JP7214498B2 - 波長可変レーザ装置及びマルチモード発振検知方法 - Google Patents
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Description
本発明は、波長可変レーザ装置及びマルチモード発振検知方法に関する。
従来、波長軸上で周期的に反射ピークが配置された反射スペクトルをそれぞれ生成する２つの反射要素を組み合わせた波長可変レーザ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の波長可変レーザ装置では、反射ピーク間の波長間隔が互いに異なる２つの反射スペクトルを組み合わせて用いることで、以下に示すバーニア効果により、広い帯域の波長可変を実現している。
上述したように２つの反射要素がそれぞれ生成する２つの反射スペクトルは、反射ピーク間の波長間隔が互いに異なる。このため、両者が有する複数の反射ピークのうち、同時に一致するのはいずれか一つのみとなる。そして、当該一致した反射ピーク同士の波長で光共振器が形成されることにより、レーザ発振が発生する。さらに、この状態から、一方の反射スペクトルの波長を屈折率変化によって変更すると、他方の反射スペクトルと一致する反射ピークが別の波長のものとなる。これにより、それまでの波長とは大きく異なる波長で光共振器が形成され、レーザ発振が発生するようになる。
特許文献１に記載の波長可変レーザ装置では、反射ピーク間の波長間隔が互いに異なる２つの反射スペクトルを組み合わせて用いることで、以下に示すバーニア効果により、広い帯域の波長可変を実現している。
上述したように２つの反射要素がそれぞれ生成する２つの反射スペクトルは、反射ピーク間の波長間隔が互いに異なる。このため、両者が有する複数の反射ピークのうち、同時に一致するのはいずれか一つのみとなる。そして、当該一致した反射ピーク同士の波長で光共振器が形成されることにより、レーザ発振が発生する。さらに、この状態から、一方の反射スペクトルの波長を屈折率変化によって変更すると、他方の反射スペクトルと一致する反射ピークが別の波長のものとなる。これにより、それまでの波長とは大きく異なる波長で光共振器が形成され、レーザ発振が発生するようになる。
しかしながら、特許文献１に記載の波長可変レーザ装置のようにバーニア効果を利用してレーザ光の発振波長を可変とした場合には、目標波長でレーザ発振（シングルモード発振）が発生するように制御しても、僅かな制御ずれによって、当該目標波長以外の複数の波長でレーザ発振（マルチモード発振）が発生する場合がある。
ここで、波長計を用いればマルチモード発振が発生しているか否かを検出することができるが、当該波長計を波長可変レーザ装置に搭載すると装置の大型化や高コスト化を招くこととなり好ましくない。
ここで、波長計を用いればマルチモード発振が発生しているか否かを検出することができるが、当該波長計を波長可変レーザ装置に搭載すると装置の大型化や高コスト化を招くこととなり好ましくない。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の大型化を回避しつつ、簡易な構成でマルチモード発振が発生しているか否かを検知することができる波長可変レーザ装置及びマルチモード発振検知方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る波長可変レーザ装置は、バーニア効果を利用してレーザ光の発振波長を可変とする波長可変光源部と、前記波長可変光源部から出力される前記レーザ光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、前記光フィルタを透過した前記レーザ光の強度を取得する受光素子と、前記波長可変光源部の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記受光素子が取得した前記レーザ光の強度に基づいて、前記レーザ光の波長に対応するモニタ値を算出するモニタ値算出部と、前記光フィルタの第１の透過特性情報と前記モニタ値とに基づいて、目標波長における前記第１の透過特性情報と前記モニタ値とを合致するように制御する波長制御部と、前記第１の透過特性情報とは異なる前記光フィルタの第２の透過特性情報の前記目標波長における前記第２の透過特性情報と前記モニタ値との差異に基づいて、マルチモード発振が発生しているか否かを検知するマルチモード発振検知部とを備え、前記第１の透過特性情報及び前記第２の透過特性情報は、複数の波長と、前記複数の波長にそれぞれ対応するとともに、前記モニタ値の参照値となる複数の制御参照値とがそれぞれ関連付けられた情報によってそれぞれ構成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記光フィルタは、前記透過特性として第１の透過特性を有する第１の光フィルタと、前記透過特性として前記第１の透過特性とは異なる第２の透過特性を有する第２の光フィルタとを含み、前記受光素子は、前記第１の光フィルタを透過した前記レーザ光の強度を取得する第１の受光素子と、前記第２の光フィルタを透過した前記レーザ光の強度を取得する第２の受光素子とを含み、前記モニタ値算出部は、前記第１の受光素子が取得した前記レーザ光の強度に基づいて前記モニタ値として第１のモニタ値を算出するとともに、前記第２の受光素子が取得した前記レーザ光の強度に基づいて前記モニタ値として第２のモニタ値を算出し、前記波長制御部は、前記第１の透過特性を示す前記第１の透過特性情報と前記第１のモニタ値とに基づいて、目標波長における前記第１の透過特性情報と前記第１のモニタ値とを合致するように制御し、前記マルチモード発振検知部は、前記第２の透過特性を示す前記第２の透過特性情報の前記目標波長における前記第２の透過特性情報と前記第２のモニタ値との差異に基づいて、マルチモード発振が発生しているか否かを検知することを特徴とする。
また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記光フィルタの温度を調節する温度調節器をさらに備え、前記第１の透過特性情報は、第１の温度に設定された状態での前記光フィルタの前記透過特性を示す情報であり、前記第２の透過特性情報は、前記第１の温度とは異なる第２の温度に設定された状態での前記光フィルタの前記透過特性を示す情報であり、前記波長制御部は、前記温度調節器の動作を制御して前記光フィルタを前記第１の温度に設定した状態で、前記第１の透過特性情報と前記モニタ値とに基づいて、目標波長における前記第１の透過特性情報と前記モニタ値とを合致するように制御し、前記マルチモード発振検知部は、前記温度調節器の動作を制御して前記光フィルタを前記第２の温度に設定した状態で、前記目標波長における前記第２の透過特性情報と前記モニタ値との差異に基づいて、マルチモード発振が発生しているか否かを検知することを特徴とする。
また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記第１の透過特性情報及び前記第２の透過特性情報は、互いに異なる波長において、波長の変化に対する前記モニタ値の変化量が所定の値より小さい不感帯となるように構成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記第１の透過特性情報及び前記第２の透過特性情報は、所定の波長において、一方が前記不感帯となり、他方が前記不感帯とは異なる領域であるスロープとなるように構成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記マルチモード発振検知部は、前記第２の透過特性情報の前記不感帯に含まれる前記制御参照値と前記モニタ値との差異に基づいて、マルチモード発振が発生しているか否かを検知することを特徴とする。
本発明に係るマルチモード発振検知方法は、波長可変レーザ装置の制御装置が実行するマルチモード発振検知方法であって、前記波長可変レーザ装置は、バーニア効果を利用してレーザ光の発振波長を可変とする波長可変光源部と、前記波長可変光源部から出力される前記レーザ光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、前記光フィルタを透過した前記レーザ光の強度を取得する受光素子と、前記波長可変光源部の動作を制御する前記制御装置とを備え、前記マルチモード発振検知方法は、前記受光素子が取得した前記レーザ光の強度に基づいて、前記レーザ光の波長に対応するモニタ値を算出するモニタ値算出ステップと、前記光フィルタの第１の透過特性情報と前記モニタ値とに基づいて、目標波長における前記第１の透過特性情報と前記モニタ値とを合致するように制御する波長制御ステップと、前記波長制御ステップの後、前記第１の透過特性情報とは異なる前記光フィルタの第２の透過特性情報の前記目標波長における前記第２の透過特性情報と前記モニタ値との差異に基づいて、マルチモード発振が発生しているか否かを検知する検知ステップとを備え、前記第１の透過特性情報及び前記第２の透過特性情報は、複数の波長と、前記複数の波長にそれぞれ対応するとともに、前記モニタ値の参照値となる複数の制御参照値とがそれぞれ関連付けられた情報によってそれぞれ構成されていることを特徴とする。
本発明に係る波長可変レーザ装置、及びマルチモード発振検知方法によれば、装置の大型化を回避しつつ、簡易な構成でマルチモード発振が発生しているか否かを検知することができる。
以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、図中で適宜ｘｙｚ座標軸を示し、これにより方向を説明する。
（実施の形態１）
〔波長可変レーザ装置の概略構成〕
図１は、本実施の形態１に係る波長可変レーザ装置１の構成を示す図である。
波長可変レーザ装置１は、モジュール化された波長可変レーザモジュール２と、当該波長可変レーザモジュール２の動作を制御する制御装置３とを備える。
なお、図１では、波長可変レーザモジュール２と制御装置３とを別体で構成しているが、当該各部材２，３を一体にモジュール化しても構わない。
〔波長可変レーザ装置の概略構成〕
図１は、本実施の形態１に係る波長可変レーザ装置１の構成を示す図である。
波長可変レーザ装置１は、モジュール化された波長可変レーザモジュール２と、当該波長可変レーザモジュール２の動作を制御する制御装置３とを備える。
なお、図１では、波長可変レーザモジュール２と制御装置３とを別体で構成しているが、当該各部材２，３を一体にモジュール化しても構わない。
〔波長可変レーザモジュールの構成〕
波長可変レーザモジュール２は、制御装置３による制御の下、出力するレーザ光の波長を複数の波長のうちいずれか一波長のレーザ光に可変とし、当該一波長のレーザ光を出力する。この波長可変レーザモジュール２は、波長可変光源部４と、半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：ＳＯＡ）５と、平面光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）６と、光検出部７と、温度センサ８と、温度調節器９とを備える。
波長可変レーザモジュール２は、制御装置３による制御の下、出力するレーザ光の波長を複数の波長のうちいずれか一波長のレーザ光に可変とし、当該一波長のレーザ光を出力する。この波長可変レーザモジュール２は、波長可変光源部４と、半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：ＳＯＡ）５と、平面光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）６と、光検出部７と、温度センサ８と、温度調節器９とを備える。
図２は、波長可変光源部４の構成を示す図である。
