JP6801395B2 - 多波長レーザ装置及び波長多重通信システム - Google Patents
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Description
本発明は、多波長レーザ装置及び波長多重通信システムに関する。
近年、外部共振器型量子ドットレーザの外部共振器内に周期波長フィルタを挿入して、多波長で同時発振しうる多波長レーザ装置を実現することが提案されており、波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）通信システムへの応用が期待されている。
Y. Zhanget al., "Quantum dot SOA/silicon external cavity multiwavelength laser," Opt. Express 23 (4), pp.4666-4671, 2015
ところで、上述のような多波長レーザ装置において、例えば波長毎に位相制御を行なう場合などに、周期波長フィルタに直列に波長分光フィルタを接続することが考えられる。
しかしながら、周期波長フィルタと波長分光フィルタは、それぞれ、ＷＤＭ通信システムのグリッド波長に対して異なるオフセットを持っているため、所望の発振波長に制御することが非常に難しい。
しかしながら、周期波長フィルタと波長分光フィルタは、それぞれ、ＷＤＭ通信システムのグリッド波長に対して異なるオフセットを持っているため、所望の発振波長に制御することが非常に難しい。
本発明は、周期波長フィルタと波長分光フィルタを直列に接続する場合において、信号光の光学損失を抑制し、所望の発振波長が得られるようにすることを目的とする。
１つの態様では、多波長レーザ装置は、半導体利得チップと、半導体利得チップに光学的に接続され、周期的なピーク波長を持つ周期波長フィルタと、周期波長フィルタに直列に接続され、複数の信号光を波長毎に分ける波長分光フィルタと、波長分光フィルタに光学的に接続され、波長分光フィルタによって分けられた各信号光の一部をそれぞれ反射する複数の第１ミラーと、半導体利得チップの周期波長フィルタが設けられている側の反対側に設けられ、複数の第１ミラーとの間に外部共振器を構成する第２ミラーと、波長分光フィルタに接続され、複数の信号光のうち最も短い波長よりも信号光波長の１周期分短い波長の短波側モニタ光を検出する短波側光検出器と、短波側モニタ光の一部を反射する短波側ミラーとを含む短波側モニタ部と、波長分光フィルタに接続され、複数の信号光のうち最も長い波長よりも信号光波長の１周期分長い波長の長波側モニタ光を検出する長波側光検出器と、長波側モニタ光の一部を反射する長波側ミラーとを含む長波側モニタ部と、周期波長フィルタのピーク波長をグリッド波長に合わせた状態で、半導体利得チップの利得ピークを短波側モニタ光の波長又は長波側モニタ光の波長に合わせて、短波側光検出器又は長波側光検出器の出力が最大になるように、波長分光フィルタの波長位置を調整する制御を行なう制御部とを備える。
１つの態様では、波長多重通信システムは、多波長レーザ装置を備える送信器と、送信器に伝送路を介して接続された受信器とを備え、多波長レーザ装置は、上述の構成を備える。
１つの側面として、周期波長フィルタと波長分光フィルタを直列に接続する場合において、信号光の光学損失を抑制し、所望の発振波長が得られるという効果を有する。
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる多波長レーザ装置及び波長多重通信システムについて、図１〜図１０を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる多波長レーザ装置は、レーザの外部共振器内に周期波長フィルタを備え、多波長で同時発振しうる外部共振器型多波長レーザ装置である。なお、多波長レーザ装置を、光半導体発光装置、発光装置、又は、多波長同時発振レーザともいう。
本実施形態にかかる多波長レーザ装置は、レーザの外部共振器内に周期波長フィルタを備え、多波長で同時発振しうる外部共振器型多波長レーザ装置である。なお、多波長レーザ装置を、光半導体発光装置、発光装置、又は、多波長同時発振レーザともいう。
本実施形態では、多波長レーザ装置は、図１に示すように、半導体利得チップ１と、周期波長フィルタ２と、波長分光フィルタ３と、複数の第１ミラー４と、第２ミラー５と、短波側モニタ部６と、長波側モニタ部７と、制御部８とを備える。
なお、図１では、Ｎ波長の信号光（λ１〜λＮ）を同時に発振する多波長同時発振レーザ９を例に挙げて示している。また、ここでは、基板１０上に周期波長フィルタ２等が集積された集積素子に、半導体利得チップ１を実装したものを例に挙げて説明する。
なお、図１では、Ｎ波長の信号光（λ１〜λＮ）を同時に発振する多波長同時発振レーザ９を例に挙げて示している。また、ここでは、基板１０上に周期波長フィルタ２等が集積された集積素子に、半導体利得チップ１を実装したものを例に挙げて説明する。
ここで、半導体利得チップ１は、半導体利得媒質を備えるチップである。つまり、半導体利得チップ１は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）を備えるチップである。
例えば、半導体利得チップ１は、量子ドット利得媒質を備える量子ドット利得チップ（ＱＤ利得チップ）である。この場合、多波長レーザ装置９を、多波長量子ドットレーザ装置、外部共振器型多波長量子ドットレーザ装置、又は、外部共振器型量子ドットレーザともいう。
例えば、半導体利得チップ１は、量子ドット利得媒質を備える量子ドット利得チップ（ＱＤ利得チップ）である。この場合、多波長レーザ装置９を、多波長量子ドットレーザ装置、外部共振器型多波長量子ドットレーザ装置、又は、外部共振器型量子ドットレーザともいう。
周期波長フィルタ２は、周期的なピーク波長を持つフィルタであって、半導体利得チップ１に光学的に接続されている。
例えば、周期波長フィルタ２は、導波路型周期波長フィルタである。また、例えば、周期波長フィルタ２は、リング共振器を用いたフィルタである（例えば図２参照）。
なお、これに限られるものではなく、周期波長フィルタ２は、例えば図３（Ａ）に示すように、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）２Ａとループミラー２Ｂを用いたフィルタであっても良いし、例えば図３（Ｂ）に示すように、２つのＤＢＲ２Ｃ，２Ｄを用いたフィルタであっても良いし、例えば図３（Ｃ）に示すように、ＤＢＲ２Ｅとへき開面２Ｆを用いたフィルタであっても良い。また、周期波長フィルタ２を、波長周期フィルタ又は周期フィルタともいう。
例えば、周期波長フィルタ２は、導波路型周期波長フィルタである。また、例えば、周期波長フィルタ２は、リング共振器を用いたフィルタである（例えば図２参照）。
なお、これに限られるものではなく、周期波長フィルタ２は、例えば図３（Ａ）に示すように、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）２Ａとループミラー２Ｂを用いたフィルタであっても良いし、例えば図３（Ｂ）に示すように、２つのＤＢＲ２Ｃ，２Ｄを用いたフィルタであっても良いし、例えば図３（Ｃ）に示すように、ＤＢＲ２Ｅとへき開面２Ｆを用いたフィルタであっても良い。また、周期波長フィルタ２を、波長周期フィルタ又は周期フィルタともいう。
波長分光フィルタ３は、複数の信号光を波長毎に分けるフィルタであって、周期波長フィルタ２に直列に接続されている。なお、波長分光フィルタ３を波長分配分光フィルタともいう。
ここでは、後述するように波長毎に位相制御を行なうために、周期波長フィルタ２に直列に波長分光フィルタ３が接続されている。また、ここでは、波長分光フィルタ３の透過波長の周期は、周期波長フィルタ２の透過波長の周期と一致している。つまり、周期波長フィルタ２と波長分光フィルタ３の透過波長の周期が一致している。
ここでは、後述するように波長毎に位相制御を行なうために、周期波長フィルタ２に直列に波長分光フィルタ３が接続されている。また、ここでは、波長分光フィルタ３の透過波長の周期は、周期波長フィルタ２の透過波長の周期と一致している。つまり、周期波長フィルタ２と波長分光フィルタ３の透過波長の周期が一致している。
例えば、波長分光フィルタ３は、アレイ状導波路回折格子（ＡＷＧ）を用いたフィルタである（例えば図２、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）参照）。
