(57)【要約】【課題】半導体レーザ素子用と光スイッチ用のスイッチ回路を設置すると、配線基板の面積が大きくなるので、配線基板を含めた光モジュールのサイズは大型化していたこと。【解決手段】複数の半導体レーザ素子を有するレーザアレイと、複数の半導体レーザ素子のうち選択された半導体レーザ素子からのレーザ光を出力端に導く光スイッチ部、および、複数の半導体レーザ素子のうちいずれの半導体レーザ素子からのレーザ光を光スイッチ部の出力端から出力させるかを制御する電気信号を光スイッチ部に供給する電気スイッチ部を集積した光回路を提供する。【選択図】図４
2013012515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体レーザ素子を有するレーザアレイと、
前記複数の半導体レーザ素子のうち選択された半導体レーザ素子からのレーザ光を出力端に導く光スイッチ部、および、前記複数の半導体レーザ素子のうちいずれの半導体レーザ素子からのレーザ光を前記光スイッチ部の出力端から出力させるかを制御する電気信号を前記光スイッチ部に供給する電気スイッチ部を集積した光回路と、
を備える光デバイス。
【請求項２】
前記電気スイッチ部は、前記複数の半導体レーザ素子のそれぞれに対して供給される駆動電圧に応じて、発光する半導体レーザ素子からのレーザ光を前記光スイッチ部の出力端から出力させる電気信号を前記光スイッチ部に供給する請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記光スイッチ部は、多段のツリー構造に結合され、それぞれが２つの入力端から入力される前段からのレーザ光のいずれを出力端に導くかを切り替える複数の光スイッチを有し、
前記電気スイッチ部は、前記ツリー構造の各段に対応して設けられ、それぞれが各段に位置する前記光スイッチの切り替えを制御する複数の電気スイッチを有する
請求項１または２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記複数の光スイッチのそれぞれは、
２つの入力端からのレーザ光を結合分岐する第１方向性結合器と、
分岐されたレーザ光を伝播する２つの光導波路と、
前記２つの光導波路からのレーザ光を結合分岐し、分岐した一端から選択されたレーザ光を出力する第２方向性結合器と、
前記２つの光導波路のそれぞれを加熱する２つのヒータと、
を含み、
前記電気スイッチは、各段に位置するそれぞれの前記光スイッチのヒータのいずれを加熱するかを制御する
請求項３に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記複数の電気スイッチのそれぞれは、前記複数の半導体レーザ素子に対応して設けられ、それぞれが対応する半導体レーザ素子の駆動電圧に応じてスイッチングされる複数のスイッチを含み、
前記複数のスイッチのそれぞれは、対応する半導体レーザ素子からのレーザ光を伝播すべき前記光スイッチ内の前記光導波路に対応する前記ヒータに直列に接続される
請求項４に記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変波長光モジュールに搭載された光デバイスに関する。特に、複数の半導体レーザ素子を制御して出力レーザ光の波長を制御する光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光送受信機の小型化が進み、光モジュールを搭載する配線基板を含めた全体として小型のレーザ装置が求められている。そこで、半導体レーザ素子及び光スイッチ等の光部品を半導体基板に集積した光デバイスを備える光モジュールが開発されている。
［特許文献］
特許文献１    特開２００１−８５７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
複数の半導体レーザ素子を搭載した光モジュールは、レーザ光が通過する光導波路の経路を切り換えて、選択した半導体レーザ素子からのレーザ光を出力させる。従って、光導波路を切り換えることを目的として、複数の光スイッチを制御するスイッチ回路が、光モジュールが搭載された配線基板上に設けられていた。
【０００４】
しかし、従来、半導体レーザ素子及び光スイッチを制御する多数の制御端子を、光モジュールの外周部に配置するので、光モジュールを小型にするのが難しかった。また、配線基板上にスイッチ回路を配置するので、配線基板を含めたレーザ装置のサイズも小型化が難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様においては、複数の半導体レーザ素子を有するレーザアレイと、複数の半導体レーザ素子のうち選択された半導体レーザ素子からのレーザ光とを出力端に導く光スイッチ部、及び複数の半導体レーザ素子のうちいずれの半導体レーザ素子からのレーザ光を光スイッチ部の出力端から出力させるかを制御する電気信号を光スイッチ部に供給する電気スイッチ部を集積した光回路を提供する。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す。
