JP2021129004A - レーザ装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光の周波数を制御する際に、より好適な制御を実現する。【解決手段】レーザ装置において、第１設定値に応じて第１制御量を温度制御器に供給することによって光源部の温度を制御し、第２設定値に応じて第２制御量を光源部に供給することによってレーザ光の周波数を制御し、レーザ光の周波数相当量に対応するモニタ値を取得するモニタ部は、温度制御器の制御に応じて温度が変化する状態で配置されており、モニタ部の周波数フィルタの環境温度に基づいて、周波数フィルタの透過特性の環境温度による変化を相殺するように第１設定値を補正する第１補正値を設定する。【選択図】図４

Description

本発明は、レーザ装置およびその制御方法に関する。

レーザ装置において、入力するする光の周波数に対して周期的な透過特性を有する周波数フィルタを用いて、出力するレーザ光の周波数を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のレーザ装置は、出力するレーザ光の周波数を可変とする光源部と、光源部から出力されたレーザ光の強度を取得する第１の受光素子と、エタロン等の周波数フィルタと、周波数フィルタを透過したレーザ光の強度を取得する第２の受光素子と、光源部の動作を制御する制御装置（演算回路）とを備える。
ここで、制御装置は、第１，第２の受光素子がそれぞれ取得したレーザ光の強度に基づいて、レーザ光の周波数を制御するためのモニタ値を算出する。また、制御装置は、周波数フィルタにおける所定の温度での透過特性を用いて、レーザ光の目標周波数に対応し、当該モニタ値の目標となる制御目標値を設定する。そして、制御装置は、モニタ値が制御目標値に合致するように、光源部の動作を制御する。

特開２０１５−６０９６１号公報

ところで、周波数フィルタの透過特性は、当該周波数フィルタの温度が所定の温度からずれると、周波数軸上で全体がシフトするものである。すなわち、周波数フィルタの温度が所定の温度からずれているにも拘らず、当該所定の温度での透過特性を用いて、レーザ光の目標周波数に対応する制御目標値を設定した場合には、周波数フィルタの透過特性が所定の温度での透過特性からシフトしているため、当該制御目標値は、レーザ光の目標周波数に対応した値とはならない。このため、モニタ値が当該制御目標値に合致するように光源部の動作を制御すると、レーザ光の周波数は、目標周波数からずれた周波数に制御されてしまう。
そこで、特許文献１に記載のレーザ装置では、温度制御装置によって、周波数フィルタの温度を一定に制御している。
しかしながら、周波数フィルタの温度を一定に制御していても、意図せずに周波数フィルタの温度が所定の温度からずれてしまう場合がある。特に、温度制御装置によって、光源部の温度を一定に制御する構成のレーザ装置では、周波数フィルタの温度が所定の温度からずれてしまう場合が多く、かつそのずれが大きい場合が多い。このような場合、レーザ光の周波数を精度良く目標周波数に制御することが難しい、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザ光の周波数を制御する際に、より好適な制御を実現することができるレーザ装置およびそ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、本発明の一態様は、出力するレーザ光の周波数を可変とする光源部と、入力する光の周波数に対して透過率が周期的に変化する透過特性を有する周波数フィルタを含み前記レーザ光の周波数に相当する周波数相当量に対応するモニタ値を取得するモニタ部と、前記光源部の周囲温度を検出する第１温度センサと、前記光源部に熱的に接続している温度制御器とを備えるレーザ部と、前記周波数フィルタの環境温度を検出する第２温度センサと、第１設定値に応じて第１制御量を前記温度制御器に供給することによって前記光源部の温度を制御するとともに、第２設定値に応じて第２制御量を前記光源部に供給することによって前記レーザ光の周波数を制御する制御部と、記憶部と、を備え、前記モニタ部は、前記温度制御器の制御に応じて温度が変化する状態で配置されており、前記制御部は、前記第２温度センサが検出した前記周波数フィルタの環境温度に基づいて、前記周波数フィルタの透過特性の環境温度による変化を相殺するように前記第１設定値を補正する第１補正値を設定し、前記記憶部は、前記環境温度と前記第１補正値との関係を示す第１の関係情報を記憶しているレーザ装置である。

前記温度制御器は、前記モニタ部に接触しているものでもよい。

前記温度制御器は、前記光源部と前記周波数フィルタとが設置される設置面を有するものでもよい。

前記レーザ部が格納される筐体をさらに備え、前記第２温度センサは、前記筐体外に配置されるものでもよい。

前記モニタ部は、前記レーザ光が前記周波数フィルタを透過した後のレーザ光の強度に対応する第２強度を検出する第２検出部を備え、前記第２設定値または前記モニタ値は、前記第２強度に相当する値を含むものでもよい。

前記モニタ部は、前記レーザ光の強度に対応するレーザ光の第１強度を検出する第１検出部を有し、前記第２設定値または前記モニタ値は、前記第１強度に対する前記第２強度の比に相当する値であるものでもよい。

前記周波数フィルタは、前記環境温度によって、前記透過特性が周波数軸方向にシフトし、前記制御部は、前記第１補正値により補正した前記第１設定値に応じて第２制御量を補正する第２補正値を設定し、前記記憶部は、前記第１設定値と前記第２補正値との関係を示す第２の関係情報を記憶しているものでもよい。

前記制御部は、前記第１補正値を設定した後の前記第１設定値の元での前記周波数フィルタの透過特性と、前記環境温度の基準温度における前記周波数フィルタの透過特性との周波数方向での周波数ずれ量が、前記周波数フィルタの透過特性の極点に最も近いロックポイントにおけるキャプチャレンジ以下となるように、前記第１補正値を設定するものでもよい。

前記制御部は、前記周波数ずれ量が前記キャプチャレンジの１／２以下となるように、前記第１補正値を設定するものでもよい。

前記制御部は、前記環境温度に応じて前記モニタ値または前記第２設定値を補正する第３補正値を設定し、前記記憶部は、前記環境温度と複数の前記第３補正値との関係を示す第３の関係情報を記憶しているものでもよい。

前記第３補正値は、前記周波数フィルタの透過特性の極点を基準として設定されているものでもよい。

前記制御部は、前記第３補正値を設定した後に前記第１補正値を設定するものでもよい。

本発明の一態様は、出力するレーザ光の周波数を可変とする光源部と、入力する光の周波数に対して透過率が周期的に変化する透過特性を有する周波数フィルタを含み前記レーザ光の周波数に相当する周波数相当量に対応するモニタ値を取得するためのモニタ部と、前記光源部の周囲温度を検出する第１温度センサと、前記光源部に熱的に接続している温度制御器と備えるレーザ装置の制御方法であって、第１設定値に応じて第１制御量を前記温度制御器に供給することによって前記光源部の温度を制御する第１制御ステップと、第２設定値に応じて第２制御量を前記光源部に供給することによって前記レーザ光の周波数を制御する第２制御ステップと、を含み、前記モニタ部は、前記温度制御器の制御に応じて温度が変化する状態で配置されており、前記第１制御ステップは、前記周波数フィルタの環境温度に基づいて、前記周波数フィルタの透過特性の環境温度による変化を相殺するように前記第１設定値を補正する第１補正値を設定する補正値設定ステップを含むレーザ装置の制御方法である。

