(57)【要約】【課題】波長可変レーザモジュールの構成を複雑にすることなく、発振波長が不連続に変化する不連続点を検出し、この不連続点及びその近傍を避けて確実に動作点を設定・更新できるようにして、安定した単一モード発振を実現する。【解決手段】波長可変レーザモジュール１を、利得媒質８と、発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持つ一の波長フィルタ１０とを備える波長可変レーザ部２と、波長可変レーザ部２の発振波長に応じて周期的に変化するモニタ信号を出力するモニタ部３とを備えるものとし、モニタ部３を、モニタ信号を規定する周期を持つモニタ用波長フィルタ１６を備えるものとし、一の波長フィルタ１０の周期及びモニタ用波長フィルタ１６の周期の関係を、発振波長が不連続に変化した場合にモニタ信号が変化するように設定する。【選択図】図１
2010040927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
利得媒質と、発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持つ一の波長フィルタとを備える波長可変レーザ部と、
前記波長可変レーザ部の発振波長に応じて周期的に変化するモニタ信号を出力するモニタ部とを備え、
前記モニタ部は、前記モニタ信号を規定する周期的な特性を持つモニタ用波長フィルタを備え、
前記一の波長フィルタの周期及び前記モニタ用波長フィルタの周期の関係が、発振波長が不連続に変化した場合に前記モニタ信号が変化するように設定されていることを特徴とする波長可変レーザモジュール。
【請求項２】
前記一の波長フィルタの周期は、前記モニタ用波長フィルタの周期のＮ＋０．１５倍〜Ｎ＋０．３５倍、又は、Ｎ＋０．６５倍〜Ｎ＋０．８５倍（Ｎは０以上の整数）であることを特徴とする、請求項１記載の波長可変レーザモジュール。
【請求項３】
前記一の波長フィルタは、回折格子型波長フィルタ、リング共振器型波長フィルタ、ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタのいずれかであることを特徴とする、請求項１又は２記載の波長可変レーザモジュール。
【請求項４】
前記波長可変レーザ部は、前記一の波長フィルタに加えて前記一の波長フィルタと異なる周期的な特性を持つ他の波長フィルタを備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長可変レーザモジュール。
【請求項５】
前記他の波長フィルタの特性のピーク位置を変化させたときに、前記発振波長の不連続な変化の方向と同じ方向に連続的な波長変化が起こる場合、連続的な波長変化量をΔλｃとし、前記モニタ用波長フィルタの周期をＴ１として、前記一の波長フィルタの周期は、Ｔ１（Ｎ＋０．１５）＋Δλｃ〜Ｔ１（Ｎ＋０．３５）＋Δλｃ、又は、Ｔ１（Ｎ＋０．６５）＋Δλｃ〜Ｔ１（Ｎ＋０．８５）＋Δλｃ（Ｎは０以上の整数）であることを特徴とする、請求項４記載の波長可変レーザモジュール。
【請求項６】
前記他の波長フィルタの特性のピーク位置を変化させたときに、前記発振波長の不連続な変化の方向と反対の方向に連続的な波長変化が起こる場合、連続的な波長変化量をΔλｃとし、前記モニタ用波長フィルタの周期をＴ１として、前記一の波長フィルタの周期は、Ｔ１（Ｎ＋０．１５）−Δλｃ〜Ｔ１（Ｎ＋０．３５）−Δλｃ、又は、Ｔ１（Ｎ＋０．６５）−Δλｃ〜Ｔ１（Ｎ＋０．８５）−Δλｃ（Ｎは０以上の整数）であることを特徴とする、請求項４記載の波長可変レーザモジュール。
【請求項７】
前記他の波長フィルタは、回折格子型波長フィルタ、リング共振器型波長フィルタ、ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタのいずれかであることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の波長可変レーザモジュール。
【請求項８】
前記波長可変レーザ部は、前記一の波長フィルタに加えて波長可変フィルタを備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長可変レーザモジュール。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の波長可変レーザモジュールと、
前記モニタ部からのモニタ信号に基づいて前記波長可変レーザ部を制御するコントローラとを備えることを特徴とする波長可変レーザ装置。
【請求項１０】
発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持つ波長フィルタを備える波長可変レーザの発振波長を変化させ、
前記波長フィルタの周期との関係で発振波長が不連続に変化した場合に前記モニタ信号が変化するように設定されたモニタ用波長フィルタを介して前記波長可変レーザの発振波長に応じて得られるモニタ信号の不連続点を検出し、
前記モニタ信号の不連続点に基づいて前記波長可変レーザの動作点を設定することを特徴とする波長可変レーザの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光通信用の光源として用いられ、その発振波長を広範囲に変化させることができる波長可変レーザを備える波長可変レーザモジュール、波長可変レーザ装置、及び、波長可変レーザの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の通信需要の飛躍的な増大に伴い、波長の異なる複数の信号光を多重化することで１本の光ファイバで大容量伝送が可能となる波長多重通信システム（ＷＤＭシステム）の開発が進んでいる。
このような波長多重通信システムにおいて、柔軟かつ高度な通信システムを実現する上で、広い波長範囲で高速に所望の波長を選択できる波長可変レーザが必要である。
【０００３】
波長多重（ＷＤＭ）光通信システムでは、Ｃ−ｂａｎｄ帯（１５２５〜１５６５ｎｍ）あるいはＬ−ｂａｎｄ帯（１５７０〜１６１０ｎｍ）の波長範囲でそれぞれ異なる波長の光信号を１本の光ファイバに伝送することによって大容量の通信が可能となる。
ＷＤＭ通信システムにおいて、光源として用いるレーザの在庫管理やシステム構築の柔軟性などの面から、上記のＣ−ｂａｎｄ帯あるいはＬ−ｂａｎｄ帯の任意の波長で光を出せる、即ち、４０ｎｍ程度の波長可変幅を持つ波長可変レーザが必要である。
【０００４】
例えば、共振器内に２つの異なる周期的なピーク波長を持つ波長フィルタを配置し、バーニア効果を利用して発振波長を変化させる波長可変レーザがある（以下、第１の技術という）。
また、例えば、エタロンなどの周期的なピーク波長を持つ波長フィルタと、広帯域に透過波長又は反射波長を変化させることができる波長可変フィルタとを、共振器内に配置し、エタロンなどの波長フィルタのピーク波長のうちの１つを波長可変フィルタで選択することによって発振波長を変化させる波長可変レーザもある（以下、第２の技術という）。
【特許文献１】特開平６−６１５７２号公報
【特許文献２】特開２００３−２８３０２４号公報
【特許文献３】特開２００４−４７６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の第１の技術及び第２の技術による波長可変レーザでは、原理的に不連続な波長変化が起こる。
例えば、上述の第１の技術による波長可変レーザでは、一方の周期的なピーク波長を持つ第１波長フィルタのピーク波長を固定し、他方の周期的なピーク波長を持つ第２波長フィルタのピーク波長を変化させた場合、発振波長は、第１波長フィルタのピーク波長の間隔に相当する波長間隔で不連続に変化する。
【０００６】
また、例えば、上述の第２の技術による波長可変レーザでも、波長可変フィルタの透過波長又は反射波長を変化させた場合、発振波長は、エタロンなどの波長フィルタのピーク波長の間隔に相当する波長間隔で不連続に変化する。
このような不連続に発振波長が変化する不連続点では、複数の波長で発振が生じるなどレーザ発振が不安定になる。
【０００７】
このため、光通信用光源として求められる安定した単一モード発振を得るためには、このような不連続点を避けて動作させることが必要となる。
この場合、製造時などにあらかじめ不連続点又はその近傍を避けるように動作点を設定しておくことが考えられる。
しかしながら、一般にレーザでは素子特性の経時劣化があり、これに伴って不連続に発振波長が変化する不連続点の位置が変化してしまう。この結果、あらかじめ設定しておいた動作点は、経時劣化に伴って最適な動作点ではなくなり、不連続点又はその近傍に位置してしまう可能性がある。
【０００８】
そこで、波長可変レーザモジュールの構成を複雑にすることなく、発振波長が不連続に変化する不連続点を検出し、この不連続点及びその近傍を避けて確実に動作点を設定・更新できるようにして、安定した単一モード発振を実現できるようにしたい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本波長可変レーザモジュールは、利得媒質と、発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持つ一の波長フィルタとを備える波長可変レーザ部と、波長可変レーザ部の発振波長に応じて周期的に変化するモニタ信号を出力するモニタ部とを備え、モニタ部は、モニタ信号を規定する周期的な特性を持つモニタ用波長フィルタを備え、一の波長フィルタの周期及びモニタ用波長フィルタの周期の関係が、発振波長が不連続に変化した場合にモニタ信号が変化するように設定されていることを要件とする。
【００１０】
本波長可変レーザ装置は、上記の波長可変レーザモジュールと、モニタ部からのモニタ信号に基づいて波長可変レーザ部を制御するコントローラとを備えることを要件とする。
本波長可変レーザの制御方法は、発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持つ波長フィルタを備える波長可変レーザの発振波長を変化させ、波長フィルタの周期との関係で発振波長が不連続に変化した場合にモニタ信号が変化するように設定されたモニタ用波長フィルタを介して波長可変レーザの発振波長に応じて得られるモニタ信号の不連続点を検出し、モニタ信号の不連続点に基づいて波長可変レーザの動作点を設定することを要件とする。
【発明の効果】
【００１１】
したがって、本波長可変レーザモジュール、波長可変レーザ装置、及び、波長可変レーザの制御方法によれば、波長可変レーザモジュールの構成を複雑にすることなく、発振波長が不連続に変化する不連続点を検出し、この不連続点及びその近傍を避けて確実に動作点を設定・更新でき、安定した単一モード発振を実現できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面により、本実施形態にかかる波長可変レーザモジュール、波長可変レーザ装置、及び、波長可変レーザの制御方法について説明する。
［第１実施形態］
まず、第１実施形態にかかる波長可変レーザモジュール、波長可変レーザ装置、及び、波長可変レーザの制御方法について、図１〜図１２を参照しながら説明する。
【００１３】