【図２】第１の実施形態に係る光モジュールの構成を示す。
【図３】図２の光モジュールの側面図を示す。
【図４】第１の実施形態に係る光デバイスの構成を示す。
【図５】第１の実施形態に係る光デバイスに形成された１段目の電気スイッチの回路である。
【図６】第１の実施形態に係る光デバイスに形成された２段目の電気スイッチの回路である。
【図７】第１の実施形態に係る光デバイスに形成された最終段の電気スイッチの回路である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置１の構成を示す。レーザ装置１は、光送受信機等に搭載され、指定された波長帯域のレーザ光を出力する。レーザ装置１は、光モジュール２と、光ファイバ３と、ＭＰＵ７と、出力制御回路５と、温度制御回路６と、配線基板９とを備える。
【００１０】
光モジュール２は、複数の半導体レーザ素子が形成された光デバイスを有して、指定された波長帯域に応じた半導体レーザ素子からのレーザ光を選択して出力する可変波長光モジュールである。光デバイスの詳細な構成については後述する。光ファイバ３は、光モジュール２から出力されたレーザ光を伝播する。光モジュール２は、複数の制御端子８を有する。
【００１１】
制御端子８は、光モジュール２の外周部に複数設けられ、光モジュール２内の回路と、出力制御回路５、温度制御回路６、及びＭＰＵ７とを電気的に接続する。例えば、光モジュール２は、内部の複数の半導体レーザ素子のそれぞれに個別に駆動電圧を供給するための複数の制御端子８を有する。
【００１２】
出力制御回路５は、選択された半導体レーザ素子に駆動電圧を供給することにより、光モジュール２からのレーザ出力に用いる半導体レーザ素子を切り換える。出力制御回路５は、各々が複数の半導体レーザ素子のそれぞれに接続され、接続先の半導体レーザ素子に駆動電圧を供給する複数の駆動電圧出力端子を有しており、これらの複数の駆動電圧出力端子のそれぞれは制御端子８を介して光モジュール２内の対応する半導体レーザ素子に接続される。出力制御回路５は、ＭＰＵ７からレーザ素子選択信号を受け取り、レーザ素子選択信号により指定された半導体レーザ素子に接続される駆動電圧出力端子に対して駆動電圧を出力する。また、出力制御回路５は、ＭＰＵ７から駆動電圧を制御するための電圧制御信号を受信して、電圧制御信号に応じて供給する駆動電圧の値を決定する。このようにして、出力制御回路５は、レーザ素子選択信号によって選択された半導体レーザ素子に、電圧制御信号によって決定された駆動電圧を供給してレーザ光を出力させる。
【００１３】
温度制御回路６は、光モジュール２内に設けられた温度調節素子の温度を制御する。温度制御回路６は、光モジュール２に設定されるべき温度を指定する温度設定信号を、ＭＰＵ７から受信して、光モジュール２を設定温度に保つための温度制御信号を、制御端子８を介して、温度調整素子に供給する。これにより、温度調節素子は、光モジュール２が出力するレーザ光の波長を微調整する。
【００１４】
ＭＰＵ７は、出力制御回路５に、複数の半導体レーザ素子のうちレーザ光を出力すべき半導体レーザ素子を選択する、レーザ素子選択信号を送信する。具体的には、ＭＰＵ７は、レーザ装置１の外部から半導体レーザ素子の選択に用いられる出力波長、又はレーザ番号といった情報を受け取り、この情報に基づいてレーザ素子選択信号を生ずる。また、ＭＰＵ７は、出力制御回路５に駆動電圧を指示する電圧制御信号を送信する。
【００１５】
また、ＭＰＵ７は、半導体レーザ素子の周辺温度を設定する温度制御信号を、温度制御回路６に送信する。ここで、ＭＰＵ７は、半導体レーザ素子の近傍の温度に関する温度信号を温度検出素子から受信して、半導体レーザ素子の近傍の温度と半導体レーザ素子が出力すべき波長に応じた基準温度とを比較した結果から、温度制御信号を調整してもよい。
【００１６】
これに代えて、ＭＰＵ７は、所定波長のレーザ光の強度を検出した結果によって、温度制御信号を調整してもよい。例えば、ＭＰＵ７は、光モジュール２内において、エタロンフィルタ等を介して半導体レーザ素子から出力されるレーザ光の強度を検出することにより、所望の波長におけるレーザ光の強度を検出した結果を光モジュール２から受け取る。そして、ＭＰＵ７は、検出したレーザ光の強度を最大化するように温度制御信号を調節する。ここで、エタロンフィルタは温度依存性の透過特性を有するので、エタロンフィルタを通過する光の波長は、エタロンフィルタ周辺の温度に応じて増減させることができ、透過波長を制御できる。
