JP6328040B2

JP6328040B2 - 波長可変光源、波長可変光源の制御方法、及び波長可変光源の製造方法

Info

Publication number: JP6328040B2
Application number: JP2014247771A
Authority: JP
Inventors: 雄鋭上野; 敬太望月; 清智長谷川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2018-05-23
Anticipated expiration: 2034-12-08
Also published as: JP2016111214A

Description

本発明は、半導体レーザを用いた波長可変光源とその制御方法、並びにその製造方法に関するものである。

近年、動画配信等の大容量コンテンツの増加、スマートフォンやタブレット等のモバイル端末の普及によりインターネットトラヒックは爆発的な増加を続けており、光通信システムの伝送容量増大が強く求められている。

その中核技術の一つに波長分割多重（Wavelength Division Multiplexing：WDM）があり、光源としては、対応した周波数のみを出力する光源を複数用意するのではなく、保守・運用上の観点から、任意の周波数を出力できる波長可変光源が望まれている。

ネットワークシステムにおいて、障害復旧時に新たなパスに切替える波長リストレーションの高速化や、電気の帯域や遅延に影響されない光スイッチの要求等により、波長可変光源には高速な波長切替動作が求められている。これを実現するための有力な手法は、半導体レーザの注入電流操作であるが、電流量の変化により副次的に生じる熱ドリフトによって波長が変動（波長ドリフト）してしまう。

これを防ぐために、半導体レーザチップ上に熱補償領域を付加し、波長切替前後で半導体レーザに投入する総電力を変化させないという制御手法によって、波長ドリフトの抑制を行っていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２１８９４７号

波長可変光源では、半導体レーザの温度を制御するために、温度制御素子（通常はペルチェ素子）が用いられており、温度観測点の温度情報を基に半導体レーザの温度が一定に保たれるように制御している。
上記の特許文献１による制御手法では、波長切替前後で半導体レーザチップによる総発熱量は一定に保たれるが、半導体レーザチップ内の半導体レーザ部と熱補償領域の発熱量がそれぞれ変化するので、半導体レーザチップ内及び半導体レーザチップ周辺の熱分布が変化する。これにより温度観測素子（サーミスタ）における温度が変化し、時定数が大きく立ち上がりが遅いペルチェ素子の動作特性により緩やかな温度変動が生じ、波長がドリフトしてしまうという課題があった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、半導体レーザへの注入（印加）電流量操作による波長の切替前後で温度観測点の温度を一定に保ち、ペルチェ素子の遅い応答による緩やかな熱変動を抑えることで、波長ドリフトを抑制可能にする波長可変光源とその制御方法並びにその製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る波長可変光源は、温度制御素子と、前記温度
制御素子上に配置されたレーザサブマウントと、前記レーザサブマウント上に半導体基板
を介して配置され出射光の波長を任意に変化させることができる半導体レーザと、前記レ
ーザサブマウント上に配置された熱補償領域と、前記レーザサブマウント上において前記
半導体基板と前記熱補償領域との間に配置された温度観測素子であって、観測した温度が
前記温度制御素子によって一定に制御される温度観測素子と、波長切替の前後にそれぞれ
前記半導体レーザへ投入される第１及び第２の電力と、前記第１及び第２の電力による発
熱量の変化を打ち消すものとして前記波長切替の前後にそれぞれ前記熱補償領域へ投入さ
れる第３及び第４の電力とを予め求めて記憶しておき、動作時において、前記半導体レー
ザと前記熱補償領域に対し、前記波長切替前にはそれぞれ前記第１及び第３の電力を投入
し、前記波長切替後にはそれぞれ前記第２及び第４の電力を投入する制御部とを備え、前記電力が、前記波長切替前後の前記電力を与える、前記半導体レーザ及び前記熱補償領域それぞれの印加電流値とこれに伴う電圧値か、又は印加電圧値とこれに伴う電流値の組み合わせで構成され、前記第１及び第２の電力の差が、前記第３及び第４の電力差に逆極性で等しく、前記制御部は、前記第１及び第２の電力として前記半導体レーザの印加電流又は印加電圧を変化させるタイミングで、前記第３及び第４の電力として前記熱補償領域への印加電圧又は電流を変化させ、前記半導体基板上に、前記半導体レーザが並列に２つ以上形成され、前記レーザサブマウント上に、前記熱補償領域が複数個配置され、前記熱補償領域の各々の両端には電極対が設けられ、前記複数の電極対の各々の一方は電気スイッチに接続され、前記電極対の各々の他方は電源と接続されており、前記制御部は、前記半導体レーザの内の使用する半導体レーザに応じて、予め取得した前記波長切替前後における前記温度観測素子の温度変化が最も小さくなる熱補償領域を選択するように前記電気スイッチを切替える。

