JP6508956B2 - 変調光源 - Google Patents
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Description
本発明は、変調光源に関するものである。
従来より、小型で消費電力の低い変調光源の開発が期待されている。このような変調光源では、シリコン細線光導波路を用いた微細なリング変調器の適用が検討されている。
図１１は、リング変調器を用いた従来の変調光源の概略構成を示す模式図である。
この変調光源は、分布帰還型（ＤＦＢ）レーザ１０１、リング変調器１０２、光パワーモニタ用ＰＤ１０３、波長コントローラ１０４、及びヒータ１０５を備えて構成される。
光パワーモニタ用ＰＤ１０３は、リング変調器１０２を通過した光のパワーを検知する。波長コントローラ１０４は、光パワーモニタ用ＰＤ１０３で検知された光パワーに基づいてレーザ光の波長の制御信号を出力する。ヒータ１０５は、波長コントローラ１０４の制御信号によりリング変調器１０２を加熱して波長を調節する。
変調光源では、ＤＦＢレーザ１０１が連続発振してレーザ光を出力し、このレーザ光がリング変調器１０２に導かれ、リング変調器１０２で透過率が変調される。
この変調光源は、分布帰還型（ＤＦＢ）レーザ１０１、リング変調器１０２、光パワーモニタ用ＰＤ１０３、波長コントローラ１０４、及びヒータ１０５を備えて構成される。
光パワーモニタ用ＰＤ１０３は、リング変調器１０２を通過した光のパワーを検知する。波長コントローラ１０４は、光パワーモニタ用ＰＤ１０３で検知された光パワーに基づいてレーザ光の波長の制御信号を出力する。ヒータ１０５は、波長コントローラ１０４の制御信号によりリング変調器１０２を加熱して波長を調節する。
変調光源では、ＤＦＢレーザ１０１が連続発振してレーザ光を出力し、このレーザ光がリング変調器１０２に導かれ、リング変調器１０２で透過率が変調される。
リング変調器１０２は、共振波長において透過率が最小となるローレンツ型形状の透過スペクトルを有しており、変調信号を電圧Ｖ0と電圧Ｖ1との間で変化させて共振波長を変える。これにより、透過率が変調され、強度変調がかかった出力光を得ることができる。
リング変調器１０２の共振波長は、作製誤差又は温度変化によるリング変調器１０２の周回光路長の変化により変動し、発振するレーザ光の波長と乖離が起こる。この乖離を補償すべく、図１２に示すように、ヒータ１０５でリング変調器１０２を加熱してリング温度を上昇させ、共振波長の調節が行われる。
しかしながらこの場合、変調光源の信頼性の確保と波長調節機構・変調の電力効率の向上（ヒータ電力や変調電力の低減）との両立が困難となるという問題がある。その理由は以下の通りである。
図１３（ａ）のように、リング変調器１０２のリング半径を小さくすれば、リング体積が小さくなり、温度変動時の波長ずれを補償するために必要なヒータ電力は減少する。また、変調器の駆動回路から見た負荷となる静電容量さ小さくなるため、変調電力も減少する。ところがその一方で、最大リング共振波長間隔（ＦＳＲ）分だけ必要な初期波長ずれの補償を行うときに、ＦＳＲが大きくなることにより波長補償量が増加し、結果としてリング温度の上昇量が増大して信頼性の低下を来たす。
図１３（ｂ）のように、リング変調器１０２のリング半径を大きくすれば、ＦＳＲが小さくなり、波長補償量が減少してリング温度の上昇量が低減し、信頼性が確保される。ところがその一方で、リング体積が大きくなり、温度変動時の波長ずれを補償するために必要なヒータ電力が増加する上、変調電力も増大する。
図１３（ａ）のように、リング変調器１０２のリング半径を小さくすれば、リング体積が小さくなり、温度変動時の波長ずれを補償するために必要なヒータ電力は減少する。また、変調器の駆動回路から見た負荷となる静電容量さ小さくなるため、変調電力も減少する。ところがその一方で、最大リング共振波長間隔（ＦＳＲ）分だけ必要な初期波長ずれの補償を行うときに、ＦＳＲが大きくなることにより波長補償量が増加し、結果としてリング温度の上昇量が増大して信頼性の低下を来たす。
図１３（ｂ）のように、リング変調器１０２のリング半径を大きくすれば、ＦＳＲが小さくなり、波長補償量が減少してリング温度の上昇量が低減し、信頼性が確保される。ところがその一方で、リング体積が大きくなり、温度変動時の波長ずれを補償するために必要なヒータ電力が増加する上、変調電力も増大する。
