(57)【要約】波長チューナブルレーザ、温度検出機構、および検出された温度に応答するバイアスコントローラを有し、それにより、温度に応じて波長チューナブルレーザに印加したバイアスを調整することによって、波長チューナブルレーザの放射波長が実質的に一定に維持されることを特徴とする波長制御システム。
2007533151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長チューナブルレーザ、温度検出機構、および検出された温度に応答するバイアスコントローラを有し、それにより、温度に応じて前記波長チューナブルレーザに印加したバイアスを調整することによって、前記波長チューナブルレーザの放射波長が実質的に一定に維持されることを特徴とする波長制御システム。
【請求項２】
前記バイアスコントローラは、前記温度によって変化する制御可能な注入電流を提供するよう動作することを特徴とする請求項１に記載の波長制御システム。
【請求項３】
前記波長チューナブルレーザはダイオードを有し、前記バイアスコントローラは前記ダイオードに、制御可能な逆電圧であって前記温度によって変化する電圧を提供するよう動作することを特徴とする請求項１に記載の波長制御システム。
【請求項４】
前記波長チューナブルレーザは、導波路を同時に規定する複数のセクションであって少なくとも１つの前記セクションが周波数チューニングセクションであるセクションを有し、その状況で前記バイアスコントローラは、前記周波数チューニングセクションに、制御可能な注入電流であって前記温度によって変化する電流を提供するよう動作することを特徴とする請求項１に記載の波長制御システム。
【請求項５】
前記波長チューナブルレーザは、導波路を同時に規定する複数のセクションであって少なくとも１つの前記セクションがチューニングセクションであるセクションを有し、その状況で前記バイアスコントローラは、前記周波数チューニングセクションに、制御可能な逆バイアス電圧であって前記温度によって変化する電圧を提供するよう動作することを特徴とする請求項１に記載の波長制御システム。
【請求項６】
少なくとも１つの前記セクションは位相制御セクションであり、前記システムは、モードホッピングを防止するため、位相制御セクションに印加されるバイアスを変化させるためのコントローラをさらに有することを特徴とする請求項４または５に記載の波長制御システム。
【請求項７】
少なくとも第１の波長選択リフレクターと、少なくとも位相制御セクションと、使用中のレーザ光が放射される第１および第２の実質的に対向する面とを持ったレーザダイオードを動作させる方法であって、前記２つの面からのレーザ光の出力を検出する段階を有し、一方で、一定の波長の光出力を維持するように温度変化に応答して前記レーザダイオードへのバイアスを変化させる段階と、前記面の少なくとも１つからの出力強度における変化を低減するように位相制御セクションのバイアスを制御する段階と、を有することを特徴とする方法。
【請求項８】
前記バイアスを制御する段階は、２つの前記面からの出力強度の比における変化を低減することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
非冷却の半導体レーザダイオードであって、導波路を規定するように協働する複数の部分と、温度によって少なくとも一部の導波路の屈折率を変化させるための、また前記非冷却の半導体レーザダイオードにおいて実質的にモードホッピングのないシングルモードレーザ発振をもたらすように配列されたバイアス制御回路と、を有することを特徴とする非冷却の半導体レーザダイオード。
【請求項１０】
請求項１から６のいずれか１項に記載の波長制御システム、または請求項９に記載の非冷却の半導体レーザダイオードを有することを特徴とする変調光を放射するためのデバイス。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置を複数個有することを特徴とするＷＤＭシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は波長制御システム、レーザダイオードを動作させる方法、非冷却のレーザダイオード、変調光を放射するデバイス、およびＷＤＭシステムに関わる。本発明の実施の態様は通信範囲外でも有用である。
【背景技術】
【０００２】
