JP3404242B2 - 波長可変半導体レーザの駆動方法及び波長可変光源装置 - Google Patents
波長可変半導体レーザの駆動方法及び波長可変光源装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長可変半導体レ
ーザの駆動方法及び波長可変光源装置に関する。
ーザの駆動方法及び波長可変光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年増加の一途をたどる通信容量の処理
を目的として、テラビット（Ｔｂｐｓ）級の高スループ
ット交換機の開発が望まれている。そして、大束のデー
タパス切り換えをコンパクトなハードウェアで実現でき
る光スイッチ網への期待は高まる一方である。特に、近
年の光波長フィルタや波長可変光源素子等の目覚ましい
発達は、スケーラビリティをさほど追求しない用途に対
して、波長多重（ＷＤＭ）技術を応用した光スイッチと
いう新しい可能性を秘めた選択肢を提供しつつある。
を目的として、テラビット（Ｔｂｐｓ）級の高スループ
ット交換機の開発が望まれている。そして、大束のデー
タパス切り換えをコンパクトなハードウェアで実現でき
る光スイッチ網への期待は高まる一方である。特に、近
年の光波長フィルタや波長可変光源素子等の目覚ましい
発達は、スケーラビリティをさほど追求しない用途に対
して、波長多重（ＷＤＭ）技術を応用した光スイッチと
いう新しい可能性を秘めた選択肢を提供しつつある。
【０００３】このＷＤＭ技術を用いて光セルベースの高
速光波長スイッチを実現するためには、ナノ秒オーダの
高速な波長切り換え性能を備えた波長可変光源が不可欠
である。その光源としては、モードホップを利用してチ
ューニング範囲の拡大を狙った分布ブラッグ反射器型波
長可変半導体レーザ（ＤＢＲレーザ）などが考えられ
る。
速光波長スイッチを実現するためには、ナノ秒オーダの
高速な波長切り換え性能を備えた波長可変光源が不可欠
である。その光源としては、モードホップを利用してチ
ューニング範囲の拡大を狙った分布ブラッグ反射器型波
長可変半導体レーザ（ＤＢＲレーザ）などが考えられ
る。
【０００４】波長可変半導体レーザは、レーザ発振を実
現する活性領域と、そのレーザ発振波長を制御するため
の波長制御領域を有している。従来の波長可変半導体レ
ーザの駆動方法では、活性層領域に発振しきい値以上の
電流を流して、単一軸モードレーザ発振させ、その状態
を保ったまま、波長制御領域へ印加する波長制御電流を
変化させて、波長制御領域の実効屈折率を電気的に制御
して、レーザ発振波長の変更（粗調）を実現している。
なお、このレーザ発振波長の粗調には、図９に示すよう
にモードホップが伴う。
現する活性領域と、そのレーザ発振波長を制御するため
の波長制御領域を有している。従来の波長可変半導体レ
ーザの駆動方法では、活性層領域に発振しきい値以上の
電流を流して、単一軸モードレーザ発振させ、その状態
を保ったまま、波長制御領域へ印加する波長制御電流を
変化させて、波長制御領域の実効屈折率を電気的に制御
して、レーザ発振波長の変更（粗調）を実現している。
なお、このレーザ発振波長の粗調には、図９に示すよう
にモードホップが伴う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の波長可変半導体
レーザの粗調機能は、可変波長域の拡大には有利である
一方、レーザ発振波長のチューニング（切替）時に、切
換元波長と切換先波長との軸モードが互いに異なってい
ると、軸モードホップを伴うことになる。その際、レー
ザ発振波長が、切換元波長の軸モードと切換先波長との
軸モードの間に存在する他の軸モードを横切る場合、そ
の横切る軸モードのキャプチャーレンジへと差し掛かっ
たときに、その横切る軸モードにて誘導放出を開始し、
その軸モードにおける発振の安定度に応じた時間だけそ
の軸モードに引き込まれる（モードトラップされる）。
これは、図７を参照すると理解しやすい。つまり、図７
の左側グラフに示すように、波長可変半導体レーザに対
して、波長制御電流Ｉλ1 が印加され、発振波長λ1 で
発振している場合に、波長制御電流をＩλ2 に変更して
発振波長λ2 で発振させようとすると、発振波長λt で
発振する時間が存在する。即ち、従来の波長可変半導体
レーザでは、波長制御電流の時間変化に対してレーザ発
振波長が追従できなくなる。この現象が起こると、図７
の右側に示す時間平均スペクトルのように、切り換え前
後のレーザ発振波長に対応する発振軸モード間に、モー
ドトラップされたことを示す複数のやや弱いピークが観
測される。このモードトラップ現象は、高速な光波長切
り換えを必要とするアプリケーションにとって致命的で
あり、現在までのところその有効な解決策は報告されて
いない。
レーザの粗調機能は、可変波長域の拡大には有利である
一方、レーザ発振波長のチューニング（切替）時に、切
換元波長と切換先波長との軸モードが互いに異なってい
ると、軸モードホップを伴うことになる。その際、レー
ザ発振波長が、切換元波長の軸モードと切換先波長との
軸モードの間に存在する他の軸モードを横切る場合、そ
の横切る軸モードのキャプチャーレンジへと差し掛かっ
たときに、その横切る軸モードにて誘導放出を開始し、
その軸モードにおける発振の安定度に応じた時間だけそ
の軸モードに引き込まれる（モードトラップされる）。
これは、図７を参照すると理解しやすい。つまり、図７
の左側グラフに示すように、波長可変半導体レーザに対
して、波長制御電流Ｉλ1 が印加され、発振波長λ1 で
発振している場合に、波長制御電流をＩλ2 に変更して
発振波長λ2 で発振させようとすると、発振波長λt で
発振する時間が存在する。即ち、従来の波長可変半導体
レーザでは、波長制御電流の時間変化に対してレーザ発
振波長が追従できなくなる。この現象が起こると、図７
の右側に示す時間平均スペクトルのように、切り換え前
後のレーザ発振波長に対応する発振軸モード間に、モー
ドトラップされたことを示す複数のやや弱いピークが観
測される。このモードトラップ現象は、高速な光波長切
り換えを必要とするアプリケーションにとって致命的で
あり、現在までのところその有効な解決策は報告されて
いない。
【０００６】このような困難を抱えながらも、広域な波
長チューニング特性を備えた波長可変半導体レーザが切
り拓く光波長切り換えの可能性の魅力は捨て難い。従っ
て、波長可変半導体レーザを使いこなすためには、この
モードトラップの回避策こそが必須である。
長チューニング特性を備えた波長可変半導体レーザが切
り拓く光波長切り換えの可能性の魅力は捨て難い。従っ
て、波長可変半導体レーザを使いこなすためには、この
モードトラップの回避策こそが必須である。
【０００７】本発明の目的は、上記のモードトラップ現
象の効果的な回避策を提供し、波長可変半導体レーザに
おける安定な波長切り換え特性を実現することにある。
象の効果的な回避策を提供し、波長可変半導体レーザに
おける安定な波長切り換え特性を実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、活性領域と波
長制御領域とに、それぞれ独立した制御電流を印加し、
前記波長制御領域に印加する波長制御電流を変化させて
発振波長を変化させる波長可変半導体レーザの駆動方法
において、前記波長制御電流を変化させる際に、前記活
性領域に印加する活性層電流を所定値以下にして前記波
長可変半導体レーザの単一軸モードレーザ発振を停止さ
せた後、前記波長制御電流を変化させ、その後、前記活
性層電流を元の値に戻すようにしたことを特徴とする波
長可変半導体レーザの駆動方法である。
長制御領域とに、それぞれ独立した制御電流を印加し、
前記波長制御領域に印加する波長制御電流を変化させて
発振波長を変化させる波長可変半導体レーザの駆動方法
において、前記波長制御電流を変化させる際に、前記活
性領域に印加する活性層電流を所定値以下にして前記波
長可変半導体レーザの単一軸モードレーザ発振を停止さ
せた後、前記波長制御電流を変化させ、その後、前記活
性層電流を元の値に戻すようにしたことを特徴とする波
長可変半導体レーザの駆動方法である。
