(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長可変レーザ（１５）を評価し、適切なレーザ動作点を決定する方法であって、
波長可変レーザは、流入電流が可変となる１つあるいはそれ以上の数の調整可能部を含み、
波長とともに周期的に変化する信号を発生する周期フィルタとして形成されたファブリ・ペローフィルタのような第１のフィルタ（３２）と、光の出力を測定し、それに対応する検出信号（Ｉ１、Ｉ２）を発生するように構成された第１の検出器（３３）及び第２の検出器（３４）とからなる構成に波長可変レーザからの放出光の一部を導き、
検出信号が少なくとも第１のフィルタによって与えられた複数の波長の中から検出された光の波長に関する情報を含むように第１のフィルタに関連して第１及び第２の検出器を配置し、
第２のフィルタ（４３）を第１のフィルタと平行して配置し、第２のフィルタは、その応答が波長に関して単調に変化するようなフィルタであり、
第２のフィルタを通過した光を光出力と波長に対応する検出信号（Ｉ３）を発生させる第３の検出器（４４）に導き、
異なる電流の組合せを通るように調整部（１７、１８、１９）を通る電流を走査し、
走査の間に２つの検出信号（Ｉ１、Ｉ２）の比を測定し、
第３の検出器を制御し、２つの検出信号の比が予め定められた範囲にあり、第１のフィルタによって与えられた複数の波長の１つに放出光が含まれることを示す場合に適切な波長を峻別し、
注目する波長とともに同調電流の制御の組合せを記録および保存することを特徴とする前記方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、
調整部（１７、１８、１９）を通過する電流が異なる電流の組合せを通るように走査される場合には、リフレクタ電流が一方向に走査され、その後、反対方向に走査され初期値に戻される内部走査変数とし、
前記比がリフレクタ電流の両方の走査方向で任意のリフレクタ電流の予め定められた範囲にある場合には、同調電流の組合せと波長とを格納することを特徴とする前記方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法であって、
第１のフィルタ（３２）は、所望の波長を含むチャネル計画に含まれる各波長については、所定の通過特性を持ち、他の波長については、それとは異なる通過特性を持つことを特徴とする前記方法。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の方法であって、
波長可変レーザ（１５）の前方ミラーの第１の検出器（３３）から波長可変レーザを制御するように構成された出力調節回路（２０）に信号を送り、前方ミラーから一定出力で光を放出するようにしたことを特徴とする前記方法。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載の方法であって、
波長可変レーザ（１５）によって放出された光を測定するために第１の検出器（３３）及び第２の検出器（３４）が配置された側とは反対側の波長可変レーザの側にモニタ・ダイオード（４０）を配置し、
後方に放出される光の出力と前方に放出される光の出力との比を最小化するように、１つ又はそれ以上の同調電流を調整し波長可変レーザの動作点を最適化することを特徴とする前記方法。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５記載の方法であって、
考えられる動作点でヒステリシスが発生するかどうかを決定するために、リフレクタ電流以外の１つ又はそれ以上の同調電流をヒステリシス効果を持つ部分に走査することを特徴とする前記方法。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５または６記載の方法であって、
各々の所望の波長について１つの動作点が得られるまで複数の可能な動作点で波長可変レーザ（１５）によって伝送される波長を測定し、各動作点での制御の組合せを保存することを特徴とする前記方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、波長可変レーザを迅速に特徴付けするための方法に関するものである。
本方法は、放出波長に関してレーザを評価および選択することと、良好な動作点を系統的に探索することに適用可能である。
【０００２】
