JP5718034B2 - Wavelength tunable light source device and method for controlling wavelength tunable light source device - Google Patents
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Description
本発明は、波長可変光源装置および波長可変光源装置の制御方法に関するものである。 The present invention relates to a wavelength tunable light source device and a method for controlling the wavelength tunable light source device.
特許文献1には、分布帰還型半導体レーザの波長の粗調整を分布帰還型半導体レーザの温度を調整することで行い、発振波長を分布帰還型半導体レーザに注入する電流によって微調整する技術が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-228561 discloses a technique for performing coarse adjustment of the wavelength of a distributed feedback semiconductor laser by adjusting the temperature of the distributed feedback semiconductor laser, and finely adjusting the oscillation wavelength by a current injected into the distributed feedback semiconductor laser. Has been.
ところで、特許文献1には、光源の立ち上げ時の制御に関する内容については記載がなされていない。また、特許文献1では、波長変更時および立ち上げ時における後段の装置に与える影響については検討がなされていない。
Incidentally,
そこで、本発明は、後段の装置に対する影響を最小限に抑えつつ、立ち上げまたは波長変更を行うことが可能な波長可変光源装置および波長可変光源装置の制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a wavelength tunable light source device and a wavelength tunable light source device control method capable of starting up or changing the wavelength while minimizing the influence on the subsequent device.
上記課題を解決するために、本発明は、所望の波長のレーザ光を発生して出力する波長可変光源装置において、温度によって発光波長が変化するレーザダイオードと、前記レーザダイオードから出力される光を増幅し、前記レーザダイオードとの間で熱の授受がなされる増幅手段と、レーザ光の出力開始に先立って、前記レーザダイオードの温度が、前記ダイオードの目標とする発光波長に応じた所定の温度にになるようにフィードバック制御する温度調整手段と、レーザ光の出力を開始してから、前記レーザ光のパワーが最終目標パワーまで増加する間は、前記温度調整手段の制御定数を変更してから、レーザ光のパワーの目標値をステップ状に増加することにより前記増幅手段を制御して、前記レーザ光のパワーを最終目標パワーまでステップ状に増加させるパワー制御手段と、前記制御手段の制御により、前記レーザ光のパワーが前記最終目標パワーとなった場合には、前記変更した前記温度調整手段の制御定数を変更前の値に戻してから、前記レーザ光が目標波長となるように制御する波長制御手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、後段の装置に対する影響を最小限に抑えつつ、立ち上げまたは波長変更を行うことが可能になる。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a wavelength tunable light source device that generates and outputs a laser beam having a desired wavelength, a laser diode whose emission wavelength varies with temperature, and a light output from the laser diode. Amplifying means for amplifying and transferring heat to and from the laser diode, and prior to starting the output of laser light, the temperature of the laser diode is a predetermined temperature corresponding to the target emission wavelength of the diode The temperature adjustment means that performs feedback control so as to become, and after the output of the laser light is started , the control constant of the temperature adjustment means is changed while the power of the laser light increases to the final target power. , and it controls the amplifying means by increasing the target value of the power of the laser beam stepwise, scan the power of the laser beam to the final target power A power control means for increasing a-up form, the control of the control means, when the power of the laser light becomes the final target power is the value before changing the control constant of the temperature adjustment means mentioned above changes And a wavelength control means for controlling the laser light so as to have a target wavelength.
According to such a configuration, it is possible to start up or change the wavelength while minimizing the influence on the subsequent apparatus.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記波長制御手段は、前記レーザダイオードの駆動電流を制御することにより前記レーザ光が前記目標波長となるように制御することを特徴とする。
このような構成によれば、波長を正確に設定することができる。
According to another invention, in addition to the above-mentioned invention, the wavelength control means controls the laser light to have the target wavelength by controlling a driving current of the laser diode.
According to such a configuration, the wavelength can be set accurately.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記波長制御手段は、前記レーザダイオードの温度を制御することにより前記レーザ光が前記目標波長となるように制御することを特徴とする。
このような構成によれば、パワー制御手段による制御後に、目標波長からのずれが大きい場合であっても、目標波長に設定することができる。
According to another invention, in addition to the above-mentioned invention, the wavelength control means controls the laser light to have the target wavelength by controlling the temperature of the laser diode.
According to such a configuration, even if the deviation from the target wavelength is large after the control by the power control means, the target wavelength can be set.
また、他の発明は、上記発明に加えて、レーザ光の出力開始に先立って、前記レーザダイオードおよび前記増幅手段に駆動電流を通じることを特徴とする。
このような構成によれば、レーザダイオードおよび増幅手段が発熱する場合であっても熱的な安定状態に速やかに移行させることができる。
In addition to the above invention, another invention is characterized in that a drive current is passed through the laser diode and the amplification means prior to the start of laser light output.
According to such a configuration, even when the laser diode and the amplification means generate heat, it is possible to promptly shift to a thermally stable state.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記増幅手段から出力されるレーザ光のパワーが後段の装置に許容されるレベル以下となる所定の駆動電流を前記増幅手段に通じ、前記パワー制御手段は前記所定の駆動電流を通じた状態において、前記増幅手段から出力されるレーザ光のパワーモニタ値を初期値として、前記増幅手段を制御してレーザ光を前記最終目標パワーまでステップ状に増加させることを特徴とする。
このような構成によれば、パワーモニタ値を初期値に設定することで、制御を迅速に行うことができる。
In addition to the above-mentioned invention, in another invention, a predetermined drive current at which the power of the laser beam output from the amplifying unit is equal to or lower than a level allowed for a subsequent apparatus is passed to the amplifying unit, and the power control In a state where the predetermined drive current is passed, the means controls the amplification means to increase the laser light stepwise to the final target power by using the power monitor value of the laser light output from the amplification means as an initial value. It is characterized by that.
According to such a configuration, the control can be quickly performed by setting the power monitor value to the initial value.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記波長制御手段は、前記増幅手段から出力されるレーザ光のパワーモニタ値と、前記増幅手段から出力され波長フィルタを介して出力されるレーザ光のパワーモニタ値との比に基づいて波長制御を行うことを特徴とする。
このような構成によれば、波長制御を正確に行うことができる。
According to another aspect of the invention, in addition to the above-described invention, the wavelength control unit includes a power monitor value of a laser beam output from the amplification unit, and a laser beam output from the amplification unit and output through a wavelength filter. The wavelength control is performed based on the ratio to the power monitor value.
According to such a configuration, wavelength control can be accurately performed.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記温度調整手段は、レーザ光の出力開始に先立って、前記波長フィルタを所定の温度に調整することを特徴とする。
このような構成によれば、エタロンフィルタに起因して発生する誤差を最小にすることができる。
In addition to the above invention, another invention is characterized in that the temperature adjusting means adjusts the wavelength filter to a predetermined temperature prior to the start of laser beam output.
According to such a configuration, errors caused by the etalon filter can be minimized.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記波長制御手段により前記レーザ光が前記目標波長に制御された場合に、前記レーザダイオードが前記目標波長を出力するための所定の温度とは異なる温度になっているときは、当該温度を目標温度に再設定することを特徴とする。
このような構成によれば、波長ロック後に、温度が大きく変動し、レーザ光の波長が変動することを防止できる。
In addition to the above invention, another invention is different from a predetermined temperature at which the laser diode outputs the target wavelength when the laser light is controlled to the target wavelength by the wavelength control means. When the temperature is reached, the temperature is reset to the target temperature.
