JP2019140271A - レーザ装置およびレーザ装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ素子の発振波長の制御精度の低下を抑制すること。【解決手段】レーザ装置は、レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、レーザ素子から出力された第１レーザ光を光増幅して第２レーザ光として出力する光増幅器と、第１レーザ光の一部である第１部分と第２レーザ光の一部である第１部分とを受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第１検出器と、光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、光フィルタを透過した第１レーザ光の一部である第２部分と、第２レーザ光の一部である第２部分とを受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第２検出器と、第１検出器によるモニタ値と第２検出器によるモニタ値とに基づいて第１レーザ光の波長を求め、求めた波長が目標波長となるように変更手段に供給する駆動電流を制御し、第１検出器によるモニタ値が一定となるようにレーザ素子に供給する駆動電流を制御する制御部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ装置およびレーザ素子の制御方法に関するものである。

従来、波長可変型の半導体レーザ素子等のレーザ素子の発振波長を制御するために、レーザ素子から出力されたレーザ光の一部を、光の波長に対して周期的な透過特性を有する波長フィルタに透過させ、透過したレーザ光の強度を検出し、検出した強度に基づいて発振波長を制御する技術が知られている。レーザ素子から出力されたレーザ光は、たとえば半導体光増幅器（ＳＯＡ）によって光増幅される。

特許文献１では、ＳＯＡを制御することで、迷光の強度を補正値として検知し、レーザ素子の発振波長を制御する技術が開示されている。

特開２０１６−４６５２６号公報

本発明者らは、経年劣化などによってレーザ素子が出力するレーザ光の強度が低下すると、迷光の影響が相対的に大きくなり、発振波長の制御精度が低下する場合があるという問題を発見した。このような問題を解決することは、従来技術では困難であると考えられる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザ素子の発振波長の制御精度の低下を抑制できるレーザ装置およびレーザ装置の制御方法を提供することを目的とする。

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レーザ装置は、レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第１レーザ光を光増幅して第２レーザ光として出力する光増幅器と、前記第１レーザ光の一部である第１部分と前記第２レーザ光の一部である第１部分とを受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第１検出器と、光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、前記光フィルタを透過した前記第１レーザ光の一部である第２部分と、前記第２レーザ光の一部である第２部分とを受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第２検出器と、前記第１検出器によるモニタ値と前記第２検出器によるモニタ値とに基づいて前記第１レーザ光の波長を求め、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御し、前記第１検出器によるモニタ値が一定となるように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記第２レーザ光の一部である第３部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第３検出器をさらに備え、前記制御部は、前記第３検出器によるモニタ値が一定となるように前記光増幅器に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記制御部は、前記光増幅器が制御目標の強度の前記第２レーザ光を出力するために必要な強度以上の強度の前記第１レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記制御部は、前記第１検出器が受光する前記第１レーザ光の第１部分に対する前記第２レーザ光の第１部分の影響と、前記第２検出器が受光する前記第１レーザ光の第２部分に対する前記第２レーザ光の第２部分の影響とが所定量以下になる様に、所定の強度以上の前記第１レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記制御部は、前記増幅器の出力が最大の場合における前記第１レーザ光の波長と、前記増幅器の出力が最小の場合における前記第１レーザ光の波長との差が、所定の値以下となる様に前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記制御部は、前記レーザ素子の電力変換効率が所定値以上となるように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記制御部は、前記レーザ素子に供給する駆動電流にリミッタが設けられていることを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記制御部は、前記変更手段に供給する駆動電流の制御を周期的に行い、前記光増幅器に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで前記制御の周期を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記制御部は、前記変更手段に供給する駆動電流の制御と、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御とを所定の周期で行い、前記所定の周期の１周期内において、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御を行った後に前記変更手段に供給する駆動電流の制御を行うことを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置は、前記制御部は、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御を比例積分制御により行い、前記光増幅器に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで前記比例積分制御における比例定数および積分定数を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置は、レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第１レーザ光を光増幅して第２レーザ光として出力する光増幅器と、前記第１レーザ光の一部である第１部分と前記第２レーザ光の一部である第１部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第１検出器と、光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、前記光フィルタを透過した前記第１レーザ光の一部である第２部分と、前記第２レーザ光の一部である第２部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第２検出器と、前記第２レーザ光の一部である第３部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第３検出器と、前記第３検出器によるモニタ値に基づいて前記第１検出器が受光する前記第２レーザ光の第１部分の強度と前記第２検出器が受光する前記第２レーザ光の第２部分の強度とを求め、前記求めた強度に基づいて前記第１検出器によるモニタ値と前記第２によるモニタ値とを補償し、前記補償したモニタ値に基づいて前記第１レーザ光の波長を求め、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置は、レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第１レーザ光を光増幅して第２レーザ光として出力する光増幅器と、前記第１レーザ光の一部である第１部分と前記第２レーザ光の一部である第１部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第１検出器と、光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、前記光フィルタを透過した前記第１レーザ光の一部である第２部分と、前記第２レーザ光の一部である第２部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第２検出器と、前記第２レーザ光の強度の制御目標値に基づいて前記第１検出器が受光する前記第２レーザ光の第１部分の強度と前記第２検出器が受光する前記第２レーザ光の第２部分の強度とを求め、前記求めた強度に基づいて前記第１検出器によるモニタ値と前記第２によるモニタ値とを補償し、前記補償したモニタ値に基づいて前記第１レーザ光の波長を求め、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第１レーザ光を光増幅して第２レーザ光として出力する光増幅器と、前記第１レーザ光の一部である第１部分と前記第２レーザ光の一部である第１部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第１検出器と、光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、前記光フィルタを透過した前記第１レーザ光の一部である第２部分と、前記第２レーザ光の一部である第２部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第２検出器と、を備えるレーザ装置の制御方法であって、前記第１検出器によるモニタ値と前記第２検出器によるモニタ値とに基づいて前記第１レーザ光の波長を求めるステップと、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御するステップと、前記第１検出器によるモニタ値が一定となるように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記レーザ装置は、前記第２レーザ光の一部である第３部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第３検出器をさらに備え、前記第３検出器によるモニタ値が一定となるように前記光増幅器に供給する駆動電流を制御するステップをさらに含むことを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記光増幅器が制御目標の強度の前記第２レーザ光を出力するために必要な強度以上の強度の前記第１レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記第１検出器が受光する前記第２レーザ光の第１部分と前記第２検出器が受光する前記第２レーザ光の第２部分との影響が所定量以下となる様に、所定の強度以上の前記第１レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記増幅器の出力が最大の場合における前記第１レーザ光の波長と、前記増幅器の出力が最小の場合における前記第１レーザ光の波長との差が、所定の値以下となる様に前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記レーザ素子の電力変換効率が所定値以上となる範囲の強度の前記第１レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記レーザ素子に供給する駆動電流にリミッタを設けることを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記変更手段に供給する駆動電流の制御を周期的に行い、前記光増幅器に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで前記制御の周期を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記変更手段に供給する駆動電流の制御と、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御とを所定の周期で行い、前記所定の周期の１周期内において、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御を行った後に前記変更手段の制御を行うことを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御を比例積分制御により行い、前記光増幅器に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで前記比例積分制御における比例定数および積分定数を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第１レーザ光を光増幅して第２レーザ光として出力する光増幅器と、前記第１レーザ光の一部である第１部分と前記第２レーザ光の一部である第１部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第１検出器と、光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、前記光フィルタを透過した前記第１レーザ光の一部である第２部分と、前記第２レーザ光の一部である第２部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第２検出器と、前記第２レーザ光の一部である第３部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第３検出器と、を備えるレーザ装置の制御方法であって、前記第３検出器によるモニタ値に基づいて前記第１検出器が受光する前記第２レーザ光の第１部分の強度と前記第２検出器が受光する前記第２レーザ光の第２部分の強度とを求めるステップと、前記求めた強度に基づいて前記第１検出器によるモニタ値と前記第２検出器によるモニタ値とを補償するステップと、前記補償したモニタ値に基づいて前記第１レーザ光の波長を求めるステップと、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御するステップとを含むことを特徴とする。