波長可変光源部４は、バーニア効果を利用した波長可変レーザであり、制御装置３による制御の下、レーザ光Ｌ１を出力する。この波長可変光源部４は、出力するレーザ光Ｌ１の波長を可変とする光源部４１と、制御装置３から供給される電力に応じて発熱する３つのマイクロヒータ４２１～４２３を有し、光源部４１を局所的に加熱することで、光源部４１から出力されるレーザ光Ｌ１の波長を変更する波長可変部４２とを備える。
波長可変光源部４は、バーニア効果を利用した波長可変レーザであり、制御装置３による制御の下、レーザ光Ｌ１を出力する。この波長可変光源部４は、出力するレーザ光Ｌ１の波長を可変とする光源部４１と、制御装置３から供給される電力に応じて発熱する３つのマイクロヒータ４２１～４２３を有し、光源部４１を局所的に加熱することで、光源部４１から出力されるレーザ光Ｌ１の波長を変更する波長可変部４２とを備える。
光源部４１は、共通の基部Ｂ１上にそれぞれ形成された第１，第２の導波路部４３，４４を備える。ここで、基部Ｂ１は、例えばｎ型ＩｎＰからなる。そして、基部Ｂ１の裏面には、例えばＡｕＧｅＮｉを含んで構成され、当該基部Ｂ１とオーミック接触するｎ側電極４５が形成されている。
第１の導波路部４３は、埋め込み導波路構造を有している。この第１の導波路部４３は、導波路部４３１と、半導体積層部４３２と、ｐ側電極４３３とを備える。
導波路部４３１は、半導体積層部４３２内にｚ方向に延伸するように形成されている。
また、第１の導波路部４３内には、利得部４３１ａと、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）型の回折格子層４３１ｂとが配置されている。
ここで、利得部４３１ａは、ＩｎＧａＡｓＰからなる多重量子井戸構造と光閉じ込め層とを有する活性層である。また、回折格子層４３１ｂは、ＩｎＧａＡｓＰとＩｎＰとからなる標本化回折格子で構成されている。
導波路部４３１は、半導体積層部４３２内にｚ方向に延伸するように形成されている。
また、第１の導波路部４３内には、利得部４３１ａと、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）型の回折格子層４３１ｂとが配置されている。
ここで、利得部４３１ａは、ＩｎＧａＡｓＰからなる多重量子井戸構造と光閉じ込め層とを有する活性層である。また、回折格子層４３１ｂは、ＩｎＧａＡｓＰとＩｎＰとからなる標本化回折格子で構成されている。
半導体積層部４３２は、ＩｎＰ系半導体層が積層して構成されており、導波路部４３１に対してクラッド部の機能等を備える。
ｐ側電極４３３は、半導体積層部４３２上において、利得部４３１ａに沿うように配置されている。なお、半導体積層部４３２上には、ＳｉＮ保護膜（図示略）が形成されている。そして、ｐ側電極４３３は、当該ＳｉＮ保護膜に形成された開口部（図示略）を介して半導体積層部４３２に接触している。
ここで、マイクロヒータ４２１は、半導体積層部４３２のＳｉＮ保護膜上において、回折格子層４３１ｂに沿うように配置されている。そして、マイクロヒータ４２１は、制御装置３から供給される電力に応じて発熱し、回折格子層４３１ｂを加熱する。また、制御装置３がマイクロヒータ４２１に供給する電力を制御することによって回折格子層４３１ｂの温度が変化し、その屈折率が変化する。
ｐ側電極４３３は、半導体積層部４３２上において、利得部４３１ａに沿うように配置されている。なお、半導体積層部４３２上には、ＳｉＮ保護膜（図示略）が形成されている。そして、ｐ側電極４３３は、当該ＳｉＮ保護膜に形成された開口部（図示略）を介して半導体積層部４３２に接触している。
ここで、マイクロヒータ４２１は、半導体積層部４３２のＳｉＮ保護膜上において、回折格子層４３１ｂに沿うように配置されている。そして、マイクロヒータ４２１は、制御装置３から供給される電力に応じて発熱し、回折格子層４３１ｂを加熱する。また、制御装置３がマイクロヒータ４２１に供給する電力を制御することによって回折格子層４３１ｂの温度が変化し、その屈折率が変化する。
第２の導波路部４４は、２分岐部４４１と、２つのアーム部４４２，４４３と、リング状導波路４４４とを備える。
２分岐部４４１は、１×２型の多モード干渉型（ＭＭＩ）導波路４４１ａを含む１×２型の分岐型導波路で構成され、２ポート側が２つのアーム部４４２，４４３のそれぞれに接続されるとともに１ポート側が第１の導波路部４３側に接続されている。すなわち、２分岐部４４１により、２つのアーム部４４２，４４３は、その一端が統合され、回折格子層４３１ｂと光学的に結合される。
２分岐部４４１は、１×２型の多モード干渉型（ＭＭＩ）導波路４４１ａを含む１×２型の分岐型導波路で構成され、２ポート側が２つのアーム部４４２，４４３のそれぞれに接続されるとともに１ポート側が第１の導波路部４３側に接続されている。すなわち、２分岐部４４１により、２つのアーム部４４２，４４３は、その一端が統合され、回折格子層４３１ｂと光学的に結合される。
アーム部４４２，４４３は、いずれもｚ方向に延伸し、リング状導波路４４４を挟むように配置されている。これらアーム部４４２，４４３は、リング状導波路４４４といずれも同一の結合係数κでリング状導波路４４４と光学的に結合している。κの値は、例えば０．２である。そして、アーム部４４２，４４３とリング状導波路４４４とは、リング共振器フィルタＲＦ１を構成している。また、リング共振器フィルタＲＦ１と２分岐部４４１とは、反射ミラーＭ１を構成している。
ここで、マイクロヒータ４２２は、リング状であり、リング状導波路４４４を覆うように形成されたＳｉＮ保護膜（図示略）上に配置されている。そして、マイクロヒータ４２２は、制御装置３から供給される電力に応じて発熱し、リング状導波路４４４を加熱する。また、制御装置３がマイクロヒータ４２２に供給する電力を制御することによってリング状導波路４４４の温度が変化し、その屈折率が変化する。
ここで、マイクロヒータ４２２は、リング状であり、リング状導波路４４４を覆うように形成されたＳｉＮ保護膜（図示略）上に配置されている。そして、マイクロヒータ４２２は、制御装置３から供給される電力に応じて発熱し、リング状導波路４４４を加熱する。また、制御装置３がマイクロヒータ４２２に供給する電力を制御することによってリング状導波路４４４の温度が変化し、その屈折率が変化する。
上述した２分岐部４４１、アーム部４４２，４４３、及びリング状導波路４４４は、いずれも、ＩｎＧａＡｓＰからなる光導波層４４ａがＩｎＰからなるクラッド層によって挟まれたハイメサ導波路構造を有している。
ここで、マイクロヒータ４２３は、アーム部４４３の一部のＳｉＮ保護膜（図示略）上に配置されている。当該アーム部４４３のうちマイクロヒータ４２３の下方の領域は、光の位相を変化させる位相調整部４４５として機能する。そして、マイクロヒータ４２３は、制御装置３から供給される電力に応じて発熱し、位相調整部４４５を加熱する。また、制御装置３がマイクロヒータ４２３に供給する電力を制御することによって位相調整部４４５の温度が変化し、その屈折率が変化する。
ここで、マイクロヒータ４２３は、アーム部４４３の一部のＳｉＮ保護膜（図示略）上に配置されている。当該アーム部４４３のうちマイクロヒータ４２３の下方の領域は、光の位相を変化させる位相調整部４４５として機能する。そして、マイクロヒータ４２３は、制御装置３から供給される電力に応じて発熱し、位相調整部４４５を加熱する。また、制御装置３がマイクロヒータ４２３に供給する電力を制御することによって位相調整部４４５の温度が変化し、その屈折率が変化する。
以上説明した第１，第２の導波路部４３，４４は、互いに光学的に接続された回折格子層４３１ｂと反射ミラーＭ１とにより構成される光共振器Ｃ１を構成している。また、利得部４３１ａと位相調整部４４５とは、光共振器Ｃ１内に配置される。
図３は、第１，第２の櫛状反射スペクトルを示す図である。具体的に、図３において、横軸は波長を示し、縦軸は反射率（Reflectance）を示している。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）の第１，第２の櫛状反射スペクトルの１５５０ｎｍ近傍を拡大した図である。図４は、図３（ａ）に対応した図であって、第１，第２の櫛状反射スペクトルの重なりを示す図である。
次に、回折格子層４３１ｂ及びリング共振器フィルタＲＦ１の反射特性について図３及び図４を参照しつつ説明する。
回折格子層４３１ｂは、図３に凡例「ＳＧ」で示す曲線のように、所定の波長間隔で周期的な反射特性を有する第１の櫛状反射スペクトルを生成する。一方、リング共振器フィルタＲＦ１は、図３に凡例「Ｒｉｎｇ」で示す曲線のように、所定の波長間隔で周期的な反射特性を有する第２の櫛状反射スペクトルを生成する。
ここで、第２の櫛状反射スペクトルは、第１の櫛状反射スペクトルのピークＳＣ１（図３（ｂ））の半値全幅よりも狭い半値全幅のピークＳＣ２（図３（ｂ））を有し、第１の櫛状反射スペクトルの波長間隔とは異なる波長間隔で周期的な反射特性を有する。但し、屈折率の波長分散を考慮すると、ピークは厳密には等波長間隔になっていないことに注意が必要である。
次に、回折格子層４３１ｂ及びリング共振器フィルタＲＦ１の反射特性について図３及び図４を参照しつつ説明する。
回折格子層４３１ｂは、図３に凡例「ＳＧ」で示す曲線のように、所定の波長間隔で周期的な反射特性を有する第１の櫛状反射スペクトルを生成する。一方、リング共振器フィルタＲＦ１は、図３に凡例「Ｒｉｎｇ」で示す曲線のように、所定の波長間隔で周期的な反射特性を有する第２の櫛状反射スペクトルを生成する。
ここで、第２の櫛状反射スペクトルは、第１の櫛状反射スペクトルのピークＳＣ１（図３（ｂ））の半値全幅よりも狭い半値全幅のピークＳＣ２（図３（ｂ））を有し、第１の櫛状反射スペクトルの波長間隔とは異なる波長間隔で周期的な反射特性を有する。但し、屈折率の波長分散を考慮すると、ピークは厳密には等波長間隔になっていないことに注意が必要である。
第１，第２の櫛状反射スペクトルの特性について例示すると、第１の櫛状反射スペクトルのピーク間の波長間隔（自由スペクトル領域：ＦＳＲ）は、光の周波数で表すと３７３ＧＨｚである。また、第１の櫛状反射スペクトルにおいて、各ピークの半値全幅は、光の周波数で表すと４３ＧＨｚである。一方、第２の櫛状反射スペクトルのピーク間の波長間隔（ＦＳＲ）は、光の周波数で表すと４００ＧＨｚである。また、第２の櫛状反射スペクトルにおいて、各ピークの半値全幅は、光の周波数で表すと２５ＧＨｚである。すなわち、第２の櫛状反射スペクトルのピーク間の波長間隔（４００ＧＨｚ）は、第１の櫛状反射スペクトルのピーク間の波長間隔（３７３ＧＨｚ）よりも広い。また、第２の櫛状反射スペクトルの各ピークの半値全幅（２５ＧＨｚ）は、第１の櫛状反射スペクトルの各ピークの半値全幅（４３ＧＨｚ）より狭い。
波長可変光源部４では、レーザ発振を実現するために、第１の櫛状反射スペクトルのピークの一つと第２の櫛状反射スペクトルのピークの一つとを波長軸上で重ね合わせ可能に構成されている。図４では、凡例「Ｏｖｅｒｌａｐ」で示す曲線が第１，第２の櫛状反射スペクトルの重なりを示している。図４に示す例では、波長１５５０ｎｍにて重なりが最も大きくなっている。
なお、上記のような重ね合わせは、マイクロヒータ４２１，４２２の少なくとも一つを用いて、マイクロヒータ４２１により回折格子層４３１ｂを加熱して熱光学効果によりその屈折率を変化させて第１の櫛状反射スペクトルを波長軸上で全体的に移動させて変化させる、及び、マイクロヒータ４２２によりリング状導波路４４４を加熱してその屈折率を変化させて第２の櫛状反射スペクトルを波長軸上で全体的に移動させて変化させる、の少なくともいずれか一つを行うことにより、実現することができる。
