JPH11274647A - 外部共振器型波長可変半導体レーザ光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＤ駆動電流を大きく変化させることなく、
定光出力動作を実現し、かつ連続的に波長可変が可能
な、外部共振器型波長可変ＬＤ光源を得ること。 【解決手段】 光源部１０と、該光源部１０からの光出
力を減光する光出力制御部３０と、該光出力制御部３０
から出射された光の一部を反射するビームスプリッタ４
０と、該ビームスプリッタ４０で反射された光を受光し
て電圧に変換して光源部１０へと出力するＰＤ部５０
と、出力光の現在波長に基づいて、光出力制御部３０及
びＬＤ駆動電流を制御可能な制御部２０Ａと、を備えた
外部共振器型波長可変ＬＤ光源である。制御部２０Ａに
よる制御の下、光出力制御部３０は、光源部１０からの
光出力を減光して、出力波長による光出力の変動を所定
範囲内に抑え、一方、光源部１０は、ＰＤ部５０から出
力された電圧に応じてＬＤ駆動電流を調整し、光出力を
設定値に可変する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光コヒーレント通
信・計測技術分野で使用する外部共振器型波長可変半導
体レーザ光源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光コヒーレント通信・計測技術におい
て、広範囲で波長を可変出来て、狭スペクトル線幅かつ
設定波長確度の良い単一モード発振の半導体レーザ（以
下、ＬＤとする）光源が必要とされている。このような
光源の仕様としては、可変幅100[nm]、波長設定分解能
0.001[nm]、波長再現性0.001[nm]で、定光出力動作（パ
ワー平坦性±0.1dB）が出来るものが市場で求められて
いる。上記のような、広範囲で波長を可変出来る単一モ
ード発振のＬＤ光源としては、一般的には、回折格子等
を使用した外部共振器型のＬＤ光源が挙げられる。以下
に、回折格子を用いた外部共振器型ＬＤ光源の発振波長
動作を簡単に説明する。

【０００３】ＬＤ光源の発振波長は、下記の式（１）、
（２）の関係で与えられ、ミラー損失が小さいブラッグ
波長λｂ近傍の共振波長λＭで発振する。 λＭ＝２×ｎ×Ｌ／Ｍ …（１） λｂ＝２×ｄ×sin（θ）／ｍ …（２） λＭ：外部共振器の共振波長 Ｍ：外部共振器の縦モード次数（整数） Ｌ：外部共振器長 ｎ：外部共振器の屈折率 λｂ：ブラッグ波長 ｄ：回折格子の溝間隔（格子定数） θ：回折格子への入射角（Littrow配置） ｍ：回折格子の反射光次数（通常 ｍ＝１） そのため、回折格子を使用したＬＤ光源は、ブラッグ波
長λｂを可変することにより、Ｍを変化させて発振波長
λＭを可変出来る。すなわち、回折格子への入射角θを
変化させることで、モードホップしながらも広範囲に波
長を可変出来る。

【０００４】以下に、従来の外部共振器型波長可変ＬＤ
光源の構成例について、図１０を用いて述べる。図１０
の外部共振器型波長可変ＬＤ光源において、ＬＤ部１Ａ
と回折格子２により外部共振器が形成されている。ま
た、回折格子２は、回転機構８及びアーム３の一端に取
り付けられており、アーム３の他端は、平行移動機構６
の端面に当接している。平行移動機構６にはＬＤ部１Ａ
が固定されており、さらに、平行移動機構６は矢印Ｘ方
向へ平行移動出来るようになっていて、この平行移動機
構６の近傍にはスイッチ７（位置検出手段）が設けられ
ている。モータ部４は、モーターとエンコーダで構成さ
れ、制御部２０ＤからのパルスＰＵでモーターが駆動す
る。これら、ＬＤ部１Ａ、回折格子２、回転機構８、ア
ーム３、平行移動機構６、スイッチ７及びモータ部４
は、光学系ベース台９上に搭載されている。

【０００５】ＬＤ駆動回路５は、制御部２０ＤからのＬ
Ｄ駆動電流設定値Ｉｓｅｔにより、ＬＤ駆動電流ＩＬＤ
をＬＤ部１Ａに出力し、ＬＤ１を駆動する。さらに、Ｌ
Ｄ駆動回路５は、実際の駆動電流をモニタしており、制
御部２０Ｄに駆動電流モニタ信号Ｉｍとして出力してい
る。このＬＤ駆動回路５は、前述の光学系ベース台９と
ともに、光源部１０を構成している。ビームスプリッタ
４０は、光源部１０より出射される出力光Ｐｏの一部を
出力光Ｐｏ１として透過させるとともに、出力光Ｐｏの
残りの一部を反射光Ｐｏ２として反射させる光学デバイ
スである。ＰＤ部５０は、反射光Ｐｏ２を受光し、電圧
値Ｖ（Ｐｏ２）に変換してＬＤ駆動回路５に出力してい
る。

【０００６】図１０におけるＬＤ部１Ａは、図１１に示
すように、片端面にＡＲコート１ａが施されたファブリ
ペロー型ＬＤ１とレンズ６１、６２及び光アイソレータ
６３で構成されている。ＬＤ１のＡＲコート１ａ端面側
からの出射光は、レンズ６１によって平行光に変換され
る。

