(57)【要約】【課題】  ヒータ温度の補正を行う際に波長変動量を抑制することができる、レーザ装置、および半導体レーザの制御方法を提供する。【解決手段】  半導体レーザ装置（１００）は、ヒータ（１４）によって選択波長を変化させることができる波長選択部（１１）を備えた半導体レーザ（１０）と、ヒータ（１４）を所定の発熱量で発熱させる温度制御、および、ヒータ（１４）の発熱量を所定の制限値以内で補正する補正温度制御、を行うコントローラ（５０）と、を備える。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータによって選択波長を変化させることができる波長選択部を備えた半導体レーザと、
前記ヒータを所定の発熱量で発熱させる温度制御、および、前記ヒータの発熱量を所定の制限値以内で補正する補正温度制御、を行うコントローラと、を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記波長選択部は、所定の波長間隔で複数の反射ピークを有し、前記ヒータによって前記反射ピークの波長間隔を制御することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
波長検知部と、
前記波長検知部による検知結果に基づいて制御される温度制御装置と、をさらに備え、
前記温度制御装置は、前記補正温度制御によって変動した波長を所定の波長に制御することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記制限値は、前記半導体レーザの波長変動許容範囲を下回る波長変化を生じさせるためのヒータ発熱量であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記補正温度制御は、前記ヒータへの供給電力を制御することによって、前記ヒータ温度を補正することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記波長選択部は、回折格子を備え、前記ヒータによって等価屈折率が変化する光導波路部を備えることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記光導波路部は、前記回折格子を有する第１の領域と前記第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域との繰返しを複数備えることを特徴とする請求項６記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記半導体レーザは、回折格子を有する活性領域を備えることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記活性領域は、前記回折格子を有する第１の領域と前記第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域との繰返しを複数備えることを特徴とする請求項８記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
ヒータによって選択波長を変化させることができる波長選択部を備えた半導体レーザの制御方法であって、
前記ヒータを所定の発熱量で発熱させる制御を行う第１ステップと、
前記ヒータの発熱量を所定の制限値以内で補正する補正温度制御を行う第２ステップと、を含むことを特徴とする半導体レーザの制御方法。
【請求項１１】
前記波長選択部は、所定の波長間隔で複数の反射ピークを有することを特徴とする請求項１０記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項１２】
前記第２ステップの後、前記補正温度制御によって変動した波長を所定の波長に制御する第３ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項１３】
前記第２ステップの前記制限値は、前記半導体レーザの波長変動許容範囲を下回る波長変化を生じさせるためのヒータの発熱量であることを特徴とする請求項１０記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項１４】
前記第２ステップは、前記ヒータへの供給電力を制御することによって、前記ヒータ温度を補正するステップであることを特徴とする請求項１０記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項１５】
前記波長選択部は、回折格子を備え、前記ヒータによって等価屈折率が変化する光導波路部を備えることを特徴とする請求項１０記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項１６】
前記光導波路部は、前記回折格子を有する第１の領域と前記第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域との繰返しを複数備えることを特徴とする請求項１５記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項１７】
前記半導体レーザは、回折格子を有する活性領域を備えることを特徴とする請求項１０記載の半導体レーザの制御方法。
