JP2017175030A - 光源制御方法および光源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】後段のシステムへの悪影響を及ぼす非線形の光出力の立ち上がりを抑制すること。
【解決手段】供給された駆動電流に応じてレーザ光を出射するレーザ光源の光源制御方法であって、光出力ＯＮ命令からレーザ光源の光出力が第１の目標値に達するまでの間において、レーザ光源の光出力と第１の目標値との差が小さくなるように駆動電流を制御する第１ステート処理と、レーザ光源の光出力が第１の目標値に達した後、第２の目標値に達するまでの間において、第１の目標値と第２の目標値との間を略線形にステップ上昇する線形目標値とレーザ光源の光出力との差が小さくなるように駆動電流を制御する第２ステート処理と、レーザ光源の光出力が第２の目標値に達した後において、レーザ光源の光出力と第２の目標値との差が小さくなるように駆動電流を制御する第３ステート処理とを含む光源制御方法。
【選択図】図６

Description

本発明は、光源制御方法および光源制御装置に関する。

一般的な波長可変型レーザモジュールなどの光源には、光源から出力される光出力をモニタリングし、モニタリングによって検知した値（モニタ値）に基づいて、波長可変型レーザモジュールへ供給する駆動電流を制御する光源制御装置が設けられている。光源制御装置は、一般に、検知したモニタ値と所定の目標値との差分を計算し、その差分が０になるように駆動電流を制御することで、光源から出力される光出力を制御する。なお、導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）を備える構成の光源では、光源制御装置が制御する駆動電流はＳＯＡに供給されることになる。

特開２０１２−１２４２８７号公報

ところで、モニタ値と目標値との差分を計算し、その差分が０になるように駆動電流を制御する方法は、駆動初期時に、光出力が線形に上昇しないという現象が発生する。この現象の原因には、ＳＯＡの立ち上がり閾値のばらつき、リニアリティ、電子部品の精度・電圧オフセット等があると考えられる。そして、駆動初期時に光出力が線形に上昇しないという現象は、後段のシステムへの悪影響を及ぼすこともあり、対策が望まれている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、後段のシステムへの悪影響を及ぼす非線形の光出力の立ち上がりを抑制する光源制御方法および光源制御装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光源制御方法は、供給された駆動電流に応じてレーザ光を出射するレーザ光源の光源制御方法であって、光出力ＯＮ命令から前記レーザ光源の光出力が第１の目標値に達するまでの間において、前記レーザ光源の光出力と前記第１の目標値との差が小さくなるように前記駆動電流を制御する第１ステート処理と、前記レーザ光源の光出力が前記第１の目標値に達した後、第２の目標値に達するまでの間において、前記第１の目標値と前記第２の目標値との間を略線形にステップ上昇する線形目標値と前記レーザ光源の光出力との差が小さくなるように前記駆動電流を制御する第２ステート処理と、前記レーザ光源の光出力が前記第２の目標値に達した後において、前記レーザ光源の光出力と前記第２の目標値との差が小さくなるように前記駆動電流を制御する第３ステート処理と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る光源制御方法は、前記第２ステート処理時では、前記第３ステート処理時よりも制御周期が短いことを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る光源制御方法は、前記第２ステート処理時における前記線形目標値には、オフセット値が加算されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る光源制御方法は、前記第１ステート処理における起動時の駆動電流は、前記レーザ光源の光立ち上がり電流に設定されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る光源制御方法は、前記レーザ光源の光出力は、予め取得された前記駆動電流と前記光出力との関係に基づいて制御されることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る光源制御方法は、前記第２ステート処理時における前記レーザ光源の光出力の測定値は、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の検出において、複数の検出における検出値の単純平均値、若しくは加算値、若しくは移動平均値とすることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る光源制御装置は、供給された駆動電流に応じてレーザ光を出射するレーザ光源の光源制御装置であって、光出力ＯＮ命令から前記レーザ光源の光出力が第１の目標値に達するまでの間において、前記レーザ光源の光出力と前記第１の目標値との差が小さくなるように前記駆動電流を制御する第１ステート処理と、前記レーザ光源の光出力が前記第１の目標値に達した後、第２の目標値に達するまでの間において、前記第１の目標値と前記第２の目標値との間を略線形にステップ上昇する線形目標値と前記レーザ光源の光出力との差が小さくなるように前記駆動電流を制御する第２ステート処理と、前記レーザ光源の光出力が前記第２の目標値に達した後において、前記レーザ光源の光出力と前記第２の目標値との差が小さくなるように前記駆動電流を制御する第３ステート処理と、を実行するように構成されたことを特徴とする。