【０００７】次に、図１０における波長設定方法、波長
可変方法について述べる。装置各部に電源が供給される
と、制御部２０ＤからパルスＰＵが出力されて、モータ
ーが駆動し、平行移動機構６を平行移動させ、アーム３
を介して回転機構８を回転する。そして、平行移動機構
６がある位置に達すると、スイッチ７がＯＮされ、この
スイッチ７がＯＮされる位置を原点位置とする。このス
イッチ７は、ＯＮされると、制御部２０Ｄに原点検出信
号ＳＧを出力し、制御部２０Ｄは、この原点検出信号Ｓ
Ｇを認識すると、パルスＰＵの出力を停止し、モーター
を停止させると同時に、リセット信号Ｒｅを出力し、エ
ンコーダをリセットする。このときの発振波長は、あら
かじめ波長計で測定してあり、その測定値λ０を原点波
長λ０とする。これ以降は、原点位置で波長λ０が設定
されることになる。

【０００８】そして、波長を可変する場合は、原点波長
λ０を基準にして相対的に可変していく。すなわち、制
御部２０Ｄは、設定された波長（以下、設定波長とす
る）λｓｅｔと原点波長λ０の差分を演算し、平行移動
機構６を設定波長λｓｅｔになる位置まで移動させるパ
ルスをモーターに出力する。また、エンコーダは、モー
ターがどれだけ平行移動機構６を移動させたかを常に制
御部２０Ｄにλｒｎとして出力し、これによって制御部
２０Ｄは現在の設定波長を認識することが出来る。ただ
し、前述したように広範囲に渡って波長を可変する場合
には、モードホップが生じるという問題がある。モード
ホップしないで連続的に波長を可変するためには、回折
格子２への入射角θに対応して縦モード次数Ｍを常に一
定にするように外部共振器長Ｌを変化させればよい。こ
のための手段としては、例えば、サインバー機構が採用
されている。以下に、その原理を図１２を用いて説明す
る。

【０００９】図１２において、ＬＤ１と回折格子２とは
外部共振器を構成し、前記式（１）の発振波長λＭは以
下のようになる。 λＭ＝２×ｎ×Ｌ／Ｍ ＝２×ＬＡ×sin（θ）／Ｍ …（３） ＬＡ：アーム長 よって式（３）及び式（２）より、λＭとλｂの波長ズ
レは、 λＭ−λｂ＝２×sin（θ）×｛（ＬＡ／Ｍ）−（ｄ／ｍ）｝ …（４） となる。そこで、条件（ＬＡ／Ｍ）＝（ｄ／ｍ）を満た
すように光源を設計することによって、回折格子２の回
転角度θにかかわりなく、波長ズレを常にゼロにするこ
とが出来る。従って、モードホップがなく連続的に波長
を可変出来る。

【００１０】図１０では、このサインバー機構を採用し
ており、平行移動機構６をＸの方向に平行移動すること
で回折格子２の回転角度θを変化させ、同時に式（３）
からもわかるように、θの変化に対応して外部共振器長
Ｌを調整し、モードホップのない連続的な波長可変を実
現している。

【００１１】続いて、図１０において定光出力動作を実
現する方法を以下に述べる。まず、図１３に示す変換テ
ーブルＴ１を作成する。ＰＤの量子効率η[mA/mW]の波
長依存性により、波長が変化した場合に光出力変動が生
じる。この光出力変動を補正するために変換テーブルＴ
１を使用する。変換テーブルＴ１は、ある設定波長での
波長λｒｎと、その時の光出力Ｐｏ１と、ＰＤ部５０の
出力電圧Ｖ（Ｐｏ２）をそれぞれ、波長計、光パワーメ
ータ、電圧計で測定し、記録する。そして、量子効率η
[mA/mW]を補正するＰＤ部感度補正値ａ（λｒｎ）を以
下の式によって求める。 ａ（λｒｎ）＝Ｖ（Ｐｏ２）／Ｐｏ１ …（５） ａ（λｒｎ）：波長λｒｎでのＰＤ部感度補正値[V/mW] Ｖ（Ｐｏ２）：ＰＤ部５０の出力電圧[V] Ｐｏ１：光源の光出力[mW] （波長ごとに光パワーメー
タで測定） この補正値ａ（λｒｎ）を、例えば１[nm]ステップの波
長ごとに算出しておき、変換テーブルＴ１を作成し、制
御部２０Ｄに記憶させておく。制御部２０Ｄが、現在波
長λｒｎと変換テーブルＴ１から補正値ａ（λｒｎ）を
決定し、電圧値Ｖa（λｒｎ）を演算し、ＬＤ駆動回路
５に出力する。以下に演算の式（６）を示す。 Ｖa（λｒｎ）＝Ｐｓｅｔ×ａ（λｒｎ） …（６） Ｖa（λｒｎ）：設定光出力基準電圧[V] Ｐｓｅｔ：所望の（設定）光出力[mW] そして、ＬＤ駆動回路５が、制御部２０ＤからのＶa
（λｒｎ）と、ＰＤ部５０からＬＤ駆動回路５にフィー
ドバックされる電圧値Ｖ（Ｐｏ２）とを比較し、Ｖa
（λｒｎ）＝Ｖ（Ｐｏ２）になるようにＬＤ駆動電流Ｉ
ＬＤを制御することで、Ｐｓｅｔの定光出力動作を実現
している。しかし、従来の外部共振器型波長可変ＬＤ光
源において、発振波長を可変する場合、定光出力動作時
には、ＬＤ駆動電流ＩＬＤが大きく変動することも考え
られ、その場合は、ＬＤ駆動電流ＩＬＤの変動によりモ
ードホップが生じてしまうという問題がある。

