JP5457873B2 - 波長可変レーザの制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、波長可変レーザの制御方法に関するものである。
一般に、波長可変レーザは、共振器の波長特性を変化させることで、所望の発振波長を得る構成を有している。共振器の波長特性を変化させる方法としては、共振器を構成するミラーに波長特性を持たせる方法が一般的である。このミラーの波長特性は、共振器の共振条件が所望の発振波長にフィットするように制御される。また、ある種の波長可変レーザでは、複数のリング共振器を備え、それらの共振条件を制御することで、発振条件を制御するものも存在する。波長可変レーザは、例えば、特許文献１に開示されている。
特開２００７−４８９８８号公報
波長可変レーザでは、所望の発振波長を得るために、各部に所定の設定値が投入される。例えば、共振器に利得を与えるための利得電極と、ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）領域の波長特性を制御するための各ヒータと、ＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）領域の波長特性の制御およびレーザ発振した状態における発振波長の制御を行うための温度制御装置とに、それぞれ、所定の設定値が投入される。
ＷＤＭ通信技術に使用される波長可変レーザは、狭い帯域に多数の波長チャネルが設定されるため、各波長チャネル間は非常に狭く定義されている。例えば、Ｃバンドでは、８９チャネルが１５２８．７７３ｎｍ〜１５６３．８６３ｎｍの波長帯域に定義され、各チャネル間の周波数差は５０ＧＨｚ（波長差は約０．４ｎｍ）である。
このように波長チャネルは非常に狭い波長間隔で定義されるにもかかわらず、前述したように、波長可変レーザは制御要素を多数備えており、結果的に、各制御要素の制御値は非常に狭い制御幅しか許容されない。
本発明は、制御性良く発振波長を実現することの可能な波長可変レーザの制御方法を提供することを目的とする。
本発明に係る波長可変レーザの制御方法は、利得部と、波長特性に周期的なピークを有する第１波長選択手段と、発振波長の可変帯域より狭い帯域に制限された波長範囲において前記第１波長選択手段とは異なる周期で波長特性にピークを有し、ヒータによる屈折率変化によってピーク波長がシフトする第２波長選択手段と、を備え、前記第１波長選択手段および前記第２波長選択手段の波長特性のピークの重ね合わせによって選択される発振波長が、前記第２波長選択手段の温度が一方向に変化するときに、ある一定の温度範囲において同じ発振波長であるテラスを複数備える波長可変レーザの制御方法であって、発振波長を第１波長から第２波長へ変更する過程において前記第２波長選択手段の設定値を制御する場合において、第１波長を実現するための第１設定値を、第２波長を実現するための第２設定値へ変更する場合における前記第２波長選択手段の制御方向を確認する第１ステップと、第１ステップによって得られた制御方向があらかじめ定められた制御方向とは逆の場合には、第２設定値よりも当該逆の方向に大きい値を準備設定値として、前記第２波長選択手段に設定する第２ステップと、第２ステップによって設定された準備設定値を第２設定値へ変更する第３ステップと、を有することを特徴とするものである。本発明に係る波長可変レーザの制御方法によれば、制御性良く発振波長を実現することができる。
本発明に係る他の波長可変レーザの制御方法は、利得部と、波長特性に周期的なピークを有する第１波長選択手段と、発振波長の可変帯域より狭い帯域に制限された波長範囲において前記第１波長選択手段とは異なる周期で波長特性にピークを有し、ヒータによる屈折率変化によってピーク波長がシフトする第２波長選択手段と、を備え、前記第１波長選択手段および前記第２波長選択手段の波長特性のピークの重ね合わせによって選択される発振波長が、前記第２波長選択手段の温度が一方向に変化するときに、ある一定の温度範囲において同じ発振波長であるテラスを複数備える波長可変レーザの制御方法であって、発振波長を第１波長から第２波長へ変更する過程において前記第２波長選択手段の設定値を制御する場合において、前記第２波長選択手段に設定されている第１波長を実現するための第１設定値を、第２波長を実現するための第２設定値へ変更する場合における前記第２波長選択手段の制御方向が何れであっても、あらかじめ定められた制御方向の起点となる初期設定値に変更する第１ステップと、第１ステップにおいて前記第２波長選択手段に設定された初期設定値を、第２波長を実現するための第２設定値へ変更する第２ステップと、を有することを特徴とするものである。本発明に係る他の波長可変レーザの制御方法によれば、制御性良く発振波長を実現することができる。なお、初期設定値は、波長選択部への制御入力を行わない値とすることができる。