【請求項１８】
前記活性領域は、前記回折格子を有する第１の領域と前記第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域との繰返しを複数備えることを特徴とする請求項１７記載の半導体レーザの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置、および半導体レーザの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学デバイスとして波長可変半導体レーザがあげられる。この波長可変半導体レーザは、レーザ発振に対する利得機能と波長選択機能とを備えている。波長を選択する方法としては、共振器内の光導波路に設けた回折格子などの光学的機能領域の屈折率を変化させることによって損失・反射もしくは利得の波長特性を変化させる方法があげられる。
【０００３】
ここで、屈折率を変化させる方法は、物理的な角度または長さを変化させる方法に比較して機械的な可動部を必要としないことから、信頼性、製造コスト等の点で有利である。屈折率を変化させる方法には、例えば、光導波路の温度を変化させる方法、電流注入等によって光導波路内のキャリア密度を変化させる方法等がある。光導波路の温度を変化させる方法を採用した波長可変レーザの具体的な例として、例えば、反射スペクトルのピーク波長が周期的に分布する部分回折格子ミラー（ＳＧ−ＤＢＲ：Ｓａｍｐｌｅｄ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）および利得スペクトルのピーク波長が周期的に分布する部分回折格子活性領域（ＳＧ−ＤＦＢ：Ｓａｍｐｌｅｄ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ）を備える半導体レーザ等が提案されている。
【０００４】
この半導体レーザにおいては、部分回折格子ミラーおよび部分回折格子活性領域の反射スペクトルの相関関係を制御することによって、バーニア効果を用いた波長選択が行われてレーザ光が出力される。すなわち、この半導体レーザは、２つのスペクトルが重なった波長のうち最も反射強度の大きな波長で発振する。したがって、２つの反射スペクトルの相対的関係を制御することによって、発振波長を制御することができる。
【０００５】
特許文献１には、光導波路の屈折率を制御して発振波長を制御する半導体レーザが開示されている。特許文献１では、光導波路の屈折率の制御手段としてヒータが採用されており、このヒータによる光導波路の温度制御によって波長の制御が実現されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−９２９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光導波路の屈折率を制御するためにヒータを使用する場合、ヒータの劣化が問題になる。つまり、ヒータが劣化してその抵抗値が変化すると、たとえ一定の電流をヒータに供給していてもその発熱量が変化してしまうのである。特にＳＧ−ＤＦＢとＳＧ−ＤＢＲとの組合せなど、異なる波長特性の光導波路を組み合わせることで所定の光機能を発揮する光デバイスにおいては、光導波路それぞれの温度差が重要であり、上記の如き発熱量の予期しない変化は致命的である。
【０００８】
なお、このような光導波路の温度を制御するためのヒータは、その温度上昇（ΔＴ）が０度〜４０度程度であり、発熱体としては比較的低温であることから、これまではヒータの劣化について検討されることはなかった。
【０００９】
このヒータの劣化の問題は、レーザを継続して使用している場合には顕在化しにくいものである。図１（ａ）および図１（ｂ）は、ヒータの温度と半導体レーザの発振波長との関係について説明するための図である。ここで、半導体レーザの温度は、温度制御装置によってほぼ一定に維持されている。図１（ａ）および図１（ｂ）においては、横軸はヒータの温度を示し、縦軸は半導体レーザの発振波長を示す。例えば、半導体レーザは、ＳＧ−ＤＢＲ領域の反射スペクトルとＳＧ−ＤＦＢ領域の反射スペクトルとのうち２つの反射ピークが重なった波長でレーザ光を発振する。したがって、半導体レーザの発振波長は、所定の波長間隔で分布する。すなわち、半導体レーザは、飛び飛びの波長特性を有している。図１においては、λ１〜λ４付近のほぼ平坦な部分（以下、テラス部分と称する）が、半導体レーザの発振可能な波長を示している。なお、図１に示すように、テラス部分は微小な傾きを有しているため、半導体レーザは、λ１〜λ４のそれぞれを中心にした所定の波長範囲で発振する。本明細書においては、この各範囲のことを発振波長範囲と称する。
【００１０】
図１（ａ）の場合、半導体レーザの発振波長がλ２を含む発振波長範囲に設定されるためには、ヒータの温度を図１（ａ）の温度範囲Ｒ内に設定する必要がある。例えば、ヒータの温度が温度範囲Ｒの中央に位置する温度Ｔになると想定される電力をヒータに供給する。ヒータの温度が温度範囲Ｒの中央に位置すれば、λ２を含む発振波長範囲以外の発振波長範囲を実現するための温度範囲から最も遠くなるからである。
【００１１】
