JPH11274631A - 可変波長光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、基準周波数の信頼性を更に
向上させ、また、可変幅を更に広くすることにより、光
周波数確度を確保しつつ光周波数を掃引できる波長可変
光源を提供することである。 【解決手段】 光源１と２の出力光周波数は、特定の光
周波数に安定化した光源４の出力光周波数に、各々基準
電気信号源７と８による周波数オフセット分だけずらし
て安定化している。光周波数弁別器２１と２２は各々光
源１と２の出力光周波数により安定化している。光周波
数制御部５０は、基準電気信号源７と８による周波数オ
フセット値を可変し、光源３の出力光周波数を、光周波
数弁別器２１あるいは２２のいずれかに安定化してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光信号源を用いる
技術の全ての分野に用いられ、特に、光通信、光コヒー
レント計測技術分野に用いられる可変波長光源について
のものである。

【０００２】

【従来の技術】光コヒーレント計測技術分野において、
可変波長光源に用いられる光源部には、外部共振器型の
半導体レーザ（以下ＬＤとする）が多用されている。た
だし、１ｎｍ程度の狭い可変幅なら単体のＬＤも使用さ
れる。

【０００３】ここで、単体ＬＤあるいは外部共振器型Ｌ
Ｄの光周波数安定化手段としては、出力光周波数の変動
を周波数弁別器を用いてＬＤ駆動電流に負帰還する方式
が一般的である。この周波数弁別作用としては、基準光
との合波光より光電気変換器を通して、基準周波数との
差周波数を得る方法と、透過率が光周波数の関数となる
エタロンのような光周波数弁別器を用いる方法がある。

【０００４】一方、波長掃引時の設定波長確度向上手段
は、分子吸収線にロックした基準光を用いたり、エタロ
ンの場合は温度を安定化する方法が一般的である。構造
上の不安定要因の多い外部共振器型ＬＤに比較して単体
ＬＤの制御性は高いので、以下の従来技術ではとくに外
部共振器型ＬＤを用いた可変波長光源について説明す
る。

【０００５】図７は、従来技術としての、光周波数を安
定化した外部共振器型光源の一例を示す構成図である。
この図７において、５は外部共振器型ＬＤ光源部、１３
は光分岐器、２１は光周波数弁別器、３５は光電気変換
器、４５は制御信号発生器、５０は光周波数制御部、５
１は光学フィルタ、５２は駆動部である。

【０００６】まず、外部共振器型光源としての基本動作
を説明する。外部共振器型ＬＤ光源部５で発振したＬＤ
光は光学フィルタ５１の透過（あるいは反射）波長に近
い波長において単一モード発振が選択される。駆動部５
２は、光学フィルタ５１の透過（あるいは反射）波長
を、機械的に可変し、場合によっては外部共振器長も調
整する波長掃引機構である。この駆動部５２の状態によ
り発振波長が決まるが、駆動部５２の状態と発振波長の
関係はあらかじめ測定されているので、光周波数制御部
５０は、その既知の関係式により駆動部５２を制御して
波長設定を行う。ただし、この状態では波長安定度を制
御していないので、外部共振器構造が受ける振動等の外
乱がそのまま波長安定度に影響することになる。

【０００７】続いて、外部共振器型光源の、光周波数安
定化方法について説明する。

【０００８】図７において、光分岐器１３で分岐された
外部共振器型ＬＤ光源部５の出力光は、光周波数弁別器
２１を透過して、光電気変換器３５で光周波数に応じた
電気信号となる。この電気信号は制御信号発生器４５に
より基準値と比較され、利得や帯域を調整されて誤差信
号となり、光周波数制御部５０に送信される。光周波数
制御部５０はこの誤差信号が零になるように駆動電流に
負帰還して、出力光周波数を安定化する。

【０００９】光周波数弁別器２１としてはエタロンがあ
る。エタロンの光周波数弁別特性を図８を用いて説明す
る。図８は、エタロン入射光の光周波数に対するエタロ
ン透過光の透過率である。透過率には周期性があり、そ
の周期はフリー・スペクトル・レンジ（以下ＦＳＲとす
る）と呼ばれる。このＦＳＲはエタロンの温度により変
動するので、エタロンは温度一定となるように制御され
ている。

【００１０】また、透過率のピークに相当する光周波数
をｆ（ｍ）として、モードｍと呼ぶ。ｍは正の整数であ
り、ｆ（ｍ）は以下の（１）式で表される。 ｆ（ｍ）＝ｍ×ＦＳＲ ・・・（１）

【００１１】次いで、誤差信号生成までを図９を用いて
簡単に説明する。図９（ａ）はエタロンのモードｍの透
過特性である。透過光は光電気変換器３５により電気信
号に変換されるが、ここで、光周波数ｆａに対する透過
率Ａに相当する電気信号を基準値と定める。図９（ｂ）
に示すように、制御信号発生器４５では、この基準値と
光電気変換器３５の出力値の差が誤差信号となる。更
に、制御信号発生器４５では、増幅器あるいは減衰器に
より系の利得調整を行い、ローパスフィルタにより高周
波成分を除去した誤差信号を光周波数制御部５０に送信
している。

【００１２】光周波数制御部５０では、この誤差信号が
零になるように、駆動電流に負帰還しているので、その
結果、光周波数はｆａに安定化されることになる。差周
波数ｆ−ｆａに対して誤差信号が単調増加する（ｆ
（ｍ）−ｆａ）程度までが安定化範囲である。以下、安
定化周波数は、モードｍの光周波数ｆ（ｍ）として説明
する。

【００１３】ここで、外部共振器型ＬＤ光源部の経時変
化とくに温度変化に伴う光周波数ドリフトは非常に大き
い。このため、エタロンの安定化範囲外まで光周波数が
ドリフトする場合がある。その時には、光周波数制御部
５０が、ドリフト分を駆動部による波長掃引で補うこと
により、外部共振器型光源においても光周波数安定化が
可能となっている。

【００１４】図１０は、従来技術としての、光周波数を
安定化した外部共振器型光源のその他の構成例を示す、
周波数を安定化した状態で波長掃引可能な外部共振器型
光源の構成図である。この図１０において、前述した図
７の各部と共通する部分には同一の符号を付して示し、
その説明を省略する。図１０において、６は光周波数基
準光源、９基準電気信号源、１７は光合波器、２８は周
波数位相比較器である。外部共振器型光源としての基本
動作は図７と同じで、光周波数安定化方法にＰＬＬ（Ph
ase Locked Loop）を使用する点が異なる。

【００１５】光分岐器１３で分岐された外部共振器型Ｌ
Ｄ光源部５の光周波数ｆの出力光は、光合波器１７によ
り、光周波数基準光源６の光周波数ｆ０の出力光と合波
され光電気変換器３５により、その差周波数の絶対値｜
ｆ−ｆ０｜が得られる。更に、この｜ｆ−ｆ０｜と、基
準電気信号源９の出力周波数ｆｓｇ９の差周波数に比例
する誤差信号を周波数位相比較器２８が出力し、制御信
号発生器４５で、利得と帯域を調整して光周波数制御部
５０に送信される。光周波数制御部５０はこの誤差信号
を零にするように駆動電流を制御して、出力光周波数を
安定化する。例えばｆ＞ｆ０の場合は、 ｆ＝ｆ０＋ｆｓｇ９ ・・・（２） となる。

【００１６】光周波数基準光源６の出力光周波数ｆ０は
光源内部の周波数基準たとえば分子吸収線に安定化され
ている。図７では基準値は通常固定値なので波長掃引は
できないが、図１０では、基準電気信号源９の出力周波
数ｆｓｇ９を掃引することで光周波数ｆの掃引が可能で
ある。なお、図７の場合と同様に、外部共振器型ＬＤ光
源部では、周波数位相比較器の応答周波数の限界以上に
光周波数がドリフトする場合があり得るので、その時光
周波数制御部５０は、ドリフト分を駆動部による波長掃
引で補う。

【００１７】図１１は、特開平５−１９８８８４号公報
に開示された「周波数可変光源」に基づく可変波長光源
の構成図である。この図１１において、前述した図７、
及び図１０の各部と共通する部分には同一の符号を付し
て示し、その説明を省略する。この図１１において、１
〜３は光源で、１１，１２は光分岐器で、１８，１９は
光合波器で、２３〜２５は周波数弁別器で、３６，３７
は光電気変換器である。光源１，２は、図７の外部共振
器型ＬＤ光源のかわりに、単体ＬＤをエタロンの例えば
モードｍ，ｎに安定化したものである。光源３は単体Ｌ
Ｄである。

