(57)【要約】【課題】  波長可変レーザにおいて周波数雑音を低減することができる、波長可変レーザ装置および波長可変レーザの制御方法を提供する。【解決手段】  波長可変レーザ装置は、波長可変レーザと、前記波長可変レーザの発振条件を固定する制御を行う制御部と、前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部と、前記抽出部によって抽出された前記レーザ光の偏波を９０度±５度の範囲で回転させて前記波長可変レーザに入射する偏波回転部と、前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、前記波長可変レーザに入射される前記レーザ光のパワーを調整する調整部と、を備える。【選択図】        図１
2017103455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長可変レーザと、
前記波長可変レーザの発振条件を固定する制御を行う制御部と、
前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された前記レーザ光の偏波を９０度±５度の範囲で回転させて前記波長可変レーザに入射する偏波回転部と、
前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、前記波長可変レーザに入射される前記レーザ光のパワーを調整する調整部と、を備える、波長可変レーザ装置。
【請求項２】
前記抽出部は、前記波長可変レーザから出射される出力光の一部を反射するミラーであり、
前記偏波回転部は、前記波長可変レーザと前記ミラーとの間に配置された１／４波長板である、請求項１記載の波長可変レーザ装置。
【請求項３】
前記調整部は、前記波長可変レーザにモノリシックに集積された光増幅器または減衰器である、請求項１または２記載の波長可変レーザ装置。
【請求項４】
前記波長可変レーザは、水平共振器であり、
前記波長可変レーザの両出射端面はＡＲ膜で覆われている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の波長可変レーザ装置。
【請求項５】
前記抽出部から前記波長可変レーザに至る光路に、光損失に周波数依存性を有する損失部を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の波長可変レーザ装置。
【請求項６】
前記損失部によって光損失した光の強度を検出する検出部を備え、
前記調整部は、前記検出部の検出結果に応じて前記パワーを調整する、請求項５記載の波長可変レーザ装置。
【請求項７】
前記検出部の検出結果を用いて、前記波長可変レーザの出力波長を調整する波長調整部を備える、請求項６記載の波長可変レーザ装置。
【請求項８】
前記損失部は、エタロンである、請求項５〜７のいずれか一項に記載の波長可変レーザ装置。
【請求項９】
前記損失部の光損失を調整する損失調整部を備える、請求項５〜８のいずれか一項に記載の波長可変レーザ装置。
【請求項１０】
前記損失部は、リング共振器である、請求項５〜８のいずれか一項に記載の波長可変レーザ装置。
【請求項１１】
前記リング共振器の温度を制御する温度制御部を備える、請求項１０記載の波長可変レーザ装置。
【請求項１２】
前記偏波回転部は、４５°偏光子を２つのλ／４波長板で挟んだ構成を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の波長可変レーザ装置。
【請求項１３】
波長可変レーザの発振条件を固定する制御を行い、
前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出し、
抽出された前記レーザ光の偏波を９０度±５度の範囲で回転させて前記波長可変レーザに入射し、
前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、前記波長可変レーザに入射される前記レーザ光のパワーを調整する、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、波長可変レーザ装置および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】
レーザ出力光を外部で反射させ、その戻り光をレーザに再入射させることでレーザ出力の周波数雑音を抑制する技術が開示されている（例えば、非特許文献１参照）。レーザ光出力を透過特性に波長依存性のあるフィルタを透過してモニタし、その出力をＳＧ−ＤＢＲレーザの位相調整電流に負帰還することでレーザの線幅を低減する技術が開示されている（例えば、非特許文献２参照）。ＤＦＢレーザの出力光の偏波を回転させてＤＦＢレーザに再入射させる技術が開示されている（例えば、非特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】“Optical Negative Feedback for Linewidth Reduction of Semiconductor Lasers”, IEEE Photon. Technol. Lett., Vol.27, pp340-343, 2015
【非特許文献２】“Integrated Linewidth Reduction of a Tunable SG-DBR Laser”, CLEO2013,CTu1L.2
【非特許文献３】“FM Noise and Spectral Linewidth Reduction by Incoherent Optical Negative Feedback”, IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, VOL. 27, NO. 2, FEBRUARY 1991
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１の技術では、良好な特性を得るためには、負帰還の光路長を厳密に制御する必要がある。非特許文献２の技術では、広帯域にわたって周波数雑音を低減することが困難である。非特許文献３の技術では、波長可変レーザにおいて負帰還する際に、周波数雑音を低減できない場合がある。