また本発明では、温度制御素子と、前記温度制御素子上に配置されたレーザサブマウントと、前記レーザサブマウント上に半導体基板を介して配置され出射光の波長を任意に変化させることができる半導体レーザと、前記レーザサブマウント上に配置された熱補償領域と、前記レーザサブマウント上において前記半導体基板と前記熱補償領域との間に配置された温度観測素子であって、観測した温度が前記温度制御素子によって一定に制御される温度観測素子と、制御部とを備え、前記半導体基板上に、前記半導体レーザが並列に２つ以上形成され、前記レーザサブマウント上に、前記熱補償領域が複数個配置され、前記熱補償領域の各々の両端には電極対が設けられ、前記複数の電極対の各々の一方は電気スイッチに接続され、前記電極対の各々の他方は電源と接続された波長可変光源の制御方法であって、前記制御部が、予め記憶された、波長切替の前後にそれぞれ前記半導体レーザへ投入される第１及び第２の電力と、前記第１及び第２の電力による発熱量の変化を打ち消すものとして前記波長切替の前後にそれぞれ前記熱補償領域へ投入される第３及び第４の電力を、動作時において、前記半導体レーザと前記熱補償領域に対し、前記波長切替前にはそれぞれ前記第１及び第３の電力を投入し、前記波長切替後にはそれぞれ前記第２及び第４の電力を投入し、前記電力が、前記波長切替前後の前記電力を与える、前記半導体レーザ及び前記熱補償領域それぞれの印加電流値とこれに伴う電圧値か、又は印加電圧値とこれに伴う電流値の組み合わせで構成され、前記第１及び第２の電力の差が、前記第３及び第４の電力差に逆極性で等しく、前記制御部は、前記第１及び第２の電力として前記半導体レーザの印加電流又は印加電圧を変化させるタイミングで、前記第３及び第４の電力として前記熱補償領域への印加電圧又は電流を変化させ、前記制御部は、前記半導体レーザの内の使用する半導体レーザに応じて、予め取得した前記波長切替前後における前記温度観測素子の温度変化が最も小さくなる熱補償領域を選択するように前記電気スイッチを切替える波長可変光源の制御方法が提供される。

さらに本発明では、温度制御素子と、前記温度制御素子上に配置されたレーザサブマウントと、前記レーザサブマウント上に半導体基板を介して配置され出射光の波長を任意に変化させることができる半導体レーザと、前記レーザサブマウント上に配置された熱補償領域と、前記レーザサブマウント上において前記半導体基板と前記熱補償領域との間に配置された温度観測素子であって、観測した温度が前記温度制御素子によって一定に制御される温度観測素子と、制御部とを備え、前記半導体基板上に、前記半導体レーザが並列に２つ以上形成され、前記レーザサブマウント上に、前記熱補償領域が複数個配置され、前記熱補償領域の各々の両端には電極対が設けられ、前記複数の電極対の各々の一方は電気スイッチに接続され、前記電極対の各々の他方は電源と接続された波長可変光源の製造方法であって、波長切替前後にそれぞれ前記半導体レーザへ投入される第１及び第２の電力を測定し、前記第１及び第２の電力による発熱量の変化を打ち消すものとして前記波長切替の前後にそれぞれ前記熱補償領域へ投入される第３及び第４の電力を取得し、前記第１から第４の電力を、前記波長切替を行うときに前記半導体レーザと前記熱補償領域にそれぞれ与える電力として予め前記制御部に記憶しておき、前記電力が、前記波長切替前後の前記電力を与える、前記半導体レーザ及び前記熱補償領域それぞれの印加電流値とこれに伴う電圧値か、又は印加電圧値とこれに伴う電流値の組み合わせで構成され、前記第１及び第２の電力の差が、前記第３及び第４の電力差に逆極性で等しく、前記制御部は、前記第１及び第２の電力として前記半導体レーザの印加電流又は印加電圧を変化させるタイミングで、前記第３及び第４の電力として前記熱補償領域への印加電圧又は電流を変化させ、前記制御部は、前記半導体レーザの内の使用する半導体レーザに応じて、予め取得した前記波長切替前後における前記温度観測素子の温度変化が最も小さくなる熱補償領域を選択するように前記電気スイッチを切替える波長可変光源の製造方法が提供される。

