JP2015207738A

JP2015207738A - Wavelength-variable laser array and wavelength control method for wavelength-variable laser array

Info

Publication number: JP2015207738A
Application number: JP2014089181A
Authority: JP
Inventors: 真下小園; Makoto Shimokozono; 伸浩布谷; Nobuhiro Nunotani; 石井　啓之; Hiroyuki Ishii; 啓之石井; 拓也金井; Takuya Kanai
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2015-11-19

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength-variable laser array and a wavelength control method for the same that can shorten the rising time of an applied current waveform of a control current source for a wavelength-variable laser and consequently suppress wavelength drift caused by thermal fluctuation.SOLUTION: In a method of controlling the wavelength of a wavelength-variable laser array that has plural current control type wavelength-variable lasers each having an active layer and a control layer, plural DA converters connected to the respective control layers, and a control device connected to the plural DA converters, an output wavelength being variably controlled by switching the plural wavelength-variable lasers, during the operation of a first wavelength-variable laser out of the plural wavelength-variable lasers, the control device applies current from the DA converter to the control layer of a second wavelength-variable laser to operate subsequently to the first wavelength-variable laser, and the control layer of at least one third wavelength-variable laser adjacent to the second wavelength-variable laser, thereby performing thermal compensation on the wavelength-variable lasers.

Description

本発明は波長可変半導体レーザの波長切替時間を短縮化するレーザ制御に関する技術である。 The present invention relates to a laser control technique for shortening the wavelength switching time of a tunable semiconductor laser.

波長可変レーザは波長多重伝送、光測定、光周波数掃引型ＯＣＴ、レーザ光分感度計測等の幅広い分野において利用される有用な光源である。これまでに、要求される発振波長領域、出力強度、波長安定性、スペクトル線幅等に応じて種々多様な波長可変レーザが開発されてきた。波長可変レーザは、例えば、レーザの発振媒体の種類によって分類すると、ガスレーザ（ＣＯ２等）、液体（色素）レーザ（Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ、Ｃｏｕｍａｒｒｉｎ等）、固体レーザ（Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｅｒ等）、半導体レーザ（ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＮ等）等の種類がある。 The wavelength tunable laser is a useful light source used in a wide range of fields such as wavelength multiplexing transmission, optical measurement, optical frequency sweep type OCT, and laser light component sensitivity measurement. Until now, various tunable lasers have been developed according to the required oscillation wavelength region, output intensity, wavelength stability, spectral line width, and the like. For example, the wavelength tunable laser is classified according to the type of laser oscillation medium, such as a gas laser (CO2 etc.), a liquid (pigment) laser (Rhodamine, Coumarin etc.), a solid state laser (Tm: YAG, Ti: Sapphier, etc.), a semiconductor laser (GaInAsP, AlGaAs, AlGaInP, InGaN, etc.).

いずれの種類の波長可変レーザも、励起エネルギー供給源（光、電気等）、利得（発振）媒体、共振器から構成されている。その中でも、利得媒体として半導体を用いた波長可変レーザは消費電力が低く、小型で取り扱いが簡単であるため、様々な分野において広く用いられる。そのため、今まで多くの種類の波長可変半導体レーザが開発されてきた。波長可変半導体レーザの特性を決める性能指数としては、出力、波長可変幅、モード安定性、隣接モード抑制比（ＳＭＳＲ：ＳｉｄｅＭｏｄｅＳｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎＲａｔｉｏ）、寿命、及び発振線幅等がある。すべての性能において特性が秀でているレーザが望ましいが、通常はすべてを同時に満たすことは難しいので、使い方に応じた性能を向上させるようにレーザのチューニングを行っていく。例えば波長選択型スイッチに用いられるような波長可変半導体レーザとしては、波長可変幅が広く、高速に波長切替ができるものが要求される。 All types of tunable lasers are composed of a pump energy supply source (light, electricity, etc.), a gain (oscillation) medium, and a resonator. Among them, a wavelength tunable laser using a semiconductor as a gain medium is widely used in various fields because of low power consumption, small size, and easy handling. Therefore, many types of wavelength tunable semiconductor lasers have been developed so far. The figure of merit that determines the characteristics of a wavelength tunable semiconductor laser includes output, wavelength tunable width, mode stability, adjacent mode suppression ratio (SMSR), lifetime, and oscillation line width. Lasers with excellent characteristics in all performances are desirable, but usually it is difficult to satisfy all of them at the same time. Therefore, laser tuning is performed so as to improve performance according to usage. For example, a wavelength tunable semiconductor laser used in a wavelength selective switch is required to have a wide wavelength tunable width and capable of switching wavelengths at high speed.

波長可変半導体レーザにおいて波長を変化させるためには、主に３つの物理現象を用いる。第１は、熱印加、すなわち熱光学（ＴＯ；Ｔｈｅｒｍｏ−Ｏｐｔｉｃ）効果を用いた熱印加型レーザであり、光パス交換用の高密度波長多重通信用光源として一般的に用いられている（非特許文献１参照）。熱印加による波長変化を行うと、ファブリーペロー型の波長可変レーザにおいては温度が１Ｋ上昇するごとに０．５ｎｍ増加し、分布帰還（ＤＦＢ）型の波長可変レーザ及び分布フラッグ反射（ＤＢＲ）型の波長可変レーザにおいては１Ｋ上昇するごとに０．１ｎｍ増加するという波長変化が得られ、波長可変領域としては５ｎｍ程度が得られる。 In order to change the wavelength in the wavelength tunable semiconductor laser, three physical phenomena are mainly used. The first is a heat application type laser using heat application, that is, a thermo-optic (TO) effect, and is generally used as a light source for high-density wavelength division multiplexing communication for optical path exchange (non- Patent Document 1). When the wavelength is changed by applying heat, in a Fabry-Perot tunable laser, the temperature increases by 0.5 nm every time the temperature rises by 1K, and a distributed feedback (DFB) tunable laser and distributed flag reflection (DBR) In the wavelength tunable laser, a wavelength change of 0.1 nm is obtained for every 1K increase, and a wavelength variable region of about 5 nm is obtained.

第２は、電圧印加型のレーザで、原理的には電気光学効果、フランツ−ケルディッシュ（Ｆｒａｎｚ−Ｋｅｌｄｙｓｈ）効果、量子閉じ込めシュタルク効果（ＱＣＳＥ：ＱｕａｎｔｕｍＣｏｎｆｉｎｅｄＳｔａｒｋＥｆｆｅｃｔ）を用いたものがある。電圧印加型のレーザは、屈折率の変化が速く起こる（１００ｐｓ以下程度）ことが特徴であるが、屈折率の変化が小さいため、実用には適さない。 The second type is a voltage application type laser that in principle uses an electro-optic effect, a Franz-Keldysh effect, and a quantum confined stark effect (QCSE: Quantum Confined Stark Effect). The voltage application type laser is characterized in that the refractive index changes quickly (about 100 ps or less). However, since the refractive index change is small, it is not suitable for practical use.

第３は、電流印加型のレーザで、キャリア−プラズマ効果を用いる。キャリア−プラズマ効果は高速（数ｎｓ程度）な屈折率変化を伴い、かつ屈折率変化も大きいため、電流印加型のレーザは、高速に波長を切り替えることを目的とした波長可変半導体レーザにおいて用いられている。 The third is a current application type laser that uses the carrier-plasma effect. Since the carrier-plasma effect is accompanied by a fast (approximately several ns) refractive index change and a large refractive index change, a current application type laser is used in a wavelength tunable semiconductor laser for the purpose of switching the wavelength at high speed. ing.

波長可変半導体レーザを、高密度波長多重送信（ＤＷＤＭ；ＤｅｎｓｅＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）において用いようとすると、通常は単一の波長可変半導体レーザのレーザ素子だけでは必要な波長域をカバーしきれない。そのため、必要な波長域をカバーするための方法として、レーザの自由スペクトル領域（ＦＳＲ；ＦｒｅｅＳｐｅｃｔｒａｌＲａｎｇｅ）の違う２つ以上の共振器を設け、バーニア効果を使って発振波長域を広げるという試みが行われている。代表的なものとしてはＳＳＧ−ＤＢＲ（ＳｕｐｅｒＳｔｒｕｃｔｕｒｅＧｒａｔｉｎｇＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＢｒａｇｇＲｅｆｌｅｃｔｏｒ）レーザが挙げられる。このレーザは利得媒体の前後にＦＳＲの異なる２種類の回折格子を配置することによって、広帯域を確保している。バーニア効果を用いたレーザは比較的小さな駆動電流で制御することができるのが特徴であるが、原理的にモード飛びが起こってしまうという欠点がある。 When a tunable semiconductor laser is used in high-density wavelength division multiplexing (DWDM), a necessary wavelength region cannot be usually covered only by a laser element of a single tunable semiconductor laser. Therefore, as a method for covering the necessary wavelength range, an attempt is made to provide two or more resonators having different free spectral ranges (FSRs) of the laser and widen the oscillation wavelength range using the vernier effect. Has been done. A typical example is an SSG-DBR (SuperStructure Grafted Distributed Bragg Reflector) laser. This laser secures a wide band by arranging two types of diffraction gratings having different FSRs before and after the gain medium. A laser using the vernier effect is characterized in that it can be controlled with a relatively small drive current, but has a drawback in that mode skip occurs in principle.

必要な波長域をカバーするためのもうひとつの試みとしては、発振波長域の異なるレーザをアレイ状に並べることにより、発振波長領域を拡張したレーザがある。その１つが分布活性型（ＴＤＡ：ＴｕｎａｂｌｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＡｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）ＤＦＢレーザアレイである。ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイの特徴は、モード飛びすることなく、４０ｎｍ以上の広い波長域で発振することにある（非特許文献２参照）。 As another attempt to cover the necessary wavelength range, there is a laser that expands the oscillation wavelength range by arranging lasers having different oscillation wavelength ranges in an array. One of them is a TDB (Tunable Distribution Amplification) DFB laser array. A feature of the TDA-DFB laser array is that it oscillates in a wide wavelength range of 40 nm or more without mode skipping (see Non-Patent Document 2).

一方で、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイは波長変化を実現するために、数十ｍＡ程度の比較的大きな電流を必要とする場合がある。そのような場合、波長変化自体はキャリア−プラズマ効果で起こるため数ｎｓで起こるのだが、印加した電流による局所的な温度変化が発生してしまう。温度変化による波長変動のために波長が安定するまで数ｍｓ程度かかり高速応答性に問題が生じる。したがって、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイは、レーザアレイに隣接して熱補償用に電極を導入し、熱補償用の電極に対して波長制御電流と相補的な電流を印加することで、レーザチップ全体の温度変化を抑制し、結果として波長変動を抑制している（特許文献１〜３参照）。 On the other hand, the TDA-DFB laser array may require a relatively large current of about several tens of mA in order to realize wavelength change. In such a case, the wavelength change itself occurs due to the carrier-plasma effect and occurs in a few ns, but a local temperature change due to the applied current occurs. Due to wavelength fluctuations due to temperature changes, it takes about several ms until the wavelength stabilizes, causing a problem in high-speed response. Therefore, the TDA-DFB laser array introduces an electrode for thermal compensation adjacent to the laser array, and applies a current complementary to the wavelength control current to the thermal compensation electrode, so that the entire laser chip is The temperature change is suppressed, and as a result, the wavelength fluctuation is suppressed (see Patent Documents 1 to 3).