本発明に係る光源制御方法および光源制御装置は、後段のシステムへの悪影響を及ぼす非線形の光出力の立ち上がりを抑制することができるという効果を奏する。

図１は、波長可変型レーザモジュールの構成例を模式的に示す図である。 図２は、２つの波長フィルタの温度におけるＰＤ電流比の例を示すグラフである。 図３は、第１実施例に係る光源制御方法の第１ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。 図４は、第１実施例に係る光源制御方法の第２ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。 図５は、第１実施例に係る光源制御方法の第３ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。 図６は、第１実施例に係る光源制御方法に従うレーザ光源の光出力のグラフを示す図である。 図７は、第２実施例に係る光源制御方法に従うレーザ光源の光出力のグラフを示す図である。 図８は、第３実施例に係る光源制御方法に従うレーザ光源の光出力のグラフを示す図である。 図９は、第４実施例に係る光源制御方法に従うレーザ光源の光出力のグラフを示す図である。 図１０は、ＳＯＡに供給する駆動電流とレーザ光源の光出力との関係を示すグラフである。 図１１は、第５実施例に係る光源制御方法の第１ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。 図１２は、第５実施例に係る光源制御方法の第２ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。 図１３は、第５実施例に係る光源制御方法の第３ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。 図１４は、第５実施例に係る光源制御方法に従うレーザ光源の光出力のグラフを示す図である。 図１５は、第６実施例に係る光源制御方法の第１ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。 図１６は、第６実施例に係る光源制御方法の第２ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。 図１７は、第６実施例に係る光源制御方法の第３ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。 図１８は、パワーモニタの検出値のデジタル変換を示す図である。 図１９は、１ステップあたりのばらつきが抑制されることを示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る光源制御方法および光源制御装置を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する構成要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各層の厚さや厚さの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

（実施形態）
図１は、波長可変型レーザモジュールの構成例を模式的に示す図である。図１に示される波長可変型レーザモジュールは、実施形態に係る光源制御方法を使用する光源の構成例を示している。さらに言えば、図１に示される波長可変型レーザモジュールの構成は、実施形態に係る光源制御方法を使用する光源の構成例に過ぎず、実施の範囲を限定するものではない。

図１に示すように、波長可変型レーザモジュール１００は、波長可変光源部２００と光源制御装置３００とを主要な構成要素として備えている。波長可変光源部２００は、光源制御装置３００からの制御に応じて所望の波長および出力のレーザ光を出力し、当該レーザ光を後段の装置に供給する。光源制御装置３００は、例えばユーザーインターフェイスを備えた上位の制御装置と接続されており、当該上位の制御装置を介したユーザーからの指示に従って、波長可変光源部２００を制御する。なお、波長可変型レーザモジュール１００は、波長可変光源部２００と光源制御装置３００とを別体として備えることもできるが、光源制御装置３００と波長可変光源部２００とを同一の回路基板上に実装することも可能である。

図１に示すように、波長可変光源部２００は、レーザ光源２１０と波長検知部２２０と光分波器２３０とパワーモニタ２４０と光ファイバ２６０とを備えている。

レーザ光源２１０は、さらに詳しく、ＤＦＢ−ＬＤ（Distributed Feedback Laser Diode：分布帰還型レーザダイオード）２１１と光導波路２１２と光合波器２１３とＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier：半導体光増幅器）２１４とペルチェ素子２１５とレーザ温度モニタ素子２１６とを備えている。なおＤＦＢ−ＬＤ２１１と光導波路２１２と光合波器２１３とＳＯＡ２１４は、単一の半導体チップの上に形成することも可能である。

レーザ光源２１０は、それぞれ異なる波長のレーザ光を前端面から出射するストライプ形状の複数のＤＦＢ−ＬＤ２１１を備えている。各ＤＦＢ−ＬＤ２１１は、温度を調整することによってその発振波長を制御することができる。各ＤＦＢ−ＬＤ２１１は、ペルチェ素子２１５の上に載置されており、ペルチェ素子２１５によって温度が変更可能なように構成されている。また、ペルチェ素子２１５の上にはレーザ温度モニタ素子２１６が設けられ、ＤＦＢ−ＬＤ２１１の温度を監視することが可能である。

ＤＦＢ−ＬＤは３ｎｍ〜４ｎｍ程度の範囲内で発振波長を変化させることができるので、各ＤＦＢ−ＬＤ２１１の発振波長を３ｎｍ〜４ｎｍ程度の間隔でずらして各ＤＦＢ−ＬＤ２１１の発振波長を設計する。これにより、レーザ光源２１０は、複数のＤＦＢ−ＬＤ２１１のうち、所望のレーザ光の波長を得るのに適した１個のＤＦＢ−ＬＤ２１１を選択して駆動すると共にＤＦＢ−ＬＤ２１１の温度を制御することによって、単体のＤＦＢ−ＬＤよりも広帯域な連続した波長帯域に亘ってレーザ光を出射することができる。

複数のＤＦＢ−ＬＤ２１１の何れかが出射したレーザ光は、光導波路２１２および光合波器２１３を経由することによって１つの光路に導かれ、ＳＯＡ２１４によって増幅された後に、レーザ光源２１０から出射される。

