JP2017103455A - Wavelength tunable laser device and control method of wavelength tunable laser - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength tunable laser device and a control method of a wavelength tunable laser by which frequency noises in the wavelength tunable laser can be decreased.SOLUTION: The wavelength tunable laser device includes: a wavelength tunable laser, a control part that controls to fix the oscillation conditions of the wavelength tunable laser; an extraction part that extracts a part of laser light emitted from the wavelength tunable laser; a polarized wave rotation part that rotates polarized waves of the laser light extracted by the extraction part within a range of 90°±5° and allows the rotated laser light to enter the wavelength tunable laser; and an adjusting part that adjusts the power of the laser light entering the wavelength tunable laser so as to decrease frequency noises of the laser light emitted from the wavelength tunable laser.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、波長可変レーザ装置および波長可変レーザの制御方法に関するものである。   The present invention relates to a wavelength tunable laser device and a wavelength tunable laser control method.

レーザ出力光を外部で反射させ、その戻り光をレーザに再入射させることでレーザ出力の周波数雑音を抑制する技術が開示されている(例えば、非特許文献1参照)。レーザ光出力を透過特性に波長依存性のあるフィルタを透過してモニタし、その出力をSG−DBRレーザの位相調整電流に負帰還することでレーザの線幅を低減する技術が開示されている(例えば、非特許文献2参照)。DFBレーザの出力光の偏波を回転させてDFBレーザに再入射させる技術が開示されている(例えば、非特許文献3参照)。   There has been disclosed a technique for suppressing frequency noise of laser output by reflecting laser output light outside and re-entering the return light into the laser (for example, see Non-Patent Document 1). A technique for reducing the laser line width by monitoring the laser light output through a filter having a wavelength-dependent transmission characteristic and negatively feeding the output back to the phase adjustment current of the SG-DBR laser is disclosed. (For example, refer nonpatent literature 2). A technique for rotating the polarization of output light of a DFB laser and re-entering the DFB laser is disclosed (for example, see Non-Patent Document 3).

“Optical Negative Feedback for Linewidth Reduction of Semiconductor Lasers”, IEEE Photon. Technol. Lett., Vol.27, pp340-343, 2015“Optical Negative Feedback for Linewidth Reduction of Semiconductor Lasers”, IEEE Photon. Technol. Lett., Vol.27, pp340-343, 2015 “Integrated Linewidth Reduction of a Tunable SG-DBR Laser”, CLEO2013,CTu1L.2“Integrated Linewidth Reduction of a Tunable SG-DBR Laser”, CLEO2013, CTu1L.2 “FM Noise and Spectral Linewidth Reduction by Incoherent Optical Negative Feedback”, IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, VOL. 27, NO. 2, FEBRUARY 1991“FM Noise and Spectral Linewidth Reduction by Incoherent Optical Negative Feedback”, IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, VOL. 27, NO. 2, FEBRUARY 1991

非特許文献1の技術では、良好な特性を得るためには、負帰還の光路長を厳密に制御する必要がある。非特許文献2の技術では、広帯域にわたって周波数雑音を低減することが困難である。非特許文献3の技術では、波長可変レーザにおいて負帰還する際に、周波数雑音を低減できない場合がある。   In the technique of Non-Patent Document 1, in order to obtain good characteristics, it is necessary to strictly control the optical path length of negative feedback. With the technique of Non-Patent Document 2, it is difficult to reduce frequency noise over a wide band. In the technique of Non-Patent Document 3, there are cases where frequency noise cannot be reduced when performing negative feedback in a wavelength tunable laser.

そこで、簡易な構成で波長可変レーザの周波数雑音を低減することができる、波長可変レーザ装置および波長可変レーザの制御方法を提供することを目的とする。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide a wavelength tunable laser device and a wavelength tunable laser control method capable of reducing the frequency noise of the wavelength tunable laser with a simple configuration.

本発明に係る波長可変レーザ装置は、波長可変レーザと、前記波長可変レーザの発振条件を固定する制御を行う制御部と、前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部と、前記抽出部によって抽出された前記レーザ光の偏波を90度±5度の範囲で回転させて前記波長可変レーザに入射する偏波回転部と、前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、前記波長可変レーザに入射される前記レーザ光のパワーを調整する調整部と、を備える。   A wavelength tunable laser device according to the present invention includes a wavelength tunable laser, a control unit that performs control for fixing an oscillation condition of the wavelength tunable laser, and an extraction unit that extracts a part of laser light emitted from the wavelength tunable laser. A polarization rotation unit that rotates the polarization of the laser light extracted by the extraction unit in a range of 90 ° ± 5 ° and enters the wavelength tunable laser, and a laser beam emitted from the wavelength tunable laser An adjustment unit that adjusts the power of the laser beam incident on the wavelength tunable laser so that the frequency noise of the laser is reduced.

上記発明によれば、簡易な構成で波長可変レーザの周波数雑音を低減することができる。   According to the above invention, the frequency noise of the wavelength tunable laser can be reduced with a simple configuration.

は実施例1に係る波長可変レーザ装置の全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device according to a first embodiment. 波長可変レーザの全体構成を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the whole wavelength variable laser composition. 実施例2に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device according to a second embodiment. 実施例3に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device according to a third embodiment. 実施例4に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device according to a fourth embodiment. 実施例5に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device according to a fifth embodiment. 実施例6に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device according to a sixth embodiment. 実施例7に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device according to a seventh embodiment. 実施例8に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device according to an eighth embodiment. 実施例9に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device according to Example 9. Si導波路デバイスのリング共振器の透過特性例を例示する図である。It is a figure which illustrates the example of the transmission characteristic of the ring resonator of Si waveguide device. 実施例9に係る波長可変レーザ装置の他の例を表すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating another example of the wavelength tunable laser device according to the ninth embodiment. 実施例10に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device according to Example 10. 実施例11に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device according to an eleventh embodiment.

[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)波長可変レーザ装置は、波長可変レーザと、前記波長可変レーザの発振条件を固定する制御を行う制御部と、前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部と、前記抽出部によって抽出された前記レーザ光の偏波を90度±5度の範囲で回転させて前記波長可変レーザに入射する偏波回転部と、前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、前記波長可変レーザに入射される前記レーザ光のパワーを調整する調整部と、を備える。
(2)前記抽出部は、前記波長可変レーザから出射される出力光の一部を反射するミラーであり、前記偏波回転部は、前記波長可変レーザと前記ミラーとの間に配置された1/4波長板としてもよい。
(3)前記調整部は、前記波長可変レーザにモノリシックに集積された光増幅器または減衰器としてもよい。
(4)前記波長可変レーザは、水平共振器であり、前記波長可変レーザの両出射端面はAR膜で覆われていてもよい。
(5)前記抽出部から前記波長可変レーザに至る光路に、光損失に周波数依存性を有する損失部を備えていてもよい。
(6)前記損失部によって光損失した光の強度を検出する検出部を備え、前記調整部は、前記検出部の検出結果に応じて前記パワーを調整してもよい。
(7)前記検出部の検出結果を用いて、前記波長可変レーザの出力波長を調整する波長調整部を備えていてもよい。
(8)前記損失部は、エタロンとしてもよい。
(9)前記損失部の光損失を調整する損失調整部を備えていてもよい。
(10)前記調整部は、リング共振器としてもよい。
(11)前記リング共振器の温度を制御する温度制御部を備えていてもよい。
(12)前記偏波回転部は、45°偏光子を2つのλ/4波長板で挟んだ構成を有していてもよい。
(13)波長可変レーザの制御方法は、波長可変レーザの発振条件を固定する制御を行い、前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出し、抽出された前記レーザ光の偏波を90度±5度の範囲で回転させて前記波長可変レーザに入射し、前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、前記波長可変レーザに入射される前記レーザ光のパワーを調整する。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, the contents of the embodiments of the present invention will be listed and described.
(1) A wavelength tunable laser device includes a wavelength tunable laser, a control unit that performs control to fix an oscillation condition of the wavelength tunable laser, and an extraction unit that extracts a part of laser light emitted from the wavelength tunable laser. A polarization rotation unit that rotates the polarization of the laser light extracted by the extraction unit within a range of 90 ° ± 5 ° and enters the wavelength tunable laser, and a laser beam emitted from the wavelength tunable laser. An adjustment unit that adjusts the power of the laser beam incident on the wavelength tunable laser so that frequency noise is reduced.
(2) The extraction unit is a mirror that reflects a part of output light emitted from the wavelength tunable laser, and the polarization rotation unit is disposed between the wavelength tunable laser and the mirror. It is good also as a / 4 wavelength plate.
(3) The adjustment unit may be an optical amplifier or an attenuator monolithically integrated in the wavelength tunable laser.
(4) The wavelength tunable laser may be a horizontal resonator, and both emission end faces of the wavelength tunable laser may be covered with an AR film.
(5) An optical path from the extraction unit to the wavelength tunable laser may include a loss unit having frequency dependence on optical loss.
(6) A detection unit that detects the intensity of light lost by the loss unit may be provided, and the adjustment unit may adjust the power according to a detection result of the detection unit.
(7) You may provide the wavelength adjustment part which adjusts the output wavelength of the said wavelength variable laser using the detection result of the said detection part.
(8) The loss part may be an etalon.
(9) You may provide the loss adjustment part which adjusts the optical loss of the said loss part.
(10) The adjustment unit may be a ring resonator.
(11) You may provide the temperature control part which controls the temperature of the said ring resonator.
(12) The polarization rotation unit may have a configuration in which a 45 ° polarizer is sandwiched between two λ / 4 wavelength plates.
(13) The control method of the wavelength tunable laser performs control to fix the oscillation condition of the wavelength tunable laser, extracts a part of the laser light emitted from the wavelength tunable laser, and polarizes the extracted laser light Is incident on the tunable laser so that the frequency noise of the laser light emitted from the tunable laser is reduced. Adjust the light power.

[本願発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態に係る波長可変レーザ装置および波長可変レーザの制御方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[Details of the embodiment of the present invention]
Specific examples of a wavelength tunable laser device and a wavelength tunable laser control method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included.

図1は、実施例1に係る波長可変レーザ装置100の全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、波長可変レーザ装置100は、レーザデバイスとして、波長を制御可能な半導体レーザである波長可変レーザ30(波長可変半導体レーザ)を備えている。本実施例の波長可変レーザ30は、レーザ領域(共振器)にSOA(Semiconductor Optical Amplifier)がモノリシックに集積化された構造を有している。このSOAは、光出力制御部として機能する。SOAは、光出力の強度を任意に増減させることができる。また光出力の強度を実質的にゼロに制御することもできる。また、波長可変レーザ30は、パッケージ内に収容されていてもよい。   FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the wavelength tunable laser apparatus 100 includes a wavelength tunable laser 30 (wavelength tunable semiconductor laser) that is a semiconductor laser capable of controlling the wavelength as a laser device. The wavelength tunable laser 30 of this embodiment has a structure in which a SOA (Semiconductor Optical Amplifier) is monolithically integrated in a laser region (resonator). This SOA functions as a light output control unit. The SOA can arbitrarily increase or decrease the intensity of light output. It is also possible to control the light output intensity to be substantially zero. The wavelength tunable laser 30 may be accommodated in a package.