また、波長変動を抑制する他の方法として、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイ内の一つのレーザから、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイの他のレーザに切り替えてレーザ光を出力させる場合、すなわち利得電流の切り替えを行う場合、予め移る先のレーザの制御電極に対して電流を印加しておくことで、切り替えの発振波長変動を抑制している（特許文献４参照）。特許文献４に記載の方法では、切替先のレーザに印加する予定の利得電流と制御電流との合計値を、予め切替先のレーザの制御電極に印加しておくことにより熱補償を行い、結果として波長変動を抑制することができる。 As another method for suppressing wavelength fluctuation, when switching laser light from one laser in the TDA-DFB laser array to another laser in the TDA-DFB laser array, that is, switching the gain current. In this case, a change in oscillation wavelength is suppressed by applying a current to the control electrode of the laser to which the laser beam is moved in advance (see Patent Document 4). In the method described in Patent Document 4, thermal compensation is performed by previously applying the total value of the gain current and the control current to be applied to the switching destination laser to the control electrode of the switching destination laser. As a result, wavelength fluctuation can be suppressed.

特許第３１６８８５５号Japanese Patent No. 3168855 特許第３２５７１８５号Japanese Patent No. 3257185 特許第４８５０７５７号Japanese Patent No. 4850757 特開２０１１−１９８９０３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-198903

Jens Buus, Markus-Christian Amann, and Daniel J. Blumenthal, Tunable Laser Diodes and Related Optical Sources, 2nd ed. Chapter 4Jens Buus, Markus-Christian Amann, and Daniel J. Blumenthal, Tunable Laser Diodes and Related Optical Sources, 2nd ed. Chapter 4 布谷伸浩、石井啓之、伊賀龍三ＮＴＴ技術ジャーナル高速波長可変分布活性ＤＦＢレーザの開発Nobuhiro Nuoya, Hiroyuki Ishii, Ryuzo Iga NTT Technology Journal Development of high-speed tunable distributed active DFB laser

しかしながら、非特許文献４に記載の方法では、利得電流に相当する大電流（１００ｍＡ）を制御電力に印加する際に、商用の安定化電源のような質の高い電源を用いないと、立ち上がりの早い電流を印加することが難しい。波長可変レーザの波長を制御する際に、例えば６アレイを並列に並べたＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイであれば、６個の安定化電源を用意しなければならず、消費電力やサイズの観点から実用的ではない。ここで、波長可変レーザアレイ装置に波長制御用の電源を組み込む形の実装をする際には、電源としてはＤＡ（ＤＡ：ＤｉｇｉｔａｌｔｏＡｎａｌｏｇ）コンバータを使用して、制御電極に電流もしくは電圧を印加するのが一般的である。ＤＡコンバータは、起動時の立ち上がりこそ早いが、出力できる電流は２０ｍＡ程度であり、それ以上の電流を印加したい場合はＤＡコンバータの後段に増幅器（アンプ）を設置して所望の電流値を得なければならない。特許文献４の方法を実際の装置に適用しようとすると、１００ｍＡ程度の電流を印加する必要があるので、波長制御用の電源としては、ＤＡコンバータだけではなく、ＤＡコンバータの後段にさらに増幅器を配置する必要がある。しかしながら、ＤＡコンバータの後段に増幅器を置くと、印加電流の立ち上がり時間が遅くなってしまうため、結果として波長の切替時間が遅くなってしまうという課題があった。 However, in the method described in Non-Patent Document 4, when a large current (100 mA) corresponding to a gain current is applied to the control power, a high-quality power source such as a commercial stabilized power source is not used. It is difficult to apply a fast current. When controlling the wavelength of a wavelength tunable laser, for example, if a TDA-DFB laser array in which 6 arrays are arranged in parallel, 6 stabilized power supplies must be prepared, which is practical from the viewpoint of power consumption and size. Not right. Here, when mounting a power source for wavelength control in a wavelength tunable laser array device, a DA (Digital to Analog) converter is used as the power source, and current or voltage is applied to the control electrode. It is common to do. The DA converter starts up quickly at startup, but the current that can be output is about 20 mA. If you want to apply more current, install an amplifier after the DA converter to obtain the desired current value. I must. If the method of Patent Document 4 is applied to an actual device, it is necessary to apply a current of about 100 mA. Therefore, not only a DA converter but also an amplifier is disposed at the subsequent stage of the DA converter as a power source for wavelength control. There is a need to. However, if an amplifier is placed after the DA converter, the rise time of the applied current is delayed, resulting in a problem that the wavelength switching time is delayed.

このような課題を解決するために、本発明の第１の態様は、活性層と、制御層とを有する電流制御型の複数の波長可変レーザと、前記活性層及び前記制御層のそれぞれに接続された複数のＤＡコンバータと、前記複数のＤＡコンバータに接続された制御装置とを備え、前記複数の波長可変レーザを切り替えて出力波長を可変制御する、波長可変レーザアレイの波長を制御する方法であって、前記複数の波長可変レーザのうち第１の波長可変レーザの動作中に、前記第１の波長可変レーザの次に動作する第２の波長可変レーザの制御層と、前記第２の波長可変レーザに隣接する少なくとも１つの第３の波長可変レーザの制御層とに対して、ＤＡコンバータから電流を印加することにより波長可変レーザの熱補償を行うことを特徴とする。 In order to solve such a problem, the first aspect of the present invention is to connect a plurality of current-controlled wavelength tunable lasers each having an active layer and a control layer to each of the active layer and the control layer. A method of controlling the wavelength of a wavelength tunable laser array, comprising: a plurality of DA converters; and a control device connected to the plurality of DA converters, wherein the output wavelengths are variably controlled by switching the plurality of wavelength tunable lasers. A control layer of a second wavelength tunable laser operating next to the first wavelength tunable laser during the operation of the first wavelength tunable laser among the plurality of wavelength tunable lasers; and the second wavelength Thermal compensation of the wavelength tunable laser is performed by applying a current from a DA converter to the control layer of at least one third wavelength tunable laser adjacent to the tunable laser.

また、本発明の第２の態様は、第１の態様の方法であって、前記第１の波長可変レーザにさらに隣接する第４の波長可変レーザの制御領域に対して、ＤＡコンバータから電流を印加して波長可変レーザの熱補償を行うことを特徴とする。 A second aspect of the present invention is the method according to the first aspect, in which a current is supplied from a DA converter to a control region of a fourth wavelength tunable laser further adjacent to the first wavelength tunable laser. It is characterized in that it is applied to perform thermal compensation of the wavelength tunable laser.

また、本発明の第３の態様は、第１の態様の方法であって、前記第２の波長可変レーザの制御領域に隣接して形成される少なくとも１つの熱補償用ヒータに対して、ＤＡコンバータから電流を印加することにより波長可変レーザの熱補償を行うことを特徴とする A third aspect of the present invention is the method according to the first aspect, wherein at least one heat compensation heater formed adjacent to a control region of the second wavelength tunable laser is DA. The thermal compensation of the wavelength tunable laser is performed by applying current from the converter.

本発明は、波長可変レーザアレイの制御用電流源として、立ち上がりの早いＤＡコンバータのみを用いた場合でも、印加電流波形の立ち上がりを高速化でき、熱変動による波長ドリフトを抑制することができる。 According to the present invention, even when only a DA converter that rises quickly is used as a current source for control of the wavelength tunable laser array, the rising of the applied current waveform can be speeded up, and wavelength drift due to thermal fluctuation can be suppressed.

本発明の実施例１にかかるレーザアレイを示す平面図である。It is a top view which shows the laser array concerning Example 1 of this invention. 図１のレーザアレイにおける、熱補償を行わない場合の設定電流である。This is a set current when thermal compensation is not performed in the laser array of FIG. 図１のレーザアレイにおける、従来の方法で熱補償を行った場合の設定電流である。This is a set current when heat compensation is performed by the conventional method in the laser array of FIG. 図１のレーザアレイの本発明にかかる方法により熱補償を行った場合の設定電流である。FIG. 3 is a set current when thermal compensation is performed by the method according to the present invention of the laser array of FIG. 本発明の実施例２にかかるレーザアレイを示す平面図である。It is a top view which shows the laser array concerning Example 2 of this invention. 図５のレーザアレイにおける、熱補償を行わない場合の設定電流である。FIG. 6 is a set current when heat compensation is not performed in the laser array of FIG. 図５のレーザアレイにおける、従来の方法で熱補償を行った場合の設定電流である。This is a set current when heat compensation is performed by the conventional method in the laser array of FIG. 図５のレーザアレイの本発明にかかる方法により熱補償を行った場合の設定電流である。FIG. 6 is a set current when thermal compensation is performed by the method according to the present invention of the laser array of FIG. 本発明の実施例３にかかるレーザアレイを示す平面図である。It is a top view which shows the laser array concerning Example 3 of this invention. 図９のレーザアレイにおける、熱補償を行わない場合の設定電流である。FIG. 10 is a set current when heat compensation is not performed in the laser array of FIG. 9. 図９のレーザアレイにおける、従来の方法で熱補償を行った場合の設定電流である。This is the set current when heat compensation is performed by the conventional method in the laser array of FIG. 図９のレーザアレイの本発明にかかる方法により熱補償を行った場合の設定電流である。FIG. 10 is a set current when thermal compensation is performed by the method according to the present invention of the laser array of FIG.

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

［実施例１］
図１は、本発明の実施例１にかかるレーザアレイ１００を示す上面図である。レーザアレイ１００は、電流制御型の波長可変レーザであるＤＢＲレーザアレイであり、半導体基板１１０と、半導体基板１１０上に設けられたレーザ活性層１１１〜１１６と、半導体基板１１０上に設けられたレーザ制御層１２１〜１２６とを備える。レーザ活性層１１１とレーザ制御層１２１とは、半導体基板１１０上においてＤＢＲレーザ１０１を形成する。レーザ活性層１１２〜１１６とレーザ制御層１２２〜１２６とについても、半導体基板１１０上においてそれぞれＤＢＲレーザ１０２〜１０６を形成する。ＤＢＲレーザ１０１〜１０６は、それぞれ並列に配置されている。 [Example 1]
FIG. 1 is a top view showing a laser array 100 according to a first embodiment of the present invention. The laser array 100 is a DBR laser array that is a current-controlled tunable laser, and includes a semiconductor substrate 110, laser active layers 111 to 116 provided on the semiconductor substrate 110, and a laser provided on the semiconductor substrate 110. And control layers 121 to 126. The laser active layer 111 and the laser control layer 121 form the DBR laser 101 on the semiconductor substrate 110. DBR lasers 102 to 106 are also formed on the semiconductor substrate 110 for the laser active layers 112 to 116 and the laser control layers 122 to 126, respectively. The DBR lasers 101 to 106 are arranged in parallel.