光分波器２３０は、レーザ光源２１０から出力されたレーザ光の大半を波長可変光源部２００から出力するために光ファイバ２６０に結合する。同時に、レーザ光源２１０から出力されたレーザ光の一部をパワーモニタ２４０と波長検知部２２０とに分波して供給する。光ファイバ２６０は光分波器２３０から入力されたレーザ光を出力し、図示しない後段の装置に供給する。

パワーモニタ２４０は、入力された光の強度に応じた電気信号を出力するフォトダイオードを利用した測定器である。したがって、パワーモニタ２４０から出力される電気信号を光ファイバ２６０から出力されるレーザ光の出力に換算することができる。

波長検知部２２０は、さらに詳しく、波長フィルタ２２１とペルチェ素子２２２とフィルタ温度モニタ素子２２３と波長モニタ２５０とを備えている。波長フィルタ２２１は、光の波長に対して周期的な透過特性を有し、例えばエタロンフィルタが用いられる。エタロンフィルタは、温度に依存してこの周期的な波長透過特性が波長方向にシフトするという性質を有している。

波長フィルタ２２１は、ペルチェ素子２２２の上に載置されており、ペルチェ素子２２２によって温度が変更可能に構成されている。また、ペルチェ素子２２２の上にはフィルタ温度モニタ素子２２３が設けられ、波長フィルタ２２１の温度を監視することが可能である。

光分波器２３０によって分波されたレーザ光は、波長検知部２２０の波長フィルタ２２１を透過して、波長モニタ２５０に入射される。波長モニタ２５０は、パワーモニタ２４０と同様に、入力された光の強度に応じた電気信号を出力するフォトダイオードを利用した測定器である。したがって、波長モニタ２５０から出力される電気信号は、レーザ光源２１０から出力されたレーザ光の強度に波長フィルタ２２１の透過特性を乗じたものとなる。

先述のように、波長フィルタ２２１は、光の波長に対して周期的な透過特性を有する。そこで、波長モニタ２５０から出力される電気信号（ＰＤ２）とパワーモニタ２４０から出力される電気信号（ＰＤ１）との比（これをＰＤ電流比という）を考えると、ＰＤ電流比（ＰＤ２／ＰＤ１）も、光の波長に対して周期的な値となる。しかも、波長フィルタ２２１における周期的な波長透過特性は、波長フィルタ２２１の温度に依存して波長方向にシフトする。図２は、２つの波長フィルタ２２１の温度におけるＰＤ電流比の例を示すグラフである。

図２のグラフに示される曲線は、弁別曲線と呼ばれ、測定されるＰＤ電流比と出力されているレーザ光の波長との関係を示している。したがって、図２に示されるような弁別曲線を用いてＰＤ電流比を監視すれば、レーザ光源２１０から出力されたレーザ光の波長に誤差が生じた場合に、その誤差を検知することができる。また、波長フィルタ２２１の温度を制御すれば弁別曲線を波長方向にシフトすることができるので、レーザ光源２１０から出力すべき所望のレーザ光の波長に対応した弁別曲線を得ることが可能である。

次に、光源制御装置３００の構成について説明する。なお、図１に示す光源制御装置３００の構成は、機能をブロックで表示したものであり、図示されるブロックが物理的に分離されていることを意味するものではない。

図１に示すように、光源制御装置３００は、ＤＦＢ−ＬＤ選択回路３１１と、ＤＦＢ−ＬＤ電流制御回路３１２と、レーザ温度モニタ回路３２１と、レーザ温度制御回路３２２と、ＳＯＡ制御回路３３０と、ＰＤ１電流モニタ回路３４１と、ＰＤ２電流モニタ回路３４２と、エタロン温度モニタ回路３５１と、エタロン温度制御回路３５２と、デジタル演算器３６０と、メモリ３７０とを備えている。

ＤＦＢ−ＬＤ選択回路３１１は、デジタル演算器３６０からの指令に従い、複数のＤＦＢ−ＬＤ２１１のうち１つを選択するための回路である。具体的には、ＤＦＢ−ＬＤ２１１に電流を供給するための回路のスイッチを切り替えることで実現することが可能である。ＤＦＢ−ＬＤ電流制御回路３１２は、デジタル演算器３６０からの指令に従い、ＤＦＢ−ＬＤ２１１に供給する電流を制御するための回路である。

レーザ温度モニタ回路３２１は、レーザ温度モニタ素子２１６の温度を検出することによりＤＦＢ−ＬＤ２１１の温度を特定し、ＤＦＢ−ＬＤ２１１の温度のデータをデジタル信号としてデジタル演算器３６０へ送信する。一方、レーザ温度制御回路３２２は、デジタル演算器３６０から指示された温度にＤＦＢ−ＬＤ２１１がなるように、ペルチェ素子２１５に供給する電流を制御する。

ＳＯＡ制御回路３３０は、デジタル演算器３６０からの指示に基づいて、ＳＯＡ２１４に供給される駆動電流を制御し、ＳＯＡ２１４の利得を調整する。

ＰＤ１電流モニタ回路３４１およびＰＤ２電流モニタ回路３４２は、それぞれ、パワーモニタ２４０および波長モニタ２５０から出力された電流をデジタル信号に変換し、デジタル演算器３６０へ送信する。

