(57)【要約】【課題】  余計な処理の発生を防止することができる、波長可変レーザの制御方法を提供する。【解決手段】  波長可変レーザの制御方法は、基本波長での駆動条件を格納する第１メモリからいずれかの駆動条件を読み出して当該駆動条件を用いて波長可変レーザを制御する波長可変レーザの制御方法であって、第１波長を指定する情報を入力する工程と、第１波長が第１メモリに格納されたいずれかの基本波長である第２波長と同じであるか否かを判定する工程と、第１波長と第２波長とが同じであると判定された場合に、第１メモリから第２波長の駆動条件を取得する工程と、第１波長と第２波長とが異なると判定された場合に、第１メモリから第２波長の駆動条件を取得し、第１波長と第２波長との差分に基づいて当該駆動条件を用いて第１波長での駆動条件を算出する工程と、前記取得する工程もしくは前記算出する工程の駆動条件に基づいて、波長可変レーザの発振波長を制御する。【選択図】        図９
2015126195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本波長での駆動条件を格納する第１メモリからいずれかの駆動条件を読み出して当該駆動条件を用いて波長可変レーザを制御する波長可変レーザの制御方法であって、
第１波長を指定する情報を入力する工程と、
前記第１波長が前記第１メモリに格納されたいずれかの基本波長である第２波長と同じであるか否かを判定する工程と、
前記第１波長と前記第２波長とが同じであると判定された場合に、前記第１メモリから前記第２波長の駆動条件を取得する工程と、
前記第１波長と前記第２波長とが異なると判定された場合に、前記第１メモリから前記第２波長の駆動条件を取得し、前記第１波長と前記第２波長との差分に基づいて当該駆動条件を用いて前記第１波長での駆動条件を算出する工程と、
前記取得する工程もしくは前記算出する工程の駆動条件に基づいて、前記波長可変レーザの発振波長を制御する、波長可変レーザの制御方法。
【請求項２】
エタロンを用いて波長検知を行う波長検知部の検知結果と、駆動条件に含まれる目標値との差に基づいて、前記波長可変レーザの発振波長を制御し、
前記第１波長での駆動条件を算出する際に、前記エタロンの設定温度を変更する演算を行う、請求項１記載の波長可変レーザの制御方法。
【請求項３】
前記第１波長を指定する情報は、基準周波数、グリッド間隔およびチャネル番号を含むパラメータのうち少なくとも２つを含む、請求項１または２記載の波長可変レーザの制御方法。
【請求項４】
前記第２波長は、ＩＴＵ−Ｔグリッドのいずれかの波長である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の波長可変レーザの制御方法。
【請求項５】
前記第１メモリの駆動条件を波長値と紐付するデータを格納する第２メモリをさらに備え、
前記第１波長を指定する情報は波長値であり、前記第２メモリを参照することで、前記第１メモリの前記第２波長の駆動条件を取得する、請求項１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、波長可変レーザの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
出力波長を選択可能な波長可変レーザが開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の技術では、ITU-T（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）によって定められたグリッド波長を得るための制御条件をメモリに格納し、この格納された制御条件を基にグリッド波長の何れかの波長で発振させる制御を実施するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０２６９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
グリッド波長以外の波長での発振を実現するグリッドレス制御においては、グリッド波長以外の波長が要求波長として要求される。この場合、グリッド波長における駆動条件を基に、グリッド波長以外の波長における駆動条件が算出される。しかしながら、要求波長がグリッド波長と一致する場合においても駆動条件を算出する処理が行われれば、余計な処理が発生することになる。
【０００５】
そこで、余計な処理の発生を防止することができる、波長可変レーザ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】
【０００６】
本発明に係る波長可変レーザの制御方法は、基本波長での駆動条件を格納する第１メモリからいずれかの駆動条件を読み出して当該駆動条件を用いて波長可変レーザを制御する波長可変レーザの制御方法であって、第１波長を指定する情報を入力する工程と、前記第１波長が前記第１メモリに格納されたいずれかの基本波長である第２波長と同じであるか否かを判定する工程と、前記第１波長と前記第２波長とが同じであると判定された場合に、前記第１メモリから前記第２波長の駆動条件を取得する工程と、前記第１波長と前記第２波長とが異なると判定された場合に、前記第１メモリから前記第２波長の駆動条件を取得し、前記第１波長と前記第２波長との差分に基づいて当該駆動条件を用いて前記第１波長での駆動条件を算出する工程と、前記取得する工程もしくは前記算出する工程の駆動条件に基づいて、前記波長可変レーザの発振波長を制御する、波長可変レーザの制御方法である。