本発明によれば、レーザ光の周波数を制御する際に、より好適な制御を実現することが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を示す図である。 図２は、レーザ部の構成を示す図である。 図３は、レーザ光の周波数の制御の説明図である。 図４は、実施形態１に係る制御部の構成を示すブロック図である。 図５は、周波数とＰＤ比との関係に基づく弁別カーブの説明図である。 図６は、弁別カーブの周波数シフトの説明図である。 図７は、実施形態１に係る制御部による制御方法を示すフローチャートである。 図８は、キャプチャレンジの説明図である。

以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について説明する。なお、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分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、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、図中で適宜ｘｙｚ座標軸を示し、これにより方向を説明する。

（実施形態１）
〔レーザ装置の概略構成〕
図１は、実施形態１に係るレーザ装置の構成を示す図である。
レーザ装置１は、モジュール化されたレーザ部２と、当該レーザ部２の動作を制御する制御ステップを実行する制御部３と、を備える。
なお、図１では、レーザ部２と制御部３とを別体で構成しているが、一体にモジュール化しても構わない。

〔光源部の構成〕
レーザ部２は、制御部３による制御の下、出力するレーザ光の周波数を複数の周波数のうちいずれかの周波数に可変とし、当該周波数のレーザ光を出力する。このレーザ部２は、光源部４と、半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：ＳＯＡ）５と、平面光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）６と、光検出部７と、温度センサ８と、温度制御器９と、を備える。平面光波回路６と光検出部７とはモニタ部１０を構成する。また、温度制御器９と光源部４および半導体光増幅器５との間にはサブマウント１１が介在している。サブマウント１１は、熱伝導性の高い材質、たとえば金属やセラミックからなる。

図２は、レーザ部の構成を示す図である。
光源部４は、たとえばバーニア効果を利用したレーザであり、制御部３による制御の下、レーザ光Ｌ１を出力する。この光源部４は、出力するレーザ光Ｌ１の周波数を可変とするレーザ本体部４１と、変更部４２と、を備える。変更部４２は、制御部３から供給される電力に応じて発熱する３つのマイクロヒータを有し、レーザ本体部４１を局所的に加熱することで、レーザ本体部４１から出力されるレーザ光Ｌ１の周波数を変更する。

レーザ本体部４１は、共通の基部Ｂ１上にそれぞれ形成された第１，第２の導波路部４３，４４を備える。ここで、基部Ｂ１は、たとえばｎ型ＩｎＰからなる。そして、基部Ｂ１の裏面には、たとえばＡｕＧｅＮｉを含んで構成され、当該基部Ｂ１とオーミック接触するｎ側電極４５が形成されている。

第１の導波路部４３は、埋め込み導波路構造を有している。この第１の導波路部４３は、導波路部４３１と、半導体積層部４３２と、ｐ側電極４３３と、を備える。
導波路部４３１は、半導体積層部４３２内にｚ方向に延伸するように形成されている。
また、第１の導波路部４３内には、利得部４３１ａと、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）型の回折格子層４３１ｂとが配置されている。

ここで、利得部４３１ａは、ＩｎＧａＡｓＰからなる多重量子井戸構造と光閉じ込め層とを有する活性層である。また、回折格子層４３１ｂは、ＩｎＧａＡｓＰとＩｎＰとからなる標本化回折格子で構成されている。

半導体積層部４３２は、ＩｎＰ系半導体層が積層して構成されており、導波路部４３１に対してクラッド部の機能等を備える。

ｐ側電極４３３は、半導体積層部４３２上において、利得部４３１ａに沿うように配置されている。なお、半導体積層部４３２上には、ＳｉＮ保護膜（図示略）が形成されている。そして、ｐ側電極４３３は、当該ＳｉＮ保護膜に形成された開口部（図示略）を介して半導体積層部４３２に接触している。

ここで、マイクロヒータであるＤＢＲヒータ４２１は、半導体積層部４３２のＳｉＮ保護膜上において、回折格子層４３１ｂに沿うように配置されている。そして、ＤＢＲヒータ４２１は、制御部３から供給される電力に応じて発熱し、回折格子層４３１ｂを加熱する。また、制御部３がＤＢＲヒータ４２１に供給する電力を制御することによって回折格子層４３１ｂの温度が変化し、その屈折率が変化する。

第２の導波路部４４は、２分岐部４４１と、２つのアーム部４４２，４４３と、リング状導波路４４４と、を備える。

２分岐部４４１は、１×２型の多モード干渉型（ＭＭＩ）導波路４４１ａを含む１×２型の分岐型導波路で構成され、２ポート側が２つのアーム部４４２，４４３のそれぞれに接続されるとともに１ポート側が第１の導波路部４３側に接続されている。すなわち、２分岐部４４１により、２つのアーム部４４２，４４３は、その一端が統合され、回折格子層４３１ｂと光学的に結合される。

アーム部４４２，４４３は、いずれもｚ方向に延伸し、リング状導波路４４４を挟むように配置されている。これらアーム部４４２，４４３は、リング状導波路４４４といずれも同一の結合係数κでリング状導波路４４４と光学的に結合している。κの値は、たとえば０．２である。そして、アーム部４４２，４４３とリング状導波路４４４とは、リング共振器フィルタＲＦ１を構成している。また、リング共振器フィルタＲＦ１と２分岐部４４１とは、反射ミラーＭ１を構成している。

ここで、マイクロヒータであるＲＩＮＧヒータ４２２は、リング状であり、リング状導波路４４４を覆うように形成されたＳｉＮ保護膜（図示略）上に配置されている。そして、ＲＩＮＧヒータ４２２は、制御部３から供給される電力に応じて発熱し、リング状導波路４４４を加熱する。また、制御部３がＲＩＮＧヒータ４２２に供給する電力を制御することによってリング状導波路４４４の温度が変化し、その屈折率が変化する。

上述した２分岐部４４１、アーム部４４２，４４３、およびリング状導波路４４４は、いずれも、ＩｎＧａＡｓＰからなる光導波層４４ａがＩｎＰからなるクラッド層によって挟まれたハイメサ導波路構造を有している。

ここで、マイクロヒータであるＰｈａｓｅヒータ４２３は、アーム部４４３の一部のＳｉＮ保護膜（図示略）上に配置されている。当該アーム部４４３のうちＰｈａｓｅヒータ４２３の下方の領域は、光の位相を変化させる位相調整部４４５として機能する。そして、Ｐｈａｓｅヒータ４２３は、制御部３から供給される電力に応じて発熱し、位相調整部４４５を加熱する。また、制御部３がＰｈａｓｅヒータ４２３に供給する電力を制御することによって位相調整部４４５の温度が変化し、その屈折率が変化する。

以上説明した第１，第２の導波路部４３，４４は、互いに光学的に接続された回折格子層４３１ｂと反射ミラーＭ１とにより構成される光共振器Ｃを構成している。また、利得部４３１ａと位相調整部４４５とは、光共振器Ｃ内に配置される。

