(57)【要約】【課題】  出力光の光強度を精度よく調整することができる波長可変光源を実現することを目的にする。【解決手段】  本発明は、所定の波長範囲にわたってレーザ光を出力する半導体レーザと、この半導体レーザにレーザ駆動電流を供給するレーザ駆動回路と、半導体レーザが出力するレーザ光を受光する受光部と、この受光部が受光したレーザ光の光強度に基づいてレーザ駆動回路が出力するレーザ駆動電流を制御する電流制御部とを有する波長可変光源に改良を加えたものである。本装置は、半導体レーザが出力するレーザ光を分岐して一方の分岐光を出力光として出力し、他方の分岐光を受光部に出力すると共に、所定の波長範囲における他方の分岐光の光強度比を、半導体レーザが出力するレーザ光の光強度比よりも小さくする分岐手段を設けたことを特徴とするものである。【選択図】                    図１
2006086429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長範囲にわたってレーザ光を出力する半導体レーザと、
この半導体レーザにレーザ駆動電流を供給するレーザ駆動回路と、
前記半導体レーザが出力するレーザ光を受光する受光部と、
この受光部が受光したレーザ光の光強度に基づいて前記レーザ駆動回路が出力するレーザ駆動電流を制御する電流制御部と
を有する波長可変光源であって、
前記半導体レーザが出力するレーザ光を分岐して一方の分岐光を出力光として出力し、他方の分岐光を前記受光部に出力すると共に、前記所定の波長範囲における他方の分岐光の光強度比を、前記半導体レーザが出力するレーザ光の光強度比よりも小さくする分岐手段を設けたことを特徴とする波長可変光源。
【請求項２】
所定の波長範囲にわたってレーザ光を出力する半導体レーザと、
この半導体レーザにレーザ駆動電流を供給するレーザ駆動回路と、
前記半導体レーザが出力するレーザ光を減衰する光アッテネータと、
この光アッテネータが減衰したレーザ光を受光する受光部と、
この受光部が受光したレーザ光の光強度に基づいて前記光アッテネータの減衰量を制御する減衰量制御部と
を有する波長可変光源であって、
前記光アッテネータが出力するレーザ光を分岐して一方の分岐光を出力光として出力し、他方の分岐光を前記受光部に出力すると共に、前記所定の波長範囲における他方の分岐光の光強度比を、前記半導体レーザが出力するレーザ光の光強度比よりも小さくする分岐手段を設けたことを特徴とする波長可変光源。
【請求項３】
分岐手段は、光カプラ、ビームスプリッタまたはハーフミラーであることを特徴とする請求項１または２記載の波長可変光源。
【請求項４】
半導体レーザは、前記所定の波長範囲における光強度の波長特性が、短波長側および長波長側にいくにつれ光強度が減少し、
分岐手段は、前記所定の波長範囲における分岐比の波長特性が、短波長側および長波長側にいくにつれ前記他方の分岐光の光強度を大きくし、前記他方の分岐光の光強度比を所定の値よりも小さくすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の波長可変光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信、光通信用測定器、その他の光測定器等に用いられ、広範囲にわたって波長可変な波長可変光源に関し、詳しくは、出力光の光強度を精度よく調整することができる波長可変光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
外部共振器型の波長可変光源は、出力光の波長を広範囲にわたって変えることができる。そして、出力光の光強度（光パワーとも呼ばれる）が、設定された光強度となるように半導体レーザのレーザ光をモニタし、出力光の光強度を調整する（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
図４は、従来の外部共振器型の波長可変光源の構成を示した図である（例えば、特許文献１参照）。図４において、リットマン配置型の外部共振器型の波長可変光源を例に説明する。光増幅部１０は、半導体レーザ１１、第１のレンズ１２、第２のレンズ１３を有する。半導体レーザ１１は、一端に反射防止膜１１ａを有する。第１のレンズ１１は、半導体レーザ１１の一端（反射防止膜１１ａのある端面）から出射される光を平行光にし出射する。第２のレンズ１３は、半導体レーザ１１の他端から出射されるレーザ光を集光する。
