JP7062882B2 - 波長モニタ装置、光源装置及び光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、波長モニタ装置、光源装置及び光モジュールに関する。

従来、レーザから出力される光の波長を予め定められた目標波長に調整する機能を備えた、波長可変光源と呼ばれる光源装置が知られている。波長可変光源には、波長モニタ装置が搭載されており、波長モニタ装置によって、レーザから出力される光の波長が監視される。そして、波長モニタ装置による監視結果に基づいて、レーザから出力される光の波長が予め定められた目標波長に調整される。

このような波長モニタ装置には、周期的な透過特性を有するエタロン素子を用いて波長の監視を行うものがある。エタロン素子を用いる波長モニタ装置では、入力光をエタロン素子に入力し、エタロン素子を透過した入力光をＰＤ（Photo Diode）によって受光する。これにより、入力光の波長の監視用のモニタ値がＰＤによって検出される。ＰＤのモニタ値は、入力光の波長に対して周期的に変化する。言い換えると、エタロン素子は、ＰＤのモニタ値が入力光の波長に対して周期的に変化する透過特性を有する。

ここで、エタロン素子の透過特性のピーク近傍及びボトム近傍では、入力光の波長が変動する場合であっても、ＰＤのモニタ値は大きく変動しないため、入力光の波長変動を精度良く検出することが困難である。一方で、エタロン素子の透過特性の傾斜部分では、入力光の波長が微小に変動する場合であっても、ＰＤのモニタ値は大きく変動する。そこで、エタロン素子を用いる波長モニタ装置では、入力光の波長変動の検出精度を向上するために、エタロン素子の透過特性の傾斜部分に対して入力光の目標波長（つまり、レーザから出力されるレーザ光の目標波長）が設定される。

ただし、ＩＴＵ（International Telecommunication Union）等の国際規格によれば、入力光の目標波長として、複数の波長が選択され得ることから、入力光の目標波長がエタロン素子の透過特性の傾斜部分から逸脱する事態も想定される。

このような事態を回避するために、エタロン素子の透過特性を二重化し、２つの透過特性のうち一方の透過特性の傾斜部分により他方の透過特性のピーク近傍及びボトム近傍を補間することが検討されている。具体的には、例えば複屈折材料により形成されたエタロン素子の前段に偏波切替素子を配置し、偏波切替素子によって入力光の偏波方向を複屈折材料の光学軸に平行な方向と垂直な方向とに切り替えて入力光をエタロン素子へ入射させる。これにより、入力光の偏波方向に応じてエタロン素子の屈折率が変化するので、位相差を持つ２つの透過特性が得られる。ここで、エタロン素子における２つの透過特性の位相差がπ／２である場合に、２つの透過特性のうち一方の透過特性の傾斜部分により他方の透過特性のピーク近傍及びボトム近傍が補間される。このため、エタロン素子の厚さは、エタロン素子における２つの透過特性の位相差が（π／２＋２ｋπ）（ただし、ｋは整数）となる複数の厚さのうちいずれか一つの厚さに設定される。

特開２００５－８５９０４号公報

ところで、エタロン素子における２つの透過特性の位相差は、入力光の波長に反比例することが知られている。このため、入力光の波長として例えばＣ－ｂａｎｄなどの広い波長帯域に属する波長が使用されると、波長帯域のエッジ波長において、エタロン素子における２つの透過特性の位相差がπ／２からずれてしまう。結果として、入力光の目標波長がエタロン素子の透過特性の傾斜部分から逸脱し易くなるため、エタロン素子を用いる波長モニタ装置では、入力光の波長変動の検出精度が低下してしまう。

そこで、広い波長帯域の全ての波長においてエタロン素子における２つの透過特性の位相差をπ／２に維持する場合には、エタロン素子の厚さをできるだけ小さくすることが考えられる。すなわち、複屈折材料により形成されたエタロン素子は高次波長板と同様の偏光特性を持つため、（π／２＋２ｋπ）に対する２つの透過特性の位相差のずれ量は、エタロン素子の厚さに比例することが知られている。このため、エタロン素子の厚さが小さいほど、２つの透過特性の位相差がπ／２に近づく。

しかしながら、エタロン素子の厚さを小さくする場合には、エタロン素子における２つの透過特性の各々において、ＦＳＲ（Free Spectral Range）と呼ばれる周期が広がる。すなわち、エタロン素子の屈折率をｎ、エタロン素子の厚さをｄ、エタロン素子へ入力する入力光の波長をλとすると、ＦＳＲは、ＦＳＲ＝λ^２／（２ｎｄ）で表され、エタロン素子の厚さに反比例する。エタロン素子における２つの透過特性の各々において、ＦＳＲが広がると、傾斜部分の傾きが小さくなる。結果として、エタロン素子を用いる波長モニタ装置では、入力光の波長変動の検出精度が低下してしまう。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、広い波長帯域で波長変動の検出精度を向上することができる波長モニタ装置、光源装置及び光モジュールを提供することを目的とする。

