JP2004039677A

JP2004039677A - 波長可変光源装置及び可変バンドパスフィルタ

Info

Publication number: JP2004039677A
Application number: JP2002190785A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Asami; 浅見　圭助
Original assignee: Ando Electric Co Ltd
Current assignee: Ando Electric Co Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】光源の波長変化に合わせてバンドパスフィルタの選択波長を容易に追尾（同期可変）させ、自然放出光成分の少ない高出力な波長可変光源装置を提供する。
【解決手段】可変バンドパスフィルタ３２への入力光を所定値に制御するＡＰＣ制御回路３１を含む波長可変光源装置において、前記可変バンドパスフィルタの出力光の一部を分岐する分岐手段３６と、前記分岐手段からの分岐光に応じて前記可変バンドパスフィルタの選択波長を追尾する波長追尾手段３７とを備える波長可変光源装置。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部共振器内の波長選択素子で選択された波長で発振するレーザ光と半導体レーザ自身から発生する広い波長帯域の自然放出光とが混在した波長可変光源の出力光から自然放出光成分を低減するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の波長可変光源の出力光には、外部共振器内の波長選択素子で選択された波長で発振するレーザ光成分と半導体レーザ自身から発生する広い波長帯域の自然放出光とが混在しているのが一般的である。
しかし、出力光に含まれる自然放出光成分はレーザ光成分に比較してその出力レベルが低いために従来はそれ程の問題が生じることがなかったが、近年のＤＷＤＭ（高密度波長多重）伝送方式の発展に伴い、ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ−Ｗａｖｅｇｕｉｄ−Ｇｒａｉｔｉｎｇ）等の狭帯域高ダイナミックなフィルタやノッチフィルタの波長損失特性の測定に波長可変光源を用いる場合、こうした自然放出光成分は測定時のノイズ源となってしまうため、高いレーザ光と自然放出光成分の低減が重要となっている。
【０００３】
以下従来の波長可変光源について、図２を用いて説明する。
図２は従来の波長可変光源の例を示すものである。
図２において、１は半導体レーザ（ＬＤ）、２は回折格子、３はミラー、５，６，７はレンズ、８は光アイソレータ、１０は光ファイバである。
半導体レーザ１の一方の端面（回折格子２側の端面）には、半導体レーザ両端面でのファブリペロ共振を避けるため、反射防止膜が施されている。
この反射防止膜が施された端面からの出射光は、レンズ７により平行光に変換されて、回折格子２に入射する。
そして、回折格子２に入射した光のうち、回折格子２で波長選択された光のみが、向きを１８０゜変えて進行し、レンズ７によって集光されて、半導体レーザ１に帰還する。
即ち、半導体レーザ１の端面と回折格子２とにより外部共振器が構成されて、レーザ発振するようになっている。
一方、半導体レーザの他の端面からの出射光は、レンズ６により平行光に変換され、光アイソレータ８を通過して、レンズ７により集光された後、光ファイバ１０により出力光として取り出される。
【０００４】
しかし、上記の外部共振器型光源においては、図２の波形図に示すように、回折格子２において選択された単一の波長のレーザ光の他に、半導体レーザ１から直接レンズ７側に出射した広波長帯域の自然放出光が上記出力光に含まれてしまい、純粋な波長を出力光として取り出すことができなかった。
具体的には、上記図２の場合、サイドモード抑圧比（単一波長のレーザ光と広波長帯域の自然放出光のパワーの比）が４０〜５０ｄＢ程度であった。
また、上記のような一般的なリトローの光学方式による外部共振器型光源では、波長掃引に際して、モードホップが生じて光出力が変動してしまうという問題点があった。
【０００５】
この問題点を解決する方法として特開２０００−１６４９７９号公報に記載の方法が本出願人において既に提出されている。
図３は上記公報に記載のの波長可変光源の例を示すものである。
図３において、１は半導体レーザ（ＬＤ）、２は回折格子、３はミラー、４はビームスプリッタ、５，６，７はレンズ、８は光アイソレータ、１０は光ファイバである。
【０００６】
半導体レーザ１の端面から出射した光はレンズ７により平行光にされ、ビームスプリッタ４を通過した後、回折格子２に入射する。
ここで、ビームスプリッタ４は、透過率８０％（反射率２０％）のものを使用しているため、ビームスプリッタ４に入射した光の８０％が回折格子２に入射することになる。
そして、回折格子２に入射して波長選択された回折光は、一旦ミラー３に垂直に入射してミラー３で全反射した後、回折格子２に戻るようになっている。
即ち、２回の回折格子２による波長選択により、波長選択性が高められる。
【０００７】