今日の経済情勢のために、非冷却の送信器のような低コストの問題解決手法は、長波長分割多重(Coarse Wavelength Division Multiplexed：ＣＷＤＭ)システムのための鍵となる要素である。非特許文献１を参照されたい。このようなシステムの最近の仕様は、通常、約２０ｎｍの波長チャンネル間隔のためのものである。非特許文献２を参照されたい。ＤＦＢレーザの動作波長の温度依存に起因して広いチャンネル間隔が必要である。通常、このようなソースの波長ドリフトは、１℃当り０．１ｎｍの割合、すなわち摂氏〜１００度の所望の動作範囲全体にわたって１０ｎｍである。
【０００３】
ＷＤＭシステムにおける従来技術の波長安定化技術は、高価な冷却器に依存することに困惑しており、そしてそれは大がかりで、大きな電力消費を伴う。非特許文献３を参照されたい。
【非特許文献１】M．Silverら著「IEEE Photonics Technology Letters， 14」(２００２年)の７４１〜７４３頁
【非特許文献２】L． Buckmanら著「IEEE Photonics Technology Letters， 14」(２００２年)の７０２〜７０４頁
【非特許文献３】L. Colaceら著「Applied Physics Letters， 80(17)」(２００２年)の３０３９〜３０４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明を実施する目的は、非冷却のＷＤＭシステムのチャンネル間隔を低減してさらに多くのチャンネルを使うことを可能にし、あるいは、さらに多くの非冷却のチャンネル数がより狭いバンド幅を使用することを確実に可能にして、非冷却のＷＤＭシステムでの増幅器の使用を可能にすることである。
【０００５】
本発明を実施する他の目的は、測定および検出システムにおいて非冷却のレーザの実質的に一定の波長動作を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のいくつかの実施の態様は、波長ロッカー(locker：固定器)の使用を回避する。このような実施の態様は、ＷＤＭデバイスと、低コストのシステムさえをももたらすことができる。
【０００７】
本発明の第１の局面によれば、波長チューナブルレーザ、温度検出機構、および検出された温度に応答するバイアスコントローラを有し、それにより、温度に応じて前記波長チューナブルレーザに印加したバイアスを調整することによって、前記波長チューナブルレーザの放射波長が実質的に一定に維持されることを特徴とする波長制御システムが提供される。
【０００８】
前記バイアスコントローラは、前記温度によって変化する制御可能な注入電流を提供するよう動作することができる。
【０００９】
前記波長チューナブルレーザはダイオードを有し、前記バイアスコントローラは前記ダイオードに、制御可能な逆電圧であって前記温度によって変化する電圧を提供するよう動作することができる。
【００１０】
前記波長チューナブルレーザは、導波路を同時に規定する複数の部分であって（ここでは「セクション」と呼ぶ）、少なくとも１つの前記セクションが周波数チューニングセクションであるセクションを有し、その状況で前記バイアスコントローラは、前記周波数チューニングセクションに、制御可能な注入電流であって前記温度によって変化する電流を提供するよう動作することができる。
【００１１】
前記波長チューナブルレーザは、導波路を同時に規定する複数のセクションであって少なくとも１つの前記セクションがチューニングセクションであるセクションを有し、その状況で前記バイアスコントローラは、前記周波数チューニングセクションに、制御可能な逆バイアス電圧であって前記温度によって変化する電圧を提供することができる。
【００１２】
少なくとも１つの前記セクションは位相制御セクションであり、前記システムは、モードホッピング(mode hopping)を防止するため、位相制御セクションに印加されるバイアスを変化させるためのコントローラをさらに有することができる。
【００１３】
前記波長制御システムは、実質的にモードホッピングのない波長チューナブルレーザの放射を維持するための手段を有することができる。
【００１４】
前記波長制御システムはさらに波長選択手段を有し、その状況で前記波長チューナブルレーザは、少なくとも第１の半導体利得部と少なくとも第１のパッシブ(passive：受動)移相器部とを有し、その状況で前記移相器部の長さは前記利得部の長さより長いようにできる。