本願の開示する波長モニタ装置は、一つの態様において、入力光の偏波方向を回転する偏波回転素子と、第１の複屈折層と、単屈折層、又は光学軸が前記第１の複屈折層の光学軸に対して回転して配置された第２の複屈折層とを有するエタロン素子と、前記偏波回転素子によって偏波方向が回転し、かつ前記エタロン素子を透過した前記入力光から、偏波方向が前記第１の複屈折層の光学軸に平行な第１の光と、偏波方向が前記第１の複屈折層の光学軸に垂直な第２の光とを分離する偏波分離素子と、前記第１の光を受光して前記入力光の波長の監視用の第１のモニタ値を検出する第１の受光素子と、前記第２の光を受光して前記入力光の波長の監視用の第２のモニタ値を検出する第２の受光素子とを有する。

本願の開示する波長モニタ装置の一つの態様によれば、広い波長帯域で波長変動の検出精度を向上することができるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係る波長モニタ装置の構成の一例を示す図である。 図２は、実施例１に係るエタロン素子の複屈折層の光学軸と、偏波回転素子を通過してエタロン素子へ入射される入力光の偏波方向と、エタロン素子を透過した入力光との関係の一例を示す図である。 図３は、実施例１に係るエタロン素子における２つの透過特性を説明するための図である。 図４は、実施例２に係る波長モニタ装置の構成の一例を示す図である。 図５は、実施例３に係る波長モニタ装置の構成の一例を示す図である。 図６は、実施例３に係るエタロン素子の複屈折層の光学軸と、偏波切替素子を通過してエタロン素子へ入射される入力光の偏波方向と、エタロン素子を透過した入力光との関係の一例を示す図である。 図７は、実施例３に係るエタロン素子における２つの透過特性を説明するための図である。 図８は、実施例４に係るエタロン素子の構成の一例を示す図である。 図９は、波長可変光源の構成例を示すブロック図である。 図１０は、光モジュールの構成例を示すブロック図である。

以下に、本願の開示する波長モニタ装置、光源装置及び光モジュールの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により開示技術が限定されるものではない。

［実施例１］
図１は、実施例１に係る波長モニタ装置１０の構成の一例を示す図である。図１に示す様に、波長モニタ装置１０は、偏波回転素子１１、エタロン素子１２、偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarization Beam Splitter）１３及びＰＤ１４、１５を有する。

偏波回転素子１１は、例えば、ファラデー回転子であり、入力光の偏波方向を回転させる。具体的には、偏波回転素子１１は、入力光の偏波方向がエタロン素子１２の後述する複屈折層１２ａの光学軸に対して４５度（π／４）傾く様に、入力光の偏波方向を回転させる。なお、入力光の偏波方向の回転角度は、４５度に限定されず、０度より大きくかつ９０度より小さい任意の角度であれば良い。

エタロン素子１２は、周期的な透過特性を有する光学フィルタ素子であり、偏波回転素子１１を通過して入射される入力光を多重反射させて透過させる。エタロン素子１２は、光の入力面側に配置された複屈折層１２ａと、光の出力面側に配置された単屈折層１２ｂとを有する。複屈折層１２ａは、水晶などの複屈折材料により形成される。単屈折層１２ｂは、光学ガラスなどの単屈折材料により形成される。複屈折層１２ａの入力面及び単屈折層１２ｂの出力面には、反射率が約２０％である反射膜１２ａ－１、１２ｂ－１がそれぞれ形成される。

図２は、実施例１に係るエタロン素子１２の複屈折層１２ａの光学軸と、偏波回転素子１１を通過してエタロン素子１２へ入射される入力光の偏波方向と、エタロン素子１２を透過した入力光との関係の一例を示す図である。図２において、複屈折層１２ａの光学軸に平行な軸がＴＥ軸であり、複屈折層１２ａの光学軸に垂直な軸がＴＭ軸である。複屈折層１２ａは、複屈折材料により形成されているので、ＴＥ軸に対応する複屈折層１２ａの屈折率ｎｏと、ＴＭ軸に対応する複屈折層１２ａの屈折率ｎｅとが異なる。上述したように、入力光の偏波方向は、複屈折層１２ａの光学軸に対して４５度（π／４）傾く様に、偏波回転素子１１によって回転される。このため、偏波回転素子１１を通過してエタロン素子１２へ入射される入力光の偏波方向は、図２に示す様に、ＴＥ軸に対して４５度（π／４）傾く。これにより、エタロン素子１２を透過した入力光には、偏波方向が複屈折層１２ａの光学軸に平行な「第１の光」と、偏波方向が複屈折層１２ａの光学軸に垂直な「第２の光」とが含まれることとなる。複屈折層１２ａの光学軸に平行なＴＥ軸に対応する屈折率ｎｏと、複屈折層１２ａの光学軸に垂直なＴＭ軸に対応する屈折率ｎｅとが異なるため、「第１の光」と「第２の光」との間に位相差が生じる。これにより、エタロン素子１２において、位相差を持つ周期的な２つの透過特性が得られる。なお、エタロン素子１２における２つの透過特性については、後述される。

図１の説明に戻り、ＰＢＳ１３は、偏波回転素子１１によって偏波方向が回転し、かつエタロン素子１２を透過した入力光から、上記の「第１の光」と「第２の光」とを分離する。すなわち、ＰＢＳ１３は、位相差を持つ「第１の光」と「第２の光」とを分離し、「第１の光」をＰＤ１４へ出力し、「第２の光」をＰＤ１５へ出力する。