波長可変半導体レーザは、いくつかの部分からなり、各部分に対して電流が流される。この部分の数は、通常、３または４である。レーザの波長、出力及びモードは、各部分へに流れる電流を調整することにより制御される。モード純度は、レーザがある動作点にあること、すなわち、駆動電流の組合せからある距離を離れていることを示し、そこでは、いわゆるモードジャンプがおこり、レーザ動作が安定し、サイドモードの押さえ込みが高くなっている状態にある。
【０００３】
通信アプリケーションの場合には、駆動電流と温度を一旦、設定した後は、レーザは、長期間にわたり、その波長を極めて高い精度に保つことができることが必要となる。これについての通常の精度は、０．１ナノメータであり、通常の期間は、２０年である。
【０００４】
レーザを制御可能とするためには、レーザの挙動を各駆動電流の関数として表すことが必要である。これは、レーザの製造後でレーザの使用前に必要なことである。
【０００５】
ここで１つ問題になることは、レーザにはヒステリシスがあるということである。これは、所定の駆動電流の設定、すなわち所定の動作点に対し前記の駆動電流を変えながら目標とすべき動作点に到達するように、レーザが通過する経路に依存して、レーザは、出力と波長について異なる出力信号を与えるということである。従って、このような場合には、所定の駆動電流の設定によっては、期待される波長あるいは出力を与えられるかどうかは定かではない。
【０００６】
波長可変レーザの場合には、放出光線の波長は、主に可変部を通過する電流や、その部分の電位差によって決定される。出力は、レーザのゲイン部への電流あるいは当該部の電位差によって制御される。
【０００７】
可変部や可変部の一部分によって実現可能なすべての制御の組合せは、レーザを特徴付ける際に調べられる。特徴付け処理の最中に放出される光線の波長とサイドモード抑制が調べられ、出力調節は、ゲイン部の制御によって行われる。
【０００８】
実現可能な制御の多数の組合せは、通常、幾百億に及び、この中から１００以下の数に絞って選択する必要があるが、レーザ動作の不可能な組合せも含めて、膨大な数のデータが生成される。
【０００９】
レーザを特徴付ける方法は、スウェーデン特許９９００５３６−５に記載されたものがある。本特許によると、レーザのヒステリシスについても考慮されている。本特許は、正確な波長をもたらすことのない制御の組合せを除外して、迅速に峻別する方法に関するものである。
【００１０】
前述の特許は、波長可変レーザを評価し、少なくともその１つは、反射部となり、他方は、位相部となる２つ又はそれ以上の可変部を含み、注入される電流を変化させることができ、レーザのための適切な動作点を決定する方法に関するものである。本発明によると、レーザによって放出される光線の一部は、ファブリ・ペローフィルタと第１および第２の検出器とを含む構成部に導かれる。前記の検出器は、光線の出力を測定し、対応する検出信号を与えるものである。検出器は、ファブリ・ペローフィルタに関係して配置され、検出信号は、少なくともフィルタによって与えられた複数の波長の中から検出光線の波長に関する情報を含む。可変部を通過する電流は、異なる電流の組合せをもたらすように走査され、この走査の間に２つの検出信号間の比が測定される。この検出信号間の比が所定の範囲に収まる場合に、電流の組合せは、格納され、放出される光線は、ファブリ・ペローフィルタによって与えられた複数の波長の中の１つに収まることが示される。
【００１１】
上述の公知の特許によると、この発明の１つの問題は、動作ポイントがどのチャネルに属しているかを知るための情報が得られないということにある。従って、多数の動作点を決定し分類することが必要となる。これは、手作業、かつ、従来の機器を用いて行わなければならない。
【００１２】
この問題は、本発明によって解決される。
【００１３】
本発明は、波長可変レーザを評価し、適切なレーザ動作点を決定する方法に関する。ここで、レーザは、入力電流が変化できる１つ又はそれ以上の可変部を有する。また、本発明は、波長を周期的に変化させる信号を発生させるファブリ・ペローフィルタのような周期フィルタの形をした第１のフィルタを含む構成に、第１及び第２のレーザによって発射された光を導く部分と、光の出力を測定し対応する測定信号を出力するようになされた第１及び第２の検出器が特徴である。ここで、前記測定信号が少なくともフィルタによって与えられた複数の波長の中から検出された光の波長に関する情報を含むように、これらの検出器は、周期フィルタに対して配置される。