(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発散するレーザ光の放出源を備えた光システムに対する波長監視制御装置であって、
該装置は、
互いに所定距離だけ離れ、かつ前記放出源から所定距離の所に配設された第１および第２の光検出器と、
前記放出源と前記検出器との間に配設され、かつフィルタの波長透過率の角依存性を提供するために前記放出源の光軸に対して角度θで傾斜されたファブリー・ペロ構造の透過帯域幅の狭い波長選択透過フィルタ素子と、
前記放出源の波長変化に対応して、同放出源の制御手段に、前記第１および第２の光検出器に基づいて生成された差信号をフィードバックするための制御ループと、
を具備することを特徴とする波長監視制御装置。
【請求項２】
前記放出源と前記透過フィルタ素子との間に、前記レーザ放出源の発散を制御するためのレンズを具備することを特徴とする請求項１に記載の波長監視制御装置。
【請求項３】
前記レーザ放出源はパッケージ内に収納された半導体レーザでできており、また前記波長監視装置は前記パッケージと同一のパッケージ内に収納されていて、集積化された装置となっていることを特徴とする請求項１に記載の波長監視制御装置。
【請求項４】
前記レーザ放出源は、半導体レーザの出力端面で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の波長監視制御装置。
【請求項５】
前記レーザ放出源は、劈開されたシングルモードファイバーを含むことを特徴とする請求項１に記載の波長監視制御装置。
【請求項６】
前記レーザ放出源は、端面が傾斜されたシングルモードファイバーを含むことを特徴とする請求項１に記載の波長監視制御装置。
【請求項７】
前記放出源に対するエタロンの傾斜角度θは、波長制御を行うために調整可能になっていることを特徴とする請求項１に記載の波長監視制御装置。
【請求項８】
前記光検出器は、同等の対をなすフォトダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の波長監視制御装置。
【請求項９】
前記２つの光検出器のそれぞれの利得は、独立して調整可能であり、それら２つの光検出器に対して等しくない利得を設定することにより、所定波長が選択可能になっていることを特徴とする請求項１に記載の波長監視制御装置。
【請求項１０】
前記ファブリー・ペロ構造の透過帯域幅の狭い波長選択透過フィルタ素子には、複数の透過ピークの波長が存在し、該複数の透過ピークの波長に対して安定化する点を有することを特徴とする請求項１に記載の波長監視制御装置。
【請求項１１】
レーザ放出源の波長を安定化するための波長監視制御装置であって、
該装置は、
パッケージと、
所定の直径および隔離距離を有し、かつ発散する前記レーザ放出源から所定距離の所で同一平面上に配設された第１および第２の光検出器と、
前記放出源と前記検出器対との間に、前記放出源の光軸に対して角度θで傾斜して配設され、それによってフィルタの透過強度が波長に依存して前記レーザ放出源の所望の波長に集中するファブリー・ペロ構造の透過帯域幅の狭い波長選択透過フィルタと、
レーザ放出源の波長を制御するフィードバックループを介して信号を供給するために、前記第１および第２の光検出器に基づいて、前記波長選択フィルタによって透過された波長の変化に依存する差信号を生成する手段と、
を具備し、
前記第１および第２の光検出器と前記波長選択透過フィルタと前記差信号生成手段は、前記パッケージ内に集積されていることを特徴とする波長監視制御装置。
【請求項１２】
前記フィルタは、ファブリー・ペロエタロンでできており、該エタロンの前記放出源に対する傾斜角度θは、所定波長に調整するために、調整可能になっていることを特徴とする請求項１１に記載の波長監視制御装置。
【請求項１３】
前記レーザ放出源の発散を制御するためのレンズを具備することを特徴とする請求項１１に記載の波長監視制御装置。
【請求項１４】
