JP5850415B2

JP5850415B2 - 波長可変光源の発光波長の測定方法

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Inventors: 吉國　裕三; 裕三吉國
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Description

本発明は、波長可変光源の発光波長の測定方法に関する。

電流（または電圧）により出力光の波長を制御する波長可変光源は、人体の断層像を高速度で測定するOFDR-OCT（Optical Frequency Domain Reflectometry− Optical Coherence Tomography）等の光源として期待されている。このような可変波長光源の発光波長の制御は、複数の波長制御電流（または、波長制御電圧）の組合せと発光波長の関係を記録した波長制御条件データから、所望の発光波長に対応する波長制御電流（または、波長制御電圧）の組合せを読み出し、この組合せで波長可変光源を駆動することにより行われる。

ここで、波長制御電流（または、波長制御電圧）とは、波長可変光源の発光波長を制御する電流（または電圧）のことである。また、特に必要な場合を除き以後、波長制御電流には言及しないが、波長制御電圧に係る説明は、略そのまま波長制御電流に適用することができる。

特開２００５−１５６５４０号公報

この波長制御条件データは、以下のような手順により形成する。まず、多数の波長制御電圧の組合せで波長可変光源を駆動し、そのスペクトルを測定する。次に、測定した夫々のスペクトルから発光波長を導出し、導出した発光波長と波長制御電圧の組合せを対応させて、波長制御条件データを形成する。

ここで、波長可変光源のスペクトルは、夫々の波長制御電圧を一定に保った状態で、光スペクトルアナライザの分光波長を掃引しながら、分光した光の強度を計測して測定する。従って、波長可変光源のスペクトルを一つ測定には、少なくても光スペクトルアナライザが波長可変光源の発光波長範囲を波長掃引する時間が必要である。この時間は、１秒程度である。このため、多数（例えば、１００００通り）のスペクトル測定を実施する波長制御条件データの作製作業には、膨大な時間が費やされる。

例えば、SSG-DBR(Super Structure Grating-Distributed Bragg Reflector)と呼ばれる波長可変光源のスペクトルを測定には、１０時間が費やされている。

そこで、本発明の目的は、可変波長光源のスペクトル測定時間を短縮する、発光波長の測定方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面によれば、波長可変光源の出力光から第１の波長を有する光を抽出し、前記第１の波長を変化させながら前記光の抽出を継続する発光波長の測定方法であって、抽出した前記光の強度に対応する光強度データを生成し、生成した前記光強度データを記録し、その後前記波長可変光源の出力光の第２の波長を制御する一または複数の波長制御因子の大きさを変化させる第１のステップと、複数の前記第１のステップを含み、前記波長制御因子が所定の範囲を掃引し終わるまで、前記第１のステップを繰返す第２のステップと、複数の前記第２のステップを含み、前記第１の波長が所定の範囲を掃引し終わるまで、前記第２のステップを繰返す第３のステップを有し、前記光強度データからなる光強度データ群を生成する、波長可変光源の発光波長の測定方法が提供される。

本発明によれば、多数の波長制御条件に対応する、可変波長光源の発光波長を短時間で測定することができる。

実施の形態１の発光波長測定装置のブロックダイアグラムである。 SSG-DBRレーザの概略を説明する斜視図である。第１の電圧波形を説明する図である。第２の電圧波形を説明する図である。実施の形態１の発光波長の測定方法を説明するフローチャートである。実施の形態２の発光波長の測定方法を説明するフローチャートである。光スペクトルデータ群をグラフ化した時間分解光スペクトルである。実施の形態３の手順を説明するフローチャートである。波長制御条件データをグラフ化した図面である。

以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。尚、図面が異なっても対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

（実施の形態１）
（１）波長測定装置
図１は、本実施の形態で使用する発光波長測定装置１２のブロックダイアグラムである。尚、図１には、測定対象であるSSG-DBRレーザ２も記載されている。

図１に示すように、本実施の形態の発光波長測定装置１２は、測定対象であるSSG-DBRレーザ２に第１の波長制御電圧Ｖ_ｆ１４及び第２の波長制御電圧Ｖ_ｒ１６を供給する任意波形発生装置（電圧信号の発生装置）１８を有している。任意波形発生装置１８は、SSG-DBRレーザ２の第１のSSG-DBR領域に接続された第１の端子に、第１の波長制御電圧Ｖ_ｆを印加する。この第１の端子と第１のSSG-DBR領域の間には、４７Ωの抵抗が接続せれている。この抵抗により、第１の波長制御電圧Ｖ_ｆが電流に変換される。尚、SSG-DBRレーザ２の構成については、後述する。

同様に、任意波形発生装置１８は、第２のSSG-DBR領域に接続された第２の端子に、第２の波長制御電圧Ｖ_ｒを印加する。この第２の端子と第２のSSG-DBR領域の間に接続された４７Ωの抵抗が、第２の波長制御電圧Ｖ_ｒを電流に変換する。

