(57)【要約】【課題】レーザ光の波長を精度良く目標波長に制御すること。【解決手段】波長可変レーザ装置１を構成する制御装置３は、出力するレーザ光の波長を可変とする波長可変光源部から出力されたレーザ光の強度と、入射する光の波長に対して周期的な透過特性を有し、波長可変光源部から出力されたレーザ光を当該透過特性に応じた透過率で透過する光フィルタを透過したレーザ光の強度とに基づいて、レーザ光の波長に対応するモニタ値を算出するモニタ値算出部３１２と、周囲温度と、モニタ値と、レーザ光の目標波長に対応するとともに、当該モニタ値の目標となる制御目標値とに基づいて、波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を目標波長に制御する動作制御部３１３とを備える。【選択図】図３
2019140303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力するレーザ光の波長を可変とする波長可変光源部と、
前記波長可変光源部から出力されたレーザ光の強度を取得する第１の受光素子と、
入射する光の波長に対して周期的な透過特性を有し、前記波長可変光源部から出力されたレーザ光を当該透過特性に応じた透過率で透過する光フィルタと、
前記光フィルタを透過したレーザ光の強度を取得する第２の受光素子と、
周囲温度を検出する温度センサと、
前記波長可変光源部の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第１の受光素子が取得したレーザ光の強度と前記第２の受光素子が取得したレーザ光の強度とに基づいて、レーザ光の波長に対応するモニタ値を算出するモニタ値算出部と、
前記周囲温度と、前記モニタ値と、レーザ光の目標波長に対応するとともに、当該モニタ値の目標となる制御目標値とに基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を前記目標波長に制御する動作制御部とを備える
ことを特徴とする波長可変レーザ装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記周囲温度に基づいて、前記光フィルタの温度を推定する温度推定部をさらに備え、
前記動作制御部は、
前記光フィルタの温度と、前記モニタ値と、前記制御目標値とに基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を前記目標波長に制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の波長可変レーザ装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記光フィルタにおける複数の温度毎の透過特性をそれぞれ示す複数の透過特性情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記透過特性情報は、
複数の波長と、当該複数の波長にそれぞれ対応し、前記モニタ値の参照値となる複数の制御参照値とがそれぞれ関連付けられた情報であり、
前記動作制御部は、
前記複数の透過特性情報のうち前記光フィルタの温度に対応する透過特性情報を参照し、当該透過特性情報における前記複数の制御参照値のうち前記目標波長が関連付けられた制御参照値に基づいて前記制御目標値を算出する目標値算出部と、
前記モニタ値と前記制御目標値とに基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を前記目標波長に制御する波長制御部とを備える
ことを特徴とする請求項２に記載の波長可変レーザ装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記光フィルタにおける基準温度での透過特性を示す透過特性情報と、前記光フィルタにおける温度特性を示す第１の温度特性情報とを記憶する記憶部をさらに備え、
前記透過特性情報は、
複数の波長と、当該複数の波長にそれぞれ対応し、前記モニタ値の参照値となる複数の制御参照値とがそれぞれ関連付けられた情報であり、
前記第１の温度特性情報は、
単位温度当たりの波長のずれ量を示す情報であり、
前記動作制御部は、
前記光フィルタの温度及び前記基準温度の温度差と、前記第１の温度特性情報とに基づいて、当該温度差に応じた波長のずれ量を算出する波長ずれ量算出部と、
前記温度差に応じた波長のずれ量により前記透過特性情報を補正して補正透過特性情報を生成し、当該補正透過特性情報及び前記目標波長に基づいて、前記制御目標値を算出する目標値算出部と、
前記モニタ値と前記制御目標値とに基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を前記目標波長に制御する波長制御部とを備える
ことを特徴とする請求項２に記載の波長可変レーザ装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記光フィルタにおける基準温度での透過特性を示す透過特性情報と、前記光フィルタにおける温度特性を示す第２の温度特性情報とを記憶する記憶部をさらに備え、
前記透過特性情報は、
複数の波長と、当該複数の波長にそれぞれ対応し、前記モニタ値の参照値となる複数の制御参照値とがそれぞれ関連付けられた情報であり、
前記第２の温度特性情報は、
単位温度当たりの前記モニタ値のずれ量を示す情報であり、
前記動作制御部は、
前記光フィルタの温度及び前記基準温度の温度差と、前記第２の温度特性情報とに基づいて、当該温度差に応じたモニタ値のずれ量を算出するモニタ値ずれ量算出部と、
前記透過特性情報における前記複数の制御参照値のうち、前記目標波長が関連付けられた制御参照値を前記温度差に応じたモニタ値のずれ量により補正して前記制御目標値を算出する目標値算出部と、
前記モニタ値と前記制御目標値とに基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を前記目標波長に制御する波長制御部とを備える
ことを特徴とする請求項２に記載の波長可変レーザ装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記光フィルタにおける基準温度での透過特性を示す透過特性情報と、前記光フィルタにおける温度特性を示す第２の温度特性情報とを記憶する記憶部をさらに備え、
前記透過特性情報は、
複数の波長と、当該複数の波長にそれぞれ対応し、前記モニタ値の参照値となる複数の制御参照値とがそれぞれ関連付けられた情報であり、
前記第２の温度特性情報は、
単位温度当たりの前記モニタ値のずれ量を示す情報であり、
前記動作制御部は、
前記光フィルタの温度及び前記基準温度の温度差と、前記第２の温度特性情報とに基づいて、当該温度差に応じたモニタ値のずれ量を算出するモニタ値ずれ量算出部と、
前記温度差に応じたモニタ値のずれ量により前記モニタ値を補正して補正モニタ値を算出するモニタ値補正部と、
前記透過特性情報における前記複数の制御参照値のうち、前記目標波長が関連付けられた制御参照値を前記制御目標値として算出する目標値算出部と、
前記補正モニタ値と前記制御目標値とに基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を前記目標波長に制御する波長制御部とを備える
ことを特徴とする請求項２に記載の波長可変レーザ装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記温度センサ及び前記光フィルタ間の熱抵抗を示す熱抵抗情報と、複数の波長と前記波長可変光源部に供給する複数の電力とがそれぞれ関連付けられた波長電力情報とを記憶する記憶部をさらに備え、
前記温度推定部は、
前記周囲温度と、前記波長電力情報における前記複数の電力のうち前記目標波長が関連付けられた電力と、前記熱抵抗情報とに基づいて、前記光フィルタの温度を推定する
ことを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載の波長可変レーザ装置。
【請求項８】
前記温度センサは、
前記波長可変光源部及び前記光フィルタの周囲の前記周囲温度を検出する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の波長可変レーザ装置。
【請求項９】
前記波長可変光源部は、
出力するレーザ光の波長を可変とする光源部と、
前記動作制御部から供給される電力に応じて発熱し、前記光源部を局所的に加熱することで、当該光源部から出力されるレーザ光の波長を変更する波長可変部とを備える
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の波長可変レーザ装置。
【請求項１０】
前記波長可変光源部及び前記光フィルタが設置される設置面を有する温度調節器をさらに備え、
前記波長可変光源部及び前記光フィルタは、
前記温度調節器の同一の前記設置面に設置される
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の波長可変レーザ装置。
【請求項１１】
前記温度センサは、
前記設置面に設置される
