JP6998903B2 - 波長可変光源装置および波長可変光源装置の制御方法 - Google Patents

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。

光通信に用いられる光送信機などに含まれる波長可変光源装置は、波長可変光源と変調器とを備えている。波長可変光源は、様々な波長の光を出力する。変調器は、波長可変光源から光が入力され、変調信号光を生成して出力する。変調信号光は、光通信における信号光として使用される（特許文献１、２）。特許文献１では、光の波長を検出して制御する波長ロッカが開示されている。波長ロッカとしては、エタロンフィルタなどの、透過スペクトルが波長に対して周期的に変化するフィルタを利用したものが知られている。

特開２００７－０５３１８４号公報 特許第５０２９６８９号公報

波長可変光源装置において、光の波長を検出して制御することは重要な課題であり、特に意図しない波長でのレーザ発振を抑制するようにすることが強く望まれている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易かつ安価な構成で、意図しない波長でのレーザ発振を抑制することができる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にある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、光を出力する波長可変光源と、変調器をＤＣバイアス制御するバイアス信号、データ信号に対応する変調信号、低周波信号であるディザー信号および前記光が入力され、前記変調信号およびディザー信号によって前記光を変調して変調光として出力する変調器と、前記変調光に含まれる前記ディザー信号の周波数の整数倍の成分の強度を検出する検出部と、検出された前記強度に基づいて、前記波長可変光源に対して前記光の波長を設定するための波長設定値を変更する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記検出部は、前記ディザー信号の周波数の１倍の成分の強度を検出し、前記制御部は、前記強度が波長制御閾値以下になるように前記波長設定値を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記検出部は、前記ディザー信号の周波数の２倍の成分の強度を検出し、前記制御部は、前記強度が波長制御閾値以上になるように前記波長設定値を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記制御部は、検出された前記強度に基づいて、前記バイアス信号の設定値であるバイアス信号設定値を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記検出部は、前記ディザー信号の周波数の１倍の成分の強度を検出し、前記制御部は、前記強度がバイアス信号制御閾値以下になるように前記バイアス信号設定値を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記検出部は、前記ディザー信号の周波数の２倍の成分の強度を検出し、前記制御部は、前記強度がバイアス信号制御閾値以上になるように前記バイアス信号設定値を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記波長可変光源が出力する光の波長と初期波長設定値との関係に関する情報を記憶する記憶部を備えており、前記制御部は、目標波長が設定された場合に、前記情報に基づいて、前記目標波長に対応する前記初期波長設定値を前記波長設定値として設定することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記波長可変光源が出力する光の波長と初期バイアス信号設定値との関係に関する情報を記憶する記憶部を備えており、前記制御部は、目標波長が設定された場合に、前記情報に基づいて、前記目標波長に対応する前記初期バイアス信号設定値を前記バイアス信号の設定値であるバイアス信号の設定値であるバイアス信号設定値として設定することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記検出部は、ホモダイン検波によって前記強度を検出することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記検出部は、高速フーリエ変換解析を用いて周波数分解を行うことによって前記強度を検出することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、過スペクトルが波長に対して周期的に変化する光フィルタと、前記波長可変光源から出力された後に前記光フィルタを透過した光を受光して電流信号を出力する光検出部とを備える波長モニタ部と、前記波長可変光源の温度を検出する温度検出部と、前記波長可変光源の温度を変更する熱電素子と、前記制御部による波長変更の履歴情報を記憶する記憶部と、を備え、前記制御部は、前記波長モニタ部のモニタ結果に基づいて前記波長可変光源が出力する前記光の波長を制御可能であり、前記温度検出部が検出した温度が所定の範囲内になるように前記熱電素子を制御し、前記記憶部に波長変更の履歴情報が記憶されている場合、検出された前記強度に基づいて、前記バイアス信号の設定値であるバイアス信号設定値を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、透過スペクトルが波長に対して周期的に変化する光フィルタと、前記波長可変光源から出力された後に前記光フィルタを透過した光を受光して電流信号を出力する光検出部とを備える波長モニタ部と、前記波長可変光源の温度を検出する温度検出部と、前記波長可変光源の温度を変更する熱電素子と、前記制御部による波長変更の履歴情報を記憶する記憶部と、を備え、前記制御部は、前記波長モニタ部のモニタ結果に基づいて前記波長可変光源が出力する前記光の波長を制御可能であり、前記温度検出部が検出した温度が所定の範囲内になるように前記熱電素子を制御し、前記記憶部に波長変更の履歴情報が記憶されていない場合、検出された前記強度に基づいて、前記波長設定値を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記波長可変光源は、反射スペクトルが波長に対して周期的に変化する２つの反射ミラーによって構成されるレーザ共振器と、前記レーザ共振器内に配置された利得部と、前記２つの反射ミラーをそれぞれ加熱する２つの反射ミラー加熱ヒータと、前記レーザ共振器の共振器長を変更するための位相変更ヒータと、を備え、前記制御部は、前記波長設定値として、前記２つの反射ミラー加熱ヒータおよび前記位相変更ヒータのそれぞれに与える駆動電力に関するパラメータを変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記波長可変光源は、互いに異なる波長の光を出力する複数の発光素子と、前記複数の発光素子のいずれかから出力された光を出力する光合流器と、前記複数の発光素子の温度を変更する熱電素子と、を備え、前記制御部は、前記波長設定値として、前記複数の発光素子のうち駆動電流を与える発光素子の選択および該発光素子の温度に関するパラメータを変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置は、前記変調器は、前記光を２つに分岐する分岐部と、前記２つの光が所定の位相差を有するように前記２つの光の少なくとも一方の位相を制御するための位相制御電極と、前記光を前記変調信号によって変調するための変調電極と、前記バイアス信号を印加するためのバイアス電極と、前記位相制御電極、前記変調電極、および前記バイアス電極による作用を受けた後の前記２つの光を合波する合波部と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置の制御方法は、光を出力する波長可変光源と、
変調器をＤＣバイアス制御するバイアス信号、データ信号に対応する変調信号、低周波信号であるディザー信号および前記光が入力され、前記変調信号およびディザー信号によって前記光を変調して変調光として出力する変調器と、を備える波長可変光源装置の制御方法であって、前記変調光に含まれる前記ディザー信号の周波数の整数倍の成分の強度を検出する検出工程と、検出した前記強度に基づいて、前記波長可変光源に対して前記光の波長を設定するための波長設定値を変更する変更工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置の制御方法は、前記検出工程において、前記ディザー信号の周波数の１倍の成分の強度を検出し、前記変更工程において、前記強度が波長制御閾値以下になるように前記波長設定値を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置の制御方法は、前記検出工程において、前記ディザー信号の周波数の２倍の成分の強度を検出し、前記変更工程において、前記強度が波長制御閾値以下になるように前記波長設定値を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置の制御方法は、前記変更工程において、検出した前記強度に基づいて、前記バイアス信号の設定値であるバイアス信号設定値を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置の制御方法は、前記検出工程において、前記ディザー信号の周波数の１倍の成分の強度を検出し、前記変更工程において、前記強度がバイアス信号制御閾値以下になるように前記バイアス信号設定値を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置の制御方法は、前記検出工程において、前記ディザー信号の周波数の２倍の成分の強度を検出し、前記変更工程において、前記強度がバイアス信号制御閾値以下になるように前記バイアス信号設定値を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置の制御方法は、目標波長が設定された場合に、前記波長可変光源が出力する光の波長と初期波長設定値との関係に関する情報に基づいて、前記目標波長に対応する前記初期波長設定値を前記波長設定値として設定する前記初期波長設定工程をさらに含むことを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置の制御方法は、目標波長が設定された場合に、前記波長可変光源が出力する光の波長と初期バイアス信号設定値との関係に関する情報に基づいて、前記目標波長に対応する前記初期バイアス信号設定値を前記バイアス信号設定値として設定する初期バイアス信号設定工程をさらに含むことを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置の制御方法は、前記検出工程において、ホモダイン検波によって前記強度を検出することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置の制御方法は、前記検出工程において、高速フーリエ変換解析を用いて周波数分解を行うことによって前記強度を検出することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置の制御方法は、前記波長可変光源装置は、透過スペクトルが波長に対して周期的に変化する光フィルタと、前記波長可変光源から出力された後に前記光フィルタを透過した光を受光して電流信号を出力する光検出部とを備える波長モニタ部と、前記波長可変光源の温度を検出する温度検出部と、前記波長可変光源の温度を変更する熱電素子と、前記制御部による波長変更の履歴情報を記憶する記憶部と、を備えており、前記温度検出部が検出した温度が所定の範囲内になるように熱電素子を制御する温度制御工程を含み、前記変更工程において、前記記憶部に波長変更の履歴情報が記憶されている場合、検出した前記強度に基づいて、前記バイアス信号設定値を変更することを特徴とする。