【００１７】
以上のようにして、ＭＰＵ７は、レーザ光の所定波長における強度を最大化するように半導体レーザ素子の温度を調整することができる。これによりＭＰＵ７は、光モジュール２が出力するレーザ光の波長を、目的とする波長に合わせることができる。
【００１８】
配線基板９は、光モジュール２、出力制御回路５、温度制御回路６、及びＭＰＵ７等の部材を搭載する回路基板である。配線基板９は、これらの部材を電気的に接続するための配線を有する。
【００１９】
図２は、第１の実施形態に係る光モジュール２の構成である。図３は、図２の光モジュールの側面図である。
【００２０】
光モジュール２は、光デバイス１０と、温度検出素子１１と、レーザキャリア１２と、コリメートレンズ１３と、ビームスプリッタ１４と、光検出部１５と、光アイソレータ１６と、集光レンズ１７と、筐体１８と、基台１９と、温度調節素子２０とを備える。
【００２１】
光デバイス１０は、複数の半導体レーザ素子を搭載して、これらの複数の半導体レーザ素子の１つからレーザ光を出力する。光デバイス１０の詳細な構成については、後述する。
【００２２】
温度検出素子１１は、光デバイス１０近傍に配置され、半導体レーザ素子の周囲の温度を検出する。そして、温度検出素子１１は、検出した温度を示す温度信号をＭＰＵ７に供給する。温度検出素子１１は、例えばサーミスタである。レーザキャリア１２は、光デバイス１０及び温度検出素子１１を搭載する。
【００２３】
コリメートレンズ１３は、光デバイス１０が出力するレーザ光の光路において光デバイス１０の下流側に配置され、光デバイス１０からのレーザ光を平行光に変換する。
【００２４】
ビームスプリッタ１４は、光デバイス１０が出力するレーザ光の光路においてコリメートレンズ１３の下流側に配置され、レーザ光の一部を反射して、残りを透過する。
【００２５】
光検出部１５は、ビームスプリッタ１４が反射した光を受光して、レーザ光の強度を検出する。光検出部１５は、検出した結果を、ＭＰＵ７に供給する。ＭＰＵ７は、この強度信号に基づき、駆動電圧を調整して、レーザ光の強度を安定化させてもよい。
【００２６】
光アイソレータ１６は、ビームスプリッタ１４を透過した光を光デバイス１０の出力端側へと透過させつつ、光モジュール２の出力端側からの戻り光が光デバイス１０に入射するのを防ぐ。
【００２７】
集光レンズ１７は、光デバイス１０が出力するレーザ光の光路において光アイソレータ１６の下流側に配置され、入射した平行光を光ファイバ３へと集光する。筐体１８は、光モジュール２に含まれる各部材を収納して、各部材を外部の衝撃及び温度変化等から保護する。基台１９は、レーザキャリア１２と、コリメートレンズ１３と、ビームスプリッタ１４と、光検出部１５と、光アイソレータ１６とを搭載する基板状の台である。
【００２８】
温度調節素子２０は、基台１９の下面に形成され、光デバイス１０の温度を予め定められた温度に保つ。ここで、温度調節素子２０は、光デバイス１０を、光デバイス１０が有する半導体レーザ素子が出力すべき波長に応じた温度に保つことで、半導体レーザ素子から出力するレーザ光の波長を制御する。温度調節素子２０は、例えば、ペルチェ素子である。
【００２９】
この様に、図２及び図３に示した光モジュール２は、光デバイス１０にレーザ光を出力させ、光ファイバ３へ伝播する。また、光モジュール２は、出力させるレーザ光の強度をモニタして、その結果をＭＰＵ７に伝達する。
【００３０】
図４は、第１の実施形態に係る光デバイス１０の構成である。第１の実施形態において、光デバイス１０が８個の半導体レーザ素子を含む例を説明する。光デバイス１０は、基板１８０と、レーザアレイ１００と、レーザ電極１１１〜１１８と、レーザグランド１７１と、ヒータ電源１７２と、ヒータグランド１７３と、光回路１４０とを有する。
【００３１】
基板１８０は、その片面上にレーザアレイ１００と、レーザ電極１１１〜１１８と、レーザグランド１７１と、ヒータ電源１７２と、ヒータグランド１７３と、光回路１４０とが形成された、半導体基板である。これに代えて、基板１８０は、異なる光部品が形成された２枚以上の半導体基板であってもよい。例えば、基板１８０は、レーザアレイ１００、レーザ電極１１１〜１１８、及びレーザグランド１７１が形成された半導体基板と、光回路１４０、ヒータ電源１７２、及びヒータグランド１７３が形成された半導体基板とを結合した構成をとってもよい。
【００３２】
レーザアレイ１００は、複数の半導体レーザ素子１０１〜１０８を有する。複数の半導体レーザ素子１０１〜１０８は、それぞれに対して供給される駆動電圧に応じて発光する。具体的には、複数の半導体レーザ素子１０１〜１０８のうち、ＭＰＵ７により選択され、出力制御回路５により駆動電圧が供給された半導体レーザ素子が発光する。ここで、複数の半導体レーザ素子１０１〜１０８のそれぞれは、互いに異なる波長帯域のレーザ光を出力する。これにより、レーザアレイ１００は、選択された半導体レーザ素子から、選択に応じた波長のレーザ光を出力することができる。
