(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる波長光の発振が可能な波長可変光源手段と、
前記異なる波長光の波長変動に応じて透過特性が夫々変化する波長フィルタ手段と、
この波長フィルタ手段の出力に応じて前記波長可変光源手段の波長変動を補正制御する波長制御手段と、
前記波長可変光源手段と前記波長フィルタ手段を共に冷却する電子冷却手段と、
前記電子冷却手段の温度を検出する温度検出手段と、
を含み、
前記波長可変光源手段の前記異なる波長光の発振制御を温度制御によりなす第１温度制御手段を更に含み、
前記波長制御手段は、前記波長可変光源手段の温度制御により波長変動の補正制御をなす第２温度制御手段を有し、
少なくとも前記波長可変光源手段と前記波長フィルタ手段と前記電子冷却手段とが同一パッケージに搭載されており、
前記波長可変光源手段及び前記波長フィルタ手段は、前記第１及び前記第２温度制御手段により温度制御される前記電子冷却手段上に搭載されており、
前記電子冷却手段の温度制御に起因する前記波長フィルタ手段の透過特性の温度変化分を補正する補正量を、前記第２温度制御手段へ付加する温度特性補正手段を、更に含むことを特徴とする波長可変光送信器。
【請求項２】
前記波長制御手段は、
前記波長可変光源手段の出射光の一部の前記波長フィルタ手段を経た出力を検出する第１検出器と、
前記波長可変光源手段の出射光の一部を直接検出する第２検出器と、
これ等第１及び第２検出器の検出出力に応じて前記波長可変光源手段の波長変動を補正制御する波長制御回路と
を有することを特徴とする請求項１記載の波長可変光送信器。
【請求項３】
前記波長制御回路は、前記第１及び第２検出器の検出出力の比に応じて前記波長変動の補正制御をなすことを特徴とする請求項２記載の波長可変光送信器。
【請求項４】
前記第２検出器の検出出力に応じて前記波長可変光源手段の出力レベル制御をなすレベル制御手段を、更に含むことを特徴とする請求項２または３記載の波長可変光送信器。
【請求項５】
起動時において、前記第１温度制御手段を起動して前記波長可変光源手段の波長を設定し、しかる後に前記第２温度制御手段を起動するようにしたことを特徴とする請求項１記載の波長可変光送信器。
【請求項６】
前記波長フィルタ手段は、エタロンフィルタ素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の波長可変光送信器。
【請求項７】
前記波長可変光源手段は、各々が温度制御により複数の異なる波長光の発振が可能な複数の半導体レーザ素子と、これ等半導体レーザ素子の出射光を合波する光合波器と、この合波出力を増幅する光増幅器とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の波長可変光送信器。
【請求項８】
前記波長フィルタ手段は前記光増幅器の出力光の一部を入力とするよう配置されていることを特徴とする請求項７記載の波長可変光送信器。
【請求項９】
前記波長フィルタ手段は前記波長可変光源手段の後方出射光を入力とするよう配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の波長可変光送信器。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の波長可変光送信器を、送信器として使用したことを特徴とするＤＷＤＭ光通信システム。
【請求項１１】
異なる波長光の発振が可能な波長可変光源手段と、前記異なる波長光の波長変動に応じて透過特性が夫々変化する波長フィルタ手段とを含み、この波長フィルタ手段の出力に応じて前記波長可変光源手段の波長変動を補正制御するようにした波長可変光送信器の出力制御方法であって、
前記波長可変光源手段の出射光の一部の前記波長フィルタ手段を経た出力を検出する第１検出ステップと、
前記波長可変光源手段の出射光の一部を直接検出する第２検出ステップと、
これ等第１及び第２検出ステップの検出出力に応じて前記波長可変光源手段の波長変動を補正制御する波長制御ステップと、
を含むことを特徴とする出力制御方法。
【請求項１２】
前記波長制御ステップは、前記第１及び第２検出ステップの検出出力の比に応じて前記波長変動の補正制御をなすことを特徴とする請求項１１記載の出力制御方法。
【請求項１３】