前記レーザ放出源は、半導体レーザの出力端面で構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の波長監視制御装置。
【請求項１５】
前記レーザ放出源は、劈開されたシングルモードファイバーを含むことを特徴とする請求項１１に記載の波長監視制御装置。
【請求項１６】
前記レーザ放出源は、端面が傾斜されたシングルモードファイバーを含むことを特徴とする請求項１１に記載の波長監視制御装置。
【請求項１７】
前記光検出器は、同等の対をなすフォトダイオードであることを特徴とする請求項１１に記載の波長監視制御装置。
【請求項１８】
前記２つの光検出器のそれぞれの利得は、独立して調整可能であり、それら２つの光検出器に対して等しくない利得を設定することにより、所定波長が選択可能になっていることを特徴とする請求項１１に記載の波長監視制御装置。
【請求項１９】
前記ファブリー・ペロ構造の透過帯域幅の狭い波長選択透過フィルタ素子には、複数の透過ピークの波長が存在し、該複数の透過ピークの波長に対して安定化する点を有することを特徴とする請求項１１に記載の波長監視制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ源の波長を安定化するための制御信号を供給する波長監視装置、およびそれを適用してなる波長分割多重光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバー通信システムは、低損失で非常に大容量の情報を搬送する能力を有している。実際に、光ファイバーの帯域幅は、異なる搬送波長を利用することによって、たくさんの異なるチャネルを同時に伝送するようにして利用され得る。そのような技術は、波長分割多重（以下、ＷＤＭと略記する）と呼ばれる。帯域が狭いＷＤＭシステムでは、ファイバー伝送容量を増やすために、８、１６またはそれ以上の近接した互いに異なる波長が間隔をあけて使用される。
【０００３】
個々のチャネルが占める波長帯域幅は、伝送情報の帯域幅、および搬送周波数のドリフトや搬送周波数の不確かさに適応するためのマージンや、非理想的すなわち実際のフィルターが原因で生じるチャネル間でのクロストーク（漏話）を極力低減するためのマージンを含む要因の数に依存している。
【０００４】
チャネル数を最大化するためには、波長間隔の狭いたくさんの波長を用いる必要があり、そのためには、発振波長が安定したレーザと適切な波長制御が必要である。
【０００５】
分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザ等の幾つかのレーザ源は、時間の経過とともに、狭帯域ＷＤＭに対する許容範囲を超える波長ドリフトを示す。そのデバイスの波長は、連続的な出力状態において劣化して変化しがちである。遠隔通信システムでは、２５年のオーダーの寿命が期待されるため、その寿命に至るまで近接したチャネル間のクロストークを最小限に抑制するために、レーザ送信機に波長制御手段を付加する必要がある。
【０００６】
単一波長による光通信システムは、工業的に広く使用されている。理想的には、システム設計者は、既存のシステムの設計変更を最小限に止めるとともに、ＷＤＭシステムの開発において既存のパッケージを流用しようとする。
【０００７】
典型的に、公知のレーザ波長監視安定化システムは、レーザ源の標準パッケージ（送信機）に外付けするユニットとなっている。半導体レーザの波長の監視および制御を行うために商業的に利用可能なシステムは、結晶格子に基づく装置である。例えば、Ａｃｃｕｗａｖｅにより作製され、かつその製造に関する文献に記載された公知のシステムでは、波長固定ユニットが用いられている。その波長固定ユニットは、２つのブラッグ格子が形成され、当該装置に結合されたレーザ源から出射されたコリメート光により照射されるようにされたニオブ酸リチウム結晶と、２つの光検出器を有している。
【０００８】