【００３３】
半導体レーザ素子１０１〜１０８は、基板１８０上に形成された分布帰還型レーザ素子である。これに代えて、半導体レーザ素子１０１〜１０８は、基板１８０上に形成された分布反射型レーザであってもよい。
【００３４】
半導体レーザ素子１０１〜１０８は、温度調節素子２０により周辺温度が調節される。これにより、半導体レーザ素子１０１〜１０８は、温度によって屈折率が変化するので、半導体レーザ素子１０１〜１０８の周辺温度の調節によって出力するレーザの発振波長を変えることができる。これにより、半導体レーザ素子１０１〜１０８は、温度調節素子２０により周辺温度を変えることで、３ｎｍ〜４ｎｍの範囲内で発振波長が変化する可変波長光源として動作することができる。
【００３５】
例えば、発振帯域の異なる８個の半導体レーザ素子１０１〜１０８を、発振波長が３ｎｍ〜４ｎｍの間隔で連続して並ぶように設置することで、光デバイス１０は、出力レーザ光の可変波長帯域を２４ｎｍ〜３２ｎｍにすることができる。このような光デバイス１０は、同一制御温度範囲で比較した場合、単体の半導体レーザ素子を用いた場合よりも広帯域に連続した波長帯域のレーザ光を出力することができる。
【００３６】
レーザ電極１１１〜１１８は、それぞれ対応する制御端子８を介して、出力制御回路５の複数の駆動電圧出力端子に電気的に接続される。また、レーザ電極１１１〜１１８のそれぞれは、半導体レーザ素子１０１〜１０８にそれぞれ電気的に接続され、対応する半導体レーザ素子１０１〜１０８に出力制御回路５からの駆動電圧を供給する。
【００３７】
レーザグランド１７１は、半導体レーザ素子１０１〜１０８に電気的に接続され、半導体レーザ素子１０１〜１０８を接地する。ヒータ電源１７２は、ヒータ１２１〜１２８と、ヒータ１３１〜１３４と、ヒータ１４１〜１４２とに電気的に接続され、ヒータ１２１〜１２８と、ヒータ１３１〜１３４と、ヒータ１４１〜１４２とに予め設定された電圧を供給する。ヒータグランド１７３は、電気スイッチ部１６０を介して、ヒータ１２１〜１２８と、ヒータ１３１〜１３４と、ヒータ１４１〜１４２とを接地する。
【００３８】
光回路１４０には、光スイッチ部１５０と電気スイッチ部１６０が集積されている。電気スイッチ部１６０は、光スイッチ部１５０のスイッチングを制御する。
【００３９】
光スイッチ部１５０は、複数の半導体レーザ素子１０１〜１０８のうち選択された半導体レーザ素子からのレーザ光を、光デバイス１０の出力端に導く。光スイッチ部１５０は、複数の光スイッチ１５１〜１５７を有する。
【００４０】
光スイッチ１５１〜１５７のそれぞれは、２つの入力端のうち、選択された入力端から入力されるレーザ光を、出力端に導く。光スイッチ１５１〜１５７は、２つの入力端と、第１方向性結合器と、２つの光導波路と、第２方向性結合器と、２つのヒータと、出力端とを有する。例えば、光スイッチ１５７は、２つの入力端１４３と、第１方向性結合器１４４と、２つの光導波路１４５と、第２方向性結合器１４６と、２つのヒータ１４１及び１４２と、出力端１４７とを有する。
【００４１】
第１方向性結合器は、２つの入力端から入力したレーザ光を結合分岐して、２つの光導波路に出力する。２つの光導波路は、分岐されたレーザ光をそれぞれ伝播して、第２方向性結合器に出力する。第２方向性結合器は、２つの光導波路から入力したレーザ光を結合分岐して、分岐した一端である出力端から選択されたレーザ光を出力する。
【００４２】
２つのヒータは、２つの光導波路に１対１で対応するように設けられ、２つの光導波路のそれぞれを加熱する。２つのヒータのうち一方が加熱されると、ヒータに対応する光導波路の光路長が変化する。これにより、２つの光導波路を通過するレーザ光の相対位相が変化して、入力端から入力されたレーザ光は、出力端から出力される。
【００４３】
例えば、光スイッチ１５７において、ヒータ１４１が駆動されると、ヒータ１４１に対応する光導波路の光路長が変化する。これにより、光スイッチ１５７は、半導体レーザ素子１０１〜１０４に接続される入力端から入力されるレーザ光を出力端１４７から出力する。
【００４４】
一方で、光スイッチ１５７において、ヒータ１４２が駆動されると、ヒータ１４２に対応する光導波路の光路長が変化する。これにより、光スイッチ１５７は、半導体レーザ素子１０５〜１０８に接続される入力端から入力されるレーザ光を出力端１４７から出力する。なお、光スイッチ１５１〜１５６も、光スイッチ１５７と同様の構成を採るので説明を省略する。
【００４５】
