(57)【要約】【課題】単一の光源を用いる光トランシーバの光送信モジュールにおいて、可変光アテネータ等を追加することなく、光出力の低減を抑制し、ＡＭ変調及び光出力レベルの調整が好適に行える光送信モジュールと光送信モジュールの制御方法とを提供すること。【解決手段】波長可変レーザ２と両偏波直交変調器３とを備え、波長可変レーザ２は、波長可変レーザ２の両端のそれぞれに半導体光増幅領域２１，２４とを備え、半導体光増幅領域２１，２４は、波長可変レーザ２においてモノリシック集積されており、両偏波直交変調器３には、半導体光増幅領域２１からの出力光が送信信号光として入力され、半導体光増幅領域２４からの出力光は、光受信モジュールが受信する受信光の局発光として光受信モジュールに入力される。【選択図】図１
2016025127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長可変レーザと光変調器とを備え、
前記波長可変レーザは、当該波長可変レーザの両端のそれぞれに第１の半導体光増幅領域と第２の半導体光増幅領域とを備え、
前記第１の半導体光増幅領域と前記第２の半導体光増幅領域とは、前記波長可変レーザにおいてモノリシック集積されており、
前記光変調器には、前記第１の半導体光増幅領域からの出力光が送信信号光として入力され、
前記第２の半導体光増幅領域からの出力光は、光受信モジュールが受信する受信光の局発光として該光受信モジュールに入力される、
光送信モジュール。
【請求項２】
前記波長可変レーザは、主面と活性層と受動層とＳＧ−ＤＦＢ領域（ＳＧ−ＤＦＢ：Sampled  Grating  Distributed  FeedBack）とＣＳＧ−ＤＢＲ領域（ＣＳＧ−ＤＢＲ：Chirped  Sampled  Grating  Distributed  Bragg  Reflector）とを更に備え、
前記波長可変レーザでは、前記主面に沿って、前記第１の半導体光増幅領域と前記第２の半導体光増幅領域と前記ＳＧ−ＤＦＢ領域と前記ＣＳＧ−ＤＢＲ領域とが予め設定された順に並んで配置されており、
前記活性層は、前記第１の半導体光増幅領域と前記第２の半導体光増幅領域において前記主面に沿って伸びており、前記受動層は、前記ＣＳＧ−ＤＢＲ領域において前記主面に沿って伸びており、
前記ＳＧ−ＤＦＢ領域は、第１の周期のサンプルドグレーティングを備え、
前記ＣＳＧ−ＤＢＲ領域は、第２の周期のサンプルドグレーティングを備え、
前記第１の周期のサンプルドグレーディングと前記第２の周期のサンプルドグレーティングとは、何れも、前記波長可変レーザの第１の領域及び第２の領域のうちの何れか一方の領域に設けられており、
前記第１の領域と前記第２の領域とは、前記主面に沿って伸びており、
前記活性層および前記受動層は、前記第１の領域と前記第２の領域との間に設けられている、
請求項１に記載の光送信モジュール。
【請求項３】
前記波長可変レーザでは、前記第１の半導体光増幅領域、前記ＳＧ−ＤＦＢ領域、前記ＣＳＧ−ＤＢＲ領域、前記第２の半導体光増幅領域がこの順に前記主面に沿って並んで配置されている、
請求項２に記載の光送信モジュール。
【請求項４】
前記波長可変レーザは、端子を更に備え、
前記端子は、前記第１の半導体光増幅領域において前記主面に設けられ、前記第１の半導体光増幅領域から出力される送信信号光に重畳するＡＭ変調信号が入力される、
請求項２又は請求項３に記載の光送信モジュール。
【請求項５】
波長可変レーザと光変調器とを備え、前記波長可変レーザは当該波長可変レーザの両端のそれぞれに第１の半導体光増幅領域と第２の半導体光増幅領域とを備え、前記第１の半導体光増幅領域と前記第２の半導体光増幅領域とは前記波長可変レーザにおいてモノリシック集積されおり、前記光変調器には前記第１の半導体光増幅領域からの出力光が送信信号光として入力される光送信モジュールにおいて、
前記第１の半導体光増幅領域から出力される送信信号光にＡＭ変調信号を重畳する、
光送信モジュールの制御方法。
【請求項６】
前記光送信モジュールは、波長検知装置を更に備え、
前記波長検知装置は、前記第１の半導体光増幅領域と前記第２の半導体光増幅領域とのいずれか一方から出力される光の波長を検知し、
前記波長可変レーザの起動時において、前記第１の半導体光増幅領域と前記第２の半導体光増幅領域とのうち前記波長検知装置に入力される光を出力する半導体光増幅領域に対して先に起動する、