【０００９】なお、前記活性層電流を所定値以下にする
時間は、前記波長制御電流を変化させる瞬間の前後で、
それぞれ、少なくとも前記波長制御領域におけるキャリ
ア寿命以上の時間、または、少なくとも前記波長制御領
域におけるキャリア密度変動が前記波長制御電流を変化
させた後の発振波長に対応する定常状態に安定化するま
での時間以上とすればよい。
時間は、前記波長制御電流を変化させる瞬間の前後で、
それぞれ、少なくとも前記波長制御領域におけるキャリ
ア寿命以上の時間、または、少なくとも前記波長制御領
域におけるキャリア密度変動が前記波長制御電流を変化
させた後の発振波長に対応する定常状態に安定化するま
での時間以上とすればよい。
【００１０】また、前記所定値は、前記波長制御電流を
変化させる前後の発振波長に対応する発振軸モードの間
に存在する全ての発振軸モードの発振しきい値電流値よ
りも小さくすればよい。
変化させる前後の発振波長に対応する発振軸モードの間
に存在する全ての発振軸モードの発振しきい値電流値よ
りも小さくすればよい。
【００１１】また本発明は、活性領域と波長制御領域と
に、それぞれ独立した制御電流を印加し、前記波長制御
領域に印加する波長制御電流を変化させて発振波長を変
化させる第１及び第２の波長可変半導体レーザと、該第
１及び第２の波長可変半導体レーザからのレーザ光をそ
れぞれ透過／吸収する第１及び第２の光ゲートスイッチ
と、該第１及び第２の光ゲートスイッチからのレーザ光
を光合波して出力する光合波器とを備えた波長可変光源
装置の駆動方法において、前記第１の波長可変半導体レ
ーザの発振波長を変化させるときは、前記第２の波長可
変半導体レーザの発振波長を変化させないようにすると
ともに、前記第１の光ゲートスイッチを吸収状態に、前
記第２の光ゲートスイッチを透過状態にし、前記第２の
波長可変半導体レーザの発振波長を変化させるときは、
前記第１の波長可変半導体レーザの発振波長を変化させ
ないようにするとともに、前記第２の光ゲートスイッチ
を吸収状態に、前記第１の光ゲートスイッチを透過状態
にするようにし、さらに、前記第１及び第２の波長可変
半導体レーザのそれぞれの前記波長制御電流を変化させ
る際は、前記活性領域に印加する活性層電流を所定値以
下にして前記第１及び第２の波長可変半導体レーザの単
一軸モードレーザ発振をそれぞれ停止させた後、前記波
長制御電流を変化させ、その後、前記活性層電流を元の
値に戻すようにしたことを特徴とする波長可変光源装置
の駆動方法である。
に、それぞれ独立した制御電流を印加し、前記波長制御
領域に印加する波長制御電流を変化させて発振波長を変
化させる第１及び第２の波長可変半導体レーザと、該第
１及び第２の波長可変半導体レーザからのレーザ光をそ
れぞれ透過／吸収する第１及び第２の光ゲートスイッチ
と、該第１及び第２の光ゲートスイッチからのレーザ光
を光合波して出力する光合波器とを備えた波長可変光源
装置の駆動方法において、前記第１の波長可変半導体レ
ーザの発振波長を変化させるときは、前記第２の波長可
変半導体レーザの発振波長を変化させないようにすると
ともに、前記第１の光ゲートスイッチを吸収状態に、前
記第２の光ゲートスイッチを透過状態にし、前記第２の
波長可変半導体レーザの発振波長を変化させるときは、
前記第１の波長可変半導体レーザの発振波長を変化させ
ないようにするとともに、前記第２の光ゲートスイッチ
を吸収状態に、前記第１の光ゲートスイッチを透過状態
にするようにし、さらに、前記第１及び第２の波長可変
半導体レーザのそれぞれの前記波長制御電流を変化させ
る際は、前記活性領域に印加する活性層電流を所定値以
下にして前記第１及び第２の波長可変半導体レーザの単
一軸モードレーザ発振をそれぞれ停止させた後、前記波
長制御電流を変化させ、その後、前記活性層電流を元の
値に戻すようにしたことを特徴とする波長可変光源装置
の駆動方法である。
【００１２】具体的には、前記第１の波長可変半導体レ
ーザの波長切り換えを所定の周期で行い、前記第２の波
長可変半導体レーザの波長切り換えを前記所定の周期
で、かつ半周期ずらして行い、さらに、前記第１及び第
２の光ゲートスイッチの透過／吸収状態切換を、前記所
定の周期の１／２の周期で、交互に透過状態となるよう
に行う波長可変光源装置の駆動方法である。
ーザの波長切り換えを所定の周期で行い、前記第２の波
長可変半導体レーザの波長切り換えを前記所定の周期
で、かつ半周期ずらして行い、さらに、前記第１及び第
２の光ゲートスイッチの透過／吸収状態切換を、前記所
定の周期の１／２の周期で、交互に透過状態となるよう
に行う波長可変光源装置の駆動方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
施の形態について説明する。
【００１４】まず、最初に、本発明の原理について説明
する。
する。
【００１５】モードトラップ現象は、波長可変半導体レ
ーザが、自ら誘導放出（すなわちレーザ発振状態）を起
こして安定化しようとする現象（要するにより居心地の
良いモードに居座ろうとする現象）であると考えられ
る。従って、モードホップを伴う波長可変半導体レーザ
を使いこなすためには、このモードトラップを実用上支
障の無い程度に抑制すればよい。つまり、モードトラッ
プに関わる発振軸モードを意図的に不安定にすればよい
はずである。そして、そのような状態は、単一軸モード
発振波長の切り換え前後の過渡状態において、活性領域
への注入電流をしきい値電流以下に一瞬落として、モー
ドトラップに寄与する軸モードの発振しきい値利得以下
の状態を作り出すことにより、比較的容易に実現でき
る。
ーザが、自ら誘導放出（すなわちレーザ発振状態）を起
こして安定化しようとする現象（要するにより居心地の
良いモードに居座ろうとする現象）であると考えられ
る。従って、モードホップを伴う波長可変半導体レーザ
を使いこなすためには、このモードトラップを実用上支
障の無い程度に抑制すればよい。つまり、モードトラッ
プに関わる発振軸モードを意図的に不安定にすればよい
はずである。そして、そのような状態は、単一軸モード
発振波長の切り換え前後の過渡状態において、活性領域
への注入電流をしきい値電流以下に一瞬落として、モー
ドトラップに寄与する軸モードの発振しきい値利得以下
の状態を作り出すことにより、比較的容易に実現でき
る。
【００１６】より具体的に説明すれば、波長切り換え前
後の瞬間に、少なくともキャリア寿命より長い時間にわ
たって活性領域への注入電流をしきい値より小さくし
て、自ら誘導放出を起こすことができない状態（この状
態を暗い状態という）を意図的に作り出し、この暗い状
態にて波長制御電流を制御することにより波長切り換え
を行えばよい。この波長可変半導体レーザの駆動方法で
は、上記のように発振の停止した暗い状態での波長制御
電流切り換えを特徴とすることから、以下、本駆動方式
をシャドウチューニングと呼ぶことにする。
後の瞬間に、少なくともキャリア寿命より長い時間にわ
たって活性領域への注入電流をしきい値より小さくし
て、自ら誘導放出を起こすことができない状態（この状
態を暗い状態という）を意図的に作り出し、この暗い状
態にて波長制御電流を制御することにより波長切り換え
を行えばよい。この波長可変半導体レーザの駆動方法で
は、上記のように発振の停止した暗い状態での波長制御
電流切り換えを特徴とすることから、以下、本駆動方式
をシャドウチューニングと呼ぶことにする。
【００１７】この波長切り換え方法は、図１を参照する
と理解し易い。図１は、波長可変半導体レーザの互いに
異なる２つレーザ発振軸モードの出力光パワー−電流特
性（Ｌ−Ｉ特性）図である。このＬ−Ｉ特性上における
波長切り換え前後の動作点を、一旦そのＬ−Ｉカーブに
沿ってしきい値を下回るまで移動させ、レーザ発振の停
止した暗い状態で波長制御電流を制御して波長切り換え
を行う。すると、モードトラップが発生することなく、
レーザ発振波長の切替を実現できる。
と理解し易い。図１は、波長可変半導体レーザの互いに
異なる２つレーザ発振軸モードの出力光パワー−電流特
性（Ｌ−Ｉ特性）図である。このＬ−Ｉ特性上における
波長切り換え前後の動作点を、一旦そのＬ−Ｉカーブに