【０００４】
波長選択部２０は、回折格子２１、波長選択ミラー２２、ミラー回転手段２３とを有し、光増幅部１０の一端から入射される光を波長選択し、光増幅部１１に帰還する。回折格子２１は、光増幅部１０からの光および波長選択ミラー２２からの光を波長分散する。波長選択ミラー２２は、反射手段であり、回折格子２１が波長分散した光を回折格子２１に反射する。ミラー回転手段２３は、波長選択ミラー２２を回転し、回折格子２１が光増幅部１０に帰還する光の波長選択を行う。
【０００５】
レーザ駆動回路３０は、半導体レーザ１１を駆動するためのレーザ駆動電流を半導体レーザ１１に出力する。光カプラ４０は、第２のレンズ１３で集光されるレーザ光が入射され、入射されたレーザ光を２分岐し、一方の分岐光を出力光として出力する。受光部５０は、光カプラ４０によって分岐された他方の分岐光を受光する。電流制御部６０は、受光部５０が受光したレーザ光（他方の分岐光）の光強度に基づいてレーザ駆動回路３０が出力するレーザ駆動電流の電流値を制御する。
【０００６】
続いて、受光部５０を説明する。図５は、受光部５０の構成を示した図である。図５において、受光部５０は、フォトダイオード５１、オペアンプ５２、抵抗Ｒ、ＡＤ変換器５３を有し、他方の分岐光の光強度に応じた電圧値、つまり、ＡＤ変換器５３のデジタルデータまたはアナログデータの少なくとも一方を出力する。
【０００７】
フォトダイオード５１は、他方の分岐光が入力される。オペアンプ５２は、フォトダイオード５１から光電流が入力され、電流を電圧に変換する。なお、オペアンプ５２は、抵抗Ｒによって負帰還ループが形成され、抵抗Ｒによってゲインが決まる。なお、通常、抵抗Ｒは固定値であり、ゲインも一定になる。これは、ゲインの切り替えによって不連続なデータが生じ、電流制御部６０で誤差が生じるのを防ぐためである。ＡＤ変換器５３は、オペアンプ５２が出力するアナログの電圧を、デジタルデータに変換する。
【０００８】
このような装置の動作を説明する。
レーザ駆動回路３０が、半導体レーザ１１にレーザ駆動電流を出力する。これにより、半導体レーザ１１の一端から出射された光は、第１のレンズ１２で平行光にされ回折格子２１に入射する。そして、回折格子２１に入射した光は回折格子２１によって回折され、波長ごとに異なる角度に波長分散され、波長選択ミラー２２に入射する。さらに波長選択ミラー２２に入射した光のうち、所望の波長の光のみが、同一の光路で回折格子２１に反射される。なお、ミラー回転手段２３によって、同一光路で反射する波長の選択を行う。
【０００９】
そして、回折格子２１に入射された光は再度波長分散され、波長選択部２０で選択された波長の光のみが第１のレンズ１２によって半導体レーザ１１で収束し、帰還する。ここで、半導体レーザ１１の他端と波長選択ミラー２２とにより外部共振器が形成され、レーザ発振が行われる。
【００１０】
一方、反射防止膜１１ａの施されていない他端から出射したレーザ光は、第２のレンズ１３によって集光され、光カプラ４０に入射する。そして、光カプラ４０が、レーザ光を２分岐し、分岐された一方の分岐光は可変波長光源の出力光として出力され、他方の分岐光は受光部５０で受光される。
【００１１】
受光部５０のフォトダイオード５１が、他方の分岐光の光強度に応じた光電流を出力する。そして、この光電流が、オペアンプ５２、抵抗Ｒによって電圧に変換される。さらにＡＤ変換器５３が、アナログデータをデジタルデータに変換する。そして、受光部５０がオペアンプ５２の出力するアナログデータの電圧値、またはＡＤ変換器５３の出力するデジタルデータの電圧値の少なくとも一方を電流制御部６０に出力する。そして、電流制御部６０が、受光部５０からの電圧値に基づいて、出力光の光強度が目標値となるような電流値を求め、レーザ駆動回路３０に出力する。これによって、レーザ駆動回路３０が、求められた電流値のレーザ駆動電流を半導体レーザ１１に出力する。つまり、電流制御部６０は、ＡＰＣ（Automatic Power Control）である。
【００１２】
さらに、ミラー回転手段２３によって波長選択ミラー２２を回転することにより、波長選択部２０から光増幅部１０に帰還する光の波長を可変でき、出力光の波長掃引を行う。
【００１３】
