JP4713073B2

JP4713073B2 - 波長可変レーザ及びその制御方法

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Publication number: JP4713073B2
Application number: JP2003370805A
Authority: JP
Inventors: 和雅高林; 健森戸; 裕二小滝
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Filing date: 2003-10-30
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Description

本発明は、波長多重通信システム等に好適な波長可変レーザ及びその制御方法に関する。

近年の通信需要の飛躍的な増大に伴い、波長の異なる複数の信号光を多重化することで１本の光ファイバで大容量伝送が可能となる波長多重通信システム（ＷＤＭシステム）の開発が進んでいる。このような波長多重通信システムにおいては、広い波長範囲で所望の波長を選択できる波長可変レーザがシステムを構築する上で強く求められている。

広い波長範囲で所望の波長を選択できる波長可変レーザを実現する構成として、図７に示すように、２枚の反射鏡１０６及び１０７を備えた共振器の内部に、広い波長範囲で利得をもつ半導体光増幅器（ＳＯＡ）１０１、導波路集積部１０２、広い波長可変範囲で所望の波長の光を選択することができる波長可変フィルタ１０３、及びエタロン１０５が配置されたものがある。エタロンは、周期的な透過波長を持つ光フィルタである。また、共振器の外部には、反射鏡１０７を透過したレーザ光の一部を分離するビームスプリッタ１０９、このビームスプリッタ１０９により分離されたレーザ光の強度を検出する光検出器１１０、及び光検出器１１０による検出結果に基づいて導波路集積部１０２を構成する導波路の屈折率を制御する位相制御部１１１が設けられている。

このように構成された波長可変レーザにおいて発振波長を制御するためには、下記の２種の制御が必要とされる。第１の制御は、波長可変フィルタの選択波長をエタロン１０５の所望の透過波長に合わせる制御である。第２の制御は、共振器縦モードの位置を調整して発振波長を所望の波長（例えば、ＩＴＵグリッド）にあわせる制御である。第２の制御のために、共振器内部に共振器長（位相）を制御するための導波路集積部１０２が設けられており、共振器縦モードの位置が制御可能となっている。

位相を制御する方法としては、特許文献１に記載されているように、半導体を配置し電流注入による屈折率変化を利用して共振器長（位相）を変化させる方法や、共振器を構成するミラーの位置を変化させたる方法が挙げられる。

そして、従来の波長可変レーザでは、このような位相制御に際して、特許文献２に記載されているように、レーザ光の強度を検出して、これが最大になるようにフィードバックをかけたり、特許文献３に記載されているように、ＳＯＡの活性層に印加される電圧が最小になるようにフィードバックをかけたりしている。これらの位相制御は、共振器の縦モード位置と、周期的な透過波長を持つ光フィルタの透過波長のうち波長可変フィルタによって選択された波長の透過中心波長とが一致したときに、レーザ光の強度が最大になり、ＳＯＡの活性層電圧が最小になることを利用したものである。

しかしながら、レーザ光の強度が最大になるように制御する場合や、ＳＯＡの活性層電圧が最小になるようにフィードバックをかけて制御する場合には、以下のような問題がある。

第１に、ＳＯＡにおける非対称利得飽和の影響で、レーザ光の強度が最大になる位相及び活性層電圧が最小になる位相が、最も安定して制御できる点からずれている。図８は、位相を変化させた場合の光出力（レーザ光の強度）の変化を示す図である。図８に示すように、位相（縦モード位置）に対する光出力の変化は周期的である。１つの連続的に光出力が変化している領域が、ある１つの縦モードで発振している領域に相当し、不連続に変化して位相で発振が別の縦モードに移行している。そして、ＳＯＡでは、ある１つの縦モードで発振している領域内での光出力の変化は、光出力が最大値となる位相に関して非対称になっており、光出力が最大値となる位相から短波側に位相がずれた場合には、すぐに他の縦モードで発振してしまう。このような現象は、ＳＯＡの非対称利得飽和の影響で、発振波長の短波側の利得が減少し、長波側の利得が増加して、長波側のモードで発振しやすくなるために生じているものであり、現状では回避することができない。

このため、光出力が最大になるようにフィードバックをかける方法では、その位相よりも短波側の領域が狭いため、モード飛びが生じやすい。この結果、安定した発振が困難となり、レーザの雑音特性が悪化してしまう。このような現象は、活性層電圧をモニタした場合にも同様に生じている。また、レーザ光の強度が変動した場合、その影響を受けることもある。

