(57)【要約】【課題】高速な波長スイッチングを可能とすること。【解決手段】本制御方法は、以下のステップを有する。（１）半導体レーザの波長切り替え時に、第１の時区間において波長切り替えにより生じる熱による波長の変動を、半導体レーザに注入する電流を定める第１の関数を用いて制御するステップ。（２）第２の時区間において温度調節用素子による波長の変動を、半導体レーザに注入する電流を定める第２の関数を用いて制御するステップ。【選択図】図１
2009231526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザの波長切り替え時の波長の変動を制御する半導体レーザの制御方法において、
前記半導体レーザの波長切り替え時に、第１の時区間において波長切り替えにより生じる熱による波長の変動を、前記半導体レーザに注入する電流を定める第１の関数を用いて制御するステップと、
第２の時区間において温度調節用素子による波長の変動を、前記半導体レーザに注入する電流を定める第２の関数を用いて制御するステップと、
を有することを特徴とする半導体レーザの制御方法。
【請求項２】
前記第１の関数および前記第２の関数は、それぞれ前記半導体レーザの波長を制御する波長制御用電流を制御する関数であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項３】
前記第１の関数および前記第２の関数は、それぞれ前記波長制御用電流の注入量および前記波長制御用電流の注入による波長の変動量を係数とする関数であることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項４】
前記波長の変動量は、電流注入によるキャリアプラズマ効果および温度変化に応じた変動量であることを特徴とする請求項３記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項５】
前記第１の時区間および前記第２の時区間は、それぞれ前記波長制御用電流の注入による熱応答から算出することを特徴とする請求項２記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項６】
前記第１の関数および前記第２の関数は、それぞれ前記半導体レーザの利得を制御する利得制御用電流を制御する関数であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項７】
前記第１の関数および前記第２の関数は、それぞれ前記半導体レーザの波長を制御する波長制御用電流の注入量に応じた熱量の変動量に対し、前記利得制御用電流の注入量に応じた熱量の変動量が等しくなるよう前記利得制御用電流の注入量を制御する関数であることを特徴とする請求項６記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項８】
前記第１の関数および前記第２の関数は、それぞれ前記波長制御用電流の注入量、前記波長制御用電流の注入による波長の変動量および前記利得制御用電流の注入による波長の変動量を係数とする関数であることを特徴とする請求項７記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項９】
前記半導体レーザの波長切り替え前に、前記半導体レーザの外部への光信号の出力を遮断することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項１０】
半導体レーザの波長切り替え時の波長の変動を制御する半導体レーザの制御装置において、
前記半導体レーザと、
前記半導体レーザの温度を調節する温度調節用素子と、
前記半導体レーザの波長切り替え時に、第１の時区間において波長切り替えにより生じる熱による波長の変動を、前記半導体レーザに注入する電流を定める第１の関数を用いて制御し、第２の時区間において前記温度調節用素子による波長の変動を、前記半導体レーザに注入する電流を定める第２の関数を用いて制御する制御部と、
を有することを特徴とする半導体レーザの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザの制御方法および半導体レーザの制御装置に関し、特に、半導体レーザの波長切り替え時の波長の変動を制御する半導体レーザの制御方法および半導体レーザの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のデータトラフィックの増加に伴い、長距離高速大容量通信が必須となり、光ファイバーを用いた通信技術の一つであり、波長の異なる複数の光信号を同時に使用することで光ファイバーを多重利用するＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing）ネットワークの構築が進んでいる。さらなる大容量伝送実現に向けて、ダイナミックな波長スイッチングや波長ルーティングを行う次世代フォトニックネットワークの構築が望まれている。
【０００３】
このようなネットワークの実現には、高速に波長の変化を調節することができる（チューナブル（tunable）な）波長可変光源の開発が必須である。波長可変光源としては、多くの場合、半導体レーザ（レーザダイオード：ＬＤ）が用いられている。
【０００４】
ところで、温度を調節することにより発振波長を変化させる温度調節型の波長可変光源や、機械的に発振波長を変化させる機械調節型の波長可変光源は、応答速度がｍｓ（millimeter sec）オーダと比較的遅いが、電流を注入することにより発振波長を変化させる電流注入型の波長可変光源は、原理的にｎｓ（nanometer sec）オーダの応答速度のため、波長可変電源には非常に好適である。