回折格子層４３１ｂは、所定の周波数間隔で周期的な反射特性を有する第１の櫛状反射スペクトルを生成する。一方、リング共振器フィルタＲＦ１は、所定の周波数間隔で周期的な反射特性を有する第２の櫛状反射スペクトルを生成する。

ここで、第２の櫛状反射スペクトルは、第１の櫛状反射スペクトルのピークの半値全幅よりも狭い半値全幅のピークを有し、第１の櫛状反射スペクトルの周波数間隔とは異なる周波数間隔で周期的な反射特性を有する。

各櫛状反射スペクトルの特性について例示すると、第１の櫛状反射スペクトルのピーク間の周波数間隔（自由スペクトル領域：ＦＳＲ）は３７３ＧＨｚである。また、各ピークの半値全幅は４３ＧＨｚである。一方、第２の櫛状反射スペクトルのピーク間の周波数間隔（ＦＳＲ）は４００ＧＨｚである。また、各ピークの半値全幅は２５ＧＨｚである。すなわち、第２の櫛状反射スペクトルの各ピークの半値全幅（２５ＧＨｚ）は、第１の櫛状反射スペクトルの各ピークの半値全幅（４３ＧＨｚ）より狭い。

光源部４では、レーザ発振を実現するために、第１の櫛状反射スペクトルのピークの一つと第２の櫛状反射スペクトルのピークの一つとを周波数軸上で重ね合わせ可能に構成されている。このような重ね合わせは、ＤＢＲヒータ４２１，ＲＩＮＧヒータ４２２の少なくとも一つを用いて、ＤＢＲヒータ４２１により回折格子層４３１ｂを加熱して熱光学効果によりその屈折率を変化させて第１の櫛状反射スペクトルを周波数軸上で全体的に移動させて変化させる、および、ＲＩＮＧヒータ４２２によりリング状導波路４４４を加熱してその屈折率を変化させて第２の櫛状反射スペクトルを周波数軸上で全体的に移動させて変化させる、の少なくともいずれか一つを行うことにより、実現することができる。

一方、光源部４において、光共振器Ｃによる共振器モードが存在する。そして、光源部４において、共振器モードの間隔（縦モード間隔）は、２５ＧＨｚ以下となるように光共振器Ｃの共振器長が設定されている。この設定の場合、光共振器Ｃの共振器長は、１８００μｍ以上となり、発振するレーザ光の狭線幅化を期待することができる。なお、光共振器Ｃの共振器モードの周波数は、Ｐｈａｓｅヒータ４２３を用いて位相調整部４４５を加熱してその屈折率を変化させて共振器モードの周波数を周波数軸上で全体的に移動させることにより微調整することができる。すなわち、位相調整部４４５は、光共振器Ｃの光路長を能動的に制御するための部分である。

光源部４は、制御部３により、ｎ側電極４５およびｐ側電極４３３から利得部４３１ａへ電流を注入し、利得部４３１ａを発光させると、第１の櫛状反射スペクトルのスペクトル成分のピーク、第２の櫛状反射スペクトルのスペクトル成分のピーク、および光共振器Ｃの共振器モードの一つが一致した周波数、たとえば１９３．４ＴＨｚでレーザ発振し、レーザ光Ｌ１を出力するように構成されている。

光源部４では、バーニア効果を利用してレーザ光Ｌ１の周波数を変化させることができる。図３は、レーザ光の周波数の制御の説明図である。上段は、回折格子層４３１ｂ（ＤＢＲ）の第１の櫛状反射スペクトルを示し、中段は、反射ミラーＭ１（ＲＩＮＧ）の第２の櫛状反射スペクトルを示し、下段は、共振器モードのスペクトルを示す。

供給する電力を調整してＤＢＲヒータ４２１を制御すると、その櫛状反射スペクトルは、太矢線で示すように、実線で示す形状から破線で示す形状に周波数軸上でシフトする。同様に、ＲＩＮＧヒータ４２２を制御すると、その櫛状反射スペクトルは実線で示す形状から破線で示す形状に周波数軸上でシフトする。同様に、Ｐｈａｓｅヒータ４２３を制御すると、そのスペクトルは実線で示す形状から破線で示す形状に周波数軸上でシフトする。

実線に示す状態では、ＤＢＲの反射ピークと光共振器Ｃの共振器モードとＲＩＮＧの反射ピークとが一致した周波数ｆ１でレーザ発振している。この状態にするために、ＤＢＲヒータ４２１およびＲＩＮＧヒータ４２２は、供給される電力に基づいて、ＤＢＲ、ＲＩＮＧの反射スペクトルがピークとなる周波数位置を各々設定する。また、Ｐｈａｓｅヒータ４２３は、供給される電力に基づいて、共振器モードがピークとなる周波数位置を設定する。各ヒータの制御によって破線に示す状態にすると、ＤＢＲの反射ピークと光共振器Ｃの共振器モードとＲＩＮＧの反射ピークとが一致する周波数を周波数ｆ２とできるので、レーザ光Ｌ１の周波数を周波数ｆ２に調整できる。なお、各ヒータへ供給する電力は電流を制御量として制御することができる。すなわち、制御部３は、制御量である電流に対応する電力を光源部４に供給することによってレーザ光Ｌ１の周波数を制御する。電流または電力は制御量の一例である。

レーザ光Ｌ１の周波数を第１周波数から第２周波数に変更する場合には、たとえば、まずＤＢＲおよびＲＩＮＧの櫛状反射スペクトルが第２周波数において重なり合うようにＤＢＲヒータ４２１およびＲＩＮＧヒータ４２２をフィードフォワード制御し、その後に共振器モードのいずれか一つが第２周波数と一致するようにＰｈａｓｅヒータ４２３をフィードバック制御する。ただし制御の方法はこれに限られない。

図１に戻って説明を続ける。半導体光増幅器５は、具体的な図示は省略したが、第１の導波路部４３と同様の材料および構造からなる活性コア層を備える埋め込み導波路構造を有する。但し、回折格子層４３１ｂは設けられていない。この半導体光増幅器５は、空間結合光学系（図示略）により光源部４に対して光学的に結合している。そして、光源部４から出力されたレーザ光Ｌ１は、半導体光増幅器５に入力される。半導体光増幅器５は、レーザ光Ｌ１を増幅してレーザ光Ｌ２として出力する。なお、半導体光増幅器５は、基部Ｂ１上に、光源部４とモノリシックに構成されていてもよい。

平面光波回路６は、空間結合光学系（図示略）によりアーム部４４２に光学的に結合している。そして、レーザ光Ｌ１と同様に光源部４におけるレーザ発振により発生したレーザ光Ｌ３の一部は、アーム部４４２を介して平面光波回路６に入力される。なお、レーザ光Ｌ３は、レーザ光Ｌ１の周波数と同一の周波数を有し、レーザ光Ｌ１の強度と対応する強度を有する。この平面光波回路６は、光分岐部６１と、光導波路６２と、リング共振器型光フィルタである周波数フィルタ６３ａを有する光導波路６３と、を備える。