さらに、波長可変レーザ装置100は、スプリッタ31,32、受光素子33、コントローラ34、減衰器(VOA:Variable Optical Attenuator)35、スプリッタ36、受光素子37、コントローラ38、ミラー39、半波長板(HWP:Half-wave Plate)40、電流供給部41などを備える。   Furthermore, the wavelength tunable laser device 100 includes a splitter 31, 32, a light receiving element 33, a controller 34, an attenuator (VOA) 35, a splitter 36, a light receiving element 37, a controller 38, a mirror 39, a half-wave plate (HWP). : Half-wave plate) 40, current supply unit 41, and the like.

図2は、本実施例における波長可変レーザ30の全体構成を示す模式的断面図である。図2に示すように、波長可変レーザ30は、SG−DFB(Sampled Grating Distributed Feedback)領域Aと、CSG−DBR(Chirped Sampled Grating Distributed Bragg Reflector)領域Bと、SOA(Semiconductor Optical Amplifier)領域Cとを備える。すなわち、波長可変レーザ30は、半導体構造内に波長選択ミラーを有するレーザである。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of the wavelength tunable laser 30 in the present embodiment. As shown in FIG. 2, the wavelength tunable laser 30 includes a SG-DFB (Sampled Grafted Distributed Feedback) region A, a CSG-DBR (Chired Sampled Distilled Dielectric Reflector) region, an Ac, and an Amplified Bragg Reflector (B) region. Is provided. That is, the wavelength tunable laser 30 is a laser having a wavelength selection mirror in a semiconductor structure.

一例として、波長可変レーザ30において、フロント側からリア側にかけて、SOA領域C、SG−DFB領域A、CSG−DBR領域Bがこの順に配置されている。SG−DFB領域Aは、利得を有しサンプルドグレーティングを備える。CSG−DBR領域Bは、利得を有さずにサンプルドグレーティングを備える。SG−DFB領域AおよびCSG−DBR領域Bが図1のレーザ領域に相当し、SOA領域Cが図1のSOA領域に相当する。   As an example, in the wavelength tunable laser 30, the SOA region C, the SG-DFB region A, and the CSG-DBR region B are arranged in this order from the front side to the rear side. The SG-DFB region A has a gain and includes a sampled grating. The CSG-DBR region B has a sampled grating without gain. SG-DFB region A and CSG-DBR region B correspond to the laser region in FIG. 1, and SOA region C corresponds to the SOA region in FIG.

SG−DFB領域Aは、基板1上に、下クラッド層2、活性層3、上クラッド層6、コンタクト層7、および電極8が積層された構造を有する。CSG−DBR領域Bは、基板1上に、下クラッド層2、光導波層4、上クラッド層6、絶縁膜9、および複数のヒータ10が積層された構造を有する。各ヒータ10には、電源電極11およびグランド電極12が設けられている。SOA領域Cは、基板1上に、下クラッド層2、光増幅層19、上クラッド層6、コンタクト層20、および電極21が積層された構造を有する。   The SG-DFB region A has a structure in which a lower cladding layer 2, an active layer 3, an upper cladding layer 6, a contact layer 7, and an electrode 8 are stacked on a substrate 1. The CSG-DBR region B has a structure in which a lower cladding layer 2, an optical waveguide layer 4, an upper cladding layer 6, an insulating film 9, and a plurality of heaters 10 are stacked on a substrate 1. Each heater 10 is provided with a power supply electrode 11 and a ground electrode 12. The SOA region C has a structure in which a lower cladding layer 2, an optical amplification layer 19, an upper cladding layer 6, a contact layer 20, and an electrode 21 are stacked on a substrate 1.

SG−DFB領域A、CSG−DBR領域BおよびSOA領域Cにおいて、基板1、下クラッド層2、および上クラッド層6は、一体的に形成されている。活性層3、光導波層4、および光増幅層19は、同一面上に形成されている。SG−DFB領域AとCSG−DBR領域Bとの境界は、活性層3と光導波層4との境界と対応している。   In the SG-DFB region A, CSG-DBR region B, and SOA region C, the substrate 1, the lower cladding layer 2, and the upper cladding layer 6 are integrally formed. The active layer 3, the optical waveguide layer 4, and the optical amplification layer 19 are formed on the same surface. The boundary between the SG-DFB region A and the CSG-DBR region B corresponds to the boundary between the active layer 3 and the optical waveguide layer 4.

SOA領域C側における基板1、下クラッド層2、光増幅層19および上クラッド層6の端面には、端面膜16が形成されている。本実施例では、端面膜16は無反射(AR:Anti Reflection)膜である。端面膜16は、波長可変レーザ30のフロント側端面として機能する。CSG−DBR領域B側における基板1、下クラッド層2、光導波層4、および上クラッド層6の端面には、端面膜17が形成されている。本実施例では、端面膜17はAR膜である。端面膜17は、波長可変レーザ30のリア側端面として機能する。   An end face film 16 is formed on end faces of the substrate 1, the lower clad layer 2, the optical amplifying layer 19, and the upper clad layer 6 on the SOA region C side. In this embodiment, the end face film 16 is an anti-reflection (AR) film. The end face film 16 functions as a front side end face of the wavelength tunable laser 30. An end face film 17 is formed on end faces of the substrate 1, the lower clad layer 2, the optical waveguide layer 4, and the upper clad layer 6 on the CSG-DBR region B side. In this embodiment, the end face film 17 is an AR film. The end face film 17 functions as a rear side end face of the wavelength tunable laser 30.

基板1は、例えば、n型InPからなる結晶基板である。下クラッド層2はn型、上クラッド層6はp型であり、それぞれ例えばInPによって構成される。下クラッド層2および上クラッド層6は、活性層3、光導波層4、および光増幅層19を上下で光閉込めしている。   The substrate 1 is a crystal substrate made of n-type InP, for example. The lower cladding layer 2 is n-type, and the upper cladding layer 6 is p-type, and each is made of, for example, InP. The lower cladding layer 2 and the upper cladding layer 6 confine the active layer 3, the optical waveguide layer 4, and the optical amplification layer 19 in the upper and lower directions.

活性層3は、利得を有する半導体により構成されている。活性層3は、例えば量子井戸構造を有しており、例えばGa0.32In0.68As0.920.08(厚さ5nm)からなる井戸層と、Ga0.22In0.78As0.470.53(厚さ10nm)からなる障壁層が交互に積層された構造を有する。光導波層4は、例えばバルク半導体層で構成することができ、例えばGa0.22In0.78As0.470.53によって構成することができる。本実施例においては、光導波層4は、活性層3よりも大きいエネルギギャップを有する。 The active layer 3 is composed of a semiconductor having a gain. The active layer 3 has, for example, a quantum well structure, for example, a well layer made of Ga 0.32 In 0.68 As 0.92 P 0.08 (thickness 5 nm), Ga 0.22 In 0. It has a structure in which barrier layers made of 78 As 0.47 P 0.53 (thickness 10 nm) are alternately stacked. The optical waveguide layer 4 can be composed of, for example, a bulk semiconductor layer, and can be composed of, for example, Ga 0.22 In 0.78 As 0.47 P 0.53 . In this embodiment, the optical waveguide layer 4 has a larger energy gap than the active layer 3.

光増幅層19は、電極21からの電流注入によって利得が与えられ、それによって光増幅をなす領域である。光増幅層19は、例えば量子井戸構造で構成することができ、例えばGa0.35In0.65As0.990.01(厚さ5nm)の井戸層とGa0.15In0.85As0.320.68(厚さ10nm)の障壁層が交互に積層された構造とすることができる。また、他の構造として、例えばGa0.44In0.56As0.950.05からなるバルク半導体を採用することもできる。なお、光増幅層19と活性層3とを同じ材料で構成することもできる。 The optical amplification layer 19 is a region to which gain is given by current injection from the electrode 21, thereby performing optical amplification. The optical amplifying layer 19 can be configured by, for example, a quantum well structure. For example, a well layer of Ga 0.35 In 0.65 As 0.99 P 0.01 (thickness 5 nm) and a Ga 0.15 In 0. A structure in which barrier layers of 85 As 0.32 P 0.68 (thickness 10 nm) are alternately stacked can be employed. Further, as another structure, for example, a bulk semiconductor made of Ga 0.44 In 0.56 As 0.95 P 0.05 can be adopted. Note that the optical amplification layer 19 and the active layer 3 can be made of the same material.

コンタクト層7,20は、例えばp型Ga0.47In0.53As結晶によって構成することができる。絶縁膜9は、窒化シリコン膜(SiN)または酸化シリコン膜(SiO)からなる保護膜である。ヒータ10は、チタンタングステン(TiW)で構成された薄膜抵抗体である。ヒータ10のそれぞれは、CSG−DBR領域Bの複数のセグメントにまたがって形成されていてもよい。 The contact layers 7 and 20 can be composed of, for example, p-type Ga 0.47 In 0.53 As crystal. The insulating film 9 is a protective film made of a silicon nitride film (SiN) or a silicon oxide film (SiO). The heater 10 is a thin film resistor made of titanium tungsten (TiW). Each of the heaters 10 may be formed across a plurality of segments of the CSG-DBR region B.

電極8,21、電源電極11およびグランド電極12は、金(Au)等の導電性材料からなる。基板1の下部には、裏面電極15が形成されている。裏面電極15は、SG−DFB領域A、CSG−DBR領域BおよびSOA領域Cにまたがって形成されている。   The electrodes 8, 21, the power supply electrode 11, and the ground electrode 12 are made of a conductive material such as gold (Au). A back electrode 15 is formed at the bottom of the substrate 1. The back electrode 15 is formed across the SG-DFB region A, the CSG-DBR region B, and the SOA region C.

端面膜16および端面膜17は、1.0%以下の反射率を有するAR膜であり、実質的にその端面が無反射となる特性を有する。AR膜は、例えばMgFおよびTiONからなる誘電体膜で構成することができる。なお、本実施例ではレーザの両端がAR膜であったが、端面膜17を有意の反射率を持つ反射膜で構成する場合もある。図2における端面膜17に接する半導体に光吸収層を備えた構造を設けた場合、端面膜17に有意の反射率を持たせることで、端面膜17から外部に漏洩する光出力を抑制することができる。有意の反射率としては、たとえば10%以上の反射率である。なお、ここで反射率とは、半導体レーザ内部に対する反射率を指す。 The end face film 16 and the end face film 17 are AR films having a reflectance of 1.0% or less, and have characteristics that their end faces are substantially non-reflective. The AR film can be composed of a dielectric film made of, for example, MgF 2 and TiON. In this embodiment, both ends of the laser are AR films, but the end face film 17 may be formed of a reflective film having a significant reflectance. In the case where a structure having a light absorption layer is provided in the semiconductor in contact with the end face film 17 in FIG. 2, the light output leaking to the outside from the end face film 17 is suppressed by giving the end face film 17 a significant reflectance. Can do. A significant reflectance is, for example, a reflectance of 10% or more. Here, the reflectance refers to the reflectance with respect to the inside of the semiconductor laser.