According to such a configuration, it is possible to prevent the temperature from greatly fluctuating and the wavelength of the laser light from fluctuating after wavelength locking.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記レーザ光の出力を開始するときは、当該レーザ可変光源装置に電源が投入されたときであることを特徴とする。
このような構成によれば、電源投入後に所望の波長およびパワーのレーザ光を迅速に出力することができる。
According to another invention, in addition to the above invention, the output of the laser beam is started when power is turned on to the laser variable light source device.
According to such a configuration, laser light having a desired wavelength and power can be quickly output after the power is turned on.
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記レーザ光の出力を開始するときは、当該レーザ可変光源装置から出力するレーザ光の波長を変更するときであることを特徴とする。
このような構成によれば、波長を変更する際に、所望の波長およびパワーのレーザ光を迅速に出力することができる。
In addition to the above invention, another invention is characterized in that the output of the laser light is started when the wavelength of the laser light outputted from the laser variable light source device is changed.
According to such a configuration, laser light having a desired wavelength and power can be quickly output when changing the wavelength.
また、本発明は、温度によって発光波長が変化するレーザダイオードと、前記レーザダイオードから出力される光を増幅し、前記レーザダイオードとの間で熱の授受がなされる増幅手段とを有し、所望の波長のレーザ光を発生して出力する波長可変光源装置の制御方法において、レーザ光の出力開始に先立って、前記レーザダイオードの温度が、前記ダイオードの目標とする発光波長に応じた所定の温度になるようにフィードバック制御する温度調整ステップと、レーザ光の出力を開始してから、前記レーザ光のパワーが最終目標パワーまで増加する間は、前記温度調整ステップにおける制御定数を変更してから、レーザ光のパワーの目標値をステップ状に増加することにより前記増幅手段を制御して、前記レーザ光のパワーを最終目標パワーまでステップ状に増加させるパワー制御ステップと、前記制御ステップの制御により、前記レーザ光のパワーが最終目標パワーとなった場合には、前記変更した前記温度調整ステップにおける制御定数を変更前の値に戻してから、前記レーザ光が目標波長となるように制御する波長制御ステップと、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、後段の装置に対する影響を最小限に抑えつつ、立ち上げまたは波長変更を行うことが可能になる。
The present invention further includes a laser diode whose emission wavelength varies depending on temperature, and an amplifying unit that amplifies light output from the laser diode and transfers heat to and from the laser diode. In the method of controlling a wavelength tunable light source device that generates and outputs a laser beam having a wavelength, prior to the start of laser beam output, the temperature of the laser diode is a predetermined temperature corresponding to the target emission wavelength of the diode After starting the output of the laser light and the temperature adjustment step for feedback control so that the power of the laser light increases to the final target power, after changing the control constant in the temperature adjustment step, The amplification means is controlled by increasing the target value of the laser light power stepwise, and the power of the laser light is adjusted to the final target power. When the power of the laser beam reaches the final target power by the power control step that increases stepwise until the power reaches the final target power, the control constant in the changed temperature adjustment step is set to the value before the change. And a wavelength control step for controlling the laser beam so as to have a target wavelength after returning.
According to such a configuration, it is possible to start up or change the wavelength while minimizing the influence on the subsequent apparatus.
本発明によれば、後段の装置に対する影響を最小限に抑えつつ、立ち上げまたは波長変更を行うことが可能な波長可変光源装置および波長可変光源装置の制御方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a wavelength tunable light source device and a wavelength tunable light source device control method capable of starting up or changing the wavelength while minimizing the influence on the subsequent device.
次に、本発明の実施形態について説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described.
(A)第1実施形態の構成の説明
図1は本発明の第1実施形態に係る波長可変光源装置の構成例を示すブロック図である。この図に示すように、第1実施形態に係る波長可変光源装置1は、波長可変光源10および制御回路30を主要な構成要素とする。波長可変光源10は、制御回路30の制御に応じて所定の波長およびパワーのレーザ光を出力する。なお、波長可変光源10から出力されたレーザ光は図示しない後段の装置に供給される。制御回路30は、波長可変光源10を制御し、所望の波長およびパワーのレーザ光を出力させる。なお、制御回路30は、図示しない上位の装置と接続されており、当該上位の装置からの指示に応じて、波長可変光源10を制御する。
(A) Description of Configuration of First Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a wavelength tunable light source device according to the first embodiment of the present invention. As shown in this figure, the variable wavelength
波長可変光源10は、N(N≧1)個のDFB−LD(Distributed Feedback Laser Diode:分布帰還型レーザダイオード)11−1〜11−NおよびLD温度モニタ12を有するLDモジュール11、温度調整素子13、光合波器14、利得素子15、光分波器16、パワーモニタ17、エタロンフィルタ18、波長モニタ19、エタロンフィルタ温度モニタ20、および、温度調整素子21を有している。
The wavelength
一方、制御回路30は、デジタル演算装置31、DFB−LD電流制御回路32、DFB−LD選択回路33、DFB−LD電流モニタ回路34、LD温度制御回路35、LD温度モニタ回路36、利得素子制御回路37、パワーモニタPD電流モニタ回路38、波長モニタPD電流モニタ回路39、エタロン温度制御回路40、および、エタロン温度モニタ回路41を有している。
On the other hand, the
