JPWO2019160064A1 - 光モジュール、その波長制御方法およびそのキャリブレーション方法 - Google Patents

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Abstract

ＳＯＡが同じ温度調整部に載置された場合において、光出力を変化させるときであっても、ロック波長が波長方向にドリフトすることを防止することができる光モジュール、その波長制御方法およびそのキャリブレーション方法を提供する。光モジュール１００は、レーザ光源部２１０と、波長フィルタ２３２と、温度調節器２９０と、温度調節器２９０に載置された発熱体であるＳＯＡ２４０と、発熱体であるＳＯＡ２４０の電流値に基づいて、レーザ光の波長制御の目標値および波長フィルタの制御の目標値の少なくとも一方を変更する制御装置３００と、を備える。

Description

本発明は、光モジュール、その波長制御方法およびキャリブレーション方法に関する。
従来、１本の光ファイバに波長が異なる複数の光信号を多重化して同時に伝送する波長分割多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）通信分野では、情報通信量の増加に伴い、より狭い波長間隔で光信号を多重化することが求められている。より狭い波長間隔で光信号を多重化するためには、信号としてレーザ素子から出射されるレーザ光の波長を精度高く制御する必要がある。
このため、温度を制御することにより波長透過特性を変更することができるエタロンフィルタを用いた光モジュールの技術が知られている（特許文献１参照）。この技術では、レーザ光を出射する発光素子とエタロンフィルタとを同じ温度調節器に載置し、発光素子の温度を調整することによって、発振波長を調整する。
特許３７１７４３８号公報
ところで、近年、半導体レーザモジュールでは、半導体レーザ素子で発振されたレーザ光をＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier：光導体光増幅器）にて増幅し、半導体レーザモジュールから出力されるレーザ光の高出力化を行っている。
しかしながら、上述した特許文献１では、エタロンフィルタの温度を個別に調整することができないため、ＳＯＡ等の発熱体が同じ温度調節器に載置された場合、発熱体の発熱がエタロンフィルタに影響することによって、波長弁別カーブが発熱体の電流の増減によって波長方向にドリフトしてしまうことで、光出力を変化させたときにロック波長が波長方向にドリフトしてしまうという問題点があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、発熱体が同じ温度調節器に載置された場合において、光出力を変化させるときであっても、ロック波長が波長方向にドリフトすることを防止することができる光モジュール、その波長制御方法およびそのキャリブレーション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、本開示に係る光モジュールの波長制御方法は、レーザ光を出射するレーザ光源部と、光の波長に対して周期的な透過特性を有する波長フィルタと、前記波長フィルタが載置され、前記波長フィルタの温度を調節する温度調節器と、前記温度調節器に載置された発熱体と、前記波長フィルタを透過した前記レーザ光の強度に基づいて、前記レーザ光源部から出射される前記レーザ光の波長制御および前記波長フィルタの透過特性の制御を行う制御装置と、を備える光モジュールの波長制御方法であって、前記発熱体の電流値に基づいて、前記レーザ光の波長制御の目標値および前記波長フィルタの制御の目標値の少なくとも一方を変更する変更ステップを含む。
また、本開示に係る光モジュールの波長制御方法は、上記開示において、前記変更ステップは、前記発熱体の電流値に基づいて、前記目標値の初期値からの補正量を変更する。
また、本開示に係る光モジュールの波長制御方法は、上記開示において、前記変更ステップは、前記発熱体の電流値の２次関数を用いて前記目標値の初期値からの補正量を算出する。
また、本開示に係る光モジュールの波長制御方法は、上記開示において、前記発熱体は、複数設けられ、前記変更ステップは、複数の前記発熱体の各々からの前記目標値の初期値からの補正量を合算する。
また、本開示に係る光モジュールの波長制御方法は、上記開示において、前記目標値の初期値は、前記発熱体の電流範囲の上限値、下限値および中央値のいずれかである。
また、本開示に係る光モジュールの波長制御方法は、上記開示において、前記波長フィルタを透過していない前記レーザ光を受光し、該受光した前記レーザ光の強度に基づいて電流値を出力する第１の受光素子と、前記波長フィルタを透過した前記レーザ光を受光し、該受光した前記レーザ光の強度に基づいて電流値を出力する第２の受光素子と、を備え、前記波長制御の目標値は、前記第１の受光素子から出力された電流値と前記第２の受光素子から出力された電流値との電流比である。
また、本開示に係る光モジュールの波長制御方法は、上記開示において、前記波長フィルタの制御の目標値は、前記波長フィルタの波長フィルタ温度である。
また、本開示に係る光モジュールの波長制御方法は、上記開示において、前記波長フィルタは、エタロンフィルタまたは光導波路で構成された干渉型フィルタのいずれかである。
また、本開示に係る光モジュールの波長制御方法は、上記開示において、前記発熱体は、ＳＯＡ、ヒーターおよび利得部のいずれか１つ以上である。
また、本開示に係る光モジュールの波長制御方法は、上記開示において、前記発熱体は、ＳＯＡであり、前記変更ステップは、前記ＳＯＡへ供給するＳＯＡ電流値を変化させる場合、前記目標値の初期値からの補正量を前記ＳＯＡ電流値に応じて変更する。
また、本開示に係る光モジュールの波長制御方法は、上記開示において、前記レーザ光源部の温度および前記発熱体への電流の少なくとも一方を制御することによって前記レーザ光の波長を一定に保つフィードバック制御ステップをさらに含む。
また、本開示に係る光モジュールの波長制御方法は、上記開示において、前記発熱体の電流値が前記レーザ光の波長制御の目標値および前記波長フィルタの制御の目標値の少なくとも一方に収束したか否かを判断する判断ステップをさらに含み、前記発熱体の電流値が前記レーザ光の波長制御の目標値および前記波長フィルタの制御の目標値の少なくとも一方に収束するまで、前記フィードバック制御ステップと前記変更ステップとを繰り返す。
また、本開示に係る光モジュールのキャリブレーション方法は、レーザ光を出射するレーザ光源部と、光の波長に対して周期的な透過特性を有する波長フィルタと、前記波長フィルタが載置され、前記波長フィルタの温度を調節する温度調節器と、前記温度調節器に載置された発熱体と、前記波長フィルタを透過していない前記レーザ光を受光し、該受光した前記レーザ光の強度に基づいて電流値を出力する第１の受光素子と、前記波長フィルタを透過した前記レーザ光を受光し、該受光した前記レーザ光の強度に基づいて電流値を出力する第２の受光素子と、前記波長フィルタを透過した前記レーザ光の強度に基づいて、前記レーザ光源部から出射される前記レーザ光の波長制御および前記波長フィルタの透過特性の制御を行う制御装置と、を備える光モジュールのキャリブレーション方法であって、前記発熱体の複数の電流値で波長キャリブレーションを行い、前記複数の電流値のうち基準の電流値における前記第１の受光素子から出力された電流値と前記第２の受光素子から出力された電流値との電流比と、前記複数の電流値のうち基準の電流値以外の電流値における前記第１の受光素子から出力された電流値と前記第２の受光素子から出力された電流値との電流比との差と、記複数の電流値のうち基準の電流値における前記波長フィルタの波長フィルタ温度と、記複数の電流値のうち基準の電流値以外の電流値における前記波長フィルタの波長フィルタ温度との差の、少なくとも１つのフィッティングを行うフィッティングステップと、前記フィッティングステップによる係数をメモリに記録する記録ステップと、を含む。
また、本開示に係る光モジュールのキャリブレーション方法は、上記開示において、前記フィッティングステップは、前記レーザ光の波長制御の目標値が波長弁別曲線の直線部付近となるように前記波長フィルタ温度を調整することによって前記波長フィルタの制御の目標値を設定する。