このように電流制御部６０が、受光部５０からの電圧値に基づいてレーザ駆動電流３０の電流値を制御することによって、全波長範囲にわたって所望の光強度に制御され、安定した光強度の出力光を出力する。
【００１４】
【特許文献１】特開平７−４５８９０号公報（段落番号０００２−０００４、第２図）
【特許文献２】特開２００２−２３２０７５号公報（段落番号００１６−００３８、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
通常、半導体レーザ１１のレーザ光の光強度は、レーザ駆動電流が一定であっても、波長によって異なる。図６は、半導体レーザ１１の波長特性の一例を示した図である。図６において、横軸が波長であり、縦軸が光強度である。また、波長λｍａｘで光強度が最大Ｐｍａｘになり、波長λｍｉｎで光強度が最小Ｐｍｉｎになる。そして、波長λｍａｘ近傍は平坦であり、さらに長波側、短波側にいくほど、光強度が急激に減衰する。
【００１６】
従来は、波長λｍａｘ近傍を波長可変範囲として仕様を決定したが、近年、ユーザからの要望により、波長可変範囲がより広がり、最大光強度Ｐｍａｘと最小光強度Ｐｍｉｎの光強度比Δｄは、約１３〜２０［ｄＢ］となっている。
【００１７】
一方、光カプラ４０の分岐比は、波長によらず一定となっている。従って、受光部５０に入射する光強度の絶対量は減少しても、光強度比は半導体レーザ１１の光強度比Δｄと同じままである。従って、受光部５０は、非常に広いダイナミックレンジを有する必要がある。
【００１８】
そして、最大光強度Ｐｍａｘに対応した電圧がＡＤ変換器５３に入力しても、ＡＤ変換器５３が飽和しないように受光部５０のオペアンプ５２のゲインおよびフォトダイオード５１に入射する光強度が設定される。
【００１９】
しかしながら、オペアンプ５２のゲインが一定のため（抵抗Ｒが固定値のため）、最大光強度ＰｍａｘでＡＤ変換器５３が飽和しないようにすると、最小光強度Ｐｍｉｎではフォトダイオード５１に入射する光強度が著しく減少し、ノイズに埋もれてしまって受光感度が悪くなり、精度よく受光することが難しいという問題があった。
【００２０】
そこで本発明の目的は、出力光の光強度を精度よく調整することができる波長可変光源を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
請求項１記載の発明は、
所定の波長範囲にわたってレーザ光を出力する半導体レーザと、
この半導体レーザにレーザ駆動電流を供給するレーザ駆動回路と、
前記半導体レーザが出力するレーザ光を受光する受光部と、
この受光部が受光したレーザ光の光強度に基づいて前記レーザ駆動回路が出力するレーザ駆動電流を制御する電流制御部と
を有する波長可変光源であって、
前記半導体レーザが出力するレーザ光を分岐して一方の分岐光を出力光として出力し、他方の分岐光を前記受光部に出力すると共に、前記所定の波長範囲における他方の分岐光の光強度比を、前記半導体レーザが出力するレーザ光の光強度比よりも小さくする分岐手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項２記載の発明は、
所定の波長範囲にわたってレーザ光を出力する半導体レーザと、
この半導体レーザにレーザ駆動電流を供給するレーザ駆動回路と、
前記半導体レーザが出力するレーザ光を減衰する光アッテネータと、
この光アッテネータが減衰したレーザ光を受光する受光部と、
この受光部が受光したレーザ光の光強度に基づいて前記光アッテネータの減衰量を制御する減衰量制御部と
を有する波長可変光源であって、
前記光アッテネータが出力するレーザ光を分岐して一方の分岐光を出力光として出力し、他方の分岐光を前記受光部に出力すると共に、前記所定の波長範囲における他方の分岐光の光強度比を、前記半導体レーザが出力するレーザ光の光強度比よりも小さくする分岐手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、
分岐手段は、光カプラ、ビームスプリッタまたはハーフミラーであることを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、
半導体レーザは、前記所定の波長範囲における光強度の波長特性が、短波長側および長波長側にいくにつれ光強度が減少し、