なお、上記のような重ね合わせは、マイクロヒータ４２１，４２２の少なくとも一つを用いて、マイクロヒータ４２１により回折格子層４３１ｂを加熱して熱光学効果によりその屈折率を変化させて第１の櫛状反射スペクトルを波長軸上で全体的に移動させて変化させる、及び、マイクロヒータ４２２によりリング状導波路４４４を加熱してその屈折率を変化させて第２の櫛状反射スペクトルを波長軸上で全体的に移動させて変化させる、の少なくともいずれか一つを行うことにより、実現することができる。
一方、波長可変光源部４において、図３（ｂ）に凡例「Ｍｏｄｅ」で示すように、光共振器Ｃ１によるキャビティモード（縦モード）が存在する。なお、当該キャビティモードは、少なくとも図３（ａ）に示す１５３０ｎｍ～１５７０ｎｍの波長範囲に亘って存在しているが、図面では一部のみ示している。そして、波長可変光源部４において、キャビティモードの間隔（縦モードの間隔）は、２５ＧＨｚ以下となるように光共振器Ｃ１の共振器長が設定されている。この設定の場合、光共振器Ｃ１の共振器長は、１８００μｍ以上となり、発振するレーザ光の狭線幅化を期待することができる。なお、光共振器Ｃ１のキャビティモードの波長は、マイクロヒータ４２３を用いて位相調整部４４５を加熱してその屈折率を変化させてキャビティモードの波長を波長軸上で全体的に移動させることにより微調整することができる。すなわち、位相調整部４４５は、光共振器Ｃ１の光路長を能動的に制御するための部分である。
波長可変光源部４は、制御装置３により、ｎ側電極４５及びｐ側電極４３３から利得部４３１ａへ電流を注入し、利得部４３１ａを発光させると、第１の櫛状反射スペクトルのピーク、第２の櫛状反射スペクトルのピーク、及び光共振器Ｃ１のキャビティモードの一つが一致した波長（図３及び図４の例では１５５０ｎｍ）でレーザ発振し、レーザ光Ｌ１を出力するように構成されている。
図５は、レーザ発振波長の選択方法を説明する図である。具体的に、図５において、横軸は波長を示し、縦軸は反射率（Reflectance）を示している。
次に、波長可変光源部４におけるレーザ発振波長の選択方法について図３ないし図５を参照しつつ説明する。
波長可変光源部４では、以下に示すように、バーニア効果を利用してレーザ発振波長を選択することができる。例えば、回折格子層４３１ｂのみをマイクロヒータ４２１で加熱すると、熱光学効果により回折格子層４３１ｂの屈折率が上昇し、回折格子層４３１ｂの第１の櫛状反射スペクトルは、図３及び図４に示した状態から図５に矢印で示すように、全体的に長波側にシフトする。その結果、１５５０ｎｍ付近における第１の櫛状反射スペクトルのピークは、リング共振器フィルタＲＦ１の第２の櫛状反射スペクトルのピークとの重なりが解かれ、長波側に存在する第２の櫛状反射スペクトルの別のピーク（例えば１５５６ｎｍ付近）に重なる。すなわち、１５５０ｎｍでレーザ発振するためのスーパーモードが決定された状態（図３，図４）から、１５５６ｎｍでレーザ発振するための別のスーパーモードが決定された状態（図５）に遷移する。さらに、位相調整部４４５をチューニングしてキャビティモードを微調し、キャビティモードの一つを１５５６ｎｍで互いに重なり合った第１，第２の櫛状反射スペクトルのピークに重ねることで、１５５６ｎｍ付近でのレーザ発振を実現することができる。なお、レーザ発振波長を短波側に変更する際は、リング共振器フィルタＲＦ１のみをマイクロヒータ４２２で加熱して、第２の櫛状反射スペクトルを全体的に長波側にシフトさせればよい。すなわち、波長可変光源部４では、回折格子層４３１ｂに対するマイクロヒータ４２１とリング共振器フィルタＲＦ１に対するマイクロヒータ４２２とにより第１，第２の櫛状反射スペクトルをそれぞれチューニングすることで粗調、位相調整部４４５に対するマイクロヒータ４２３により共振器長をチューニングすることで微調を行う波長可変動作が実現される。
次に、波長可変光源部４におけるレーザ発振波長の選択方法について図３ないし図５を参照しつつ説明する。
波長可変光源部４では、以下に示すように、バーニア効果を利用してレーザ発振波長を選択することができる。例えば、回折格子層４３１ｂのみをマイクロヒータ４２１で加熱すると、熱光学効果により回折格子層４３１ｂの屈折率が上昇し、回折格子層４３１ｂの第１の櫛状反射スペクトルは、図３及び図４に示した状態から図５に矢印で示すように、全体的に長波側にシフトする。その結果、１５５０ｎｍ付近における第１の櫛状反射スペクトルのピークは、リング共振器フィルタＲＦ１の第２の櫛状反射スペクトルのピークとの重なりが解かれ、長波側に存在する第２の櫛状反射スペクトルの別のピーク（例えば１５５６ｎｍ付近）に重なる。すなわち、１５５０ｎｍでレーザ発振するためのスーパーモードが決定された状態（図３，図４）から、１５５６ｎｍでレーザ発振するための別のスーパーモードが決定された状態（図５）に遷移する。さらに、位相調整部４４５をチューニングしてキャビティモードを微調し、キャビティモードの一つを１５５６ｎｍで互いに重なり合った第１，第２の櫛状反射スペクトルのピークに重ねることで、１５５６ｎｍ付近でのレーザ発振を実現することができる。なお、レーザ発振波長を短波側に変更する際は、リング共振器フィルタＲＦ１のみをマイクロヒータ４２２で加熱して、第２の櫛状反射スペクトルを全体的に長波側にシフトさせればよい。すなわち、波長可変光源部４では、回折格子層４３１ｂに対するマイクロヒータ４２１とリング共振器フィルタＲＦ１に対するマイクロヒータ４２２とにより第１，第２の櫛状反射スペクトルをそれぞれチューニングすることで粗調、位相調整部４４５に対するマイクロヒータ４２３により共振器長をチューニングすることで微調を行う波長可変動作が実現される。
なお、本実施の形態１では、波長可変動作を実現するために、マイクロヒータによる熱光学効果を利用しているが、波長可変動作を実現するために電流注入によるキャリアプラズマ効果も利用可能にしても構わない。
半導体光増幅器５は、具体的な図示は省略したが、第１の導波路部４３と同様の材料及び構造からなる活性コア層を備える埋め込み導波路構造を有する。但し、回折格子層４３１ｂは設けられていない。この半導体光増幅器５は、空間結合光学系（図示略）により波長可変光源部４に対して光学的に結合している。そして、波長可変光源部４から出力されたレーザ光Ｌ１は、半導体光増幅器５に入力される。また、半導体光増幅器５は、レーザ光Ｌ１を増幅してレーザ光Ｌ２として出力する。なお、半導体光増幅器５は、基部Ｂ１上に、波長可変光源部４とモノリシックに構成されていてもよい。
平面光波回路６は、空間結合光学系（図示略）によりアーム部４４２に光学的に結合している。そして、レーザ光Ｌ１と同様に波長可変光源部４におけるレーザ発振により発生したレーザ光Ｌ３の一部は、アーム部４４２を介して平面光波回路６に入力される。なお、レーザ光Ｌ３は、レーザ光Ｌ１の波長と同一の波長を有する。この平面光波回路６は、光分岐部６１と、光導波路６２と、リング共振器型光フィルタ６３ａを有する光導波路６３と、リング共振器型光フィルタ６４ａを有する光導波路６４とを備える。
光分岐部６１は、入力したレーザ光Ｌ３を３つのレーザ光Ｌ４～Ｌ６に分岐する。
そして、光導波路６２は、レーザ光Ｌ４を光検出部７における後述するＰＤ（Photo Diode）７１に導波する。また、光導波路６３は、レーザ光Ｌ５を光検出部７における後述するＰＤ７２に導波する。さらに、光導波路６４は、レーザ光Ｌ６を光検出部７における後述するＰＤ７３に導波する。
ここで、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａは、入射する光の波長に対して周期的な透過特性をそれぞれ有し、当該透過特性に応じた透過率でレーザ光Ｌ５，Ｌ６をそれぞれ選択的に透過する。そして、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａを透過したレーザ光Ｌ５，Ｌ６は、ＰＤ７２，７３にそれぞれ入力する。すなわち、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａは、本発明に係る光フィルタ（第１，第２の光フィルタ）に相当する。以下では、説明の便宜上、リング共振器型光フィルタ６３ａを第１の光フィルタ６３ａと記載し、リング共振器型光フィルタ６４ａを第２の光フィルタ６４ａと記載する。
そして、光導波路６２は、レーザ光Ｌ４を光検出部７における後述するＰＤ（Photo Diode）７１に導波する。また、光導波路６３は、レーザ光Ｌ５を光検出部７における後述するＰＤ７２に導波する。さらに、光導波路６４は、レーザ光Ｌ６を光検出部７における後述するＰＤ７３に導波する。
ここで、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａは、入射する光の波長に対して周期的な透過特性をそれぞれ有し、当該透過特性に応じた透過率でレーザ光Ｌ５，Ｌ６をそれぞれ選択的に透過する。そして、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａを透過したレーザ光Ｌ５，Ｌ６は、ＰＤ７２，７３にそれぞれ入力する。すなわち、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａは、本発明に係る光フィルタ（第１，第２の光フィルタ）に相当する。以下では、説明の便宜上、リング共振器型光フィルタ６３ａを第１の光フィルタ６３ａと記載し、リング共振器型光フィルタ６４ａを第２の光フィルタ６４ａと記載する。
光検出部７は、ＰＤ７１～７３を備える。
ＰＤ７１は、レーザ光Ｌ４（波長可変光源部４から出力されたレーザ光Ｌ１と同等のレーザ光）を受光し、当該レーザ光Ｌ４の強度に応じた電気信号を制御装置３に出力する。
ＰＤ７２は、本発明に係る受光素子（第１の受光素子）に相当する。このＰＤ７２は、第１の光フィルタ６３ａを透過したレーザ光Ｌ５を受光し、当該レーザ光Ｌ５の強度に応じた電気信号を制御装置３に出力する。
ＰＤ７３は、本発明に係る受光素子（第２の受光素子）に相当する。このＰＤ７３は、第２の光フィルタ６４ａを透過したレーザ光Ｌ６を受光し、当該レーザ光Ｌ６の強度に応じた電気信号を制御装置３に出力する。
そして、ＰＤ７１～７３からそれぞれ出力された電気信号は、制御装置３による波長ロック処理（波長可変光源部４から出力されるレーザ光Ｌ１を目標波長にする処理）に用いられる。
ＰＤ７１は、レーザ光Ｌ４（波長可変光源部４から出力されたレーザ光Ｌ１と同等のレーザ光）を受光し、当該レーザ光Ｌ４の強度に応じた電気信号を制御装置３に出力する。
ＰＤ７２は、本発明に係る受光素子（第１の受光素子）に相当する。このＰＤ７２は、第１の光フィルタ６３ａを透過したレーザ光Ｌ５を受光し、当該レーザ光Ｌ５の強度に応じた電気信号を制御装置３に出力する。
ＰＤ７３は、本発明に係る受光素子（第２の受光素子）に相当する。このＰＤ７３は、第２の光フィルタ６４ａを透過したレーザ光Ｌ６を受光し、当該レーザ光Ｌ６の強度に応じた電気信号を制御装置３に出力する。
そして、ＰＤ７１～７３からそれぞれ出力された電気信号は、制御装置３による波長ロック処理（波長可変光源部４から出力されるレーザ光Ｌ１を目標波長にする処理）に用いられる。
温度センサ８は、例えばサーミスタ等で構成され、平面光波回路６の周囲温度を検出する。
温度調節器９は、例えばペルチェ素子を含むＴＥＣ（Thermo Electric Cooler）等で構成されている。この温度調節器９には、波長可変光源部４、半導体光増幅器５、平面光波回路６、光検出部７、及び温度センサ８が載置される。そして、温度調節器９は、供給された電力に応じて当該各部材４～８の温度を調節する。
なお、温度調節器９において、当該各部材４～８が載置される設置面９１を波長可変光源部４及び半導体光増幅器５が載置される第１の領域Ａｒ１と、平面光波回路６及び光検出部７が載置される第２の領域Ａｒ２との２つの領域に区画した場合には、温度センサ８は、第２の領域Ａｒ２に載置される。すなわち、温度センサ８は、平面光波回路６に近接して配置されている。