本実施形態にかかる波長可変レーザモジュールは、２つの反射鏡によって構成される共振器内に、利得媒質、及び、異なる周期的なピーク波長を持つ２つの波長フィルタ［図１０（Ｂ），（Ｃ）参照］を備え、バーニア効果を利用して発振波長を変化させる波長可変レーザ［図１０（Ａ）参照］を備えるものである。
このような波長可変レーザでは、一方の波長フィルタのピーク波長の位置と他方の波長フィルタのピーク波長の位置とが一致した波長でレーザ発振がおこる［図１０（Ｄ）参照］。また、一方の波長フィルタのピーク波長の位置に対して、他方の波長フィルタのピーク波長の位置を連続的に変化させることによって、発振波長を、一方の波長フィルタのピーク波長の間隔［図１０（Ｂ），（Ｃ）中、Δλ１又はΔλ２］に相当する波長間隔で不連続に変化させることができる。つまり、フィルタ特性を変化させることによって（波長制御パラメータを連続的に変化させることによって）、発振波長を特定の波長間隔で不連続に変化させることができる。
【００１４】
具体的には、図１に示すように、本波長可変レーザモジュール１は、波長制御パラメータ（ここでは温度）をスイープ（連続的に変化）させた場合に発振波長が特定の波長間隔で不連続に変化する波長可変レーザ部２と、発振波長を制御するために用いられる波長ロッカ３とを備える。
また、図１に示すように、本実施形態にかかる波長可変レーザ装置４は、波長可変レーザモジュール１と、波長ロッカ３からの信号（出力信号；検出信号）に基づいて波長可変レーザ部２を制御するコントローラ（制御系；駆動回路を含む）５とを備える。そして、コントローラ５が、波長ロッカ３からの信号に基づいてフィードバック制御を行なって、所望の発振波長に制御するようになっている。
【００１５】
ここで、波長可変レーザ部２は、図１に示すように、２つの反射鏡６，７で構成される共振器の中に、利得媒質である半導体光増幅器（ＳＯＡ；Semiconductor Optical Amplifier）８、及び、周期的なピーク波長を持つ２つの波長フィルタ（ここではファブリ・ペロー・エタロン・フィルタ；以下、単にエタロンという）９，１０が配置された構成になっている。
【００１６】
ここで、レーザ共振器の内部に設けられた第１波長フィルタ（第１エタロン）９及び第２波長フィルタ（第２エタロン）１０は、いずれもシリコン（Ｓｉ）で形成された薄い板によって形成されており、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、異なる周期（異なる周期的なピーク波長）Δλ１，Δλ２を持っている。
本実施形態では、第１エタロン９及び第２エタロン１０は、それぞれ、透過ピーク波長の周期（フリースペクトルレンジ；ＦＳＲ；Free Spectral Range）Δλ１，Δλ２が１．６ｎｍ（周波数に換算して２００ＧＨｚ）、１．８ｎｍ（周波数に換算して２２５ＧＨｚ）となるように、厚さが調整されている。なお、第１エタロン９及び第２エタロン１０の周期（ピーク波長の周期；ＦＳＲ）は、これに限られるものではない。
【００１７】
また、第１エタロン９及び第２エタロン１０は、図１に示すように、それぞれ、コントローラ５によって独立に温度（波長制御パラメータ）が制御され、この温度制御によってピーク波長の位置をそれぞれ独立に変化させることができるようになっている。このため、第１エタロン９には、温度を制御するための第１ヒータ（第１波長制御素子；温度調整機構）１１が設けられている。同様に、第２エタロン１０にも、温度を制御するための第２ヒータ（第２波長制御素子；温度調整機構）１２が設けられている。そして、これらの第１ヒータ１１及び第２ヒータ１２は、コントローラ５からの波長制御信号に基づいて独立に制御されるようになっている。
【００１８】
そして、本実施形態では、これらの第１エタロン９及び第２エタロン１０を用い、バーニア効果を利用して発振波長を選択し、かつ、発振波長をＩＴＵ（International Telecommunications Union）−Ｔの規格（ＩＴＵ−Ｔグリッド）に合わせるようにしている。つまり、第１エタロン９及び第２エタロン１０の温度を調整し、これらのピーク波長の位置を変化させることによって、２つのエタロンで互いに重なり合うピークを選択するとともに、重なり合ったピークをＩＴＵ−Ｔグリッドに合わせるようにしている。
【００１９】
また、２つの反射鏡６，７のうちの少なくとも１つには、その位置を変化させることができる機構が備えられている。そして、コントローラ５によって反射鏡６（７）の位置を変化させることで共振器縦モード位置を制御することができるようになっている。これにより、共振器縦モード間での発振モード跳びを抑制するようにしている。
本実施形態では、縦モード位置を常にフィードバック制御することで、常に、第１エタロン９及び第２エタロン１０のバーニア効果によって決定されるピークの中心波長で発振が起こるようにしている。
【００２０】
ここで、縦モード位置の具体的な制御方法としては、例えば、共振器を構成している反射鏡６（７）にピエゾ素子に取り付け、ピエゾ素子に電圧を印加することによって反射鏡６（７）の位置を微調整して制御する方法、利得媒質である半導体光増幅器８に位相制御用導波路（レーザ光に対して透明な導波路）を集積し、この位相制御用導波路に電流を注入することによって位相を制御する方法などがある。
【００２１】
ところで、波長ロッカ３は、図１に示すように、レーザ共振器の外部に設けられ、波長可変レーザ部２からの出力光の一部を分岐する第１ビームスプリッタ１３と、分岐した光をさらに２つに分岐する第２ビームスプリッタ１４と、第２ビームスプリッタ１４で分岐した一方の光の強度を検出する第１光検出器（パワーモニタ）１５と、第２ビームスプリッタ１４で分岐した他方の光の光軸上に配置された波長フィルタ（外部波長フィルタ；ロッカ用波長フィルタ）１６と、この波長フィルタ１６を通過した光の強度を検出する第２光検出器（パワーモニタ）１７とを備える。
【００２２】
ここで、波長フィルタ１６は、波長可変レーザ部２の駆動波長範囲内で、波長に対して周期的に透過率（透過特性；透過スペクトル；強度特性）が変化する波長フィルタ（透過型波長フィルタ）である。なお、波長フィルタ１６は、入力波長に対して周期的に変化する波長−強度特性を有するものであれば良く、例えば反射型波長フィルタであっても良い。
【００２３】
本実施形態では、波長フィルタ１６として、周期的な透過ピーク波長を持つファブリ・ペロー・エタロン・フィルタ（外部エタロン；波長ロッカ用エタロン）を用いている。
外部エタロン１６は、例えば石英板で形成されており、図２（Ｃ），図３に示すように、透過ピーク波長の周期（ＦＳＲ）Δλ３が０．８ｎｍ（周波数に換算して１００ＧＨｚ）となるように、その厚さが調整されている。
【００２４】
また、外部エタロン１６は、図３に示すように、透過ピーク波長及び透過ボトム波長が、例えば０．４ｎｍ（周波数に換算して５０ＧＨｚ）間隔のＩＴＵ−Ｔグリッドの中間に位置するように設定されている。つまり、例えば、５０ＧＨｚ間隔のＩＴＵ−Ｔグリッドで発振可能な波長可変レーザの場合、１００ＧＨｚ間隔のピーク波長を持つ外部エタロンを用い、ＩＴＵ−Ｔグリッドが外部エタロンの透過ピーク波長と透過ボトム波長の中点付近に来るようにする。
【００２５】
なお、外部エタロン１６の周期（ピーク波長の周期；ＦＳＲ）は、これに限られるものではなく、例えば、周波数に換算して、１２．５ＧＨｚ，２５ＧＨｚ，５０ＧＨｚ又は１００ＧＨｚの整数倍に設定するのが好ましい。つまり、外部エタロン１６のピーク波長の間隔は、ＩＴＵ−Ｔグリッドに準拠するように設定するのが好ましい。
そして、本実施形態では、コントローラ５が、第１光検出器１５からの出力信号及び第２光検出器１７からの出力信号を読み込み、第２光検出器１７の出力信号（出力値）を第１光検出器１５の出力信号（出力値）で割って、波長ロッカ３からの出力信号（波長ロッカ信号；図４参照）を求めるようになっている。この波長ロッカ信号は、波長によって変化する外部エタロン１６の透過率（透過強度）に応じて決まる。このため、外部エタロン１６は、波長ロッカ信号を規定する周期的な特性を持つことになる。
【００２６】
また、コントローラ５は、上述のようにして求められた波長ロッカ信号の値が目標ロッカ信号値になるように（即ち、第１光検出器１５からの出力値と第２光検出器１７からの出力値との比率が目標値になるように）、第１エタロン９及び第２エタロン１０の温度をフィードバック制御して、発振波長を目標波長に制御するようになっている（図４参照）。
【００２７】
特に、上述のように、外部エタロン１６の透過率が比較的大きく変化するスロープ付近にＩＴＵ−Ｔグリッドが来るように、ＩＴＵ−Ｔグリッドと外部エタロンのピーク波長の周期との関係を調整することによって、発振波長がＩＴＵ−Ｔグリッドからずれた場合に、外部エタロン１６の透過率、即ち、波長ロッカ３の出力値から得られる波長ロッカ信号が大きく変化するようにすることができ、これに基づいて発振波長を制御することで、精度良く発振波長をＩＴＵ−Ｔグリッド波長に合わせることが可能となっている。
【００２８】
ところで、上述のようなバーニア効果を用いた波長可変レーザ部２では、例えば、第１エタロン９のピーク波長の位置を固定し、第２エタロン１０の温度を調整して第２エタロン１０のピーク波長の位置を変化させることによって発振波長を選択することができる。
この場合、第１エタロン９の温度を固定し、第２エタロン１０の温度を上昇させ（波長制御パラメータを連続的に変化させ）、第２エタロン１０のピーク波長の位置を長波長側へシフトさせていくと、図６（Ａ）に示すように、発振波長は短波長側へ階段状に変化し、第１エタロン９のピーク波長の間隔（周期）Δλ1に相当する波長間隔（波長変化幅）で不連続な発振波長の変化が生じることになる。
【００２９】
逆に、第２エタロン１０のピーク波長の位置を固定し、第１エタロン９の温度を調整して第１エタロン９のピーク波長の位置を変化させることによって発振波長を選択することもできる。
この場合、第２エタロン１０の温度を固定し、第１エタロン９の温度を上昇させ（波長制御パラメータを連続的に変化させ）、第１エタロン９のピーク波長の位置を長波長側へシフトさせていくと、図６（Ｂ）に示すように、発振波長は長波長側へ階段状に変化し、第２エタロン１０のピーク波長の間隔（周期）Δλ２に相当する波長間隔（波長変化幅）で不連続な発振波長の変化が生じることになる。
【００３０】
このような波長可変レーザ部２において、安定した単一モード発振を得るためには、不連続に発振波長が変化する不連続点又はその近傍を避けるように動作点を設定する必要がある。
この動作点の初期設定時（例えば製造時）には、例えば図５に示すようなマップ、即ち、第１エタロン９及び第２エタロン１０の温度に対する発振波長の変化を示すマップを用いる。なお、図５では、模様が濃くなるにしたがって発振波長が長波長になる。また、模様の濃さが変化する境界が、不連続点（バーニア効果で一致するエタロンのピーク波長が変化して不連続に発振波長が変化する点）を示している。
【００３１】
例えば、第１エタロン９の温度を固定し、第２エタロン１０の温度を上昇させていくと（その屈折率を増加させていくと）、図５に示すように、不連続に発振波長が短波長側へ変化していくことになる。
逆に、例えば、第２エタロン１０の温度を固定し、第１エタロン９の温度を上昇させていくと（その屈折率を増加させていくと）、図５に示すように、不連続に発振波長が長波長側へ変化していくことになる。
