(57)【要約】【課題】  所望の発振波長で安定したレーザ光出射が可能であり、雑音特性に優れた波長可変レーザを実現する。【解決手段】  一対の反射鏡１，２が対向配置されて共振器１１が構成されており、この共振器１１内に、広い波長範囲で利得を有してレーザ光を出射するＳＯＡ３と、非対称なフィルタ特性を有する透過型の波長可変フィルタ４と、共振器１１内で共振するレーザ光の位相を制御する位相制御器５とを備えて波長可変レーザが構成される。【選択図】  図１
2006019516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振器と、
前記共振器内に設けられ、レーザ光を出射する光増幅器と、
前記共振器内に又はその一部として設けられ、発振波長を可変とする波長可変フィルタと、
前記共振器内で共振するレーザ光の位相を制御する位相制御器と
を含み、
前記波長可変フィルタは、そのフィルタ特性が非対称であり、フィルタ特性のピーク波長に対して長波長側に与える損失が短波長側に与える損失よりも大きいことを特徴とする波長可変レーザ。
【請求項２】
前記波長可変フィルタは、前記フィルタ特性のピーク波長から発振可能なモードの間隔の半値だけ長波長側に離れた波長における損失が、発振可能なモードの間隔の半値だけ短波長側に離れた波長における損失よりも０．５ｄＢ〜１０ｄＢ大きいことを特徴とする請求項１に記載の波長可変レーザ。
【請求項３】
前記共振器の内部に、周期的な透過波長を有する光学素子を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の波長可変レーザ。
【請求項４】
前記共振器は、２枚の反射鏡が対向配置されてなり、
前記波長可変フィルタは、透過型のものであり、前記共振器の内部に設けられ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。
【請求項５】
前記波長可変フィルタは、反射型のものであり、１枚の反射鏡と対向配置されて前記共振器を構成す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。
【請求項６】
前記波長可変フィルタは、導波路型の音響光学波長可変フィルタであり、前記導波路の幅を光軸方向に対して変化させることにより透過又は反射スペクトルを非対称とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。
【請求項７】
前記波長可変フィルタは、電流を注入してその反射波長を変化させる分布ブラッグ反射型ミラーであり、その回折格子の周期を光軸方向に変化させることにより反射スペクトルを非対称とすることを特徴とする請求項５に記載の波長可変レーザ。
【請求項８】
共振器と、
前記共振器内に設けられ、レーザ光を出射する光増幅器と、
前記共振器内に又はその一部として設けられ、発振波長を可変とする波長可変フィルタと、
前記共振器内で共振するレーザ光の位相を制御する位相制御器と
を含み、
前記波長可変フィルタが、そのフィルタ特性が非対称であり、フィルタ特性のピーク波長に対して長波長側に与える損失が短波長側に与える損失よりも大きい波長可変レーザを用いて、
前記光増幅器からのレーザ光の発振波長と前記波長可変フィルタのフィルタ特性のピーク波長とを一致させるように制御することを特徴とする波長可変レーザの制御方法。
【請求項９】
前記波長可変フィルタは、前記フィルタ特性のピーク波長から発振可能なモードの間隔の半値だけ長波長側に離れた波長における損失が、発振可能なモードの間隔の半値だけ短波長側に離れた波長における損失よりも０．５ｄＢ〜１０ｄＢ大きいことを特徴とする請求項８に記載の波長可変レーザの制御方法。
【請求項１０】
前記共振器の内部に、周期的な透過波長を有する光学素子を更に含むことを特徴とする請求項８又は９に記載の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、発振波長を可変とする波長可変レーザ及びそ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一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、広い波長範囲で所望の波長を選択できる波長可変レーザが当該システムを構築するうえで強く求められている。
【０００３】
図１１及び図１２は、従来の波長可変フィルタを用いた波長可変レーザの基本構成を示す模式図であり、（ａ）は透過型の波長可変フィルタを用いた波長可変レーザを、（ｂ）は反射型の波長可変フィルタを用いた波長可変レーザをそれぞれ示す。