また、例えば、波長分光フィルタ３は、光入出力部に多モード干渉（ＭＭＩ：Multi-Mode Interferometer）部分３Ａが設けられていることが好ましい（例えば図４（Ｃ）参照）。このように、波長分光フィルタ３の光入出力部にＭＭＩ部分３Ａが集積された構造を採用することで、波長分光フィルタ３の挿入損失を低減することができる。
また、例えば、波長分光フィルタ３は、光入出力部に多モード干渉（ＭＭＩ：Multi-Mode Interferometer）部分３Ａが設けられていることが好ましい（例えば図４（Ｃ）参照）。このように、波長分光フィルタ３の光入出力部にＭＭＩ部分３Ａが集積された構造を採用することで、波長分光フィルタ３の挿入損失を低減することができる。
なお、これに限られるものではなく、波長分光フィルタ３は、例えば図５に示すように、垂直方向に形成された回折格子面３Ｂに入射した光が２次元に分散する構造を有するフィルタであっても良い。
複数の第１ミラー４は、波長分光フィルタ３によって分けられた各信号光の一部をそれぞれ反射するミラーであって、波長分光フィルタ３に光学的に接続されている。ここでは、第１ミラー４はＮ個設けられている。例えば、第１ミラー４は、ループミラーである（例えば図２参照）。なお、これに限られるものではなく、ＤＢＲミラーなどであっても良い。
複数の第１ミラー４は、波長分光フィルタ３によって分けられた各信号光の一部をそれぞれ反射するミラーであって、波長分光フィルタ３に光学的に接続されている。ここでは、第１ミラー４はＮ個設けられている。例えば、第１ミラー４は、ループミラーである（例えば図２参照）。なお、これに限られるものではなく、ＤＢＲミラーなどであっても良い。
第２ミラー５は、半導体利得チップ１の周期波長フィルタ２が設けられている側の反対側に設けられており、複数の第１ミラー４との間に外部共振器１１を構成している。ここでは、第２ミラー５は、半導体利得チップ１の端面に設けられたミラー（端面ミラー）である。なお、これに限られるものではなく、ＤＢＲミラーなどであっても良い。
短波側モニタ部６は、複数の信号光のうち最も短い波長よりも信号光波長の１周期分短い波長（ここではλ０）の短波側モニタ光を検出する短波側光検出器６Ａと、短波側モニタ光の一部を反射する短波側ミラー６Ｂとを含み、波長分光フィルタ３に接続されている。
短波側モニタ部６は、複数の信号光のうち最も短い波長よりも信号光波長の１周期分短い波長（ここではλ０）の短波側モニタ光を検出する短波側光検出器６Ａと、短波側モニタ光の一部を反射する短波側ミラー６Ｂとを含み、波長分光フィルタ３に接続されている。
ここでは、波長分光フィルタ３に、複数の信号光のうち最も短い波長よりも信号光波長の１周期分短い波長の短波側モニタ光を入出力する短波側モニタ用ポートを設け、これに短波側モニタ用導波路６Ｃを接続し、短波側モニタ用導波路６Ｃを２つに分岐し、一方に短波側ミラー６Ｂを接続し、他方に短波側光検出器６Ａを接続し、短波側光検出器６Ａを制御部８に接続して、短波側光検出器６Ａの出力が制御部８へ送られるようにしている。
長波側モニタ部７は、複数の信号光のうち最も長い波長よりも信号光波長の１周期分長い波長（ここではλＮ＋１）の長波側モニタ光を検出する長波側光検出器７Ａと、長波側モニタ光の一部を反射する長波側ミラー７Ｂとを含み、波長分光フィルタ３に接続されている。
ここでは、波長分光フィルタ３に、複数の信号光のうち最も長い波長よりも信号光波長の１周期分長い波長の長波側モニタ光を入出力する長波側モニタ用ポートを設け、これに長波側モニタ用導波路７Ｃを接続し、長波側モニタ用導波路７Ｃを２つに分岐し、一方に長波側ミラー７Ｂを接続し、他方に長波側光検出器７Ａを接続し、長波側光検出器７Ａを制御部８に接続して、長波側光検出器７Ａの出力が制御部８へ送られるようにしている。
ここでは、波長分光フィルタ３に、複数の信号光のうち最も長い波長よりも信号光波長の１周期分長い波長の長波側モニタ光を入出力する長波側モニタ用ポートを設け、これに長波側モニタ用導波路７Ｃを接続し、長波側モニタ用導波路７Ｃを２つに分岐し、一方に長波側ミラー７Ｂを接続し、他方に長波側光検出器７Ａを接続し、長波側光検出器７Ａを制御部８に接続して、長波側光検出器７Ａの出力が制御部８へ送られるようにしている。
このように、波長分光フィルタ３の信号光出力ポートの両側に、短波側モニタ用ポート及び長波側モニタ用ポートを設け、信号光よりも１周期分短波の波長（ここではλ０）及び１周期分長波の波長（ここではλＮ＋１）をモニタできるようになっている。
制御部８は、周期波長フィルタ２のピーク波長をグリッド波長に合わせた状態で、半導体利得チップ１の利得ピークを短波側モニタ光の波長（ここではλ０）又は長波側モニタ光の波長（ここではλＮ＋１）に合わせて、短波側光検出器６Ａ又は長波側光検出器７Ａの出力が最大になるように、波長分光フィルタ３の波長位置を調整する制御を行なう。なお、制御部８をコントローラともいう。
制御部８は、周期波長フィルタ２のピーク波長をグリッド波長に合わせた状態で、半導体利得チップ１の利得ピークを短波側モニタ光の波長（ここではλ０）又は長波側モニタ光の波長（ここではλＮ＋１）に合わせて、短波側光検出器６Ａ又は長波側光検出器７Ａの出力が最大になるように、波長分光フィルタ３の波長位置を調整する制御を行なう。なお、制御部８をコントローラともいう。
特に、制御部８が、周期波長フィルタ２のピーク波長をグリッド波長に合わせた状態で、半導体利得チップ１の利得ピークを短波側モニタ光の波長に合わせて、短波側光検出器６Ａの出力が最大になるように、波長分光フィルタ３の波長位置を調整する制御を行なうとともに、半導体利得チップ１の利得ピークを長波側モニタ光の波長に合わせて、長波側光検出器７Ａの出力が最大になるように、波長分光フィルタ３の波長位置を調整する制御を行なうようにするのが好ましい。
また、周期波長フィルタ２に接続され、周期波長フィルタ２から分岐したモニタ光を検出する光検出器１１を備えるものとし、制御部８が、光検出器１１の出力に基づいて、周期波長フィルタ２のピーク波長をグリッド波長に合わせる制御を行なうようにするのも好ましい。
この場合、周期波長フィルタ２にモニタ用ポートを設け、これにモニタ用導波路１２を介して光検出器１１を接続し、光検出器１１を制御部８に接続して、光検出器１１の出力が制御部８へ送られるようにすれば良い。
この場合、周期波長フィルタ２にモニタ用ポートを設け、これにモニタ用導波路１２を介して光検出器１１を接続し、光検出器１１を制御部８に接続して、光検出器１１の出力が制御部８へ送られるようにすれば良い。
なお、周期波長フィルタ２から分岐するモニタ光は、ＡＳＥ光であっても良いし、任意の波長の発振光であっても良い。
また、波長分光フィルタ３と複数の第１ミラー４との間にそれぞれ設けられた複数の位相調整機構（位相制御機構）１３を備えるものとするのも好ましい。
ここでは、波長分光フィルタ３に複数の信号光のそれぞれを入出力するポートを設け、これに各信号光用導波路１４を接続し、各信号光用導波路１４を２つに分岐し、一方に第１ミラー４を接続し、他方を出力側に接続し、第１ミラー４が接続されている一方の分岐導波路に位相調整機構１３を設けるようにしている。なお、ここでは、位相調整機構１３はＮ個設けられている。また、ここでは、位相調整機構１３は、光導波路に位相制御ヒータＨ１〜ＨＮを設けた位相調整器である（例えば図２参照）。
また、波長分光フィルタ３と複数の第１ミラー４との間にそれぞれ設けられた複数の位相調整機構（位相制御機構）１３を備えるものとするのも好ましい。
ここでは、波長分光フィルタ３に複数の信号光のそれぞれを入出力するポートを設け、これに各信号光用導波路１４を接続し、各信号光用導波路１４を２つに分岐し、一方に第１ミラー４を接続し、他方を出力側に接続し、第１ミラー４が接続されている一方の分岐導波路に位相調整機構１３を設けるようにしている。なお、ここでは、位相調整機構１３はＮ個設けられている。また、ここでは、位相調整機構１３は、光導波路に位相制御ヒータＨ１〜ＨＮを設けた位相調整器である（例えば図２参照）。
また、波長分光フィルタ３に光学的に接続され、波長分光フィルタ３によって分けられた各信号光をそれぞれ変調する複数の変調器（光変調器）１５と、複数の変調器１５に接続され、複数の変調器１５のそれぞれによって変調された各信号光を合波する合波器１６とを備えるものとしても良い。
つまり、上述のように、周期波長フィルタ２、波長分光フィルタ３等を集積した集積回路基板上に、さらに、複数の変調器１５及び合波器１６を集積（ここではモノリシック集積）し、波長分光フィルタ３で分光され、それぞれのポートから出力される各信号光を、複数の変調器１５のそれぞれによって変調し、それぞれの変調光を合波器１６で合波して出力するようにしても良い。
