(57)【要約】【課題】  ヒータが劣化した場合でも所望の光特性が得られる光学デバイスおよびその制御方法を提供する。【解決手段】  光学デバイスは、ヒータ（１４）によって屈折率が制御される光導波路を備え温度制御装置（２０）によって温度が制御される光学素子（１０）と、ヒータ（１４）を流れる電流および／またはヒータにかかる電圧を測定する検知部（１７）と、検知部（１７）の測定結果に基づいてヒータ（１４）に投入される電力を一定に保持する制御部（５０）とを備える。光学デバイスの制御方法は、ヒータ（１４）によって屈折率が変化する光導波路を備える光学素子（１０）の温度を温度制御装置（２０）によって制御し、ヒータ（１４）を流れる電流および／またはヒータにかかる電圧に基づいてヒータに投入する電力が一定に保持されるように電力を制御するものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータによって屈折率が制御される光導波路を備え、温度制御装置によって温度が制御される光学素子と、
前記ヒータを流れる電流および／またはヒータにかかる電圧を測定する検知部と、
前記検知部の測定結果に基づいて、前記ヒータに投入される電力を一定に保持する制御部と、を備えることを特徴とする光学デバイス。
【請求項２】
前記検知部は、前記ヒータの両端の電圧を測定するものであることを特徴とする請求項１記載の光学デバイス。
【請求項３】
前記制御部は、前記ヒータに供給する電流量を制御するものであり、前記ヒータの両端の電圧の測定結果と前記ヒータに供給している電流量との積に基づいて、前記ヒータに投入されている電力を求めることを特徴とする請求項２記載の光学デバイス。
【請求項４】
前記ヒータに電流を供給するための端子と、
前記ヒータを接地するための端子と、
前記端子とは別個に前記ヒータに接続され、前記ヒータに印加される電圧を前記電圧検知部によって測定するための端子と、をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の光学デバイス。
【請求項５】
前記光学素子は、波長可変半導体レーザであることを特徴とする請求項１記載の光学デバイス。
【請求項６】
前記光学素子は、回折格子を備える活性領域と、前記活性領域と光結合し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と、を備えることを特徴とする請求項１記載の光学デバイス。
【請求項７】
前記活性領域および前記光導波路部における回折格子は、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、を備えることを特徴とする請求項６記載の光学デバイス。
【請求項８】
前記光学素子は、活性領域と、前記活性領域の両側にそれぞれ光結合して設けられ少なくとも一方には前記ヒータが設けられて等価屈折率が変化する１対の光導波路部と、を備えることを特徴とする請求項１記載の光学デバイス。
【請求項９】
前記光学素子は、１対の光導波路のうち少なくとも一方が前記ヒータによって屈折率制御される光導波路となるマッハツェンダー型光スイッチであることを特徴とする請求項１記載の光学デバイス。
【請求項１０】
前記光導波路は、ヒータが設けらている領域には、回折格子が設けられていないことを特徴とする請求項１記載の光学デバイス。
【請求項１１】
ヒータによって屈折率が制御される光導波路を備える光半導体素子の温度を温度制御装置によって制御し、
前記ヒータを流れる電流および／または前記ヒータにかかる電圧に基づいて、前記ヒータに投入する電力が一定に保持されるように前記電力を制御する、ことを特徴とする光学デバイスの制御方法。
【請求項１２】
前記電力は、前記ヒータにかかる電圧に基づいて前記ヒータに供給される電流を制御することによって、制御されることを特徴とする請求項１１記載の光学デバイスの制御方法。
【請求項１３】
前記光学素子は、波長可変半導体レーザであることを特徴とする請求項１１記載の光学デバイスの制御方法。
【請求項１４】
前記光学素子は、回折格子を備える活性領域と、前記活性領域と光結合し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と、を備えることを特徴とする請求項１１記載の光学デバイスの制御方法。
【請求項１５】
前記活性領域および前記光導波路部における回折格子は、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、を備えることを特徴とする請求項１４記載の光学デバイスの制御方法。
【請求項１６】
前記光学素子は、活性領域と、前記活性領域の両側にそれぞれ光結合して設けられ少なくとも一方には前記ヒータが設けられて等価屈折率が変化する１対の光導波路部と、を備えることを特徴とする請求項１１記載の光学デバイスの制御方法。
【請求項１７】
前記光学素子は、１対の光導波路のうち少なくとも一方が前記ヒータによって屈折率制御される光導波路となるマッハツェンダー型光スイッチであることを特徴とする請求項１１記載の光学デバイスの制御方法。
【請求項１８】