また、第２のフィルタは、周期フィルタに対して並列に配置され、波長に対して単調に反応するフィルタから構成され、第２のフィルタを介して伝送された光は、光の出力とその波長に対応した測定信号を出力する第３の検出器に入力されている。また、調整部に入力される電流は、異なる電流の組合せを通るように走査される。また、２つの検出器の信号の比は、各走査の間に測定される。さらに、放出された光が周期フィルタによって与えられた複数の波長の１つに含まれることを表すように、検出器の信号の比は、予め定められた範囲内に留まっている時には、対応する波長を区別するように、第３の検出器によって検出される。また、前記の同調電流の制御の組合せは、対応する波長とともに記録および格納される。
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明を詳細に説明し、本発明の好適な実施例を示す。
【００１５】
ＤＢＲレーザは、ブラッグ反射体１、位相部２及びゲイン部３という３つの部分から構成されている。各部は、各部に流入する電流によって制御される。
【００１６】
図１は、波長可変格子結合サンプル・リフレクタ（ＧＣＳＲ）レーザの断面図である。このレーザは、ブラッグ反射体７、位相部８、カプラ９及びゲイン部１０という４つの部分から構成されている。各部は、各部に流入する電流によって制御される。
【００１７】
ＤＢＲレーザは、ブラッグ反射体１、位相部２及びゲイン部３という３つの部分から構成されている。各部は、各部に流入する電流によって制御される。
【００１８】
また、サンプル格子ＤＢＲレーザは、４つの部分から構成されており、その外部は、ブラッグ反射体であり、位相部とゲイン部は、その間に配置されている。
【００１９】
レーザには他の種類もあるが、これら３種類のレーザは、同一種類である。
【００２０】
本発明については、図１に示したＧＣＳＲレーザに関連して以下、説明する。本発明は、いかなる特定の種類の波長可変レーザにも限定されるものではなく、以下に示す以外の波長可変レーザにも適用可能なものである。
【００２１】
本発明は、波長可変レーザを評価し、適切なレーザ動作点を決定する方法に関するものである。従って、レーザは、１つまたはそれ以上の調整可能部を含み、その各部は、既知の方法で流入する電流を変化させる。レーザは、少なくとも１つの反射体部と、１つの位相部を含むような種類のレーザとしてもよい。また、レーザは、１つの調整可能部のみを含む種類のレーザであってもよいし、あるいは反射体に流入する電流を調整する以外の何らかの機構によってレーザを調整するような種類のレーザであってもよい。
【００２２】
図２は、本発明で用いられる構成を示すブロック図である。１５は、ＧＣＳＲレーザを示し、１６は、レーザの反射体部と、各々コンダクタ１７、１８を介して位相部と結合部とに電流を流入する電流発生器を示す。レーザの出力は、レーザゲイン部に接続されたコンダクタ２１を介して出力調節回路２０によって制御される。
【００２３】
レーザは、フロントミラーからレンズ群２２を介して、光コンダクタ２３、例えば光ファイバに向けて光を放出する。この光コンダクタは、光の一部を第２の光コンダクタに切り換える光スプリッタあるいは光分配器２６に光を導く。この光の残り部分は、さらに、コンダクタ２５に導かれる。光スプリッタ２６は、例えば、光の１０％をコンダクタ２３からコンダクタ２４に分配する。
【００２４】
光コンダクタ２４は、光を２つのコンダクタ２８、２９に等分に分配するように機能する第２の光スプリッタあるいは分配器２７に光を導く。レンズ３０とレンズ３１は、光コンダクタの各端部に配置されている。ファブリ・ペローフィルタ３２あるいは何がしかの対応する周期フィルタがレンズ３０の光路の下流側に配置されている。フィルタ３２は、公知の技術によるものであり、ここでは詳細には説明しない。ファブリ・ペローフィルタは、いくつかの波長、通常は、所定の波長の倍数となる波長を持つ光のみを通過させるように設計されている。ファブリ・ペローフィルタは、この他の波長では、より低い又はより高い透過性を示す。なお、これらのファブリ・ペローフィルタに対応した特性を持つ他の周期フィルタを代わりに使うこともできる。
【００２５】
図４は、波形の関数として、周期フィルタの下流出力を概略的に示す。
【００２６】