また、本発光波長測定装置１２は、第１の波長制御電圧Ｖ_ｆ１４及び第２の波長制御電圧Ｖ_ｒ１６に対応する第１の電圧波形及び第２の電圧波形を形成し、任意波形発生装置１８に提供する第１のコンピュータ(Personal Computer; PC)２０を有している。

また、本発光波長測定装置１２は、SSG-DBRレーザ２の活性層領域、位相制御領域、及び光増幅器領域に、夫々電圧を供給する電圧発生装置（電圧源）２４,２６,２８を有している。これらSSG-DBR２の各領域と各電圧発生装置の間には、夫々４７Ωの抵抗が接続されている。これらの抵抗により、電圧発生装置２４,２６,２８が発生した電圧が電流に変換される。また、本発光波長測定装置１２は、SSG-DBRレーザ２の温度を一定に保つ温度調整器３０を有している。

また、本発光波長測定装置１２は、SSG-DBRレーザ２の出力光３１から所望の波長の光（成分光）を抽出（分光）し、抽出した光の強度に対応する光強度信号３２を出力する光スペクトルアナライザ（Optical Spectrum Analyzer; OSA）３４を有している。このＯＳＡ３４は、回折格子（例えば、ダブルモノクロメータ）と光検出器を有しており、この回折格子により分光した光の強度を上記光検出器で測定する。

また、本発光波長測定装置１２は、ＯＳＡ３４が出力する光強度信号３２をデジタル信号に変換する高速アナログデジタル変換機（Analog Digital Convertor ;ADC）３６を有している。この高速アナログデジタル変換機３６は、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換ユニット４４と、このアナログデジタル変換ユニット４４が変換した光強度データを記録するメモリユニット４５（例えば、Random Access Memory）を有している。尚、高速アナログデジタル変換機３６が、入力信号をデジタル信号に変換してメモリユニット４５に記録するまでに費やされる時間は１μｓ以下である。

また、本発光波長測定装置１２は、アナログデジタル変換機３６の出力が入力され、入力されたデータからSSG-DBR２のスペクトルを形成する第２のコンピュータ３８を有している。

この第２のコンピュータ３８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５２と、主記憶装置（Random Access Memory等）５０と、補助記録装置（磁気ディスク等）４８を有している。この第２のコンピュータ３８の動作は、主記憶装置５０に記録されたプログラムに従って動作するＣＰＵ５２により実現される。第１のコンピュータ２０についても、同様である。

（２）可変波長光源
図２は、本実施の形態で発光波長を測定するSSG-DBRレーザ２の概略を説明する斜視図である。SSG-DBRレーザ２は、図２に示すように、回折格子のピッチが第１の周期で変化する第１の超周期回折格子−分布ブラック反射器(SSG-DBR)３を有する第１のSSG-DBR領域４を有している。

また、SSG-DBRレーザ２は、回折格子のピッチが第１の周期とは異なる第２の周期で変化する第２の超周期回折格子−分布ブラック反射器（SSG-DBR）５を有する第２のSSG-DBR領域６を有している。

また、SSG-DBRレーザ２は、第１のSSG-DBR３及び第２のSSG-DBR５が交互に反射する光を増幅する活性層領域８と、この光の位相を制御する位相制御領域１０を有している。

また、SSG-DBRレーザ２は、第１のSSG-DBR領域４の外側に配置され、SSG-DBRレーザ２の出力光を増幅する光増幅器領域（図示せず）を有している。

これらの領域は、光導波層７ａ,７ｂ,７ｃ,７ｄと、夫々の光導波層に電流を注入する電極(図示せず)とを有している。活性層領域８に注入された電流は、その光導波路７ｂ（活性層）に蓄積されて光利得を発生する。この光利得により、第１のSSG-DBR領域４及び第２のSSG-DBR領域６で交互に反射された光が増幅され、レーザ光に成長する。

一方、第１のSSG-DBR領域４及び第２のSSG-DBR領域６に注入された電流は、夫々の光導波層７ａ,７ｄに蓄積され、その屈折率を変化させる。これにより、SSG-DBR領域４,６が反射する光の波長が変化し、SSG-DBRレーザの発振波長（発光波長）が変化する。

また、位相制御領域１０に注入された電流は、その光導波路７ｃに蓄積され、その屈折率を変化させる。これにより、SSG-DBRレーザ２の光共振器長が変化し、SSG-DBRレーザ２の発振波長が微調整される。

このように、第１のSSG-DBR領域４に注入する電流及び第２のSSG-DBR領域６に注入する電流を調整することにより、SSG-DBRレーザ２の発振波長を制御することができる。また、位相制御領域１０に注入する電流を調整することにより、SSG-DBRレーザ２の発振波長を微調整することができる。