前記ヒータによって前記光導波路の屈折率を制御することによって、設計上と異なる前記光導波路の光学的長さを設計上の光学的長さに調整することを特徴とする請求項１１記載の光学デバイスの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学デバイスおよびそ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、上記の如き予期しない発熱量の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、その発熱量（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】
ところで、ヒータ制御の方法としては、光導波路の近傍にサーミスタなどの温度検知素子を配置し、その検知結果からヒータの発熱量を制御する方法が考えられる。温度検知素子の検知結果には、外部環境の温度変化やヒータの劣化による発熱量の変化も加味されており、理想的である。
【００１０】
しかしながら、この方法を実現するためには、ヒータの近傍に温度検知素子を配置する必要があり、レーザチップのような微細デバイスへの温度検知素子の採用は比較的困難である。
【００１１】
本発明の目的は、ヒータが劣化した場合でも所望の光特性が得られる光学デバイスおよびそ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】
【００１２】
本発明に係る光学デバイスは、ヒータによって屈折率が制御される光導波路を備え温度制御装置によって温度が制御される光学素子と、ヒータを流れる電流および／またはヒータにかかる電圧を測定する検知部と、検知部の測定結果に基づいてヒータに投入される電力を一定に保持する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明に係る光学デバイスにおいては、温度制御装置を用いることによって、光学デバイスの温度変化が抑制される。つまり、外部環境の温度変化などによる光学デバイスの温度変化を無視することができるため、光導波路の温度は、実質的にヒータの発熱量で決定されることになる。一方、ヒータの発熱量は、ヒータに投入される電力量で決定される。この場合、たとえヒータが劣化してヒータの抵抗値が変化したとしても、ヒータの電力量が一定に制御されていればヒータの発熱量は一定である。本発明は、この考察に基づき、光導波路の温度をヒータの電力量で実質的に決定可能にすべく、温度制御装置によって光学素子の温度を制御している。そして、ヒータの電力量を特定するために、ヒータに流れる電流および／またはヒータにかかる電圧を検知するものである。本発明によれば、ヒータの電力量を特定しこの電力量に基づいてヒータ制御を行うため、ヒータの劣化が生じていても発熱量を一定に保持することができる。したがって、所望の光特性が得られる。
【００１４】
検知部は、ヒータの両端の電圧を測定するものであってもよい。制御部は、ヒータに供給する電流量を制御するものであり、ヒータの両端の電圧の測定結果とヒータに供給している電流量との積に基づいて、ヒータに投入されている電力を求めてもよい。
【００１５】
ヒータに電流を供給するための端子と、ヒータを接地するための端子と、これらの端子とは別個にヒータに接続されヒータに印加される電圧を電圧検知部によって測定するための端子と、をさらに備えていてもよい。この場合、端子、ワイヤ等の抵抗に起因する電圧降下が電圧検知部の検知結果に影響することが抑制される。それにより、電圧検知部による電圧検知の精度が向上する。
【００１６】
光学素子は、波長可変半導体レーザであってもよい。光学素子は、回折格子を備える活性領域と、活性領域と光結合し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と、を備えていてもよい。活性領域および光導波路部における回折格子は、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、を備えていてもよい。
【００１７】
光学素子は、活性領域と、活性領域の両側にそれぞれ光結合して設けられ少なくとも一方にはヒータが設けられて等価屈折率が変化する１対の光導波路部と、を備えていてもよい。光学素子は、１対の光導波路のうち少なくとも一方がヒータによって屈折率制御される光導波路となるマッハツェンダー型光スイッチであってもよい。光導波路は、ヒータが設けらている領域には、回折格子が設けられていなくてもよい。
【００１８】
本発明に係る光学デバイスの制御方法は、ヒータによって屈折率が制御される光導波路を備える光半導体素子の温度を温度制御装置によって制御し、ヒータを流れる電流および／またはヒータにかかる電圧に基づいてヒータに投入する電力が一定に保持されるように電力を制御する、ことを特徴とするものである。本発明に係る光学デバイスの制御方法においては、温度制御装置を用いることによって、光半導体素子の温度変化が抑制される。さらに、ヒータに投入される電力が一定に保持されることから、ヒータの発熱量を一定に保持することができる。この場合、ヒータが劣化した場合においても所望の光特性が得られる。
【００１９】
電力は、ヒータに印加かかる電圧に基づいてヒータに供給される電流を制御することによって、制御されてもよい。光学素子は、波長可変半導体レーザであってもよい。光学素子は、回折格子を備える活性領域と、活性領域と光結合し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と、を備えていてもよい。活性領域および光導波路部における回折格子は、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、を備えていてもよい。
【００２０】