【００１５】
前記波長チューナブルレーザは前記波長選択手段を形成する波長選択部を有することができ、前記波長選択部は少なくともある特定の波長の光を反射させることができる。
【００１６】
波長選択部は格子部を有することができる。
【００１７】
前記レーザは前および後方の面（facet：刻面またはファセット）を備え、さらにフィードバック機構と前記波長チューナブルレーザの前および後方の面からの出力を検出するための手段とを有することができる。
【００１８】
本発明の第２の局面によれば、少なくとも第１の波長選択リフレクター(反射器または反射体)と、少なくとも位相制御セクションと、使用中のレーザ光が放射される第１および第２の実質的に対向する面とを持ったレーザダイオードを動作させる方法であって、前記２つの面からのレーザ光の出力を検出する段階を有し、一方で、一定の波長の光出力を維持するように温度変化に応答して前記レーザダイオードの制御を変化させる段階と、前記２つの面からの出力強度における変化を低減するように位相制御セクションのバイアスを制御する段階と、を有することを特徴とする方法が提供される。
【００１９】
本発明の第３の局面によれば、少なくとも第１の波長選択リフレクターと、少なくとも位相制御セクションと、使用中のレーザ光が放射される第１および第２の実質的に対向する面とを持ったレーザダイオードのためのレーザダイオード動作デバイスであって、一定の波長の光出力を維持するように温度変化に応答して前記レーザダイオードの制御を変化させるための波長制御手段と、前記２つの面からのレーザ光の出力強度を検出するための出力検出手段と、前記２つの面からの出力強度の比における変化を低減するように前記位相制御セクションへのバイアスを制御するためのバイアス制御手段と、を有する動作デバイスが提供される。
【００２０】
前記波長制御手段は、前記レーザダイオードの利得部に制御された電流を提供するためのデバイスを有することができる。
【００２１】
本発明のさらなる局面によれば、非冷却の半導体レーザダイオードであって、導波路を規定するように協働する複数の部分と、少なくとも一部の導波路の屈折率を変化させるための、また前記非冷却の半導体レーザダイオードにおいて実質的にモードホッピングのないシングルモードレーザ発振をもたらすように配列されたバイアス制御回路と、を有することを特徴とする非冷却の半導体レーザダイオードが提供される。
【００２２】
本発明のさらなる局面によれば、第１の半導体利得部と、チューナブル移相手段と、少なくとも第１の波長選択器と有する非冷却の半導体レーザダイオードを動作させる方法であって、しきい値より上であることにより前記半導体レーザダイオードのレーザ発信をもたらす電流を前記半導体利得部に供給する段階と、放射波長、ラウンドトリップ（往復）位相(round trip phase)、およびラウンドトリップ（往復）利得(round trip gain)が、前記非冷却の半導体レーザダイオードの温度に応じて独立に調整(tune)され、それにより期待される動作温度の型(regime)にわたる実質的に一定の放射波長を維持する段階と、を有する方法が提供される。
【００２３】
前記第１の波長選択器は格子部を有することができ、前記調整する段階は前記格子部に供給された電流を変化させる段階を有することができる。前記チューナブル移相手段は、ダイオードの移相器部であって前記半導体利得部と前記格子部の間に配置された部分を有することができ、前記方法は、さらに前記半導体移相器に供給される電流を調整する段階を有することができる。第１の格子はサンプル(抽出)格子、チャープド(chirped)格子、または均一格子のセクションとすることができる。
【００２４】
導波路セクションの屈折率の制御は、自由キャリアプラズマ効果(free carrier plasma effect)、電気光学効果(electro-optic effect)、フランツ・ケルディシュ効果(Franz-Keldysh effect)、または量子閉じ込めシュタルク効果(quantum confined Stark effect)からなるグループのうち１つ以上によってもたらすことができる。
【００２５】