エタロン温度モニタ回路３５１は、フィルタ温度モニタ素子２２３の温度を検出することにより波長フィルタ２２１の温度を特定し、波長フィルタ２２１の温度のデータをデジタル信号としてデジタル演算器３６０へ送信する。一方、エタロン温度制御回路３５２は、デジタル演算器３６０から指示された温度に波長フィルタ２２１がなるように、ペルチェ素子２２２に供給する電流を制御する。

メモリ３７０は、デジタル演算器３６０が制御パラメータを算出するために必要な目標値、および制御プログラムを各種記憶している。とくに、本実施形態では、第１の目標値と第２の目標値とがメモリ３７０に記憶されており、第１の目標値は、波長可変型レーザモジュール１００の後段のシステムへの影響がない程度の光出力として設定されており、第２の目標値は、波長可変型レーザモジュール１００の後段のシステムが要求する光出力として設定されている。例えば、第１の目標値は、パワーモニタ２４０にて発光を認識可能な光出力の最低値とすることも可能である。

デジタル演算器３６０は、いわゆるＣＰＵと呼ばれる演算装置である。デジタル演算器３６０は、レーザ温度モニタ回路３２１、ＰＤ１電流モニタ回路３４１、ＰＤ２電流モニタ回路３４２、および、エタロン温度モニタ回路３５１から受信した波長可変光源部２００の状態のデータから適切な制御パラメータを算出し、ＤＦＢ−ＬＤ選択回路３１１、ＤＦＢ−ＬＤ電流制御回路３１２、レーザ温度制御回路３２２、ＳＯＡ制御回路３３０、および、エタロン温度制御回路３５２に制御信号を送信する。

デジタル演算器３６０は、メモリ３７０に記憶された制御プログラムを実行するように構成されており、具体的には、当該制御プログラムは、光ＯＮ命令からレーザ光源２１０の光出力が第１の目標値に達するまでの間において、レーザ光源２１０の光出力と第１の目標値との差が小さくなるように、ＳＯＡ制御回路３３０を介してＳＯＡ２１４への駆動電流を制御する第１ステート処理と、レーザ光源２１０の光出力が第１の目標値に達した後、第２の目標値に達するまでの間において、第１の目標値と第２の目標値との間を略線形にステップ上昇する線形目標値とレーザ光源２１０の光出力との差が小さくなるように、ＳＯＡ制御回路３３０を介してＳＯＡ２１４への駆動電流を制御する第２ステート処理と、レーザ光源２１０の光出力が第２の目標値に達した後における、レーザ光源２１０の光出力と第２の目標値との差が小さくなるように、ＳＯＡ制御回路３３０を介してＳＯＡ２１４への駆動電流を制御する第３ステート処理とを少なくとも含んでいる。

以下、上記光源制御装置３００の構成例を用いて光源制御方法の説明を行う。

（第１実施例）
以下、図３から図６を参照しながら第１実施例に係る光源制御方法について説明する。図３から図５は、第１実施例に係る光源制御方法のフローを示す図であり、図６は、第１実施例に係る光源制御方法に従うレーザ光源の光出力のグラフを示す図である。

図３は、第１実施例に係る光源制御方法の第１ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。図３に示される第１ステート処理は、図６における時刻０から時刻ｔ１までの処理に対応している。

図３に示すように、ステップＳ１１１では、光源制御装置３００が、パワーモニタ２４０を用いてレーザ光源２１０の光出力をモニタリングする。そして、ステップＳ１１２では、光源制御装置３００のデジタル演算器３６０が、メモリ３７０に記憶されている第１の目標値とモニタリングした光出力のモニタ値を比較し、第１の目標値との誤差を演算する。

その後、ステップＳ１１３では、演算された第１の目標値との誤差が小さくなるように、デジタル演算器３６０が、ＳＯＡ２１４に供給すべき駆動電流を演算し、ＳＯＡ制御回路３３０を介してＳＯＡ２１４に指示する駆動電流を設定する。

ステップＳ１１４では、レーザ光源２１０の光出力が第１の目標値に収束したか否かを判定し、第１の目標値に収束していない場合（Ｎｏ）、第１ステート処理における制御周期を終了し、再度の第１ステート処理における制御周期を開始することになる。一方、第１の目標値に収束している場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１５にて、第２のステート処理へ進む。

図６に示されるように、以上の第１ステート処理によって、レーザ光源２１０の光出力は、時刻０から時刻ｔ１までの間に非線形ではあるものの第１の目標値まで上昇する。

図４は、第１実施例に係る光源制御方法の第２ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。図４に示される第２ステート処理は、図６における時刻ｔ１から時刻ｔ２までの処理に対応している。