光学素子は、活性領域と、活性領域の両側にそれぞれ光結合して設けられ少なくとも一方にはヒータが設けられて等価屈折率が変化する１対の光導波路部と、を備えていてもよい。光学素子は、１対の光導波路のうち少なくとも一方がヒータによって屈折率制御される光導波路となるマッハツェンダー型光スイッチであってもよい。ヒータによって光導波路の屈折率を制御することによって、設計上と異なる光導波路の光学的長さを設計上の光学的長さに調整してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ヒータが劣化した場合でも、所望の光特性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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】
【００２３】
まず、光学素子として半導体レーザを用いた例について説明する。図１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レーザ装置１００の全体構成を示す模式図である。図１に示すように、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。
【００２４】
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が順に連結した構造を有する。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。ＳＧ−ＤＢＲ領域１１上には、ヒータ１４が設けられている。
【００２５】
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。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、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。
【００２６】
半導体レーザ１０およびサーミスタ（図示せず）は、温度制御装置２０上に搭載されている。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１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。
【００２７】
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２にルックアップテーブル５１の例を示す。
【００２８】
図２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アラーム設定範囲を含む。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１４に供給される電力のフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを含む。アラーム設定範囲は、ヒータ１４の電気抵抗の下限値である抵抗ＲＨｅａｔｅｒ（下限）および上限値である抵抗ＲＨｅａｔｅｒ（上限）を含む。
【００２９】
続いて、レーザ装置１００の制御方法について説明する。図３は、レーザ装置１００の制御方法の一例を示すフローチャートを示す図である。図３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）。
【００３０】
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。
【００３１】
次いで、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。
【００３２】
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利得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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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に供給される電力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からフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを取得し、電圧検知部１７の検知結果とヒータ１４に供給する電流値とからヒータ１４に供給される電力を演算する。コントローラ５０は、この演算値がフィードバック制御目標値ＰＨｅａｔｅｒを含む所定範囲内にあるか否かを判定する。
【００３６】
ステップＳ５においてヒータ１４に供給される電力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に供給される電力を補正する（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。このループにより、ヒータ１４に供給される電力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。なお、ステップＳ５においてヒータ１４に供給される電力が規定内にあると判定された場合、コントローラ５０は、ステップＳ３を再度実行する。
【００３７】