また、レーザアレイ１００は、レーザ活性層１１１〜１１６とそれぞれ接続された電極１３１〜１３６と、レーザ制御層１２１〜１２６とそれぞれ接続された電極１４１〜１４６と、電極１３１〜１３６にそれぞれ接続されたＤＡコンバータ１７１〜１７６と、電極１４１〜１４６にそれぞれ接続されたＤＡコンバータ１５１〜１５６と、ＤＡコンバータ１７１〜１７６及びＤＡコンバータ１５１〜１５６にそれぞれ接続された制御装置１７０とを備える。レーザ活性層１１１は、ＤＡコンバータ１７１から電極１３１を介して制御装置１７０からの信号が変換された電流が印加されレーザ光を発振する。また、レーザ活性層１１２〜１１６もそれぞれＤＡコンバータ１７２〜１７６から電極１３２〜１３６を介して制御装置１７０からの信号が変換された電流が印加されレーザ光を発振する。 The laser array 100 is connected to electrodes 131 to 136 connected to the laser active layers 111 to 116, electrodes 141 to 146 connected to the laser control layers 121 to 126, and electrodes 131 to 136, respectively. DA converters 171 to 176, DA converters 151 to 156 connected to electrodes 141 to 146, respectively, and a control device 170 connected to each of DA converters 171 to 176 and DA converters 151 to 156. The laser active layer 111 oscillates a laser beam when a current converted from a signal from the control device 170 is applied from the DA converter 171 through the electrode 131. The laser active layers 112 to 116 also oscillate laser beams when the DA converters 172 to 176 are applied with currents converted from signals from the control device 170 via the electrodes 132 to 136, respectively.

レーザ制御層１２１は、ＤＡコンバータ１５１から電極１４１を介して、制御装置１７０からの信号が変換された電流が印加され、屈折率を変化させることにより出力光の波長が制御される。レーザ制御層１２２〜１２６も、それぞれＤＡコンバータ１５２〜１５６から電極１４２〜１４６を介して、制御装置１７０からの信号が変換された電流が印加され、屈折率を変化させることより出力光の波長が制御される。 The laser control layer 121 is applied with a current converted from a signal from the control device 170 from the DA converter 151 via the electrode 141, and the wavelength of the output light is controlled by changing the refractive index. The laser control layers 122 to 126 are also applied with current converted from signals from the control device 170 from the DA converters 152 to 156 via the electrodes 142 to 146, respectively, and the wavelength of the output light is changed by changing the refractive index. Be controlled.

また、レーザアレイ１００は、各ＤＢＲレーザからの出力光を導波する導波路１６１〜１６６と、導波路１６１〜１６６を導波した出力光を合波する光結合器であるＭＭＩ（多モード干渉）カプラ１６７と、最終段で出力光の強度を調整するＳＯＡ（半導体増幅器）１６８と、ＳＯＡ１６８からの出力光を導波して出力する導波路１６９と、ＳＯＡ１６８に接続された電極１３７とを備える。各ＤＢＲレーザの発振光は、後段に配置された導波路１６１〜１６６を介してＭＭＩカプラ１６７により１つに合波され、ＳＯＡ１６８を経た後に、出力光として導波路１６９から出力される。ＳＯＡ１６８は、電極１３７を介して、外部から電流が供給される。 The laser array 100 includes an MMI (multimode interference) that is an optical coupler that combines the waveguides 161 to 166 that guide the output light from each DBR laser and the output light that is guided through the waveguides 161 to 166. ) A coupler 167, an SOA (semiconductor amplifier) 168 that adjusts the intensity of output light at the final stage, a waveguide 169 that guides and outputs the output light from the SOA 168, and an electrode 137 connected to the SOA 168. . The oscillation light of each DBR laser is combined into one by the MMI coupler 167 via the waveguides 161 to 166 disposed in the subsequent stage, and after passing through the SOA 168, is output from the waveguide 169 as output light. The SOA 168 is supplied with current from the outside via the electrode 137.

次に、本実施例におけるレーザアレイの発振光の波長制御の方法について、説明する。ＤＢＲレーザアレイにおいて、波長を変更する場合、１のＤＢＲレーザから他のＤＢＲレーザに切り替えることにより発振光の波長を可変制御する。 Next, a method for controlling the wavelength of the oscillation light of the laser array in this embodiment will be described. When changing the wavelength in the DBR laser array, the wavelength of the oscillation light is variably controlled by switching from one DBR laser to another DBR laser.

このときに、切替先のＤＢＲレーザの制御層だけでなく、切替先のＤＢＲレーザの周辺のＤＢＲレーザのレーザ制御層に予め電流を印加する。具体的には、複数のＤＢＲレーザのうち１つである第１のＤＢＲレーザの動作中に、動作中の第１のＤＢＲレーザの次に動作する第２のＤＢＲレーザのレーザ制御層と、第２のＤＢＲレーザに隣接する少なくとも１つの第３のＤＢＲレーザのレーザ制御層に対して、制御装置１７０が、ＤＡコンバータから電流を印加することにより、ＤＢＲレーザの熱補償を行う。 At this time, a current is applied in advance not only to the control layer of the DBR laser at the switching destination but also to the laser control layer of the DBR laser around the DBR laser at the switching destination. Specifically, during the operation of the first DBR laser that is one of the plurality of DBR lasers, the laser control layer of the second DBR laser that operates next to the operating first DBR laser, The controller 170 applies a current from a DA converter to the laser control layer of at least one third DBR laser adjacent to the second DBR laser to perform thermal compensation of the DBR laser.

予め電流を印加する一つ一つのレーザ制御層には、ＤＡコンバータから出力する電流を印加する。ここで、レーザ制御層に印加する電流は、ＤＡコンバータから出力された後に増幅器により増幅することもなく、また、ＤＡコンバータは増幅器を内蔵していないため、レーザ制御層に印加する電流は最大でも２０ｍＡ程度である。第２のＤＢＲレーザのレーザ制御層と、少なくとも１つの第３のＤＢＲレーザのレーザ制御層とに印加する電流値の合計は、切替先のＤＢＲレーザ（第２のＤＢＲレーザ）のレーザ活性層に印加する予定の電流に等しくなるように設定する。 A current output from the DA converter is applied to each laser control layer to which a current is applied in advance. Here, the current applied to the laser control layer is not amplified by the amplifier after it is output from the DA converter, and since the DA converter does not have an amplifier, the current applied to the laser control layer is at most It is about 20 mA. The sum of the current values applied to the laser control layer of the second DBR laser and the laser control layer of at least one third DBR laser is added to the laser active layer of the DBR laser (second DBR laser) to be switched. Set to be equal to the current to be applied.

切替先のＤＢＲレーザ及びその周辺のＤＢＲレーザに予め電流を印加することにより、ＤＢＲレーザにおいて発生する発熱量を波長切替前後において一定とすることができるため、半導体基板における温度変化を抑制し、温度変化による屈折率変化を抑制する。 By applying a current in advance to the switching destination DBR laser and the surrounding DBR laser, the amount of heat generated in the DBR laser can be made constant before and after the wavelength switching. Suppresses changes in refractive index due to changes.

ここで、本実施例のレーザアレイの発振光の波長制御の例と、レーザアレイの熱補償を行わない場合及び従来技術（特許文献４に記載の方法）により熱補償を行った例とを比較して説明する。 Here, the example of the wavelength control of the oscillation light of the laser array of this embodiment is compared with the case where the thermal compensation of the laser array is not performed and the example where the thermal compensation is performed by the conventional technique (the method described in Patent Document 4). To explain.

１．熱補償を行わない場合
図２は、図１のレーザアレイ１００における、熱補償を行わない場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。まず、制御装置１７０は、ＤＢＲレーザ１０１のレーザ活性層１１１に７０ｍＡの電流を流し、ＤＢＲレーザ１０１のレーザ制御層１２１に５ｍＡの電流を印加する。このときのＤＢＲレーザ１０１の発振周波数は１９０．１ＴＨｚであった（チャネル１）。次に、制御装置１７０は、ＤＢＲレーザ１０３のレーザ活性層１１３に７０ｍＡの電流を流し、ＤＢＲレーザ１０３のレーザ制御層１２３に５ｍＡの電流を印加する。このときのＤＢＲレーザ１０３の発振周波数は１９１．９ＴＨｚであった（チャネル２）。 1. When Thermal Compensation is not Performed FIG. 2 shows set currents of the laser active layer and the laser control layer when thermal compensation is not performed in the laser array 100 of FIG. First, the control device 170 applies a current of 70 mA to the laser active layer 111 of the DBR laser 101 and applies a current of 5 mA to the laser control layer 121 of the DBR laser 101. The oscillation frequency of the DBR laser 101 at this time was 190.1 THz (channel 1). Next, the control device 170 applies a current of 70 mA to the laser active layer 113 of the DBR laser 103 and applies a current of 5 mA to the laser control layer 123 of the DBR laser 103. At this time, the oscillation frequency of the DBR laser 103 was 191.9 THz (channel 2).

ここで、ＤＢＲレーザ１０１への電流印加（チャネル１）とＤＢＲレーザ１０３への電流印加（チャネル２）とを１ｍｓごとに切替え、切替えたときから目標周波数の１０ＧＨｚ内に入った時間を切り替え時間と定義した場合、本制御方法では、切り替え時間は１０μｓであった。 Here, the current application to the DBR laser 101 (channel 1) and the current application to the DBR laser 103 (channel 2) are switched every 1 ms, and the time within 10 GHz of the target frequency after switching is referred to as the switching time. When defined, in this control method, the switching time was 10 μs.

２．従来技術による熱補償を行った場合
図３は、図１のレーザアレイ１００における、従来技術により熱補償を行った場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。まず、制御装置１７０は、ＤＢＲレーザ１０１のレーザ活性層１１１に７０ｍＡの電流を流し、ＤＢＲレーザ１０１のレーザ制御層１２１に５ｍＡの電流を印加する（チャネル１）。ここで、ＤＢＲレーザ１０１の次に電流印加を行うＤＢＲレーザ１０３の熱補償を行うために、制御装置１７０は、ＤＢＲレーザ１０３のレーザ制御層１２３に対し、予め電流を印加する。この場合に印加する電流値は、ＤＢＲレーザ１０３のレーザ制御層１１３に印加する予定の電流７０ｍＡと、レーザ制御層１２３に印加する予定の電流５ｍＡとの合計値７５ｍＡである。チャネル１動作時のＤＢＲレーザ１０３の全電流量とチャネル２動作時のＤＢＲレーザ１０３の全電流量とを一定とすることで、発熱量を一定とすることができる。 2. FIG. 3 shows set currents of the laser active layer and the laser control layer in the laser array 100 of FIG. 1 when the thermal compensation is performed according to the conventional technique. First, the controller 170 applies a current of 70 mA to the laser active layer 111 of the DBR laser 101 and applies a current of 5 mA to the laser control layer 121 of the DBR laser 101 (channel 1). Here, in order to perform thermal compensation of the DBR laser 103 that applies current next to the DBR laser 101, the control device 170 applies a current to the laser control layer 123 of the DBR laser 103 in advance. The current value to be applied in this case is a total value of 75 mA of the current 70 mA to be applied to the laser control layer 113 of the DBR laser 103 and the current 5 mA to be applied to the laser control layer 123. By making the total current amount of the DBR laser 103 during channel 1 operation and the total current amount of the DBR laser 103 during channel 2 operation constant, the amount of heat generation can be made constant.