図４に示すように、ステップＳ１２１では、第１ステート処理と同様に、光源制御装置３００が、パワーモニタ２４０を用いてレーザ光源２１０の光出力をモニタリングする。一方、第２ステート処理では、ステップＳ１２２にて、第１の目標値と第２の目標値との間を略線形にステップ上昇する線形目標値を作成する。すなわち、一回前の制御周期における目標値に対して所定の値を加えたものを新たな目標値として設定することで、経過時間に応じた目標値更新処理を行う。

そして、ステップＳ１２３では、光源制御装置３００のデジタル演算器３６０が、線形目標値とモニタリングした光出力のモニタ値を比較し、線形目標値との誤差を演算する。

その後、ステップＳ１２４では、線形目標値との誤差が小さくなるように、デジタル演算器３６０が、ＳＯＡ２１４に供給すべき駆動電流を演算し、ＳＯＡ制御回路３３０を介してＳＯＡ２１４に指示する駆動電流を設定する。

ステップＳ１２５では、レーザ光源２１０の光出力が第２の目標値に到達したか否かを判定し、第２の目標値に到達していない場合（Ｎｏ）、第２ステート処理における制御周期を終了し、再度の第２ステート処理における制御周期を開始することになる。一方、第２の目標値に到達している場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１２６にて、第３のステート処理へ進む。

図６に示されるように、以上の第２ステート処理によって、レーザ光源２１０の光出力は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間に略線形に第１の目標値から第２の目標値まで上昇する。なお、ここで「略線形」とは、上記のようなステップ近似を含む線形のことをいう。

図５は、第１実施例に係る光源制御方法の第３ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。図５に示される第３ステート処理は、図６における時刻ｔ２以降の処理に対応している。

図５に示すように、ステップＳ１３１では、光源制御装置３００が、パワーモニタ２４０を用いてレーザ光源２１０の光出力をモニタリングする。そして、ステップＳ１３２では、光源制御装置３００のデジタル演算器３６０が、メモリ３７０に記憶されている第２の目標値とモニタリングした光出力の値を比較し、第２の目標値との誤差を演算する。

その後、ステップＳ１３３では、演算された第２の目標値との誤差が小さくなるように、デジタル演算器３６０が、ＳＯＡ２１４に供給すべき駆動電流を演算し、ＳＯＡ制御回路３３０を介してＳＯＡ２１４に指示する駆動電流を設定する。

先述のように、第２の目標値は、波長可変型レーザモジュール１００の後段のシステムが要求する光出力であるので、第３ステート処理では、ここで１つの制御周期を終了とし、第３ステート処理における制御周期を継続実行することになる。

以上のように、波長可変型レーザモジュール１００の後段のシステムへの影響がない程度の光出力として設定された第１の目標値と、波長可変型レーザモジュール１００の後段のシステムが要求する光出力として設定された第２の目標値とを用いた第１ステート処理と第２ステート処理と第３ステート処理とを組み合わせた光源制御方法に従えば、後段のシステムへの悪影響を及ぼす非線形の光出力の立ち上がりを抑制することができる。

（第２実施例）
以下、図７を参照しながら第２実施例に係る光源制御方法について説明する。図７は、第２実施例に係る光源制御方法に従うレーザ光源の光出力のグラフを示す図である。なお、第２実施例に係る光源制御方法のフローは、実質的に第１実施例と同じであるので、ここでは記載を省略する。

第２実施例に係る光源制御方法は、制御処理の手順としては第１実施例と同じであるが、第２ステート処理時では、第３ステート処理時よりも制御周期が短いことを特徴としている。

図７に示すように、第２ステート処理時では、レーザ光源２１０の光出力が適切な範囲に収まるように、上限マスクと下限マスクが設定されることがある。ところが、第２ステート処理時の制御周期が長いと、レーザ光源２１０の光出力が上限マスクと下限マスクの範囲から逸脱してしまう虞がある。先述のように、第２ステート処理における線形目標値は、一回前の制御周期における目標値に対して所定の値を加えたものを新たな目標値として設定することで作成されるので、制御周期が長いと、図７に示されるように、各ステップが大きくなってしまうからである（図中領域Ａ参照）。

そこで、第２実施例に係る光源制御方法は、第２ステート処理時の制御周期を、第３ステート処理時よりも短くすることで、レーザ光源２１０の光出力が適切な範囲に収まるようにする。

以上の第２実施例に係る光源制御方法によっても、後段のシステムへの悪影響を及ぼす非線形の光出力の立ち上がりを抑制することができ、さらに、第２ステート処理時の制御精度も向上する。

（第３実施例）
以下、図８を参照しながら第３実施例に係る光源制御方法について説明する。図８は、第３実施例に係る光源制御方法に従うレーザ光源の光出力のグラフを示す図である。なお、第３実施例に係る光源制御方法のフローは、実質的に第１実施例と同じであるので、ここでは記載を省略する。

第３実施例に係る光源制御方法は、制御処理の手順としては第１実施例と同じであるが、第２ステート処理時における線形目標値にオフセット値が加算されていることを特徴としている。