本発明の一態様に係る波長可変光源装置の制御方法は、前記波長可変光源装置は、透過スペクトルが波長に対して周期的に変化する光フィルタと、前記波長可変光源から出力された後に前記光フィルタを透過した光を受光して電流信号を出力する光検出部とを備える波長モニタ部と、前記波長可変光源の温度を検出する温度検出部と、前記波長可変光源の温度を変更する熱電素子と、前記制御部による波長変更の履歴情報を記憶する記憶部と、を備えており、前記温度検出部が検出した温度が所定の範囲内になるように熱電素子を制御する温度制御工程を含み、前記変更工程において、前記記憶部に波長変更の履歴情報が記憶されていない場合、検出した前記強度に基づいて、前記波長設定値を変更することを特徴とする。

本発明によれば、簡易かつ安価な構成で、意図しない波長でのレーザ発振を抑制することができる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実現できるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る波長可変光源装置の模式的な構成図である。 図２は、図１における波長可変光源部の模式的な構成図である。 図３は、図１における変調器の模式的な構成図である。 図４は、図３における変調器の特性の説明図である。 図５は、バイアス電圧とディザー信号の周波数成分の強度との関係を示す図である。 図６は、制御フローの第１例を示す図である。 図７は、制御フローの第２例を示す図である。 図８は、制御フローの第３例を示す図である。 図９は、制御フローの第４例を示す図である。 図１０は、実施形態２に係る波長可変光源装置の模式的な構成図である。 図１１は、図１０における波長可変光源部の模式的な構成図である。 図１２は、制御フローの第５例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る波長可変光源装置の模式的な構成図である。波長可変光源装置１００は、波長可変光源部１０と、光変調部２０と、モニタ値検出部３０と、制御判断部４０と、設定部５０と、記憶部６０と、を備えている。

図２は、波長可変光源部１０の模式的な構成図である。波長可変光源部１０は、熱電素子であるペルチェ素子１１の上に、波長可変レーザ素子１２と、半導体光増幅器１３とが搭載された構成を有する。

波長可変レーザ素子１２は、たとえば特開２０１６－１７８２８３号公報に開示されるバーニア型の波長可変レーザ素子である。波長可変レーザ素子１２は、基板１２１上に、第１反射ミラー１２２と、利得部１２３と、第２反射ミラー１２４とが集積された構成を有する。第１反射ミラー１２２は、反射スペクトルが波長に対して周期的に変化するリング共振器ミラーである。第１反射ミラー１２２は、リング共振器と、リング共振器と光学的に結合する２つのアームを有する分岐部とを備えている。第２反射ミラー１２４は、反射スペクトルが波長に対して、第２反射ミラー１２４とは異なる周期で周期的に変化する標本化回折格子（Sampled Grating）を備える分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）ミラーである。第１反射ミラー１２２、第２反射ミラー１２４によってレーザ共振器Ｒが構成される。利得部１２３は、レーザ共振器Ｒ内に配置されており、駆動電力を供給されることによって光利得を発生する。

第１反射ミラー１２２のリング共振器上には、リング状の第１反射ミラー加熱ヒータ１２５が設けられている。第１反射ミラー加熱ヒータ１２５は、駆動電力を供給されることによって第１反射ミラー１２２のリング共振器を加熱する。この加熱によって第１反射ミラー１２２の反射スペクトルが制御される。第１反射ミラー１２２の一方のアーム上には、位相変更ヒータ１２６が設けられている。位相変更ヒータ１２６は、駆動電力を供給されることによってアームを加熱する。この加熱によってレーザ共振器Ｒの共振器長が変更される。共振器長を変更することによってレーザ共振器Ｒの縦モード（共振器モード）の波長を制御できる。第２反射ミラー１２４上には、第２反射ミラー加熱ヒータ１２７が設けられている。第２反射ミラー加熱ヒータ１２７は、駆動電力を供給されることによって第２反射ミラー１２４を加熱する。この加熱によって第２反射ミラー１２４の反射スペクトルが制御される。

波長可変レーザ素子１２は、第１反射ミラー加熱ヒータ１２５、位相変更ヒータ１２６、第２反射ミラー加熱ヒータ１２７のそれぞれに供給される駆動電力（これらを駆動電力Ｓ１とする）が変更されることによって、第１反射ミラー１２２の反射ピークとレーザ共振器Ｒの共振器モードと第２反射ミラー１２４の反射ピークとが一致した波長でレーザ発振し、ＣＷ（連続波）光であるレーザ光Ｌ０を出力する。半導体光増幅器１３は、駆動電力を供給されることによってレーザ光Ｌ０を光増幅してレーザ光Ｌ１として出力する。

図１に戻って、光変調部２０は、変調器２１と、光カプラ２２と、フォトダイオード（ＰＤ）２３と、電圧変換部２４と、を備えている。

変調器２１は、光通信用のデータ信号に対応する変調信号と、情報を含まない低周波信号であるディザー（Dither）信号と、レーザ光Ｌ１とが入力される。変調器２１は、レーザ光Ｌ１を、変調信号およびディザー信号にて変調して変調光としてのレーザ光Ｌ２として出力する。変調信号の帯域はたとえば４０ＧＨｚであり、ディザー信号は、変調信号より低い周波数を有し、たとえば数ｋＨｚである。

図３は、変調器２１の模式的な構成図である。変調器２１は、マッハツェンダー（ＭＺ）干渉部２１ａを備えている。ＭＺ干渉部２１ａは、レーザ光Ｌ１を２つのレーザ光に分岐する分岐部２１ａａと、２つのレーザ光を合波する合波部２１ａｂと、２つのレーザ光をそれぞれ導波するアーム部２１ａｃ、２１ａｄと、を有している。アーム部２１ａｃ、２１ａｄのそれぞれにはＭＺ干渉部２１ｂ、２１ｃが設けられている。

本実施形態では、変調信号として、Ｉ信号生成のための第１信号とＱ信号生成のための第２信号とを用いる構成を示す。アーム部２１ａｃおよびＭＺ干渉部２１ｂでは、２つのレーザ光の一方に、変調電極２１ｂａによってＲＦ信号である第１信号（RF_I）（信号Ｓ７ａ）、バイアス電極２１ｂｂ、２１ｂｃによって第１信号用のバイアス信号（Bias_I）およびディザー信号（Dither_I）の合成信号（信号Ｓ７ｃ、信号Ｓ７ｄ）、位相制御電極２１ｂｄによって位相信号（Bias_P）（信号Ｓ７ｇ）がそれぞれ印加される。アーム部２１ａｄおよびＭＺ干渉部２１ｃでは、２つのレーザ光の他方に、変調電極２１ｃａによってＲＦ信号である第２信号（RF_Q）（信号Ｓ７ｂ）、バイアス電極２１ｃｂ、２１ｃｃによって第２信号用のバイアス信号（Bias_Q）およびディザー信号（Dither_Q）の合成信号（信号Ｓ７ｅ、信号Ｓ７ｆ）、位相制御電極２１ｃｄによって位相信号（Bias_P）（信号Ｓ７ｈ）がそれぞれ印加される。信号Ｓ７ｇ、７ｈによって、第１信号と第２信号とがＩＱ信号としてレーザ光に重畳される。合波部２１ａｂは、各位相制御電極、各変調電極、および各バイアス電極による作用を受けた後の２つのレーザ光を合波し、変調光としてのレーザ光Ｌ２を生成する。なお、第１信号用のバイアス信号と第２信号用のバイアス信号をバイアス信号Ｓ２とする。また、第１信号用のディザー信号と第２信号用のディザー信号をディザー信号Ｓ３とする。バイアス信号Ｓ２は設定部５０から与えられ、ディザー信号Ｓ３は制御判断部４０から与えられる。また、本実施形態では位相信号を２つのレーザ光に対して与えているが、２つのレーザ光の少なくとも一方に与えてもよい。また、信号Ｓ７ａ、７ｂ、７ｇ、７ｈを含む信号Ｓ７（図１参照）は、波長可変光源装置１００の外部または上位の装置から変調器２１に入力されるが、信号Ｓ７ａ～７ｈの少なくとも一部が制御判断部４０や設定部５０から出力されてもよい。