本発明に係る波長可変光源によれば、波長切替の前後で、半導体レーザへの投入電力の増加分だけ熱補償領域への投入電力が減少しているか、若しくは、半導体レーザへの投入電力の減少分だけ熱補償領域への投入電力が増加しており、温度観測素子における温度は一定に保たれる。

また、温度制御素子（ペルチェ素子）は温度観測素子から得られる温度情報を元に温度一定制御を行っているので、波長切替前後でペルチェ素子の駆動状態は変化せず、時定数の大きいペルチェ素子の応答によって生じる緩やかな波長ドリフトを抑制できる。

本発明に係る波長可変光源の実施の形態１を示す平面概略図である。図１において線Ａ−Ａで切断したときの断面図である。本発明に係る波長可変光源の実施の形態２を示す平面概略図である。本発明に係る波長可変光源の実施の形態３を示す平面概略図である。本発明に係る波長可変光源の実施の形態４を示す平面概略図である。本発明に係る波長可変光源の実施の形態５を示す平面概略図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１に、本発明の実施の形態１における構成図を示す。この制御装置は、温度制御素子としての例えばペルチェ素子１と、このペルチェ素子１上に配置されたレーザサブマウント２とを備え、このレーザサブマウント２上にはさらに、半導体基板３、抵抗４、及び温度観測素子としての例えばサーミスタ５と、半導体基板３上に形成された半導体レーザ６と、抵抗４の両端において抵抗４と電気的に接続されるように形成された電極対７とが配置されている。また、電極対７には制御部８が接続されている。

図２に示す断面図において、サーミスタ５は、抵抗４と半導体レーザ６の間に、半導体レーザ６とサーミスタ５との間の熱抵抗θ１と、抵抗４とサーミスタ５との間の熱抵抗θ２が等しくなるように（θ１＝θ２）配置されている。
二点間の熱抵抗θは次式で表される。
θ＝Ｌ／（λ×Ａ）式（１）
但し、Ｌは熱が伝達する経路に沿った二点間の距離、λは熱が伝達する物質の熱伝導率、Ａは熱が伝達する経路の断面積である。

本実施の形態１では、抵抗４は、レーザサブマウント２を介してサーミスタ５と熱的に接続されているのに対し、半導体レーザ６は、半導体基板３とレーザサブマウント２を介してサーミスタ５と熱的に接続されている。従って、抵抗４と、サーミスタ５と、半導体レーザ６の位置関係は、半導体基板３のサイズ及び熱伝導率を考慮して決定する必要がある。

例えば、半導体基板３が或る基準値の熱伝導率及びサイズ（断面積）のときにθ１＝θ２となる抵抗４、サーミスタ５及び半導体レーザ６の基準配置があるとして、半導体基板３の熱伝導率が基準値より小さい場合は、基準配置と比較して抵抗４をサーミスタ５から遠ざけるか、若しくは、半導体レーザ６をサーミスタ５に近づければよい。逆に、半導体基板３の熱伝導率が基準値より大きい場合は、基準配置と比較して抵抗４をサーミスタ５に近づけるか、若しくは、半導体レーザ６をサーミスタ５から遠ざければよい。

サイズについては、半導体基板３の熱伝達方向の断面積が基準値より小さい場合は、基準配置と比較して抵抗４をサーミスタ５から遠ざけるか、若しくは、半導体レーザ６をサーミスタ５に近づければよい。逆に、半導体基板３の熱伝達方向の断面積が基準値より大きい場合は、基準配置と比較して抵抗４をサーミスタ５に近づけるか、若しくは、半導体レーザ６をサーミスタ５から遠ざければよい。