回折格子(コルゲーション)18は、SG−DFB領域AおよびCSG−DBR領域Bの下クラッド層2に所定の間隔を空けて複数箇所に形成されている。それにより、SG−DFB領域AおよびCSG−DBR領域Bにサンプルドグレーティングが形成される。SG−DFB領域AおよびCSG−DBR領域Bにおいて、下クラッド層2に複数のセグメントが設けられている。ここでセグメントとは、回折格子18が設けられている回折格子部と回折格子18が設けられていないスペース部とが1つずつ連続する領域のことをいう。すなわち、セグメントとは、両端が回折格子部によって挟まれたスペース部と回折格子部とが連結された領域のことをいう。回折格子18は、下クラッド層2とは異なる屈折率の材料で構成されている。下クラッド層2がInPの場合、回折格子を構成する材料として、例えばGa0.22In0.78As0.470.53を用いることができる。 The diffraction grating (corrugation) 18 is formed at a plurality of positions with a predetermined interval in the lower cladding layer 2 of the SG-DFB region A and the CSG-DBR region B. Thereby, sampled gratings are formed in the SG-DFB region A and the CSG-DBR region B. In the SG-DFB region A and the CSG-DBR region B, the lower cladding layer 2 is provided with a plurality of segments. Here, the segment refers to a region in which a diffraction grating portion where the diffraction grating 18 is provided and a space portion where the diffraction grating 18 is not provided are continuous one by one. That is, a segment refers to a region where a space part sandwiched between both ends by a diffraction grating part and the diffraction grating part are connected. The diffraction grating 18 is made of a material having a refractive index different from that of the lower cladding layer 2. When the lower cladding layer 2 is InP, for example, Ga 0.22 In 0.78 As 0.47 P 0.53 can be used as a material constituting the diffraction grating.

回折格子18は、2光束干渉露光法を使用したパターニングにより形成することができる。回折格子18の間に位置するスペース部は、回折格子18のパターンをレジストに露光した後、スペース部に相当する位置に再度露光を施すことで実現できる。SG−DFB領域Aにおける回折格子18のピッチと、CSG−DBR領域Bにおける回折格子18のピッチとは、同一でもよく、異なっていてもよい。本実施例においては、一例として、両ピッチは同一に設定してある。また、各セグメントにおいて、回折格子18は同じ長さを有していてもよく、異なる長さを有していてもよい。また、SG−DFB領域Aの各回折格子18が同じ長さを有し、CSG−DBR領域Bの各回折格子18が同じ長さを有し、SG−DFB領域AとCSG−DBR領域Bとで回折格子18の長さが異なっていてもよい。   The diffraction grating 18 can be formed by patterning using a two-beam interference exposure method. The space portion located between the diffraction gratings 18 can be realized by exposing the pattern of the diffraction grating 18 to the resist and then exposing the position corresponding to the space portion again. The pitch of the diffraction grating 18 in the SG-DFB region A and the pitch of the diffraction grating 18 in the CSG-DBR region B may be the same or different. In this embodiment, as an example, both pitches are set to be the same. Moreover, in each segment, the diffraction grating 18 may have the same length or may have a different length. Further, each diffraction grating 18 in the SG-DFB region A has the same length, each diffraction grating 18 in the CSG-DBR region B has the same length, and the SG-DFB region A and the CSG-DBR region B The length of the diffraction grating 18 may be different.

SG−DFB領域Aにおいては、各セグメントの光学長が実質的に同一となっている。CSG−DBR領域Bにおいては、少なくとも2つのセグメントの光学長が、互いに異なって形成されている。それにより、CSG−DBR領域Bの波長特性のピーク同士の強度は、波長依存性を有するようになる。SG−DFB領域Aのセグメントの平均光学長とCSG−DBR領域Bのセグメントの平均光学長は異なっている。このように、SG−DFB領域A内のセグメントおよびCSG−DBR領域Bのセグメントが波長可変レーザ30内においてレーザ領域(共振器)を構成する。   In the SG-DFB region A, the optical length of each segment is substantially the same. In the CSG-DBR region B, the optical lengths of at least two segments are different from each other. Thereby, the intensity | strength of the peak of the wavelength characteristic of CSG-DBR area | region B comes to have wavelength dependence. The average optical length of the segment in the SG-DFB region A and the average optical length of the segment in the CSG-DBR region B are different. As described above, the segment in the SG-DFB region A and the segment in the CSG-DBR region B form a laser region (resonator) in the wavelength tunable laser 30.

SG−DFB領域AおよびCSG−DBR領域Bそれぞれの内部においては、反射した光が互いに干渉する。SG−DFB領域Aには活性層3が設けられており、キャリア注入されると、ピーク強度がほぼ揃った、所定の波長間隔を有する離散的な利得スペクトルが生成される。また、CSG−DBR領域Bにおいては、ピーク強度が異なる、所定の波長間隔を有する離散的な反射スペクトルが生成される。SG−DFB領域AおよびCSG−DBR領域Bにおける波長特性のピーク波長の間隔は異なっている。これら波長特性の組み合わせによって生じるバーニア効果を利用して、発振条件を満たす波長を選択することができる。   In each of the SG-DFB region A and the CSG-DBR region B, the reflected lights interfere with each other. The active layer 3 is provided in the SG-DFB region A. When carriers are injected, a discrete gain spectrum having a predetermined wavelength interval with substantially uniform peak intensity is generated. In the CSG-DBR region B, a discrete reflection spectrum having a predetermined wavelength interval with a different peak intensity is generated. The intervals between the peak wavelengths of the wavelength characteristics in the SG-DFB region A and the CSG-DBR region B are different. A wavelength satisfying the oscillation condition can be selected using the vernier effect generated by the combination of these wavelength characteristics.

電流供給部41は、電極8および各電源電極11に、指定された発振波長に応じた電流を供給する。それにより、波長可変レーザ30は、指定された波長でレーザ発振する。電流供給部41は、波長可変レーザ30が指定された波長でレーザ発振されていれば、供給電流を一定に制御する。それにより、波長可変レーザ30のレーザ領域(共振器)の発振条件が固定される。   The current supply unit 41 supplies a current corresponding to a specified oscillation wavelength to the electrode 8 and each power supply electrode 11. Thereby, the wavelength tunable laser 30 oscillates at a designated wavelength. The current supply unit 41 controls the supply current to be constant if the wavelength tunable laser 30 is laser-oscillated at the designated wavelength. Thereby, the oscillation condition of the laser region (resonator) of the wavelength tunable laser 30 is fixed.

再度、図1を参照し、スプリッタ31は、波長可変レーザ30のフロント側から出射される垂直光を分岐する。垂直光は、活性層3、光導波層4および光増幅層19に平行な偏光方向を有し、波長可変レーザ30の半導体層の積層方向に対して垂直な偏光方向を有する。分岐された一方の垂直光の一部は、スプリッタ32を透過して受光素子33によって受光される。受光素子33は、受光パワーに応じて電気信号をコントローラ34に送信する。スプリッタ31の分岐率およびスプリッタ32の反射率(透過率)は、一定である。それにより、コントローラ34は、波長可変レーザ30から出力される垂直光のパワーを検出することができる。コントローラ34は、垂直光のパワーが所望値になるように、SOA領域Cの増幅率を調整する。すなわち、コントローラ34は、APC(Automatic Power Control)制御を行う。   Referring again to FIG. 1, the splitter 31 branches the vertical light emitted from the front side of the wavelength tunable laser 30. The perpendicular light has a polarization direction parallel to the active layer 3, the optical waveguide layer 4, and the optical amplification layer 19, and has a polarization direction perpendicular to the stacking direction of the semiconductor layers of the wavelength tunable laser 30. A part of one of the branched vertical lights passes through the splitter 32 and is received by the light receiving element 33. The light receiving element 33 transmits an electrical signal to the controller 34 in accordance with the received light power. The branching rate of the splitter 31 and the reflectance (transmittance) of the splitter 32 are constant. Thereby, the controller 34 can detect the power of the vertical light output from the wavelength tunable laser 30. The controller 34 adjusts the amplification factor of the SOA region C so that the power of vertical light becomes a desired value. That is, the controller 34 performs APC (Automatic Power Control) control.

スプリッタ32によって反射された垂直光は、減衰器35に入射する。減衰器35は、入射した垂直光のパワーを減衰し、スプリッタ36に入射する。スプリッタ36に入射した垂直光の一部は、スプリッタ36を透過して受光素子37によって受光される。受光素子37は、受光パワーに応じて電気信号をコントローラ38に送信する。スプリッタ36の反射率(透過率)は、一定である。それにより、コントローラ38は、減衰器35から出力される垂直光のパワーを検出することができる。コントローラ38は、減衰器35から出力される垂直光のパワーが所望値になるように、減衰器35の減衰率を調整する。スプリッタ36によって反射した垂直光は、ミラー39によって反射され、半波長板40に入射する。半波長板40は、垂直光の偏波を90度回転させることで水平光に変換し、波長可変レーザ30のリア側から再入射させる。   The vertical light reflected by the splitter 32 enters the attenuator 35. The attenuator 35 attenuates the power of the incident vertical light and enters the splitter 36. Part of the vertical light incident on the splitter 36 passes through the splitter 36 and is received by the light receiving element 37. The light receiving element 37 transmits an electrical signal to the controller 38 in accordance with the received light power. The reflectance (transmittance) of the splitter 36 is constant. Thereby, the controller 38 can detect the power of the vertical light output from the attenuator 35. The controller 38 adjusts the attenuation rate of the attenuator 35 so that the power of the vertical light output from the attenuator 35 becomes a desired value. The vertical light reflected by the splitter 36 is reflected by the mirror 39 and enters the half-wave plate 40. The half-wave plate 40 converts the polarized light of the vertical light into horizontal light by rotating it by 90 degrees, and makes it re-enter from the rear side of the wavelength tunable laser 30.

本実施例においては、スプリッタ31、スプリッタ32、減衰器35、スプリッタ36、受光素子37、コントローラ38、ミラー39および半波長板40によって、偏波回転光負帰還(PROF:Polarization Rotated Optical Feedback)ループが形成される。   In this embodiment, a polarization rotation optical feedback (PROF) loop is formed by the splitter 31, the splitter 32, the attenuator 35, the splitter 36, the light receiving element 37, the controller 38, the mirror 39, and the half-wave plate 40. Is formed.

波長可変レーザ30の光出力における周波数揺らぎΔvの支配要因は、レーザ領域(共振器)内のキャリア密度揺らぎΔNである。周波数揺らぎΔvとキャリア密度揺らぎΔNとの関係は、例えば下記式(1)で与えられる。下記式(1)において、αはアルファパラメータ、Γは光閉じ込め係数、vは光の群速度、aは微分利得である。
Δv=(α/4π)・ΓvaΔN (1)
The dominant factor of the frequency fluctuation Δv in the optical output of the wavelength tunable laser 30 is the carrier density fluctuation ΔN in the laser region (resonator). The relationship between the frequency fluctuation Δv and the carrier density fluctuation ΔN is given by, for example, the following formula (1). In formula (1), alpha alpha parameter, gamma optical confinement coefficient, v g is the group velocity of light, a is a derivative gain.
Δv = (α / 4π) · Γv g aΔN (1)

上記式(1)によれば、周波数揺らぎΔvを抑制するためには、キャリア密度揺らぎΔNを抑制する、あるいは周波数揺らぎΔvに応じて、その揺らぎが小さくなる方向にキャリア密度を調整することが重要である。ここで、波長可変レーザ30から出射される垂直光の偏波を90度回転させて水平光とし、当該水平光をレーザ領域(共振器)に戻すことによって、キャリア密度に関するレート方程式により戻り光の強さに応じてキャリア密度を増大または減少させることができる。これは、(キャリア密度増→フォトン密度増→光出力増→戻り光増→フォトン密度増→キャリア密度減)という負帰還制御が働くことによる。   According to the above formula (1), in order to suppress the frequency fluctuation Δv, it is important to suppress the carrier density fluctuation ΔN, or to adjust the carrier density in the direction in which the fluctuation decreases according to the frequency fluctuation Δv. It is. Here, the polarized light of the vertical light emitted from the wavelength tunable laser 30 is rotated by 90 degrees to be horizontal light, and the horizontal light is returned to the laser region (resonator) so that the return light can be expressed by the rate equation related to the carrier density. Depending on the strength, the carrier density can be increased or decreased. This is because the negative feedback control of (increased carrier density → increased photon density → increased light output → increased return light → increased photon density → decreased carrier density) works.