図４は、変調器２１の特性の説明図であり、変調器２１をＤＣバイアス制御するバイアス信号（第１信号用および第２信号用）のバイアス電圧に対する光出力特性を示している。Ｖπは半波長電圧である。ＲＦ Ｓｉｇｎａｌに対して、光出力が最小となる点（ＮＵＬＬ点）にＤＣのバイアス信号のバイアス電圧ＶＢを設定することによって、第１信号または第２信号の「０」、「１」の判断の精度が高くなる。ここで、ＮＵＬＬ点は変調される光の波長に依存することに留意すべきである。したがって、最適なバイアス電圧ＶＢは波長によって異なる。

図１に戻って、光カプラ２２は、レーザ光Ｌ２の大部分を信号光としてのレーザ光Ｌ３として外部に出力するとともに、レーザ光Ｌ２の一部を分岐して変調光としてのレーザ光Ｌ４としてＰＤ２３に出力する。ＰＤ２３は、レーザ光Ｌ４を受光して電流信号Ｓ４に光電変換し、電圧変換部２４に出力する。電圧変換部２４は、たとえばトランスインピーダンスアンプを備えており、電流信号Ｓ４を電圧信号Ｓ５に変換してモニタ値検出部３０に出力する。

モニタ値検出部３０と制御判断部４０とは、たとえばプロセッサ、メモリおよびインターフェイスを備えるマイクロコンピュータユニットと、信号発生器とで構成される。プロセッサは、モニタ値検出部３０と制御判断部４０との機能の実現のための各種演算処理を行うものである。メモリは、プロセッサが演算処理を行うために使用する各種プログラムやデータなどが格納される、たとえばＲＯＭ（Read Only Memory）を備えている。また、メモリは、プロセッサが演算処理を行う際の作業スペースやプロセッサの演算処理の結果などを記憶するなどのために使用される、たとえばＲＡＭ（Random Access Memory）を備えている。

モニタ値検出部３０は、電圧信号Ｓ５を受け付け、レーザ光Ｌ４に含まれるディザー信号の周波数の整数倍の成分の強度をモニタ値として検出する検出工程を行う。モニタ値検出部３０は、電圧信号Ｓ５の電圧レベルに基づいてレーザ光Ｌ４の強度をモニタ値として検出することもできる。モニタ値検出部３０は、各モニタ値の情報を含む検出信号Ｓ６を、制御部としての制御判断部４０に出力する。モニタ値検出部３０における周波数成分の強度の検出工程は、ディザー信号の周波数の整数倍の成分の内、ある周波数成分をＤＣ成分に復調するホモダイン検波や、高速フーリエ変換解析を用いて周波数分解を行うことによって行われる。ホモダイン検波を行う際は、検出すべき周波数を有する検波信号がモニタ値検出部３０に入力される。

制御判断部４０は、検出信号Ｓ６を受け付け、モニタ値である、ディザー信号の周波数の整数倍の成分の強度に基づいて、波長可変レーザ素子１２に対してレーザ光Ｌ０の波長を設定するための波長設定値を変更することができるように構成されている。

ここで、図５は、例えば第１信号用のバイアス信号のバイアス電圧とディザー信号の周波数成分との関係を示す図である。バイアス電圧は相対的な値であり、０．５Ｖが、設定したい波長で最適な値（ＮＵＬＬ点）であるとする。

図５に示すように、ディザー信号の周波数をｆ０とすると、ディザー信号の周波数の１倍の成分であるｆ０は、最適なバイアス電圧で極小値をとることがわかる。このことは、バイアス電圧が最適値であるにもかかわらずｆ０が極小値ではない場合、レーザ光Ｌ０の波長が設定したい波長からずれていることを意味する。

また、ディザー信号の周波数の２倍の成分である２×ｆ０は、最適なバイアス電圧で極大値をとることがわかる。このことは、バイアス電圧が最適値であるにもかかわらず２×ｆ０が極大値ではない場合、レーザ光Ｌ０の波長が設定したい波長からずれていることを意味する。

そこで、制御判断部４０は、ディザー信号の周波数の１倍の成分の強度が、極小値より大きい或る波長制用閾値以下になるように波長設定値を変更する変更工程を行う。これにより、レーザ光Ｌ０の波長を設定したい波長に近づけることができる。または、制御判断部４０は、ディザー信号の周波数の２倍の成分の強度が、極大値より小さい或る波長制御閾値以上になるように波長設定値を変更する変更工程を行う。これにより、レーザ光Ｌ０の波長を設定したい波長に近づけることができる。ここで、波長制御閾値は、モニタ値とする強度がｆ０か２×ｆ０かで互いに異なる値とできる。また、波長制御閾値は、ｆ０の極小値または２×ｆ０の極大値に対して、設定したい波長に対して許容される波長誤差を実現できるような値にすることが好ましい。

上述したように、レーザ光Ｌ０の波長は、第１反射ミラー加熱ヒータ１２５、位相変更ヒータ１２６、第２反射ミラー加熱ヒータ１２７のそれぞれに供給される駆動電力Ｓ１によって定まる。そこで、制御判断部４０は、波長設定値として、駆動電力Ｓ１に関するパラメータである、駆動電力Ｓ１の電流値、電圧値または電力値を変更し、波長設定値の情報を含む設定信号Ｓ７を設定部５０に出力する。

設定部５０は、電源回路や電圧回路を含んで構成されており、設定信号Ｓ７に含まれる波長設定値に基づいて、それに応じた駆動電力Ｓ１を波長可変レーザ素子１２に出力する。これによって、レーザ光Ｌ０の波長が変更され、所望の波長またはその波長から許容誤差内の波長とすることができる。

また、記憶部６０は、波長可変レーザ素子１２が出力するレーザ光Ｌ０の波長と、初期バイアス信号設定値との関係に関する情報を記憶している。記憶部６０は、ＲＯＭや外部記憶装置で構成されている。ここで、初期バイアス信号設定値とは、外部からの指令信号などによってレーザ光Ｌ０に対する目標波長が設定された場合に、その目標波長に対する最適なバイアス信号（ＮＵＬＬ点）を設定するためのバイアス信号設定値の初期値として用いるものであり、予備実験等によって求められて記憶部６０に記憶されるものである。

制御判断部４０は、レーザ光Ｌ０に対する目標波長が設定された場合に、記憶部６０に記憶された情報を読み出して、目標波長に対応する初期バイアス信号設定値を設定する初期バイアス信号設定工程を行う。そして、制御判断部４０は、初期バイアス信号設定値の情報を含む設定信号Ｓ８を設定部５０に出力する。設定部５０は、設定信号Ｓ８に含まれる初期バイアス信号設定値に基づいて、それに応じたバイアス信号Ｓ２を変調器２１に出力する。これによって、バイアス信号Ｓ２は目標波長に応じた最適なバイアス電圧となる。

この波長可変光源装置１００では、エタロンフィルタなどの周期性フィルタを用いずにディザー信号の印加と、その周波数の整数倍の成分の強度のモニタという、簡易かつ安価な構成で波長の制御ができる。すなわち、簡易かつ安価な構成で意図しない波長でのレーザ発振を抑制することができる。

（制御フローの第１例）
図６は、波長可変光源装置１００の制御フローの第１例を示す図である。この制御フローは、レーザ光Ｌ０に対する目標波長が設定されたときにスタートする。なお、波長可変レーザ素子１２の利得部１２３および半導体光増幅器１３には駆動電力が供給されており、波長可変光源部１０はレーザ光Ｌ１を出力している。また、変調器２１には変調信号が入力されていない状態である。

まず、ステップＳ１０１において、制御判断部４０は、変調器２１にディザー信号Ｓ３を出力する（ディザー信号ＯＮ）。つづいて、ステップＳ１０２において、制御判断部４０は、変調器２１に対する初期設定値（初期バイアス信号設定値）を設定する。制御判断部４０は設定信号Ｓ８を設定部５０に出力し、設定部５０はバイアス信号Ｓ２を変調器２１に出力する。これにより変調器２１に対して初期バイアス信号が入力される。

つづいて、ステップＳ１０３において、制御判断部４０は、モニタ値（ディザーモニタ値）が、波長制御条件を満たすかどうか判定する。波長制御条件とは、モニタ値がディザー信号の周波数の１倍の成分の強度である場合は、モニタ値が波長制御閾値以下であるという条件であり、２倍の成分の強度である場合は、モニタ値が波長制御閾値以上であるという条件である。尚、モニタ値がディザー信号の周波数の１倍の成分の強度である場合は、ＮＵＬＬ点に合わせていない初期状態においては２倍の成分の強度よりも、モニタ値の絶対値が大きくなるためため、モニタ値が検知しやすくなる。