また、本開示に係る光モジュールは、レーザ光を出射するレーザ光源部と、光の波長に対して周期的な透過特性を有する波長フィルタと、前記波長フィルタが載置され、前記波長フィルタの温度を調節する温度調節器と、前記温度調節器に載置された発熱体と、前記波長フィルタを透過した前記レーザ光の強度に基づいて、前記レーザ光源部から出射される前記レーザ光の波長制御および前記波長フィルタの透過特性の制御を行う制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記発熱体の電流値に基づいて、前記レーザ光の波長制御の目標値および前記波長フィルタの制御の目標値の少なくとも一方を変更する。
また、本開示に係る光モジュールは、上記開示において、前記レーザ光源部は、前記レーザ光の波長を可変である。
本発明によれば、発熱体が同じ温度調節器に載置された場合において、光出力を変化させるときであっても、ロック波長が波長方向にドリフトすることを防止することができるという効果を奏する。
図１は、実施形態１に係る光モジュールの構成を模式的に示すブロック図である。 図２は、エタロンフィルタが有する周期的な透過特性の例を示す図である。 図３は、２つのエタロンフィルタの温度におけるＰＤ電流比の例を示すグラフ図である。 図４は、ＰＤ電流値と波長との関係を示す図である。 図５は、パワーモニタ電流とＳＯＡ電流との関係を示す図である。 図６は、ＳＯＡの駆動電圧とＳＯＡ電流との関係を示す図である。 図７は、波長弁別曲線を示す図である。 図８は、周波数差＠波長弁別カーブのトップを示す図である。 図９は、ＰＤ電流比オフセットのＩｓｏａ依存性＠１９１．３ＴＨｚを示す図である。 図１０は、波長弁別曲線を示す図である。 図１１は、エタロン温度オフセットを示す図である。 図１２は、実施形態１に係る光モジュールの演算部が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図１３は、実施形態２に係る光モジュールの構成を模式的に示すブロック図である。 図１４は、実施形態２に係る光モジュールの第１の波長選択部と第２の波長選択部の反射特性を示す図である。 図１５は、第１の櫛状反射スペクトルと第２の櫛状反射スペクトルとの重なりを示す図である。 図１６は、実施形態２に係る光モジュールの演算部が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る光モジュールおよび光モジュールの波長制御方法を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する構成要素には適宜同一の符号を付して説明を省略する。また、図面は、模式的なものであり、各層の厚さや厚さの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面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。
（実施形態１）
〔光モジュールの構成〕
図１は、実施形態１に係る光モジュールの構成を模式的に示すブロック図である。
図１に示す光モジュール１００は、実施形態に係る光モジュールの波長制御方法およびキャリブレーション方法の実施に用いられる装置の代表例を示している。
図１に示す光モジュール１００は、波長可変光源装置２００と、制御装置３００と、を備える。波長可変光源装置２００は、制御装置３００の制御のもと、所定の波長および出力のレーザ光Ｌ１を出射し、このレーザ光Ｌ１を後段の装置へ供給する。制御装置３００は、例えばユーザーインターフェイスを備えた上位の制御装置と接続されており、この制御装置を介したユーザからの指示に従って波長可変光源装置２００を制御する。なお、実施形態１では、光モジュール１００は、波長可変光源装置２００と制御装置３００とを同一の回路基板上に実装しているが、これに限定されることなく、波長可変光源装置２００と制御装置３００とを別体としてもよい。
〔波長可変光源部の構成〕
次に、波長可変光源装置２００の詳細な構成について説明する。
波長可変光源装置２００は、レーザ光源部２１０と、光分波器２２０と、光分波器２３１と、波長フィルタであるエタロンフィルタ２３２と、パワーモニタ２３３（以下、単に「ＰＤ１」という）と、波長モニタ２３４（以下、単に「ＰＤ２」という）と、フィルタ温度モニタ素子２３５と、ＳＯＡ２４０と、光分波器２５０と、パワーモニタ２６０（以下、単に「ＰＤ３」という）と、光ファイバ２７０と、温度調節器２８０（以下、単に「ＴＥＣ２８０」という）と、温度調節器２９０（以下、単に「ＴＥＣ２９０」という）と、を備える。
レーザ光源部２１０は、不図示のサブマウントを介してＴＥＣ２８０に載置される。レーザ光源部２１０は、互いに異なる波長のレーザ光を前端面から出射するストライプ形状の複数のＤＦＢ−ＬＤ２１１（Distributed Feedback Laser Diode：分布帰還型レーザダイオード）と、光導波路２１２と、光合波器２１３と、レーザ温度モニタ素子２１４と、を備える。
各ＤＦＢ−ＬＤ２１１は、温度を調節されることによって、出射するレーザ光の発振波長を制御することができる。各ＤＦＢ−ＬＤ２１１は、ＴＥＣ２８０上に載置されており、ＴＥＣ２８０によって温度を変更可能に構成されている。各ＤＦＢ−ＬＤ２１１は、３ｎｍ〜４ｎｍ程度の範囲内で発振波長を変化させることができるので、各ＤＦＢ−ＬＤ２１１の発振波長が３ｎｍ〜４ｎｍ程度の間隔でずらして各ＤＦＢ−ＬＤ２１１の発振波長を設計する。これにより、レーザ光源部２１０は、複数のＤＦＢ−ＬＤ２１１のうち、所望のレーザ光の波長を得るのに適した１個のＤＦＢ−ＬＤ２１１を選択して駆動するとともに、各ＤＦＢ−ＬＤ２１１の温度が制御されることによって、単体のＤＦＢ−ＬＤ２１１よりも広帯域な連続した波長帯域に亘ってレーザ光を出射することができる。
なお、ＷＤＭ通信用の波長帯域全体（例えば１．５３μｍ〜１．５６μｍのＣバンドまたは１．５７μｍ〜１．６１μｍのＬバンド）をカバーするためには、それぞれ３ｎｍ〜４ｎｍの範囲内で発振波長を変化させることが可能な例えば１２個のＤＦＢ−ＬＤ２１１を集積する。これによって、レーザ光源部２１０は、３０ｎｍ以上の波長帯域に亘ってレーザ光の波長を変化させることができる。複数のＤＦＢ−ＬＤ２１１のいずれかが出射したレーザ光は、光導波路２１２および光合波器２１３を経由することによって１つの光路に導かれた後に、レーザ光源部２１０から出射される。
レーザ温度モニタ素子２１４は、ＴＥＣ２８０上に載置される。レーザ温度モニタ素子２１４は、ＤＦＢ−ＬＤ２１１の温度を検出し、この検出結果を制御装置３００へ出力する。レーザ温度モニタ素子２１４は、サーミスタを用いて構成される。
光分波器２２０は、レーザ光源部２１０から出射されたレーザ光の一部をＳＯＡ２４０へ透過するとともに、残りのレーザ光を光分波器２３１へ反射する。光分波器２２０は、ビームスプリッタ等を用いて構成される。
光分波器２３１は、光分波器２２０から入射されたレーザ光の一部をＰＤ１へ透過する一方、残りのレーザ光をエタロンフィルタ２３２へ反射する。光分波器２３１は、ビームスプリッタ等を用いて構成される。
エタロンフィルタ２３２は、光の波長に対して周期的な透過特性を有する。また、エタロンフィルタ２３２は、ＴＥＣ２９０上に載置されており、ＴＥＣ２９０によって温度が変更可能に構成されている。なお、実施形態１では、波長フィルタとしてエタロンフィルタ２３２を用いているが、これに限定されることなく、リングフィルタのような光導波路で形成された干渉型フィルタであっても適用することができる。また、実施形態１では、波長フィルタとしてエタロンフィルタ２３２が１つだけ設けられているが、これに限定されることなく、複数の波長フィルタを設けてもよい。複数の波長フィルタを設ける場合、互いの特性が異なるフィルタ、例えば、一方をエタロンフィルタ２３２とし、他方を干渉型フィルタとするようにしてもよい。
図２は、エタロンフィルタ２３２が有する周期的な透過特性の例を示す図である。図２において、横軸が波長を示し、縦軸がエタロンフィルタ透過率を示す。図２に示す曲線Ｌ１に示すように、エタロンフィルタ２３２は、レーザ光の波長に対して曲線状の周期的な透過特性を有し、透過特性に応じた強度でレーザ光を選択的に透過してＰＤ２へ透過する。
図１に戻り、波長可変光源装置２００の構成の説明を続ける。
ＰＤ２は、エタロンフィルタ２３２を透過したレーザ光を受光し、その受光パワーに応じた電流信号を制御装置３００へ出力する。ＰＤ２は、フォトダイオードを用いて構成される。
ＰＤ１は、エタロンフィルタ２３２を透過していないレーザ光であって、光分波器２３１を透過したレーザ光を受光し、その受光パワーに応じた電流信号を制御装置３００へ出力する。ＰＤ１は、フォトダイオードを用いて構成される。