このようにして、熱抵抗θ１とθ２とが等しくなるように調整することができるが、θ１＝θ２であることが本発明に不可欠な条件ではなく、後述するように、半導体レーザ６の発熱量の変化を、熱補償領域である抵抗４の発熱量の変化で打ち消し、サーミスタ５の温度を、波長切替があっても一定に保つための、より好ましい条件である。
なお、ペルチェ素子１は、サーミスタ５から得られる温度情報を基に、レーザサブマウント２上のサーミスタ５の温度が一定になるように制御を行っている。なお、この制御回路は周知であるので、特に説明は割愛するとともに図示も省略している。

次に、波長切替動作時の制御手法について説明する。本制御手法においては、“予め実験等により”波長切替前後における半導体レーザ６の駆動条件（注入電流と電圧の値）と抵抗４への印加電圧及び電流の値（下記の表１参照）を取得する。

まず、抵抗４に対しては何ら電圧・電流を印加しない状態で、切替前の波長λ_１を発生する半導体レーザ６へ注入される注入電流Ｉ_Ｌ１＝０．１５Ａと、これに伴う半導体レーザ６への印加電圧Ｖ_Ｌ１＝１Ｖとによる投入電力（第１の電力）ＷＬ１＝０．１５Ｗ、及び、切替後の波長λ_２（λ_１＜λ_２）を発生する半導体レーザ６への注入電流Ｉ_Ｌ２＝０．２５Ａと、これに伴う印加電圧Ｖ_Ｌ２＝１．２Ｖとによる投入電力（第２の電力）ＷＬ２＝０．３Ｗ、を、それぞれ波長計と電圧計と電流計とを用いて計測するとともに制御部８に切替データとして記憶しておく。これにより、波長切替λ_１→λ_２の前後における半導体レーザ６への投入電力（すなわち発熱量）の差分ＷＲ１−ＷＲ２（０．３−０．１５＝０．１５Ｗ）が分かる。

次に、抵抗４への印加電圧Ｖ_Ｒと流れる電流Ｉ_Ｒとの関係を取得し、半導体レーザ６への投入電力との差分を補償するのに必要な条件（切替データ）を求める。
これは、抵抗４の抵抗値が分かっているので計算で求めることができる。すなわち、切替前の投入電力の総和Ｗ１と、切替後の投入電力の総和Ｗ２とが等しく且つ抵抗４への波長切替前後の投入電力の差分（ＷＲ１−ＷＲ２）が、上記の半導体レーザ６への投入電力の差分（ＷＬ１−ＷＬ２）（０．３−０．１５＝０．１５Ｗ）と同一値で逆極性となるように、波長切替前後の電圧及び電流を求める。

このため、切替前の抵抗４への印加電圧Ｖ_Ｒ１＝１Ｖ及びこれに伴う電流Ｉ_Ｒ１＝０．２Ａによる投入電力ＷＲ１＝０．２Ｗと、切替後の抵抗４への印加電圧Ｖ_Ｒ２＝０．５Ｖ及び電流Ｉ_Ｒ２＝０．１Ａによる投入電力ＷＲ２＝０．０５Ｗが求められ、これも切替データとして、制御部８に記憶される。なお、このデータは一義的ではなく、種々決めることができる。

この結果、波長切替前の投入電力の総和Ｗ１＝０．３５Ｗと、波長切替後の投入電力の総和Ｗ２＝０．３５Ｗは、互いに等しくなる。
これは、表１の例では、波長切替前後で、半導体レーザ６への投入電力が０．１５Ｗから０．３Ｗへ増加しており、抵抗４への投入電力は０．２Ｗから０．０５Ｗへ減少しているが、半導体レーザ６への投入電力が減少する場合（λ_１＞λ_２）は、減少量を補償する分だけ抵抗４への投入電力を増加させればよいことを示している。

なお、抵抗４の抵抗値は、電圧／電流＝５Ωとなっているが、この抵抗値に限る必要はなく、５Ω未満でも、５Ωより大きくても良い。また、Ｖ_Ｒ１、Ｉ_Ｒ１、Ｖ_Ｒ２、Ｉ_Ｒ２の組み合わせについては、波長切替前後における半導体レーザ６への投入電力の差を補償できれば良いので、表１の組み合わせに限られるものではない。