【発明の効果】
【０００７】
上記発明によれば、余計な処理の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１に係る波長可変レーザの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例における半導体レーザの全体構成を示す模式的断面図である。
【図３】初期設定値およびフィードバック制御目標値を示す表である。
【図４】格納された温度補正係数Ｃ１を示す図である。
【図５】グリッドレス制御における要求波長と基本波長との関係を表す図である。
【図６】グリッドレス制御の原理を示す図である。
【図７Ａ】ＩＴＵ−Ｔグリッド波長に対応する周波数を示す図である。
【図７Ｂ】ＩＴＵ−Ｔグリッド波長とは異なるグリッド波長に対応する周波数を示す図である。
【図８】更新設定値の算出手順（比較例）を表すフローチャートである。
【図９】更新設定値の算出手順（実施例）を表すフローチャートである。
【図１０】半導体レーザを駆動した後の制御の一例を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）波長可変レーザの制御方法は、基本波長での駆動条件を格納する第１メモリからいずれかの駆動条件を読み出して当該駆動条件を用いて波長可変レーザを制御する波長可変レーザの制御方法であって、第１波長を指定する情報を入力する工程と、前記第１波長が前記第１メモリに格納されたいずれかの基本波長である第２波長と同じであるか否かを判定する工程と、前記第１波長と前記第２波長とが同じであると判定された場合に、前記第１メモリから前記第２波長の駆動条件を取得する工程と、前記第１波長と前記第２波長とが異なると判定された場合に、前記第１メモリから前記第２波長の駆動条件を取得し、前記第１波長と前記第２波長との差分に基づいて当該駆動条件を用いて前記第１波長での駆動条件を算出する工程と、前記取得する工程もしくは前記算出する工程の駆動条件に基づいて、前記波長可変レーザの発振波長を制御する、波長可変レーザの制御方法である。
（２）エタロンを用いて波長検知を行う波長検知部の検知結果と、駆動条件に含まれる目標値との差に基づいて、前記波長可変レーザの発振波長を制御し、前記第１波長での駆動条件を算出する際に、前記エタロンの設定温度を変更する演算を行ってもよい。
（３）前記第１波長を指定する情報は、基準周波数、グリッド間隔およびチャネル番号を含むパラメータのうち少なくとも２つを含んでいてもよい。
（４）前記第２波長は、ＩＴＵ−Ｔグリッドのいずれかの波長としてもよい。
（５）前記第１メモリの駆動条件を波長値と紐付するデータを格納する第２メモリをさらに備え、前記第１波長を指定する情報は波長値であり、前記第２メモリを参照することで、前記第１メモリの前記第２波長の駆動条件を取得してもよい。
【００１０】
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る波長可変レーザの制御方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【実施例１】
【００１１】
図１は、実施例１に係る波長可変レーザ１００の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、波長可変レーザ１００は、レーザデバイスとして、波長を制御可能な半導体レーザ３０（チューナブル半導体レーザ）を備えている。本実施例の半導体レーザ３０は、レーザ領域に連結してＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）となる領域が設けられている。このＳＯＡは、光出力制御部として機能する。ＳＯＡは光出力の強度を任意に増減させることができる。また光出力の強度を実質的にゼロに制御することもできる。さらに波長可変レーザ１００は、検知部５０、メモリ６０、コントローラ７０などを備える。検知部５０は、出力検知部および波長ロッカ部として機能する。コントローラ７０は、波長可変レーザ１００の制御を行うものであり、その内部にはＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）を備えている。
【００１２】
図２は、本実施例における半導体レーザ３０の全体構成を示す模式的断面図である。図２に示すように、半導体レーザ３０は、ＳＧ−ＤＦＢ（Ｓａｍｐｌｅｄ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ）領域Ａと、ＣＳＧ−ＤＢＲ（Ｃｈｉｒｐｅｄ  Ｓａｍｐｌｅｄ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）領域Ｂと、ＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）領域Ｃとを備える。すなわち、半導体レーザ３０は、半導体構造内に波長選択ミラーを有するレーザである。