第２に、上述のような制御を行う場合には、位相に対してディザリングをかけて、位相の変化に対するレーザ光の強度（光出力）の変化又は活性層電圧の変化の傾きが０になるように制御をする必要がある。しかし、位相にディザリングかけると、縦モード位置を周期的に変化させることになり、発振波長の変動が生じてしまう。

特開平７−３３５９６５号公報米国特許出願公開第２００３／０１４２７００Ａ１号明細書米国特許第４，６２２，６７２号明細書特開２００１−８５７７４号公報特開２００１−２５１０１３号公報特開２００２−１８５０７４号公報シャロン、外２名、「ジャーナルオブオプティカルソサイアティオブアメリカ」（Sharon et al., J. Opt. Soc. Am. A, vol.14, No.11 pp.2985-2993）

本発明は、容易に適切な発振波長の制御を行うことができる波長可変レーザ及びその制御方法を提供することを目的とする。

本願発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。

本発明に係る波長可変レーザには、レーザ光を出射する半導体光増幅器と、前記レーザ光の経路に配置された波長可変フィルタと、前記レーザ光の経路に配置され、周期的な透過波長を具えた第１のエタロンフィルタと、前記半導体光増幅器、導波路、前記波長可変フィルタ及び前記第１のエタロンフィルタを間に挟む位置に配置され、前記レーザ光を共振させる２個の反射部材と、前記２個の反射部材間で共振するレーザ光の位相を制御する位相制御部と、が設けられている。この波長可変レーザには、更に、前記２個の反射部材の一方を透過したレーザ光の一部を分離する第１及び第２のビームスプリッタと、前記第１のビームスプリッタにより分離されたレーザ光の強度を検出する第１の光検出器と、前記第２のビームスプリッタにより分離されたレーザ光の経路に配置され、周期的な透過波長を具えた第２のエタロンフィルタと、前記第２のエタロンフィルタを透過したレーザ光の強度を検出する第２の光検出器と、が設けられている。前記第２のエタロンフィルタの透過波長の周期は、前記第１のエタロンフィルタの透過波長の周期の２倍であるか、前記第１のエタロンフィルタの透過波長の周期と、前記第２のエタロンフィルタの透過波長の周期とが、互いに一致している。そして、この波長可変レーザは、前記位相制御部が、前記第１の光検出器により検出された強度に対する前記第２の光検出器により検出された強度の比が一定の値になるように前記導波路の屈折率を調整することで、前記レーザ光の位相を制御することを特徴とする。

本発明によれば、第１及び第２の光検出器により検出された強度の比に基づいて位相の制御が行われるため、安定した位相の制御が可能になり、容易に適切な発振波長の制御を行うことでき、良好な雑音特性を得ることができる。

以下、本発明の実施形態に係る波長可変レーザ及びその制御方法について添付の図面を参照して具体的に説明する。

（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る波長可変レーザの構造を示す模式図である。

本実施形態においては、半導体光増幅器（ＳＯＡ）１の一端に半透過性の反射膜７が形成され、反射膜７との間で半導体光増幅器１を挟み込むようにして、反射鏡（全反射鏡）６が半導体光増幅器１から離間して配置されている。反射鏡６及び反射膜７から共振器が構成されている。また、半導体光増幅器１の反射鏡６側には、導波路集積部２が設けられている。導波路集積部２は、例えば半導体光増幅器１におけるレーザ光の位相を制御するための導波路が集積して構成されており、例えば電流注入によって屈折率を変化させて位相の制御が行われる。更に、導波路集積部２の反射鏡６側の端面には、無反射膜（図示せず）が形成されており、導波路集積部２及び無反射膜を介して、半導体光増幅器１に音響光学波長可変フィルタ（ＡＯＴＦ）３がバットジョイントで結合されている。

また、音響光学波長可変フィルタ３と反射鏡６との間には、音響光学波長可変フィルタ３側から順に、レンズ４及びエタロン５Ａが配置されている。レンズ４は、音響光学波長可変フィルタ３からの出射光をコリメートする。エタロン５ＡのＦＳＲ（自由分光領域）は、例えば５０ＧＨｚである。