つまり、上述のように、周期波長フィルタ２、波長分光フィルタ３等を集積した集積回路基板上に、さらに、複数の変調器１５及び合波器１６を集積（ここではモノリシック集積）し、波長分光フィルタ３で分光され、それぞれのポートから出力される各信号光を、複数の変調器１５のそれぞれによって変調し、それぞれの変調光を合波器１６で合波して出力するようにしても良い。
ここでは、波長分光フィルタ３に接続された各信号光用導波路１４を分岐した他方の分岐導波路に変調器１５を接続している。
上述のように構成されるため、半導体利得チップ１からの光は、周期波長フィルタ２と波長分光フィルタ３を透過し、各ポートを介して分岐された導波路の延長線上の第１ミラー４に達して反射する。反射した光は、波長分光フィルタ３、周期波長フィルタ２、半導体利得チップ１へ導かれ、半導体利得チップ１の反対側の端面に設けられた第２ミラー５で反射する。このようにして、第１ミラー４と第２ミラー５とで構成される外部共振器１１内で共振し、各信号光の波長間隔になっている周期波長フィルタ２の波長間隔で同時発振する。
上述のように構成されるため、半導体利得チップ１からの光は、周期波長フィルタ２と波長分光フィルタ３を透過し、各ポートを介して分岐された導波路の延長線上の第１ミラー４に達して反射する。反射した光は、波長分光フィルタ３、周期波長フィルタ２、半導体利得チップ１へ導かれ、半導体利得チップ１の反対側の端面に設けられた第２ミラー５で反射する。このようにして、第１ミラー４と第２ミラー５とで構成される外部共振器１１内で共振し、各信号光の波長間隔になっている周期波長フィルタ２の波長間隔で同時発振する。
この際、発振波長の調整を、以下の手順で行なう。
まず、図６に示すように、周期波長フィルタ２のオフセットの調整を行なう（ステップＳ１）。
例えば、半導体利得チップ１のドライブ電流を、利得帯域がN波長をカバーする条件（Ｎ波長発振条件）に調整して、即ち、半導体利得チップ１の利得ピークがＮ波長の真ん中の波長（λＮ／２）となるように動作条件を調整して、周期波長フィルタ２のモニタ用ポートから導かれたモニタ光（透過光）をモニタし、ＷＤＭグリッド波長に対するオフセットの調整を行なう。
まず、図６に示すように、周期波長フィルタ２のオフセットの調整を行なう（ステップＳ１）。
例えば、半導体利得チップ１のドライブ電流を、利得帯域がN波長をカバーする条件（Ｎ波長発振条件）に調整して、即ち、半導体利得チップ１の利得ピークがＮ波長の真ん中の波長（λＮ／２）となるように動作条件を調整して、周期波長フィルタ２のモニタ用ポートから導かれたモニタ光（透過光）をモニタし、ＷＤＭグリッド波長に対するオフセットの調整を行なう。
次に、波長分光フィルタ３のオフセットの調整を行なう（ステップＳ２）。つまり、上述のようしてオフセットの調整を行なった周期波長フィルタ２の状態を維持したまま、波長分光フィルタ３のＷＤＭグリッド波長に対するオフセットの調整を行なう。
まず、同時発振信号光よりも１周期短い短波側モニタ光（波長λ０）を用いて調整を行なう（ステップＳ２１）。
まず、同時発振信号光よりも１周期短い短波側モニタ光（波長λ０）を用いて調整を行なう（ステップＳ２１）。
例えば、半導体利得チップのドライブ電流を、利得ピークがλ０になるように調整し、モニタ光を短波側の波長λ０で発振させ、波長分光フィルタ３の一方の側に設けられた短波側モニタ用ポートから導かれた短波側モニタ光をモニタし、即ち、周期波長フィルタ２からの透過光との波長のずれを観察し、波長分光フィルタ３のＷＤＭグリッド波長に対するオフセットの調整を行なう。
次いで、同時発振信号光よりも１周期長い長波側モニタ光（波長λＮ＋１）を用いて調整を行なう（ステップＳ２２）。
例えば、半導体利得チップ１のドライブ電流を、利得ピークが波長λＮ＋１になるように調整し、モニタ光を長波側の波長λＮ＋１で発振させ、波長分光フィルタ３の他方の側に設けられた長波側モニタ用ポートから導かれた長波側モニタ光をモニタし、即ち、周期波長フィルタ２からの透過光との波長のずれを観察し、波長分光フィルタ３のＷＤＭグリッド波長に対するオフセットの調整を行なう。
例えば、半導体利得チップ１のドライブ電流を、利得ピークが波長λＮ＋１になるように調整し、モニタ光を長波側の波長λＮ＋１で発振させ、波長分光フィルタ３の他方の側に設けられた長波側モニタ用ポートから導かれた長波側モニタ光をモニタし、即ち、周期波長フィルタ２からの透過光との波長のずれを観察し、波長分光フィルタ３のＷＤＭグリッド波長に対するオフセットの調整を行なう。
この結果、先に行なった短波側モニタ光を用いた調整によって決められた波長分光フィルタ３の波長位置が、長波側モニタ光を用いた調整によって変更されなかった場合、即ち、再調整が必要でなかった場合には、ステップＳ３でＮＯルートへ進み、調整を完了する。
一方、先に行なった短波側モニタ光を用いた調整によって決められた波長分光フィルタ３の波長位置が、長波側モニタ光を用いた調整によって変更された場合には、ステップＳ３でＹＥＳルートへ進み、再度、短波側モニタ光（波長λ０）を用いて調整（微調整）を行なう（ステップＳ２１）。
一方、先に行なった短波側モニタ光を用いた調整によって決められた波長分光フィルタ３の波長位置が、長波側モニタ光を用いた調整によって変更された場合には、ステップＳ３でＹＥＳルートへ進み、再度、短波側モニタ光（波長λ０）を用いて調整（微調整）を行なう（ステップＳ２１）。
以降、直前で行なった調整によって決められた波長分光フィルタ３の波長位置が変更されなくなるまで、調整を繰り返す。
このようにして、周期波長フィルタ２及び波長分光フィルタ３からの透過光（信号光波長）を、ＷＤＭグリッド波長に一致させることができる。
なお、直前で行なった調整によって決められた波長分光フィルタ３の波長位置に対して波長位置が大きく変更されている場合のみ再調整を行なうようにしても良い。
このようにして、周期波長フィルタ２及び波長分光フィルタ３からの透過光（信号光波長）を、ＷＤＭグリッド波長に一致させることができる。
なお、直前で行なった調整によって決められた波長分光フィルタ３の波長位置に対して波長位置が大きく変更されている場合のみ再調整を行なうようにしても良い。
また、ここでは、短波側モニタ光を用いた調整を行なった後に長波側モニタ光を用いた調整を行なっているが、これに限られるものではなく、長波側モニタ光を用いた調整を行なった後に短波側モニタ光を用いた調整を行なっても良いし、いずれか一方の調整のみを行なうようにしても良い。
このように、実動作時とは異なる波長（λ０、λＮ＋１）でのモニタ光を用いた調整を行い、実動作時にはモニタのための信号光（λ１〜λＮ）の分岐を行っていないため、実動作時の光学損失を抑制することができる。
このように、実動作時とは異なる波長（λ０、λＮ＋１）でのモニタ光を用いた調整を行い、実動作時にはモニタのための信号光（λ１〜λＮ）の分岐を行っていないため、実動作時の光学損失を抑制することができる。
ところで、上述のようにしているのは、以下の理由による。
近年、外部共振器型量子ドットレーザの外部共振器内に周期波長フィルタを挿入した構造で多波長同時発振レーザが実現し、安定な発振スペクトルが得られ（例えば非特許文献１参照)、ＷＤＭシステムへの応用が期待されている。
このようなレーザ構造では、周期波長フィルタを用いるため、所望の波長間隔を簡単に再現性良く実現できることになる。
近年、外部共振器型量子ドットレーザの外部共振器内に周期波長フィルタを挿入した構造で多波長同時発振レーザが実現し、安定な発振スペクトルが得られ（例えば非特許文献１参照)、ＷＤＭシステムへの応用が期待されている。
このようなレーザ構造では、周期波長フィルタを用いるため、所望の波長間隔を簡単に再現性良く実現できることになる。
しかしながら、実用化のためには、レーザの発振波長をＷＤＭシステムで要求されるグリッド内で発振するように調整（オフセット波長調整）する必要があるため、周期波長フィルタの温度を変化させるなどして波長調整を行なうことになる。
一方、１波長切り出した信号光スペクトルの相対強度雑音（ＲＩＮ）が−１３５ｄＢ／Ｈｚ以下であることも必要である。
一方、１波長切り出した信号光スペクトルの相対強度雑音（ＲＩＮ）が−１３５ｄＢ／Ｈｚ以下であることも必要である。
ところが、すべての発振波長においてＲＩＮを−１３５ｄＢ／Ｈｚ以下に抑えることは難しい。
全ての波長で良好なＲＩＮを得るためには、全波長の位相が合っていることが好ましい。
しかしながら、例えば、多波長同時発振レーザを４波長同時発振させた場合、同じ共振器長で発振させるために４波長全てで所望の位相を得るように調整することは難しい。
全ての波長で良好なＲＩＮを得るためには、全波長の位相が合っていることが好ましい。