ことを特徴とする請求項１０に記載の波長可変レーザ装置。
【請求項１２】
前記温度センサは、
前記設置面を前記波長可変光源部が設置される第１の領域と前記光フィルタが設置される第２の領域との２つの領域に区画した場合に、当該第２の領域に設置される
ことを特徴とする請求項１１に記載の波長可変レーザ装置。
【請求項１３】
出力するレーザ光の波長を可変とする波長可変光源部と、前記波長可変光源部から出力されたレーザ光の強度を取得する第１の受光素子と、入射する光の波長に対して周期的な透過特性を有し、前記波長可変光源部から出力されたレーザ光を当該透過特性に応じた透過率で透過する光フィルタと、前記光フィルタを透過したレーザ光の強度を取得する第２の受光素子と、周囲温度を検出する温度センサとを備えた波長可変レーザ装置の波長制御方法であって、
前記第１の受光素子が取得したレーザ光の強度と前記第２の受光素子が取得したレーザ光の強度とに基づいて、レーザ光の波長に対応するモニタ値を算出するモニタ値算出ステップと、
前記周囲温度と、前記モニタ値と、レーザ光の目標波長に対応するとともに、当該モニタ値の目標となる制御目標値とに基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を前記目標波長に制御する動作制御ステップとを備える
ことを特徴とする波長可変レーザ装置の波長制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変レーザ装置、及び波長可変レーザ装置の波長制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、波長可変レーザ装置において、入射する光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタを用いて、出力するレーザ光の波長を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の波長可変レーザ装置は、出力するレーザ光の波長を可変とする波長可変光源部と、波長可変光源部から出力されたレーザ光の強度を取得する第１の受光素子と、エタロン等の光フィルタと、光フィルタを透過したレーザ光の強度を取得する第２の受光素子と、波長可変光源部の動作を制御する制御装置（演算回路）とを備える。
ここで、制御装置は、第１，第２の受光素子がそれぞれ取得したレーザ光の強度に基づいて、レーザ光の波長に対応するモニタ値を算出する。また、制御装置は、光フィルタにおける所定の温度（以下、基準温度と記載）での透過特性を用いて、レーザ光の目標波長に対応し、当該モニタ値の目標となる制御目標値を設定する。そして、制御装置は、モニタ値が制御目標値に合致するように、波長可変光源部の動作を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−６０９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光フィルタの透過特性は、当該光フィルタの温度が基準温度からずれると、波長軸上で全体がシフトするものである。すなわち、光フィルタの温度が基準温度からずれているにも拘らず、当該基準温度での透過特性を用いて、レーザ光の目標波長に対応する制御目標値を設定した場合には、光フィルタの透過特性が基準温度での透過特性からシフトしているため、当該制御目標値は、レーザ光の目標波長に対応した値とはならない。このため、モニタ値が当該制御目標値に合致するように波長可変光源部の動作を制御すると、レーザ光の波長は、目標波長からずれた波長に制御されてしまう。
そこで、特許文献１に記載の波長可変レーザ装置では、温度制御装置によって、光フィルタの温度を一定に制御している。しかしながら、光フィルタの温度を一定に制御していても、波長可変レーザ装置内部の温度バラつきや外部からの熱流入等により、意図せずに光フィルタの温度が基準温度からずれてしまう場合がある。すなわち、レーザ光の波長を精度良く目標波長に制御することが難しい、という問題がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザ光の波長を精度良く目標波長に制御することができる波長可変レーザ装置、及び波長可変レーザ装置の波長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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る波長可変レーザ装置は、出力するレーザ光の波長を可変とする波長可変光源部と、前記波長可変光源部から出力されたレーザ光の強度を取得する第１の受光素子と、入射する光の波長に対して周期的な透過特性を有し、前記波長可変光源部から出力されたレーザ光を当該透過特性に応じた透過率で透過する光フィルタと、前記光フィルタを透過したレーザ光の強度を取得する第２の受光素子と、周囲温度を検出する温度センサと、前記波長可変光源部の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記第１の受光素子が取得したレーザ光の強度と前記第２の受光素子が取得したレーザ光の強度とに基づいて、レーザ光の波長に対応するモニタ値を算出するモニタ値算出部と、前記周囲温度と、前記モニタ値と、レーザ光の目標波長に対応するとともに、当該モニタ値の目標となる制御目標値とに基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を前記目標波長に制御する動作制御部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記制御装置は、前記周囲温度に基づいて、前記光フィルタの温度を推定する温度推定部をさらに備え、前記動作制御部は、前記光フィルタの温度と、前記モニタ値と、前記制御目標値とに基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を前記目標波長に制御することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記制御装置は、前記光フィルタにおける複数の温度毎の透過特性をそれぞれ示す複数の透過特性情報を記憶する記憶部をさらに備え、前記透過特性情報は、複数の波長と、当該複数の波長にそれぞれ対応し、前記モニタ値の参照値となる複数の制御参照値とがそれぞれ関連付けられた情報であり、前記動作制御部は、前記複数の透過特性情報のうち前記光フィルタの温度に対応する透過特性情報を参照し、当該透過特性情報における前記複数の制御参照値のうち前記目標波長が関連付けられた制御参照値に基づいて前記制御目標値を算出する目標値算出部と、前記モニタ値と前記制御目標値とに基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を前記目標波長に制御する波長制御部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記制御装置は、前記光フィルタにおける基準温度での透過特性を示す透過特性情報と、前記光フィルタにおける温度特性を示す第１の温度特性情報とを記憶する記憶部をさらに備え、前記透過特性情報は、複数の波長と、当該複数の波長にそれぞれ対応し、前記モニタ値の参照値となる複数の制御参照値とがそれぞれ関連付けられた情報であり、前記第１の温度特性情報は、単位温度当たりの波長のずれ量を示す情報であり、前記動作制御部は、前記光フィルタの温度及び前記基準温度の温度差と、前記第１の温度特性情報とに基づいて、当該温度差に応じた波長のずれ量を算出する波長ずれ量算出部と、前記温度差に応じた波長のずれ量により前記透過特性情報を補正して補正透過特性情報を生成し、当該補正透過特性情報及び前記目標波長に基づいて、前記制御目標値を算出する目標値算出部と、前記モニタ値と前記制御目標値とに基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を前記目標波長に制御する波長制御部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記制御装置は、前記光フィルタにおける基準温度での透過特性を示す透過特性情報と、前記光フィルタにおける温度特性を示す第２の温度特性情報とを記憶する記憶部をさらに備え、前記透過特性情報は、複数の波長と、当該複数の波長にそれぞれ対応し、前記モニタ値の参照値となる複数の制御参照値とがそれぞれ関連付けられた情報であり、前記第２の温度特性情報は、単位温度当たりの前記モニタ値のずれ量を示す情報であり、前記動作制御部は、前記光フィルタの温度及び前記基準温度の温度差と、前記第２の温度特性情報とに基づいて、当該温度差に応じたモニタ値のずれ量を算出するモニタ値ずれ量算出部と、前記透過特性情報における前記複数の制御参照値のうち、前記目標波長が関連付けられた制御参照値を前記温度差に応じたモニタ値のずれ量により補正して前記制御目標値を算出する目標値算出部と、前記モニタ値と前記制御目標値とに基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を前記目標波長に制御