フィルタ温度モニタ素子２３５は、ＴＥＣ２９０上に載置される。フィルタ温度モニタ素子２３５は、エタロンフィルタ２３２の温度を検出し、この検出結果を制御装置３００へ出力する。フィルタ温度モニタ素子２３５は、サーミスタを用いて構成される。
このように、光分波器２３１、ＰＤ１、エタロンフィルタ２３２、ＰＤ２およびフィルタ温度モニタ素子２３５で構成される波長検知部は、エタロンフィルタ２３２が光の波長に対して周期的な透過特性を有する。そこで、実施形態１では、ＰＤ１から出力される電流信号とＰＤ２から出力される電流信号との比（以下、「ＰＤ電流比」という）を考えた場合、ＰＤ電流比（ＰＤ２の電流値／ＰＤ１の電流値）も、光の波長に対して周期的な値となる。
また、エタロンフィルタ２３２は、温度に依存してこの周期的な波長透過特性が波長方向にシフトする。その温度係数は、エタロンフィルタ２３２を形成する材料によって異なる。例えば、石英（ＳｉＯ２）によって形成されたエタロンフィルタ２３２の温度特性は、１．２５ＧＨｚ／ｄｅｇ．Ｃ程度、水晶によって形成されたエタロンフィルタ２３２の温度特性は、１．９ＧＨｚ／ｄｅｇ．Ｃ程度、ビスマスゲルマニウムオキサイド（Ｂｉ１２ＧｅＯ２０：ＢＧＯ）によって形成されたエタロンフィルタ２３２の温度特性は、２．５ＧＨｚ／ｄｅｇ．Ｃ程度である。
図３は、２つのエタロンフィルタ２３２の温度におけるＰＤ電流比の例を示す図である。図３において、横軸が波長を示し、縦軸がＰＤ電流比を示す。さらに、図３において、曲線Ｌ２が温度Ａの場合のエタロンフィルタ２３２の透過特性を示し、曲線Ｌ３が温度Ｂの場合のエタロンフィルタ２３２の透過特性を示す。
図３のグラフに示される曲線Ｌ２，Ｌ３は、弁別曲線と呼ばれ、測定されるＰＤ電流比と出力されているレーザ光の波長との関係を示している。従って、後述する制御装置３００は、図３に示されるような弁別曲線Ｌ２，Ｌ３を用いてＰＤ電流比を監視すれば、レーザ光源部２１０から出力されたレーザ光の波長に誤差が生じた場合に、その誤差を検知することができる。また、後述する制御装置３００は、エタロンフィルタ２３２の温度を制御すれば弁別曲線を波長方向にシフトすることができるので、レーザ光源部２１０から出力すべき所望のレーザ光の波長に対応した弁別曲線を得ることが可能である。
図１に戻り、波長可変光源装置２００の構成の説明を続ける。
ＳＯＡ２４０は、制御装置３００の制御のもと、光分波器２２０から入射されたレーザ光を増幅して光分波器２５０へ出射する。
光分波器２５０は、ＳＯＡ２４０によって増幅されたレーザ光の一部をＰＤ３へ反射するとともに、残りのレーザ光を光ファイバ２７０に結合する。
ＰＤ３は、光分波器２５０から入射されたレーザ光を受光し、その受光パワーに応じた電流信号を制御装置３００へ出力する。ＰＤ３は、フォトダイオードを用いて構成される。
光ファイバ２７０は、光分波器２５０によって結合されたレーザ光を出射し、このレーザ光を図示しない後段の装置へ供給する。
ＴＥＣ２８０は、レーザ光源部２１０が載置される。ＴＥＣ２８０は、制御装置３００の制御のもと、レーザ光源部２１０の温度を調節する。ＴＥＣ２８０は、ペルチェ素子等を用いて構成される。
ＴＥＣ２９０は、光分波器２２０、光分波器２３１、エタロンフィルタ２３２、ＰＤ１、ＰＤ２、フィルタ温度モニタ素子２３５、ＳＯＡ２４０、光分波器２５０およびＰＤ３が載置される。ＴＥＣ２９０は、制御装置３００の制御のもと、エタロンフィルタ２３２およびＳＯＡ２４０の温度を調節する。ＴＥＣ２９０は、ペルチェ素子等を用いて構成される。
〔制御装置の構成〕
次に、制御装置３００の詳細な構成について説明する。
図１に示す制御装置３００は、ＤＦＢ−ＬＤ選択回路３１１と、ＤＦＢ−ＬＤ電流制御回路３１２と、レーザ温度モニタ回路３２１と、レーザ温度制御回路３２２と、ＳＯＡ電流制御回路３３０と、ＰＤ１電流モニタ回路３４１と、ＰＤ２電流モニタ回路３４２と、ＰＤ３電流モニタ回路３４３と、エタロン温度モニタ回路３５１と、エタロン温度制御回路３５２と、メモリ３６０と、演算部３７０と、を備えている。
ＤＦＢ−ＬＤ選択回路３１１は、演算部３７０の制御のもと、複数のＤＦＢ−ＬＤ２１１のうち１つを選択する。具体的には、ＤＦＢ−ＬＤ選択回路３１１は、演算部３７０の制御のもと、出射しようとする波長に対応するＤＦＢ−ＬＤ２１１を選択し、後述するＤＦＢ−ＬＤ電流制御回路３１２からの駆動電流を供給する。
ＤＦＢ−ＬＤ電流制御回路３１２は、演算部３７０の制御のもと、ＤＦＢ−ＬＤ選択回路３１１によって選択されたＤＦＢ−ＬＤ２１１に対して駆動電流を供給するとともに、この駆動電流を制御する。
レーザ温度モニタ回路３２１は、レーザ温度モニタ素子２１４から入力された検出結果に基づいて、ＤＦＢ−ＬＤ２１１の温度を特定し、この特定したＤＦＢ−ＬＤ２１１の温度のデータをデジタル信号として演算部３７０へ送信する。
レーザ温度制御回路３２２は、ＤＦＢ−ＬＤ２１１が演算部３７０から入力された指示信号に応じた温度となるようにＴＥＣ２８０へ供給する電流を制御する。
ＳＯＡ電流制御回路３３０は、演算部３７０から入力された指示信号に基づいて、ＳＯＡ２４０に供給される電流を制御することによって、ＳＯＡ２４０による利得を調整する。
ＰＤ１電流モニタ回路３４１は、ＰＤ１から入力された電流値に対してＡ／Ｄ変換処理を行ってデジタル信号に変換し、このデジタル信号を演算部３７０へ出力する。
ＰＤ２電流モニタ回路３４２は、ＰＤ２から入力された電流値に対してＡ／Ｄ変換処理を行ってデジタル信号に変換し、このデジタル信号を演算部３７０へ出力する。
ＰＤ３電流モニタ回路３４３は、ＰＤ３から入力された電流値に対してＡ／Ｄ変換処理を行ってデジタル信号に変換し、このデジタル信号を演算部３７０へ出力する。
エタロン温度モニタ回路３５１は、フィルタ温度モニタ素子２３５から入力された検出結果に基づいて、エタロンフィルタ２３２の温度を特定し、特定したエタロンフィルタ２３２の温度のデータをデジタル信号として演算部３７０へ出力する。
エタロン温度制御回路３５２は、エタロンフィルタ２３２が演算部３７０から入力された指示信号に応じた温度となるようにＴＥＣ２９０へ供給する電流を制御する。
メモリ３６０は、波長チャンネル毎に初期値としてレーザ光源部２１０のレーザ温度、エタロンフィルタ２３２のエタロンフィルタ温度（以下、単に「エタロン温度」という）、このエタロン温度オフセット、ＤＦＢ−ＬＤ電流、フィードバック制御目標値としてのＳＯＡパワーモニタＰＤ電流値、ＰＤ電流比および、このＰＤ電流比の電流比オフセットの少なくとも１つ以上を含むデータを記録する。これらのデータは、波長可変光源装置２００の出荷前に波長計を用いた波長キャリブレーション方法によって取得されてメモリ３６０に記録される。また、メモリ３６０は、後述する演算部３７０が実行する各種プログラムを記録する。
演算部３７０は、各モニタ回路から入力されるデータに基づいて、各制御回路または選択回路を制御することによって、波長可変光源装置２００を制御することで、所望の波長およびパワーのレーザ光を出射させる。演算部３７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）およびＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を用いて構成される。演算部３７０は、発熱体であるＳＯＡ２４０に供給する電流値に基づいて、レーザ光源部２１０が出射するレーザ光の波長制御の目標値および波長フィルタであるエタロンフィルタ２３２の制御の目標値の少なくとも一方を変更する。具体的には、演算部３７０は、発熱体であるＳＯＡ２４０に供給する電流値に基づいて、レーザ光源部２１０が出射するレーザ光の波長制御の目標値および波長フィルタであるエタロンフィルタ２３２の制御の目標値の少なくとも一方の初期値から補正量を変更する。より具体的には、演算部３７０は、発熱体であるＳＯＡ２４０に供給する電流値の２次関数を用いて目標値の初期値からの補正量を算出する。なお、目標値の初期値は、発熱体であるＳＯＡ２４０に流す電流範囲内であれば適宜選択することが可能であり、例えば、演算部３７０は、電流範囲の上限値、下限値および中央値のいずれかを選択してもよい。
また、演算部３７０は、ＤＦＢ−ＬＤ電流制御回路３１２を制御することによって、メモリ３６０に記録された初期値の一定電流をＤＦＢ−ＬＤ２１１へ供給させる。また、演算部３７０は、エタロン温度モニタ回路３５１から入力されたエタロンフィルタ２３２の温度に基づいて、エタロン温度制御回路３５２がＴＥＣ２９０へ供給する駆動電流を制御することによって、エタロンフィルタ２３２の温度がメモリ３６０に記録された目標値の一定温度となるように制御する。
