更に別の実施形態に係る半導体レーザ駆動制御回路について説明する。図6は、更に別の実施形態に係る半導体レーザ駆動制御回路を含む半導体レーザシステムを示す図である。図6に示す半導体レーザシステム100Bは、半導体レーザ駆動制御回路10Bを備えている。
Hereinafter, a semiconductor laser drive control circuit according to still another embodiment will be described. FIG. 6 is a diagram showing a semiconductor laser system including a semiconductor laser drive control circuit according to still another embodiment. A
半導体レーザ駆動制御回路10Bは、AD変換器62,66、フィルタ60,64、除算回路68、及び広帯域フィルタ70を備えていない点で、半導体レーザ駆動制御回路10と異なっている。半導体レーザ駆動制御回路10Bでは、フォトダイオード22及び24からの電気信号は、AD変換器72Aに出力される。AD変換器72Aは、フォトダイオード22及び24からの電気信号に対応する二つのデジタル信号を、コントローラ50Bに出力する。
The semiconductor laser
半導体レーザ駆動制御回路10Bでは、フィルタ60,64、除算回路68、及び広帯域フィルタ70の機能が、コントローラ50B内で実現されている。即ち、AD変換器72Aからの二つの信号に対してフィルタ60,64の処理がコントローラ50B内でデジタル処理により実行される。また、AD変換器72Aからの二つの信号に対して除算回路68及び広帯域フィルタ70の処理がデジタル処理により実行される。なお、コントローラ50Bによる帰還制御については、コントローラ50の帰還制御と同様である。
In the semiconductor laser
上述した実施形態の半導体レーザ駆動制御回路は、半導体レーザ装置の出射光の波長を任意に選択することが可能であり、選択した波長に出射光の波長を固定するように、回折格子であるCSG−DBRに集積化されたヒータに与える電流に帰還制御を施すことが可能である。また、これら実施形態の半導体レーザ駆動制御回路は、選択された波長において半導体レーザ装置の出射光に所望の波長変調幅を与えるように、CSG−DBRに集積化されたヒータに与える変調電流に帰還制御を施すことが可能である。したがって、上述した実施形態の半導体レーザ駆動制御回路は、半導体レーザ装置の個体差や使用環境等に依存せず、半導体レーザ装置の出射光の波長及び波長変調幅を高精度に制御することが可能である。 The semiconductor laser drive control circuit of the above-described embodiment can arbitrarily select the wavelength of the emitted light of the semiconductor laser device, and is a CSG that is a diffraction grating so as to fix the wavelength of the emitted light to the selected wavelength. -Feedback control can be applied to the current applied to the heater integrated in the DBR. In addition, the semiconductor laser drive control circuits of these embodiments are fed back to the modulation current applied to the heater integrated in the CSG-DBR so as to give a desired wavelength modulation width to the emitted light of the semiconductor laser device at the selected wavelength. Control can be applied. Therefore, the semiconductor laser drive control circuit of the above-described embodiment can control the wavelength and the wavelength modulation width of the emitted light of the semiconductor laser device with high accuracy without depending on the individual difference of the semiconductor laser device or the use environment. It is.