【００１８】この可変波長光源の動作を簡単に説明す
る。光源１〜３の各出力は、光分岐器１１〜１３によっ
て分岐された後、互いに合波されて、光電気変換器３５
〜３７で電気信号に変換される。光源１〜３の光周波数
を各々ｆ１，ｆ２，ｆ３とすれば、この電気信号の周波
数は、各光周波数差の絶対値すなわち、｜ｆ１−ｆ２
｜，｜ｆ２−ｆ３｜，｜ｆ３−ｆ１｜となる。これらの
差周波数を周波数弁別器２３〜２５で電圧値あるいは電
流値に変換し、光周波数制御部５０へ出力する。光周波
数制御部５０は、この３つの差周波数相当の電圧値ある
いは電流値を、個別に、一定値に制御することで光周波
数安定化を、可変制御することで光周波数掃引を行って
いる。光源３の出力が、この可変波長光源の出力とな
る。

【００１９】光周波数連続可変動作を図１２により説明
する。図１２は時間の経過による光源１〜３の光周波数
を示すもので、光源１の光周波数を実線と点線で、光源
２の光周波数を実線と一点鎖線で、光源３の光周波数を
全て実線で示している。光源１，２の実線部はそれぞれ
エタロンのモードに安定化していることを意味し、点線
と一点鎖線部はエタロンへの安定化を解除し、モード間
を移動するため光周波数制御部５０により、｜ｆ１−ｆ
２｜が制御されていることを示す。また、全て実線の光
源３は、光源１，２の実線部に光周波数制御部５０によ
り安定化されていることを意味する。

【００２０】まず、時刻ｔ０と時刻ｔ１の間の期間にお
いて、光源３は光源１のｆ１（＝ｆ（ｍ））に安定化し
ている。すなわち、光周波数制御部５０は｜ｆ３−ｆ１
｜を一定値に制御している。一方、光源２は時刻ｔ０付
近でモード（ｎ−１）からモード（ｎ＋１）へ変化して
待機している。すなわち、光周波数制御部５０はｆ２を
変化させて、｜ｆ１−ｆ２｜を制御している。そして、
時刻ｔ１において光源３の安定化を光源１から光源２の
ｆ２（＝ｆ（ｎ＋１））へ切り換えると、今度は光源１
がモードｍからモード（ｍ＋２）へ変化して待機する。
すなわち、今度は、光周波数制御部５０はｆ１を変化さ
せて、｜ｆ１−ｆ２｜を制御している。以上の繰り返し
で、光源３の光周波数を次々に掃引できる。なお各差周
波数はせいぜいＦＳＲ程度なので、ＦＳＲを通常の電気
回路の帯域内に設計すれば、掃引限界は各光源の最大波
長可変幅で制限されるだけである。単体ＬＤの最大波長
可変幅は狭いが、図７に示した従来例によれば、光周波
数の経時変化の大きい外部共振器型ＬＤ光源において
も、この図１１に適用可能であるので、可変幅は十分広
くなる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光周波
数確度を確保しつつ光周波数を広範囲に掃引しようとす
る場合には以下の点において改良の余地がある。まず、
エタロンは温度を一定に保ったとしても経時変化が考え
られるため、基準周波数としての信頼性を更に向上させ
ることが有効である。また、可変幅に関しては、ＰＬＬ
では電気回路の周波数帯域内という、光周波数でいえば
極狭い可変幅しか得られないため、この可変幅を更に広
くすることが有効である。

【００２２】例えば、図１０の従来例では、光電気変換
器と周波数位相比較器の応答周波数より、可変幅はせい
ぜい数十ＧＨｚまでが限界である。これが改善されてい
る図１１の従来例では、光源が単体ＬＤなので可変幅１
ｎｍ（光周波数で１００ＧＨｚ程度）は可能となるが、
光周波数基準としてのエタロンの経時変化については改
良の余地がある。更に、可変幅を広げる方法として、図
１１の光源１〜３を全て外部共振器型ＬＤ光源にするこ
とも可能であるが、構成が複雑な外部共振器型ＬＤ光源
を３台使用すると系の規模がますます大きくなってしま
うため、この点についても改良の余地がある。

【００２３】そこで、本発明の課題は、基準周波数の信
頼性を更に向上させ、また、可変幅を更に広くすること
により、光周波数確度を確保しつつ光周波数を掃引でき
る波長可変光源を提供することである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
特定の光周波数に安定化された基準光を出射する基準光
源（光源４）と、この基準光源の出射光を２系統に分岐
する基準光分岐手段（光分岐器１４）と、外部に対して
出力する出力光を出射する出力光源（光源３）と、この
出力光源から出射される光の周波数を制御する光周波数
制御手段（光周波数制御部５０）と、前記出力光源から
出射される出力光を３系統に分岐し、該分岐された出射
光の内の１系統を外部に対して出力する出力光分岐手段
（光分岐器１３）と、前記出力光源の出射光の周波数を
掃引させる第１、及び第２の掃引手段と、を備え、前記
光周波数制御手段は、前記第１の掃引手段に対して第１
の周波数掃引信号を出力し、また、前記第２の掃引手段
に対して第２の周波数掃引信号を出力し、前記第１の掃
引手段は、前記基準光分岐手段から入力される前記基準
光源の１系統分の光の周波数を基準として、前記光周波
数制御手段から入力される第１の周波数掃引信号に基づ
く周波数の掃引を行い、この掃引される周波数と前記出
力光分岐手段から入力される前記出力光源の１系統分の
光の周波数との差周波数を示す第１の差信号を前記光周
波数制御手段に帰還し、前記第２の掃引手段は、前記基
準光分岐手段から入力される前記基準光源の１系統分の
光の周波数を基準として、前記光周波数制御手段から入
力される第２の周波数掃引信号に基づく周波数の掃引を
行い、この掃引される周波数と前記出力光分岐手段から
入力される前記出力光源の１系統分の光の周波数との差
周波数を示す第２の差信号を前記光周波数制御手段に帰
還し、更に、前記光周波数制御手段は、前記第１の掃引
手段から入力される第１の差信号、または前記第２の掃
引手段から入力される第２の差信号のいずれか一方を選
択して、該選択された一方の差信号に基づいて前記出力
光源から出射される光の周波数を制御することを特徴と
している。

【００２５】請求項１記載の発明の可変波長光源によれ
ば、前記基準光分岐手段から入力される前記基準光源の
１系統分の光の周波数を基準として安定した周波数制御
が可能な、第１、及び第２の掃引手段によって前記光周
波数制御手段から入力される第１の周波数掃引信号に基
づく周波数の掃引を行い、この掃引される周波数と前記
出力光分岐手段から入力される前記出力光源の１系統分
の光の周波数との差周波数を示す第１の差信号を前記光
周波数制御手段に帰還し、前記光周波数制御手段によっ
て、前記第１の掃引手段から入力される第１の差信号、
または前記第２の掃引手段から入力される第２の差信号
のいずれか一方を選択して、該選択された一方の差信号
に基づいて前記出力光源から出射される光の周波数を制
御することが可能である。