【００１３】
一例として、半導体レーザ３０において、フロント側からリア側にかけて、ＳＯＡ領域Ｃ、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂがこの順に配置されている。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａは、利得を有しサンプルドグレーティングを備える。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂは、利得を有さずにサンプルドグレーティングを備える。ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂが図１のレーザ領域に相当し、ＳＯＡ領域Ｃが図２のＳＯＡ領域に相当する。
【００１４】
ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａは、基板１上に、下クラッド層２、活性層３、上クラッド層６、コンタクト層７、および電極８が積層された構造を有する。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂは、基板１上に、下クラッド層２、光導波層４、上クラッド層６、絶縁膜９、および複数のヒータ１０が積層された構造を有する。各ヒータ１０には、電源電極１１およびグランド電極１２が設けられている。ＳＯＡ領域Ｃは、基板１上に、下クラッド層２、光増幅層１９、上クラッド層６、コンタクト層２０、および電極２１が積層された構造を有する。
【００１５】
ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域ＢおよびＳＯＡ領域Ｃにおいて、基板１、下クラッド層２、および上クラッド層６は、一体的に形成されている。活性層３、光導波層４、および光増幅層１９は、同一面上に形成されている。ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡとＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂとの境界は、活性層３と光導波層４との境界と対応している。
【００１６】
ＳＯＡ領域Ｃ側における基板１、下クラッド層２、光増幅層１９および上クラッド層６の端面には、端面膜１６が形成されている。本実施例では、端面膜１６はＡＲ（Ａｎｔｉ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）膜である。端面膜１６は、半導体レーザ３０のフロント側端面として機能する。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂ側における基板１、下クラッド層２、光導波層４、および上クラッド層６の端面には、端面膜１７が形成されている。本実施例では、端面膜１７はＡＲ膜である。端面膜１７は、半導体レーザ３０のリア側端面として機能する。
【００１７】
基板１は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる結晶基板である。下クラッド層２はｎ型、上クラッド層６はｐ型であり、それぞれ例えばＩｎＰによって構成される。下クラッド層２および上クラッド層６は、活性層３、光導波層４、および光増幅層１９を上下で光閉込めしている。
【００１８】
活性層３は、利得を有する半導体により構成されている。活性層３は、例えば量子井戸構造を有しており、例えばＧａ０．３２Ｉｎ０．６８Ａｓ０．９２Ｐ０．０８（厚さ５ｎｍ）からなる井戸層と、Ｇａ０．２２Ｉｎ０．７８Ａｓ０．４７Ｐ０．５３（厚さ１０ｎｍ）からなる障壁層が交互に積層された構造を有する。光導波層４は、例えばバルク半導体層で構成することができ、例えばＧａ０．２２Ｉｎ０．７８Ａｓ０．４７Ｐ０．５３によって構成することができる。本実施例においては、光導波層４は、活性層３よりも大きいエネルギギャップを有する。
【００１９】
光増幅層１９は、電極２１からの電流注入によって利得が与えられ、それによって光増幅をなす領域である。光増幅層１９は、例えば量子井戸構造で構成することができ、例えばＧａ０．３５Ｉｎ０．６５Ａｓ０．９９Ｐ０．０１（厚さ５ｎｍ）の井戸層とＧａ０．１５Ｉｎ０．８５Ａｓ０．３２Ｐ０．６８（厚さ１０ｎｍ）の障壁層が交互に積層された構造とすることができる。また、他の構造として、例えばＧａ０．４４Ｉｎ０．５６Ａｓ０．９５Ｐ０．０５からなるバルク半導体を採用することもできる。なお、光増幅層１９と活性層３とを同じ材料で構成することもできる。
【００２０】
コンタクト層７，２０は、例えばｐ型Ｇａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓ結晶によって構成することができる。絶縁膜９は、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）または酸化シリコン膜（ＳｉＯ）からなる保護膜である。ヒータ１０は、チタンタングステン（ＴｉＷ）で構成された薄膜抵抗体である。ヒータ１０のそれぞれは、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの複数のセグメントにまたがって形成されていてもよい。
