(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ、該半導体レーザから出力された光の波長を検知するための波長モニター、前記半導体レーザの温度を制御するための温度制御素子、および前記半導体レーザの温度を検知するための温度モニターを備えた半導体レーザモジュールの、前記波長モニターにより検知された波長と、目標とする波長との比較をおこない、比較結果に応じた比較信号を出力する波長フィードバック回路と、
前記温度モニターにより検知された温度と設定温度との比較をおこない、比較結果に応じた比較信号を出力する温度フィードバック回路と、
前記波長フィードバック回路と前記温度フィードバック回路から供給された比較信号に応じた制御信号を出力するプロセッサーと、
前記プロセッサーから供給された制御信号に基づいて前記温度制御素子への供給電力を制御する温度コントロール電源と、
を具備し、
前記プロセッサーは、前記温度コントロール電源の前記温度制御素子への供給電力を制御して前記半導体レーザの温度を変えたときの温度変化量と、前記波長モニターにより検知された波長の変化量とに基づいて、前記半導体レーザの温度と出力光の波長との相関関係を求めることを特徴とすることを特徴とする半導体レーザモジュール試験装置。
【請求項２】
前記プロセッサーは、前記波長フィードバック回路から供給された比較信号、および前記半導体レーザの温度と出力光の波長との相関関係に基づいて、前記半導体レーザから出力された光の波長と、目標とする波長とが一致するように、前記温度コントロール電源の前記温度制御素子への供給電力を制御することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール試験装置。
【請求項３】
前記プロセッサーは、前記温度フィードバック回路から供給された比較信号に基づいて、前記半導体レーザの温度と設定温度とが一致するように、前記温度コントロール電源の前記温度制御素子への供給電力を制御することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール試験装置。
【請求項４】
半導体レーザ、該半導体レーザから出力された光の波長を検知するための波長モニター、および前記半導体レーザの温度を制御するための温度制御素子を備えた半導体レーザモジュールの試験をおこなうにあたって、
前記温度制御素子への供給電力を制御して前記半導体レーザの温度を変えたときの温度変化量と、前記波長モニターにより検知された波長の変化量とに基づいて、前記半導体レーザの温度と出力光の波長との相関関係を求めることを特徴とする半導体レーザモジュール試験方法。
【請求項５】
半導体レーザ、該半導体レーザから出力された光の波長を検知するための波長モニター、前記半導体レーザの温度を制御するための温度制御素子、および前記半導体レーザの温度を検知するための温度モニターを備えた半導体レーザモジュールの試験をおこなうにあたって、
前記半導体レーザの温度を前記温度モニターにより検知しながら、前記温度制御素子への供給電力を制御して前記半導体レーザの温度を変えたときの温度変化量と、前記波長モニターにより検知された波長の変化量とに基づいて、前記半導体レーザの温度と出力光の波長との相関関係を求めることを特徴とする半導体レーザモジュール試験方法。
【請求項６】
前記波長モニターにより検知された波長をフィードバックしながら、前記半導体レーザの温度と出力光の波長との相関関係に基づいて、前記半導体レーザから出力された光の波長と、目標とする波長とが一致するように、前記温度制御素子への供給電力を制御して、前記半導体レーザから出力された光の波長を、目標とする波長に固定した状態で試験をおこなうことを特徴とする請求項４または５に記載の半導体レーザモジュール試験方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザモジュール試験装置および半導体レーザモジュール試験方法に関し、特に半導体レーザの出力光の波長を検知するための波長モニターを備え、その波長モニターの出力を半導体レーザの温度制御にフィードバックすることにより波長をロック（固定）する機能を有する波長ロッカーモジュールや、この波長をロックする機能を利用した波長可変レーザモジュールに対して、光半導体としての各種静特性や、伝送試験などの動特性を試験する際に使用される半導体レーザモジュール試験装置および半導体レーザモジュール試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットなどの普及により、より高速でより大容量の通信技術が望まれており、そのため光通信技術が注目されている。光通信技術におけるキーデバイスとして利用される半導体レーザモジュールの従来の試験系の構成を図４に示す。
【０００３】
