JP5229724B2

JP5229724B2 - 波長可変レーザ光源装置

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Publication number: JP5229724B2
Application number: JP2008158517A
Authority: JP
Inventors: 博康佐々木; 英生有本; 陽一郎五十嵐; 英之桑野; 武山下
Original assignee: 日本オクラロ株式会社
Priority date: 2008-06-17
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-06-17
Also published as: JP2009302488A

Description

本発明は、主に光通信に用いられる波長可変レーザ光源装置に関し、特に、波長可変レーザ光源装置に含まれる半導体光増幅器の位相調整領域に関する。

近年、データ通信容量の拡大に伴い、１本の光ファイバで波長の異なる複数の光信号を伝送する光波長多重通信システムが普及している。この光波長多重通信システムの光源には、一定の範囲内で出力光の波長を切り替えることのできる波長可変光源が用いられることが多くなっている。

このような波長可変光源の構成の１つに、利得領域を含む半導体光増幅器と、透過波長体域が可変の波長選択フィルタと、を組み合わせた外部共振器型の波長可変レーザ光源がある。

半導体光増幅器は、半導体レーザとほぼ同じ構造を有する半導体素子であるが、その導波路の一方端面の反射率が半導体レーザに比べて小さいため、それ単体ではレーザ発振しない。外部共振器型の波長可変レーザ光源は、この半導体光増幅器の一方端面側に配置された反射体（たとえば反射ミラー）と、半導体光増幅器の他方端面と、で構成される共振器を用いてレーザ発振する。

レーザ発振時、共振器内には両反射面（半導体光増幅器の一方端面外側に設けられた反射体と半導体光増幅器の他方端面）で節となる１以上の定在波が生じる。この定在波の波長は、共振器の共振波長（キャビティモード波長）と呼ばれる（図３（ａ）参照）。共振器の共振波長は、共振器の真空換算の長さ（以下「実効長」という）、すなわち共振器の物理的長さと共振器の光路上に配置された光学部品の屈折率とによって定まる。

共振器の光路上には、特定の共振波長だけが安定的に選択されるよう、透過波長帯域が可変の波長選択フィルタが配置されている。外部共振器型の波長可変レーザ光源では、この波長選択フィルタの透過ピーク波長（透過率が最大となる波長）を変更することにより、発振波長を可変選択できるようになっている。

なお、波長選択フィルタとして、２以上の波長選択フィルタを用いることもある。たとえば、特許文献１には、透過波長帯域が固定された波長選択フィルタと透過波長帯域が可変の波長可変フィルタとを組み合わせた外部共振器型の波長可変レーザ光源が開示されている。また、共振器の光路上に、波長可変フィルタ（第１の波長選択フィルタ）と、非特許文献１に開示されたＩＴＵグリッド波長を透過ピーク波長とするＩＴＵグリッドフィルタ（第２の波長選択フィルタ）と、を組み合わせて配置することもある。これは、（１）波長可変フィルタの透過波長帯域の確度および安定性が許容される誤差より大きい、（２）ある波長に設定した波長可変フィルタの透過波長帯域または反射波長帯域がキャビティモードの波長の間隔に対して広く、波長可変フィルタだけで単一のキャビティモードを安定的に選択することが困難である、などの理由による（図３参照）。

共振器の共振波長（キャビティモード波長）が波長選択フィルタの透過ピーク波長から少しでもずれると、レーザ光源の光出力強度が大きく低下する。この共振波長のずれを補正する方式には、共振器の物理的長さを変える方式と共振器の光路上に配置された光学要素の屈折率を変える方式がある。

後者の方式を実現する方法の１つとして、半導体光増幅器の一部に外部から印加される信号に応じて屈折率が変化する領域を設け、この領域に印加する信号を調整することによって半導体光増幅器を透過する光の位相を変化させるという方法がある。この方法は、透過光の位相の変化に応じて共振器の実効長が変化することを利用したものである。このため、外部信号に応じて屈折率が変化する領域は、位相調整領域と呼ばれる。