各ブラッグ格子は、入力ビームに対してブラッグ波長および角度がわずかに異なっている。その格子で反射された出力は、２つの検出器に向かい、その異なる出力を用いて、レーザに対するフィードバック制御が行われる。制御ループを用いたことにより、１０ｐｍよりも優れた波長安定性が得られる可能性がある。しかしながら、その波長固定ユニットは送信機から分離されたユニットを使用しているため、レーザまたは光源に外部で接続する必要がある。さらに、その波長固定ユニットは、格子パラメータにより特性が決まるので、特定の波長用に設計される。つまり、波長が異なれば、異なるユニットが必要となる。
【０００９】
公知の波長監視制御装置の別のタイプは、ファイバー格子に基づくものである。例えば、１９９６年３月４日付けでＥｐｗｏｒｔｈらにより出願された英国特許出願第９６／００４７８号は、半導体レーザの、反射防止コートのされた表面に端面接合された光ファイバー内のブラッグ反射部によって、外部反射が起こるようにされた外部共振器型レーザに関する提案である。
【００１０】
格子は、レーザから十分に離れて配置されるので、縦モードが極めて近接した間隔となり、モード分配雑音を無視し得るほどの多くのモードよりなるマルチモードでレーザが動作するようになる。１９９５年９月２６日付けでＥｐｗｏｒｔｈらにより出願された英国特許出願第９５／１９６１４．３号は、均一化およびレーザの発振周波数の安定化に対してチャーピングされたファイバー格子を用いる提案である。
【００１１】
ファイバー格子装置の作製は、複雑である。上述した結晶格子と同様に、ファイバー格子は、送信機の特定の波長に一致するように作製される。それゆえ、装置は、特定の波長用となる。
【００１２】
別の半導体レーザの安定化システムが、Ｍａｌｙｏｎによる、一対の同等のフォトダイオードおよび２つのビームスプリッタを用いた米国特許第４３０９６７１号に説明されている。第１のビームスプリッタおよび第１のフォトダイオードは出力パワーを監視し、第２のビームスプリッタ、周波数依存フィルタおよび第２のフォトダイオードは波長変化を監視するのに使用される。同等のフォトダイオードの出力は、増幅器を介して差動増幅器へ送られ、その差動増幅器の出力が、レーザの動作を制御する増幅器へ負帰還されて供給される。
【００１３】
他の公知のシステムは、ファブリー・ペロエタロンのようなフィルタ素子に基づいている。例えば、Ｂｅｃｋｅｒらによる米国特許第５３３１６５１号は、レーザ出力の粗調整を行うための格子とともに、微調整を行うためにファブリー・ペロエタロンを使用することを提案している。
【００１４】
Ｅｄａらによる米国特許第５４３８５７９号に説明されたシステムでは、半導体レーザの一ピークに固定するのに使用される信号を生成する単一の光検出器とともに、ファブリー・ペロエタロンが使用されており、コリメートビームを必要としている。Ｈｉｌｌらは、米国特許第４８３９６１４号において、ファブリー・ペロエタロンのようなフィルタ素子および対応する数の検出器を用いて、参照光に対して、複数の光源から放出された光の周波数を参照するシステムについて説明している。
【００１５】
レーザの発振波長の安定化に対する別のシステムが、種々の波長のレーザの出力を分光処理するとともに、画像処理装置を用いて空間的な分布を測定し、しかる後、その分布を固定波長の参照光源の分布に対して比較するようにした、Ｎａｋａｔａｎｉらによる米国特許第４９１４６６２号に説明されている。ここで用いられる画像処理装置は複雑であり、安価で小型の装置には向かない。
【００１６】
特願平４−１５７７８０号は、半導体レーザ用の周波数安定化装置に関する発明であり、その発明は、外部の変調手段を用いておらず、そしてレーザ源が付随する傾斜したファブリー・ペロエタロンと、送信信号と反射信号をそれぞれ検出する２つの光検出器を用いている。それら２つの検出器の出力の差分より、発振周波数を制御する信号が得られる。調整のために傾斜角が可変になっているエタロンの傾きを変えることによって、共振器の長さが変わる。
【００１７】
