(57)【要約】【課題】波長可変レーザの波長を高速に切り替えて安定化させる波長制御方法及び波長可変レーザを提供する。【解決手段】波長制御部１５０では、波長切替判定部１５１において外部から波長切替要求の信号を入力すると、電流初期値設定部１５２で切替前の波長と切替後の波長から波長制御電流の初期値を決定し、これをＤＢＲ駆動部１４２に出力する。その後は、波長フィードバック制御部１５４で目標波長となるようフィードバック制御を行い、リミッタ制御部１５５で許容される範囲内の波長制御電流をＤＢＲ駆動部１４２に出力する。 【選択図】図１
2008085103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上の異なる波長のいずれかに切り替えてレーザ光を出力する波長可変レーザの波長切替を、波長制御電流を変更することにより行う波長制御方法であって、
前記波長制御電流を、
前記波長切替開始時には、前記波長切替前の元の波長と前記波長切替後の目標波長とに依存して選択される初期値に変更し、
前記波長切替後は、前記レーザ光の波長を測定して前記目標波長に一致させるようフィードバック制御により算出される電流値に変更する
ことを特徴とする波長制御方法。
【請求項２】
前記初期値は、前記波長可変レーザが前記元の波長のレーザ光を安定的に出力する熱的平衡状態から切替直後に前記目標波長のレーザ光を出力するのに必要な前記波長制御電流の値である
ことを特徴とする請求項１に記載の波長制御方法。
【請求項３】
前記フィードバック制御により算出される前記波長制御電流は、前記目標波長毎に設定された所定の許容範囲内に制限される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の波長制御方法。
【請求項４】
前記波長制御電流の前記許容範囲内への制限は、前記波長切替から所定時間が経過した後に開始される
ことを特徴とする請求項３に記載の波長制御方法。
【請求項５】
波長制御電流を変更することで２以上の異なる波長のいずれかに切り替えてレーザ光を出力する半導体レーザと、前記半導体レーザから出力されるレーザ光の波長をモニタする波長モニタ部と、前記波長モニタ部で測定された波長測定値を目標波長に一致させるよう前記波長制御電流を制御する波長制御部とを備えた波長可変レーザであって、
前記波長制御部は、外部から前記目標波長を入力すると波長切替を判定する、又は波長設定信号の変化を検知して前記波長切替と前記目標波長を判定する波長切替判定部と、
前記波長切替判定部から前記目標波長を入力し、これと波長切替前の元の波長とから前記波長制御電流の初期値を設定する電流初期値設定部と、
前記波長切替判定部から前記目標波長を入力するとともに、前記波長モニタ部から前記波長測定値を入力してフィードバック制御により前記波長制御電流を算出する波長フィードバック制御部と、
前記波長フィードバック制御部で算出された前記波長制御電流を前記目標波長毎に設定された許容範囲内に制限するリミッタ制御部と
前記波長切替判定部で前記波長切替が判定されたときは前記電流初期値設定部から前記初期値を入力し、前記波長切替判定部で前記波長切替が判定されなかったときは前記リミッタ制御部から前記許容範囲内に制限された前記波長制御電流を入力し、入力した前記初期値又は前記波長制御電流を前記半導体レーザに供給する第一のスイッチと
を備えることを特徴とする波長可変レーザ。
【請求項６】
前記波長切替判定部で前記波長切替が判定されたときに作動を開始するタイマと、
前記タイマの作動開始と同時に前記リミッタ制御部を実行させない手順を選択する一方、前記タイマで所定時間計測されると前記リミッタ制御部を実行させる手順を選択する第二のスイッチと
を備えることを特徴とする請求項５に記載の波長可変レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変レーザの波長を高速に切り替えて安定化させる波長制御方法及び波長可変レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
超長距離でかつ大容量の光通信システムを実現する方式として、波長分割多重（ＷＤＭ）方式が用いられている。ＷＤＭ方式では、複数の波長でレーザ光を射出する必要があり、標準規格等に適合したレーザ光を射出する光源装置が必要である。
【０００３】
従来、ＷＤＭ方式に用いられる光源装置として、互いに異なる波長のレーザ光を射出する複数の半導体レーザを備えた装置が用いられている。また、半導体素子の温度や駆動電流を変更することで発振波長を変えることができる波長可変レーザを用いることもある。波長可変レーザとしては、温度可変分布帰還型（ＤＦＢ）レーザあるいは分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）レーザなどが使用されている。