この点、特許文献２および３には、互いに独立して制御される位相調整領域と光増幅領域（利得領域）とを含む半導体素子が開示されている。また、特許文献４には、別個の位相調整要素を共振器内に配置した構成が開示されている。
特開２００６−２１６７９１号公報特開平０３−１２９８９０号公報特開平０７−３３５９６５号公報米国特許６２０５１５９工藤耕治、他９名、"広帯域波長可変レーザ・モジュールの最近の進展"、信学技報ＯＰＥ２００５−５０、２００５年、ｐ．２５−３０ JENS BUUS、他２名、"TUNABLE LASERDIODES AND RELATED OPTICAL SOURCES"、Wiley-IEEE press、２００５年、ｐ．９８、ISBN:978-0-471-20816-7

図４は、外部共振器型の波長可変レーザ光源における利得領域電流と光出力強度との関係を示す図である。図４（「位相調整なし」の線）に示すように、位相調整を行わなければ、レーザ光源の光出力強度は、共振波長と波長選択フィルタの透過ピーク波長とのずれの大きさに応じて大きく変動する。すなわち、共振波長と波長選択フィルタの透過ピーク波長とが一致する点で極大に、発振波長が切り替わるモードホップ境界で極小になるよう、光出力強度が上下に変動する。

これに対し、位相調整領域による位相調整を行うと、共振波長と波長選択フィルタの透過ピーク波長とのずれが補正されるため、図４（「位相調整あり」の線）に示すように、光出力強度の上下変動が解消される。

位相調整領域を含む従来の半導体光増幅器では、位相調整領域による位相調整量の上限（以下「位相調整可能量」という）が２π程度であった。これは、波長選択フィルタの透過ピーク波長の変更（チャネル切替）によって生じる最大１波長周期分の共振波長ずれを補正するために必要とされる位相調整量である。

ただし、共振波長のずれは、チャネル切替だけでなく、レーザ光源の光出力強度の設定変更または経時劣化による光出力強度の補償によっても生ずる。これは、光出力強度を制御するために半導体光増幅器の利得領域に印加される駆動電流を調整すると、半導体光増幅器の発熱量（消費電力）が変化し、それに伴って半導体光増幅器の屈折率が変化し、結果的に共振器の実効長が変化するからである。

しかしながら、従来の外部共振器型の波長可変レーザ光源では、光出力強度の設定変更または経時劣化による光出力強度の補償などに伴う駆動電流の大幅な変更が考慮されていないため、共振波長のずれが２πを超えるような駆動電流の変更がなされると、モードホップによって光出力強度の変化が不連続になる場合があった（図４参照）。このため、従来の外部共振器型の波長可変レーザ光源では、共振波長のずれが２πを超えるような駆動電流の変更を伴う光出力強度の設定変更や経時劣化による光出力強度の補償に対応することができなかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、モードホップを起こすことなく光出力強度を制御することができる波長可変レーザ光源装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る波長可変レーザ光源装置は、印加される駆動電流に応じて利得が変化する利得領域と、印加される位相調整信号に応じて屈折率が変化する位相調整領域と、を有する半導体光増幅器と、前記半導体光増幅器の一端面から出力される光を反射する反射面と、前記半導体光増幅器の他端面と前記反射面とで構成される共振器の光路上に配置された、透過波長帯域が可変の波長選択フィルタと、を含み、前記共振器の実効長に応じた波長のレーザ光を前記共振器から出力する外部共振器型の波長可変レーザ光源装置であって、前記レーザ光の光強度が最大となるよう、前記位相調整領域に印加される位相調整信号を調整する位相調整手段と、前記レーザ光の光強度が所定値となるよう、前記利得領域に印加される駆動電流を調整する利得制御手段と、をさらに含み、前記位相調整領域の位相調整可能量は、前記波長選択フィルタの透過波長帯域の変更に応じて変化する前記レーザ光の光強度を最大化するための前記位相調整手段による制御に必要とされる第１の位相調整量と、前記利得制御手段による前記駆動電流の調整に応じて変化する前記共振器の実効長を補正するための前記位相調整手段による制御に必要とされる第２の位相調整量と、の和以上であることを特徴とする。

本発明によれば、位相調整領域の位相調整可能量が、波長選択フィルタの透過ピーク波長の変更（チャネル切替）に起因する共振波長ずれを補正するために必要とされる位相調整量以上であるため、モードホップを起こすことなく光出力強度を制御することができる。