本発明の一態様に係るレーザ装置の制御方法は、レーザ素子と、前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、前記レーザ素子から出力された第１レーザ光を光増幅して第２レーザ光として出力する光増幅器と、前記第１レーザ光の一部である第１部分と前記第２レーザ光の一部である第１部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第１検出器と、光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、前記光フィルタを透過した前記第１レーザ光の一部である第２部分と、前記第２レーザ光の一部である第２部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第２検出器と、を備えるレーザ装置の制御方法であって、前記第２レーザ光の強度の制御目標値に基づいて前記第１検出器が受光する前記第２レーザ光の第１部分の強度と前記第２検出器が受光する前記第２レーザ光の第２部分の強度とを求めるステップと、前記求めた強度に基づいて前記第１検出器によるモニタ値と前記第２検出器によるモニタ値とを補償するステップと、前記補償したモニタ値に基づいて前記第１レーザ光の波長を求めるステップと、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、レーザ素子の発振波長の制御精度の低下を抑制できるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係るレーザ装置の構成図である。 図２は、ＬＤのＡＰＣの制御フロー図である。 図３は、ＡＦＣの制御フロー図である。 図４は、レーザ素子のＩ−Ｌ特性および電力変換効率の一例を示す図である。 図５は、実施形態２に係るレーザ装置の構成図である。 図６は、実施形態３に係るレーザ装置の構成図である。 図７は、記憶部に記憶されているテーブルデータの一例を示す図である。 図８は、ＡＦＣの制御フロー図である。 図９は、実施形態４に係るレーザ装置の構成図である。 図１０は、記憶部に記憶されているテーブルデータの一例を示す図である。 図１１は、ＡＦＣの制御フロー図である。

以下に、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの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要素には適宜同一の符号を付し、重複説明を省略する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るレーザ装置の構成図である。レーザ装置１００は、半導体レーザ素子であるＬＤ１と、変更手段である温度調節器２と、半導体光増幅器（ＳＯＡ）３と、ビームスプリッタ４、５、９と、第１検出器である受光素子６と、エタロンフィルタ７と、第２検出器である受光素子８と、第３検出器である受光素子１０と、制御部１１とを備えている。以下、受光素子６、８、１０は、それぞれＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３と記載する場合がある。

ＬＤ１は、制御部１１から駆動電流を供給されて、第１レーザ光であるレーザ光Ｌ１を一端から出力する。温度調節器２は、熱電冷却素子（ＴＥＣ）であり、ＬＤ１を載置し、ＬＤ１の温度調節をすることでＬＤ１の発振波長（レーザ光Ｌ１の波長）を変更する。ＳＯＡ３は、制御部１１から駆動電流を供給されて、ＬＤ１から出力されたレーザ光Ｌ１を光増幅して第２レーザ光であるレーザ光Ｌ２として出力する。

ビームスプリッタ４は、レーザ光Ｌ１の大部分を透過し、レーザ光Ｌ１の一部を、第１部分としてのレーザ光Ｌ１１として分岐する。ビームスプリッタ５は、レーザ光Ｌ１１の一部を反射し、レーザ光Ｌ１１の残部を、第２部分としてのレーザ光Ｌ１２として分岐する。受光素子６は、レーザ光Ｌ１１と、迷光ＳＬ１とを受光し、受光した光の強度のモニタ値、具体的には受光した光の強度に応じた値の電流を出力する。なお、迷光ＳＬ１はレーザ光Ｌ２の一部である第１部分であるが、後に詳述する。

エタロンフィルタ７は、光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタである。エタロンフィルタ７は、レーザ光Ｌ１２をレーザ光Ｌ１２の波長に応じた透過率で透過する。受光素子８は、エタロンフィルタ７を透過したレーザ光Ｌ１２と、迷光ＳＬ２とを受光し、受光した光の強度のモニタ値、具体的には受光した光の強度に応じた値の電流を出力する。なお、迷光ＳＬ２は、レーザ光Ｌ２の一部である第２部分であるが、後に詳述する。

ビームスプリッタ９は、レーザ光Ｌ２の大部分を透過し、レーザ光Ｌ２の一部を、第３部分としてのレーザ光Ｌ２１として分岐する。受光素子１０は、レーザ光Ｌ２１を受光し、受光した光の強度のモニタ値、具体的には受光した光の強度に応じた値の電流を出力する。

つぎに、制御部１１について説明する。制御部１１は、ＰＤ１モニタ取得部１２と、ＰＤ２モニタ取得部１３と、ＰＤ３モニタ取得部１４と、ＬＤ−ＡＰＣ出力算出部１５と、ＬＤ−ＡＰＣ出力送信部１６と、波長モニタ算出部１７と、ＡＦＣ出力算出部１８と、ＡＦＣ出力送信部１９と、ＳＯＡ−ＡＰＣ出力算出部２０と、ＳＯＡ−ＡＰＣ出力送信部２１と、制御目標指示部２２と、記憶部２３とを備えている。

制御部１１は、制御のための各種演算処理を行う演算部であるたとえばＣＰＵや、ＤＣ電源、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）、デジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）等の、本実施形態における制御の機能を実現するために必要な要素を備えている。記憶部２３は、ＣＰＵが演算処理を行うために使用する各種プログラムやデータ等が格納されるＲＯＭなどの記憶部と、ＣＰＵが演算処理を行う際の作業スペースやＣＰＵの演算処理の結果等を記録する等のために使用されるＲＡＭなどの記憶部とを備えている。

制御部１１の各要素について説明する。ＰＤ１モニタ取得部１２は、受光素子６が出力する電流を取得し、その電流値をＬＤ−ＡＰＣ出力算出部１５および波長モニタ算出部１７に出力する。ＰＤ２モニタ取得部１３は、受光素子８が出力する電流を取得し、その電流値を波長モニタ算出部１７に出力する。ＰＤ３モニタ取得部１４は、受光素子１０が出力する電流を取得し、その電流値をＳＯＡ−ＡＰＣ出力算出部２０に出力する。

ＬＤ−ＡＰＣ出力算出部１５は、制御目標指示部２２からの指示信号と、ＰＤ１モニタ取得部１２から入力された電流値とに基づいて、ＬＤ１に供給する駆動電流を求め、その指示信号をＬＤ−ＡＰＣ出力送信部１６に出力する。ＬＤ−ＡＰＣ出力送信部１６は、ＬＤ−ＡＰＣ出力算出部１５からの指示信号に応じて、ＬＤ１に駆動電流を供給する。これにより、制御部１１は、受光素子６によるモニタ値が一定となるようにＬＤ１に供給する駆動電流を制御するフィードバック制御である出力一定制御、いわゆるＡＰＣ（Automatic Power Control）を行う。なお、この制御は、受光素子６によるモニタ値が、制御目標指示部２２からの指示信号に基づき、レーザ光Ｌ１の強度の制御目標値に対応する一定値になるように行われる。このＡＰＣは、たとえば公知の比例積分制御を用いて実行される。

波長モニタ算出部１７は、ＰＤ１モニタ取得部１２から入力された電流値（ＰＤ１電流値）およびＰＤ２モニタ取得部１３から入力された電流値（ＰＤ２電流値）に基づいて、レーザ光Ｌ１の波長を算出する。具体的には、ＰＤ１電流値に対するＰＤ２電流値の比（以下、適宜ＰＤ２／ＰＤ１と記載する）を算出する。ＰＤ２／ＰＤ１はレーザ光Ｌ１の波長に対応する量である。