このシステムを最小限の大きさで実施するには、比較的大きな傾斜角でファブリー・ペロエタロンを用いる必要があるが、そうすると中心波長および帯域幅の点で安定性が低くなってしまう。他方、ファブリー・ペロエタロンの傾斜角を小さくすると、特願平４−１５７７８０号の明細書に添付された図面の図１Ｂに示されているように、他の構成要素を付加する必要があり、大きくなってしまう。また、異なる応答および経時劣化の特性を有する独立した検出器が用いられる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、種々の既存の波長安定化システムは、結晶格子、ファイバー格子またはエタロンに基づく装置を用いている。格子を用いた装置は、波長の制御性が十分でなく、かつ多くのシステムは、レーザ源のパッケージに対して比較的大きな外部制御ユニットを用いており、電力消費と大きさの両方の点で問題がある。一方、エタロンを用いたシステムは、波長制御性がよいが、公知の形態はいずれも十分に小さくはないため、設計変更することなく周知の標準パッケージに取り付けることはできない。
【００１９】
本発明は、小型の波長監視制御装置、好ましくは小型の半導体レーザパッケージ内に集積可能であるとともに、ＷＤＭ光伝送システムに適用可能な波長監視制御装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つによれば、発散するレーザ光の放出源を備えた光システムに対する波長監視制御装置であって、互いに所定距離だけ離れ、かつ前記放出源から所定距離の所に配設された第１および第２の光検出器と、前記放出源と前記検出器との間に配設され、かつフィルタの波長透過率の角依存性を提供するために前記放出源の光軸に対して角度θで傾斜されたファブリー・ペロ構造の透過帯域幅の狭い波長選択透過フィルタ素子と、前記放出源の波長変化に対応して、同放出源の制御手段に、前記第１および第２の光検出器に基づいて生成された差信号をフィードバックするための制御ループとを具備する波長監視制御装置が提供される。
【００２１】
従って、簡素で小型のレーザ放出源用波長監視制御装置が提供される。光検出器は、傾斜された透過帯域幅の狭いフィルタを介して、わずかに発散するビームでもって照射される。従って、レーザ放出源の種々の波長は、２つの光検出器において、異なる光電流の変化に変換される。入力ビームの波長は、相対的な応答により監視される。２つの検出器の異なる出力信号は、放出源の波長を所望の目標波長に安定化させるためのフィードバックループに使用される。つまり、レーザ（送信機）へ送り戻される信号を介して、例えば活性領域の温度変化すなわち電流変化によって、波長のドリフトを正すようになっている。
【００２２】
この装置は、波長の安定化用の制御信号を供給するために、正確な光学的な波長監視を行うことを可能とし、例えばＷＤＭ光通信システムに使用される際に、レーザの波長を、クロストークを低減するのに必要な限られた範囲内に維持することができる。また、差信号により、出力パワーの変動が抑制されるという利点がある。
【００２３】
透過帯域幅の狭い波長選択透過フィルタ素子は、ファブリー・ペロ構造であることが要求される。好ましくは、光検出器は、同等の対をなすフォトダイオードであるとよい。ファブリー・ペロエタロンの波長透過率が入射ビームの入射角度に依存することによって、放出源から放出された種々の波長は、透過損失に変換され、そして波長変化はパワー変化として検出される。従って、このデバイスは、検出器が光エネルギーを、光源を制御するためのフィードバックループに供給される電流に変換する光波長弁別器として機能する。波長を安定化するために、２つの光検出器の異なる出力が、レーザ源の波長を所望の目標波長に安定化させるためのフィードバックループに使用される。
【００２４】