ここで、DFB−LD11−1〜11−Nは、例えば、DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)に対応する波長帯域を、例えば、12個(N=12)のDFB−LDによって分担してカバーする。LD温度モニタ12は、例えば、サーミスタによって構成され、DFB−LD11−1〜11−Nの温度を検出してLD温度モニタ回路36に通知する。温度調整素子13は、例えば、ペルチェ素子等のTEC(Thermo Electric Cooler)によって構成され、DFB−LD11−1〜11−Nを温度制御する。なお、DFB−LD11−1〜11−N、LD温度モニタ12、および、温度調整素子13は、例えば、熱伝導性を有する一の基板上に設けられているので、これらは全て熱的に略等温度になる。したがって、温度調整素子13の制御によってDFB−LD11−1〜11−Nのそれぞれが略同じ温度になるように制御されるとともに、LD温度モニタ12によってこれらの温度が検出される。
Here, the DFB-LDs 11-1 to 11 -N, for example, cover the wavelength band corresponding to DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) by, for example, twelve (N = 12) DFB-LDs. The
光合波器14は、Nの入力端と一の出力端を有する合波器であり、DFB−LD11−1〜11−Nのいずれかから出力されるレーザ光を合波して利得素子15に供給する。利得素子15は、例えば、半導体光増幅器(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)によって構成され、光合波器14から出力されるレーザ光を利得素子制御回路37の制御に基づいて増幅し、光分波器16に供給する。光分波器16は、利得素子15から出力されたレーザ光の大半を光出力として後段の装置に出力するとともに、その一部をパワーモニタ17およびエタロンフィルタ18に分波して供給する。
The
パワーモニタ17は、例えば、フォトダイオード(Photo Diode)によって構成され、光分波器16から出力されるレーザ光をそのパワーに応じた電気信号に変換し、パワーモニタPD電流モニタ回路38に供給する。波長フィルタとしてのエタロンフィルタ18は、波長に対して周期的な透過特性を有するフィルタであり、例えば、DWDMを構成する複数の波長に対応する透過特性を有している。具体的には、エタロンフィルタ18は、ITU(International Telecommunication Union)で定められている50GHzまたは100GHz間隔の周期の透過特性を有している。もちろん、これらの数字は一例であって、これら以外の任意の間隔であってもよいことは言うまでもない。エタロンフィルタ18を透過したレーザ光は波長モニタ19に供給される。波長モニタ19は、例えば、フォトダイオードによって構成され、エタロンフィルタ18を透過したレーザ光をそのパワーに応じた電気信号に変換して波長モニタPD電流モニタ回路39に供給する。
The power monitor 17 is constituted by, for example, a photodiode, converts the laser light output from the
温度調整素子21は、例えば、ペルチェ素子等のTECによって構成され、エタロン温度制御回路40の制御に応じてエタロンフィルタ18の温度を制御する。なお、エタロンフィルタ18、エタロンフィルタ温度モニタ20、および、温度調整素子21は、例えば、熱伝導性を有する一の基板上に設けられているので、これらは全て熱的に略等温度になる。
The
デジタル演算装置31は、各モニタ回路から供給されるモニタデータに基づいて、各制御回路または選択回路を制御するとともに、波長可変光源10を制御し、所望の波長およびパワーのレーザ光を出力させる。DFB−LD電流制御回路32は、デジタル演算装置31の制御に基づいて、DFB−LD選択回路33によって選択されたDFB−LDに対して駆動電流を供給するとともに、当該駆動電流を制御する。DFB−LD選択回路33は、デジタル演算装置31の制御に応じて、出力しようとする波長に対応するDFB−LDを選択し、DFB−LD電流制御回路32からの駆動電流を供給する。
The digital
DFB−LD電流モニタ回路34は、DFB−LD選択回路33によって選択されたDFB−LDに対して供給されている電流を検出し、デジタルデータに変換してデジタル演算装置31に供給する。LD温度制御回路35は、デジタル演算装置31の制御に基づいて、温度調整素子13を制御し、LDモジュール11の温度を制御する。LD温度モニタ回路36は、LD温度モニタ12から出力される電気信号をデジタルデータに変換してデジタル演算装置31に供給する。
The DFB-LD
利得素子制御回路37は、デジタル演算装置31の制御に基づいて、利得素子15の駆動電流を制御し、利得素子15の利得を制御する。パワーモニタPD電流モニタ回路38は、パワーモニタ17から出力される電気信号をデジタルデータに変換してデジタル演算装置31に供給する。波長モニタPD電流モニタ回路39は、波長モニタ19から出力される電気信号をデジタルデータに変換してデジタル演算装置31に供給する。エタロン温度制御回路40は、温度調整素子21を制御し、エタロンフィルタ18の温度を制御する。エタロン温度モニタ回路41は、エタロンフィルタ温度モニタ20から出力される電気信号をデジタルデータに変換してデジタル演算装置31に供給する。
The gain
(B)第1実施形態の動作の説明
以下では、図1に示す波長可変光源装置1を起動する場合の動作について、図2に示すフローチャートを参照して説明する。図2に示すフローチャートは、例えば、波長可変光源装置1が新たにシステムに追加される場合において、波長可変光源装置1に電源が投入される場合に実行される処理である。このフローチャートが開始されると、以下のステップが実行される。
(B) Description of Operation of First Embodiment Hereinafter, an operation when the wavelength tunable
ステップS10において、デジタル演算装置31は、LDモジュール11の温度制御を開始する。具体的には、デジタル演算装置31は、LD温度モニタ回路36から供給される温度に関するデータ(以下「温度データ」と称する)に基づいてLDモジュール11の温度を検出し、出力しようとする波長に対応する温度との差分値を計算し、その差分値に基づいてLD温度制御回路35を制御し、LDモジュール11が所望の温度になるように制御を開始する。出力しようとする波長のデフォルト値は、例えば、デジタル演算装置31に内蔵されている図示しないメモリにユーザにより予め格納しておくことができる。なお、本実施形態では、DFB−LD11−1〜11−Nの温度による波長変動は、例えば、100pm/℃であるので、許容される波長変動の範囲内に収まるように温度制御を行う必要がある。
In step S <b> 10, the digital
なお、温度制御の詳細としては、例えば、温度目標値からの温度モニタ値の偏差をErrとすると、このErrは以下の式(1)で与えられ、LD温度制御回路35への指示値は以下の式(2)で与えられる。なお、Kp,KiはPI(Proportional Integral)制御の制御定数である。
As the details of the temperature control, for example, when the deviation of the temperature monitor value from the temperature target value is Err, this Err is given by the following equation (1), and the indicated value to the LD
Err=温度目標値−温度モニタ値 ・・・(1)
LD温度制御回路への指示値=Kp×Err+ΣKi×Err ・・・(2)
Err = temperature target value−temperature monitor value (1)
Indicated value to LD temperature control circuit = Kp × Err + ΣKi × Err (2)
ステップS11において、デジタル演算装置31は、エタロンフィルタ18の温度制御を開始する。具体的には、デジタル演算装置31は、エタロン温度モニタ回路41から供給される温度データに基づいてエタロンフィルタ18の温度を検出し、予め定められた温度目標値との差分値を計算し、その差分値に基づいてエタロン温度制御回路40を制御し、エタロンフィルタ18が所望の温度になるように制御を行う。本実施形態では、エタロンフィルタ18の温度による透過波長の変動は、例えば、5〜20pm/℃であるので、許容される波長変動の範囲内に収まるように温度制御を行う必要がある。なお、詳細な制御方法は、前述したLDモジュール11の場合と同様にPI制御によって行う。
In step S <b> 11, the digital
図3(A)は波長可変光源装置1から出力されるレーザ光の波長の時間的変化を示す図であり、図3(B)は波長可変光源装置1から出力されるレーザ光のパワーの時間的変化を示す図であり、図3(C)は各部の制御状態を示す図である。図3(C)に示すように、波長可変光源装置1に、時刻T0において電源が投入されると、ステップS10の処理によってTEC1(温度調整素子13)の制御であるTEC1−ATC(Automatic Temperature Control)が動作を開始(ON)し、また、ステップS11の処理によってTEC2(温度調整素子21)の制御であるTEC2−ATCが動作を開始(ON)する。
3A is a diagram showing a temporal change in the wavelength of the laser light output from the wavelength tunable
なお、図3の例では、出力波長に関しては、T2までにFtag±F2th以内、T4までにFtag±F1th以内に収束させるものとされている。出力光パワーに関しては、T2までは、Poff以下、T3まではPtag−P2th以下、T4までにはPtag±P1th以内に収束させるものとされている。 In the example of FIG. 3, the output wavelength is converged within Ftag ± F2th by T2 and within Ftag ± F1th by T4. Regarding the output optical power, it is assumed that it converges within Ptag ± P1th until T2 and below Poff−P2th until T3, and within Ptag ± P1th until T4.