ＰＤ１４は、ＰＢＳ１３から出力される「第１の光」を受光して入力光の波長の監視用の「第１のモニタ値」を検出する。

ＰＤ１５は、ＰＢＳ１３から出力される「第２の光」を受光して入力光の波長の監視用の「第２のモニタ値」を検出する。

図３は、実施例１に係るエタロン素子１２における２つの透過特性を説明するための図である。図３において、横軸は、入力光の波長を示し、縦軸は、ＰＤ１４、１５のモニタ値（つまり、上記の「第１のモニタ値」及び「第２のモニタ値」）を示している。エタロン素子１２は、図３に示す様に、位相差を持つ周期的な２つの透過特性である第１の透過特性５０１及び第２の透過特性５０２を有する。第１の透過特性５０１は、複屈折層１２ａの光学軸に平行な方向（つまり、ＴＥ軸の方向）に対応する透過特性であり、第２の透過特性５０２は、複屈折層１２ａの光学軸に垂直な方向（つまり、ＴＭ軸の方向）に対応する透過特性である。そして、第１の透過特性５０１では、上記の「第１のモニタ値」が入力光の波長に対して周期的に変化し、第２の透過特性５０２では、上記の「第２のモニタ値」が入力光の波長に対して周期的に変化する。第１の透過特性５０１と第２の透過特性５０２との位相差がπ／２である場合に、第１の透過特性５０１及び第２の透過特性５０２のうち一方の透過特性の傾斜部分により他方の透過特性のピーク部分及びボトム部分が補間される。具体的には、入力光の目標波長を破線で示す図３において、第１の透過特性５０１と第２の透過特性５０２との位相差がπ／２である場合に、第２の透過特性５０２のボトム部分に対応する入力光の目標波長は、第１の透過特性５０１の傾斜部分に対応している。これに対して、第１の透過特性５０１のピーク部分に対応する入力光の目標波長は、第２の透過特性５０２の傾斜部分に対応している。このように、第１の透過特性５０１と第２の透過特性５０２とが相補的な関係である場合に、入力光の目標波長が第１の透過特性５０１又は第２の透過特性５０２の傾斜部分から逸脱する事態が回避されるので、第１の透過特性５０１と第２の透過特性５０２との位相差は、π／２であることが好ましい。

ここで、エタロン素子１２における２つの透過特性の位相差は、以下の式（１）で表される。
Δφ＝４π（ｎｏ－ｎｅ）ｄ／λ ・・・ （１）

ただし、ｎｏは、ＴＥ軸に対応する複屈折層１２ａの屈折率である。ｎｅは、ＴＭ軸に対応する複屈折層１２ａの屈折率である。ｄは、複屈折層１２ａの厚さである。λは、入力光の波長である。

式（１）において、使用波長帯域（例えば、Ｃ－ｂａｎｄ）の中心波長をλ０とすると、エタロン素子１２における２つの透過特性の位相差Δφが（π／２＋２ｋπ）（ただし、ｋは整数）となる厚さは、以下の式（２）で示される様に、複数存在する。
ｄ＝（１／４＋ｋ）λ０／｛２（ｎｏ－ｎｅ）｝ ・・・ （２）

上記の式（１）を参照すると、エタロン素子１２における２つの透過特性の位相差Δφは、入力光の波長λに反比例する。このため、入力光の波長として例えばＣ－ｂａｎｄなどの広い波長帯域に属する波長が使用されると、波長帯域のエッジ波長において、エタロン素子１２における２つの透過特性の位相差がπ／２からずれてしまう。結果として、入力光の目標波長がエタロン素子１２の透過特性の傾斜部分から逸脱し易くなるため、エタロン素子１２を用いる波長モニタ装置１０では、入力光の波長変動の検出精度が低下してしまう。

そこで、本実施例では、エタロン素子１２の複屈折層１２ａの厚さをできるだけ小さくする。具体的には、複屈折層１２ａの厚さは、第１の透過特性５０１と第２の透過特性５０２との位相差Δφが（π／２＋２ｋπ）（ただし、ｋは整数）となる複数の厚さ（つまり、上記の式（２）の厚さｄ）のうち、所定値以下のｋに対応する厚さに設定される。所定値としては、複屈折層１２ａの複屈折材料及び使用波長帯域に応じて異なる値が適宜設定される。例えば、複屈折層１２ａの複屈折材料が水晶であり、かつ、使用波長帯域がＣ－ｂａｎｄである場合には、所定値として、１が設定される。この場合、複屈折層１２ａの厚さは、上記の式（２）の厚さｄのうち、ｋ＝０に対応する厚さ又はｋ＝１に対応する厚さに設定される。ｋ＝０に対応する厚さは、０次の１／８波長板の厚さに相当し、ｋ＝１に対応する厚さは、１次の１／８波長板の厚さに相当する。このように、エタロン素子１２の複屈折層１２ａの厚さをできるだけ小さくすることで、例えばＣ－ｂａｎｄなどの広い波長帯域において、エタロン素子１２における２つの透過特性の位相差がπ／２に維持される。