以上、種々の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、光電変換素子22からの出力電気信号における波長変調成分は小さいので、当該波長変調成分の検知を行うために、同期検波が行われてもよい。
Although various embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, since the wavelength modulation component in the output electric signal from the
10…半導体レーザ駆動制御回路、12…半導体レーザ装置、14,16…光分岐素子、18…波長フィルタ(エタロンフィルタ)、20,24,26…光電気変換素子(フォトダイオード)、30…CSG−DBR領域、30i,30j,30k…ヒータ、32…SG−DFB領域、34…半導体光増幅領域、50…コントローラ、56…変調電流源、60,64…フィルタ、62,66,72…AD変換器、68…除算回路、70…広帯域フィルタ、100…半導体レーザシステム。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記半導体レーザ装置から出射され波長フィルタを透過した光の強度の時間平均値である第1の時間平均値を、前記半導体レーザ装置から出射された光の強度の時間平均値である第2の時間平均値により規格化した第1の値に基づいて、前記半導体レーザ装置の出射光の波長を設定する第1のユニットと、
前記半導体レーザ装置から出射され前記波長フィルタを透過した光の波長変調成分に対応する第1の強度を、前記半導体レーザ装置から出射された光の波長変調成分に対応する第2の強度により規格化した第2の値と、前記波長フィルタの透過特性とに基づいて、前記半導体レーザ装置の出射光の波長変調幅を決定し、該波長変調幅が一定になるよう前記ヒータに与える高周波信号の大きさを制御する第2のユニットと、
を備える半導体レーザ駆動制御回路。 A semiconductor laser drive control circuit that modulates the temperature of a diffraction grating by an integrated heater and applies wavelength modulation to a wavelength tunable semiconductor laser device capable of selecting the wavelength of emitted light,
The first time average value that is the time average value of the intensity of the light emitted from the semiconductor laser device and transmitted through the wavelength filter is the second time that is the time average value of the intensity of the light emitted from the semiconductor laser device. A first unit for setting a wavelength of emitted light of the semiconductor laser device based on a first value normalized by an average value;
The first intensity corresponding to the wavelength modulation component of the light emitted from the semiconductor laser device and transmitted through the wavelength filter is normalized by the second intensity corresponding to the wavelength modulation component of the light emitted from the semiconductor laser device. The wavelength modulation width of the emitted light of the semiconductor laser device is determined based on the second value and the transmission characteristic of the wavelength filter, and the magnitude of the high frequency signal applied to the heater so that the wavelength modulation width is constant A second unit for controlling the thickness;
A semiconductor laser drive control circuit.
前記ヒータの電極に高周波信号を重畳するステップと、
前記半導体レーザ装置の出射光のうち前記高周波信号に対応する高周波成分を第1の信号として検知するステップと、
前記出射光を波長フィルタを透過させた後の光のうち前記高周波信号に対応する高周波成分を第2の信号として検知するステップと、
前記第1の信号、前記第2の信号、及び、前記波長フィルタの透過特性に基づいて、前記出射光の波長変調幅を決定するステップと、
前記波長変調幅が一定となるよう、前記高周波信号の大きさを制御するステップと、
を含む方法。 A method of driving a wavelength tunable semiconductor laser device capable of selecting the wavelength of the emitted light by adjusting the temperature of the diffraction grating with an integrated heater,
Superimposing a high frequency signal on the electrode of the heater;
Detecting a high-frequency component corresponding to the high-frequency signal in the emitted light of the semiconductor laser device as a first signal;
Detecting a high-frequency component corresponding to the high-frequency signal, as a second signal, of the light after passing the emitted light through a wavelength filter;
Determining a wavelength modulation width of the emitted light based on transmission characteristics of the first signal, the second signal, and the wavelength filter;
Controlling the magnitude of the high-frequency signal so that the wavelength modulation width is constant;
Including methods.
前記ヒータを含む複数のヒータが、前記CSG−DBRに集積化されており、
前記高周波信号が重畳されるヒータの電極は、前記複数のヒータの電極のうち、前記分布帰還型半導体レーザに最も近く配置されたヒータの電極である、
請求項4に記載の方法。 The semiconductor laser device includes a distributed feedback semiconductor laser and a CSG-DBR (Chirped Sampled Distributed Distributed Bragg Reflector),
A plurality of heaters including the heater are integrated in the CSG-DBR,
The heater electrode on which the high-frequency signal is superimposed is a heater electrode disposed closest to the distributed feedback semiconductor laser among the plurality of heater electrodes.
The method of claim 4.
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KR101358395B1 (en) | 2012-11-21 | 2014-02-04 | 주식회사 쏠리드시스템스 | Chirping removing and wavelength tunable laser transmitter using thermo optic polymer tunable grating |
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2011
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