本方法においてはレーザ制御層１２３に７５ｍＡの電流を印加しているが、７５ｍＡもの電流をレーザ制御層に印加する場合、レーザ制御層に接続されたＤＡコンバータのみからの出力電流だけでは足りず、ＤＡコンバータの後段に増幅器を置いて電流を増幅しなければならない。 In this method, a current of 75 mA is applied to the laser control layer 123. However, when a current of 75 mA is applied to the laser control layer, the output current from only the DA converter connected to the laser control layer is not sufficient. An amplifier must be placed after the DA converter to amplify the current.

次に、制御装置１７０は、ＤＢＲレーザ１０３のレーザ活性層１１３に７０ｍＡの電流を流し、ＤＢＲレーザ１０３のレーザ制御層１２３に５ｍＡの電流を印加する（チャネル２）。ここで、ＤＢＲレーザ１０３の次に電流印加を行うＤＢＲレーザ１０１の熱補償を行うために、制御装置１７０は、ＤＢＲレーザ１０１のレーザ制御層１２１に対し、予め電流を印加する。この場合に印加する電流値は、ＤＢＲレーザ１０１のレーザ制御層１１１に印加する予定の電流７０ｍＡと、レーザ制御層１２１に印加する予定の電流５ｍＡとの合計値７５ｍＡである。チャネル２動作時のＤＢＲレーザ１０１の全電流量とチャネル１動作時のＤＢＲレーザ１０１の全電流量とを一定とすることで、発熱量を一定とすることができる。 Next, the control device 170 applies a current of 70 mA to the laser active layer 113 of the DBR laser 103 and applies a current of 5 mA to the laser control layer 123 of the DBR laser 103 (channel 2). Here, in order to perform thermal compensation of the DBR laser 101 that applies current next to the DBR laser 103, the controller 170 applies a current to the laser control layer 121 of the DBR laser 101 in advance. The current value applied in this case is a total value of 75 mA of the current 70 mA to be applied to the laser control layer 111 of the DBR laser 101 and the current 5 mA to be applied to the laser control layer 121. By making the total current amount of the DBR laser 101 during channel 2 operation and the total current amount of the DBR laser 101 during channel 1 operation constant, the heat generation amount can be made constant.

ここで、チャネル１とチャネル２とを１ｍｓごとに切替えた場合、本制御方法では、切り替え時間は８μｓであった。本制御方法においては、１．の熱補償を行わない場合に対して、若干切り替え時間の短縮を図ることができた。 Here, when channel 1 and channel 2 are switched every 1 ms, in this control method, the switching time is 8 μs. In this control method, Compared with the case where no thermal compensation is performed, the switching time can be slightly shortened.

３．本発明による熱補償を行った場合
図４は、図１のレーザアレイ１００における、本発明にかかる方法により熱補償を行った場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。まず、制御装置１７０は、ＤＢＲレーザ１０１のレーザ活性層１１１に７０ｍＡの電流を流し、ＤＢＲレーザ１０１のレーザ制御層１２１に５ｍＡの電流を印加する（チャネル１）。ここで、制御装置１７０は、各ＤＢＲレーザの熱補償を行うために、ＤＢＲレーザ１０１以外の各ＤＢＲレーザのレーザ制御層１２２〜１２６に予め電流を印加する。ただし、電流印加はすべてのレーザ制御層に対して行う必要はなく、活性層に印加する電流値、切替先のＤＢＲレーザとの距離に近いＤＢＲレーザを選択する。本方法においては、ＤＢＲレーザ１０２のレーザ制御層１２２、ＤＢＲレーザ１０３のレーザ制御層１２３、及びＤＢＲレーザ１０４のレーザ制御層１２４に２０ｍＡの電流を印加し、ＤＢＲレーザ１０５のレーザ制御層１２５に１０ｍＡの電流を印加し、ＤＢＲレーザ１０６のレーザ制御層１２６には電流を印加していない。各ＤＢＲレーザのレーザ制御層１２１〜１２５に予め印加する電流値の合計は７０ｍＡであり、ＤＢＲレーザ１０３のレーザ活性層１１３に印加する予定の電流７０ｍＡと同じ値である。したがって、チャネル切替前後においてＤＢＲレーザ１０３周辺に発生する熱量の差を少なくすることができ、熱補償を行うことができる。 3. When Thermal Compensation is Performed According to the Present Invention FIG. 4 shows set currents of the laser active layer and the laser control layer when the thermal compensation is performed by the method according to the present invention in the laser array 100 of FIG. First, the controller 170 applies a current of 70 mA to the laser active layer 111 of the DBR laser 101 and applies a current of 5 mA to the laser control layer 121 of the DBR laser 101 (channel 1). Here, the controller 170 applies a current in advance to the laser control layers 122 to 126 of the DBR lasers other than the DBR laser 101 in order to perform thermal compensation of the DBR lasers. However, it is not necessary to apply the current to all the laser control layers, and a DBR laser that is close to the value of the current applied to the active layer and the distance to the switching destination DBR laser is selected. In this method, a current of 20 mA is applied to the laser control layer 122 of the DBR laser 102, the laser control layer 123 of the DBR laser 103, and the laser control layer 124 of the DBR laser 104, and 10 mA is applied to the laser control layer 125 of the DBR laser 105. Current is applied, and no current is applied to the laser control layer 126 of the DBR laser 106. The sum of the current values previously applied to the laser control layers 121 to 125 of each DBR laser is 70 mA, which is the same value as the current 70 mA to be applied to the laser active layer 113 of the DBR laser 103. Therefore, the difference in the amount of heat generated around the DBR laser 103 before and after channel switching can be reduced, and thermal compensation can be performed.

本方法においては、レーザ制御層に最大２０ｍＡの電流を印加しているが、２０ｍＡの電流をレーザ制御層に印加する場合、レーザ制御層に接続されたＤＡコンバータから直接印加することができるため、ＤＡコンバータ後段には増幅器は必要ない。 In this method, a maximum current of 20 mA is applied to the laser control layer, but when a current of 20 mA is applied to the laser control layer, it can be directly applied from a DA converter connected to the laser control layer. An amplifier is not required after the DA converter.

次に、制御装置１７０は、ＤＢＲレーザ１０３のレーザ活性層１１３に７０ｍＡの電流を流し、ＤＢＲレーザ１０３のレーザ制御層１２３に５ｍＡの電流を印加する（チャネル２）。ここで、各ＤＢＲレーザの熱補償を行うために、制御装置１７０は、ＤＢＲレーザ１０３以外の各ＤＢＲレーザのレーザ制御層１２１、１２２、１２４〜１２６のいずれかに予め電流を印加する。本方法においては、ＤＢＲレーザ１０１のレーザ制御層１２１、ＤＢＲレーザ１０２のレーザ制御層１２２、及びＤＢＲレーザ１０４のレーザ制御層１２４に２０ｍＡの電流を印加し、ＤＢＲレーザ１０５のレーザ制御層１２５に１０ｍＡの電流を印加し、ＤＢＲレーザ１０６のレーザ制御層１２６には電流を印加していない。 Next, the control device 170 applies a current of 70 mA to the laser active layer 113 of the DBR laser 103 and applies a current of 5 mA to the laser control layer 123 of the DBR laser 103 (channel 2). Here, in order to perform thermal compensation of each DBR laser, the controller 170 applies a current in advance to any of the laser control layers 121, 122, and 124 to 126 of each DBR laser other than the DBR laser 103. In this method, a current of 20 mA is applied to the laser control layer 121 of the DBR laser 101, the laser control layer 122 of the DBR laser 102, and the laser control layer 124 of the DBR laser 104, and 10 mA is applied to the laser control layer 125 of the DBR laser 105. Current is applied, and no current is applied to the laser control layer 126 of the DBR laser 106.

ここで、チャネル１とチャネル２とを１ｍｓごとに切替えた場合、本制御方法では、切り替え時間は２μｓであった。本制御方法においては、１．の熱補償を行わない場合及び２．従来の方法により熱補償を行った場合に対して、著しい切り替え時間の短縮を図ることができた。なお、今回は６アレイの場合に関して記述したが、アレイ数が６以外の場合でも効果があるのは言うまでもない。 Here, when the channel 1 and the channel 2 are switched every 1 ms, in this control method, the switching time is 2 μs. In this control method, When no thermal compensation is performed and 2. Compared with the case where the thermal compensation is performed by the conventional method, the switching time can be remarkably shortened. Although the case of six arrays has been described this time, it goes without saying that the present invention is effective even when the number of arrays is other than six.

［実施例２］
図５は、本発明の実施例２にかかるレーザアレイ５００を示す上面図である。レーザアレイ５００は、電流制御型の波長可変レーザであるＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイであり、半導体基板５１０と、半導体基板５１０上に設けられたレーザ活性層５１１ａ〜５１６ａ、５１１ｂ〜５１６ｂ、５１１ｃ〜５１６ｃと、半導体基板５１０上に設けられたレーザ制御層５２１ａ〜５２６ａ、５２１ｂ〜５２６ｂ、５２１ｃ〜５２６ｃとを備える。レーザ活性層５１１ａ〜５１１ｃとレーザ制御層５２１ａ〜５２１ｃとは、それぞれが基板上に設けられ、半導体基板５１０上において交互に配置されＤＦＢレーザ５０１を形成する。レーザ活性層５１２ａ〜５１６ａ、５１２ｂ〜５１６ｂ、５１２ｃ〜５１６ｃとレーザ制御層５２２ａ〜５２６ａ、５２２ｂ〜５２６ｂ、５２２ｃ〜５２６ｃとについても、半導体基板５１０上において交互に配置されＤＦＢレーザ５０２〜５０６を形成する。ＤＦＢレーザ５０１〜５０６は、それぞれ並列に配置されている。 [Example 2]
FIG. 5 is a top view showing a laser array 500 according to the second embodiment of the present invention. The laser array 500 is a TDA-DFB laser array that is a current-controlled tunable laser, and includes a semiconductor substrate 510 and laser active layers 511a to 516a, 511b to 516b, and 511c to 516c provided on the semiconductor substrate 510. And laser control layers 521a to 526a, 521b to 526b, and 521c to 526c provided on the semiconductor substrate 510. The laser active layers 511a to 511c and the laser control layers 521a to 521c are provided on the substrate, and are alternately arranged on the semiconductor substrate 510 to form the DFB laser 501. The laser active layers 512a to 516a, 512b to 516b, 512c to 516c and the laser control layers 522a to 526a, 522b to 526b, and 522c to 526c are also alternately arranged on the semiconductor substrate 510 to form DFB lasers 502 to 506. . The DFB lasers 501 to 506 are arranged in parallel.