また、出力波長を検知して波長ずれを補正するフィードバックシステムを採用する半導体レーザにおいては、半導体レーザの出力波長のずれを補正するために、波長ロッカが用いられている。波長ロッカは、温度制御装置の温度を制御して所望の波長（λ２）に適合するようにＳＧ−ＤＦＢの反射スペクトルを変化させている。
【００１２】
温度制御装置によって半導体レーザの温度を変化させると図１（ｂ）の関係に変化する。さらに、ヒータを制御することによって、複数の発振波長範囲のいずれか１つを選択するとともに、温度制御装置によって半導体レーザの温度を、例えばＴＥＣ（Ｌ）からＴＥＣ（Ｈ）の範囲で制御することで、任意の波長で発振することができる。
【００１３】
ここで、ヒータが劣化すると、ヒータの電気抵抗が変化して、ヒータの発熱量が変化する。すなわち、図１（ａ）においてヒータの温度が温度Ｔから外れることにより、半導体レーザはλ２を含む発振波長範囲以外の発振波長範囲で発振するおそれが出てくるのである。この場合のヒータの温度補正に関する課題を、図２を参照しつつ説明する。
【００１４】
図２は、ヒータの劣化に伴うヒータの温度の補正について説明するための図である。図２の横軸はヒータの温度を示し、図２の縦軸は半導体レーザの発振波長を示す。まず、半導体レーザが図中の実線で表される波長特性を有しているとする。すなわち、ヒータの温度が温度Ｔ１であり、発振波長がλ２であるとする。ヒータの抵抗が劣化に伴って変化した場合、ヒータの温度が上昇する。
【００１５】
この場合、テラス部分が所定の傾きを有していることから、発振波長は長波長側へとシフトする。しかしながら、上記波長ロッカを用いたフィードバック制御により、発振波長がλ２で維持される。なお、発振波長をλ２で維持するためには、温度制御装置の温度を変化させる必要がある。図２においては、破線が温度制御装置の温度制御後における波長特性を示す。しかしながら、発振波長はλ２で維持されるが、ヒータの温度はテラス部分の中心から外れることになる。この場合、ヒータの温度がテラス部分の中心に位置するように、ヒータの温度を補正する必要がある。
【００１６】
しかしながら、ヒータの温度がテラス部分の中心へと移動するように補正すると、発振波長の変動量Δλが大きくなってしまうおそれがある。このヒータ温度の補正期間においても、半導体レーザは光出力を停止することができないため、Δλが通信系において許容される波長変動量を超える場合、一時的にせよ、発振波長が規格外の波長となる。この場合、通信系に障害が生じるおそれがある。なお、この課題は、ヒータの劣化が想定されていなかった今までは注目されていなかった。
【００１７】
本発明の目的は、ヒータ温度の補正を行う際に波長変動量を抑制することができる、レーザ装置、および半導体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】
【００１８】
本発明に係る半導体レーザ装置は、ヒータによって選択波長を変化させることができる波長選択部を備えた半導体レーザと、ヒータを所定の発熱量で発熱させる温度制御、および、ヒータの発熱量を所定の制限値以内で補正する補正温度制御、を行うコントローラと、を備えることを特徴とするものである。本発明に係る半導体レーザ装置においては、ヒータ温度を補正する際に、波長変動量が抑制される。この場合、発振波長の急激な変化を抑制することができる。それにより、発振波長が規格外の波長となることが抑制される。その結果、通信系への障害が抑制される。
【００１９】
波長選択部は、所定の波長間隔で複数の反射ピークを有し、ヒータによって反射ピークの波長間隔を制御してもよい。上記半導体レーザ装置は、波長検知部と、波長検知部による検知結果に基づいて制御される温度制御装置と、をさらに備え、温度制御装置は、補正温度制御によって変動した波長を所定の波長に制御してもよい。この場合、ヒータの温度補正によって発振波長が変化した際に温度制御装置によって発振波長が補正される。したがって、発振波長は所望の波長に維持される。
【００２０】
制限値は、半導体レーザの波長変動許容範囲を下回る波長変化を生じさせるためのヒータ発熱量であってもよい。補正温度制御は、ヒータへの供給電力を制御することによって、ヒータ温度を補正してもよい。波長選択部は、回折格子を備え、ヒータによって等価屈折率が変化する光導波路部を備えていてもよい。光導波路部は、回折格子を有する第１の領域と第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域との繰返しを複数備えていてもよい。
【００２１】
半導体レーザは、回折格子を有する活性領域を備えていてもよい。活性領域は、回折格子を有する第１の領域と第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域との繰返しを複数備えていてもよい。
【００２２】
本発明に係る半導体レーザの制御方法は、ヒータによって選択波長を変化させることができる波長選択部を備えた半導体レーザの制御方法であって、ヒータを所定の発熱量で発熱させる制御を行う第１ステップと、ヒータの発熱量を所定の制限値以内で補正する補正温度に制御する第２ステップと、を含むことを特徴とするものである。本発明に係る半導体レーザの制御方法においては、ヒータ温度を補正する際に、波長変動量が抑制される。この場合、発振波長の急激な変化を抑制することができる。それにより、発振波長が規格外の波長となることが抑制される。その結果、通信系への障害が抑制される。