さらに、図４の曲線Ｌ１０に示すように、演算部３７０は、レーザ温度モニタ回路３２１が検出したＤＦＢ−ＬＤ２１１の温度に基づいて、レーザ温度制御回路３２２がＴＥＣ２８０へ供給する駆動電流を制御し、ＤＦＢ−ＬＤ２１１の温度を調節することによってＤＦＢ−ＬＤ２１１の発振波長を調整し、ＰＤ電流比の目標値をメモリ３６０に記録された値（初期値）とするフィートバック制御（ＡＦＣ制御：Auto Frequency Control制御）を行うことにより、波長を一定に保つ。
さらにまた、図５の折れ線Ｌ１１に示すように、演算部３７０は、ＳＯＡ電流制御回路３３０が供給するＳＯＡ電流を制御することによって、パワーモニタ２６０の電流値の目標値をメモリ３６０に記録された初期値とするフィードバック制御（ＡＰＣ制御：Auto Power Control制御）を行うことで、ファイバ出力パワーを一定に保つ。
〔ＳＯＡ電流の発熱によるエタロン温度への影響〕
次に、ＳＯＡ２４０電流の発熱によるエタロン温度への影響について説明する。
ＳＯＡ２４０は、電流が流れることによって発熱するための、同じＴＥＣ２９０に載置されたエタロンフィルタ２３２が感じる温度に影響を与える。また、ＳＯＡ２４０は、ファイバ出力パワー調整のため、ＳＯＡ電流が変化させた場合、温度も変化する。このため、演算部３７０は、フィルタ温度モニタ素子２３５の検知温度が一定となるようにＴＥＣ２９０を制御していても、ＳＯＡ２４０の発熱の変化により、エタロンフィルタ２３２が感じる温度が変化した場合、エタロンフィルタ２３２の温度特性に従って波長弁別曲線が波長方向にシフトするので、ＡＦＣ制御により発振波長もシフトしてしまう。解決方法としては、ＳＯＡ２４０の発熱の影響を含めてエタロンフィルタ２３２が感じる温度を検知できる位置にフィルタ温度モニタ素子２３５を配置することが考えられる。しかしながら、近年では、通信トラフィックの増大に伴い、通信容量を増強するために通信機器が高密度に実装される。この結果、波長可変光源装置２００は、小型化が求められているので、エタロン温度モニタ素子の最適な位置を確保できない場合もある。
そこで、解決方法としては、出荷前の波長計を用いた波長キャリブレーションを複数のファイバ出力パワー毎に行い、ファイバ出力パワー毎にエタロンフィルタ２３２のエタロン温度またはＰＤ電流比のデータを取得して波長可変光源装置２００のメモリ３６０に記録する。駆動時に、演算部３７０は、ファイバ出力パワー毎に異なるエタロン温度またはＰＤ電流比を制御に用いる。しかしながら、波長可変光源装置２００は、経年劣化により、工場出荷時と同じファイバ出力パワーであっても、ＳＯＡ電流が工場出荷時と異なる（一般的には大きくなる）。このため、経年劣化後、波長可変光源装置２００は、工場出荷時にメモリ３６０に記録されたファイバ出力パワー毎のエタロン温度もしくはＰＤ電流比のデータを用いた場合、レーザ光の波長が所望の波長からシフトして出射される。そこで、実施形態１では、以下の方法によって波長可変光源装置２００が出射するレーザ光の波長がシフトすることを防止する。
〔ＳＯＡの発熱によるエタロン温度への影響による波長シフト対策〕
次に、ＳＯＡ２４０の発熱によるエタロン温度への影響による波長シフト対策について説明する。
ＳＯＡ２４０の発熱Ｑｓｏａは、ＳＯＡ２４０の駆動電圧Ｖｓｏａと、ＳＯＡ２４０のＳＯＡ電流Ｉｓｏａと、ＳＯＡ２４０からの光出力Ｐｓｏａと、を用いて以下の式（１）で表すことができる。
Ｑｓｏａ＝Ｉｓｏａ＊Ｖｓｏａ−Ｐｓｏａ ・・・（１）
ここで、ＳＯＡ２４０の駆動電圧Ｖｓｏａは、図６の直線Ｌ２０に示すように、ＳＯＡ２４０のＳＯＡ電流Ｉｓｏａと、ＳＯＡ２４０の直列抵抗Ｒｄと、ＳＯＡ２４０の立ち上がり電圧Ｖｔｈと、を用いて以下の式（２）で表すことができる。
Ｖｓｏａ＝Ｒｄ＊Ｉｓｏａ＋Ｖｔｈ ・・・（２）
式（２）を式（１）に代入すると、ＳＯＡ２４０からの発熱Ｑｓｏａは、式（３）で表すことができる。
Ｑｓｏａ＝Ｉｓｏａ＊（Ｒｄ＊Ｉｓｏａ＋Ｖｔｈ）−Ｐｓｏａ ・・・（３）
即ち、ＳＯＡ２４０の発熱Ｑｓｏａは、ＳＯＡ電流Ｉｓｏａの二乗で表すことができる。従って、ＳＯＡ電流の変化によりエタロンフィルタ２３２が感じる温度が変化することによる波長弁別曲線の波長方向へのシフト量は、フィルタ温度モニタ素子２３５の検知温度が一定になるように制御装置３００によってＴＥＣ２９０が制御されている状態でＳＯＡ電流の二乗で表すことができる。
図７は、波長弁別曲線を示す図である。図８は、周波数差＠波長弁別曲線のトップを示す図である。図９は、ＰＤ電流比オフセットのＩｓｏａ依存性＠１９１．３ＴＨｚを示す図である。図１０は、波長弁別曲線を示す図である。図１１は、エタロン温度オフセットを示す図である。図７および図１０において、横軸がＦｒｅｑｕｅｎｃｙを示し、縦軸がＰＤ電流比を示す。また、図８において、横軸がＳＯＡ電流を示し、縦軸が周波数差＠波長弁別カーブのトップを示す。また、図９において、横軸がＳＯＡ電流を示し、縦軸がＰＤ電流比オフセットのＩｓｏａ依存性＠１９１．３ＴＨｚを示す。また、図１１において、横軸がＳＯＡ電流を示し、縦軸がエタロン温度オフセットを示す。
図７に示すように、通常では、ＳＯＡ電流Ｉｓｏａを変えた場合、波長弁別曲線が波長方向にドリフトしてしまう。図７で、ＳＯＡ電流Ｉｓｏａ＝１００ｍＡの時の波長弁別曲線を基準とし、この基準の波長弁別曲線のトップと、ＳＯＡ電流Ｉｓｏａごとの波長弁別曲線のトップとの周波数差を図８にプロットした。結果、図８のように、ＳＯＡ電流Ｉｓｏａの２次関数で表せることが分かる。また、図８は、ＳＯＡ電流Ｉｓｏａの値に関わらず固定されたＰＤ電流比を目標値としてＡＦＣを行うと、ＳＯＡ電流Ｉｓｏａを変えた場合に出力波長がＧＨｚのオーダーでドリフトしてしまうことも示している。次に、図７でＳＯＡ電流Ｉｓｏａ＝１００ｍＡの波長弁別曲線における１９１．３ＴＨｚのＰＤ電流比を基準とし、ＳＯＡ電流Ｉｓｏａごとの１９１．３ＴＨｚにおけるＰＤ電流比の基準からの差（ＰＤ電流比オフセット）を図９にプロットした。結果、図９のように、ＳＯＡ電流Ｉｓｏａの２次関数でフィッティング出来ることが分かる。つまり、図７のように、ＳＯＡ電流Ｉｓｏａを変えたときに波長弁別曲線が波長方向にドリフトしてしまう場合でも、図９の２次関数フィッティングにしたがってＳＯＡ電流ＩｓｏａによってＰＤ電流比目標値を変えることにより、ＳＯＡ電流Ｉｓｏａを変えても出力波長が１９１．３ＴＨｚのままとなり、高い波長精度を実現することができる。また、図１０に示すように、ＳＯＡ電流Ｉｓｏａを変えても波長弁別曲線がドリフトしないように、ＳＯＡ電流Ｉｓｏａ＝１００ｍＡの時のエタロン温度を基準として、ＳＯＡ電流Ｉｓｏａごとにエタロン温度オフセットを設けてエタロン温度を補正することができる。この結果、ＳＯＡ電流Ｉｓｏａの値に関わらず固定されたＰＤ電流比を目標値としてＡＦＣを行っても、ＳＯＡ電流Ｉｓｏａを変えた場合に出力波長が１９１．３ＴＨｚのままとなり、高い波長精度を実現することができる。ここで、図１１のように、エタロン温度オフセットをＳＯＡ電流Ｉｓｏａごとにプロットすると、エタロン温度オフセットがＳＯＡ電流Ｉｓｏａの２次関数でフィッティング出来ることが分かる。
ＳＯＡ電流が異なっても同一波長を維持するためには、演算部３７０は、以下の２つの補正方法のいずれかを行う。
図７〜図９に示すように、エタロン温度目標値は、同一だがＰＤ電流比目標値をＳＯＡ電流の二乗の関数で変える補正方法（補正方法１）。
図１０および図１１に示すように、ＰＤ電流比目標値は、同一だがエタロン温度目標値をＳＯＡ電流の二乗の関数で変える補正方法（補正方法２）。
即ち、演算部３７０は、ファイバ出力前に、エタロン温度目標値として、メモリ３６０に記録されている初期値を使用する。その後、演算部３７０は、波長可変光源装置２００から光出力するためにＳＯＡに電流を流し始めた後に、ＰＤ電流比目標値またはエタロン温度目標値の初期値からの補正量を算出し、この補正量を用いてＰＤ電流比目標値またはエタロン温度目標値の補正を行う。
〔波長キャリブレーション方法〕
次に、波長キャリブレーション方法について説明する。
まず、制御装置３００は、複数の波長チャンネル毎に３水準以上の複数のＳＯＡ電流で波長キャリブレーションを行う。具体的には、制御装置３００は、ＳＯＡ電流を例えば１００，３００，５００ｍＡの３水準とし、この３水準において波長測定を行い、波長の測定値が設定波長と等しくなるようにそれぞれのＳＯＡ電流において発振波長の調整を行い、それぞれのＳＯＡ電流におけるＰＤ電流比とエタロン温度を取得する。次に、制御装置３００は、ＰＤ電流比オフセットとエタロン温度オフセットのパラメータのいずれか１つから選択し、選択されたパラメータのＳＯＡ電流１００ｍＡにおける値を基準として選択されたパラメータの基準からの差を２次関数でフィッティングし（フィッティングステップ）、このフィッティングして得られた選択されたパラメータの係数をメモリ３６０に記録する（記録ステップ）。ここで、ＰＤ電流比オフセットを選択する場合は、波長測定時にＳＯＡ電流に関わらずエタロン温度を一定にしておき、エタロン温度オフセットを選択する場合は、波長測定時にＳＯＡ電流に関わらずＰＤ電流比を一定にしておく。この場合、制御装置３００は、ＰＤ電流比とエタロン温度の基準（ＳＯＡ電流１００ｍＡ時）における値を初期値としてメモリ３６０に記録し、さらにＰＤ電流比オフセットとエタロン温度オフセットのパラメータのいずれから選択したパラメータの係数をメモリ３６０に記録する。