更に、ＤＦＢレーザ１０１を用いることによる問題も無視できない。即ち、ＤＦＢレーザ１０１の電力効率を向上させるべく、回折格子の位相シフトを無くせば歩留りが低下する。その逆に、歩留りを向上させるべく位相シフトを挿入すれば電力効率が低下する。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、変調光源の信頼性の確保と波長調節機構及び変調の電力効率の向上との双方の要請を満足し、ＤＦＢレーザ等を用いることによる問題も生じない優れた微細な変調光源を提供することを目的とする。
変調光源の一態様は、所定の波長間隔で複数のFabry-Perotモードで発振するFPレーザと、帯域透過特性が可変である変調フィルタと、前記変調フィルタを通過した光を帰還させるＤＢＲミラーと、前記通過した光のパワーを検知する光パワーモニタと、前記光パワーモニタに基づき波長制御信号を出力する波長コントローラと、前記波長制御信号に基づいて、近傍の波長ピークが帯域透過特性に含まれるように前記変調フィルタを加熱するヒータとを有する。
上記の態様によれば、変調光源の信頼性の確保と波長調節機構及び変調の電力効率の向上との双方の要請を満足し、ＤＦＢレーザ等を用いることによる問題も生じない優れた微細な変調光源が実現する。
以下、変調光源の好適な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による変調光源の概略構成を示す模式図である。
この変調光源は、Fabry-Perot（ＦＰ）レーザ１、変調フィルタであるリング変調器２、光反射機構である分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）ミラー３、光パワーの検知部である光パワーモニタ用フォトダイオード（ＰＤ）４、波長コントローラ５、及びヒータ６を備えて構成される。
図１は、第１の実施形態による変調光源の概略構成を示す模式図である。
この変調光源は、Fabry-Perot（ＦＰ）レーザ１、変調フィルタであるリング変調器２、光反射機構である分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）ミラー３、光パワーの検知部である光パワーモニタ用フォトダイオード（ＰＤ）４、波長コントローラ５、及びヒータ６を備えて構成される。
ＦＰレーザ１は、所定の波長間隔を持つ複数のFabry-Perot（ＦＰ）モードで発振するレーザである。このＦＰレーザ１は、例えばＩｎＧａＡｓＰの半導体からなり、一端に反射（ＨＲ）膜１ａが形成されている。他端は膜形成をしない劈開面のみ、或いは反射率を調整する膜が形成され、ＨＲ膜１ａより低い反射率となっている。
リング変調器２は、帯域透過特性を有する変調フィルタであって、例えばシリコン細線で構成されている。リング状の光導波路中にＰ型ドーピング領域及びＮ型ドーピング領域を有しており、変調信号によりその強度に応じて共振波長を変調するための一対の変調電極２ａ，２ｂが配置されている。リング変調器２は、変調電極２ａ，２ｂからＰ型ドーピング領域とＮ型ドーピング領域との間に逆バイアス電圧又は順バイアス電圧を印加することにより、光導波路の屈折率を変化させ、共振波長を変調する。
リング変調器２は、例えばシリコン細線からなる２種類の光導波路１１ａ，１１ｂを有している。一方の光導波路１１ａは、その一端にＤＢＲミラー３が配置され、他端に光パワーモニタ用ＰＤ４が配置されている。他方の光導波路１１ｂは、その一端が光信号の出力ポートであり、他端がＦＰレーザ１に接続（バットジョイント接続）されている。
ＤＢＲミラー３は、回折格子で形成されており、リング変調器２を通過した光（複数のＦＰモードのうちの１つに対応する光）のみを光導波路１１ｂの他端を通じてＦＰレーザ１に誘導放出の種光（シード光）として帰還（フィードバック）させるものである。
光パワーモニタ用ＰＤ４は、リング変調器２を通過した光のパワーを検知する。
波長コントローラ５は、光パワーモニタ用ＰＤ４で検知された光パワーに基づいてリング変調器の波長制御信号を出力する。なお、光パワーモニタ用ＰＤ４の設置位置は、図１の位置に限定されるものではなく、光導波路のどの位置にあっても良い。
ヒータ６は、波長コントローラ５の制御信号によりリング変調器２を所定温度に加熱し、波長を調節する。