また、レーザアレイ５００は、レーザ活性層５１１ａ〜５１６ａ、５１１ｂ〜５１６ｂ、５１１ｃ〜５１６ｃとそれぞれ接続された電極５３１〜５３６と、レーザ制御層５２１ａ〜５２６ａ、５２１ｂ〜５２６ｂ、５２１ｃ〜５２６ｃとそれぞれ接続された電極５４１〜５４６と、電極５３１〜５３６にそれぞれ接続されたＤＡコンバータ５７１〜５７６と、電極５４１〜５４６にそれぞれ接続されたＤＡコンバータ５５１〜５５６と、ＤＡコンバータ５７１〜５７６及びＤＡコンバータ５５１〜５５６に接続された制御装置５７０とを備える。レーザ活性層５１１ａ〜５１１ｃはＤＡコンバータ５７１から電極５３１を介して制御装置５７０からの信号が変換された電流が印加されレーザ光を発振する。レーザ活性層５１２ａ〜５１６ｃもそれぞれＤＡコンバータ５７２〜５７６から電極５３２〜５３６を介して制御装置５７０からの信号が変換された電流が印加されレーザ光を発振する。 The laser array 500 is connected to the electrodes 531 to 536 connected to the laser active layers 511a to 516a, 511b to 516b, and 511c to 516c, and to the laser control layers 521a to 526a, 521b to 526b, and 521c to 526c, respectively. Electrodes 541-546, DA converters 571-576 connected to electrodes 531-536, DA converters 551-556 connected to electrodes 541-546, DA converters 571-576 and DA converters 551-556, respectively. And a control device 570 connected to. The laser active layers 511 a to 511 c oscillate laser light when a current converted from a signal from the control device 570 is applied from the DA converter 571 through the electrode 531. The laser active layers 512a to 516c also oscillate laser beams when the DA converters 572 to 576 are applied with currents converted from signals from the control device 570 via the electrodes 532 to 536, respectively.

レーザ制御層５２１ａ〜５２１ｃはＤＡコンバータ５５１から電極５４１を介して、制御装置５７０からの信号が変換された電流が印加され、屈折率を変化させることにより出力光の波長が制御される。レーザ制御層５２２ａ〜５２６ｃもそれぞれＤＡコンバータ５５２〜５５６から電極５４２〜５４６を介して、制御装置５７０からの信号が変換された電流が印加され、屈折率を変化させることにより出力光の波長が制御される。 The laser control layers 521a to 521c are applied with a current converted from the signal from the control device 570 from the DA converter 551 via the electrode 541, and the wavelength of the output light is controlled by changing the refractive index. The laser control layers 522a to 526c are also applied with current converted from the signal from the control device 570 from the DA converters 552 to 556 via the electrodes 542 to 546, respectively, and the wavelength of the output light is controlled by changing the refractive index. Is done.

また、レーザアレイ５００は、各ＤＦＢレーザからの出力光を導波する導波路５６１〜５６６と、導波路５６１〜５６６を導波した出力光を合波する光結合器であるＭＭＩ（多モード干渉）カプラ５６７と、最終段で出力光の強度を調整するＳＯＡ（半導体増幅器）５６８と、ＳＯＡ５６８からの出力光を導波して出力する導波路５６９と、ＳＯＡ５６８に接続された電極５３７とを備える。各ＤＦＢレーザの発振光は、後段に配置された導波路５６１〜５６６を介してＭＭＩカプラ５６７により１つに合波され、ＳＯＡ５６８を経た後に、出力光として導波路５６９から出力される。ＳＯＡ５６８は、電極５３７を介して、外部から電流が供給される。 The laser array 500 includes waveguides 561 to 566 that guide the output light from each DFB laser, and an MMI (multi-mode interference) that is an optical coupler that combines the output light guided through the waveguides 561 to 566. ) A coupler 567, an SOA (semiconductor amplifier) 568 that adjusts the intensity of output light at the final stage, a waveguide 569 that guides and outputs the output light from the SOA 568, and an electrode 537 that is connected to the SOA 568. . The oscillation light of each DFB laser is combined into one by the MMI coupler 567 via the waveguides 561 to 566 arranged in the subsequent stage, and after passing through the SOA 568, is output from the waveguide 569 as output light. The SOA 568 is supplied with current from the outside via the electrode 537.

次に、本実施例におけるレーザアレイの発振光の波長制御の方法について、説明する。ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおいて、波長を変更する場合、１のＤＦＢレーザから他のＤＦＢレーザに切り替えることにより発振光の波長を可変制御する方法がある。 Next, a method for controlling the wavelength of the oscillation light of the laser array in this embodiment will be described. When changing the wavelength in the TDA-DFB laser array, there is a method of variably controlling the wavelength of oscillation light by switching from one DFB laser to another DFB laser.

このときに、切替先のＤＦＢレーザだけでなく、切替先のＤＦＢレーザの周辺のＤＦＢレーザのレーザ制御層に予め電流を印加する。具体的には、複数のＤＦＢレーザのうち１つである第１のＤＦＢレーザの動作中に、動作中の第１のＤＦＢレーザの次に動作する第２のＤＦＢレーザのレーザ制御層と、第２のＤＦＢレーザに隣接する少なくとも１つの第３のＤＦＢレーザのレーザ制御層に対して、各制御装置が、ＤＡコンバータから電流を印加することにより、ＤＦＢレーザの熱補償を行う。 At this time, a current is applied in advance to the laser control layer of the DFB laser around the switching DFB laser as well as the switching DFB laser. Specifically, during the operation of the first DFB laser that is one of the plurality of DFB lasers, the laser control layer of the second DFB laser that operates next to the operating first DFB laser, Each control device applies a current from a DA converter to the laser control layer of at least one third DFB laser adjacent to the second DFB laser to perform thermal compensation of the DFB laser.

予め電流を印加する一つ一つのレーザ制御層には、ＤＡコンバータから出力する電流を印加する。ここで、レーザ制御層に印加する電流は、ＤＡコンバータから出力された後に増幅器により増幅することもなく、また、ＤＡコンバータは増幅器を内蔵していないため、レーザ制御層に印加する電流は最大でも２０ｍＡ程度である。第２のＤＦＢレーザのレーザ制御層と、少なくとも１つの第３のＤＦＢレーザのレーザ制御層とに印加する電流値の合計は、切替先のＤＦＢレーザの活性層に印加する予定の電流に等しくなるように設定する。 A current output from the DA converter is applied to each laser control layer to which a current is applied in advance. Here, the current applied to the laser control layer is not amplified by the amplifier after it is output from the DA converter, and since the DA converter does not have an amplifier, the current applied to the laser control layer is at most It is about 20 mA. The sum of the current values applied to the laser control layer of the second DFB laser and the laser control layer of at least one third DFB laser is equal to the current scheduled to be applied to the active layer of the DFB laser to be switched to. Set as follows.

切替先のＤＦＢレーザ及びその周辺のＤＦＢレーザに予め電流を印加することにより、ＤＦＢレーザにおいて発生する発熱量を波長切替前後において一定とすることができるため、半導体基板における温度変化を抑制し、温度変化による屈折率変化を抑制する。 By applying a current in advance to the DFB laser at the switching destination and the surrounding DFB laser, the amount of heat generated in the DFB laser can be made constant before and after the wavelength switching, so that the temperature change in the semiconductor substrate is suppressed, Suppresses changes in refractive index due to changes.

ここで、本実施例のレーザアレイの発振光の波長制御の例と、レーザアレイの熱補償を行わない場合及び従来技術により熱補償を行った例とを比較して説明する。 Here, an example of the wavelength control of the oscillation light of the laser array of this embodiment will be described in comparison with a case where the laser array is not subjected to thermal compensation and an example where thermal compensation is performed according to the prior art.

１．熱補償を行わない場合
図６は、図５のレーザアレイ５００における、熱補償を行わない場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。まず、制御装置５７０は、ＤＦＢレーザ５０３のレーザ活性層５１３ａ〜５１３ｃに８０ｍＡの電流を流し、ＤＦＢレーザ５０３のレーザ制御層５２３ａ〜５２３ｃに１０ｍＡの電流を印加する（チャネル１）。このときのＤＦＢレーザ５０３の発振周波数は１９２．０ＴＨｚであった。次に、制御装置５７０は、ＤＦＢレーザ５０５のレーザ活性層５１５ａ〜５１５ｃに８０ｍＡの電流を流し、ＤＦＢレーザ５０５のレーザ制御層５２５ａ〜５２５ｃに１５ｍＡの電流を印加する（チャネル２）。このときのＤＦＢレーザ５０５の発振周波数は１９４．２ＴＨｚであった。 1. When Thermal Compensation is not Performed FIG. 6 shows set currents of the laser active layer and the laser control layer when thermal compensation is not performed in the laser array 500 of FIG. First, the control device 570 applies a current of 80 mA to the laser active layers 513a to 513c of the DFB laser 503, and applies a current of 10 mA to the laser control layers 523a to 523c of the DFB laser 503 (channel 1). At this time, the oscillation frequency of the DFB laser 503 was 192.0 THz. Next, the control device 570 applies a current of 80 mA to the laser active layers 515a to 515c of the DFB laser 505, and applies a current of 15 mA to the laser control layers 525a to 525c of the DFB laser 505 (channel 2). At this time, the oscillation frequency of the DFB laser 505 was 194.2 THz.

ここで、ＤＦＢレーザ５０３への電流印加（チャネル１）とＤＦＢレーザ５０５への電流印加（チャネル２）とを１ｍｓごとに切替え、切替えたときから目標周波数の１０ＧＨｚ内に入った時間を切り替え時間と定義した場合、本制御方法では、切り替え時間は１２μｓであった。 Here, the current application to the DFB laser 503 (channel 1) and the current application to the DFB laser 505 (channel 2) are switched every 1 ms, and the time within 10 GHz of the target frequency after the switching is defined as the switching time. When defined, in this control method, the switching time was 12 μs.