【００２６】また、請求項２記載の発明のように、請求
項１記載の可変波長光源において、前記第１、及び第２
の掃引手段はそれぞれ、所定の周波数可変幅を有する可
変光源（光源１，２）と、この可変光源の出射光を２系
統に分岐する光分岐手段（光分岐器１１，１２）と、前
記基準光分岐手段から入力される前記基準光源の１系統
分の光と、前記光分岐手段から入力される前記可変光源
の１系統分の光とを合成する光合波手段（光合波器１
５，１６）と、この光合波手段から入力される光信号を
電気信号に変換する第１の光電変換手段（光電気変換器
３４，３５）と、前記光周波数制御手段から入力される
前記第１、または第２の周波数掃引信号に基づいて周波
数を掃引させるための基準信号を生成する基準電気信号
源（基準電気信号源７，８）と、この基準電気信号源か
ら入力される基準信号と、前記第１の光電変換手段から
入力される電気信号の周波数差に比例する信号を生成す
る周波数位相比較手段（周波数位相比較器２６，２７）
と、この周波数位相比較手段から入力される前記周波数
差に比例する信号に基づいて前記可変光源の光周波数を
制御する制御信号を生成して前記可変光源から出射され
る光の周波数を制御する制御信号発生手段（制御信号発
生器４４，４５）と、前記出力光分岐手段から入力され
る前記出力光源の１系統分の光と、前記光分岐手段から
入力される前記可変光源の１系統分の光とを入力とし
て、それぞれの光の周波数に従った透過率でそれぞれの
光を透過する光周波数弁別手段（光周波数弁別器２１，
２２）と、前記光分岐手段から入力される前記可変光源
の１系統分の光が、前記光周波数弁別手段を透過して出
射される光を、透過率に基づいて電気信号に変換する第
２の光電変換手段（光電気変換器３１，３２）と、この
第２の光電変換手段から入力される電気信号に基づい
て、前記光周波数弁別手段の光周波数に対する透過率特
性を調整する制御信号を生成して前記光周波数弁別手段
を制御する制御信号発生手段（制御信号発生器４１，４
２）と、前記出力光分岐手段から入力される前記出力光
源の１系統分の光が、前記光周波数弁別手段を透過して
出射される光を、透過率に基づいて電気信号に変換し、
この電気信号を前記光周波数制御手段に対して出力する
第３の光電変換手段（光電気変換器３３，３６）と、に
よって構成されることが有効である。

【００２７】したがって、安定した周波数制御が可能な
２系統の掃引手段により光周波数確度を確保しつつ、２
系統の掃引手段の掃引のタイミングを適宜制御すること
により、光周波数を広い可変幅で掃引できる波長可変光
源を提供することができる。

【００２８】請求項３記載の発明は、特定の光周波数に
安定化された基準光を出射する基準光源（光源４）と、
この基準光源の出射光を２系統に分岐する基準光分岐手
段（光分岐器１４）と、外部に対して出力する出力光を
出射する出力光源（光源３）と、この出力光源から出射
される光の周波数を制御する光周波数制御手段（光周波
数制御部５０）と、前記出力光源から出射される出力光
を３系統に分岐し、該分岐された出射光の内の１系統を
外部に対して出力する出力光分岐手段（光分岐器１３）
と、前記出力光源の出射光の周波数を安定化させる安定
化手段と、前記出力光源の出射光の周波数を掃引させる
掃引手段と、を備え、前記安定化手段は、前記基準光分
岐手段から入力される前記基準光源の１系統分の光の周
波数と、前記出力光分岐手段から入力される前記出力光
源の１系統分の光の周波数との差周波数を示す第１の差
信号を前記光周波数制御手段に帰還し、前記光周波数制
御手段は、前記掃引手段に対して周波数掃引信号を出力
し、前記掃引手段は、前記基準光分岐手段から入力され
る前記基準光源の１系統分の光の周波数を基準として、
前記光周波数制御手段から入力される周波数掃引信号に
基づく周波数の掃引を行い、この掃引される周波数と前
記出力光分岐手段から入力される前記出力光源の１系統
分の光の周波数との差周波数を示す第２の差信号を前記
光周波数制御手段に帰還し、更に、前記光周波数制御手
段は、前記安定化手段から入力される第１の差信号に基
づいて前記出力光源の光周波数の安定化制御を行い、ま
た、前記掃引手段から入力される第２の差信号に基づい
て前記出力光源から出射される光の周波数の掃引制御を
行うことを特徴としている。

【００２９】請求項３記載の発明の可変波長光源によれ
ば、前記安定化手段は、前記基準光源の光の周波数を基
準として前記出力光源の光の周波数の安定化を行い、前
記掃引手段は、前記基準光源の光の周波数を基準とし
て、前記光周波数制御手段から入力される周波数掃引信
号に基づく周波数の掃引を行うことによって、前記出力
光源の光の周波数の掃引を行い、前記光周波数制御手段
は、前記安定化手段による安定化制御と前記掃引手段に
よる掃引制御を適宜切り替えることにより前記出力光源
の出力光の周波数制御を行うことが可能である。

【００３０】また、請求項４記載の発明のように、請求
項３記載の可変波長光源において、前記安定化手段は、
前記出力光分岐手段から入力される前記出力光源の１系
統分の光と、前記基準光分岐手段から入力される前記基
準光源の１系統分の光とを入力として、それぞれの光の
周波数に従った透過率でそれぞれの光を透過する光周波
数弁別手段（光周波数弁別器２１）と、前記基準光分岐
手段から入力される前記基準光源の１系統分の光が、前
記光周波数弁別手段を透過して出射される光を、透過率
に基づいて電気信号に変換する第２の光電変換手段（光
電気変換器３１）と、この第２の光電変換手段から入力
される電気信号に基づいて、前記光周波数弁別手段の光
周波数に対する透過率特性を調整する制御信号を生成し
て前記光周波数弁別手段を制御する制御信号発生手段
（制御信号発生器４１）と、前記出力光分岐手段から入
力される前記出力光源の１系統分の光が、前記光周波数
弁別手段を透過して出射される光を、透過率に基づいて
電気信号に変換し、この電気信号を前記光周波数制御手
段に対して出力する第３の光電変換手段（光電気変換器
３３）と、によって構成され、前記掃引手段は、所定の
周波数可変幅を有する可変光源（光源２）と、この可変
光源の出射光を２系統に分岐する光分岐手段（光分岐器
１２）と、前記基準光分岐手段から入力される前記基準
光源の１系統分の光と、前記光分岐手段から入力される
前記可変光源の１系統分の光とを合成する光合波手段
（光合波器１６）と、この光合波手段から入力される光
信号を電気信号に変換する第１の光電変換手段（光電気
変換器３５）と、前記光周波数制御手段から入力される
前記周波数掃引信号に基づいて周波数を掃引させるため
の基準信号を生成する基準電気信号源（基準電気信号源
８）と、この基準電気信号源から入力される基準信号
と、前記第１の光電変換手段から入力される電気信号の
周波数差に比例する信号を生成する周波数位相比較手段
（周波数位相比較器２７）と、この周波数位相比較手段
から入力される前記周波数差に比例する信号に基づいて
前記可変光源の光周波数を制御する制御信号を生成して
前記可変光源から出射される光の周波数を制御する制御
信号発生手段（制御信号発生器４５）と、前記出力光分
岐手段から入力される前記出力光源の１系統分の光と、
前記光分岐手段から入力される前記可変光源の１系統分
の光とを入力として、それぞれの光の周波数に従った透
過率でそれぞれの光を透過する光周波数弁別手段（光周
波数弁別器２２）と、前記光分岐手段から入力される前
記可変光源の１系統分の光が、前記光周波数弁別手段を
透過して出射される光を、透過率に基づいて電気信号に
変換する第２の光電変換手段（光電気変換器３２）と、
この第２の光電変換手段から入力される電気信号に基づ
いて、前記光周波数弁別手段の光周波数に対する透過率
特性を調整する制御信号を生成して前記光周波数弁別手
段を制御する制御信号発生手段（制御信号発生器４２）
と、前記出力光分岐手段から入力される前記出力光源の
１系統分の光が、前記光周波数弁別手段を透過して出射
される光を、透過率に基づいて電気信号に変換し、この
電気信号を前記光周波数制御手段に対して出力する第３
の光電変換手段（光電気変換器３６）と、によって構成
されることが有効である。