尚、本実施の形態で測定するSSG-DBRレーザ２の可変波長範囲は、１５９０〜１６４０ｎｍである。また、上述したように、第１のSSG-DBR領域４、第２のSSG-DBR領域６、及び位相制御領域１０に接続される電源は、夫々、第１の波長制御電圧Ｖ_ｆ１４、第２の波長制御電圧Ｖ_ｒ１６、及び位相制御電圧１７を発生する。これらの電圧が抵抗により電流に変化され、夫々の領域に注入される。

尚、超周期回折格子−分布ブラック反射器は、ピッチが周期的に変化する分布ブラック反射器の一形態である。従って、第１の超周期回折格子−分布ブラック反射器の代わりに、ピッチが第１の周期で変化する他の第１の分布ブラック反射器（例えば、Sampled-Grating-DBR）を有し、更に第２の超周期回折格子−分布ブラック反射器の代わりに、回折格子のピッチが上記第１の周期とは異なる第２の周期で変化する第２の回折格子−分布ブラック反射器例（例えば、Sampled-Grating-DBR）を有する波長可変DBRレーザの発光波長を測定してもよい。

（３）発光波長の測定方法
まず、発光波長測定前の準備段階の作業を説明し、次にSSG-DBRレーザ２の発光波長の測定方法を説明する。尚、発光波長の測定方法とは、発光波長を導出するためのデータの測定方法である。

（i）準備作業
まず、第１のコンピュータ２０で、第１の波長制御電圧Ｖ_ｆ１４の電圧波形（以下、第１の電圧波形と呼ぶ）及び第２の波長制御電圧Ｖ_ｒ１６の電圧波形（以下、第２の電圧波形と呼ぶ）を作製する。次に、これらの電圧波形を、任意波形発生装置１８に送信する。任意波形発生装置１８は、この電圧波形に従って第１の波長制御電圧Ｖ_ｆ１４及び第２の波長制御電圧Ｖ_ｒ１６を発生する。

図３は、第１の電圧波形を説明する図である。図４は、第２の電圧波形を説明する図である。図３及び図４の横軸は、共に時間である。また、図３及び図４の縦軸は、共に電圧である。第１の電圧波形は、図４に示すように、０.０Ｖから４.０Ｖまで９６１μｓかけて、階段状に順次増加する。電圧の間隔は０.１３Ｖ（＝４.０Ｖ÷３１ステップ）である。また、電圧が増加する時間間隔は３１μｓである。

一方、第２の電圧波形は、図４に示すように、０.０Ｖから４.０Ｖまで３１μｓかけて、階段状に順次増加する（図４の電圧増加は、連続的に記載されている。）。電圧間隔は０.１３Ｖ（＝４.０Ｖ÷３１ステップ）であり、時間間隔は１μｓである。この第２の電圧波形は、第１の電圧波形の変化に同期して、３１μs間隔で周期的に変化する。

従って、任意波形発生装置１８は、９６１（＝３１×３１）通りの波長制御電圧の組合せ（Ｖ_ｆ,Ｖ_ｒ）を生成する。この第１の電圧波形及び第２の電圧波形を、夫々SSG-DBRレーザ２の第１のSSG-DBR領域４及び第１のSSG-DBR領域６に印加することにより、９６１通りの波長制御電圧の組合せでSSG-DBRレーザ２を駆動する。

ここで、第１の波長制御電圧Ｖ_ｆ１４及び第２の波長制御電圧Ｖ_ｒ１６は、夫々０Ｖ〜４.０Ｖの範囲（以下、波長制御電圧の掃引範囲と呼ぶ）を掃引する。尚、第１の波長制御電圧Ｖ_ｆ１４及び第２の波長制御電圧Ｖ_ｒ１６が、この「波長制御電圧の掃引範囲」を掃引する時間（以下、波長制御電圧の掃引期間と呼ぶ）は、９６１μｓである。

次に、電圧発生装置２４,２６,２８を駆動して、SSG-DBRレーザ２の活性層領域８、位相制御領域１０、及び光増幅器領域に、夫々、４７Ωの抵抗を介して所定の電圧を印加する。活性層領域８、位相制御領域１０、及び光増幅器領域に印加する電圧は、例えば、５.０Ｖ、５.２Ｖ、及び０.０Ｖである。また、温度調整器３０を起動して、SSG-DBRレーザ２の温度を、例えば２５℃にする。

（ii）発光波長の測定方法
図５は、本実施の形態の発光波長の測定方法を説明するフローチャートである。

―測定開始ステップ（ステップＳ１及びＳ２）―
本実施の形態の発光波長の測定方法は、ＯＳＡ３４が送信するトリガーに同期して進行する。まず、ＯＳＡ３４が、波長掃引を開始する（ステップＳ１）。