また、共振器の外部には、反射鏡６との間で反射膜７を挟むようにして、ビームスプリッタ９Ｂ及び９Ａが反射膜７側から順に配置されている。ビームスプリッタ９Ｂは、反射膜７を透過して出力されたレーザ光の１０分の１を分離する。そして、この分離先には、光検出器（ＰＤ）１０Ｂが配置されている。また、ビームスプリッタ９Ｂと光検出器９Ｂとの間には、エタロン５Ｂが配置されている。エタロン５ＢのＦＳＲは、例えば１００ＧＨｚである。ビームスプリッタ９Ａは、ビームスプリッタ９Ｂを透過したレーザ光のうちの一部を分離する。そして、この分離先には、光検出器（ＰＤ）１０Ａが配置されている。

更に、本実施形態には、光検出器１０Ａ及び１０Ｂによる検出結果に基づいて導波路集積部２を構成する導波路の屈折率を調節することにより、共振器内で共振するレーザ光の位相を制御する位相制御部１１が設けられている。位相制御部１１は、光検出器１０Ａにより検出された強度に対する光検出器１０Ｂにより検出された強度の比が、予め求めておいた基準値となるように、帰還制御により導波路の屈折率を調節する。

図７に示す従来の波長可変レーザでは、レーザ光の強度から得ている情報がその最大値のみであるため、共振器縦モードの位置の制御においては、周期的な透過波長を持つ光フィルタ（エタロン１０５）の透過中心波長と共振器縦モードの位置とを一致させることのみが可能である。これに対し、本実施形態では、レーザ光の強度の最大値ではなく、２種の強度の相対比に基づいた制御が行われるため、エタロン５Ａの透過中心波長と共振器縦モードの位置とが一致するように位相を制御するだけでなく、位相（共振器縦モードの位置）を任意に制御することが可能である。従って、基準値が適切に設定されていれば、ある１つの縦モードで発振している領域の中心に発振波長を固定することもできる。

また、本実施形態には、半導体光増幅器１の活性層電圧を監視する電圧モニタ８が設けられている。そして、半導体光増幅器１の活性層電圧が最小になるような帰還制御により、音響光学波長可変フィルタ３が制御される。なお、電圧モニタ８を用いずに、光検出器１０Ａにより検出される強度（光出力）が最大になるように、音響光学波長可変フィルタ３の制御が行われてもよい。

ここで、音響光学波長可変フィルタ３及びエタロン５Ａの作用について説明する。図２（ａ）乃至（ｃ）は、音響光学波長可変フィルタ３及びエタロン５Ａを用いたフィルタリングの結果を示す図である。上述のように構成された波長可変レーザにおいて、音響光学波長可変フィルタ３及びエタロン５Ａが設けられていない場合、図２（ａ）に示すように、共振器の縦モードに一致する全ての波長で発振する可能性がある。図２（ａ）に示すスペクトルに対し、エタロン５Ａを用いたフィルタリングが行われると、エタロン５Ａは周期的な透過波長を有しているため、図２（ｂ）に示すように、エタロン５Ａの周期的な透過波長近傍に位置する縦モードの波長でのみ発振が可能となる。更に、音響光学波長可変フィルタ３を用いたフィルタリングが行われると、図２（ｃ）に示すように、エタロン５Ａの周期的な透過波長のうちの１つが選択され、任意のエタロン５Ａの透過波長での発振が可能となる。

従って、エタロン５Ａのフィルタ特性（フィネス）を鋭くすれば、単一縦モード発振が可能になるため、音響光学波長可変フィルタ３のフィルタ特性は、エタロン５Ａの周期的な透過波長のうちの１つを選択するのに十分鋭ければよい。つまり、音響光学波長可変フィルタ３のみが設けられている場合と比べて、音響光学波長可変フィルタ３に要求される特性が軽減される。

次に、エタロン５Ａとエタロン５Ｂとの関係について説明する。図３は、エタロン５Ａ及び５Ｂのフィルタ透過率を示す図である。なお、半導体光増幅器１の反射膜７が形成されている端面から出射されるレーザ光の強度の発振波長に対する変化は、図３のエタロン５Ａの透過率の波長に対する変化と同じ傾向を示す。即ち、発振波長がエタロン５Ａの透過ピーク波長付近において発振している場合には、レーザ光の強度は大きく、そこから発振波長がずれるに従って強度が減少していく。

上述のように、位相制御部１１は、光検出器１０Ａにより検出された強度（Ｔ_A）に対する光検出器により検出された強度（Ｔ_B）の比（Ｔ_B／Ｔ_A）が、予め求めておいた基準値（Ｚ）となるように、帰還制御により位相制御用に集積された導波路の屈折率を調節する。この強度の比（Ｔ_B／Ｔ_A）は、図３に示すエタロン５Ｂの透過率に比例する値をとるため、発振波長が決まればその波長でのエタロン５Ｂの透過率に応じて強度の比（Ｔ_B／Ｔ_A）が特定される。従って、逆にこの強度の比（Ｔ_B／Ｔ_A）をある基準値（Ｚ）になるように制御すれば、波長を固定することが可能となる。これは、通常のエタロンを用いた波長ロッカと同じ原理である（特許文献４、５、６）。