水平光の戻り光はレーザ発振の垂直光とは干渉しないため、フォトン密度および光位相に関するレート方程式には影響を与えない。そのため、垂直光を戻り光とする場合と比較して、安定したレーザ発振が得られる。なお、レーザ領域が水平共振器を備える端面出射型レーザの場合、垂直光の閾値利得と水平光の閾値利得との間には大きな差があるため、水平光でのレーザ発振が抑制される。   Since the return light of the horizontal light does not interfere with the vertical light of the laser oscillation, it does not affect the rate equation regarding the photon density and the optical phase. Therefore, stable laser oscillation can be obtained as compared with the case where vertical light is used as return light. Note that in the case of an edge-emitting laser in which the laser region includes a horizontal resonator, there is a large difference between the threshold gain of vertical light and the threshold gain of horizontal light, so that laser oscillation with horizontal light is suppressed.

本実施例においては、コントローラ38は、波長可変レーザ30のフロントから出射される垂直光の周波数雑音が小さくなるように、好ましくは最小となるように、帰還される水平光のパワーを一定に制御する。すなわち、コントローラ38は、帰還される水平光のパワーに対して、APC(Automatic Power Control)制御を行う。それにより、安定したレーザ発振を得つつ、発振するレーザ光の周波数揺らぎを抑制することができる。なお、帰還すべき水平光のパワーは、事前に測定しておくことができる。また、波長可変レーザでは発振条件が変更され得る。しかしながら、本実施例のように電流供給部41によって波長可変レーザ30の発振条件を固定する制御が行われるため、水平光を帰還することで安定したレーザ発振を得ることができる。   In the present embodiment, the controller 38 controls the power of the returned horizontal light to be constant so that the frequency noise of the vertical light emitted from the front of the wavelength tunable laser 30 is preferably minimized. To do. That is, the controller 38 performs APC (Automatic Power Control) control on the returned horizontal light power. Accordingly, it is possible to suppress the frequency fluctuation of the oscillating laser light while obtaining stable laser oscillation. Note that the power of horizontal light to be returned can be measured in advance. In addition, the oscillation condition can be changed in the wavelength tunable laser. However, since the current supply unit 41 controls to fix the oscillation condition of the wavelength tunable laser 30 as in this embodiment, stable laser oscillation can be obtained by feeding back horizontal light.

なお、波長可変レーザ30は波長可変レーザであるため、周波数雑音レベルは波長によって異なる場合がある。そこで、帰還パワーは、波長毎に最適に設定されることが好ましい。テーブルに、出力波長と関連付けて帰還パワーが格納されていてもよい。   Since the wavelength tunable laser 30 is a wavelength tunable laser, the frequency noise level may vary depending on the wavelength. Therefore, the feedback power is preferably set optimally for each wavelength. The table may store feedback power in association with the output wavelength.

波長可変レーザ30の両端面には、無反射(Anti-reflection)膜が形成されているため、波長可変レーザ30とPROFループとの間で発生するレーザ領域以外の共振が抑制される。   Since anti-reflection films are formed on both end faces of the wavelength tunable laser 30, resonance other than the laser region generated between the wavelength tunable laser 30 and the PROF loop is suppressed.

本実施例によれば、波長可変レーザの外部に簡単な光帰還回路と電気回路を設けることで、広帯域にわたって安定して低周波数雑音特性を得ることができる。安定動作を得るためには戻り光レベルを適正に保つだけでよく、その制御には高周波で動作しなければならないような特殊な電気回路や、負帰還ループの遅延量を調整するような位相制御機能は不要である。また、戻り光はレーザ発振光とは偏波が直交しているため光の干渉が無く、かつそのレベルがレーザ発振光と比較して非常に小さく、光出力レベルやSMSR等の特性に影響を与えない。本実施例に係る波長可変レーザ装置は小型化も容易であり、64QAM等の多値変調を用いたデジタルコヒーレント通信用光源として最適である。   According to the present embodiment, by providing a simple optical feedback circuit and an electric circuit outside the wavelength tunable laser, low frequency noise characteristics can be stably obtained over a wide band. In order to obtain stable operation, it is only necessary to keep the return light level appropriate. To control it, a special electric circuit that must operate at a high frequency, or phase control that adjusts the delay amount of the negative feedback loop No function is required. In addition, since the return light has a polarization orthogonal to that of the laser oscillation light, there is no light interference, and its level is very small compared to the laser oscillation light, affecting the characteristics such as the optical output level and SMSR. Don't give. The tunable laser device according to the present embodiment can be easily downsized and is optimal as a light source for digital coherent communication using multilevel modulation such as 64QAM.

なお、本実施例においては、波長可変レーザ30から出射される垂直光の偏波を90度回転させて水平光を得ているが、それに限られない。例えば、垂直光を90度±5度の範囲で変換しても、周波数雑音低減の効果が得られる。   In this embodiment, the horizontal light is obtained by rotating the polarization of the vertical light emitted from the wavelength tunable laser 30 by 90 degrees, but the present invention is not limited to this. For example, even if vertical light is converted in the range of 90 ° ± 5 °, the effect of reducing frequency noise can be obtained.

本実施例においては、電流供給部41が、レーザ領域(共振器)の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。スプリッタ31が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。半波長板40が、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を90度±5度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。減衰器35およびコントローラ38が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。   In the present embodiment, the current supply unit 41 functions as an example of a control unit that performs control for fixing the oscillation condition of the laser region (resonator). The splitter 31 functions as an example of an extraction unit that extracts part of the laser light emitted from the wavelength tunable laser. The half-wave plate 40 functions as an example of a polarization rotation unit that rotates the polarization of the laser light extracted by the extraction unit in a range of 90 ° ± 5 ° and enters the laser region. The attenuator 35 and the controller 38 function as an example of an adjustment unit that adjusts the power of the laser light incident on the laser region so that the frequency noise of the laser light emitted from the wavelength tunable laser is reduced.

図3は、実施例2に係る波長可変レーザ装置100Aの全体構成を表すブロック図である。図3に示すように、波長可変レーザ装置100Aは、図1の波長可変レーザ装置100と比較して、スプリッタ32が備わっておらず、分波・合波器42およびミラー43を備えている。なお、実施例1と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。   FIG. 3 is a block diagram illustrating the overall configuration of the wavelength tunable laser device 100A according to the second embodiment. As illustrated in FIG. 3, the wavelength tunable laser device 100 </ b> A does not include the splitter 32, but includes a demultiplexer / multiplexer 42 and a mirror 43, as compared with the wavelength tunable laser device 100 of FIG. 1. In addition, about the structure similar to Example 1, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting a same sign.

本実施例においては、スプリッタ31によって分岐された一方の垂直光は、受光素子33によって受光される。受光素子33は、受光パワーに応じて電気信号をコントローラ34に送信する。スプリッタ31の分岐率は、一定である。それにより、コントローラ34は、波長可変レーザ30から出力される垂直光の光パワーを検出することができる。コントローラ34は、垂直光の光パワーが所望値になるように、SOA領域Cの増幅率を調整する。   In the present embodiment, one vertical light branched by the splitter 31 is received by the light receiving element 33. The light receiving element 33 transmits an electrical signal to the controller 34 in accordance with the received light power. The branching rate of the splitter 31 is constant. Thereby, the controller 34 can detect the optical power of the vertical light output from the wavelength tunable laser 30. The controller 34 adjusts the amplification factor of the SOA region C so that the optical power of the vertical light becomes a desired value.

波長可変レーザ30のリア側(CSG−DBR領域B側)から出射された垂直光は、分波・合波器42によってミラー43に対して反射される。分波・合波器42は、分波器として機能するときはPBS(Polarization Beam Splitter)として機能し、合波器として機能するときはPBC(polarization Beam Combiner)として機能する。   The vertical light emitted from the rear side (CSG-DBR region B side) of the wavelength tunable laser 30 is reflected to the mirror 43 by the demultiplexer / multiplexer 42. The demultiplexer / multiplexer 42 functions as a PBS (Polarization Beam Splitter) when functioning as a demultiplexer, and functions as a PBC (polarization Beam Combiner) when functioning as a multiplexer.

ミラー43によって反射された垂直光は、減衰器35に入射する。減衰器35は、入射した垂直光のパワーを減衰し、スプリッタ36に入射する。スプリッタ36に入射した垂直光の一部は、スプリッタ36を透過して受光素子37によって受光される。受光素子37は、受光パワーに応じて電気信号をコントローラ38に送信する。スプリッタ36に入射する光の反射率(透過率)は、一定である。それにより、コントローラ38は、減衰器35から出射される垂直光のパワーを検出することができる。コントローラ38は、減衰器35から出射される垂直光のパワーが所望値になるように、減衰器35の減衰率を調整する。スプリッタ36によって反射した垂直光は、ミラー39によって反射され、半波長板40に入射する。半波長板40は、垂直光を水平光に変換し、分波・合波器42を介して波長可変レーザ30のリア側から再入射させる。   The vertical light reflected by the mirror 43 enters the attenuator 35. The attenuator 35 attenuates the power of the incident vertical light and enters the splitter 36. Part of the vertical light incident on the splitter 36 passes through the splitter 36 and is received by the light receiving element 37. The light receiving element 37 transmits an electrical signal to the controller 38 in accordance with the received light power. The reflectance (transmittance) of light incident on the splitter 36 is constant. Thereby, the controller 38 can detect the power of the vertical light emitted from the attenuator 35. The controller 38 adjusts the attenuation rate of the attenuator 35 so that the power of the vertical light emitted from the attenuator 35 becomes a desired value. The vertical light reflected by the splitter 36 is reflected by the mirror 39 and enters the half-wave plate 40. The half-wave plate 40 converts vertical light into horizontal light and makes it re-enter from the rear side of the wavelength tunable laser 30 via the demultiplexer / multiplexer 42.

本実施例によれば、波長可変レーザ30のリア側から出射された垂直光が水平光に変換されて波長可変レーザ30に再入射される。このように、波長可変レーザ30のリア側においてPROFループを形成してもよい。   According to the present embodiment, the vertical light emitted from the rear side of the wavelength tunable laser 30 is converted into horizontal light and reenters the wavelength tunable laser 30. In this way, a PROF loop may be formed on the rear side of the wavelength tunable laser 30.