図１１（ａ）に示す透過型の波長可変レーザは、一対の反射鏡１０１，１０２が対向配置されて共振器１１１が構成されており、この共振器１１１内に、広い波長範囲で利得を有してレーザ光を出射する半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：ＳＯＡ）１０３と、発振波長を可変とし、広い波長範囲で所望の波長を選択可能な透過型の波長可変フィルタ１０４と、共振器１１１内で共振するレーザ光の位相を制御する位相制御器１０５とを備えて構成されている。
【０００４】
一方、図１１（ｂ）に示す反射型の波長可変レーザは、反射鏡１０１及びこれと対向するように配置された反射型の波長可変フィルタ１０６から共振器１１２が構成されており、この共振器１１２内に、ＳＯＡ１０３と、位相制御器１０５とを備えて構成されている。
【０００５】
これらの波長可変レーザにおいて、所望の波長においてレーザ発振をさせるためには、以下の制御を要する。
先ず第１の制御は、図１３（ａ）に示すように、波長可変フィルタ１０４，１０６により、図中破線ＢＬで示すフィルタ特性の透過ピーク波長又は反射ピーク波長（以下、単にピーク波長と記す）を図中実線ＳＬで示す目標の波長λ1となるように例えば矢印Ａの方向へ調節する制御である。第２の制御は、図１３（ｂ）に示すように、位相制御器１０５により、図中破線ＢＬで示す共振器１１１，１１２の縦モードの位置を、図中実線ＳＬで示す波長λ1と略一致するように例えば矢印Ｂの方向へ調節する制御である。
【０００６】
図１２（ａ）に示す透過型の波長可変レーザは、図１１（ａ）の波長可変レーザの構成に、周期的な透過波長を有する光学素子であるエタロン１０７が付加されてなるものである。また、図１２（ｂ）に示す反射型の波長可変レーザも同様に、図１１（ｂ）の波長可変レーザの構成にエタロン１０７が付加されてなるものである。このエタロン１０７は、例えば共振器１１１の内部で位相制御器１０５と反射鏡１０２との間に、あるいは例えば共振器１１２の内部で位相制御器１０５と波長可変フィルタ１０６との間にそれぞれ配置される。
【０００７】
通常の半導体レーザでは、図１４（ａ）に示すように、共振器の縦モードに一致する全ての波長で発振する可能性がある。これに対して、上記のような波長可変レーザでは、図１４（ｂ）に示すように、エタロンの周期的な透過波長の近傍に位置する縦モードの波長でのみ発振が可能である。この場合、図１４（ｃ）に示すように、波長可変フィルタによってエタロンの周期的な透過波長のうちの１つを選ぶことにより、任意のエタロンの透過波長での発振が可能となる。
【０００８】
これらの波長可変レーザにおいて、所望の波長においてレーザ発振をさせるためには、以下の制御を要する。
先ず第１の制御は、図１５（ａ）に示すように、波長可変フィルタ１０４，１０６により、図中破線ＢＬで示すフィルタ特性のピーク波長を図中実線ＳＬで示すエタロン１０７の透過波長λ2となるように例えば矢印Ａの方向へ調節する制御である。第２の制御は、図１５（ｂ）に示すように、位相制御器１０５により、図中破線ＢＬで示す共振器１１１，１１２の縦モードの位置を、図中実線ＳＬで示す波長λ2と略一致するように例えば矢印Ｂの方向へ調節する制御である。
【０００９】
図１１（ａ），（ｂ）で示した波長可変レーザにおいて、第２の制御、即ち波長可変フィルタ１０４，１０６のピーク波長に縦モード位置を合わせる制御をする場合には、例えば光出力をモニタし、これが最大になるようにフィードバックをかけるという制御方法が考えられる。これは、波長可変フィルタ１０４，１０６のピーク波長で発振している場合に波長可変レーザの共振器損失が最小になり、光出力が最大になることを利用している。
【００１０】
また、図１２の波長可変レーザでは、第１の制御、即ち波長可変フィルタ１０４，１０６の透過波長又は反射波長をエタロン１０７の所望の透過波長に合わせるという制御を行う場合にも、光出力が最大になるようにフィードバックをかけるという方法が考えられる。この場合、波長可変フィルタのピーク波長を移動して光出力が最大になる点を探索することになる。これは、相対的に見れば、図１１の波長可変レーザにおける第２の制御で、波長可変フィルタ１０４，１０６の波長を固定して縦モード位置を動かす場合と同様である。
【００１１】
一般的に、上記のような波長可変レーザにおいて安定した波長制御をするためには、波長可変フィルタとして、ピーク波長に対して対称なスペクトル形状を持つフィルタがのぞましいと考えられてきた。波長可変フィルタが対称であれば、発振波長がフィルタピーク波長から長波側にずれた場合と短波側にずれた場合でレーザ特性の変化の様子が同じになり単純な制御が可能であると考えられるためである。