する波長制御部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記制御装置は、前記光フィルタにおける基準温度での透過特性を示す透過特性情報と、前記光フィルタにおける温度特性を示す第２の温度特性情報とを記憶する記憶部をさらに備え、前記透過特性情報は、複数の波長と、当該複数の波長にそれぞれ対応し、前記モニタ値の参照値となる複数の制御参照値とがそれぞれ関連付けられた情報であり、前記第２の温度特性情報は、単位温度当たりの前記モニタ値のずれ量を示す情報であり、前記動作制御部は、前記光フィルタの温度及び前記基準温度の温度差と、前記第２の温度特性情報とに基づいて、当該温度差に応じたモニタ値のずれ量を算出するモニタ値ずれ量算出部と、前記温度差に応じたモニタ値のずれ量により前記モニタ値を補正して補正モニタ値を算出するモニタ値補正部と、前記透過特性情報における前記複数の制御参照値のうち、前記目標波長が関連付けられた制御参照値を前記制御目標値として算出する目標値算出部と、前記補正モニタ値と前記制御目標値とに基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を前記目標波長に制御する波長制御部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記制御装置は、前記温度センサ及び前記光フィルタ間の熱抵抗を示す熱抵抗情報と、複数の波長と前記波長可変光源部に供給する複数の電力とがそれぞれ関連付けられた波長電力情報とを記憶する記憶部をさらに備え、前記温度推定部は、前記周囲温度と、前記波長電力情報における前記複数の電力のうち前記目標波長が関連付けられた電力と、前記熱抵抗情報とに基づいて、前記光フィルタの温度を推定することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記温度センサは、前記波長可変光源部及び前記光フィルタの周囲の前記周囲温度を検出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記波長可変光源部は、出力するレーザ光の波長を可変とする光源部と、前記動作制御部から供給される電力に応じて発熱し、前記光源部を局所的に加熱することで、当該光源部から出力されるレーザ光の波長を変更する波長可変部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記波長可変光源部及び前記光フィルタが設置される設置面を有する温度調節器をさらに備え、前記波長可変光源部及び前記光フィルタは、前記温度調節器の同一の前記設置面に設置されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記温度センサは、前記設置面に設置されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る波長可変レーザ装置では、上記発明において、前記温度センサは、前記設置面を前記波長可変光源部が設置される第１の領域と前記光フィルタが設置される第２の領域との２つの領域に区画した場合に、当該第２の領域に設置されることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る波長可変レーザ装置の波長制御方法は、出力するレーザ光の波長を可変とする波長可変光源部と、前記波長可変光源部から出力されたレーザ光の強度を取得する第１の受光素子と、入射する光の波長に対して周期的な透過特性を有し、前記波長可変光源部から出力されたレーザ光を当該透過特性に応じた透過率で透過する光フィルタと、前記光フィルタを透過したレーザ光の強度を取得する第２の受光素子と、周囲温度を検出する温度センサとを備えた波長可変レーザ装置の波長制御方法であって、前記第１の受光素子が取得したレーザ光の強度と前記第２の受光素子が取得したレーザ光の強度とに基づいて、レーザ光の波長に対応するモニタ値を算出するモニタ値算出ステップと、前記周囲温度と、前記モニタ値と、レーザ光の目標波長に対応するとともに、当該モニタ値の目標となる制御目標値とに基づいて、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光の波長を前記目標波長に制御する動作制御ステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る波長可変レーザ装置、及び波長可変レーザ装置の波長制御方法によれば、レーザ光の波長を精度良く目標波長に制御することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施の形態１に係る波長可変レーザ装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、波長可変光源部の構成を示す図である。
【図３】図３は、制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、記憶部に記憶された波長電力情報を示す図である。
【図５】図５は、記憶部に記憶された複数の透過特性情報を示す図である。
【図６】図６は、記憶部に記憶された複数の透過特性情報を示す図である。
【図７】図７は、制御装置による波長制御方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、波長制御方法を説明する図である。
【図９】図９は、本実施の形態２に係る制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、制御装置による波長制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、波長制御方法を説明する図である。
【図１２】図１２は、本実施の形態３に係る制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、制御装置による波長制御方法を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、波長制御方法を説明する図である。
【図１５】図１５は、本実施の形態４に係る制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、制御装置による波長制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、図中で適宜ｘｙｚ座標軸を示し、これにより方向を説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
〔波長可変レーザ装置の概略構成〕
図１は、本実施の形態１に係る波長可変レーザ装置１の構成を示す図である。
波長可変レーザ装置１は、モジュール化された波長可変レーザモジュール２と、当該波長可変レーザモジュール２の動作を制御する制御装置３とを備える。
なお、図１では、波長可変レーザモジュール２と制御装置３とを別体で構成しているが、当該各部材２，３を一体にモジュール化しても構わない。
【００２３】
〔波長可変レーザモジュールの構成〕
波長可変レーザモジュール２は、制御装置３による制御の下、出力するレーザ光の波長を複数の波長のうちいずれか一波長のレーザ光に可変とし、当該一波長のレーザ光を出力する。この波長可変レーザモジュール２は、波長可変光源部４と、半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：ＳＯＡ）５と、平面光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）６と、光検出部７と、温度センサ８と、温度調節器９とを備える。
【００２４】
図２は、波長可変光源部４の構成を示す図である。
波長可変光源部４は、例えばバーニア効果を利用した波長可変レーザであり、制御装置３による制御の下、レーザ光Ｌ１を出力する。この波長可変光源部４は、出力するレーザ光Ｌ１の波長を可変とする光源部４１と、制御装置３から供給される電力に応じて発熱する３つのマイクロヒータ４２１〜４２３を有し、光源部４１を局所的に加熱することで、光源部４１から出力されるレーザ光Ｌ１の波長を変更する波長可変部４２とを備える。
【００２５】
光源部４１は、共通の基部Ｂ１上にそれぞれ形成された第１，第２の導波路部４３，４４を備える。ここで、基部Ｂ１は、例えばｎ型ＩｎＰからなる。そして、基部Ｂ１の裏面には、例えばＡｕＧｅＮｉを含んで構成され、当該基部Ｂ１とオーミック接触するｎ側電極４５が形成されている。
【００２６】
第１の導波路部４３は、埋め込み導波路構造を有している。この第１の導波路部４３は、導波路部４３１と、半導体積層部４３２と、ｐ側電極４３３とを備える。
導波路部４３１は、半導体積層部４３２内にｚ方向に延伸するように形成されている。
また、第１の導波路部４３内には、利得部４３１ａと、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）型の回折格子層４３１ｂとが配置されている。