波長コントローラ５は、光パワーモニタ用ＰＤ４で検知された光パワーに基づいてリング変調器の波長制御信号を出力する。なお、光パワーモニタ用ＰＤ４の設置位置は、図１の位置に限定されるものではなく、光導波路のどの位置にあっても良い。
ヒータ６は、波長コントローラ５の制御信号によりリング変調器２を所定温度に加熱し、波長を調節する。
光パワーモニタ用ＰＤ４、波長コントローラ５、及びヒータ６を備えて、リング変調器２の共振波長を調節する波長調節機構が構成される。波長調節機構は、リング変調器２の帯域透過特性により所定の発振波長で選択的に光発振するに際して、共振波長を特定の発振波長と一致するように調節する。
本実施形態による変調光源では、図２に示すように、ＦＰレーザ１により、所定の波長間隔を持つ複数のＦＰモードでレーザ発振が起こる。帯域透過特性を有する変調フィルタであるリング変調器２は、例えば図２中矢印で示す透過スペクトルを有している。複数のＦＰモードに対応するレーザ発振光のうち、透過スペクトル内の成分がシード光として選択的にＦＰレーザ１にフィードバックされる。これにより、リング変調器２の共振波長付近のＦＰモードのみが選択的に発振を誘起され、単一縦モードで選択的に発振する。発振した光は、リング変調器２に変調信号を入力することで光導波路１１ｂの出力ポートへの結合効率が変化して強度変調され、光導波路１１ｂの出力ポートから出力される。
図３（ａ）に示すように、リング変調器２の透過ピーク（共振波長スペクトルの中心波長のピーク）は初期状態においては必ずしもＦＰモードの波長に一致せず、波長調整が必要である。ヒータ６によりリング変調器２の温度を上昇させることにより、リング変調器２の透過ピークを長波長側へシフトさせることが可能である。図３（ｂ）に示すように、ヒータ６の駆動に伴い、透過ピークの波長がＦＰモードの１つの波長に近づくに従って、当該ＦＰモードのパワーが選択的に増大する。図３（ｃ）に示すように、透過ピークの波長が当該ＦＰモードの波長に完全に一致する時点では、単一のＦＰモードの発振となる。以上のように、本実施形態においては、リング変調器２の透過ピークは、複数のＦＰモードうちのいずれか１つに一致させれば良く、透過ピークの調整量は最大でもＦＰモードの波長間隔と同程度である。
図４に示すように、リング変調器２の変調電極２ａ，２ｂに電圧Ｖ0と電圧Ｖ1との間で変化するデジタルの変調信号を印加することにより、共振波長に変調信号強度に応じた変調を生じさせることが可能である。これにより、発振光波長における出力ポートへの透過率Ｔを変調させることができる。この透過率変調により出力光のパワーＰoutに変調電気信号に対応した変調を与えることが可能となる。
図５（ａ）に示すように、ヒータ６のパワーを増大させるとリング変調器２の共振波長が長波長側へシフトし、中心波長がＦＰレーザ１の発振波長と一致するところで透過率Ｔが極小となる。更にヒータ６のパワーを増大させると波長が離れてゆき、透過率Ｔが増大する。変調器の変調電極に電圧Ｖ0と電圧Ｖ1との間で変調した電圧が印加される場合、共振波長にもこの電圧信号に応じて変調がかかり、結果として透過率Ｔを示す曲線が左右にシフトする。透過率Ｔを時間平均すると、図５（ａ）中の「平均」で示す破線のように、電圧Ｖ0の実線の曲線と電圧Ｖ1の一点鎖線の曲線とを平均した曲線に近い曲線となる。リング変調器２の光導波路間の透過率は透過率Ｔを反転したものであるため、光パワーの時間平均ＰDERは図５（ａ）に示す二点鎖線の曲線のようになる。即ち光パワーＰDERは、「平均」の透過率の曲線の極小点で極大となる単峰性の曲線を描く。
Ｐmon（時間平均したもの）は、図５（ｂ）に示す破線のように、図５（ａ）のパワーの時間平均ＰDERに「平均」の透過率を乗じたものであるため、双峰性の曲線を描くことになる。この場合、Ｐmonの曲線において極大点となるのは、透過率Ｔが電圧Ｖ0（実線）と電圧Ｖ1（一点鎖線）との間の変調に伴って大きく変調される点である。即ち、変調速度よりも十分遅い光パワーで時間平均ＰDERをモニタしながら時間平均ＰDERが極大値となるようにヒータ６のパワーを制御することにより、リング変調器２の共振波長を変調に適した波長に調節することができる。