前記第２検出ステップの検出出力に応じて前記波長可変光源手段の出力レベル制御をなすレベル制御ステップを、更に含むことを特徴とする請求項１１または請求項１２記載の出力制御方法。
【請求項１４】
前記波長可変光源手段の前記異なる波長光の発振制御を温度制御によりなす第１温度制御ステップを、更に含むことを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれかに記載の出力制御方法。
【請求項１５】
前記波長制御ステップは、前記波長可変光源手段の温度制御により波長変動の補正制御をなす第２温度制御ステップを有することを特徴とする請求項１４記載の出力制御方法。
【請求項１６】
前記波長フィルタ手段は前記冷却素子上に配置されており、前記冷却素子の温度制御に起因する前記波長フィルタ手段の透過特性の温度変化分を補正する補正量を前記第２温度制御ステップへ導入する温度特性補正ステップを、更に含むことを特徴とする請求項１５記載の出力制御方法。
【請求項１７】
起動時において、前記第１温度制御ステップを起動して前記波長可変光源手段の波長を設定し、しかる後に前記第２温度制御ステップを起動するようにしたことを特徴とする請求項１５または請求項１６記載の出力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は波長可変光送信器及びその出力制御方法並びに光通信システムに関し、特に、波長可変型半導体レーザ素子の出力パワーや波長を可変制御する波長可変光送信器及びその出力制御方法並びに光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの爆発的な普及により、近年ますます伝送容量の拡大が強く求められている。このため、単一の半導体レーザダイオードの波長を用いた光伝送のみでなく、複数の半導体レーザダイオードを用い、複数の波長を高密度に多重化した高密度波長分割多重通信（ＤＷＤＭ：Dense Wavelength Division Multiplex ）が重要となる。このＤＷＤＭにおいて、半導体レーザダイオードの発振波長間隔は１００ＧＨｚから５０ＧＨｚや２５ＧＨｚへと狭帯域化が求められている。更に、必要となる波長数も、８０波から１６０波、３２０波、６４０波へと、複数波長の半導体レーザダイオードが必要となる。
【０００３】
このように、極めて狭帯域の波長間隔を維持すべく、半導体レーザの波長安定化を図る技術として、従来からいくつかの方法が提案されている。例えば、特開平１０−２０９５４６号公報には、半導体レーザダイオードから出射される前方光をパッケージ外部の光カプラにより分岐し、干渉光フィルタにより透過光と反射光を各々の光検出器で検出する。そして、これ等検出量の差分量を用いて半導体レーザダイオードの発振波長を制御している。
【０００４】
また、半導体レーザダイオードの後方光を利用する方法があるが、この方法においては、一般的に、半導体レーザダイオードの後方出射光を光検出器で検出し、半導体レーザダイオードからの光出力を一定にする制御が行われている。一方、発振波長の変動は、温度を一定に保つ制御を行うことで波長変動を抑えるという構成が用いられている。
【０００５】
このような構成の例として、特開平９−２１９５５４号公報に開示の技術があり、この技術では、透過特性が逆の傾斜を有する二つの光フィルタ用いることにより半導体レーザダイオードの温度を調整し発振波長を制御するようになっている。
【０００６】
図１４は上記特開平９−２１９５５４号公報に開示された従来の半導体レーザダイオードの波長制御装置の構成を示したものである。これは、半導体レーザダイオード２２の後方出射光を、その背後に配置されたビームスプリッタ２３により二分岐し、透過光及び反射光を互いに透過特性の逆の波長フィルタ２４，２５を通して受光器２６，２７で検出するというものである。
【０００７】
各受光器２６，２７で検出された光レベルに関する信号は制御回路２８，２９により処理され、ＬＤ駆動回路３０および温度制御回路３１により半導体レーザダイオード２２の光出力と発振波長が制御される。この構成では、各受光器２６，２７で検出された光レベルの出力差分に基づいて、発振波長のずれを修正するように半導体レーザダイオードの温度を変化させることにより、発振波長が制御される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＤＷＤＭ通信方式では、長間隔が１００ＧＨｚから５０ＧＨｚへと移行しており、その光送信器として、例えば、図４に示す様な波長可変光源素子が使用される。通常、半導体レーザは素子温度を１０℃変化させると発振波長は約１ｎｍ変化する。そこで、５０ＧＨｚ間隔でのＤＷＤＭに、この波長可変光源素子を用いるとき、一つの半導体レーザを±１０℃温度調整することで５チャンネル分（５０ＧＨｚ間隔時）カバーでき、図５に示すように、半導体レーザを２ｎｍ間隔でアレイ化することで、４つの半導体レーザで２０チャンネルカバーすることができる。