【００２１】
電極８，２１、電源電極１１およびグランド電極１２は、金（Ａｕ）等の導電性材料からなる。基板１の下部には、裏面電極１５が形成されている。裏面電極１５は、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域ＢおよびＳＯＡ領域Ｃにまたがって形成されている。
【００２２】
端面膜１６および端面膜１７は、１．０％以下の反射率を有するＡＲ膜であり、実質的にその端面が無反射となる特性を有する。ＡＲ膜は、例えばＭｇＦ２およびＴｉＯＮからなる誘電体膜で構成することができる。なお、本実施例ではレーザの両端がＡＲ膜であったが、端面膜１７を有意の反射率を持つ反射膜で構成する場合もある。図２における端面膜１７に接する半導体に光吸収層を備えた構造を設けた場合、端面膜１７に有意の反射率を持たせることで、端面膜１７から外部に漏洩する光出力を抑制することができる。有意の反射率としては、たとえば１０％以上の反射率である。なお、ここで反射率とは、半導体レーザ内部に対する反射率を指す。
【００２３】
回折格子（コルゲーション）１８は、ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの下クラッド層２に所定の間隔を空けて複数箇所に形成されている。それにより、ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにサンプルドグレーティングが形成される。ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおいて、下クラッド層２に複数のセグメントが設けられている。ここでセグメントとは、回折格子１８が設けられている回折格子部と回折格子１８が設けられていないスペース部とが１つずつ連続する領域のことをいう。すなわち、セグメントとは、両端が回折格子部によって挟まれたスペース部と回折格子部とが連結された領域のことをいう。回折格子１８は、下クラッド層２とは異なる屈折率の材料で構成されている。下クラッド層２がＩｎＰの場合、回折格子を構成する材料として、例えばＧａ０．２２Ｉｎ０．７８Ａｓ０．４７Ｐ０．５３を用いることができる。
【００２４】
回折格子１８は、２光束干渉露光法を使用したパターニングにより形成することができる。回折格子１８の間に位置するスペース部は、回折格子１８のパターンをレジストに露光した後、スペース部に相当する位置に再度露光を施すことで実現できる。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａにおける回折格子１８のピッチと、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおける回折格子１８のピッチとは、同一でもよく、異なっていてもよい。本実施例においては、一例として、両ピッチは同一に設定してある。また、各セグメントにおいて、回折格子１８は同じ長さを有していてもよく、異なる長さを有していてもよい。また、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの各回折格子１８が同じ長さを有し、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの各回折格子１８が同じ長さを有し、ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡとＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂとで回折格子１８の長さが異なっていてもよい。
【００２５】
ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａにおいては、各セグメントの光学長が実質的に同一となっている。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおいては、少なくとも２つのセグメントの光学長が、互いに異なって形成されている。それにより、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの波長特性のピーク同士の強度は、波長依存性を有するようになる。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａのセグメントの平均光学長とＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂのセグメントの平均光学長は異なっている。このように、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ内のセグメントおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂのセグメントが半導体レーザ３０内において共振器を構成する。
【００２６】
ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂそれぞれの内部においては、反射した光が互いに干渉する。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａには活性層３が設けられており、キャリア注入されると、ピーク強度がほぼ揃った、所定の波長間隔を有する離散的な利得スペクトルが生成される。また、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおいては、ピーク強度が異なる、所定の波長間隔を有する離散的な反射スペクトルが生成される。ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおける波長特性のピーク波長の間隔は異なっている。これら波長特性の組み合わせによって生じるバーニア効果を利用して、発振条件を満たす波長を選択することができる。
【００２７】
図１に示すように、半導体レーザ３０は、第１温度制御装置３１上に配置されている。第１温度制御装置３１は、ペルチェ素子を含み、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｏｌｅｒ）として機能する。第１サーミスタ３２は、第１温度制御装置３１上に配置されている。第１サーミスタ３２は、第１温度制御装置３１の温度を検出する。第１サーミスタ３２の検出温度に基づいて、半導体レーザ３０の温度を特定することができる。
【００２８】
波長可変レーザ１００においては、検知部５０が半導体レーザ３０のフロント側に配置されている。検知部５０が波長ロッカ部として機能することから、波長可変レーザ１００は、フロントロッカタイプと呼ぶことができる。検知部５０は、第１受光素子４２、ビームスプリッタ５１、エタロン５２、第２温度制御装置５３、第２受光素子５４、および第２サーミスタ５５を備える。
【００２９】
ビームスプリッタ４１は、半導体レーザ３０のフロント側からの出力光を分岐する位置に配置されている。ビームスプリッタ５１は、ビームスプリッタ４１からの光を分岐する位置に配置されている。第１受光素子４２は、ビームスプリッタ５１によって分岐された２つの光の一方を受光する位置に配置されている。エタロン５２は、ビームスプリッタ５１によって分岐された２つの光の他一方を透過する位置に配置されている。第２受光素子５４は、エタロン５２を透過した透過光を受光する位置に配置されている。
【００３０】
エタロン５２は、入射光の波長に応じて透過率が周期的に変化する特性を有する。本実施例においては、エタロン５２としてソリッドエタロンを用いる。なお、ソリッドエタロンの当該周期的な波長特性は、温度が変化することによって変化する。エタロン５２は、ビームスプリッタ５１によって分岐された２つの光の他方を透過する位置に配置されている。また、エタロン５２は、第２温度制御装置５３上に配置されている。第２温度制御装置５３は、ペルチェ素子を含み、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｏｌｅｒ）として機能する。
【００３１】
第２受光素子５４は、エタロン５２を透過した透過光を受光する位置に配置されている。第２サーミスタ５５は、エタロン５２の温度を特定するために設けられている。第２サーミスタ５５は、例えば第２温度制御装置５３上に配置されている。本実施例では、第２温度制御装置５３の温度を第２サーミスタ５５で検出することで、エタロン５２の温度を特定している。
【００３２】
メモリ６０は、書換え可能な記憶装置である。書き換え可能な記憶装置としては、典型的にはフラッシュメモリが挙げられる。コントローラ７０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、電源などを備える。ＲＡＭは、中央演算処理装置が実行するプログラム、中央演算処理装置が処理するデータなどを一時的に記憶するメモリである。
【００３３】
メモリ６０は、波長可変レーザ１００の各部の初期設定値およびフィードバック制御目標値をチャネルに対応させて記憶している。チャネルとは、半導体レーザ３０の発振波長に対応する番号である。各チャネルの波長は、波長可変レーザ１００の波長可変帯域内において、離散的に定められている。例えば、各チャネルは、ＩＴＵ−Ｔ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｅｃｔｏｒ）のグリッド波長（５０ＧＨｚ間隔）に対応している。または、ＩＴＵ−Ｔグリッドの間隔よりも狭めた間隔で、初期設定値を用意してもよい。本実施例においては、各チャネルの波長が基本波長と定義される。
【００３４】