【０００４】
ＷＤＭ光通信システムで用いられる波長数を例えば３２波としたとき、光源として１波長１品種の半導体レーザを使用する場合には３２品種の半導体レーザが必要になるのに対し、波長可変レーザを用いた場合には、必要な波長可変レーザの品種を大幅に減らすことが可能となる。例えば１品種当たり４波のレーザ光を射出可能な波長可変レーザを用いた場合には、８品種の波長可変レーザで済むことになる。
【０００５】
ＤＢＲレーザに代表される高速波長可変レーザの出力波長は波長制御電流で制御されており、１つの波長可変レーザで射出可能な複数のレーザ波長を切り替える場合には、従来は波長制御電流を所定の初期値に変更することで行っていた。この波長制御電流の初期値は、事前に波長毎に一意的に定められており、波長可変レーザの熱的平衡状態において当該波長を出力させるような電流値（Ｉstatic）が設定されていた。波長制御電流の初期値の一例を図１３に示す。従来の波長可変レーザでは、波長切替時に目標の波長に対応する波長制御電流の初期値を、図１３に示す表から求めて制御に用いていた。
【０００６】
波長切替時は、まず波長制御電流を初期値に設定する。この初期値は波長毎に異なるので、図１３に示すような表をあらかじめ用意して記憶部に記憶させておく（特許文献１）。波長制御電流の初期値を設定後、さらに波長を安定化させたい場合には、波長情報をモニタしてフィードバック制御を行わせる（特許文献２）。
【０００７】
ところで、波長可変レーザの出力波長は、波長制御電流のみならず波長可変レーザの素子の温度によっても変化する。そのため、通常は波長可変レーザの温度をモニタし、これが所定の温度となるよう温度制御された状態で使用されている。
【特許文献１】特開２００１−２６７６８０号公報
【特許文献２】特開２００１−２５１０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の波長制御方法及び波長可変レーザでは以下のような問題があった。半導体レーザで通常行われている温度制御は、モジュール全体の平均的な温度を制御するものであって、素子のローカルな温度は波長制御電流の大きさ等によって異なっている。波長制御電流は出力波長によって異なることから、熱的平衡状態であっても出力波長によって異なることから、素子のローカルな温度は、出力波長によって異なることになる。
【０００９】
従来の波長切替を行う制御方法では、波長切替時の波長制御電流の初期値として、目標波長射出時の熱的平衡状態における波長制御電流の値を用いている。しかしながら、波長切替前の素子のローカルな温度がそれまでの出力波長によって異なることから、上記の初期値を設定しても出力波長が目標波長とは異なるものになってしまう。このように、出力波長が目標値とずれた状態からフィードバック制御が開始されるため、目標波長に到達するまでに時間がかかり、これが高速な波長切替の制約となっていた。特許文献１及び２とも、切替前の素子の温度の影響を考慮しておらず、波長切替後の素子の温度変化のためにしばらくは目標波長以外の波長のレーザを出力してしまう。
【００１０】
そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、波長可変レーザの波長を高速に切り替えて安定化させる波長制御方法及び波長可変レーザ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】
【００１１】
本発明の波長制御方法の第１の態様は、２以上の異なる波長のいずれかに切り替えてレーザ光を出力する波長可変レーザの波長切替を、波長制御電流を変更することにより行う波長制御方法であって、前記波長制御電流を、前記波長切替開始時には、前記波長切替前の元の波長と前記波長切替後の目標波長とに依存して選択される初期値に変更し、前記波長切替後は、前記レーザ光の波長を測定して前記目標波長に一致させるようフィードバック制御により算出される電流値に変更することを特徴とする。
【００１２】