本発明のさらなる局面においては、第１の局面による波長制御システム、またはさらなる局面による非冷却の半導体レーザダイオードを有する変調光を放射するためのデバイスが提供される。
【００２６】
本発明は、またさらなる局面による複数のデバイスを有するＷＤＭシステムに関係する。
【００２７】
ダイオード温度は検出でき、あるいはその代わりに予測または示唆することができる。
【００２８】
本発明のいくつかの実施形態は完全に遡及効果があり、出力制御を確実にするために閉ループフィードバックを提供することができる。しかしながら、他方では、例えば予め調整された(pre-calibrated)デバイスおよびルックアップテーブルによって、開ループ制御を使用して制御パラメータを得ることを可能にすることができる。
【００２９】
本発明は、別個の変調装置と共に上記のような本発明の局面に従ったレーザダイオードにも関係している。このような変調装置は、本発明を実施するダイオードと共に共通の基板上に集積することができ、またはそのようなレーザダイオードから正に分離した変調装置とすることができる。
【００３０】
本発明はさらに、本発明を実施するレーザダイオードから光を受けるよう配置された半導体光増幅器（ＳＯＡ）を想定する。
【００３１】
本発明の各実施形態は、広い温度範囲にわたる実質的に一定の放射波長において動作することができる非冷却の光学送信器を提供する。非通信の実施形態も想定される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
さて、本発明を、添付の図面を参照して、例として説明する。
【００３３】
図１を参照すると、波長制御システム１は、半導体レーザダイオード２、バイアスコントローラ３、光パワーメータ５、および光スペクトル分析器９を備えている。レーザダイオードは電気的にチューナブル（調整可能）な格子部６、電気的にチューナブルな移相器部７、および半導体利得部８に接続を提供する３つの接点を備えている。格子部６、移相器部７、および利得部８は連続しており、それによって後方の面１２と前方の面１３を持つ導波路を規定する。レーザダイオード２は電気的に共通な基板接続を提供する基板１１上に配置される。電気的にチューナブルな格子部６は後方の面１２を規定する。本発明のこの実施形態では、レーザダイオード２は格子部６と利得部８の間に配置された移相器部７を備えており、利得部８は前方の面１３を規定する。第１の変形では、移相器部７によって提供される有効位相シフト（ずれ）は比較的長く、例えば利得部８よりかなり長い物理的長さを提供することができる。他の変形では、実現可能な位相シフトは半導体技術、例えば移相器部を比較的短いままにしておくことを可能にする量子井戸混合技術(quantum well intermixing technique)によって増加される。しかしながら、本発明は移相器の何らかの特定の長さに制限されず、各実施形態は適切な状況において短い移相器長さを使うことができる。バイアスコントローラは、この実施形態では電流コントローラ３であって、出力１５，１６，１７からレーザダイオード２のそれぞれの部分のそれぞれの電極６ａ，７ａおよび８ａに電流を供給するよう接続される。光パワーメータ５は後方の面１２における出力強度を監視し、電流コントローラ３にフィードバック１８を提供するよう配置される。近接して置かれた測温素子４は、レーザダイオード２の温度を測るように提供され、電流コントローラ３にフィードバック１４を提供するように接続された出力を備える。本発明のこの実施形態における測温素子４はサーミスタであるが、しかし熱電対または当技術分野で知られている他の手段が使えることが想定される。光スペクトル分析器９は、レーザダイオード２の前方の面１３から放射された光の出力波長、光学強度、および横モード抑制比率(Side Mode Suppression Ratio)を監視するよう配置される。この実施形態では、前方の面１３は格子部６と前方の面１３の間にキャビティを提供するようにわずかに鏡面である。しかしながら本発明は、反射が提供されない他のタイプのレーザにも適用できる。この実施形態ではレーザダイオードは非冷却である。
【００３４】
本発明のこの実施形態では、格子部は連続格子部６である。他の実施形態では、格子部はチャープド格子またはサンプル格子、あるいは連続格子、チャープド格子、またはサンプル格子の組み合わせが可能でであることが想定される。
【００３５】