温度調節器９は、例えばペルチェ素子を含むＴＥＣ（Thermo Electric Cooler）等で構成されている。この温度調節器９には、波長可変光源部４、半導体光増幅器５、平面光波回路６、光検出部７、及び温度センサ８が載置される。そして、温度調節器９は、供給された電力に応じて当該各部材４～８の温度を調節する。
なお、温度調節器９において、当該各部材４～８が載置される設置面９１を波長可変光源部４及び半導体光増幅器５が載置される第１の領域Ａｒ１と、平面光波回路６及び光検出部７が載置される第２の領域Ａｒ２との２つの領域に区画した場合には、温度センサ８は、第２の領域Ａｒ２に載置される。すなわち、温度センサ８は、平面光波回路６に近接して配置されている。
〔制御装置の構成〕
次に、制御装置３の構成について説明する。
図６は、制御装置３の構成を示すブロック図である。
制御装置３は、例えばユーザインターフェースを備えた上位の制御装置（図示略）と接続されており、当該上位の制御装置を介したユーザからの指示にしたがって、波長可変レーザモジュール２の動作を制御する。
なお、以下では、本発明の要部である制御装置３による波長ロック処理及びマルチモード発振検知処理を主に説明する。また、図６では、説明の便宜上、制御装置３の構成として、波長ロック処理及びマルチモード発振検知処理を実行する構成のみを図示している。
この制御装置３は、制御部３１と、記憶部３２とを備える。
次に、制御装置３の構成について説明する。
図６は、制御装置３の構成を示すブロック図である。
制御装置３は、例えばユーザインターフェースを備えた上位の制御装置（図示略）と接続されており、当該上位の制御装置を介したユーザからの指示にしたがって、波長可変レーザモジュール２の動作を制御する。
なお、以下では、本発明の要部である制御装置３による波長ロック処理及びマルチモード発振検知処理を主に説明する。また、図６では、説明の便宜上、制御装置３の構成として、波長ロック処理及びマルチモード発振検知処理を実行する構成のみを図示している。
この制御装置３は、制御部３１と、記憶部３２とを備える。
制御部３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成されている。この制御部３１は、モニタ値算出部３１１と、目標値算出部３１２と、波長制御部３１３と、マルチモード発振検知部３１４とを備える。
モニタ値算出部３１１は、ＰＤ７１～７３からそれぞれ出力された電気信号の出力値に基づいて、レーザ光Ｌ１の波長に対応したモニタ値（第１，第２のモニタ値）を算出する。具体的に、モニタ値算出部３１１は、ＰＤ７１から出力された電気信号の出力値に対するＰＤ７２から出力された電気信号の出力値の比率を第１のモニタ値（以下、第１のＰＤ比と記載）として算出する。また、モニタ値算出部３１１は、ＰＤ７１から出力された電気信号の出力値に対するＰＤ７３から出力された電気信号の出力値の比率を第２のモニタ値（以下、第２のＰＤ比と記載）として算出する。
モニタ値算出部３１１は、ＰＤ７１～７３からそれぞれ出力された電気信号の出力値に基づいて、レーザ光Ｌ１の波長に対応したモニタ値（第１，第２のモニタ値）を算出する。具体的に、モニタ値算出部３１１は、ＰＤ７１から出力された電気信号の出力値に対するＰＤ７２から出力された電気信号の出力値の比率を第１のモニタ値（以下、第１のＰＤ比と記載）として算出する。また、モニタ値算出部３１１は、ＰＤ７１から出力された電気信号の出力値に対するＰＤ７３から出力された電気信号の出力値の比率を第２のモニタ値（以下、第２のＰＤ比と記載）として算出する。
目標値算出部３１２は、上位の制御装置（図示略）から取得した目標波長と、記憶部３２に記憶された透過特性情報とに基づいて、第１のＰＤ比の目標値となる第１の制御目標値と、第２のＰＤ比の目標値となる第２の制御目標値とを算出する。
図７及び図８は、記憶部３２に記憶された第１，第２の透過特性情報を示す図である。なお、図８において、横軸は波長を示し、縦軸はＰＤ比を示している。
第１の透過特性情報は、基準温度（例えば３５℃）での第１の光フィルタ６３ａの透過特性（以下、第１の透過特性と記載）を示す情報である。また、第２の透過特性情報は、基準温度（例えば３５℃）での第２の光フィルタ６４ａの透過特性（以下、第２の透過特性と記載）を示す情報である。
図７及び図８は、記憶部３２に記憶された第１，第２の透過特性情報を示す図である。なお、図８において、横軸は波長を示し、縦軸はＰＤ比を示している。
第１の透過特性情報は、基準温度（例えば３５℃）での第１の光フィルタ６３ａの透過特性（以下、第１の透過特性と記載）を示す情報である。また、第２の透過特性情報は、基準温度（例えば３５℃）での第２の光フィルタ６４ａの透過特性（以下、第２の透過特性と記載）を示す情報である。
より具体的に、第１の透過特性情報は、複数の波長λ１～λｎ[ｎｍ]と、基準温度（例えば３５℃）において、レーザ光Ｌ１の波長を当該波長λ１～λｎ[ｎｍ]にそれぞれ設定した場合でのＰＤ７１から出力された電気信号の出力値に対するＰＤ７２から出力された電気信号の出力値の比率である各第１のＰＤ比の参照値となる複数の制御参照値Ｐｄ１１～Ｐｄ１ｎとがそれぞれ関連付けられた情報である。なお、第１のＰＤ比は、第１の光フィルタ６３ａの透過率に略比例する。このため、第１の透過特性情報は、第１の光フィルタ６３ａにおける基準温度（例えば３５℃）での第１の透過特性（図８の曲線ＣＬ１）を示している。
一方、第２の透過特性情報は、複数の波長λ１～λｎ[ｎｍ]と、基準温度（例えば３５℃）において、レーザ光Ｌ１の波長を当該波長λ１～λｎ[ｎｍ]に設定した場合でのＰＤ７１から出力された電気信号の出力値に対するＰＤ７３から出力された電気信号の出力値の比率である各第２のＰＤ比の参照値となる複数の制御参照値Ｐｄ２１～Ｐｄ２ｎとがそれぞれ関連付けられた情報である。なお、第２のＰＤ比は、第２の光フィルタ６４ａの透過率に略比例する。このため、第２の透過特性情報は、第２の光フィルタ６４ａにおける基準温度（例えば３５℃）での第２の透過特性（図８の曲線ＣＬ２）を示している。
本実施の形態１では、第１の透過特性情報（曲線ＣＬ１）と第２の透過特性情報（曲線ＣＬ２）とは、図８に示すように、波長軸上において、第１の透過特性情報の複数の制御参照値Ｐｄ１１～Ｐｄ１ｎのうち波長の変化に対して隣接する制御参照値間の変化量が相対的に小さくなる第１の不感帯Ｚ１（曲線ＣＬ１の山または谷に相当する部分）と第２の透過特性情報の複数の制御参照値Ｐｄ２１～Ｐｄ２ｎのうち波長の変化に対して隣接する制御参照値間の変化量が相対的に小さくなる第２の不感帯Ｚ２（曲線ＣＬ２の山または谷に相当する部分）とが互いに重なり合わないように設定されている。図８の例では、第１，第２の透過特性情報は、位相が略９０°ずれている状態を示している。なお、不感帯とは、例えば、波長の変化に対する制御参照値の変化の絶対値が所定の値（例えば、０．０１[ｎｍ－１]より小さくなる領域を意味する。このような領域には、波長安定化のためのフィードバックを行うための目標値となる制御目標値を設定しないようにしてもよい。
波長制御部３１３は、上位の制御装置（図示略）から取得した目標波長と、記憶部３２に記憶された波長電力情報と、第１の制御目標値（第１の透過特性情報）及び第２の制御目標値（第２の透過特性情報）のいずれか一方と、第１，第２のＰＤ比のいずれか一方とに基づいて、マイクロヒータ４２１～４２３にそれぞれ供給する複数の電力を変化させ、レーザ光Ｌ１の波長を目標波長に制御する。
図９は、記憶部３２に記憶された波長電力情報を示す図である。
波長電力情報は、複数の波長λ１～λｎ[ｎｍ]と、レーザ光Ｌ１の波長を当該波長λ１～λｎ[ｎｍ]に制御するためにマイクロヒータ４２１～４２３にそれぞれ供給する複数の電力（初期電力）とがそれぞれ関連付けられた情報である。なお、図９では、説明の便宜上、マイクロヒータ４２１～４２３にそれぞれ供給する総電力を各電力Ｐ１～Ｐｎ[Ｗ]として記載している。
図９は、記憶部３２に記憶された波長電力情報を示す図である。
波長電力情報は、複数の波長λ１～λｎ[ｎｍ]と、レーザ光Ｌ１の波長を当該波長λ１～λｎ[ｎｍ]に制御するためにマイクロヒータ４２１～４２３にそれぞれ供給する複数の電力（初期電力）とがそれぞれ関連付けられた情報である。なお、図９では、説明の便宜上、マイクロヒータ４２１～４２３にそれぞれ供給する総電力を各電力Ｐ１～Ｐｎ[Ｗ]として記載している。
マルチモード発振検知部３１４は、第１の制御目標値（第１の透過特性情報）及び第２の制御目標値（第２の透過特性情報）のいずれか他方と、第１，第２のＰＤ比のいずれか他方とに基づいて、マルチモード発振が発生しているか否かを検知する。
記憶部３２は、制御部３１にて実行されるプログラムや、制御部３１の処理に必要な情報（例えば、第１，第２の透過特性情報及び波長電力情報等）等を記憶する。
記憶部３２は、制御部３１にて実行されるプログラムや、制御部３１の処理に必要な情報（例えば、第１，第２の透過特性情報及び波長電力情報等）等を記憶する。
〔マルチモード発振検知方法〕
次に、上述した制御装置３が実行するマルチモード発振検知方法（波長ロック処理及びマルチモード発振検知処理）について説明する。
図１０は、マルチモード発振検知方法を示すフローチャートである。
なお、図１０の制御フローには図示を省略したが、制御装置３は、温度調節器９の動作を制御し、温度センサ８にて検出された温度を監視することによって、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａを常時、基準温度（例えば３５℃）に設定している。
次に、上述した制御装置３が実行するマルチモード発振検知方法（波長ロック処理及びマルチモード発振検知処理）について説明する。
図１０は、マルチモード発振検知方法を示すフローチャートである。
なお、図１０の制御フローには図示を省略したが、制御装置３は、温度調節器９の動作を制御し、温度センサ８にて検出された温度を監視することによって、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａを常時、基準温度（例えば３５℃）に設定している。
先ず、制御装置３は、ユーザインターフェースを介して上位の制御装置（図示略）に入力された目標波長を当該上位の制御装置から取得する（ステップＳ１）。
ステップＳ１の後、目標値算出部３１２は、記憶部３２に記憶された第１，第２の透過特性情報を参照し、第１，第２の制御目標値を算出する（ステップＳ２）。具体的に、目標値算出部３１２は、記憶部３２に記憶された第１の透過特性情報における複数の制御参照値Ｐｄ１１～Ｐｄ１ｎのうち、ステップＳ１にて取得された目標波長（例えば波長λ１）に関連付けられた制御参照値（例えば制御参照値Ｐｄ１１）を第１の制御目標値として算出する。同様に、目標値算出部３１２は、記憶部３２に記憶された第２の透過特性情報における複数の制御参照値Ｐｄ２１～Ｐｄ２ｎのうち、ステップＳ１にて取得された目標波長（例えば波長λ１）に関連付けられた制御参照値（例えば制御参照値Ｐｄ２１）を第２の制御目標値として算出する。
ステップＳ１の後、目標値算出部３１２は、記憶部３２に記憶された第１，第２の透過特性情報を参照し、第１，第２の制御目標値を算出する（ステップＳ２）。具体的に、目標値算出部３１２は、記憶部３２に記憶された第１の透過特性情報における複数の制御参照値Ｐｄ１１～Ｐｄ１ｎのうち、ステップＳ１にて取得された目標波長（例えば波長λ１）に関連付けられた制御参照値（例えば制御参照値Ｐｄ１１）を第１の制御目標値として算出する。同様に、目標値算出部３１２は、記憶部３２に記憶された第２の透過特性情報における複数の制御参照値Ｐｄ２１～Ｐｄ２ｎのうち、ステップＳ１にて取得された目標波長（例えば波長λ１）に関連付けられた制御参照値（例えば制御参照値Ｐｄ２１）を第２の制御目標値として算出する。