【００３１】請求項６記載の発明は、特定の光周波数に
安定化された基準光を出射する基準光源（光源４）と、
外部に対して出力する出力光を出射する出力光源（光源
３）と、この出力光源から出射される光の周波数を制御
する光周波数制御手段（光周波数制御部５０）と、前記
出力光源から出射される出力光を３系統に分岐し、該分
岐された出射光の内の１系統を外部に対して出力する出
力光分岐手段（光分岐器１３）と、所定の周波数可変幅
を有する可変光源（光源２）と、この可変光源の出射光
を２系統に分岐する光分岐手段（光分岐器１２）と、前
記出力光源の出射光の周波数を安定化させる安定化手段
と、前記出力光源の出射光の周波数を掃引させる掃引手
段と、を備え、前記安定化手段は、前記基準光源から入
力される基準光の周波数と前記出力光分岐手段から入力
される前記出力光源の１系統分の光の周波数との差周波
数を示す第１の差信号、及び前記基準光源から入力され
る基準光の周波数と前記光分岐手段から入力される前記
可変光源の１系統分の光の周波数との差周波数を示す第
２の差信号を前記光周波数制御手段に帰還し、前記光周
波数制御手段は、前記掃引手段に対して周波数掃引信号
を出力し、前記掃引手段は、前記出力光分岐手段から入
力される前記出力光源の１系統分の光の周波数と、前記
光分岐手段から入力される前記可変光源の１系統分の光
の周波数の周波数差を、前記光周波数制御手段から入力
される周波数掃引信号に基づく基準周波数差と比較し
て、その差周波数を示す第３の差信号を前記光周波数制
御手段に帰還し、更に、前記光周波数制御手段は、前記
安定化手段から入力される第１の差信号に基づいて前記
出力光源の光周波数の安定化制御を行い、また、前記安
定化手段から入力される第２の差信号、または前記掃引
手段から入力される第３の差信号のいずれか一方を選択
して、該選択された一方の差信号に基づいて前記出力光
源から出射される光の周波数の掃引制御を行うことを特
徴としている。

【００３２】請求項６記載の発明の可変波長光源によれ
ば、前記安定化手段は、前記基準光源の光の周波数を基
準として前記出力光源の光の周波数の安定化を行い、前
記掃引手段は、前記可変光源の光の周波数の掃引を行う
ことによって、前記出力光源の光の周波数の掃引を行
い、前記光周波数制御手段は、前記安定化手段による安
定化制御と前記掃引手段による掃引制御を適宜切り替え
ることにより前記出力光源の出力光の周波数制御を行う
ことが可能である。

【００３３】請求項７記載の発明のように、請求項６記
載の可変波長光源において、前記安定化手段は、前記出
力光分岐手段から入力される前記出力光源の１系統分の
光と、前記基準光源から入力される基準光と、前記光分
岐手段から入力される前記可変光源の１系統分の光とを
入力として、それぞれの光の周波数に従った透過率でそ
れぞれの光を透過する光周波数弁別手段（光周波数弁別
器２１）と、前記基準光源から入力される基準光が、前
記光周波数弁別手段を透過して出射される光を、透過率
に基づいて電気信号に変換する第１の光電変換手段（光
電気変換器３１）と、この第１の光電変換手段から入力
される電気信号に基づいて、前記光周波数弁別手段の光
周波数に対する透過率特性を調整する制御信号を生成し
て前記光周波数弁別手段を制御する第１の制御信号発生
手段（制御信号発生器４１）と、前記出力光分岐手段か
ら入力される前記出力光源の１系統分の光が、前記光周
波数弁別手段を透過して出射される光を、透過率に基づ
いて電気信号に変換する第２の光電変換手段（光電気変
換器３３）と、この第２の光電変換手段から入力される
電気信号に基づいて、前記第１の差信号を生成して前記
光周波数制御手段を制御する第２の制御信号発生手段
（制御信号発生器４３）と、前記光分岐手段から入力さ
れる前記可変光源の１系統分の光が、前記光周波数弁別
手段を透過して出射される光を、透過率に基づいて電気
信号に変換する第３の光電変換手段（光電気変換器３
２）と、この第３の光電変換手段から入力される電気信
号に基づいて、前記第２の差信号を生成して前記光周波
数制御手段を制御する第３の制御信号発生手段（制御信
号発生器４６）と、によって構成され、前記掃引手段
は、前記出力光分岐手段から入力される前記出力光源の
１系統分の光と、前記光分岐手段から入力される前記可
変光源の１系統分の光とを合成する光合波手段（光合波
器１７）と、この光合波手段から入力される光信号を電
気信号に変換する第４の光電変換手段（光電気変換器３
５）と、前記光周波数制御手段から入力される前記周波
数掃引信号に基づいて周波数を掃引させるための基準信
号を生成する基準電気信号源（基準電気信号源９）と、
この基準電気信号源から入力される基準信号と、前記第
４の光電変換手段から入力される電気信号の周波数差に
比例する信号を生成する周波数位相比較手段（周波数位
相比較器２８）と、この周波数位相比較手段から入力さ
れる前記周波数差に比例する信号に基づいて前記第３の
差信号を生成して前記可変光源から出射される光の周波
数を制御する制御信号発生手段（制御信号発生器４５）
と、によって構成されることが有効である。

【００３４】したがって、安定した周波数制御が可能な
安定化手段により光周波数確度を確保しつつ、掃引手段
の掃引のタイミングを適宜制御することにより、光周波
数を広い可変幅で掃引できる波長可変光源を提供するこ
とができる。また、この場合、安定化手段を少ない部品
構成により実現できるため、可変波長光源の小型化、及
び製造コストダウンに貢献することができる。

【００３５】また、請求項５記載の発明のように、請求
項１〜４のいずれかに記載の可変波長光源において、前
記出力光源は、外部共振器型半導体レーザ光源部と、こ
の外部共振器型半導体レーザ光源部からの出力光を単一
モードに選択する光学フィルタと、この光学フィルタの
透過波長または反射波長と外部共振器長を可変する駆動
部と、によって構成される外部共振器型レーザ光源であ
ることが有効である。

【００３６】同様に、請求項８記載の発明のように、請
求項６、または７に記載の可変波長光源において、前記
出力光源、及び前記可変光源は、外部共振器型半導体レ
ーザ光源部と、この外部共振器型半導体レーザ光源部か
らの出力光を単一モードに選択する光学フィルタと、こ
の光学フィルタの透過波長または反射波長と外部共振器
長を可変する駆動部と、によって構成される外部共振器
型レーザ光源であることが有効である。

【００３７】請求項５、または８に記載の発明によれ
ば、駆動部により外部共振器長を変更して、縦モードを
光学フィルタの透過（あるいは反射）波長の変化に同期
して可変すれば、常に同一縦モードで発振し、いわゆる
モードホップのない連続波長可変が得られるため、完全
な連続可変による周波数掃引が可能な可変波長光源を提
供することができる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図７を参照して本発
明に係る可変波長光源の実施の形態を詳細に説明する。

【００３９】（第１の実施の形態）本発明を適用した第
１の実施の形態について、図１を参照して説明する。図
１は、本発明の第１の実施の形態における可変波長光源
の構成を示す図である。この図１において、従来技術に
ついて示した図１１の各部と共通する部分には同一の符
号を付して示し、その説明を省略する。

【００４０】図１において、４は光源、７，８は基準電
気信号源、１４は光分岐器、１５，１６は光合波器、２
１，２２は光周波数弁別器、２６，２７は周波数位相比
較器、３１〜３４は光電気変換器、４１，４２，４４，
４５は制御信号発生器である。

【００４１】光周波数弁別器２１，２２は例えばエタロ
ンであり、制御信号発生器４１，４２の出力信号によ
り、これらのエタロンのモードｍ，ｎの光周波数は各Ｆ
ＳＲ程度可変できるものとする。エタロンの光周波数可
変にはエタロンの温度を可変したり、エタロンの厚みを
機械的に可変したりする方法がある。これによりＦＳＲ
が変化するので、各ＦＳＲを（３），（４）式のように
表す。 ｆ（ｍ）＝ｍ×ＦＳＲ（Ｔ1 ，ｄ1 ） ・・・（３） ｆ（ｎ）＝ｎ×ＦＳＲ（Ｔ2 ，ｄ2 ） ・・・（４） ここで、Ｔ1 ，Ｔ2 は各エタロンの温度、ｄ1 ，ｄ2 は
各エタロンの厚さである。

【００４２】光源１，２は、それぞれ光周波数ｆ１，ｆ
２のＬＤ光源であり、光周波数弁別器２１，２２のＦＳ
Ｒよりも広い波長可変幅を有する光源、例えば温度や注
入電流により光周波数可変するＤＦＢ（Distributed Fe
edBack：分布帰還）−ＬＤ光源である。