【０００９】
この様な構成の波長可変光源素子を使用した場合、図４の半導体レーザアレイ３５を構成する半導体レーザ３５１〜３５４の各波長安定化制御を行う場合、上記特開平１０−２０９５４６号公報や特開平９−２１９５５４号公報に開示された従来技術では、波長ずれを検出するための波長ずれ検出素子の特性である波長対透過率特性の検出波長域が狭く、よってＤＷＤＭ方式の様な、複数チャネルの波長の各々に対して、対応波長の波長ずれ（波長変動）を検出することは不可能である。
【００１０】
また、上述の特開平１０−２０９５４６号公報の技術を、ＤＷＤＭの波長安定化方式へ適用したとしても、前方光を偏波の影響を軽減するために、高価な偏波保存カプラで分岐する必要がある点、半導体レーザモジュールの外部で用いる必要があり、多重波長数が増大した場合には、これ等波長数に対応して波長ずれ検出機構を付加することが必要となって実装スペースを多く必要とする点など、光伝送装置の大型化を招くという問題が発生する。
【００１１】
また、上記特開平９−２１９５５４号公報に開示された構成によれば、半導体レーザダイオードの経時劣化の発振波長安定化において一応の対策を講じることは可能であるが、後方光をコリメート光にせず光検出器に入射させ制御に十分な受光電流量を得るには、半導体レーザダイオード直近に光検出器を置く必要があり、フィルタをその間へ配置するのは困難である。ただし、特開２０００−０１２９５２号公報に開示されているような半導体レーザアレイ、合波器と光増幅領域がモノリシックに集積された波長可変光源素子では、半導体レーザアレイのためフォトダイオードを用い、後方光を均一に受光できない。また、光出力を光増幅領域で調整するため、前方光をモニタし光出力等を制御する必要がある。
【００１２】
更に、上記の公報の場合と同様に、多重波長数が増大した場合には、これ等波長数に対応して波長ずれ検出機構を付加することが必要となって実装スペースを多く必要とする点など、光伝送装置の大型化を招くという問題が発生する。
【００１３】
そこで、本発明は上述した従来の半導体レーザダイオードの波長安定化装置の欠点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、多重波長数が増大しても、波長可変光源素子の出射光の波長検出部をレーザパッケージへ内蔵可能とし、また波長可変光源素子の発振波長の安定化および光出力の制御を可能として、ＤＷＤＭ方式に使用される半導体レーザの波長安定化のために好適な波長可変光送信器及びその出力制御方法並びに光通信システムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の波長可変光送信器は、異なる波長光の発振が可能な波長可変光源手段と、前記異なる波長光の波長変動に応じて透過特性が夫々変化する波長フィルタ手段と、この波長フィルタ手段の出力に応じて前記波長可変光源手段の波長変動を補正制御する波長制御手段と、前記波長可変光源手段と前記波長フィルタ手段を共に冷却する電子冷却手段と、前記電子冷却手段の温度を検出する温度検出手段とを含み、前記波長可変光源手段の前記異なる波長光の発振制御を温度制御によりなす第１温度制御手段を更に含み、前記波長制御手段は、前記波長可変光源手段の温度制御により波長変動の補正制御をなす第２温度制御手段を有し、少なくとも前記波長可変光源手段と前記波長フィルタ手段と前記電子冷却手段とが同一パッケージに搭載されており、前記波長可変光源手段及び前記波長フィルタ手段は、前記第１及び前記第２温度制御手段により温度制御される前記電子冷却手段上に搭載されており、前記電子冷却手段の温度制御に起因する前記波長フィルタ手段の透過特性の温度変化分を補正する補正量を、前記第２温度制御手段へ付加する温度特性補正手段を、更に含むことを特徴とする。
【００１５】