この実施形態における格子部は、当技術分野における当業者には明白であるように、実質的にブラッグ(Bragg)波長であるような波長を備えた光のリフレクターとして機能する。従って、それは周波数選択素子を形成すると同時に、リフレクター素子を形成する。
【００３６】
波長制御システム１は、レーザダイオード２を動作させ制御するための電流出力１５，１６，１７を使用する。本発明のこの実施形態では、利得部８をしきい値より高くなるようバイアスを印加することによって、レーザ発振が実現される。格子部６、移相器部７、および利得部８に印加される電流出力１５，１６，１７を制御することによって、実質的に一定の波長動作を実現することができる。説明された実施形態では、格子部６は自由キャリアプラズマ効果によってチューナブル（調整可能）である。格子部への電流バイアスを増加することはキャリア密度の増加を引き起こす。これは格子セクションにおける導波路の有効屈折率を変化させ、そのためブラッグ波長を変化させる。
【００３７】
図２は、格子部６に印加した電流出力１５が温度によってレーザダイオード２の放射波長を制御するのに，どのように使うことができるか、を示す。図２のデータに適合された曲線は、２０℃〜７０℃の動作温度範囲にわたる特定放射波長を実現するのに必要な、格子部６に印加した電流出力１５を計算するのに使うことができる。一連のこのような曲線は、種々の特定放射波長を実現するための制御アルゴリズムの生成を可能にする。
【００３８】
図３は、図２から生成され、フィードバック１４により実施されたアルゴリズムを使ってレーザダイオード２が制御される場合の、温度上昇によるレーザダイオード２の放射波長を示す。この実施形態では、制御された波長が±０．３ｎｍ以内まで一定であると見られる。また、格子部６に印加した電流が制御されない場合の、レーザダイオード２の放射波長についても示す。
【００３９】
第２の実施形態では、電流コントローラ１３の代わりに、ダイオードへの、従ってダイオード２内の電界への逆バイアスを制御するためにダイオード温度に対して応答する電圧コントローラが提供される。第１および第２の両方の実施形態では、電流または電圧を変化させる効果は、ダイオードの１つ以上の部分の屈折率を変化させるためのものである。電圧と電流の両方を変化させることは勿論可能である。
【００４０】
この明細書のこれ以後では、専らレーザダイオードの電流制御に対して言及する。文脈が別のことを指し示さなければ、簡単のために、特定しなくても電圧制御もまたその（電流の）代わりとして可能である、ということを理解すべきである。
【００４１】
本発明の第１および第２の実施形態のさらなる特徴は、レーザダイオード２内の光学モードをさらに制御できるということである。移相器部７に印加される電流出力１６を制御することによって、レーザダイオード２内で振動する主な光学モードの放射波長は「細かく調整する」ことができる。特定の波長における特定の振動モードを選択するために必要な電流出力１６の値を決定するために、上記と類似の方法を使うことができる。
【００４２】
図４は、レーザダイオード２の放射を制御するための移相器部７と格子部６に印加するのに必要な電流のマップ例を示す。これは、バイアス、例えば図２による格子部６に印加した電流を固定し、移相器部７に印加された電流を一掃することによって作られる。このようにして特定放射波長を実現するのに必要な両方の電流の値を動作温度範囲に対して決定することができる。
【００４３】
図５（ａ）を参照すると、正方形を使ってプロットしたものは、徐々に温度を上昇させる非制御波長変化についてものである。それに反して、格子セクション制御を使う制御（三角形）は、より一定であるが、いくらかの変化を伴う（図５（ｂ）においてよくわかる）。一方、格子セクションおよび位相セクションの両方を使う制御の結果は、実質的に一定の波長である（やはり図５（ｂ）においてよく見ることができる）。利得部のバイアスを変化させること、例えば利得部８に注入される電流を増加させることは、利得部８における屈折率に対する変化、従ってラウンドトリップ（往復）位相(round trip phase)をもたらすことができる。これはレーザダイオード２の光学出力をモードホッピングさせうる。
【００４４】