この試験装置１は、半導体レーザモジュール２を実装する測定治具１１、半導体レーザモジュール２の駆動および電気−光特性の取得演算をおこなうＩ−Ｌ測定ユニット１２、構成する測定系への設定や演算やデータの転送指示などをおこない、一連の測定の流れを制御するコンピュータ１３、半導体レーザモジュール２の出力光の光パワーを検知するための光パワー検出フォトダイオード１４、半導体レーザモジュール２の出力光の波長をカウントする波長測定器１５、並びに半導体レーザモジュール２内の温度制御をおこなう温度コントローラ１６により構成されている。通常、半導体レーザモジュール２内には温度制御素子としてペルチェ素子が設けられており、また温度モニターとしてサーミスタ（温度センサー）が設けられている。温度コントローラ１６はペルチェ素子への供給電流を制御するとともに、サーミスタにより半導体レーザの温度を検知する。
【０００４】
一般に、半導体レーザに関する試験は、一定の温度（たとえば２５℃）または特定の一波長に設定しておこなわれる。たとえば、特定の一波長に設定（チューニング）し、その波長での光出力を測定する試験の手順は以下のとおりである。まず、測定治具１１に半導体レーザモジュール２をセットする。また、このモジュール２から延びる光ファイバー２１を、光パワー検出フォトダイオード１４および波長測定器１５に接続された光ファイバー１７に図示しないコネクタ等を介して接続する。そして、コンピュータ１３により測定プログラムを起動して一連の測定を開始する。
【０００５】
測定が開始されると、温度コントローラ１６により半導体レーザモジュール２内が所定温度、たとえば２５℃に設定される。この温度は測定開始にあたって仮に設定される温度である。つづいて、Ｉ−Ｌ測定ユニット１２から半導体レーザモジュール２に所定の電流が供給され、半導体レーザが駆動される。この時点で、波長測定器１５に導入される半導体レーザモジュール２の出力光に基づいて波長の確認がおこなわれる。
【０００６】
そして、波長測定器１５による測定波長と、目標とする波長（以下、ターゲット波長とする）との比較がおこなわれる。その比較結果に基づいて、温度コントローラ１６により半導体レーザモジュール２内の温度が制御され、ターゲット波長への設定（チューニング）がおこなわれる。この操作は、測定波長がターゲット波長と一致するまで繰り返しおこなわれる。測定波長がターゲット波長に到達した時点で温度情報が読み取られる。また、同時に半導体レーザモジュール２の光出力も読み取られる。それら読み取られた値は測定データとしてコンピュータ１３に保存される。なお、上述した説明において、測定プログラムの起動後についてはプログラムの流れに関する説明を含む。
【０００７】
ところで、近時、従来の半導体レーザモジュールに比べて極めて精度良く出力光の波長を固定することができる波長ロッカーモジュールが注目されている。波長ロッカーモジュールは、半導体レーザの出力光の波長を強度に変換して出力する波長モニターを備えている。波長モニターはファブリペローエタロン等の波長−光強度変換素子とフォトダイオード等の受光素子で構成される。ファブリペローエタロンは、特定波長の光を透過する特性を有しており、透過光の波長が変化すると透過する光の量が変化するという特性を有する。
【０００８】
したがって、半導体レーザから出力された光をファブリペローエタロンに導き、その透過光をフォトダイオードにより光電変換することによって、半導体レーザの出力光の波長が光電流の強度に変換されたことになる。そして、この光電流の強度を半導体レーザの温度制御にフィードバックし、出力光の波長がターゲット波長で一定となるように半導体レーザの温度制御がおこなわれることによって、出力光の波長が一定に保たれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
波長ロッカーモジュールの出力波長をターゲット波長に固定するためには、ターゲット波長に固定したときの半導体レーザの温度情報と波長モニターの出力値（これをロックポイントと呼ぶ）が重要である。したがって、波長ロッカーモジュールでは、ロックポイントを見つけ出す試験をおこなう必要がある。また、ロックポイントで固定した状態、つまり波長モニターの出力を半導体レーザの温度制御にフィードバックさせて動作させた状態で、光半導体としての各種静特性や、伝送試験等の動特性試験をおこなう必要がある。
【００１０】
しかしながら、従来は、波長ロッカーモジュールに対して試験をおこなう際に、波長モニターの出力に基づいて半導体レーザの温度制御をおこなう手段がないため、ロックポイントを見つけ出す試験や、ロックポイントで固定した状態での各種の特性試験を迅速かつ適切におこなうことは困難であるという問題点がある。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、波長モニターにより検知した出力光の波長をフィードバックして温度制御をおこなうことにより波長をロックする機能を有する波長ロッカーモジュールや、この波長のロック機能を利用した波長可変レーザモジュールに対して、波長をロックした状態で光半導体としての各種特性の試験をおこなうための半導体レーザモジュール試験装置および半導体レーザモジュール試験方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