【００４３】光源３は、従来技術を示す図７の外部共振
器型ＬＤ光源部５と光学フィルタ５１と駆動部５２に相
当する外部共振器型ＬＤ光源であり、その光周波数ｆ
は、図７に示す光周波数制御部５０により制御されてい
る。光源３の外部共振器ＬＤ光源としての基本動作と、
光周波数安定化をＬＤ駆動電流への誤差信号帰還で行う
ことと、経時変化や温度による大きな波長ドリフトの補
正は駆動部５２により行うという点では、従来技術と同
等である。

【００４４】光源４は、基準光源である。ここでは分子
の吸収線に安定化したＬＤ光源とし、その基準光周波数
をｆ０とする。光源１の光周波数ｆ１は、ＰＬＬにより
光源４の基準周波数ｆ０に安定化している。光合波器１
５による光源１，４の合波光は、光電気変換器３４によ
りその差周波数の絶対値｜ｆ１−ｆ０｜を周波数位相比
較器２６に入力する。周波数位相比較器２６は基準電気
信号源７の出力周波数ｆｓｇ７と光電気変換器３４の出
力周波数との差周波数（ｆｓｇ７−｜ｆ１−ｆ０｜）に
比例した誤差信号を出力し、制御信号発生器４４で利得
と帯域調整を行った後、誤差信号を零にするように制御
している。例えば、ｆ１＞ｆ０であるとすると、光源１
の光周波数ｆ１は（５）式となる。 ｆ１＝ｆ０＋ｆｓｇ７ ・・・（５）

【００４５】こうして、基準光周波数ｆ０に対してｆｓ
ｇ７だけオフセットした周波数に制御された、いわゆる
第２基準光周波数ｆ１は光周波数弁別器２１に入射さ
れ、その透過光が光電気変換器３１でｆ１に相当する光
強度信号に変換され、制御信号発生器４１により利得と
帯域調整後、光周波数弁別器２１の光周波数安定化制御
をおこなっている。ここでは、モードｍの光周波数ｆ
（ｍ）がｆ１に等しくなるように制御されるとする。す
なわち、ｆ（ｍ）は以下の（６）式のように表せる。 ｆ（ｍ）＝ｆ１ ＝ｆ０＋ｆｓｇ７ ・・・（６）

【００４６】基準電気信号源７の出力周波数ｆｓｇ７を
掃引すると、（５）式により、光源１の光周波数ｆ１が
掃引され、さらに（６）式により、光源１に安定化した
エタロン（光周波数弁別器２１）の光周波数ｆ（ｍ）も
掃引される。

【００４７】同様に光源２の出力光周波数ｆ２は、例え
ばｆ０＋ｆｓｇ８に制御されている。ここで、ｆｓｇ８
は基準電気信号源８の出力周波数である。そしてこの光
源２に安定化したエタロン（光周波数弁別器２２）の光
周波数が制御される。エタロン（光周波数弁別器２２）
の光周波数ｆ（ｎ）は、（６）式と同様に（７）式で表
せる。 ｆ（ｎ）＝ｆ２ ＝ｆ０＋ｆｓｇ８ ・・・（７）

【００４８】光源３の出力は、光分岐器１３によって分
岐されて光周波数弁別器２１，２２に入射され、その光
周波数ｆは、光電気変換器３３，３６によって光強度変
換されて光周波数制御部５０に送信されている。光源３
は光周波数制御部５０により、光周波数弁別器２１と２
２のいずれかのモードに安定化している。例えば、光周
波数弁別器２１のモード（ｍ＋ｋ）（ただし、ｍ＞＞
ｋ）に安定化しているとすると、前式（３）の関係か
ら、光源３の光周波数ｆは、以下の式（８）によって表
される。 ｆ＝ｆ（ｍ＋ｋ） ＝ｍ×ＦＳＲ（Ｔ1 ，ｄ1 ）＋ｋ×ＦＳＲ（Ｔ1 ，ｄ1 ） ＝ｆ（ｍ）＋ｋ×ＦＳＲ（Ｔ1 ，ｄ1 ） ＝ｆ１＋ｋ×ＦＳＲ（Ｔ1 ，ｄ1 ） ＝ｆ０＋ｆｓｇ７＋ｋ×ＦＳＲ（Ｔ1 ，ｄ1 ） ・・・（８）

【００４９】ここで、ｋは１とか２といった小さい正数
であるが、ｍは非常に大きい。例えば、ＦＳＲを１０Ｇ
Ｈｚとしても、光周波数は約２００ＴＨｚであるので、
ｍ＝２００００となる。よって、ｆｓｇ７を掃引して光
周波数を１０ＧＨｚ程度可変しても、ＦＳＲ（Ｔ1 ，ｄ
1 ）の変化は１０ＧＨｚ／２００００＝５００ｋＨｚ程
度である。よって（８）式において、基準電気信号源７
の出力周波数ｆｓｇ７を掃引した場合のｋ×ＦＳＲ（Ｔ
1 ，ｄ1 ）の変化は無視できて、光源３の光周波数ｆも
ｆｓｇ７と同様に掃引される。光源３を光周波数弁別器
２２に安定化した場合も同様で、光源３の光周波数ｆは
ｆｓｇ８の掃引により可変できる。

【００５０】次に、この光周波数制御部５０が、光源３
の出力光周波数ｆを、どのように制御しているかを、図
２を用いて説明する。図２は、エタロン（光周波数弁別
器２１，２２）の各モードの光周波数の時間変化を示し
ている。点線は光周波数弁別器２１のモードｍの前後の
数モードの光周波数ｆ（ｍ）などを、一点鎖線は光周波
数弁別器２２のモードｎの前後の数モードの光周波数ｆ
（ｎ）などの時間変化を示すものとする。簡単のため、
時刻τ０においては、ｆ（ｍ）=ｆ（ｎ）とした。

【００５１】ｆｓｇ７を、τ０からτ１までは単調増
加、τ１からτ２’までは単調減少、τ２’からτ３’
まではまた単調増加するように掃引すると、このｆｓｇ
７と同様にｆ（ｍ）も変化する。これに対して、ｆｓｇ
８を、τ０からτ１’までは単調減少、τ１’からτ２
までは単調増加するように掃引すると、このｆｓｇ８と
同様にｆ（ｎ）も変化する。ｆｓｇ７およびｆｓｇ８は
それぞれ時間経過とともに上述のように掃引され、τ
１’において、ｆ（ｍ）=ｆ（ｎ＋２）になり、τ２’
でｆ（ｎ＋２）=ｆ（ｍ＋２）となる。

【００５２】ここで、光源３の出力周波数ｆは時刻τ０
において点Ａの位置にあり、モードｍのｆ（ｍ）に安定
化しているものとする。時間経過により、τ０において
点Ａでモードｍに安定化していた光源３は、τ１におい
て点Ｂでモード（ｎ＋１）に安定化し直し、続いてτ２
において点Ｃでモード（ｍ＋２）に安定化し直す。この
手順により、光源３の光周波数は線路ＡＢＣの延長直線
上を移動できる。

【００５３】このとき、光源１，２も各エタロン（光周
波数弁別器２１，２２）も、およそ±ＦＳＲ程度の周波
数掃引を繰り返すだけで、光源３の周波数はそのモード
をｍ，ｎ＋２，ｍ＋２，ｎ＋４，ｍ＋４，・・・と次々
と切り換えてゆき、広範囲な周波数可変を実現してい
る。さらにエタロンの光周波数は基準光源に光源１，２
を介して安定化しているので、経時変化の心配もない。

【００５４】（第２の実施の形態）次に、本発明を適用
した第２の実施の形態について、図３を参照して説明す
る。図３は、本発明の第２の実施の形態における可変波
長光源の構成を示す図である。この図３の各部は、図１
の各部と全て共通であるので、同一の符号を付して示
し、その説明を省略する。

【００５５】図３に示す可変波長光源においては、図１
示す可変波長光源における光源１の代わりに、光源４が
直接、光周波数弁別器２１を制御している。しかし、光
源４は基準光源でありｆ０は一定であるので、ｆ（ｍ）
も一定値である。すなわち、前述の（６）式は、以下の
（６’）式となる。 ｆ（ｍ）＝ｆ０ ・・・（６’）