前記第１波長選択手段および前記第２波長選択手段の少なくともいずれかは、所定の間欠間隔でコルゲーションが設けられた導波層を備え、間欠間隔のうち少なくとも２つが異なっていてもよい。前記第１波長選択手段および前記第２波長選択手段の少なくともいずれかは、所定の間欠間隔でコルゲーションが設けられた活性層を備え、間欠間隔は実質的に同一であってもよい。
本発明に係る波長可変レーザの制御方法によれば、制御性良く発振波長を実現することができる。
波長可変レーザの一例を説明するための図である。 ヒータの温度条件と発振波長との関係について説明する図である。 第１の実施形態を説明するための制御フローチャートである。 図３における制御フローを実施する場合における波長選択部の設定値を説明する図である。 （ａ）は第２の実施形態を説明するための制御フローチャートであり、（ｂ）は（ａ）の制御フローを実施する場合における波長選択部の設定値を説明する図である。 （ａ）は第３の実施形態を説明するための制御フローチャートであり、（ｂ）は（ａ）の制御フローを実施する場合における波長選択部の設定値を説明する図である。 （ａ）は第４の実施形態を説明するための制御フローチャートであり、（ｂ）は（ａ）の制御フローを実施する場合における波長選択部の設定値を説明する図である。
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１は、波長可変レーザ１００、および、それを備えるレーザ装置２００の一例を説明するための図である。波長可変レーザ１００は、半導体基板１上に設けられたＳＧ−ＤＦＢ（Ｓａｍｐｌｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）領域１０とＣＳＧ−ＤＢＲ（Ｃｈｉｒｐｅｄ Ｓａｍｐｌｅｄ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）領域２０とが光学的に結合された構成を有している。波長可変レーザ１００は、温度制御装置５０上に設けられている。温度制御装置５０としては、ペルチェ素子を利用したものが採用される。
ここで、ＳＧ−ＤＦＢ領域１０は、コルゲーション１１が間欠的に設けられた構造を有し、利得電極４０から活性層１２へ注入される電流により、利得が付与される領域である。ＳＧ−ＤＦＢ領域１０は、コルゲーション１１が間欠的に設けられることにより、活性層１２において利得ピークが得られる波長が跳び跳びに生じる波長特性を持つ。なお、ＳＧ−ＤＦＢ領域１０においては、コルゲーション１１の間欠間隔は、実質的に同一である。
また、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２０は、コルゲーション２１がＳＧ−ＤＦＢ領域１０とは異なる間隔で間欠的に設けられ、かつ、その間欠間隔自体も一部で異なるように設けられている。すなわち、複数の間欠間隔のうち、少なくとも２つが異なっている。このように構成されたＣＳＧ−ＤＢＲ領域２０の光導波層２２は、ＳＧ−ＤＢＲ領域とは異なる波長間隔で、跳び跳びの反射ピークが生じる波長特性をもつ。また、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２０では、反射ピークの強度がピーク同士で異なる。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２０上には、光導波層２２の長さ方向に沿ってヒータ３０ａ〜３０ｃが設けられている。このヒータ３０ａ〜３０ｃの温度制御により、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２０の波長特性を制御することができる。