波長ロッカーモジュールでは、フィードバック量、すなわちどれだけフィードバックするとどれだけ出力光の波長が変化するのかということを知らなければ、波長をロックした状態での試験を正確かつ迅速におこなうことはできない。そこで、本発明は、そのフィードバック量を算出するために、波長ロッカーモジュールの半導体レーザの温度を温度コントロール電源により変化させ、その変化させた温度範囲での波長モニターの出力を波長フィードバック回路において検知し、温度と波長モニター出力を記録することによって、半導体レーザの温度と出力光の波長との相関関係、すなわち波長温度係数を算出する構成とする。また、得られた温度と波長との相関関係に基づいて、波長フィードバック回路により波長モニター出力をフィードバックさせながら、波長ロッカーモジュールの温度制御をおこなうことによって出力光の波長をロックさせる構成とする。
【００１３】
この発明によれば、波長ロッカーモジュール内の半導体レーザの温度と出力光の波長との相関関係が得られるので、波長をロックするための、フィードバック量を得ることができる。また、その相関関係に基づいて、各種特性の試験時に波長をロックさせることができる。
【００１４】
ここで、波長ロッカーモジュールは、ロックポイントの波長を変化させることにより、波長可変レーザとしての使用が可能である。したがって、本発明は、波長ロック機能を利用した波長可変レーザモジュールに対する各種特性の試験にも適用することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明にかかる半導体レーザモジュール試験装置の一例の構成を示すブロック図である。この半導体レーザモジュール試験装置３は、測定治具３１、Ｉ−Ｌ測定ユニット３２、コンピュータ３３、光パワー検出フォトダイオード３４、波長測定器３５、波長モニター機能付き半導体レーザ用の温度コントローラ（以下、波長モニター対応温度コントローラとする）４により構成されている。
【００１６】
この半導体レーザモジュール試験装置３を用いた試験の対象となる波長ロッカーモジュール５は、特に図示しないが、半導体レーザ、半導体レーザから出力された光の波長を検知するための波長モニター、半導体レーザの温度を制御するための温度制御素子、および半導体レーザの温度を検知するための温度モニターを備える。波長モニターはファブリペローエタロンとフォトダイオードなどにより構成される。温度制御素子はペルチェ素子などにより構成される。温度モニターはサーミスタなどの温度センサーにより構成される。
【００１７】
測定治具３１は、波長ロッカーモジュール５を実装するための治具である。測定治具３１は、波長ロッカーモジュール５に対して駆動のための電気的接触および放熱のための熱的接触を確保することができる構造のプリント基板等により構成される。Ｉ−Ｌ測定ユニット３２は、半導体レーザの静特性（電気−光特性試験）を取得演算するテストユニットである。Ｉ−Ｌ測定ユニット３２は、配線３０を介して半導体レーザに駆動電流を供給するとともに、その駆動電流に同期して光パワー検出フォトダイオード３４から供給された電流を光パワーとして換算して演算する。コンピュータ３３は、ＧＰＩＢデータ線３８を介してＩ−Ｌ測定ユニット３２、光パワー検出フォトダイオード３４および波長測定器３５などに接続されており、それらへの設定や演算やデータの転送指示などをおこない、一連の測定の流れを制御する。
【００１８】
光パワー検出フォトダイオード３４は、半導体レーザの出力光を受光して、その光出力パワーを電流信号に変換する。その電流信号は配線３６を介してＩ−Ｌ測定ユニット３２に供給され、そこで検出される。波長測定器３５は、半導体レーザの光出力からその光の波長をカウントする。光パワー検出フォトダイオード３４および波長測定器３５には、波長ロッカーモジュール５から延びる光ファイバー５１を、図示しないコネクタを介して接続するための光ファイバー３７が接続されている。波長モニター対応温度コントローラ４は、配線３９を介して、波長ロッカーモジュール５の温度制御素子の入力端子、温度モニター（温度センサー）の出力端子、および波長モニターの出力端子に接続し、コンピュータ３３の指示により波長ロッカーモジュール５内の温度と波長を制御する。
【００１９】
図２は、波長モニター対応温度コントローラ４の要部の構成を示すブロック図である。波長モニター対応温度コントローラ４は、波長フィードバック回路６、温度コントロール電源７および温度フィードバック回路８を備えている。図２において、符号５２、５３および５４はそれぞれ波長ロッカーモジュール５の波長モニター、温度制御素子および温度モニターである。また、符号９はマイクロプロセッサーであり、各部の制御をおこなっている。