そして、前記波長制御手段は、前記波長可変光源手段の出射光の一部の前記波長フィルタ手段を経た出力を検出する第１検出器と、前記波長可変光源手段の出射光の一部を直接検出する第２検出器と、これ等第１及び第２検出器の検出出力に応じて前記波長可変光源手段の波長変動を補正制御する波長制御回路とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、前記波長制御回路は、前記第１及び第２検出器の検出出力の比に応じて前記波長変動の補正制御をなすことを特徴とし、更に、前記第２検出器の検出出力に応じて前記波長可変光源手段の出力レベル制御をなすレベル制御手段を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、起動時において、前記第１温度制御手段を起動して前記波長可変光源手段の波長を設定し、しかる後に前記第２温度制御手段を起動するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
また、前記波長フィルタ手段は、エタロンフィルタ素子であることを特徴とし、また前記波長可変光源手段は、各々が温度制御により複数の異なる波長光の発振が可能な複数の半導体レーザ素子と、これ等半導体レーザ素子の出射光を合波する光合波器と、この合波出力を増幅する光増幅器とを有することを特徴とする。そして、前記波長フィルタ手段は前記光増幅器の出力光の一部を入力とするよう配置されていることを特徴とし、前記波長フィルタ手段は前記波長可変光源手段の後方出射光を入力とするよう配置されていることを特徴とする。
【００１９】
そして、上述の波長可変光送信器を、送信器としてと使用したＤＷＤＭ方式の光通信システムが得られる。
【００２０】
本発明によれば、異なる波長光の発振が可能な波長可変光源手段と、前記異なる波長光の波長変動に応じて透過特性が夫々変化する波長フィルタ手段とを含み、この波長フィルタ手段の出力に応じて前記波長可変光源手段の波長変動を補正制御するようにした波長可変光送信器の出力制御方法であって、前記波長可変光源手段の出射光の一部の前記波長フィルタ手段を経た出力を検出する第１検出ステップと、前記波長可変光源手段の出射光の一部を直接検出する第２検出ステップと、これ等第１及び第２検出ステップの検出出力に応じて前記波長可変光源手段の波長変動を補正制御する波長制御ステップとを含むことを特徴とする出力制御方法が得られる。
【００２１】
そして、前記波長制御ステップは、前記第１及び第２検出ステップの検出出力の比に応じて前記波長変動の補正制御をなすことを特徴とする。更に、前記第２検出ステップの検出出力に応じて前記波長可変光源手段の出力レベル制御をなすレベル制御ステップを含むことを特徴とする。更にはまた、前記波長可変光源手段の前記異なる波長光の発振制御を温度制御によりなす第１温度制御ステップを含むことを特徴とする。
【００２２】
また、前記波長制御ステップは、前記波長可変光源手段の温度制御により波長変動の補正制御をなす第２温度制御ステップを有することを特徴とし、また、前記波長フィルタ手段は前記冷却素子上に配置されており、前記冷却素子の温度制御に起因する前記波長フィルタ手段の透過特性の温度変化分を補正する補正量を前記第２温度制御ステップへ導入する温度特性補正ステップを、更に含むことを特徴とする。そして、起動時において、前記第１温度制御ステップを起動して前記波長可変光源手段の波長を設定し、しかる後に前記第２温度制御ステップを起動するようにしたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の作用を述べる。波長可変光源素子の出射光（前方でも後方でも可）の一部を直接モニタしてＡＰＣ（自動光出力制御）制御を行うと共に、当該一部を、複数の波長の各々に対して透過率が夫々に変化する波長フィルタを通してモニタし、このフィルタ出力と直接モニタ出力とを使用して波長変動を検出しつつＡＦＣ（自動周波数制御）制御を行うようにしている。これによって多重波長数が増大しても、構成が極めて簡単化され、小型化及びローコスト化が可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例の構成を示す図である。ＤＷＤＭ方式で用いられる波長可変光源素子２は、図４に示したような構成の半導体レーザアレイ３５であるために、上述した従来例の各公報開示の技術のように、後方光をフォトダイオードで均一に受光できない。また、光出力を光増幅器３７で調整する必要があるために、前方出射光をモニタして光出力等を制御する必要がある。そこで、図１に示すように、波長可変光源素子２の前方出射光を用い、発振波長の安定化および光出力の制御を行うものである。