しかしながら、エタロン素子１２の複屈折層１２ａの厚さを小さくする場合には、エタロン素子１２における第１の透過特性５０１及び第２の透過特性５０２の各々において、ＦＳＲと呼ばれる周期が広がる。すなわち、ＦＳＲは、エタロン素子１２全体の厚さに反比例する。エタロン素子１２における第１の透過特性５０１及び第２の透過特性５０２の各々において、ＦＳＲが広がると、傾斜部分の傾きが小さくなる。結果として、エタロン素子１２を用いる波長モニタ装置１０では、入力光の波長変動の検出精度が低下してしまう。

そこで、本実施例では、エタロン素子１２の複屈折層１２ａの厚さの不足分を単屈折層１２ｂの厚さで補填して、エタロン素子１２全体の厚さを大きくする。具体的には、複屈折層１２ａの厚さと単屈折層１２ｂの厚さとの和は、当該和に反比例する第１の透過特性５０１のＦＳＲ及び第２の透過特性５０２のＦＳＲが予め定められた目標ＦＳＲ以下となる様に、設定される。目標ＦＳＲは、例えば０．４ｎｍである。このように、複屈折層１２ａの厚さの不足分を単屈折層１２ｂの厚さで補填することで、広い波長帯域において、第１の透過特性５０１と第２の透過特性５０２との位相差がπ／２に維持され、かつ、第１の透過特性５０１及び第２の透過特性５０２の各々の傾斜部分の傾きが大きくなる。

以上のように、本実施例によれば、複屈折層と単屈折層とを有するエタロン素子を透過した入力光から、偏波方向が複屈折層の光学軸に平行な光と、偏波方向が複屈折層の光学軸に垂直な光とを分離する。そして、分離した２つの光を２つのＰＤによってそれぞれ受光して入力光の波長の監視用の２つのモニタ値を検出する。このため、エタロン素子の複屈折層の厚さを小さくしても、複屈折層の厚さの不足分が単屈折層の厚さで補填される。これにより、２つのモニタ値に対応するエタロン素子の２つの透過特性であって、位相差を持つ周期的な２つの透過特性の位相差がπ／２に維持され、かつ、２つの透過特性の各々のＦＳＲが目標ＦＳＲ以下となる。結果として、Ｃ－ｂａｎｄなどの広い波長帯域で波長変動の検出精度を向上することが可能となる。

［実施例２］
実施例２の特徴は、入力光の波長の監視用の２つのモニタ値を入力光の光パワー値で規格化してエタロン素子の２つの透過特性を取得する点である。

図４は、実施例２に係る波長モニタ装置２０の構成の一例を示す図である。図４において図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図４に示す様に、波長モニタ装置２０は、図１に示した構成に加えて、ハーフミラー２１及びＰＤ２２を有する。

ハーフミラー２１は、偏波回転素子１１とエタロン素子１２との間に配置される。偏波回転素子１１を通過した入力光は、ハーフミラー２１を介して、エタロン素子１２及びＰＤ２２へ入射される。

ＰＤ２２は、偏波回転素子１１を通過した入力光を受光して「入力光の光パワー値」を検出する。ＰＤ２２によって検出された「入力光の光パワー値」は、ＰＤ１４、１５によって検出された「第１のモニタ値」及び「第２のモニタ値」の規格化に用いられる。すなわち、エタロン素子１２の第１の透過特性５０１は、「第１のモニタ値」が「入力光の光パワー値」で除算されることにより、取得される。また、エタロン素子１２の第２の透過特性５０２は、「第２のモニタ値」が「入力光の光パワー値」で除算されることにより、取得される。

以上のように、本実施例によれば、入力光の波長の監視用の２つのモニタ値を入力光の光パワー値で規格化してエタロン素子の２つの透過特性を取得する。これにより、入力光の光パワー値の微小変動の影響がエタロン素子の２つの透過特性から除外されるため、波長変動の検出精度をより向上することが可能となる。

［実施例３］
実施例３の特徴は、偏波回転素子に代えて偏波切替素子を設け、偏波方向が切り替えられ、かつエタロン素子を透過した入力光を１つのＰＤで受光することで、装置の小型化を図る点である。

図５は、実施例３に係る波長モニタ装置３０の構成の一例を示す図である。図５において図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図５に示す様に、波長モニタ装置３０は、図１に示した偏波回転素子１１に代えて、偏波切替素子３１を有する。また、波長モニタ装置３０は、図１に示したＰＢＳ１３、ＰＤ１４及びＰＤ１５に代えて、ＰＤ３２を有する。

偏波切替素子３１は、例えば、液晶素子であり、入力光の偏波方向を切り替える。具体的には、偏波切替素子３１は、偏波切替素子３１のオン又はオフに応じて、入力光の偏波方向をエタロン素子１２の複屈折層１２ａの光学軸に平行な方向又は垂直な方向に切り替える。