【００２３】
波長選択部は、所定の波長間隔で複数の反射ピークを有していてもよい。上記制御方法は、第２ステップの後、補正温度制御によって変動した波長を所定の波長に制御する第３ステップをさらに含んでいてもよい。この場合、ヒータの温度補正によって発振波長が変化した際に第３ステップによって発振波長が補正される。したがって、発振波長は所望の波長に維持される。
【００２４】
第２ステップの制限値は、半導体レーザの波長変動許容範囲を下回る波長変化を生じさせるためのヒータの発熱量であってもよい。第２ステップは、ヒータへの供給電力を制御することによって、ヒータ温度を補正するステップであってもよい。波長選択部は、回折格子を備え、ヒータによって等価屈折率が変化する光導波路部を備えていてもよい。光導波路部は、回折格子を有する第１の領域と第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域との繰返しを複数備えていてもよい。半導体レーザは、回折格子を有する活性領域を備えていてもよい。活性領域は、回折格子を有する第１の領域と第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域との繰返しを複数備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ヒータ温度の補正を行う際に波長変動量を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００２７】
図３は、本発明の第１実施例に係る半導体レーザ１０およびそれを備えた半導体レーザ装置１００の全体構成を示す模式図である。図３に示すように、半導体レーザ装置１００は、半導体レーザ１０、温度制御装置２０、波長検知部３０、出力検知部４０およびコントローラ５０を備える。半導体レーザ１０は、温度制御装置２０上に配置されている。次に、各部の詳細を説明する。
【００２８】
半導体レーザ１０は、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２および半導体光増幅（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）領域１３が順に連結された構造を有する。ＳＧ−ＤＢＲ領域１１は、グレーティングが所定の間隔で設けられた光導波路を含む。すなわち、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１の光導波路には、回折格子を有する第１の領域とこの第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域とが設けられている。ＳＧ−ＤＢＲ領域１１の光導波路は、吸収端波長がレーザ発振波長よりも短波長側にある半導体結晶からなる。それにより、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１は、所定の波長間隔で反射ピークを有する。ＳＧ−ＤＢＲ領域１１上には、ヒータ１４が設けられている。ＳＧ−ＤＢＲ領域１１の光導波路の屈折率は、ヒータ１４の温度によって制御される。
【００２９】
ＳＧ−ＤＦＢ領域１２は、グレーティングが所定の間隔で設けられた光導波路を含む。すなわち、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路には、回折格子を有する第１の領域とこの第１の領域に連結されかつスペース部となる第２の領域とが設けられている。ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路は、目的とする波長でのレーザ発振に対して利得を有する半導体結晶からなる。それにより、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２は、所定の波長間隔で反射ピークを有する。ＳＧ−ＤＦＢ領域１２上には、電極１５が設けられている。ＳＯＡ領域１３は、電流制御によって光に利得を与える、または光を吸収するための半導体結晶からなる光導波路を含む。ＳＯＡ領域１３上には、電極１６が設けられている。なお、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２およびＳＯＡ領域１３の光導波路は、互いに光結合している。また、半導体レーザ装置１００は、ヒータ１４に印加される電圧を測定する電圧検知部１７を備える。
【００３０】
半導体レーザ１０は、温度制御装置２０上に搭載されている。また、温度制御装置２０上には、温度制御装置２０の温度を測定するためのサーミスタ（図示せず）が設けられている。波長検知部３０は、レーザ出力光の強度を測定する受光素子とエタロンを透過することによって波長特性を含んだレーザ出力光の強度を測定する受光素子とを含む。出力検知部４０は、ＳＯＡ領域１３を通過したレーザ出力光の強度を測定する受光素子を含む。なお、図３では、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１側に波長検知部３０が配置されＳＯＡ領域１３側に出力検知部４０が配置されているが、それに限られない。例えば、各検知部が逆に配置されていてもよい。