ＡＦＣ出力算出部１８は、制御目標指示部２２からの指示信号と、波長モニタ算出部１７から入力されたＰＤ２／ＰＤ１の値とに基づいて、温度調節器２に供給する駆動電流を求め、その指示信号をＡＦＣ出力送信部１９に出力する。ＡＦＣ出力送信部１９は、ＡＦＣ出力算出部１８からの指示信号に応じて、温度調節器２に駆動電流を供給する。これにより、制御部１１は、波長モニタ算出部１７が求めた波長が、制御目標指示部２２が指示する目標波長となるように温度調節器２に供給する駆動電流を制御するフィードバック制御である波長一定制御、いわゆるＡＦＣ（Automatic Frequency Control）を行う。このような波長一定制御は波長ロックとも呼ばれる。なお、この制御は、波長モニタ算出部１７が求めた波長が、制御目標指示部２２からの指示信号に基づき、レーザ光Ｌ１の波長が目標波長としての一定値になるように行われる。このＡＦＣは、たとえば公知の比例積分制御を用いて実行される。

ＳＯＡ−ＡＰＣ出力算出部２０は、制御目標指示部２２からの指示信号と、ＰＤ３モニタ取得部１４から入力された電流値とに基づいて、ＳＯＡ３に供給する駆動電流を求め、その指示信号をＳＯＡ−ＡＰＣ出力送信部２１に出力する。ＳＯＡ−ＡＰＣ出力送信部２１は、ＳＯＡ−ＡＰＣ出力算出部２０からの指示信号に応じて、ＳＯＡ３に駆動電流を供給する。これにより、制御部１１は、受光素子１０によるモニタ値が一定となるようにＳＯＡ３に供給する駆動電流を制御するフィードバック制御であるＡＰＣを行う。なお、この制御は、受光素子１０によるモニタ値が、制御目標指示部２２からの指示信号に基づき、レーザ光Ｌ２の強度が制御目標値としての一定値になるように行われる。このＡＰＣは、たとえば公知の比例積分制御を用いて実行される。

以上のように、制御部１１による制御は、受光素子６による電流値と受光素子８による電流値とに基づいてレーザ光Ｌ１の波長を求めるステップと、求めた波長が目標波長となるように温度調節器２に供給する駆動電流を制御するステップと、受光素子６による電流値が一定となるようにＬＤ１に供給する駆動電流を制御するステップと、受光素子１０による電流値が一定となるようにＳＯＡ３に供給する駆動電流を制御するステップと、を含んでいる。

ここで、上述した受光素子６、８が受光する迷光ＳＬ１、ＳＬ２は、それぞれＳＯＡ３から出力されるレーザ光Ｌ２の一部であって、レーザ装置１００の制御部１１以外の要素が収容されるパッケージ内でレーザ光Ｌ２が反射や散乱を受けることによって、迷光となったものである。迷光ＳＬ１、ＳＬ２は、ＡＦＣを行うためレーザ光Ｌ１１、Ｌ１２を受光すべき受光素子６、８が受光するので、ＡＦＣによる発振波長の制御精度に影響を与える。

特に、ＬＤ１が出力するレーザ光Ｌ１の強度が、ＬＤ１の経年劣化等によって低下すると、レーザ光Ｌ１１、Ｌ１２に対する迷光ＳＬ１、ＳＬ２の影響が相対的に大きくなり、発振波長の制御精度が低下する場合がある。特に、ＬＤ１を駆動電流一定制御（Automatic Current Control：ＡＣＣ）している場合には、駆動電流が一定であってもＬＤ１の効率が低下するとレーザ光Ｌ１の強度が低下するので、発振波長の制御精度の低下が発生しやすい。

これに対して、レーザ装置１００では、ＬＤ１をＡＰＣにより制御しているので、レーザ光Ｌ１の強度低下が発生しない。その結果、発振波長の制御精度の低下を抑制できる。

表１は、レーザ装置１００のように、ＬＤ１およびＳＯＡ３をＡＰＣにより制御した場合（実施例）と、レーザ装置１００と同様の構成のレーザ装置において、ＬＤ１をＡＣＣにより制御し、ＳＯＡ３をＡＰＣにより制御した場合（比較例）とを比較した結果を示す。なお、比較結果は、ＬＤ１に供給する駆動電流（ＬＤ駆動電流）、ＳＯＡ３に供給する駆動電流（ＳＯＡ駆動電流）、受光素子６、８、１０が出力する電流（それぞれ、ＰＤ１出力電流、ＰＤ２出力電流、ＰＤ３出力電流）、およびＰＤ２／ＰＤ１について示してある。なお、ＳＯＡ−ＯＦＦとは、ＳＯＡ駆動電流をゼロとした場合であり、ＢＯＬ(Beginning Of Life)とは、レーザ装置の使用開始時の特性を意味する。

まず、ＳＯＡ−ＯＦＦの場合、ＬＤ駆動電流を１００ｍＡとすると、ＰＤ１出力電流は９５μＡであり、ＰＤ２出力電流は４０μＡである。つぎに、比較例において、ＳＯＡ駆動電流を１００ｍＷにすると、ＢＯＬの状態では、ＰＤ１出力電流は１００μＡであり、ＰＤ２出力電流は５０μＡである。ＳＯＡ−ＯＦＦの場合と比較して、ＰＤ１出力電流のうち５μＡおよびＰＤ２出力電流のうち１０μＡは、ＳＯＡ３に起因する迷光による成分であることがわかる。このとき、ＰＤ２／ＰＤ１は０．５である。

つぎに、比較例におけるＬＤ１の経年劣化後の状態では、ＡＣＣによる制御のためＬＤ駆動電流は１００ｍＡのままであるが、ＬＤ１から出力されるレーザ光Ｌ１の強度が低下する等のため、ＡＰＣにより制御しているＳＯＡ３については、ＳＯＡ駆動電流は１１０ｍＡに増加している。このとき、ＰＤ１出力電流は９０．５μＡであり、ＰＤ２出力電流は４６μＡである。ＢＯＬの場合と比較して、レーザ光Ｌ１の強度低下のためにＰＤ１出力電流、ＰＤ２出力電流のいずれも低下しているが、迷光成分についてはＳＯＡ３をＡＰＣにより制御しているため変化していない。その結果、ＰＤ２／ＰＤ１は０．５０８に変化してしまい、発振波長の制御精度が低下する。

これに対して、実施例のＢＯＬの状態では、各電流値は比較例の場合と同じ値であり、ＰＤ２／ＰＤ１も０．５で同じ値である。

つぎに、実施例における経年劣化後の状態では、ＡＰＣによる制御のためＬＤ駆動電流は１１０ｍＡ、ＳＯＡ駆動電流は１１０ｍＡにそれぞれ増加している。このとき、ＰＤ１出力電流は１００μＡ（迷光成分は１０μＡ）であり、ＰＤ２出力電流は５０μＡ（迷光成分は１０μＡ）である。すなわち、ＰＤ１出力電流、ＰＤ２出力電流およびその迷光成分について、ＢＯＬの場合と同じ値である。その結果、ＰＤ２／ＰＤ１は０．５と変わらず、経年劣化による発振波長の制御精度の低下は発生しない。

なお、表１のＳＯＡ−ＯＦＦの場合と実施例のＢＯＬの場合とを比較すればわかるように、波長モニタ算出部１７におけるレーザ光Ｌ１の波長の算出の基となるＰＤ２／ＰＤ１の値が変化してしまう。そのため、ＳＯＡ３に駆動電流を供給している状態で波長モニタ算出部１７がレーザ光Ｌ１の波長を算出する際には、迷光ＳＬ１、ＳＬ２の影響を加味した上で、波長の算出を行う。