本発明の波長制御方法の他の態様は、前記初期値が、前記波長可変レーザが前記元の波長のレーザ光を安定的に出力する熱的平衡状態から切替直後に前記目標波長のレーザ光を出力するのに必要な前記波長制御電流の値であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の波長制御方法の他の態様は、前記フィードバック制御により算出される前記波長制御電流が、前記目標波長毎に設定された所定の許容範囲内に制限されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の波長制御方法の他の態様は、前記波長制御電流の前記許容範囲内への制限が、前記波長切替から所定時間が経過した後に開始されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の波長可変レーザの第１の態様は、波長制御電流を変更することで２以上の異なる波長のいずれかに切り替えてレーザ光を出力する半導体レーザと、前記半導体レーザから出力されるレーザ光の波長をモニタする波長モニタ部と、前記波長モニタ部で測定された波長測定値を目標波長に一致させるよう前記波長制御電流を制御する波長制御部とを備えた波長可変レーザであって、前記波長制御部が、外部から前記目標波長を入力すると波長切替を判定する、又は波長設定信号の変化を検知して前記波長切替と前記目標波長を判定する波長切替判定部と、前記波長切替判定部から前記目標波長を入力し、これと波長切替前の元の波長とから前記波長制御電流の初期値を設定する電流初期値設定部と、前記波長切替判定部から前記目標波長を入力するとともに、前記波長モニタ部から前記波長測定値を入力してフィードバック制御により前記波長制御電流を算出する波長フィードバック制御部と、前記波長フィードバック制御部で算出された前記波長制御電流を前記目標波長毎に設定された許容範囲内に制限するリミッタ制御部と、前記波長切替判定部で前記波長切替が判定されたときは前記電流初期値設定部から前記初期値を入力し、前記波長切替判定部で前記波長切替が判定されなかったときは前記リミッタ制御部から前記許容範囲内に制限された前記波長制御電流を入力し、入力した前記初期値又は前記波長制御電流を前記半導体レーザに供給する第一のスイッチとを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の波長可変レーザの他の態様は、前記波長切替判定部で前記波長切替が判定されたときに作動を開始するタイマと、前記タイマの作動開始と同時に前記リミッタ制御部を実行させない手順を選択する一方、前記タイマで所定時間計測されると前記リミッタ制御部を実行させる手順を選択する第二のスイッチとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の波長制御方法によれば、波長切替時の波長制御電流の初期値を波長切替前の元の波長と波長切替後の目標波長とに依存して決定するようにしたことから、波長可変レーザの出力波長を高速に切り替えて安定化させることが可能となる。特に、波長切替前後の各波長に対する波長制御電流が大きな差を有している場合であっても、切替後の波長に高速に収束させることが可能となる。
【００１８】
また、本発明の波長制御方法を適用して波長可変レーザの制御装置を構成することにより、波長切替を高速に実現できる波長可変レーザを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態における波長制御方法及び波長可変レーザについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００２０】
半導体レーザの出力波長は、波長制御電流によって変化するが、それだけでなく半導体レーザの素子の温度によっても変化する。そのため通常は、半導体レーザを所定の温度に制御した状態で使用するが、これはモジュール全体の平均的な温度を制御するものであって、素子のローカルな温度を制御するものではない。
【００２１】
半導体レーザの素子のローカルな温度は、波長制御電流によって発生する熱量の影響を受けるため、波長制御電流とともに変化する。異なる出力波長では熱的平衡状態での波長制御電流も異なっていることから、熱的平衡状態での素子のローカルな温度も異なっている。
【００２２】
従って、半導体レーザの出力波長を切り替えるために波長制御電流を変化させると、素子のローカルな温度も変化してしまうため、出力波長は波長制御電流の変化とローカルな温度変化の両方の影響を受けることになる。熱の変化は本質的に遅く、波長制御電流の変化に遅れて素子のローカルな温度が変化することから、出力波長が所定の目標波長で安定するまでに時間がかかってしまう。
【００２３】