また、本発明の一態様では、前記利得制御手段は、前記所定値の設定変更に応じて、前記駆動電流を調整する。

この態様によれば、モードホップを起こすことなく、光出力強度を所望の強度に設定することができる。

また、本発明の一態様では、前記利得制御手段は、前記半導体光増幅器の経時劣化による前記レーザ光の光強度の低下を補償するよう、前記駆動電流を調整する。

この態様によれば、モードホップを起こすことなく、経時劣化による光出力強度の低下を補償することができる。

また、本発明の一態様では、前記位相調整領域の位相調整可能量は、前記第１の位相調整量と前記第２の位相調整量の和に、前記レーザ光のスペクトル線幅を所定幅だけ拡大するための前記位相調整手段による前記位相調整信号の振動に必要とされる第３の位相調整量をさらに加えた量以上である。

この態様によれば、モードホップを起こすことなく、レーザ光のスペクトル線幅を所定幅だけ拡大することができる。

また、本発明の一態様では、前記半導体光増幅器は、ＩｎＰで構成され、前記位相調整領域の位相調整可能量は、５．５π以上である。

本発明によれば、位相調整領域の位相調整可能量が、波長選択フィルタの透過ピーク波長の変更（チャネル切替）に起因する共振波長ずれを補正するために必要とされる位相調整量以上であるため、モードホップを起こすことなく光出力強度を制御することができる。このため、駆動電流の大幅な変更を伴う光出力強度の設定変更や経時劣化による光出力強度の補償に対応する波長可変レーザ光源装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る外部共振器型の波長可変レーザ光源１００の構成を示すブロック図である。

同図に示すように、波長可変レーザ光源１００は、半導体光増幅器１１、共振器レンズ１２、第１の波長選択フィルタ１４ａ、第２の波長選択フィルタ１３、反射ミラー１５、光線１６、第１レンズ１７、ビームスプリッタ１８ａ，１８ｂ、第３の波長選択フィルタ１９、ホトダイオード２０ａ，２０ｂ、第２レンズ２１、光ファイバ２２、駆動部３０、および波長制御部３２を含んで構成される。

半導体光増幅器１１は、印加される駆動電流に応じて利得が変化する利得領域１１ａと、印加される位相調整信号に応じて屈折率が変化する位相調整領域１１ｂと、この２つの領域を半導体光増幅器１１の長手方向に貫通する光の導波路１１ｅと、を含むＩｎＰで構成で構成された半導体素子である。半導体光増幅器１１の端面１１ｃは高反射率コーティングされており、端面１１ｄは低反射となるよう形成されている。

利得領域１１ａは、半導体レーザと同様、誘導放出により光の増幅を行う。誘導放出による光の増幅率（利得）は、後述する駆動部３２から利得領域１１ａに印加される駆動電流に応じて変化する。

位相調整領域１１ｂは、後述する波長制御部１１ｂから印加される位相調整信号に応じて導波路１１ｅの屈折率が変化するという特性を有する。位相調整信号に応じて導波路１１ｅの屈折率が変化すると、導波路１１ｅを伝搬する光の位相が変化する。

半導体光増幅器１１の端面１１ｄ側には反射ミラー１５が配置されており、半導体光増幅器１１の端面１１ｃと反射ミラー１５の表面とにより、レーザ共振器１０が構成されている。レーザ共振器１０の共振波長（キャビティモード波長）は、レーザ共振器１０の実効長によって定まり、離散値となる（図３（ａ）参照）。なお、共振波長の平均の周期は、１００ｐｍ程度である。平均と記載したのは、波長選択フィルタの群遅延特性によって、周期に粗密が生じるからである。

レーザ共振器１０の光路上には、共振器レンズ１２、第１の波長選択フィルタ１４ａ、および第２の波長選択フィルタ１３が配置されている。半導体光増幅器１１の端面１１ｄから出射された光線１６は、共振器レンズ１２でコリメート光に変換され、第２の波長選択フィルタ１３、第１の波長選択フィルタ１４ａを透過して反射ミラー１５に達する。反射ミラー１５の表面で反射された光は、再度、波長選択フィルタ１４ａ，１３を透過し、共振器レンズ１２を経て半導体光増幅器１１に戻る。なお、第１の波長選択フィルタ１４ａと第２の波長選択フィルタ１３は、これらの表面で反射された光線が半導体光増幅器１１に戻って不要なレーザ共振器を形成しないよう、入射光線の光軸に対して傾けて配置される。

第２の波長選択フィルタ１３は、国際電気通信連合（International Telecommunication Union：ＩＴＵ）によって勧告されたＩＴＵグリッド波長を透過波長とする周期的な透過特性を有するフィルタである（図３（ｃ）参照）。第２の波長選択フィルタ１３の透過ピーク波長の周期は、約４００ｐｍまたは８００ｐｍである。