制御判断部４０が、モニタ値が波長制御条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ１０３、Ｎｏ）、レーザ光Ｌ０の波長が目標波長から許容誤差内の波長ではない状態に相当する。この場合、制御はステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４において、制御判断部４０は波長可変光源部１０（以下、光源部と適宜略記する）の設定値である波長設定値を変更する。制御判断部４０は設定信号Ｓ７を設定部５０に出力し、設定部５０は駆動電力Ｓ１を波長可変光源部１０の波長可変レーザ素子１２に出力する。これによりレーザ光Ｌ０の波長が変更される。その後制御はステップＳ１０３に戻る。

制御判断部４０が、モニタ値が波長制御条件を満たす判定した場合（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）、レーザ光Ｌ０の波長が目標波長または目標波長から許容誤差内の波長である状態に相当する。この場合、制御はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において、制御判断部４０は、ディザー信号Ｓ３の出力を停止する（ディザー信号ＯＦＦ）。つづいて、ステップＳ１０６において、データ送信処理を行う。データ送信処理とは、変調器２１に変調信号が入力され、波長可変光源装置１００がレーザ光Ｌ１を変調信号で変調した信号光としてのレーザ光Ｌ３を送信する処理である。その後、フローは終了する。

（制御フローの第２例）
波長可変光源装置１００において、記憶部６０は、波長可変レーザ素子１２が出力するレーザ光Ｌ０の波長と、初期波長設定値との関係に関する情報を記憶していてもよい。ここで、初期波長設定値とは、レーザ光Ｌ０の波長を所定の波長に設定するための波長設定値の初期値として用いることができるものであり、予備実験等によって求められて記憶部６０に記憶されるものである。

たとえば、制御判断部４０は、外部からの指令信号等によってレーザ光Ｌ０に対する目標波長が設定された場合に、記憶部６０に記憶された前記情報に基づいて、目標波長に対応する初期波長設定値をまず波長設定値として設定し、その波長設定値に対応する駆動電力Ｓ１によって波長可変レーザ素子１２を動作させ、その後波長可変レーザ素子１２から出力されたレーザ光Ｌ０に基づいて波長設定値を変更してもよい。

以下に、初期波長設定値を用いる場合の制御フローである第２例について説明する。図７は、波長可変光源装置１００の制御フローの第２例を示す図である。この制御フローは、レーザ光Ｌ０に対する目標波長が設定されたときにスタートする。なお、波長可変レーザ素子１２の利得部１２３および半導体光増幅器１３には駆動電力が供給されており、波長可変光源部１０はレーザ光Ｌ１を出力している。また、変調器２１には変調信号が入力されていない状態である。

まず、ステップＳ２０１において、制御判断部４０は、変調器２１にディザー信号Ｓ３を出力する。つづいて、ステップＳ２０２において、制御判断部４０は、波長可変光源部１０に対する初期設定値（初期波長設定値）を設定する初期波長設定工程を行う。制御判断部４０は設定信号Ｓ７を設定部５０に出力し、設定部５０は駆動電力Ｓ１を波長可変光源部１０に出力する。これにより波長可変光源部１０に対して初期波長設定値に対応する駆動電力Ｓ１が入力される。

つづいて、ステップＳ２０３において、制御判断部４０は、モニタ値が、変調器制御条件を満たすかどうか判定する。変調器制御条件とは、モニタ値がディザー信号の周波数の１倍の成分の強度である場合は、モニタ値が、極小値より大きい或るバイアス信号制御閾値以下であるという条件であり、２倍の成分の強度である場合は、モニタ値が、極大値より小さい或るバイアス信号制御閾値以上であるという条件である。

図５を用いて説明すると、ディザー信号の周波数の１倍の成分であるｆ０は、所定の波長において最適なバイアス電圧で極小値をとることがわかる。このことは、ｆ０が極小値ではない場合、現在のバイアス電圧が初期波長設定値に対する最適なバイアス電圧からずれていることを意味する。

また、ディザー信号の周波数の２倍の成分である２×ｆ０は、最適なバイアス電圧で極大値をとることがわかる。このことは、２×ｆ０が極大値ではない場合、現在のバイアス電圧が初期波長設定値に対する最適なバイアス電圧からずれていることを意味する。

したがって、制御判断部４０が、モニタ値が変調器制御条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ２０３、Ｎｏ）、バイアス電圧が最適バイアス電圧から許容誤差内ではない状態に相当する。この場合、制御はステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４において、制御判断部４０は変調器２１の設定値であるバイアス信号設定値を変更する。制御判断部４０は設定信号Ｓ８を設定部５０に出力し、設定部５０はバイアス信号Ｓ２を変調器２１に出力する。これによりバイアス信号Ｓ２が変更される。その後制御はステップＳ２０３に戻る。

制御判断部４０が、モニタ値が変調器制御条件を満たすと判定した場合（ステップＳ２０３、Ｙｅｓ）、バイアス信号が初期波長設定値に対する最適なバイアス信号または最適なバイアス信号から許容誤差内の電圧である状態に相当する。この場合、制御はステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５～ステップＳ２０８は、第１例のステップＳ１０３～Ｓ１０６に対応する。すなわち、ステップＳ２０５において、制御判断部４０は、モニタ値が、波長制御用条件を満たすかどうか判定する。

制御判断部４０が、モニタ値が波長制御条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ２０５、Ｎｏ）、制御はステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において、制御判断部４０は波長可変光源部１０の設定値である波長設定値を変更する。その後制御はステップＳ２０５に戻る。

制御判断部４０が、モニタ値が波長制御条件を満たす判定した場合（ステップＳ２０５、Ｙｅｓ）、制御はステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０７において、制御判断部４０は、ディザー信号Ｓ３の出力を停止する。つづいて、ステップＳ２０８において、データ送信処理を行う。その後、フローは終了する。

この第２例において、波長制御条件が変調器制御条件よりも厳しい条件である方が、最終的に変更されるレーザ光Ｌ０の波長の精度が高くなるので好ましい。モニタ値がディザー信号の周波数の１倍の成分の強度である場合、波長制御条件が変調器制御条件よりも厳しい条件であるとは、波長制御条値がバイアス信号制御条値よりも小さいという条件である。また、モニタ値がディザー信号の周波数の２倍の成分の強度である場合、波長制御条件が変調器制御条件よりも厳しい条件であるとは、波長制御条値がバイアス信号制御条値よりも大きいという条件である。

第２例によれば、予め用意した初期波長設定値に基づいてまずバイアス信号を変更し、その後そのバイアス信号に基づいてレーザ光Ｌ０の波長を変更することができる。

（制御フローの第３例）
第２例では、波長制御条件と変調器制御条件とがそれぞれ１つであるが、それぞれが複数あってもよい。以下に、波長制御条件と変調器御条条件とをそれぞれ複数用いる場合の制御フローである第３例について説明する。図８は、波長可変光源装置１００の制御フローの第３例を示す図である。図８（ａ）はフロー図であり、図８（ｂ）は制御に用いるテーブルデータの例である。この制御フローは、レーザ光Ｌ０に対する目標波長が設定されたときにスタートする。なお、波長可変レーザ素子１２の利得部１２３および半導体光増幅器１３には駆動電力が供給されており、波長可変光源部１０はレーザ光Ｌ１を出力している。また、変調器２１には変調信号が入力されていない状態である。

まず、ステップＳ３０１において、制御判断部４０は、変調器２１にディザー信号Ｓ３を出力する。つづいて、ステップＳ３０２において、制御判断部４０は、波長可変光源部１０に対する初期設定値（初期波長設定値）を設定する。これにより波長可変光源部１０に対して初期波長設定値に対応する駆動電力Ｓ１が設定部５０から入力される。

つづいて、ステップＳ３０３において、制御判断部４０は、カウントパラメータｎを１に設定する。つづいて、ステップＳ３０４において、制御判断部４０は、モニタ値が、第ｎ変調器制御条件を満たすかどうか判定する。第ｎ変調器制御条件とは、モニタ値がディザー信号の周波数の１倍の成分の強度である場合は、モニタ値が第ｎバイアス信号制御閾値以下であるという条件であり、２倍の成分の強度である場合は、モニタ値が第ｎバイアス信号制制御閾値以上であるという条件である。

制御判断部４０が、モニタ値が第ｎ変調器制御条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ３０４、Ｎｏ）、制御はステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５において、制御判断部４０は変調器２１の設定値であるバイアス信号設定値を変更する。制御判断部４０は設定信号Ｓ８を設定部５０に出力し、設定部５０はバイアス信号Ｓ２を変調器２１に出力する。これによりバイアス信号Ｓ２が変更される。その後制御はステップＳ３０４に戻る。