【０００５】
特に、ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤ（Tunable Distributed Amplification Distributed Feedback Laser Diode）は、単一注入電流による簡易な波長制御、モード跳びが無い（モードホップフリー）等、優れた動作を示す電流注入型の波長可変光源である（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、波長スイッチング時において、波長制御電流注入時の発熱により、ＬＤの温度が変動し、波長のドリフトが発生する。
図２０は、ドリフト発生原因を示す図である。
【０００７】
図２０（ａ）に示すように、時間ｔ90において、注入電流の電流値が電流値ＩLD91から電流値ＩLD92に変化している。
図２０（ｂ）に示すように、時間ｔ90〜時間ｔ91において、注入電流の電流値の上昇により、熱によるドリフトが生じ、波長可変光源の温度ＴLDが温度値ＴLD91から温度値ＴLD92に変化している。その後、時間ｔ91〜時間ｔ92において、ＴＥＣによる熱引きが生じ、温度が安定する方向に遷移している。図２０（ｃ）に示すように、これらが波長のドリフトに影響を与える。
【０００８】
ＤＷＤＭのように波長の間隔が狭いシステムでは、この波長のドリフトによる隣接チャネルへの影響は無視できないという問題がある。
これに関して、波長モニタによりＬＤ電流をフィードバック制御する波長可変光源において、波長の切り替え時に、電流注入後、温度が安定してからフィードバック制御を開始する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−２９５１０２号公報
【特許文献２】特開２００５−６４３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような温度の安定を待つ方式では、高速な波長スイッチングが難しいという問題がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、高速な波長スイッチングを可能とする半導体レーザの制御方法および半導体レーザの制御装置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】
【００１０】
上記目的を達成するために、半導体レーザの波長切り替え時の波長の変動を制御する半導体レーザの制御方法が提供される。この制御方法は、以下のステップを有する。
（１）半導体レーザの波長切り替え時に、第１の時区間において波長切り替えにより生じる熱による波長の変動を、半導体レーザに注入する電流を定める第１の関数を用いて制御するステップ。
【００１１】
（２）第２の時区間において温度調節用素子による波長の変動を、半導体レーザに注入する電流を定める第２の関数を用いて制御するステップ。
このような半導体レーザの制御方法によれば、半導体レーザの波長切り替え時に、第１の時区間においては、第１の関数の制御により定められた電流によって、波長切り替えにより生じる熱による波長の変動が制御される。
【００１２】
第２の時区間においては、第２の関数の制御により定められた電流によって、温度調節用素子による波長の変動が制御される。
【発明の効果】
【００１３】
開示の半導体レーザの制御方法および半導体レーザの制御装置によれば、波長を迅速に安定させることができるため、高速な波長のスイッチングを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明の概要について説明し、その後、実施の形態を説明する。
図１は、本発明の概要を示す図である。
【００１５】
半導体レーザの波長をλαからλβに切り替える時に、予め定められた第１の時区間においては、波長の切り替えにより生じる熱による波長の変動を、半導体レーザに注入する電流を定める第１の関数を用いて制御する。
【００１６】
また、予め定められた第２の時区間においては、半導体レーザの温度を調節する温度調節用素子による波長の変動を、半導体レーザに注入する電流を定める第２の関数を用いて制御する。
【００１７】
このような半導体レーザの制御方法によれば、波長スイッチング時において、波長制御電流注入時の発熱により、半導体レーザの温度が変動し、発生する波長のドリフトを抑圧できる。これにより、波長制御電流注入直後から波長が安定するので、その領域をスイッチングに使用でき、高速な波長スイッチングが可能となる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図２は、光モジュールの機能を示すブロック図である。
光モジュール１０は、ＬＤ１１と、制御部１２と、メモリ１３と、ＰＤ（Photo Diode）１４とを有している。
【００１９】
ＬＤ１１は、波長可変光源としてＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤ１１０を有している。このＬＤ１１は、図示しない温度調節用素子を有する温度安定化部（ＴＥＣ：Thermoelectric Cooler）上に載置されている。
【００２０】
制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有している。この制御部１２は、タイマ機能を備え、一定周期毎に関数（後述）で波長制御電流Ｉtune（以下、単に「電流Ｉtune」と言う）および利得制御電流Ｉact（以下、単に「電流Ｉact」と言う）をＬＤ１１に出力し、ＬＤ１１を制御する。