第１の波長選択フィルタ１４ａは、外部からの制御によって透過ピーク波長を変更することができる波長可変フィルタである（図３（ｂ）参照）。第１の波長選択フィルタの透過ピーク波長は、動作対象とする波長帯域内（たとえば、Ｃバンドと呼ばれる波長帯域では１５２８〜１５６８ｎｍ）に１つだけである。このため、第１の波長選択フィルタ１４ａの透過ピーク波長を変更することにより、第２の波長選択フィルタによって選択される複数のＩＴＵグリッド波長の中から１つのＩＴＵグリッド波長を選択する（チャネルを切り替える）ことができる。

なお、レーザ発振波長を所望のＩＴＵグリッド波長とするためには、共振波長（図３（ａ）参照）、第２の波長選択フィルタ１３の透過ピーク波長（図３（ｂ）参照）、および第１の波長選択フィルタ１４ａの透過ピーク波長のすべてが、所望のＩＴＵグリッド波長と完全に一致するまたは許容誤差内に収まる状態にしなければならない。

半導体光増幅器１１の端面１１ｃ側には、第１レンズ１７、ビームスプリッタ１８ａ，１８ｂ、第２レンズ２１、光ファイバ２２が配置されている。半導体光増幅器１１の端面１１ｃから出射された光線２３は、第１レンズ１７によってコリメート光線に変換される。このコリメート光線は、ビームスプリッタ１８ａ，１８ｂによってその一部が分岐され、第２レンズ２１で収束されて光ファイバ２２に入射結合する。

ビームスプリッタ１８ａで分岐された光線は、第３の波長選択フィルタ１９を透過してホトダイオード２０ａに入射する。ホトダイオード２０ａは、入射した光線をその光強度に応じた光電流（電気信号）に変換する。

ビームスプリッタ１８ｂで分岐された光線は、ホトダイオード２０ｂに入射する。ホトダイオード２０ｂは、入射した光線をその光強度に応じた光電流に変換する。ホトダイオード２０ｂで生成される光電流の大きさは、光ファイバ２２に入射するレーザ光の光強度に比例する。すなわち、ホトダイオード２０ｂで生成される光電流は、波長可変レーザ光源１０ａから出力されるレーザ光の光強度のモニタ信号として利用できる。

第３の波長選択フィルタ１９は、その透過ピーク波長がＩＴＵグリッド波長の間隔と同期し、かつ透過ピーク波長がＩＴＵグリッド波長からずれるように設定されたフィルタである。このため、第３の波長選択フィルタ１９を透過した光線を受光するホトダイオード２０ａで生成される光電流と、第３の波長選択フィルタ１９を透過しない光線を受光するホトダイオード２０ｂで生成される光電流と、を比較することによって、レーザ光の波長ずれを検出することができる。なお、ビームスプリッタ１８ａ，１８ｂと、第３の波長選択フィルタ１９と、ホトダイオード２０ａ，２０ｂと、で構成される機能ユニットは、波長ロッカと呼ばれ、波長可変レーザ光源に一般的に用いられるユニットである。

駆動部３０は、波長可変レーザ光源１００から出力されるレーザ光の光強度が所定値となるよう、ホトダイオード２０ｂで生成される光電流（モニタ信号）の大きさに基づいて、利得領域１１ａに印加される駆動電流を調整する。

波長制御部３２は、波長可変レーザ光源１００から出力されるレーザ光の光強度が最大となるよう、ホトダイオード２０ｂで生成される光電流（モニタ信号）の大きさに基づいて、位相調整領域１１ｂに印加される位相調整信号を調整する。波長制御部３２による位相調整は、ピークサーチと呼ばれる制御の１つである。

上記のとおり、第１の波長選択フィルタ１４ａの透過率特性と第２の波長選択フィルタ１３の透過率特性とを重ね合わせた透過率特性における透過ピーク波長に近い共振波長（キャビティモード波長）が、波長可変レーザ光源１００の発振波長となる。したがって、第１の波長選択フィルタ１４ａと第２の波長選択フィルタ１３とを組み合わせたフィルタの透過ピーク波長が所望のＩＴＵグリッド波長に合致するように設定されていれば、発振波長の所望ＩＴＵグリッド波長からのずれは、波長可変レーザ光源１００から出力されるレーザ光強度の低下となって現れる。また、発振波長がＩＴＵグリッド波長からずれると、２以上の発振波長が併存するマルチモードとなったり、モードホップが生じたりする場合がある。