このＯＳＡ３４の波長掃引範囲は、SSG-DBRレーザ２の可変波長範囲（１５９０ｎｍ〜１６４０ｎｍ）に一致している。掃引を開始する波長は、１５９０ｎｍである。また、波長掃引速度は、約０．０５ｎｍ／ｍｓである。従って、ＯＳＡ３４は、SSG-DBRレーザ２の可変波長範囲を１秒間（＝５０ｎｍ÷０．０５ｎｍ／ｍｓ）かけて掃引する。

ＯＳＡ３４は、波長掃引開始と同時に、第１のトリガー４０を任意波形発生装置１８に送信する（図１参照）。この第１のトリガー４０に応答して、任意波形発生装置１８は、SSG-DBRレーザ２に印加する波長制御電圧Ｖ_ｒ,Ｖ_ｆの掃引を開始する（ステップＳ２）。尚、波長制御電圧の掃引開始時点の波長制御電圧の組合せは、（０Ｖ,０Ｖ）である。

波長制御電圧の掃引開始と略同時に、任意波形発生装置１８は、第２のトリガー４２を、高速アナログデジタル変換機３６に送信する。以後、ＯＳＡ３４は、波長掃引を測定が終了するまで継続する。

以上のように、本実施の形態の発光波長の測定方法では、ＯＳＡ３４により、SSG-DBR２（波長可変光源）の出力光から一の波長（所望の波長）を有する光を抽出（分光）し、この波長を時間と共に変化させながら上記光の抽出を継続する。言い換えるなら、本実施の形態の発光波長の測定方法は、SSG-DBR２（波長可変光源）の出力光を分光して所望の波長を有する光を抽出する測定方法であって、上記光の波長を時間と共に変化させながら上記光の抽出を継続する測定方法である。

―光強度の測定・データ化・記録ステップ（ステップＳ３〜Ｓ６）―
波長掃引を開始したＯＳＡ３４は、SSG-DBRレーザ２の出力光３１から波長が１５９０ｎｍの光を抽出し、抽出した光をその光検出器で光電変換する。次に、ＯＳＡ３４は、この光電変換で発生した光強度信号（電圧信号）３２を、高速アナログデジタル変換機３６に送信する。

高速アナログデジタル変換機３６は、上記第２のトリガー４２に応答して、そのアナログデジタル変換ユニット４４により、受信した光強度信号３２をデジタル信号に変換する。こなわち、高速アナログデジタル変換機３６は、抽出した光の強度に対応する光強度データを生成する（ステップＳ３）。

次に、高速アナログデジタル変換機３６は、この光強度データをメモリユニット４５に記録する（ステップＳ４）。

この高速アナログデジタル変換機３６は、１μｓ以内に受信した信号をデジタル信号に変換し、メモリユニット４５に記録する。一方、第１の波長制御電圧Ｖ_ｆ１４及び第２の波長制御電圧Ｖ_ｒ１６は、夫々、３１μｓ及び１μｓ周期で変化する。従って、光強度データを生成し記録するステップＳ３及びステップＳ４は、第１の波長制御電圧Ｖ_ｆ１４及び第２の波長制御電圧Ｖ_ｒ１６が変化する前に完了する。故に、この時点では、波長制御電圧の掃引期間（９６１μｓ）は終了していない。このため、任意波形発生装置１８は、波長制御電圧の掃引動作を継続する（ステップ５）。

次に、波長制御電圧の掃引動作の開始から１μｓが経過しすると、任意波形発生装置１８は、第１の波長制御電圧Ｖ_ｆ１４及び第２の波長制御電圧Ｖ_ｒ１６の組合せ（Ｖ_ｆ,Ｖｒ）を変更する（ステップＳ６）。この時、第１の波長制御電圧Ｖ_ｆ１４は０Ｖのままであるが、第２の波長制御電圧Ｖ_ｒは０Ｖから０.１３Ｖに増加する（図３及び４参照）。略同時に、任意波形発生装置１８は、第２のトリガー４２を高速アナログデジタル変換機３６に送信する。

以上の手順により、本「―光強度の測定・データ化・記録ステップ」では、波長制御電圧の組合せ（０Ｖ,０Ｖ）に対応する光強度データが、メモリユニット４５に記録される。

以上のように、本「光強度の測定・データ化・記録ステップ」では、抽出した光の強度に対応する光強度アナログ信号を生成し、この光強度アナログ信号をアナログデジタル変換することで抽出した上記光の強度に対応する光強度データを生成し（ステップＳ３）、生成した光強度データを記録し（ステップＳ４）、その後SSG-DBRレーザ２（波長可変光源）の出力光の波長を制御する波長制御電圧（波長制御因子）の大きさを変化させる（ステップＳ５及びＳ６）。

―波長制御電圧掃引ステップ（ステップＳ２〜Ｓ７の繰り返し）―
次に、ステップＳ３に戻り、第２のトリガー４２を受信した高速アナログデジタル変換機３６及びOSA３４は、光強度データの生成（ステップＳ３）及び光強度データの記録（ステップＳ４）を、再度実行する。