半導体レーザの出力波長を切替える従来の制御方法では、図１３に示すような出力波長毎の波長制御電流が事前に一意的に定められており、これを波長切替時の波長制御電流の初期値として用いていた。そして、波長切替時にそれまでの波長制御電流から図１３に示す波長制御電流の初期値に変化させていた。波長制御電流は、熱的平衡状態においては出力波長毎に一定の値となり、図２に示すような関係が見られる。図１３に示した出力波長毎の波長制御電流の初期値は、図２に示す熱的平衡状態での波長制御電流値（Ｉstatic）を用いている。
【００２４】
そのため、従来の波長制御方法のように波長切替時に目標波長における熱的平衡状態での波長制御電流を設定しても、素子のローカルな温度が目標波長での熱的平衡状態の温度とは異なっていることから、切替後の出力波長が目標の波長からはずれてしまう。この波長のずれをフィードバックして波長制御電流を制御することから、目標波長に到達して安定するまでに却って時間がかかってしまう。これが波長切替えを高速化する上での、従来の波長制御方法の制約となっていた。
【００２５】
これに対し本発明の波長制御方法では、半導体レーザの出力波長を切替えるための波長制御電流の初期値を、切替前の熱的状態を反映して設定するようにしている。波長切替前の熱的状態は切替前の波長で平衡状態であったと考えられ、切替前の熱的平衡状態での波長制御電流も、図２に示す切替前の出力波長に対し一意的に決まる電流値で安定していたと考えられる。そこで本発明の波長制御方法では、波長切替時の波長制御電流の初期値を、切替前の元の波長と切替後の目標波長とによって事前に決定される所定の電流値としている。
【００２６】
本発明の波長制御方法における波長制御電流の初期値の一実施例を図３に示す。本発明の波長制御方法では、波長切替直後の波長制御電流として、切替前の元の波長と切替後の目標波長とから事前に決定された電流値を用いる。図３に示す各電流値は、切替前の波長における熱的平衡状態から切替直後に目標波長のレーザ光を射出できる波長制御電流の値を設定している。
【００２７】
図３では、８種類の波長のレーザ光を出力する波長可変レーザにおける波長制御電流の初期値を示している。ここでは、横方向に切替後の異なる波長に対する波長制御電流の初期値を示しており、縦方向に切替前の異なる波長に対する初期値を示している。すなわち、各行は切替前の波長が同じで切替後の波長が異なるときの初期値を示しており、各列は切替後の波長が同じで切替前の波長が異なるときの初期値を示している。図３の表に示す各波長制御電流の初期値は、縦方向のいずれかの波長（切替前の波長）で熱的に平衡状態にある状態から、横方向のいずれかの波長に切り替えるときの波長制御電流の初期値を示している。
【００２８】
上記のように、図３に示す波長制御電流の初期値を用いることで、波長切替直後に目標波長のレーザ光を射出することが可能となることから、以降のフィードバック制御では、素子内の温度変化による波長変化分のみを補償するよう制御することになる。これにより、目標の波長に早期に収束させて安定化させることが可能となる。
【００２９】
なお、本発明の波長制御方法により図３に示すような波長制御電流の初期値を用いる場合には、Ｎ個の波長に切替可能な波長可変レーザに対し、Ｎ＊（Ｎ−１）個の波長制御電流の初期値が必要となるが、事前に不揮発性メモリ等に記録させて用いる等の方法で実現可能である。
【００３０】
本発明の実施形態に係る波長可変レーザを、図４に示すブロック図を用いて説明する。本実施形態の波長可変レーザ１００は、半導体レーザモジュール（ＬＤモジュール）１１０、制御装置１２０、各種モニタ部１３１〜１３３、及び各種駆動部１４１〜１４３で構成されている。制御装置１２０は、本発明の波長制御方法に基づいてＬＤモジュール１１０を制御するためのＣＰＵを備えている。
【００３１】
本実施形態では、ＬＤモジュール１１０として波長可変なレーザであるＤＢＲレーザを用いるものとしている。あるいは、ＤＢＲレーザに代えてＤＦＢレーザを用いてもよい。ＬＤモジュール１１０は、主要構成部としてＤＢＲアレー１１１、光カプラ１１２、１１４、及び半導体増幅器（ＳＯＡ）１１３を備えている。なお、ＤＢＲアレー１１１は、複数のＤＢＲを用いるものであるが、ＤＢＲ単体のみを用いてもよい。また、ここではＳＯＲを備えるようにしているが、これは出力パワーを調整するものであって、必ずしも必要とするものではない。
【００３２】
また、光カプラ１１４を介して出力レーザ光の一部を入力して出力パワーをモニタするためのパワーモニタ部１３１と、エタロンフィルタ１１５を介して出力レーザ光の波長をモニタするための波長モニタ部１３２とを備えている。パワーモニタ部１３１及び波長モニタ部１３２はともにフォトダイオード（ＰＤ）で構成されている。さらに、ＬＤモジュール１１０を冷却して温度制御を行うために熱電クーラ（ＴＥＣ）１１６が備えられており、ＬＤモジュール１１０の温度をモニタするための温度モニタ部１３３が備えられている。