【００２１】
メモリ１３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）を有している。このメモリ１３は制御部１２の制御に必要な各種データを格納している。
ＰＤ１４は、外部から入力される光信号を検出して電気信号に変換する。
【００２２】
図３は、ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤの構成を示す断面図であり、図４は、ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤの構成を示す平面図である。
ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤ１１０は、電流Ｉactの注入によって利得を発生し得る利得導波路部（活性導波路部）１１１ａおよび電流Ｉtuneの注入による屈折率変化によって発振波長を制御し得る波長制御導波路部１１１ｂを有する光導波路（光導波路層）１１１と、光導波路１１１の近傍に設けられた回折格子（回折格子層）１１２とを備えている。
【００２３】
ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤ１１０は、利得導波路部１１１ａに電流Ｉactを注入することによって、回折格子１１２の周期に応じた波長で発振するようになっている。また、波長制御導波路部１１１ｂに電流Ｉtuneを注入することによって発振波長を制御し得るようになっている。
【００２４】
ここで、光導波路１１１は、利得導波路部１１１ａと波長制御導波路部１１１ｂとを光軸方向に交互に有するものとして構成される。つまり、光導波路１１１は、複数の利得導波路部１１１ａと、複数の波長制御導波路部１１１ｂとを備え、これらの利得導波路部１１１ａと波長制御導波路部１１１ｂとが同一平面上で周期的に交互に直列配置された構成になっている。
【００２５】
回折格子１１２は、光導波路１１１の下方に、光導波路１１１の全長に亘って、光導波路１１１に沿って平行に設けられている。つまり、利得導波路部１１１ａに対応する位置にも、波長制御導波路部１１１ｂに対応する位置にも、連続的に回折格子１１２が設けられている。なお、利得導波路部１１１ａに対応する位置に形成されている回折格子１１２を利得用回折格子１１２ａと言い、波長制御導波路部１１１ｂに対応する位置に形成されている回折格子１１２を波長制御用回折格子１１２ｂと言う。
【００２６】
ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤ１１０は、ＤＦＢレーザの一種であるため、ＤＢＲレーザのように波長可変制御時に位相制御を行う必要がなく、電流Ｉtuneのみによる単純な波長制御が可能である。なお、ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤ１１０では、回折格子１１２が光導波路１１１の全長に亘って設けられているため、初期位相の制御も不要である。
【００２７】
ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤ１１０は、光導波路１１１の利得導波路部１１１ａと波長制御導波路部１１１ｂとに独立に電流注入を行えるように、それぞれの領域に対して独立にＰ側電極を構成する利得電極１１３ａおよび波長制御電極１１３ｂが設けられている。
【００２８】
つまり、光導波路１１１の利得導波路部１１１ａの上面にはコンタクト層１１８ａを介して利得電極１１３ａが形成されており、下方にはＮ側電極を構成する共通電極１１３ｃが形成されており、利得導波路部１１１ａの活性層（利得層、導波路コア層）１１６に電流Ｉactを注入し得るようになっている。また、光導波路１１１の波長制御導波路部１１１ｂの上面にはコンタクト層１１８ｂを介して波長制御電極１１３ｂが形成されており、下方には共通電極１１３ｃが形成されており、波長制御導波路部１１１ｂの波長制御層１１９に電流Ｉtuneを注入し得るようになっている。
【００２９】
ここでは、利得電極１１３ａおよび波長制御電極１１３ｂは、図４に示すように、いずれもくし型電極として構成されている。
なお、利得導波路部１１１ａ、利得用回折格子１１２ａ、利得電極１１３ａおよび共通電極１１３ｃで構成される領域を利得領域１１ａと言い、波長制御導波路部１１１ｂ、波長制御用回折格子１１２ｂ、波長制御電極１１３ｂおよび共通電極１１３ｃで構成される領域を波長制御領域１１ｂと言う。
【００３０】
このように、利得領域１１ａは、ｎ−ＩｎＰ層１１４、回折格子１１２、ｎ型ＩｎＰ層１１５、活性層１１６、ｐ−ＩｎＰ層１１７、コンタクト層１１８ａを順に積層した層構造になっている。
【００３１】
また、波長制御領域１１ｂは、ｎ−ＩｎＰ層１１４、回折格子１１２、ｎ型ＩｎＰ層１１５、波長制御層１１９、ｐ−ＩｎＰ層１１７、コンタクト層１１８ａを順に積層した層構造になっている。
【００３２】
また、コンタクト層１１８ａ、１１８ｂ、波長制御電極１１３ｂおよび利得電極１１３ａが形成されていない領域には、ＳｉＯ2膜（パッシベーション膜）１１００が形成されている。つまり、コンタクト層１１８ａ、１１８ｂを形成した後、全面にＳｉＯ2膜１１００を形成し、コンタクト層１１８ａ、１１８ｂ上のＳｉＯ2膜１１００のみを除去し、コンタクト層１１８ａ、１１８ｂ上に利得電極１１３ａおよび波長制御電極１１３ｂを形成することで、利得電極１１３ａおよび波長制御電極１１３ｂが形成されていない領域にＳｉＯ2膜１１００を形成している。
【００３３】