以上のステップが終了した時点でも、波長制御電圧の掃引開始からの経過時間（以下、制御電圧の掃引時間と呼ぶ）は２μｓ以下であり、波長制御電圧の掃引は終了していない。従って、任意波形発生装置１８は波長制御電圧の掃引動作を継続し（ステップＳ５）、制御電圧の掃引時間が２μｓになった時点で、再び波長制御電圧の組合せ（Ｖ_ｆ,Ｖ_ｒ）を変更（ステップＳ６）する。略同時に、任意波形発生装置１８は、第２のトリガー４２を高速アナログデジタル変換機３６に再度送信する。

以上の手順を、ＯＳＡ３４、波長波形発生装置１８、及び高速アナログデジタル変換機３６は、「波長制御電圧の掃引期間」（９６１μｓ）が終了し、第１の波長制御電圧１４及び第２の波長制御電圧１６が「波長制御電圧の掃引範囲」を掃引し終えるまで繰返す。以上により、本「波長制御電圧掃引ステップ」が終了する。

ここで、この「波長制御電圧の掃引期間」中、第１の電圧波形は、０Ｖから４.０Ｖ（＝０.１３Ｖ×３１）に増加する（図３参照）。また、第２の電圧波形は、０Ｖから４.０Ｖ（＝０.１３Ｖ×３１）に繰り返し増減する（図４参照）。一方、ＯＳＡ３４が抽出（分光）する光の波長は、略一定の１５９０ｎｍである。

以上の手順により、一の抽出波長（１５９０ｎｍ）において、全ての波長制御電圧の組合せに対応する光強度データが、メモリユニット４５に記録される。

以上のように、「本波長制御電圧掃引ステップ」では、複数の上記「光強度の測定・データ化・記録ステップ」を含み、第１の波長制御電圧Ｖ_ｆ１４及び第２の波長制御電圧Ｖ_ｒ１６が「波長制御電圧の掃引範囲」（所定の範囲）を掃引し終わるまで、上記「光強度の測定・データ化・記録ステップ」を繰返す（ステップＳ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ３→・・・）。

―波長掃引ステップ（ステップＳ２〜Ｓ７の繰り返し）―
上記「波長制御電圧掃引ステップ」が終了した時点では、ＯＳＡ３４の抽出波長は１５９０.０４８ｎｍ（＝１５９０ｎｍ＋０.９６１ｍｓ×０.０５ｎｍ/ｍｓ）である。従って、ＯＳＡ３４の抽出波長は、SSG-DBRレーザ２の可変波長範囲（１５９０ｎｍ〜１６４０ｎｍ）を掃引し終えていない。このため、ＯＳＡ３４は抽出波長の掃引を継続する（ステップＳ７）。

波長掃引開始から１ｍｓが経過し抽出波長が０.０５ｎｍ増加した時点で、ＯＳＡ３４は、再び第１のトリガー４０を任意波形発生装置１８に送信する。これにより、ステップＳ２に戻り、上記「波長制御電圧掃引ステップ」が再開する。

以上の手順が、ＯＳＡ３４がSSG-DBRレーザ２の可変波長範囲（１５９０ｎｍ〜１６４０ｎｍ）を掃引し終えるまで繰返される。繰り返し回数は１０００回（＝５０ｎｍ÷０.０５ｎｍ）であり、繰り返しに要する時間は１秒(＝１ｍｓ×１０００回)である。

この「波長制御電圧掃引ステップ」の繰り返しにより、全ての抽出波長（１５９０〜１６４０ｎｍ）における、全ての波長制御電圧の組合せに対応する光強度データが、メモリユニット４５に記録される。

ここで、光強度データは、生成された順番に従って、順次メモリユニット４５の所定の領域に記録される。すなわち、１番目、２番目、３番目・・・・９６１０００番目に生成された光強度データが、夫々、１番目、２番目、３番目・・・・９６１０００番目のデータとして、メモリユニット４５の所定の領域に記録される。これにより、光強度データが生成順に配列された光強度データ群が生成される。

以上のように、本波長掃引ステップでは、複数の上記「波長制御電圧掃引ステップ」を含み、抽出波長（第１の波長）がSSG-DBRレーザ２の可変波長範囲（所定の範囲）を掃引し終わるまで、上記「波長制御電圧掃引ステップ」を１０００回（＝５０ｎｍ÷０.０５ｎｍ）繰返す。

―測定時間―
以上のように本実施の形態dでは、１０００通りの波長において、９６１（＝３１×３１）通りの波長制御電圧の組合せに対する「光強度データ」が生成される。そして、生成された「光強度データ」は、高速アナログデジタル変換機３６のメモリユニット４５に逐次記録され、光強度データ群を形成する。この光強度データ群には、異なる波長制御電圧の組合せで駆動したSSG-DBRレーザ２の出力光３１から抽出した、異なる波長の光の強度が多数記録されている。従って、この光強度データ群を解析することにより、SSG-DBRレーザ２の出力光のスペクトルを形成することができる（下記実施の形態２参照）。