こうして波長選択された光は、再度、ビームスプリッタ４に入射して、入射した光の８０％が透過し、２０％が反射する。無偏光ビームスプリッタ４を透過した光は、そのまま直進し、レンズ６により集光されて、ＬＤ１に帰還する。　即ち、半導体レーザ１の端面と回折格子２とにより外部共振器が構成されて、レーザ発振するようになっている。
一方、ビームスプリッタ４で反射した出力光は、ＬＤ１の内部で発生した自然放出光成分が回折格子２において波長選択されているため、図３の波形図に示すように、選択波長以外の成分は極めて低く、そのサイドモード抑圧比が６０ｄＢを超える値となるがビームスプリッタで光を分岐しているため、光出力が低くなるという問題がある。
【０００８】
また、別の従来の解決策としては、半導体レーザから発振した光を再び狭帯域のバンドパスフィルタでレーザ光だけ切り出す方法として、図４に記載のものがある。
図４において、２１は波長可変光源、２２は可変バンドパスフィルタ、２３受光器、２４はＡＰＣ制御回路、２５はモータ駆動回路、２６はビームスプリッタである。
図４の構成による動作は、波長可変光源２１から出力された狭帯域のバンドパスフィルタ２２を通過させた狭帯域の波長をビームスプリッタ２６によって分岐して得た出力を受光器２３でモニタして、該モニタ出力に応じてＡＰＣ制御回路によって出力光を一定に制御するものである。
波長可変光源２１の波長を変化させた場合には、その波長変化に同期して可変バンドパスフィルタ２２の駆動部をモータ駆動回路２５によって高精度に制御する必要があり、そのためには、高精度のモータと高度な調整が必要になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く、第１の方法では、外部共振器内から共振している光の一部を取出すため、共振効率の低下が生じ易く、高い光出力を得ることが難しい。
また、第２の方法では、比較的容易に高出力を得ることができるものの、光源の波長を変化させて場合、その波長変化に同期したバンドパスフィルタの選択波長を変化させねばならず、高精度なモータと高度な調整が必要となるという問題があった。
【００１０】
本発明の課題
（目的）は、光源の波長変化に合わせてバンドパスフィルタの選択波長を容易に追尾（同期可変）させ、自然放出光成分の少ない高出力な波長可変光源装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、可変バンドパスフィルタへの入力光を所定値に制御するＡＰＣ制御回路を含む波長可変光源装置において、
前記可変バンドパスフィルタの出力光の一部を分岐する分岐手段と、前記分岐手段からの分岐光に応じて前記可変バンドパスフィルタの選択波長を追尾する波長追尾手段とを備える。（請求項１）
なお、可変バンドパスフィルタとしては、誘電体多層膜フィルタの入射角を変化させたり、フィルタ入射位置をスライドさせて変化させるもののみでなく、回折格子を利用するものでも良い。
また、前記波長追尾手段は、前記波長可変光源の透過ピーク値よりも僅かに低い値に設定する構成とする。（請求項２）
【００１２】
また、請求項１又は２に記載の波長可変光源装置に用いる可変バンドパスフィルタであって、前記選択波長の透過ピーク値部分において、該ピーク値から僅かにずれた波長にかけた狭い範囲において、波長変化に伴う透過率の傾きが小さい一方向の傾きの斜面を有する特性の可変バンドパスフィルタ。
また、選択波長の透過ピーク値部分において、該ピーク値から僅かにずれた波長にかけた狭い範囲において、波長変化に伴う透過率の傾きが小さい一方向の傾きの斜面を有する特性の請求項３に記載の可変バンドパスフィルタを誘電体多層膜で形成するバンドパスフィルタの製造方法。（請求項４）
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の波長可変光源装置の構成を図１を用いて説明する。
図１において３１は波長可変光源、３２は可変バンドパスフィルタ、３３は第２の受光器、３４はＡＰＣ制御回路、３５は第１の受光器、３６は第１のビームスプリッタ、３７は波長追尾回路、３８は第２のビームスプリッタである。
図１の構成による動作は、波長可変光源３１から出力された光は第２のビームスプリッタ３８を介して第１の受光器３５でモニタして、該モニタ出力に応じてＡＰＣ制御回路３４によって波長可変光源３１を制御して可変バンドパスフィルタ３２に入力される光を一定に制御している。
また、狭帯域のバンドパスフィルタ３２の選択光を第１の無偏光ビームスプリッタ３６によって分岐して得た出力を受光器３３でモニタして、該モニタ出力に応じて波長追尾回路３７によって、可変バンドパスフィルタの駆動部を制御して可変バンドパスフィルタ型の出力光を一定に制御している。
【００１４】
ここで、波長追尾回路の制御における設定値として、第２の受光器３３で受光した波長可変光源の出力光の透過ピーク値より僅かに低い値（即ち、透過ピーク波長より僅かにずれた波長）に設定することを特徴としている。
図１の構成では、ＡＰＣ制御回路３４によって可変バンドパスフィルタに入力されるパワーを一定に制御すると共に、一定に制御されたパワーの光入力に対して可変波長バンドパスフィルタで、所定の波長（ピークは長よりも僅かにずれた波長）を選択する動作をＡＰＣ制御回路とは独立して実行するので、従来の方法に比較して高精度なモータ及び高度な調整を必要せずに、自然放出光成分の少ないＳ／Ｎ比の改善された高出力な波長可変光源装置を実現できる。