このような現象を避けるため、波長制御部３２は、波長可変レーザ光源１００から出力されるレーザ光の光強度が最大となるよう位相調整領域１１ｂに印加される位相調整信号を調整することによって、共振波長（キャビティモード波長）を所望のＩＴＵグリッド波長に合致させるようにしている。

波長可変レーザ光源１００で生じる共振波長ずれには、以下に示す少なくとも５つの要因が考えられる。

第１の要因は、波長選択フィルタ（ここでは第１の波長選択フィルタ１４ａ）の透過ピーク波長の変更、すなわちチャネル切替である。チャネル切替を行うと最大で１波長周期の共振波長ずれが生じる。このため、モードホップを起こすことなく、チャネル切替に起因する共振波長ずれを補正するためには、位相調整領域１１ｂに最低２π程度の位相調整量が必要となる。

第２の要因は、波長可変レーザ光源１００の光出力強度の設定変更である。これには、利得領域１１ａに印加される駆動電流の調整が必要となるため、半導体光増幅器１１の発熱量（消費電力）が変化し、それに伴って半導体光増幅器１１の屈折率が変化し、結果的にレーザ共振器１０の実効長が変化するからである。

発明者らの見積もりによれば、モードホップを起こすことなく、波長可変レーザ光源１００の光出力強度の設定変更に起因する共振波長ずれを補正するためには、前記の位相調整量の最低２πでは不足で、位相調整領域１１ｂに２．６π〜３π程度の位相調整量が必要となる。

第３の要因は、半導体光増幅器１１の経時劣化による光出力強度の補償である。これにも、第３の要因と同様、利得領域１１ａに印加される駆動電流の調整が必要となるため、半導体光増幅器１１の発熱量（消費電力）の変化に伴って、レーザ共振器１０の実効長が変化するからである。

発明者らの見積もりによれば、モードホップを起こすことなく、半導体光増幅器１１の経時劣化による光出力強度の補償に起因する共振波長ずれを補正するためには、位相調整領域１１ｂにさらに２π程度の位相調整量が必要となる。たとえば、初期状態より駆動電流が２０％増加した場合を半導体光増幅器１１の寿命と設定すると、駆動電流２０％未満の増加に対して位相調整を行う必要がある。初期の駆動電流を３００ｍＡとすると、駆動電流が３６０ｍＡ（初期駆動電流３００ｍＡの１２０％）になるまでに、６０ｍＡの駆動電流の増加に対応する約２πの位相調整が必要となる。

第４の要因は、誘導ブリルアン散乱（Stimulated Brillouin Scattering：ＳＢＳ）対策として行われるレーザ光の周波数変調（Frequency Modulation：ＦＭ）である。光ファイバ２２に数ｄＢｍ以上の狭スペクトルの光線を入射すると、ＳＢＳと呼ばれる現象によって、その大部分が光ファイバ２２の入射端に戻され、光ファイバ２２で伝送されるレーザ光の光強度が低下してしまう。特に、外部共振器型の波長可変レーザ光源１００では、共振器長が長いため出力される光のスペクトル線幅が狭く、ＳＢＳの影響を受けやすい。このＳＢＳを抑制するためにはレーザ光のスペクトル線幅を所定幅だけ拡大すればよく、このために行われるのがレーザ光の発振波長を短周期で振動させる周波数変調である。

ＳＢＳ対策として行われる周波数変調による波長の偏移は最大で±５ｐｍ程度、変調信号の周波数は数１０ｋ〜１００ｋＨｚ程度である。キャビティモードの波長周期、すなわち位相量２πに相当する波長シフトの大きさは、レーザ共振器１０の構成や使用している光学部品の特性によって異なるが、おおよそ３０〜４０ｐｍである。キャビティモードの周期を３０ｐｍとすると、モードホップを起こすことなく、周波数変調を行うためには、位相調整領域１１ｂに０．６７πの位相調整量が必要となる。

第５の要因は、波長可変レーザ光源１００を構成する光学部品の組み立て時以降の位置ずれによる共振器長の変化である。光学部品の位置ずれによる共振器長の変化の大きさを定量的に求めることは困難であるが、光学部品の位置ずれによる共振器の損失と共振器長の変化とが関連付けられる場合があるので、このケースについて検討した。