特に、図３、図４に示すように、利得領域１１ａと波長制御領域１１ｂとを電気的に分離するため、利得電極１１３ａと波長制御電極１１３ｂとの間には分離領域１１ｃを設けている。つまり、利得領域１１ａと波長制御領域１１ｂとの接合界面近傍の上方の領域には、波長制御電極１１３ｂおよび利得電極１１３ａおよびコンタクト層１１８ａ、１１８ｂを形成しないようにすることで分離領域１１ｃを形成している。
【００３４】
＜第１の制御方法＞
次に、光モジュール１０の第１の制御方法を説明する。
第１の制御方法は、制御部１２が、ＬＤ１１の波長スイッチング時（波長切り替え時）において、電流Ｉtune注入後、電流Ｉtuneを時間的に制御することで、ＬＤ１１の温度上昇による波長のドリフトを抑制する方法である。
【００３５】
図５は、波長制御電流による波長の変化を示す図であり、図５（ａ）は、波長制御電流のキャリアプラズマ効果による波長の変化を示す図であり、図５（ｂ）は、波長制御電流の温度による変化を示す図である。
【００３６】
図５（ａ）に示すように、電流Ｉtuneのキャリアプラズマ効果による波長の変動値ｆ1は、傾きが略一定の部位において約−１００ｐｍ／ｍＡである。
また、図５（ｂ）に示すように、電流Ｉtuneの電流値による波長の変動値ｄ1は、数ｐｍ／ｍＡ程度である。これは、電流値の増減に伴う温度による変化である。
【００３７】
次に、第１の制御方法による制御に際し、制御部１２が一定周期毎に行う関数算出処理について説明する。
図６は、第１の制御方法の関数算出処理を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、電流Ｉtune注入時の波長の熱応答特性から時間ｔ1、ｔ2を算出し、メモリ１３に保存する（ステップＳ１）。なお、時間ｔ2は、ＴＥＣによる熱引きが応答するよう例えば秒オーダとする。
【００３９】
次に、時間ｔ1、ｔ2、変動値ｄ1、ｆ1および電流Ｉtuneの注入量を示す電流値Ｉt2とＩt1との差分値（Ｉt2−Ｉt1）を用いて、時間ｔ0〜時間ｔ1間の電流Ｉtuneの電流値を決定する第１の電流Ｉtune決定用関数および時間ｔ1〜時間ｔ2間の電流Ｉtuneの電流値を決定する第２の電流Ｉtune決定用関数を算出する（ステップＳ２）。
【００４０】
ここで、第１の電流Ｉtune決定用関数は下記の式（１）で表され、第２の電流Ｉtune決定用関数は下記の式（２）で表される。
Ｉtune＝−ｄ1×（Ｉt2−Ｉt1）／（ｆ1×ｔ1）×ｔ＋Ｉt2・・・（１）
Ｉtune＝ｄ1×（Ｉt2−Ｉt1）／（ｆ1×（ｔ2−ｔ1））×ｔ＋Ｉt2−ｄ1×ｔ2（Ｉt2−Ｉt1）／（ｆ1×（ｔ2−ｔ1））・・・（２）
このように、第１の電流Ｉtune決定用関数および第２の電流Ｉtune決定用関数は、それぞれ電流Ｉtuneのキャリアプラズマ効果による変化および電流Ｉtuneの温度による変化を考慮した関数となる。
【００４１】
以上で、第１の制御方法の関数算出処理を終了する。
次に、第１の制御方法の波長可変処理を説明する。
図７は、第１の制御方法の波長可変処理を示すフローチャートである。
【００４２】
まず、電流Ｉtuneを電流値Ｉt1から電流値Ｉt2になるように制御し、波長を変える（ステップＳ１１）。
次に、電流Ｉtuneを図６のステップＳ２にて算出した第１の電流Ｉtune決定用関数で制御する（ステップＳ１２）。
【００４３】
次に、時間ｔ1が経過したか否かを判断する（ステップＳ１３）。
時間ｔ1が経過していない場合（ステップＳ１３のＮｏ）、ステップＳ１２に移行し、ステップＳ１２の処理を再び行う。
【００４４】
一方、時間ｔ1が経過した場合（ステップＳ１３のＹｅｓ）、電流Ｉtuneを図６のステップＳ２にて算出した第２の電流Ｉtune決定用関数で制御する（ステップＳ１４）。
次に、時間ｔ2が経過したか否かを判断する（ステップＳ１５）。
【００４５】
時間ｔ2が経過していない場合（ステップＳ１５のＮｏ）、ステップＳ１４に移行し、ステップＳ１４の処理を再び行う。
一方、時間ｔ2が経過した場合（ステップＳ１５のＹｅｓ）、処理を終了する。
【００４６】
図８は、第１の制御方法による制御結果を模式的に示す図である。
波長を変える際には、図８（ａ）に示すように、時間ｔ0において、制御部１２の制御によって、電流Ｉtuneの電流値が電流値Ｉt1から、より大きい電流値Ｉt2に変化している。また、時間ｔ0〜時間ｔ1において、制御部１２の第１の電流Ｉtune決定用関数による制御によって、電流Ｉtuneが電流値Ｉt2から最大で電流値Ｉt3に変化している。
【００４７】
その後、時間ｔ1〜時間ｔ2において、制御部１２の第２の電流Ｉtune決定用関数による制御によって、電流Ｉtuneが電流値Ｉt3から電流値Ｉt2に変化している。なお、図８（ｂ）に示すように、第１の制御方法では、電流Ｉactは電流値Ｉa1で一定である。
【００４８】
図８（ｃ）に示すように、時間ｔ0〜時間ｔ1において、電流Ｉtuneの電流値の上昇により、熱によるドリフトが生じ、ＬＤ１１の温度ＴLDが温度値ＴLD1から温度値ＴLD2に変化している。その後、時間ｔ1〜時間ｔ2において、ＴＥＣによる熱引きが生じ、温度が安定する方向に遷移している。これらが波長のドリフトに影響を与える。
【００４９】
従って、図８（ｄ）に示すように、温度変化によるドリフトの発生に対し、時間ｔ0〜時間ｔ1においては第１の電流Ｉtune決定用関数により、キャリアプラズマ効果による変化を考慮した補償が施され、波長λ2が一定に保たれる。また、時間ｔ1〜時間ｔ2においては第２の電流Ｉtune決定用関数によるＴＥＣによる熱引きを考慮した補償が施され、波長λ2が一定に保たれる。時間ｔ2の経過後、第２の電流Ｉtune決定用関数による補償が解除される。
【００５０】
図９は、メモリに格納されたテーブルを示す図である。