本実施例においては、電流供給部41が、レーザ領域(共振器)の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。分波・合波器42が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。半波長板40が、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を90度±5度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。減衰器35およびコントローラ38が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。   In the present embodiment, the current supply unit 41 functions as an example of a control unit that performs control for fixing the oscillation condition of the laser region (resonator). The demultiplexer / multiplexer 42 functions as an example of an extraction unit that extracts part of the laser light emitted from the wavelength tunable laser. The half-wave plate 40 functions as an example of a polarization rotation unit that rotates the polarization of the laser light extracted by the extraction unit in a range of 90 ° ± 5 ° and enters the laser region. The attenuator 35 and the controller 38 function as an example of an adjustment unit that adjusts the power of the laser light incident on the laser region so that the frequency noise of the laser light emitted from the wavelength tunable laser is reduced.

図4は、実施例3に係る波長可変レーザ装置100Bの全体構成を表すブロック図である。図4に示すように、波長可変レーザ装置100Bは、図3の波長可変レーザ装置100Aと比較して、スプリッタ32、スプリッタ36、ミラー39、半波長板40および分波・合波器42が設けられておらず、1/4波長板(QWP:Quarter-wave Plate)44およびミラー45を備えている。ミラー45は、数%以下(例えば5%以下)の反射率を有している。なお、実施例2と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。   FIG. 4 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device 100B according to the third embodiment. As shown in FIG. 4, the tunable laser apparatus 100B is provided with a splitter 32, a splitter 36, a mirror 39, a half-wave plate 40, and a demultiplexer / multiplexer 42, compared to the tunable laser apparatus 100A of FIG. A quarter wave plate (QWP) 44 and a mirror 45 are provided. The mirror 45 has a reflectance of several% or less (for example, 5% or less). In addition, about the structure similar to Example 2, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting a same sign.

波長可変レーザ30のリア側(CSG−DBR領域B側)から出射された垂直光は、1/4波長板44を透過して減衰器35に入射する。その際に、1/4波長板44は、偏波を45度回転させる。減衰器35は、入射した光のパワーを減衰し、ミラー45に入射する。ミラー45に入射した光の一部は、ミラー45を透過して受光素子37によって受光される。受光素子37は、受光パワーに応じて電気信号をコントローラ38に送信する。ミラー45によって反射した光は、再度、減衰器35に入射する。ミラー45に入射する光の反射率(透過率)は、一定である。それにより、コントローラ38は、減衰器35から出射される光のパワーを検出することができる。コントローラ38は、減衰器35から出射出される光のパワーが所望値になるように、減衰器35の減衰率を調整する。減衰器35から出射される光は、1/4波長板44に入射する。1/4波長板44は、偏波をさらに45度回転させる。それにより、1/4波長板44から出射される光は、水平光となる。1/4波長板44から出射された水平光は、波長可変レーザ30のリア側から再入射する。   The vertical light emitted from the rear side (CSG-DBR region B side) of the wavelength tunable laser 30 passes through the quarter wavelength plate 44 and enters the attenuator 35. At that time, the quarter-wave plate 44 rotates the polarization by 45 degrees. The attenuator 35 attenuates the power of the incident light and enters the mirror 45. Part of the light incident on the mirror 45 passes through the mirror 45 and is received by the light receiving element 37. The light receiving element 37 transmits an electrical signal to the controller 38 in accordance with the received light power. The light reflected by the mirror 45 enters the attenuator 35 again. The reflectance (transmittance) of light incident on the mirror 45 is constant. Thereby, the controller 38 can detect the power of the light emitted from the attenuator 35. The controller 38 adjusts the attenuation rate of the attenuator 35 so that the power of the light emitted from the attenuator 35 becomes a desired value. The light emitted from the attenuator 35 enters the quarter wavelength plate 44. The quarter wave plate 44 further rotates the polarization by 45 degrees. Thereby, the light emitted from the quarter-wave plate 44 becomes horizontal light. The horizontal light emitted from the quarter wavelength plate 44 is incident again from the rear side of the wavelength tunable laser 30.

本実施例によれば、波長可変レーザ30とミラー45とで、1/4波長板44および減衰器35を挟むだけでPROFループが形成される。それにより、実施例1や実施例2と比較して、さらにPROFループ長を短くすることができる。それにより、広帯域で周波数雑音を低減することができる。減衰器35とミラー45とは、可変反射率フィルタ等の一体品であってもよい。また、ミラー45を透過する光のパワーを検出することで、水平光の戻り光のパワーを調整することができる。   According to the present embodiment, the PROF loop is formed only by sandwiching the quarter wavelength plate 44 and the attenuator 35 between the wavelength tunable laser 30 and the mirror 45. Thereby, the PROF loop length can be further shortened as compared with the first and second embodiments. Thereby, frequency noise can be reduced in a wide band. The attenuator 35 and the mirror 45 may be an integrated product such as a variable reflectance filter. Further, by detecting the power of light transmitted through the mirror 45, the power of the return light of the horizontal light can be adjusted.

本実施例においては、電流供給部41が、レーザ領域(共振器)の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。ミラー45が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。1/4波長板44が、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を90度±5度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。減衰器35およびコントローラ38が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。   In the present embodiment, the current supply unit 41 functions as an example of a control unit that performs control for fixing the oscillation condition of the laser region (resonator). The mirror 45 functions as an example of an extraction unit that extracts part of the laser light emitted from the wavelength tunable laser. The quarter-wave plate 44 functions as an example of a polarization rotation unit that rotates the polarization of the laser light extracted by the extraction unit in a range of 90 ° ± 5 ° and enters the laser region. The attenuator 35 and the controller 38 function as an example of an adjustment unit that adjusts the power of the laser light incident on the laser region so that the frequency noise of the laser light emitted from the wavelength tunable laser is reduced.

図5は、実施例4に係る波長可変レーザ装置100Cの全体構成を表すブロック図である。図5に示すように、波長可変レーザ装置100Cは、図4の波長可変レーザ装置100Bと比較して、波長可変レーザ30および減衰器35が備わっておらず、波長可変レーザ30Cが備わっている。波長可変レーザ30Cは、図4の波長可変レーザ30と比較して、リア側にさらにSOA/VOA領域Dがモノリシックに集積されている。SOA/VOA領域Dの増幅器としての機能および減衰器としての機能は、SOA/VOA領域Dへの順方向バイアスおよび逆方向バイアスによって変更することができる。コントローラ38は、SOA/VOA領域Dから出射される光のパワーが所望値になるように、SOA/VOA領域Dの増幅率または減衰率を調整する。なお、実施例3と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。   FIG. 5 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device 100C according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 5, the wavelength tunable laser device 100C is not equipped with the wavelength tunable laser 30 and the attenuator 35, but is equipped with the wavelength tunable laser 30C, as compared with the wavelength tunable laser device 100B of FIG. The wavelength tunable laser 30C is further monolithically integrated with the SOA / VOA region D on the rear side as compared with the wavelength tunable laser 30 of FIG. The function of the SOA / VOA region D as an amplifier and the function of an attenuator can be changed by a forward bias and a reverse bias to the SOA / VOA region D. The controller 38 adjusts the amplification factor or attenuation factor of the SOA / VOA region D so that the power of the light emitted from the SOA / VOA region D becomes a desired value. In addition, about the structure similar to Example 3, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting a same sign.

本実施例によれば、減衰器が波長可変レーザにモノリシック集積されている。それにより、PROFループ長がさらに短くなる。その結果、広帯域で周波数雑音を低減することができ、波長可変レーザ装置の小型化が容易となる。SOA/VOA領域Dのリア側端には、AR膜が形成されていてもよい。   According to this embodiment, the attenuator is monolithically integrated in the wavelength tunable laser. Thereby, the PROF loop length is further shortened. As a result, frequency noise can be reduced in a wide band, and the wavelength tunable laser device can be easily downsized. An AR film may be formed at the rear side end of the SOA / VOA region D.

本実施例においては、電流供給部41が、レーザ領域(共振器)の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。ミラー45が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。1/4波長板44が、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を90度±5度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。SOA/VOA領域Dおよびコントローラ38が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。   In the present embodiment, the current supply unit 41 functions as an example of a control unit that performs control for fixing the oscillation condition of the laser region (resonator). The mirror 45 functions as an example of an extraction unit that extracts part of the laser light emitted from the wavelength tunable laser. The quarter-wave plate 44 functions as an example of a polarization rotation unit that rotates the polarization of the laser light extracted by the extraction unit in a range of 90 ° ± 5 ° and enters the laser region. The SOA / VOA area D and the controller 38 function as an example of an adjustment unit that adjusts the power of the laser light incident on the laser area so that the frequency noise of the laser light emitted from the wavelength tunable laser is reduced.

図6は、実施例5に係る波長可変レーザ装置100Dの全体構成を表すブロック図である。図6に示すように、波長可変レーザ装置100Dは、図1の波長可変レーザ装置100と比較して、スプリッタ31,32、受光素子37、コントローラ38、減衰器35、ミラー39および半波長板40が備わっておらず、波長可変レーザ30のフロント側端とスプリッタ36との間に、1/4波長板44とミラー45とがこの順に配置されている点である。なお、実施例1と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。   FIG. 6 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device 100D according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 6, the wavelength tunable laser device 100D is different from the wavelength tunable laser device 100 shown in FIG. The quarter wavelength plate 44 and the mirror 45 are arranged in this order between the front side end of the wavelength tunable laser 30 and the splitter 36. In addition, about the structure similar to Example 1, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting a same sign.

波長可変レーザ30のフロント側から出射される垂直光は、1/4波長板44に入射する。1/4波長板44は、偏波を45度回転させる。1/4波長板44を透過した光は、ミラー45に入射する。ミラー45に入射した光の一部は、反射して1/4波長板44に再度入射する。1/4波長板44は、偏波をさらに45度回転させる。それにより、水平光が得られる。水平光は、波長可変レーザ30のフロント側から再入射する。   The vertical light emitted from the front side of the wavelength tunable laser 30 enters the quarter wavelength plate 44. The quarter wave plate 44 rotates the polarization by 45 degrees. The light transmitted through the quarter wavelength plate 44 enters the mirror 45. Part of the light incident on the mirror 45 is reflected and reenters the quarter-wave plate 44. The quarter wave plate 44 further rotates the polarization by 45 degrees. Thereby, horizontal light is obtained. Horizontal light is incident again from the front side of the wavelength tunable laser 30.

スプリッタ36は、ミラー45を透過した光の一部を反射する。反射された光は、受光素子33によって受光される。受光素子33は、受光パワーに応じて電気信号をコントローラ34に送信する。ミラー45およびスプリッタ36の反射率(透過率)は、一定である。それにより、コントローラ34は、波長可変レーザ30から出射される光のパワーを検出することができる。コントローラ34は、波長可変レーザ30から出力される光のパワーが所望値になるように、SOA領域Cの増幅率を調整する。   The splitter 36 reflects a part of the light transmitted through the mirror 45. The reflected light is received by the light receiving element 33. The light receiving element 33 transmits an electrical signal to the controller 34 in accordance with the received light power. The reflectivity (transmittance) of the mirror 45 and the splitter 36 is constant. Thereby, the controller 34 can detect the power of the light emitted from the wavelength tunable laser 30. The controller 34 adjusts the amplification factor of the SOA region C so that the power of the light output from the wavelength tunable laser 30 becomes a desired value.

本実施例のように、PROFループは、波長可変レーザ30のフロント側に形成されていてもよい。本実施例においては、帰還する水平光のパワーは、波長可変レーザ30内にモノリシック集積されたSOA領域Cの増幅率によって制御されている。   As in this embodiment, the PROF loop may be formed on the front side of the wavelength tunable laser 30. In the present embodiment, the power of the returning horizontal light is controlled by the amplification factor of the SOA region C monolithically integrated in the wavelength tunable laser 30.