【００１２】以下に、定光出力動作時におけるモードホ
ップについて述べる。まず、図１４に、ＬＤ駆動電流Ｉ
ＬＤ一定で波長を可変した場合の光出力Ｐｏ１の変動を
示す。この波長の違いによる光出力の変動を、ＬＤ駆動
電流を制御することで定光出力動作を実現出来る。図１
５に、定光出力動作時のＬＤ駆動電流ＩＬＤの変化を示
す。図１５に示すように、ＬＤ駆動電流ＩＬＤを大きく
変化させて制御する場合は、ＬＤ駆動電流ＩＬＤの変動
によりモードホップが生じる場合がある。

【００１３】このような問題点を解決するための外部共
振器型波長可変ＬＤ光源としては、図１６に示すものが
挙げられる。図１６において、図１０と共通する部分に
は、同一の符号を付し、その説明を省略する。図１６の
光源部１０は、図１０と同等の構成で、出力光の波長を
任意に可変・設定出来る機能、及び制御部２０Ｅに現在
波長λｒｎを出力する機能を持つ。光源部１０の出力先
に、光出力制御部３５を挿入し、光源部１０の出力光Ｐ
ｏを光出力制御部３５が光出力Ｐｏ' にして、ビームス
プリッタ４０によりＰｏ'の一部をＰＤ部５０に反射光
Ｐｏ２として出力させ、ＰＤ部５０が制御部２０Ｅに電
圧Ｖ（Ｐｏ２）を出力する。光出力制御部３５として
は、可変型光アッテネータや、ファイバアンプなどの高
精度に光出力を制御出来るデバイスが挙げられる。制御
部２０Ｅは、変換テーブルＴ１を記憶しており、現在波
長λｒｎと変換テーブルＴ１から補正値ａ（λｒｎ）を
決定し、前記式（６）よりＶa （λｒｎ）を演算する。
次に、制御部２０Ｅは、このＶa （λｒｎ）とＰＤ部５
０からのＶ（Ｐｏ２）を比較し、Ｖa （λｒｎ）＝Ｖ
（Ｐｏ２）になるように、制御電圧ＶＡＴＴ（λｒｎ）
を演算し、光出力制御部３５に出力する。これにより、
ＬＤ駆動電流ＩＬＤを変化させないで、モードホップが
生じることなく定光出力動作を実現出来る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した図１
６のような外部共振器型波長可変ＬＤ光源では、光出力
制御部３５に精度の高いものが要求される。よって、波
長可変光源３５自体が高価になってしまうという問題点
があった。

【００１５】そこで、本発明は、定光出力動作時におい
て出力波長を可変した場合でも、モードホップを生じる
ことなく、かつ安価に構成することが可能な外部共振器
型波長可変ＬＤ光源を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、外部共振器型波長可変半導
体レーザ光源であって、出力波長を任意に可変すること
が可能であるとともに、半導体レーザ駆動電流の調整に
よって光出力を可変することが可能な光源部と、該光源
部からの光出力を減光して出力することが可能な光出力
制御部と、該光出力制御部から出射された光の一部を反
射するビームスプリッタと、該ビームスプリッタで反射
された光を受光して電圧に変換し、該変換した電圧を前
記光源部へと出力するＰＤ部と、前記光源部から出力さ
れる光の現在波長に基づいて、前記光出力制御部及び前
記半導体レーザ駆動電流を制御可能な制御部と、を備
え、前記光出力制御部は、前記制御部による制御の下、
前記光源部からの光出力を減光して、出力波長による光
出力の変動を所定範囲内に抑え、前記光源部は、前記制
御部による制御の下、前記ＰＤ部から出力された前記電
圧に応じて前記半導体レーザ駆動電流を調整し、光出力
を設定値に可変する構成とした。

【００１７】この請求項１記載の発明によれば、現在波
長に基づく制御部による制御の下、光出力制御部によっ
て、出力波長による光出力の変動が所定範囲内に抑えら
れるため、定光出力動作時において半導体レーザ駆動電
流を可変する量が低減されることとなる。従って、定光
出力動作時においても、モードホップを生じることな
く、連続的に出力波長を可変することができる。また、
光出力制御部を、精度のそれ程高くない安価なもので構
成することが可能となる。

【００１８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の外
部共振器型波長可変半導体レーザ光源において、前記光
出力制御部が、可変型の光減衰器により構成されてい
る。

【００１９】この請求項２記載の発明によれば、光出力
制御部が、安価な、可変型の光減衰器により構成される
ため、当該外部共振器型波長可変半導体レーザ光源のコ
ストを低減することが可能となる。

【００２０】請求項３記載の発明は、外部共振器型波長
可変半導体レーザ光源であって、出力波長を任意に可変
することが可能であるとともに、半導体レーザ駆動電流
の調整によって光出力を可変することが可能な光源部
と、該光源部からの光出力を減光して、出力波長による
光出力の変動を所定範囲内に抑えることが可能なバンド
パスフィルタと、該バンドパスフィルタから出射された
光の一部を反射するビームスプリッタと、該ビームスプ
リッタで反射された光を受光して電圧に変換し、該変換
した電圧を前記光源部へと出力するＰＤ部と、前記光源
部から出力される光の現在波長に基づいて、前記半導体
レーザ駆動電流を制御可能な制御部と、を備え、前記光
源部が、前記制御部による制御の下、前記ＰＤ部から出
力された前記電圧に応じて前記半導体レーザ駆動電流を
調整し、光出力を設定値に可変する構成とした。