請求項５に記載の光送信モジュールの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信モジュールとこの光送信モジュールの制御方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、コヒーレント光通信用送信機において、一つの光源の出力を二分岐し、それぞれ変調器への光信号入力およびヘテロダイン受信機への局発光入力とする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／００７２０６０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インターネットトラフィックの増大に応える大容量光通信システムを実現するため、大容量で長距離伝送可能はデジタルコヒーレント通信技術が広く使われるようになってきている。図４に従来のデジタルコヒーレントシステム１００の構成例を示す。デジタルコヒーレントシステム１００は、光送信モジュール１０１（光送信モジュール：Transmitter）と光受信モジュール１０２（光受信モジュール：Receiver）とを備え、光送信モジュール１０１と光受信モジュール１０２とは光ファイバによって接続される。
【０００５】
光送信モジュール１０１は、波長可変レーザ２０１（波長可変レーザ：Tunable  Laser）と両偏波直交変調器３０１（両偏波直交変調器：DP-IQ  modulator（Dual  Polarization  In-phase  and  Quadrature））と偏波合成器４０１（偏波合成器：PBC（Polarization  Beam  Combiner））と光分岐器５０１（光分岐器：BS（Beam  Splitter））と信号処理装置６０１（信号処理装置：DSP（Digital  Signal  Processor））とを備える。光受信モジュール１０２は、波長可変レーザ２０２と９０度ハイブリッド結合器３０２（９０度ハイブリッド結合器:90°hybrid）と偏波分離器４０２（偏波分離器：PBS（Polarization  Beam  Splitter））と光分岐器５０２と信号処理装置６０２とを備える。
【０００６】
最近では、デジタルコヒーレント通信技術が長距離伝送システムからメトロシステムにも適用され始めている状況において、メトロシステムで要求される小型・低消費電力特性を実現するために、光送信モジュールと光受信モジュールとが共通の一個の波長可変レーザを用いるための技術についても検討され始めている。図５はそのような共通の波長可変レーザを用いて光送信モジュール及び光受信モジュールを実現する光トランシーバ１００ａ（光トランシーバ：Transceiver）の構成が一例として示されている。図５に示す光トランシーバ１００ａは、光送信モジュールと光受信モジュールと波長可変レーザ２０３と光分岐器５０３とを備える。波長可変レーザ２０３からの出力光は、光分岐器５０３によって光トランシーバ１００ａの光送信モジュールと光受信モジュールとのそれぞれに二分岐される。光トランシーバ１００ａの光送信モジュールは、両偏波直交変調器３０１と偏波合成器４０１と光分岐器５０１と信号処理装置６０１とを備え、光トランシーバ１００ａの光受信モジュールは、９０度ハイブリッド結合器３０２と偏波分離器４０２と光分岐器５０２と信号処理装置６０２とを備える。光トランシーバ１００ａは、波長可変レーザ２０３を備える。波長可変レーザ２０３は、光トランシーバ１００ａの光送信モジュール及び光受信モジュールが共通に用いる光源である。
【０００７】
図６は、光送信モジュールを駆動するための従来の構成の一例を示す。図６に示す構成は、例えば図５に示す光トランシーバ１００ａが備えるものであり、図５に示す光送信モジュールの構成（両偏波直交変調器３０１、偏波合成器４０１、光分岐器５０１）と共に、波長可変レーザ２０３と半導体光増幅器７０１（半導体光増幅器：SOA（Semiconductor  Optical  Amplifier））と波長検知装置８０１（波長検知装置：Wavelength  locker）とを備える。図６に示す構成では、波長可変レーザ２０３の出力光が半導体光増幅器７０１によって増幅され、その増幅後の出力光が光分岐器５０１によって二分岐された後に、その二つの出力光のそれぞれを光受信モジュールへの局発光出力と両偏波直交変調器３０１への光出力とに用いられる。両偏波直交変調器３０１からの出力光は、偏波合成器４０１によって合成された後に光ファイバへの送信信号光出力に用いられる。なお、波長可変レーザ２０３と半導体光増幅器７０１とはモノリシック集積されることがあるので、波長可変レーザ２０３と半導体光増幅器７０１とを合わせて一体の光素子と考えてよい。両偏波直交変調器３０１には、図５に示す信号処理装置６０１から変調電気信号が入力される。