本実施例においては、電流供給部41が、レーザ領域(共振器)の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。ミラー45が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。1/4波長板44が、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を90度±5度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。SOA領域Cおよびコントローラ34が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。   In the present embodiment, the current supply unit 41 functions as an example of a control unit that performs control for fixing the oscillation condition of the laser region (resonator). The mirror 45 functions as an example of an extraction unit that extracts part of the laser light emitted from the wavelength tunable laser. The quarter-wave plate 44 functions as an example of a polarization rotation unit that rotates the polarization of the laser light extracted by the extraction unit in a range of 90 ° ± 5 ° and enters the laser region. The SOA region C and the controller 34 function as an example of an adjustment unit that adjusts the power of the laser light incident on the laser region so that the frequency noise of the laser light emitted from the wavelength tunable laser is reduced.

図7は、実施例6に係る波長可変レーザ装置100Eの全体構成を表すブロック図である。図7に示すように、波長可変レーザ装置100Eは、図6の波長可変レーザ装置100Dと比較して、実施例4のように、波長可変レーザ30の代わりに波長可変レーザ30Cを備え、1/4波長板44f,44r、およびミラー45f,45rが備わっている点である。1/4波長板44f,44rは、図5の1/4波長板44と同様の機能を有する。ミラー45f,45rは、図5のミラー45と同様の機能を有する。なお、実施例5と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。   FIG. 7 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device 100E according to the sixth embodiment. As shown in FIG. 7, the wavelength tunable laser device 100E includes a wavelength tunable laser 30C instead of the wavelength tunable laser 30 as in the fourth embodiment, as compared with the wavelength tunable laser device 100D in FIG. The four-wave plates 44f and 44r and the mirrors 45f and 45r are provided. The quarter wave plates 44f and 44r have the same function as the quarter wave plate 44 of FIG. The mirrors 45f and 45r have the same function as the mirror 45 in FIG. In addition, about the structure similar to Example 5, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting a same sign.

本実施例のように、波長可変レーザ30Cのフロント側およびリア側の両方にPROFループが形成されてもよい。なお、実施例5〜実施例7では、1/4波長板を透過した光を反射ミラーで反射させているが、パワースプリッタやPBS/PBCを用いて波長可変レーザ30Cに帰還させてもよい。   As in this embodiment, PROF loops may be formed on both the front side and the rear side of the wavelength tunable laser 30C. In the fifth to seventh embodiments, the light transmitted through the quarter wavelength plate is reflected by the reflecting mirror, but may be fed back to the wavelength tunable laser 30C using a power splitter or PBS / PBC.

本実施例においては、電流供給部41が、レーザ領域(共振器)の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。ミラー45f,45rが、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。1/4波長板44f,44rが、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を90度±5度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。SOA領域C、SOA/VOA領域Dおよびコントローラ34,38が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。   In the present embodiment, the current supply unit 41 functions as an example of a control unit that performs control for fixing the oscillation condition of the laser region (resonator). The mirrors 45f and 45r function as an example of an extraction unit that extracts part of the laser light emitted from the wavelength tunable laser. The quarter-wave plates 44f and 44r function as an example of a polarization rotation unit that rotates the polarization of the laser light extracted by the extraction unit within a range of 90 ° ± 5 ° and enters the laser region. The SOA area C, the SOA / VOA area D, and the controllers 34 and 38 adjust the power of the laser light incident on the laser area so that the frequency noise of the laser light emitted from the wavelength tunable laser is reduced. Functions as an example.

図8は、実施例7に係る波長可変レーザ装置100Fの全体構成を表すブロック図である。図8に示すように、波長可変レーザ装置100Fは、図5の波長可変レーザ装置100Cと比較して、1/4波長板44とミラー45との間にエタロン46が備わっている。なお、実施例4と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。   FIG. 8 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device 100F according to the seventh embodiment. As shown in FIG. 8, the tunable laser apparatus 100F includes an etalon 46 between the quarter-wave plate 44 and the mirror 45, as compared with the tunable laser apparatus 100C of FIG. In addition, about the structure similar to Example 4, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting a same sign.

ここで、上記式(1)で示したように、PROFループを用いたレーザ周波数雑音低減は、水平光の戻り光によりキャリア揺らぎを抑制することによって実現される。PROFループ内に周波数依存性を持ったロスを挿入すると、その効果をさらに強めることが可能となる。本実施例においては、PROFループ内に周波数依存性を有するエタロン46が配置されている。エタロン46を配置することで、周波数が増大/減少したときに水平光の戻り光の強度をより増大/減少させることが可能となる。それにより、レーザ領域のキャリア密度をより強く減少/増大させることができる。その結果、周波数揺らぎ抑制のフィードバックがより強く働くようになる。また、エタロン46を透過した垂直光あるいは水平光には、周波数揺らぎに応じた光パワー揺らぎが発生する。そこで、この光パワー揺らぎを受光素子で受光し、受光素子の出力の振幅(RMS値≒周波数揺らぎ)を直接モニタし、その値が最小になるようにループ利得(ロス)を制御してもよい。   Here, as shown in the above equation (1), the laser frequency noise reduction using the PROF loop is realized by suppressing carrier fluctuations by the return light of the horizontal light. If a loss having frequency dependence is inserted in the PROF loop, the effect can be further enhanced. In this embodiment, an etalon 46 having frequency dependency is arranged in the PROF loop. By arranging the etalon 46, it is possible to further increase / decrease the intensity of the return light of the horizontal light when the frequency increases / decreases. Thereby, the carrier density in the laser region can be more strongly reduced / increased. As a result, the feedback for suppressing the frequency fluctuation works more strongly. Further, in the vertical light or horizontal light transmitted through the etalon 46, optical power fluctuations corresponding to the frequency fluctuations occur. Therefore, the optical power fluctuation may be received by the light receiving element, the output amplitude (RMS value≈frequency fluctuation) of the light receiving element may be directly monitored, and the loop gain (loss) may be controlled so that the value is minimized. .

また戻り光のレベル調整をSOA/VOA領域Dで実現するのではなく、エタロンの状態を制御することで実現してもよい。ペルチェ素子などから構成される温度制御装置を用いてエタロン46の温度を制御してもよい。または、エタロン46の角度を変更する角度変更装置を用いてエタロン46の角度を制御してもよい。   The level adjustment of the return light may not be realized in the SOA / VOA region D but may be realized by controlling the state of the etalon. You may control the temperature of the etalon 46 using the temperature control apparatus comprised from a Peltier device. Alternatively, the angle of the etalon 46 may be controlled using an angle changing device that changes the angle of the etalon 46.

本実施例においては、電流供給部41が、レーザ領域(共振器)の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。ミラー45が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。1/4波長板44が、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を90度±5度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。SOA/VOA領域Dおよびコントローラ38が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。エタロン46が、光損失に周波数依存性を有する損失部の一例として機能する。   In the present embodiment, the current supply unit 41 functions as an example of a control unit that performs control for fixing the oscillation condition of the laser region (resonator). The mirror 45 functions as an example of an extraction unit that extracts part of the laser light emitted from the wavelength tunable laser. The quarter-wave plate 44 functions as an example of a polarization rotation unit that rotates the polarization of the laser light extracted by the extraction unit in a range of 90 ° ± 5 ° and enters the laser region. The SOA / VOA area D and the controller 38 function as an example of an adjustment unit that adjusts the power of the laser light incident on the laser area so that the frequency noise of the laser light emitted from the wavelength tunable laser is reduced. The etalon 46 functions as an example of a loss part having frequency dependence on optical loss.

図9は、実施例8に係る波長可変レーザ装置100Gの全体構成を表すブロック図である。図9に示すように、波長可変レーザ装置100Gは、図8の波長可変レーザ装置100Fと比較して、受光素子47、波長コントローラ48およびスプリッタ49がさらに備わっている点である。スプリッタ49は、波長可変レーザ30Cと1/4波長板44との間に配置されている。なお、実施例7と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。   FIG. 9 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device 100G according to the eighth embodiment. As shown in FIG. 9, the wavelength tunable laser device 100G is further provided with a light receiving element 47, a wavelength controller 48, and a splitter 49, compared to the wavelength tunable laser device 100F of FIG. The splitter 49 is disposed between the wavelength tunable laser 30 </ b> C and the quarter wavelength plate 44. In addition, about the structure similar to Example 7, the description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting a same sign.

スプリッタ49は、波長可変レーザ30Cのリア側から出力される垂直光の一部を反射して受光素子47に入射する。受光素子47は、受光した垂直光の強度に応じた電気信号を波長コントローラ48に入力する。また、受光素子37が出力する電気信号も波長コントローラ48に入力される。それにより、波長コントローラ48は、エタロン46を透過した光のパワーとエタロン46を透過する前の光のパワーとを比較することで、所望の波長からのズレを検出する。波長コントローラ48は、検出されたズレがゼロに近づくように、波長可変レーザ30Cの発振波長を制御する。このように、エタロン46を波長ロッカの一部として使用することで、波長ロッカを備える波長可変レーザ装置の部品数を低減することができる。   The splitter 49 reflects part of the vertical light output from the rear side of the wavelength tunable laser 30 </ b> C and enters the light receiving element 47. The light receiving element 47 inputs an electric signal corresponding to the intensity of the received vertical light to the wavelength controller 48. An electric signal output from the light receiving element 37 is also input to the wavelength controller 48. Thereby, the wavelength controller 48 detects the deviation from the desired wavelength by comparing the power of the light transmitted through the etalon 46 and the power of the light before transmitted through the etalon 46. The wavelength controller 48 controls the oscillation wavelength of the wavelength tunable laser 30C so that the detected deviation approaches zero. As described above, by using the etalon 46 as a part of the wavelength locker, the number of components of the wavelength tunable laser device including the wavelength locker can be reduced.

本実施例においては、電流供給部41が、レーザ領域(共振器)の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。ミラー45が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。1/4波長板44が、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を90度±5度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。SOA/VOA領域Dおよびコントローラ38が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。エタロン46が、光損失に周波数依存性を有する損失部の一例として機能する。受光素子47が、損失部によって光損失した光の強度を検出する検出部の一例として機能する。波長コントローラ48が、検出部の検出結果を用いて、波長可変レーザの出力波長を調整する波長調整部の一例として機能する。   In the present embodiment, the current supply unit 41 functions as an example of a control unit that performs control for fixing the oscillation condition of the laser region (resonator). The mirror 45 functions as an example of an extraction unit that extracts part of the laser light emitted from the wavelength tunable laser. The quarter-wave plate 44 functions as an example of a polarization rotation unit that rotates the polarization of the laser light extracted by the extraction unit in a range of 90 ° ± 5 ° and enters the laser region. The SOA / VOA area D and the controller 38 function as an example of an adjustment unit that adjusts the power of the laser light incident on the laser area so that the frequency noise of the laser light emitted from the wavelength tunable laser is reduced. The etalon 46 functions as an example of a loss part having frequency dependence on optical loss. The light receiving element 47 functions as an example of a detection unit that detects the intensity of light lost by the loss unit. The wavelength controller 48 functions as an example of a wavelength adjustment unit that adjusts the output wavelength of the wavelength tunable laser using the detection result of the detection unit.