図８に示すように、第３実施例においても、上限マスクと下限マスクが設定されることを想定し、レーザ光源２１０の光出力が上限マスクと下限マスクの範囲から逸脱してしまう虞を考える（図中領域Ｂ参照）。第３実施例に係る光源制御方法は、第２ステート処理時における線形目標値に所定のオフセット値を加算することで、レーザ光源２１０の光出力が適切な範囲に収まるようにする。

以上の第３実施例に係る光源制御方法によっても、後段のシステムへの悪影響を及ぼす非線形の光出力の立ち上がりを抑制することができ、さらに、第２ステート処理時の制御精度も向上する。

（第４実施例）
以下、図９および図１０を参照しながら第４実施例に係る光源制御方法について説明する。図９は、第４実施例に係る光源制御方法に従うレーザ光源の光出力のグラフを示す図である。なお、第４実施例に係る光源制御方法のフローは、実質的に第１実施例と同じであるので、ここでは記載を省略する。

第４実施例に係る光源制御方法は、制御処理の手順としては第１実施例と同じであるが、第１ステート処理における起動時の駆動電流がレーザ光源２１０の光立ち上がり電流に設定されていることを特徴としている。

図１０は、ＳＯＡに供給する駆動電流とレーザ光源の光出力との関係を示すグラフである。図１０に示すように、ＳＯＡ２１４に供給する駆動電流が低い場合、レーザ光源２１０からはレーザ光が出射しないが、ＳＯＡ２１４に供給する駆動電流がある値（図中Ｉ０）を超えると、レーザ光源２１０からレーザ光が出射するようになる。レーザ光源２１０からレーザ光が出射し始める駆動電流の値を光立ち上がり電流と呼び、第４実施例に係る光源制御方法では、第１ステート処理における駆動電流の初期値をこの光立ち上がり電流に設定する。

すると、図９に示すように、レーザ光源２１０の光出力が第１の目標値に達するまでの時間は、ｔ１であったものが、ｔ１’に短縮される。もちろん、レーザ光源２１０の光出力が第１の目標値に達するまでの時間が短縮されることによって、結果的に、レーザ光源２１０の光出力が第２の目標値に達するまでの時間も、ｔ２であったものが、ｔ２’に短縮される。

すなわち、以上の第４実施例に係る光源制御方法によっても、後段のシステムへの悪影響を及ぼす非線形の光出力の立ち上がりを抑制することができ、さらに、レーザ光源２１０の光出力が使用水準に達するまでの時間も短縮される。

（第５実施例）
以下、図１１から図１４を参照しながら第５実施例に係る光源制御方法について説明する。図１１から図１３は、第５実施例に係る光源制御方法のフローを示す図であり、図１４は、第５実施例に係る光源制御方法に従うレーザ光源の光出力のグラフを示す図である。なお、図１１から図１３に示される光源制御方法のフローは、第１実施例に係る光源制御方法のフローと共通部分が多いので、以下の説明では、当該共通部分についての説明は簡略する。

図１１は、第５実施例に係る光源制御方法の第１ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。図１１に示すように、第１ステート処理では、ステップＳ５１１にて、レーザ光源２１０の光出力をモニタリングし、ステップＳ５１２にて、第１の目標値とモニタリングした光出力の値を比較する。そして、ステップＳ５１３にて、演算された第１の目標値との誤差が小さくなるように、ＳＯＡ２１４に指示する駆動電流を設定する。

その後、ステップＳ５１４では、レーザ光源２１０の光出力が第１の目標値に収束したか否かを判定し、第１の目標値に収束していない場合（Ｎｏ）、第１ステート処理における制御周期を終了し、再度の第１ステート処理における制御周期を開始することになる。一方、第１の目標値に収束している場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ５１５にて、第２のステート処理へ進む。

図１２は、第５実施例に係る光源制御方法の第２ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。図１２に示すように、第５実施例に係る光源制御方法の第２ステート処理では、ステップＳ５２１にて、光源制御装置３００のデジタル演算器３６０が、経過時間に応じた指示すべき駆動電流値をメモリ３７０から取得する。そして、ステップＳ５２２にて、メモリ３７０から取得した駆動電流値を用いて、ＳＯＡ２１４に指示する駆動電流を設定する。

すなわち、第５実施例に係る光源制御方法の第２ステート処理では、レーザ光源２１０の光出力が線形に上昇するような駆動電流との関係を予めメモリ３７０内に記憶しておき、経過時間に応じて、メモリ３７０内に記憶されている駆動電流を読み出しながら、レーザ光源２１０の光出力を制御するフィードフォワード制御が行われている。

ステップＳ５２３では、メモリ３７０から取得した駆動電流が最終指示電流値に到達したか否かを判定し、最終指示電流値に到達していない場合（Ｎｏ）、第２ステート処理における制御周期を終了し、再度の第２ステート処理における制御周期を開始することになる。一方、最終指示電流値に到達している場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ５２４にて、第３のステート処理へ進む。ここで、最終指示電流値とは、レーザ光源２１０の光出力が第２の目標値となる駆動電流値としてメモリ３７０に記憶されているものである。