本制御方法の波長可変処理のステップＳ１２およびステップＳ１４では、関数算出処理によって算出した関数に基づいて、逐次、電流Ｉtuneの電流値を算出するようにしたが、メモリ１３に時間と電流Ｉtuneの電流値との関係をテーブル化して保存し、その値を読み出すようにしてもよい。
【００５１】
＜第２の制御方法＞
次に、光モジュール１０の第２の制御方法を説明する。
第２の制御方法は、波長スイッチング時において、電流Ｉtune注入後、電流Ｉtuneと電流Ｉactのトータルの熱量が一定になるよう電流Ｉactを制御することで温度ＴLDを一定に保ち、波長のドリフトを抑制する方法である。
【００５２】
図１０は、利得制御電流の温度による波長の変化を示す図である。
電流Ｉactの電流値による波長の変動値ｄ2は、数ｐｍ／ｍＡ程度である。
ところで、第２の制御方法においても、関数算出処理を行って関数を算出するが、その算出式が第１の制御方法とは異なっている。
【００５３】
図１１は、第２の制御方法の関数算出処理を示すフローチャートである。
まず、第１の制御方法と同様に、電流Ｉtune注入時の波長の熱応答特性から時間ｔ1、ｔ2を算出し、メモリ１３に保存する（ステップＳ２１）。
【００５４】
次に、時間ｔ1、ｔ2、変動値ｄ1、ｄ2、波長切り替え前の電流Ｉactの電流値Ｉa1および電流Ｉtuneの注入量を示す電流値Ｉt2とＩt1との差分値（Ｉt2−Ｉt1）を用いて、時間ｔ0〜時間ｔ1間の電流Ｉactの電流値を決定する第１の電流Ｉact決定用関数および時間ｔ1〜時間ｔ2間の電流Ｉactの電流値を決定する第２の電流Ｉact決定用関数を算出する（ステップＳ２２）。ここで、第１の電流Ｉact決定用関数は下記の式（３）で表され、第２の電流Ｉact決定用関数は下記の式（４）で表される。
【００５５】
Ｉact＝Ｉa1−ｄ1×（Ｉt2−Ｉt1）／ｄ2・・・（３）
Ｉact＝ｄ1×（Ｉt2−Ｉt1）／（ｄ2×（ｔ2−ｔ1））×ｔ＋Ｉa1−ｄ1×ｔ2（Ｉt2−Ｉt1）／（ｄ2×（ｔ2−ｔ1））・・・（４）
このように、第１の電流Ｉact決定用関数および第２の電流Ｉact決定用関数は、それぞれ電流Ｉactの温度による変化および電流Ｉtuneの温度による変化を考慮した関数となる。
【００５６】
以上で、第２の制御方法の関数算出処理を終了する。
次に、第２の制御方法の波長可変処理を説明する。
図１２は、第２の制御方法の波長可変処理を示すフローチャートである。
【００５７】
まず、電流Ｉtuneを電流値Ｉt1から電流値Ｉt2になるように制御し、波長を変える（ステップＳ３１）。
次に、電流ＩactをステップＳ２２にて算出した第１の電流Ｉact決定用関数で制御する（ステップＳ３２）。
【００５８】
次に、時間ｔ1が経過したか否かを判断する（ステップＳ３３）。
時間ｔ1が経過していない場合（ステップＳ３３のＮｏ）、ステップＳ３２に移行し、ステップＳ３２の処理を再び行う。
【００５９】
一方、時間ｔ1が経過した場合（ステップＳ３３のＹｅｓ）、電流ＩactをステップＳ２２にて算出した第２の電流Ｉact決定用関数で制御する（ステップＳ３４）。
次に、時間ｔ2が経過したか否かを判断する（ステップＳ３５）。
【００６０】
時間ｔ2が経過していない場合（ステップＳ３５のＮｏ）、ステップＳ３４に移行し、ステップＳ３４の処理を再び行う。
一方、時間ｔ2が経過した場合（ステップＳ３５のＹｅｓ）、処理を終了する。
【００６１】
図１３は、第２の制御方法による制御結果を模式的に示す図である。
図１３（ａ）に示すように、時間ｔ0において、制御部１２の制御によって、電流Ｉtuneの電流値が電流値Ｉt1から電流値Ｉt2に変化している。
【００６２】
図１３（ｂ）に示すように、時間ｔ0〜時間ｔ1において、制御部１２の第１の電流Ｉact決定用関数による制御によって、電流Ｉactが電流値Ｉa1から電流値Ｉa1aに変化している。
【００６３】
その後、時間ｔ1〜時間ｔ2において、制御部１２の第２の電流Ｉact決定用関数による制御によって、電流Ｉactが電流値Ｉa1aから電流値Ｉa1に変化している。
図１３（ｃ）に示すように、時間ｔ0〜時間ｔ1において、電流Ｉtuneの熱によるドリフトが生じ、ＬＤ１１の温度が温度値ＴLD1から上昇するのを、第１の電流Ｉact決定用関数による制御、すなわち、電流Ｉactの熱によるドリフトを生じさせ、ＬＤ１１の温度を温度値ＴLD1から下降させるよう制御することによって補償している。その後、時間ｔ1〜時間ｔ2において、ＴＥＣによる熱引きの影響を受ける部位については、第２の電流Ｉact決定用関数による制御により補償している。
【００６４】
従って、温度ＴLDは、温度値ＴLD1に保たれ、図１３（ｄ）に示すように、波長λ2が一定に保たれる。
なお、本制御方法の波長可変処理においても、第１の制御方法と同様に、メモリ１３に時間と電流Ｉactの電流値との関係をテーブル化して保存し、その値を読み出すようにしてもよい。
【００６５】
以上述べたように、光モジュール１０によれば、波長スイッチング時において、電流Ｉtune注入後、電流Ｉtuneまたは電流Ｉactを時間的に制御することで、ＬＤ１１の温度による波長のドリフトを抑制することができる。これにより、高速スイッチングが可能になる。
【００６６】
次に、第２の実施の形態の光モジュールについて説明する。
以下、第２の実施の形態の光モジュールについて、前述した第１の実施の形態の光モジュール１０との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６７】
図１４は、第２の実施の形態の機能を示すブロック図である。