シリコン細線の光導波路を用いたリンク変調器２の場合には、リング半径ｒを５μｍ程度まで減少させることが可能であり、リング半径の減少に伴い、変調電力、ヒータ６の消費電力の低減を図ることができる。リング半径を５μｍよりも小さくした場合、リンク変調器２の曲げ損失が問題となる。リング半径を限界の５μｍとした場合、最大リング共振波長間隔（ＦＳＲ）は約１９ｎｍとなる。そのため、従来技術では、図６（ａ）に示すように、最大で約１９ｎｍの波長ズレ補償が必要である。
これに対して本実施形態では、ＦＰレーザ１の共振器長を約４００μｍとすることにより、ＦＳＲは約０．８ｎｍとなる。この場合、図６（ｂ）に示すように、波長ズレ補償は最大でも０．８ｎｍとなる。シリコン細線の光導波路における波長温度係数０．０７ｎｍ／Ｋを用いて温度に換算すれば、図７に示すように、従来技術では２７１℃の温度上昇を必要とする。これに対して、本実施形態では１１．４℃の温度上昇で済むことになり、従来技術に対して信頼性を大幅に改善することができる。ヒータの消費電力も同様に、０．８ｎｍ／１９ｎｍ×１００≒４．２％程度まで低減する。
（実施例）
以下、本実施形態による変調光源の具体的な実施例について説明する。
本実施例では、ＦＰレーザにはIｎＧａＡｓＰの半導体を用い、Ｓｉ ＰＩＣの反対側の端面には反射率９８％程度のＨＲコートを施し、Ｓｉ ＰＩＣ側の端面は劈開により３０％程度の端面反射率を実現する。ＦＰレーザの共振器長は４００μｍ程度であり、ＳＯＩ基板上に作製したテラス上にフリップ実装し、ＳＯＩ基板のＳＯＩ層を加工することにより作製したシリコン細線の光導波路にバットジョイントすることにより光結合を実現する。結合先のシリコン細線の光導波路には、半径５μｍ程度のリング変調器を設け、バットジョイント部分に連結される入出力導波路とは別にもう一つの入出力導波路を設け、その一端に反射率５０％程度のＤＢＲミラーを回折格子により形成する。他方の端には光パワーモニタ用ＰＤを設け、出力を波長コントローラに導くことで、光パワーモニタ用ＰＤへ導かれた光パワーに基づくリング変調器の波長制御を行う。リング変調器の波長シフトは、波長コントローラからヒータへ出力される電流により実現される。
以下、本実施形態による変調光源の具体的な実施例について説明する。
本実施例では、ＦＰレーザにはIｎＧａＡｓＰの半導体を用い、Ｓｉ ＰＩＣの反対側の端面には反射率９８％程度のＨＲコートを施し、Ｓｉ ＰＩＣ側の端面は劈開により３０％程度の端面反射率を実現する。ＦＰレーザの共振器長は４００μｍ程度であり、ＳＯＩ基板上に作製したテラス上にフリップ実装し、ＳＯＩ基板のＳＯＩ層を加工することにより作製したシリコン細線の光導波路にバットジョイントすることにより光結合を実現する。結合先のシリコン細線の光導波路には、半径５μｍ程度のリング変調器を設け、バットジョイント部分に連結される入出力導波路とは別にもう一つの入出力導波路を設け、その一端に反射率５０％程度のＤＢＲミラーを回折格子により形成する。他方の端には光パワーモニタ用ＰＤを設け、出力を波長コントローラに導くことで、光パワーモニタ用ＰＤへ導かれた光パワーに基づくリング変調器の波長制御を行う。リング変調器の波長シフトは、波長コントローラからヒータへ出力される電流により実現される。
図８に示すように、ＦＰレーザの共振器長を４００μｍ程度とすることで、ＦＰモード間隔０．９ｎｍ程度を実現することが可能である。この場合、リング変調器のリング共振半値幅を０．２ｎｍ程度とすれば、複数のＦＰモードのうちの１つのみを選択的にシード光としてＦＰレーザに帰還させ、発振させることが可能となる。リング共振半値幅を０．２ｎｍ程度とすることにより、リング変調器の変調帯域を２５ＧＨｚ程度まで確保することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、変調光源の信頼性の確保と波長調節機構の電力効率の向上との双方の要請を満足し、ＤＦＢレーザ等を用いることによる問題も生じない優れた微細な変調光源が実現する。
（第２の実施形態）
次いで、第２の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態と同様に変調光源を開示するが、多波長の変調光源である点で第１の実施形態と相違する。
図９は、第２の実施形態による変調光源の概略構成を示す模式図である。第１の実施形態に対応する構成部材等については図１と同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。