【００５６】この場合の、光源３の光周波数可変手順を
図４により説明する。図４は、図２に準じる様式で、点
線は光周波数弁別器２１のモードｍの前後の数モードの
光周波数ｆ（ｍ）などの時間変化を示し、一点鎖線は光
周波数弁別器２２のモードｎの前後の数モードの光周波
数ｆ（ｎ）などの時間変化を示すものである。この図４
において、上述したように、光周波数弁別器２１の光周
波数ｆ（ｍ）等は一定であり時間変化はない。なお、簡
単のため、時刻τ０においては、ｆ（ｍ）=ｆ（ｎ）と
した。

【００５７】光源３の光周波数ｆは図４上を、時刻τ０
の点Ａから点Ｂ，Ｂ’，Ｃ，Ｃ’の順に移動する。τ０
ではモードｎに安定化し直し掃引して、τ１において点
Ｂでモード（ｍ＋１）に安定化し直す。さらに、τ１’
においてｆ（ｎ＋１）＝ｆ（ｍ＋１）になったら、また
モード（ｎ＋１）に安定化し直す。ただし、ＢＢ’間や
ＣＣ’間においては、モードの光周波数が一定の光周波
数弁別器２１に安定化しているので、光周波数掃引は停
止した状態となる。

【００５８】本第２の実施の形態における可変波長光源
によれば、前述の第１の実施の形態における可変波長光
源による場合と比較して、光周波数掃引が停止する期間
ができるものの、可変波長光源を簡易化した構成により
実現することができ、可変波長光源の小型化、及び製造
コストダウンに貢献することができる。

【００５９】（第３の実施の形態）次に、本発明を適用
した第３の実施の形態について、図５を参照して説明す
る。図５は、本発明の第３の実施の形態における可変波
長光源の構成を示す図である。この図５において、図１
の各部と共通する部分には同一の符号を付して示し、そ
の説明を省略する。

【００６０】図５において、９は基準電気信号源、１７
は光合波器、２８は周波数位相比較器、４３，４６は制
御信号発生器である。図３に示す可変波長光源の場合と
同様に、光周波数弁別器２１は基準光源である光源４に
より安定化しているので、光周波数ｆ（ｍ）は（６’）
式に従い、一定値となる。光源２は光源３と同じく外部
共振器型ＬＤ光源であり、光源３と同程度の波長可変が
可能である。光源２と光源３は、光周波数弁別器２１に
より安定化が可能で、光周波数制御部５０が安定化する
かどうかを判断している。また、光源２と光源３の差周
波数の絶対値｜ｆ２−ｆ｜は、光周波数制御部５０によ
り制御できる。

【００６１】図５に示す可変波長光源の場合の、光源３
の光周波数可変手順を図６により説明する。図６は、光
源２と光源３の光周波数の時間変化を示したものであ
る。点線が光源２の光周波数ｆ２で、一点鎖線が光源３
の光周波数ｆである。

【００６２】時刻τ０からτ１までは、光源２のｆ２は
モード（ｍ−１）に安定化され、光周波数制御部５０
が、｜ｆ２−ｆ｜を制御することで、光源３のｆは点Ａ
から点Ｂに掃引される。点Ｂにおいて、光周波数制御部
５０は、｜ｆ２−ｆ｜による光源３のｆの制御を解除
し、かわりにモードｍに安定化する。同時に、光周波数
制御部５０は、光源２のｆ２のモード（ｍ−１）への安
定化を解除し、｜ｆ２−ｆ｜を制御することで、光源２
のｆ２はｆ（ｍ−１）からｆ（ｍ）へ移動する。光源２
のｆ２がｆ（ｍ）になったτ１’において、光周波数制
御部５０は、光源２のｆ２をモードｍに安定化し、光源
３のｆを｜ｆ２−ｆ｜により制御し始める。この繰り返
しで、光源３の光周波数は連続に掃引できる。

【００６３】本第３の実施の形態における可変波長光源
によれば、前述の第２の実施の形態における可変波長光
源の場合と同様、前述の第１の実施の形態における可変
波長光源による場合と比較して、光周波数掃引が停止す
る期間ができるものの、可変波長光源を簡易化した構成
により実現することができ、可変波長光源の小型化、及
び製造コストダウンに貢献することができる。

【００６４】（第４の実施の形態）次に、本発明を適用
した第４の実施の形態について、図７を参照して説明す
る。本第４の実施の形態においては、前述の第１〜３の
実施の形態を示す図１、図３、及び図５に示す光源３
と、図５に示す光源２を、光周波数を連続的に可変でき
る外部共振器型光源とした場合について説明する。光周
波数を連続に可変できる外部共振器型光源について、図
７を用いて説明する。なお、図７に示す外部共振器型光
源の単体での動作については、従来技術として既述であ
るので、本実施の形態における特徴的な部分のみについ
て簡単に説明する。

【００６５】図７において、外部共振器型ＬＤ光源部５
のＬＤ光は、縦モードと呼ばれる周期的な多数の発振波
長を有している。この中から、光学フィルタ５１の透過
（あるいは反射）波長に近い１つの縦モードを選択し
て、単一モード発振を得ている。ここで、波長を可変す
るためには、単に光学フィルタ５１の透過（あるいは反
射）波長を、駆動部５２により可変すればよいのだが、
同時に、駆動部５２により、外部共振器長を変更して、
縦モードを光学フィルタ５１の透過（あるいは反射）波
長の変化に同期して可変すれば、常に同一縦モードで発
振し、いわゆるモードホップのない連続波長可変が得ら
れる。

【００６６】通常の外部共振器型光源の光周波数設定分
解能は約１００ＭＨｚであるので、この図７に示す外部
共振器型光源を図１、図３、及び図５の各可変波長光源
に使用すれば、この光周波数設定分解能での可変波長光
源が確度を保証したまま得られるが、上述のモードホッ
プのない可変波長光源を用いれば、完全な連続可変が実
現できるという利点がある。

【００６７】以上説明したように、第１〜第４の実施の
形態の可変波長光源によれば、光源４から出射される安
定化された光を基準とする光周波数弁別器（２１，２
２）によって、光源３から出射される光の周波数を安定
化させるとともに、光周波数制御部５０によって制御さ
れる基準電気信号源（７〜９）の周波数を掃引させるこ
とによって、光源３から出射される光の周波数を広い可
変幅で安定して掃引させることが可能となる。

【００６８】なお、以上の実施の各形態において、本発
明はこれらのみに限定されるものではなく、他の部品配
置構成であってもよい。また、その他、具体的な細部構
造等についても適宜変更可能であることは勿論である。

【００６９】

【発明の効果】請求項１、または２に記載の発明によれ
ば、安定した周波数制御が可能な２系統の掃引手段によ
り光周波数確度を確保しつつ、２系統の掃引手段の掃引
のタイミングを適宜制御することにより、光周波数を広
い可変幅で掃引できる波長可変光源を提供することがで
きる。

【００７０】請求項３、４、６、７のいずれかに記載の
発明によれば、安定した周波数制御が可能な安定化手段
により光周波数確度を確保しつつ、掃引手段の掃引のタ
イミングを適宜制御することにより、光周波数を広い可
変幅で掃引できる波長可変光源を提供することができ
る。また、この場合、安定化手段を少ない部品構成によ
り実現できるため、可変波長光源の小型化、及び製造コ
ストダウンに貢献することができる。

【００７１】請求項５、または８に記載の発明によれ
ば、駆動部により外部共振器長を変更して、縦モードを
光学フィルタの透過（あるいは反射）波長の変化に同期
して可変すれば、常に同一縦モードで発振し、いわゆる
モードホップのない連続波長可変が得られるため、完全
な連続可変による周波数掃引が可能な可変波長光源を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における可変波長光
源の構成を示す図である。

【図２】第１の実施の形態におけるエタロン（光周波数
弁別器２１，２２）の各モードの光周波数の時間変化を
示す図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態における可変波長光
源の構成を示す図である。

【図４】第２の実施の形態におけるエタロン（光周波数
弁別器２１，２２）の各モードの光周波数の時間変化を
示す図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態における可変波長光
源の構成を示す図である。

【図６】第３の実施の形態における光源２と光源３の光
周波数の時間変化を示した図である。

【図７】従来技術としての、光周波数を安定化した外部
共振器型光源の一例を示す構成図である。

【図８】エタロン入射光の光周波数に対するエタロン透
過光の透過率の関係を示す図である。

【図９】（ａ）はエタロンのモードｍの透過特性を示す
図であり、（ｂ）は（ａ）に示す基準値ｆａとモードｍ
のｆ（ｍ）との差によって求められる誤差信号の関係を
示す図である。