ここで、利得部４３１ａは、ＩｎＧａＡｓＰからなる多重量子井戸構造と光閉じ込め層とを有する活性層である。また、回折格子層４３１ｂは、ＩｎＧａＡｓＰとＩｎＰとからなる標本化回折格子で構成されている。
【００２７】
半導体積層部４３２は、ＩｎＰ系半導体層が積層して構成されており、導波路部４３１に対してクラッド部の機能等を備える。
ｐ側電極４３３は、半導体積層部４３２上において、利得部４３１ａに沿うように配置されている。なお、半導体積層部４３２上には、ＳｉＮ保護膜（図示略）が形成されている。そして、ｐ側電極４３３は、当該ＳｉＮ保護膜に形成された開口部（図示略）を介して半導体積層部４３２に接触している。
ここで、マイクロヒータ４２１は、半導体積層部４３２のＳｉＮ保護膜上において、回折格子層４３１ｂに沿うように配置されている。そして、マイクロヒータ４２１は、制御装置３から供給される電力に応じて発熱し、回折格子層４３１ｂを加熱する。また、制御装置３がマイクロヒータ４２１に供給する電力を制御することによって回折格子層４３１ｂの温度が変化し、その屈折率が変化する。
【００２８】
第２の導波路部４４は、２分岐部４４１と、２つのアーム部４４２，４４３と、リング状導波路４４４とを備える。
２分岐部４４１は、１×２型の多モード干渉型（ＭＭＩ）導波路４４１ａを含む１×２型の分岐型導波路で構成され、２ポート側が２つのアーム部４４２，４４３のそれぞれに接続されるとともに１ポート側が第１の導波路部４３側に接続されている。すなわち、２分岐部４４１により、２つのアーム部４４２，４４３は、その一端が統合され、回折格子層４３１ｂと光学的に結合される。
【００２９】
アーム部４４２，４４３は、いずれもｚ方向に延伸し、リング状導波路４４４を挟むように配置されている。これらアーム部４４２，４４３は、リング状導波路４４４といずれも同一の結合係数κでリング状導波路４４４と光学的に結合している。κの値は、例えば０．２である。そして、アーム部４４２，４４３とリング状導波路４４４とは、リング共振器フィルタＲＦ１を構成している。また、リング共振器フィルタＲＦ１と２分岐部４４１とは、反射ミラーＭ１を構成している。
ここで、マイクロヒータ４２２は、リング状であり、リング状導波路４４４を覆うように形成されたＳｉＮ保護膜（図示略）上に配置されている。そして、マイクロヒータ４２２は、制御装置３から供給される電力に応じて発熱し、リング状導波路４４４を加熱する。また、制御装置３がマイクロヒータ４２２に供給する電力を制御することによってリング状導波路４４４の温度が変化し、その屈折率が変化する。
【００３０】
上述した２分岐部４４１、アーム部４４２，４４３、及びリング状導波路４４４は、いずれも、ＩｎＧａＡｓＰからなる光導波層４４ａがＩｎＰからなるクラッド層によって挟まれたハイメサ導波路構造を有している。
ここで、マイクロヒータ４２３は、アーム部４４３の一部のＳｉＮ保護膜（図示略）上に配置されている。当該アーム部４４３のうちマイクロヒータ４２３の下方の領域は、光の位相を変化させる位相調整部４４５として機能する。そして、マイクロヒータ４２３は、制御装置３から供給される電力に応じて発熱し、位相調整部４４５を加熱する。また、制御装置３がマイクロヒータ４２３に供給する電力を制御することによって位相調整部４４５の温度が変化し、その屈折率が変化する。
【００３１】
以上説明した第１，第２の導波路部４３，４４は、互いに光学的に接続された回折格子層４３１ｂと反射ミラーＭ１とにより構成される光共振器Ｃ１を構成している。また、利得部４３１ａと位相調整部４４５とは、光共振器Ｃ１内に配置される。
【００３２】
回折格子層４３１ｂは、略所定の波長間隔で略周期的な反射特性を有する第１の櫛状反射スペクトルを生成する。一方、リング共振器フィルタＲＦ１は、略所定の波長間隔で略周期的な反射特性を有する第２の櫛状反射スペクトルを生成する。
ここで、第２の櫛状反射スペクトルは、第１の櫛状反射スペクトルのピークの半値全幅よりも狭い半値全幅のピークを有し、第１の櫛状反射スペクトルの波長間隔とは異なる波長間隔で略周期的な反射特性を有する。但し、屈折率の波長分散を考慮すると、スペクトル成分は厳密には等波長間隔になっていないことに注意が必要である。
【００３３】
各櫛状反射スペクトルの特性について例示すると、第１の櫛状反射スペクトルのピーク間の波長間隔（自由スペクトル領域：ＦＳＲ）は、光の周波数で表すと３７３ＧＨｚである。また、各ピークの半値全幅は、光の周波数で表すと４３ＧＨｚである。一方、第２の櫛状反射スペクトルのピーク間の波長間隔（ＦＳＲ）は、光の周波数で表すと４００ＧＨｚである。また、各ピークの半値全幅は、光の周波数で表すと２５ＧＨｚである。すなわち、第２の櫛状反射スペクトルの各ピークの半値全幅（２５ＧＨｚ）は、第１の櫛状反射スペクトルの各ピークの半値全幅（４３ＧＨｚ）より狭い。
【００３４】
波長可変光源部４では、レーザ発振を実現するために、第１の櫛状反射スペクトルのピークの一つと第２の櫛状反射スペクトルのピークの一つとを波長軸上で重ね合わせ可能に構成されている。このような重ね合わせは、マイクロヒータ４２１，４２２の少なくとも一つを用いて、マイクロヒータ４２１により回折格子層４３１ｂを加熱して熱光学効果によりその屈折率を変化させて第１の櫛状反射スペクトルを波長軸上で全体的に移動させて変化させる、及び、マイクロヒータ４２２によりリング状導波路４４４を加熱してその屈折率を変化させて第２の櫛状反射スペクトルを波長軸上で全体的に移動させて変化させる、の少なくともいずれか一つを行うことにより、実現することができる。
【００３５】
一方、波長可変光源部４において、光共振器Ｃ１による共振器モードが存在する。そして、波長可変光源部４において、共振器モードの間隔（縦モード間隔）は、２５ＧＨｚ以下となるように光共振器Ｃ１の共振器長が設定されている。この設定の場合、光共振器Ｃ１の共振器長は、１８００μｍ以上となり、発振するレーザ光の狭線幅化を期待することができる。なお、光共振器Ｃ１の共振器モードの波長は、マイクロヒータ４２３を用いて位相調整部４４５を加熱してその屈折率を変化させて共振器モードの波長を波長軸上で全体的に移動させることにより微調整することができる。すなわち、位相調整部４４５は、光共振器Ｃ１の光路長を能動的に制御するための部分である。
【００３６】
波長可変光源部４は、制御装置３により、ｎ側電極４５及びｐ側電極４３３から利得部４３１ａへ電流を注入し、利得部４３１ａを発光させると、第１の櫛状反射スペクトルのスペクトル成分のピーク、第２の櫛状反射スペクトルのスペクトル成分のピーク、及び光共振器Ｃ１の共振器モードの一つが一致した波長、例えば１５５０ｎｍでレーザ発振し、レーザ光Ｌ１を出力するように構成されている。
また、波長可変光源部４では、バーニア効果を利用してレーザ光Ｌ１の波長を変化させることができる。例えば、回折格子層４３１ｂをマイクロヒータ４２１で加熱すると、熱光学効果により回折格子層４３１ｂの屈折率が上昇し、回折格子層４３１ｂの第１の櫛状反射スペクトルは、全体的に長波側にシフトする。その結果、１５５０ｎｍ付近における第１の櫛状反射スペクトルのピークは、リング共振器フィルタＲＦ１の第２の櫛状反射スペクトルのピークとの重なりが解かれ、長波側に存在する第２の櫛状反射スペクトルの別のピーク（例えば１５５６ｎｍ付近）に重なる。さらに、位相調整部４４５をチューニングして共振器モードを微調し、共振器モードの一つを二つの櫛状反射スペクトルに重ねることで、１５５６ｎｍ付近でのレーザ発振を実現することができる。すなわち、波長可変光源部４では、回折格子層４３１ｂに対するマイクロヒータ４２１とリング共振器フィルタＲＦ１に対するマイクロヒータ４２２とにより第１，第２の櫛状反射スペクトルをそれぞれチューニングすることで粗調、位相調整部４４５に対するマイクロヒータ４２３により共振器長をチューニングすることで微調を行う波長可変動作が実現される。
【００３７】
半導体光増幅器５は、具体的な図示は省略したが、第１の導波路部４３と同様の材料及び構造からなる活性コア層を備える埋め込み導波路構造を有する。但し、回折格子層４３１ｂは設けられていない。この半導体光増幅器５は、空間結合光学系（図示略）により波長可変光源部４に対して光学的に結合している。そして、波長可変光源部４から出力されたレーザ光Ｌ１は、半導体光増幅器５に入力される。また、半導体光増幅器５は、レーザ光Ｌ１を増幅してレーザ光Ｌ２として出力する。なお、半導体光増幅器５は、基部Ｂ１上に、波長可変光源部４とモノリシックに構成されていてもよい。
【００３８】
平面光波回路６は、空間結合光学系（図示略）によりアーム部４４２に光学的に結合している。そして、レーザ光Ｌ１と同様に波長可変光源部４におけるレーザ発振により発生したレーザ光Ｌ３の一部は、アーム部４４２を介して平面光波回路６に入力される。なお、レーザ光Ｌ３は、レーザ光Ｌ１の波長と同一の波長を有する。この平面光波回路６は、図１に示すように、光分岐部６１と、光導波路６２と、リング共振器型光フィルタ６３ａを有する光導波路６３と、リング共振器型光フィルタ６４ａを有する光導波路６４とを備える。
【００３９】
光分岐部６１は、入力したレーザ光Ｌ３を３つのレーザ光Ｌ４〜Ｌ６に分岐する。