また、制御装置３００は、ある波長チャンネルで３水準以上の複数のＳＯＡ電流で波長キャリブレーションを行う。具体的には、制御装置３００は、ＳＯＡ電流を例えば１００，３００，５００ｍＡの３水準とし、この３水準において波長測定を行い、波長の測定値が設定波長と等しくなるようにそれぞれのＳＯＡ電流において発振波長の調整を行い、それぞれのＳＯＡ電流におけるＰＤ電流比とエタロン温度を取得する。次に、制御装置３００は、ＰＤ電流比オフセットとエタロン温度オフセットのパラメータのいずれか１つから選択し、選択されたパラメータのＳＯＡ電流１００ｍＡにおける値を基準として、選択されたパラメータの基準からの差を２次関数でフィッティングし、このフィッティングして得られた選択されたパラメータの係数をメモリ３６０に記録する。ここで、ＰＤ電流比オフセットを選択する場合は、波長測定時にＳＯＡ電流に関わらずエタロン温度を一定にしておき、エタロン温度オフセットを選択する場合は、波長測定時にＳＯＡ電流に関わらずＰＤ電流比を一定にしておく。なお、制御装置３００は、上述したＰＤ電流比オフセットもしくはエタロン温度オフセットの係数を異なる波長チャンネルにも適用してもよい。これにより、波長キャリブレーションの条件数を減らすことができるので、生産性に寄与することができる。
さらにまた、制御装置３００は、ある波長可変光源装置２００のある波長チャンネルで３水準以上の複数のＳＯＡ電流での波長キャリブレーションを行う。具体的には、制御装置３００は、ＳＯＡ電流を例えば１００，３００，５００ｍＡの３水準とし、この３水準において波長測定を行い、波長の測定値が設定波長と等しくなるようにそれぞれのＳＯＡ電流において発振波長の調整を行い、それぞれのＳＯＡ電流におけるＰＤ電流比とエタロン温度を取得する。次に、制御装置３００は、ＰＤ電流比オフセットとエタロン温度オフセットのパラメータのいずれか１つから選択し、選択されたパラメータのＳＯＡ電流１００ｍＡにおける値を基準として、選択されたパラメータの基準からの差を２次関数でフィッティングし、このフィッティングして得られた選択されたパラメータの係数を、異なる波長可変光源装置２００のメモリ３６０に記録する。ここで、ＰＤ電流比オフセットを選択する場合は、波長測定時にＳＯＡ電流に関わらずエタロン温度を一定にしておき、エタロン温度オフセットを選択する場合は、波長測定時にＳＯＡ電流に関わらずＰＤ電流比を一定にしておく。これにより、複数のＳＯＡ電流での波長キャリブレーションを行わないことになり、生産性に寄与することができる。
また、制御装置３００は、エタロン温度目標値を同一とし、ＰＤ電流比目標値をＳＯＡ電流の二乗の関数で変える補正方法を採用する場合、どのＳＯＡ電流でもＰＤ電流比目標値が波長弁別曲線のなるべく直線部となるようにエタロン温度を調整することによって、エタロンフィルタ２３２の制御目標値を設定する。非直線部では、ＳＯＡ電流の補正が不正確になることを防止するためである。
〔演算部による処理〕
次に、演算部３７０が実行する処理について説明する。図１２は、演算部３７０が実行する処理の概要を示すフローチャートである。なお、演算部３７０は、図１２の処理を実行する前、例えば波長可変光源装置２００がファイバ出力していない（ＳＯＡ電流を流していない）状態でＡＦＣ制御を実行している。ＰＤ電流比目標値は、２次関数においてＳＯＡ電流＝０ｍＡで算出されるオフセット値を初期値に足した値である。
図１２に示すように、まず、演算部３７０は、外部からの制御装置から光出力の要求信号を受信した場合、ＡＦＣ制御を実行している状態でＡＰＣ制御を実行する（ステップＳ１０１）。この場合、演算部３７０は、ＰＤ３から入力された電流値が目標値に収束するようにフィードバック制御を行うことによって、ＳＯＡ電流を微調整する。
続いて、演算部３７０は、ＡＰＣ制御のフィードバックを行う毎に（ＳＯＡ電流が微調整される毎に）、ＳＯＡ電流の２次関数でＰＤ電流比オフセット量（補正量）を演算し、この演算結果をＰＤ電流比目標値に変更する（ステップＳ１０２）。
その後、演算部３７０は、ＰＤ３から入力された電流値が目標値に収束したか否かを判断し（ステップＳ１０３）、ＰＤ３から入力された電流値が目標値に収束した場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、本処理を終了する。これに対して、ＰＤ３から入力された電流値が目標値に収束していない場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、演算部３７０は、上述したステップＳ１０１へ戻る。
以上説明した実施形態１によれば、ＳＯＡ２４０が同じＴＥＣ２９０に載置された場合において、光出力を変化させるときであっても、ロック波長が波長方向にドリフトすることを防止することができる。
（実施形態２）
次に、実施形態２について説明する。実施形態２は、上述した実施形態１と構成が異なる。具体的には、実施形態２では、集積型レーザ素子を用いる。以下においては、実施形態２の構成を説明後、実施形態２に係る光モジュールが実行する処理について説明する。なお、上述した実施形態１に係る光モジュール１００と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（光モジュールの構成）
図１３は、実施形態２に係る光モジュールの構成を模式的に示すブロック図である。図１３に示す光モジュール１００Ａは、上述した実施形態１の波長可変光源装置２００および制御装置３００に換えて、波長可変光源装置４００および制御装置３００Ａを備える。
〔波長可変光源装置の構成〕
まず、波長可変光源装置４００の詳細な構成について説明する。
波長可変光源装置４００は、上述したレーザ光源部２１０およびＴＥＣ２９０に換えて、集積型レーザ素子４１０およびＴＥＣ２９０Ａを備える。
集積型レーザ素子４１０は、第１の波長選択部４２０と、位相調整部４３０と、利得部４４０と、第２の波長選択部４５０と、ＳＯＡ４６０と、を備える。なお、集積型レーザ素子４１０は、モノリシック集積型レーザ素子とすることができるが、これに限定されることなく、Ｓｉ導波路とゲインチップを組み合わせたハイブリッド集積型レーザ素子とすることも可能である。
第１の波長選択部４２０は、屈折率に依存して光学特性が変化する第１の櫛状反射スペクトルを生成する反射要素である。第１の波長選択部４２０には、第１のヒーター部４７０（以下、単に「ヒーター１」という）が設けられている。後述する制御装置３００Ａは、ヒーター１を制御することにより、第１の波長選択部４２０における第１の櫛状反射スペクトルの光学特性を変化させることが可能であり、より具体的には、反射ピークを波長に関してシフトさせることができる。
ヒーター１は、例えばマイクロヒータであり、制御装置３００Ａから供給される電流によって第１の波長選択部４２０の温度を変化させ、第１の波長選択部４２０の物性的性質を利用して屈折率を変化させる。
第２の波長選択部４５０も、屈折率に依存して光学特性が変化する第２の櫛状反射スペクトルを生成する反射要素であるが、第１の波長選択部４２０における第１の櫛状反射スペクトルのスペクトル間隔とは異なるスペクトル間隔を有している。同様に、第２の波長選択部４５０には、第２のヒーター部４９０（以下、単に「ヒーター２」という）が設けられている。後述する制御装置３００Ａは、ヒーター２を制御することにより、第２の波長選択部４５０における第２の櫛状反射スペクトルの光学特性を変化させることが可能であり、より具体的には、反射ピークを波長に関してシフトさせることができる。
ヒーター２は、例えばマイクロヒータであり、制御装置３００Ａから供給される電流によって第２の波長選択部４５０の温度を変化させ、第２の波長選択部４５０の物性的性質を利用して屈折率を変化させる。