【０００８】
図６に示す構成では波長可変レーザ２０３の出力光が半導体光増幅器７０１で増幅された後に光分岐器５０１によって二分岐されて使用されるため、その分、局発光と送信信号光とでは共に光出力レベルが低下する。例えば、半導体光増幅器７０１の光出力レベルが＋１６［ｄＢｍ］とし、５０％：５０％の光分岐器５０１を使用した場合に、局発光の光出力レベルと送信信号光の光出力レベルとはそれぞれ＋１３［ｄＢｍ］に留まる。両偏波直交変調器３０１による送信信号光の光出力レベルの低減のため、及び、光受信モジュールの感度を向上させるために、光分岐器５０１による光出力レベルの低下は望ましくない。
【０００９】
また、コヒーレント通信システムではファイバ伝送信号の経路認識ほかの目的のため、伝送信号にＡＭ変調された１ＭＨｚ以下程度の低周波トーン信号（以下、ＡＭ変調信号という）を重畳することがある。図４に示すように光送信モジュール１０１と光受信モジュール１０２とでそれぞれ独立した別個の光源を使用している場合は、ＡＭ変調信号は光送信モジュール１０１の波長可変レーザ２０１からの出力光をＡＭ変調することで容易に実現される。しかしながら、図５に示す光トランシーバ１００ａの構成の場合、光送信モジュールと光受信モジュールとの共通の波長可変レーザ２０３をＡＭ変調すると光受信モジュールへの局発光にもＡＭ変調信号が重畳されることになる。このため、光トランシーバ１００ａの構成の場合、共通の波長可変レーザ２０３をＡＭ変調せずに、両偏波直交変調器３０１の入力側又は出力側に可変光アテネータ（VOA：Variable  Optical  Attenuator）又は半導体光増幅器を設けて、この可変光アテネータ等を介してＡＭ変調信号を重畳する必要がある。図７に示す構成はその一例である。図７に示す構成では、両偏波直交変調器３０１の入力側に可変光アテネータ９０１を挿入し、可変光アテネータ９０１の駆動電流にＡＭ変調信号を重畳する。
【００１０】
さらにコヒーレント通信システムでは送信信号光の光出力レベルの調整機能や、局発光の光出力レベルの調整機能が要求される。送信信号光の光出力レベルの調整機能は、例えば波長多重システムにおいて各送信信号光の光出力レベルを揃えるために必要であり、局発光の光出力レベルの調整機能は、光受信モジュールの入力レベルに応じて常に最適な受信感度を得るために必要となる。送信信号光の光出力レベルの調整と局発光の光出力レベルの調整とは、それぞれ異なる事象に対する操作であるため独立して制御できることが望ましい。図６に示す構成では波長可変レーザ２０３の出力端に設けられた半導体光増幅器７０１の利得を変更することで波長可変レーザ２０３の光出力レベルを調整することは可能であるが、この場合は送信信号光の出力と局発光の出力とが同時に変化してしまう。これを回避するためには、図７に示すように波長可変レーザ２０３の出力光を二分岐した後で光送信モジュールへの入力側、及び、局発光の出力側の一方又は両方に半導体光増幅器あるいは可変光アテネータを追加する必要がある。
【００１１】
上記したように、波長可変レーザの出力光を二分岐して送信信号光及び局発光として使用する従来の構成（図６に示す構成）は、光送信モジュールの側及び光受信モジュールの側それぞれに入力する光の低減や、ＡＭ変調信号の重畳機能、独立した光出力レベルの調整のために図７に示す構成のように可変光アテネータ等の装置が更に必要になる、等の課題がある。そこで、本発明の目的は、上記の事項を鑑みてなされたものであり、単一の光源を用いる光トランシーバの光送信モジュールにおいて、可変光アテネータ等を追加することなく、光出力の低減を抑制し、ＡＭ変調及び光出力レベルの調整が好適に行える光送信モジュールとこの光送信モジュールの制御方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様に係る光送信モジュールは、波長可変レーザと光変調器とを備え、前記波長可変レーザは、当該波長可変レーザの両端のそれぞれに第１の半導体光増幅領域と第２の半導体光増幅領域とを備え、前記第１の半導体光増幅領域と前記第２の半導体光増幅領域とは、前記波長可変レーザにおいてモノリシック集積されており、前記光変調器には、前記第１の半導体光増幅領域からの出力光が送信信号光として入力され、前記第２の半導体光増幅領域からの出力光は、光受信モジュールが受信する受信光の局発光として該光受信モジュールに入力される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、単一の光源を用いる光トランシーバの光送信モジュールにおいて、可変光アテネータ等を追加することなく、光出力の低減を抑制し、ＡＭ変調及び光出力レベルの調整が好適に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る光送信モジュールの主要な構成を示す図である。