分岐手段は、前記所定の波長範囲における分岐比の波長特性が、短波長側および長波長側にいくにつれ前記他方の分岐光の光強度を大きくし、前記他方の分岐光の光強度比を所定の値よりも小さくすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１、３、４によれば、分岐手段の分岐比が波長によって異なるので、受光部に入射する他方の分岐光の最大光強度と最小光強度との光強度比が、分岐手段に入射するレーザ光の光強度比よりも小さくなる。これにより、受光部で必要とするダイナミックレンジが小さくなり、精度よく他方の分岐光の光強度を測定することができる。従って、電流制御部が、半導体レーザへのレーザ駆動電流を正確に求めることができ、出力光の光強度を精度よく調整することができる。
【００２５】
請求項２〜４によれば、分岐手段の分岐比が波長によって異なるので、受光部に入射する他方の分岐光の最大光強度と最小光強度との光強度比が、光アッテネータを介して分岐手段に入射するレーザ光の光強度比よりも小さくなる。これにより、受光部で必要とするダイナミックレンジが小さくなり、精度よく他方の分岐光の光強度を測定することができる。従って、減衰量制御部が、光アッテネータに減衰させる減衰量を正確に求めることができ、出力光の光強度を精度よく調整することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例を示す構成図である。ここで、図４と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、光カプラ４０の代わりに光カプラ７０が設けられる。光カプラ７０は、分岐手段であり、第２のレンズ１３を介して入力される半導体レーザ１１からのレーザ光を分岐する。そして、光カプラ７０は、一方の分岐光を波長可変光源の出力光として出力し、他方の分岐光を受光部５０に出力する。
【００２７】
また、光カプラ７０の分岐比は、所定の波長範囲、すなわち波長可変範囲において一定ではなく、半導体レーザ１１のレーザ光の光強度の波長特性に対して、ほぼ逆の形状となる波長特性を有する。つまり、光カプラ７０の分岐比の波長特性は、他方の分岐光の光強度比を、半導体レーザ１１が出力するレーザ光の光強度比よりも小さくする。
【００２８】
ここで、図２は、光カプラ７０の分岐比の波長特性および他方の分岐光の光強度の波長特性を示した図である。図２（ａ）において、横軸が波長であり、縦軸が分岐比（他方の光強度／一方の光強度）である。また、図２（ｂ）において、横軸が波長であり、縦軸が光強度であり、光強度は規格化している。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、光カプラ７０の分岐比は、波長可変範囲の短波長側、長波長側では分岐比が大きく（つまり、他方の分岐光の光強度が大きくなる）、波長λｍａｘ近傍では分岐比が小さい（つまり、一方の分岐光の光強度が大きなる）。
【００３０】
このような装置の動作を説明する
光カプラ７０が、第２のレンズからのレーザ光を２分岐し、一方の分岐光を出力光として出力し、他方の分岐光を受光部５０に出力する。そして、光カプラ７０が、図２（ａ）に示すように、短波長側、長波長側では、他方の側にレーザ光をより多く分岐し、波長λｍａｘ近傍では、一方の側にレーザ光をより大きく分岐する。
【００３１】
従って、図２（ｂ）に示すように、他方の分岐光の光強度比ΔＤは、半導体レーザ１１が出力するレーザ光の光強度比Δｄと比較して小さくなる。つまり、光カプラ７０は、仕様で定められる波長可変範囲において、他方の分岐光の光強度比ΔＤが所定の値よりも小さくなるようにレーザ光を分岐する波長特性を有する。なお、光カプラ７０が、波長によってレーザ光を分岐する分岐比をかえる動作以外は、図４に示す装置と同様なので説明を省略する。
【００３２】
このように、光カプラ７０の分岐比が波長によって異なるので、受光部５０に入射する他方の分岐光の最大光強度と最小光強度との光強度比ΔＤが、光カプラ７０に入射するレーザ光の光強度比Δｄよりも小さくなる。これにより、受光部５０で必要とするダイナミックレンジが小さくなり、精度よく他方の分岐光の光強度を測定することができる。従って、電流制御部６０が、半導体レーザ１１へのレーザ駆動電流を正確に求めることができ、出力光の光強度を精度よく調整することができる
【００３３】
［第２の実施例］