この波長可変レーザ１００を制御するためには、コントローラ６０が使用される。コントローラ６０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、入出力インタフェース等を備え、利得電極４０、ヒータ３０ａ〜３０ｃ、および、温度制御装置５０のそれぞれに所定の設定値を供給する制御を行うものである。なお、これらの設定値は、電流、電圧等の電気信号により与えられる。
利得電極４０には、所定のレーザ発振を行うための利得を共振器内に生じさせるための制御がなされた駆動電流が供給される。ヒータ３０ａ〜３０ｃには、所定の発振波長を得るための各ヒータの温度条件を実現する制御が行われる。各ヒータの温度条件は、目的の発振波長毎にメモリ７０に格納されており、コントローラ６０は目的とする波長情報に基づき、メモリ７０にアクセスして、必要な情報を取得する。温度制御装置５０は、間欠的に設けられたコルゲーション１１および活性層１２に対して温度制御を行い、ＳＧ−ＤＦＢ領域１０の屈折率を制御する。
また、コントローラ６０は、ビームスプリッタ８０および波長検知部９０を経て取得された、波長可変レーザ１００からの出力波長情報に基づき、温度制御装置５０による温度制御を行う。温度制御装置５０の温度制御により、発振波長が制御される。
図１における波長可変レーザ１００では、ＳＧ−ＤＦＢ領域１０の波長特性の制御については、温度制御装置５０の温度制御による活性層１２の屈折率変化が利用される。また、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２０の波長特性の制御については、ヒータ３０ａ〜３０ｃおよび温度制御装置５０の制御による光導波層２２の屈折率変化が利用される。
以上の構成を採用することで、ＳＧ−ＤＦＢ領域１０の利得ピークとＣＳＧ−ＤＢＲ領域２０の反射ピークとの重ね合わせを制御し、所望の発振波長が選択できるようになっている。
図２（ａ）は、波長可変レーザ１００のＣＳＧ−ＤＢＲ領域２０に設けられているヒータ３０ａ〜３０ｃのそれぞれの温度差を一定に保った状態で、ヒータ３０ａ〜３０ｃの温度を変化させた場合における、発振波長の相関を示す図である。ヒータ３０ａ〜３０ｃの温度を変化させることは、波長可変レーザ１００の発振波長を選択する動作に相当する。
図２（ａ）に示すように、発振波長はヒータ３０ａ〜３０ｃの温度変化に対して跳び跳びに変化する。これは、ＳＧ−ＤＦＢ領域１０およびＣＳＧ−ＤＢＲ領域２０のそれぞれが有する跳び跳びの波長ピークを持った波長特性の組み合わせによって生じる特性である。ここで、ヒータ３０ａ〜３０ｃの温度変化に対して実質的に発振波長が変わらない領域を、以下ではテラスという。
また、図２（ａ）に示すように、各波長におけるテラスは、隣接するテラス同士の一部がオーバーラップしていることが分かる。すなわち、特定の温度条件において、２つの波長が選択され得る。このことは、ある波長で発振すると、隣接する波長へと発振波長を変化させるためには、他の発振条件とオーバーラップしない領域にまでヒータ温度を大きく変化させなければならないことを意味している。このようなオーバーラップは、一旦レーザ発振が成立すると、その発振条件にキャリアが誘導されるため、隣接する発振波長に発振条件が変化しづらいために生じるものであり、他の波長可変レーザにおいても同様に生じるものである。
このオーバーラップは、各発振波長を実現するためのヒータ温度の設定の難しさにつながる。前記したように、ヒータ３０ａ〜３０ｃの温度は、各波長チャネルに相当する発振波長毎にチューニングされて決定される。ここで、図２（ａ）に示すように、隣接する発振波長のヒータ温度が、条件ａおよび条件ｂで決定された場合を考える。なお、条件ａは、波長αと発振波長βとのオーバーラップ部分の温度条件であり、条件ｂは、波長βにおいて他の発振波長とオーバーラップしない温度条件である。
例えば、条件ａでヒータ電力が投入されて、波長αで発振がなされている状態で、発振波長を波長βへ変更するためには、条件ｂのヒータ電力を投入すればよい。しかしながら、条件ｂでヒータ電力を投入して、波長βでの発振を実現している状態で、条件ａのヒータ電力を投入しても、発振波長は波長βのままであり、波長αに変化させることはできない。これは、発振条件が、上記オーバーラップを生じているからである。このため、波長αでの発振を実現するには、条件ａ’でヒータ電力を投入する必要がある。条件ａ’は、発振波長αにおいて他の発振波長とオーバーラップしない温度条件である。したがって、条件ａ’は、条件ａよりも高温側の温度条件である。以上から理解できるように、発振波長を隣接する発振波長に変更する際に、各テラスがオーバーラップしない領域に、ヒータ温度の条件を設定する必要がある。