しかしながら、例えば、多波長同時発振レーザを４波長同時発振させた場合、同じ共振器長で発振させるために４波長全てで所望の位相を得るように調整することは難しい。
そこで、この問題を回避するために、それぞれの発振波長で位相制御（位相調整）を行なうことが考えられる。
このため、全ての波長に対して別々の光導波路に取り出し、各々の波長に位相調整機構を設けることが考えられる（例えば図９参照）。
この場合、フィルタ透過波長の周期が一致する周期波長フィルタと波長分光フィルタを直列に組み合わせた構成を採用することになる。
このため、全ての波長に対して別々の光導波路に取り出し、各々の波長に位相調整機構を設けることが考えられる（例えば図９参照）。
この場合、フィルタ透過波長の周期が一致する周期波長フィルタと波長分光フィルタを直列に組み合わせた構成を採用することになる。
ところが、周期波長フィルタと波長分光フィルタは、それぞれ、ＷＤＭグリッド波長に対して異なるオフセットを持っているため、直列に接続すると、出力部のみで発振波長を評価しても、２つのフィルタのオフセットを個別に見積もることはできないため、所望の発振波長に制御することが非常に難しくなる。
そこで、周期波長フィルタ２と波長分光フィルタ３を直列に接続する場合であっても、所望の発振波長を得ることができるように、上述のようにしている。
そこで、周期波長フィルタ２と波長分光フィルタ３を直列に接続する場合であっても、所望の発振波長を得ることができるように、上述のようにしている。
これにより、位相調整機構１３を設けることで、信号光をそれぞれの波長で位相調整できるようにして、信号光の相対強度雑音（ＲＩＮ）を低減できるとともに、信号光のグリッド波長に対する波長調整が可能となる。この結果、簡潔な構造で、各信号光の発振波長の調整及び位相制御ができ、高性能な多波長同時発振レーザを実現することが可能となる。
以下、図２を参照しながら、具体例を挙げて説明する。
この具体例では、周期波長フィルタ２にリング共振器を用い、波長分光フィルタ３にＡＷＧを用い、第１ミラー４にリングミラーを用い、これらをＳｉ基板１０上にモノリシックに集積してＳｉ細線光導波路１７で接続し、さらに、変調器１５及び合波器１６もモノリシックに集積した集積素子とし、外部共振器１１で発振した光を変調器１５で変調し、各変調光を合波器１６で合波（集光）して、集積素子の出力ポートから光ファイバへ伝送する構成としている。なお、複数の信号光の波長をλ１〜λＮとしている。
この具体例では、周期波長フィルタ２にリング共振器を用い、波長分光フィルタ３にＡＷＧを用い、第１ミラー４にリングミラーを用い、これらをＳｉ基板１０上にモノリシックに集積してＳｉ細線光導波路１７で接続し、さらに、変調器１５及び合波器１６もモノリシックに集積した集積素子とし、外部共振器１１で発振した光を変調器１５で変調し、各変調光を合波器１６で合波（集光）して、集積素子の出力ポートから光ファイバへ伝送する構成としている。なお、複数の信号光の波長をλ１〜λＮとしている。
そして、周期波長フィルタ２としてのリング共振器には、波長制御ヒータＨＲが設けられており、これに周期波長フィルタ用電源１９が接続されており、この周期波長フィルタ用電源１９が、制御部８によって制御されるようになっている。
また、波長分光フィルタ３としてのＡＷＧにも、波長制御ヒータＨＡＷＧが設けられており、これに波長分光フィルタ用電源２０が接続されており、この波長分光フィルタ用電源２０が、制御部８によって制御されるようになっている。
また、波長分光フィルタ３としてのＡＷＧにも、波長制御ヒータＨＡＷＧが設けられており、これに波長分光フィルタ用電源２０が接続されており、この波長分光フィルタ用電源２０が、制御部８によって制御されるようになっている。
また、波長分光フィルタ３に接続された各信号光用導波路１４を２つに分岐し、一方に第１ミラー４としてのリングミラーを接続し、他方に変調器１５を接続し、第１ミラー４が接続されている一方の分岐導波路に位相調整機構１３を構成する位相制御ヒータＨ１〜ＨＮを設けている。そして、位相調整機構１３を構成する位相制御ヒータＨ１〜ＨＮには、位相調整機構用電源２１が接続されており、この位相調整機構用電源２１が、制御部８によって制御されるようになっている。
また、変調器１５には、マッハツェンダ型変調器を用い、それに設けられた変調用電極２３に変調信号源２２が接続されており、この変調信号源２２が、制御部８によって制御されるようになっている。
また、短波側モニタ部６として、波長分光フィルタ３に、短波側モニタ光（波長λ０）を導く、短波側モニタ用導波路６Ｃを接続し、この短波側モニタ用導波路６Ｃを２つに分岐し、一方に短波側ミラー６Ｂとしてのループミラーを接続し、他方に短波側光検出器６Ａとしてのフォトディテクタ（ＰＤ）を接続し、短波側光検出器６Ａを制御部８に接続して、短波側光検出器６Ａの出力が制御部８へ送られるようにしている。
また、短波側モニタ部６として、波長分光フィルタ３に、短波側モニタ光（波長λ０）を導く、短波側モニタ用導波路６Ｃを接続し、この短波側モニタ用導波路６Ｃを２つに分岐し、一方に短波側ミラー６Ｂとしてのループミラーを接続し、他方に短波側光検出器６Ａとしてのフォトディテクタ（ＰＤ）を接続し、短波側光検出器６Ａを制御部８に接続して、短波側光検出器６Ａの出力が制御部８へ送られるようにしている。
また、長波側モニタ部７として、波長分光フィルタ３に、長波側モニタ光（波長λＮ＋１）を導く長波側モニタ用導波路７Ｃを接続し、この長波側モニタ用導波路７Ｃを２つに分岐し、一方に長波側ミラー７Ｂとしてのループミラーを接続し、他方に長波側光検出器７Ａとしてのフォトディテクタ（ＰＤ）を接続し、長波側光検出器７Ａを制御部８に接続して、長波側光検出器７Ａの出力が制御部８へ送られるようにしている。
また、周期波長フィルタ２にモニタ用導波路１２を介して光検出器１１としてのフォトディテクタ（ＰＤ）を接続し、光検出器１１を制御部８に接続して、光検出器１１の出力が制御部８へ送られるようにしている。ここでは、モニタ用導波路１２にフィルタ２４を設けている。つまり、モニタ光にＡＳＥ光を用いる場合には、モニタ用導波路１２にフィルタ２４としてバンドパスフィルタを設け、モニタ光に発振光を用いる場合には、モニタ用導波路１２にフィルタ２４としてバンドストップフィルタを設ける。これらのフィルタ２４としては、例えば、空間光学系に用いる多層膜フィルタを用い、Ｓｉ基板１０内に挿入して用いれば良い。
また、半導体利得チップ１に量子ドット利得チップを用い、第２ミラー５として、量子ドット利得チップ１の端面に設けられたＨＲ膜を設け、周期波長フィルタ２としてのリング共振器に接続されるＳｉ細線光導波路１７に光学的に接続されるように、Ｓｉ基板１０上に量子ドット利得チップ１を実装している。そして、半導体利得チップ１には、半導体利得チップ用電源１８が接続されており、この半導体利得チップ用電源１８が、制御部８によって制御されるようになっている。
このように構成される具体例の多波長レーザ装置９では、以下のようにして、波長位置の調整が行なわれる。
まず、周期波長フィルタ２のオフセットの調整（波長位置の調整）を行なう（例えば図６のステップＳ１参照）。
ここでは、モニタ光に発振光を用いる場合を例に挙げて説明する。
まず、周期波長フィルタ２のオフセットの調整（波長位置の調整）を行なう（例えば図６のステップＳ１参照）。
ここでは、モニタ光に発振光を用いる場合を例に挙げて説明する。
まず、制御部８が、半導体利得チップ用電源１８を制御して、量子ドット利得チップ１のドライブ電流を、利得帯域が信号光の波長λ１〜λＮをカバーする条件、即ち、信号光の波長λ１〜λＮで同時に発振する値（ＩＮ）に調整する。これにより、量子ドット利得チップ１に設けられた端面ミラー５とループミラー４によって構成される外部共振器１１で信号光の波長λ１〜λＮで同時に発振させる。
次に、周期波長フィルタ２のモニタ用ポート（透過ポート）から導かれたモニタ光をモニタし、ＷＤＭグリッド波長に対するオフセットの調整を行なう。
ここでは、制御部８が、周期波長フィルタ用電源１９を制御して、発振光の波長を周期的にフィルタリングする周期波長フィルタ２に設けられた波長制御ヒータＨＲの温度を変化させる。
ここでは、制御部８が、周期波長フィルタ用電源１９を制御して、発振光の波長を周期的にフィルタリングする周期波長フィルタ２に設けられた波長制御ヒータＨＲの温度を変化させる。
そして、制御部８は、モニタ用導波路１２を介して導かれ、フィルタ２４としてのバンドストップフィルタを介して光検出器（ＰＤ）１１で検出されたモニタ光（例えば波長λ１の発振光）の強度をモニタし、モニタ光の強度（光強度）が極小となるように、ヒータ温度を調整する。