図３は、上記初期設定値およびフィードバック制御目標値を示す表である。図３に示すように、上記初期設定値は、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの電極８に供給される初期電流値ＩＬＤ、ＳＯＡ領域Ｃの電極２１に供給される初期電流値ＩＳＯＡ、半導体レーザ３０の初期温度値ＴＬＤ、エタロン５２の初期温度値ＴＥｔａｌｏｎ、および各ヒータ１０に供給される初期電力値ＰＨｅａｔｅｒ１〜ＰＨｅａｔｅｒ３を含む。これら初期設定値は、チャネルごとに定められている。上記フィードバック制御目標値は、コントローラ７０のフィードバック制御を行う際の目標値である。フィードバック制御目標値は、第１受光素子４２が出力する光電流の目標値Ｉｍ１、および第１受光素子４２が出力する光電流Ｉｍ１に対する第２受光素子５４が出力する光電流Ｉｍ２の比の目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１を含む。制御目標値も、チャネルごとに定められている。なお、これらの各値は、波長可変レーザ１００の出荷前に、波長計を使ったチューニングによって個体ごとに取得される。また、図４に示すようにメモリ６０には、温度補正係数Ｃ１が格納されている。温度補正係数Ｃ１の詳細については後述する。本実施例においては、温度補正係数Ｃ１は、各チャネルに共通の値である。
【００３５】
本実施例に係る波長可変レーザ１００は、基本波長と一致しない要求波長を出力することができる。基本波長と異なる要求波長での出力を可能とする制御のことを、以下、グリッドレス制御と称する。図５は、グリッドレス制御における要求波長と基本波長との関係を表す図である。図５に示すように、グリッドレス制御においては、要求波長は、基本波長と隣接する他の基本波長との間の波長である。なお、要求波長は、基本波長と一致していてもよい。
【００３６】
図６は、グリッドレス制御の原理を示す図である。図６において、横軸は波長を示し、縦軸は比Ｉｍ２／Ｉｍ１（エタロン５２の透過率）の正規化値を示す。図６において、実線は、エタロン５２の初期温度値ＴＥｔａｌｏｎに対応する波長特性である。また、点線は、エタロン５２の温度を第２温度制御装置５３によって上昇させた場合の波長特性である。ここで、実線上の黒丸における比Ｉｍ２／Ｉｍ１がフィードバック目標値として採用されている場合、エタロン５２が初期温度値ＴＥｔａｌｏｎであると、基本波長で発振することになる。一方、エタロン５２が点線で示される波長特性に対応した温度であると、比Ｉｍ２／Ｉｍ１が基本波長を得るための値（点線上の黒丸）であっても、実際の発振波長はエタロン特性の変更分だけ、その基本波長からシフトする。つまり、要求波長と基本波長との波長差だけエタロン特性をシフトすることで、フィードバック目標値である比Ｉｍ２／Ｉｍ１はそのままで、要求波長を実現することができる。すなわち、要求波長と基本波長との波長差分ΔＦに基づき、エタロン温度を変更するための演算をし、これをエタロン温度として適用することで、要求波長を実現することができる。
【００３７】
上記したように、エタロン５２の波長特性は、その温度にしたがってシフトする。エタロン５２における周波数変動量／温度変化量［ＧＨｚ／℃］を、エタロン５２の温度補正係数Ｃ１と称する。なお、ここでは波長を周波数で表現している。温度補正係数Ｃ１は、波長可変レーザの駆動条件の波長変化に対する変化率に相当する。
【００３８】
要求波長の制御を実現するためのエタロン５２の設定温度をＴｅｔｌｎ＿Ａ［℃］とする。またエタロン５２の初期温度、すなわち選択された基本波長に対応したエタロン５２の温度をＴｅｔｌｎ＿Ｂ［℃］とする。Ｔｅｔｌｎ＿ＢはＴＥｔａｌｏｎに相当し、メモリ６０から取得される。さらに、基本波長と要求波長との波長差分（絶対値）をΔＦ［ＧＨｚ］とする。この場合、各パラメータの関係は、下記式（１）のように表すことができる。式（１）に基づいて要求波長を得るために必要な設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａを求めることができる。
Ｔｅｔｌｎ＿Ａ＝Ｔｅｔｌｎ＿Ｂ＋ΔＦ／Ｃ１    （１）
【００３９】
第２温度制御装置５３の温度を設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａに制御することによって、比Ｉｍ２／Ｉｍ１をそのまま利用して、要求波長を得ることが可能となる。以上の動作を実行することにより、図６に示すように、エタロン５２の特性がシフトした分だけ、基本波長からシフトした波長（要求波長）によって半導体レーザ３０をレーザ発振させることができる。
【００４０】
続いて、要求波長における半導体レーザ３０の駆動条件（更新設定値）の算出手順について説明する。一例として、コントローラ７０に、要求波長として波長または周波数の実数値が入力される。例えば、要求波長は、図示しない外部入出力装置からコントローラ７０に入力される。典型的にはＲＳ２３２Ｃ規格に対応した入出力装置が採用される。
【００４１】
または、要求波長として、少なくとも２種類以上のパラメータを含む間接的な情報が入力される場合がある。例えば、基準周波数（スタートグリッド波長）、チャネル番号、およびグリッド間隔が入力される場合がある。図７Ａは、ＩＴＵ−Ｔグリッド波長に対応する周波数を示す図である。図７Ｂは、ＩＴＵ−Ｔグリッド波長とは異なるグリッド波長に対応する周波数を示す図である。図７Ａと図７Ｂとで、グリッド間隔が異なるため、図７Ｂの各チャネル周波数は、図７Ａとは一致しない。したがって、要求波長が基本波長と異なることになる。なお、Ｎチャネル番号では、要求波長と基本波長が同じになる波長が存在する。