そして、光導波路６２は、レーザ光Ｌ４を光検出部７における後述するＰＤ（Photo Diode）７１に導波する。また、光導波路６３は、レーザ光Ｌ５を光検出部７における後述するＰＤ７２に導波する。さらに、光導波路６４は、レーザ光Ｌ６を光検出部７における後述するＰＤ７３に導波する。
ここで、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａは、入射する光の波長に対して周期的な透過特性をそれぞれ有し、当該透過特性に応じた透過率でレーザ光Ｌ５，Ｌ６をそれぞれ選択的に透過する。そして、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａを透過したレーザ光Ｌ５，Ｌ６は、ＰＤ７２，７３にそれぞれ入力する。すなわち、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａは、本発明に係る光フィルタに相当する。以下では、説明の便宜上、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａを光フィルタ６３ａ，６４ａと記載する。
なお、光フィルタ６３ａ，６４ａは、例えば、１周期の１／３〜１／５の範囲で互いに位相が異なる透過特性を有する。
【００４０】
光検出部７は、図１に示すように、ＰＤ７１〜７３を備える。
ＰＤ７１は、レーザ光Ｌ４（波長可変光源部４から出力されたレーザ光Ｌ１と同一）を受光し、当該レーザ光Ｌ４の強度に応じた電気信号を制御装置３に出力する。すなわち、ＰＤ７１は、本発明に係る第１の受光素子に相当する。
ＰＤ７２は、光フィルタ６３ａを透過したレーザ光Ｌ５を受光し、当該レーザ光Ｌ５の強度に応じた電気信号を制御装置３に出力する。すなわち、ＰＤ７２は、本発明に係る第２の受光素子に相当する。
ＰＤ７３は、光フィルタ６４ａを透過したレーザ光Ｌ６を受光し、当該レーザ光Ｌ６の強度に応じた電気信号を制御装置３に出力する。すなわち、ＰＤ７３は、本発明に係る第２の受光素子に相当する。
そして、ＰＤ７１〜７３からそれぞれ出力された電気信号は、制御装置３による波長ロック制御（波長可変光源部４から出力されるレーザ光Ｌ１を目標波長にするための制御）に用いられる。
【００４１】
温度センサ８は、例えばサーミスタ等で構成され、波長可変光源部４及び平面光波回路６の周囲温度を検出する。
温度調節器９は、例えばペルチェ素子を含むＴＥＣ（Thermo Electric Cooler）等で構成されている。この温度調節器９には、波長可変光源部４、半導体光増幅器５、平面光波回路６、光検出部７、及び温度センサ８が載置される。そして、温度調節器９は、供給された電力に応じて当該各部材４〜８の温度を調節する。
なお、温度調節器９において、当該各部材４〜８が載置される設置面９１を波長可変光源部４及び半導体光増幅器５が載置される第１の領域Ａｒ１と、平面光波回路６及び光検出部７が載置される第２の領域Ａｒ２の２つの領域に区画した場合には、温度センサ８は、第２の領域Ａｒ２に載置される。すなわち、温度センサ８は、平面光波回路６に近接して配置されている。
【００４２】
〔制御装置の構成〕
次に、制御装置３の構成について説明する。
図３は、制御装置３の構成を示すブロック図である。
制御装置３は、例えばユーザインターフェースを備えた上位の制御装置（図示略）と接続されており、当該上位の制御装置を介したユーザからの指示にしたがって、波長可変レーザモジュール２の動作を制御する。
なお、以下では、本発明の要部である制御装置３による波長ロック制御を主に説明する。また、図３では、説明の便宜上、制御装置３の構成として、波長ロック制御を実行する構成のみを図示している。さらに、以下で説明する波長ロック制御では、説明の便宜上、ＰＤ７２，７３からそれぞれ出力された電気信号のうち、ＰＤ７２から出力された電気信号を用いることとする。
この制御装置３は、制御部３１と、記憶部３２とを備える。
【００４３】
制御部３１は、ＣＰＵ等を用いて構成されている。この制御部３１は、温度推定部３１１と、モニタ値算出部３１２と、動作制御部３１３とを備える。
温度推定部３１１は、上位の制御装置（図示略）から取得した目標波長、温度センサ８にて検出された周囲温度、記憶部３２に記憶された熱抵抗情報及び波長電力情報に基づいて、平面光波回路６（光フィルタ６３ａ，６４ａ）の温度（以下、フィルタ温度と記載）を推定する。
ここで、熱抵抗情報は、波長可変レーザモジュール２において、温度センサ８及び平面光波回路６間の熱抵抗を示す情報である。
図４は、記憶部３２に記憶された波長電力情報を示す図である。
波長電力情報は、複数の波長λ１〜λｎ[ｎｍ]と、レーザ光Ｌ１の波長を当該波長λ１〜λｎ[ｎｍ]に制御するためにマイクロヒータ４２１〜４２３にそれぞれ供給する複数の電力（初期電力）とがそれぞれ関連付けられた情報である。なお、図４では、説明の便宜上、マイクロヒータ４２１〜４２３にそれぞれ供給する総電力を各電力Ｐ１〜Ｐｎ[Ｗ]として記載している。
【００４４】
モニタ値算出部３１２は、ＰＤ７１から出力された電気信号の出力値とＰＤ７２から出力された電気信号の出力値とに基づいて、レーザ光Ｌ１の波長に対応するモニタ値を算出する。本実施の形態１では、モニタ値算出部３１２は、ＰＤ７１から出力された電気信号の出力値に対するＰＤ７２から出力された電気信号の出力値の比率をモニタ値（以下、ＰＤ比と記載）として算出する。
動作制御部３１３は、波長可変光源部４から出力されるレーザ光Ｌ１の波長を上位の制御装置（図示略）から取得した目標波長に制御する。この動作制御部３１３は、目標値算出部３１４と、波長制御部３１５とを備える。
目標値算出部３１４は、上位の制御装置（図示略）から取得した目標波長と、温度推定部３１１にて推定されたフィルタ温度と、記憶部３２に記憶された複数の透過特性情報とに基づいて、ＰＤ比の目標となる制御目標値を算出する。
【００４５】
図５及び図６は、記憶部３２に記憶された複数の透過特性情報を示す図である。なお、図６では、横軸を波長とし、縦軸をＰＤ比としている。
複数の透過特性情報は、複数の温度Ｔ１〜Ｔｎ[℃]毎に、複数の波長λ１〜λｎ[ｎｍ]と、レーザ光Ｌ１の波長を当該波長λ１〜λｎ[ｎｍ]にそれぞれ設定した場合でのＰＤ７１から出力された電気信号の出力値に対するＰＤ７２から出力された電気信号の出力値の比率である各ＰＤ比の参照値となる複数の制御参照値とがそれぞれ関連付けられた情報である。なお、ＰＤ比は、光フィルタ６３ａの透過率に略比例する。このため、複数の透過特性情報は、光フィルタ６３ａにおける複数の温度Ｔ１〜Ｔｎ[℃]毎の透過特性をそれぞれ示す情報である。
なお、図６では、説明の便宜上、複数の温度Ｔ１〜Ｔｎ[℃]での複数の透過特性情報のうち、３つの温度での透過特性情報のみを曲線ＣＬ１〜ＣＬ３で示している。当該図６に示すように、光フィルタ６３ａの透過特性は、当該光フィルタ６３ａの温度が変化すると、波長軸上で全体が短波側または長波側にシフトする。
【００４６】
波長制御部３１５は、上位の制御装置（図示略）から取得した目標波長と、記憶部３２に記憶された波長電力情報と、モニタ値算出部３１２にて算出されたＰＤ比と、目標値算出部３１４にて算出された制御目標値とに基づいて、マイクロヒータ４２１〜４２３にそれぞれ供給する複数の電力を変化させ、レーザ光Ｌ１の波長を目標波長に制御する。
記憶部３２は、制御部３１にて実行されるプログラムや、制御部３１の処理に必要な情報（例えば、熱抵抗情報、波長電力情報、及び複数の透過特性情報等）等を記憶する。
【００４７】
〔波長制御方法〕
次に、上述した制御装置３による波長制御方法（波長ロック制御）について説明する。
図７は、制御装置３による波長制御方法を示すフローチャートである。
先ず、動作制御部３１３は、ユーザインターフェースを介して上位の制御装置（図示略）に入力された目標波長を当該上位の制御装置から取得する（ステップＳ１）。
ステップＳ１の後、目標値算出部３１４は、記憶部３２に記憶された複数の透過特性情報のうち、基準温度（例えば温度Ｔ２[℃]）に対応する透過特性情報を読み出す。そして、目標値算出部３１４は、当該基準温度に対応する透過特性情報における複数の制御参照値（例えば制御参照値Ｐｄ２１〜Ｐｄ２ｎ）のうち、ステップＳ１にて取得された目標波長（例えば波長λ１）に関連付けられた制御参照値（例えば制御参照値Ｐｄ２１）を制御目標値として算出する（ステップＳ２）。
ステップＳ２の後、波長制御部３１５は、記憶部３２に記憶された波長電力情報を参照し、ステップＳ１にて取得された目標波長に関連付けられた各電力（初期電力）をマイクロヒータ４２１〜４２３にそれぞれ供給する（ステップＳ３）。
【００４８】
ステップＳ３の後、モニタ値算出部３１２は、ＰＤ７１から出力された電気信号の出力値に対するＰＤ７２から出力された電気信号の出力値の比率であるＰＤ比を算出する（ステップＳ４：モニタ値算出ステップ）。
ステップＳ４の後、動作制御部３１３は、ステップＳ２にて算出された制御目標値とステップＳ４にて算出されたＰＤ比とのずれを算出し、当該ずれが所定の閾値δＰａより大きいか否かを判断する（ステップＳ５）。
制御目標値とＰＤ比とのずれが閾値δＰａ以下であると判断された場合（ステップＳ５：Ｎｏ）には、制御装置３は、波長ロック制御を終了する。
【００４９】