本実施形態では、エタロン５Ａ、５ＢのＦＳＲは、夫々５０ＧＨｚ、１００ＧＨｚであり、エタロン５ＢのＦＳＲはエタロン５ＡのＦＳＲに対して２倍となっている。エタロン５Ｂの透過率のピークに対して右側（長波側）及び左側（短波側）のスロープ（傾斜部）の両方を使うことによって、図３に示すように、強度の比（Ｔ_B／Ｔ_A）を一定の基準値（Ｚ）に合わせて、５０ＧＨｚ間隔の全てのエタロン５Ａの透過中心波長に対して波長を固定することができる。また、図３に示すように、エタロン５Ａ及び５Ｂの波長の関係については、エタロン５Ａの５０ＧＨｚ間隔の透過率が極大になる波長の中央に、エタロン５Ｂの透過率が極大になる波長が位置している。このため、エタロン５Ａの透過率が極大になる波長付近で（レーザの発振波長で）エタロン５Ｂの透過率の変化の傾き、即ち波長ロック用の信号（強度の比（Ｔ_B／Ｔ_A））の変化の傾きが最大になり、精度よく波長を固定することができる。

更に、本実施形態では、エタロン５Ｂの左右両方のスロープを用いて波長をロックするため、エタロン５Ａの５０ＧＨｚの互いに隣り合う透過ピーク波長に対してロック用信号（強度の比（Ｔ_B／Ｔ_A））の波長に対する変化の傾きの正負が反転する。従って、この変化の傾きを検出することにより、所望のエタロン５Ａの透過ピーク波長で発振しているか、そこから５０ＧＨｚ離れた波長で発振しているかを判断することができるため、安定した波長制御が可能となる。

次に、基準値Ｚについて説明する。図４に示すように、半導体光増幅器１においても、非対称利得飽和の影響で、光出力（レーザ光の強度）が最大になる位相は、１つの縦モードで発振している領域の中心からずれている。このような半導体光増幅器１の特性に関し、本実施形態では、上述のような強度の比（Ｔ_B／Ｔ_A）に基づく位相制御を行う前に、図４に示すようなグラフを得て、１つの縦モードで発振している領域の中心となる位相に相当する発振波長の値を求める。そして、発振波長がこの値をとるときの強度の比（Ｔ_B／Ｔ_A）を求め、基準値Ｚとする。

このように、共振器縦モードの位置の制御（共振器長の制御）は、強度の比（Ｔ_B／Ｔ_A）を予め定められた基準値Ｚと一致させることで達成される。

従って、位相に対してディザリングをかけて制御をする必要がないため、不必要な波長変動もなくなる。

また、音響光学波長可変フィルタ３の制御（フィルタの選択）については、例えば、電圧モニタ８により検出された半導体光増幅器１の活性層電圧が最小になるような帰還制御を行ってもよく、光検出器１０Ａにより検出された強度（光出力）が最大になるような帰還制御を行ってもよい。即ち、音響光学波長可変フィルタ３の制御は、レーザ光の出力強度から独立して行うことができる。なお、音響光学波長可変フィルタ３の制御の頻度よりも、共振器縦モードの位置の制御の頻度を高くすることが好ましい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係る波長可変レーザの構造を示す模式図である。

本実施形態には、第１の実施形態における音響光学波長可変フィルタ３の替わりに反射型波長可変フィルタ１３が設けられている。また、反射鏡６は設けられていない。反射型波長可変フィルタ１３の位置は、導波路集積部２とレンズ４との間ではなく、第１の実施形態において反射鏡６が設けられている位置である。従って、本実施形態では、反射膜７及び反射型波長可変フィルタ１３から共振器が構成されている。反射型波長可変フィルタ１３は、所望の波長の光のみを反射し、その他の波長の光を透過する波長可変フィルタであり、例えば回折格子を利用した反射型のフィルタである。このような波長可変フィルタの概要は、例えば非特許文献１に記載されている。