第１の波長選択部４２０と第２の波長選択部４５０とは、対となってレーザ共振器を構成する。第１の波長選択部４２０および第２の波長選択部４５０は、共に櫛状反射スペクトルを有し、波長に関して略周期的に反射ピークが形成されている。一方で、第１の波長選択部４２０と第２の波長選択部４５０とでは、櫛状反射スペクトルの反射ピーク間隔が僅かに異なるので、第１の波長選択部４２０と第２の波長選択部４５０とで反射ピークの波長が一致するのは１つの波長のみである。従って、第１の波長選択部４２０と第２の波長選択部４５０との対で構成されるレーザ共振器は、当該一致した波長に関して狭線幅のレーザ発振をすることになる。
また、第１の波長選択部４２０には、ヒーター１が設けられ、第２の波長選択部４５０には、ヒーター２が設けられ、独立に反射ピークをシフトさせることができる。これにより反射ピークが一致する波長も変化し、第１の波長選択部４２０と第２の波長選択部４５０との対で構成されるレーザ共振器は、広い帯域でレーザ発振をすることが可能である。
第１の波長選択部４２０と第２の波長選択部４５０との対で構成されるレーザ共振器は、位相調整部４３０と、利得部４４０と、ＳＯＡ４６０と、を備えている。
位相調整部４３０は、屈折率を変更することにより、第１の波長選択部４２０と第２の波長選択部４５０との対で構成されるレーザ共振器の共振器長を調整するためのものである。位相調整部４３０には、第３のヒーター部４８０（以下、単に「ヒーター３」という）が設けられている。
ヒーター３は、例えばマイクロヒータであり、制御装置３００Ａから供給される電流によって位相調整部４３０の温度を変化させ、物性的性質を利用して屈折率を変化させる。
利得部４４０は、制御装置３００Ａから供給される駆動電流によって、第１の波長選択部４２０と第２の波長選択部４５０との対で構成されるレーザ共振器にエネルギーを供給し、光増幅利得を発生させる。すなわち、制御装置３００Ａは、利得部４４０に供給する電流を制御することによって、集積型レーザ素子４１０が出射するレーザ光のパワーを制御することが可能である。
ＳＯＡ４６０は、制御装置３００Ａから供給される駆動電流によって、レーザ共振器から出射されたレーザ光を増幅して光分波器２２０へ出射する。
ＴＥＣ２９０Ａは、ペルチェ素子等を用いて構成され、制御装置３００Ａの制御のもと、エタロンフィルタ２３２の温度を調節する。ＴＥＣ２９０Ａは、集積型レーザ素子４１０、光分波器２２０、光分波器２３１、エタロンフィルタ２３２、ＰＤ１、ＰＤ２およびフィルタ温度モニタ素子２３５が載置される。なお、集積型レーザ素子４１０のヒーター１，ヒーター２，ヒーター３、利得部４４０およびＳＯＡ４６０の各々は、エタロンフィルタ２３２が載置された同じＴＥＣ２９０Ａに載置されているため、電流が流れると発熱するため、エタロンフィルタ２３２が感じる温度に影響を与える。
〔制御装置の構成〕
次に、制御装置３００Ａの構成について説明する。
制御装置３００Ａは、ＳＯＡ電流制御回路３３０と、ＰＤ１電流モニタ回路３４１と、ＰＤ２電流モニタ回路３４２と、エタロン温度モニタ回路３５１と、エタロン温度制御回路３５２と、メモリ３６０Ａと、演算部３７０Ａと、利得部電流制御回路３８０と、ヒーター１制御回路３９１と、ヒーター２制御回路３９２と、ヒーター３制御回路３９３と、を備える。
利得部電流制御回路３８０は、演算部３７０Ａの制御のもと、利得部４４０へ供給する駆動電流を供給するとともに、この駆動電流を制御する。
ヒーター１制御回路３９１は、演算部３７０Ａの制御のもと、ヒーター１へ供給する駆動電流を供給するとともに、この駆動電流を制御する。
ヒーター２制御回路３９２は、演算部３７０Ａの制御のもと、ヒーター２へ供給する駆動電流を供給するとともに、この駆動電流を制御する。
ヒーター３制御回路３９３と、演算部３７０Ａの制御のもと、ヒーター３へ供給する駆動電流を供給するとともに、この駆動電流を制御する。
メモリ３６０Ａは、複数の波長チャンネル毎に初期値として、ヒーター１の電流と、ヒーター２の電流と、ヒーター３の電流と、利得部電流と、ＳＯＡ電流と、エタロン温度、フィードバック制御目標値としてパワーモニタＰＤ電流値と、ＰＤ電流比と、を含むデータを記録する。これらのデータは、波長可変光源装置４００の出荷前に波長計を用いた波長キャリブレーションにより取得されてメモリ３６０Ａに記録される。メモリ３６０Ａは、演算部３７０Ａが実行する各種プログラムを記録する。初期値として、ヒーターの電流の代替として電圧もしくは電力を記録することも出来る。（電圧もしくは電力を電流に変換することも出来る。）
演算部３７０Ａは、エタロン温度モニタ回路３５１から入力されるエタロン温度に基づいて、エタロン温度が目標値の一定温度となるようにエタロン温度制御回路３５２がＴＥＣ２９０Ａへ供給する駆動電流を制御する。また、演算部３７０Ａは、ヒーター１制御回路３９１，ヒーター２制御回路３９２，ヒーター３制御回路３９３を制御することによって、ヒーター１，ヒーター２，ヒーター３による加熱を調整することによって集積型レーザ素子４１０の発振波長を調整し、ＰＤ電流比の目標値をメモリ３６０Ａに記録された値とするＡＦＣ制御を行うことにより、波長を一定に保つ。
演算部３７０Ａは、ＳＯＡ電流制御回路３３０が供給するＳＯＡ電流を制御することによって、パワーモニタ２６０の電流値の目標値をメモリ３６０に記録された初期値とするＡＰＣ制御を行うことで、ファイバ出力パワーを一定に保つ。
〔制御方法の一般論〕
ここで、上記説明した構成を例にして、バーニア効果を用いた集積型レーザ素子４１０の制御方法の一般論について説明する。図１４は、第１の波長選択部４２０と第２の波長選択部４５０の反射特性を示す図である。なお、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）における反射スペクトルの波長１５５０ｎｍ付近を拡大した図である。両図に示されるグラフに共通して、横軸が波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）であり、縦軸が反射率（Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）を示す。また、点線（ＳＣ１）は、第１の波長選択部４２０における第１の櫛状反射スペクトルを示し、一点鎖線（ＳＣ２）は、第２の波長選択部４５０における第２の櫛状反射スペクトルを示している。また、図１４（ｂ）のグラフに示される、実線（Ｍｏｄｅ）は、第１の波長選択部４２０と第２の波長選択部４５０との対で構成されるレーザ共振器の共振器モードを示している。共振器モードは少なくとも波長１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍの波長範囲に亘って存在している。
図１５は、第１の櫛状反射スペクトルと第２の櫛状反射スペクトルとの重なりを示す図である。図１５に示されるグラフは、図１４と同様に、横軸が波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）であり、縦軸が反射率（Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）を示す。また、点線（ＳＣ１）は、第１の波長選択部４２０における第１の櫛状反射スペクトルを示し、一点鎖線（ＳＣ２）は、第２の波長選択部４５０における第２の櫛状反射スペクトルを示している。これに加え、図１５に示されるグラフには、第１の櫛状反射スペクトル（ＳＣ１）と第２の櫛状反射スペクトル（ＳＣ２）とを重ねた（積をとる）スペクトルが実線（Ｏｖｅｒｌａｐ）で記載されている。
図１４から読み取れるように、第１の波長選択部４２０における第１の櫛状反射スペクトル（ＳＣ１）と第２の波長選択部４５０における第２の櫛状反射スペクトル（ＳＣ２）とでは、反射ピークの間隔が僅かに異なる。従って、第１の波長選択部４２０と第２の波長選択部４５０とで反射ピークの波長が一致するのは１つの波長のみであり、同図に示される例では、波長１５５０ｎｍのみである。結果、図１５から読み取れるように、第１の櫛状反射スペクトル（ＳＣ１）と第２の櫛状反射スペクトル（ＳＣ２）とを重ねたスペクトル（Ｏｖｅｒｌａｐ）は、波長１５５０ｎｍで重なりが最も大きくなる。
なお、図１４に示すように、第１の櫛状反射スペクトル（ＳＣ１）の方が第２の櫛状反射スペクトル（ＳＣ２）よりも、反射ピークが急峻であり、かつ、間隔が広い。このように、反射ピークが急峻である方の反射ピークの間隔の方を、反射ピークが急峻でない方の反射ピークの間隔よりも広くすることが好ましい。その理由は、最も高い重なりの隣接ピークにおけるレーザ発振をより強く抑制する（サイドモード抑圧比を高くする）ことができるからである。すなわち、図１５で例示すれば、波長１５５０ｎｍの隣接ピーク（１５４７ｎｍ付近のピーク）における重なりがより低くなる。