【００２５】
図１を参照すると、この第１の実施例は、大きく分けてモジュール部１と制御部１３とから構成されている。モジュール部１は、波長可変光源素子２と、この波長可変光源素子２から出射された前方出射光を平行ビームに変換するレンズ３と、この平行ビームをファイバ入射用と波長モニタ用に分岐するためのビームスプリッタ４と、このビームスプリッタ４により分岐した平行ビームの一部を入射光とするエタロンフィルタ５と、このフィルタ５を通過した平行ビームを受光し電気信号に変換する第１光検出器６と、ビームスプリッタ４の分岐光を直接受光して電気信号に変換する第２光検出器７とを有している。
【００２６】
モジュール部１は、更に、波長可変光源素子２の温度を制御するための電子冷却素子８と、温度検出素子９と、レンズ３により平行にされた平行ビームの光ファイバ１０からの戻り光が波長可変光源素子２に再結合するのを防ぐための光アイソレータ１１と、光ファイバ１０に結合させるためのレンズ１２と、光ファイバ１０とを有している。
【００２７】
制御部１３は、波長可変光源素子２の光出力を一定に保つための自動光出力制御（ＡＰＣ：Automatic Power Control ）回路１４と、波長可変光源素子２の発振波長を制御するための自動周波数制御（ＡＦＣ：Automatic Frequency Control ）回路１５と、波長可変光源素子２の温度を一定に保つための自動温度制御（ＡＴＣ：Automatic Temperature Control ）回路１６と、エタロンフィルタ５の温度特性を補正するための温度補正回路１７とを有している。
【００２８】
波長可変光源素子２の発振波長は、一般に半導体レーザダイオード部への注入電流と温度に依存しているので、ＡＦＣは半導体レーザダイオード部への注入電流もしくは電子冷却素子８への注入電流によって行われる。ＡＰＣは半導体レーザダイオード部もしくは光増幅器部への注入電流により行われる。
【００２９】
この実施例では、波長可変光源素子２からの前方出射光がレンズ３により平行ビームに変換され、平行ビームはビームスプリッタ４により分岐される。分岐された平行ビームの一部はタロンフィルタ５を通過して第１光検出器５に入射されて電気信号ａ１に変換される。また、レンズ３による平行ビームの他の一部は第２光検出器６に直接入射され、電気信号ｂ１に変換される。
【００３０】
エタロンフィルタ５は入射する光の波長によって透過率が変化するため、そのエタロンフィルタ５を通過し光電変換された電気信号ａ１は波長可変光源素子の発振波長の情報を有している。また、電気信号ｂ１はＡＦＣ回路１５およびＡＰＣ回路１４に送られ、また、電気信号ａ１はＡＦＣ回路１５に送られる。電気信号ａ１とｂ１との比を波長制御の基準値と比較することにより、波長可変光源素子２のＡＦＣ制御（波長変動の補正制御）が行われる。また、電気信号ｂ１を用いて光出力制御の基準値との比較により、ＡＰＣ制御が行われる。
【００３１】
ただし、モジュールへの電源投入時などのシステム起動時には、電気信号ａ１，ｂ１がないために、温度検出素子９からの信号をもとに自動温度制御（ＡＴＣ）をかけ、波長可変光源素子２の発振波長が、ほぼ希望の値になるように制御して波長の安定化を図っておき、しかる後に、ＡＦＣ制御を行って、以降は、このＡＦＣ制御及びＡＴＣ制御、更にはＡＰＣ制御を行うのである。
【００３２】
エタロンフィルタ５は、図３に示すように、平行に配置された２つのミラー間の干渉が生じることで損失波長特性を持つ。光の干渉は、異なる光路長を持つ２つの光束が重なったときに、その位相の重ね合わせで波長方向に光の強弱が、図２に示すように発生する。その位相差は２つの光束の光路差に依存する。この光路差を示すパラメータとしては、図３に示したフィルタのキャビティ長ｄと屈折率ｎとの積であるｎｄ積がある。
【００３３】
このｎｄ積の値が変化すると、フィルタの透過波長中心が変化する。透過率ピークの間隔はＦＳＲ（Free  Spectral  Range ）と呼ばれている。このＦＳＲは光速をｃとし、フィルタへ垂直入射した場合、
ＦＳＲ＝ｃ／２ｎｄ