そして、この光強度データ群の生成に要する時間は、上述したように、僅か１秒間である。故に、本実施の形態によれば、SSG-DBRレーザ２のスペクトルを短時間で形成することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で生成した光強度データ群から、SSG-DBRレーザ２のスペクトルを形成する。図６は、本実施の形態の手順４を説明するフローチャートである。

実施の形態１では、上述したように、ＯＳＡ３４が、抽出波長（分光波長）の増加に同期して、第１のトリガー４０を任意波形発生装置１８に送信する（上記「波長掃引ステップ」参照）。任意波形発生装置１８は、この第１のトリガー４０を、高速アナログデジタル変換機３６に転送する。更に、高速アナログデジタル変換機３６は、この第１のトリガー４０を、第２のコンピュ―タ３８に転送される。

第２のコンピュータ３８は、転送されて来た第１のトリガー４０の数を計数し、計数値が１０００に達した時点で、上記「波長掃引ステップ」の終了を検知する。すると、第２のコンピュータ３８は、高速アナログデジタル変換機３６に、蓄積した光強度データ群を送信するように命令する。高速アナログデジタル変換機３６は、この命令に応答して、光強度データ群３７を第２のコンピュータ３８に送信する。

第２のコンピュータ３８は、光強度データ群３７を受信すると、受信した光強度データ群を主記憶装置５０に記録する（ステップＳ８）。

次に、第２のコンピュータ３８は、主記憶装置５０に記録した光強度データ群を２次元配列データＩに変換して、補助記録装置４８に記録する（ステップＳ９）。

ここで、第２のコンピュータ３８は、光強度データ群の１番目、２番目・・・・９６１番目のデータを、上記２次元配列データの第１行目のデータとして順次記録する。同様に、９６２番目、９６３番目、・・・・１９２２番目のデータを、上記２次元配列データの第２行目のデータとして順次記録する。第２のコンピュータ３８は、同様の処理を繰返して、光強度データ群から２次元配列データＩを生成する。その後、第２のコンピュータ３８は、生成した２次元配列データＩを補助記憶装置４８に記録する。

光強度データ群内における光強度データの配列方法から明らかなように、２次元配列データの１行目に記録された光強度データの波長（光強度データの基となった抽出光の波長）は、略１５９０ｎｍである。同様に、２次元配列データの２行目に記録された光データの波長は略１５９０.０５ｎｍである。また、２次元配列データの１０００行目に記録された光データの波長は略１６３９.９５ｎｍである。

このように、２次元配列データの同一行に記録された光強度データの波長は全て略同じである。すなわち、２次元配列データの行番号（１行目、２行目・・・）は、抽出光の波長に対応している。

一方、２次元配列データの同じ列に属する光強度データは、波長制御電圧の掃引開始からの経過時間（制御電圧掃引時間）が同じである。すなわち、１列目、２列目、３列目・・・・、及び９６１列目の光強度データの制御電圧掃引時間は、夫々、０μｓ、１μｓ、２μｓ・・・、９６０μｓである。

このように、２次元配列データの同一列に記録された光強度データの制御電圧掃引時間は全て同じである。すなわち、２次元配列データの列番号（１列目、２列目・・・）は、制御電圧掃引時間に対応している。

図７は、この２次元配列データをグラフ化した時間分解光スペクトル５３である。図７の光強度軸５８は、抽出光の光強度を表している。また、図７の時間軸５４は、制御電圧掃引時間を表している。すなわち、時間軸５４の数値は、２次元配列データの列番号（１列目、２列目・・・）に対応している。また、図７の波長軸５６は、抽出光の波長を表している。すなわち、波長軸５６の数値は、２次元配列データの行番号（１行目、２行目・・・）に対応している。

ここで、波長軸５６に平行な直線上の光強度データの変化は、SSG-DBRレーザ２のある「波長制御電圧の組合せ」における光スペクトルを表している。そして、この直線と時間軸５４の交点における時間が、「制御電圧の組合せ」に対応している。

例えば、図７に示した直線６０は、時間軸５４と０μｓと交わっている。従って、対応する「制御電圧の組合せ」は（０Ｖ,０Ｖ）である。故に、直線６０上の光強度データの変化は、「制御電圧の組合せ」（０Ｖ,０Ｖ）における光スペクトルである。同様に、時間軸５４に１μｓで交わる直線上の光強度データの変化は、「制御電圧の組合せ」（０.００Ｖ,０．１３Ｖ）における光スペクトルである。また、時間軸５４に９６０μｓで交わる直線上の光強度データの変化は、「制御電圧の組合せ」（Ｖ_ａ＝４．００Ｖ,Ｖ_ｂ＝４．００Ｖ）における光スペクトルである。このように、図７の時間分解光スペクトル５２は、「制御電圧の組合せ」が少しずつ異なる多数のスペクトルの集合体である。