制御部１１が実行する制御の例を参照して説明する。図２はＬＤ１のＡＰＣの制御フロー図である。まず、ステップＳ１０１において、ＬＤ−ＡＰＣ出力算出部１５は、ＰＤ１モニタ取得部１２からＰＤ１電流値を取得する。つづいて、ステップＳ１０２において、ＬＤ−ＡＰＣ出力算出部１５は、ＬＤ１に供給する駆動電流の値（ＬＤ駆動電流値）を算出等により求め、ＬＤ−ＡＰＣ出力送信部１６に指示信号を出力する。つづいて、ステップＳ１０３において、ＬＤ−ＡＰＣ出力送信部１６は、ＬＤ−ＡＰＣ出力算出部１５からの指示信号に応じて、ＬＤ１にＬＤ駆動電流を供給する。つづいて、ステップＳ１０４において、制御部１１は、制御を終了するか否かを判定する。制御を終了しない場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、制御はステップＳ１０１に戻り、制御を終了する場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）は制御を終了する。

ＳＯＡ３のＡＰＣの制御も同様に行われる。まず、ＳＯＡ−ＡＰＣ出力算出部２０は、ＰＤ３モニタ取得部１４から、受光素子１０が出力する電流の電流値（ＰＤ３電流値）を取得する。つづいて、ＳＯＡ−ＡＰＣ出力算出部２０は、ＳＯＡ３に供給する駆動電流の値（ＳＯＡ駆動電流値）を算出等により求め、ＳＯＡ−ＡＰＣ出力送信部２１に指示信号を出力する。つづいて、ＳＯＡ−ＡＰＣ出力送信部２１は、ＳＯＡ−ＡＰＣ出力算出部２０からの指示信号に応じて、ＳＯＡ３にＳＯＡ駆動電流を供給する。つづいて、制御部１１は、制御を終了するか否かを判定する。制御を終了しない場合、制御はＰＤ３電流値の取得に戻り、制御を終了する場合は制御を終了する。

図３はＡＦＣの制御フロー図である。まず、ステップＳ２０１において、波長モニタ算出部１７は、ＰＤ１モニタ取得部１２からＰＤ１電流値を取得する。つづいて、ステップＳ２０２において、波長モニタ算出部１７は、ＰＤ２モニタ取得部１３からＰＤ２電流値を取得する。なお、ステップＳ２０１とステップＳ２０２とは逆の順番で行ってもよい。つづいて、ステップＳ２０３において、波長モニタ算出部１７は、レーザ光Ｌ１の波長に対応するＰＤ２／ＰＤ１を算出等により求め、その値をＡＦＣ出力算出部１８に出力する。つづいて、ステップＳ２０４において、ＡＦＣ出力算出部１８は、温度調節器２に供給する駆動電流の値（ＴＥＣ駆動電流値）を算出等により求める。つづいて、ステップＳ２０５において、ＡＦＣ出力送信部１９は、ＡＦＣ出力算出部１８からの指示信号に応じて、温度調節器２にＴＥＣ駆動電流を供給する。つづいて、ステップＳ２０６において、制御部１１は、制御を終了するか否かを判定する。制御を終了しない場合（ステップＳ２０６、Ｎｏ）、制御はステップＳ２０１に戻り、制御を終了する場合（ステップＳ２０６、Ｙｅｓ）は制御を終了する。

以上説明したように、レーザ装置１００によれば、ＬＤ１の発振波長の制御精度の低下を抑制できる。

なお、制御部１１は、以下の制御例１〜８のような制御を適宜行うことが好ましい。

（制御例１）
制御部１１は、ＳＯＡ３が、ＡＰＣの制御目標の強度となるレーザ光Ｌ２を出力するために必要な強度以上の強度のレーザ光Ｌ１を出力するように、レーザ光Ｌ１に供給する駆動電流を制御することが好ましい。すなわち、ＳＯＡ３の利得には上限値があるので、その利得の範囲で、制御目標の強度となるレーザ光Ｌ２を実現できるレーザ光Ｌ１の強度となるように制御を行うことが好ましい。

（制御例２）
制御部１１は、受光素子６が受光するレーザ光Ｌ１１に対するＳＬ１の影響と、受光素子８が受光するレーザ光Ｌ１２に対するＳＬ２の影響とが所定量以下となる様に、所定の強度以上のレーザ光Ｌ１を出力するように、レーザ光Ｌ１に供給する駆動電流を制御することが好ましい。具体的には、上述したように、波長モニタ算出部１７がレーザ光Ｌ１の波長を算出する際には、本来、Ｌ１１／Ｌ１２の比がＬＤ１の出力するレーザ光の波長に対応する値となるが、ＰＤ１電流値，ＰＤ２電流値が迷光ＳＬ１，ＳＬ２による成分を含む場合には、同じＰＤ２／ＰＤ１を与えていても、（レーザ光Ｌ１１の強度）／（レーザ光Ｌ１２の強度）が異なった値となってしまい、結果ＬＤ１の出力するレーザ光の波長が所望の値と異なる場合が想定される。そこで、受光素子６、８が受光する迷光ＳＬ１、ＳＬ２の強度がレーザ光Ｌ１１，Ｌ１２の強度に比較して相対的に十分小さくなる様に、レーザ光Ｌ１の強度をある程度以上の強度となる様に制御することが好ましい。このような強度としては、たとえば仕様等によりレーザ光Ｌ１が所定の波長間隔（または光の周波数間隔）で設定される場合、ＳＯＡ−ＯＦＦの場合に算出されるＰＤ２／ＰＤ１と、ＳＯＡ３を最大出力とした場合のＰＤ２／ＰＤ１との差が、その波長間隔の１／１０以下（たとえば、周波数間隔が２５ＧＨｚである場合に２．５ＧＨｚ以下）、より好ましくは当該波長間隔の１／２０以下、さらに好ましくは１／５０以下に対応する量であることが好ましい。尚、仕様によりＳＯＡ３から出力されるレーザ光強度の範囲が設定される場合等では、ＳＯＡ３から出力されるレーザ光強度が最小の場合（たとえば、１０ｄＢｍ）と、ＳＯＡ３から出力されるレーザ光強度が最大の場合（たとえば、１５ｄＢｍ）とでのＰＤ２／ＰＤ１の差が、上述した周波数差に対応する量であることが好ましい。すなわち、制御部１１は、ＳＯＡ３の出力が最大の場合におけるレーザ光Ｌ１の波長と、ＳＯＡ３の出力が最小の場合におけるレーザ光Ｌ１の波長との差が、所定の値以下となる様にＬＤ１に供給する駆動電流を制御することが好ましい。

（制御例３）
制御部１１がＬＤ１に供給する駆動電力は、制御部１１の性能やＬＤ１の仕様によってその上限が決まる。このとき、制御部１１は、ＬＤ１の電力変換効率が所定値以上となるようにＬＤ１に供給する駆動電流を制御することが好ましい。図４は、ＬＤ１のＩ−Ｌ特性および電力変換効率の一例を示す図である。図２に示すように、ＬＤ１の光出力（Power）は、駆動電流（Current）の増加に従って増加する。しかし、電力変換効率（ＰＣＥ）は、まず駆動電流の増加に従って増加し、その後減少する。したがって、ＰＣＥが所定値ＰＣＥ１となる駆動電流Ｉ１を上限として、ＰＣＥがＰＣＥ１以上となる範囲の駆動電流とすることが好ましい。

（制御例４）
制御部１１は、ＬＤ１に供給する駆動電流にリミッタが設けられていることが好ましい。このリミッタは、駆動電流の制御目標値に対する上限または下限の少なくとも一方である。これにより、駆動電流のオーバーシュートやアンダーシュートが防止され、制御の速度や安定性が向上する。その結果、たとえば発振波長を変更するために要する時間も短縮できる。