レーザ共振器１０の光軸に対して垂直となるように配置される反射ミラー１５は、反射ミラー１５を固定する接合材の変形や波長可変レーザ光源１００の外部装置への取り付けにより印加される外力などによって、その傾きが徐々に変化する場合がある。反射ミラー１５が傾くと、レーザ共振器１０の損失が増えるとともに、共振器長も変化する。発明者らの机上計算によれば、この角度ずれが約０．０１度になると、共振器光学系での損失が１ｄＢ増加する。反射ミラー１５の接合部と光線の反射位置の中心まで１ｍｍの距離があるとすると、０．０１度の傾き変化は、共振器長で０．１７μｍの変化に対応し、これを位相の変化に換算すると０．２２πとなる。すなわち、レーザ共振器１０での損失１ｄＢを許容値とすると、位相調整領域１１ｂに０．２２π程度の位相調整量が必要となる。

上記第１〜第５の要因に起因する共振波長ずれを補正するために必要とされる位相調整量を合算すると、約５．５πとなる。この値は種々の仮定を設けて見積もられた位相調整量を単純加算したものであり、上述の内容を前提とした場合に必要となる位相調整領域１１ｂの位相調整可能量である。レーザ光源の構成、動作条件、用いる部品の特性などが異なる場合には、必要とされる位相調整領域１１ｂの位相調整可能量も異なる値となることは言うまでもない。

本実施形態では、位相調整領域１１ｂの位相調整可能量が、波長選択フィルタの透過ピーク波長の変更（第１の要因）に起因する共振波長ずれを補正するために必要とされる位相調整量と、波長可変レーザ光源１００の光出力強度の設定変更（第２の要因）に起因する共振波長ずれを補正するために必要とされる位相調整量と、半導体光増幅器１１の経時劣化による光出力強度の補償（第３の要因）に起因する共振波長ずれを補正するために必要とされる位相調整量と、ＳＢＳ対策として行われるレーザ光の周波数変調（第４の要因）で必要とされる位相調整量と、波長可変レーザ光源１００を構成する光学部品の位置ずれ（第５の要因）に起因する共振波長ずれを補正するために必要とされる位相調整量と、の和（たとえば５．５π）以上となるよう、半導体光増幅器１１が形成されている。

このため、波長可変レーザ光源１００では、モードホップを起こすことなく、光出力強度を所望の強度に設定したり、経時劣化または外部環境の変化による光出力強度の低下を補償したり、ＳＢＳ対策のためレーザ光に周波数変調を施したりすることができる。

なお、位相調整領域１１ｂの位相調整可能量は、半導体光増幅器１１を構成する半導体材料の物性および位相調整領域１１ｂの物理的長さと構造に依存する。たとえば、ＩｎＰで構成される半導体光増幅器１１において、位相調整領域１１ｂの位相調整可能量を５．５π以上とするためには、位相調整領域１１ｂの長さを０．５ｍｍ以上にすればよい。このため、上記「位相調整領域１１ｂの位相調整可能量」は「位相調整領域１１ｂの長さ」と、「位相調整量」は「位相調整量に対応する長さ」と、それぞれ読み替えてもよい。

次に位相調整領域の長さに関して説明するが、長さは位相調整領域の構造などによって変わるので、絶対的な条件ではない。

屈折率の変化量をΔｎとすると、長さＬの位相調整領域における片道分の位相変化量ΔΦは、下式で算出される。

ここで、Γは光の閉じ込め係数である。非特許文献２において、屈折率の変化量が０．０２ないし０．０４という値が示されている。閉じ込め係数を０．１、屈折率の変化量を０．０４、ΔΦ=２．７５π(片道分)として必要とするＬを算出すると、Ｌ＝５３３μｍとなる。この値は上記条件の下での計算値であり、絶対的な値ではない。位相調整領域の構造や不純物濃度が異なれば、閉じ込め係数Γや屈折率変化量が違ってくるので、上記の値は参考値であり、本発明の意図するところは、位相変化量にある。