図１４に示されるように、以上の第２ステート処理によって、時々刻々、時刻ｔ１から時刻ｔｎまで、レーザ光源２１０の光出力は、第１の目標値から第２の目標値まで略線形に上昇する。

図１３は、第５実施例に係る光源制御方法の第３ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。図１３に示すように、第３ステート処理では、ステップＳ５３１にて、レーザ光源２１０の光出力をモニタリングし、ステップＳ５３２にて、第２の目標値とモニタリングした光出力の値を比較する。そして、ステップＳ５３３にて、第２の目標値との誤差が小さくなるように、ＳＯＡ２１４に供給する駆動電流を制御する。

第２の目標値は、波長可変型レーザモジュール１００の後段のシステムが要求する光出力であるので、第３ステート処理では、ここで１つの制御周期を終了とし、第３ステート処理における制御周期を継続実行する。

以上のように、以上説明した光源制御方法によっても、後段のシステムへの悪影響を及ぼす非線形の光出力の立ち上がりを抑制することができる。

（第６実施例）
以下、図１５から図１９を参照しながら第６実施例に係る光源制御方法について説明する。図１５から図１７は、第６実施例に係る光源制御方法のフローを示す図であり、図１８は、パワーモニタの検出値のデジタル変換を示す図であり、図１９は、１ステップあたりのばらつきが抑制されることを示す図である。なお、図１５から図１９に示される光源制御方法のフローは、第１実施例に係る光源制御方法のフローと共通部分が多いので、以下の説明では、当該共通部分についての説明は簡略する。

図１５は、第６実施例に係る光源制御方法の第１ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。図１５に示すように、第１ステート処理では、ステップＳ６１１にて、レーザ光源２１０の光出力をモニタリングし、ステップＳ６１２にて、第１の目標値とモニタリングした光出力の値を比較する。そして、ステップＳ６１３にて、演算された第１の目標値との誤差が小さくなるように、ＳＯＡ２１４に指示する駆動電流を設定する。

その後、ステップＳ６１４では、レーザ光源２１０の光出力が第１の目標値に収束したか否かを判定し、第１の目標値に収束していない場合（Ｎｏ）、第１ステート処理における制御周期を終了し、再度の第１ステート処理における制御周期を開始することになる。一方、第１の目標値に収束している場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ６１５にて、第２のステート処理へ進む。

図１６は、第６実施例に係る光源制御方法の第２ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。図１６に示すように、第６実施例に係る光源制御方法の第２ステート処理では、ステップＳ６２１にて、パワーモニタ平均化処理が行われる。

ここで、パワーモニタ平均化処理とは、光出力の大きさに応じてパワーモニタ２４０から出力される電流をＰＤ１電流モニタ回路３４１でデジタル変換する際の平均化処理をいう。パワーモニタ２４０で検出した光出力の検出値は、電流の大きさとしてパワーモニタ２４０から出力され、図１８に示されるように、ＰＤ１電流モニタ回路３４１でデジタル変換される。この際、複数の光出力の検出値を平均してデジタル変換する。例えば１６回の平均化をする場合には、１６回分の検出値の単純平均値、若しくは加算値、若しくは移動平均値を、平均化した検出値として扱う。ここで、１６回分の検出値の単純平均値とは、検出値を１６回分ごとにまとめて平均した値であり、１６回分の検出値の移動平均値とは、逐次検出される検出値を先入れ先出し法で更新させながら１６回分の検出値を平均した値である。

第６実施例に係る光源制御方法では、第２ステート処理時におけるレーザ光源２１０の光出力の測定値を、複数の検出における検出値の平均値とする。とくに、第２ステート処理時における平均回数は、第３ステート処理時における平均回数よりも大きくする。これにより、有効分解能が増え、パワーモニタ２４０の分解能が向上する。その結果、図１９に示されるように、第６実施例に係る光源制御方法では、１ステップ当たりの光出力のばらつきが抑制できる。

その後、第６実施例に係る光源制御方法の第２ステート処理では、第１実施例と同様に、ステップＳ６２１にて、パワーモニタ２４０を用いてレーザ光源２１０の光出力をモニタリングし、ステップＳ６２２にて、第１の目標値と第２の目標値との間を略線形にステップ上昇する線形目標値を作成する。そして、ステップＳ６２３にて、線形目標値とモニタリングした光出力の値との誤差を演算する。その後、ステップＳ６２４にて、演算された線形目標値との誤差が小さくなるように、ＳＯＡ２１４に指示する駆動電流を設定する。

ステップＳ６２５では、レーザ光源２１０の光出力が第２の目標値に到達したか否かを判定し、第２の目標値に到達していない場合（Ｎｏ）、第２ステート処理における制御周期を終了し、再度の第２ステート処理における制御周期を開始することになる。一方、第２の目標値に到達している場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ６２６にて、第３のステート処理へ進む。