（制御例５）
制御部１１は、温度調節器２に供給する駆動電流の制御を周期的に行い、ＳＯＡ３に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで制御の周期を変更することが好ましい。温度調節器２に供給する駆動電流の制御を周期的に行うと、その周期的制御によって発生するノイズがレーザ光Ｌ１に重畳してしまい、レーザ光Ｌ１のスペクトル線幅が拡大してしまう場合がある。そこで、ＳＯＡ３に駆動電流を供給している期間、すなわちレーザ光Ｌ２が出力される期間では、供給していない期間よりも制御の周期を長くすることによって、スペクトル線幅の拡大を抑制できる。

（制御例６）
制御部１１は、温度調節器２に供給する駆動電流の制御と、ＬＤ１に供給する駆動電流の制御とを所定の周期で行い、この所定の周期の１周期内において、ＬＤ１に供給する駆動電流の制御を行った後に温度調節器２に供給する駆動電流の制御を行うことが好ましい。換言すれば、まずＬＤ１のＡＰＣによる制御を行った後に、温度調節器２のＡＦＣによる制御を行うことが、発振波長を変更するために要する時間の短縮上、好ましい。ＡＦＣによる制御を行った後にＬＤ１のＡＰＣによる制御を行うと、当該ＡＰＣによる制御によって、ＡＦＣによって制御したＬＤ１の発振波長が変化してしまう場合があるからである。

（制御例７）
制御部１１は、ＬＤ１のＡＰＣによる制御を比例積分制御により行っているが、ＳＯＡ３に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで、比例積分制御における比例定数および積分定数を変更することが好ましい。たとえば、ＳＯＡ３に駆動電流を供給している期間、すなわちレーザ光Ｌ２が出力される期間では、比例定数および積分定数を比較的小さくすることによって、制御が安定化する。一方、ＳＯＡ３に駆動電流を供給しておらず、レーザ光Ｌ２が出力されていない期間では、比例定数および積分定数を比較的大きくすることによって制御が高速化し、発振波長を変更するために要する時間の短縮できる。なお、比例定数および積分定数を比較的大きくすることによって、発振波長が瞬間的に意図しない値となる場合もあり得るが、レーザ光Ｌ２が出力されていない期間であれば特に問題とならない。

（実施形態２）
図５は、実施形態２に係るレーザ装置の構成図である。レーザ装置１００Ａは、レーザ装置１００Ａの構成において、ビームスプリッタ４をビームスプリッタ４Ａに置き換え、ビームスプリッタ５を削除した構成を有する。

ＬＤ１は、レーザ光Ｌ１を一端から出力するとともに、レーザ光Ｌ３を一端から出力する。レーザ光Ｌ３は、レーザ光Ｌ１と同様に、ＬＤ１におけるレーザ発振から発生したレーザ光であり、第１レーザ光と見なすことができる。ビームスプリッタ４Ａは、レーザ光Ｌ３の一部を第１部分としてのレーザ光Ｌ３１として透過し、残部を、第２部分としてのレーザ光Ｌ３２として分岐する。受光素子６は、レーザ光Ｌ３１と、迷光ＳＬ１とを受光し、受光した光の強度のモニタ値、具体的には受光した光の強度に応じた値の電流を出力する。迷光ＳＬ１はレーザ光Ｌ２の一部である第１部分である。

エタロンフィルタ７は、レーザ光Ｌ３２をレーザ光Ｌ３２の波長に応じた透過率で透過する。受光素子８は、エタロンフィルタ７を透過したレーザ光Ｌ３２と、迷光ＳＬ２とを受光し、受光した光の強度のモニタ値、具体的には受光した光の強度に応じた値の電流を出力する。迷光ＳＬ２は、レーザ光Ｌ２の一部である第２部分である。

温度調節器２、ＳＯＡ３、ビームスプリッタ９、受光素子１０、制御部１１等はレーザ装置１００の対応する要素と同じ構成、機能を有するので説明を省略する。

レーザ装置１００Ａによれば、レーザ装置１００と同様に、ＬＤ１の発振波長の制御精度の低下を抑制できる。なお、制御部１１は、レーザ装置１００の場合と同様に、上述した制御例１〜７のような制御を適宜行うことが好ましい。

（実施形態３）
図６は、実施形態３に係るレーザ装置の構成図である。レーザ装置１００Ｂは、レーザ装置１００Ａの構成において、制御部１１を制御部１１Ｂに置き換えた構成を有する。ＬＤ１、温度調節器２、ＳＯＡ３、ビームスプリッタ４Ａ、９、受光素子６、エタロンフィルタ７、受光素子８、受光素子１０等はレーザ装置１００Ａの対応する要素と同じ構成、機能を有するので説明を省略する。

制御部１１Ｂは、制御部１１の構成において、ＬＤ−ＡＰＣ出力算出部１５、ＬＤ−ＡＰＣ出力送信部１６、波長モニタ算出部１７、記憶部２３をそれぞれＬＤ出力算出部１５Ｂ、ＬＤ出力送信部１６Ｂ、波長モニタ算出部１７Ｂ、記憶部２３Ｂに置き換え、ＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｂを追加した構成を有する。その他の要素であるＰＤ１モニタ取得部１２、ＰＤ２モニタ取得部１３、ＰＤ３モニタ取得部１４、ＡＦＣ出力算出部１８、ＡＦＣ出力送信部１９、ＳＯＡ−ＡＰＣ出力算出部２０、ＳＯＡ−ＡＰＣ出力送信部２１、制御目標指示部２２等はレーザ装置１００Ａの対応する要素と同じまたは同様の構成、機能を有するので、適宜説明を省略する。

ＰＤ３モニタ取得部１４は、受光素子１０が出力する電流を取得し、その電流値をＳＯＡ−ＡＰＣ出力算出部２０およびＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｂに出力する。

ＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｂは、ＰＤ３モニタ取得部１４から入力された電流値に基づいて、受光素子６が受光した迷光ＳＬ１の強度と受光素子８が受光した迷光ＳＬ２の強度とを求める。たとえば、ＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｂは、まず、ＰＤ３モニタ取得部１４から入力された電流値に基づいて、レーザ光Ｌ２の強度を求める。電流値とレーザ光Ｌ２の強度との関係については、予備実験等によって求められ、記憶部２３Ｂに関数またはテーブルデータとして記憶されている。つづいて、ＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｂは、求めたレーザ光Ｌ２の強度に基づいて、迷光ＳＬ１の強度と迷光ＳＬ２の強度とを求める。レーザ光Ｌ２の強度と、迷光ＳＬ１の強度と迷光ＳＬ２の強度との関係については、予備実験等によって求められ、記憶部２３Ｂに関数またはテーブルデータとして記憶されている。

図７は、記憶部２３Ｂに記憶されているテーブルデータの一例を示す図である。図５において、「ＳＯＡ出力値」はレーザ光Ｌ２の強度であり、「ＰＤ１迷光量」は迷光ＳＬ１の強度であり、「ＰＤ２迷光量」は迷光ＳＬ２の強度である。なお、求めたレーザ光Ｌ２の強度がテーブルデータに無い場合には、テーブルデータに有る値から線形補間等で補完して、迷光ＳＬ１、ＳＬ２の強度を求めてもよい。

つづいて、ＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｂは、求めた迷光ＳＬ１の強度と迷光ＳＬ２の強度とのそれぞれから、電流値である第１補償量と第２補償量とを求める。迷光ＳＬ１の強度と第１補償量との関係、迷光ＳＬ２の強度と第２補償量との関係については、予備実験等によって求められ、記憶部２３Ｂに関数またはテーブルデータとして記憶されている。つづいて、ＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｂは、第１補償量と第２補償量とを波長モニタ算出部１７Ｂに出力する。

波長モニタ算出部１７Ｂは、ＰＤ１モニタ取得部１２から入力された電流値（ＰＤ１電流値）、ＰＤ２モニタ取得部１３から入力された電流値（ＰＤ２電流値）、およびＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｂから入力された第１補償量および第２補償量に基づいて、レーザ光Ｌ１の波長を算出する。具体的には、ＰＤ１電流値から第１補償量を減算して、補償したＰＤ１電流値を求め、ＰＤ２電流値から第２補償量を減算して、補償したＰＤ２電流値を求め、補償したＰＤ１電流値に対する補償したＰＤ２電流値の比（以下、適宜、補償後ＰＤ２／ＰＤ１と記載する）を算出する。