【図２】実施形態に係る波長可変レーザの起動方法の主要な工程を説明するためのフローチャートである。
【図３】実施形態で用いられるＤＲ型波長可変レーザ光出力の駆動電流依存性を示すグラフである。
【図４】従来のデジタルコヒーレントシステムの構成を模式的に示す図である。
【図５】従来の光トランシーバ１００ａの構成を模式的に示す図である。
【図６】従来の光送信モジュールの構成を模式的に示す図である。
【図７】従来の光送信モジュールの他の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。本発明の一態様に係る光送信モジュールは、波長可変レーザと光変調器とを備え、前記波長可変レーザは、当該波長可変レーザの両端のそれぞれに第１の半導体光増幅領域と第２の半導体光増幅領域とを備え、前記第１の半導体光増幅領域と前記第２の半導体光増幅領域とは、前記波長可変レーザにおいてモノリシック集積されており、前記光変調器には、前記第１の半導体光増幅領域からの出力光が送信信号光として入力され、前記第２の半導体光増幅領域からの出力光は、光受信モジュールが受信する受信光の局発光として該光受信モジュールに入力される。このように、波長可変レーザの両端のそれぞれに第１の半導体光増幅領域と第２の半導体光増幅領域とが設けられ、波長可変レーザの両端のそれぞれから光が出力されるので、従来のように単一の出力光を二分岐する必要がない。よって、波長可変レーザからの出力光の低減が抑制できる。また、波長可変レーザの両端それぞれで光出力レベルの調整が可能となる。また、波長可変レーザのこのような構成では、単一の半導体光増幅器からの出力光を二分岐する必要がないので、分岐による光強度の低下も生じない。
【００１６】
本発明の一態様に係る光送信モジュールにおいて、前記波長可変レーザは、主面と活性層と受動層と周期的に分布した複数の利得スペクトルピークを持つ部分回折格子活性領域であるＳＧ−ＤＦＢ領域（SG-DFB：Sampled  Grating  Distributed  FeedBack）と周期的に複数の反射スペクトルピークを持つ部分回折格子ミラー領域であるＣＳＧ−ＤＢＲ領域（CSG-DBR：Chirped  Sampled  Grating  Distributed  Bragg  Reflector）とを更に備え、前記波長可変レーザでは、前記主面に沿って、前記第１の半導体光増幅領域と前記第２の半導体光増幅領域と前記ＳＧ−ＤＦＢ領域と前記ＣＳＧ−ＤＢＲ領域とが予め設定された順に並んで配置されており、前記活性層は、前記第１の半導体光増幅領域と前記第２の半導体光増幅領域において前記主面に沿って伸びており、前記受動層は、前記ＣＳＧ−ＤＢＲ領域において前記主面に沿って伸びており、前記ＳＧ−ＤＦＢ領域は、第１の周期のサンプルドグレーティングを備え、前記ＣＳＧ−ＤＢＲ領域は、第２の周期のサンプルドグレーティングを備え、前記第１の周期のサンプルドグレーディングと前記第２の周期のサンプルドグレーティングとは、何れも、前記波長可変レーザの第１の領域及び第２の領域のうちの何れか一方の領域に設けられており、前記第１の領域と前記第２の領域とは、前記主面に沿って伸びており、前記活性層および前記受動層は、前記第１の領域と前記第２の領域との間に設けられている。このように、波長可変レーザは、ＳＧ−ＤＦＢ領域とＣＳＧ−ＤＢＲ領域とを備えたＤＲ（Distributed  Reflector）型の波長可変レーザなので、線幅特性を犠牲にすることなく、波長可変レーザの両端のそれぞれから十分な光出力を得ることが可能となる。
【００１７】
本発明の一態様に係る光送信モジュールにおいて、前記波長可変レーザでは、前記第１の半導体光増幅領域、前記ＳＧ−ＤＦＢ領域、前記ＣＳＧ−ＤＢＲ領域、前記第２の半導体光増幅領域がこの順に前記主面に沿って並んで配置されている。このように光変調器に送信信号光を出力する第１の半導体光増幅領域の側に高出力のＳＧ−ＤＦＢ領域が設けられているので、光変調器による光の強度の低減を十分に補償可能な送信信号光を光変調器に入力できる。。