【００３３】
ＬＤモジュール１１０の一実施例として、その斜視図を図５に示す。同図において、ＤＢＲアレー１１１は、波長可変範囲の異なる複数のＤＢＲレーザ１１１ａで構成されており、各ＤＢＲレーザ１１１ａからの出力レーザ光が光カプラ１１２を介してＳＯＡ１１３に導波され、ＳＯＡ１１３で所定のパワーに増幅されて出力される。各ＤＢＲレーザ１１１ａは、それぞれ固有の波長可変範囲を有しており、各々の波長制御電流を変更することで各波長可変範囲内の波長を選択して出力させることができる。
【００３４】
パワーモニタ部１３１及び波長モニタ部１３２は、波長可変レーザ１００から出力されるレーザ光の光パワー及び波長をそれぞれモニタし、各測定結果を制御装置１２０に伝送する。制御装置１２０内のパワー制御部１２１は、パワーモニタ部１３１で測定された光パワー測定値を入力し、これが目標の光パワーに一致するようＳＯＡ駆動部１４１を制御している。同様に、制御装置１２０内の波長制御部１５０が、波長モニタ部１３２で測定された波長測定値を入力し、これが目標の波長に一致するようＤＢＲ駆動部１４２を制御している。
【００３５】
さらに、ＬＤモジュール１１０を所定の温度に維持するために、温度制御部１２２が温度モニタ部１３３から入力した温度測定値をもとにＴＥＣ駆動部１４３を制御している。なお、制御装置１２０を構成するＣＰＵと、各モニタ部１３１〜１３３及び各駆動部１４１〜１４３との間には、それぞれの信号をＡＤ変換するＡＤ変換器（ＡＤＣ）１３４、及びＤＡ変換するＤＡ変換器（ＤＡＣ）１４４が設けられている。
【００３６】
本実施形態の波長可変レーザ１００では、波長制御部１５０が本発明の波長制御方法に基づいて波長制御を行うよう構成されている。波長制御部１５０の詳細な構成を図１に示すブロック図を用いて説明する。波長制御部１５０は、外部から目標波長を入力すると波長切替を判定する、又は波長設定信号の変化を検知して波長切替と目標波長を判定する波長切替判定部１５１と、波長切替時に波長制御電流の初期値を設定する電流初期値設定部１５２と、電流初期値設定部１５２に接続された記憶部１５３と、波長をフィードバック制御する波長フィードバック制御部１５４と、波長フィードバック制御部１５４からの出力である波長制御電流を所定範囲に制限するためのリミッタ制御部１５５と、電流初期値設定部１５２から出力される波長制御電流又はリミッタ制御部１５５から出力される波長制御電流のいずれかを選択するスイッチ１５６とを備えている。
【００３７】
波長切替判定部１５１は、外部から目標波長を入力すると波長切替を判定する、又は波長設定信号の変化を検知することで波長切替と目標波長を判定するとともに、それまでの目標波長を切替前の波長（λｏとする）として記憶する。そして、波長切替前の波長λｏと波長切替後の波長λｔとを電流初期値設定部１５２に送出するとともに、λｔのみを波長フィードバック制御部１５４及びリミッタ制御部１５５に送出する。さらに、スイッチ１５６に対して、電流初期値設定部１５２からの波長制御電流を選択するよう、スイッチ切替指令を出力する。
【００３８】
電流初期値設定部１５２は、波長切替判定部１５１から波長λｏ、λｔを入力すると、記憶部１５３に記憶された図３に示すような波長制御電流初期値の表から、波長切替前の波長がλｏで波長切替後の波長がλｔに対応する電流初期値を選択する。そして、選択された電流初期値をスイッチ１５６及び波長フィードバック制御部１５４に送出する。
【００３９】
波長制御電流初期値の具体的な数値例を図６に示す。ここでは、４種類の波長選択が可能なＤＢＲレーザの例を示している。同図では、例えば最も波長の短い１５５３．１５９ｎｍから３番目の波長１５５３．９３９ｎｍに切り替える場合には、８５ｍＡの電流値を波長制御電流の初期値としている。なお、図６に示す表の最下行に熱的平衡状態における波長制御電流の値を示しているが、波長が１５５３．９３９ｎｍの場合には、熱的平衡状態になると波長制御電流Ｉstaticが８０ｍＡになることを示している。
【００４０】
図６に示す波長制御電流初期値の例より、長い波長に切替える場合には波長制御電流の最適な初期値がＩstaticよりも大きくなることがわかる。これは下記のように説明できる。このレーザは、波長制御電流を大きくするほど出力レーザ光の波長が短くなり、波長制御電流を小さくすると波長の長いレーザ光に切り替えられる。そのため、短い波長から長い波長に切り替えると、切替前に大きな電流が流れていたことから発熱量も大きく、素子のローカルな温度が高くなっている。
【００４１】