本実施例においては、温度制御装置２０を用いることによって、半導体レーザ１０の温度変化が抑制される。さらに、ヒータ１４に供給される電力が一定値に保持されるように制御されることから、劣化に起因してヒータ１４の抵抗が変化してもヒータ１４による発熱量は一定に保持される。この場合、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１とＳＧ−ＤＦＢ領域１２との温度差が一定に保持される。それにより、半導体レーザ１０は、ヒータ１４が劣化した場合においても、所望の発振波長を実現する。
【００３８】
本実施例においては温度検知素子を半導体レーザ１０に搭載することなく、光導波路の温度を適切に制御することが可能である。
【００３９】
なお、本実施例においては、ヒータ１４に印加される電圧が電圧検知部１７によって検知される。また、ヒータ１４に供給される電流が所定値に制御される。したがって、この電圧値および電流値を用いて、ヒータ１４の抵抗変化をモニタすることができる。この場合、ヒータ１４の断線および断線の可能性を判断することができる。例えば、コントローラ５０は、電圧検知部１７の検知結果から求められる電気抵抗が抵抗ＲＨｅａｔｅｒ（上限）を上回った場合に、ユーザに対して断線を警告してもよい。この場合、ユーザに半導体レーザ１０の交換を促すことができる。
【００４０】
なお、上記断線警告は、ヒータ１４の経時劣化および突発的な環境変化のいずれに対しても有効である。特に、半導体レーザ１０のようなチューナブルレーザにおいては微小領域にヒータが設けられていることから、製造上のばらつき、使用環境等に起因してヒータに予期しないストレスがかかる場合がある。このような場合、予定されている寿命より短い期間でヒータが劣化することもあり得る。この場合の対策として、上記断線警告は有効である。また、コントローラ５０は、ヒータ１４の電気抵抗が抵抗ＲＨｅａｔｅｒ（下限）を下回った場合に、ユーザに警告してもよい。この場合、ヒータ１４に過度の電流が供給されることが抑制される。
【００４１】
ここで、電圧検知部１７の例について説明する。図４は、電圧検知部１７の詳細を示す図である。図４に示すように、電圧検知部１７は、電圧計１８、端子ＴＶｈおよび端子ＴＶｈｇを含む。端子ＴＶｈは、ヒータ１４の第１端に接続されている。端子ＴＶｈｇは、ヒータ１４の第２端に接続されている。なお、コントローラ５０からのヒータ駆動電流は、端子ＴＩｈからヒータ１４の第１端に供給され、ヒータ１４の第２端から端子ＴＩｇを介して接地される。
【００４２】
このような構成においては、端子ＴＶｈと端子ＴＶｈｇとの間にヒータ駆動電流が流れない。この場合、端子、ワイヤ等の抵抗に起因する電圧降下が電圧計１８の検知結果に影響することが抑制される。それにより、電圧検知部１７は、ヒータ１４に印加される電圧を正確に検知することができる。
【００４３】
なお、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。この場合、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、ヒータに印加される電圧を電圧検知部１７によって検知すれば、ヒータに供給される電力が一定になるようにフィードバック制御することができる。
【００４４】
また、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。
【００４５】
なお、本実施例においては、半導体レーザ１０が光学素子に相当し、コントローラ５０が制御部に相当し、電圧検知部１７が検知部に相当し、半導体レーザ１０、電圧検知部１７およびコントローラ５０が光学デバイスに相当し、ＳＧ−ＤＦＢ領域１２が活性領域に相当し、ＳＧ−ＤＢＲ領域１１が光導波路部に相当する。
【実施例２】
【００４６】
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５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レーザ装置１００ａの全体構成を示す模式図である。図５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。
【００４７】
本実施例においては、各電圧検知部の検知結果に基づいて各ヒータに供給される電力が一定に保持されるようにフィードバック制御することによって、各ヒータの発熱量を一定に保持することができる。それにより、ヒータが劣化しても、半導体レーザ１０ａは所望の発振波長を実現する。
【００４８】
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。
【実施例３】
【００４９】
なお、本発明は、半導体レーザ以外の光学素子にも適用することができる。例えば、本発明は、マッハツェンダー型光スイッチにも適用することができる。この光スイッチは、光クロスコネクト等の交換システムに利用されるスイッチである。
【００５０】
図６は、本発明の第３実施例に係る光スイッチ２００の全体構成を示す模式図である。図６に示すように、光スイッチ２００は、石英系材料などの熱光学効果を持つ材料で構成され、第１導波路２０１および第２導波路２０２を備えるマッハツェンダ干渉構造を有している。光スイッチ２００は、温度制御装置２１０上に配置されている。それにより、光スイッチ２００の各部の温度は、温度制御装置２１０によって制御される。
【００５１】