表１における投入電力は発熱量を示すものであり、この電力は、波長切替前後の電力を与える、半導体レーザ６及び熱補償領域４それぞれの印加電流値とこれに伴う電圧値か、又は印加電圧値とこれに伴う電流値の組み合わせ（４つのパターン）で構成され、波長切替前後の半導体レーザ６の投入電力差が、熱補償領域４の逆極性の投入電力差であればよい。言い換えると、半導体レーザ６への印加と抵抗４への印加の波長切替前後の組み合わせは、電圧印加−電圧印加、電圧印加−電流印加、電流印加−電圧印加、及び電流印加−電流印加の４つのパターンがあり、これらのいずれでもよい。

波長切替時においては、半導体レーザ６へＩ_Ｌ１、抵抗４へＶ_Ｒ１を印加している切替前状態から、半導体レーザ６への印加電圧をＶ_Ｌ２に切替えるタイミングで抵抗４への印加電圧をＶ_Ｒ２に切替える。これは「フィードフォワード制御」によって行われる。
なお、この例では、定電圧源を想定して印加電圧の切替えによる波長切替を行ったが、定電流源を使用して、注入電流の切替えによる波長切替を行っても良い。すなわち、半導体レーザ６へＩ_Ｌ１、抵抗４へＩ_Ｒ１を注入している状態から、半導体レーザ６への注入電流をＩ_Ｌ２に切替えるタイミングで抵抗４に流れる電流をＩ_Ｒ２に切替えても良い。

最後に、本実施の形態における作用効果について説明する。
本実施の形態においては、波長切替の前後で、半導体レーザ６への投入電力の増加分だけ抵抗４への投入電力が減少しているか、若しくは、半導体レーザ６への投入電力の減少分だけ抵抗４への投入電力が増加しており、かつ、半導体レーザ６−サーミスタ５間の熱抵抗θ１と、抵抗４−サーミスタ５間の熱抵抗θ２が等しいので、サーミスタ５における温度は一定に保たれる。

ペルチェ素子１はサーミスタ５から得られる温度情報を元に温度一定制御を行っているので、波長切替前後でペルチェ素子１の駆動状態は変化しない。本実施の形態では、熱補償領域である抵抗４は、半導体レーザ６の外部に形成されているので、レーザ注入電流の変化に伴って生じる半導体レーザ６の温度変化は補償されず、熱光学効果によって出射波長はドリフトする。しかし、熱光学効果によるドリフトは高々数ｍｓｅｃ程度で収束する。本実施の形態では、その後に生じる時定数の大きいペルチェ素子１の応答によって生じる緩やかな波長ドリフトを抑制できる。

なお、本実施の形態では、熱抵抗θ１＝θ２で、かつ、波長切替前後における半導体レーザ６と抵抗４への投入電力の和が等しくなっているが、上述のように、波長切替前後においてサーミスタ５の温度が変化しなければ、上記の等号関係θ１＝θ２は厳密に保たれなくても良い。

また、波長切替前後におけるサーミスタ５の温度も、厳密に一定でなくても、ペルチェ素子１の駆動状態が変わることによる波長ドリフトが十分小さい範囲であれば変化しても良い。
切替動作については、半導体レーザ６と抵抗４の駆動条件（電圧・電流）の切替が厳密に同時ではなくても、切替のタイミング差が、サーミスタ５の温度を検知してペルチェ素子１の駆動条件にフィードバックする回路の応答速度より短ければよい。

さらに、サーミスタ５は、温度観測素子であれば他の部品でも代用可能であり、例えば、熱ダイオード等でもよい。レーザサブマウント２は、熱伝導度に優れた材質であり得る。例えば、窒化アルミ、アルミナ等のセラミックが利用できるが、セラミックに限定されるものでなく、シリコン材質、合成樹脂材質、金属材質などが利用できる。また、温度を制御する素子はペルチェ素子だけに限られるものではなく、例えばヒータなどであっても良い。