【００３１】
コントローラ５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の制御部、電源等から構成される。コントローラ５０のＲＯＭには、半導体レーザ１０の制御情報、制御プログラム等が格納されている。制御情報は、例えば、ルックアップテーブル５１に記録されている。図４にルックアップテーブル５１の例を示す。
【００３２】
図４に示すように、ルックアップテーブル５１は、各チャネルごとに、初期設定値、フィードバック制御目標値およびヒータ電力制御値を含む。初期設定値には、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の初期電流値ＩＬＤ、ＳＯＡ領域１３の初期電流値ＩＳＯＡ、ヒータ１４の初期電流値ＩＨｅａｔｅｒおよび温度制御装置２０の初期温度値ＴＬＤが含まれる。フィードバック制御目標値は、出力検知部４０のフィードバック制御目標値Ｉｍ１、波長検知部３０のフィードバック制御目標値Ｉｍ３／Ｉｍ２、およびヒータ電力目標値ＰＨｅａｔｅｒを含む。ヒータ電力制御値は、規定電力範囲および制限値Ｐｌｉｍｉｔを含む。
【００３３】
続いて、図５を参照しつつ、半導体レーザ装置１００による半導体レーザ１０の制御について説明する。図５は、半導体レーザ１０の制御の一例を示すフローチャートを示す図である。図５に示すように、まず、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１を参照し、設定されたチャネルに対応する初期電流値ＩＬＤ、初期電流値ＩＳＯＡ、初期電流値ＩＨｅａｔｅｒおよび初期温度値ＴＬＤを取得する（ステップＳ１）。
【００３４】
次に、コントローラ５０は、ステップＳ１で取得した初期設定値に基づいて半導体レーザ１０をレーザ発振させる（ステップＳ２）。具体的には、まず、コントローラ５０は、温度制御装置２０の温度が初期温度値ＴＬＤになるように温度制御装置２０を制御する。それにより、半導体レーザ１０の温度が初期温度値ＴＬＤ近傍の一定温度に制御される。その結果、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路の等価屈折率が制御される。次に、コントローラ５０は、初期電流値ＩＬＤの大きさを持つ電流を電極１５に供給する。それにより、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路において光が発生する。その結果、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２で発生した光は、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１およびＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路を繰返し反射および増幅されてレーザ発振する。次に、コントローラ５０は、初期電流値ＩＨｅａｔｅｒの大きさを持つ電流をヒータ１４に供給する。それにより、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１の光導波路の等価屈折率が所定の値に制御される。次いで、コントローラ５０は、初期電流値ＩＳＯＡの大きさを持つ電流を電極１６に供給する。以上の制御によって、半導体レーザ１０は、設定されたチャネルに対応する初期波長でレーザ光を外部に出射する。
【００３５】
次に、コントローラ５０は、波長検知部３０の検知結果に基づいて、出射されたレーザの波長が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ３）。具体的には、まず、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１からフィードバック制御目標値Ｉｍ３／Ｉｍ２を取得するとともに波長検知部３０が備える２つの受光素子の検知結果の比Ｉｍ３／Ｉｍ２を取得し、比Ｉｍ３／Ｉｍ２がフィードバック制御目標値Ｉｍ３／Ｉｍ２を含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００３６】
ステップＳ３においてレーザの波長が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、温度制御装置２０の温度を補正する（ステップＳ６）。この場合、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２の光導波路における反射スペクトルのピーク波長が変化する。その後、コントローラ５０は、ステップＳ３を再度実行する。このループにより、レーザの波長が所望の一定値に保持されるようにフィードバック制御される。
【００３７】
ステップＳ３においてレーザの波長が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、レーザ光の光強度が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ４）。具体的には、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１からフィードバック制御目標値Ｉｍ１を取得するとともに出力検知部４０が備える受光素子の検知結果Ｉｍ１を取得し、検知結果Ｉｍ１がフィードバック制御目標値Ｉｍ１を含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００３８】