複数の光スイッチ１５１〜１５７は、多段のツリー構造に結合され、それぞれが２つの入力端から入力される前段からのレーザ光のいずれを出力端に導くかを切り替える。図４は、複数の光スイッチ１５１〜１５７が３段のツリー構造に結合された例である。これに代えて、ツリー構造は、光スイッチに接続される半導体レーザ素子の数に応じて２段以下又は４段以上であってもよい。
【００４６】
ツリー構造の１段目の光スイッチ１５１〜１５４のそれぞれの入力端には、複数の半導体レーザ素子１０１〜１０８のそれぞれが接続される。これにより、例えば、半導体レーザ素子１０１と半導体レーザ素子１０２が出力した光は、光スイッチ１５１の２つの入力端にそれぞれ入力される。
【００４７】
ツリー構造の２段目の光スイッチ１５５及び１５６のそれぞれの入力端には、前段の光スイッチ１５１〜１５４のそれぞれが接続される。これにより、例えば、光スイッチ１５１と光スイッチ１５２の出力端からの光は、光スイッチ１５５の２つの入力端にそれぞれ入力する。
【００４８】
ツリー構造の最終段の光スイッチ１５７の２つの入力端１４３には、前段の光スイッチ１５５及び１５６のそれぞれが接続される。光スイッチ１５７の出力端は、光デバイス１０の出力端に接続される。
【００４９】
電気スイッチ部１６０は、光スイッチ部１５０に、複数の半導体レーザ素子１０１〜１０８のうちいずれの半導体レーザ素子からのレーザ光を光スイッチ部１５０の出力端から出力させるかを制御する電気信号を供給して、半導体レーザ素子１０１〜１０８からのレーザ光を光スイッチ部１５０の出力端から出力させる。
【００５０】
電気スイッチ部１６０は、複数の電気スイッチ１６１〜１６３を有する。複数の電気スイッチ１６１〜１６３は、レーザ電極１１１〜１１８に電気的に接続された複数の入力端と、ヒータ１２１〜１２８、ヒータ１３１〜１３４、及びヒータ１４１〜１４２に電気的にそれぞれ接続された複数の出力端とをそれぞれ有する。
【００５１】
複数の電気スイッチ１６１〜１６３は、光スイッチ部１５０のツリー構造の各段に対応して設けられ、それぞれが各段に位置する光スイッチの切り替えを制御する。複数の電気スイッチ１６１〜１６３は、各段に位置する光スイッチ１５１〜１５７のヒータ１２１〜１２８、ヒータ１３１〜１３４、及びヒータ１４１〜１４２のそれぞれについていずれを加熱するかを制御する。
【００５２】
複数の電気スイッチ１６１〜１６３は、半導体レーザ素子１０１〜１０８の駆動電圧が入力される入力端に応じて、電流を供給すべき出力端を切り換える。従って、複数のレーザ電極１１１〜１１８のいずれかに駆動電圧が供給されると、電気スイッチ１６１〜１６３は、駆動電圧が供給されたレーザ電極と電気的に接続した入力端に応じて出力端を切り換え、当該出力端と接続したヒータに電流を流す。この結果、当該出力端と電気的に接続された光スイッチ部１５０内の１つのヒータが駆動される。
【００５３】
ツリー構造の１段目に対応する電気スイッチ１６１の８個の出力端は、当該段の光スイッチ１５１〜１５４のヒータ１２１〜１２８にそれぞれ電気的に接続される。電気スイッチ１６１は、複数の半導体レーザ素子１０１〜１０８のうち、駆動電圧が供給された半導体レーザ素子に応じてヒータ１２１〜１２８のいずれに電流を流すかを切り換える。
【００５４】
例えば、レーザ電極１１１に駆動電圧が供給されると、半導体レーザ素子１０１がレーザ光を出力するのに応じて、電気スイッチ１６１は光スイッチ１５１のヒータ１２１に電流を供給する。その結果、光スイッチ１５１は、半導体レーザ素子１０１からのレーザ光を、出力端から出力するように切り換える。
【００５５】
また、レーザ電極１１２に駆動電圧が供給されると、半導体レーザ素子１０２がレーザ光を出力するのに応じて、電気スイッチ１６１は光スイッチ１５１のヒータ１２２に電流を供給する。その結果、光スイッチ１５１は、半導体レーザ素子１０２からのレーザ光を、出力端から出力するように切り換える。同様にして、電気スイッチ１６１は、半導体レーザ素子１０３〜１０８に駆動電圧が供給されると、ヒータ１２３〜１２８のうち対応するヒータに電流を流す。
【００５６】
ツリー構造の２段目に対応する電気スイッチ１６２の４個の出力端は、当該段の光スイッチ１５５及び１５６のヒータ１３１〜１３４にそれぞれ電気的に接続される。電気スイッチ１６２は、複数の半導体レーザ素子１０１〜１０８のうち、駆動電圧が供給された半導体レーザ素子に応じてヒータ１３１〜１３４のいずれに電流を流すかを切り換える。
【００５７】
例えば、レーザ電極１１１に駆動電圧が供給されると、半導体レーザ素子１０１がレーザ光を出力するのに応じて、電気スイッチ１６２は光スイッチ１５５のヒータ１３１に電流を供給する。その結果、光スイッチ１５５は、光スイッチ１５１からのレーザ光を、出力端から出力するように切り換える。
【００５８】