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−２６１０８６号公報
【非特許文献１】Kotaki, Y.;Ishikawa, H.;,IEEE Journal of Quantum Electronics Volume:25,Issue:6,June 1989 Pages:1340-1345
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、図１１の波長可変レーザでは、波長可変フィルタとしてピーク波長に対して対称なスペクトル形状を持つものを使用した場合、縦モード位置と光出力との関係を見ると、図１６に示すように、光出力が最大になる縦モード位置（光出力ピーク値）から、短波長側及び長波長側の光出力が不連続に変化する点（不連続点）までの光出力変化が非対称になっており、光出力ピーク値と短波長側の不連続点とが極めて近くなる。この不連続点は、発振波長が隣接する縦モードに跳ぶ不安定な状態であり、雑音特性が劣化するため、不連続点を避けて制御する必要があるが、このように不連続点が光出力ピーク値と近い状態であるために制御の許容範囲が狭く、不安定点を避けて制御をするのは極めて困難である。
【００１４】
また、図１２の波長可変レーザにおいて、第１の制御、即ち波長可変フィルタ１０４，１０６の透過波長又は反射波長をエタロン１０７の所望の透過波長に合わせるという制御を行う場合にも同様に、光出力ピーク値に近い点に光出力が不連続になる不安定点（この場合ではエタロン１０７の透過波長間で波長跳びが発生する点）が存在し、安定した制御が困難である。
【００１５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、所望の発振波長で安定したレーザ光出射が可能であり、雑音特性に優れた波長可変レーザ及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の波長可変レーザは、共振器と、前記共振器内に設けられ、レーザ光を出射する光増幅器と、前記共振器内に又はその一部として設けられ、発振波長を可変とする波長可変フィルタと、前記共振器内で共振するレーザ光の位相を制御する位相制御器とを含み、前記波長可変フィルタは、そのフィルタ特性が非対称であり、フィルタ特性のピーク波長に対して長波長側に与える損失が短波長側に与える損失よりも大きい。
【００１７】
本発明の波長可変レーザの制御方法は、共振器と、前記共振器内に設けられ、レーザ光を出射する光増幅器と、前記共振器内に又はその一部として設けられ、発振波長を可変とする波長可変フィルタと、前記共振器内で共振するレーザ光の位相を制御する位相制御器とを含み、前記波長可変フィルタが、そのフィルタ特性が非対称であり、フィルタ特性のピーク波長に対して長波長側に与える損失が短波長側に与える損失よりも大きい波長可変レーザを用いて、前記光増幅器からのレーザ光の発振波長と前記波長可変フィルタのフィルタ特性のピーク波長とを一致させるように制御する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、所望の発振波長で安定したレーザ光出射が可能であり、雑音特性に優れた波長可変レーザを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
−本発明の基本骨子−
図１及び図２は、本発明の波長可変レーザの基本構成を示す模式図であり、（ａ）は透過型の波長可変レーザを、（ｂ）は反射型の波長可変レーザをそれぞれ示す。
図１（ａ）に示す透過型の波長可変レーザは、一対の反射鏡１，２が対向配置されて共振器１１が構成されており、この共振器１１内に、広い波長範囲で利得を有してレーザ光を出射する半導体光増幅器（ＳＯＡ）３と、発振波長を可変とし、広い波長範囲で所望の波長を選択可能な透過型の波長可変フィルタ４と、共振器１１内で共振するレーザ光の位相を制御する位相制御器５とを備えて構成されている。
【００２０】
一方、図１（ｂ）に示す反射型の波長可変レーザは、反射鏡１及びこれと対向するように配置された反射型の波長可変フィルタ６から共振器１２が構成されており、この共振器１２内に、ＳＯＡ３と、位相制御器５とを備えて構成されている。
【００２１】