【０００５】
そこで、簡易な構成で波長可変レーザの周波数雑音を低減することができる、波長可変レーザ装置および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装置は、波長可変レーザと、前記波長可変レーザの発振条件を固定する制御を行う制御部と、前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部と、前記抽出部によって抽出された前記レーザ光の偏波を９０度±５度の範囲で回転させて前記波長可変レーザに入射する偏波回転部と、前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、前記波長可変レーザに入射される前記レーザ光のパワーを調整する調整部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
上記発明によれば、簡易な構成で波長可変レーザの周波数雑音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】は実施例１に係る波長可変レーザ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】波長可変レーザの全体構成を示す模式的断面図である。
【図３】実施例２に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。
【図４】実施例３に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。
【図５】実施例４に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。
【図６】実施例５に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。
【図７】実施例６に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。
【図８】実施例７に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。
【図９】実施例８に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。
【図１０】実施例９に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。
【図１１】Ｓｉ導波路デバイスのリング共振器の透過特性例を例示する図である。
【図１２】実施例９に係る波長可変レーザ装置の他の例を表すブロック図である。
【図１３】実施例１０に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。
【図１４】実施例１１に係る波長可変レーザ装置の全体構成を表すブロック図である。
【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）波長可変レーザ装置は、波長可変レーザと、前記波長可変レーザの発振条件を固定する制御を行う制御部と、前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部と、前記抽出部によって抽出された前記レーザ光の偏波を９０度±５度の範囲で回転させて前記波長可変レーザに入射する偏波回転部と、前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、前記波長可変レーザに入射される前記レーザ光のパワーを調整する調整部と、を備える。
（２）前記抽出部は、前記波長可変レーザから出射される出力光の一部を反射するミラーであり、前記偏波回転部は、前記波長可変レーザと前記ミラーとの間に配置された１／４波長板としてもよい。
（３）前記調整部は、前記波長可変レーザにモノリシックに集積された光増幅器または減衰器としてもよい。
（４）前記波長可変レーザは、水平共振器であり、前記波長可変レーザの両出射端面はＡＲ膜で覆われていてもよい。
（５）前記抽出部から前記波長可変レーザに至る光路に、光損失に周波数依存性を有する損失部を備えていてもよい。
（６）前記損失部によって光損失した光の強度を検出する検出部を備え、前記調整部は、前記検出部の検出結果に応じて前記パワーを調整してもよい。
（７）前記検出部の検出結果を用いて、前記波長可変レーザの出力波長を調整する波長調整部を備えていてもよい。
（８）前記損失部は、エタロンとしてもよい。
（９）前記損失部の光損失を調整する損失調整部を備えていてもよい。
（１０）前記調整部は、リング共振器としてもよい。
（１１）前記リング共振器の温度を制御する温度制御部を備えていてもよい。
（１２）前記偏波回転部は、４５°偏光子を２つのλ／４波長板で挟んだ構成を有していてもよい。
（１３）波長可変レーザの制御方法は、波長可変レーザの発振条件を固定する制御を行い、前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出し、抽出された前記レーザ光の偏波を９０度±５度の範囲で回転させて前記波長可変レーザに入射し、前記波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、前記波長可変レーザに入射される前記レーザ光のパワーを調整する。
【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装置および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装置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、波長可変レーザ装置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である波長可変レーザ３０（波長可変半導体レーザ）を備えている。本実施例の波長可変レーザ３０は、レーザ領域（共振器）にＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）がモノリシックに集積化された構造を有している。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。また、波長可変レーザ３０は、パッケージ内に収容されていてもよい。