【００２１】この請求項３記載の発明によれば、バンド
パスフィルタによって、出力波長による光出力の変動が
所定範囲内に抑えられるため、定光出力動作時において
半導体レーザ駆動電流を可変する量が低減されることと
なる。従って、定光出力動作時においても、モードホッ
プを生じることなく、連続的に出力波長を可変すること
ができる。また、光源部の出力波長による光出力の変動
を所定範囲内に抑えるものとして、安価なバンドパスフ
ィルタが用いられているため、当該外部共振器型波長可
変半導体レーザ光源のコストを低減することが可能とな
る。

【００２２】請求項４記載の発明は、請求項１記載の外
部共振器型波長可変半導体レーザ光源において、前記光
出力制御部が、バンドパスフィルタと、可変型の光減衰
器と、を直列に組み合わせて構成されている。

【００２３】この請求項４記載の発明によれば、光出力
制御部が、バンドパスフィルタと、可変型の光減衰器
と、を直列に組み合わせて構成されるため、定光出力動
作時において、半導体レーザ駆動電流を可変する量が、
さらに低減されることとなる。

【００２４】請求項５記載の発明は、請求項１、２及び
４の何れかに記載の外部共振器型波長可変半導体レーザ
光源において、前記光源部が、前記現在波長、及び、前
記半導体レーザ駆動電流の電流値を、前記制御部に対し
て出力し、前記制御部が、前記現在波長に基づいて前記
半導体レーザ駆動電流を制御するとともに、前記半導体
レーザ駆動電流の電流値に基づいて前記光出力制御部を
制御する構成とした。

【００２５】この請求項５記載の発明によれば、制御部
が、現在波長に基づいて半導体レーザ駆動電流を制御す
るとともに、半導体レーザ駆動電流の電流値に基づいて
光出力制御部を制御するため、半導体レーザ駆動電流
を、モードホップが生じない範囲で、可変することが可
能となる。従って、定光出力動作時においても、モード
ホップを生じることなく、連続的に出力波長を可変する
こと可能となる。

【００２６】請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何
れかに記載の外部共振器型波長可変半導体レーザ光源に
おいて、前記光源部が、半導体レーザを備えた半導体レ
ーザ部と、該半導体レーザ部とともに外部共振器を形成
する回折格子と、該回折格子が取り付けられ、該回折格
子への、前記半導体レーザ部から出射される光の入射角
を変化させる回転機構と、該回転機構に取り付けられ該
回転機構を回転するアームと、前記半導体レーザ部を搭
載して前記アームが接する平行移動機構と、該平行移動
機構を微動させるモータ部と、前記平行移動機構の位置
を検出する位置検出手段と、前記半導体レーザ駆動電流
によって前記半導体レーザを駆動する半導体レーザ駆動
回路と、から構成されている。

【００２７】この請求項６記載の発明によれば、光源部
が、サインバー機構を備えたため、モードホップを生じ
ることなく、さらに正確にかつ連続的に出力波長を可変
することが可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る外部共振器
型波長可変ＬＤ光源の実施の各形態例を、図１〜図９に
基づいて説明する。

【００２９】＜第１の実施の形態＞図１は、本発明を適
用した第１の実施の形態に係る外部共振器型波長可変Ｌ
Ｄ光源の構成を示すブロック図である。図２は、図１の
外部共振器型波長可変ＬＤ光源の制御部２０Ａに記憶さ
れている変換テーブルＴ２である。図３は、図１の外部
共振器型波長可変ＬＤ光源の、出力波長に対する光出力
の特性図である。図１において、前述した図１６と共通
する部分には、同一の符号を付し、その説明を省略す
る。

【００３０】光出力制御部３０は、制御部２０Ａからの
制御電圧ＶＡＴＴ（λｒｎ）によって光出力を制御す
る。光出力制御部３０には、例えば、従来例の図１４に
おける横軸波長λを10[nm]ステップ程度で、光出力を制
御する場合に、減光出来るものであれば分解能が粗くて
も良く、安価なものを使用すれば良い。制御部２０Ａ
は、図２に示す、波長λｒｎと光出力制御部３０を制御
する制御電圧ＶＡＴＴ（λｒｎ）で構成される変換テー
ブルＴ２と、従来例の図１３の変換テーブルＴ１を記憶
する。

【００３１】図２の変換テーブルＴ２は、あらかじめ波
長計と光パワーメータを使って測定し、作成しておく。
この作成方法は、まず、ＬＤ駆動電流ＩＬＤを一定にし
て定光出力動作させない状態において、光源をある波長
に設定し、波長計でその時の波長を測定し、λｒｎとし
て記録する。そして、この時の光出力値を光パワーメー
タで測定しながら、光パワーメータの値が所望の光出力
値になるように光出力制御部３０を制御する制御電圧
を、ＶＡＴＴ（λｒｎ）として記録する。これを波長10
[nm]ステップ程度で同様の測定を行い、変換テーブルＴ
２を作成し、制御部２０Ａに記憶させておく。