光分岐部６１は、入力したレーザ光Ｌ３を２つのレーザ光Ｌ４，Ｌ５に分岐する。
そして、光導波路６２は、レーザ光Ｌ４を光検出部７における後述するＰＤ（Photo Diode）７１に導波する。また、光導波路６３は、レーザ光Ｌ５を光検出部７における後述するＰＤ７２に導波する。

ここで、周波数フィルタ６３ａは、入力する光の周波数に対して透過率が周期的に変化する特性を有し、レーザ光Ｌ５をレーザ光Ｌ５の周波数に応じた透過率で透過する。そして、周波数フィルタ６３ａを透過したレーザ光Ｌ５は、ＰＤ７２に入力する。すなわち、周波数フィルタ６３ａは、導波路型の周波数フィルタである。なお、周波数フィルタ６３ａとして、入力する光の周波数に対して周期的な透過特性を有するエタロンフィルタやＭＺＩ（Mach-Zehnder Interferometer）フィルタを用いてもよい。

光検出部７は、ＰＤ７１，７２を備える。ＰＤ７１は、レーザ光Ｌ４（光源部４から出力されたレーザ光Ｌ１と同一の周波数を有し、レーザ光Ｌ１の強度と対応する強度を有する）を受光し、当該レーザ光Ｌ４の強度に応じた電気信号を制御部３に出力する。ＰＤ７２は、周波数フィルタ６３ａを透過したレーザ光Ｌ５を受光し、当該レーザ光Ｌ５の強度に応じた電気信号を制御部３に出力する。そして、ＰＤ７１，７２からそれぞれ出力された電気信号は、制御部３による周波数ロック制御（光源部４から出力されるレーザ光Ｌ１の周波数を目標周波数にするための制御）に用いられる。

ＰＤ７１は、レーザ光Ｌ１の強度に対応するレーザ光Ｌ４の強度である第１強度を検出する第１検出部の一例である。ＰＤ７２は、レーザ光Ｌ１が周波数フィルタ６３ａを透過した後の強度に相当するレーザ光Ｌ５の強度である第２強度を検出する第２検出部の一例である。

温度センサ８は、光源部４の上に配置されている。温度センサ８は、たとえばサーミスタ等で構成され、光源部４の周囲温度を検出する。なお、温度センサ８は、サブマウント１１の上や温度制御器９の上に配置しても構わない。温度センサ８は、検出した温度の情報を含む電気信号を制御部３に出力する。温度センサ８は第１温度センサの一例である。

温度制御器９は、たとえばペルチェ素子を含むＴＥＣ（Thermo Electric Cooler）等で構成されている。この温度制御器９には、光源部４、半導体光増幅器５、平面光波回路６、光検出部７、温度センサ８およびサブマウント１１が載置される。これにより温度制御器９と光源部４とはサブマウント１１を介して接触し、熱的に接続する。温度制御器９は光検出部７とも接触し、熱的に接続する。そして、温度制御器９は、供給された電力に応じて光源部４、半導体光増幅器５、平面光波回路６、光検出部７、温度センサ８およびサブマウント１１の温度を制御する。この場合、制御部３は、温度センサ８が検出した温度の情報に基づいて、光源部４が一定の温度となるように、温度制御器９に供給する電力を制御する。光源部４が一定の温度となるよう制御を行った方が、レーザ光Ｌ１の周波数の、動作条件や外部環境温度による変動を抑制する上で好ましい。

なお、温度制御器９において、光源部４、半導体光増幅器５、平面光波回路６、光検出部７、温度センサ８およびサブマウント１１が載置される設置面９１を、光源部４、半導体光増幅器５、温度センサ８およびサブマウント１１が載置される第１の領域Ａｒ１と、平面光波回路６および光検出部７が載置される第２の領域Ａｒ２の２つの領域に区画した場合には、温度センサ８は、第１の領域Ａｒ１に載置される。

〔制御部の構成〕
つぎに、制御部３の構成について説明する。図４は、制御部の構成を示すブロック図である。制御部３は、たとえばユーザインターフェースを備えた上位の制御装置（図示略）と接続されており、当該上位の制御装置を介したユーザからの指示にしたがって、レーザ部２の動作を制御する。

なお、以下では、制御部３による温度制御器９の制御および周波数ロック制御を主に説明する。また、図４では、説明の便宜上、制御部３の構成として、温度制御器９の制御および周波数ロック制御を実行する構成を主に図示している。

制御部３は、温度センサ３１と、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）３２、３３、３４、３５と、演算部３６と、記憶部３７と、電流源３８と、を備える。

温度センサ３１は、たとえばサーミスタ等で構成され、周波数フィルタ６３ａの環境温度を検出する。温度センサ３１は第２温度センサの一例である。なお、温度センサ３１は、周波数フィルタ６３ａの環境温度を検出できる位置に配置されればよく、その位置は特に限定されないが、例えばレーザ部２が筐体内に格納される場合、温度センサ３１は当該筐体外に配置するようにしてもよい。温度センサ３１は、検出した温度の情報を含む電気信号をＡＤＣ３２に出力する。

ＡＤＣ３２は、温度センサ３１から入力されたアナログの電気信号をデジタル信号に変換して演算部３６に出力する。

ＡＤＣ３３は、温度センサ８から入力されたアナログの電気信号をデジタル信号に変換して演算部３６に出力する。

ＡＤＣ３４は、ＰＤ７２から入力されたアナログの電気信号をデジタル信号に変換して演算部３６に出力する。ＡＤＣ３５は、ＰＤ７１から入力されたアナログの電気信号をデジタル信号に変換して演算部３６に出力する。

演算部３６は、制御部３が実行する制御のための各種演算処理を行うものであり、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成される。記憶部３７は、演算部３６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、たとえばＲＯＭ（Read Only Memory）で構成される部分と、演算部３６が演算処理を行う際の作業スペースや演算部３６の演算処理の結果等を記憶する等のために使用される、たとえばＲＡＭ（Random Access Memory）で構成される部分とを備えている。制御部３の制御機能は、演算部３６と記憶部３７との機能によりソフトウェア的に実現される。

電流源３８は、演算部３６からの指示に基づいて、光源部４の各マイクロヒータにレーザ光Ｌ１の周波数の制御のための電力を供給する。本実施形態では、演算部３６は電流源３８に第２制御量としての電流値を指示する。電流源３８は指示された電流値の電流を光源部４に供給する。なお、第２制御量は電力値でもよい。

また、電流源３８は、演算部３６からの指示に基づいて、温度制御器９に光源部４の温度の制御のための電力を供給する。本実施形態では、演算部３６は電流源３８に第１制御量としての電流値を指示する。電流源３８は指示された電流値の電流を温度制御器９に供給する。なお、第１制御量は電力値でもよい。