【００３２】
さらに、図５中、模様の濃さが変わる各境界線の間の領域内で、第１エタロン９と第２エタロン１０の温度を同じように変化させることで、両方のエタロン９，１０のピーク波長を同じように移動させることができるため、エタロンのピーク波長間での波長跳びを生じさせることなく、連続的に発振波長を変化させることができる。
そこで、本実施形態では、最初に、第１エタロン９及び第２エタロン１０のピーク波長位置を相対的に変化させて、所望の波長の近傍の第１エタロン９及び第２エタロン１０のピーク波長を一致させて発振波長を選択するようにしている。次に、第１エタロン９及び第２エタロン１０の温度を同じように変化させ、第１エタロン９及び第２エタロン１０のピーク波長を一致させたまま発振波長を変化させて、所望のＩＴＵグリッド波長に発振波長を合わせるようにしている。なお、このような制御は、不連続に変化する複数の発振波長のそれぞれの発振波長に制御する際に行なわれる。
【００３３】
なお、ここでは、最初に、第１エタロン９及び第２エタロン１０のピーク波長位置を一致させて発振波長を選択した後、発振波長をＩＴＵ−Ｔグリッド波長に合わせるようにしているが、これに限られるものではない。例えば、最初に、第１エタロン９のピーク波長を所望のＩＴＵ−Ｔグリッド波長に合わせた後、第２エタロン１０のピーク波長を第１エタロン９のピーク波長に合わせて発振波長を選択するようにしても良い。また、第２エタロン１０のピーク波長を所望のＩＴＵ−Ｔグリッド波長に合わせた後、第１エタロン９のピーク波長を第２エタロン１０のピーク波長に合わせて発振波長を選択するようにしても良い。
【００３４】
特に、本実施形態では、上述のようにして、発振波長を選択し、所望のＩＴＵ−Ｔグリッド波長に発振波長を合わせる際に、図５中、矢印で示すように、模様の濃さが変わる各境界線の中間位置（発振波長が不連続に変化する不連続点から最も離れた位置）に第１エタロン９及び第２エタロン１０の温度を設定し、この中間位置に沿って第１エタロン９及び第２エタロン１０の温度を変化させるようにしている。
【００３５】
このため、不連続に変化する複数の発振波長のそれぞれの発振波長を得るための第１エタロン９及び第２エタロン１０の温度（波長制御パラメータ）を、各境界線の中間位置に設定している。これは、図６（Ａ），（Ｂ）において、階段状の波長変化のテラスの中点に動作点を設定することと等価である。ここでは、上述のように第１エタロン９及び第２エタロン１０の温度（波長制御パラメータ）を制御するために、不連続に変化する複数の発振波長と、それぞれの発振波長に制御するためにコントローラ５から第１エタロン９及び第２エタロン１０に出力される制御値（波長制御信号値）とを対応づけて、初期設定値として、テーブルに格納しておくようにしている。
【００３６】
しかしながら、このようにして初期設定した動作点は、レーザの経時劣化によってずれてしまい、不連続点に近くなってしまい、最適な動作点でなくなってしまう場合がある。例えば、第１エタロン９の温度を変化させて発振波長の選択を行なう場合、レーザの経時劣化によって、図７に示すように、第１エタロン９の温度と発振波長との関係が横方向にシフトしてしまう可能性がある。これにより、初期に設定した第１エタロン９の動作点は、２つの波長不連続点の中間位置からずれてしまい、最適な動作点ではなくなってしまう。この場合、動作点を、不連続点から最も離れた中間位置に補正して最適な動作点に更新する必要がある。
【００３７】
このような動作点の補正（更新）を行なう場合、発振波長が不連続に変化する不連続点（経時劣化後の不連続点）を検出することが必要である。
一方、波長可変レーザモジュール１の中にいわゆる波長計を組み込むことも考えられるが、構成が複雑になるし、実際上、波長計を組み込むのは困難である。このため、直接波長を測定するのは難しい。また、外部の波長計を用いて発振波長の不連続点を検出するのは非現実的である。
【００３８】
そこで、本実施形態では、波長可変レーザモジュール１に組み込まれている波長ロッカ３を、波長可変レーザ部２の発振波長をモニタするモニタ部として用い、波長ロッカ３からの出力信号（モニタ信号）に基づいて求められる波長ロッカ信号（モニタ信号；発振波長に応じて周期的に変化するモニタ信号）の信号強度の不連続点から、発振波長の不連続点を検出し、動作点を設定（更新）するようにしている。
【００３９】
なお、波長ロッカ３をモニタ部として用いる場合、モニタ部は、モニタ信号（波長ロッカ信号）を規定する周期的な特性を持つモニタ用波長フィルタ（外部エタロン）１６と、波長可変レーザ部２の出力光の一部の光強度をそのまま検出する第１光検出器１５と、波長可変レーザ部２の出力光の一部であって、モニタ用波長フィルタ１６を通過した光の強度を検出する（即ち、モニタ用波長フィルタ１６によって選択された波長可変レーザ部２の出力光を検出する）第２光検出器１７とを備えるものとなる。
【００４０】
ここで、波長ロッカ３からの出力信号（モニタ信号）に基づいて求められる波長ロッカ信号（モニタ信号）は、波長に対する外部エタロン１６の透過率に応じて決まり、発振波長が連続的に変化すれば、その信号強度も連続的に変化する。逆に、信号強度が不連続に変化した場合には、発振波長が不連続に変化したことになる。
このため、信号強度が不連続に変化した点を検出すれば、発振波長が不連続に変化した点を検出することができる。
【００４１】
しかしながら、通常、全ての波長不連続点において信号強度が不連続に変化するとは限らず、信号強度が変化しない場合があるため、波長不連続点を検出し損ねる可能性がある。
ここで、図８（Ａ）は、上述のように、外部エタロン１６の周期を０．８ｎｍとし、第２エタロン１０の周期を外部エタロン１６の周期の２．２５倍の１．８ｎｍとした場合に、第１エタロン９のみの温度を変化させ、発振波長が長波長側に跳んだ場合の波長ロッカ信号の変化の様子を示している。
【００４２】
図８（Ｂ）は、上述のように、外部エタロン１６の周期を０．８ｎｍとし、第２エタロン１０の周期を外部エタロン１６の周期の２．２５倍の１．８ｎｍとした場合に、第１エタロン９のみの温度を変化させ、発振波長が短波長側に跳んだ場合の波長ロッカ信号の変化の様子を示している。
図８（Ｃ）は、外部エタロン１６の周期を０．８ｎｍとし、第１エタロン９の周期を１．５ｎｍとし、第２エタロン１０の周期を外部エタロン１６の周期の２倍の１．６ｎｍとした場合に、第１エタロン９のみの温度を変化させ、発振波長が長波長側に跳んだ場合の波長ロッカ信号の変化の様子を示している。
【００４３】
図８（Ｄ）は、外部エタロン１６の周期を０．８ｎｍとし、第１エタロン９の周期を１．５ｎｍとし、第２エタロン１０の周期を外部エタロン１６の周期の２倍の１．６ｎｍとした場合に、第１エタロン９のみの温度を変化させ、発振波長が短波長側に跳んだ場合の波長ロッカ信号の変化の様子を示している。
なお、図８（Ａ）〜（Ｄ）では、外部エタロン１６の透過特性（透過スペクトル）によって規定される波長ロッカ信号の変化を実線で示しており、この波長ロッカ信号の周期は外部エタロン１６の周期（ここではΔλ３＝０．８ｎｍ；周波数に換算して１００ＧＨｚ）と一致する。
【００４４】
また、第１エタロン９のみの温度を変化させた場合の発振波長の不連続な変化の量（波長可変幅）は、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、第２エタロン１０の周期（ここではΔλ２＝１．８ｎｍ；周波数に換算して２２５ＧＨｚ）と一致する。なお、図８（Ａ），（Ｂ）では、第２エタロン１０の透過特性（透過スペクトル）を点線で示している。
上述のように、外部エタロン１６の周期を０．８ｎｍとし、第２エタロン１０の周期を外部エタロン１６の周期の２．２５倍の１．８ｎｍとすると、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、発振波長が第２エタロン１０の一のピーク波長から他のピーク波長へ跳んだ場合に、波長ロッカ信号が、外部エタロン１６の透過特性のスロープ部分からピーク部分又はボトム部分に跳ぶことになる。つまり、本実施形態のような外部エタロン１６の周期と第２エタロン１０の周期の関係では、第２エタロン１０の温度を固定し、第１エタロン９の温度を変化させて、発振波長が不連続に変化した場合に波長ロッカ信号が不連続に変化することになる。この結果、波長ロッカ信号の不連続点を検出することによって、発振波長の不連続点を確実に検出できることになる。
【００４５】
一方、外部エタロン１６の周期を０．８ｎｍとし、第１エタロン９の周期を１．５ｎｍとし、第２エタロン１０の周期を外部エタロン１６の周期の２倍の１．６ｎｍとすると、第１エタロン９のみの温度を変化させた場合、発振波長は第２エタロン１０の周期である１．６ｎｍ（周波数に換算して２００ＧＨｚ）間隔で不連続に変化する。この場合、発振波長の不連続な変化の量が外部エタロン１６の周期の整数倍となるため、図８（Ｃ），（Ｄ）に示すように、発振波長が第２エタロン１０の一のピーク波長から他のピーク波長へ跳んだ場合に、波長ロッカ信号が、外部エタロン１６の透過特性の一のスロープ部分から他のスロープ部分に跳ぶことになる。つまり、発振波長が不連続に変化した場合に波長ロッカ信号は変化しないことになる。
【００４６】
このように、発振波長が不連続に変化する特定の波長間隔を規定する共振器内部のエタロンの周期が、波長ロッカ信号を規定する外部エタロン１６の周期のＮ倍（Ｎは１以上の整数）であると、発振波長が不連続に変化しても波長ロッカ信号は変化しない。このため、波長ロッカ信号から発振波長の不連続点を検出することができない。
なお、共振器内部のエタロンの周期が、波長ロッカ信号を規定する外部エタロン１６の周期のＮ＋０．５倍（Ｎは１以上の整数）の場合も同様である。
【００４７】
このため、波長ロッカ３からの出力信号に基づいて求められる波長ロッカ信号（モニタ信号）の信号強度の不連続点から、確実に発振波長の不連続点を検出できるようにするためには、発振波長が不連続に変化する特定の波長間隔を規定する共振器内部のエタロンの周期と、波長ロッカ信号を規定する外部エタロン１６の周期との関係を、Ｎ倍、又は、Ｎ＋０．５倍付近を避けるような関係にする必要がある。
【００４８】
また、外部エタロン１６のピーク波長位置の調整誤差によって、発振波長をロックするロックポイントにばらつきが生じる場合がある。
したがって、このばらつきも考慮に入れると、発振波長が不連続に変化する特定の波長間隔を規定する共振器内部のエタロンの周期を、波長ロッカ信号を規定する外部エタロン１６の周期のＮ＋０．１５〜Ｎ＋０．３５倍、又は、Ｎ＋０．６５〜Ｎ＋０．８５倍（Ｎは０以上の整数）となるようにするのが好ましい。これにより、発振波長が不連続に変化した場合に波長ロッカ信号が確実に変化することになるため、波長ロッカ信号から発振波長の不連続点を確実に検出することが可能となる。
【００４９】
本実施形態では、例えば第２エタロン１０のピーク波長の位置を固定し、第１エタロン９の温度を調整して（波長制御パラメータを連続的に変化させて）第１エタロン９のピーク波長の位置を変化させることによって発振波長を選択することを想定している。