図１４に示す第２の実施の形態の光モジュール１０ａのＬＤ１１ａは、ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤ１１０から出力される光信号を遮る機能を備えるシャッタ１２０を備えている。
【００６８】
図１５は、シャッタの具体例を示す図である。
シャッタ１２０は、ＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier）１２１とＥＡ（electro absorption）変調器１２２とを有している。
【００６９】
ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤ１１０とＳＯＡ１２１とＥＡ変調器１２２との集積回路がＴＤＡ−ＥＭＬ（Tunable Distributed Amplification Electro absorption Modulated Laser）の主要部を構成している。このようなＴＤＡ−ＥＭＬを構成することで、光モジュール１０ａの小型化を図ることができる。
【００７０】
ＳＯＡ１２１は、電流Ｉsoaを注入することにより、ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤ１１０から出力される光信号を増幅する増幅層１２１ａを有している。
このＳＯＡ１２１は、ＳＯＡ電圧（ＶSOA）＝０Ｖとすることで、ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤ１１０から出力される光信号の出力を遮断し、電流Ｉsoaを加えることで、光信号を出力するシャッタとして機能させることができる。
【００７１】
ＥＡ変調器１２２は、変調信号ＶP-Pを印加することで、ＳＯＡ１２１から出力される光信号を吸収する吸収層１２２ａを有している。なお、バイアス電圧ＶEAを印加する電源と、変調信号の電源への侵入を防止するコンデンサＣ１およびインダクタＬ１が設けられている。
【００７２】
ＥＡ変調器１２２は、バイアス電圧ＶEA電圧を印加することで、ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤ１１０から出力される光信号の出力を遮断し、バイアス電圧ＶEA電圧の印加を解除することで、光信号を出力するシャッタとして機能させることができる。
【００７３】
なお、シャッタが光信号の出力を遮る時間は、数ｎｓ程度である。
また、シャッタ制御は、例えば制御部１２が備えるＣＰＵの処理中に割り込みをかけることにより実現する。
【００７４】
＜第１の制御方法＞
次に、光モジュール１０ａの第１の制御方法を説明する。
光モジュール１０ａの第１の制御方法の関数算出処理は、第１の実施の形態の第１の制御方法の関数算出処理と同様である。
【００７５】
図１６は、第２の実施の形態の光モジュールの第１の制御方法の波長可変処理を示すフローチャートである。
まず、シャッタ１２０を制御することにより、外部への光信号の出力を遮る（ステップＳ４１）。
【００７６】
次に、電流Ｉtuneを電流値Ｉt1から電流値Ｉt2になるように制御し、波長を変える（ステップＳ４２）。
次に、電流Ｉtuneを図６のステップＳ２にて算出した第１の電流Ｉtune決定用関数で制御する（ステップＳ４３）。その直後（例えば、数ｎｓ程度経過後）、シャッタ１２０による遮光を解除し、光信号を外部に出力させる（ステップＳ４４）。
【００７７】
次に、時間ｔ1が経過したか否かを判断する（ステップＳ４５）。
時間ｔ1が経過していない場合（ステップＳ４５のＮｏ）、ステップＳ４３に移行し、ステップＳ４３の処理を再び行う。
【００７８】
一方、時間ｔ1が経過した場合（ステップＳ４５のＹｅｓ）、電流Ｉtuneを図６のステップＳ２にて算出した第２の電流Ｉtune決定用関数で制御する（ステップＳ４６）。
次に、時間ｔ2が経過したか否かを判断する（ステップＳ４７）。
【００７９】
時間ｔ2が経過していない場合（ステップＳ４７のＮｏ）、ステップＳ４６に移行し、ステップＳ４６の処理を再び行う。
一方、時間ｔ2が経過した場合（ステップＳ４７のＹｅｓ）、処理を終了する。
【００８０】
図１７は、第２の実施の形態の第１の制御方法による制御結果を模式的に示す図である。
ＳＯＡ１２１でシャッタする場合、図１７（ａ）に示すように、時間ｔ0において、制御部１２の制御によって、電流Ｉtuneの電流値が電流値Ｉt1から電流値Ｉt2に変化する前に、図１７（ｂ）に示すように、ＳＯＡ１２１に供給する電圧Ｖsoa＝０とする。
【００８１】
そして、電流Ｉtuneの電流値が電流値Ｉt1から電流値Ｉt2に変化した後に、ＳＯＡ１２１に供給する電流Ｉsoaの電流値を、電流値Ｉs1より大きい電流値Ｉs2とする。
これにより、図１７（ｃ）に示すように、電圧Ｖsoa＝０の時間だけ光信号の出力が遮断される。
【００８２】
なお、図１７では、温度ＴLDおよび波長の変化については、図８に示す第１の実施の形態の第１の制御方法と同様であるため、その図示を省略している。
＜第２の制御方法＞
次に、光モジュール１０ａの第２の制御方法を説明する。
【００８３】
光モジュール１０ａの第２の制御方法の関数算出処理は、第１の実施の形態の第２の制御方法の関数算出処理と同様である。
図１８は、第２の実施の形態の光モジュールの第２の制御方法の波長可変処理を示すフローチャートである。
【００８４】
まず、制御部１２が、シャッタ１２０を制御することにより、外部への光信号の出力を遮る（ステップＳ５１）。
次に、電流Ｉtuneを電流値Ｉt1から電流値Ｉt2になるように制御し、波長を変える。（ステップＳ５２）。
【００８５】