また、図２（ａ）に示すように、図１（ａ）に示す透過型の波長可変レーザに、周期的な透過波長を有する光学素子であるエタロン７を付加した構成や、図２（ｂ）に示すように、図１（ｂ）に示す反射型の波長可変レーザに、同様にエタロン７を付加した構成も好適である。
【００２２】
本発明では、波長可変フィルタ４，６は、そのフィルタ特性が非対称、ここではピーク波長を中心として短波長側と長波長側とで非対称であり、長波長側に与える損失が短波長側に与える損失よりも大きくなるように設計されている。具体的には、波長可変フィルタのピーク波長から発振可能なモードの間隔の半値だけ長波長側に離れた波長における損失が、発振可能な縦モードの間隔の半値だけ短波長側に離れた波長における損失よりも０．５ｄＢ〜１０ｄＢ大きい。
【００２３】
以下、波長可変フィルタ４，６の作用原理について説明する。
図１１で示したような従来の波長可変レーザにおける光出力と位相との関係、または図１２に示した従来の波長可変レーザにおいて対称な波長可変フィルタを用いた場合の、光出力と波長可変フィルタのピーク波長との関係における非対称性は、ＳＯＡにおけるいわゆる非対称利得飽和が原因であると考えられる。この現象は、図３に示すように、レーザ発振が発生した場合に、ＳＯＡにおいて発振波長の長波長側の利得が増加し、短波長側の利得が減少するという現象である。
【００２４】
この非対称利得飽和により、発振波長に対して長波長側には利得の増加が、短波長側には利得の減少が生じる。ピーク波長から発振可能な縦モードの間隔の半値だけ長波長側に離れた波長における損失と短波長側に半値だけ離れた波長における損失との差は、ＳＯＡに用いられる活性層の構造や発振波長からの波長差（モードの間隔）などによっても異なるが、例えばＭＱＷの活性層を用いてモード間隔が０．０１ｎｍ〜５ｎｍの範囲である場合を想定すれば、０．５ｄＢ〜１０ｄＢ程度であることが我々の実験から判明している。この実験結果を図４に示す。ここで、図中破線で示す発振波長の左側が短波長側、右側が長波長側であり、両者の差は最大で約１０ｄＢ程度、最少で０．５ｄＢ程度であることが読み取れる。
【００２５】
図５は、ピーク波長に対して対称なフィルタ特性を有する従来の波長可変フィルタを用いた場合の縦モード位置と光出力との関係を示す特性図である。
ここで、図５（ａ）は縦モード位置と光出力との関係を示す特性図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）中（１）で示す短波長側の光出力が不連続に変化し、モード跳びが生じる点（不連続点）の近傍における波長と利得との関係を、図５（ｃ）は図５（ａ）中（２）で示す縦モードとピーク波長とが略一致する場合の波長と利得との関係を、図５（ｄ）は図５（ａ）中（３）で示す長波長側の不連続点の近傍における波長と利得との関係をそれぞれ示す特性図である。
【００２６】
図５（ａ）に示すように、ピーク波長に対して対称なフィルタ特性を有する波長可変フィルタを用いると、不連続点、即ち発振モードと隣接する縦モードとの利得が等しくなる点は、隣接する２つの縦モードの中心波長が波長可変フィルタのピーク波長に一致する点から長波長側にシフトする。この結果、光出力が最大となるピーク位置（光出力ピーク値）と不連続点との間隔が左右で異なる状態となり、この間隔が狭い方である短波長側の許容範囲が狭くなると考えられる。即ち、フィルタ単体の特性におけるピーク波長と発振モードとの距離が、図５（ｄ）の場合に比べて図５（ｂ）の場合で特に小さくなり、光出力が不安定となる。
【００２７】
光出力ピーク値と不連続点との間隔を最大限に拡張するためには、光出力が最大になる点が隣接する２つの不連続点の略中点にあれば良く、これを実現するためには、波長可変フィルタのピーク波長と２つの隣接する縦モードの中心波長とが略一致している状態で、この２つの縦モードの非対称利得を含めた実効的な利得が等しくなれば良い。
【００２８】
図６は、本発明の波長可変フィルタにおける波長と透過率又は反射率との関係を、従来の波長可変フィルタとの比較に基づいて示す特性図である。
従来の波長可変フィルタでは、図６（ａ）に示すように、ピーク波長に対して対称なフィルタ特性を有するため、長波長側に与える損失と短波長側に与える損失とは略同値となる。これに対して、本発明の波長可変フィルタでは、図６（ｂ）に示すように、波長可変フィルタの透過スペクトル又は反射スペクトルが非対称とされ、ピーク波長から長波長側に縦モード間隔の半分だけ離れた波長における損失が、ピーク波長から短波長側に縦モード間隔の半分だけ離れた波長における損失よりも０．５ｄＢ〜１０ｄＢ程度大きくなる。これにより、非対称利得飽和の効果が打ち消されることになる。