【００２０】
波長フィードバック回路６は波長モニターバイアス回路６１および比較演算コントロール制御回路６２を備えている。波長モニターバイアス回路６１は、波長モニター５２のフォトダイオードに一定のバイアス電圧を供給しながら光電変換により流れる電流をモニターする。比較演算コントロール制御回路６２は、波長モニターバイアス回路６１によりモニターされた電流と、ターゲット波長に対応する電流とを比較する。ターゲット波長に対応する電流は、マイクロプロセッサー９から出力されたディジタル信号をディジタル−アナログ変換器６３によりアナログ信号に変換して供給される。
【００２１】
比較演算コントロール制御回路６２の比較結果は、アナログ−ディジタル変換器６４によりディジタル信号に変換されてマイクロプロセッサー９に供給される。また、波長モニターバイアス回路６１によりモニターされた電流は、アナログ−ディジタル変換器６５によりディジタル信号に変換されてマイクロプロセッサー９に供給される。温度コントロール電源７は、マイクロプロセッサー９から供給された制御信号に応じて温度制御素子５３に流す電流量を増減する。
【００２２】
温度フィードバック回路８は電圧検出回路８１および比較演算コントロール制御回路８２を備えている。電圧検出回路８１は、温度モニター５４に一定電流を流しながら発生する電圧を検出する。比較演算コントロール制御回路８２は、電圧検出回路８１により検出された電圧と、設定温度に対応する電圧とを比較する。設定温度に対応する電圧は、マイクロプロセッサー９から出力されたディジタル信号をディジタル−アナログ変換器８３によりアナログ信号に変換して供給される。比較演算コントロール制御回路８２の比較結果は、アナログ−ディジタル変換器８４によりディジタル信号に変換されてマイクロプロセッサー９に供給される。また、電圧検出回路８１によりモニターされた電圧は、アナログ−ディジタル変換器８５によりディジタル信号に変換されてマイクロプロセッサー９に供給される。
【００２３】
つぎに、上述した構成の試験装置を用いて波長ロッカーモジュールに対してロックポイント検索試験をおこなう際の処理の流れについて説明する。エタロン等を使用する波長−光強度変換では、入射する光波長の一定方向の変動に対して周期的な強度変化をもたらす。この周期変化に対してターゲットとする波長を複数設定し、各ターゲット波長に対する波長モニターの値を読み取ることが必要となる。
【００２４】
まず、測定治具３１に波長ロッカーモジュール５をセットする。また、この波長ロッカーモジュール５から延びる光ファイバー５１を、光パワー検出フォトダイオード３４および波長測定器３５に接続された光ファイバー３７に図示しないコネクタ等を介して接続する。そして、コンピュータ３３により測定プログラムを起動して一連の測定を開始する。測定が開始されると、一般に知られているロックポイントの検索方法により検索がおこなわれ、ターゲット波長での温度情報、波長モニター電流および波長ロッカーモジュール５の光出力が読み取られる。ロック波長として複数の波長がある場合には、その各波長に対して温度情報、波長モニター電流および波長ロッカーモジュール５の光出力の読み取りがおこなわれる。
【００２５】
また、各ロックポイントでの温度に対する波長の傾き（波長頃斜）や、入射する光波長の一定方向の変化に対して波長モニターの周期的な強度変化の最大／最小から求める消光比なども算出される。それら読み取られた値や算出された値は測定データとしてコンピュータ３３に保存される。
【００２６】
つぎに、上述した構成の試験装置を用いて波長ロッカーモジュールに対して波長ロック試験をおこなう際の処理の流れについて説明する。図３は、波長ロック試験の処理の流れを示すフローチャートである。まず、測定治具３１に波長ロッカーモジュール５をセットする。また、この波長ロッカーモジュール５から延びる光ファイバー５１を、光パワー検出フォトダイオード３４および波長測定器３５に接続された光ファイバー３７に図示しないコネクタ等を介して接続する（ステップＳ３１）。そして、コンピュータ３３により測定プログラムを起動して一連の測定を開始する（ステップＳ３２）。
【００２７】
測定が開始されると、波長モニター対応温度コントローラ４により波長ロッカーモジュール５内が所定温度に設定される（ステップＳ３３）。ここで、所定温度とは、ロックポイント検索試験において各ロックポイントで波長モニター電流と同時に測定取得した温度情報に基づく温度である。これは、波長モニター電流が再帰的に変化する場合は、同一のモニター電流値を取る可能性があるので、波長モニター電流によるロックを開始する前に温度設定で粗決めするためである。
【００２８】