と示せる。よって、フィルタの厚さｄ、屈折率ｎを選択することによって、ＦＳＲを設定することができる。また、ｎおよびｄの温度変化があるため１℃あたり中心波長変動は１ｐｍ〜１０ｐｍとなる。つまり、半導体レーザ温度特性の１／１００〜１／１０となる。
【００３４】
波長可変光源素子２の構成を図４に示す。本例では、半導体レーザアレイ３５、光合波器３６、光増幅器３７がモノリシックに集積化されたものを想定する。現在急速に広まっているＤＷＤＭの波長間隔は１００ＧＨｚから５０ＧＨｚへと移行している。
【００３５】
通常、半導体レーザは素子温度を１０℃変化させると発振波長は約１ｎｍ変化する。そこで、５０ＧＨｚ間隔でのＤＷＤＭに、この波長可変光源素子を用いるとき、一つの半導体レーザを±１０℃温度調整することで５チャンネル分（５０ＧＨｚ間隔時）カバーでき、図５に示すように、半導体レーザを２ｎｍ間隔でアレイ化することで、４つの半導体レーザで２０チャンネルカバーすることができる。更に、８つの半導体レーザを用いれば４０チャンネルをカバーできる。
【００３６】
波長可変光源素子２を用いて波長安定化制御を行うには、ＦＳＲが５０ＧＨｚのエタロンフィルタ５を用い、チャンネル毎に同一の透過率が周期的に検出できればよい。しかし、波長可変光源素子２の波長制御のために±１０℃の温度調整をなす必要があるので、エタロンフィルタ５の波長に対する透過率の温度特性が影響することになる。
【００３７】
そこで、エタロンフィルタ５の温度特性の影響をなくすために、図１に示した温度補正回路１７を使用して、この温度補正回路１７による補正信号を、ＡＦＣ回路１５に入力することで行うようにしている。
【００３８】
図６に、このエタロンフィルタ５の透過特性の温度特性を含めた特性を示している。波長可変光源素子２の半導体レーザアレイ中一つの半導体レーザが駆動されているものとする。素子の温度調整を±１０℃とすることで５チャンネル（５０ＧＨｚ間隔）カバーできる。ここで、エタロンフィルタ５の透過率が単調に減少または増加する波長帯域の中央に初期設定波長λL0が配置するように設定されているものとする。このときの透過率をＴ０とする。
【００３９】
λL0付近の波長帯において、発振波長がλL0より長いときはＴ０より小さくなり、逆にλL0より短いときはＴ０より大きくなる。このＴ０時の第１光検出器６から得られる電流ａ1Lと第２光検出器７の受光電流ｂ1Lとの比であるａ1L／ｂ1Lが、所定基準値になるように、波長可変光源素子２のＡＦＣ制御を行うのである。
【００４０】
また、ＡＰＣ制御は、光出力パワーは第２光検出器７の受光電流ｂ1Lが一定になるように、光増幅器３７の注入電流を増減させることで行える。
【００４１】
次に、波長可変光源素子２を温度調整しλL0から１００ＧＨｚ離れた２つ隣の波長λL+2 に変化させるとき、エタロンフィルタ５の温度特性により図６の点Ａに透過率は移動する。同様に、λL+2 に変化させると、点Ｂに透過率は移動する。エタロンフィルタ５の温度特性は線形に変化するため、図７に示すように、図６の点Ａと点Ｂとを結ぶ直線（実線）で示される特性とは逆の直線（破線）で示される特性を、温度補正回路１７にて計算し、補正信号としてＡＦＣ回路１５へ入力して、波長可変光源素子２の波長可変時の波長安定化制御を行うのである。これにより、エタロンフィルタと波長可変光源素子を同一の電子冷却素子上に配置でき、部品点数の削減およびモジュールの小型化が可能となる。
【００４２】
なお、図１の構成図は機能ブロック図として示したものであり、図１のモジュール部１の具体的実施例の構成図を図８に示す。図８において、図１と同等部分は同一符号にて示していることは勿論である。波長可変型光源素子２及びエタロンフィルタ５の他に、レンズ３、ビームスプリッタ４、第１及び第２光検出器６，７、温度検出素子９が、全て同一の電子冷却素子８の上に配置されている状態を示している。なお、４０はモジュールパッケージを示す。
【００４３】
次に、第２の実施例について説明する。図９はこの第２の実施例の構成を示す図であり、図１と同等部分は同一符号にて示している。上記第１の実施例では、波長可変光源素子２とエタロンフィルタ５は同一基板上もしくは同一電子冷却素子上に配置されている。これに対して、本実施例では、図９に示すように、波長可変光源素子２とエタロンフィルタ５とを、別々の電子冷却素子８、１９上に実装する。
【００４４】