既に説明したように、第１の波長選択部４２０には、ヒーター１が設けられ、第２の波長選択部４５０には、ヒーター２が設けられ、第１の櫛状反射スペクトル（ＳＣ１）と第２の櫛状反射スペクトル（ＳＣ２）とは、独立にシフトさせることができる。図１５に示される状態は、波長１５５０ｎｍでレーザ発振するための粗調が行われた状態である。いわゆる、スーパーモードが決定された状態である。
一方、位相調整部４３０は、第１の波長選択部４２０と第２の波長選択部４５０との対で構成されるレーザ共振器の共振器長を調整し、共振器モードを微調することができる。上記のように、第１の櫛状反射スペクトル（ＳＣ１）と第２の櫛状反射スペクトル（ＳＣ２）とを一致させた上で、このスーパーモードと共振器モードとを一致させ、第１の波長選択部４２０と第２の波長選択部４５０との対で構成されるレーザ共振器はレーザ発振をすることになる。
レーザ発振波長を変更する場合は、以下のようにする。例えば第１の波長選択部４２０における屈折率を固定した状態で、第２の波長選択部４５０における屈折率を上昇させる。すると、第２の波長選択部４５０における第２の櫛状反射スペクトル（ＳＣ２）は、全体的に長波長側にシフトする。結果、波長１５５０ｎｍにて第１の櫛状反射スペクトル（ＳＣ１）と第２の櫛状反射スペクトル（ＳＣ２）とのピークの重なりが最大化されていたものが、長波長側に存在する別のピーク（波長１５５３ｎｍ付近）で重なりが最大化されることになる（スーパーモードの遷移）。さらに、位相調整部４３０を用いた共振器モードの微調を行えば、波長１５５３ｎｍ付近でもレーザ発振を得ることができる。
なお、レーザ発振を短波長側へ変更する場合、第２の波長選択部４５０における屈折率を固定した状態で、第１の波長選択部４２０における屈折率を上昇させて、上記同様の調整を行えばよい。また、第１の波長選択部４２０における屈折率と第２の波長選択部４５０における屈折率との双方を調整すれば、波長１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍの波長範囲に亘ってレーザ発振の波長を変更させることも可能である。
〔各発熱体の発熱によるエタロン温度への影響による波長シフトの対策〕
次に、各発熱体の発熱によるエタロン温度への影響による波長シフトの対策について説明する。
各発熱体による発熱は、いずれも電流の二乗で表すことができる。具体的には、各ヒーターの発熱Ｑｈｅａｔｅｒは、各ヒーターの電流Ｉｈｅａｔｅｒと、各ヒーター直列抵抗Ｒｈｅａｔｅｒと、を用いて以下の式（４）で表すことができる。
Ｑｈｅａｔｅｒ＝（（Ｉｈｅａｔｅｒ）２）＊Ｒｈｅａｔｅｒ ・・・（４）
また、ＳＯＡ４６０の発熱Ｑｓｏａは、上述した式（３）で表すことができる。さらに、利得部４４０の発熱ＱＬＤは、利得部４４０の駆動電圧ＶＬＤと、利得部４４０の電流ＩＬＤと、利得部４４０からの光出力ＰＬＤと、利得部４４０の直列抵抗Ｒｄ＿ＬＤと、利得部４４０の立ち上がり電圧Ｖｔｈ＿ＬＤと、を用いて以下の式（５）で表すことができる。
ＱＬＤ＝ＩＬＤ＊（Ｒｄ＿ＬＤ＊ＩＬＤ＋Ｖｔｈ＿ＬＤ）−ＰＬＤ ・・・（５）
演算部３７０Ａは、各発熱体の電流が異なっても同一の波長を維持するため、以下の２つの補正方法のいずれかを行う。
エタロン温度目標値は、同一だがＰＤ電流比目標値を変える補正方法（補正方法１）。
ＰＤ電流比目標値は、同一だがエタロン温度目標値を変える補正方法（補正方法２）。
即ち、演算部３７０Ａは、ファイバ出力前に、エタロン温度目標値として、メモリ３６０Ａに記録されている初期値を使用する。その後、演算部３７０Ａは、波長可変光源装置４００から光出力するためにＳＯＡに電流を流し始めた後に、ＰＤ電流比目標値またはエタロン温度目標値の補正を行う。このように、演算部３７０Ａは、各発熱体単体からの影響を各発熱体の電流の二乗の関数で表し、全ての発熱体の影響を足し合わせることによって、ＰＤ電流比目標値またはエタロン温度目標値の補正を行う。
〔演算部の処理〕
次に、演算部３７０Ａが実行する処理について説明する。図１６は、演算部３７０Ａが実行する処理の概要を示すフローチャートである。
図１６に示すように、まず、演算部３７０Ａは、外部からの制御装置から光出力の要求信号を受信した場合、利得部４４０、ヒーター１、ヒーター２およびヒーター３にメモリ３６０Ａに記録されている初期値の電流を供給し（ステップＳ２０１）、ＳＯＡ４６０にメモリ３６０Ａに記録されている初期値の電流を供給する（ステップＳ２０２）。
続いて、演算部３７０Ａは、ＰＤ１が検出する電流値がピークとなるようにヒーター２の電流を微調整し（ステップＳ２０３）、ＰＤ１が検出する電流値がピークになった場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、ＡＰＣ制御を実行する（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５の後、演算部３７０Ａは、後述するステップＳ２０６へ移行する。これに対して、ＰＤ１が検出する電流値がピークになっていない場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、演算部３７０Ａは、ステップＳ２０３へ戻る。
ステップＳ２０６において、ＰＤ１が検出する電流値が目標値に収束した場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、演算部３７０Ａは、後述するステップＳ２０７へ移行する。これに対して、ＰＤ１が検出する電流値がピークになっていない場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、演算部３７０Ａは、ステップＳ２０５へ戻り、フィードバック制御を行う。
ステップＳ２０７において、演算部３７０Ａは、利得部４４０、ヒーター１、ヒーター２、ヒーター３およびＳＯＡ４６０の各々の各電流を、それぞれの２次関数でＰＤ電流オフセット量（補正量）をそれぞれ演算し、そのＰＤ電流オフセット量（補正量）の総和だけＰＤ電流比目標値を変更する。即ち、演算部３７０Ａは、利得部４４０、ヒーター１、ヒーター２、ヒーター３およびＳＯＡ４６０の各々からの寄与である補正量を合算することによってＰＤ電流比目標値を変更する。
続いて、演算部３７０Ａは、ＡＰＣ制御を実行し（ステップＳ２０８）、ヒーター１、ヒーター２およびヒーター３の各々の各電流のフィードバックを行う度に（ヒーター１、ヒーター２、ヒーター３の各電流が微調整される度に）、利得部４４０、ヒーター１、ヒーター２、ヒーター３およびＳＯＡ４６０の各々の各電流を、それぞれの２次関数でＰＤ電流オフセット量をそれぞれ演算し、その総和だけＰＤ電流比目標値を変更する（ステップＳ２０９）。
その後、ＰＤ電流比が目標値に収束した場合（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、演算部３７０Ａは、本処理を終了する。これに対して、ＰＤ電流比が目標値に収束していない場合（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、演算部３７０Ａは、ステップＳ２０８へ戻る。
以上説明した実施形態２によれば、利得部４４０、ヒーター１、ヒーター２、ヒーター３およびＳＯＡ４６０が同じＴＥＣ２９０Ａに載置された場合において、光出力を変化させるときであっても、ロック波長が波長方向にドリフトすることを防止することができる。ヒーターを電圧もしくは電力で制御しても良い。ヒーターの材料によっては、抵抗値が温度に依存して変化するので、ＰＤ電流比オフセット量やエタロン温度オフセット量の演算をヒーター電流の２次より高次の関数でフィッティングしても良い。
（その他の実施形態）
なお、本明細書におけるフローチャートの説明では、「まず」、「その後」、「続いて」等の表現を用いてステップ間の処理の前後関係を明示していたが、本発明を実施するために必要な処理の順序は、それらの表現によって一意的に定められるわけではない。即ち、本明細書で記載したフローチャートにおける処理の順序は、矛盾のない範囲で変更することができる。
また、本明細書では、上述してきた「部」は、「手段」、「回路」および「装置」等に読み替えることができる。例えば、演算部は、演算手段、演算回路および演算装置に読み替えることができる。
なお、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
以上、本願の実施形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、本発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