【００３２】制御部２０Ａは、現在の波長を光源部１０
からの信号λｒｎにより認識し、λｒｎと変換テーブル
Ｔ２により光出力制御部３０に制御電圧ＶＡＴＴ（λｒ
ｎ）を出力すると同時に、従来例の図１０と同様にし
て、λｒｎと変換テーブルＴ１により式（６）を演算
し、光源部１０内のＬＤ駆動回路５に補正電圧Ｖa （λ
ｒｎ）を出力する。光源部１０内のＬＤ駆動回路５は、
Ｖa （λｒｎ）とＰＤ部５０からのＶ（Ｐｏ２）を比較
して、Ｖa （λｒｎ）＝Ｖ（Ｐｏ２）になるようにＬＤ
駆動電流ＩＬＤを制御する。

【００３３】以下に、この実施の形態の外部共振器型波
長可変ＬＤ光源において、出力波長を可変した場合の、
定光出力動作の実現方法について述べる。

【００３４】まず、ＬＤ駆動電流ＩＬＤが一定で、定光
出力動作をさせない場合の光出力Ｐｏを、図３（ａ）の
実線部に示す。この波長による光出力の変動を、光出力
制御部３０及び制御部２０Ａで、小さくなるように制御
する。変換テーブルＴ２を、出力波長がモードホップし
ない程度の光出力制御部３０の分解能、例えば波長10[n
m]ステップ程度で作成するなら、光出力制御部３０の分
解能は粗くて済み、光出力制御部３０のロスＰα、すな
わち減光する光出力量は、図３（ａ）に示す点線部のよ
うになる。図３（ｂ）は、光出力制御部３０で光出力変
動を制御した結果の光出力値Ｐｏ' である。この図３
（ｂ）に示すように、光出力変動が小さくなったことが
わかる。この小さくなった光出力変動Ｐｏ' を、従来例
の図１０のように、ＬＤ駆動電流ＩＬＤを制御し、一定
になるようにする。最終的には、光出力Ｐｏ１、ＬＤ駆
動電流ＩＬＤは、図３（ｃ）のようになり、ＬＤ駆動電
流ＩＬＤを大きく変化させる必要がなくなる。

【００３５】このように、この実施の形態の外部共振器
型波長可変ＬＤ光源によれば、現在波長に基づく制御部
２０Ａによる制御の下、光出力制御部３０によって、出
力波長λｒｎによる光出力Ｐｏ１の変動が所定範囲内に
抑えられるため、定光出力動作時において半導体レーザ
駆動電流ＩＬＤを可変する量が低減される。従って、定
光出力動作時においても、モードホップを生じることな
く、連続的に出力波長を可変することができる。また、
光出力制御部３０を、精度のそれ程高くない安価なもの
で構成することが可能となる。

【００３６】＜第２の実施の形態＞第２の実施の形態
は、第１の実施の形態の光出力制御部３０に、ニュート
ラル・フィルタ（以下、ＮＤフィルタとする）を利用し
た可変型光減衰器３２を用いたものである。ここでいう
ＮＤフィルタとは、全ての波長域を一様に減光すること
ができる安価な光デバイスである。

【００３７】図４に、ＮＤフィルタを利用した可変型光
減衰器の一例を示す。

【００３８】図４において、円内の濃淡の違いがフィル
タ特性の違いによる光減衰量の違いを表しており、回転
角度36°ステップで光減衰量が変わるというものであ
る。この可変型光減衰器３２を用いて、第１の実施の形
態と同様に、従来例の図１４における横軸波長λを10[n
m]ステップ程度で、光出力を制御する場合には、可変型
光減衰器３２の分解能が粗くて、安価なもの使用すれば
良い。図４では回転角度ステップを10段階に分けている
が、回転方向に連続的に光減衰量が変わり、適当な角度
ステップで制御できるものであれば、どんな可変型光減
衰器でも良い。

【００３９】制御部２０Ａには、前述の第１の実施の形
態と同様に、変換テーブルＴ２（図２）と変換テーブル
Ｔ１（図１３）を記憶させるが、変換テーブルＴ２にお
いてＶＡＴＴ（λｒｎ）は、可変型光減衰器３２を回転
させる制御電圧である。変換テーブルＴ２の作成方法
は、第１の実施の形態と同様で、ある波長における波長
λｒｎを波長計で測定し、記録する。その時の光出力値
を光パワーメータで測定しながら、光パワーメータの値
が所望の光出力値になるように可変型光減衰器３２を回
転させ、そのときの制御電圧を、ＶＡＴＴ（λｒｎ）と
して記録する。

【００４０】以下に、この実施の形態の外部共振器型波
長可変ＬＤ光源によって、モードホップを生じずに、定
光出力動作を実現する方法を述べる。

【００４１】第１の実施の形態の場合と同様に、制御電
圧ＶＡＴＴ（λｒｎ）により可変型光減衰器３２を制御
し、ＬＤ駆動電流ＩＬＤを制御すれば、ＬＤ駆動電流Ｉ
ＬＤは大きく変化させる必要がなく、モードホップも生
じないで、定光出力動作を実現出来る。