つづいて、波長のモニターによる温度制御へのフィードバックに必要な傾きが算出される。これは、マイクロプロセッサー９により温度フィードバック回路８および温度コントロール電源７を制御して、温度を変化させると同時に波長モニターバイアス回路６１により波長モニター出力を記録し、温度変化に対する波長モニター出力の変化量を算出することによりなされる。得られた傾きは、定量的な定数として波長モニター対応温度コントローラ４の内部に記憶される。この記憶値は、測定デバイスごと、あるいはＲＡＭなどのメモリに継続的に保存される。
【００２９】
つづいて、Ｉ−Ｌ測定ユニット３２から波長ロッカーモジュール５に所定の電流が供給され、それによって半導体レーザが駆動される。半導体レーザに電流が流れると、温度は一定となるが、波長がずれる。この状態で、波長モニター電流が規定の電流値になるように、波長モニター対応温度コントローラ４による制御が開始される（ステップＳ３４）。この操作により、ロックポイント検索試験において検索された波長ロックポイントの状態が再現され、波長モニター電流を一定に保つことが可能となる。このようにして半導体レーザの波長は高精度に一定の波長に制御される。この状態でＩ−Ｌ試験や、伝送試験などの特性試験（動的試験）がおこなわれる（ステップＳ３５）。
【００３０】
ロック波長が複数ある場合には（ステップＳ３６）、その各波長に対して同様に波長ロックポイントの状態が再現され、一定の波長においてＩ−Ｌ試験や、伝送試験などの特性試験がおこなわれる。得られた試験結果は測定データとしてコンピュータ３３に保存され（ステップＳ３７）、試験終了となる。なお、上述した説明において、測定プログラムの起動後についてはプログラムの流れに関する説明を含む。
【００３１】
上述した実施の形態によれば、波長ロッカーモジュール５内の半導体レーザの温度と出力光の波長との相関関係が得られるので、波長をロックするためのフィードバック量を得ることができる。また、その相関関係に基づいて、各種特性の試験時に波長をロックさせることができる。したがって、波長ロッカーモジュール５に対して迅速かつ適切に、波長をロックした状態で光半導体としての各種特性の試験をおこなうことが可能となる。
【００３２】
以上において本発明は種々変更可能である。たとえば、図２に示すように波長フィードバック回路６と温度フィードバック回路８とをマイクロプロセッサー９を介して独立した構成とする代わりに、波長フィードバック回路６と温度フィードバック回路８とで、それらを構成するディジタル−アナログ変換器、アナログ−ディジタル変換器および比較演算コントロール制御回路を共有し、スイッチ等により切り換えて用いる構成としてもよい。
【００３３】
また、本発明は、波長ロッカーモジュールに限らず、波長ロック機能を利用した波長可変レーザモジュールに対して試験をおこなう際にも用いることができる。また、本発明は、半導体レーザの温度を一定に制御して試験をおこなう際にも用いることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、波長ロッカーモジュール内の半導体レーザの温度と出力光の波長との相関関係が得られるので、波長をロックするためのフィードバック量を得ることができる。また、その相関関係に基づいて、各種特性の試験時に波長をロックさせることができる。したがって、波長ロッカーモジュールや、波長ロック機能を利用した波長可変レーザモジュールに対して、迅速かつ適切に、波長をロックした状態で光半導体としての各種特性の試験をおこなうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる半導体レーザモジュール試験装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明にかかる半導体レーザモジュール試験装置における波長モニター対応温度コントローラの要部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明にかかる半導体レーザモジュール試験装置を用いた波長ロック試験の処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】従来の半導体レーザモジュール試験装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
３  半導体レーザモジュール試験装置
５  波長ロッカーモジュール（半導体レーザモジュール）
６  波長フィードバック回路
７  温度コントロール電源
８  温度フィードバック回路
９  プロセッサー
５２  波長モニター
５３  温度制御素子
５４  温度モニター
【図１】
0003737383.tif 000002
【図２】
0003737383.tif 000003
【図３】
0003737383.tif 000004
【図４】
0003737383.tif 000005