エタロン素子１２は、周期的な透過特性を有する光学フィルタ素子であり、偏波切替素子３１を通過して入射される入力光を多重反射させて透過させる。

図６は、実施例３に係るエタロン素子１２の複屈折層１２ａの光学軸と、偏波切替素子３１を通過してエタロン素子１２へ入射される入力光の偏波方向と、エタロン素子１２を透過した入力光との関係の一例を示す図である。図６において、複屈折層１２ａの光学軸に平行な軸がＴＥ軸であり、複屈折層１２ａの光学軸に垂直な軸がＴＭ軸である。複屈折層１２ａは、複屈折材料により形成されているので、ＴＥ軸に対応する複屈折層１２ａの屈折率ｎｏと、ＴＭ軸に対応する複屈折層１２ａの屈折率ｎｅとが異なる。上述したように、入力光の偏波方向は、偏波切替素子３１によって、エタロン素子１２の複屈折層１２ａの光学軸に平行な方向又は垂直な方向に切り替えられる。このため、偏波切替素子３１を通過してエタロン素子１２へ入射される入力光の偏波方向は、図６に示す様に、ＴＥ軸の方向又はＴＭ軸の方向に切り替えられる。これにより、偏波方向がＴＥ軸の方向に切り替えられ、かつエタロン素子１２を透過した入力光と、偏波方向がＴＭ軸の方向に切り替えられ、かつエタロン素子１２を透過した入力光との間に位相差が生じる。これにより、エタロン素子１２において、位相差を持つ周期的な２つの透過特性が得られる。なお、エタロン素子１２における２つの透過特性については、後述される。

図５の説明に戻り、ＰＤ３２は、偏波切替素子３１によって偏波方向が複屈折層１２ａの光学軸に平行な方向（つまり、ＴＥ軸の方向）に切り替えられ、かつエタロン素子１２を透過した入力光を受光して入力光の波長の監視用の「第１のモニタ値」を検出する。また、ＰＤ３２は、偏波切替素子３１によって偏波方向が複屈折層１２ａの光学軸に垂直な方向（つまり、ＴＭ軸の方向）に切り替えられ、かつエタロン素子１２を透過した入力光を受光して入力光の波長の監視用の「第２のモニタ値」を検出する。

図７は、実施例３に係るエタロン素子１２における２つの透過特性を説明するための図である。図７において、横軸は、入力光の波長を示し、縦軸は、ＰＤ３２のモニタ値（つまり、上記の「第１のモニタ値」及び「第２のモニタ値」）を示している。エタロン素子１２は、図７に示す様に、位相差を持つ周期的な２つの透過特性である第１の透過特性５１１及び第２の透過特性５１２を有する。第１の透過特性５１１は、複屈折層１２ａの光学軸に平行な方向（つまり、ＴＥ軸の方向）に対応する透過特性であり、第２の透過特性５１２は、複屈折層１２ａの光学軸に垂直な方向（つまり、ＴＭ軸の方向）に対応する透過特性である。そして、第１の透過特性５１１では、上記の「第１のモニタ値」が入力光の波長に対して周期的に変化し、第２の透過特性５１２では、上記の「第２のモニタ値」が入力光の波長に対して周期的に変化する。第１の透過特性５１１と第２の透過特性５１２との位相差がπ／２である場合に、第１の透過特性５１１及び第２の透過特性５１２のうち一方の透過特性の傾斜部分により他方の透過特性のピーク部分及びボトム部分が補間される。具体的には、入力光の目標波長を破線で示す図７において、第１の透過特性５１１と第２の透過特性５１２との位相差がπ／２である場合に、第２の透過特性５１２のボトム部分に対応する入力光の目標波長は、第１の透過特性５１１の傾斜部分に対応している。これに対して、第１の透過特性５１１のピーク部分に対応する入力光の目標波長は、第２の透過特性５１２の傾斜部分に対応している。このように、第１の透過特性５１１と第２の透過特性５１２とが相補的な関係である場合に、入力光の目標波長が第１の透過特性５１１又は第２の透過特性５１２の傾斜部分から逸脱する事態が回避されるので、第１の透過特性５１１と第２の透過特性５１２との位相差は、π／２であることが好ましい。

そこで、本実施例では、複屈折層１２ａの厚さは、第１の透過特性５１１と第２の透過特性５１２との位相差Δφが（π／２＋２ｋπ）（ただし、ｋは整数）となる複数の厚さ（つまり、上記の式（２）の厚さｄ）のうち、所定値以下のｋに対応する厚さに設定される。さらに、複屈折層１２ａの厚さと単屈折層１２ｂの厚さとの和は、当該和に反比例する第１の透過特性５１１のＦＳＲ及び第２の透過特性５１２のＦＳＲが予め定められた目標ＦＳＲ以下となる様に、設定される。

以上のように、本実施例によれば、偏波切替素子により偏波方向が切り替えられ、複屈折層と単屈折層とを有するエタロン素子を透過した入力光を１つのＰＤによって受光して入力光の波長の監視用の２つのモニタ値を検出する。このため、エタロン素子の複屈折層の厚さを小さくしても、複屈折層の厚さの不足分が単屈折層の厚さで補填される。これにより、２つのモニタ値に対応するエタロン素子の２つの透過特性であって、位相差を持つ周期的な２つの透過特性の位相差がπ／２に維持され、かつ、２つの透過特性の各々のＦＳＲが目標ＦＳＲ以下となる。結果として、Ｃ－ｂａｎｄなどの広い波長帯域で波長変動の検出精度を向上することが可能となる。さらに、本実施例によれば、ＰＢＳを省略し、かつＰＤの数を削減することができるため、波長モニタ装置３０の小型化を図ることができる。