ステップS12において、デジタル演算装置31は、LDモジュール11およびエタロンフィルタ18の双方の温度が目標温度到達したか否かを判定し、目標温度に到達した場合(ステップS12:Yes)にはステップS13に進み、それ以外の場合(ステップS12:No)には同様の処理を繰り返す。なお、目標温度から所定の範囲内(例えば、±1℃)に入った場合に、Yesと判定するようにしてもよい。
In step S12, the digital
ステップS13において、デジタル演算装置31は、図示しない上位の装置から、発光要求がなされたか否かを判定し、発光要求がなされた場合(ステップS13:Yes)にはステップS14に進み、それ以外の場合(ステップS13:No)には同様の処理を繰り返す。なお、LDモジュール11およびエタロンフィルタ18の双方の温度が目標温度に到達していない場合に、発光要求がなされたときは、当該要求には応じることができない旨を上位の装置に対して伝えるようにしてもよい。
In step S13, the digital
ステップS14において、デジタル演算装置31は、DFB−LD電流制御回路32に対して所定の制御データを供給し、DFB−LD選択回路33によって選択されたDFB−LDに対して一定電流の供給を開始する。DFB−LD選択回路33によって選択するDFB−LDは、前述したように予めユーザによってメモリに格納されているデフォルトの波長に基づいて決定することができる。なお、一定電流としては、例えば、DFB−LDから出力されるレーザ光のノイズレベルが十分に低く、かつ、レーザ光のパワーが十分に得られる値に設定する。図3(C)の例では、時刻T1においてDFB−LDに一定電流を供給する制御であるDFB−CONSTが開始(ON)される。
In step S14, the digital
ステップS15において、デジタル演算装置31は、利得素子制御回路37に対して所定の制御データを供給し、利得素子15に対して一定電流の供給を開始する。一定電流としては、例えば、利得素子制御回路37から出力されるレーザ光のパワーが、図3(B)に示すPoff[dBm]未満になる電流を供給する。なお、利得素子15の個体差が存在することを考慮して、どのような個体が用いられた場合でも、Poff未満になる電流値に設定することが望ましい。Poff以上のレーザ光が出力されてしまった場合には、後段の装置に対して影響を及ぼすからである。図3(C)の例では、時刻T1において利得素子15に一定電流を供給する制御であるSOA−CONSTが開始(ON)される。この結果、図3(C)に示すように、時刻T1からレーザ光のパワーがPoff未満の所定の値となる。なお、図3(A),(B)において、ハッチングが施されている領域は禁止領域を示しており、この範囲に波長またはパワーが入らないように制御する必要がある。
In step S <b> 15, the digital
ステップS16において、デジタル演算装置31は、パワーモニタPD電流モニタ回路38から出力されるデータに基づいて出力光パワーを検出する。図3(B)の例では、時刻T1における出力光パワーが検出される。
In step S <b> 16, the digital
ステップS17において、デジタル演算装置31は、ステップS16において検出された出力光パワーを、ステップS19〜S21の光パワー制御の初期値P0として設定する。図3(B)の例では、時刻T1における出力光パワーが初期値P0として設定される。
In step S17, the digital
ステップS18において、デジタル演算装置31は、所定の時間が経過したか否かを検出し、所定の時間が経過した場合(ステップS18:Yes)にはステップS19に進み、それ以外の場合(ステップS18:No)には同様の処理を繰り返す。なお、所定の時間については、例えば、デジタル演算装置31に内蔵されているメモリに書き換え可能に格納し、ユーザによって任意に設定可能とすることができる。図3(B)の例では、(T2−T1)に対応する時間が経過した場合には、時刻T2においてYesと判定され、ステップS19に進む。
In step S18, the digital
ステップS19において、デジタル演算装置31は、以下の式(3)に基づいて、時刻Tにおける光出力パワー目標値Ptを計算する。
In step S19, the digital
Pt=ΔP/ΔT×(T−T2)+P0 ・・・(3) Pt = ΔP / ΔT × (T−T2) + P0 (3)
ここで、ΔTおよびΔPについて説明する。図4(A)は、図3(B)に示す時刻T2〜T3における出力光パワーの増加を示す図であり、図4(B)は、図4(A)の直線の立ち上がり付近を拡大して示す図である。ステップS19〜S21の処理は、ΔTの周期(例えば、数msecの周期)で繰り返され、ΔPずつ光出力パワーが増加するように光出力パワー目標値が設定される。すなわち、ステップS19〜S21の処理では、実線で示すステップ状に目標値が設定され、実際の光出力パワーは破線で示すように変化する。 Here, ΔT and ΔP will be described. FIG. 4A is a diagram showing an increase in output optical power at times T2 to T3 shown in FIG. 3B, and FIG. 4B is an enlarged view of the vicinity of the rise of the straight line in FIG. FIG. The processes in steps S19 to S21 are repeated at a period of ΔT (for example, a period of several msec), and the optical output power target value is set so that the optical output power increases by ΔP. That is, in the processing of steps S19 to S21, the target value is set in a step shape indicated by a solid line, and the actual optical output power changes as indicated by a broken line.
ステップS20において、デジタル演算装置31は、ステップS19で算出した出力光パワー目標値を出力光パワーの制御系の目標値として設定する。具体的には、デジタル演算装置31は、出力光パワー目標値に応じて利得素子制御回路37を制御することにより、利得素子15に流れる電流を制御する。図3(C)では、ステップS15の処理によって開始された、利得素子15に一定の電流を流す制御(SOA−CONST)が時刻T2において停止(OFF)され、利得素子15を制御して出力光パワーを増加させる制御(SOA−APC(Automatic Power Control))が開始(ON)される。
In step S20, the digital
なお、出力光パワー制御の詳細としては、例えば、出力光パワー目標値からの出力光パワーモニタ値の偏差をErrとすると、このErrは以下の式(4)で与えられ、利得素子制御回路37への指示値は以下の式(5)で与えられる。なお、Kp,KiはPI制御の制御定数である。
As the details of the output optical power control, for example, when the deviation of the output optical power monitor value from the output optical power target value is Err, this Err is given by the following equation (4), and the gain
Err=出力光パワー目標値−出力光パワーモニタ値 ・・・(4)
利得素子制御回路への指示値=Kp×Err+ΣKi×Err ・・・(5)
Err = Output light power target value−Output light power monitor value (4)
Indicated value to gain element control circuit = Kp × Err + ΣKi × Err (5)
ステップS21において、デジタル演算装置31は、パワーモニタPD電流モニタ回路38の出力を参照し、出力光パワーが最終目標値であるPtagと等しくなったか否かを判定し、Ptagとなった場合(ステップS21:Yes)にはステップS22に進み、それ以外の場合(ステップS21:No)には同様の処理を繰り返す。出力光パワー最終目標値は、例えば、デジタル演算装置31に内蔵されているメモリに書き換え可能に格納し、ユーザによって任意に設定可能とすることができる。なお、出力光パワーが最終目標値であるPtagと等しくなったか否かを判定するのではなく、出力光パワーがPtag以上になったことを判定したり、あるいは、出力光パワーが所定の範囲(例えば、Ptag±P1th(図3(B)参照)の範囲)に収まったことを判定したりしてもよい。
In step S21, the digital
ステップS22において、デジタル演算装置31は、DFB−LDを駆動する電流による波長制御を開始する。具体的に説明する。図5は、光出力の周波数とPD電流比(波長モニタPD/パワーモニタPD)の関係を示す図であり、図中の破線は波長目標値を示している。デジタル演算装置31は、波長モニタPD電流モニタ回路39から供給されるデータを、パワーモニタPD電流モニタ回路38から供給されるデータによって除算して得られた値が、波長目標値における値(図5の破線と実線との交点の値)と等しくなるように制御することで、光出力が所望の波長となるように制御することができる。なお、図3の例では、時刻T3から電流による波長制御(DFB−AFC)が開始(ON)され、時刻T3を過ぎたあたりで光出力の波長が目標値であるFtagに収束している。
In step S <b> 22, the digital
なお、出力光波長制御の詳細としては、例えば、波長モニタPD電流モニタ回路39から供給されるデータを、パワーモニタPD電流モニタ回路34から供給されるデータで除算して得られる値をPD電流比モニタ値とし、その目標値をPD電流比目標値とした場合に、これらの偏差をErrとすると、このErrは以下の式(6)で与えられ、DFB−LD電流制御回路32への指示値は以下の式(7)で与えられる。なお、Kp,KiはPI制御の制御定数である。なお、δはPD電流比からDFB−LD電流回路指示値への変換係数である。
As the details of the output light wavelength control, for example, the value obtained by dividing the data supplied from the wavelength monitor PD
Err=PD電流比目標値−PD電流比モニタ値 ・・・(6)
DFB−LD電流回路への指示値=δ×(Kp×Err+ΣKi×Err) ・・・(7)
Err = PD current ratio target value−PD current ratio monitor value (6)
Indicated value to DFB-LD current circuit = δ × (Kp × Err + ΣKi × Err) (7)
以上に説明したように、第1実施形態では、発光要求がなされる前に、LDモジュール11とエタロンフィルタ18の温度の制御を開始するようにしたので、時間を要するこれらの制御を要求に先立って実行することにより、要求後に所望のパワーおよび波長を有するレーザ光を出力するまでの時間を短縮することができる。具体的には、T2〜T4を、例えば、1秒以下で実現することが可能となる。
As described above, in the first embodiment, the control of the temperature of the
また、第1実施形態では、図3に示すように禁止領域を定めてこの領域に入らないようにパワーおよび波長を制御することにより、後段の装置に対して与える影響を最小限に抑えることが可能になる。 Further, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, by setting a prohibited area and controlling the power and wavelength so as not to enter this area, it is possible to minimize the influence on the subsequent apparatus. It becomes possible.