利点として、所定波長の調整を行うために、フィルタの傾斜角は調整可能になっている。波長選択フィルタ素子がファブリー・ペロエタロンであり、その透過特性が入射ビームに対するエタロンの角度に依存するので、この装置は、エタロンの角度を調整することによって、波長の調整を行うようになっている。また、複数の波長に対して、例えば４ｎｍ間隔の、エタロンの複数の透過ピークを用いることができる。すなわち、ファブリー・ペロフィルタを特徴づける複数の透過ピークの波長間隔によって決まる複数の所定波長に対して、同時に安定化する点が達成される。
【００２５】
この装置は、波長を安定化するためのファイバー格子システムの作製と比較して、その作製が容易である。この方法は、ジッタのない弁別方法を提供するとともに、周波数変調および復調のステップを不要とする。
【００２６】
都合のよいことには、光検出器は、同等の対をなすフォトダイオードである。２つの光検出器のそれぞれの利得が独立して調整可能である場合には、それら２つの光検出器に対して等しくない利得を設定することにより、所定波長が選択され得る。
【００２７】
加えて、レーザ放出源の発散を制御するために、放出源と透過フィルタ素子との間にレンズが設けられている。ビームの発散は、性能およびパワーの検出を最適化するために、制御される。スポットサイズがより大きければ、より効率よくパワーが伝達するために、より理想的なフィルタ形状となり、好ましい。
【００２８】
レーザ放出源は、半導体レーザの出力端面であってもよいし、あるいは、劈開もしくは端面が傾斜されたシングルモードファイバーであってもよい。
【００２９】
都合のよいことには、レーザ放出源が、パッケージ内に収納された半導体レーザでできている場合には、波長監視装置は前記パッケージと同一のパッケージ内に収納されていて、集積化された装置となっている。この装置を外部の関連装置として用いることも可能であるが、偏光依存性を回避するために、理想的には、偏光状態を保持するファイバーまたはカプラーが必要となる。
【００３０】
従って、本発明の他の１つによれば、レーザ放出源の波長を安定化するための波長監視制御装置であって、パッケージと、そのパッケージ内に集積されてなる、所定の直径および隔離距離を有し、かつ発散する前記レーザ放出源から所定距離の所で同一平面上に配設された第１および第２の光検出器と、前記放出源と前記検出器対との間に、前記放出源の光軸に対して角度θで傾斜して配設され、それによってフィルタの透過強度が波長に依存して前記レーザ放出源の所望の波長に集中するファブリー・ペロ構造の透過帯域幅の狭い波長選択透過フィルタと、レーザ放出源の波長を制御するフィードバックループを介して信号を供給するために、前記第１および第２の光検出器に基づいて、前記波長選択フィルタによって透過された波長の変化に依存する差信号を生成する手段とを具備する波長監視制御装置が提供される。
【００３１】
監視装置が簡素で小型であるため、既存の送信機モジュール、すなわち標準レーザパッケージ内のレーザ源と一緒に、この装置が共通のパッケージ内に収納されるという重大な利点がある。このことは、既存の送信機モジュールを、単一波長の伝送システムに対して使用されるように、ＷＤＭ用の付加的な構成要素として、新たなスペースを必要とせず、かつ既存システムの設計変更を最小限に抑えつつ、使用するために適用するのに極めて有効である。
【００３２】
ＷＤＭシステムに対して要求される寿命を満たすために、この装置の長期間の信頼性が期待される。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る波長分割多重光伝送システム用の波長監視制御装置に係る実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３４】
図１には、本発明の第１実施形態による波長監視装置１０の一部が示されている。その波長監視装置は、レーザ放出発散源１２、すなわち図に示すように、ＤＦＢレーザの半導体レーザ端面１４またはシングルモードファイバー（ＳＭＦ）の出力端面を備えている。光学レンズ１６は、レーザ源の出力光の発散を制御するためのものであり、そのレンズを介して、レーザ源の出力光は、狭い帯域を通過させる波長選択透過フィルタ素子１８へ向けさせられる。