実施の形態２．
図３に本発明の実施の形態２における構成図を示す。本実施の形態２は、実施の形態１の変形例であり、半導体基板３上に半導体レーザ６から出射される光をガイドする光導波路１０、及びこの光導波路１０を進行する光が入力する光増幅部１１が配置されている。サーミスタ５の配置は、半導体レーザ６への注入電流量変化に伴う光増幅部１１の電流量の変化も考慮して決める。
すなわち、光増幅部１１は一般に定電圧動作するので、上記の表１からこの光増幅部１１の電流値・電圧値を引いた値で半導体レーザ６を制御すればよいことになる。

半導体レーザ６への注入電流量が変化すると、光増幅部１１へ入力する光の周波数及びパワーが変化する。これによって、光増幅部１１の電流量及び発熱量も変化する。この影響も加味し、半導体レーザ６の電流量切替、抵抗４の電流量切替、光増幅部１１の発熱量変化が同時に起きたときに、レーザサブマウント２上で温度変化が生じない位置にサーミスタ５を配置する。

この結果、より高出力の光を得る構成においても、波長切替前後でサーミスタ温度が変化しないので、波長ドリフトが抑制できる。なお、切替前後におけるサーミスタ温度も、厳密に一定でなくとも、ペルチェ素子１の駆動状態が変わることによる波長ドリフトが十分小さい範囲であれば、変化しても良い。

実施の形態３．
図４に本発明の実施の形態３における構成図を示す。本実施の形態は、実施の形態１の変形例であり、レーザサブマウント２上に抵抗サブマウント９が配置され、抵抗サブマウント９上に抵抗４及び電極対７が配置されている。二点間の熱抵抗は上記の式（１）で表わされるため、半導体基板３のサイズ及び熱伝導率と抵抗サブマウント９のサイズ及び熱伝導率が等しければ、半導体レーザ６からサーミスタ５までの距離と、抵抗４からサーミスタ５までの距離が等しいときに、半導体レーザ６とサーミスタ５の間の熱抵抗θ１と、抵抗４とサーミスタの間の熱抵抗θ２が等しくなる。

本実施の形態では、抵抗サブマウント９の材質やサイズにより、抵抗４−サーミスタ５間の熱抵抗が変わるため、部品配置の自由度が上がる。例えば、ある基準の抵抗サブマウント熱伝導率とそのときの抵抗位置を考え、熱伝導率が基準値より大きい物質を抵抗サブマウント９に選ぶと基準位置より抵抗４をサーミスタ５から遠ざけることができ、熱伝導率が基準値よりも小さい物質を抵抗サブマウント９に選ぶと、基準位置より抵抗４をサーミスタ５に近付けることができる。

また、熱伝達方向の抵抗サブマウント断面積のある基準値を考え、基準よりも抵抗サブマウント断面積を大きくすると基準位置より抵抗４をサーミスタ５から遠ざけることができ、基準よりも抵抗サブマウント断面積を小さくすると基準位置より抵抗４をサーミスタ５に近づけることができる。

なお、抵抗サブマウント９は、熱伝導度に優れる材質であり得る。例えば、窒化アルミ、アルミナ等のセラミックが利用できるが、セラミックに限定されるものでなく、シリコン材質、合成樹脂材質、金属材質などが利用できる。

実施の形態４．
図５に、実施の形態４の構成図を示す。本実施の形態は、実施の形態１の変形例であり、半導体基板３上に半導体レーザ１０１〜１０３が形成されている。半導体レーザ６はそれぞれ出射波長が異なっており、これらを使い分けることで出射可能な波長範囲を拡大できる。なお、半導体レーザ６の個数は２個でもよく、３個以上でも良い。

実施の形態５．
図６に、実施の形態５の構成図を示す。本実施の形態は実施の形態４の変形例であり、レーザサブマウント２上に抵抗２０１〜２０３が配置され、抵抗２０１〜２０３の両端には電極対３０１〜３０３がそれぞれ設けられ、電極対３０１〜３０３と制御部８とが接続されている。また、電極対３０１〜３０３の一方の電極はスイッチ１２に接続されている。