上記第１の実施例では、エタロンフィルタ５の温度特性によるＡＦＣ用信号のずれを温度補正回路１７により補正していたが、波長可変光源素子２とエタロンフィルタ５を別々に温度制御することにより、温度補正回路１７の代わりに第２ＡＴＣ回路１８、第２電子冷却素子１９、第２温度検出素子２０が必要となるが、その代わりに、エタロンフィルタ５の温度特性を考慮する必要がないために、エタロンフィルタ５の実装トレランスを緩くでき、調整工数が削減できる。
【００４５】
また、温度補正回路１７に依存しないＡＦＣにより高精度な波長安定化が行える。以下の制御方法については、温度補正回路の代わりに、第２電子冷却素子を制御するための第２ＡＴＣ回路１８を設け、エタロンフィルタ５の温度を一定に制御する。ＡＦＣ，ＡＰＣ制御については、第１の実施例とほとんど同じであり、ここでの説明は省略する。
【００４６】
次に、第３の実施例について説明する。図１０は第３の実施例の構成図であり、図１，９と同等部分は同一符号にて示している。本実施例では、図１０に示すように、ビームスプリッタ４，２１を波長可変光源素子２の前方出射光を分岐するために配置し、ビームスプリッタ４で分岐された光は第２光検出器７で受光される。他方、ビームスプリッタ２１で分岐された光はエタロンフィルタ５通過後、第１光検出器６で検出される。これにより、ビームスプリッタ４，２１を２つ使用することで、光検出器の実装トレランスを緩くすることができ、光路のずれを抑えることができる。
【００４７】
本実施例での制御方法については、第１実施形態と同一なのでここでの説明は省略する。またた、２つのビームスプリッタ４，２１の代わりに、台形プリズムを用いることでも同様の効果を得ることができることは明白である。これ等各構成素子の実際の機械的実装態様についても、図８に示したそれと同等である。
【００４８】
次に、第４の実施例について説明する。第１の実施例では、エタロンフィルタの温度特性を補正するのに、波長可変光源素子２の温度調整時においてもエタロンフィルタの透過特性の線形部分に発振波長が入っている必要がある。これに対して、本実施例ではエタロンフィルタ５の特性の非線形部分に発振波長がかかっていても補正ができる構成を採用するものである。図６に示した点Ａと点Ｂとが上記非線形領域に存在した場合は、以下の方法を使用する。
【００４９】
すなわち、図１１に示すように、温度Ｔの近傍前後の温度２点をＴi-1 とTi+1とし、各々の第１光検出器で検出後の電圧値をアナログ／デジタル変換した値を、Ｙ(T) ，Ｙ(Ti-1)，Ｙ(Ti+1)とする。これらの値をＲＯＭ等の読出し専用メモリに書き込み、この書き込んだ値を演算して補正信号とし、ＡＦＣ回路に入力して波長制御を行うのである。
【００５０】
この補正信号として、
−［Ｙ(Ti-1)＋（Ｙ(Ti+1)−Ｙ(Ti-1)) ×（Ｔ−Ｔi-1 ）
／（（Ｔi+1 ）−（Ｔi-1 ）］
を使用する。これにより、エタロンフィルタ５の温度特性が大きいとき、または波長可変光源素子２の温度調整範囲が大きいときにも、この補正信号を用いれば、正確に波長制御が行えることになる。
【００５１】
上記各実施例における波長可変光源素子２としては、光増幅器の出射側に光変調器が接合されているものや、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector ）レーザやカスケード型ＤＦＢ（Distributed Feedback：分布帰還型）レーザと光増幅器とを一体化したものを使用することができる。
【００５２】
また、波長可変光源素子２は、図４に示す構成に限定されることなく、波長可変型の素子であれば良く、またモニタすべき出射光としては、素子の前方光のみならず、後方光でも良いものである。この場合の構成を図１２に示しており、図１と同等部分は同一符号にて示す。本例では、波長可変光源素子２の後方光を受光して検出すべく、素子２の後方に、ビームスプリッタ４と第１及び第２の光検出器６´及び７´を配置している。これ等第１及び第２の光検出器６´及び７´はアレイ型構造であり、図４に示した半導体レーザアレイ３５の各半導体レーザ３５１〜３５４の後方出射光をそれぞれ受光検出可能になっているものとしている。
【００５３】