ステップＳ２の後、波長制御部３１３は、記憶部３２に記憶された波長電力情報における複数の電力Ｐ１～Ｐｎ[Ｗ]のうち、ステップＳ１にて取得された目標波長（例えば波長λ１）に関連付けられた電力（例えば電力Ｐ１）をマイクロヒータ４２１～４２３にそれぞれ供給する（ステップＳ３）。
ステップＳ３の後、モニタ値算出部３１１は、第１，第２のＰＤ比の算出を開始する（ステップＳ４：モニタ値算出ステップ）。
ステップＳ４の後、波長制御部３１３は、第１，第２の制御目標値のいずれか一方を選択し、波長ロック処理を実行する（ステップＳ５：波長制御ステップ）。具体的には、例えば、波長制御部３１３は、ステップＳ２にて算出された第１の制御目標値に対してステップＳ４以降に算出された最新の第１のＰＤ比が合致するように、マイクロヒータ４２１～４２３にそれぞれ供給する電力を変化させる波長ロック処理を実行する。なお、第１，第２の制御目標値のいずれかの値を用いるかを予め設定しておいてもよいし、ステップＳ１で取得する目標波長に紐付けて第１，第２の制御目標値のいずれかを用いるかを設定するようにしてもよい。
ステップＳ４の後、波長制御部３１３は、第１，第２の制御目標値のいずれか一方を選択し、波長ロック処理を実行する（ステップＳ５：波長制御ステップ）。具体的には、例えば、波長制御部３１３は、ステップＳ２にて算出された第１の制御目標値に対してステップＳ４以降に算出された最新の第１のＰＤ比が合致するように、マイクロヒータ４２１～４２３にそれぞれ供給する電力を変化させる波長ロック処理を実行する。なお、第１，第２の制御目標値のいずれかの値を用いるかを予め設定しておいてもよいし、ステップＳ１で取得する目標波長に紐付けて第１，第２の制御目標値のいずれかを用いるかを設定するようにしてもよい。
ステップＳ５の後、波長制御部３１３は、ステップＳ５を実行することでステップＳ２にて算出された第１の制御目標値に対してステップＳ４以降に算出された最新の第１のＰＤ比が合致したか否かを監視する（ステップＳ６）。
第１の制御目標値に対して第１のＰＤ比が合致していないと判断した場合（ステップＳ６：Ｎｏ）には、波長制御部３１３は、ステップＳ５に戻る。なお、第１の制御目標値に対して第１のＰＤ比が合致したか否かを監視する際には、第１のＰＤ比と第１の制御目標値との差異が所定の範囲内であるか否かに基づいて判断するようにしてもよい。また、差異を算出する際には、第１のＰＤ比と第１の制御目標値との差、または商を算出するようにしてもよい。
第１の制御目標値に対して第１のＰＤ比が合致していないと判断した場合（ステップＳ６：Ｎｏ）には、波長制御部３１３は、ステップＳ５に戻る。なお、第１の制御目標値に対して第１のＰＤ比が合致したか否かを監視する際には、第１のＰＤ比と第１の制御目標値との差異が所定の範囲内であるか否かに基づいて判断するようにしてもよい。また、差異を算出する際には、第１のＰＤ比と第１の制御目標値との差、または商を算出するようにしてもよい。
一方、第１の制御目標値に対して第１のＰＤ比が合致したと判断された場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）には、マルチモード発振検知部３１４は、第１，第２の制御目標値のいずれか他方を選択し、マルチモード発振検知処理を実行する（ステップＳ７：検知ステップ）。具体的には、例えば、マルチモード発振検知部３１４は、ステップＳ２にて算出された第２の制御目標値に対してステップＳ４以降に算出された最新の第２のＰＤ比が合致しているか否かを判断するマルチモード発振検知処理を実行する。
第２の制御目標値に対して第２のＰＤ比が合致していると判断した場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）には、マルチモード発振検知部３１４は、目標波長でシングルモード発振が発生していると判断する。そして、制御装置３は、本制御フローを終了する。なお、第２の制御目標値に対して第２のＰＤ比が合致したか否かを監視する際には、第２のＰＤ比と第２の制御目標値との差異が所定の範囲内であるか否かに基づいて判断するようにしてもよい。また、差異を算出する際には、第２のＰＤ比と第２の制御目標値との差、または商を算出するようにしてもよい。
第２の制御目標値に対して第２のＰＤ比が合致していると判断した場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）には、マルチモード発振検知部３１４は、目標波長でシングルモード発振が発生していると判断する。そして、制御装置３は、本制御フローを終了する。なお、第２の制御目標値に対して第２のＰＤ比が合致したか否かを監視する際には、第２のＰＤ比と第２の制御目標値との差異が所定の範囲内であるか否かに基づいて判断するようにしてもよい。また、差異を算出する際には、第２のＰＤ比と第２の制御目標値との差、または商を算出するようにしてもよい。
一方、第２の制御目標値に対して第２のＰＤ比が合致していないと判断した場合（ステップＳ７：Ｎｏ）には、マルチモード発振検知部３１４は、マルチモード発振が発生していると判断する。そして、制御装置３は、特定処理（ステップＳ８）を実行した後、本制御フローを終了する。
なお、特定処理（ステップＳ８）としては、マルチモード発振が発生している旨を示す情報を報知するアラーム処理や、レーザ光Ｌ１の出力を停止する処理等を例示することができる。
なお、特定処理（ステップＳ８）としては、マルチモード発振が発生している旨を示す情報を報知するアラーム処理や、レーザ光Ｌ１の出力を停止する処理等を例示することができる。
〔検知ステップ（ステップＳ７）の具体的な説明〕
次に、検知ステップ（ステップＳ７）について、具体例を示しつつ説明する。
なお、以下では説明の便宜上、検知ステップ（ステップＳ７）の具体的な説明として、第１のマルチモード発振が発生している場合と、第２のマルチモード発振が発生している場合とを順に説明する。
次に、検知ステップ（ステップＳ７）について、具体例を示しつつ説明する。
なお、以下では説明の便宜上、検知ステップ（ステップＳ７）の具体的な説明として、第１のマルチモード発振が発生している場合と、第２のマルチモード発振が発生している場合とを順に説明する。
〔第１のマルチモード発振が発生している場合について〕
図１１ないし図１５は、第１のマルチモード発振が発生しているか否かを検知する検知ステップ（ステップＳ７）を説明する図である。具体的に、図１１（ａ）は、目標波長λＸでシングルモード発振が発生している場合での第１の櫛状反射スペクトルＳＧ、第２の櫛状反射スペクトルＲｉｎｇ、及びキャビティモードＭｏｄｅを示す図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示したシングルモード発振時でのレーザ光Ｌ１の光出力波形を示す図である。図１２は、図８に示した第１の透過特性（曲線ＣＬ１）を示す図であって、図１１に示したシングルモード発振時でモニタ値算出部３１１にて算出される第１のＰＤ比を示す図である。図１３（ａ）は、第１のマルチモード発振が発生している場合での第１の櫛状反射スペクトルＳＧ、第２の櫛状反射スペクトルＲｉｎｇ、及びキャビティモードＭｏｄｅを示す図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示した第１のマルチモード発振時でのレーザ光Ｌ１の光出力波形を示す図である。図１４は、図８に示した第１の透過特性（曲線ＣＬ１）を示す図であって、図１３に示した第１のマルチモード発振時でモニタ値算出部３１１にて算出される第１のＰＤ比を示す図である。図１５は、図８に示した第２の透過特性（曲線ＣＬ２）を示す図であって、図１３に示した第１のマルチモード発振時でモニタ値算出部３１１にて算出される第２のＰＤ比を示す図である。
図１１ないし図１５は、第１のマルチモード発振が発生しているか否かを検知する検知ステップ（ステップＳ７）を説明する図である。具体的に、図１１（ａ）は、目標波長λＸでシングルモード発振が発生している場合での第１の櫛状反射スペクトルＳＧ、第２の櫛状反射スペクトルＲｉｎｇ、及びキャビティモードＭｏｄｅを示す図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示したシングルモード発振時でのレーザ光Ｌ１の光出力波形を示す図である。図１２は、図８に示した第１の透過特性（曲線ＣＬ１）を示す図であって、図１１に示したシングルモード発振時でモニタ値算出部３１１にて算出される第１のＰＤ比を示す図である。図１３（ａ）は、第１のマルチモード発振が発生している場合での第１の櫛状反射スペクトルＳＧ、第２の櫛状反射スペクトルＲｉｎｇ、及びキャビティモードＭｏｄｅを示す図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示した第１のマルチモード発振時でのレーザ光Ｌ１の光出力波形を示す図である。図１４は、図８に示した第１の透過特性（曲線ＣＬ１）を示す図であって、図１３に示した第１のマルチモード発振時でモニタ値算出部３１１にて算出される第１のＰＤ比を示す図である。図１５は、図８に示した第２の透過特性（曲線ＣＬ２）を示す図であって、図１３に示した第１のマルチモード発振時でモニタ値算出部３１１にて算出される第２のＰＤ比を示す図である。
波長制御ステップ（ステップＳ５）を実行することによって、第１の櫛状反射スペクトルＳＧ、第２の櫛状反射スペクトルＲｉｎｇ、及びキャビティモードＭｏｄｅの各ピークが全て目標波長λＸで一致した理想的な場合（図１１（ａ））には、当該目標波長λＸでシングルモード発振が発生する（図１１（ｂ））。
そして、当該シングルモード発振が発生している場合には、モニタ値算出部３１１にて算出される第１のＰＤ比ＰＤ１は、第１の透過特性（曲線ＣＬ１）から「Ｐ１λＸ」となる（図１２）。また、当該シングルモード発振が発生している場合には、モニタ値算出部３１１にて算出される第２のＰＤ比ＰＤ２は、第２の透過特性（曲線ＣＬ２）から「Ｐ２λＸ」となる（図１５）。そして、マルチモード発振検知部３１４は、検知ステップ（ステップＳ７）において、第２の制御目標値（Ｐ２λＸ）に対して第２のＰＤ比ＰＤ２が合致している場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）には、目標波長λＸでシングルモード発振が発生していると判断する。
そして、当該シングルモード発振が発生している場合には、モニタ値算出部３１１にて算出される第１のＰＤ比ＰＤ１は、第１の透過特性（曲線ＣＬ１）から「Ｐ１λＸ」となる（図１２）。また、当該シングルモード発振が発生している場合には、モニタ値算出部３１１にて算出される第２のＰＤ比ＰＤ２は、第２の透過特性（曲線ＣＬ２）から「Ｐ２λＸ」となる（図１５）。そして、マルチモード発振検知部３１４は、検知ステップ（ステップＳ７）において、第２の制御目標値（Ｐ２λＸ）に対して第２のＰＤ比ＰＤ２が合致している場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）には、目標波長λＸでシングルモード発振が発生していると判断する。
一方、波長制御ステップ（ステップＳ５）を実行した場合でも、僅かな制御ずれによって、第１の櫛状反射スペクトルＳＧ、第２の櫛状反射スペクトルＲｉｎｇ、及びキャビティモードＭｏｄｅの各ピークが僅かにずれた場合（図１３（ａ））には、第１のマルチモード発振が発生する（図１３（ｂ））。なお、図１３（ａ）は、図１１（ａ）に示した状態からキャビティモードＭｏｄｅが波長軸上で僅かにずれた場合を例示している。より具体的に、図１３（ａ）では、第１の櫛状反射スペクトルＳＧ及び第２の櫛状反射スペクトルＲｉｎｇの各ピークが目標波長λＸで一致しているとともに、当該目標波長λＸを挟むようにキャビティモードＭｏｄｅにおける隣り合う２つのピークが波長λＸ－１と波長λＸ＋１とにそれぞれ位置した場合を示している。当該場合には、目標波長λＸ以外の波長λＸ－１と波長λＸ＋１とでレーザ発振（第１のマルチモード発振）が発生する（図１３（ｂ））。