各テラスのオーバーラップは、波長可変レーザ１００が実現するべき、発振波長間隔、すなわち波長チャネル間隔と相関している。発振波長間隔が狭い場合には、オーバーラップ幅が大きくなってしまう。このため、発振波長を隣接する発振波長に変更する条件、すなわちテラスがオーバーラップしない条件は、発振波長間隔が狭くなることにより、益々狭くなってしまう。
一方で、本発明者らは、ヒータ温度の変化方向の違いによって生じるテラスの違いについて考察した。図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるヒータ温度の変化方向によって生じるテラスの違いを説明する図である。図２（ｂ）において、「○」印はヒータ３０ａ〜３０ｃの温度を低温側から高温側に一方向に変化させた場合における、発振波長の変化を示している。また、図２（ｂ）において、「△」印はヒータ３０ａ〜３０ｃの温度を高温側から低温側へ一方向に変化させた場合における、発振波長の変化を示している。
図２（ｂ）に示すように、温度変化の方向を昇温側あるいは降温側のいずれか一方に固定して検討すると、発振波長を隣接する発振波長に変更するためのヒータ温度にオーバーラップが生じないことが分かる。このため、発振波長を隣接する発振波長に変更するためのテラスの幅を大きくとらえることができる。以上の知見をもとに、本実施形態の詳細について説明する。
図３は、第１の実施形態を説明するための制御フローチャートである。また、図４は、図３における制御フローを実施する場合における波長選択部の設定値を説明する図である。本実施形態は、波長可変レーザ１００の発振波長を第１波長から第２波長へ変更する場合において、本発明の知見を採用するものである。
まず、コントローラ６０は、第１波長を実現するための設定値を波長可変レーザ１００に対して設定する。波長可変レーザ１００では、利得電極４０、ヒータ３０ａ〜３０ｃ、および温度制御装置５０に対して、第１波長を実現するための設定値が設定される。この設定値は、メモリ７０から取得されるものである。なお、各発振波長を実現するためのヒータ３０ａ〜３０ｃの温度設定値は、例えば、各テラスがオーバーラップしない温度条件内で設定されている。
これら設定値が設定されることで、波長可変レーザ１００はレーザ発振を行う。このレーザ発振によって得られる発振波長は、ＳＧ−ＤＦＢ領域１０およびＣＳＧ−ＤＢＲ領域２０のそれぞれの波長特性の重ね合わせによって生じる波長である。ただし、その重ね合わせが許容する波長には幅がある。波長可変レーザ１００は、その幅の中のいずれかの波長で発振していることになる。
ここで、コントローラ６０は、ビームスプリッタ８０および波長検知部９０を介して取得された波長情報と目標波長との差を演算する。演算された波長差情報は、温度制御装置５０の制御に利用される。温度制御装置５０は、その温度変化に応じて共振器の屈折率を変化させることができるので、その特質を利用して、発振波長を目標波長に近づける動作を行う。この動作は、ＡＦＣ（Ａｕｔｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれる。
以上の制御により、波長可変レーザ１００が第１波長で発振している状態を図３のステップＳ１とする。ステップＳ１では、第１波長を実現するために、ヒータ３０ａ〜３０ｃには所定の値が設定されており、その状態を図４の制御点ａとする。
次に、図３のステップＳ２において、図示しない命令系統から、発振波長を第２波長へ変更する命令がなされる。次に、図３のステップＳ３において、第１波長から第２波長への変化方向が確認される。たとえば、第２波長が図４の波長Ｂであった場合には、ヒータ３０ａ〜３０ｃの温度は、それぞれ点ｂの温度まで上昇させることになる。これを変化方向「プラス」とする。逆に、第２波長が図４の波長Ｃであった場合には、ヒータ３０ａ〜３０ｃの温度は、それぞれ点ｃの温度まで下降させることになる。これを変化方向「マイナス」とする。