ここでは、バンドストップフィルタ２４は、例えば図７（Ｄ）に示すように、波長λ１の光を透過しないで遮断する特性、即ち、波長λ１以外の波長の光が透過する特性を有し、図２に示すように、光検出器１１の直前に設置されている。
ここでは、バンドストップフィルタ２４は、例えば図７（Ｄ）に示すように、波長λ１の光を透過しないで遮断する特性、即ち、波長λ１以外の波長の光が透過する特性を有し、図２に示すように、光検出器１１の直前に設置されている。
このようにして、モニタ光の強度が極小となるようにヒータ温度を調整することで、周期波長フィルタ２のオフセットの調整、即ち、ＷＤＭグリッド波長に対するオフセットの調整を行なうことができ、グリッド上で発振させることができる。
なお、ここでは、モニタ光に発振光を用いて波長オフセット調整を行なう場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、モニタ光として量子ドット利得チップ１のＡＳＥ光を用いて波長オフセット調整を行なうようにしても良い。この場合、フィルタ２４として、上述のバンドストップフィルタに代えて、バンドパスフィルタを設け、モニタ光の強度が極小となるように、ヒータ温度を調整すれば良い。
なお、ここでは、モニタ光に発振光を用いて波長オフセット調整を行なう場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、モニタ光として量子ドット利得チップ１のＡＳＥ光を用いて波長オフセット調整を行なうようにしても良い。この場合、フィルタ２４として、上述のバンドストップフィルタに代えて、バンドパスフィルタを設け、モニタ光の強度が極小となるように、ヒータ温度を調整すれば良い。
ここで、周期波長フィルタ２としてのリング共振器フィルタの透過ポートからの光には、周期的に光強度が低下する波長が存在し［例えば図７（Ｂ）参照］、この波長が多波長発振波長と一致する。このため、例えば、信号光のうち最も短波側の波長λ１の光をモニタ光に用い、例えば図７（Ａ）に示すように、バンドパスフィルタ２４は、波長λ１の光を透過する特性を有するものとすれば良い。この場合、図７（Ｃ）に示すように、モニタ光の光スペクトル［例えば図７（Ｂ）参照］がバンドパスフィルタ２４のフィルタ特性における透過帯域（ここでは波長λ１）と一致すると、モニタ光の強度が極小になることになる。
また、フィルタ２４として、狭線幅のバンドストップフィルタや狭線幅のバンドパスフィルタを用いることで、グリッド中央で信号光が発振する状態になるように、周期波長フィルタ２の調整を行なうことが可能となる。
また、ここでは、モニタ光を例えば波長λ１の光とする場合を例に挙げて説明しているが、周期波長フィルタ２の製造マージンを考慮すると、フィルタ２４としてのバンドストップフィルタ又はバンドパスフィルタは、同時発振波長の中央付近の波長λＮ／２の光を遮断又は透過する特性を有する狭線幅のフィルタとするのが好ましい。
また、ここでは、モニタ光を例えば波長λ１の光とする場合を例に挙げて説明しているが、周期波長フィルタ２の製造マージンを考慮すると、フィルタ２４としてのバンドストップフィルタ又はバンドパスフィルタは、同時発振波長の中央付近の波長λＮ／２の光を遮断又は透過する特性を有する狭線幅のフィルタとするのが好ましい。
次に、波長分光フィルタ３のオフセットの調整（波長位置の調整）を行なう（例えば図６のステップＳ２参照）。つまり、上述のようしてオフセットの調整を行なった周期波長フィルタ２の状態を維持したまま、波長分光フィルタ３のＷＤＭグリッド波長に対するオフセットの調整を行なう。
まず、同時発振信号光よりも１周期短い短波側モニタ光（波長λ０）を用いて調整を行なう（例えば図６のステップＳ２１参照）。
まず、同時発振信号光よりも１周期短い短波側モニタ光（波長λ０）を用いて調整を行なう（例えば図６のステップＳ２１参照）。
まず、制御部８が、半導体利得チップ用電源１８を制御して、量子ドット利得チップ１のドライブ電流を、利得ピーク（利得スペクトルの中心波長）が波長λ０になるように、利得スペクトル［図８（Ａ）中、符号Ｘ参照］の位置を調整する。これにより、モニタ光を短波側の波長λ０で発振させ、これを短波側モニタ光として用いる。なお、図８（Ａ）中、符号Ｚは、周期波長フィルタ２の透過スペクトルを示している。
次に、制御部８が、波長分光フィルタ３の一方の側に設けられた短波側モニタ用ポートから導かれた短波側モニタ光をモニタし、波長分光フィルタ３のＷＤＭグリッド波長に対するオフセットの調整を行なう。
ここでは、制御部８が、波長分光フィルタ用電源２０を制御して、波長分光フィルタ３に設けられた波長制御ヒータＨＡＷＧの温度を変化させる。これにより、波長分光フィルタ３の透過スペクトル［例えば図８（Ａ）中、符号Ｙ参照］が移動することになる。
ここでは、制御部８が、波長分光フィルタ用電源２０を制御して、波長分光フィルタ３に設けられた波長制御ヒータＨＡＷＧの温度を変化させる。これにより、波長分光フィルタ３の透過スペクトル［例えば図８（Ａ）中、符号Ｙ参照］が移動することになる。
そして、制御部８が、短波側モニタ用導波路６Ｃを介して導かれ、短波側光検出器（ＰＤ）６Ａで検出されたモニタ光（短波側の波長λ０の発振光）の強度をモニタし、モニタ光の強度（短波側モニタ部の出力）が最大となるように、ヒータ温度を調整する。
次に、同時発振信号光よりも１周期長い長波側モニタ光（波長λＮ＋１）を用いて調整する（例えば図６のステップＳ２２参照）。
次に、同時発振信号光よりも１周期長い長波側モニタ光（波長λＮ＋１）を用いて調整する（例えば図６のステップＳ２２参照）。
まず、制御部８が、半導体利得チップ用電源１８を制御して、量子ドット利得チップ１のドライブ電流を、利得ピーク（利得スペクトルの中心波長）が波長λＮ＋１になるように、利得スペクトル［図８（Ｂ）中、符号Ｘ参照］の位置を調整する。これにより、モニタ光を長波側の波長λＮ＋１で発振させ、これを長波側モニタ光として用いる。なお、図８（Ｂ）中、符号Ｚは、周期波長フィルタ２の透過スペクトルを示している。
次に、制御部８が、波長分光フィルタ３の他方の側に設けられた長波側モニタ用ポートから導かれた長波側モニタ光をモニタし、波長分光フィルタ３のＷＤＭグリッド波長に対するオフセットの調整を行なう。
ここでは、制御部８が、波長分光フィルタ用電源２０を制御して、波長分光フィルタ３に設けられた波長制御ヒータＨＡＷＧの温度を変化させる。これにより、波長分光フィルタ３の透過スペクトル［例えば図８（Ｂ）中、符号Ｙ参照］が移動することになる。
ここでは、制御部８が、波長分光フィルタ用電源２０を制御して、波長分光フィルタ３に設けられた波長制御ヒータＨＡＷＧの温度を変化させる。これにより、波長分光フィルタ３の透過スペクトル［例えば図８（Ｂ）中、符号Ｙ参照］が移動することになる。
そして、制御部８が、長波側モニタ用導波路７Ｃを介して導かれ、長波側光検出器（ＰＤ）７Ａで検出されたモニタ光（長波側の波長λＮ＋１の発振光）の強度をモニタし、モニタ光の強度（長波側モニタ部の出力）が最大となるように、ヒータ温度を調整する。
ここでは、長波側モニタ光（波長λＮ＋１）を用いた調整を行なう際に、モニタ光の強度が最大（最大値）になっていない場合に、モニタ光の強度が最大になるように、波長分光フィルタ３に設けられた波長制御ヒータＨＡＷＧの温度を調整（再調整）し、モニタ光の強度が最大（最大値）になっている場合には、波長分光フィルタ３に設けられた波長制御ヒータＨＡＷＧの温度の調整（再調整）は行なわない。
ここでは、長波側モニタ光（波長λＮ＋１）を用いた調整を行なう際に、モニタ光の強度が最大（最大値）になっていない場合に、モニタ光の強度が最大になるように、波長分光フィルタ３に設けられた波長制御ヒータＨＡＷＧの温度を調整（再調整）し、モニタ光の強度が最大（最大値）になっている場合には、波長分光フィルタ３に設けられた波長制御ヒータＨＡＷＧの温度の調整（再調整）は行なわない。
この結果、先に行なった短波側モニタ光（波長λ０）を用いた調整によって決められた波長分光フィルタ３の波長位置が、長波側モニタ光（波長λＮ＋１）を用いた調整によって変更されなかった場合、即ち、再調整が必要なかった場合には、調整を完了する（例えば図６のステップＳ３のＮＯルート参照）。
ここでは、波長分光フィルタ３のウィンドウは広いため、オフセットの調整の確度を高めるために、短波側モニタ光（波長λ０）を用いた調整に加えて、このような長波側モニタ光（波長λＮ＋１）を用いた調整を行なって、両方で確認を行なうようにしている。