２．従来技術による熱補償を行った場合
図７は、図５のレーザアレイ５００における、従来技術により熱補償を行った場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。まず、制御装置５７０は、ＤＦＢレーザ５０３のレーザ活性層５１３ａ〜５１３ｃに８０ｍＡの電流を流し、ＤＦＢレーザ５０３のレーザ制御層５２３ａ〜５２３ｃに１０ｍＡの電流を印加する（チャネル１）。ここで、ＤＦＢレーザ５０３の次に電流印加を行うＤＦＢレーザ５０５の熱補償を行うために、制御装置５７０は、ＤＦＢレーザ５０５のレーザ制御層５２５ａ〜５２５ｃに対し、予め電流を印加する。この場合に印加する電流値は、ＤＦＢレーザ５０５のレーザ制御層５２５ａ〜５２５ｃに印加する予定の電流８０ｍＡと、レーザ制御層５２５ａ〜５２５ｃに印加する予定の電流１５ｍＡとの合計値９５ｍＡである。本方法においてはレーザ制御層に９５ｍＡの電流を印加しているが、９５ｍＡもの電流をレーザ制御層に印加する場合、レーザ制御層に接続されたＤＡコンバータのみからの出力電流だけでは足りず、ＤＡコンバータの後段に増幅器を置いて電流を増幅しなければならない。 2. FIG. 7 shows set currents of the laser active layer and the laser control layer in the laser array 500 of FIG. 5 when the thermal compensation is performed according to the conventional technique. First, the control device 570 applies a current of 80 mA to the laser active layers 513a to 513c of the DFB laser 503, and applies a current of 10 mA to the laser control layers 523a to 523c of the DFB laser 503 (channel 1). Here, the controller 570 applies a current in advance to the laser control layers 525 a to 525 c of the DFB laser 505 in order to perform thermal compensation of the DFB laser 505 that applies current next to the DFB laser 503. The current value applied in this case is a total value of 95 mA of the current 80 mA to be applied to the laser control layers 525 a to 525 c of the DFB laser 505 and the current 15 mA to be applied to the laser control layers 525 a to 525 c. In this method, a current of 95 mA is applied to the laser control layer. However, when a current of 95 mA is applied to the laser control layer, the output current from only the DA converter connected to the laser control layer is not sufficient. An amplifier must be placed after the converter to amplify the current.

次に、制御装置５７０は、ＤＦＢレーザ５０５のレーザ活性層５１５ａ〜５１５ｃに８０ｍＡの電流を流し、ＤＦＢレーザ５０５のレーザ制御層５２５ａ〜５２５ｃに１５ｍＡの電流を印加する（チャネル２）。ここで、ＤＦＢレーザ５０５の次に電流印加を行うＤＦＢレーザ５０３の熱補償を行うために、制御装置５７０は、ＤＦＢレーザ５０３のレーザ制御層５２３ａ〜５２３ｃに対し、予め電流を印加する。この場合に印加する電流値は、ＤＦＢレーザ５０３のレーザ活性層５１３ａ〜５１３ｃに印加する予定の電流８０ｍＡと、レーザ制御層５２３ａ〜５２３ｃに印加する予定の電流１０ｍＡとの合計値９０ｍＡである。 Next, the control device 570 applies a current of 80 mA to the laser active layers 515a to 515c of the DFB laser 505, and applies a current of 15 mA to the laser control layers 525a to 525c of the DFB laser 505 (channel 2). Here, in order to perform thermal compensation of the DFB laser 503 that applies current next to the DFB laser 505, the control device 570 applies a current to the laser control layers 523a to 523c of the DFB laser 503 in advance. The current value applied in this case is a total value of 90 mA of the current 80 mA to be applied to the laser active layers 513 a to 513 c of the DFB laser 503 and the current 10 mA to be applied to the laser control layers 523 a to 523 c.

ここで、チャネル１とチャネル２とを１ｍｓごとに切替えた場合、本制御方法では、切り替え時間は１０μｓであった。本制御方法においては、１．の熱補償を行わない場合に対して、若干切り替え時間の短縮を図ることができた。 Here, when the channel 1 and the channel 2 are switched every 1 ms, in this control method, the switching time is 10 μs. In this control method, Compared with the case where no thermal compensation is performed, the switching time can be slightly shortened.

３．本発明による熱補償を行った場合
図８は、図５のレーザアレイ５００における、本発明にかかる方法により熱補償を行った場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。まず、制御装置５７０は、ＤＦＢレーザ５０３のレーザ活性層５１３ａ〜５１３ｃに８０ｍＡの電流を流し、ＤＦＢレーザ５０３のレーザ制御層５２３ａ〜５２３ｃに１０ｍＡの電流を印加する（チャネル１）。ここで、各ＤＦＢレーザの熱補償を行うために、制御装置５７０は、ＤＦＢレーザ５０３以外の各ＤＦＢレーザのレーザ制御層５２１ａ〜５２２ｃ、５２４ａ〜５２６ｃに予め電流を印加する。ただし、電流印加はすべてのレーザ制御層に対して行う必要はなく、活性層に印加する電流値、使用するＤＦＢレーザとの距離に応じて選択する。本方法においては、ＤＦＢレーザ５０１のレーザ制御層５２１ａ〜５２１ｃ、ＤＦＢレーザ５０２のレーザ制御層５２２ａ〜５２２ｃ、及びＤＦＢレーザ５０４のレーザ制御層５２４ａ〜５２４ｃ、ＤＦＢレーザ５０５のレーザ制御層５２５ａ〜５２５ｃに２０ｍＡの電流を印加し、ＤＦＢレーザ５０６のレーザ制御層５２６ａ〜５２６ｃには電流を印加していない。各ＤＦＢレーザのレーザ制御層５２１ａ〜５２２ｃ、５２４ａ〜５２６ｃに予め印加する電流値の合計は、８０ｍＡであり、ＤＦＢレーザ５０５のレーザ活性層５１５に印加する予定の電流８０ｍＡと同じ値である。したがって、切替前後においてＤＦＢレーザ５０５周辺に発生する熱量の差を少なくすることができ、ＤＦＢレーザ５０５の熱補償を行うことができる。 3. When Thermal Compensation is Performed According to the Present Invention FIG. 8 shows set currents of the laser active layer and the laser control layer when the thermal compensation is performed by the method according to the present invention in the laser array 500 of FIG. First, the control device 570 applies a current of 80 mA to the laser active layers 513a to 513c of the DFB laser 503, and applies a current of 10 mA to the laser control layers 523a to 523c of the DFB laser 503 (channel 1). Here, in order to perform thermal compensation of each DFB laser, the control device 570 applies a current in advance to the laser control layers 521a to 522c and 524a to 526c of each DFB laser other than the DFB laser 503. However, it is not necessary to apply the current to all the laser control layers, and it is selected according to the current value applied to the active layer and the distance to the DFB laser to be used. In this method, the laser control layers 521 a to 521 c of the DFB laser 501, the laser control layers 522 a to 522 c of the DFB laser 502, the laser control layers 524 a to 524 c of the DFB laser 504, and the laser control layers 525 a to 525 c of the DFB laser 505 are used. A current of 20 mA was applied, and no current was applied to the laser control layers 526a to 526c of the DFB laser 506. The sum of the current values previously applied to the laser control layers 521a to 522c and 524a to 526c of each DFB laser is 80 mA, which is the same value as the current 80 mA to be applied to the laser active layer 515 of the DFB laser 505. Therefore, the difference in the amount of heat generated around the DFB laser 505 before and after switching can be reduced, and the DFB laser 505 can be compensated for heat.

次に、制御装置５７０は、ＤＦＢレーザ５０５のレーザ活性層５１５ａ〜５１５ｃに８０ｍＡの電流を流し、ＤＦＢレーザ５０５のレーザ制御層５２５ａ〜５２５ｃに１５ｍＡの電流を印加する（チャネル２）。ここで、各ＤＦＢレーザの熱補償を行うために、制御装置５７０は、ＤＦＢレーザ５０５以外の各ＤＦＢレーザのレーザ制御層５２１ａ〜５２４ｃ、５２６ａ〜５２６ｃのいずれかに予め電流を印加する。本方法においては、ＤＦＢレーザ５０１のレーザ制御層５２１ａ〜５２１ｃ、ＤＦＢレーザ５０２のレーザ制御層５２２ａ〜５２２ｃ、及びＤＦＢレーザ５０４のレーザ制御層５２４ａ〜５２４ｃに２０ｍＡ、ＤＦＢレーザ５０３のレーザ制御層５２３ａ〜５２３ｃに１５ｍＡの電流を印加し、ＤＦＢレーザ５０６のレーザ制御層５２６ａ〜５２６ｃには電流を印加していない。 Next, the control device 570 applies a current of 80 mA to the laser active layers 515a to 515c of the DFB laser 505, and applies a current of 15 mA to the laser control layers 525a to 525c of the DFB laser 505 (channel 2). Here, in order to perform thermal compensation of each DFB laser, the control device 570 applies a current in advance to any of the laser control layers 521a to 524c and 526a to 526c of each DFB laser other than the DFB laser 505. In this method, the laser control layers 521 a to 521 c of the DFB laser 501, the laser control layers 522 a to 522 c of the DFB laser 502, and the laser control layers 524 a to 524 c of the DFB laser 504 are 20 mA, and the laser control layers 523 a to 523 of the DFB laser 503 are used. A current of 15 mA is applied to 523c, and no current is applied to the laser control layers 526a to 526c of the DFB laser 506.

ここで、チャネル１とチャネル２とを１ｍｓごとに切替えた場合、本制御方法では、切り替え時間は２μｓであった。本制御方法においては、１．の熱補償を行わない場合及び２．従来の方法により熱補償を行った場合に対して、著しい切り替え時間の短縮を図ることができた。今回は６アレイの場合に関して記述したが、アレイ数が６以外の場合でも効果があるのは言うまでもない。 Here, when the channel 1 and the channel 2 are switched every 1 ms, in this control method, the switching time is 2 μs. In this control method, When no thermal compensation is performed and 2. Compared with the case where the thermal compensation is performed by the conventional method, the switching time can be remarkably shortened. Although the case of 6 arrays has been described this time, it goes without saying that it is effective even when the number of arrays is other than 6.

［実施例３］
図９は、本発明の実施例３にかかるレーザアレイ９００を示す上面図である。レーザアレイ９００は、電流制御型の波長可変レーザアレイであるＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイであり、半導体基板９１０と、半導体基板９１０上に設けられたレーザ活性層９１１ａ〜９１１ｃ、９１２ａ〜９１２ｃと、半導体基板９１０上に設けられたレーザ制御層９２１ａ〜９２１ｃ、９２２ａ〜９２２ｃとを備える。レーザ活性層９１１ａ〜９１１ｃとレーザ制御層９２１ａ〜９２１ｃとは、それぞれが基板上に設けられ、半導体基板９１０上において交互に配置されＤＦＢレーザ９０１を形成する。レーザ活性層９１２ａ〜９１２ｃとレーザ制御層９２２ａ〜９２２ｃとについても、半導体基板９１０上において交互に配置されＤＦＢレーザ９０２を形成する。ＤＦＢレーザ９０１及び９０２は、並列に配置されている。 [Example 3]
FIG. 9 is a top view showing a laser array 900 according to Embodiment 3 of the present invention. The laser array 900 is a TDA-DFB laser array that is a current-controlled tunable laser array, and includes a semiconductor substrate 910, laser active layers 911a to 911c and 912a to 912c provided on the semiconductor substrate 910, and a semiconductor substrate. 910 includes laser control layers 921a to 921c and 922a to 922c provided on 910. The laser active layers 911 a to 911 c and the laser control layers 921 a to 921 c are provided on the substrate, and are alternately arranged on the semiconductor substrate 910 to form the DFB laser 901. The laser active layers 912 a to 912 c and the laser control layers 922 a to 922 c are also alternately arranged on the semiconductor substrate 910 to form the DFB laser 902. The DFB lasers 901 and 902 are arranged in parallel.