制御判断部４０が、モニタ値が第ｎ変調器制御条件を満たすと判定した場合（ステップＳ３０４、Ｙｅｓ）、制御はステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０６において、制御判断部４０は、モニタ値が、第ｎ波長制用条件を満たすかどうか判定する。第ｎ波長制御条件とは、モニタ値がディザー信号の周波数の１倍の成分の強度である場合は、モニタ値が第ｎ波長制御閾値以下であるという条件であり、２倍の成分の強度である場合は、モニタ値が第ｎ波長制御閾値以上であるという条件である。

制御判断部４０が、モニタ値が第ｎ波長制御条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ３０６、Ｎｏ）、制御はステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７において、制御判断部４０は波長可変光源部１０の設定値である波長設定値を変更する。その後制御はステップＳ３０６に戻る。

制御判断部４０が、モニタ値が第ｎ波長制御条件を満たす判定した場合（ステップＳ３０６、Ｙｅｓ）、制御はステップＳ３０８に進む。

ステップＳ３０８において、制御判断部４０は、カウントパラメータｎがｌであるかを判定する。ここで、ｌは４以上の整数とする。制御判断部４０が、カウントパラメータｎがｌではないと判定した場合（ステップＳ３０８、Ｎｏ）、制御はステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０９において、制御判断部４０は、カウントパラメータｎに１を加算して新しいカウントパラメータｎとする。その後、制御はステップＳ３０４に戻る。

制御判断部４０が、カウントパラメータｎがｌであると判定した場合（ステップＳ３０８、Ｙｅｓ）、制御はステップＳ３１０に進む。

ステップＳ３１０において、制御判断部４０は、ディザー信号Ｓ３の出力を停止する。つづいて、ステップＳ３１１において、データ送信処理を行う。その後、フローは終了する。

この第３例において、第ｎ波長制御条件が第ｎ変調器制御条件よりも厳しい条件である方が、最終的に変更されるレーザ光Ｌ０の波長の精度が高くなるので好ましい。また、第（ｎ＋１）波長制御条件が第ｎ波長制御条件よりも厳しい条件である方が、最終的に変更されるレーザ光Ｌ０の波長の精度が高くなるので好ましい。同様に、第（ｎ＋１）変調器制御条件が第ｎ変調器制御条件よりも厳しい条件である方が、最終的に変更されるレーザ光Ｌ０の波長の精度が高くなるので好ましい。

たとえば、図８（ｂ）は、カウントパラメータｎと、第ｎ波長制御閾値との関係を示すテーブルデータである。このようなテーブルデータはたとえば記憶部６０に記憶されており、制御判断部４０が適宜読み出して参照する。このテーブルデータは、モニタ値がディザー信号の周波数の１倍の成分の強度の場合に用いるものであり、カウントパラメータｎが１、２、３、・・・、ｌに対して、第ｎ波長制御閾値Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｌが設定されている。ここで、不等式Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞、・・・、＞Ｌが成立しており、第（ｎ＋１）波長制御条件が第ｎ波長制御条件よりも厳しい条件となっている。同様に、カウントパラメータｎと、第ｎ変調器制御閾値との関係を示すテーブルデータも、たとえば記憶部６０に記憶されている。第（ｎ＋１）波長制御条件が第ｎ波長制御条件よりも厳しい条件となるように第ｎ変調器制御閾値が設定されている。

第３例によれば、波長制御条件および変調器制御条件を段階的に厳しくしながら波長およびバイアス信号を変更するので、最終的に変更されるレーザ光Ｌ０の波長の精度がより一層高くなる。

（制御フローの第４例）
第２例によれば、予め用意した初期波長設定値に基づいてまずバイアス信号を変更し、その後そのバイアス信号に基づいてレーザ光Ｌ０の波長を変更している。これに対して、以下に説明する第４例は、予め用意した初期バイアス信号設定値に基づいてまずレーザ光Ｌ０の波長を変更し、その後その波長に基づいてバイアス信号を変更するものである。

図９は、波長可変光源装置１００の制御フローの第１例を示す図である。この制御フローは、レーザ光Ｌ０に対する目標波長が設定されたときにスタートする。なお、波長可変レーザ素子１２の利得部１２３および半導体光増幅器１３には駆動電力が供給されており、波長可変光源部１０はレーザ光Ｌ１を出力している。また、変調器２１には変調信号が入力されていない状態である。

まず、ステップＳ４０１において、制御判断部４０は、変調器２１にディザー信号Ｓ３を出力する（ディザー信号ＯＮ）。つづいて、ステップＳ４０２において、制御判断部４０は、変調器２１に対する初期バイアス信号設定値を設定する。これにより設定部５０から変調器２１に対して初期バイアス信号が入力される。

つづいて、ステップＳ４０３において、制御判断部４０は、モニタ値が、波長制御条件を満たすかどうか判定する。制御判断部４０が、モニタ値が波長制御条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ４０３、Ｎｏ）、制御はステップＳ４０４に進む。ステップＳ４０４において、制御判断部４０は波長設定値を変更する。これにより設定部５０は駆動電力Ｓ１を波長可変光源部１０の波長可変レーザ素子１２に出力し、レーザ光Ｌ０の波長が変更される。その後制御はステップＳ４０３に戻る。

制御判断部４０が、モニタ値が波長制御条件を満たす判定した場合（ステップＳ４０３、Ｙｅｓ）、制御はステップＳ４０５に進む。

ステップＳ４０５において、制御判断部４０は、モニタ値が、変調器制御条件を満たすかどうか判定する。制御判断部４０が、モニタ値が変調器制御条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ４０５、Ｎｏ）、制御はステップＳ４０６に進む。ステップＳ４０６において、制御判断部４０はバイアス信号設定値を変更する。これにより設定部５０はバイアス信号Ｓ２を変調器２１に出力し、バイアス信号Ｓ２が変更される。その後制御はステップＳ４０５に戻る。

制御判断部４０が、モニタ値が変調器制御用条件を満たす判定した場合（ステップＳ４０５、Ｙｅｓ）、制御はステップＳ４０７に進む。

ステップＳ４０７において、制御判断部４０は、ディザー信号Ｓ３の出力を停止する。つづいて、ステップＳ４０８において、データ送信処理を行う。その後、フローは終了する。

この第４例において、変調器制御条件が波長制御条件よりも厳しい条件である方が、最終的に変更されるレーザ光Ｌ０の波長の精度が高くなるので好ましい。

第４例によれば、予め用意した初期バイアス信号設定値に基づいてまずレーザ光Ｌ０の波長を変更し、その後その波長に基づいてバイアス信号を変更することができる。

また、ディザー信号の周波数のｎ倍の成分の強度が所定の波長制御閾値以下または以上となった後に、ディザー信号の周波数のｋ（ｋはｎと異なる整数）倍の成分の強度が所定の波長制御閾値以上または以下となるように制御するようにしてもよい。例えば、ディザー信号の周波数の１倍の成分の強度を用いて波長可変光源部１０または変調器２１の設定値を制御した後（または同時）に、ディザー信号の周波数の２倍の成分の強度を用いて波長可変光源部１０または変調器２１の設定値を制御してもよい。

第１から４の例では、ディザー信号をＯＦＦにし、データ送信処理を行う波長可変光源立ち上げのフローを示しているが、立ち上げ後の運用時においてはデータ送信処理と平行して、例示したフローを行うこともできる。またその場合はディザー信号をＯＦＦする工程が必要なくなる。

（実施形態２）
図１０は、実施形態２に係る波長可変光源装置の模式的な構成図である。この波長可変光源装置１００Ａは、図１に示す実施形態１に係る波長可変光源装置１００において、波長可変光源部１０を波長可変光源部１０Ａに置き換えた構成を有する。

図１１は、波長可変光源部１０Ａの模式的な構成図である。波長可変光源部１０Ａは、波長可変光源部１０の構成にさらに平面光波回路（ＰＬＣ）１４と、光検出部１５と、温度センサ１６とを追加した構成を有する。平面光波回路１４と、光検出部１５と、温度センサ１６とはいずれもペルチェ素子１１に搭載されている。

平面光波回路１４は、空間結合光学系（図示略）により第１反射ミラー１２２の一方のアームに光学的に結合している。そして、レーザ光Ｌ０と同様に波長可変レーザ素子１２におけるレーザ発振により発生したレーザ光Ｌ５の一部は、アームから平面光波回路１４に入力される。なお、レーザ光Ｌ５は、レーザ光Ｌ０の波長と同一の波長を有する。この平面光波回路１４は、光分岐部１４１と、光導波路１４２と、リング共振器型光フィルタを有する光導波路１４３と、リング共振器型光フィルタを有する光導波路１４４とを備える。