【００２９】
図７は、ピーク波長に対して非対称なフィルタ特性を有する本発明の波長可変フィルタを用いた場合の縦モード位置と光出力との関係を示す特性図である。
ここで、図７（ａ）は縦モード位置と光出力との関係を示す特性図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）中（１）で示す短波長側の不連続点の近傍における波長と利得との関係を、図７（ｃ）は図７（ａ）中（２）で示す縦モードとピーク波長とが略一致する場合の波長と利得との関係を、図７（ｄ）は図７（ａ）中（３）で示す長波長側の不連続点の近傍における波長と利得との関係をそれぞれ示す特性図である。
【００３０】
ピーク波長に対して非対称なフィルタ特性を有する波長可変フィルタを用いると、モード跳びが起こる点、即ち発振モードと隣接する縦モードとの利得が等しくなる点は、隣接する２つの縦モードの中心波長が波長可変フィルタのピーク波長に一致する点と略合致する。この結果、図７（ａ）に示すように、光出力ピーク値と不連続点との間隔が左右で略等しい状態、即ち、フィルタ単体の特性におけるピーク波長と発振モードとの距離が、図７（ｂ）の場合と図７（ｄ）の場合とで略等しい状態となり、光出力ピーク値から左右の各不連続点を最大限に遠ざけることができる。これにより、光出力がピーク波長と一致するように波長可変フィルタを制御するという手法で、極めて安定な制御が可能となる。
【００３１】
−本発明を適用した具体的な諸実施形態−
以下、上述の基本骨子の内容を踏まえ、本発明を適用した具体的な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３２】
（第１の実施形態）
本実施形態では、非対称なフィルタ特性を有する透過型の波長可変フィルタを備えた波長可変レーザの具体的態様について説明する。
図８は、第１の実施形態による透過型の波長可変レーザの主要構成を示す模式図である。
この透過型の波長可変レーザは、図８（ａ）に示すように、レーザ光を出射する半導体光増幅器（ＳＯＡ）２１と、非対称なフィルタ特性を有する透過型の波長可変フィルタである音響光学波長可変フィルタ（ＡＯＴＦ）２２と、レーザ光を集光するためのレンズ２３と、周期的な透過波長を有する光学素子であるエタロン２４と、反射鏡２５とを備えて構成されている。
【００３３】
ＳＯＡ２１は、その端面２１ａがへき開面とされ、これが反射膜の役割を果たし、この端面２１ａと反射鏡２５との間で共振器３１を形成する。ＳＯＡ２１としては、例えば活性層としてバルク構造の導波路を用いたもの、ＭＱＷ構造の導波路を用いたもの、あるいは、量子ドット構造を用いたもののいずれでもよい。これは、上記した各構造のＳＯＡ全てにおいて非対称利得飽和が生じるからである。ＳＯＡ２１には位相制御用の導波路が集積されており、電流を注入することにより共振器３１の縦モードを移動させることができる。エタロン２４としては、例えばフリースペクトルレンジが１００ＧＨｚのものを用いる。
【００３４】
ＡＯＴＦ２２は、図８（ｂ）に示すように、導波路型のものであり、入力側に３つの入力ポート２２ａ，２２ｂ，２２ｃが、出力側に３つの出力ポート２２ｄ，２２ｅ，２２ｆがそれぞれ設けられており、入力端、出力端及び中央部にそれぞれ偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３２が配置されている。これら入力ポート２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、出力ポート２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ及びＰＢＳ３２により、２つの導波路３３，３４が形成される。ＡＯＴＦ２２では、その内部に生じるドップラーシフトを相殺するため、導波路が２段構成とされている。
【００３５】
入力ポート２２ａ，２２ｂ，２２ｃを基準として、導波路３４の前方部位及び後方部位に、電極材が櫛歯状に噛合してＲＦが印加される櫛型電極３５と、櫛型電極３５から発生した表面弾性波（ＳＡＷ）を伝播させるためのＳＡＷガイド３６とがそれぞれ配置されている。
【００３６】
ＡＯＴＦ２２においては、入力ポート２２ｂから光を入射させた場合、表面弾性波の周波数がＲＦの周波数に対応する特定の波長の光のみ出力ポート２２ｅから出射される。従って、櫛型電極３５に印加するＲＦの周波数を変化させることにより、波長可変動作が可能となる。
【００３７】
ＡＯＴＦ２２においては、以下のように非対称なフィルタ特性を実現する。