この場合、発振波長は階段状に変化し、第２エタロン１０のピーク波長の間隔（周期）Δλ２に相当する波長間隔で不連続な発振波長の変化が生じることになる［例えば図６（Ｂ）参照］。このため、第２エタロン１０は、発振波長の不連続な変化をもたらす周期（ピーク波長間隔；ここではΔλ２＝１．８ｎｍ）を持っていることになる。つまり、第２エタロン１０は、波長制御パラメータの連続的な変化に対して不連続な発振波長の変化をもたらすための周期的な特性を持っていることになる。
【００５０】
本実施形態では、第２エタロン１０の周期（ピーク波長の周期）、及び、波長ロッカ３に備えられる外部エタロン１６（モニタ部に備えられるモニタ用波長フィルタ）の周期（ピーク波長の周期）が、発振波長が不連続に変化した場合に波長ロッカ信号（モニタ信号）が変化（不連続に変化）するように設定している。つまり、本実施形態では、温度制御パラメータを連続的に変化させた場合に不連続に変化する（即ち、波長制御パラメータの連続的な変化によって選択される）発振波長のうち、隣接する発振波長のそれぞれに対する外部エタロン１６の波長−強度特性（透過特性；強度特性；透過強度）における値が、同じ値をとらないように（互いに異なる値になるように）、第２エタロン１０と外部エタロン１６の関係を設定している。
【００５１】
具体的には、発振波長が不連続に変化した場合に波長ロッカ信号（モニタ信号）が所定値以上（基準変化量よりも大きく）変化するように、第２エタロン１０は、外部エタロン１６の周期に対して２．２５倍の周期を持つように設定している。
これにより、発振波長が不連続に変化した場合に波長ロッカ信号が確実に変化することになるため、波長ロッカ信号から発振波長の不連続点を確実に検出することが可能となる。
【００５２】
なお、本実施形態では、波長可変レーザ部２は、Ｃ−ｂａｎｄ帯（１５２５〜１５６５ｎｍ）又はＬ−ｂａｎｄ帯（１５７０〜１６１０ｎｍ）の任意の波長で光を出せる、即ち、４０ｎｍ程度の波長可変幅を持つ波長可変レーザとして構成される。このため、例えばモード間隔（Δλ２）を２〜４ｎｍとすると、１０〜２０倍の広い波長範囲で用いられることになる。
【００５３】
なお、本実施形態では、第２エタロン１０の周期を、外部エタロン１６の周期の２．２５倍の１．８ｎｍとした場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、第２エタロン１０の周期（発振波長が不連続に変化する特定の波長間隔；不連続な波長変化量）は、外部エタロン１６の周期のＮ＋０．１５倍〜Ｎ＋０．３５倍、又は、Ｎ＋０．６５倍〜Ｎ＋０．８５倍（Ｎは０以上の整数）になっていれば良い。また、本実施形態では、第１エタロン９の温度のみを変える場合を想定して、不連続な発振波長の変化の量と一致する第２エタロン１０の周期が上記の条件を満たすようにすることを例に挙げて説明しているが、例えば、第２エタロン１０の温度のみを変える場合、不連続な発振波長の変化の量に一致する第１エタロン９の周期が外部エタロン１６の周期のＮ＋０．１５倍〜Ｎ＋０．３５倍、又は、Ｎ＋０．６５倍〜Ｎ＋０．８５倍（Ｎは０以上の整数）となるようにすれば良い。もちろん、第１エタロン９及び第２エタロン１０の周期が両方とも上記条件を満たすようにしても良い。この場合、第１エタロン９、第２エタロン１０のどちらの温度を変化させるようにしても良い。
【００５４】
つまり、共振器内部の異なる周期的なピーク波長を持つ波長フィルタのうちの少なくとも一つの波長フィルタの周期が、モニタ用波長フィルタ（共振器外部の波長ロッカ３に備えられる波長フィルタ）の周期のＮ＋０．１５倍〜Ｎ＋０．３５倍、又は、Ｎ＋０．６５倍〜Ｎ＋０．８５倍（Ｎは０以上の整数）になっていれば良い。これにより、発振波長が不連続に変化した場合にモニタ信号（波長ロッカ信号）が、最も大きい信号値を基準として少なくとも１０％程度変化するようにすることができる。
【００５５】
ところで、本実施形態では、上述のように、第２エタロン１０の周期（ＦＳＲ）と外部エタロン１６の周期（ＦＳＲ）との関係を設定した上で、コントローラ５が、温度制御パラメータを連続的に変化させて波長可変レーザ部２の発振波長を変化させ、波長ロッカ信号（モニタ信号）の不連続点を検出し、波長ロッカ信号（モニタ信号）の不連続点に基づいて波長可変レーザ部２の動作点を設定（更新）するようになっている。
【００５６】
以下、本実施形態にかかる波長可変レーザ装置に備えられるコントローラ５によって行なわれる動作点設定（更新）時の制御（波長可変レーザの制御方法）について説明する。
まず、コントローラ５は、波長可変レーザ部（波長可変レーザ）２の第１エタロン９に設けられた第１ヒータ１１に対する波長制御信号を変化させ、第１ヒータ１１の温度、即ち、第１エタロン９の温度を変化させる。これにより、発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持つ第２エタロン１０を備える波長可変レーザ部２の発振波長を変化させる。
【００５７】
次いで、コントローラ５は、第２エタロン１０の周期との関係で発振波長が不連続に変化した場合に波長ロッカ信号（モニタ信号）が所定値以上（基準変化量よりも大きく；不連続に）変化するように設定された外部エタロン（モニタ用波長フィルタ）１６を介して、波長可変レーザ部２の発振波長に応じて得られる波長ロッカ信号（モニタ信号）の不連続点を検出する。つまり、波長制御パラメータを一定量だけ変化させた場合のモニタ信号の変化量が予め設定されたしきい値以上であるか否かによって、モニタ信号の不連続点を検出する。
【００５８】
ここでは、コントローラ５は、まず、波長可変レーザ部２の発振波長を長波長側へ変化させて、波長可変レーザ部２の発振波長に応じた波長ロッカ信号（モニタ信号）の長波長側の不連続点を検出する。次いで、波長可変レーザ部２の発振波長を短波長側へ変化させて、波長可変レーザ部２の発振波長に応じた波長ロッカ信号（モニタ信号）の短波長側の不連続点を検出する。
【００５９】
そして、コントローラ５は、これらの２つの波長ロッカ信号（モニタ信号）の不連続点に基づいて波長可変レーザ部２の動作点を設定（更新）する。ここでは、長波長側の不連続点と短波長側の不連続点との中点に波長可変レーザ部２の動作点を設定（更新）する。
以下、さらに詳細に説明する。
まず、図９に示すように、波長可変レーザ部２の波長制御パラメータ（ここでは第１エタロン９及び第２エタロン１０の温度）の初期設定を行なう（ステップＳ１０）。
【００６０】
具体的には、コントローラ５が、初期設定値として不連続に変化する複数の発振波長と制御値（波長制御信号値）とが対応づけられて格納されているテーブルから、所望の発振波長に制御するための制御値を読み出し、この制御値に基づいて波長可変レーザ部２の第１エタロン９及び第２エタロン１０の温度を制御する。
次いで、波長可変レーザ部２の第１エタロン９の温度を一の方向（ここでは正の方向；＋の方向）にシフトさせる（ステップＳ２０）。
【００６１】
具体的には、コントローラ５は、波長可変レーザ部２の第１エタロン９の温度を制御するための制御値（第１ヒータ１１に対する波長制御信号値）を大きくし（スイープし）、波長可変レーザ部２の第１エタロン９の温度を高くする。
次に、発振波長が不連続に変化したか否かを判定する（ステップＳ３０）。
具体的には、コントローラ５は、波長ロッカ３からの出力信号（モニタ信号）に基づいて求められる波長ロッカ信号（モニタ信号）の信号強度が不連続に変化したか否かを判定する。ここでは、コントローラ５は、信号強度が所定値以上変化したか否か、即ち、波長制御パラメータ（ここでは温度）を一定値だけ変化させた場合に変化する波長ロッカ信号（モニタ信号）の信号強度の基準変化量よりも大きく波長ロッカ信号（モニタ信号）の信号強度が変化したか否かを判定する。
【００６２】
波長ロッカ信号の信号強度が不連続に変化していないと判定した場合（ＮＯルート）、ステップＳ２０へ戻り、以後、ステップＳ２０及びステップＳ３０の処理を繰り返す。つまり、コントローラ５は、波長可変レーザ部２の第１エタロン９の温度を制御するための制御値を段階的に大きくし、波長可変レーザ部２の第１エタロン９の温度を段階的に高くしていく。そして、その都度、信号強度が不連続に変化したか否かを判定する。
【００６３】
その後、波長ロッカ信号の信号強度が不連続に変化したと判定した場合（ＹＥＳルート）、コントローラ５は、波長ロッカ信号の信号強度が不連続に変化したときの制御値を、長波長側（正の方向）の不連続点における制御値（電流値）としてメモリに記憶する（ステップＳ４０）。
次に、上述のステップＳ１０と同様に、波長可変レーザ部２の波長制御パラメータ（ここでは第１エタロン９及び第２エタロン１０の温度）の初期設定を行なう（ステップＳ５０）。
【００６４】
次いで、波長可変レーザ部２の第１エタロン９の温度を他の方向（ここでは負の方向；−の方向）にシフトさせる（ステップＳ６０）。
具体的には、コントローラ５は、波長可変レーザ部２の第１エタロン９の温度を制御するための制御値を小さくし（スイープし）、波長可変レーザ部２の第１エタロン９の温度を低くする。
【００６５】
次に、発振波長が不連続に変化したか否かを判定する（ステップＳ７０）。
具体的には、コントローラ５は、波長ロッカ３からの出力信号（モニタ信号）に基づいて求められる波長ロッカ信号（モニタ信号）の信号強度が不連続に変化したか否かを判定する。ここでは、コントローラ５は、信号強度が所定値以上変化したか否か、即ち、波長制御パラメータ（ここでは温度）を一定値だけ変化させた場合に変化する波長ロッカ信号（モニタ信号）の信号強度の基準変化量よりも大きく波長ロッカ信号（モニタ信号）の信号強度が変化したか否かを判定する。
【００６６】
波長ロッカ信号の信号強度が不連続に変化していないと判定した場合（ＮＯルート）、ステップＳ６０へ戻り、以後、ステップＳ６０及びステップＳ７０の処理を繰り返す。つまり、コントローラ５は、波長可変レーザ部２の第１エタロン９の温度を制御するための制御値を段階的に小さくし、波長可変レーザ部２の第１エタロン９の温度を段階的に低くしていく。そして、その都度、信号強度が不連続に変化したか否かを判定する。
【００６７】
その後、波長ロッカ信号の信号強度が不連続に変化したと判定した場合（ＹＥＳルート）、コントローラ５は、波長ロッカ信号の信号強度が不連続に変化したときの制御値を、短波長側（負の方向）の不連続点における制御値（電流値）としてメモリに記憶する（ステップＳ８０）。
次いで、新たな最適動作点として、長波長側（正の方向）の不連続点と短波長側（負の方向）の不連続点との間の中点を求める（ステップＳ９０）。
【００６８】
具体的には、コントローラ５は、長波長側（正の方向）の不連続点における制御値と、短波長側（負の方向）の不連続点における制御値とをメモリから読み出し、これらの中間の制御値を求める。
そして、求められた中点を新たな動作点として設定（更新）する（ステップＳ１００）。
【００６９】
具体的には、コントローラ５は、求められた中間の制御値によって、テーブルに格納されている、所望の発振波長に制御するための制御値（波長制御信号値）を書き換える。
このようにして動作点の設定（更新）を行なった後、コントローラ５は、テーブルから所望の発振波長に制御するための新たな制御値（波長制御信号値）を読み出し、この制御値に基づいて波長可変レーザ部２の第１エタロン９の温度を制御することで、更新された動作点で波長可変レーザ部２を駆動する（ステップＳ１１０）。これにより、例えば経時劣化が生じた場合であっても、波長可変レーザ部２は最適な動作点で駆動されることになる。