また、レーザアレイ９００は、レーザアレイの熱補償用ヒータ９３１ａ〜９３１ｃ、９３２ａ〜９３２ｃ、９３３ａ〜９３３ｃと、レーザ活性層９１１ａ〜９１１ｃ、９１２ａ〜９１２ｃとそれぞれ接続された電極９４１、９４２と、レーザ制御層９２１ａ〜９２１ｃ、９２ａ〜９２２ｃとそれぞれ接続された電極９５１、９５２と、熱補償用ヒータ９３１ａ〜９３３ｃとそれぞれ接続された電極９６１〜９６３と、電極９４１、９４２に接続されたＤＡコンバータ９９１、９９２と、電極９５１、９５２、９６１〜９６３にそれぞれ接続されたＤＡコンバータ９７１〜９７５と、ＤＡコンバータ９９１、９９２、９７１〜９７５に接続された制御装置９９０とを備える。レーザ活性層９１１ａ〜９１１ｃはＤＡコンバータ９９１から電極９４１を介して制御装置９９０からの信号が変換された電流が印加されレーザ光を発振する。レーザ活性層９１２ａ〜９１２ｃもＤＡコンバータ９９２から電極９４２を介して制御装置９９０からの信号が変換された電流が印加されレーザ光を発振する。 The laser array 900 includes laser array heat compensation heaters 931a to 931c, 932a to 932c, 933a to 933c, electrodes 941 and 942 connected to the laser active layers 911a to 911c and 912a to 912c, respectively, and laser control. Electrodes 951 and 952 connected to the layers 921a to 921c and 92a to 922c, electrodes 961 to 963 connected to the heat compensation heaters 931a to 933c, respectively, and DA converters 991 and 992 connected to the electrodes 941 and 942 And DA converters 971 to 975 connected to electrodes 951, 952, and 961 to 963, respectively, and a control device 990 connected to DA converters 991, 992, and 971 to 975. The laser active layers 911 a to 911 c oscillate laser light when a current converted from a signal from the control device 990 is applied from the DA converter 991 through the electrode 941. The laser active layers 912a to 912c also oscillate laser light when a current converted from a signal from the control device 990 is applied from the DA converter 992 through the electrode 942.

レーザ制御層９２１ａ〜９２１ｃはＤＡコンバータ９７１から電極９５１を介して、制御装置９９０からの信号が変換された電流が印加され、屈折率を変化させることにより出力光の波長が制御される。レーザ制御層９２２ａ〜９２２ｃもＤＡコンバータ９７２から電極９５２を介して、制御装置９９０からの信号が変換された電流が印加され、屈折率を変化させることにより出力光の波長が制御される。熱補償用ヒータ９３１ａ〜９３３ｃは、それぞれＤＡコンバータ９７３〜９７５から電極９６１〜９６３を介して、制御装置９９０からの信号が変換された電流が印加され、各ＤＦＢレーザの温度変化を抑制する。 The laser control layers 921a to 921c are applied with a current converted from a signal from the control device 990 from the DA converter 971 through the electrode 951, and the wavelength of the output light is controlled by changing the refractive index. The laser control layers 922a to 922c are also applied with a current converted from the signal from the control device 990 from the DA converter 972 via the electrode 952, and the wavelength of the output light is controlled by changing the refractive index. The heat compensation heaters 931a to 933c are each applied with a current converted from a signal from the control device 990 from the DA converters 973 to 975 via the electrodes 961 to 963, and suppress the temperature change of each DFB laser.

また、レーザアレイ９００は、各ＤＦＢレーザからの出力光を導波する導波路９８１、９８２と、導波路９８１、９８２を導波した出力光を合波する光結合器であるＭＭＩ（多モード干渉）カプラ９８３と、最終段で出力光の強度を調整するＳＯＡ（半導体増幅器）９８４と、ＳＯＡ９８４からの出力光を導波して出力する導波路９８５と、ＳＯＡ９８４に接続された電極９６４とを備える。各ＤＦＢレーザの発振光は、後段に配置された導波路９８１、９８２を介してＭＭＩカプラ９８３により１つに合波され、ＳＯＡ９８４を経た後に、出力光として導波路９８５から出力される。ＳＯＡ９８４は、電極９６４を介して、外部から電流が供給される。 The laser array 900 includes waveguides 981 and 982 that guide the output light from each DFB laser, and an MMI (multimode interference) that is an optical coupler that combines the output light guided through the waveguides 981 and 982. ) A coupler 983, an SOA (semiconductor amplifier) 984 that adjusts the intensity of output light at the final stage, a waveguide 985 that guides and outputs the output light from the SOA 984, and an electrode 964 connected to the SOA 984. . The oscillation light of each DFB laser is combined into one by the MMI coupler 983 via the waveguides 981 and 982 disposed in the subsequent stage, and after passing through the SOA 984, is output from the waveguide 985 as output light. The SOA 984 is supplied with current from the outside via the electrode 964.

次に、本実施例におけるレーザアレイの発振光の波長制御の方法について、説明する。ＴＤＡ−ＤＦＢレーザアレイにおいて、波長を変更する場合、１のＤＦＢレーザから他のＤＦＢレーザに切り替えることにより発振光の波長を可変制御する。このとき切替先のＤＦＢレーザの近辺の熱補償用ヒータに予め電流を印加する。具体的には、複数のＤＦＢレーザのうち１つである第１のＤＦＢレーザの動作中に、動作中の第１のＤＦＢレーザの次に動作する第２のＤＦＢレーザのレーザ制御層と、第２のＤＦＢレーザのレーザ制御層に隣接する少なくとも１つの熱補償用ヒータに対して、制御装置９９０が、ＤＡコンバータから電流を印加することにより、第２のＤＦＢレーザの熱補償を行う。 Next, a method for controlling the wavelength of the oscillation light of the laser array in this embodiment will be described. When changing the wavelength in the TDA-DFB laser array, the wavelength of the oscillation light is variably controlled by switching from one DFB laser to another DFB laser. At this time, a current is applied in advance to the heat compensation heater in the vicinity of the DFB laser to be switched to. Specifically, during the operation of the first DFB laser that is one of the plurality of DFB lasers, the laser control layer of the second DFB laser that operates next to the operating first DFB laser, The controller 990 applies a current from a DA converter to at least one heat compensation heater adjacent to the laser control layer of the second DFB laser to perform heat compensation of the second DFB laser.

一つ一つの熱補償用ヒータには、ＤＡコンバータから出力する電流を印加する。ここで、レーザ制御層及び熱補償用ヒータに印加する電流は、ＤＡコンバータから出力された後に増幅器により増幅することもなく、また、ＤＡコンバータは増幅器を内蔵していないため、レーザ制御層に印加する電流は最大でも２０ｍＡ程度である。２のＤＦＢレーザのレーザ制御層及び熱補償用ヒータに印加する電流値の合計は、切替先のＤＦＢレーザの活性層に印加するよりも低い。 A current output from the DA converter is applied to each heat compensation heater. Here, the current applied to the laser control layer and the heat compensation heater is not amplified by the amplifier after being output from the DA converter, and since the DA converter does not have an amplifier built-in, it is applied to the laser control layer. The maximum current is about 20 mA. The sum of the current values applied to the laser control layer and the heat compensation heater of the DFB laser of 2 is lower than that applied to the active layer of the DFB laser at the switching destination.

切替先のＤＦＢレーザ周辺の熱補償用ヒータに予め電流を印加することにより、ＤＦＢレーザにおいて発生する発熱量を波長切替前後において一定とすることができるため、半導体基板における温度変化を抑制し、温度変化による屈折率変化を抑制する。 By applying a current in advance to the heat compensation heater around the switching destination DFB laser, the amount of heat generated in the DFB laser can be made constant before and after the wavelength switching. Suppresses changes in refractive index due to changes.

ここで、本発明のレーザアレイの発振光の周波数制御の例と、レーザアレイの熱補償を行わない場合及び従来技術により熱補償を行った例とを比較して説明する。 Here, an example of the frequency control of the oscillation light of the laser array of the present invention will be described in comparison with the case where the thermal compensation of the laser array is not performed and the example where the thermal compensation is performed by the conventional technique.

１．熱補償を行わない場合
図１０は、図９のレーザアレイ９００における、熱補償を行わない場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。まず、制御装置９９０は、ＤＦＢレーザ９０１のレーザ活性層９１１ａ〜９１１ｃに７０ｍＡの電流を流し、ＤＦＢレーザ９０１のレーザ制御層９２１ａ〜９２１ｃに１０ｍＡの電流を印加する（チャネル１）。このときのＤＦＢレーザ９０１の発振周波数は１９０．１ＴＨｚであった。次に、制御装置９９０は、ＤＦＢレーザ９０２のレーザ活性層９１２ａ〜９１２ｃに７０ｍＡの電流を流し、ＤＦＢレーザ９０２のレーザ制御層９２２ａ〜９２２ｃに１５ｍＡの電流を印加する（チャネル２）。このときのＤＦＢレーザ９０２の発振周波数は１９４．２ＴＨｚであった。 1. When Thermal Compensation is not Performed FIG. 10 shows set currents of the laser active layer and the laser control layer when thermal compensation is not performed in the laser array 900 of FIG. First, the control device 990 applies a current of 70 mA to the laser active layers 911a to 911c of the DFB laser 901, and applies a current of 10 mA to the laser control layers 921a to 921c of the DFB laser 901 (channel 1). At this time, the oscillation frequency of the DFB laser 901 was 190.1 THz. Next, the control device 990 applies a current of 70 mA to the laser active layers 912a to 912c of the DFB laser 902, and applies a current of 15 mA to the laser control layers 922a to 922c of the DFB laser 902 (channel 2). At this time, the oscillation frequency of the DFB laser 902 was 194.2 THz.

ここで、ＤＦＢレーザ９０１への電流印加（チャネル１）とＤＦＢレーザ９０２への電流印加（チャネル２）とを１ｍｓごとに切替え、切替えたときから目標周波数の１０ＧＨｚ内に入った時間を切り替え時間と定義した場合、本制御方法では、切り替え時間は１３μｓであった。 Here, the current application to the DFB laser 901 (channel 1) and the current application to the DFB laser 902 (channel 2) are switched every 1 ms, and the time within 10 GHz of the target frequency after the switching is defined as the switching time. When defined, in this control method, the switching time was 13 μs.