光分岐部１４１は、入力したレーザ光Ｌ５を３つのレーザ光Ｌ６～Ｌ８に分岐する。
そして、光導波路１４２は、レーザ光Ｌ６を光検出部１５に導波する。また、光導波路１４３は、レーザ光Ｌ７を光検出部１５に導波する。さらに、光導波路１４４は、レーザ光Ｌ８を光検出部１５に導波する。

ここで、光導波路１４３、１４４のリング共振器型光フィルタは、透過スペクトルが波長に対して周期的に変化し、その波長に応じた透過率でレーザ光Ｌ７、Ｌ８をそれぞれ透過する。

なお、光導波路１４３、１４４のリング共振器型光フィルタは、たとえば、１周期の１／３～１／５の範囲で互いに位相が異なる透過特性を有する。

光検出部１５は、ＰＤ１５１、１５２、１５３を備える。ＰＤ１５１は、光導波路１４２を透過したレーザ光Ｌ６を受光し、受光強度に応じた電流信号を出力する。ＰＤ１５２は、光導波路１４３を透過したレーザ光Ｌ７を受光し、受光強度に応じた電流信号を出力する。ＰＤ１５３は、光導波路１４４を透過したレーザ光Ｌ８を受光し、受光強度に応じた電流信号を出力する。これらの電流信号を電流信号Ｓ９Ａとする。電流信号Ｓ９Ａは制御判断部４０に出力され、レーザ光Ｌ５の波長（すなわちレーザ光Ｌ０の波長）のモニタに用いられる。具体的には、制御判断部４０は、ＰＤ１５１からの電流信号の電流値に対するＰＤ１５２またはＰＤ１５３からの電流信号の電流値の比（ＰＤ電流比）に基づいて、波長をモニタする。平面光波回路１４と光検出部１５とは波長モニタ部を構成している。或る波長において、ＰＤ１５２からの電流信号によるＰＤ電流比を用いるか、ＰＤ１５３からの電流信号によるＰＤ電流比を用いるかは、波長の変化に対するリング共振器型光フィルタの透過率の変化（すなわちＰＤ電流比の変化）が大きい方を選択する。リング共振器型光フィルタの周期的な特性上、波長の変化量に対するＰＤ電流比の変化量が少ない不感帯が存在するが、用いるＰＤ電流比を切り換えることで不感帯による波長のモニタ精度の低下を抑制できる。

温度検出部である温度センサ１６は、たとえばサーミスタで構成されている。温度センサ１６は、波長可変レーザ素子１２の温度を検出する。温度センサ１６は、検出した温度の情報を含む検出信号Ｓ１０Ａを制御判断部４０に出力する。

ペルチェ素子１１は、波長可変レーザ素子１２を搭載しており、波長可変レーザ素子１２の温度を変更することができる。

この波長可変光源装置１００Ａでは、制御判断部４０は、実施形態１と同様にディザー信号Ｓ３の周波数の整数倍の成分の強度の検出結果に基づいて波長設定値を変更するだけでなく、波長モニタ部のモニタ結果である電流信号Ｓ９Ａに基づいてレーザ光Ｌ０の波長をフィードバック制御可能に構成されている。具体的には、電流信号Ｓ９Ａに基づいてモニタした波長が所望の波長となるように、波長設定値として、駆動電力Ｓ１に関するパラメータを変更し、設定信号Ｓ７を設定部５０に出力する。設定部５０は、設定信号Ｓ７に含まれる波長設定値に基づいて、それに応じた駆動電力Ｓ１を波長可変レーザ素子１２に出力する。これによって、レーザ光Ｌ０の波長が所望の波長またはその波長から許容誤差内の波長に変更される公知のフィードバック制御が実行される。

なお、上記の波長モニタ部のように透過スペクトルが波長に対して周期的に変化する光フィルタを用いた波長モニタ方法では、光フィルタの周期的な特性上、異なる波長に対して同様のＰＤ電流比をとることがあり、何らかの原因で波長が意図せず不連続に変化（波長跳びとも呼ばれる）すると、当該波長の変化を波長モニタ部で正確に検出できない場合がある。また、光フィルタの周期的な特性上、波長の変化量に対するＰＤ電流比の変化量が少ない不感帯が存在するので、波長のモニタが不正確になる場合がある。

しかしながら、この波長可変光源装置１００Ａでは、制御判断部４０は、ディザー信号Ｓ３の周波数の整数倍の成分の強度の検出結果に基づいて波長設定値を変更することができるので、波長モニタ部による波長のモニタに問題が生じた場合であっても、波長の制御を行うことができる。このため、ディザー信号の印加と、その周波数の整数倍の成分の強度のモニタという、簡易かつ安価な構成と、波長モニタ部との併用によって、意図しない波長でのレーザ発振を抑制することができる。

また、この波長可変光源装置１００Ａでは、制御判断部４０は、温度センサ１６が検出した温度が所定の範囲内になるようにペルチェ素子１１を制御する温度制御工程を行う。具体的には、制御判断部４０は、温度センサ１６からの検出信号Ｓ１０Ａに基づいて、検出した温度が所定の範囲内にあるかどうかを判定する。そして、その判定結果に応じて、ペルチェ素子１１に対する駆動電流設定値の情報を含む設定信号Ｓ１１Ａを設定部５０に出力する。設定部５０は、設定信号Ｓ１１Ａに含まれる駆動電流設定値に基づいて、それに応じた駆動電流Ｓ１２Ａをペルチェ素子１１に出力する。これによって、ペルチェ素子１１が制御され、波長可変レーザ素子１２を所定の温度範囲内に制御することができる。このように波長可変レーザ素子１２を温度制御することによって、レーザ光Ｌ０の波長の制御の精度を高くできる。

また、この波長可変光源装置１００Ａでは、記憶部６０が、制御判断部４０による波長変更の履歴情報を記憶することができる。そして、制御判断部４０は、記憶部６０に波長変更の履歴情報が記憶されている場合、検出されたディザー信号Ｓ３の周波数の整数倍の成分の強度に基づいて、バイアス信号設定値を変更し、波長変更の履歴情報が記憶されていない場合、検出された強度に基づいて、波長設定値を変更するという制御を行うことができる。

波長変更の履歴がある場合、変更された波長に対して最適なバイアス信号になっていない場合があるので、バイアス信号設定値を変更することが好ましい。また、波長変更の履歴がない場合、波長跳びなどの発生によって所望の波長から外れている場合があるので、ディザー信号Ｓ３を用いて波長設定値を変更することが好ましい。

（制御フローの第５例）
図１２は、波長可変光源装置１００Ａの制御フローである、制御フローの第５例を示す図である。この制御フローは、レーザ光Ｌ０に対する目標波長が設定されたときにスタートする。なお、波長可変レーザ素子１２の利得部１２３および半導体光増幅器１３には駆動電力が供給されており、波長可変光源部１０はレーザ光Ｌ１、Ｌ５を出力している。また、変調器２１には変調信号が入力されていない状態である。

まず、ステップＳ５０１において、制御判断部４０は、変調器２１にディザー信号Ｓ３を出力する。つづいて、ステップＳ５０２において、制御判断部４０は、波長可変光源部１０Ａに対する初期設定値（初期波長設定値）を設定する初期波長設定工程を行う。制御判断部４０は設定信号Ｓ７を設定部５０に出力し、設定部５０は駆動電力Ｓ１を波長可変光源部１０Ａに出力する。これにより波長可変光源部１０Ａに対して初期波長設定値に対応する駆動電力Ｓ１が入力される。

つづいて、ステップＳ５０３において、制御判断部４０は、モニタ値が、変調器制御条件を満たすかどうか判定する。変調器制御条件とは、モニタ値がディザー信号の周波数の１倍の成分の強度である場合は、モニタ値が、極小値より大きい或るバイアス信号制御閾値以下であるという条件であり、２倍の成分の強度である場合は、モニタ値が、極大値より小さい或るバイアス信号制御閾値以上であるという条件である。

制御判断部４０が、モニタ値が変調器制御条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ５０３、Ｎｏ）、バイアス電圧が最適バイアス電圧から許容誤差内ではない状態に相当する。この場合、制御はステップＳ５０４に進む。ステップＳ５０４において、制御判断部４０は変調器２１の設定値であるバイアス信号設定値を変更する。制御判断部４０は設定信号Ｓ８を設定部５０に出力し、設定部５０はバイアス信号Ｓ２を変調器２１に出力する。これによりバイアス信号Ｓ２が変更される。その後制御はステップＳ５０３に戻る。

制御判断部４０が、モニタ値が変調器制御条件を満たすと判定した場合（ステップＳ５０３、Ｙｅｓ）、制御はステップＳ５０５に進む。ステップＳ５０５において、データ送信処理を行う。