第２のコンピュータ３８は、この時間分解光スペクトル５３を、４秒程度の処理で形成することができる。また、この時間分解光スペクトルの基となる光強度データ群は、実施の形態１で説明したように１秒程度の測定で生成することができる。従って、本実施の形態によれば、９６１通りの「制御電圧の組合せ」に対応するSSG-DBRレーザの光スペクトルデータ群を、数秒間で形成することができる。

この光スペクトルデータ群を解析することにより、SSG-DBRレーザ２の波長制御条件データを導出することができる（下記実施の形態３参照）。尚、以上の説明において、２次元配列データの行と列を交換して、光スペクトルデータ群を形成してもよい。

以上のように、本実施の形態では、実施の形態１の「波長掃引ステップ」の後、光強度データ群を２次元配列データとして記録する。そして、この光強度データ群に属する一の要素データ（例えば、１行目１列目に配列されたデータ）に対応する光強度データを生成した「光強度の測定・データ化・記録ステップ」の、「波長制御電圧掃引ステップ」における第１の実行順番を、上記２次元配列データの行及び列からなるインデックス群の一方のインデックス（例えば、列）の第１の値（例えば、列番号）に対応させる。また、上記「光強度の測定・データ化・記録ステップ」を実行した「波長制御電圧掃引ステップ」の、「波長掃引ステップ」における第２の実行順番を、上記インデックス群の他方のインデックス（例えば、行）の第２の値（例えば、行番号）に対応させて、上記光強度データ群を記録する。

（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２で生成した光スペクトル群から、SSG-DBRレーザ２の波長制御条件データを生成する。図８は、本実施の形態の手順を説明するフローチャートである。

まず、第２のコンピュータ３８は、補助記憶装置４８から実施の形態２で生成した２次元配列データを読み出して、主記憶装置（Random Access Memory等）５０に記録する。

次に、第２のコンピュータ３８は、この２次元配列データから列番号が一致する光強度データを抽出する（ステップＳ１０）。ここで列番号は、時間分解光スペクトル５３の制御電圧掃引時間に対応している（図７参照）。

次に、第２のコンピュータ３８は、抽出した光強度データの中で、行番号を順次増加増加（または、減少）させて、光強度データの極大値（ピーク値）を抽出する（ステップＳ１１）。ここで行番号は、時間分解光スペクトル５３の波長（抽出波長）に対応している。

次に、第２のコンピュータ３８は、極大値に対応する光強度データの行番号及び列番号を主記憶装置５０に記録する（ステップＳ１２）。この列番号及び行番号は、夫々、SSG-DBRレーザ２の発振波長および制御電流掃引時間に対応している。

その後、第２のコンピュータ３８は、全ての列に対する処理が終了するまで（ステップＳ１３）、以上の処理を、列番号を一つずつ増加させながら繰返す（ステップＳ１４）。

以上により、SSG-DBRレーザ２の発振波長とこの発振波長に対応する制御電流掃引時間からなる波長制御条件データが形成される。ここで、制御電流掃引時間は、波長制御電圧の組合せ（Ｖ_ｆ,Ｖ_ｒ）に対応している。尚、２次元配列データの行と列が入れ替わっている場合には、行と列を入れ替えて以上の処理を実行する。

図９は、この波長制御条件データをグラフ化した図面である。横軸は時間（制御電圧掃引時間）である。縦軸は、SSG-DBRレーザ２の発振波長である。図９（または、上記波長制御条件データ）を参照することにより、所望の波長でＳＳＧ−ＤＢＲレーザ２をレーザ発振させる波長制御電圧の組合せ（Ｖ_ｆ,Ｖ_ｒ）を知得ることができる。

ところでSSG-DBRレーザ２の発振波長は、図９に示すように、時間すなわち波長制御電圧の組合せに対して離散的に変化する。従って、所望の波長でSSG-DBRレーザ２を発振させる、波長制御電圧の組合せ（Ｖ_ｆ,Ｖ_ｒ）が存在しない場合がある。

一方、SSG-DBRレーザ２の発振波長は、位相調整領域１０に印加する電圧を調整することにより、０.４ｎｍ程度連続的に変化させることができる。従って、所望の発振波長に対応する波長制御電圧の組合せ（Ｖ_ｆ,Ｖ_ｒ）が存在しない場合でも、位相調整領域１０に印加する電圧を調整することにより、SSG-DBRレーザ２を所望の波長で発振させることができる。

以上の実施の形態では、「波長制御電圧掃引ステップ」において第１の波長制御電圧Ｖ_ｆと第２の波長制御電圧Ｖ_ｒを変化さることにより、波長制御条件データを生成している。しかし、第１の波長制御電圧Ｖ_ｆと第２の波長制御電圧Ｖ_ｒだけでなく、位相調整領域に印加する電圧を変化させることにより、より完全な波長制御条件データを生成することができる。