つぎに、演算部３６の構成について詳述する。演算部３６は、機能部として、ＰＤ比算出部３６１と、目標周波数設定部３６２と、目標ＰＤ比設定部３６３と、差分取得部３６４と、温度取得部３６５と、目標温度設定部３６６と、ＰＩＤ制御部３６７と、ＤＢＲ／ＲＩＮＧ電力設定部３６８と、電流補正部３６９と、を備えている。これらの機能部はソフトウェアとハードウェア資源とが協働することによって実現される。

ＰＤ比算出部３６１は、ＡＤＣ３４，３５から入力されたデジタル信号からＰＤ比を算出する。ＰＤ比は、ＰＤ７１が検出した第１強度に対するＰＤ７２が検出した第２強度の比である。このＰＤ比はモニタ値であり、モニタＰＤ比とも呼ばれる。

ＰＤ比について説明する。図５は、周波数とＰＤ比との関係に基づく弁別カーブの説明図である。ＰＤ比は、周波数フィルタ６３ａの透過特性に対応して、周波数に対して周期的に変化する。なお、図５に示す例では、ＰＤ比が０から１の間で変化するように規格化してあるが、ＰＤ比が−１から＋１の間で変化するように規格化されていてもよい。さらには、ＰＤ７２が検出した、周波数フィルタ６３ａを透過した第２強度のみからモニタ値を算出するようにしてもよい。尚この様な場合においても、当該モニタ値をＰＤ比として以降の処理を実施することができる。加えて、各周波数におけるＰＤ７１でのモニタ値を事前に取得し記憶部３７等に格納しておき、ＰＤ比算出の際に目標周波数の値または範囲等に応じて、事前に取得したＰＤ７１のモニタ値を用いてＰＤ比を算出するようにしてもよい。このように、設定値またはモニタ値は、第２強度に相当する値を含んでもよい。

図５において、黒丸で示す点Ｐ３のように、レーザ光Ｌ１の周波数がｆ３である場合に、ＰＤ比算出部３３１において算出されるＰＤ比はＲ３であることを示している。このことは、ＰＤ比がＲ３になるように光源部４を制御すれば、レーザ光Ｌ１の周波数をｆ３にロックする周波数ロックが実現されることを意味する。ＰＤ比はレーザ光Ｌ１の周波数に相当する量であり、周波数相当量に対応するモニタ値の一例である。点Ｐ３はレーザ光Ｌ１の周波数をｆ３に制御する際の制御目標点であり、ロック点とも呼ばれる。なお、ロック点は、通常は弁別カーブの極大点と極小点の近傍である不感帯を除き、極大点と極小点との間で周波数に対する傾きが大きい領域に設定される。以下、極大点または極小点を区別しない場合、単に極点と記載する場合がある。

また、弁別カーブは周期的に変化するため、異なる周波数に対して同じＰＤ比を取る場合がある。このレーザ装置１では、目標周波数が設定されると、その周波数に応じてＤＢＲヒータ４２１およびＲＩＮＧヒータ４２２のそれぞれにその目標周波数に対応した電力が供給される。その結果、目標周波数を含む周波数範囲で第１の櫛状反射スペクトルと第２の櫛状反射スペクトルとが重なり合い、レーザ発振が可能な周波数範囲が制限される。

尚、当該ＰＤ比に相当するものとして、光検出部７のＰＤ７１からの電気信号（第１電気信号）に補正係数を適用した信号に対する、ＰＤ７２からの電気信号（第２電気信号）に補正係数を適用した信号の比でもよい。また、当該比に相当する量として、第１電気信号および第２電気信号のいずれか一方に補正係数を適用した信号を用いて比を算出したものでもよい。

第１電気信号および第２電気信号に対する補正係数は、実験等によって予め取得され、テーブルデータや関係式などの形式にて記録部３７に記憶されており、演算部３６が適宜読み出して使用する。補正係数は、たとえばレーザ装置１の動作条件や、温度センサ８が検出した温度等に応じて定められていてもよい。また、補正係数は、規格化されたＰＤ比のカーブ（波長弁別カーブ）に当てはめるのに適するように定められていてもよい。第１電気信号および第２電気信号に対する補正係数の適用は、たとえば、加算、減算、乗算、除算のいずれかの演算による適用である。

図４に戻って説明を続ける。目標周波数設定部３６２は、たとえば上位の制御装置からの指示により、レーザ光Ｌ１の周波数の目標値として目標周波数を設定する。レーザ光Ｌ１の周波数の目標値は第２設定値の一例である。設定値はそれに応じて制御量が決定されるものである。

目標ＰＤ比設定部３６３は、目標周波数設定部３６２が設定した目標周波数をもとに、目標周波数相当量である目標ＰＤ比を設定する。目標ＰＤ比は第２設定値の一例である。目標ＰＤ比の設定は、記憶部３７に記憶されている周波数とＰＤ比との対応関係を示すテーブルデータや関係式などを用いて行われる。テーブルデータや関係式は、周波数フィルタ６３ａが生成する弁別カーブに基づいて定められており、たとえばレーザ装置１のキャリブレーションの際に取得される。

差分取得部３６４は、ＰＤ比算出部３６１が算出したモニタＰＤ比と目標ＰＤ比設定部３６３が設定した目標ＰＤ比との差分を算出して取得する。

温度取得部３６５は、ＡＤＣ３２，３３から入力されたデジタル信号から光源部４の周囲温度と周波数フィルタ６３ａの環境温度とを取得する。周囲温度と環境温度とはモニタ値の一例である。

目標温度設定部３６６は、温度取得部３６５が取得した光源部４の周囲温度と周波数フィルタ６３ａの環境温度とをもとに、光源部４の周囲温度に対する目標温度を設定する。ここで、後述するように、目標温度は環境温度に基づいて補正されうる。目標温度の設定は、記憶部３７に記憶されている、環境温度と、補正のための第１補正値との対応関係を示すテーブルデータや関係式などを用いて行われる。テーブルデータや関係式はたとえばレーザ装置１のキャリブレーションの際に取得される。目標温度は第１設定値の一例である。

ＰＩＤ制御部３６７は、モニタＰＤ比と目標ＰＤ比との差分に基づいて電流値を設定し、その電流値の指示を電流源３８に出力し、Ｐｈａｓｅヒータ４２３に対する比例積分微分（ＰＩＤ）制御を行うことができる（第２制御ステップ）。また、ＰＩＤ制御部３６７は、モニタ温度と目標温度との差分に基づいて電流値を設定し、その電流値の指示を電流源３８に出力し、温度制御器９に対するＰＩＤ制御を行うことができる（第１制御ステップ）。ただし、本実施形態ではＰｈａｓｅヒータ４２３、温度制御器９のいずれに対してもＰＩ制御を行うものとする。

ＤＢＲ／ＲＩＮＧ電力設定部３６８は、目標周波数設定部３６２が設定した目標周波数をもとに、ＤＢＲヒータ４２１およびＲＩＮＧヒータ４２２のそれぞれに供給する電力を設定する。電力の設定は、記憶部３７に記憶されている目標周波数と電力との対応関係を示すテーブルデータや関係式などを用いて行われる。テーブルデータや関係式はたとえばレーザ装置１のキャリブレーションの際に取得される。