ここでは、波長分光フィルタ３のウィンドウは広いため、オフセットの調整の確度を高めるために、短波側モニタ光（波長λ０）を用いた調整に加えて、このような長波側モニタ光（波長λＮ＋１）を用いた調整を行なって、両方で確認を行なうようにしている。
一方、先に行なった短波側モニタ光（波長λ０）を用いた調整によって決められた波長分光フィルタ３の波長位置が、長波側モニタ光（波長λＮ＋１）を用いた調整によって変更された場合には、再度、短波側モニタ光（波長λ０）を用いて調整（微調整）を行なう（例えば図６のステップＳ３のＹＥＳルート参照）。
つまり、短波側モニタ光（波長λ０）を用いて、モニタ光の強度が最大になっているかを確認し、モニタ光の強度が最大になっていない場合に、モニタ光の強度が最大になるように、波長分光フィルタ３に設けられた波長制御ヒータＨＡＷＧの温度を調整（微調整）する。
つまり、短波側モニタ光（波長λ０）を用いて、モニタ光の強度が最大になっているかを確認し、モニタ光の強度が最大になっていない場合に、モニタ光の強度が最大になるように、波長分光フィルタ３に設けられた波長制御ヒータＨＡＷＧの温度を調整（微調整）する。
以降、直前で行なった調整によって決められた波長分光フィルタ３の波長位置が変更されなくなるまで、調整を繰り返す。
つまり、短波側モニタ光（波長λ０）を用いた調整及び長波側モニタ光（波長λＮ＋１）を用いた調整の両方で、周期波長フィルタ２及び波長分光フィルタ３を透過した光が最大値と一致したら、その時点で波長分光フィルタ３の調整を完了する。
つまり、短波側モニタ光（波長λ０）を用いた調整及び長波側モニタ光（波長λＮ＋１）を用いた調整の両方で、周期波長フィルタ２及び波長分光フィルタ３を透過した光が最大値と一致したら、その時点で波長分光フィルタ３の調整を完了する。
このようにして、短波側モニタ光（波長λ０）及び長波側モニタ光（波長λＮ＋１）を用いて、モニタ光の強度が最大となるようにヒータ温度を調整することで、波長分光フィルタ３のオフセットの調整、即ち、ＷＤＭグリッド波長に対するオフセットの調整を行なうことができる。
ここでは、波長分光フィルタ３の透過スペクトルの半値全幅が比較的広いため、短波側モニタ光（波長λ０）及び長波側モニタ光（波長λＮ＋１）の２つの波長を用いて波長分光フィルタ３のオフセットの調整を行なうことで、１つの波長で調整を行なう場合よりも、高い精度で調整を行なうことができるようにしている。
ここでは、波長分光フィルタ３の透過スペクトルの半値全幅が比較的広いため、短波側モニタ光（波長λ０）及び長波側モニタ光（波長λＮ＋１）の２つの波長を用いて波長分光フィルタ３のオフセットの調整を行なうことで、１つの波長で調整を行なう場合よりも、高い精度で調整を行なうことができるようにしている。
なお、１つの波長で調整を行なうだけで良好な精度で調整を行なえるのであれば、例えば短波側モニタ光（波長λ０）及び長波側モニタ光（波長λＮ＋１）のいずれか一方など、１つの波長を用いて波長分光フィルタ３のオフセット調整を行なっても良い。
また、このような調整を行なった後、多波長同時発振レーザの使用時は、半導体利得チップ（量子ドット利得チップ）１のドライブ電流を、利得帯域が信号光の波長λ１〜λＮをカバーするように調整する。
また、このような調整を行なった後、多波長同時発振レーザの使用時は、半導体利得チップ（量子ドット利得チップ）１のドライブ電流を、利得帯域が信号光の波長λ１〜λＮをカバーするように調整する。
なお、上述の具体例では、周期波長フィルタ２や波長分光フィルタ３を、波長制御ヒータＨＲ、ＨＡＷＧを備えるものとし、加熱による屈折率変化を利用して波長制御を行なうようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、電流注入や電圧印加を利用して波長制御を行なうようにし、電流注入電極又は電圧印加電極を設けても良い。
ところで、上述のような多波長レーザ装置９は、例えば波長分割多重（ＷＤＭ）光通信システム（波長多重通信システム）に用いられる（例えば図１０参照）。この場合、波長多重通信システムは、多波長レーザ装置９を備える送信器と、送信器に伝送路を介して接続された受信器とを備えるものとして構成される。
ところで、上述のような多波長レーザ装置９は、例えば波長分割多重（ＷＤＭ）光通信システム（波長多重通信システム）に用いられる（例えば図１０参照）。この場合、波長多重通信システムは、多波長レーザ装置９を備える送信器と、送信器に伝送路を介して接続された受信器とを備えるものとして構成される。
つまり、例えば図１０に示すように、多波長同時発振レーザ（コムレーザ）２９、分波器（デマルチプレクサ）３０、変調器（モジュレータアレイ）３１及び合波器（マルチプレクサ）３２を備える送信器２６と、分波器（デマルチプレクサ）３３及び光検出器（ディテクタアレイ）３４を備える受信器２７とを、例えば光ファイバ（例えばシングルモードファイバリンク）などの伝送路２８で接続した波長多重通信システム２５において、本多波長レーザ装置９を、送信器２６に備えられる多波長同時発振レーザ２９及び分波器３０として用いることができる。
したがって、本実施形態にかかる多波長レーザ装置及び波長多重通信システムは、周期波長フィルタ２と波長分光フィルタ３を直列に接続する場合において、信号光の光学損失を抑制し、所望の発振波長が得られるという効果を有する。
特に、本実施形態では、多波長同時発振レーザ（量子ドット利得チップ１）はドライブ電流を調整することで利得ピーク波長をシフトさせることができるため、この特徴を積極的に利用して、利得ピーク波長をλ０又はλＮ＋１に変化させて、オフセット調整用光源として使用している。なお、多波長同時発振レーザ（量子ドット利得チップ１）では、電流を注入していくと（電流注入量を多くしていくと）長波側に利得ピーク（利得スペクトルの中心波長）が移動していくことになる。このため、オフセット調整用光源を別途設ける必要がなく、また、複雑な制御回路等の調整機構を付加する必要もなく、波長分光フィルタ３のモニタ機能付多波長同時発振レーザをシンプルな構造で実現することができる。
特に、本実施形態では、多波長同時発振レーザ（量子ドット利得チップ１）はドライブ電流を調整することで利得ピーク波長をシフトさせることができるため、この特徴を積極的に利用して、利得ピーク波長をλ０又はλＮ＋１に変化させて、オフセット調整用光源として使用している。なお、多波長同時発振レーザ（量子ドット利得チップ１）では、電流を注入していくと（電流注入量を多くしていくと）長波側に利得ピーク（利得スペクトルの中心波長）が移動していくことになる。このため、オフセット調整用光源を別途設ける必要がなく、また、複雑な制御回路等の調整機構を付加する必要もなく、波長分光フィルタ３のモニタ機能付多波長同時発振レーザをシンプルな構造で実現することができる。
また、本実施形態では、短波側モニタ光（波長λ０）及び長波側モニタ光（波長λＮ＋１）をモニタする手法を用いており、信号光を分岐させてモニタする手法を用いていないため、多波長同時発振動作時に光学損失を比較的小さくすることも可能である。
なお、本発明は、上述した実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
なお、本発明は、上述した実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
以下、上述の実施形態に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
半導体利得チップと、
前記半導体利得チップに光学的に接続され、周期的なピーク波長を持つ周期波長フィルタと、
前記周期波長フィルタに直列に接続され、複数の信号光を波長毎に分ける波長分光フィルタと、
前記波長分光フィルタに光学的に接続され、前記波長分光フィルタによって分けられた各信号光の一部をそれぞれ反射する複数の第１ミラーと、
前記半導体利得チップの前記周期波長フィルタが設けられている側の反対側に設けられ、前記複数の第１ミラーとの間に外部共振器を構成する第２ミラーと、
前記波長分光フィルタに接続され、前記複数の信号光のうち最も短い波長よりも信号光波長の１周期分短い波長の短波側モニタ光を検出する短波側光検出器と、前記短波側モニタ光の一部を反射する短波側ミラーとを含む短波側モニタ部と、
前記波長分光フィルタに接続され、前記複数の信号光のうち最も長い波長よりも信号光波長の１周期分長い波長の長波側モニタ光を検出する長波側光検出器と、前記長波側モニタ光の一部を反射する長波側ミラーとを含む長波側モニタ部と、
前記周期波長フィルタのピーク波長をグリッド波長に合わせた状態で、前記半導体利得チップの利得ピークを前記短波側モニタ光の波長又は前記長波側モニタ光の波長に合わせて、前記短波側光検出器又は前記長波側光検出器の出力が最大になるように、前記波長分光フィルタの波長位置を調整する制御を行なう制御部とを備えることを特徴とする多波長レーザ装置。