次に、電流Ｉactを図１１のステップＳ２２にて算出した第１の電流Ｉact決定用関数で制御する（ステップＳ５３）。その直後（例えば、数ｎｓ程度経過後）、シャッタ１２０による遮光を解除し、光信号を外部に出力させる（ステップＳ５４）。
【００８６】
次に、時間ｔ1が経過したか否かを判断する（ステップＳ５５）。
時間ｔ1が経過していない場合（ステップＳ５５のＮｏ）、ステップＳ５３に移行し、ステップＳ５３の処理を再び行う。
【００８７】
一方、時間ｔ1が経過した場合（ステップＳ５５のＹｅｓ）、電流Ｉactを図１１のステップＳ２２にて算出した第２の電流Ｉact決定用関数で制御する（ステップＳ５６）。
次に、時間ｔ2が経過したか否かを判断する（ステップＳ５７）。
【００８８】
時間ｔ2が経過していない場合（ステップＳ５７のＮｏ）、ステップＳ５６に移行し、ステップＳ５６の処理を再び行う。
一方、時間ｔ2が経過した場合（ステップＳ５７のＹｅｓ）、処理を終了する。
【００８９】
なお、シャッタ１２０がＳＯＡ１２１を用いて光を遮光する場合、電流Ｉact制御時のパワーの変動を電流Ｉsoaで補償することができる。
具体的には、電力に対する電流Ｉactの比例係数を「ａ」、電力に対する電流Ｉsoaの比例係数を「ｂ」とすると、次式（５）
ＩS3−ＩS2＝ａ／ｂ（Ｉa1−Ｉa1a）・・・（５）
の関係がある。従って、ａ／ｂを予め算出しておき、式（５）を満たすように電流値Ｉs3を制御することで、電流Ｉact制御時のパワーの変動を電流Ｉsoaで補償することができる。
【００９０】
図１９は、第２の実施の形態の第２の制御方法による制御結果を模式的に示す図である。
図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示す電流Ｉtuneおよび電流Ｉactの制御は、それぞれ図１３に示す第１の実施の形態の第２の制御方法と同様である。
【００９１】
本実施の形態の第２の制御方法においては、ＳＯＡ１２１でシャッタする場合、図１９（ｃ）に示すように、電流Ｉtuneの電流値が電流値Ｉt1から電流値Ｉt2に変化した後に、ＳＯＡ１２１に供給する電流値を、式（５）を満たすように、電流値Ｉs2より大きい電流値Ｉs3とする。これにより、電流Ｉactの電流値の低下を補うことができる。
【００９２】
なお、図１９では、温度ＴLDおよび波長の変化については、図１３に示す第１の実施の形態の第２の制御方法と同様であるため、その図示を省略している。
この第２の実施の形態の光モジュール１０ａによれば、第１の実施の形態の光モジュール１０と同様の効果が得られる。
【００９３】
そして、第２の実施の形態の光モジュール１０ａによれば、さらに、他の稼働中のチャネルに影響を及ぼすことなく波長のスイッチングができる。
以上、本発明の半導体レーザの制御方法および半導体レーザの制御装置を、図示の実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や工程が付加されていてもよい。
【００９４】
また、本発明は、前述した各実施の形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００９５】
（付記１）  半導体レーザの波長切り替え時の波長の変動を制御する半導体レーザの制御方法において、
前記半導体レーザの波長切り替え時に、第１の時区間において波長切り替えにより生じる熱による波長の変動を、前記半導体レーザに注入する電流を定める第１の関数を用いて制御するステップと、
第２の時区間において温度調節用素子による波長の変動を、前記半導体レーザに注入する電流を定める第２の関数を用いて制御するステップと、
を有することを特徴とする半導体レーザの制御方法。
【００９６】
（付記２）  前記第１の関数および前記第２の関数は、それぞれ前記半導体レーザの波長を制御する波長制御用電流を制御する関数であることを特徴とする付記１記載の半導体レーザの制御方法。
【００９７】
（付記３）  前記第１の関数および前記第２の関数は、それぞれ前記波長制御用電流の注入量および前記波長制御用電流の注入による波長の変動量を係数とする関数であることを特徴とする付記２記載の半導体レーザの制御方法。
【００９８】
（付記４）  前記波長の変動量は、電流注入によるキャリアプラズマ効果および温度変化に応じた変動量であることを特徴とする付記３記載の半導体レーザの制御方法。
（付記５）  前記第１の時区間および前記第２の時区間は、それぞれ前記波長制御用電流の注入による熱応答から算出することを特徴とする付記２記載の半導体レーザの制御方法。
【００９９】
（付記６）  前記波長制御用電流の注入量に応じた前記波長の変動量は予め記憶されていることを特徴とする付記３ないし５のいずれかに記載の半導体レーザの制御方法。
（付記７）  前記第１の関数および前記第２の関数は、それぞれ前記半導体レーザの利得を制御する利得制御用電流を制御する関数であることを特徴とする付記１記載の半導体レーザの制御方法。
【０１００】
（付記８）  前記第１の関数および前記第２の関数は、それぞれ前記半導体レーザの波長を制御する波長制御用電流の注入量に応じた熱量の変動量に対し、前記利得制御用電流の注入量に応じた熱量の変動量が等しくなるよう前記利得制御用電流の注入量を制御する関数であることを特徴とする付記７記載の半導体レーザの制御方法。
【０１０１】
（付記９）  前記第１の関数および前記第２の関数は、それぞれ前記波長制御用電流の注入量、前記波長制御用電流の注入による波長の変動量および前記利得制御用電流の注入による波長の変動量を係数とする関数であることを特徴とする付記８記載の半導体レーザの制御方法。
【０１０２】