ＡＦＣ出力算出部１８は、制御目標指示部２２からの指示信号と、波長モニタ算出部１７Ｂから入力された補償後ＰＤ２／ＰＤ１の値とに基づいて、温度調節器２に供給する駆動電流を求め、その指示信号をＡＦＣ出力送信部１９に出力する。ＡＦＣ出力送信部１９は、ＡＦＣ出力算出部１８からの指示信号に応じて、温度調節器２に駆動電流を供給する。これにより、制御部１１ＢはＡＦＣによる制御を行う。

また、制御部１１Ｂは、レーザ装置１００における制御部１１と同様に、ＳＯＡ３をＡＰＣにより制御する。一方、制御部１１Ｂは、制御部１１とは異なり、ＬＤ１をＡＣＣにより制御する。具体的には、ＬＤ出力算出部１５Ｂは、制御目標指示部２２からの指示信号に基づいて、ＬＤ１に供給する駆動電流を求め、その指示信号をＬＤ出力送信部１６Ｂに出力する。ＬＤ出力送信部１６Ｂは、ＬＤ出力算出部１５Ｂからの指示信号に応じて、ＬＤ１に一定の駆動電流を供給する。これにより、制御部１１Ｂは、ＬＤ１に対してＡＣＣを行う。

以上のように、制御部１１Ｂによる制御は、受光素子１０による電流値に基づいて受光素子６が受光する迷光ＳＬ１の強度と受光素子８が受光する迷光ＳＬ２の強度とを求めるステップと、求めた迷光ＳＬ１、ＳＬ２の強度に基づいて受光素子６による電流値（ＰＤ１電流値）と受光素子１０による電流値（ＰＤ２電流値）とを補償するステップと、補償した電流値に基づいてレーザ光Ｌ１の波長を求めるステップと、求めた波長が目標波長となるように温度調節器２に供給する駆動電流を制御するステップとを含む。

制御部１１Ｂが実行する制御の例を参照して説明する。図８はＡＦＣの制御フロー図である。まず、ステップＳ３０１において、波長モニタ算出部１７Ｂは、ＰＤ１モニタ取得部１２からＰＤ１電流値を取得する。つづいて、ステップＳ３０２において、波長モニタ算出部１７Ｂは、ＰＤ２モニタ取得部１３からＰＤ２電流値を取得する。つづいて、ステップＳ３０３において、ＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｂは、ＰＤ３モニタ取得部１４からＰＤ３電流値を取得する。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０３は任意の順番で行ってよい。つづいて、ステップＳ３０４において、ＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｂは、第１補償量と第２補償量とを算出等により求め、その値を波長モニタ算出部１７Ｂに出力する。つづいて、ステップＳ３０５において、波長モニタ算出部１７Ｂは、レーザ光Ｌ１の波長に対応する補償後ＰＤ２／ＰＤ１を算出等により求め、その値をＡＦＣ出力算出部１８に出力する。つづいて、ステップＳ３０６において、ＡＦＣ出力算出部１８は、ＴＥＣ駆動電流値を算出等により求める。つづいて、ステップＳ３０７において、ＡＦＣ出力送信部１９は、ＡＦＣ出力算出部１８からの指示信号に応じて、温度調節器２にＴＥＣ駆動電流を供給する。つづいて、ステップＳ３０８において、制御部１１Ｂは、制御を終了するか否かを判定する。制御を終了しない場合（ステップＳ３０８、Ｎｏ）、制御はステップＳ４０１に戻り、制御を終了する場合（ステップＳ３０８、Ｙｅｓ）は制御を終了する。

レーザ装置１００Ｂでは、ＬＤ１をＡＣＣにより制御している。しかし、制御部１１Ｂが、レーザ光Ｌ２の強度に対応する受光素子１０による電流値を取得し、この電流値に基づいて迷光ＳＬ１、ＳＬ２の強度を求め、求めた強度に基づいてＡＦＣで用いるＰＤ１電流、ＰＤ２電流を補償するので、ＬＤ１が経年劣化しても、発振波長の制御精度の低下を抑制できる。なお、制御部１１Ｂは、レーザ装置１００の場合と同様に、上述した制御例１〜７のような制御を適宜行うことが好ましい。

（実施形態４）
図９は、実施形態４に係るレーザ装置の構成図である。レーザ装置１００Ｃは、レーザ装置１００Ｂの構成において、ビームスプリッタ９、受光素子１０を削除し、制御部１１Ｂを制御部１１Ｃに置き換えた構成を有する。ＬＤ１、温度調節器２、ＳＯＡ３、ビームスプリッタ４Ａ、受光素子６、エタロンフィルタ７、受光素子８等はレーザ装置１００Ｂの対応する要素と同じ構成、機能を有するので説明を省略する。

制御部１１Ｃは、制御部１１Ｂの構成において、ＳＯＡ−ＡＰＣ出力算出部２０、ＳＯＡ−ＡＰＣ出力送信部２１、ＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｂ、記憶部２３ＢをそれぞれＳＯＡ出力算出部２０Ｃ、ＳＯＡ出力送信部２１Ｃ、ＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｃ、記憶部２３Ｃに置き換え、ＰＤ３モニタ取得部１４を削除した構成を有する。ＰＤ１モニタ取得部１２、ＰＤ２モニタ取得部１３、ＬＤ出力算出部１５Ｂ、ＬＤ出力送信部１６Ｂ、波長モニタ算出部１７Ｂ、ＡＦＣ出力算出部１８、ＡＦＣ出力送信部１９、制御目標指示部２２等はレーザ装置１００Ｂの対応する要素と同じまたは同様の構成、機能を有するので、適宜説明を省略する。

ＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｃは、制御目標指示部２２から入力された、ＳＯＡ３が出力するレーザ光Ｌ２の制御目標値に基づいて、受光素子６が受光した迷光ＳＬ１の強度と受光素子８が受光した迷光ＳＬ２の強度とを求める。レーザ光Ｌ２の制御目標値と、迷光ＳＬ１の強度と迷光ＳＬ２の強度との関係については、予備実験等によって求められ、記憶部２３Ｃに関数またはテーブルデータとして記憶されている。

図７は、記憶部２３Ｃに記憶されているテーブルデータの一例を示す図である。図７において、「ＳＯＡ出力値目標値」はレーザ光Ｌ２の制御目標値であり、「ＰＤ１迷光量」は迷光ＳＬ１の強度であり、「ＰＤ２迷光量」は迷光ＳＬ２の強度である。なお、レーザ光Ｌ２の制御目標値がテーブルデータに無い場合には、テーブルデータに有る値から線形補間等で補完して、迷光ＳＬ１、ＳＬ２の強度を求めてもよい。

つづいて、ＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｃは、求めた迷光ＳＬ１の強度と迷光ＳＬ２の強度とのそれぞれから、電流値である第１補償量と第２補償量とを求める。迷光ＳＬ１の強度と第１補償量との関係、迷光ＳＬ２の強度と第２補償量との関係については、予備実験等によって求められ、記憶部２３Ｃに関数またはテーブルデータとして記憶されている。つづいて、ＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｃは、第１補償量と第２補償量とを波長モニタ算出部１７Ｂに出力する。