第１の検出器３３がレンズ３１の下流側に配置され、第２の検出器３４がファブリ・ペローフィルタの下流側に配置されている。検出器３３と３４は、光の出力を計測し、対応する測定出力をそれぞれ増幅器３５と３６を介してＡ／Ｄ変換器３７と２０に送るように機能する。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換器３７、出力調節回路２０及び電流発生器１６は、すべて、データバス３８を介してマイクロ・プロセッサ３９に接続されている。マイクロ・プロセッサは、好適な既知の方法によって、Ａ／Ｄ変換器３７と出力調節回路２０からの信号に応じて電流発生器と出力調整回路を制御する。
【００２８】
前方に放出された光の一部は、ファブリ・ペローフィルタ３２を介して第１の検出器３３と第２の検出器３４に通される。
【００２９】
電流は、異なる電流の組合せを通るように、調整部１８、１９、２１によって走査される。２つの検出信号Ｉ１とＩ２の間の比は、この走査の間に測定される。
【００３０】
調整部を通過する電流を走査する際には、リフレクタ電流が内部走査変数となる。すなわち、反射体信号は、他の同調電流を一定に保ちながら、他の同調電流の異なる組合せについて走査される。リフレクタ電流は、最初は、ある方向に走査され、次にそれと反対の方向に走査され、その初期値に戻る。例えば、リフレクタ電流は、ゼロ値から走査され、その最大値に達した後、ゼロ値に戻る。
【００３１】
本実施例での電流制御では、各部を流れる電流は、電流発生器によって制御されるか、又は前記の各部の電圧を制御することにより制御される。
【００３２】
図２に示した実施例の場合、第１の一検出器と第２の検出器とファブリ・ペローフィルタは、レーザの前方ミラーに近接して配置されている。これに代えて、これらの機器は、同様に、レーザの後方ミラーに近接して配置することも可能であり、この場合には、レーザの後方ミラーから放出される光は、波長を決定するために用いられる。
【００３３】
さらに、ファブリ・ペローフィルタと、第１の検出器ならびに第２の検出器は、少なくとも波長を検出できるように、図４に示したものとは異なる方法で互いの位置関係をもたせながら配置することも可能である。第１の検出器と第２の検出器は、ファブリ・ペローフィルタを通過する光及び／またはファブリ・ペローフィルタに向けて反射される光について、波長を検出するような測定のために設けられている。
【００３４】
ヒステリシスを持つこれらの部分について、リフレクタ電流や他の同調電流に関するヒステリシス領域に存在するこれらの動作点は、動作中のレーザに対して好ましくない動作点となる。
【００３５】
通信レーザは、いわゆるチャネル計画に含まれる所定の波長で動作するように構成する必要があり、ここでは、各チャネルは、明確な波長に対応付けられている。本発明によれば、ファブリ・ペローフィルタ３２は、チャネル計画に含まれる各波長に対して所定の伝送特性を持つように構成されている。
【００３６】
検出器３２と３３から得られる検出信号Ｉ１とＩ２の間の比が予め定められた範囲に留まる時には、放出される光は、ファブリ・ペローフィルタによって与えられた複数の波長の１つに含まれ、前記Ｉ１とＩ２の比は、前記電流の両走査方向にある所定のリフレクタ電流の前記範囲に入っていることを表している。
【００３７】
この範囲は、チャネル計画の許容チャネル幅によって与えられる。
【００３８】
従って、この制御の組合せによって、望ましい波長を生み出すが、ヒステリシス効果は、もたらさないような結果が得られる。
【００３９】
ある場合には、リフレクタ電流以外のヒステリシス効果を持つ１つ又はそれ以上の他の部分の同調電流を走査して、意図した動作点でヒステリシスが発生するかどうかを判定することが望ましい。
【００４０】
上述したことは、前述の特許文献からも明白である。
【００４１】
本発明によると、第２のフィルタ４３は、周期フィルタ３２と平行に設けられている。レンズ３０の上流側の光コンダクタ２８中の光強度の半分を光スプリッタ４５によって切り換え、光をレンズ４７を介して第３のフィルタ４３に導く光コンダクタ４６に通すことが好ましい。第２のフィルタ４３は、その応答が波長に応じて単調に変化するフィルタである。この様子を図５に示す。ここでは、伝送される出力Ｐは、波長に対して単調に変化することが示されている。第２のフィルタを介して伝送される光は、第３の検出器に導かれ、第３の検出器は、光の出力とその波長に対応した検出信号１３を増幅器５４を介してＡ／Ｄ変換器に送る。Ａ／Ｄ変換器は、前記のデータバス３８に接続される。
【００４２】