そして、当該第１のマルチモード発振が発生している場合には、モニタ値算出部３１１にて算出される第１のＰＤ比ＰＤ１´は、第１の透過特性（曲線ＣＬ１）から「（Ｐ１λＸ－１＋Ｐ１λＸ＋１）／２」となる。一般に、波長λＸ－１及び波長λＸ＋１での発振強度の互いの比率がａ：（１－ａ）となっている場合（０＜ａ＜１）は、第１のＰＤ比ＰＤ１´は、「ａ×Ｐ１λＸ－１＋（１－ａ）Ｐ１λＸ＋１」となる。しかしながら、波長制御ステップ（ステップＳ５）によって目標波長λＸに対応した第１の制御目標値（Ｐ１λＸ）に対して当該第１のＰＤ比ＰＤ１´を合致させているため、当該第１のＰＤ比ＰＤ１´は、第１のＰＤ比ＰＤ１と同一の値（Ｐ１λＸ）となる（図１４）。
一方、当該第１のマルチモード発振が発生している場合には、モニタ値算出部３１１にて算出される第２のＰＤ比ＰＤ２´は、第２の透過特性（曲線ＣＬ２）から「（Ｐ２λＸ－１＋Ｐ２λＸ＋１）／２」となり（図１５）、目標波長λＸに対応した第２の制御目標値（Ｐ２λＸ）とは異なる値となる。そして、マルチモード発振検知部３１４は、検知ステップ（ステップＳ７）において、第２の制御目標値（Ｐ２λＸ）に対して第２のＰＤ比ＰＤ２´が合致していない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）には、第１のマルチモード発振が発生していると判断する。
一方、当該第１のマルチモード発振が発生している場合には、モニタ値算出部３１１にて算出される第２のＰＤ比ＰＤ２´は、第２の透過特性（曲線ＣＬ２）から「（Ｐ２λＸ－１＋Ｐ２λＸ＋１）／２」となり（図１５）、目標波長λＸに対応した第２の制御目標値（Ｐ２λＸ）とは異なる値となる。そして、マルチモード発振検知部３１４は、検知ステップ（ステップＳ７）において、第２の制御目標値（Ｐ２λＸ）に対して第２のＰＤ比ＰＤ２´が合致していない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）には、第１のマルチモード発振が発生していると判断する。
〔第２のマルチモード発振が発生している場合について〕
図１６ないし図２０は、第２のマルチモード発振が発生しているか否かを検知する検知ステップ（ステップＳ７）を説明する図である。具体的に、図１６（ａ）は、目標波長λＹでシングルモード発振が発生している場合での第１の櫛状反射スペクトルＳＧ、第２の櫛状反射スペクトルＲｉｎｇ、及びキャビティモードＭｏｄｅを示す図である。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示したシングルモード発振時でのレーザ光Ｌ１の光出力波形を示す図である。図１７は、図８に示した第１の透過特性（曲線ＣＬ１）を示す図であって、図１６に示したシングルモード発振時でモニタ値算出部３１１にて算出される第１のＰＤ比を示す図である。図１８（ａ）は、第２のマルチモード発振が発生している場合での第１の櫛状反射スペクトルＳＧ、第２の櫛状反射スペクトルＲｉｎｇ、及びキャビティモードＭｏｄｅを示す図である。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）に示した第２のマルチモード発振時でのレーザ光Ｌ１の光出力波形を示す図である。図１９は、図８に示した第１の透過特性（曲線ＣＬ１）を示す図であって、図１８に示した第２のマルチモード発振時でモニタ値算出部３１１にて算出される第１のＰＤ比を示す図である。図２０は、図８に示した第２の透過特性（曲線ＣＬ２）を示す図であって、図１８に示した第２のマルチモード発振時でモニタ値算出部３１１にて算出される第２のＰＤ比を示す図である。
図１６ないし図２０は、第２のマルチモード発振が発生しているか否かを検知する検知ステップ（ステップＳ７）を説明する図である。具体的に、図１６（ａ）は、目標波長λＹでシングルモード発振が発生している場合での第１の櫛状反射スペクトルＳＧ、第２の櫛状反射スペクトルＲｉｎｇ、及びキャビティモードＭｏｄｅを示す図である。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示したシングルモード発振時でのレーザ光Ｌ１の光出力波形を示す図である。図１７は、図８に示した第１の透過特性（曲線ＣＬ１）を示す図であって、図１６に示したシングルモード発振時でモニタ値算出部３１１にて算出される第１のＰＤ比を示す図である。図１８（ａ）は、第２のマルチモード発振が発生している場合での第１の櫛状反射スペクトルＳＧ、第２の櫛状反射スペクトルＲｉｎｇ、及びキャビティモードＭｏｄｅを示す図である。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）に示した第２のマルチモード発振時でのレーザ光Ｌ１の光出力波形を示す図である。図１９は、図８に示した第１の透過特性（曲線ＣＬ１）を示す図であって、図１８に示した第２のマルチモード発振時でモニタ値算出部３１１にて算出される第１のＰＤ比を示す図である。図２０は、図８に示した第２の透過特性（曲線ＣＬ２）を示す図であって、図１８に示した第２のマルチモード発振時でモニタ値算出部３１１にて算出される第２のＰＤ比を示す図である。
波長制御ステップ（ステップＳ５）を実行することによって、第１の櫛状反射スペクトルＳＧ、第２の櫛状反射スペクトルＲｉｎｇ、及びキャビティモードＭｏｄｅの各ピークが全て目標波長λＹで一致した理想的な場合（図１６（ａ））には、当該目標波長λＹでシングルモード発振が発生する（図１６（ｂ））。なお、目標波長λＹとは異なる波長λＹ＋１では、第１の櫛状反射スペクトルＳＧ、第２の櫛状反射スペクトルＲｉｎｇ、及びキャビティモードＭｏｄｅの全てのピークがずれている（図１６（ａ））。また、当該波長λＹ＋１におけるレーザ光Ｌ１の光出力は、略０である（図１６（ｂ））。
そして、当該シングルモード発振が発生している場合には、モニタ値算出部３１１にて算出される第１のＰＤ比ＰＤ１は、第１の透過特性（曲線ＣＬ１）から「Ｐ１λＹ」となる（図１７）。また、当該シングルモード発振が発生している場合には、モニタ値算出部３１１にて算出される第２のＰＤ比ＰＤ２は、第２の透過特性（曲線ＣＬ２）から「Ｐ２λＹ」となる（図２０）。そして、マルチモード発振検知部３１４は、検知ステップ（ステップＳ７）において、第２の制御目標値（Ｐ２λＹ）に対して第２のＰＤ比ＰＤ２が合致している場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）には、目標波長λＹでシングルモード発振が発生していると判断する。
そして、当該シングルモード発振が発生している場合には、モニタ値算出部３１１にて算出される第１のＰＤ比ＰＤ１は、第１の透過特性（曲線ＣＬ１）から「Ｐ１λＹ」となる（図１７）。また、当該シングルモード発振が発生している場合には、モニタ値算出部３１１にて算出される第２のＰＤ比ＰＤ２は、第２の透過特性（曲線ＣＬ２）から「Ｐ２λＹ」となる（図２０）。そして、マルチモード発振検知部３１４は、検知ステップ（ステップＳ７）において、第２の制御目標値（Ｐ２λＹ）に対して第２のＰＤ比ＰＤ２が合致している場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）には、目標波長λＹでシングルモード発振が発生していると判断する。
一方、波長制御ステップ（ステップＳ５）を実行した場合でも、僅かな制御ずれによって、第１の櫛状反射スペクトルＳＧ、第２の櫛状反射スペクトルＲｉｎｇ、及びキャビティモードＭｏｄｅの各ピークが僅かにずれた場合（図１８（ａ））には、第２のマルチモード発振が発生する（図１８（ｂ））。なお、図１８（ａ）は、図１６（ａ）に示した状態から第１の櫛状反射スペクトルＳＧが波長軸上で長波側に僅かにずれ、第２の櫛状反射スペクトルＲｉｎｇが波長軸上で短波側に僅かにずれた場合を例示している。より具体的に、図１８（ａ）では、第１の櫛状反射スペクトルＳＧ、第２の櫛状反射スペクトルＲｉｎｇ、及びキャビティモードＭｏｄｅの各ピークが目標波長λＹとは異なる波長λＹ´と当該目標波長λＹ及びλＹ´とは異なる他の波長λＹ＋１´とにおいてそれぞれのピーク近傍が重なる場合を示している。当該場合には、波長λＹ´と波長λＹ＋１´とでレーザ発振（第２のマルチモード発振）が発生する（図１８（ｂ））。
そして、当該第２のマルチモード発振が発生している場合には、モニタ値算出部３１１にて算出される第１のＰＤ比ＰＤ１´は、第１の透過特性（曲線ＣＬ１）から「（Ｐ１λＹ´＋Ｐ１λＹ＋１´）／２」となる。一般に、波長λＹ´及び波長λＹ＋１´での発振強度の互いの比率がａ：（１－ａ）となっている場合（０＜ａ＜１）は、第１のＰＤ比ＰＤ１´は、「ａ×Ｐ１λＹ´＋（１－ａ）Ｐ１λＹ＋１´」となる。しかしながら、波長制御ステップ（ステップＳ５）によって目標波長λＹに対応した第１の制御目標値（Ｐ１λＹ）に対して当該第１のＰＤ比ＰＤ１´を合致させているため、当該第１のＰＤ比ＰＤ１´は、第１のＰＤ比ＰＤ１と同一の値（Ｐ１λＹ）となる（図１９）。
一方、当該第２のマルチモード発振が発生している場合には、モニタ値算出部３１１にて算出される第２のＰＤ比ＰＤ２´は、第２の透過特性（曲線ＣＬ２）から「（Ｐ２λＹ´＋Ｐ２λＹ＋１´）／２」となり（図２０）、目標波長λＹに対応した第２の制御目標値（Ｐ２λＹ）とは異なる値となる。そして、マルチモード発振検知部３１４は、検知ステップ（ステップＳ７）において、第２の制御目標値（Ｐ２λＹ）に対して第２のＰＤ比ＰＤ２´が合致していない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）には、第２のマルチモード発振が発生していると判断する。
一方、当該第２のマルチモード発振が発生している場合には、モニタ値算出部３１１にて算出される第２のＰＤ比ＰＤ２´は、第２の透過特性（曲線ＣＬ２）から「（Ｐ２λＹ´＋Ｐ２λＹ＋１´）／２」となり（図２０）、目標波長λＹに対応した第２の制御目標値（Ｐ２λＹ）とは異なる値となる。そして、マルチモード発振検知部３１４は、検知ステップ（ステップＳ７）において、第２の制御目標値（Ｐ２λＹ）に対して第２のＰＤ比ＰＤ２´が合致していない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）には、第２のマルチモード発振が発生していると判断する。
以上説明した実施の形態１によれば、以下の効果を奏する。
第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａを基準温度に設定した状態で、第１の透過特性（第１の透過特性情報）を利用して第１の制御目標値と第１のＰＤ比とが合致した状態（ステップＳ６：Ｙｅｓ）になると、マルチモード発振が発生している場合には、第２の透過特性（第２の透過特性情報）に基づく第２の制御目標値と第２のＰＤ比とに差が生じる。
本実施の形態１では、上述した点に着目し、マルチモード発振が発生しているか否かを検知する。このため、マルチモード発振が発生しているか否かを精度良く検知することができ、マルチモード発振が発生している場合に適切な処理（特定処理（ステップＳ８））を実行することができる。
第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａを基準温度に設定した状態で、第１の透過特性（第１の透過特性情報）を利用して第１の制御目標値と第１のＰＤ比とが合致した状態（ステップＳ６：Ｙｅｓ）になると、マルチモード発振が発生している場合には、第２の透過特性（第２の透過特性情報）に基づく第２の制御目標値と第２のＰＤ比とに差が生じる。