動作時は、使用する半導体レーザ６に応じて、半導体レーザ６−サーミスタ５間の熱抵抗θ１と、抵抗４−サーミスタ５間の熱抵抗θ２との差の絶対値｜θ１−θ２｜が最も小さくなる抵抗４を予め計測しておき、これを制御部８に記憶しておき、波長切替時に制御部８がスイッチ１２を切り替える。
これにより、波長切替前後におけるサーミスタ５の温度変化を抑制できるので、波長ドリフトを抑制できる。なお、抵抗４の個数は２個でもよく、３個以上でも良い。また、抵抗４の個数は半導体レーザ６の個数と異なっていても良い。

１ペルチェ素子；２レーザサブマウント；３半導体基板；４，２０１〜２０３抵抗（熱補償領域）；５サーミスタ；６，１０１〜１０３半導体レーザ；７，３０１〜３０３電極対；８制御部；９抵抗サブマウント；１０光導波路；１１光増幅部；１２スイッチ；θ１，θ２熱抵抗。

Claims

温度制御素子と、
前記温度制御素子上に配置されたレーザサブマウントと、
前記レーザサブマウント上に半導体基板を介して配置され出射光の波長を任意に変化させることができる半導体レーザと、
前記レーザサブマウント上に配置された熱補償領域と、
前記レーザサブマウント上において前記半導体基板と前記熱補償領域との間に配置された温度観測素子であって、観測した温度が前記温度制御素子によって一定に制御される温度観測素子と、
波長切替の前後にそれぞれ前記半導体レーザへ投入される第１及び第２の電力と、前記第１及び第２の電力による発熱量の変化を打ち消すものとして前記波長切替の前後にそれぞれ前記熱補償領域へ投入される第３及び第４の電力とを予め求めて記憶しておき、動作時において、前記半導体レーザと前記熱補償領域に対し、前記波長切替前にはそれぞれ前記第１及び第３の電力を投入し、前記波長切替後にはそれぞれ前記第２及び第４の電力を投入する制御部とを備え、
前記電力が、前記波長切替前後の前記電力を与える、前記半導体レーザ及び前記熱補償領域それぞれの印加電流値とこれに伴う電圧値か、又は印加電圧値とこれに伴う電流値の組み合わせで構成され、前記第１及び第２の電力の差が、前記第３及び第４の電力差に逆極性で等しく、前記制御部は、前記第１及び第２の電力として前記半導体レーザの印加電流又は印加電圧を変化させるタイミングで、前記第３及び第４の電力として前記熱補償領域への印加電圧又は電流を変化させ、
前記半導体基板上に、前記半導体レーザが並列に２つ以上形成され、
前記レーザサブマウント上に、前記熱補償領域が複数個配置され、前記熱補償領域の各々の両端には電極対が設けられ、前記複数の電極対の各々の一方は電気スイッチに接続され、前記電極対の各々の他方は電源と接続されており、
前記制御部は、前記半導体レーザの内の使用する半導体レーザに応じて、予め取得した前記波長切替前後における前記温度観測素子の温度変化が最も小さくなる熱補償領域を選択するように前記電気スイッチを切替える波長可変光源。
前記半導体レーザと前記温度観測素子との間の第１の熱抵抗と、前記温度観測素子と前記熱補償領域との間の第２の熱抵抗とが等しい請求項１に記載の波長可変光源。
前記半導体基板上において、前記半導体レーザには、前記半導体レーザから出射される光をガイドする光導波路と、前記光導波路を進行する光を増幅する光増幅部とが形成されており、前記第１及び第２の電力が、それぞれ前記光増幅部の一定電力を引いた値である請求項１の波長可変光源。
前記レーザサブマウントと前記熱補償領域との間に抵抗サブマウントが配置されており、前記第１及び第２の熱抵抗が等しくなるように前記抵抗サブマウントの材質及びサイズ又はこれらの一方が選択されている請求項２に記載の波長可変光源。
前記熱補償領域が抵抗であり、前記温度制御素子がペルチェ素子又はヒータであり、前記温度観測素子がサーミスタ又は熱ダイオードである
請求項１から４のいずれか一つに記載の波長可変光源。
前記レーザサブマウントがセラミック、シリコン材質、合成樹脂材質、金属材質である請求項１から４のいずれか一つに記載の波長可変光源。
温度制御素子と、