沿ってしきい値を下回るまで移動させ、レーザ発振の停
止した暗い状態で波長制御電流を制御して波長切り換え
を行う。すると、モードトラップが発生することなく、
レーザ発振波長の切替を実現できる。
【００１８】次に、本発明の第１の実施の形態について
図２及び図３を参照して詳細に説明する。
図２及び図３を参照して詳細に説明する。
【００１９】図２に、本実施の形態による波長可変光源
装置のブロック図を示す。この波長可変光源装置は、波
長可変半導体レーザ２０１と、電流駆動回路２０２ａ，
２０２ｂと、ＤＡ変換器２０３ａ，２０３ｂと、制御回
路２０４と、クロック源２０５とを有している。
装置のブロック図を示す。この波長可変光源装置は、波
長可変半導体レーザ２０１と、電流駆動回路２０２ａ，
２０２ｂと、ＤＡ変換器２０３ａ，２０３ｂと、制御回
路２０４と、クロック源２０５とを有している。
【００２０】波長可変半導体レーザ２０１は、例えば、
波長可変ＤＢＲレーザであって、活性領域と波長制御領
域とを備えている。そして、その活性領域と波長制御領
域とには、それぞれ活性層電極（Active）と波長制御電
極（λ-control）とが設けられている。
波長可変ＤＢＲレーザであって、活性領域と波長制御領
域とを備えている。そして、その活性領域と波長制御領
域とには、それぞれ活性層電極（Active）と波長制御電
極（λ-control）とが設けられている。
【００２１】制御回路２０４は、クロック源２０５から
のクロック信号に同期して、活性層電極及び波長制御電
極にそれぞれ印加する活性層電流及び波長制御電流を制
御するためのディジタルデータを出力する。
のクロック信号に同期して、活性層電極及び波長制御電
極にそれぞれ印加する活性層電流及び波長制御電流を制
御するためのディジタルデータを出力する。
【００２２】ＤＡ変換器２０３ａ，２０３ｂは、それぞ
れ制御回路２０４に同期して（クロック信号に同期し
て）動作する高速・高精度の変換器であって、制御回路
２０４からのディジタルデータをアナログ信号に変換し
て電流駆動回路２０２ａ，２０２ｂに各々供給する。
れ制御回路２０４に同期して（クロック信号に同期し
て）動作する高速・高精度の変換器であって、制御回路
２０４からのディジタルデータをアナログ信号に変換し
て電流駆動回路２０２ａ，２０２ｂに各々供給する。
【００２３】電流駆動回路２０２ａ，２０２ｂは、それ
ぞれＤＡ変換器２０３ａ，２０３ｂからのアナログ信号
によって設定された活性層電流及び波長制御電流を活性
層電極及び波長制御電極に印加して、レーザ発振及びそ
の発振波長を制御する。
ぞれＤＡ変換器２０３ａ，２０３ｂからのアナログ信号
によって設定された活性層電流及び波長制御電流を活性
層電極及び波長制御電極に印加して、レーザ発振及びそ
の発振波長を制御する。
【００２４】なお、波長可変半導体レーザ２０１からの
レーザ光は、活性領域側の端面から出射され、光ファイ
バ（図示せず）へと結合されている。
レーザ光は、活性領域側の端面から出射され、光ファイ
バ（図示せず）へと結合されている。
【００２５】次に、この波長可変光源装置の動作につい
て図３を参照して説明する。ここでは、波長可変半導体
レーザ２０１の活性層電極へ活性層電流ＩONを供給して
レーザ発振させ、波長制御電極に波長制御電流Ｉ1 を供
給したときは、単一軸モードレーザ発振波長λ1 が、波
長制御電極に波長制御電流Ｉ2 を供給したときは、単一
軸モードレーザ発振波長λ2 が得られるものとする。そ
して、所定の周期で、波長制御電流をＩ1 とＩ2 との間
で交互に切り替えて、発振波長をλ1 とλ2 との間で切
り替えるものとする。
て図３を参照して説明する。ここでは、波長可変半導体
レーザ２０１の活性層電極へ活性層電流ＩONを供給して
レーザ発振させ、波長制御電極に波長制御電流Ｉ1 を供
給したときは、単一軸モードレーザ発振波長λ1 が、波
長制御電極に波長制御電流Ｉ2 を供給したときは、単一
軸モードレーザ発振波長λ2 が得られるものとする。そ
して、所定の周期で、波長制御電流をＩ1 とＩ2 との間
で交互に切り替えて、発振波長をλ1 とλ2 との間で切
り替えるものとする。
【００２６】本実施の形態によるシャドウチューニング
では、単一軸モードレーザ発振波長を切り換える瞬間よ
り前に、少なくとも切り換え前後のそれぞれの単一軸モ
ードレーザ発振波長のしきい値電流以下に活性層電流を
一旦下げる。好ましくは、切り換え前後のそれぞれの単
一軸モードレーザ発振波長の間に存在するすべての発振
軸モードのしきい値電流ＩTHより小さくする。
では、単一軸モードレーザ発振波長を切り換える瞬間よ
り前に、少なくとも切り換え前後のそれぞれの単一軸モ
ードレーザ発振波長のしきい値電流以下に活性層電流を
一旦下げる。好ましくは、切り換え前後のそれぞれの単
一軸モードレーザ発振波長の間に存在するすべての発振
軸モードのしきい値電流ＩTHより小さくする。
【００２７】波長切り換えの瞬間より前に活性層電流を
下げるのは、波長制御電流の切り換え時に、波長制御領
域のキャリア密度が変化して、単一軸モードレーザ発信
波長の揺らぎとなって現れるのを抑制するためである。
このため、活性層電流を下げるタイミングは、波長切り
換えの瞬間よりも、少なくとも活性領域のキャリア寿命
より長い時間だけ前にすればよい。
下げるのは、波長制御電流の切り換え時に、波長制御領
域のキャリア密度が変化して、単一軸モードレーザ発信
波長の揺らぎとなって現れるのを抑制するためである。
このため、活性層電流を下げるタイミングは、波長切り
換えの瞬間よりも、少なくとも活性領域のキャリア寿命
より長い時間だけ前にすればよい。
【００２８】また、発信波長を切り換えた瞬間からある
一定時間経過した後に活性層電流を切り替え先波長の動
作点まで回復させるが、その経過時間は、前記と同様の
理由によって少なくとも波長制御領域のキャリア寿命よ
り長めに設定すればよい。
一定時間経過した後に活性層電流を切り替え先波長の動
作点まで回復させるが、その経過時間は、前記と同様の
理由によって少なくとも波長制御領域のキャリア寿命よ
り長めに設定すればよい。
【００２９】このように、活性層電流がしきい値電流Ｉ
TH以下に下がっている時間を含めて単一軸モードレーザ
発振波長が不安定にある状態は、その光出力を無効とす
る切り換えガードタイムとして取り扱えばよい。
TH以下に下がっている時間を含めて単一軸モードレーザ
発振波長が不安定にある状態は、その光出力を無効とす
る切り換えガードタイムとして取り扱えばよい。
【００３０】こうして、波長切り替え時に、活性層電流
をしきい値電流ＩTH以下に下げることにより、その間レ
ーザ発振光出力は得られないものの、波長制御電流を切
り換える際の過渡的なモードトラップ現象は抑制され、
単一モードレーザ発振光の不安定性を解消することがで
きる。
をしきい値電流ＩTH以下に下げることにより、その間レ
ーザ発振光出力は得られないものの、波長制御電流を切
り換える際の過渡的なモードトラップ現象は抑制され、
単一モードレーザ発振光の不安定性を解消することがで
きる。
【００３１】なお、単一軸モードレーザ発振波長の安定
度は、それぞれの動作点によって、またあるいは素子間
の固体差によってもばらつくことが予想される。実使用
時においては、各動作点における単一軸モードレーザ発
振波長が安定であることが本発明を用いる必要条件であ
るが、そのためには所望の単一軸モードレーザ発振波長
が安定であるか否かをあらかじめ見極めておく必要があ
る。幸い、本実施の形態による波長可変半導体レーザの
駆動方法は、切り換え前後の単一軸モードレーザ発振波
長が仮に同一であるとすると、波長可変半導体レーザの
活性層電流を直接変調していることと等価である。この
ことから、単一軸モードレーザ発振波長が安定であるか
否かをあらかじめ容易に見極める方法としては、活性層
電流をシャドウチューニング時と同一の電流振幅かつ同
一のデューティー比で直接変調した場合の発振スペクト
ルが安定な単一軸モードレーザ発振をしているかどうか
を確認するだけでよい。
度は、それぞれの動作点によって、またあるいは素子間
の固体差によってもばらつくことが予想される。実使用