【００１５】
次に、上記波長追尾回路における設定値のイメージを図５を用いて説明する。図５の（ａ）はピーク透過域から僅かにパワーが下がった位置でフィルタ波長を追従制御すると、波長可変光源の出力光スペクトルが透過ピーク波長から僅かにずれた波長になることを示している。
そして、可変バンドパスフィルタの透過後の出力は▲２▼の点線で示す如く、透過前の波形に比較してＳ／Ｎ比の改善された波形が得られる
【００１６】
このように設定値を設定して制御することによって、設定値（設定波長）の前後に出力関係に制御に適した直線性を持たせることが可能になる。（出力パワーが設定値よりも高い場合には、パワーを下げる制御信号を得ると共に、出力パワーが設定値よりも低い場合には、パワーを上げるげる制御信号が得られる。）
【００１７】
このような波長追尾回路を形成するためには、図５の（ｂ）に示すような出力特性を示す可変バンドパスフィルタが望ましい。
透過ピーク値より僅かに低い値（即ち、透過ピーク波長より僅かにずれた波長）に設定するに適したフィルタ特性としては、（ｂ−１）の特性よりは（ｂ−２）の如く、ピーク値から僅かにずれた波長にかけて狭い範囲において一方向の傾きの斜面ｂｘを有しているのが望ましい。
【００１８】
この一方向の斜面は必ずしも直線である必要はなく、図５の（ｂ−３）に示すように曲線部分であっても良い。
しかし、図５の（ｂ−４）の如き、狭い範囲に変曲点が１個ないし複数個存在するものは望ましくない。
【００１９】
上記図５の（ｂ−２）及び（ｂ−３）に示す如き特性の波長可変バンドパスフィルタの作製方法としては、１例として、図５の（ｃ）に示す方法がある。
この方法は、誘電体多層膜で僅かに選択波長の異なる複数（図では２）の膜を形成して、総合的に図５の（ｂ−２）及び（ｂ−３）に示す如き特性のフィルタを製作することができる。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、、可変バンドパスフィルタへの入力光を所定値に制御するＡＰＣ制御回路を含む波長可変光源装置において、
前記可変バンドパスフィルタの出力光の一部を分岐する分岐手段と、前記分岐手段からの分岐光に応じて前記可変バンドパスフィルタの選択波長を追尾する波長追尾手段とを備えることによって、自然放出光成分の少ない高出力な波長可変光源装置が実現できる。
また、請求項２に記載の発明では、前記波長追尾手段は、前記波長可変光源の透過ピーク値よりも僅かに低い値に設定する構成とすることによって、安定した制御ができる。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の波長可変光源装置に用いる可変バンドパスフィルタであって、前記選択波長の透過ピーク値部分において、該ピーク値から僅かにずれた波長にかけた狭い範囲において、波長変化に伴う透過率の傾きが小さい一方向の傾きの斜面を有する特性の可変バンドパスフィルタの場合に特に有効である。
また、請求項４に記載の発明では、選択波長の透過ピーク値部分において、該ピーク値から僅かにずれた波長にかけた狭い範囲において、波長変化に伴う透過率の傾きが小さい一方向の傾きの斜面を有する特性の可変バンドパス請求項３に記載の可変バンドパスフィルタを誘電体多層膜を形成することによって製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の波長可変光源のＳ／Ｎ比を改善する構成を示す図である。
【図２】従来の波長可変光源の構成を示す図である。
【図３】図２の従来の波長可変光源のＳ／Ｎ比を改善する構成を示す図である。
【図４】従来の波長可変光源のＳ／Ｎ比を改善する別の構成を示す図である。
【図５】ＢＰＦによる波長可変光源のＳ／Ｎ比改善のイメージを示す図である。
【符号の説明】
３１　　　波長可変光源
３２　　　可変バンドパスフィルタ
３３　　　第２の受光器
３４　　　ＡＰＣ制御回路
３５　　　第１の受光器
３６　　　第１のビームスプレッタ
３７　　　波長追尾回路
３８　　　第２のビームスプレッタ

Claims

可変バンドパスフィルタへの入力光を所定値に制御するＡＰＣ制御回路を含む波長可変光源装置において、
前記可変バンドパスフィルタの出力光の一部を分岐する分岐手段と、
前記分岐手段からの分岐光に応じて前記可変バンドパスフィルタの選択波長を追尾する波長追尾手段と、
を備えることを特徴とする波長可変光源装置。
前記波長追尾手段は、前記波長可変光源の透過ピーク値よりも僅かに低い値に設定することを特徴とする請求項１に記載の波長可変光源装置。
請求項１又は２に記載の波長可変光源装置に用いる可変バンドパスフィルタであって、
前記選択波長の透過ピーク値部分において、該ピーク値から僅かにずれた波長にかけた狭い範囲において、波長変化に伴う透過率の傾きが小さい一方向の傾きの斜面を有する特性であることを特徴とする可変バンドパスフィルタ。
選択波長の透過ピーク値部分において、該ピーク値から僅かにずれた波長にかけた狭い範囲において、波長変化に伴う透過率の傾きが小さい一方向の傾きの斜面を有する特性の請求項３に記載の可変バンドパスフィルタを誘電体多層膜で形成するバンドパスフィルタの製造方法。