また、第1実施形態では、出力光パワーを図4(B)に示すようにステップ状に立ち上げるようにしたので、電流の増加率を一定にすることで温度の変化率を一定にし、温度制御に対する影響を少なくすることができる。すなわち、出力光パワーの最終目標値をPI制御の目標値に単純に設定して制御した場合、出力光パワーは制御開始時は急激に上昇し、最終目標値に近づくにつれてパワーの上昇が緩慢になる。このような制御の場合、流れる電流も同様に変化するので、温度変化も同様に最初は急激に変化し、最終目標値に近づくにつれて変化が緩慢になる。一方、本願の場合には、出力光パワーは図4(A)に示すように略直線状に変化することから、温度変化も直線的に変化し、温度の制御が容易になる。 Further, in the first embodiment, the output light power is raised in a step shape as shown in FIG. 4B, so that the rate of change in temperature is made constant by making the rate of increase of current constant, and the temperature The influence on the control can be reduced. That is, when control is performed by simply setting the final target value of the output optical power to the target value of PI control, the output optical power increases rapidly at the start of control, and the power increase gradually decreases as it approaches the final target value. Become. In the case of such control, the flowing current changes in the same manner, so that the temperature change also changes rapidly at the beginning, and the change becomes slow as it approaches the final target value. On the other hand, in the case of the present application, since the output light power changes substantially linearly as shown in FIG. 4A, the temperature change also changes linearly and temperature control becomes easy.
さらに、第1実施形態では、出力光パワーの設定の後に、電流による波長制御に移行するようにしたので、出力光パワーの設定の際の利得素子15の発熱による影響を少なくし、所望の波長に迅速に収束させることが可能になる。
Furthermore, in the first embodiment, after the setting of the output optical power, the shift to the wavelength control by the current is made, so that the influence of the heat generation of the
(C)第2実施形態の説明
つぎに、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態の構成は図1の場合と同様であるが、デジタル演算装置31において実行される処理が異なっている。図6は第2実施形態において実行される処理の流れを説明するフローチャートである。なお、図6に示すフローチャートにおいて図2に示すフローチャートと対応する部分には同一の符号を付してあるのでその説明は省略する。図6に示すフローチャートは、図2の場合と比較すると、ステップS10の前にステップS30の処理が追加され、また、ステップS21とステップS22の間にステップS31の処理が追加されている。これ以外の処理は図2の場合と同様であるので、以下ではステップS30,S31の処理を中心に説明する。
(C) Description of Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the second embodiment is the same as that of FIG. 1, but the processing executed in the digital
例えば、波長可変光源装置1に電源が投入されると、図6の処理が開始され、ステップS30の処理が実行される。
For example, when the tunable
ステップS30において、デジタル演算装置31は、LDモジュール11のずらした目標温度を計算する。具体的には、利得素子15はLDモジュール11と近接する位置に設けられているのでこれらの間では熱の授受がなされる。このため、利得素子15が動作状態になると、利得素子15が発生する熱によって、LDモジュール11の温度が上昇する。そこで、第2実施形態では、図7に示すように、時刻T0〜T3の範囲では、LDモジュール11の温度の制御目標値を、通常の目標温度t0(所望の波長に対応する温度)からΔtだけ低い温度t1に変更して設定する。なお、Δtは、利得素子15の発熱による温度上昇分に対応した値とすることができる。
In step S <b> 30, the digital
ステップS10〜S21の処理は前述の第1実施形態と同様であるのでその説明は省略する。 Since the processes in steps S10 to S21 are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
ステップS19〜S21の出力光パワーの制御が終了すると、ステップS31において、デジタル演算装置31は、LDモジュール11の温度の制御目標値を、t1からt0に変更(復元)する。この結果、LDモジュール11は、所望の波長に対応した温度t0で安定する。ステップS31の処理が終了すると、ステップS22に進んで、電流による波長制御が開始される。なお、ステップS31の処理は、図6の例では、ステップS21の後に挿入したが、温度制御の時定数等または環境によっては、例えば、ステップS18の後に入れることも可能である。また、LDモジュール11の温度の制御目標値を、ステップS19〜S21のループ中に出力光パワーモニタ値または利得素子15の電流値に応じて、時々刻々と変更することも可能である。このような方法によれば、通常の目標温度t0の温度制御にスムーズに移行することができる。
When the control of the output optical power in steps S19 to S21 is completed, in step S31, the digital
図8は、第2実施形態の動作を説明するための図である。この図8の例では、図3の場合と比較すると、温度制御が第1実施形態と異なるため、図8(A)の波長の挙動が一部異なっているが、その他は図3の場合と同様である。 FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the second embodiment. In the example of FIG. 8, since the temperature control is different from that of the first embodiment as compared with the case of FIG. 3, the behavior of the wavelength of FIG. It is the same.