このように構成された第２の実施形態に係る波長可変レーザによっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、第１及び第２の実施形態では、エタロン５Ｂの透過波長の周期がエタロン５Ａのそれの２倍となっているが、これらが一致していてもよい。これらが一致している場合、図６に示すように、エタロン５Ａ及びエタロン５Ｂの透過率が最大になる波長の関係によらず、エタロン５Ａの全ての透過ピーク波長において基準値（Ｚ）を一定にできるため、単純な制御が可能である。なお、図６に示すフィルタ透過率の波長に対する変化は、半導体光増幅器１から出射されたレーザ光に強度の変動がない場合には、共振器から出力されるレーザ光の強度の変化と一致する。

また、透過波長の周期が互いに一致している場合、両フィルタの透過率が極大となるときの波長同士は、透過波長の周期をＴとしたとき、Ｔ／４程度ずれていることが好ましい。これは、エタロン５Ａの透過率が最大になる波長付近、即ちレーザの発振波長付近で、波長に対するエタロン５Ｂの透過率の傾き（波長ロック用の信号（強度の比（Ｔ_B／Ｔ_A））の変化の傾き）を最大にし、精度よく波長を固定できるようにするためである。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図９は、本発明の第３の実施形態に係る波長可変レーザの構造を示す模式図である。

本実施形態では、第２の実施形態の構成に加えて、反射型波長可変フィルタ１３の透過光の強度を検出する光検出器１０Ｃが設けられている。本実施形態では、位相状態の制御は、第１及び第２の実施形態と同様にして行う。一方、反射型波長可変フィルタ１３のフィルタ波長の制御では、第１及び第２の実施形態とは異なり、光検出器１０Ａにより検出される光強度（Ｔ_A）と光検出器１０Ｃにより検出される光強度（Ｔ_C）との比が特定の値になるように制御を行う。光検出器１０Ｃにより検出される反射型波長可変フィルタ１３からの透過光の強度は、フィルタ波長が発振波長に一致している場合に最も小さく、ずれるに従って大きくなる。この傾向は、光検出器１０Ａにより検出されるレーザの光出力の変化と逆の傾向であるため、これらの比をモニタすれば、単にレーザ光の強度をモニタする場合よりも、発振波長に対する変化がより明確になり、精度よく反射型波長可変フィルタ１３のフィルタ波長を制御することができる。また、比をとることによって、レーザの光出力自身の変動を無視できるため安定した制御が可能となる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図１０は、本発明の第４の実施形態に係る波長可変レーザの構造を示す模式図である。

本実施形態では、第２の実施形態の構成に加えて、ビームスプリッタ９Ａよりも後方にビームスプリッタ９Ｃが設けられ、このビームスプリッタ９Ｃの分離先に光検出器１０Ｄが設けられ、更に、ビームスプリッタ９Ｃと光検出器１０Ｄとの間にリニアフィルタ５Ｌが設けられている。リニアフィルタ５Ｌは、波長に対して緩やかに、且つ単調に透過率が変化する媒質から構成されている。本実施形態では、光検出器１０Ｄに入射する光の強度は、リニアフィルタ５Ｌの透過率の波長依存性に従って変化する。従って、光検出器１０Ｄが検出する光強度の値から、発振している波長がエタロン５Ａのどの透過波長付近であるかを判断して特定することができる。これにより、現在の発振波長が所望の発振波長であるか否かをより正確に判断することができ、安定した波長制御を行うことができる。このような第４の実施形態の構成は、第２の実施形態だけでなく、第１又は第３の実施形態に適用してもよい。

なお、第１乃至第４の実施形態では、波長可変フィルタとして、音響光学波長可変フィルタ（ＡＯＴＦ）３、回折格子を利用した反射型のフィルタ１３が用いられているが、他の種の波長可変フィルタが用いられていてもよい。また、各素子の配置等も上述の実施形態についての説明に限定されるものではない。

以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）
レーザ光を出射する半導体光増幅器と、
前記レーザ光の経路に配置された波長可変フィルタと、
前記レーザ光の経路に配置され、周期的な透過波長を具えた第１の光フィルタと、
前記半導体光増幅器、位相制御手段、波長可変フィルタ及び第１の光フィルタを間に挟む位置に配置され、前記レーザ光を共振させる２個の反射部材と、
前記２個の反射部材間で共振するレーザ光の位相を制御する位相制御手段と、
前記２個の反射部材の一方を透過したレーザ光の一部を分離する第１及び第２のビームスプリッタと、
前記第１のビームスプリッタにより分離されたレーザ光の強度を検出する第１の光検出器と、
前記第２のビームスプリッタにより分離されたレーザ光の経路に配置され、周期的な透過波長を具えた第２の光フィルタと、
前記第２の光フィルタを透過したレーザ光の強度を検出する第２の光検出器と、
を有し、
前記位相制御手段は、前記第１の光検出器により検出された強度に対する前記第２の光検出器により検出された強度の比が一定の値になるように前記レーザ光の位相を制御することを特徴とする波長可変レーザ。