【００１８】
本発明の一態様に係る光送信モジュールにおいて、前記波長可変レーザは、端子を更に備え、前記端子は、前記第１の半導体光増幅領域において前記主面に設けられ、前記第１の半導体光増幅領域から出力される送信信号光に重畳するＡＭ変調信号が入力される。このように、第１の半導体光増幅領域においてＡＭ変調信号が入力されるので、ＶＯＡ等の光デバイスを追加することなく、第１半導体光増幅領域から出力される送信信号光に対してのみＡＭ変調信号を重畳できる。
【００１９】
本発明の一態様に係る光送信モジュールの制御方法は、波長可変レーザと光変調器とを備え、前記波長可変レーザは当該波長可変レーザの両端のそれぞれに第１の半導体光増幅領域と第２の半導体光増幅領域とを備え、前記第１の半導体光増幅領域と前記第２の半導体光増幅領域とは前記波長可変レーザにおいてモノリシック集積されおり、前記光変調器には前記第１の半導体光増幅領域からの出力光が送信信号光として入力される光送信モジュールにおいて、前記第１の半導体光増幅領域から出力される送信信号光にＡＭ変調信号を重畳する。このように、ＶＯＡ等の光デバイスを追加することなく、第１の半導体光増幅領域から出力される送信信号光にのみＡＭ変調信号を重畳できる。
【００２０】
本発明の一態様に係る光送信モジュールの制御方法において、前記光送信モジュールは、波長検知装置を更に備え、前記波長検知装置は、前記第１の半導体光増幅領域と前記第２の半導体光増幅領域とのいずれか一方から出力される光の波長を検知し、前記波長可変レーザの起動時において、前記第１の半導体光増幅領域と前記第２の半導体光増幅領域とのうち前記波長検知装置に入力される光を出力する半導体光増幅領域に対して先に起動し、前記波長検知装置によって検知される光の波長に基づいて波長可変レーザの発振波長を制御する。その後、波長が十分に安定してから他方の半導体光増幅領域を起動する。このように、波長可変レーザの起動時において、第１及び第２の半導体光増幅領域を片方ずつ起動するため、半導体光増幅領域の起動（電流注入）に伴う熱変動が小さく、結果として波長可変レーザの発振波長の安定化が短時間で行え、よって波長可変レーザの起動時間を短縮できる。
【００２１】
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態にかかる光送信モジュール１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。図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
図１に示す光送信モジュール１は、図５の光トランシーバ１００ａにおいて領域Ｅ１の構成に替えて用いられるものとする。光送信モジュール１は、波長可変レーザ２と光分岐器３１と両偏波直交変調器３（光変調器）と偏波合成器４とを備える。両偏波直交変調器３は、図５の光トランシーバ１００ａの両偏波直交変調器３０１に対応している。両偏波直交変調器３には、図５に示す光トランシーバ１００ａの信号処理装置６０１から変調電気信号が入力される。光分岐器３１は、図５の光トランシーバ１００ａの光分岐器５０１に対応している。偏波合成器4は、図４の光トランシーバ１００ａの偏波合成器４０１に対応している。
【００２３】
光送信モジュール１は、波長検知装置５と駆動装置７とに接続されている。波長検知装置５と駆動装置７とはコントローラ６に接続されている。さらにコントローラ６は波長可変レーザ素子の温度を制御するペルチェ素子駆動回路３０に接続され、ペルチェ素子駆動回路３０はペルチェ素子２９を駆動する。波長検知装置５とコントローラ６と駆動装置７とは、光送信モジュール１とは別体に設けられることができるが、光送信モジュール１に含まれるように設けられることができる。
【００２４】
波長可変レーザ２は、ＤＲ型（DR：Distributed  Reflector）の波長可変レーザである。波長可変レーザ２は、波長可変レーザ２の両端のそれぞれに半導体光増幅領域２１（第１の半導体光増幅領域）と半導体光増幅領域２４（第２の半導体光増幅領域）とを備える。波長可変レーザ２は、主面Ｆ１と活性層２５とＳＧ−ＤＦＢ領域２２と受動層２８とＣＳＧ−ＤＢＲ領域２３とを更に備える。
【００２５】