時においては、各動作点における単一軸モードレーザ発
振波長が安定であることが本発明を用いる必要条件であ
るが、そのためには所望の単一軸モードレーザ発振波長
が安定であるか否かをあらかじめ見極めておく必要があ
る。幸い、本実施の形態による波長可変半導体レーザの
駆動方法は、切り換え前後の単一軸モードレーザ発振波
長が仮に同一であるとすると、波長可変半導体レーザの
活性層電流を直接変調していることと等価である。この
ことから、単一軸モードレーザ発振波長が安定であるか
否かをあらかじめ容易に見極める方法としては、活性層
電流をシャドウチューニング時と同一の電流振幅かつ同
一のデューティー比で直接変調した場合の発振スペクト
ルが安定な単一軸モードレーザ発振をしているかどうか
を確認するだけでよい。
【００３２】次に図４及び図５を参照して本発明の第２
の実施の形態について詳細に説明する。
の実施の形態について詳細に説明する。
【００３３】本実施の形態による波長可変光源装置は、
第１及び第２の波長可変半導体レーザ４０１ａ及び４０
１ｂと、電流駆動回路４０２ａ，４０２ｂ，４０２ｃ及
び４０２ｄと、ＤＡ変換器４０３ａ，４０３ｂ，４０３
ｃ及び４０３ｄと、制御回路４０４と、クロック源４０
５と、第１及び第２の光ゲートスイッチ４０６ａ，４０
６ｂと、光合波器４０７とを有している。
第１及び第２の波長可変半導体レーザ４０１ａ及び４０
１ｂと、電流駆動回路４０２ａ，４０２ｂ，４０２ｃ及
び４０２ｄと、ＤＡ変換器４０３ａ，４０３ｂ，４０３
ｃ及び４０３ｄと、制御回路４０４と、クロック源４０
５と、第１及び第２の光ゲートスイッチ４０６ａ，４０
６ｂと、光合波器４０７とを有している。
【００３４】この波長可変光源装置は、基本的には、第
１の実施例の波長可変光源装置を２台接続したものと考
えられる。ただし、第１及び第２の波長可変半導体レー
ザ４０１ａ及び４０１ｂは、１つの制御回路４０４によ
り、発振及びその発振周波数が制御される。また、これ
らの波長可変半導体レーザ４０１ａ及び４０１ｂからの
出力レーザ光は、第１の光ゲートスイッチ４０６ａ及び
第２の光ゲートスイッチ４０６ｂを介して光合波器４０
７に入力される。
１の実施例の波長可変光源装置を２台接続したものと考
えられる。ただし、第１及び第２の波長可変半導体レー
ザ４０１ａ及び４０１ｂは、１つの制御回路４０４によ
り、発振及びその発振周波数が制御される。また、これ
らの波長可変半導体レーザ４０１ａ及び４０１ｂからの
出力レーザ光は、第１の光ゲートスイッチ４０６ａ及び
第２の光ゲートスイッチ４０６ｂを介して光合波器４０
７に入力される。
【００３５】第１の光ゲートスイッチ４０６ａ及び第２
の光ゲートスイッチ４０６ｂは、ＤＡ変換器４０３ａ，
４０３ｂ，４０３ｃ及び４０３ｄと制御回路４０４とに
共通のクロック信号を供給するクロック源４０５に接続
されており、同じ共通クロック信号の供給を受ける。ま
た、これら２つの光ゲートスイッチ４０６ａ、４０６ｂ
は、各々印加されるゲート制御信号に応じて、その状態
が透過状態と吸収状態との間で入れ替わる。ここでは、
クロック信号をゲート制御信号として利用し、所定時間
ごとに、波長可変半導体レーザ４０１ａ及び４０１ｂの
動作に同期して、透過状態と吸収状態とが入れ替わるよ
うに構成されている。
の光ゲートスイッチ４０６ｂは、ＤＡ変換器４０３ａ，
４０３ｂ，４０３ｃ及び４０３ｄと制御回路４０４とに
共通のクロック信号を供給するクロック源４０５に接続
されており、同じ共通クロック信号の供給を受ける。ま
た、これら２つの光ゲートスイッチ４０６ａ、４０６ｂ
は、各々印加されるゲート制御信号に応じて、その状態
が透過状態と吸収状態との間で入れ替わる。ここでは、
クロック信号をゲート制御信号として利用し、所定時間
ごとに、波長可変半導体レーザ４０１ａ及び４０１ｂの
動作に同期して、透過状態と吸収状態とが入れ替わるよ
うに構成されている。
【００３６】次に、図４の波長可変光源装置の動作を、
図５を参照して説明する。ここで、第１の波長可変半導
体レーザ４０１ａの活性層電極（Active1 ）へ活性層電
流ＩONを供給してレーザ発振させ、波長制御電極（λ-C
ontrol1 ）に波長制御電流Ｉ1 を供給したときは、単一
軸モードレーザ発振波長λ1 が、波長制御電極（λ-Con
trol1 ）に波長制御電流Ｉ2 を供給したときは、単一軸
モードレーザ発振波長λ2 が得られるものとする。ま
た、第２の波長可変半導体レーザ４０１ｂでは、活性層
電極（Active2 ）に活性層電流ＩONを供給し、波長制御
電極（λ-Control2 ）に波長制御電流Ｉ3 を供給したと
きは、単一軸モードレーザ発振波長λ3 が、波長制御電
極（λ-Control2 ）に波長制御電流Ｉ4 を供給したとき
は、単一軸モードレーザ発振波長λ4 が得られるものと
する。
図５を参照して説明する。ここで、第１の波長可変半導
体レーザ４０１ａの活性層電極（Active1 ）へ活性層電
流ＩONを供給してレーザ発振させ、波長制御電極（λ-C
ontrol1 ）に波長制御電流Ｉ1 を供給したときは、単一
軸モードレーザ発振波長λ1 が、波長制御電極（λ-Con
trol1 ）に波長制御電流Ｉ2 を供給したときは、単一軸
モードレーザ発振波長λ2 が得られるものとする。ま
た、第２の波長可変半導体レーザ４０１ｂでは、活性層
電極（Active2 ）に活性層電流ＩONを供給し、波長制御
電極（λ-Control2 ）に波長制御電流Ｉ3 を供給したと
きは、単一軸モードレーザ発振波長λ3 が、波長制御電
極（λ-Control2 ）に波長制御電流Ｉ4 を供給したとき
は、単一軸モードレーザ発振波長λ4 が得られるものと
する。
【００３７】本実施の形態においても、波長可変半導体
レーザ４０１ａ及び４０１ｂの各々は、第１の実施の形
態で説明したのと同様に、波長制御電流を切り替えるタ
イミングの前後において、活性層電流が、切り替え前後
の２つの波長間に存在する全ての発振軸モードのしきい
値電流ＩTHより低くなるよう制御（シャドウチューニン
グ）される。シャドウチューニングの時間は、波長切り
換えの瞬間の前後で、それぞれ、少なくとも活性領域の
キャリア寿命より長い時間とするのは、第１の実施の形
態と同様である。これにより、波長制御電流を切り換え
る際のモードトラップ現象が抑制され、波長可変半導体
レーザ４０１ａ及び４０１ｂのそれぞれについて、単一
モードレーザ発振光の不安定性を解消することができ
る。
レーザ４０１ａ及び４０１ｂの各々は、第１の実施の形
態で説明したのと同様に、波長制御電流を切り替えるタ
イミングの前後において、活性層電流が、切り替え前後
の２つの波長間に存在する全ての発振軸モードのしきい
値電流ＩTHより低くなるよう制御（シャドウチューニン
グ）される。シャドウチューニングの時間は、波長切り
換えの瞬間の前後で、それぞれ、少なくとも活性領域の
キャリア寿命より長い時間とするのは、第１の実施の形
態と同様である。これにより、波長制御電流を切り換え
る際のモードトラップ現象が抑制され、波長可変半導体
レーザ４０１ａ及び４０１ｂのそれぞれについて、単一
モードレーザ発振光の不安定性を解消することができ
る。
【００３８】さて、第１の実施の形態においても説明し
たように、本発明に基づくシャドウチューニングを行う
と、波長切り換えを行っている間は、各波長可変半導体
レーザから、レーザ発振光出力を得ることができない。
たように、本発明に基づくシャドウチューニングを行う
と、波長切り換えを行っている間は、各波長可変半導体
レーザから、レーザ発振光出力を得ることができない。
【００３９】そこで、本実施の形態の波長可変光源装置
では、第１の波長可変半導体レーザ４０１ａの波長切り
替えのタイミングと、第２の波長可変半導体レーザ４０
１ｂの波長切り替えのタイミングとを互いにずらすよう
にしている。例えば、図５に示す例では、第１の波長可
変半導体レーザ４０１ａの波長切り替えの周期と、第２
の波長可変半導体レーザ４０１ｂの波長切り替えの周期
とを同一とし、その切り替えのタイミングを半周期づつ
ずらしている。このように、２つの波長可変半導体レー
ザの波長切り替えのタイミングを互いにずらすことによ