【００１２】
さらに、波長可変レーザ装置１００は、スプリッタ３１，３２、受光素子３３、コントローラ３４、減衰器（ＶＯＡ：Variable Optical Attenuator）３５、スプリッタ３６、受光素子３７、コントローラ３８、ミラー３９、半波長板（ＨＷＰ：Half-wave Plate）４０、電流供給部４１などを備える。
【００１３】
図２は、本実施例における波長可変レーザ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、波長可変レーザ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、波長可変レーザ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。
【００１４】
一例として、波長可変レーザ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１のＳＯＡ領域に相当する。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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は無反射（ＡＲ：Anti Reflection）膜である。端面膜１６は、波長可変レーザ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、波長可変レーザ３０のリア側端面として機能する。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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のセグメントが波長可変レーザ３０内においてレーザ領域（共振器）を構成する。
【００２７】
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。
【００２８】
電流供給部４１は、電極８および各電源電極１１に、指定された発振波長に応じた電流を供給する。それにより、波長可変レーザ３０は、指定された波長でレーザ発振する。電流供給部４１は、波長可変レーザ３０が指定された波長でレーザ発振されていれば、供給電流を一定に制御する。それにより、波長可変レーザ３０のレーザ領域（共振器）の発振条件が固定される。
【００２９】
再度、図１を参照し、スプリッタ３１は、波長可変レーザ３０のフロント側から出射される垂直光を分岐する。垂直光は、活性層３、光導波層４および光増幅層１９に平行な偏光方向を有し、波長可変レーザ３０の半導体層の積層方向に対して垂直な偏光方向を有する。分岐された一方の垂直光の一部は、スプリッタ３２を透過して受光素子３３によって受光される。受光素子３３は、受光パワーに応じて電気信号をコントローラ３４に送信する。スプリッタ３１の分岐率およびスプリッタ３２の反射率（透過率）は、一定である。それにより、コントローラ３４は、波長可変レーザ３０から出力される垂直光のパワーを検出することができる。コントローラ３４は、垂直光のパワーが所望値になるように、ＳＯＡ領域Ｃの増幅率を調整する。すなわち、コントローラ３４は、ＡＰＣ（Automatic Power Control）制御を行う。
【００３０】
スプリッタ３２によって反射された垂直光は、減衰器３５に入射する。減衰器３５は、入射した垂直光のパワーを減衰し、スプリッタ３６に入射する。スプリッタ３６に入射した垂直光の一部は、スプリッタ３６を透過して受光素子３７によって受光される。受光素子３７は、受光パワーに応じて電気信号をコントローラ３８に送信する。スプリッタ３６の反射率（透過率）は、一定である。それにより、コントローラ３８は、減衰器３５から出力される垂直光のパワーを検出することができる。コントローラ３８は、減衰器３５から出力される垂直光のパワーが所望値になるように、減衰器３５の減衰率を調整する。スプリッタ３６によって反射した垂直光は、ミラー３９によって反射され、半波長板４０に入射する。半波長板４０は、垂直光の偏波を９０度回転させることで水平光に変換し、波長可変レーザ３０のリア側から再入射させる。
【００３１】
本実施例においては、スプリッタ３１、スプリッタ３２、減衰器３５、スプリッタ３６、受光素子３７、コントローラ３８、ミラー３９および半波長板４０によって、偏波回転光負帰還（ＰＲＯＦ：Polarization Rotated Optical Feedback）ループが形成される。
【００３２】
波長可変レーザ３０の光出力における周波数揺らぎΔｖの支配要因は、レーザ領域（共振器）内のキャリア密度揺らぎΔＮである。周波数揺らぎΔｖとキャリア密度揺らぎΔＮとの関係は、例えば下記式（１）で与えられる。下記式（１）において、αはアルファパラメータ、Γは光閉じ込め係数、ｖｇは光の群速度、ａは微分利得である。
Δｖ＝（α／４π）・ΓｖｇａΔＮ      （１）
【００３３】
上記式（１）によれば、周波数揺らぎΔｖを抑制するためには、キャリア密度揺らぎΔＮを抑制する、あるいは周波数揺らぎΔｖに応じて、その揺らぎが小さくなる方向にキャリア密度を調整することが重要である。ここで、波長可変レーザ３０から出射される垂直光の偏波を９０度回転させて水平光とし、当該水平光をレーザ領域（共振器）に戻すことによって、キャリア密度に関するレート方程式により戻り光の強さに応じてキャリア密度を増大または減少させることができる。これは、(キャリア密度増→フォトン密度増→光出力増→戻り光増→フォトン密度増→キャリア密度減)という負帰還制御が働くことによる。
【００３４】
水平光の戻り光はレーザ発振の垂直光とは干渉しないため、フォトン密度および光位相に関するレート方程式には影響を与えない。そのため、垂直光を戻り光とする場合と比較して、安定したレーザ発振が得られる。なお、レーザ領域が水平共振器を備える端面出射型レーザの場合、垂直光の閾値利得と水平光の閾値利得との間には大きな差があるため、水平光でのレーザ発振が抑制される。
【００３５】