【図１０】従来技術としての、周波数を安定化した状態
で波長掃引可能な外部共振器型光源の構成図である。

【図１１】特開平５−１９８８８４号公報に開示された
「周波数可変光源」に基づく可変波長光源の構成図であ
る。

【図１２】図１１に示す可変波長光源における光源１〜
３の光周波数の時間変化を示す図である。

【符号の説明】

１〜４ 光源 ５ 外部共振器型ＬＤ光源部 ６ 光周波数基準光源 ７〜９ 基準電気信号源 １１〜１４ 光分岐器 １５〜１９ 光合波器 ２１，２２ 光周波数弁別器 ２３〜２５ 周波数弁別器 ２６〜２８ 周波数位相比較器 ３１〜３７ 光電気変換器 ４１〜４５ 制御信号発生器 ５０ 光周波数制御部 ５１ 光学フィルタ ５２ 駆動部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】特定の光周波数に安定化された基準光を出
   射する基準光源（光源４）と、 この基準光源の出射光を２系統に分岐する基準光分岐手
   段（光分岐器１４）と、 外部に対して出力する出力光を出射する出力光源（光源
   ３）と、 この出力光源から出射される光の周波数を制御する光周
   波数制御手段（光周波数制御部５０）と、 前記出力光源から出射される出力光を３系統に分岐し、
   該分岐された出射光の内の１系統を外部に対して出力す
   る出力光分岐手段（光分岐器１３）と、 前記出力光源の出射光の周波数を掃引させる第１、及び
   第２の掃引手段と、を備え、 前記光周波数制御手段は、前記第１の掃引手段に対して
   第１の周波数掃引信号を出力し、また、前記第２の掃引
   手段に対して第２の周波数掃引信号を出力し、 前記第１の掃引手段は、前記基準光分岐手段から入力さ
   れる前記基準光源の１系統分の光の周波数を基準とし
   て、前記光周波数制御手段から入力される第１の周波数
   掃引信号に基づく周波数の掃引を行い、この掃引される
   周波数と前記出力光分岐手段から入力される前記出力光
   源の１系統分の光の周波数との差周波数を示す第１の差
   信号を前記光周波数制御手段に帰還し、 前記第２の掃引手段は、前記基準光分岐手段から入力さ
   れる前記基準光源の１系統分の光の周波数を基準とし
   て、前記光周波数制御手段から入力される第２の周波数
   掃引信号に基づく周波数の掃引を行い、この掃引される
   周波数と前記出力光分岐手段から入力される前記出力光
   源の１系統分の光の周波数との差周波数を示す第２の差
   信号を前記光周波数制御手段に帰還し、 更に、前記光周波数制御手段は、前記第１の掃引手段か
   ら入力される第１の差信号、または前記第２の掃引手段
   から入力される第２の差信号のいずれか一方を選択し
   て、該選択された一方の差信号に基づいて前記出力光源
   から出射される光の周波数を制御することを特徴とする
   可変波長光源。
2. 【請求項２】前記第１、及び第２の掃引手段はそれぞ
   れ、 所定の周波数可変幅を有する可変光源（光源１，２）
   と、 この可変光源の出射光を２系統に分岐する光分岐手段
   （光分岐器１１，１２）と、 前記基準光分岐手段から入力される前記基準光源の１系
   統分の光と、前記光分岐手段から入力される前記可変光
   源の１系統分の光とを合成する光合波手段（光合波器１
   ５，１６）と、 この光合波手段から入力される光信号を電気信号に変換
   する第１の光電変換手段（光電気変換器３４，３５）
   と、 前記光周波数制御手段から入力される前記第１、または
   第２の周波数掃引信号に基づいて周波数を掃引させるた
   めの基準信号を生成する基準電気信号源（基準電気信号
   源７，８）と、 この基準電気信号源から入力される基準信号と、前記第
   １の光電変換手段から入力される電気信号の周波数差に
   比例する信号を生成する周波数位相比較手段（周波数位
   相比較器２６，２７）と、 この周波数位相比較手段から入力される前記周波数差に
   比例する信号に基づいて前記可変光源の光周波数を制御
   する制御信号を生成して前記可変光源から出射される光
   の周波数を制御する制御信号発生手段（制御信号発生器
   ４４，４５）と、 前記出力光分岐手段から入力される前記出力光源の１系
   統分の光と、前記光分岐手段から入力される前記可変光
   源の１系統分の光とを入力として、それぞれの光の周波
   数に従った透過率でそれぞれの光を透過する光周波数弁
   別手段（光周波数弁別器２１，２２）と、 前記光分岐手段から入力される前記可変光源の１系統分
   の光が、前記光周波数弁別手段を透過して出射される光
   を、透過率に基づいて電気信号に変換する第２の光電変
   換手段（光電気変換器３１，３２）と、 この第２の光電変換手段から入力される電気信号に基づ
   いて、前記光周波数弁別手段の光周波数に対する透過率
   特性を調整する制御信号を生成して前記光周波数弁別手
   段を制御する制御信号発生手段（制御信号発生器４１，
   ４２）と、 前記出力光分岐手段から入力される前記出力光源の１系
   統分の光が、前記光周波数弁別手段を透過して出射され
   る光を、透過率に基づいて電気信号に変換し、この電気
   信号を前記光周波数制御手段に対して出力する第３の光
   電変換手段（光電気変換器３３，３６）と、 によって構成されることを特徴とする請求項１記載の可
   変波長光源。
3. 【請求項３】特定の光周波数に安定化された基準光を出
   射する基準光源（光源４）と、 この基準光源の出射光を２系統に分岐する基準光分岐手
   段（光分岐器１４）と、 外部に対して出力する出力光を出射する出力光源（光源
   ３）と、 この出力光源から出射される光の周波数を制御する光周
   波数制御手段（光周波数制御部５０）と、 前記出力光源から出射される出力光を３系統に分岐し、
   該分岐された出射光の内の１系統を外部に対して出力す
   る出力光分岐手段（光分岐器１３）と、 前記出力光源の出射光の周波数を安定化させる安定化手
   段と、 前記出力光源の出射光の周波数を掃引させる掃引手段
   と、 を備え、 前記安定化手段は、前記基準光分岐手段から入力される
   前記基準光源の１系統分の光の周波数と、前記出力光分
   岐手段から入力される前記出力光源の１系統分の光の周
   波数との差周波数を示す第１の差信号を前記光周波数制
   御手段に帰還し、 前記光周波数制御手段は、前記掃引手段に対して周波数
   掃引信号を出力し、 前記掃引手段は、前記基準光分岐手段から入力される前
   記基準光源の１系統分の光の周波数を基準として、前記
   光周波数制御手段から入力される周波数掃引信号に基づ
   く周波数の掃引を行い、この掃引される周波数と前記出
   力光分岐手段から入力される前記出力光源の１系統分の
   光の周波数との差周波数を示す第２の差信号を前記光周
   波数制御手段に帰還し、 更に、前記光周波数制御手段は、前記安定化手段から入
   力される第１の差信号に基づいて前記出力光源の光周波
   数の安定化制御を行い、また、前記掃引手段から入力さ
   れる第２の差信号に基づいて前記出力光源から出射され
   る光の周波数の掃引制御を行うことを特徴とする可変波
   長光源。
4. 【請求項４】前記安定化手段は、 前記出力光分岐手段から入力される前記出力光源の１系
   統分の光と、前記基準光分岐手段から入力される前記基
   準光源の１系統分の光とを入力として、それぞれの光の
   周波数に従った透過率でそれぞれの光を透過する光周波
   数弁別手段（光周波数弁別器２１）と、 前記基準光分岐手段から入力される前記基準光源の１系
   統分の光が、前記光周波数弁別手段を透過して出射され
   る光を、透過率に基づいて電気信号に変換する第２の光
   電変換手段（光電気変換器３１）と、 この第２の光電変換手段から入力される電気信号に基づ
   いて、前記光周波数弁別手段の光周波数に対する透過率
   特性を調整する制御信号を生成して前記光周波数弁別手
   段を制御する制御信号発生手段（制御信号発生器４１）
   と、 前記出力光分岐手段から入力される前記出力光源の１系
   統分の光が、前記光周波数弁別手段を透過して出射され
   る光を、透過率に基づいて電気信号に変換し、この電気
   信号を前記光周波数制御手段に対して出力する第３の光