２．従来技術による熱補償を行った場合
図１１は、図９のレーザアレイ９００における、従来技術により熱補償を行った場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。まず、制御装置９９０は、ＤＦＢレーザ９０１のレーザ活性層９１１ａ〜９１１ｃに７０ｍＡの電流を印加し、ＤＦＢレーザ９０１のレーザ制御層９２１ａ〜９２１ｃに１０ｍＡの電流を印加する（チャネル１）。ここで、ＤＦＢレーザ９０１の次に電流印加を行うＤＦＢレーザ９０２の熱補償を行うために、制御装置９９０は、ＤＦＢレーザ９０２のレーザ制御層９２２ａ〜９２２ｃに対し、予め電流を印加する。この場合に印加する電流値は、ＤＦＢレーザ９０２のレーザ制御層９１２ａ〜９１２ｃに印加する予定の電流７０ｍＡと、レーザ制御層９２２ａ〜９２２ｃに印加する予定の電流１５ｍＡとの合計値８５ｍＡである。本方法においてはレーザ制御層に８５ｍＡの電流を印加しているが、８５ｍＡもの電流をレーザ制御層に印加する場合、レーザ制御層に接続されたＤＡコンバータのみからの出力電流だけでは足りず、ＤＡコンバータの後段に増幅器を置いて電流を増幅しなければならない。 2. FIG. 11 shows set currents of the laser active layer and the laser control layer in the laser array 900 of FIG. 9 when the thermal compensation is performed according to the conventional technique. First, the control device 990 applies a current of 70 mA to the laser active layers 911a to 911c of the DFB laser 901, and applies a current of 10 mA to the laser control layers 921a to 921c of the DFB laser 901 (channel 1). Here, in order to perform thermal compensation of the DFB laser 902 that applies current next to the DFB laser 901, the control device 990 applies a current to the laser control layers 922a to 922c of the DFB laser 902 in advance. The current value applied in this case is a total value of 85 mA of the current 70 mA to be applied to the laser control layers 912 a to 912 c of the DFB laser 902 and the current 15 mA to be applied to the laser control layers 922 a to 922 c. In this method, a current of 85 mA is applied to the laser control layer, but when a current of 85 mA is applied to the laser control layer, the output current from only the DA converter connected to the laser control layer is not sufficient. An amplifier must be placed after the converter to amplify the current.

次に、制御装置９９０は、ＤＦＢレーザ９０２のレーザ活性層９１２ａ〜９１２ｃに７０ｍＡの電流を流し、ＤＦＢレーザ９０２のレーザ制御層９２２ａ〜９２２ｃに１５ｍＡの電流を印加する（チャネル２）。ここで、ＤＦＢレーザ９０２の次に電流印加を行うＤＦＢレーザ９０１の熱補償を行うために、制御装置９９０は、ＤＦＢレーザ９０１のレーザ制御層９２１ａ〜９２１ｃに対し、予め電流を印加する。この場合に印加する電流値は、ＤＦＢレーザ９０１のレーザ制御層９１１ａ〜９１１ｃに印加する予定の電流７０ｍＡと、レーザ制御層９２１ａ〜９２１ｃに印加する予定の電流１０ｍＡとの合計値８０ｍＡである。 Next, the control device 990 applies a current of 70 mA to the laser active layers 912a to 912c of the DFB laser 902, and applies a current of 15 mA to the laser control layers 922a to 922c of the DFB laser 902 (channel 2). Here, in order to perform thermal compensation of the DFB laser 901 that applies current next to the DFB laser 902, the control device 990 applies a current to the laser control layers 921a to 921c of the DFB laser 901 in advance. The current value applied in this case is a total value of 80 mA of the current 70 mA to be applied to the laser control layers 911 a to 911 c of the DFB laser 901 and the current 10 mA to be applied to the laser control layers 921 a to 921 c.

ここで、チャネル１とチャネル２とを１ｍｓごとに切替えた場合、本制御方法では、切り替え時間は１１μｓであった。 Here, when the channel 1 and the channel 2 are switched every 1 ms, in this control method, the switching time is 11 μs.

３．本発明による熱補償を行った場合
図１２は、図９のレーザアレイ９００における、本発明にかかる方法により熱補償を行った場合のレーザ活性層及びレーザ制御層の設定電流である。まず、制御装置９９０は、ＤＦＢレーザ９０１のレーザ活性層９１１ａ〜９１１ｃに７０ｍＡの電流を流し、ＤＦＢレーザ９０１のレーザ制御層９２１ａ〜９２１ｃに１０ｍＡの電流を印加する（チャネル１）。ここで、ＤＦＢレーザ９０２の熱補償を行うために、制御装置９９０は、ＤＦＢレーザ９０２の脇に配置されている熱補償用ヒータ９３２ａ〜９３２ｃ、９３３ａ〜９３３ｃに予め電流を印加する。本実施例では、実施例１及び２と異なり各ＤＦＢレーザのレーザ制御層に電流を印加するものではなく、熱補償用ヒータに電流を印加するものであるが、熱補償用ヒータは熱発生効率が４倍であるため、レーザ制御層に印加する電流よりも少量の電流で効果を発揮する。本方法においては、熱補償用ヒータに１１．２５ｍＡの電流を印加しているが、１１．２５ｍＡの電流を熱補償用ヒータに印加する場合、熱補償用ヒータに接続されたＤＡコンバータから直接印加することができるため、ＤＡコンバータ後段には増幅器は必要ない。 3. When Thermal Compensation is Performed According to the Present Invention FIG. 12 shows set currents of the laser active layer and the laser control layer when the thermal compensation is performed by the method according to the present invention in the laser array 900 of FIG. First, the control device 990 applies a current of 70 mA to the laser active layers 911a to 911c of the DFB laser 901, and applies a current of 10 mA to the laser control layers 921a to 921c of the DFB laser 901 (channel 1). Here, in order to perform thermal compensation of the DFB laser 902, the control device 990 applies a current in advance to the heaters 932 a to 932 c and 933 a to 933 c arranged on the side of the DFB laser 902. In this embodiment, unlike the first and second embodiments, a current is not applied to the laser control layer of each DFB laser, but a current is applied to the heat compensation heater. Is 4 times, the effect is exhibited with a smaller amount of current than that applied to the laser control layer. In this method, a current of 11.25 mA is applied to the heat compensation heater, but when a current of 11.25 mA is applied to the heat compensation heater, it is directly applied from the DA converter connected to the heat compensation heater. Therefore, an amplifier is not required after the DA converter.

次に、制御装置９９０は、ＤＦＢレーザ９０２のレーザ活性層９１２ａ〜９１２ｃに７０ｍＡの電流を流し、ＤＦＢレーザ９０２のレーザ制御層９２２ａ〜９２２ｃに２０ｍＡの電流を印加する（チャネル２）。ここで、ＤＦＢレーザ９０１の熱補償を行うために、制御装置９９０は、ＤＦＢレーザ９０１の脇に配置されている熱補償用ヒータ９３１ａ〜９３１ｃ、９３２ａ〜９３２ｃに予め電流を印加する。本方法においては、熱補償用ヒータ９３１ａ〜９３１ｃ、９３２ａ〜９３２ｃに１０ｍＡの電流を印加している。 Next, the control device 990 applies a current of 70 mA to the laser active layers 912a to 912c of the DFB laser 902, and applies a current of 20 mA to the laser control layers 922a to 922c of the DFB laser 902 (channel 2). Here, in order to perform heat compensation of the DFB laser 901, the control device 990 applies a current in advance to the heat compensation heaters 931a to 931c and 932a to 932c arranged on the side of the DFB laser 901. In this method, a current of 10 mA is applied to the heat compensation heaters 931a to 931c and 932a to 932c.

ここで、チャネル１とチャネル２とを１ｍｓごとに切替えた場合、本制御方法では、切り替え時間は１μｓであった。本制御方法においては、１．の熱補償を行わない場合及び２．従来の方法により熱補償を行った場合に対して、著しい切り替え時間の短縮を図ることができた。今回は２アレイの場合に関して記述したが、アレイ数が２以外の場合でも効果があるのは言うまでもない。 Here, when the channel 1 and the channel 2 are switched every 1 ms, in this control method, the switching time is 1 μs. In this control method, When no thermal compensation is performed and 2. Compared with the case where the thermal compensation is performed by the conventional method, the switching time can be remarkably shortened. Although the case of two arrays has been described this time, it goes without saying that it is effective even when the number of arrays is other than two.

１００、５００、９００レーザアレイ
１０１〜１０６ＤＢＲレーザ
５０１〜５０６、９０１、９０２ＤＦＢレーザ
１１０、５１０、９１０半導体基板
１１１ａ〜１１６ｃ、５１１ａ〜５１６ｃ、９１１ａ〜９１１ｃ、９１２ａ〜９１２ｃレーザ活性層
１２１ａ〜１２６ｃ、５２１ａ〜５２６ｃ、９２１ａ〜９２１ｃ、９２２ａ〜９２２ｃレーザ制御層
１３１〜１３７、１４１〜１４６、５３１〜５３７、５４１〜５４６、９４１、９４２、９５１、９５２、９６１〜９６４電極
１５１〜１５６、１７１〜１７６、５５１〜５５６、５７１〜５７６、９７１〜９７５、９９１、９９２ＤＡコンバータ
１６１〜１６６、１６９、５６１〜５６６、５６９、９８１、９８２、９８５導波路
１６７、５６７、９８３ＭＭＩカプラ
１６８、５６８ＳＯＡ
１７０、５７０、９９０制御装置
９３１ａ〜９３１ｃ、９３２ａ〜９３２ｃ、９３３ａ〜９３３ｃ熱補償用ヒータ 100, 500, 900 Laser array 101-106 DBR laser 501-506, 901, 902 DFB laser 110, 510, 910 Semiconductor substrate 111a-116c, 511a-516c, 911a-911c, 912a-912c Laser active layer 121a-126c, 521a to 526c, 921a to 921c, 922a to 922c Laser control layers 131 to 137, 141 to 146, 531 to 537, 541 to 546, 941, 942, 951, 952, 961 to 964 Electrodes 151 to 156, 171 to 176, 551-556, 571-576, 971-975, 991, 992 DA converter 161-166, 169, 561-566, 569, 981, 982, 985 Waveguides 167, 567, 983 MMI couplers 168, 568 SOA
170, 570, 990 Controllers 931a to 931c, 932a to 932c, 933a to 933c Heat compensation heater

Claims

A plurality of current-controlled wavelength tunable lasers having an active layer and a control layer; a plurality of DA converters connected to each of the active layer and the control layer; and a control device connected to the plurality of DA converters A method for controlling the wavelength of the wavelength tunable laser array, wherein the output wavelength is variably controlled by switching the plurality of wavelength tunable lasers,
During the operation of the first wavelength tunable laser among the plurality of wavelength tunable lasers, the control layer of the second wavelength tunable laser that operates next to the first wavelength tunable laser, and the second wavelength tunable laser A method of performing thermal compensation of a wavelength tunable laser by applying a current from a DA converter to at least one adjacent control layer of a third wavelength tunable laser.

2. The thermal compensation of the wavelength tunable laser is performed by applying a current from a DA converter to a control region of the fourth wavelength tunable laser further adjacent to the third wavelength tunable laser. the method of.

Thermal compensation of the wavelength tunable laser is performed by applying a current from a DA converter to at least one thermal compensation heater formed adjacent to the control region of the second wavelength tunable laser. The method of claim 1.