１００，１００Ａ 光モジュール
２００，４００ 波長可変光源装置
２１０ レーザ光源部
２１２ 光導波路
２１３ 光合波器
２１４ レーザ温度モニタ素子
２２０，２３１，２５０ 光分波器
２３２ エタロンフィルタ
２３３，２６０ パワーモニタ
２３４ 波長モニタ
２３５ フィルタ温度モニタ素子
２７０ 光ファイバ
２８０，２９０ 温度調節器
３００，３００Ａ 制御装置
３１１ ＤＦＢ−ＬＤ選択回路
３１２ ＤＦＢ−ＬＤ電流制御回路
３２１ レーザ温度モニタ回路
３２２ レーザ温度制御回路
３３０ ＳＯＡ電流制御回路
３４１ ＰＤ１電流モニタ回路
３４２ ＰＤ２電流モニタ回路
３４３ ＰＤ３電流モニタ回路
３５１ エタロン温度モニタ回路
３５２ エタロン温度制御回路
３６０，３６０Ａ メモリ
３７０，３７０Ａ 演算部
３８０ 利得部電流制御回路
３９１ ヒーター１制御回路
３９２ ヒーター２制御回路
３９３ ヒーター３制御回路
４００ 波長可変光源装置
４１０ 集積型レーザ素子
４２０ 第１の波長選択部
４３０ 位相調整部
４４０ 利得部
４５０ 第２の波長選択部
４７０ 第１のヒーター部
４８０ 第３のヒーター部
４９０ 第２のヒーター部

Claims (16)

  1. レーザ光を出射するレーザ光源部と、
    光の波長に対して周期的な透過特性を有する波長フィルタと、
    前記波長フィルタが載置され、前記波長フィルタの温度を調節する温度調節器と、
    前記温度調節器に載置された発熱体と、
    前記波長フィルタを透過した前記レーザ光の強度に基づいて、前記レーザ光源部から出射される前記レーザ光の波長制御および前記波長フィルタの透過特性の制御を行う制御装置と、
    を備える光モジュールの波長制御方法であって、
    前記発熱体の電流値に基づいて、前記レーザ光の波長制御の目標値および前記波長フィルタの制御の目標値の少なくとも一方を変更する変更ステップを含むことを特徴とする光モジュールの波長制御方法。
  2. 前記変更ステップは、
    前記発熱体の電流値に基づいて、前記目標値の初期値からの補正量を変更することを特徴とする請求項１に記載の光モジュールの波長制御方法。
  3. 前記変更ステップは、前記発熱体の電流値の２次関数を用いて前記目標値の初期値からの補正量を算出することを特徴とする請求項２に記載の光モジュールの波長制御方法。
  4. 前記発熱体は、複数設けられ、
    前記変更ステップは、複数の前記発熱体の各々からの前記目標値の初期値からの補正量を合算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光モジュールの波長制御方法。
  5. 前記目標値の初期値は、前記発熱体の電流範囲の上限値、下限値および中央値のいずれかであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の光モジュールの波長制御方法。
  6. 前記波長フィルタを透過していない前記レーザ光を受光し、該受光した前記レーザ光の強度に基づいて電流値を出力する第１の受光素子と、
    前記波長フィルタを透過した前記レーザ光を受光し、該受光した前記レーザ光の強度に基づいて電流値を出力する第２の受光素子と、
    を備え、
    前記波長制御の目標値は、前記第１の受光素子から出力された電流値と前記第２の受光素子から出力された電流値との電流比であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光モジュールの波長制御方法。
  7. 前記波長フィルタの制御の目標値は、前記波長フィルタの波長フィルタ温度であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の光モジュールの波長制御方法。
  8. 前記波長フィルタは、エタロンフィルタまたは光導波路で構成された干渉型フィルタのいずれかであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の光モジュールの波長制御方法。
  9. 前記発熱体は、ＳＯＡ、ヒーターおよび利得部のいずれか１つ以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の光モジュールの波長制御方法。
  10. 前記発熱体は、ＳＯＡであり、
    前記変更ステップは、前記ＳＯＡへ供給するＳＯＡ電流値を変化させる場合、前記目標値の初期値からの補正量を前記ＳＯＡ電流値に応じて変更することを特徴とする請求項９に記載の光モジュールの波長制御方法。
  11. 前記レーザ光源部の温度および前記発熱体への電流の少なくとも一方を制御することによって前記レーザ光の波長を一定に保つフィードバック制御ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光モジュールの波長制御方法。
  12. 前記発熱体の電流値が前記レーザ光の波長制御の目標値および前記波長フィルタの制御の目標値の少なくとも一方に収束したか否かを判断する判断ステップをさらに含み、
    前記発熱体の電流値が前記レーザ光の波長制御の目標値および前記波長フィルタの制御の目標値の少なくとも一方に収束するまで、前記フィードバック制御ステップと前記変更ステップとを繰り返す、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の光モジュールの波長制御方法。
  13. レーザ光を出射するレーザ光源部と、
    光の波長に対して周期的な透過特性を有する波長フィルタと、
    前記波長フィルタが載置され、前記波長フィルタの温度を調節する温度調節器と、
    前記温度調節器に載置された発熱体と、
    前記波長フィルタを透過していない前記レーザ光を受光し、該受光した前記レーザ光の強度に基づいて電流値を出力する第１の受光素子と、
    前記波長フィルタを透過した前記レーザ光を受光し、該受光した前記レーザ光の強度に基づいて電流値を出力する第２の受光素子と、
    前記波長フィルタを透過した前記レーザ光の強度に基づいて、前記レーザ光源部から出射される前記レーザ光の波長制御および前記波長フィルタの透過特性の制御を行う制御装置と、
    を備える光モジュールのキャリブレーション方法であって、
    前記発熱体の複数の電流値で波長キャリブレーションを行い、
    前記複数の電流値のうち基準の電流値における前記第１の受光素子から出力された電流値と前記第２の受光素子から出力された電流値との電流比と、
    前記複数の電流値のうち基準の電流値以外の電流値における前記第１の受光素子から出力された電流値と前記第２の受光素子から出力された電流値との電流比との差と、
    前記複数の電流値のうち基準の電流値における前記波長フィルタの波長フィルタ温度と、
    前記複数の電流値のうち基準の電流値以外の電流値における前記波長フィルタの波長フィルタ温度との差の、少なくとも１つのフィッティングを行うフィッティングステップと、
    前記フィッティングステップによる係数をメモリに記録する記録ステップと、
    を含むことを特徴とする光モジュールのキャリブレーション方法。
  14. 前記フィッティングステップは、前記レーザ光の波長制御の目標値が波長弁別曲線の直線部付近となるように前記波長フィルタ温度を調整することによって前記波長フィルタの制御の目標値を設定することを特徴とする請求項１３に記載の光モジュールのキャリブレーション方法。
  15. レーザ光を出射するレーザ光源部と、
    光の波長に対して周期的な透過特性を有する波長フィルタと、
    前記波長フィルタが載置され、前記波長フィルタの温度を調節する温度調節器と、
    前記温度調節器に載置された発熱体と、
    前記波長フィルタを透過した前記レーザ光の強度に基づいて、前記レーザ光源部から出射される前記レーザ光の波長制御および前記波長フィルタの透過特性の制御を行う制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、
    前記発熱体の電流値に基づいて、前記レーザ光の波長制御の目標値および前記波長フィルタの制御の目標値の少なくとも一方を変更することを特徴とする光モジュール。
  16. 前記レーザ光源部は、前記レーザ光の波長を可変であることを特徴とする請求項１５に記載の光モジュール。
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