本発明のこの実施形態のさらなる特徴は、モードホッピングを制御するための手段である。ダイオードの温度変化の結果としての、あるいは温度変化を考慮に入れて波長に対するその効果を排除するためのバイアスの変化に起因するモードホッピングに取り組む場合には、後方の面１２からの光強度出力と前方の面１３からの光強度出力との比が増加する、ということに注目すべきである。
【００４５】
例えば順電圧の検出のような、モードホッピングを予測するための他の技術も使うことができる。
【００４６】
図６は、パッシブ(passive)格子部６および半導体利得部８を備えたレーザダイオードに関して、利得部に注入される電流に対してプロットした、２つの面１２，１３からのレーザの出力強度を示す。これは、温度に起因する位相の変化を補償することが可能なさらなるフィードバック機構１８として使うことができる。２つの面から出力強度の比を維持することはモードホッピングのない動作をもたらす。この場合、利得部８に注入された電流を変化させることは、温度の変化によってもたらされたラウンドトリップ（往復）位相の変化を補償する。２つの面からの出力強度の比が維持される。この実施形態では、全体的な出力強度を維持するために、外部の増幅器を使うことができる。
【００４７】
モードホッピングを制御するために他の手段を使用できることが想定される。本発明の第２の実施形態では、例えば大きな度合いの移相をすることがモードホッピングを避けるのに必要とされる。実験的な実証において使用されるものと比較して、移相器部７の長さと利得部８の長さとの増加させた比が、実質的にモードホッピングのない実質的に一定の波長放射を可能にすることになる、というレーザモデルが示された。これは、フィードバック１８を使用する必要のない格子部６と移相器部７に供給された電流を印加することによって実現される。他の実施形態において、移相器部７と利得部８の長さの大きな比と、フィードバック１８との両方を同時に使うことができる、ということが想定される。図７は、この第２の実施形態において、利得部８の２倍の長さである移相器部７を備えた波長チューナブルレーザのための格子電流と位相電流の関数としての、一連の一定波長の曲線を示す。格子部６に供給される電流が、図２により示されるのと類似して温度の関数である、ということに注目すべきである。波長は、図７における連続した曲線に沿って一定であることがわかり、図７における実線（黒塗り）で示す曲線に沿って動作させることによって実現される放射波長は、図８によってさらに明らかである。その図８は、図７に従って電流制御が設定される場合に、実質的に一定の波長におけるモードホッピングのない放射を示す温度の関数としての波長のグラフである。
【００４８】
従って、本発明の実施形態は広い温度範囲にわたって実質的に一定の放射波長において動作できる非冷却の光学送信器を提供する。その使用は、ＷＤＭシステムにおけるチャンネル間隔の縮小を可能にすることができ、さらに多くのチャンネルを使うことを可能にし、または実際により狭い帯域幅を使う一層多くの非冷却のチャンネル数を可能にして、非冷却のＷＤＭシステムにおいて増幅器を使用することを可能にする。これは、モードホッピングが防止される一方で、温度の変化する状態で周波数安定化を提供することができるからである。このような光学送信器において、後方の面からの出力は、例えばサブマウント(submount)１１の上に配置されるフォトダイオードでありうる。一旦ダイオードが特徴付けられると、注入される電流、またはそれぞれの印加される電圧を変化させるためのマイクロプロセッサ・コントローラと協働して、ルックアップテーブルを使うことができる。他の実施形態では、レーザダイオードの大きな位相変化が可能な状況において、マイクロプロセッサを排除することができる。この場合、格子セクションと位相セクションに供給された電流は少なくとも実質的に直接互いに釣り合い、従って測温素子からの直接のフィードバックが一定の波長出力をもたらすことができる。
【００４９】
上述の実施形態では、一つのデバイスである格子が波長選択と反射の両方を実行する。しかしながら、別個のデバイスが個々にそれらの機能を果たすような他の実施形態が想定される。１つの例では、広域のリフレクターが提供され、そしてキャビティにチューナブル（調整可能な）フィルタが提供される。他の例では、ある構成（または配置）が種々の波長に分けるのに使われ、そして所望のもの（波長）のみを反射する。これは、種々の波長が種々の角度で光路から逸らされ、そしてある特定角度のものだけが返されるような光周波数デマルチプレクサによって行うことができる。他の構成は、端部に可変的なリフレクターを備えたＡＷＧである。