（付記１）
半導体利得チップと、
前記半導体利得チップに光学的に接続され、周期的なピーク波長を持つ周期波長フィルタと、
前記周期波長フィルタに直列に接続され、複数の信号光を波長毎に分ける波長分光フィルタと、
前記波長分光フィルタに光学的に接続され、前記波長分光フィルタによって分けられた各信号光の一部をそれぞれ反射する複数の第１ミラーと、
前記半導体利得チップの前記周期波長フィルタが設けられている側の反対側に設けられ、前記複数の第１ミラーとの間に外部共振器を構成する第２ミラーと、
前記波長分光フィルタに接続され、前記複数の信号光のうち最も短い波長よりも信号光波長の１周期分短い波長の短波側モニタ光を検出する短波側光検出器と、前記短波側モニタ光の一部を反射する短波側ミラーとを含む短波側モニタ部と、
前記波長分光フィルタに接続され、前記複数の信号光のうち最も長い波長よりも信号光波長の１周期分長い波長の長波側モニタ光を検出する長波側光検出器と、前記長波側モニタ光の一部を反射する長波側ミラーとを含む長波側モニタ部と、
前記周期波長フィルタのピーク波長をグリッド波長に合わせた状態で、前記半導体利得チップの利得ピークを前記短波側モニタ光の波長又は前記長波側モニタ光の波長に合わせて、前記短波側光検出器又は前記長波側光検出器の出力が最大になるように、前記波長分光フィルタの波長位置を調整する制御を行なう制御部とを備えることを特徴とする多波長レーザ装置。
（付記２）
前記制御部は、前記周期波長フィルタのピーク波長をグリッド波長に合わせた状態で、前記半導体利得チップの利得ピークを前記短波側モニタ光の波長に合わせて、前記短波側光検出器の出力が最大になるように、前記波長分光フィルタの波長位置を調整する制御を行なうとともに、前記半導体利得チップの利得ピークを前記長波側モニタ光の波長に合わせて、前記長波側光検出器の出力が最大になるように、前記波長分光フィルタの波長位置を調整する制御を行なうことを特徴とする、付記１に記載の多波長レーザ装置。
前記制御部は、前記周期波長フィルタのピーク波長をグリッド波長に合わせた状態で、前記半導体利得チップの利得ピークを前記短波側モニタ光の波長に合わせて、前記短波側光検出器の出力が最大になるように、前記波長分光フィルタの波長位置を調整する制御を行なうとともに、前記半導体利得チップの利得ピークを前記長波側モニタ光の波長に合わせて、前記長波側光検出器の出力が最大になるように、前記波長分光フィルタの波長位置を調整する制御を行なうことを特徴とする、付記１に記載の多波長レーザ装置。
（付記３）
前記周期波長フィルタに接続され、前記周期波長フィルタから分岐したモニタ光を検出する光検出器を備え、
前記制御部は、前記光検出器の出力に基づいて、前記周期波長フィルタのピーク波長をグリッド波長に合わせる制御を行なうことを特徴とする、付記１又は２に記載の多波長レーザ装置。
前記周期波長フィルタに接続され、前記周期波長フィルタから分岐したモニタ光を検出する光検出器を備え、
前記制御部は、前記光検出器の出力に基づいて、前記周期波長フィルタのピーク波長をグリッド波長に合わせる制御を行なうことを特徴とする、付記１又は２に記載の多波長レーザ装置。
（付記４）
前記波長分光フィルタと前記複数の第１ミラーとの間にそれぞれ設けられた複数の位相調整機構を備えることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の多波長レーザ装置。
（付記５）
前記半導体利得チップは、量子ドット利得媒質を備えることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の多波長レーザ装置。
前記波長分光フィルタと前記複数の第１ミラーとの間にそれぞれ設けられた複数の位相調整機構を備えることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の多波長レーザ装置。
（付記５）
前記半導体利得チップは、量子ドット利得媒質を備えることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の多波長レーザ装置。
（付記６）
前記波長分光フィルタに光学的に接続され、前記波長分光フィルタによって分けられた各信号光をそれぞれ変調する複数の変調器と、
前記複数の変調器に接続され、前記複数の変調器のそれぞれによって変調された各信号光を合波する合波器とを備えることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の多波長レーザ装置。
前記波長分光フィルタに光学的に接続され、前記波長分光フィルタによって分けられた各信号光をそれぞれ変調する複数の変調器と、
前記複数の変調器に接続され、前記複数の変調器のそれぞれによって変調された各信号光を合波する合波器とを備えることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の多波長レーザ装置。
（付記７）
前記波長分光フィルタは、アレイ状導波路回折格子を用いたフィルタであることを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の多波長レーザ装置。
（付記８）
前記波長分光フィルタは、光入出力部に多モード干渉カプラが設けられていることを特徴とする、付記７に記載の多波長レーザ装置。
前記波長分光フィルタは、アレイ状導波路回折格子を用いたフィルタであることを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の多波長レーザ装置。
（付記８）
前記波長分光フィルタは、光入出力部に多モード干渉カプラが設けられていることを特徴とする、付記７に記載の多波長レーザ装置。
（付記９）
前記周期波長フィルタは、リング共振器を用いたフィルタであることを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項に記載の多波長レーザ装置。
（付記１０）
多波長レーザ装置を備える送信器と、
前記送信器に伝送路を介して接続された受信器とを備え、
前記多波長レーザ装置は、
半導体利得チップと、
前記半導体利得チップに光学的に接続され、周期的なピーク波長を持つ周期波長フィルタと、
前記周期波長フィルタに直列に接続され、複数の信号光を波長毎に分ける波長分光フィルタと、
前記波長分光フィルタに光学的に接続され、前記波長分光フィルタによって分けられた各信号光の一部をそれぞれ反射する複数の第１ミラーと、
前記半導体利得チップの前記周期波長フィルタが設けられている側の反対側に設けられ、前記複数の第１ミラーとの間に外部共振器を構成する第２ミラーと、
前記波長分光フィルタに接続され、前記複数の信号光のうち最も短い波長よりも信号光波長の１周期分短い波長の短波側モニタ光を検出する短波側光検出器と、前記短波側モニタ光の一部を反射する短波側ミラーとを含む短波側モニタ部と、
前記波長分光フィルタに接続され、前記複数の信号光のうち最も長い波長よりも信号光波長の１周期分長い波長の長波側モニタ光を検出する長波側光検出器と、前記長波側モニタ光の一部を反射する長波側ミラーとを含む長波側モニタ部と、
前記周期波長フィルタのピーク波長をグリッド波長に合わせた状態で、前記半導体利得チップの利得ピークを前記短波側モニタ光の波長又は前記長波側モニタ光の波長に合わせて、前記短波側光検出器又は前記長波側光検出器の出力が最大になるように、前記波長分光フィルタの波長位置を調整する制御を行なう制御部とを備えることを特徴とする波長多重通信システム。
前記周期波長フィルタは、リング共振器を用いたフィルタであることを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項に記載の多波長レーザ装置。
（付記１０）
多波長レーザ装置を備える送信器と、
前記送信器に伝送路を介して接続された受信器とを備え、
前記多波長レーザ装置は、
半導体利得チップと、
前記半導体利得チップに光学的に接続され、周期的なピーク波長を持つ周期波長フィルタと、
前記周期波長フィルタに直列に接続され、複数の信号光を波長毎に分ける波長分光フィルタと、
前記波長分光フィルタに光学的に接続され、前記波長分光フィルタによって分けられた各信号光の一部をそれぞれ反射する複数の第１ミラーと、
前記半導体利得チップの前記周期波長フィルタが設けられている側の反対側に設けられ、前記複数の第１ミラーとの間に外部共振器を構成する第２ミラーと、