［実施例４］
実施例４は、実施例１のエタロン素子のバリエーションに関する。

実施例４に係る波長モニタ装置の構成は、実施例１に係る波長モニタ装置１０の構成と同様であるため、その説明を省略する。実施例４においては、エタロン素子１２の構成が実施例１とは異なる。

図８は、実施例４に係るエタロン素子１２の構成の一例を示す図である。エタロン素子１２は、周期的な透過特性を有する光学フィルタ素子であり、偏波回転素子１１を通過して入射される入力光を多重反射させて透過させる。エタロン素子１２は、図８に示す様に、光の入力面側に配置された複屈折層１２ａと、光の出力面側に配置された複屈折層１２ｃとを有する。複屈折層１２ａは、実施例１の複屈折層１２ａに対応する。複屈折層１２ｃは、複屈折層１２ａと同様に、水晶などの複屈折材料により形成される。ただし、複屈折層１２ｃの光学軸は、複屈折層１２ａの光学軸に対して９０度回転して配置される。複屈折層１２ａの入力面及び複屈折層１２ｃの出力面には、反射率が約２０％である反射膜１２ａ－１、１２ｃ－１がそれぞれ形成される。

本実施例では、複屈折層１２ａの厚さと複屈折層１２ｃの厚さとの差は、第１の透過特性５０１と第２の透過特性５０２との位相差Δφが（π／２＋２ｋπ）（ただし、ｋは整数）となる複数の厚さ（つまり、上記の式（２）の厚さｄ）のうち、所定値以下のｋに対応する厚さに設定される。さらに、複屈折層１２ａの厚さと複屈折層１２ｃの厚さとの和は、当該和に反比例する第１の透過特性５０１のＦＳＲ及び第２の透過特性５０２のＦＳＲが予め定められた目標ＦＳＲ以下となる様に、設定される。

以上のように、本実施例によれば、光学軸が９０度ずれた２つの複屈折層を有するエタロン素子を透過した入力光から、偏波方向が一方の複屈折層の光学軸に平行な光と、偏波方向が一方の複屈折層の光学軸に垂直な光とを分離する。そして、分離した２つの光を２つのＰＤによってそれぞれ受光して入力光の波長の監視用の２つのモニタ値を検出する。このため、エタロン素子の一方の複屈折層の厚さを小さくしても、複屈折層の厚さの不足分が他方の複屈折層の厚さで補填される。これにより、２つのモニタ値に対応するエタロン素子の２つの透過特性であって、位相差を持つ周期的な２つの透過特性の位相差がπ／２に維持され、かつ、２つの透過特性の各々のＦＳＲが目標ＦＳＲ以下となる。結果として、Ｃ－ｂａｎｄなどの広い波長帯域で波長変動の検出精度を向上することが可能となる。

［適用例］
上記各実施例において説明した波長モニタ装置は、レーザから出力されるレーザ光の波長を予め定められた目標波長に調整する機能を備えた、波長可変光源と呼ばれる光源装置などに適用することができる。図９は、波長可変光源１００の構成例を示すブロック図である。なお、図９では、一例として、実施例２に係る波長モニタ装置２０が配置された波長可変光源１００を説明する。

図９に示す様に、波長可変光源１００は、レーザ１０１、レンズ１０２、光アイソレータ１０３、ハーフミラー１０４、１０５、エタロン素子１０６、ＰＢＳ１０７、ＰＤ１０８、１０９、ＰＤ１１０及びサーミスタ１１１を有する。また、波長可変光源１００は、熱電クーラ（ＴＥＣ：Thermoelectric Cooler）１１２及びＣＰＵ（Central Processing Unit）１１３を有する。

レーザ１０１は、出力する光の波長の変更が可能なレーザであり、所定波長の光を出力する。レーザ１０１から出力される光（以下「レーザ光」と呼ぶ）は、レンズ１０２を介して光アイソレータ１０３へ入力される。

光アイソレータ１０３は、レーザ光を一方向に透過させる。また、光アイソレータ１０３は、内部にファラデー回転子を有し、レーザ光を透過させる際に、レーザ光の偏波方向を回転させる。光アイソレータ１０３は、実施例２の偏波回転素子１１に対応する。

光アイソレータ１０３を透過したレーザ光は、ハーフミラー１０４によって分岐され、分岐により得られた一方のレーザ光は、出力光として、例えば光ファイバなどへ出力される。一方、分岐により得られた他方のレーザ光は、ハーフミラー１０５を介して、エタロン素子１０６及びＰＤ１１０へ入射される。ハーフミラー１０５は、実施例２のハーフミラー２１に対応する。