一方、制御目標値とＰＤ比とのずれが閾値δＰａより大きいと判断された場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）には、制御装置３は、温度センサ８を用いて、波長可変光源部４及び平面光波回路６の周囲温度を検出する（ステップＳ６）。
ステップＳ６の後、温度推定部３１１は、記憶部３２に記憶された波長電力情報を参照し、各電力Ｐ１〜Ｐｎ[Ｗ]のうち、ステップＳ１にて取得された目標波長に関連付けられた電力を、現在、マイクロヒータ４２１〜４２３に供給されている総電力として認識する。そして、温度推定部３１１は、当該認識した総電力、ステップＳ６にて検出された周囲温度、及び記憶部３２に記憶された熱抵抗情報に基づく熱抵抗に基づいて、平面光波回路６のフィルタ温度を推定する（ステップＳ７）。
【００５０】
ステップＳ７の後、目標値算出部３１４は、記憶部３２に記憶された複数の透過特性情報のうち、ステップＳ７にて推定されたフィルタ温度（例えば温度Ｔ３[℃]）に対応する透過特性情報を読み出す。そして、目標値算出部３１４は、当該フィルタ温度に対応する透過特性情報における複数の制御参照値（例えば制御参照値Ｐｄ３１〜Ｐｄ３ｎ）のうち、ステップＳ１にて取得された目標波長（例えば波長λ１）に関連付けられた制御参照値（例えば制御参照値Ｐｄ３１）を制御目標値として算出する（ステップＳ８）。
ステップＳ８の後、波長制御部３１５は、ステップＳ４またはステップＳ１０にて算出された最新のＰＤ比がステップＳ８にて算出された制御目標値に合致するように、マイクロヒータ４２１〜４２３にそれぞれ供給する複数の電力を変化させる波長調整制御を実行する（ステップＳ９）。
【００５１】
ステップＳ９の後、モニタ値算出部３１２は、ステップＳ４と同様に、ＰＤ７１から出力された電気信号の出力値に対するＰＤ７２から出力された電気信号の出力値の比率であるＰＤ比を算出する（ステップＳ１０：モニタ値算出ステップ）。
ステップＳ１０の後、動作制御部３１３は、ステップＳ５と同様に、ステップＳ８にて算出された制御目標値とステップＳ１０にて算出されたＰＤ比とのずれを算出し、当該ずれが閾値δＰａより大きいか否かを判断する（ステップＳ１１）。
制御目標値とＰＤ比とのずれが閾値δＰａ以下であると判断された場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）には、制御装置３は、波長ロック制御を終了する。
一方、制御目標値とＰＤ比とのずれが閾値δＰａより大きいと判断された場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）には、制御装置３は、ステップＳ９に戻る。
以上説明したステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１１は、本発明に係る動作制御ステップに相当する。なお、図７では、制御目標値とＰＤ比とのずれが閾値δＰａより大きいと判断した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）にステップＳ９に戻るフローとしているが、これに限らず、ステップＳ６に戻るフローとしても構わない。
【００５２】
図８は、波長制御方法を説明する図である。具体的に、図８は、図６に対応した図であって、基準温度に対応する透過特性情報を曲線ＣＬ４で示し、ステップＳ７にて推定されたフィルタ温度に対応する透過特性情報を曲線ＣＬ５で示している。
光フィルタ６３ａの温度が基準温度からずれると、当該光フィルタ６３ａの透過特性は、波長軸上で全体がシフト（曲線ＣＬ４から曲線ＣＬ５にシフト）する。すなわち、光フィルタ６３ａの温度が基準温度からずれて当該光フィルタ６３ａの透過特性が曲線ＣＬ５になっているにも拘らず、当該基準温度に対応する透過特性情報（曲線ＣＬ４）における目標波長ＴＷに関連付けられた制御参照値を制御目標値ＰＤＴとして波長調整制御を実行した場合には、レーザ光Ｌ１の波長は、目標波長ＴＷからずれた波長ＴＷ´に制御されてしまう。
【００５３】
そこで、本実施の形態１では、記憶部３２に複数の温度に対応した複数の透過特性情報を記憶しておく。光フィルタ６３ａの温度が基準温度からずれた場合には、制御装置３は、当該光フィルタ６３ａのフィルタ温度を推定し、当該フィルタ温度に対応した透過特性情報（曲線ＣＬ５）に基づいて、目標波長ＴＷに関連付けられた制御参照値を制御目標値ＰＤＴ´として算出する。そして、制御装置３は、ＰＤ比が制御目標値ＰＤＴ´に合致するように、波長調整制御を実行する。
なお、推定した光フィルタ６３ａのフィルタ温度に対応した透過特性情報が記憶部３２に記憶されていない場合には、当該フィルタ温度を挟む２つの温度に対応する各透過特性情報において、目標波長に関連付けられた２つの制御参照値から線形補間により制御目標値を算出すればよい。また、目標波長が波長λ１〜λｎのいずれの波長でもない場合には、推定した光フィルタ６３ａのフィルタ温度に対応した透過特性情報において、当該目標波長を挟む２つの波長に関連付けられた２つの制御参照値から線形補間により制御目標値を算出しても構わない。
【００５４】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果を奏する。
本実施の形態１に係る波長可変レーザ装置１では、制御目標値ＰＤＴ´を算出するにあたって、光フィルタ６３ａのフィルタ温度に対応した透過特性情報を用いている。このため、光フィルタ６３ａのフィルタ温度が基準温度からずれた場合であっても、制御目標値ＰＤＴ´を目標波長ＴＷに対応した値として精度良く算出することができる。したがって、ＰＤ比が制御目標値ＰＤＴ´に合致するように波長調整制御を実行することで、レーザ光Ｌ１の波長を精度良く目標波長ＴＷに制御することができる。
【００５５】
また、本実施の形態１に係る波長可変レーザ装置１では、１つのみの温度調節器９により、波長可変光源部４、半導体光増幅器５、平面光波回路６、光検出部７、及び温度センサ８の温度を調節する。このように１つのみの温度調節器９により当該各部材４〜８の温度を調節する構造とした場合には、複数の温度調節器を設けた場合と比較して、低消費電力化及び小型化を図ることができる。一方で、１つのみの温度調節器９を用いた場合には、設置面９１の面内に生じる温度分布の影響を受ける虞がある。特に、波長可変部４２は、光源部４１を局所的に加熱するマイクロヒータ４２１〜４２３で構成されている。このため、設置面９１の面内に温度分布が生じ易い。すなわち、平面光波回路６に近接した位置に温度センサ８を配置した場合であっても、マイクロヒータ４２１〜４２３からの熱伝達の影響を受けるため、当該温度センサ８で検出された温度は、平面光波回路６（光フィルタ６３ａ）の温度に一致しない。すなわち、光フィルタ６３ａの温度を測定することが難しい。
【００５６】
そこで、本実施の形態１に係る波長可変レーザ装置１では、温度センサ８にて検出された周囲温度と、波長電力情報における複数の電力のうち目標波長が関連付けられた電力と、熱抵抗情報とに基づいて、光フィルタ６３ａのフィルタ温度を推定している。このため、マイクロヒータ４２１〜４２３からの熱伝達の影響を考慮して、光フィルタ６３ａのフィルタ温度を精度良く推定することができる。したがって、光フィルタ６３ａの温度に対応した透過特性情報を用いることができ、上述したレーザ光Ｌ１の波長を精度良く目標波長ＴＷに制御することができる、という効果を好適に実現することができる。
また、温度センサ８は、光フィルタ６３ａに近接した第２の領域Ａｒ２に配置されている。このため、温度センサ８が例えば第１の領域Ａｒ１に配置されている場合と比較して、光フィルタ６３ａの温度をさらに精度良く推定することができる。
【００５７】
（実施の形態２）
次に、本実施の形態２について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図９は、本実施の形態２に係る制御装置３Ａの構成を示すブロック図である。図１０は、制御装置３Ａによる波長制御方法を示すフローチャートである。
本実施の形態２に係る波長可変レーザ装置１Ａでは、上述した実施の形態１で説明した波長可変レーザ装置１に対して、制御装置３とは異なる手法で波長ロック制御を実行する制御装置３Ａを採用している。
制御装置３Ａは、上述した実施の形態１で説明した制御装置３に対して、動作制御部３１３の機能、及び記憶部３２に記憶する情報を異なるものとしている。
以下では、説明の便宜上、本実施の形態２に係る制御部（動作制御部）及び記憶部をそれぞれ制御部３１Ａ（動作制御部３１３Ａ）及び記憶部３２Ａとする。
【００５８】
記憶部３２Ａは、制御部３１Ａにて実行されるプログラムや、制御部３１Ａの処理に必要な情報等を記憶する。なお、記憶部３２Ａは、制御部３１Ａの処理に必要な情報として、上述した実施の形態１で説明した熱抵抗情報及び波長電力情報の他、上述した実施の形態１で説明した複数の透過特性情報のうち基準温度（例えば温度Ｔ２[℃]）に対応した透過特性情報、及び第１の温度特性情報を記憶する。
第１の温度特性情報は、光フィルタ６３ａにおける温度特性を示す情報である。具体的に、上述したように、光フィルタ６３ａの透過特性は、当該光フィルタ６３ａの温度が変化すると、波長軸上で全体が短波側または長波側にシフトする。そして、第１の温度特性情報は、単位温度当たりに当該透過特性がシフトする波長のずれ量Ｘ[ｎｍ／℃]を示す情報である。