【００４２】＜第３の実施の形態＞図５は、本発明を適
用した第３の実施の形態に係る外部共振器型波長可変Ｌ
Ｄ光源の構成を示すブロック図である。図６は、図５の
外部共振器型波長可変ＬＤ光源の、出力波長に対する光
出力の特性図である。この図５において、図１と共通す
る部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。こ
の第３の実施の形態では、第１の実施の形態の外部共振
器型波長可変ＬＤ光源の光出力制御部３０に代わって、
一般的なバンドパスフィルタ（以下、ＢＰフィルタとす
る）３１が用いられている。このＢＰフィルタ３１は、
前述の光出力制御部３０とは異なり、制御部２０Ｂによ
る制御は受けない。

【００４３】以下に、この実施の形態の外部共振器型波
長可変ＬＤ光源によって、モードホップを生じずに定光
出力動作を実現する方法を述べる。

【００４４】まず、ＢＰフィルタ３１なしで定光出力動
作をさせないで、波長計と光パワーメータで波長−光出
力特性を測定する。そして、従来例の図１４のような特
性になった場合、ＢＰフィルタ３１のロスも、同様な波
長特性を持つように設計・作成する。このＢＰフィルタ
３１は、特定の波長あるいは波長域の光を取り出すフィ
ルタである。しかし、光出力のピーク値が完全に一致す
ることは考えられず、図６（ａ）のようにピーク値は多
少ずれる。

【００４５】作成したＢＰフィルタ３１を光源部１０の
出力先に挿入し、波長を可変した場合、光出力Ｐｏ' は
図６（ｂ）のようになり、光出力変動を抑えることが出
来る。そして、ＬＤ駆動電流ＩＬＤを、第１の実施の形
態の場合と同様に制御すれば、図６（ｃ）のように、Ｌ
Ｄ駆動電流ＩＬＤは大きく変化させる必要がなく、モー
ドホップも生じないで、定光出力動作を実現出来る。

【００４６】＜第４の実施の形態＞図７、本発明を適用
した第４の実施の形態に係る外部共振器型波長可変ＬＤ
光源の構成を示すブロック図である。この図７におい
て、図１と共通する部分には同一の符号を付し、その説
明を省略する。この第４の実施の形態は、第１の実施の
形態の光出力制御部３０に、前記可変型光減衰器３１
（図４）と、前記ＢＰフィルタ３２（図５）を直列に配
置したものである。

【００４７】以下に、この実施の形態の外部共振器型波
長可変ＬＤ光源によって、モードホップを生じずに定光
出力動作を実現する方法を述べる。

【００４８】光出力変動は、まずＢＰフィルタ３１によ
り図６（ｂ）のように抑えられ、さらに可変型光出力減
衰器３１を第１の実施の形態の場合と同様に制御するこ
とにより、図３（ｃ）のように抑えられる。そして、Ｌ
Ｄ駆動電流ＩＬＤを、第１の実施の形態の場合と同様に
制御すれば、ＬＤ駆動電流ＩＬＤは大きく変化させる必
要がなく、モードホップも生じないで、定光出力動作を
実現出来る。

【００４９】なお、この実施の形態で示したＢＰフィル
タ３１と可変型光減衰器３２の配置は、これに限られる
ものではなく、最低１つずつ直列に配置すれば、ＢＰフ
ィルタ３１及び可変型光減衰器３２は複数設けるように
してもよい。

【００５０】＜第５の実施の形態＞図８は、本発明を適
用した第５の実施の形態に係る外部共振器型波長可変Ｌ
Ｄ光源の構成を示すブロック図である。図９は、図８の
外部共振器型波長可変ＬＤ光源の、出力波長に対する光
出力の特性図である。図８において、図１と共通する部
分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この第
５の実施の形態では、光出力制御部３０Ａに、可変型光
減衰器３２、或いは、可変型光減衰器３２とＢＰフィル
タ３１を直列に配置したもの、が用いられている。ま
た、制御部２０Ｃは、図２の変換テーブルＴ２を使って
光出力制御部３０Ａを制御する代わりに、ＬＤ駆動電流
ＩＬＤをモニタして光出力制御部３０Ａを制御する。

【００５１】まず、あらかじめ、波長を可変させ、波長
計・光パワーメータ・電流計で、波長λ・光出力Ｐｏ・
ＬＤ駆動電流ＩＬＤを測定する。例えば、測定した結果
が図９のようになった場合、波長がモードホップしない
ＬＤ駆動電流ＩＬＤの上限ＩＬＤ１と下限ＩＬＤ２を求
めておく。制御部２０Ｃは、現在波長λｒｎと変換テー
ブルＴ１から式（６）を演算して光源部１０にＶa （λ
ｒｎ）を出力する機能に加えて、光源部１０からのＬＤ
駆動電流モニタ値Ｉｍを認識し、ＩｍとＩＬＤ１及びＩ
ＬＤ２を比較し、光出力制御部３０Ａを構成する可変型
光減衰器３２に制御電圧ＶＡＴＴ（λｒｎ）を出力する
機能を持つ。

【００５２】以下に、この実施の形態の外部共振器型波
長可変ＬＤ光源によって、モードホップを生じずに定光
出力動作を実現する方法を述べる。

【００５３】まず、従来例の図１０と同様にして、光源
部１０のＬＤ駆動回路５が、制御部２０ＣからＶa （λ
ｒｎ）とＰＤ部５０からのＶ（Ｐｏ２）を比較し、Ｖa
（λｒｎ）＝Ｖ（Ｐｏ２）になるようにしてＬＤ駆動電
流ＩＬＤを制御する。さらに制御部２０Ｃが、ＬＤ駆動
電流モニタ値ＩｍとＩＬＤ１及びＩＬＤ２を比較し、Ｉ
ＬＤ２＜Ｉｍ＜ＩＬＤ１になるまで、可変型光減衰器３
２に制御電圧ＶＡＴＴ（λｒｎ）を出力し、可変型光減
衰器３２を可変させる。よって、モードホップを生じな
いように、ＬＤ駆動電流を制御し、定光出力動作を実現
することができる。