エタロン素子１０６は、周期的な透過特性を有する光学フィルタ素子であり、ハーフミラー１０５から入射されるレーザ光を多重反射させて透過させる。エタロン素子１０６は、光の入力面側に配置された複屈折層と、光の出力面側に配置された単屈折層とを有する。エタロン素子１０６は、位相差を持つ２つの周期的な透過特性を有する。エタロン素子１０６は、実施例２のエタロン素子１２に対応する。

ＰＢＳ１０７は、エタロン素子１０６を透過したレーザ光から、偏波方向がエタロン素子１０６の複屈折層の光学軸に平行な「第１の光」と、偏波方向がエタロン素子１０６の光学軸に垂直な「第２の光」とを分離する。ＰＢＳ１０７は、実施例２のＰＢＳ１３に対応する。

ＰＤ１０８は、ＰＢＳ１０７から出力される「第１の光」を受光してレーザ光の波長の監視用の「第１のモニタ値」を検出し、検出した「第１のモニタ値」をＣＰＵ１１３へ出力する。ＰＤ１０８は、実施例２のＰＤ１４に対応する。

ＰＤ１０９は、ＰＢＳ１０７から出力される「第２の光」を受光してレーザ光の波長の監視用の「第２のモニタ値」を検出し、検出した「第２のモニタ値」をＣＰＵ１１３へ出力する。ＰＤ１０９は、実施例２のＰＤ１５に対応する。

ＰＤ１１０は、光アイソレータ１０３を通過したレーザ光を受光して「レーザ光の光パワー値」を検出し、検出した「レーザ光のパワー値」をＣＰＵ１１３へ出力する。ＰＤ１１０は、実施例２のＰＤ２２に対応する。

上記のような構成において、光アイソレータ１０３、ハーフミラー１０５、エタロン素子１０６、ＰＢＳ１０７、ＰＤ１０８、ＰＤ１０９及びＰＤ１１０は、実施例２の波長モニタ装置２０を構成し、レーザ光の波長を監視する。そして、上記の「第１のモニタ値」及び「第２のモニタ値」などが、レーザ光の波長の監視結果として、ＣＰＵ１１３へ出力される。そして、ＣＰＵ１１３は、レーザ光の波長の監視結果に基づいて、レーザ１０１から出力されるレーザ光の波長を予め定められた目標波長に調整する波長制御を行う。例えば、ＣＰＵ１１３は、「第１のモニタ値」及び「第２のモニタ値」を「レーザ光の光パワー値」で規格化してエタロン素子１０６の２つの透過特性を取得し、取得した２つの透過特性を用いて、波長制御を行う。これにより、レーザ光の波長が目標波長に精度よく調整される。

サーミスタ１１１は、ＴＥＣ１１２の温度を測定する。

ＴＥＣ１１２は、レーザ１０１、レンズ１０２、光アイソレータ１０３、ハーフミラー１０４、１０５、エタロン素子１０６、ＰＢＳ１０７、ＰＤ１０８、１０９、ＰＤ１１０及びサーミスタ１１１を搭載する。そして、ＴＥＣ１１２は、ＣＰＵ１１３からの指示に従って、搭載された各部品の温度を一定に保つ。すなわち、ＣＰＵ１１３は、サーミスタ１１１によって検出された温度と、所定の温度とを比較し、比較の結果に応じて、ＴＥＣ１１２の温度を調節する。

［応用例］
上記適用例において説明した波長可変光源は、種々の光モジュールに応用することができる。図１０は、光モジュール２００の構成例を示すブロック図である。図１０に示す様に、光モジュール２００は、波長可変光源２０１、データ生成回路２０２、ドライバ２０３、光変調器２０４、波長可変光源２０５及びレシーバ２０６を有する。

波長可変光源２０１及び波長可変光源２０５は、上記適用例において説明した波長可変光源であり、所定波長の光を出力する。波長可変光源２０１から出力される光は、光変調器２０４へ入力され、波長可変光源２０５から出力される光は、レシーバ２０６へ入力される。

データ生成回路２０２は、送信データを生成する。送信データは、ドライバ２０３へ入力され、ドライバ２０３によって、送信データに応じた波形のＲＦ（Radio Frequency）信号が生成される。そして、ＲＦ信号が光変調器２０４へ入力される。

光変調器２０４は、ドライバ２０３からのＲＦ信号を用いて波長可変光源２０１からの光を光変調し、得られた光信号である送信信号を例えば光ファイバなどへ出力する。

レシーバ２０６は、例えば光ファイバを介して光信号である受信信号を受信し、受信した受信信号を波長可変光源２０５からの光を用いて復調し、受信信号に含まれる受信データを取得する。レシーバ２０６によって取得された受信データは、上位の装置へ出力される。

１０、２０、３０ 波長モニタ装置
１１ 偏波回転素子
１２ エタロン素子
１２ａ、１２ｃ 複屈折層
１２ｂ 単屈折層
１３ ＰＢＳ
１４、１５、２２、３２ ＰＤ
３１ 偏波切替素子

Claims (8)