また、以上の実施の形態では、第１のSSG-DBR領域４及び第１のSSG-DBR領域６に電圧信号を発生する任意波形発生装置１８を接続して、第１の波長制御電圧Ｖ_ｆと第２の波長制御電圧Ｖ_ｒを変化させている。しかし、第１のSSG-DBR領域４及び第１のSSG-DBR領域６に電流信号を発生する任意波形発生装置を接続して、夫々の領域に注入する電流（波長制御電流）を変化させてもよい。この場合、波長制御因子は波長制御電流である。

また、以上の実施の形態は、SSG-DBRレーザ以外の様々な波長可変レーザ（例えば、Sampled-Grating-DBRレーザ、通常のDBR(Distributed Bragg Reflector laser)レーザ、リング共振器型レーザ(Technical report of IEICE. OPE, 103(523), pp.33-36, 2003.12.11 )など）に適用することもできる。尚、通常のDBRレーザの波長制御因子の数は一つである。

２・・・SSG-DBRレーザ
４・・・第１のSSG-DBR領域
６・・・第２のSSG-DBR領域
１４・・・第１の波長制御電圧
１６・・・第２の波長制御電圧
１８・・・任意波形発生装置
２０・・・第１のコンピュータ
３４・・・光スペクトルアナライザ
３６・・・高速アナログデジタル変換機
３７・・・光強度データ群
３８・・・第２のコンピュータ
４０・・・第１のトリガー
４２・・・第２のトリガー

Claims

波長可変光源の出力光から第１の波長を有する光を抽出し、前記第１の波長を変化させながら前記光の抽出を継続する発光波長の測定方法であって、
抽出した前記光の強度に対応する光強度データを生成し、生成した前記光強度データを記録し、その後前記波長可変光源の出力光の第２の波長を制御する複数の波長制御因子の大きさを変化させる第１のステップと、
複数の前記第１のステップを含み、複数の前記波長制御因子それぞれが所定の範囲を掃引し終わるまで、前記第１のステップを繰返す第２のステップと、
複数の前記第２のステップを含み、前記第１の波長が所定の範囲を掃引し終わるまで、前記第２のステップを繰返す第３のステップと、
前記第３のステップの後、前記光強度データからなる光強度データ群を、行及び列からなるインデックス群の第１のインデックスが複数の前記波長制御因子に対応し第１のインデックスとは異なる第２のインデックスが前記第１の波長に対応する２次元配列データとして記録する第４のステップとを有し、
前記光強度データ群に属する一の要素データに対応する前記光強度データを生成した、前記第１のステップである光強度データ生成ステップの、前記第２のステップにおける第１の実行順番を、前記第１のインデックスの第１の値に対応させ、
前記光強度データ生成ステップを実行した前記第２のステップの、前記第３のステップにおける第２の実行順番を、前記第２のインデックスの第２の値に対応させて、前記光強度データ群を前記２次元配列データに記録することを、
特徴とする波長可変光源の発光波長の測定方法。
請求項１に記載の波長可変光源の発光波長の測定方法において、
前記第４のステップの後、前記２次元配列データから前記第１の値が一致する前記要素データを抽出し、抽出した前記要素データであって前記第２の値の変化に対して極大となる前記要素データを更に抽出し、極大となる前記要素データに対応する前記第１の値及び前記第２の値に対応するデータを記録する第５のステップを有し、
前記第１の値を順次変更しながら、前記第５のステップを繰返すことを、
特徴とする波長可変光源の発光波長の測定方法。
請求項１又は２に記載の、波長可変光源の発光波長の測定方法において、
前記波長可変光源が、回折格子のピッチが第１の周期で変化する第１の回折格子−分布ブラッグ反射器を有する第１の回折格子−分布ブラッグ反射器領域と、
回折格子のピッチが前記第１の周期とは異なる第２の周期で変化する第２の回折格子−分布ブラッグ反射器を有する第２の回折格子−分布ブラッグ反射器領域と、
前記第１の回折格子−分布ブラッグ反射器領域及び前記第２の回折格子−分布ブラッグ反射器領域が交互に反射する反射光を増幅する活性層領域とを有する可変波長レーザであり、
前記波長制御因子が、前記第１の回折格子−分布ブラッグ反射器領域に印加する第１の電圧及び前記第２の回折格子−分布ブラッグ反射器領域に印加する電圧であることを、
特徴とする波長可変光源の発光波長の測定方法。
請求項３に記載の、波長可変光源の発光波長の測定方法において、
前記可変波長光源が、更に、反射光の位相を制御する位相制御領域を有し、
前記波長制御因子に、更に、前記位相制御領域に印加する電圧が含まれることを、
特徴とする波長可変光源の発光波長の測定方法。