【００７０】
なお、このような動作点の設定（更新）のための制御は、不連続に変化する複数の発振波長のそれぞれに対して行なわれる。
このようにして動作点の設定（更新）を行なう場合、本実施形態では、上述のように構成されているため、発振波長が不連続に変化した場合に、波長ロッカ（モニタ部）３に備えられる外部エタロン１６を通過した光の強度を光検出器１７で検出すると、その光検出器１７の出力信号（モニタ信号）は必ず不連続に変化することになり、この出力信号に基づいて求められる波長ロッカ信号も必ず不連続に変化することになる。このため、確実に発振波長の不連続点を検出することが可能となる。これにより、経時劣化に伴う発振波長の不連続点の変化を、例えば波長計などを用いることなく、逐次、波長ロッカ３のようなモニタ部によってモニタすることが可能となり、モニタされた信号の不連続点に基づいて波長可変レーザ部２を常に最適な動作点に設定（更新）することが可能となる。この結果、安定したレーザ発振を得ることができるようになる。
【００７１】
なお、レーザの経時劣化は最大数年といった長い時間単位で起こるものである。このため、常に最適動作点を更新するような制御を行なう必要はなく、例えば、レーザを再起動するときにあわせて上記のような動作点の更新を行なうようにすれば良い。
また、ここでは、最適な動作点として、不連続な波長変化が起こる２つの不連続点の中点を採用したが、これに限られるものではなく、レーザの発振状態を鑑みて最も安定な動作が得られる点を最適な動作点として採用すれば良い。
【００７２】
したがって、本実施形態にかかる波長可変レーザモジュール、波長可変レーザ装置、及び、波長可変レーザの制御方法によれば、波長可変レーザモジュール１の構成を複雑にすることなく、発振波長が不連続に変化する不連続点を検出し、この不連続点及びその近傍を避けて確実に動作点を設定（更新）でき、安定した単一モード発振を実現できるという利点がある。
【００７３】
なお、本実施形態では、レーザ共振器の内部に２つの波長フィルタ（エタロン）を配置し、発振波長をＩＴＵ−Ｔグリッドに合わせるために、それぞれ独立にピーク波長の位置を制御するようにしているが（即ち、共振器内に２つの波長制御器を設けているが）、これに限られるものではなく、共振器内部に少なくとも１つの波長制御器が配置されていれば良い。
【００７４】
例えば、上述の実施形態の構成において、第１波長フィルタ（第１エタロン）９及び第２波長フィルタ（第２エタロン）１０のいずれか一方を、波長制御パラメータを制御して（ここでは温度を連続的に変化させて）ピーク波長の位置を変化させるようにし、他方はピーク波長の位置を固定するようにしても良い。
この場合、他方の波長フィルタのピーク波長の周期（間隔）はＩＴＵ−Ｔグリッドに合うようにしておくのが好ましい。つまり、他方の波長フィルタの周期（ピーク波長の周期）は、周波数に換算して、１２．５ＧＨｚ，２５ＧＨｚ，５０ＧＨｚ又は１００ＧＨｚの整数倍に設定しておくのが好ましい。これにより、不連続に変化する複数の発振波長のそれぞれの発振波長に制御するたびにＩＴＵ−Ｔグリッドに合わせる制御を行なう必要がなくなる。
【００７５】
また、本実施形態では、第１波長フィルタ及び第２波長フィルタとして、エタロンを用いているが、これに限られるものではない。例えば、サンプルド・グレーティング（Sampled Grating）型波長フィルタ、図１１（Ａ）に示すようなサンプルド・グレーティング分布ブラッグ反射器（Sampled Grating Distributed Bragg Reflector；ＳＧ−ＤＢＲ）型波長フィルタ、図１１（Ｂ）に示すようなスーパーストラクチャーグレーティング分布ブラッグ反射器（Super Structure Grating Distributed Bragg Reflector；ＳＳＧ−ＤＢＲ）型波長フィルタなどの回折格子型波長フィルタ、図１２に示すようなリング共振器型波長フィルタなどの周期的なピーク波長を持つ波長フィルタを用いることもできる。なお、波長フィルタは透過型波長フィルタであっても良いし、反射型波長フィルタであっても良い。
【００７６】
この場合、例えば導波路に電極（上面電極及びグランド電極）を形成し、電極を介して電流注入又は電圧印加を行なうことで、波長フィルタのピーク波長位置を変化させることができる。また、導波路の上に薄膜ヒータを形成し、これによる温度コントロールによってもピーク波長位置を変化させることができる。
また、本実施形態のように、複数の部品を組み合わせたレーザではその共振器長が長く、縦モード間隔が十分狭くなるため、縦モード位置による発振波長の変化は外部エタロン１６の周期に対して無視できるほど小さい。したがって、縦モード位置がロッカ信号に与える影響はきわめて小さい。このため、縦モード位置を制御しない場合でも、本発明による波長跳び検出の効果はある。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態にかかる波長可変レーザモジュール、波長可変レーザ装置、及び、波長可変レーザの制御方法について、図１３〜図１７を参照しながら説明する。
【００７７】
本実施形態では、上述の第１実施形態のものに対し、図１３，図１４に示すように、波長可変レーザ部２が波長可変レーザ素子２Ａによって構成されている点が異なる。
なお、波長可変レーザ部２の外部（共振器外部）に設けられる波長ロッカ３の構成は上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。また、図１４では、上述の第１実施形態のもの（図１参照）と同一のものには同一の符号を付している。
【００７８】
本波長可変レーザ素子２Ａは、バーニア効果によって波長を変化させる波長可変レーザであって、図１３に示すように、半導体基板上に、レーザ部２０と、波長制御部２１とを備える。つまり、本実施形態では、波長可変レーザ部２が、半導体基板上に利得媒質（半導体光増幅器）及び波長フィルタをモノリシックに集積した集積素子（波長可変レーザ素子）として構成されている。
【００７９】
ここで、レーザ部２０は、バンドギャップ波長が例えば１５５０ｎｍ程度であり、光通信で用いられる１５００〜１６００ｎｍ付近の波長において利得を持つ利得導波路（活性導波路；アクティブ導波路）２２、及び、利得導波路２２に沿って形成され、一の周期を持つ回折格子（ここではサンプルド・グレーティング；Sampled Grating；周期ＬＤＦＢ；第２波長フィルタ）２３を備えるＳＧ−ＤＦＢレーザ部である。
【００８０】
本実施形態では、利得導波路２２の上方及び下方に、電流を注入するための電極（レーザ電極２４及びレーザグランド電極２５）が形成されている。
波長制御部２１は、バンドギャップ波長が例えば１３００ｎｍ程度であり、１５５０ｎｍ付近の光に対して比較的透明なパッシブ導波路２６、及び、パッシブ導波路２６に沿って形成され、他の周期を持つ回折格子（ここではサンプルド・グレーティング；Sampled Grating；周期ＬＤＢＲ；第１波長フィルタ）２７を備えるＳＧ−ＤＢＲ部である。
【００８１】
本実施形態では、パッシブ導波路２６の上方に、導波路２６の温度を局所的に調整するための薄膜ヒータ２８が形成されている。そして、この薄膜ヒータ２８に電流を流すことによって、導波路２６の温度を変化させ、これにより、導波路２６の屈折率を変化させて、波長制御部２１の反射ピーク波長の位置をシフトさせることができるようになっている。つまり、本実施形態では、波長制御部２１（具体的には第１波長フィルタ）の温度（波長制御パラメータ）を変化させるための薄膜ヒータ（波長制御素子）２８が備えられている。この薄膜ヒータ２８は、コントローラ５からの波長制御信号に基づいて制御されるようになっている。
【００８２】
ところで、レーザ部２０の回折格子２３の周期ＬＤＦＢは、反射ピーク波長の周期が例えばΔλ１＝１．８５ｎｍとなるように調整されている。
一方、波長制御部２１の回折格子２７の周期ＬＤＢＲは、反射ピーク波長の周期が例えばΔλ２＝１．７ｎｍとなるように調整されている。
このように、レーザ部２０の回折格子２３と波長制御部２１の回折格子２７は、異なる周期（異なる周期的なピーク波長）を持っている。
【００８３】
そして、これらの異なる周期を持つ回折格子２３，２７が近傍に形成されている２つの導波路２２，２６を接合（バットジョイント接合）して、レーザ共振器を形成している。この場合、レーザ部２０及び波長制御部２１に備えられる回折格子２３，２７が、レーザ共振器を形成する２つの反射鏡、及び、異なる周期的なピーク波長を持つ２つの波長フィルタ（エタロン）として機能する。また、レーザ部２０の活性導波路２２が利得媒質である。
【００８４】
ところで、本実施形態では、波長可変レーザ素子（波長可変レーザ部）２Ａは、図１４に示すように、例えばペルチェ素子３０上に載せられており、素子全体の温度を調整できるようになっている。つまり、本実施形態では、波長可変レーザモジュール１は、２つの波長フィルタ２３，２７を含む波長可変レーザ部２Ａ全体の温度（波長制御パラメータ）を変化させるためのペルチェ素子（波長制御素子）３０を備える。このペルチェ素子３０は、コントローラ５からの波長制御信号に基づいて制御されるようになっている。
【００８５】
このように、本実施形態では、上述の薄膜ヒータ２８による波長制御部２１の温度制御と、ペルチェ素子３０による素子全体の温度制御とによって、発振波長を制御することができるようになっている。
ここで、図１５は、本波長可変レーザ素子２Ａで、上述の２つの制御パラメータ、即ち、薄膜ヒータ２８の温度（波長制御部２１の温度）及びペルチェ素子３０の温度（素子全体の温度）に対する発振波長の変化を示すマップを示している。なお、図１５では、色が濃くなるにしたがって発振波長が長波長になる。また、色の変化の境界が、発振波長が不連続に変化する不連続点を示している。
【００８６】
例えば、薄膜ヒータ２８によって波長制御部２１の温度を上昇させていくと、波長制御部２１に備えられる回折格子（第１波長フィルタ）２７のピーク波長の位置が変化し、レーザ部２０に備えられる回折格子（第２波長フィルタ）２３の周期的なピーク波長の位置との間に相対的な位置ずれが生じ、図１５に示すように、不連続に発振波長が長波長側へ変化していくことになる。
【００８７】
本実施形態では、レーザ部２０に備えられる回折格子（第２波長フィルタ）２３のピーク波長の周期Δλ１が、波長制御部２１に備えられる回折格子（第１波長フィルタ）２７のピーク波長の周期Δλ２よりも大きい（Δλ１＞Δλ２）ため、薄膜ヒータ２８によって波長制御部２１の温度を上昇させ、波長制御部２１に備えられる回折格子（第１波長フィルタ）２７のピーク波長の位置を長波長側へシフトさせていくと、発振波長が、レーザ部２０のピーク波長の周期Δλ１に相当する波長変化幅で長波長側へ階段状に変化していくことになる。これにより、レーザ部２０のピーク波長の中のどのピーク波長で発振させるかを選択することができる。
【００８８】