以上に説明したように、第2実施形態では、利得素子15の発熱を考慮して、LDモジュール11の目標温度を所望の波長に対応する温度t0より低い温度t1に設定するようにしたので、利得素子15の発熱による目標温度からのオーバーシュートを防ぐことが可能になるので、LDモジュール11の温度を所望の波長に対応する温度t0に効率よく、かつ、迅速に近づけることが可能になる。なお、t1(Δt)の定め方としては、利得素子15による温度上昇だけでなく、波長が図8に示す禁止領域に入らないように設定することが望ましい。具体的には、波長が図8に示す+F2thと−F2thの範囲に含まれるようにすることが望ましい。
As described above, in the second embodiment, considering the heat generation of the
(D)第3実施形態の説明
つぎに、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態の構成は図1の場合と同様であるが、デジタル演算装置31において実行される処理が異なっている。図9は第3実施形態において実行される処理の流れを説明するフローチャートである。なお、図9に示すフローチャートにおいて図2に示すフローチャートと対応する部分には同一の符号を付してあるのでその説明は省略する。図9に示すフローチャートは、図2の場合と比較すると、ステップS21とステップS22の処理の間にステップS40の処理が追加されている。これ以外の処理は図2の場合と同様であるので、以下では、第3実施形態の動作を説明する図10を参照しながら、ステップS40の処理を中心に動作を説明する。
(D) Description of Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described. The configuration of the third embodiment is the same as that of FIG. 1, but the processing executed in the digital
例えば、波長可変光源装置1に電源が投入されると、図9の処理が開始され、前述の場合と同様のステップS10〜S21の処理が実行される。これにより、出力光がパワー最終目標値まで増加される。つまり、図10に示す、時刻T3までの処理は第1実施形態の場合と同様である。
For example, when the wavelength tunable
出力光がパワー最終目標値になると、ステップS40において、デジタル演算装置31は、所定の時間が経過したか否かを判定し、所定の時間が経過した場合(ステップS40:Yes)にはステップS22に進み、それ以外の場合(ステップS40:No)には同様の処理を繰り返す。ここで、所定の時間としては、図10に示すように、波長ロックする最大の規定時間(=T4−T3)から波長ロックに要する時間(=T4−T3’)を減算した時間(=T3’−T3)を用いることができる。そして、所定の時間が経過した場合にはステップS22に進んで電流による波長ロック(波長制御)が実行される。
When the output light reaches the power final target value, in step S40, the digital
第3実施形態では、出力光がパワー最終目標値と等しくなってから所定の時間(=T3’−T3)だけ遅延された後に、電流による波長ロック制御が実行される。このように出力光のパワーの制御が完了してから、波長ロックを実行するまでに一定の時間をおくことで、LDモジュール11の温度を安定させることができる。より具体的には、ステップS19〜S21の出力光パワー制御により利得素子15が発熱し、LDモジュール11が目標値とは異なる温度になった状態で、電流による波長制御が実行されてしまうと、DFB−LDに流れる電流が所定の範囲から逸脱する可能性がある。DFB−LDに流れる電流は、ノイズ等を考慮して最適な値に設定されていることから、このような状態で波長ロックがなされるとノイズ特性が劣化してしまう。しかしながら、第3実施形態では、ステップS40の処理を追加することで、温度を安定させた後に、波長制御を行うことから、DFB−LDに流れる電流の変動幅を適正範囲に収めることができる。
In the third embodiment, the wavelength lock control by the current is executed after the output light is delayed by a predetermined time (= T3'-T3) after the output light becomes equal to the power final target value. As described above, the temperature of the
なお、図9の処理に図6に示すステップS30およびステップS31の処理を追加するようにしてもよい。そのような実施形態によれば、温度をより一層安定させることが可能になる。 In addition, you may make it add the process of step S30 and step S31 shown in FIG. 6 to the process of FIG. According to such an embodiment, the temperature can be further stabilized.
(E)第4実施形態の説明
つぎに、本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態の構成は図1の場合と同様であるが、デジタル演算装置31において実行される処理が異なっている。図11は第4実施形態において実行される処理の流れを説明するフローチャートである。なお、図11に示すフローチャートにおいて図2に示すフローチャートと対応する部分には同一の符号を付してあるのでその説明は省略する。図11に示すフローチャートは、図2の場合と比較すると、ステップS14およびステップS15の処理が、ステップS114およびステップS115としてステップS11およびステップS12の間に移動されている。これ以外の処理は図2の場合と同様であるので、以下では、第4実施形態の動作を説明する図12を参照しながら、ステップS114,S115の処理を中心に動作を説明する。
(E) Description of Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The configuration of the fourth embodiment is the same as that of FIG. 1, but the processing executed in the digital
例えば、波長可変光源装置1に電源が投入されると、図11の処理が開始され、ステップS10,S11の処理が実行された後、ステップS114の処理が実行される。
For example, when the wavelength tunable
ステップS114において、デジタル演算装置31は、DFB−LD電流制御回路32を制御し、DFB−LD選択回路33によって選択されたDFB−LDに対して一定電流の供給を開始する。具体的には、DFB−LD電流モニタ回路34から供給されるデータを参照し、DFB−LD電流制御回路32を制御することで、一定電流が流れるように制御する。なお、一定電流としては、第1実施形態のステップS14の場合と同様の値を用いることができる。図12(C)の例では、時刻T0においてDFB−LDに一定電流を供給する制御であるDFB−ACC(Automatic Current Control)が開始(ON)される。
In step S <b> 114, the digital
なお、電流制御の詳細としては、例えば、電流目標値からの電流モニタ値の偏差をErrとすると、このErrは以下の式(8)で与えられ、DFB−LD電流制御回路32への指示値は以下の式(9)で与えられる。なお、Kp,KiはPI制御の制御定数である。 As the details of the current control, for example, if the deviation of the current monitor value from the current target value is Err, this Err is given by the following equation (8), and is an indication value to the DFB-LD current control circuit 32: Is given by the following equation (9). Kp and Ki are control constants for PI control.
Err=電流目標値−電流モニタ値 ・・・(8)
DFB−LD電流制御回路への指示値=Kp×Err+ΣKi×Err ・・・(9)
Err = current target value-current monitor value (8)
Indicated value to DFB-LD current control circuit = Kp × Err + ΣKi × Err (9)
ステップS115において、デジタル演算装置31は、利得素子制御回路37に対して所定の制御データを供給し、利得素子15に対して一定電流の供給を開始する。一定電流としては、第1実施形態のステップS15の場合と同様の値を用いることができる。図12(C)の例では、時刻T0において利得素子15に一定電流を供給する制御であるSOA−CONSTが開始(ON)される。この結果、図12(C)に示すように、時刻T0からレーザ光のパワーがPoff以下の所定の値となる。
In
なお、ステップS12以降の処理は、第1実施形態の場合と同様であるのでその説明は省略する。 In addition, since the process after step S12 is the same as that of the case of 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted.