動作制御部３１３Ａでは、上述した実施の形態１で説明した動作制御部３１３に対して、波長ずれ量算出部３１６の機能が追加されている。
以下、波長ずれ量算出部３１６の機能について、図１０を参照しつつ説明する。
【００５９】
制御装置３Ａによる波長制御方法では、図１０に示すように、上述した実施の形態１で説明した波長制御方法（図７）に対して、ステップＳ８の代わりにステップＳ１２〜Ｓ１５が採用されている点が異なる。以下では、ステップＳ１２〜Ｓ１５のみを説明する。
ステップＳ１２は、ステップＳ７の後に実行される。
具体的に、波長ずれ量算出部３１６は、ステップＳ７にて推定されたフィルタ温度と基準温度（例えば温度Ｔ２[℃]）との温度差δＴを算出する（ステップＳ１２）。
ステップＳ１２の後、波長ずれ量算出部３１６は、記憶部３２Ａに記憶された第１の温度特性情報（単位温度当たりの波長のずれ量Ｘ[ｎｍ／℃]）とステップＳ１２にて算出した温度差δＴとに基づいて、当該温度差δＴに応じた波長のずれ量（Ｘ×δＴ）を算出する（ステップＳ１３）。
【００６０】
ステップＳ１３の後、目標値算出部３１４は、ステップＳ１３にて算出された温度差δＴに応じた波長のずれ量（Ｘ×δＴ）により記憶部３２Ａに記憶された基準温度に対応する透過特性情報を補正して補正透過特性情報を生成する（ステップＳ１４）。
ステップＳ１４の後、目標値算出部３１４は、ステップＳ１４にて生成した補正透過特性情報と、ステップＳ１にて取得された目標波長とに基づいて、制御目標値を算出する（ステップＳ１５）。この後、制御装置３Ａは、ステップＳ９に移行する。
【００６１】
なお、ステップＳ９では、波長制御部３１５は、ステップＳ４またはステップＳ１０にて算出された最新のＰＤ比がステップＳ１５にて算出された制御目標値に合致するように、波長調整制御を実行する。また、ステップＳ１１では、動作制御部３１３は、ステップＳ１５にて算出された制御目標値とステップＳ１０にて算出されたＰＤ比とのずれを算出し、当該ずれが閾値δＰａより大きいか否かを判断する。
以上説明したステップＳ１２〜Ｓ１５，Ｓ９，Ｓ１１は、本発明に係る動作制御ステップに相当する。なお、図１０では、制御目標値とＰＤ比とのずれが閾値δＰａより大きいと判断した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）にステップＳ９に戻るフローとしているが、これに限らず、ステップＳ６に戻るフローとしても構わない。
【００６２】
図１１は、波長制御方法を説明する図である。具体的に、図１１は、図６に対応した図であって、基準温度に対応する透過特性情報を曲線ＣＬ４で示し、ステップＳ１４にて生成された補正透過特性情報を曲線ＣＬ６で示している。
光フィルタ６３ａの温度が基準温度からずれると、当該光フィルタ６３ａの透過特性は、波長軸上で全体がシフト（曲線ＣＬ４から曲線ＣＬ６にシフト）する。すなわち、光フィルタ６３ａの温度が基準温度からずれて当該光フィルタ６３ａの透過特性が曲線ＣＬ６になっているにも拘らず、当該基準温度に対応する透過特性情報（曲線ＣＬ４）における目標波長ＴＷに関連付けられた制御参照値を制御目標値ＰＤＴとして波長調整制御を実行した場合には、レーザ光Ｌ１の波長は、目標波長ＴＷからずれた波長ＴＷ´に制御されてしまう。
【００６３】
そこで、本実施の形態２では、記憶部３２Ａに基準温度に対応した透過特性情報（曲線ＣＬ４）及び第１の温度特性情報を記憶しておく。光フィルタ６３ａの温度が基準温度からずれた場合には、制御装置３Ａは、当該光フィルタ６３ａのフィルタ温度を推定し、第１の温度特性情報を用いて、当該フィルタ温度と基準温度との温度差δＴに応じた波長のずれ量（Ｘ×δＴ）を算出する。また、制御装置３Ａは、基準温度に対応した透過特性情報（曲線ＣＬ４）を波長軸上で当該ずれ量（Ｘ×δＴ）分、シフトさせて補正透過特性情報（曲線ＣＬ６）を生成する。さらに、制御装置３Ａは、補正透過特性情報（曲線ＣＬ６）に基づいて、目標波長ＴＷに対応する制御目標値ＰＤＴ´を算出する。そして、制御装置３Ａは、ＰＤ比が制御目標値ＰＤＴ´に合致するように、波長調整制御を実行する。
【００６４】
以上説明した本実施の形態２のように波長ロック制御を実行した場合であっても、上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。
また、複数の温度毎の複数の透過特性情報を記憶部３２Ａに記憶しておく必要がないため、記憶部３２Ａに記憶するデータ量を少なくすることができる。
【００６５】
（実施の形態３）
次に、本実施の形態３について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図１２は、本実施の形態３に係る制御装置３Ｂの構成を示すブロック図である。図１３は、制御装置３Ｂによる波長制御方法を示すフローチャートである。
本実施の形態３に係る波長可変レーザ装置１Ｂでは、上述した実施の形態１で説明した波長可変レーザ装置１に対して、制御装置３とは異なる手法で波長ロック制御を実行する制御装置３Ｂを採用している。
制御装置３Ｂは、上述した実施の形態１で説明した制御装置３に対して、動作制御部３１３の機能、及び記憶部３２に記憶する情報を異なるものとしている。
以下では、説明の便宜上、本実施の形態３に係る制御部（動作制御部）及び記憶部をそれぞれ制御部３１Ｂ（動作制御部３１３Ｂ）及び記憶部３２Ｂとする。
【００６６】
記憶部３２Ｂは、制御部３１Ａにて実行されるプログラムや、制御部３１Ｂの処理に必要な情報等を記憶する。なお、記憶部３２Ｂは、制御部３１Ａの処理に必要な情報として、上述した実施の形態１で説明した熱抵抗情報及び波長電力情報の他、上述した実施の形態１で説明した複数の透過特性情報のうち基準温度（例えば温度Ｔ２[℃]）に対応した透過特性情報、及び第２の温度特性情報を記憶する。
第２の温度特性情報は、光フィルタ６３ａにおける温度特性を示す情報である。具体的に、上述したように、光フィルタ６３ａの透過特性は、当該光フィルタ６３ａの温度が変化すると、波長軸上で全体が短波側または長波側にシフトする。このため、ＰＤ比についても、光フィルタ６３ａの温度が変化すると、その値が変化する。そして、第２の温度特性情報は、単位温度当たりに当該ＰＤ比が変化するずれ量Ｙ[１／℃]を示す情報である。
動作制御部３１３Ｂは、上述した実施の形態１で説明した動作制御部３１３に対して、モニタ値ずれ量算出部３１７の機能が追加されている。
以下、モニタ値ずれ量算出部３１７の機能について、図１３を参照しつつ説明する。
【００６７】
制御装置３Ｂによる波長制御方法では、図１３に示すように、上述した実施の形態１で説明した波長制御方法（図７）に対して、ステップＳ８の代わりにステップＳ１６〜Ｓ１８が採用されている点が異なる。以下では、ステップＳ１６〜Ｓ１８のみを説明する。
ステップＳ１６は、ステップＳ７の後に実行される。
具体的に、モニタ値ずれ量算出部３１７は、ステップＳ７にて推定されたフィルタ温度と基準温度（例えば温度Ｔ２[℃]）との温度差δＴを算出する（ステップＳ１６）。
ステップＳ１６の後、モニタ値ずれ量算出部３１７は、記憶部３２Ｂに記憶された第２の温度特性情報（単位温度当たりのＰＤ比のずれ量Ｙ[１／℃]）とステップＳ１６にて算出した温度差δＴとに基づいて、当該温度差δＴに応じたＰＤ比のずれ量（Ｙ×δＴ）を算出する（ステップＳ１７）。
【００６８】
ステップＳ１７の後、目標値算出部３１４は、ステップＳ１７にて算出された温度差δＴに応じたＰＤ比のずれ量（Ｙ×δＴ）によりステップＳ２にて算出した制御目標値を補正して補正制御目標値を生成する（ステップＳ１８）。この後、制御装置３Ｂは、ステップＳ９に移行する。
【００６９】
なお、ステップＳ９では、波長制御部３１５は、ステップＳ４またはステップＳ１０にて算出された最新のＰＤ比がステップＳ１８にて生成された補正制御目標値に合致するように、波長調整制御を実行する。また、ステップＳ１１では、動作制御部３１３は、ステップＳ１８にて生成された補正制御目標値とステップＳ１０にて算出されたＰＤ比とのずれを算出し、当該ずれが閾値δＰａより大きいか否かを判断する。
以上説明したステップＳ１６〜Ｓ１８，Ｓ９，Ｓ１１は、本発明に係る動作制御ステップに相当する。なお、図１３では、制御目標値とＰＤ比とのずれが閾値δＰａより大きいと判断した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）にステップＳ９に戻るフローとしているが、これに限らず、ステップＳ６に戻るフローとしても構わない。
【００７０】
図１４は、波長制御方法を説明する図である。具体的に、図１４は、図６に対応した図であって、基準温度に対応する透過特性情報を曲線ＣＬ４で示し、ステップＳ７にて推定されたフィルタ温度での光フィルタ６３ａの透過特性を曲線ＣＬ７で示している。