図10は、実施例9に係る波長可変レーザ装置100Hの全体構成を表すブロック図である。図10で例示するように、波長可変レーザ装置100Hは、図1の波長可変レーザ装置100と比較して、波長可変レーザ30の代わりに波長可変レーザ30Cが備わっている。波長可変レーザ30Cは、図4の波長可変レーザ30と比較して、リア側にさらにSOA領域Dがモノリシックに集積されている。また、減衰器35、スプリッタ36、受光素子37、コントローラ38、ミラー39および半波長板40が備わっておらず、シリコン基板70上に分波・合波器71、ミラー72、リング共振器73、ヒータ74、受光素子75,76、コントローラ77,78および偏波回転素子79が備わっている。リング共振器73、ヒータ74、受光素子75,76はモノリシックに集積されたSi導波路型デバイスであり、例えばSiPh(シリコンフォトニクス)チップである。なお、実施例1と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。   FIG. 10 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device 100H according to the ninth embodiment. As illustrated in FIG. 10, the wavelength tunable laser device 100 </ b> H includes a wavelength tunable laser 30 </ b> C instead of the wavelength tunable laser 30 as compared with the wavelength tunable laser device 100 of FIG. 1. In the wavelength tunable laser 30C, as compared with the wavelength tunable laser 30 of FIG. 4, the SOA region D is further monolithically integrated on the rear side. Further, the attenuator 35, the splitter 36, the light receiving element 37, the controller 38, the mirror 39 and the half-wave plate 40 are not provided, and a demultiplexer / multiplexer 71, a mirror 72, a ring resonator 73, a silicon substrate 70 are provided. A heater 74, light receiving elements 75 and 76, controllers 77 and 78, and a polarization rotation element 79 are provided. The ring resonator 73, the heater 74, and the light receiving elements 75 and 76 are monolithically integrated Si waveguide devices, for example, SiPh (silicon photonics) chips. In addition, about the structure similar to Example 1, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting a same sign.

波長可変レーザ30Cのリア側から出射される垂直光は、分波・合波器71によって反射され、ミラー72によって反射され、リング共振器73に入射される。分波・合波器71は、分波器として機能するときはPBS(Polarization Beam Splitter)として機能し、合波器として機能するときはPBC(polarization Beam Combiner)として機能する。リング共振器73は、1つ以上のリング導波路を含む共振器である。リング共振器73に入射される垂直光の一部は、受光素子75によって受光される。受光素子75は、受光パワーに応じて電気信号をコントローラ77に送信する。分岐率が一定であれば、コントローラ77は、リング共振器73に入射される垂直光のパワーを検出することができる。コントローラ77は、リング共振器73に入射される垂直光のパワーが所望値になるように、SOA領域Dの増幅率を調整する。すなわち、コントローラ77は、APC制御を行う。   The vertical light emitted from the rear side of the wavelength tunable laser 30 </ b> C is reflected by the demultiplexer / multiplexer 71, reflected by the mirror 72, and incident on the ring resonator 73. The demultiplexer / multiplexer 71 functions as a PBS (Polarization Beam Splitter) when functioning as a demultiplexer, and functions as a PBC (polarization Beam Combiner) when functioning as a multiplexer. The ring resonator 73 is a resonator including one or more ring waveguides. Part of the vertical light incident on the ring resonator 73 is received by the light receiving element 75. The light receiving element 75 transmits an electrical signal to the controller 77 according to the received light power. If the branching ratio is constant, the controller 77 can detect the power of vertical light incident on the ring resonator 73. The controller 77 adjusts the amplification factor of the SOA region D so that the power of the vertical light incident on the ring resonator 73 becomes a desired value. That is, the controller 77 performs APC control.

リング共振器73が出射する垂直光は、偏波回転素子79によって偏波回転されて水平光に変換され、分波・合波器71を介して波長可変レーザ30Cのリア側から入射される。リング共振器73から出射される垂直光の一部は、受光素子76によって受光される。受光素子76は、受光パワーに応じて電気信号をコントローラ78に送信する。分岐率が一定であれば、コントローラ78は、リング共振器73から出射される垂直光のパワーを検出することができる。コントローラ78は、リング共振器73から出射される垂直光のパワーが所望値になるように、ヒータ74の温度を調整してリング共振器73の共振周波数を調整する。すなわち、コントローラ78は、APC制御を行う。   The vertical light emitted from the ring resonator 73 is polarized and rotated by the polarization rotation element 79 to be converted into horizontal light, and is incident from the rear side of the wavelength tunable laser 30C via the demultiplexer / multiplexer 71. A part of the vertical light emitted from the ring resonator 73 is received by the light receiving element 76. The light receiving element 76 transmits an electrical signal to the controller 78 in accordance with the received light power. If the branching rate is constant, the controller 78 can detect the power of vertical light emitted from the ring resonator 73. The controller 78 adjusts the resonance frequency of the ring resonator 73 by adjusting the temperature of the heater 74 so that the power of the vertical light emitted from the ring resonator 73 becomes a desired value. That is, the controller 78 performs APC control.

図11は、Si導波路デバイスのリング共振器73の透過特性例を例示する図である。リング共振器73は、レーザ出力中心波長f付近で透過特性に適正な波長依存性(図11の例では透過率=0.5)を持つようにコントローラ78によってヒータ74の温度が調整されている。水平光の戻り光は波長可変レーザ30Cのレーザ発振の垂直光とは干渉しないため、フォトン密度および光位相に関するレート方程式には影響を与えない。そのため、垂直光光を戻り光とする場合と比較して、位相雑音が低減され、安定したレーザ発振が得られる。 FIG. 11 is a diagram illustrating a transmission characteristic example of the ring resonator 73 of the Si waveguide device. The ring resonator 73 is by the controller 78 to have the proper wavelength dependence on transmission characteristics in the vicinity of the laser output center wavelength f 0 (transmission rate = 0.5 in the example of FIG. 11) the temperature of the heater 74 is adjusted Yes. Since the return light of the horizontal light does not interfere with the vertical light of the laser oscillation of the wavelength tunable laser 30C, it does not affect the rate equation regarding the photon density and the optical phase. Therefore, phase noise is reduced and stable laser oscillation can be obtained as compared with the case where vertical light is used as return light.

このように、本実施例においては、波長可変レーザ30Cのリア側から出射された垂直光をSi導波路型デバイスで水平光に変換して波長可変レーザ30Cに戻すというPROFループが形成されている。水平光の戻り光により波長可変レーザ30Cのレーザ出力の雑音が低減される。さらにPROFループ内にリング共振器73が備わっているため、ループ利得に波長依存性が存在する。図11の例では、レーザ発振周波数がf+Δfのとき透過率が増大してループ利得も増大し、f−Δfのとき透過率が減少してループ利得も減少する。フィルタ特性の逆側のスロープを使用すれば周波数揺らぎの方向とループ利得増減の方向は逆になる。共振器内のキャリア変動に伴う波長変動を相殺する方向に波長依存性を持たせることで、波長依存性が無い場合と比較して、雑音低減の効果をさらに高めることが可能となる。 Thus, in the present embodiment, a PROF loop is formed in which the vertical light emitted from the rear side of the wavelength tunable laser 30C is converted into horizontal light by the Si waveguide device and returned to the wavelength tunable laser 30C. . The noise of the laser output of the wavelength tunable laser 30C is reduced by the return light of the horizontal light. Further, since the ring resonator 73 is provided in the PROF loop, the loop gain has wavelength dependency. In the example of FIG. 11, when the laser oscillation frequency is f 0 + Δf, the transmittance increases and the loop gain also increases, and when f 0 −Δf, the transmittance decreases and the loop gain also decreases. If a slope on the opposite side of the filter characteristic is used, the direction of frequency fluctuation and the direction of increase / decrease in loop gain are reversed. By providing the wavelength dependency in a direction that cancels the wavelength variation accompanying the carrier variation in the resonator, it is possible to further enhance the noise reduction effect as compared with the case where there is no wavelength dependency.

本実施例においては、コントローラ77によるAPC制御およびコントローラ78によるAPC制御によって、リング共振器73への入力レベルおよびリング共振器73からの出力レベルが一定になるように制御されている。それにより、ループ利得が安定化する。   In the present embodiment, the input level to the ring resonator 73 and the output level from the ring resonator 73 are controlled to be constant by APC control by the controller 77 and APC control by the controller 78. Thereby, the loop gain is stabilized.

なお、偏波回転素子79を、λ/4波長板と、45°偏光子と、λ/4波長板とで構成することにより、波長可変レーザ30Cのリア側端面に入射した水平光がリア側端面で反射したとしても、その反射光が再びSi導波路デバイスに入射することを防ぐことができる。   The polarization rotator 79 is composed of a λ / 4 wavelength plate, a 45 ° polarizer, and a λ / 4 wavelength plate, so that the horizontal light incident on the rear end face of the wavelength tunable laser 30C is rear side. Even if the light is reflected by the end face, the reflected light can be prevented from entering the Si waveguide device again.

リア側端面での水平光の反射が問題とならない場合には、図12で例示するように、分波・合波器71および偏波回転素子79もSi導波路型デバイスにモノリシック集積してもよい。この構成では、Si導波路デバイスの入出射ポートを共通化することができ、図1の波長可変レーザ装置100よりもさらなる小型化が可能となる。   If the reflection of horizontal light at the rear end face is not a problem, as shown in FIG. 12, the demultiplexer / multiplexer 71 and the polarization rotation element 79 may be monolithically integrated in the Si waveguide device. Good. In this configuration, the input / output ports of the Si waveguide device can be shared, and further miniaturization is possible as compared with the wavelength tunable laser device 100 of FIG.

本実施例においては、電流供給部41が、レーザ領域(共振器)の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。分波・合波器71が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。偏波回転素子79が、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を90度±5度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。ヒータ74およびコントローラ77,78が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。   In the present embodiment, the current supply unit 41 functions as an example of a control unit that performs control for fixing the oscillation condition of the laser region (resonator). The demultiplexer / multiplexer 71 functions as an example of an extraction unit that extracts part of the laser light emitted from the wavelength tunable laser. The polarization rotation element 79 functions as an example of a polarization rotation unit that rotates the polarization of the laser light extracted by the extraction unit in a range of 90 ° ± 5 ° and enters the laser region. The heater 74 and the controllers 77 and 78 function as an example of an adjustment unit that adjusts the power of the laser light incident on the laser region so that the frequency noise of the laser light emitted from the wavelength tunable laser is reduced.

図13は、実施例10に係る波長可変レーザ装置100Jの全体構成を表すブロック図である。図13で例示するように、波長可変レーザ装置100Jは、図12の波長可変レーザ装置100Hと比較して、ヒータ74が備わっておらず、温度制御装置80,81、温度センサ82およびコントローラ83が備わっている。温度制御装置80は、波長可変レーザ30Cが載置され、波長可変レーザ30Cの温度を制御する。温度制御装置81は、Si導波路デバイスが載置され、リング共振器73の温度を制御する。温度センサ82は、リング共振器73の温度を検出する。温度制御装置80,81は、ペルチェ素子などから構成される。   FIG. 13 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wavelength tunable laser device 100J according to the tenth embodiment. As illustrated in FIG. 13, the wavelength tunable laser device 100J does not include the heater 74 as compared with the wavelength tunable laser device 100H in FIG. 12, and the temperature control devices 80 and 81, the temperature sensor 82, and the controller 83 are included. It is equipped. The temperature control device 80 is equipped with a wavelength tunable laser 30C and controls the temperature of the wavelength tunable laser 30C. The temperature control device 81 is mounted with a Si waveguide device and controls the temperature of the ring resonator 73. The temperature sensor 82 detects the temperature of the ring resonator 73. The temperature control devices 80 and 81 are composed of Peltier elements or the like.