本実施例においては、コントローラ３８は、波長可変レーザ３０のフロントから出射される垂直光の周波数雑音が小さくなるように、好ましくは最小となるように、帰還される水平光のパワーを一定に制御する。すなわち、コントローラ３８は、帰還される水平光のパワーに対して、ＡＰＣ（Automatic Power Control）制御を行う。それにより、安定したレーザ発振を得つつ、発振するレーザ光の周波数揺らぎを抑制することができる。なお、帰還すべき水平光のパワーは、事前に測定しておくことができる。また、波長可変レーザでは発振条件が変更され得る。しかしながら、本実施例のように電流供給部４１によって波長可変レーザ３０の発振条件を固定する制御が行われるため、水平光を帰還することで安定したレーザ発振を得ることができる。
【００３６】
なお、波長可変レーザ３０は波長可変レーザであるため、周波数雑音レベルは波長によって異なる場合がある。そこで、帰還パワーは、波長毎に最適に設定されることが好ましい。テーブルに、出力波長と関連付けて帰還パワーが格納されていてもよい。
【００３７】
波長可変レーザ３０の両端面には、無反射(Anti-reflection)膜が形成されているため、波長可変レーザ３０とＰＲＯＦループとの間で発生するレーザ領域以外の共振が抑制される。
【００３８】
本実施例によれば、波長可変レーザの外部に簡単な光帰還回路と電気回路を設けることで、広帯域にわたって安定して低周波数雑音特性を得ることができる。安定動作を得るためには戻り光レベルを適正に保つだけでよく、その制御には高周波で動作しなければならないような特殊な電気回路や、負帰還ループの遅延量を調整するような位相制御機能は不要である。また、戻り光はレーザ発振光とは偏波が直交しているため光の干渉が無く、かつそのレベルがレーザ発振光と比較して非常に小さく、光出力レベルやＳＭＳＲ等の特性に影響を与えない。本実施例に係る波長可変レーザ装置は小型化も容易であり、６４ＱＡＭ等の多値変調を用いたデジタルコヒーレント通信用光源として最適である。
【００３９】
なお、本実施例においては、波長可変レーザ３０から出射される垂直光の偏波を９０度回転させて水平光を得ているが、それに限られない。例えば、垂直光を９０度±５度の範囲で変換しても、周波数雑音低減の効果が得られる。
【００４０】
本実施例においては、電流供給部４１が、レーザ領域（共振器）の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。スプリッタ３１が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。半波長板４０が、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を９０度±５度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。減衰器３５およびコントローラ３８が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。
【実施例２】
【００４１】
図３は、実施例２に係る波長可変レーザ装置１００Ａの全体構成を表すブロック図である。図３に示すように、波長可変レーザ装置１００Ａは、図１の波長可変レーザ装置１００と比較して、スプリッタ３２が備わっておらず、分波・合波器４２およびミラー４３を備えている。なお、実施例１と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。
【００４２】
本実施例においては、スプリッタ３１によって分岐された一方の垂直光は、受光素子３３によって受光される。受光素子３３は、受光パワーに応じて電気信号をコントローラ３４に送信する。スプリッタ３１の分岐率は、一定である。それにより、コントローラ３４は、波長可変レーザ３０から出力される垂直光の光パワーを検出することができる。コントローラ３４は、垂直光の光パワーが所望値になるように、ＳＯＡ領域Ｃの増幅率を調整する。
【００４３】
波長可変レーザ３０のリア側（ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂ側）から出射された垂直光は、分波・合波器４２によってミラー４３に対して反射される。分波・合波器４２は、分波器として機能するときはＰＢＳ（Polarization Beam Splitter）として機能し、合波器として機能するときはＰＢＣ（polarization Beam Combiner）として機能する。
【００４４】
ミラー４３によって反射された垂直光は、減衰器３５に入射する。減衰器３５は、入射した垂直光のパワーを減衰し、スプリッタ３６に入射する。スプリッタ３６に入射した垂直光の一部は、スプリッタ３６を透過して受光素子３７によって受光される。受光素子３７は、受光パワーに応じて電気信号をコントローラ３８に送信する。スプリッタ３６に入射する光の反射率（透過率）は、一定である。それにより、コントローラ３８は、減衰器３５から出射される垂直光のパワーを検出することができる。コントローラ３８は、減衰器３５から出射される垂直光のパワーが所望値になるように、減衰器３５の減衰率を調整する。スプリッタ３６によって反射した垂直光は、ミラー３９によって反射され、半波長板４０に入射する。半波長板４０は、垂直光を水平光に変換し、分波・合波器４２を介して波長可変レーザ３０のリア側から再入射させる。
【００４５】
本実施例によれば、波長可変レーザ３０のリア側から出射された垂直光が水平光に変換されて波長可変レーザ３０に再入射される。このように、波長可変レーザ３０のリア側においてＰＲＯＦループを形成してもよい。
【００４６】
本実施例においては、電流供給部４１が、レーザ領域（共振器）の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。分波・合波器４２が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。半波長板４０が、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を９０度±５度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。減衰器３５およびコントローラ３８が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。