つづいて、ステップＳ５０６において、制御判断部４０は、モニタ値が、波長制御条件を満たすかどうか判定する。制御判断部４０が、モニタ値が波長制御条件を満たすと判定した場合（ステップＳ５０６、Ｙｅｓ）、制御はステップＳ５０５に戻り、ステップＳ５０５、Ｓ５０６が繰り返し行われる。制御判断部４０が、モニタ値が波長制御条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ５０６、Ｎｏ）、制御はステップＳ５０７に進む。

ステップＳ５０７において、制御判断部４０は、温度センサ１６が検出した温度が所定範囲内であるかどうかを判定する。制御判断部４０が、温度が所定範囲内ではないと判定した場合（ステップＳ５０７、Ｎｏ）、制御はステップＳ５０８に進む。ステップＳ５０８において、制御判断部４０は、温度センサ１６が検出した温度が所定範囲内になるようにペルチェ素子１１を制御する。その後制御はステップＳ５０５に戻る。一方、制御判断部４０が、温度が所定範囲内であると判定した場合（ステップＳ５０７、Ｙｅｓ）、制御はステップＳ５０９に進む。

ステップＳ５０９において、制御判断部４０は、記憶部６０が波長変更の履歴情報を記憶しているかどうか、すなわち制御判断部４０による波長変更履歴がないかどうかを判定する。制御判断部４０が、波長変更履歴がないと判定した場合（ステップＳ５０９、Ｙｅｓ）、制御はステップＳ５１０に進む。

制御がステップＳ５１０に進む場合は、ステップＳ５０６においてモニタ値が波長制御条件を満たさないと判定され、ステップＳ５０７において温度が所定範囲内であると判定され、かつ御判断部４０による波長変更履歴がない場合である。この場合、温度が所定範囲内にあり、波長変更履歴がないにも関わらず、モニタ値が波長制御条件を満たさないので、たとえば波長跳びなどの意図しないレーザ発振波長の変化が発生した可能性がある。

そこで、ステップＳ５１０において、ディザーモニタ値が波長制御条件を満たす様に波長可変光源１０Ａを制御する（波長制御）。より具体的には、例えば、図６に示すＳ１０３、Ｓ１０４のステップを、Ｓ１０３：Ｙｅｓとなるまで繰り返し実行する。その後、制御はステップＳ５０５に戻る。

一方、ステップＳ５０９において、制御判断部４０が、波長変更履歴があると判定した場合（ステップＳ５０９、Ｎｏ）、制御はステップＳ５１１に進む。

制御がステップＳ５１１に進む場合は、ステップＳ５０６においてモニタ値が波長制御条件を満たさないと判定され、ステップＳ５０７において温度が所定範囲内であると判定され、かつ御判断部４０による波長変更履歴がある場合である。この場合、温度が所定範囲内にあり、波長変更履歴があるが、モニタ値が波長制御条件を満たさないので、変調器２１に対するバイアス信号が最適でない可能性がある。

そこで、ステップＳ５１１において、ディザーモニタ値が変調器制御条件を満たす様に変調器２１を制御する（ＡＢＣ制御）。より具体的には、例えば、図７に示すＳ２０３、Ｓ２０４のステップを、Ｓ２０３：Ｙｅｓとなるまで繰り返し実行する。その後、制御はステップＳ５０５に戻る。

制御例５によれば、波長モニタ部による波長モニタとディザ信号による波長モニタとを両方用いることで、意図しない動作状態を適正に改善できる。

なお、上記実施形態では、波長可変光源部１０はバーニア型の波長可変レーザ素子１２を備えるものであるが、波長可変光源部の構成はこれには限定されない。たとえば、波長可変光源部は、発光素子切り替え型の波長可変光源を備えていてもよい。

発光素子切り替え型の波長可変光源は、たとえば特開２０１６－１４５８９１号公報に開示される構成を有する。すなわち、波長可変光源は、互いに異なる波長の光を出力する複数の発光素子である複数のＤＦＢ（分布帰還型）レーザと、複数のＤＦＢレーザのいずれかから出力された光を出力する光合流器であるＡＷＧ（アレイ導波路回折格子）と、ＤＦＢレーザの温度を変更する熱電素子とを備えている。なお、光合流器としてＡＷＧに換えてＭＭＩ（多モード干渉型）合波器を用いる構成も知られている。このような波長可変光源の場合、出力するレーザ光の波長の変更は、駆動電流を与えるＤＦＢレーザの択一的な選択と、ＤＦＢレーザの温度変更によって行われる。したがって、制御部は、波長設定値として、複数のＤＦＢレーザのうち駆動電流を与えるＤＦＢレーザの選択および該ＤＦＢレーザの温度に関するパラメータを変更する。そして、設定部は、波長設定値に基づいて、選択されたＤＦＢレーザの温度を変更するために駆動電流を熱電素子に出力し、かつＤＦＢレーザを駆動するための駆動電流を、選択されたＤＦＢレーザに出力する。

なお、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各実施形態の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１０、１０Ａ 波長可変光源部
１１ ペルチェ素子
１２ 波長可変レーザ素子
１３ 半導体光増幅器
１４ 平面光波回路
１５ 光検出部
１６ 温度センサ
２０ 光変調部
２１ 変調器
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ ＭＺ干渉部
２１ａａ 分岐部
２１ａｂ 合波部
２１ａｃ、２１ａｄ アーム部
２１ｂａ、２１ｃａ 変調電極
２１ｂｂ、２１ｂｃ、２１ｃｂ、２１ｃｃ バイアス電極
２１ｂｄ、２１ｃｄ 位相制御電極
２２ 光カプラ
２４ 電圧変換部
３０ モニタ値検出部
４０ 制御判断部
５０ 設定部
６０ 記憶部
１００、１００Ａ 波長可変光源装置
１２１ 基板
１２２ 第１反射ミラー
１２３ 利得部
１２４ 第２反射ミラー
１２５ 第１反射ミラー加熱ヒータ
１２６ 位相変更ヒータ
１２７ 第２反射ミラー加熱ヒータ
１４１ 光分岐部
１４２、１４３、１４４ 光導波路
Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８ レーザ光
Ｒ レーザ共振器
Ｓ１ 駆動電力
Ｓ２ バイアス信号
Ｓ３ ディザー信号
Ｓ４、Ｓ９Ａ 電流信号
Ｓ５ 電圧信号
Ｓ６、Ｓ１０Ａ 検出信号
Ｓ７、Ｓ８、Ｓ１１Ａ 設定信号
Ｓ１２Ａ 駆動電流

Claims (27)