次に、ステップＳ４において、ステップＳ３で確認された変化方向が、あらかじめ定められた設定方向と一致するか否かが判定される。前述したように、温度の変化方向を一方向にすると、波長特性のオーバーラップが無くなる。そこで、本実施形態においては、あらかじめ、温度の変化方向を上昇あるいは下降のいずれかに定めておく。本実施形態では、温度の変化方向を上昇方向（変化方向「プラス」）として定めておく。
ステップＳ４において、ステップＳ３で判定された変化方向が、変化方向プラスであった場合には、あらかじめ定められた変化方向と同じであるため、ステップＳ６にジャンプする。ステップＳ６においては、第２波長を実現するための設定値として、図４の点ｂで示される温度にまで、ヒータ３０ａ〜３０ｃの温度を上昇させる制御が行われる。以上の制御により、第２波長（波長Ｂ）によるレーザ発振が実現できる。
次に、ステップＳ４において、ステップＳ３で判定された変化方向が、変化方向「マイナス」であった場合について説明する。ステップＳ３で判定された変化方向が、変化方向「マイナス」である場合、ステップＳ５が実施される。ステップＳ５においては、目的とする第２波長（波長Ｃ）を実現するための設定値よりもあらかじめ定められた変化方向とは反対の方向に大きい値が、準備設定値として、ヒータ３０ａ〜３０ｃに設定される。すなわち図４に示すように、第２波長が波長Ｃであった場合、波長Ｃを実現するための設定値（温度ｃ）よりも、あらかじめ定められた変化方向、すなわち変化方向「プラス」とは反対の方向（変化方向「マイナス」）の設定値（温度ｃ’）を設定する。なお、図４では、温度ｃ’は波長Ｃのテラスと波長Ｄのテラスがオーバーラップしている部分であるので、何れの波長で発振するかは不定である。
次に、ステップＳ６が実行される。ステップＳ６では、第２波長を得るための設定値を付与する動作が行われる。ここでは、点ｃの温度を実現するための制御がなされる。このとき、点ｃ’からみて、温度の制御方向は上昇方向（変化方向「プラス」）であり、あらかじめ定められた変化方向と一致した制御がなされて、最終的に点ｃの状態が実現されることになる。図４に示すように、点ｃは波長Ａのテラスと波長Ｃのテラスがオーバーラップした領域であるが、上記説明した制御によれば、波長Ｃでの発振をより確実に実現することができる。
なお、ステップＳ５において一旦設定される点ｃ’については、目標である点ｃよりも小さい方向、すなわち、あらかじめ定められた変化方向とは反対の方向の値を採ることができる。ただし、図４に示すように、オーバーラップ幅が大きい場合には、図４において「ｚ」で示される範囲を超える値で点ｃ’を決定する必要がある。図４において「ｚ」で示される範囲は、第２波長である波長Ｃに隣接する波長のテラス（波長Ａのテラス）とのオーバーラップが生じている領域である。
また、本実施形態における点ｃ’は、第２波長である波長Ｃに隣接する波長Ｄのテラスとオーバーラップしているが、その後、ステップＳ６において点ｃへ制御されるため、点ｃ’を設定した時点で、波長Ｄの発振が生じたとしても、問題はない。これは、点ｃ’をさらに低い値にした場合も同様であり、例えば、ヒータ３０ａ〜３０ｃへの駆動電流をゼロにしてから、点ｃに向けて温度上昇することでも、同様の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、所望の発振波長を簡易な制御により選択することができる。したがって、制御性良く発振波長を実現することができる。
本実施形態は、以下に示す種々の適用変更が可能である。本実施形態では変化方向を温度上昇方向としたが、反対に、変化方向を温度下降方向に定めた場合には、前述とは逆の方向の制御を行うことで、同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、波長選択部としてヒータ３０ａ〜３０ｃを利用する波長可変レーザの例を説明したが、ヒータの代わりに電流注入によって屈折率を変化させる方法を採用する波長可変レーザにおいても、適用することが可能である。
本実施形態は、波長特性にテラスを有する波長可変レーザにおいて不可避的に生じ得る、前記テラスのオーバーラップの問題を解消するものである。波長特性にテラスが生じるのは、跳び跳びの波長特性を有する波長制御部を複数、共振器に備える波長可変レーザであるので、この条件を満たす場合は、本実施形態と同様の制御を適用することができる。