一方、図１５中、模様の濃さが変わる各境界線の間の領域内で、ペルチェ素子３０によって素子全体の温度を上昇させることで、レーザ部２０及び波長制御部２１に備えられる回折格子（波長フィルタ）２３，２７のピーク波長がほぼ一致した状態で（即ち、レーザ部２０の１つのピーク波長で発振した状態で）、波長跳びを生じさせることなく、連続的に発振波長を変化させることができる。この場合、素子全体の温度を変化させるため、レーザ部２０と波長制御部２１の位相関係が変化しない。このため、縦モードが別のモードに跳ぶこともない。
【００８９】
したがって、本実施形態では、所望のＩＴＵ−Ｔグリッド波長での発振を得るために、以下のような手順で調整を行なえば良い。
まず、薄膜ヒータ２８によって波長制御部２１に備えられる回折格子（第１波長フィルタ）２７のピーク波長の位置を変化させて、所望の波長に最も近いレーザ部２０のピーク波長と波長制御部２１のピーク波長とを一致させる。
【００９０】
次に、素子全体の温度を変化させ、レーザ部２０及び波長制御部２１のピーク波長を一致させたまま発振波長をシフトさせて、所望のＩＴＵ−Ｔグリッドに合うように微調整する。
なお、ここでは、最初に、レーザ部２０及び波長制御部２１のピーク波長位置を一致させて発振波長を選択した後、発振波長をＩＴＵ−Ｔグリッドに合わせるようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、最初に、レーザ部２０のピーク波長を所望のＩＴＵ−Ｔグリッドに合わせた後、波長制御部２１のピーク波長をレーザ部２０のピーク波長に合わせて発振波長を選択するようにしても良い。
【００９１】
ところで、発振波長の不連続点において波長ロッカ信号が確実に不連続に変化するようにするためには、上述の第１実施形態の場合と同様に、不連続な波長変化の量が外部エタロン１６の周期のＮ＋０．１５〜Ｎ＋０．３５倍、又は、Ｎ＋０．６５〜Ｎ＋０．８５倍（Ｎは０以上の整数）となるように、レーザ部２０に備えられる回折格子（第２波長フィルタ）２３の周期と外部エタロン１６の周期の関係を設定すればよい。
【００９２】
しかしながら、本実施形態の構成では、階段状の波長変化量（即ち、レーザ部２０のピーク波長の周期Δλ１）と、実際に発振波長が不連続に変化する量とがずれてしまう（図１６，図１７参照）。
このため、レーザ部２０のピーク波長の周期と外部エタロン１６のピーク波長の周期との関係を補正することが必要になる。
【００９３】
これについて、以下、詳細に説明する。
ここで、図１６は、波長制御部２１の薄膜ヒータ２８の温度に対する発振波長の変化の様子を示している。
図１６に示すように、薄膜ヒータ２８の温度（即ち、波長制御部２１の温度；波長制御パラメータ）を変化させることによって、上述の第１実施形態の場合と同様に、レーザ部２０のピーク波長の周期Δλ１に合わせて発振波長が階段状に不連続に変化することになる。
【００９４】
しかしながら、本実施形態のように、半導体集積素子としての波長可変レーザ素子２Ａを用いる場合、共振器の長さに対して波長フィルタ（ここでは波長制御部２１の回折格子２７）の長さが占める割合が比較的大きい。
このため、波長フィルタ（波長制御部２１の回折格子２７）のピーク波長を例えば長波長側へシフトさせた場合に、共振器縦モードも長波長側へ変化してしまうことになる。
【００９５】
この結果、図１６に示すように、階段状に波長変化する１つのテラスの中で発振波長が微小に変化してしまうことになる。この発振波長の変化量Δλcは例えば数１０ｐｍ以上であり、これは外部エタロン１６の周期（ここでは０．８ｎｍ）に対して無視できない量である。
本実施形態の構成では、波長制御部２１のピーク波長の周期Δλ２が、レーザ部２０のピーク波長の周期Δλ１よりも狭くなっているため、波長制御部２１のピーク波長の位置を長波長側へ変化させると、レーザ部２０のピーク波長の周期Δλ１に合わせて発振波長が長波長側へ階段状に変化するとともに、階段状に波長変化する１つのテラスの中で発振波長が長波長側へ連続的に変化することになる。この場合、実際に不連続な発振波長の変化量は、図１６に示すように、Δλ１−Δλｃとなる。
【００９６】
この不連続な発振波長の変化量（変化幅）が、外部エタロン１６の周期のＮ＋０．１５〜Ｎ＋０．３５倍、又は、Ｎ＋０．６５〜Ｎ＋０．８５倍（Ｎは０以上の整数）となるようにするためには、レーザ部２０のピーク波長の周期Δλ１が、外部エタロン１６の周期のＮ＋０．１５〜Ｎ＋０．３５倍、又は、Ｎ＋０．６５〜Ｎ＋０．８５倍（Ｎは０以上の整数）に、Δλｃを足した値となるようにすれば良い。
【００９７】
つまり、波長制御部２１に備えられる回折格子（第１波長フィルタ）２７の反射特性（反射スペクトル）のピーク位置を変化させたときに、発振波長の不連続な変化の方向と同じ方向に連続的な波長変化が起こる場合、連続的な波長変化量をΔλｃとし、外部エタロン１６の周期をＴ１として、レーザ部２０のピーク波長の周期Δλ１が、
Ｔ１（Ｎ＋０．１５）＋Δλｃ〜Ｔ１（Ｎ＋０．３５）＋Δλｃ
［Ｔ１（Ｎ＋０．１５）＋Δλｃ＜Δλ１＜Ｔ１（Ｎ＋０．３５）＋Δλｃ］、又は、
Ｔ１（Ｎ＋０．６５）＋Δλｃ〜Ｔ１（Ｎ＋０．８５）＋Δλｃ
［Ｔ１（Ｎ＋０．６５）＋Δλｃ＜Δλ１＜Ｔ１（Ｎ＋０．８５）＋Δλｃ］（Ｎは０以上の整数）となるようにすれば良い。
【００９８】
本実施形態では、外部エタロン１６の周期（ＦＳＲ）Ｔ１は０．８ｎｍであり、Δλｃ＝０．０５ｎｍとすれば、Δλ１＝１．８５ｎｍとすることによって、Ｎ＝２のときの上記の式の範囲内に入るため、発振波長の不連続点において波長ロッカ信号が確実に不連続に変化するようになり、発振波長の不連続点を確実にモニタすることが可能となる。
なお、その他の詳細は、上述の第１実施形態のものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００９９】
したがって、本実施形態にかかる波長可変レーザモジュール、波長可変レーザ装置、及び、波長可変レーザの制御方法によれば、上述の第１実施形態の場合と同様に、波長可変レーザモジュール１の構成を複雑にすることなく、発振波長が不連続に変化する不連続点を検出し、この不連続点及びその近傍を避けて確実に動作点を設定・更新でき、安定した単一モード発振を実現できるという利点がある。
【０１００】
特に、本実施形態のように、波長フィルタと利得導波路とをモノリシックに集積した波長可変レーザでは、小型化が可能であり、また、レーザ自身はチップ単体で構成されるため、レーザモジュールの組み立てが容易であるという利点がある。
なお、上述の実施形態では、波長制御部２１のピーク波長の周期が、レーザ部２０のピーク波長の周期よりも狭くなっている場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、逆に、波長制御部のピーク波長の周期が、レーザ部のピーク波長の周期よりも広くなっている場合にも本発明を適用することができる。
【０１０１】
この場合、波長制御部のピーク波長を長波長側へ変化させると、レーザ部のピーク波長の周期Δλ１に合わせて発振波長が短波長側へ階段状に変化するとともに、階段状に波長変化する１つのテラスの中で発振波長が長波長側へ連続的に変化することになる。この場合、実際に不連続な発振波長の変化量は、図１７に示すように、Δλ１＋Δλｃとなる。
この不連続な発振波長の変化量が、外部エタロンの周期のＮ＋０．１５〜Ｎ＋０．３５倍、又は、Ｎ＋０．６５〜Ｎ＋０．８５倍（Ｎは０以上の整数）となるようにするためには、レーザ部のピーク波長の周期Δλ１が、外部エタロンの周期のＮ＋０．１５〜Ｎ＋０．３５倍、又は、Ｎ＋０．６５〜Ｎ＋０．８５倍（Ｎは０以上の整数）から、Δλｃを引いた値となるようにすれば良い。
【０１０２】
つまり、波長制御部に備えられる回折格子（第１波長フィルタ）の反射特性（反射スペクトル）のピーク位置を変化させたときに、発振波長の不連続な変化の方向と反対の方向に連続的な波長変化が起こる場合、連続的な波長変化量をΔλｃとし、外部エタロンの周期をＴ１として、レーザ部のピーク波長の周期Δλ１が、
Ｔ１（Ｎ＋０．１５）−Δλｃ〜Ｔ１（Ｎ＋０．３５）−Δλｃ
［Ｔ１（Ｎ＋０．１５）−Δλｃ＜Δλ１＜Ｔ１（Ｎ＋０．３５）−Δλｃ］、又は、
Ｔ１（Ｎ＋０．６５）−Δλｃ〜Ｔ１（Ｎ＋０．８５）−Δλｃ
［Ｔ１（Ｎ＋０．６５）−Δλｃ＜Δλ１＜Ｔ１（Ｎ＋０．８５）−Δλｃ］（Ｎは０以上の整数）となるようにすれば良い。
【０１０３】
本実施形態では、外部エタロンの周期（ＦＳＲ）Ｔ１は０．８ｎｍでありΔλｃ＝０．０５ｎｍとすれば、Δλ１＝１．７５ｎｍとすることによって、Ｎ＝２のときの上記の式の関係を満たすことになるため、発振波長の不連続点において波長ロッカ信号が確実に不連続に変化するようになり、発振波長の不連続点を確実にモニタすることが可能となる。
また、上述の実施形態では、波長制御部２１に薄膜ヒータ２８を設け、波長制御部２１の温度を変化させて波長制御部２１のピーク波長の位置をシフトさせるようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、波長制御部に電流注入又は電圧印加のための電極を設け、波長制御部の電流注入又は電圧印加による屈折率変化を利用して波長制御部のピーク波長の位置をシフトさせるようにしても良い。
【０１０４】
また、上述の実施形態では、バーニア効果を用いた波長可変レーザ素子として、ＳＧ−ＤＦＢ部とＳＧ−ＤＢＲ部とを組み合わせた構造の半導体集積レーザを例に挙げて説明しているが、レーザの構造はこれに限られるものではない。
例えば、ＳＧ−ＤＢＲレーザ（例えば特開２００３−１７８０３号公報参照）、ＳＳＧ−ＤＢＲレーザ（例えば特開平６−６１５７７号公報）、これらを組み合わせたものなどの他のレーザを、上述の実施形態の波長可変レーザ素子として用いることも可能である。この場合、２つのＳＧ−ＤＢＲ又はＳＳＧ−ＤＢＲを組み合わせて波長可変動作を行なうことになるが、少なくとも一方のＳＧ−ＤＢＲ又はＳＳＧ−ＤＢＲのピーク波長の周期が、外部エタロンのピーク波長の周期に対して、上述の実施形態で示したような関係を持つように構成すれば良い。
【０１０５】
また、例えば、複数のリング共振器を集積した波長可変レーザ（例えば特開２００６−２７８７６９号公報参照）にも同様に本発明を適用することが可能である。この場合、複数のリング共振器の中の少なくとも１つのリング共振器のピーク波長の周期が、外部エタロンのピーク波長の周期に対して、上述の実施形態で示したような関係を持つように構成すれば良い。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態にかかる波長可変レーザモジュール、波長可変レーザ装置、及び、波長可変レーザの制御方法について、図１８〜図２２を参照しながら説明する。
【０１０６】
本実施形態では、上述の第１実施形態のものに対し、図１８に示すように、波長可変レーザ部２Ｂに備えられる一方の波長フィルタを波長可変フィルタ４０とし、レーザ共振器内部に備えられる２つの波長フィルタを内部エタロン１０と波長可変フィルタ４０との組み合わせにしている点が異なる。なお、図１８では、上述の第１実施形態のもの（図１参照）と同一のものには同一の符号を付している。
【０１０７】