電流補正部３６９は、目標温度設定部３６６が設定した目標温度をもとに、ＤＢＲ／ＲＩＮＧ電力設定部３６８が設定した電力の電流値を第２補正値によって補正し、補正後の電流値を設定する。電流補正部３６９は、その電流値の指示を電流源３８に出力し、ＤＢＲヒータ４２１およびＲＩＮＧヒータ４２２のフィードフォワード制御を行うことができる（第２制御ステップ）。電流値の設定は、記憶部３７に記憶されている電力値と電流値との対応関係を示すテーブルデータや関係式などを用いて行われる。テーブルデータや関係式はたとえばレーザ装置１のキャリブレーションの際に取得される。

〔制御方法〕
つぎに、レーザ装置１において実行される制御方法について説明する。光源部４および周波数フィルタ６３ａを含む平面光波回路６は、いずれも温度制御器９に載置され、温度制御を受ける。しかしながら、温度制御器９による温度制御は、主に温度センサ８が光源部４の周囲温度を検出し、光源部４が一定の温度となるように行われる。その結果、環境温度が変化すると周波数フィルタ６３ａの温度が変化してしまい、たとえば周波数フィルタの透過特性が周波数軸上で全体的にシフトしてしまう。この場合、レーザ光の周波数を精度良く目標周波数に制御することが難しい。

図６は、弁別カーブの周波数シフトの説明図である。たとえば、所定の目標温度かつ所定の環境温度における周波数フィルタ６３ａによる弁別カーブを曲線Ｃ１で示し、所定の目標温度であるが環境温度が異なる場合の周波数フィルタ６３ａによる弁別カーブを曲線Ｃ２で示している。点ＭＰは曲線Ｃ１の極大点である。
環境温度が変化すると、目標温度が同じであっても周波数フィルタ６３ａの温度が変化してしまい、弁別カーブは、周波数軸上で全体がシフト（曲線Ｃ１から曲線Ｃ２にシフト）する。すなわち、周波数フィルタ６３ａの温度がずれて弁別カーブが曲線Ｃ２になっているにも拘らず、曲線Ｃ１における目標周波数ＴＦに対応するＰＤ比を目標ＰＤ比ＰＤＴとして周波数ロック制御を実行したとしても、レーザ光Ｌ１の周波数は、目標周波数ＴＦからずれた周波数ＴＦ´に制御されてしまう。

そこで、レーザ装置１において実行される制御方法においては、温度センサ３１が検出した周波数フィルタ６３ａの環境温度に基づいて、第１設定値としての光源部４の周囲温度の目標温度を補正する第１補正値を設定する（補正値設定ステップ）。周波数フィルタ６３ａは、温度制御器９の制御に応じて温度が変化する状態で配置されている。その結果、目標温度を補正することによって温度制御器９が周波数フィルタ６３ａに熱的に与える影響が変化するので周波数フィルタ６３ａの温度も変化する。この温度の変化を、周波数フィルタ６３ａの透過特性の環境温度による変化を相殺するように設定することによって、弁別カーブの環境温度によるシフトを減らすことができる。ここで、相殺とは、弁別カーブの環境温度によるシフトを完全に相殺する場合に限られず、目標温度を補正しない場合よりもシフトが少なくなるように相殺する、いわゆる減殺も含まれる。

環境温度と第１補正値との関係の一例を表１に示す。これらの関係はたとえばレーザ装置１のキャリブレーションの際に取得される。表１では第１補正値をＬＤオフセット温度と表している。表１で示す例では、環境温度が−５℃から８０℃まで変動することを想定している。たとえば光源部４に対する目標温度は３５℃より高く８０℃より低い所定の値である。環境温度が３５℃の場合に、ＬＤオフセット温度は０℃である。環境温度が−５℃の場合に、ＬＤオフセット温度はΔＴ１［℃］である。環境温度が８０℃の場合に、ＬＤオフセット温度はΔＴ２［℃］である。ΔＴ１、ΔＴ２は、いずれも目標温度に加算されることで補正に利用される。ΔＴ１はたとえば正値であり、ΔＴ２はたとえば負値である。このような関係は、環境温度と第１補正値との第１の関係情報として記憶部３７に記憶されている。第１の関係情報は、環境温度と第１補正値とが対応付けられたテーブルデータまたは関係式を含む。なお、環境温度が−５℃、３５℃、８０℃以外の値の場合のＬＤオフセット温度については、テーブルデータまたは関係式として記憶部３７に記憶されていてもよいし、環境温度が−５℃、３５℃、８０℃の値の場合のＬＤオフセット温度から補完により演算されてもよい。
ＬＤオフセット温度が０℃の場合の環境温度を、以下では基準温度と記載する場合がある。表１の場合は基準温度は３５℃である。

さらに、本制御方法においては、第１補正値（ＬＤオフセット温度）により補正した目標温度（第１設定値の一例）に応じて、マイクロヒータにレーザ光Ｌ１の周波数の制御のための電力を供給する際の電流値（ＤＢＲヒータ４２１、ＲＩＮＧヒータ４２２に供給する第２制御量の一例）を補正する第２補正値を設定する。尚、Ｐｈａｓｅヒータ４２３をフィードバック制御する前に用いる電流値に対し、Ｐｈａｓｅヒータ４２３の第２補正値を設定するようにしてもよい。

光源部４に対する目標温度が補正されると、回折格子層４３１ｂおよびリング状導波路４４４の温度も補正前と異なる値となるので、目標周波数を最適に実現するためにＤＢＲヒータ４２１、ＲＩＮＧヒータ４２２に供給する電力値も異なってくる。たとえば、光源部４に対する目標温度が高温に補正された場合に、ＤＢＲヒータ４２１、ＲＩＮＧヒータ４２２に供給する電力値を変更しなければ、回折格子層４３１ｂおよびリング状導波路４４４は適温よりも高温となってしまうので、それぞれの櫛状ピークの周波数が目標周波数からずれてしまう。この場合、Ｐｈａｓｅヒータ４２３への供給電力を制御して共振器モードの一つを目標周波数に合わせることが難しくなったり、仮に合わせられたとしてもレーザ光Ｌ１の強度が低下したりするなど、光源部４の光学特性が劣化するおそれがある。

そこで、本制御方法では、補正した目標温度に応じてＤＢＲヒータ４２１、ＲＩＮＧヒータ４２２に供給する電力に関する電流値を補正することによって、櫛状ピークの周波数の目標周波数からのずれを低減し、光源部４の光学特性が劣化を抑制する。

目標温度と第２補正値との関係は、たとえば表１と同様に表すことができる。たとえば環境温度が基準温度であり光源部４に対する目標温度が補正されない場合は、第２補正値は０ｍＡである。目標温度が補正により高くなる場合は、第２補正値はたとえば負値である。目標温度が補正により低くなる場合は、第２補正値はたとえば正値である。