次いで、第２の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態と同様に変調光源を開示するが、多波長の変調光源である点で第１の実施形態と相違する。
図９は、第２の実施形態による変調光源の概略構成を示す模式図である。第１の実施形態に対応する構成部材等については図１と同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。
この変調光源は、ＦＰレーザ１及び複数の光変調ユニット２１1〜２１N（Ｎ≧２）を備えて構成される。
光変調ユニット２１k（１≦ｋ≦Ｎ）は、変調フィルタであるリング変調器２k、光反射機構であるＤＢＲミラー３、光パワーの検知部である光パワーモニタ用ＰＤ４、波長コントローラ５、及びヒータ６を備えて構成される。
光変調ユニット２１k（１≦ｋ≦Ｎ）は、変調フィルタであるリング変調器２k、光反射機構であるＤＢＲミラー３、光パワーの検知部である光パワーモニタ用ＰＤ４、波長コントローラ５、及びヒータ６を備えて構成される。
リング変調器２1〜２Nは、例えばシリコン細線からなるＮ本の光導波路２２ａ1〜２２ａNと、１本の光導波路２２ｂとを有している。各光導波路２２ａ1〜２２ａNは、一端にそれぞれＤＢＲミラー３が配置され、他端に光パワーモニタ用ＰＤ４がそれぞれ配置されている。光導波路２２ｂは、その一端が光信号の出力ポートであり、他端がＦＰレーザ１に接続（バットジョイント接続）されている。
なお、光パワーモニタ用ＰＤ４の位置は、図９の位置に限定されるものではなく、光導波路のどの位置にあっても良い。
なお、光パワーモニタ用ＰＤ４の位置は、図９の位置に限定されるものではなく、光導波路のどの位置にあっても良い。
本実施形態による変調光源では、ＦＰレーザ１により、所定の波長間隔を持つ複数のＦＰモードでレーザ発振が起こる。帯域透過特性を有するＮ個のリング変調器２1〜２Nを配設する。リング変調器２1〜２Nは、それぞれ異なる共振波長λ1，λ2，・・・，λNを持ち、共振波長λ1，λ2，・・・，λN付近にそれぞれ透過ピークを有する。そのため、リング変調器２1〜２Nの各ＤＢＲミラー３により、共振波長λ1，λ2，・・・，λN付近の光についてのみ、ＦＰレーザ１にシード光としてフィードバックをかけることができる。これにより、それぞれ共振波長λ1，λ2，・・・，λN付近の各ＦＰモードを発振させると同時に強度変調を与えることが可能となる。この構成により、多波長の変調光源が実現する。
以上説明したように、本実施形態によれば、変調光源の信頼性の確保と波長調節機構及び変調の電力効率の向上との双方の要請を満足し、ＤＦＢレーザ等を用いることによる問題も生じない優れた微細な多波長の変調光源が実現する。
（第３の実施形態）
次いで、第３の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態と同様に変調光源を開示するが、多波長の変調光源である点で第１の実施形態と相違する。
図１０は、第３の実施形態による変調光源の概略構成を示す模式図である。第１の実施形態に対応する構成部材等については図１と同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。
次いで、第３の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態と同様に変調光源を開示するが、多波長の変調光源である点で第１の実施形態と相違する。
図１０は、第３の実施形態による変調光源の概略構成を示す模式図である。第１の実施形態に対応する構成部材等については図１と同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。
この変調光源は、ＦＰレーザ３１及び複数の光変調ユニット３２1〜３２N（Ｎ≧２）を備えて構成される。
ＦＰレーザ３１は、例えばＩｎＧａＡｓＰの半導体からなり、複数のゲイン導波路３１1〜３１Nが隣接配置されており、一端に反射（ＨＲ）膜３１ａが形成されている。他端は膜がないか反射率を調整する膜が形成されており、ＨＲ膜３１ａより低い反射率となっている。ゲイン導波路３１1〜３１Nは、それぞれ光変調ユニット３２1〜３２Nに接続（バットジョイント接続）されている。
光変調ユニット３２k（１≦ｋ≦Ｎ）は、変調フィルタであるリング変調器２k、光パワーの検知部である光パワーモニタ用ＰＤ４、波長コントローラ５、及びヒータ６を備えて構成されている。光変調ユニット３２1〜３２Nには、共通のＤＢＲミラー３が設けられている。