以上に説明したように、第4実施形態では、DFB−LDおよび利得素子15に電流を予め通じた状態で温度制御を実行するようにしたので、LDモジュール11を早期に熱的に安定状態にすることで、立ち上げに要する時間を短縮することができる。また、早期に熱安定状態にすることに加え、DFB−LDおよび利得素子15の制御遅延を短縮することによって、立ち上げに要する時間を短縮することができる。
As described above, in the fourth embodiment, since the temperature control is performed in a state in which current is passed through the DFB-LD and the
(F)第5実施形態の説明
つぎに、本発明の第5実施形態について説明する。第5実施形態の構成は図1の場合と同様であるが、デジタル演算装置31において実行される処理が異なっている。図13は第5実施形態において実行される処理の流れを説明するフローチャートである。なお、図13に示すフローチャートにおいて図11に示すフローチャートと対応する部分には同一の符号を付してあるのでその説明は省略する。図13に示すフローチャートは、図11の場合と比較すると、ステップS18とステップS19の間にステップS120の処理が新たに追加され、また、ステップS21の後にステップS121の処理が追加され、さらに、ステップS22の処理がステップS122の処理に置換されている。これ以外の処理は図11の場合と同様であるので、以下では、第5実施形態の動作を説明する図14を参照しながら、ステップS120〜122の処理を中心に動作を説明する。
(F) Description of Fifth Embodiment Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. The configuration of the fifth embodiment is the same as that of FIG. 1, but the processing executed in the digital
例えば、波長可変光源装置1に電源が投入されると、図13の処理が開始され、ステップS10の処理が実行される。なお、ステップS10〜ステップS18の処理は図11の場合と同様である。
For example, when the tunable
ステップS120において、デジタル演算装置31は、LDモジュール11の温度制御定数であるKpとKiの値を一時的に大きな値に変更する。これにより、ステップS19〜S21の処理に起因する利得素子15の発熱によって、LDモジュール11の温度目標値とモニタ値との間に偏差が生じた場合であっても、当該偏差を迅速になくすことができる。ステップS19〜S21の処理は前述の場合と同様であるのでその説明は省略する。
In step S120, the digital
ステップS121において、デジタル演算装置31は、LDモジュール11の温度制御定数であるKpとKiの値を元の値に変更する。定数を大きくするとオーバーシュートやハンチング等が発生するが、定数を元に戻すことにより、これらの現象が発生することを防止できる。
In step S121, the digital
ステップS122では、LDモジュール11の温度を制御することにより、出力光の波長が所望の波長になるように制御する。図14(C)の例では、時刻T3において、LDモジュール11の温度による波長制御であるTEC1−AFC(Automatic Frequency Control)が開始(ON)されるとともに、LDモジュール11を一定温度に保つ制御であるTEC1−ATCが停止(OFF)されている。また、DFB−LDに一定の電流を流す制御であるDFB−ACCは時刻T3以降もONの状態を維持する。
In step S122, the temperature of the
なお、温度による出力光波長制御の詳細としては、例えば、波長モニタPD電流モニタ回路39から供給されるデータを、パワーモニタPD電流モニタ回路34から供給されるデータで除算して得られる値をPD電流比モニタ値とし、その目標値をPD電流比目標値とした場合に、これらの偏差をErrとすると、このErrは以下の式(10)で与えられ、LD温度制御回路35への指示値は以下の式(11)で与えられる。なお、Kp,KiはPI制御の制御定数である。なお、δ’はPD電流比からLD温度制御回路35に対する指示値への変換係数である。
As the details of the output light wavelength control by temperature, for example, the value obtained by dividing the data supplied from the wavelength monitor PD
Err=PD電流比目標値−PD電流比モニタ値 ・・・(10)
LD温度制御回路への指示値=δ’×(Kp×Err+ΣKi×Err) ・・・(11)
Err = PD current ratio target value−PD current ratio monitor value (10)
Indicated value to LD temperature control circuit = δ ′ × (Kp × Err + ΣKi × Err) (11)
以上に説明したように、本発明の第5実施形態では、出力光パワー制御時において、PI制御の時定数を一時的に大きくするようにしたので、利得素子15の発熱に起因する温度の偏差を迅速に収束させることができる。また、第5実施形態では、出力光パワー制御終了後に、温度による波長制御に移行するようにしたので、熱的に定常状態に近づいたタイミングで波長制御を実行することができることから、温度変化による波長の変化を抑制することができる。
As described above, in the fifth embodiment of the present invention, the time constant of the PI control is temporarily increased during the output optical power control. Therefore, the temperature deviation caused by the heat generation of the
(G)変形実施形態
なお、上記の各実施形態は、一例であって、これ以外にも各種の変形実施態様が存在する。例えば、以上の各実施形態では、波長可変光源装置1をシステムに接続し、電源を投入するときに前述した処理を実行するようにしたが、波長可変光源装置1が既にシステムに接続された状態において、出力する波長を変更する場合に、前述する処理を実行するようにしてもよい。なお、波長を変更する場合には、利得素子15の駆動電流を停止するか、もしくは、Poff以下になるように設定した後に、前述した処理を実行するようにすればよい。
(G) Modified Embodiment Each of the above embodiments is an example, and there are various modified embodiments other than this. For example, in each of the above embodiments, the wavelength tunable
また、以上の各実施形態において、波長制御が開始される時点におけるLDモジュール11の温度が目標温度とは異なる温度になっているときは、当該温度を目標温度に再設定するようにしてもよい。そのような構成によれば、波長ロック後のDFB−LDの駆動電流の変化を極力抑えることができる。
Further, in each of the above embodiments, when the temperature of the
また、以上の各実施形態では、図4(A)に示す出力光パワーの立ち上がりのスロープについては、後段の装置の制約条件によって決定するようにしたが、例えば、利得素子15の特性も考慮して決定するようにしてもよい。具体的には、後段の装置の制約条件よりも利得素子15の立ち上がり特性の方が厳しい(遅い)場合には、利得素子15の立ち上がり特性に応じてスロープを決定するようにしてもよい。
Further, in each of the above embodiments, the rising slope of the output optical power shown in FIG. 4A is determined by the constraints of the subsequent apparatus, but for example, the characteristics of the
また、以上の各実施形態では、出力光パワーが最終目標値と等しくなった後に、波長制御を開始するようにしたが、出力光パワーが最終目標値と等しくなる前に、波長制御を開始することも可能である。そのような構成によれば、立ち上げにかかる時間をさらに短縮することができる。 Further, in each of the above embodiments, the wavelength control is started after the output optical power becomes equal to the final target value. However, the wavelength control is started before the output optical power becomes equal to the final target value. It is also possible. According to such a configuration, it is possible to further reduce the time required for startup.
また、以上の第5実施形態ではPI制御の制御定数を一時的に増大させるようにしたが、例えば、一時的にPID制御に移行するようにしてもよい。このような構成によれば、出力値の急激な変化にも対応することが可能になる。また、第5実施形態では、温度制御の制御定数を一時的に増大させるようにしたが、例えば、DFB−LDの電流制御の制御定数を一時的に増大させるようにしてもよい。さらに、温度および電流の制御方式については、PI制御を例に挙げて説明したが、これ以外の制御を用いることも可能であることは言うまでもない。 In the above fifth embodiment, the control constant for PI control is temporarily increased. However, for example, the control constant may be temporarily shifted to PID control. According to such a configuration, it is possible to cope with a sudden change in the output value. In the fifth embodiment, the control constant for temperature control is temporarily increased. However, for example, the control constant for current control of the DFB-LD may be temporarily increased. Furthermore, although the temperature and current control methods have been described by taking PI control as an example, it goes without saying that other controls may be used.
また、以上の各実施形態では、出力光は図4に示すようなステップ状に変化するようにしたが、ステップの間隔を非常に粗くしたり、さらに細かくしたりすることも可能である。具体的には、時刻T2とT3の間に存在するステップ数を、例えば、2つだけとしたり、3〜10程度としたりすることも可能である。もちろん、数十〜数百程度あるいはそれ以上としてもよい。また、図4の例では、ΔPは常に一定としたが、例えば、時間あるいは温度に応じてある程度変化させることも可能である。具体的には、LDモジュール11の温度制御の偏差(Err)が大きくなった場合にはΔPを小さくし、それ以外の場合には大きくなるようにしてもよい。
Further, in each of the embodiments described above, the output light is changed in a step shape as shown in FIG. 4, but the step interval can be made very coarse or finer. Specifically, the number of steps existing between times T2 and T3 can be set to only two or about 3 to 10, for example. Of course, it may be about several tens to several hundreds or more. In the example of FIG. 4, ΔP is always constant, but can be changed to some extent according to time or temperature, for example. Specifically, ΔP may be decreased when the temperature control deviation (Err) of the
また、以上の各実施形態では、DFB−LDが複数存在する場合を例に挙げて説明したが、DFB−LDが単体の場合であっても本願発明を適用することができる。 In each of the above embodiments, the case where there are a plurality of DFB-LDs has been described as an example. However, the present invention can be applied even when the DFB-LD is a single unit.