1. 光を出力する波長可変光源と、
   変調器をＤＣバイアス制御するバイアス信号、データ信号に対応する変調信号、低周波信号であるディザー信号および前記光が入力され、前記変調信号およびディザー信号によって前記光を変調して変調光として出力する変調器と、
   前記変調光に含まれる前記ディザー信号の周波数の整数倍の成分の強度を検出する検出部と、
   検出された前記強度に基づいて、前記波長可変光源に対して前記光の波長を設定するための波長設定値を変更する制御部と、
   を備えることを特徴とする波長可変光源装置。
2. 前記検出部は、前記ディザー信号の周波数の１倍の成分の強度を検出し、
   前記制御部は、前記強度が波長制御閾値以下になるように前記波長設定値を変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載の波長可変光源装置。
3. 前記検出部は、前記ディザー信号の周波数の２倍の成分の強度を検出し、
   前記制御部は、前記強度が波長制御閾値以上になるように前記波長設定値を変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載の波長可変光源装置。
4. 前記制御部は、検出された前記強度に基づいて、前記バイアス信号の設定値であるバイアス信号設定値を変更する
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の波長可変光源装置。
5. 前記検出部は、前記ディザー信号の周波数の１倍の成分の強度を検出し、
   前記制御部は、前記強度がバイアス信号制御閾値以下になるように前記バイアス信号設定値を変更する
   ことを特徴とする請求項４に記載の波長可変光源装置。
6. 前記検出部は、前記ディザー信号の周波数の２倍の成分の強度を検出し、
   前記制御部は、前記強度がバイアス信号制御閾値以上になるように前記バイアス信号設定値を変更する
   ことを特徴とする請求項４に記載の波長可変光源装置。
7. 前記波長可変光源が出力する光の波長と初期波長設定値との関係に関する情報を記憶する記憶部を備えており、
   前記制御部は、目標波長が設定された場合に、前記情報に基づいて、前記目標波長に対応する前記初期波長設定値を前記波長設定値として設定する
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の波長可変光源装置。
8. 前記波長可変光源が出力する光の波長と初期バイアス信号設定値との関係に関する情報を記憶する記憶部を備えており、
   前記制御部は、目標波長が設定された場合に、前記情報に基づいて、前記目標波長に対応する前記初期バイアス信号設定値を前記バイアス信号の設定値であるバイアス信号の設定値であるバイアス信号設定値として設定する
   ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載の波長可変光源装置。
9. 前記検出部は、ホモダイン検波によって前記強度を検出する
   ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載の波長可変光源装置。
10. 前記検出部は、高速フーリエ変換解析を用いて周波数分解を行うことによって前記強度を検出する
    ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載の波長可変光源装置。
11. 透過スペクトルが波長に対して周期的に変化する光フィルタと、前記波長可変光源から出力された後に前記光フィルタを透過した光を受光して電流信号を出力する光検出部とを備える波長モニタ部と、
    前記波長可変光源の温度を検出する温度検出部と、
    前記波長可変光源の温度を変更する熱電素子と、
    前記制御部による波長変更の履歴情報を記憶する記憶部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記波長モニタ部のモニタ結果に基づいて前記波長可変光源が出力する前記光の波長を制御可能であり、
    前記温度検出部が検出した温度が所定の範囲内になるように前記熱電素子を制御し、
    前記記憶部に波長変更の履歴情報が記憶されている場合、検出された前記強度に基づいて、前記バイアス信号の設定値であるバイアス信号設定値を変更することを特徴とする請求項１～１０のいずれか一つに記載の波長可変光源装置。
12. 透過スペクトルが波長に対して周期的に変化する光フィルタと、前記波長可変光源から出力された後に前記光フィルタを透過した光を受光して電流信号を出力する光検出部とを備える波長モニタ部と、
    前記波長可変光源の温度を検出する温度検出部と、
    前記波長可変光源の温度を変更する熱電素子と、
    前記制御部による波長変更の履歴情報を記憶する記憶部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記波長モニタ部のモニタ結果に基づいて前記波長可変光源が出力する前記光の波長を制御可能であり、
    前記温度検出部が検出した温度が所定の範囲内になるように前記熱電素子を制御し、
    前記記憶部に波長変更の履歴情報が記憶されていない場合、検出された前記強度に基づいて、前記波長設定値を変更する
    ことを特徴とする請求項１～１１のいずれか一つに記載の波長可変光源装置。
13. 前記波長可変光源は、反射スペクトルが波長に対して周期的に変化する２つの反射ミラーによって構成されるレーザ共振器と、
    前記レーザ共振器内に配置された利得部と、
    前記２つの反射ミラーをそれぞれ加熱する２つの反射ミラー加熱ヒータと、
    前記レーザ共振器の共振器長を変更するための位相変更ヒータと、
    を備え、
    前記制御部は、前記波長設定値として、前記２つの反射ミラー加熱ヒータおよび前記位相変更ヒータのそれぞれに与える駆動電力に関するパラメータを変更する
    ことを特徴とする請求項１～１２のいずれか一つに記載の波長可変光源装置。
14. 前記波長可変光源は、互いに異なる波長の光を出力する複数の発光素子と、
    前記複数の発光素子のいずれかから出力された光を出力する光合流器と、
    前記複数の発光素子の温度を変更する熱電素子と、
    を備え、
    前記制御部は、前記波長設定値として、前記複数の発光素子のうち駆動電流を与える発光素子の選択および該発光素子の温度に関するパラメータを変更する
    ことを特徴とする請求項１～１２のいずれか一つに記載の波長可変光源装置。
15. 前記変調器は、
    前記光を２つに分岐する分岐部と、前記２つの光が所定の位相差を有するように前記２つの光の少なくとも一方の位相を制御するための位相制御電極と、前記光を前記変調信号によって変調するための変調電極と、前記バイアス信号を印加するためのバイアス電極と、前記位相制御電極、前記変調電極、および前記バイアス電極による作用を受けた後の前記２つの光を合波する合波部と、
    を備えることを特徴とする請求項１～１４のいずれか一つに記載の波長可変光源装置。
16. 光を出力する波長可変光源と、
    変調器をＤＣバイアス制御するバイアス信号、データ信号に対応する変調信号、低周波信号であるディザー信号および前記光が入力され、前記変調信号およびディザー信号によって前記光を変調して変調光として出力する変調器と、
    を備える波長可変光源装置の制御方法であって、
    前記変調光に含まれる前記ディザー信号の周波数の整数倍の成分の強度を検出する検出工程と、
    検出した前記強度に基づいて、前記波長可変光源に対して前記光の波長を設定するための波長設定値を変更する変更工程と、
    を含むことを特徴とする波長可変光源装置の制御方法。
17. 前記検出工程において、前記ディザー信号の周波数の１倍の成分の強度を検出し、
    前記変更工程において、前記強度が波長制御閾値以下になるように前記波長設定値を変更する
    ことを特徴とする請求項１６に記載の波長可変光源装置の制御方法。
18. 前記検出工程において、前記ディザー信号の周波数の２倍の成分の強度を検出し、
    前記変更工程において、前記強度が波長制御閾値以下になるように前記波長設定値を変更する
    ことを特徴とする請求項１６に記載の波長可変光源装置の制御方法。
19. 前記変更工程において、検出した前記強度に基づいて、前記バイアス信号の設定値であるバイアス信号設定値を変更する
    ことを特徴とする請求項１６～１８のいずれか一つに記載の波長可変光源装置の制御方法。
20. 前記検出工程において、前記ディザー信号の周波数の１倍の成分の強度を検出し、
    前記変更工程において、前記強度がバイアス信号制御閾値以下になるように前記バイアス信号設定値を変更する
    ことを特徴とする請求項１９に記載の波長可変光源装置の制御方法。
21. 前記検出工程において、前記ディザー信号の周波数の２倍の成分の強度を検出し、
    前記変更工程において、前記強度がバイアス信号制御閾値以下になるように前記バイアス信号設定値を変更する
    ことを特徴とする請求項１９に記載の波長可変光源装置の制御方法。
22. 目標波長が設定された場合に、前記波長可変光源が出力する光の波長と初期波長設定値との関係に関する情報に基づいて、前記目標波長に対応する前記初期波長設定値を前記波長設定値として設定する初期波長設定工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１６～２１のいずれか一つに記載の波長可変光源装置の制御方法。
23. 目標波長が設定された場合に、前記波長可変光源が出力する光の波長と初期バイアス信号設定値との関係に関する情報に基づいて、前記目標波長に対応する前記初期バイアス信号設定値を前記バイアス信号の設定値であるバイアス信号設定値として設定する初期バイアス信号設定工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１６～２２のいずれか一つに記載の波長可変光源装置の制御方法。
24. 前記検出工程において、ホモダイン検波によって前記強度を検出する
    ことを特徴とする請求項１６～２３のいずれか一つに記載の波長可変光源装置の制御方法。
25. 前記検出工程において、高速フーリエ変換解析を用いて周波数分解を行うことによって前記強度を検出する
    ことを特徴とする請求項１６～２３のいずれか一つに記載の波長可変光源装置の制御方法。
26. 前記波長可変光源装置は、
    透過スペクトルが波長に対して周期的に変化する光フィルタと、前記波長可変光源から出力された後に前記光フィルタを透過した光を受光して電流信号を出力する光検出部とを備える波長モニタ部と、
    前記波長可変光源の温度を検出する温度検出部と、
    前記波長可変光源の温度を変更する熱電素子と、
    前記変更工程を行う制御部による波長変更の履歴情報を記憶する記憶部と、
    を備えており、
    前記温度検出部が検出した温度が所定の範囲内になるように熱電素子を制御する温度制御工程を含み、
    前記変更工程において、
    前記記憶部に波長変更の履歴情報が記憶されている場合、検出した前記強度に基づいて、前記バイアス信号の設定値であるバイアス信号設定値を変更する
    ことを特徴とする請求項１６～２５のいずれか一つに記載の波長可変光源装置の制御方法。
27. 前記波長可変光源装置は、
    透過スペクトルが波長に対して周期的に変化する光フィルタと、前記波長可変光源から出力された後に前記光フィルタを透過した光を受光して電流信号を出力する光検出部とを備える波長モニタ部と、
    前記波長可変光源の温度を検出する温度検出部と、
    前記波長可変光源の温度を変更する熱電素子と、
    前記変更工程を行う制御部による波長変更の履歴情報を記憶する記憶部と、
    を備えており、
    前記温度検出部が検出した温度が所定の範囲内になるように熱電素子を制御する温度制御工程を含み、
    前記変更工程において、
    前記記憶部に波長変更の履歴情報が記憶されていない場合、検出した前記強度に基づいて、前記波長設定値を変更する
    ことを特徴とする請求項１６～２６のいずれか一つに記載の波長可変光源装置の制御方法。

Images