本実施の形態１では、上述した点に着目し、マルチモード発振が発生しているか否かを検知する。このため、マルチモード発振が発生しているか否かを精度良く検知することができ、マルチモード発振が発生している場合に適切な処理（特定処理（ステップＳ８））を実行することができる。
また、第１，第２の透過特性は、波長軸上において、不感帯Ｚ１，Ｚ２同士が互いに重なり合わないように設定されている。図８を用いて説明すると、例えば、第１の透過特性において第１の不感帯Ｚ１内に含まれる透過特性のピークをとる波長は、第２の透過特性においては第２の不感帯Ｚ２の領域に含まれず、第２の透過特性が描く曲線ＣＬ２のスロープ部分（第２の不感帯Ｚ２ではない部分）となるように構成されている。このように、波長制御の際に用いる第１の制御目標値がスロープ部分となるように設定すると、波長変化に対してＰＤ比の変化が大きくなるスロープ部分を用いて波長制御を実行することができる。すなわち、第１の制御目標値がこのようなスロープ部分となるように、目標波長に応じて第１，第２の透過特性のうち当該目標波長がスロープ部分となる透過特性を選択すれば、より精度の良い波長制御が可能となる。そして、このように第１，第２の透過特性を設定した場合には、第１，第２の不感帯Ｚ１，Ｚ２同士が互いに重なり合うように設定された場合と比較して、マルチモード発振が発生している場合での第２の制御目標値と第２のＰＤ比との差がより大きくなる。第１，第２の透過特性のピーク（不感帯）を与える波長は、マルチモード発振の検出に用いる場合には制御目標値とＰＤ比との差が大きくなり、特に、当該差は、第１，第２の透過特性の位相が９０°ずれている場合に最も大きくなる。したがって、上述したように、一方の透過特性が不感帯となる波長において、他方の透過特性のスロープ部分が配されるように設定するとともに、当該波長において不感帯となる透過特性（上記の例では第２の透過特性）に基づく制御参照値（上記の例では第２の制御目標値）と、当該透過特性に対応するＰＤ比（上記の例では第２のＰＤ比）との差異に基づいてマルチモード発振が発生しているか否かを検知することにより、波長制御を精度良く行うことができるとともに、マルチモード発振が発生しているか否かをより精度良く検知することができる。
（実施の形態２）
次に、本実施の形態２について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図２１は、本実施の形態２に係る波長可変レーザ装置１Ａの構成を示す図である。
本実施の形態２に係る波長可変レーザ装置１Ａでは、図２１に示すように、上述した実施の形態１で説明した波長可変レーザ装置１に対して、第２の光フィルタ６４ａを含む光導波路６４とＰＤ７３とが省略されている。
ここで、本実施の形態２に係る第１の光フィルタ６３ａは、第１の温度（例えば上述した実施の形態１で説明した基準温度）に設定された場合に第１の透過特性（図８に示した曲線ＣＬ１）を有し、第１の温度とは異なる第２の温度に設定された場合に第２の透過特性（図８に示した曲線ＣＬ２）を有する光フィルタである。
そして、本実施の形態２では、第２の光フィルタ６４ａを含む光導波路６４とＰＤ７３とを省略したことに伴い、制御装置３が実行するマルチモード発振検知方法が上述した実施の形態１で説明したマルチモード発振検知方法とは異なる。
次に、本実施の形態２について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図２１は、本実施の形態２に係る波長可変レーザ装置１Ａの構成を示す図である。
本実施の形態２に係る波長可変レーザ装置１Ａでは、図２１に示すように、上述した実施の形態１で説明した波長可変レーザ装置１に対して、第２の光フィルタ６４ａを含む光導波路６４とＰＤ７３とが省略されている。
ここで、本実施の形態２に係る第１の光フィルタ６３ａは、第１の温度（例えば上述した実施の形態１で説明した基準温度）に設定された場合に第１の透過特性（図８に示した曲線ＣＬ１）を有し、第１の温度とは異なる第２の温度に設定された場合に第２の透過特性（図８に示した曲線ＣＬ２）を有する光フィルタである。
そして、本実施の形態２では、第２の光フィルタ６４ａを含む光導波路６４とＰＤ７３とを省略したことに伴い、制御装置３が実行するマルチモード発振検知方法が上述した実施の形態１で説明したマルチモード発振検知方法とは異なる。
図２２は、マルチモード発振検知方法を示すフローチャートである。
本実施の形態２に係るマルチモード発振検知方法では、図２２に示すように、上述した実施の形態１で説明したマルチモード発振検知方法に対して、ステップＳ４，Ｓ７の代わりにステップＳ４Ａ，Ｓ７Ａが採用され、さらに、ステップＳ９，Ｓ１０が追加されている。このため、以下では、ステップＳ４Ａ，Ｓ７Ａ，Ｓ９，Ｓ１０のみを説明する。
本実施の形態２に係るマルチモード発振検知方法では、図２２に示すように、上述した実施の形態１で説明したマルチモード発振検知方法に対して、ステップＳ４，Ｓ７の代わりにステップＳ４Ａ，Ｓ７Ａが採用され、さらに、ステップＳ９，Ｓ１０が追加されている。このため、以下では、ステップＳ４Ａ，Ｓ７Ａ，Ｓ９，Ｓ１０のみを説明する。
ステップＳ９は、ステップＳ３の後に実行される。
具体的に、波長制御部３１３は、ステップＳ９において、温度調節器９の動作を制御し、温度センサ８にて検出された温度を監視することによって、第１の光フィルタ６３ａを第１の温度に設定する。なお、第１の光フィルタ６３ａは、ステップＳ９以降、ステップＳ４Ａ、ステップＳ５、及びステップＳ６において、常時、第１の温度に設定される。
ステップＳ９の後、モニタ値算出部３１１は、第１のＰＤ比の算出を開始する（ステップＳ４Ａ：モニタ値算出ステップ）。この後、制御装置３は、ステップＳ５に移行する。
具体的に、波長制御部３１３は、ステップＳ９において、温度調節器９の動作を制御し、温度センサ８にて検出された温度を監視することによって、第１の光フィルタ６３ａを第１の温度に設定する。なお、第１の光フィルタ６３ａは、ステップＳ９以降、ステップＳ４Ａ、ステップＳ５、及びステップＳ６において、常時、第１の温度に設定される。
ステップＳ９の後、モニタ値算出部３１１は、第１のＰＤ比の算出を開始する（ステップＳ４Ａ：モニタ値算出ステップ）。この後、制御装置３は、ステップＳ５に移行する。
ステップＳ１０は、第１の制御目標値に対して第１のＰＤ比が合致していると判断された場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）に実行される。
具体的に、マルチモード発振検知部３１４は、ステップＳ１０において、温度調節器９の動作を制御し、温度センサ８にて検出された温度を監視することによって、第１の光フィルタ６３ａを第２の温度に設定する。なお、第１の光フィルタ６３ａは、ステップＳ１０以降、ステップＳ７Ａにおいて、常時、第２の温度に設定される。
ステップＳ１０の後、マルチモード発振検知部３１４は、ステップＳ２にて算出された第２の制御目標値に対してステップＳ４Ａ以降に算出された最新の第１のＰＤ比が合致しているか否かを判断するマルチモード発振検知処理を実行する（ステップＳ７Ａ：検知ステップ）。
具体的に、マルチモード発振検知部３１４は、ステップＳ１０において、温度調節器９の動作を制御し、温度センサ８にて検出された温度を監視することによって、第１の光フィルタ６３ａを第２の温度に設定する。なお、第１の光フィルタ６３ａは、ステップＳ１０以降、ステップＳ７Ａにおいて、常時、第２の温度に設定される。
ステップＳ１０の後、マルチモード発振検知部３１４は、ステップＳ２にて算出された第２の制御目標値に対してステップＳ４Ａ以降に算出された最新の第１のＰＤ比が合致しているか否かを判断するマルチモード発振検知処理を実行する（ステップＳ７Ａ：検知ステップ）。
第２の制御目標値に対して第１のＰＤ比が合致していると判断した場合（ステップＳ７Ａ：Ｙｅｓ）には、マルチモード発振検知部３１４は、目標波長でシングルモード発振が発生していると判断する。そして、制御装置３は、本制御フローを終了する。
一方、第２の制御目標値に対して第１のＰＤ比が合致していないと判断した場合（ステップＳ７Ａ：Ｎｏ）には、マルチモード発振検知部３１４は、マルチモード発振が発生していると判断する。そして、制御装置３は、ステップＳ８に移行する。
一方、第２の制御目標値に対して第１のＰＤ比が合致していないと判断した場合（ステップＳ７Ａ：Ｎｏ）には、マルチモード発振検知部３１４は、マルチモード発振が発生していると判断する。そして、制御装置３は、ステップＳ８に移行する。
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果を奏する。
マルチモード発振が発生している場合には、第１の光フィルタ６３ａを第１の温度に設定した状態で第１の透過特性（第１の透過特性情報）を利用して波長制御ステップ（ステップＳ５）を実行した後、当該第１の光フィルタ６３ａを第２の温度に設定した状態で算出された第１のＰＤ比は、第２の透過特性（第２の透過特性情報）に基づく第２の制御目標値からずれた値となる。
本実施の形態２では、上述した点に着目し、マルチモード発振が発生しているか否かを検知する。このため、マルチモード発振が発生しているか否かを精度良く検知することができ、マルチモード発振が発生している場合に適切な処理（特定処理（ステップＳ８））を実行することができる。
マルチモード発振が発生している場合には、第１の光フィルタ６３ａを第１の温度に設定した状態で第１の透過特性（第１の透過特性情報）を利用して波長制御ステップ（ステップＳ５）を実行した後、当該第１の光フィルタ６３ａを第２の温度に設定した状態で算出された第１のＰＤ比は、第２の透過特性（第２の透過特性情報）に基づく第２の制御目標値からずれた値となる。
本実施の形態２では、上述した点に着目し、マルチモード発振が発生しているか否かを検知する。このため、マルチモード発振が発生しているか否かを精度良く検知することができ、マルチモード発振が発生している場合に適切な処理（特定処理（ステップＳ８））を実行することができる。
（その他の実施形態）
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態１，２によってのみ限定されるべきものではない。
上述した実施の形態１，２では、記憶部３２は、第１，第２の透過特性情報の双方を記憶していたが、これに限らない。例えば、記憶部３２は、第１，第２の透過特性情報の一方（例えば、第１の透過特性情報）のみを記憶する。そして、制御部３１は、第１，第２の透過特性情報の他方（例えば、第２の透過特性情報）を必要とする際に、記憶部３２に記憶された第１，第２の透過特性情報の一方から当該他方を生成する。
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態１，２によってのみ限定されるべきものではない。
上述した実施の形態１，２では、記憶部３２は、第１，第２の透過特性情報の双方を記憶していたが、これに限らない。例えば、記憶部３２は、第１，第２の透過特性情報の一方（例えば、第１の透過特性情報）のみを記憶する。そして、制御部３１は、第１，第２の透過特性情報の他方（例えば、第２の透過特性情報）を必要とする際に、記憶部３２に記憶された第１，第２の透過特性情報の一方から当該他方を生成する。
上述した実施の形態１では、第１，第２の光フィルタ６３ａ，６４ａの２つの光フィルタが設けられていたが、これに限らず、３つ以上の光フィルタを設けても構わない。同様に、上述した実施の形態２では、第１の光フィルタ６３ａの１つのみの光フィルタが設けられていたが、これに限らず、２つ以上の光フィルタを設けても構わない。これらのように複数の光フィルタを用いる場合には、このうち２つの光フィルタを選択してもよいし、このうち複数の光フィルタで得られたＰＤ比の和、差、積、商等を算出して用いるようにしてもよい。