波長可変レーザ２では、主面Ｆ１に沿って、半導体光増幅領域２１、ＳＧ−ＤＦＢ領域２２、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２３、半導体光増幅領域２４がこの順に並んで配置されている。半導体光増幅領域２１と半導体光増幅領域２４とは、ＳＧ−ＤＦＢ領域２２とＣＳＧ−ＤＢＲ領域２３と共に波長可変レーザ２においてモノリシック集積されている。活性層２５は、半導体光増幅領域２１とＳＧ−ＤＦＢ領域２２と半導体光増幅領域２４において主面Ｆ１に沿って伸びており、受動層２８はＣＳＧ−ＤＢＲ領域２３において主面Ｆ１に沿って伸びている。ＳＧ−ＤＦＢ領域２２は、第１の周期のサンプルドグレーティング２２ｂを備える。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２３は、第２の周期のサンプルドグレーティング２３ｂを備える。サンプルドグレーティング２２ｂとサンプルドグレーティング２３ｂとは、何れも、光送信モジュール１の第１の領域２６及び第２の領域２７のうちの何れか一方の領域に設けられている。第１の領域２６と第２の領域２７とは、主面Ｆ１に沿って伸びている。活性層２５および受動層２８は、第１の領域２６と第２の領域２７との間に設けられている。半導体光増幅領域２１からの出力光は、光分岐器３１を介して両偏波直交変調器３に送信信号光として入力される。両偏波直交変調器３から偏波合成器４を介して送信信号光が出力される。半導体光増幅領域２４からの出力光は、図５の光トランシーバ１００ａの光受信モジュールが受信する受信光の局発光として入力される。
【００２６】
波長可変レーザ２は、端子２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａを更に備える。端子２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａは、波長可変レーザ２の主面Ｆ１に設けられている。端子２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａは、駆動装置７に接続されている。端子２１ａは、半導体光増幅領域２１に設けられている。端子２２ａは、ＳＧ−ＤＦＢ領域２２に設けられている。端子２３ａは、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２３に設けられている。端子２４ａは、半導体光増幅領域２４に設けられている。
【００２７】
端子２１ａは、半導体光増幅領域２１から出力される送信信号光に重畳するＡＭ変調信号が入力される。ＡＭ変調信号は経路認識等を目的としたシステムレベルでの監視信号として利用され、図５に示す光トランシーバ１００ａが実装される上位の伝送装置から供給される。端子２１ａは、半導体光増幅領域２１の駆動電流を駆動装置７から受ける。端子２２ａは、ＳＧ−ＤＦＢ領域２２及びＣＳＧ−ＤＢＲ領域２３の駆動電流を駆動装置７から受ける。端子２３ａは、駆動装置７からの電流（ヒータ電流）を受けてＣＳＧ−ＤＢＲ領域２３を加熱するヒータである。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２３がこのヒータで加熱されることによって、波長可変レーザ２の発振波長が制御される。端子２４ａは、半導体光増幅領域２４の駆動電流を駆動装置７から受ける。
【００２８】
波長検知装置５は、波長可変レーザ２からの出力光の波長（波長可変レーザ２の発振波長）を検知し、この検知結果をコントローラ６に送信する。コントローラ６は、波長検知装置５から送信される検知結果（波長可変レーザ２からの出力光の波長）によって波長可変レーザ２の発振波長をモニタし、このモニタ結果に基づき、端子２３ａ（ヒータ）を介した温度制御、あるいはペルチェ素子２９を介した波長可変レーザ２の全体の温度制御によって、波長可変レーザ２の発振波長を制御する。図１に示す波長検知装置５は、半導体光増幅領域２４の出力側に接続されている。半導体光増幅領域２４からの出力光は、波長検知装置５に入力される。コントローラ６は、特に、波長可変レーザ２の起動時において、半導体光増幅領域２１と半導体光増幅領域２４とのうち波長検知装置５に入力される光を出力する半導体光増幅領域２４のみを起動して、波長検知装置５によって検知される光の波長に基づいて波長可変レーザ２の発振波長を制御する。次にレーザ発振波長が目標値に対して在る範囲内に収まってから半導体光増幅領域２１を起動する。なお、波長検知装置５は、半導体光増幅領域２１の出力側に接続され、半導体光増幅領域２１から出力される送信信号光の波長を検出する構成であってもよい。尚、図１に示した構成では先に局発光側をオンして波長が安定してから信号光側をオンするため、波長が安定するまでの光が送信側から伝送路に漏れる恐れが無い。