【実施例３】
【００４７】
図４は、実施例３に係る波長可変レーザ装置１００Ｂの全体構成を表すブロック図である。図４に示すように、波長可変レーザ装置１００Ｂは、図３の波長可変レーザ装置１００Ａと比較して、スプリッタ３２、スプリッタ３６、ミラー３９、半波長板４０および分波・合波器４２が設けられておらず、１／４波長板（ＱＷＰ：Quarter-wave Plate）４４およびミラー４５を備えている。ミラー４５は、数％以下（例えば５％以下）の反射率を有している。なお、実施例２と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。
【００４８】
波長可変レーザ３０のリア側（ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂ側）から出射された垂直光は、１／４波長板４４を透過して減衰器３５に入射する。その際に、１／４波長板４４は、偏波を４５度回転させる。減衰器３５は、入射した光のパワーを減衰し、ミラー４５に入射する。ミラー４５に入射した光の一部は、ミラー４５を透過して受光素子３７によって受光される。受光素子３７は、受光パワーに応じて電気信号をコントローラ３８に送信する。ミラー４５によって反射した光は、再度、減衰器３５に入射する。ミラー４５に入射する光の反射率（透過率）は、一定である。それにより、コントローラ３８は、減衰器３５から出射される光のパワーを検出することができる。コントローラ３８は、減衰器３５から出射出される光のパワーが所望値になるように、減衰器３５の減衰率を調整する。減衰器３５から出射される光は、１／４波長板４４に入射する。１／４波長板４４は、偏波をさらに４５度回転させる。それにより、１／４波長板４４から出射される光は、水平光となる。１／４波長板４４から出射された水平光は、波長可変レーザ３０のリア側から再入射する。
【００４９】
本実施例によれば、波長可変レーザ３０とミラー４５とで、１／４波長板４４および減衰器３５を挟むだけでＰＲＯＦループが形成される。それにより、実施例１や実施例２と比較して、さらにＰＲＯＦループ長を短くすることができる。それにより、広帯域で周波数雑音を低減することができる。減衰器３５とミラー４５とは、可変反射率フィルタ等の一体品であってもよい。また、ミラー４５を透過する光のパワーを検出することで、水平光の戻り光のパワーを調整することができる。
【００５０】
本実施例においては、電流供給部４１が、レーザ領域（共振器）の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。ミラー４５が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。１／４波長板４４が、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を９０度±５度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。減衰器３５およびコントローラ３８が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。
【実施例４】
【００５１】
図５は、実施例４に係る波長可変レーザ装置１００Ｃの全体構成を表すブロック図である。図５に示すように、波長可変レーザ装置１００Ｃは、図４の波長可変レーザ装置１００Ｂと比較して、波長可変レーザ３０および減衰器３５が備わっておらず、波長可変レーザ３０Ｃが備わっている。波長可変レーザ３０Ｃは、図４の波長可変レーザ３０と比較して、リア側にさらにＳＯＡ／ＶＯＡ領域Ｄがモノリシックに集積されている。ＳＯＡ／ＶＯＡ領域Ｄの増幅器としての機能および減衰器としての機能は、ＳＯＡ／ＶＯＡ領域Ｄへの順方向バイアスおよび逆方向バイアスによって変更することができる。コントローラ３８は、ＳＯＡ／ＶＯＡ領域Ｄから出射される光のパワーが所望値になるように、ＳＯＡ／ＶＯＡ領域Ｄの増幅率または減衰率を調整する。なお、実施例３と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。
【００５２】
本実施例によれば、減衰器が波長可変レーザにモノリシック集積されている。それにより、ＰＲＯＦループ長がさらに短くなる。その結果、広帯域で周波数雑音を低減することができ、波長可変レーザ装置の小型化が容易となる。ＳＯＡ／ＶＯＡ領域Ｄのリア側端には、ＡＲ膜が形成されていてもよい。
【００５３】
本実施例においては、電流供給部４１が、レーザ領域（共振器）の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。ミラー４５が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。１／４波長板４４が、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を９０度±５度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。ＳＯＡ／ＶＯＡ領域Ｄおよびコントローラ３８が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。
【実施例５】
【００５４】
図６は、実施例５に係る波長可変レーザ装置１００Ｄの全体構成を表すブロック図である。図６に示すように、波長可変レーザ装置１００Ｄは、図１の波長可変レーザ装置１００と比較して、スプリッタ３１，３２、受光素子３７、コントローラ３８、減衰器３５、ミラー３９および半波長板４０が備わっておらず、波長可変レーザ３０のフロント側端とスプリッタ３６との間に、１／４波長板４４とミラー４５とがこの順に配置されている点である。なお、実施例１と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。
【００５５】