図１７は、第６実施例に係る光源制御方法の第３ステート処理における１つの制御周期内のフローを示す図である。図１７に示すように、第３ステート処理では、ステップＳ６３１にて、レーザ光源２１０の光出力をモニタリングし、ステップＳ６３２にて、第２の目標値とモニタリングした光出力の値を比較する。そして、ステップＳ６３３にて、第２の目標値との誤差が小さくなるように、ＳＯＡ２１４に供給する駆動電流を制御する。

第２の目標値は、波長可変型レーザモジュール１００の後段のシステムが要求する光出力であるので、第３ステート処理では、ここで１つの制御周期を終了とし、第３ステート処理における制御周期を継続実行する。

以上の第６実施例に係る光源制御方法によっても、後段のシステムへの悪影響を及ぼす非線形の光出力の立ち上がりを抑制することができ、さらに、第２ステート処理時における１ステップ当たりの光出力のばらつきが抑制できる。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。例えば、以上説明した実施形態では、レーザ光源として、アレイ型の半導体レーザ素子を用いたが、合波器や半導体光増幅器を備えない構成やＤＢＲレーザ素子（分布ブラッグ反射型半導体レーザ素子）による単一縦モード半導体レーザ素子とすることもできる。また、レーザ光源は必ずしも波長を変更可能である必要もない。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１００ 波長可変型レーザモジュール
２００ 波長可変光源部
２１０ レーザ光源
２１１ ＤＦＢ−ＬＤ
２１２ 光導波路
２１３ 光合波器
２１４ ＳＯＡ
２１５，２２２ ペルチェ素子
２１６ レーザ温度モニタ素子
２２０ 波長検知部
２２１ 波長フィルタ
２２３ フィルタ温度モニタ素子
２３０ 光分波器
２４０ パワーモニタ
２５０ 波長モニタ
２６０ 光ファイバ
３００ 光源制御装置
３１１ ＤＦＢ−ＬＤ選択回路
３１２ ＤＦＢ−ＬＤ電流制御回路
３２１ レーザ温度モニタ回路
３２２ レーザ温度制御回路
３３０ ＳＯＡ制御回路
３４１ ＰＤ１電流モニタ回路
３４２ ＰＤ２電流モニタ回路
３５１ エタロン温度モニタ回路
３５２ エタロン温度制御回路
３６０ デジタル演算器
３７０ メモリ

Claims (7)

1. 供給された駆動電流に応じてレーザ光を出射するレーザ光源の光源制御方法であって、
   光出力ＯＮ命令から前記レーザ光源の光出力が第１の目標値に達するまでの間において、前記レーザ光源の光出力と前記第１の目標値との差が小さくなるように前記駆動電流を制御する第１ステート処理と、
   前記レーザ光源の光出力が前記第１の目標値に達した後、第２の目標値に達するまでの間において、前記第１の目標値と前記第２の目標値との間を略線形にステップ上昇する線形目標値と前記レーザ光源の光出力との差が小さくなるように前記駆動電流を制御する第２ステート処理と、
   前記レーザ光源の光出力が前記第２の目標値に達した後において、前記レーザ光源の光出力と前記第２の目標値との差が小さくなるように前記駆動電流を制御する第３ステート処理と、
   を含むことを特徴とする光源制御方法。
2. 前記第２ステート処理時では、前記第３ステート処理時よりも制御周期が短いことを特徴とする請求項１に記載の光源制御方法。
3. 前記第２ステート処理時における前記線形目標値には、オフセット値が加算されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源制御方法。
4. 前記第１ステート処理における起動時の駆動電流は、前記レーザ光源の光立ち上がり電流に設定されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の光源制御方法。
5. 前記レーザ光源の光出力は、予め取得された前記駆動電流と前記光出力との関係に基づいて制御されることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の光源制御方法。
6. 前記第２ステート処理時における前記レーザ光源の光出力の測定値は、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の検出において、複数の検出における検出値の単純平均値、若しくは加算値、若しくは移動平均値とすることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の光源制御方法。
7. 供給された駆動電流に応じてレーザ光を出射するレーザ光源の光源制御装置であって、
   光出力ＯＮ命令から前記レーザ光源の光出力が第１の目標値に達するまでの間において、前記レーザ光源の光出力と前記第１の目標値との差が小さくなるように前記駆動電流を制御する第１ステート処理と、
   前記レーザ光源の光出力が前記第１の目標値に達した後、第２の目標値に達するまでの間において、前記第１の目標値と前記第２の目標値との間を略線形にステップ上昇する線形目標値と前記レーザ光源の光出力との差が小さくなるように前記駆動電流を制御する第２ステート処理と、
   前記レーザ光源の光出力が前記第２の目標値に達した後において、前記レーザ光源の光出力と前記第２の目標値との差が小さくなるように前記駆動電流を制御する第３ステート処理と、
   を実行するように構成されたことを特徴とする光源制御装置。

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