つまり、図１８に示すように、本波長可変レーザモジュール１は、２つの反射鏡６，７によって構成される共振器の内部に、利得媒質である半導体光増幅器（ＳＯＡ）８と、周期的なピーク波長［周期的な波長特性；ピーク波長の周期Δλ１；図１９（Ａ）参照］を持つ１つの波長フィルタ（ここではファブリ・ペロー・エタロン・フィルタ；内部エタロン）１０と、１つのピーク波長を持つ透過特性［透過スペクトル；図１９（Ｂ）参照］を有し、広い範囲（広帯域）でその透過波長（透過ピーク波長）を連続的に変化させることができる１つの波長可変フィルタ（透過型波長可変フィルタ）４０とを備え、波長フィルタ１０のピーク波長のうちの１つを波長可変フィルタ４０で選択することによって発振波長を変化させる波長可変レーザ部２Ｂを備えるものとして構成されている。
【０１０８】
このような波長可変レーザ部２Ｂでは、波長可変フィルタ４０の透過特性のピーク波長の位置（透過波長帯域）を変化させることによって、発振波長を、波長フィルタ１０のピーク波長の間隔（周期Δλ１）に相当する波長間隔で不連続に変化させることができる［図２１（Ａ）〜（Ｄ）参照］。
ここで、内部エタロン１０は、上述の第１実施形態の場合と同様に、例えばシリコン（Ｓｉ）で形成された薄い板によって形成されている。本実施形態では、内部エタロン１０は、透過ピーク波長の周期（ＦＳＲ）Δλ１が１．８ｎｍとなるように、厚さが調整されている。
【０１０９】
波長可変フィルタ４０は、周期的なピーク波長を持つ波長フィルタ（ここでは内部エタロン）１０の複数のピーク波長のうちの１つのピーク波長を選択するためのフィルタである。
この波長可変フィルタ４０としては、例えば、印加する高周波電気信号の周波数に応じてその透過ピーク波長の位置が変化する（例えば周波数が高くなるほど透過波長が短波長側へシフトする）音響光学波長可変フィルタ（ＡＯＴＦ；Acousto-Optic Tunable Filter）を用いる。
【０１１０】
また、内部エタロン１０は、上述の第１実施形態の場合と同様に、コントローラ５によって温度（波長制御パラメータ）が制御され、この温度制御によって透過ピーク波長の位置を変化させることができるようになっている。このため、内部エタロン１０には、温度（波長制御パラメータ）を制御するためのヒータ（波長制御素子；温度調整機構）１２が設けられている。そして、このヒータ１２は、コントローラ５からの波長制御信号に基づいて制御されるようになっている。
【０１１１】
また、波長可変フィルタ４０として音響光学波長可変フィルタを用いる場合、この音響光学波長可変フィルタ４０は、コントローラ５によって、印加される高周波電気信号の周波数（印加周波数；波長制御パラメータ）が制御され、この印加周波数制御によって透過ピーク波長の位置を変化させることができるようになっている。このため、音響光学波長可変フィルタ４０には、印加周波数を制御するために電極が設けられている。そして、この電極に印加される高周波電気信号の周波数はコントローラ５によって制御されるようになっている。
【０１１２】
そして、本実施形態では、このように構成される内部エタロン１０及び波長可変フィルタ４０によって、発振波長が選択されるようになっている。
ここでは、内部エタロン１０のピーク波長の位置を固定し、波長可変フィルタ４０に印加される高周波電気信号の周波数を変化させて波長可変フィルタ４０の透過ピーク波長の位置を変化させることによって、発振波長が選択されるようにしている［図２１（Ａ）〜（Ｄ）参照］。これにより、発振波長は、図２０に示すように、階段状に変化し、内部エタロン１０のピーク波長の間隔Δλ1に相当する波長間隔で不連続な発振波長の変化が生じることになる。このため、内部エタロン１０は、発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持っていることになる。つまり、内部エタロン１０は、波長制御パラメータの連続的な変化に対して不連続な発振波長の変化をもたらすための周期的な特性を持っていることになる。
【０１１３】
実際に発振波長の制御を行なう場合には、まず、周期的なピーク波長を持つ内部エタロン１０のピーク波長を、所望のＩＴＵ−Ｔグリッドに合わせる制御を行ない、次に、所望のＩＴＵ−Ｔグリッドに合っている内部エタロン１０のピーク波長を、波長可変フィルタ４０の透過ピーク波長の位置を変化させて発振波長を選択する制御を行なうようにすれば良い。
【０１１４】
なお、ここでは、最初に、内部エタロン１０のピーク波長を所望のＩＴＵ−Ｔグリッドに合わせた後、内部エタロン１０のピーク波長を波長可変フィルタ４０の透過ピーク波長に合わせて発振波長を選択するようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、最初に、内部エタロン１０のピーク波長と波長可変フィルタ４０の透過ピーク波長を一致させて発振波長を選択した後、発振波長をＩＴＵ−Ｔグリッドに合わせるようにしても良い。
【０１１５】
なお、波長可変レーザ部２Ｂの外部（共振器外部）に設けられる波長ロッカ３の構成は上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。なお、図１９（Ｃ）は外部エタロン１６の透過スペクトル、及び、透過ピーク波長の周期Δλ３（０．８ｎｍ）を示している。
ところで、発振波長の不連続点において波長ロッカ信号が確実に不連続に変化するようにするためには、上述の第１実施形態の場合と同様に、内部エタロン１０の周期が外部エタロン１６の周期のＮ＋０．１５〜Ｎ＋０．３５倍、又は、Ｎ＋０．６５〜Ｎ＋０．８５倍（Ｎは０以上の整数）となるようにすれば良い。
【０１１６】
具体的には、内部エタロン１０は、外部エタロン１６の周期に対して２．２５倍の周期（ピーク間隔；Δλ１＝１．８ｎｍ）を持つように設定すれば良い。これにより、不連続な波長変化が起こった場合に確実に波長ロッカ信号が不連続に変化するようになり、波長ロッカを用いて確実に発振波長の不連続点を検出できることになる。そして、これに基づいて、音響光学波長可変フィルタ４０の動作点（波長可変レーザ部２Ｂの動作点）、即ち、印加する電気信号の周波数（波長制御信号；波長制御パラメータ）を最適なものにすることが可能となる。
【０１１７】
なお、その他の詳細は、上述の第１実施形態のものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる波長可変レーザモジュール、波長可変レーザ装置、及び、波長可変レーザの制御方法によれば、上述の第１実施形態の場合と同様に、波長可変レーザモジュール１の構成を複雑にすることなく、発振波長が不連続に変化する不連続点を検出し、この不連続点及びその近傍を避けて確実に動作点を設定・更新でき、安定した単一モード発振を実現できるという利点がある。
【０１１８】
なお、上述の実施形態では、波長可変フィルタとして音響光学波長可変フィルタを用いる場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、他の波長可変フィルタを用いても良く、その場合にも上述の実施形態の場合と同様の効果が得られる。例えば、液晶回折格子型の反射型フィルタを用いてもよい（例えばPhotonics Technology Letters, IEEE, Volume 19, Issue 19, Oct.1, 2007 Page(s):1457-1459参照）。この場合、図２２に示すように、共振器を形成する２つの反射鏡のうちの１つを反射型の波長可変フィルタ（反射型フィルタ）５０で兼用すれば良い。なお、図２２では、上述の実施形態のもの（図１８参照）と同一のものには同一の符号を付している。
［その他］
なお、本発明は、上述した各実施形態及びその変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【０１１９】
例えば、上述の各実施形態及びその変形例では、レーザ共振器の内部に２つの波長フィルタを設けるようにしているが、これに限られるものではなく、これらの２つの波長フィルタに加え、さらに１つ以上の波長フィルタを設けるようにしても良い。例えば、上述の第１実施形態の構成において、より安定した単一モード発振を実現するために、第１波長フィルタ及び第２波長フィルタと異なる周期的な特性を持つ第３波長フィルタを設けても良い。また、例えば、上述の第３実施形態の構成において、波長可変フィルタの透過特性（又は反射特性）のピークをより急峻にするために、複数の波長可変フィルタを設けても良い。
【０１２０】
以下、上述の各実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
利得媒質と、発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持つ一の波長フィルタとを備える波長可変レーザ部と、
前記波長可変レーザ部の発振波長に応じて周期的に変化するモニタ信号を出力するモニタ部とを備え、
前記モニタ部は、前記モニタ信号を規定する周期的な特性を持つモニタ用波長フィルタを備え、
前記一の波長フィルタの周期及び前記モニタ用波長フィルタの周期の関係が、発振波長が不連続に変化した場合に前記モニタ信号が変化するように設定されていることを特徴とする波長可変レーザモジュール。
【０１２１】
（付記２）
前記一の波長フィルタの周期は、前記モニタ用波長フィルタの周期のＮ＋０．１５倍〜Ｎ＋０．３５倍、又は、Ｎ＋０．６５倍〜Ｎ＋０．８５倍（Ｎは０以上の整数）であることを特徴とする、付記１記載の波長可変レーザモジュール。
（付記３）
前記モニタ部は、
前記波長可変レーザ部の出力光の一部であって、前記モニタ用波長フィルタを通過した光の強度を検出する一の光検出器と、
前記波長可変レーザ部の出力光の一部の光強度を検出する他の光検出器とを備えることを特徴とする、付記１又は２記載の波長可変レーザモジュール。
【０１２２】
（付記４）
前記一の波長フィルタは、回折格子型波長フィルタ、リング共振器型波長フィルタ、ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタのいずれかであることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の波長可変レーザモジュール。
（付記５）
前記波長可変レーザ部は、前記一の波長フィルタに加えて前記一の波長フィルタと異なる周期的な特性を持つ他の波長フィルタを備えていることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の波長可変レーザモジュール。
【０１２３】
（付記６）
前記他の波長フィルタの特性のピーク位置を変化させたときに、発振波長の不連続な変化の方向と同じ方向に連続的な波長変化が起こる場合、連続的な波長変化量をΔλｃとし、前記モニタ用波長フィルタの周期をＴ１として、前記一の波長フィルタの周期は、Ｔ１（Ｎ＋０．１５）＋Δλｃ〜Ｔ１（Ｎ＋０．３５）＋Δλｃ、又は、Ｔ１（Ｎ＋０．６５）＋Δλｃ〜Ｔ１（Ｎ＋０．８５）＋Δλｃ（Ｎは０以上の整数）であることを特徴とする、付記５記載の波長可変レーザモジュール。
【０１２４】
（付記７）
前記他の波長フィルタの特性のピーク位置を変化させたときに、発振波長の不連続な変化の方向と反対の方向に連続的な波長変化が起こる場合、連続的な波長変化量をΔλｃとし、前記モニタ用波長フィルタの周期をＴ１として、前記一の波長フィルタの周期は、Ｔ１（Ｎ＋０．１５）−Δλｃ〜Ｔ１（Ｎ＋０．３５）−Δλｃ、又は、Ｔ１（Ｎ＋０．６５）−Δλｃ〜Ｔ１（Ｎ＋０．８５）−Δλｃ（Ｎは０以上の整数）であることを特徴とする、付記５記載の波長可変レーザモジュール。