（付記２）
前記２個の反射部材のうち前記第１及び第２のビームスプリッタから離間する側に配置された反射部材と前記波長可変フィルタとが同一の部材から構成されていることを特徴とする付記１に記載の波長可変レーザ。

（付記３）
前記同一の部材は、回折格子を利用した反射型のフィルタであることを特徴とする付記２に記載の波長可変レーザ。

（付記４）
前記第１の光フィルタの透過波長の周期と、前記第２の光フィルタの透過波長の周期とが、互いに一致していることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。

（付記５）
前記第２の光フィルタの透過波長の周期は、前記第１の光フィルタの透過波長の周期の２倍となっていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。

（付記６）
前記波長可変フィルタに対して、前記第１の光検出器により検出されるレーザ光の強度が最大となるように制御が行われることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。

（付記７）
前記波長可変フィルタに対して、前記半導体光増幅器にかかる電圧が最小となるように制御が行われることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。

（付記８）
前記反射型のフィルタの透過光の強度を検出する第３の光検出器を有し、
前記第１の光検出器により検出される光強度と前記第３の光検出器により検出される光強度との比が特定の値になるように前記反射型のフィルタのフィルタ波長を制御することを特徴とする付記３に記載の波長可変レーザ。

（付記９）
前記２個の反射部材の一方を透過したレーザ光の一部を分離する第３のビームスプリッタと、
前記第３のビームスプリッタにより分離されたレーザ光の経路に配置され、波長に対して緩やかに、且つ単調に透過率が変化する媒質と、
前記媒質を透過したレーザ光の強度を検出する第４の光検出器と、
を有し、
前記第４の光検出器により検出された光強度に基づいて発振している波長が特定されることを特徴とする付記１乃至８のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。

（付記１０）
前記一定の値は、前記２個の反射部材間で共振するレーザ光の位相と前記２個の反射部材の一方を透過したレーザ光の強度との関係から予め求められた値であることを特徴とする付記１乃至９のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。

（付記１１）
前記半導体光増幅器には、前記２個の反射部材間で同一の縦モードで共振することができる位相の範囲が存在し、
前記一定の値は、前記位相の範囲の中心の位相が得られるときに、前記第１の光検出器により検出された強度に対する前記第２の光検出器により検出された強度の比であることを特徴とする付記１乃至９のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。

（付記１２）
前記第１及び第２の光フィルタは、エタロンであることを特徴とする付記１乃至１１のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。

（付記１３）
レーザ光を出射する半導体光増幅器と、
前記レーザ光の経路に配置された波長可変フィルタと、
前記レーザ光の経路に配置され、周期的な透過波長を具えた第１の光フィルタと、
前記半導体光増幅器、位相制御手段、波長可変フィルタ及び第１の光フィルタを間に挟む位置に配置され、前記レーザ光を共振させる２個の反射部材と、
前記２個の反射部材の一方を透過したレーザ光の一部を分離する第１及び第２のビームスプリッタと、
前記第１のビームスプリッタにより分離されたレーザ光の強度を検出する第１の光検出器と、
前記第２のビームスプリッタにより分離されたレーザ光の経路に配置され、周期的な透過波長を具えた第２の光フィルタと、
前記第２の光フィルタを透過したレーザ光の強度を検出する第２の光検出器と、
を有する波長可変レーザの制御方法であって、
前記第１の光検出器により検出された強度に対する前記第２の光検出器により検出された強度の比が一定の値になるように、前記２個の反射部材間で共振するレーザ光の位相を制御することを特徴とする波長可変レーザの制御方法。

（付記１４）
前記波長可変フィルタに対して、前記第１の光検出器により検出されるレーザ光の強度が最大となるように、フィルタの選択を行うことを特徴とする付記１３に記載の波長可変レーザの制御方法。

（付記１５）
前記波長可変フィルタに対して、前記半導体光増幅器にかかる電圧が最小となるように、フィルタの選択を行うことを特徴とする付記１３に記載の波長可変レーザの制御方法。

（付記１６）
前記一定の値として、前記２個の反射部材間で共振するレーザ光の位相と前記２個の反射部材の一方を透過したレーザ光の強度との関係から予め求められた値を用いることを特徴とする付記１３乃至１５のいずれか１項に記載の波長可変レーザの制御方法。