【００４２】
例えば、基準周波数として、各グリッド波長のうち最も低周波数のものが設定される。この基準周波数のチャネル番号を１とする。この基準周波数から高周波側にグリッド間隔分シフトした周波数が、チャネル番号２のグリッド波長として設定される。同様にして、最も高周波数のものまでチャネル番号が設定してある。この基準周波数を、以下、基準周波数ＦＣＦ（Ｆｉｒｓｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）と称する。グリッド間隔を、以下、グリッド間隔Ｇｒｉｄと称する。チャネル番号を、以下、チャネル番号ＣＨと称する。
【００４３】
コントローラ７０は、基準周波数ＦＣＦ、グリッド間隔Ｇｒｉｄ、およびチャネル番号ＣＨから、要求波長を算出する。具体的には、下記式（２）にしたがって、周波数Ｆを求め、当該周波数Ｆから要求波長を算出することができる。なお、表１は、下記式（２）で算出される要求波長（要求周波数Ｆ）の一例を表す。
Ｆ＝ＦＣＦ＋（ＣＨ−１）×Ｇｒｉｄ    （２）
【表１】
2015126195.tif 000003
【００４４】
次に、コントローラ７０は、要求波長に応じて、基本波長を選択する。例えば、コントローラ７０は、要求波長に最も近い基本波長を選択する。例えば、コントローラ７０は、要求波長とスタートグリッド波長との差を求め、これをグリッド波長間隔で除した整数部を、チャネル番号Ｃｈとして採用する。コントローラ７０は、得られたチャネル番号Ｃｈに対応する基本波長を選択する。例えば、チャネル番号Ｃｈとして得られた値にグリッド波長間隔を乗じた値をスタートグリッド波長に加算することによって得られる。表２は、メモリ６０に格納されている基本波長の基準周波数ＦＣＦ＿Ｍおよびグリッド間隔Ｇｒｉｄ＿Ｍの一例を表す。表３は、表１および表２の条件で選択される基本波長を表す。
【表２】
2015126195.tif 000004
【表３】
2015126195.tif 000005
【００４５】
次に、コントローラ７０は、波長差分ΔＦに基づいて、更新設定値を算出する。まず、コントローラ７０は、初期設定値として格納されているエタロン温度Ｔｅｔｌｎ＿Ｂと波長差分ΔＦとを用いて、上記式（１）に従って設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａを算出する。また、コントローラ７０は、グリッドレス制御の要求波長を実現するための半導体レーザ３０の設定値を演算する。例えば、コントローラ７０は、メモリ６０から図示しない補正係数を参照し、初期電流値ＩＬＤ、初期温度値ＴＬＤ、および初期電力値ＰＨｅａｔｅｒ１〜ＰＨｅａｔｅｒ３と、波長差分ΔＦとから設定値を演算する。次に、コントローラ７０は、エタロン７２の設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａおよび半導体レーザ３０の設定値を更新設定値として自身のＲＡＭに書き込み、書き込まれた更新設定値を駆動条件として用いて半導体レーザ３０を駆動させる。
【００４６】
ここで、要求波長がいずれかの基本波長と一致する場合について検討する。この場合においても、波長差分ΔＦを算出し、波長差分ΔＦを用いて更新設定値を算出したとしても、算出された更新設定値は基本波長の初期設定値と同じである。したがって、更新設定値を算出する手順が余計な処理となる。例えば、図８のフローチャートで例示される。
【００４７】
図８に示すように、コントローラ７０は、要求波長の入力を受ける（ステップＳ１）。入力された情報が間接的な情報であれば、コントローラ７０は、上記式（２）などに従って要求波長を算出する。次に、コントローラ７０は、要求波長に基づいて、基本波長を選択する（ステップＳ２）。次に、コントローラ７０は、基本波長と要求波長との差を波長差分ΔＦとして算出する（ステップＳ３）。次に、コントローラ７０は、ステップＳ２で選択された基本波長に係る初期設定値およびフィードバック制御目標値をメモリ６０から読み出し、波長差分ΔＦを用いてエタロン７２の設定温度Ｔｅｔｌｎ＿Ａを更新設定値として算出する（ステップＳ４）。次に、コントローラ７０は、波長差分ΔＦを用いて半導体レーザ３０の更新設定値を算出する（ステップＳ５）。次に、コントローラ７０は、エタロン７２の更新設定値および半導体レーザ３０の更新設定値を自身のＲＡＭに書き込む（ステップＳ６）。次に、コントローラ７０は、ＲＡＭに書き込んだ更新設定値を駆動条件として用いて半導体レーザ３０を駆動する（ステップＳ７）。このフローチャートによれば、要求波長が基本波長と一致した場合においても、更新設定値を算出する処理が実行される。
【００４８】