【００３５】
そのフィルタ素子は、好ましくは、対向する一対の高反射層の間にスペーサ層が挟まれてなる構造のファブリー・ペロ（以下、ＦＰと略記する）共振器であるとよい。その共振器は、例えば、ガラス基板上に絶縁性の鏡／スペーサ／鏡の構造が堆積されてなる多層膜の単一共振器フィルタタイプとして構成されている。あるいは、ガラス製のスペーサ板の両面に鏡が堆積されてなるソリッドエタロンタイプが使用される。
【００３６】
フィルタ素子１８を透過した発散光は、特定の直径を有し、かつ所定距離だけ離されて同一平面上に配置されてなる同様構成の第１光検出器（Ｐ1 ）２０および第２光検出器（Ｐ2 ）２２へ向けられる。それら光検出器（Ｐ1 ，Ｐ2 ）２０，２２は、図１に概略的に示すように、ＦＰエタロンから所定距離だけ離された共通支持体２４に固定されている。
【００３７】
光源の波長は、ＦＰフィルタを透過するビーム量を決めるので、各検出器２０，２２で受光される信号は、光源から放出される光の波長に依存している。従って、ファブリー・ペロエタロンの波長透過率の依存性によって、光源から放出された種々の波長の光の透過強度が変わり、波長の変化は２つの光検出器によりパワー変化として検出される。２つの光検出器から出力された信号は、差動増幅器２６において、レーザ源の出力波長を制御するためのフィードバックループ２８へ供給される差信号を生成するのに用いられる。
【００３８】
両光検出器によって検出された伝送強度が所定の選択波長で同じであるようにされていることによって、その所定の波長すなわち固定波長で差信号がゼロなるようにセットされる。固定波長は、等価安定状態（with equivalent stability)でもって、光検出器Ｐ1 ，Ｐ2 に対する等しくない利得を用いて異なる値に対してセットされ得る。レーザ源の波長が変化した場合、２つの光検出器により生成された差信号、すなわちエラー信号は、波長に依存し、光源の波長監視に用いられる。それゆえ、このデバイスは、光検出器が光エネルギーを、レーザ源を制御するためのフィードバックループに供給される電流に変換する光波長弁別器として機能する。
【００３９】
図２および図３には、透過曲線および２つの検出器により生成される差信号の概略がそれぞれ示されている。図２は、２つの検出器の伝送強度の曲線を表しており、Ｔは光源から検出器までの伝送強度であり、Ｔ1 およびＴ2 は、波長λ1 およびλ2 の時に最大伝送強度Ｔ1M，Ｔ2Mとなる個々の検出器Ｐ1 およびＰ2 に対する伝送曲線を表している。図３は、２つの検出器の各伝送強度に基づく差信号を表している。所望の固定波長にて、固定点λR における差信号の傾きＳR は、次式のように表される。
【００４０】
ＳR ＝Δ（Ｔ1 −Ｔ2 ）／Δλ
【００４１】
そして、例えば２つの光検出器の等しくない利得を用いて制御を行う場合に、λ1 とλ2 との間の線形に近似される領域が制御の有効範囲となる。
【００４２】
図４には、シングルモードファイバー等の発散光放出源、レンズ、フィルタおよび対をなす光検出器を有する装置に対する座標および幾つかの関係のある形状のパラメータが示されている。図５には、ＤＦＢレーザの波長安定化に対して設定された装置および試験装置の一例の概略が、制御ループを含めて示されている。
【００４３】
図５において、波長安定化装置は、レンズ１１６、ＦＰエタロン１１８および一対のＰＩＮダイオード１２０，１２２を備えており、ＤＦＢレーザ源１１２とともに、標準の１４ピンパッケージ等の単一のパッケージ１２８内に収納されている。同等のダイオード対１２０，１２２は、同一平面上に位置し、共通支持体１２４上に互いに近接して載置されている。２つのダイオードから出力された信号は、レーザの出力波長を制御するためのレーザコントローラにフィードバックされる差信号を生成するために、差動増幅器１３０へ送られる。
【００４４】