なお、光パワーモニタ用ＰＤ４の位置は、図１０の位置に限定されるものではなく、光導波路のどの位置にあっても良い。
ＦＰレーザ３１は、例えばＩｎＧａＡｓＰの半導体からなり、複数のゲイン導波路３１1〜３１Nが隣接配置されており、一端に反射（ＨＲ）膜３１ａが形成されている。他端は膜がないか反射率を調整する膜が形成されており、ＨＲ膜３１ａより低い反射率となっている。ゲイン導波路３１1〜３１Nは、それぞれ光変調ユニット３２1〜３２Nに接続（バットジョイント接続）されている。
光変調ユニット３２k（１≦ｋ≦Ｎ）は、変調フィルタであるリング変調器２k、光パワーの検知部である光パワーモニタ用ＰＤ４、波長コントローラ５、及びヒータ６を備えて構成されている。光変調ユニット３２1〜３２Nには、共通のＤＢＲミラー３が設けられている。
なお、光パワーモニタ用ＰＤ４の位置は、図１０の位置に限定されるものではなく、光導波路のどの位置にあっても良い。
リング変調器２1〜２Nは、例えばシリコン細線からなる１本の光導波路３３ａと、Ｎ本の光導波路３３ｂ1〜３３ｂNとを有している。光導波路３３ａは、その一端に共通のＤＢＲミラー３が配置され、他端が光信号の出力ポートとされている。各光導波路３３ｂ1〜３３ｂNは、一端がＦＰレーザ３１のゲイン導波路３１1〜３１Nに接続（バットジョイント接続）され、他端に光パワーモニタ用ＰＤ４がそれぞれ配置されている。
本実施形態による変調光源では、ＦＰレーザ１のゲイン導波路３１1〜３１Nにより、所定の波長間隔を持つ複数のＦＰモードでレーザ発振が起こる。ＦＰレーザ１のゲイン導波路３１1〜３１Nに対応するように、帯域透過特性を有するＮ個のリング変調器２１1〜２１Nを配設する。リング変調器２１1〜２１Nは、それぞれ異なる共振波長λ1，λ2，・・・，λNを持ち、共振波長λ1，λ2，・・・，λN付近にそれぞれ透過ピークを有する。そのため、ＤＢＲミラー３により、共振波長λ1，λ2，・・・，λN付近の光についてのみ、ＦＰレーザ１のゲイン導波路３１1〜３１Nにシード光としてフィードバックをかけることができる。即ち、共振波長λ1，λ2，・・・，λN毎に異なるＦＰレーザが用いられることになる。これにより、それぞれ共振波長λ1，λ2，・・・，λN付近の各ＦＰモードを発振させると同時に強度変調をかけることが可能となる。本実施形態では、各共振波長λ1，λ2，・・・，λNごとに異なるゲイン導波路３１1〜３１Nを用い、安定した発振状態で多波長の変調光源が実現する。
以上説明したように、本実施形態によれば、変調光源の信頼性の確保と波長調節機構及び変調の電力効率の向上との双方の要請を満足し、ＤＦＢレーザ等を用いることによる問題も生じない優れた微細な多波長の変調光源が実現する。
なお、上述した第１〜第３の実施形態では、帯域透過特性を有する変調フィルタとしてリング変調器を例示したが、これに限定されることなく、例えば単なる回折格子であってもよい。Cascaded Mach-Zehnder、Arrayed Waveguide Grating（ＡＷＧ）、Echelle Gratingでも良く、リング変調器を複数結合することにより帯域透過特性をより急峻にしたものであっても良い。その他、透過波長を変調することのできる帯域透過特性を有する変調フィルタであれば、如何なる変調フィルタでも適用可能である。
また、光反射機構として回折格子で形成されたＤＢＲミラーを例示したが、これに限定されることなく、帯域透過特性を有する変調フィルタの波長バラツキをカバーする程度の広い波長範囲で反射性を有するものであれば良い。例えば、ループミラー又は光導波路端面を用いた反射鏡、光導波路端面に金属膜又は誘電体多層膜を形成することにより反射を高めたものであっても良い。
また、波長調節機構の一部としてヒータを例示したが、これに限定されることなく、変調フィルタと同様にＰＮ又はＰＩＮ接合に対して順方向に電流を流す、或いは逆バイアス電圧を印加する方式を採用しても良い。この場合、リング変調器を２分割し、その一方を変調信号によりその強度に応じて共振波長を変調する第１の変調電極を備えた強度変調領域、他方を波長変調の制御信号を入力する第２の変調電極を備えた波長調整領域として使用する。
１，３１ ＦＰレーザ
１ａ ＨＲ膜
２，２1〜２N，１０２ リング変調器