また、レーザ電極１１３に駆動電圧が供給されると、半導体レーザ素子１０３がレーザ光を出力するのに応じて、電気スイッチ１６２は光スイッチ１５５のヒータ１３２に電流を供給する。その結果、光スイッチ１５５は、光スイッチ１５３からのレーザ光を、出力端から出力するように切り換える。同様にして、電気スイッチ１６２は、半導体レーザ素子１０２及び１０４〜１０８に駆動電圧が供給されると、ヒータ１３１〜１３４のうち対応するヒータに電流を流す。
【００５９】
ツリー構造の最終段に対応する電気スイッチ１６３の２個の出力端は、当該段の光スイッチ１５７のヒータ１４１及び１４２にそれぞれ電気的に接続される。電気スイッチ１６３は、複数の半導体レーザ素子１０１〜１０８のうち、駆動電圧が供給された半導体レーザ素子に応じてヒータ１４１及び１４２のいずれに電流を流すかを切り換える。
【００６０】
例えば、レーザ電極１１１に駆動電圧が供給されると、半導体レーザ素子１０１がレーザ光を出力するのに応じて、電気スイッチ１６３は光スイッチ１５７のヒータ１４１に電流を供給する。その結果、光スイッチ１５７は、光スイッチ１５５からのレーザ光を、出力端から出力するように切り換える。
【００６１】
また、レーザ電極１１５に駆動電圧が供給されると、半導体レーザ素子１０５がレーザ光を出力するのに応じて、電気スイッチ１６３は光スイッチ１５７のヒータ１４２に電流を供給する。その結果、光スイッチ１５７は、光スイッチ１５６からのレーザ光を、出力端から出力するように切り換える。同様にして、電気スイッチ１６３は、半導体レーザ素子１０２〜１０４及び１０６〜１０８に駆動電圧が供給されると、ヒータ１４１及び１４２のうち対応するヒータに電流を流す。
【００６２】
ツリー構造の各段の電気スイッチ１６１〜１６３は、半導体レーザ素子１０１〜１０８への駆動電圧の供給に応じて動作する。即ち、電気スイッチ１６１〜１６３は、それぞれ対応する光スイッチ１５１〜１５７を駆動電流に応じて切り換えることで、選択された半導体レーザ素子から出力されたレーザ光を光デバイス１０の出力端に導く。
【００６３】
ここで、電気スイッチ部１６０は、半導体レーザ素子１０１〜１０８のうち２つ以上が駆動された場合に、エラー信号を出力してもよい。例えば、電気スイッチ部１６０は、レーザ電極１１１〜１１８と、複数の電気スイッチ１６１〜１６３の間に、駆動を指示する入力が同じ時間に生じた場合にエラー信号を出力する回路を有する。
【００６４】
これに代えて、電気スイッチ部１６０は、半導体レーザ素子１０１〜１０８のうち２つ以上が駆動された場合に、予め設定されたプライオリティエンコードにより選択した１つの半導体レーザ素子のみにレーザ光を出力させてもよい。例えば、電気スイッチ部１６０は、レーザ電極１１１〜１１８と、複数の電気スイッチ１６１〜１６３との間に、プライオリティエンコーダを有する。
【００６５】
また、これに代えて、電気スイッチ部１６０は、半導体レーザ素子１０１〜１０８のうち２つ以上が駆動された場合に、出力された２つ以上のレーザ光を同時に出力させてもよい。例えば、電気スイッチ部１６０は、レーザ電極１１１〜１１８と、複数の電気スイッチ１６１〜１６３との間に、同時出力制御回路を有する。当該同時出力制御回路は、１つの光スイッチ１５１〜１５７の両方の入力端にレーザ光が入力した場合に、それぞれのヒータ１２１〜１２７、ヒータ１３１〜１３４、及びヒータ１４１〜１４２に供給される電圧を制御して、光スイッチ１５１〜１５７の２つ導波路間の位相差を、両方のレーザ光が出力端から出力される値に設定する。
【００６６】
以上のように、図４に記載の光デバイス１０は、半導体レーザ素子１０１〜１０８と、電気スイッチ部１６０とが搭載されている。これにより、光デバイス１０は、外部に光スイッチを制御するスイッチ回路を設けなくとも適切にレーザ光を選択して出力することができる。
【００６７】
図５は、第１の実施形態に係る光デバイスに形成された１段目の電気スイッチ１６１の構成である。電気スイッチ１６１は、ツリー構造の１段目の光スイッチ１５１〜１５４のスイッチングを制御する。
【００６８】
電気スイッチ１６１は、レーザ電極１１１〜１１８にそれぞれ電気的に接続された複数のスイッチを有する。ここで、電気スイッチ１６１は、８個のスイッチ１８１〜１８８を有する例を説明する。複数のスイッチ１８１〜１８８は、例えば複数のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を集積したＦＥＴアレイである。
【００６９】
複数のスイッチ１８１〜１８８は、複数の半導体レーザ素子１０１〜１０８にそれぞれ対応して設けられる。即ち、複数のスイッチ１８１〜１８８の各ゲートは、半導体レーザ素子１０１〜１０８に接続されるレーザ電極１１１〜１１８にそれぞれ接続される。これにより、スイッチ１８１〜１８８は、レーザ電極１１１〜１１８を介して、それぞれが対応する半導体レーザ素子１０１〜１０８の駆動電圧に応じてスイッチングされる。