そこで、本実施例においては、要求波長が基本波長と一致した場合には、更新設定値の算出手順を省略する。図９は、この場合のフローチャートの一例である。図９に示すように、コントローラ７０は、要求波長の入力を受ける（ステップＳ１１）。受信した情報が間接的な情報であれば、コントローラ７０は、上記式（２）などに従って要求波長を算出する。次に、コントローラ７０は、要求波長に基づいて、基本波長を選択する（ステップＳ１２）。次に、コントローラ７０は、基本波長と要求波長との差を波長差分ΔＦとして算出する（ステップＳ１３）。次に、コントローラ７０は、ΔＦがゼロである場合、ステップＳ１２で選択された基本波長の初期設定値をＲＡＭに書き込む（ステップＳ１４）。その後、コントローラ７０は、ＲＡＭに書き込んだ初期設定値を用いて半導体レーザ３０を駆動する（ステップＳ１５）。ＳＯＡ領域Ｃについては、この時点では半導体レーザ３０から光が出力されないように制御する。なお、ステップＳ１３においてΔＦがゼロでなければ、コントローラ７０は、ステップＳ１６〜ステップＳ１６として、図８のステップＳ４〜ステップＳ６と同様の処理を行うことによって、ＲＡＭに更新設定値を書き込み、ステップＳ１５を実行する。
【００４９】
なお、ステップＳ１３においては、波長値をインデックスとし、メモリ６０のチャネル番号と紐付するデータを格納する波長インデックステーブル（図示なし）を参照し、要求波長と同じ波長が波長インデックステーブルにあれば、紐付データからチャネル番号を取得し、要求波長の設定値をメモリ６０から取得する。このことにより、グリッド間隔が等間隔でない波長情報であるチャネル番号がメモリに格納されている場合であっても、要求波長の設定値をメモリ６０から取得することができる。
【００５０】
本実施例によれば、要求波長が基本波長と一致する場合には、更新設定値の算出が省略される。それにより、余計な処理の発生が防止される。
【００５１】
図１０は、半導体レーザ３０を駆動した後の制御の一例を表すフローチャートである。図１０に示すように、コントローラ７０は、第１サーミスタ３２の検出温度ＴＨ１がＴＬＤの範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ２１）。ここでＴＬＤの範囲とは、駆動条件の温度値ＴＬＤを中心とする所定範囲である。ステップＳ２１において「Ｎｏ」と判定された場合、コントローラ７０は、第１サーミスタ３２の検出温度ＴＨ１が温度値ＴＬＤ近づくように第１温度制御装置３１に供給される電流値を変更する。
【００５２】
コントローラ７０は、ステップＳ２１と並行して、第２サーミスタ５５の検出温度ＴＨ２が設定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ２２）。この場合の設定範囲は、駆動条件に含まれるエタロン７２の設定温度に基づいて決定される。例えば、上記設定範囲は、エタロン７２の設定温度を中心とする所定範囲とすることができる。ステップＳ２２において「Ｎｏ」と判定された場合、コントローラ７０は、第２サーミスタ５５の検出温度ＴＨ２がエタロン７２の設定温度に近づくように第２温度制御装置５３に供給される電流値を変更する。
【００５３】
コントローラ７０は、ステップＳ２１およびステップＳ２２の両方で「Ｙｅｓ」と判定されるまで待機する。ステップＳ２１およびステップＳ２２の両方で「Ｙｅｓ」と判定された場合、コントローラ７０は、シャッタオープンの動作を行う（ステップＳ２３）。具体的には、ＳＯＡ領域Ｃの電極２１に供給される電流を初期電流値ＩＳＯＡに制御する。それにより、半導体レーザ３０から駆動条件に基づく波長のレーザ光が出力される。
【００５４】
次に、コントローラ７０は、第１温度制御装置３１による温度値ＴＬＤを制御目標とした温度制御を終了する（ステップＳ２４）。次に、コントローラ７０は、第１温度制御装置３１によるＡＦＣ制御を開始する（ステップＳ２５）。つまり、第１温度制御装置３１の温度が、フィードバック制御目標値の比Ｉｍ２／Ｉｍ１を満たすようにフィードバック制御される。エタロン５２の入力光と出力光の比（前後比）は、半導体レーザ３０の発振波長を示している。また、第１温度制御装置３１は半導体レーザ３０の波長を制御するパラメータである。すなわちステップＳ２１では、前後比がＩｍ２／Ｉｍ１になるように第１温度制御装置３１の温度をフィードバック制御することで、半導体レーザ３０の波長を制御する。それにより、要求波長が実現される。コントローラ７０は、比Ｉｍ２／Ｉｍ１がステップＳ２で選択された基本波長における目標値Ｉｍ２／Ｉｍ１を中心とする所定範囲内にあることを確認すると、ＡＦＣロックフラグを出力する（ステップＳ２６）。その後、フローチャートの実行が終了する。
【符号の説明】
【００５５】
１  基板
２  下クラッド層
３  活性層
４  光導波層
６  上クラッド層
７  コンタクト層
８  電極
９  絶縁膜
１０  ヒータ
１１  電源電極
１２  グランド電極
１５  裏面電極
１６  端面膜
１７  端面膜
１８  回折格子
１９  光増幅層
２０  コンタクト層
２１  電極
３０  半導体レーザ
３１  第１温度制御装置
３２  第１サーミスタ
４１  ビームスプリッタ
４２  第１受光素子
５０  検知部
５１  ビームスプリッタ
５２  エタロン
５３  第２温度制御装置
５５  第２サーミスタ
６０  メモリ
７０  コントローラ
１００  波長可変レーザ
【図１】
2015126195.tif 000006
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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