【００５４】＜第６の実施の形態＞第６の実施の形態
は、第１〜５の実施の形態の外部共振器型波長可変ＬＤ
光源の出力波長を任意に可変・設定する手段に、従来の
サインバー機構を採用したものである。光源部１０の構
成は、従来例の図１０に示すものと同様であり、さらに
波長設定方法及び波長可変方法についても従来例と同様
であるため、ここでは説明を省略する。

【００５５】このように、サインバー機構を採用するこ
とにより、モードホップを生じることなく、さらに正確
にかつ連続的に出力波長を可変することが可能となる。

【００５６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、現在波長
に基づく制御部による制御の下、光出力制御部によっ
て、出力波長による光出力の変動が所定範囲内に抑えら
れるため、定光出力動作時において半導体レーザ駆動電
流を可変する量が低減されることとなる。従って、定光
出力動作時においても、モードホップを生じることな
く、連続的に出力波長を可変することができる。また、
光出力制御部を、精度のそれ程高くない安価なもので構
成することが可能となる。

【００５７】請求項２記載の発明によれば、光出力制御
部が、安価な、可変型の光減衰器により構成されるた
め、当該外部共振器型波長可変半導体レーザ光源のコス
トを低減することが可能となる。

【００５８】請求項３記載の発明によれば、バンドパス
フィルタによって、出力波長による光出力の変動が所定
範囲内に抑えられるため、定光出力動作時において半導
体レーザ駆動電流を可変する量が低減されることとな
る。従って、定光出力動作時においても、モードホップ
を生じることなく、連続的に出力波長を可変することが
できる。また、光源部の出力波長による光出力の変動を
所定範囲内に抑えるものとして、安価なバンドパスフィ
ルタが用いられているため、当該外部共振器型波長可変
半導体レーザ光源のコストを低減することが可能とな
る。

【００５９】請求項４記載の発明によれば、光出力制御
部が、バンドパスフィルタと、可変型の光減衰器と、を
直列に組み合わせて構成されるため、定光出力動作時に
おいて、半導体レーザ駆動電流を可変する量が、さらに
低減されることとなる。

【００６０】請求項５記載の発明によれば、制御部が、
現在波長に基づいて半導体レーザ駆動電流を制御すると
ともに、半導体レーザ駆動電流の電流値に基づいて光出
力制御部を制御するため、半導体レーザ駆動電流を、モ
ードホップが生じない範囲で、可変することが可能とな
る。従って、定光出力動作時においても、モードホップ
を生じることなく、連続的に出力波長を可変すること可
能となる。

【００６１】請求項６記載の発明によれば、光源部が、
サインバー機構を備えたため、モードホップを生じるこ
となく、さらに正確にかつ連続的に出力波長を可変する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した第１の実施の形態に係る外部
共振器型波長可変ＬＤ光源の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】図１の外部共振器型波長可変ＬＤ光源の制御部
に記憶されている変換テーブルＴ２である。

【図３】（ａ）は、図１の外部共振器型波長可変ＬＤ光
源において、定光出力動作をさせない場合の、出力波長
に対する光出力及び光出力制御部のロスの特性図であ
る。（ｂ）は、図１の外部共振器型波長可変ＬＤ光源に
おいて、光出力制御部の制御のみで定光出力動作をさせ
た場合の、出力波長に対する光出力の特性図である。
（ｃ）は、図１の外部共振器型波長可変ＬＤ光源におい
て、定光出力動作をさせた場合の、出力波長に対する光
出力・ＬＤ駆動電流特性図である。

【図４】本発明を適用した第２の実施の形態に係る外部
共振器型波長可変ＬＤ光源を構成する可変型光減衰器の
一例を示す図である。

【図５】本発明を適用した第３の実施の形態に係る外部
共振器型波長可変ＬＤ光源の構成を示すブロック図であ
る。

【図６】（ａ）は、図５の外部共振器型波長可変ＬＤ光
源において、定光出力動作をさせない場合の、出力波長
に対する光出力及びＢＰフィルタのロスの特性図であ
る。（ｂ）は、図５の外部共振器型波長可変ＬＤ光源に
おいて、ＢＰフィルタの制御のみで定光出力動作をさせ
た場合の、出力波長に対する光出力の特性図である。
（ｃ）は、図５の外部共振器型波長可変ＬＤ光源におい
て、定光出力動作をさせた場合の、出力波長に対する光
出力・ＬＤ駆動電流特性図である。

【図７】本発明を適用した第４の実施の形態に係る外部
共振器型波長可変ＬＤ光源の構成を示すブロック図であ
る。

【図８】本発明を適用した第５の実施の形態に係る外部
共振器型波長可変ＬＤ光源の構成を示すブロック図であ
る。

【図９】図８の外部共振器型波長可変ＬＤ光源におい
て、ＬＤ駆動電流一定で定光出力動作をさせずに出力波
長を可変した場合の光出力変化、ＬＤ駆動電流の制御の
みにより定光出力動作をさせ出力波長を可変した場合の
ＬＤ駆動電流変化、及び、出力波長がモードホップしな
いようなＬＤ駆動電流の範囲を示した特性図である。