上述した実施の形態１，２では、本発明に係る光フィルタとして、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａを採用していたが、これに限らない。入射する光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタであれば、エタロン等のその他の光フィルタを本発明に係る光フィルタとして採用しても構わない。
上述した実施の形態１，２では、本発明に係る光フィルタとして、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａを採用していたが、これに限らない。入射する光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタであれば、エタロン等のその他の光フィルタを本発明に係る光フィルタとして採用しても構わない。
また、制御装置３が実行するマルチモード発振検知方法を示すフローは、上述した実施の形態１，２で説明したフローチャート（図１０，図２２）における処理の順序に限らず、矛盾のない範囲で変更しても構わない。
１，１Ａ 波長可変レーザ装置
２ 波長可変レーザモジュール
３ 制御装置
４ 波長可変光源部
５ 半導体光増幅器
６ 平面光波回路
７ 光検出部
８ 温度センサ
９ 温度調節器
３１ 制御部
３２ 記憶部
４１ 光源部
４２ 波長可変部
４３ 第１の導波路部
４４ 第２の導波路部
４４ａ 光導波層
４５ ｎ側電極
６１ 光分岐部
６２ 光導波路
６３ 光導波路
６３ａ リング共振器型光フィルタ（第１の光フィルタ）
６４ 光導波路
６４ａ リング共振器型光フィルタ（第２の光フィルタ）
７１～７３ ＰＤ
９１ 設置面
３１１ モニタ値算出部
３１２ 目標値算出部
３１３ 波長制御部
３１４ マルチモード発振検知部
４２１～４２３ マイクロヒータ
４３１ 導波路部
４３１ａ 利得部
４３１ｂ 回折格子層
４３２ 半導体積層部
４３３ ｐ側電極
４４１ ２分岐部
４４１ａ 多モード干渉型導波路
４４２，４４３ アーム部
４４４ リング状導波路
４４５ 位相調整部
Ａｒ１ 第１の領域
Ａｒ２ 第２の領域
Ｂ１ 基部
Ｃ１ 光共振器
ＣＬ１，ＣＬ２ 曲線
Ｌ１～Ｌ６ レーザ光
Ｍ１ 反射ミラー
Ｍｏｄｅ キャビティモード
ＲＦ１ リング共振器フィルタ
Ｒｉｎｇ 第２の櫛状反射スペクトル
ＳＣ１，ＳＣ２ ピーク
ＳＧ 第１の櫛状反射スペクトル
Ｚ１ 第１の不感帯
Ｚ２ 第２の不感帯
λＸ，λＹ 目標波長
２ 波長可変レーザモジュール
３ 制御装置
４ 波長可変光源部
５ 半導体光増幅器
６ 平面光波回路
７ 光検出部
８ 温度センサ
９ 温度調節器
３１ 制御部
３２ 記憶部
４１ 光源部
４２ 波長可変部
４３ 第１の導波路部
４４ 第２の導波路部
４４ａ 光導波層
４５ ｎ側電極
６１ 光分岐部
６２ 光導波路
６３ 光導波路
６３ａ リング共振器型光フィルタ（第１の光フィルタ）
６４ 光導波路
６４ａ リング共振器型光フィルタ（第２の光フィルタ）
７１～７３ ＰＤ
９１ 設置面
３１１ モニタ値算出部
３１２ 目標値算出部
３１３ 波長制御部
３１４ マルチモード発振検知部
４２１～４２３ マイクロヒータ
４３１ 導波路部
４３１ａ 利得部
４３１ｂ 回折格子層
４３２ 半導体積層部
４３３ ｐ側電極
４４１ ２分岐部
４４１ａ 多モード干渉型導波路
４４２，４４３ アーム部
４４４ リング状導波路
４４５ 位相調整部
Ａｒ１ 第１の領域
Ａｒ２ 第２の領域
Ｂ１ 基部
Ｃ１ 光共振器
ＣＬ１，ＣＬ２ 曲線
Ｌ１～Ｌ６ レーザ光
Ｍ１ 反射ミラー
Ｍｏｄｅ キャビティモード
ＲＦ１ リング共振器フィルタ
Ｒｉｎｇ 第２の櫛状反射スペクトル
ＳＣ１，ＳＣ２ ピーク
ＳＧ 第１の櫛状反射スペクトル
Ｚ１ 第１の不感帯
Ｚ２ 第２の不感帯
λＸ，λＹ 目標波長
Claims (7)
- バーニア効果を利用してレーザ光の発振波長を可変とする波長可変光源部と、
前記波長可変光源部から出力される前記レーザ光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、
前記光フィルタを透過した前記レーザ光の強度を取得する受光素子と、
前記波長可変光源部の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記受光素子が取得した前記レーザ光の強度に基づいて、前記レーザ光の波長に対応するモニタ値を算出するモニタ値算出部と、
前記光フィルタの第１の透過特性情報と前記モニタ値とに基づいて、目標波長における前記第１の透過特性情報と前記モニタ値とを合致するように制御する波長制御部と、
前記第１の透過特性情報とは異なる前記光フィルタの第２の透過特性情報の前記目標波長における前記第２の透過特性情報と前記モニタ値との差異に基づいて、マルチモード発振が発生しているか否かを検知するマルチモード発振検知部とを備え、
前記第１の透過特性情報及び前記第２の透過特性情報は、
複数の波長と、前記複数の波長にそれぞれ対応するとともに、前記モニタ値の参照値となる複数の制御参照値とがそれぞれ関連付けられた情報によってそれぞれ構成されている
ことを特徴とする波長可変レーザ装置。 - 前記光フィルタは、
前記透過特性として第１の透過特性を有する第１の光フィルタと、前記透過特性として前記第１の透過特性とは異なる第２の透過特性を有する第２の光フィルタとを含み、
前記受光素子は、
前記第１の光フィルタを透過した前記レーザ光の強度を取得する第１の受光素子と、前記第２の光フィルタを透過した前記レーザ光の強度を取得する第２の受光素子とを含み、
前記モニタ値算出部は、
前記第１の受光素子が取得した前記レーザ光の強度に基づいて前記モニタ値として第１のモニタ値を算出するとともに、前記第２の受光素子が取得した前記レーザ光の強度に基づいて前記モニタ値として第２のモニタ値を算出し、
前記波長制御部は、
前記第１の透過特性を示す前記第１の透過特性情報と前記第１のモニタ値とに基づいて、目標波長における前記第１の透過特性情報と前記第１のモニタ値とを合致するように制御し、
前記マルチモード発振検知部は、
前記第２の透過特性を示す前記第２の透過特性情報の前記目標波長における前記第２の透過特性情報と前記第２のモニタ値との差異に基づいて、マルチモード発振が発生しているか否かを検知する
ことを特徴とする請求項１に記載の波長可変レーザ装置。 - 前記光フィルタの温度を調節する温度調節器をさらに備え、
前記第１の透過特性情報は、
第１の温度に設定された状態での前記光フィルタの前記透過特性を示す情報であり、
前記第２の透過特性情報は、
前記第１の温度とは異なる第２の温度に設定された状態での前記光フィルタの前記透過特性を示す情報であり、
前記波長制御部は、
前記温度調節器の動作を制御して前記光フィルタを前記第１の温度に設定した状態で、前記第１の透過特性情報と前記モニタ値とに基づいて、目標波長における前記第１の透過特性情報と前記モニタ値とを合致するように制御し、
前記マルチモード発振検知部は、
前記温度調節器の動作を制御して前記光フィルタを前記第２の温度に設定した状態で、前記目標波長における前記第２の透過特性情報と前記モニタ値との差異に基づいて、マルチモード発振が発生しているか否かを検知する
ことを特徴とする請求項１に記載の波長可変レーザ装置。 - 前記第１の透過特性情報及び前記第２の透過特性情報は、
互いに異なる波長において、波長の変化に対する前記モニタ値の変化量が所定の値より小さい不感帯となるように構成されている
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レーザ装置。 - 前記第１の透過特性情報及び前記第２の透過特性情報は、
所定の波長において、一方が前記不感帯となり、他方が前記不感帯とは異なる領域であるスロープとなるように構成されている
ことを特徴とする請求項４に記載の波長可変レーザ装置。 - 前記マルチモード発振検知部は、
前記第２の透過特性情報の前記不感帯に含まれる前記制御参照値と前記モニタ値との差異に基づいて、マルチモード発振が発生しているか否かを検知する
ことを特徴とする請求項４または５に記載の波長可変レーザ装置。 - 波長可変レーザ装置の制御装置が実行するマルチモード発振検知方法であって、
前記波長可変レーザ装置は、
バーニア効果を利用してレーザ光の発振波長を可変とする波長可変光源部と、前記波長可変光源部から出力される前記レーザ光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタと、前記光フィルタを透過した前記レーザ光の強度を取得する受光素子と、前記波長可変光源部の動作を制御する前記制御装置とを備え、
前記マルチモード発振検知方法は、
前記受光素子が取得した前記レーザ光の強度に基づいて、前記レーザ光の波長に対応するモニタ値を算出するモニタ値算出ステップと、
前記光フィルタの第１の透過特性情報と前記モニタ値とに基づいて、目標波長における前記第１の透過特性情報と前記モニタ値とを合致するように制御する波長制御ステップと、
前記波長制御ステップの後、前記第１の透過特性情報とは異なる前記光フィルタの第２の透過特性情報の前記目標波長における前記第２の透過特性情報と前記モニタ値との差異に基づいて、マルチモード発振が発生しているか否かを検知する検知ステップとを備え、
前記第１の透過特性情報及び前記第２の透過特性情報は、
複数の波長と、前記複数の波長にそれぞれ対応するとともに、前記モニタ値の参照値となる複数の制御参照値とがそれぞれ関連付けられた情報によってそれぞれ構成されている
ことを特徴とするマルチモード発振検知方法。
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| JP2019024920A JP7214498B2 (ja) | 2019-02-14 | 2019-02-14 | 波長可変レーザ装置及びマルチモード発振検知方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2019024920A JP7214498B2 (ja) | 2019-02-14 | 2019-02-14 | 波長可変レーザ装置及びマルチモード発振検知方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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|---|---|---|---|---|
| JP2022123252A (ja) * | 2021-02-12 | 2022-08-24 | 古河電気工業株式会社 | 光半導体装置 |
| WO2023084730A1 (ja) * | 2021-11-12 | 2023-05-19 | 日本電気株式会社 | 波長可変レーザ装置、光トランシーバ、及び波長制御方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2004047638A (ja) | 2002-07-10 | 2004-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | 波長可変半導体レーザの波長制御装置および方法 |
| JP2016178283A (ja) | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 古河電気工業株式会社 | 波長可変レーザ素子およびレーザモジュール |
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-
2019
- 2019-02-14 JP JP2019024920A patent/JP7214498B2/ja active Active
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