【００２９】
図２に基づいて、波長可変レーザ２の起動方法の主要な工程を説明する。まず、コントローラ６は、駆動装置７を介して、波長可変レーザ２の端子２２ａに波長可変レーザ２の駆動電流の注入と、波長可変レーザ２の端子２３ａにヒータ電流の注入とを開始すると共に、端子２４ａに電流を注入することによって局発光を出力する半導体光増幅領域２４をオンにする（ステップＳ１）。ステップＳ１の後、コントローラ６は、波長検知装置５を介して半導体光増幅領域２４からの光の波長（波長可変レーザ２の発振波長）をモニタし、このモニタ結果に基づき、端子２３ａ（ヒータ）を介した温度制御によって、波長可変レーザ２の発振波長を制御する（ステップＳ２）。コントローラ６は、ステップＳ２の処理を半導体光増幅領域２４から出力される光の波長が所定の基準範囲内に至るまで継続し（ステップＳ３：Ｎｏ）、半導体光増幅領域２４から出力される光の波長がこの基準範囲内に至ったと判定した場合には（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、波長可変レーザ２の発振波長が安定したものと判定し、送信信号光を出力する半導体光増幅領域２１をオンにして（ステップＳ４）、波長可変レーザ２の定常動作モード（波長可変レーザ２が所望の波長で発振し、かつ半導体光増幅領域２１、２４から所望の光出力が得られるようにコントローラ６によって半導体光増幅領域２１、２４への注入電流、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２３へのヒーター電流、およびレーザ素子温度が負帰還制御されている動作状態）を実行する（ステップＳ５）。以上のステップＳ１〜５の実行によって、波長可変レーザ２の起動が完了する。
【００３０】
次に、コントローラ６が半導体光増幅領域２４から出力される光の波長をモニタする理由について説明する。波長可変レーザ２の半導体光増幅領域２１と半導体光増幅領域２４とは基本的には独立して制御されるが、波長可変レーザ２の起動時にはそれぞれの制御を同期させた方が好ましい場合がある。例えば、送信信号光の出力よりも局発光の出力をより短時間で立ち上げる必要がある場合や、半導体光増幅領域２１及び半導体光増幅領域２４を同時にオンさせると駆動電流変動に伴うチップ温度変動が大きくなり、波長可変レーザ２の発振波長が安定するまでに時間を要してしまう場合、等が考えられる。送信信号光の出力よりも局発光の出力をより短時間で立ち上げる必要がある場合には、短時間での立ち上げが必要な局発光の出力を行う半導体光増幅領域２４のみを先にオンして比較的短時間で波長可変レーザ２の発振波長を安定させた後に、送信信号光の出力を行う半導体光増幅領域２１の駆動電流を波長変動が発生しない程度にゆっくりと目標値まで上げていくことが望ましい。そのため、波長可変レーザ２の発振波長が所望の波長（基準範囲）に安定しているか否かをモニタするための波長検知装置５は、半導体光増幅領域２１及び半導体光増幅領域２４のうち先に光出力の立ち上げを行う必要のある半導体光増幅領域２４に設けるのが好ましい。
【００３１】
次に、図１に示す構成の波長可変レーザ２にＤＲ型の波長可変レーザが用いられる理由を説明する。デジタルコヒーレント通信システムに使用される光源の特性として高出力であることに加えて、位相雑音の少ない狭線幅であることも重要である。半導体レーザに半導体光増幅器がモノリシック集積された構成では、半導体光増幅器からの増幅自然放出光雑音により線幅が劣化することが知られており、特に光増幅器の利得が大きくなるとその傾向が顕著となる。図１に示す光送信モジュール１に使用される波長可変レーザ２は、光出力が半導体光増幅領域２１，２４によって増幅されるとはいえ、不要な線幅劣化を避けるためには半導体光増幅器の利得をある程度低く抑える、つまりはある程度の光強度の光出力が波長可変レーザ２に要求される。更に、両偏波直交変調器３の挿入損失（一般的には１４［ｄＢ］程度）を考えると、局発光を出力する側よりも送信信号光を出力する側でより高い光強度の光出力が要求される場合がある。このような場合には、送信信号光を出力する側で効率よくより高い光強度の光出力が得られ、かつ局発光を出力する側からも十分な光強度の光出力が得られるＤＲ型波長可変レーザが波長可変レーザ２に適している。
【００３２】