ステップＳ４においてレーザの光強度が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、電極１６に供給する電流を補正する（ステップＳ７）。その後、コントローラ５０は、ステップＳ４を再度実行する。このループにより、レーザ光の光強度が所望の一定値に保持されるようにフィードバック制御される。
【００３９】
ステップＳ４においてレーザ光強度が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、ヒータ１４の発熱量が規定内にあるか否かを判定する（ステップＳ５）。具体的には、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１から規定電力範囲を取得し、電圧検知部１７からヒータ１４の両端の電圧を取得してその値とヒータ１４に投入される電流との積から得られる電力値が上記規定電力範囲内にあるか否かを判定する。それにより、ヒータ１４の温度が各チャネルの発振波長範囲の中心を含む所定の範囲にあるか否かが判定される。ヒータ１４の温度は、ヒータ１４に供給される電力に基づいて得られるからである。
【００４０】
ステップＳ５においてヒータ１４の発熱量が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、ヒータ１４に供給する電力の補正値を演算する（ステップＳ８）。この場合、電流および電圧の少なくとも一方を補正することによって、電力を補正することができる。本実施例においては、コントローラ５０は、ヒータ１４に供給する電流値を増減させることによって電力を補正する。例えば、ヒータ１４に投入される電力値が規定電力範囲以上である場合、コントローラ５０は、ヒータ１４に供給される電力を低下させる。また、ヒータ１４に投入される電力値が規定電力範囲以下である場合、コントローラ５０は、ヒータ１４に供給される電力を増加させる。
【００４１】
次に、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１から制限値Ｐｌｉｍｉｔを取得し、上記演算されたヒータ１４に供給される電力の補正値の絶対値と比較する（ステップＳ９）。ステップＳ９において比較結果がＰｌｉｍｉｔの範囲内であると判断された場合には、演算された補正値でヒータ電力を補正する（ステップＳ１０）。また、ステップＳ９において比較結果がＰｌｉｍｉｔの範囲を逸脱していると判断された場合には、演算された補正値をＰｌｉｍｉｔで制限してヒータ電力を補正する（ステップＳ１１）。このフローチャートに従えば、ヒータ１４の温度の変動量は、制限値Ｐｌｉｍｉｔによって制限される。
【００４２】
図６は、上記フローチャートに従ってヒータ温度の補正を行った場合の発振波長の変化を説明するための図である。図６の横軸はヒータへの供給電力を示し、図６の縦軸は半導体レーザの発振波長を示す。図６は、ステップＳ５においてヒータ１４の温度を変化させるために供給電力を電流Ｗ１から電力Ｗ１ｃへと変化させる場合を示す。なお、制限値Ｐｌｉｍｉｔは、発振波長の変動幅が発振波長範囲の半分よりも小さくなるように設定してある。
【００４３】
図６に示すように、ステップＳ８〜ステップＳ１１においてヒータ１４への供給電力量が補正される。この場合、電力補正量が制限値Ｐｌｉｍｉｔに制限されることから、ヒータ１４への供給電力は、電力Ｗ１から電力Ｗ１ａへと補正され、発振波長はλ２からλ２ａへと補正される。上記フローチャートに従えば、次にステップＳ３およびステップＳ６のループによって、発振波長がλ２へと補正される。さらに、次のステップＳ８〜ステップＳ１１においてヒータ１４への供給電力量が補正される。この場合、ヒータ１４への供給電力は、電力Ｗ１ａから電力Ｗ１ｂへと補正され、発振波長はλ２からλ２ｂへと補正される。さらに、ステップＳ３およびステップＳ６のループによって、発振波長がλ２へと補正される。同様の補正の繰返しによって、ヒータ１４への供給電力がＷ１からＷ１ｃへと補正され、発振波長はλ２へと補正される。なお、最後の補正電力であるＷ１ｃは、Ｐｌｉｍｉｔ以内の補正値で補正される。
【００４４】
以上説明したように、本実施例によれば、温度制御装置２０による制御を行わずにヒータ１４への供給電力を電力Ｗ１から電力Ｗ１ｃへと変化させる場合に比較して、発振波長の変化を抑制することができる。この場合、発振波長の急激な変化を抑制しつつ、ヒータ１４の温度を補正することができる。したがって、半導体レーザ装置１００を含む通信系における障害の発生を抑制することができる。
【００４５】
なお、半導体レーザ１０は、異なるチャネル間のクロストークを抑制することができる。波長変動許容範囲とは、半導体レーザ装置１００を用いて、多重波長方式の光通信を行う場合のクロストークによる障害の発生を抑制するための波長変動を許容する範囲であり、通信システムにおける要求事項である。これらのことにより、制限値Ｐｌｉｍｉｔは、波長変動許容範囲以下になるようなヒータの電力量であることが好ましい。