本発明の上記各実施例の装置の適用用途として、光送信局にこれ等を複数備えることで、各波長の信号光の波長を近接させて高精度に制御することにより、波長多重光伝送装置を構成することができる。また、多波長をカバーできるバックアップ用光源としても用いられる。すなわち、本発明による波長可変光送信器を用いた波長多重光伝送装置は、光送信局と、光受信局と、これら光送受信局を相互接続する光伝送路とを備えており、伝送路には減衰した信号を増幅するための光増幅器を備え、互いに異なる波長の複数の信号光を光送信局と光受信局間で光伝送する波長多重光伝送装置である。
【００５４】
そして、光送信局が本発明による波長モニタ内蔵型の波長可変光送信器であって、光導波路（光ファイバ）から出力される信号光の波長が互いに相違する複数の光送信器と、信号光を波長多重する光合波器とを備え、光受信局は各信号光を受信する光受信器を備えている構成である。
【００５５】
かかるシステム構成の例を図１３に示す。図１３において、光送信器５１〜５３が上述した本発明の光送信器であり、これ等各光送信出力は光合波器５４で合波されて波長多重信号となって光増幅器５５にて増幅され、光分岐挿入装置５６へ供給される。この光分岐挿入装置５６では、光信号のアド／ドロップ（Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ）処理や、他の光増幅器からの波長多重信号との多重処理などがなされる。そして光ファイバ５７により伝送され、光分波器５８にて分波され、光受信器５９〜６１にて受信されることになる。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、波長可変光源素子の出射光（前方でも後方でも可）の一部を直接モニタしてＡＰＣ制御を行うと共に、当該一部を、複数の波長の各々に対して透過率が夫々に変化する波長フィルタを通してモニタし、このフィルタ出力と直接モニタ出力とを使用して波長変動を検出しつつＡＦＣ制御を行うようにしており、よって多重波長数が増大しても、構成が極めて簡単化され、小型化及びローコスト化が可能となる。
【００５７】
また、構成をさらに簡素化するために、波長可変光源素子の波長可変制御のための温度制御用の冷却素子上に上記フィルタを配置する構成とする場合、このフィルタの波長対透過特性が温度変動するのを逆補正する補正手段を別に設ければ良いので、更なる小形化が図れる。もっとも、波長可変光源素子とフィルタとの温度制御を独立にすれば、当該補正手段は不要となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の構成図である。
【図２】エタロンフィルタの波長対透過率の特性を示す図である。
【図３】エタロンフィルタの構造を示す図である。
【図４】波長可変光源素子の構成の一例を示す図である。
【図５】波長可変光源素子の発振スペクトルの一例を示す図である。
【図６】エタロンフィルタの透過率温度特性の一例を示す図である。
【図７】温度補正信号を説明するための図である。
【図８】図１におけるモジュール部１の具体的構成を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施例の構成図である。
【図１０】本発明の第３の実施例の構成図である。
【図１１】本発明の第４実施例を説明するための図である。
【図１２】本発明において波長可変光源素子の後方光を利用した場合のモジュール部の構成図である。
【図１３】本発明を適用した場合のＤＷＤＭ方式の光システムの概略ブロックずてある。
【図１４】従来の波長制御装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  モジュール部
２  波長可変光源素子
３，１２  レンズ
４，２１  ビームスプリッタ
５  エタロンフィルタ
６，６´  第１光検出器
７，７´  第２光検出器
８，１９  電子冷却素子
９，２０  温度検出素子
１０，５７  光ファイバ
１１  光アイソレータ
１３  制御部
１４  ＡＰＣ回路
１５  ＡＦＣ回路
１６  ＡＴＣ回路
１７  温度補正回路
１８  第２ＡＴＣ回路
３５  半導体レーザアレイ
３６，５４  光合波器
３７，５５  光増幅器
５１〜５３  光送信器
５６  光分岐挿入装置
５８  光分波器
５９〜６１  光受信器
３５１〜３５４  半導体レーザ
【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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