（付記１０）  前記波長制御用電流の注入による波長の変動量および前記利得制御用電流の注入による波長の変動量は、それぞれ温度変化に応じた変動量であることを特徴とする付記９記載の半導体レーザの制御方法。
【０１０３】
（付記１１）  前記波長制御用電流の注入と同時に、前記利得制御用電流を注入することを特徴とする付記８ないし１０のいずれかに記載の半導体レーザの制御方法。
（付記１２）  前記半導体レーザの波長切り替え前に、前記半導体レーザの外部への光信号の出力を遮断することを特徴とする付記１記載の半導体レーザの制御方法。
【０１０４】
（付記１３）  前記半導体レーザに併設される光増幅層への印加電圧を調節することにより前記光信号の出力を遮断することを特徴とする付記１２記載の半導体レーザの制御方法。
【０１０５】
（付記１４）  前記半導体レーザに併設される光吸収層への印加電圧を調節することにより前記光信号の出力を遮断することを特徴とする付記１２記載の半導体レーザの制御方法。
【０１０６】
（付記１５）  前記利得制御用電流の注入量によるパワーの変化を、前記光増幅層に供給する電流で補償するよう制御することを特徴とする付記１３記載の半導体レーザの制御方法。
【０１０７】
（付記１６）  半導体レーザの波長切り替え時の波長の変動を制御する半導体レーザの制御装置において、
前記半導体レーザと、
前記半導体レーザの温度を調節する温度調節用素子と、
前記半導体レーザの波長切り替え時に、第１の時区間において波長切り替えにより生じる熱による波長の変動を、前記半導体レーザに注入する電流を定める第１の関数を用いて制御し、第２の時区間において前記温度調節用素子による波長の変動を、前記半導体レーザに注入する電流を定める第２の関数を用いて制御する制御部と、
を有することを特徴とする半導体レーザの制御装置。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の概要を示す図である。
【図２】光モジュールの機能を示すブロック図である。
【図３】ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤの構成を示す断面図である。
【図４】ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤの構成を示す平面図である。
【図５】波長制御電流による波長の変化を示す図である。
【図６】第１の制御方法の関数算出処理を示すフローチャートである。
【図７】第１の制御方法の波長可変処理を示すフローチャートである。
【図８】第１の制御方法による制御結果を模式的に示す図である。
【図９】メモリに格納されたテーブルを示す図である。
【図１０】利得制御電流の温度による波長の変化を示す図である。
【図１１】第２の制御方法の関数算出処理を示すフローチャートである。
【図１２】第２の制御方法の波長可変処理を示すフローチャートである。
【図１３】第２の制御方法による制御結果を模式的に示す図である。
【図１４】第２の実施の形態の機能を示すブロック図である。
【図１５】シャッタの具体例を示す図である。
【図１６】第２の実施の形態の第１の制御方法の波長可変処理を示すフローチャートである。
【図１７】第２の実施の形態の第１の制御方法による制御結果を模式的に示す図である。
【図１８】第２の実施の形態の第２の制御方法の波長可変処理を示すフローチャートである。
【図１９】第２の実施の形態の第２の制御方法による制御結果を模式的に示す図である。
【図２０】ドリフト発生原因を示す図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０、１０ａ  光モジュール
１１  ＬＤ
１１ａ  利得領域
１１ｂ  波長制御領域
１１ｃ  分離領域
１２  制御部
１３  メモリ
１１０  ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤ
１１１  光導波路
１１１ａ  利得導波路部
１１１ｂ  波長制御導波路部
１１２  回折格子
１１２ａ  利得用回折格子
１１２ｂ  波長制御用回折格子
１１３ａ  利得電極
１１３ｂ  波長制御電極
１１３ｃ  共通電極
１１４  ｎ−ＩｎＰ層
１１５  ｎ型ＩｎＰ層
１１６  活性層
１１７  ｐ−ＩｎＰ層
１１８ａ、１１８ｂ  コンタクト層
１１９  波長制御層
１２０  シャッタ
１２１  ＳＯＡ
１２１ａ  増幅層
１２２  ＥＡ変調器
１２２ａ  吸収層
１１００  ＳｉＯ2膜
【図１】
2009231526.tif 000003
【図２】
2009231526.tif 000004
【図３】
2009231526.tif 000005
【図４】
2009231526.tif 000006
【図５】
2009231526.tif 000007
【図６】
2009231526.tif 000008
【図７】
2009231526.tif 000009
【図８】
2009231526.tif 000010
【図９】
2009231526.tif 000011
【図１０】
2009231526.tif 000012
【図１１】
2009231526.tif 000013
【図１２】
2009231526.tif 000014
【図１３】
2009231526.tif 000015
【図１４】
2009231526.tif 000016
【図１５】
2009231526.tif 000017
【図１６】
2009231526.tif 000018
【図１７】
2009231526.tif 000019
【図１８】
2009231526.tif 000020
【図１９】
2009231526.tif 000021
【図２０】
2009231526.tif 000022