り、少なくとも一方の波長可変半導体レーザ４０１から
のレーザ発振光出力を常に得ることができる。
では、第１の波長可変半導体レーザ４０１ａの波長切り
替えのタイミングと、第２の波長可変半導体レーザ４０
１ｂの波長切り替えのタイミングとを互いにずらすよう
にしている。例えば、図５に示す例では、第１の波長可
変半導体レーザ４０１ａの波長切り替えの周期と、第２
の波長可変半導体レーザ４０１ｂの波長切り替えの周期
とを同一とし、その切り替えのタイミングを半周期づつ
ずらしている。このように、２つの波長可変半導体レー
ザの波長切り替えのタイミングを互いにずらすことによ
り、少なくとも一方の波長可変半導体レーザ４０１から
のレーザ発振光出力を常に得ることができる。
【００４０】また、本実施の形態では、第１の光ゲート
スイッチ４０６ａと第２の光ゲートスイッチ４０６ｂと
を、交互に透過状態となるように制御すると共に、対応
する波長可変半導体レーザ４０１で波長切り替えが行わ
れているタイミング（ガードタイム）では、吸収状態と
なるように制御している。即ち、光ゲートスイッチ４０
６ａ、４０６ｂの状態切り替えの周期と、波長可変半導
体レーザ４０１ａ、４０１ｂの波長切り替えの周期とを
一致させ、波長切り替えが完了した後、次の波長切り替
え始まるまでの所定期間だけ、光ゲートスイッチ４０１
を透過状態にしている。このような制御の結果、光合波
器４０７は、第１の光ゲートスイッチ４０６ａと第２の
光ゲートスイッチ４０６ｂとから交互に出力されるレー
ザ発振光出力をそのまま出力することとなり、図５に示
すように、常にいずれかの発振波長のレーザ発振光出力
が得られる。
スイッチ４０６ａと第２の光ゲートスイッチ４０６ｂと
を、交互に透過状態となるように制御すると共に、対応
する波長可変半導体レーザ４０１で波長切り替えが行わ
れているタイミング（ガードタイム）では、吸収状態と
なるように制御している。即ち、光ゲートスイッチ４０
６ａ、４０６ｂの状態切り替えの周期と、波長可変半導
体レーザ４０１ａ、４０１ｂの波長切り替えの周期とを
一致させ、波長切り替えが完了した後、次の波長切り替
え始まるまでの所定期間だけ、光ゲートスイッチ４０１
を透過状態にしている。このような制御の結果、光合波
器４０７は、第１の光ゲートスイッチ４０６ａと第２の
光ゲートスイッチ４０６ｂとから交互に出力されるレー
ザ発振光出力をそのまま出力することとなり、図５に示
すように、常にいずれかの発振波長のレーザ発振光出力
が得られる。
【００４１】本実施の形態では、上述のように、波長可
変半導体レーザ４０１ａ、４０１ｂの波長切り替えと、
光ゲートスイッチ４０６ａ、４０６ｂの状態切り替えと
を制御するようにしたので、これら切り替えの周期を高
くすることにより、高速な波長切り換えを実現すること
が容易である。
変半導体レーザ４０１ａ、４０１ｂの波長切り替えと、
光ゲートスイッチ４０６ａ、４０６ｂの状態切り替えと
を制御するようにしたので、これら切り替えの周期を高
くすることにより、高速な波長切り換えを実現すること
が容易である。
【００４２】なお、第１の波長可変半導体レーザ４０１
ａの発振波長と、第２の波長可変半導体レーザ４０１ｂ
の発振波長とは、同一（λ1 ＝λ2 、λ3 ＝λ4 ）であ
っても、互いに異なる波長であってもよい。
ａの発振波長と、第２の波長可変半導体レーザ４０１ｂ
の発振波長とは、同一（λ1 ＝λ2 、λ3 ＝λ4 ）であ
っても、互いに異なる波長であってもよい。
【００４３】
【実施例】次に図６乃至図８を参照して、本発明の一実
施例について説明する。本実施例は、第１の実施の形態
に対応するものである。
施例について説明する。本実施例は、第１の実施の形態
に対応するものである。
【００４４】本実施例の波長可変光源装置は、波長可変
半導体レーザとして３電極波長可変ＤＢＲレーザ６０１
を有している。この３電極波長可変ＤＢＲレーザ６０１
は、活性層電極（ＡＣＴ電極）の他に、波長制御電極と
して粗調用のＤＢＲ電極ならびに微調用の位相制御電極
（ＰＣ電極）を備えている。各電極には、電流駆動回路
６０２が接続されており、さらに、ＤＡ変換器６０３を
介して制御回路６０４に接続されている。また、制御回
路６０４及びＤＡ変換器６０３には、クロック源６０５
が接続されている。
半導体レーザとして３電極波長可変ＤＢＲレーザ６０１
を有している。この３電極波長可変ＤＢＲレーザ６０１
は、活性層電極（ＡＣＴ電極）の他に、波長制御電極と
して粗調用のＤＢＲ電極ならびに微調用の位相制御電極
（ＰＣ電極）を備えている。各電極には、電流駆動回路
６０２が接続されており、さらに、ＤＡ変換器６０３を
介して制御回路６０４に接続されている。また、制御回
路６０４及びＤＡ変換器６０３には、クロック源６０５
が接続されている。
【００４５】制御回路６０４は、クロック源６０５から
の共通クロック信号に同期して、各電極を制御する制御
信号を出力する。ＤＡ変換器６０３は、クロック源から
の共通クロック信号に従い、制御回路６０４に同期し
て、制御信号をそれぞれＤＡ変換する。ＤＡ変換器６０
３の出力は電流駆動回路６０２を通じて電流信号に変換
され、各電極に供給される。こうして、本実施例の波長
可変光源装置では、３電極波長可変ＤＢＲレーザ６０１
の各電極に印加される電流をそれぞれ制御することで、
所望の波長にて単一軸モードレーザ発振を実現すること
ができる。
の共通クロック信号に同期して、各電極を制御する制御
信号を出力する。ＤＡ変換器６０３は、クロック源から
の共通クロック信号に従い、制御回路６０４に同期し
て、制御信号をそれぞれＤＡ変換する。ＤＡ変換器６０
３の出力は電流駆動回路６０２を通じて電流信号に変換
され、各電極に供給される。こうして、本実施例の波長
可変光源装置では、３電極波長可変ＤＢＲレーザ６０１
の各電極に印加される電流をそれぞれ制御することで、
所望の波長にて単一軸モードレーザ発振を実現すること
ができる。
【００４６】本実施例の波長可変光源装置では、図７に
示すように、ＤＢＲ電極に及びＰＣ電極に印加される電
流を、それぞれＩ1 とＩ2 との間で切り替えて、発振波
長の切り替えを行う。このとき、第１及び第２の実施の
形態で説明したように、活性層電流が、波長切り替え前
後の２つの波長間に存在する全ての発振軸モードのしき
い値電流ＩTHより低くなるよう制御（シャドウチューニ
ング）する。
示すように、ＤＢＲ電極に及びＰＣ電極に印加される電
流を、それぞれＩ1 とＩ2 との間で切り替えて、発振波
長の切り替えを行う。このとき、第１及び第２の実施の
形態で説明したように、活性層電流が、波長切り替え前
後の２つの波長間に存在する全ての発振軸モードのしき
い値電流ＩTHより低くなるよう制御（シャドウチューニ
ング）する。
【００４７】実際に、活性層電流の値を様々に変化させ
て、波長可変光源装置の特性を測定した結果を図８に示
す。
て、波長可変光源装置の特性を測定した結果を図８に示
す。
【００４８】まず、従来から広く用いられている通常の
波長可変半導体レーザの駆動方法を用いて駆動した場合
について説明する。
波長可変半導体レーザの駆動方法を用いて駆動した場合
について説明する。
【００４９】波長可変ＤＢＲレーザ６０１の活性層電
極、ＤＢＲ電極、及びＰＣ電極へそれぞれ７２ｍＡ、１
０ｍＡ，０ｍＡの電流を印加すると、波長λ1 ＝１５５
２nmで静的な単一軸モード発振を開始した。この状態
で、ＤＢＲ電極に印加する電流を１０ｍＡから２０ｍＡ
へと変化させると、波長可変ＤＢＲレーザ６０１の静的
な発振波長は１５５２ｎｍからλ2 ＝１５３１ｎｍへと
短波長側に切り換わった。
極、ＤＢＲ電極、及びＰＣ電極へそれぞれ７２ｍＡ、１
０ｍＡ，０ｍＡの電流を印加すると、波長λ1 ＝１５５
２nmで静的な単一軸モード発振を開始した。この状態
で、ＤＢＲ電極に印加する電流を１０ｍＡから２０ｍＡ
へと変化させると、波長可変ＤＢＲレーザ６０１の静的
な発振波長は１５５２ｎｍからλ2 ＝１５３１ｎｍへと
短波長側に切り換わった。
【００５０】続いて、ＤＢＲ電極に印加する電流を、１
０ｍＡと２０ｍＡの間で２０ＭＨｚの周期で交互に高速
切り換えすると、出力光の時間平均スペクトルは、図８
（ａ１）に示すようになった。即ち、切り替え元の波長