前記温度制御素子上に配置されたレーザサブマウントと、
前記レーザサブマウント上に半導体基板を介して配置され出射光の波長を任意に変化させることができる半導体レーザと、
前記レーザサブマウント上に配置された熱補償領域と、
前記レーザサブマウント上において前記半導体基板と前記熱補償領域との間に配置された温度観測素子であって、観測した温度が前記温度制御素子によって一定に制御される温度観測素子と、
制御部とを備え、
前記半導体基板上に、前記半導体レーザが並列に２つ以上形成され、
前記レーザサブマウント上に、前記熱補償領域が複数個配置され、前記熱補償領域の各々の両端には電極対が設けられ、前記複数の電極対の各々の一方は電気スイッチに接続され、前記電極対の各々の他方は電源と接続された波長可変光源の制御方法であって、
前記制御部が、予め記憶された、波長切替の前後にそれぞれ前記半導体レーザへ投入される第１及び第２の電力と、前記第１及び第２の電力による発熱量の変化を打ち消すものとして前記波長切替の前後にそれぞれ前記熱補償領域へ投入される第３及び第４の電力を、動作時において、前記半導体レーザと前記熱補償領域に対し、前記波長切替前にはそれぞれ前記第１及び第３の電力を投入し、前記波長切替後にはそれぞれ前記第２及び第４の電力を投入し、
前記電力が、前記波長切替前後の前記電力を与える、前記半導体レーザ及び前記熱補償領域それぞれの印加電流値とこれに伴う電圧値か、又は印加電圧値とこれに伴う電流値の組み合わせで構成され、前記第１及び第２の電力の差が、前記第３及び第４の電力差に逆極性で等しく、前記制御部は、前記第１及び第２の電力として前記半導体レーザの印加電流又は印加電圧を変化させるタイミングで、前記第３及び第４の電力として前記熱補償領域への印加電圧又は電流を変化させ、
前記制御部は、前記半導体レーザの内の使用する半導体レーザに応じて、予め取得した前記波長切替前後における前記温度観測素子の温度変化が最も小さくなる熱補償領域を選択するように前記電気スイッチを切替える波長可変光源の制御方法。
温度制御素子と、
前記温度制御素子上に配置されたレーザサブマウントと、
前記レーザサブマウント上に半導体基板を介して配置され出射光の波長を任意に変化させることができる半導体レーザと、
前記レーザサブマウント上に配置された熱補償領域と、
前記レーザサブマウント上において前記半導体基板と前記熱補償領域との間に配置された温度観測素子であって、観測した温度が前記温度制御素子によって一定に制御される温度観測素子と、
制御部とを備え、
前記半導体基板上に、前記半導体レーザが並列に２つ以上形成され、
前記レーザサブマウント上に、前記熱補償領域が複数個配置され、前記熱補償領域の各々の両端には電極対が設けられ、前記複数の電極対の各々の一方は電気スイッチに接続され、前記電極対の各々の他方は電源と接続された波長可変光源の製造方法であって、
波長切替前後にそれぞれ前記半導体レーザへ投入される第１及び第２の電力を測定し、
前記第１及び第２の電力による発熱量の変化を打ち消すものとして前記波長切替の前後にそれぞれ前記熱補償領域へ投入される第３及び第４の電力を取得し、
前記第１から第４の電力を、前記波長切替を行うときに前記半導体レーザと前記熱補償領域にそれぞれ与える電力として予め前記制御部に記憶しておき、
前記電力が、前記波長切替前後の前記電力を与える、前記半導体レーザ及び前記熱補償領域それぞれの印加電流値とこれに伴う電圧値か、又は印加電圧値とこれに伴う電流値の組み合わせで構成され、前記第１及び第２の電力の差が、前記第３及び第４の電力差に逆極性で等しく、前記制御部は、前記第１及び第２の電力として前記半導体レーザの印加電流又は印加電圧を変化させるタイミングで、前記第３及び第４の電力として前記熱補償領域への印加電圧又は電流を変化させ、
前記制御部は、前記半導体レーザの内の使用する半導体レーザに応じて、予め取得した前記波長切替前後における前記温度観測素子の温度変化が最も小さくなる熱補償領域を選択するように前記電気スイッチを切替える波長可変光源の製造方法。