波長モニタ算出部１７Ｂは、制御部１１Ｂの場合と同様に、ＰＤ１モニタ取得部１２から入力された電流値（ＰＤ１電流値）、ＰＤ２モニタ取得部１３から入力された電流値（ＰＤ２電流値）、およびＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｃから入力された第１補償量および第２補償量に基づいて、レーザ光Ｌ１の波長を算出する。具体的には、ＰＤ１電流値から第１補償量を減算して、補償したＰＤ１電流値を求め、ＰＤ２電流値から第２補償量を減算して、補償したＰＤ２電流値を求め、補償したＰＤ１電流値に対する補償したＰＤ２電流値の比（以下、適宜、補償後ＰＤ２／ＰＤ１と記載する）を算出する。

ＡＦＣ出力算出部１８は、制御目標指示部２２からの指示信号と、波長モニタ算出部１７Ｂから入力された補償後ＰＤ２／ＰＤ１の値とに基づいて、温度調節器２に供給する駆動電流を求め、その指示信号をＡＦＣ出力送信部１９に出力する。ＡＦＣ出力送信部１９は、ＡＦＣ出力算出部１８からの指示信号に応じて、温度調節器２に駆動電流を供給する。これにより、制御部１１ＢはＡＦＣによる制御を行う。

また、制御部１１Ｃは、レーザ装置１００Ｂにおける制御部１１Ｂと同様に、ＬＤ１をＡＣＣにより制御する。一方、制御部１１Ｃは、制御部１１Ｂとは異なり、ＳＯＡ３をＡＣＣにより制御する。具体的には、ＳＯＡ出力算出部２０Ｃは、制御目標指示部２２からの指示信号に基づいて、ＳＯＡ３に供給する駆動電流を求め、その指示信号をＳＯＡ出力送信部２１Ｃに出力する。ＳＯＡ出力送信部２１Ｃは、ＳＯＡ出力算出部２０Ｃからの指示信号に応じて、ＳＯＡ３に一定の駆動電流を供給する。これにより、制御部１１Ｃは、ＳＯＡ３に対してＡＣＣを行う。

以上のように、制御部１１Ｃによる制御は、レーザ光Ｌ２の強度の制御目標値に基づいて受光素子６が受光する迷光ＳＬ１の強度と受光素子８が受光する迷光ＳＬ２の強度とを求めるステップと、求めた迷光ＳＬ１、ＳＬ２の強度に基づいて受光素子６による電流値（ＰＤ１電流値）と受光素子１０による電流値（ＰＤ２電流値）とを補償するステップと、補償した電流値に基づいてレーザ光Ｌ１の波長を求めるステップと、求めた波長が目標波長となるように温度調節器２に供給する駆動電流を制御するステップとを含む。

制御部１１Ｃが実行する制御の例を参照して説明する。図１１はＡＦＣの制御フロー図である。まず、ステップＳ４０１において、ＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｃは、制御目標値指示部２２からＳＯＡ３が出力するレーザ光Ｌ２の制御目標値を取得する。つづいて、ステップＳ４０２において、ＳＯＡ−迷光量算出部２４Ｃは、第１補償量と第２補償量とを算出等により求め、その値を波長モニタ算出部１７Ｂに出力する。つづいて、ステップＳ４０３において、波長モニタ算出部１７Ｂは、ＰＤ１モニタ取得部１２からＰＤ１電流値を取得する。つづいて、ステップＳ４０４において、波長モニタ算出部１７Ｂは、ＰＤ２モニタ取得部１３からＰＤ２電流値を取得する。なお、ステップＳ４０３、Ｓ４０４は任意の順番で行ってよい。つづいて、ステップＳ４０５において、波長モニタ算出部１７Ｂは、第１補償量と第２補償量とを用いて、レーザ光Ｌ１の波長に対応する補償後のＰＤ２／ＰＤ１を算出等により求め、その値をＡＦＣ出力算出部１８に出力する。つづいて、ステップＳ４０６において、ＡＦＣ出力算出部１８は、ＴＥＣ駆動電流値を算出等により求める。つづいて、ステップＳ４０７において、ＡＦＣ出力送信部１９は、ＡＦＣ出力算出部１８からの指示信号に応じて、温度調節器２にＴＥＣ駆動電流を供給する。つづいて、ステップＳ４０８において、制御部１１Ｃは、制御を終了するか否かを判定する。制御を終了しない場合（ステップＳ４０８、Ｎｏ）、制御はステップＳ４０３に戻り、制御を終了する場合（ステップＳ４０８、Ｙｅｓ）は制御を終了する。

レーザ装置１００Ｃでは、ＬＤ１およびＳＯＡ３をＡＣＣにより制御している。しかし、ＳＯＡ１２が出力するレーザ光Ｌ２の強度の制御目標値に基づいて迷光ＳＬ１、ＳＬ２の強度を求め、求めた強度に基づいてＡＦＣで用いるＰＤ１電流、ＰＤ２電流を補償するので、ＬＤ１が経年劣化しても、発振波長の制御精度の低下を抑制できる。なお、制御部１１Ｃは、レーザ装置１００の場合と同様に、上述した制御例１〜８のような制御を適宜行うことが好ましい。

なお、上記実施形態では、レーザ素子の発振波長を変更する変更手段は、熱電冷却素子であるが、レーザ素子の種類によっては、レーザ素子を局所的に加熱するヒータの場合もある。また、上記実施形態では、比例積分制御を行っているが、比例積分微分制御を行ってもよい。

また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ ＬＤ
２ 温度調節器
４、４Ａ、５、９ ビームスプリッタ
６、８、１０ 受光素子
７ エタロンフィルタ
１１、１１Ｂ、１１Ｃ 制御部
１２ ＰＤ１モニタ取得部
１３ ＰＤ２モニタ取得部
１４ ＰＤ３モニタ取得部
１５ ＬＤ−ＡＰＣ出力算出部
１５Ｂ ＬＤ出力算出部
１６ ＬＤ−ＡＰＣ出力送信部
１６Ｂ ＬＤ出力送信部
１７、１７Ｂ 波長モニタ算出部
１８ ＡＦＣ出力算出部
１９ ＡＦＣ出力送信部
２０ ＳＯＡ−ＡＰＣ出力算出部
２０Ｃ ＳＯＡ出力算出部
２１ ＳＯＡ−ＡＰＣ出力送信部
２１Ｃ ＳＯＡ出力送信部
２２ 制御目標指示部
２３、２３Ｂ、２３Ｃ 記憶部
２４Ｂ、２４Ｃ ＳＯＡ−迷光量算出部
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ レーザ装置
Ｌ１、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２、Ｌ２１、Ｌ３、Ｌ３１、Ｌ３２ レーザ光
ＳＬ１、ＳＬ２ 迷光

Claims (24)