（付記１７）
前記半導体光増幅器には、前記２個の反射部材間で同一の縦モードで共振することができる位相の範囲が存在し、
前記一定の値として、前記位相の範囲の中心の位相が得られるときに、前記第１の光検出器により検出された強度に対する前記第２の光検出器により検出された強度の比を用いることを特徴とする付記１３乃至１５のいずれか１項に記載の波長可変レーザの制御方法。

本発明の第１の実施形態に係る波長可変レーザの構造を示す模式図である。音響光学波長可変フィルタ３及びエタロン５Ａを用いたフィルタリングの結果を示すスペクトル図である。強度の比（Ｔ_B／Ｔ_A）と共に、エタロン５Ａ及び５Ｂのフィルタ透過率（透過波長の周期が異なる場合）を示す図である。位相を変化させた場合の光出力の変化及び第１の実施形態における位相制御の方法を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る波長可変レーザの構造を示す模式図である。強度の比（Ｔ_B／Ｔ_A）と共に、エタロン５Ａ及び５Ｂのフィルタ透過率（透過波長の周期が一致する場合）を示す図である。従来の波長可変レーザの構造を示す模式図である。位相を変化させた場合の光出力の変化及び従来の位相制御の方法を示す図である。本発明の第３の実施形態に係る波長可変レーザの構造を示す模式図である。本発明の第４の実施形態に係る波長可変レーザの構造を示す模式図である。

符号の説明

１：半導体光増幅器（ＳＯＡ）
２：導波路集積部
３：音響光学波長可変フィルタ（ＡＯＴＦ）
４：レンズ
５Ａ、５Ｂ：エタロン
５Ｌ：リニアフィルタ
６：反射鏡
７：反射膜
８：電圧モニタ
９Ａ、９Ｂ、９Ｃ：ビームスプリッタ
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ：光検出器（ＰＤ）
１１：位相制御部
１３：反射型波長可変フィルタ