上記の状態から波長制御電流を切替後の長い波長に対応するＩstaticまで低下させても、素子のローカルな温度は急激には低下しないため、Ｉstaticに設定した直後は高い温度の影響で目標波長よりも長い波長のレーザ光を出力することになる。そのため、目標波長のレーザ光を出力させるためには、Ｉstaticよりも高い波長制御電流が必要となる。同様の理由により、短い波長への切替えの場合は、Ｉstaticよりも低い波長制御電流を初期値とする必要がある。
【００４２】
波長フィードバック制御部１５４は、波長モニタ部１３２から出力レーザ光の波長測定値を入力し、この波長測定値を波長切替判定部１５１から入力した目標波長λｔに一致させるよう、フィードバック制御により波長制御電流を算出している。また、電流初期値設定部１５２から入力した電流初期値を、波長フィードバック制御部１５４から出力する波長制御電流の初期値に用いている。
【００４３】
リミッタ制御部１５５は、波長フィードバック制御部１５４からの波長制御電流を、波長切替判定部１５１から入力した目標波長毎に設定される所定の許容範囲内に制限する機能を有している。エタロンフィルタ１１５を介して波長モニタ部１３２に入力される光強度は、図７に示すような周期的な変化を示す。図７は、熱的平衡状態における波長制御電流と波長モニタ部１３２に入力される光強度との関係を示しており、熱的平衡状態で目標波長λｔを実現するようフィードバック制御を行った場合には、波長制御電流がＩｔに収束することを示している。
【００４４】
波長フィードバック制御部１５４では、波長モニタ部１３２の出力が縦軸の目標値Ｐｔとなるよう波長制御電流を制御している。すなわち、波長制御電流がＩ１〜Ｉｔの間では波長モニタ部１３２の出力が目標値Ｐｔより高いため波長制御電流を増加させようとし、Ｉｔ〜Ｉ２の間では波長モニタ部１３２の出力が目標値Ｐｔより低いため波長制御電流を低下させようとする。これにより、熱的平衡状態では波長制御電流がＩｔで安定する。
【００４５】
これに対し、波長制御電流がＩ３の場合には波長モニタ部１３２の出力が目標値Ｐｔより低いため波長制御電流を低下させてしまい、λｔから離れてλｔ’の波長に変更されてしまう。同様に、波長制御電流がＩ４の場合にもλｔから離れてλｔ’’の波長に変更されてしまう。そこで、リミッタ制御部１５５は、目標波長λｔに対し波長制御電流をＩ１〜Ｉ２の間に制限している。但し、リミッタ制御部１５５による波長制御電流の制限範囲として、Ｉ１〜Ｉ２の全体とする必要は必ずしもなく、少なくともＩｔを含むより狭い範囲としてもよい。
【００４６】
スイッチ１５６は、通常はリミッタ制御部１５５からの波長制御電流を選択し（図１（ａ））、これを電流指令値としてＤＢＲ駆動部１４４に出力している。これに対し、波長切替時に波長切替判定部１５１からスイッチ切替指令を入力した場合には、電流初期値設定部１５２からの波長制御電流初期値を選択する側にスイッチ１５６を切り替える（図１（ｂ））。そして、電流初期値設定部１５２で選択された波長制御電流初期値をＤＢＲ駆動部１４４に出力する。
【００４７】
上記のように構成された本実施形態の波長制御部１５０について、その処理の流れを図８に示す流れ図を用いて以下に説明する。波長制御部１５０は、所定の周期で波長制御電流の制御を行っており、各制御周期において図８に示す処理が行われる。まず、ステップＳ１では、波長切替判定部１５１において外部から波長切替が要求されたか否かを判定する。そして、波長切替が判定された場合には、ステップＳ２の処理に進む。
【００４８】
ステップＳ２では、切替前後の波長に基づいて記憶部１５３から波長制御電流の初期値を選択してスイッチ１５６及び波長フィードバック制御部１５４に出力する。
【００４９】
ステップＳ３では、スイッチ１５６により電流初期値設定部１５２からの波長制御電流初期値が選択されてＤＢＲ駆動部１４２に出力される。スイッチ１５６は、波長切替判定部１５１からスイッチ切替指令を入力して電流初期値設定部１５２からの出力を選択する側に設定されている。
【００５０】
一方、ステップＳ１で波長切替が判定されなかった場合には、ステップＳ４で波長フィードバック制御部１５４により波長制御電流を算出する。次に、ステップＳ５では、リミッタ制御部１５５により波長フィードバック制御部１５４で算出された波長制御電流を所定の許容範囲内に制限する。そして、リミッタ制御部１５５で許容された波長制御電流をスイッチ１５６に出力する。
【００５１】
ステップＳ６では、スイッチ１５６によりリミッタ制御部１５５からの波長制御電流が選択されてＤＢＲ駆動部１４２に出力される。スイッチ１５６は、波長切替判定部１５１からスイッチ切替指令を入力しない時にはリミッタ制御部１５５からの出力を選択する側に設定されている。