と切り換え先の波長との間に存在するモードを横切る際
にトラップされたことを示す複数の発振軸モードからの
発光が観測された。この時の、発振光波長の時分解分光
出力を図８（ａ２）に示す。ここで、この時分解分光評
価は、ある特定の波長の光だけを透過するフィルタを通
過した信号光強度を測定するものであり、その観測波形
の変動が少ないほどレーザ発振波長が安定なことを意味
する。この図８（ａ２）から分かるように、発振光出力
の波長およびパワーはかなり不規則に変動している。従
って、従来の駆動方法では、安定な波長切り換え特性が
得られていないことが明らかである。
０ｍＡと２０ｍＡの間で２０ＭＨｚの周期で交互に高速
切り換えすると、出力光の時間平均スペクトルは、図８
（ａ１）に示すようになった。即ち、切り替え元の波長
と切り換え先の波長との間に存在するモードを横切る際
にトラップされたことを示す複数の発振軸モードからの
発光が観測された。この時の、発振光波長の時分解分光
出力を図８（ａ２）に示す。ここで、この時分解分光評
価は、ある特定の波長の光だけを透過するフィルタを通
過した信号光強度を測定するものであり、その観測波形
の変動が少ないほどレーザ発振波長が安定なことを意味
する。この図８（ａ２）から分かるように、発振光出力
の波長およびパワーはかなり不規則に変動している。従
って、従来の駆動方法では、安定な波長切り換え特性が
得られていないことが明らかである。
【００５１】次に、ＤＢＲ領域への印加電流を制御する
ことで発振波長を切り換える際、波長切り換えの瞬間よ
り５nsec前から、波長切り換えの瞬間より１５nsec後ま
での２０nsec間にわたって活性層への印加電流を低下さ
せるシャドウチューニングの対策を施した場合の時間平
均スペクトルおよび時分解発振波長変動を、図８（ｂ
１）、（ｃ１）及び（ｄ１）と、図８（ｂ２）、（ｃ
２）及び（ｄ２）に示す。なお、活性領域に印加する活
性層電流は、低い方の電流値を４３．８mA、２２．５m
A、０mAと変化させて測定を行った。ここで、キャリア
寿命はほぼ１nsecであり、波長切り換えの前後に設けら
れた活性層電流を下げている時間はこのキャリア寿命よ
り十分に長い時間である。
ことで発振波長を切り換える際、波長切り換えの瞬間よ
り５nsec前から、波長切り換えの瞬間より１５nsec後ま
での２０nsec間にわたって活性層への印加電流を低下さ
せるシャドウチューニングの対策を施した場合の時間平
均スペクトルおよび時分解発振波長変動を、図８（ｂ
１）、（ｃ１）及び（ｄ１）と、図８（ｂ２）、（ｃ
２）及び（ｄ２）に示す。なお、活性領域に印加する活
性層電流は、低い方の電流値を４３．８mA、２２．５m
A、０mAと変化させて測定を行った。ここで、キャリア
寿命はほぼ１nsecであり、波長切り換えの前後に設けら
れた活性層電流を下げている時間はこのキャリア寿命よ
り十分に長い時間である。
【００５２】このシャドウチューニングにより、発振波
長が横切る発振軸モードでは、レーザ発振に必要な利得
を得ることができなくなる結果、モードトラップに寄与
することができなくなる。この結果、活性層電流の低下
に伴い、切り換え元の波長と切り換え先の波長との間に
存在する発光は、次第に抑圧されていることが分かる。
特に、活性層電流を０mAまで低下させた場合は、図８
（ｄ１）に示すように、波長切り換え前後の２本の軸モ
ードのみが観測されている。これは、安定な波長切り換
えが実現されていることを示している。このことは、図
８（ｄ２）に示した時分解分光評価からも裏付けられ、
本発明による波長可変レーザの駆動方法が、安定な波長
切り換えの実現にあたって極めて有効であることが示さ
れた。
長が横切る発振軸モードでは、レーザ発振に必要な利得
を得ることができなくなる結果、モードトラップに寄与
することができなくなる。この結果、活性層電流の低下
に伴い、切り換え元の波長と切り換え先の波長との間に
存在する発光は、次第に抑圧されていることが分かる。
特に、活性層電流を０mAまで低下させた場合は、図８
（ｄ１）に示すように、波長切り換え前後の２本の軸モ
ードのみが観測されている。これは、安定な波長切り換
えが実現されていることを示している。このことは、図
８（ｄ２）に示した時分解分光評価からも裏付けられ、
本発明による波長可変レーザの駆動方法が、安定な波長
切り換えの実現にあたって極めて有効であることが示さ
れた。
【００５３】
【発明の効果】第１の効果は、波長可変ＤＢＲレーザな
どのように、その波長チューニング特性にモード飛びを
伴うような波長可変半導体レーザでも、印加される波長
制御信号に正確に追従する波長切り換えが可能になるこ
とである。
どのように、その波長チューニング特性にモード飛びを
伴うような波長可変半導体レーザでも、印加される波長
制御信号に正確に追従する波長切り換えが可能になるこ
とである。
【００５４】その理由は、波長切り替え時に活性層電流
を低下させて、望まない発振軸モードでの発振を回避す
るようにしたからである。
を低下させて、望まない発振軸モードでの発振を回避す
るようにしたからである。
【００５５】第２の効果は、半導体光レーザ素子の一般
的なキャリア応答時間であるnsecオーダの極めて高速な
波長切り換え動作が実現可能になるということである。
的なキャリア応答時間であるnsecオーダの極めて高速な
波長切り換え動作が実現可能になるということである。
【００５６】その理由は、第１の効果に述べたように、
印加される波長制御信号に正確に追従する波長切り換え
が可能になるからである。
印加される波長制御信号に正確に追従する波長切り換え
が可能になるからである。
【００５７】以上説明したように、本発明による波長可
変半導体レーザの駆動方法は、波長可変ＤＢＲレーザを
始めとする波長可変半導体レーザの発振波長を高速かつ
安定に切り換える手段を提供し、波長多重技術を応用す
る光波長データセル切り換えや高速波長変換、などを実
現することが可能である。
変半導体レーザの駆動方法は、波長可変ＤＢＲレーザを
始めとする波長可変半導体レーザの発振波長を高速かつ
安定に切り換える手段を提供し、波長多重技術を応用す
る光波長データセル切り換えや高速波長変換、などを実
現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図で
ある。
ある。
【図３】図２の波長可変光源装置の動作を説明するため
のタイムチャートである。
のタイムチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図で
ある。
ある。
【図５】図４の波長可変光源装置の動作を説明するため
のタイムチャートである。
のタイムチャートである。
【図６】本発明の波長可変光源装置の一実施例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図７】図６の波長可変光源装置の動作を説明するため
のタイムチャートである。
のタイムチャートである。
【図８】図７の波長可変光源装置の出力光の時間平均ス
ペクトル及び発振光波長の時分解分光出力を示すグラフ
である。
ペクトル及び発振光波長の時分解分光出力を示すグラフ
である。
【図９】従来の波長可変半導体レーザの駆動方法を用い
た波長変更によるモードホップを説明するための図であ
る。
た波長変更によるモードホップを説明するための図であ
る。
２０１ 波長可変半導体レーザ
２０２ａ，２０２ｂ 電流駆動回路
２０３ａ，２０３ｂ ＤＡ変換器
２０４ 制御回路
２０５ クロック源
４０１ａ 第１の波長可変半導体レーザ
４０１ｂ 第２の波長可変半導体レーザ
４０２ａ，４０２ｂ，４０２ｃ，４０２ｄ 電流駆動
回路 ４０３ａ，４０３ｂ，４０３ｃ，４０３ｄ ＤＡ変換
器 ４０４ 制御回路 ４０５ クロック源 ４０６ａ 第１の光ゲートスイッチ ４０６ｂ 第２の光ゲートスイッチ ４０７ 光合波器 ６０１ ３電極波長可変ＤＢＲレーザ ６０２ 電流駆動回路 ６０３ ＤＡ変換器 ６０４ 制御回路 ６０５ クロック源
回路 ４０３ａ，４０３ｂ，４０３ｃ，４０３ｄ ＤＡ変換