波長可変レーザ３０のフロント側から出射される垂直光は、１／４波長板４４に入射する。１／４波長板４４は、偏波を４５度回転させる。１／４波長板４４を透過した光は、ミラー４５に入射する。ミラー４５に入射した光の一部は、反射して１／４波長板４４に再度入射する。１／４波長板４４は、偏波をさらに４５度回転させる。それにより、水平光が得られる。水平光は、波長可変レーザ３０のフロント側から再入射する。
【００５６】
スプリッタ３６は、ミラー４５を透過した光の一部を反射する。反射された光は、受光素子３３によって受光される。受光素子３３は、受光パワーに応じて電気信号をコントローラ３４に送信する。ミラー４５およびスプリッタ３６の反射率（透過率）は、一定である。それにより、コントローラ３４は、波長可変レーザ３０から出射される光のパワーを検出することができる。コントローラ３４は、波長可変レーザ３０から出力される光のパワーが所望値になるように、ＳＯＡ領域Ｃの増幅率を調整する。
【００５７】
本実施例のように、ＰＲＯＦループは、波長可変レーザ３０のフロント側に形成されていてもよい。本実施例においては、帰還する水平光のパワーは、波長可変レーザ３０内にモノリシック集積されたＳＯＡ領域Ｃの増幅率によって制御されている。
【００５８】
本実施例においては、電流供給部４１が、レーザ領域（共振器）の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。ミラー４５が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。１／４波長板４４が、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を９０度±５度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。ＳＯＡ領域Ｃおよびコントローラ３４が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。
【実施例６】
【００５９】
図７は、実施例６に係る波長可変レーザ装置１００Ｅの全体構成を表すブロック図である。図７に示すように、波長可変レーザ装置１００Ｅは、図６の波長可変レーザ装置１００Ｄと比較して、実施例４のように、波長可変レーザ３０の代わりに波長可変レーザ３０Ｃを備え、１／４波長板４４ｆ，４４ｒ、およびミラー４５ｆ，４５ｒが備わっている点である。１／４波長板４４ｆ，４４ｒは、図５の１／４波長板４４と同様の機能を有する。ミラー４５ｆ，４５ｒは、図５のミラー４５と同様の機能を有する。なお、実施例５と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。
【００６０】
本実施例のように、波長可変レーザ３０Ｃのフロント側およびリア側の両方にＰＲＯＦループが形成されてもよい。なお、実施例５〜実施例７では、１／４波長板を透過した光を反射ミラーで反射させているが、パワースプリッタやＰＢＳ／ＰＢＣを用いて波長可変レーザ３０Ｃに帰還させてもよい。
【００６１】
本実施例においては、電流供給部４１が、レーザ領域（共振器）の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。ミラー４５ｆ，４５ｒが、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。１／４波長板４４ｆ，４４ｒが、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を９０度±５度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。ＳＯＡ領域Ｃ、ＳＯＡ／ＶＯＡ領域Ｄおよびコントローラ３４，３８が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。
【実施例７】
【００６２】
図８は、実施例７に係る波長可変レーザ装置１００Ｆの全体構成を表すブロック図である。図８に示すように、波長可変レーザ装置１００Ｆは、図５の波長可変レーザ装置１００Ｃと比較して、１／４波長板４４とミラー４５との間にエタロン４６が備わっている。なお、実施例４と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。
【００６３】
ここで、上記式（１）で示したように、ＰＲＯＦループを用いたレーザ周波数雑音低減は、水平光の戻り光によりキャリア揺らぎを抑制することによって実現される。ＰＲＯＦループ内に周波数依存性を持ったロスを挿入すると、その効果をさらに強めることが可能となる。本実施例においては、ＰＲＯＦループ内に周波数依存性を有するエタロン４６が配置されている。エタロン４６を配置することで、周波数が増大／減少したときに水平光の戻り光の強度をより増大／減少させることが可能となる。それにより、レーザ領域のキャリア密度をより強く減少／増大させることができる。その結果、周波数揺らぎ抑制のフィードバックがより強く働くようになる。また、エタロン４６を透過した垂直光あるいは水平光には、周波数揺らぎに応じた光パワー揺らぎが発生する。そこで、この光パワー揺らぎを受光素子で受光し、受光素子の出力の振幅（ＲＭＳ値≒周波数揺らぎ)を直接モニタし、その値が最小になるようにループ利得(ロス)を制御してもよい。
【００６４】
また戻り光のレベル調整をＳＯＡ／ＶＯＡ領域Ｄで実現するのではなく、エタロンの状態を制御することで実現してもよい。ペルチェ素子などから構成される温度制御装置を用いてエタロン４６の温度を制御してもよい。または、エタロン４６の角度を変更する角度変更装置を用いてエタロン４６の角度を制御してもよい。
【００６５】
本実施例においては、電流供給部４１が、レーザ領域（共振器）の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。ミラー４５が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。１／４波長板４４が、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を９０度±５度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。ＳＯＡ／ＶＯＡ領域Ｄおよびコントローラ３８が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。エタロン４６が、光損失に周波数依存性を有する損失部の一例として機能する。