図３は、既知の単調変化するフィルタの一例を図示する。フィルタは、波長選択誘電フィルタである。光は、フィルタの上流で分割され、光の各部は、表面に薄膜が蒸着されたガラス４９、５０を通過する。光がガラスを通過した後、検出器５１、５２によって出力が検出され、各検出器の出力信号は、その出力信号が波長の測定結果となるオペ・アンプ５３に渡される。
【００４３】
第２のフィルタの他の実施例は、ファイバ結合器の形を持つ光スプリッタの波長検出として実装される。
【００４４】
上述したように、電流は、調整部１７、１８、１９を介して走査され、２つの検出信号Ｉ１、Ｉ２の比は、この走査の間に測定される。検出信号（Ｉ１、Ｉ２）の比が予め定められた範囲に留まる場合は、放出された光は、周期フィルタ３２によって与えられた複数の波長の中の１つの波長を持つことを示し、第３の検出器４４は、注目する波長を選別するように検出動作を行う。同調電流の制御の組合せは、注目する波長とともに記録および格納される。このために、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３は、データバスを介してマイクロ・プロセッサに導かれる。なお、前記プロセッサは、動作点と波長の評価を行い、結果を格納するように設けられている。このマイクロ・プロセッサは、後に、所望の波長で動作するようにレーザを制御するために用いられる。
【００４５】
このように、第３の検出器からの信号は、レーザの波長の明確な測定値を提供するものとなる。しかし、この測定の精度は、周期フィルタ中の各ピークを確実に識別するのには十分ではあるが、レーザの異なる動作点を評価するという観点からは、それ自身では不十分なものである。従って、所望の波長を与える全ての動作点を決定することが可能となる。
【００４６】
このように、本発明は、２つのフィルタを通過する光の出力を極めて高速で計測することにより、レーザを特徴づけることができ、また、チャネル計画中の全ての所望のチャネルについてのレーザの動作点を自動的に決定することができる。
【００４７】
本発明の一実施例によれば、第１の検出器３３からの信号は、出力調節回路２０に送られる。この回路は、レーザを制御して、一定の出力を持つ光を出力するように構成されている。これにより、可能な動作点を決定するために比Ｉ１／Ｉ２を容易に用いることができる。
【００４８】
本発明の他の実施例では、モニタ・ダイオードを第１及び第２の検出器が配置された側のレーザの反対側に配置し、このモニタ・ダイオードによってレーザからの放出光を測定する。
【００４９】
検出器４０からの信号は、増幅器４１を介してＡ／Ｄ変換器４２に渡され、Ａ／Ｄ変換器の出力は、マイクロ・プロセッサに送られる。本実施例によれば、後方に放出される光の出力と、前方に放出される光の出力の比が最小となるように、１つ又はそれ以上の同調電流が選択され、これにより、チャネルについて前記の可能な動作点の中から最適な動作点が選択されるものとなる。
【００５０】
前述したようにファブリ・ペローフィルタを用いることにより、これらの制御の全ての組合せは、電流の比Ｉ１／Ｉ２が峻別された所定の範囲の中に留まることを要求する基準を満たす必要がなくなる。
【００５１】
さらに、通信の目的という点については、レーザがヒステリシスを起こさない範囲に留まるチャネル計画中の波長当り１つの制御の組合せを識別するのに十分なものとなる。
【００５２】
このように、本発明は、序文で述べた問題を解決するものとなる。
【００５３】
本発明は、様々な実施例を引用し、ＧＣＳＲレーザに関連して説明したものではあるが、記述された構成の構造設計は、同様の結果をもたらす範囲で変更が可能である。また、本発明は、ＧＣＳＲレーザ以外のレーザに対しても適用可能である。
【００５４】
従って、請求の範囲で様々な変化と変形が可能であるため、本発明は、上記の実施例に限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  波長可変格子結合サンプル・リフレクタ（ＧＣＳＲ）レーザの断面図。
【図２】  本発明による構成を示す概略ブロック図。
【図３】  単調フィルタを図示したもの。
【図４】  波長の関数として周期フィルタのレーザ出力を示したもの。
【図５】  波長の関数として単調変化フィルタのレーザ出力を示したもの。
【図１】
0003638524.tif 000002
【図２】
0003638524.tif 000003
【図３】
0003638524.tif 000004
【図４】
0003638524.tif 000005
【図５】
0003638524.tif 000006