２ａ，２ｂ 変調電極
３ ＤＢＲミラー
４，１０３ 光パワーモニタ用ＰＤ
５，１０４ 波長コントローラ
６，１０５ ヒータ
１１ａ，１１ｂ，２２ａ1〜２２ａN，２２ｂ，３３ａ，３３ｂ1〜３３ｂN 光導波路
２１1〜２１N，３２1〜３２N 光変調ユニット
３１1〜３１N ゲイン導波路
１０１ ＤＦＢレーザ
１ａ ＨＲ膜
２，２1〜２N，１０２ リング変調器
２ａ，２ｂ 変調電極
３ ＤＢＲミラー
４，１０３ 光パワーモニタ用ＰＤ
５，１０４ 波長コントローラ
６，１０５ ヒータ
１１ａ，１１ｂ，２２ａ1〜２２ａN，２２ｂ，３３ａ，３３ｂ1〜３３ｂN 光導波路
２１1〜２１N，３２1〜３２N 光変調ユニット
３１1〜３１N ゲイン導波路
１０１ ＤＦＢレーザ
Claims (10)
- 所定の波長間隔で複数のFabry-Perotモードで発振するＦＰレーザと、
帯域透過特性が可変である変調フィルタと、
前記変調フィルタを通過した光を帰還させるＤＢＲミラーと、
前記通過した光のパワーを検知する光パワーモニタと、
前記光パワーモニタに基づき波長制御信号を出力する波長コントローラと、
前記波長制御信号に基づいて、近傍の波長ピークが帯域透過特性に含まれるように前記変調フィルタを加熱するヒータと
を有することを特徴とする変調光源。 - 前記波長コントローラは、前記光パワーモニタで検知された光パワーに基づいて中心波長をFabry-Perotモードの発振波長と一致させる前記中心波長の調節量に対応した前記波長制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の変調光源。
- 前記波長コントローラは、前記光パワーモニタにおける光パワーが極大値となるように前記波長制御信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の変調光源。
- 前記変調フィルタは、変調信号によりその強度に応じて中心波長を変調する第１の変調電極を備えたリング変調器であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の変調光源。
- 前記変調フィルタは、変調信号によりその強度に応じて中心波長を変調する第１の変調電極と、前記波長制御信号を入力する第２の変調電極とを備えたリング変調器であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の変調光源。
- 前記変調フィルタは、２種類の光導波路を有しており、
一方の前記光導波路は、前記変調フィルタに対応し、その一端に前記ＤＢＲミラーが配置されており、
他方の前記光導波路は、その一端が出力ポートであり、他端が前記ＦＰレーザに接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の変調光源。 - 前記変調フィルタ、前記ＤＢＲミラー、前記光パワーモニタ、及び前記波長コントローラを備えた光変調ユニットを複数含み、
複数の前記光変調ユニットは、
前記各変調フィルタの中心波長が相異なる値とされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の変調光源。 - 前記変調フィルタ、前記光パワーモニタ、及び前記波長コントローラを備えた光変調ユニットを複数含み、
複数の前記光変調ユニットは、
前記ＦＰレーザが複数の光増幅導波路を備えており、
前記各変調フィルタが前記各光増幅導波路に対応し、中心波長が相異なる値とされていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の変調光源。 - 前記ＤＢＲミラーは、複数の前記光変調ユニットに共通に設けられており、
複数の特定の発振波長で選択的に光発振し、合波されて出力することを特徴とする請求項８に記載の変調光源。 - 前記変調フィルタは、２種類の光導波路を有しており、
一方の前記光導波路は、その一端に前記ＤＢＲミラーが配置され、他端が出力ポートであり、
他方の前記光導波路は、前記各変調フィルタに対応し、一端が前記各光増幅導波路に接続されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の変調光源。
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