器 ４０４ 制御回路 ４０５ クロック源 ４０６ａ 第１の光ゲートスイッチ ４０６ｂ 第２の光ゲートスイッチ ４０７ 光合波器 ６０１ ３電極波長可変ＤＢＲレーザ ６０２ 電流駆動回路 ６０３ ＤＡ変換器 ６０４ 制御回路 ６０５ クロック源
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−41589（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−219679（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−244184（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−111354（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 5/00 - 5/50
Claims (22)
- 【請求項１】 活性領域と波長制御領域とに、それぞれ
独立した制御電流を印加し、前記波長制御領域に印加す
る波長制御電流を変化させて発振波長を変化させる波長
可変半導体レーザの駆動方法において、前記波長制御電
流を変化させる際に、前記活性領域に印加する活性層電
流を所定値以下にして前記波長可変半導体レーザの単一
軸モードレーザ発振を停止させた後、前記波長制御電流
を変化させ、その後、前記活性層電流を元の値に戻すよ
うにしたことを特徴とする波長可変半導体レーザの駆動
方法。 - 【請求項２】 前記活性層電流を所定値以下にする時間
を、前記波長制御電流を変化させる瞬間の前後で、それ
ぞれ、少なくとも前記波長制御領域におけるキャリア寿
命以上の時間としたことを特徴とする請求項１の波長可
変半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項３】 前記活性層電流を所定値以下にする時間
を、前記波長制御電流を変化させる瞬間の前後で、それ
ぞれ、少なくとも前記波長制御領域におけるキャリア密
度変動が前記波長制御電流を変化させた後の発振波長に
対応する定常状態に安定化するまでの時間以上としたこ
とを特徴とする請求項１の波長可変半導体レーザの駆動
方法。 - 【請求項４】 前記所定値を、前記波長制御電流を変化
させる前後の発振波長に対応する発振しきい値電流値よ
りも小さくしたことを特徴とする請求項１、２、また
は、３の波長可変半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項５】 前記所定値を、前記波長制御電流を変化
させる前後の発振波長に対応する発振軸モードの間に存
在する全ての発振軸モードの発振しきい値電流値よりも
小さくしたことを特徴とする請求項１、２、または、３
の波長可変半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項６】 活性領域及び波長制御領域を有する波長
可変半導体レーザと、前記活性領域に活性層電流を、前
記波長制御領域に波長制御電流を、それぞれ独立して印
加するとともに、前記波長制御電流を変化させて発振波
長を変化させる、駆動手段とを備えた波長可変光源装置
において、前記駆動手段が、前記波長制御電流を変化さ
せる際に、前記活性領域に印加する活性層電流を所定値
以下にして前記波長可変半導体レーザの単一軸モードレ
ーザ発振を停止させる波長切換制御手段を有することを
特徴とする波長可変光源装置。 - 【請求項７】 前記波長切換制御手段が、前記活性層電
流を、前記波長制御電流を変化させる瞬間の前後で、そ
れぞれ、少なくとも前記波長制御領域におけるキャリア
寿命以上の時間だけ、所定値以下にするようにしたこと
を特徴とする請求項６の波長可変光源装置。 - 【請求項８】 前記波長切換制御手段が、前記活性層電
流を、前記波長制御電流を変化させる瞬間の前後で、そ
れぞれ、少なくとも前記波長制御領域におけるキャリア
密度変動が前記波長制御電流を変化させた後の発振波長
に対応する定常状態に安定化するまでの時間以上だけ、
所定値以下にするようにしたことを特徴とする請求項６
の波長可変光源装置。 - 【請求項９】 前記波長切換制御手段が、前記活性層電
流を、前記波長制御電流を変化させる前後の発振波長に
対応する発振しきい値電流値よりも小さくするようにし
たことを特徴とする請求項６、７、または、８の波長可
変光源装置。 - 【請求項１０】 前記波長切換制御手段が、前記活性層
電流を、前記波長制御電流を変化させる前後の発振波長
に対応する発振軸モードの間に存在する全ての発振軸モ
ードの発振しきい値電流値よりも小さくするようにした
ことを特徴とする請求項６、７、または、８の波長可変
光源装置。 - 【請求項１１】 活性領域と波長制御領域とに、それぞ
れ独立した制御電流を印加し、前記波長制御領域に印加
する波長制御電流を変化させて発振波長を変化させる第
１及び第２の波長可変半導体レーザと、該第１及び第２
の波長可変半導体レーザからのレーザ光をそれぞれ透過
／吸収する第１及び第２の光ゲートスイッチと、該第１
及び第２の光ゲートスイッチからのレーザ光を光合波し
て出力する光合波器とを備えた波長可変光源装置の駆動
方法において、前記第１の波長可変半導体レーザの発振
波長を変化させるときは、前記第２の波長可変半導体レ
ーザの発振波長を変化させないようにするとともに、前
記第１の光ゲートスイッチを吸収状態に、前記第２の光
ゲートスイッチを透過状態にし、前記第２の波長可変半
導体レーザの発振波長を変化させるときは、前記第１の
波長可変半導体レーザの発振波長を変化させないように
するとともに、前記第２の光ゲートスイッチを吸収状態
に、前記第１の光ゲートスイッチを透過状態にするよう
にし、さらに、前記第１及び第２の波長可変半導体レー
ザのそれぞれの前記波長制御電流を変化させる際は、前
記活性領域に印加する活性層電流を所定値以下にして前
記第１及び第２の波長可変半導体レーザの単一軸モード
レーザ発振をそれぞれ停止させた後、前記波長制御電流
を変化させ、その後、前記活性層電流を元の値に戻すよ
うにしたことを特徴とする波長可変光源装置の駆動方
法。 - 【請求項１２】 前記第１の波長可変半導体レーザの波
長切り換えを所定の周期で行い、前記第２の波長可変半
導体レーザの波長切り換えを前記所定の周期で、かつ半
周期ずらして行い、さらに、前記第１及び第２の光ゲー
トスイッチの透過／吸収状態切換を、前記所定の周期の
１／２の周期で、交互に透過状態となるように行うこと
を特徴とする請求項１１の波長可変光源装置の駆動方
法。 - 【請求項１３】 前記活性層電流を所定値以下にする時
間を、前記波長制御電流を変化させる瞬間の前後で、そ
れぞれ、少なくとも前記波長制御領域におけるキャリア
寿命以上の時間としたことを特徴とする請求項１１また
は１２の波長可変光源装置の駆動方法。 - 【請求項１４】 前記活性層電流を所定値以下にする時
間を、前記波長制御電流を変化させる瞬間の前後で、そ
れぞれ、少なくとも前記波長制御領域におけるキャリア
密度変動が前記波長制御電流を変化させた後の発振波長
に対応する定常状態に安定化するまでの時間以上とした
ことを特徴とする請求項１１または１２の波長可変光源
装置の駆動方法。 - 【請求項１５】 前記所定値を、前記波長制御電流を変
化させる前後の発振波長に対応する発振しきい値電流値
よりも小さくしたことを特徴とする請求項１１、１２、
１３、または、１４の波長可変光源装置の駆動方法。 - 【請求項１６】 前記所定値を、前記波長制御電流を変
化させる前後の発振波長に対応する発振軸モードの間に
存在する全ての発振軸モードの発振しきい値電流値より
も小さくしたことを特徴とする請求項１１、１２、１
３、または、１４の波長可変光源装置の駆動方法。 - 【請求項１７】 各々活性領域と波長制御領域とを備え
た第１及び第２の波長可変半導体レーザと、該第１及び
第２の波長可変半導体レーザからのレーザ光をそれぞれ
透過／吸収する第１及び第２の光ゲートスイッチと、該
第１及び第２の光ゲートスイッチからのレーザ光を光合
波して出力する光合波器と、前記第１及び第２の波長可
変半導体レーザの発振波長及び前記第１及び第２の光ゲ
ートスイッチの透過／吸収状態を制御する制御駆動回路