【実施例８】
【００６６】
図９は、実施例８に係る波長可変レーザ装置１００Ｇの全体構成を表すブロック図である。図９に示すように、波長可変レーザ装置１００Ｇは、図８の波長可変レーザ装置１００Ｆと比較して、受光素子４７、波長コントローラ４８およびスプリッタ４９がさらに備わっている点である。スプリッタ４９は、波長可変レーザ３０Ｃと１／４波長板４４との間に配置されている。なお、実施例７と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。
【００６７】
スプリッタ４９は、波長可変レーザ３０Ｃのリア側から出力される垂直光の一部を反射して受光素子４７に入射する。受光素子４７は、受光した垂直光の強度に応じた電気信号を波長コントローラ４８に入力する。また、受光素子３７が出力する電気信号も波長コントローラ４８に入力される。それにより、波長コントローラ４８は、エタロン４６を透過した光のパワーとエタロン４６を透過する前の光のパワーとを比較することで、所望の波長からのズレを検出する。波長コントローラ４８は、検出されたズレがゼロに近づくように、波長可変レーザ３０Ｃの発振波長を制御する。このように、エタロン４６を波長ロッカの一部として使用することで、波長ロッカを備える波長可変レーザ装置の部品数を低減することができる。
【００６８】
本実施例においては、電流供給部４１が、レーザ領域（共振器）の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。ミラー４５が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。１／４波長板４４が、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を９０度±５度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。ＳＯＡ／ＶＯＡ領域Ｄおよびコントローラ３８が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。エタロン４６が、光損失に周波数依存性を有する損失部の一例として機能する。受光素子４７が、損失部によって光損失した光の強度を検出する検出部の一例として機能する。波長コントローラ４８が、検出部の検出結果を用いて、波長可変レーザの出力波長を調整する波長調整部の一例として機能する。
【実施例９】
【００６９】
図１０は、実施例９に係る波長可変レーザ装置１００Ｈの全体構成を表すブロック図である。図１０で例示するように、波長可変レーザ装置１００Ｈは、図１の波長可変レーザ装置１００と比較して、波長可変レーザ３０の代わりに波長可変レーザ３０Ｃが備わっている。波長可変レーザ３０Ｃは、図４の波長可変レーザ３０と比較して、リア側にさらにＳＯＡ領域Ｄがモノリシックに集積されている。また、減衰器３５、スプリッタ３６、受光素子３７、コントローラ３８、ミラー３９および半波長板４０が備わっておらず、シリコン基板７０上に分波・合波器７１、ミラー７２、リング共振器７３、ヒータ７４、受光素子７５，７６、コントローラ７７，７８および偏波回転素子７９が備わっている。リング共振器７３、ヒータ７４、受光素子７５，７６はモノリシックに集積されたＳｉ導波路型デバイスであり、例えばＳｉＰｈ（シリコンフォトニクス）チップである。なお、実施例１と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。
【００７０】
波長可変レーザ３０Ｃのリア側から出射される垂直光は、分波・合波器７１によって反射され、ミラー７２によって反射され、リング共振器７３に入射される。分波・合波器７１は、分波器として機能するときはＰＢＳ（Polarization Beam Splitter）として機能し、合波器として機能するときはＰＢＣ（polarization Beam Combiner）として機能する。リング共振器７３は、１つ以上のリング導波路を含む共振器である。リング共振器７３に入射される垂直光の一部は、受光素子７５によって受光される。受光素子７５は、受光パワーに応じて電気信号をコントローラ７７に送信する。分岐率が一定であれば、コントローラ７７は、リング共振器７３に入射される垂直光のパワーを検出することができる。コントローラ７７は、リング共振器７３に入射される垂直光のパワーが所望値になるように、ＳＯＡ領域Ｄの増幅率を調整する。すなわち、コントローラ７７は、ＡＰＣ制御を行う。
【００７１】
リング共振器７３が出射する垂直光は、偏波回転素子７９によって偏波回転されて水平光に変換され、分波・合波器７１を介して波長可変レーザ３０Ｃのリア側から入射される。リング共振器７３から出射される垂直光の一部は、受光素子７６によって受光される。受光素子７６は、受光パワーに応じて電気信号をコントローラ７８に送信する。分岐率が一定であれば、コントローラ７８は、リング共振器７３から出射される垂直光のパワーを検出することができる。コントローラ７８は、リング共振器７３から出射される垂直光のパワーが所望値になるように、ヒータ７４の温度を調整してリング共振器７３の共振周波数を調整する。すなわち、コントローラ７８は、ＡＰＣ制御を行う。
【００７２】
図１１は、Ｓｉ導波路デバイスのリング共振器７３の透過特性例を例示する図である。リング共振器７３は、レーザ出力中心波長ｆ０付近で透過特性に適正な波長依存性（図１１の例では透過率＝０．５）を持つようにコントローラ７８によってヒータ７４の温度が調整されている。水平光の戻り光は波長可変レーザ３０Ｃのレーザ発振の垂直光とは干渉しないため、フォトン密度および光位相に関するレート方程式には影響を与えない。そのため、垂直光光を戻り光とする場合と比較して、位相雑音が低減され、安定したレーザ発振が得られる。
【００７３】