   電変換手段（光電気変換器３３）と、 によって構成され、 前記掃引手段は、 所定の周波数可変幅を有する可変光源（光源２）と、 この可変光源の出射光を２系統に分岐する光分岐手段
   （光分岐器１２）と、 前記基準光分岐手段から入力される前記基準光源の１系
   統分の光と、前記光分岐手段から入力される前記可変光
   源の１系統分の光とを合成する光合波手段（光合波器１
   ６）と、 この光合波手段から入力される光信号を電気信号に変換
   する第１の光電変換手段（光電気変換器３５）と、 前記光周波数制御手段から入力される前記周波数掃引信
   号に基づいて周波数を掃引させるための基準信号を生成
   する基準電気信号源（基準電気信号源８）と、 この基準電気信号源から入力される基準信号と、前記第
   １の光電変換手段から入力される電気信号の周波数差に
   比例する信号を生成する周波数位相比較手段（周波数位
   相比較器２７）と、 この周波数位相比較手段から入力される前記周波数差に
   比例する信号に基づいて前記可変光源の光周波数を制御
   する制御信号を生成して前記可変光源から出射される光
   の周波数を制御する制御信号発生手段（制御信号発生器
   ４５）と、 前記出力光分岐手段から入力される前記出力光源の１系
   統分の光と、前記光分岐手段から入力される前記可変光
   源の１系統分の光とを入力として、それぞれの光の周波
   数に従った透過率でそれぞれの光を透過する光周波数弁
   別手段（光周波数弁別器２２）と、 前記光分岐手段から入力される前記可変光源の１系統分
   の光が、前記光周波数弁別手段を透過して出射される光
   を、透過率に基づいて電気信号に変換する第２の光電変
   換手段（光電気変換器３２）と、 この第２の光電変換手段から入力される電気信号に基づ
   いて、前記光周波数弁別手段の光周波数に対する透過率
   特性を調整する制御信号を生成して前記光周波数弁別手
   段を制御する制御信号発生手段（制御信号発生器４２）
   と、 前記出力光分岐手段から入力される前記出力光源の１系
   統分の光が、前記光周波数弁別手段を透過して出射され
   る光を、透過率に基づいて電気信号に変換し、この電気
   信号を前記光周波数制御手段に対して出力する第３の光
   電変換手段（光電気変換器３６）と、 によって構成されることを特徴とする請求項３記載の可
   変波長光源。
5. 【請求項５】前記出力光源は、 外部共振器型半導体レーザ光源部と、 この外部共振器型半導体レーザ光源部からの出力光を単
   一モードに選択する光学フィルタと、 この光学フィルタの透過波長または反射波長と外部共振
   器長を可変する駆動部と、 によって構成される外部共振器型レーザ光源であること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の可変波長
   光源。
6. 【請求項６】特定の光周波数に安定化された基準光を出
   射する基準光源（光源４）と、 外部に対して出力する出力光を出射する出力光源（光源
   ３）と、 この出力光源から出射される光の周波数を制御する光周
   波数制御手段（光周波数制御部５０）と、 前記出力光源から出射される出力光を３系統に分岐し、
   該分岐された出射光の内の１系統を外部に対して出力す
   る出力光分岐手段（光分岐器１３）と、 所定の周波数可変幅を有する可変光源（光源２）と、 この可変光源の出射光を２系統に分岐する光分岐手段
   （光分岐器１２）と、 前記出力光源の出射光の周波数を安定化させる安定化手
   段と、 前記出力光源の出射光の周波数を掃引させる掃引手段
   と、 を備え、 前記安定化手段は、前記基準光源から入力される基準光
   の周波数と前記出力光分岐手段から入力される前記出力
   光源の１系統分の光の周波数との差周波数を示す第１の
   差信号、及び前記基準光源から入力される基準光の周波
   数と前記光分岐手段から入力される前記可変光源の１系
   統分の光の周波数との差周波数を示す第２の差信号を前
   記光周波数制御手段に帰還し、 前記光周波数制御手段は、前記掃引手段に対して周波数
   掃引信号を出力し、 前記掃引手段は、前記出力光分岐手段から入力される前
   記出力光源の１系統分の光の周波数と、前記光分岐手段
   から入力される前記可変光源の１系統分の光の周波数の
   周波数差を、前記光周波数制御手段から入力される周波
   数掃引信号に基づく基準周波数差と比較して、その差周
   波数を示す第３の差信号を前記光周波数制御手段に帰還
   し、 更に、前記光周波数制御手段は、前記安定化手段から入
   力される第１の差信号に基づいて前記出力光源の光周波
   数の安定化制御を行い、また、前記安定化手段から入力
   される第２の差信号、または前記掃引手段から入力され
   る第３の差信号のいずれか一方を選択して、該選択され
   た一方の差信号に基づいて前記出力光源から出射される
   光の周波数の掃引制御を行うことを特徴とする可変波長
   光源。
7. 【請求項７】前記安定化手段は、 前記出力光分岐手段から入力される前記出力光源の１系
   統分の光と、前記基準光源から入力される基準光と、前
   記光分岐手段から入力される前記可変光源の１系統分の
   光とを入力として、それぞれの光の周波数に従った透過
   率でそれぞれの光を透過する光周波数弁別手段（光周波
   数弁別器２１）と、 前記基準光源から入力される基準光が、前記光周波数弁
   別手段を透過して出射される光を、透過率に基づいて電
   気信号に変換する第１の光電変換手段（光電気変換器３
   １）と、 この第１の光電変換手段から入力される電気信号に基づ
   いて、前記光周波数弁別手段の光周波数に対する透過率
   特性を調整する制御信号を生成して前記光周波数弁別手
   段を制御する第１の制御信号発生手段（制御信号発生器
   ４１）と、 前記出力光分岐手段から入力される前記出力光源の１系
   統分の光が、前記光周波数弁別手段を透過して出射され
   る光を、透過率に基づいて電気信号に変換する第２の光
   電変換手段（光電気変換器３３）と、 この第２の光電変換手段から入力される電気信号に基づ
   いて、前記第１の差信号を生成して前記光周波数制御手
   段を制御する第２の制御信号発生手段（制御信号発生器
   ４３）と、 前記光分岐手段から入力される前記可変光源の１系統分
   の光が、前記光周波数弁別手段を透過して出射される光
   を、透過率に基づいて電気信号に変換する第３の光電変
   換手段（光電気変換器３２）と、 この第３の光電変換手段から入力される電気信号に基づ
   いて、前記第２の差信号を生成して前記光周波数制御手
   段を制御する第３の制御信号発生手段（制御信号発生器
   ４６）と、 によって構成され、 前記掃引手段は、 前記出力光分岐手段から入力される前記出力光源の１系
   統分の光と、前記光分岐手段から入力される前記可変光
   源の１系統分の光とを合成する光合波手段（光合波器１
   ７）と、 この光合波手段から入力される光信号を電気信号に変換
   する第４の光電変換手段（光電気変換器３５）と、 前記光周波数制御手段から入力される前記周波数掃引信
   号に基づいて周波数を掃引させるための基準信号を生成
   する基準電気信号源（基準電気信号源９）と、 この基準電気信号源から入力される基準信号と、前記第
   ４の光電変換手段から入力される電気信号の周波数差に
   比例する信号を生成する周波数位相比較手段（周波数位
   相比較器２８）と、 この周波数位相比較手段から入力される前記周波数差に
   比例する信号に基づいて前記第３の差信号を生成して前
   記可変光源から出射される光の周波数を制御する制御信
   号発生手段（制御信号発生器４５）と、 によって構成されることを特徴とする請求項６記載の可
   変波長光源。
8. 【請求項８】前記出力光源、及び前記可変光源は、 外部共振器型半導体レーザ光源部と、 この外部共振器型半導体レーザ光源部からの出力光を単
   一モードに選択する光学フィルタと、 この光学フィルタの透過波長または反射波長と外部共振
   器長を可変する駆動部と、 によって構成される外部共振器型レーザ光源であること
   を特徴とする請求項６、または７に記載の可変波長光
   源。