【００７０】
また、複数のスイッチ１８１〜１８８のそれぞれは、対応する半導体レーザ素子１０１〜１０８からのレーザ光を伝播すべき光スイッチ内の光導波路に対応するヒータ１２１〜１２８に直列に接続される。従って、電気スイッチ１６１は、電圧が入力されてオンになったスイッチ１８１〜１８８に接続されたヒータ１２１〜１２８に電流を供給する。
【００７１】
例えば、レーザ電極１１１に駆動電圧が供給されると、レーザ電極１１１からスイッチ１８１のゲート電極に駆動電圧が入力されて、スイッチ１８１がオンになり、ヒータ電源１７２から対応するヒータ１２１に電流が流れる。これにより、光スイッチ１５１は、半導体レーザ素子１０１からの光を出力端へと導く。
【００７２】
同様に、スイッチ１８２〜１８８は、半導体レーザ素子１０２〜１０８の駆動と連動して、ヒータ１２２〜１２７を動作させる。このように、図５に示した電気スイッチ１６１は、半導体レーザ素子１０１〜１０８の駆動とヒータ１２１〜１２８の動作とを連動させる。
【００７３】
図６は、第１の実施形態に係る光デバイスに形成された２段目の電気スイッチ１６２の構成である。電気スイッチ１６２は、ツリー構造の２段目の光スイッチ１５５及び１５６のスイッチングを制御する。
【００７４】
電気スイッチ１６２は、レーザ電極１１１〜１１８にそれぞれ電気的に接続された複数のスイッチを有する。ここで、電気スイッチ１６２は、８個のスイッチ１９１〜１９８を有する例を説明する。複数のスイッチ１９１〜１９８は、例えば複数のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を集積したＦＥＴアレイである。
【００７５】
複数のスイッチ１９１〜１９８は、複数の半導体レーザ素子１０１〜１０８にそれぞれ対応して設けられる。即ち、複数のスイッチ１９１〜１９８の各ゲートは、半導体レーザ素子１０１〜１０８に接続されるレーザ電極１１１〜１１８にそれぞれ接続される。これにより、スイッチ１９１〜１９８は、レーザ電極１１１〜１１８を介して、それぞれが対応する半導体レーザ素子１０１〜１０８の駆動電圧に応じてスイッチングされる。
【００７６】
また、複数のスイッチ１９１〜１９８のそれぞれは、対応する半導体レーザ素子１０１〜１０８からのレーザ光を伝播すべき光スイッチ内の光導波路に対応するヒータ１３１〜１３４に直列に接続される。従って、電気スイッチ１６２は、電圧が入力されてオンになったスイッチ１９１〜１９８に接続されたヒータ１３１〜１３４に電流を供給する。
【００７７】
例えば、レーザ電極１１１又は１１２に駆動電圧が供給されると、レーザ電極１１１又は１１２からスイッチ１９１又は１９２のゲート電極に駆動電圧が入力されて、スイッチ１９１又は１９２がオンになり、ヒータ電源１７２から対応するヒータ１３１に電流が流れる。これにより、光スイッチ１５５は、半導体レーザ素子１０１及び１０２からの光を出力端へと導く。
【００７８】
この様に、スイッチ１９１とスイッチ１９２は、いずれもヒータ１３１に直列に接続され、ヒータ１３１に電流を流すか否かを切り換える。ここで、スイッチ１９１が対応する半導体レーザ素子１０１とスイッチ１９２が対応する半導体レーザ素子１０２の出力波長は異なるので、ヒータ１３１が発生すべき熱量が異なる場合がある。この場合、スイッチ１９１及び／又はスイッチ１９２とヒータ１３１の間に抵抗値が異なる抵抗等を設け、半導体レーザ素子１０１及び半導体レーザ素子１０２のいずれのレーザ出力を出力させるかに応じて、ヒータ１３１に流れる電流を調節してもよい。
【００７９】
スイッチ１９３〜１９８は、スイッチ１９１〜１９２と同様に、２つずつセットになって、ヒータ１３２〜１３４に直列に接続される。スイッチ１９３〜１９８は、半導体レーザ素子１０３〜１０８の駆動と連動して、ヒータ１３２〜１３４を動作させる。このように、図６に示した電気スイッチ１６２は、半導体レーザ素子１０１〜１０８の駆動とヒータ１３１〜１３４の動作とを連動させる。
【００８０】
図７は、第１の実施形態に係る光デバイスに形成された最終段の電気スイッチ１６３の構成である。電気スイッチ１６３は、ツリー構造の最終段の光スイッチ１５７のスイッチングを制御する。
【００８１】
電気スイッチ１６３は、レーザ電極１１１〜１１８にそれぞれ電気的に接続された複数のスイッチを有する。ここで、電気スイッチ１６３は、８個のスイッチ２０１〜２０８を有する例を説明する。複数のスイッチ２０１〜２０８は、例えば複数のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を集積したＦＥＴアレイである。
【００８２】