また、光スイッチ２００には、ヒータ２０３が設けられている。このヒータ２０３は、第２導波路２０２を加熱する。それにより、第１導波路２０１を伝播する光と第２導波路を伝播する光との位相差が変化し、第１導波路２０１および第２導波路２０２の信号光のバー状態およびクロス状態が選択される。さらに、ヒータ２０３には、電圧検知部２０４が接続されている。電圧検知部２０４は、ヒータ２０３に印加される電圧を検知して、その検知結果をコントローラ２２０に与える。
【００５２】
本実施例においては、光スイッチ２００の温度が所定の温度に保持されるように、コントローラ２２０が温度制御装置２１０を制御する。また、コントローラ２２０は、電圧検知部２０４の検知結果に基づいて、ヒータ２０３に供給される電力が一定に保持されるようにフィードバック制御を行う。この場合、ヒータ２０３が劣化しても、ヒータ２０３の発熱量が一定に保持される。それにより、第１導波路２０１を伝播する光と第２導波路を伝播する光との位相差が一定に保持される。その結果、光スイッチ２００のスイッチングの信頼性が高くなる。
【００５３】
なお、本実施例においては、光スイッチ２００が光学素子に相当し、コントローラ２２０が制御部に相当し、電圧検知部２０４が検知部に相当し、光スイッチ２００、電圧検知部２０４およびコントローラ２２０が光学デバイスに相当する。
【実施例４】
【００５４】
なお、本発明は、ヒータによって位相調整可能な光導波路にも適用することができる。図７は、本発明の第４実施例に係る光導波路３００の要部平面図を示す図である。図７に示すように、本実施例に係る光導波路３００は、埋め込み型導波路であり、光導波路コア３０１上にヒータ３０２が設けられている。なお、本実施例に係る光導波路コア３０１は単純に光を伝播させるものであるため、導波路コア３０１には回折格子のような光学的構造体は設けられていない。また、光導波路３００は、温度制御装置上に配置されている（図示せず）。光導波路３００の全体の温度は、この温度制御装置によって制御される。
【００５５】
光導波路コア３０１は、石英系材料もしくはＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ等の半導体材料の熱光学効果を持つ材料で構成されている。さらに、ヒータ３０２には、電圧検知部３０３が接続されている。電圧検知部３０３は、ヒータ３０２に印加される電圧を検知して、その検知結果をコントローラ３０４に与える。コントローラ３０４は、電圧検知部３０３の検知結果に基づいて、ヒータ３０２への電力投入量を制御する。
【００５６】
光導波路コア３０１は、製造バラツキのために光学的長さが設計値からずれてしまう場合がある。このようなバラツキは、光導波路コア３０１を通過する光信号の位相を設計値から異ならせてしまう。このことは、光信号の位相を利用する光デバイスにとっては、大きな問題となる。本実施例においては、光導波路コア３０１を通過するレーザ光の位相を調整するヒータ３０２が設けられている。上記製造バラツキを吸収するためには、ヒータ３０２の発熱によって光導波路コア３０１の温度を調整して、光導波路コア３０１の光学的長さを微調整することができる。この場合、ヒータ３０２に投入される電力を一定に保持することによって、ヒータ３０２が劣化していてもヒータ３０２の発熱量が一定に保持される。その結果、高精度の制御が可能になる。
【００５７】
なお、本実施例に係る光導波路３００は、マッハツェンダー型光変調器にも適用することができる。この場合は、ヒータを用いて、２つの導波路の光学的長さの差を調整することができる。
【００５８】
なお、上記各実施例においては電圧計を用いてヒータに印加される電圧が検知されているが、それに限られない。例えば、電流計を用いてヒータに供給される電流を検知し、ヒータに印加される電圧を制御することによって電力を制御してもよい。また、ヒータに供給される電力を電力計によって検知し、ヒータに供給される電流および／またはヒータに印加される電圧を制御することによって電力を制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】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２】ルックアップテーブルの例を示す図である。
【図３】レーザ装置の制御方法の一例を示すフローチャートを示す図である。
【図４】電圧検知部の詳細を示す図である。
【図５】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。
【図６】本発明の第３実施例に係る光スイッチの全体構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第４実施例に係る光導波路の要部平面図を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
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  電圧検知部
１８  電圧計
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  レーザ装置
２００  光スイッチ
３００  光導波路
【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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