図５に示された他の構成要素は、最適な構成のプロトタイプを設計するのに使用される試験装置を含んでいる。好ましくは、レンズ１１６用の取付台１１７およびＦＰエタロン１１８用の取付台１１９は、調整可能となっている。ＦＰエタロンの傾斜角θx を変えることによって、以下に説明するように、目標とする波長の調整を行うことができる。
【００４５】
図４に示すように、発散源１３は、一般に、楕円状（レーザの場合）または円形状（シングルモードファイバーの場合）のガウスパターンを有している。
【００４６】
ファブリー・ペロエタロンは、厚さｔ、屈折率ｎ、エネルギー反射率Ｒ、内部透過率Ａ、ＦＰの設計および要求される固定波長λR の選択により決まる、ｘ軸に対する傾斜角θxFFP、並びに０°となるように適宜選択される、ｙ軸に対する傾斜角θyFFPのパラメータを有している。２つの検出器は、適当に選択されてなる、名目上のｙ軸のｙ01＝０およびｙ02＝０の位置にある。
【００４７】
他の寸法等のパラメータは、これらのパラメータおよび所望の仕様、すなわち必要とされる伝送曲線にしたがって選択される。
【００４８】
これらのパラメータは、レンズの焦点距離ｆ、ｚ軸方向の位置Ｓ1 、ｘ軸に対するレンズの傾斜角θxL、ｙ軸に対するレンズの傾斜角θyL、エタロンのｚ軸上の位置ｚFP、並びに検出器が円形状の場合には、光検出器の半径ｒ、それらのｚ軸上の位置ｚ0 、およびｘ軸上の位置ｘ01，ｘ02を含んでいる。
【００４９】
各検出器の直径はそれぞれｄ1 ，ｄ2 であり、その対をなす検出器は、同一平面上に位置し、かつそれらの中心同士は距離Ｄだけ離されており、光源から距離ｌのところに配置されている。ＦＰフィルタは、２つの検出器の平面に対する法線からθの角度で傾斜している。
【００５０】
この装置の特性に影響を及ぼす要因には、ＦＰエタロンのｘ軸およびｙ軸における傾斜角、ＦＰの温度による屈折率の変化、検出器のｘ軸およびｙ軸とのずれ量、レンズの位置および傾き、並びに検出器のｚ軸方向の位置が含まれる。Ｔは、光源から検出器までの伝送強度であり、検出器の大きさが制限されていることによる結合損失を含んでいる。
【００５１】
所望の固定波長λR は、特定の目標値、例えば１５５７．０ｎｍである。Ｔ1R／Ｔ1MおよびＴ2R／Ｔ2Mの比は、１次近似に対して１／２となるように指定される。また、固定点ＳR における傾きは、ループの利得に影響を与えるため、重要である。一般には、急峻な傾きが要求される。λ2 −λ1 は、Ｔ1 とＴ2 が比較され得る調整範囲を表している。Ｔ1MとＴ2Mにより、絶対的なパワーの評価が可能であり、それゆえ、与えられた検出器特性に対するＳ／Ｎ比の評価が可能となる。
【００５２】
この装置は、フィルタ素子の傾斜角θ、例えば図５に示す傾斜角θX を変えることによって、波長調整を行うことができるようになっている。ここで、フィルタ素子、すなわちエタロンは、角度調整を含む４つの自由度を有する可動性の取付台に固定されている。試験装置においては、レンズも３方向に移動可能になっている。そのフィルタおよびレンズを含む構成要素は、一旦、この装置が特定の目標波長に合わせられると、薄い粘着層を用いて適切に固定される。
【００５３】
モジュール調整段階で波長調整を行えることは、周知の格子に基づく波長制御装置よりも優れた利点を有する。
【００５４】
さらに、ファブリー・ペロフィルタの透過性は、規則的な波長間隔の一連の透過ピークにより特徴づけられるため、例えば４ｎｍ間隔で同時に安定化する点が複数の所定の波長に対して達成される。その複数の所定の波長は、ファブリー・ペロフィルタの特徴を示す複数の透過ピークの波長間隔によって決まる。
【００５５】
従って、波長弁別手段として最小限の必須構成要素は、透過する帯域幅が狭いフィルタ（エタロン）と、近接して離れて配置された２つの検出器、好ましくは同等の対をなす光検出器と、その一対の光検出器に基づく差信号に応答する制御ループである。ファブリー・ペロエタロンは、波長選択フィルタ素子の適切な特徴を提供するのに必要とされる。
【００５６】