コントローラ83は、温度センサ82の検出結果に応じて温度制御装置81を制御することによって、リング共振器73の温度を所望値に制御する。コントローラ78は、受光素子76が検出する受光パワーに応じて温度制御装置80を制御することで、波長可変レーザ30Cの温度を所望値に制御する。それにより、リング共振器73の出力パワーが所望値に制御される。   The controller 83 controls the temperature of the ring resonator 73 to a desired value by controlling the temperature control device 81 according to the detection result of the temperature sensor 82. The controller 78 controls the temperature control device 80 in accordance with the light receiving power detected by the light receiving element 76, thereby controlling the temperature of the wavelength tunable laser 30C to a desired value. Thereby, the output power of the ring resonator 73 is controlled to a desired value.

本実施例においては、リング共振器73の温度が予め決められた温度になるように負帰還制御されている。これにより、リング共振器73の波長依存性が担保されている。また、リング共振器73の出力パワーが一定になるように波長可変レーザ30Cの温度が負帰還制御されている。それにより、Si導波路型デバイスは波長可変レーザ30Cのレーザの線幅特性を改善する機能に加えて、レーザ出力中心波長fを安定化させる波長ロッカの役割を担うこともできる。 In the present embodiment, negative feedback control is performed so that the temperature of the ring resonator 73 becomes a predetermined temperature. Thereby, the wavelength dependence of the ring resonator 73 is ensured. Further, the temperature of the wavelength tunable laser 30C is subjected to negative feedback control so that the output power of the ring resonator 73 is constant. Thereby, Si waveguide device in addition to the function of improving the laser linewidth characteristics of the tunable laser 30C, may be responsible for a wavelength locker stabilize the laser output center wavelength f 0.

図14は、実施例11に係る波長可変レーザ装置100Kの平面図である。波長可変レーザ装置100Kは、図14で示すように、図3の波長可変レーザ装置100Aおよび図8の波長可変レーザ装置100Fの変形例であり、アイソレータ50をさらに備えている。アイソレータ50は、リア側の端面膜17から出射出された垂直光のみをエタロン46に対して透過し、エタロン46から分波・合波器42に対して出射された光を実質的に遮断する。アイソレータ50およびエタロン46を透過した垂直光は、半波長板40で偏波が90℃回転する。すなわち、半波長板40は、垂直光を水平光に変換する。それにより、半波長板40からの水平光は、分波・合波器42で反射し、波長可変レーザ30Cのリア側の端面膜17から入射される。また、エタロン46を透過した垂直光の一部は、受光素子37で受光される。コントローラ38は、受光素子37の出力に応じて、波長可変レーザ30CのSOA領域の増幅率または減衰率をフィードバック制御する。それにより、端面膜16から出射されたレーザ光の周波数雑音を低減することができる   FIG. 14 is a plan view of the wavelength tunable laser device 100K according to the eleventh embodiment. As shown in FIG. 14, the wavelength tunable laser device 100 </ b> K is a modification of the wavelength tunable laser device 100 </ b> A in FIG. 3 and the wavelength tunable laser device 100 </ b> F in FIG. 8, and further includes an isolator 50. The isolator 50 transmits only the vertical light emitted from the end film 17 on the rear side to the etalon 46 and substantially blocks the light emitted from the etalon 46 to the demultiplexer / multiplexer 42. . The vertical light transmitted through the isolator 50 and the etalon 46 is rotated by 90 ° in the half-wave plate 40. That is, the half-wave plate 40 converts vertical light into horizontal light. Accordingly, the horizontal light from the half-wave plate 40 is reflected by the demultiplexer / multiplexer 42 and is incident from the rear end face film 17 of the wavelength tunable laser 30C. Part of the vertical light transmitted through the etalon 46 is received by the light receiving element 37. The controller 38 feedback-controls the amplification factor or attenuation factor of the SOA region of the wavelength tunable laser 30 </ b> C according to the output of the light receiving element 37. Thereby, the frequency noise of the laser beam emitted from the end face film 16 can be reduced.

1 基板、2 下クラッド層、3 活性層、4 光導波層、6 上クラッド層、7 コンタクト層、8 電極、9 絶縁膜、10 ヒータ、11 電源電極、12 グランド電極、15 裏面電極、16 端面膜、17 端面膜、18 回折格子、19 光増幅層、20 コンタクト層、21 電極、30 波長可変レーザ、31 スプリッタ、32 スプリッタ、33 受光素子、34 コントローラ、35 減衰器、36 スプリッタ、37 受光素子、38 コントローラ、39 ミラー、40 半波長板、41 電流供給部、42 分波・合波器、43 ミラー、44,44f,44r 1/4波長板、45,45f,45r ミラー、46 エタロン、47 受光素子、48 波長コントローラ、49 スプリッタ、50 アイソレータ、71 分波・合波器72 ミラー、73 リング共振器、74 ヒータ、75,76 受光素子、77,78 コントローラ、79 偏波回転素子、80,81 温度制御装置、82 温度センサ、83 コントローラ、100 波長可変レーザ   1 substrate, 2 lower clad layer, 3 active layer, 4 optical waveguide layer, 6 upper clad layer, 7 contact layer, 8 electrode, 9 insulating film, 10 heater, 11 power supply electrode, 12 ground electrode, 15 back electrode, 16 edge Face film, 17 End face film, 18 Diffraction grating, 19 Optical amplification layer, 20 Contact layer, 21 Electrode, 30 Wavelength variable laser, 31 Splitter, 32 Splitter, 33 Light receiving element, 34 Controller, 35 Attenuator, 36 Splitter, 37 Light receiving element , 38 controller, 39 mirror, 40 half-wave plate, 41 current supply unit, 42 demultiplexer / multiplexer, 43 mirror, 44, 44f, 44r 1/4 wavelength plate, 45, 45f, 45r mirror, 46 etalon, 47 Light receiving element, 48 wavelength controller, 49 splitter, 50 isolator, 71 demultiplexer / multiplexer Second mirror 73 ring resonator 74 heater, 75 and 76 light-receiving element, 77, 78 controller, 79 polarization rotation element, 80 and 81 temperature controller 82 temperature sensor, 83 a controller, 100 tunable laser

Claims (13)

波長可変レーザと、
前記波長可変レーザの発振条件を固定する制御を行う制御部と、
前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された前記レーザ光の偏波を90度±5度の範囲で回転させて前記波長可変レーザに入射する偏波回転部と、
前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、前記波長可変レーザに入射される前記レーザ光のパワーを調整する調整部と、を備える、波長可変レーザ装置。
A tunable laser;
A control unit that performs control to fix the oscillation condition of the wavelength tunable laser; and
An extraction unit for extracting a part of laser light emitted from the wavelength tunable laser;
A polarization rotation unit that rotates the polarization of the laser light extracted by the extraction unit in a range of 90 ° ± 5 ° and enters the wavelength tunable laser;
A wavelength tunable laser device comprising: an adjustment unit that adjusts the power of the laser light incident on the wavelength tunable laser so that frequency noise of the laser light emitted from the wavelength tunable laser is reduced.
前記抽出部は、前記波長可変レーザから出射される出力光の一部を反射するミラーであり、
前記偏波回転部は、前記波長可変レーザと前記ミラーとの間に配置された1/4波長板である、請求項1記載の波長可変レーザ装置。
The extraction unit is a mirror that reflects a part of output light emitted from the wavelength tunable laser,
The wavelength tunable laser device according to claim 1, wherein the polarization rotation unit is a ¼ wavelength plate disposed between the wavelength tunable laser and the mirror.
前記調整部は、前記波長可変レーザにモノリシックに集積された光増幅器または減衰器である、請求項1または2記載の波長可変レーザ装置。   The wavelength tunable laser device according to claim 1, wherein the adjustment unit is an optical amplifier or an attenuator monolithically integrated in the wavelength tunable laser. 前記波長可変レーザは、水平共振器であり、
前記波長可変レーザの両出射端面はAR膜で覆われている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の波長可変レーザ装置。
The wavelength tunable laser is a horizontal resonator,
The wavelength tunable laser device according to claim 1, wherein both emission end faces of the wavelength tunable laser are covered with an AR film.
前記抽出部から前記波長可変レーザに至る光路に、光損失に周波数依存性を有する損失部を備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の波長可変レーザ装置。   5. The wavelength tunable laser device according to claim 1, further comprising a loss unit having a frequency dependence on optical loss in an optical path from the extraction unit to the wavelength tunable laser. 前記損失部によって光損失した光の強度を検出する検出部を備え、
前記調整部は、前記検出部の検出結果に応じて前記パワーを調整する、請求項5記載の波長可変レーザ装置。
A detection unit for detecting the intensity of light lost by the loss unit;
The wavelength tunable laser device according to claim 5, wherein the adjustment unit adjusts the power according to a detection result of the detection unit.
前記検出部の検出結果を用いて、前記波長可変レーザの出力波長を調整する波長調整部を備える、請求項6記載の波長可変レーザ装置。   The wavelength tunable laser device according to claim 6, further comprising a wavelength adjustment unit that adjusts an output wavelength of the wavelength tunable laser using a detection result of the detection unit. 前記損失部は、エタロンである、請求項5〜7のいずれか一項に記載の波長可変レーザ装置。   The wavelength tunable laser device according to claim 5, wherein the loss part is an etalon. 前記損失部の光損失を調整する損失調整部を備える、請求項5〜8のいずれか一項に記載の波長可変レーザ装置。   The wavelength tunable laser device according to claim 5, further comprising a loss adjustment unit that adjusts an optical loss of the loss unit. 前記損失部は、リング共振器である、請求項5〜8のいずれか一項に記載の波長可変レーザ装置。   The wavelength tunable laser device according to claim 5, wherein the loss unit is a ring resonator. 前記リング共振器の温度を制御する温度制御部を備える、請求項10記載の波長可変レーザ装置。   The wavelength tunable laser device according to claim 10, further comprising a temperature control unit that controls a temperature of the ring resonator. 前記偏波回転部は、45°偏光子を2つのλ/4波長板で挟んだ構成を有する、請求項1〜11のいずれか一項に記載の波長可変レーザ装置。   The wavelength tunable laser device according to claim 1, wherein the polarization rotation unit has a configuration in which a 45 ° polarizer is sandwiched between two λ / 4 wavelength plates. 波長可変レーザの発振条件を固定する制御を行い、
前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出し、
抽出された前記レーザ光の偏波を90度±5度の範囲で回転させて前記波長可変レーザに入射し、
前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、前記波長可変レーザに入射される前記レーザ光のパワーを調整する、波長可変レーザの制御方法。
Control to fix the oscillation condition of the tunable laser,
Extract a part of the laser light emitted from the wavelength tunable laser,
The extracted polarization of the laser beam is rotated within a range of 90 ° ± 5 ° and incident on the wavelength tunable laser,
A method of controlling a wavelength tunable laser, wherein the power of the laser beam incident on the wavelength tunable laser is adjusted so that frequency noise of the laser beam emitted from the wavelength tunable laser is reduced.
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