図９は、本実施形態によるＡＯＴＦで非対称なフィルタ特性を実現する一例を示す説明図である。
ＡＯＴＦ２２では、導波路３４のＳＡＷガイド３６が設けられた部位において、導波路３４の幅に図９のように分布を付与されている。ここでは、最大で約０．２μｍ異なるように導波路幅を変えるように設計されている。これにより、エタロン２４のフリースペクトルレンジの半分に相当する５０ＧＨｚだけ透過ピーク波長からずれた波長における長波長側と短波長側との損失差を１ｄＢとすることができる。この損失差は、導波路３４の幅の分布を変更することにより、所望の値に設定することができる。これにより、ＳＯＡ２１からのレーザ光の発振波長とＡＯＴＦ２２のフィルタ特性のピーク波長とを容易且つ正確に一致させるように制御することが可能となる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、所望の発振波長で安定したレーザ光出射が可能であり、雑音特性に優れた波長可変レーザを実現することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、非対称なフィルタ特性を有する波長可変フィルタとしてＡＯＴＦ２２を用いる。このＡＯＴＦ２２は、上述のように導波路３４の幅を光軸方向に対して変化するように設計することにより、容易に透過スペクトルを非対称とすることができ、確実で安定したレーザ光出射が可能となる。
【００４０】
更に、本実施形態では、非対称なフィルタ特性を有するＡＯＴＦ２２と共に、周期的な透過波長を有するエタロン２４を用いる。この場合、エタロン２４の周期的な透過波長を利用することにより、ＳＯＡ３からのレーザ光の発振波長とＡＯＴＦ２２のフィルタ特性のピーク波長とを一致させるように制御することが更に容易となる。
【００４１】
なお、本実施形態では、ＡＯＴＦ２２を用いて非対称なフィルタ特性を有する透過型の波長可変レーザを実現する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、簡易な構成である反射型のＡＯＴＦを用いて非対称なフィルタ特性を有する反射型の波長可変レーザを実現することもできる。また、エタロン２４を用いることなく波長可変レーザを構成しても良い。
【００４２】
（第２の実施形態）
本実施形態では、非対称なフィルタ特性を有する反射型の波長可変フィルタを備えた波長可変レーザの具体的態様について説明する。
図１０は、第２の実施形態による反射型の波長可変レーザの主要構成を示す模式図である。
この反射型の波長可変レーザは、いわゆる３電極ＤＢＲ（分布ブラッグ反射型ミラー）レーザであり、そのＤＢＲ部のフィルタ特性が非対称とされたものである。このＤＢＲ部は、所定の電流を注入してその反射波長を変化させることができる。
【００４３】
この波長可変レーザは、図１０（ａ）に示すように、活性層部４１、位相制御部４２、ＤＢＲ部４３を備えて構成されており、活性層部４１の上面には電極４１ａ、位相制御部４２の上面には電極４２ａ、ＤＢＲ部４３上面には電極４３ａがそれぞれパターン形成されている。ここで、活性層部４１がレーザ光を出射する半導体光増幅器（ＳＯＡ）に該当し、ＤＢＲ部４３が反射型の波長可変フィルタに該当する。ＳＯＡの端部に該当する素子端面４１ｂはへき開とされ、これが反射膜の役割を果たし、この端面４１ｂとＤＢＲ部４３との間で共振器５１を形成する。活性層部４１には活性層４１ｃが、ＤＢＲ部４３には回折格子４３ｂがそれぞれ形成されている。
【００４４】
ＤＢＲ部４３に電流を注入することにより、その反射ピーク波長を変化させることができ、また、位相制御部４２に電流を注入することにより、共振器縦モードの位置を変化させることができる。
【００４５】
本実施形態の波長可変レーザにおいて、従来の３電極ＤＢＲレーザと異なる点は、ＤＢＲ部４３の反射スペクトルの形状であり、これは、回折格子４３ｂの周期を光軸方向に変化させることによって実現される。従来の３電極ＤＢＲレーザでは、回折格子４３ｂの周期Λは一定であり、例えば１．５５μｍ帯において発振させる場合には２４０ｎｍであるのに対して、図１０（ｂ）に示すように、本実施形態では、ｚをＤＢＲ部４３における光軸方向の位置として、例えば以下のように回折格子の周期に分布を付与する。
・Λ＝２４０ｎｍ＋Λoffset＋ｆ（ｚ）：ｚ１＜ｚ＜ｚ２，Λoffset＋ｆ（ｚ）＞０
・Λ＝２４０ｎｍ                  ：ｚ＜ｚ１，ｚ２＜ｚ