【０１２５】
（付記８）
前記他の波長フィルタは、回折格子型波長フィルタ、リング共振器型波長フィルタ、ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタのいずれかであることを特徴とする、付記５〜７のいずれか１項に記載の波長可変レーザモジュール。
（付記９）
前記回折格子型波長フィルタは、サンプルド・グレーティング（ＳＧ）型波長フィルタ、サンプルド・グレーティング分布ブラッグ反射器（ＳＧ−ＤＢＲ）型波長フィルタ、スーパーストラクチャーグレーティング分布ブラッグ反射器（ＳＳＧ−ＤＢＲ）型波長フィルタのいずれかであることを特徴とする、付記４又は８記載の波長可変レーザモジュール。
【０１２６】
（付記１０）
前記波長可変レーザ部は、前記一の波長フィルタに加えて波長可変フィルタを備えていることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の波長可変レーザモジュール。
（付記１１）
前記波長可変フィルタは、透過型波長可変フィルタ又は反射型波長可変フィルタであることを特徴とする、付記１０記載の波長可変レーザモジュール。
【０１２７】
（付記１２）
前記モニタ用波長フィルタの周期は、周波数に換算して１２．５ＧＨｚ，２５ＧＨｚ，５０ＧＨｚ又は１００ＧＨｚの整数倍であることを特徴とする、付記１〜１１のいずれか１項に記載の波長可変レーザモジュール。
（付記１３）
付記１〜１２のいずれか１項に記載の波長可変レーザモジュールと、
前記モニタ部からのモニタ信号に基づいて前記波長可変レーザ部を制御するコントローラとを備えることを特徴とする波長可変レーザ装置。
【０１２８】
（付記１４）
前記コントローラは、前記波長可変レーザ部に対する波長制御信号を変化させて前記モニタ信号の不連続点を検出し、前記モニタ信号の不連続点に基づいて前記波長可変レーザ部の動作点を設定するように構成されていることを特徴とする、付記１３記載の波長可変レーザ装置。
【０１２９】
（付記１５）
前記波長可変レーザ部の波長制御パラメータを変化させるための波長制御素子を備え、
前記波長制御素子は、前記コントローラからの波長制御信号に基づいて制御されるように構成されていることを特徴とする、付記１３又は１４記載の波長可変レーザ装置。
（付記１６）
前記波長制御素子は、ペルチェ素子であることを特徴とする、付記１５記載の波長可変レーザ装置。
【０１３０】
（付記１７）
前記波長制御素子は、ヒータであることを特徴とする、付記１５記載の波長可変レーザ装置。
（付記１８）
前記波長制御素子は、ヒータ及びペルチェ素子であることを特徴とする、付記１５記載の波長可変レーザ装置。
【０１３１】
（付記１９）
発振波長の不連続な変化をもたらす周期的な特性を持つ波長フィルタを備える波長可変レーザの発振波長を変化させ、
前記波長フィルタの周期との関係で発振波長が不連続に変化した場合に前記モニタ信号が変化するように設定されたモニタ用波長フィルタを介して前記波長可変レーザの発振波長に応じて得られるモニタ信号の不連続点を検出し、
前記モニタ信号の不連続点に基づいて前記波長可変レーザの動作点を設定することを特徴とする波長可変レーザの制御方法。
【０１３２】
（付記２０）
前記波長可変レーザの発振波長を長波長側へ変化させ、
前記波長可変レーザの発振波長に応じたモニタ信号の長波長側の不連続点を検出し、
前記波長可変レーザの発振波長を短波長側へ変化させ、
前記波長可変レーザの発振波長に応じたモニタ信号の短波長側の不連続点を検出し、
前記長波長側の不連続点と前記短波長側の不連続点との中点に前記波長可変レーザの動作点を設定することを特徴とする、付記１９記載の波長可変レーザの制御方法。
【０１３３】
（付記２１）
波長制御パラメータを一定量だけ変化させた場合のモニタ信号の変化量が予め設定されたしきい値以上であるか否かによって、モニタ信号の不連続点を検出することを特徴とする、付記２０記載の波長可変レーザの制御方法。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる波長可変レーザモジュールの構成を示す模式図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第１実施形態にかかる波長可変レーザモジュールに備えられる各フィルタの透過特性であって、（Ａ）は第１エタロンの透過特性、（Ｂ）は第２エタロンの透過特性、（Ｃ）は外部エタロンの透過特性を示している。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる波長可変レーザモジュールに備えられる波長ロッカ内の外部エタロンの透過特性とＩＴＵ−Ｔグリッドとの関係を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる波長可変レーザモジュールに備えられる波長ロッカからのロッカ信号を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態にかかる波長可変レーザモジュールに備えられる波長可変レーザ部内の第１エタロン及び第２エタロンの温度と発振波長との関係を示すマップである。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第１実施形態にかかる波長可変レーザモジュールに備えられる波長可変レーザ部から出力されるレーザ光の発振波長の変化を示す図であり、（Ａ）は第２エタロンの温度を変えた場合の発振波長の変化を示しており、（Ｂ）は第１エタロンの温度を変えた場合の発振波長の変化を示している。
【図７】本発明の第１実施形態にかかる波長可変レーザモジュールに備えられる波長可変レーザ部の第１エタロンの温度と発振波長との関係が経時劣化によって変化してしまうことを説明するための図である。
【図８】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第１実施形態にかかる波長可変レーザモジュールにおいて不連続な発振波長の変化が起こった場合のロッカ信号の変化を説明するための図であって、（Ａ）は長波長側へ発振波長が跳ぶ場合を示しており、（Ｂ）は短波長側へ発振波長が跳ぶ場合を示しており、（Ｃ），（Ｄ）は不連続な発振波長の変化が起こった場合にロッカ信号が変化しない場合を説明するための図であって、（Ｃ）は長波長側へ発振波長が跳ぶ場合を示しており、（Ｄ）は短波長側へ発振波長が跳ぶ場合を示している。
【図９】本発明の第１実施形態にかかる波長可変レーザモジュールの動作点設定時の制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第１実施形態にかかる波長可変レーザモジュールに備えられる波長可変レーザ部における発振波長の選択を説明するための図であって、（Ａ）は波長可変レーザ部の構成を示しており、（Ｂ）は一の波長フィルタの透過特性を示しており、（Ｃ）は他のフィルタの透過特性を示しており、（Ｄ）は両フィルタによって発振波長が選択された状態を示している。
【図１１】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第１実施形態にかかる波長可変レーザモジュールに備えられる波長可変レーザ部内の波長フィルタの変形例の構成を示す模式的断面図であって、（Ａ）はＳＧ−ＤＢＲを用いた波長フィルタの構成を示しており、（Ｂ）はＳＳＧ−ＤＢＲを用いた波長フィルタの構成を示している。
【図１２】本発明の第１実施形態にかかる波長可変レーザモジュールに備えられる波長可変レーザ部内の波長フィルタの変形例の構成を示す模式的平面図であって、リング共振器を用いた波長フィルタの構成を示している。
【図１３】本発明の第２実施形態にかかる波長可変レーザモジュールに備えられる波長可変レーザ素子の構成を示す模式的断面図である。
【図１４】本発明の第２実施形態にかかる波長可変レーザモジュールの構成を示す模式図である。
【図１５】本発明の第２実施形態にかかる波長可変レーザモジュールに備えられる波長可変レーザ素子の薄膜ヒータの温度とペルチェ素子の温度との関係を示すマップである。
【図１６】本発明の第２実施形態にかかる波長可変レーザモジュールに備えられる波長可変レーザ部（Δλ１＞Δλ２）の薄膜ヒータの温度を変えた場合の発振波長の変化を示している。
【図１７】本発明の第２実施形態にかかる波長可変レーザモジュールに備えられる波長可変レーザ部（Δλ１＜Δλ２）の薄膜ヒータの温度を変えた場合の発振波長の変化を示している。
【図１８】本発明の第３実施形態にかかる波長可変レーザモジュールの構成を示す模式図である。
【図１９】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第３実施形態にかかる波長可変レーザモジュールに備えられる各フィルタの透過特性であって、（Ａ）は内部エタロンの透過特性、（Ｂ）は波長可変フィルタの透過特性、（Ｃ）は外部エタロンの透過特性を示している。
【図２０】本発明の第３実施形態にかかる波長可変レーザモジュールに備えられる波長可変レーザ部の波長可変フィルタへの印加周波数を変えた場合の発振波長の変化を示している。
【図２１】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第３実施形態にかかる波長可変レーザモジュールに備えられる波長可変レーザ部における発振波長の選択を説明するための図であって、（Ａ）は波長可変レーザ部の構成を示しており、（Ｂ）は周期的な波長フィルタの透過特性を示しており、（Ｃ）は波長可変フィルタの透過特性を示しており、（Ｄ）は両フィルタによって発振波長が選択された状態を示している。
【図２２】本発明の第３実施形態の変形例にかかる波長可変レーザモジュールの構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１  波長可変レーザモジュール
２  波長可変レーザ部
２Ａ  波長可変レーザ素子
３  波長ロッカ
４  波長可変レーザ装置
５  コントローラ
６，７  反射鏡
８  半導体光増幅器（利得媒質）
９  第１波長フィルタ（第１エタロン）
１０  第２波長フィルタ（第２エタロン）
１１  第１ヒータ（波長制御素子）
１２  第２ヒータ（波長制御素子）
１３  第１ビームスプリッタ
１４  第２ビームスプリッタ
１５  第１光検出器
１６  波長フィルタ（外部エタロン）
１７  第２光検出器
２０  レーザ部（ＳＧ−ＤＦＢレーザ部）
２１  波長制御部（ＳＧ−ＤＢＲ部）
２２  利得導波路
２３  回折格子（第２波長フィルタ）
２４  レーザ電極
２５  レーザグランド電極
２６  パッシブ導波路
２７  回折格子（第１波長フィルタ）
２８  薄膜ヒータ
３０  ペルチェ素子
４０  波長可変フィルタ（透過型波長可変フィルタ；音響光学波長可変フィルタ）
５０  反射型波長可変フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図５】
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【図１５】
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