このように、本実施例においては、波長可変レーザ３０Ｃのリア側から出射された垂直光をＳｉ導波路型デバイスで水平光に変換して波長可変レーザ３０Ｃに戻すというＰＲＯＦループが形成されている。水平光の戻り光により波長可変レーザ３０Ｃのレーザ出力の雑音が低減される。さらにＰＲＯＦループ内にリング共振器７３が備わっているため、ループ利得に波長依存性が存在する。図１１の例では、レーザ発振周波数がｆ０＋Δｆのとき透過率が増大してループ利得も増大し、ｆ０−Δｆのとき透過率が減少してループ利得も減少する。フィルタ特性の逆側のスロープを使用すれば周波数揺らぎの方向とループ利得増減の方向は逆になる。共振器内のキャリア変動に伴う波長変動を相殺する方向に波長依存性を持たせることで、波長依存性が無い場合と比較して、雑音低減の効果をさらに高めることが可能となる。
【００７４】
本実施例においては、コントローラ７７によるＡＰＣ制御およびコントローラ７８によるＡＰＣ制御によって、リング共振器７３への入力レベルおよびリング共振器７３からの出力レベルが一定になるように制御されている。それにより、ループ利得が安定化する。
【００７５】
なお、偏波回転素子７９を、λ／４波長板と、４５°偏光子と、λ／４波長板とで構成することにより、波長可変レーザ３０Ｃのリア側端面に入射した水平光がリア側端面で反射したとしても、その反射光が再びＳｉ導波路デバイスに入射することを防ぐことができる。
【００７６】
リア側端面での水平光の反射が問題とならない場合には、図１２で例示するように、分波・合波器７１および偏波回転素子７９もＳｉ導波路型デバイスにモノリシック集積してもよい。この構成では、Ｓｉ導波路デバイスの入出射ポートを共通化することができ、図１の波長可変レーザ装置１００よりもさらなる小型化が可能となる。
【００７７】
本実施例においては、電流供給部４１が、レーザ領域（共振器）の発振条件を固定する制御を行う制御部の一例として機能する。分波・合波器７１が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の一部を抽出する抽出部の一例として機能する。偏波回転素子７９が、抽出部によって抽出されたレーザ光の偏波を９０度±５度の範囲で回転させてレーザ領域に入射する偏波回転部の一例として機能する。ヒータ７４およびコントローラ７７，７８が、波長可変レーザから出射されるレーザ光の周波数雑音が低減されるように、レーザ領域に入射されるレーザ光のパワーを調整する調整部の一例として機能する。
【実施例１０】
【００７８】
図１３は、実施例１０に係る波長可変レーザ装置１００Ｊの全体構成を表すブロック図である。図１３で例示するように、波長可変レーザ装置１００Ｊは、図１２の波長可変レーザ装置１００Ｈと比較して、ヒータ７４が備わっておらず、温度制御装置８０，８１、温度センサ８２およびコントローラ８３が備わっている。温度制御装置８０は、波長可変レーザ３０Ｃが載置され、波長可変レーザ３０Ｃの温度を制御する。温度制御装置８１は、Ｓｉ導波路デバイスが載置され、リング共振器７３の温度を制御する。温度センサ８２は、リング共振器７３の温度を検出する。温度制御装置８０，８１は、ペルチェ素子などから構成される。
【００７９】
コントローラ８３は、温度センサ８２の検出結果に応じて温度制御装置８１を制御することによって、リング共振器７３の温度を所望値に制御する。コントローラ７８は、受光素子７６が検出する受光パワーに応じて温度制御装置８０を制御することで、波長可変レーザ３０Ｃの温度を所望値に制御する。それにより、リング共振器７３の出力パワーが所望値に制御される。
【００８０】
本実施例においては、リング共振器７３の温度が予め決められた温度になるように負帰還制御されている。これにより、リング共振器７３の波長依存性が担保されている。また、リング共振器７３の出力パワーが一定になるように波長可変レーザ３０Ｃの温度が負帰還制御されている。それにより、Ｓｉ導波路型デバイスは波長可変レーザ３０Ｃのレーザの線幅特性を改善する機能に加えて、レーザ出力中心波長ｆ０を安定化させる波長ロッカの役割を担うこともできる。
【実施例１１】
【００８１】
図１４は、実施例１１に係る波長可変レーザ装置１００Ｋの平面図である。波長可変レーザ装置１００Ｋは、図１４で示すように、図３の波長可変レーザ装置１００Ａおよび図８の波長可変レーザ装置１００Ｆの変形例であり、アイソレータ５０をさらに備えている。アイソレータ５０は、リア側の端面膜１７から出射出された垂直光のみをエタロン４６に対して透過し、エタロン４６から分波・合波器４２に対して出射された光を実質的に遮断する。アイソレータ５０およびエタロン４６を透過した垂直光は、半波長板４０で偏波が９０℃回転する。すなわち、半波長板４０は、垂直光を水平光に変換する。それにより、半波長板４０からの水平光は、分波・合波器４２で反射し、波長可変レーザ３０Ｃのリア側の端面膜１７から入射される。また、エタロン４６を透過した垂直光の一部は、受光素子３７で受光される。コントローラ３８は、受光素子３７の出力に応じて、波長可変レーザ３０ＣのＳＯＡ領域の増幅率または減衰率をフィードバック制御する。それにより、端面膜１６から出射されたレーザ光の周波数雑音を低減することができる
【符号の説明】
【００８２】
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  波長可変レーザ、３１  スプリッタ、３２  スプリッタ、３３  受光素子、３４  コントローラ、３５  減衰器、３６  スプリッタ、３７  受光素子、３８  コントローラ、３９  ミラー、４０  半波長板、４１  電流供給部、４２  分波・合波器、４３  ミラー、４４，４４ｆ，４４ｒ  １／４波長板、４５，４５ｆ，４５ｒ  ミラー、４６  エタロン、４７  受光素子、４８  波長コントローラ、４９  スプリッタ、５０  アイソレータ、７１  分波・合波器７２  ミラー、７３  リング共振器、７４  ヒータ、７５，７６  受光素子、７７，７８  コントローラ、７９  偏波回転素子、８０，８１  温度制御装置、８２  温度センサ、８３  コントローラ、１００  波長可変レーザ
【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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【図１４】
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