また、環境温度に関する係数をｋ１[Ｗ／℃]、基準温度をＴref[℃]、取得した環境温度をＴ[℃]とし、光源部４の温度に関する係数をｋ２[Ｗ／℃]、ＬＤオフセット温度をΔＴ[℃]とすると、ＤＢＲヒータ４２１、ＲＩＮＧヒータ４２２に供給する電力の補正量ΔＷ[Ｗ]は下記式で表される。
ΔＷ＝ｋ１×（Ｔ−Ｔref）＋ｋ２×ΔＴ
なお、ＤＢＲヒータ４２１、ＲＩＮＧヒータ４２２のそれぞれで、ｋ１、ｋ２は別個に規定されるので、ΔＷもＤＢＲヒータ４２１、ＲＩＮＧヒータ４２２のそれぞれで別個に定まる。

上記のようなテーブルデータまたは関係式は、第１設定値と第２補正値との第２の関係情報として、記憶部３７に記憶されている。第２の関係情報は、第１設定値と第２補正値とが対応付けられたテーブルデータまたは関係式を含む。なお、テーブルデータにおいて第２補正値が記憶されていない目標温度に対する第２補正値は、補完により演算されてもよい。

〔フローチャート〕
図７は、上述した制御部３による制御方法の一例を示すフローチャートである。なお、この制御フローは、ＰＩＤ制御部３６７が、光源部４が一定の温度となるように温度制御器９を制御するフィードバック制御が実行される期間に、所定の制御周期で実行される。

はじめに、ステップＳ１０１において、温度取得部３６５は、環境温度を取得する。

つづいて、ステップＳ１０２において、目標温度設定部３６６は、目標温度を取得する。

つづいて、ステップＳ１０３において、目標温度設定部３６６は、目標温度を補正する。

つづいて、ステップＳ１０４において、電流補正部３６９は、目標温度設定部３６６が補正により設定した目標温度をもとに、ＤＢＲ／ＲＩＮＧ電力設定部３６８が設定した電力の電流値を補正する。

つづいて、ステップＳ１０５において、差分取得部３６４は、目標ＰＤ比とモニタＰＤ比との差（目標ＰＤ比−モニタＰＤ比）を取得する。

つづいて、ステップＳ１０６において、ＰＩＤ制御部３６７は、ステップＳ１０５で取得した目標ＰＤ比とモニタＰＤ比との差に基づいて、Ｐｈａｓｅヒータ電力を調整する。

〔ＰＤ比のシフトの補正〕
ところで、図６に示すような弁別カーブは、環境温度によって、周波数軸方向にシフトする場合だけはなく、ＰＤ比軸方向にシフトする場合がある。このようなシフトは縦ずれとも呼ばれるが、目標周波数におけるＰＤ比がずれてしまうため、周波数ロックの精度が低下する原因となる。

そこで、制御部３のＰＤ比算出部３６１または目標ＰＤ比設定部３６３は、環境温度に応じて、第３補正値を設定し、第３補正値によってモニタＰＤ比または目標ＰＤ比を補正してもよい。この場合、記憶部３７は、環境温度と第３補正値との関係を示す第３の関係情報を記憶している。第３の関係情報は、環境温度と第３補正値とが対応付けられたテーブルデータまたは関係式を含む。ＰＤ比算出部３６１または目標ＰＤ比設定部３６３は記憶部３７を参照して第３補正値を設定する。第３補正値は環境温度に応じた縦ずれを相殺するように設定されている。これにより、周波数ロックの精度の低下を抑制できる。たとえば、第３補正値は、周波数フィルタ６３ａの透過特性の極点を基準として設定されていてもよい。周波数フィルタ６３ａの透過特性の極点は、たとえば図６に示す曲線Ｃ１における極大点である極点ＭＰに相当する。具体例としては、縦ずれした弁別カーブの極点と、基準温度における弁別カーブの極点とが一致するように第３補正値を設定してもよい。なお、極点は極大点に限らず極小点でもよい。

また、周波数シフトを相殺するための第１補正値の設定と縦ずれを相殺するための第３補正値の設定を両方行う場合は、第３補正値を設定した後に第１補正値を設定する方が、周波数ロックの精度の低下をより効果的に抑制できる。第３補正値を設定した後に第１補正値を設定する場合、たとえば図７のフローチャートの場合は、ステップＳ１０２とステップＳ１０３との間に、ＰＤ比算出部３６１または目標ＰＤ比設定部３６３が、環境温度に応じて第３補正値を設定し、モニタＰＤ比または目標ＰＤ比を補正するステップが追加される。

〔残存する周波数ずれ量とキャプチャレンジとの関係〕
制御部３で実行される制御方法において、周波数シフトを完全に相殺しない場合、第１補正値を設定した後の目標温度の元での周波数フィルタ６３ａの透過特性と、第１補正値を設定しない、すなわち環境温度の基準温度における周波数フィルタの透過特性との周波数方向での周波数ずれが残存する。

ここで、キャプチャレンジについて図８を参照して説明する。キャプチャレンジＣＲ（−），ＣＲ（＋）とは、レーザ光Ｌ１の周波数を目標周波数ｆＲ１に制御する場合、目標周波数ｆＲ１と同じＰＤ比であるＰＤ１を示すロックポイントＲＰ（目標周波数ｆＲ１を示す弁別カーブの曲線Ｃ３上の点）に隣接する曲線Ｃ３上の２点間の周波数範囲（周波数ｆ１〜目標周波数ｆＲ１の周波数範囲および目標周波数ｆＲ１〜周波数ｆ２の周波数範囲）を意味する。ロックポイントＲＰが極大点ＭＰ１に近づくとキャプチャレンジＣＲ（−）は狭くなり、キャプチャレンジＣＲ（＋）は広くなる。ロックポイントＲＰが極小点ＭＰ２に近づくとキャプチャレンジＣＲ（−）は広くなり、キャプチャレンジＣＲ（＋）は狭くなる。本明細書ではキャプチャレンジＣＲ（−），ＣＲ（＋）のうち狭い方をキャプチャレンジとする。

制御部３で実行される制御方法においては、第１補正値は、この周波数ずれ量が、周波数フィルタ６３ａの透過特性の極点に最も近いロックポイントにおけるキャプチャレンジ以下となるように設定することが好ましく、さらにはキャプチャレンジの１／２以下となるように設定することがより好ましい。仮に周波数ずれ量がキャプチャレンジを超えている場合に周波数ロックを行うと、ＰＤ比は同じであるが周波数が異なるロックポイントに誤ロックされる。これに対して、周波数ずれ量がキャプチャレンジ以下、さらにはキャプチャレンジの１／２以下であればこのような誤ロックは抑制される。なお、キャプチャレンジの広さはロックポイントによって異なるが、極点に最も近いロックポイントに対するキャプチャレンジが最も狭いので、極点に最も近いロックポイントに対するキャプチャレンジを基準とすることで、全てのロックポイントに対する誤ロックを抑制できる。尚、互いに異なる周波数でピークをとる複数の弁別カーブのいずれかを選択して周波数ロック制御を行う場合には、周波数ずれ量が、周波数ロック制御を行う弁別カーブが切り替わる周波数において、各々の弁別カーブにおけるロックポイントのキャプチャレンジのうち最も狭いもの以下となる様に第１補正値を設定することが好ましい。