前記波長分光フィルタに接続され、前記複数の信号光のうち最も短い波長よりも信号光波長の１周期分短い波長の短波側モニタ光を検出する短波側光検出器と、前記短波側モニタ光の一部を反射する短波側ミラーとを含む短波側モニタ部と、
前記波長分光フィルタに接続され、前記複数の信号光のうち最も長い波長よりも信号光波長の１周期分長い波長の長波側モニタ光を検出する長波側光検出器と、前記長波側モニタ光の一部を反射する長波側ミラーとを含む長波側モニタ部と、
前記周期波長フィルタのピーク波長をグリッド波長に合わせた状態で、前記半導体利得チップの利得ピークを前記短波側モニタ光の波長又は前記長波側モニタ光の波長に合わせて、前記短波側光検出器又は前記長波側光検出器の出力が最大になるように、前記波長分光フィルタの波長位置を調整する制御を行なう制御部とを備えることを特徴とする波長多重通信システム。
１ 半導体利得チップ（量子ドット利得チップ）
２ 周期波長フィルタ
２Ａ ＤＢＲ
２Ｂ ループミラー
２Ｃ ＤＢＲ
２Ｄ ＤＢＲ
２Ｅ ＤＢＲ
２Ｆ へき開面
３ 波長分光フィルタ
３Ａ ＭＭＩ部分
３Ｂ 回折格子面
４ 第１ミラー
５ 第２ミラー
６ 短波側モニタ部
６Ａ 短波側光検出器
６Ｂ 短波側ミラー
６Ｃ 短波側モニタ用導波路
７ 長波側モニタ部
７Ａ 長波側光検出器
７Ｂ 長波側ミラー
７Ｃ 長波側モニタ用導波路
８ 制御部
９ 多波長レーザ装置（多波長同時発振レーザ）
１０ 基板
１１ 光検出器
１２ モニタ用導波路
１３ 位相調整機構（位相制御機構）
１４ 信号光用導波路
１５ 変調器
１６ 合波器
１７ Ｓｉ細線光導波路
１８ 半導体利得チップ用電源
１９ 周期波長フィルタ用電源
２０ 波長分光フィルタ用電源
２１ 位相調整機構用電源
２２ 変調信号源
２３ 変調用電極
２４ フィルタ（バンドパスフィルタ；バンドストップフィルタ）
２５ 波長多重通信システム
２６ 送信器
２７ 受信器
２８ 伝送路
２９ 多波長同時発振レーザ（コムレーザ）
３０ 分波器（デマルチプレクサ）
３１ 変調器（モジュレータアレイ）
３２ 合波器（マルチプレクサ）
３３ 分波器（デマルチプレクサ）
３４ 光検出器（ディテクタアレイ）
２ 周期波長フィルタ
２Ａ ＤＢＲ
２Ｂ ループミラー
２Ｃ ＤＢＲ
２Ｄ ＤＢＲ
２Ｅ ＤＢＲ
２Ｆ へき開面
３ 波長分光フィルタ
３Ａ ＭＭＩ部分
３Ｂ 回折格子面
４ 第１ミラー
５ 第２ミラー
６ 短波側モニタ部
６Ａ 短波側光検出器
６Ｂ 短波側ミラー
６Ｃ 短波側モニタ用導波路
７ 長波側モニタ部
７Ａ 長波側光検出器
７Ｂ 長波側ミラー
７Ｃ 長波側モニタ用導波路
８ 制御部
９ 多波長レーザ装置（多波長同時発振レーザ）
１０ 基板
１１ 光検出器
１２ モニタ用導波路
１３ 位相調整機構（位相制御機構）
１４ 信号光用導波路
１５ 変調器
１６ 合波器
１７ Ｓｉ細線光導波路
１８ 半導体利得チップ用電源
１９ 周期波長フィルタ用電源
２０ 波長分光フィルタ用電源
２１ 位相調整機構用電源
２２ 変調信号源
２３ 変調用電極
２４ フィルタ（バンドパスフィルタ；バンドストップフィルタ）
２５ 波長多重通信システム
２６ 送信器
２７ 受信器
２８ 伝送路
２９ 多波長同時発振レーザ（コムレーザ）
３０ 分波器（デマルチプレクサ）
３１ 変調器（モジュレータアレイ）
３２ 合波器（マルチプレクサ）
３３ 分波器（デマルチプレクサ）
３４ 光検出器（ディテクタアレイ）
Claims (7)
- 半導体利得チップと、
前記半導体利得チップに光学的に接続され、周期的なピーク波長を持つ周期波長フィルタと、
前記周期波長フィルタに直列に接続され、複数の信号光を波長毎に分ける波長分光フィルタと、
前記波長分光フィルタに光学的に接続され、前記波長分光フィルタによって分けられた各信号光の一部をそれぞれ反射する複数の第１ミラーと、
前記半導体利得チップの前記周期波長フィルタが設けられている側の反対側に設けられ、前記複数の第１ミラーとの間に外部共振器を構成する第２ミラーと、
前記波長分光フィルタに接続され、前記複数の信号光のうち最も短い波長よりも信号光波長の１周期分短い波長の短波側モニタ光を検出する短波側光検出器と、前記短波側モニタ光の一部を反射する短波側ミラーとを含む短波側モニタ部と、
前記波長分光フィルタに接続され、前記複数の信号光のうち最も長い波長よりも信号光波長の１周期分長い波長の長波側モニタ光を検出する長波側光検出器と、前記長波側モニタ光の一部を反射する長波側ミラーとを含む長波側モニタ部と、
前記周期波長フィルタのピーク波長をグリッド波長に合わせた状態で、前記半導体利得チップの利得ピークを前記短波側モニタ光の波長又は前記長波側モニタ光の波長に合わせて、前記短波側光検出器又は前記長波側光検出器の出力が最大になるように、前記波長分光フィルタの波長位置を調整する制御を行なう制御部とを備えることを特徴とする多波長レーザ装置。 - 前記制御部は、前記周期波長フィルタのピーク波長をグリッド波長に合わせた状態で、前記半導体利得チップの利得ピークを前記短波側モニタ光の波長に合わせて、前記短波側光検出器の出力が最大になるように、前記波長分光フィルタの波長位置を調整する制御を行なうとともに、前記半導体利得チップの利得ピークを前記長波側モニタ光の波長に合わせて、前記長波側光検出器の出力が最大になるように、前記波長分光フィルタの波長位置を調整する制御を行なうことを特徴とする、請求項１に記載の多波長レーザ装置。
- 前記周期波長フィルタに接続され、前記周期波長フィルタから分岐したモニタ光を検出する光検出器を備え、
前記制御部は、前記光検出器の出力に基づいて、前記周期波長フィルタのピーク波長をグリッド波長に合わせる制御を行なうことを特徴とする、請求項１又は２に記載の多波長レーザ装置。 - 前記波長分光フィルタと前記複数の第１ミラーとの間にそれぞれ設けられた複数の位相調整機構を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の多波長レーザ装置。
- 前記半導体利得チップは、量子ドット利得媒質を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多波長レーザ装置。
- 前記波長分光フィルタに光学的に接続され、前記波長分光フィルタによって分けられた各信号光をそれぞれ変調する複数の変調器と、
前記複数の変調器に接続され、前記複数の変調器のそれぞれによって変調された各信号光を合波する合波器とを備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の多波長レーザ装置。 - 多波長レーザ装置を備える送信器と、
前記送信器に伝送路を介して接続された受信器とを備え、
前記多波長レーザ装置は、
半導体利得チップと、
前記半導体利得チップに光学的に接続され、周期的なピーク波長を持つ周期波長フィルタと、
前記周期波長フィルタに直列に接続され、複数の信号光を波長毎に分ける波長分光フィルタと、
前記波長分光フィルタに光学的に接続され、前記波長分光フィルタによって分けられた各信号光の一部をそれぞれ反射する複数の第１ミラーと、
前記半導体利得チップの前記周期波長フィルタが設けられている側の反対側に設けられ、前記複数の第１ミラーとの間に外部共振器を構成する第２ミラーと、
前記波長分光フィルタに接続され、前記複数の信号光のうち最も短い波長よりも信号光波長の１周期分短い波長の短波側モニタ光を検出する短波側光検出器と、前記短波側モニタ光の一部を反射する短波側ミラーとを含む短波側モニタ部と、
前記波長分光フィルタに接続され、前記複数の信号光のうち最も長い波長よりも信号光波長の１周期分長い波長の長波側モニタ光を検出する長波側光検出器と、前記長波側モニタ光の一部を反射する長波側ミラーとを含む長波側モニタ部と、
前記周期波長フィルタのピーク波長をグリッド波長に合わせた状態で、前記半導体利得チップの利得ピークを前記短波側モニタ光の波長又は前記長波側モニタ光の波長に合わせて、前記短波側光検出器又は前記長波側光検出器の出力が最大になるように、前記波長分光フィルタの波長位置を調整する制御を行なう制御部とを備えることを特徴とする波長多重通信システム。
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| JP2016228837A JP6801395B2 (ja) | 2016-11-25 | 2016-11-25 | 多波長レーザ装置及び波長多重通信システム |
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-
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