【００４６】
ここで、制限値Ｐｌｉｍｉｔは、波長変動許容範囲より求めることができる。波長変動許容範囲と図１のテラスの傾きより、下記式（１）および下記式（２）のように制限値Ｐｌｉｍｉｔを求めることができる。
制限値Ｐｌｉｍｉｔ（ヒータの温度補正量の範囲）＜波長変動許容範囲／テラスの傾き  （１）
テラスの傾き  ＝  ｄλ／ｄＴ  （２）
これらのことより、波長変動が許容範囲以下になるように制限値Ｐｌｉｍｉｔを求めることができる。例えば、本実施例での１０Ｇｂ／ｓ光通信用システムにおいて、波長間隔が５０ＧＨｚの場合、クロストークを抑制するためには、通常、波長変動許容範囲を±１０〜±２０（ｐｍ）程度に設定する必要がある。このとき、ヒータの温度補正量の範囲は、±０．２〜±０．４（℃）である。これを制限値Ｐｌｉｍｉｔとした場合は、２ｍＷ〜４ｍＷとなる。
【００４７】
また、温度制御装置２０の温度は半導体レーザ１０の発振波長に直接影響があるため、半導体レーザ１０の波長補正を行うには温度制御装置２０を用いることが好ましい。しかしながら、ヒータ１４の温度を変化させると、それに伴い、温度制御装置２０の温度が影響されやすい。したがって、ステップＳ８における規定電力範囲は、発振波長範囲を実現する電力範囲内である程度の幅を持つことが好ましい。上記規定電力範囲を大きくすれば、ステップＳ８〜ステップＳ１１からなるループの実行が抑制されるからである。なお、この場合、発振波長が所望の波長で維持されつつ、テラス部分の中心波長から発振波長が大きく外れることがある。したがって、温度制御装置およびヒータを用いた半導体レーザに対して本発明が特に有効であることがわかる。
【００４８】
なお、温度制御装置２０の温度が変化した場合にヒータ１４への供給電力と発振波長との関係をあらかじめ測定しておけば、ヒータ１４の温度を測定しなくてもヒータ１４への供給電力に基づいて、発振波長がテラス部分のどこに位置するか判断することができる。
【００４９】
図７は、半導体レーザ装置１００による半導体レーザ１０の制御の他の例を示すフローチャートである。図７に示すように、コントローラ５０は、ステップＳ２１〜ステップＳ２７を実行する。ステップＳ２１〜ステップＳ２７は、図５のステップＳ１〜ステップＳ７と同様の制御である。ステップＳ２５においてヒータ１４の発熱量が規定内にあると判定されなかった場合、コントローラ５０は、ヒータ２４に供給される電力を補正する（ステップＳ２８）。この場合、電流および電圧の少なくとも一方を補正することによって、電力を補正することができる。本実施例においては、コントローラ５０は、ヒータ１４に供給する電流値を増減させることによって電力を補正する。例えば、ヒータ１４に投入される電力値が規定電力範囲以上である場合、コントローラ５０は、ヒータ１４に供給される電力を低下させる。また、ヒータ１４に投入される電力値が規定電力範囲以下である場合、コントローラ５０は、ヒータ１４に供給される電力を増加させる。
【００５０】
次に、コントローラ５０は、ルックアップテーブル５１から制限値Ｐｌｉｍｉｔを取得し、ヒータ２４に供給される電力量の変動量の絶対値が制限値Ｐｌｉｍｉｔに達したか否かを判定する（ステップＳ２９）。ステップＳ２９において電力量の変動量の絶対値が制限値Ｐｌｉｍｉｔに達したと判定されなかった場合、コントローラ５０は、再度ステップＳ２８を実行する。ステップＳ２９において電力量の変動量の絶対値が制限値Ｐｌｉｍｉｔに達したと判定された場合、コントローラ５０は、再度ステップＳ２３を実行する。図７のフローチャートを実行しても、発振波長の急激な変化を抑制することができる。
【００５１】
なお、上記図５または図７のフローチャートは、外気温の急激な変化などが原因となって波長が変化した場合にも対応することができる。図８（ａ）および図８（ｂ）は、波長が変化した場合に上記フローチャートに従ってヒータ温度の補正を行った際の発振波長の変化を説明するための図である。図８（ａ）および図８（ｂ）において、横軸はヒータ１４の温度を示し、縦軸は半導体レーザの発振波長を示す。
【００５２】
まず、図８（ａ）の破線に示すように、温度制御装置２０の温度がＴＥＣ２に制御されかつヒータ１４の温度が温度Ｔに制御されることによって、半導体レーザ１０の発振波長がλ２に制御されている。波長が変化した場合、図８（ａ）の実線に示すように、半導体レーザ１０の発振波長は短波長側（例えばλ２´）に変化する。
【００５３】
図５のフローチャートに従えば、図８（ｂ）に示すように、ステップＳ３およびステップＳ６のループによって、発振波長がλ２になるように温度制御装置２０の温度が徐々に制御される。この場合の温度制御装置２０の温度をＴＥＣ２´とする。この場合、発振波長はテラス部分の中心から外れる。以上のように、発振波長がテラス部分の中心から外れた場合においても、ヒータ１４の温度Ｔを補正する必要があり、このときも同様の問題が発生する。したがって、ステップＳ５、およびステップＳ８〜ステップＳ１０のループとステップＳ３およびステップＳ６のループとによって、発振波長がテラス部分の中央に位置するように制限値Ｐｌｉｍｉｔ以下で補正される。図７のフローチャートを実行しても同様の効果が得られる。
【００５４】