例えば、波長選択部として、コルゲーションが間欠的に設けられた２つのＳＧ−ＤＢＲミラーに挟まれた共振器を有する波長可変レーザ、リング共振器の組み合わせによって所定の発振波長を得る波長可変レーザ等においても、本実施形態を適用することができる。以上の適用変更は、以下に説明する第２〜第４の実施形態においても同様である。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図５（ａ）は、第２の実施形態を説明するための制御フローチャートである。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）における制御フローを実施する場合における波長選択部の設定値を説明する図である。第１の実施形態では、図３のステップＳ３，４において、第２波長を実現するための波長選択部の設定値の変化方向の判定と、その変化方向に応じた制御動作の切換えを行っていた。本実施形態では、この判定を行わず、波長を変更する場合には、必ず初期設定値に設定値を変化させるものである。以下、本実施形態の動作を説明する。
先ず、波長可変レーザ１００は、図５（ａ）のステップＳ１１において、第１波長で発振しているとする。この状態では、ヒータ３０ａ〜３０ｃは図５（ｂ）の点ａの状態で制御されているものとする。次に、ステップＳ１２に示すように、第２波長への発振波長の変更命令がもたらされると、ステップＳ１３において、波長選択部に初期設定値が設定される。本実施形態においても、あらかじめ定められた変化方向が存在しており、本実施形態では温度上昇方向（変化方向「プラス」）をあらかじめ定められた変化方向としている。
初期設定値は、あらかじめ定められた制御方向の起点となる初期設定値のことであり、波長可変レーザ１００において使用可能なテラスのうち、あらかじめ定められた変化方向とは反対方向の端に位置するテラスあるいはそれよりも当該反対方向に大きな値に設定することが可能である。あらかじめ定められた変化方向が温度上昇方向であった場合には、ヒータ３０ａ〜３０ｃへの投入電力をゼロにする制御を行ってもよい。本実施形態では、初期設定値を投入電力ゼロとしているため、ステップＳ１３の制御により、ヒータ３０ａ〜３０ｃの状態は、図５（ｂ）の点ｃ’に設定される。
次に、ステップＳ１４において、第２波長を実現するための値をヒータ３０ａ〜３０ｃに設定する。この制御によれば、あらかじめ定められた変化方向と一致した制御がなされて、最終的に目標となる温度（点ｃまたは点ｂ）が実現されることになる。このため、本実施形態の制御を行えば、目的とする波長（波長Ｃまたは波長Ｂ）の実現をより確実にすることができる。
なお、第２波長が波長Ｂである場合、点ａから点ｂに向かって直接に制御しても、波長Ｂを実現することができる。しかしながら、本実施形態のように、目標波長が何れであっても、一旦、初期設定値を設定することで、条件判定が不要となる。この点で、第１の実施形態よりも制御が簡便であるという効果を有している。本実施形態においても、第１の実施形態と同じく、種々の波長可変レーザに適用することができる。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。第１および第２の実施形態は、発振波長を第１波長から第２波長へと変化させる場合において、第２波長を実現するための設定値に至る制御の方向を一方向に統一するものであった。一方、波長制御動作については、波長切換え時だけでなく、波長可変レーザ１００の起動時においても、波長選択部（ＳＧ−ＤＦＢ領域１０およびＣＳＧ−ＤＢＲ領域２０）に対しては、無制御状態から目標値の状態への制御動作がなされる。
この制御動作の期間は、第１または第２の実施形態で説明した、波長Ａから波長Ｂへ、あるいは波長Ａから波長Ｃへの変化動作のいずれかが生じている。すなわち、図１の波長可変レーザ１００を例に説明すると、レーザ発振のためには、利得電極４０、ヒータ３０ａ〜３０ｃ、および温度制御装置５０のそれぞれに、目的とする発振波長に応じた値が設定される。
起動時において、無制御状態から目標値の状態へ制御動作がなされるが、各制御要素はそれぞれの条件に応じた過渡時間を経て安定する。また、温度制御装置５０、ヒータ３０ａ〜３０ｃ等は、外気温の変化に応じて、過渡時間が変化する。過渡時間はばらばらであるので、すべての制御が安定するまでの期間においては、図３に示した温度上昇方向のテラスと温度下降方向のテラスの両方が関与する領域で制御がなされる場合がある。この場合、テラスがオーバーラップした領域において、目的とする波長とは異なる隣接波長で発振する可能性を生じる。