この場合、ｆ（ｚ）、Λoffsetを設計することにより、所望の非対称性を得ることができる。これにより、活性層部４１からのレーザ光の発振波長とＤＢＲ部４３のフィルタ特性のピーク波長とを容易且つ正確に一致させるように制御することが可能となる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、所望の発振波長で安定したレーザ光出射が可能であり、雑音特性に優れた波長可変レーザを実現することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、反射型の波長可変レーザ、ここでは３電極ＤＢＲレーザを採用することにより、簡易な構成で安定したレーザ光出射が可能となる。
【００４８】
また、本実施形態では、非対称なフィルタ特性を有する波長可変フィルタとして、ＤＢＲ部４３を用いる。このＤＢＲ部４３は、上述のように、電流を注入してその反射波長を変化させることにより、容易に反射スペクトルを非対称とすることができ、確実で安定したレーザ光出射が可能となる。
【００４９】
なお、本実施形態では、波長可変フィルタとしてＤＢＲ部４３を１つ設ける場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、２つ以上のＤＢＲ部を組み合わせて波長可変フィルタとして用いる場合にも、それらのＤＢＲ部の特性を合わせたフィルタ特性を非対称になるように設計すれば良い。
【００５０】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００５１】
（付記１）共振器と、
前記共振器内に設けられ、レーザ光を出射する光増幅器と、
前記共振器内に又はその一部として設けられ、発振波長を可変とする波長可変フィルタと、
前記共振器内で共振するレーザ光の位相を制御する位相制御器と
を含み、
前記波長可変フィルタは、そのフィルタ特性が非対称であり、フィルタ特性のピーク波長に対して長波長側に与える損失が短波長側に与える損失よりも大きいことを特徴とする波長可変レーザ。
【００５２】
（付記２）前記波長可変フィルタは、前記フィルタ特性のピーク波長から発振可能なモードの間隔の半値だけ長波長側に離れた波長における損失が、発振可能なモードの間隔の半値だけ短波長側に離れた波長における損失よりも０．５ｄＢ〜１０ｄＢ大きいことを特徴とする付記１に記載の波長可変レーザ。
【００５３】
（付記３）前記共振器の内部に、周期的な透過波長を有する光学素子を更に含むことを特徴とする付記１又は２に記載の波長可変レーザ。
【００５４】
（付記４）前記共振器は、２枚の反射鏡が対向配置されてなり、
前記波長可変フィルタは、透過型のものであり、前記共振器の内部に設けられてい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。
【００５５】
（付記５）前記波長可変フィルタは、反射型のものであり、１枚の反射鏡と対向配置されて前記共振器を構成す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。
【００５６】
（付記６）前記波長可変フィルタは、導波路型の音響光学波長可変フィルタであり、前記導波路の幅を光軸方向に対して変化させることにより透過又は反射スペクトルを非対称とすることを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。
【００５７】
（付記７）前記波長可変フィルタは、電流を注入してその反射波長を変化させる分布ブラッグ反射型ミラーであり、その回折格子の周期を光軸方向に変化させることにより反射スペクトルを非対称とすることを特徴とする付記５に記載の波長可変レーザ。
【００５８】
（付記８）共振器と、
前記共振器内に設けられ、レーザ光を出射する光増幅器と、
前記共振器内に又はその一部として設けられ、発振波長を可変とする波長可変フィルタと、
前記共振器内で共振するレーザ光の位相を制御する位相制御器と
を含み、
前記波長可変フィルタが、そのフィルタ特性が非対称であり、フィルタ特性のピーク波長に対して長波長側に与える損失が短波長側に与える損失よりも大きい波長可変レーザを用いて、
前記光増幅器からのレーザ光の発振波長と前記波長可変フィルタのフィルタ特性のピーク波長とを一致させるように制御することを特徴とする波長可変レーザの制御方法。
【００５９】
（付記９）前記波長可変フィルタは、前記フィルタ特性のピーク波長から発振可能なモードの間隔の半値だけ長波長側に離れた波長における損失が、発振可能なモードの間隔の半値だけ短波長側に離れた波長における損失よりも０．５ｄＢ〜１０ｄＢ大きいことを特徴とする付記８に記載の波長可変レーザの制御方法。