ＤＲ型波長可変レーザは、送信信号光を出力するアクティブな分布反射型（DFB：Distributed  FeedBack）レーザの片端にパッシブのＤＢＲ（Distributed  Bragg  Reflector）ミラーを備えた構造であり、ＤＦＢ側から効率よく高い光強度の光出力が得られる一方で、ＤＢＲミラーの反射率をそれほど高くする必要が無いために、ＤＢＲ側からも十分な光出力（局発光の光出力）が得られる。なお、広帯域の波長可変機能は、ＤＦＢレーザ部、ＤＢＲミラー部の回折格子をサンプルドグレーティングとすることでバーニア効果により実現される。図３には、二つの半導体光増幅領域が波長可変レーザの両端で集積されたＤＲ型波長可変レーザ光出力の半導体光増幅領域に対する駆動電流依存性（ここで駆動電流をＳＯＡ電流という）を示す。送信信号光を出力する側と局発光を出力する側とにおける二つのＳＯＡ電流を１００ｍＡとしたときに送信信号光の出力に１６ｄＢｍ（グラフＧ１）、局発光の出力に１３．５ｄＢｍ（グラフＧ２）が得られ、それぞれ、送信信号光、局発光として使用するのに十分に大きな光出力である。
【００３３】
以上説明した実施形態に係る光送信モジュール１では、波長可変レーザ２の二つの端部のそれぞれに半導体光増幅領域２１，２４がモノリシック集積されており、一方の半導体光増幅領域２１から送信信号光を出力し、他方の半導体光増幅領域２４から局発光を出力する。波長可変レーザ２のこのような構成では、半導体光増幅領域２１及び半導体光増幅領域２４それぞれに供給する駆動電流を独立して調整することで、少ない部品点数で送信信号光及び局発光それぞれの光出力レベルを独立して制御することが可能となる。また、波長可変レーザ２のこのような構成では、単一の半導体光増幅器からの出力光を二分岐する必要がないので、分岐による送信信号光及び局発光の光強度の低下も生じない。
【００３４】
波長可変レーザ２は、ＳＧ−ＤＦＢ領域２２とＣＳＧ−ＤＢＲ領域２３とを備えたＤＲ型の波長可変レーザなので、線幅特性を犠牲にすることなく、波長可変レーザ２の両端のそれぞれから十分な光出力を得ることが可能となる。
【００３５】
両偏波直交変調器３に送信信号光を出力する半導体光増幅領域２１の側に高出力のＳＧ−ＤＦＢ領域２２が設けられているので、両偏波直交変調器３による光の強度の低減を十分に補償可能な送信信号光を両偏波直交変調器３に入力できる。
【００３６】
また、波長可変レーザ２のこのような構成では、送信信号光を出力する半導体光増幅領域２１の駆動電流のみをＡＭ変調することで、ＶＯＡ等の光デバイスを追加することなく、送信信号光のみにＡＭ変調信号を重畳することが可能となる。
【００３７】
波長可変レーザ２の起動時において、波長検知装置５が接続された半導体光増幅領域２１，２４の何れかの側のみを先に起動する、すなわち、波長可変レーザ２の起動時において、半導体光増幅領域２１，２４を片方ずつ起動するため、半導体光増幅領域２１，２４の起動（電流注入）に伴う熱変動が小さく、結果として波長可変レーザ２の発振波長の安定化が短時間で行え、よって波長可変レーザ２の起動時間を短縮できる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
特にコヒーレント光通信システムで使用される送信機に用いると有益である。
【符号の説明】
【００３９】
１…光送信モジュール、１００…デジタルコヒーレントシステム、１００ａ…光トランシーバ、１０１…光送信モジュール、１０２…光受信モジュール、２，２０１，２０２，２０３…波長可変レーザ、２１，２４…半導体光増幅領域、２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ…端子、２２…ＳＧ−ＤＦＢ領域、２２ｂ，２３ｂ…サンプルドグレーティング、２３…ＣＳＧ−ＤＢＲ領域、２５…活性層、２６…第１の領域、２７…第２の領域、２８…受動層、２９…ペルチェ素子、３０…ペルチェ素子駆動回路、３，３０１…両偏波直交変調器、３０２…９０度ハイブリッド結合器、４，４０１…偏波合成器、４０２…偏波分離器、５…波長検知装置、３１，５０１，５０２，５０３…光分岐器、６…コントローラ、６０１，６０２…信号処理装置、７…駆動装置、７０１…半導体光増幅器、８０１…波長検知装置、９０１…可変光アテネータ、Ｅ１…領域、Ｆ１…主面。
【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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