1. レーザ素子と、
   前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、
   前記レーザ素子から出力された第１レーザ光を光増幅して第２レーザ光として出力する光増幅器と、
   前記第１レーザ光の一部である第１部分と前記第２レーザ光の一部である第１部分とを受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第１検出器と、
   光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、
   前記光フィルタを透過した前記第１レーザ光の一部である第２部分と、前記第２レーザ光の一部である第２部分とを受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第２検出器と、
   前記第１検出器によるモニタ値と前記第２検出器によるモニタ値とに基づいて前記第１レーザ光の波長を求め、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御し、前記第１検出器によるモニタ値が一定となるように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とするレーザ装置。
2. 前記第２レーザ光の一部である第３部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第３検出器をさらに備え、
   前記制御部は、前記第３検出器によるモニタ値が一定となるように前記光増幅器に供給する駆動電流を制御することを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
3. 前記制御部は、前記光増幅器が制御目標の強度の前記第２レーザ光を出力するために必要な強度以上の強度の前記第１レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
4. 前記制御部は、前記第１検出器が受光する前記第１レーザ光の第１部分に対する前記第２レーザ光の第１部分の影響と、前記第２検出器が受光する前記第１レーザ光の第２部分に対する前記第２レーザ光の第２部分の影響とが所定量以下になる様に、所定の強度以上の前記第１レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のレーザ装置。
5. 前記制御部は、前記増幅器の出力が最大の場合における前記第１レーザ光の波長と、前記増幅器の出力が最小の場合における前記第１レーザ光の波長との差が、所定の値以下となる様に前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする請求項４に記載のレーザ装置。
6. 前記制御部は、前記レーザ素子の電力変換効率が所定値以上となるように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のレーザ装置。
7. 前記制御部は、前記レーザ素子に供給する駆動電流にリミッタが設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のレーザ装置。
8. 前記制御部は、前記変更手段に供給する駆動電流の制御を周期的に行い、前記光増幅器に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで前記制御の周期を変更することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のレーザ装置。
9. 前記制御部は、前記変更手段に供給する駆動電流の制御と、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御とを所定の周期で行い、前記所定の周期の１周期内において、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御を行った後に前記変更手段に供給する駆動電流の制御を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のレーザ装置。
10. 前記制御部は、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御を比例積分制御により行い、前記光増幅器に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで前記比例積分制御における比例定数および積分定数を変更することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のレーザ装置。
11. レーザ素子と、
    前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、
    前記レーザ素子から出力された第１レーザ光を光増幅して第２レーザ光として出力する光増幅器と、
    前記第１レーザ光の一部である第１部分と前記第２レーザ光の一部である第１部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第１検出器と、
    光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、
    前記光フィルタを透過した前記第１レーザ光の一部である第２部分と、前記第２レーザ光の一部である第２部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第２検出器と、
    前記第２レーザ光の一部である第３部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第３検出器と、
    前記第３検出器によるモニタ値に基づいて前記第１検出器が受光する前記第２レーザ光の第１部分の強度と前記第２検出器が受光する前記第２レーザ光の第２部分の強度とを求め、前記求めた強度に基づいて前記第１検出器によるモニタ値と前記第２によるモニタ値とを補償し、前記補償したモニタ値に基づいて前記第１レーザ光の波長を求め、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御する制御部と、
    を備えることを特徴とするレーザ装置。
12. レーザ素子と、
    前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、
    前記レーザ素子から出力された第１レーザ光を光増幅して第２レーザ光として出力する光増幅器と、
    前記第１レーザ光の一部である第１部分と前記第２レーザ光の一部である第１部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第１検出器と、
    光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、
    前記光フィルタを透過した前記第１レーザ光の一部である第２部分と、前記第２レーザ光の一部である第２部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第２検出器と、
    前記第２レーザ光の強度の制御目標値に基づいて前記第１検出器が受光する前記第２レーザ光の第１部分の強度と前記第２検出器が受光する前記第２レーザ光の第２部分の強度とを求め、前記求めた強度に基づいて前記第１検出器によるモニタ値と前記第２によるモニタ値とを補償し、前記補償したモニタ値に基づいて前記第１レーザ光の波長を求め、前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御する制御部と、
    を備えることを特徴とするレーザ装置。
13. レーザ素子と、
    前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、
    前記レーザ素子から出力された第１レーザ光を光増幅して第２レーザ光として出力する光増幅器と、
    前記第１レーザ光の一部である第１部分と前記第２レーザ光の一部である第１部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第１検出器と、
    光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、
    前記光フィルタを透過した前記第１レーザ光の一部である第２部分と、前記第２レーザ光の一部である第２部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第２検出器と、
    を備えるレーザ装置の制御方法であって、
    前記第１検出器によるモニタ値と前記第２検出器によるモニタ値とに基づいて前記第１レーザ光の波長を求めるステップと、
    前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御するステップと、
    前記第１検出器によるモニタ値が一定となるように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御するステップと、
    を含むことを特徴とするレーザ装置の制御方法。
14. 前記レーザ装置は、前記第２レーザ光の一部である第３部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第３検出器をさらに備え、
    前記第３検出器によるモニタ値が一定となるように前記光増幅器に供給する駆動電流を制御するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のレーザ装置の制御方法。
15. 前記光増幅器が制御目標の強度の前記第２レーザ光を出力するために必要な強度以上の強度の前記第１レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする請求項１３または１４に記載のレーザ装置の制御方法。
16. 前記第１検出器が受光する前記第２レーザ光の第１部分と前記第２検出器が受光する前記第２レーザ光の第２部分との影響が所定量以下となる様に、所定の強度以上の前記第１レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一つに記載のレーザ装置の制御方法。
17. 前記増幅器の出力が最大の場合における前記第１レーザ光の波長と、前記増幅器の出力が最小の場合における前記第１レーザ光の波長との差が、所定の値以下となる様に前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする請求項１６に記載のレーザ装置の制御方法。
18. 前記レーザ素子の電力変換効率が所定値以上となる範囲の強度の前記第１レーザ光を出力するように前記レーザ素子に供給する駆動電流を制御することを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか一つに記載のレーザ装置の制御方法。
19. 前記レーザ素子に供給する駆動電流にリミッタを設けることを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか一つに記載のレーザ装置の制御方法。
20. 前記変更手段に供給する駆動電流の制御を周期的に行い、前記光増幅器に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで前記制御の周期を変更することを特徴とする請求項１３〜１９のいずれか一つに記載のレーザ装置の制御方法。
21. 前記変更手段に供給する駆動電流の制御と、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御とを所定の周期で行い、前記所定の周期の１周期内において、前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御を行った後に前記変更手段の制御を行うことを特徴とする請求項１３〜２０のいずれか一つに記載のレーザ装置の制御方法。
22. 前記レーザ素子に供給する駆動電流の制御を比例積分制御により行い、前記光増幅器に駆動電流を供給している期間と供給していない期間とで前記比例積分制御における比例定数および積分定数を変更することを特徴とする請求項１３〜２１のいずれか一つに記載のレーザ装置の制御方法。
23. レーザ素子と、
    前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、
    前記レーザ素子から出力された第１レーザ光を光増幅して第２レーザ光として出力する光増幅器と、
    前記第１レーザ光の一部である第１部分と前記第２レーザ光の一部である第１部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第１検出器と、
    光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、
    前記光フィルタを透過した前記第１レーザ光の一部である第２部分と、前記第２レーザ光の一部である第２部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第２検出器と、
    前記第２レーザ光の一部である第３部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第３検出器と、
    を備えるレーザ装置の制御方法であって、
    前記第３検出器によるモニタ値に基づいて前記第１検出器が受光する前記第２レーザ光の第１部分の強度と前記第２検出器が受光する前記第２レーザ光の第２部分の強度とを求めるステップと、
    前記求めた強度に基づいて前記第１検出器によるモニタ値と前記第２検出器によるモニタ値とを補償するステップと、
    前記補償したモニタ値に基づいて前記第１レーザ光の波長を求めるステップと、
    前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御するステップと
    を含むことを特徴とするレーザ装置の制御方法。
24. レーザ素子と、
    前記レーザ素子の発振波長を変更する変更手段と、
    前記レーザ素子から出力された第１レーザ光を光増幅して第２レーザ光として出力する光増幅器と、
    前記第１レーザ光の一部である第１部分と前記第２レーザ光の一部である第１部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第１検出器と、
    光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、
    前記光フィルタを透過した前記第１レーザ光の一部である第２部分と、前記第２レーザ光の一部である第２部分を受光し、受光した光の強度のモニタ値を出力する第２検出器と、
    を備えるレーザ装置の制御方法であって、
    前記第２レーザ光の強度の制御目標値に基づいて前記第１検出器が受光する前記第２レーザ光の第１部分の強度と前記第２検出器が受光する前記第２レーザ光の第２部分の強度とを求めるステップと、
    前記求めた強度に基づいて前記第１検出器によるモニタ値と前記第２検出器によるモニタ値とを補償するステップと、
    前記補償したモニタ値に基づいて前記第１レーザ光の波長を求めるステップと、
    前記求めた波長が目標波長となるように前記変更手段に供給する駆動電流を制御するステップと、
    を含むことを特徴とするレーザ装置の制御方法。

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