本実施例においては、ヒータ１４への供給電力を検知および制御してヒータ１４の温度を補正しているが、それに限られない。例えば、サーミスタ等の温度検知手段を用いてヒータ１４の温度を検知してフィードバック制御することによって、ヒータ１４の温度を補正してもよい。
【００５５】
また、本実施例においてはＳＧ−ＤＢＲ領域とＳＧ−ＤＦＢ領域とが組み合わされた半導体レーザについて説明したが、それに限られない。例えば、１対のＳＧ−ＤＢＲ領域によって利得部となる活性領域を挟んだ半導体レーザに本発明を適用してもよい。この半導体レーザにおいては、各ＳＧ−ＤＢＲ領域にそれぞれあるいは片方にヒータが設けられている。この場合、各ヒータに供給される電力を検知すれば、発振波長がテラス部分の中心からずれているか否かを判断することができる。
【００５６】
さらに、本発明は、ＣＳＧ−ＤＢＲ（Ｃｈｉｒｐｅｄ  Ｓａｍｐｌｅｄ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）にも適用することができる。ここで、ＣＳＧ−ＤＢＲにおいては、ＳＧ−ＤＢＲと比べて、各グレーティング同士をつなぐスペース部の間隔が異なっている。それにより、ＣＳＧ−ＤＢＲの反射スペクトルにおけるピーク強度は波長依存性を有している。この場合、所定の波長範囲において反射スペクトルにおけるピーク強度が大きくなる。したがって、反射スペクトルにおけるピーク強度が大きい波長範囲の波長を発振波長として用いることによって、所望の波長以外の波長でのレーザ発振を抑制することができる。
【００５７】
本実施例においては、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１が波長選択部に相当し、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２が活性領域に相当する。
【実施例２】
【００５８】
第２実施例においては、上記ＣＳＧ−ＤＢＲを備える半導体レーザについて説明する。図９は、本発明の第２実施例に係る半導体レーザ１０ａおよびそれを備えた半導体レーザ装置１００ａの全体構成を示す模式図である。図９に示すように、半導体レーザ１０ａは、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１の代わりにＣＳＧ−ＤＢＲ領域１１ａを備えている。本実施例においては、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域１１ａにはグレーティングとスペースの組からなるセグメントが３組形成されているものとする。したがって、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域１１ａには、各セグメントに対応して３つのヒータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃが設けられている。また、各ヒータに対応して電圧検知部１７ａ，１７ｂ，１７ｃが設けられている。
【００５９】
本実施例においては、各ヒータに供給される電力を検知することによって、半導体レーザ１０ａの発振波長がテラス部分の中心からずれているか否かを判断することができる。なお、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域においては、グレーティング数およびヒータ数は特に限定されるものではない。本実施例においては、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域１１ａが波長選択部に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】ヒータの温度と半導体レーザの発振波長との関係について説明するための図である。
【図２】ヒータの劣化に伴う半導体レーザの発振波長の補正について説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る半導体レーザおよびそれを備えたレーザ装置の全体構成を示す模式図である。
【図４】ルックアップテーブルの例を示す図である。
【図５】半導体レーザの制御の一例を示すフローチャートを示す図である。
【図６】図５のフローチャートに従ってヒータ温度の補正を行った場合の発振波長の変化を説明するための図である。
【図７】フローチャートの他の例を示す図である。
【図８】外気温が急激に低下した場合に上記フローチャートに従ってヒータ温度の補正を行った際の発振波長の変化を説明するための図である。
【図９】本発明の第２実施例に係る半導体レーザおよびそれを備えたレーザ装置の全体構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  半導体レーザ
１１  ＳＧ−ＤＢＲ領域
１２  ＳＧ−ＤＦＢ領域
１３  ＳＯＡ領域
１４  ヒータ
１５，１６  電極
１７  波長検知部
２０  温度制御装置
３０  波長検知部
４０  出力検知部
５０  コントローラ
１００  半導体レーザ装置
【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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