【００５２】
上記の通り、本実施形態の波長可変レーザ１００では、波長切替時に切替前後の波長に基づいて事前に決定された波長制御電流初期値を用いるようにしたことにより、波長切替直後に目標の波長に近いレーザ光を出力することができる。また、その後の素子の温度変化による波長変化を波長フィードバック制御部１５４で制御させるようにしたことにより、目標波長に高速に収束させて安定化させることが可能となる。
【００５３】
本発明の波長可変レーザの別の実施形態を以下に説明する。本実施形態では、図１に示した制御装置１２０内の波長制御部１５０が、図９に示す波長制御部２５０のように変更される。すなわち、本実施形態の波長制御部２５０は、図１に示した波長制御部１５０に、タイマ２５１とスイッチ２５２がさらに追加されている。
【００５４】
図７を用いて説明したように、波長フィードバック制御部１５４で算出された波長制御電流が所定の範囲を逸脱すると目標波長以外の波長に変更されてしまう恐れがあったため、これを回避する目的でリミッタ制御部１５５が設けられていた。しかしながら、切替前後の波長の変化が大きい場合等には、電流初期値設定部１５２で設定される波長制御電流初期値が、リミッタ制御部１５５で設定される許容範囲を逸脱している場合がある。
【００５５】
このような許容範囲外の電流初期値を設定した後に波長フィードバック制御部１５４で波長制御電流を算出させると、波長切替後の所定期間は、波長フィードバック制御部１５４で算出される波長制御電流がリミッタ制御部１５５の許容範囲を逸脱している可能性がある。この場合、算出された波長制御電流をリミッタ制御部１５５で許容範囲内に直ちに制限してしまうと、電流初期値設定部１５２で波長制御電流初期値を設定した効果がほとんど得られなくなってしまう可能性がある。
【００５６】
そこで、本実施形態では、波長切替時に波長制御電流初期値が設定された後の所定の期間だけ、リミッタ制御部１５５による波長制御電流の制限をバイパスさせるようにしている。これにより、波長切替前後の波長の差が大きい場合でも、目標波長に高速に収束させて安定化させることが可能となる。上記のリミッタ制御部１５５をバイパスさせる期間として、例えば１μｓｅｃ程度とすることができる。
【００５７】
タイマ２５１は、波長切替後所定時間経過するまでは、リミッタ制御部１５５による波長制御電流の制限を行わせないようにするために設けられている。すなわち、波長切替判定部１５１からスイッチ１５６にスイッチ切替指令が出力されると、これに併せてタイマ２５１が時間測定を開始するようにしている。さらに、タイマ２５１の作動開始と同時に、スイッチ２５２がリミッタ制御部１５５をバイパスする側に切り替えられる。
【００５８】
タイマ２５１は、作動開始後所定時間が経過すると、スイッチ２５２に対して再びリミッタ制御部１５５側に切り替えるよう指令を出す。これにより、スイッチ２５２がリミッタ制御部１５５側に切り替えられ、波長フィードバック制御部１５４で算出された波長制御電流を所定の許容範囲内に制限してＤＢＲ駆動部１４２に出力させるようにする。
【００５９】
本実施形態の波長制御部２５０における処理の流れを図１０に示す流れ図を用いて以下に説明する。本実施形態では、図８に示した第１の実施形態の波長制御部１５０における処理の流れに、ステップＳ１１〜Ｓ１３が追加されている。
【００６０】
本実施形態では、ステップＳ１において波長切替判定部１５１で波長切替が判定されたとき、ステップＳ１１でタイマ２５１を作動開始させるとともに、スイッチ２５２をリミッタ制御部１５５をバイパスする側に切り替えている。また、波長フィードバック制御部１５４による制御が行われている間、ステップＳ１２でタイマ２５１の経過時間が所定の時間に達したか否かを判定し、所定時間の経過を判定するとステップＳ１３でスイッチ２５２を再びリミッタ制御部１５５側に切り替える。
【００６１】
本実施形態の波長制御部２５０による上記のような処理により、波長制御電流の初期値設定後所定時間が経過すると、波長フィードバック制御部１５４で算出された波長制御電流を所定の許容範囲内に制限してＤＢＲ駆動部１４２に出力させるようにすることができる。
【００６２】
本実施形態の波長可変レーザによる波長切替の一実施例として、１５５２．５２４ｎｍ（ＣＨ１）から１５５５．７４７（ＣＨ２）への切替を行った結果を以下に説明する。この２つの波長に対するＩstaticは、それぞれ１０３ｍＡ（ＣＨ１）と４１．９ｍＡ（ＣＨ２）である。ＣＨ１からＣＨ２に切り替える場合、ＣＨ２の電流初期値を４１．９ｍＡに設定すると、以降のフィードバック制御では波長切替から安定するまでに４０μｓ程度かかってしまう。このときの出力強度の時間変化を図１１に示す。図１１は、波長切替信号３０１と、目標波長ＣＨ２の出力強度３０２を示している。この出力強度３０２は、レーザ外部の光フィルタを通した出力であって、縦軸は実質的に波長を表している。