本実施形態は、このような問題を解消するものであり、第１および第２の実施形態と同様、所定の波長を実現するための設定値に至る制御の方向を一方向に統一するものである。以下、本実施形態の動作について説明する。図６（ａ）は、第３の実施形態を説明するための制御フローチャートである。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）における制御フローを実施する場合における波長選択部の設定値を説明する図である。
本実施形態においては、波長可変レーザ１００の起動時において、最初、波長選択部への設定値を初期設定値とし、目標設定値を与えない。すなわち、図６（ａ）のステップＳ２１に示すように、利得電極４０へ利得設定値を設定し、また、温度制御装置５０に目標波長を実現するための設定値を設定する。このとき、波長選択部であるヒータ３０ａ〜３０ｃには目標波長を実現するための設定値（図６（ｂ）における点ａ）を設定せず、初期設定値を設定する。なお、温度制御装置も波長選択部（ＳＧ−ＤＦＢ領域１０）の波長選択動作を制御しているが、本実施形態では、複数の波長選択部のうちの１つである、ヒータ３０ａ〜３０ｃに対して初期設定値を与えるものである。
この初期設定値は、第２の実施形態と同様の初期設定値を採用することができる。すなわち、初期設定値は、波長可変レーザ１００において使用可能なテラスのうち、あらかじめ定められた変化方向とは反対方向の端に位置するテラスあるいはそれよりも当該反対方向に大きな値を設定することが可能である。本実施形態では、あらかじめ定められた変化方向を温度上昇方向（変化方向「プラス」）とし、ヒータ３０ａ〜３０ｃへの投入電力をゼロとする状態を初期設定値とする。この状態では、図６（ｂ）に示すように、ヒータ３０ａ〜３０ｃは、点ａ−ｂａｓｅの状態である。
次に、ステップＳ２２において、ヒータ３０ａ〜３０ｃに目標波長を実現するための設定値を設定する。すなわち、図６（ｂ）における点ａ−ｂａｓｅから点ａへと変化させる制御を実施する。このとき、ヒータ３０ａ〜３０ｃはあらかじめ定められた変化方向（変化方向「プラス」）で制御されることになり、逆の変化方向に向けた制御が生じることはない。このため、正確な発振波長を得ることができる。
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。本実施形態は、第３の実施形態と同様に、波長可変レーザ１００を起動する場合における制御に関するものである。以下、本実施形態の動作について説明する。図７（ａ）は、第４の実施形態を説明するための制御フローチャートである。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）における制御フローを実施する場合における波長選択部の設定値を説明する図である。
本実施形態は、第３の実施形態と異なり、最初に目標波長を得るための設定値を全て、波長可変レーザ１００に設定する。すなわち、図７（ａ）のステップＳ３１に示すように、利得電極４０へ利得設定値を設定し、また、温度制御装置５０に目標波長を実現するための設定値を与えるとともに、ヒータ３０ａ〜３０ｃに対しても、点ａの値、すなわち目標波長を実現するための設定値を設定する。ただし、この状態では目標波長Ａではなく、隣接する波長ＢまたはＣで発振している可能性がある。
次に、ステップＳ３２に示すように、ヒータ３０ａ〜３０ｃに初期設定値を設定する。この初期設定値は、第３の実施形態における初期設定値と同じものを採用することができる。本実施形態では、あらかじめ定められた変化方向を温度上昇方向（変化方向「プラス」）としている。ステップＳ３２の制御により、ヒータ３０ａ〜３０ｃには、初期設定値であるａ−ｂａｓｅが与えられる。本実施形態では、初期設定値として、ヒータ３０ａ〜３０ｃへの投入電力をゼロにしている。
次に、ステップＳ３３に示すように、ヒータ３０ａ〜３０ｃに目標波長を得るための設定値、すなわち図７（ｂ）の点ａ’（＝ａ）の値を設定する。ステップＳ３２，３３の制御により、ヒータはあらかじめ定められた変化方向（変化方向「プラス」）で制御されることになり、逆の変化方向に向けた制御が生じることはない。このため、正確な発振波長を得ることができる。