図１に示す装置では、半導体レーザ１１へのレーザ駆動電流を制御し、出力光の光強度を調整する構成を示したが、半導体レーザ１１が出射したレーザ光の光強度を減衰させて出力光の光強度を制御してもよい（例えば、特許文献２参照）。図３は、本発明の第２の実施例を示す構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図３において、第２のレンズと光カプラ７０との間に光アッテネータ８０が設けられる。また、電流制御部６０の代わりに、減衰量制御部９０が設けられる。
【００３４】
光アッテネータ８０は、減衰量制御部９０の指示に従って、半導体レーザ１１からのレーザ光を減衰して光カプラ７０に出力する。減衰量制御部９０は、受光部５０が受光した他方の分岐光の光強度に基づいて光アッテネータ８０の減衰量を制御する。つまり、減衰量制御部９０は、ＡＰＣである。
【００３５】
このような装置は、図１に示す装置の動作とほぼ同様であるが、異なる動作は、減衰量制御部９０が、受光部５０からの電圧値に基づいて、出力光の光強度が目標値となるような減衰量を求め、光アッテネータ８０に出力する。これによって光アッテネータ８０が、半導体光レーザ１１のレーザ光を求められた減衰量で減衰し、光カプラ７０に出力する。
【００３６】
このように、光カプラ７０の分岐比が波長によって異なるので、受光部５０に入射する他方の分岐光の最大光強度と最小光強度との光強度比ΔＤが、光アッテネータ８０を介して光カプラ７０に入射するレーザ光の光強度比Δｄよりも小さくなる。これにより、受光部５０で必要とするダイナミックレンジが小さくなり、精度よく他方の分岐光の光強度を測定することができる。従って、減衰量制御部９０が、光アッテネータ８０に減衰させる減衰量を正確に求めることができ、出力光の光強度を精度よく調整することができる
【００３７】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。
図１、図３に示す装置において、分岐手段の一例として、光カプラ７０を用いる構成を示したが、多層膜が形成されたビームスプリッタやハーフミラー等を用いてもよい。この場合、第２のレンズ１３は、半導体レーザ１１からのレーザ光を平行光にして出射するとよい。要は、入射するレーザ光を分岐し、所定の波長範囲における他方の分岐光の光強度比ΔＤを、半導体レーザ１１が出力するレーザ光の光強度比Δｄよりも小さくするものであればよい。
【００３８】
図１、図３に示す装置において、リットマン配置型の外部共振器型の波長可変光源の構成を示したが、外部共振器の構成は、どのようなものでもよい。例えば、波長選択部２０に反射手段であるミラーのみを設け、このミラーを光軸に沿って移動させてもよい。また、波長選択部に反射手段である回折格子のみを設け、この回折格子を光軸に沿って移動させてもよい。さらに、外部共振器型でなく内部共振器型でもよい。
【００３９】
図１、図３に示す装置において、半導体レーザ１１のレーザ光の波長特性の形状が凸型となる例を示したが、どのような形状でもよく、例えば、単調に増加、減少する形状でもよく、増加と減少とを繰り返す形状でもよい。そして、光カプラ７０の分岐比の波長特性は、他方の分岐光の光強度比ΔＤが、半導体レーザ１１のレーザ光の光強度比Δｄよりも小さくなるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施例を示した構成図である。
【図２】図１に示す装置における光カプラ７０の分岐比、他方の分岐光および入射するレーザ光の光強度の波長特性を示した図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示した構成図である。
【図４】従来の波長可変光源の構成を示した図である。
【図５】受光部５０の構成を示した図である。
【図６】半導体レーザ１１が出力するレーザ光の光強度の波長特性を示した図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１  半導体レーザ
３０  レーザ駆動回路
５０  受光部
６０  電流制御部
７０  光カプラ
８０  光アッテネータ
９０  減衰量制御部
【図１】
2006086429.tif 000003
【図２】
2006086429.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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