Claims

レーザ光を出射する半導体光増幅器と、
前記レーザ光の経路に配置された波長可変フィルタと、
前記レーザ光の経路に配置され、周期的な透過波長を具えた第１のエタロンフィルタと、
前記半導体光増幅器、導波路、前記波長可変フィルタ及び前記第１のエタロンフィルタを間に挟む位置に配置され、前記レーザ光を共振させる２個の反射部材と、
前記２個の反射部材間で共振する前記レーザ光の位相を制御する位相制御部と、
前記２個の反射部材の一方を透過したレーザ光の一部を分離する第１及び第２のビームスプリッタと、
前記第１のビームスプリッタにより分離されたレーザ光の強度を検出する第１の光検出器と、
前記第２のビームスプリッタにより分離されたレーザ光の経路に配置され、周期的な透過波長を具えた第２のエタロンフィルタと、
前記第２のエタロンフィルタを透過したレーザ光の強度を検出する第２の光検出器と、
を有し、
前記第２のエタロンフィルタの透過波長の周期は、前記第１のエタロンフィルタの透過波長の周期の２倍であり、
前記位相制御部は、前記第１の光検出器により検出された強度に対する前記第２の光検出器により検出された強度の比が一定の値になるように前記導波路の屈折率を調整することで、前記レーザ光の位相を制御することを特徴とする波長可変レーザ。
レーザ光を出射する半導体光増幅器と、
前記レーザ光の経路に配置された波長可変フィルタと、
前記レーザ光の経路に配置され、周期的な透過波長を具えた第１のエタロンフィルタと、
前記半導体光増幅器、導波路、前記波長可変フィルタ及び前記第１のエタロンフィルタを間に挟む位置に配置され、前記レーザ光を共振させる２個の反射部材と、
前記２個の反射部材間で共振する前記レーザ光の位相を制御する位相制御部と、
前記２個の反射部材の一方を透過したレーザ光の一部を分離する第１及び第２のビームスプリッタと、
前記第１のビームスプリッタにより分離されたレーザ光の強度を検出する第１の光検出器と、
前記第２のビームスプリッタにより分離されたレーザ光の経路に配置され、周期的な透過波長を具えた第２のエタロンフィルタと、
前記第２のエタロンフィルタを透過したレーザ光の強度を検出する第２の光検出器と、
を有し、
前記第１のエタロンフィルタの透過波長の周期と、前記第２のエタロンフィルタの透過波長の周期とが、互いに一致しており、
前記位相制御部は、前記第１の光検出器により検出された強度に対する前記第２の光検出器により検出された強度の比が一定の値になるように前記導波路の屈折率を調整することで、前記レーザ光の位相を制御することを特徴とする波長可変レーザ。
前記波長可変フィルタに対して、前記第１の光検出器により検出されるレーザ光の強度が最大となるように制御が行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の波長可変レーザ。
前記波長可変フィルタに対して、前記半導体光増幅器にかかる電圧が最小となるように制御が行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の波長可変レーザ。
前記一定の値は、前記２個の反射部材間で共振するレーザ光の位相と前記２個の反射部材の一方を透過したレーザ光の強度との関係から予め求められた値であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。
前記半導体光増幅器には、前記２個の反射部材間で同一の縦モードで共振することができる位相の範囲が存在し、
前記一定の値は、前記位相の範囲の中心の位相が得られるときに、前記第１の光検出器により検出された強度に対する前記第２の光検出器により検出された強度の比であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。
レーザ光を出射する半導体光増幅器と、
前記レーザ光の経路に配置された波長可変フィルタと、
前記レーザ光の経路に配置され、周期的な透過波長を具えた第１のエタロンフィルタと、
前記半導体光増幅器、導波路、前記波長可変フィルタ及び前記第１のエタロンフィルタを間に挟む位置に配置され、前記レーザ光を共振させる２個の反射部材と、
前記２個の反射部材間で共振する前記レーザ光の位相を制御する位相制御部と、
前記２個の反射部材の一方を透過したレーザ光の一部を分離する第１及び第２のビームスプリッタと、
前記第１のビームスプリッタにより分離されたレーザ光の強度を検出する第１の光検出器と、
前記第２のビームスプリッタにより分離されたレーザ光の経路に配置され、周期的な透過波長を具えた第２のエタロンフィルタと、
前記第２のエタロンフィルタを透過したレーザ光の強度を検出する第２の光検出器と、
を有する波長可変レーザの制御方法であって、
前記第２のエタロンフィルタの透過波長の周期は、前記第１のエタロンフィルタの透過波長の周期の２倍であり、
前記位相制御部は、前記第１の光検出器により検出された強度に対する前記第２の光検出器により検出された強度の比が一定の値になるように前記導波路の屈折率を調整することで、前記２個の反射部材間で共振する前記レーザ光の位相を制御することを特徴とする波長可変レーザの制御方法。
レーザ光を出射する半導体光増幅器と、
前記レーザ光の経路に配置された波長可変フィルタと、
前記レーザ光の経路に配置され、周期的な透過波長を具えた第１のエタロンフィルタと、
前記半導体光増幅器、導波路、前記波長可変フィルタ及び前記第１のエタロンフィルタを間に挟む位置に配置され、前記レーザ光を共振させる２個の反射部材と、
前記２個の反射部材間で共振する前記レーザ光の位相を制御する位相制御部と、
前記２個の反射部材の一方を透過したレーザ光の一部を分離する第１及び第２のビームスプリッタと、
前記第１のビームスプリッタにより分離されたレーザ光の強度を検出する第１の光検出器と、
前記第２のビームスプリッタにより分離されたレーザ光の経路に配置され、周期的な透過波長を具えた第２のエタロンフィルタと、
前記第２のエタロンフィルタを透過したレーザ光の強度を検出する第２の光検出器と、
を有する波長可変レーザの制御方法であって、
前記第１のエタロンフィルタの透過波長の周期と、前記第２のエタロンフィルタの透過波長の周期とが、互いに一致しており、
前記位相制御部は、前記第１の光検出器により検出された強度に対する前記第２の光検出器により検出された強度の比が一定の値になるように前記導波路の屈折率を調整することで、前記２個の反射部材間で共振する前記レーザ光の位相を制御することを特徴とする波長可変レーザの制御方法。
前記一定の値として、前記２個の反射部材間で共振するレーザ光の位相と前記２個の反射部材の一方を透過したレーザ光の強度との関係から予め求められた値を用いることを特徴とする請求項７又は８に記載の波長可変レーザの制御方法。
前記半導体光増幅器には、前記２個の反射部材間で同一の縦モードで共振することができる位相の範囲が存在し、
前記一定の値として、前記位相の範囲の中心の位相が得られるときに、前記第１の光検出器により検出された強度に対する前記第２の光検出器により検出された強度の比を用いることを特徴とする請求項７又は８に記載の波長可変レーザの制御方法。