1. 入力光の偏波方向を所定の偏波方向に対して０度より大きく且つ９０度より小さい任意の角度だけ傾く様に回転させる偏波回転素子と、
   光学軸が前記所定の偏波方向に平行な第１の複屈折層と、前記第１の複屈折層よりも厚さが厚い単屈折層とを有するエタロン素子と、
   前記偏波回転素子によって偏波方向が回転し、かつ前記エタロン素子を透過した前記入力光から、偏波方向が前記第１の複屈折層の光学軸に平行な第１の光と、偏波方向が前記第１の複屈折層の光学軸に垂直な第２の光とを分離する偏波分離素子と、
   前記第１の光を受光して、前記エタロン素子の前記第１の複屈折層の光学軸に平行な方向に対応する透過特性の変化を示す、前記入力光の波長の監視用の第１のモニタ値を検出する第１の受光素子と、
   前記第２の光を受光して、前記エタロン素子の前記第１の複屈折層の光学軸に垂直な方向に対応する透過特性の変化を示す、前記入力光の波長の監視用の第２のモニタ値を検出する第２の受光素子と
   を有し、
   前記エタロン素子は、前記第１の複屈折層の光学軸に平行な方向に対応し、前記第１のモニタ値が前記入力光の波長に対して周期的に変化する第１の透過特性と、前記第１の複屈折層の光学軸に垂直な方向に対応し、前記第２のモニタ値が前記入力光の波長に対して周期的に変化する第２の透過特性とを有し、
   前記第１の複屈折層の厚さは、前記エタロン素子における前記第１の透過特性と前記第２の透過特性との位相差が（π／２＋２ｋπ）（ただし、ｋは整数）となる複数の厚さのうち、所定値以下のｋに対応する厚さに設定され、
   前記第１の複屈折層の厚さと前記単屈折層の厚さとの和は、当該和に反比例する前記第１の透過特性の周期及び前記第２の透過特性の周期が予め定められた目標周期以下となる様に、設定されることを特徴とする波長モニタ装置。
2. 入力光の偏波方向を所定の偏波方向又は前記所定の偏波方向に垂直な方向に切り替える偏波切替素子と、
   光学軸が前記所定の偏波方向に平行な第１の複屈折層と、前記第１の複屈折層よりも厚さが厚い単屈折層とを有するエタロン素子と、
   前記偏波切替素子によって偏波方向が前記第１の複屈折層の光学軸に平行な方向に切り替えられ、かつ前記エタロン素子を透過した前記入力光を受光して、前記エタロン素子の前記第１の複屈折層の光学軸に平行な方向に対応する透過特性の変化を示す、前記入力光の波長の監視用の第１のモニタ値を検出し、前記偏波切替素子によって偏波方向が前記第１の複屈折層の光学軸に垂直な方向に切り替えられ、かつ前記エタロン素子を透過した前記入力光を受光して、前記エタロン素子の前記第１の複屈折層の光学軸に垂直な方向に対応する透過特性の変化を示す、前記入力光の波長の監視用の第２のモニタ値を検出する受光素子と
   を有し、
   前記エタロン素子は、前記第１の複屈折層の光学軸に平行な方向に対応し、前記第１のモニタ値が前記入力光の波長に対して周期的に変化する第１の透過特性と、前記第１の複屈折層の光学軸に垂直な方向に対応し、前記第２のモニタ値が前記入力光の波長に対して周期的に変化する第２の透過特性とを有し、
   前記第１の複屈折層の厚さは、前記エタロン素子における前記第１の透過特性と前記第２の透過特性との位相差が（π／２＋２ｋπ）（ただし、ｋは整数）となる複数の厚さのうち、所定値以下のｋに対応する厚さに設定され、
   前記第１の複屈折層の厚さと前記単屈折層の厚さとの和は、当該和に反比例する前記第１の透過特性の周期及び前記第２の透過特性の周期が予め定められた目標周期以下となる様に、設定されることを特徴とする波長モニタ装置。
3. 前記エタロン素子を透過していない前記入力光を受光して前記入力光の光パワー値を検出する他の受光素子をさらに有し、
   前記エタロン素子における前記第１の透過特性は、前記第１のモニタ値が前記入力光の光パワー値で規格化されることにより、取得され、
   前記エタロン素子における前記第２の透過特性は、前記第２のモニタ値が前記入力光の光パワー値で規格化されることにより、取得されることを特徴とする請求項１又は２に記載の波長モニタ装置。
4. 前記エタロン素子の入力面及び出力面に形成され、反射率が１００％よりも小さい反射膜をさらに有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モニタ装置。
5. 前記偏波回転素子は、ファラデー回転子であることを特徴とする請求項１に記載の波長モニタ装置。
6. 出力する光の波長の変更が可能なレーザと、
   前記レーザから出力されるレーザ光の波長を監視する、請求項１～３のいずれか一つに記載の波長モニタ装置と、
   前記波長モニタ装置による監視結果に基づいて、前記レーザ光の波長を予め定められた目標波長に調整する波長制御を行う制御部と
   を有することを特徴とする光源装置。
7. 前記波長モニタ装置は、請求項１に記載の波長モニタ装置であり、
   前記偏波回転素子は、前記レーザから出力されるレーザ光を一方向に透過させるとともに、当該レーザ光の偏波方向を所定の偏波方向に対して０度より大きく且つ９０度より小さい任意の角度だけ傾く様に回転させることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
8. 請求項６又は７に記載の光源装置を有する光モジュール。

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