とを備えた波長可変光源装置において、前記制御駆動回
路が、前記第１の波長可変半導体レーザの発振波長を変
化させるときは、前記第２の波長可変半導体レーザの発
振波長を変化させないようにするとともに、前記第１の
光ゲートスイッチを吸収状態に、前記第２の光ゲートス
イッチを透過状態にし、前記第２の波長可変半導体レー
ザの発振波長を変化させるときは、前記第１の波長可変
半導体レーザの発振波長を変化させないようにするとと
もに、前記第２の光ゲートスイッチを吸収状態に、前記
第１の光ゲートスイッチを透過状態にするようにし、さ
らに、前記第１及び第２の波長可変半導体レーザのそれ
ぞれの前記波長制御電流を変化させる際に、前記活性領
域に印加する活性層電流を所定値以下にして前記第１及
び第２の波長可変半導体レーザの単一軸モードレーザ発
振をそれぞれ停止させる、波長切換制御手段を有するこ
とを特徴とする波長可変光源装置。 - 【請求項１８】 前記波長切換制御手段が、前記第１の
波長可変半導体レーザの波長切り換えを所定の周期で行
い、前記第２の波長可変半導体レーザの波長切り換えを
前記所定の周期で、かつ半周期ずらして行い、さらに、
前記第１及び第２の光ゲートスイッチの透過／吸収状態
切換を、前記所定の周期の１／２の周期で、交互に透過
状態となるように行うことを特徴とする請求項１７の波
長可変光源装置。 - 【請求項１９】 前記波長切換制御手段が、前記活性層
電流を所定値以下にする時間を、前記波長制御電流を変
化させる瞬間の前後で、それぞれ、少なくとも前記波長
制御領域におけるキャリア寿命以上の時間とするように
したことを特徴とする請求項１７または１８の波長可変
光源装置。 - 【請求項２０】 前記波長切換制御手段が、前記活性層
電流を所定値以下にする時間を、前記波長制御電流を変
化させる瞬間の前後で、それぞれ、少なくとも前記波長
制御領域におけるキャリア密度変動が前記波長制御電流
を変化させた後の発振波長に対応する定常状態に安定化
するまでの時間以上とするようにしたことを特徴とする
請求項１７または１８の波長可変光源装置。 - 【請求項２１】 前記波長切換制御手段が、前記活性層
電流を、前記波長制御電流を変化させる前後の発振波長
に対応する発振しきい値電流値よりも小さくするように
したことを特徴とする請求項１７、１８、１９、また
は、２０の波長可変光源装置。 - 【請求項２２】 前記波長切換制御手段が、前記活性層
電流を、前記波長制御電流を変化させる前後の発振波長
に対応する発振軸モードの間に存在する全ての発振軸モ
ードの発振しきい値電流値よりも小さくするようにした
ことを特徴とする請求項１７、１８、１９、または、２
０の波長可変光源装置。
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|---|---|---|---|
| JP03026797A JP3404242B2 (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 波長可変半導体レーザの駆動方法及び波長可変光源装置 |
| US08/919,308 US5889801A (en) | 1997-02-14 | 1997-08-28 | Driving method for tunable semiconductor laser diode, tunable light source device and driving method for the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03026797A JP3404242B2 (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 波長可変半導体レーザの駆動方法及び波長可変光源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10229239A JPH10229239A (ja) | 1998-08-25 |
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Family
ID=12298936
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP03026797A Expired - Fee Related JP3404242B2 (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 波長可変半導体レーザの駆動方法及び波長可変光源装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| US6717964B2 (en) * | 2001-07-02 | 2004-04-06 | E20 Communications, Inc. | Method and apparatus for wavelength tuning of optically pumped vertical cavity surface emitting lasers |
| US7324203B2 (en) * | 2005-02-08 | 2008-01-29 | General Electric Company | Method and apparatus for optical detection for multi-phase combustion systems |
| JP4309939B2 (ja) * | 2006-12-27 | 2009-08-05 | 株式会社東芝 | 半導体レーザ駆動装置，光ヘッド，および光ディスク装置 |
| US20100322272A1 (en) * | 2007-12-31 | 2010-12-23 | Martin Hai Hu | Minimizing power variations in laser sources |
| US7769063B2 (en) * | 2008-10-23 | 2010-08-03 | Corning Incorporated | Correction of power variations in laser sources |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0632332B2 (ja) * | 1984-08-24 | 1994-04-27 | 日本電気株式会社 | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS62188393A (ja) * | 1986-02-14 | 1987-08-17 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| JP2749038B2 (ja) * | 1987-07-31 | 1998-05-13 | 株式会社日立製作所 | 波長可変半導体レーザ |
| FR2639773B1 (fr) * | 1988-11-25 | 1994-05-13 | Alcatel Nv | Laser a semi-conducteur accordable |
| CA2153909C (en) * | 1994-07-15 | 1999-11-16 | Mitsuhiro Kitamura | Wavelength-tunable semiconductor laser and fabrication process thereof |
-
1997
- 1997-02-14 JP JP03026797A patent/JP3404242B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-08-28 US US08/919,308 patent/US5889801A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| US5889801A (en) | 1999-03-30 |
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