【００６３】
これに対し本発明の波長制御方法に基づき、初期値として４４ｍＡを設定した場合には、波長切替から安定するまでの時間が６μｓ程度に短縮されている。このときの出力強度の時間変化を図１２に示す。図１２の出力強度３０３で示すように、本発明の波長制御方法に基づいて波長制御電流の初期値を最適化して設定した場合には、波長切替から目標波長に収束して安定するまでの時間を、いずれも１０μｓ以内とすることが可能となる。
【００６４】
上記の実施例では、リミッタ制御部１５５に設定されたＣＨ２に対する許容範囲を４０ｍＡ〜４３ｍＡとしている。これに対し、電流初期値設定部１５２で設定される電流初期値が４４ｍＡであり、上記の許容範囲から逸脱している。そのため、初期値設定後リミッタ制御部１５５で直ちに４３ｍＡ以下に制限してしまうと、以降の波長フィードバック制御に時間がかかってしまい、６μｓでは安定しなくなってしまう。これに対し、図１０に示す本実施形態の処理の流れのように、所定時間だけリミッタ制御部１５５をバイパスさせるようにした場合には、図１２に示したように目標波長に高速に収束させて安定化させることが可能となる。
【００６５】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る波長制御方法及び波長可変レーザの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における波長制御方法及び波長可変レーザの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施形態に係る波長可変レーザの波長制御部の構成を示すブロック図である。
【図２】熱平衡状態における波長制御電流と出力波長との関係を示す図である。
【図３】本発明の波長制御方法による波長制御電流初期値の一実施例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る波長可変レーザの構成を示すブロック図である。
【図５】ＬＤモジュールの一実施例を示す斜視図である。
【図６】波長制御電流初期値の具体的な数値例を示す表である。
【図７】エタロンフィルタを介して波長モニタ部に受光される光強度の例を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態に係る波長制御部における処理の流れを示す流れ図である。
【図９】本発明の別の実施形態に係る波長可変レーザの波長制御部の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の別の実施形態に係る波長制御部における処理の流れを示す流れ図である。
【図１１】従来の波長制御方法を用いたときの出力強度の時間変化を示すグラフである。
【図１２】本発明の波長制御方法を用いたときの出力強度の時間変化を示すグラフである。
【図１３】従来の波長制御方法による波長制御電流初期値の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１００    波長可変レーザ
１１０    ＬＤモジュール
１１１    ＤＢＲアレー
１１２、１１４    光カプラ
１１３    ＳＯＡ
１１５    エタロンフィルタ
１１６    ＴＥＣ
１２０    制御装置
１２１    パワー制御部
１２２    温度制御部
１３１    パワーモニタ部
１３２    波長モニタ部
１３３    温度モニタ部
１３４    ＡＤＣ
１４１    ＳＯＡ駆動部
１４２    ＤＢＲ駆動部
１４３    ＴＥＣ駆動部
１４４    ＤＡＣ
１５０、２５０    波長制御部
１５１    波長切替判定部
１５２    電流初期値設定部
１５３    記憶部
１５４    波長フィードバック制御部
１５５    リミッタ制御部
１５６    スイッチ
２５１    タイマ
２５２    スイッチ
【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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【図１３】
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