また、以上の各実施形態では、DFB−LDの電流を一定にする制御については、DFB−CONSTとDFB−ACCの2種類を設けるようにした。DFB−CONSTは、DFB−LD電流制御回路32に対して所定のデータを供給することによりDFB−LDに一定の電流を供給する制御である。一方、DFB−ACCは、DFB−LD電流モニタ回路34からのデータを参照しながらDFB−LD電流制御回路32を制御するフィードバック制御である。もちろん、後者の方が電流の制御精度が高い。したがって、各実施形態に示されるDFB−CONSTとDFB−ACCとは相互に置換することが可能である。もちろん、SOA−CONSTとSOA−ACCとは相互に置換することが可能である。さらに、DFB−ACCについては、PI制御を例に挙げて説明したが、これ以外の制御方式であってもよいことは言うまでもない。
In each of the embodiments described above, two types of control, DFB-CONST and DFB-ACC, are provided for making the current of the DFB-LD constant. The DFB-CONST is a control for supplying a constant current to the DFB-LD by supplying predetermined data to the DFB-LD
1 波長可変光源装置
11 LDモジュール
11−1〜11−N DFB−LD(レーザダイオード)
12 LD温度モニタ
13 温度調整素子(温度調整手段の一部)
14 光合波器
15 利得素子(増幅手段)
16 光分波器
17 パワーモニタ
18 エタロンフィルタ(波長フィルタ)
19 波長モニタ
20 エタロンフィルタ温度モニタ
21 温度調整素子(温度調整手段の一部)
31 デジタル演算装置(パワー制御手段の一部、波長制御手段の一部)
32 DFB−LD電流制御回路
33 DFB−LD選択回路
34 DFB−LDモニタ回路
35 LD温度制御回路
36 LD温度モニタ回路
37 利得素子制御回路
38 パワーモニタPD電流モニタ回路(パワー制御手段の一部)
39 波長モニタPD電流モニタ回路(波長制御手段の一部)
40 エタロン温度制御回路
41 エタロン温度モニタ回路
DESCRIPTION OF
12 LD temperature monitor 13 Temperature adjustment element (part of temperature adjustment means)
14
16
19 Wavelength monitor 20 Etalon filter temperature monitor 21 Temperature adjustment element (part of temperature adjustment means)
31 Digital computing device (part of power control means, part of wavelength control means)
32 DFB-LD
39 Wavelength monitor PD current monitor circuit (part of wavelength control means)
40 Etalon
Claims (11)
温度によって発光波長が変化するレーザダイオードと、
前記レーザダイオードから出力される光を増幅し、前記レーザダイオードとの間で熱の授受がなされる増幅手段と、
レーザ光の出力開始に先立って、前記レーザダイオードの温度が、前記ダイオードの目標とする発光波長に応じた所定の温度になるようにフィードバック制御する温度調整手段と、
レーザ光の出力を開始してから、前記レーザ光のパワーが最終目標パワーまで増加する間は、前記温度調整手段の制御定数を変更してから、レーザ光のパワーの目標値をステップ状に増加することにより前記増幅手段を制御して、前記レーザ光のパワーを最終目標パワーまでステップ状に増加させるパワー制御手段と、
前記制御手段の制御により、前記レーザ光のパワーが前記最終目標パワーとなった場合には、前記変更した前記温度調整手段の制御定数を変更前の値に戻してから、前記レーザ光が目標波長となるように制御する波長制御手段と、
を有することを特徴とする波長可変光源装置。 In a variable wavelength light source device that generates and outputs laser light of a desired wavelength,
A laser diode whose emission wavelength changes with temperature,
Amplifying means for amplifying the light output from the laser diode and transferring heat to and from the laser diode;
Prior to the start of output of laser light, temperature adjustment means for feedback control so that the temperature of the laser diode becomes a predetermined temperature corresponding to the target emission wavelength of the diode;
While starting the output of laser light, while the power of the laser light increases to the final target power, after changing the control constant of the temperature adjusting means, the target value of the laser light power is increased stepwise Power control means for controlling the amplification means to increase the power of the laser light stepwise to the final target power,
When the power of the laser beam becomes the final target power by the control of the control unit, the control constant of the changed temperature adjusting unit is returned to the value before the change, and then the laser beam is set to the target wavelength. Wavelength control means for controlling so that
A wavelength tunable light source device comprising:
前記パワー制御手段は前記所定の駆動電流を通じた状態において、前記増幅手段から出力されるレーザ光のパワーモニタ値を初期値として、前記増幅手段を制御してレーザ光を前記最終目標パワーまでステップ状に増加させることを特徴とする請求項4に記載の波長可変光源装置。 A predetermined drive current at which the power of the laser beam output from the amplifying unit is equal to or lower than a level allowed by a subsequent device is passed to the amplifying unit;
In a state where the predetermined drive current is passed, the power control means uses the power monitor value of the laser light output from the amplification means as an initial value, and controls the amplification means to step the laser light to the final target power. The tunable light source device according to claim 4 , wherein the wavelength tunable light source device is increased.
レーザ光の出力開始に先立って、前記レーザダイオードの温度が、前記ダイオードの目標とする発光波長に応じた所定の温度になるようにフィードバック制御する温度調整ステップと、
レーザ光の出力を開始してから、前記レーザ光のパワーが最終目標パワーまで増加する間は、前記温度調整ステップにおける制御定数を変更してから、レーザ光のパワーの目標値をステップ状に増加することにより前記増幅手段を制御して、前記レーザ光のパワーを最終目標パワーまでステップ状に増加させるパワー制御ステップと、
前記制御ステップの制御により、前記レーザ光のパワーが最終目標パワーとなった場合には、前記変更した前記温度調整ステップにおける制御定数を変更前の値に戻してから、前記レーザ光が目標波長となるように制御する波長制御ステップと、
を有することを特徴とする波長可変光源装置の制御方法。 A laser diode whose emission wavelength varies depending on temperature, and amplification means for amplifying the light output from the laser diode and transferring heat to and from the laser diode. In the control method of the wavelength tunable light source device that generates and outputs,
Prior to starting the output of laser light, a temperature adjustment step for feedback control so that the temperature of the laser diode becomes a predetermined temperature corresponding to the target emission wavelength of the diode;
While starting the output of laser light, while the power of the laser light increases to the final target power, after changing the control constant in the temperature adjustment step, the target value of the laser light power is increased stepwise A power control step for controlling the amplification means to increase the power of the laser light stepwise to a final target power;
When the power of the laser beam becomes the final target power by the control of the control step, the control constant in the changed temperature adjustment step is returned to the value before the change, and then the laser beam is set to the target wavelength. A wavelength control step for controlling so that
A method for controlling a wavelength tunable light source device, comprising:
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