【００５０】
図９を参照すると、本発明の実施形態を使用する制御の効果が示されている。上の曲線は、ＤＢＲフィルタのピーク波長を右方に、すなわち高い周波数の方に向かって「引っ張る」傾向にある温度の効果を示すが、これは、ＤＢＲ特性を所望の値に「引き」戻す格子セクション電流の制御によって反発され、実質的に中立化される。
【００５１】
２番目の曲線は、温度によっても影響され、格子セクション制御によってさえドリフトする縦モードを示す。モードホッピングを避けるために、このモードはＤＢＲフィルタと整列されて保持されるべきであり、そしてこれは、位相セクションの制御によって提供された追加的な制限（または抑制）によって実現することができる。
【００５２】
本発明を実施するダイオードは直接的に変調でき、高価で大掛かりな外部変調器の必要性を回避することで利益を与える。実験的な設定では、非熱的ＷＤＭ送信器としての評価のための非冷却のＤＢＲレーザは、３．１２５Ｇｂ/ｓのデータレートで直接変調された。
【００５３】
これを実現するために、１Ｖと２Ｖの間のピークとピークの間の電圧の振れを、直接変調を実現するための利得セクションへの電圧バイアスに重ねた。類似の遷移密度をギガビット・イーサネット（登録商標）のような通常のデータ通信基準で表現するために、３．１２５Ｇｂ/ｓの２７−１の擬似ランダム２進数列（ＰＲＢＳ）パターン発生器をデータソースとして使った。
【００５４】
図１０および図１１を参照すると、満足なシングルモード動作を、１０℃から７０℃まで一定に保持した。図１０は、予想通り、増加する温度に対して減少する傾向があるにもかかわらず、３５ｄＢよりも常に高い動的横モード圧縮比(dynamic side mode suppression ratio：ＤＳＭＳＲ)を示す。図１１は、変調の下での、温度の関数としての典型的なスペクトルを示す。安定したシングルモード動作が常に維持される。ピーク波長は、１５５７．４３ｎｍに中心をもち、２０℃から７０℃の温度範囲にわたって±０．２ｎｍの変化を有している。
【００５５】
変調実験において、利得セクションバイアスは一定値に維持しなかった、ということに注目すべきである。温度上昇に起因した出力強度の損失を補償するように、さらに良好な開口アイダイアグラム(open eye diagram)を得るのに最適のＤＣバイアスポイントを維持するように、それを変化させた。しかしながら、このようなバイアス調整により、主にキャリア加熱効果に起因してレーザ波長はさらなる変化を示した。もし過度の格子電流がピーク波長を回復させるように印加されたならば、レーザはパッシブ格子部へのキャリア注入によって誘発される余分の損失に起因してレイジング(lasing：レーザ発光)を停止しうる。従って、変調は、それ自体、ＣＷ動作と比較して±０．２ｎｍの少し大きな波長偏差を基本的に明らかにするが、それでもなお、従来のＣＷＤＭシステムで特定される２０ｎｍチャンネル間隔に対応する規模の減少のオーダーよりも大きいということを示している。
【００５６】
フィルタをかけない開口アイダイアグラムによる成功した直接変調結果は、高帯域オシロスコープ光学式プラグイン(high bandwidth oscilloscope optical plug-in)により一貫して得られ、その１０℃、３０℃、５０℃、および７０℃の結果を図１２に示す。このようにリンク動作に対する良好な電位が存在する。このアイ(eye)は高温まで良好な減衰挙動を維持し、その高温でわずかに多くのオーバーシュート(overshoot)とゼロレベルでの大きいパターニングが観察され、温度上昇に起因する帯域幅低下によって制限される。
【００５７】
ダイオード温度は多くの方法で検出することができ、そして実際の実施において、検出とは不適当な用語でありうる。例えば、それは、温度を検出することよりはむしろ、その代わりに予測するか、または測定される他のパラメータを基にして温度を見積もることを可能にする既存のモデルを使うことでありうる。センサが提供される状況では、それは分利したセンサでありうるか、またはその代わりに検出することは、測定され、そして温度を暗示するのに使われるパラメータに依存しうる。
【００５８】