なお、上記実施形態では、周波数フィルタ６３ａが温度制御器９に載置されているが、周波数フィルタ６３ａが、温度制御器９の制御に応じて温度が変化する状態で配置されていれば、周波数シフトを相殺する効果を得ることができる。たとえば、周波数フィルタ６３ａが温度制御器９とは接触せずに別個の温度制御器に載置されていてもよいし、周波数フィルタ６３ａが温度制御器９を含め温度制御器に接触していなくてもよい。

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 レーザ装置
２ レーザ部
３ 制御部
４ 光源部
５ 半導体光増幅器
６ 平面光波回路
７ 光検出部
８、３１ 温度センサ
９ 温度制御器
１０ モニタ部
３２、３３、３４、３５ ＡＤＣ
３６ 演算部
３７ 記憶部
３８ 電流源
４１ レーザ本体部
４２ 変更部
４３ 第１の導波路部
４４ 第２の導波路部
４４ａ 光導波層
４５ ｎ側電極
６１ 光分岐部
６２、６３ 光導波路
６３ａ 周波数フィルタ
９１ 設置面
３６１ ＰＤ比算出部
３６２ 目標周波数設定部
３６３ 目標ＰＤ比設定部
３６４ 差分取得部
３６５ 温度取得部
３６６ 目標温度設定部
３６７ ＰＩＤ制御部
３６８ ＤＢＲ／ＲＩＮＧ電力設定部
３６９ 電流補正部
４２１ ＤＢＲヒータ
４２２ ＲＩＮＧヒータ
４２３ Ｐｈａｓｅヒータ
４３１ 導波路部
４３１ａ 利得部
４３１ｂ 回折格子層
４３２ 半導体積層部
４３３ ｐ側電極
４４１ａ 導波路
４４２、４４３ アーム部
４４４ リング状導波路
４４５ 位相調整部
Ａｒ１ 第１の領域
Ａｒ２ 第２の領域
Ｂ１ 基部
Ｃ 光共振器
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 曲線
ＣＲ（＋）、ＣＲ（−） キャプチャレンジ
ＭＰ 極点
ＭＰ１ 極大点
ＭＰ２ 極小点
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５ レーザ光
Ｍ１ 反射ミラー
ＲＦ１ リング共振器フィルタ

Claims (13)

1. 出力するレーザ光の周波数を可変とする光源部と、入力する光の周波数に対して透過率が周期的に変化する透過特性を有する周波数フィルタを含み、前記レーザ光の周波数に相当する周波数相当量に対応するモニタ値を取得するモニタ部と、前記光源部の周囲温度を検出する第１温度センサと、前記光源部に熱的に接続している温度制御器とを備えるレーザ部と、
   前記周波数フィルタの環境温度を検出する第２温度センサと、
   第１設定値に応じて第１制御量を前記温度制御器に供給することによって前記光源部の温度を制御するとともに、第２設定値に応じて第２制御量を前記光源部に供給することによって前記レーザ光の周波数を制御する制御部と、
   記憶部と、
   を備え、
   前記モニタ部は、前記温度制御器の制御に応じて温度が変化する状態で配置されており、
   前記制御部は、前記第２温度センサが検出した前記周波数フィルタの環境温度に基づいて、前記周波数フィルタの透過特性の環境温度による変化を相殺するように前記第１設定値を補正する第１補正値を設定し、
   前記記憶部は、前記環境温度と前記第１補正値との関係を示す第１の関係情報を記憶している
   レーザ装置。
2. 前記温度制御器は、前記モニタ部に接触している
   請求項１に記載のレーザ装置。
3. 前記温度制御器は、前記光源部と前記周波数フィルタとが設置される設置面を有する
   請求項２に記載のレーザ装置。
4. 前記レーザ部が格納される筐体をさらに備え、
   前記第２温度センサは、前記筐体外に配置される
   請求項１または２に記載のレーザ装置。
5. 前記モニタ部は、前記レーザ光が前記周波数フィルタを透過した後のレーザ光の強度に対応する第２強度を検出する第２検出部を備え、
   前記第２設定値または前記モニタ値は、前記第２強度に相当する値を含む、
   請求項１〜４のいずれか一つに記載のレーザ装置。
6. 前記モニタ部は、前記レーザ光の強度に対応するレーザ光の第１強度を検出する第１検出部を有し、
   前記第２設定値または前記モニタ値は、前記第１強度に対する前記第２強度の比に相当する値である
   請求項５に記載のレーザ装置。
7. 前記周波数フィルタは、前記環境温度によって、前記透過特性が周波数軸方向にシフトし、
   前記制御部は、前記第１補正値により補正した前記第１設定値に応じて第２制御量を補正する第２補正値を設定し、
   前記記憶部は、前記第１設定値と前記第２補正値との関係を示す第２の関係情報を記憶している
   請求項５に記載のレーザ装置。
8. 前記制御部は、前記第１補正値を設定した後の前記第１設定値の元での前記周波数フィルタの透過特性と、前記環境温度の基準温度における前記周波数フィルタの透過特性との周波数方向での周波数ずれ量が、前記周波数フィルタの透過特性の極点に最も近いロックポイントにおけるキャプチャレンジ以下となるように、前記第１補正値を設定する
   請求項７に記載のレーザ装置。
9. 前記制御部は、前記周波数ずれ量が前記キャプチャレンジの１／２以下となるように、前記第１補正値を設定する
   請求項８に記載のレーザ装置。
10. 前記制御部は、前記環境温度に応じて前記モニタ値または前記第２設定値を補正する第３補正値を設定し、
    前記記憶部は、前記環境温度と前記第３補正値との関係を示す第３の関係情報を記憶している
    請求項１〜９のいずれか一つに記載のレーザ装置。
11. 前記第３補正値は、前記周波数フィルタの透過特性の極点を基準として設定されている
    請求項１０に記載のレーザ装置。
12. 前記制御部は、前記第３補正値を設定した後に前記第１補正値を設定する
    請求項１０または１１に記載のレーザ装置。
13. 出力するレーザ光の周波数を可変とする光源部と、入力する光の周波数に対して透過率が周期的に変化する透過特性を有する周波数フィルタを含み前記レーザ光の周波数に相当する周波数相当量に対応するモニタ値を取得するためのモニタ部と、前記光源部の周囲温度を検出する第１温度センサと、前記光源部に熱的に接続している温度制御器と備えるレーザ装置の制御方法であって、
    第１設定値に応じて第１制御量を前記温度制御器に供給することによって前記光源部の温度を制御する第１制御ステップと、
    第２設定値に応じて第２制御量を前記光源部に供給することによって前記レーザ光の周波数を制御する第２制御ステップと、
    を含み、
    前記モニタ部は、前記温度制御器の制御に応じて温度が変化する状態で配置されており、
    前記第１制御ステップは、前記周波数フィルタの環境温度に基づいて、前記周波数フィルタの透過特性の環境温度による変化を相殺するように前記第１設定値を補正する第１補正値を設定する補正値設定ステップを含む
    レーザ装置の制御方法。

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