光フィルタ６３ａの温度が基準温度からずれると、当該光フィルタ６３ａの透過特性は、波長軸上で全体がシフト（曲線ＣＬ４から曲線ＣＬ７にシフト）する。すなわち、光フィルタ６３ａの温度が基準温度からずれて当該光フィルタ６３ａの透過特性が曲線ＣＬ７になっているにも拘らず、当該基準温度に対応する透過特性情報（曲線ＣＬ４）における目標波長ＴＷに関連付けられた制御参照値を制御目標値ＰＤＴとして波長調整制御を実行した場合には、レーザ光Ｌ１の波長は、目標波長ＴＷからずれた波長ＴＷ´に制御されてしまう。
【００７１】
そこで、本実施の形態３では、記憶部３２Ｂに基準温度に対応した透過特性情報（曲線ＣＬ４）及び第２の温度特性情報を記憶しておく。光フィルタ６３ａの温度が基準温度からずれた場合には、制御装置３Ｂは、当該光フィルタ６３ａのフィルタ温度を推定し、第２の温度特性情報を用いて、当該フィルタ温度と基準温度との温度差δＴに応じたＰＤ比のずれ量（Ｙ×δＴ）を算出する。また、制御装置３Ｂは、基準温度に対応した透過特性情報（曲線ＣＬ４）から算出した目標波長ＴＷに対応する制御目標値ＰＤＴを当該ずれ量（Ｙ×δＴ）分、シフトさせて補正制御目標値ＰＤＴ´を算出する。そして、制御装置３Ｂは、ＰＤ比が補正制御目標値ＰＤＴ´に合致するように、波長調整制御を実行する。
【００７２】
以上説明した本実施の形態３のように波長ロック制御を実行した場合であっても、上述した実施の形態１，２と同様の効果を奏する。
【００７３】
（実施の形態４）
次に、本実施の形態４について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１，３と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図１５は、本実施の形態４に係る制御装置３Ｃの構成を示すブロック図である。図１６は、制御装置３Ｃによる波長制御方法を示すフローチャートである。
上述した実施の形態３に係る波長可変レーザ装置１Ｂでは、フィルタ温度と基準温度との温度差δＴに応じたＰＤ比のずれ量（Ｙ×δＴ）により制御目標値ＰＤＴを補正し、ＰＤ比が当該補正した補正制御目標値ＰＤＴ´に合致するように波長調整制御を実行していた。
これに対して、本実施の形態４に係る波長可変レーザ装置１Ｃでは、フィルタ温度と基準温度との温度差δＴに応じたＰＤ比のずれ量（Ｙ×δＴ）によりＰＤ比自体を補正し、当該補正したＰＤ比が制御目標値ＰＤＴに合致するように波長調整制御を実行する。そして、本実施の形態４に係る波長可変レーザ装置１Ｃ（制御装置３Ｃ）では、上述した実施の形態３で説明した波長可変レーザ装置１Ｂ（制御装置３Ｂ）に対して、補正モニタ値算出部３１８の機能が追加されている。
以下では、説明の便宜上、本実施の形態４に係る制御部（動作制御部）を制御部３１Ｃ（動作制御部３１３Ｃ）とする。
なお、本実施の形態４に係る記憶部３２Ｂには、上述した実施の形態３で説明した記憶部３２Ｂと同様の情報が記憶されている。
以下、補正モニタ値算出部３１８の機能について、図１６を参照しつつ説明する。
【００７４】
制御装置３Ｃによる波長制御方法では、図１６に示すように、上述した実施の形態３で説明した波長制御方法（図１３）に対して、ステップＳ１８の代わりにステップＳ２０が採用されている点が異なる。以下では、ステップＳ２０のみを説明する。
ステップＳ２０は、ステップＳ１７の後に実行される。
具体的に、補正モニタ値算出部３１８は、ステップＳ１７にて算出された温度差δＴに応じたＰＤ比のずれ量（Ｙ×δＴ）によりステップＳ４またはステップＳ１０で算出された最新のＰＤ比を補正して補正ＰＤ比を生成する（ステップＳ２０）。この後、制御装置３Ｃは、ステップＳ９に移行する。
【００７５】
なお、ステップＳ９では、波長制御部３１５は、ステップＳ２０にて生成された補正ＰＤ比がステップＳ２にて算出された制御目標値に合致するように、波長調整制御を実行する。ステップＳ９の後、ステップＳ１１に移行し、動作制御部３１３は、ステップＳ２にて算出された制御目標値とステップＳ２０にて生成された補正ＰＤ比とのずれを算出し、当該ずれが閾値δＰａより大きいか否かを判断する。制御目標値と補正ＰＤ比とのずれが閾値δＰａより大きいと判断された場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０に移行し、その後、ステップＳ２０に戻る。
以上説明したステップＳ１６，Ｓ１７，Ｓ２０，Ｓ９，Ｓ１１は、本発明に係る動作制御ステップに相当する。なお、図１６では、ステップＳ１０の後、ステップＳ２０に戻るフローとしているが、これに限らず、ステップＳ６に戻るフローとしても構わない。
【００７６】
以上説明した本実施の形態４のように波長ロック制御を実行した場合であっても、上述した実施の形態１，３と同様の効果を奏する。
【００７７】
（その他の実施形態）
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態１〜４によってのみ限定されるべきものではない。
上述した実施の形態１〜４では、本発明に係る光フィルタとして、リング共振器型光フィルタ６３ａ，６４ａを採用していたが、これに限らない。入射する光の波長に対して周期的な透過特性を有する光フィルタであれば、エタロン等のその他の光フィルタを本発明に係る光フィルタとして採用しても構わない。また、本発明に係る光フィルタの数は、２つに限らず、１つでもよく、あるいは、３つ以上であっても構わない。
【００７８】
上述した実施の形態１〜４において、本発明に係る光フィルタ及び第１，第２の受光素子を配設する位置は、上述した実施の形態１〜４で説明した位置に限らない。例えば、波長可変光源部４から出力されたレーザ光Ｌ１を２つのレーザ光に分岐し、一方のレーザ光を半導体光増幅器５に出力する光分岐部を設ける。そして、本発明に係る光フィルタ及び第１，第２の受光素子として、光分岐部にて分岐された他方のレーザ光を受ける位置に配設しても構わない。
【００７９】
上述した実施の形態１〜４において、温度センサ８の配設位置は、第２の領域Ａｒ２に限らず、第１の領域Ａｒ１としても構わない。さらに、温度調節器９の外部の環境温度や波長可変レーザ装置１，１Ａ〜１Ｃの外部の環境温度を検出するために温度調節器９の外部（波長可変レーザモジュール２の外部）に温度センサ８を設置し、当該温度センサ８にて検出された周囲温度と当該温度センサ８及び本発明に係る光フィルタ間の熱抵抗を示す熱抵抗情報とに基づいてフィルタ温度を推定しても構わない。このように構成した場合には、温度調節器９の外部の環境や波長可変レーザ装置１，１Ａ〜１Ｃの外部の環境の影響を低減することも可能となる。
上述した実施の形態１〜４では、温度センサ８にて検出された周囲温度に基づいて、フィルタ温度を推定していたが、これに限らない。例えば、フィルタ温度を推定せずに、周囲温度から、制御目標値、補正制御目標値、あるいは、補正ＰＤ比を算出するように構成しても構わない。
【符号の説明】
【００８０】
１，１Ａ〜１Ｃ  波長可変レーザ装置
２  波長可変レーザモジュール
３，３Ａ〜３Ｃ  制御装置
４  波長可変光源部
５  半導体光増幅器
６  平面光波回路
７  光検出部
８  温度センサ
９  温度調節器
３１，３１Ａ〜３１Ｃ  制御部
３２，３２Ａ〜３２Ｂ  記憶部
４１  光源部
４２  波長可変部
４３  第１の導波路部
４４  第２の導波路部
４４ａ  光導波層
４５  ｎ側電極
６１  光分岐部
６２  光導波路
６３  光導波路
６３ａ  リング共振器型光フィルタ
６４  光導波路
６４ａ  リング共振器型光フィルタ
７１〜７３  ＰＤ
９１  設置面
３１１  温度推定部
３１２  モニタ値算出部
３１３，３１３Ａ〜３１３Ｃ  動作制御部
３１４  目標値算出部
３１５  波長制御部
３１６  波長ずれ量算出部
３１７  モニタ値ずれ量算出部
３１８  補正モニタ値算出部
４２１〜４２３  マイクロヒータ
４３１  導波路部
４３１ａ  利得部
４３１ｂ  回折格子層
４３２  半導体積層部
４３３  ｐ側電極
４４１  ２分岐部
４４１ａ  多モード干渉型導波路
４４２，４４３  アーム部
４４４  リング状導波路
４４５  位相調整部
Ａｒ１  第１の領域
Ａｒ２  第２の領域
Ｂ１  基部
Ｃ１  光共振器
ＣＬ１〜ＣＬ７  曲線
Ｌ１〜Ｌ６  レーザ光
Ｍ１  反射ミラー
ＰＤＴ，ＰＤＴ´  制御目標値（補正制御目標値）
ＲＦ１  リング共振器フィルタ
ＴＷ  目標波長
ＴＷ´  波長
【図１】
2019140303.tif 000003
【図２】
2019140303.tif 000004
【図３】
2019140303.tif 000005
【図４】
2019140303.tif 000006
【図５】
2019140303.tif 000007
【図６】
2019140303.tif 000008
【図７】
2019140303.tif 000009
【図８】
2019140303.tif 000010
【図９】
2019140303.tif 000011
【図１０】
2019140303.tif 000012
【図１１】
2019140303.tif 000013
【図１２】
2019140303.tif 000014
【図１３】
2019140303.tif 000015
【図１４】
2019140303.tif 000016
【図１５】
2019140303.tif 000017
【図１６】
2019140303.tif 000018