【図１０】従来の外部共振器型波長可変ＬＤ光源の構成
例を示すブロック図である。

【図１１】従来のＬＤ部の構成例を示すブロック図であ
る。

【図１２】サインバー機構を採用した外部共振器型波長
可変ＬＤ光源の説明図である。

【図１３】図１０の外部共振器型波長可変ＬＤ光源の制
御部に記憶されている変換テーブルＴ１である。

【図１４】外部共振器型波長可変ＬＤ光源において、Ｌ
Ｄ駆動電流一定で波長を可変した場合の、波長−光出力
特性を示す図である。

【図１５】従来の外部共振器型波長可変ＬＤ光源におい
て、波長を可変した場合の定光出力動作時における、波
長−光出力特性を示す図である。

【図１６】従来の、ＬＤ駆動電流一定で定光出力動作を
実現する、外部共振器型波長可変ＬＤ光源の構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１ ＬＤ １ａ ＡＲコート １Ａ ＬＤ部 ２ 回折格子 ３ アーム ４ モータ部 ５ ＬＤ駆動回路 ６ 平行移動機構 ７ スイッチ（位置検出手段） ８ 回転機構 ９ 光学系ベース台 １０ 光源部 ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ 制御部 ３０ 光出力制御部 ３０Ａ 光出力制御部 ３１ ＢＰフィルタ ３２ 可変型光減衰器 ３５ 光出力制御部 ４０ ビームスプリッタ ５０ ＰＤ部 ６１、６２ レンズ ６３ 光アイソレータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出力波長を任意に可変することが可能であ
   るとともに、半導体レーザ駆動電流の調整によって光出
   力を可変することが可能な光源部と、 該光源部からの光出力を減光して出力することが可能な
   光出力制御部と、 該光出力制御部から出射された光の一部を反射するビー
   ムスプリッタと、 該ビームスプリッタで反射された光を受光して電圧に変
   換し、該変換した電圧を前記光源部へと出力するＰＤ部
   と、 前記光源部から出力される光の現在波長に基づいて、前
   記光出力制御部及び前 記半導体レーザ駆動電流を制御可能な制御部と、を備
   え、 前記光出力制御部は、前記制御部による制御の下、前記
   光源部からの光出力を減光して、出力波長による光出力
   の変動を所定範囲内に抑え、 前記光源部は、前記制御部による制御の下、前記ＰＤ部
   から出力された前記電圧に応じて前記半導体レーザ駆動
   電流を調整し、光出力を設定値に可変することを特徴と
   する外部共振器型波長可変半導体レーザ光源。
2. 【請求項２】前記光出力制御部は、可変型の光減衰器に
   より構成されることを特徴とする請求項１記載の外部共
   振器型波長可変半導体レーザ光源。
3. 【請求項３】出力波長を任意に可変することが可能であ
   るとともに、半導体レーザ駆動電流の調整によって光出
   力を可変することが可能な光源部と、 該光源部からの光出力を減光して、出力波長による光出
   力の変動を所定範囲内に抑えることが可能なバンドパス
   フィルタと、 該バンドパスフィルタから出射された光の一部を反射す
   るビームスプリッタと、 該ビームスプリッタで反射された光を受光して電圧に変
   換し、該変換した電圧を前記光源部へと出力するＰＤ部
   と、 前記光源部から出力される光の現在波長に基づいて、前
   記半導体レーザ駆動電流を制御可能な制御部と、 を備え、 前記光源部は、前記制御部による制御の下、前記ＰＤ部
   から出力された前記電圧に応じて前記半導体レーザ駆動
   電流を調整し、光出力を設定値に可変することを特徴と
   する外部共振器型波長可変半導体レーザ光源。
4. 【請求項４】前記光出力制御部は、バンドパスフィルタ
   と、可変型の光減衰器と、を直列に組み合わせて構成さ
   れることを特徴とする請求項１記載の外部共振器型波長
   可変半導体レーザ光源。
5. 【請求項５】前記光源部は、前記現在波長、及び、前記
   半導体レーザ駆動電流の電流値を、前記制御部に対して
   出力し、 前記制御部は、前記現在波長に基づいて前記半導体レー
   ザ駆動電流を制御するとともに、前記半導体レーザ駆動
   電流の電流値に基づいて前記光出力制御部を制御するこ
   とを特徴とする請求項１、２及び４の何れかに記載の外
   部共振器型波長可変半導体レーザ光源。
6. 【請求項６】前記光源部は、 半導体レーザを備えた半導体レーザ部と、 該半導体レーザ部とともに外部共振器を形成する回折格
   子と、 該回折格子が取り付けられ、該回折格子への、前記半導
   体レーザ部から出射される光の入射角を変化させる回転
   機構と、 該回転機構に取り付けられ該回転機構を回転するアーム
   と、 前記半導体レーザ部を搭載して前記アームが接する平行
   移動機構と、 該平行移動機構を微動させるモータ部と、 前記平行移動機構の位置を検出する位置検出手段と、 前記半導体レーザ駆動電流によって前記半導体レーザを
   駆動する半導体レーザ駆動回路と、 から構成されることを特徴とする請求項１〜５の何れか
   に記載の外部共振器型波長可変半導体レーザ光源。