以上説明した波長可変レーザ光源１００によれば、位相調整領域１１ｂの位相調整可能量が、波長選択フィルタの透過ピーク波長の変更（第１の要因）に起因する共振波長ずれを補正するために必要とされる位相調整量以上であるため、モードホップを起こすことなく光出力強度を制御することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、利得領域と位相調整領域とを有する半導体光増幅器を含む外部共振器型の波長可変レーザ光源全般に広く適用可能である。

たとえば、波長可変レーザ光源１００を構成する第１の波長選択フィルタ１４ａおよび反射ミラー１５に代えて、その両機能を備える反射型の波長選択フィルタを用いてもよい（図２に示す波長可変レーザ光源１１０の第１の波長選択フィルタ１４ｂ参照）。こうすれば、反射ミラー１５が不要となる。

また、上記波長可変レーザ光源１００では、第１〜第５の要因のいずれに起因する共振波長ずれの補正にも対応できるよう位相調整領域が形成されているが、第２〜第５の要因に起因する共振波長ずれについてはそのいずれかに対応できるよう位相調整領域を形成してもよい。

本発明の実施形態に係る外部共振器型の波長可変レーザ光源のブロック図である。本発明の他の実施形態に係る外部共振器型の波長可変レーザ光源のブロック図である。発振波長を決定する要素（共振波長、波長可変フィルタ、ＩＴＵグリッドフィルタ）の波長特性を示す図である。外部共振器型の波長可変レーザ光源における利得領域電流と光出力強度との関係を示す図である。

符号の説明

１１半導体光増幅器、１１ａ利得領域、１１ｂ位相調整領域、１１ｃ，１１ｄ端面、１１ｅ導波路、１２共振器レンズ、１３第２の波長選択フィルタ、１４第１の波長選択フィルタ、１５反射ミラー、１６，２３光線、１７第１レンズ、１８ビームスプリッタ、１９第３の波長選択フィルタ、２０ホトダイオード、２１第２レンズ、２２光ファイバ、３０駆動部、３２波長制御部、１００，１１０波長可変レーザ光源。

Claims

印加される駆動電流に応じて利得が変化する利得領域と、印加される位相調整信号に応じて屈折率が変化する位相調整領域と、を有する半導体光増幅器と、
前記半導体光増幅器の一端面から出力される光を反射する反射面と、
前記半導体光増幅器の他端面と前記反射面とで構成される共振器の光路上に配置された、透過波長帯域が可変の波長選択フィルタと、
を含み、前記共振器の実効長に応じた波長のレーザ光を前記共振器から出力する外部共振器型の波長可変レーザ光源装置であって、
前記レーザ光の光強度が最大となるよう、前記位相調整領域に印加される位相調整信号を調整する位相調整手段と、
前記レーザ光の光強度が所定値となるよう、前記利得領域に印加される駆動電流を調整する利得制御手段と、
をさらに含み、
前記位相調整領域の位相調整可能量は、
前記波長選択フィルタの透過波長帯域の変更に応じて変化する前記レーザ光の光強度を最大化するための前記位相調整手段による制御に必要とされる第１の位相調整量と、
前記利得制御手段による前記駆動電流の調整に応じて変化する前記共振器の実効長を補正するための前記位相調整手段による制御に必要とされる第２の位相調整量と、
の和以上であり、
前記位相調整可能量は５．５π以上である、
ことを特徴とする波長可変レーザ光源装置。
請求項１に記載の波長可変レーザ光源装置において、
前記利得制御手段は、前記所定値の設定変更に応じて、前記駆動電流を調整する、
ことを特徴とする波長可変レーザ光源装置。
請求項１または２に記載の波長可変レーザ光源装置において、
前記利得制御手段は、前記半導体光増幅器の経時劣化による前記レーザ光の光強度の低下を補償するよう、前記駆動電流を調整する、
ことを特徴とする波長可変レーザ光源装置。
請求項１から３のいずれかに記載の波長可変レーザ光源装置において、
前記位相調整領域の位相調整可能量は、
前記第１の位相調整量と前記第２の位相調整量の和に、前記レーザ光のスペクトル線幅を所定幅だけ拡大するための前記位相調整手段による前記位相調整信号の振動に必要とされる第３の位相調整量をさらに加えた量以上である、
ことを特徴とする波長可変レーザ光源装置。
請求項１に記載の波長可変レーザ光源装置において、
前記半導体光増幅器は、ＩｎＰで構成され、
前記位相調整領域の長さは、０．５ｍｍ以上である、
ことを特徴とする波長可変レーザ光源装置。