例えば、光源は、ＤＦＢレーザ等の半導体レーザの前端面、またはシングルモードファイバーの劈開もしくは傾斜された終端であってもよい。必要に応じて、放出源の発散は、図１に示すように、レンズにより制御される。そのレンズは、ガラスもしくはプラスチック製の、何らかの適切な非球面レンズ、円筒レンズ、球面レンズまたは分布屈折率レンズであってもよい。スポットサイズがより大きければ、フィルタは所望形状により近い形状になり、検出器へパワーをよりよく伝達する。または、もし放出源の発散がこれらの要求を十分に満足する場合には、この装置では、レンズが不要となる。コリメート光は不要であり、構成要素の数および装置の規模を低減する可能性を有する。
【００５７】
上述した装置においては、装置の構成が小型で簡素であるため、レーザ源とともに標準のレーザ送信機用パッケージ内に収納することが可能になっている。このことは、既存のシステムと集積化することに対して特に優れている。同様な構成により得られる利点の幾つかは、レーザ源に対する外部ユニットの場合にも得られるかもしれないが、外部ユニットに対して結合する場合には、偏光状態に依存性があるため、偏光状態を保持するカプラーまたはファイバーが好ましい。
【００５８】
従って、レーザ源から放出されて、近接して離れて配置された２つの光検出器へ向かう非コリメート光を透過する、狭帯域幅の波長選択透過フィルタ素子、例えばファブリー・ペロエタロンを備えてなる、レーザ放出源に対する簡素で小型な波長監視制御装置が提供される。波長を安定化するために、波長の変化に伴うフィルタ素子の透過強度の変化により生成された、２つの光検出器の異なる出力が、レーザ源の波長を所望の目標波長に安定化させるためのフィードバックループにおいて使用される。
【００５９】
レーザ源に対するファブリー・ペロエタロンの傾斜角を変えることによって、波長の調整を行うことも可能である。このシステムは、小型であり、かつレーザ放出源と同じパッケージ内に一緒に収納可能であるため、結合、大きさおよびパワー消失といった従来の半導体レーザ波長制御用の外部ユニットに共通した問題を解決することができる。
【００６０】
以上、特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々変更可能であることはいうまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明に係る波長分割多重光伝送システム用の波長監視制御装置にあっては、小型であり、かつレーザ放出源と同じパッケージ内に一緒に収納可能であるため、結合、大きさ及びパワー消失といった従来の半導体レーザ波長制御用の外部ユニットに共通した問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による波長監視装置の要部を示す概略図である。
【図２】２波長での信号に対するエタロンの透過曲線を表す特性図である。
【図３】第１および第２の光検出器の出力信号の差信号を表す特性図である。
【図４】図１に示す波長監視装置と同様な構成の装置を、その装置の座標および設計寸法とともに示す要部概略図である。
【図５】本発明の第２実施形態による波長安定化装置に対する試験システムの概略図である。
【符号の説明】
１０  波長監視装置
１２  レーザ放出発散源
１３  発散源
１４  半導体レーザ端面
１６  光学レンズ
１８  波長選択透過フィルタ素子
２０  第１光検出器（Ｐ1 ）
２２  第２光検出器（Ｐ2 ）
２４，１２４  共通支持体
２６，１３０  差動増幅器
２８  フィードバックループ
１１２  ＤＦＢレーザ源
１１６  レンズ
１１８  ＦＰエタロン
１２０，１２２  ＰＩＮダイオード
１２８  パッケージ
１１７  レンズ取付台
１１９  ＦＰエタロン取付台
【図１】
0003979703.tif 000002
【図２】
0003979703.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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