複数のスイッチ２０１〜２０８は、複数の半導体レーザ素子１０１〜１０８にそれぞれ対応して設けられる。即ち、複数のスイッチ２０１〜２０８の各ゲートは、半導体レーザ素子１０１〜１０８に接続されるレーザ電極１１１〜１１８にそれぞれ接続される。これにより、スイッチ２０１〜２０８は、レーザ電極１１１〜１１８を介して、それぞれが対応する半導体レーザ素子１０１〜１０８の駆動電圧に応じてスイッチングされる。
【００８３】
また、複数のスイッチ２０１〜２０８のそれぞれは、対応する半導体レーザ素子１０１〜１０８からのレーザ光を伝播すべき光スイッチ内の光導波路に対応するヒータ１４１〜１４２に直列に接続される。従って、電気スイッチ１６３は、電圧が入力されてオンになったスイッチ２０１〜２０８に接続されたヒータ１４１〜１４２に電流を供給する。
【００８４】
例えば、レーザ電極１１１〜１１４に駆動電圧が供給されると、レーザ電極１１１〜１１４からスイッチ２０１〜２０４のゲート電極に駆動電圧が入力されて、スイッチ２０１〜２０４がオンになり、ヒータ電源１７２から対応するヒータ１４１に電流が流れる。これにより、光スイッチ１５７は、半導体レーザ素子１０１〜１０４からの光を出力端へと導く。
【００８５】
この様に、スイッチ２０１〜２０４は、いずれもヒータ１４１に直列に接続され、ヒータ１３１に電流を流すか否かを切り換える。ここで、スイッチ２０１〜２０４のそれぞれが対応する半導体レーザ素子１０１〜１０４の出力波長は異なるので、ヒータ１４１が発生にすべき熱量が異なる場合がある。この場合、スイッチ２０１〜２０４とヒータ１４１との間に抵抗値が異なる抵抗等を設け、半導体レーザ素子１０１〜１０４のいずれのレーザ出力を出力させるかに応じて、ヒータ１４１に流れる電流を調節してもよい。
【００８６】
スイッチ２０５〜２０８は、スイッチ２０１〜２０４と同様に、４つセットになって、ヒータ１４２に直列に接続され、半導体レーザ素子１０５〜１０８の駆動と連動して、ヒータ１４２を動作させる。このように、図７に示した電気スイッチ１６３は、半導体レーザ素子１０１〜１０８の駆動と、ヒータ１４１〜１４２の動作とを連動させる。
【００８７】
以上のように、第１の実施形態に係る光デバイス１０によれば、半導体レーザ素子１０５〜１０８を駆動すると、駆動された半導体レーザ素子１０５〜１０８に対応する複数のヒータが動作する。これにより、光デバイス１０は、光スイッチ部１５０が出力されたレーザ光を、光デバイス１０の出力端に導く。
【００８８】
従って、第１の実施形態に係る光デバイス１０によれば、光デバイス１０の外部の配線基板９上に、光スイッチ部１５０を制御するスイッチ回路を設ける必要がなく、配線基板を含めたレーザ装置のサイズを小型化することができる。
【００８９】
また、光スイッチ部１５０を制御する出力制御回路５とヒータ１２１〜１２８、ヒータ１３１〜１３４、及びヒータ１４１〜１４２を接続する制御端子８を、光モジュール２の外周部に設ける必要がないので、光モジュール２のサイズを小型化することができる。
【００９０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００９１】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００９２】
１  レーザ装置
２  光モジュール
３  光ファイバ
５  出力制御回路
６  温度制御回路
７  ＭＰＵ
８  制御端子
９  配線基板
１０  光デバイス
１１  温度検出素子
１２  レーザキャリア
１３  コリメートレンズ
１４  ビームスプリッタ
１５  光検出部
１６  光アイソレータ
１７  集光レンズ
１８  筐体
１９  基台
２０  温度調節素子
１００  レーザアレイ
１０１〜１０８  半導体レーザ素子
１１１〜１１８  レーザ電極
１２１〜１２８  ヒータ
１３１〜１３４  ヒータ
１４０  光回路
１４１〜１４２  ヒータ
１４３  入力端
１４４  第１方向性結合器
１４５  光導波路
１４６  第２方向性結合器
１４７  出力端
１５０  光スイッチ部
１５１〜１５７  光スイッチ
１６０  電気スイッチ部
１６１  １×８スイッチ
１６２  １×４スイッチ
１６３  １×２スイッチ
１７１  レーザグランド
１７２  ヒータ電源
１７３  ヒータグランド
１８０  基板
１８１〜１８８  スイッチ
１９１〜１９８  スイッチ
２０１〜２０８  スイッチ
【図１】
2013012515.tif 000003
【図２】
2013012515.tif 000004
【図３】
2013012515.tif 000005
【図４】
2013012515.tif 000006
【図５】
2013012515.tif 000007
【図６】
2013012515.tif 000008
【図７】
2013012515.tif 000009