本発明のいくつかの実施形態は完全に遡及効果があり、出力制御を確実にするために閉ループフィードバックを提供することができる。しかしながら、他方では、例えば予め調整された(pre-calibrated)デバイスおよびルックアップテーブルによって、開ループ制御を使用して制御パラメータを得ることを可能にすることができる。
【００５９】
通信に関連してデバイスを説明してきたが、非通信の用途にも有用である、ということが想定される。そのようないくつかの用途において、モードホッピングは、いくつかの通信用途に存在しうるほどには重要ではないと思われる。
【００６０】
直接変調を使う実施形態を説明してきたが、例えば、高いデータ転送速度に対して別個の変調装置を使うことができる、ということが勿論想定される。このような変調装置は、本発明を実施するダイオードと共に共通の基板上に集積することができ、またはそのようなレーザダイオードから正に分離した変調装置とすることができる。
【００６１】
他の用途では、半導体光増幅器（ＳＯＡ）が、本発明を実施するレーザダイオードから光を受けるように配置される。そして、ＳＯＡの制御は、レーザダイオードの制御によってもたらされる固有の強度変化にうまく対処するように実行され、そのレーザダイオードは、モードホッピングを避けるように制御される。
【００６２】
本発明の各実施形態を、ここに説明してきた。しかしながら本発明は、ここで説明した特徴に限定されるのではなく、むしろ添付の特許請求の範囲の全範囲に及んでいる、ということを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実質的に一定の波長の発光を放射するように制御される半導体レーザダイオードを備えた波長制御システムの概略図である。
【図２】半導体レーザダイオード温度の関数としての格子電流のグラフである。
【図３】格子電流のみが調整された場合の、温度の関数としての前記半導体レーザダイオードからの放射波長のグラフであって、制御機構を使用しない場合の、半導体レーザダイオードからの放射波長をプロットしたものも示す。
【図４】移相器部とレーザダイオードの格子部に注入された電流の関数としての、温度別の一連の一定波長曲線を示す。
【図５】（ａ）はレーザダイオードのＣＷ動作をプロットしたものであって、制御しない温度、本発明を実施する格子セクション制御のみ、本発明を実施する格子セクション制御および位相セクション制御の両方によるピーク波長変化を示し、（ｂ）は２つの制御型の下での変化の詳細な状況を示す。
【図６】利得部電流の関数としての、半導体レーザダイオードの表面および裏面からの光強度出力をプロットしたものである。
【図７】シミュレートされた半導体レーザダイオードの放射波長を示す。
【図８】電流制御システムを使った温度の関数としての、半導体レーザダイオードのシミュレートされた放射波長をプロットしたものである。
【図９】本発明の実施形態によってモードホッピングがどのように抑制できるか示す。
【図１０】３．１２５Ｇｂ/ｓの直接変調の下で、本発明を実施するレーザの動的横モード圧縮比(dynamic side mode suppression ratio)を示す。
【図１１】３．１２５Ｇｂ/ｓの直接変調の下で、本発明を実施するレーザのスペクトルを示す。
【図１２】８０ｐｓ/ｄｉｖの時間基準により、（ａ）１０℃、（ｂ）３０℃、（ｃ）５０℃、および（ｄ）７０℃における、３．１２５Ｇｂ/ｓの直接変調の下で、本発明を実施するレーザのフィルタをかけないアイダイアグラム(eye diagram)を示す。
【符号の説明】
【００６４】
１  波長制御システム
２  レーザダイオード（半導体レーザダイオード）
３  バイアスコントローラ（電流コントローラ）
４  測温素子
５  光パワーメータ
６  格子部
７  移相器部
８  利得部
９  光スペクトル分析器
１１  基板
１２  後方の面
１３  前方の面
１４  フィードバック
１５，１６，１７  （電流）出力
１８  フィードバック（機構）
【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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【国際調査報告】
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