以上、上記各実施形態を通じて明らかにしたように、本発明は、所定の波長を実現するための設定値に至る制御の方向を一方向に統一することで、制御性良く発振波長を実現することができるという効果を奏する。
なお、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ ＳＧ−ＤＦＢ領域
１１ コルゲーション
１２ 活性層
２０ ＣＳＧ−ＤＢＲ領域
２１ コルゲーション
２２ 光導波層
３０ ヒータ
４０ 利得電極
５０ 温度制御装置
６０ コントローラ
７０ メモリ
８０ ビームスプリッタ
９０ 波長検知部
１００ 波長可変レーザ
２００ レーザ装置

Claims (5)

  1. 利得部と、波長特性に周期的なピークを有する第１波長選択手段と、発振波長の可変帯域より狭い帯域に制限された波長範囲において前記第１波長選択手段とは異なる周期で波長特性にピークを有し、ヒータによる屈折率変化によってピーク波長がシフトする第２波長選択手段と、を備え、前記第１波長選択手段および前記第２波長選択手段の波長特性のピークの重ね合わせによって選択される発振波長が、前記第２波長選択手段の温度が一方向に変化するときに、ある一定の温度範囲において同じ発振波長であるテラスを複数備える波長可変レーザの制御方法であって、
    発振波長を第１波長から第２波長へ変更する過程において、前記第２波長選択手段の設定値を制御する場合において、
    前記第１波長を実現するための第１設定値を、前記第２波長を実現するための第２設定値へ変更する場合における前記第２波長選択手段の制御方向を確認する第１ステップと、
    前記第１ステップによって得られた制御方向が、あらかじめ定められた制御方向とは逆の場合には、前記第２設定値よりも当該逆の方向に大きい値を準備設定値として、前記第２波長選択手段に設定する第２ステップと、
    前記第２ステップによって設定された前記準備設定値を前記第２設定値へ変更する第３ステップと、
    を有することを特徴とする波長可変レーザの制御方法。
  2. 利得部と、波長特性に周期的なピークを有する第１波長選択手段と、発振波長の可変帯域より狭い帯域に制限された波長範囲において前記第１波長選択手段とは異なる周期で波長特性にピークを有し、ヒータによる屈折率変化によってピーク波長がシフトする第２波長選択手段と、を備え、前記第１波長選択手段および前記第２波長選択手段の波長特性のピークの重ね合わせによって選択される発振波長が、前記第２波長選択手段の温度が一方向に変化するときに、ある一定の温度範囲において同じ発振波長であるテラスを複数備える波長可変レーザの制御方法であって、
    発振波長を第１波長から第２波長へ変更する過程において、前記第２波長選択手段の設定値を制御する場合において、
    前記第２波長選択手段に設定されている前記第１波長を実現するための第１設定値を、前記第２波長を実現するための第２設定値へ変更する場合における前記第２波長選択手段の制御方向が何れであっても、あらかじめ定められた制御方向の起点となる初期設定値に変更する第１ステップと、
    前記第１ステップにおいて前記第２波長選択手段に設定された前記初期設定値を、前記第２波長を実現するための前記第２設定値へ変更する第２ステップと、
    を有することを特徴とする波長可変レーザの制御方法。
  3. 前記初期設定値は、前記第２波長選択手段への制御入力を行わない値であることを特徴とする請求項２記載の波長可変レーザの制御方法。
  4. 前記第１波長選択手段および前記第２波長選択手段の少なくともいずれかは、所定の間欠間隔でコルゲーションが設けられた導波層を備え、前記間欠間隔のうち少なくとも２つが異なっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の波長可変レーザの制御方法。
  5. 前記第１波長選択手段および前記第２波長選択手段の少なくともいずれかは、所定の間欠間隔でコルゲーションが設けられた活性層を備え、前記間欠間隔は実質的に同一であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の波長可変レーザの制御方法。
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