【００６０】
（付記１０）前記共振器の内部に、周期的な透過波長を有する光学素子を更に含むことを特徴とする付記８又は９に記載の波長可変レーザの制御方法。
【００６１】
（付記１１）前記共振器は、２枚の反射鏡が対向配置されてなり、
前記波長可変フィルタは、透過型のものであり、前記共振器の内部に設けられていることを特徴とする付記８〜１０のいずれか１項に記載の波長可変レーザの制御方法。
【００６２】
（付記１２）前記波長可変フィルタは、反射型のものであり、１枚の反射鏡と対向配置されて前記共振器を構成することを特徴とする付記８〜１０のいずれか１項に記載の波長可変レーザの制御方法。
【００６３】
（付記１３）前記波長可変フィルタは、導波路型の音響光学波長可変フィルタであり、前記導波路の幅を光軸方向に対して変化させることにより透過又は反射スペクトルを非対称とすることを特徴とする付記８〜１２のいずれか１項に記載の波長可変レーザの制御方法。
【００６４】
（付記１４）前記波長可変フィルタは、電流を注入してその反射波長を変化させる分布ブラッグ反射型ミラーであり、その回折格子の周期を光軸方向に変化させることにより反射スペクトルを非対称とすることを特徴とする付記１３に記載の波長可変レーザの制御方法。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の波長可変レーザの基本構成を示す模式図である。
【図２】本発明の波長可変レーザの基本構成を示す模式図である。
【図３】従来の波長可変レーザの問題点を説明するための特性図である。
【図４】本発明の波長可変レーザにおける損失の最適範囲を調べた実験結果を示す特性図である。
【図５】ピーク波長に対して対称なフィルタ特性を有する従来の波長可変フィルタを用いた場合の縦モード位置と光出力との関係を示す特性図である。
【図６】本発明の波長可変フィルタにおける波長と透過率又は反射率との関係を、従来の波長可変フィルタとの比較に基づいて示す特性図である。
【図７】ピーク波長に対して非対称なフィルタ特性を有する本発明の波長可変フィルタを用いた場合の縦モード位置と光出力との関係を示す特性図である。
【図８】第１の実施形態による透過型の波長可変レーザの主要構成を示す模式図である。
【図９】第１の実施形態によるＡＯＴＦで非対称なフィルタ特性を実現する一例を示す説明図である。
【図１０】第２の実施形態による反射型の波長可変レーザの主要構成を示す模式図である。
【図１１】従来の波長可変レーザの基本構成を示す模式図である。
【図１２】従来の波長可変レーザの基本構成を示す模式図である。
【図１３】図１１の波長可変レーザの発振制御を示す特性図である。
【図１４】図１２の波長可変レーザの発振制御を示す特性図である。
【図１５】図１２の波長可変レーザの発振制御を示す特性図である。
【図１６】ピーク波長に対して対称なフィルタ特性を有する従来の波長可変フィルタを用いた場合の問題点を説明するための縦モード位置と光出力との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００６６】
１，２，２５  反射鏡
３，２１  半導体光増幅器（ＳＯＡ）
４，６  透過型の波長可変フィルタ
５  位相制御器
７，２４  エタロン
１１，１２，３１，５１  共振器
２２  音響光学波長可変フィルタ（ＡＯＴＦ）
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  入力ポート
２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ  出力ポート
２３  レンズ
３２  光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
３３，３４  導波路
３５  櫛型電極
３６  ＳＡＷガイド
４１  活性層部４１
４１ａ，４２ａ，４３ａ  電極
４１ｂ  素子端面
４１ｃ  活性層
４２  位相制御部
４３  ＤＢＲ部
４３ｂ  回折格子
【図１】
2006019516.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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１５】
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【図１６】
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